JP2004117759A

JP2004117759A - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP2004117759A
Application number: JP2002280177A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ochi; 越智　豊
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ボケの改善のために入射光を間欠的に照射する制御を行うが、従来の投射型の液晶表示装置では、明るさが所定の輝度の定常状態になるまでの立ち上がり期間が長く、また、画素が各行の順で駆動されるため、明るさが暗い。
【解決手段】（Ｂ）に示した画像信号を液晶に印加したときは、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は速くなり、液晶表示素子の反射光の明るさが比較的短時間で定常状態に達し、１フィールドの後半期間ではパルス幅が短いために、液晶には小さい実効電圧値が与えられ、立下り速度は速くなる。従って、画像信号を（Ｂ）に示したパルス幅変調信号とすることで、反射光の明るさの時間的推移をインパルス応答に近付けることができる。また、サブフレーム毎に面一括のタイミングで各画素へ駆動パルスが出力される。これにより、明るさとボケの改善ができる。
【選択図】　　　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置及びその駆動方法に係り、特に投射型ディスプレイやビューファインダー、ヘッドマウントディスプレイ等に設けられる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高輝度、高解像度、省スペースを特徴とした投射型液晶表示装置が盛んに開発されており、その表示品質の向上、コスト低下に著しい進歩が見られる。しかしながら、この投射型液晶表示装置では、従来から使用されている陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）方式の投射型表示装置に比較し、動きのある画像（以下、動画と記す）を表示した場合、動く部分の輪郭がぼけて表示される所謂ボケの欠点が指摘されている。
【０００３】
このボケを改善するためには、液晶の応答速度を速くするのみでは不充分で、特にホールド型ディスプレイに適用される液晶表示装置では、表示光を間欠的に照射する必要があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、光源を単にオン／オフさせて表示光を間欠的に照射するだけでは、液晶表示装置の表示動画の画質はＣＲＴの画質並みにならず、また、光源のオン／オフによる過大な過渡電流の発生や、オン／オフによるちらつきにより静止画の画質が劣化するという問題がある。
【０００４】
そこで、従来、光源から液晶パネルに照射される光量を、表示信号の同期信号に同期して急峻に制御する光源制御手段を備えた液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。この従来の液晶表示装置によれば、表示信号を構成する同期信号（垂直同期信号又は水平同期信号）に同期させて、光源の光量を急峻に変調させる光源制御部を備えることにより、光学応答をインパルス型に近付け、このことから上記の問題を解決して鮮明な動画表示を実現しようとするものである。
【０００５】
また、従来、表示画像信号の書き込みと光源の点滅のタイミングを制御することにより、液晶パネルを照明する光源として従来の線状ランプを用いたバックライトを採用し、駆動回路の大幅な増大を招くことなく、動画表示におけるボケを解消するようにした液晶表示装置も知られている（特許文献２参照）。この従来の液晶表示装置は、１画像を表示する周期内の始めの方の該周期より短い期間において、走査信号電極を順次選択し表示画像信号に応じた電圧をデータ電極に印加して１画像分の表示画像信号を書き込み、かつ、液晶パネルに印加する画像信号に応じた電圧を１画像を表示する前記周期の間保持し、１画像分の表示画像信号書き込み開始から液晶層の透過率が過渡的な値から定常的な所望する値に達するまでの期間では照明電源によって液晶パネルを照明せず、液晶層の透過率が過渡的な値から定常的な所望する値に達した後に、照明電源によって液晶パネルを照明し、１画像分の表示画像信号書き込み開始から液晶層の透過率が過渡的な値から定常的な所望する値に達するまでの時間と、照明の開始から照明電源をオフし照明光源の光が無くなるまでの時間を加えた時間が、１画像を表示する前記周期以内となるように照明電源を制御する照明電源制御手段を具備した構成である。
