液晶表示装置および液晶表示装置の駆動制御方法
【課題】精度よくフリッカを検出するためのテストパターンを、ユーザーに認識されないように遮光した際に、温度上昇を抑えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源と、光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、光量が異なる複数のモードを持ち、前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて表示画像制御手段による制御が行われる。
【解決手段】光源と、光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、光量が異なる複数のモードを持ち、前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて表示画像制御手段による制御が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関してであり、特に液晶プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型表示装置の画像変調手段として液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタがある。液晶プロジェクタに用いる液晶表示素子としては、例えば共通電極を有する第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する。そして、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）液晶表示素子が用いられている。また、このような透過型の液晶表示素子の他に、共通電極を有する透明基板と、一方の基板に反射電極と配線、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負のネマチック液晶を封入する。そして、液晶分子長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にホ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表示素子を用いるものもある。
【０００３】
液晶表示素子としては、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（変調）を制御して画像を形成する方法が主に用いられる。
【０００４】
一般的な液晶表示素子の設計は、入射光をポラライザ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。例えばノーマリーホワイトを基準とする液晶表示素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、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いる。また、ノーマリーブラックを基準とする液晶表示素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、入射光波長において与えるリタデーションを極小とし、液晶層へ所定電圧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等の偏光制御手段を出射側に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。
【０００５】
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と、液晶分子は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。そのため、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かった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。
【０００６】
しかし、このＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶表示素子においては、液晶層に電圧（電界、電位差）を印加するため、液晶層に存在するイオン性物質が移動する。もし直流電圧を液晶層に与え続けると、イオン性物質が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられてしまう。そうすると、液晶層に与えられた電圧の一部が移動したイオン性物質によって形成される電圧によって相殺されてしまい、所望の強度の電圧を液晶層に与えられなくなってしまう。
【０００７】
この問題を避けるために、一般的には以下のような方法が用いられる。例えば、配列画素のラインごとに印加する電圧の正負極性を反転して特定の周波数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圧の正負極性を特定の周波数で反転するフィールド反転ドライブ方法等である。このように液晶層にかかる電圧が一定の極性にならないようにして、イオン性物質の偏在（液晶層内のイオン性物質による電圧の発生）を防止している。
【０００８】
しかしながら、液晶層へ印加する実効電圧（以後液晶層へ印加される実質的な電圧を実効電圧と称する）が変動する要因としては、上記のイオン性物質の移動だけは無い。例えば、絶縁体の非導電性膜（液晶配向膜、反射増強膜、金属溶出防止用の無機パッシベーション膜等）において、電子やホールの電荷そのものがトラッピングされることがある。電子やホールがトラップされてしまうと、膜の界面がチャージアップを引き起こし、この静電帯電によって液晶層への実効電圧が変化してしまうことがある。このように静電帯電が発生してしまった場合、前述の反転ドライブ方法で液晶表示素子を駆動すると、正の電位差（電圧）の絶対値と負の電位差（電圧）の絶対値との間の差が大きくなってしまい、フリッカが発生してしまう。
【０００９】
つまり、正の電位差を付与した時の明るさと負の電位差を付与した時の明るさとが互いに異なるようになってしまい、反転ドライブ周波数で明るい画像と暗い画像とが交互に表示されるという現象（フリッカ）が発生する。この現象（フリッカ）は、一般的な１２０Hzで反転するフィールド反転ドライブ方法では、正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差が２００ｍＶ以上になると人の目で視認できると言われている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、液晶表示装置内に輝度センサを投射光学系に入射しない変調光の光路上に配置し、液晶表示素子の変調光の輝度を検出させ、その輝度の最大値と最小値の差分をフリッカ値として求め、共通電極電圧を変化させ、最小フリッカ値に対応する電圧を設定する方法が提示されている。また、その調整を電源OFF時に実行する方法が提示されている。
【００１１】
特許文献２では、合成プリズムと投射レンズ間に色合成された画像光の輝度を波長域毎に検出する複数の輝度センサ部を配置し、輝度センサの出力に基づいてフリッカが最小となるように、共通電極電圧の大きさを調整する方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2005-221569号公報
【特許文献２】特開2008-26613号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献に開示された従来技術では、検出するためのテストパターンの1例として50%ハーフトーン階調を用いることが挙げられている。しかしながら、例えば精度を上げるために表示領域全域を赤、緑、青などの均一階調を順次表示して調整を行うと外部に投影されてしまい不快感を与えてしまう。一方で上記テストパターン表示前に可動式の遮光部により光を遮るとプロジェクタ等の拡大投影装置においては遮光部に照射される光エネルギーが強いために熱源となり周辺部品の劣化に繋がってしまう。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、精度よくフリッカを検出するためのテストパターンを、ユーザーに認識されないように遮光した際に、温度上昇を抑えた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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、
光源と、光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、
