(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型の液晶素子と、
赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、
前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、
前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する指定手段と、を備え、
前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度、色度及び色温度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】
透過型の液晶素子と、
赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、
前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、
前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度及び色度を独立に指定する指定手段と、を備え、
前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度及び色度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項３】
前記指定手段で独立に指定する混合色の色度は、黒体放射軌跡に略等しい色温度情報であることを特徴とする請求項２記載のカラー液晶表示装置。
【請求項４】
前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれＹＲ、ＹＧ、ＹＢ、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれＤＲ、ＤＧ、ＤＢとしたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはＤＲ＝ＤＧ＝ＤＢ、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは（ＹＲ×ＤＲ）＋（ＹＧ×ＤＧ）＋（ＹＢ×ＤＢ）＝定数、の条件を満たすように、該ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの値を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカラー液晶表示装置。
【請求項５】
透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、を有するカラー液晶表示装置であって、
前記バックライト駆動手段は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれＹＲ、ＹＧ、ＹＢ、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれＤＲ、ＤＧ、ＤＢとしたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはＤＲ＝ＤＧ＝ＤＢ、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは（ＹＲ×ＤＲ）＋（ＹＧ×ＤＧ）＋（ＹＢ×ＤＢ）＝定数、の条件を満たすように、該ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの値を調整することを特徴とするカラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置に関し、特に赤、緑、青各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置に関する技術が実用化されてきた。
【０００３】
図６は、このような従来のバックライト時分割駆動のカラー液晶表示装置の構成を示している。
【０００４】
同図において、１１は透過型の液晶表示パネル、２０は液晶表示パネル１の背面に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂの色の光を別々に発光するＲ，Ｇ，Ｂバックライト２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂより構成されるバックライト部である。そして、このバックライト部２０の各Ｒ，Ｇ，Ｂバックライト２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、液晶駆動回路１４からのＲ，Ｇ，Ｂ同期信号に応じて作動するバックライト駆動手段１３により順次１サブフレームずつ時分割して点灯されるようになっている。
【０００５】
一方、液晶表示パネル１１は各画素を構成するドット状の不図示の光シャッターを有しており、液晶駆動回路１４からのＲ，Ｇ，Ｂ信号に応じた光シャッターの開閉制御により各サブフレーム毎にＲ，Ｇ，Ｂの画像を出力し、各色画像の残像によって加色混合してカラー画像の１フレームを得ることができるように構成されている。なお、このような構成のバックライト時分割駆動のカラー液晶表示装置は、特開平０５−０１９２５７公報や特開平０５−１０７５４１公報等で公知となっている。
【０００６】
一方、従来のカラー液晶表示装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルター（ＣＦ）を備えたカラー液晶パネルを備え、バックライトの点灯電圧や点灯時間を制御してカラー液晶パネルの輝度調整を行う例や、色温度の調整を行う事も従来より実用化されてきた。
【０００７】
図７は、このような従来のカラー液晶表示装置の光学特性調整、特に色温度の調整ができる構成を示すブロック図である。
【０００８】
同図において、２１、２２は発光色の異なる、即ち色温度の低いランプ及びＢ単色ランプであり、これら色温度の低いランプ２１及びＢ単色ランプ２２によりバックライトが構成されている。また、１２は信号処理回路であり、この信号処理回路１２は入力画像信号からＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号を変換生成し、このＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号によりＲ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルター（ＣＦ）のついたカラー液晶パネル１０は画面表示するようになっている。
