JP3891000B2

JP3891000B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法

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Publication number: JP3891000B2
Application number: JP2002038477A
Authority: JP
Inventors: 稔康江口
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003241164A

Description

【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３原色に対応する単色画面を高速に切り替えて表示するフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置と、その駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置のカラー化の手段として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の画面表示をそれぞれ行う３枚の液晶パネルを用いる３板方式と、１枚の液晶パネル上にあらかじめ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタを配置した単板方式が広く使用されている。
【０００３】
このうち、３板方式では、パネルへの照射光の色分解およびパネルからの出射光の色合成のための光学系が必須となり、小型軽量化が困難である。一方、単板方式では、カラーフィルタのコストが高いうえに、一つのカラー画素を得るために赤色、緑色、青色の各色に対応する３つの画素が必要となるため、実際の解像度は１／３になる。
【０００４】
これに対し、新たな液晶表示装置のカラー化の手段として、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が注目されている。フィールドシーケンシャル方式では、赤色、緑色、青色の画像信号を順次供給して、液晶パネルの表示面全体を各色の画像ごとに順次切り替え、これにあわせて液晶表示面に照射する光源を、赤色光、緑色光、青色光と高速で切り替える表示方式である。表示面全体で単色画像を順次切り替えて表示するため、面順次方式とも呼ばれている。各色光に対応する残像は網膜上で合成され、人間の眼にはカラー画像として認識される。
【０００５】
図６は、マイクロディスプレイあるいはミニチュアディスプレイと称する液晶パネルを用いる、フィールドシーケンシャル方式の一般的な液晶表示装置の構造を示す。図６（ａ）は直視型の液晶表示装置、図６（ｂ）は投射型の液晶表示装置である。
【０００６】
従来のフィールドシーケンシャル型液晶表示装置１００，１２０は、おおまかに、光源（１０８、１２８）と、偏光ビームスプリッタ１０３と、単一の液晶パネル１０１と、拡大／投射光学系（１０９、１２９）を含む。直視型でも投射型でも、光源から発せられた光の一部が偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、液晶パネル１０１面に導かれる。液晶パネル１０１で光変調を受けて反射された光の一部は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過して拡大／投射光学系に導かれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、このような従来の液晶表示装置の液晶パネルと光源の駆動状態を示す図である。フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、図８に示すように、水平方向に走る走査線Ｇ（Ｇ１，Ｇ２…）と垂直方向に走る画像信号線Ｄ（Ｄ１，Ｄ２…）の各交差部分に液晶パネルを構成する画素（ＰＩＸ）が配置されている。列信号電極駆動回路１３２からは、単色の画像信号が画像信号線Ｄを介して供給され、行走査電極駆動回路１３３からは、走査信号が走査線Ｇを介して供給される。行走査電極駆動回路１３３によって、走査線Ｇが順次選択され、これと同期して、列信号電極駆動回路１３２によって、走査線単位で各画素へ単色の画像信号が供給され、すべての走査線Ｇで単色の画像信号の供給が完了した時点で、同期信号（ＳＹＮＣ）の入力を受け、各画素に供給された画像信号に対応する電荷が各液晶セルに同時に書き込まれる。ここで、液晶セルとは、液晶パネルにおいて、表示単位となる一画素分の構成（基板、電極および液晶層など）を意味する。この電荷の書き込みにより、パネル全体に一度に画面が表示される。しかし、液晶は瞬時に動くことができず、画像信号に対応する所定の配列状態に安定するまでに一定の応答期間を必要とする（以下、電荷の書き込みから液晶の配列状態が安定するまでの期間を応答期間という）。
