液晶表示装置およびヘッドアップディスプレイ
【課題】液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】この液晶表示装置（フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００）は、液晶２３４と液晶２３４に電圧を印加する画素電極２３２および共通電極２３３を含む画素２３と、マトリクス状に配置される複数の画素２３が設けられる表示部２と、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃとを備え、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃが順番に発光する発光に応じて、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、液晶２３４に印加される電圧を調整するように構成されている。
【解決手段】この液晶表示装置（フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００）は、液晶２３４と液晶２３４に電圧を印加する画素電極２３２および共通電極２３３を含む画素２３と、マトリクス状に配置される複数の画素２３が設けられる表示部２と、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃとを備え、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃが順番に発光する発光に応じて、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、液晶２３４に印加される電圧を調整するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびヘッドアップディスプレイに関し、特に、複数の光源が順番に発光するフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置およびヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光源が順番に発光するフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、逆ガンマ補正回路およびガンマ補正回路を含み、デジタル信号の強度レベルを変換するレベル補正回路とを備えた液晶表示装置が開示されている。ところで、応答速度の速いベンド配向セルを用いた場合、ベンド配向セルは、液晶に印加する電圧と透過率との関係が照射光の波長によって異なるという特性がある。このため、たとえば黒を表示しようとして一定の電圧を液晶に印加しても、照射光の波長によって透過率が異なるので、本来の黒色を表示できないという不都合があった。そこで、上記特許文献１では、レベル補正回路（逆ガンマ補正回路およびガンマ補正回路）によりＲＧＢのデジタル信号の強度レベルをＲＧＢごとに変換し、液晶に印加する電圧をＲＧＢごとに異ならせることによって、目標の透過率または反射率を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、ＲＧＢのデジタル信号の補正を逆ガンマ補正回路の処理とガンマ補正回路の処理との複数の処理によって行っているので、液晶表示装置の構成が複雑になるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することが可能な液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面による液晶表示装置は、液晶と液晶に電圧を印加する画素電極および共通電極を含む画素と、マトリクス状に配置される複数の画素が設けられる表示部と、複数の光源とを備え、複数の光源が順番に発光する発光に応じて、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、液晶に印加される電圧を調整するように構成されている。
【０００８】
この第１の局面による液晶表示装置では、上記のように、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素の黒電圧を調整することによって、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させるという１つの処理だけで画素の黒電圧を調整するので、複数の処理を行う場合と異なり、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することができる。また、たとえば、赤色、緑色および青色の光源を有する場合、各色の黒電圧を調整することにより、黒が表示される部分を確実に黒色に表示することができる。
【０００９】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素の共通電極に印加される電圧の大きさは、複数の光源の色ごとに変化され、複数の光源の色ごとの画素の透過率が最小になる黒表示の透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている。このように構成すれば、透過する複数の光源の光量が略同じになるので、たとえば、複数の光源の色を赤、緑および青にすることにより、黒色を表示することができる。
【００１０】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、共通電極に印加される電圧は、パルス状である。このように構成すれば、画素電極に印加する電圧を共通電極に印加する電圧の逆極性のパルス状にすることにより、共通電極に印加される電圧のパルスと同じ振幅の電圧により液晶表示装置を駆動することができる。これにより、共通電極に印加される電圧が直流の場合のように共通電極に印加される電圧を挟んでプラス側とマイナス側に画素電極に電圧を印加する場合と異なり、画素電極に印加する電圧のパルスの振幅が小さくなるので、液晶表示装置の消費電力を小さくすることができる。
【００１１】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、液晶は、液晶を相転移させる電圧を印加した後に液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成されている。このように構成すれば、弓のしなりによって液晶分子の配向の変化が加速されるので、応答速度の速い液晶表示装置を構成することができる。
【００１２】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素は、発光する光源が切り替わるごとに画素の共通電極に印加される電圧を切り替えることによって液晶に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動である。このように構成すれば、液晶に印加される電圧の方向が発光する光源が切り替わるごとに変化するので、液晶の焼きつきを抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、複数の光源が発光する色は、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色である。このように構成すれば、赤、緑および青の色を表示するとともに、赤、緑および青の加法混色により、様々な色を表示することができる。
【００１４】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素の画素電極に印加される電圧の大きさは、複数の光源の色ごとに変化され、複数の光源の色ごとの画素の最大透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている。このように構成すれば、透過する複数の光源の光量が略同じになるので、たとえば複数の光源の色を赤、緑および青にすることにより、白色を表示することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは基準電圧が印加され、デジタルの映像信号をアナログの映像信号に変換するとともに、画素電極に電圧を印加する第１回路と、基準電圧を生成する電源および第１回路の間に配置される第２回路とをさらに備え、共通電極に印加される電圧を基準電圧に加えることにより、画素電極に印加される電圧の大きさを変化させるように構成されている。このように構成すれば、共通電極に印加される電圧によって、容易に、画素電極に印加される電圧の大きさを変化させることができる。
【００１６】
上記第１回路と第２回路とを備える液晶表示装置において、好ましくは、第２回路は、非反転増幅器から構成されている。このように構成すれば、共通電極に印加される電圧を第２回路に接続される基準電圧に加えることにより、容易に、第２回路から出力される電圧を大きくすることができる。
【００１７】
ヘッドアップディスプレイは、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える。このように構成すれば、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することが可能なヘッドアップディスプレイを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態による画素の構成を示す図である。まず、図１および図２を参照して、第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の構造について説明する。なお、第１実施形態では、液晶表示装置の一例であるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００は、図１に示すように、駆動部１と表示部２とから構成されている。以下、詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、駆動部１は、Ａ／Ｄコンバータ１１と、ＰＬＬ（位相同期）回路１２と、メモリ制御部１３と、メモリ１４と、アナログドライバ１５と、タイミング制御回路１６と、レベル変換回路１７と、ＲＧＢトランスミッタ１８と、ＬＥＤ制御回路１９と、共通電極ドライバ２０と、マイコン部２１とから構成されている。
