JP5481810B2 - 電気光学装置、その駆動方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶など電気光学物質を用いた電気光学装置、その駆動方法および電子機器に関する。

電気エネルギーによって光学特性が変化する電気光学物質として、液晶が知られている。液晶は印加電圧に応じて透過率が変化する。この透過率の変化を利用した液晶装置が知られている。液晶装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応して設けられた複数の画素を備える。複数の画素は、画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された液晶からなる液晶素子を有する。

液晶装置のデジタル的な駆動方式として、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割して各サブフィールドにおいて各画素を階調に応じてオン電圧またはオフ電圧を印加するサブフィールド駆動方式が知られている。この方式は、液晶に印加する電圧を、電圧のレベルではなく、電圧パルスの印加時間によって液晶に与える実効電圧を変化させ、液晶パネルの透過率を制御するものであり、液晶の駆動に必要な電圧レベルはオンレベルとオフレベルの２値のみである。単純なサブフィールド駆動方式では、表示可能な階調が、分割したサブフィールドの数に制限されてしまう。
ところで、液晶の応答特性は、一定温度においては、定常状態（配向状態）からの遷移については、液晶層に印加される電界の大きさに応じて応答速度が速くなる。液晶層に電界が印加された状態から配向状態への遷移は、一定の応答時間が必要である。この応答時間は、一般的に液晶層に電界を印加した時間の数倍の長さである。
特許文献１には、液晶の立ち上がり時間と立ち下がり時間を利用して、サブフィールドの数以上の階調を表示可能とする技術が開示されている。

特許４０２３５１７号公報（段落番号００２０）

しかしながら、液晶の応答時間は温度によって大きく変化する。このため、ある温度では、デジタルデータの値に対応する階調を正確に刻むことができても、温度が変化すると、表示すべき階調が不正確になり、場合によっては、デジタルデータの値が大きくなっても表示階調が暗くなるといった階調の逆転が起こることがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サブフィールドの数以上の階調を表示しつつ、階調の逆転を防止することが可能な電気光学装置および電子機器を提供することなどを解決課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、印加される電圧に応じて光の透過率が変化すると共に、電圧が印加されてから光の透過率が所定値まで変化する応答時間が温度に応じて変化する電気光学素子を有する画素と、前記画素に光を照射する光源と、１フレームに長さの等しい所定数のサブフィールドを含み、表示すべき階調に応じて前記所定数のサブフィールドの各々において、点灯を指示するオン電圧または消灯を指示するオフ電圧の一方を前記画素に供給する駆動手段と、温度を測定して温度信号を出力する温度測定手段と、前記温度信号に基づいて前記１サブフィールドの長さを制御する時間制御手段と、前記温度信号に基づいて前記画素に入射する光の強度を制御する光強度制御手段とを備える。

この発明によれば、電気光学素子の応答時間が温度に応じて変化しても、１サブフィールドの長さを調整すると共に、画素に入射する光の強度を制御するので、温度が変化しても表示輝度を一定に保持することが可能となる。すなわち、温度に応じて応答時間が長くなれば、１サブフィールドの長さを長くすることによって、透過率の時間的な変化（例えば、液晶の透過率を縦軸に、時間を横軸に取った場合の応答波形）を温度が変動しても揃えることができる。換言すれば、透過率の時間的な変化が温度によって変動しても一定となるように１サブフィールドの長さを制御することが好ましい。サブフィールドは、画素の点灯・消灯を制御可能な１単位であるが、その長さを変化させると点灯・消灯を制御不能な余り期間の長さが変化するが、これは、画素に入射する光の強度を制御することによって補償することができる。この結果、サブフィールドの数以上の階調を表示しつつ、階調の逆転を防止することが可能となる。
なお、電気光学素子の典型例は液晶素子である。また、電圧が印加されてから光の透過率が所定値まで変化する応答時間は、例えば、透過率が１０％から９０％まで変化する時間である。

上述した電気光学装置において、前記時間制御手段は、温度が変化しても前記応答時間と１サブフィールドの長さとの比が一定になるように、前記温度信号に基づいて前記１サブフィールドの長さを制御することが好ましい。この場合には、温度が変動しても透過率の時間的な変化を揃えることができる。

また、上述した電気光学装置において、前記１フレームのうち前記所定数のサブフィールドを除いた期間を余り期間としたとき、前記光強度制御手段は、前記温度で変化する前記余り期間の長さを補償して、表示すべき階調が一定になるように、前記温度信号に基づいて前記画素に入射する光の強度を制御することが好ましい。この場合には、時間制御手段によって、透過率の変化を揃えた場合に、余り期間の長さを補償することができるので、表示すべき階調を一定にすることができる。
また、応答時間が長くなると、サブフィールドの長さを長くするように制御するが、この場合には、余り期間が短くなるため、画素に入射する光の強度が大きくなるように制御する。すると、温度が上昇し、応答時間が短くなる。したがって、フィードバック制御が実行されることになり、サブフィールドの長さと画素に入射する光の強度とは各々ある値に収束する。よって、安定した制御を行うことができる。