【０００８】
このため、図７に示すように、液晶パネルの液晶表示面が赤色画像信号に対応して安定した配列状態になったところで、光源から赤色光（Ｒ）が照射される。その後、同じ液晶パネルの液晶表示面に緑（Ｇ）の画像信号が書き込まれる間、液晶が緑色画像信号に対して安定した配列状態になるまで(応答中)、光源はいったん消灯される。表示画像の混色や、これにともなうコントラストの低下を避けるためである。
【０００９】
このような駆動方式では、画像表示中、光源からの色光が照射されない時間が所定間隔で発生し、液晶画面の高輝度化の妨げとなる。さらに、従来のフィールドシーケンシャル駆動では、赤色、緑色、青色の画像を表示面全体で順次切り替えて表示することで、人間の眼には３色画像が合成されたカラー画像として認識されるが、各色画像の繰り返し周期が長いと、３色画像が合成されて認識されないカラーブレイクダウン(色割れ)現象が発生する。
【００１０】
これを解決するには、各色画像の繰り返し周期を短くすればよいが、前述のように、液晶は瞬時には動くことができず、画像信号に対応する所定の配列状態に安定するまでにどうしても一定の応答時間を必要とする。したがって、従来の液晶表示装置の構成では、各色の画像表示の周波数を上げることは困難であり、カラーブレイクダウンを避けることができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、高輝度化を可能とし、カラーブレイクダウンを効果的に防止することのできる液晶表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる液晶表示装置は、赤、緑、青の各色光に対応した画像を所定のタイミングかつ色順で交互に形成する第１および第２の液晶パネルと、前記各色光を前記所定のタイミングかつ色順で出射する光源と、前記光源から出射された色順で交互に、前記色光を偏光方向の異なる第１の偏光光又は第２偏光光に変換して出射する偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射した前記第１の偏光光を反射して前記第１の液晶パネルに導き、前記第１の液晶パネルに形成された画像により光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第２の偏光光として取り出された戻り光を透過して後段の結像光学系に出射し、また前記偏光変換手段から出射した前記第２の偏光光を透過して前記第２の液晶パネルに導き、前記第２の液晶パネルに形成された画像により光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第１の偏光光として取り出された戻り光を反射して前記後段の結像光学系に出射するビームスプリッタとを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、光源の消灯ロスが解消され高輝度化が可能になる。また、消灯期間をなくすことにより、単色光による切り替え表示の繰り返し周波数を２倍にし、カラーブレイクダウンを防止することができる。
【００１４】
好ましくは、上記構成において、前記第１および第２の液晶パネルは、所定ピッチでマトリクス状に配列された画素を有し、前記第１および第２の液晶パネルの画素の配列は、水平方向と垂直方向の少なくとも一方向に、互いに前記所定ピッチの１／２だけずれて配置する。
【００１５】
この構成によれば、高輝度化に加えて画像の解像度も向上し、高画質のカラー表示が可能になる。
【００１６】
請求項２に係わる液晶表示装置の駆動方法は、請求項１の構成において、前記第１および第２の液晶パネルに、赤、緑、青の各色光に対応した画像を所定のタイミングかつ色順で交互に形成し、前記所定のタイミングかつ色順で、前記光源から前記画像の色に対応する色光を出射し、前記偏光変換手段において、前記色光を前記光源から出射された順に交互に偏光方向の異なる第１の偏光光又は第２偏光光に変換し、前記偏光変換手段で変換された前記第１の偏光光を前記ビームスプリッタで反射して前記第１の液晶パネルに導き、前記第１の液晶パネルに形成された前記画像で光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第２の偏光光として取り出した戻り光を前記ビームスプリッタを透過させて後段の結像光学系に出射し、また前記偏光変換手段から出射した前記第２の偏光光を前記ビームスプリッタで透過して前記第２の液晶パネルに導き、前記第２の液晶パネルに形成された前記画像で光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第１の偏光光として取り出した戻り光を前記ビームスプリッタで反射して前記後段の結像光学系に出射する動作を含む駆動方法であって、前記第１および第２の液晶パネルの一方で画像を形成する間、前記第１および第２の液晶パネルの他方に形成された画像に対応する色光を取り出して出射する動作を交互に繰り返すことにより、前記後段の結像光学系に異なる色の画像を順次表示することを特徴とする。
