JP2004126470A

JP2004126470A - Display device and display method

Info

Publication number: JP2004126470A
Application number: JP2002294087A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yoshihara; 吉原　敏明; Tetsuya Makino; 牧野　哲也; Keiichi Betsui; 別井　圭一
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device of a field sequential system, which can reduce power consumption without deteriorating display image quality. <P>SOLUTION: In a detection circuit for number of gradations 23, the number of gradations on respective colors (red, green and blue) in pixel data for display is detected. When the detected number of the gradations of all pixel data in the respective colors corresponding to subframes is almost zero, a non-lighting signal is transmitted from a lighting/non-lighting control part 24 to a back light control circuit 35. In the sub-frame (sub-frame where all pixel data in the respective colors become "black") where the number of gradations on all pixel data in the respective colors is almost zero, LED corresponding to the color is not turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチング素子へ入射する各色の光の切替えと表示画像に応じた各色の表示データの光スイッチング素子への入力とを同期させて表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置及び表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
カラーフィルタを用いた透過型の液晶表示装置において、消費電力の低減化を図るために、バックライト点灯の必要性がない状態を検出して、その検出結果に基づいてバックライト点灯／消灯を制御することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
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。
【０００６】
このような問題を解決すべく、本発明者等は、印加電界に対する応答速度が高速な強誘電性液晶を用いた液晶素子である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。
【０００７】
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。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−６２５７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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。そして、携帯機器への適用を図るために、このフィールド・シーケンシャル方式の表示装置には更なる低消費電力化が求められている。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示画質の劣化を招くことなく、低消費電力化を図れるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置及び表示方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る表示装置は、光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させて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、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出する手段と、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とする手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１発明にあっては、各色における表示データの明るさを検出し、検出した明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させない。具体的には、各色における表示データの階調数を検出し、表示データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとした場合、検出した階調数が略０である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させない。よって、表示画質を劣化させることなく、低消費電力化が可能である。その色における表示データの階調数が略０である場合、その色の光源の点灯／非点灯に関係なく、表示画面はその色にとって”黒”表示となるので、光源を非点灯としても表示画質は変化せず、この結果、表示画質を劣化させることなく無駄な光源の点灯を排除できる。このような表示画質を劣化させずに低消費電力化を図れることは、光源を常時点灯させてカラーフィルタによって表示色を生成するカラーフィルタ方式の表示装置では実現できず、フィールド・シーケンシャル方式の表示装置に特有のものである。
【００１３】
第２発明に係る表示装置は、第１発明において、前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする。
【００１４】
第２発明にあっては、光スイッチング素子に入射される複数の色の光が赤色光、緑色光及び青色光であるため、フルカラー表示が可能である。また、赤，緑，青の単色表示の場合には、光源を非点灯にしておく時間が長くなり、消費電力の大幅な低減を図れる。
【００１５】
第３発明に係る表示装置は、第１発明において、前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光、青色光及び白色光であることを特徴とする。
【００１６】
第３発明にあっては、光スイッチング素子に入射される複数の色の光が赤色光、緑色光、青色光及び白色光であるため、フルカラー表示が可能である。また、赤，緑，青の表示データの階調数ｒ，ｇ，ｂを、３色の共通部分の白の表示データの階調数ｗにより、ｒ′＝ｒ−ｗ，ｇ′＝ｇ−ｗ，ｂ′＝ｂ−ｗ，ｗの４色の表示データの階調数に変換する場合、白の階調数ｗは赤，緑，青の階調数ｒ，ｇ，ｂの中の最低階調数となることが一般的であり、変換後の階調数ｒ′，ｇ′，ｂ′の少なくとも１つは０となる。従って、光源を非点灯とできる確率が増加する。特に、白黒表示の場合には、白のサブフレームのみで点灯され、赤，緑，青のサブフレームでは非点灯となるため、大幅な消費電力の低減が可能となる。なお、赤，緑，青の単色表示の場合に消費電力の大幅な低減を図れる点は、第２発明と同様である。
【００１７】
第４発明に係る表示装置は、第１〜第３発明の何れかにおいて、前記光スイッチング素子に入射される光の照射領域が分割されており、分割された領域の表示データに基づいて、表示データに対応する色の光を出射する前記光源の点灯／消灯を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
第４発明にあっては、光スイッチング素子に入射される光の分割された各照射領域毎に、各色における表示データの階調数に応じて光源の点灯／非点灯を制御する。よって、より細かい制御を行えるため、光源を非点灯とする割合が増加して、更なる消費電力の低減化を図れる。
【００１９】
第５発明に係る表示装置は、第１〜第４発明の何れかにおいて、明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯としている場合に、前記光スイッチング素子の駆動制御を停止させる停止手段を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
第５発明にあっては、光源を非点灯としている場合に、光スイッチング素子の駆動制御を停止させる。光源を非点灯としている際の表示画面はその色にとって”黒”表示となるので、”黒”表示を行うためには不必要な光スイッチング素子の駆動制御を抑制できて、消費電力の低減化を図れる。
【００２１】
第６発明に係る表示装置は、第１〜第５発明の何れかにおいて、前記光スイッチング素子は、液晶パネルであることを特徴とする。
【００２２】
第６発明にあっては、光スイッチング素子が液晶パネルであって、液晶表示装置における光源での電力消費を抑える。液晶表示装置の場合に、全消費電力に占める光源の消費電力は８，９割程度であるため、光源の電力消費を抑えられる本発明の効果は、液晶表示装置での消費電力の低減化に大いに寄与する。
【００２３】
第７発明に係る表示装置は、第６発明において、前記液晶パネルで使用される液晶材料は、強誘電性液晶材料であることを特徴とする。
【００２４】
第７発明にあっては、液晶材料として強誘電性液晶材料を用いることにより、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置に必要な２ｍｓ以下の高速応答を実現して、安定した表示を行う。
【００２５】
第８発明に係る表示方法は、光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させてフィールド・シーケンシャル方式の表示を行う表示方法において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出し、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とすることを特徴とする。
【００２６】
第８発明にあっては、各色における表示データの明るさを検出し、検出した明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させないようにしており、表示画質を劣化させることなく無駄な光源の点灯を排除して。低消費電力化を図る。
【００２７】
【発明の実施の形態】
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、以下では、光スイッチング素子が液晶パネルである液晶表示装置を例として説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２８】
（第１実施の形態）
図１は第１実施の形態による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２は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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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は赤，緑，青のＬＥＤを夫々点灯させ、白のサブフレームにおいては赤，緑，青のＬＥＤを同時に点灯させる。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。
【００３４】
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とを重ね合わせる。このバックライト２２の点灯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。
【００３５】
図１において、２３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、各色（赤，緑，青）毎にその階調数を検出する階調数検出回路、２４は検出された階調数に基づいて各色（赤，緑，青）に対応するＬＥＤの点灯／非点灯を制御する点灯／非点灯制御部である。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青）の全ての画素データＰＤの階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。なお、本発明例では、画素データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとしており、その階調数が略０である場合、その表示は”黒”表示となる。
