JP2001255506A - 液晶表示装置及び液晶表示装置用光源 - Google Patents
液晶表示装置及び液晶表示装置用光源Info
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Abstract
反転駆動を行ったときに生じるフリッカを防止し、か
つ、高精細化,ディスプレイの小型化に適応しうる液晶
表示装置及びそれを用いた表示装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】三原色の画像信号のうち少なくとも一色の
画像信号電圧の極性をフレーム間で同極性とし、画像信
号電圧に重畳した直流電圧を原因として発生するフリッ
カを防止する。
Description
順次駆動方式に対応した液晶表示装置、さらにそれを用
いたウェアラブルディスプレイ,投写型ディスプレイ等
の表示装置に関し、特に駆動電圧波形の直流電圧成分の
除去,フリッカの防止に関する。
画像を表示する方式としては主に次の二方式が挙げられ
る。一つ目は三原色カラーフィルター方式であり、もう
一つはカラーフィールド順次駆動方式(カラーフレーム
順次駆動法ともいう)である。
副画素に分割し、そのそれぞれに三原色カラーフィルタ
を配置し、各色の輝度関係を調整することで液晶ディス
プレイのカラー表示を可能とする方式である。これは現
在用いられているカラー表示方式の中では最も一般的な
ものである。一方、カラーフィールド順次駆動方式と
は、三原色それぞれの単色画像を時分割で高速に順次表
示することによって、目の残像効果を利用し、観測者に
カラー画像として認視させる方式である。
うために1画素を3つの副画素で構成する必要があるの
に対し、カラーフィールド順次駆動方式はわずか1副画
素でカラー表示を行うことが可能である(以下、本明細
書ではカラーフィールド順次駆動方式における1副画素
も1画素と表現する)。従って、カラーフィールド順次
駆動方式ではカラーフィルター方式と同一の解像度を保
ちながら画素数を3分の1にすることができるためドラ
イバ回路を3分の1にでき、省電力化を図ることができ
る。また、ディスプレイの小型化を図る上でも上記理由
によりカラーフィールド順次駆動方式はカラーフィルタ
ー方式に比べ有利である。
不必要な波長の光を吸収し必要な波長の光のみを透過さ
せるカラーフィルターを用いる必要がないため単色光を
バックライトとして使用すれば、カラーフィルター方式
に比べさらに高い光利用率を得ることができる。つま
り、同一輝度を達成するために要する消費電力を大幅に
低減できる、という利点もある。
ルド順次駆動方式はウェアラブルディスプレイのような
低消費電力が求められる携帯型の小型カラーディスプレ
イにおいては、特に重要であり、次世代の携帯型カラー
ディスプレイとして期待されている。
ciety For Information Display(SID) (99,pp.1098-110
1 N. Ogawa et al.Field-Sequential-Color LCD UsingS
witched Organic EL Backlighting)がある。
ド順次駆動方式における従来の技術を表す図である。
(b)は直流成分が重畳した場合の駆動電圧の時間変化
を、図1(c)はその液晶駆動電圧に対応する輝度の時
間変化を、図1(d)は印加電圧−輝度特性を示してい
る。
ィスプレイで画像を表示する場合は交流電圧により液晶
を駆動させる。この図の例では1フレーム102内に赤
(R),緑(G),青(B)の順でそれぞれの色を表示す
るための駆動電圧がサブフレーム103毎にかかってい
る。尚、その次のフレームではそれぞれの色を表示する
電圧の極性は逆になっているが色の順序は同じである。
成するトランジスタ回路において交流駆動を行った場
合、例えば信号電極と画素電極に起因する容量結合が発
生し、駆動電圧に直流電圧成分VDCが重畳してしまう。
図1(b)は具体的な例として直流電圧成分VDC(図1
(b)の場合はVDC>0)が重畳した場合を示してい
る。(ちなみに図1(a)はVDC=0の理想的な場合で
あると考えることができる。)図1(b)の例では、図
1(a)の電圧波形にVDCだけ直流電圧成分が加わる。
つまり、駆動電圧の波形は図1(a)の波形と同形であ
るがVDC分だけ上側にシフトしている。従って同一の色
をある複数フレーム期間表示する場合であっても、電圧
の極性が違う次のフレームでは電圧の絶対値が異なるこ
とになる(図1(b)の場合では2VDCだけ違う)。そ