【００１７】
上記駆動方法によれば、光源の消灯ロスが解消され高輝度化が可能になる。また、消灯期間をなくすことにより、単色光による切り替え表示の繰り返し周波数を２倍にし、カラーブレイクダウンを防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる液晶表示装置およびその駆動方法の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１および図２は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。このうち、図１は直視型液晶表示装置１０を示し、図２は投射型液晶表示装置２０を示す。
【００２０】
図１に示す直視型液晶表示装置１０は、光源としてのＬＥＤ１８、第１の液晶パネル１１ａ、第２の液晶パネル１１ｂ、偏光板１５、９０°偏光変換器１７、偏光ビームスプリッタ１３を含む。第２の液晶パネル１１ｂは、偏光ビームスプリッタ１３を間に挟んで、第１の液晶パネル１１ａと直角に位置する。以下、適宜に、３色のＬＥＤ１８や後述の白色ランプ２８を“光源”と総称する。
【００２１】
第１および第２の液晶パネル１１a、１１ｂは、図８に示すようなフィールドシーケンシャル方式の液晶パネルである。本実施形態では、赤、緑、青の各色の単色画像に対応する画像信号が、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂに交互に供給され、異なる色の単色画像が交互に形成される。たとえば、第１の液晶パネル１１ａに赤の画像信号が供給され対応する電圧印加を受けて液晶が安定状態になるまでの間、第２の液晶パネル１１ｂには青色の画像が安定に形成されている。そして、第１の液晶パネル１１ａに赤色の単色画像が安定に形成されたところで、第２の液晶パネル１１ｂには、次の緑の画像信号が供給され、緑画像を形成する準備がなされる。このように、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂ上には、電圧印加により液晶状態が安定するタイミングで、赤、緑、青の単色画像が交互に形成される。
【００２２】
ＬＥＤ１８は、３原色の単色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を順次切り替えて照射する。ＬＥＤ１８の照射切り替えのタイミングは、液晶状態が安定して第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂ上に交互に画像が形成されるタイミングと同期し、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂ上に形成された画像の色に対応する単色光が照射される。たとえば、第１の液晶パネル１１ａに赤色画像が安定に形成されたときに、光源は赤色光を照射する。この間、第２の液晶パネル１１ｂには、次の色の画像、たとえば緑の単色画像を形成するための準備がなされている（応答期間）。
【００２３】
偏光板１５は、ＬＥＤ１８から発せられた単色光を、平面偏光に整える。９０°偏光変換器１７は、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂの駆動タイミングと同期して、平面偏光にされた偏光面の方向を、９０°変換して、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を交互に出力する。以下、単色光のＳ偏光成分、Ｐ偏光成分を、それぞれＳ偏光光、Ｐ偏光光と称する。偏光板１５と９０°偏光変換器１７は、本実施形態における偏光変換手段を構成する。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ１３は、９０°偏光変換器１７と、第１、第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂとの間に位置し、９０°偏光変換器１７から出力された単色光を、その偏光面の方向、すなわちＳ偏光光かＰ偏光光かに応じて、第１の液晶パネル１１ａと第２の液晶パネル１１ｂのいずれかに導く。
