JP4635704B2 - 液晶装置、駆動方法、直視型表示装置及びプロジェクタ - Google Patents
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まず、入力画像信号の1フレーム期間を第1表示期間と第2表示期間とに分割し、液晶表示パネルが第1表示期間経過後に入力画像信号の定める透過率に到達するような強調変換信号を求める。そして、求めた強調変換信号を第1表示期間において前記液晶表示パネルに供給するとともに第2表示期間において入力画像信号を前記液晶表示パネルに供給する。(特許文献1参照)。
この方法によれば、第1表示期間において実際の到達階調輝度に誤差が生じたとしても、第2表示期間において入力画像信号をそのまま液晶表示パネルに供給することによって、前記第1表示期間で生じた誤差を補正(吸収)して、前記入力画像信号の定める透過率(目標階調輝度)に応答到達させることができる。
さらに、特許文献1には、入力画像信号の1フレーム期間内における第1、第2表示期間の割合を任意に設定した液晶装置の構成が開示されている。これにより、液晶表示パネルの光学応答特性に応じて、最適な液晶の応答性、忠実性を実現し、高画質な画像表示を得ることができる。詳細には、特許文献1の図17のように、上述した第2画像表示期間の開始タイミングに比べて第2画像表示期間の開始タイミング(入力画像信号の書込走査タイミング)を早めることで、第2画像表示期間の開始タイミングを早めない場合の表示方式に比べて、所望の階調をできるだけ高速に表示できる。
連続する前記第1フレーム期間と前記第2フレーム期間との合計時間において、前記画素への正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しくなる構成も好ましい。
一般に、表示画像の劣化は大画面になればなるほど目立つ。従って、光変調装置を投写手段によって表示画像を拡大して投写するプロジェクタにおいて、光学応答特性を適切に補償して、所望の階調をできるだけ高速に表示できるようにするとともに、表示画像の劣化の少ない表示を実現できる本発明の液晶装置を光変調装置に用いることは非常に有効である。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図11を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施の形態では、プロジェクタの光変調装置として用いる液晶ライトバルブ(液晶装置)の例を挙げて説明する。
図1は本実施の形態の液晶ライトバルブの概略構成図、図2は図1のH−H’線に沿う断面図である。
本実施の形態の液晶ライトバルブ1の構成は、図1及び図2に示すように、TFTアレイ基板10上に、シール材52が対向基板20の縁に沿うように設けられており、その内側に並行して額縁としての遮光膜53(周辺見切り)が設けられている。シール材52の外側の領域には、データドライバ(データ線駆動回路)201及び外部回路接続端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査ドライバ(走査線駆動回路)104がこの一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。
図3に示すように、本実施の形態における液晶ライトバルブ1の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には夫々、画素電極9と当該画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6a がTFT30のソース領域に電気的に接続されている。本実施の形態の液晶ライトバルブ1は、n本のデータ線6aと4m本の走査線3aとを有している(n,mはともに自然数)。データ線6aに書き込むデータ信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
本実施の形態の液晶ライトバルブ1の駆動回路部60は、図4に示すように、上述のデータドライバ201、走査ドライバ104の他、コントローラ61、第1フレームメモリ62、第2フレームメモリ63の2画面分のフレームメモリ、D/Aコンバータ64を備えて構成されている。
イネーブル信号ENBを走査ドライバ104に供給する。また、コントローラ61は、生成したクロック信号CLKをデータドライバ201に供給するとともに、第1フレームメモリ62又は第2フレームメモリ63から画像信号を読み出し、読み出した画像信号をD/Aコンバータに供給する。
