液晶显示器和控制方法

专利名称:液晶显示器和控制方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及诸如液晶投影仪和液晶电视之类的液晶显示器(“LCD”)。
背景技术：
随着近来对高性能的电子设备的需求，也产生了对诸如液晶投影仪之类的高性能LCD的需求。液晶投影仪包括对图像进行调制的液晶层调制器。
液晶调制器包括具有透明电极的第一衬底，具有形成了像素的像素电极的第二衬底，以及包围在第一和第二衬底之间的液晶层。向透明电极施加恒定电压，而向像素电极施加交流电压。甚至当液晶显示器继续显示相同图像时，施加于液晶层的有效电场的正电压和负电压也可彼此不同。在这种情况下，甚至对于相同图像，图像的亮度也扩散(或发生闪烁)，于是图像质量恶化。
相应地，有人提出了在接通电源后设置最小化闪烁的电势的方法，于是稳定了充电现象。例如，请参阅日本专利申请出版物No.2002-365654。
由于强光照射到液晶投影仪中的液晶设备上，所以在电源接通后液晶调制器中充电现象发生变化。由于充电现象的变化，恰在电源被接通之后发生闪烁。上述的专利文献没有公开抑制由恰在电源被接通后充电现象的改变所导致的闪烁的概念。因此，此参考文献不可避免地导致在电源被打开之后大约三十分钟内产生闪烁，不能提供高性能LCD。

发明内容本发明涉及一种确保高性能和长期可靠性的LCD，其在一接通电源时就减少闪烁。
根据本发明一个方面的液晶显示器包括液晶调制器，该液晶调制器包括第一电极、由不同于第一电极的材料的材料制成的第二电极、设置在第一电极和第二电极之间的液晶层、设置在第一电极和液晶层之间的第一对准层、以及设置在第二电极和液晶层之间的第二对准层，该液晶显示器通过将来自第一电极的光引到液晶层来显示图像；该液晶显示器还包括控制器，用于控制提供给第一电极的电势以及提供给第二电极的、相对于中心电势在正和负之间周期性地改变的电势，以便提供给液晶层的有效电场的电势差在正和负之间周期性地改变，该控制器用于在电源被接通之后并且在液晶调制器中的充电现象稳定之前，改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便闪烁落入特定范围内。
通过下面参考附图描述的优选实施例，本发明的进一步的目的及其他特征将变得显而易见。
图1是根据本发明的LCD的示意结构图。
图2是图1所示的LCD中的液晶调制器的结构的示意剖面图。
图3是显示了图2所示的液晶调制器的原理的示意方框图。
图4A是显示了图2所示的液晶调制器中的有效电场随时间变化的图，而图4B是显示了对应的亮度随时间变化的图。
图5A是显示了常规液晶调制器中的有效电场随时间变化的图，而图5B是显示了对应的亮度的随时间变化的图形。
图6是说明用于减小图1所示的LCD中的闪烁的控制方法的流程图。
图7A是显示了在电源被接通之后常规R-用液晶调制器中的透明电极的电势的图。
图7B是显示了在电源被接通之后常规R-用液晶调制器中的透明电极的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。
图8A-8C涉及恰在电源被接通之后图1所示的R-用液晶调制器中的透明电极的电势的驱动。图8A是显示了透明电极的受控电势随时间变化的图。图8B是显示了最小化闪烁的透明电极的电势随时间变化的图。图8C是显示了在电源被接通之后R-用液晶调制器中的透明电极的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。
图9A是显示了在电源被接通之后常规B-用液晶调制器中的透明电极的电势的图。
图9B是显示了在电源被接通之后常规B-用液晶调制器中的透明电极的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。
图10A-10C涉及恰在电源被接通之后图1所示的B-用液晶调制器中的透明电极的电势的驱动。图10A是显示了透明电极的受控电势随时间变化的图。图10B是显示了最小化闪烁的透明电极的电势随时间变化的图。图10C是显示了在电源被接通之后常规B-用液晶调制器中的透明电极的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。
具体实施方式现在请参看附图，示出根据本发明的一个实施例的LCD1。这里，图1是LCD1的结构图。
LCD1用于在屏幕200上显示图像。LCD1是投影型LCD，配备有反射型LCD设备或成像设备，如反射型液晶面板。液晶设备1包括外壳1a、灯10、照明光学系统20、颜色分离/合成光学系统30、投影光学系统40、液晶调制器50、存储器60以及控制器70。
外壳1a固定并容纳LCD1中的各组件。在本实施例中，外壳1a具有长方体的形状。外壳1a具有调节机构，用于调节LCD1的倾斜度。尽管在本实施例中投影光学系统40的一部分暴露在外面，但是，投影光学系统40也可以完全容纳在外壳1a内。
灯10产生光，并包括发光管11以及反射器12。γ表示LCD1的光轴。
发光管11以连续光谱发出白光。发光管11由电源单元(未显示)提供电力。
反射器12用于在预定的方向会聚来自发光管11的光。反射器12由高反射率反射镜等等制成，并具有半球形形状。
照明光学系统20用于将发自灯10的光引导到颜色分离/合成光学系统30。照明光学系统包括圆柱阵列21和22、紫外(“UV”)吸收滤光镜23、偏振转换元件24、前压缩器25、反射镜26、聚光透镜27以及后压缩器28。
圆柱阵列21和22中的每一个是集成到照像机、检测器、扫描仪等等中的光敏元件的复合体。圆柱阵列21是在垂直于光轴γ的方向具有折射率的透镜阵列。圆柱阵列22具有对应于在圆柱阵列21中的每一个透镜的透镜阵列。本实施例将圆柱阵列21设置在灯10的前面，而将圆柱阵列22设置在UV吸收滤光镜23的前面。
UV吸收滤光镜23用于吸收UV，并设置在圆柱阵列21和22之间。虽然本实施例使用圆柱阵列21和22，但圆柱阵列21和22也可由所谓的“复眼透镜阵列”代替，在该复眼透镜阵列中二维地设置精细透镜(fine lens).