【００２５】
具体的には、ＬＥＤ１８から発せられた第１の単色光（たとえばＲ）が、偏光板１５と９０°偏光変換器１７を経た結果、図１に両方向の矢印で示すＳ偏光光として出力されたとする。この場合、偏光ビームスプリッタ１３は、このＳ偏光光を反射して、第１の液晶パネル１１ａへ導く。このとき、第１の液晶パネル１１ａには、ＬＥＤ１８から発せられた単色光に対応する画像が形成されている。Ｓ偏光光は第１の液晶パネル１１ａで光変調を受けて反射され、戻り光はＰ偏光光となる。Ｐ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１３をそのまま通過して、拡大光学系１９へ導かれる。
【００２６】
ＬＥＤ１８から発せられる光が、画像形成のタイミング、すなわち第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂの駆動タイミングで、第２の単色光（たとえばＧ）に切り替えられると、９０°偏光変換器１７は、ＬＥＤ１８の切り替えタイミングと連動して、偏光板１５を経た光の偏光面の方向を再度９０°変換し、今度はＰ偏光光のみを出力する。偏光ビームスプリッタ１３は、このＰ偏光光をそのまま通過させ、第２の液晶パネル１１ｂに導く。このとき、第２の液晶パネル１１ｂには、第２の色光（Ｇ）に対応する画像が形成されている。Ｐ偏光光は、第２の液晶パネル１１ｂで光変調を受けて反射され、戻り光はＳ偏光光となる。戻り光は、偏光ビームスプリッタ１３で反射されて、同じく、拡大光学系１９へ導かれる。
【００２７】
ＬＥＤ１８からの光は、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂの駆動タイミングに同期して、さらに第３の単色光（Ｂ）に切り替えられ、９０°偏光変換器１７による偏光面の方向の切り替え動作によって、Ｓ偏光光として取り出される。偏光ビームスプリッタ１３は、この光を、青色画像が形成されている第１の液晶パネル１１ａに導く。戻り光は、偏光ビームスプリッタ１３を通過して、拡大光学系１９へと導かれる。
【００２８】
拡大光学系１９は、液晶パネル１１ａ、１１ｂから交互に供給される単色光像を表示する。これら３色の単色光像は、人間の網膜上において一つに結像する。各色の切り替え速度はきわめて速いので、３原色の像が網膜上で合成され、カラー画像として認識される。
【００２９】
図２の投射型の液晶表示装置２０は、基本的に図１の直視型液晶表示装置１０と同様の構成をとる。ただし、光源として、単一の白色ランプ２８と、白色ランプ２８からの照射光を３原色に色分解する色分解フィルタ２７を有する。また、投射光学系２９を出射した光像は、スクリーン３０上に投射される。
【００３０】
図１、図２のいずれの構成においても、第１、第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂに交互に画像が形成されるタイミングと同期して、光源から照射される単色光が切り替えられる。さらにこのタイミングに連動して、偏光板１５と９０°偏光変換器１７とで、単色光の偏光面の方向を変換制御する。制御された偏光面の方向に応じて、偏光ビームスプリッタ１３は、各色の単色光を、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂに交互に導く。
【００３１】
９０°偏光変換器１７は、たとえば、（１）液晶分子の配列を９０°ねじったネマティック（ＴＮ）液晶の旋光性の変化、（２）高速応答する強誘電性液晶パネルの複屈折性の変化、（３）圧電性結晶の複屈折の変化、などを利用して実現することができる。
【００３２】
ＴＮ液晶の旋光性の変化を利用する場合、９０°偏光変換器１７は、たとえば２枚の透明電極と、その間に充填されたＴＮ液晶とで構成される。液晶パネルの駆動タイミングおよび光源の色光の切り替えタイミングに合わせて、９０°偏光変換器１７の透明電極への電圧印加を制御することで、入射光の偏光面の方向を切り替えることができる。
【００３３】
たとえば、図１に示すように、手前の偏光板１５で光の振動方向（偏光軸）が紙面に垂直な平面偏光（Ｐ偏光）に揃えられた場合、ＴＮ液晶を用いた９０°偏光変換器１７に入射したＰ偏光光は、電圧印加のない状態で、偏光面の方向が９０°ねじれる。したがって、９０°偏光変換器１７を出るときは、双方向矢印で示されるＳ偏光光に変換され、さらに偏光ビームスプリッタ１３で反射されて、第１の液晶パネル１１ａに導かれる。一方、電圧が印加され、９０°偏光変換器１７を構成するＴＮ液晶分子の方向が垂直方向に並ぶと、９０°偏光変換器１７への入射光がそのままの状態（Ｐ偏光光）で透過し、偏光ビームスプリッタ１３を透過して、第２の液晶パネル１１ｂに導かれる。