液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、
前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、
光量が異なる複数のモードを持ち、
前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて
表示画像制御手段による制御が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、
液晶表示装置においてフリッカを調整する際に、精度よく調整しながらテストパターンをユーザーに認識されないために遮光する際の温度上昇を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例の画像調整手段を示すフローチャートである。
【図２】本発明の液晶表示装置の構成図である。
【図３】液晶表示素子の構成を示す断面図である。
【図４】フリッカの発生していない場合の液晶表示素子にかかる実行電圧とその変調光の波形である。
【図５】フリッカの発生している場合の液晶表示素子にかかる実行電圧とその変調光の波形である。
【図６】本発明の第1実施例による液晶表示装置の液晶表示素子の駆動制御部の構成図である。
【図７】光量調整手段の正面図である。
【図８】表示画像検出手段より取得した、フリッカが検出されている液晶表示素子の変調光の光応答波形である。
【図９】液晶表示素子に印加する共通電極電圧と、その電圧でのフリッカ量の相関性を示す図である。
【図１０】本発明の第2の実施例の画像調整手段を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施例１］
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例である液晶表示装置１を説明する。ここで、図２は、液晶表示装置１を示す構成図である。
【００１９】
液晶表示装置１は、画像をスクリーン２００に表示する機能を有する。液晶表示装置１は、本実施例では、反射型液晶表示素子（反射型液晶表示素子等の画像形成素子）を搭載した投射型液晶表示装置である。液晶表示装置１は、筐体１ａと、ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ光学系４０と、液晶表示素子５０と、記憶部６０と、制御部７０と、表示画像検出手段８０と、光量調整手段90と、遮光手段９1を有する。
【００２０】
筐体１ａは、液晶表示装置１を構成する部材を固定し収納する。筐体１ａは、本実施例では、矩形状の立方体である。
【００２１】
ランプ１０は、光を生成する機能を有する。ランプ１０は、発光管１１と、リフレクタ１２とを有する。この場合、γは、液晶表示装置１の光軸である。
【００２２】
発光管１１は、連続スペクトルで、白色光を発光する機能を有する。発光管１１は、図示しない電源供給部によって電源を供給している。
【００２３】
リフレクタ１２は、発光管１１からの光を所定の方向に集光する機能を有する。そのため、リフレクタ１２は、反射率の高いミラー等によって構成されており、半球形状を有する。
【００２４】
照明光学系２０は、ランプ１０からの光を色分解合成光学系３０に伝達する機能を有する。照明光学系２０は、シリンダアレイ２１及び２２と、紫外線吸収フィルタ２３と、偏光変換素子２４と、フロントコンプレッサ２５と、全反射ミラー２６と、コンデンサーレンズ２７と、リアコンプレッサ２８とを有する。
【００２５】
シリンダアレイ２１及び２２は、カメラ、検出器、走査装置内等に組み込まれている感光素子の複合体である。シリンダアレイ２１は、光軸γに対して垂直方向に屈折力を有するレンズアレイである。シリンダアレイ２２は、シリンダアレイ２１の個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。本実施例では、シリンダアレイ２１は、ランプ１０の前方に配置され、シリンダアレイ２２は、後述する紫外線吸収フィルタ２３の前方に配置される。
【００２６】
紫外線吸収フィルタ２３は、紫外線を吸収する機能を有する。紫外線吸収フィルタ２３は、シリンダアレイ２１とシリンダアレイ２２との間に配置される。
【００２７】
偏光変換素子２４は、無偏光光を所定の偏光光に変換する機能を有する。偏光変換素子２４は、シリンダアレイ２２の前方に配置される。
【００２８】
フロントコンプレッサ２５は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。フロントコンプレッサ２５は、偏光変換素子２４の前方に配置される。
【００２９】
全反射ミラー２６は、ランプ１０からの光を反射する機能を有する。全反射ミラー２６は、本実施例では、光軸を９０度変換する。全反射ミラー２６は、フロントコンプレッサ２５の前方に配置される。
【００３０】
コンデンサーレンズ２７は、ランプ１０からの光を集め、投影レンズの瞳内に光源の像を結ばせることによって、物体を均等に照明する。コンデンサーレンズ２７は、全反射ミラー２６の前方に配置される。
【００３１】
リアコンプレッサ２８は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。リアコンプレッサ２８は、コンデンサーレンズ２７の前方に配置されている。
【００３２】
光量調整手段90は図７に示すような菱形の開口部を持った遮光部材であり、制御部70からの信号に応じて位置を変更し、色分解合成系３０に入射する光量を調整する作用を持つ。
【００３３】
色分解合成光学系３０は、ランプ１０からの光を分解及び合成する機能を有する。色分解合成光学系３０は、ダイクロイックミラー３１と、偏光板３２と、偏光ビームスプリッター３３と、１／４波長板３５と、色選択性位相差板３６とを有する。
【００３４】
ダイクロイックミラー３１は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過する。ダイクロイックミラー３１は、リアコンプレッサ２８の前面に配置される。
【００３５】
偏光板３２は、Ｓ偏光光のみを透過させる機能を有する。偏光板３２は、偏光板３２ａ、３２ｂ及び３２ｃとを有する。偏光板３２ａは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ａは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｂは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ｂは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｃは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。
【００３６】
偏光ビームスプリッター３３は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光分離面を有する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光ビームスプリッター３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを有する。偏光ビームスプリッター３３ａは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ａは、偏光板３２ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｂは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｂは、色選択性位相差板３６ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｃは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｃは、偏光ビームスプリッター３３ａの前面に配置される。
【００３７】
１／４波長板３５は、位相差を与える機能を有する。１／４波長板３５は、１／４波長板３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂとを有する。１／４波長板３５Ｒは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｒとの間に配置される。１／４波長板３５Ｇは、偏光ビームスプリッター３３ａと後述する液晶表示素子５０Ｇとの間に配置される。１／４波長板３５Ｂは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｂとの間に配置される。
【００３８】
