JP7233904B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、光源と、画素電極及び共通電極を含む一対の基板と、これら基板の間に配置された高分子分散型の液晶層とを備えた表示装置が知られている。例えば、高分子分散型の液晶層は、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む。

高分子分散型の液晶層においては、画素電極及び共通電極の間の電界により液晶分子を回転させることで、ポリマーの光軸に対する液晶分子の光軸の傾きを制御することができる。これにより、画素毎に光源からの光の散乱度を制御し、表示装置に任意の映像（画像）を表示させることが可能となる。

特開２００７－１８３５４５号公報

高分子分散型の液晶層を備える表示装置において、さらなる表示品位の改善が求められている。そこで、本開示は、表示品位を向上させることが可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。

一実施形態における表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素と、共通電極と、前記画素毎に設けられた画素電極と、ポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、を含む表示パネルと、前記表示パネルに光を照射する光源と、前記共通電極と前記画素電極との間の電圧を制御し、且つ、前記光源の動作を制御するコントローラとを具備し、前記コントローラは、第１期間において、前記光源の反対側に位置する画素から順に、前記共通電極と前記画素電極との間に映像成分に応じた電圧を印加して当該映像成分を書き込み、前記第１期間において、前記光源を点灯させて前記書き込まれた映像成分に応じた映像を前記表示パネルに表示させ、前記共通電極と前記画素電極との間に映像成分に応じた電圧を印加する前の第２期間において、前記共通電極と前記画素電極との間に、前記画素に書き込まれている映像成分を消去するための透明電圧をそれぞれ印加し、前記第２期間においては前記光源を消灯させ、前記複数の画素への映像成分の書き込みが完了し、前記第１期間が終了すると、前記第１期間に続く第３期間においても前記光源を点灯させ続け、前記複数の画素に書き込まれた映像成分からなる１つの映像を前記表示パネルに表示させ、前記１つの映像を表示するフレーム期間は、前記第１乃至前記第３期間を含み、前記光源は、第１色の光を放つ第１発光素子と、第２色の光を放つ第２発光素子とを含み、前記フレーム期間は、前記第１色に対応した前記第１乃至前記第３期間を有する第１フィールド期間と、前記第２色に対応した前記第１乃至前記第３期間を有し、前記第１フィールド期間に続く第２フィールド期間とを含み、前記コントローラは、前記第１フィールド期間に含まれる第１期間において、前記第１色の映像成分に応じた電圧を印加して当該第１色の映像成分を、前記光源の反対側に位置する画素から順に書き込むと同時に前記第１発光素子を点灯させ、前記第２フィールド期間に含まれる第１期間において、前記第２色の映像成分に応じた電圧を印加して当該第２色の映像成分を、前記光源の反対側に位置する画素から順に書き込むと同時に前記第２発光素子を点灯させ、前記第２フィールド期間の前記第１期間において前記第２色の映像成分を前記複数の画素に書き込む前には、前記透明電圧を印加して前記複数の画素に書き込まれている前記第１色の映像成分を消去する。

図１は、一実施形態における表示装置の構成例を示す平面図である。 図２は、図１に示した表示装置の断面図である。 図３は、図１に示した表示装置が備える液晶層の構成を説明するための概略的な断面図である。 図４は、図１に示した表示装置の主要な構成要素を示す図である。 図５は、図１に示した表示装置の一般的な表示動作を説明するためのタイミングチャートである。 図６は、図１に示した表示装置の本実施形態の表示動作を説明するためのタイミングチャートである。 図７は、図５の表示動作に対応した、画素の輝度と、発光素子から画素までの距離との相関関係を示すグラフである。 図８は、図６の表示動作に対応した、画素の輝度と、発光素子から画素までの距離との相関関係を示すグラフである。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略することがある。

以下では、表示装置の一例として、高分子分散型液晶を適用した表示装置について説明する。本実施形態の表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末等の種々の装置に用いることができる。
図１は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの構成例を示す平面図である。図中において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは互いに交差する方向であり、第３方向Ｚは第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと交差する方向である。一例では、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、互いに直交しているが、互いに９０度以外の角度で交差していても良い。

表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬ、配線基板Ｆ１乃至Ｆ５等を備えている。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡ、及び、表示領域ＤＡを囲む額縁状の非表示領域ＮＤＡを備えている。表示領域ＤＡは、ｎ本の走査線Ｇ（Ｇ１～Ｇｎ）、ｍ本の信号線Ｓ（Ｓ１～Ｓｍ）等を備えている。なお、ｎ及びｍはいずれも正の整数であり、ｎがｍと等しくても良いし、ｎがｍとは異なっていても良い。複数の走査線Ｇは、それぞれ第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。複数の信号線Ｓは、それぞれ第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。

表示パネルＰＮＬは、第１方向Ｘに沿った端部Ｅ１及びＥ２と、第２方向Ｙに沿った端部Ｅ３及びＥ４とを有している。非表示領域ＮＤＡの幅について、端部Ｅ１と表示領域ＤＡとの第２方向Ｙに沿った幅Ｗ１は、端部Ｅ２と表示領域ＤＡとの第２方向Ｙに沿った幅Ｗ２より小さい。また、端部Ｅ３と表示領域ＤＡとの第１方向Ｘに沿った幅Ｗ３は、端部Ｅ４と表示領域ＤＡとの第１方向Ｘに沿った幅Ｗ４と同等である。また、幅Ｗ３及びＷ４は、幅Ｗ２より小さい。また、幅Ｗ３及びＷ４は、幅Ｗ１と同等であっても良いし、幅Ｗ１とは異なっていても良い。

