(57)【要約】【課題】液晶表示装置のフリッカを低減して応答速度の速い液晶材料を用いることを可能にし、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の光利用効率の向上を図る。【解決手段】各サブフレーム期間で映像信号を全画素に書き込んだ後に、データ線１８にある一定以上の周波数を有する交番信号である補正電圧信号を入力することで、画素電極に書き込まれた映像信号の対向電極に対する極性の違いによる各画素ＴＦＴ１１のリーク電流の大きさを均一化させ、フリッカを大幅に低減する。【選択図】図１
2008268904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦横に配置されたデータ線とゲート線の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置された第１の基板と、前記第１の基板と液晶層を挟んで対向配置される第２の基板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、
１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２の基板には、前記第１の基板の各画素電極と液晶層を挟んで対向配置される対抗電極を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１の基板において、前記各画素には共通電極が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、映像信号の前記対向電極あるいは前記共通電極に対する極性毎に異なる前記補正電圧を印加する請求項２乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素電極と前記データ線との間に、絶縁膜で分離された導電層が配置され、
前記制御部は、前記導電層への電圧制御を行う請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記サブフレーム期間毎に前記導電層に印加される電圧波形を異ならせる請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、映像信号の前記対向電極あるいは前記共通電極に対する極性毎に異なる電圧を前記導電層に印加する請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記サブフレーム期間毎に異なる色の前記光源を点灯させ、前記光源の色に応じたカラー画像の表示制御を行う請求項１乃至７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記制御部による制御の下で前記表示パネルに２つの異なる方向に指向性の高い光を照射する照明装置を含む請求項１乃至８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記照明装置は、前記２つの異なる方向に照射した光の一方を第一の観察位置に前記画素を透過して照射し、もう一方の方向に照射した光を第二の観察位置に前記画素を透過して照射し、
前記制御部は、前記２つの異なる方向に照射される光を連続する２つのサブフレーム期間毎に交互に照射する指令を前記照明装置に出力することで、前記照射される光の方向に応じて、第一の観察位置用の画像、或いは第二の観察位置用の画像を表示する請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記照明装置は、前記２つの異なる方向に照射した光の一方を観察者の右目に、前記画素を透過して照射し、もう一方の方向に照射した光を、前記観察者の左目に前記画素を透過して照射し、
前記制御部は、前記２つの異なる方向に照射される光を連続する２つのサブフレーム期間毎に交互に照射する指令を前記照明装置に出力することで、前記照射される光の方向に応じて、右目用の画像、あるいは左目用の画像を表示する請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
縦横に配置されたデータ線とゲート線の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置された第１の基板と、前記第１の基板と液晶層を挟んで対向配置される第２の基板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、１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行う制御部とを有する液晶表示装置を駆動する方法であって、
前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加することを特徴とする駆動方法。
【請求項１３】
前記表示パネル内の画素電極とデータ線との間に配置された導電層に、シールド電圧波形を出力することを特徴とする請求項１２に記載の駆動方法。
【請求項１４】
前記シールド電圧波形を、サブフレーム毎に異ならせることを特徴とする請求項１３に記載の駆動方法。
【請求項１５】
前記シールド電圧波形を、前記映像信号の前記表示パネル内の対向電極あるいは共通電極に対する極性毎に、異ならせることを特徴とする請求項１３に記載の駆動方法。
【請求項１６】
外部からの映像信号を受け、1フレーム分のカラー画像を表示する期間を複数のサブフレーム期間に分割し、前記サブフレーム期間毎に異なる色の映像信号を表示パネルに出力する映像信号処理手段と、
前記サブフレーム期間において、前記映像信号処理手段から前記表示パネルへの出力が終了した後、前記サブフレーム期間に対応した色の光源を点灯させるバックライト制御信号をバックライトに出力する光源点灯制御手段と、
前記サブフレーム期間において、前記映像信号処理手段から前記表示パネルへの出力が終了した後、前記表示パネル内に配置されたデータ線に、前記映像信号とは異なる補正電圧を印加する補正電圧印加手段とを有することを特徴とする制御システム。
【請求項１７】
前記補正電圧印加手段は、前記映像信号処理手段が出力する前記映像信号の前記表示パネル内の対向電極あるいは共通電極に対する極性毎に、異なる波形を出力する請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１８】
前記表示パネル内の画素電極とデータ線との間に配置された導電層に、シールド電圧波形を出力するシールド電圧制御手段を有する請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１９】
前記シールド電圧制御手段は、サブフレーム毎に異なるシールド電圧波形を出力することを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
【請求項２０】
前記シールド電圧制御手段は、前記映像信号処理手段が出力する前記映像信号の前記表示パネル内の対向電極あるいは共通電極に対する極性毎に、異なるシールド電圧波形を出力する請求項１８に記載の制御システム。
【請求項２１】
前記光源点灯手段は、前記バックライトの光が照射する方向を制御し、前記映像信号処理手段は、前記バックライトの光が照射する方向に応じた映像信号を前記表示パネルに出力することを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置と、それを用いた携帯端末装置、プロジェクタ装置及び液晶表示装置の駆動方法とそのプログラムに関し、特にフィールドシーケンシャル方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置と、それを用いた携帯端末装置、プロジェクタ装置、この液晶表示装置の駆動方法及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配置したアクティブマトリクス方液晶表示装置は高画質の映像を表示可能なことから薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイ、プロジェクタ用ライトバルブなどに数多く用いられている。薄型テレビ、携帯端末装置に用いられる液晶表示装置は、通常、図３５に示すような構造を有している。この液晶表示装置は、カラー画像を表示させるために１画素を３つの副画素に分割し、それぞれに赤（Ｒ）９１、緑（Ｇ）９２、青（Ｂ）９３の色フィルタを設け、ゲートドライバ９４でゲート線９７を走査し、データドライバ９５でデータ線９８に映像信号を与えて画素を選択して対応する液晶を駆動してカラー表示を行っている。
【０００３】
一方、液晶プロジェクタに用いられるライトバルブは、図３４に示すように１画素がそれぞれ１つの構造を有している。このライトバルブを構成する液晶表示装置には色フィルタが設けられておらず、1画素が複数の副画素に分割されてもいない。これは一般的なプロジェクタでは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用の３つのライトバルブを光の三原色に対応して用いて、ゲートドライバ８４でゲート線８７を走査し、データドライバ８５でデータ線８８に映像信号を与えて各画素の液晶を駆動するためである。
【０００４】
