JP2007122018A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネル１と、複数色の色光源５１、５２、５３と、色光源のそれぞれと液晶表示パネルとを制御する表示制御回路６０と、を備え、時分割で異なる色画像を順次表示し、これら色画像を混色してカラー表示を行う液晶表示装置において、表示制御回路６０は、黒表示時に液晶表示パネルを透過した透過光が着色することを、その着色する色に発光する色光源の１つの時間開口率と発光輝度とを制御することで、ホワイトバランスを維持しつつ着色を低減することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードを適用した液晶表示装置に関する。

近年、時分割で異なる色画像を順次に高速表示することで、各色を混色しカラー表示を行うという、いわゆるフィールドシーケンシャル駆動方式の液晶表示装置が提案されている。この液晶表示装置は、時分割でカラー化を行っているため、これまで液晶表示装置のカラー化に不可欠であったカラーフィルタが不要となる。また、１画素で３色の色画像を順次表示する方式であるため、従来の駆動方式に比べて、高精細化、低コスト化、さらには、バックライト光の高利用効率化を実現できる等の利点を有する。

このような駆動方式を採用する場合、１フィールド期間内に少なくとも３色以上の色画像を表示する必要があるため、より高速な応答特性が要求される。このような要求に対して、ＯＣＢモードを適用した液晶表示装置が有効である。このＯＣＢモード液晶表示装置は、ネマティック液晶の液晶分子をベンド配列させることにより高速な応答特性を実現することができると期待されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１３１１９１号公報

しかしながら、このＯＣＢモード液晶表示装置は、それ単体では良好な黒表示を行うことができず、位相差板などを用いた光学的な補償を行う必要がある。この際、位相差板などの部材は、その波長分散特性が液晶材料とは異なることが多く、全波長領域で完全な光学補償を行うことは極めて困難である。このため、黒画像を表示した際、色味付くといった課題を有している。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示装置は、
時分割で異なる色画像を順次表示し、これら色画像を混色してカラー表示を行う液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルと、
複数色の色光源と、
前記色光源のそれぞれと前記液晶表示パネルとを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、黒表示時に前記液晶表示パネルを透過した透過光の着色を低減しつつホワイトバランスを維持するように、透過光が着色する色に発光する前記色光源の１つの時間開口率及び発光輝度を制御することを特徴とする。

この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。この実施の形態では、液晶表示装置として、特に、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードを適用した液晶表示装置を例に説明する。

図１に示すように、液晶表示装置は、ＯＣＢモードの液晶表示パネル１と、この液晶表示パネル１を照明する面光源装置すなわちバックライトユニット５０を備えている。さらに、液晶表示装置は、液晶表示パネル１及びバックライトユニット５０を制御する制御手段として機能する表示制御回路６０を備えている。

液晶表示パネル１は、例えば透過型であり、一対の基板すなわちアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を保持した構造である。この液晶表示パネル１は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを備えている。図２に示すように、アレイ基板１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１を用いて形成されている。このアレイ基板１０は、絶縁基板１１の一方の主面に、表示画素ＰＸの行方向に沿って配置された複数の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、表示画素ＰＸの列方向に沿って配置された複数の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部近傍において表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチ素子１２、スイッチ素子１２に接続され表示画素ＰＸ毎に配置された画素電極１３、絶縁基板１１の主面全体を覆うように配置された配向膜１４などを備えている。

スイッチ素子１２は、例えばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって構成されている。各表示画素のスイッチ素子１２は、例えばゲートが対応する走査線Ｙに接続され、ソースが対応する信号線Ｘに接続され、ドレインが対応する画素電極１３に接続されており、対応走査線Ｙを介して駆動されたときに対応信号線Ｘ及び対応画素電極１３間で導通する。

画素電極１３は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。フロントライト等を用いた反射型の液晶表示パネルを構成するのであれば、画素電極１３は、アルミニウム（Ａｌ）等の反射材料で構成することができる。そして、画素電極１３の表面は、配向膜１４によって覆われている。

対向基板２０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１を用いて形成されている。この対向基板２０は、絶縁基板２１の一方の主面に対向電極２２、配向膜２３などを備えている。対向電極２２は、複数の表示画素ＰＸに共通に配置され、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜２３は、絶縁基板２１の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。

