JP4049798B2

JP4049798B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4049798B2
Application number: JP2006229415A
Authority: JP
Inventors: 敏明吉原; 哲也牧野; 圭一別井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP2006323418A

Description

本発明は、各発光色の発光タイミングと各発光色に応じた画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置に関する。

近年のいわゆる情報化社会の進展に伴って、パーソナルコンピュータ，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants)等に代表される電子機器が広く使用されるようになっている。このような電子機器の普及によって、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されるようになっている。液晶表示装置は、単に小型・軽量化のみならず、バッテリ駆動される携帯型の電子機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。

液晶表示装置は大別すると反射型と透過型とに分類される。反射型は液晶パネルの前面から入射した光線を液晶パネルの背面で反射させてその反射光で画像を視認させる構成であり、透過型は液晶パネルの背面に備えられた光源（バックライト）からの透過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件によって反射光量が一定しなくて視認性に劣るため、特に、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ等の表示装置としては一般的に、カラーフィルタを用いた透過型のカラー液晶表示装置が使用されている。

カラー液晶表示装置は、現在、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのスイッチング素子を用いたＴＮ（Twisted Nematic)型のものが広く使用されている。このＴＦＴ駆動のＴＮ型液晶表示装置は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic)型に比して表示品質は高いが、液晶パネルの光透過率が現状では４％程度しかないので、高い画面輝度を得るためには高輝度のバックライトが必要になる。このため、バックライトによる消費電力が大きくなってしまう。また、カラーフィルタを用いたカラー表示であるため、１画素を３個の副画素で構成しなければならず、高精細化が困難であり、その表示色純度も十分ではない。

このような問題を解決すべく、本発明者等は、液晶素子として印加電界に対する応答速度が高速な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を使用し、同一画素を３原色で時分割発光させることによってカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を開発している。

このような液晶表示装置は、数百〜数μ秒オーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いた液晶パネルと、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトとを組み合わせ、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させることによって、カラー表示を実現する。
特開２０００−１１１８６６号公報特開平１１−９８５２１号公報特開２００２−１１６７３６号公報特開２００１−２８１６２４号公報特開２００２−６２８５０号公報特開平３−１８８２３号公報特開平７−２８１６４７号公報特開２００１−１０９４３４号公報特開２０００−１９４８８号公報特開平６−１６１３７７号公報

上述したようなフィールド・シーケンシャル方式の表示装置は、カラーフィルタ方式の表示装置に比べて、副画素を必要としないので、より精細度が高い表示を容易に行うことができると共に、カラーフィルタを使用せずに光源の発光をそのまま表示に利用するため、高い輝度が得られる、表示色純度に優れる、光利用効率が高くて低消費電力であるなどの利点を有する。

しかしながら、フィールド・シーケンシャル方式の表示装置では、カラーフィルタ方式の表示装置のように反射型・半透過型としての適用が困難であり、屋内外での利用を前提とする携帯機器へ使用した場合に、屋外での視認性に問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、屋外での視認性の向上を図れるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る表示装置は、カラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、光源の複数の発光色を経時的に切り換える切換え手段と、各発光色の発光タイミングと表示画像に応じた各発光色の画素データの入力とを同期させる同期手段と、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データと加算データとを用いて加算画素データを得る加算手段と、該加算手段から前記加算画素データが入力され、各発光色の発光タイミングと前記加算画素データの入力とを同期させてカラー表示を行う表示手段と、前記加算データとして使用される互いにレベルが異なる複数種のデータを格納する格納手段と、該格納手段に格納されている複数種のデータから１種類のデータを選択する選択手段と、周囲の照度を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記選択手段での選択を制御する手段とを備えており、前記加算手段は前記加算画素データを下記式に基づいて求めることを特徴とする。
加算画素データ＝（最大階調数−加算データ）÷最大階調数×画素データ＋加算データ

第１発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算し、加算して得られる加算画素データの入力と各発光色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行う。画面輝度を高めるために所定レベルのデータを各発光色の画素データに加算することにより、屋外等の照度が高い環境にあっても視認性は高くなる。この場合、サブフレームはＲ，Ｇ，Ｂの３色と同一であり、例えばＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ（白色）のようなサブフレームに変更する必要はなく、駆動シーケンスの変更もなく、表示用の画素データの変更のみで、視認性の向上を容易に図れる。
また、第１発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータには複数種のレベルのものが存在し、それらの中の１種類のレベルのデータを選択して、入力される各発光色の画素データに加算する。よって、加算するデータのレベルを適宜選択でき、視認性の向上と表示色純度とのバランスを容易に図れる。この加算すべきデータのレベルの選択を周囲の照度に基づいて行う。よって、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図れる。
また、第１発明にあっては、加算画素データを、加算画素データ＝（最大階調数−加算データ）÷最大階調数×画素データ＋加算データの式に基づいて求める。よって、加算画素データは最大階調数を超えることがなく、表示の白つぶれを防止する。

