JP2010250043A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１フレーム期間よりも短い時間で液晶を応答させることで動画ボヤケを抑制することができる液晶表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】１フレーム期間を複数のサブフィールド期間に分割する。１フレーム前の映像信号と現フレーム期間の映像信号との比較により、オーバードライブを用いた駆動を行うサブフィールド期間の組み合わせを決定する。このサブフィールド組み合わせ期間において液晶応答が完了するようにオーバードライブ駆動電圧を印加し、その後に現フレーム期間にて表示すべき階調に応じた駆動電圧を印加することで、１フレーム期間よりも短い期間に液晶応答を完結させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気光学装置に関する。

電気光学材料において、特に液晶は、電気的な変化に対する光学的な応答速度が遅い。このため、液晶の電気光学的な変化を用いて表示を行う電気光学装置では、ＣＲＴなどの他の表示装置と比較して動画の表示特性が悪い、という問題が指摘されている。そこで、画像データで指定される階調（電圧）を、ルックアップテーブルなどを用いて、１フレーム前の画像データで指定される階調に応じて補償を行うという、いわゆるオーバードライブと呼ばれる駆動方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第３７２２６７７号公報

図１０（ａ）は、従来の駆動方法における駆動電圧を示す波形図であり、図１０（ｂ）は、液晶の光学応答を示す図である。駆動電圧ｇ１（ａ）による液晶の光学応答ｇ１（ｂ）は単位フレーム期間内で完了しない場合があった。
特許文献１の駆動方法においては、１フレーム期間内で液晶応答が終了するようにオーバードライブ補正信号を決定しており、このときの駆動電圧は、駆動電圧ｇ２（ａ）となり、液晶の光学応答は、光学応答ｇ２（ｂ）で示されるように、単位フレーム期間よりも長い液晶応答時間を単位フレーム期間長まで改善することができる。
オーバードライブ補正信号は、１フレーム期間において一定の電位に保たれているため、１フレーム期間よりも長い液晶応答時間をオーバードライブによって１フレーム期間よりも短くすることができない。
ここで、オーバードライブ補正信号は、１フレーム期間において一定の電圧値に設定されていたため、特許文献１の駆動方法において、駆動電圧ｇ３（ａ）のようにオーバードライブ補正信号が大きすぎると、光学応答ｇ３（ｂ）に示すように、目標の透過率を超えてしまうオーバーシュートが発生してしまう。
１フレーム期間より短い応答時間になるようなオーバードライブ補正信号を選択すると、光学波形にオーバーシュートやアンダーシュートと呼ばれる現象が発生し、表示の視認性上好ましくない。
一般的に液晶は印加電圧が大きいほど応答時間が短くなるが、表示の視認性を保つためオーバードライブ補正信号は１フレーム期間に対してオーバーシュートやアンダーシュートが発生しない電圧を印加する必要があるため、液晶応答が最速となる部分を使いきれていないという課題があった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するように、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例に記載の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続され、該データ線から該スイッチング素子を介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、走査線駆動回路とデータ線駆動回路とを制御する制御回路と、を備え、画像信号に基づく駆動電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加して、前記電界を発生させることによって、前記電気光学層の透過光を制御し、複数の階調を表示する電気光学装置であって、フレーム期間は複数のサブフィールド期間に分割され、前記複数のサブフィールド期間のうち第１のサブフィールド期間では、第１の電圧が前記駆動電圧として選択され、前記複数のサブフィールド期間のうち第２のサブフィールド期間では、第２の電圧が前記駆動電圧として選択され、前記画像信号における現在のフレーム期間の画像データを現在画像データとし、前記現在のフレーム期間よりも１フレーム前のフレーム期間の画像データを前回画像データとしたとき、前記第１の電圧は、前記現在画像データと、前記前回画像データと前記現在画像データとの差分と、から導出された電圧であり、前記第２の電圧は、前記現在画像データに対応した電圧であり、前記フレーム期間において、前記第１のサブフィールド期間は前記第２のサブフィールド期間よりも前に配置されていることを特徴とする。

〔適用例２〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記フレーム期間において、前記第１のサブフィールド期間は、前記複数のサブフィールド期間のうち先頭に配置され、前記第１の電圧は、オーバードライブ駆動するための電圧であり、前記第１の電圧の絶対値として、予め定められた２つの値のうちいずれかの値が選択され、前記第２の電圧の絶対値として、前記複数の階調のうち前記現在のフレーム期間において表示すべき階調を指定するための画像データに対応した電圧の絶対値が選択され、前記第１の電圧の絶対値と前記第２の電圧の絶対値とは互いに異なることを特徴とする。

〔適用例３〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記複数の階調のうち最も暗い階調を最低階調とし、前記複数の階調のうち最も明るい階調を最高階調としたとき、前記予め定められた２つの値のうち一方は、前記最低階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値であり、他方は前記最高階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値であることを特徴とする。