また、上述した電気光学装置において、前記光源は、制御信号に基づいて照射する光の強度が制御され、前記光強度制御手段は、前記温度信号に基づいて生成した前記制御信号を前記光源に供給することが好ましい。この場合は、光源の照射光の強度を直接調整するので、構成を簡素化できる。

また、上述した電気光学装置において、前記光強度制御手段は、前記光源と前記画素との間に設けられ、制御信号の大きさ応じて前記光源の照射される光の強度を調整して前記画素に出力する調整手段と、前記温度信号に基づいて前記調整手段に供給する制御信号の大きさを制御する制御手段と備えることが好ましい。この場合には、光源の光量を一定にすることができる。ここで、調整手段は、制御信号の大きさ応じて変化する機械的な絞りであってもよいし、あるいは、制御信号の大きさ応じて透過率を制御可能な電気光学パネルであってもよい。

次に、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置のいずれかを備えることを特徴とする。そのような電子機器としては、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディスプレイなどが該当する。

次に、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、印加される電圧に応じて光の透過率が変化すると共に、電圧が印加されてから光の透過率が所定値まで変化する応答時間が温度に応じて変化する電気光学素子を有する画素を備えた電気光学装置を駆動する方法であって、１フレームに長さの等しい所定数のサブフィールドを含み、表示すべき階調に応じて前記所定数のサブフィールドの各々において、点灯を指示するオン電圧または消灯を指示するオフ電圧の一方を前記画素に供給し、前記画素の温度に応じて、前記応答時間と１サブフィールドの長さとの比が一定になるように、前記１サブフィールドの長さを制御し、前記１フレームのうち前記所定数のサブフィールドを除いた期間を余り期間としたとき、前記画素の温度で変化する前記余り期間の長さを補償して、表示すべき階調が一定になるように、前記画素に入射する光の強度を制御する、ことを特徴とする。

この発明によれば、電気光学素子の応答時間が温度に応じて変化しても、１サブフィールドの長さを調整すると共に、画素に入射する光の強度を制御するので、温度が変化しても表示輝度を一定に保持することが可能となる。すなわち、温度に応じて応答時間が長くなれば、１サブフィールドの長さを短くすることによって、透過率の時間的な変化を温度が変動しても揃えることができる。そして、サブフィールドは、画素の点灯・消灯を制御可能な１単位であるが、その長さを変化させると点灯・消灯を制御不能な余り期間の長さが変化するが、これは、画素に入射する光の強度を制御することによって補償することができる。すなわち、温度が変化しても、透過率の時間的な変化を揃えるように１サブフィールドの長さを調整し、この調整によって発生する不都合を画素に入射する光の強度を調整することによって解消している。このように２段階の調整を実行することによって、サブフィールドの数以上の階調を表示しつつ、階調の逆転を防止することが可能となる。

＜１．実施形態＞
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１は、主要部として液晶パネルを備える。液晶パネルは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する）を形成した素子基板と対向基板とを互いに電極形成面を対向させて、かつ、一定の間隙を保って貼付し、この間隙に液晶が挟持されている。

図１は液晶表示装置１の全体構成を示すブロック図である。液晶表示装置１は、走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、制御回路３００、温度センサ４００、光源５００、メモリ６００、変換テーブル７００、および画像表示領域Ａを備える。これらの構成のうち、液晶パネルは少なくとも画像表示領域Ａを備える。光源５００は液晶パネルの外付け回路となる。走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、制御回路３００、温度センサ４００、メモリ６００および変換テーブル７００は、液晶パネルに取り込んでもよいし、あるいは、外付け回路としてもよい。本実施形態では、液晶パネルの素子基板上に、画像表示領域Ａ、走査線駆動回路１００、およびデータ線駆動回路２００が形成されているものとする。

画像表示領域Ａには、ｎ本の走査線１０と、ｍ本のデータ線２０と、走査線１０およびデータ線２０の交差に対応して縦ｎ行×横ｍ列の画素５０が設けられている。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の自然数である。画素５０には、光源５００からの光が入射する。後に詳述するが、画素５０は液晶素子を有し、液晶表示装置１は、画素５０の光透過率を調整することによって光変調による階調表示を行う。

