JP2010019909A - 電子ディスプレイ装置及びその表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の電子ディスプレイ装置１００は、面光源１と、面光源１の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板３−１と、第１偏光板３−１の光出力側の面上に設けられ、第１偏光板３−１からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタ１１と、第１光学シャッタ１１の光出力側の面上に設けられ、第１光学シャッタ１１を通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板３−２と、第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタ１２と、第２光学シャッタ１２の光出力側の面上に設けられ、第２光学シャッタ１２からの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネル４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ディスプレイ装置に関し、特に、直視型液晶装置での高フレームレート表示を実現する装置に関する。

従来技術として、インターレース駆動における高速化を実現する液晶直視型表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置３００は、典型的には図８に示すような光学的構成を有する。

図８を参照するに、面光源１から照射された白色光が、第１偏光板３−１によって一方向の偏光（以下、Ｐ偏光と称する）だけになり、光学シャッタ２を通って第２偏光板３−２に入射することで、一部の光だけが通過し、液晶パネル４に入射する。

図９に、液晶パネル４の詳細を示す。ＲＧＢの画素であるＲ画素ＤＥＲ、Ｇ画素ＤＥＧ、Ｂ画素ＤＥＢと各画素を選択駆動制御する素子駆動回路３００ａとからなる１画素を、マトリクス上に配置し、この液晶パネル４を介する画像表示は、外部からの映像信号データと画素選択信号の入力で制御することができる。

図１０に示すように、各画素を選択駆動制御する素子駆動回路３００ｂとＲＧＢ画素ＤＥとを１組とする液晶画素として、以下説明する。画素選択信号がＯＮのとき、素子駆動回路３００ｂには映像信号データを入力し、その値に応じて液晶画素を駆動する。

図１１には、光学シャッタ２の詳細を示す。光学シャッタ２は、奇偶数フィールドを１組とする各フィールド用の偏光制御信号により、偏光の位相をそのままにするか、又は９０°回転させて、光の透過又は遮蔽を制御することができる。光学シャッタ２は、液晶画素と同じ幅で各フィールド用の偏光制御信号に対応するライン２−１，２−２で帯状につながった構造（ＸＹ面で図示するＸ軸方向）をしている。図８の構成により、偏光板３−１からの偏光を光学シャッタ２にて９０°回転制御させると、Ｐ偏光からＳ偏光にすることができ、これにより面光源１からの光を偏光板３−１で遮断して、液晶パネル４に光を入射しないようにすることができる。

図１１に示すように、偏光制御信号は、奇偶数フィールド用に２本あり、これらの信号を“０１”，“１０”で表すとすると、“０１”では、フィールド２−１に対応する帯状パターンが透過となり（「偏光スルー／９０°」時）、“０１”ではフィールド２−２に対応する帯状パターンが遮断となる（「偏光９０°／スルー」時）。

図１２に、この表示装置の光学シャッタ２及び液晶パネル４を制御する映像信号処理回路１０を備える電子ディスプレイ制御装置４００の構成を示す。映像信号処理回路１０は、入力される映像信号をインターレースで入力して、光学シャッタ２及び液晶パネル４用の信号（偏光制御信号、映像信号データ、画素選択信号）を生成させる。映像信号が奇数フィールド時では、映像信号データは、走査線１本目、３本目、・・・に対応する順序となり、画素選択信号も映像信号のタイミングに応じて走査線１本目、３本目、・・・がＯＮとなり、映像信号データが取り込まれる。このとき偶数フィールド側（走査線２本目、４本目、・・・）はすでに映像信号を取り込み、液晶素子に表示されているので、偏光制御信号を“１０”にすることにより、偶数フィールド側のみを表示することができる。

同様に、偶数フィールドの取り込み時に奇数フィールドの画像のみを表示することができる。その様子を図１３に示している。これは、プログレッシブで表示するよりも高フレームレートの表示になることを意味している。

特開２００２−６２８５３号公報

従来の表示装置であれば、映像信号のフレーム周波数の２倍での表示を可能にする（３０フレームでの映像信号を６０回／秒で）が、これ以上の高フレームレートには対応することができない。

本発明の目的は、映像信号のフレーム周波数の２倍を超える高フレームレートの電子ディスプレイ装置及びその表示制御方法を提供することにある。

本発明は、表示画素に対応する液晶素子において、垂直方向（図１４におけるＹ軸方向）だけでなく水平方向（図１４におけるＸ軸方向）へもインターレースする機構を設けることで、上記の課題を解決し、好適には、垂直方向及び水平方向のそれぞれに対応する集光制御機構も設けることで、画像表示における輝度を更に改善する。

