(57)【要約】【課題】色再現表示性能が優れた液晶ディスプレイを提供する。【解決手段】液晶パネルには３色からなる表示画素に対応したカラーフィルターを備え、発光色の異なる複数種の光源を有するバックライトを順次点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を光源種の数にて分割して各光源を１表示期間に一回、順次発光させ、前記光源種数よって分割された期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、液晶の立ち上がり時間と立ち下り時間を合計した値である液晶応答速度が、前記周波数に対応した周期時間以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルには少なくとも３色からなる表示画素に対応したカラーフィルターを備え、発光色の異なる複数種の光源を有するバックライトを順次点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を光源種の数にて分割して各光源を１表示期間に一回、順次発光させ、前記光源種数よって分割された期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、液晶の立ち上がり時間と立ち下り時間を合計した値である液晶応答速度が、前記周波数に対応した周期時間以下であることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項２】
発光色の異なる２種の光源を有する前記バックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
１表示周波数が６０ヘルツであり、この１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した１２０ヘルツの周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、前記液晶応答速度が８．３ｍｓ以下であることを特徴とする請求項２記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記液晶パネルをＯＣＢモードとしたことを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
液晶パネルには２色からなる表示画素に対応したカラーフィルターを備え、発光色の異なる複数種の光源を有するバックライトを順次点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を光源種の数にて分割して各光源を１表示期間に一回、順次発光させ、前記光源種数よって分割された期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、液晶の立ち上がり時間と立ち下り時間を合計した値である液晶応答速度が、前記周波数に対応した周期時間以下であることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項６】
発光色の異なる２種の光源を有する前記バックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させることを特徴とする請求項５記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
１表示周波数が６０ヘルツであり、この１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した１２０ヘルツの周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、前記液晶応答速度が８．３ｍｓ以下であることを特徴とする請求項６記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記液晶パネルをＯＣＢモードとしたことを特徴とする請求項７記載の液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色再現表示性能が優れた液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを用いた液晶ディスプレイは、コントラストや視野角依存性の改善などにより表示性能を大きく改善するとともに、基板サイズの大型化や欠陥密度の低減技術など生産技術の向上も加わり、大型テレビにも用途を拡大している。
この大型テレビ用途では、映像鑑賞が主目的であり、鑑賞者に感動を与える高画質のカラー表示性能が必須である。そのためには、液晶パネルの従来からの問題点であったコントラストや視野角依存性だけでなく、自然界の色を鮮やかに表示することができるように広い色再現性能が必要である。
【０００３】
昨今の液晶パネルではこの色再現性の改善の手段として、液晶パネル内に設ける赤、緑、青３色からなるカラーフィルターの各色の彩度を向上させること、また、液晶ディスプレイのバックライトの発光スペクトルを前記カラーフィルターの波長透過分布にマッチングさせたものにすること、さらには、黒表示時の光漏れを低減させることなどが盛んに取り組まれている。
上記の手段に色再現性を改善してきたが、その色再現範囲の面積はｘｙ座標系においてNTSC比７０％程度であり、十分とは言いがたい状況にある。以上従来通常の液晶ディスプレイでは、一種類のバックライトを常時もしくは動画表示性能改善のために明滅点灯させている。
【０００４】
