JP2008026613A

JP2008026613A - 液晶表示装置及びコモン電圧調整方法

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Publication number: JP2008026613A
Application number: JP2006199230A
Authority: JP
Inventors: Toru Kataoka; 亨片岡
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-21
Also published as: JP4909665B2

Abstract

【課題】コモン電圧の自動調整を短時間で行うことのできる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】波長域の異なる光で照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく画像光を生成する液晶パネル７〜９を備える液晶表示装置において、各液晶パネルで生成された上記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズム１０と、色合成プリズム１０と色合成された画像光を投射する投射レンズ１１との間に、色合成された画像光の輝度をＲ、Ｇ、Ｂの各色別に検出するセンサーユニット１２を配置する。対向電極電圧生成回路５は、液晶パネル１０８を構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給する。制御部６は、センサーユニット１２の出力に基づいて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、対向電極電圧生成回路５にて生成されるコモン電圧の大きさを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクタなどに代表される、液晶パネルを用いた液晶表示装置に関し、特に、複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極にコモン電圧が供給される交流駆動方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、液晶の劣化対策として、液晶に印加される電圧の極性が所定の周期で反転する交流駆動が行われる。交流駆動にはドット反転駆動、ライン反転駆動、フレーム反転駆動などがあり、液晶表示装置では、これらの一つ又は複数の組み合わせで液晶パネルを駆動している。

図７に、ライン反転駆動の映像データの波形を示す。図７に示す映像データでは、リファレンス電圧Ｖｒｅｆを基準にして極性を反転させた正極性の映像データと負極性の映像データとを、水平走査期間毎に交互に切り替えるようになっている。ライン反転駆動では、図７に示すように、水平走査期間毎に映像信号の極性が反転する。正極性の映像データと負極性の映像データは、リファレンス電圧Ｖｒｅｆを中心に上下で対称となっている。このライン反転駆動では、正極性の映像データにより表示される画像の明るさと負極性の映像データにより表示される画像の明るさとが異なると、この明るさの違いがフリッカ（明るさのちらつき）として視認される。また、フレーム間においても、映像データが反転することによって、表示画像に明るさの差が生じ、この明るさの違いがフリッカとして視認される。コモン電圧Ｖｃｏｍは、各液晶セルの共通電極に印加する電圧であって、映像データが反転することによって発生するフリッカが最小となるように調整される。

交流駆動方式を採用するプロジェクタにおいては、通常、工場出荷時に、投射画像におけるフリッカの量を測定し、フリッカの測定値が最小となるようにコモン電圧を調整する。このコモン電圧の調整により、正極性の映像データと負極性の映像データの印加時における液晶セルにかかる電位のバランスをとり、フレーム間における表示画像の明るさの差を小さくする。図８に、そのようなコモン電圧の調整を行うことが可能なシステムの概略構成を示す。

図８を参照すると、プロジェクタ１００は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの色の画像を形成する３つの液晶パネル１０７〜１０９を備える３板式のプロジェクタであって、液晶パネル１０７〜１０９からの画像光（Ｒ画像光、Ｇ画像光、Ｂ画像光）を合成する色合成プリズム１１０と、色合成プリズム１１０で合成されたＲＧＢ画像光を外部スクリーン上に投射する投射レンズ１１１とを備える。また、プロジェクタ１００は、パーソナルコンピュータなどの外部映像信号源から供給される映像信号に基づく画像（ＲＧＢ）を液晶パネル１０７〜１０９上に形成させるための処理回路を備える。この処理回路は、液晶パネル１０７〜１０９のそれぞれに設けられる。図８中には、映像処理回路１０１、スケラー回路１０２、液晶駆動回路１０３、リファレンス電圧生成回路１０４、および対向電極電圧生成回路１０１からなる、液晶パネル１０８に関する処理回路のみが示されている。

映像処理回路１０１は、パーソナルコンピュータなどの外部映像信号源から供給される映像信号に基づく映像（Ｇ）を液晶パネル１０８に表示させるのに必要な処理を行う。映像処理回路１０１から出力された映像信号（Ｇ）は、スケラー回路１０２にて適当なサイズに画素変換された後、液晶駆動回路１０３に供給される。液晶駆動回路１０３は、スケラー回路１０２から供給される映像信号（Ｇ）に基づいて液晶パネル１０８を駆動する。この液晶パネル１０８の駆動において、液晶駆動回路１０３は、リファレンス電圧生成回路１０４からのリファレンス電圧を基準として、水平走査期間毎に映像信号（Ｇ）の極性を反転させる。

対向電極電圧生成回路１０５は、液晶パネル１０８を構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給するコモン電圧生成回路である。制御部１０５は、不図示のインタフェースを介して外部制御装置２００との接続が可能とされており、外部制御装置２００を介して供給されるセンサーユニット２０１の出力に基づいて、対向電極電圧生成回路１０５で生成されるコモン電圧の大きさを制御する。センサーユニット２０１は、プロジェクタ１００によって投射される映像の輝度を検出する輝度センサーより構成されている。

図８に示したシステムでは、出荷時において、プロジェクタ１００を外部制御装置２００と接続し、フリッカが最小となるようにコモン電圧Ｖｃｏｍを調整する。こうしてコモン電圧Ｖｃｏｍの調整がなされたプロジェクタ１００が出荷される。