配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、この順に第１方向Ｘに並んでいる。配線基板Ｆ１は、ゲートドライバＧＤ１を備えている。配線基板Ｆ２は、ソースドライバＳＤを備えている。配線基板Ｆ３は、ゲートドライバＧＤ２を備えている。配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、それぞれ表示パネルＰＮＬ及び配線基板Ｆ４に接続されている。配線基板Ｆ５は、タイミングコントローラＴＣや電源回路ＰＣ等を備えている。配線基板Ｆ４は、配線基板Ｆ５のコネクタＣＴに接続されている。なお、配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、単一の配線基板に置換されても良い。また、配線基板Ｆ１乃至Ｆ４は、単一の配線基板に置換されても良い。
図示した例では、端部Ｅ１の側から奇数番目の走査線がゲートドライバＧＤ２に接続され、偶数番目の走査線がゲートドライバＧＤ１に接続されているが、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２と各走査線との接続関係は図示した例に限らない。

図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの断面図である。ここでは、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における表示装置ＤＳＰの断面において、主要部のみを説明する。
表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、液晶層ＬＣ等を備えている。第１基板ＳＵＢ１は、透明基板１０、画素電極１１、配向膜１２等を備えている。第２基板ＳＵＢ２は、透明基板２０、共通電極２１、配向膜２２等を備えている。画素電極１１及び共通電極２１は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電材料によって形成されている。液晶層ＬＣは、高分子分散液晶を含み、配向膜１２と配向膜２２との間に位置している。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シールＳＥによって接着されている。第１基板ＳＵＢ１は、透明基板２０の端部Ｅ５よりも第２方向Ｙに延出した延出部ＥＸを有している。
配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、第１基板ＳＵＢ１の延出部ＥＸに接続されている。
光源ユニットＬＵは、発光素子ＬＳ、配線基板Ｆ６等を備えている。発光素子ＬＳは、配線基板Ｆ６に接続され、延出部ＥＸの上に位置している。発光素子ＬＳは、端部Ｅ５と対向する発光部ＥＭを有している。発光部ＥＭから出射された照明光は、端部Ｅ５から入射し、表示パネルＰＮＬを伝播する。

図３は、液晶層ＬＣの構成例を説明するための、表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。本実施形態において、液晶層ＬＣは、筋状（ネットワーク状）のポリマー３０と、液晶分子３１とを有している。一例では、ポリマー３０は、液晶性ポリマーである。液晶分子３１は、ポリマー３０の隙間に分散されている。図３に示すように、ポリマー３０に接続されたモノマー３２が存在しても良い。

このような液晶層ＬＣは、例えば配向膜１２と配向膜２２との間に液晶モノマーを注入し、これら配向膜１２及び２２の配向規制力により所定方向に配向された液晶モノマーに対して紫外光を照射することで得られる。すなわち、紫外光により液晶モノマーが高分子化され、筋状のポリマー３０が形成される。

ポリマー３０及び液晶分子３１の各々は、光学異方性あるいは屈折率異方性を有している。ポリマー３０の電界に対する応答性は、液晶分子３１の電界に対する応答性より低い。例えば、ポリマー３０の配向方向は、画素電極１１と共通電極２１との間の電界に関わらずほとんど変化しない。一方、液晶分子３１の配向方向は、当該電界に応じて変化する。

図３において、実線で示す液晶分子３１は、画素電極１１と共通電極２１との間に電位差が無い場合（電界が形成されていない場合）の配向状態を表している。また、破線で示す液晶分子３１は、画素電極１１と共通電極２１との間に電位差がある場合（電界が形成されている場合）の配向状態を表している。

液晶層ＬＣに電界が作用していないか、あるいは当該電界が極めて弱い状態においては、ポリマー３０及び液晶分子３１のそれぞれの光軸は互いに略平行となる。したがって、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内でほとんど散乱されることなく透過する。以下では、このような状態を透明状態と称する。また、透明状態を実現するための画素電極１１の電圧を透明電圧と称する。透明電圧は、共通電極２１に印加される共通電圧と同じであっても良いし、共通電圧と僅かに異なる電圧であっても良い。

一方、液晶層ＬＣに十分な電界が作用している状態では、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの光軸は互いに交差する。したがって、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内で散乱される。以下では、このような状態を散乱状態と称する。また、散乱状態を実現するための画素電極１１の電圧を散乱電圧と称する。散乱電圧は、透明電圧よりも共通電極２１との電位差が大きくなるような電圧であり、本実施形態においては、後述する赤色、緑色、青色の映像成分に応じた電圧がこれに相当する。

図４は、図１に示した表示装置ＤＳＰの主要な構成要素を示す図である。
表示装置ＤＳＰは、図中に点線で示すコントローラＣＮＴを備えている。コントローラＣＮＴは、タイミングコントローラＴＣ、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２、ソースドライバＳＤ、Ｖｃｏｍ回路ＶＣ、光源ドライバＬＳＤ等を含む。
タイミングコントローラＴＣは、外部から入力された画像データや同期信号等に基づいて各種信号を生成する。一例では、タイミングコントローラＴＣは、画像データ（映像データ）に基づき、所定の信号処理を行って生成した映像成分（映像信号）をソースドライバＳＤに出力する。また、タイミングコントローラＴＣは、同期信号に基づいて生成した制御信号を、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２、ソースドライバＳＤ、Ｖｃｏｍ回路ＶＣ、光源ドライバＬＳＤにそれぞれ出力する。