〔適用例４〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記複数の階調のうち最も暗い階調を最低階調とし、前記複数の階調のうち最も明るい階調を最高階調としたとき、前記第１のサブフィールド期間の長さは、前記最低階調から前記最高階調への応答時間と前記最高階調から前記最低階調への応答時間のうち短い方よりも短いことを特徴とする。

〔適用例５〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記第１のサブフィールド期間と前記第２のサブフィールド期間との間に第３のサブフィールド期間をさらに有し、前記第３のサブフィールド期間では、第３の電圧が前記駆動電圧として選択され、前記現在画像データと、前記前回画像データと前記現在画像データとの差分と、に応じて、前記第１の電圧の絶対値と前記第２の電圧の絶対値とのうちのいずれかが前記第３の電圧の絶対値として選択されることを特徴とする。

〔適用例６〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記第３の電圧の絶対値は前記第１の電圧の絶対値と等しいことを特徴とする。

〔適用例７〕また、上記適用例に記載の電気光学装置において、前記第３の電圧の絶対値は前記第１の電圧の絶対値と異なることを特徴とする。

液晶プロジェクターの概略構成を示すブロック図。 液晶パネルの概略構成を示すブロック図。 画素回路図。 本実施形態の具体例を示し、（ａ）は１フレーム期間における垂直走査信号ＶＳ、（ｂ）はスタートパルスＤＹ、（ｃ）は任意の時刻における表示画像例を示す図。 本実施形態の具体例を示し、（ａ）は１フレーム期間における垂直走査信号ＶＳ、（ｂ）はスタートパルスＤＹ、（ｃ）は任意の時刻における表示画像例を示す図。 本実施形態に係るスタートパルスＤＹの設定例。 本実施形態に係るスタートパルスＤＹの設定例。 本実施形態に係る制御回路のブロック図。 本実施形態に係るオーバードライブ用ＬＵＴ構成図。 （ａ）は、従来の駆動方法における駆動電圧を示す波形図であり、（ｂ）は、従来の液晶の光学応答を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施形態に係る電子機器としての液晶プロジェクターの概略構成を示すブロック図である。
液晶プロジェクター１０００は、主に、光源１１００と、ダイクロイックミラー１１０８ａ、ダイクロイックミラー１１０８ｂと、３枚の反射ミラー１１０６と、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、出射レンズ１１２４と、液晶表示装置１４Ｒ、液晶表示装置１４Ｇ、液晶表示装置１４Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１１１２と、投射レンズ系１１１４と、を有する。なお、液晶プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブとして機能する３つの液晶表示装置１４Ｒ、液晶表示装置１４Ｇ、液晶表示装置１４Ｂを用いた、３板式の投射型液晶装置として構成されている。

光源１１００は、照明装置に相当し、メタルハライド等のランプ１１０２とランプ１１０２の光を反射するリフレクター１１０１とから構成されている。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１１０８ａは、光源１１００からの白色光のうちの赤色光のみを透過させると共に、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー１１０６で反射され、液晶表示装置１４Ｒ（以下、「赤色用の液晶表示装置１４Ｒ」とも呼ぶ。）に入射される。

一方、ダイクロイックミラー１１０８ａで反射された光のうち、緑色光は、緑色光反射のダイクロイックミラー１１０８ｂによって反射され、液晶表示装置１４Ｇ（以下、「緑色用の液晶表示装置１４Ｇ」とも呼ぶ。）に入射される。一方、青色光は、ダイクロイックミラー１１０８ｂも透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、出射レンズ１１２４を含むリレーレンズ系からなる導光手段１１２１が設けられ、これらを介して青色光が液晶表示装置１４Ｂ（以下、「青色用の液晶表示装置１４Ｂ」とも呼ぶ。）に入射される。

電気光学装置としての赤色用の液晶表示装置１４Ｒ、緑色用の液晶表示装置１４Ｇ、及び青色用の液晶表示装置１４Ｂのそれぞれは、いわゆる液晶ライトバルブとして機能する。
以下では、これらを区別しないで用いる場合には、単に「液晶表示装置１４」と呼ぶ。液晶表示装置１４は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質としての液晶を密閉封入したものである。液晶表示装置１４は、供給された画像データに応じて入射光の偏光方向を変調する。なお、液晶表示装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、それぞれ、供給された色光ごとの画像信号に応じて入射光を変調する。また、液晶表示装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、それぞれがカラーフィルターを備えていない白黒表示の液晶表示装置である。

各液晶表示装置１４により変調された３つの光はクロスダイクロイックプリズム１１１２に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系１１１４によってスクリーン１１２０上に投射され、画像が拡大されて表示される。なお、投射レンズ系１１１４は、投射装置に相当する。

図２は、液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
次に、図２を参照して、液晶表示装置１４の概略構成について説明する。

液晶表示装置１４は、制御回路１０、走査線駆動回路１１、データ線駆動回路１２、液晶パネル１５などから構成されている。制御回路１０は、走査線駆動回路１１及びデータ線駆動回路１２に複数のタイミング信号を含む制御信号を供給し、各部を制御する。