上記のシステムの他、プロジェクタ内に輝度センサーを設けて、コモン電圧Ｖｃｏｍの調整を可能したものも提案されている（特許文献１参照）。このプロジェクタにおいては、輝度センサーは、各液晶パネルからの映像光（ＲＧＢ）を合成するクロスダイクロイックプリズムと、クロスダイクロイックプリズムからの合成光を投射する光学系との間に配置される。輝度センサーの出力に基づいて、各液晶パネルにおけるコモン電圧の調整がそれぞれ別々に行われる。具体的には、Ｒ用の液晶パネルについてコモン電圧を調整する場合は、他のＧ、Ｂ用の液晶パネルからの映像光を遮光する。
特開２００５−２２１５６９号公報

しかしながら、図８に示したシステムには、以下のような問題がある。

コモン電圧は、プロジェクタの環境温度や使用状況によって変化する。このため、プロジェクタが実際に設置される場所の環境温度や使用状況によっては、出荷時に調整されたコモン電圧が最適な値とならない場合がある。そのような場合は、フリッカが発生して、表示映像の画質が劣化することになる。また、フリッカが発生した状態で映像を表示することは、液晶パネルの寿命を短くすることになる。

特許文献１に記載されたプロジェクタにおいては、内部に設けた輝度センサーを用いて、プロジェクタが自動的にコモン電圧を調整するようになっているので、環境温度や使用状況に関係なく、コモン電圧を最適な値に設定することができる。しかし、このプロジェクタでは、輝度センサーはＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネルに共通とされ、各液晶パネルを順番に駆動して輝度センサーの出力に基づいてコモン電圧を調整するようになっているため、コモン電圧の調整に時間がかかる。

本発明の目的は、上記問題を解決し、コモン電圧の調整を自動的に短時間で行うことのできる液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、第１の本発明は、波長域の異なる光でそれぞれ照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく波長域が異なる画像光をそれぞれ生成する複数の液晶パネルと、前記複数の液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムと、前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光を投射する投射レンズと、前記色合成プリズムと前記投射レンズの間に配置された輝度センサー部と、前記複数の液晶パネルにそれぞれ接続され、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給する複数の対向電極電圧生成回路と、前記複数の対向電極電圧生成回路に対して、各対向電極電圧生成回路で生成されるコモン電圧の大きさを制御する制御部と、を有し、前記輝度センサー部は、前記色合成された画像光の輝度を前記波長域毎に検出する複数の輝度センサーを有し、前記制御部は、前記複数の輝度センサーの出力に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記コモン電圧の大きさを調整する、ことを特徴とする。

上記の第１の発明によれば、輝度センサー部は、色合成プリズムから出射される色合成された画像光の輝度を波長域毎に検出する複数の輝度センサー、例えばＲ用、Ｇ用、Ｂ用の輝度センサーを備えており、各液晶パネル（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネル）で生成された各波長域の画像光（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光）の合成画像光から、それぞれの波長域の画像光の輝度を、それら輝度センサーを用いて検出することが可能である。したがって、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネルで、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光を同時に生成して、各輝度センサーで、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光の輝度を検出し、その検出した各画像光の輝度に基づいて、各液晶パネルのコモン電圧の調整を行うことができる。このコモン電圧の調整に要する時間は、特許文献１に記載されたような、各液晶パネルのコモン電圧を順番に調整するプロジェクタにおけるコモン電圧の調整時間に比較して格段に短い。

また、制御部が、液晶表示装置内に設けられた輝度センサーの出力に基づいてコモン電圧を自動的に調整するので、実際に設置される場所の環境温度や使用状況に応じてコモン電圧を調整することが可能である。

第２の本発明は、波長域の異なる光でそれぞれ照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく波長域が異なる画像光をそれぞれ生成する複数の液晶パネルと、前記複数の液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムと、前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光を投射する投射レンズと、前記色合成プリズムに入射した前記波長域毎の画像光のうち、前記色合成がなされずに前記色合成プリズム外に洩れた光の輝度を前記波長域毎に検出する複数の輝度センサーと、前記複数の液晶パネルにそれぞれ接続され、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給する複数の対向電極電圧生成回路と、前記複数の対向電極電圧生成回路に対して、各対向電極電圧生成回路で生成されるコモン電圧の大きさを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の輝度センサーの出力に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記コモン電圧の大きさを調整する、ことを特徴とする。

上記の第２の発明によれば、複数の液晶パネル（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネル）で生成された波長域毎の画像光（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光）の一部が色合成プリズムから洩れ、この洩れ光を複数の輝度センサーで波長域毎に検出する。この場合も、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネルで、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光を同時に生成して、各輝度センサーで、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像光の輝度を検出し、その検出した各画像光の輝度に基づいて、各液晶パネルのコモン電圧の調整を行うことができる。また、制御部が、液晶表示装置内に設けられた輝度センサーの出力に基づいてコモン電圧を自動的に調整するので、実際に設置される場所の環境温度や使用状況に応じてコモン電圧を調整することが可能である。