【００３６】
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、表示に必要な各種の制御信号ＣＳ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が、データドライバ３２へ出力される。画素データＰＤ、及び印加電圧の極性を変えるための制御信号ＣＳに基づき、データドライバ３２を介して液晶パネル２１には、極性が異なり大きさが略等しい電圧が、データ書込み走査時とデータ消去走査時とにそれぞれ印加される。
【００３７】
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、画像メモリ部３０からの画素データＰＤと制御信号発生回路３１からの制御信号ＣＳとに基づいて、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。但し、点灯／非点灯制御部２４から非点灯信号が入力された場合にはその色に対応するＬＥＤを非点灯として発光させない。
【００３８】
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階調数検出回路２３へ表示用の画素データＰＤが入力され、その赤色，緑色，青色における階調数が検出され、その検出結果が点灯／非点灯制御部２４へ送られ、各サブフレームに対応するそれぞれの色における全ての画素データＰＤの階調数が略０である場合に、非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ出力される。
【００３９】
画像メモリ部３０は、この画素データ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を出力する。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。
【００４０】
データドライバ３２は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤ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。
【００４１】
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。但し、点灯／非点灯制御部２４から非点灯信号が入力された場合には、その色のＬＥＤを点灯させない。
【００４２】
図５は、液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートの一例であり、図５（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青各色の点灯タイミング、図５（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミング、図５（ｃ）は液晶パネル２１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、例えば図５（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々点灯させる。但し、ある色について非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４から入力された場合には、その色に対応するサブフレームにおいてＬＥＤを非点灯として、その色の光を出射させない。
【００４３】
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、光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。
【００４４】
以下、具体例について説明する。画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０，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１．６μｍ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、ナフタレン系液晶を主成分とする双安定型の強誘電性液晶材料を封入して液晶層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とき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になるようにした。
【００４５】
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。
【００４６】
階調数検出回路２３にて、表示データにおける各色（赤，緑，青）の階調数を検出し、サブフレーム内における全ての画素データの検出した階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００４７】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示においては１Ｗの消費電力であったが、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が４００ｍＷであった。
【００４８】
本発明例のように赤，緑，青の表示データの階調数を検出することなく、赤，緑，青の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、１Ｗの消費電力を要した。
【００４９】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられなかった。逆に、不必要なときにバックライトを非点灯とした本発明例では、従来例と比べて、黒輝度が低くなる傾向になってコントラスト比が向上すると共に、混色が抑えられて表示色純度も向上した。
【００５０】
（第２実施の形態）
第２実施の形態では、入力される赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換し、変換した４色の画素データを用いてフルカラー表示を行う。まず、この変換の手法について説明する。
【００５１】
図６（ａ）は各フレームにおける元の赤（ｒ），緑（ｇ），青（ｂ）の階調数を示しており、図６（ｂ）は各フレームにおける変換後の赤（ｒ′），緑（ｇ′），青（ｂ′），白（ｗ）の階調数を示している。各フレームにおいて、赤，緑，青の画素データの階調数を比較して最低階調数を検出する。例えば、図６（ａ）に示す最初のフレームにおいては、緑表示のデータの階調数が最も低い。この場合、赤表示，青表示のサブフレームにおいては、比較前の赤，青の階調数（ｒ，ｂ）から緑の階調数（ｇ）を差し引いた階調数（ｒ′＝ｒ−ｇ，ｂ′＝ｂ−ｇ）に応じた赤表示，青表示を行う。
【００５２】
赤，緑，青の混合色である白表示のサブフレームにおいては、緑の階調数（ｇ）に応じた白表示（ｗ＝ｇ）を行う。なお、緑表示のサブフレームにおいても、比較前の緑の階調数（ｇ）から緑の階調数（ｇ）を差し引いた階調数（ｇ′＝ｇ−ｇ）に応じた緑表示を行うことになるが、その差し引いた階調数（ｇ′）は０となるので、これは一般的に”黒”表示となる。
【００５３】
そして、第２実施の形態では、この”黒”表示となる緑のサブフレームにおいて、緑のＬＥＤを非点灯にする。このような変換処理にあっては、少なくとも１色の変換後の階調数が０となるので、光源を非点灯にできる確率が第１実施の形態よりも大きくなり、消費電力の更なる低減化を図れる。
【００５４】
図７は、第２実施の形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図７において、図１と同一または同様の部材には同一番号を付している。なお、液晶パネル，バックライトの構成は、第１実施の形態と同様である。白色のサブフレームにおいては、ＬＥＤアレイ７における赤，緑，青のＬＥＤを同時に点灯させる。
【００５５】
図７において、２５は、外部の例えばパーソナルコンピュータから入力される表示用の３色の画素データＰＤを、上述した手法に従って表示用の４色の画素データＰＤ′に変換する画素データ変換回路２５であり、画素データ変換回路２５は、変換した画素データＰＤ′を階調数検出回路２３及び画像メモリ部３０へ出力する。階調数検出回路２３は、各色（赤，緑，青，白）毎にその階調数を検出し、検出結果を点灯／非点灯制御部２４へ送る。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青，白）の全ての変換画素データＰＤ′の階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、各サブフレームにおいて赤，緑，青，白の各発色光をバックライト２２から出射させるが、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。
【００５６】
なお、制御信号発生回路３１，データドライバ３２，スキャンドライバ３３，基準電圧発生回路３４等の他の部材の構成及び動作は、画素データＰＤが変換画素データＰＤ′に変わるだけであって、第１実施の形態と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
【００５７】
図８は、液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートの一例であり、図８（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青，白各色の点灯タイミング、図８（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミング、図８（ｃ）は液晶パネル２１の発色状態を夫々示す。１フレームを４つのサブフレームに分割し、例えば図８（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、第４番目のサブフレームにおいて白を夫々発光させる。但し、ある色について非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４から入力された場合には、その色に対応するサブフレームにおいてＬＥＤを非点灯として、その色を発光させない。
【００５８】
なお、各サブフレームにおける２回のデータ走査の内容（１回目のデータ書込み走査及び２回目のデータ消去走査）と各データ走査のタイミングとは、図５に示した第１実施の形態の場合と同じである。
【００５９】
以下、具体例について説明する。まず、第１実施の形態と全く同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、高温側から等方相−コレステリック相−カイラルスメクチックＣ相の相転移系列を示す単安定型の強誘電性液晶材料を封入して液晶層１３とし、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相への転移温度±３℃（１００〜９４℃）にて、液晶層１３に直流３Ｖを印加することで配向処理を行った。配向処理は、液晶を等方相（１２０℃）まで一旦昇温させ、その後の冷却速度を−３℃／分に固定し、室温まで冷却することとした。このような配向処理により、一様な液晶配向を得ることができた。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、電圧を印加しないとき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になるようにした。
【００６０】
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８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。なお、白のサブフレームにおいては、赤，緑，青のＬＥＤを同時点灯させた。
【００６１】
階調数検出回路２３にて、変換後の表示データにおける各色（赤，緑，青，白）の階調数を検出し、サブフレーム内において検出した全ての変換画素データの階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての変換画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての変換画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００６２】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示においては１．４４Ｗの消費電力であったが、白黒表示においては消費電力が７４０ｍＷ、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が３２０ｍＷとなり、第１実施の形態よりも低かった。
【００６３】
本発明例のように赤，緑，青，白の表示データの階調数を検出することなく、赤，緑，青，白の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、１．４４Ｗの消費電力を要した。
【００６４】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられず、本発明例での表示画質が従来例に比べて劣化することはなかった。
【００６５】
（第３実施の形態）