まず、制御回路１０は、クロック信号ｃｌｋと、垂直走査信号ＶＳと、水平走査信号ＨＳと、画像データＤとを外部装置（図示せず）から取得する。なお、垂直走査信号ＶＳは垂直同期信号に対応し、水平走査信号ＨＳは水平同期信号に対応し、これらは画像データＤ（画像信号）と一緒に入力される。そして、制御回路１０は、これらの取得した信号に基づいて、スタートパルスＤＹと、走査側転送クロックＣＬＹと、データ転送クロックＣＬＸと、データ信号Ｄｓと、を生成し、走査線駆動回路１１及びデータ線駆動回路１２に供給する。

スタートパルスＤＹは、走査側（Ｙ側）に対する走査の開始タイミングで出力されるパルス信号である。走査側転送クロックＣＬＹは、走査側（Ｙ側）の水平走査を規定する信号である。データ転送クロックＣＬＸは、データ線駆動回路１２へデータを転送するタイミングを規定する信号である。データ信号Ｄｓは、画像データＤに対応するデータである。なお、制御回路１０、走査線駆動回路１１、及びデータ線駆動回路１２は、その他にも各種の信号が入出力されるが、本実施形態と特に関係の無いものについては説明を省略する。

走査線駆動回路１１は、制御回路１０から、スタートパルスＤＹ及び走査側転送クロックＣＬＹを取得し、液晶パネル１５の走査線１４ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎを出力する。具体的には、走査線駆動回路１１は、制御回路１０から供給されるスタートパルスＤＹを走査側転送クロックＣＬＹに従って転送し、走査線１４ａの各々に走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎとして順次排他的に供給するものである。
データ線駆動回路１２は、制御回路１０から、データ転送クロックＣＬＸと、データ信号Ｄｓとを取得し、液晶パネル１５のデータ線１４ｂに対してデータ信号Ｄｄ１、Ｄｄ２、Ｄｄ３、…、Ｄｄｍを出力する。

液晶パネル１５は、液晶層を含んで構成され、画像信号に規定された画像を表示する。具体的には、液晶パネル１５は、走査線１４ａと、データ線１４ｂと、画素１４ｃとを備える。詳しくは、液晶パネル１５には、ｎ本の走査線１４ａと、ｍ本のデータ線１４ｂとが設けられている。そして、走査線１４ａとデータ線１４ｂとは、互いに交差するように延在されている。そして、走査線１４ａとデータ線１４ｂとの各交差に対応した画素１４ｃが複数マトリクス状に配列されている。

図３は画素回路を示す図である。
画素１４ｃには、スイッチング素子としてのＴＦＴ１６、容量１７、画素電極１８、対向電極１９、液晶層２０などから構成されている。スイッチング素子としてのＴＦＴ１６は、電界効果型のｎチャネルトランジスターであり、ゲート端１６ａには走査線１４ａが接続されている。ソース端１６ｂにはデータ線１４ｂが接続されており、ドレイン端１６ｃには容量１７及び画素電極１８が接続されている。液晶層２０は、画素電極１８と対向電極１９とに挟持されている。

画素１４ｃは、いわゆる１Ｔ１Ｃ型の画素回路を備えている。走査線駆動回路１１からの走査信号が走査線１４ａに供給され、スイッチング素子としてのＴＦＴ１６がオンすると、データ線１４ｂから電位が容量１７及び画素電極１８に供給され、画素電極１８と対向電極１９との間には画像信号に基づく駆動電圧が印加される。これによって、画素電極１８と対向電極１９との間に発生する電界が液晶層２０に印加され、駆動電圧を制御することによって階調表示を行うことができる。
また、容量１７は、スイッチング素子としてのＴＦＴ１６がオンしている期間において充電され、スイッチング素子としてのＴＦＴ１６がオフした後も一定期間電位を保持し、画素電極１８に電位を与えることが出来る。
なお、各液晶パネル１５には分離されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ供給されるため、各液晶パネル１５はいずれもカラーフィルターを備えていない白黒液晶パネルである。

［液晶パネルの駆動方法］
次に、本実施形態において、液晶パネル１５に対して行う駆動方法について具体的に説明する。本実施形態では、液晶の応答性を改善するために、フレーム期間を複数のサブフィールド期間に分割し、当該複数のサブフィールド期間のうち先頭のサブフィールド期間において、現在のフレーム期間（以下、「現フレーム期間」とも呼ぶ。）において表示すべき階調を指定する画像データに対応する電圧よりも高い電圧を駆動電圧として選択する。つまり、オーバードライブを用いる。以下で、本実施形態に係るオーバードライブを用いた駆動方法について具体的に説明する。

