JP3584351B2

JP3584351B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3584351B2
Application number: JP32357098A
Authority: JP
Inventors: 敏明吉原; 哲也牧野; 博紀白戸; 芳則清田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: US20010052891A1; JP2000147454A; US6828954B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３色光のバックライトを時分割発光させてフルカラー表示を行うカラー光源型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆるオフィスオートメーション（ＯＡ）の進展に伴って、ワードプロセッサ，パーソナルコンピュータ等に代表されるＯＡ機器が広く使用されるようになっている。更にこのようなオフィスでのＯＡ機器の普及は、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のＯＡ機器の需要を発生しており、それらの小型・軽量化が要望されるようになっている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されている。特に、液晶表示装置は単に小型・軽量化のみならず、バッテリ駆動される携帯型のＯＡ機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。
【０００３】
ところで、液晶表示装置は大別すると反射型と透過型とに分類される。反射型は液晶パネルの前面から入射した光線を液晶パネルの背面で反射させてその反射光で画像を視認させる構成であり、透過型は液晶パネルの背面に備えられた光源（バックライト）からの透過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件によって反射光量が一定しないため視認性に劣るが安価であることから、電卓，時計等の単一色（例えば白／黒表示等）の表示装置として広く普及しているが、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ等の表示装置としては不向きである。このため、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ等の表示装置としては一般的に透過型が使用される。
【０００４】
一方、現在のカラー液晶表示装置は、使用される液晶物質の面からＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）タイプとＴＦＴ−ＴＮ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）タイプとに一般的に分類される。ＳＴＮタイプは製造コストは比較的安価であるが、クロストークが発生し易く、また応答速度が比較的遅いため、動画の表示には適さないという問題がある。一方、ＴＦＴ−ＴＮタイプは、ＳＴＮタイプに比して表示品質は高いが、液晶パネルの透過率が現状では４％程度しかないため高輝度のバックライトが必要になる。このため、ＴＦＴ−ＴＮタイプではバックライトによる消費電力が大きくなってバッテリ電源を携帯する場合の使用には問題がある。また、ＴＦＴ−ＴＮタイプには、応答速度、特に中間調の応答速度が遅い、視野角が狭い、カラーバランスの調整が難しい等の問題もある。
【０００５】
更に、従来の透過型液晶表示装置は、白色光のバックライトを使用し、３原色のカラーフィルタで白色光を選択的に透過させることによりマルチカラーまたはフルカラー表示を行うように構成されたカラーフィルタ型が一般的であった。しかしこのようなカラーフィルタ型では、隣合う３色のカラーフィルタの範囲を１単位として表示画素を構成するため、実質的には解像度が１／３に低下することになる。
【０００６】
以上のような観点から、液晶素子として印加電界に対する応答速度が高速な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を使用し、同一画素を３原色で時分割発光させることにより実質的な解像度の低下を招くことがないカラー液晶表示装置が提案されている（特開平７−２８１１５０号公報等）。
【０００７】
このカラー液晶表示装置は、数百〜数μ秒オーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いた液晶パネルと、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトとを組み合わせ、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させることによって、カラー表示が可能である。液晶材料として、強誘電性液晶または反強誘電性液晶を用いると、液晶分子が印加電圧の有無には拘らず基板（ガラス基板）に対して常時平行であるので、視野角が極めて広くなって、実用上問題はない。更に、赤，緑，青の発光ダイオード（ＬＥＤ）によるバックライトを用いた場合、各ＬＥＤに流す電流を制御することにより、カラーバランスを調整することが可能になる。
【０００８】
図８は、このようなカラー液晶表示装置における従来の表示制御の一例を示すタイムチャートであり、図８（ａ）はバックライトの各色のＬＥＤの発光タイミング、図８（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミングを夫々示す。