【００２２】
Ａ／Ｄコンバータ１１と、ＰＬＬ回路１２と、メモリ制御部１３とは接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１１は、アナログのビデオ信号をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のデジタル信号に変換する機能を有する。また、ＰＬＬ回路１２は、水平同期信号からメモリ１４に書き込むクロックを生成するとともに、フィールドシーケンシャル駆動に必要なクロックを生成する機能を有する。また、メモリ制御部１３は、ＲＧＢのデジタル信号に変換されたビデオ信号をＲＧＢごとにメモリ１４に格納するタイミング信号を生成するとともに、フィールドシーケンシャル駆動に必要な呼び出しのタイミング信号を生成する機能を有する。
【００２３】
また、Ａ／Ｄコンバータ１１とメモリ１４とは、接続されている。また、メモリ制御部１３とメモリ１４とは、接続されている。メモリ１４は、ＲＧＢのデジタル信号を記憶する機能を有する。
【００２４】
また、メモリ１４とアナログドライバ１５とは、接続されている。アナログドライバ１５は、ＲＧＢのデジタル信号をＲＧＢのアナログ信号に変換するとともに、ＲＧＢのアナログ信号を表示部２に供給する機能を有する。
【００２５】
また、タイミング制御回路１６は、メモリ１４と、レベル変換回路１７と、ＲＧＢトランスミッタ１８と、ＬＥＤ制御回路１９とに接続されている。タイミング制御回路１６は、後述する画素２３を駆動する信号を生成する機能を有する。レベル変換回路１７は、画素２３を駆動するためのパルス（水平・垂直コントロール信号、フィールドシーケンシャル駆動用コントロール信号）を生成する機能を有する。ＲＧＢトランスミッタ１８は、共通電極ドライバ２０に接続されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画像の信号ごとに、後述する共通電極２３３に印加する電圧の信号を共通電極ドライバ２０に送信する機能を有する。また、共通電極ドライバ２０は、共通電極２３３に印加する電圧を決定し、画素２３へ供給する機能を有する。また、ＬＥＤ制御回路１９は、フィールドシーケンシャル駆動のタイミングに合せて後述するＬＥＤ２７の発光および発光の停止を制御する機能を有する。
【００２６】
また、マイコン部２１は、駆動部１に含まれる全ての回路と接続されており、駆動部１全体の動作を制御する機能を有している。
【００２７】
また、図１に示すように、表示部２は、基板２２と、複数の画素２３と、複数の画素２３に接続されるＨドライバ２４およびＶドライバ２５と、Ｈドライバ２４およびＶドライバ２５を駆動する内部駆動回路２６と、ＬＥＤ２７とから構成されている。なお、ＬＥＤ２７は、本発明の「光源」の一例である。ここで、第１実施形態では、ＬＥＤ２７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）を発光するＬＥＤ２７ａ〜２７ｃから構成されている。
【００２８】
また、図２に示すように、基板２２上には、複数の信号線３１と、複数の走査線３２とが互いに直交するように配置されている。信号線３１は、Ｈドライバ２４に接続されているとともに、走査線３２は、Ｖドライバ２５に接続されている。信号線３１と走査線３２とが交差する位置には、画素２３が配置されている。なお、図２には、簡素化のために４画素分の構成のみを示している。各々の画素２３は、ｎチャネルトランジスタ２３１と、画素電極２３２と、画素電極２３２に対向配置された共通電極２３３と、画素電極２３２と共通電極２３３との間に挟持された液晶２３４と、補助容量２３５とによって構成されている。ここで、第１実施形態では、液晶２３４は、液晶２３４を相転移させる電圧を印加した後に液晶２３４の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶である。そして、ｎチャネルトランジスタ２３１のドレイン領域Ｄは、信号線３１に接続されているとともに、ソース領域Ｓは、画素電極２３２と補助容量２３５の一方の電極とに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２３１のゲートＧは、走査線３２に接続されている。
【００２９】
図３は、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の反転駆動の動作を説明するための図である。図４および図５は、本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。図６は、本発明の第１実施形態による液晶に印加される電圧と透過率との関係を表す図である。次に、図１および図３〜図６を用いて、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の動作について説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように、アナログのビデオ信号がＡ／Ｄコンバータ１１に入力されるとともに、アナログのビデオ信号がＲＧＢのデジタル信号に変換される。また、水平・垂直同期信号がＰＬＬ回路１２に入力される。また、メモリ制御部１３によって生成された、赤色、緑色および青色の信号ごとにメモリ１４に格納するタイミング信号にしたがって、ＲＧＢのデジタル信号が、メモリ１４に格納される。
【００３１】
また、タイミング制御回路１６により、ＲＧＢの画像データの書込みのタイミング、および、ＬＥＤ２７の発光のタイミング信号が生成される。このタイミング制御回路１６によって生成されたタイミング信号に基づいて、水平・垂直コントロール信号およびフィールドシーケンシャル駆動用コントロール信号がレベル変換回路１７を介して、表示部２に供給される。また、ＲＧＢトランスミッタ１８によって、共通電極２３３（図２参照）に印加される電圧の信号が共通電極ドライバ２０に送信される。なお、第１実施形態では、共通電極２３３に印加される電圧の大きさは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画像データごとに異なる。そして、共通電極ドライバ２０によって、共通電極２３３に印加される電圧が表示部２に供給される。また、ＬＥＤ制御回路１９によって、フィールドシーケンシャル駆動のタイミングに合せてＬＥＤ２７の発光の制御が行われる。
【００３２】
また、第１実施形態では、図３に示すように、マトリクス状に配置される画素２３の共通電極２３３（図２参照）には、行ごとに印加される電圧の極性が正（＋）電圧と負（−）電圧とに異なるライン反転駆動が行われる。また、第１実施形態では、図４に示すように、共通電極２３３に印加される電圧は、パルス状である。共通電極２３３に印加される電圧は、高い電圧（Ｈｉｇｈ）と低い電圧（Ｌｏｗ）とが交互に繰り返される。また、低い電圧（Ｌｏｗ）は、接地（ＧＮＤ）の電圧である。また、画素電極２３２に印加される電圧も、パルス状である。また、共通電極２３３に印加される電圧が高い電圧（Ｈｉｇｈ）から低い電圧（Ｌｏｗ）に反転するのに伴って、画素電極２３２に印加される電圧も反転する。なお、画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が、最大になる電圧が黒電圧である。また、画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が、最小になる電圧が白電圧である。
【００３３】
また、図６に示すように、ＯＣＢ液晶では、液晶２３４に印加される電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差）を大きくすることにより、初期の分子配列であるスプレイ配向から、液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向へと変化する。なお、ＯＣＢ液晶では、液晶２３４に印加される電圧と、画素２３の透過率との関係は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光によってそれぞれ異なっている。図６に示す例では、液晶２３４に印加される電圧が４Ｖの場合、青（Ｂ）、緑（Ｇ）および赤（Ｒ）の順に透過率が小さくなってゆく。
【００３４】
ここで、第１実施形態では、画素２３の透過率が最小になる電圧を黒電圧とする。図６に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の順に大きくなっている。そして、黒を表示しようとして所定の電圧を液晶２３４に印加しても、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が異なることにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光の透過率が異なるので、黒が表示されなくなる。
【００３５】