色選択性位相差板３６は、特定の光の偏光方向を９０度変換する機能を有する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の偏光方向を９０度変換し、赤色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ａは、偏光板３２ｂと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。色選択性位相差板３６ｂは、赤色の光の偏光方向を９０度変換し、青色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ｂは、偏光板３２ｃと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。
【００３９】
遮光手段９１は色分離合成系３０と投射レンズ光学系４０の間に配置され、制御部70からの信号に応じて、投射レンズ光学系４０への入射光を遮断するかを選択する作用を有する。
【００４０】
投射レンズ光学系（投射手段）４０は、照明光学系２０及び色分解合成光学系３０を介したランプ１０からの光を照射する。投射レンズ光学系４０は、鏡筒４０ａに図示しない複数の光学素子で構成されている。
【００４１】
液晶表示素子５０は、ランプ１０からの光を反射すると共に画像を変調する機能を有する。液晶表示素子５０は、液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂとを有する。また、液晶表示素子５０（５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂ）は、図３に示すように、対向基板５１と、液晶材料（液晶層）５５と、駆動基板５６とから構成される。ここで、図３は、液晶表示素子５０の構造を示す断面図である。
【００４２】
ここで、画像表示を行う際の液晶表示素子の駆動について簡単に説明する。本実施例の液晶表示装置は、１/６０秒周期（１フレーム）ごとに表示する画像を変化させることが可能であり、１/６０秒ごとの画像信号が液晶表示素子に入力される。その際、本実施例の液晶表示装置は、同一の画像信号に基づいて、同じ大きさの正の電圧と負の電圧を１/１２０秒周期（１フィールド）で液晶層に印加することによって、画像を表示する。すなわち、１/６０秒周期の１フレームの画像信号に基づいて、１/１２０秒周期で液晶層に対して正の電圧を印加して１フィールドの画像を表示し、その後液晶層に同じ大きさの負の電圧を印加して１フィールドの画像を表示する駆動を行っている。このような駆動を行う場合、本来同じ大きさである正の電圧（液晶層に印加される実効電圧、有効電界）と負の電圧との差がある一定値を超えて大きい場合には、フリッカが大きくなり、人間の目にも見えてしまう。
【００４３】
但し、本発明においては、上述のような駆動ばかりではなく、１フレーム＝１フィールドとして液晶表示素子を駆動しても構わない。すなわち、１/６０秒に対応する画像信号ごとに（１/６０秒ごとに）液晶表示素子に印加する電圧を正と負とで入れ替えるように制御しても構わない。その場合、同一の画像を長時間表示する（或いは徐々に変化するような変化が小さい画像を表示する）と、フリッカが人間の目にも見え易くなってしまう。
【００４４】
尚、このような駆動を行う場合の、後述する液晶層に印加される実効電圧、つまり液晶層に実際に印加される電圧の正の電圧の絶対値と負の電圧の絶対値は、同一画像を表示し続ける状態での両者の絶対値の差と考える。また、本実施例において、「フリッカ」と言う言葉は、人間の目に見える程度のものだけではなく、人間の目には見えない小さな輝度変化もフリッカと称することとする。
【００４５】
以下、図４（a）乃至図５（b）を参照して、フリッカの発生する原理を説明する。ここで、図４（a）は、液晶層５５に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図４（b）はそれに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。図５（a）は、フリッカが発生している状態の液晶層に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図５（b）はそれに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。
【００４６】
まず、液晶層５５の共通電極５３側の端部における電位（又は電圧）をα、液晶層５５の画素電極５８側の端部における電位（又は電圧）をβとする。ここで、電位βは、電位αに対して相対的に正の値である場合と負の値である場合とがある。電位βが正の値である場合に、液晶層５５に印加される電位差（つまり”β−α”）と、電位βが負の値である場合に液晶層５５に印加される電位差（つまり“α−β”）とが互いに等しければフリッカは発生しない。
【００４７】
但し、液晶表示素子内の様々な帯電現象によって、液晶層５５に印加される実効電圧（有効電界）と、両電極間に印加される電圧とが互いに異なる場合がある。つまり、共通電極の電位と液晶層の共通電極側の端部の電位とが互いに異なっていたり、画素電極の電位と液晶層の画素電極側の端部の電位とが互いに異なっていたり、共通電極、画素電極、その他の液晶表示素子の構成部材が帯電していたりする場合がある。このような現象は、液晶表示装置、特に液晶表示素子に照射される光が強い液晶プロジェクタにおいて、顕著に発生する。ここでの帯電現象とは、液晶表示素子内のイオン性物質の移動や構成要素の帯電現象等のことを総称することとする。
【００４８】
ここで、図４（a）にフリッカが発生していない状態での液晶表示素子５０の液晶層に対する実効電圧の波形を示す。このように、実効電圧が正側と負側とで互いに等しくなっていると、図４（b）に示したように画像の明るさが等しくなり、フリッカは発生しない。
【００４９】
次に、図５（a）に実効電圧が正側と負側とで非対称になった（異なる）とき、つまりフリッカが発生しているときの実行電圧の波形を示す。このように、実効電圧が非対称になっていると、図５（b）に示したように、駆動周期毎に明るさが変化してしまい、フリッカが発生する。
【００５０】
また、イオン性物質の移動や基板界面の膜の帯電は、液晶表示素子５０の表示領域全面渡って均一ではない。そのため、表示領域のエリアによってフリッカを抑制する為の共通電極５３の電位は異なっている。
【００５１】
従来の液晶表示装置において、出荷時にはフリッカが発生しないように、実効電圧が正側と負側とで互いに等しくなるよう調整している。つまり、共通電極の電位、もしくは画素電極の電位を各々調整することで、フリッカを抑制するように駆動条件を調整していた。
【００５２】
しかしながら、液晶表示装置、特に液晶プロジェクタにおいて、使用していくとイオン性物質の偏在やチャージアップが蓄積されることによって、実効電圧の非対称性、すなわちフリッカが発生してしまう。
【００５３】
本実施例として、図６に構成図を記載する。液晶表示装置１に図示しない入力機器より画像が入力され、その画像を液晶表示素子５０にて表示を行う。液晶表示素子５０にて画像を表示する方法として、入力機器からの画像の入力信号（Vsig）を駆動手段にて液晶表示素子５０に最適な駆動信号(Lcsig)にて、駆動させ、画像を表示する。駆動信号（LCsig）には、液晶表示素子５０の画素電極に印加する信号電圧と共通電極に印加する共通電極電圧などが含まれる。
【００５４】
表示画像検出手段８０として、液晶表示素子５０にて変調した光を検出するための、光センサと光センサの出力よりノイズ成分を除去するためのフィルタ、フィルタを通過した出力をデジタル値に変換するAD変換器を有する。表示画像調整手段７３よりLCsigの共通電極電圧を変化させ、光センサの出力波形を取得する。
【００５５】
また、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横に表示画像調整手段８０を配置する。この位置に配置することによって、投射画像を遮ることなく、液晶表示素子５０の変調した光を取得することができる。
【００５６】
ここで、図１に記載のフローチャートに沿って、本実施例の動作を説明する。ユーザーが電源をOFFにする動作を行う（step１）。そして、表示画像調整手段７３にて液晶表示素子５０に黒を表示するように、駆動手段７４に命令を出す（step2）。制御部７０からの信号により遮光手段91で遮光すると共に、光量調整手段９０により色分離合成系３０への光量が最低の状態となるようにする（step3、step4）。表示画像調整手段７３にてフリッカを調整するためのテストパターンを表示するよう、駆動手段74に命令を出し、液晶表示素子５０に駆動信号（LCsig）を印加する（step5）。
【００５７】