偏振转换元件24用于将非偏振光转换为预定的偏振光，并被设置在圆柱阵列22的前面。
前压缩器25由在水平方向具有折射率的柱面透镜制成，并被设置在极化转换元件24的前面。
在本实施例中，全反射镜26反射来自灯10的光，并将光轴偏转90°。全反射镜26被设置在前压缩器25的前面。
聚光透镜27聚集来自灯10的光，并在投影透镜的光瞳中形成光源的图像，照射物体。聚光透镜27被设置在全反射镜26的前面。
后压缩器28包括在水平方向具有折光力的柱面透镜，并被设置在聚光透镜27的前面。
颜色分离/合成光学系统30分离和合成来自灯10的光。该颜色分离/合成光学系统30包括分色镜31、偏振器32、偏振光束分离器(“PBS”)33、1/4波片35以及颜色选择相位差板36。
分色镜31反射蓝色(B)和红色(R)波段的光，并透射绿色(G)波段的光。分色镜31位于后压缩器28的前面。
偏振器32只透射s偏振光，并包括偏振器32a、32b和32c。偏振器32a是G-用入射侧偏振器，它是通过将偏振元件粘附到透明衬底上制成的，并被设置在分色镜31和PBS 33a之间。偏振器32b是RB-用入射侧偏振器，它是通过将偏振元件粘附到透明衬底上制成的，并被设置在分色镜31的前面。偏振器32c是RB-用出射侧偏振器或偏振元件，它是通过将偏振元件粘附到透明衬底上制成的。
PBS 33透射p偏振光，并反射s偏振光。PBS33具有偏振分离面，并包括PBS 33a、33b以及33c。PBS 33a、33b以及33c被分别设置在偏振器32a前面、颜色选择相位差板36a前面，以及PBS33a前面。
1/4波片35提供相位差，并包括1/4波片35R、35G以及35B。1/4波片35R被设置在PBS33b和稍后将描述的液晶调制器50R之间。1/4波片35G被设置在PBS33a和稍后将描述的液晶调制器50G之间。1/4波片35B被设置在PBS33b和稍后将描述的液晶调制器50B之间。
颜色选择相差板36将特定光的偏振方向旋转90°。颜色选择相位差板36a将B光的偏振方向旋转90°，并保持R光的偏振方向。颜色选择相位差板36a被设置在偏振器32b和PBS33b之间。颜色选择相位差板36b将R光的偏振方向旋转90°，并保持B光的偏振方向。颜色选择相位差板36b被设置在偏振器32c和PBS33b之间。
投影光学系统40通过照明光学系统20和颜色分离/合成光学系统30投射来自灯10的光。投影光学系统40在反射镜镜筒40a中包括多个光学元件(未显示)。
液晶调制器50用于反射来自灯10的光，并对图像进行调制。液晶调制器50包括液晶调制器50R、50G以及50B。如图2所示，液晶调制器50(50R、50G以及50B)包括公用衬底51、液晶材料或液晶层55，以及驱动衬底56。这里，图2是显示了液晶调制器50的结构的剖面图。
将简单描述在显示图像时液晶调制器的驱动。该实施例的液晶显示器可按每1/60秒的周期(一帧)改变显示的图像，并且每1/60秒接收图像信号。该液晶显示器通过按1/120秒的周期(或一场)对相同的图像信号把相同大小的正电压和负电压施加给其液晶层，从而来显示图像。换句话说，在操作中，基于具有60/1秒周期的一帧图像信号，液晶显示器按1/120秒的周期，通过向液晶层施加正电压来显示一场图像，然后通过向液晶层施加负电压来显示另一场图像。在此操作中，当在正电压(即，施加给液晶层的有效电压或电场)和负电压之间的大小差异(其初始应该为零)超过某个值时，闪烁变得对于人眼是明显的。
当然，本发明不限于上述的驱动，而是允许液晶调制器在下面的控制方式下按一帧等于一场被驱动，在这种控制方式中，施加给液晶调制器的正电压和负电压每1/60秒交替，或者对于相应于1/60秒的每个图像信号交替。
在这种情况下，当长时间显示相同的图像或者当显示逐渐地但是微小地改变的图像时，闪烁很可能被人眼察觉到。在该操作中，假设在考虑到实际施加给液晶层的有效电压或电场的正电压的绝对值和负电压的绝对值之间的差的情况下连续显示相同的图像，将在下面进行描述。此外，在本实施例中术语“闪烁”包括对于人眼是可察觉的和不可察觉的亮度变化。
稍后将描述的公用衬底51和驱动衬底56夹着液晶(液晶层)材料55。公用衬底51包括玻璃衬底52、透明电极53以及对准层54。
玻璃衬底52透射来自灯10的光，并利用稍后将描述的Si衬底59包围液晶材料55。
