JP5072424B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、動画表示性能を向上させるためのオーバードライブ等の液晶駆動制御を行う液晶表示装置に関するものである。

液晶変調素子（液晶表示素子）には、透明電極（共通電極）を有する第１の透明基板と、画素を形成する透明電極（画素電極）や配線、スイッチング素子等を有する第２の透明基板との間に誘電異方性が正であるネマチック液晶を封入したものがある。この液晶変調素子は、液晶分子長軸を２枚のガラス基板間で連続的に９０°ねじった、いわゆるＴＮ（Twisted Nematic）液晶変調素子と称され、透過型の液晶変調素子として用いられている。また、上記第２の透明基板に代えて、反射鏡、配線及びスイッチング素子等を有する回路基板を用いたものもある。この液晶変調素子は、液晶分子長軸を２枚の基板に対してほぼ垂直にモメオトロピック配向させた、いわゆるＶＡＮ（Vertical Arrangement Nematic）液晶変調素子と称され、反射型液晶変調素子として用いられている。

これらの液晶変調素子では、一般に、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）効果を利用し、液晶層を通過する光波動に対してリタデーションを与える（偏光状態を変化させる）作用を制御して画像を形成する。

このようなＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶変調素子においては、液晶層に電界を印加することによって、該液晶層に存在するイオン性物質が移動する。液晶層に直流電界を与え続けると、イオン性物質が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられる。これにより、電極に与えられる電圧が一定であっても、液晶層に与えられる電界がイオンの電荷によって相殺され、実質的に液晶層へ印加される電界が減衰する。このような現象を回避するために、一般に、配列画素のラインごとに、印加する電界の正負極性を反転し、かつ該極性を６０ヘルツ等の所定周期で切り替えるライン反転ドライブ方法が採用される。また、配列画素の全てに印加する電界の正負極性を所定周期で反転するフィールド反転ドライブ方法も用いられる。これらのドライブ方法により、液晶層にかかる電界が一定の極性にならないようにし、イオンの偏りを抑制することができる。

また、液晶変調素子の表示品位を高めることを目的とした駆動方法として、いわゆるオーバードライブが知られている。オーバードライブでは、時間的に階調が変化する駆動を行う際に、時間的に前後する２フィールドの階調を比較して、階調が増加する場合には、増加後の階調として、本来の表示階調よりも高い階調で液晶変調素子を駆動する。また、階調が減少する場合には、減少後の階調として、本来の表示階調よりも低い階調で液晶変調素子を駆動する。このようなオーバードライブを用いることにより、中間調での液晶の応答速度が改善され、動画像表示時における画像のぼやけが改善する。

なお、液晶変調素子のオーバードライブは、例えば特許文献１にて開示されている。
特許第３４０７６９８号公報

しかしながら、オーバードライブを用いて液晶変調素子に動画像を長時間表示し続ける場合において、液晶層に印加される電圧の時間平均をとると、液晶層に直流電圧成分が印加される結果となる。これは、ある階調において、正負のオーバードライブ量に相当する液晶印加電界（以下、単に電圧ともいう）の絶対値がアンバランスとなるためである。

例えば、黒と、ある中間調の表示を周期的に繰り返す場合を考える。この場合、電圧が印加されていない黒表示状態から中間調表示状態への階調変化に際してあるオーバードライブ量に相当する電圧が印加されるが、中間調表示状態から黒表示状態への階調変化に際してのオーバードライブ量に相当する電圧は零である。そして、このような液晶層に印加される電圧のアンバランスが、例えば縞模様の画像をある特定のスピードで一方向に動かしながら表示（画面上でスキャン）し続けるような動画像表示において顕著に発生し、該アンバランス相当分が累積することで、液晶層に直流電圧成分が印加される状態となる。

従来の直視型液晶パネルにおいては、液晶層への直流電圧成分の印加に対する対策として、表示電極の隣り合う1ライン毎に逆向きの極性を持つ電圧を印加するライン反転駆動が採用されている。また、隣り合う1画素毎に逆向きに極性を持つ電圧を印加するドット反転駆動が採用される場合もある。これらの駆動方法により、直流電圧成分を隣り合うライン同士又は画素同士で相殺することが可能である。

ただし、画像投射装置のようなマイクロディスプレイを用いる液晶表示装置では、ライン反転駆動やドット反転駆動を行うことによって液晶の配向の異常（ディスクリネーション）が発生し、これによる表示画像への悪影響がある。このため、最近では、1フィールドを同一極性で駆動するフィールド反転駆動の使用例が増えている。しかしながら、このフィールド反転駆動では、オーバードライブによる液晶層への直流電圧成分の印加を抑えることが難しい。

