JP2003202540A - 液晶光学装置 - Google Patents
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Abstract
源を設置し、カラー表示を行う液晶光学装置に於いて、
表示部全体を均一な輝度で表示する。 【解決手段】 背後に設置した光源における任意の色が
発光して、次の色の光が発光するまでを走査期間とし、
走査期間には選択期間(Se)と非選択期間(NSe)
とリセット期間(Rs)を設け、リセット期間の長さを
走査期間の半分とし、リセット期間(Rs)では黒表示
とする。そのように設定することによって、それぞれの
走査電極における透過時間を等しくすることが出来る。
Description
ことが可能な光源と液晶層を有する液晶パネルとを組み
合わせた液晶光学装置に関するものである。
用いて、その背後に光源(例えばLED、CRT等)を
設置して継時加法混合の現象によりカラー表示を実現す
る発表はなされている。例えば非特許文献1が先行文献
として上げられる。この継時加法混合方法はカラーフィ
ルター等のように液晶パネルの画素に、各色のセグメン
トを分散してあるものとは異なり、短時間内に各色の光
源を切り換えて照明を行うことにより、カラー表示を行
うものである。用いる液晶パネルはモノクロ表示に用い
る液晶パネルと同等の構成で良い。背後の光源が、例え
ばR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の光を、それぞ
れをある一定時間照射し、さらにそれぞれの光を順番に
(例えばR、G、Bの順)に時分割照射していく。液晶
パネルはこの一定時間に同期して各表示画素のON、O
FFを行う。所望する表示の色情報に応じて、R、G、
Bの光透過の状態を液晶セルの画素のON、OFFで決
定する。この単色の光が照射している時間は非常に短い
ため、それぞれの色は1つずつの色とは認識されず、そ
れぞれの色の混色として人間には認識される。
分割駆動方法について説明する。図2のように一対の基
板上のそれぞれに走査電極(X1、X2、X3、X4・
・・Xn)、および信号電極(Y1、Y2、Y3・・・
Ym)を形成し、これらが対向したところのマトリック
ス状に位置する画素に対応して、走査電極へ1本ずつ電
圧を印加し、これに同期して信号電極から表示状態に応
じた電圧波形が印加される。この信号電極と走査電極の
電圧波形の合成波形に応じて画素の透過の状態が決定
し、表示が書き込まれる。さらに詳細には1つの画素を
書き込むためには、走査電極(Xn)に印加された電圧
波形と、信号電極(Ym)に印加された電圧波形との合
成電圧波形により、画素の透過率、すなわち透過の状態
が決定する。
ー表示を実現する液晶パネルに使用出来る液晶は、様々
な種類の液晶を用いることが出来る。例えば、TN型液
晶やSTN型液晶の他に、強誘電性を示す強誘電性液晶
や反強誘電性液晶も使用することが可能である。特に強
誘電性を示す液晶は応答性が早い特性を有しているの
で、継時加法混合方法の複数色の光源を用いる場合に
は、好適な液晶材料である。この時分割発光する光源を
強誘電性液晶パネルに応用とした技術として、従来は複
数のフレーム(走査期間)で発光色を切り替える駆動方
法等が開示されている(例えば、特許文献1及び特許文
献2参照。)。
用いた場合の駆動方法について、以下詳しく説明をす
る。
用いる場合の偏光板配置を示す構成図である。それぞれ
の偏光軸方向a’、偏光軸方向b’をクロスニコルに合
わせた偏光板21a、21bの間に、どちらかの一方の
偏光板の偏光軸(この図では偏光軸方向a’)方向と、
無電界時に於ける反強誘電性液晶分子の長軸方向nと
が、ほぼ平行になるように液晶セル22を置き、電圧無
電界時に非透過状態(閉状態)が、電圧印加時には透過
率が高くなる状態(開状態)が表示出来るようにしてい
る。逆に、反強誘電性液晶が後述する第1の強誘電状態
あるいは第2の強誘電状態を示すときの液晶分子方向
に、どちらか一方の偏光板の偏光軸方向を平行に設置す
ることもできる。そのように設置すると、偏光軸方向と
平行に設置した強誘電状態を示した時に、液晶パネルは
