JP2020030253A

JP2020030253A - 表示装置および表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP2020030253A
Application number: JP2018154330A
Authority: JP
Inventors: 阿部　雅之; Masayuki Abe; 阿部　　雅之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-02-27

Abstract

【課題】デジタル駆動の液晶表示装置はオンとオフの切り替わり液晶の応答性が原因で明るさの誤差が生じて階調性が乱れる。【解決手段】表示画素を含む表示部と、階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドで１フレーム期間を分割し、ＯＮ／ＯＦＦ期間を２値で階調表現するデジタル駆動において、任意の階調にフレーム毎に異なる階調を選択する階調選択手段と、任意の階調を特定する階調特定手段とを有し、階調特定手段により特定された任意の階調において、階調選択手段によりフレーム毎に階調を異ならせることで、階調性を低下させることなく、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することが可能となる。【選択図】図１１

Description

本発明は、パルス幅変調（ＰＷＭ）で階調表示を行う液晶表示素子の表示装置および駆動方法に関する。また、その表示装置および駆動手段を用いて液晶表示素子からの光をスクリーン等に投影する画像表示装置に関する。

従来、画像変調手段として２次元画素光学スイッチとして液晶表示素子を用いた表示装置が有り、例えば透明電極を有する第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し、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（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）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、透明電極を有する透明基板と、２次元光学スイッチとして一方の基板に反射鏡と配線、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正のネマチック液晶を封入し、液晶分子長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にモメオトロピック配向させた、いわゆるＶＡＮ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔＮｅｍａｔｉｃ）液晶型の反射型液晶表示素子を用いているものもある。いずれの液晶表示素子も、液晶層に電圧を印加することで液晶分子のダイレクタ方向を制御して光の偏光状態を変えて表示する明るさを制御している。

一般的に、液晶表示素子を駆動する手段は、液晶層に印加する電圧を変化させることで明るさを制御するアナログ駆動と、液晶層に印加する電圧を２値化して電圧印加時間を変化させることで明るさを制御するデジタル駆動が存在する。

デジタル駆動方式として、１フレームを時間軸上で複数のサブフレームに分割して各サブフレームにおいて各画素を階調に応じてオン電圧又はオフ電圧を印加するサブフレーム駆動方式が提案されている。

ここで、一般的なサブフレーム駆動の階調表現の説明をする。図１は１フレーム期間の中で複数のサブフレームに分割された各ビットを表現している。数値は１フレーム期間の中で分割された時間の重みを示し、例として、６４階調を表現したものになる。１フレーム内で各ビットの重みがバイナリで表現されており、図２は階調データを示す。縦軸が階調で横軸が１フレームの時間を示す。このとき、オン時間は白、オフ時間は黒で表現しており、横に左から１６，８，１，２，４，３２と並んだ数値は１フレームの分割時間であり、各サブフレームの時間を示している。

図３（ａ）に階調４０の１フレームのオンとオフの駆動時間、図３（ｂ）に階調４１の１フレームのオンとオフの駆動時間を表す。階調４０のオン時間は１フレームの３９／６３の割合の時間であり、階調４１のオン時間は１フレームの４０／６３の割合の時間である。

このとき、階調４０はオフとオンの時間が２分割されているが、階調４１はオン時間の間にオフ時間が挿入されている。一般的に液晶表示素子の液晶は応答性があるため、オンとオフ、あるいはオフとオンの境目で明るさの変化に傾きを持つことになる。

図４（ａ）は階調４０の時間に対する明るさの変化、図４（ｂ）は階調４１の時間に対する明るさの変化を表す。このとき、階調４１は階調４０に対してオン時間は長いが、オンの間にオフが挿入される箇所で液晶の応答性が原因で明るさが低下することになり、階調４１の明るさが階調４０の明るさより低くなってしまうことがある。