即ち、本発明による電子ディスプレイ装置は、奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置であって、面光源と、前記面光源の発光側の面上に設けられ、前記面光源の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板と、前記第１偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第１偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタと、前記第１光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第１光学シャッタを通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板と、前記第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタと、前記第２光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第２光学シャッタからの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネルと、を備えることを特徴とする。

また、本発明による電子ディスプレイ装置において、前記第１光学シャッタ及び前記第２光学シャッタは、光学的に略直角配置されていることを特徴とする。

また、本発明による電子ディスプレイ装置において、前記第１光学シャッタは、前記インターリーブ走査の周波数で飛び越し走査させるための液晶シャッタであり、前記第２光学シャッタは、前記インターリーブ走査の２倍の周波数で飛び越し走査させるための液晶シャッタであることを特徴とする。

また、本発明による電子ディスプレイ装置において、前記面光源と前記第１偏光板との間に、前記第１光学シャッタの光出力に関連づけて、前記面光源からの光を集光する第１液晶レンズ板と、前記第２光学シャッタの光出力に関連づけて、前記面光源からの光を集光する第２液晶レンズ板と、を更に備えることを特徴とする。

更に、本発明による電子ディスプレイ装置の制御方法は、奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置の表示制御方法であって、前記電子ディスプレイ装置は、面光源と、前記面光源の発光側の面上に設けられ、前記面光源の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板と、前記第１偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第１偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタと、前記第１光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第１光学シャッタを通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板と、前記第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタと、前記第２光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第２光学シャッタからの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネルと、を備えており、前記第１光学シャッタにより、前記インターリーブ走査の周波数で飛び越し走査するステップと、前記第２光学シャッタにより、前記インターリーブ走査の２倍の周波数で飛び越し走査するステップと、
を含むことを特徴とする。

直視型液晶表示装置などの電子ディスプレイ装置において、映像信号のフレーム周波数の２倍を超える高フレームレートを提供し、ユーザの知覚的なちらつきを低減させ、高画質表示の電子ディスプレイ装置及びその表示制御方法を提供することができる。

本発明の理解を容易にするために、図１４に示すように、映像信号自体は、４画素単位で１２０Ｈｚの４：１インタレースとし、且つ２画素を１組にして通常の２：１インターレース信号で伝送する場合について説明する。即ち、図１４に示すように、複数色からなるＡＢＣＤ画素要素を１組とする画素のマトリクス（図１４（Ａ）参照）の表示装置において、映像信号が１／６０秒で入力される場合（図１４（Ｃ）参照）にも、ＡＢＣＤ画素要素を１／１２０秒でインターレースの表示制御することが可能な電子ディスプレイ装置の構成を説明する。

まず、本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置について説明する。尚、同様な構成要素には同一の参照番号を付して説明する。

（実施例１）
図１に、本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置の概略図を示す。実施例１の電子ディスプレイ装置１００は、奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置であり、面光源１と、面光源１の発光側の面上に設けられ、面光源１の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板３−１と、第１偏光板３−１の光出力側の面上に設けられ、第１偏光板３−１からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタ１１と、第１光学シャッタ１１の光出力側の面上に設けられ、第１光学シャッタ１１を通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板３−２と、第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタ１２と、第２光学シャッタ１２の光出力側の面上に設けられ、第２光学シャッタ１２からの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネル４とを備える。

第１光学シャッタ１１及び第２光学シャッタ１２は、光学的に略直角配置されている。また、第１光学シャッタ１１は、インターリーブ走査の周波数（例えば、１／６０秒）で飛び越し走査させるための液晶シャッタとし、第２光学シャッタ１２は、インターリーブ走査の２倍の周波数（例えば、１／１２０秒）で飛び越し走査させるための液晶シャッタとして構成するのが好適である。

実施例１の電子ディスプレイ装置１００は、従来の電子ディスプレイ装置３００（図８）と比較して、偏光板３−２の上部に、更に光学シャッタ１２（例えば、液晶シャッタ）が設けられている点で相違しており、光学シャッタ１２は、光学シャッタ１１と同様の構造を有するが、光学シャッタ１１に対して直交関係（９０°回転した配置）となるように構成している。

