JP4920834B2

JP4920834B2 - 画像表示装置、及び画像表示装置の駆動方法

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Publication number: JP4920834B2
Application number: JP2001188844A
Authority: JP
Inventors: 和之繁田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: US7106353B2; JP2002251163A; US20020030674A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の画像を表示する画像表示装置、及び該画像表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
(1) 一般に、表示画像のアスペクト比（横寸法と縦寸法との比）は映像ソースによって異なる。従来は、画像表示装置の画面寸法（画面の縦横比）は、表示すべき画像のアスペクト比に一致するように設定されていた。しかし、図１(a) や(b) に示すように、画面のアスペクト比（ｘ_１：ｙ_１やｘ_１：ｙ_３）が画像のアスペクト比（ｘ_２：ｙ_１やｘ_１：ｙ_２）に一致しない場合がある。以下、この点について説明する。
【０００３】
画像表示装置にて表示される画像としては、ＴＶ画像やインターネットの画像等の種々のものがあり、それらのアスペクト比は個々に異なっている。例えば、図７(a) に示す画像は、パーソナルコンピュータに表示されるインターネット画像であってアスペクト比ｘ_２：ｙ_１は４：３であり、同図(b) に示す画像は、ワイド画面のＴＶ画像（アスペクト比ｘ_１：ｙ_２は１６：９）である。
【０００４】
従来は、ＴＶ受像機の画像表示装置はＴＶ画像のみを表示していれば良く、パーソナルコンピュータの画像表示装置はインターネット画像などの特定画像のみを表示していれば良く、表示画像のアスペクト比はそれぞれ決まったものであった。したがって、各装置の画面寸法（画面のアスペクト比）は表示画像のアスペクト比と一致するように設定されていた。
【０００５】
しかし、近年のマルチメディア化に伴い、画像表示装置は特定の画像のみを表示するのではなく、多様な画像信号フォーマットのものを表示する機会が増えている。例えば、インターネット画像を表示できるＴＶ受像機（画像表示装置）や、逆に、ＴＶ画像を表示できるパーソナルコンピュータ（画像表示装置）が出現してきており、これらの画像表示装置では、固定されたアスペクト比の画像のみを表示するのではなく、異なるアスペクト比の様々な画像を表示するようになっている。
【０００６】
一方、一概にＴＶ画像と言っても様々なアスペクト比のものがあり、従来からの地上波アナログ放送画像のアスペクト比は４：３であるが、衛星放送画像やデジタル放送画像のアスペクト比は１６：９である。したがって、インターネット画像を表示せずにＴＶ画像だけを表示する画像表示装置であっても、表示画像のアスペクト比は様々に変化する可能性がある。
【０００７】
したがって、アスペクト比の一致しない画像を表示した場合、画像表示装置の画面には、図１(a) 及び(b) に示すように、種々の画像が表示される部分Ｂ₁（以下、"有効画像領域Ｂ_１"とする）と画像表示がされずマスクされる部分Ｂ_２（以下、"非有効画像領域Ｂ_２"とする）とが生じる。なお、同図(a) は、画面アスペクト比が１６：９の画像表示装置にインターネット画像（アスペクト比４：３）を表示した様子を示し、同図(b) は、画面アスペクト比が４：３の画像表示装置にアスペクト比１６：９の画像を表示した様子を示している。いずれの画像表示装置においても、非有効画像領域Ｂ_２においては黒が表示されている。
【０００８】
(2) 一方、従来、多値表示可能な画素を面内で順次走査して画像表示していたが、そのような表示装置と異なるものとして、２値表示の画素を用いて、各表示値をパルス幅変調（ＰＷＭ）による時分割表示を行うことにより画像表示（多階調表示）するものがある。
【０００９】
図２は、そのような時分割表示を行う画像表示装置（単板式の投射型表示装置）の構成の一例を示す図である。ここで、単板式とは、１枚の空間変調素子（画像表示素子）により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色の画像を表示を行う方式を意味し、光学系や電気回路系などが簡略化されるため、安価で軽量な表示部を実現する方法のひとつである。
