JP5329765B2

JP5329765B2 - 液晶プロジェクタ及びフリッカ調整方法

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Publication number: JP5329765B2
Application number: JP2007032262A
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Inventors: 健森本
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Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2013-10-30
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Description

本発明は、液晶プロジェクタに関し、特に、複数の液晶セルが共通に接続された共通電極にコモン電圧が供給される液晶プロジェクタに関する。

液晶プロジェクタでは、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、液晶プロジェクタでは、これらの一つ又は複数の組み合わせで駆動されている。

図６に、ライン反転駆動の映像データの波形を示す。図６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６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。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（明るさのちらつき）が最小となるように調整される。

図７に、交流駆動が行われる液晶パネルの液晶セルの等価回路を示す。映像信号線Ｌ１とゲート線Ｌ２の交差する部分にＴＦＴが設けられている。ＣＬＣは液晶セルの容量、ＣＳは付加容量、ＣＧＤはＴＦＴのゲート−ドレイン間の寄生容量をそれぞれ示す。対象液晶セルに電圧を印加したとき（すなわち、映像信号書き込み時）に、ゲート線Ｌ２がＨｉｇｈとなって、ＴＦＴは通電状態となる。映像信号書き込み後は、ゲート線Ｌ２がＬｏｗとなり、それ以降、書き込まれた映像信号が保持される。ゲート線Ｌ２がＨｉｇｈからＬｏｗとなるとき、寄生容量ＣＧＤの微分効果により、液晶セル電位ＶＬＣが下がることになる。この電圧降下分は、映像信号の極性には依存せず一定である。また、液晶セル容量ＣＬＣと付加容量ＣＳの合成容量による電圧降下の影響により、コモン電圧Ｖｃｏｍは、映像データの中心値であるリファレンス電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧で最適調整値となる。

コモン電圧は、液晶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、液晶プロジェクタが実際に設置される場所の環境温度や実際の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。

そこで、使用者がコモン電圧を簡単に調整することのできる液晶プロジェクタが提案されている（特許文献１参照）。この液晶プロジェクタは、複数の液晶セルからなる液晶パネルと、各液晶セルが共通に接続された共通電極にコモン電圧を供給する対向電極調整回路とを有する。対向電極調整回路の主要部は、受光部、電圧変換部およびデータ処理回路からなる。受光部は、フォトトランジスタ等からなる光センサであって、液晶プロジェクタの操作を行うためのワイヤードリモートコントローラ（以下、単にリモコンと称す）に設けられる。電圧変換部は、受光部の出力信号の低域成分を抽出するローパスフィルタ、このローパスフィルタで抽出された低域成分信号を入力とする、正のピーク値ホールド回路および負のピーク値ホールド回路、これら正負のピーク値ホールド回路の出力の差分を出力する減算器とを有する。データ処理回路は、液晶パネルの共通電極にコモン電圧を供給するとともに、電圧変換部の出力に基づいて、コモン電圧の最適値を決定する。

上記の液晶プロジェクタにおいて、フリッカ調整を行う場合は、中間調の市松パターンである正極性および負極性の映像を、交流駆動により液晶パネルに表示させて、その表示映像をスクリーン上に投射させるとともに、リモコンの受光部をスクリーンに向ける。この状態で、データ処理回路が、高いレベルから低いレベルへとコモン電圧を段階的に変化させる。電圧変換部では、コモン電圧のレベル毎に、正のピーク値ホールド回路および負のピーク値ホールド回路が、受光部の出力の正のピーク値および負のピーク値を保持し、減算器が、その保持された正負のピーク値の差分を出力する。正負のピーク値の差分が、フリッカの大きさに相当する。データ処理回路は、コモン電圧のレベル毎に、電圧変換部から出力される正負のピーク値の差分値（フリッカ値）を保持し、この差分値が最小となるコモン電圧のレベルを最適コモン電圧値と判断する。
特開平８−２８６１６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の液晶プロジェクタにおいては、正極性の映像データに基づく投射映像の受光レベルのピーク値と負極性の映像データに基づく投射映像の受光レベルのピーク値との差、すなわち投写映像のコントラストの差に基づいて、コモン電圧の最適値を判断するため、以下のような問題が生じる。