このように、先に図３５で示したカラーフィルタを用いてカラー表示を行う液晶表示装置では、1つの画素を３つの副画素に分割する必要があるため、液晶表示装置の解像度を増やした場合、それぞれの副画素の面積が小さくなり結果として開口率が小さくなって光のロスが生じてしまうという問題がある。また、図３４に示した３板式液晶プロジェクタでは、３つのライトバルブが必要となるためコストが高くなるという問題と、装置を小型化できないという問題がある。
【０００５】
これら問題を解決する手段の一つとして、特許文献１に記載されているようなフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置がある。フィードシーケンシャル方式とは、液晶表示装置が１画面分の映像を表示させる時間を３つに分割し、それぞれに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応した映像を表示させ、その映像に同期して液晶表示装置に照射される光の色を切替えることでカラー表示を行う方式である。このように、液晶表示装置の各画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の副画素に分割することをせず、光源の色を切替えることでカラー表示を行うフィードシーケンシャル方式は、カラーフィルタを用いないことと、画素の開口率を大きく設定できることから、光利用効率の高い液晶表示装置を実現することができる。
【０００６】
図３３は、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の構成の一例を示したものである。この液晶表示装置は、表示装置本体１０３に照射される光の色を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ切替えることができるバックライト（ＢＬ）１０４と、表示装置本体１０３と、表示装置本体１０３とバックライト１０４を制御する制御回路１０２と信号源１０１とから構成されている。図３６は、このシステムに用いられる表示装置本体の構成の一例を示している。表示装置本体は、縦横に配置されたデータ線１１８と、ゲート線１１７の各交点に画素ＴＦＴ、画素容量、蓄積容量からなる画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスと、画素マトリクスの周辺に設けられたデータ線１１８を駆動するデータドライバ回路１１５と、ゲート線１１７を駆動するゲートドライバ回路１１４とから構成されている。
【０００７】
次に、このフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の動作を図３７のタイミングチャートを用いて説明する。液晶表示装置に1画面分の映像を表示するフレーム期間Ｔｆを３つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒ、Ｔｓｆ＿ｇ、Ｔｓｆ＿ｂに分割している。サブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒでは液晶表示装置の各画素に赤（Ｒ）の映像を表示させる動作を行う。まずゲート線Ｇ１をハイレベルにする。これと同期してデータ線Ｄ１〜Ｄ１０に映像信号を書き込むことで、ゲート線Ｇ１に接続された画素行の各画素に映像信号が書き込まれる。この動作を全てのゲート線Ｇ１〜Ｇ８に対して行うことで全ての画素に赤（Ｒ）の映像信号が書き込まれる。
【０００８】
全ての画素に赤（Ｒ）の映像信号が書き込まれた後、あるウエイト期間を設け、その後赤（Ｒ）の光源を点灯させる。これによって、液晶表示装置はカラー映像の中の赤（Ｒ）の映像を表示することになる。ここで、ＬＥＤ＿ＲはＲの光源を点灯させる制御信号を示したものである。同様にＴｓｆ＿ｇでは緑（Ｇ）の映像を、Ｔｓｆ＿ｂでは青（Ｂ）の映像を表示する。これによって、観察者はこれら映像を時間的に混色させ、カラー映像として認識することができる。
【０００９】
しかしながら、このフィールドシーケンシャル方式では液晶の応答速度が極めて速くないと、画面内での輝度むらや輝度の低下が発生するという問題がある。この問題発生の理由について説明する。
【００１０】
図３７のＴ１とＴ８とは、それぞれ、ゲート線Ｇ１に接続された画素の透過率変化と、ゲート線Ｇ８に接続される画素の透過率変化を示している。ここでウエイト期間が短く、Ｔ８の透過率変化が続いている状態で光源を点灯させると、画面全体に同じ輝度を表示させようとした場合でも、画面面内に輝度差が生じてしまうことになる。またウエイト期間を長く設定すると、光源の点灯時間が短くなり、結果として暗い表示となってしまう。そのためフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、サブフレーム期間内で十分応答できる、液晶の応答速度が数ｍｓ以下という極めて高速に動作する液晶材料を用いる必要がある。
【００１１】
このような問題点を解決する手段として、液晶表示装置に１画面分の映像信号を書き込む期間、対向電極に液晶に大きな電界がかかるような電圧を印加しておき、書き込み終了後に対向電極の電圧を変化させることで、液晶表示装置の全ての画素の液晶を同時に映像信号に応じた状態に変化させることで、画面内の輝度差をなくす方法がＭａｃｋｎｉｇｈｔにより提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】ＵＳＰ５，９２０，２９８公報    Ｆｉｇ．８Ｂ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１で提案されている駆動方法を用いた場合でも、液晶表示装置の表示画質を劣化させるような問題がある。それは、フリッカ（画面のちらつき）が発生しやすいという問題である。フリッカは、画素に保持された映像信号電圧の変動量にフレーム単位で差が生ずることによって発生する。この電圧変動は主に画素ＴＦＴのリーク電流によって生じており、ＴＦＴのリーク電流は画素ＴＦＴのソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧で変化する。ここで画素ＴＦＴのデータ線に接続されている端子をソース、画素電極に接続されている端子をドレインとすると、実験によってソース−ドレイン間電圧が大きく、ソース−ゲート間電圧が小さいときに最もリーク電流が大きくなることが確かめられた。
【００１３】
特許文献１で提案された方法では、サブフレーム単位で液晶表示装置の全画素に書き込まれる映像信号の対向電極に対する極性を等しくせねばならない。そのため、対向電極に対して正極性の映像信号を書き込んだ場合と、負極性の映像信号を書き込んだ場合とで、ＴＦＴのリーク特性によりリーク電流の大きさが変わり、結果として画素に保持された電圧の変動量にも差が生じる。これがフリッカ発生の原因になる。
【００１４】
このような問題に対して、液晶表示装置の１画素行に映像信号を書き込む１水平期間ごとに、データ線に映像信号と相関のない電圧を書き込むプリチャージ動作が提案されている。しかし、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、プリチャージ動作を行うと映像信号の書き込みに要する時間が増え、輝度低下を起こすという問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、応答速度の速い液晶分子を用いた液晶表示装置のフリッカを低減して、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の画質を改善し、液晶表示装置の光利用効率を大幅に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、縦横に配置されたデータ線とゲート線の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置された第１の基板と、前記第１の基板と液晶層を挟んで対向配置される第２の基板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、１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明をハードウエアの液晶表示装置として構築したが、これに限られるものではない。本発明をソフトウエアとしての制御プログラム或いは駆動方法として構築してもよいものである。
【００１８】
本発明を制御プログラムとして構築した場合、本発明に係る制御プログラムは、縦横に配置されたデータ線とゲート線の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスと、前記画素マトリクスと液晶層を挟んで対向配置される対向電極とを含む表示パネルを駆動制御する制御プログラムであって、
コンピュータに、
１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行う機能と、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加する機能とを実行させる構成として構築する。
【００１９】