透明电极53用于通过流动电流而向液晶分子施加电场。透明电极53接收恒定电压。透明电极53由氧化铟锡(ITO)薄膜制成(ITO是铟和锡的氧化物)，并施加于玻璃衬底52的表面。在透明电极53的表面上形成下面将描述的对准层54。虽然本实施例将恒定电势或电压施加给透明电极53，但是本发明不限于该实施例。例如，透明电极53的电势可对于每个像素周期性地变化。透明电极53的电势和像素电极58的电势两者或其中之一可对于每个像素周期性地变化。只要这两个电极中至少一个的电压周期性地变化，从而向液晶层55交替地施加正电压和负电压，可应用任何控制。
对准层54用于将液晶分子与预定的方向对准。对准层54是涂覆在透明电极53表面上的薄膜，通过蒸发诸如SiO之类的无机物而形成，并具有倾斜于衬底表面的柱状结构。此柱状结构可将液晶分子与预定的方向对准。
使用液晶材料55来基于图像信号输出图像。液晶材料55具有液体和固体之间的中间状态，并由胆甾型液晶、近晶型液晶以及向列液晶等等中的一种制成。本实施例中的液晶材料55使用向列液晶，其中液晶分子整体上与预定的方向对准，它们的布局很少受该条件之外的规则性的影响。液晶材料55位于对准层54和57之间。
驱动衬底56协同公用衬底51包围液晶材料55。驱动衬底56包括对准层57、像素电极58以及Si衬底59。
对准层57用于将液晶分子与预定的方向对准。对准层57是涂覆在Si衬底59表面上的薄膜，并通过蒸发诸如SiO之类的无机物而形成，倾斜于衬底表面，并具有倾斜的柱状结构。此柱状结构可将液晶分子与预定的方向对准。
像素电极58用于协同透明电极53使电流在液晶材料55中流动。像素电极58是在夹着液晶材料55的电极之中的设置在Si衬底59上的电极，但是也可以使用另一个衬底，只要它的材料(特别地，费米能级或功函数)与上述透明电极的材料不同。像素电极58包括多个电极。虽然该实施例改变像素电极58的电势或施加AC电压，但是本发明不限于该实施例。如果透明电极53的电势对于每个驱动周期都改变，则像素电极的电势可保持恒定。
Si衬底59由硅制成，并协同玻璃衬底52包围液体材料55。例如在Si衬底59上形成反射镜(未显示)。
液晶调制器50R是R-用液晶调制器，用于反射来自灯10的红光，并对红光进行调制。在稍后将描述的1/4波片35R后面提供液晶调制器50R。液晶调制器50G是G-用液晶调制器，用于反射来自灯10的绿光，并对绿光进行调制。在稍后将描述的1/4波片35G后面提供液晶调制器50G。液晶调制器50B是B-用液晶调制器，用于反射来自灯10蓝光，并对蓝光进行调制。在稍后将描述的1/4波片35B后面提供液晶调制器50B。如在此使用的红光、绿光和蓝光仅仅是示例性的，并且入射到各调制器上的光的波长不受限制，只要它们可调制具有不同波段的光即可。
存储器60存储有关在电源接通之后在液晶调制器中充电现象稳定之前，透明电极的电势的变化以及像素电极58的中心电势的变化中至少之一的信息。通过改变透明电极53的电势和像素电极58的中心电势中的至少之一，可在电源接通之后和液晶调制器中充电现象稳定之前减少闪烁。更具体地说，可改变上述电势中的至少一个，以便施加给液晶层的AC电压的正电压的绝对值和负电压的绝对值之间的差减小或者落入预定范围。存储器60存储有关透明电极53的电势的变化以及像素电极58的中心电势的变化中至少之一的信息，所述的至少之一满足上述条件。
作为可替换方案，存储器60可存储透明电极和/或像素电极，以便基于透明电极53的电势或像素电极58的电势，施加给液晶层55的正的有效电场或AC电压的绝对值等于负的有效电场或AC电压的绝对值。最好改变透明电极53的电势和像素电极58的中心电势，以便最小化或消除闪烁，但是，这种调整不限于这种模式，只要闪烁减小到人眼不能察觉的程度即可。恰在上述的两种电势被改变后，闪烁量可能增加，但是如果改变前闪烁和改变后闪烁都太微弱以致于不能被人眼所察觉，作为电势改变的结果闪烁可能增加。仅仅在短时间段内可辨认出闪烁。
在电源被接通之后并且在液晶调制器中充电现象稳定之前，控制器70基于在存储器60中存储的信息，改变透明电极53的电势和像素电极58的中心电势中的至少一个电势。更具体地说，控制器70改变上述两种电势中的至少一个，以便施加给位于透明电极53和像素电极58之间的液晶层的有效电场或电压的正电压的绝对值和负电压的绝对值彼此相等。透明电极的电势和像素电极的电势可以在电源被接通之后以及液晶调制器中充电现象稳定之前连续地改变，或者不规则地改变，或者按阶段地改变，或者只改变一次。在液晶调制器中充电现象稳定之后，控制器70将透明电极53的电势或像素电极58的电势改变为可减小闪烁的预置的电压。结果，控制器70可抑制闪烁。稍后将描述液晶显示设备1或液晶调制器在显示图像时的控制方法。稳定液晶调制器中充电现象所需的时间段在接通电源后一个小时之内，最好在30分钟之内，在20分钟之内尤佳，并且控制器70在该时间段中改变电极的电势。