各液晶セルの共通電極に供給されるコモン電圧は、共通電極の抵抗成分による電圧降下などの要因により、液晶パネル全体で一様とはならない。このため、パネルの中央部に位置する液晶セルにて発生するフリッカの大きさは、パネルの外周部に位置する液晶セルにおけるフリッカの大きさと異なる。投射映像のコントラストの差には、そのようなフリッカのバラツキの影響が含まれるため、特許文献１に記載の液晶プロジェクタでは、コモン電圧の最適値を正確に求めることは困難である。

本発明の目的は、上記問題を解決し、コモン電圧の最適値を正確に求めてフリッカを抑制する効果をより高めることのできる液晶プロジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液晶プロジェクタは、液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタであって、前記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共通電極にコモン電圧を供給するコモン電圧発生部と、入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させる液晶駆動回路と、前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するテストパターン発生部と、受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布を示すデータを出力する光検出素子と、前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させる制御部と、を有し、前記光検出素子は、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記光強度分布を示すデータを出力し、前記制御部は、前記光検出素子から出力されたデータにおける前記光強度分布のピーク値が最も高いコモン電圧の設定レベルを最適値と決定することを特徴とする。

上記の構成によれば、コモン電圧が最適値から外れている場合における第１および第２の輝点の輝度レベルは、コモン電圧が最適値である場合における第１および第２の輝点の輝度レベルに比べて低くなるので、光検出素子の出力データにおける強度分布のピークは、コモン電圧が最適値である場合に最も高くなる。よって、コモン電圧の設定レベルを段階的に変化させ、それぞれの設定レベルにおける光検出素子の出力データのピーク値を比較することで、コモン電圧の最適値を判断することができる。

また、本発明の別の液晶プロジェクタは、液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタであって、前記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共通電極にコモン電圧を供給するコモン電圧発生部と、入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させる液晶駆動回路と、前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するテストパターン発生部と、受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布に基づいて前記光量の重心位置を検出する光検出素子と、前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させる制御部と、を有し、前記光検出素子は、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記重心位置を検出し、前記制御部は、前記コモン電圧の設定レベルのうち、前記光検出素子で検出された重心位置が、前記コモン電圧の設定レベルが最も低い状態で検出された重心位置と前記コモン電圧の設定レベルが最も高い状態で検出された重心位置との中間位置となるコモン電圧の設定レベルを最適値と決定することを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、第１の液晶セルが正極性とされ、第２の液晶セルが負極性とされた場合において、コモン電圧が最適値より低い場合は、第２の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなり、反対に、コモン電圧が最適値より高い場合は、第１の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなる。コモン電圧の設定レベルを最も低い状態とした場合は、受光面上において、第１の輝点から光の光量が、第２の輝点からの光の光量に比べて極端に大きくなり、その重心位置は、ほぼ第１の輝点の重心位置となる。反対に、コモン電圧の設定レベルが最も高い状態とした場合は、受光面上において、第２の輝点から光の光量が、第１の輝点からの光の光量に比べて極端に大きくなるため、その重心位置は、ほぼ第２の輝点の重心位置となる。コモン電圧が最適値である場合は、第１及び第２の輝点の輝度レベルは同じとなり、受光面上における第１および第２の輝点から光の光量も同じとなる。この場合の重心位置は、第１の輝点の重心位置と第２の輝点の重心位置との中間に位置する。よって、中間位置となる重心位置を求めることで、コモン電圧の最適値を求めることができる。

上述したいずれの発明も、互いの画素電極に供給される電圧の極性が反転した状態とされる液晶セル間でコモン電圧の最適値を判断するようになっているので、液晶パネル全体で発生するフリッカのバラツキの影響を受けることがなく、コモン電圧の最適値を正確に判断することが可能である。

本発明によれば、コモン電圧の最適値を正確に判断することができるので、フリッカの発生をより効果的に抑制することができる。

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。

図１は、本発明の一実施形態である液晶プロジェクタの主要部を示すブロック図である。

図１を参照すると、液晶プロジェクタの主要部は、制御部１０１、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）信号処理部１０２、ＰＳＤ１０３、コモン電圧発生部１０４、テストパターン発生部１０５、液晶駆動部１０６および液晶パネル１０７からなる。なお、図１において、液晶パネル１０７にて表示された映像をスクリーン（または、スクリーンに相当する部材）上に投射する投射光学系や、パーソナルコンピュータなどに代表される外部映像供給装置から供給される映像データを処理する回路など、液晶プロジェクタを構成する周知の構成については省略されている。