図５は階調に対する明るさのガンマカーブである。図４（ａ）図４（ｂ）より、階調４１は階調４０より暗くなるため、輝度が暗い側に飛んでいる階調性異常が生じている。

この階調性の乱れを抑制するために、下記の公知例が提案されている。特許文献１に提案されているように、表示画素を含む表示部と、複数ビットからなる階調コードの各ビットの重みに応じた駆動間隔で、各ビットの値に基づいて表示画素を駆動する駆動部と、表示画素の輝度が滑らかに変化するように駆動間隔および階調コードのうち少なくとも一方を補正する補正部とを備える。駆動間隔および階調コードのうち少なくとも一方を補正することにより、表示画素は階調コードを変化させたときになめらかに輝度が変化するように階調表示を行う。

これにより、輝度が暗い側に飛ぶ諧調異常を補正して滑らかに単調増加する諧調性を得ることができる提案がなされている。

特開２０１３−６８７９２号公報

しかしながら、特許文献１は、通常は階調コードが増加する際に輝度が単調増加するが、単調増加性を失っているような例えば、階調コードが増加する際に輝度が逆に減少する場合において、階調変換部が階調コードの一部を省くように階調変換することにより、減少量を抑制して単調増加性を確保し、滑らかな階調性を実現する。

具体的には、図６に示した例では、階調コードが２０４８〜２０７６の範囲にある場合の輝度は、階調コードが２０４７に対して２０４８の輝度が低くなっているため、階調コードが２０４８〜２０７６の範囲を省くことにより、単調増加性を得ることができる。

しかしこの場合、階調コード２０４８〜２０７６の範囲を省いており、階調性が低下することになる。更には、この階調コードを省く箇所が多数あると更に階調性が低下し、画質の低下となってしまう問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明に係る駆動回路は、
表示画素を含む表示部と、階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドで１フレーム期間を分割し、ＯＮ／ＯＦＦ期間を２値で階調表現するデジタル駆動において、任意の階調にフレーム毎に異なる階調を選択する階調選択手段と、任意の階調を特定する階調特定手段と、を有し、階調特定手段により特定された任意の階調において、階調選択手段によりフレーム毎に階調を異ならせることで、階調性を低下させることなく、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することが可能となる。

また、階調選択手段によってフレーム毎に異なる階調を選択するが、奇数フレームに第１の階調、偶数フレームに第２の階調が交互に選択される、あるいは、階調選択手段によってフレーム毎に異なる階調を選択するが、複数の各々のフレームに対応して複数の任意の階調を選択し、複数のフレームに対応した複数の階調を繰り返し選択することで、階調性を低下させることなく、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することが可能となる。

本発明の効果について説明する。デジタル駆動の液晶表示装置はオンとオフの切り替わり液晶の応答性が原因で明るさの誤差が生じて階調性が乱れる。これを解決する為に、輝度段差の生じる階調付近で、フレーム毎に異なる階調を設定してフレーム間での輝度積分が滑らかなになるように階調選択を行う。これにより、階調性を低下させることなく、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することが可能となる。

従来例の複数のサブフレームに分割された各ビットを表す図（ａ）は従来例の階調データを表す図、（ｂ）は従来例の各階調データにおける明るさを表す図（ａ）は階調４０の階調データを表す図、（ｂ）は階調４１の階調データを表す図（ａ）は階調４０の１フレーム内の明るさの変化を表す図、（ｂ）は階調４１の１フレーム内の明るさの変化を表す図従来の階調に対する明るさを表す図特許文献１の提案に関する階調性を表す図実施例１の光学系を表す図実施例１の液晶表示素子の断面を表す図実施例１の従来の階調に対する明るさを表す図実施例１の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例１の本実施例での階調に対する明るさを表す図実施例２の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例２の本実施例での階調に対する明るさを表す図実施例３の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例３の本実施例での階調に対する明るさを表す図実施例４の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例４の本実施例での階調に対する明るさを表す図実施例５の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例５の本実施例での階調に対する明るさを表す図実施例６の従来の階調に対する明るさを表す図実施例６の実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図実施例６の本実施例での階調に対する明るさを表す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１１は、実施例１の本実施例での階調に対する明るさを表す図である。本実施例では、奇数フレームは各諧調を選択し、偶数フレームではそれ以上の階調を選択し、積分でなめらかな階調性を表現している。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