そこで、第１実施形態では、図５に示すように、赤（Ｒ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧を図４に示す場合よりも、パルスの振幅が大きくなるように変化させる。つまり、高い電圧（Ｈｉｇｈ）側により大きく、低い電圧（Ｌｏｗ）側により小さく変化させる。これにより、黒電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最大になる電圧）が変化する。また、図示しないが、緑（Ｇ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧を図４と図５に示すパルスの振幅の間の大きさ変化させる。なお、図４は、青（Ｂ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧である。そして、赤（Ｒ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す赤（Ｒ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。同様に、緑（Ｇ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す緑（Ｇ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。そして、第１実施形態では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が略等しくなるように調整される。
【００３６】
次に、表示部２に黒色の画像が表示される場合のフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の動作について説明する。
【００３７】
まず、図３に示すマトリクス状に配置される画素２３の奇数行目（１ライン目、３ライン目・・・）の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目（２ライン目、４ライン目・・・）の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に赤色画像が順次書き込まれる。その後、赤色のＬＥＤ２７ａが発光される。
【００３８】
次に、マトリクス状に配置される画素２３の奇数行目の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に緑色画像が順次書き込まれる。その後、緑色のＬＥＤ２７ｂが発光される。
【００３９】
次に、マトリクス状に配置される画素２３の奇数行目の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に青色画像が順次書き込まれる。その後、青色のＬＥＤ２７ｃが発光される。上記の動作を繰り返すことにより、フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００が駆動される。
【００４０】
図７および図８は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。次に、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態による液晶表示装置１００を用いたヘッドアップディスプレイ４００について説明する。
【００４１】
本発明の第１実施形態による液晶表示装置１００は、図７に示すように、ヘッドアップディスプレイ４００に用いることが可能である。液晶表示装置１００は、被表示体（たとえば、自動車のフロントガラスなど）４０１に表示光Ｌ１を投射することが可能なように所定の装置に装着されている。具体的には、液晶表示装置１００は、表示部２とＬＥＤ２７とを含み、表示部２は、ＬＥＤ２７と凹面鏡４０２との間に配置されている。そして、液晶表示装置１００から出射される表示光Ｌ１は、ＬＥＤ２７からの光Ｌ２が表示部２に入射されることによって生成される。また、液晶表示装置１００から出射される表示光Ｌ１は、凹面鏡４０２により被表示体４０１側に反射されて被表示体４０１に投射される。なお、上記した液晶表示装置１００および凹面鏡４０２は、表示光Ｌ１を透過させるための窓部４０３ａを有するケース４０３の内部に収納されている。このような車載用のヘッドアップディスプレイ４００は、図８に示すように、自動車の運転に必要な情報表示（たとえば、方向指示、車間距離、走行距離、各種警告情報、道路情報や道案内情報、人や物等の障害物情報など）に用いられる。なお、背景の色は黒色である。そして、本発明の液晶表示装置１００は、黒色が表示される表示装置であるため、このようなヘッドアップディスプレイ４００に好適な液晶表示装置とすることができる。
【００４２】
第１実施形態では、上記のように、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素２３の黒電圧を調整することによって、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させるという１つの処理だけで画素２３の黒電圧を調整するので、複数の処理を行う場合と異なり、液晶表示装置１００の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のように、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを、複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整することによって、透過する複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの光量が略同じになるので、赤色のＬＥＤ２７ａ、緑色のＬＥＤ２７ｂおよび青色のＬＥＤ２７ｃにより、黒色を表示することができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、共通電極２３３に印加される電圧と画素電極２３２に印加する電圧とを、パルス状にすることによって、共通電極２３３に印加される電圧のパルスと同じ振幅の電圧により液晶表示装置１００を駆動することができる。これにより、共通電極２３３に印加される電圧が直流の場合のように、共通電極２３３に印加される電圧を挟んでプラス側とマイナス側に画素電極２３２に電圧を印加する場合と異なり、画素電極２３２に印加する電圧のパルスの振幅が小さくなるので、液晶表示装置１００の消費電力を小さくすることができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、液晶２３４を、液晶２３４を相転移させる電圧を印加した後に液晶２３４の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成することによって、弓のしなりによって液晶分子の配向の変化が加速されるので、応答速度の速い液晶表示装置１００を構成することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、表示部２の駆動を、発光するＬＥＤ２７が切り替わるごとに画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動にすることによって、液晶２３４に印加される電圧の方向が発光するＬＥＤ２７が切り替わるごとに変化するので、液晶２３４の焼きつきを抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、ＬＥＤ２７が発光する色を、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色にすることによって、赤、緑および青の色を表示するとともに、赤、緑および青の加法混色により、様々な色を表示することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の光源をＬＥＤ２７から構成することによって、容易に、赤、緑および青の光源を形成することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の白電圧を変化させるための回路図である。図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、黒電圧を変化させるとともに、白電圧も変化させるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａについて説明する。
【００５０】
この第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａは、図９に示すように、アナログドライバ１５と、アナログドライバ１５用の基準電圧を生成する電源４１との間に非反転増幅器４２が配置されている。なお、アナログドライバ１５は、本発明の「第１回路」の一例である。また、電源４１と非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）とは、抵抗４３を介して接続されている。また、非反転増幅器４２の出力側は、アナログドライバ１５と接続されている。また、共通電極ドライバ２０には、＋側の電圧を生成する回路と−側の電圧を生成する回路とから構成されており、共通電圧信号がそれぞれの回路に入力されている。また、共通電極ドライバ２０の出力側には、スイッチ４４が配置され、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路または−側の電圧を生成する回路の一方と接続するように構成されている。そして、スイッチ４４を介して、共通電圧が共通電極２３３に印加されるように構成されている。ここで、第２実施形態では、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路から出力される電圧が、抵抗４５を介して非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）に印加されるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