【０００６】
【非特許文献１】
栗田，「液晶ディスプレイで生じる原理的な動画質劣化とその改善法」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，平成１２年９月，ＥＩＤ２０００−４７，ｐ．１３−１８
【特許文献１】
特開２０００−２２１４６９号公報（第５−６頁、図４−図８）
【特許文献２】
特開２００１−１２５０６６号公報（第４−５頁、図１−図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記特許文献１及び２の従来の液晶表示装置は、いずれも直視型の液晶表示装置については有効であるが、投射型の液晶表示装置に適用した場合、ボケを改善する条件では以下の理由により明るさが暗くなってしまう。
【０００８】
第１の理由は、上記の従来の液晶表示装置では、液晶表示装置の明るさが定常状態であるときに上記の表示光の間欠的な照射を行う必要があるが、液晶の応答速度が遅いため、液晶セルに駆動信号を印加してから明るさが所定の輝度の定常状態になるまでの立ち上がり期間が比較的長く、よって定常状態の期間が短く、明るさが暗くなる。
【０００９】
第２の理由は、１画面表示するための１フィールド中において、画面の各行の各画素の液晶セルへの書き込みを行う時間が行毎に異なるため、図１４に示すように、１画面表示するための１フィールド中において、最も書き込み時間が早い画面最上行の各画素の液晶表示装置の明るさの定常状態の期間Ｉと、最も書き込み時間が遅い画面最下行の各画素の液晶セルの明るさの定常状態の期間ＩＩとの共通の期間ＩＩＩにおいてのみ、従来の液晶表示装置では入射光を間欠的に照射する制御を行う必要があるため、明るさが暗くなる。
【００１０】
従って、以上の理由から従来の液晶表示装置は、投射型表示装置にはボケを改善するために明るさが暗くなってしまい、直接的には適用できないという問題がある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、輝度低下を最小限にして、ボケを改善して良好な動画特性を得ることができる投射型の液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、第１の発明の液晶表示装置は、規則的に配列された複数の画素をそれぞれ構成する複数の液晶表示素子に画像信号を供給して駆動して、光源から複数の液晶表示素子に照射される入射光を変調し、変調を受けた反射光の所定偏光成分をスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置において、１フィールドが複数のサブフィールドからなり、これら複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるような、パルス幅変調された画像信号を発生する画像信号発生手段と、画像信号発生手段からのパルス幅変調された画像信号を、複数の画素に供給して複数の液晶表示素子を駆動する駆動回路手段とを有する構成としたものである。
【００１３】
この発明では、１フィールドを構成する複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるように複数の液晶表示素子を駆動するようにしたため、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は速くなり、反射光の明るさが比較的短時間で定常状態に達し、１フィールドの後半期間ではパルス幅が短いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが早くなり、立下り速度は速くなる。
【００１４】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、第１の発明における複数のサブフィールドの各々の駆動タイミングを、液晶表示素子の全画面に対して同時に駆動する面一括駆動とすることを特徴とする。この発明では、面一括駆動であるので、２次元マトリクス状に配列された複数の液晶表示素子が、行位置に無関係に同時に駆動される。
