JP2000275605A - Liquid crystal display device - Google Patents
- ️Fri Oct 06 2000
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に液晶表示部の裏側の光源を複数に分割するよう
にした液晶表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which a light source on the back side of a liquid crystal display is divided into a plurality of light sources.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶を
用いたアクティブマトリックス型液晶表示装置の大画面
化と高精細化が進み、静止画については充分な高画質を
得ることが可能となってきている。また、動画について
も、ＴＮ型液晶ではなく高速応答が可能な材料を用いた
り、信号処理の方法を開発したりすることにより大画面
化や高画質化を図り、画質の改善が進められてはいる
が、総合的には充分な特性が得られていない。2. Description of the Related Art In recent years, an active matrix type liquid crystal display device using a TN (Twisted Nematic) liquid crystal has been increased in screen size and definition, and it has become possible to obtain a sufficiently high image quality for a still image. I have. For moving images, the use of materials capable of high-speed response instead of TN-type liquid crystals, and the development of signal processing methods have resulted in larger screens and higher image quality. However, comprehensively, sufficient characteristics have not been obtained.
【０００３】信号処理による改善例としては、特開平４
−２８８５８９号公報に開示されているように、画素電
位に変化があるとき（つまり、表示画面が動画である場
合）には、液晶に印加される電圧をあらかじめその変化
を強調するように補正しておく駆動法が提案されてい
る。しかし、この駆動法は、信号処理にフレームメモリ
（またはフィールドメモリ）を用いているために、コス
トが増加するばかりでなく、実装面積が広くなり、消費
電力が増えるという問題点があった。また、液晶の応答
性を向上させても、最終的に残るＴＦＴの０次ホールド
による劣化は原理的な問題であり、その対策として高速
応答性を有する液晶を用いて、フィールドの全てをホー
ルドせずに、一定期間だけ黒リセットすることにより、
ホールド特性を改善する方法が提案されている（ＳＩＤ
９８：Ｐ１４３〜１４６、日本液晶学会ＬＣＤフォーラ
ム原稿Ｐ２０〜２３）。[0003] An example of improvement by signal processing is disclosed in
As disclosed in JP-A-288589, when there is a change in the pixel potential (that is, when the display screen is a moving image), the voltage applied to the liquid crystal is corrected in advance so as to emphasize the change. Driving methods have been proposed. However, since this driving method uses a frame memory (or a field memory) for signal processing, not only the cost is increased, but also the mounting area is widened and the power consumption is increased. Even if the responsiveness of the liquid crystal is improved, deterioration of the finally remaining TFT due to the zero-order hold is a fundamental problem. As a countermeasure, a liquid crystal having a high-speed response is used to hold the entire field. Instead, by resetting black for a certain period of time,
A method for improving the hold characteristic has been proposed (SID
98: P143-146, LCD Society of Japan LCD Forum manuscripts P20-23).
【０００４】しかしながら、この方法は、第１に、リセ
ット時間を必要としているために表示画像の書き換え速
度が高速となってしまい、このためドライバを高速駆動
可能なものに変更する必要性が生じてドライバコストが
高くなってしまっていた。第２に、リセット用のドライ
バも必要となるため、製造コストが高価になってしまっ
ていた。第３に、画像書き換え制御が複雑となるため、
制御回路の開発が困難となり、また、第４に、温度変化
により液晶の応答性が異なってしまうためにリセット期
間や表示期間が一定にならず、輝度の低下や材料の信頼
性が低下するといった問題があった。However, this method firstly requires a reset time, so that the rewriting speed of the displayed image becomes high. Therefore, it is necessary to change the driver to one capable of driving at high speed. The driver cost was high. Second, since a reset driver is also required, the manufacturing cost is high. Third, since image rewriting control is complicated,
Fourth, it is difficult to develop a control circuit, and fourthly, the reset period and the display period are not constant because the response of the liquid crystal changes due to a change in temperature, and the luminance and the reliability of the material are reduced. There was a problem.
【０００５】また、液晶表示装置において、色を表示す
るためには赤、緑、青（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕ
ｅ）の３原色による表示が必要であり、この３原色を表
示する方法としては、１画素を３原色に応じて３分割す
る空間分割表示と、表示色に応じて各画素の表示を順次
切り替える時分割（フィールドシーケンシャル）表示と
がある。In order to display colors in a liquid crystal display device, red, green, and blue (Red, Green, Blue)
e) The display using the three primary colors is necessary. As a method for displaying the three primary colors, space-division display in which one pixel is divided into three according to the three primary colors and display of each pixel according to the display color are sequentially switched. There is a time division (field sequential) display.
【０００６】空間分割表示は、モノクロ（無彩色）表示
を行なう場合に比べて、同じ解像度の画像を表示するた
めには３倍の空間解像度を必要とする。これに対して、
時分割表示はモノクロ表示と同じ空間解像度で良く、画
像表示の高精細化に適している。しかしながら、その反
面では、時分割表示はモノクロ表示や空間分割表示に比
べ画面切換えを３倍の速度でな行なわなければならない
という制約がある。[0006] The space division display requires three times the spatial resolution to display an image with the same resolution as compared to the case of performing monochrome (achromatic) display. On the contrary,
Time-division display may have the same spatial resolution as monochrome display, and is suitable for high definition image display. However, on the other hand, the time-division display has a restriction that the screen switching must be performed three times faster than the monochrome display or the space-division display.
【０００７】一方、フラットパネルディスプレイには液
晶表示装置が多用されており、この液晶表示装置は、Ｃ
ＲＴと同様に空間分割表示であり、背面光源には三波長
蛍光管が使用されている。近年、図２５に示すように、
３原色の各色を発光する蛍光管を高速点滅させて時分割
表示を行う液晶表示装置も開発され、注目を集めている
（ＩＤＷ‘９７ｐ．１７９）。On the other hand, a liquid crystal display device is often used for a flat panel display.
This is a space-division display like RT, and a three-wavelength fluorescent tube is used as a back light source. In recent years, as shown in FIG.
A liquid crystal display device that performs a time-division display by flashing a fluorescent tube that emits each of the three primary colors at a high speed has also been developed and attracts attention (IDW'97 p. 179).
【０００８】図２５において、反射面２０１に対する画
面の表側には、３原色の赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）にそ
れぞれ対応する３原色蛍光管１１０１，１１０２，１１
０３が設けられ、これらの蛍光管の画面表側には輝度を
均一化するレンズ拡散シート１０３を介して液晶ライト
バルブ１０４が設けられている。このような構成を有す
る従来の液晶表示装置は、図２６に示すように、１フレ
ーム期間において、Ｒ画像を書き込んでいる期間は全て
の蛍光管が消灯しており、Ｒ画像が書き込まれて保持さ
れている間に蛍光管１１０１のみ点灯してＲ発光が行な
われる。In FIG. 25, three primary color fluorescent tubes 1101, 1102, and 11 corresponding to the three primary colors red (R), green (G), and blue (B) are provided on the front side of the screen with respect to the reflecting surface 201.
A liquid crystal light valve 104 is provided on the front side of the screen of these fluorescent tubes via a lens diffusion sheet 103 for making the luminance uniform. In the conventional liquid crystal display device having such a configuration, as shown in FIG. 26, in one frame period, all the fluorescent tubes are turned off during the period of writing the R image, and the R image is written and held. During this operation, only the fluorescent tube 1101 is turned on to emit R light.
【０００９】次に、Ｇ画像が書き込まれている期間は全
ての蛍光管が消灯し、Ｇ画像が書き込まれて保持される
と蛍光管１１０２のみが点灯してＧ発光が行なわれ、再
び全ての蛍光管が消灯してＢ画像の書き込みが行なわれ
る。Ｂ画像が書き込まれて保持されている間に蛍光管１
１０３のみが点灯してＢ発光が行なわれる。このように
液晶ライトバルブ１０４においてＲ・Ｇ・Ｂ各画像の書
き込みが行なわれている間は、３つの蛍光管１１０１〜
１１０３は全て消灯しており、Ｒ・Ｇ・Ｂ各画像が書き
込まれて保持されている間に、各画像に対応する蛍光管
がそれぞれ点灯して対応する画像を表示する。Next, during the period in which the G image is being written, all the fluorescent tubes are turned off, and when the G image is written and held, only the fluorescent tube 1102 is turned on to emit G light, and all the fluorescent tubes are emitted again. The fluorescent tube is turned off, and the B image is written. While the B image is written and held, the fluorescent tube 1
Only 103 is turned on to emit B light. As described above, while the R, G, and B images are being written in the liquid crystal light valve 104, the three fluorescent tubes 1101 to
1103 are all turned off, and while the R, G, and B images are written and held, the fluorescent tubes corresponding to the respective images are turned on to display the corresponding images.
