(57)【要約】      （修正有）【課題】階調および電圧に応じて最適共通電位が変化することによる焼きつきパターンが視認されやすくなることを防止できる反射型液晶変調素子を提供する。【解決手段】第１電極が共通電極、第２電極が画素電極であり、液晶層に正極性と負極性を有する交流電圧が印加されるように第１電極と第２電極に印加電圧を与え、入力画像に応じて印加電圧を変えて画像を出力する液晶変調素子において、出射する光の輝度が正極性の期間と負極性の期間で等しくなるような共通電極を最適共通電位としたとき、第１の入力画像が所定の期間出力された後、異なる第２の入力画像に切り替わったとき、第２の入力画像における共通電位に印加する共通電位Ｖ２を、第１の入力画像の各画素において液晶層に印加される電圧の大きさに応じた最適共通電位の最大電位Ｖ１ｍａｘと最小電位Ｖ１ｍｉｎの間に設定することで、焼きつきやフリッカーを防ぐ。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極および液晶層からなり、
前記第１電極は共通電極、
前記第２電極は画素電極であり、
前記液晶層に正極性と負極性を有する交流電圧が印加されるように前記第１電極と前記第２電極に印加電圧を与え、
入力画像に応じて前記印加電圧を変えて画像を出力する液晶変調素子であり、
前記液晶変調素子から出射する光の輝度が前記正極性の期間と前記負極性の期間で等しくなるような共通電極を最適共通電位としたとき、
前記液晶層に印加される電圧の大きさに応じて最適共通電位が異なる特性を有する前記液晶変調素子において、
第１の入力画像が所定の期間出力された後、
異なる第２の入力画像に切り替わったとき、
前記第２の入力画像における前記共通電位に印加する共通電位Ｖ２を、
前記第１の入力画像の各画素において前記液晶層に印加される電圧の大きさに応じた最適共通電位の最大電位Ｖ１ｍａｘと最小電位Ｖ１ｍｉｎの間に設定することを特徴とする液晶変調素子。
【請求項２】
前記画素電極の全画素に任意の等しい画像を入力した第３の入力画像において、
前記第３の入力画像の最適共通電位Ｖ３に対して、
異なる共通電位Ｖ３Ｓに設定して所定の時間出力することで、
前記第３の入力画像の最適共通電位が時間に応じて前記設定電位Ｖ３Ｓに接近することを特徴とする請求項１に記載の液晶変調素子。
【請求項３】
前記第１の入力画像が所定の期間出力された後、
異なる前記第２の入力画像に切り替わったとき、
前記第２の入力画像における前記共通電位に印加する共通電位Ｖ２を、
前記第１の入力画像の各画素において前記液晶層に印加される電圧の大きさに応じた最適共通電位の平均値Ｖ１ａｖｅに対して±４０ｍＶの範囲に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶変調素子。
【請求項４】
前記液晶層の任意の印加電圧あるいは、任意の入力画像に応じた最適共通電位の値を記憶する入力画像最適共通電位記憶部を有し、
かつ、
任意の入力画像における前記最適共通電位から異なる共通電位に設定したときの前記最適共通電位の時間変化の関係を記憶する最適共通電位時間変化記憶部を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項５】
前記画素電極の各画素における階調データをフレーム毎に抽出しカウントする手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項６】
前記カウント手段により、前記各画素がフレーム毎に入力階調を変えない固定パターンか否かを判定する手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項７】
前記任意の前記画素電極において、前記入力階調を変えない時間が３分以上である場合を前記固定パターンとすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項８】
前記第１の画像入力期間において、前記固定パターンと認識された全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたときに０．３以上の階調差であり、
かつ、
前記第２の画像入力期間において、前記０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の階調の差が０．０５階調未満の場合、
前記第１の画像入力期間から前記第２の画像入力期間に切り替わったときの前記共通電位の電圧を、前記第１の画像入力期間の固定パターンと認識された全画素の前記最適共通電位の最大電位と最小電位の間に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項９】
前記第１の画像入力期間の平均階調の差と、前記第２の画像入力期間の同じ位置の画素平均階調差を判定する画素の領域は、３００画素以内の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１０】
前記第２の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を前記第１の画像入力期間に設定した共通電位近傍に戻すことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１１】
前記第２の画像入力期間に切り替えてからの前記所定時間は３分以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１２】
前記第１の画像入力期間に設定した共通電位近傍は、前記第１の画像入力期間に設定した共通電位に対して±４０ｍＶの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１３】
前記第２の画像入力期間において、全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．０５階調未満であり、
かつ、
前記０．０５階調未満の諧調差の画素と同じ位置の画素において、前記第２の画像入力期間直後の前記第３の画像入力期間の階調差が０．０５階調以上であるとき、
前記第３の画像入力期間に切り替わったときに、共通電位の電圧を第１の画像入力期間の共通電位近傍に戻すことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１４】
全表示領域の各画素の位置における階調データをフレーム毎に抽出しカウントする手段により、各々の画素における任意の期間の階調の平均値を算出する手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１５】
各々の画素における任意の期間の階調の平均値を算出する手段により、前記第１の画像入力期間において各々の画素の平均階調を算出し、各々の画素における前記平均階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．３以上の階調差であり、
かつ、
前記第２の画像入力期間において前記０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の平均階調の差が０．０５階調未満の場合、
前記第１の画像入力期間から前記第２の画像入力期間に切り替わったときに共通電位の電圧を、前記第１の画像入力期間における各々の画素の最大平均階調と最小平均階調の最適共通電位の間に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１６】
前記第１の画像入力期間の平均階調の差と、前記第２の画像入力期間の同じ位置の画素平均階調差を判定する画素の領域は、３００画素以内の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１７】
前記第１の画像入力期間は、３分以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５、請求項１６の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１８】
前記第２の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を第１の画像入力期間に設定した前記共通電位近傍に戻すことを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項１９】
前記第２の画像入力期間に切り替えてからの前記所定時間は３分以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２０】
前記第２の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を第１の画像入力期間に設定した前記共通電位近傍とは、前記第１の画像入力期間に設定した共通電位に対して±４０ｍＶの範囲の電圧であることを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２１】
前記第２の画像入力期間において、画素の平均階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．０５階調未満であり、
かつ、
前記０．０５階調未満の差異のある画素と同じ位置の画素において前記第３の画像入力期間の平均階調の差が０．０５階調以上であるとき、前記第３の画像入力期間に切り替わったときに、共通電位の電圧を第１の画像入力期間の共通電位近傍に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２２】
第５の入力画像信号が入力されるときの共通電位を第１の共通電位とし、
前記第５の入力画像信号が所定の時間出力された後、
異なる第６の入力画像信号に切り替わったとき、