制御回路３００は、各画素５０の階調レベル（階調：明るさ）を指定する表示データＤａを図示しない上位装置から受け取ってメモリ６００に書き込み、Ｘ転送開始パルスＤＸおよびＸクロック信号ＸＣＫを生成してデータ線駆動回路２００に供給し、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを生成して走査線駆動回路１００に供給する。

図２は、制御回路３００から出力される各種信号のタイミングチャートである。この図に示すように、本実施形態では、１フレームの一部または全部が８０個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８０に分割される。１フレームの一部が８０個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８０に分割される場合、残りの期間を「余り期間」と呼ぶ。１フレームとは、１枚分の画像を形成するのに要する期間（例えば１６．６ｍｓ）であり、１フィールドと同義である。なお、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８０の長さは等しい。

各サブフィールドはｎ個の水平走査期間（１Ｈ）に分割される。Ｘ転送開始パルスＤＸおよびＹクロック信号ＹＣＫは、それぞれ、各サブフィールドにおいて、最初の１Ｈでアクティブレベルとなり、他の期間で非アクティブレベルとなる。Ｘクロック信号ＸＣＫおよびＹクロック信号ＹＣＫは、それぞれ、１Ｈを周期としたパルス信号である。なお、本実施形態を変形し、１フレームに含まれるサブフィールドの数を８０以外の任意の複数としてもよい。

走査線駆動回路１００は、ｎ×ｍ個の画素５０の走査をサブフィールドごとに行う。具体的には、走査線駆動回路１００は、Ｙ開始パルスＤＹを、Ｙクロック信号ＹＣＫに従って順次シフトするシフトレジスタを有し、各サブフィールドでは、Ｙ開始パルスＤＹのシフトにより、ｎ本の走査線１０を順次排他的に選択する走査信号Ｙ１〜Ｙｎを生成してｎ本の走査線１０にそれぞれ供給する。したがって、走査信号Ｙ１〜Ｙｎはサブフィールド周期でアクティブレベルとなり、各走査線１０は、供給された走査信号Ｙがアクティブレベルとなる１Ｈにおいて選択される。

図３は画素５０の電気的な構成を示す図であり、図４は画像表示領域Ａの一部の構造を模式的に示す図である。これらの図に示すように、画素５０は、液晶素子６０、データ線２０と液晶素子６０との間に設けられた選択トランジスタ５１、および保持容量５２を備える。選択トランジスタ５１は素子基板８０上に形成されており、その上に画素電極５３が形成されている。一方、対向基板７０の下面には対向電極５４が全面に形成されている。そして、所定のギャップを介して画素電極５３と対向電極５４が向かい合うように配置されており、これらの間に液晶ＬＣが充填されている。

このような構成において、走査線１０を介して供給される走査信号Ｙがアクティブレベルになると、選択トランジスタ５１がオン状態となり、データ電位ＤＡＴが画素５０（保持容量５２）に書き込まれる。そして、走査信号Ｙが非アクティブレベルになると、選択トランジスタ５１がオフ状態となり、書き込まれたデータ電位ＤＡＴが保持容量５２に保持されることになる。保持容量５２は画素電極５３と保持容量線３０との間に設けられている。実際の選択トランジスタ５１は、完全なオフ状態にならず一定のリーク電流が発生するが、保持容量５２を設けることによって、リーク電流の影響を低減してデータ電位ＤＡＴの保持特性を向上させることができる。

本実施形態において、液晶素子６０はノーマリーホワイトモードに設定されている。このため、液晶素子６０の光透過率は、画素電極５３と対向電極５４との間の差電圧の実効値が大きくなるにつれて低くなり、画素５０の階調は電圧無印加状態においてほぼ黒色となる。ただし、本実施形態において、画素電極５３には、上記差電圧を飽和電圧以上とさせるオン電圧（例えば５Ｖ）、または、しきい値電圧以下のオフ電圧（例えば０Ｖ）のいずれか一方の電圧のみが印加される。なお、ノーマリーブラックモードに設定された液晶素子を用いても本実施形態と同様の構成を得ることは可能である。

ノーマリーホワイトモードにおいて、最も暗い状態の光透過率を相対光透過率０％とし、最も明るい状態の光透過率を相対光透過率１００％としたとき、液晶素子６０に印加される電圧のうち、相対光透過率が１０％となる電圧を光学的しきい値電圧といい、相対光透過率が９０％となる電圧を光学的飽和電圧という。電圧変調方式（アナログ駆動）において、液晶素子６０を中間調（灰色）とさせる場合には、液晶ＬＣに光学的飽和電圧以下の電圧が印加されるように設計される。このため、液晶ＬＣの光透過率は、液晶ＬＣの印加電圧にほぼ比例した値となる。