本発明の表示装置の実施形態を図７に基づき説明する。図７は投写型表示装置の実施形態を構成する主要な光学系の断面図である。

不図示の外部ビデオ入力信号を液晶表示素子駆動信号に変換する液晶表示素子ドライバー３０３からのドライブ信号を図中の実線を介して反射型液晶素子からなるレッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子２Ｂをそれぞれ独立制御し、一方、本発明の照明手段３０１（側面図を横に記している）からの紙面垂直方向に直線偏光偏波した照明光を、マゼンタ色を反射しグリーン色を透過するマゼンタグリーン波長帯域分離ダイクロイックミラー３０５によってまずマゼンタ色成分を偏向し、偏向されたマゼンタ色は、ブルー色の偏光に半波長のリタデーションを与えるブルークロスカラー偏光子３１１を通過して、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分と、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分が作成され、次に、偏光ビームスプリッタ３１０に入射し、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分は偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、ブルー用液晶表示素子３Ｂに導かれ、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、レッド用液晶表示素子３Ｒに導かれる。

一方、マゼンタグリーン波長帯域分離ダイクロイックミラー３０５によって透過分離されたグリーン色成分は、光路長を補正するためのダミーガラス３０６を通過し、次に、偏光ビームスプリッタ３０７に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したグリーン色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、グリーン用液晶表示素子３Ｇに導かれるように構成されている。

上記の照明構成で各レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｇは照明される。

一方、ビデオ信号に法って変調されたレッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｂによって、各液晶表示素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを照明する光は、各レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｂに配列された画素の変調状態に応じて偏光のリタデーションが付与され、照明光と同じ方向の偏光偏波成分は、照明光路を略引き返す光路を辿って光源ランプ側に戻り、照明光の偏波方向に対して直角方向の偏光偏波成分に関しては、レッド用液晶表示素子３Ｒによる変調光は偏光偏波方向が紙面水平方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、次に、レッド色の偏光に半波長のリタデーションを与えるレッドクロスカラー偏光子３１２を通過して、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分に変換され、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、投影光学系３０４の方向に偏向を受ける。

ブルー用液晶表示素子３Ｂによる変調光は偏光偏波方向が紙面垂直方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、次に、レッド色の偏光に半波長のリタデーションを与えるレッドクロスカラー偏光子３１２の作用を受けずに通過して、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したブルー色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、投影光学系３０４の方向に偏向を受ける。

グリーン用液晶表示素子３Ｇによる変調光は偏光偏波方向が紙面水平方向となり、偏光ビームスプリッタ３０７の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、次に、光路長を補正するためのダミーガラス３０９を通過し、次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面水平方向に直線偏光偏波したグリーン色成分は偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、投影光学系３０４の方向に導かれる。ただし各レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｂにおける複数配された画素は各所定画素が相対的に所定精度を有して重なるように調整またはメカ的または電気的に補償されていることは言及するまでもない。

次に、合波されたカラー色として変調された光はそのまま投影光学系３０４の入射瞳によって捕らえられ、各レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｂの光変調面と光拡散スクリーン３１３の光拡散面が投影光学系３０４によって光学的共役関係に配されているため、光拡散スクリーン３１３に転送されて、ビデオ信号に法った画像が光拡散スクリーン３１３に表示されるものである。

このとき、各々レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子３Ｂは、垂直配向モードの反射型液晶表示素子である。

図８は、各々レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇ、ブルー用液晶表示素子２Ｂの断面構造を示し、１０１はＡＲコート膜、１０２はガラス基板、１０３は共通電極、１０４は配向膜、１０５は液晶層、１０６は配向膜、１０７は画素電極、１０８はＳｉ基板である。

ここで、本実施例のサブフレーム駆動の階調表現の説明をする。図１は１フレーム期間の中で複数のサブフレームに分割された各ビットを表現している。数値は１フレーム期間の中で分割された時間の重みを示し、例として、６４階調を表現したものになる。１フレーム内で各ビットの重みがバイナリで表現されており、図２（ａ）は階調データを示す。縦軸が階調で横軸が１フレームの時間を示す。このとき、オン時間は白、オフ時間は黒で表現しており、横に左から１６，８，１，２，４，３２と並んだ数値は１フレームの分割時間であり、各サブフレームの時間を示している。