D/Aコンバータ64は、コントローラ61から供給された画像信号をD/A変換してデータドライバ201に供給する。なお、画像信号、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、ドットクロック信号dotclkは、入力画像信号から抽出された情報に基づいて構成される信号であり、ここでは、入力画像信号の1フレーム期間と垂直同期信号Vsyncの周期とは略等しい。
走査ドライバ104の構成は、図5に示すように、コントローラ61からゲート出力パルスDY、クロック信号CLY、反転クロック信号CLY’がそれぞれ入力されるシフトレジスタ66と、シフトレジスタ66から出力された上記各信号が入力される4m個のAND回路67と、AND回路67の各々に接続される4m本の走査線3aを有している。
AND回路67の各々には、ゲートパルス信号線と4種類のイネーブル信号(ENB1,ENB2,ENB3,ENB4)のいずれかとが接続されている。
図7は液晶ライトバルブの動作を説明するためのタイミングチャート、図8は図7中(図7の符号Aの範囲)の要部を取りだして示すタイミングチャートである。
コントローラ61は、図7に示すように、垂直同期信号Vsyncが1回入力されると(1垂直期間中)、入力された垂直同期信号Vsyncに同期してゲート出力パルスDYをシフトレジスタに2回出力する。1回目のゲート出力パルスDY1は第1表示期間における走査開始のスタートパルスであり、2回目のゲート出力パルスDY2は第2表示期間における走査開始のスタートパルスである。そして、このゲート出力パルスDYは、1水平期間毎に1パルスが立ち上がるクロック信号CLYに同期して走査ドライバ104のシフトレジスタ66中をシフト(走査)していく。従って、2回目のゲート出力パルスDY2は、1回目のゲート出力パルスDYがm本分の走査線をシフトした後、シフトレジスタに入力される。
図9において縦軸は走査ドライバを構成する走査線であり、横軸は時間(単位:1水平期間)である。
例えば、ある1水平期間では走査信号G4mに対応する画素に正極性電位の電圧が書き込まれる。次の1水平期間では正極性電位の電圧が書き込まれていた走査信号Gm+1に対応する画素に正極性電位の電圧が書き込まれる。さらに次の1水平期間では正極性電位の電圧が書き込まれていた走査信号G1に対応する画素に負極性電位の電位が書き込まれる。このように、1水平期間毎に各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を複数の走査線の一部を飛び越しつつ行われる書き込み動作が、1垂直期間走査しながら繰り返し実行される。そして、次の1垂直期間では、前の1垂直期間とは逆の極性が出力されながら、同じように、複数の走査線の一部を飛び越しつつ行われる書き込み動作が、1垂直期間走査しながら繰り返し実行される。
図10に示すように、画面上はある1水平期間に着目すると、例えば走査信号G3〜Gm+2及びGm+3〜G4mに対応する画素は正極性電位の電圧(階調信号)が印加された領域(以下、単に正極性領域という)となり、走査信号G1〜G2に対応する画素は負極性電位の電圧(階調信号)が印加された領域(以下、単に負極性領域という)となる。このとき、1垂直期間で電圧が印加された正極性領域(図10の走査信号G3〜Gm+2に対応)と負極性領域(図10の走査信号G1〜G2に対応)と前の1垂直期間で電圧が印加された正極性領域(図10の走査信号Gm+3〜G4mに対応)の3つの領域に分割されたような状態となる。ただし、1垂直期間で電圧が印加された正極性領域(図10の走査信号G3〜Gm+2に対応)は、データが書き込まれる全体の領域の略1/4となっていて、この領域は、画面の上側から下側方向に2水平期間毎に1ラインずつスクロールし、1垂直期間で画面全体を走査する。そして、次の1垂直期間では、前の1垂直期間とは逆の極性が出力されながら、同じように、1垂直期間で画面全体を走査する。
図11に示すように、入力画像信号の1フレーム期間は、第1表示期間と、第1表示期間と異なる長さの第2表示期間とに分割されている。詳細には、1フレーム期間における第1表示期間の長さは入力画像信号の1/4フレーム期間であり、第2表示期間の長さは入力画像信号の3/4フレーム期間である。このように、本実施形態では、1フレーム期間中における第1表示期間の割合が少なくなっており、1フレーム期間中における第2表示期間の入力画像信号書き込みタイミング(速度)が速くなっている。ここで、図8においては、第1表示期間は1回目のゲート出力パルスDY1の出力時から2回目のゲート出力パルスDY2の出力時までの期間であり、第2表示期間は2回目のゲート出力パルスDY2の出力時から次のフレーム期間の1回目のゲート出力DY1の出力時までの期間である。
また本実施形態によれば、連続する第1フレーム期間と第2フレーム期間との合計時間において正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しくなるので、液晶に偏った電荷が溜まる影響が回避され、表示に不具合が発生しにくくなる。