本発明を駆動方法として構築した場合、本発明に係る駆動方法は、縦横に配置されたデータ線とゲート線の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスと、前記画素マトリクスと液晶層を挟んで対向配置される対向電極とを含む表示パネルを駆動制御する駆動方法であって、
１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行い、さらに、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加する構成として構築する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、応答速度の速い液晶分子を用いた液晶表示装置のフリッカを低減して、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の画質を改善し、液晶表示装置の光利用効率を大幅に向上させることができる。さらにそのような液晶表示装置の駆動方法及び駆動制御プログラムを提供することができる。また、そのような液晶表示装置を用いて小型、低コストの携帯端末装置、プロジェクタ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
本発明の実施形態に係る液晶表示装置は図１〜図３２に示すように、基本的な構成として、縦横に配置されたデータ線（Ｄ１〜Ｄ１０，１８）とゲート線（Ｇ１〜Ｇ８，１８）の交点近傍に、少なくともスイッチング素子（画素ＴＦＴ１１）と画素電極４４とを有する画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスと、前記画素マトリクスと液晶層を挟んで対向配置される対向電極４１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２４と、１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行う制御部２２とを有し、前記制御部２２は、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の実施形態においては、１画面分の映像信号を表示するフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して前記表示パネルでの表示を行い、さらに、前記サブフレーム期間を、前記画素マトリクスに映像信号を書き込む期間と、前記光源を点灯させる表示期間とに分割し、前記表示期間において前記データ線に映像信号とは異なる補正電圧を印加する。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、応答速度の速い液晶分子を用いた液晶表示装置のフリッカを低減して、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の画質を改善し、液晶表示装置の光利用効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を具体例を用いて更に詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の液晶表示装置の第１の実施形態に用いられる表示装置本体のＴＦＴ基板の構成を示す回路図である。
【００２６】
本第１の実施形態の表示装置本体（表示パネル）は、縦横に配置されたデータ線Ｄ1〜Ｄ１０と、ゲート線Ｇ１〜Ｇ８の各交点に少なくとも画素ＴＦＴ（スイッチング素子）１１、液晶容量（Ｃｌｃ）１２で構成される画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスと、その周辺に配置されたデータ線Ｄ1〜Ｄ１０を駆動するデータドライバ回路１５、ゲート線Ｇ１〜Ｇ８を駆動するゲートドライバ回路１４とで構成されるＴＦＴ基板と、各画素に共通の対向電極（共通電極）が配置され、ＴＦＴ基板と対向配置される対向基板との間に液晶を充填した構成である。ここでＴＦＴ基板と対向基板の表面には各々液晶分子を配向させる配向膜が配置されている。
【００２７】
この例ではデータ線を１０本、ゲート線を８本で示しているが、これら値に限定されるものではない。また画素には蓄積容量（Ｃｓｔ）１３を設けてもよく、データドライバ回路１５およびゲートドライバ回路１４は、ＴＦＴ基板上にＴＦＴで構成しても、ＴＦＴ基板上にドライバＩＣを実装した構成でも、ケーブル等により接続されたＴＦＴ基板外の回路を用いてもよい。
【００２８】
次に、図２のタイミングチャートを用い、本第１の実施の形態の動作について説明する。Ｔｆは1画面分のカラー画像を表示するフレーム期間であり、本第１の実施の形態では、フレーム期間は少なくとも３つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒ、Ｔｓｆ＿ｇ、Ｔｓｆ＿ｂに分割される。
【００２９】
各サブフレーム期間での動作について説明する。
サブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒにおいて、ゲートドライバ回路１４は、ゲート線Ｇ１〜Ｇ８に、順次画素ＴＦＴ１１がＯＮ状態となるパルスを出力する。データドライバ回路１５はゲートドライバ回路１４の出力に同期して赤（Ｒ）の映像信号をデータ線Ｄ１〜Ｄ１０に出力する。
この動作により、ゲート線Ｇ１〜Ｇ８に沿った画素行毎に映像信号が順次書き込まれていく。Ｇ８に接続された最後の画素行に映像信号が書き込まれてから、ある一定の時間後の制御信号ＬＥＤ＿Ｒがハイレベルとなる期間に、赤（Ｒ）の光源を点灯させ、これにより赤（Ｒ）の画像が表示される。
映像信号が書き込まれている期間には、対向電極に液晶に大きな電界がかかる電圧ＶＣＯＭを印加すると共に、映像信号のＶＣＯＭに対する極性をサブフレーム単位で変化させてＡＣ駆動を行う。すなわち、図２に示すように、対向電極電圧ＶＣＯＭが正極性のときは映像信号となるデータ線信号Ｄ１〜Ｄ１０を負極性に、対向電極電圧ＶＣＯＭが負極性のときは映像信号となるデータ線信号Ｄ１〜Ｄ１０を正極性にする。
なお、図２でのデータ線信号や対向電極電圧での点線は、各信号の極性を明らかにするために示した基準電圧レベルであり、これは以下に示す各タイミングチャートについても同様である。
また、サブフレーム期間中で映像信号を書き込んでいる期間を書き込み期間、書き込みが終了してから次のサブフレームまでの期間を表示期間とすると、この表示期間中にデータ線にある振幅を有する交番信号である補正信号を入力するようにする。この表示期間中は対向電極の電圧ＶＣＯＭは一定の値とする。
図２においては、補正信号を矩形波信号であらわしているが、正弦波、三角波、台形状の波形でも差し支えない。ただし、その周波数はその液晶表示装置に用いられている液晶材料の応答速度の逆数で示される周波数と同等か、それよりも高いことを必要としている。ここでいう液晶材料の応答速度とは、液晶表示装置の透過率が１０％から９０％まで変化する時間と、９０％から１０％まで変化する時間との合計のことを指す。
【００３０】
サブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｇにおいては、期間Ｔｓｆ＿ｒと同様にゲートドライバ回路１４によってゲート線Ｇ１〜Ｇ８が順次駆動され、それに同期してデータドライバ回路１５がデータ線Ｄ１〜Ｄ１０に緑（Ｇ）の映像を出力することで、緑（Ｇ）の画像が全ての画素に書き込まれ、制御信号ＬＥＤ＿Ｇがハイレベルの期間に緑（Ｇ）の光源を点灯させることで、緑（Ｇ）の画像が表示される。
同様にサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｂでは青（Ｂ）の画像が表示される。
これら一連の動作により、この液晶表示装置の観察者は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像を時間的混色作用によりカラー画像として認識することができる。
各サブフレーム期間に各画素に与える前記映像信号の前記共通電極に対する極性は、サブフレーム期間ごとに変化すると共に１つのサブフレーム期間中では同一である。
図２の例では、表示期間中の対向電極の電位ＶＣＯＭを一定にして映像信号のＶＣＯＭに対する極性をサブフレーム単位で変化させてＡＣ駆動を行う例を示したが、図３に示すように表示期間中のＶＣＯＭの電位をサブフレーム単位で変化させるＡＣ駆動方法を用いることもできる。なお、図３では、データ線信号の極性が基準電圧とそれより正の範囲にある場合を示している。
【００３１】
フリッカは、画素に保持された映像信号電圧の変動量に、フレーム単位で差が生じることによって発生する。この電圧変動は主に画素ＴＦＴのリーク電流によって生じており、ＴＦＴのリーク電流は画素ＴＦＴのソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧で変化する。