なお、特許文献１には、オーバードライブによって液晶層に直流電圧成分が印加されることによりいわゆる「しみ」が発生するという問題に対して、電極の材料を適切に選択することで該問題を解消する方法が開示されている。

但し、液晶層に直流電圧成分が印加されることにより発生する問題は、特許文献１にて説明されている「しみ」だけではない。すなわち、焼きつきやフリッカの発生といった問題も引き起こされる。したがって、液晶層への直流電圧成分の印加を根本的に抑制させる必要がある。

本発明は、液晶印加電圧のアンバランスが長期的に単一方向にだけ発生して液晶層に直流電圧成分が印加されることを解消し、焼きつきやフリッカ等の表示品位を低下させる現象の発生を効果的に抑制できる液晶表示装置を提供する。

本発明の一側面としての液晶表示装置は、第１の電極と第２の電極との間に液晶層が配置された液晶変調素子と、液晶層に１フレーム内で正負が反転する電界が印加されるように第１及び第２の電極の間に与える電位差を制御する制御手段とを有する。制御手段は、１フレームに対応する画像信号に基づいて液晶層に正の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成した後、１フレームに対応する画像信号に基づいて液晶層に負の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成する第１の制御と、１フレームに対応する画像信号に基づいて液晶層に負の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成した後、１フレームに対応する画像信号に基づいて液晶層に正の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成する第２の制御と、を行う。第１の制御においては、液晶層に正の電界を印加する際にオーバードライブを行う。第２の制御においては、液晶層に負の電界を印加する際にオーバードライブを行う。そして、制御手段は、第１の制御と第２の制御とを切り替えて行うことを特徴とする。

なお、上記液晶表示装置とこれに画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、オーバードライブ等のように液晶層に正負が非対称となる電界を印加して液晶変調素子を駆動する場合でも、液晶層への直流電圧成分の印加を抑えることができる。このため、焼きつきやフリッカ等の表示品位を低下させる現象の発生を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図８には、本発明の実施例である液晶表示装置の概略構成を示している。

２００は液晶変調素子である。該液晶変調素子２００は、互いに対向するように配置された電極２０１，２０５と、これら電極２０１，２０５の間に配置された液晶層２０４とを有する。電極２０１，２０５と液晶層２０４との間には、液晶配向を揃えるための配向膜２０３が設けられている。

複数の画素電極（第２の電極）２０５は、画像情報を表示するための画素電極である。各画素電極２０５には、信号線２０６ｂを介して電極走査回路２０７が接続されている。電極走査回路２０７には、信号線２０６ａを通じて、コントロール回路２１３からの制御信号が供給される。電極走査回路２０７は、信号線２０６ｂを介してそれぞれの画素電極２０５に制御信号に応じた交流駆動電圧を供給する。

コントロール回路２１３には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナー等の画像供給装置５００から供給される画像信号（画像情報）４００が入力される。コントロール回路２１３は、該画像信号４００に応じた制御信号を電極走査回路２０７に出力する。画像供給装置５００と液晶表示装置により画像表示システムが構成される。

電極（第１の電極）２０１は、複数の画素電極２０５に対して共通して用いられる共通電極であり、直流電圧出力回路２１２にて生成された共通電圧としての直流電圧が信号線２０２を介して供給される。直流電圧出力回路２１２は、コントロール回路２１３によってその動作が制御される。

共通電極２０１に印加される直流電圧に対して、画素電極２０５には画像信号４００の階調に応じた駆動電圧が印加される。これにより、液晶層２０４には、電極２０１，２０５間の電位差に応じた電界が発生し、該電界の大きさによって液晶層２０４内の液晶が駆動される。

本実施例では、後に詳しく説明するが、液晶層２０４に、上記共通電圧に応じた中心電位に対して、対称に正負が反転する交流電界が印加されるように、電極２０１，２０５の間に与える電位差、つまりは交流駆動電圧を制御する。

なお、液晶変調素子２００が、反射型液晶変調素子である場合は、共通電極２０１は、インジウム錫酸化膜（ＩＴＯ膜）で構成されたいわゆるＩＴＯ透明電極に相当し、画素電極２０５は、アルミニウム等で構成されたいわゆる金属ミラー電極に相当する。ただし、本発明の実施例は、反射型液晶変調素子に限定されない。

