JP2004184901A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、画面の横方向には１色しか存在しないので、いわゆる色割れ現象が大きく、表示品位が低い。
【解決手段】液晶パネル１０に赤色、緑色、青色の画像データを、幾つかの走査線毎に切り替えるのではなく、同じ走査線において同じ色光の照射領域内の複数画素が照射色光と同じ色の画像データになるように、線順次走査で、かつ、照射領域毎に切り替えて液晶を駆動する。これに同期して液晶パネル面に赤色光、緑色光、青色光を選択的に照射することで画面が形成される。この動作を繰り返し行う。これにより、赤色、緑色、青色の各色光に対応した画像の残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得るとき、色割れ現象が低減された高品位のカラー表示が可能になる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に液晶パネルにカラーフィルタなしでカラー表示が可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶と薄膜トランジスタを用いて構成される液晶パネルは、アクティブマトリクス回路が形成されるアクティブマトリクス基板と、これに対向する面上に光透過性の共通電極が被着形成された共通電極基板との間に液晶層を充填することによって構成される。
【０００３】
ここで、液晶パネルの等価回路の構成の一例を図３に基づいて説明する。ここでは、平行に配列された複数本の画像信号線Ｘと、平行に配列された複数本の走査信号線Ｙとが、互いに直交するように配列され、各信号線Ｘ、Ｙの交差部にそれぞれ１つの画素Ｐが単位画素として配置される。なお、図３では符号Ｘ、Ｙ、Ｐに添字としてそれぞれ整数を表すｉ、ｊが記されており、任意の位置の画素を一般化して示している。
【０００４】
液晶パネルの単位画素Ｐは、トランジスタＴＲ、電荷蓄積用コンデンサＣ、そして液晶層ＬＣなどにより構成される。この液晶層ＬＣは各画素Ｐに対し共通である。上述のように、この画素Ｐを二次元マトリクス状に配列し、列方向（Ｘ方向）及び行方向（Ｙ方向）に走査することにより画面を構成することが可能である。
【０００５】
一般に、同一走査信号線Ｙに接続されているトランジスタＴＲのゲート端子に走査信号が同時に加わり、それらのトランジスタＴＲを一斉にオンさせて、画像信号線Ｘを介して供給される画像信号を、オンとされたトランジスタＴＲのソース、ドレインを通して電荷蓄積用コンデンサＣに電荷として書き込ませるようにし、このコンデンサＣの端子電圧が液晶層ＬＣに印加されて液晶分子の配向状態が変化する。これを行方向に順次走査を繰り返す線順次走査によって画面が形成される。
【０００６】
ところで、一般に、液晶表示装置のカラー化の手段として、赤色、緑色、青色の画像データで液晶パネルを面順次走査で切り替えていくと共に、これに同期させて液晶パネル面に照射する光源を、時系列的に三原色光である赤色光、緑色光、青色光で順次に切り替え、各原色光に対応した残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得る、いわゆるフィールドシーケンシャル方式（面順次方式）の液晶表示装置が知られている。このフィールドシーケンシャル方式では、カラーフィルタが不要であり、単一画素で赤色、緑色、青色すべての色を表示できるので、より高い解像度を得ることができる。
【０００７】
ここで、従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を図４に示す。この液晶表示装置は、反射型液晶パネルを用いて構成した例である。この液晶表示装置は、図示しない光源からの白色光が赤色、緑色、青色のスペクトル帯に分解され、回転可能なポリゴンミラー１にてそれぞれ反射され、各色光は幅の広いストライプ状となって、偏光板２を通過したのち、反射型液晶パネル３上を上から下へ走査する。液晶パネル３にて液晶層で変調を受けた反射光は偏光板２を通過することで光像となり、投射レンズ４により拡大された画像とされて例えばスクリーン５上へ投射される。
【０００８】
この液晶表示装置では、反射型液晶パネル３に赤色、緑色、青色の画像データを、各色の画面ごとに切り替えるのではなく、複数本の走査線が同じ色の画像データになるように、線順次走査で切り替えて液晶を駆動する。その時点から液晶の応答時間を遅らせて、所望の原色光をストライプ状の光にして赤色、緑色、青色の繰り返しにより液晶パネル３に順次照射する。なお、図４には、反射型液晶パネル３上でストライプ状の緑色光６とストライプ状の赤色光７とが同時に、かつ、異なる領域に存在し、上から下方向にスクロールされる様子を示す。
【０００９】
