JP2009109711A

JP2009109711A - 表示装置

Info

Publication number: JP2009109711A
Application number: JP2007281425A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hata; 誠秦; Yuichi Takahashi; 祐一高橋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】輝度むらの目立たないカラー画像を表示することができるフィールドシーケンシャル画像表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、異なる発光色を有する複数の発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃからなり液晶表示素子６を透過照明するバックライト手段２，３と、発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの輝度を制御する制御手段１７と、を備える。表示装置は、発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃをフィールド毎に点灯させるフィールドシーケンシャル方式にて画像表示を行う。制御手段１７は、液晶表示素子６の透過率に応じて発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの輝度を制御し、液晶表示素子６の輝度を略均一にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィールドシーケンシャル方式にて画像を表示する表示装置に関するものである。

従来より、フィールドを分割したサブフィールド毎に単位色画像データに対応する色の照明光を液晶表示素子にしてカラー画像を表示するフィールドシーケンシャル画像表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かるフィールドシーケンシャル画像表示装置は、複数色からなるカラー画像を表示するための１フィールドを少なくとも２分割したサブフィールド毎に、液晶表示素子の複数の画素行を第1行から順次選択して、これらの行の画素に２色以上のうちの1色の単位色画像データを書込み、前記サブフィールド毎に、液晶表示素子に書込んだ単位色画像データに対応する色の照明光を面光源から出射させるものである。

フィールドシーケンシャル画像表示装置は、カラーフィルタを有しない液晶表示素子を用いてカラー画像を表示するものであり、画素が複数行に配列された表示エリアを備えた液晶表示素子に、２色以上の単位色画像データを順次書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を面光源から出射させることにより、液晶表示素子に２色以上の単位色画像を順次表示させ、その各色の視覚的な混合によりカラー画像を表示する。
特開２００５−７７４７４号公報

しかしながら、液晶表示素子の画素行を第1行から順次選択して、これらの行の画素に単位色画像データを書込むフィールドシーケンシャル画像表示装置は、２つ以上のフィールド毎に表示される２色以上の単位色画像が、夫々の中央部の明るさに比べて、上部及び下部が暗くなり、２色以上の単位色画像の視覚的な混合により表示されるカラー画像の輝度むらが目立つという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、輝度むらの目立たないカラー画像を表示することができるフィールドシーケンシャル画像表示装置を提供するものである。

本発明は、請求項１に記載したように、液晶表示素子６と、異なる発光色を有する複数の発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃからなり前記液晶表示素子６を透過照明するバックライト手段２，３と、前記発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの輝度を制御する制御手段１７と、を備え、前記発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃをフィールド毎に点灯させるフィールドシーケンシャル方式にて画像表示を行う表示装置において、前記制御手段１７は、前記液晶表示素子６の透過率に応じて前記発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの輝度を制御し、前記液晶表示素子６の輝度を略均一にするものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記制御手段１７は、前記液晶表示素子６の上部の輝度を制御する第一制御部４ａと、前記液晶表示素子６の中央部の輝度を制御する第二制御部４ｂと、前記液晶表示素子６の下部の輝度を制御する第三制御部４ｃと、を有するものである。

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記第一制御部４ａ，前記第二制御部４ｂ及び前記第三制御部４ｃは、ＰＷＭ方式または定電流方式により、前記発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃに供給する電流を制御するものである。

また、本発明は、請求項４に記載したように、前記液晶表示素子６の近傍の温度を検出する温度検出手段１６を設けたものである。

また、本発明は、請求項５に記載したように、前記制御部１７は、前記温度検出手段１６が出力した温度データに基づいて、前記バックライト手段２，３を制御するものである。

フィールド毎に発光素子をタイミング別に点灯させて画像表示を行うフィールドシーケンシャル画像表示装置において、液晶表示素子の透過率に応じて、バックライト手段の輝度分布を制御し、液晶表示素子の輝度を略均一に保つことにより、輝度むらを目立たなくすることができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明をヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明で「右方」，「左方」，「下方」とは、図１における向きである。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、所定間隔を隔てて配設されたバックライト手段２，３を有している。バックライト手段２，３は、光軸が互いに略直交するように配置されており、一方のバックライト手段２は、赤色光Ｒを下方へ向かって出射し、他方のバックライト手段３は、緑色光Ｇを左方へ向かって出射する。バックライト手段２は、発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ（発光素子）からなるものであり、バックライト手段３は、発光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ（発光素子）からなるものである。