表示画像検出手段８０にて、液晶表示素子５０の変調光の出力波形を検出する。その検出した出力波形からフリッカ量を検出し、記憶部６０に記憶する（step6）。フリッカ量の解析手法としては、出力波形の振幅をフリッカ量（LVflk）として規定する。表示画像検出手段８０にて検出するフリッカ量が略最小となるまで、表示画像調整手段７３にて共通電極電圧を変化させる。その際、図９に示すように共通電極電圧（Vcom）を変化させた時のフリッカ量（LVflk）を記憶し、フリッカ量が最小となる共通電極電圧の条件を求める（step7）。フリッカを低減させるためのLCsigの変更手段としては、共通電極電圧を変化させることが一般的であるが、画素電極に印加する信号電圧を変化させても良い。
【００５８】
そして、表示画像調整手段７３にて求めたフリッカを低減させるための共通電極電圧を、駆動手段７４より液晶表示素子５０に印加するよう、表示画像調整手段７３にて設定を行う。（Step８）
制御部70の指示によりランプ１０を消灯させる動作を行う（Step９）。そして、液晶表示装置1の電源を確実にOFFさせる。
【００５９】
前述したフリッカ量の解析手法に関して、以下に詳しく説明する。フリッカを低減させるためのテストパターンの変更手段としては、液晶表示素子５０の共通電極電圧を変化させることが一般的である。従って、フリッカ調整用のテストパターンとして、最もフリッカを検出しやすい明るさ５０％付近のベタ画像を表示し、その時の共通電極電圧を変化させる。その時の表示画像検出手段８０より取得した出力波形を図８に示す。共通電極電圧を変化させると、この出力波形の振幅が異なる。この出力波形の振幅をフリッカ量として評価する。そして、テストパターン表示時の共通電極電圧と出力波形の振幅の関係を図９に示す。この関係より、フリッカ量が略最小となる共通電極電圧を求める。
【００６０】
上記のフローチャートに従えば、液晶表示放置を使用する際にフリッカ調整用の画像を投影することなく、精度のよいフリッカ調整ができる。
【００６１】
また、光センサの出力より、液晶表示素子５０の駆動周波数成分をフーリエ変換にて抽出し、その周波数成分の強度をフリッカ量（LVflk）としてもよい。
【００６２】
また、フリッカ制御手段にて液晶表示素子５０のフリッカが低減する駆動手段を求める方法として、本実施例では、表示画像調整手段より液晶表示素子５０の共通電極電圧を変化させ、その時のフリッカ量（LVflk）を計測し、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めたが、この方法だけに限定されず、例えば、画素電極電圧を変化させて、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。
【００６３】
また、共通電極電圧を一方向から変化させ、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。さらには、共通電極電圧を２つの異なる電圧にした時フリッカ量と、共通電極電圧とフリッカ量の近似曲線式をフィッティングさせることで、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。
【００６４】
なお、表示画像検出手段８０を配置する場所は、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横に限らず、液晶表示素子５０の変調後の光を検出できる箇所であればどこでもよい。
【００６５】
例えば、投射レンズ４０の内部に設置しても良いし、不要光を遮光するためのマスク等に取り付けても良い。また、液晶表示装置の投射画像を遮るシャッターや、投射レンズ４０のカバーに設置しても良い。
【００６６】
また、遮光手段９１を配置する場所は、色分離合成系30と投射レンズ40の間に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、投射レンズ40の内部に配置してもよいし、投射レンズ40のカバーに配置してもよい。表示画像検出手段80の配置がいずれの場合においても、遮光手段91は液晶表示素子５０への入射光を遮ることなく、スクリーン200側に投影されないように遮光出来る位置であればよい。
【００６８】
また、液晶表示装置１の電源ONから電源OFFまでの時間が短い場合には、本表示画像調整を行わないようにすることが好ましい。これは、液晶表示素子５０の電気光学特性が安定するまでには時間がかかることが知られており、電気光学特性が安定する前に表示画像調整を行ってしまうと、逆に不適切な調整をされてしまう可能性があるためである。
【００６９】
本実施例においては光量調整手段90の移動により光量を調整しているが、それに限定されるものではない。例えば複数の光源からなる液晶表示装置において、使用している光源の個数を減らすことで光量を調整してもよい。
【００７０】
また、光による温度上昇の観点からは光量が最低になる状態とすることが好ましいが、一定の基準以下の光量になるように光量が調整されていればよい。
【００７１】
［実施例２］
実施例1においては液晶表示装置の電源オフの時に調整が行われる場合を示したが、本実施例では電源オフ時以外に調整行程を持つ場合についてフローチャートと共に説明する。
【００７２】
なお、調整を行うために必要となる光学系、駆動系等の構成は実施例1と同様のため省略する。
【００７３】
図11に記載のフローチャートに従って本実施例の動作を説明する。
【００７４】
ユーザーが調整モードを開始する動作を行う（step１）。そして、表示画像調整手段７３にて液晶表示素子５０に黒を表示するように、駆動手段７４に命令を出す（step2）。制御部７０からの指示により遮光手段91で遮光すると共に、光量調整手段９０により色分離合成系３０への光量が最低の状態となるようにする（step3、step4）。表示画像調整手段７３にてフリッカを調整するためのテストパターンを表示するよう、駆動手段74に命令を出し、液晶表示素子５０に駆動信号（LCsig）を印加する（step5）。
【００７５】
表示画像検出手段８０にて、液晶表示素子５０の変調光の出力波形を検出する。その検出した出力波形からフリッカ量を検出し、記憶部６０に記憶する（step6）。フリッカ量の解析手法としては、出力波形の振幅をフリッカ量（LVflk）として規定する。表示画像検出手段８０にて検出するフリッカ量が略最小となるまで、表示画像調整手段７３にて共通電極電圧を変化させる。その際、図９に示すように共通電極電圧（Vcom）を変化させた時のフリッカ量（LVflk）を記憶し、フリッカ量が最小となる共通電極電圧の条件を求める（step7）。フリッカを低減させるためのLCsigの変更手段としては、共通電極電圧を変化させることが一般的であるが、画素電極に印加する信号電圧を変化させても良い。
【００７６】
そして、表示画像調整手段７３にて求めたフリッカを低減させるための共通電極電圧を、駆動手段７４より液晶表示素子５０に印加するよう、表示画像調整手段７３にて設定を行う（Step８）。さらに表示画像調整手段73にて液晶表示素子50に黒を表示するように、駆動手段74に指示を出す（step9）。制御部70の指示により遮光手段91での遮光を終了し、画像が投影されるようにする（Step10）。
【００７７】
上記のフローチャートに従えば、液晶表示放置を使用する際にフリッカ調整用の画像を投影することなく、精度のよいフリッカ調整ができる。さらには、調整終了後にはすぐに投影可能な状態とするものである。
【００７８】
なお、上記フローチャート内で黒を表示するとしたが、例えばstep2において黒を背景とした画面に「調整開始」と文字を表示してユーザーに調整モードに入ることを認識させてもよい。あるいはstep9において黒を背景とした画面に「調整終了」と表示することで調整期間を知らせてもよいし、調整開始と終了を共に知らせてもよい。また、黒を背景にすることには限定されず、温度上昇が大きくない範囲で例えば青を背景とするような画像を表示してもよい。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 液晶表示装置
１０ ランプ
２０ 照明光学系
・ ３０ 色分解合成光学系
４０ 投射レンズ光学系
５０G G用液晶表示素子
５０R R用液晶表示素子
５０B B用液晶表示素子
７０ 制御部
７３ 表示画像調整手段
７４ 駆動手段
７５ 記憶部
８０ 表示画像検出手段
９０ 光量調整手段