上述したような構成のアレイ基板１０と対向基板２０とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層３０は、これらアレイ基板１０と対向基板２０との間のギャップ（例えば、約５μｍ）に封入されている。液晶層３０に含まれる液晶分子３１は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する材料（例えば、チッソ社製のＭＴ５６２３など）を選択可能である。

各表示画素ＰＸは、各々画素電極１３及び対向電極２２間に液晶容量ＣＬＣを有している。複数の補助容量線Ｃ（Ｃ１〜Ｃｍ）は、各々対応行の表示画素ＰＸの画素電極１３に容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。

このようなＯＣＢ型液晶表示装置は、液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、図１に示したようにベンド配列した液晶分子３１を含む液晶層３０のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子４０を備えている。透過型の液晶表示パネル１に対しては、光学補償素子４０は、例えば一対で構成されている。すなわち、一方の光学補償素子４０は、アレイ基板１０の外面に配置され、また、他方の光学補償素子４０は、対向基板２０の外面に配置されている。これらの光学補償素子４０は、それぞれ偏光板や位相差板などを含んで構成されている。

バックライトユニット５０は、アレイ基板１０側の光学補償素子４０の外側に配置され、複数種類の色光源、例えば３原色の色光源（すなわち赤色に発光する赤色光源５１、緑色に発光する緑色光源５２、及び、青色に発光する青色光源５３）を備えている。この実施の形態では、赤色光源５１、緑色光源５２、及び、青色光源５３は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ）によって構成されている。

表示制御回路６０は、各色画像を表示するフィールド毎に液晶表示パネル１の透過率を制御するとともに、これに同期してバックライトユニット５０の色光源の点灯タイミングを制御する機能を有している。

すなわち、表示制御回路６０は、複数のスイッチ素子１２を行単位に導通させるように複数の走査線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動するゲートドライバＹＤ、各行のスイッチ素子１２が対応走査線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力するソースドライバＸＤ、液晶表示パネル１の駆動用電圧を発生する駆動用電圧発生部６１、バックライトＢＬの駆動を制御する光源駆動部６２、及び、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ及び光源駆動部６２を制御するコントローラ部６３を備えて構成されている。

駆動用電圧発生部６１は、ゲートドライバＹＤを介して補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６、ソースドライバＸＤに用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路６１Ｔ、及び、対向電極２２に印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍを発生するコモン電圧発生回路６１Ｃを有している。

コントローラ部６３は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する垂直タイミング制御回路６３Ｖ、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する水平タイミング制御回路６３Ｈ、及び、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳからデジタル形式で入力される映像信号ＤＩを処理する映像信号処理回路６３Ｄを有している。

制御信号ＣＴＹは、ゲートドライバＹＤに供給され、複数の走査線Ｙを順次駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられる。制御信号ＣＴＸは、映像信号処理回路６３Ｄの処理結果と共にソースドライバＸＤに供給され、映像信号処理回路６３Ｄの処理結果として１行分の表示画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される映像信号ＤＯを複数の信号線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。

ゲートドライバＹＤは、制御信号ＣＴＹの制御により複数の走査線Ｙ１〜Ｙｍを順次選択し、各行の画素スイッチ素子１２を導通させる駆動信号としてオン電圧を選択走査線Ｙに供給する。ソースドライバＸＤは、上述の階調基準電圧発生回路６１Ｔから供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照して映像信号ＤＯをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

画素電圧Ｖsは、対向電極２２のコモン電圧Ｖｃｏｍを基準として画素電極１３に印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖｃｏｍに対して極性反転される。

光源駆動部６２は、垂直タイミング制御回路６３Ｖから出力される制御信号ＣＴＹに基づいて色画像のフィールド毎に対応する色に発光する色光源を順次発光させる。また、この光源駆動部６２は、各色光源に供給する電流量を制御することにより、発光輝度を制御している。