非透過状態となり、電圧無印加時には透過率が高くなる
透過の状態となる。どちらの設置方法でも使用可能であ
るが、以後、電圧無印加の反強誘電状態の時の分子方向
に一方の偏光板の偏光軸を平行に設置した時の液晶パネ
ルについて説明する。
た時、それに対する透過率変化をグラフにプロットする
と図4のようなループを描くことが出来る。第1の極性
の電圧を印加し増加させ、透過率が変化し始める電圧値
をV1、透過率の変化が飽和する電圧値をV2、逆に電
圧値を減少させて、透過率が減少し始める電圧値をV
5、また逆極性の電圧を印加し、その絶対値を増加さ
せ、透過率が変化し始める電圧値をV3、透過率変化が
飽和する電圧値をV4、逆に電圧の絶対値を減少させ、
透過率が変化し始める電圧値をV6とする。この図4か
らわかるように、電圧値が閾値以上をとると、第1の強
誘電性状態が選択され、また第1の極性とは逆極性の第
2の極性の印加電圧によって、第2の強誘電性状態が選
択され、これらの強誘電性状態から、電圧値がある閾値
より低い場合には反強誘電性状態が選択される。
した駆動波形を示す。図2のように基板上のそれぞれに
電極を形成し、走査電極(Xn)に印加された電圧波形
と、信号電極(Ym)に印加された電圧波形と、それら
電極が交差するところの画素(Anm)における合成電
圧波形を図5に示す。図5の合成電圧波形に応じて、画
素の透過光量(T)は変化し、ON(W)は透過の状態
が白表示、OFF(B)は透過の状態が、非透過状態の
黒表示を示している。全ての走査電極に電圧が印加され
る期間を走査期間(フレーム期間)とし、リセット期間
(Re)で一定の状態、ここでは反強誘電性状態にし、
次の選択期間(Se)で第1、もしくは第2の強誘電性
状態を選択した時には、ON(W)の透過の状態とな
り、選択期間(Se)で反強誘電性状態を選択した時に
は、OFF(B)の非透過状態とし、それら選択された
状態の時間的な変化を次の非選択期間(NSe)で制御
している。
素に書き込みを行う直前に反強誘電性液晶を第1、もし
くは第2の強誘電性状態、もしくは反強誘電性状態にリ
セットされることが一般に行われる。例えば図5では、
選択期間(Se)の直前にリセット期間(Re)が設け
られ、この期間内では画素に閾値電圧以下の電圧が印加
されて、反強誘電性状態にリセットされている。このよ
うに画素に必要な情報を書き込む直前に各画素の状態を
リセットすることによって、以前の書き込み時の状態の
影響を受けず、良好な表示を行うことが出来る。
明する。一般的に強誘電液晶分子は電界などの外部から
の変化によって、円錐(以後、液晶コーンを称する。)
の側面に沿って移動することが知られている。強誘電液
晶を一対の基板間に狭持し、液晶パネルとして用いる際
には、電圧を印加する極性によって、液晶コーンの側面
の2カ所に位置するように強誘電性液晶を制御する。こ
の2カ所の安定な強誘電性液晶の状態を第1の強誘電状
態、第2の強誘電状態と称する。
電性液晶パネル構成図の一例である。互いの偏光軸方向
をほぼ直角(クロスニコル)に合わせた偏光板21a、
21bの間に、どちらかの偏光板の偏光軸方向と、電圧
無印加時における第1の強誘電状態の分子長軸方向n1
か、第2の強誘電状態の分子長軸方向n2か、どちらか
一方の強誘電状態となる強誘電性液晶の分子長軸方向と
が平行になるように、一対の基板間に強誘電液晶を狭持
した液晶セル22を置いた。図6の場合は偏光板21a
の偏光軸方向a’と、第2の強誘電状態の強誘電性液晶
の分子長軸方向n2とをほぼ平行に配置している。
電性液晶が偏光板の偏光軸の方向と平行に配置した方の
強誘電状態、ここでは第2の強誘電状態となると、光が
透過せず強誘電性液晶パネルは黒表示(非透過状態)と
なる。また印加電圧の極性によって、強誘電性液晶は偏
光板の偏光軸と一致させなかった方の強誘電状態とな
り、強誘電性液晶分子が偏光軸に対して、ある角度を持
って傾くため、バックライトからの光の透過が起き、白
表示(透過率の高い透過の状態)とすることができる。
ここでは第2の強誘電状態に偏光板の偏光軸方向を一致
させたが、第1の強誘電状態の分子長軸方向n1と偏光