本実施形態では、画像信号における現在のフレーム期間の画像データを現在画像データとし、現在のフレーム期間よりも１フレーム前のフレーム期間の画像データを前回画像データとしたとき、前回画像データを映像用フレームメモリーに記憶させておき、現在画像データと、前回画像データと現在画像データとの差分と、に基づいて、各フレーム期間の先頭に位置するサブフィールド期間においてオーバードライブを行うかどうか決定する。さらに、先頭のサブフィールド期間の後に続く２番目のサブフィールド期間においてもオーバードライブを行うかどうか決定する。さらに後続のサブフィールド期間に対しても同様である。以下、オーバードライブを行うサブフィールド期間において選択される駆動電圧をオーバードライブ駆動電圧と呼ぶ。

更に、本実施形態では、サブフィールド期間の数や、各サブフィールド期間の長さを変化させることにより、オーバードライブを行う時間を任意に決めることができる。

図４および図５は、本実施形態を具体的に説明するための図である。図４（ａ）および図５（ａ）は１フレーム期間における垂直走査信号ＶＳを示し、図４（ｂ）および図５（ｂ）はスタートパルスＤＹを示し、図４（ｃ）および図５（ｃ）は任意の時刻における表示画像例を示している。この例では、１フレーム期間は４つのサブフィールド期間ＳＦ１〜ＳＦ４に分割されており、各サブフィールド期間に対応してスタートパルスＤＹ１〜ＤＹ４が発生する。図４（ｂ）及び図５（ｂ）において、スタートパルスＤＹ１ａ〜ＤＹ３ａ及びＤＹ１ｂ〜ＤＹ３ｂはオーバードライブ用のスタートパルスと画像表示用のスタートパルスの両方に対応する。一方、スタートパルスＤＹ４ａおよびスタートパルスＤＹ４ｂは画像表示用のスタートパルスのみに対応する。すなわち、サブフィールド期間ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３においては、オーバードライブ駆動電圧と現在画像データに対応した電圧のいずれかが駆動電圧として選択され、フレーム期間における最後のサブフィールド期間ＳＦ４においては、現在画像データに対応した電圧が常に駆動電圧として選択される。

図４（ｃ）は図４（ｂ）のスタートパルスを用いた場合の表示画像を示し、図５（ｃ）は図５（ｂ）のスタートパルスを用いた場合の表示画像を示している。ここで、図４（ｃ）及び図５（ｃ）において、符号Ｂ１ａ，Ｂ１ｂで示す位置は、任意の時刻においてそれぞれスタートパルスＤＹ１ａ、スタートパルスＤＹ１ｂによって走査線が走査されている位置を示しており、符号Ｂ２ａ，Ｂ２ｂで示す位置は、その時刻において、それぞれスタートパルスＤＹ２ａ、スタートパルスＤＹ２ｂによって走査線が走査されている位置を示している。符号Ｂ３ａ，Ｂ３ｂ，Ｂ４ａ，Ｂ４ｂで示す位置も同様に、スタートパルスＤＹ３ａ、スタートパルスＤＹ３ｂ、スタートパルスＤＹ４ａ、およびスタートパルスＤＹ４ｂによって走査線が走査されている位置を示している。更に、領域Ｒ１ａ、領域Ｒ１ｂはそれぞれスタートパルスＤＹ１ａ、スタートパルスＤＹ１ｂによりオーバードライブ駆動電圧が書き込まれたオーバードライブ表示領域を示しており、領域Ｒ２ａ、領域Ｒ２ｂはそれぞれスタートパルスＤＹ２ａ、スタートパルスＤＹ２ｂによりオーバードライブ駆動電圧が書き込まれたオーバードライブ表示領域を示しており、領域Ｒ３ａ、領域Ｒ３ｂはそれぞれスタートパルスＤＹ３ａ、スタートパルスＤＹ３ｂによりオーバードライブ駆動電圧が書き込まれたオーバードライブ表示領域を示している。また、領域Ｒ４ａ、領域Ｒ４ｂはそれぞれスタートパルスＤＹ４ａ、スタートパルスＤＹ４ｂにより現在画像データに対応した駆動電圧が書き込まれた画像表示領域を示している。

図４（ｃ）及び図５（ｃ）から明らかなように、各オーバードライブ表示領域はオーバードライブ駆動電圧で時系列的に書き換えられた後に、現在画像データに対応した駆動電圧により書き換えられていることがわかる。またスタートパルスの発生タイミングが図４（ｂ）と図５（ｂ）のように異なることで、表示画像においてオーバードライブ表示領域が占める割合が異なることがわかる。この例では、領域Ｒ１ａ、領域Ｒ２ａ、領域Ｒ３ａの面積の合計よりも領域Ｒ１ｂ、領域Ｒ２ｂ、領域Ｒ３ｂの面積の合計のほうが、表示画像において占める割合が大きい。言い換えると、図４（ｂ）に示したタイミングでスタートパルスを発生させるよりも図５（ｂ）に示したタイミングでスタートパルスを発生させるほうが、オーバードライブを行う時間が長くなる。よって、オーバードライブ用のスタートパルスの発生タイミングを変えることにより、オーバードライブを行う時間を変化させることができる。言い換えると、オーバードライブ駆動電圧が２値のデジタル信号であっても、スタートパルスＤＹの発生タイミングを調整することで、液晶透過率の変化量を調整することが可能となる。

