JP4583483B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の更なる目的は、現在の家庭用テレビの主流である液晶ディスプレイを使用して良質な3D映像を与える表示装置を提供することを目的とする。
本発明のLCD表示器は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、分極遮蔽型スメクチック液晶表示デバイス(PSS−LCD)を使用したアクティブマトリクス方式のLCD表示器であって;該表示器が、10ms以下の前記画像書替え周期に対し、線順次駆動により表示画像を更新する際の光学応答待ち時間を100μs〜1msとする高速応答が可能で;表示画像の更新が完了した後、固定した(変化しない)画像が表示される期間を0.5ms以上得ることが可能であり;該画像書替えのため前記液晶パネルの走査ドライバが前記液晶パネル全体を走査するために要する時間(Ts)が、前記画像書替え周期(Tc)より短く;且つ、前記表示器を構成する各画素の大きさをaμm×bμmとした場合、各TFT画素の画素静電容量C(F)が、17.708ab×10−18 F ≦C ≦ 35.416ab×10−18 Fの範囲であることを特徴とするものである。
本発明によれば、更に、アクティブマトリクス方式の液晶表示器と;光の透過と非透過が切替えられる機能を有する部品を右目用と左目用に配置した光シャッターメガネと;前記表示器の画像書替え周期と同期して前記光シャッターメガネの光透過状態/光非透過状態を電気的に切替える制御手段とを有する表示装置であって;前記表示器が、10ms以下の前記画像書替え周期に対し、線順次駆動により表示画像を更新する際の光学応答待ち時間を100μs〜1msとする高速応答が可能であって;表示画像の更新が完了した後、固定した(変化しない)画像が表示される期間を0.5ms以上得ることが可能な液晶パネルを含み;且つ、該画像書替えのため前記液晶パネルの走査ドライバが前記液晶パネル全体を走査するために要する時間(Ts)が、前記画像書替え周期(Tc)より短く、前記光シャッターメガネが、前記表示器が表示する画像に合わせて右目用部品および左目用部品の光透過状態/光非透過状態を、前記表示器の前記画像切り替えと同期するよう前記制御手段が切り替えることにより、前記表示器が前記切り替え周波数毎に切替える画像群の一部のみを右目および左目に見せるように制御することを特徴とする表示装置が提供される。
本発明によれば、更には、現在の家庭用テレビの主流である液晶ディスプレイを使用して良質な3D映像を与える表示装置が提供される。
本発明の技術内容を述べる前に、まず、本発明で極めて重要な概念である、LCDの画面書換えについて、その定義等を明確にする。
本発明は、まず第1に右目用画像、左目用画像を基本となる2次元画像として用意する上で、以下の2つの基本的要因を基として実施される。ひとつは、容量負荷である液晶の画素電極に電荷を供給するTFT自体の高速応答化(TFTを高速にチャージアップし、液晶を駆動するに充分な電位を与える)、他は、液晶自体の高速応答化である。
液晶の平均の誘電率:ε=15
真空の誘電率:ε0=8.854×10−12 F/m
TV用LCDの一般的電極面積(RGB副画素):S=300μm×100μm
更に、一般的なTFTの設計におけるストレージキャパシタンス(Cst)は、
Cst=1.0Clc to 2.0Clc・・・・<2>
であるため、実際のTFTに対する負荷としての容量は、2.28〜3.42 pFとなる。
(b) TFT−LCDのパネルギャップ: 2μm
(c) 真空の誘電率:ε0=8.854×10−12 F/m
(d) PSS液晶の誘電率:ε: 4 ≦ ε ≦ 8
(e) 各TFTの画素容量:C
C=εε0 S/d=4.427 a b ε×10−18 F
本発明に関わる画素静電容量の測定方法は、幾つか可能であるが、最も一般的な測定方法を以下に記載する。
空パネルの作成方法は、一般の液晶パネルと同様、その液晶駆動モードに準拠して準備する。ここでは、一例として、TN(ツイステッドネマティック)液晶パネルを用いて説明する。市販のLCD用ポリイミドを固形分濃度を2%とし、スピンコーティングにより塗布後、ホットプレート上で乾燥した後、200℃、1時間焼成する。室温にした後、ポリイミド表面を一方向にラビングする。なお、一方の基板のラビング方向と、これと対を成す他方の基板のラビング方向は、互いに85度とする。ラビング後、平均粒径4.2ミクロンのプラスチック製スペーサーボールをドライ法で基板上に散布する。散布密度は平均的に、1平方ミリメートルあたり、30個とする。