【０００９】
また、１５は照明光の色温度を指定する指定手段、１６は制御手段、６２は色温度データを記憶する記憶手段であり、制御手段１６は指定手段１５からの色温度指定信号に基づき記憶手段６２の色温度データを読み出すようにしている。
【００１０】
なお、このように色温度データを読み出した後、制御手段１６は、インバータ回路７１に発光色が異なる各々のランプ２１，２２に対する２種類の輝度信号を送り、インバータ回路７１ではランプ電圧を調整して前記輝度信号に基づいた発光比率で２種類のランプ２１，２２を点灯する。そして、これら２種類のランプ２１，２２の光を合成した光によりカラー液晶パネル１０を照明してカラー液晶表示装置の色温度を調整している。
【００１１】
本従来例の空間混色を利用したカラー液晶表示装置の光学特性調整装置は、特開平０９−１１３８７１で公知となっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来例、特にモノクローム液晶表示パネルを利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置、即ちＲ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置では、光学特性を独立で調整する事が不可能であった。
【００１３】
即ち、図６に示す従来のカラー液晶表示装置では、光学特性を調整する事ができない。従って、バックライト２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと液晶表示パネル１１の特性バラツキによる光学特性のバラツキや、好みに応じた光学調整を行うことができない。即ち、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色した混合色の輝度及び色度を独立に調整する事が不可能であった。
【００１４】
また、図７に示す従来のカラー液晶表示装置では、カラーフィルター（ＣＦ）のついたカラー液晶パネル１０が必要となるが、パネル上にカラーフィルターを形成した場合、カラーフィルターは透過率を低下させ、良品率を低減させると共に、特に画素密度が高くなると特性の低下、生産性の悪化、コスト高などの問題を持っている。更に、本構成では色温度の調整のみしかできない上に色温度の調整を行うと、同時に輝度も変化してしまうという問題点を持っていた。
【００１５】
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、光学特性を独立して調整することのできるカラー液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する指定手段と、を備え、前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度、色度及び色温度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度及び色度を独立に指定する指定手段と、を備え、前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度及び色度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明は、前記指定手段で独立に指定する混合色の色度は、黒体放射軌跡に略等しい色温度情報であることを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれＹＲ、ＹＧ、ＹＢ、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれＤＲ、ＤＧ、ＤＢとしたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはＤＲ＝ＤＧ＝ＤＢ、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは（ＹＲ×ＤＲ）＋（ＹＧ×ＤＧ）＋（ＹＢ×ＤＢ）＝定数、の条件を満たすように、該ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの値を調整することを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、を有するカラー液晶表示装置であって、前記バックライト駆動手段は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれＹＲ、ＹＧ、ＹＢ、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれＤＲ、ＤＧ、ＤＢとしたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはＤＲ＝ＤＧ＝ＤＢ、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは（ＹＲ×ＤＲ）＋（ＹＧ×ＤＧ）＋（ＹＢ×ＤＢ）＝定数、の条件を満たすように、該ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの値を調整することを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明のように、バックライト駆動手段により、透過型の液晶素子の背面に設けられたバックライトを時分割して赤、緑、青の各色の光を発光させる。また、指定手段によりバックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度が独立に指定されると、バックライト駆動手段の制御手段は、バックライトの点灯期間又は点灯電圧を調整する輝度調整信号を生成する輝度調整信号生成回路を制御してバックライトの点灯期間又は点灯電圧を、指定された混合色の輝度、色度及び色温度に応じたものとする輝度調整信号を生成し、混合色の輝度、色度及び色温度を独立に調整するようにする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態に係るカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図である。同図において、１Ａは表示部であり、この表示部１Ａは透過型の液晶素子である液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１の背面に設けられたバックライト２とを備えている。また、４は画像信号をＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号に変換処理する入力信号処理回路であり、この入力信号処理回路４により変換処理されたＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号に応じて液晶表示パネル１は画面を表示するようになっている。