次に、本実施例における液晶駆動方式について説明する。図１Ａには、液晶変調素子２００におけるある１画素の画像階調信号の時間変化を示したものである。図１Ａに示すように、階調１０１と階調１０２の間に、周期１０３で変動する信号が入力されている。

このとき、該１画素に対応する液晶層２０４の部分には、図１Ｂに示すような交流電界（交流電圧）が印加される。この交流電界は、通常の入力画像信号の周波数である６０Ｈｚ（あるいは、５０Hｚ）の倍の周波数、すなわち１２０Ｈｚ（１００Ｈｚ）で正と負の電界として液晶層２０４に印加される。この正又は負の電界が印加されるごとに、液晶変調素子２００に画像（フィールド画像）の書き込み（電圧の印加）が行われる。ここで、正の電界（電圧）とは、共通電極２０１（光が入出射する側の電極）が画素電極２０５（光を反射する側の電極）に対して正であってもよいし、その逆でもよい。したがって、負の電界（電圧）とは、その正の電界の逆であればよい。

なお、本実施例では、入力画像信号の周期と同じ６０Ｈｚをフレーム周期といい、正負電界の反転周期（走査周波数）である１２０Ｈｚをフィールド周期と称する。２つのフィールド（画像）によって１フレーム（画像）が構成される。また、以下の説明において、液晶層２０４に印加される電界を、液晶印加電圧という。

液晶層２０４では、液晶印加電圧の絶対値に対応した配向になり、図１Ｆに示すように、液晶印加電圧の振幅が変動するタイミングで輝度が変化する。

図１Bに示すような正負対称な交流駆動を行うことにより、液晶層２０４に直流電圧成分が印加されることを抑制し、焼きつきやフリッカの発生を減少させる。

また、正負の走査周波数を１２０Ｈｚに高めたいわゆる倍速駆動を行うことで、フリッカが発生した場合でも人間の視感度的にフリッカを視認されにくくすることができる。

本実施例では、１フレームごとに、まず正負のうち一方の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込み、次のフィールドで他方の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込むというフィールド反転駆動を行う。フィールド反転駆動では、画素電極２０５のうち隣り合う画素や隣り合う画素ライン同士の極性は同じである。

そして、本実施例における第１の制御では、図１Ｂに示すように、１フレームごとに、まず正の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込み、次のフィールドで負の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込む。このとき、図１Ｃに示すように、後述するオーバードライブ量（電圧）１０５，１０７を正の液晶印加電圧に加える。以下、この制御を、第１のオーバードライブ制御（第１のドライブモード）という。
１フレームとは、通常の周波数（例えば６０Hz）で入力される画像信号である。

また、第２の制御では、図１Ｄに示すように、１フレームごとに、まず負の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込み、次のフィールドで正の液晶印加電圧によって１フィールド画像を書き込む。このとき、図１Ｅに示すように、オーバードライブ量（電圧）１０８，１０９を負の液晶印加電圧に加える。以下、この制御を、第２のオーバードライブ制御（第２のドライブモード）という。

なお、第１のオーバードライブ制御を行った場合も第２のオーバードライブ制御を行った場合でも、液晶層２０４の光学的な応答性は同じである。

次に、本実施例で行う液晶変調素子２００のオーバードライブの原理について説明する。図１Ｂや図１Ｄに示すように、オーバードライブを行わずにフィールド反転駆動を行うと、光学的な応答波形としては、波形１１１，１１３のようになる。これは、理想的な波形により近い波形である１１０，１１２に比べて鈍った輝度波形が得られる。すなわち、入力された画像信号の階調変化に対してある時定数を持って緩やかに液晶変調素子２００の階調が変化する。この輝度変化の鈍りは、液晶応答時間の時定数を反映したものであるが、これにより、動画表示を行うと動きがぼやけて視認されることになる。

これに対し、オーバードライブでは、図１Ｃや図１Ｅに示すような波形を持った電圧を液晶印加電圧とする。例えば、図１Ｃの１０４aのように、フィールド（フレーム）の切り替わり前後において階調が増加する場合は、該フィールドの切り替わり直後のフィールドでの液晶印加電圧１０４ａを本来の表示階調に対応する電圧１０４ｂよりも電圧１０５だけ高くする。これにより、液晶層２０４の光学応答性（表示輝度）は、波形１１０に示すように急峻に立ち上がる特性となり、動画表示におけるぼやけが低減する。