または2個のメガネの一方の光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Bを表示する周期のなかで前記走査ドライバが前記液晶パネル全体の走査を終えた時から前記走査ドライバが画像Aの走査を始める前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御することを特徴とするものである。
上記の如く液晶表示装置を構成することにより、応答速度が数百μsと速い液晶表示器と、該液晶表示器に表示する左あるいは右目用画像の表示方法と、該表示器の画像表示とシャッターメガネの開閉タイミングにより、左右の目にそれぞれ反対の映像が入ることで発生するクロストークが少なくでき、またシャッターメガネの開口率(映像の光利用効率)(開口時間比率)が高くでき、良質な3D映像が得られる。
図1は本発明の一実施例を示す模式構成図であり、液晶表示装置を示している。図1中、1aはバックライト、1bは液晶パネル、1cはデータドライバ、1dはスキャンドライバ、1eは光シャッターメガネ、1fは光シャッターメガネ制御回路、1gは液晶表示器と光シャッターメガネの同期信号、1hはシャッターメガネ制御信号である。バックライト1aは液晶パネル1bに光を照射するためのものであり、冷陰極管やLEDなどを光源とし拡散板やプリズムシートなどの光学シート、光源用電源などから構成されている。
次に液晶パネルの映像書替えと光シャッターメガネの透過、遮断の切替えタイミングについて説明する。図5Aおよび図5Bは、その一実施例(A)である態様[8]を説明するものである。図中、図5A中の記号5aは、液晶パネル1bの画像データ書替えの走査方向を示している。図中、図5Bは横軸を時間として、液晶パネルに書き込まれる画像が何であるか、またその画像書替え走査の時間との関係、光シャッターメガネの光透過および遮断の切替えタイミングを説明している。
ここで、図5B以下では、SXGA(1280×1024 画素)画像を、画面書換え周期8.34msで駆動した場合を説明する。
図5Bでは、画面書換え周期中に、同一の画像データによる2回の走査を行う。
左目用画像1の書替え走査期間では、前のフレームが右目用画像を順次書換えるため、該走査期間が終了するまでは液晶パネルの表示画像が右目用と左目用が混在した状態であり、右目、左目ともに観察することはできない。
この走査期間は、画面の走査時間を常に一定にする駆動方法では、画面書換え周期の1/2の時間であり、4.17msである。
ただし、ここでの説明は一例であり、左目用画像1の走査期間と、右目用画像2の走査期間が同じである必要はない。
画寮サイズを300μm × 100μm、画素静電容量を、8pFとした場合のアモルファスシリコンTFTライン駆動についてシミュレーションを行った。ゲート長は4μmとし、0Vから5VまでTFTがチャージされるまでの時間をシミュレ−トした結果、5Vに対し99.8%、すなわち4.99Vまで充電される時間は、30.8マイクロ秒となる。すなわち、このようなTFTで画素を駆動する場合、本発明が対象とする1,000ライン程度のライン数を100Hz以上のフレーム周波数で駆動するには、1ラインのチャージに与えられる時間は1/1000×1/100=10(マイクロ秒)以下となり、30.8マイクロ秒である所要チャージ時間より短く、充分なチャージが出来ないことが判明した。
市販の120Hzフレーム周波数駆動のいわゆる液晶テレビを用い、フレームを60Hz、60Hzに分離し、最初の60Hz(16.7ms)で、右目用画像を形成し、次の60Hz(16.7ms)で左目用画像を形成し、本発明の請求項1に記載の液晶シャッターメガネのスイッチングと同期させて3次元画像を確かめた。その結果、左右両画像の切り替えが不充分で、いわゆる左右画像のクロストークが明白に観測された。
Claims (15)
- 分極遮蔽型スメクチック液晶表示デバイス(PSS−LCD)を使用したアクティブマトリクス方式のLCD表示器であって;
該表示器が、10ms以下の画像書替え周期に対し、線順次駆動により表示画像を更新する際の光学応答待ち時間を100μs〜1msとする高速応答が可能で;表示画像の更新が完了した後、固定した(変化しない)画像が表示される期間を0.5ms以上得ることが可能であり;該画像書替えのため前記液晶パネルの走査ドライバが前記液晶パネル全体を走査するために要する時間(Ts)が、前記画像書替え周期(Tc)より短く;且つ、