して、電圧の絶対値が異なるということは図1(d)の
グラフが示すように輝度が違うことを意味し、この違い
を導入して図1(b)の電圧波形に対応する輝度の時間
変化を表したのが図1(c)である。図1(c)より、
たとえ同じ色を連続して表示する場合であっても隣り合
うフレームでは輝度が異なるため次のフレームを区別す
ることができてしまう。この結果として2フレームが一
周期となり、フレーム周波数の2分の1の周波数に同期
したフリッカ(ここでは輝度の僅かな明滅を意味する)
が生じることになる。
ィスプレイにおいては列毎または/かつ行毎に極性を反
転する駆動を行なっている。しかしながら上記駆動法を
適用すると、隣接する列または/かつ行の画素に発生す
る電圧の極性は互いに逆となり、画素の境界付近には電
場の乱れが生じることとなる。その結果、画素の境界付
近には液晶配向不良が生じ、この液晶配向不良の発生し
た領域は表示不良として認識される。液晶配向不良の発
生した領域を遮光枠で隠蔽すれば表示不良は視認されな
いが、開口率は大きく低下することとなる。しかも、高
精細化ないしディスプレイの小型化のため、画素ピッチ
がより細かくなった場合は、表示領域全体における表示
不良領域の占める割合が増加するため大幅に開口率が低
減し深刻な問題となるのは避けられない。したがって、
高精細化,ディスプレイの小型化を図るためにはやはり
1フレーム期間内において行および列共に同極性の駆動
を行う必要がある(この駆動法はフレーム反転駆動と称
される)。しかし、このフレーム反転駆動においては、
上述の直流電圧成分に由来するフリッカの問題が解決さ
れず依然として残るため、上記方法とは別の方法により
この問題を解決しなければならない。
ド順次駆動において、フレーム反転駆動を行ったときに
生じるフリッカを防止し、かつ、高精細化,ディスプレ
イの小型化に適応しうる液晶表示装置及びそれを用いた
表示装置を提供することにある。
ると、表示部と駆動部を有する液晶表示装置であって駆
動部が表示する単色画像の色は三原色のいずれかで、偶
数の単色画像の配列を一単位とした周期的配列に従い表
示部に単色画像を表示させることにより、同色の単色画
像における電圧の極性は常に同極となることで、電圧の
極性反転により生じる駆動電圧の絶対値の差を大幅に減
らすことができ、フリッカのない高画質な液晶表示装置
を提供することが可能となる。
電圧の極性を単色画像毎に任意に制御し、少なくとも特
定の一色の単一画像に印加される電圧が同極性となる構
成をとることで、駆動電圧の条件の場合分けを行い、画
質の低下を招く直流成分を除去することができ、高画質
な液晶表示装置を提供することが可能となる。
と駆動部を有する液晶表示装置であって駆動部が表示す
る単色画像の色は三原色を含み、偶数の単色画像の配列
を一単位とした周期的配列に従い表示部に単色画像を表
示させることにより、同色の単色画像における電圧の極
性は常に同極となり、電圧の極性反転により生じる駆動
電圧の絶対値の差を大幅に減らすことができ、フリッカ
のない高画質な液晶表示装置を提供することが可能とな
る。
うち一つの単色画像を表示する期間、表示部に光を画素
に照射しない若しくは光を観測者に視認させないここと
し、その期間において、画素に印加される電圧を補正電
圧とすることで、観測者が視認できない期間を補正電圧
にすることができ、一周期的配列毎に直流成分を除去す
ることもでき、フリッカがなく、更に高画質な液晶表示
装置を提供することが可能となる。
と駆動部を有する液晶表示装置であって駆動部が表示す
る単色画像の色は三原色のいずれかで、2n個(nは2
以上の整数)のサブフレームにより1フレームを構成す
ることにより、同色の単色画像における電圧の極性は常
に同極となることで、電圧の極性反転により生じる駆動
電圧の絶対値の差を大幅に減らすことができ、フリッカ
のない高画質な液晶表示装置を提供することが可能とな
る。
本発明の実施の形態を説明する。各図で使用される同一
符号は、同一物又は相当物を示す。
成の概要を表す図である。
であり、横軸は時間を、縦軸は電圧を表している。電圧
波形101はフレーム期間102を基本とした周期的な
構造(配列)をとっており、そのフレーム期間102は
さらに細かい複数のサブフレーム期間103から構成さ
れている。そして各サブフレーム期間においては赤,
緑,青の三原色それぞれに対応する駆動電圧VR,−
VG,VBが液晶に印加されており、(本明細書では、そ
れぞれの駆動電圧が印加されているときに表示される画
像を単色画像といい、そしてこれは一色の階調(黒若し