図中に一点鎖線で示す表示領域ＤＡは、複数の画素ＰＸを備えている。各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ及び画素電極１１を備えている。スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇ及び信号線Ｓと電気的に接続されている。画素電極１１は、スイッチング素子ＳＷを介して信号線Ｓに接続されている。共通電極２１は、複数の画素電極１１と対向している。走査線Ｇの各々には、ゲートドライバＧＤ１またはＧＤ２から走査信号が供給される。信号線Ｓの各々には、ソースドライバＳＤから映像成分が供給される。共通電極２１には、Ｖｃｏｍ回路ＶＣから共通電圧が供給される。信号線Ｓに供給された映像成分は、走査線Ｇに供給された走査信号に基づいてスイッチング素子ＳＷが導通状態となった期間に、当該スイッチング素子ＳＷに接続された画素電極１１に供給される。

以下の説明においては、画素電極１１に映像成分を供給して画素電極１１と共通電極２１との間に電位差を形成することを、当該画素電極１１を備える画素ＰＸに映像成分（或いは映像成分に応じた電圧）を書き込むと記載することがある。また、以下の説明においては、上記した散乱状態から上記した透明状態に遷移させるために、画素電極１１の電圧を透明電圧とすることを、当該画素電極１１を備える画素ＰＸに書き込まれた映像成分を消去すると記載することがある。

なお、図４の例では、表示領域ＤＡの全体にわたる共通電極２１を示している。しかしながら、少なくとも１つの画素ＰＸ毎に区切られた複数の共通電極２１が表示領域ＤＡに配置され、各共通電極２１が共通線にそれぞれ接続され、当該共通線を介してＶｃｏｍ回路ＶＣから各共通電極２１に共通電圧が供給されても良い。

光源ユニットＬＵは、発光素子ＬＳとして、赤色の光を放つ発光素子ＬＳＲ、緑色の光を放つ発光素子ＬＳＧ、及び、青色の光を放つ発光素子ＬＳＢを備えている。これら発光素子ＬＳＲ、ＬＳＧ、ＬＳＢとしては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができるが、この例に限定されない。光源ドライバＬＳＤは、タイミングコントローラＴＣからの制御信号に基づいて、これら発光素子ＬＳＲ、ＬＳＧ、ＬＳＢの点灯期間を制御する。後に詳述するが、１フレーム期間が複数のフィールド（サブフレームと称されても良い）期間を有する駆動方式（フィールドシーケンシャル方式）においては、各フィールドにおいて３つの発光素子ＬＳＲ、ＬＳＧ、ＬＳＢのいずれか１つが点灯し、フィールド毎に照明光の色が切り替えられる。

図５は、表示装置ＤＳＰにおける一般的な表示動作の一例を示すタイミングチャートである。
１フレームの開始時に、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが立ち下がる。すなわち、図５の例では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが立ち下がってから、再び立ち下がるまでの時間がフレーム期間Ｆに相当する。例えば６０Ｈｚで表示装置ＤＳＰを駆動する場合、１フレーム期間は約１６．７ｍｓである。

フレーム期間Ｆは、赤色の映像を表示領域ＤＡに表示させる赤色フィールド期間ＴＦＲと、緑色の映像を表示領域ＤＡに表示させる緑色フィールド期間ＴＦＧと、青色の映像を表示領域ＤＡに表示させる青色フィールド期間ＴＦＢとを含む。図５では、これら３つのフィールド期間が、赤色フィールド期間ＴＦＲ、緑色フィールド期間ＴＦＧ、青色フィールド期間ＴＦＢの順で並んでいる場合を例示しているが、これら３つのフィールド期間は異なる順で並んでも良い。

赤色フィールド期間ＴＦＲは、走査期間ＴＳＲと、保持期間ＴＨＲとを含む。保持期間ＴＨＲはブランキング期間と称されても良い。走査期間ＴＳＲはｎ個の水平走査期間ＴＨＳＲ１～ＴＨＳＲｎを含む。水平走査期間ＴＨＳＲは水平期間と称されても良い。走査期間ＴＳＲにおいては、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２が各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号を順次供給する。さらに、この走査信号の供給の間、ソースドライバＳＤが赤色の映像成分に応じた電圧（散乱電圧）を各信号線Ｓ１～Ｓｍに供給する。より具体的には、走査信号が供給されたラインの各画素ＰＸに対応する階調の電圧を一斉に各信号線Ｓ１～Ｓｍに供給する動作が繰り返される。

このような動作により、各画素ＰＸの画素電極１１と共通電極２１との間に、赤色の映像成分に応じた電圧が書き込まれる。全ての画素ＰＸに赤色の映像成分に応じた電圧が書き込まれるまでにかかる時間、すなわち、走査期間ＴＳＲは例えば２．５ｍｓである。保持期間ＴＨＲは、全ての画素ＰＸへの赤色の映像成分の書き込みが完了してから、緑色フィールド期間ＴＦＧが到来するまでの期間であり、例えば２．５ｍｓである。この保持期間ＴＨＲにおいて、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯する。保持期間ＴＨＲと、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯している期間とは、同一であっても良いし、異なっていても良い。保持期間ＴＨＲにおいて、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯することにより、赤色の映像（画像）が表示領域ＤＡに表示される。