请参看图3，将描述液晶调制器50的光学操作的原理。这里，图3是液晶调制器50的方框图。
本实施例中的液晶调制器50使用垂直排列向列(“VAN”)液晶对准类型。如图3所示，来自灯10的光从方向IW入射到PBS33上。偏振分离膜将p偏振光引向方向IWB，将s偏振光引向方向IWA。选择在垂直于纸张平面的方向线性偏振的光作为方向IWA中的光分量。液晶调制器50中的液晶的预倾斜对准方向朝着线性偏振光的IWA方向倾斜45°。因此，向液晶层55施加电场，以便发生入射光的1/2波长的延迟或延时。从方向IWA入射到液晶调制器50上的光分裂成两种固有(native)模式，并且由于液晶调制器50中的液晶层55而传播。当光被反射并在方向OW出射时，在两种模式之间给出了由下列方程表达的相位差δ(λ)，其中，λ是入射光的波长，d是液晶层55的厚度，Δn是当向液晶层55施加预定的电场时的折射率各向异性。
公式1δ(λ)＝2π(2dΔn)/λ相应地，垂直于纸张平面的方向的分量，或在方向OW出射的光的偏振方向之中的至PBS33的s偏振光分量，在偏振分离面上朝着方向BW反射，并返回到灯10一侧。平行于纸张平面的方向的分量，或至PBS33的p偏振光分量在方向MW透射偏振分离面。液晶调制器50的出射的光的反射率或传送速率为R(λ)，其中在方向MW中相位差为δ(λ)，用下列公式来表达。在此情况下，假设PBS33具有100％的s偏振光反射率，以及100％的p偏振光透射率，100％的非偏振光反射率。此外，还假设液晶调制器50具有100％的孔径比。液晶调制器50的反射率R(λ)是在被液晶调制器50反射之后通过PBS33的光量。
公式2R(λ)＝0.5(1-cos(δ(λ)))当调制向液晶层55施加的电场时，液晶分子相对于衬底51和56从大致垂直的倾斜角移位到大致水平的倾斜角，因此，Δn明显改变。因此，相位差δ(λ)缩小，从δ≈0°调制到δ≈90°。
现在请参看图4A到5B，将描述产生闪烁的原理。这里，图4A是显示了液晶层55中的有效电场随时间变化的图。图4B是显示了对应的亮度随时间变化的图。图5A是显示了常规液晶层中的有效电场随时间变化的图。图5B是显示了对应的亮度随时间变化的图。
假设透明电极53侧上的液晶层55的边缘处的电势或电压为α。像素电极58侧上的液晶层55的边缘处的电势或电压为β，β可位于电势α的正侧或负侧。当在电势β位于电势α的正侧的情况下施加给液晶层55的电势差β-α等于在电势β位于电势α的负侧的情况下施加给液晶层55的电势差α-β时，则不发生闪烁。由于在液晶调制器中的各种充电现象，施加给液晶层55的有效电压或电场可根据施加在所述两个电极之间的电压而不同。例如，透明电极的电势可不同于透明电极侧上液晶层的边缘处的电势，或者，像素电极的电势可不同于像素电极侧上液晶层的边缘处的电势，或者透明电极、像素电极以及液晶调制器的另一个部件可通过电流充电。这种现象通常在液晶显示器，特别是液晶投影仪中发生，该液晶显示器照射强光到液晶显示设备上。在此使用的“充电现象”是液晶调制器中离子物质的移动以及一个部件的充电现象的概括术语。在这种情况下，在电源被接通之后以及液晶调制器中充电现象稳定之前(即，在施加给液晶层的、由与充电现象有关的电荷赋予的电场或电压稳定之前)，电荷施加给液晶层的电场不同于电荷的稳定状态施加给液晶层的电场。因为在电源接通之后在非稳定状态下由电荷施加给液晶层的电压不同于在稳定状态下由电荷施加给液晶层的电压，所以恰在电源接通之后发生与它们之间的差对应的闪烁。该实施例控制或改变两个电极的电势，以便减小或消除恰在电源被接通之后如此产生的闪烁。甚至在由施加给液晶层的上述电荷赋予的电压稳定之后，也可能残留闪烁。
图4A显示了当不发生闪烁时施加给液晶显示器1中的液晶层的有效电场的波形。当有效电场在正侧和负侧之间如此相同或对称时，如图4B所示维持图像的相同亮度，并且不发生闪烁。
图5A显示了当有效电场在正侧和负侧之间不对称或不同时或者当发生闪烁时，有效电场的波形。如图5B所示，这种不对称的有效电场引起每个驱动周期中亮度的变化，并且导致闪烁。
在LCD1的显示区中，离子迁移和衬底的界面膜的电荷是不均匀的。因此，透明电极53的用于最小化闪烁的电势根据显示区的位置不同而不同。
在运送期间，调节常规的液晶显示器，以便在正侧和负侧之间有效电场相同。换句话说，通过调节透明电极或像素电极的每一个电势来调节驱动条件，从而抑制闪烁。