【００１５】
また、第３の発明の液晶表示装置は、上記の目的を達成するため、光源から発生する連続的な光を複数の液晶表示素子のサブフィールドの駆動タイミングに同期して、１フィールドの最初から所定数のサブフィールド期間と最後のサブフィールド経過後の期間に入射光を遮断し、１フィールドのそれ以外の期間では入射光を通過させて、複数の液晶表示素子に照射させるシャッター機構を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、１フィールドの立ち上がり時の期間は入射光を液晶表示素子に入射せず、立ち上がり以降の定常状態時に入射光を液晶表示素子に入射することができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するため、第４の発明の駆動方法は、規則的に配列された複数の画素をそれぞれ構成する複数の液晶表示素子に光源から照射される入射光を、画像信号に応じて変調し、変調を受けた反射光の所定偏光成分をスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置の駆動方法において、１フィールドを複数のサブフィールドに分割したとき、これら複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるような、パルス幅変調された画像信号を発生する第１のステップと、パルス幅変調された画像信号を、複数の画素に供給して複数の液晶表示素子を駆動する第２のステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
この発明では、１フィールドを構成する複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるように複数の液晶表示素子を駆動するようにしたため、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は速くなり、反射光の明るさが比較的短時間で定常状態に達し、１フィールドの後半期間ではパルス幅が短いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが早くなり、立下り速度は速くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になる液晶表示装置の一実施の形態の構成図を示す。同図において、図示しない光源からの、互いに振動面が直交するｐ波とｓ波からなり連続的な入射光が、液晶シャッター１１により、サブフレームの駆動タイミングに同期して間欠的に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２に入射され、ここでｓ波のみが反射されて対向電極１３、液晶１４及び画素電極１５からなる液晶表示素子側へ進行する。
【００２０】
一方、駆動回路部１６からの駆動電圧が画素電極１５に印加されることにより液晶１４は動作し、ＰＢＳ１２から液晶表示素子に入射するｓ波は駆動電圧に応じて変調を受ける。これにより、液晶表示素子から出射する光は、ｐ波とｓ波を含み、ＰＢＳ１２に入射すると、ｐ波のみがＰＢＳ１２を透過して直進し、投射レンズ１７を通じてスクリーン１８上に表示画像として投影される。
【００２１】
図２は液晶１４の駆動電圧（入力電圧）と液晶表示素子の出射光の強度との関係を示す。ここで、図１の画素電極１５の入力電圧と対向電極１３の電圧との電位差が液晶１４の駆動電圧である。図２に示すように、出射光の強度が大きくなり始める駆動電圧を閾値電圧Ｖｔｈ、出射光強度が飽和し始める駆動電圧を飽和電圧Ｖｐとする。
【００２２】
本発明が適用される画像表示装置は、図１１に示すような、アナログ／ディジタル（以下「Ａ／Ｄ」と記す）変換器３１、γ補正回路３２、サブフィ−ルド制御回路３３、液晶表示素子３４からなる。Ａ／Ｄ変換器３１は、入力されたアナログ映像信号をディジタル信号に変換する。入力画像信号は、通常、画像表示を行う陰極線管（ＣＲＴ）の逆γ特性を前提としたものであり、例えば、図２に示すような液晶を電圧駆動したときの出射光強度の関係がＳ字型となり、階調が正しく表現できなくなる。
【００２３】