図９は従来の階調に対する明るさのガンマカーブである。図４（ａ）図４（ｂ）より、階調４１は階調４０より暗くなるため、輝度が暗い側に飛んでいる階調性異常が生じている。

この階調性の乱れを抑制するために、輝度が暗くなっている階調４１以上の階調から特定の階調の範囲に対して、１フレーム毎に選択する階調を変更して複数フレームでの輝度の積分が単調増加になるように階調選択を行う。

本実施例においては、階調４１の奇数フレームは階調４１を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。また、階調４２の奇数フレームは階調４２を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。また、階調４３の奇数フレームは階調４３を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。また、階調４４の奇数フレームは階調４４を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。このとき、奇数フレームと偶数フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調４０以下と、階調４５以上の階調は奇数フレームと偶数フレーム共に各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調４０の奇数フレームと偶数フレームの階調はいずれも階調４０を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図１０に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では６３％となり、階調４１で単調増加せず輝度が低下し、階調４１以上では単調増加している。

本実施例を実施すると、
階調４１では、階調４１の奇数フレームは階調４１を選択し、偶数フレームは階調４５を選択するため、奇数フレームの階調４１の輝度が６３％で、偶数フレームの階調４５の輝度が７１％となり複数フレームの積分した平均輝度は６７％となる。

また、階調４２では、階調４２の奇数フレームは階調４２を選択し、偶数フレームは階調４５を選択するため、奇数フレームの階調４２の輝度が６５％で、偶数フレームの階調４５の輝度が７１％となり複数フレームの積分した平均輝度は６８％となる。

また、階調４３では、階調４３の奇数フレームは階調４３を選択し、偶数フレームは階調４５を選択するため、奇数フレームの階調４３の輝度が６７％で、偶数フレームの階調４５の輝度が７１％となり複数フレームの積分した平均輝度は６９％となる。

また、階調４４では、階調４４の奇数フレームは階調４４を選択し、偶数フレームは階調４５を選択するため、奇数フレームの階調４４の輝度が６９％で、偶数フレームの階調４５の輝度が７１％となり複数フレームの積分した平均輝度は７０％となる。

つまり、本実施例では、単調増加せずに輝度が低下した階調以上の各階調において、奇数フレームは各諧調を選択し、偶数フレームではそれ以上の階調を選択し、積分でなめらかな階調性を表現している。このとき、偶数フレームの階調は固定して滑らかな階調を表現している。このとき、奇数フレームと偶数フレームは入れ替わっても良い。

これにより、本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図１１に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

また、階調αの輝度Ａ、階調α＋１の輝度Ｂとしたとき、輝度段差ΔＬ／Ｌ＝（輝度Ｂ−輝度Ａ）／輝度Ａは４％以内が好ましく、更に大きくなると階調性が滑らかにならず画質が劣化する。更に好ましくは、輝度段差ΔＬ／Ｌ＝（輝度Ｂ−輝度Ａ）／輝度Ａは１％以内が好ましい。

本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。

この階調性の乱れを抑制するために、１フレーム毎に選択する階調を変更して複数フレームでの輝度の積分が単調増加になるように階調選択を行う。

本実施例においては、階調４１の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。また、階調４２の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４６を選択する。また、階調４３の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４７を選択する。また、階調４４の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４８を選択する。このとき、奇数フレームと偶数フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調４０以下と、階調４５以上の階調は奇数フレームと偶数フレーム共に各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調４０の奇数フレームと偶数フレームの階調はいずれも階調４０を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図１２に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では６３％となり、階調４１で単調増加せず輝度が低下し、階調４１以上では単調増加している。

本実施例を実施すると、
階調４１では、階調４１の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４５を選択するため、奇数フレームの階調３８の輝度が６２％で、偶数フレームの階調４５の輝度が７１％となり複数フレームの積分した平均輝度は６６．５％となる。

また、階調４２では、階調４２の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４６を選択するため、奇数フレームの階調３８の輝度が６２％で、偶数フレームの階調４６の輝度が７３％となり複数フレームの積分した平均輝度は６７．５％となる。