各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃには点灯制御部４が接続されている。点灯制御部４は、ＰＷＭ方式または定電流方式により発光ダイオード２ａ，３ａの輝度を制御する制御部４ａと、発光ダイオード２ｂ，３ｂの輝度を制御する制御部４ｂと、発光ダイオード２ｃ，３ｃの輝度を制御する制御部４ｃとを有しており、各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃを高速で順次切り替えることによって、時分割による加法混色を利用したフィールドシーケンシャル方式を行うようになっている。これにより、各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの原色を含め、各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの混合色からなる複数の着色光が視認され得るようになっている。

発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃが発した赤色光Ｒ及び発光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃが発した緑色光Ｇの進行方向側であって、発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃの光軸と、発光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃの光軸が交差する位置には、ダイクロイックミラー５が配設されている。このダイクロイックミラー５によって、発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃから出射された赤色光Ｒが左方に反射され、他方の発光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃから出射された緑色光Ｇが透過されるようになっている。これにより、各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの光Ｒ，Ｇが同一方向へ進行する。

ダイクロイックミラー５で反射された赤色光Ｒ，ダイクロイックミラー５を透過した緑色光Ｇの進行方向側には、液晶表示素子６が配設されている。液晶表示素子６の上部は発光ダイオード２ａ，３ａにて透過照明され、液晶表示素子６の中央部は発光ダイオード２ｂ，３ｂにて透過照明され、液晶表示素子６の下部は発光ダイオード２ｃ，３ｃにて透過照明される。

液晶表示素子６は、カラーフィルタが搭載されていないモノクロの液晶表示パネルであり、発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃから導かれた光Ｒ，Ｇを透過あるいは遮蔽することによって所定のカラー画像を形成する。従って、従来のカラーフィルタ付きの液晶表示パネルとは異なり、透過率が高く、カラー画像の輝度を向上することができる。なお、調色を目的とする着色層は配設されていてもよい。

液晶表示素子６としては、ポリシリコン型のＴＦＴ液晶表示素子が用いられている。液晶表示素子６は、ブラックマトリクスによって画素部分以外の非表示部の遮光が十分に行われていることが望ましい。遮光膜としてのブラックマトリクスとしては、樹脂製あるいは金属製のものが用いられるが、遮光度と膜厚の観点から金属製の膜が好ましい。液晶のモードは、応答性に優れたＯＣＢモードとすることが望ましい。

液晶表示素子６には駆動制御部７が接続されており、この駆動制御部７は、点灯制御部４と同期した液晶駆動電圧のオン／オフ制御を行う。液晶表示素子６の近傍には、液晶表示素子６の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ８が設置されている。液晶表示素子６を透過した表示光Ｌの進行方向側には、凹面鏡９が配設されており、この凹面鏡９によって液晶表示素子６からの表示光Ｌがウインドシールド１０に導かれるようになっている。表示光Ｌは、ウインドシールド１０により反射され、ドライバーＤは虚像Ｖを視認することができる（図３参照）。

温度検出手段１６は、温度センサ８及びＡ／Ｄ変換器１１からなるものであり、温度センサ８から出力されたアナログデータをＡ／Ｄ変換器１１でデジタルデータに変換し、マイコン１２に温度データを出力する。制御手段１７は、マイコン１２及び点灯制御部４からなるものであり、温度検出手段１６から出力された温度データに基づいて、点灯制御部４の制御部４ａ，制御部４ｂ，制御部４ｃにより、夫々、液晶表示素子６の上部，中央部，下部を照明する発光ダイオード２，３の輝度を制御し、液晶表示素子６の輝度が所定値になるように制御する。