そこで、このＳ字型特性を逆γ特性に合うように変換するものが、γ補正回路３２である。サブフィ−ルド制御回路３３は入力された画像信号の階調レベルに応じて時間幅の異なる各サブフィ−ルドに変換する回路である。サブフィ−ルド数を８個とし、それぞれの時間幅を１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８とすると、図１３に示すように、０から２５５の入力階調レベルに対し各サブフィ−ルドとの関係が一義的に決まる。
【００２４】
サブフィ−ルド制御回路３３には液晶表示素子３４の画素数に対応するサブフィ−ルドデ−タが記憶される。例えば、図１２に示すような、６４０画素（縦）×４８０画素（横）の液晶表示素子では、この画素数に対応した分のデ−タが記憶される。この記憶されたデ−タは、例えば画素１６個分ずつ読み出され液晶表示素子のシフトレジスタ列３６に転送され保持される。１組当たり１６個のデ−タが４０組のシフトレジスタ列３６に保持された後、つまり、１列分の６４０個のデ−タが水平スタ−ト信号ＨＳＴに同期して列信号電極駆動回路３７を通じてデ−タ線Ｄ１、・・・、Ｄｉに同時に出力される。
【００２５】
行走査電極駆動回路３８は、入力画像信号の垂直期間と同期した垂直スタ−ト信号ＶＳＴ及び水平期間に同期した垂直シフトクロックＶＣＴによりにより駆動され、行方向の走査電極Ｗ１、・・・、Ｗｊに対して１水平期間毎に１行の走査電極の割合で順次走査パルスを出力する。垂直シフトクロックＶＣＴにより第１行の走査電極Ｗ１にパルスが出力されると、シフトレジスタ列３６からの１列分の６４０個のデ−タは、１列目の画素列に転送される。以後、順次に２列目、・・・・、４８０列目の画素までデ−タが転送される。図１２において、Ｘ１〜Ｘ４８０は各々１列分の全部で９８０列の画素列を示す。１つの矩形は液晶表示素子による１画素を示す。
【００２６】
サブフィ−ルドデ−タが全画素に転送された後、面一括でサブフィ−ルドデ−タが全画素の液晶に転送され、液晶はサブフィ−ルドの時間において駆動する。以後は、サブフィ−ルドが２から８まで同様の動作を繰り返し、１フィ−ルドが終了する。
【００２７】
図３は図１に示した駆動回路部１６の一実施の形態の回路図を示す。この駆動回路部は１画素を駆動する回路で、画像信号を一時的に保持するサンプルホールド回路２１と、保持された画像信号を画素電極に面一括で転送し液晶を駆動する画素スイッチ２２とからなる。サンプルホールド回路２１は、Ｐチャネル電界効果トランジスタＱ１及びＱ３と、Ｎチャネル電界効果トランジスタＱ２及びＱ４とからなるＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）構造のフリップフロップと、スイッチング用Ｎチャネル電界効果トランジスタＱ５及びＱ６とからなる。
【００２８】
また、サンプルホールド回路２１は、データ線ＤＡＴＡがトランジスタＱ５のドレイン、ソースを介してフリップフロップのＡ点（トランジスタＱ１及びＱ２の各ドレインとトランジスタＱ３及びＱ４の各ゲートとの共通接続点）に接続されている。同様に、データ線ＤＡＴＡバーがトランジスタＱ６のドレイン、ソースを介してフリップフロップのＢ点（トランジスタＱ３及びＱ４の各ドレインとトランジスタＱ１及びＱ２の各ゲートとの共通接続点）に接続されている。また、トランジスタＱ５及びＱ６の各ゲートは、ゲート信号線（ワード線）ＧＡＴＥに接続されている。
【００２９】
更に、画素スイッチ２２は、ソースが共通接続されたＮチャネル電界効果トランジスタＱ７及びＱ８からなる。トランジスタＱ７、Ｑ８のドレインは端子ＶＡ、ＶＢに各々接続され、ゲートは前記Ａ点、Ｂ点に各々接続されている。更に、トランジスタＱ７、Ｑ８の各ソースは液晶表示素子ＬＣの画素電極（図１の１５）に接続されている。
【００３０】
次に、図３の駆動回路部の動作について、図４のタイミングチャートと共に説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すデータ線ＤＡＴＡ、ＤＡＴＡバーを介して入力される画像データＤ、Ｄバーは、サンプルホールド回路２１のトランジスタＱ５、Ｑ６のドレインに印加されている。このトランジスタＱ５、Ｑ６のゲートには、ゲート信号線（ワード線）ＧＡＴＥを介して図４（Ｃ）に示す走査信号が印加されており、走査信号の立ち上がりでトランジスタＱ５、Ｑ６がオンとなると、そのトランジスタＱ５、Ｑ６のドレイン、ソースを介して上記の画像データＤ、ＤバーがフリップフロップのＡ点、Ｂ点に印加される。これにより、フリップフロップのＡ点とＢ点には、図４（Ｄ）、（Ｅ）に示すように画像データが保持される。
