JP2002328664A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2002328664A
JP2002328664A JP2002002440A JP2002002440A JP2002328664A JP 2002328664 A JP2002328664 A JP 2002328664A JP 2002002440 A JP2002002440 A JP 2002002440A JP 2002002440 A JP2002002440 A JP 2002002440A JP 2002328664 A JP2002328664 A JP 2002328664A
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frame
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signal
display device
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JP2002002440A
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Hiromi Kato
浩巳 加藤
Koichi Miyaji
弘一 宮地
Akihito Jinda
章仁 陣田
Hiroshi Hamada
浩 浜田
Takeshi Shibatani
岳 柴谷
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各フレームを複数のサブフレームに分割して
表示する装置において、応答速度の比較的遅い光変調媒
体を用いる場合であっても高い周波数でサブフレーム画
像の表示を適切に実行する。 【解決手段】 各サブフレーム画像の信号を他のサブフ
レーム画像の信号を用いて補正する補正手段(補正回
路)を備え、この補正手段により、各フレームの第1サ
ブフレーム画像を常に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】1フレームを複数のサブフレ
ームに分解して各サブフレームを順次表示して画像を形
成する表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像表示装置の画素数を増加させずに解
像度を向上させるため、画素ずらし(ウォブリング)を
行ないながらインターレース表示を行なう液晶プロジェ
クター(投影型画像表示装置)が検討されている。この
ような画像表示装置によれば、偶数フィールドの画像と
奇数フィールドの画像が同一の表示パネル上に交互に表
示され、一方のフィールド画像の位置が光軸振動手段
(画像シフト素子)によって他のフィールド画像の位置
よりも画面垂直方向に僅かにシフトさせられる。これに
より、実際の走査線(または画素数)の2倍の走査線数
(または画素数)を備えた画像表示装置の解像度と実効
的に同等の解像度を持つ表示が可能になる。
【0003】このような画像表示装置では、各画素での
光変調を通常の2倍の速度で実行する必要がある。しか
しながら、このような光変調を液晶層によって行なう場
合、液晶の応答速度が一般に遅いため、結果的に画像の
解像度が低下するという大きな問題が発生する。
【0004】このような問題を解決する目的で、特開平
11−271710号公報、特開2000−14748
9号公報、および特開平2000−23067号公報に
開示されている各装置では、表示すべきフィールド信号
のレベルを直前のフィールドを用いて補正することによ
り、液晶の応答を速めようとしている。
【0005】一方、カラー表示画像を形成するフィール
ドシーケンシャルカラー方式でも、液晶の比較的に低い
応答速度が問題になる。フィールドシーケンシャルカラ
ー方式では、各フレームのカラー画像を、赤(R)、緑
(G)、および青(B)の3つの色別フィールド画像に
分解し、各フィールド画像を順次表示する。そのとき、
各フィールド画像の表示に同期させて光源の色を順次切
り替えることにより、被投影面上でカラー画像が生成さ
れる。このようなフィールドシーケンシャルカラー方式
による表示装置でも、液晶の応答が十分速くないため、
各色のフィールド画像が混合し、色再現性が低下すると
いう問題が発生する。
【0006】特開平7−121138号公報では、表示
すべきフィールド信号のレベルを直前のフィールドを用
いて補正し、液晶の応答を高める方法が提案されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記2種類の従来技術
では、いずれも、1フレームを複数のフィールドに分解
し、各フィールドの画像を順次表示する方法によってフ
レーム画像を形成している。そして、フィールド画像を
書き換える際の液晶の応答速度を高めるために、直前フ
ィールドのための画像信号を用いて、現フィールドの画
像信号を補正しようとしている。
【0008】ここで、例えば1つのフレームを第1〜第
3サブフレームに分け、各サブフレームの画像を順次表
示する場合を考える。このとき、第2サブフレームの画
像信号は第1サブフレームのための画像信号を用いて補
正される。また、第3サブフレームのための画像信号は
第2サブフレームの画像信号を用いて補正される。第2
および第3サブフレームでは、いずれも、同一フレーム
に属するひとつ前のフィールドの画像信号を参照するこ
とによって補正信号を生成することになる。
【0009】上記4つの公開公報に記載されている技術
では、第1サブフレームの画像信号の補正に必要なサブ
フレームの画像信号は、前フレームの第3サブフレーム
(最終サブフレーム)の画像信号であるが、このサブフ
レームの画像信号は、現フレームの第1サブフレーム画
像を表示するべきときには、現フレームの画像信号によ
って上書きされるために残っていない。すなわち、上記
の各公開公報に記載されている従来技術によれば、各フ
レームの第1サブフレームにおいては、画像信号の補正
が行なわれないことになる。その結果、補正の効果が減
少し、画質が劣化してしまうこになる。
【0010】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、第1サブフレームを含む各サ
ブフレームの画像信号を適切に補正し、応答速度の比較
的遅い光変調媒体を用いる場合であっても、高い周波数
でサブフレーム画像の表示切り替えを実現することがで
きる表示装置を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、サブフレームの画像
信号を格納するメモリの数または容量を削減した表示装
置を提供することにある。
【0012】本発明の更に他の目的は、画像信号の適切
な補正方法が実施される表示装置を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による画像表示装
置は、各フレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割
し、前記複数のサブフレーム画像を順次表示する画像表
示装置であって、各サブフレーム画像の信号を他のサブ
フレーム画像の信号を用いて補正する補正手段を備え、
前記補正手段によって補正された画像信号に基づいて各
サブフレーム画像を表示する。
【0014】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像を構成する前記複数のサブフレーム画像のうち、
第1サブフレームの画像信号は、前フレーム画像を構成
する複数のサブフレーム画像のうち最終サブフレーム画
像の信号を用いて補正され、前記第1サブフレーム以外
の各サブフレーム画像の信号は、同一フレーム画像を構
成する複数のサブフレーム画像のうちの直前に表示した
サブフレーム画像の信号を用いて補正される。
【0015】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像を構成する前記複数のサブフレーム画像のうち、
第1サブフレームの画像信号は、同一フレーム画像を構
成する複数のサブフレーム画像のうち、前フレーム画像
の最終サブフレーム画像と等価なサブフレーム画像の信
号を用いて補正され、前記第1サブフレーム以外の各サ
ブフレーム画像の信号は、同一フレーム画像を構成する
複数のサブフレーム画像のうちの直前に表示したサブフ
レーム画像の信号を用いて補正される。
【0016】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像を構成する複数のサブフレーム画像のうちの最初
のサブフレーム画像を表示する前において、または、最
後のサブフレーム画像を表示した後に、あらかじめ設定
されたレベルの信号によって表示画像をリフレッシュす
る。
【0017】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像を構成する複数のサブフレーム画像のそれぞれの
サブフレーム画像を表示する前に、あらかじめ設定され
たレベルの信号によって表示画像をリフレッシュする。
【0018】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像を構成する複数のサブフレーム画像のそれぞれの
サブフレーム画像を表示する前に、その一つ前に表示し
たサブフレーム画像と次に表示すべきサブフレーム画像
とに応じた迂回サブフレーム画像を表示してから前記表
示すべきサブフレーム画像を表示する。
【0019】ある好ましい実施形態において、前記複数
のサブフレーム画像を被投影面上でシフトさせる画像シ
フト素子を備え、異なる画素領域で変調された異なる波