緑色フィールド期間ＴＦＧ及び青色フィールド期間ＴＦＢにおける動作は、赤色フィールド期間ＴＦＲと同様である。すなわち、緑色フィールド期間ＴＦＧは走査期間ＴＳＧと保持期間ＴＨＧとを含み、走査期間ＴＳＧにおいて各画素ＰＸに緑色の映像成分に応じた電圧（散乱電圧）が書き込まれ、保持期間ＴＨＧにおいて緑色の発光素子ＬＳＧが点灯する。これにより、緑色の映像（画像）が表示領域ＤＡに表示される。また、青色フィールド期間ＴＦＢは走査期間ＴＳＢと保持期間ＴＨＢとを含み、走査期間ＴＳＢにおいて各画素ＰＸに青色の映像成分に応じた電圧（散乱電圧）が書き込まれ、保持期間ＴＨＢにおいて青色の発光素子ＬＳＢが点灯する。これにより、青色の映像（画像）が表示領域ＤＡに表示される。

図５のＤＡＲ１乃至ＤＡＲ４は、走査期間ＴＳＲに含まれる時間ＴＲ１乃至ＴＲ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、赤色の映像成分に応じた電圧が、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれている状態（換言すると、発光素子ＬＳから見て遠くに位置する画素ＰＸから順に書き込まれている状態）を示す。図５のＤＡＲ５は、保持期間ＴＨＲに含まれる時間ＴＲ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯し、赤色の映像（画像）が表示されている状態を示す。図５のＤＡＲ６は、赤色フィールド期間ＴＦＲから緑色フィールド期間ＴＦＧに遷移する時間ＴＲ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、赤色の発光素子ＬＳＲが消灯し、各画素ＰＸには赤色の映像成分に応じた電圧が残っている状態を示す。

同様に、図５のＤＡＧ１乃至ＤＡＧ４は、走査期間ＴＳＧに含まれる時間ＴＧ１乃至ＴＧ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、緑色の映像成分に応じた電圧が、赤色の映像成分に応じた電圧に代えて、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれている状態（換言すると、赤色の映像成分に応じた電圧を緑色の映像成分に応じた電圧に書き換えている状態）を示す。なお、緑色の映像成分への書き換え途中で発光素子ＬＳが点灯してしまうと、書き換え前の赤色の映像成分または書き換え後の緑色の映像成分が本来とは異なる色で表示されてしまい、混色が生じてしまうため、図５のＤＡＧ１乃至ＤＡＧ４において発光素子ＬＳは消灯される。図５のＤＡＧ５は、保持期間ＴＨＧに含まれる時間ＴＧ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、緑色の発光素子ＬＳＧが点灯し、緑色の映像（画像）が表示されている状態を示す。図５のＤＡＧ６は、緑色フィールド期間ＴＦＧから青色フィールド期間ＴＦＢに遷移する時間ＴＧ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、緑色の発光素子ＬＳＧが消灯し、各画素ＰＸには緑色の映像成分に応じた電圧が残っている状態を示す。

さらに、図５のＤＡＢ１乃至ＤＡＢ４は、走査期間ＴＳＢに含まれる時間ＴＢ１乃至ＴＢ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、青色の映像成分に応じた電圧が、緑色の映像成分に応じた電圧に代えて、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれている状態を示す。なお、青色の映像成分への書き換え途中で発光素子ＬＳが点灯してしまうと、書き換え前の緑色の映像成分または書き換え後の青色の映像成分が本来とは異なる色で表示されてしまい、混色が生じてしまうため、図５のＤＡＢ１乃至ＤＡＢ４において発光素子ＬＳは消灯される。図５のＤＡＢ５は、保持期間ＴＨＢに含まれる時間ＴＢ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、青色の発光素子ＬＳＢが点灯し、青色の映像（画像）が表示されている状態を示す。図５のＤＡＢ６は、青色フィールド期間ＴＦＢから次のフレーム期間に含まれる赤色フィールド期間ＴＦＲに遷移する時間ＴＢ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、青色の発光素子ＬＳＢが消灯し、各画素ＰＸには青色の映像成分に応じた電圧が残っている状態を示す。
フレーム期間Ｆにおいて時分割で表示された赤色、緑色、青色の映像成分が混合されることで、多色表示の映像としてユーザに視認される。

図５を参照して説明したように、表示装置ＤＳＰの一般的な表示動作では、各色成分に応じた電圧を各画素ＰＸに書き込んだ後に、対応する色の発光素子ＬＳを点灯させ、対応する色成分の映像を表示領域ＤＡに表示させる。しかしながら、このような表示動作の場合、次のような不都合がある。

一般的に、ある光源から出射される光の強度は、当該光源から離れるほど減衰する特性を有している。つまり、発光素子ＬＳから出射される照明光の強度もまた、当該発光素子ＬＳから離れるほど減衰する。発光素子ＬＳは、図４に示したように、表示パネルＰＮＬの下端に設けられ、当該パネル下端から照明光を出射する。このため、発光素子ＬＳから見て遠くの位置には出射時に比べて大きく減衰した光が伝播し、発光素子ＬＳから見て近くの位置には出射時とほぼ同等の強度の光が伝播する。これによれば、図５のＤＡＲ５、ＤＡＧ５、ＤＡＢ５に示すように、表示領域ＤＡにおいては、上端（換言すると、発光素子ＬＳの反対側）に行くほど暗い映像が表示され、下端（換言すると、発光素子ＬＳ側）に行くほど明るい映像が表示される。つまり、同一表示面内で輝度傾斜が生じてしまい、表示品位を損ねてしまうという不都合がある。以下では、この不都合を解消する表示装置の表示動作について説明する。