第３実施の形態では、液晶パネルに入射される光の照射領域を複数の領域に分割し、分割した各領域毎に、各色の画素データの階調数に応じて各色に対応する光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯を制御する。
【００６６】
バックライト２２の領域を、図９に示すように、９個の小領域２２ａ〜２２ｉに分割することにより、液晶パネル２１への光照射領域を９個の小照射領域に分割する。そして、液晶パネル２１の走査と同期させて各色のＬＥＤの点灯／非点灯を制御することに加えて、各小照射領域毎に、赤，緑，青，白の画素データのの階調数を検出し、それぞれの色において小照射領域内における全ての画素データの階調数が略０である場合に、その小照射領域においてその色に対応するＬＥＤを非点灯とする。
【００６７】
第３実施の形態における液晶表示装置の回路構成は、図７に示す第２実施の形態の場合と同様である。画素データ変換回路２５は、変換した画素データＰＤ′を階調数検出回路２３及び画像メモリ部３０へ出力する。階調数検出回路２３は、液晶パネル２１の９個の小照射領域毎に、変換画素データＰＤ′の各色（赤，緑，青，白）の階調数を検出し、検出結果を点灯／非点灯制御部２４へ送る。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各小照射領域内におけるそれぞれの色（赤，緑，青，白）の全ての変換画素データＰＤ′の階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、各小照射領域において赤，緑，青，白の各発色光をバックライト２２から出射させるが、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応する各小照射領域でＬＥＤを非点灯とする。
【００６８】
図１０は、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１０（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の点灯／非点灯タイミング、図１０（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミングを夫々示す。図１０（ａ）に示すように、１つのサブフレーム内において９個の小照射領域毎にバックライト２２の点灯／非点灯を制御させており、点灯／非点灯制御部２４から、ある色のある小照射領域について非点灯信号が入力された場合には、その色のその小照射領域においてＬＥＤを非点灯として、その色を発光させない。なお、各サブフレームにおける２回のデータ走査の内容（１回目のデータ書込み走査及び２回目のデータ消去走査）と各データ走査のタイミングとは、図５，図８に示した第１，第２実施の形態の場合と同じである。
【００６９】
以下、具体例について説明する。まず、前述した第２実施の形態と全く同様に、液晶パネル２１を作製し、その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１０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。なお、白のサブフレームにおいては、赤，緑，青のＬＥＤを同時点灯させた。
【００７０】
階調数検出回路２３にて、変換後の表示データにおける各色（赤，緑，青，白）の階調数を各小照射領域毎に検出し、各小照射領域内において検出した全ての変換画素データの階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての変換画素データの階調数が略０である小照射領域、言い換えると各色において全ての変換画素データが”黒”となる小照射領域においては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００７１】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示においては、最大でも９６０ｍＷの消費電力であった。特に、パーソナルコンピュータ画面でのフルカラー表示においては、部分的に同じ色が表示されることが多いため、消費電力を有効に低減することができ、フルカラー表示でも、最小で５９０ｍＷの消費電力を実現できた。また、白黒表示においては消費電力が５２０ｍＷ、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が２３０ｍＷとなり、第２実施の形態よりも低かった。
【００７２】
本発明例と同じくバックライトを９個の小領域には分割するが、赤，緑，青，白の表示データの階調数を検出せずに赤，緑，青，白の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、９６０ｍＷの消費電力を要した。
【００７３】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられず、本発明例での表示画質が従来例に比べて劣化することはなかった。
【００７４】
なお、上述した例では、４色（赤，緑，青，白）の画像データを用いる場合について説明したが、第３実施の形態における小照射領域毎の光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯の制御は、第１実施の形態のような３色（赤，緑，青）の画像データを用いる場合においても適用できることは勿論である。
【００７５】
また、上述した第３実施の形態では、分割されたバックライト２２の小領域の発光色（分割された液晶パネル２１の小照射領域の表示色）は同一としたが、分割されたバックライト２２の小領域毎に発光色（分割された液晶パネル２１の小照射領域の表示色）を異ならせても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７６】
（第４実施の形態）
第４実施の形態では、表示データの階調数が略０であることを検出して、対応する色の光源を（ＬＥＤ）を非点灯としているときに、液晶パネルの駆動制御を行わないようにする。
【００７７】
図１１は第４実施の形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図１１において、図１と同一または同様の部材には同一番号を付している。なお、液晶パネル，バックライトの構成は、第１実施の形態と同様である。
【００７８】
階調数検出回路２３にて、各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青）における全ての画素データＰＤの階調数が略０であることが検出された場合、点灯／非点灯制御部２４は、非点灯信号をバックライト制御回路３５だけでなく制御信号発生回路３１へも出力する。バックライト制御回路３５は、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。また、制御信号発生回路３１は、この非点灯信号を入力した場合に、制御信号ＣＳを送出せず、液晶パネル２１の駆動を停止させる。
【００７９】
以下、具体例について説明する。まず、前述した第１実施の形態と全く同様に、液晶パネル２１を作製し、その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。
【００８０】
階調数検出回路２３にて、表示データにおける各色（赤，緑，青）の階調数を検出し、各サブフレーム内における全ての画素データの検出した階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５及び制御信号発生回路３１へ非点灯信号を送る。そして、各色において全ての画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、第１実施の形態と同様にその色に対応するＬＥＤを点灯させず、更に、液晶パネル２１の駆動も行わない。
【００８１】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示においては１Ｗの消費電力であったが、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が３４０ｍＷと低かった。
【００８２】
第４実施の形態における表示画質は、従来例の表示画質と遜色がなく、画質の劣化は見られなかった。
【００８３】
なお、上述した例では、３色（赤，緑，青）の画素データを用いる場合について説明したが、第４実施の形態における液晶パネルの駆動停止の手法は、第２，第３実施の形態のような４色（赤，緑，青，白）の画素データを用いる場合においても適用できることは勿論である。また、第３実施の形態で説明した小照射領域毎の光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯の制御と、この第４実施の形態における液晶パネルの駆動停止の手法とを結び付けることも可能である。
【００８４】
なお、光スイッチング素子として液晶パネルを用いる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表示を行うようにした表示装置であれば、他の光スイッチング素子、例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いた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。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を非点灯とするようにしたので、具体的には、各色における表示データの階調数を検出し、表示データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとした場合、検出した階調数が略０である表示データに対応する色の光を出射する光源を非点灯とするようにしたので、無駄な光源の点灯を排除して、表示画質の劣化を招かずに低消費電力化を図ることができる。特に、同一色での表示が多く見られる、モニタ画面での表示、パーソナルコンピュータでの画面表示、特定のキャラクタの表示等において、本発明における低消費電力化の効果は大きくなる。
【００８６】
また、本発明では、光スイッチング素子に入射される光の分割された各照射領域毎に、各色における表示データの階調数に応じて光源の点灯／非点灯を制御するようにしたので、より細かい制御を行えるため、光源を非点灯とする割合が増加して、更なる消費電力の低減化を図ることができる。
【００８７】
更に、本発明では、光源を非点灯としている場合に、光スイッチング素子の駆動制御を停止させるようにしたので、光源を非点灯としている際の表示画面はその色にとって”黒”表示となるため、”黒”表示を行うためには不必要な光スイッチング素子の駆動制御を抑制できて、更なる消費電力の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置（第１実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図２】液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図３】液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図４】ＬＥＤアレイの構成例を示す図である。
【図５】本発明の液晶表示装置（第１，第４実施の形態）における表示制御を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の液晶表示装置（第２，第３実施の形態）における画素データの変換例を示す図である。
【図７】本発明の液晶表示装置（第２，第３実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の液晶表示装置（第２実施の形態）における表示制御を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の液晶表示装置（第３実施の形態）におけるバックライトの分割例を示す図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置（第３実施の形態）における表示制御を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の液晶表示装置（第４実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３　共通電極
７　ＬＥＤアレイ
２１　液晶パネル
２２　バックライト
２３　階調数検出回路
２４　点灯／非点灯制御部
２５　画素データ変換回路
３１　制御信号発生回路
３５　バックライト制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a field-sequential display device and a display method for performing display by synchronizing switching of light of each color incident on an optical switching element with input of display data of each color according to a display image to the optical switching element. About.