然而，即使是使用在照射光然后经过稳定充电的时间段之后将电势设置到用于最小化闪烁的电势的方法的LCD(特别是投影设备)，在电源被接通之后以及在充电稳定之前，也会导致闪烁。
相应地，控制器70可改变透明电极53的电势或像素电极58的电势控制中的一个或两者，以便减少或抑制闪烁直到充电现象被稳定。例如，如图5B所示，控制器70控制透明电极的电势以便透明电极侧上液晶层边缘的电势α降低到理想的电势α′。此控制使向液晶层55施加的有效电场在正侧和负侧之间是相同的，直到充电现象被稳定，并且抑制了在电源被接通之后的闪烁，从而提供高性能液晶显示器1。此外，在充电现象稳定之后，控制器70将透明电极53的电势改变为用于最小化闪烁的预置的电势。这种控制能改善在使用液晶调制器的液晶显示器上显示的图像质量。此外，此实施例可以确保LCD1的长期可靠性，因为此实施例减少了闪烁，而闪烁是缩短液晶调制器50的寿命的一个原因。
现在请参看图6，将描述由控制器70执行的控制方法500。这里，图6是用于说明控制方法500的流程图。控制方法500作为计算机可执行程序来实现，并存储在存储器60中。
首先，控制器70获取透明电极53和/或像素电极58的电势的信息(步骤502)。控制器70可以从存储器60或检测器获取该信息。步骤502可由读出时间表的步骤代替，该时间表用于改变来自存储器的透明电极53的电势和像素电极58的中心电势(或定义改变方式)。
参看图7A-10B，将描述现有技术、该实施例的电势控制以及闪烁量。图7-10显示了使用四个样本的测量和控制结果。图7A，7B，9A和9B涉及现有技术。为了解决如图7A，7B，9A和9B显示的现有技术的缺陷，图8A，8B，10A和10B涉及该实施例，其设置近似曲线并基于该近似曲线提供控制。
将参见图7A，7B，9A和9B描述现有技术，更具体地说，描述闪烁量和对充电现象的稳定。图7A是显示了在常规的R-用液晶调制器中透明电极的电势的图，该电势在电源被接通之后施加。图7B是显示了在常规的R-用液晶调制器中，在电源被接通之后，透明电极侧上液晶层的边缘处的实际电势与透明电极侧上液晶层的边缘处的用于最小化闪烁的最佳电势之间的差的图。图9A是显示了在常规的B-用液晶调制器中透明电极的电势的图，该电势在电源被接通之后施加。图9B是显示了在常规的B-用液晶调制器中，在电源被接通之后，透明电极侧上液晶层的边缘处的实际电势与透明电极侧上液晶层的边缘处的用于最小化闪烁的最佳电势之间的差的图。图7B和图9B中的每一个可被认为是显示了透明电极的实际电势与透明电极的最佳电势之间的偏移的图。从图7B和图9B可理解，当透明电极的电势和像素电极的中心电势被维持为恒定时(或者维持它们之间的关系)，则最佳电势单调地变化，直到充电现象被稳定为止。在该例中，其按负方向(但是也可按正方向)变化。
常规地，如图7A和9A所示，在电源被接通之后，透明电极具有恒定电势，从时间0(分)到时间30(分)，特别是，从0(分)到时间10(分)，看到大量闪烁，如图7B和9B所示。图7B和9B中的每一个图中的纵轴是对应于闪烁量的、透明电极侧上液晶层的边缘的实际电势与其最佳电势之间的偏移。在此使用的“最佳电势”指的是使闪烁最小或消除闪烁的透明电极的电势。
此实施例在三个或RGB光路上设置三个液晶模块50R、50B以及50G。当然，充电的倾向根据光路不同而不同，因为入射光波长和光量不同。由于现有技术调节驱动条件以便最小化杂质离子移动以及充电稳定之后的闪烁，因此在电源被接通之后30分钟抑制闪烁。然而，恰在电源被接通之后看到大量的闪烁。这是因为恰在电源被接通之后，由于液晶调制器中的热扩散，杂质离子均匀地分布，并且由于光照射等等导致的充电不会发生，因为直到电源被接通之前没有光照射。当在电源被接通之后向液晶调制器施加电压时，随着杂质离子移动或由于光照射导致的充电被稳定，闪烁被抑制。
相应地，控制方法500使用透明电极53的电势的数据(该数据已经被存储在存储器60中)调整透明电极53的电势，并使得闪烁量落入特定范围(或者优选地，最小化闪烁)。闪烁量的该特定范围相应于施加给液晶层的有效电压或电场的正电压的绝对值和负电压的绝对值之间的差，该差在400mV内，最好在300mV内，在200mV内尤佳。
正电压和负电压是在下列情况下在相同的像素信号的一帧之内的那些电压当一帧对应于两场时，例如，当一帧具有1/60秒的周期并且两场图像(two-field image)利用按1/120秒周期交替的正电压和负电压显示时。正电压和负电压是在下列情况下恰在相同的像素信号的一帧的正电压之后的那些电压当一帧对应于一场时，例如，当一帧具有1/60秒的周期并且一场图像利用按1/60秒周期交替的正电压或负电压显示时。