図６は、表示装置ＤＳＰにおける本実施形態の表示動作の一例を示すタイミングチャートである。
１フレームの開始時には、図５に示した表示動作同様、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが立ち下がる。すなわち、本実施形態の表示動作においても、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが立ち下がってから、再び立ち下がるまでの期間がフレーム期間Ｆに相当する点は、図５の表示動作と同様である。

フレーム期間Ｆは、赤色フィールド期間ＴＦＲと、緑色フィールド期間ＴＦＧと、青色フィールド期間ＴＦＢとを含む。なお、図６では、これら３つのフィールド期間が、赤色フィールド期間ＴＦＲ、緑色フィールド期間ＴＦＧ、青色フィールド期間ＴＦＢの順で並んでいる場合を例示しているが、これら３つのフィールド期間は異なる順で並んでも良い。

本実施形態の表示動作においては、赤色フィールド期間ＴＦＲは、図５に示した表示動作とは異なり、走査期間ＴＳＲ及び保持期間ＴＨＲに加えて、クリア期間ＴＣＲを含む。以下、各期間ＴＳＲ、ＴＨＲ、ＴＣＲについて順に説明する。
走査期間ＴＳＲはｎ個の水平走査期間ＴＨＳＲ１～ＴＨＳＲｎを含み、例えば２．５ｍｓであり、この走査期間ＴＳＲにおいては、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２が各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号を順次供給する。本実施形態の表示動作において、走査期間ＴＳＲは上記した値に限定されず、５ｍｓ以下であれば良い。さらに、この走査信号の供給の間、ソースドライバＳＤが赤色の映像成分に応じた電圧を各信号線Ｓ１～Ｓｍに供給する。これによれば、各画素ＰＸの画素電極１１と共通電極２１との間に、赤色の映像成分に応じた電圧が書き込まれる。

図５の表示動作とは異なり、赤色の発光素子ＬＳＲは、この走査期間ＴＳＲにおいて点灯し始める。これによれば、表示領域ＤＡには、赤色の映像成分が書き込まれた画素ＰＸ部分から順に、当該赤色の映像成分に対応した映像が表示され始める。なお、図６の例では、水平走査期間ＴＨＳＲ１と同じタイミングで、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯し始める場合を例示しているが、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯し始めるタイミングは走査期間ＴＳＲ内であれば任意のタイミングで良い。但し、詳細については後述するが、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯し始めるタイミングは、できるだけ早い方が好ましい。

保持期間ＴＨＲは、全ての画素ＰＸへの赤色の映像成分の書き込みが完了してから（換言すると、走査期間ＴＳＲが終了してから）、クリア期間ＴＣＲが到来するまでの期間であり、例えば２ｍｓである。この保持期間ＴＨＲにおいても、赤色の発光素子ＬＳＲは引き続き点灯状態を維持する。

クリア期間ＴＣＲは、赤色の映像成分に対応した赤色の映像の表示が完了してから（換言すると、保持期間ＴＨＲが終了してから）、緑色フィールド期間ＴＦＧが到来するまでの期間であり、例えば０．５ｍｓである。クリア期間ＴＣＲにおいては、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２が各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号を一斉に供給する。この場合、クリア期間ＴＣＲにおいては、各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号を順次供給する場合に比べて、ｎ倍の電流負荷がかかることになる。このため、クリア期間ＴＣＲは、１本の走査線に走査信号を供給するための１水平走査期間よりも長い方が好ましい。但し、図６では、クリア期間ＴＣＲにおいて、各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号が一斉に供給される場合を例示しているが、走査信号は各走査線Ｇ１～Ｇｎに順次供給されても良い。クリア期間ＴＣＲにおいては、走査信号の供給の間、ソースドライバＳＤが各信号線Ｓ１～Ｓｍに、共通電圧と同程度の電圧（透明電圧）を供給する。これによれば、全ての画素ＰＸの画素電極１１と共通電極２１との間には、透明電圧が書き込まれ、各画素ＰＸに書き込まれた赤色の映像成分は消去される。各画素ＰＸの画素電極１１は、各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号が一斉に供給された後は、次に対応する走査線Ｇに走査信号が供給されるまでフローティングとなる。したがって、透明電圧が書き込まれた画素ＰＸにおいては、対応する走査線Ｇに対して次の走査信号が供給されるまで、透明電圧が保持される。

クリア期間ＴＣＲにおいては、赤色の発光素子ＬＳＲは消灯する。つまり、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯している期間は、走査期間ＴＳＲが開始されてから、保持期間ＴＨＲが終了するまでの期間、あるいは、走査期間ＴＳＲの途中から、保持期間ＴＨＲが終了するまでの期間に相当する。なお、省電力の観点から、クリア期間ＴＣＲにおいては、赤色の発光素子ＬＳＲは消灯している方が好ましいが、クリア期間ＴＣＲにおいても、赤色の発光素子ＬＳＲは点灯していても、表示動作上は問題ない。