これに対して、本実施形態では、液晶素子６０に印加する電圧としては、オン電圧とオフ電圧との２つのみを用いて階調表示が行われる。詳細には、本実施形態は、１フレームの一部または全部を８０個のサブフィールドに分割し、各サブフィールドではオンまたはオフ電圧を液晶素子６０に印加する形態を採り、各液晶素子６０についてオン電圧を印加するサブフィールドとオフ電圧を印加するサブフィールドとの時間的配置を制御することによって階調表示を行うものである。

保持容量線３０には、図示しない電源回路から保持容量線電位ＶＣＯＭが供給される一方、対向電極５４には当該電源回路から対向電極電位ＬＣＣＯＭが供給される。保持容量線電位ＶＣＯＭと対向電極電位ＬＣＣＯＭとは必ずしも一致しなくてもよいが、本実施形態では、電源回路の構成を簡素とするために、両者の電位を一致させてある。

メモリ６００は、ｎ×ｍ個の画素５０に対応した記憶領域を有し、各記憶領域は、対応する画素５０に係る表示データＤａを記憶する。表示データＤａは、画素５０の明るさ（階調レベル）を指定するものであり、本実施形態では、０からｑ−１までのｑ段階で指定する。ｑは２以上の自然数である。ここで、階調レベル「０」は最低階調の黒色を指定し、階調レベルが上がるにつれて徐々に明るさが増し、階調レベル「ｑ−１」が最高階調の白色を指定するものとする。

制御回路３００は、走査線駆動回路１００により走査線１０が選択されると、選択された走査線２０に対応するｍ個の画素５０の表示データＤａをメモリ６００から読み出して変換テーブル７００へ供給させる。また、制御回路３００は、現在のサブフィールドを示すリングカウンタを有する。このリングカウンタのカウント値は、Ｙ開始パルスＤＹがアクティブレベルとなる度に１ずつ増加して８０の次に１となる。

図５は、変換テーブル７００の内容を模式的に示す図である。この図に示すように、変換テーブル７００は、表示データＤaで指定されうるｑ個の階調レベルごと、かつ、サブフィールドごとに、その階調レベル（明るさ）とするためにそのサブフィールドにおいて液晶素子６０に印加する電圧（オン電圧またはオフ電圧）を指定しており、メモリ６００から読み出された表示データＤaを、その表示データＤaで指定される階調レベルと現在のサブフィールドとに対応する電圧を指定するデータＤbに変換する。

この図は、ｑ＞４の場合のものであり、この図において、オン電圧は「１」、オフ電圧は「０」で示されている。変換テーブル７００は、例えば、階調レベルを「０」とする画素５０の液晶素子６０に対して、サブフィールドＳＦ１およびＳＦ２ではオフ電圧を、サブフィールドＳＦ３〜ＳＦ８０ではオン電圧を印加することを指定している。なお、階調レベルごとに、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８０に対応する電圧の順列は異なる。

図１のデータ線駆動回路２００は、変換テーブル７００により変換されたｍ個のデータＤbをｍ個のデータ電位ＤＡＴ１〜ＤＡＴｍにそれぞれ変換し、変換したデータ電位ＤＡＴ１〜ＤＡＴｍをｍ本のデータ線２０にそれぞれ供給する処理を、Ｘ転送開始パルスＤＸおよびＸクロック信号ＸＣＫにしたがって１Ｈごとに行う。図３に示すように、対向電極１０８には対向電極電位ＬＣＣＯＭが印加されているから、データ電位ＤＡＴが画素電極５３に印加されると、液晶素子６０には、データ電位ＤＡＴと対向電極電位ＬＣＣＯＭとの差電圧が印加される。データ電位ＤＡＴは、対応するデータＤbに応じた電位であり、上記の差電圧と当該データＤbで指定される電圧（オン電圧またはオフ電圧）とが一致するように定められている。