本実施形態では、表示期間において、データ線にある一定以上の周波数を有する交番信号である補正信号を入力するようにしている。一方、画素ＴＦＴのソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧は、画素電圧、データ線の電圧、ゲート電圧の関数である。つまり、データ線に上述の補正信号を入力することで、表示期間において画素ＴＦＴのソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧を映像信号に無関係に任意に設定することが可能になるのである。そのため、補正信号の電圧を調整することで、画素ＴＦＴのソース−ドレイン間電圧、ソースゲート間電圧を、画素ＴＦＴのリーク電流が均一化する電位に設定することが可能となり、フリッカを大幅に低減することができるようになる。また、補正信号をある一定以上の周波数を有する交番信号としている理由は以下の通りである。データ線と画素電極との間には、寄生容量が存在する。この寄生容量を介して、補正信号を入力したタイミングで画素電極の電圧が僅かに変動する可能性がある。ここでもし、補正電圧の周波数が液晶の応答時間の逆数で規定される周波数よりも小さい場合、この電圧変動により液晶分子が応答してしまい、画素ＴＦＴのリーク電流によるフリッカを無くしても、フリッカを低減できなくなる可能性が出てくる。しかしながら、本発明のように、補正信号を液晶分子が応答するよりも早い周波数とすることで、補正信号の電圧変化に伴う画素電極の電圧変動のスピードに液晶分子が追随できなくなり、フリッカが生じることが無くなる。上記の理由により本発明では応答速度の速い液晶材料を用いた場合でも、液晶表示装置のフリッカを大幅に低減することが可能となる。
この駆動方法における補正電圧の振幅は、液晶表示装置のフリッカを観測しながら振幅を可変させることで最適値を見出すことができる。
【００３２】
図４に本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置のブロック図を示す。
本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を用いてカラー表示を行うには、表示装置本体２３を駆動する制御回路２２、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源を独立に点灯制御可能なバックライト２４、および映像信号３１を発生させる信号源２１が必要となる。
制御回路２２は、信号源２１からの映像信号３１および同期信号３２を用いて表示装置本体２３を駆動するために必要となる映像信号３３及び制御信号３４を生成する映像信号入力手段２２１、表示装置本体２３の表示期間にデータ線に補正電圧信号３５を印加する補正電圧印加手段２２２、および、表示装置本体２３の動作に同期してバックライト２４を制御するＢＬ制御信号３５を出力する光源点灯制御手段２２３を備えている。
バックライト２４は、制御回路２２の光源点灯制御手段２２３からのＢＬ制御信号３６により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源を独立に点灯できる機能を有しており、そのような光源の一例としてＬＥＤを用いることが可能である。
また、図示していないが制御回路２２、表示装置本体２３、バックライト２４に電圧を供給する電源も必要となる。
【００３３】
図５のフローチャートに沿って、本発明の第１の実施の形態を駆動する液晶表示装置の制御回路２２の動作について説明する。
液晶表示装置の動作が開始されると、ステップＳ１０１で制御回路２２は、信号源２１からの映像信号３１および同期信号３２を入力する。そうしてステップＳ１０２で、サブフレーム工程の１つに入り、この入力信号に応じたカラー表示を行う各色の内の１色に対応する映像信号を作成する。
このようにして作成した入力信号に応じた各色の内の１色に対応する映像信号３３を、ステップＳ１０３で映像信号入力手段２２１を用いてデータ線を介して画素に書き込む（書き込み工程）。この書き込みが終了した後、ステップＳ１０４で所定の待ち時間を取り、ステップＳ１０５で光源点灯制御手段２２３を用いて対応する色の光源を点灯させる（表示工程）。
このステップＳ１０５の表示工程の動作と併行して、ステップＳ１０６で補正電圧印加手段２２２がデータ線を介して画素に映像信号とは異なる補正電圧信号を印加する（補正電圧印加工程）。このステップＳ１０２からステップＳ１０６までの一連の動作は１サブフレーム工程に当たる。
このサブフレーム工程が終了すると、ステップＳ１０７で全色についてサブフレーム工程が終了したかどうかを判定し、全色について終了していない場合は、ステップＳ１０２に戻って次の色のサブフレーム工程を実行する。目標とする全色についてサブフレーム工程が終了すると、ステップＳ１０１に戻って次の入力信号を入力する。
ここで示したステップＳ１０１からステップＳ１０７までの一連の動作は１フレーム工程に当たる。この１フレーム工程によって１フレーム分のカラー画像が表示される。
そうして、このフレーム工程を繰り返して映像を表示する。
【００３４】
［本発明の第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
液晶表示装置の構成は図１で示したものと同じである。
この駆動方法が、図２に示した駆動方法と異なる点は、対向電極電位ＶＣＯＭの変化のさせ方である。
図２に示した第１の実施形態の方法では、映像信号を液晶表示装置に書き込んでいる期間に、液晶に大きな電界がかかる電圧を対向電極に印加するようにしていたが、図６に示す第２の実施形態の駆動方法では、映像信号の書き込みが終了した後、光源を点灯するまでの短い間に、対向電極に液晶に大きな電界がかかるような電圧を印加している。書き込みが終了した後の表示期間でデータ線にある一定以上の周波数を有する補正信号を印加する点は、図２で示した駆動方法と同じである。
この第２の実施形態の駆動方法では、液晶表示装置の各画素に映像信号が書き込まれる時間の違いによる面内の輝度むらを、映像信号が全画素に書き込まれた後に対向電極の電位を、表示状態において液晶に印加される最大電圧よりも大きな電界が液晶にかかるような電圧にすることで、全ての画素の液晶分子の応答時間をそろえることによって解消している。
【００３５】
この第２の実施形態の駆動方法では、次のような効果が得られる。
第１の実施形態の図２に示した駆動方法では、液晶表示装置に映像信号を書き込んでいる際に、対向電極に表示状態と異なる電圧を印加している。そのため、映像信号の書き込み時に画素に書き込まれた電圧と表示状態での画素の電圧との間で違いが生じる。これは、対向電極の電位が変化することで、画素電極と蓄積容量電極、及びその他の寄生容量との間で電荷の再配分が起こり、画素電圧が変動するためである。
ここで問題となるのは、寄生容量や蓄積容量がＴＦＴ基板の製作プロセスの過程である程度のばらつきを生じていて、それが液晶表示装置の内面でばらつくと表示むらを発生させるからである。
図４に示した方法では、映像信号書き込み時と表示時とで対向電極の電位が同じであるため、容量にばらつきが発生していても表示むらを発生させることはない。しかし、この方法では映像信号の書き込み後に対向電極の電圧を変化させる期間を設けなければならないため、ＢＬの光源を点灯できる期間が短くなり、その分、輝度の低下が生まれるという欠点も有している。
この駆動方法における補正電圧の振幅は、液晶表示装置のフリッカを観測しながら振幅を可変させることで最適値を見出すことができる。
【００３６】
［本発明の第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
表示装置本体の構成は図１で示したものと同じである。
この第３の実施形態の駆動方法が、図２に示した第１の実施の形態の駆動方法と異なる点は、対向電極電位ＶＣＯＭをまったく変化させないことである。図２に示した第１の実施の形態の駆動方法では、映像信号を液晶表示装置に書き込んでいる期間に、液晶に大きな電界がかかる電圧を対向電極に印加させていたが、図７に示す第３の実施形態の駆動方法では、対向電極電位ＶＣＯＭを映像信号を書き込む期間、表示期間共にまったく変化させない。書き込みが終了した後の表示期間でデータ線にある一定以上の周波数を有する補正信号を印加する点は、図２で示した駆動方法と同じである。
この第３の実施形態の駆動方法では、次のような効果が得られる。図２に示した第１の実施の形態の駆動方法では、液晶表示装置に映像信号を書き込んでいる際に、対向電極に表示状態と異なる電圧を印加している。そのため、映像信号の書き込み時に画素に書き込まれた電圧と表示状態での画素の電圧との間で違いが生じる。これは、対向電極の電位が変化することで、画素電極と蓄積容量電極、及びその他の寄生容量との間で電荷の再配分が起こり、画素電圧が変動するためである。
ここで問題となるのは、寄生容量や蓄積容量がＴＦＴ基板の製作プロセスの過程である程度のばらつきを生じていて、それが液晶表示装置の内面でばらつくと表示むらを発生させることである。
図７に示した第３の実施形態の駆動方法では、映像信号書き込み時と表示時とで対向電極の電位が同じであるため、容量にばらつきが発生していても表示むらを発生させることはない。しかし、この駆動方法では、液晶表示装置の各画素に映像信号が書き込まれる時間の違いによる面内の輝度むらが生じないほど応答速度の速い液晶材料を用いる必要がある。その応答速度は、少なくとも１ｍｓ以下であることが求められる。
この駆動方法における補正電圧の振幅は、液晶表示装置のフリッカを観測しながら振幅を可変させることで最適値を見出すことができる。
【００３７】