前記オーバードライブの２値のデジタル信号による電圧値は、一般的な液晶は印加電圧が大きいほど液晶応答が早くなることから、階調表現に用いる印加電圧の最大値と最小値である５Ｖと０Ｖのような組み合わせが好ましい。言い換えれば、複数の階調のうち最も暗い階調を最低階調とし、最も明るい階調を最高階調としたとき、２値の電圧値は、最低階調を表示するための印加電圧と、最高階調を表示するための印加電圧である。オーバードライブ駆動電圧として、これら２つの電圧値のうち一方が選択される。暗い階調から明るい階調へ変化させる明方向用のオーバードライブ駆動電圧としては、最高階調を表示するための印加電圧を選択し、明るい階調から暗い階調へ変化させる暗方向用のオーバードライブ駆動電圧としては、最低階調を表示するための印加電圧を選択することが好ましい。このような組み合わせをとることで、前回画像データに依らず現フレーム期間で指定される階調に向けて液晶が最も早く応答する電圧を使うことができる。

上述したように、明方向用のオーバードライブ駆動電圧と暗方向用のオーバードライブ駆動電圧とを２値のデジタル値に予め設定することで、１フレーム前の階調から現フレーム期間の階調への応答時間は一意に決まる。具体的には、前回画像データと、オーバードライブ駆動電圧値と、スタートパルスＤＹ１〜ＤＹ４の発生タイミングが予め分かっていれば、サブフィールド期間ＳＦ１〜ＳＦ３それぞれにおける透過率の変化量を予め知ることが出来る。よって、オーバーシュートが発生しない範囲で最も早く現フレーム期間で表示すべき階調に到達できるように、予め調整されたスタートパルスＤＹ１〜ＤＹ４によって規定されたサブフィールド期間ＳＦ１〜ＳＦ３のうちオーバードライブを行うサブフィールド期間の組み合わせを選択することで、１フレーム期間よりも短い時間で液晶を応答させることが可能となる。

また、最低階調から最高階調への応答時間と最高階調から最低階調への応答時間のうち短い方をτとしたとき、オーバードライブを行う可能性のあるサブフィールド期間ＳＦ１、サブフィールド期間ＳＦ２、およびサブフィールド期間ＳＦ３の長さはいずれもτよりも短いことが好ましい。少なくともサブフィールド期間ＳＦ１の長さは、τよりも短いことが好ましい。これにより、液晶の応答が最も速い変化に対しても、その過渡応答を制御できるため、最低階調から最高階調への変化と最高階調から最低階調への変化の両方でその過渡応答を制御することが可能となる。したがって、あらゆる階調間の変化に対して過渡応答を制御することが可能となり、スタートパルスＤＹの発生間隔に応じた階調表現が実現できる。
さらに、オーバードライブを行う可能性のあるサブフィールド期間ＳＦ１、サブフィールド期間ＳＦ２、およびサブフィールド期間ＳＦ３の長さの合計がτと等しければ、１フレーム前に表示された階調によらず、オーバーシュートのような表示不具合が出ない。

図６および図７にスタートパルスＤＹの発生タイミングに関する具体的な例を示す。スタートパルスＤＹ１とスタートパルスＤＹ２とが発生する間隔はサブフィールド期間ＳＦ１の長さと等しく、その長さを長さｔｐ１とする。同様に、サブフィールド期間ＳＦ２とサブフィールド期間ＳＦ３の長さをそれぞれ、長さｔｐ２、長さｔｐ３とする。光学応答は、最低階調と最高階調との間の変化を示している。図６で示すように、最低階調から最高階調への応答時間がｔｒ、最高階調から最低階調への応答時間がｔｄの液晶において、サブフィールド期間ＳＦ１の長さｔｐ１と応答時間ｔｒ，ｔｄとの関係が、ｔｒ＜ｔｐ１＜ｔｄである場合、最高階調から最低階調への応答は過渡応答を制御することが出来るが、最低階調から最高階調への応答は長さｔｐ１よりも早いため、サブフィールド期間ＳＦ１の間に液晶応答が完了してしまいオーバーシュートやアンダーシュートのような表示不具合が出てしまう。この液晶の場合、図７に示すように、ｔｐ１＜ｔｒ＜ｔｄとなるようにサブフィールド期間ＳＦ１の長さを設定することで、液晶の過渡応答を利用した階調表現が可能となる。