また、階調４３では、階調４３の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４７を選択するため、奇数フレームの階調３８の輝度が６２％で、偶数フレームの階調４７の輝度が７５％となり複数フレームの積分した平均輝度は６８．５％となる。

また、階調４４では、階調４４の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４８を選択するため、奇数フレームの階調３８の輝度が６２％で、偶数フレームの階調４８の輝度が７７％となり複数フレームの積分した平均輝度は６９．５％となる。

本実施例では、各階調において、奇数フレームは輝度が低下した階調以下の階調を選択し、偶数フレームではそれ以上の階調を選択し、積分でなめらかな階調性を表現している。このとき、奇数フレームの階調は固定して滑らかな階調を表現している。このとき、奇数フレームと偶数フレームは入れ替わっても良い。

これにより、本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図１３に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

本実施例においては、階調４１の奇数フレームは階調３７を選択し、偶数フレームは階調４６を選択する。また、階調４２の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４６を選択する。また、階調４３の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４７を選択する。また、階調４４の奇数フレームは階調４０を選択し、偶数フレームは階調４６を選択する。このとき、奇数フレームと偶数フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調４０以下と、階調４５以上の階調は奇数フレームと偶数フレーム共に各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調４０の奇数フレームと偶数フレームの階調はいずれも階調４０を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図１４に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では６３％となり、階調４１で単調増加せず輝度が低下し、階調４１以上では単調増加している。

本実施例を実施すると、
階調４１では、階調４１の奇数フレームは階調３７を選択し、偶数フレームは階調４６を選択するため、奇数フレームの階調３７の輝度が６０％で、偶数フレームの階調４６の輝度が７３％となり複数フレームの積分した平均輝度は６６．５％となる。

また、階調４４では、階調４４の奇数フレームは階調４０を選択し、偶数フレームは階調４６を選択するため、奇数フレームの階調４０の輝度が６６％で、偶数フレームの階調４６の輝度が７３％となり複数フレームの積分した平均輝度は６９．５％となる。

本実施例では、各階調において、奇数フレームおよび偶数フレーム共に、ランダムに階調を選択し、積分で滑らかな階調を表現している。すなわち、積分輝度が滑らかであれば各フレームでどの階調を選択しても良い。またこのとき、奇数フレームと偶数フレームは入れ替わっても良い。

これにより、本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図１５に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

本実施例においては、階調４１の第１フレームは階調３７を選択し、第２フレームは階調４２を選択し、第３フレームは階調４４を選択し、第４フレームは階調４６を選択し、その後のフレームは繰り返し各諧調を選択する。また、階調４２の第１フレームは階調３８を選択し、第２フレームは階調４１を選択し、第３フレームは階調４５を選択し、第４フレームは階調４７を選択し、その後のフレームは繰り返し各諧調を選択する。また、階調４３の第１フレームは階調３９を選択し、第２フレームは階調４１を選択し、第３フレームは階調４５を選択し、第４フレームは階調４８を選択し、その後のフレームは繰り返し各諧調を選択する。また、階調４４の第１フレームは階調３９を選択し、第２フレームは階調４２を選択し、第３フレームは階調４６を選択し、第４フレームは階調４８を選択し、その後のフレームは繰り返し各諧調を選択する。このとき、トータルの積分の輝度が同じであれば、各フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調４０以下と、階調４５以上の階調は各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調４０は全フレームで階調４０を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図１６に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では６３％となり、階調４１で単調増加せず輝度が低下し、階調４１以上では単調増加している。

本実施例を実施すると、
階調４１では、第１フレームの階調３７の輝度が６０％、第２フレームの階調４２の輝度が６５％、第３フレームの階調４４の輝度が６９％、第４フレームの階調４６の輝度が７３％となり、複数フレームの積分した平均輝度は６６．８％となる。

また、階調４２では、第１フレームの階調３８の輝度が６２％、第２フレームの階調４１の輝度が６３％、第３フレームの階調４５の輝度が７１％、第４フレームの階調４７の輝度が７５％となり、複数フレームの積分した平均輝度は６７．８％となる。