【００３１】
一方、画素スイッチ２２はサンプルホールド回路２１への画像データ転送後のサンプルホールド期間で、液晶駆動前の期間ではＡ点の電位がハイレベル、Ｂ点の電位がローレベルであるため、トランジスタＱ７がオンであるが、端子ＶＡ、ＶＢには、通常は図４（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、前記閾値電圧Ｖｔｈが印加され、また画素電極に対向配置された対向電極の電圧ＣＥは図４（Ｉ）に示すように０Ｖが加わっているため、液晶表示素子ＬＣには閾値電圧Ｖｔｈが印加されて非駆動状態にある。
【００３２】
しかし、サンプルホールド回路２１への画像データ転送後の時刻ｔ１以降の液晶駆動期間では図４（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、端子ＶＢには引き続き閾値電圧Ｖｔｈが印加されるが、端子ＶＡには前記飽和電圧Ｖｐが印加され、また対向電極の電圧ＣＥは図４（Ｉ）に示すように引き続き０Ｖであるので、液晶表示素子ＬＣは図４（Ｈ）に示すようにＶｐが印加される。すなわち、図４の例では、画像データＤが「１」の場合を示しており、この場合は、液晶１４にＶｐが加わり、表示状態は白となる。
【００３３】
なお、画像データＤが「０」の場合は、サンプルホールドされたＡ点の電位はローレベルであり、トランジスタＱ７はオフされているため、液晶駆動期間で端子ＶＡにＶｐが加わっても、トランジスタＱ８を通して端子ＶＢから電圧Ｖｔｈが液晶表示素子の画素電極１５に印加されるため、液晶１４にも電圧Ｖｔｈが印加され、表示状態は黒となる。なお、上記の電圧Ｖｔｈ、Ｖｐは、外部回路（図示せず）から与えられ、その電圧値はそれぞれ任意の値に設定できる。上記の画素スイッチ２２のスイッチ動作は全画素一斉に行われ、全画素のサンプルホールド回路２１に保持された画像データの面一括転送を行う。
【００３４】
画素スイッチ２２により所定期間液晶表示素子が駆動されると、次の画像データがサンプルホールド回路２１に保持された後、画素スイッチ２２を制御して液晶表示素子ＬＣを所定期間駆動する。すなわち、この実施の形態では、直前の画像データが液晶表示素子ＬＣを駆動してから次の画像データがサンプルホールド回路２１に保持される。
【００３５】
ところで、入力画像信号が図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示すように、Ｂ０〜Ｂ７で示す８ビットのパルス列で１フィールド分の画像を示す信号であるものとする。図５（Ａ）は８ビットオール”１”のときの画像信号で、時間の経過と共に漸次各ビットのハイレベル（Ｖｐ）の期間が長くなるパルス幅変調信号であり、同図（Ｂ）は８ビットオール”１”のときの画像信号で、時間の経過と共に漸次各ビットのハイレベル（Ｖｐ）の期間が短くなるパルス幅変調信号であり、何れの信号も各ビットのローレベル（Ｖｔｈ）の期間は同一で、また０〜２５５の全部で２５６階調が表現できる点は同じである。
【００３６】
この２種類の画像信号を前述した駆動回路部１６を通して液晶表示素子に印加したときの、明るさの時間的推移を図６に示す。同図において、縦軸は反射光の明るさ、横軸は時間を示す。入射光が連続的に照射されている状態の液晶表示素子に対して、図５（Ａ）に示した時間の経過と共に漸次各ビットのハイレベル（Ｖｐ）の期間が長くなる画像信号を印加したときは、図６にＩＶで示すように、１フィールドの前半期間ではパルス幅が短いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが遅くなり小さい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は遅くなり、反射光の明るさが定常状態に達するまでに時間がかかり、１フィールドの後半期間ではパルス幅が長いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが遅くなり、立下り速度は遅くなる。
【００３７】