【００１０】また、表示画面の背面に設けられるバック
ライトを発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成し、バッ
クライトをパルス状に点灯させることにより残像を低減
させて低電力により動画表示を行なうようにしたものも
提案されている。図２７に示す説明図においては、ＬＣ
Ｄに表示される画像が左側に示されており、ＬＥＤのバ
ックライトの点灯タイミングが右側に示されている。[0010] Further, a backlight provided on the back of the display screen is constituted by a light emitting diode (LED), and the backlight is illuminated in a pulse shape to reduce an afterimage and display a moving image with low power. Has also been proposed. In the explanatory diagram shown in FIG.
The image displayed on D is shown on the left, and the lighting timing of the LED backlight is shown on the right.
【００１１】第２番目の表示では、通常、液晶の応答時
間が遅いためにぼけが発生するが、その時に、ＬＥＤの
バックライトを消灯しておき、液晶の表示が明確に応答
してからＬＥＤのバックライトを点灯させるというタイ
ミングにより制御を行なっている。これにより、ぼけて
いる画像が見えないため、応答した後の明瞭な画像のみ
視認され、残像が大幅に改善される。また、画像をホー
ルドしておくことにより発生する０次ホールドぼけも、
パルス状に点灯することにより、０次ホールド関数ｓｉ
ｎｘ／ｘによって大幅に改善される。In the second display, blurring usually occurs due to a slow response time of the liquid crystal. At that time, the backlight of the LED is turned off, and after the display of the liquid crystal clearly responds, the LED is turned off. Is controlled at the timing when the backlight is turned on. As a result, since a blurred image cannot be seen, only a clear image after the response is visually recognized, and the afterimage is greatly improved. Also, the 0th-order hold blur caused by holding the image,
By lighting in a pulse shape, the zero-order hold function si
nx / x improves greatly.
【００１２】図２８に実際のＬＥＤバックライトの点灯
タイミングを示す。最終的な輝度変化が、ＬＥＤのバッ
クライトの点灯時間と液晶の透過率の変化の掛け算にな
るため、透過率変化がかなりなまっているにも関わら
ず、最終の輝度変化が急峻に変化していることがわか
る。ＬＥＤのバックライトの点灯タイミングは、実際に
主観評価した結果から、ＣＲＴ並みの画質を得るために
は液晶の応答が８０％以上になってから点灯することが
望ましいが、余り遅いと輝度が十分取れなくなることか
ら、５０％以上であれば許容される画質になるので、こ
れ以上あれば十分である。FIG. 28 shows the actual lighting timing of the LED backlight. Since the final change in brightness is a product of the lighting time of the LED backlight and the change in the transmittance of the liquid crystal, the change in the final brightness changes abruptly even though the change in transmittance is considerably small. You can see that there is. From the results of the actual subjective evaluation, it is desirable to turn on the backlight of the LED after the response of the liquid crystal has reached 80% or more in order to obtain an image quality comparable to that of a CRT. Since it cannot be obtained, the image quality is acceptable if it is 50% or more, and it is sufficient if it is more than 50%.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述した時分割表示に
おける望ましい画面切換方法は、図２６に示すように、
液晶表示素子などの書込み・保持を行なう保持型表示装
置の場合には次のようにして行なわれていた。まず、第
１の表示色に相当する背面照明を消灯し、第２の表示色
に相当する画像情報の書き換え操作を開始し、書き換え
が完了したところで第２の表示色の背面照明を点灯させ
る。A desirable screen switching method in the above-described time-division display is as shown in FIG.
In the case of a holding type display device which performs writing and holding such as a liquid crystal display element, it is performed as follows. First, the backlight for the first display color is turned off, the rewriting operation of the image information corresponding to the second display color is started, and when the rewriting is completed, the backlight for the second display color is turned on.
【００１４】以上のように、全面発光による照明を用い
た時分割表示の場合、上の画面切替えにおいて画面全体
における書き換えが完了するまで背面照明を消灯してい
なくてはならない。この場合、フレーム期間（もしくは
各色が表示されるフィールド期間）に占める発光期間が
短くなるため、定常的な照明に比べて実効的な表示が暗
くなるという問題が生じる。As described above, in the case of time-division display using illumination by full-surface light emission, the back illumination must be turned off until rewriting of the entire screen is completed in the above screen switching. In this case, since the light emission period occupying the frame period (or the field period in which each color is displayed) is shortened, there is a problem that the effective display becomes darker than the steady illumination.
【００１５】また通常、フィールドシーケンシャル表示
を行なう場合、ＲＧＢ画像のうち例えばＲ画像をライン
毎に表示更新し、Ｒ画像の表示更新が完了した後に、次
のＧ画像の表示更新が開始される。この場合、Ｒ画像と
Ｇ画像の表示時間差は各色を一画面で表示するのに必要
な期間（以降１ＲＧＢフィールドと呼ぶ）となり、画面
全体においてＲ画像とＧ画像が１ＲＧＢフィールドの表
示時間差を有するため色割れを認識し易くなる。Normally, in the case of performing field sequential display, for example, among R, G, and B images, an R image is updated for each line, and after the R image display update is completed, the next G image display update is started. In this case, the display time difference between the R image and the G image is a period required to display each color on one screen (hereinafter referred to as 1 RGB field), and the R image and the G image have a display time difference of 1 RGB field over the entire screen. It becomes easy to recognize color breakup.
【００１６】また、バックライトを発光ダイオードとす
る図２７に示す液晶表示装置においては、液晶画像が移
動する間において発光ダイオードのバックライトを消灯
させているため応答遅れによるぼけを防止することがで
きるとはいえ、発光ダイオードのバックライトの点灯タ
イミングを表示画像全体で一致させることは難しく、特
に画像をカラー化した場合には３原色のそれぞれに対し
て充分に対応することができないという問題があった。Further, in the liquid crystal display device shown in FIG. 27 in which the backlight is a light emitting diode, the backlight of the light emitting diode is turned off while the liquid crystal image is moving, so that blur due to a response delay can be prevented. However, it is difficult to match the lighting timings of the backlights of the light emitting diodes in the entire display image. In particular, when the image is colored, there is a problem that it is not possible to sufficiently cope with each of the three primary colors. Was.
【００１７】本発明は、液晶表示画面の全体にわたって
液晶の応答遷移期間における背面照明の点灯を避けるこ
とにより、無駄な消費電力を節約すると共に高輝度で画
像妨害の少ない背面照明を行なうことのできる液晶表示
装置を提供することを目的としている。According to the present invention, it is possible to save unnecessary power consumption and to perform backlighting with high brightness and little image disturbance by avoiding lighting of the backlight during the response transition period of the liquid crystal over the entire liquid crystal display screen. It is an object to provide a liquid crystal display device.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基本構成に係る液晶表示装置は、平面マト
リックス状に画像を表示可能な液晶パネルと、この液晶
パネルの背面に設けられて照明色を変化可能に照射する
背面光源と、を備えるものにおいて、前記液晶パネルは
表示画面の全領域が複数個に分割された分割部分を備
え、前記背面光源は前記液晶パネルの前記分割部分に対
応して分割された分割部分を備え、応答遷移期間におけ
る前記液晶パネルの分割部分に相当する前記背面光源の
分割部分を消灯させるように駆動を制御する背面光源駆
動部を備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the basic structure of the present invention is provided with a liquid crystal panel capable of displaying an image in a planar matrix and a liquid crystal panel provided on the back of the liquid crystal panel. A back light source that irradiates the illumination color in a changeable manner, wherein the liquid crystal panel includes a divided portion in which the entire area of the display screen is divided into a plurality, and the back light source is provided in the divided portion of the liquid crystal panel. A back light source driving unit that controls the driving so as to turn off the back light source corresponding to the liquid crystal panel during the response transition period. .