また、フィールド（フレーム）の切り替わり前後において階調が減少する場合は、該フィールドの切り替わり直後のフィールドでの液晶印加電圧１０６ａを、本来の表示階調に対応する電圧１０６ｂよりも電圧１０７だけ低くする。これにより、液晶層２０４の光学応答性は、波形１１２に示すように急峻に立ち下がる特性となり、動画表示におけるぼやけが低減する。

なお、以下の説明においては、上記オーバードライブによって本来の表示階調に対応した液晶印加電圧に対して高く又は低くした電圧の量をオーバードライブ量という。前述したように、第１のオーバードライブ制御では、オーバードライブ量１０５，１０７を正の液晶印加電圧に含ませる。また、第２のオーバードライブ制御では、オーバードライブ量１０８，１０９を負の液晶印加電圧に含ませる。

第１のオーバードライブ制御を言い換えれば、液晶層に印加される正電界の時間積分値及び負電界の時間積分値のうち一方が大きくなるように液晶層に印加される電位差を制御する駆動方法である。また、これに対して第２のオーバードライブ制御を言い換えれば、液晶層に印加される正電界の時間積分値及び負電界の時間積分値のうち他方が大きくなるように液晶層に印加される電位差を制御する駆動方法である。正電界の時間積分値及び負電界の時間積分値のうち一方又は他方が大きくなるとは、該正負の電界の時間積分値が非対称であると言い換えることができる。

オーバードライブ量は、階調変化の組合せに応じて個別かつ適切な値を持つ。図７Ａ〜図７Ｃには、黒表示状態から中間調表示状態に階調が立ち上がる際にオーバードライブが液晶層２０４の光学応答性に及ぼす効果を示す。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸は液晶変調素子２００の光学応答性として表示光量（表示輝度）を示す。

図７Ａはオーバードライブ量が０の場合の表示輝度を、図７Ｂはオーバードライブ量が適切な値である場合の表示輝度を、図７Ｃはオーバードライブ量が過剰な場合の表示輝度を示す。

図７Ｂに示すオーバードライブ量が適切な場合は、図７Ａに示すオーバードライブ量が０の場合と比較して、表示輝度の立ち上がりが急峻となる。しかし、図７Ｃに示すオーバードライブ量が過剰な場合には、表示輝度のオーバーシュート３０１が発生する。このような場合、表示画像では、物体の輪郭が不自然に強調されるといった表示上の不具合が生じる。このため、オーバードライブの効果を有効に発揮しつつ、表示輝度のオーバーシュートが発生しない適切なオーバードライブ量を選ぶことが望ましい。この適切なオーバードライブ量は、階調変化の組合せに応じて、異なる値を持つ。

次に、本実施例において上記第１及び第２のオーバードライブ制御を行うコントロール回路２１３の構成について、図３を用いて説明する。図３では、図１に示した直流電圧出力回路２１２は省略している。

図１に示した画像供給装置５００から入力された画像信号４００は、メモリコントローラ４０２に入力される。このとき、１フレーム分の画像信号が、メモリ４０３に１フレーム期間だけ保持される。その後、メモリ４０３に保持された画像信号は、１フレーム期間だけ遅延されたタイミングで階調比較回路４０１に入力される。

階調比較回路４０１には、メモリ４０３からの遅延した画像信号と、画像供給装置５００からの現在の画像信号とが入力される。そして、この連続した２フレーム分の画像信号間における対応画素同士の階調を逐次比較してオーバードライブ量を決定する。オーバードライブ量の情報は、フラグとして現在の画像信号の末尾に付加され、後段でのオーバードライブ用の駆動電圧の補正（つまりはオーバードライブ量を含んだ液晶印加電圧の設定：以下、液晶印加電圧のオーバードライブ補正ともいう）に用いられる。

オーバードライブ量のフラグを持った画像信号は、倍速駆動変換回路４０４に入力される。ここでは、６０Ｈｚの画像信号の１フレーム期間が、倍速のフィールドに分割される。また、画像信号は、オーバードライブ量フラグの情報に基づいて、図１Ｃ又は図１Ｅに示すようなオーバードライブ（ＯＤ）補正を行った階調情報を持つデジタル信号へと変換される。その後、液晶コントローラ４０５は、図１Ｃ又は図１Ｅに示す液晶印加電圧が液晶層２０４に印加されるように、液晶変調素子２００（電極走査回路２０７）に制御信号を出力する。