前記最適共通電位時間変化記憶部より、
前記第５の入力画像信号の各画素電極において
前記第１の共通電位から前記所定の時間経過したときの各最適共通電位を抽出し、
共通電位の電圧を、
抽出した前記各最適共通電位の平均値に対して±４０ｍＶの範囲に設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２３】
前記カウント手段により、
各画素がフレーム毎に入力階調を変えない固定パターンか否かを判定する手段を有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２４】
各画素において、入力階調を変えない時間が３分以上である場合を固定パターンとすることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２、請求項２３の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２５】
前記第５の画像入力期間において、前記固定パターンと認識された全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．３以上の階調差であり、
かつ、
前記第６の画像入力期間において、前記０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の階調の差が０．０５階調未満の場合、
前記第５の画像入力期間から前記第６の画像入力期間に切り替わったときに
共通電位の電圧を、
前記最適共通電位時間変化記憶部から
前記第５の入力画像信号の各画素電極において
前記所定の時間経過したときの各最適共通電位を抽出し、
前記第５の画像入力期間の固定パターンと認識された全画素の前記所定の時間経過したときの各最適共通電位の最大電位と最小電位の間に設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２４の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２６】
前記第５の画像入力期間の平均階調の差と第６の画像入力期間の同じ位置の画素平均階調差を判定する画素の領域は３００画素以内の範囲であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２７】
前記第６の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を前記第５の画像入力期間に設定した共通電位近傍に戻すことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２６の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２８】
前記第６の画像入力期間に切り替えてからの前記所定時間は３分以上であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２７の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項２９】
前記第６の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を前記第５の画像入力期間に設定した共通電位近傍とは、前記第５の画像入力期間に設定した共通電位に対して±４０ｍＶの範囲の電圧であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２８の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３０】
前記第６の画像入力期間において、全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．０５階調未満であり、
かつ、
前記０．０５階調未満の差異のある画素と同じ位置の画素において、第７の画像入力期間の階調の差が０．０５階調以上であるとき、
前記第７の画像入力期間に切り替わったときに、
前記共通電位の電圧を
前記第５の画像入力期間の共通電位近傍に設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２９の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３１】
各々の画素における任意の期間の階調の平均値を算出する手段により、前記第５の画像入力期間において各々の画素の平均階調を算出し、各々の画素における前記平均階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．３以上の階調差であり、
かつ、
前記第６の画像入力期間において前記０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の平均階調の差が０．０５階調未満の場合、
前記第５の画像入力期間から前記第６の画像入力期間に切り替わったときに
共通電位の電圧を、
記最適共通電位時間変化記憶部から前記第５の入力画像信号の各画素電極において
前記所定の時間経過したときの各最適共通電位を抽出し、
前記第５の画像入力期間における各々の画素の最大平均階調と最小平均階調の各最適共通電位の間に設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３２】
前記第５の画像入力期間の平均階調の差と前記第６の画像入力期間の同じ位置の画素平均階調差を判定する画素の領域は３００画素以内の範囲であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２５、請求項３１の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３３】
前記第５の画像入力期間は、３分以上であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２乃至請求項２５、請求項３１、請求項３２の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３４】
前記第６の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を前記第５の画像入力期間に設定した共通電位近傍に戻すことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２、請求項２４、請求項２５、請求項３２乃至請求項３３の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３５】
前記第６の画像入力期間に切り替えてからの前記所定時間は、３分以上であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２、請求項２４、請求項２５、請求項３１乃至請求項３４の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３６】
前記第６の画像入力期間に切り替えてから所定時間が経過した後、前記共通電位を前記第５の画像入力期間に設定した共通電位近傍とは、前記第５の画像入力期間に設定した共通電位に対して±４０ｍＶの範囲の電圧であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２、請求項２４、請求項２５、請求項３１乃至請求項３５の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３７】
前記第６の画像入力期間において、画素の平均階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．０５階調未満であり、
かつ、
前記０．０５階調未満の差異のある画素と同じ位置の画素において第７の画像入力期間の平均階調の差が０．０５階調以上であるとき、
前記第３の画像入力期間に切り替わったときに、
前記共通電位の電圧を前記第５の画像入力期間の共通電位近傍に設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項２２、請求項２４、請求項２５、請求項３１乃至請求項３６の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【請求項３８】
前記入力ｂｉｔ表現における階調の最大値１とは、入力８ｂｉｔ表現のときは最大階調２５６を１とし、入力１０ｂｉｔ表現のときは最大階調１０２４を１とし、入力１２ｂｉｔ表現のときは最大階調４０９５を１としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３７の何れか一項に記載の液晶変調素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものである。特にアクティブマトリックス型の表示装置の表示品質の低下を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型表示装置の画像変調手段として２次元画素光学スイッチとして液晶変調素子を用いた液晶プロジェクタがあり、液晶プロジェクタに用いる液晶変調素子としては、例えば透明電極を有する第１の透明基板と、画素を形成する透明電極及び配線，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のネマチック液晶を封入し、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)液晶変調素子が用いられている。
【０００３】