【００１９】また、上記基本構成において、前記背面光
源は複数個の発光ダイオードにより構成されていること
を特徴とする。さらに、本発明に係る液晶表示装置にお
いては前記背面光源は、表示画面の複数の領域毎の独立
した照明色の変化または、所定時間毎の発光色の切替を
可能にした面発光型照明装置により構成され、前記液晶
パネルは前記面発光型照明装置の照明色に応じた画像を
表示するような付随的な構成としても良い。Further, in the above basic structure, the back light source is constituted by a plurality of light emitting diodes. Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the back light source may be a surface-emitting type lighting device that is capable of changing an independent illumination color for each of a plurality of regions of a display screen or switching an emission color every predetermined time. And the liquid crystal panel may have an ancillary configuration for displaying an image corresponding to the illumination color of the surface-emitting type illumination device.
【００２０】さらに、このような付随的な構成のものに
おいて、前記液晶パネルは、画面の上部から下部方向に
向かって順次に列毎に画面を更新するスクロール表示を
行なうと共に、前記面発光型照明装置が少なくとも３原
色を前記液晶パネルの表示画面に同期させて順次に列毎
に異なる発光色により前記液晶パネルを照明するように
前記分割部分を点灯したり、または、分割部分の一部を
非点灯としたりするように前記背面光源駆動部により制
御されるようにしても良い。Further, in such an ancillary configuration, the liquid crystal panel performs scroll display for sequentially updating the screen for each column from the upper part to the lower part of the screen, and the surface light-emitting type illumination. The device synchronizes at least three primary colors with the display screen of the liquid crystal panel and turns on the divided portion so as to sequentially illuminate the liquid crystal panel with a different emission color for each column, or a part of the divided portion is non-illuminated. The light source may be controlled by the back light source driving unit so as to be turned on.
【００２１】さらに、上記の構成のものにおいて、前記
背面光源は、前記液晶パネルの前記スクロール表示によ
る画面の更新に同期して、前記複数の分割部分毎の発光
を行なうと共に、前記液晶パネルの列のうち応答遷移期
間にある列に対応する前記背面光源の分割部分を非点灯
とすることにより列方向に飛び越しが行なわれた画面表
示となるように前記背面光源駆動部により制御されるよ
うにしても良い。Further, in the above configuration, the back light source emits light for each of the plurality of divided portions in synchronization with updating of the screen by the scroll display of the liquid crystal panel, and the column of the liquid crystal panel By controlling the back light source driving unit to turn off the divided portion of the back light source corresponding to the column in the response transition period so that the screen display is skipped in the column direction. Is also good.
【００２２】ここで、応答遷移期間とは、液晶パネルの
透過率変化を定義するいわゆる「立ち上がり時間」「立
ち下がり時間」「立ち上がり時間に遅延時間を加えた時
間」「立ち下がり時間に遅延時間を加えた時間」の少な
くとも一部を含む期間を意味している。「立ち上がり時
間」「立ち下がり時間」は、いわゆる透過光強度が定常
状態の１０％→９０％もしくは９０％→１０％に増加ま
たは減少することにより規定される時間である。また、
「遅延時間」は、電圧を印加（変調）してから透過率変
化が０％→１０％もしくは１００％→９０％まで変化す
るのに要する時間を指している。上述の定義において
は、「立ち上がり（下がり）時間」に「遅延時間」を加
えたものは、「ターンオン（オフ）時間」と呼ばれる。Here, the response transition period is defined as a so-called “rise time”, “fall time”, “time obtained by adding delay time to rise time”, and “delay time is defined as fall time”, which defines a change in transmittance of a liquid crystal panel. Means a period including at least a part of the “added time”. The “rise time” and “fall time” are times defined by the so-called transmitted light intensity increasing or decreasing from 10% → 90% or 90% → 10% in a steady state. Also,
The “delay time” indicates a time required for a change in transmittance from 0% to 10% or from 100% to 90% after a voltage is applied (modulated). In the above definition, the "rise (fall) time" plus the "delay time" is called the "turn-on (off) time".
【００２３】本発明のライトバルブとしては画像情報を
入射光の透過率制御により２次元的な実空間上に表示可
能な透過率変調素子であれば良い。薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ―Thin Film Transistor―）を備えたアクティ
ブマトリックス駆動の透過型液晶表示素子はそのような
ライトバルブとしてもっとも望ましい。また、本発明に
用いられる液晶ライトバルブは、白黒画像を時分割で表
示する画像表示手段として用いるため、高速応答かつ中
間調を表示できる液晶モードを使用することが望まし
い。例えば、液晶分子が自発分極を有する無閾型反強誘
電性液晶、ＯＣＢ（Optically Controlled Birefringen
ce）、ＰＩ（π）ツイストセル、ホモジニアス配向セ
ル、ＢＴＮ（Bistable Twisted Nematic）、２周波駆動
のＧＨ（GuestHost）などの各モードが使用出来る。特
に、無閾型反強誘電性液晶、ＤＨＦ（Deformed Helix F
erroelectric）モード、ＯＣＢ等は電圧−透過率曲線が
なだらかに変化し、ヒステリシスの影響が少ないため中
間調の表示に適しており白黒画像表示手段として最適で
ある。The light valve of the present invention may be any transmittance modulation element capable of displaying image information in a two-dimensional real space by controlling the transmittance of incident light. An active-matrix-driven transmissive liquid crystal display device having a thin film transistor (TFT) is most desirable as such a light valve. Further, since the liquid crystal light valve used in the present invention is used as an image display means for displaying a monochrome image in a time-division manner, it is desirable to use a liquid crystal mode capable of displaying a high-speed response and halftone. For example, thresholdless antiferroelectric liquid crystal in which liquid crystal molecules have spontaneous polarization, OCB (Optically Controlled Birefringen)
Each mode such as ce), PI (π) twist cell, homogeneous alignment cell, BTN (Bistable Twisted Nematic), and GH (GuestHost) driven by two frequencies can be used. In particular, thresholdless antiferroelectric liquid crystal, DHF (Deformed Helix F
In the erroelectric mode, OCB, etc., the voltage-transmittance curve changes gently and the influence of hysteresis is small, so that it is suitable for displaying a half tone and is most suitable as a monochrome image display means.
【００２４】これら中間調を含む白黒画像表示手段であ
る液晶ライトバルブの各モードは液晶層に透明電極を介
して電圧を印加することにより液晶層の入射光に対する
複屈折、もしくは施光性を制御することにより、液晶層
入出射面前後に位置する偏光板との組み合わせで透過率
を制御する。但し、ＧＨモードは偏光板を有さず液晶層
に混入された２色性色素が液晶の配列変化に追随するの
を利用し、入射光の透過・吸収を直接制御するモードで
ある。In each mode of the liquid crystal light valve, which is a monochrome image display means including a halftone, a voltage is applied to the liquid crystal layer through a transparent electrode to control the birefringence of the liquid crystal layer with respect to incident light or the light application property. By doing so, the transmittance is controlled in combination with the polarizers positioned before and after the liquid crystal layer entrance / exit surface. However, the GH mode is a mode in which a dichroic dye mixed in the liquid crystal layer follows a change in the alignment of the liquid crystal without using a polarizing plate, and directly controls transmission and absorption of incident light.
【００２５】本発明の背面照明装置には、表示画面、即
ち照明領域を複数の領域に分割し独立に照明を制御でき
る機構を設けることが肝要である。照明領域の複数領域
分割化には光源を照明領域直下に複数配列させるか、光
源を複数個用意し、照明領域に光を導く導光路を複数経
路設ける方法が挙げられる。It is important for the backlight device of the present invention to provide a mechanism for dividing the display screen, that is, the illumination area into a plurality of areas and controlling the illumination independently. A method of dividing the illumination region into a plurality of regions includes a method of arranging a plurality of light sources immediately below the illumination region or a method of preparing a plurality of light sources and providing a plurality of light guide paths for guiding light to the illumination region.