本発明によれば、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネルのコモン電圧調整を同時に行うことができるので、従来の液晶表示装置に比較してコモン電圧の調整を短時間で行うことができる、という効果がある。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の液晶表示装置は、ドット反転駆動、ライン反転駆動、フレーム反転駆動の一つ又は複数の組み合わせで液晶パネルを駆動するものであるが、ここでは、ライン反転駆動方式を採用するものと仮定する。

図１を参照すると、液晶表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの色の画像を形成する３つの液晶パネル７〜９を備える３板式のプロジェクタであって、液晶パネル７〜９からの画像光を合成する色合成プリズム１０と、色合成プリズム１０で合成されたＲＧＢ画像光を外部スクリーン上に投射する投射レンズ１１とを有する。液晶パネル７〜９はそれぞれ波長域の異なる光で照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく画像光を生成する。色合成プリズム１０は、例えばクロスダイクロイックプリズムである。

また、液晶表示装置は、パーソナルコンピュータなどの外部映像信号源からフレーム単位に供給される映像信号に基づく画像を液晶パネル７〜９上に形成させるための処理回路を備える。この処理回路は、液晶パネル７〜９のそれぞれに設けられる。図１中には、映像処理回路１、スケラー回路２、液晶駆動回路３、リファレンス電圧生成回路４、および対向電極電圧生成回路５からなる、液晶パネル８に関する処理回路のみが示されている。

映像処理回路１、スケラー回路２、液晶駆動回路３、リファレンス電圧生成回路４、対向電極電圧生成回路５、液晶パネル７〜９、色合成プリズム１０、および投射レンズ１１は、図８に示したプロジェクタの処理回路と基本的には同じものである。可動式のセンサーユニット１２が色合成プリズム１０と投射レンズ１１の間に挿入され、制御部６が、そのセンサーユニット１２の出力に基づいて対向電極電圧生成回路６を制御する点が、図８に示したプロジェクタと異なる。

図２に、センサーユニット１２の構成を示す。センサーユニット１２は、複数のＲＧＢ輝度センサー部１２０が配置されたセンサー部位１２１と、センサー部位１２１を支持する支持部１２２と、支持部１２２の一端がモータの出力軸に取り付けられ、モータの回転により、センサー部位１２１を第１および第２の位置の間で移動させるモータ部１２３と、を有する。第１の位置において、センサー部位１２１は、色合成プリズム１０から出射された合成光の光路中に挿入される。センサー部位１２１を第２の位置に移動することで、センサー部位１２１をその合成光の光路から退避させることができる。このモータ部１２３のよるセンサー部位１２１の移動は、制御部６によって制御される。

ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、中央部に１つ、その周りに一定の間隔で８つ設けられている。ＲＧＢ輝度センサー部１２０のそれぞれは、Ｒ光の波長に対応する波長域の光を透過するＲ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＲ用輝度センサーと、Ｇ光の波長に対応する波長域の光を透過するＧ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＧ用輝度センサーと、Ｂ光の波長に対応する波長域の光を透過するＢ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＢ用輝度センサーと、を有する。ＲＧＢ輝度センサー部１２０のＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーの出力は制御部６に供給されている。Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーの透過波長域は、液晶パネル７〜９をそれぞれ照明する光の波長域に完全に一致させる必要はなく、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画像光の輝度をそれぞれ検出することができるような波長域に設定されていればよい。

制御部６は、液晶表示装置全体の動作の制御を行う他、モードの切り替えやコモン電圧調整などの制御も行う。具体的には、制御部６は、映像信号源から供給される映像信号に基づく画像の表示が開始される直前、または、装置本体又はリモートコントローラに用意された特定のキーを押下した場合に、動作モードをコモン電圧調整モードに切り替える。コモン電圧調整モードでは、制御部６は、液晶パネル７〜９のそれぞれに設けられた処理回路に対して、不図示のメモリに格納されているフリッカ検出用映像データを供給し、各映像処理回路にて、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の映像信号を生成させる。そして、制御部６は、それらＲ用、Ｇ用、Ｂ用の映像信号に基づいて表示される画像について、フリッカが最小となるようにコモン電圧の調整を行う。

コモン電圧調整では、制御部６は、センサー部位１２１を第１の位置に移動させた状態で、ＲＧＢ輝度センサー部１２０のそれぞれから供給される、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーの出力に基づいて、フリッカ値を算出する。ここで、フリッカ値は、連続するフレーム間における表示画像の明るさの差で与えられるものであって、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像について算出される。また、制御部６は、対向電極電圧生成回路６にて生成されるコモン電圧の値を所定の電圧範囲において段階的に変化させて、ＲＧＢ輝度センサー部１２０の出力に基づいて算出される、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像のフリッカ値が最小となるコモン電圧値をそれぞれ取得する。そして、制御部６は、その取得したコモン電圧値となるように、液晶パネル７〜９に関する対向電極電圧生成回路６を制御する。

次に、本実施形態の液晶表示装置の動作について具体的に説明する。通常モードにおける動作は、既存のものと同じであるので、ここでは、特徴となるコモン電圧調整モードにおける最適コモン電圧決定処理について詳細に説明する。