また、このような透過型の液晶変調素子の他に、透明電極を有する透明基板と、２次元光学スイッチとして一方の基板に反射鏡と配線、スイッチング素子等有する回路基板との間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、液晶分子長軸を２枚の基板間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 Alignment Nematic)液晶型の反射型液晶変調素子を用いているものもある。液晶変調素子としては、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て、光波動の偏光状態を変化させる作用を制御して画像を形成する方法が主に用いられる。
【０００４】
一般的な液晶変調素子の設計は、入射光をポラライザー等の偏光制御手段を介して波動の偏波を所定方向の直線偏光状態にした光波動を入射させ、この所定方向に振動する直線偏光状態の光が通過するときに、偏光変調を行う場合、ノーマリーホワイトを基準とする液晶素子は、液晶へ無電界印加状態で、入射光波長（ある光波長帯域の重心波長）において半波長だけのリタデーションを与えるよう設計されており、ノーマリーブラックを基準とする液晶素子は、液晶へ無電界印加状態で、入射光波長においては与えるリタデーションを極小とし、液晶へ所定電界を印加した状態にて半波長だけのリタデーションを与えるよう設計されている。半波長のリタデーションを与えられた光は、入射する前の直線偏光の振動方向と直角の方向に振動方向が変換されて出射することとなる。その後、入射側に配された偏光制御手段とクロスニコル配置をとるポラライザー等の偏光制御手段を配することで偏光状態を選択し、選択された光は透過することとなるよう構成されている。この設計に対して、ＥＣＢ効果を用いて、液晶層に印加する電圧を制御することで、液晶分子はその分子長軸方向を液晶層の層厚方向にチルト動作を起こし、液晶層厚方向の複屈折量が減少または増加することで、液晶層を通過した光波動は、液晶層印加電圧に応じて楕円偏光状態となり、光出射側に配された偏光制御手段によって、振動方向が直交変換されない光成分が遮断されて、入射光の強度を変調するように構成されている。
【０００５】
しかし、以上のような液晶変調素子において、液晶層に電界を印加することによって液晶層に存在する荷電性粒子（電界を有したイオン性物質）が移動するといった問題が生ずる。直流電界を液晶層に与え続けると、荷電性粒子（電界を有したイオン性物質）の正負電荷符号に依存するものであるが、荷電性粒子が対向する２つの電極のどちらかに、引き寄せられると、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は荷電性粒子の電荷によって減少もしくは増加し、実質的に液晶層へ印加される電界は減衰もしくは増長してしまうといった現象が生じる。
【０００６】
この問題を避けるために、一般的に、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て且つ６０ヘルツおよび１２０ヘルツ等で切り替えるライン反転ドライブ方法、配列画素の全てに印加する電界の正負極性を６０ヘルツおよび１２０ヘルツ等で反転するフィールド反転ドライブ方法（交流駆動）が用いられ、液晶層にかかる電界が一定の極性にならないようにして、荷電性粒子の偏りを防止している。
【０００７】
このことは、液晶層に対しての有効な実効電界（以後液晶層へ印加される実質的な電界を実効電界と称する）が電極に印加する電圧に対していつも同じ値になるようにしていることに相当している。
【０００８】
しかしながら、フィールド反転ドライブ駆動を行うことで、液晶に対しての実効電界が正極性と負極性で一定になるにもかかわらず、液晶層近傍の反射画素電極や透明電極の物性値の違いや配向膜の製法上の厚み差や保護膜の厚みが異なることなどにより、液晶層への印加する電圧に依存して、荷電性粒子（電界を有したイオン性不純物）が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられることで、各極性の実効電界は異なり、一方の極性は減衰、もう一方の極性は増長してしまう。
【０００９】
つまり、液晶層への印加電圧が大きくなるにつれて荷電性粒子（電界を有したイオン性不純物）が電極に引き寄せられる量が多くなるため、印加電圧の大きな表示（ノーマリーＢｋでは白表示）と印加電圧の小さな表示（ノーマリーＢｋでは黒表示）を面内に同時に出力したとき、印加電圧の大きな表示（ノーマリーＢｋでは白表示）が印加電圧の小さな表示（ノーマリーＢｋでは黒表示）よりも多く荷電性粒子が引き寄せられることで、液晶層の実効電界が減衰および増長して輝度異常になりやすくなる。このとき更に、中間調の全面ベタ表示などの全面同一の画像に切り替えたとき、印加電圧の大きな表示領域の輝度異常分の輝度差が発生し、焼きつきやフリッカーなどの原因となってしまう。
【００１０】
上記の焼きつきやフリッカー等の問題を解決するために、下記の公知例があった。
【００１１】
特許文献１に提案されているように、共通電極電位ＬＣｃｏｍをフリッカーが視認されないレベルに設定することによって初期的なフリッカーを低減し、正極性電圧印加時と負極性電圧印加時の印加時間比を適切な値に設定する。これにより、初期的なフリッカーだけでなく、経時的なフリッカーの変化を抑制する提案がなされている。
【００１２】
また、特許文献２に提案されているように、１画面内を分割した複数のエリアに応じて設けられた複数のコモン電圧入力端子と、それぞれのエリア別に映像信号の特徴量を算出する映像信号特徴量算出部と、映像信号特徴量算出部により算出された映像信号の特徴量に基づいて、それぞれのエリアに応じた最適コモン電圧を算出し、算出した最適コモン電圧を複数のコモン電圧入力端子のそれぞれに対して印加することにより、面内全体の最適コモン電圧の不均一性を補正、解消し、フリッカーや焼きつきを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−２２１２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６４８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１は、画素電極基板と共通電極基板は物理的な構造が異なることにより、正極性、負極性で液晶層への実効電圧は等しいものの、電流量が異なってしまうために電荷の移動量に非対称性を生じ、液晶内部の不純物イオンの分布に偏りが生じて内部電界が発生すため、焼きつきやフリッカーが生じるが、本件では、液晶層への印加電圧の非対称性を解消するだけでなく、正極、負極の印加時間比を調整する事により、正極、負極での電流量の非対称性を解消し、電荷の移動量のバランスを取ることによってこの時間的なフリッカーの増大や焼き付きの発生を低減しているが、実効電圧に応じて正極性と負極性の非対称性が異なる事に関する考慮が無く、実効電圧が異なる画像が一度に表示されたときの不純物イオンの偏りに対する焼きつきやフリッカーに対する対策がなされていない。
【００１５】
また、特許文献２は、表示データによって、コモン電極電圧Ｖｃｏｍが画素電極に引っ張られる電位は異なることで、部分的にフリッカーが発生するかあるいは表示パターンによりフリッカーが発生する原因となるため、エリア毎に算出された映像信号の平均値に基づいて、表示データの階調に応じて画素電極に引っ張られる電位を考慮して、各エリア別に最適なコモン電極電圧を設定してフリッカーを抑制している。しかしながら本件は、映像信号の平均値に基づいて設定したコモン電圧に対して、フリッカーが最小になる最適なコモン電圧が印加電圧に応じて時間変動することを考慮していない。例えば、印加電圧の大きな画素と小さな画素が存在する画像を表示したときに、印加電圧の大きな画素が小さな画素に対して、最適なコモン電圧の変化が大きくなるため、画像を切り替えたときに、最適なコモン電圧が異なることで焼きつきが発生するといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る液晶変調素子は、
第１電極と第２電極および液晶層からなり、第１電極は共通電極、第２電極は画素電極であり、液晶層に正極性と負極性を有する交流電圧が印加されるように第１電極と第２電極に印加電圧を与え、入力画像に応じて印加電圧を変えて画像を出力する液晶変調素子であり、液晶変調素子から出射する光の輝度が正極性の期間と負極性の期間で等しくなるような共通電極を最適共通電位としたとき、液晶層に印加される電圧の大きさに応じて最適共通電位が異なる特性を有し、更に、入力画像の最適共通電位Ｖ３に対して、異なる共通電位Ｖ３Ｓに設定して所定の時間出力することで、入力画像の最適共通電位が時間に応じて設定電位Ｖ３Ｓに接近する特性を有した液晶変調素子において、第１の入力画像が所定の期間出力された後、異なる第２の入力画像に切り替わったとき、第２の入力画像における共通電位に印加する共通電位Ｖ２を、第１の入力画像の各画素において液晶層に印加される電圧の大きさに応じた最適共通電位の最大電位Ｖ１ｍａｘと最小電位Ｖ１ｍｉｎの間に設定することで、焼きつきやフリッカーを防ぐことができる。
【００１７】
また、第１の画像入力期間において、固定パターンと認識された全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたときに０．３以上の階調差であり、かつ、第２の画像入力期間において０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の階調の差が０．０５階調未満の場合、第１の画像入力期間から第２の画像入力期間に切り替わったときの共通電位の電圧を、第１の画像入力期間の固定パターンと認識された全画素の最適共通電位の最大電位と最小電位の間に設定することによって、より効率的に、焼きつきやフリッカーを防ぐことができる。