[0002]
[Prior art]
With the progress of the so-called information society in recent years, electronic devices represented by personal computers, PDAs (Personal Digital Assistants), and the like have been widely used. With the spread of such electronic devices, there is a demand for portable devices that can be used both in offices and outdoors, and there is a demand for reductions in their size and weight. A liquid crystal display device is widely used as one of means for achieving such an object. The liquid crystal display device is an indispensable technology not only for reducing the size and weight but also for reducing the power consumption of a portable electronic device driven by a battery.
[0003]
Liquid crystal display devices are roughly classified into a reflection type and a transmission type. The reflective type is a configuration in which light rays incident from the front of the liquid crystal panel are reflected on the back side of the liquid crystal panel, and the image is visually recognized by the reflected light. This is a configuration in which an image is visually recognized by transmitted light. Since the reflection type is inferior in visibility because the amount of reflected light is not constant depending on environmental conditions, a transmission type color liquid crystal using a color filter is generally used as a display device such as a personal computer for performing multi-color or full-color display. A display device is used.
[0004]
In a transmission type liquid crystal display device using a color filter, in order to reduce power consumption, a state in which the backlight is not required to be turned on is detected, and backlight turning on / off is controlled based on the detection result. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
As a color liquid crystal display device, a TN (Twisted Nematic) type using a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) is widely used at present. Although the TFT-driven TN type liquid crystal display device has a higher display quality than the STN (Super Twisted Nematic) type, the light transmittance of the liquid crystal panel is only about 4% at present, so that a high screen luminance can be obtained. Requires a high-luminance backlight. For this reason, power consumption by the backlight increases. In addition, since color display is performed using a color filter, one pixel must be composed of three sub-pixels, and it is difficult to achieve high definition, and the display color purity is not sufficient.
[0006]
In order to solve such a problem, the present inventors use a ferroelectric liquid crystal element, which is a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal having a high response speed to an applied electric field, and use the same pixel in three primary colors. We are developing a field-sequential liquid crystal display device that performs color display by split light emission.
[0007]
Such a liquid crystal display device includes a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal element capable of high-speed response on the order of several hundreds to several microseconds, and a backlight capable of emitting red, green, and blue light in a time-division manner. By combining and synchronizing the switching of the liquid crystal element and the emission of the backlight, a color display is realized.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-62571
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The field-sequential display device as described above does not require sub-pixels as compared with a color filter display device, so that a display with higher definition can be easily performed and a color filter is used. Since the light emitted from the light source is used for display as it is without using it, there are advantages such as high luminance, excellent display color purity, high light use efficiency and low power consumption. Further, in order to apply the present invention to a portable device, further reduction in power consumption of the field sequential display device is required.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a field sequential display device and a display method capable of reducing power consumption without deteriorating display image quality.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The display device according to the first invention synchronizes sequential switching of a plurality of colors of light incident on the optical switching element from the light source with input of display data of each color according to a display image to the optical switching element. In a display device of a field sequential system for performing display by means of, a means for detecting whether or not an index indicating the brightness of display data corresponding to light of each color incident on the optical switching element is equal to or lower than a predetermined level, Means for turning off the light source that emits light of a color corresponding to display data whose brightness is equal to or lower than a predetermined level.
[0012]
In the first invention, the brightness of the display data in each color is detected, and the light source that emits light of a color corresponding to the display data whose index indicating the detected brightness is equal to or lower than a predetermined level is not turned on. Specifically, when the number of gradations of the display data in each color is detected and the display becomes brighter as the number of gradations of the display data increases, the color corresponding to the display data whose detected number of gradations is substantially 0 is determined. Is not turned on. Therefore, power consumption can be reduced without deteriorating display image quality. When the number of gradations of the display data for that color is approximately 0, the display screen is "black" for that color irrespective of whether the light source for that color is on or off, so it is displayed even if the light source is off. The image quality does not change, and as a result, unnecessary lighting of the light source can be eliminated without deteriorating the display image quality. Achieving low power consumption without deteriorating the display image quality cannot be realized by a color filter type display device in which a light source is always turned on and a display color is generated by a color filter. It is device specific.
[0013]
The display device according to a second aspect of the present invention is the display device according to the first aspect, wherein the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, and blue light.
[0014]
According to the second aspect, since the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, and blue light, full-color display is possible. Further, in the case of a single-color display of red, green, and blue, the time during which the light source is not lit is lengthened, and the power consumption can be significantly reduced.
[0015]
The display device according to a third aspect is the display device according to the first aspect, wherein the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, blue light, and white light.
[0016]
In the third invention, since the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, blue light and white light, full color display is possible. Further, the gradation numbers r, g, and b of the red, green, and blue display data are represented by r ′ = r−w, g ′ = g− by the gradation number w of the white display data of the common portion of the three colors. In the case of converting into the gradation number of the display data of four colors w, b '= bw, w, the white gradation number w is the minimum among the red, green, and blue gradation numbers r, g, and b. Generally, the number of tones is equal to the number of tones, and at least one of the number of tones r ', g', and b 'after conversion is zero. Therefore, the probability that the light source can be turned off increases. In particular, in the case of the monochrome display, the light is turned on only in the white sub-frame and is not turned on in the red, green and blue sub-frames, so that the power consumption can be significantly reduced. The point that power consumption can be significantly reduced in the case of monochromatic display of red, green, and blue is the same as in the second invention.
[0017]
The display device according to a fourth aspect is the display device according to any one of the first to third aspects, wherein an irradiation area of light incident on the optical switching element is divided, and a display is performed based on display data of the divided area. The image processing apparatus further includes a control unit that controls turning on / off of the light source that emits light of a color corresponding to data.
[0018]
According to the fourth aspect, for each of the divided irradiation regions of the light incident on the optical switching element, the lighting / non-lighting of the light source is controlled according to the number of gradations of the display data in each color. Therefore, finer control can be performed, and the ratio of turning off the light source increases, so that the power consumption can be further reduced.
[0019]
The display device according to a fifth aspect of the present invention is the display device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the light source that emits light of a color corresponding to display data whose index representing brightness is equal to or lower than a predetermined level is not lit. Further, a stop means for stopping the drive control of the optical switching element is further provided.
[0020]
According to the fifth aspect, the drive control of the optical switching element is stopped when the light source is turned off. The display screen when the light source is turned off is “black” for that color, so unnecessary drive control of the optical switching element to perform “black” display can be suppressed, and power consumption is reduced. Can be achieved.
[0021]
In a display device according to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the optical switching element is a liquid crystal panel.
[0022]
According to the sixth aspect, the optical switching element is a liquid crystal panel, and power consumption by a light source in the liquid crystal display device is suppressed. In the case of a liquid crystal display device, the power consumption of the light source in the total power consumption is about 80 to 90%. Therefore, the effect of the present invention that can suppress the power consumption of the light source is to reduce the power consumption of the liquid crystal display device. Greatly contributes.
[0023]
A display device according to a seventh aspect is the display device according to the sixth aspect, wherein the liquid crystal material used in the liquid crystal panel is a ferroelectric liquid crystal material.
[0024]
According to the seventh aspect, by using a ferroelectric liquid crystal material as a liquid crystal material, a high-speed response of 2 ms or less required for a field sequential type liquid crystal display device is realized, and stable display is performed.