【００１０】
該画像表示装置１は、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ）型の空間変調素子などの２値表示型の画像表示素子２であって、光を反射する反射型のものを備えている。また、この画像表示素子２が光を反射する側には、画像投射用のスクリーン４と、該反射光（すなわち、画像表示素子２により空間変調を受けた表示情報を有した光）をスクリーン４に対して投射するための投射用の光学系５と、が配置されている。なお、符号５０はレンズを示す。
【００１１】
一方、照明装置３には、白色光を出射するメタルハライドランプ３０を用い、該ランプ３０はバラスト電源３１によって点灯されるようになっている。そして、該ランプ３０と画像表示素子２との間には、円板状の回転カラーフィルター３２が回転自在に配置されており、該カラーフィルター３２はフィルター駆動部３３によって回転駆動されるように構成されている。なお、カラーフィルター３２は、図８に詳示するように、３つの色領域３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに分割されており、該カラーフィルター３２が回転されることによって、赤緑青の３色の光が画像表示素子２に対して順次照射されるようになっている。
【００１２】
なお、符号３４は、カラーフィルター部材３２とランプ３０との間に配置されたレンズを示し、符号３５は、カラーフィルター部材３２と画像表示素子２との間に配置されたレンズを示す。
【００１３】
一方、図中の符号７は、画像信号の入力部であり、符号８は、入力した映像信号の輝度や色特性、ガンマ特性などの画質を調整するとともに、表示素子の駆動に適したパルス幅変調の時分割信号に変換する画像信号処理と、表示素子の駆動用パルスおよび、モーターの制御信号等を生成する信号処理部である。符号８ａは、表示素子への時分割信号を伝送するデータバスであり、符号８ｂは、表示素子への駆動パルスを伝送する制御線である。
【００１４】
かかる信号処理部８からの信号によって、画像表示素子２には光照射に同期した画像が順次表示される。これによって、スクリーン４には色画像が順次表示されることとなり、該色画像が視覚的に混色されることによってフルカラー画像として認識されることになる。
【００１５】
次に、上述した信号処理部８の構成について、図９を参照して説明する。ここで、図９は、該信号処理部８の詳細構成等を示すブロック図である。
【００１６】
画像信号の入力部７は、画像信号の入力端子７１と、この入力信号の水平同期信号（ＩＨＤ）の入力端子７２と、この入力信号の垂直同期信号（ＩＶＤ）の入力端子７３と、この入力信号のクロック（ＩＣＬＫ）の入力端子７４と、を有している。
【００１７】
図中、符号７１１，７１２，７１３，７１４は、画像信号のデータバスを示し、符号７２１がこの入力信号の水平同期信号（ＩＨＤ）の信号線、符号７３１がこの入力信号の垂直同期信号（ＩＶＤ）の信号線、符号７４１がこの入力信号のクロック（ＩＣＬＫ）の信号線を示す。
【００１８】
符号８０は画像入力部であり、たとえば標準化団体ＤＤＷＧ（Digital Display Working Group）が標準化したＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格などに採用されている画像の伝送方式であるＴＭＤＳ方式の信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダや、あるいは、ＩＥＥＥ１３９４経由で伝送されたＭＰＥＧ形式の圧縮信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダなどを含んだ画像信号の受信部である。
【００１９】
符号８１がフォーマット変換部であり、画像表示部の表示画素数に合わない解像度の画像信号に対して適当な倍率変換と補間処理からなる解像度変換や画像の更新周波数の変換、ノンインターレース化処理、カラーマトリクス変換などを行う部分である。また、符号８２は、フォーマット変換部の画像処理に必要な画像格納領域としてのメモリ部である。符号８２ａはこのメモリ部の制御線群であり、符号８２ｂはこのメモリ部とフォーマット変換部間のデータをやりとりするためのデータ線群である。符号８３は、水晶発振器である。フォーマット変換部８１は、この水晶発振器で作成したクロック（ＯＣＬＫ）を元に、不図示のマイコン部の制御に従い、フォーマット変換以降の同期を取るための水平同期信号（ＯＨＤ）と垂直同期信号（ＯＶＤ）を作成する。符号８１１は、水平同期信号（ＯＨＤ）の信号線であり、符号８１２は、垂直同期信号（ＯＶＤ）の信号線であり、符号８１３は水晶発振器で作成したクロック（ＯＣＬＫ）の信号線である。