緑色フィールド期間ＴＦＧ及び青色フィールド期間ＴＦＢにおける動作は、赤色フィールド期間ＴＦＲと同様である。すなわち、緑色フィールド期間ＴＦＧは走査期間ＴＳＧ、保持期間ＴＨＧ及びクリア期間ＴＣＧを含み、走査期間ＴＳＧにおいて各画素ＰＸに緑色の映像成分に応じた電圧（散乱電圧）が書き込まれ、且つ、緑色の発光素子ＬＳＧが点灯され、保持期間ＴＨＧにおいても緑色の発光素子ＬＳＧの点灯状態が維持され、クリア期間ＴＣＧにおいて各画素ＰＸに共通電圧と同程度の電圧（透明電圧）が書き込まれて緑色の映像成分が消去され、且つ、緑色の発光素子ＬＳＧは消灯される。また、青色フィールド期間ＴＦＢは走査期間ＴＳＢ、保持期間ＴＨＢ及びクリア期間ＴＣＢを含み、走査期間ＴＳＢにおいて各画素ＰＸに青色の映像成分に応じた電圧（散乱電圧）が書き込まれ、且つ、青色の発光素子ＬＳＢが点灯され、保持期間ＴＨＢにおいても青色の発光素子ＬＳＢの点灯状態が維持され、クリア期間ＴＣＢにおいて各画素ＰＸに共通電圧と同程度の電圧（透明電圧）が書き込まれて青色の映像成分が消去されて、且つ、青色の発光素子ＬＳＢは消灯される。

なお、本実施形態の表示動作においては、図６に示すように、クリア期間と次のフィールド期間との間に、ごく僅かのブランキング期間がある場合を例示しているが、このブランキング期間は省略されても良い。また、本実施形態の表示動作においては、各フィールド期間ＴＦＲ、ＴＦＧ、ＴＦＢに含まれる各期間が、走査期間、保持期間、クリア期間の順で並んでいる場合を例示したが、これに限定されず、クリア期間、走査期間、保持期間の順で並んでも良い。要するに、クリア期間は、前後のフィールド期間に対応した色の映像成分とは異なる色の映像成分が画素ＰＸに書き込まれる前に位置していれば良い。
図６のＤＡＲ１乃至ＤＡＲ６、ＤＡＧ１乃至ＤＡＧ６、ＤＡＢ１乃至ＤＡＢ６については後述にて詳しく説明する。

以上説明した本実施形態の表示動作によれば、次のような効果を得ることができる。
図７は、図５に示した一般的な表示動作が行われた場合の各画素ＰＸの輝度と、発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離との相関関係を示す図である。図７の縦軸は各画素ＰＸの輝度を示し、横軸は発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離を示す。

図７の一点鎖線は、発光素子ＬＳから出射される照明光の強度の変化を示しており、既に説明したように、発光素子ＬＳから離れるほど大きく減衰することが示されている。図７の点線は、各画素ＰＸが散乱状態にあり、且つ、発光素子ＬＳが点灯している時間の積分値（換言すると、各画素ＰＸが映像成分に応じた電圧を保持した上で、照明光が各画素ＰＸに入射している時間の積分値）を示している。図５に示す一般的に表示動作においては、全ての画素ＰＸへの映像成分の書き込みが完了してから、発光素子ＬＳが点灯されるため、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値は、発光素子ＬＳからの距離に関係なく一定となる。

図７の実線が、各画素ＰＸの輝度と、発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離との相関関係を示している。要するに、図７の実線は、各画素ＰＸの観察者への見え方を示している。図７の一点鎖線に示されるように、照明光の強度は発光素子ＬＳから離れるほど減衰するにも関わらず、図７の点線に示されるように、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値は一定であるため、図７の実線に示されるように、発光素子ＬＳから近い位置にある画素ＰＸの輝度は明るくなり、発光素子ＬＳから遠い位置にある画素ＰＸの輝度は暗くなる。つまり、同一表示面内で大きな輝度傾斜が生じてしまうため、観察者は、発光素子ＬＳから近い位置に表示されている映像を明るく認識し、発光素子ＬＳから遠い位置に表示されている映像を暗く認識することになる。

一方で、図８は、図６に示した本実施形態の表示動作が行われた場合の各画素ＰＸの輝度と、発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離との相関関係を示す図である。図８の縦軸は、図７同様、各画素ＰＸの輝度を示し、横軸は発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離を示す。

図８の一点鎖線は、発光素子ＬＳから出射される照明光の強度の変化を示しており、図７と同様の変化を示す。図８の点線は、図７同様、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値を示している。本実施形態の表示動作においては、図６を参照して説明したように、走査期間ＴＳが開始し、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に各画素ＰＸへの映像成分の書き込みが開始されると、発光素子ＬＳが点灯されるため、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸほど散乱状態にある時間が長く、発光素子ＬＳ側に位置する画素ほど散乱状態にある時間は短くなる。つまり、発光素子ＬＳから遠い位置にある画素ＰＸほど散乱状態にある時間は長く、発光素子ＬＳから近い位置にある画素ＰＸほど散乱状態にある時間は短いことになる。

図８の実線は、図７同様、各画素ＰＸの輝度と、発光素子ＬＳから各画素ＰＸまでの距離との相関関係を示している。図８の一点鎖線に示されるように、照明光の強度は発光素子ＬＳから離れるほど減衰するが、図８の点線に示されるように、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値は、発光素子ＬＳから遠い位置にある画素ＰＸほど長く、発光素子ＬＳから近い位置にある画素ＰＸほど短いため、図８の実線に示されるように、発光素子ＬＳから遠い位置にある画素ＰＸの輝度は、図７の場合に比べて明るくなり、発光素子ＬＳから近い位置にある画素ＰＸの輝度は、図７の場合に比べて若干暗くはなるものの、発光素子ＬＳから近い位置にある画素ＰＸには、出射時からほとんど減衰していない照明光が入射されるため、十分に明るくなる。これによれば、図８に示すように、同一表示面内で生じる輝度傾斜を、図７の場合に比べて小さく（緩やかに）することができるため、観察者は、発光素子ＬＳから近い位置に表示されている映像と、発光素子ＬＳから遠い位置に表示されている映像とを共に明るく認識することが可能となる。