長域に属する光で前記被投影面上の同一領域を順次照射
する。
【0020】異なる3つの波長帯に応じて各フレーム画
像を複数のサブフレーム画像に分割し、前記複数のサブ
フレーム画像を被投影面上で時分割で表示し、カラー画
像を形成する。
【0021】ある好ましい実施形態において、異なる波
長域に属する光で空間光変調素子を順次走査することに
より、前記複数のサブフレーム画像を被投影面上で重畳
し、同一画素領域で変調された異なる波長域に属する光
で前記被投影面上の同一領域を順次照射する。
【0022】ある好ましい実施形態において、前フレー
ム画像の最終サブフレーム画像の信号を少なくとも次フ
レームを構成する複数のサブフレーム画像のうちの第1
サブフレーム画像の表示が完了するまで保存するメモリ
を備えている。
【0023】ある好ましい実施形態において、前フレー
ム画像の最終サブフレーム画像の信号を少なくとも次フ
レームを構成する複数のサブフレーム画像のうちの第1
サブフレーム画像の記憶動作が完了するまで保存するメ
モリを備えている。
【0024】ある好ましい実施形態において、複数のフ
レーム画像の信号を同じに記憶し得る記憶手段を備え、
前記記憶手段への前記画像信号の書き込み、および、前
記記憶手段からの前記画像信号の読み出しがフレーム単
位で実行されることを特徴とする。
【0025】ある好ましい実施形態において、前記サブ
フレーム画像の信号を記憶し得る記憶手段を備え、前記
記憶手段は、サブフレーム単位で区切られた記憶領域を
有している。
【0026】ある好ましい実施形態において、補正前の
画像信号を出力するために用意される複数の電圧レベル
のうちの最高レベルよりも高い電圧レベルを少なくとも
1つ用意し、補正後の画像信号を出力する電圧レベルと
して使用可能にする。
【0027】ある好ましい実施形態において、補正前の
画像信号を出力するために用意される複数の電圧レベル
のうちの最低レベルよりも低い電圧レベルを少なくとも
1つ用意し、補正後の画像信号を出力する電圧レベルと
して使用可能にする。
【0028】ある好ましい実施形態において、前記補正
回路は、前サブフレーム画像の信号および現サブフレー
ム画像の信号に基づいてルックアップテーブルを参照
し、前記ルックアップテーブルに従って現サブフレーム
画像の信号を補正する。
【0029】ある好ましい実施形態において、画像信号
の補正に必要なデータが記憶された不揮発性記憶素子
と、前記不揮発性記憶素子に記憶されているデータを読
み出す手段と、前記不揮発性記憶素子から読み出された
データを記憶し得る他の記憶素子とを備え、駆動開始に
際して前記データが前記不揮発性記憶素子から前記他の
記憶素子に転送され、前記ルックアップテーブルが形成
される。
【0030】ある好ましい実施形態において、前記補正
手段は、参照されるサブフレーム画像の信号と、表示す
べきサブフレーム画像の信号とを演算することにより、
前記表示すべきサブフレーム画像の信号を補正する。
【0031】ある好ましい実施形態において、補正され
た画像信号をSA’n、現サブフレーム画像の信号をS
n、参照サブフレーム画像の信号をSAn-1、Mを正の
数とした場合に、前記演算は、SA’n=SAn+(SA
n−SAn-1)/Mの演算式で表される。
【0032】Mは2n(nは任意の整数)であることが
好ましい。
【0033】(SAn−SAn-1)の大きさによってMの
大きさを変化させてもよい。
【0034】ある好ましい実施形態において、前記画像
信号はqビットの信号(qは2以上の整数)であり、前
記qビット信号のうちの上位pビット(pは1以上の整
数、q>p)の信号が補正される。
【0035】ある好ましい実施形態において、各フレー
ム画像をm個のサブフレーム画像(mは3以上の整数)
に分割し、前記m個のサブフレーム画像のうちのn個
(nは2以上の整数、n<m)のサブフレーム画像を1
フレーム期間で順次表示する。
【0036】ある好ましい実施形態において、mは3で
あり、nは2である。
【0037】ある好ましい実施形態において、前記サブ
フレーム画像を表示する駆動方式に従い、前記あらかじ
め設定されたレベルの信号に基づく表示を行なう。
【0038】ある好ましい実施形態において、画像を構
成する走査線の全体に対して、前記あらかじめ設定され
たレベルの信号を供給することにより、表示画像をリフ
レッシュする。
【0039】ある好ましい実施形態において、前記あら
かじめ設定されたレベルの信号を直前に表示したサブフ
レームの画像信号を用いて補正する。
【0040】ある好ましい実施形態において、リフレッ
シュ直後に表示するサブフレームの画像信号は、リフレ
ッシュ信号を用いて補正する。
【0041】ある好ましい実施形態において、前記あら
かじめ設定されたレベルの信号に基づく表示によって黒
画面が形成される。
【0042】ある好ましい実施形態において、前記あら
かじめ設定されたレベルの信号に基づく表示がなされて
いる間は光源が表示画素を照明しない。
【0043】ある好ましい実施形態において、前記迂回
サブフレーム画像の表示期間が一定である事を特徴とす
る。
【0044】ある好ましい実施形態において、前記迂回
サブフレーム画像の表示期間は、その前後に表示するサ
ブフレーム画像に応じて変化する。
【0045】ある好ましい実施形態において、前記迂回
サブフレーム画像を直前に表示したサブフレームの画像
信号を用いて補正する。
【0046】ある好ましい実施形態において、前記迂回
サブフレーム画像直後に表示するサブフレームの画像信
号は、迂回サブフレーム画像を用いて補正する。
【0047】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
【0048】(実施形態1)本実施形態では、カラーフ
ィルターを用いない単板式の投影型画像表示装置におい
て、画像を構成する各フレーム画像のデータから複数の
サブフレーム画像のデータを生成し、画像表示パネルに
よって複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる。
そして、これらのサブフレーム画像を被投影面上で順次
シフトさせることにより、画像表示パネルの異なる画素
領域で変調された異なる波長域に属する光(R、G、B
光)で被投影面上の同一領域を順次照射し、それよって
高解像度のフルカラー表示を実現する。
【0049】本実施形態の場合、被投影面上で1つの画
素に相当する特定の領域に着目すると、或るサブフレー
ムの表示期間(以下「サブフレーム期間」と称する)に
おいて、その特定領域は例えば赤色の光(R光)で照射
されるが、次のサブフレーム期間においては緑色の光
(G光)で照射され、更に次のサブフレーム期間におい
ては、青色の光(B光)で照射される。このように本発
明によれば、被投影面上の各画素の色が、R、G、およ
びB光の時分割照射によって規定される。
【0050】本実施形態で用いるサブフレーム画像のそ
れぞれは、後に詳述するように、R、G、およびB光の
組み合わせによって構成される。すなわち、或る1つの
サブフレーム期間において、被投影面は、画像表示パネ
ルで変調されたR、G、およびB光によって照らされ
る。画像表示パネルによって変調されたR、G、および
B光は、それぞれ、サブフレーム期間毎に被投影面の異
なる位置を照射し、時間的に合成され、フルカラーのフ
レーム画像を表示する。
【0051】本発明では、このようなR、G、およびB
光の時間的合成を画像シフト素子によって行う。この画
像シフト素子は、画像表示パネルと被投影面との間に配
置され、画像表示パネルによって変調された光の経路
(光路)を周期的・規則的に変化させる。
【0052】本発明の適用範囲は投影型画像表示装置に
限定されず、ビュワーやヘッド・マウント・ディスプレ
イなどの直視型画像表示装置にも好適に適用されるが、
以下においては、投影型の画像表示装置を例にとり、本
実施形態を説明する。
【0053】まず、図1を参照しながら本実施形態にか
かる装置の構成を説明する。
【0054】本実施形態の投影型画像表示装置は、光源
1と、液晶表示パネル8と、光源1からの光を波長域に
応じて液晶表示パネル8の対応する画素領域に集光させ
る光制御手段と、液晶表示パネル8によって変調された
光を被投影面上に投射する投影光学系とを備えている。
【0055】この投影型画像表示装置は、更に、光源1
から後方に出た光(白色光)を前方に反射する球面鏡2
と、光源1および球面鏡2からの光を平行光束にするコ
ンデンサーレンズ3と、この光束を波長域に応じて複数
の光束に分離するダイクロイックミラー4〜6を備えて
いる。ダイクロイックミラー4〜6によって反射された
光は、波長域に応じて異なる角度でマイクロレンズアレ
イ7に入射する。マイクロレンズアレイ7は液晶表示パ
ネル8の光源側基板に取りつけられており、異なる角度
でマイクロレンズ7に入射した光は、それぞれ異なる位
置の対応する画素領域に集められる。
【0056】本投影型画像表示装置の投影光学系は、フ
ィールドレンズ9および投影レンズ11から構成されて
おり、液晶表示パネル8を透過した光束12をスクリー
ン(被投影面)13に投射する。本実施形態では、フィ
ールドレンズ9と投影レンズ11との間に、画像シフト
素子10が配置されている。図1には、画像シフト素子
10によって被投影面に平行な方向にシフトされた光束
12a、12bが示されている。光束のシフトを行うに
は、画像シフト素子10は液晶表示パネル8とスクリー
ン13との間の何れかの位置に挿入されていればよく、
投影レンズ11とスクリーン13との間に配置されてい
ても良い。
【0057】次に、本投影型画像表示装置の各構成要素
を順番に説明する。
【0058】本実施形態においては、光源1として、光
出力150W、アーク長5mm、アーク径2.2mmの