上述した液晶表示装置は、時分割で異なる色画像を高速表示することで、これら色画像を混色してカラー表示を行うという、いわゆるフィールドシーケンシャル駆動方式を採用している。このフィールドシーケンシャル駆動方式を簡単に説明すると、バックライトユニット５０は、光源駆動部６２の制御に基づき、１フレーム期間を３フィールドに分割し、各フィールド期間（１／３フレームの時間）をそれぞれの色光源の発光期間とする。つまり、バックライトユニット５０は、発光期間毎に赤色光源（Ｒ）５１、緑色光源（Ｇ）５２、青色光源（Ｂ）５３を順次発光させ、これらの各色光源からの光で液晶表示パネル１を照明する。液晶表示パネル１の透過率は、表示制御回路６０の制御に基づき、バックライトユニット５０の各色光源の発光に同期して制御され、対応する色画像を順次表示する。このように、液晶表装置は、各色光源からの光に対してその透過率を可変することによりカラー表示が可能である。

フィールドシーケンシャル駆動方式とＯＣＢモードとを組み合わせた液晶表示装置における動作概念について説明する。なお、液晶表示パネル１は、表示制御回路６０の制御に基づき、動画応答性の良化とベンド配列の維持とを目的として、一定期間の黒画像表示を行う黒挿入駆動を行うものとする。また、バックライトユニット５０は、各色光源の発光期間が１／３フレーム期間に設定されている。ここでは、各色画像について、すなわち、各色光源が発光する１／３フレーム期間毎に等期間の黒挿入駆動を行った場合について説明する。

例えば、図３に示すように、表示制御回路６０は、赤色光源５１が発光している１／３フレーム期間において、赤色光を透過可能とするオン期間ＯＮｒ及び透過不能とするオフ期間（黒挿入期間）ＯＦＦｒを所定の割合で有するように液晶表示パネル１の駆動を制御する。同様に、緑色光源５２が発光している１／３フレーム期間も、緑色光を透過可能とするオン期間ＯＮｇ及び透過不能とするオフ期間（黒挿入期間）ＯＦＦｇを所定の割合で有しており、また、青色光源５３が発光している１／３フレーム期間も、青色光を透過可能とするオン期間ＯＮｂ及び透過不能とするオフ期間（黒挿入期間）ＯＦＦｂを所定の割合で有している。

各１／３フレーム期間においても、オン期間とオフ期間との割合は基本的に同一であり、液晶表示パネル１の透過率を制御することにより、透過光量を制御し、所定の色を再現している。なお、黒画像を再現する際には、各１／３フレーム期間のいずれのオン期間においても透過率を実質的にゼロとすることにより、１フレームの全期間でオフ期間となる。

図３に示した例においては、白画像を表示した際に、所望のホワイトバランスが得られるように液晶表示パネル１からの透過光量が調整されている。つまり、透過光量は、色光源の発光輝度、液晶表示パネル１のオン期間、及び、液晶表示パネル１の透過率を乗じた値として定義できる。白画像を表示する際の液晶表示パネル１の透過率を実質的に１００％とすると、表示制御回路６０によって制御される液晶表示パネル１のオン期間、及び、光源駆動部６２によって制御される各色光源の発光輝度により、所定のホワイトバランスが得られるように制御されている。

このように、液晶表示パネル１は、各色光源が発光している各１／３フレーム期間においてオン期間及びオフ期間を有するように駆動され、透過光特性をインパルス型にすることで動画特性の良化とベンド配列の維持とを両立している。したがって、ＯＣＢモードの高速応答を生かしたカラー表示が可能となる。

しかしながら、ＯＣＢモードの液晶表示装置は、光学補償素子を用いた光学補償により黒画像を再現しているが、位相差板などの波長分散特性などの影響により、カラー表示に利用される全波長領域で完全な光学補償を行うことは困難である。このため、黒画像を再現した際に光学補償の不十分な波長の光が他の波長の光よりも液晶表示パネル１から多く漏れ出ることになり、その結果、黒画像が色味づくことがある。例えば、図３に示した例では、青色波長の光が他の波長の光よりも液晶表示パネル１から多く漏れ出た場合を示しており、その結果、黒画像が青色に着色する。

そこで、この実施の形態では、バックライトユニット５０から液晶表示パネル１を透過した透過光で所定のホワイトバランスを得るのに必要な各色光源の発光輝度を基準輝度とし、各色光源からの光を透過する液晶表示パネル１の時間開口率を基準開口率としたとき、表示制御回路６０は、不所望な着色のない黒色を得るように所定の色光源の発光輝度を基準輝度とは異ならせ、且つ、所定の色光源からの光を透過する際の液晶表示パネル１の時間開口率を基準開口率とは異ならせている。つまり、表示制御回路６０は、黒表示時に液晶表示パネル１を透過した透過光の着色を低減しつつ良好なホワイトバランスを維持するように、透過光が着色する色に発光する色光源の時間開口率及び発光輝度を制御する。なお、ここでの時間開口率とは、各色光源が発光する期間（例えば１／３フレーム期間）に対するオン期間の占める割合である。