また、次のような効果を得ることもできる。
一般的な表示動作の場合、全ての画素ＰＸへの映像成分の書き込みが完了してから、発光素子ＬＳを点灯させるため、発光素子ＬＳから出射される照明光は、光の特性上の減衰に加えて、発光素子ＬＳの近くで散乱状態にある画素ＰＸが障害となり減衰してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態の表示動作の場合、各画素ＰＸへの映像成分の書き込みが開始されると、発光素子ＬＳが点灯されるため、発光素子ＬＳから遠くに位置する画素ＰＸにも、当該画素ＰＸよりも発光素子ＬＳの近くに位置する画素ＰＸに映像成分が書き込まれる前までは、上記した障害による減衰のない照明光を入射させることが可能となる。
さらに、本実施形態の表示動作は、タイミングコントローラＴＣからゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２、ソースドライバＳＤ、Ｖｃｏｍ回路ＶＣ、光源ドライバＬＳＤにそれぞれ出力される制御信号の出力タイミングを変更すれば実現可能であるため、新規の回路の追加や映像データへの信号処理の追加を行う必要がない。

図６のＤＡＲ１乃至ＤＡＲ６、ＤＡＧ１乃至ＤＡＧ６、ＤＡＢ１乃至ＤＡＢ６は、本実施形態の表示動作による効果を具体的に示している。
図６のＤＡＲ１乃至ＤＡＲ４は、走査期間ＴＳＲに含まれる時間ＴＲ１乃至ＴＲ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、赤色の映像成分に応じた電圧が、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれ、且つ、赤色の発光素子ＬＳＲが点灯している状態を示す。図６のＤＡＲ１とＤＡＲ４とを比較すると、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸの輝度が、時間の経過と共に、明るくなっていることが分かる。これが散乱状態の時間が長くなることによって得られる効果である。図６のＤＡＲ５は、保持期間ＴＨＲに含まれる時間ＴＲ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、赤色の発光素子ＬＳＲは、走査期間ＴＳＲに引き続き点灯している。各画素ＰＸが散乱状態にある時間は、時間ＴＲ５と時間ＴＲ４との差分だけ等しく長くなっているので、各画素ＰＸの輝度は、図６のＤＡＲ５に示されるように、図６のＤＡＲ４に比べて明るくなっていることが分かる。図６のＤＡＲ６は、クリア期間ＴＣＲに含まれる時間ＴＲ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、各画素ＰＸから赤色の映像成分が消去され、且つ、赤色の発光素子ＬＳＲが消灯している状態を示す。これによれば、次の緑色フィールド期間ＴＦＧに含まれる走査期間ＴＳＧにおいて緑色の映像成分が書き込まれると共に緑色の発光素子ＬＳＧが点灯されたとしても、各画素ＰＸからは赤色の映像成分は既に消去されているので、上記した混色の発生を抑止することが可能となる。

同様に、図６のＤＡＧ１乃至ＤＡＧ４は、走査期間ＴＳＧに含まれる時間ＴＧ１乃至ＴＧ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、緑色の映像成分に応じた電圧が、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれ、且つ、緑色の発光素子ＬＳＧが点灯している状態を示す。図６のＤＡＧ５は、保持期間ＴＨＧに含まれる時間ＴＧ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、緑色の発光素子ＬＳＧは、走査期間ＴＳＧに引き続き点灯している。図６のＤＡＧ６は、クリア期間ＴＣＧに含まれる時間ＴＧ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、各画素ＰＸから緑色の映像成分が消去され、且つ、緑色の発光素子ＬＳＧが消灯している状態を示す。

さらに、図６のＤＡＢ１乃至ＤＡＢ４は、走査期間ＴＳＢに含まれる時間ＴＢ１乃至ＴＢ４における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、青色の映像成分に応じた電圧が、発光素子ＬＳの反対側に位置する画素ＰＸから順に書き込まれ、且つ、青色の発光素子ＬＳＢが点灯している状態を示す。図６のＤＡＢ５は、保持期間ＴＨＢに含まれる時間ＴＢ５における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、青色の発光素子ＬＳＢは、走査期間ＴＳＢに引き続き点灯している。図６のＤＡＢ６は、クリア期間ＴＣＢに含まれる時間ＴＢ６における表示領域ＤＡの状態を模式的に示しており、各画素ＰＸから青色の映像成分が消去され、且つ、青色の発光素子ＬＳＢが消灯している状態を示す。

以上説明した一実施形態によれば、高分子分散型の液晶層を備える表示装置の表示品位を向上させることが可能となる。

なお、各走査線Ｇ１～Ｇｎに走査信号を順次供給し、各信号線Ｓ１～Ｓｍに映像成分に応じた電圧を書き込む時間は、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子の応答速度に起因して変化するため、図５の表示動作と図６の表示動作との間で変化することはない。このため、本実施形態の表示動作において、保持期間とクリア期間との間には、保持期間が長くなると、その分クリア期間が短くなり、クリア期間が長くなると、その分保持期間が短くなるという関係がある。