【００２０】
符号８４は、フォーマット変換後の画像信号を受けて、表示部上の輝度や色特性、ガンマ特性などの画質を、不図示のマイコン部の制御に従い調整する画質調整部である。
【００２１】
符号８５が、順次走査する通常の画像信号を、パルス幅変調（ＰＷＭ）による時分割表示信号に変換するためのＰＷＭ変換部であり、符号８６が、このＰＷＭ変調後のデータの順序と表示期間を記述した時分割駆動シーケンスの記憶部であり、符号８７が、この時分割駆動シーケンスを受けて、ＰＷＭ変換部８５と画像表示部としての空間変調素子（画像表示素子）の駆動タイミングを生成するＰＷＭ駆動タイミング生成部である。符号８６１が、時分割駆動シーケンス記憶部８６からＰＷＭ駆動タイミング作成部８７への駆動シーケンスデータの伝送線であり、符号８７１が、ＰＷＭ駆動タイミング生成部８７で生成された駆動パルス等の制御線群である。また、符号８７２が、画像表示素子２への駆動パルス等の制御信号の出力端子である。また、符号８５１が、ＰＷＭ変換部８５で変換された画像データのデータバスであり、符号８５２が、画像表示素子２への画像データの出力端子である。
【００２２】
ＰＷＭ駆動タイミング生成部８７で時分割駆動シーケンス記憶部８６のシーケンスデータに従ってＰＷＭ変換部８５の制御信号と表示素子の駆動パルスが生成される。すなわち、信号処理部に入力した画像は、適当なフォーマット変換と画質調整を行われ、その後、該変換と調整を受けた信号はＰＷＭ変換部８５で時分割駆動信号に変換される。ＰＷＭ変換部８５と表示素子の両者は同期をとって駆動される。
【００２３】
図１０に、ＰＷＭ変換部８５でＰＷＭ変調した後の表示データ列の例を示す。この図において、横軸方向が時間を表し、符号２０１が１フィールド中のＲＧＢ各色の画面表示のスタートパルスである。符号ＦＲが赤表示の期間、符号ＦＧが緑表示の期間であり、符号ＦＢが青表示の期間である。ここでは、ＦＲ、ＦＧ、ＦＢの各期間を１期間ずつ含んだ期間を１フィールド期間とする。
【００２４】
また、符号ＤＲ１〜ＤＲ６は、ＲのＰＷＭ変調した表示データである。ここでは簡単化のため６ビット信号で表しており、ＤＲ１は１ビット目の信号、ＤＲ２は２ビット目の信号、ＤＲ３は３ビット目の信号、ＤＲ４は４ビット目の信号、ＤＲ５は５ビット目の信号、ＤＲ６は６ビット目の信号である。２ビット目の信号ＤＲ２は、１ビット目の信号ＤＲ１の倍の長さであり、３ビット目の信号ＤＲ３は、２ビット目の信号ＤＲ２の倍の長さであるというように、ビットが進むたびに倍ずつパルスの長さが増加するようになっている。ＰＷＭ変換部８５に入力された画像データに基づき、その画像データの階調値に応じたパルス幅になるよう各ビットが選択され、パルス幅変調された時系列のＯＮ／ＯＦＦ信号が得られる。このＯＮ／ＯＦＦ信号に従って、画像表示素子２の各画素がいずれの２値の状態になるかが選択される。２値のいずれか一方の状態において光の反射が行われることで、ＦＲ期間の積分値により、１フィールド期間中の赤色画面の画像の表示が行われる。
【００２５】
符号ＤＧ１〜ＤＧ６は、ＧのＰＷＭ変調した表示データであり、符号ＤＢ１〜ＤＢ６は、ＢのＰＷＭ変調した表示データであって、いずれのデータも、ビットが進むたびに倍ずつパルスの長さが増加するように設定されている。また、ＰＷＭ変換部８５に入力した画像データに基づき、その画像データの階調値に応じたパルス幅を有する信号が生成され、該パルス幅変調信号により画像表示素子２が駆動されて光の反射が制御されることで、ＦＧおよびＦＢ期間の積分値により、１フィールド期間中の緑および青色画面の画像の表示が行われるようになっている。
【００２６】
このようにして、１フィールド中の各色期間の積分値により、１フィールドのフルカラーの画像の表示が行われるようになっている。
【００２７】
かかる場合、有効画像領域Ｂ_１においての画像(階調)表示は、上記に述べたように、各画像データの階調値にしたがってパルス幅変調されたパルス列にしたがって、画像表示素子２の各画素を、２値の表示状態（ここでは、光を反射する状態をオン状態、反射しない状態をオフ状態とする。）のいずれかに制御し、いずれかの表示状態の積分により実現される。したがって、このような２値型の画像表示素子の場合には、アナログ階調のＴＦＴ液晶と異なり、静止画の表示であっても、画素の状態は１フィールド期間中で２値の表示状態間を変化していることが特徴である。