板の偏光軸方向を一致させることもできる。その場合に
は第1の強誘電状態で黒表示(非透過状態)、第2の強
誘電状態で白表示(透過率の高い状態)とすることがで
きる。どちらの設置構成についても本発明に採用できる
が、以後図6のように設置構成を採用した場合について
説明する。
圧の値と、強誘電性液晶パネルの透過率との関係を示し
たのが図7である。図7に示すように、強誘電液晶にあ
る値以上の正極性である第1の極性の印加電圧によっ
て、強誘電性液晶は第1の強誘電状態をとり、強誘電性
液晶パネルは光が透過し透過の高い状態が得られ、ある
値以上の負極性である第2の極性の印加電圧によって、
第2の強誘電状態をとり、光が透過しない非透過状態と
なる。この図から分かるように、強誘電性液晶は印加電
圧が0Vの場合でも透過率が維持され、すなわち外部か
ら電圧が供給されなくとも一度書き込んだ表示状態は、
外部からの電圧が供給されなくとも保持することができ
る。
用いた、代表的な駆動方法を図8に示す。電極の構成は
図2と同じとしている。電圧に応じた強誘電性液晶パネ
ルの1画素を透過する光量変化(透過率)を示してお
り、ON(W)は透過の状態が白表示、OFF(B)は
透過の状態が非透過状態の黒表示を示している。強誘電
性液晶パネルの画素(Anm)に印加した電圧は、走査
電極(Xn)に印加される走査側電圧波形と、信号側電
極(Ym)に印加される信号側電圧波形を合成した合成
電圧波形で表すことができる。
く表示を実行するために一つの走査期間(フレーム期
間)を構成し、一つのフレーム期間内には、表示データ
に基づく表示状態を選択する選択期間(Se)と、選択
した表示状態を保持するための非選択期間(NSe)と
を設定し、次の表示を書き込むために、表示状態に依存
せず、強誘電性液晶を一方の強誘電状態にリセットする
リセット期間(Rs)を選択期間の開始以前に設定して
いる。図8ではリセット期間の前半に、白表示(透過率
の高い状態)となる第1の強誘電状態となる正極性のパ
ルスを印加し、リセット期間の後半に黒表示(非透過状
態)となる第2強誘電状態にリセットする負極性のパル
スを印加している。このように強誘電性液晶パネルで
は、良好な表示を行うために、直前の表示状態に依存せ
ず、極性の異なるパルスを印加し、両方の強誘電状態を
実行するリセット期間を設定することが一般的に行われ
ている。
の、2つの状態しかない強誘電性液晶パネルで階調表示
方法としては、同一画素の中に電圧勾配を設けて、同一
画素内に閾値電圧の分布を設けたり、1画素を複数画素
に分割し、分割された画素にそれぞれ電圧を個別に印加
して白表示の透過率が高い状態と非透過状態の面積比で
階調表示を行う方法が行われている。
図)
図)
ーマス・ブザック(Thomas Buzak)、ロルフ・バトン
(Rolf Vatne)著,「4A フルカラー・フィールド・
シーケンシャル・カラー・ディスプレイ(4A Full-Colo
r Field-Sequential Color Display),ユーロディスプ
レイ’84(Eurodisplay'84),(仏国),1984年
9月18日〜20日,p.7−9」
方法を用いて駆動する場合に、液晶パネルの背後に光源
として配置された発光素子が、任意の色が発光してから
次の色の光が発光するまでの時間を走査期間に設定する
と、光源の色の変化が、人間の目にちらつきとなって認
識されないためには、走査期間の時間は約20msより
も短い時間が必要となる。例えば液晶の応答速度を考慮
すると、走査電極が100本以上になると現状の液晶材
料では、走査期間内では1回しか全ての走査電極に電圧
を印加できない。
と、1本目の走査電極から順に選択期間が設置されるた
め、例えば100本の走査電極を設置した場合には、走
査電極の本数が多くなるため、最後の方に位置する走査
電極では、1本目の走査電極に比べて、選択期間が設定
される時期が遅くなり、1本目から本数が多くなるに伴
い、透過光量が減少してしまう。図9は縦軸に走査電極
の本数目を、横軸に白表示の場合の各走査電極上の画素
の光透過時間を棒グラフで示した図である。つまり同じ
光が発光している時間内に、例えば白表示を行う場合に