メタルハライドランプを用い、このランプをアーク長方
向が図面の紙面と平行となるように配置している。光源
1としては、メタルハライドランプ以外に、ハロゲンラ
ンプ、超高圧水銀ランプ、またはキセノンランプ等を用
いてもよい。本実施形態で使用する光源1は、三原色に
対応する3つの波長域の光を含む白色光を放射する。
【0059】光源1の背面には球面鏡2が配置され、光
源1の前面には口径80mmφ、焦点距離60mmのコ
ンデンサーレンズ3が配置されている。球面鏡2は、そ
の中心が光源1の発光部の中心と一致するように配置さ
れており、コンデンサーレンズ3は、その焦点が光源1
の中心と一致するように配置されている。
【0060】このような配置構成により、光源1から出
射された光は、コンデンサーレンズ3によって平行化さ
れ、液晶表示パネル8を照らすことになる。コンデンサ
ーレンズ3を通過した光の平行度は、例えば、アーク長
方向(図1の紙面に平行な方向)に約2.2°、アーク
径方向に約1°となる。
【0061】本実施形態で使用する液晶表示パネル8
は、光源側の透明基板上にマイクロレンズアレイ7が配
置された透過型液晶表示素子である。液晶の種類や動作
モードは任意であるが、高速動作し得るものであること
が好ましい。本実施形態ではTN(ツイステッド・ネマ
ティック)モードで動作する。液晶表示パネル8には、
光を変調するための複数の画素領域が設けられている
が、本願明細書における「画素領域」とは、画像表示パ
ネルにおいて空間的に分離された個々の光変調部を意味
する。液晶表示パネル8の場合は、個々の画素領域に対
応する画素電極によって液晶層の対応部分に電圧が印加
され、その部分の光学特性が変化することによって光の
変調が行われる。
【0062】この液晶表示パネル8では、例えば768
(H)×1024(V)の走査線がノンインターレース
で駆動される。液晶表示パネル8の画素領域は透明基板
上に二次元的に配列されており、本実施形態の場合、画
素領域のピッチは水平方向に沿って測定した値も垂直方
向に沿って計測した値も26μmである。そして、本実
施形態の場合、R用、G用、B用画素領域は、それぞ
れ、画面の水平方向に沿ってストライプ状に配列され、
各マイクロレンズが3つの画素領域(R用、G用、B用
画素領域)からなるセットに割り当てられている。
【0063】液晶表示パネル8を照射するR、G、およ
びB光は、図1に示すように、光源1から放射された白
色光をダイクロイックミラー4、5、および6によって
分離したものであり、液晶表示パネル8上のマイクロレ
ンズアレイ7へ異なる角度で入射する。R、G、および
B光の入射角度を適切に設定することにより、図2に示
すように、マイクロレンズ7によって各波長域に対応す
る画素領域へ適切に振り分けられる。本実施形態では、
マイクロレンズ7の焦点距離を255μmとし、各光束
がなす角度が5.8度になるように設計している。より
詳細には、R光は液晶表示パネル8に対して垂直に入射
し、B光およびG光は、それぞれ、R光に対して5.8
度の角度で入射する。
【0064】ダイクロイックミラー4、5、および6
は、図3に示すような分光特性を有しており、それぞ
れ、緑色(G)、赤色(R)、および青色(B)の光を
選択的に反射する。G光の波長域は520〜580n
m、R光の波長域は600〜650nm、B光の波長域
は420〜480nmである。
【0065】本実施形態では、3原色の光を対応する画
素領域に集めるためにダイクロイックミラー4〜6およ
びマイクロレンズアレイ7を用いているが、他の光学的
な手段(例えば、光の回折・分光機能を付与された透過
型ホログラム)を用いてもよい。
【0066】前述のように液晶表示パネル8はノンイン
ターレースで駆動されるため、1秒間に60フレームの
画像が表示され、各フレームに割り当てられる時間(フ
レーム期間)Tは1/60秒、すなわち、T=1/60
(秒)≒16.6(ミリ秒)となる。
【0067】なお、インターレースで駆動される場合
は、画面内の走査線を偶数ラインと奇数ラインに分け、
交互に表示していくため、T=1/30(秒)≒33.
3(ミリ秒)となる。また、各フレームを構成する偶数
フィールドおよび奇数フィールドの各々に割り当てられ
た時間(1フィールド期間)は、1/60≒16.6
(ミリ秒)となる。
【0068】本実施形態では、画像を構成する各フレー
ム画像の情報(データ)を逐次フレームメモリに蓄え、
そのフレームメモリから選択的に読み出した情報に基づ
いて複数のサブフレーム画像を順次形成する。以下、サ
ブフレーム画像の形成方法を詳細に説明する。
【0069】例えば、あるフレームの画像(フレーム画
像)が図4(a)に示すような画像であるとする。この
フレーム画像はカラー表示されるべきものであり、各画
素の色は、上記フレーム画像を規定するデータに基づい
て決定される。
【0070】本実施形態では、1つの画像表示パネル8
の異なる画素領域で変調されたR、G、およびB光が被
投影面13上の同一領域に順次照射され、その同一領域
に1つの画素を表示する。すなわち、被投影面13上の
任意の画素に注目した場合、その画素の表示はフィール
ド順次方式に類似した方式で実行される。ただし、1つ
の画素を構成するR、G、およびB光は、1つの画像表
示パネルの異なる画素領域で変調されたものである点で
従来のフィールド順次方式とは大きく異なる。
【0071】従来の3板式投影型画像表示装置の場合
は、上記データから各画素についてR、G、およびB光
用のデータを分離し、図4(b)、(c)、および
(d)に示すように、R画像用フレーム、G画像用フレ
ーム、およびB画像用フレームの各データを生成する。
そして、R、G、およびB用の3枚の画像表示パネルを
用いて、R画像用フレーム、G画像用フレーム、および
B画像用フレームをそれぞれ同時に表示し、被投影面上
で重畳する。図5(a)は、被投影面13上における或
る特定の画素について、R、G、およびB画像用フレー
ムが重畳されている様子を模式的に示している。
【0072】これに対して、従来の単板式投影型画像表
示装置の場合は、1枚の表示パネルにR、G、およびB
用画素領域が別々の位置に設けられている。そして、
R、G、およびB用データの各々に基づいてR、G、お
よびB用画素領域で光の変調が行われ、被投影面上にカ
ラー画像が形成されることになる。この場合は、被投影
面上において人間の視覚による空間的分解能よりも小さ
な領域内にR、G、およびB光が照射されるため、R、
G、およびB光は相互に空間的に分離されているにもか
かわらず、人間の目には1つの画素が構成されるように
認識される。図5(b)は、被投影面13上における或
る特定の画素について、R、G、およびB光の照射の様
子を模式的に示している。
【0073】以上の従来方式と異なり、本実施形態で
は、1つの画像表示パネル8の異なる画素領域で変調さ
れたR、G、およびB光が被投影面13上の同一領域に
順次照射され、その同一領域に1つの画素を表示する。
すなわち、被投影面13上の任意の画素に注目した場
合、その画素の表示はフィールド順次方式に類似した方
式で実行される。ただし、1つの画素を構成するR、
G、およびB光は、1つの画像表示パネルの異なる画素
領域で変調されたものである点で従来のフィールド順次
方式とは大きく異なる。図5(c)は、被投影面13上
における或る特定の画素について、時分割で照射される
R、G、およびB光が1フレーム期間にわたって合成さ
れる様子を模式的に示している。図5(c)の左側部分
に示されている画面は、1枚の画像表示パネル8におけ
る異なる3つのサブフレーム画像に対応している。図9
は、本実施形態におけるサブフレーム画像のシフトを横
からみた模式図である。
【0074】図5(a)〜(c)から明らかなように、
本実施形態によれば、たった1枚の表示パネルを用いな
がら、3板式と同様の高解像度と明るさでフルーカラー
の表示を実現することができる。
【0075】次に、図6を参照しながら、サブフレーム
画像の構成を詳細に説明する。
【0076】図6の左側部分には、R、G、およびB用
フレームメモリに格納されたR、G、およびB画像フレ
ームのデータが示されている。図6の右側部分には、表
示サブフレーム1〜3が示されている。本実施形態によ
れば、或るフレームの最初の3分の1の期間(第1サブ
フレーム期間)において、被投影面上には表示サブフレ
ーム1の画像が被投影面上に表示される。そして、次の
3分の1の期間(第2サブフレーム期間)には、表示サ
ブフレーム2の画像が表示され、最後の3分の1の期間
(第3サブフレーム期間)には、表示サブフレーム3の
画像が表示される。本実施形態では、これら3つのサブ
フレーム画像が図7に示すようにシフトし、時間的にず
れながら合成される結果、人間の目には図4(a)に示
すような原画像が認識されることになる。
【0077】次に、表示サブフレーム1を例にとり、サ
ブフレーム画像のデータ構成を詳細に説明する。
【0078】まず、表示サブフレーム1の第1行画素領
域用データは、図6に示すように、R用フレームメモリ
に記憶されている第1行目画素(R1)に関するデータ
から形成される。表示サブフレーム1の第2行画素領域
用データは、G用フレームメモリに記憶されている第2
行目画素(G2)に関するデータから形成される。表示
サブフレーム1の第3行画素領域用データは、B用フレ
ームメモリに記憶されている第3行目画素(B3)に関
するデータから形成される。表示サブフレーム1の第4
行画素領域用データは、R用フレームメモリに記憶され
ている第4行目画素(R4)に関するデータから形成さ
れる。以下、同様の手順で表示サブフレーム1のデータ
が構成される。
【0079】表示サブフレーム2および3のデータも、
表示サブフレーム1の場合と同様にして構成される。例