【０００９】
図８（ａ）に示されているように、バックライトのＬＥＤを例えば５．６ｍｓ毎に赤，緑，青の順で順次発光させ、それと同期して液晶パネルの各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。なお、１秒間に６０フレームの表示を行う場合、１フレームの期間は１６．６ｍｓになり、この１フレームの期間を更に５．６ｍｓずつの３サブフレームに分割し、例えば図８（ａ）に示す例では第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々発光させる。
【００１０】
一方、図８（ｂ）に示されているように、液晶パネルに対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００１１】
データ書込み走査にあっては、液晶パネルの各画素には画素データに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。データ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネルの各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような液晶パネルにあっては、液晶パネルの書込み／消去走査に応じて透過光強度が変わってしまう。つまり、液晶パネル自体の特性上の問題によって、同じ電圧を印加しても、走査開始の領域と走査終了の領域とでは、その光透過率が異なることが実験的に確認された。図９，図１０は、このような現象を説明するための図であり、図９は、液晶パネルの表示領域を仮想的に４分割した各領域（領域１〜４）をその走査方向と共に示しており、図１０は分割された各領域における印加電圧−光透過率特性を示すグラフである。同じ電圧を印加した場合にあっても、走査の開始側である領域１で最も光透過率が大きく、走査の下流側に向かうにつれて光透過率が除々に下がっていき、走査の終了側である領域４で最も光透過率が小さくなる。よって、各領域における光透過率の違いによって、全体の表示領域内で輝度ムラを生じるという問題がある。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示輝度ムラがない液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、特定の表示領域における輝度を他の表示領域より選択的に高くすることを、大幅な消費電力の増大を伴わずに容易に行える液晶表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る液晶表示装置は、複数の液晶画素及び前記各液晶画素に対応して設けられた複数のスイッチング素子を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、３色光を時分割発光するバックライトとを備え、前記各液晶画素の３色のデータに対応して前記スイッチング素子をオン／オフ駆動し、そのオン／オフ駆動に同期して前記バックライトを時分割発光させ、時分割発光する間に前記各液晶画素に対する走査を行ってカラー表示を行う液晶表示装置において、前記バックライトの発光領域が複数の領域に分割されており、分割された各発光領域の発光強度が、各発光領域に対応する前記液晶パネルの各表示領域における光透過率に応じて異なっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１の液晶表示装置にあっては、３色光を各別に発光可能なバックライトの発光領域が、少なくとも２つ以上の領域に分割されており、各領域における発光強度を同一でないようにしている。液晶パネルの走査に伴って、液晶パネルの表示領域における光透過率は一定でない。よって、光透過率が低い表示領域に対応する領域ではバックライトの発光強度を大きくし、光透過率が高い表示領域に対応する領域では発光強度を小さくする。このようにすることにより、光透過率が異なっていても、輝度ムラは発生せず、表示輝度が全域で均一となる。
【００１７】
請求項２に係る液晶表示装置は、請求項１において、前記各液晶画素に対する走査に同期して、前記バックライトの分割された各発光領域における発光，消灯を切り換える切換回路を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の液晶表示装置にあっては、液晶パネルに対する走査に同期して、バックライトの各発光領域における発光タイミングを制御する。よって、各発光領域にあって必要な期間においてのみ発光させることにより、バックライトの利用効率を向上できる。
【００１９】
請求項３に係る液晶表示装置は、請求項１または２において、前記バックライトは、分割された各発光領域に対応して分割されている光源を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項３の液晶表示装置にあっては、複数の発光領域に対応してバックライトの光源が分割されている。よって、各光源の光強度を調整することにより、発光強度の制御を容易に行える。
【００２１】
請求項４に係る液晶表示装置は、請求項１〜３の何れかにおいて、前記各液晶画素に対する走査に同期して、前記バックライトの分割された各発光領域における発光強度を制御する制御回路を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の液晶表示装置にあっては、液晶パネルに対する走査に同期して、バックライトの各発光領域の発光強度を制御する。よって、液晶パネルの走査に伴って発生する光透過率の相違を補償できる。