【００３４】
このようなＴＮ液晶を利用した９０°偏光変換器１７は、作製が簡単で、取り扱いも容易である。
強誘電性液晶パネルを使用する場合は、液晶分子の自発分極を利用するため、より高速の切り替え動作が可能になる。圧電性結晶を利用する場合は、圧電素子の伸縮方向の変化に基づき、偏光面の方向を切り替える。
【００３５】
このように、偏光板１５、９０°偏光変換器１７、偏光ビームスプリッタ１３を用いて、ＬＥＤ１８から照射された各色光を、第１の液晶パネル１１ａと、第２の液晶パネル１１ｂに交互に導いて、液晶表示面に形成された単色画像を照射する。この動作の詳細については後述する。
【００３６】
第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂは、水平および垂直方向にマトリクス状態に配置される画素アレイ（基板上に形成された電極構造）を有する。このような液晶パネルとしては、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に通常使用されるパネル、たとえば図８に示したアクティブマトリクス型液晶パネルを用いることができる。
【００３７】
図３は、アクティブティグマトリクス型液晶パネルを構成する１画素（図８の画素ＰＩＸに相当する）の等価回路を示す。各画素は、液晶セルＬＣ、第１トランジスタＴＲ１、第２トランジスタＴＲ２、および電荷蓄積用コンデンサＣを有する。液晶セルＬＣはたとえば透明なＩＴＯ共通電極と、共通電極に対向する画素電極（反射電極）と、これらの電極間に充填された液晶層で構成される。
【００３８】
第１トランジスタＴＲ１のゲートは、図３で水平方向（Ｘ方向）に走る走査線（ＳＣＡＮ）に接続される。第１トランジスタＴＲ１のソースは、垂直方向（Ｙ方向）に走る画像信号線（ＶＩＤＥＯ）に接続され、ドレインはコンデンサＣに接続される。
【００３９】
第２トランジスタＴＲ２のゲートは、同期信号線ＳＹＮＣに接続され、ソースはコンデンサＣに、ドレインは液晶セルＬＣに接続される。
【００４０】
液晶パネルへの画像信号の書き込みは、線順次走査で行われる。すなわち、走査線に接続された第１トランジスタＴＲ１のゲートに走査信号を印加するとともに、画像信号線に単色画像に対応する画像信号ＶＩＤＥＯを供給すると、選択された走査線上に位置する横１列の画素のコンデンサＣに、画像信号が書き込まれる。
【００４１】
この動作を走査線ごとに繰り返し、すべての走査線でコンデンサＣへの書き込みが終了した時点で、すべての画素に一度に同期信号を印加する。第２トランジスタＴＲ２のゲートに同期信号が印加されることにより、コンデンサＣに蓄積されていた単色画像に対応する電荷が、一度に液晶セルＬＣに書き込まれ、画面全体への単色画像の書き込みが完了する。
【００４２】
この動作を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各単色画像について、第１の液晶パネル１１ａと第２の液晶パネル１１ｂを交互に用いて繰り返す。上述したように、光源は、液晶表示面に書き込まれた単色画像の色に対応する色の光を、順次切り替えて照射する。図１の直視型液晶表示装置１０であれば、赤、緑、青のＬＥＤ１８を順次点灯、消灯させる。図２の投射型液晶表示装置２０であれば、色分解フィルタ２７を回転させて、白色ランプ２８から三色光を生成する。光源の切り替えに連動して、偏光変換手段（１５、１７）と偏光ビームスプリッタ１３とで、照射光を第１の液晶パネル１１ａと第２の液晶パネル１１ｂに交互に導く。
【００４３】
図４は、図１に示す直視型液晶表示装置１０の動作を説明するための図である。第１の液晶パネル１１ａの液晶セルＬＣに赤色（Ｒ）の画像信号に対応する電圧が印加され、液晶の配向状態が赤画面を示す状態になっている。このとき、光源では赤色（Ｒ）のＬＥＤ１８が点灯される。ＬＥＤ１８から照射された赤色の単色光は、偏光板１５と、９０°偏光変換器１７を経ることによって、Ｓ偏光光のみが取り出され、偏光ビームスプリッタ１３により第１の液晶パネル１１ａへ導かれる。これにより、第１の液晶パネル１１ａに形成された赤色に対応する画像が照射される。第１の液晶パネル１１ａで光変調を受けて反射した戻り光は、偏光ビームスプリッタ１３を介して拡大光学系１９に導かれる。
【００４４】
この間に、第２の液晶パネル１１ｂでは、次の画像信号、すなわち緑色（Ｇ）の画像信号が液晶セルＬＣに印加され、液晶の配向が緑画像を示す状態へと移行する過程にある。図４の応答中（応答期間）である。