９１ 遮光手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関してであり、特に液晶プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型表示装置の画像変調手段として液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタがある。液晶プロジェクタに用いる液晶表示素子としては、例えば共通電極を有する第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する。そして、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）液晶表示素子が用いられている。また、このような透過型の液晶表示素子の他に、共通電極を有する透明基板と、一方の基板に反射電極と配線、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負のネマチック液晶を封入する。そして、液晶分子長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にホ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表示素子を用いるものもある。
【０００３】
液晶表示素子としては、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（変調）を制御して画像を形成する方法が主に用いられる。
【０００４】
一般的な液晶表示素子の設計は、入射光をポラライザ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。例えばノーマリーホワイトを基準とする液晶表示素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、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いる。また、ノーマリーブラックを基準とする液晶表示素子は、液晶層へ電圧無印加状態で、入射光波長において与えるリタデーションを極小とし、液晶層へ所定電圧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等の偏光制御手段を出射側に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。
【０００５】
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と、液晶分子は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。そのため、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かった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。
【０００６】
しかし、このＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶表示素子においては、液晶層に電圧（電界、電位差）を印加するため、液晶層に存在するイオン性物質が移動する。もし直流電圧を液晶層に与え続けると、イオン性物質が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられてしまう。そうすると、液晶層に与えられた電圧の一部が移動したイオン性物質によって形成される電圧によって相殺されてしまい、所望の強度の電圧を液晶層に与えられなくなってしまう。
【０００７】
この問題を避けるために、一般的には以下のような方法が用いられる。例えば、配列画素のラインごとに印加する電圧の正負極性を反転して特定の周波数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圧の正負極性を特定の周波数で反転するフィールド反転ドライブ方法等である。このように液晶層にかかる電圧が一定の極性にならないようにして、イオン性物質の偏在（液晶層内のイオン性物質による電圧の発生）を防止している。
【０００８】
しかしながら、液晶層へ印加する実効電圧（以後液晶層へ印加される実質的な電圧を実効電圧と称する）が変動する要因としては、上記のイオン性物質の移動だけは無い。例えば、絶縁体の非導電性膜（液晶配向膜、反射増強膜、金属溶出防止用の無機パッシベーション膜等）において、電子やホールの電荷そのものがトラッピングされることがある。電子やホールがトラップされてしまうと、膜の界面がチャージアップを引き起こし、この静電帯電によって液晶層への実効電圧が変化してしまうことがある。このように静電帯電が発生してしまった場合、前述の反転ドライブ方法で液晶表示素子を駆動すると、正の電位差（電圧）の絶対値と負の電位差（電圧）の絶対値との間の差が大きくなってしまい、フリッカが発生してしまう。
【０００９】
つまり、正の電位差を付与した時の明るさと負の電位差を付与した時の明るさとが互いに異なるようになってしまい、反転ドライブ周波数で明るい画像と暗い画像とが交互に表示されるという現象（フリッカ）が発生する。この現象（フリッカ）は、一般的な１２０Hzで反転するフィールド反転ドライブ方法では、正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差が２００ｍＶ以上になると人の目で視認できると言われている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、液晶表示装置内に輝度センサを投射光学系に入射しない変調光の光路上に配置し、液晶表示素子の変調光の輝度を検出させ、その輝度の最大値と最小値の差分をフリッカ値として求め、共通電極電圧を変化させ、最小フリッカ値に対応する電圧を設定する方法が提示されている。また、その調整を電源OFF時に実行する方法が提示されている。
【００１１】
特許文献２では、合成プリズムと投射レンズ間に色合成された画像光の輝度を波長域毎に検出する複数の輝度センサ部を配置し、輝度センサの出力に基づいてフリッカが最小となるように、共通電極電圧の大きさを調整する方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2005-221569号公報
【特許文献２】特開2008-26613号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献に開示された従来技術では、検出するためのテストパターンの1例として50%ハーフトーン階調を用いることが挙げられている。しかしながら、例えば精度を上げるために表示領域全域を赤、緑、青などの均一階調を順次表示して調整を行うと外部に投影されてしまい不快感を与えてしまう。一方で上記テストパターン表示前に可動式の遮光部により光を遮るとプロジェクタ等の拡大投影装置においては遮光部に照射される光エネルギーが強いために熱源となり周辺部品の劣化に繋がってしまう。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、精度よくフリッカを検出するためのテストパターンを、ユーザーに認識されないように遮光した際に、温度上昇を抑えた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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、
光源と、光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、
液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、
前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、
光量が異なる複数のモードを持ち、
前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて
表示画像制御手段による制御が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、
液晶表示装置においてフリッカを調整する際に、精度よく調整しながらテストパターンをユーザーに認識されないために遮光する際の温度上昇を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例の画像調整手段を示すフローチャートである。
【図２】本発明の液晶表示装置の構成図である。
【図３】液晶表示素子の構成を示す断面図である。
【図４】フリッカの発生していない場合の液晶表示素子にかかる実行電圧とその変調光の波形である。
【図５】フリッカの発生している場合の液晶表示素子にかかる実行電圧とその変調光の波形である。
【図６】本発明の第1実施例による液晶表示装置の液晶表示素子の駆動制御部の構成図である。
【図７】光量調整手段の正面図である。
【図８】表示画像検出手段より取得した、フリッカが検出されている液晶表示素子の変調光の光応答波形である。
【図９】液晶表示素子に印加する共通電極電圧と、その電圧でのフリッカ量の相関性を示す図である。
【図１０】本発明の第2の実施例の画像調整手段を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施例１］