液晶表示装置のシステムコントローラ４０７は、オーバードライブ量の変更や、上記第１及び第２のオーバードライブ制御の切り替えや、各オーバードライブ制御での制御パラメータの設定等を行う。なお、システムコントローラ４０７及びコントロール回路２１３により、コントローラが構成される。

第１のオーバードライブ制御では、画像信号４００の階調が大きくなるタイミング（例えば、図１Ｃに示す液晶印加電圧１０４ａの出力タイミング）でのオーバードライブ補正を正方向にしかかけない。このため、一時的には、オーバードライブ量１０５に相当する正方向の直流電圧成分が液晶層２０４に印加されることになる。一方、画像信号の階調が小さくなるタイミング（例えば、図１Ｃに示す液晶印加電圧１０６ａの出力タイミング）でのオーバードライブ補正を負方向にしかかけていない。このため、一時的には、オーバードライブ量１０７に相当する負方向の直流電圧成分が液晶層２０４に印加されることになる。

そして、第１のオーバードライブ制御によって、図１Ｃに示すような２種類の階調に対応する液晶印加電圧を切り替え印加し続けると、以下のような問題が生じる。すなわち、階調の切り替え周期毎に、
正方向の直流電圧成分（１０５）−負方向の直流電圧成分（１０７）
の値を持った直流電圧成分が液晶層２０４に印加されることになる。そして、オーバードライブ量１０５，１０７を含む正側の液晶印加電圧と本来の階調に対応した負側の液晶印加電圧とのアンバランス状態が長時間続くと、上記階調の切り替え周期毎の直流電圧成分が累積的に液晶層２０４に印加される。

しかも、図１Ａに示す階調１０１が黒の場合は、階調減少時のオーバードライブを行うことができないため、負方向の直流電圧成分（１０７）が０となる。これにより、階調の切換え周期毎に累積される正方向の直流電圧成分はさらに大きなものとなる。

したがって、このような一方向の直流電圧成分の累積的印加が長期間にわたって継続することを抑制する必要がある。このため、本実施例では、倍速駆動変換回路４０４での画像信号の変換制御において、図１Ｃに示すような第１のオーバードライブ制御と図１Ｅに示すような第２のオーバードライブ制御とを切り替える。この切り替えは、システムコントローラ４０７から特定タイミングで出力される切り替え信号に応じて行う。

第２のオーバードライブ制御を行う場合は、第１のオーバードライブ駆動と同様に、負方向の直流電圧成分が累積的に印加されることとなる。しかし、直流電圧成分の符号（方向）が第１のオーバードライブ制御を行う場合とは逆となる。このため、第１のオーバードライブ制御と第２のオーバードライブ制御とを切り替えて行うことにより、長期間使用での平均として液晶層に印加される直流電圧成分を相殺することができる。

フィールド反転駆動を行う場合の第１及び第２のオーバードライブ制御、すなわちドライブモードの切り替えタイミングとしては、いくつか考えられる。

例えば、特定フィールドの画像の書き込み終了時点からその次のフィールドの画像の書き込み開始時点までのブランキング期間中にドライブモードを切り替えてもよい。これにより、１フィールド中に互いに極性が異なる信号が印加されることなく画像を表示することができ、液晶変調素子２００内にて隣接する画素電極２０５に常に同極性の電圧が印加された状態を保つことができる。

また、液晶表示装置の電源が投入された後、液晶変調素子２００による画像表示が開始される前の画像非表示期間内にドライブモードを切り替えてもよい。具体的には、前回の液晶表示装置の使用における電源遮断時まで第１のオーバードライブ制御を行った場合には、次の液晶表示装置の使用における電源投入時における画像非表示期間内に第２のオーバードライブ制御に切り替える。

液晶変調素子２００の１２０Ｈｚ倍速反転駆動での通常駆動中、つまり画像表示期間中にドライブモードの切り替えを行うと、図２に１１４や１１５で示すように、ドライブモードの切り替えタイミングに相当する１フレーム期間が６０Ｈｚ駆動になってしまう。一般に、駆動周波数の低下は、画像の不安定さとして現れたり、動画像のスムーズな変化を阻害したりする。このため、画像非表示期間や後述する画像信号の非入力期間中にドライブモードの切り替えを行うことにより、そのような問題の発生を回避することができる。

また、液晶表示装置の電源遮断処理時における画像非表示期間内にドライブモードを切り替えてもよい。具体的には、今回の液晶表示装置の使用における電源遮断前まで第１のオーバードライブ制御を行った場合には、電源遮断時の画像非表示期間内に第２のオーバードライブ制御に切り替える。