くは白も含む)によって構成される。)また、サブフレ
ーム期間毎に駆動電圧の極性がVCTRを基準として反転
している。尚、フレーム期間内における色の順序はいず
れのフレーム期間内においても同じである。
ーム期間を赤,緑,青のいずれかの色を表示するサブフ
レーム期間を1サブフレーム期間ずつ、計3サブフレー
ム期間で構成することを特徴としているが、本実施例は
1フレーム期間が偶数のサブフレーム期間により構成さ
れており、さらに、同一フレーム期間内においていずれ
かの色を表示するサブフレーム期間の少なくとも1つが
複数存在することを特徴とする。このような構成とする
ことにより、たとえ電圧極性の正と負が交互に連続して
いる矩形波を印加した場合であっても(もちろんフレー
ム期間とフレーム期間の間、サブフレーム期間とサブフ
レーム期間の間にそれぞれインターバルを設けた場合で
あっても)、ある一色を表示するサブフレーム期間は任
意のフレーム期間内において常に同極となる。つまり各
色に対応する駆動電圧はそれぞれ同極で繰り返されるこ
とになる。図2の例ではフレーム期間102において、
赤(以下「R」という),緑(以下「G」という),青
(以下「B」という)、緑(G)の順に電圧がかかって
おり、次のフレーム期間だけでなく任意のフレームにお
いてもそれぞれの極性は変わらないようになっている。
詳細及びその効果を説明する。
を、図3(b)は図3(a)における液晶駆動電圧波形
に対応する輝度の時間変化を、図3(c)は輝度の印加
電圧依存性を示す図である。以下これらの図を基に説明
する。
ーム102においてR,G,B,Gの順に電圧が加わっ
ている例を示している。このような構成をとることで、
R,G,B各色は常に同極性で繰り返される。よって、
図3(a)のように直流電圧成分VDCが電圧波形に重畳
した場合であっても、VDCによる影響がいずれのフレー
ムにおいても常に等しくなり、図1で説明したようなフ
レーム期間毎の電圧の極性反転により生じる駆動電圧の
絶対値の差を大幅に減らすことができる。したがって、
2フレーム周期のフリッカを低減することができる。
きく低減することが可能となり、フリッカの無い高画質
な液晶表示装置を実現することができる。
用いているが、他に一色を加えて四色とし、四色で駆動
させることも可能である。偶数のサブフレームの繰り返
し構造を有することが本実施例のポイントの一つだから
である。
電圧成分そのものを除去するという課題が依然残るのは
否めない。例えば図3(a)の例においてR及びBのサ
ブフレーム期間は正極性、Gサブフレーム期間は負極性
であり、もしここで画素を青の単色表示を行った場合、
VB>0となっているため、結局、正の直流電圧成分の
重畳を解決することは出来ず、長時間に渡って直流電圧
成分が液晶層に印加されることとなるため、残像現象等
の画質低下を生じてしまうことになる。これを防止する
ためには、図2に示したように、ある一定時間毎にR,
G,B各色の駆動電圧の極性を反転させればよい。ここ
でいうある一定時間というのは、使用する液晶材料や配
向膜の残像特性に応じて実験的に決定される値である。
例えばR,G,Bのうち特定色のみ多用した表示を行う
ディスプレイ装置の場合には、比較的短時間毎に極性反
転を行う必要がある。あるいは、画像信号をモニターし
て直流電圧成分を積分し、ある一定値を超えた場合に極
性反転を行うような回路構成を付加しても良い。
しているが、上述したようにフレームは偶数のサブフレ
ームに分割されておればよく、また色を表示する順番に
ついても様々な組み合わせが考えられ、本実施例に限定
されるものではない。
構成の実施例を示した図である。
Hsyncと垂直同期信号Vsyncからタイミング信号を生成
し、ラッチ123,デジタル−アナログコンバータ12
4,走査回路125にそれぞれ出力する。
R,DG,DBはメモリコントローラ121に入力され
た後フレームメモリ122に記憶される。そしてメモリ
コントローラ121はあるタイミングでフレームメモリ
122からデジタル画像信号を読み出し、フィールド順
次デジタル画像信号を生成する。そのフィールド順次デ
ジタル画像信号はタイミング回路120によって作られ
たタイミング信号をもとに一時的にラッチ123に保持
され、デジタル−アナログコンバータ124に入力さ
れ、基準電圧Vslと合成されるデジタル−アナログコン
バータ124は入力されたフィールド順次デジタル画像
信号をアナログ画像信号に変換し、走査回路125から
発せられるタイミング信号に対応させて信号線に出力