一方、図５（Ｂ）に示した時間の経過と共に漸次各ビットのハイレベル（Ｖｐ）の期間が短くなる画像信号を印加したときは、図６にＶで示すように、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は速くなり、反射光の明るさが比較的短時間で定常状態に達し、１フィールドの後半期間ではパルス幅が短いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが早くなり、立下り速度は速くなる。
【００３８】
従って、図５（Ｂ）に示した画像信号を印加した場合の反射光の明るさの時間的推移の方が、図５（Ａ）に示した画像信号を印加した場合の反射光の明るさの時間的推移に比べて、図６にＶＩで示す理想パターンに近いので、本実施の形態では、画像信号を図５（Ｂ）に示したパルス幅変調信号とすることで、反射光の明るさの時間的推移をインパルス応答に近付ける。
【００３９】
応答は、立ち上がり、立ち下がり共に速い必要があり、瞬時に変化するパターンが理想的である。立ち上がる時間は、１フィールドが始まる直後に設定し、立ち下がる間は、１フィールドが終了するまで、ある時間幅において黒状態である必要がある。
【００４０】
ここで、図５（Ｂ）に示したパルス幅変調信号は、そのハイレベルの８つのパルス幅の期間が１２８：６４：３２：１６：８：４：２：１の関係にあり、各ビットのパルス幅が一つのサブフィールドに対応しているため、１フィールドは８つのサブフィールドに分割され、１フレーム中最初のサブフィールドで最もパルス幅が長く、以後最後のサブフレームに進むに従ってパルス幅が順次短かくなるパルス幅変調信号が、図１には図示しない外部のコントロール回路で８ビットの画像情報に応じて変調されて駆動回路部１６に駆動パルス（各サブフィールドのオン、オフデータとＶＡ及びＶＢ）として供給される。
【００４１】
駆動回路部１６は、各サブフィールドのオン、オフデータを各画素のサンプルホールド回路に順次出力し、１画面分のデータがサンプルホールド回路に保持された後、そのデータを全画素へ面一括のタイミングで出力し、液晶を駆動する。
【００４２】
次に、本実施の形態の入射光の間欠的な照射手段について説明する。図１に示したように、入射光は液晶シャッター１１によりＰＢＳ１２に間欠的に入射する。この液晶シャッター１１による入射光照射期間は、図７に示した液晶表示素子の反射光の明るさの時間的な推移を示す特性Ｖ（これは図６の特性Ｖと同じ）の定常状態期間ＶＩＩであり、それ以外の過渡期間では入射光を遮断する。
【００４３】
ここで、上記の定常状態期間ＶＩＩは、例えば１フィールド中の第１サブフィールドＢ７の立ち下がり以降、第８サブフィールドＢ０の立ち下がりまでであり、この期間液晶シャッター１１により入射光がＰＢＳ１２に連続的に入射する。従って、液晶シャッター１１はサブフィールドに同期して駆動され、上記以外の期間、すなわち、第１サブフィールドＢ７の期間と第８サブフィールドＢ０以降では液晶シャッター１１により入射光が遮断される。なお、液晶シャッター１１による入射光の通過、遮断制御は、上記の例に限定されるものではない。
【００４４】
液晶シャッター１１は例えば図８に示す構成とされている。同図において、液晶シャッター１１は、液晶２５の一方の面に配向膜２６ａ、透明電極２７ａ及びガラス基板２８ａが積層され、液晶２５の他方の面にも同様に、配向膜２６ｂ、透明電極２７ｂ及びガラス基板２８ｂが積層された構造である。液晶２５は高速応答性が要求され、応答速度は１ｍｓｅｃ程度が必要なため、強誘電液晶、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｅｎｄ）モードが適用される。
【００４５】
配向膜２６ａ及び２６ｂに対して、外部から画像信号に同期した信号に基づき配向膜駆動回路２９を介して０Ｖの制御信号が、図７に示した定常状態期間ＶＩＩの間印加され、これにより液晶シャッター１１のガラス基板２８ａに入射した入射光を透過してガラス基板２８ｂから出射する。また、例えば＋５Ｖの制御信号が前記過渡期間に配向膜２６ａ及び２６ｂに印加されることにより、入射光が遮断される。
【００４６】