また、階調４３では、第１フレームの階調３９の輝度が６４％、第２フレームの階調４１の輝度が６３％、第３フレームの階調４５の輝度が７１％、第４フレームの階調４８の輝度が７７％となり、複数フレームの積分した平均輝度は６８．８％となる。

また、階調４４では、第１フレームの階調３９の輝度が６４％、第２フレームの階調４２の輝度が６５％、第３フレームの階調４６の輝度が７３％、第４フレームの階調４８の輝度が７７％となり、複数フレームの積分した平均輝度は６９．８％となる。

これにより、本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図１７に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

本実施例では、第１フレームから第４フレームの各階調において、ランダムに階調を選択し、トータルのフレームの輝度の積分で滑らかな階調を表現している。このとき、積分輝度が滑らかであれば各フレームでどの階調を選択しても良い。また、第１フレームから第４フレームは入れ替わっても良い。更に、第１フレームから第４フレームに限定するものではなく、複数のフレームにおいて階調を入れ替えても良い。

本実施例においては、階調４１の奇数フレームは階調４２を選択し、偶数フレームは階調４４を選択する。また、階調４２の奇数フレームは階調４３を選択し、偶数フレームは階調４４を選択する。また、階調４３の奇数フレームは階調４３を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。また、階調４４の奇数フレームは階調４４を選択し、偶数フレームは階調４５を選択する。このとき、奇数フレームと偶数フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調４０以下と、階調４５以上の階調は奇数フレームと偶数フレーム共に各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調４０の奇数フレームと偶数フレームの階調はいずれも階調４０を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図１８に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では６３％となり、階調４１で単調増加せず輝度が低下し、階調４１以上では単調増加している。

本実施例を実施すると、
階調４１では、階調４１の奇数フレームは階調４２を選択し、偶数フレームは階調４４を選択するため、奇数フレームの階調４２の輝度が６５％で、偶数フレームの階調４４の輝度が６９％となり複数フレームの積分した平均輝度は６７％となる。

また、階調４２では、階調４２の奇数フレームは階調４３を選択し、偶数フレームは階調４４を選択するため、奇数フレームの階調４３の輝度が６７％で、偶数フレームの階調４４の輝度が６９％となり複数フレームの積分した平均輝度は６８％となる。

本実施例では、フレーム間の輝度差によるフリッカーを発生させないために、各階調において、奇数フレームと偶数フレームの各階調が近い階調を選択して、フレーム間の輝度差を少なくしている。かつ、本来の目的である、各フレームの積分の輝度がなめらかになり、良好な階調性を表現している。このとき、奇数フレームと偶数フレームは入れ替わっても良く、また３フレーム以上の複数のフレームに異なる階調を選択しても良い。

本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図１９に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は輝度の段差が生じず滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

図２０は従来の階調に対する明るさのガンマカーブである。階調４１が階調４０より大きく明るくなる場合で輝度が想定より明るい側に飛んでいる階調異常を示している。

本実施例においては、階調３８の奇数フレームは階調３５を選択し、偶数フレームは階調４１を選択する。また、階調３９の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４１を選択する。また、階調４０の奇数フレームは階調４０を選択し、偶数フレームは階調４１を選択する。このとき、奇数フレームと偶数フレームの選択する階調は入れ替わっても良い。また、階調３７以下と、階調４１以上の階調は奇数フレームと偶数フレーム共に各階調をそのまま選択する。つまり、例えば、階調３７の奇数フレームと偶数フレームの階調はいずれも階調３７を選択する。

本実施例において、実施前（従来）と実施後（本実施例）の各階調に対する明るさの図を図２１に示す。実施前（従来）の明るさは、階調４０では６６％、階調４１では７０％となり、階調４１で単調増加せず輝度が大幅に明るくなっている（比率６．１％増加）。

本実施例を実施すると、
階調３８では、階調３８の奇数フレームは階調３５を選択し、偶数フレームは階調４１を選択するため、奇数フレームの階調３５の輝度が５６％で、偶数フレームの階調４１の輝度が７０％となり複数フレームの積分した平均輝度は６３％となる。