例えば、図３に示した例のように、黒画像が青みづく場合、図４に示すように、表示制御回路６０は、光源駆動部６２により青色光源５３の発光輝度を基準輝度より低く設定するとともに、駆動用電圧発生部６１及びコントローラ部６３により青色光源５３からの光を透過する際の液晶表示パネル１の時間開口率を基準開口率より大きく設定する。

つまり、青色光源５３の発光輝度を基準輝度より低く設定することにより、光学補償素子４０により青色波長の光に対する光学補償が不十分であったとしても、液晶表示パネル１から漏れ出る光量を他の波長の色と同等にすることができる。このため、図３に示した例のように青色光源５３を基準輝度で発光させた場合に生じた黒画像の青色の着色が抑制され、良好な黒色を得ることが可能となる。

このように青色光源５３の発光輝度を基準輝度よりも低く設定した場合、液晶表示パネル１の時間開口率を基準開口率に設定してしまう（例えば、青色画像を表示するための時間開口率と他の色画像を表示するための時間開口率を同一に設定する）と、青色波長の光量が不足し、ホワイトバランスがずれてしまう。そこで、表示制御回路６０は、青色光源５３が発光している期間において、液晶表示パネル１のオン期間ＯＮｂを図３に示した例よりも長く設定している。これにより、青色光源５３からの光を透過する際の液晶表示パネル１の時間開口率が基準開口率より長くなる。

このように、青色光源５３の発光輝度と液晶表示パネル１の時間開口率とを制御することにより、青色光源５３について基準輝度で発光させ、且つ、液晶表示パネル１を青色光源５３が発光している期間に基準開口率で駆動した場合と同等の透過光量を得ることができる。したがって、図３に示した例のようにして駆動したときと同様に、所望のホワイトバランスを得ることができる。

なお、ここで、所望のホワイトバランスを得るということは、それぞれ適正な色度に相当することを意味し、そのための一手法として、相関色温度が等しくなる（黒色の相関色温度と白色の相関色温度とが例えば１００００Ｋで略等しくなる）ように各色光源の透過光量を調整すればよい。

透過光量を調整するためには、表示制御回路６０により、各色光源の発光輝度が制御される。特に、各色光源が発光ダイオードによって構成されている場合、各色光源に供給する電流量によって発光輝度を制御すればよい。例えば、図３に示した例のように、赤色フィールド、緑色フィールド、及び、青色フィールドを等期間に設定し、且つ、時間開口率を同一に設定した場合、所定のホワイトバランスを得るのに必要な各色光源の発光輝度（基準輝度）は以下の通りである。すなわち、赤色光源５１については８０ｃｄ／ｍ^２の発光輝度とするためにピーク電流量を４００ｍＡに設定し、緑色光源５２については２００ｃｄ／ｍ^２の発光輝度とするためにピーク電流量を５００ｍＡに設定し、青色光源５３については２０ｃｄ／ｍ^２の発光輝度とするためにピーク電流量を４００ｍＡに設定している。

これに対して、図４に示した例のように、黒画像の青色の着色を改善するために青色フィールドにおける時間開口率を他の色フィールドにおける時間開口率より大きく設定した場合（つまり、青色フィールドにおける時間開口率を基準開口率より大きく設定した場合）、赤色光源５１及び緑色光源５２については上述の通りの発光輝度とする一方で、所定のホワイトバランスを得るのに必要な青色光源５３の発光輝度は１７．５ｃｄ／ｍ^２とし、この発光輝度を得るためにピーク電流量を３５０ｍＡに設定している。