図２に、本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置における光学シャッタ１２の概略図を示す。光学シャッタ１２の構造自体は、光学シャッタ１１と同様であり、即ち図１１に示す光学シャッタ２と同様の構造である。光学シャッタ１１及び光学シャッタ１２への偏光制御信号を図１１における説明と同様に“０１”及び“１０”で各偏光制御信号ライン１２−１，１２−２を表示制御するとき、この制御信号の値と液晶パネル４への光入力との関係は、図３のようになる。

図３において、第１偏光板３−１がＰ偏光のみを透過し、Ｓ偏光を遮断する（図３（Ａ）参照）。光学シャッタ１１の偏光制御（図３（Ｂ）参照）及び光学シャッタ１２への偏光制御（図３（Ｃ）参照）により、Ｓ偏光に対応する画素へは光が入射しなくなり、図１４に示した高レートの表示用画素ＡＢＣＤに対応する表示制御が可能となる。この偏光制御フローを、図４に示す。制御信号のタイミングフローにより、表示用画素ＡＢＣＤを順次選択制御可能にして、４：１インターレースの映像信号を表示することができることが分かる。

実施例１の電子ディスプレイ装置１００によれば、映像信号のフレーム周波数の２倍を超える高フレームレートを提供し、ユーザの知覚的なちらつきを低減させ、高画質表示の電子ディスプレイ装置を提供することができるようになる。

次に、本発明による実施例２の電子ディスプレイ装置について説明する。

（実施例２）
図５に、本発明による実施例２の電子ディスプレイ装置２００の概略図を示す。従来の方法においても同様であるが、実施例１の電子ディスプレイ装置１００では、さらに、新たに追加した第２光学シャッタ１２の故に、表示に必要な輝度が数〜数十パーセント低下することも考えられる。特に、高速表示をするためには、第１光学シャッタ１１を通過する一部の光しか使用しないため、表示効率が低下しうる。

これを改善するために、実施例２の電子ディスプレイ装置３００は、水平液晶レンズ板１３及び垂直液晶レンズ板１４を面光源１と偏光板３との間に設ける。水平液晶レンズ板１３及び垂直液晶レンズ板１４は、同一の構造を有し、直交関係（９０°回転した配置）となるように構成する。即ち、水平液晶レンズ板１３は、第１光学シャッタ１１の光出力に関連づけて、面光源１からの光を集光するように構成され、垂直液晶レンズ板１４は、第２光学シャッタ２の光出力に関連づけて、面光源１からの光を集光するように構成している。

図６に、このような液晶レンズ（水平液晶レンズ１３及び垂直液晶レンズ１４）の断面図を示す。液晶レンズは、楔形の異なる屈折率のパターンをＲＧＢ画素のサイズ単位で凹凸を形成するように、面光源１の平面に対して上下に組み合わせることで実現することができ、特に異なる屈折率のパターンが組み合わせる界面の面光源１側を液晶で形成させ、液晶レンズの上下に構成した電極を介して電圧供給をＯＮ／ＯＦＦすることで、この凹凸に従う方向への集光制御が可能であり、このような液晶レンズの構造自体は既知である。

図６において、水平液晶レンズ１３は、上側パターン１３−１及び下側パターン１３−２からなり、垂直液晶レンズ１４は、上側パターン１４−１及び下側パターン１４−２からなるとする。

図６に示すように、下側の屈折率をｎ１、上側の屈折率をｎ２としたとき、例えば電圧を印加しない場合にｎ１＞ｎ２となり、電圧を印加する場合にｎ１＜ｎ２となるように素材を選定し、電圧印加のＯＮ／ＯＦＦで屈折率の大小関係を変化させる。

従って、液晶レンズの凹凸のピッチを表示装置の画素における奇数列（又は偶数列）のピッチ（例えばＡ又はＣの画素の列とＢ又はＤの画素の列）に適合させておくことで、水平液晶レンズ板１３及び垂直液晶レンズ板１４の各々について電圧印加のＯＮ／ＯＦＦで奇数列か、又は偶数列に集光させることができる。即ち、図７に示すように、この液晶レンズを水平及び垂直に、水平液晶レンズ１３及び垂直液晶レンズ１４として配置し、且つ、光学シャッタ１１及び光学シャッタ１２をそれぞれ対応させて配置し、且つ制御する。

図７のように各光学シャッタ及び各液晶レンズを制御する制御信号を実施例２の電子ディスプレイ装置３００に供給することにより、図１４に示すような高フレームレートを高輝度表示で実現することができる。