図３に、最適コモン電圧決定処理の一手順を示す。動作モードがコモン電圧調整モードに切り替えられると、制御部６は、センサー部位１２１を第１の位置に移動させ（ステップＳ１００）、液晶パネル７〜９のそれぞれの処理回路にフリッカ検出用映像データを供給する（ステップＳ１０１）。これにより、フリッカ検出用映像データに基づくＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像が、フレーム単位に液晶パネル７〜９上に形成される。そして、液晶パネル７、８、９のそれぞれから出射されたＲ画像光、Ｇ画像光、Ｂ画像光が、色合成プリズム１０によって色合成され、その色合成画像光がセンサー部位１２１の各ＲＧＢ輝度センサー部１２０に入射する。

次に、制御部６は、対向電極電圧生成回路６にて生成されるコモン電圧の値を、予め設定された値に設定し（ステップＳ１０２）、ＲＧＢ輝度センサー部１２０を構成するＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーの出力に基づいてフリッカ値を算出する（ステップＳ１０３）。フリッカ値は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の画像のそれぞれについて算出される。

具体的には、Ｒ用画像のフリッカ値を算出する場合は、センサー部位１２０に設けられた８つのＲＧＢ輝度センサー部１２０のＲ用輝度センサーのそれぞれについて、フレーム毎に、Ｒ用輝度センサーから供給される輝度値をサンプリングして積算する。次いで、連続するフレーム間でその積算値の差分を求め、その求めた差分を複数のフレームに渡って積算することでフリッカ値を得る。こうして、各Ｒ用輝度センサーについてフリッカ値が算出される。そして、中央に配置された１つのＲ用輝度センサーから得られたフリッカ値と、その周辺に配置された８つのＲ用輝度センサーのそれぞれから得られたフリッカ値とをそれぞれ比較し、その差分の平均値を算出する。算出したフリッカ値の差分の平均値は、不図示のメモリに格納される。Ｇ用画像およびＢ用画像のそれぞれについても、Ｒ用画像と同様の手順で、フリッカ値の差分の平均値が算出され、不図示のメモリに格納される。

Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の画像のそれぞれについてフリッカ値の差分の平均値が算出されると、続いて、制御部６は、所定の電圧範囲において設定された、測定すべきコモン電圧の全てについて、フリッカの測定が行われた否かを判断する（ステップＳ１０４）。例えば、所定の電圧範囲においてモン電圧値を単位電圧毎に段階的に増大する場合は、ステップＳ１０４において、コモン電圧の設定値が所定の電圧範囲における最大のコモン電圧値に達した否かを判断する。

ステップＳ１０４の判断が「Ｎｏ」となった場合は、制御部６は、ステップ１０１に戻って、コモン電圧の設定値を単位電圧分だけ増大する。以降、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が行われる。

ステップＳ１０４の判断が「Ｙｅｓ」となった場合は、制御部６は、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像について、コモン電圧の設定値毎に不図示のメモリに格納されたフリッカ値の差分の平均値を調べ、その平均値が最小となったコモン電圧値を最適コモン電圧と決定する（ステップＳ１０５）。こうして得られた、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像の最適コモン電圧値に基づいて、制御部６は、液晶パネル７〜９にコモン電圧を供給する各対向電極電圧発生回路を制御する。

上述した本実施形態の液晶表示装置によれば、ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーから構成されているので、液晶パネル７〜９にＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像を同時に形成して、各画像についてコモン電圧の調整を行うことができる。この場合のコモン電圧の調整に要する時間は、輝度センサーがＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶パネルに共通である特許文献１に記載のプロジェクタにおけるコモン電圧の調整時間に比較して格段に短くなる。

また、コモン電圧の最適値は、パネル有効画素領域の中央部と周辺部とで異なる。このような場合、中央部でのみ、コモン電圧の調整を行うと、コモン電圧の調整値が、周辺部におけるコモン電圧の実際の最適値から大きく外れて、周辺部でフリッカが発生する場合がある。逆に、周辺部でのみ、コモン電圧の調整を行うと、コモン電圧の調整値が、中央部におけるコモン電圧の実際の最適値から大きく外れて、中央部でフリッカが発生する場合がある。本実施形態では、第１の位置において、ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、パネル有効画素領域の中央部に１つ、その周辺部に８つ配置されており、中央部と周辺部とのフリッカ値の差分を平均した値に基づいてコモン電圧の調整が行われるので、コモン電圧の調整値が、中央部および周辺部におけるコモン電圧の実際の最適値から大きく外れることはない。よって、中央部および周辺部において、フリッカの発生を効果的に抑制することができる。ここで、パネル有効画素領域は、投射レンズの有効投射領域に基づいて設定された、各液晶パネルにおける有効画像領域に対応する。

以上説明した本実施形態の液晶表示装置は本発明の一例であり、その構成および動作は、適宜に変更することができる。例えば、センサーユニット１２に設けられるＲＧＢ輝度センサー部１２０の数や配置は、図２に示した例に限定されるものではなく、コモン電圧の調整値が、中央部および周辺部におけるコモン電圧の調整値が実際の最適値から大きく外れることがない、という条件のもとで、適宜に変更することができる。例えば、図４に示すように、ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、パネル有効画素領域１１ａの中央部に１つ、その上下左右にそれぞれ１つ配置されてもよい。センサー部位１２１は、円形形状であって、色合成プリズム１０側から投射レンズ１１の入射面方向を見た場合に、第１の位置において、センサー部位１２１の外縁が丁度、パネル有効画素領域１１ａの四辺に内接するようになっている。