本実施の形態では、図３及び図４と共に説明したように、サンプルホールド回路２１に保持された画像データは、液晶部に全画素同時に転送され駆動され（面一括駆動）、また図７に示したように、従来よりも長い時間入射光を照射することができる。従って、本実施の形態によれば、ボケ解消のため入射光を間欠的に照射する制御を行っても、液晶表示素子の表示光を従来よりも明るくすることができる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。液晶の黒状態から白状態に変化する応答速度は、液晶に加わる駆動電圧に大きく依存する。図１０の点線ＶＩに示す理想的な光応答特性に近付けるためには、立ち上がり時の応答速度を速くする必要がある。それを実現する方法は、（１）対向電極電圧は変化させずに、飽和電圧Ｖｐを増加させる、（２）飽和電圧Ｖｐ、閾値電圧Ｖｔｈは変化させずに、対向電極電圧ＣＥを減少させる、という方法が考えられる。
【００４８】
ここで、飽和電圧Ｖｐは液晶を駆動するトランジスタの特性により、大きく変化させることはできない。これに対し、対向電極電圧ＣＥは外部回路から自由に設定することができる。以上の点から立ち上がり時の応答速度を速くするためには、対向電極電圧ＣＥを変化させたほうが有利である。
【００４９】
そこで、この実施の形態では液晶表示素子の画素電極に供給される画像入力信号を図９（Ａ）に示すように、Ｂ０〜Ｂ７で示す８ビットのパルス列で、８ビットオール”１”のとき、時間の経過と共に漸次各ビットのハイレベル（Ｖｐ）の期間が短くなるパルス幅変調信号（図５（Ｂ）に示した信号と同じ）とすると共に、１フィールド中最初に駆動される第１サブフィールドが駆動される時間だけ、液晶表示素子の対向電極電圧ＣＥを、図９（Ｂ）に示すように小さく設定するようにしたものである。
【００５０】
その結果、本実施の形態によれば、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられるという効果に加えて、１フィールド中最初に駆動される第１サブフィールドが駆動される時間は、液晶表示素子の駆動電圧がＶｐよりも大となるため、図１０に太線ＶＩＩで示すように、同図に細線ＩＶで示す従来の光応答特性及び前記実施の形態の光応答特性Ｖ（図６の特性Ｖと同じ）に比べて、立ち上がり時の応答速度は速くなり、明るさを低下しないでボケを改善することができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態では、対向電極電圧ＣＥを小さく設定する期間は、第１サブフィールドとしたが、これに限らず、１フィールド中の立ち上がり時における応答が速くなる条件下で、第１のサブフィールドから任意の複数のサブフィールド期間で対向電極電圧ＣＥを小さく設定するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、１フィールドの前半期間ではパルス幅が長いために、液晶には大きい実効電圧値が与えられ、立ち上がり速度は速くなり、反射光の明るさが比較的短時間で定常状態に達し、１フィールドの後半期間ではパルス幅が短いために、液晶に加わる電圧がオフとなるタイミングが早くなり、立下り速度が速くなるようにしたため、反射光の明るさの時間的推移をインパルス応答に近付けることができ、これにより明るさを低減させることなく、動きのある画像表示時のボケの発生を改善できる。
【００５３】
また、本発明によれば、複数のサブフィールドの各々の駆動タイミングを、全画素の液晶表示素子に対して同時に駆動する面一括駆動とすることにより、２次元マトリクス状に配列された複数の液晶表示素子が、行位置に無関係に同時に駆動されるため、入射光を照射する期間を長くすることができ、これによりボケの改善のために入射光を間欠的に照射したときでも明るさを従来に比べて明るくできる。
【００５４】
また、本発明によれば、１フィールドの最初から予め設定した数のサブフィールド期間では、駆動信号電圧値を大きくして、液晶の立ち上がり時の応答速度を従来よりも速くすることにより、液晶の黒状態から白状態に変化する応答速度を速くしたため、入射光の照射期間を長くすることができ、これによりボケの改善のために入射光を間欠的に照射したときでも明るさを従来に比べて明るくできる。
【００５５】
また、本発明によれば、光源から発生する連続的な光を複数の液晶表示素子のサブフィールドの駆動タイミングに同期して、１フィールドの最初から所定数のサブフィールド期間と最後のサブフィールド経過後の期間に入射光を遮断し、１フィールドのそれ以外の期間では入射光を通過させて、複数の液晶表示素子に照射させるシャッター機構を有することにより、１フィールドの立ち上がり時の期間は入射光を液晶表示素子に入射せず、立ち上がり以降の定常状態時に入射光を液晶表示素子に入射するようにしたため、投射型液晶表示装置においても明るさを暗くしないで、ボケを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態の要部の概略構成図を示す。