は、図6のように各走査電極上の画素によって光が透過
している時間が異なってしまい、画面全体で均一な輝度
で表示を行うことが出来ない。また、従来技術のように
複数のフレームで発光色を切り替えると、それだけ、走
査電極に電圧が印加される回数が多くなり、ちらつきが
発生してしまう。
た液晶光学装置において、このような問題点を解決する
ことにより、液晶パネル全体を均一な輝度で良好な表示
を行い、走査電極の位置に関わらず、均一な輝度の液晶
光学装置を提供することを目的としている。
に本発明の液晶光学装置では、以下の手段を用いた。任
意の色の光が発光し、他の色に切り替わるまでの期間を
走査期間とし、それぞれの電極において、走査期間に
は、表示データに応じた透過の状態を決定する選択期間
と、表示データに関わらず透過状態を一定の透過の状態
にするリセット期間とをそれぞれ有し、それぞれのリセ
ット期間の長さを走査期間のほぼ半分の長さにすること
を特徴としている。また、このリセット期間では透過の
状態が非透過状態に設定されることが好ましく、さらに
選択期間の時間と走査電極の本数を掛け合わせた時間
は、同じ色のバックライトが点灯している期間のほぼ半
分に等しくなるように設定する。
1の強誘電性状態を示し、第2の極性の電圧印加で第2
強誘電性状態を示し、電圧無印加で反強誘電性状態とを
示す反強誘電性液晶であることを特徴とし、またこの液
晶パネルは一対の偏光板を備え、一対の偏光板のうち、
いずれか一方の偏光板の偏光軸方向と反強誘電性状態に
おける反強誘電性液晶の平均的な分子方向とがほぼ平行
となるように、これら一対の偏光板を設置し、先のリセ
ット期間では、反強誘電性液晶を反強誘電性状態とする
ことを特徴とする。
透過状態となるために、リセット期間には液晶セルに印
加される電圧が常に閾値電圧以下の電圧が印加されるよ
う設定した。さらに液晶パネルの電極は走査電極と信号
電極とで構成し、リセット期間では走査電極に印加する
電圧は0Vとするのが好ましい。
1の強誘電性状態を示し、第2の極性の電圧印加で第2
の強誘電状態とを示す強誘電性液晶であってもよく、さ
らに一対の偏光板のうち、いずれか一方の偏光板の偏光
軸方向と、強誘電性液晶が第2の強誘電性状態となる強
誘電性液晶分子方向とがほぼ平行となるように、一対の
偏光板を設置し、先のリセット期間では、強誘電性液晶
を第2の強誘電性状態とすることを特徴とする。
よび信号電極を備え、これらが対向したところのマトリ
ックス状に位置する画素に対応して、走査電極へ1本ず
つ電圧を印加し、これに同期して信号電極から表示状態
に応じた電圧波形が印加される時分割駆動方法を採用し
ても良いし、各画素毎にアクティブ素子を備える駆動方
法を採用しても良い。
ネルの背面にはバックライトとして、複数の色を継続的
に照射出来るような光源を備えている。例えば、赤
(R)、緑(G)、青(B)の光を発光するLEDをそ
れぞれ平面配置して使用する。以下R、G、Bの3つ色
の光源を使用した場合の駆動方法を説明する。1画素に
所定の表示を実行するためには、R、G、Bの光源を順
に任意の時間だけ点灯させ、それぞれの発光時に全ての
走査電極に電圧を印加する。つまり任意の色の光が発光
し、他の色に切り替わるまでを走査期間(1フレーム期
間)とすると、R、G、Bを一通り点灯させることによ
って、1画素に必要な情報が書き込まれる。つまり、こ
の場合には、3フレーム期間が1画素に必要な情報を書
き込むのに必要な期間である。
ットするリセット期間、画素の表示状態を決定するため
の電圧を印加する選択期間、その表示状態の変化を制御
するための非選択期間を、それぞれの色の光源が点灯し
ている時間内に設ける。ここでR、G、Bの3色の光源
を用いた場合には、R、G、Bの点灯毎にリセット期
間、選択期間、および非選択期間が、それぞれ繰り返し
実行されることになる。
に黒表示とする。このリセット期間を走査期間の1/2
の長さとほぼ同じ長さに設定し、選択期間の時間と走査
線本数を掛け合わせた長さが、リセット期間とほぼ同じ
長さとする。このように駆動することによって、走査電
極の位置に関係なく、走査期間の半分が黒表示となるの
で、それぞれの電極、つまりそれぞれの画素において、