フリッカ検出用映像データは、フリッカを検出可能であればどのような映像データであってもよい。好ましいフリッカ検出用映像データとしては、表示画面全体が白表示となる100%白映像、表示画面上における白の表示領域の割合が50%とされる50%白映像、表示画面上における白の表示領域の割合が10%とされる10%白映像、表示画面全体が黒表示となる黒映像、市松パターン映像などの映像データがある。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態である液晶表示装置に用いられるセンサーユニットの構成を示す模式図である。

本実施形態の液晶表示装置は、センサーユニット以外は、図１に示した構成と基本的に同じものである。図５に示すセンサーユニットは、固定式のものであって、色合成プリズム１０と投射レンズ１１の間に配置された４つのＲＧＢ輝度センサー部１２０から構成されている。ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、図１に示したＲＧＢ輝度センサー部１２０と同様の構成のもので、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーを有する。ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、色合成プリズム１０側から投射レンズ１１の入射面方向を見た場合に、パネル有効画素領域１１ａの上下左右にそれぞれ設けられている。

第１の実施形態の液晶表示装置では、ＲＧＢ輝度センサー部１２０はパネル有効画素領域１１ａ内に配置されており、専用のフリッカ検出用映像データを用いてコモン電圧を調整するため、その間は、外部映像信号源から供給される通常の映像信号に基づく画像の表示を行うことができない。これに対して、本実施形態の液晶表示装置によれば、ＲＧＢ輝度センサー部１２０はパネル有効画素領域１１ａ外に配置されており、コモン電圧の調整に、外部映像信号源から供給される通常の映像信号を利用することが可能である。なお、フリッカの検出には、専用の映像データを用いることが望ましいが、外部映像信号源から供給される通常の映像データでも、ある程度の精度でフリッカを検出することが可能である。また、パネル有効画素領域１１ａ内に輝度センサーを配置した第１の実施形態の液晶表示装置では、実際に表示される画像に関するフリッカを測定することになるので、フリッカの検出精度は、本実施形態の液晶表示装置より第１の実施形態の液晶表示装置の方が高い。

本実施形態では、制御部６は、外部映像信号源から供給される通常の映像信号に基づく画像を液晶パネル７〜９に表示させるとともに、動作モードをコモン電圧調整モードに移行する旨の入力がなされた場合には、液晶パネル７〜９に表示された画像に基づいて、フリッカが最小となるようにコモン電圧を調整する。以下に、コモン電圧の調整手順を説明する。

制御部６は、対向電極電圧生成回路６にて生成されるコモン電圧の値を、予め設定された値に設定し、ＲＧＢ輝度センサー部１２０を構成するＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーの出力に基づいてフリッカ値を算出する。このフリッカ値は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の画像のそれぞれについて算出される。

具体的には、Ｒ用画像のフリッカ値を算出する場合は、４つのＲＧＢ輝度センサー部１２０のＲ用輝度センサーのそれぞれについて、フレーム毎に、Ｒ用輝度センサーから供給される輝度値をサンプリングして積算する。次いで、連続するフレーム間でその積算値の差分を求め、その求めた差分を所定のフレーム数に渡って積算することでフリッカ値を得る。こうして、各Ｒ用輝度センサーについてフリッカ値が算出される。次いで、４つのＲ用輝度センサーについて算出したフリッカ値の平均値を算出する。算出したフリッカ値の平均値は、不図示のメモリに格納される。Ｇ用画像およびＢ用画像のそれぞれについても、Ｒ用画像と同様の手順で、フリッカ値の平均値が算出され、不図示のメモリに格納される。

Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の画像のそれぞれについてフリッカ値の平均値が算出されると、続いて、制御部６は、所定の電圧範囲について、測定すべきコモン電圧の全てについて、フリッカの測定が行われた否かを判断する。

測定すべきコモン電圧がまだあると判断した場合は、制御部６は、コモン電圧の設定値を単位電圧分だけ増大して、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の画像のそれぞれについてフリッカ値の平均値を算出する。

測定すべきコモン電圧がもう無いと判断した場合は、制御部６は、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像について、コモン電圧の設定値毎に不図示のメモリに格納されたフリッカ値の平均値を調べ、その平均値が最小となったコモン電圧値を最適コモン電圧と決定する。こうして得られた、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像の最適コモン電圧値に基づいて、制御部６は、液晶パネル７〜９にコモン電圧を供給する各対向電極電圧発生回路を制御する。

本実施形態の液晶表示装置においても、ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーから構成されているので、液晶パネル７〜９にＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像を同時に形成して、各画像についてコモン電圧の調整を行うことができる。

第１の実施形態の液晶表示装置においては、可動式のセンサーユニットを用いるため、制御部によるセンサーユニットの駆動制御が必要になるが、本実施形態の液晶表示装置では、センサーユニットは固定式であるので、そのような制御は必要ない。よって、センサーユニットの駆動制御が必要ない分、装置の構成や制御部における処理の負荷が少なくなる。

以上説明した本実施形態の液晶表示装置は本発明の一例であり、その構成および動作は、適宜に変更することができる。例えば、ＲＧＢ輝度センサー部１２０の数や配置は、図２に示した例に限定されるものではない。ＲＧＢ輝度センサー部１２０は、パネル有効画素領域１１ａ外に少なくとも１つ配置されていればよい。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態である液晶表示装置に用いられるセンサーユニットの構成を示す模式図である。