存储器60可存储与像素电极的中心电压相关的数据，该数据消除或最小化闪烁量，并且控制器70可使用该数据来调整像素电极的中心电压。
更具体来说，如图8B和10B所示，获取透明电极53的用于最小化闪烁量的最佳电势。在该情况下，优选地，可通过多次测量获取透明电极53的多个最佳电势，它们中每一个都最小化闪烁量，然后，可获取多个最佳电势的平均值或近似值。图8B和10B显示了四个样本的最佳电势和近似曲线。所获得的最佳电势或者平均值或近似值存储在存储器60中。
接下来，控制器70基于存储在存储器60中的所获得的信息，改变透明电极53或像素电极58的电压(步骤504)。图8A和10A显示了对应于图8B和10B的四种受控电势和近似曲线。当在电源接通之后控制器70把该电势施加到透明电极53时，闪烁量减少，如图8C和10C所示。此实施例可提供高性能LCD1，并且通过防止液晶调制器由于闪烁而缩短其寿命，确保其长期可靠性。
在上述实施例中，存储器60存储用于改变透明电极53的电势以最小化闪烁或者使闪烁落入预定的范围的方法，但是，本发明不限于该实施例。另一个实施例提供了传感器，其用于检测在来自至少一个PBS和液晶调制器的图像光的光路侧上的闪烁量。可基于该传感器的检测结果调整透明电极53和/或像素电极58的电势。根据具体地说，传感器可设置在投影光学系统40的光阑侧，或设置在颜色合成PBS(其最好是合成三种颜色的PBS)的、图像信号不从其初始地发射的一侧(例如，在图1中PBS33c的右侧)。
传感器的检测定时可以是恰在电源接通之后开始的规则的时间间隔，可以是此后1分钟、3分钟或5分钟，或者该检测定时可由液晶显示器的使用者通过操纵来设置。
当然，可以提供检测模式和非检测模式。此外，可以转换调节电势的闪烁减少模式以及不调节电势的非闪烁减少模式。这里，图8A-8C涉及恰在电源被接通之后液晶调制器50R中的透明电极53的电势的驱动。图8A是显示了透明电极53的电势随时间变化的图。图8B是显示了透明电极53的最佳电势随时间变化的图。图8C是显示了在电源被接通之后液晶调制器50R中的透明电极的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。图10A-10C涉及恰在电源被接通之后液晶调制器50B中的透明电极的电势的驱动。图10A是显示了透明电极53的电势随时间变化的图。图10B是显示了透明电极53的最佳电势随时间变化的图。图10C是显示了在电源被接通之后液晶调制器50B中的透明电极53的最佳电势和实际电势之间的偏移的图。
在透明电极的电势稳定之后，控制器70将透明电极53的电势设置到预置的用于最小化闪烁的最佳电势(步骤506)。
现在请参看图1，将描述LCD1的光学操作。
首先，反射器12按预定的方向会聚来自发光管11的光。反射器12具有抛物面形状，来自焦点位置的光被准直到抛物面的对称轴。发光管11不是理想点光源，而具有无穷大小。如此，会聚的光包括许多不平行于抛物面的对称轴的分量。这些光入射到圆柱阵列21。入射到圆柱阵列21上的光根据柱体透镜被分裂成多束光线，并被会聚。光通过圆柱阵列22和UV吸收滤光镜23在偏振转换元件24的附近形成多束光线(每一束光线都在水平方向具有条形状)。虽然该实施例使用圆柱阵列21和22，但是，也可用复眼透镜阵列代替圆柱阵列21和22，在复眼透镜阵列中二维地设置精细透镜。
多束光线中的每一束光线都入射到对应于其行的偏振分离面上，并分裂成透射的p偏振光分量和反射的s偏振光分量。s偏振光分量在反射面上反射，并在与p偏振光分量相同的方向出射。另一方面，透射的p偏振光分量当透射过1/2波片时被转换为s偏振光分量，并作为具有对准的偏振方向的光出射。多束经过偏振转换的光(每一束光在水平方向都具有条形状)从偏振转换元件45出射，在反射镜26上通过前压缩器25反射90°，然后到达聚光透镜27和后压缩器28。
由于前压缩器25、聚光透镜27以及后压缩器28的光学操作，形成了一个均匀的矩形照明区域，在该区域中，多个光线图像重叠。液晶调制器50R、50G以及50B被设置在此照明区域。接下来，由于偏振转换元件24的操作，被变成s偏振光的光入射到分色镜31上。分色镜31反射B光(波长为430到495纳米)和R光(波长为590到650纳米)，并透射G光(波长为505到580纳米)。
接下来，描述G光的光路。