以上の説明から明らかなように、制御回路３００は、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびクロック信号ＹＣＫを走査線駆動回路１００に供給し、走査線駆動回路１００は、これらの信号にしたがって走査信号Ｙ１〜Ｙｎを生成し、対応する走査線１０に供給する。これにより、ｎ本の走査線１０が１Ｈ単位で順次排他的に選択される。
また、制御回路３００は、１行目の走査線１０の選択前に、この走査線１０に対応するｍ個の画素５０の表示データＤaをメモリ６００から読み出して変換テーブル７００に供給させる。変換テーブル７００は、読み出されたｍ個の表示データＤaの各々を、その表示データＤaで指定される階調レベルと１番目のサブフィールドとに対応したデータＤbに変換する。データ線駆動回路２００は、変換テーブル７００により変換されたｍ個（１行分）のデータＤｂを蓄積した後、走査信号Ｙ１がアクティブレベルのときに、ｍ個のデータＤｂで指定される電圧（オン電圧またはオフ電圧）に応じたデータ電位ＤＡＴ１〜ＤＡＴｍをｍ本のデータ線２０にそれぞれ供給する。こうして、１行目のｍ個の画素５０にデータ電位ＤＡＴ１〜ＤＡＴｍが書き込まれ、これらの画素５０の各々の光透過率は、その画素５０に書き込まれたデータ電位ＤＡＴに応じたものとなり、その画素５０の階調は、理想的には、その表示データＤａで指定された階調となる。このような１行分の処理が、１Ｈ単位で繰り返し行われる。
そして、最後の行について１行分の処理を終えると、サブフィールドＳＦ１が終了してサブフィールドＳＦ２が開始する。サブフィールドＳＦ２でも上記と同様の処理が行われる。このような処理が、サブフィールドＳＦ８０が終了するまで繰り返し行われる。

図６は、液晶素子６０への入力信号（印加電圧）に対する液晶素子６０の応答イメージを例示する図である。この例は、１フレームの全部が８０個のサブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８０に分割される場合のものであり、この例におけるサブフィールドの長さ（Ｔ１）は１６．６／８０ｍｓである。図中上側には階調レベルとして１２８が指定された場合、下側には階調レベルとして１２８より明るい１２９が指定された場合の応答イメージが示されている。なお、この例は、ｑ＝２５６を前提としている。

図中上側において、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ２の期間では、入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％となり、イメージで示すように画素５０の階調は最高階調となる。サブフィールドＳＦ３〜ＳＦ４５の期間では、入力信号の電圧は５Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％から０％へ低下して維持され、画素５０の階調は最高階調から最低階調へ低下して維持される。サブフィールドＳＦ４６〜ＳＦ４８では入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は０％から上昇し、画素５０の階調は最低階調から上昇する。サブフィールドＳＦ４９では入力信号の電圧は５Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は低下し、画素５０の階調は低下する。サブフィールドＳＦ５０〜ＳＦ８０の期間では、入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％へ上昇して維持され、画素５０の階調は最高階調へ上昇して維持される。この結果、１フレームにわたる光透過率の積算値（平均値）は２１．９％となる。

図中下側において、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ２の期間では、入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％となり、画素５０の階調は最高階調となる。サブフィールドＳＦ３〜ＳＦ４２の期間では、入力信号の電圧は５Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％から０％へ低下して維持され、画素５０の階調は最高階調から最低階調へ低下して維持される。サブフィールドＳＦ４３〜ＳＦ５１では入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は０％から上昇し、画素５０の階調は最低階調から上昇する。サブフィールドＳＦ５２では入力信号の電圧は５Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は低下し、画素５０の階調は低下する。サブフィールドＳＦ５３〜ＳＦ８０の期間では、入力信号の電圧は０Ｖに維持されるから、液晶ＬＣの光透過率は１００％へ上昇して維持され、画素５０の階調は最高階調へ上昇して維持される。この結果、１フレームにわたる光透過率の積算値（平均値）は２２．３％となり、１フレームにわたる画素５０の階調（１２９）は、図中上側の場合の階調（１２８）よりも高くなる。

本実施形態では、このようにして階調表示が行われる。しかし、実際には、表示される階調は、図７に示すように、液晶ＬＣの温度に応じて相違する。図中上側および下側には同一の画素５０に対して同一の階調レベルが指定され、入力信号の電圧が同様に変化する場合の応答イメージが示されている。上側の応答イメージは液晶ＬＣの温度が４０℃の場合、下側の応答イメージは液晶ＬＣの温度が５０℃の場合のものである。両者を比較すれば明らかなように、同一の階調レベルが指定されているにも関わらず、同一の画素５０が、上側の場合では暗くなり、下側の場合では暗くなる。この相違は、温度に応じて液晶ＬＣの粘度、すなわち応答特性が変化することに起因する。

図８は、液晶ＬＣの温度変化と階調ズレとの関係を示すグラフである。このグラフは、液晶ＬＣの温度が４０℃の場合にγ２．２となるような表示データＤａを用いて得られたものである。ただし、階調レベルの数は２５６（ｑ＝２５６）である。このグラフから、液晶ＬＣの温度が上がるにつれて階調ズレが大きくなること、および、液晶ＬＣの温度変化によって階調の逆転が発生することが判明した。この階調逆転は、特に低階調側で数多く発生した。本実施形態は、階調逆転の防止を目的の一つとしている。