さらに本実施形態によれば、本構成において最短となる2フレーム(第1フレーム期間と第2フレーム期間)分の時間の中で正と負の極性を反転できるので、液晶に偏った電荷が溜まる影響も最小に抑えることができる。
以下、本実施形態について図12を参照して説明する。
なお、液晶装置の基本構成は、上記第1実施形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図12は、画面に表示される画像を構成する複数のフレーム期間を模式的に示す図である。
図12に示すように、入力画像信号の1フレーム期間は、第1表示期間と、第1表示期間と異なる長さの第2表示期間とに分割されている。詳細には、第1表示期間の長さは入力画像信号の1/4フレーム期間であり、第2表示期間の長さは入力画像信号の3/4フレーム期間である。そして、第1フレーム期間における液晶装置が有する画素には、データ信号S1〜Snに対して1垂直期間(1フレーム期間)毎に、コモン電位LCCOMを中心として正極性電位の極性の電圧と負極性電位の極性の電圧とが交互に印加される。従って、本実施形態では、第1フレーム期間における第1表示期間に走査される走査線に対応する画素と第2表示期間に走査される走査線に対応する画素には同極の正極性電位の極性の電位が印加される。
さらに本実施形態によれば、本構成において最短となる第1フレーム期間と第2フレーム期間の長さで正と負の極性を反転できるので、液晶に偏った電荷が溜まる影響も最小に抑えることができる。
以下、本実施形態について図13を参照して説明する。
図13に示すように、1フレーム期間は、第1表示期間と第2表示期間とに分割されている。本実施形態では、第1表示期間において走査信号G1〜G4mの走査が終了した後(1垂直期間後)に、第2表示期間において走査信号G1〜G4mの走査を開始する。すなわち、1フレーム期間中において、第1表示期間で強調変換信号を画面全体に書き込んだ後に、第2表示期間で調整変換信号を画面全体に書き込む。
以下、本実施形態について図14を参照して説明する。
なお、液晶装置の基本構成は、上記第1実施形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
さらに本実施形態によれば、本構成において最短となる第1フレーム期間と第2フレーム期間の長さで正と負の極性を反転できるので、液晶に偏った電荷が溜まる影響も最小に抑えることができる。
次に、第2の実施の形態の変形例について図15〜図17を参照して説明する。
以下に説明するように、極性市松模様や一列毎に極性の異なる駆動をしても、ある画素に注目して考えて本発明の趣旨を逸脱しなければ問題はない。
なお、図15〜図17において、(a)は第1フレーム期間の第1表示期間、(b)は第1フレーム期間の第2表示期間、(c)は第2フレーム期間の第1表示期間、(d)は第2フレーム期間の第2表示期間を示す。
図15(a)に示す第1フレームの第1表示期間においては、X軸及びY軸に隣接する画素間同士の電圧の極性が反転するように各画素には電圧が印加される。図15(b)に示す第2表示期間においては第1表示期間の各画素に印加した電圧の極性と反転した電圧が対応する各画素には印加される。図15(c)に示す第2フレームの第1表示期間においては、第1フレームの第2表示期間の各画素に印加した電圧の極性と同極の電圧が対応する画素には印加される。図15(d)に示す第2表示期間においては第1表示期間の各画素に印加した電圧の極性とは反転した電圧が対応する各画素には印加される。
図16(a)に示す第1フレーム期間の第1表示期間においては、走査信号G1〜G4mの各々には順次ゲートパルスが出力され、画面の上側から下側に向かって画面全体が走査される。このとき、データ信号S1〜Snの各々には、1水平期間毎にコモン電圧LCCOMを中心とした正極性電位及び負極性電位が交互に印加される。図16(b)に示す第1フレームの第2表示期間においても第1表示期間と同様に、各画素には同じ極性の電圧が1水平期間毎に交互に印加される。図16(c)に示す第2フレームの第1表示期間では、第1フレームにおいて各画素に印加した電圧の極性とは反転した電圧がライン反転方式により印加される。図16(d)に示す第1フレームの第2表示期間においても第1表示期間と同様に、各画素には同じ極性の電圧が印加される。
図17(a)に示す第1フレームの第1表示期間では、図16(a)の第1フレーム期間の第1表示期間と同様の極性パターンの電圧が印加され、図17(b)に示す第2表示期間では第1表示期間とは極性が反転した電圧が各画素に印加される。そして、図17(c)に示す第2フレーム期間の第1表示期間では図17(a)に示す第1表示期間の第2表示期間の同様の極性パターンの電圧が印加され、図17(d)に示す第2表示期間では第1表示期間とは印加される電圧の極性が反転した電圧が各画素に印加される。