［本発明の第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
液晶表示装置の構成は図１で示したものと同じである。
この第４の実施形態の駆動方法が、図２に示した第１の実施の形態の駆動方法と異なる点は、液晶表示装置の全画素に対して映像信号の書き込みが終了した後の表示期間において、データ線に印加する補正信号の中心電圧を映像信号の対向電極に対する極性に応じて変化させている点である。すなわち、図８に示すようにデータ線信号が正極性のときは補正信号の中心電圧を負側に、データ線信号が負極性のときは補正信号の中心電圧（オフセット）を正側に振っている。
【００３８】
この第４の実施形態の駆動方法によると、次のような効果が得られる。
第１の実施形態の図２に示した駆動方法では、映像信号の対向電極に対する極性にかかわらずデータ線に同じ補正信号を印加していた。しかしこの方法では、映像信号の対向電極に対する極性の違いによって画素電圧変動の差を完全に補正できない場合がある。すでに説明したとおり、画素電圧の変動は画素ＴＦＴのリーク電流の大きさがソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧に依存するために生じる。この依存性が大きいと、図２に示した第１の実施形態の駆動方法では画素電圧変動の差を均一化することはできない。そのためフリッカを充分に低減できなくなる。
本第４の実施形態では、補正信号を映像信号の対向電極に対する極性に応じて変化させているため、画素電圧の差をより均一化することが可能になり、フリッカを充分に低減させることができる。補正電圧の変化の方法としては、振幅を変える方法、振幅の中心値であるオフセットを変える方法、周波数を変える方法などがある。
【００３９】
［本発明の第５の実施形態］
図９は、本発明の第５の実施形態である表示装置本体の一画素のレイアウトを示したものであり、図１０は図７中のＡ−Ａ´で示した部分の断面構造を示したものである。
本発明の液晶表示装置では、データ線１８と画素電極４４との間に、絶縁膜で分離された導電膜からなるシールド電極４５が設けられている。すなわち、シールド電極４５は、データ線１８と画素電極４４とに対して電気的に絶縁されている。このシールド電極４５は、Ａｌ、Ｃｒなどの金属、有機導電膜、透明電極など導電性を有する膜であれば良い。図１０では、ＴＦＴ基板４６と、各画素に共通の対向電極（共通電極）４１が設けられた対向基板４０とが対向配置され、その間に液晶４３を充填した構成である。ここでＴＦＴ基板４６と対向基板４０の表面には各々液晶分子を配向させる配向膜４２が配置されている。
また、図示していないが、導電膜は他の導電層に電気的に接続され、外部から電圧を印加できる構成になっている。
図１１は、本第５の実施形態の液晶表示装置の駆動方法を示したタイミングチャートである。図中、記号ＶＳＨＤで示された電圧波形は、上記シールド電極に印加させる電圧を示したもので、この例では一定の定電圧が印加されている。その他の信号の駆動方法は図２に示した第１の実施形態のそれと同じである。
【００４０】
本第５の実施形態では次のような効果が得られる。
フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、液晶の応答速度が速いほど光の利用効率が向上して輝度が上がる。そのため、他の方式の液晶表示装置に比べて応答速度の速い液晶材料が用いられる。
一方、液晶表示装置の全画素に対向電極に対する極性が等しい電圧を印加する駆動方法では、画素ＴＦＴのリーク電流に起因するフリッカの発生が大きな問題になることはすでに述べたとおりで、それに対する対策についても上述した。しかしながら、液晶材料の応答速度が極めて速くなると、次のような問題が新たに生まれる。それは、データ線と画素電極との容量結合による画素電圧の微小な電位変動にも液晶が応答してしまい、フリッカの原因になるという問題である。
このメカニズムによるフリッカは、映像信号の書き込み周波数、補正信号の周波数を充分高めることで対処することができるが、実際には、周波数を高め速度を速めると、映像信号の書き込みが不十分になったり、周波数の高い映像信号、補正信号を生成するために消費電力が増大するといった問題が生じる。
本第５の実施形態では、データ線と画素電極との間にシールド電極を配置することで、データ線と画素電極との間の結合容量を小さくして、画素電圧の変動を大幅に低減させることが可能になり、フリッカを大幅に低減させることができる。
図９に示した例では、シールド電極４５をデータ線１８と画素電極４４との間に配置したが、ゲート線１７と画素電極４４との間に配置しても良い。この場合、ゲート線１７の電位変動による画素電圧の変動も低減することができる。
また、このようなシールド電極を配置した構成の液晶表示装置と、上述した第１乃至第４の実施形態のいずれかの駆動方法と組み合わせても良い。
【００４１】
［本発明の第６の実施形態］
図１２は、本発明の第６の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
液晶表示装置の構成には、図７で示したデータ線と画素電極の間にシールド電極を配置した第５の実施形態と同じものを用いる。
図１２に示した第６の実施形態の駆動方法が、図１１に示した第５の実施形態の駆動方法と異なる点は、シールド電極に印加する電圧をサブフレームごとに変化させていることである。シールド電圧の印加方法以外は、第１乃至第４の実施形態で示した駆動方法のいずれかと同じであっても良い。
本第６の実施形態によると、次のような効果が得られる。
シールド電極と画素電極とは容量結合を持つ。そのため、シールド電極の電位を変動させると、画素電極の電位を変動させることが可能になる。したがって、データ線に印加する補正信号や、データ線と画素電極との間にシールド電極を配置しただけでは解消できないフリッカが生じた場合でも、サブフレーム単位でシールド電極の電位を変化させることで画素電位の変動量を制御し、フリッカを低減することが可能になる。
このシールド電位の最適値は、液晶表示装置のフリッカを観測しながら電位を可変して見出すことが可能になる。
【００４２】
［本発明の第７の実施形態］
図１３は、本発明の第７の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
液晶表示装置の構成には、図９で示したデータ線と画素電極の間にシールド電極を配置した第５の実施形態と同じものを用いる。
図１３に示した第７の実施形態の駆動方法が、図１２に示した第６の実施形態の駆動方法と異なる点は、シールド電極に印加する電圧をサブフレームごとに変化させ、さらに、液晶表示装置に映像信号を書き込んでいる期間とそれ以外の期間とで、シールド電極に印加する電圧を変化させていることである。
シールド電圧の印加方法以外は、第１乃至第４の実施形態で示した駆動方法のいずれかと同じであっても良い。
本第７の実施形態によると、次のような効果が得られる。
シールド電極と画素電極とは容量結合を持つ。そのため、シールド電極の電位を変動させると、画素電極の電位を変動させることが可能になる。したがって、データ線に印加する補正信号や、データ線と画素電極との間にシールド電極を配置しただけでは解消できないフリッカが生じた場合でも、サブフレーム単位及び書込み期間と表示期間とでシールド電極の電位を変化させることで画素電位の変動量をより詳細に制御することができ、結果としてフリッカを低減することが可能になる。
このシールド電位の最適値は、液晶表示装置のフリッカを観測しながら電位を可変して見出すことが可能になる。
【００４３】
［本発明の第８の実施形態］
図１４は、本発明の液晶表示装置の第８の実施形態の駆動方法を示したタイミングチャートである。
この駆動方法では１フレーム期間Ｔｆを４つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒ、Ｔｓｆ＿ｇ１、Ｔｓｆ＿ｂ、Ｔｓｆ＿ｇ２に分割している。各フレーム期間での動作は図２に示した第１の実施形態の動作とほぼ同様である。Ｔｓｆ＿ｒ、Ｔｓｆ＿ｂはそれぞれ赤（Ｒ）の画像と青（Ｂ）の画像を表示させ、Ｔｓｆ＿ｇ１とＴｓｆ＿ｇ２は共に緑（Ｇ）の画像を表示する。
【００４４】
この駆動方法ではＧの画像を２回表示させるため、画面を明るく出来るというメリットがある。液晶表示装置に適正な白を表示させる場合に必要となるＲ、Ｇ、Ｂの輝度の内Ｇが最も大きく、次にＲ、Ｂという順序となるため、バックライトのＧの光源の輝度を高くする必要がある。
一方、光源にＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤに流す電流を大きくしていくと発光効率が低下するという問題がある。そのためＧのＬＥＤの数を他の色よりも多くするか、ＧのＬＥＤをＲ、Ｂに比べて大きな電流で駆動する必要があった。しかしながら、１フレームにＧを２回表示させると、１回当りに必要となる輝度を小さくすることができ、電流も小さくすることが出来る。その結果、発光効率を低下させずに動作させることが可能になるため、同じ電力でバックライトを駆動しても明るい画像を得ることができる。
同様の理由で、１フレームを５つのサブフレームに分割してＧ、Ｒを２回表示させる駆動方法でも画面をより明るくすることが可能になる。