【００１８】
また、液晶層の任意の印加電圧あるいは任意の入力画像に応じた最適共通電位の値を記憶する入力画像最適共通電位記憶部を有し、かつ、任意の入力画像における最適共通電位から異なる共通電位に設定したときの最適共通電位の時間変化の関係を記憶する最適共通電位時間変化記憶部を有した液晶変調素子において、第５の画像入力期間において固定パターンと認識された全画素の階調の差が、入力ｂｉｔ表現における階調の最大値を１としたとき０．３以上の階調差であり、かつ、第６の画像入力期間において０．３以上の階調差と認識された画素と同じ位置の画素の階調の差が０．０５階調未満の場合、第５の画像入力期間から第６の画像入力期間に切り替わったときに共通電位の電圧を、最適共通電位時間変化記憶部から第５の入力画像信号の各画素電極において所定の時間経過したときの各最適共通電位を抽出し、第５の画像入力期間の固定パターンと認識された全画素の所定の時間経過したときの各最適共通電位の最大電位と最小電位の間に設定することによって、最適共通電位の時間変化の過程においても（時間飽和してない途中でも）、焼きつきやフリッカーの発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液晶層に印加される電圧の大きさに応じて最適共通電位が異なる特性を有し、かつ、入力画像の最適共通電位に対して、異なる共通電位に設定して所定の時間出力することで、入力画像の最適共通電位が時間に応じて設定電位に接近する特性を有する液晶変調素子において、第１の入力画像が所定期間出力された後、異なる第２の入力画像に切り替わったとき、第２の入力画像の共通電位の電圧を、第１の入力画像の各画素電極における最適共通電位の最大電位と最小電位の間に設定することによって、液晶の印加電圧によって変化した最適共通電位を補正することができ、焼きつきやフリッカーを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の投影表示装置の実施形態を表す図
【図２】実施例１の反射型液晶変調素子の断面図を表す図
【図３】実施例１の反射型液晶変調素子の液晶分子のダイレクター方向を表す図
【図４】（ａ）は実施例１の時間に対する液晶層への印加電圧を表す図、（ｂ）は実施例１の共通電位が最適共通電位と異なる場合の輝度の時間変化を表す図、（ｃ）は実施例１の共通電位が最適共通電位と等しい場合の輝度の時間変化を表す図
【図５】実施例１の印加電圧に対する光強度を表す図
【図６】実施例１の印加電圧に対する最適共通電位を表す図
【図７】実施例１の印加電圧０Ｖのときの経過時間に対する最適共通電位を表す図
【図８】実施例１の印加電圧４Ｖのときの経過時間に対する最適共通電位を表す図
【図９】（ａ）、（ｂ）は実施例１の画像の入力諧調と画像パターンを表す図
【図１０】実施例１の各領域における経過時間に対する最適共通電位を表す図
【図１１】実施例２の入力諧調に対する明るさを表す図
【図１２】（ａ）、（ｂ）は実施例２の画像の入力諧調と画像パターンを表す図
【図１３】実施例２の各領域における経過時間に対する最適共通電位を表す図
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例３の画像の入力諧調と画像パターンを表す図
【図１５】実施例３の各領域における経過時間に対する最適共通電位を表す図
【図１６】（ａ）、（ｂ）は実施例４の画像の入力諧調と画像パターンを表す図
【図１７】実施例４の入力諧調１０２３における最適共通電位の時間変化を表す図
【図１８】実施例４の各領域における経過時間に対する最適共通電位を表す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１０は入力諧調が異なる各領域において最適共通電位は経過時間によって異なることを説明する図であり、画像を切り替えた直後に、直前の各領域の最適共通電位の平均電位に設定することで、焼きつきを防ぐことができる。
【実施例１】
【００２３】
本発明の液晶変調素子を用いた投影表示装置の実施形態を図１に基づき説明する。
【００２４】
図１は投写型表示装置の実施形態を構成する主要な光学系の断面図である。
【００２５】
不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子駆動信号に変換する液晶変調素子ドライバー３０３からのドライブ信号を図中の実線を介して反射型液晶素子からなるレッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子２Ｂをそれぞれ独立制御し、一方、本発明の照明手段３０１（側面図を横に記している）からの紙面垂直方向に直線偏光偏波した照明光を、マゼンタ色を反射しグリーン色を透過するマゼンタグリーン波長帯域分離ダイクロイックミラー３０５によってまずマゼンタ色成分を偏向し、偏向されたマゼンタ色は、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３１１を通過して、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分と、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分が作成され、次に、偏光ビームスプリッタ３１０に入射し、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分は偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、ブルー用液晶変調素子３Ｂに導かれ、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、レッド用液晶変調素子３Ｒに導かれる。
【００２６】
一方、マゼンタグリーン波長帯域分離ダイクロイックミラー３０５によって透過分離されたグリーン色成分は、光路長を補正するためのダミーガラス３０６を通過し、次に、偏光ビームスプリッタ３０７に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したグリーン色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、グリーン用液晶変調素子３Ｇに導かれるように構成されている。
【００２７】
上記の照明構成で各レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｇは照明される。
【００２８】
一方、ビデオ信号に法って変調されたレッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂによって、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを照明する光は、各レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂ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、照明光と同じ方向の偏光偏波成分は、照明光路を略引き返す光路を辿って光源ランプ側に戻り、照明光の偏波方向に対して直角方向の偏光偏波成分に関しては、レッド用液晶変調素子３Ｒによる変調光は偏光偏波方向が紙面水平方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、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３１２を通過して、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分に変換され、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、投影光学系３０４の方向に偏向を受ける。
【００２９】
ブルー用液晶変調素子３Ｂによる変調光は偏光偏波方向が紙面垂直方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、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３１２の作用を受けずに通過して、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したブルー色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、投影光学系３０４の方向に偏向を受ける。グリーン用液晶変調素子３Ｇによる変調光は偏光偏波方向が紙面水平方向となり、偏光ビームスプリッタ３０７の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、次に、光路長を補正するためのダミーガラス３０９を通過し、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面水平方向に直線偏光偏波したグリーン色成分は偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、投影光学系３０４の方向に導かれる。ただし各レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂにおける複数配された画素は各所定画素が相対的に所定精度を有して重なるように調整またはメカ的または電気的に補償されていることは言及するまでもない。次に、合波されたカラー色として変調された光はそのまま投影光学系３０４の入射瞳によって捕らえられ、各レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂの光変調面と光拡散スクリーン３１３の光拡散面が投影光学系３０４によって光学的共役関係に配されているため、光拡散スクリーン３１３に転送されて、ビデオ信号に法った画像が光拡散スクリーン３１３に表示されるものである。