えば表示サブフレーム2の場合、第0行画素領域用デー
タは、B用フレームメモリに記憶されている第1行目画
素(B1)に関するデータから形成され、表示サブフレ
ーム2の第1行画素領域用データはR用フレームメモリ
に記憶されている第2行目画素(R2)に関するデータ
から形成される。表示サブフレーム2の第2行画素領域
用データはG用フレームメモリに記憶されている第3行
目画素(G3)に関するデータから形成され、表示サブ
フレーム2の第3行画素領域用データはB用フレームメ
モリに記憶されている第4行目画素(B4)に関するデ
ータから形成される。
【0080】このようにしてR、G、およびB用フレー
ムメモリの各々から読み出したデータを予め設定された
順序で組み合わせることによって、時分割表示されるサ
ブフレームの各々のデータが生成される。この結果、サ
ブフレーム用データの各々は、R、G、およびBの全て
の色に関する情報を含んでいるが、R、G、およびBの
それぞれについて、空間的には全体の3分の1の領域に
関する情報を有しているだけである。より詳細に述べれ
ば、表示サブフレーム1の場合、Rの情報は、図6から
明らかにように、形成すべきフレーム画像の第1、4、
7、10…行の画素に関するものだけである。フレーム
画像の他の行における画素に関するRの情報は表示サブ
フレーム2および3に割り振られている。
【0081】本実施形態では、画像表示パネルの各画素
領域には常に同じ色の情報が表示されることになるが、
各サブフレーム間で画像をシフトさせて投影させること
によって、フレーム画像を合成することができる。な
お、図6からわかるように、画像表示パネルの画素領域
の全行数は、1つのサブフレーム画像を構成する画素の
全行数よりも2行だけ多い。この2行は画像シフトのマ
ージンとして機能する。
【0082】なお、上記の説明では、簡単化のため、3
つのフレームメモリのそれぞれにR画像、G画像、およ
びB画像のデータを格納してから、その後に3つのサブ
フレームの画像データを生成する例を説明している。し
かし、本実施形態では、図6に表示サブフレーム1〜3
として示す画像(サブフレーム画像)のデータをフレー
ム画像データから直接的に生成し、対応するフレームメ
モリに格納させる。この点の詳細については、後に説明
する。
【0083】次に、図8を参照しながら、シフトした複
数のサブフレーム画像が1つのフレーム画像を合成する
様子を説明する。
【0084】まず、図8を参照する。図8(a)は、ス
クリーンなどの被投影面に投影された3枚のサブフレー
ム画像の一部を示す斜視図である。図中の左から順番に
表示サブフレーム1〜3、および合成されたフレーム画
像が模式的に示されている。図8(b)は、画素表示パ
ネルの対応画素領域を示しており、左から順番に、表示
サブフレーム1〜3の対応部分を示している。表示サブ
フレーム1の第3行〜第7行、表示サブフレーム2の第
2行〜第6行、および表示サブフレーム3の第1行〜第
5行が被投影面上で時間的にはズレながらも空間的に重
なりあうことで1枚のフレーム画像が構成される。
【0085】画像表示パネル上のR、G、およびB用画
素領域の位置は、図8(b)に示されるように固定され
ているが、画像表示パネルと被投影面との間に配置され
た画像シフト素子の働きによってサブフレーム画像の光
路がシフトし、図8(a)に示すようなサブフレーム画
像の合成が達成される。
【0086】本実施形態では、図1に示すように、液晶
パネルとスクリーンとの間に配置した画像シフト素子1
0によって上記サブフレーム画像のシフトを実行してい
る。画像シフト素子10としては、例えば特開平7−3
6054号公報に開示されているものを用いることがで
きるが、これに限定されるわけではない。
【0087】次に、図10を参照しながら、上記画像表
示装置の回路構成の一例例を説明する。図10に示され
る回路構成では、映像信号源からサブフレーム画像のデ
ータがメモリM1〜M6に送られる。メモリM1〜M6
は、それそれが別個のチップ上に形成されたフレームメ
モリである必要は無く、1つの記憶装置内に設けられた
複数のメモリ領域であってもよい。
【0088】メモリM1〜M6に記憶されたサブフレー
ム画像のデータ(画像信号)は、信号制御回路を介して
補正回路に送出される。その際、信号制御回路は、メモ
リM1〜M6に記憶された画像信号から液晶パネルに書
き込むべき現信号を読み出すとともに、適切な画像信号
を参照信号として読み出し、補正回路へ送出する。補正
回路は、参照信号に基づいて現信号を補正し、補正信号
を生成し、液晶パネルのソースドライバに供給する。
【0089】液晶パネルのソースドライバとゲートドラ
イバには、制御回路から同期信号が送られ、この同期信
号にタイミングを合わせながら補正信号が液晶パネルに
書き込まれる。制御回路は、メモリM1〜M6、信号制
御回路、および画像シフト素子に対しても制御信号を送
出し、これらの動作タイミングを調節する。
【0090】次に、下記表1を参照しながら、上記表示
装置に用いられる画像記憶部(メモリM1〜M6)の信
号入出力関係を説明する。
【0091】
【表1】
【0092】表1に示されるように、あるフレーム期間
(表1の「第1フレーム」)において、メモリM1〜M
3に記憶されていた第1〜3サブフレームの画像信号が
順次出力され、補正回路に送られ、液晶表示パネルに書
き込まれる。このとき同時に、画像信号源から送られて
きた次フレーム(表1の「第2フレーム」)における第
1〜3サブフレームの画像信号がメモリM4〜M6に入
力され、記憶される。
【0093】次フレーム期間(表1の「第2フレー
ム」)では、メモリM4〜M6に記憶されていた第1〜
3サブフレームの画像信号が順次出力され、液晶表示パ
ネルに書き込まれる。このとき同時に、画像信号源から
送られてきた更に次のフレームにおける第1〜3サブフ
レームの画像信号がメモリM1〜M3に入力され、記憶
される。
【0094】フレーム周波数が例えば60Hzである
と、各フレームを3つのサブフレームに分割する本実施
形態ではサブフレームの周波数は60×3=180Hz
になる。この場合、サブフレーム期間は約5.6msに
なるが、一般的な液晶の応答は10〜20msである。
【0095】図10の構成を有する表示装置において
は、液晶の応答を速めるために、直前サブフレームの画
像信号を用いて、現サブフレームの画像信号を補正する
ことが行なわれる。すなわち、第2サブフレームの画像
信号は第1サブフレームの画像信号を用いて補正し、第
3サブフレームの画像信号は第2サブフレームの画像信
号を用いて補正する。第2サブフレームでも第3サブフ
レームでも、それらが属する同一フレーム内の先行サブ
フレームの画画像信号を参照して補正を行なっているた
め、参照される画像信号は同一フレーム期間内に記憶さ
れている。
【0096】しかしながら、図10の装置を用いて表1
に示す入出力動作を行なう場合、例えば第1フレームの
第1サブフレームの補正に必要な参照先サブフレーム
は、不図示の先行フレームの第3サブフレーム(最終サ
ブフレーム)であり、この画像信号は、メモリM6に書
き込まれていたものである。しかし、第1フレーム内の
第1サブフレームを表示する時点では、メモリM4〜M
6には、第2フレームの画像信号が書き込まれて行く。
このため、第1フレームにおける第1サブフレームの補
正に必要な先行フレームの画像信号は、メモリM1〜M
6には残っていないことになる。
【0097】上記の問題を解決するため、本実施形態で
は、図11に示すように1サブフレーム分の画像信号記
憶部(メモリM7)を追加した回路構成を採用する。表
2および表3は、本実施形態に係る画像記憶部の入出力
関係を示している。
【0098】
【表2】
【0099】
【表3】
【0100】本実施形態によれば、第1サブフレームの
画像信号を読み出して、表示パネルに書き込む時点で
も、直前フレームの第3サブフレーム(最終サブフレー
ム)の画像信号がが保持される(上書きされない)。例
えば、第2フレーム期間においては、次フレームの画像
信号がメモリM7およびM1〜M2に書き込まれる。第
2フレームにおける第1サブフレームの画像信号をメモ
リM4から読み出すとき、前フレームの第3サブフレー
ムの画像信号は、メモリM3に格納されている。メモリ
M3は、この画像信号を第2フレーム期間の間保持して
いる。信号制御回路は、メモリM4から現信号を読み出
すとともに、メモリM3から参照信号を読み出す。補正
回路は、両信号から補正信号を生成する。
【0101】このように、本実施形態によれば、直前フ
レームにおける最終サブフレームの画像信号を用いて、
現フレームにおける第1サブフレームの画像信号を適切
に補正することができる。
【0102】<補正方法について>次に、本実施形態で
採用する画像信号の補正を詳しく説明する。
【0103】前述のように、60Hzのフレーム周波数
で、3つのサブフレームを順次表示しようとすると、1
s/60Hz/3=約5.6msが1サブフレームに要
する時間となる。しかし、一般的に液晶の応答速度は1
0〜20msであり、中間調間においてはさらに遅くな
る傾向がある。
【0104】また、薄膜トランジスタ(TFT)を画素
スイッチング素子として用いるアクティブマトリクス駆
動の場合、以下に述べる現象が生じるため、いっそう応
答速度が遅くなる。
【0105】ある階調の表示が液晶セルによって行なわ
れている場合において、その液晶セルの容量をClc、
補助容量をCsとする。このとき、TFTを介して液晶
セルおよび補助容量にある信号電圧Vを印加することを
考える。このときの等価回路は図12に示されるものと
なる。
【0106】液晶は応答し始めると、その実効的な誘電
率を変化させる。誘電率の変化は容量Clcの変化を招
く。図13は、液晶に印加される信号電圧と容量Clc