この方法によれば、任意の時間に赤色、緑色、青色のうちの１色だけの画面が存在し全画面を同じ色の光を照射する方式とは異なり、液晶パネル３上には２色又は３色のストライプ状の光がスクロール動作をすることで、フィールドシーケンシャル方式に特有な、表示物体の動きで視線移動に伴う原色光の知覚や、視界を遮る物体の動きによる原色光の知覚、いわゆる色割れ現象（カラーブレイク、カラーフラッシュ、サッケードなどとも言われる）が低減されることが知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、図４に６、７で示したように、画面の縦（映像信号配線）方向に２色又は３色が存在し、液晶パネル３に各色のストライプ状の光が画面の縦（映像信号配線）方向にしかスクロール動作せず、画面の横（走査信号配線）方向には１色しか存在しないので、いわゆる色割れ現象が大きく、表示品位を低下させるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、色割れ現象を低減して高品位のカラー表示が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明の液晶表示装置は、二次元マトリクス状に配置された複数の画素の画素回路が形成されたアクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板の表面に対向するように配置された、光透過性の共通電極を表面に形成した光透過性電極基板と、アクティブマトリクス基板と光透過性電極基板との間に狭持された液晶層とを備え、線順次走査により電圧を液晶層に与えて画面を形成する液晶パネルと、赤色、緑色及び青色の各画像データを順次所望の順序で切り替えて液晶パネルを線順次走査していくと共に、同一の走査信号配線とこれに交差する画像信号配線との交差部に配置されるアクティブマトリクス基板上の複数の画素の駆動素子には、赤色、緑色、青色の画像データのうち、それぞれ２色又は３色の画像データを供給して、同一の走査線上では複数の色の画像を液晶パネル面に同時に形成する画像データ供給手段と、液晶パネル面に照射する赤色光、緑色光及び青色光を、液晶パネル面に形成される複数の色の画像に対応した色光とするように、線順次走査に同期して選択的に照射する光照射手段とを有する構成としたものである。
【００１３】
この発明では、同一の走査線上では複数の色の画像を液晶パネル面に同時に形成すると共に、液晶パネル面に照射する赤色光、緑色光及び青色光を、液晶パネル面に形成される複数の色の画像に対応した色光とするように、線順次走査に同期して選択的に照射するようにしたため、液晶パネルの画面の縦（画像信号配線）方向および画面の横（走査信号配線）方向に、任意の時間において赤色、緑色、青色の複数の画像表示が存在するようにできる。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明の液晶表示装置は、上記の光照射手段を、光源からの赤色光、緑色光及び青色光を垂直方向又は水平方向に走査する第１のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーで反射された赤色光、緑色光及び青色光を、第１のポリゴンミラーとは直交する回転軸を有して水平方向又は垂直方向に走査して液晶パネル面に照射する第２のポリゴンミラーとからなることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記の目的を達成するため、第３の発明の液晶表示装置は、上記の光照射手段を、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発光する３種類の発光素子を選択的に駆動して液晶パネル面にバックライト光として照射するバックライトユニットであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる液晶表示装置の第一の実施の形態の構成図を示す。本実施の形態の液晶表示装置は、図４に示した従来の液晶表示装置に比べ、ポリゴンミラーが複数個設けられている点に特徴がある。
【００１７】
図１に示す液晶表示装置において、図示しない光源からの白色光が赤色、緑色、青色の３原色のスペクトル帯に分解された後、１つ目の回転可能な水平走査用ポリゴンミラーＡにてそれぞれ反射され、各色の光は進行方向に対して右から左の方向に走査される。水平走査用ポリゴンミラーＡにてそれぞれ反射された各色の光は、２つ目の回転可能な垂直走査用ポリゴンミラーＢにて更に反射されることにより、各色の光は進行方向に対して上から下の方向に走査される。
【００１８】
垂直走査用ポリゴンミラーＢにてそれぞれ反射された各色の光は、反射型液晶パネル１０の偏光板１１を通過した後、液晶層１２に入射される。反射型液晶パネル１０の液晶層１２で変調を受けて反射された各色の光は、再び偏光板１１を通過することにより光像となり、投射レンズ１３に入射されて拡大された画像とされた後、例えばスクリーン１４上へ投射される。
【００１９】
なお、反射型液晶パネル１０の構成は、図３と同様の構成の各画素が二次元マトリクス状に配置され、画素電極が表面に形成されたアクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板の表面に対向するように配置され、対向する表面に光透過性の共通電極が被着形成された光透過性ガラス基板と、アクティブマトリクス基板と光透過性ガラス基板との間に充填された液晶層１２とからなり、更に光透過性ガラス基板の共通電極とは反対側表面に偏光板１１が形成された構成である。
【００２０】