光が透過している時間が全て等しくなる。
細に説明する。図10は本実施例に用いた液晶パネル構
成図である。本実施例で用いた液晶は反強誘電性液晶で
あり、この反強誘電性液晶パネルは約2μの厚さの液晶
層92として反強誘電性液晶を狭持した一対のガラス基
板93a、93bと、2枚のガラスを接着するシール材
97とで構成されている。ガラス基板の対向面には電極
(ITO)94a、94bが形成されており、その上に
配向膜95a、95bが塗布され、ラビング処理がなさ
れている。さらに一方のガラス基板の外側に偏光板の偏
光軸とラビング軸とが平行になるように、第1の偏光板
91aが設置されており、他方のガラス基板の外側には
第1の偏光板91aの偏光軸と90°異なるようにして
第2の偏光板91bが設置されている。この液晶パネル
の裏側にはバックライト96として3色(R、G、B)
の表示が出来るLEDが設置されている。バックライト
96はR、G、Bの順序で点灯しそれぞれの点灯時間は
約5.3msとした。
先に説明した図2のような、マトリックス状に配置した
走査電極と信号電極を採用した。走査電極をそれぞれX
1、X2、Xnに配置し、信号電極はY1、Y2、Ym
と配置した。具体的には走査電極は160本、信号電極
は160本とした。それぞれが交差する斜線部分が画素
であり、Xnの走査電極とYmの信号電極とが交差した
ところの画素はAnmである。
意の色の光が発光し、次の色の光に切り替わるまでを走
査期間とし、透過の状態として白表示(ON(W))を
実行した時の駆動波形である。図では1本の走査電極に
印加される走査電圧波形のみが図示されているが、この
走査期間中に全ての走査電極に電圧が印加されることに
なる。走査電極(Xn)における走査側電圧波形、信号
電極(Ym)における信号側電圧波形、およびそれらが
交差したところの画素(Anm)における合成駆動電圧
波形、およびそれに応じた透過光量(T)の変化を示し
ている。走査電極および信号電極をそれぞれ、Xn、Y
mとしたが、160本目の走査電極、信号電極ではな
く、任意の位置の画素における合成駆動電圧波形を示し
ている。
を走査期間(フレーム期間)とし、走査期間には選択期
間と非選択期間及びリセット期間をそれぞれの電極が備
えるように構成した。選択期間(Se)は2位相とし、
選択期間の長さは、走査期間の半分の長さを全走査電極
の本数で割った長さに設定した。走査期間の長さは約
5.4msとした。走査電極(Xn)に印加された走査
側電圧波形では、選択期間で、1位相のパルス幅を約
8.3usとし、25Vの波高値のパルスを印加し、非
選択期間(NSe)中では、約7Vの電圧値を印加され
た。またリセット期間(Rs)は表示データに関わら
ず、一定の透過の状態とし、走査期間の半分の2.6m
sとした。この走査電極では走査期間の最初と、後半の
2箇所にリセット期間が設けられている。この期間に走
査電極に印加される電圧値は0Vとした。
形では、パルスは±5Vの電圧が印加され、表示データ
に応じて異なるパルス幅の電圧値を印加した。また、こ
こでは図示していないが、走査期間毎(R、G、Bの光
源が順次点灯する毎)、つまり光源の色が切り替わる毎
に、走査電極側電圧波形及び信号電極側電圧波形を0V
に対して対称に極性反転し、液晶の直流劣化が生じるの
を防止した。
と、選択期間では表示データに応じた30Vの電圧が印
加され、反強誘電性液晶は第1の強誘電状態を選択し、
透過率が高い状態となり、白表示となった。また非選択
期間では状態が維持され、白表示が保持された。そして
リセット期間では合成電圧波形には、±5Vの電圧が印
加され、反強誘電性液晶は表示データに関わらず、反強
誘電状態にリセットされ非透過状態の黒表示となった。
したが、図11に、走査側電極の1本目(X1)、2本
目(X2)、160本目(X160)の走査側電圧波形
と、これら電極上の複数の画素に白表示を実行した時の
それぞれの透過光量(T1、T2、T160)を示す。
図11に示すように、X1では走査期間における後半の
半分がリセット期間となり、X160では、前半の半分
の最後に選択期間が設置されている。リセット期間では