【００３０】
このとき、各々レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂは、垂直配向モードの反射型液晶変調素子である。
【００３１】
図２は各々レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子２Ｂの断面構造を示し、１０１はＡＲコート膜、１０２はガラス基板、１０３は共通電極、１０４は配向膜、１０５は液晶層、１０６は配向膜、１０７は画素電極、１０８はＳｉ基板である。また、図３は各々レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子２Ｂのガラス基板側から見た図であり、１１０は配向膜１０４によって配向された液晶分子のダイレクタ方向（プレチルト方向）、１１１は配向膜１０６によって配向された液晶分子のダイレクタ方向（プレチルト方向）、１１２は液晶有効表示領域であり、ダイレクタ方向１１０および１１１は、共に配向膜面に対して垂直な方向に数度傾いており、かつ、互いに相反しており、有効表示領域１１２の短辺１１２ａおよび長辺方向１１２ｂに対して約４５度の方向に配向処理がなされている。
【００３２】
共通電極１０３に印加される電圧１０３ａ（点線）と画素電極１０７に印加される電圧１０７ａ（実線）の関係を図４（ａ）に示す。横軸は時間で縦軸は電圧である。画素電極１０７の電圧１０７ａが共通電極１０３の電圧１０３ａより大きい期間を正極期間とし、小さい期間を負極期間とし、正極期間に液晶層１０５に印加される電圧を正極印加電圧２０１ａとし、負極期間に液晶層１０５に印加される電圧を負極印加電圧２０１ｂとする。このとき、共通電極１０３の電圧を変化させたときの光強度の時間変化について説明する。まず、共通電極１０３を画素電極１０７の中心からずらすことで正極期間が負極期間より光強度が弱くなるような光強度の時間変化を図４（ｂ）に示しており、一方、共通電極１０３の電圧を変化させて正極期間と負極期間の光強度が等しくなる場合の光強度の時間変化を図４（ｃ）に示している。横軸は時間で縦軸は光強度を表し、図４（ｂ）と図４（ｃ）の横軸は図４（ａ）と同じ時間軸であることを示す。図４（ｃ）の光強度は正極期間と負極期間で等しくなる場合であり、このときの共通電極１０３の電圧１０３ａを最適共通電位と定義する。
【００３３】
また、グリーン用液晶変調素子３ＧにおけるＶＲカーブ特性を図５に示す。
【００３４】
このとき、ＶＲカーブとは共通電極１０３と画素電極１０７に印加した電圧の電圧差すなわち液晶層１０５に印加される電圧（印加電圧Ｖ）に対する、光拡散スクリーン３１３上などに投影される光強度の特性を示したものであり、本実施例の液晶変調素子は印加電圧を大きくすると光強度が強くなり、ある電圧（３．７Ｖ）を境に光強度が弱くなる特性を示す。このとき、最大の光強度を１とする。
【００３５】
また、本実施例の液晶変調素子は液晶層１０５に印加される電圧が異なると、最適共通電位が異なる特性を有する。ここで、液晶層１０５への印加電圧Ｖは正極印加電圧２０１ａと負極印加電圧２０１ｂが等しいときで正極印加電圧２０１ａおよび負極印加電圧２０１ｂと同義であり、例えば、図５より印加電圧３．０Ｖのときの最適共通電位ＣＯＭ３．０Ｖと、印加電圧２．５Ｖのときの最適共通電位ＣＯＭ２．５Ｖの電圧は異なることを示す。ここで、液晶層１０５への各印加電圧に対する最適共通電位のグラフを図６に示す。横軸は液晶層１０５への印加電圧Ｖで、縦軸は最適共通電位ｍＶを表し、印加電圧０Ｖのときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖを基準（０ｍＶ）とし、他の印加電圧Ｖのときの最適共通電位を基準の最適共通電位ＣＯＭ０Ｖからの差異にて示す。例えば図６より印加電圧０Ｖのときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖの絶対値がαｍＶであるとき、印加電圧４Ｖのときの最適共通電位の絶対値はα＋１２０ｍＶであることを意味する。
【００３６】
また、図７より共通電位の設定値を最適共通電位から故意にずらして設定した場合の最適共通電位の時間変化について説明する。液晶層１０５への印加電圧Ｖは０Ｖの黒表示とし、共通電位の設定値を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとした場合と、最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから＋１００ｍＶに設定した場合の最適共通電位の時間変化を示す。点線で示すように、共通電位の設定を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたときは経過時間に応じて最適共通電位は変化しない。一方、実線で示すように、共通電位の設定値を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから故意に＋１００ｍＶにずらして設定した場合は、設定した直後（０ｍｉｎ）は正極性期間と負極性期間で輝度が異なっており、液晶層１０５内部のイオンが極性により異なって偏りを示しているが、時間が経過するにつれて液晶層１０５内部のイオンが移動することにより極性間でのイオンの偏りが解消されて輝度が等しくなり、最適共通電位が設定した共通電位（ＣＯＭ０Ｖ＋１００ｍＶ）になる。
【００３７】
また、図８により、液晶層１０５への印加電圧Ｖを４．０Ｖとした場合の時間変化についても説明する。このとき、共通電位の設定値を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとした場合と、最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから＋１００ｍＶに設定した場合の最適共通電位の時間変化を示す。点線で示すように、共通電位の設定を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたときの最適共通電位は、図６に示す液晶層１０５への各印加電圧に対する最適共通電位分（＋１２０ｍＶ）だけ時間を追って変化する。一方、実線で示すように、共通電位の設定値を最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから故意に＋１００ｍＶにずらして設定した場合は、図６に示す液晶層１０５への各印加電圧に対する最適共通電位分（＋１２０ｍＶ）の変化に加えて、更に、上記と同様の理由で最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから故意に＋１００ｍＶにずらした分、最適共通電位が変化する。この場合、時間経過によりＣＯＭ０Ｖから＋２２０ｍＶ（＝＋１２０ｍＶ＋１００ｍＶ）変化することになる。
【００３８】
図６に示すような、液晶層１０５の任意の印加電圧あるいは、任意の入力画像に応じた最適共通電位の値を記憶する不図示の入力画像共通電位記憶部を有し、各電位に応じた最適共通電位を記憶しており、この記憶部から入力画像に応じて共通電位の設定値を変更している。また、図７および図８に示すような、任意の入力画像における最適共通電位から異なる共通電位に設定したときの最適共通電位の時間変化の関係を記憶する最適共通電位時間変化記憶部を有し、各電位のときの時間変化に応じて共通電位の設定値を変更している。
【００３９】
次に、本発明における共通電極１０３の切り替え方法について説明する。
【００４０】
画素電極１０７の全画素表示領域において領域の左半分４０１の印加電圧Ｖを０Ｖの黒表示とし、領域の右半分４０２の印加電圧Ｖを３．７Ｖの白表示として３０分間表示する（図９（ａ））。更に、３０分後、全画素表示領域全面４０３の印加電圧Ｖを２．２Ｖの明るさ１２％中間調表示とする（図９（ｂ））。このときの、最適共通電位の時間変化を図１０に示す。左半分４０１を黒表示かつ右半分４０２を白表示とした最初の時間を０ｍｉｎとし、かつ、共通電極１０３の電位は印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖ（基準の縦軸０ｍＶ）とする。このとき、領域左半分４０１の最適共通電位はＣＯＭ０Ｖであり、０ｍｉｎに設定した共通電極１０３の電位ＣＯＭ０Ｖと等しいため、黒表示をしている０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間の最適共通電位はＣＯＭ０Ｖのままである。一方、領域右半分４０２の印加電圧３．７Ｖの最適共通電位ＣＯＭ３．７Ｖは図６より１１１ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、印加電圧３．７Ｖの白表示をしている０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間に最適共通電位は最初の設定の基準０ｍＶから１１１ｍＶに変化することになる。
【００４１】
更に、３０ｍｉｎ経過後全面４０３の印加電圧Ｖが２．２Ｖに切り替わった直後に、共通電位の電圧を切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値５６ｍＶ［＝（０ｍＶ＋１１１ｍＶ）／２］に切り替える。これにより、３０ｍｉｎ経過直後の領域左半分の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０１ＢＶと、領域右半分の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０２ＢＶは等しくなる。従って、領域左半分と領域右半分の液晶層１０５への印加電圧Ｖも等しくなり、切り替わり直後の左右の領域における輝度差が無くなり、焼きつきが見えなくなる。