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例である液晶表示装置１を説明する。ここで、図２は、液晶表示装置１を示す構成図である。
【００１９】
液晶表示装置１は、画像をスクリーン２００に表示する機能を有する。液晶表示装置１は、本実施例では、反射型液晶表示素子（反射型液晶表示素子等の画像形成素子）を搭載した投射型液晶表示装置である。液晶表示装置１は、筐体１ａと、ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ光学系４０と、液晶表示素子５０と、記憶部６０と、制御部７０と、表示画像検出手段８０と、光量調整手段90と、遮光手段９1を有する。
【００２０】
筐体１ａは、液晶表示装置１を構成する部材を固定し収納する。筐体１ａは、本実施例では、矩形状の立方体である。
【００２１】
ランプ１０は、光を生成する機能を有する。ランプ１０は、発光管１１と、リフレクタ１２とを有する。この場合、γは、液晶表示装置１の光軸である。
【００２２】
発光管１１は、連続スペクトルで、白色光を発光する機能を有する。発光管１１は、図示しない電源供給部によって電源を供給している。
【００２３】
リフレクタ１２は、発光管１１からの光を所定の方向に集光する機能を有する。そのため、リフレクタ１２は、反射率の高いミラー等によって構成されており、半球形状を有する。
【００２４】
照明光学系２０は、ランプ１０からの光を色分解合成光学系３０に伝達する機能を有する。照明光学系２０は、シリンダアレイ２１及び２２と、紫外線吸収フィルタ２３と、偏光変換素子２４と、フロントコンプレッサ２５と、全反射ミラー２６と、コンデンサーレンズ２７と、リアコンプレッサ２８とを有する。
【００２５】
シリンダアレイ２１及び２２は、カメラ、検出器、走査装置内等に組み込まれている感光素子の複合体である。シリンダアレイ２１は、光軸γに対して垂直方向に屈折力を有するレンズアレイである。シリンダアレイ２２は、シリンダアレイ２１の個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。本実施例では、シリンダアレイ２１は、ランプ１０の前方に配置され、シリンダアレイ２２は、後述する紫外線吸収フィルタ２３の前方に配置される。
【００２６】
紫外線吸収フィルタ２３は、紫外線を吸収する機能を有する。紫外線吸収フィルタ２３は、シリンダアレイ２１とシリンダアレイ２２との間に配置される。
【００２７】
偏光変換素子２４は、無偏光光を所定の偏光光に変換する機能を有する。偏光変換素子２４は、シリンダアレイ２２の前方に配置される。
【００２８】
フロントコンプレッサ２５は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。フロントコンプレッサ２５は、偏光変換素子２４の前方に配置される。
【００２９】
全反射ミラー２６は、ランプ１０からの光を反射する機能を有する。全反射ミラー２６は、本実施例では、光軸を９０度変換する。全反射ミラー２６は、フロントコンプレッサ２５の前方に配置される。
【００３０】
コンデンサーレンズ２７は、ランプ１０からの光を集め、投影レンズの瞳内に光源の像を結ばせることによって、物体を均等に照明する。コンデンサーレンズ２７は、全反射ミラー２６の前方に配置される。
【００３１】
リアコンプレッサ２８は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。リアコンプレッサ２８は、コンデンサーレンズ２７の前方に配置されている。
【００３２】
光量調整手段90は図７に示すような菱形の開口部を持った遮光部材であり、制御部70からの信号に応じて位置を変更し、色分解合成系３０に入射する光量を調整する作用を持つ。
【００３３】
色分解合成光学系３０は、ランプ１０からの光を分解及び合成する機能を有する。色分解合成光学系３０は、ダイクロイックミラー３１と、偏光板３２と、偏光ビームスプリッター３３と、１／４波長板３５と、色選択性位相差板３６とを有する。
【００３４】
ダイクロイックミラー３１は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過する。ダイクロイックミラー３１は、リアコンプレッサ２８の前面に配置される。
【００３５】
偏光板３２は、Ｓ偏光光のみを透過させる機能を有する。偏光板３２は、偏光板３２ａ、３２ｂ及び３２ｃとを有する。偏光板３２ａは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ａは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｂは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ｂは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｃは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。
【００３６】
偏光ビームスプリッター３３は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光分離面を有する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光ビームスプリッター３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを有する。偏光ビームスプリッター３３ａは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ａは、偏光板３２ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｂは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｂは、色選択性位相差板３６ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｃは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｃは、偏光ビームスプリッター３３ａの前面に配置される。
【００３７】
１／４波長板３５は、位相差を与える機能を有する。１／４波長板３５は、１／４波長板３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂとを有する。１／４波長板３５Ｒは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｒとの間に配置される。１／４波長板３５Ｇは、偏光ビームスプリッター３３ａと後述する液晶表示素子５０Ｇとの間に配置される。１／４波長板３５Ｂは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｂとの間に配置される。
【００３８】
色選択性位相差板３６は、特定の光の偏光方向を９０度変換する機能を有する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の偏光方向を９０度変換し、赤色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ａは、偏光板３２ｂと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。色選択性位相差板３６ｂは、赤色の光の偏光方向を９０度変換し、青色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ｂは、偏光板３２ｃと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。
【００３９】
遮光手段９１は色分離合成系３０と投射レンズ光学系４０の間に配置され、制御部70からの信号に応じて、投射レンズ光学系４０への入射光を遮断するかを選択する作用を有する。
【００４０】
投射レンズ光学系（投射手段）４０は、照明光学系２０及び色分解合成光学系３０を介したランプ１０からの光を照射する。投射レンズ光学系４０は、鏡筒４０ａに図示しない複数の光学素子で構成されている。
【００４１】
液晶表示素子５０は、ランプ１０からの光を反射すると共に画像を変調する機能を有する。液晶表示素子５０は、液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂとを有する。また、液晶表示素子５０（５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂ）は、図３に示すように、対向基板５１と、液晶材料（液晶層）５５と、駆動基板５６とから構成される。ここで、図３は、液晶表示素子５０の構造を示す断面図である。