+Csとの関係を示している。
【0107】ここで、信号電圧を印加し始めてから1フ
レーム期間経過後の液晶容量をClc´、そのときの液
晶セルの電圧をV´とすると、液晶セルおよび補助容量
に充電された電荷量は保存されるため、以下の式1が成
立する。
【0108】 (Clc´+Cs)・V´ = (Clc+Cs)・V (式1)
【0109】図13に示すように、ある信号電圧Vを印
加した場合の液晶セルの容量がClcからClc´へ増
大しているため、到達電圧VからV´へ低下してしまう
ことになる。このため、信号電圧の大きさをVにしたい
場合でも、それより低いV´にしか至らない事態が発生
する。
【0110】今、ある画素における階調が図14(a)
に示すように変化する場合を考える。例えば、第1のサ
ブフレームにおける階調がNo.32のレベルであった
のが、第2のサブフレームにおいてはNo.128のレ
ベルに増加し、第3のサブフレームにおいてはNo.3
2のレベルに低下したとする。この場合、前述した容量
変化や応答遅れに起因して、液晶に生じる電圧の応答波
形は、図14(b)に示すようなものとなり、理想波形
からずれていることがわかる。
【0111】そこで、本実施形態では、図15(a)に
示すような補正信号電圧を用いる。図15(a)の信号
電圧は、液晶の応答を加速したり、液晶の容量変化に伴
う電荷不足を解消するために本来の信号電圧波形が補正
された形状を有している。その結果、図15(b)に示
すように応答波形は理想形状に近づいくことができる。
【0112】次に、図16を参照しながら、信号補正の
方法を説明する。図16は信号補正回路を示している。
この信号補正回路は、メモリに記憶されていた直前サブ
フレームの画像信号、および現フレームの画像信号の両
方を受け取り、2つの画像信号を用いた演算を行なう。
演算は、例えば、以下の式で行なわれる。
【0113】 補正信号=現信号+(現信号−前信号)/M (式2)
【0114】式2のMは2のn乗であれば、回路構成を
簡単化することができる。ここでは、M=4とした場合
について説明する。
【0115】なお、上記の式2は、補正された画像信号
をSA’n、現サブフレーム画像の信号をSAn、参照サ
ブフレーム画像の信号をSAn-1とした場合、次の式3
で表現される。
【0116】 SA’n=SAn+(SAn−SAn-1)/M (式3)
【0117】図15(a)および(b)の例では、第2
サブフレームの画像信号(階調:128)が第1サブフ
レームの画像信号(階調:32)を用いて、次の演算に
より補正される。
【0118】128+(128−32)/4=152
【0119】この演算の結果、補正回路から出力される
補正信号の階調は、No.152のレベルを持つことに
なる。このことは、図15(a)に示すように、本来の
画像信号の階調レベルよりも高い階調レベルの信号電圧
が液晶パネルに送られることを意味している。
【0120】同様に、第3サブフレーム画像の信号(階
調:32)は、第2サブフレームの画像信号(階調:1
28)を用いて、次の演算により補正される。
【0121】32+(32−128)/4=8
【0122】この演算の結果、信号補正回路から出力さ
れる補正信号の階調は、No.8のレベルを持つことに
なる。このことは、図15(a)に示すように、本来の
画像信号の階調レベルよりも低い階調レベルの信号電圧
が液晶パネルに送られることを意味している。
【0123】このような演算により、現フレームの画像
信号をオーバーシュートさせたような波形を有する補正
信号(図15(a))を生成することができ、その結
果、液晶の実効的な応答速度を向上させることが可能で
ある。
【0124】なお、上記演算式を採用する場合、補正信
号の階調レベルが255を超える場合や、0より小さく
なる場合がある。演算の結果、補正信号の階調レベルが
256以上になった場合は階調レベルを255として補
正信号を出力し、補階調レベルが0より小さくった場合
には階調レベルを0として補正信号を出力することが可
能である。この方式を採用すれば、中間調間では信号補
正が正確に行われるため、実用上大きな支障は無い。た
だし、より正確な補正を行うためには、レベルが256
以上および0未満となる電圧レベルに対応した電源をソ
ースドライバに備えておくことが好ましい。より詳細に
は、256、257、…の階調レベルや、−1、−2、
…の階調レベルを用意しておけば、補正をより正確に行
うことができる。
【0125】上記の例では、式2中のM値を固定してい
たが、このM値を固定しないで更に正確な補正を行なう
ことが可能である。たとえば、現フレームの画像信号の
レベル範囲に応じて、M値を2、4、および8の複数の
数から選択するようにしてもよい。また更に正確な補正
を行なうためには、演算式を用いる代わりにルックアッ
プテーブルを用いることが好ましい。
【0126】ルックアップテーブルは、例えば図17に
示すように256行×256列の2次元マトリクス構造
を有している。現信号および前信号(参照信号)の取り
得る階調レベルの組み合わせから1つの補正信号のレベ
ルが決定される。補正信号の大きさは、テープルにおけ
る現信号の階調レベルを示す行と前信号の階調レベルを
示す列とが交差する箇所に記憶される。現信号と前信号
との関係に基づいて決定された最適な補正信号(群)を
記述するルックアップテーブルを用意すれば、画像信号
の補正を最適化することができる。
【0127】ルックアップテーブルは、図18に示すよ
うに、例えば、シンクロナス・ダイナミック・ラム(S
DRAM)などのRAM、およびリード・オンリ・メモ
リ(ROM)を用いて構成することができる。この場
合、ルックアップテーブルのデータを前もってROMに
蓄えておく。そして、画像表示装置の電源投入時に上記
データをROMから読み出し、RAMへ転送し、RAM
に記憶させる。RAMのアドレスは例えば16ビットに
設定される場合、上位8ビットが現サブフレームの画像
信号(256階調)によって決まり、下位8ビットは直
前サブフレームの画像信号(256階調)によって決ま
ることになる。このようにして特定されるアドレスには
8ビットの補正のためのデータ(256階調)が記録さ
れる。上記アドレスが与えられると、RAMの該当アド
レスに記憶されているデータが読み出され、それによっ
て補正信号が得られる。RAMが補正信号を読み出す理
由は、処理速度の観点でRAMがROMよりも優れてい
るからである。このような方式を採用すれば、数十MH
zオーダーのクロック周波数で高速動作を行なうことが
できる。
【0128】なお、画像信号がqビット(qは2以上の
整数)のディジタル信号で表現される場合、全ビットに
ついて補正を行なう代わりに、上位pビットのみを補正
してもよい(pは1以上の整数、q>p)。この場合
は、全ビットの補正を行なう場合に比べ、信号補正の完
全性が幾分失われるが、解像度は向上し、また、回路規
模を縮小することができるためコストダウンにも寄与す
る。
【0129】(実施形態2)次に、図19を参照しなが
ら、本発明による表示装置の第2実施形態を説明する。
前述した第1実施形態では、7つのサブフレームメモリ
M1〜M7を用いることにより、第1〜3のサブフレー
ム全てについて信号補正を行なった。本実施形態では、
6個のメモリを用いて第1〜3のサブフレーム全てにつ
いての信号補正を行なうことができる。
【0130】本実施形態では、現フレームの第1サブフ
レームの画像信号を直前フレームに属する最終サブフレ
ームの画像信号に基づいて補正するのではなく、現フレ
ームに属する最終サブフレームの画像信号を用いて補正
する点に特徴を有している。第2〜3のサブフレームに
ついては、実施形態1と同様に同一フレーム内に直前サ
ブフレームの画像信号を用いて補正する。現信号と補正
に用いる信号との関係を下記の表4に示す。
【0131】
【表4】
【0132】静止画を表示する場合、前フレームの画像
信号と現フレームの画像信号とが同じ内容を持つため、
直前のフレームの最終サブフレーム画像と、現フレーム
の最終サブフレーム画像は同一である。このため、本実
施形態の方式で第1サブフレームの画像信号を補正して
も全く問題ない。また、静止画ではなくとも、動きの比
較的少ない動画であれば、フレーム間で画像信号に大差
がない。そのため、本実施形態の方式による信号補正を
行っても、補正の効果が十分に得られる場合が多い。例
えば、通常のテレビ放送などで用いられる動画を本実施
形態で表示する場合、信号補正を行わなかった場合に比
べて充分に高い質の画質が得られ、また、解像度も向上
する。
【0133】なお、本実施形態では、最終サブフレーム
を用いて補正を行うようにしたが、各サブフレーム画像
の表示順序が各フレームで異なる場合には、他のサブフ
レーム画像の信号を用いることが好ましい。厳密に言え
ば、前フレームの最終サブフレームと等価なサブフレー
ムを現フレームから選択し、これを用いる第1サブフレ
ームの画像信号を補正することが好ましい。ここで、
「等価」とは、2つのサブフレームの位置関係が、同じ
位置に同じ色の画素が表示される位置関係である状態を
意味する。フレーム毎に最終サブフレーム画像の位置が
異なるような駆動が行なわれる場合がある。そのような
場合、あるフレームの第1サブフレーム画像の補正に際
して参照すべき前フレームの最終サブフレーム画像の位
置と等しい現フレーム内のサブフレーム画像は、現フレ
ーム内の第2サブフレーム画像であるかもしれない。そ
の場合、現フレーム内の第2サブフレームの画像信号を
用いて第1サブフレームの画像信号を補正することが好
ましい。
【0134】(実施形態3)図20を参照しながら、本
発明による表示装置の第3実施形態を説明する。前述し
た各実施形態では、1つのフレームを3つのサブフレー