【００４２】
また、共通電極１０３の電位を印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたとき、３０ｍｉｎ経過後の最適共通電位の時間変化は、全面４０３の印加電圧Ｖが２．２Ｖであるため、図６より最適共通電位６６ｍＶに接近する挙動を示す。このとき、図１０より、切り替わり後３ｍｉｎ以上になると左右の各領域における最適共通電位が接近するため、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの電圧に戻すと、左右の領域における印加電位Ｖの差が小さくなることで輝度差も軽微になり焼きつき（左右の輝度段差）が視認されない。このとき、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから±４０ｍＶの範囲に設定することで焼きつきは視認されないことになる。また、このように共通電位の設定値を戻す理由は、切り替わった画像の後、次々に表示される画像に応じて設定する共通電位が大きくなり続けないように防止する対策であり、焼きつきが視認されない範囲で実施する。
【００４３】
また、本発明は、０ｍｉｎ経過後全面４０３の印加電圧Ｖが２．２Ｖに切り替わった直後の共通電位の電圧は切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値５６ｍＶに切り替えているが、平均値５６ｍＶに対して±４０ｍＶの範囲にあれば切り替え後の焼きつきは視認されないことになり、良好な画質を得ることができる。
【００４４】
また、本実施例は垂直配向モードの反射型液晶変調素子によらず、ＴＮモードやＯＣＢモード等の他のモードであっても良く、透過型液晶変調素子であっても良く、同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００４５】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００４６】
一般的なディスプレー装置は、テレビやＰＣなど入力側の入力諧調に対する明るさは、２．２乗になるようにガンマ補正されており、これによって良好な諧調性を表現できる。
【００４７】
本発明においては、図１より不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子駆動信号に変換する液晶変調素子ドライバー３０３からのドライブ信号を図中の実線を介して反射型液晶素子に入力する。つまり、外部ビデオ入力信号の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗になるように不図示のガンマ補正手段にて補正する。本発明の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗のガンマ曲線に補正されたグラフを図１１に示す。このとき、入力諧調は１０ｂｉｔ表記である。
【００４８】
また、液晶変調素子の画素電極１０７の各画素における入力諧調のデータを正極期間と負極期間の周期であるフレーム毎に抽出してカウントする不図示のカウント手段を有しており、フレーム毎に入力諧調を変えない固定パターンか否かを判定する手段を有している。
【００４９】
次に、本発明における共通電極１０３の切り替え方法について説明する。本発明の諧調は１０ｂｉｔ表記とする。図１２（ａ）、図１２（ｂ）には固定の画像パターンが切り替わる様子を示す。
【００５０】
画素電極１０７の全画素表示領域において領域の左半分４０４の入力諧調を９２とし、領域の右半分４０２の入力諧調を９２４として３０分間表示する（図１２（ａ））。このとき、図５と図１１より、入力諧調９２の印加電圧Ｖは１．４０Ｖで明るさ０．５％であり、入力諧調９２４の印加電圧Ｖは３．０７Ｖで明るさ８０％である。また、最大諧調は１０ｂｉｔ表記のため１０２３であり、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、入力諧調９２では０．０９（＝９２／１０２３）であり、入力諧調９２４では０．９０（＝９２４／１０２３）であるため、入力諧調比の差分は０．８１（＝０．９０−０．０９）となり、０．３以上の諧調差が生じている。また、固定パターンは３分間以上入力諧調を変えない時間がある場合と定義しており、本発明は３０分間同じ入力諧調が入力されていることから固定パターンであると判定する。
【００５１】
更に、３０分後、画素電極１０７の領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示する（図１２（ｂ））。このとき、図５と図１１より、入力諧調３６０の印加電圧Ｖは２．１６０Ｖで明るさ１０．０％であり、入力諧調３６２の印加電圧Ｖは２．１６５Ｖで明るさ１０．２％である。また、最大諧調は１０ｂｉｔ表記のため１０２３であり、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、入力諧調３６０では０．３５２（＝３６０／１０２３）であり、入力諧調３６２では０．３５４（＝３６２／１０２３）であるため、入力諧調比の差分は０．００２（＝０．３５４−０．３５２）となり、諧調差は０．０５未満である。
【００５２】
このときの、最適共通電位の時間変化を図１３に示す。左半分４０４の入力諧調を９２とし、かつ右半分４０５を入力諧調９２４とした最初の時間を０ｍｉｎとし、かつ、共通電極１０３の電位は印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとする。このとき、領域左半分４０４の印加電圧１．４０Ｖの最適共通電位ＣＯＭ１．４０Ｖは図６より４２ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、白表示をしている０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間に最適共通電位は最初の設定の基準０ｍＶから４２ｍＶに変化することになる。一方、領域右半分４０５の印加電圧３．０７Ｖの最適共通電位ＣＯＭ３．０７Ｖは図６より９２ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、白表示をしている０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間に最適共通電位は最初の設定の基準０ｍＶから９２ｍＶに変化することになる。
【００５３】
更に、３０ｍｉｎ経過後、領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示する画像に切り替わった直後に、共通電位の電圧を切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値６７ｍＶ［＝（４２ｍＶ＋９２ｍＶ）／２］に切り替える。これにより、３０ｍｉｎ経過直後の領域左半分の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０４ＢＶと、領域右半分４０５の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０５ＢＶは等しくなる。従って、領域左半分４０４と領域右半分４０５の液晶層１０５への印加電圧Ｖも等しくなり、切り替わり直後の左右の領域における輝度差が無くなり、焼きつきが見えなくなる。
【００５４】
また、共通電極１０３の電位を印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたとき、３０ｍｉｎ経過後の最適共通電位の時間変化は、領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示することにより、領域左半分４０４の印加電圧２．１６０Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．１６０Ｖは図６より６４．８ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）に接近する挙動を示し、領域右半分４０５の印加電圧２．１６５Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．１６５Ｖは図６より６５．０ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）に接近する挙動を示す。このとき、図１３より、切り替わり後３ｍｉｎ以上になると左右の各領域における最適共通電位が接近するため、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの電圧に戻すと、左右の領域における印加電位Ｖの差が小さくなることで輝度差も軽微になり焼きつき（左右の輝度段差）が視認されない。このとき、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから±４０ｍＶの範囲に設定することで焼きつきは視認されないことになる。また、このように共通電位の設定値を戻す理由は、切り替わった画像の後、次々に表示される画像に応じて設定する共通電位が大きくなり続けないように防止する対策であり、焼きつきが視認されない範囲で実施する。
【００５５】
また、本発明は、共通電位の電圧は切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値６７ｍＶに切り替えているが、平均値６７ｍＶに対して±４０ｍＶの範囲にあれば切り替え後の焼きつきは視認されないことになり、良好な画質を得ることができる。
【００５６】