し、複数の画素127を含んで構成される表示部127
に画像を表示させる。
ル画像信号を生成及び出力し表示部に画像を表示させる
までの一連の機能を有する回路集合体を駆動部と定義
し、本実施例においては具体例としてデジタル−アナロ
グコンバータ124,走査回路125,ラッチ123等
で駆動部を構成しているが、上記機能を有する限りにお
いては本実施例の構成に限られることはない。また、本
明細書ではフィールド順次デジタル画像信号に同期して
単色の光を表示部に順次照射する光源も駆動部に含まれ
る。
ントローラ121の内部構成をより詳細に示す。
ック切り替え回路132,フィールド順次信号発生回路
137,フレームメモリ122へのデータ書込み及び読
出しを制御するためのタイミング信号140の発生回路
(図示せず)を含んで構成される。
R,DG,DBはメモリブロック切り替え回路132を
経由してフレームメモリ122に記憶される。フレーム
メモリ122は3色を2フレーム分、のべ6色分を一時
的に記憶するメモリ容量を有する。この実施例において
フレームメモリ121は記憶するフレーム単位で第一の
フレームメモリブロック133と第二のフレームメモリ
ブロック134とを備える。1フレーム分のメモリ容量
でも表示可能であるが、読出しと書込みのタイミングが
部分的に前後のフレームにまたがるため、画面内で高速
に移動する画像においては電圧の誤差を生じる為僅かに
色ずれが生じる可能性がある。よって2フレーム分のメ
モリブロックを備え、フレーム毎にメモリブロック切り
替える構成の方が正確に電圧を供給する上でより好まし
い。メモリブロック切り替え回路132により、フレー
ム毎に書き込むフレームメモリブロックと読み出すフレ
ームメモリブロックとを切り替える。フィールド順次信
号発生回路137は、フレームメモリ122に記憶され
たR,G,Bのデジタル画像信号を各色の単位で順次読
み出し、フィールド順次デジタル画像信号138を生成
する。
り、横軸は時間を表す。DIiは図5におけるR,G,
Bのデジタル画像信号DR,DG,DBのうちの任意の
ビット列を、DOiはそれと同時に生成されているフィ
ールド順次デジタル画像信号138のビット列である。
フレーム期間102のビット列はR,G,B,Gの順番
で複数のサブフレーム期間103毎のビット列としてフ
ィールド順次信号発生装置137によって再配列されて
いる。 (実施例2)図7は本実施例における液晶駆動方式の原
理を表す図である。
であり、横軸は時間を、縦軸は電圧を表している。電圧
波形101はフレーム102を基本とした周期的な構造
をとっており、そのフレーム102はさらに細かい複数
のサブフレーム103から構成されている。
各色を表示するサブフレームの他に補正電圧を画素に印
加する電圧補正サブフレームXが存在し、かつその電圧
補正サブフレームXを含んで1フレームが偶数のサブフ
レームから構成されることを特徴としている。この構成
をとることにより実施例1と同様、たとえ連続した矩形
波/方形波であっても、それぞれ各色の極性は任意のフ
レームにおいて同極となる。さらに、電圧補正サブフレ
ームXが存在するため実施例1では除去することができ
なかった直流電圧成分を除去することが可能となる。
直流電圧成分を除去するための補正電圧とはいえ電圧が
加わることで液晶が駆動し、この時、光が画素に入射さ
れると光が抜け出る若しくは遮られ、画像として認識さ
れてしまうことになる。よって、この期間は少なくとも
光源からの光が画素に照射されないようにするか、ある
いは画素から透過する光が観測者に視認されないように
する必要がある(本明細書では、液晶が駆動されている
という意味から、この状態も単色画像と表現する)。
る図である。図8(a)は液晶駆動電圧波形の時間変化
を、図8(b)は輝度の時間変化を、図8(c)は輝度
の印加電圧依存性を示す図である。本実施例ではサブフ
レームX期間に補正信号を印加することにより各フレー
ム毎に直流成分を除去することが可能となる。以下、補
正電圧VXについて説明する。
ーム毎の画素電圧VR,VG,VBから以下の式(式
(1))として求められる。尚、ここでの電圧VR,
VG,VBはVCTRを基準とした電圧値である。これによ
り矩形波/方形波に起因する直流成分を定式化する。
この直流電圧成分と同じ大きさで極性が逆の補正電圧V
X(式(2))を印加すれば直流成分を除去することが
できる。
によってはVXの絶対値がR,G,B各色を表示するた
めの駆動電圧の絶対値よりも大きくなる(つまりVXの
絶対値がVR,VG,VBのいずれの絶対値よりも大きく