【００２６】このような背面照明装置の光源として、発
光ダイオード（ＬＥＤ―Light Emitting Diode―）を用
いることが好ましい。ＬＥＤは単色発光である上に低電
圧直流動作かつ小型、収束光出射が容易に可能なことか
ら本発明の光源としてはなはだ都合がよい。ＬＥＤ光源
はＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの発光のＬＥＤチップ
を一体もしくは別体として備えるのが望ましい。Ｒｅｄ
系ＬＥＤとしてはＧａＡｌＰ系、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ
系ＬＥＤとしてはＧａＩｎＮ系が好ましい。発光波長は
Ｒ：６００〜６３０ｎｍ，Ｇ：５１０〜５５０ｎｍ，
Ｂ：４６０〜４８０ｎｍの範囲にあることが色再現域を
確保するために望ましい。各色のＬＥＤを用いた際にバ
ックライトとしてホワイトバランスを取るためには、各
々の電流値を別個に設定するか、ＬＥＤの使用個数をそ
れぞれ異なる個数とするか、もしくは発光時間を異なる
値に設定することによって実現可能である。It is preferable to use a light emitting diode (LED-Light Emitting Diode) as a light source of such a backlight device. Since the LED emits monochromatic light, has a low voltage DC operation, is small, and can easily emit convergent light, it is extremely convenient as the light source of the present invention. It is desirable that the LED light source be provided with an LED chip for emitting red, green, and blue light as an integrated or separate body. Red
GaAlP-based LED, Green, Blue
As a system LED, a GaInN system is preferable. The emission wavelengths are R: 600 to 630 nm, G: 510 to 550 nm,
B: It is desirable to be in the range of 460 to 480 nm in order to secure a color reproduction range. In order to achieve white balance as a backlight when using LEDs of each color, set each current value separately, use a different number of LEDs, or set the light emission time to a different value It can be realized by doing.
【００２７】ライトバルブと光源の切換えタイミングに
ついては画像情報書き換え時は光源を消灯、書き換えを
終了し、応答遷移期間後において点灯のタイミングとな
る。通常画像情報は画面上部から下部に向かって更新さ
れるため、光源は画面上部から下部に向かって点灯（消
灯）領域が移動するいわゆるスクロール動作を行うこと
になる。ライトバルブ上では常に画面の何処か一部の領
域が書き換えられているため、光源側では該当する部分
が消灯していることになる。また、フィールドシーケン
シャル表示では各色画像情報を順次表示していくため、
光源のある領域を時系列的に見ていくと、Ｒｅｄ点灯→
消灯→Ｇｒｅｅｎ点灯→消灯→Ｂｌｕｅ点灯→消灯→Ｒ
ｅｄ点灯のようになる。With respect to the switching timing of the light valve and the light source, the light source is turned off when the image information is rewritten, the rewriting is completed, and the timing of turning on the light after the response transition period. Since the normal image information is updated from the upper part of the screen to the lower part, the light source performs a so-called scroll operation in which the lighted (light-off) area moves from the upper part of the screen to the lower part. Since a part of the screen is always rewritten on the light valve, the corresponding part is turned off on the light source side. In the field sequential display, image information of each color is sequentially displayed.
If you look at the area where the light source is in chronological order, you will see that the red light turns on.
Off → Green on → Off → Blue on → Off → R
It becomes like ed lighting.
【００２８】また、これらの構造を変えることなく、必
要に応じて高輝度のモノクロ表示に切り替えて表示を行
なうことも可能である。この場合は１フレーム内におけ
る画像情報書き換え回数を１回に低減（即ち、フレーム
周波数が１／３に減少する）し、ＲＧＢ各色のＬＥＤを
同時に発光させれば良い。このように容易にモノクロ表
示に切換え可能であり、動作周波数低減によりライトバ
ルブ側の消費電力をカラー表示時に比べ１／３に低減す
ることが可能である。また、表示輝度はカラー表示時と
同じ発光条件ならばデューティ（Ｄｕｔｙ）比が増大す
るため高輝度な表示が可能となる。Further, it is also possible to switch to a high-brightness monochrome display as needed without changing the structure. In this case, the number of times of rewriting the image information in one frame may be reduced to one (that is, the frame frequency is reduced to 、), and the LEDs of the RGB colors may emit light simultaneously. As described above, the display can be easily switched to the monochrome display, and the power consumption on the light valve side can be reduced to one third as compared with the color display by reducing the operating frequency. In addition, if the display luminance is the same as the light emission condition at the time of color display, the duty (Duty) ratio increases, so that high-luminance display is possible.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。ただし、本発明の構成は以下に述べる実
施形態に限定されることなく、本明細書に開示された実
施形態における構成を種々組み合わせることができるこ
とはいうまでもない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the configuration of the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various configurations in the embodiments disclosed in this specification can be combined.
【００３０】図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶
表示装置を示している。図２７に示す従来技術における
基本原理では、全画像情報を書き込んでから液晶が応答
するのを待って、全面一括して点灯を行なっていたが、
これは、ＬＣＤが面順次で表示が可能な構造とする必要
があった。例えば、面順次の構造にするためには、１画
素ごとに画像を蓄積するためのメモリを設け、このメモ
リに一旦蓄積した信号をブランキング期間などの画像表
示期間でない期間に液晶セル側に転送することで可能と
なる。しかしながら、この方式では画素構造が複雑にな
るため、以下の実施形態では、現状の線順次ＬＣＤでも
対応可能な方式について説明する。FIG. 1 shows a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. According to the basic principle of the prior art shown in FIG. 27, all the image information is written and then the liquid crystal responds and then the entire surface is turned on collectively.
This required a structure in which the LCD was able to display in a screen-sequential manner. For example, in order to form a frame-sequential structure, a memory for storing an image for each pixel is provided, and a signal once stored in this memory is transferred to the liquid crystal cell during a period other than an image display period such as a blanking period. It becomes possible by doing. However, since the pixel structure becomes complicated in this method, a method that can be supported by the current line-sequential LCD will be described in the following embodiments.
【００３１】図１において、液晶表示装置は全体画面を
第１ないし第３の分割部分１，２，３に分割した液晶パ
ネル４と、画像信号を入力して液晶パネル４を駆動する
駆動信号を出力するＬＣＤ信号処理回路５と、第１ない
し第３の分割部分１ないし３に対応する第１ないし第３
の分割部分６，７，８を有する発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）バックライト９と、同期信号を入力してＬＥＤ順次
点灯信号を前記第１ないし第３の分割部分６，７，８を
出力するＬＥＤ順次点灯制御回路１０を備えている。In FIG. 1, the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 4 obtained by dividing the entire screen into first to third divided portions 1, 2, 3, and a driving signal for driving the liquid crystal panel 4 by inputting an image signal. An output LCD signal processing circuit 5 and first to third parts corresponding to the first to third divided parts 1 to 3
Light emitting diode (LE having divided portions 6, 7, 8)
D) A backlight 9 and an LED sequential lighting control circuit 10 for inputting a synchronization signal and outputting an LED sequential lighting signal to the first to third divided portions 6, 7, 8 are output.
【００３２】表示画像は、ＬＣＤ信号処理回路５によ
り、液晶を駆動するための信号に変換されて液晶パネル
４に供給されている。一方、ＬＥＤバックライト９も、
液晶パネル４の第１ないし第３の分割部分１，２，３に
対応させて第１ないし第３の分割部分６，７，８に分割
されており、ＬＥＤ順次点灯制御回路１０により、１フ
ィールドの周期に同期して、消灯、点灯、消灯と３つの
フェーズを繰り返している。The display image is converted into a signal for driving the liquid crystal by the LCD signal processing circuit 5 and supplied to the liquid crystal panel 4. On the other hand, the LED backlight 9 also
The liquid crystal panel 4 is divided into first to third divisions 6, 7, and 8 corresponding to the first to third divisions 1, 2, and 3, respectively. The three phases of turning off, turning on, and turning off are repeated in synchronization with the cycle of.
【００３３】表示画像のＬＣＤへの書き込みタイミング
とＬＥＤバックライトの点灯タイミングの関係は、図２
に示されている。図２において、表示画像は、書き換え
を行う部分と、前に書いた画像をホールドする期間に分
け、画面上部から、それぞれ第１ないし第３の分割部分
１，２，３となっている。この例では、最初のタイミン
グでは第２の分割部分２から、第３の分割部分３，第１
の分割部分１の順で画像を書き換えている。第２の分割
部分２に注目すると、まず、画像を書き換えている期間
は、ぼけの原因となるためＬＥＤバックライトは消灯さ
せておく。次にホールド期間に入っても、液晶の応答性
によるぼけが発生しているため、ここでも点灯しない。
その後、液晶の応答が充分行なわれた時点で、ＬＥＤを
点灯することで、液晶の応答性によるぼけを改善するだ
けでなく、１フィールドの１／３しか点灯しないことに
なり、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube ―陰極線管―）のイン
パルス応答に近い応答を実現することができる。The relationship between the timing of writing the display image to the LCD and the timing of turning on the LED backlight is shown in FIG.
Is shown in In FIG. 2, the display image is divided into a portion to be rewritten and a period in which the previously written image is held, and includes first to third divided portions 1, 2, and 3 from the top of the screen. In this example, at the first timing, the second divided portion 2 is shifted from the third divided portion 3 to the first divided portion 3.