液晶パネル１０７は、液晶の画素電極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液晶パネルであって、例えば図７に示した構成を適用することができる。交流駆動には、ドット反転駆動、ライン反転駆動およびフレーム反転駆動の一つ又は複数の組み合わせを適用することができる。ここでは、ライン反転駆動が適用されるものとする。ライン反転駆動では、液晶パネルの水平方向に並ぶ液晶セルの列（水平ライン）のうち、奇数ラインと偶数ラインの間で、互いに供給される電圧の極性が反転する。このライン反転駆動には、例えば、奇数ラインを正極性に、偶数ラインを負極性にそれぞれ固定して駆動する方式と、フレーム（またはフィールド）毎に、奇数ライン、偶数ラインのそれぞれの極性が反転する方式（フレーム反転を組み合わせた方式）とがあるが、いずれの方式を適用してもよい。

テストパターン発生部１０５は、制御部１０１からの制御信号に応じて、フリッカ調整用の映像データを発生する。液晶パネル１０７を構成する液晶セルのうち、互いに極性の異なる電圧が供給され、かつ、互いの距離が所定の距離内である第１および第２の液晶セルが、フリッカ調整対象セルとして定められている。フリッカ調整用の映像データは、これら第１および第２の液晶セルを動作させるための映像データである。

ここで、第１および第２の液晶セルについて具体的に説明する。図２に、ライン反転駆動が行われる液晶パネルのドットイメージを模式的に示す。図２において、水平走査期間Ｌ１〜Ｌ４は、液晶パネルの水平ラインのうちの、垂直方向に隣接する４つの水平ラインにおける水平走査期間を示す。水平走査期間Ｌ１、Ｌ３に正極性の映像データが供給される場合は、水平走査期間Ｌ２、Ｌ４に負極性の映像データが供給される。反対に、水平走査期間Ｌ１、Ｌ３に負極性の映像データが供給される場合は、水平走査期間Ｌ２、Ｌ４に正極性の映像データが供給される。ライン反転駆動にフレーム反転を組み合わせた場合は、フレーム毎に、水平走査期間Ｌ１、Ｌ３の極性、水平走査期間Ｌ２、Ｌ４の極性がそれぞれ反転する。ドットイメージ３０１は、水平走査期間Ｌ１〜Ｌ４に供給される映像信号に基づいて駆動される液晶セルをドットして表したものである。水平走査期間Ｌ１におけるドットＡおよび水平走査期間Ｌ３におけるドットＣは互いに同じ極性のデータが供給され、水平走査期間Ｌ２におけるドットＢおよび水平走査期間Ｌ４におけるドットＤは互いに同じ極性のデータが供給される。ドットＡ、Ｃには、ドットＢ、Ｄに供給されるデータの極性とは反対の極性のデータが供給される。

本実施形態では、ライン反転駆動またはライン反転駆動にフレーム反転を組み合わせた方式を想定しているので、フリッカ調整対象セルの設定において、第１の液晶セルをドットＡとした場合は、第２の液晶セルは、ドットＢやドットＤとされる。なお、第２の液晶セルに対応するドットは、ドットＢ、Ｄに限定されるものではなく、第１の液晶セルから所定の距離に位置し、第１の液晶セルとは極性が反対のデータが供給される液晶セル（ドット）であればよい。ここで、所定の距離とは、ＰＳＤ１０３の出力信号に基づいてコモン電圧の最適値を判断することができる距離である。フリッカ調整用の映像データは、第１の液晶セルおよび第２の液晶セルに極性の異なる電圧を供給するようなデータとされる。例えば、第１の液晶セルをドットＡとし、第２の液晶セルをドットＤとした場合、フリッカ調整用の映像データは、ドットＡに対して正極性の電圧を印加し、ドットＤに対して負極性の電圧を印加するようなデータであり、それぞれのドットに対する極性は固定である。

液晶駆動部１０６は、供給された映像データに基づいて液晶パネル１０７を交流駆動する。フリッカ調整モードにおいて、テストパターン発生部１０５の出力（フリッカ調整用の映像データ）が液晶駆動部１０６に供給され、通常動作モードにおいては、不図示の外部映像供給装置から入力された映像データが液晶駆動部１０６に供給される。図１には示されていないが、液晶駆動部１０６の入力段には、そのようなモードに応じて入力を切り替えることが可能なスイッチ手段が設けられている。また、液晶プロジェクタには、動作モード選択ボタンを備えた操作部（不図示）が設けられており、使用者は、この動作モード選択ボタンを用いてフリッカ調整モードや通常動作モードなどのモード切替を自由に行うことができる。