また、液晶表示装置の画像非表示期間と同様な期間として、外部（画像供給装置５００）からの画像信号が入力されていない期間にドライブモードの切り替えを行ってもよい。外部からの画像信号の入力がない場合には、例えば、比視感度の低い青色の画面を表示することを定めておくことで、ドライブモードの切り替えを行っても不安定さが目立つことはない。

また、外部からの画像信号の入力がある場合でも、不安定さが視認しにくい青系統の画像が表示されているタイミングでドライブモードを切り替えてもよい。

以上のドライブモードの切り替えタイミングは、該切り替えによる画像の不安定さの防止に特に注目したものである。しかし、不安定さの視認性は、液晶表示装置の表示輝度や駆動周波数といった装置個々の仕様によって異なる。例えば、明るさをある程度抑えた表示を行うような場合は、静止画像（例えば、画像表示装置のモードや各種パラメータを選択させるためのメニュー画像）の表示期間内にドライブモードを切り替えてもよい。

また、１フィールドの書き込み周波数が１２０Ｈｚより高い場合には、通常駆動中にドライブモードを切り替えても、不安定さはほとんど視認はされないと考えられる。このような場合には、切り替えタイミングとしては、先にも説明したが、１フィールドの画像書き込み終了時点から次の１フィールドの画像書き込み開始時までのブランキング期間内とすればよい。

図４〜図６には、システムコントローラ４０７におけるドライブモードの切り替え動作のフローチャートを示す。この切り替え動作は、システムコントローラ４０７に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

図４には、上述した液晶表示装置の電源投入時における画像非表示期間にドライブモードを切り替える場合のフローチャートを示す。

ステップ（図にはＳと略記する）６０１では、システムコントローラ４０７は、液晶表示装置の電源スイッチのｏｎ（電源投入）を検出する。

ステップ６０２では、システムコントローラ４０７は、ドライブモード（第１及び第２のオーバードライブ制御）を切り替える。切り替え前までどちらのドライブモードを使用したかは、システムコントローラ４０７内の不揮発性メモリ（図示せず）に記憶しておく。そして、このステップで、該メモリに記憶されたドライブモードとは異なるドライブモードを設定する。

ステップ６０３では、コントロール回路２１３を立ち上げる。これにより、ステップ６０２で切り替えられたドライブモードでの液晶変調素子２００の駆動、すなわち画像表示が可能になる。そして、ステップ６０４で本フローを終了する。

また、図５には、上述した液晶表示装置の電源遮断時における画像非表示期間にドライブモードを切り替える場合のフローチャートを示す。

ステップ７０１では、システムコントローラ４０７は、液晶表示装置の電源スイッチのｏｆｆ（電源遮断）を検出する。システムコントローラ４０７は、コントロール回路２１３の動作を停止させる。これにより、液晶変調素子２００は画像非表示状態となる。

ステップ７０２では、システムコントローラ４０７は、ドライブモードを切り替える。切り替え前までどちらのドライブモードを使用したかは、システムコントローラ４０７内の不揮発性メモリ（図示せず）に記憶しておく。そして、このステップで、該メモリに記憶されたドライブモードとは異なるドライブモードを設定する。設定されたドライブモードは、次回の液晶表示装置の電源投入後から有効となる。

ステップ７０３では、液晶表示装置の全体を電源遮断状態とする。そして、ステップ７０４で本フローを終了する。

図６には、上述した画像信号の非入力期間にドライブモードを切り替える場合のフローチャートを示す。

ステップ８０１では、システムコントローラ４０７は、液晶表示装置が電源投入状態にあることを確認する。

ステップ８０２では、システムコントローラ４０７は、液晶表示装置の運転時間（使用時間）をカウントするタイマによるカウント時間が所定時間に達したか否かを判別する。所定時間に達した場合は、ステップ８０３に進む。所定時間に達していない場合は、タイマカウントを継続する。

ステップ８０３では、外部からの画像信号が入力されているか否かを判別する。入力さされていない場合は、ステップ８０４に進み、ドライブモードを切り替える。切り替え前までどちらのドライブモードを使用したかは、システムコントローラ４０７内の不揮発性メモリ（図示せず）に記憶しておく。そして、このステップで、該メモリに記憶されたドライブモードとは異なるドライブモードを設定し、ステップ８０５に進む。