次に、図４〜図６および図９を参照して、フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａの動作について説明する。
【００５２】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、図５に示すように、共通電極２３３に印加される電圧を図４に示す場合よりも、パルスの振幅が大きくなるように変化させる。つまり、高い電圧（Ｈｉｇｈ）側により大きく、低い電圧（Ｌｏｗ）側により小さく変化させる。これにより、黒電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最大になる電圧）が変化する。たとえば、赤（Ｒ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す赤（Ｒ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。同様に、緑（Ｇ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す緑（Ｇ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。そして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が略等しくなるように調整される。このとき、白電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最小になる電圧）も大きくなる方向に変化する。つまり、図６に示す赤（Ｒ）および緑（Ｇ）の白電圧も、高い電圧側に移動する。なお、第２実施形態では、画素２３の透過率が最大になる電圧を白電圧とする。そして、白電圧が移動することにより、白電圧では、透過率が最大にならなくなる。ここで、第２実施形態では、図９に示すように、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路から出力される電圧を、抵抗４５を介して非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）に印加する。これにより、非反転増幅器４２によって、アナログドライバ１５に印加される電圧も大きくなり、画素電極２３２に印加される電圧も大きくなる。その結果、画素電極２３２と共通電極２３３との間の電圧の差が小さくなり、白電圧が小さくなる。これにより、画素２３の透過率が最大になる電圧に白電圧が調節される。ここで、第２実施形態では、画素２３の画素電極２３２に印加される電圧の大きさを、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整される。
【００５３】
なお、第２実施形態のその他の動作は、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
第２実施形態では、上記のように、画素の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素２３の黒電圧を調整した状態で、画素電極２３２に印加される電圧を変化させることにより、画素２３の白電圧を調整することによって、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色の透過率が略同じになるように白電圧を調整することができるので、黒色とともに白色も表示することができる。
【００５５】
また、第２実施形態では、上記のように、白電圧は、画素２３の透過率が最大になる電圧であり、画素２３の画素電極２３２に印加される電圧の大きさは、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整することによって、透過するＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの光量が略同じになるので、赤のＬＥＤ２７ｃ、緑のＬＥＤ２７ｂおよび青のＬＥＤ２７ｃにより、白色を表示することができる。
【００５６】
また、第２実施形態では、上記のように、共通電極２３３に印加される電圧を基準電圧に加えることにより、画素電極２３２に印加される電圧の大きさを変化させることによって、容易に、画素電極２３２に印加される電圧の大きさを変化させることができる。
【００５７】
また、第２実施形態では、上記のように、非反転増幅器４２を用いることによって、共通電極２３３に印加される電圧を非反転増幅器４２に接続される基準電圧に加えることにより、容易に、非反転増幅器４２から出力される電圧を大きくすることができる。
【００５８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、光源としてＬＥＤを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、有機ＥＬのような他の発光体を用いてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、赤、緑および青の色の光を発光するＬＥＤを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、シアン、マゼンダおよびイエローの色の光を発光するＬＥＤを用いてもよい。これにより、減法混色により、容易に、カラー画像を表示することができる。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、液晶に印加する電圧（画素電極に印加する電圧と共通電極に印加する電圧との差）を大きくするように変化させる例を示したが、本発明はこれに限らず、液晶に印加する電圧を小さくするように変化させてもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、液晶表示装置の駆動としてライン反転駆動を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、ライン反転駆動以外の、たとえばドット反転駆動を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による画素の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の反転駆動の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。
【図５】本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。
【図６】本発明の第１実施形態による液晶に印加される電圧と透過率との関係を表す図である。
【図７】本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の白電圧を変化させるための回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
２ 表示部
１５ アナログドライバ（第１回路）
２３ 画素
２７ ＬＥＤ（光源）
２７ａ ＬＥＤ（光源）
２７ｂ ＬＥＤ（光源）
２７ｃ ＬＥＤ（光源）
４１ 電源
４２ 非反転増幅器（第２回路）
２３２ 画素電極
２３３ 共通電極
２３４ 液晶
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびヘッドアップディスプレイに関し、特に、複数の光源が順番に発光するフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置およびヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光源が順番に発光するフィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、逆ガンマ補正回路およびガンマ補正回路を含み、デジタル信号の強度レベルを変換するレベル補正回路とを備えた液晶表示装置が開示されている。ところで、応答速度の速いベンド配向セルを用いた場合、ベンド配向セルは、液晶に印加する電圧と透過率との関係が照射光の波長によって異なるという特性がある。このため、たとえば黒を表示しようとして一定の電圧を液晶に印加しても、照射光の波長によって透過率が異なるので、本来の黒色を表示できないという不都合があった。そこで、上記特許文献１では、レベル補正回路（逆ガンマ補正回路およびガンマ補正回路）によりＲＧＢのデジタル信号の強度レベルをＲＧＢごとに変換し、液晶に印加する電圧をＲＧＢごとに異ならせることによって、目標の透過率または反射率を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、ＲＧＢのデジタル信号の補正を逆ガンマ補正回路の処理とガンマ補正回路の処理との複数の処理によって行っているので、液晶表示装置の構成が複雑になるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することが可能な液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面による液晶表示装置は、液晶と液晶に電圧を印加する画素電極および共通電極を含む画素と、マトリクス状に配置される複数の画素が設けられる表示部と、複数の光源とを備え、複数の光源が順番に発光する発光に応じて、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、液晶に印加される電圧を調整するように構成されている。