The image is rewritten in the order of the divided part 1. Paying attention to the second divided portion 2, first, during a period in which an image is being rewritten, the LED backlight is turned off because it causes blurring. Next, even in the hold period, the light is not lit even here because blur has occurred due to the response of the liquid crystal.
After that, when the response of the liquid crystal is sufficiently performed, turning on the LED not only improves the blur due to the response of the liquid crystal, but also turns on only 1/3 of one field. A response close to the impulse response of a tube (cathode ray tube-) can be realized.
【００３４】図３は、これに用いているＬＣＤモジュー
ルの詳細図である。信号線１３１より供給される画像信
号ＤＡＴＸＵは、Ｘドライバ１１０により並列信号に変
換され、Ｘ１からＸｎに出力される。ここで、Ｘドライ
バ１１０に対しては、信号線１３２を介して水平同期パ
ルスＳＴＸＵが供給され、信号線１３３を介して画像の
転送パルスＣＰＸＵが供給されている。実際の回路にお
いては、画像信号は、ＣＰＸＵをクロックとするシフト
レジスタにより、シリアル信号が、パラレル信号に変換
されることになる。FIG. 3 is a detailed view of the LCD module used for this. The image signal DATXU supplied from the signal line 131 is converted into a parallel signal by the X driver 110, and is output from X1 to Xn. Here, a horizontal synchronization pulse STXU is supplied to the X driver 110 via a signal line 132, and an image transfer pulse CPXU is supplied via a signal line 133. In an actual circuit, an image signal is converted from a serial signal into a parallel signal by a shift register using CPXU as a clock.
【００３５】一方、それに同期して、Ｙドライバ１２０
により、１画素ごとにつけられたＴＦＴスイッチをＯＮ
／ＯＦＦするゲートパルス信号が作成される。これは、
垂直同期信号であるＳＴＶがＣＰＶにより転送され、そ
れぞれのタイミングでＹ１〜Ｙｍのゲートが開くことに
なる。詳細なタイミングについて、図４および図５を用
いて説明する。On the other hand, in synchronization with this, the Y driver 120
Turns on the TFT switch attached to each pixel
A gate pulse signal to be turned off is generated. this is,
The STV, which is a vertical synchronizing signal, is transferred by the CPV, and the gates of Y1 to Ym are opened at the respective timings. Detailed timing will be described with reference to FIGS.
【００３６】図４においては、ＣＰＶが黒くなっている
ところだけパルスが発生して画像の書き換えが行なわ
れ、それ以外は、画像の書き換えは発生しない。このよ
うに、書き換え時間を短くすることで、最初に書き換え
を行なった画素と最後に書き換えを行なった画素との位
相差が少なくなるため、ＬＥＤの発光時間を長くとるこ
とができる。第１の分割部分１で最初に書き換えが行な
われた画素の透過率変化をａとし、最後に書き換えが行
なわれた画素の透過率変化をｂとして示した。両方の画
素が定常状態になった時にＬＥＤを点灯させる。第２お
よび第３の分割部分２，３についても同様である。In FIG. 4, a pulse is generated only where the CPV is black to rewrite the image, and otherwise, no rewriting of the image occurs. As described above, by shortening the rewriting time, the phase difference between the first rewritten pixel and the last rewritten pixel is reduced, so that the LED emission time can be increased. The change in transmittance of the first rewritten pixel in the first divided portion 1 is denoted by a, and the change in transmittance of the last rewritten pixel is denoted by b. The LED is turned on when both pixels are in a steady state. The same applies to the second and third divided portions 2 and 3.
【００３７】図５はゲートを開けるタイミングを示して
おり、まず、１〜Ｎ／３までの上１／３の書き換えが行
なわれ、ある一定期間だけ間隔を開けた後、Ｎ／３＋１
〜２Ｎ／３までの中央の画像の書き換えが行なわれると
いうタイミングを示している。この例では、１／３に分
けた場合を示しているが。分割数は、特許請求の範囲を
逸脱しない範囲で変えることができる。FIG. 5 shows the timing of opening the gate. First, upper 1/3 rewriting from 1 to N / 3 is performed, and after an interval of a certain period, N / 3 + 1
The timing at which the rewriting of the central image up to 2N / 3 is performed is shown. In this example, the case where the data is divided into 1/3 is shown. The number of divisions can be changed without departing from the scope of the claims.
【００３８】次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表
示装置について、図６のタイミングチャートのみ参照し
ながら説明する。この第２実施形態の液晶表示装置は、
基本的な構成は図１に示される第１実施形態に係る液晶
表示装置と同様であるが、駆動タイミングのみ第１実施
形態と異なる場合を示している。第２実施形態において
は、ＬＥＤバックライト９は、１フィールドの間にパル
ス幅が１：２：４：８と変化する。これにより、液晶自
身に加える電圧が２値のディジタル信号でも、４ビット
の中間調を表示することができる例について説明する。Next, a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to only the timing chart of FIG. The liquid crystal display device according to the second embodiment includes:
The basic configuration is the same as that of the liquid crystal display device according to the first embodiment shown in FIG. 1, but shows a case where only the drive timing is different from that of the first embodiment. In the second embodiment, the LED backlight 9 has a pulse width of 1: 2: 4: 8 during one field. Thus, an example will be described in which a 4-bit halftone can be displayed even when the voltage applied to the liquid crystal itself is a binary digital signal.
【００３９】その原理を以下に示す。まず、画像信号が
４ビットの場合であるので、その信号を１ビットづつシ
リアルに液晶に加えていく。始めに、最下位ビット数の
与える画像情報を電圧として液晶に印加し、その後ＬＥ
Ｄを全発光期間の１／１６に相当する時間だけ点灯す
る。次に、最下位から２ビット目を加え、同様に、ＬＥ
Ｄを最初の２倍に相当する２／１６（＝１／８）だけ光
らせる。その次は、３ビット目を表示すると共に、４倍
に相当する１／４期間ＬＥＤバックライト９を点灯させ
る。最後に、最上位ビットを表示して、１／２に相当す
る期間だけ点灯させる。このようにしてＬＥＤ順次点灯
制御回路１０により点灯を制御することにより、ＬＥＤ
バックライト９の点灯時間の合計として輝度が表現でき
るので、ディジタル信号をＤ／Ａ変換することなく、中
間調を表示することができる。ここでも、液晶の応答遷
移期間をできるだけ避けてＬＥＤを点灯させることが望
ましい。The principle is described below. First, since the image signal is 4-bit, the signal is serially added to the liquid crystal one bit at a time. First, image information given by the least significant bit number is applied to the liquid crystal as a voltage, and then LE
D is turned on for a time corresponding to 1/16 of the entire light emitting period. Next, the second bit from the least significant is added, and similarly, LE
D is illuminated by 2/16 (= 1/8) corresponding to the first double. Next, the third bit is displayed, and the LED backlight 9 is turned on for 1/4 period corresponding to 4 times. Finally, the most significant bit is displayed and turned on only for a period corresponding to 1/2. By controlling the lighting by the LED sequential lighting control circuit 10 in this way, the LED
Since the luminance can be expressed as the total lighting time of the backlight 9, halftone can be displayed without D / A conversion of the digital signal. Here also, it is desirable to turn on the LED while avoiding the response transition period of the liquid crystal as much as possible.
【００４０】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。図７は第３実施形態に係る液晶表示装置の構造を
簡略に示す斜視図である。液晶ライトバルブ１０４の下
側に光源であるＬＥＤアレイ１０１、導光体アレイ１０
２、輝度を均一化するレンズ拡散シート１０３からなる
照明装置が構成されている。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a perspective view schematically showing the structure of the liquid crystal display device according to the third embodiment. An LED array 101 as a light source and a light guide array 10 are provided below a liquid crystal light valve 104.
2. An illumination device composed of a lens diffusion sheet 103 for equalizing luminance is configured.
【００４１】図８は図７に示した第３実施形態における
構成を画面の長辺側から見た断面図である。ＬＥＤ１０
１は１つのＬＥＤモールドレンズパッケージ内にＲ，
Ｇ，Ｂ光を発光するＬＥＤチップが埋め込まれた、独立
に発光制御可能なＬＥＤパッケージとして構成されてい
る。ＬＥＤ１０１を出射した光源光はＰＭＭＡからなる
直方体状の導光体１０２内を全反射により進行する。光
は印刷ドット及び反射面２０１からなる反射面で反射さ
れ、反射方向が導光体１０２上部での全反射条件を外れ
るため、レンズ拡散シート１０３を透過して液晶ライト
バルブ１０４を照明する。FIG. 8 is a cross-sectional view of the configuration of the third embodiment shown in FIG. 7 as viewed from the long side of the screen. LED10
1 is R, within one LED mold lens package.