[0025]
A display method according to an eighth aspect of the present invention synchronizes sequential switching of a plurality of colors of light incident on an optical switching element from a light source with input of display data of each color according to a display image to the optical switching element. In the display method of performing field-sequential display by detecting whether the index representing the brightness of the display data corresponding to the light of each color incident on the optical switching element is below a predetermined level, the brightness Wherein the light source that emits light of a color corresponding to the display data of which is equal to or lower than a predetermined level is turned off.
[0026]
In the eighth invention, the brightness of the display data in each color is detected, and the light source that emits light of a color corresponding to the display data whose index indicating the detected brightness is equal to or lower than a predetermined level is not turned on. This eliminates unnecessary lighting of the light source without deteriorating the display quality. Reduce power consumption.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be specifically described with reference to the drawings showing the embodiments. In the following, a liquid crystal display device in which the optical switching elements are liquid crystal panels will be described as an example, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[0028]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel and a backlight, FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal display device, FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an LED array which is a light source of a backlight.
[0029]
In FIG. 1, reference numerals 21 and 22 denote a liquid crystal panel and a backlight, the cross-sectional structure of which is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the backlight 22 includes an LED array 7 that emits red, green, and blue light, and a light guide and light diffusion plate 6.
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 3, the liquid crystal panel 21 includes a polarizing film 1, a glass substrate 2, a common electrode 3, a glass substrate 4, and a polarizing film 5 from the upper (front) side to the lower (back) side. Pixel electrodes (pixel electrodes) 40, 40... Arranged in a matrix are formed on the surface of the glass substrate 4 on the side of the common electrode 3.
[0031]
A drive unit 50 including a data driver 32 and a scan driver 33, which will be described later, is connected between the common electrode 3 and the pixel electrodes 40. The data driver 32 is connected to a TFT (Thin Film Transistor) 41 via a signal line 42, and the scan driver 33 is connected to the TFT 41 via a scanning line 43. The TFT 41 is turned on / off by a data driver 32 and a scan driver 33. Each pixel electrode 40 is connected to a TFT 41. Therefore, the transmitted light intensity of each pixel is controlled by a signal from the data driver 32 provided through the signal line 42 and the TFT 41.
[0032]
An alignment film 12 is arranged on the upper surface of the pixel electrodes 40, 40... On the glass substrate 4, and an alignment film 11 is arranged on the lower surface of the common electrode 3, and a liquid crystal substance is filled between the alignment films 11, 12. The liquid crystal layer 13 is formed. Reference numeral 14 denotes a spacer for maintaining the thickness of the liquid crystal layer 13.
[0033]
The backlight 22 is located on the lower layer (back side) of the liquid crystal panel 21, and includes the LED array 7 in a state facing the end surface of the light guide and light diffusing plate 6 forming the light emitting area. As shown in FIG. 4, the LED array 7 emits three primary colors, that is, red (R), green (G), and blue (B), on a surface facing the light guide and light diffusion plate 6. The LEDs are arranged sequentially and repeatedly. Then, in each of the red, green, and blue sub-frames, the red, green, and blue LEDs are turned on, and in the white sub-frame, the red, green, and blue LEDs are turned on simultaneously. The light guide and light diffusion plate 6 functions as a light emitting area by guiding light emitted from each LED of the LED array 7 to the entire surface thereof and diffusing the light to the upper surface.
[0034]
The liquid crystal panel 21 and a backlight 22 capable of time-division light emission of red, green, and blue are overlaid. The lighting timing and emission color of the backlight 22 are controlled in synchronization with the data write / erase scan of the liquid crystal panel 21.
[0035]
In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a gradation number detection circuit which inputs pixel data PD for display from an external personal computer, for example, and detects the number of gradations for each color (red, green, blue). A lighting / non-lighting control unit that controls lighting / non-lighting of LEDs corresponding to each color (red, green, blue) based on the number of gradations. In the lighting / non-lighting control unit 24, the gradation number of all pixel data PD of each color (red, green, blue) corresponding to each subframe detected by the gradation number detection circuit 23 is substantially zero. In this case, a non-lighting signal is output to the backlight control circuit 35. When the non-lighting signal is input, the backlight control circuit 35 turns off the LED in the subframe corresponding to the color. In the example of the present invention, the display becomes brighter as the number of gradations of the pixel data increases. When the number of gradations is approximately 0, the display is "black".
[0036]
Reference numeral 31 denotes a control signal generation circuit which receives a synchronization signal SYN from a personal computer and generates various control signals CS required for display. The pixel data PD is output from the image memory unit 30 to the data driver 32. Based on the pixel data PD and the control signal CS for changing the polarity of the applied voltage, voltages having different polarities and substantially the same magnitude are applied to the liquid crystal panel 21 via the data driver 32 during data writing scanning and data erasing scanning. And are applied respectively.
[0037]
Further, a control signal CS is output from the control signal generation circuit 31 to the reference voltage generation circuit 34, the data driver 32, the scan driver 33, and the backlight control circuit 35, respectively. The reference voltage generation circuit 34 generates reference voltages VR1 and VR2, and outputs the generated reference voltage VR1 to the data driver 32 and the reference voltage VR2 to the scan driver 33, respectively. The data driver 32 outputs a signal to the signal line 42 of the pixel electrode 40 based on the pixel data PD from the image memory unit 30 and the control signal CS from the control signal generation circuit 31. In synchronization with the output of this signal, the scan driver 33 sequentially scans the scanning lines 43 of the pixel electrodes 40 line by line. Further, the backlight control circuit 35 applies a drive voltage to the backlight 22 and causes each of the red, green, and blue LEDs of the LED array 7 of the backlight 22 to emit light in a time-division manner. However, when a non-lighting signal is input from the lighting / non-lighting control unit 24, the LED corresponding to the color is turned off and no light is emitted.
[0038]
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the present invention will be described. The pixel data PD for display is input from the personal computer to the gradation number detection circuit 23, the number of gradations in red, green, and blue is detected, and the detection result is sent to the lighting / non-lighting control unit 24. A non-lighting signal is output from the lighting / non-lighting control unit 24 to the backlight control circuit 35 when the number of gradations of all pixel data PD in each color corresponding to the sub-frame is substantially zero.
[0039]
After temporarily storing the pixel data PD, the image memory unit 30 outputs the pixel data PD when receiving the control signal CS output from the control signal generation circuit 31. The control signal CS generated by the control signal generation circuit 31 is provided to the data driver 32, the scan driver 33, the reference voltage generation circuit 34, and the backlight control circuit 35. The reference voltage generation circuit 34 generates the reference voltages VR1 and VR2 when receiving the control signal CS, and outputs the generated reference voltage VR1 to the data driver 32 and the reference voltage VR2 to the scan driver 33, respectively.
[0040]
When receiving the control signal CS, the data driver 32 outputs a signal to the signal line 42 of the pixel electrode 40 based on the pixel data PD output from the image memory unit 30. When receiving the control signal CS, the scan driver 33 sequentially scans the scanning lines 43 of the pixel electrodes 40 line by line. The TFT 41 is driven according to the output of the signal from the data driver 32 and the scanning of the scan driver 33, a voltage is applied to the pixel electrode 40, and the transmitted light intensity of the pixel is controlled.
[0041]
When receiving the control signal CS, the backlight control circuit 35 applies a drive voltage to the backlight 22 to time-division the red, green, and blue LEDs of the LED array 7 of the backlight 22. The light is emitted, and the red light, the green light, and the blue light are sequentially emitted over time. However, when a non-lighting signal is input from the lighting / non-lighting control unit 24, the LED of that color is not turned on.