本実施形態の液晶表示装置は、センサーユニット以外は、図１に示した構成と基本的に同じものである。図６に示すセンサーユニットは、固定式のものであって、色合成プリズム１０の上面側に配置された３つの輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃから構成されている。図６には、色合成プリズム１０の上面側から見た場合のセンサーユニットの配置状態が示されている。

液晶パネル７からのＲ画像光が色合成プリズム１０を通過する際に、屈折や反射面での反射によって、Ｒ画像光の一部が、色合成プリズム１０の上下面からプリズム外に洩れる。同様に、液晶パネル８からのＧ画像光および液晶パネル９からのＢ画像光も、色合成プリズム１０を通過する際に、屈折や反射面での反射によって、それぞれの画像光の一部が、色合成プリズム１０の上下面からプリズム外に洩れる。輝度センサー部１２０ａは、色合成プリズム１０の上面側に洩れるＲ画像光の輝度を検出する。輝度センサー部１２０ｂは、色合成プリズム１０の上面側に洩れるＧ画像光の輝度を検出する。輝度センサー部１２０ｃは、色合成プリズム１０の上面側に洩れるＢ画像光の輝度を検出する。

輝度センサー部１２０ａは、色合成プリズム１０の上面の、液晶パネル７からのＲ画像光が入射する第１の入射面側の領域に配置される。より望ましくは、輝度センサー部１２０ａは、色合成プリズム１０の上面の、第１の入射面と、液晶パネル７からのＲ画像光を投射レンズ１１に向けて反射する反射面１０ａと、液晶パネル９からのＢ画像光を投射レンズ１１に向けて反射する反射面１０ｂとによって区画される領域に配置される。この領域においては、色合成プリズム１０の上面に洩れる光のほとんどが液晶パネル７からのＲ画像光の漏れ光であるので、輝度センサー部１２０ａで、Ｒ画像光の漏れ光の輝度を効率よく検出することが可能である。

輝度センサー部１２０ｂは、色合成プリズム１０の上面の、液晶パネル８からのＧ画像光が入射する第２の入射面側の領域に配置される。より望ましくは、輝度センサー部１２０ｂは、色合成プリズム１０の上面の、第２の入射面および反射面１０ａ、１０ｂによって区画される領域に配置される。この領域においては、色合成プリズム１０の上面に洩れる光のほとんどが液晶パネル８からのＧ画像光の漏れ光であるので、輝度センサー部１２０ｂで、Ｇ画像光の漏れ光の輝度を効率よく検出することが可能である。

輝度センサー部１２０ｃは、色合成プリズム１０の上面の、液晶パネル９からのＢ画像光が入射する第３の入射面側の領域に配置される。より望ましくは、輝度センサー部１２０ｃは、色合成プリズム１０の上面の、第３の入射面および反射面１０ａ、１０ｂによって区画される領域に配置される。この領域においては、色合成プリズム１０の上面に洩れる光のほとんどが液晶パネル９からのＢ画像光の漏れ光であるので、輝度センサー部１２０ｃで、Ｂ画像光の漏れ光の輝度を効率よく検出することが可能である。

第１の実施形態の液晶表示装置では、ＲＧＢ輝度センサー部１２０はパネル有効画素領域１１ａ内に配置されており、専用のフリッカ検出用映像データを用いてコモン電圧を調整するため、その間は、外部映像信号源から供給される通常の映像信号に基づく画像の表示を行うことができない。これに対して、本実施形態の液晶表示装置によれば、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃは、色合成プリズム１０の上面に配置されており、コモン電圧の調整に、外部映像信号源から供給される通常の映像信号を利用することが可能である。なお、フリッカの検出には、専用の映像データを用いることが望ましいが、外部映像信号源から供給される通常の映像データでも、ある程度の精度でフリッカを検出することが可能である。

制御部６は、対向電極電圧生成回路６にて生成されるコモン電圧の値を、予め設定された値に設定し、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃの出力に基づいてフリッカ値を算出する。このフリッカ値は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の画像のそれぞれについて算出される。

具体的には、Ｒ用画像のフリッカ値を算出する場合は、フレーム毎に、輝度センサー部１２０ａから供給される輝度値をサンプリングして積算する。次いで、連続するフレーム間でその積算値の差分を求め、その求めた差分を所定のフレーム数に渡って積算することでフリッカ値を得る。こうして、Ｒ画像のフリッカ値が算出される。算出したフリッカ値は、不図示のメモリに格納される。Ｇ用画像およびＢ用画像のそれぞれについても、Ｒ用画像と同様の手順で、フリッカ値が算出され、不図示のメモリに格納される。

Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の画像のそれぞれについてフリッカ値が算出されると、続いて、制御部６は、所定の電圧範囲について、測定すべきコモン電圧の全てについて、フリッカの測定が行われた否かを判断する。

測定すべきコモン電圧がまだあると判断した場合は、制御部６は、コモン電圧の設定値を単位電圧分だけ増大して、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の画像のそれぞれについてフリッカ値を算出する。