従来技術の液晶ディスプレイの概略構成図を図８に示す。一定の発光特性を有する蛍光管６を内部に備えたバックライトユニット２と内部に赤、緑、青３色のカラーフィルター５を備えたTFT液晶パネル１より構成され、液晶パネルにはTFTの電極に信号を印加するためパネル駆動回路３が接続されている。
ここで、液晶パネル１として、一般的な液晶表示モードであるVA（バーティカル・アライメント・モード）やIPS（インプレーン・スイッチング・モード）などが使われている。
前記従来技術の最大の問題点は、赤、緑、青３色の加法混色によって色表現しているために、色再現範囲はｕ’ｖ’色度座標上では図９に示すように赤、緑、青３色の色座標点を結んだ三角形の面積に制限されてしまうことによる。
そこで、その改善策としてカラーフィルター５での色表現だけでなく、発光色の異なる２種の光源を有するバックライトを高速で交互に明滅させることで、カラーフィルター５との組み合わせで表現できる４色もしくは６色による色再現が可能であることが非特許文献１，非特許文献２に提案されている。本方式の概略構成図を図１０に示す。
【０００５】
本方式は、人の視覚には時間的積分によって色が認識されることを利用したもので、バックライトユニットの光源を高速に切り替えることで、色表示を追加する技術を採用している。
しかしながら、以上のような構成を実施する場合には、視覚に認識できない以上の高速にて前記バックライトおよび液晶の表示を切り替えることが必要である。具体的には通常表示フィールド切り替え周波数６０Hzの２倍の１２０Hzでの表示切替が必要であり、液晶パネルの応答速度は８．３ｍｓ以下であることが望まれる。
【０００６】
なお、液晶パネルの応答速度とは、液晶の立ち上がりの応答速度τｒと立ち下りの応答速度τｄの合計であるτｒ＋τｄのことを指し、黒表示時の輝度を０％、白表示時の輝度を１００％とした時に、τｒは１０％から９０％に変化するのに要する時間、τｄは９０％から１０％に変化するのに要する時間を示す。
【０００７】
しかしながら、現在大型液晶TVで一般的にされている液晶表示モードであるVAやIPSモードなどでは液晶の応答時間が改善されてきた最速のもので１２ｍｓ程度、一般的には１６ｍｓ程度であり、前記の必要となる応答速度８．３ｍｓには不十分な性能しか有していない。
このように液晶パネルの応答速度が不十分な状態で、２色の光源によりフィールド分割して多色表示すると、２フィールドの分割が不十分となり２フィールドの色が混色してしまい、色再現性が低下してしまう問題が生ずる。
【０００８】
図１１に、青、黄２色の蛍光管を交互発光させる場合の青表示時の液晶応答波形と蛍光管の発光波形を示す。図１１にて、青点灯時に液晶の透過率が高くなっているが、黄点灯時には本来遮光されるべきであるが、液晶の立下りが追いつかず、光が漏れてしまい、青表示にもかかわらず、黄色が混色してしまっている。これにより、時間的積分によって人の視覚で認識される表示色は青にやや黄色が混ざったものとなり、結果的に青色の彩度が低下したことになる。
この時間的な混色による彩度の低下は、色再現範囲の低下となり、これは発光色の異なる２種のバックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示する本方式の液晶ディスプレイの大きな問題である。
一方、この混色現象の軽減のために、フィールド時間に比べてバックライトの点灯時間を短縮することも考えられるが、画像が暗くなってしまうという問題が生じてしまう。
目的を損なう現象ありであり、これを解消することが本方式では重要である。
【０００９】
【非特許文献１】IDW/AD‘０５、p.235、M.J.J.Jak
【非特許文献２】IDW/AD‘０５、p.1809、E.H.A.Langendijk
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
分割して多色表示する液晶ディスプレイであって、液晶パネルの応答速度が遅いことにより２フィールド分割が不十分となり、２種のバックライトの光が混色してしまう。
この時間的な混色による彩度の低下は、本ディスプレイの色再現範囲の低下となり、これは本方式のディスプレイの本来の目的を阻害することになり、大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）液晶パネルには少なくとも３色からなる表示画素に対応したカラーフィルターを備え、発光色の異なる複数種の光源を有するバックライトを順次点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を光源種の数にて分割して各光源を１表示期間に一回、順次発光させ、前記光源種数よって分割された期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、液晶の立ち上がり時間と立ち下り時間を合計した値である液晶応答速度が、前記周波数に対応した周期時間以下であることを特徴とする液晶ディスプレイ。
（２）発光色の異なる２種の光源を有する前記バックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させることを特徴とする上記（１）記載の液晶ディスプレイ。
（３）１表示周波数が６０ヘルツであり、この１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した１２０ヘルツの周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、前記液晶応答速度が８．３ｍｓ以下であることを特徴とする上記（２）記載の液晶ディスプレイ。