また、上記の画像パターンが切り替わる前後での入力諧調比の諧調差を比較判定する画素は隣接しており、３００画素以内の範囲である。これにより、投影上で焼きつきが視認されやすい近隣の画素での対策あり、本発明での共通電位の切り替え設定は焼きつき防止に有効である。
【００５７】
また、本実施例は垂直配向モードの反射型液晶変調素子によらず、ＴＮモードやＯＣＢモード等の他のモードであっても良く、透過型液晶変調素子であっても良く、同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５８】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００５９】
一般的なディスプレー装置は、テレビやＰＣなど入力側の入力諧調に対する明るさは、２．２乗になるようにガンマ補正されており、これによって良好な諧調性を表現できる。
本発明においては、図１より不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子駆動信号に変換する液晶変調素子ドライバー３０３からのドライブ信号を図中の実線を介して反射型液晶素子に入力する。つまり、外部ビデオ入力信号の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗になるように不図示のガンマ補正手段にて補正する。本発明の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗のガンマ曲線に補正されたグラフを図１１に示す。このとき、入力諧調は１０ｂｉｔ表記である。
【００６０】
次に、本発明における共通電極１０３の切り替え方法について説明する。
【００６１】
本発明の諧調は１０ｂｉｔ表記とする。図１４には固定の画像パターンが切り替わる様子を示す。
【００６２】
画素電極１０７の全画素表示領域において領域の左半分４０４の入力諧調がフレーム毎に９１と９３を交互に切り替わり、領域の右半分４０５の入力諧調がフレーム毎に９２３と９２５を切り替わる表示を１０分間続ける。従って、この１０分間の領域の左半分４０４の入力諧調の平均諧調が９２となり、領域の右半分４０５の入力諧調の平均諧調が９２４となるため、最適共通電位の時間変化などの挙動は上記平均諧調で説明する（図１４（ａ））。このとき、図５と図１１より、入力の平均諧調９２の印加電圧Ｖは１．４０Ｖで明るさ０．５％であり、入力の平均諧調９２４の印加電圧Ｖは３．０７Ｖで明るさ８０％である。
【００６３】
次に、領域の左半分４０４の入力諧調を０とし、領域の右半分４０５の入力諧調がフレーム毎に９７４と９７６を交互に切り替わる表示を１０分間続ける。従って、この１０分間の領域の右半分４０５の入力諧調の平均諧調が９７５となるため、最適共通電位の時間変化などの挙動は上記平均諧調で説明する（図１４（ｂ））。このとき、図５と図１１より、入力諧調０の印加電圧Ｖは０Ｖで明るさ０％であり、入力諧調９７５の印加電圧Ｖは３．２５Ｖで明るさ９０％である。
【００６４】
次に、領域の左半分４０４の入力諧調がフレーム毎に１２５と１２７を交互に切り替わり、領域の右半分４０５の入力諧調がフレーム毎に８６９と８７１を切り替わる表示を１０分間続ける。従って、この１０分間の領域の左半分４０４の入力諧調の平均諧調が１２６となり、領域の右半分４０５の入力諧調の平均諧調が８７０となるため、最適共通電位の時間変化などの挙動は上記平均諧調で説明する（図１４（ｃ））。このとき、図５と図１１より、入力諧調１２６の印加電圧Ｖは１．６７Ｖで明るさ１．０％であり、入力諧調８７０の印加電圧Ｖは２．９４Ｖで明るさ７０％である。
【００６５】
このとき、領域の左半分４０４の上記３０分間の入力諧調の平均値は７３（＝（９２＋０＋１２６）／３）のため、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、０．０７（＝７３／１０２３）であり、また、領域の右半分４０５の上記３０分間の入力諧調の平均値は９２３（＝（９２４＋９７５＋８７０）／３）のため、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、０．９０（＝９２３／１０２３）であり、入力諧調比の差分は０．８３（＝０．９０−０．０７）となり、０．３以上の諧調差が生じている。
【００６６】
更に、３０分後、画素電極１０７の全画素表示領域において領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示する（図１４（ｄ））。このとき、図５と図９より、入力諧調３６０の印加電圧Ｖは２．１６０Ｖで明るさ１０．０％であり、入力諧調３６２の印加電圧Ｖは２．１６５Ｖで明るさ１０．２％である。また、最大諧調は１０ｂｉｔ表記のため１０２３であり、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、入力諧調３６０では０．３５２（＝３６０／１０２３）であり、入力諧調３６２では０．３５４（＝３６２／１０２３）であるため、入力諧調比の差分は０．００２（＝０．３５４−０．３５２）となり、諧調差は０．０５未満である。
【００６７】
また、各画素における諧調データをフレーム毎に抽出しカウントする手段により、入力諧調が３分以内で切り替わるため固定パターンではない画像として判定されるケースとなる。
【００６８】
このときの、最適共通電位の時間変化を図１５に示す。左半分４０４の入力諧調を９２とし、かつ右半分４０５を入力諧調９２４とした最初の時間を０ｍｉｎとし、かつ、共通電極１０３の電位は印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとする。
【００６９】
このとき、領域左半分４０４の印加電圧１．４０Ｖの最適共通電位ＣＯＭ１．４０Ｖは図６より４２ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、０ｍｉｎから１０ｍｉｎの間に最適共通電位は最初の設定の基準０ｍＶから４２ｍＶに近づく。次に、１０ｍｉｎから２０ｍｉｎの間の左半分４０４の入力諧調は０であるため１０ｍｉｎ後から最適共通電位は０ｍＶに近づく挙動を示す。更に２０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間の左半分４０４の入力諧調は１２６であるため印加電圧１．６７Ｖの最適共通電位ＣＯＭ１．６７Ｖは図６より５０．１ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、最適共通電位は５０．１ｍＶに近づく挙動を示す。以上から、図１５のように０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間に最適共通電位は変動するが、３０ｍｉｎ後の最適共通電位は、この間の入力諧調の平均諧調７３の印加電圧１．５０Ｖの最適共通電位４５ｍＶ（図６よりＣＯＭ１．５０Ｖ）に接近することになる。
【００７０】
一方、領域右半分４０５の印加電圧３．０７Ｖの最適共通電位ＣＯＭ３．０７Ｖは図６より９２ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、０ｍｉｎから１０ｍｉｎの間に最適共通電位は最初の設定の基準０ｍＶから９２ｍＶに近づく。次に、１０ｍｉｎから２０ｍｉｎの間の右半分４０５の入力諧調は９７５であるため１０ｍｉｎ後から最適共通電位はＣＯＭ３．２５Ｖに近づく挙動を示す。更に２０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間の右半分４０５の入力諧調は８７０であるため印加電圧２．９４Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．９４Ｖは図６より８８．１ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）であるため、最適共通電位は８８．１ｍＶに近づく挙動を示す。以上から、図１５のように０ｍｉｎから３０ｍｉｎの間に最適共通電位は変動するが、３０ｍｉｎ後の最適共通電位は、この間の入力諧調の平均諧調９２３の印加電圧３．０Ｖの最適共通電位９０ｍＶ（図６よりＣＯＭ３．０Ｖ）に接近することになる。
【００７１】
更に、３０ｍｉｎ経過後、領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示する画像に切り替わった直後に、共通電位の電圧を切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値６７．５ｍＶ［＝（４５ｍＶ＋９０ｍＶ）／２］に切り替える。これにより、３０ｍｉｎ経過直後の領域左半分の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０６ＢＶと、領域右半分の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０７ＢＶは等しくなる。従って、領域左半分と領域右半分の液晶層１０５への印加電圧Ｖも等しくなり、切り替わり直後の左右の領域における輝度差が無くなり、焼きつきが見えなくなる。
【００７２】
またこのとき、各入力諧調における最適共通電位の時間変化を最適共通電位時間変化記憶部より記憶しておき、時間経過したときの最適共通電位を抽出して、時間平均的な共通電位に設定することも可能である。
【００７３】