【０００８】
この第１の局面による液晶表示装置では、上記のように、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素の黒電圧を調整することによって、画素の共通電極に印加される電圧の大きさを変化させるという１つの処理だけで画素の黒電圧を調整するので、複数の処理を行う場合と異なり、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することができる。また、たとえば、赤色、緑色および青色の光源を有する場合、各色の黒電圧を調整することにより、黒が表示される部分を確実に黒色に表示することができる。
【０００９】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素の共通電極に印加される電圧の大きさは、複数の光源の色ごとに変化され、複数の光源の色ごとの画素の透過率が最小になる黒表示の透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている。このように構成すれば、透過する複数の光源の光量が略同じになるので、たとえば、複数の光源の色を赤、緑および青にすることにより、黒色を表示することができる。
【００１０】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、共通電極に印加される電圧は、パルス状である。このように構成すれば、画素電極に印加する電圧を共通電極に印加する電圧の逆極性のパルス状にすることにより、共通電極に印加される電圧のパルスと同じ振幅の電圧により液晶表示装置を駆動することができる。これにより、共通電極に印加される電圧が直流の場合のように共通電極に印加される電圧を挟んでプラス側とマイナス側に画素電極に電圧を印加する場合と異なり、画素電極に印加する電圧のパルスの振幅が小さくなるので、液晶表示装置の消費電力を小さくすることができる。
【００１１】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、液晶は、液晶を相転移させる電圧を印加した後に液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成されている。このように構成すれば、弓のしなりによって液晶分子の配向の変化が加速されるので、応答速度の速い液晶表示装置を構成することができる。
【００１２】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素は、発光する光源が切り替わるごとに画素の共通電極に印加される電圧を切り替えることによって液晶に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動である。このように構成すれば、液晶に印加される電圧の方向が発光する光源が切り替わるごとに変化するので、液晶の焼きつきを抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、複数の光源が発光する色は、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色である。このように構成すれば、赤、緑および青の色を表示するとともに、赤、緑および青の加法混色により、様々な色を表示することができる。
【００１４】
上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、画素の画素電極に印加される電圧の大きさは、複数の光源の色ごとに変化され、複数の光源の色ごとの画素の最大透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている。このように構成すれば、透過する複数の光源の光量が略同じになるので、たとえば複数の光源の色を赤、緑および青にすることにより、白色を表示することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは基準電圧が印加され、デジタルの映像信号をアナログの映像信号に変換するとともに、画素電極に電圧を印加する第１回路と、基準電圧を生成する電源および第１回路の間に配置される第２回路とをさらに備え、共通電極に印加される電圧を基準電圧に加えることにより、画素電極に印加される電圧の大きさを変化させるように構成されている。このように構成すれば、共通電極に印加される電圧によって、容易に、画素電極に印加される電圧の大きさを変化させることができる。
【００１６】
上記第１回路と第２回路とを備える液晶表示装置において、好ましくは、第２回路は、非反転増幅器から構成されている。このように構成すれば、共通電極に印加される電圧を第２回路に接続される基準電圧に加えることにより、容易に、第２回路から出力される電圧を大きくすることができる。
【００１７】
ヘッドアップディスプレイは、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える。このように構成すれば、液晶表示装置の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することが可能なヘッドアップディスプレイを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態による画素の構成を示す図である。まず、図１および図２を参照して、第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の構造について説明する。なお、第１実施形態では、液晶表示装置の一例であるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００は、図１に示すように、駆動部１と表示部２とから構成されている。以下、詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、駆動部１は、Ａ／Ｄコンバータ１１と、ＰＬＬ（位相同期）回路１２と、メモリ制御部１３と、メモリ１４と、アナログドライバ１５と、タイミング制御回路１６と、レベル変換回路１７と、ＲＧＢトランスミッタ１８と、ＬＥＤ制御回路１９と、共通電極ドライバ２０と、マイコン部２１とから構成されている。
【００２２】
Ａ／Ｄコンバータ１１と、ＰＬＬ回路１２と、メモリ制御部１３とは接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１１は、アナログのビデオ信号をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のデジタル信号に変換する機能を有する。また、ＰＬＬ回路１２は、水平同期信号からメモリ１４に書き込むクロックを生成するとともに、フィールドシーケンシャル駆動に必要なクロックを生成する機能を有する。また、メモリ制御部１３は、ＲＧＢのデジタル信号に変換されたビデオ信号をＲＧＢごとにメモリ１４に格納するタイミング信号を生成するとともに、フィールドシーケンシャル駆動に必要な呼び出しのタイミング信号を生成する機能を有する。
【００２３】
また、Ａ／Ｄコンバータ１１とメモリ１４とは、接続されている。また、メモリ制御部１３とメモリ１４とは、接続されている。メモリ１４は、ＲＧＢのデジタル信号を記憶する機能を有する。
【００２４】
また、メモリ１４とアナログドライバ１５とは、接続されている。アナログドライバ１５は、ＲＧＢのデジタル信号をＲＧＢのアナログ信号に変換するとともに、ＲＧＢのアナログ信号を表示部２に供給する機能を有する。
【００２５】
また、タイミング制御回路１６は、メモリ１４と、レベル変換回路１７と、ＲＧＢトランスミッタ１８と、ＬＥＤ制御回路１９とに接続されている。タイミング制御回路１６は、後述する画素２３を駆動する信号を生成する機能を有する。レベル変換回路１７は、画素２３を駆動するためのパルス（水平・垂直コントロール信号、フィールドシーケンシャル駆動用コントロール信号）を生成する機能を有する。ＲＧＢトランスミッタ１８は、共通電極ドライバ２０に接続されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画像の信号ごとに、後述する共通電極２３３に印加する電圧の信号を共通電極ドライバ２０に送信する機能を有する。また、共通電極ドライバ２０は、共通電極２３３に印加する電圧を決定し、画素２３へ供給する機能を有する。また、ＬＥＤ制御回路１９は、フィールドシーケンシャル駆動のタイミングに合せて後述するＬＥＤ２７の発光および発光の停止を制御する機能を有する。
【００２６】
また、マイコン部２１は、駆動部１に含まれる全ての回路と接続されており、駆動部１全体の動作を制御する機能を有している。
【００２７】
また、図１に示すように、表示部２は、基板２２と、複数の画素２３と、複数の画素２３に接続されるＨドライバ２４およびＶドライバ２５と、Ｈドライバ２４およびＶドライバ２５を駆動する内部駆動回路２６と、ＬＥＤ２７とから構成されている。なお、ＬＥＤ２７は、本発明の「光源」の一例である。ここで、第１実施形態では、ＬＥＤ２７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）を発光するＬＥＤ２７ａ〜２７ｃから構成されている。
【００２８】