また、この駆動方法では、図７に示した第５の実施形態のデータ線と画素電極の間にシールド電極を配置した液晶表示装置の構成を用いることができ、各サブフレーム期間での駆動方法は他の実施形態の駆動方法のいずれであっても差し支えない。
【００４５】
［本発明の第９の実施形態］
図１５は、上述した本発明の液晶表示装置の各実施の形態を用いた液晶プロジェクタの構成例を示したものである。
この液晶プロジェクタは、光源用ランプ５１、色分離ミラー５２、複数のミラー５３、２つのカラーホイール５４、５５、Ｇ用液晶表示装置５６、Ｒ、Ｂ用液晶表示装置５７、合成プリズム５８、投射レンズ５９で構成される。
色分離ミラー５２は、緑の波長域の光のみを透過し、それ以外の波長域の光を反射する機能を有するものであるが、必ずしも１枚のミラーで構成される必要は無く、複数の色分離ミラーとミラー、あるいは色フィルターとミラーで構成しても良い。
【００４６】
ここで用いるカラーホイール５４、５５は、図１６、１７に示すように、赤の波長域の光を透過するＲフィルタ６２、青の波長域の光を透過するＢフィルタ６３と光を遮光する遮光フィルタ６１がドーナッツ状の円盤に配置されたＲ、Ｂ用カラーホイール５５と、緑の波長域の光を透過するＧフィルタ６４と、光を遮光する遮光フィルタ６１がそれぞれ２ずつドーナッツ状の円盤に配置されたＧ用カラーホイール５４である。
Ｇ用カラーホイール５４のＧフィルタ６４は、緑以外の波長域の光を透過するものを用いても良い。
合成プリズム５８は、複数のプリズムを組み合わせた構造で、２面から入射された光を合成し別の面から出力する機能を有している。この合成プリズム５８の代わりに同等の機能を有する光学系を用いても良い。
【００４７】
Ｇ用液晶表示装置５６及びＲ、Ｂ用液晶表示装置５７の構成は、図１に示した本発明の第１の実施形態の液晶表示装置と同じであり、第１乃至第６の実施形態のいずれの構造及び駆動方法を採っても良い。
【００４８】
次に、この第９の実施形態の動作について説明する。
光源用ランプ５１から出射された白色光が、色分離ミラー５２により緑の領域の光と、それ以外の波長域の光に分離される。緑の領域のＧ光は、Ｇ用カラーホイール５４及び途中ミラー５３等を介してＧ用液晶表示装置５６に照射され、その透過光が合成プリズム５８に入射される。
緑の領域以外の光は、途中ミラー５３等を介してＲ、Ｂ用カラーホイール５５に入射され、その透過光がＲ、Ｂ用液晶表示装置５７に照射される。Ｒ、Ｂ用液晶表示装置５７の透過光は合成プリズム５８に入射され、Ｇ用液晶表示装置５６の透過光と合成されて、投射レンズ５９を通してスクリーンに拡大投射される。
【００４９】
図１８及び図１９は、それぞれＲ、Ｂ用液晶表示装置５７のタイミングチャートと、Ｇ用液晶表示装置５６のタイミングチャートを示している。
まず、Ｒ、Ｂ用液晶表示装置５７の動作について図１８に沿って説明する。Ｒ、Ｂ用液晶表示装置５７では、１フレーム期間を２つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒ、Ｔｓｆ＿ｂに分割している。
サブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｒでは、ゲートドライバ回路がゲート線Ｇ１〜Ｇ８に順次画素ＴＦＴがＯＮ状態となるパルスを出力する。データドライバ回路はゲートドライバ回路の出力に同期してＲの映像信号をデータ線に出力する。この動作により、ゲート線に沿った画素行毎に映像信号が順次書き込まれていく。最後の画素行であるＧ８に接続された画素行に映像信号が書き込まれてからある一定の時間後に、制御信号ＬＭＰ＿Ｒがハイレベルとなる期間に、カラーホイール５５のＲフィルタ６２が、ミラー５３とＲ、Ｂ用液晶表示装置５７とを結ぶ光路に来るように回転を制御することで、赤の波長域の光が液晶表示装置５７に照射される。この透過光であるＲ画像が合成プリズム５８、投射レンズ５９を通してスクリーンに投射される。
【００５０】
同様に、サブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｂでも液晶表示装置５７にＢの映像信号を順次書き込み、制御信号ＬＭＰ＿Ｂがハイレベルとなる期間にカラーホイール５５のＢフィルタ６３がミラー５３とＲ、Ｂ用液晶表示装置５７とを結ぶ光路に来るように回転を制御することで、Ｂの画像が得られる。
このＢの画像も、合成プリズム５８、投射レンズ５９を通してスクリーンに投射される。
【００５１】
一方、Ｇ用液晶表示装置５６では、図１９のタイミングチャートに示したように、1フレーム期間を２つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｇ１、Ｔｓｆ＿ｇ２に分割し、それぞれの期間でＧの映像信号を液晶表示装置５６に表示して、スクリーンに投射する。２つのサブフレーム期間Ｔｓｆ＿ｇ１とＴｓｆ＿ｇ２で表示する映像は、まったく同一の映像信号でも、ある規則に従い変化させた映像信号でも良い。
ある規則の一例として、入力信号の精度を、本来液晶表示装置５６で表現できる精度の２倍にして、液晶表示装置５６の最小分解能以下の輝度を表示させる場合には、どちらか一方のサブフレーム期間のみ表示させない様にすることで表現できるようにする駆動方法が考えられる。
【００５２】
このような動作をすることでＧの階調数を２倍にすることが可能となる。
Ｒ、Ｂの画像を投射するタイミングとＧの画像を投射するタイミングは、まったく同じでも良く、ずれていても問題は無い。Ｒ、Ｂ用液晶表示装置、Ｇ用液晶表示装置の対向電極電位ＶＣＯＭ、シールド電極電位ＶＳＨＤは、共にある一定の電位としているが、液晶表示装置の断面構造と合わせて上述した第７乃至第１１の実施形態で示してきた何れの方法を用いても良い。
本第９の実施形態によって、液晶プロジェクタ装置の小型化、低コスト化が実現できる。その理由は、３つの液晶表示装置が必要であったところを２つの液晶表示装置でプロジェクタを構成することが可能となるためである。
【００５３】
［本発明の第１０の実施形態］
図２０は、図１５で示した液晶プロジェクタ装置のＧ用液晶表示装置の別の駆動方法を示したタイミングチャートである。ここで示した駆動方法では、Ｇ用液晶表示装置は、１フレーム期間に１回だけＧの画像の表示を行う。また、緑（Ｇ）の波長域の光が１フレーム期間常に液晶表示装置に照射されている。そのため、図１５で示した液晶プロジェクタの構成の中で、Ｇ用カラーホイールを設ける必要がない。
本第１０の実施形態の液晶プロジェクタでは、３つの液晶表示装置が必要であったところを２つの液晶プロジェクタで構成できるため、および、Ｇ用カラーホイールが必要ないため、装置を小型、低コストで実現することができる。
【００５４】
［本発明の第１１の実施形態］
図２１は、本発明の第１１の実施形態であって、本発明の液晶表示装置を用いて構成された３次元画像を表示させる３次元ディスプレイのブロック図を示している。
このディスプレイは、左右に独立して点灯期間を制御できるバックライト７５、表示装置本体７２、レンズアレイ７１、左右の光源７３、７４及び図示しない液晶表示装置、バックライトを駆動する制御回路、電源で構成される。
バックライト（照明装置）７５は、左右に配置された２つの光源７３、光源７４のどちらを点灯させるかによって、出て来る光の投射角度が異なる。
【００５５】
図２２、２３は、それぞれ光源７３、光源７４を点灯した際の光の放射方向を示したものである。たとえば、図２２のように左の光源７３を点灯させた場合、放出される光はバックライト７５上面の垂線に対して左に傾いたほぼ平行な光となる。同様に右の光源７４を点灯させた場合、放出される光は図２３に示したように垂線に対して右に傾いたほぼ平行な光となる。これらの光は表示装置本体７２を透過して、レンズアレイ７１を通り、それぞれ観察者の左目、右目に到達する。また、さらに左右の光源７４と光源７３とは、Ｒ、Ｇ、Ｂの光の３原色に対応した３つの光源から構成されており、そのそれぞれが独立して点灯期間を制御出来る。
【００５６】
バックライト７５は、制御部２２による制御の下で前記表示パネルに２つの異なる方向に指向性の高い光を照射する照明装置であり、バックライト７５は、前記２つの異なる方向に照射した光の一方を第一の観察位置に前記画素を透過して照射し、もう一方の方向に照射した光を第二の観察位置に前記画素を透過して照射する。制御部２２は、前記２つの異なる方向に照射される光を連続する２つのサブフレーム期間毎に交互に照射する指令を前記照明装置に出力することで、前記照射される光の方向に応じて、第一の観察位置用の画像、或いは第二の観察位置用の画像を表示する。
【００５７】
したがって、前記第一の観察位置と第二の観察位置とにそれぞれ違った画像が表示されることとなる。また、前記第一の観察位置と第二の観察位置とを観察者の左目と右目との位置に設定し、右目用の画像と左目用の画像との表示によって三次元画像を表示させることができる。また、さらに左右の光源７４と光源７３とは、Ｒ、Ｇ、Ｂの光の３原色に対応した３つの光源から構成されており、そのそれぞれが独立して点灯期間を制御出来る。
【００５８】
図２４は、本ディスプレイに用いる表示装置本体７２の構成を示した平面図である。この表示装置本体７２にはカラーフィルタは無く、各画素も副画素に分割されていない。符号８４はゲートドライバ、符号８５はデータドライバ、符号８７はゲート線、符号８８はデータ線を示す。