図９は、液晶ＬＣの応答特性の温度依存性を示す図である。この図に示すように、光透過率が０％の液晶ＬＣを含む液晶素子６０に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に変わるタイミング（オンオフ境界）が１フレーム内で一致していても、当該液晶ＬＣの温度によって、オンオフ境界から光透過率が９０％値に達する時点までの時間（オンオフ時間）は、当該液晶ＬＣの温度に依存して大きく変化する。そこで、本実施形態では、温度間でのオンオフ時間の比率と、温度間でのサブフィールドの長さの比率とを等しくすることにより、階調逆転を防止している。

両比率を等しくする処理は、制御回路３００および温度センサ４００により行われる。温度センサ４００は、液晶パネル内または液晶パネルに近接して設けられ、液晶パネルの温度を計測する。制御回路３００は、温度センサ４００により計測された温度に基づいて、サブフィールドの長さを調整し、調整後の長さに応じたＸ転送開始パルスＤＸ、Ｘクロック信号ＸＣＫ、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを生成するとともに、調整後の長さに応じたタイミングでメモリ６００からの表示データＤａの読み出しを行う。もちろん、サブフィールドの長さの調整において、８０個のサブフィールドの長さの合計長が１フレームを超えることはない。

図１０は、液晶素子６０への入力信号（印加電圧）に対する液晶素子６０の応答イメージを例示する図である。この例では、サブフィールドの長さの調整によって１フレームの一部が８０個のフィールドに分割され、残りの期間が余り期間となる。図中上側の応答イメージは液晶パネルの温度が４０℃の場合、下側の応答イメージは液晶パネルの温度が５０℃の場合のものである。この図に示すように、上側のサブフィールドの長さをＴ２、下側のサブフィールドの長さをＴ３としたとき、Ｔ２＞Ｔ３であり、Ｔ２とＴ３との比は、４０℃のときのオンオフ時間と５０℃のときのオンオフ時間との比と等しいから、上側および下側で、８０個のサブフィールドにおける、液晶素子６０にオン電圧を印加するサブフィールドとオフ電圧を印加するサブフィールドとの時間的配置を同一とすること、すなわち上側と下側とで同様の過渡応答を使用して階調を表示することができる。よって、本実施形態によれば、階調間の関係（階調間の明るさの変化率）を維持することができる。つまり、本実施形態によれば、階調逆転を防止することができる。

ただし、本実施形態では、余り期間の分だけ画素５０の明るさが増すことになる。余り期間は、図１０に示すように、液晶ＬＣの温度が５０℃の場合に比較して、６０℃の場合に長くなり、４０℃の場合に短くなる。そこで、本実施形態では、液晶ＬＣの温度に応じて光源５００の発光強度を調整することにより、サブフィールドの長さの調整による画素５０の階調変化を抑制している。

液晶ＬＣの温度に応じて光源５００の発光強度を調整する処理は、制御回路３００、温度センサ４００および光源５００により行われる。光源５００は、発光強度を調整可能な光源であり、制御回路３００は、温度センサ４００により計測された温度に基づいて、光源５００の発光強度を調整する。この調整では、制御回路３００は、図１１に示すように、温度センサ４００により計測された温度が５０℃より低い場合には、この温度と５０℃との差分に応じた量だけ光源５００の発光強度を上げ、この温度が５０℃より高い場合には、この温度と５０℃との差分に応じた量だけ光源５００の発光強度を下げる。これにより、サブフィールドの長さの調整による画素５０の階調変化が抑制される。

図１２は、液晶パネルの温度と光源の発光強度との関係を示すグラフである。この図に示すように、本実施形態では、光源５００の発光強度が上述したように制御されるため、例えば、液晶パネルの温度が上昇すると（α）、制御回路３００の制御によって光源５００の発光強度が低下し（β）、液晶パネルの温度が低下すると（α´）、制御回路３００の制御によって光源５００の発光強度が上昇する（β´）。したがって、本実施形態によれば、液晶パネルの温度を、液晶パネルがおかれる環境の温度と液晶パネルを冷却する能力とが均衡した安定温度へと収束させることができる。

このように本実施形態によれば、液晶ＬＣの応答時間が温度に応じて変化しても、１サブフィールドの長さを調整することによって、透過率の時間的な変化を揃えることができる。この調整によって発生する不都合を画素５０に入射する光の強度を調整することによって解消している。このように２段階の調整を実行することによって、サブフィールドの数以上の階調を表示しつつ、階調の逆転を防止することが可能となる。