また、図２に示すように、基板２２上には、複数の信号線３１と、複数の走査線３２とが互いに直交するように配置されている。信号線３１は、Ｈドライバ２４に接続されているとともに、走査線３２は、Ｖドライバ２５に接続されている。信号線３１と走査線３２とが交差する位置には、画素２３が配置されている。なお、図２には、簡素化のために４画素分の構成のみを示している。各々の画素２３は、ｎチャネルトランジスタ２３１と、画素電極２３２と、画素電極２３２に対向配置された共通電極２３３と、画素電極２３２と共通電極２３３との間に挟持された液晶２３４と、補助容量２３５とによって構成されている。ここで、第１実施形態では、液晶２３４は、液晶２３４を相転移させる電圧を印加した後に液晶２３４の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶である。そして、ｎチャネルトランジスタ２３１のドレイン領域Ｄは、信号線３１に接続されているとともに、ソース領域Ｓは、画素電極２３２と補助容量２３５の一方の電極とに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２３１のゲートＧは、走査線３２に接続されている。
【００２９】
図３は、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の反転駆動の動作を説明するための図である。図４および図５は、本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。図６は、本発明の第１実施形態による液晶に印加される電圧と透過率との関係を表す図である。次に、図１および図３〜図６を用いて、本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の動作について説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように、アナログのビデオ信号がＡ／Ｄコンバータ１１に入力されるとともに、アナログのビデオ信号がＲＧＢのデジタル信号に変換される。また、水平・垂直同期信号がＰＬＬ回路１２に入力される。また、メモリ制御部１３によって生成された、赤色、緑色および青色の信号ごとにメモリ１４に格納するタイミング信号にしたがって、ＲＧＢのデジタル信号が、メモリ１４に格納される。
【００３１】
また、タイミング制御回路１６により、ＲＧＢの画像データの書込みのタイミング、および、ＬＥＤ２７の発光のタイミング信号が生成される。このタイミング制御回路１６によって生成されたタイミング信号に基づいて、水平・垂直コントロール信号およびフィールドシーケンシャル駆動用コントロール信号がレベル変換回路１７を介して、表示部２に供給される。また、ＲＧＢトランスミッタ１８によって、共通電極２３３（図２参照）に印加される電圧の信号が共通電極ドライバ２０に送信される。なお、第１実施形態では、共通電極２３３に印加される電圧の大きさは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画像データごとに異なる。そして、共通電極ドライバ２０によって、共通電極２３３に印加される電圧が表示部２に供給される。また、ＬＥＤ制御回路１９によって、フィールドシーケンシャル駆動のタイミングに合せてＬＥＤ２７の発光の制御が行われる。
【００３２】
また、第１実施形態では、図３に示すように、マトリクス状に配置される画素２３の共通電極２３３（図２参照）には、行ごとに印加される電圧の極性が正（＋）電圧と負（−）電圧とに異なるライン反転駆動が行われる。また、第１実施形態では、図４に示すように、共通電極２３３に印加される電圧は、パルス状である。共通電極２３３に印加される電圧は、高い電圧（Ｈｉｇｈ）と低い電圧（Ｌｏｗ）とが交互に繰り返される。また、低い電圧（Ｌｏｗ）は、接地（ＧＮＤ）の電圧である。また、画素電極２３２に印加される電圧も、パルス状である。また、共通電極２３３に印加される電圧が高い電圧（Ｈｉｇｈ）から低い電圧（Ｌｏｗ）に反転するのに伴って、画素電極２３２に印加される電圧も反転する。なお、画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が、最大になる電圧が黒電圧である。また、画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が、最小になる電圧が白電圧である。
【００３３】
また、図６に示すように、ＯＣＢ液晶では、液晶２３４に印加される電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差）を大きくすることにより、初期の分子配列であるスプレイ配向から、液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向へと変化する。なお、ＯＣＢ液晶では、液晶２３４に印加される電圧と、画素２３の透過率との関係は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光によってそれぞれ異なっている。図６に示す例では、液晶２３４に印加される電圧が４Ｖの場合、青（Ｂ）、緑（Ｇ）および赤（Ｒ）の順に透過率が小さくなってゆく。
【００３４】
ここで、第１実施形態では、画素２３の透過率が最小になる電圧を黒電圧とする。図６に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の順に大きくなっている。そして、黒を表示しようとして所定の電圧を液晶２３４に印加しても、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が異なることにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光の透過率が異なるので、黒が表示されなくなる。
【００３５】
そこで、第１実施形態では、図５に示すように、赤（Ｒ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧を図４に示す場合よりも、パルスの振幅が大きくなるように変化させる。つまり、高い電圧（Ｈｉｇｈ）側により大きく、低い電圧（Ｌｏｗ）側により小さく変化させる。これにより、黒電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最大になる電圧）が変化する。また、図示しないが、緑（Ｇ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧を図４と図５に示すパルスの振幅の間の大きさ変化させる。なお、図４は、青（Ｂ）の色の画像の表示する場合の共通電極２３３に印加される電圧である。そして、赤（Ｒ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す赤（Ｒ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。同様に、緑（Ｇ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す緑（Ｇ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。そして、第１実施形態では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が略等しくなるように調整される。
【００３６】
次に、表示部２に黒色の画像が表示される場合のフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００の動作について説明する。
【００３７】
まず、図３に示すマトリクス状に配置される画素２３の奇数行目（１ライン目、３ライン目・・・）の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目（２ライン目、４ライン目・・・）の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に赤色画像が順次書き込まれる。その後、赤色のＬＥＤ２７ａが発光される。
【００３８】
次に、マトリクス状に配置される画素２３の奇数行目の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に緑色画像が順次書き込まれる。その後、緑色のＬＥＤ２７ｂが発光される。
【００３９】
次に、マトリクス状に配置される画素２３の奇数行目の画素２３の共通電極２３３には、正（＋）電圧が印加される。また、マトリクス状に配置される画素２３の偶数行目の画素２３の共通電極２３３には、負（−）電圧が印加される。そして、アナログドライバ１５からの信号により、表示部２の画素２３に青色画像が順次書き込まれる。その後、青色のＬＥＤ２７ｃが発光される。上記の動作を繰り返すことにより、フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００が駆動される。
【００４０】
図７および図８は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。次に、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態による液晶表示装置１００を用いたヘッドアップディスプレイ４００について説明する。
【００４１】