また、上述し第2実施形態、第2実施形態の変形例のように1つの画素に注目して、連続する1フレーム期間の合計時間において、任意の画素では、正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しくなっていれば、組み合わせはいろいろあるので、この構成に限られない。
以下、本実施形態について図18を参照して説明する。
なお、液晶装置の基本構成は、上記第1実施形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、以下の説明において、「強調変換信号」とは入力画像信号の定める透過率に向かって入力画像信号を供給した場合よりも速く液晶が応答するような信号であり、「調整変換信号」とは強調変換信号入力後の液晶の応答状態を調整する信号である。
図19は上記実施形態において説明した液晶装置(光変調装置)を用いた直視型表示装置の一例を示す概略構成図である。
図19に示すように、液晶装置の一方面側には、バックライト120が配設されている。バックライト120は複数の光源で構成され、例えば蛍光管、LED又は冷陰極管が用いられる。このように、本実施形態の直視型表示装置は、バックライト120からの光を変調して画像を表示する。
また、バックライト120は、導光板と導光板の側端面に配設された光源とを主体として構成することも好ましい。これにより、光源から射出された光が、導光板の側端面を介して導光板内部に入射され、導光板内部で伝搬されて導光板の上面から液晶装置側へ射出される。
本実施形態によれば、バックライト120と、バックライト120から射出される光を変調する液晶装置によって画像を視認することが可能となる。このとき、光学応答特性を適切に補償して、所望の階調をできるだけ高速に表示できるようにするとともに、表示画像の劣化の少ない表示を実現できる本実施形態の液晶装置を光変調装置に用いているので、非常に優れた画像を視認できる直視型表示装置を実現できる。
図20は、上記実施形態において説明した液晶装置(液晶ライトバルブ)を3個用いた、いわゆる3板式のプロジェクタの一例を示す概略構成図である。図中、符号1100は光源、1108はダイクロイックミラー、1106は反射ミラー、1122,1123,1124はリレーレンズ、100R,100G,100Bは液晶ライトバルブ、1112はクロスダイクロイックプリズム、1114は投写レンズ系を示す。
例えば、上記実施形態及びその変形例では、光を透過する透過型の液晶装置で説明したが、光を反射する反射型の液晶装置としても構わない。また、投写手段は、レンズ系に限定されず、曲面ミラーを用いたミラー系であっても構わない。
最後に、本実施の形態では、2個の表示期間をもつ連続する2個のフレーム期間の合計時間の正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間は略等しくなっている液晶装置及び駆動方法の例を示したが、本発明はこれに限らず本発明の趣旨を逸脱しない範囲での組み合わせが他にも可能である。例えば、その一例として、3個の表示期間をもつ連続する4個のフレーム期間の合計時間の正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間は略等しくなっている例を図21に示す。なお、図21において、第2表示期間や第3表示期間は同じ長さであるが、第1表示期間は、第2表示期間や第3表示期間よりも短く、長さが異なる。そして、図21のようにすることで、連続する4個のフレーム期間の合計時間の正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間は略等しくなる。
Claims (6)
- 複数の画素に入力画像信号を供給して画像を表示する液晶装置であって、
前記入力画像信号の1フレーム期間が、s(sは2以上の自然数)個の複数の表示期間に分割されるとともに、前記s個の複数の表示期間のうち、少なくとも1つの前記表示期間が他の前記表示期間と異なる長さとされ、
前記s個の複数の表示期間において、前記画素には正極性電位又は負極性電位が印加され、
連続するt(tは2以上の自然数)個の複数のフレーム期間において、前記画素への正極性電位の印加時間の合計時間と負極性電位の印加時間との合計時間とが略等しく、
前記s個の複数の表示期間が第1表示期間と第2表示期間とからなり、前記連続するt個の複数のフレーム期間が第1フレーム期間と第2フレーム期間とからなり、
前記第1フレーム期間の第1表示期間において、前記画素には正極性電位又は負極性電位が印加され、