１フレーム前の画像から現フレーム期間の画像への応答時間は、その組み合わせにより異なるため、サブフィールド期間ＳＦ１〜ＳＦ３のすべてにおいてオーバードライブを行う必要はない。それぞれの画素における最適なオーバードライブ期間は、現在画像データと前回画像データとを比較することによって決定することができるので、現フレーム期間で表示すべき階調付近まで液晶が応答するまではオーバードライブ駆動電圧を液晶層に印加し、オーバードライブ期間終了後のサブフィールド期間では、オーバードライブを行わずに現フレーム期間のアナログ電圧を液晶層に印加することで、適切な表示を得ることができる。ここで、現フレーム期間のアナログ電圧とは、現フレーム期間において表示すべき階調を指定するための画像データに対応した電圧のことである。言い換えると、本実施形態では、現フレーム期間で表示すべき階調付近まで急速に液晶を応答させるためにオーバードライブ駆動電圧を液晶層に印加するデジタル駆動サブフィールド期間と、現フレーム期間で表示すべき階調の透過率を保持するために当該デジタル駆動サブフィールド期間の後に続くアナログ駆動サブフィールド期間の二種類で、１フレーム期間が構成されている。

このようなオーバードライブは、前述した制御回路１０によって実行される（図２参照）。ここで、図８を参照して、制御回路１０の構成について具体的に説明する。

図８は、本実施形態に係る制御回路１０の概略構成を示すブロック図である。制御回路１０は、主に、制御部２００と、入力セレクター２０１と、映像用フレームメモリー２０２と、オーバードライブ用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２０３と、Ｄ/Ａコンバーター２０４と、ＬＵＴ用フレームメモリー２０５と、出力セレクター２０６と、を有する。なお、図８は、制御回路１０における本願の特徴ある構成部位の主要部の抜粋図である。

制御回路１０は、前述した液晶プロジェクター１０００などに適用され、液晶パネル１５に対する駆動制御を実行する。制御回路１０は、上記したようなオーバードライブなどを実行し、本実施形態における液晶表示装置１４（前述した赤色用の液晶表示装置１４Ｒ、緑色用の液晶表示装置１４Ｇ、及び青色用の液晶表示装置１４Ｂに対応する。）の駆動装置として機能する。つまり、制御回路１０は、本実施形態におけるデータ記憶手段、補正手段、及び書き込み手段として機能する。なお、制御回路１０は、図示しない分周回路や、ＰＬＬ（Phase-locked loop）を含む逓倍回路などを内蔵しており、液晶パネル１５を駆動するために必要な制御信号を生成可能に構成されている。

制御部２００は、前述したクロック信号ｃｌｋと、垂直走査信号ＶＳと、水平走査信号ＨＳ（図２参照）とを取得して、スタートパルスＤＹや、走査側転送クロックＣＬＹや、データ転送クロックＣＬＸなどを生成する。そして、制御部２００は、これらの信号に基づいて、入力セレクター２０１、映像用フレームメモリー２０２、ＬＵＴ用フレームメモリー２０５、及びＤ/Ａコンバーター２０４を制御するための制御信号を供給する。例えば、制御部２００は、入力セレクター２０１が映像用フレームメモリー２０２に対してデータを書き込むタイミングを規定する制御信号Ｓ１を、入力セレクター２０１に対して供給する。

入力セレクター２０１は、取得した画像データＤ１（現フレーム期間の画像データに対応する）を画像データＤ２としてオーバードライブ用ＬＵＴ２０３と出力セレクター２０６に供給すると共に、制御部２００から供給される制御信号Ｓ１に基づいて、画像データＤ３として映像用フレームメモリー２０２に書き込む。画像データＤ２は現フレーム期間の画像データであり、以後、現在画像データＤ２と呼ぶ。また、画像データＤ３は、現在画像データＤ２と同じデータであるが、次のフレームにおいて映像用フレームメモリー２０２から読み出される時は、１フレーム前の画像データに対応するため、以後、前回画像データＤ３と呼ぶ。

具体的には、映像用フレームメモリー２０２は、入力セレクター２０１から供給された前回画像データＤ３を記憶する。そして、映像用フレームメモリー２０２は、制御部２００から供給される制御信号Ｓ２のタイミングで、記憶している前回画像データＤ３に対応するデータＤ４をオーバードライブ用ＬＵＴ２０３に対して出力する。

オーバードライブ用ＬＵＴ２０３は、入力セレクター２０１から現フレーム期間の画像データ、つまり現在画像データＤ２を取得すると共に、映像用フレームメモリー２０２から１フレーム前の画像データに対応する画像データＤ４を取得する。そして、オーバードライブ用ＬＵＴ２０３は、現在画像データＤ２に対してオーバードライブが必要かどうか判断する。詳しくは、オーバードライブ用ＬＵＴ２０３は、ルックアップテーブルに基づいて、現在画像データＤ２とデータＤ４とに対応するテーブル値Ｄ５を出力する。

出力されたテーブル値Ｄ５は、それぞれの画素でオーバードライブが必要とされるサブフィールド期間の数を意味しており、出力セレクター２０６へ直接出力される一方、１を減算された状態でＬＵＴ用フレームメモリー２０５に記憶される。

制御部２００は制御信号Ｓ２に応じて、前回画像データＤ３に対応する画像データＤ４とテーブル値Ｄ５およびテーブル値Ｄ６を、映像用フレームメモリー２０２とオーバードライブ用ＬＵＴ２０３とＬＵＴ用フレームメモリー２０５のそれぞれから読み出し、出力セレクター２０６に対して供給する。