第２発明に係る表示装置は、第１発明において、前記加算データは、無彩色の白データであることを特徴とする。

第２発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータが無彩色の白データである。よって、このデータ加算によっても、表示色の大幅な変化は抑えられる。

第３発明に係る表示装置は、第１または第２発明において、前記光源の複数の発光色の強度を制御する手段を備えることを特徴とする。

第３発明にあっては、複数の発光色の強度を必要に応じて強くすることにより、白表示時における輝度向上も可能となり、視認性の更なる向上を図れる。

第４発明に係る表示装置は、第１〜第３発明において、入力される前記画素データのレベルが所定レベル以下であるか否かを検出する手段を備え、入力された前記画素データのレベルが前記所定レベル以下である場合には、前記加算手段にて前記加算データの加算を行わないようにしたことを特徴とする。

第４発明にあっては、表示画像に応じて入力される画素データのレベルが所定レベル以下である場合、例えば画素データが黒表示である場合、データ加算を行わない。よって、白／黒コントラストが高い表示を維持して、視認性の向上を図れる。

本発明では、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算し、加算して得られる加算画素データの入力と各発光色の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行うようにしたので、画面輝度を高めることができ、駆動シーケンスの変更を伴うことなく、屋外等の照度が高い環境にあっても視認性を高くすることができる。

また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算して得られる加算画素データに基づくカラー表示と、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに基づくカラー表示とを切り替えるようにしたので、視認性を高める必要がある場合にのみ画素データの変換を行えて、十分な視認性が得られている場合には、高い色純度の表示を行うことができる。この切り替えを周囲の照度に基づいて行うようにしたので、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。

また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータには複数種のレベルのものが存在し、それらの中の１種類のレベルのデータを選択して、入力される各発光色の画素データに加算するようにしたので、加算するデータのレベルを適宜選択でき、視認性の向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。この選択を周囲の照度に基づいて行うようにしたので、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。

また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータを無彩色の白データとしたので、このデータ加算によっても、大幅な表示色の変化を抑えることができる。

また、複数の発光色の強度を必要に応じて強くするようにしたので、白表示時における輝度向上も可能となり、視認性の更なる向上を図ることができる。

更に、表示画像に応じて入力される画素データのレベルが所定レベル以下である場合には、データ加算を行わないようにしたので、白／黒コントラストが高い表示を維持して、視認性の向上を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２はその液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図３は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、並びに、図４はバックライトの光源であるＬＥＤアレイの構成例を示す図である。

図１において、２１，２２は図２に断面構造が示されている液晶パネル及びバックライトを夫々示している。バックライト２２は、図２に示されているように、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤアレイ７と導光及び光拡散板６とで構成されている。

図２及び図３で示されているように、液晶パネル２１は上層（表面）側から下層（背面）側に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電極３，ガラス基板４，偏光フィルム５をこの順に積層して構成されており、ガラス基板４の共通電極３側の面にはマトリクス状に配列された画素電極（ピクセル電極）４０，４０…が形成されている。

これら共通電極３及び画素電極４０，４０…間には後述するデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３２は、信号線４２を介してＴＦＴ（Thin Film Transistor）４１と接続されており、スキャンドライバ３３は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３によりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０，４０…は、ＴＦＴ４１に接続されている。そのため、信号線４２及びＴＦＴ４１を介して与えられるデータドライバ３２からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。

ガラス基板４上の画素電極４０，４０…の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１が夫々配置され、これらの配向膜１１，１２間に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を保持するためのスペーサである。

バックライト２２は、液晶パネル２１の下層（背面）側に位置し、発光領域を構成する導光及び光拡散板６の端面に臨ませた状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は図４に示されているように、導光及び光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するＬＥＤが順次的且つ反復して配列されている。そして、赤，緑，青の各サブフレームにおいて赤，緑，青のＬＥＤを夫々発光させる。導光及び光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤから発光される光を自身の表面全体に導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域として機能する。

この液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であるバックライト２２とを重ね合わせた。このバックライト２２の発光タイミング及び発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。