【００２３】
請求項５に係る液晶表示装置は、請求項１〜４の何れかにおいて、前記バックライトの分割された各発光領域の発光強度を、光透過率が低い表示領域に対応する領域では大きくし、光透過率が高い表示領域に対応する領域では小さくする制御を行う制御回路を備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項５の液晶表示装置にあっては、バックライトの各発光領域の発光強度を液晶パネルの光透過率に応じて制御する。よって、走査に伴って発生する液晶パネルの光透過率の相違を正確に補償することができる。また、ある特定の表示領域の輝度を他の表示領域よりも高くすることを、大幅な消費電力の増大なしに、容易に実現できる。
【００２５】
請求項６に係る液晶表示装置は、請求項１〜５の何れかにおいて、前記３色光の各色の発光時間が１／１８０秒以下であることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の液晶表示装置にあっては、１／６０秒以下で１フレーム分の画像表示が完了し、１秒あたり６０フレーム以上の表示が可能である。
【００２７】
請求項７に係る液晶表示装置は、請求項１〜６の何れかにおいて、前記バックライトは、３色光夫々を発光するＬＥＤと、該ＬＥＤが発光した光を拡散する拡散板と、前記ＬＥＤが発光した光を前記液晶パネルの一面に導く導光板とを有することを特徴とする。
【００２８】
請求項７の液晶表示装置にあっては、バックライトが３色（赤，緑，青）の各色のＬＥＤと、これらのＬＥＤが発光した光を拡散する拡散板と、ＬＥＤが発光した光を液晶パネルの一面に導く導光板とで構成されているため、バックライトからの透過光が一様になる。
【００２９】
請求項８に係る液晶表示装置は、請求項１〜７の何れかにおいて、前記液晶パネルの液晶物質は強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質であることを特徴とする。
【００３０】
請求項８の液晶表示装置にあっては、液晶物質が強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質であるため、高速なオン／オフ制御が可能であり、バックライトの発光制御に十分対応可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る液晶表示装置の一全体例ブロック図、図２はその液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図３は液晶パネル及びバックライトの構成例を示す模式的斜視図、図４はバックライトの光源であるＬＥＤアレイの構成例を示す模式図である。
【００３２】
図１において、２１，２２は図２に断面構造が示されている液晶パネル及びバックライトを夫々示している。なお、バックライト２２は図２に示されているように、ＬＥＤアレイ７及び導光板＋光拡散板６で構成されている。
【００３３】
液晶パネル２１は図２及び図３に示されているように、２枚の偏光フィルム１，５間の構造として構成されている。具体的には、液晶パネル２１は上側から下側に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電極３，ガラス基板４，偏光フィルム５をこの順に積層して構成されており、ガラス基板４の共通電極３側の面にはマトリクス状に配列された個々の表示画素に対応したピクセル電極４０が形成されている。これら共通電極３及びピクセル電極４０間には後述するデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３等よりなる液晶駆動制御手段５０が接続されている。なお、個々のピクセル電極４０はＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４１によりオン／オフ制御され、個々のＴＦＴ４１はデータドライバ３２により信号線４２を、スキャンドライバ３３により走査線４３を夫々選択的にオン／オフすることにより駆動される。そして、信号線４２からの信号により、個々のピクセルの透過光強度が制御される。
【００３４】
ガラス基板４上のピクセル電極４０の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１が夫々配置され、これらの両配向膜１１，１２間に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を適宜に保持するためのスペーサである。
【００３５】
バックライト２２は、液晶パネル２１の下層（背面）側に位置し、発光領域を構成する導光板＋光拡散板６の一辺から突出した状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は図４にその模式図が示されているように、導光板＋光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するＬＥＤが順次的且つ反復して配列されている。導光板＋光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤから発光される光を自身の表面全体に導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域として機能する。
【００３６】