測定すべきコモン電圧がもう無いと判断した場合は、制御部６は、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像について、コモン電圧の設定値毎に不図示のメモリに格納されたフリッカ値を調べ、フリッカ値が最も小さなコモン電圧値を最適コモン電圧と決定する。こうして得られた、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の各画像の最適コモン電圧値に基づいて、制御部６は、液晶パネル７〜９にコモン電圧を供給する各対向電極電圧発生回路を制御する。

本実施形態の液晶表示装置においても、液晶パネル７〜９にＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像を同時に形成して、各画像についてコモン電圧の調整を行うことができる。

また、輝度センサー１２０ａ〜１２０ｃに、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用のフィルタを設ける必要がないため、その分、装置コストを下げることができる。

第２の実施形態の液晶表示装置では、投射レンズ１１の一部をその光軸に垂直な方向にシフトしてスクリーン上における画像の表示位置を調整する場合において、レンズシフトを考慮したパネル有効画素領域外にＲＧＢ輝度センサー部を配置する必要がある。この場合は、ＲＧＢ輝度センサー部の配置がより制限されることになり、設計における自由度が低下する。本実施形態の液晶表示装置によれば、パネル有効画素領域に関係なく輝度センサー部を配置することができるので、レンズシフトを考慮した場合に、輝度センサー部の配置が制限されることはない。

以上説明した本実施形態の液晶表示装置は本発明の一例であり、その構成および動作は、適宜に変更することができる。例えば、輝度センサー部の数や配置は、図６に示した例に限定されるものではない。輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃは、色合成プリズムの下面に配置されてもよい。また、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃは、色合成プリズムの上面および下面のそれぞれに配置されてもよい。この場合は、輝度センサー部１２０ａのそれぞれでＲ画像光のフリッカ値を算出し、その平均値をコモン電圧毎にメモリに格納する。同様に、輝度センサー部１２０ｂ、１２０ｃについても、平均値をコモン電圧毎にメモリに格納する。そして、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像について、平均値の最も低かったコモン電圧を最適コモン電圧と決定する。

図６に示した構成においては、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃのそれぞれに、他の画像光の洩れ光が入射することもある。他の画像光の洩れ光の入射を防止するために、輝度センサー部１２０ａを、Ｒ光の波長に対応する波長域の光を透過するＲ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＲ用輝度センサーより構成し、輝度センサー部１２０ｂを、Ｇ光の波長に対応する波長域の光を透過するＧ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＧ用輝度センサーより構成し、輝度センサー部１２０ｃを、Ｂ光の波長に対応する波長域の光を透過するＢ用フィルタを備え、該フィルタを透過した光の輝度を検出するＢ用輝度センサーより構成してもよい。

また、他の画像光の洩れ光を遮蔽するために、輝度センサー部１２０ａが配置される領域の、該領域を区画する反射面１０ａ、１０ｂの位置に遮蔽板を設けてもよい。同様に、輝度センサー部１２０ｂ、１２０ｃがそれぞれ配置される領域の、該領域を区画する反射面１０ａ、１０ｂの位置に遮蔽板を設けてもよい。

図６に示した構成において、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃに代えて、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各輝度センサーから構成される少なくとも１つのＲＧＢ輝度センサーを、色合成プリズム１０の上面または下面もしくは上下面の、色合成された画像光が出射される出射面側の領域に配置してもよい。より望ましくは、ＲＧＢ輝度センサーは、色合成プリズム１０の上面または下面もしくは上下面の、出射面および反射面１０ａ、１０ｂによって区画される領域に配置する。この領域においては、色合成プリズム１０から洩れる光のほとんどが色合成された画像光の漏れ光であるので、ＲＧＢ輝度センサー部で、Ｒ画像光、Ｇ画像光、Ｂ画像光のそれぞれの漏れ光の輝度を効率よく検出することが可能である。

また、輝度センサー部１２０ａ〜１２０ｃのそれぞれが、色合成プリズム１０からの洩れ光ではなく、液晶パネル７〜９からのＲＧＢ画像光の一部を直接検出するようにしてもよい。

以上説明した各実施形態において、コモン電圧の調整は、コモン電圧調整モードを選択した場合に実行されるようになっているが、コモン電圧の調整を定期的に実行するようにしてもよい。例えば、液晶パネルの駆動時間（またはプロジェクタの稼動時間）をカウントするカウンタを設け、該カウンタにおけるカウント値に基づいて、駆動時間が１００ｈ、２００ｈ、・・・、１０００ｈの各設定時間に達した際に、コモン電圧の調整を行ってもよい。ここで、「ｈ」は時間（hour）を示す。

また、プロジェクタの電源のオン・オフ時に算出したフリッカ値を比較し、その比較結果に基づいて、コモン電圧の調整を行うか否かを判断するようにしてもよい。具体的には。プロジェクタの電源をオフする旨の入力がなされると、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像におけるフリッカ値を算出する。その後、電源をオンする旨の入力がなされると、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各画像におけるフリッカ値を算出し、該フリッカ値と、電源オフ時に算出した、対応する画像のフリッカ値とをそれぞれ比較する。電源オン時のフリッカ値が電源オフ時のフリッカ値と一致しなかった場合（または、両フリッカ値の差が所定の範囲を超えた場合）にのみ、コモン電圧を調整する。この場合のコモン電圧の調整は、電源オン時のフリッカ値に基づいて実行される。