（４）前記液晶パネルをＯＣＢモードとしたことを特徴とする上記（３）記載の液晶ディスプレイ。
（５）液晶パネルには２色からなる表示画素に対応したカラーフィルターを備え、発光色の異なる複数種の光源を有するバックライトを順次点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を光源種の数にて分割して各光源を１表示期間に一回、順次発光させ、前記光源種数よって分割された期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、液晶の立ち上がり時間と立ち下り時間を合計した値である液晶応答速度が、前記周波数に対応した周期時間以下であることを特徴とする液晶ディスプレイ。
（６）発光色の異なる２種の光源を有する前記バックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示し、１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した周波数にて前記液晶パネルを駆動させることを特徴とする上記（５）記載の液晶ディスプレイ。
（７）１表示周波数が６０ヘルツであり、この１表示期間を２分割して各光源を１表示期間に一回発光させ、２分割期間に対応した１２０ヘルツの周波数にて前記液晶パネルを駆動させる液晶ディスプレイであって、前記液晶応答速度が８．３ｍｓ以下であることを特徴とする上記（６）記載の液晶ディスプレイ。
（８）前記液晶パネルをＯＣＢモードとしたことを特徴とする上記（７）記載の液晶ディスプレイ。
【００１２】
以上のような液晶ディスプレイによれば、２フィールド分割の時間的混色を解消し、確実に分割することにより、４色もしくは６色表示の本来の色再現を正確に表現して、一般的な液晶ディスプレイに比べ格段に優れた色再現性能を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
発光色の異なる２種の光源を有するバックライトを交互に点滅させることにより時分割して多色表示する液晶ディスプレイにおいて、OCBモードのような高速応答速度の液晶パネルを用いることによって、２フィールド分割の時間的混色を解消し、確実に分割することにより、４色もしくは６色表示の本来の色再現を正確に表現して、一般的な液晶ディスプレイに比べ格段に優れた色再現性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液晶ディスプレイの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に第１実施の形態の構成を示す概略図を示す。２種類の異なる発光特性をもつ２種の蛍光管６ａ，６ｂを備えたバックライトユニット２と内部に少なくとも赤、緑、青３色のカラーフィルター５ａを備えたTFT液晶パネル１より構成され、それぞれバックライトユニット２には２種の蛍光管を交互に点滅させるためのBL駆動回路４と、液晶パネルにはTFTの電極に信号を印加するためパネル駆動回路３が接続されている。
【００１６】
前記液晶パネル１には、液晶分子がベンド配列し、印加電圧の大小によって前記ベンドの曲率が変化することにより、発現するレタデーション値を変化させることで、表示を行うＯＣＢモードを使用している。このOCBモードは、動作時の液晶の流れが一定でありスムーズであること、および、液晶動作時の動きが小さいことなどから、応答速度が他のモードよりも十分に速いという特徴を有している。（ＳＩＤ９３ＤＩＧＥＳＴ、p.277、Y.Yamaguchi参照）
【００１７】
本実施の形態である液晶ディスプレイの白表示時の応答波形（液晶の応答波形を実線、バックライト光源６ａ，６ｂの発光波形を一点鎖線で示す。）を図２に示す。ここで用いた液晶の立ち上がりの応答速度τｒ＝４ｍｓ、立ち下りの応答速度τｄ＝１ｍｓの応答特性を有している。
【００１８】
また、２種の光源６ａ，６ｂを時分割点灯し、合成された画像を自然に認識するためには、視覚認識速度よりも高速で切り替える必要がある。その目的のために、本実施の形態では液晶パネル１の駆動周波数を通常駆動である６０ヘルツの倍の１２０ヘルツとしている。この場合、１フィールド期間中のホールド時間は８．３ｍｓであり、前記液晶パネル１の応答速度の方が十分に速く、１フィールド期間内に、液晶の立ち上がりもしくは立ち下がりが完了する。
【００１９】
ここで、バックライトユニット２では６０ヘルツにて１種ごと２種の蛍光管６ａ，６ｂを交互に発光させて１２０ヘルツ駆動の液晶の動作に同期するようにしている。そのタイミング図２の一点鎖線で示す。なお、それぞれのバックライトの発光期間を６ｍｓとし、１フィールド期間中のやや後半に設けている。この期間中において液晶が十分に立ち上がっており、液晶の透過率とバックライトの発光強度を乗じて得られる表示は安定しており、白表示の場合には十分な輝度を示す。
【００２０】
一方、図３に本実施の形態で使用した２種の蛍光管６ａ，６ｂの発光スペクトル分布を示す。このように、蛍光管６ａはやや青味が強く、他の蛍光管６ｂは黄色味が強い発光色としてある。本蛍光管としていずれも１種につき１０本づつの冷陰極管を用い、上下方向に等間隔で交互に配置してある。
【００２１】
本実施の形態においては、上記２種の冷陰極管内の蛍光体成分比を変えることで、異なる発光スペクトルを実現している。
【００２２】