図１において、画像メモリ３０には液晶パネル２１により表示されるべき表示データＤＤが外部の例えばパーソナルコンピュータ等から与えられる。画像メモリ３０は、この表示データＤＤを一旦記憶した後、各画素単位のデータ（以下、画素データＰＤと言う）を制御信号発生回路３１が発生する同期信号ＳＹＮに同期して出力する。この画像メモリ３０から出力された画素データＰＤは、そのままセレクタ３７に入力されると共に、逆データ生成回路３６にも与えられる。
【００３７】
逆データ生成回路３６は、画像メモリ３０から出力された画素データＰＤの逆データを生成する回路であり、その出力信号は逆画素データ＃ＰＤとしてセレクタ３７に与えられる。従って、セレクタ３７には画像メモリ３０から出力された画素データＰＤと逆データ生成回路３６から出力された逆画素データ＃ＰＤとが入力され、セレクタ３７は、制御信号発生回路３１から与えられる制御信号ＣＳに従って何れかをデータドライバ３２へ出力する。データドライバ３２は、ピクセル電極４０の信号線のオン／オフをセレクタ３７から出力される画素データＰＤまたは逆画素データ＃ＰＤに従って制御する。
【００３８】
制御信号発生回路３１で発生された同期信号ＳＹＮは、スキャンドライバ３３と、基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路及び駆動電源３５とにも与えられる。スキャンドライバ３３は、その同期信号ＳＹＮに同期してピクセル電極４０の走査線のオン／オフを制御する。また、基準電圧発生回路３４は、その同期信号ＳＹＮに同期して基準電圧ＶＲを発生し、データドライバ３２及びスキャンドライバ３３に与える。バックライト制御回路及び駆動電源３５は、その同期信号ＳＹＮに同期して駆動電圧をバックライト２２に与えてバックライト２２のＬＥＤアレイ７を発光させる。
【００３９】
本発明では、液晶パネル２１のライン方向に応じてバックライト２２の発光領域が４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４に分割されており、これらの各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４は、バックライト制御回路及び駆動電源３５によって、夫々独立的に、その発光タイミング，発光色，発光強度が制御されるようになっている。
【００４０】
このようなバックライト２２の発光領域の４分割に応じて、ＬＥＤアレイ７も４分割されており、更に、液晶パネル２１の表示領域も仮想的に４分割される。図５は、これらの分割の関係を示す模式図である。バックライト２２の発光領域が第１発光領域２２１〜第４発光領域２２４に４分割され、それに対応して、ＬＥＤアレイ７が第１ＬＥＤアレイブロック７１〜第４ＬＥＤアレイブロック７４に４分割されており、液晶パネル２１の表示領域が第１表示領域２１１〜第４発光領域２１４に４分割される。第１発光領域２２１は第１ＬＥＤアレイブロック７１により発光制御されて第１表示領域２１１を照らす。また、第２発光領域２２２は第２ＬＥＤアレイブロック７２により発光制御されて第２表示領域２１２を照らす。また、第３発光領域２２３は第３ＬＥＤアレイブロック７３により発光制御されて第３表示領域２１３を照らす。更に、第４発光領域２２４は第４ＬＥＤアレイブロック７４により発光制御されて第４表示領域２１４を照らす。
【００４１】
本発明では、各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４における発光強度が異なっている。よって、各表示領域２１１，２１２，２１３，２１４における光透過率に応じて、対応する各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の発光強度を制御して、液晶パネル２１の表示領域での輝度ムラをなくすことができる。また、各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の何れか１つの発光領域における発光強度を他の発光領域における発光強度よりも大きくして、それに対応する表示領域のみの輝度を選択的に他の表示領域の輝度より大きくすることができる。
【００４２】
なお、各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４における発光強度を異ならせるためには、各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４に対応するＬＥＤアレイブロック７１，７２，７３，７４自体の発光強度を異ならせても良いし、導光板＋光拡散板６の制御によってその発光強度の相違を実現しても良い。
【００４３】
本発明における液晶表示装置の表示制御について、図６のタイムチャートを参照して説明する。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、例えば１秒間に６０フレームの表示を行う場合、即ち、１フレームの期間が１６．６ｍｓである場合には、この１フレームの期間を更に５．６ｍｓずつの３個のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に赤，緑，青の順で順次バックライト２２の４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４を発光させ、それと同期して液晶パネル２１の各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。よって、バックライト２２の４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の発光タイミングは同一であり、その発光時間はすべて５．６ｍｓである。