[0042]
FIG. 5 is an example of a time chart showing display control in the liquid crystal display device. FIG. 5A shows lighting timings of red, green and blue of the backlight 22 (LED), and FIG. 5B shows a liquid crystal panel. FIG. 5C shows the scanning timing of each line 21 and the color development state of the liquid crystal panel 21. One frame is divided into three sub-frames. For example, as shown in FIG. 5A, a red LED is used in a first sub-frame, a green LED is used in a second sub-frame, and a third LED is used in a third sub-frame. Each of the blue LEDs is turned on in the frame. However, when a non-lighting signal for a certain color is input from the lighting / non-lighting control unit 24, the LED is turned off in the subframe corresponding to that color, and light of that color is not emitted.
[0043]
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the data scanning is performed twice on the liquid crystal panel 21 during the red, green, and blue sub-frames. However, the start timing (timing to the first line) of the first scan (data write scan) matches the start timing of each subframe, and the end timing (final scan) of the second scan (data erase scan). (Timing to line) is adjusted so as to coincide with the end timing of each subframe. In the data writing scan, a voltage corresponding to the pixel data is supplied to each pixel of the liquid crystal panel 21, and the light transmittance is adjusted. As a result, full-color display becomes possible. In the data erasing scan, a voltage of the same magnitude and the opposite polarity as that at the time of the data write scan is supplied to each pixel of the liquid crystal panel, and the display of each pixel of the liquid crystal panel 21 becomes substantially black. Application of the components is prevented.
[0044]
Hereinafter, a specific example will be described. After cleaning the TFT substrate having the pixel electrodes 40, 40 (pixel number 640 × 480, diagonal 3.2 inches) and the glass substrate 2 having the common electrode 3, polyimide is applied and baked at 200 ° C. for 1 hour. As a result, polyimide films of about 200 ° were formed as the alignment films 11 and 12. Further, these alignment films 11 and 12 are rubbed with a rayon cloth, and these two substrates are overlapped so that the rubbing directions are parallel to each other, and a silica spacer having an average particle size of 1.6 μm is provided between the two substrates. At 14, an empty panel was produced by superimposing while maintaining the gap. A liquid crystal layer 13 was formed by filling a bistable ferroelectric liquid crystal material containing a naphthalene-based liquid crystal as a main component between the alignment films 11 and 12 of the empty panel. The produced panel is sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicols state to form a liquid crystal panel 21. When a voltage of one polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal molecule director and the polarization axis of one polarizing film are Were substantially matched so as to be in a dark state.
[0045]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner is superimposed on a backlight 22 using the LED array 7 as a light source capable of monochromatic surface emission switching of red, green, and blue, and is subjected to field sequential according to the driving sequence shown in FIG. Color display was performed by the method.
[0046]
The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number of each color (red, green, blue) in the display data, and when the detected gradation number of all the pixel data in the sub-frame is substantially zero, A non-lighting signal is sent from the lighting / non-lighting control unit 24 to the backlight control circuit 35, and a subframe in which the number of gradations of all pixel data in each color is substantially 0, in other words, all pixel data in each color is “black” In the subframe "", the LED corresponding to the color is not turned on.
[0047]
As a result of such display, the maximum luminance (white luminance) is 200 cd / cm. ² In this case, the power consumption was 1 W in full-color display such as a natural image and black-and-white display, but was 400 mW in single-color display (red black, green black, and blue black display).
[0048]
When the display is performed according to the driving sequence of the related art in which the LEDs are always turned on in each of the red, green, and blue sub-frames without detecting the number of gradations of the display data of red, green, and blue as in the example of the present invention, Power consumption of 1 W was required not only for full-color display and black-and-white display of images, but also for single-color display (red black, green black, blue black display).
[0049]
When the display image quality of the present invention example and the conventional example were compared, no difference was felt between the two. Conversely, in the example of the present invention in which the backlight is turned off when unnecessary, the black luminance tends to be lower, the contrast ratio is improved, and the color mixture is suppressed, as compared with the conventional example. Also improved.
[0050]
(2nd Embodiment)
In the second embodiment, input three-color pixel data of red, green, and blue are converted into four-color pixel data of red, green, blue, and white, and full-color is used using the converted four-color pixel data. Display. First, the conversion method will be described.
[0051]
FIG. 6A shows the original number of tones of red (r), green (g), and blue (b) in each frame, and FIG. 6B shows the converted red (r ') in each frame. ), Green (g ′), blue (b ′), and white (w). In each frame, the lowest number of gradations is detected by comparing the number of gradations of red, green, and blue pixel data. For example, in the first frame shown in FIG. 6A, the number of gradations of the green display data is the lowest. In this case, in the red and blue display sub-frames, the number of tones (r ′ = r−) obtained by subtracting the number of green tones (g) from the number of tones of red and blue before comparison (r, b). g, b '= b-g).
[0052]
In a white display subframe that is a mixed color of red, green, and blue, white display (w = g) is performed according to the number of gray levels (g) of green. In the green display sub-frame, green display corresponding to the number of gray levels (g ′ = gg) obtained by subtracting the number of green gray levels (g) from the number of green gray levels (g) before comparison is performed. However, since the subtracted gradation number (g ') becomes 0, this generally results in "black" display.
[0053]
Then, in the second embodiment, the green LED is turned off in the green sub-frame for displaying “black”. In such a conversion process, since the number of gradations after conversion of at least one color becomes 0, the probability that the light source can be turned off becomes larger than in the first embodiment, and the power consumption is further reduced. Can be achieved.
[0054]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a liquid crystal display device according to the second embodiment. 7, the same or similar members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The configurations of the liquid crystal panel and the backlight are the same as in the first embodiment. In the white sub-frame, the red, green, and blue LEDs in the LED array 7 are simultaneously turned on.
[0055]
In FIG. 7, reference numeral 25 denotes a pixel data conversion circuit 25 for converting three-color pixel data PD for display input from an external personal computer, for example, to four-color pixel data PD 'for display in accordance with the above-described method. The pixel data conversion circuit 25 outputs the converted pixel data PD ′ to the gradation number detection circuit 23 and the image memory unit 30. The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number for each color (red, green, blue, white) and sends the detection result to the lighting / non-lighting control unit 24. The lighting / non-lighting control unit 24 determines the number of gradations of all the conversion pixel data PD ′ of each color (red, green, blue, white) corresponding to each sub-frame detected by the gradation number detection circuit 23. If it is approximately 0, a non-lighting signal is output to the backlight control circuit 35. The backlight control circuit 35 causes each of the subframes to emit red, green, blue, and white colored light from the backlight 22. When the non-lighting signal is input, the backlight control circuit 35 causes the LED in the subframe corresponding to that color to be emitted. Is turned off.
[0056]
Note that the other components such as the control signal generation circuit 31, the data driver 32, the scan driver 33, and the reference voltage generation circuit 34 are configured and operated only in such a manner that the pixel data PD is changed to the converted pixel data PD '. The description is omitted because it is basically the same as the embodiment.
[0057]
FIG. 8 is an example of a time chart showing the display control in the liquid crystal display device. FIG. 8A shows the lighting timing of the red, green, blue and white colors of the backlight 22 (LED), and FIG. The scanning timing of each line of the liquid crystal panel 21, and FIG. 8C shows the coloring state of the liquid crystal panel 21. One frame is divided into four subframes. For example, as shown in FIG. 8A, red is used in a first subframe, green is used in a second subframe, and blue is used in a third subframe. In the fourth sub-frame, white light is emitted. However, when a non-lighting signal for a certain color is input from the lighting / non-lighting control unit 24, the LED is turned off in the subframe corresponding to that color, and the color is not emitted.