これにより、面光源１からの光の利用効率を向上させることができ、且つ、映像信号のフレーム周波数の２倍を超える高フレームレートを提供し、ユーザの知覚的なちらつきを低減させ、高画質表示の電子ディスプレイ装置を提供することができるようになる。

本発明によれば、高フレームレートを高輝度表示を実現するディスプレイ装置を提供することができ、このようなディスプレイ装置を用いる用途に有用である。

本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置を示す概略図である。 本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置における光学シャッタの概略図である。 本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置における制御信号の説明図である。 本発明による実施例１の電子ディスプレイ装置における制御タイミング例を示す図である。 本発明による実施例２の電子ディスプレイ装置を示す概略図である。 本発明による実施例２の電子ディスプレイ装置における液晶レンズを示す概略図である。 本発明による実施例２の電子ディスプレイ装置における制御タイミング例を示す図である。 従来の典型的な電子ディスプレイ装置を示す概略図である。 電子ディスプレイ装置における液晶パネルの概略図である。 電子ディスプレイ装置における液晶パネルの簡略図である。 電子ディスプレイ装置における光学シャッタを示す概略図である。 電子ディスプレイ装置における制御ブロック図である。 従来の典型的な電子ディスプレイ装置における制御タイミング例を示す図である。 本発明による実施例１，２の電子ディスプレイ装置における高フレームレート化の説明図である。

符号の説明

１ 面光源
２ 光学シャッタ
２−１ 偏光制御信号ライン
２−２ 偏光制御信号ライン
３−１ 第１偏光板
３−２ 第２偏光板
４ 液晶パネル
１０ 映像信号処理回路
１１ 第１光学シャッタ
１２ 第２光学シャッタ
１２−１ 偏光制御信号ライン
１２−２ 偏光制御信号ライン
１３ 水平液晶レンズ板
１３−１ 上側パターン
１３−２ 下側パターン
１４ 垂直液晶レンズ板
１４−１ 上側パターン
１４−２ 下側パターン
１００，２００，３００ 電子ディスプレイ装置
３００ａ，３００ｂ 素子駆動回路
４００ 電子ディスプレイ制御装置

Claims (5)

1. 奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置であって、
   面光源と、
   前記面光源の発光側の面上に設けられ、前記面光源の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板と、
   前記第１偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第１偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタと、
   前記第１光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第１光学シャッタを通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板と、
   前記第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタと、
   前記第２光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第２光学シャッタからの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネルと、
   を備えることを特徴とする、電子ディスプレイ装置。
2. 前記第１光学シャッタ及び前記第２光学シャッタは、光学的に略直角配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子ディスプレイ装置。
3. 前記第１光学シャッタは、前記インターリーブ走査の周波数で飛び越し走査させるための液晶シャッタであり、
   前記第２光学シャッタは、前記インターリーブ走査の２倍の周波数で飛び越し走査させるための液晶シャッタであることを特徴とする、請求項２に記載の電子ディスプレイ装置。
4. 前記面光源と前記第１偏光板との間に、
   前記第１光学シャッタの光出力に関連づけて、前記面光源からの光を集光する第１液晶レンズ板と、
   前記第２光学シャッタの光出力に関連づけて、前記面光源からの光を集光する第２液晶レンズ板と、
   を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子ディスプレイ装置。
5. 奇偶数フィールドでインターリーブ走査して画像表示する電子ディスプレイ装置の表示制御方法であって、前記電子ディスプレイ装置は、
   面光源と、
   前記面光源の発光側の面上に設けられ、前記面光源の光を第１の発光角度に偏光させる第１偏光板と、
   前記第１偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第１偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第１光学シャッタと、
   前記第１光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第１光学シャッタを通過する光を、前記第１の発光角度と略直角に偏光させる第２偏光板と、
   前記第２偏光板の光出力側の面上に設けられ、前記第２偏光板からの光の通過又は遮断を制御する第２光学シャッタと、
   前記第２光学シャッタの光出力側の面上に設けられ、前記第２光学シャッタからの光に従って、マトリクス配列した画素を選択表示するパネルと、
   を備えており、
   前記第１光学シャッタにより、前記インターリーブ走査の周波数で飛び越し走査するステップと、
   前記第２光学シャッタにより、前記インターリーブ走査の２倍の周波数で飛び越し走査するステップと、
   を含むことを特徴とする、電子ディスプレイ装置の表示制御方法。

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