クリア期間を長くし、保持期間を短くすると、上記したように、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値を発光素子ＬＳから見て遠くに位置する画素ＰＸほど長くし、発光素子ＬＳから見て近くに位置する画素ＰＸほど短くすることが可能となる。つまり、画素が散乱状態にある時間の積分値の傾斜（図８の点線の傾斜）を大きく（きつく）することができるので、結果的に、輝度傾斜（図８の実線の傾斜）を小さく（緩やか）にすることができる。一方で、保持期間が短いため、走査期間の終わりに近い時間に書き込まれた映像成分に応じた映像が表示される期間は短くなるため、走査期間の終わり近辺に書き込まれた映像成分に応じた映像が適切に表示されない可能性がある。

クリア期間を短くし、保持期間を長くすると、走査期間の終わり近辺に書き込まれた映像成分に応じた映像が表示される期間を、クリア期間を長めに設定した場合に比べて長くすることができるので、走査期間の終わり近辺に書き込まれた映像成分に応じた映像も適切に表示することが可能となる。一方で、各画素ＰＸが散乱状態にある時間の積分値の傾斜は、クリア期間を長めに設定した場合に比べて小さくなるので、結果的に、輝度傾斜は、クリア期間を長めに設定した場合に比べて大きくなってしまい、同一平面内の輝度傾斜は若干ではあるものの、不均一になる可能性がある。また、クリア期間が短いと、各画素ＰＸに書き込まれた映像成分を十分に消去することができない可能性もある。
上記した関係を考慮して、保持期間及びクリア期間は好ましい値に設定される。また、これら保持期間及びクリア期間はその値を任意に変更可能であるとしても良い。

本実施形態においては、フィールドシーケンシャル方式を一例に挙げて表示動作を説明したが、本実施形態の表示動作は、単一の光源色を用いる場合に対しても当然に適用可能である。

以上、本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

ＬＳＲ…赤色の発光素子、ＬＳＧ…緑色の発光素子、ＬＳＢ…青色の発光素子、ＴＦＲ…赤色フィールド期間、ＴＦＧ…緑色フィールド期間、ＴＦＢ…青色フィールド期間、ＴＳＲ，ＴＳＧ，ＴＳＢ…走査期間、ＴＨＲ，ＴＨＧ，ＴＨＢ…保持期間、ＴＣＲ，ＴＣＧ，ＴＣＢ…クリア期間、Ｇ１～Ｇｎ…走査線、Ｓ１～Ｓｍ…信号線。

Claims (6)

1. マトリクス状に配置された複数の画素と、共通電極と、前記画素毎に設けられた画素電極と、ポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、を含む表示パネルと、
   前記表示パネルに光を照射する光源と、
   前記共通電極と前記画素電極との間の電圧を制御し、且つ、前記光源の動作を制御するコントローラと
   を具備し、
   前記コントローラは、
   第１期間において、前記光源の反対側に位置する画素から順に、前記共通電極と前記画素電極との間に映像成分に応じた電圧を印加して当該映像成分を書き込み、
   前記第１期間において、前記光源を点灯させて前記書き込まれた映像成分に応じた映像を前記表示パネルに表示させ、
   前記共通電極と前記画素電極との間に映像成分に応じた電圧を印加する前の第２期間において、前記共通電極と前記画素電極との間に、前記画素に書き込まれている映像成分を消去するための透明電圧をそれぞれ印加し、
   前記第２期間においては前記光源を消灯させ、
   前記複数の画素への映像成分の書き込みが完了し、前記第１期間が終了すると、前記第１期間に続く第３期間においても前記光源を点灯させ続け、前記複数の画素に書き込まれた映像成分からなる１つの映像を前記表示パネルに表示させ、
   前記１つの映像を表示するフレーム期間は、
   前記第１乃至前記第３期間を含み、
   前記光源は、
   第１色の光を放つ第１発光素子と、第２色の光を放つ第２発光素子とを含み、
   前記フレーム期間は、
   前記第１色に対応した前記第１乃至前記第３期間を有する第１フィールド期間と、前記第２色に対応した前記第１乃至前記第３期間を有し、前記第１フィールド期間に続く第２フィールド期間とを含み、
   前記コントローラは、
   前記第１フィールド期間に含まれる第１期間において、前記第１色の映像成分に応じた電圧を印加して当該第１色の映像成分を、前記光源の反対側に位置する画素から順に書き込むと同時に前記第１発光素子を点灯させ、
   前記第２フィールド期間に含まれる第１期間において、前記第２色の映像成分に応じた電圧を印加して当該第２色の映像成分を、前記光源の反対側に位置する画素から順に書き込むと同時に前記第２発光素子を点灯させ、
   前記第２フィールド期間の前記第１期間において前記第２色の映像成分を前記複数の画素に書き込む前には、前記透明電圧を印加して前記複数の画素に書き込まれている前記第１色の映像成分を消去する、表示装置。
2. 前記透明電圧は、
   共通電圧である、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記コントローラは、
   前記第２期間において、前記共通電極と前記複数の画素電極との間に前記透明電圧を一斉に印加して、前記複数の画素に書き込まれている映像成分を一斉に消去する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記フレーム期間は、
   前記第１乃至前記第３期間を、前記第１期間、前記第３期間、前記第２期間の順に含む、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記フレーム期間は、
   前記第１乃至前記第３期間を、前記第２期間、前記第１期間、前記第３期間の順に含む、請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第２期間は、
   前記第１期間において、前記複数の画素のうちの１つの画素に前記映像成分を書き込み時間よりも長い、請求項１に記載の表示装置。

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