液晶表示装置の構成および構造として、上述した本発明の第１乃至第５の実施形態のうちの何れを用いても差し支えない。また、用いる液晶材料は高速に動作可能な材料を用いる。
【００５９】
図２５は、図２１に示す液晶表示装置の動作を示したタイミングチャートである。図中Ｔｆは1画面分の３次元画像を表示させるフレーム期間を示している。
本液晶表示装置では、このフレーム期間Ｔｆを２つのサブフレーム期間Ｔｒｓ、Ｔｌｓに分割する。Ｔｒｓでは右目に到達する画像を表示させるサブフレーム期間であり、Ｔｌｓは左目に到達する画像を表示させるサブフレーム期間である。
各サブフレームはさらに３つの期間に分割される。
サブフレームＴｒｓはＴｒｓ＿ｒ、Ｔｒｓ＿ｇ、Ｔｒｓ＿ｂに分割され、サブフレームＴｌｓはＴｌｓ＿ｒ、Ｔｌｓ＿ｇ、Ｔｌｓ＿ｂに分割される。
個々の期間Ｔｒｓ＿ｒ、Ｔｒｓ＿ｇ、Ｔｒｓ＿ｂ、Ｔｌｓ＿ｒ、Ｔｌｓ＿ｇ、Ｔｌｓ＿ｂでの動作は第１乃至第８の実施の形態で示した何れか１つの方法で動作させれば良く、これにより３次元画像を表示させることが出来る。
図中、Ｒ＿ＬＥＤ＿Ｒは右の光源による赤の波長域の光を発光する光源の点灯期間を示しており、同様にＲ＿ＬＥＤ＿Ｇ、Ｒ＿ＬＥＤ＿Ｂはそれぞれ右の光源による緑、青の波長域の光を発光する光源の点灯期間を、Ｌ＿ＬＥＤ＿Ｒ、Ｌ＿ＬＥＤ＿Ｇ、Ｌ＿ＬＥＤ＿Ｂはそれぞれ左の光源による赤、緑、青の波長域の光を発光する光源の点灯期間を示している。
【００６０】
本発明の実施形態によれば、明るく、フリッカの少ないカラーの３次元画像を表示させることが可能となる。その理由は、本発明の実施形態で用いる液晶表示装置ではカラーフィルタを用いていない。そのため画素を３つの副画素に分割する必要が無く、バックライトの光を効率的に利用することが可能となるためである。さらに、右目用の画像と左目用の画像を表示させるために画素を分割する必要が無い。そのため、同じ表示面積の液晶表示装置を作製した場合、光を透過させる開口率を大きくすることが可能となり、明るい画像を得ることが出来る。また、フリッカが少なくなる理由は、先に述べた第１から第８の実施形態について述べたのと同様である。
【００６１】
［本発明の第１２の実施形態］
図２６は、図２１で示した３次元表示ディスプレイに用いられる別の液晶表示装置の構成を示したものである。この液晶表示装置は図２７に示すように、各画素をＲ、Ｇ、Ｂ３つの副画素に分割している。そのため、バックライトの左右の光源は白色の光を発光する光源を用いる。
【００６２】
図２８は、第１２の実施形態の液晶表示装置のタイミングチャートを示している。１画面分の３次元の画像を表示させる１フレーム期間Ｔｆを２つのサブフレーム期間Ｔｒｓ、Ｔｌｓに分割し、それぞれの期間で右目用の画像、左目用の画像を表示させる。
右の光源の点灯期間はＲ＿ＢＬのハイレベルの期間で表され、右目用の画像の書き込みが終了してある一定の時間後に点灯が開始される。同様に左の光源の点灯期間はＬ＿ＢＬのハイレベルで表されている。
液晶表示装置の構成および構造として、上述した本発明の第１乃至第５の実施形態のうちの何れを用いても差し支えない。また、補正電圧、対向電極電位ＶＣＯＭ、シールド電極ＶＳＨＤ、映像信号電位は構造に合わせ、さきに述べた第１から第８の実施形態で示した何れの方法で動作させても良い。また液晶材料は応答速度が速い材料を用いる。
本発明の実施形態では、明るく、フリッカの少ないカラーの３次元画像を表示させることが可能となる。その理由は、本発明の実施形態で用いる液晶表示装置では右目用の画像と左目用の画像を表示させるために画素を分割する必要が無い。そのため、同じ表示面積の液晶表示装置を作製した場合、光を透過させる開口率を大きくすることが可能となり、明るい画像を得ることが出来る。また、フリッカが少なくなる理由は、さきに第１から第８の実施形態の各々について述べたと同様である。
【００６３】
［本発明の第１３の実施形態］
図２９は、本発明の第１３の実施形態である表示装置本体の一画素のレイアウトを示したものであり、図３０は図２９中のB−B´で示した部分の断面構造を示したものである。
本発明の液晶表示装置は、縦横に配置されたデータ線２０８とゲート線２０７の交点近傍に、少なくともスイッチング素子と画素電極２０４とを有する画素がマトリクス状に配置された画素マトリクスが配置された第１の基板３０６と、第１の基板と液晶層３０３を挟んで対向配置される第２の基板３００とで構成される。第１の基板３０６及び第２の基板３００と液晶層３０３との間には、液晶分子を配向させる配向膜３０２がそれぞれ配置されている。
本発明の液晶表示装置の構造例を示すために、第１の基板の作製プロセスについて、その途中過程のレイアウトを示した図３１を用い説明する。
まず、ガラスや石英、プラスチックなどの透明基板上にＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁膜を成膜して、その上にＴＦＴとなる半導体層２００を成膜、パターニングする。この半導体層は必要に応じてアニール、不純物ドープ、水素化、活性化などの処理が、個々に最適なプロセスステップの中でなされる。半導体層の上部には、ＳｉＯ2などによる薄い絶縁膜を挟んでゲート金属層が成膜され、パターニングされる。このパターニングにより画素ＴＦＴ２０１、蓄積容量２０２、蓄積容量線２０６、ゲート線２０７が形成される。ゲート線２０７に用いる金属は、プロセスの最高温度により使用できる材料が異なるが、ＷＳｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｌなどを用いることができる。その後、ＳｉＯ2などの絶縁膜を成膜し、必要箇所にデータ線金属と半導体層、ゲート金属との電気的な接続をとるコンタクトホール２０９が形成される。図３１は、コンタクトホール形成後のレイアウト例を示したものである。
その後、データ線２０８を構成する金属層が成膜、パターニングされる。この金属層にはＡｌなどの低抵抗金属を用いるのが望ましい。データ線２０８の上にはＳｉＯ2、ＳｉＮなどの無機絶縁膜や、アクリル樹脂などの有機絶縁膜を単層または複数層成膜される。その後、画素電極２０４及び共通電極２１２となる透明導電膜が成膜、パターニングされる。図３２は、透明導電膜のレイアウトを示したものである。この透明導電膜は図２９に示されたコンタクトホール２１０、及び２１１を介して、半導体層及びゲート金属層に電気的に接続される。この例では、画素電極２０４がコンタクトホール２１０を介して半導体層に、共通電極２１２がコンタクトホール２１１を介してゲート金属で形成された蓄積容量線２０６に電気的に接続された例を示している。もちろんこれら接続は、複数のコンタクトホールを介して異なる金属層を仲介して行われても問題ない。また上記例として上げた絶縁膜の材料、金属膜の材料は本発明の本質とは関係が無く、別の材料を用いても良い。
【００６４】
本発明の液晶表示装置は、図３０の中、Ｅで示された第１の基板３０６の表面にほぼ平行な所謂横方向電界により液晶分子が制御されるモードを用いた例である。この電界は、表示される映像に依存した映像信号が印加される画素電極２０４と、全ての画素に共通な共通電極２１２との電位差により発生するものであり、映像信号はデータ線２０８から画素ＴＦＴ２０１を介して蓄積容量２１１及び画素電極２０４に書き込まれて保持される。図３２において記号２１３で示されたものは液晶分子を模式的に示したもので、この例では電界が無い場合、つまり初期状態ではＣの方向に液晶分子のダイレクターが配列され、電界が印加された場合その大きさに応じＣ‘の方向へ液晶分子のダイレクターの角度が変わるという動作を行う。図示していないが、第１の基板３０６及び第２の基板３００の外側にそれぞれ配置された２枚の偏光板を、互いの吸収軸のなす角をおよそ９０度として、そのどちらかの偏光板の吸収軸をＣの方向と合わせるように配置することで、液晶分子に印加される電界が無い場合に黒表示、電界が印加された場合その大きさに応じて光を透過するノーマリーブラックモードとして動作させることができる。
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、実施形態１から４で示した何れの方法であっても良い。
【００６５】
本第１３の実施形態では次のような効果が得られる。
フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、液晶の応答速度が速いほど光の利用効率が向上して輝度が上がる。そのため、他の方式の液晶表示装置に比べて応答速度の速い液晶材料が用いられる。
この効果が得られる理由は、実施形態１から４で説明した理由と同じである。
さらに本第１３の実施形態では、視野角特性を広げるという効果が得られる。
この効果が得られる理由は、液晶分子が第１の基板表面に平行な面で変形し、液晶層の厚さ方向に対して変形しないためである。そのため、観察者が液晶表示装置をその基板の法線から傾いた方向から観察した場合でも、液晶分子のダイレクターの見かけ上の角度が変わることが無い。よって、観察する角度に応じてコントラストが大幅に変化することが無いからである。
【００６６】
本発明の実施形態ではさらに、上述した各実施の形態で述べた液晶表示装置を携帯端末装置に用いることもできる。これによって、表示部のフリッカが少なく、表示輝度が明るい携帯端末装置を実現することができる。
【００６７】