前記表示器を構成する各画素の大きさをaμm×bμmとした場合、各TFT画素の画素静電容量C(F)が、17.708ab×10−18 F ≦C ≦ 35.416ab×10−18 Fの範囲であることを特徴とするLCD表示器。 - 請求項1に記載のアクティブマトリクス方式のLCD表示器と;光の透過と非透過が切替えられる機能を有する部品を右目用と左目用に配置した光シャッターメガネと;前記表示器の画像書替え周期と同期して前記光シャッターメガネの光透過状態/光非透過状態を電気的に切替える制御手段とを有する表示装置であって;
前記表示器が、10ms以下の前記画像書替え周期に対し、線順次駆動により表示画像を更新する際の光学応答待ち時間を100μs〜1msとする高速応答が可能であって;表示画像の更新が完了した後、固定した(変化しない)画像が表示される期間を0.5ms以上得ることが可能な液晶パネルを含み;且つ、該画像書替えのため前記液晶パネルの走査ドライバが前記液晶パネル全体を走査するために要する時間(Ts)が、前記画像書替え周期(Tc)より短く、
前記光シャッターメガネが、前記表示器が表示する画像に合わせて右目用部品および左目用部品の光透過状態/光非透過状態を、前記表示器の前記画像切り替えと同期するよう前記制御手段が切り替えることにより、前記表示器が前記切り替え周波数毎に切替える画像群の一部のみを右目および左目に見せるように制御することを特徴とする表示装置。 - 前記光学応答待ち時間が100μs〜1msである請求項2に記載の表示装置。
- 前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、液晶パネルと偏光板と少なくとも含む請求項2または3に記載の表示装置。
- 前記光シャッターメガネの前記右目用および左目用部品の液晶パネルが、270°ツイストのネマティック型液晶である請求項4記載の表示装置。
- 前記光シャッターメガネの前記右目用および左目用部品の液晶素子が、πモード型液晶である請求項4記載の表示装置。
- 前記光シャッターメガネの前記右目用および左目用部品の液晶素子が、強誘電型液晶である請求項4記載の表示装置。
- 前記表示器が、10ms以下(100Hz以上)の周期で表示画像を書替え、右目用画像と左目用画像を交互に表示させ、
前記制御手段が、前記光シャッターメガネを前記表示器と同期して切替えて前記表示器が右目用画像を表示しているときは前記光シャッターメガネの前記右目用部品を光透過状態にして、前記左目用部品を光非透過状態にし、
また前記液晶表示器が左目用画像を表示しているときは前記光シャッターメガネの前記左目用部品を光透過状態にして、前記右目用部品を光非透過状態に制御する請求項2または3に記載の表示装置。 - 前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期の中で該液晶パネル全体を2回以上走査し、前記光シャッターメガネの前記右目用部品が、前記表示器が右目用画像を表示する周期の第一番目の走査が終了した時から左目画像を表示する第一番目の走査が始まる前までの期間は光透過状態にし、該期間以外は光非透過状態とし、
前記光シャッターメガネの前記左目用部品が、前記表示器が左目用画像を表示する周期の第一番目の走査が終了した時から右目画像を表示する第一番目の走査が始まる前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項8記載の表示装置。 - 前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期の中で該液晶パネル全体を2回以上走査し、画像書替え周期の少なくとも最後の走査では該液晶パネル全体に黒画像を書込み、
前記光シャッターメガネの前記右目用部品が、前記表示器が右目用画像を表示する周期の第一番目の走査が始まる時から最終の黒画面の走査が終了するまでの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態とし、
前記光シャッターメガネの前記左目用部品が、前記表示器が左目用画像を表示する周期の第一番目の走査が始まる時から最終の黒画面の走査が終了するまでの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項8記載の表示装置。 - 前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期よりも短い時間で該液晶パネル全体を走査し、