It is configured as an LED package in which LED chips for emitting G and B lights are embedded and light emission can be controlled independently. The light source light emitted from the LED 101 travels in the rectangular parallelepiped light guide 102 made of PMMA by total internal reflection. The light is reflected by the reflection surface including the printing dots and the reflection surface 201, and the reflection direction is out of the condition of total reflection at the upper part of the light guide 102, so that the light is transmitted through the lens diffusion sheet 103 to illuminate the liquid crystal light valve 104.
【００４２】図９は、図７に示した第３実施形態に係る
液晶表示装置の構成を画面の短辺側から見た断面図であ
る。導光体１０２はアレイ状に空隙を介して（光学密着
せずに）配置されており、互いの導光路内を独立に光が
進行する構造となっている。このため、仮に隣接する導
光体において異なる発光色のＬＥＤ光が入射した場合で
も画面内の照明領域をストライプ状に異なる光源色で独
立に照明することが可能となる。また、レンズ拡散シー
ト１０３には導光体空隙により生じる発光不均一性を均
質化するために画面内輝度分布を制御するためのレンズ
状凹凸２０２が設けられている。FIG. 9 is a cross-sectional view of the configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment shown in FIG. 7, as viewed from the short side of the screen. The light guides 102 are arranged in an array via a gap (without optical contact), and have a structure in which light travels independently in each other's light guide path. For this reason, even if LED lights of different emission colors enter the adjacent light guides, it is possible to independently illuminate the illumination area in the screen with different light source colors in a stripe shape. Further, the lens diffusion sheet 103 is provided with lens-shaped irregularities 202 for controlling the luminance distribution in the screen in order to homogenize the non-uniformity of the light emission caused by the light guide gap.
【００４３】図１０は本発明の第３実施形態において背
面照明装置の照明方法と液晶ライトバルブの画像表示手
順を模式的に示した図である。図１０は時刻Ａにおいて
照明装置における導光体１０２のアレイ３０１〜３０８
を基準とした画面内領域における発光状態を左に、液晶
ライトバルブ１０４の画面内での画面表示状態を右に示
した図である。時刻Ａにおいて、領域３１１にＧ画像情
報が書込まれている。領域３１１下部では前回書込まれ
たＲ画像情報が保持されており、この表示が観測者に見
えるよう発光領域３０６〜３０８ではＲ発光による照明
が行なわれている。一方、書込み領域３１１を含む発光
領域３０５、及び書込み直後のため液晶が応答遷移期間
にある領域３１０を含む発光領域３０４は消灯されてお
り、これら画質妨害の原因となる画像領域は観測者には
視認されない。FIG. 10 is a diagram schematically showing an illumination method of the backlight device and an image display procedure of the liquid crystal light valve in the third embodiment of the present invention. FIG. 10 shows at time A an array 301-308 of light guides 102 in the lighting device.
FIG. 5 is a diagram showing a light emitting state in an in-screen region with reference to the left, and a screen displaying state of the liquid crystal light valve 104 in the screen on the right. At time A, G image information is written in area 311. In the lower part of the area 311, the previously written R image information is held, and in the light emitting areas 306 to 308, illumination by R light emission is performed so that this display can be seen by an observer. On the other hand, the light-emitting region 305 including the writing region 311 and the light-emitting region 304 including the region 310 where the liquid crystal is in the response transition period immediately after writing are turned off. Not visible.
【００４４】画面の上部領域３０９では新たなＧ画像が
すでに書込まれており、相当する発光領域３０１〜３０
３ではＧ発光による照明が行われていることになる。液
晶ライトバルブ１０４における画像情報は画面上部から
下部に向かって更新されているため、液晶ライトバルブ
の画像表示状態に同期して発光領域はスクロールしてい
くことになる。時刻Ａ以後の時刻Ｂでは図１１に示すよ
うに消灯されていた発光領域３０４は画面がＧ画像情報
の書込みを終了し、保持状態となったのをうけてＧ発光
状態となる。In the upper area 309 of the screen, a new G image has already been written, and the corresponding light emitting areas 301 to 30 have been written.
In No. 3, illumination by G light emission is performed. Since the image information in the liquid crystal light valve 104 is updated from the upper part to the lower part of the screen, the light emitting area scrolls in synchronization with the image display state of the liquid crystal light valve. At time B after time A, as shown in FIG. 11, the light emitting area 304, which has been turned off, enters the G light emitting state after the screen has finished writing the G image information and is in the holding state.
【００４５】図１３は１フレームにわたる画面内領域に
おける照明シーケンスと画像表示シーケンスを示した図
である。図１３は照明装置において画面発光領域３０１
〜３０８における発光・消灯の状態を示した図であり、
図１４は液晶ライトバルブにおいて画像の書込み、表示
（保持）状態を示している。各Ｒ，Ｇ，Ｂ発光期間と消
灯期間は照明領域３０１〜３０８において等しく設定さ
れており、画面位置方向に輝度分布、色度分布を生じな
い。また、図１４に示すように、液晶ライトバルブにお
いて、各消灯期間内に書込み期間及び応答遷移期間が含
まれるため、応答遷移期間における画像を観測者に認識
させることなくカラー画像表示が可能である。このよう
に、画面内を複数領域に分割して独立に照明を行うこと
により従来の構成を示した図２８に比べて発光期間が長
くなるため、より明るく鮮明な画像表示が可能である。
また、応答遷移期間にある画像表示領域３１０，３１１
が消灯期間に含まれる条件を満たすように、各Ｒ，Ｇ，
Ｂ発光期間を独立に調整・設定することでホワイトバラ
ンスの調整が容易に可能である。FIG. 13 is a diagram showing an illumination sequence and an image display sequence in an in-screen area over one frame. FIG. 13 shows a screen light emitting area 301 in the lighting device.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing states of light emission and extinguishing at 308.
FIG. 14 shows a state of writing and displaying (holding) an image in the liquid crystal light valve. The R, G, and B light emission periods and the light-off periods are set equal in the illumination regions 301 to 308, and do not generate a luminance distribution and a chromaticity distribution in the screen position direction. Further, as shown in FIG. 14, in the liquid crystal light valve, since the writing period and the response transition period are included in each light-off period, a color image can be displayed without causing the observer to recognize an image in the response transition period. . By dividing the screen into a plurality of regions and independently illuminating in this manner, the light emission period is longer than in FIG. 28 showing the conventional configuration, so that a brighter and clearer image can be displayed.
The image display areas 310 and 311 in the response transition period
, Each of R, G,
The white balance can be easily adjusted by independently adjusting and setting the B light emission period.
【００４６】次に、図１５および図１６を参照しなが
ら、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置について
説明する。図１５は第４実施形態の構造を模式的に示し
た図である。この第４実施形態は１つのＬＥＤチップを
１つのＬＥＤモールドレンズパッケージ内に収めたＬＥ
Ｄを光源として使用することを特徴としている。Next, a liquid crystal display according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a diagram schematically showing the structure of the fourth embodiment. This fourth embodiment is an LE in which one LED chip is housed in one LED molded lens package.
D is used as a light source.
【００４７】図１６はこの第４実施形態を画面の長辺方
向から見た断面図である。Ｇ発光ＬＥＤ５０１は上下２
段構成となっており、導光体１０２の反対側光入射面に
はＲ発光ＬＥＤ５０２及びＢ発光ＬＥＤ５０３が設けら
れている。このようにＬＥＤを配置することで、最小の
設置容積で安価なＬＥＤパッケージを使用することが可
能である。また、最も発光効率の低いＧ発光ＬＥＤを多
数配置することが可能であるので、ホワイトバランスの
取れた高輝度表示が可能である。FIG. 16 is a sectional view of the fourth embodiment viewed from the long side direction of the screen. G light emitting LED 501 is upper and lower 2
It has a stepped configuration, and an R light emitting LED 502 and a B light emitting LED 503 are provided on a light incident surface on the opposite side of the light guide 102. By arranging the LEDs in this way, it is possible to use an inexpensive LED package with a minimum installation volume. Further, since it is possible to arrange a large number of G light-emitting LEDs having the lowest luminous efficiency, high-luminance display with white balance can be achieved.