なる)ことがある。駆動回路における駆動素子の耐電圧
特性に十分余裕がある場合は本構成で問題ないが、補正
電圧が駆動素子における駆動可能な最大の電圧Vmax よ
りも大きくなってしまう場合には直流成分を完全に除去
することはできない。よって、補正電圧を含めて駆動素
子が駆動可能な最大の電圧Vmax 以下になっている必要
がある。その場合、サブフレームXの時間幅を変えるこ
とで対応することが可能である。R,G,B各色のサブ
フレーム期間を一定の時間Tにし、電圧補正サブフレー
ムXの時間をαTとし、駆動素子における駆動可能な最
大の電圧をVmax,最小印加電圧をVminとするとαは以
下の式(3)で定義される。
る。
間は(3+α)Tとなる。なお、上述したように駆動素
子の耐電圧特性に余裕がある場合はα=1で対応でき、
さらに余裕がある場合にはα<1とすることも可能であ
る。具体的な方法としては、サブフレームXにおいて
は、他のサブフレームと同一期間Tで書き込んだ後、
(α−1)Tの保持期間を設けることがあげられる。
形波/方形波と仮定して行っているが、現実の素子では
画素に電圧を加えていくと液晶の抵抗成分によって実際
に画素間に印加される電圧が低くなる又は時間とともに
減少していくという問題が存在する。つまり、駆動電圧
は完全な矩形波/方形波とはならない。よって液晶の電
圧保持率の影響を考慮する必要がある。サブフレームX
の期間のαの値が1である場合は電圧保持率の影響が相
対的にほぼ等しいと考えられるためあまり問題無いと考
えるが、サブフレームXの期間のαの値が1よりも大き
い場合つまり、サブフレーム期間Xが他のサブフレーム
の期間に比べて長い場合は、より電極間に電荷をためや
すくなり、その結果印加電圧の実行値が他のサブフレー
ムに比較して僅かに大きく変化する。そのため、電圧保
持率が低い場合には、実際のαを式(3)で求められる
値よりも僅かに大きめに設計する必要がある。その補正
値は、実験によって容易に求めることができる。また、
αが1よりも小さいときも上述と同様な考え方により補
正電圧を求めることができる。
1フレーム内における時間的な位置関係は可変であり、
サブフレーム期間Xを複数に分割することも可能であ
る。
ーム期間より長いある一定時間毎に各サブフレームの極
性を反転させても良い。これは上記の補正電圧によって
も補正しきれない極めてわずかな直流成分を除去するの
に有効である。
回路構成は実施例1で示される図4とほぼ同じである
が、フレームメモリ122及びメモリコントローラ12
1の内部構造が異なる。以下、説明する。
ントローラー121の内部構成を示す。フレームメモリ
122はR,G,B三色分に補正電圧分1つを加えた4
つ分を2フレーム分、計8つ分を一時に記憶するメモリ
容量を有する。R,G,B毎のデジタル画像信号DR,
DG,DBはメモリブロック切換回路132を経由して
フレームメモリ122に記憶されるのと同時に補正信号
発生回路136に入力される。その補正信号発生回路1
36は入力画像信号を基に電圧補正サブフレームXのデ
ジタル画像データを生成し、メモリブロック切換回路1
32を経由してフレームメモリ122に記憶される。
おり、横軸は時間を表す。DIiはR,G,Bのデジタ
ル画像信号DR,DG,DBのうちの任意のビット列
を、DOiはそれと同時に生成されているフィールド順
次デジタル画像信号138のビット列である。フレーム
期間102のビット列はR,G,B,Xの順番で複数の
サブフレーム期間103毎のビット列としてフィールド
順次信号発生装置137によって再配列されている。R,
G,Bの各サブフレーム期間は同一であり、電圧補正サ
ブフレームXのサブフレーム期間はこれに対しα倍の期
間としている。 (実施例3)図11は本実施例における液晶駆動方式の
原理の説明図である。
も横軸は時間を、縦軸は電圧を表しており、電圧波形1
01はいずれも画像信号に対応して液晶に印加される駆
動電圧を表している。本実施例は実施例1と同様、1フ
レームが偶数のサブフレームにより構成されているが、
三原色のうち少なくとも一色の実効電圧の極性を任意の
フレーム内で同極性としていることを特徴としている。
以下、具体的に説明する。
も1フレームは8サブフレームにより構成されており、
色の順番も同一であり、緑色を表示するサブフレームは
フレーム内及び任意のフレームにおいて同極(正極)と
なっている。それに対し、他の2色(R,B)を表示す
るサブフレームの電圧極性は1フレーム内において常に
同極というわけではなく、この点が(a)から(f)の