本発明の第１実施形態による液晶表示装置１００は、図７に示すように、ヘッドアップディスプレイ４００に用いることが可能である。液晶表示装置１００は、被表示体（たとえば、自動車のフロントガラスなど）４０１に表示光Ｌ１を投射することが可能なように所定の装置に装着されている。具体的には、液晶表示装置１００は、表示部２とＬＥＤ２７とを含み、表示部２は、ＬＥＤ２７と凹面鏡４０２との間に配置されている。そして、液晶表示装置１００から出射される表示光Ｌ１は、ＬＥＤ２７からの光Ｌ２が表示部２に入射されることによって生成される。また、液晶表示装置１００から出射される表示光Ｌ１は、凹面鏡４０２により被表示体４０１側に反射されて被表示体４０１に投射される。なお、上記した液晶表示装置１００および凹面鏡４０２は、表示光Ｌ１を透過させるための窓部４０３ａを有するケース４０３の内部に収納されている。このような車載用のヘッドアップディスプレイ４００は、図８に示すように、自動車の運転に必要な情報表示（たとえば、方向指示、車間距離、走行距離、各種警告情報、道路情報や道案内情報、人や物等の障害物情報など）に用いられる。なお、背景の色は黒色である。そして、本発明の液晶表示装置１００は、黒色が表示される表示装置であるため、このようなヘッドアップディスプレイ４００に好適な液晶表示装置とすることができる。
【００４２】
第１実施形態では、上記のように、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素２３の黒電圧を調整することによって、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させるという１つの処理だけで画素２３の黒電圧を調整するので、複数の処理を行う場合と異なり、液晶表示装置１００の構成が複雑になるのを抑制しながら、黒色を表示することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のように、画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを、複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整することによって、透過する複数のＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの光量が略同じになるので、赤色のＬＥＤ２７ａ、緑色のＬＥＤ２７ｂおよび青色のＬＥＤ２７ｃにより、黒色を表示することができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、共通電極２３３に印加される電圧と画素電極２３２に印加する電圧とを、パルス状にすることによって、共通電極２３３に印加される電圧のパルスと同じ振幅の電圧により液晶表示装置１００を駆動することができる。これにより、共通電極２３３に印加される電圧が直流の場合のように、共通電極２３３に印加される電圧を挟んでプラス側とマイナス側に画素電極２３２に電圧を印加する場合と異なり、画素電極２３２に印加する電圧のパルスの振幅が小さくなるので、液晶表示装置１００の消費電力を小さくすることができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、液晶２３４を、液晶２３４を相転移させる電圧を印加した後に液晶２３４の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成することによって、弓のしなりによって液晶分子の配向の変化が加速されるので、応答速度の速い液晶表示装置１００を構成することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、表示部２の駆動を、発光するＬＥＤ２７が切り替わるごとに画素２３の共通電極２３３に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動にすることによって、液晶２３４に印加される電圧の方向が発光するＬＥＤ２７が切り替わるごとに変化するので、液晶２３４の焼きつきを抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、ＬＥＤ２７が発光する色を、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色にすることによって、赤、緑および青の色を表示するとともに、赤、緑および青の加法混色により、様々な色を表示することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の光源をＬＥＤ２７から構成することによって、容易に、赤、緑および青の光源を形成することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の白電圧を変化させるための回路図である。図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、黒電圧を変化させるとともに、白電圧も変化させるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａについて説明する。
【００５０】
この第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａは、図９に示すように、アナログドライバ１５と、アナログドライバ１５用の基準電圧を生成する電源４１との間に非反転増幅器４２が配置されている。なお、アナログドライバ１５は、本発明の「第１回路」の一例である。また、電源４１と非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）とは、抵抗４３を介して接続されている。また、非反転増幅器４２の出力側は、アナログドライバ１５と接続されている。また、共通電極ドライバ２０には、＋側の電圧を生成する回路と−側の電圧を生成する回路とから構成されており、共通電圧信号がそれぞれの回路に入力されている。また、共通電極ドライバ２０の出力側には、スイッチ４４が配置され、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路または−側の電圧を生成する回路の一方と接続するように構成されている。そして、スイッチ４４を介して、共通電圧が共通電極２３３に印加されるように構成されている。ここで、第２実施形態では、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路から出力される電圧が、抵抗４５を介して非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）に印加されるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
次に、図４〜図６および図９を参照して、フィールドシーケンシャル液晶表示装置１００ａの動作について説明する。
【００５２】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、図５に示すように、共通電極２３３に印加される電圧を図４に示す場合よりも、パルスの振幅が大きくなるように変化させる。つまり、高い電圧（Ｈｉｇｈ）側により大きく、低い電圧（Ｌｏｗ）側により小さく変化させる。これにより、黒電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最大になる電圧）が変化する。たとえば、赤（Ｒ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す赤（Ｒ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。同様に、緑（Ｇ）の黒電圧を大きくすることにより、図６に示す緑（Ｇ）の黒電圧が、青（Ｂ）側に移動する。そして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の黒電圧が略等しくなるように調整される。このとき、白電圧（画素電極２３２に印加される電圧と共通電極２３３に印加される電圧との差が最小になる電圧）も大きくなる方向に変化する。つまり、図６に示す赤（Ｒ）および緑（Ｇ）の白電圧も、高い電圧側に移動する。なお、第２実施形態では、画素２３の透過率が最大になる電圧を白電圧とする。そして、白電圧が移動することにより、白電圧では、透過率が最大にならなくなる。ここで、第２実施形態では、図９に示すように、共通電極ドライバ２０の＋側の電圧を生成する回路から出力される電圧を、抵抗４５を介して非反転増幅器４２の入力端子の一方（＋）に印加する。これにより、非反転増幅器４２によって、アナログドライバ１５に印加される電圧も大きくなり、画素電極２３２に印加される電圧も大きくなる。その結果、画素電極２３２と共通電極２３３との間の電圧の差が小さくなり、白電圧が小さくなる。これにより、画素２３の透過率が最大になる電圧に白電圧が調節される。ここで、第２実施形態では、画素２３の画素電極２３２に印加される電圧の大きさを、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整される。
【００５３】
なお、第２実施形態のその他の動作は、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
第２実施形態では、上記のように、画素の共通電極２３３に印加される電圧の大きさを変化させることにより、画素２３の黒電圧を調整した状態で、画素電極２３２に印加される電圧を変化させることにより、画素２３の白電圧を調整することによって、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色の透過率が略同じになるように白電圧を調整することができるので、黒色とともに白色も表示することができる。
【００５５】