また、透過光量を調整するためには、表示制御回路６０により、液晶表示パネル１の各色光源が発光している期間における時間開口率が制御される。特に、各色光源が発光している期間内に黒挿入期間を有するような駆動方式においては、黒挿入期間によって時間開口率を調整すればよい。例えば、上述した実施の形態のように、黒画像が青色に着色する場合、青色フィールドにおける時間開口率を他の色フィールドにおける時間開口率より大きく設定する。図３に示した例のように、各色光源の時間開口率が同一である（例えば５０％である）場合、青色の着色を改善するためには、図４に示した例のように、赤色光源５１及び緑色光源５２の時間開口率を同一（５０％）に維持する一方で、青色光源５３の時間開口率を他の色光源の時間開口率より大きく設定し、例えば、５７％とする。このような時間開口率の制御は、各色光源の発光に同期して表示される色画像のそれぞれのフィールド期間を同一に設定した場合、つまり、各色光源の発光期間を同一に設定した場合には、オフ期間すなわち黒挿入期間によって調整可能である。すなわち、このような例の場合には、青色フィールド期間における黒挿入期間を、赤色フィールド期間及び緑色フィールド期間における黒挿入期間よりも短く設定することで、青色光源５３の時間開口率を赤色光源５１及び緑色光源５２の時間開口率よりも大きく設定することができる。

なお、時間開口率の制御は、上述したように黒挿入期間によって行う例に限らない。例えば、黒画像が青色に着色する場合、青色光源５３の発光に同期して表示される青色画像のフィールド期間を、他の色光源に同期して表示される色画像のフィールド期間より長く設定した場合、各フィールド期間における黒挿入期間を同一に設定しても、青色光源５３の時間開口率を他の色光源の時間開口率よりも大きく設定できる。

すなわち、図５に示した例では、説明を簡略化するために１０倍速駆動の場合を例に、黒画像の青色着色を低減する補正方法について説明する。すなわち、１フレームにおいて、３／１０フレーム期間が赤色フィールド期間に割り当てられ、また、３／１０フレーム期間が緑色フィールド期間に割り当てられ、さらに、４／１０フレーム期間が青色フィールド期間に割り当てられる。表示制御回路６０は、赤色光源５１について赤色フィールド期間（３／１０フレーム期間）に合わせて点灯させ、また、緑色光源５２について緑色フィールド期間（３／１０フレーム期間）に合わせて点灯させ、さらに、青色光源５３について青色フィールド期間（４／１０フレーム期間）に合わせて点灯させる。つまり、青色光源５３を発光させる発光期間は、他の色光源を発光させる発光期間よりも長く設定されている。

一方で、液晶表示パネル１においては、各色のフィールド期間において、１フレームにおける１／１０フレーム期間を黒挿入期間として割り当てられる。表示制御回路６０は、各黒挿入期間において液晶表示パネル１に黒画像を書き込むように駆動する。つまり、表示制御回路６０は、赤色フィールド期間及び緑色フィールド期間において、最初の１／１０フレーム期間において液晶表示パネル１に黒画像を書き込んだ後、続く１／１０フレーム期間において液晶表示パネル１にそれぞれ赤又は緑信号画像を書き込み、さらに、続く１／１０フレーム期間において書き込んだ赤又は緑信号画像をそれぞれ保持するように駆動する。これに対して、表示制御回路６０は、青色フィールド期間においては、最初の１／１０フレーム期間において液晶表示パネル１に黒画像を書き込んだ後、続く１／１０フレーム期間において液晶表示パネル１に青信号画像を書き込み、さらに、続く２／１０フレーム期間において書き込んだ青信号画像を保持するように駆動する。

これと同時に、表示制御回路６０は、青色光源５３の発光輝度を低減している。

つまりこのような１０倍速駆動においては、黒画像の青色着色を補正するために、青色フィールド期間を他の色のフィールド期間より長く設定し（つまり、青色光源の発光期間を他の色光源の発光期間より長く設定し）、且つ、各色のフィールド期間における黒挿入期間は同一に設定している。これにより、青色光源に対する時間開口率（７５％）が他の色光源に対する時間開口率（６６％）よりも大きく設定される。

なお、１フレームにおいて、すべての色のフィールド期間が３／９フレーム期間に割り当てられ、且つ、各色のフィールド期間において１／９フレーム期間を黒挿入期間として割り当てた（つまり、すべての色光源に対する時間開口率を６６％とした）９倍速駆動のとき、所定のホワイトバランスを得るのに必要な青色光源５３の発光輝度は２０ｃｄ／ｍ^２であった。これに対して、上述した１０倍速駆動の場合には、青色光源５３の発光輝度は、１７．５ｃｄ／ｍ^２とし、この発光輝度を得るためにピーク電流量を３５０ｍＡに設定している。