違いとなっている。
構成にしたのは、被視感度が異なるとフリッカを感じる
周波数特性が異なり、特に緑色においては被視感度が高
く、他の色よりもより低い周波数でフリッカが認識され
るためである。この意味において本実施例は実施例1の
上位概念的なものである。
様、直流電圧成分が除去されず課題として残ることは否
めない。よって実施例1のように、ある一定時間毎に全
体の極性を反転させることで直流電圧成分の低減を図る
ことも可能であるが、本実施例においては以下に示され
る新たな直流電圧成分の低減方法を採用する。
間における直流電圧成分は概ねそれぞれのサブフレーム
における駆動電圧の時間平均の和によって表される。よ
って各画素毎に、1フレーム期間102における駆動電
圧の時間平均和について演算を行い、絶対値の一番小さ
な条件を採用することで直流電圧成分を除去することが
できる。条件とは、次で述べるが、各サブフレームにお
ける駆動電圧の極性である。
示する電圧は常に正極性とし、他の2色を表示する電圧
の極性は正極ないし負極性を採るようにしてある。よっ
て6サブフレーム(Rが3フレーム、Bが3フレーム)
について様々な条件を考えればよい。このサブフレーム
における極性については順列で2の6乗より計64通り
考えられるが、R,Bそれぞれについてサブフレームは
3つずつ存在するので、この順列を除外し、さらにその
うち最小値を取り得ない組み合せを除くと式(5)に示
される12通りまで減らすことができる。この一例とし
て式(5)の(i)から(vi)に対応する図を図11
(a)から(g)に示す。
最小の条件を採用することで直流電圧成分を除去でき
る。
る条件を交互に採用するようにしても効果的である。
ブフレームから構成される例について述べたが、サブフ
レーム数がより少ないあるいはより多い場合においても
方式は容易に拡張できる。また、常に同極となる色も本
実施例では緑のみとしたが、2色以上を常に同極となる
ようにすることも可能である。
序,同極となる色についての一例を示したものであり、
本実施例に限定されるものではない。
比較的周波数が高くてもフリッカが認識される色につい
ては常に同極とし、視感度の低い色,比較的周波数が低
くてもフリッカが認識され難い色については駆動電圧の
極性の条件を場合分けし、演算を行い、最小値を得るこ
とができる条件を採用することで、直流電圧成分を除去
することである。 (実施例4)図12は実施例1,2又は3における液晶
表示装置を用いたウェアラアブルディスプレイ装置につ
いての実施例を示す図である。
ビームスプリッタ203,実施例1又は実施例2に記載
の液晶表示装置204,拡大レンズ205を含んで構成
される。以下、本装置の動作原理を示す。
板202によって拡散される。光源としては例えば発光
ダイオードなどが好適である。そして拡散された光は偏
光ビームスプリッタ203を介して液晶表示装置204
に照射され、再び偏光ビームスプリッタ203を、拡大
レンズ205を介して観測者207に到達する。
を用いていることにより、フリッカのない高画質な画像
の表示が可能なウェアラブルディスプレイを実現するこ
とができる。 (実施例5)図13,図14,図15はカラーフィール
ド順次駆動方式による画像表示を行うときに用いられる
光源についての実施例を示す図である。
における光源は、アレイ状に配置した発光ダイオード3
10,各発光ダイオードに対応して配置される第1及び
第2のレンズアレイを含んで構成される。各発光ダイオ
ードから放出された光はそれぞれの発光ダイオードに対
応する第1のレンズアレイによって集光され、さらに第
2のレンズアレイにより液晶表示装置204全体に照射
される。これにより液晶表示装置204上において均一
な照射強度分布を持つ光源を得ることができる。
から見た図を示しており、図14(a)は長方形のレン
ズをマトリクス状に配置した場合を、図14(b)は六
角形のレンズをハニカム状に配置した場合を示してい
る。これらの図では長方形,六角形のレンズアレイにつ
いて記載しているが、三角形,円形等でも可能である。
本実施例はレンズアレイを効率よく配置する一例として
長方形,六角形を挙げたものである。
応する第1のレンズアレイ311についての説明図であ
り、図15(a)はアレイ状に配置した発光ダイオード
を、図15(b)は発光ダイオード310に対応し配置
される第1のレンズアレイ311について示している。
なお、図15(b)は図14(b)における第1のレン
ズアレイ311の配置についての一例である。