出力セレクター２０６には、現在画像データＤ２と、映像用フレームメモリー２０２から読み出した画像データＤ４と、オーバードライブ用ＬＵＴ２０３から読み出したテーブル値Ｄ５と、ＬＵＴ用フレームメモリー２０５から読み出したテーブル値Ｄ６が供給されている。
スタートパルスＤＹ１に対応して読み出されたテーブル値Ｄ５が０であれば現在画像データＤ２が選択され、テーブル値Ｄ５が０以外であれば、オーバードライブ駆動電圧が選択されて出力される。
また、スタートパルスＤＹ２〜ＤＹＮに対応して読み出されるテーブル値Ｄ６が０であれば、映像用フレームメモリー２０２から読み出された画像データＤ４が選択され、テーブル値Ｄ６が０以外であれば、オーバードライブ駆動電圧を選択して出力される。

出力セレクター２０６によって選択された映像信号はＤ／Ａコンバーター２０４に入力される。そして、Ｄ／Ａコンバーター２０４は、入力された画像データをデジタル信号からアナログ信号に変換して、これを液晶パネル１５に供給する。

ここで図８、図９を用いて、オーバードライブ用ＬＵＴ２０３の構成について具体的に説明する。例えば、ｎ階調の表示を行うことができる液晶パネルは、表示切替の組み合わせの場合の数はｎ２通りあるので、ｎ２個の補正データをテーブルとして、例えばＲＯＭ（リード・オンリー・メモリー）に記憶させておく。ここでは８ビットの２５６階調を想定しているため、予め２５６２個の補正データを記憶させておく。

本実施形態においてオーバードライブ駆動電圧は任意の固定値である。よって、テーブル（オーバードライブ用ＬＵＴ２０３）には表示切替の組み合わせに応じた、オーバードライブを必要とするサブフィールド期間の数が記憶されていればよい。１フレーム期間にスタートパルスＤＹが４回発生するような構成ならば、テーブルには０から３までの領域の数が記憶されており、スタートパルスＤＹがＮ回発生するような構成ならばテーブルには０からＮ−１までの数が記憶されている。

このオーバードライブ用ＬＵＴ２０３から出力されたテーブル値Ｄ５は、垂直同期信号ＶＳ発生から最初のスタートパルスＤＹ１に対するものであるため、スタートパルスＤＹが発生するたびにＬＵＴ用フレームメモリー２０５から読み出されるテーブル値Ｄ６を減らす必要がある。例えば垂直同期信号ＶＳからＮ回目の読み出しタイミングではテーブル値Ｄ６の値からＮ−１を減算する。

この減算を行う過程で０以下になった場合、オーバードライブが必要な期間が終わったと判別され、出力セレクター２０６は映像用フレームメモリー２０２からの値を出力する。一方１以上の値である場合は、オーバードライブがまだ必要であると判別されオーバードライブ駆動電圧が出力される。

上述したとおり、本実施形態に係わる液晶表示装置１４、およびその駆動方法によれば、以下の効果を得ることが出来る。
上記液晶表示装置１４およびその駆動方法によれば、１フレーム期間を複数のサブフィールド期間に分割し、液晶が明方向と暗方向にそれぞれ最も早く応答する印加電圧値をオーバードライブ駆動電圧として予め設定しておく。前回画像データと現在画像データとを比較することによって、現フレーム期間で表示すべき階調付近まで急速に液晶を応答させるためにオーバードライブが必要とされるサブフィールド期間の組み合わせ数が決定されるため、オーバードライブを用いて急速に液晶を応答させた後に、本来表示すべき階調を表示するためのアナログ電圧を印加することで、１フレーム期間よりも短い時間で目的とする階調表現を実現することが可能となる。

また、本実施形態では、１つのフレーム期間において、オーバードライブが必要とされる複数のサブフィールド期間において互いに等しいオーバードライブ駆動電圧を印加する例を示したが、必ずしも等しい必要はない。たとえば、階調を明方向に変化させる場合のオーバードライブ駆動電圧は、当該フレーム期間において表示すべき階調を指定するための画像データに対応した電圧よりも高く、かつ、最高階調を表示するための画像データに対応した電圧以下であればよい。したがって、１つのフレーム期間における先頭のサブフィールド期間のみでオーバードライブを行ったのでは不十分であるが、２番目のサブフィールド期間においてもオーバードライブを行うとオーバーシュートしてしまう、という場合、２番目のサブフィールド期間におけるオーバードライブ駆動電圧を先頭のサブフィールド期間におけるオーバードライブ駆動電圧より低くしてもよい。階調を暗方向に変化させる場合は、オーバードライブ駆動電圧を、当該フレーム期間において表示すべき階調を指定するための画像データに対応した電圧よりも低く、かつ、最低階調を表示するための画像データに対応した電圧以上とすればよい。これによれば、オーバーシュートやアンダーシュートをより確実に防止しつつ、１フレーム期間よりも短い時間で目的とする階調表現を実現することが可能となる。