【００４８】次に、本発明の第５実施形態に係る液晶表
示装置について説明する。図１７は本発明の第５実施形
態を示した図である。本発明の第５実施形態の特徴は、
高輝度表示を実現する場合に適した直下型照明構造とな
っている点である。本第５実施形態では照明領域は白色
の隔壁７０４で仕切られており、各照明領域においては
図１８に示すようにＲ発光ＬＥＤ７０１、Ｇ発光ＬＥＤ
７０２、Ｂ発光ＬＥＤ７０３が千鳥状に配置されてい
る。画面の短辺方向から見た照明領域間のＬＥＤと隔壁
との配置状態が、図１９の断面図に示されている。Next, a liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 shows a fifth embodiment of the present invention. The features of the fifth embodiment of the present invention are as follows.
This is a point-type illumination structure suitable for realizing a high-luminance display. In the fifth embodiment, the illumination area is partitioned by a white partition wall 704, and in each illumination area, as shown in FIG.
702 and B light emitting LEDs 703 are arranged in a staggered manner. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the arrangement of the LEDs and the partitions between the illumination areas as viewed from the short side of the screen.
【００４９】一方、同一照明領域である画面長辺方向か
ら見た断面図である図２０では、点光源である各ＬＥＤ
からの発光を画面均一発光に変換するため、レンズ拡散
シート７０４は図に示すようなＰＭＭＡ製光路制御レン
ズシート８０１と拡散シート８０２より構成されること
になる。この第５実施形態においては、１つのＬＥＤチ
ップを１つのＬＥＤモールドレンズパッケージに納めた
ＬＥＤを光源として用いた例を示したが、第３実施形態
で説明したようなＲ，Ｇ，Ｂ発光ＬＥＤチップを１つの
ＬＥＤモードレンズパッケージに収め、高輝度表示を必
要とする屋外用ディスプレイや車載用ディスプレイに本
発明を適用することが可能である。On the other hand, in FIG. 20, which is a cross-sectional view as viewed from the long side of the screen, which is the same illumination area, each LED as a point light source is shown.
The lens diffusion sheet 704 is composed of a PMMA light path control lens sheet 801 and a diffusion sheet 802 as shown in FIG. In the fifth embodiment, an example is shown in which an LED in which one LED chip is housed in one LED molded lens package is used as a light source, but R, G, and B light emitting LEDs as described in the third embodiment are used. The present invention can be applied to an outdoor display or an in-vehicle display that requires a high-luminance display by housing the chip in one LED mode lens package.
【００５０】なお、本発明では、画面領域毎に表示色を
切り換えるためにＲＧＢ画像の情報を複数領域に分割、
合成するためのマルチプレクサ回路を設け、例えば各Ｒ
ＧＢ画像の画面上部、中央部、下部の３つの領域につい
て入れ子にすることで各サブフィールド（前記ＲＧＢフ
ィールドに相当する期間）を形成する。例えば、第１サ
ブフィールドをＲ画像上部、Ｇ画像中央部、Ｂ画像下部
というように複数のＲＧＢ３原色の画像情報を用いて一
つのサブフィールド情報が形成されるようにする。一
方、バックライトは各サブフィールドにおいて画像情報
に対応する照明色を選択し、各表示領域毎に同期させて
点灯する。画面の分割数はバックライトの照明分割数以
下であればよく、概ね２０〜５０分割であることが望ま
しい。色割れ妨害を低減させるためには分割数を増やす
ことが望ましい。In the present invention, the information of the RGB image is divided into a plurality of areas in order to switch the display color for each screen area.
A multiplexer circuit for synthesizing is provided.
Each subfield (a period corresponding to the RGB field) is formed by nesting the three areas of the upper part, the central part, and the lower part of the screen of the GB image. For example, one subfield information is formed by using image information of a plurality of RGB primary colors, such as a first subfield having an upper portion of an R image, a central portion of a G image, and a lower portion of a B image. On the other hand, the backlight selects an illumination color corresponding to the image information in each subfield, and is turned on in synchronization with each display area. The number of screen divisions may be equal to or less than the number of backlight divisions, and is preferably approximately 20 to 50. It is desirable to increase the number of divisions in order to reduce color break interference.
【００５１】更に、表示領域間で異なる色情報の画像を
表示させる場合、表示領域境界でバックライトの照明色
の混合が生じて、表示再現域や分割妨害が生じる可能性
がある。この妨害を低減させるためにはバックライトの
照明期間に消灯期間を設け、あるデューティ比によって
点灯する際、異なる照明色が隣り合う領域間で同時に点
灯しないようにすれば良い。即ち、異なる表示領域間に
は消灯した表示領域が少なくとも１領域以上含まれるよ
うにすることが望ましい。この方法を実現する手段とし
て、画像の書き換えを飛び越しにより行う方法が有効で
ある。Further, when displaying images having different color information between display areas, there is a possibility that a mixture of the illumination colors of the backlight occurs at the boundaries of the display areas, resulting in a display reproduction area or division disturbance. In order to reduce this interference, an extinction period may be provided in the illumination period of the backlight so that when illuminating with a certain duty ratio, different illuminating colors are not simultaneously illuminated between adjacent regions. That is, it is desirable that at least one or more display areas that are turned off be included between different display areas. As a means for realizing this method, a method of rewriting an image by skipping is effective.
【００５２】このような観点より第６および第７実施形
態に係る液晶表示装置について、説明する。第６実施形
態に係る液晶表示装置の構成も図７および図８を用いて
説明した第３実施形態の構成と基本的には変更がないの
で重複説明を省略する。From such a viewpoint, the liquid crystal display devices according to the sixth and seventh embodiments will be described. The configuration of the liquid crystal display device according to the sixth embodiment is basically the same as the configuration of the third embodiment described with reference to FIGS.
【００５３】図２１および図２２は本発明の第６実施形
態において、フィールドシーケンシャル表示を行う際の
ＲＧＢ画像（図２１）から各サブフィールドにおける画
像情報の合成方法を模式的に示した図である。分割領域
はこの第６実施形態では８分割とした。分割領域を２０
１〜２０８とすると、飛び越し書込み及びＲＧＢ画像情
報の入れ換えにより図２２に示すような６つのサブフィ
ールドが形成される。例えば第１サブフィールドでは領
域２０１，２０３，２０５，２０７の領域について、そ
れぞれＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像、Ｒ画像が各々書込まれ
ることになる。第１サブフィールドと第２サブフィール
ド、第３と第４、第５と第６サブフィールドで各フィー
ルドが形成され、第１〜第６サブフィールドによって１
フレームが形成されることになる。本表示を行う場合、
１フレーム周波数を６０Ｈｚとすると各サブフィールド
周波数は３６０Ｈｚとなる。FIGS. 21 and 22 are diagrams schematically showing a method of synthesizing image information in each subfield from an RGB image (FIG. 21) when performing field sequential display in the sixth embodiment of the present invention. . The divided area is divided into eight in the sixth embodiment. 20 divided areas
If 1 to 208 are set, six subfields as shown in FIG. 22 are formed by skipping writing and replacing RGB image information. For example, in the first subfield, an R image, a G image, a B image, and an R image are written in the regions 201, 203, 205, and 207, respectively. Each field is formed by a first subfield and a second subfield, third and fourth, fifth and sixth subfields, and 1 field is formed by the first to sixth subfields.
A frame will be formed. When performing this display,
Assuming that one frame frequency is 60 Hz, each subfield frequency is 360 Hz.
【００５４】図２３（ａ）（ｂ）は図２２に示した画像
情報及びバックライトの表示、照明シーケンスを時系列
的に示した図である。１フレーム４０１は３つの画像フ
ィールド４０２〜４０４に分割され、各フィールドは２
つのサブフィールド４０５と４０６，４０７と４０８，
４０９と４１０に分割される。図２３（ａ）（ｂ）にお
いて、３０１〜３０８は表示画面もしくはバックライト
の分割領域を示しており、図２３（ａ）における斜線は
画像を書込むタイミングを示している。各領域におい
て、所望の色画像情報を書込み終了した後、対応する照
明色をバックライト側で点灯する（図２３（ｂ））。表
示画像側は次の書込み期間まで画像情報が保持される
が、バックライト側の発光デューティ比は５０％のため
保持期間後半はバックライトは消灯しており、実際には
リーク電流などの発生により画像が保持されていなくて
も構わない。FIGS. 23A and 23B are diagrams showing the display and illumination sequence of the image information and the backlight shown in FIG. 22 in time series. One frame 401 is divided into three image fields 402 to 404.