前記第1フレーム期間の第2表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第1表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
前記第2フレーム期間の第1表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第1表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
前記第2フレーム期間の第2表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第2表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
連続する前記第1フレーム期間と前記第2フレーム期間との合計時間において、前記画素への正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しくなることを特徴とする液晶装置。 - 前記入力画像信号の定める透過率に向かって前記入力画像信号を供給した場合よりも速く液晶が応答するような強調変換信号を前記第1表示期間に供給し、前記強調変換信号入力後の液晶の応答状態を調整する調整変換信号を前記第2表示期間に供給することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
- 互いに交差する複数のデータ線と、複数の走査線とを有し、前記画素は前記データ線及び前記走査線に接続され、正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を前記複数のデータ線の各々に供給するとともに、1水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を前記複数の走査線の一部を飛び越しつつ前記複数の走査線の各々に供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶装置。
- 複数の画素に入力画像信号を供給して画像を表示する液晶装置の駆動方法であって、
前記入力画像信号の1フレーム期間を、s(sは2以上の自然数)個の複数の表示期間に分割するとともに、前記s個の複数の表示期間のうち、少なくとも1つの前記表示期間を他の前記表示期間と異なる長さとし、
前記s個の複数の表示期間において、前記画素に正極性電位又は負極性電位を印加し、
連続するt(tは2以上の自然数)個の複数のフレーム期間において、前記画素への正極性電位の印加時間の合計時間と負極性電位の印加時間との合計時間とが略等しく、
前記s個の複数の表示期間が第1表示期間と第2表示期間とからなり、前記連続するt個の複数のフレーム期間が第1フレーム期間と第2フレーム期間とからなり、
前記第1フレーム期間の第1表示期間において、前記画素には正極性電位又は負極性電位が印加され、
前記第1フレーム期間の第2表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第1表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
前記第2フレーム期間の第1表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第1表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
前記第2フレーム期間の第2表示期間において、前記画素には前記第1フレーム期間の第2表示期間において前記画素に印加された極性と異なる極性の電位が印加され、
連続する前記第1フレーム期間と前記第2フレーム期間との合計時間において、前記画素への正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しくなるようにしたことを特徴とする液晶装置の駆動方法。 - 照明装置と、前記照明装置から射出される光を変調する光変調装置とを有し、
前記光変調装置が、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶装置からなることを特徴とする直視型表示装置。 - 照明装置と、前記照明装置から射出される光を変調する光変調装置と、前記光変調装置の表示画像を拡大投写する投写手段とを備え、
前記光変調装置が、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶装置からなることを特徴とするプロジェクタ。
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