ムに分割しているため、各フレーム期間内に3サブフレ
ーム画像の表示を少なくとも1回ずつ行う必要があり、
駆動周波数が高くなる。
【0135】本実施形態でも、各フレームは3つのサブ
フレームに分割するが、実際にメモリに記憶させる画像
信号は2つのサブフレームの画像信号であり、実際に表
示するサブフレーム画像の数も1フレーム期間内に2つ
に設定している。このようにすることにより、サブフレ
ーム周波数は180Hzから120Hzに軽減できる。
【0136】本実施形態では、図20に示されるよう
に、5つのフレームメモリM1〜M5を用い、表5およ
び表6に示すように動作させる。
【0137】
【表5】
【0138】
【表6】
【0139】なお、サブフレーム画像の被投影面上にお
ける位置をA、B、およびCとし、各サブフレーム画像
の位置を表5および6に示している。メモリM1〜5へ
の信号の書き込みは、上記表中の位置A〜Cに対応した
サブフレームであることが必要である。
【0140】この方法により、周波数を軽減するととも
に、サブフレーム画像のために必要なメモリの数(また
はメモリ領域)の削減することが可能になる。実際の映
像は、120Hzで切りかえられるが、ちらつきなどの
違和感も無く、実用上は問題無かった。また、信号補正
を行う前の映像よりも解像度が向上した。
【0141】(実施形態4)図21を参照しながら、本
発明の第4の実施形態を説明する。
【0142】実施形態2によれば、静止画を表示する場
合には充分な信号補正を行えるが、動画を表示する場合
には、必ずしも充分に正確な補正を実現することはでき
なかった。本実施形態では、サブフレーム用のメモリ数
が6つでありながら、動画を表示する場合でも、正確な
補正を行える。
【0143】本実施形態は、各フレームを3つサブフレ
ームに分割する点では、実施形態2と同じである。しか
し、本実施形態では、各フレーム期間内に4つの画像を
切り替えて表示する。より詳細には、各フレーム期間の
最後にリセット信号によるリセットサブフレームを挿入
する。リセット信号は、すべての画素を黒表示にするよ
うなレベルを持つ。各フレーム期間の第1サブフレーム
の画像信号は、リセット信号を用いて補正される。リセ
ット信号のレベルは既知であるため、フレームメモリに
画像信号を記憶させる必要はない。
【0144】本実施形態における画像信号の入出力関係
を下記の表7に示す。
【0145】
【表7】
【0146】リセット信号を正確に表示パネルに書き込
むには、リセット信号をも補正することが望ましい。リ
セット信号が表示パネルに書き込まれている間は、表示
パネルに与えるべき照明を遮断するなどして映像が観察
されないようにしてもよい。この場合、リセット信号の
レベルを黒表示レベルとする必要はなくなる。
【0147】また、リセット信号のレベルが黒の場合に
上記処置を行なってもコントラストが向上するという効
果が得られる。なぜなら、表示パネルのコントラストは
一般的には無限大でないため、黒表示のときにも厳密に
は光が漏れてしい、この漏れ光を遮断すれば、コントラ
ストを実質的に向上させることができるからである。
【0148】本実施形態では、他のサブフレームの画像
信号と同様にしてリセット信号を表示パネルに書き込ん
だが、全ての画素に対して同一レベルのリセット信号を
書き込む場合、全画素一括的にリセット信号を同時に書
き込むこともできる。そのようにする場合は、各サブフ
レーム画像を表示パネルに書き込むための時間を長くす
ることができるので、サブフレーム周波数を低減すると
いう効果が得られる。
【0149】(実施形態5)図22を参照しながら、本
発明の第Aの実施形態を説明する。
【0150】実施形態4によれば、サブフレーム用のメ
モリ数が6つでありながら、動画を表示する場合でも、
正確な補正を行える。
【0151】本実施形態は、各フレームを3つのサブフ
レームに分割する点では、実施形態2および4と同じで
あるが、本実施形態では、各フレーム期間内に6つの画
像を切り替えて表示する点に特徴を有している。より詳
細には、各サブフレーム期間の直前にリセット信号によ
るリセットサブフレームを挿入する。リセット信号は、
すべての画素を黒表示にするような階調レベルを持つ。
各サブフレームの画像信号は、リセット信号を用いて補
正される。リセット信号のレベルは既知であるため、フ
レームメモリに画像信号を記憶させる必要はない。
【0152】本実施形態における画像信号の入出力関係
を下記の表8に示す。
【0153】
【表8】
【0154】リセット信号を正確に表示パネルに書き込
むには、リセット信号をも補正することが望ましい。リ
セット信号が表示パネルに書き込まれている間は、表示
パネルに与えるべき照明を遮断するなどして映像が観察
されないようにしてもよい。この場合、リセット信号の
レベルを黒表示レベルとする必要はなくなる。
【0155】また、リセット信号のレベルが黒の場合に
上記処置(照明を遮断)を行なってもコントラストが向
上するという効果が得られる。なぜなら、表示パネルの
コントラストは一般的には無限大でないため、黒表示の
ときにも厳密には光が漏れてしまい、この漏れ光を遮断
すれば、コントラストを実質的に向上させることができ
るからである。
【0156】本実施形態では、各サブフレーム毎にリセ
ットを行うため、実施形態4に比べてさらに画質の向上
を行うことが可能である。しかし、本実施形態では、各
フレーム期間内で行うリセットの回数が増えるため、各
サブフレームの表示期間が短くなる。このため、本実施
形態は、1フレーム期間に含まれるサブフレームの数が
少ないとき(例えば1フレーム期間内に2つのサブフレ
ーム画像が表示されるとき)に適している。
【0157】本実施形態では、他のサブフレームの画像
信号と同様にしてリセット信号を表示パネルに書き込ん
だが、全ての画素に対して同一レベルのリセット信号を
書き込む場合、全画素一括的にリセット信号を同時に書
き込むこともできる。そのようにする場合は、各サブフ
レーム画像を表示パネルに書き込むための時間を長くす
ることができるので、サブフレーム周波数を低減すると
いう効果が得られる。
【0158】(実施形態6)図23を参照しながら、本
発明の第6の実施形態を説明する。
【0159】本実施形態では、図23に示すように、メ
モリM1〜M6を使用し、以下の表9〜10に示す動作
を実行する。
【0160】
【表9】
【0161】
【表10】
【0162】本実施形態では、実施形態2と同様に同一
フレーム内の他のサブフレームの画像信号を用いて各フ
レームの第1サブフレームを補正している。実施形態2
と異なる点は、本実施形態では、各フレームを2つのサ
ブフレームに分割している点にある。
【0163】サブフレーム画像は、画像シフト素子の働
きにより、位置A→位置B→位置C→位置A→位置B→
位置C…のように被投影面内の同一直線上における異な
る3つの位置の間を移動する(ウォブリング)。
【0164】補正のために参照するサブフレーム画像
は、前フレームの最終サブフレーム画像と表示位置が等
価となるサブフレーム画像が現フレームから選択され
る。
【0165】なお、実施形態1〜5では、液晶セルから
の光の出射方向を画像シフト素子により振動させていた
が、本発明は、これに限定されない。液晶セルに入射す
る光の光軸を画像シフト素子などによって振動させるよ
うにしても良い。この場合、表示パネルの各画素に対し
て赤、緑、および青の光が順次入射されることになる。
【0166】(実施形態7)図24を参照しながら、本
発明の第7の実施形態を説明する。
【0167】実施形態1〜6によれば、静止画および動
画において、液晶などの応答速度が比較的遅い光変調媒
体を用いて高い周波数で画像の書き換えを行なう場合で
も、光変調媒体の応答を全てのサブフレームで高めるこ
とができ、高品位の画像を得ることが可能になる。しか
し、光変調媒体が液晶の場合、一般に、中間調間の応答
速度は白黒間の応答速度に比べてさらに遅い。このこと
を、表11を参照して説明する。表11は、ある階調値
(前フレーム)から目的の階調値(現フレーム)へ液晶
状態を遷移させるときの階調間応答速度を示している。
【0168】
【表11】
【0169】表11の「前フレーム」および「現フレー
ム」における数値は階調値を示しており、それら以外の
数値は応答速度(応答時間:単位はms)を示してい
る。例えば、前フレームの階調値が255で、現フレー
ムの階調値が192の場合、この階調変化に要する時間
(応答時間)は表11によれば14.4msとなる。
【0170】表11からわかるように、階調値間ごとに
応答速度は異なり、特定の階調値間で液晶の応答速度が
特に低くなる場合がある。本実施形態では、このように
特に遅い階調間において更なる補正を行う。
【0171】本実施形態は、各フレームを3つサブフレ
ームに分割する点では、実施形態2、5と同じである
が、各サブフレーム期間内に迂回サブフレーム画像とサ
ブフレーム画像の2つの画像を切り替えて表示する点に
特徴を有している。より詳細には、各サブフレーム期間
の最初に迂回サブフレームを挿入する。迂回サブフレー
ムは、図24の信号制御回路により、メモリM1〜M6
に書き込まれたサブフレームを参照して作成され、出力
される。
【0172】本実施形態における画像信号の入出力関係
を下記の表12に示す。
【0173】
【表12】
【0174】次に、迂回サブフレームの設定方法を説明
する。一例として、ある画素において表示状態が階調値
255から階調値192へ変化する場合を考える。表1
1に示す例では、階調値255から階調値192への変
化に対する応答速度が14.4msである。本実施形態
では、表13に示すように、階調値255から直接階調
値192に状態を遷移させずに、一度、階調値0を表示
してから階調値192を表示する。
【0175】