非透過状態になるので、それぞれの走査電極において、
設定されるリセット期間の位置が異なるものの、どこの
走査電極であっても、走査期間の1/2が黒表示となっ
ている。そして、それぞれの走査電極において白表示と
なる期間は等しくなっている。
図11のように走査期間中における選択期間を1回とす
ることで、本実施例のように反強誘電性液晶を用いた場
合には、同一のフレーム期間内で逆極性の電圧が印加さ
れることがなく、反転電流が生じないため、消費電力を
押さえることが出来た。
る。図12は縦軸に走査電極の本数位置、横軸に、走査
期間毎の光源の色と各走査電極上における画素が白表示
を行っている場合の、透過している時間(白抜き部)と
非透過時間(斜線部)を示している。このように、非透
過状態となる非透過時間(斜線部)が、各走査電極の位
置で異なっているが、透過している時間は各色毎に、い
ずこにおいても等しく、本実施例では、全て約2.7m
sとなった。このように、各走査電極における透過の状
態の点灯時間が(選択期間と非選択期間が足された長
さ)を全て等しくすることが出来、液晶パネル表示面内
での輝度むらがなく良好な表示が出来た。
づいて詳細に説明する。本実施例では液晶に強誘電性液
晶を用いた。液晶パネル構成図は実施例1と同様、図1
0に図示した構成を採用した。電極の構成も図2に図示
した構成とし、偏光板の配置構成も従来の技術の項で説
明したように、図6のように、第2の強誘電状態の液晶
分子方向と偏光軸の方向とを平行とした。液晶層の厚み
やバックライトの各色の点灯時間も実施例1と同じとし
た。
発明を実施する駆動方法を図示したものである。任意の
色の光が発光し、次の色の光に切り替わるまでを走査期
間とし、透過の状態として白表示(ON(W))を実行
した時の駆動波形である。走査電極(Xn)における走
査側電圧波形、信号電極(Ym)における信号側電圧波
形、およびそれらが交差したところの画素(Anm)に
おける合成駆動電圧波形、およびそれに応じた透過光量
(T)の変化を示している。走査電極および信号電極を
それぞれ、Xn、Ymとしたが、160本目の走査電
極、信号電極ではなく、任意の位置の画素における合成
駆動電圧波形を示している。
を走査期間(フレーム期間)とし、走査期間には選択期
間と非選択期間及びリセット期間を構成した。選択期間
(Se)は2位相とし、選択期間の長さは、走査期間の
半分の長さを全走査電極の本数で割った長さに設定し
た。走査期間の長さは、光源の1つの光が発光してから
次の光に切り替わるまでの期間と同じ5.3msとし
た。走査電極(Xn)に印加された走査側電圧波形で
は、選択期間で、1位相のパルス幅は約16μsでと
し、選択期間(Se)では、表示データに応じた±25
Vの波高値のパルスが走査電極(Xn)に印加され、非
選択期間(NSe)には約0Vとした。またリセット期
間(Rs)は走査期間の半分の2.6msとし、この期
間の前半に、表示データに関わらず、常に±30Vの2
位相のパルスが印加され、それ以外の期間では0Vとし
た。
形では、パルスは±5Vの電圧が印加され、表示データ
に応じて異なるパルス幅の電圧値を印加した。また、こ
こでは図示していないが、走査期間毎(R、G、Bの光
源が順次点灯する毎)、つまり光源の色が切り替わる毎
に、走査電極側電圧波形及び信号電極側電圧波形を0V
に対して対称に極性反転し、液晶の直流劣化が生じるの
を防止した。
択期間では、走査電極(Xn)に±25Vの電圧が印加
され、画素(Anm)の合成電圧波形では、選択期間の
2番目のパルスで、+30Vが印加され、強誘電性液晶
は第1の強誘電状態を選択し、透過率の高い状態となっ
て、白表示とした。また非選択期間では状態が維持さ
れ、白表示が保持された。そしてリセット期間では、走
査電極側電圧波形で±30Vの電圧が印加され、画素
(Anm)の合成電圧波形には、表示データに関わらず
±25Vの電圧が印加され、リセット期間の2番目のパ
ルスが−25Vとなり、閾値電圧を超えて、強誘電性液
晶は第2の強誘電状態にリセットされ、非透過状態の黒
表示となった。
示したが、図14に、走査側電極の1本目(X1)、2
本目(X2)、160本目(X160)の走査側電圧波