このような構成により、黒表示時に液晶表示パネルを透過した透過光の着色を低減しつつホワイトバランスを維持することが可能となり、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

上述した説明においては、説明を簡略化するために１０倍速駆動の例を挙げたが、透過光量の最適化、バックライトユニットにおける各色光源の発光効率、駆動の簡素化などを考慮すると、９.２乃至９．８倍速駆動であることが望ましい。

上述した実施の形態では、１フレームを１つの赤色フィールド期間、１つの緑色フィールド期間、及び、１つの青色フィールド期間の合計３フィールドによって構成したが、１フレームを４以上のフィールドによって構成してもよい。例えば、高倍速駆動した際に、特定の色に対する色割れ（color breakup）が主観的に視認される場合、その特定の色以外の色のフィールド数を増やして、実質的に１フレームにおける特定の色画像の表示の割合を低下させ、色割れを低減する技術がある（例えば、特開２００３−２８７７３３号公報参照）。この技術によれば、光源の発光強度を赤成分：緑成分：青成分＝１：１：１で白色に設定すると、赤成分は１フィールドとし、緑成分は２つのフィールドに０．５ずつ分配し、青成分も２つのフィールドに０．５ずつ分配し、例えばＲ：Ｇ：Ｂの輝度比が３：６：１で２００ｃｄ／ｍ^２相当の白色輝度を出力する場合、赤フィールドは６０ｃｄ／ｍ^２、緑フィールドは６０ｃｄ／ｍ^２、青フィールドは１０ｃｄ／ｍ^２に設定する例などが開示されている。しかしながら、ＯＣＢモードを適用した液晶表示装置においては、光学補償上の問題などから黒画像を表示した際の特定の色への着色といった問題は残る。

そこで、黒画像の着色の低減とともに色割れを改善するための例として、以下のように、１フレームを４以上のフィールドによって構成することが考えられる。ここでは、黒画像の青色の着色を低減するために、青色光源の発光輝度及び時間開口率を制御するとともに、赤色の色割れを改善するために、１フレームにおける赤色画像の表示割合を低下させる例について説明する。

すなわち、図６には、１２倍速駆動の４フィールド構成の場合を示している。すなわち、１フレームにおいて、３／１２フレーム期間に相当する赤色フィールド期間、３／１２フレーム期間に相当する青色フィールド期間、３／１２フレーム期間に相当する緑色フィールド期間、及び、３／１２フレーム期間に相当する青色フィールド期間が順次割り当てられている。表示制御回路６０は、赤色光源５１について赤色フィールド期間（３／１２フレーム期間）に合わせて点灯させた後、青色光源５３について第１の青色フィールド期間（３／１２フレーム期間）に合わせて点灯させ、これに続いて、緑色光源５２について緑色フィールド期間（３／１２フレーム期間）に合わせて点灯させた後、さらに、青色光源５３について第２の青色フィールド期間（３／１２フレーム期間）に合わせて点灯させる。つまり、１フレームにおける青色光源５３を発光させる発光期間（６／１２フレーム期間）は、他の色光源をそれぞれ発光させる発光期間（３／１２フレーム期間）よりも長く設定されている。

一方で、液晶表示パネル１においては、各色のフィールド期間において、１フレームにおける１／１２フレーム期間を黒挿入期間として割り当てられる。表示制御回路６０は、各黒挿入期間において液晶表示パネル１に黒画像を書き込むように駆動する。つまり、１フレームにおいて、青色光源５３に対する時間開口率は、赤色光源５１及び緑色光源５２に対する時間開口率よりも大きくなる。

これと同時に、表示制御回路６０は、青色光源５３の発光輝度を低減している。例えばＲ：Ｇ：Ｂの輝度比が３：６：１で２００ｃｄ／ｍ^２相当の白色輝度を出力する場合、赤フィールドにおける赤色光源５１の発光輝度は６０ｃｄ／ｍ^２、緑フィールドにおける緑色光源５２の発光輝度は１２０ｃｄ／ｍ^２、青フィールドにおける青色光源５３の発光輝度は１０ｃｄ／ｍ^２に設定される。