【００４２】
ここで、画像表示を行う際の液晶表示素子の駆動について簡単に説明する。本実施例の液晶表示装置は、１/６０秒周期（１フレーム）ごとに表示する画像を変化させることが可能であり、１/６０秒ごとの画像信号が液晶表示素子に入力される。その際、本実施例の液晶表示装置は、同一の画像信号に基づいて、同じ大きさの正の電圧と負の電圧を１/１２０秒周期（１フィールド）で液晶層に印加することによって、画像を表示する。すなわち、１/６０秒周期の１フレームの画像信号に基づいて、１/１２０秒周期で液晶層に対して正の電圧を印加して１フィールドの画像を表示し、その後液晶層に同じ大きさの負の電圧を印加して１フィールドの画像を表示する駆動を行っている。このような駆動を行う場合、本来同じ大きさである正の電圧（液晶層に印加される実効電圧、有効電界）と負の電圧との差がある一定値を超えて大きい場合には、フリッカが大きくなり、人間の目にも見えてしまう。
【００４３】
但し、本発明においては、上述のような駆動ばかりではなく、１フレーム＝１フィールドとして液晶表示素子を駆動しても構わない。すなわち、１/６０秒に対応する画像信号ごとに（１/６０秒ごとに）液晶表示素子に印加する電圧を正と負とで入れ替えるように制御しても構わない。その場合、同一の画像を長時間表示する（或いは徐々に変化するような変化が小さい画像を表示する）と、フリッカが人間の目にも見え易くなってしまう。
【００４４】
尚、このような駆動を行う場合の、後述する液晶層に印加される実効電圧、つまり液晶層に実際に印加される電圧の正の電圧の絶対値と負の電圧の絶対値は、同一画像を表示し続ける状態での両者の絶対値の差と考える。また、本実施例において、「フリッカ」と言う言葉は、人間の目に見える程度のものだけではなく、人間の目には見えない小さな輝度変化もフリッカと称することとする。
【００４５】
以下、図４（a）乃至図５（b）を参照して、フリッカの発生する原理を説明する。ここで、図４（a）は、液晶層５５に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図４（b）はそれに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。図５（a）は、フリッカが発生している状態の液晶層に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図５（b）はそれに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。
【００４６】
まず、液晶層５５の共通電極５３側の端部における電位（又は電圧）をα、液晶層５５の画素電極５８側の端部における電位（又は電圧）をβとする。ここで、電位βは、電位αに対して相対的に正の値である場合と負の値である場合とがある。電位βが正の値である場合に、液晶層５５に印加される電位差（つまり”β−α”）と、電位βが負の値である場合に液晶層５５に印加される電位差（つまり“α−β”）とが互いに等しければフリッカは発生しない。
【００４７】
但し、液晶表示素子内の様々な帯電現象によって、液晶層５５に印加される実効電圧（有効電界）と、両電極間に印加される電圧とが互いに異なる場合がある。つまり、共通電極の電位と液晶層の共通電極側の端部の電位とが互いに異なっていたり、画素電極の電位と液晶層の画素電極側の端部の電位とが互いに異なっていたり、共通電極、画素電極、その他の液晶表示素子の構成部材が帯電していたりする場合がある。このような現象は、液晶表示装置、特に液晶表示素子に照射される光が強い液晶プロジェクタにおいて、顕著に発生する。ここでの帯電現象とは、液晶表示素子内のイオン性物質の移動や構成要素の帯電現象等のことを総称することとする。
【００４８】
ここで、図４（a）にフリッカが発生していない状態での液晶表示素子５０の液晶層に対する実効電圧の波形を示す。このように、実効電圧が正側と負側とで互いに等しくなっていると、図４（b）に示したように画像の明るさが等しくなり、フリッカは発生しない。
【００４９】
次に、図５（a）に実効電圧が正側と負側とで非対称になった（異なる）とき、つまりフリッカが発生しているときの実行電圧の波形を示す。このように、実効電圧が非対称になっていると、図５（b）に示したように、駆動周期毎に明るさが変化してしまい、フリッカが発生する。
【００５０】
また、イオン性物質の移動や基板界面の膜の帯電は、液晶表示素子５０の表示領域全面渡って均一ではない。そのため、表示領域のエリアによってフリッカを抑制する為の共通電極５３の電位は異なっている。
【００５１】
従来の液晶表示装置において、出荷時にはフリッカが発生しないように、実効電圧が正側と負側とで互いに等しくなるよう調整している。つまり、共通電極の電位、もしくは画素電極の電位を各々調整することで、フリッカを抑制するように駆動条件を調整していた。
【００５２】
しかしながら、液晶表示装置、特に液晶プロジェクタにおいて、使用していくとイオン性物質の偏在やチャージアップが蓄積されることによって、実効電圧の非対称性、すなわちフリッカが発生してしまう。
【００５３】
本実施例として、図６に構成図を記載する。液晶表示装置１に図示しない入力機器より画像が入力され、その画像を液晶表示素子５０にて表示を行う。液晶表示素子５０にて画像を表示する方法として、入力機器からの画像の入力信号（Vsig）を駆動手段にて液晶表示素子５０に最適な駆動信号(Lcsig)にて、駆動させ、画像を表示する。駆動信号（LCsig）には、液晶表示素子５０の画素電極に印加する信号電圧と共通電極に印加する共通電極電圧などが含まれる。
【００５４】
表示画像検出手段８０として、液晶表示素子５０にて変調した光を検出するための、光センサと光センサの出力よりノイズ成分を除去するためのフィルタ、フィルタを通過した出力をデジタル値に変換するAD変換器を有する。表示画像調整手段７３よりLCsigの共通電極電圧を変化させ、光センサの出力波形を取得する。
【００５５】
また、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横に表示画像調整手段８０を配置する。この位置に配置することによって、投射画像を遮ることなく、液晶表示素子５０の変調した光を取得することができる。
【００５６】
ここで、図１に記載のフローチャートに沿って、本実施例の動作を説明する。ユーザーが電源をOFFにする動作を行う（step１）。そして、表示画像調整手段７３にて液晶表示素子５０に黒を表示するように、駆動手段７４に命令を出す（step2）。制御部７０からの信号により遮光手段91で遮光すると共に、光量調整手段９０により色分離合成系３０への光量が最低の状態となるようにする（step3、step4）。表示画像調整手段７３にてフリッカを調整するためのテストパターンを表示するよう、駆動手段74に命令を出し、液晶表示素子５０に駆動信号（LCsig）を印加する（step5）。
【００５７】
表示画像検出手段８０にて、液晶表示素子５０の変調光の出力波形を検出する。その検出した出力波形からフリッカ量を検出し、記憶部６０に記憶する（step6）。フリッカ量の解析手法としては、出力波形の振幅をフリッカ量（LVflk）として規定する。表示画像検出手段８０にて検出するフリッカ量が略最小となるまで、表示画像調整手段７３にて共通電極電圧を変化させる。その際、図９に示すように共通電極電圧（Vcom）を変化させた時のフリッカ量（LVflk）を記憶し、フリッカ量が最小となる共通電極電圧の条件を求める（step7）。フリッカを低減させるためのLCsigの変更手段としては、共通電極電圧を変化させることが一般的であるが、画素電極に印加する信号電圧を変化させても良い。
【００５８】
そして、表示画像調整手段７３にて求めたフリッカを低減させるための共通電極電圧を、駆動手段７４より液晶表示素子５０に印加するよう、表示画像調整手段７３にて設定を行う。（Step８）
制御部70の指示によりランプ１０を消灯させる動作を行う（Step９）。そして、液晶表示装置1の電源を確実にOFFさせる。
【００５９】
前述したフリッカ量の解析手法に関して、以下に詳しく説明する。フリッカを低減させるためのテストパターンの変更手段としては、液晶表示素子５０の共通電極電圧を変化させることが一般的である。従って、フリッカ調整用のテストパターンとして、最もフリッカを検出しやすい明るさ５０％付近のベタ画像を表示し、その時の共通電極電圧を変化させる。その時の表示画像検出手段８０より取得した出力波形を図８に示す。共通電極電圧を変化させると、この出力波形の振幅が異なる。この出力波形の振幅をフリッカ量として評価する。そして、テストパターン表示時の共通電極電圧と出力波形の振幅の関係を図９に示す。この関係より、フリッカ量が略最小となる共通電極電圧を求める。