また、共通電極１０３の電位を印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたとき、３０ｍｉｎ経過後の最適共通電位の時間変化は、領域の左半分４０４の入力諧調を３６０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を３６２として表示することにより、領域左半分４０４の印加電圧２．１６０Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．１６０Ｖは図６より６４．８ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）に接近する挙動を示し、領域右半分４０５の印加電圧２．１６５Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．１６５Ｖは図６より６５．０ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）に接近する挙動を示す。このとき、切り替わり後３ｍｉｎ以上になると左右の各領域における最適共通電位が接近するため、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの電圧に戻すと、左右の領域における印加電位Ｖの差が小さくなることで輝度差も軽微になり焼きつき（左右の輝度段差）が視認されない。このとき、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから±４０ｍＶの範囲に設定することで焼きつきは視認されないことになる。また、このように共通電位の設定値を戻す理由は、切り替わった画像の後、次々に表示される画像に応じて設定する共通電位が大きくなり続けないように防止する対策であり、焼きつきが視認されない範囲で実施する。
【００７４】
また、本発明は、３０ｍｉｎ経過後に切り替えた共通電位６７．５ｍＶに対して±４０ｍＶの範囲にあれば切り替え後の焼きつきは視認されないことになり、良好な画質を得ることができる。
【００７５】
また、上記の画像パターンが切り替わる前後での入力諧調比の諧調差を比較判定する画素は隣接しており、３００画素以内の範囲である。これにより、投影上で焼きつきが視認されやすい近隣の画素での対策あり、本発明での共通電位の切り替え設定は焼きつき防止に有効である。
【００７６】
また、本実施例は垂直配向モードの反射型液晶変調素子によらず、ＴＮモードやＯＣＢモード等の他のモードであっても良く、透過型液晶変調素子であっても良く、同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００７７】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００７８】
一般的なディスプレー装置は、テレビやＰＣなど入力側の入力諧調に対する明るさは、２．２乗になるようにガンマ補正されており、これによって良好な諧調性を表現できる。
【００７９】
本発明においては、図１より不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子駆動信号に変換する液晶変調素子ドライバー３０３からのドライブ信号を図中の実線を介して反射型液晶素子に入力する。つまり、外部ビデオ入力信号の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗になるように不図示のガンマ補正手段にて補正する。本発明の入力諧調に対する液晶変調素子の明るさが２．２乗のガンマ曲線に補正されたグラフを図１１に示す。このとき、入力諧調は１０ｂｉｔ表記である。
【００８０】
次に、本発明における共通電極１０３の切り替え方法について説明する。本発明の諧調は１０ｂｉｔ表記とする。図１６（ａ）、図１６（ｂ）には固定の画像パターンが切り替わる様子を示す。
【００８１】
画素電極１０７の全画素表示領域において領域の左半分４０４の入力諧調を０とし、領域の右半分４０５の入力諧調を１０２３として６分間表示し（図１６（ａ））、その直後に入力諧調３９０の全画素領域同一諧調の表示（図１６（ｂ））に切り替える。
【００８２】
図５と図１１より、入力諧調０の印加電圧Ｖは０Ｖで明るさ０％であり、入力諧調１０２３の印加電圧Ｖは３．７０Ｖで明るさ１００％である。また、最大諧調は１０ｂｉｔ表記のため１０２３であり、最大１０２３を基準としたときの入力諧調比は、入力諧調０では０．０（＝０／１０２３）であり、入力諧調１０２３では１．０（＝１０２３／１０２３）であるため、入力諧調比の差分は１．０（＝１．０−０．０）となり、０．３以上の諧調差が生じている。
【００８３】
このとき、入力諧調１０２３における最適共通電位の時間変化を図１７に示す。最初の時間０ｍｉｎにおいて、共通電極１０３の電位は印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとする。このとき、領域の右半分の入力諧調１０２３における最適共通電位の時間変化は時間経過によって正方向にシフトし１５ｍｉｎ程度で飽和する。飽和したときの最適共通電位は初期０ｍｉｎから１１１ｍＶ変化した特性となる。このときの最適共通電位の時間変化を不図示の最適共通電位時間変化記憶部に記憶しておく。更に、本発明では領域の左半分４０４の入力諧調０、領域の右半分４０５の入力諧調１０２３を６分間表示するため、６分後における入力諧調１０２３の最適共通電位は６８ｍＶであり、かつ入力諧調０の最適共通電位は０ｍＶである。その直後に表示が入力諧調３９０の全画素領域同一諧調表示に切り替わる。このときの最適共通電位の時間変化を図１８に示す。
【００８４】
６分経過後、入力諧調３９０の全画素領域同一諧調表示に切り替わった直後に、不図示の最適共通電位時間変化記憶部から読み出した切り替わり前（６分直前）の画像の最適共通電位の平均値３４ｍＶ［＝（０ｍＶ＋６８ｍＶ）／２］に切り替える。これにより、６ｍｉｎ経過直後の領域左半分４０４の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０８ＢＶと、領域右半分４０５の共通電極１０３の電位に対する最適共通電位の電位差４０９ＢＶは等しくなる。従って、領域左半分４０４と領域右半分４０５の液晶層１０５への印加電圧Ｖも等しくなり、切り替わり直後の左右の領域における輝度差が無くなり、焼きつきが見えなくなる。
【００８５】
また、固定パターンは３分間以上入力諧調を変えない時間がある場合と定義しており、本発明は６分間同じ入力諧調が入力されていることから固定パターンであると判定する。
【００８６】
また、共通電極１０３の電位を印加電圧Ｖが０Ｖの黒表示のときの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖとしたとき、６ｍｉｎ経過後の最適共通電位の時間変化は、入力諧調３９０の全画素領域同一諧調表示することにより、入力諧調３９０の印加電圧２．２Ｖの最適共通電位ＣＯＭ２．２Ｖは図６より６６ｍＶ（ＣＯＭ０Ｖ基準からの差異）に接近する挙動を示す。このとき、切り替わり後３ｍｉｎ以上になると左右の各領域における最適共通電位が接近するため、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの電圧に戻すと、左右の領域における印加電位Ｖの差が小さくなることで輝度差も軽微になり焼きつき（左右の輝度段差）が視認されない。このとき、共通電極１０３の電位を初期０ｍｉｎの最適共通電位ＣＯＭ０Ｖから±４０ｍＶの範囲に設定することで焼きつきは視認されないことになる。また、このように共通電位の設定値を戻す理由は、切り替わった画像の後、次々に表示される画像に応じて設定する共通電位が大きくなり続けないように防止する対策であり、焼きつきが視認されない範囲で実施する。
【００８７】
また、本発明は、０ｍｉｎ経過後全面３０３の印加電圧Ｖが２．２Ｖに切り替わった直後の共通電位の電圧は切り替わり前の画像（左半分が黒表示、右半分が白表示）の最適共通電位の平均値３４ｍＶに切り替えているが、平均値３４ｍＶに対して±４０ｍＶの範囲にあれば切り替え後の焼きつきは視認されないことになり、良好な画質を得ることができる。
【００８８】
また、上記の画像パターンが切り替わる前後での入力諧調比の諧調差を比較判定する画素は隣接しており、３００画素以内の範囲である。これにより、投影上で焼きつきが視認されやすい近隣の画素での対策あり、本発明での共通電位の切り替え設定は焼きつき防止に有効である。
【００８９】
また、本実施例は垂直配向モードの反射型液晶変調素子によらず、ＴＮモードやＯＣＢモード等の他のモードであっても良く、透過型液晶変調素子であっても良く、同様の効果が得られる。
【００９０】
本発明は、画像表示装置に関するものである。特に、画像パターンを液晶変調素子によって偏光状態による変調画像を生成し、偏光状態を選択する偏光選択手段により強度変調画像に変換して可視画像生成する表示装置に関するものであり、液晶プロジェクタ、液晶テレビの他、携帯電話、ノートパソコン、デジタルスチルカメラカーナビゲーション装置等の機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示装置として、上述した電気光学装置が適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１００  ガラス基板、１０１  液晶層、１０２  配向膜、１０３  反射画素電極、
１０４ａ  絶縁相間膜ａ、１０４ｂ  絶縁相間膜ｂ、１０５  吸収膜、
１０６  吸収膜と絶縁相関膜、１０７  電極配線層、１０８  液晶分子、
３０１  照明手段、３０４  投影光学系、３０５  ダイクロイックミラー、
３０７，３１０  偏光ビームスプリッタ、３１１  ブルークロスカラー偏光子、
３Ｒ  レッド用液晶変調素子、３Ｇ  グリーン用液晶変調素子、
３Ｂ  ブルー用液晶変調素子、
４０１，４０２，４０３，４０４，４０５  画像表示の領域
【図１】
2018013654.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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