【００４５】
図６（ｂ）に示されているように、データドライバ３２及びスキャンドライバ３３により、液晶パネル２１に対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中にデータの書込み走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。よって、データ書込み／消去走査時間は各２．８ｍｓとなる。
【００４６】
更に、１回目の書込み走査（データ書込み走査）においては、制御信号発生回路３１の制御信号ＣＳによりセレクタ３７から画素データＰＤが出力され、このセレクタ３７から出力された画素データＰＤに対応した電圧の信号がデータドライバ３２から液晶パネル２１の各画素に供給される。これにより、電界が印加されて透過率が調整され、画素データＰＤに対応した画像が表示される。その結果、フルカラー表示が行われる。
【００４７】
そして、２回目の書込み走査（データ消去走査）においては、制御信号発生回路３１の制御信号ＣＳによりセレクタ３７から逆画素データ＃ＰＤが出力され、このセレクタ３７から出力された逆画素データ＃ＰＤに対応した電圧の信号がデータドライバ３２から液晶パネル２１の各画素に供給される。これにより、液晶パネル２１の各画素には、１回目の書込み走査時に各画素に印加された電界と同一強度で逆極性の電界が印加される。これにより、液晶パネル２１の各画素の表示が消去される。
【００４８】
１回目の走査（データ書込み走査）と２回目の走査（データ消去走査）とで、液晶パネル２１の各画素に供給される信号の電圧は、同じ大きさで極性のみが異なるので、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００４９】
図７は、本発明の液晶表示装置の他の表示制御におけるタイムチャートを示す。この表示制御例では、図７に示されているように、液晶パネル２１の走査と同期させてバックライト２２を発光，消灯させる。即ち、バックライト２２の４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の発光タイミングをずらせる。具体的には、図７（ａ）に示すように、バックライト２２の第１発光領域２２１に対応する液晶パネル２１の第１表示領域２１１の各ラインが走査されている期間においては第１ＬＥＤアレイブロック７１を発光させ、第２発光領域２２２に対応する第２表示領域２１２の各ラインが走査されている期間においては第２ＬＥＤアレイブロック７２を発光させ、第３発光領域２２３に対応する第３表示領域２１３の各ラインが走査されている期間においては第３ＬＥＤアレイブロック７３を発光させ、第４発光領域２２４に対応する第４表示領域２１４の各ラインが走査されている期間においては第４ＬＥＤアレイブロック７４を発光させる。
【００５０】
従って、例えば赤，緑，青の各サブフレームの期間を５．６ｍｓ、液晶パネル２１へのデータの書込み／消去走査時間を各２．８ｍｓとした場合に、各発光領域２２１〜２２４のサブフレーム内における発光時間は３．５ｍｓでよいことになり、上記制御例，従来例に比して、バックライト２２の利用効率を高くすることができ、消費電力を少なくできる。この際、液晶パネル２１の各画素が表示状態（データ書込み状態）になる時間は、上記制御例，従来例と同様に２．８ｍｓとなり、表示輝度に影響を与えることはない。逆に、液晶パネル２１の各画素が非表示状態である期間において、バックライト２２が消灯している期間が長くなるので、コントラスト比の向上を図れる。
【００５１】
次に、本発明の具体例について説明する。
（実施例１）
まず、図２及び図３に示されている液晶パネル２１を以下のようにして作製した。個々のピクセル電極４０をピッチ０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍで画素数を１０２４×７６８のマトリクス状の対角１２．１インチとしてＴＦＴ基板を作製した。このようなＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。
【００５２】
更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間にナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム（日東電工製：ＮＰＦ−ＥＧ１２２５ＤＵ）１，５で、液晶層１３の強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル２１とした。
【００５３】
この液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であって、しかもその発光領域が４つの領域に分割されているバックライト２２とを重ね合わせた。このバックライト２２の発光タイミング，発光強度，発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。
【００５４】
そして、バックライト２２の分割した４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４に対応する液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４の平均的な印加電圧−光透過率特性を測定し、その測定した特性に応じて各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の発光強度を調整した。
【００５５】