【００４５】
第２の液晶パネル１１ｂの液晶が完全に緑画像に対応する状態に配向すると、光源は、緑色（Ｇ）のＬＥＤ１８に切り替えられる。緑色の照射光は、偏光板１５と９０°偏光変換器１７によって、その偏光面の方向が９０°変換され、Ｐ偏光光だけが取り出される。緑色光のＰ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過して、第１の液晶パネル１１ａと９０°の角度を成して配置される第２の液晶パネル１１ｂに導かれる。これにより、第２の液晶パネル１１ｂ上に形成されていた緑色に対応する画像が照射され、第２の液晶パネル１１ｂで光変調を受けて反射した戻り光が拡大光学系１９に導かれる。
【００４６】
この間に、第１の液晶パネル１１ａでは、次の画像、すなわち青色（Ｂ）の画像信号が液晶セルに印加され、液晶の配向が青色画像に対応する状態へと移行する。液晶の配向が完全に揃ったところで、光源が青色ＬＥＤに切り替えられる。青色の単色光は、偏光変換手段（１５、１７）を経ることにより、その偏光面が９０°もとの方向へ変換され、Ｓ偏光光だけが取り出され、偏光ビームスプリッタ１３により、第１の液晶パネル１１ａに導かれる。
【００４７】
この動作を順次繰り返す。液晶パネル上での単色画像の書き込み完了のタイミングで、光源から照射する単色光の色を切り替え、偏光変換手段（１５、１７）により、照射光の偏光面を９０°変換して、偏光ビームスプリッタ１３を介して、第１の液晶パネル１１ａと第２の液晶パネル１１ｂを交互に照射する。図２に示す投射型液晶表示装置２０を用いる場合は、液晶パネル上の画面切り替えのタイミングで、色分解フィルタ２７を回転させ、形成された単色画像の色に応じて単色光の色を切り替える。
【００４８】
上記のような液晶表示装置の構成と動作によれば、一方の液晶パネルが画像信号に対応して所定の配向状態に安定するまでの応答期間に、他方の液晶パネルで画像表示が可能になるので、応答期間に対応する光源のロス（消灯）期間をなくすことができ、高輝度のカラー画像を得ることができる。
【００４９】
また、２枚の液晶パネルを交互に駆動し、必ずいずれか一方で画面表示を行い、かつ、順次異なる色の画像を交互に表示することから、画像表示の周波数を２倍にすることができる。この結果、カラーブレイクダウンの発生が抑制され、画質の鮮明度を向上させることができる。
【００５０】
図５は、図１または図２の液晶表示装置において、解像度をさらに向上する構成を説明するための図である。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂの画素アレイの位置関係が合致する場合、２枚の液晶パネルを間断なく交互に駆動することにより、画像表示の周波数は２倍になり、かつ高輝度化が図られるが、画面の解像度自体は、１枚の場合と同じである。
【００５２】
そこで、図５（ｂ）に示すように、所定の角度（たとえば９０°）を成して配置される第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂの画素配列を、水平方向、垂直方向ともに１／２画素ピッチだけずらして配置する。
【００５３】
たとえば、画素アレイの水平方向への画素ピッチをＰx、垂直方向への画素ピッチをPyとすると、第２の液晶パネル１１ｂの画素３１は、第１の液晶パネルの画素３１に対して、水平方向にPx／２、垂直方向にPy／２だけシフトした関係になる。この場合、画素ピッチとは、隣接する画素の中心間距離をいう。
【００５４】
本実施形態に係わる液晶表示装置では、第１および第２の液晶パネル１１ａ、１１ｂに異なる色の単色画像を交互に形成し、画面および光源を高速で切り替えることにより、見る者の網膜上にカラー画像を合成する。したがって、２枚の液晶パネルの画素アレイを互いに１／２画素ピッチずらして配置することにより、合成されて観察される像は、水平方向、垂直方向にそれぞれ擬似的に２倍の解像度にすることが可能になる。
【００５５】
この場合、第２の液晶パネル１１ｂには、第１の液晶パネル１１ａの駆動に使用した画素から水平方向、垂直方向ともに１／２画素ピッチずらした位置の画素に、次の色の画素信号が供給される。
【００５６】
たとえば、第１の液晶パネル１１ａにおいて、表示しようとする画面の奇数番目の走査線上にある奇数番目の画素に、赤色の画像信号に対応する電圧が印加されるとする。この場合、次に、第２の液晶パネル１１ｂにおいて、表示しようとする画面の偶数番目の走査線上にある偶数番目の画素に、緑色の画像信号に対応する電圧が印加される。さらにその次に、第１の液晶パネル１１ａにおいて、表示しようとする画面の奇数番目の走査線上にある奇数番目の画素に、青色の画像信号に対応する電圧が印加される。これを順次繰り返す。