一方、ステップ８０３で、画像信号が入力されている場合は、ドライブモードを切り替えずにステップ８０５に進む。

こうして、ステップ８０５では、本フローを終了する。

以上の説明では、液晶変調素子をオーバードライブする場合を例とした。しかし、最近では、オーバードライブ以外でも液晶層に印加される正負の電界の時間積分値が非対称となる液晶駆動方式が提案されている(例えば、N.Kimura et al. :SID 05 DIGEST,60.2)。オーバードライブに限らず、このようないわゆる正負非対称の駆動方法を採用する液晶表示装置であれば、本発明の実施例に含まれる。正負非対称での長時間駆動によって前述した焼きつき等の発生が懸念され、ドライブモードの切り替えによりこれを低減することが可能である。

また、上記実施例では、フィールド反転駆動を行う場合について説明した。しかし、ライン反転駆動やドット反転駆動を行う場合でも、上記実施例で説明したのと同様の効果を得ることができる。したがって、本発明は、フィール反転駆動を行う場合のみに限定されない。

図９は、実施例１で説明した液晶表示装置の１つである液晶プロジェクタ（画像投射装置）の光学的構成を示す上面図（一部側面図）である。

３は液晶パネルドライバであり、図３及び図８に示したコントロール回路２１３、直流電圧出力回路２１２、電極走査回路２０７及びシステムコントローラ４０７の機能を有する。該液晶パネルドライバ３は、図８に示した画像供給装置５００から入力された画像情報をレッド用、グリーン用及びブルー用パネル駆動信号に変換する。各パネル駆動信号は、反射型液晶変調素子であるレッド用液晶パネル２Ｒ、グリーン用液晶パネル２Ｇ及びブルー用液晶パネル２Ｂにそれぞれ入力される。これにより、３つの液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは互いに独立に駆動される。

１は照明光学系であり、図中の枠内の左側にはその上面図を、右側にはその側面図を示している。照明光学系１は、光源ランプ、放物面リフレクタ、フライアイレンズ、偏光変換素子、コンデンサーレンズ等を含み、偏光方向が揃った直線偏光光（Ｓ偏光）としての照明光を射出する。

照明光学系１からの照明光は、マゼンタ色を反射してグリーン色を透過するダイクロイックミラー３０に入射する。照明光のうちマゼンタ色成分はこのダイクロイックミラーで反射され、ブルー色の偏光に半波長のリタデーションを与えるブルークロスカラー偏光子３４を透過する。これにより、図の紙面に平行な方向を偏光方向とするブルー色の直線偏光（Ｐ偏光）と、図の紙面に垂直な方向を偏光方向とするレッド色の直線偏光（Ｓ偏光）とが生成される。

ブルー色のＰ偏光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３に入射し、その偏光分離膜を透過して、ブルー用液晶パネル２Ｂに導かれる。また、レッド色のＳ偏光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜で反射されて、レッド用液晶パネル２Ｒに導かれる。

一方、ダイクロイックミラー３０を透過したグリーン色の直線偏光光（Ｓ偏光）は、光路長を補正するためのダミーガラス３６を透過し、次に第２の偏光ビームスプリッタ３１に入射する。そして、グリーン色のＳ偏光は、その偏光分離膜で反射されて、グリーン用液晶パネル２Ｇに導かれる。

このようにして、レッド用、グリーン用及びブルー用液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは照明光によって照明される。

そして、各液晶パネルに入射した光は、各液晶パネルに配列された画素の変調状態に応じて偏光のリタデーションが付与されるとともに、該液晶パネルによって反射されて射出する。反射光のうち照明光と同じ偏光方向を有する偏光成分は、照明光の光路を逆に辿って照明光学系１側に戻る。

また、反射光のうち照明光の偏光方向に対して直交する偏光方向を有する偏光成分（変調光）は以下のように進む。Ｐ偏光であるレッド用液晶パネル２Ｒによる変調光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜を透過する。次に、レッド色の偏光に半波長のリタデーションを与えるレッドクロスカラー偏光子３５を透過してＳ偏光とされる。そして、該レッド色のＳ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射し、その偏光分離膜で反射されて、投射レンズ４に導かれる。

Ｓ偏光であるブルー用液晶パネル２Ｂによる変調光は、第１の偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜で反射され、レッドクロスカラー偏光子３５をリタデーション作用を受けることなく透過して第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。該ブルー色のＳ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２の偏光分離膜で反射されて、投射レンズ４に導かれる。