また、図７には、１５倍速駆動の５フィールド構成の場合を示している。すなわち、１フレームにおいて、３／１５フレーム期間に相当する赤色フィールド期間、３／１５フレーム期間に相当する緑色フィールド期間、３／１５フレーム期間に相当する青色フィールド期間、３／１５フレーム期間に相当する緑色フィールド期間、及び、３／１５フレーム期間に相当する青色フィールド期間が順次割り当てられている。表示制御回路６０は、赤色光源５１について赤色フィールド期間（３／１５フレーム期間）に合わせて点灯させた後、緑色光源５２について第１の緑色フィールド期間（３／１５フレーム期間）に合わせて点灯させ、その後、青色光源５３について第１の青色フィールド期間（３／１５フレーム期間）に合わせて点灯させ、これに続いて、緑色光源５２について第２の緑色フィールド期間（３／１５フレーム期間）に合わせて点灯させた後、さらに、青色光源５３について第２の青色フィールド期間（３／１５フレーム期間）に合わせて点灯させる。つまり、１フレームにおける緑色光源５２及び青色光源５３を発光させる発光期間（６／１５フレーム期間）は、赤色光源５１をそれぞれ発光させる発光期間（３／１５フレーム期間）よりも長く設定されている。

一方で、液晶表示パネル１においては、各色のフィールド期間において、１フレームにおける１／１５フレーム期間を黒挿入期間として割り当てられる。表示制御回路６０は、各黒挿入期間において液晶表示パネル１に黒画像を書き込むように駆動する。つまり、１フレームにおいて、青色光源５３及び緑色光源５２に対する時間開口率は、赤色光源５１に対する時間開口率よりも大きくなる。

これと同時に、表示制御回路６０は、青色光源５３の発光輝度を低減している。例えばＲ：Ｇ：Ｂの輝度比が３：６：１で２００ｃｄ／ｍ^２相当の白色輝度を出力する場合、赤フィールドにおける赤色光源５１の発光輝度は６０ｃｄ／ｍ^２、緑フィールドにおける緑色光源５２の発光輝度は６０ｃｄ／ｍ^２、青フィールドにおける青色光源５３の発光輝度は１０ｃｄ／ｍ^２に設定される。

これらの図６及び図７に示したような構成によれば、黒表示時に液晶表示パネルを透過した透過光の着色を低減しつつホワイトバランスを維持することが可能となることに加えて、特定の色の色割れを改善することができ、さらに表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

上述した実施の形態では、青色波長の光が他の波長の光より多く漏れ出たために生じた黒色の色づきといった課題に対して、青色光源５３の発光輝度を低減することで改善したが、逆に、他の色光源すなわち赤色光源５１及び緑色光源５２の発光輝度を増大することにより液晶表示パネル１から漏れ出る光量を各色間で同等とし、黒色の色づきを改善することも可能である。この場合、ホワイトバランスは青色が不足する方向にずれるため、液晶表示パネル１において、青色光源５３が発光している期間の時間開口率を基準開口率よりも長く設定する、あるいは、赤色光源５１及び緑色光源５２が発光している期間の時間開口率を基準開口率よりも短く設定することにより、所定のホワイトバランスを得ることが可能である。

また、上述した実施の形態では、黒画像が青色に着色する場合の補正方法について検討したが、黒画像が緑色や赤色に着色する場合であっても、着色する色に発光する色光源の時間開口率及び発光輝度を制御することにより、同様の補正が可能であり、同等の効果が得られることはいうまでもない。