以上の説明では、本発明の実施形態の液晶表示装置及びそこで用いられる駆動方法について述べたが、以上の駆動方法の各工程での実行内容をプログラム化して制御部のコンピュータに実行させるように構成しても良い。
これにより、高速に応答する液晶材料を用いてもフリッカを少なくて、表示輝度を明るくするという命題をコンピュータによって解決することができる。
【００６８】
本発明の実施形態によれば、液晶表示装置に応答速度の速い液晶材料を用いてもフリッカを大幅に低減することができる。液晶に応答速度が速い材料を用いた液晶表示装置で問題となるフリッカは、画素電極がデータ線と寄生容量によりカップリングすることで、データ線の電位変動が画素電極の電位変動を引き起こすことで生じていた。本発明の液晶表示装置では、画素電極の下に絶縁膜を介してシールド電極層を設けているため、画素電極とデータ線等と間の寄生容量を極めて小さくすることが可能となる。これにより、フリッカを大幅に低減することが可能となる。
【００６９】
さらに本発明の実施形態の別の液晶表示装置では、各サブフレーム期間において、映像信号を全画素に書き込んだ後に、データ線にある一定以上の周波数を有する補正電圧信号の波形を入力することで、強制的に画素電極に寄生容量を介して電位変動を生じさせ、その電位変動をサブフレーム間でおおよそ等しくなるように制御することが可能となる。
そのため、サブフレームごとに生じていた画素電極の電位変動に伴う輝度変化を均一化させることが可能となり、フリッカを大幅に低減することが可能となる。
【００７０】
さらに本発明の実施形態では、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の表示輝度を向上させることが可能となる。フィールドシーケンシャル方式において、適正なホワイトバランスを実現するために必要となる光量は、Ｇ、Ｒ、Ｂの順で多くなる。そのためフィールドシーケンシャル駆動では、Ｇの画像を他の色の画像よりも多く表示させることが輝度を上げるのに有効となるが、サブフレーム数を多くすると、サブフレーム期間が短くなり、より高速に応答する液晶材料が必要となる。ただし既に述べたように、液晶の応答速度が速い場合、フリッカが発生するという問題が生じる。本発明の実施形態では、応答速度の速い材料を用いてもフリッカを低減することができることから、サブフレーム数の多い駆動方法を用いることが可能となるため、明るくフリッカの少ない画像を得ることが出来る。
【００７１】
また、本発明の実施形態によると、液晶プロジェクタの小型化、低コスト化を実現することができる。本発明の実施形態では、液晶表示装置にフィールドシーケンシャル方式を用いても、フリッカの少ない画像が得られるため、３つの液晶表示装置が必要であったところを２つの液晶表示装置でプロジェクタを構成することができ、その分小型化、低コスト化が図れる。さらに、本発明の実施形態では、明るく、フリッカの少ないカラーの３次元画像を表示させることができる。
【００７２】
本発明の実施形態で用いる液晶表示装置にフィールドシーケンシャル方式を用いてもフリッカの少ない画像が得られるため、カラーフィルタを設ける必要が無い。そのため画素を３つの副画素に分割する必要が無く、バックライトの光を効率的に利用することができる。さらに、右目用の画像と左目用の画像を表示させるために画素を分割する必要が無く、同じ表示面積の液晶表示装置を作製した場合、光を透過させる開口率を大きくすることが可能となり、明るい画像を得ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上に述べたように、本発明によると、フリッカの少ない明るい画面の液晶表示装置を実現できるので、ＴＶ、ビデオ、携帯端末、プロジェクタなどをはじめとして液晶表示装置を用いる広範な産業分野に広く用いることができ、利用の可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明における液晶表示装置の第１実施形態に用いられる表示装置本体のＴＦＴ基板の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す第１実施形態の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示す第１実施形態の他の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態における液晶表示装置全体の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に開示した液晶表示装置全体の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第５実施形態における液晶表示装置の１画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ´線に沿った1画素の部分断面構造図である。
【図１１】本発明の第５実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第６実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第７実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第８実施形態における液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第９実施形態である液晶プロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第９実施形態で用いられるカラーホイールの構造の概略を示す説明図である。
【図１７】本発明の第９実施形態で用いられる他のカラーホイールの構造の概略を示す図である。
【図１８】本発明の第９実施形態における液晶表示装置のＲ、Ｂの各画素部分の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第９実施形態における液晶表示装置のＧ画素部分の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２０】本発明の第１０実施形態における液晶表示装置のＧ画素部分の他の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２１】本発明の第１１実施形態である３次元画像表示ディスプレイの概略構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第１１実施形態で用いられるバックライトの動作を示す説明図である。
【図２３】本発明の第１１実施形態で用いられる他のバックライトの動作を示す説明図である。
【図２４】本発明の第１１実施形態で用いられる液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図２５】本発明の第１１実施形態で用いられる液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２６】本発明の第１２実施形態である３次元画像表示ディスプレイで用いられる液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図２７】本発明の第１２実施形態で用いられる液晶表示装置の１画素のレイアウトを示す説明図である。
【図２８】本発明の第１２実施形態で用いられる液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２９】本発明の第１３実施形態における液晶表示装置の１画素のレイアウトを示す平面図である。
【図３０】図２９のＢ−Ｂ´線に沿った1画素の部分断面構造図である。
【図３１】図２９に開示した画素の製造工程途中における画素レイアウトを示す説明図である。
【図３２】図２９に開示した画素の画素電極および共通電極のレイアウトを示す説明図である。
【図３３】関連する技術に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３４】図２９に示す液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図３５】関連する技術においてカラーフィルタを用いてカラー表示を行う液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図３６】図２９に示す液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図３７】図２９に示す液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１１  画素ＴＦＴ（スイッチング素子）
１７  ゲート線
１８  データ線
２２  制御部
２３  表示装置本体
２４  光源（バックライト）
４１  対向電極（共通電極）
４３  液晶
４４  画素電極
４５  シールド電極（シールド電極層）
２２１  映像信号入力手段
２２２  補正電圧印加手段
２２３  光源点灯制御手段
【図１】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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