形と、これら電極上の複数の画素に白表示を実行した時
のそれぞれの透過光量(T1、T2、T160)を示
す。図14に示すように、X1では走査期間における後
半の半分がリセット期間となり、X160では、前半の
半分の最後に選択期間が設置されている。リセット期間
では非透過状態になるので、それぞれの走査電極におい
て、設定されるリセット期間の位置が異なるものの、ど
この走査電極であっても、走査期間の1/2が黒表示と
なっている。そして、それぞれの走査電極において白表
示となる期間は等しくなっている。
1/2とすることで、走査期間の約半分を黒表示とする
ことができ、各走査電極の画素の透過時間を等しくする
ことができた。これは先の実施例1と同様、図12につ
いて説明したごとく同じ効果が得られた。各走査電極に
おける画素が光を透過していた時間は全て約2.7ms
と等しくなり、強誘電性液晶パネルの表示面内での輝度
むらは無く、良好な表示が出来た。
過状態の黒表示を実行した。リセット期間を黒表示とす
ることで、良好なコントラストを得ることができるが、
リセット期間で、黒表示の非透過状態ではなくとも、あ
るレベル以下の一定の透過率にリセットすればよく、そ
のように設定することによって、それぞれの画素の透過
している期間が等しくなる効果は変わらず、液晶パネル
の表示面内で輝度ムラは解消される。
づいて詳細に説明する。本実施例では液晶にはTN型液
晶を用い、それぞれの画素にはアクティブ素子として、
TFT素子が形成されている電極構成の液晶パネルを採
用した。バックライトの各色の点灯時間は実施例1と同
様に設定した。
内162にTFT素子161が形成されているアクティ
ブマトリックス型の液晶表示パネルを用いた。TFT素
子は楕円で囲った部分である。TFT素子のソース側電
極は信号側集積回路と接続している信号側電極163と
接続し、TFT素子のゲート側電極は走査側集積回路と
接続している走査側電極164と接続している。走査側
電極からのTFT素子におけるゲート電圧は−5v、+
15Vが印加され、信号側電極からのソース電圧は0
V、+5Vが印加される。信号側電極は320本、走査
側電極は250本とした。
G,Bの各色が順次点灯する。この点灯時間はそれぞれ
約5.4msとした。同色の光が点灯し、他の光が点灯
するまでを走査期間(フレーム期間)とし、走査期間に
は選択期間とリセット期間を構成した。図16では、走
査側電極の1本目(X1)、2本目(X2)、250本
目(X250)の走査側電圧波形と、これら電極上の複
数の画素に白表示を実行した時のそれぞれの透過光量
(T1、T2、T250)を示す。図16に示すよう
に、本実施例では1走査期間のうち、半分の期間を第1
の期間(SC1)、残りの半分の期間を第2の期間(S
C2)とし、第2の期間をリセット期間(Rs)とし
た。第1の期間(SC1)のうち、走査側電極に電圧が
印加されている期間を選択期間(Se)とした。よっ
て、1つの走査期間中に全ての走査電極に電圧が印加さ
れることになる。また、1本目と、2本目とで、順次第
1の期間と第2の期間は選択期間の長さだけずれて設定
されている。
行い、第2の期間では表示データに依存せずに常に画素
が黒表示となるようにした。1本目の走査電極から順
次、選択期間には+15Vのパルスが約33μs印加す
るようにした。走査電極に印加された電圧波形は実線1
72で図示する。波線171はTFT素子がON状態と
なり、ソース側電極より液晶層に印加された時の液晶層
の電位状態の図示している。表示モードは電圧無印加時
に黒表示となるTNモードを用いた。液晶層の電位が上
昇すると、それに応じて液晶がスイッチングを開始し、
それに伴い透過率が上昇する。よって第2の期間におけ
るリセット期間では、表示データにかかわらず、全ての
液晶層の電位を0とし、透過率の減少が生じ、黒表示が
実行される。
おける後半の半分がリセット期間となり、X250で
は、前半の半分がリセット期間に設定されている。リセ
ット期間では非透過状態になるので、それぞれの走査電
極において、設定されるリセット期間の位置が異なるも
のの、どこの走査電極であっても、走査期間の1/2が