２つのポリゴンミラーＡ及びＢは、それぞれの回転軸方向が直交するように配置されており、かつ、それぞれが独立して回転される構成とされているので、赤色、緑色、青色の原色光を液晶パネル１０の画面の縦（映像信号配線）方向および画面の横（走査信号配線）方向に、任意にスクロールし順次照射することができる。
【００２１】
これにより、反射型液晶パネル１０の画面には、図１に示すように、傾斜した帯状の赤色光照射領域１５Ｒ、緑色光照射領域１５Ｇ、青色光照射領域１５Ｂが同時に形成され、かつ、それらの光照射領域が画面右上から左下方向へスクロールされる。勿論、図１に示した光照射領域１５Ｒ、１５Ｇおよび１５Ｂの配置状態はある時点のもので、この状態はスクロールにより漸次変化する。
【００２２】
具体的な本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法は、同一走査信号線に接続されているトランジスタのゲート端子に走査信号が同時に加わり、それらのトランジスタを一斉にオンさせて、画像信号線を介して供給される画像信号を、オンとされたトランジスタのソース、ドレインを通して電荷蓄積用コンデンサに電荷として書き込ませるようにし、このコンデンサの端子電圧が液晶層に印加されて液晶分子の配向状態が変化する。これを行方向に順次走査を繰り返す線順次走査によって画面が形成される。
【００２３】
ここで、本実施の形態では、液晶パネル１０に赤色、緑色、青色の画像データを、幾つかの走査線毎に切り替えるのではなく、同じ走査線において上記の同じ色光の照射領域内の複数画素が照射色光と同じ色の画像データになるように、線順次走査で、かつ、照射領域毎に切り替えて液晶を駆動する。
【００２４】
従って、例えば、図１中の或る１本の走査線Ｌにおいて、赤色光照射領域１５Ｒ内の走査線領域Ｌ１の複数画素には赤色画像データが供給され、緑色光照射領域１５Ｇ内の走査線領域Ｌ２の複数画素には緑色画像データが供給され、青色光照射領域１５Ｂ内の走査線領域Ｌ３の複数画素には青色画像データが供給される。このようにして、各画素の液晶セルに対応する色の画像データによる電圧を与えて画像を形成し、これに同期して液晶パネル面に赤色光、緑色光、青色光を選択的に照射することで画面が形成される。この動作を繰り返し行う。
【００２５】
これにより、任意の時間において画面の縦方向及び横方向共に赤色、緑色及び青色のうちの２色又は３色の複数の画像表示が存在するため、赤色、緑色、青色の各色光に対応した画像の残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得るとき、表示物体の動きで視線移動に伴う原色光の知覚や、視界を遮る物体の動きによる原色光の知覚、いわゆる色割れ現象が低減された高品位のカラー表示が可能になる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、画像を画面の右上から左下の方向にスクロールしたが、この方向に限定されるものではなく、垂直方向及び水平方向以外の方向であればよい。また、本実施の形態では液晶パネルは反射型の場合について説明したが、透過型であっても本発明の思想にいささかの変更もなく実現可能なのは言うまでもいない。
【００２７】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明になる液晶表示装置の第二の実施の形態の平面図、正面図、右側面図を示す。本実施の形態の液晶表示装置は、透過型液晶パネル２０とバックライト３０から構成されており、バックライト３０から赤色、緑色、青色の光が選択的に発せられ、透過型液晶パネル２０の偏光板２１を通過したのち、液晶パネルの液晶層２２に入射される。液晶パネルの液晶層２２で変調を受けた透過光は偏光板２３を通過することで光像となる。
【００２８】
なお、液晶パネル２０の単位画素を構成するのはトランジスタ、補助容量、そして液晶セルであり、これらからなるアクティブマトリクス回路はガラス基板上に形成され、対向する面上に光透過性の共通電極が被着形成された光透過性ガラス基板との間に、一般にはネマティック液晶がツイスト配向した液晶層２２を充填することによって液晶パネル２０が構成される。
【００２９】
バックライト３０は液晶パネル２０の背面に配設され、ミラー３１が形成されている背面板３２に、赤色、緑色、青色の３色の発光ダイオード（ＬＥＤ）３３が多数個配置され、その対向する側には導光板３４と拡散板３５が積層形成された構造を有する。なお、ＬＥＤ３３は、赤色光用、緑色光用、青色光用のそれぞれが別々に、かつ、隣接して配置されている。
【００３０】
具体的な液晶表示装置の駆動方法は、同一走査信号線に接続されているトランジスタのゲート端子に走査信号が同時に加わり、それらのトランジスタを一斉にオンさせて、画像信号線を介して供給される画像信号を、オンとされたトランジスタのソース、ドレインを通して電荷蓄積用コンデンサに電荷として書き込ませるようにし、このコンデンサの端子電圧が液晶層に印加されて液晶分子の配向状態が変化する。これを行方向に順次走査を繰り返す線順次走査によって画面が形成される。
【００３１】