さらに、上述した実施の形態においては、赤色フィールド、緑色フィールド、及び、青色フィールドによって１フレームを構成する場合について説明したが、これらの３原色のフィールドに加えて白色（つまり、赤色光源、緑色光源、及び、青色光源を同時に点灯するフィールド）のフィールドを加えて１フレームを構成してもよい。また、加法混色の３原色を利用する例に限らず、減法三原色を利用したフィールドすなわちシアンフィールド（緑色光源と青色光源とを同時に点灯するフィールド）、マゼンタフィールド（赤色光源と青色光源とを同時に点灯するフィールド）、及び、イエローフィールド（緑色光源と赤色光源とを同時に点灯するフィールド）によって１フレームを構成してもよい（さらに、必要に応じて黒フィールドを加えてもよい）。また、加法三原色（赤、緑、青）のうちの少なくとも１色のフィールドと、減法三原色（シアン、マゼンタ、イエロー）のうちの少なくとも１色のフィールドとを組み合わせて１フレームを構成してもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に適用される液晶表示パネルの構成を概略的に示す断面図である。 図３は、所定のホワイトバランスを得るための動作概念を説明するための図である。 図４は、所定のホワイトバランスと、黒表示時の着色の解消を両立させるための動作概念を説明するための図である。 図５は、所定のホワイトバランスと、黒表示時の着色の解消を両立させるための１０倍速駆動を説明するための図である。 図６は、所定のホワイトバランスと、黒表示時の着色の解消を両立させるための１２倍速駆動（４フィールド構成）を説明するための図である。 図７は、所定のホワイトバランスと、黒表示時の着色の解消を両立させるための１５倍速駆動（５フィールド構成）を説明するための図である。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、Ｙ…走査線、Ｘ…信号線、１…液晶表示パネル、１０…アレイ基板、２０…対向基板、３０…液晶層、４０…光学補償素子、５０…バックライトユニット、５１…赤色光源、５２…緑色光源、５３…青色光源、６０…表示制御回路、６１…駆動用電圧発生部、６２…光源駆動部、６３…コントローラ部

Claims (14)

1. 時分割で異なる色画像を順次表示し、これら色画像を混色してカラー表示を行う液晶表示装置において、
   一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルと、
   複数色の色光源と、
   前記色光源のそれぞれと前記液晶表示パネルとを制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、黒表示時に前記液晶表示パネルを透過した透過光の着色を低減しつつホワイトバランスを維持するように、透過光が着色する色に発光する前記色光源の１つの時間開口率及び発光輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記色光源は、第１色光源と、第１色光源とは異なる色に発光する第２色光源とを有し、
   黒表示時に前記液晶表示パネルを透過した透過光が前記第１色光源の色に着色するとき、前記制御手段は、前記第１色光源の時間開口率を前記第２色光源の時間開口率より大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記制御手段は、前記第１色光源の発光に同期して表示される第１色画像のフィールド期間と、前記第２色光源の発光に同期して表示される第２色画像のフィールド期間と、を同一に設定するとともに、第１色画像のフィールド期間における黒挿入期間を、第２色画像のフィールド期間における黒挿入期間より短く設定することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記制御手段は、前記第１色光源及び前記第２色光源を発光させる発光期間を同一に設定することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記制御手段は、前記第１色光源の発光に同期して表示される第１色画像のフィールド期間を、前記第２色光源の発光に同期して表示される第２色画像のフィールド期間より長く設定するとともに、第１色画像のフィールド期間における黒挿入期間と、第２色画像のフィールド期間における黒挿入期間とを同一に設定することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記制御手段は、前記第１色光源を発光させる発光期間を、前記第２色光源を発光させる発光期間より長く設定することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記１つの色光源は、青色光源であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記色光源のそれぞれは、発光ダイオードによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記制御手段は、各色光源に供給する電流量によって発光輝度を制御することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示パネルは、ＯＣＢモードを適用したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 時分割で異なる色画像を順次表示し、これら色画像を混色してカラー表示を行う液晶表示装置において、
    一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルと、
    赤色光源、緑色光源、及び、青色光源を備え、前記液晶表示パネルを順次各色光源で照明する面光源装置と、
    前記面光源装置から前記液晶表示パネルを透過した透過光で所定のホワイトバランスを得るのに必要な各色光源の発光輝度を基準輝度とし、各色光源からの光を透過する前記液晶表示パネルの時間開口率を基準開口率としたとき、所定のホワイトバランスの黒色を得るように所定の色光源の発光輝度を基準輝度とは異ならせ、且つ、前記所定の色光源からの光を透過する際の前記液晶表示パネルの時間開口率を基準開口率とは異ならせる制御手段と、
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記制御手段は、前記所定の色光源について、所定のホワイトバランスを得るのに必要な透過光量と略同等となるように発光輝度及び時間開口率を制御することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記制御手段は、前記所定の色光源の発光輝度を基準輝度より低く設定するとともに、前記所定の色光源からの光を透過する際の前記液晶表示パネルの時間開口率を基準開口率より長く設定することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 前記制御手段は、各色画像の黒挿入期間によって時間開口率を制御することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。

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