に各々点光源として配置されており、前述のように個々
の発光ダイオードから発せられた光は第1及び第2のレ
ンズアレイにより画面全体に広げられ、均一な照射強度
を有する。従って、各発光ダイオードから発せられた光
を重畳した場合も液晶表示装置204上では均一な照射
強度分布を有する。
についての位置関係を規則的な配列としている(左から
右にR,G,Bの順列である)が、たとえ色についての
位置関係をランダムに配置した場合であっても第1及び
第2のレンズアレイが各発光ダイオードに対応していれ
ば各ダイオードにより発せられた光は液晶表示装置20
4に均一に照射される。よって各光を重畳しても均一な
照射強度分布を得ることができる。故に各発光ダイオー
ドの色に関する位置規則は本実施例に限られるものでは
ない。また、本実施例において、単色の発光ダイオード
を用いているが、3つのチップを一つのパッケージに実
装したモジュールを用いてもよい。この場合には、単位
面積当たりの発光ダイオード数を多くすることができる
為、輝度の向上を図ることができる。尚、本実施例では
ダイオードについて記載しているが、点光源として使用
できる光源であれば実施可能であり、例えば有機EL等
が挙げられる。 (実施例6)図16は実施例5における光源を用いたプ
ロジェクタの実施例の説明図である。発光ダイオード3
10をカラーフィールド順次光源として用いている為、
各ダイオードを必要な時点でのみ点灯すればよくカラー
フィルタによる光の損失がなく、低消費電力なプロジェ
クタの実現をを図ることができる。 (実施例7)図17はカラーフィールド順次駆動方式に
おける画像表示を行うときに用いられる光源が白色光で
ある場合に必要となるカラーホイールについての実施例
を示す図である。
イールを、図17(b)は実施例2に使用されるカラー
ホイールを示している。
では、1フレーム期間内に例えばGのサブフレームを2
回備える為、B及びRのカラーフィルタを1枚ずつ、G
用のカラーフィルタを2枚、計4枚を図のように備え
る。
い期間であるので、一定の回転速度でカラーフィルタを
回転させる場合、カラーフィルタの角度を等しくする必
要がある。光の透過する時間を等しくする為である。
におけるカラーフィールド順次駆動方式では1フレーム
中に電圧補正サブフレームX期間が存在するため、前述
のように電圧補正サブフレーム期間は少なくとも光源か
らの光が画素に照射されないようにするか、あるいは画
素から放出される光が観測者に認視されないようにする
必要がある。よって本実施例ではカラーホイール306
において照射光を遮断する領域を設けてある。また、サ
ブフレームX期間はR、B、Gいずれか1色を表示する
他のサブフレーム期間と時間幅が異なる為、照射光を遮
断する領域の角度をカラーフィルタの角度と異なるよう
に設けてある。よってカラーフィルタを一定の回転速度
で回転させるのであれば、実施例2におけるαが1より
も大きい場合、つまり電圧補正サブフレーム期間がR,
G,Bいずれか1色を表示するサブフレーム期間よりも
長い場合であれば遮断する領域の角度をカラーフィルタ
の角度よりも大きく必要があり、αが1よりも小さい場
合、つまり電圧補正サブフレーム期間がR,G,Bいず
れか1色を表示するサブフレーム期間より短い場合であ
れば、遮断する領域の角度をカラーフィルタの角度より
も小さくする必要がある。回転速度が一定である場合
は、照射光がカラーフィルタを透過する時間は角度に比
例するからである。
に要する時間と1フレームの期間とが等しい一例であ
る。もちろんカラーホイールの1回転に要する時間がn
フレーム期間と同一になるようにカラーフィルタの分割
数を増やした構成にしてもよい。
係は実施例1における色の順番に対応するため、本実施
例に限定されるものではない。 (実施例8)図18は実施例7における光源を用いた投
写型ディスプレイ装置の実施例である。
6,コリメータレンズ307,偏光ビームスプリッタ2
03,液晶表示装置204を含んで構成される。以下、
簡単に動作原理を説明する。
イール306に照射される。カラーホイール306に照
射された光は、実施例7で述べたように色分解され、そ
の後コリメータレンズ307に入射され、偏光ビームス
プリッタ203を介して液晶表示装置204に照射され
る。液晶表示装置204によって変調された画像光20
6は再び偏光ビームスプリッタ203を介し、スクリー
ンに投写され、画像を表示することになる。実施例1及
び2の液晶表示装置を用いている為、フリッカのない高
画質な画像の表示が可能な当社型ディスプレイを実現す