【００２６】
一方、３はバックライト駆動手段、５はバックライト２のＲ，Ｇ，Ｂが混色した混合色の輝度、色温度及び色度を独立に指定するための指定手段である。なお、この指定手段は、ユーザにより操作されるボタンやツマミ等により構成されるものである。
【００２７】
ここで、このバックライト駆動手段３は、指定手段５で指定された光学特性（輝度、色温度、色度）に基づき入力信号処理回路４からのタイミング信号に同期してＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号を生成する制御手段６と、このＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号に基づきバックライト２の点灯、消灯を制御してバックライト２の点灯期間を制御するＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号を生成すると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号をバックライト２に供給する輝度調整信号生成回路であるインバータ回路７とにより構成されている。
【００２８】
ここで、バックライト２は、図２に示すように構成されている。即ち、このバックライト２は、液晶表示パネル１の背面に位置する導光体８１と、この導光体８１の端面に配置され、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を発光する単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、反射板８２とを備えており、各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにより発光されたＲ，Ｇ，Ｂ各色を導光板８１に集光すると共に、導光板８１の屈折率や裏面に設けられた反射処理部８３によって面発光に変換する、所謂エッジ型のバックライト光学系である。
【００２９】
そして、このバックライト２は、制御手段６からのＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号に基づき、図３に示すようにインバータ回路７から、各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに対して各々出力されるＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号に応じてＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度、色度及び色温度を調整するようになっている。なお、本実施の形態においては、後述するようにＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号に応じて各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの点灯期間を制御して輝度、色度及び色温度を調整するようにしている。
【００３０】
ここで、各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは３０〜１００ＫＨｚ、例えば５０ＫＨｚで点灯されており、またＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号により図４に示すように、Ｒ単波長蛍光管２０ＲはｔR 期間点灯し、Ｇ単波長蛍光管２０ＧはｔG 期間、Ｂ単波長蛍光管２０ＢはｔB 期間に点灯される。
【００３１】
なお、各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、それぞれ１サブフレーム期間ｔR ，ｔG ，ｔB のみ点灯して１フレーム＝６０ＨｚでＲ，Ｇ，Ｂの発光を形成すると共に、液晶パネル１のＲ，Ｇ，Ｂ画像信号と同期して透過し、各色画素の残像によって加色混合してカラー画像の１フレームを得ることができる。
【００３２】
一方、Ｒ，Ｇ，Ｂ単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの光学特性をＣＩＥの色度座標系で表わすと、下記のように表すことができる。
【００３３】
Ｒ単波長蛍光管２０ＲまたはＲ透過光：（ｘR ，ｙR ，ＹR ）
Ｇ単波長蛍光管２０ＧまたはＧ透過光：（ｘG ，ｙG ，ＹG ）
Ｂ単波長蛍光管２０ＢまたはＢ透過光：（ｘB ，ｙB ，ＹB ）
ここで、各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの点灯デューティＤR ，ＤG ，ＤB を、
０≦ＤR ×ｔR ≦ｔR 、０≦ＤG ×ｔG ≦ｔG 、０≦ＤB ×ｔB ≦ｔB
とすると、輝度調整信号に応じた各単波長蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂまたは透過光の光学特性は、
Ｒ単波長蛍光管２０ＲまたはＲ透過光：（ｘR ，ｙR ，ＹR ×ＤR ）
Ｇ単波長蛍光管２０ＧまたはＧ透過光：（ｘG ，ｙG ，ＹG ×ＤG ）
Ｂ単波長蛍光管２０ＢまたはＢ透過光：（ｘB ，ｙB ，ＹB ×ＤB ）
と表すことができる。
【００３４】
以下、本実施の形態に係るＤR ，ＤG ，ＤB の制御による調光方式について説明する。
【００３５】
ＤR ，ＤG ，ＤB を調整した加法混合色の光学特性は、下記のように表記できる。
【００３６】
0003969862.tif 000002
0003969862.tif 000003
即ち、上記３式のＤR ，ＤG ，ＤB の値を調整することによって混合色の（ｘ、ｙ、Ｙ）値を調整することが可能である。
【００３７】
ここで、今、混合色の輝度Ｙ値の調整をする時、混合色の色度（ｘ、ｙ）値は変更しないことが望まれ、即ち輝度Ｙ値を独立して調整することが求められるが、これは上記３式より、ＤR ＝ＤG ＝ＤB の条件で調整することによって混合色の色度（ｘ、ｙ）値を変更せずに輝度Ｙ値の調整を行うことが可能となる。
【００３８】