コモン電圧発生部１０４は、液晶パネル１０７を構成する各液晶セルが共通に接続された共通電極にコモン電圧を供給するとともに、制御部１０１からの制御信号に従って、共通電極に供給するコモン電圧のレベルを、高い方から低い方へ、または、低い方から高い方へ段階的に変化させる。コモン電圧を変化させる範囲は、予め決められている。

ＰＳＤ１０３は、受光面上における光の入射位置（光量の重心位置）を検出することが可能な位置検出素子である。受光面は、フォトダイオードを構成する半導体層（ＰＩＮ構造）と、この半導体層上に形成された抵抗層とからなり、抵抗層上には、対向して配置された少なくとも１つの出力端子対が設けられている。光が受光面に入射すると、その入射位置と各出力端子との距離に比例する抵抗によって、各出力端子から出力される電流が変化する。各出力電流の比（入射位置と各出力端子間の抵抗の比に対応する）から入射位置を求めることができる。ＰＳＤ１０３の出力は、例えば、出力端子対の一方の出力電流をＡ、他方の出力電流をＢとするとき、［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］で与えられる。ＰＳＤ１０３の出力には、入射光の受光レベルに応じた光強度分布を示すデータも含まれる。

ＰＳＤ１０３の受光面側には、光を集光する集光光学系が設けられている。ＰＳＤ１０３は、その集光光学系を通じて、スクリーン（または、スクリーンに相当する部材）上に投射された、フリッカ調整対象セルの投射像からの光（第１および第２の液晶セルに対応する第１および第２の輝点からの光）を受光することが可能なように配置される。ＰＳＤ１０３は、一次元ＰＳＤであっても、２次元ＰＳＤであってもよい。ここでは、一次元ＰＳＤを用いることとする。

ＰＳＤ信号処理部１０２は、ＰＳＤ１０３の出力信号から得られる光入射領域のデータ（受光ポイントデータ）を制御部１０１にて処理可能な信号（デジタル）に変換する。

制御部１０１は、液晶駆動部１０６における入力切替やテストパターン発生部１０５およびコモン電圧発生部１０４の動作を制御する。また、制御部１０１は、ＰＳＤ信号処理部１０２から供給される受光ポイントデータに基づいてコモン電圧の最適値を決定する。

次に、本実施形態の液晶プロジェクタにて行われるフリッカ調整動作について説明する。

（１）ＰＳＤ１０３の出力データのピーク値を利用したフリッカ調整：
フリッカ調整モードが選択されると、制御部１０１は、まず、テストパターン発生部１０５に対して、フリッカ調整用の映像データの発生開始を指示する制御信号を送信するとともに、コモン電圧発生部１０４に対して、液晶パネル１０７の共通電極へのコモン電圧の供給開始を指示する制御信号を送信する。

コモン電圧発生部１０４は、制御部１０１からの制御信号に応じて、コモン電圧を液晶パネル１０７の共通電極に供給する。共通電極に供給するコモン電圧のレベルは、制御部１０１によって設定される。コモン電圧設定範囲は、予め与えられており、制御部１０１は、その設定範囲のうち、最も低いレベルを設定し、コモン電圧発生部１０４は、その設定されたレベルのコモン電圧を共通電極に供給する。

テストパターン発生部１０５は、制御部１０１からの制御信号に応じて、フリッカ調整用の映像データを発生する。ここでは、フリッカ調整用の映像データは、図２に示したドットＡ、Ｄに対応する液晶セルを動作させるための映像データであって、ドットＡは正極に、ドットＤは負極に固定されている。このフリッカ調整用の映像データは、液晶駆動部１０６に供給される。

液晶駆動部１０６は、テストパターン発生部１０５から供給されたフリッカ調整用の映像データに基づいて液晶パネル１０７を駆動する。このフリッカ調整用の映像データに基づくライン反転駆動により、液晶パネル１０７では、水平走査期間Ｌ１において、ドットＡ（正極）による表示が行われ、その後、水平走査期間Ｌ４において、ドットＤ（負極）による表示が行われる。