図４は、液晶表示素子６へのデータ書込みシーケンスと各発光ダイオード２，３の点灯シーケンスを示す図である。液晶表示素子６へのデータ書込みを始めるのと同時に第1ラインの液晶が立ち上がり始め、液晶表示素子６へのデータ書き込みが進むにつれて液晶もこれに同期して立ち上がっていき、液晶表示素子６へのデータ書き込みが終わる直後に最終ラインの液晶が立ち上がり始める。この時、各発光ダイオード２，３の点灯シーケンスは、第１ライン及び最終ライン付近の液晶は各発光ダイオード２，３がオンしていない期間における液晶の立ち上がり期間が長いため、液晶表示素子６の中間ライン付近よりも透過率が低い。

特に、低温時には液晶の温度特性が悪くなるため、液晶の立ち上がりシーケンスは点線のようになる。そのため、低温時には常温時に比べて液晶表示素子上部及び下部と中央部の透過率の差は顕著になる。マイコン１２は、液晶表示素子６の輝度が略均一になるように、点灯制御部４の制御部４ａ，制御部４ｂ，制御部４ｃを介して、発光ダイオード２ａ，２ｃ，３ａ，３ｃの輝度を発光ダイオード２ｂ，２ｂの輝度よりも高くする。

本実施形態によれば、液晶表示素子６の透過率に応じて、発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃの輝度を制御し、液晶表示素子６の輝度を均一に保つことができる。なお、本実施形態はヘッドアップディスプレイ装置であったが、本発明はコンビネーションメータ，ナビゲーション装置等の直視タイプの車載表示器に適用するものであっても良い。

また、温度センサ８は、サーミスタ，温度ＩＣが代表的であるが、温度検出手段としては、光センサ等で液晶表示素子の光学特性の変化を見て、間接的に温度変化をセンシングするものであっても良い。また、各発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃは、夫々、Ｒ（赤），Ｂ（青），Ｂ（緑）の３色の発光ダイオードを備えたものであってもよいが、特にフルカラー表示を求めない場合は、輝度の方を優先して単一色の発光ダイオード群のみを搭載することが望ましい。

本発明の実施形態を示す断面図。同上実施形態を示すブロック図。同上実施形態を示す概観図。同上実施形態を示すタイミング図。

符号の説明

２バックライト手段
２ａ発光ダイオード（発光素子）
２ｂ発光ダイオード（発光素子）
２ｃ発光ダイオード（発光素子）
３バックライト手段
３ａ発光ダイオード（発光素子）
３ｂ発光ダイオード（発光素子）
３ｃ発光ダイオード（発光素子）
４ａ第一制御部
４ｂ第二制御部
４ｃ第三制御部
６液晶表示素子
１７制御手段

Claims

液晶表示素子と、異なる発光色を有する複数の発光素子からなり前記液晶表示素子を透過照明するバックライト手段と、前記発光素子の輝度を制御する制御手段と、を備え、前記発光素子をフィールド毎に点灯させるフィールドシーケンシャル方式にて画像表示を行う表示装置において、
前記制御手段は、前記液晶表示素子の透過率に応じて前記発光素子の輝度を制御し、前記液晶表示素子の輝度を略均一にすることを特徴とする表示装置。
前記制御手段は、前記液晶表示素子の上部の輝度を制御する第一制御部と、前記液晶表示素子の中央部の輝度を制御する第二制御部と、前記液晶表示素子の下部の輝度を制御する第三制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第一制御部，前記第二制御部及び前記第三制御部は、ＰＷＭ方式または定電流方式により、前記発光素子に供給する電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記液晶表示素子の近傍の温度を検出する温度検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記制御部は、前記温度検出手段が出力した温度データに基づいて、前記バックライト手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。