透射过分色镜31的光进入入射侧偏振器32a。甚至在被分色镜31分离之后，G光仍保持是s偏振光。在从入射侧偏振器32a出射之后，G光作为s偏振光入射到PBS33a上，在偏振分离面上被反射，并到达G-用反射型液晶调制器50G。G-用反射型液晶调制器50G对G光的图像进行调制，并反射G光。经过调制和反射的G光中的s偏振光分量再次在PBS33a的偏振分离面上被反射，返回到光源侧，并从投射的光中除去。另一方面，经过调制和反射的G光中的p偏振光分量透射过PBS33a的偏振分离面，并作为投射的光朝着PBS33c行进。在所有偏振光分量都被转换为s偏振光的黑色指示状态下，PBS33a和G-用反射型液晶调制器50G之间的1/4波片35G的慢轴被调整到预定的方向，从而减少在PBS33a和G-用反射型液晶调制器50G中产生的偏振状态的干扰所导致的影响。从PBS33a发出的G光作为p偏振光入射到PBS33c上，透射过PBS33c的偏振分离面，并到达投影光学系统40。
接下来，描述R光和B光的光路。
在分色镜31上反射的R光和B光入射到偏振器32b上。在被分色镜31分离之后，R光和B光变成s偏振光。在从偏振器32b出射之后，R光和B光入射到颜色选择相位差板36a上。颜色选择相位差板36a用于将B光的偏振方向旋转90°。从而，B光作为p偏振光入射而R光作为s偏振光入射到PBS33b上。作为s偏振光入射到PBS33b上的R光在PBS33b的偏振分离面上被反射，并到达R-用反射型液晶调制器50R。作为p偏振光入射到PBS33b上的B光透射过PBS33b的偏振分离面，并到达B-用反射型液晶调制器50B。
R-用反射型液晶调制器50R对R光的图像进行调制并反射R光。经过调制和反射的R光中的s偏振光分量再次在PBS33b的偏振分离面上被反射，返回到光源侧，并从投射的光中去除。另一方面，经过调制和反射的R光中的p偏振光分量透射过PBS33b的偏振分离面，并作为投射的光朝着颜色选择相位差板36b行进。
B-用反射型液晶调制器50B对B光的图像进行调制，并反射B光。经过调制和反射的B光中的p偏振光分量再次透射过PBS33b的偏振分离面，返回到光源侧，并从投射的光中去除。另一方面，经过调制和反射的B光中的s偏振光分量在PBS33b的偏振分离面上被反射，并作为投射的光朝着颜色选择相位差板36b行进。
在该状态下，分别位于PBS33b和R-用反射型液晶调制器50R之间的以及位于PBS33b和B-用反射型液晶调制器50B之间的1/4波片35R和35B的慢轴被调整到预定的方向。类似于B光，此配置可以调节R光和B光中的每一种光的黑色指示。
已经被合成为一束光并从PBS33b发出的B和R投射光之中的R光，在颜色选择相位差板36b将偏振方向旋转90°之后变成s偏振光分量。此外，R光被偏振器32c分解，并入射到PBS33c上。当透射过颜色选择相位差板36b之后，B光保持为是s偏振光，然后由偏振器32c对其进行分解。偏振器32c对R和B投射光进行分解，从而切割R光和B光的不需要的分量，它们是在通过PBS33b、R-用和B-用液晶调制器50R和50B以及1/4波片35R和35B之后产生的。
入射到PBS33c上的R和B投射光在PBS33c的偏振分离面上被反射，与在偏振分离面上被反射的G光合成，并到达投影光学系统40。投影光学系统40放大R、G和B投射光，并将它们投射到诸如屏幕之类的投射表面上。
上述实施例描述了当液晶调制器表示白色时的光路。因此，现在将描述当液晶调制器表示黑色时的光路。
现在将描述G光路。
透射过分色镜31的G光的s偏振光进入入射侧偏振器32a。然后，s偏振光入射到PBS33a上，并在偏振分离面上被反射，然后到达G-用液晶调制器50G。由于G液晶调制器50G表示黑色，因此，G光被反射而不接收图像调制。因此，在液晶调制器50G上被反射之后，G光仍保持是s偏振光。G光再次在PBS33a的偏振分离面上被反射，通过偏振器32a返回到光源侧，并从投射的光中去除。
接下来，描述R和B光路。
在分色镜31上反射的R光和B光入射到偏振器32b上。在从偏振器32b出射之后，R光和B光入射到颜色选择相位差板36a上。颜色选择相位差板36a用于只将B光的偏振方向旋转90°。从而，B光作为p偏振光入射而R光作为s偏振光入射到PBS33b上。作为s偏振光入射到PBS33b上的R光在PBS33b的偏振分离面上被反射，并到达R-用反射型液晶调制器50R。作为p偏振光入射到PBS33b上的B光透射过PBS33b的偏振分离面，并到达B-用反射型液晶调制器50B。由于R-用液晶调制器50R表示黑色，因此，入射到R-用液晶调制器50R上的R光被反射而不接收图像调制。因此，在R-用液晶调制器50R上被反射之后，R光仍保持是s偏振光，并再次在PBS33a的偏振分离面上被反射。然后，R光通过偏振器32a返回到光源侧，并从黑色指示的投射光中去除。另一方面，入射到B-用液晶调制器50B上的B光被反射而不接收图像调制，因为B-用液晶调制器50B表示黑色。因此，在B-用液晶调制器50B上被反射之后，B光仍保持是p偏振光，并再次透射过PBS33a的偏振分离面。然后，R光被颜色选择相位差板36a转换为s偏振光，通过偏振器32b返回到光源侧，并从投射光中去除。