また、第２実施形態では、上記のように、白電圧は、画素２３の透過率が最大になる電圧であり、画素２３の画素電極２３２に印加される電圧の大きさは、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとに変化させ、ＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの色ごとの画素２３の透過率が略等しくなるように調整することによって、透過するＬＥＤ２７ａ〜２７ｃの光量が略同じになるので、赤のＬＥＤ２７ｃ、緑のＬＥＤ２７ｂおよび青のＬＥＤ２７ｃにより、白色を表示することができる。
【００５６】
また、第２実施形態では、上記のように、共通電極２３３に印加される電圧を基準電圧に加えることにより、画素電極２３２に印加される電圧の大きさを変化させることによって、容易に、画素電極２３２に印加される電圧の大きさを変化させることができる。
【００５７】
また、第２実施形態では、上記のように、非反転増幅器４２を用いることによって、共通電極２３３に印加される電圧を非反転増幅器４２に接続される基準電圧に加えることにより、容易に、非反転増幅器４２から出力される電圧を大きくすることができる。
【００５８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、光源としてＬＥＤを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、有機ＥＬのような他の発光体を用いてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、赤、緑および青の色の光を発光するＬＥＤを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、シアン、マゼンダおよびイエローの色の光を発光するＬＥＤを用いてもよい。これにより、減法混色により、容易に、カラー画像を表示することができる。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、液晶に印加する電圧（画素電極に印加する電圧と共通電極に印加する電圧との差）を大きくするように変化させる例を示したが、本発明はこれに限らず、液晶に印加する電圧を小さくするように変化させてもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、液晶表示装置の駆動としてライン反転駆動を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、ライン反転駆動以外の、たとえばドット反転駆動を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による画素の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の反転駆動の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。
【図５】本発明の第１実施形態による共通電極および画素電極に印加される電圧を示す波形図である。
【図６】本発明の第１実施形態による液晶に印加される電圧と透過率との関係を表す図である。
【図７】本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態による液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の白電圧を変化させるための回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
２ 表示部
１５ アナログドライバ（第１回路）
２３ 画素
２７ ＬＥＤ（光源）
２７ａ ＬＥＤ（光源）
２７ｂ ＬＥＤ（光源）
２７ｃ ＬＥＤ（光源）
４１ 電源
４２ 非反転増幅器（第２回路）
２３２ 画素電極
２３３ 共通電極
２３４ 液晶
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶と前記液晶に電圧を印加する画素電極および共通電極を含む画素と、
マトリクス状に配置される複数の前記画素が設けられる表示部と、
複数の光源とを備え、
前記複数の光源が順番に発光する発光に応じて、前記画素の前記共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、前記液晶に印加される電圧を調整するように構成されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素の前記共通電極に印加される電圧の大きさは、前記複数の光源の色ごとに変化され、前記複数の光源の色ごとの前記画素の透過率が最小になる黒表示の透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記共通電極に印加される電圧は、パルス状である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶は、前記液晶を相転移させる電圧を印加した後に前記液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素は、前記発光する前記光源が切り替わるごとに前記画素の前記共通電極に印加される電圧を切り替えることによって前記液晶に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記複数の光源が発光する色は、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記画素の前記画素電極に印加される電圧の大きさは、前記複数の光源の色ごとに変化され、前記複数の光源の色ごとの前記画素の最大透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
基準電圧が印加され、デジタルの映像信号をアナログの映像信号に変換するとともに、前記画素電極に電圧を印加する第１回路と、
前記基準電圧を生成する電源および前記第１回路の間に配置される第２回路とをさらに備え、
前記共通電極に印加される電圧を前記基準電圧に加えることにより、前記画素電極に印加される電圧の大きさを変化させるように構成されている、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２回路は、非反転増幅器から構成されている、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１】
液晶と前記液晶に電圧を印加する画素電極および共通電極を含む画素と、
マトリクス状に配置される複数の前記画素が設けられる表示部と、
複数の光源とを備え、
前記複数の光源が順番に発光する発光に応じて、前記画素の前記共通電極に印加される電圧の大きさを変化させることにより、前記液晶に印加される電圧を調整するように構成されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素の前記共通電極に印加される電圧の大きさは、前記複数の光源の色ごとに変化され、前記複数の光源の色ごとの前記画素の透過率が最小になる黒表示の透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記共通電極に印加される電圧は、パルス状である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶は、前記液晶を相転移させる電圧を印加した後に前記液晶の構成分子が弓なり状に配列されるベンド配向になるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素は、前記発光する前記光源が切り替わるごとに前記画素の前記共通電極に印加される電圧を切り替えることによって前記液晶に印加される電圧の極性が切り替わる反転駆動である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記複数の光源が発光する色は、それぞれ、赤、緑および青のうちから選択された互いに異なる色である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記画素の前記画素電極に印加される電圧の大きさは、前記複数の光源の色ごとに変化され、前記複数の光源の色ごとの前記画素の最大透過率が略等しくなるように調整されるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
基準電圧が印加され、デジタルの映像信号をアナログの映像信号に変換するとともに、前記画素電極に電圧を印加する第１回路と、
前記基準電圧を生成する電源および前記第１回路の間に配置される第２回路とをさらに備え、
前記共通電極に印加される電圧を前記基準電圧に加えることにより、前記画素電極に印加される電圧の大きさを変化させるように構成されている、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２回路は、非反転増幅器から構成されている、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える、ヘッドアップディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１７５２９７（Ｐ２００９−１７５２９７Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２２０７（Ｐ２００８−１２２０７）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
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