【表13】
【0176】階調値255から階調値0への応答速度は
2.0msであり、階調値0から階調値192への応答
速度は10.2msであるため、階調値0を経由した場
合の合計の応答速度は12.2msとなる。この応答速
度は、階調値255から直接に階調値192へ変化させ
る場合の応答速度(14.4ms)よりも速い。
【0177】このように、一度別の階調を表示してから
目的とする階調値を表示させた方が却って速く動作する
階調値間が存在する。一度別のレベルの階調値を表示さ
せた方が良いかどうかは、表11に示すような液晶の階
調間応答速度特性が既知であれば判断できる。このた
め、液晶の階調間応答速度特性を測定しておけば、どの
ように階調値を変化させるべきかを事前に設定すること
が可能である。
【0178】本実施形態では、液晶の階調間応答速度特
性に基づいて、各階調値間ごとに階調値変化の態様をあ
らかじめ設定しておき、迂回サブフレームの階調値を決
定する。なお、目的とする階調値へ直接的に変化させた
方が良い階調値変化を示す画素については、迂回サブフ
レームとサブフレームで同じ階調値を表示すればよい。
この場合、サブフレーム期間を充分に利用して液晶の状
態を変化させることが可能である。
【0179】迂回サブフレーム画像の表示期間は、一時
的に表示させるべき別の階調値への応答速度に応じて、
迂回サブフレームごと異なる期間を設定することが好ま
しい。具体的には、迂回サブフレームごとに、一時表示
させるべき別の階調値への応答速度の平均値、または、
それらの応答速度の最大値に設定すれば充分である。あ
るいは、迂回サブフレーム画像をモニターしておき、そ
の画像の内容によって迂回サブフレーム画像の表示期間
をダイナミックに変化させても良い。
【0180】なお、実施形態1〜4と同様にして、各迂
回サブフレーム画像をその前のサブフレーム画像によっ
て補正しておけば、さらなる高速な変化が可能になる。
また、迂回サブフレーム画像によってサブフレーム画像
を補正することが更に好ましい。
【0181】このように本実施形態では、各階調値間で
一時表示させるべき迂回サブフレームの画像の階調値を
前もって決定しておくため、補正値もあらかじめ決ま
り、サブフレーム画像を格納するメモリ以外のメモリは
新たに必要ない。
【0182】迂回サブフレーム画像を表示する際には、
迂回サブフレーム画像をも補正することが望ましい。迂
回サブフレーム画像が表示パネルに書き込まれている間
は、表示パネルに与えるべき照明を遮断するなどして映
像が観察されないようにしてもよい。
【0183】(実施形態8)図25を参照しながら、本
発明の第8の実施形態を説明する。
【0184】上記の各実施形態では、表示パネルでサブ
フレームを順次表示しながら、画像シフト素子を用いて
被投影面での画像をシフトさせ、それによって1フレー
ム画像を生成ている。これに対し、本実施形態では、フ
ィールドシーケンシャルカラー表示方式を採用した画像
表示装置である。本実施形態では、各フレーム画像を
赤、緑、および青の3つのサブフレーム画像に分解し、
各サブフレームに同期させながら光源の色を赤、緑、お
よび青と順次切り替える。
【0185】サブフレームメモリの入出力や補正方法
は、実施形態1〜5と同様にして実行される。図25に
示される構成と図11の構成との間にある主な相違点
は、本実施形態では画像シフト素子を用いず、光源の色
を赤、緑、青と切り替える点にある。また、本実施形態
で使用する第1〜3サブフレーム画像は、図6の左側に
示示される画像であり、少なくとも3つのフレームメモ
リに格納される。
【0186】このようなフィールドシーケンシャルカラ
ー表示方式の場合でも、液晶の応答速度不足のため、各
サブフレーム画像で混色が生じやすく、色再現性が低下
する傾向がある。しかし、本実施形態によれば、各サブ
フレームの画像が適切に補正されるため、混色を抑制
し、色再現性を大きく向上させることができる。
【0187】なお、本実施形態の構成は図25に示すも
のに限定されず、前述した各実施形態で採用したいずれ
の構成をも採用することができる。
【0188】なお、本明細書における「サブフレーム」
の用語は、インターレース駆動の「フィールド」を含む
広い概念を有しているものとする。
【0189】
【発明の効果】本発明では、各フレームを複数のサブフ
レームに分割し、複数のサブフレーム画像を順次出力す
ることにより1フレームの画像を形成する表示装置にお
いて、各フレームにおける第1サブフレームの画像信号
を適切に補正することができる。このため、液晶などの
応答速度が比較的遅い光変調媒体を用いて高い周波数で
画像の書き換えを行なう場合でも、光変調媒体の応答を
全てのサブフレームで高めることができ、高品位の画像
を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の投影型画像表示装置の模式図である。
【図2】液晶表示パネルの断面模式図である。
【図3】ダイクロイックミラーの分光特性である。
【図4】原画像フレームから色別画像フレームを生成す
る方法を説明するための図である。
【図5】従来のカラー表示と本発明のカラー表示との間
にある原理上の差異を説明するための図である。
【図6】色別画像フレームのデータから3つのサブフレ
ームデータを生成する方法を説明するための図である。
【図7】サブフレーム画像のシフト(画像シフト)の態
様を示す図である。
【図8】複数のサブフレーム画像の合成を示す図であ
る。
【図9】本発明の表示装置による画像シフトの様子を示
す図である。
【図10】画像表示装置の回路構成の一例例を示す図で
ある。
【図11】本発明による画像表示装置の第1実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図12】典型的な液晶表示装置における液晶セルの等
価回路図である。
【図13】上記液晶表示装置の液晶に印加される信号電
圧と容量Clc+Csとの関係を示すグラフである。
【図14】(a)は、液晶に印加するべき画像信号の電
圧波形図であり、(b)は液晶に生じる電圧の応答波形
図である。
【図15】(a)は、液晶に印加するべき補正された画
像信号の電圧波形図であり、(b)は液晶に生じる電圧
の応答波形図である。
【図16】本発明の実施形態で使用される補正回路の入
出力を簡単に示す図である。
【図17】ルックアップテーブルを示す模式図である。
【図18】ルックアップテーブルの構成例を示す図であ
る。
【図19】本発明による画像表示装置の第2実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図20】本発明による画像表示装置の第3実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図21】本発明による画像表示装置の第4実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図22】本発明による画像表示装置の第5実施形態に
おける回路構成を示す
【図23】本発明による画像表示装置の第6実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図24】本発明による画像表示装置の第7実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【図25】本発明による画像表示装置の第8実施形態に
おける回路構成を示す図である。
【符号の説明】
1 光源 2 球面鏡 3 コンデンサーレンズ 4、5、6 ダイクロイックミラー 7、17 マイクロレンズアレイ 8、18、28 画像表示パネル(液晶表示パネル) 9 フィールドレンズ 10 画像シフト素子 11 投影レンズ 12、12a、12b 光束 13 被投影面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 641 G09G 3/20 641E 680 680C 3/34 3/34 J H04N 5/66 102 H04N 5/66 102B (72)発明者 陣田 章仁 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 浜田 浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 柴谷 岳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H093 NA16 NC29 NC34 NC49 NC90 ND34 ND60 NG02 5C006 AA01 AA17 AA22 AF03 AF04 AF06 AF44 AF46 AF51 AF53 BB15 BB29 BF02 EA01 EC11 FA12 FA14 FA18 FA44 FA56 GA02 GA03 5C058 AA06 BA03 BA25 BA35 BB03 BB13 BB14 BB25 5C080 AA10 BB05 CC03 DD07 DD22 EE19 EE22 EE29 EE30 FF11 GG12 GG13 GG17 JJ01 JJ02 JJ05 JJ06

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各フレーム画像を複数のサブフレーム画
    像に分割し、前記複数のサブフレーム画像を順次表示す
    る画像表示装置であって、 各サブフレーム画像の信号を他のサブフレーム画像の信
    号を用いて補正する補正手段を備え、 前記補正手段によって補正された画像信号に基づいて各
    サブフレーム画像を表示する画像表示装置。
  2. 【請求項2】 各フレーム画像を構成する前記複数のサ
    ブフレーム画像のうち、第1サブフレームの画像信号