ることができる。
な画像を表示する液晶表示装置が実現できる。
間変化を表す図。
の時間変化を表す図。
の時間変化を表す図。
す図。
ーラの内部構成を示す図。
の時間変化を表す図。
の時間変化を表す図。
ーラの内部構成を示す図。
図。
駆動電圧の時間変化を示す図。
装置の図。
いるカラーホイールの説明図。
図。
3…1サブフレーム期間。
Claims (14)
- 【請求項1】複数の画素から形成される表示部と、 前記複数の画素に電圧を印加し前記表示部に単色画像を
順次表示させる駆動部と、を有する液晶表示装置であっ
て、 前記駆動部が前記表示部に表示させる単色画像の色は、
赤,青,緑の三原色のいずれかで、 前記駆動部は前記表示部に表示させる偶数個の単色画像
の配列を一単位とした周期的配列に従い前記表示部に順
次単色画像を表示させる液晶表示装置。 - 【請求項2】請求項1において、 前記周期的配列の一単位は特定の一色の単色画像を複数
含む液晶表示装置。 - 【請求項3】請求項2において、 前記駆動部から前記画素に印加される電圧の極性は順次
表示される単色画像毎に逆極性となっており、 前記周期的配列の一単位中において前記画素に印加され
る電圧が同極性となる位置に前記特定の一色の単色画像
を配置する液晶表示装置。 - 【請求項4】請求項3において、 前記駆動回路により各画素に順次印加される電圧の極性
のそれぞれが、一つの周期的配列以上の間隔をおいて、
逆極性となる液晶表示装置。 - 【請求項5】複数の画素から形成される表示部と、 前記複数の画素に電圧を印加し前記表示部に単色画像を
順次表示させる駆動部と、を有する液晶表示装置であっ
て、 前記表示部に表示される単色画像の色は赤,青,緑を含
み、 前記駆動部は前記表示部に表示させる偶数個の単色画像
の配列を一単位とした周期的配列に従い前記表示部に順
次単色画像を表示させる液晶表示装置。 - 【請求項6】請求項5において、 前記駆動部は前記表示部に表示させる単色画像のうち一
つの単色画像を表示する期間、光源からの光を画素に照
射しない若しくは光を観測者に視認させない液晶表示装
置。 - 【請求項7】請求項6において、 前記表示部に光を入射しない若しくは観測者に観測させ
ない前記単色画像を表示する期間に前記画素に印加され
る電圧が、補正電圧である液晶表示装置。 - 【請求項8】請求項7において、 前記補正電圧の電圧値が、前記補正電圧の存在する周期
的配列中において前記表示部へ印加される電圧値の和の
逆極性電圧にほぼ等しい液晶表示装置。 - 【請求項9】請求項8において、前記光が入射されない
若しくは観測者に光を観測させない単色画像の表示期間
が、他の単色画像を表示する時間のα倍であり、該αは
2−Vmin/Vmax以上であり、前記補正電圧が前記一周
期配列中における前記表示部に印加される電圧値の和の
逆極性電圧のα分の一にほぼ等しい液晶表示装置。 - 【請求項10】請求項2において、 前記駆動部から画素に印加される電圧の極性は順次表示
される単色画像毎に任意に制御され、 前記特定の一色の単一画像に印加される電圧が同極性と
なる液晶表示装置。 - 【請求項11】請求項10において、 前記各画素に印加される電圧値の一周期的配列中におけ
るそれぞれの極性は、前記一周期的配列の間に印加され
る電圧値の和が最も小さくなるように決定される液晶表
示装置。 - 【請求項12】請求項11において、 前記周期的配列の間に印加される電圧値の和の極性が前
記周期的配列毎に逆極性となる液晶表示装置。 - 【請求項13】請求項1又は5において、 前記駆動部が、発光ダイオードをマトリクス状に配置し
た発光ダイオードアレイと、 前記各発光ダイオードに対応して配置し、該各発光ダイ
オードから発せられた光をそれぞれ集光する第1のレン
ズをマトリクス状に複数配置した第1のレンズアレイ
と、 前記各第1のレンズに対応して配置し、該第1のレンズ
アレイにより集光された光を特定の領域に広げ、かつ重
畳して照射するように配置した第2のレンズアレイを複
数配置した第2のレンズアレイとを有する液晶表示装
置。 - 【請求項14】複数の画素から形成される表示部と、 前記表示部に単色画像を順次表示させる駆動部と、を有
する液晶表示装置であって、 前記駆動部が前記表示部に表示させる単色画像の色は、
赤,青,緑の三原色のいずれかで、 前記駆動部は2n個(nは2以上の整数)のサブフレー
ム期間により一フレーム期間を構成した液晶表示装置。
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