さらに、図４に本実施の形態の液晶ディスプレイにて、青表示時の応答波形を示す。液晶の応答波形を実線、蛍光管６ａ，６ｂの発光期間を斜線で示す。このように、青表示時では青味が強い蛍光管６ａ点灯タイミング時に液晶が立ち上がるが、黄色味が強い蛍光管６ｂ点灯タイミング時には液晶はシャットしたままである。
【００２３】
一方、従来例で示した応答速度の液晶が１２ｍｓのものを用いた場合の液晶応答波形を図中破線にて示す。この場合、液晶の立ち下がりが遅く、シャットすべき黄色味蛍光管６ｂ点灯時にもシャットが不十分であり、光が漏れてしまっていることがわかり、本方式での目的である色再現範囲の拡大が阻害されることがわかる。
【００２４】
さらには、青味蛍光管６ａ点灯時においては、本発明の実施の形態に比べて破線で示した従来例の液晶の立ち上がりが遅く、青表示の輝度も十分出ないことがわかる。
【００２５】
本実施の形態のディスプレイにて様々な色を表示させてこれを色彩輝度計に測定てったところ、図５に示すようにｕ’ｖ’色度図上で非常に広い範囲の色を表現できることを確認した。図５中、本実施の形態の色再現範囲を実線で示し、従来例の色再現範囲を破線にて示す。
【００２６】
以上のように、液晶応答速度の比較的良好なOCBモードの液晶を用いた本実施の形態のディスプレイは２種の光源を高速で切り替えて表示する本方式の本来の目的である色再現範囲の拡大を十分に達成することができる。
【００２７】
なお本実施の形態では、２色の光源として冷陰極管を用いたが、赤、緑、青など発光色の異なるＬＥＤランプを複数個配置し、各色ランプへの印加電圧の調整などによって２通りの色が交互に発色する構成としても良い。
【００２８】
また、本実施の形態ではバックライトユニット２の発光色を青味、黄色味の２色としたが、緑味と紫味など他の色の組み合わせを用いても構わない。
【００２９】
さらに、本実施の形態では光源の色を２種としたが、３種以上に設定してこれを順次発光させても良い。
【００３０】
以下に第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は液晶パネル内に設置するカラーフィルター５を3色ではなく２色とすることで、一般的な液晶ディスプレイよりも画素数が３分の２になることで、高精細表示を可能にすることを目的とした液晶ディスプレイを実現するものである。
【００３１】
液晶パネル１とバックライトユニット２の基本構成は、図６に示すように実施の形態１とほぼ同じであるが、図７に示すように液晶パネル内に設置するカラーフィルター５を２色タイプのものに変更してある。実施の形態１では、赤、緑、青より構成されていたが、本実施の形態では、マゼンタと緑の２色をストライプ配列されたものから構成されている。（ＳＩＤ０５ＤＩＧＥＳＴ、p.1112、Louis D.Silverstein参照）
【００３２】
さらに、バックライトユニット２内に備える２種の光源の色味はシアン味と黄色味の発光分布を持つようにし、前記２色のカラーフィルター５との組み合わせによって、ＲＧＢを発色できるようにした。
【００３３】
また、液晶パネル１には実施の形態１と同様に、高速応答性を示すＯＣＢモードを採用してある。なお、応答波形や発光タイミングは実施の形態１に準じて１２０ヘルツ駆動に設定してある。
【００３４】
以上のように本実施の形態２によれば、安価な２色カラーフィルター５を用いて高精細表示の可能なフルカラーディスプレイを実現でき、高速応答性の液晶を用いることで、２種バックライト光源発光時の色が混色することなく、十分な色再現範囲を得ることができる。
【００３５】
本発明では少なくとも１２０ヘルツに対応できる応答速度８ｍｓ以下が必須である。しかしながら、ディスプレイの表示特性として重要な表示輝度を高くするためには、バックライト光源の発光期間をできるだけ長くし、その間透過率を高くするには液晶の高速応答化が必要である。この点から、高速応答性能を有するOCBモード液晶パネルを使うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す、構成概略図
【図２】本発明の第１実施の形態における、白表示時の液晶応答波形とバックライト光源の発光期間を示すグラフ
【図３】本発明の第１実施の形態における、２種のバックライト光源の発光スペクトル示すグラフ
【図４】本発明の第１実施の形態における、青表示時の液晶応答波形とバックライト光源の発光期間を示すグラフ
【図５】本発明の第１実施の形態における、色再現特性を示す、ｕ’ｖ’色度図
【図６】本発明の第２実施の形態を示す、構成概略図
【図７】本発明の第２実施の形態における、カラーフィルター配色説明図
【図８】単色バックライト構成の従来技術における液晶ディスプレイの構成概略図
【図９】単色バックライト構成の従来技術における液晶ディスプレイの色再現特性を示す、ｕ’ｖ’色度図
【図１０】従来技術における２色バックライト構成の液晶ディスプレイの色再現特性を示す、ｕ’ｖ’色度図
【図１１】従来技術における２色バックライト構成液晶ディスプレイの青表示時の液晶応答波形とバックライト光源の発光期間を示すグラフ
【符号の説明】
【００３７】
１  液晶パネル
２  バックライトユニット
３  液晶駆動回路
４  バックライト駆動回路
５  カラーフィルター
６ａ  青味蛍光管
６ｂ  黄色味蛍光管
τｒ、τｄ  立ち上がりおよび立ち下がりの応答速度（応答時間）
τ＝τｒ＋τｄ  応答速度（応答時間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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