【図２】液晶駆動電圧の値と出力光強度の関係を示す図である。
【図３】本発明装置における液晶駆動回路部の一実施の形態の回路図を示す。
【図４】図３の各部のタイミングチャートである。
【図５】液晶表示素子の画素電極電圧と対向電極電圧とフィールドの関係の各例を示す図である。
【図６】図５の各液晶駆動電圧による明るさの時間推移の関係を示す図である。
【図７】本発明液晶表示装置の一実施の形態の表示光の応答特性と、入射光の照射時間の関係を示す図である。
【図８】本発明液晶表示装置で用いる液晶シャッターの一例の構成図である。
【図９】本発明の他の実施の形態における画素電極電圧と対向電極電圧とフィールドの関係を示す図である。
【図１０】図９及び従来装置の各液晶駆動電圧による明るさの時間推移を示す図である。である。
【図１１】本発明が適用される画像表示装置の一例のブロック図である。
【図１２】液晶表示素子の一例の構成図である。
【図１３】サブフィールドと入力階調レベルとの関係を示す図である。
【図１４】従来装置の最下行と最上行の液晶駆動電圧による光応答特性と入射光照射時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１１　液晶シャッター
１２　偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１３　対向電極
１４、２５　液晶
１５　画素電極
１６　駆動回路部
１７　投射レンズ
１８　スクリーン
２１　サンプルホールド回路
２２　画素スイッチ
２６ａ、２６ｂ　配向膜
２７ａ、２７ｂ　透明電極
２８ａ、２８ｂ　ガラス基板
３４　液晶表示素子

Claims

規則的に配列された複数の画素をそれぞれ構成する複数の液晶表示素子に画像信号を供給して駆動して、光源から前記複数の液晶表示素子に照射される入射光を変調し、変調を受けた反射光の所定偏光成分をスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置において、
１フィールドが複数のサブフィールドからなり、これら複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるような、パルス幅変調された画像信号を発生する画像信号発生手段と、
前記画像信号発生手段からの前記パルス幅変調された画像信号を、前記複数の画素に供給して前記複数の液晶表示素子を駆動する駆動回路手段と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
前記駆動回路手段は、前記複数のサブフィールドの各々の駆動タイミングを、前記液晶表示素子の全画面に対して同時に駆動する面一括駆動とすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記光源から発生する連続的な光を前記複数の液晶表示素子のサブフィールドの駆動タイミングに同期して、１フィールドの最初から所定数のサブフィールド期間と最後のサブフィールド経過後の期間に入射光を遮断し、１フィールドのそれ以外の期間では入射光を通過させて、前記複数の液晶表示素子に照射させるシャッター機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
規則的に配列された複数の画素をそれぞれ構成する複数の液晶表示素子に光源から照射される入射光を、画像信号に応じて変調し、変調を受けた反射光の所定偏光成分をスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置の駆動方法において、
１フィールドを複数のサブフィールドに分割したとき、これら複数のサブフィールドの表示期間が、１フィールドの最初のサブフィールドで最も長く、以後、１フィールドの最後のサブフィールドへ進むに従って暫時短くなるような、パルス幅変調された画像信号を発生する第１のステップと、
前記パルス幅変調された画像信号を、前記複数の画素に供給して前記複数の液晶表示素子を駆動する第２のステップと
を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。