[0058]
The contents of the two data scans in each subframe (first data write scan and second data erase scan) and the timing of each data scan are the same as those in the first embodiment shown in FIG. Is the same.
[0059]
Hereinafter, a specific example will be described. First, an empty panel was manufactured in exactly the same manner as in the first embodiment. A monostable ferroelectric liquid crystal material exhibiting a phase transition sequence of an isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic C phase is filled between the alignment films 11 and 12 of the empty panel from a high temperature side to form a liquid crystal layer 13, At a transition temperature of the cholesteric phase to the chiral smectic C phase of ± 3 ° C. (100 to 94 ° C.), a DC voltage of 3 V was applied to the liquid crystal layer 13 to perform an alignment treatment. In the alignment treatment, the liquid crystal was once heated to an isotropic phase (120 ° C.), the cooling rate was fixed at −3 ° C./min, and the liquid crystal was cooled to room temperature. By such an alignment treatment, a uniform liquid crystal alignment could be obtained. A liquid crystal panel 21 is formed by sandwiching the produced panel between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicols state, and the average molecular axis of the liquid crystal molecular director when no voltage is applied and the polarization axis of one of the polarizing films are made to substantially match. To make it dark.
[0060]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner is overlapped with the backlight 22 using the LED array 7 capable of monochromatic emission switching of red, green, and blue as a light source, and is subjected to field sequential according to the drive sequence shown in FIG. Color display was performed by the method. In the white sub-frame, the red, green, and blue LEDs were simultaneously turned on.
[0061]
The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number of each color (red, green, blue, white) in the converted display data, and the gradation number of all the converted pixel data detected in the sub-frame is approximately equal. If it is 0, a non-lighting signal is sent from the lighting / non-lighting control unit 24 to the backlight control circuit 35, and a sub-frame in which the gradation number of all converted pixel data in each color is substantially 0, in other words, in each color In a sub-frame in which all the converted pixel data is “black”, the LED corresponding to that color is not turned on.
[0062]
As a result of such display, the maximum luminance (white luminance) is 200 cd / cm. ² , The power consumption was 1.44 W in full-color display such as a natural image, but 740 mW in black-and-white display and 320 mW in single-color display (red black, green black, and blue black display). And lower than in the first embodiment.
[0063]
The display is performed according to the driving sequence of the conventional example in which the LED is always turned on in each of the red, green, blue and white subframes without detecting the number of gradations of the display data of red, green, blue and white as in the example of the present invention. In this case, power consumption of 1.44 W was required not only in full-color display and black-and-white display of a natural image, but also in single-color display (red black, green black, blue black display).
[0064]
When the image quality of the display of the present invention example and that of the conventional example were compared, no difference was felt between them, and the display image quality of the present invention example did not deteriorate as compared with the conventional example.
[0065]
(Third embodiment)
In the third embodiment, an irradiation area of light incident on a liquid crystal panel is divided into a plurality of areas, and a light source (LED) corresponding to each color is provided for each of the divided areas according to the number of gradations of pixel data of each color. ) Is turned on / off.
[0066]
By dividing the area of the backlight 22 into nine small areas 22a to 22i as shown in FIG. 9, the light irradiation area on the liquid crystal panel 21 is divided into nine small irradiation areas. In addition to controlling the lighting / non-lighting of each color LED in synchronization with the scanning of the liquid crystal panel 21, the number of gradations of the red, green, blue, and white pixel data for each small irradiation area is determined. If the number of gradations of all the pixel data in the small irradiation area for each color is substantially zero, the LED corresponding to that color is turned off in the small irradiation area.
[0067]
The circuit configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG. The pixel data conversion circuit 25 outputs the converted pixel data PD ′ to the gradation number detection circuit 23 and the image memory unit 30. The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number of each color (red, green, blue, white) of the converted pixel data PD 'for each of the nine small irradiation areas of the liquid crystal panel 21, and turns on the detection result. This is sent to the non-lighting control unit 24. The lighting / non-lighting control unit 24 determines the number of gradations of all the converted pixel data PD ′ of each color (red, green, blue, white) in each small irradiation area detected by the gradation number detection circuit 23. If it is approximately 0, a non-lighting signal is output to the backlight control circuit 35. The backlight control circuit 35 emits red, green, blue, and white colored light from the backlight 22 in each small irradiation area. When the non-lighting signal is input, each small irradiation corresponding to the color is emitted. The LED is turned off in the area.
[0068]
10A and 10B are time charts showing display control in the liquid crystal display device. FIG. 10A shows lighting / non-lighting timing of the backlight 22 (LED), and FIG. 10B shows scanning timing of each line of the liquid crystal panel. Are shown respectively. As shown in FIG. 10A, the lighting / non-lighting of the backlight 22 is controlled for each of the nine small irradiation areas in one sub-frame. When a non-lighting signal is input for a certain small irradiation area, the LED is turned off in the small irradiation area of that color, and the color is not emitted. The contents of the two data scans (the first data write scan and the second data erase scan) in each subframe and the timing of each data scan are shown in FIGS. 5 and 8. This is the same as the case of the embodiment.
[0069]
Hereinafter, a specific example will be described. First, a liquid crystal panel 21 is manufactured in exactly the same manner as in the second embodiment described above, and the manufactured liquid crystal panel 21 and a back light using the LED array 7 capable of monochromatic surface emission switching of red, green, and blue as a light source. The light 22 was superimposed, and color display was performed by the field sequential method according to the drive sequence shown in FIG. In the white sub-frame, the red, green, and blue LEDs were simultaneously turned on.
[0070]
The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number of each color (red, green, blue, and white) in the converted display data for each small irradiation area, and converts all the conversions detected in each small irradiation area. When the gradation number of the pixel data is substantially zero, a non-lighting signal is sent from the lighting / non-lighting control unit 24 to the backlight control circuit 35, and the gradation number of all the converted pixel data is substantially zero for each color. In a certain small irradiation area, in other words, in a small irradiation area in which all the converted pixel data is “black” in each color, the LED corresponding to that color is not turned on.
[0071]
As a result of such display, the maximum luminance (white luminance) is 200 cd / cm. ² In the case of full color display such as a natural image, the power consumption was 960 mW at the maximum. In particular, in full-color display on a personal computer screen, the same color is often partially displayed, so that power consumption can be effectively reduced, and a minimum power consumption of 590 mW can be realized even in full-color display. Was. Further, the power consumption was 520 mW in the monochrome display, and 230 mW in the single color display (red black, green black, blue black display), which was lower than that of the second embodiment.
[0072]
As in the example of the present invention, the backlight is divided into nine small areas, but without detecting the number of gradations of red, green, blue, and white display data, in each of the red, green, blue, and white subframes. When the display is performed according to the driving sequence of the conventional example in which the LED is always turned on, the power consumption of 960 mW is required not only for the full-color display and the monochrome display such as the natural image, but also for the monochrome display (red black, green black and blue black display). .
[0073]
When the image quality of the display of the present invention example and that of the conventional example were compared, no difference was felt between them, and the display image quality of the present invention example did not deteriorate as compared with the conventional example.
[0074]
In the above-described example, the case where the image data of four colors (red, green, blue, and white) is used has been described. However, the lighting / non-lighting of the light source (LED) for each small irradiation area in the third embodiment is described. It goes without saying that the control can be applied even when the image data of three colors (red, green, and blue) is used as in the first embodiment.