【００６０】
上記のフローチャートに従えば、液晶表示放置を使用する際にフリッカ調整用の画像を投影することなく、精度のよいフリッカ調整ができる。
【００６１】
また、光センサの出力より、液晶表示素子５０の駆動周波数成分をフーリエ変換にて抽出し、その周波数成分の強度をフリッカ量（LVflk）としてもよい。
【００６２】
また、フリッカ制御手段にて液晶表示素子５０のフリッカが低減する駆動手段を求める方法として、本実施例では、表示画像調整手段より液晶表示素子５０の共通電極電圧を変化させ、その時のフリッカ量（LVflk）を計測し、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めたが、この方法だけに限定されず、例えば、画素電極電圧を変化させて、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。
【００６３】
また、共通電極電圧を一方向から変化させ、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。さらには、共通電極電圧を２つの異なる電圧にした時フリッカ量と、共通電極電圧とフリッカ量の近似曲線式をフィッティングさせることで、フリッカ量が小さくなる共通電極電圧を求めても良い。
【００６４】
なお、表示画像検出手段８０を配置する場所は、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横に限らず、液晶表示素子５０の変調後の光を検出できる箇所であればどこでもよい。
【００６５】
例えば、投射レンズ４０の内部に設置しても良いし、不要光を遮光するためのマスク等に取り付けても良い。また、液晶表示装置の投射画像を遮るシャッターや、投射レンズ４０のカバーに設置しても良い。
【００６６】
また、遮光手段９１を配置する場所は、色分離合成系30と投射レンズ40の間に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、投射レンズ40の内部に配置してもよいし、投射レンズ40のカバーに配置してもよい。表示画像検出手段80の配置がいずれの場合においても、遮光手段91は液晶表示素子５０への入射光を遮ることなく、スクリーン200側に投影されないように遮光出来る位置であればよい。
【００６８】
また、液晶表示装置１の電源ONから電源OFFまでの時間が短い場合には、本表示画像調整を行わないようにすることが好ましい。これは、液晶表示素子５０の電気光学特性が安定するまでには時間がかかることが知られており、電気光学特性が安定する前に表示画像調整を行ってしまうと、逆に不適切な調整をされてしまう可能性があるためである。
【００６９】
本実施例においては光量調整手段90の移動により光量を調整しているが、それに限定されるものではない。例えば複数の光源からなる液晶表示装置において、使用している光源の個数を減らすことで光量を調整してもよい。
【００７０】
また、光による温度上昇の観点からは光量が最低になる状態とすることが好ましいが、一定の基準以下の光量になるように光量が調整されていればよい。
【００７１】
［実施例２］
実施例1においては液晶表示装置の電源オフの時に調整が行われる場合を示したが、本実施例では電源オフ時以外に調整行程を持つ場合についてフローチャートと共に説明する。
【００７２】
なお、調整を行うために必要となる光学系、駆動系等の構成は実施例1と同様のため省略する。
【００７３】
図11に記載のフローチャートに従って本実施例の動作を説明する。
【００７４】
ユーザーが調整モードを開始する動作を行う（step１）。そして、表示画像調整手段７３にて液晶表示素子５０に黒を表示するように、駆動手段７４に命令を出す（step2）。制御部７０からの指示により遮光手段91で遮光すると共に、光量調整手段９０により色分離合成系３０への光量が最低の状態となるようにする（step3、step4）。表示画像調整手段７３にてフリッカを調整するためのテストパターンを表示するよう、駆動手段74に命令を出し、液晶表示素子５０に駆動信号（LCsig）を印加する（step5）。
【００７５】
表示画像検出手段８０にて、液晶表示素子５０の変調光の出力波形を検出する。その検出した出力波形からフリッカ量を検出し、記憶部６０に記憶する（step6）。フリッカ量の解析手法としては、出力波形の振幅をフリッカ量（LVflk）として規定する。表示画像検出手段８０にて検出するフリッカ量が略最小となるまで、表示画像調整手段７３にて共通電極電圧を変化させる。その際、図９に示すように共通電極電圧（Vcom）を変化させた時のフリッカ量（LVflk）を記憶し、フリッカ量が最小となる共通電極電圧の条件を求める（step7）。フリッカを低減させるためのLCsigの変更手段としては、共通電極電圧を変化させることが一般的であるが、画素電極に印加する信号電圧を変化させても良い。
【００７６】
そして、表示画像調整手段７３にて求めたフリッカを低減させるための共通電極電圧を、駆動手段７４より液晶表示素子５０に印加するよう、表示画像調整手段７３にて設定を行う（Step８）。さらに表示画像調整手段73にて液晶表示素子50に黒を表示するように、駆動手段74に指示を出す（step9）。制御部70の指示により遮光手段91での遮光を終了し、画像が投影されるようにする（Step10）。
【００７７】
上記のフローチャートに従えば、液晶表示放置を使用する際にフリッカ調整用の画像を投影することなく、精度のよいフリッカ調整ができる。さらには、調整終了後にはすぐに投影可能な状態とするものである。
【００７８】
なお、上記フローチャート内で黒を表示するとしたが、例えばstep2において黒を背景とした画面に「調整開始」と文字を表示してユーザーに調整モードに入ることを認識させてもよい。あるいはstep9において黒を背景とした画面に「調整終了」と表示することで調整期間を知らせてもよいし、調整開始と終了を共に知らせてもよい。また、黒を背景にすることには限定されず、温度上昇が大きくない範囲で例えば青を背景とするような画像を表示してもよい。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 液晶表示装置
１０ ランプ
２０ 照明光学系
・ ３０ 色分解合成光学系
４０ 投射レンズ光学系
５０G G用液晶表示素子
５０R R用液晶表示素子
５０B B用液晶表示素子
７０ 制御部
７３ 表示画像調整手段
７４ 駆動手段
７５ 記憶部
８０ 表示画像検出手段
９０ 光量調整手段
９１ 遮光手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、
液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、
前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、
光量が異なる複数のモードを持ち、
前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて
表示画像制御手段による制御が行われることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光量が少ない所定のモードが液晶表示素子に入射する光量が最も少ないモードであ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１】
光源と、
光源からの光を変調し、画像を表示する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で変調された光を遮光する遮光手段と、
液晶表示素子で変調した光を利用する表示画像検出手段と、
前記表示画像検出手段の出力に基づいて前記液晶表示素子の駆動条件を変更する表示画像制御手段からなり、
光量が異なる複数のモードを持ち、
前記遮光手段によって遮光された状態、かつ、
前記複数のモードのうち光量が少ない所定のモードにおいて
表示画像制御手段による制御が行われることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光量が少ない所定のモードが液晶表示素子に入射する光量が最も少ないモードであることを特徴とする
請求項１に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５５０５４（Ｐ２０１２−１５５０５４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７２４（Ｐ２０１１−１２７２４）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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