Subfields 405 and 406, 407 and 408,
It is divided into 409 and 410. In FIGS. 23A and 23B, reference numerals 301 to 308 denote display screens or divided regions of the backlight, and the hatched lines in FIG. After writing the desired color image information in each area, the corresponding illumination color is turned on on the backlight side (FIG. 23B). On the display image side, image information is held until the next writing period. However, since the light emission duty ratio on the backlight side is 50%, the backlight is turned off in the latter half of the holding period. The image need not be held.
【００５５】図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図２３
（ａ）（ｂ）における時刻Ａ，Ｂ，Ｃにおいてバックラ
イト側の点灯状態及び表示パネル上での画像の書込み、
保持状態を示した図である。このようなシーケンスを取
ることによって、図２３（ｂ）および図２４（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように、バックライトの隣り合う領
域での異なる照明色の発光を防ぐことができ、照明色の
混合による色純度の低下、妨害縞の発生を抑制すること
が可能となる。FIGS. 24 (a), 24 (b) and 24 (c) correspond to FIGS.
(A) At times A, B, and C in (b), the lighting state of the backlight side and writing of an image on the display panel,
It is a figure showing a holding state. By taking such a sequence, FIG. 23 (b) and FIG.
(B) As shown in (c), it is possible to prevent emission of different illumination colors in an area adjacent to the backlight, and it is possible to suppress reduction in color purity and occurrence of interference fringes due to mixing of illumination colors. Becomes
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、表示画面において液晶の応答特性が不足している
領域での画面の不明瞭化を防止でき、ＴＦＴによるホー
ルド特性が原因で発生する動画像の劣化を大幅に改善す
ることができる。また、ＬＥＤの点灯時間を２の倍数で
制御することにより、ディジタル信号を用いて中間調を
表示することも可能となる。また、カラーフィルタを備
えた空間分割表示型カラー表示装置や全面発光切換えに
よるフィールドシーケンシャル表示装置に比べ、色再現
領域が広くなり、高表示輝度を維持しつつ画像妨害の少
ない、表示装置を提供することができる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent the display screen from being obscured in a region where the response characteristics of the liquid crystal are insufficient on the display screen. Deterioration of the generated moving image can be greatly improved. Further, by controlling the lighting time of the LED by a multiple of 2, it is possible to display a halftone using a digital signal. Further, the present invention provides a display device in which a color reproduction area is widened and a high display luminance is maintained and image disturbance is reduced, as compared with a space division display type color display device having a color filter or a field sequential display device by switching over the entire surface. be able to.
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の構
成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の第１実施形態の駆動タイミングを示す説
明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing drive timings of the first embodiment of FIG.
【図３】第１実施形態における液晶パネルの駆動ドライ
バを示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a liquid crystal panel drive driver according to the first embodiment.
【図４】第１実施形態の詳細な駆動タイミングを示すタ
イミングチャート。FIG. 4 is a timing chart showing detailed driving timings of the first embodiment.
【図５】第１実施形態の画像走査タイミングを示すタイ
ミングチャート。FIG. 5 is a timing chart illustrating image scanning timing according to the first embodiment.
【図６】第２実施形態に係る液晶表示装置の動作を示す
タイミングチャート。FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示
す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
【図８】図７の画面横長方向の断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view in the horizontal direction of the screen of FIG. 7;
【図９】図７の画面を縦方向射切断した断面図。9 is a cross-sectional view of the screen of FIG. 7 cut in a vertical direction.
【図１０】第３実施形態における照明装置の照明手順と
液晶ライトバルブの画像表示手順とをそれぞれ示す平面
図。FIG. 10 is a plan view showing an illumination procedure of the illumination device and an image display procedure of a liquid crystal light valve according to the third embodiment.
【図１１】図１０の異なるモードをそれぞれ示す平面
図。FIG. 11 is a plan view showing different modes of FIG. 10;
【図１２】図１０および図１１のそれぞれ異なるモード
を示す平面図。FIG. 12 is a plan view showing different modes of FIGS. 10 and 11;
【図１３】第３実施形態の照明装置における照明シーケ
ンスを示す平面図。FIG. 13 is a plan view showing an illumination sequence in the illumination device according to the third embodiment.
【図１４】第３実施形態の画像表示装置の画像表示シー
ケンスを示す平面図。FIG. 14 is a plan view showing an image display sequence of the image display device according to the third embodiment.
【図１５】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の
構成を示す斜視図。FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１６】図１５の表示装置を画面の長辺側から見た断
面図。16 is a cross-sectional view of the display device of FIG. 15 as viewed from a long side of the screen.
【図１７】本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置の
構成を示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１８】第５実施形態における照明装置の構成を画面
上側から見た平面図。FIG. 18 is a plan view of the configuration of a lighting device according to a fifth embodiment as viewed from above the screen.
【図１９】第５実施形態における照明装置の構成を画面
長辺側から見た断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view of a configuration of a lighting device according to a fifth embodiment viewed from a long side of a screen.
【図２０】第５実施形態における照明装置の構成を画面
短辺側から見た断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view of the configuration of a lighting device according to a fifth embodiment as viewed from the short side of the screen.
【図２１】本発明の第６実施形態に係る液晶表示装置の
各サブフィールドの画面をそれぞれ示す平面図。FIG. 21 is a plan view showing a screen of each subfield of a liquid crystal display device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図２２】図２１における各表示モードをそれぞれ説明
する説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating each display mode in FIG. 21;
【図２３】第６実施形態の（ａ）表示装置の表示シーケ
ンスと（ｂ）照明装置の照明シーケンスをそれぞれ示す
説明図。FIG. 23 is an explanatory view showing (a) a display sequence of a display device and (b) an illumination sequence of an illumination device according to the sixth embodiment.
【図２４】図２３の各時刻における照明状態と画像表示
状態とを時刻毎にそれぞれ示す説明図。FIG. 24 is an explanatory diagram showing an illumination state and an image display state at each time in FIG. 23 for each time.
【図２５】従来の液晶表示装置の構成を示す斜視図。FIG. 25 is a perspective view showing a configuration of a conventional liquid crystal display device.
【図２６】図２５における表示シーケンスを示す説明
図。FIG. 26 is an explanatory diagram showing a display sequence in FIG. 25.
【図２７】従来の液晶表示装置における液晶表示画面と
バックライトとの関係を説明する説明図。FIG. 27 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a liquid crystal display screen and a backlight in a conventional liquid crystal display device.
【図２８】図２７の表示と照明とのタイミングを示すタ
イミングチャート。FIG. 28 is a timing chart showing the timing of display and illumination in FIG. 27;
１ （第１の）分割部分 ２ （第２の）分割部分 ３ （第３の）分割部分 ４ 液晶パネル ５ 液晶表示信号処理部 ６ （第１の）分割部分 ７ （第２の）分割部分 ８ （第３の）分割部分 ９ 背面光源 １０ 背面光源駆動部 Reference Signs List 1 (first) divided part 2 (second) divided part 3 (third) divided part 4 liquid crystal panel 5 liquid crystal display signal processing unit 6 (first) divided part 7 (second) divided part 8 (Third) divided portion 9 Back light source 10 Back light source driving unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬 場 雅 裕 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 鈴 木 公 平 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 奥 村 治 彦 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H093 NA07 NA11 NA16 NA43 NA59 NA65 NC21 NC22 NC29 NC34 NC43 NC44 ND04 ND06 ND08 ND17 ND39 NE06 NF05 NF06 NF09 NF17 NF20 5C006 AA22 AF44 AF69 BB14 BB16 BB29 BC12 EA01 FA47 FA54 5C080 AA10 BB05 CC03 DD26 EE30 FF11 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Baba 33, Shin-Isoko-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Institute of Industrial Science (72) Inventor Kohei Suzuki, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 33 Isogo-cho, Toshiba Production Technology Research Laboratories (72) Inventor Haruhiko Okumura 33 Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Production Technology Research Laboratories F-term (reference) 2H093 NA07 NA11 NA16 NA43 NA59 NA65 NC21 NC22 NC29 NC34 NC43 NC44 ND04 ND06 ND08 ND17 ND39 NE06 NF05 NF06 NF09 NF17 NF20 5C006 AA22 AF44 AF69 BB14 BB16 BB29 BC12 EA01 FA47 FA54 5C080 AA10 BB05 CC03 DD26 EE30 FF11 JJ02 JJ04