また、本実施形態では、液晶層に印加される電圧の極性は単極性であったが、フレーム毎に極性を反転させてもよい。フレーム毎に極性を反転させるためには、対向電極に印加する電圧を基準電圧として、基準電圧に対して高位側の正極性駆動電圧と基準電圧に対して低位側の負極性駆動電圧とを、フレーム毎に交互に画素電極に供給すればよい。この場合、オーバードライブ駆動電圧は正極性の電圧と負極性の電圧のいずれかとなるが、その絶対値が、最高階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値と最低階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値のいずれかと等しくなるように画素電極へ供給する電圧を決定すればよい。これによれば、表示の焼きつきやフリッカーの発生を防止しつつ、１フレーム期間よりも短い時間で目的とする階調表現を実現することが可能となる。

また、本実施形態に限らず、印加電圧の変化に応じて連続的に変化する輝度を得られる物であれば、他の材料あるいは他の発光原理を用いても良い。

また、上記実施形態に加えて温度検出器を設け、周囲温度が低いときはサブフィールド組み合わせ期間を長く、周囲温度が高いときはサブフィールド組み合わせ期間を短くするよう制御する温度制御回路を設けてもよい。このようにすることで、周囲温度の変化によって生じる、予め参照テーブルメモリーに準備していた補正値では適切な表示が得られないという不具合を防止することが可能となる。

また、本発明を液晶プロジェクターに適用した実施形態を示したが、これに限定はされない。コンピューターディスプレー、テレビジョン、時計、通信機器、車載ナビゲーション装置などさまざまな装置に適用できる。

これらの構成であっても、前述した実施形態における作用効果と同等の作用及び効果を得ることが出来る。

ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＹ３，ＤＹ４，ＤＹ１ａ，ＤＹ２ａ，ＤＹ３ａ，ＤＹ４ａ，ＤＹ１ｂ，ＤＹ２ｂ，ＤＹ３ｂ，ＤＹ４ｂ…スタートパルス、ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４…サブフィールド期間、Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａ，Ｒ４ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂ，Ｒ４ｂ…領域。

Claims (7)

1. 走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続され、該データ線から該スイッチング素子を介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、走査線駆動回路とデータ線駆動回路とを制御する制御回路と、を備え、
   画像信号に基づく駆動電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加して、前記電界を発生させることによって、前記電気光学層の透過光を制御し、複数の階調を表示する電気光学装置であって、
   フレーム期間は複数のサブフィールド期間に分割され、
   前記複数のサブフィールド期間のうち第１のサブフィールド期間では、第１の電圧が前記駆動電圧として選択され、
   前記複数のサブフィールド期間のうち第２のサブフィールド期間では、第２の電圧が前記駆動電圧として選択され、
   前記画像信号における現在のフレーム期間の画像データを現在画像データとし、前記現在のフレーム期間よりも１フレーム前のフレーム期間の画像データを前回画像データとしたとき、
   前記第１の電圧は、前記現在画像データと、前記前回画像データと前記現在画像データとの差分と、から導出された電圧であり、
   前記第２の電圧は、前記現在画像データに対応した電圧であり、
   前記フレーム期間において、前記第１のサブフィールド期間は前記第２のサブフィールド期間よりも前に配置されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記フレーム期間において、前記第１のサブフィールド期間は、前記複数のサブフィールド期間のうち先頭に配置され、
   前記第１の電圧は、オーバードライブ駆動するための電圧であり、
   前記第１の電圧の絶対値として、予め定められた２つの値のうちいずれかの値が選択され、
   前記第２の電圧の絶対値として、前記複数の階調のうち前記現在のフレーム期間において表示すべき階調を指定するための画像データに対応した電圧の絶対値が選択され、
   前記第１の電圧の絶対値と前記第２の電圧の絶対値とは互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記複数の階調のうち最も暗い階調を最低階調とし、前記複数の階調のうち最も明るい階調を最高階調としたとき、
   前記予め定められた２つの値のうち一方は、前記最低階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値であり、他方は前記最高階調を表示するための画像データに対応した電圧の絶対値であることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記複数の階調のうち最も暗い階調を最低階調とし、前記複数の階調のうち最も明るい階調を最高階調としたとき、
   前記第１のサブフィールド期間の長さは、前記最低階調から前記最高階調への応答時間と前記最高階調から前記最低階調への応答時間のうち短い方よりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記第１のサブフィールド期間と前記第２のサブフィールド期間との間に第３のサブフィールド期間をさらに有し、
   前記第３のサブフィールド期間では、第３の電圧が前記駆動電圧として選択され、
   前記現在画像データと、前記前回画像データと前記現在画像データとの差分と、に応じて、前記第１の電圧の絶対値と前記第２の電圧の絶対値とのうちのいずれかが前記第３の電圧の絶対値として選択されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記第３の電圧の絶対値は前記第１の電圧の絶対値と等しいことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
7. 前記第３の電圧の絶対値は前記第１の電圧の絶対値と異なることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。

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