液晶パネル１０７では、ドットＡ、Ｄに基づく調整用画像が表示され、その調整用画像が投射光学系を通じてスクリーン上に投射される。図３に、スクリーン上に投射された調整用画像を模式的に示す。図３において、符号６０２が、本実施形態の液晶プロジェクタであり、符号６０３が、液晶プロジェクタ６０２からスクリーン６０１上に投射された調整用画像である。投射調整用画像６０３は、ドットＡ、Ｄを白レベルとし、これ以外のドットは黒レベルとした調整用画像である。

スクリーン６０１上の投射調整用画像６０３からの光（ドットＡ、Ｄの像）が、集光光学系を通じてＰＳＤ１０３の受光面上に入射する。ＰＳＤ１０３は、受光面上における、投射調整用画像の光が入射した位置を示すデータ（受光ポイントデータ）を出力する。この受光ポイントデータは、ＰＳＤ信号処理部１０２を介して制御部１０１に供給される。制御部１０１は、ＰＳＤ信号処理部１０２から供給された受光ポイントデータと、コモン電圧発生部１０４に設定したコモン電圧のレベルとを関連付けて不図示の記憶部に格納する。

次に、制御部１０１は、コモン電圧発生部１０４におけるコモン電圧の設定レベルを一段階高くする。この状態で、上述したドットＡ、Ｄの表示動作が行われ、液晶パネル１０７上に、そのドットＡ、Ｄに基づく調整用画像が表示される。スクリーン上の投射調整用画像からの光が、集光光学系を通じてＰＳＤ１０３の受光面上に入射する。ＰＳＤ１０３は、受光面上における、投射調整用画像からの光の入射位置を示す受光ポイントデータを出力する。制御部１０１が、その受光ポイントデータを、ＰＳＤ信号処理部１０２を介して受信し、受信した受光ポイントデータと、コモン電圧発生部１０４に設定したコモン電圧のレベルとを関連付けて記憶部に格納する。

上記のようにして、制御部１０１は、コモン電圧発生部１０４におけるコモン電圧の設定レベルを段階的に高くして、それぞれの設定レベルについて、受光ポイントデータを記憶部に格納する。コモン電圧設定範囲の全ての設定レベルについて、受光ポイントデータが記憶部に格納されると、制御部１０１は、その記憶された受光ポイントデータに基づいて、コモン電圧の最適値を決定する。

図４に、コモン電圧のレベルを段階的に変化させた場合における受光ポイントデータの推移を示す。この受光ポイントデータは、図２に示したドットＡ、Ｄについて、ドットＡを正極性とし、ドットＤを負極性とした場合のＰＳＤ１０３の出力データである。Ｘ軸は、受光面上における位置を示し、Ｙ軸は、電流値を示す。

破線５０１は、コモン電圧を最も低いレベルに設定した場合に得られる受光ポイントデータの電流波形を示す。コモン電圧が最適値よりも低いため、液晶パネル上において、ドットＤの輝度レベルがドットＡの輝度レベルに比べて低くなる。このため、受光面上では、ドットＡの投射像からの光が入射した領域（以下、ドットＡスポットと称す）の光量が、ドットＤの投射像からの光が入射した領域（以下、ドットＤスポットと称す）の光量に比べて多い。ドットＡスポットの光量がドットＤスポットの光量に比べて多いために、破線５０１の電流波形のピークは、ドットＡスポット側に位置する。

実線５０２は、コモン電圧が最適な値に設定された場合の受光ポイントデータの電流波形を示す。コモン電圧が最適値であるため、液晶パネル上におけるドットＡの輝度レベルとドットＤの輝度レベルがほぼ同じとなり、受光面上におけるドットＡスポットの光量とドットＤスポットの光量もほぼ同じになる。この場合、実線５０２の電流波形のピークは、理論的にはドットＡスポットとドットＤスポットの中間点に位置する。

破線５０３は、コモン電圧を最も高いレベルに設定した場合に得られる受光ポイントデータの電流波形を示す。コモン電圧が最適値よりも高いため、液晶パネル上におけるドットＡの輝度レベルがドットＤの輝度レベルより低くなり、その結果、受光面上では、ドドットＡスポットの光量がドットＤスポットの光量に比べて少なくなる。この場合、破線５０２の電流波形のピークは、ドットＢスポット側に位置する。