＜２．応用例および変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の応用例および変形例を範囲に含む。本発明に含まれる応用例および変形例について、次に例示する。
図１３は、本実施形態の第１応用例に係る投射型表示装置２の光学的構成を示す図である。投射型表示装置２は、同図に示されるように、この投射型表示装置２は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色に対応する３個の液晶パネル６１（６１r，６１g，６１b）と、光を出射する照明光学系７０と、この照明光学系７０からの出射光を赤色と緑色と青色の各色光に分離して各々を液晶パネル６１に導く光分離光学系８０と、各液晶パネル６１からの出射光を合成するダイクロイックプリズム９１と、このダイクロイックプリズム９１からの出射光を投射する投射レンズ９２とを有する。

照明光学系７０は、白色光を出射する光源７１（例えばハロゲンランプ）を有する。この光源７１からの出射光は、各々が複数のレンズを面状に配列してなる第１のレンズアレイ７２と第２のレンズアレイ７３とを透過することによって複数の光束に変換されたうえで偏光発生体７４に到達する。この偏光発生体７４は、入射光をｓ偏光およびｐ偏光の何れかに変換して出射する板状の部材である。偏光発生体７４からの出射光（偏光）はレンズ７５を透過して光分離光学系８０に入射する。

この光分離光学系８０は、照明光学系７０からの出射光を、赤色光と緑色光と青色光とに分離する手段である。ダイクロイックミラー８１は、赤色光を反射させるとともに緑色光および青色光を透過させる。このダイクロイックミラー８１にて反射した赤色光は、反射板８２によって反射したうえでフィールドレンズ８３を透過して液晶パネル６１rに入射する。一方、ダイクロイックミラー８４は、ダイクロイックミラー８１を透過した光のうち緑色光を反射させるとともに青色光を透過させる。このダイクロイックミラー８４にて反射した緑色光は、フィールドレンズ８５を透過して液晶パネル６１gに入射する。また、ダイクロイックミラー８４を透過した青色光はリレーレンズ系８６を経由して液晶パネル６１bに入射する。すなわち、この青色光は、入射側レンズ８６１を透過するとともに反射板８６２にて反射したうえでリレーレンズ８６３を透過し、さらに反射板８６４にて反射してから出射側レンズ８６５を透過して液晶パネル６１bに入射する。

投射型表示装置２は、図１の液晶表示装置１と同様の構成を有する。光源７１は光源５００に相当し、各液晶パネル６１（６１r、６１g、６１b）は液晶表示装置１における液晶パネルに相当する。光源７１の発光強度の調整は、光源７１の輝度の調整により行われる。３個の液晶パネル６１からの出射光はダイクロイックプリズム９１によって合成されたうえで投射レンズ９２に入射する。投射レンズ９２は、ダイクロイックプリズム９１からの出射光を平板状のスクリーンＲに投射する。つまり、投射型表示装置２は、各液晶パネル６１（６１r、６１g、６１b）の画素の光透過率を調整することによって光変調による階調表示を行う液晶表示装置の一種である。

図１４は、本実施形態の第２応用例に係る投射型表示装置３の光学的構成を示す図である。投射型表示装置３は投射型表示装置２を変形して得られる。投射型表示装置３が投射型表示装置２と異なる点は、照明光学系７０のレンズ７５と光分離光学系８０のダイクロイックミラー８１との間に液晶パネル６２を備える点である。液晶パネル６２には光源７１から出射して光レンズ７５を透過した光が入射し、液晶パネル６２を透過した光はダイクロイックミラー８１に入射する。

投射型表示装置３では、制御回路３００に相当する制御回路は、光源７１の輝度ではなく、液晶パネル６２の光透過率を調整することにより、光源の発光強度を調整するのと同様の効果をもたらす。なお、投射型表示装置３を変形し、液晶パネル６２に代えてアイリス（絞り）を採用し、アイリスの開口率を調整する形態としてもよい。以上の説明から明らかなように、本発明では、サブフィールドの長さの調整による画素の階調変化を抑制する手段として、光源の発光強度を調整する手段のみならず、光源から液晶パネルへの入射光（照射光）の強度（単位時間あたりの光量）を調整する任意の手段を採用可能である。

上述した実施形態の応用例は投射型表示装置２に限らない。例えば、光源５００としてバックライトを備えた液晶ディスプレイ（例えばＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ））もまた、液晶パネルの画素の光透過率を調整することによって光変調による階調表示を行う液晶表示装置の一種であり、上述した実施形態の応用例とすることが可能である。他の応用例としては、ＥＶＦ（電子ビューファインダ）を例示可能である。さらに、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、あるいは携帯電話などにも応用することができる。