また、階調３９では、階調３９の奇数フレームは階調３８を選択し、偶数フレームは階調４１を選択するため、奇数フレームの階調３８の輝度が６２％で、偶数フレームの階調４１の輝度が７０％となり複数フレームの積分した平均輝度は６６％となる。

また、階調４０では、階調４０の奇数フレームは階調４０を選択し、偶数フレームは階調４１を選択するため、奇数フレームの階調４０の輝度が６６％で、偶数フレームの階調４１の輝度が７０％となり複数フレームの積分した平均輝度は６８％となる。

本実施例では、階調に応じて輝度が想定より明るい側に飛んでいる階調異常の場合においても、トータルのフレームの輝度の積分で滑らかな階調を表現している。このとき、奇数フレームと偶数フレームは入れ替わっても良く、また３フレーム以上の複数のフレームに異なる階調を選択しても良い。

本実施例での階調に対する明るさのガンマカーブを図２２に示す。対策前は従来、対策後は本実施例を実施した場合のガンマカーブを示しており、階調性は滑らかに繋がり、かつ、階調性も維持したままの良好な画質が得られる。

本発明は、表示装置および表示装置の駆動方法に関するものである。特に、デジタル駆動の液晶表示素子において階調性を良好に表現したいときに有効であり、拡大投影型の投射表示装置において有効である。近年では、透過型や反射型の液晶プロジェクターに応用されており、これらの表示装置に適用可能である。

３０１照明手段、３０３液晶表示素子ドライバー、３０４投影光学系、
３０５ダイクロイックミラー、３０６ダミーガラス、
３０７，３１０偏光ビームスプリッタ、
３Ｇ，３Ｒ，３Ｂ各緑用，赤用，青用液晶表示素子、
１０１ＡＲコート、１０２ガラス基板、１０３共通電極、
１０４配向膜、１０５液晶層、１０６配向膜、１０７画素電極、
１０８Ｓｉ基板

Claims

表示画素を含む表示部と、
階調データの各ビットに対応し、
対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドで１フレーム期間を分割し、
ＯＮ／ＯＦＦ期間を２値で階調表現するデジタル駆動において、
任意の階調にフレーム毎に異なる階調を選択する階調選択手段と、
前記任意の階調を特定する階調特定手段と、
を有し、
前記階調特定手段により特定された任意の階調において、前記階調選択手段によりフレーム毎に階調を異ならせることで、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することを特徴とする駆動回路。
前記階調選択手段によってフレーム毎に異なる階調を選択するが、奇数フレームに第１の階調、偶数フレームに第２の階調が交互に選択されることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
前記階調選択手段によってフレーム毎に異なる階調を選択するが、複数の各々のフレームに対応して複数の任意の階調を選択し、前記複数のフレームに対応した前記複数の階調を繰り返し選択することで、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
前記階調を増加させたときに明るさが低下する階調を輝度低下階調とし、前記輝度低下階調を検出する輝度低下検出手段を有し、前記輝度低下検出手段により検出された階調近傍の階調において、前記階調特定手段により任意の階調を特定し、前記階調選択手段により前記任意の階調にフレーム毎に異なる階調を選択することで、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の駆動回路。
前記階調を増加させたときに明るさが単調増加の想定より大きく変化する階調を輝度過大階調とし、前記輝度過大階調を検出する輝度過大検出手段を有し、前記輝度過大検出手段により検出された階調近傍の階調において、前記階調特定手段により任意の階調を特定し、前記階調選択手段により前記任意の階調にフレーム毎に異なる階調を選択することで、階調に対するフレーム間の明るさの積分が滑らかに単調増加することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の駆動回路。
前記階調特定手段によって前記任意の階調が複数特定され、前記階調選択手段によって奇数フレームに第１の階調、偶数フレームに第２の階調が交互に選択されるとき、前記特定された複数の階調において、第１の階調あるいは第２の階調が共通の同じ階調であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の駆動回路。
前記表示部は、液晶表示素子からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の駆動回路。
光源と、
前記光源から出射した光を光変調表示する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子からの光を拡大投影する投影系と、
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の前記駆動回路と、
を用いたことを特徴とする投射型投影装置。