コモン電圧のレベルを低い方から高い方へ段階的に変化させると、受光ポイントデータの波形は、破線５０１の波形から実線５０２の波形へと段階的に変化し、さらに破線５０３の波形へと段階的に変化する。液晶パネル上におけるドットＡ、Ｄの輝度レベルは、コモン電圧が最適値となったときに最も高く、コモン電圧が最適値から外れるに従って徐々に低くなる。したがって、コモン電圧のレベルを低い方から高い方へ段階的に変化させた場合、受光ポイントデータの波形のピーク値は、コモン電圧が最適値となる実線５０２の波形のときに最も高くなる。制御部１０１は、記憶部に格納した受光ポイントデータのうち、波形のピーク値が最も高い受光ポイントデータを、コモン電圧が最適値のときの受光ポイントデータと判断して、その受光ポイントデータと関連付けて格納されている設定レベルをコモン電圧が最適値と決定する。

上記のフリッカ調整によれば、互いに逆の極性の電圧が供給される第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を液晶パネル上に表示させ、その調整用画像の投射像の第１および第２の輝点からの光をＰＳＤで検出する。ＰＳＤは、第１および第２の輝点からの光のスポットの強度分布を示すデータを出力する。コモン電圧が最適値から外れている場合における第１および第２の輝点の輝度レベルは、コモン電圧が最適値である場合における第１および第２の輝点の輝度レベルに比べて低い。例えば、第１の液晶セルが正極性とされ、第２の液晶セルが負極性とされた場合において、コモン電圧が最適値より低い場合は、第２の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなり、反対に、コモン電圧が最適値より高い場合は、第１の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなる。したがって、ＰＳＤの出力データにおける強度分布のピークは、コモン電圧が最適値である場合に最も高くなる。よって、コモン電圧の設定レベルを段階的に変化させ、それぞれの設定レベルにおけるＰＳＤの出力データのピーク値を比較することで、コモン電圧の最適値を判断することができる。

このように液晶セル単位でコモン電圧の最適値を判断することができるので、液晶パネルの任意の部位の液晶セルにおけるコモン電圧の最適値を判断し、その最適値に基づいて液晶パネル全体としてのコモン電圧の最適値を決定することができる。また、液晶パネル全体で発生するフリッカのバラツキの影響もないので、フリッカの発生をより効果的に抑制することができる。

（２）ＰＳＤ１０３の出力データの入射位置を利用したフリッカ調整：
上記（１）のフリッカ調整動作では、制御部１０１が、コモン電圧のレベルを序所に変化させて、ＰＳＤ１０３の出力波形の最大ピーク（Ｙ軸の最大ポイント）のときのコモン電圧のレベルを最適値と判断しているが、入射位置を利用してコモン電圧の最適値を決定することもできる。

制御部１０１が、コモン電圧のレベルを序所に変化させて、ＰＳＤ１０３が、コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、投射光学系により投射された調整用画像の投射像におけるドットＡ、Ｄ（第１および第２の輝点）からの光を受光して重心位置を検出する。そして、制御部１０１が、コモン電圧の設定レベルのうち、ＰＳＤ１０３で検出された重心位置が、コモン電圧の設定レベルが最も低い状態で検出された重心位置とコモン電圧の設定レベルが最も高い状態で検出された重心位置との中間位置となるコモン電圧の設定レベルを最適値と決定する。

第１の液晶セルが正極性とされ、第２の液晶セルが負極性とされた場合において、コモン電圧が最適値より低い場合は、第２の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなり、反対に、コモン電圧が最適値より高い場合は、第１の輝点の輝度レベルが、コモン電圧が最適値である場合の輝度レベルより低くなる。コモン電圧の設定レベルを最も低い状態とした場合は、受光面上において、第１の輝点から光の光量が、第２の輝点からの光の光量に比べて極端に大きくなり、その重心位置は、ほぼ第１の輝点の重心位置となる。反対に、コモン電圧の設定レベルが最も高い状態とした場合は、受光面上において、第２の輝点から光の光量が、第１の輝点からの光の光量に比べて極端に大きくなるため、その重心位置は、ほぼ第２の輝点の重心位置となる。コモン電圧が最適値である場合は、第１及び第２の輝点の輝度レベルは同じとなり、受光面上における第１および第２の輝点から光の光量も同じとなる。この場合の重心位置は、第１の輝点の重心位置と第２の輝点の重心位置との中間に位置する。よって、中間位置となる重心位置を求めることで、コモン電圧の最適値を求めることができる。