一方、混合色の色度（ｘ、ｙ）値の調整をする時、混合色の輝度Ｙ値は変更しないことが望まれ、即ち混合色の色度（ｘ、ｙ）値を独立して調整をすることが求められるが、これは上記３式より、（ＹR ×ＤR ）＋（ＹG ×ＤG ）＋（ＹB ×ＤB ）＝Ｃｏｎｓｔａｎｔの条件で調整することによって混合色の輝度Ｙ値を変更せずに混合色の色度（ｘ、ｙ）値の調整を行うことが可能となる。
【００３９】
この場合、ＤR ，ＤG ，ＤB の値の１つを独立に、または２つまたは３つを同時に変化させることが可能である。
【００４０】
ここで、図５はこのような調整を行うための制御手段６の構成を示す図であり、制御手段６は、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色した混合色の輝度、色度及び色温度の光学特性に対応した情報（光学特性データ）を記憶する記憶手段６２と、指定手段５で独立に指定された光学特性に対応する情報を記憶手段６２から読み出してＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号を生成し、インバータ回路７（図１参照）に供給するマイコン６１とを備えている。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、上記３式のＤR ，ＤG ，ＤB の値を調整することによって混合色の（ｘ、ｙ、Ｙ）値を調整するための情報、具体的にはバックライト２の点灯期間に関する情報を記憶手段７に記憶させておく。
【００４２】
そして、図１に示すように指定手段５からＲ，Ｇ，Ｂが混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する信号が入力されると、まずマイコン６１は指定手段５で独立に指定された光学特性に応じて記憶手段６２から情報を読み出し、この情報に基づいてＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号を生成した後、インバータ回路７に供給する。
【００４３】
次に、インバータ回路７は、このＲ，Ｇ，Ｂ輝度信号に基づきＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号を生成すると共に、このＲ，Ｇ，Ｂ輝度調整信号をバックライト２に供給してバックライト２の点灯、消灯を制御する。
【００４４】
そして、このように指定手段５により指定された混合色の輝度、色度及び色温度に応じてバックライト２の点灯期間を制御することにより、混合色の輝度、色度及び色温度の制御を独立して行うことができる。
【００４５】
なお、これまでの説明においては、バックライト２の一例としてエッジ型のバックライト光学系を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、詳述しないが他のバックライト光学系、例えば直下型のバックライト光学系でも本発明の構成を達成できる。また単波長管は、熱陰極蛍光管または冷陰極蛍光管のいずれも利用することができる。
【００４６】
また、調光方式としては、ＤR ，ＤG ，ＤB の制御による調光方式について説明してきたが、本発明は、これに限らず各色の輝度調整を各色蛍光管２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの点灯電圧の調整によって行うようにしてもよい。
【００４７】
さらに、これまでの説明においては、記録手段を制御手段６に設けたが、この記録手段は制御手段６とは別に設けるようにしてもよい。
【００４８】
またさらに、これまでの説明においては、混合色の輝度、色度及び色温度を独立に制御する場合について述べてきたが、混合色の輝度及び色度のみを独立に制御するようにしてもよい。
【００４９】
なお、このように構成した場合、例えば制御手段６に色度とは別個に、色度を黒体放射軌跡に略沿って変化させる不図示の色温度設定手段を設け、ＤR ，ＤG ，ＤB の値を変化させて混合色の色度（ｘ、ｙ）値の調整をする場合、黒体放射軌跡に沿って色度が変化するように色温度を調整するようにするとより効果的である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度のうち指定手段により指定されたものに応じてバックライトの点灯期間又は点灯電圧を調整することにより、混合色の輝度、色度及び色温度を各々独立で調整することができる。
【００５１】
そして、このように混合色の輝度、色度及び色温度を各々独立で調整することができることにより、例えば製品出荷時の液晶パネル、各単波長蛍光管やバックライト制御手段による初期特性バラツキを調整でき、光学特性のバラツキの少ない高品質の製品を出荷することができる。また、ユーザは好みに応じた光学調整を行うことができ、さらに経時劣化、特に各単波長蛍光管の光学特性劣化をユーザが調整できるので常に高品質の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記カラー液晶表示装置のバックライトの構成を示す図。
【図３】上記バックライトの輝度調整を説明する図。
【図４】上記バックライトの輝度調整を行う輝度調整信号のタイミングを示す図。
【図５】上記カラー液晶表示装置の制御手段の構成を示す図。
【図６】従来の時分割駆動を利用したカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図７】従来の空間混色カラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１          液晶表示パネル
２          バックライト
２０Ｒ      赤の単波長蛍光管
２０Ｇ      緑の単波長蛍光管
２０Ｂ      青の単波長蛍光管
３          バックライト駆動手段
４          信号処理回路
５          指定手段
６          制御手段
６１        マイコン
６２        記憶手段
７          インバータ回路
８１        導光体
８２        反射板
【図１】
0003969862.tif 000004
【図２】
0003969862.tif 000005
【図３】
0003969862.tif 000006
【図４】
0003969862.tif 000007
【図５】
0003969862.tif 000008
【図６】
0003969862.tif 000009
【図７】
0003969862.tif 000010