上述した実施形態を変形し、反射型の液晶パネルを階調表示に用いる形態としてもよい。この場合、液晶パネルへの入射光の強度を調整する手段を省略可能である。また、上述した実施形態、応用例または変形例を変形し、液晶パネルへの入射光の強度を計測する計測手段を備え、液晶パネルの温度のみならず、この計測手段に計測された強度にも基づいて、液晶パネルへの入射光の強度を調整する形態としてもよい。また、光源は複数の光源を含んでいてもよい。この場合、複数の光源のうち少なくとも一つの光源について発光強度の調整を行わない形態としてもよい。また、温度センサは複数の温度センサを含んでいてもよい。この場合、複数の温度センサにより計測された温度の統計値に基づいて制御回路が光源から液晶パネルへの入射光の強度を調整する形態としてもよい。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の全体構成を示すブロック図である。 液晶表示装置１の制御回路３００から出力される各種信号のタイミングチャートである。 液晶表示装置１の画素５０の電気的な構成を示す図である。 液晶表示装置１の画像表示領域Ａの一部の構造を模式的に示す図である。 液晶表示装置１の変換テーブル７００の内容を模式的に示す図である。 画素５０の液晶素子６０への入力信号（印加電圧）に対する液晶素子６０の応答イメージを例示する図である。 印加電圧が同様に変化する場合の応答イメージを例示する図である。 液晶素子６０の液晶ＬＣの温度変化と階調ズレとの関係を示すグラフである。 液晶ＬＣの応答特性の温度依存性を示す図である。 印加電圧に対する液晶素子６０の応答イメージを例示する図である。 液晶表示装置１の光源５００の発光強度の調整の内容を示す図である。 光源５００の発光強度の調整と液晶パネルの温度の変化との関係を示す図である。 同実施形態の第１応用例に係る投射型表示装置２の光学的構成を示す図である。 同実施形態の第２応用例に係る投射型表示装置３の光学的構成を示す図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…走査線、２０…データ線、１００…走査線駆動回路、２００…データ線駆動回路、３００…制御回路、４００…温度センサ、５０…画素、５１…選択トランジスタ、５３…画素電極、５４…対向電極、５００…光源、６００…メモリ、７００…変換テーブル、ＬＣＣＯＭ…対向電極電位、ＶＣＯＭ…保持容量線電位。

Claims (6)

1. 印加される電圧に応じて光の透過率が変化すると共に、電圧が印加されてから光の透過率が所定値まで変化する応答時間が温度に応じて変化する電気光学素子を有する画素と、
   前記画素に光を照射する光源と、
   １フレームに長さの等しい所定数のサブフィールドを含み、表示すべき階調に応じて前記所定数のサブフィールドの各々において、点灯を指示するオン電圧または消灯を指示するオフ電圧の一方を前記画素に供給する駆動手段と、
   温度を測定して温度信号を出力する温度測定手段と、
   前記温度信号に基づいて前記１サブフィールドの長さを制御する時間制御手段と、
   前記温度信号に基づいて前記画素に入射する光の強度を制御する光強度制御手段と、
   を備え、
   前記１フレームのうち前記所定数のサブフィールドを除いた期間を余り期間としたとき、
   前記光強度制御手段は、前記温度で変化する前記余り期間の長さを補償して、表示すべき階調が一定になるように、前記温度信号に基づいて前記画素に入射する光の強度を制御することを特徴とする電気光学装置。
2. 前記時間制御手段は、温度が変化しても前記応答時間と１サブフィールドの長さとの比が一定になるように、前記温度信号に基づいて前記１サブフィールドの長さを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記光源は、制御信号に基づいて照射する光の強度が制御され、
   前記光強度制御手段は、前記温度信号に基づいて生成した前記制御信号を前記光源に供給する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
4. 前記光強度制御手段は、
   前記光源と前記画素との間に設けられ、制御信号の大きさに応じて前記光源から照射される光の強度を調整する調整手段と、
   前記温度信号に基づいて前記調整手段に供給する制御信号の大きさを制御する制御手段と備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の電子機器。
6. 印加される電圧に応じて光の透過率が変化すると共に、電圧が印加されてから光の透過率が所定値まで変化する応答時間が温度に応じて変化する電気光学素子を有する画素を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
   １フレームに長さの等しい所定数のサブフィールドを含み、表示すべき階調に応じて前記所定数のサブフィールドの各々において、点灯を指示するオン電圧または消灯を指示するオフ電圧の一方を前記画素に供給し、
   前記画素の温度に応じて、前記応答時間と１サブフィールドの長さとの比が一定になるように、前記１サブフィールドの長さを制御し、
   前記１フレームのうち前記所定数のサブフィールドを除いた期間を余り期間としたとき、前記画素の温度で変化する前記余り期間の長さを補償して、表示すべき階調が一定になるように、前記画素に入射する光の強度を制御する、
   ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。

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