如上所讨论的，该实施例可恰在电源被接通之后和在两个电极之间的充电现象稳定之前减少或最小化闪烁，并提供可显示高质量图像的液晶显示器或投影仪。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括液晶调制器，该液晶调制器包括第一电极、由不同于第一电极的材料的材料制成的第二电极、设置在第一电极和第二电极之间的液晶层、设置在第一电极和液晶层之间的第一对准层、以及设置在第二电极和液晶层之间的第二对准层，该液晶显示器通过将来自第一电极的光引到液晶层来显示图像；以及控制器，用于控制提供给第一电极的电势，以及控制提供给第二电极的、相对于中心电势在正和负之间周期性地改变的电势，以便提供给液晶层的有效电场的电势差在正和负之间周期性地改变，该控制器用于在电源被接通之后并且在液晶调制器中的充电现象稳定之前，改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便闪烁落入特定范围内。
2.根据权利要求
1所述的液晶显示器，其中所述控制器改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便当显示一帧图像时，提供给液晶层的有效电场的正电势差的绝对值和负电势差的绝对值之间的差落入与所述特定范围对应的差范围。
3.根据权利要求
1所述的液晶显示器，其中所述控制器在闪烁减少的方向改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势。
4.根据权利要求
1所述的液晶显示器，其中所述第一电极的材料和第二电极的材料具有不同的功函数。
5.根据权利要求
1所述的液晶显示器，其中所述控制器按阶段地改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势。
6.一种用于包括液晶调制器的液晶显示器的控制方法，该液晶调制器包括第一电极，由不同于第一电极的材料的材料制成的第二电极、设置在第一电极和第二电极之间的液晶层、设置在第一电极和液晶层之间的第一对准层、以及设置在第二电极和液晶层之间的第二对准层，该液晶显示器通过将来自第一电极的光引到液晶层来显示图像，该液晶显示器还包括控制器，其用于控制提供给第一电极的电势以及提供给第二电极的、相对于中心电势在正和负之间周期性地改变的电势，以便提供给液晶层的有效电场的电势差在正和负之间周期性地改变，所述方法包括步骤在电源被接通之后并且在液晶调制器中的充电现象稳定之前，通过所述控制器改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便闪烁落入特定范围内。
7.根据权利要求
6所述的控制方法，其中所述控制步骤改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便当显示一帧图像时，提供给液晶层的有效电场的正电势差的绝对值和负电势差的绝对值之间的差落入与所述特定范围对应的差范围内。
8.根据权利要求
6所述的控制方法，其中所述控制步骤在闪烁减少的方向改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势。
9.根据权利要求
6所述的控制方法，其中所述控制步骤按阶段地改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势。
专利摘要
一种液晶显示器，包括液晶调制器，该液晶调制器包括第一电极和第二电极，设置在第一电极和第二电极之间的液晶层，以及包括控制器，该控制器用于在电源被接通之后并且在液晶调制器中的充电现象稳定之前，改变向第一电极提供的电势和向第二电极提供的电势的中心电势中的至少一个电势，以便闪烁落入特定范围内。
文档编号G09G3/36GK1996107SQ200710001830
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月5日
发明者藏田雄也, 小出纯, 黑泽铁平, 阿部雅之 申请人:佳能株式会社