図１において、２３は液晶表示装置外部の明るさ（表示部付近の照度）を計測する照度計測部であり、照度計測部２３は照度の計測結果を切替回路２４及び画素データ変換回路２５へ出力する。切替回路２４は、外部の例えばパーソナルコンピュータから表示用の画素データＰＤを入力し、本発明の特徴であるデータ加算（後述するような画素データＰＤへのデータ加算処理）を行うことが設定されている場合には、入力した画素データＰＤを画素データ変換回路２５へ出力し、データ加算を行うことが設定されていない場合には、入力した画素データＰＤをそのまま画像メモリ部３０へ出力する。このデータ加算を行うか否かの切り替えは、照度計測部２３からの照度の計測結果に基づいて制御される。

画素データ変換回路２５は、後述する各種の手法に従って、入力される赤，緑，青の各色における画素データＰＤに所定レベルのデータを加算して画素データＰＤ′（加算画素データ）に変換し、変換した画素データＰＤ′を画像メモリ部３０へ出力する。具体的に、画素データ変換回路２５は、加算すべきデータとして使用されるレベル（階調数）が異なる複数種のデータを格納するデータ格納部２６から１種類の加算データを選択し、入力される画素データＰＤに選択した加算データを加算することによって画素データＰＤ′を取得し、取得した画素データＰＤ′を画像メモリ部３０へ出力する。どのレベル（階調数）の加算データを選択するかは、照度変換部２５からの照度の計測結果に基づいて制御される。

３１は、パーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ部３０からは画素データＰＤまたはＰＤ′が、制御信号発生回路３１からはデータ反転制御信号ＤＣＳが、夫々データ反転回路３６へ出力される。データ反転回路３６は、データ反転制御信号ＤＣＳに従って、入力された画素データＰＤまたはＰＤ′を反転させた逆画素データを生成し、データドライバ３２を介して液晶パネルには、画素データＰＤまたはＰＤ′と極性が異なり大きさが略等しい電圧が印加される。

また制御信号発生回路３１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路３４，データドライバ３２，スキャンドライバ３３及びバックライト制御回路３５へ夫々出力される。基準電圧発生回路３４は、基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。データドライバ３２は、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から受けた画素データまたは逆画素データに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。この信号の出力に同期して、スキャンドライバ３３は、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。またバックライト制御回路３５は、駆動電圧をバックライト２２に与えバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して夫々発光させる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。パーソナルコンピュータから切替回路２４へ表示用の画素データＰＤが入力される。照度計測部２３での計測結果に基づき、周囲の照度が所定値より低い場合には、切替回路２４に入力された画素データＰＤが画像メモリ部３０へ送られる。一方、周囲の照度が所定値より高い場合、切替回路２４に入力された画素データＰＤは画素データ変換回路２５に送られて、データ加算が行われる。

即ち、画素データ変換回路２５にて、入力される画素データＰＤに対して、周囲の照度に基づいて選択された所定のレベル（階調分）のデータが加算され、その加算によって画素データＰＤ′が得られる。この画素データＰＤ′は画像メモリ部３０へ送られる。但し、入力される画素データが黒表示である場合には、画素データ変換回路２５においてデータ加算は行われない。なお、このデータ加算処理の具体的内容については、後に詳述する。

画像メモリ部３０は、この画素データＰＤまたはＰＤ′を一旦記憶した後、制御信号発生回路３１から出力される制御信号ＣＳを受け付けた際に、この画素データＰＤまたはＰＤ′を出力する。画素データＰＤまたはＰＤ′が画像メモリ部３０に与えられる際、制御信号発生回路３１に同期信号ＳＹＮが与えられ、制御信号発生回路３１は同期信号ＳＹＮが入力された場合に制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳを生成し出力する。画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤまたはＰＤ′は、データ反転回路３６に与えられる。

データ反転回路３６は、制御信号発生回路３１から出力されるデータ反転制御信号ＤＣＳがＬレベルの場合は画素データＰＤまたはＰＤ′をそのまま通過させ、一方データ反転制御信号ＤＣＳがＨレベルの場合はその逆画素データを生成し出力する。従って、制御信号発生回路３１では、データ書込み走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＬレベルとし、データ消去走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＨレベルに設定する。

制御信号発生回路３１で発生された制御信号ＣＳは、データドライバ３２と、スキャンドライバ３３と、基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路３５とに与えられる。基準電圧発生回路３４は、制御信号ＣＳを受けた場合に基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。

データドライバ３２は、制御信号ＣＳを受けた場合に、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から出力された画素データまたは逆画素データに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。スキャンドライバ３３は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。データドライバ３２からの信号の出力及びスキャンドライバ３３の走査に従ってＴＦＴ４１が駆動し、画素電極４０に電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。

バックライト制御回路３５は、制御信号ＣＳを受けた場合に駆動電圧をバックライト２２に与えてバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して発光させて、経時的に赤色光，緑色光，青色光を順次発光させる。