    は、前フレーム画像を構成する複数のサブフレーム画像
    のうち最終サブフレーム画像の信号を用いて補正され、 前記第1サブフレーム以外の各サブフレーム画像の信号
    は、同一フレーム画像を構成する複数のサブフレーム画
    像のうちの直前に表示したサブフレーム画像の信号を用
    いて補正される、請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 【請求項3】 各フレーム画像を構成する前記複数のサ
    ブフレーム画像のうち、第1サブフレームの画像信号
    は、同一フレーム画像を構成する複数のサブフレーム画
    像のうち、前フレーム画像の最終サブフレーム画像と等
    価なサブフレーム画像の信号を用いて補正され、 前記第1サブフレーム以外の各サブフレーム画像の信号
    は、同一フレーム画像を構成する複数のサブフレーム画
    像のうちの直前に表示したサブフレーム画像の信号を用
    いて補正される、請求項1に記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】 各フレーム画像を構成する複数のサブフ
    レーム画像のうちの最初のサブフレーム画像を表示する
    前において、または、最後のサブフレーム画像を表示し
    た後に、あらかじめ設定されたレベルの信号によって表
    示画像をリフレッシュする、請求項1に記載の画像表示
    装置。
  5. 【請求項5】 各フレーム画像を構成する複数のサブフ
    レーム画像のそれぞれのサブフレーム画像を表示する前
    に、あらかじめ設定されたレベルの信号によって表示画
    像をリフレッシュする、請求項1に記載の画像表示装
    置。
  6. 【請求項6】 各フレーム画像を構成する複数のサブフ
    レーム画像のそれぞれのサブフレーム画像を表示する前
    に、その一つ前に表示したサブフレーム画像と次に表示
    すべきサブフレーム画像とに応じた迂回サブフレーム画
    像を表示してから前記表示すべきサブフレーム画像を表
    示する、請求項1に記載の画像表示装置。
  7. 【請求項7】 前記複数のサブフレーム画像を被投影面
    上でシフトさせる画像シフト素子を備え、 異なる画素領域で変調された異なる波長域に属する光で
    前記被投影面上の同一領域を順次照射する請求項1から
    6のいずれかに記載の画像表示装置。
  8. 【請求項8】 異なる3つの波長帯に応じて各フレーム
    画像を複数のサブフレーム画像に分割し、前記複数のサ
    ブフレーム画像を被投影面上で時分割で表示し、カラー
    画像を形成する請求項1から6のいずれかに記載の画像
    表示装置。
  9. 【請求項9】 異なる波長域に属する光で空間光変調素
    子を順次走査することにより、前記複数のサブフレーム
    画像を被投影面上で重畳させ、同一画素領域で変調され
    た異なる波長域に属する光で前記被投影面上の同一領域
    を順次照射する請求項1から6のいずれかに記載の画像
    表示装置。
  10. 【請求項10】 前フレーム画像の最終サブフレーム画
    像の信号を少なくとも次フレームを構成する複数のサブ
    フレーム画像のうちの第1サブフレーム画像の表示が完
    了するまで保存するメモリを備えている、請求項2に記
    載の画像表示装置。
  11. 【請求項11】 前フレーム画像の最終サブフレーム画
    像の信号を少なくとも次フレームを構成する複数のサブ
    フレーム画像のうちの第1サブフレーム画像の記憶動作
    が完了するまで保存するメモリを備えている、請求項2
    に記載の画像表示装置。
  12. 【請求項12】 複数のフレーム画像の信号を同じに記
    憶し得る記憶手段を備え、 前記記憶手段への前記画像信号の書き込み、および、前
    記記憶手段からの前記画像信号の読み出しがフレーム単
    位で実行されることを特徴とする、請求項1から6のい
    ずれかに記載の画像表示装置。
  13. 【請求項13】 前記サブフレーム画像の信号を記憶し
    得る記憶手段を備え、 前記記憶手段は、サブフレーム単位で区切られた記憶領
    域を有している、請求項1から6のいずれかに記載の画
    像表示装置。
  14. 【請求項14】 補正前の画像信号を出力するために用
    意される複数の電圧レベルのうちの最高レベルよりも高
    い電圧レベルを少なくとも1つ用意し、補正後の画像信
    号を出力する電圧レベルとして使用可能にした請求項1
    から6のいずれかに記載の画像表示装置。
  15. 【請求項15】 補正前の画像信号を出力するために用
    意される複数の電圧レベルのうちの最低レベルよりも低
    い電圧レベルを少なくとも1つ用意し、補正後の画像信
    号を出力する電圧レベルとして使用可能にした請求項1
    から6のいずれかに記載の画像表示装置。
  16. 【請求項16】 前記補正回路は、前サブフレーム画像
    の信号および現サブフレーム画像の信号に基づいてルッ
    クアップテーブルを参照し、前記ルックアップテーブル
    に従って現サブフレーム画像の信号を補正する、請求項
    1から6のいずれかに記載の画像表示装置。
  17. 【請求項17】 画像信号の補正に必要なデータが記憶
    された不揮発性記憶素子と、前記不揮発性記憶素子に記
    憶されているデータを読み出す手段と、前記不揮発性記
    憶素子から読み出されたデータを記憶し得る他の記憶素
    子とを備え、 駆動開始に際して前記データが前記不揮発性記憶素子か
    ら前記他の記憶素子に転送され、前記ルックアップテー
    ブルが形成される、請求項14に記載の画像表示装置。
  18. 【請求項18】 前記補正手段は、参照されるサブフレ
    ーム画像の信号と、表示すべきサブフレーム画像の信号
    とを演算することにより、前記表示すべきサブフレーム
    画像の信号を補正する請求項1から6のいずれかに記載
    の画像表示装置。
  19. 【請求項19】 補正された画像信号をSA’n、 現サブフレーム画像の信号をSAn、 参照サブフレーム画像の信号をSAn-1、 Mを正の数とした場合に、前記演算は、SA’n=SAn
    +(SAn−SAn-1)/Mの演算式で表される請求項1
    6に記載の画像表示装置。
  20. 【請求項20】 Mは2n(nは任意の整数)である、
    請求項19に記載の画像表示装置。
  21. 【請求項21】 (SAn−SAn-1)の大きさによって
    Mの大きさを変化させる、請求項19に記載の画像表示
    装置。
  22. 【請求項22】 前記画像信号はqビットの信号(qは
    2以上の整数)であり、前記qビット信号のうちの上位
    pビット(pは1以上の整数、q>p)の信号が補正さ
    れる、請求項1から6のいずれかに記載の画像表示装
    置。
  23. 【請求項23】 各フレーム画像をm個のサブフレーム
    画像(mは3以上の整数)に分割し、 前記m個のサブフレーム画像のうちのn個(nは2以上
    の整数、n<m)のサブフレーム画像を1フレーム期間
    で順次表示する、請求項1から6のいずれかに記載の画
    像表示装置。
  24. 【請求項24】 mは3であり、nは2である請求項2
    3に記載の画像表示装。
  25. 【請求項25】 前記サブフレーム画像を表示する駆動
    方式に従い、前記あらかじめ設定されたレベルの信号に
    基づく表示を行なう、請求項4または5に記載の画像表
    示装置。
  26. 【請求項26】 画像を構成する走査線の全体に対し
    て、前記あらかじめ設定されたレベルの信号を供給する
    ことにより、表示画像をリフレッシュする請求項4また
    は5に記載の画像表示装置。
  27. 【請求項27】 前記あらかじめ設定されたレベルの信
    号を直前に表示したサブフレームの画像信号を用いて補
    正する、請求項25に記載の画像表示装置。
  28. 【請求項28】 リフレッシュ直後に表示するサブフレ
    ームの画像信号は、リフレッシュ信号を用いて補正す
    る、請求項25または26に記載の画像表示装置。
  29. 【請求項29】 前記あらかじめ設定されたレベルの信
    号に基づく表示によって黒画面が形成される請求項26
    に記載の画像表示装置。
  30. 【請求項30】 前記あらかじめ設定されたレベルの信
    号に基づく表示がなされている間は光源が表示画素を照
    明しない請求項4または5に記載の画像表示装置。
  31. 【請求項31】 前記迂回サブフレーム画像の表示期間
    が一定である事を特徴とする、請求項6に記載の画像表
    示装置。
  32. 【請求項32】 前記迂回サブフレーム画像の表示期間
    がその前後に表示するサブフレーム画像に応じて変わる
    事を特徴とする、請求項6に記載の画像表示装置。
  33. 【請求項33】 前記迂回サブフレーム画像を直前に表
    示したサブフレームの画像信号を用いて補正する、請求
    項6、31、および32のいずれかに記載の画像表示装
    置。
  34. 【請求項34】 前記迂回サブフレーム画像直後に表示
    するサブフレームの画像信号は、迂回サブフレーム画像
    を用いて補正する、請求項6、31、および32のいず
    れかに記載の画像表示装置。
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