ここで、本実施の形態では、液晶パネルに赤色、緑色、青色の画像データを、幾つかの走査線毎に切り替えるのではなく、同じ走査線において複数の色光の各バックライト光照射領域内の複数画素にバックライト色光と同じ色の画像データを線順次走査で供給する一方、バックライトユニット３０から液晶パネル面にＬＥＤ３３からの赤色光、緑色光、青色光を、選択的に点滅して照射することで画面が形成される。この動作を繰り返し行う。
【００３２】
図２（Ａ）は液晶パネル面の一例を示しており、液晶パネル面にはバックライトユニット３０によるバックライト赤色光照射領域２４、バックライト青色光照射領域２５及びバックライト緑色光照射領域２６のうち２つ又は３つの照射領域が同じ走査線においても混在しており、これらの照射領域２４〜２６は時間の経過と共に位置が変化する。これにより、任意の時間において赤色、緑色、青色の複数の画素表示が存在することで、赤色、緑色、青色の各色光に対応した画像の残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得るとき、いわゆる色割れ現象が低減された高品位のカラー表示が可能になる。
【００３３】
そして、バックライトユニット３０を用いる第二の実施の形態によれば、赤色光、緑色光、青色光を液晶パネル２０にスクロールでの照射が可能なばかりでなく、各色光をランダムに照射が可能である。また、隣接する赤色光用、緑色光用、青色光用の３種類のＬＥＤ３３の配置間隔を狭く配置することで、赤色、緑色、青色を表示する画面領域を細分化することができ、いわゆる色割れ現象の低減効果をより一層発揮させることができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、赤色、緑色、青色の画像の画面領域を変形して示したが、本発明はこの形状に限定されない。また、本実施の形態では液晶パネルは透過型の場合について説明したが、反射型であっても本発明の思想にいささかの変更もなく実現可能なことは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶パネルの画面の縦（映像信号配線）方向および画面の横（走査信号配線）方向に、任意の時間において赤色、緑色、青色の複数の画像表示が存在するようにしたため、フィールドシーケンシャル方式に特有な、いわゆる色割れ現象を低減することができ、高品位のカラー表示が可能な液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の構成図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態の構成を示す平面図、正面図及び側面図である。
【図３】液晶パネルの単位画素の構成の一例を示す図である。
【図４】従来の液晶表示装置の一例の構成図である。
【符号の説明】
１０ 反射型液晶パネル
１１、２１、２３ 偏光板
１２、２２ 液晶層
１３ 投射レンズ
１４ スクリーン
１５Ｒ 赤色光照射領域
１５Ｇ 緑色光照射領域
１５Ｂ 青色光照射領域
２０ 透過型液晶パネル
２４ バックライト赤色光照射領域
２５ バックライト青色光照射領域
２６ バックライト緑色光照射領域
３０ バックライトユニット
３１ ミラー
３２ 背面板
３３ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
３４ 導光板
３５ 拡散板

Claims (2)

1. 二次元マトリクス状に配置された複数の画素の画素回路が形成されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板の表面に対向するように配置された、光透過性の共通電極を表面に形成した光透過性電極基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記光透過性電極基板との間に狭持された液晶層とを備え、線順次走査により電圧を前記液晶層に与えて画面を形成する液晶パネルと、
   赤色、緑色及び青色の各画像データを順次所望の順序で切り替えて前記液晶パネルを線順次走査していくと共に、同一の走査信号配線とこれに交差する画像信号配線との交差部に配置される前記アクティブマトリクス基板上の前記複数の画素の駆動素子には、前記赤色、緑色、青色の画像データのうち、それぞれ２色又は３色の画像データを供給して、同一の走査線上では複数の色の画像を液晶パネル面に同時に形成する画像データ供給手段と、
   前記液晶パネル面に照射する赤色光、緑色光及び青色光を、該液晶パネル面に形成される複数の色の画像に対応した色光とするように、前記線順次走査に同期して選択的に照射する光照射手段と
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光照射手段は、光源からの赤色光、緑色光及び青色光を垂直方向又は水平方向に走査する第１のポリゴンミラーと、前記第１のポリゴンミラーで反射された前記赤色光、緑色光及び青色光を、前記第１のポリゴンミラーとは直交する回転軸を有して水平方向又は垂直方向に走査して前記液晶パネル面に照射する第２のポリゴンミラーとからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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