図５は、本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図５（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青各色の発光タイミング、図５（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図５（ｃ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。１フレームを３つのサブフレームに分割し、図５（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を夫々発光させる。

一方、図５（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１に対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。データ書込み走査にあっては、液晶パネル２１の各画素には画素データに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同じ大きさの電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネル２１の各画素の表示が略黒となり、更に液晶への直流成分の印加が防止される。

ここで、本発明では、入力される元の赤，緑，青の３色の画素データに、必要に応じて、選択した階調数分のデータを加算して、赤，緑，青の３色の加算画素データに変換し、その加算画素データに応じた電圧を供給する。このようなデータの加算処理については以下に述べるような種々の手法が可能である。

（第１実施の形態）
画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．４μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、自発分極の大きさが１０ｎＣ／ｃｍ²である強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶物質は、単安定型の特性を示し、第１の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は５３°、第１の極性とは逆極性の第２の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は５°であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧無印加時の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。

このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図５に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。

そのカラー表示は、図６に示すように表示画像に応じて入力される画素データに所定階調分のデータを加算した加算画素データによるカラー表示と、表示画像に応じて入力される画素データによるカラー表示とを、照度計測部２３での周囲の照度の計測結果に基づいて、切り替えながら行った。本例では、入力される画素データ（図６（ａ））に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々２５５階調に対する５０階調分のデータを加算した（図６（ｂ））。

まず、照度７００ルクスの屋内において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、表示画像に応じて入力される画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。しかしながら、表示色純度は、後者の表示の方が前者の表示より高かった。

次に、照度１５０００ルクスの屋外において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示の方が、表示画像に応じて入力される画素データによる表示に比べて、高い視認性を得ることができた。後者の表示では、視認性が低い表示しか行えなかった。

（第２実施の形態）
第１実施の形態と同様に、画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．４μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、自発分極の大きさが８ｎＣ／ｃｍ²である双安定型の特性を示す強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。

そして、表示画像に応じて入力される画素データに所定の階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行った。本例では、入力される画素データに、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々２５５階調に対して、５０階調分，７５階調分，１００階調分の夫々のデータを加算した。

まず、照度１５０００ルクスの屋外において、表示を行って目視にてその視認性を評価した場合、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々に７５階調分のデータを加算したときが最も見やすかった。次に、照度２００００ルクスの屋外において、表示を行って目視にてその視認性を評価した場合、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々に１００階調分のデータを加算したときが最も見やすかった。

よって、以上の結果から、照度計測部２３での周囲の照度の計測結果に基づいて加算すべき最適階調分のデータを選択し、表示画像に応じて入力される画素データにこの選択した階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行うことにより、視認性の向上を図れることが分かる。

（第３実施の形態）
第１実施の形態と同様に、画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．４μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、自発分極の大きさが１５ｎＣ／ｃｍ²である双安定型の特性を示す強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。

そして、表示画像に応じて入力される画素データに、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々２５５階調に対して、５０階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行った。また、バックライト２２の輝度を一時的に２倍に高めた。

照度２００００ルクスの屋外において、その表示特性を調べた結果、第２実施の形態において１００階調分のデータを加算した加算画素データによる表示に比べて、視認性及び表示色純度が何れも優れていた。

（第４実施の形態）
第１実施の形態と同様に、画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．４μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、自発分極の大きさが１５ｎＣ／ｃｍ²である強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶物質は、単安定型の特性を示し、第１の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は５８°、第１の極性とは逆極性の第２の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は５°であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧無印加時の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。

第１実施の形態と同様に、そのカラー表示は、表示画像に応じて入力される画素データに所定階調分のデータを加算した加算画素データによるカラー表示と、表示画像に応じて入力される画素データによるカラー表示とを、照度計測部２３での周囲の照度の計測結果に基づいて、切り替えながら行い、加算すべきデータは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々２５５階調に対する５０階調分のデータとした。しかしながら、本例では、図７に示すように、５０階調分のデータを加算する前に、表示画像に応じて入力される画素データ（図７（ａ））に２０５／２５５を乗算し（図７（ｂ））、その乗算結果に５０階調分のデータを加算した加算画素データ（図７（ｃ））によるカラー表示を行った。本例では、これによって、５０階調分のデータを加算してもその加算後の画素データが最大階調数（２５５階調）を超えることがなく、表示の白つぶれを防止できる。

まず、照度７００ルクスの屋内において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに２０５／２５５を乗算して５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、表示画像に応じて入力される画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。また、前者の表示では、表示の白つぶれがなくなったので、第１実施の形態の場合に比べて、表示特性が良好であった。