【００５７】
図５に示す例では、水平方向、垂直方向ともに１／２画素ピッチ分、ずらして配置しているが、水平または垂直方向のいずれか一方にだけ１／２画素ピッチずらす配置としてもよい。その場合は、シフトさせた方向への解像度が２倍になる。
【００５８】
図５に示す実施形態のように、交互に駆動する２枚の液晶パネルの画素配列を相対的にシフトさせることにより、高輝度化、カラーブレイクダウンの抑制という効果に加え、解像度の向上という効果も得られる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶応答期間の消灯ロスを排除することができるため、画面の高輝度化を実現することができる。また各色画像の繰り返し周期を短くすることができるため、各所の画像表示の周波数を上げることによりカラーブレイクダウンを防止することができる。
【００６０】
さらに、２枚の液晶パネルの画素配列を互いに１／２画素ピッチ分シフトさせることにより、合成カラー画像の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る直視型液晶表示装置の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る投射型液晶表示装置の概略構成図である。
【図３】液晶パネルを構成する画素の等価回路図である。
【図４】液晶表示装置の駆動動作の説明図である。
【図５】液晶パネルの画素配置例を示す図である。
【図６】従来の液晶表示装置の概略構成図である。
【図７】従来の液晶表示装置の駆動動作図である。
【図８】一般的なフィールドシーケンシャル方式の液晶パネルの模式図である。
【符号の説明】
１０、２０液晶表示装置
１１ａ，１１ｂ液晶パネル
１３偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１５偏光板
１７９０°偏光変換器
１８、２８光源
１９、２９光学系

Claims

赤、緑、青の各色光に対応した画像を所定のタイミングかつ色順で交互に形成する第１および第２の液晶パネルと、
前記各色光を前記所定のタイミングかつ色順で出射する光源と、
前記光源から出射された色順で交互に、前記色光を偏光方向の異なる第１の偏光光又は第２偏光光に変換して出射する偏光変換手段と、
前記偏光変換手段から出射した前記第１の偏光光を反射して前記第１の液晶パネルに導き、前記第１の液晶パネルに形成された画像により光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第２の偏光光として取り出された戻り光を透過して後段の結像光学系に出射し、また前記偏光変換手段から出射した前記第２の偏光光を透過して前記第２の液晶パネルに導き、前記第２の液晶パネルに形成された画像により光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第１の偏光光として取り出された戻り光を反射して前記後段の結像光学系に出射するビームスプリッタと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記第１および第２の液晶パネルに、赤、緑、青の各色光に対応した画像を所定のタイミングかつ色順で交互に形成し、
前記所定のタイミングかつ色順で、前記光源から前記画像の色に対応する色光を出射し、
前記偏光変換手段において、前記色光を前記光源から出射された順に交互に偏光方向の異なる第１の偏光光又は第２偏光光に変換し、
前記偏光変換手段で変換された前記第１の偏光光を前記ビームスプリッタで反射して前記第１の液晶パネルに導き、前記第１の液晶パネルに形成された前記画像で光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第２の偏光光として取り出した戻り光を前記ビームスプリッタを透過させて後段の結像光学系に出射し、
また前記偏光変換手段から出射した前記第２の偏光光を前記ビームスプリッタで透過して前記第２の液晶パネルに導き、前記第２の液晶パネルに形成された前記画像で光変調を受けて反射され、前記画像に対応する色光の第１の偏光光として取り出した戻り光を前記ビームスプリッタで反射して前記後段の結像光学系に出射する動作を含む駆動方法であって、
前記第１および第２の液晶パネルの一方で画像を形成する間、前記第１および第２の液晶パネルの他方に形成された画像に対応する色光を取り出して出射する動作を交互に繰り返すことにより、前記後段の結像光学系に異なる色の画像を順次表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。