前記光シャッターメガネの前記右目用部品が、前記表示器が右目用画像を表示する周期のなかで前記走査ドライバが前記液晶パネル全体の走査を終えた時から前記走査ドライバが左目画像の走査を始める前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態とし、
前記光シャッターメガネの前記左目用部品が、前記表示器が左目用画像を表示する周期のなかで前記走査ドライバが前記液晶パネル全体の走査を終えた時から前記走査ドライバが右目画像の走査を始める前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項8記載の表示装置。 - 前記表示器が、10ms以下(100Hz以上)の周期で表示画像を書替え、それぞれ別の画像Aおよび画像Bを交互に表示させ、
前記制御手段が、前記光シャッターメガネを前記表示器と同期して切替えて前記表示器が画像Aを表示しているときは前記光シャッターメガネの右目用部品および左目用部品をともに光透過状態にし、また前記液晶表示器が画像Bを表示しているときは前記光シャッターメガネの右目用部品および左目用部品をともに光非透過状態に制御し、
または前記制御手段が、前記光シャッターメガネを前記表示器と同期して切替えて前記表示器が画像Aを表示しているときは前記光シャッターメガネの右目用部品および左目用部品をともに光非透過状態にし、また前記液晶表示器が画像Bを表示しているときは前記光シャッターメガネの右目用部品および左目用部品をともに光透過状態に制御する請求項2または3に記載の表示装置。 - 前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期の中で該液晶パネル全体を2回以上走査し、
前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Aを表示する周期の第一番目の走査が終了した時から画像Bを表示する第一番目の走査が始まる前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態とし、
または前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Bを表示する周期の第一番目の走査が終了した時から画像Aを表示する第一番目の走査が始まる前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項12記載の表示装置。 - 前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期の中で該液晶パネル全体を2回以上走査し、画像書替え周期の少なくとも最後の走査では該液晶パネル全体に黒画像を書込み、
前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Aを表示する周期の第一番目の走査が始まる時から最終の黒画面の走査が終了するまでの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態とし、
または前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Bを表示する周期の第一番目の走査が始まる時から最終の黒画面の走査が終了するまでの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項12記載の表示装置。 - 表示装置において、前記表示器の前記液晶パネルが備える走査ドライバが、10ms以下(100Hz以上)の画像書替え周期よりも短い時間で該液晶パネル全体を走査し、
前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Aを表示する周期のなかで前記走査ドライバが前記液晶パネル全体の走査を終えた時から前記走査ドライバが画像Bの走査を始める前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態とし、
または前記光シャッターメガネの前記右目用部品および左目用部品が、前記表示器が画像Bを表示する周期のなかで前記走査ドライバが前記液晶パネル全体の走査を終えた時から前記走査ドライバが画像Aの走査を始める前までの期間は光透過状態にして、該期間以外は光非透過状態となるよう制御する請求項12記載の表示装置。
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