Ｐ偏光であるグリーン用液晶パネル２Ｇによる変調光は、第２の偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜を透過して、光路長を補正するためのダミーガラス３７を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。該グリーン色のＰ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタ３２の偏光分離膜を透過して、投射レンズ４に導かれる。

こうして色合成された３色の変調光は、投射レンズ４によって被投射面である光拡散スクリーン５に投射される。これにより、フルカラー画像が表示される。

また、実施例１にて説明した液晶表示装置は、本実施例の液晶プロジェクタに限らず、液晶変調素子を用いた各種表示装置に用いることができる。

本発明の実施例１の液晶表示装置において外部から入力される画像信号の階調の時間変化を説明した図。 液晶表示装置のフィールド反転駆動（正負反転）を説明する図。 実施例１における第１のオーバードライブ制御を説明する図。 液晶表示装置のフィールド反転駆動（負正反転）を説明する図。 実施例１における第２のオーバードライブ制御を説明する図。 実施例１の液晶表示装置における光学応答特性を説明する図。 ドライブモード切り替えを通常駆動中に行った場合の液晶印加電圧の変化を示す。 実施例１におけるコントロールシステムの構成を示すブロック図。 実施例１におけるドライブモード切り替えシーケンスを説明するフローチャート。 実施例１における他のドライブモード切り替えシーケンスを説明するフローチャート。 実施例１におけるさらに他のドライブモード切り替えシーケンスを説明するフローチャート。 オーバードライブ量を０とした場合の液晶表示装置の光学応答特性を説明する図。 オーバードライブ量を適切に設定した場合の液晶表示装置の光学応答特性を説明する図。 オーバードライブ量を過剰に設定した場合の液晶表示装置の光学応答特性を説明する図。 実施例１の液晶表示装置の構成を示したブロック図。 本発明の実施例２である液晶プロジェクタの構成を示す図。

符号の説明

１ 照明光学系
２Ｒ レッド用液晶パネル
２Ｇ グリーン用液晶パネル
２Ｂ ブルー用液晶パネル
３ パネルドライバ
４ 投射レンズ
３１〜３３ 偏光ビームスプリッタ
１０５，１０７，１０８，１０９ オーバードライブ量
２００ 液晶変調素子
２０１ 共通電極
２０３ 配向膜
２０４ 液晶層
２０５ 画素電極
２０７ 電極走査回路
４００ 画像信号
４０１ 階調比較回路
４０２ メモリコントローラ
４０３ メモリ
４０４ 倍速駆動変換回路
４０５ 液晶コントローラ
４０７ システムコントローラ

Claims (5)

1. 第１の電極と第２の電極との間に液晶層が配置された液晶変調素子と、
   前記液晶層に１フレーム内で正負が反転する電界が印加されるように前記第１及び第２の電極の間に与える電位差を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   １フレームに対応する画像信号に基づいて前記液晶層に正の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成した後、前記１フレームに対応する画像信号に基づいて前記液晶層に負の電界を印加して光を変調して前記１フィールドに対応する画像を形成する第１の制御と、
   １フレームに対応する画像信号に基づいて前記液晶層に負の電界を印加して光を変調して１フィールドに対応する画像を形成した後、前記１フレームに対応する画像信号に基づいて前記液晶層に正の電界を印加して光を変調して前記１フィールドに対応する画像を形成する第２の制御と、を行い、
   前記第１の制御においては、前記液晶層に正の電界を印加する際にオーバードライブを行い、
   前記第２の制御においては、前記液晶層に負の電界を印加する際にオーバードライブを行い、
   前記制御手段は、前記第１の制御と前記第２の制御とを切り替えて行うことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記制御手段は、前記液晶変調素子の特定フィールドへの書き込み終了時点から次のフィールドへの書き込み開始時点までの期間に前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記制御手段は、液晶表示装置の電源投入時又は電源遮断時における画像非表示期間、液晶表示装置に対する画像信号の非入力期間、及び液晶表示装置における静止画像の表示期間のうち少なくとも１つの期間に前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の電極には、直流電圧が印加され、
   前記第２の電極には、前記直流電圧に対して、画像信号の階調に応じた駆動電圧が印加されることにより、前記第１の電極と前記第２の電極の間の電位差に応じた電界が発生し、
   前記制御手段は、前記直流電圧に応じた中心電位に対する正負が反転する交流電界が印加されるように前記第１及び第２の電極の間に与える電位差を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の液晶表示装置と、
   前記液晶表示装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。