また、各実施形態においてフレーム単位に映像信号が供給される例を挙げて説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、フィールド単位に映像信号が供給されるものであってもよい。フィールド単位に映像信号が供給される場合は、「フレーム」を「フィールド」に置き換えることでその動作を説明することができる。

本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すセンサーユニットの構成を示す模式図である。図１に示す液晶表示装置において行われる最適コモン電圧決定処理の一手順を示すフローチャートである。図１に示すセンサーユニットの他の例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態である液晶表示装置に用いられるセンサーユニットの構成を示す模式図である。本発明の第３の実施形態である液晶表示装置に用いられるセンサーユニットの構成を示す模式図である。ライン反転駆動の映像データの波形図である。コモン電圧の調整を行うことが可能なシステムの一般的な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１映像処理回路
２スケラー回路
３液晶駆動回路
４リファレンス電圧生成回路
５対向電極電圧生成回路
６制御部
７〜９液晶パネル
１０色合成プリズム
１１投射レンズ
１２センサーユニット

Claims

波長域の異なる光でそれぞれ照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく波長域が異なる画像光をそれぞれ生成する複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムと、
前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光を投射する投射レンズと、
前記色合成プリズムと前記投射レンズの間に配置された輝度センサー部と、
前記複数の液晶パネルにそれぞれ接続され、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給する複数の対向電極電圧生成回路と、
前記複数の対向電極電圧生成回路に対して、各対向電極電圧生成回路で生成されるコモン電圧の大きさを制御する制御部と、を有し、
前記輝度センサー部は、前記色合成された画像光の輝度を前記波長域毎に検出する複数の輝度センサーを有し、
前記制御部は、前記複数の輝度センサーの出力に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記コモン電圧の大きさを調整する、液晶表示装置。
前記輝度センサー部は、前記複数の輝度センサーが前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光の光路中に配置される第１の位置と、前記複数の輝度センサーが前記光路外に配置される第２の位置との間を移動する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記複数の輝度センサーは、前記第１の位置において、前記光路中の、前記複数の液晶パネルのそれぞれの有効画素領域に対応する有効表示領域内に配置される、請求項２に記載の液晶表示装置。
前記複数の輝度センサーは、前記有効表示領域の中央部に配置された第１の輝度センサーと、該第１の輝度センサーの周辺に配置された複数の第２の輝度センサーと、を有する、請求項３に記載の液晶表示装置。
前記複数の輝度センサーは、前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光の光路中の、前記複数の液晶パネルのそれぞれの有効画素領域に対応する有効表示領外に配置されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
波長域の異なる光でそれぞれ照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく波長域が異なる画像光をそれぞれ生成する複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムと、
前記色合成プリズムから出射される色合成された画像光を投射する投射レンズと、
前記色合成プリズムに入射した前記波長域毎の画像光のうち、前記色合成がなされずに前記色合成プリズム外に洩れた光の輝度を前記波長域毎に検出する複数の輝度センサーと、
前記複数の液晶パネルにそれぞれ接続され、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給する複数の対向電極電圧生成回路と、
前記複数の対向電極電圧生成回路に対して、各対向電極電圧生成回路で生成されるコモン電圧の大きさを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記複数の輝度センサーの出力に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記コモン電圧の大きさを調整する、液晶表示装置。
前記色合成プリズムは、側面を構成する第１から第４の面と上面および下面とを有し、前記第１から第３の面にそれぞれ前記複数の液晶パネルからの画像光が入射し、該入射した画像光を色合成した画像光が前記第４の面から出射し、入射した前記画像光の一部が前記色合成がなされずに前記上面および下面から外部に洩れるクロスダイクロイックプリズムであり、
前記複数の輝度センサーは、前記上面または下面もしくは上下面に配置されている、請求項６に記載の液晶表示装置。
波長域の異なる光で照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく画像光を生成する複数の液晶パネルと、これら液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムを有し、該色合成プリズムで色合成された画像光が投射される液晶表示装置のコモン電圧調整方法であって、
前記複数の液晶パネルのそれぞれに対して、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給し、
前記色合成プリズムで色合成された画像光の輝度を前記波長域毎に検出し、
検出した前記波長域毎の画像光の輝度に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記複数の液晶パネルに供給される前記コモン電圧の大きさを調整する、コモン電圧調整方法。
波長域の異なる光で照明され、フレーム単位に供給される映像データに基づく画像光を生成する複数の液晶パネルと、これら液晶パネルで生成された前記波長域毎の画像光を色合成する色合成プリズムを有し、該色合成プリズムで色合成された画像光が投射される液晶表示装置のコモン電圧調整方法であって、
前記複数の液晶パネルのそれぞれに対して、該液晶パネルを構成する複数の液晶セルが共通に接続されたコモン電極に一定のコモン電圧を供給し、
前記色合成プリズムに入射した前記波長域毎の画像光のうち、前記色合成がなされずに前記色合成プリズム外に洩れた光の輝度を前記波長域毎に検出し、
検出した前記波長域毎の画像光の輝度に基づいて、前記波長域毎の画像光のそれぞれについて、連続するフレーム間の画像光の輝度差であるフリッカが最小となるように、前記複数の液晶パネルに供給される前記コモン電圧の大きさを調整する、コモン電圧調整方法。