【００２８】
一方、非有効画像領域Ｂ_２においての画像表示は、基本的に何も表示しないため、２値の画像表示素子２の該当領域の画素はオフ状態が継続されて、暗表示を行う。６ビットの本例でいえば、０から６３までの６４階調のうち、ＲＧＢ(赤、青、緑)がすべて０の状態が相当する。
【００２９】
なお、後述するヒンジ記憶の対策の一例が、特開平０８−１９５９６３号公報に開示されている。
【００３０】
また、後述する焼きつき対策としては、特開平０９−３２２１０１号公報に記載されたものがある。ＣＲＴの静止画表示に対する焼付き対策を示しており、ＣＲＴの蛍光面への入力電流を基本的に表示時と非表示時で一致させる方法を開示している。
【００３１】
また、他の従来の技術として特開平５−１５３５２９がある。ここでは液晶表示パネルの表示を見やすくするとともに、焼きつきを防止するための技術が開示されている。特に表示を終了するときに液晶表示パネルのサイドパネル部分で所定期間白で表示する構成が開示されている。
【００３２】
また、他の従来の技術として特開平５−１２２６３３がある。ここではワイドアスペクト受像機でアスペクト比が４対３の画像を映出させたときに生ずる無画部の輝度むらを減少させるための技術が開示されている。特に、アスペクト比が４対３の映像信号の映出時間に応じて、システムの電源オフ時にアスペクト比が４対３の画像の映出時に生じるブラウン管の無画部分を一時に発光させる構成を開示している。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、画面上に画像表示がされる部分とされない部分とを持つ構成において、劣化を好適に抑制できる構成を実現することを課題とする。
【００３４】
ところで、上述のような２値デバイスにおける有効画像領域Ｂ_１では、画像信号に従い画像表示素子の画素が絶えずオン状態とオフ状態の間で変化するが、非有効画像領域Ｂ_２では、常に一定のオフ状態になったままのため、画像表示素子にとっては劣化を生じさせる原因となる問題があった。特に、先述の時分割駆動により表示を行う２値デバイスであるＭＥＭＳ型素子は、マイクロメカニクスにより動作する動作部が機械的に劣化や変化を起こしたり、あるいは静電気力との力学関係が変化して動作不良を起こすという問題がある。たとえば、テキサスインストウルメンツ社のＤＭＤの場合は、特開平８−１９５９６３号公報などに記載されているように、ヒンジ記憶と呼ばれる現象として知られている。このような現象は、表示素子の信頼性の低下と画質の低下を引き起こすため、時分割駆動方式の画像表示装置として大きな問題であった。
【００３５】
なお、非有効画像領域Ｂ_２（暗表示部分）が画面に生じるのは、アスペクト比が異なる場合（正確には、表示画像のアスペクト比と画面のアスペクト比とが異なる場合）だけに限られるものではない。１つの画面に複数の子画面を表示する場合には子画面と子画面との間に非有効画像領域Ｂ_２が生じる。
【００３６】
また、上述のような問題は、白黒画像を表示する場合だけでなく、フルカラー画像を表示する場合にも同様に発生する。すなわち、フルカラー画像を表示する場合であっても、上述のような非有効画像領域なるものを設ける場合があるが、該領域を常に一定のオフ状態とした場合には同様の問題が発生する。
【００３７】
そこで、本発明は、上述した劣化や焼付きを防止する画像表示装置を提供することを目的とするものである。
【００３８】
また、本発明は、上述した劣化や焼付きを防止する画像表示装置の駆動方法を提供することを目的とするものである。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本願にかかわる発明の一つは以下のように構成される。
【００４０】
画像信号を発生する画像信号発生部と、該画像信号発生部から画像信号が入力されることに基づき画面に画像表示を行う画像表示素子と、を備えた画像表示装置において、
前記画像信号発生部は、前記画面が、画像表示がされる部分と画像表示がされない暗表示部分とに分かれる場合、前記暗表示部分において、前記画像表示がされる部分に画像表示を行っている間に非暗表示を４ｍｓ以下の微小時間、複数回繰り返し行う信号を発生し、