液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期させながら、バックライト２２の個々の発光領域，発光色を制御して発光，消灯処理を繰り返して、時分割カラー表示を行った。この時分割カラー表示において、赤，緑，青の各サブフレームの時間は５．６ｍｓ、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査時間は各２．８ｍｓとした。このような状態にあって、液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４において白表示における輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】

【００５７】
表１に示すように、輝度ムラが小さく、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。この際の消費電力は２１Ｗであった。
【００５８】
（比較例１）
上述の実施例１と同様の液晶パネル２１と、発光領域が４分割されている実施例１と同様のバックライト２２とを重ね合わせた。但し、バックライト２２の発光強度は、各発光領域で同一とした。そして、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期させながら、バックライト２２の個々の発光領域，発光色を制御して発光，消灯処理を繰り返して、時分割カラー表示を行った。この時分割カラー表示において、赤，緑，青の各サブフレームの時間は５．６ｍｓ、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査時間は各２．８ｍｓとした。このような状態にあって、液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４において白表示における輝度を測定した。測定結果を表２に示す。表２に示すように、輝度ムラが大きかった。
【００５９】
【表２】

【００６０】
（実施例２）
まず、図２及び図３に示されている液晶パネル２１を以下のようにして作製した。個々のピクセル電極４０をピッチ０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍで画素数を１０２４×７６８のマトリクス状の対角１２．１インチとしてＴＦＴ基板を作製した。このようなＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。
【００６１】
更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間にナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム（日東電工製：ＮＰＦ−ＥＧ１２２５ＤＵ）１，５で、液晶層１３の強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル２１とした。
【００６２】
この液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であって、しかもその発光領域が４つの領域に分割されているバックライト２２とを重ね合わせた。このバックライト２２の発光領域，発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。
【００６３】
そして、バックライト２２の分割した４つの発光領域２２１，２２２，２２３，２２４に対応する液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４の平均的な印加電圧−光透過率特性を測定し、その測定した特性に応じて各発光領域２２１，２２２，２２３，２２４の発光強度を調整した。その後、第３発光領域２２３の発光強度のみ調整後の２倍とし、液晶パネル２１の光透過率を強調したい色調以外において通常駆動時の１／２となるように制御した。本例では、白表示を強調した色として制御した。
【００６４】
液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期させながら、バックライト２２の個々の発光領域，発光色を制御して発光，消灯処理を繰り返して、時分割カラー表示を行った。この時分割カラー表示において、赤，緑，青の各サブフレームの時間は５．６ｍｓ、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査時間は各２．８ｍｓとした。このような状態にあって、液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４において白表示における輝度を測定した。測定結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】

【００６６】
表３に示すように、ピーク輝度が約４００ｃｄ／ｍ^２である液晶表示装置を得ることができた。この際の消費電力は２４Ｗであり、実施例１に示したピーク輝度約２００ｃｄ／ｍ^２の液晶表示装置における消費電力２１Ｗと比較しても、約１．１倍を要するに過ぎなかった。
【００６７】
（比較例２）