[0075]
In the above-described third embodiment, the emission color of the small area of the divided backlight 22 (the display color of the small irradiation area of the divided liquid crystal panel 21) is the same. It is needless to say that the same effect can be obtained even if the emission color (display color of the small irradiation area of the divided liquid crystal panel 21) is changed for each small area.
[0076]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, when it is detected that the number of gradations of the display data is substantially 0, and the light source (LED) of the corresponding color is turned off, the drive control of the liquid crystal panel is not performed. To
[0077]
FIG. 11 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a liquid crystal display device according to the fourth embodiment. 11, the same or similar members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The configurations of the liquid crystal panel and the backlight are the same as in the first embodiment.
[0078]
When the gradation number detection circuit 23 detects that the gradation number of all the pixel data PD in each color (red, green, blue) corresponding to each sub-frame is substantially 0, it turns on / off. The lighting control unit 24 outputs the non-lighting signal not only to the backlight control circuit 35 but also to the control signal generation circuit 31. When the non-lighting signal is input, the backlight control circuit 35 turns off the LED in the subframe corresponding to the color. When the non-lighting signal is input, the control signal generation circuit 31 does not send out the control signal CS and stops driving the liquid crystal panel 21.
[0079]
Hereinafter, a specific example will be described. First, the liquid crystal panel 21 is manufactured in exactly the same manner as in the first embodiment described above, and the manufactured liquid crystal panel 21 and the LED array 7 capable of monochromatic surface emission switching of red, green, and blue are used as light sources. The light 22 was superimposed, and color display was performed by the field sequential method according to the drive sequence shown in FIG.
[0080]
The gradation number detection circuit 23 detects the gradation number of each color (red, green, and blue) in the display data, and when the detected gradation number of all the pixel data in each subframe is substantially zero. Then, a non-lighting signal is sent from the lighting / non-lighting control unit 24 to the backlight control circuit 35 and the control signal generation circuit 31. Then, in a subframe in which the gradation number of all the pixel data in each color is substantially 0, in other words, in a subframe in which all the pixel data in each color is “black”, the color is set to the same color as in the first embodiment. The corresponding LED is not turned on, and the liquid crystal panel 21 is not driven.
[0081]
As a result of such display, the maximum luminance (white luminance) is 200 cd / cm. ² In this case, the power consumption was 1 W in full-color display such as a natural image and black-and-white display, but was low as 340 mW in single-color display (red black, green black, and blue black display).
[0082]
The display image quality in the fourth embodiment is comparable to the display image quality of the conventional example, and the image quality is not deteriorated.
[0083]
In the above-described example, the case where pixel data of three colors (red, green, and blue) is used has been described. However, the method of stopping the driving of the liquid crystal panel in the fourth embodiment is described in the second and third embodiments. It is needless to say that the present invention can be applied to the case where pixel data of four colors (red, green, blue, white) is used. It is also possible to combine the control of turning on / off the light source (LED) for each small irradiation area described in the third embodiment with the method of stopping the driving of the liquid crystal panel in the fourth embodiment. .
[0084]
Although a liquid crystal display device using a liquid crystal panel as an optical switching element has been described as an example, other optical switching elements such as a digital micromirror device (for example, a digital micromirror device) may be used as long as the display device performs display in a field sequential system. Of course, the present invention can be similarly applied to other display devices using DMD) or the like.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the light source that emits light of the color corresponding to the display data whose index representing the brightness is equal to or less than the predetermined level is turned off. When the number of gradations of the data is detected and the display becomes brighter as the number of gradations of the display data increases, a light source that emits light of a color corresponding to the display data whose detected number of gradations is substantially 0 is set to be non- Since the lighting is performed, useless lighting of the light source is eliminated, and low power consumption can be achieved without deteriorating display image quality. In particular, in the display on a monitor screen, the display on a personal computer, the display of a specific character, and the like in which display in the same color is often seen, the effect of reducing the power consumption in the present invention is large.
[0086]
Further, in the present invention, for each of the divided irradiation areas of the light incident on the optical switching element, the lighting / non-lighting of the light source is controlled in accordance with the number of gradations of the display data in each color. Since fine control can be performed, the rate at which the light source is turned off increases, and power consumption can be further reduced.
[0087]
Further, in the present invention, when the light source is turned off, the drive control of the optical switching element is stopped. Therefore, the display screen when the light source is turned off is displayed in "black" for the color. In addition, drive control of the optical switching element which is unnecessary for performing "black" display can be suppressed, and the power consumption can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device (first embodiment) of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel and a backlight.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a liquid crystal display device.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an LED array.
FIG. 5 is a time chart showing display control in the liquid crystal display device (first and fourth embodiments) of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a conversion example of pixel data in the liquid crystal display device (second and third embodiments) of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device (second and third embodiments) of the present invention.
FIG. 8 is a time chart showing display control in the liquid crystal display device (second embodiment) of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of division of a backlight in a liquid crystal display device (third embodiment) of the present invention.
FIG. 10 is a time chart showing display control in a liquid crystal display device (third embodiment) of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device (fourth embodiment) of the present invention.
[Explanation of symbols]
3 Common electrode
7 LED array
21 LCD panel
22 Backlight
23 gradation number detection circuit
24 Lighting / non-lighting control unit
25 Pixel Data Conversion Circuit
31 Control signal generation circuit
35 Backlight control circuit

Claims

光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させて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、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出する手段と、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とする手段とを備えることを特徴とする表示装置。A field-sequential system that performs display by synchronizing sequential switching of light of a plurality of colors incident on an optical switching element from a light source and input of display data of each color according to a display image to the optical switching element. A display device for detecting whether or not an index indicating the brightness of display data corresponding to light of each color incident on the light switching element is equal to or lower than a predetermined level; and a display in which the brightness is equal to or lower than a predetermined level. Means for turning off the light source that emits light of a color corresponding to the data.

前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, and blue light.

前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光、青色光及び白色光であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the plurality of colors of light incident on the optical switching element are red light, green light, blue light, and white light.

前記光スイッチング素子に入射される光の照射領域が分割されており、分割された領域の表示データに基づいて、表示データに対応する色の光を出射する前記光源の点灯／消灯を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の表示装置。A control is performed in which an irradiation area of light incident on the optical switching element is divided, and based on display data of the divided area, turning on / off of the light source that emits light of a color corresponding to display data. The display device according to claim 1, further comprising a unit.

明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯としている場合に、前記光スイッチング素子の駆動制御を停止させる停止手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の表示装置。Stopping means for stopping driving control of the optical switching element when the light source that emits light of a color corresponding to the display data whose brightness is equal to or lower than a predetermined level is turned off. The display device according to claim 1.

前記光スイッチング素子は、液晶パネルであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the optical switching element is a liquid crystal panel.

前記液晶パネルで使用される液晶材料は、強誘電性液晶材料であることを特徴とする請求項６記載の表示装置。The display device according to claim 6, wherein the liquid crystal material used in the liquid crystal panel is a ferroelectric liquid crystal material.

光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させてフィールド・シーケンシャル方式の表示を行う表示方法において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出し、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とすることを特徴とする表示方法。A field-sequential display is performed by synchronizing the sequential switching of a plurality of colors of light incident on the optical switching element from the light source with the input of the display data of each color according to the display image to the optical switching element. In the display method, it is detected whether or not an index indicating the brightness of the display data corresponding to the light of each color incident on the light switching element is equal to or lower than a predetermined level. A display method comprising: turning off the light source that emits light of a corresponding color.