次に、照度１５０００ルクスの屋外において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに２０５／２５５を乗算して５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示の方が、表示画像に応じて入力される画素データによる表示に比べて、高い視認性を得ることができた。

（第５実施の形態）
第１実施の形態と同様に、画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．４μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、自発分極の大きさが１５ｎＣ／ｃｍ²である双安定型の強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。

図８，図９は、第５実施の形態における画素データ変換の一例を示す図である。入力された画素データが黒表示であるか否かを判別し、黒表示である場合にはデータ加算を行わず、黒以外の表示の場合にデータ加算を行う。このデータ加算には２通りの手法を採用した。

図８に示す例では、第１実施の形態と同様に、入力される黒表示を含む画素データ（図８（ａ））に対して、黒表示以外の画素データにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）夫々２５５階調に対する５０階調分のデータを加算した加算画素データ（図８（ｂ））によるカラー表示を行った。一方、図９に示す例では、第４実施の形態と同様に、５０階調分のデータを加算する前に、表示画像に応じて入力される黒表示を含む画素データ（図９（ａ））に２０５／２５５を乗算し（図９（ｂ））、黒表示以外の乗算結果に５０階調分のデータを加算した加算画素データ（図９（ｃ））によるカラー表示を行った。

照度１５０００ルクスの屋外において、表示を行った場合、黒表示であるときにはデータを加算せず、黒以外の表示であるときには表示画像に応じて入力される画素データに５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、黒表示であるときにはデータを加算せず、黒以外の表示であるときには表示画像に応じて入力される画素データに２０５／２５５を乗算して５０階調分のデータを加算した加算画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。また、それらの表示は、データ画素が黒表示であるか否かによりデータ加算の有無を制御しなかった第１〜第４実施の形態での表示に比べて、視認性がより高かった。

なお、上述した第５実施の形態では、黒表示の場合に限ってデータ加算を行わないようにしたが、黒表示だけでなく、所定階調数（所定レベル）以下の表示を検出し、検出した表示の画素データにはデータ加算を行わないようようにしても、同様の効果が得られる。このような場合には、データ加算の有無を決定する前記所定階調数（所定レベル）については、周囲の照度などの環境条件に応じて適宜選択すれば良い。

また、上述した例では、液晶材料として、強誘電性液晶物質を用いたが、同じく自発分極を有する反強誘電性液晶物質、またはネマチック液晶を用いた液晶表示装置においても、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う場合にあっては、本発明を同様に適用できることは勿論である。

更に、液晶表示装置を例として説明したが、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行うようにした表示装置であれば、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの他の表示装置であっても、本発明を同様に適用できることは勿論である。

本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。ＬＥＤアレイの構成例を示す図である。本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。本発明における画素データ変換の一例（第１〜第３実施の形態）を示す図である。本発明における画素データ変換の他の例（第４実施の形態）を示す図である。本発明における画素データ変換の更に他の例（第５実施の形態）を示す図である。本発明における画素データ変換の更に他の例（第５実施の形態）を示す図である。

符号の説明

３共通電極
７ＬＥＤアレイ
２１液晶パネル
２２バックライト
２３照度計測部
２４切替回路
２５画素データ変換回路
２６データ格納部
３１制御信号発生回路
３５バックライト制御回路

Claims

カラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、
光源の複数の発光色を経時的に切り換える切換え手段と、
各発光色の発光タイミングと表示画像に応じた各発光色の画素データの入力とを同期させる同期手段と、
表示画像に応じて入力される各発光色の画素データと加算データとを用いて加算画素データを得る加算手段と、
該加算手段から前記加算画素データが入力され、各発光色の発光タイミングと前記加算画素データの入力とを同期させてカラー表示を行う表示手段と、
前記加算データとして使用される互いにレベルが異なる複数種のデータを格納する格納手段と、
該格納手段に格納されている複数種のデータから１種類のデータを選択する選択手段と、
周囲の照度を計測する計測手段と、
該計測手段の計測結果に基づいて前記選択手段での選択を制御する手段とを備えており、
前記加算手段は前記加算画素データを下記式に基づいて求めることを特徴とする表示装置。
加算画素データ＝（最大階調数−加算データ）÷最大階調数×画素データ＋加算データ
前記加算データは、無彩色の白データである請求項１に記載の表示装置。
前記光源の複数の発光色の強度を制御する手段を備える請求項１または２に記載の表示装置。
入力される前記画素データのレベルが所定レベル以下であるか否かを検出する手段を備え、入力された前記画素データのレベルが前記所定レベル以下である場合には、前記加算手段にて前記加算データの加算を行わないようにした請求項１〜３の何れかに記載の表示装置。