上述の実施例２と同様の液晶パネル２１と、発光領域が４分割されている実施例２と同様のバックライト２２とを重ね合わせた。但し、バックライト２２の発光強度は、各発光領域で同一であり、白表示におけるピーク輝度が約４００ｃｄ／ｍ^２になるように調整した。そして、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期させながら、バックライト２２の個々の発光領域，発光色を制御して発光，消灯処理を繰り返して、時分割カラー表示を行った。この時分割カラー表示において、赤，緑，青の各サブフレームの時間は５．６ｍｓ、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査時間は各２．８ｍｓとした。このような状態にあって、液晶パネル２１の４つの表示領域２１１，２１２，２１３，２１４において白表示における輝度を測定した。測定結果を表４に示す。この際の消費電力は約４５Ｗと極めて大きかった。
【００６８】
【表４】

【００６９】
なお、上記実施例では、液晶材料として、強誘電性液晶を用いたが、強誘電性液晶以外の液晶、例えば、反強誘電性液晶，ネマティック液晶等を用いるようにしても、同様の効果が得られる。また、上記実施例２においては、白表示を強調したい色調としたが、他の色表示を強調する場合にも同様の効果が得られることは勿論であり、更に、強調したい色調は複数の色であっても良い。
【００７０】
また、バックライトの発光領域の分割数を４としたが、これは例示であり、その分割数は任意で良いことは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液晶表示装置では、バックライトの発光領域を分割し、液晶パネルの光透過率に応じて、各発光領域における発光強度を制御するようにしたので、表示領域における輝度ムラを抑制することができる。また、消費電力を大幅に増加させることなく、ピーク輝度を高めることができる。更に、液晶パネルの書込み／消去走査に合わせて各発光領域の発光／消灯タイミングを制御するようにしたので、バックライトの利用効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一全体例のブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置に使用される液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図４】ＬＥＤアレイの構成例を示す模式図である。
【図５】バックライトの発光領域，ＬＥＤアレイ及び液晶パネルの表示領域の分割状態を示す模式図である。
【図６】本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。
【図７】本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。
【図８】従来の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。
【図９】従来の液晶表示装置の問題点を説明するための液晶パネルの表示領域の分割状態を示す模式図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の問題点を説明するための液晶パネルの表示領域における印加電圧−光透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
６導光板＋光拡散板
７ＬＥＤアレイ
１３液晶層
２１液晶パネル
２２バックライト
３０画像メモリ
３１制御信号発生回路
３２データドライバ
３３スキャンドライバ
３５バックライト制御回路及び駆動電源
３６逆データ生成回路
３７セレクタ
４０ピクセル電極

Claims

複数の液晶画素及び前記各液晶画素に対応して設けられた複数のスイッチング素子を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、３色光を時分割発光するバックライトとを備え、前記各液晶画素の３色のデータに対応して前記スイッチング素子をオン／オフ駆動し、そのオン／オフ駆動に同期して前記バックライトを時分割発光させ、時分割発光する間に前記各液晶画素に対する走査を行ってカラー表示を行う液晶表示装置において、前記バックライトの発光領域が複数の領域に分割されており、分割された各発光領域の発光強度が、各発光領域に対応する前記液晶パネルの各表示領域における光透過率に応じて異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
前記各液晶画素に対する走査に同期して、前記バックライトの分割された各発光領域における発光，消灯を切り換える切換回路を備える請求項１記載の液晶表示装置。
前記バックライトは、分割された各発光領域に対応して分割されている光源を有する請求項１または２記載の液晶表示装置。
前記各液晶画素に対する走査に同期して、前記バックライトの分割された各発光領域における発光強度を制御する制御回路を備える請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置。
前記バックライトの分割された各発光領域の発光強度を、光透過率が低い表示領域に対応する領域では大きくし、光透過率が高い表示領域に対応する領域では小さくする制御を行う制御回路を備える請求項１〜４の何れかに記載の液晶表示装置。
前記３色光の各色の発光時間が１／180 秒以下である請求項１〜５の何れかに記載の液晶表示装置。
前記バックライトは、３色光夫々を発光するＬＥＤと、該ＬＥＤが発光した光を拡散する拡散板と、前記ＬＥＤが発光した光を前記液晶パネルの一面に導く導光板とを有する請求項１〜６の何れかに記載の液晶表示装置。
前記液晶パネルの液晶物質は強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質である請求項１〜７の何れかに記載の液晶表示装置。