例えば、図４において、破線５０１の重心位置が、コモン電圧の設定レベルが最も低い状態で検出された重心位置とされ、破線５０３の重心位置が、コモン電圧の設定レベルが最も高い状態で検出された重心位置とされる。この場合、コモン電圧が最適値とされる実線５０２の重心位置は、破線５０１の重心位置と破線５０３の重心位置との中間位置に位置する。したがって、コモン電圧の設定レベルを段階的に変化させ、それぞれの設定レベルにおけるＰＳＤ１０３の出力データ（重心位置）を比較することで、コモン電圧の最適値を判断することができる。この場合も、液晶セル単位でコモン電圧の最適値を判断することができるので、上記（１）のフリッカ調整動作と同様の作用効果を奏する。加えて、ＰＳＤによる光量の重心位置の検出によれば、外光等の影響を受け難いので、コモン電圧の最適値をより正確に判断することができる。

以上説明した本実施形態の液晶プロジェクタは本発明の一例であり、その構成および動作は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

例えば、調整対象セルである第１および第２の液晶セルの設定は、交流駆動の方式によって異なる。ライン反転駆動の場合は、第１の液晶セルは奇数ライン上のセルとされ、第２の液晶セルは偶数ライン上のセルとされる。これに対して、ドット反転駆動の場合は、同一ライン上、または、異なるライン上の、互いに極性が反対となる２つの液晶セルが第１および第２の液晶セルとされる。ただし、第１および第２の液晶セルの距離は、ＰＳＤの検出精度を考慮して決定する必要がある。例えば、ＰＳＤの検出精度が高ければ、第１および第２の液晶セルとして隣接するセルを設定することができるが、ＰＳＤの検出精度が低い場合は、その精度を考慮して、第１および第２の液晶セルとしてある程度の距離を有するセルを設定することが望ましい。

また、調整対象セル（第１および第２の液晶セルの対）は、液晶パネル上で複数設定してもよい。図５に、複数の調整対象セルを設定した場合の投射画像の一例を示す。この例では、投射画像４０１の中央部に測定ポイント４０２、左上に測定ポイント４０３、左下に測定ポイント４０４、右上に測定ポイント４０５、右下に測定ポイント４０６が設定されている。測定ポイント４０２〜４０６のそれぞれに対応して調整対象セルが設定される。フリッカ調整時は、制御部１０１が、測定ポイント毎に、コモン電圧の最適値を決定し、各測定ポイントにおける最適値の平均値を液晶パネル全体におけるコモン電圧の最適値と判断する。これにより、液晶パネル上のフリッカのバラツキの影響をより効果的に抑制することができる。なお、測定ポイントの数および位置は図５に示したものに限定されるものではなく、適宜に設定可能である。

また、通常、人間は画像を見るときに、視点が画像の中心に位置することが多い。したがって、測定ポイントを画面中央に特化してフリッカ調整を行うだけでも、大きな効果を得ることができる。

ＰＳＤは、通常、プロジェクタ本体に設けられるが、プロジェクタ本体とは別体としてもよい。

また、ＰＳＤに代えて、入射した光を電気信号に変換する複数の受光素子からなるイメージセンサ、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを用いてもよい。

また、人間の目の特性上、輝度レベルが５０％の明るさが、最もフリッカの検知されやすい明るさであることから、第１および第２の液晶セルにより形成される第１および第２の輝点の輝度レベルは、ダイナミックレンジの５０％程度が望ましい。

本発明の液晶プロジェクタは、単板式のものだけでなく、３枚の液晶パネルを用いたものにも適用することができる。例えば、赤用の液晶パネル、青用の液晶パネル、緑用の液晶パネルを有する場合は、テストパターン発生部として、赤用の液晶パネルに関するフリッカ調整用の映像データを生成する赤用のテストパターン発生部と、青用の液晶パネルに関するフリッカ調整用の映像データを生成する青用のテストパターン発生部と、緑用の液晶パネルに関するフリッカ調整用の映像データを生成する緑用のテストパターン発生部とを設ける。液晶駆動回路およびコモン電圧発生部も、液晶パネル毎に設けられる。制御部は、液晶パネルのそれぞれについて、前述のフリッカ調整動作を行う。

本発明の一実施形態である液晶プロジェクタの主要部を示すブロック図である。ライン反転駆動が行われる液晶パネルのドットイメージの一例を示す模式図である。スクリーン上に投射された調整用画像の一例を示す模式図である。コモン電圧のレベルを段階的に変化させた場合における受光ポイントデータの推移を示す模式図である。複数の調整対象セルを設定した場合の投射画像の一例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を示す図である。液晶パネルの一例を示す回路図である。