黒表示となっている。そして、それぞれの走査電極にお
いて白表示となる期間は等しくなっている。よって、液
晶パネルの表示面内での輝度むらは無く、良好な表示が
出来た。
わせた液晶パネルを採用したが、TN型液晶のに代え
て、STN型液晶、強誘電性を有する液晶を組み合わせ
ても同様の結果が得られる。
混合現象を用いた液晶光学装置において、走査期間内に
おけるデータ表示時間を一定とすることで、表示面内で
輝度むらを無くし、表示画面全体を均一に良好な表示を
行うことが出来る。また、液晶パネルとして強誘電性を
示す強誘電性液晶あるいは反強誘電性液晶、STN液
晶、TN液晶などを使用した如何なる液晶パネルであっ
ても、あるいはアクティブ素子を用いた液晶パネルであ
っても、同等の効果が得られる。
光量を示した図である。
る。
の構成図である。
リシスカーブを表す図である。
に対応する透過光量を示した図である。
構成図である。
と透過率を示す表す図である。
対応する透過光量を示した図である。
る画素における透過時間を表したグラフである。
示す図である。
表示となる画素における透過時間を表したグラフであ
る。
過光量を示した図である。
示す図である。
ス型の電極構成を示す図である。
示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】対向面に複数の電極を有する一対の基板間
に液晶を挟持し、画素に表示データを表示する液晶パネ
ルと、互いに異なる色の光を発光する光源とを具備し、
任意の色の光が発光し、他の色に切り替わるまでの期間
を走査期間とし、それぞれの前記電極において、前記走
査期間内に、前記表示データに基づく透過の状態を決定
する選択期間と、表示データに関わらず、前記画素を一
定の透過の状態にするリセット期間とをそれぞれ備え、
それぞれの前記リセット期間の長さが前記走査期間のほ
ぼ1/2の長さに等しいことを特徴とする液晶光学装
置。 - 【請求項2】 前記リセット期間では、前記画素の透過
の状態が非透過状態に設定されることを特徴とする請求
項1に記載の液晶光学装置。 - 【請求項3】 前記液晶パネルの前記電極は走査電極と
信号電極とで構成され、前記走査電極は複数本有り、前
記選択期間の長さに走査電極の本数を掛け合わせた期間
の長さは、前記走査期間のほぼ1/2の長さに等しいこ
とを特徴とする請求項1に記載の液晶光学装置。 - 【請求項4】 前記液晶が、第1の極性の電圧印加で第
1の強誘電性状態を示し、第2の極性の電圧印加で第2
強誘電性状態を示し、電圧無印加で反強誘電性状態とを
示す反強誘電性液晶であることを特徴とする請求項1に
記載の液晶光学装置。 - 【請求項5】 前記液晶パネルは一対の偏光板を備え、
一対の偏光板のうち、いずれか一方の偏光板の偏光軸方
向と前記反強誘電性状態における反強誘電性液晶の平均
的な分子方向とがほぼ平行となるように、前記一対の偏
光板を設置し、前記リセット期間では、前記反強誘電性
液晶を反強誘電性状態とする請求項4に記載の液晶光学
装置。 - 【請求項6】 前記液晶パネルの電極は走査電極と信号
電極とで構成され、前記リセット期間では前記走査電極
に印加される電圧は0Vであることを特徴とする請求項
5に記載の液晶光学装置。 - 【請求項7】 前記液晶が、第1の極性の電圧印加で第
1の強誘電性状態を示し、第2の極性の電圧印加で第2
の強誘電状態とを示す強誘電性液晶であることを特徴と
する請求項1に記載の液晶光学装置。 - 【請求項8】 前記液晶パネルは一対の偏光板を備え、
一対の偏光板のうち、いずれか一方の偏光板の偏光軸方
向と前記第2の強誘電性状態における強誘電性液晶分子
方向とがほぼ平行となるように、前記一対の偏光板を設
置し、前記リセット期間では、前記強誘電性液晶を第2
の強誘電性状態とする請求項7に記載の液晶光学装置。 - 【請求項9】 前記液晶パネルは前記画素毎にアクティ
ブ素子を備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶
光学装置。
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