符号の説明

１０１制御部
１０２ＰＳＤ信号処理部
１０３ＰＳＤ
１０４コモン電圧発生部
１０５テストパターン発生部
１０６液晶駆動回路
１０７液晶パネル

Claims

液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタであって、
前記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共通電極にコモン電圧を供給するコモン電圧発生部と、
入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させる液晶駆動回路と、
前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するテストパターン発生部と、
受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布を示すデータを出力する光検出素子と、
前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させる制御部と、を有し、
前記光検出素子は、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記光強度分布を示すデータを出力し、
前記制御部は、前記光検出素子から出力されたデータにおける前記光強度分布のピーク値が最も高いコモン電圧の設定レベルを最適値と決定する、液晶プロジェクタ。
液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタであって、
前記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共通電極にコモン電圧を供給するコモン電圧発生部と、
入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させる液晶駆動回路と、
前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するテストパターン発生部と、
受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布に基づいて前記光量の重心位置を検出する光検出素子と、
前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させる制御部と、を有し、
前記光検出素子は、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記重心位置を検出し、
前記制御部は、前記コモン電圧の設定レベルのうち、前記光検出素子で検出された重心位置が、前記コモン電圧の設定レベルが最も低い状態で検出された重心位置と前記コモン電圧の設定レベルが最も高い状態で検出された重心位置との中間位置となるコモン電圧の設定レベルを最適値と決定する、液晶プロジェクタ。
前記光検出素子は、フォトダイオードを構成する半導体層と、該半導体層上に形成された抵抗層と、該抵抗層上に対向して配置された複数の出力端子とを備え、光が前記半導体層に入射すると、その入射位置と前記複数の出力端子のそれぞれとの距離に比例する抵抗によって、前記複数の出力端子のそれぞれから出力される電流が変化する位置検出素子である、請求項１または２に記載の液晶プロジェクタ。
前記光検出素子は、入射した光を電気信号に変換する複数の受光素子からなるイメージセンサである、請求項１または２に記載の液晶プロジェクタ。
前記第１および第２の液晶セルからなる調整対象セルが、前記液晶パネル上に複数設定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶プロジェクタ。
液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタにおいて行われるフリッカ調整方法であって、
コモン電圧発生部が、前記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共通電極にコモン電圧を供給するステップと、
液晶駆動回路が、入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させるステップと、
テストパターン発生部が、前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するステップと、
制御部が、前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させるステップと、
受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布を示すデータを出力する光検出素子が、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記光強度分布を示すデータを出力するステップと、
前記制御部が、前記光検出素子から出力されたデータにおける前記光強度分布のピーク値が最も高いコモン電圧の設定レベルを最適値と決定するステップと、を含むフリッカ調整方法。
液晶パネルと該液晶パネル上に表示された画像を投射する投射光学系を備える液晶プロジェクタにおいて行われるフリッカ調整方法であって、
コモン電圧発生部が、前記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共通電極にコモン電圧を供給するステップと、
液晶駆動回路が、入力された映像データに応じた電圧を前記複数の液晶セルに供給して前記液晶パネル上に前記映像データに基づく画像を表示させるステップと、
テストパターン発生部が、前記複数の液晶セルのうちの、供給される前記電圧の極性が互いに逆の極性とされる第１および第２の液晶セルによって形成される第１および第２の輝点のみからなる調整用画像を、前記液晶パネル上に形成するためのテスト用の映像データを発生するステップと、
制御部が、前記テストパターン発生部で生成したテスト用の映像データを前記液晶駆動回路に供給させて前記調整用画像を前記液晶パネル上に形成させるとともに、前記コモン電圧発生部が供給するコモン電圧の設定レベルを段階的に変化させるステップと、
受光面を備え、該受光面に入射した光の光量に応じた光強度分布に基づいて前記光量の重心位置を検出する光検出素子が、前記コモン電圧の設定レベルのそれぞれにおいて、前記投射光学系により投射された前記調整用画像の投射像における前記第１および第２の輝点からの光をともに受光して前記重心位置を検出するステップと、
前記制御部が、前記コモン電圧の設定レベルのうち、前記光検出素子で検出された重心位置が、前記コモン電圧の設定レベルが最も低い状態で検出された重心位置と前記コモン電圧の設定レベルが最も高い状態で検出された重心位置との中間位置となるコモン電圧の設定レベルを最適値と決定するステップと、を含むフリッカ調整方法。