前記非暗表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合は、０％より大きく２０％以下であることを特徴とする画像表示装置。
【００４１】
なおここで、表示制御を開始した時とは画像表示素子に該素子を駆動する電力を供給した時のことである。また表示制御を終了するプロセスを開始する時とは、画像信号発生部に画像表示を行うための制御を行なうための電力の供給を停止するための制御が開始された時もしくは画像表示素子に該素子を駆動するための電力の供給を停止するための制御が開始された時のいずれか早いほうがこれに対応し、例えばタイマーによってＯＦＦ信号が供給されたり使用者によってボタンが押されるなどにより動作状態の終了を指示されたときが相当する。
【００４２】
この発明において、前記画像表示素子は２次元に配列された複数の被変調部を有するものを好適に採用できる。例えば画像表示素子としては液晶デバイスを用いることができる。このとき一つの液晶セルが被変調部を構成し、それらが２次元状に配列されたものとなる。テキサスインスツルメンツ社のＤＭＤのようにマイクロミラーを被変調部としそれらを配列したものも用いることができる。またＬＥＤを用いる構成やプラズマディスプレイを採用する等、自発光型のものを用いることもできる。
【００４３】
また以上述べた各発明において、前記画像表示素子は、２値表示を行うものである構成を好適に採用することができる。
【００４４】
また、前記非暗表示は、画像反転である構成を好適に採用することができる。
【００４５】
また、前記非暗表示は、表示制御を開始した時から表示制御を終了するプロセスを開始する時までの間に複数回行う構成を好適に採用できる。１回の非暗表示時間が長いと視覚上の妨害感が強くなる。そこで１回の非暗表示の時間を短くし、これを複数回繰り返す構成とすることによって視覚上の妨害感を抑制しつつ劣化を好適に抑制することが可能となる。後述するように、この一回の非暗表示の実効時間は４ｍｓ以下にするとよく、また、複数回行われる非暗表示の実効時間の総和が全表示期間に占める割合は２０パーセント以下にするのが好適である。この非暗表示を繰り返し、周期的に行う構成を好適に採用できる。また、前記非暗表示は、いくつかのフィールド期間が経過する毎に行う構成を採用できる。また特に、前記画像表示素子に対して各色の光を順次照射すると共に、前記画像表示素子による画像表示を前記光の照射に同期させて切り替えることにより画像表示する構成においては、前記非暗表示を、特定の色表示期間において行う構成を特に好適に採用できる。
【００４６】
なお以上では、画像が実質的に形成されていない部分を暗表示にして、微小時間非暗表示にする構成を述べたが、階調表示を行わない部分を明表示にする場合は、微小時間の非明表示を行うとよい。これは例えばＭＥＭＳ素子を画像表示素子として用いる場合など、階調表示を行わずに明状態にしている被変調部（マイクロミラー）がブランキング期間においても明（ＯＮ）状態に維持される画像表示素子を用いる構成において特に有効である。このように、階調表示を行わない部分を明表示として、微小時間の非明表示を行う構成においても上述した、微小時間の設定要件などを組み合わせると好適である。
【００４７】
また本願は画像表示装置の駆動方法の発明として以下の発明を含む。
【００４８】
画像信号発生部から画像表示素子に画像信号を入力することにより、画面に画像表示を行う画像表示装置の駆動方法において、
前記画面が、画像表示される部分と画像が表示されない暗表示部分とに分かれる場合、前記暗表示部分では、前記画像表示がされる部分に画像表示を行っている間に４ｍｓ以下の微小時間、非暗表示が複数回繰り返され、
前記非暗表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合は、０％より大きく２０％以下であることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
【００５０】
以上幾つかの発明を述べたが、これらは組み合わせて用いることができるものである。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下では本願発明の実施の形態を説明する。
【００５２】
従来の技術の説明における画像領域Ｂ_１では、画像信号に従い画像表示素子の画素が絶えずＯＮ状態とＯＦＦ状態の間で変化するが、非画像領域Ｂ_２では、常に一定のＯＦＦ状態になったままのため、画像表示素子にとっては劣化を生じさせる原因となる問題があった。特に、先述の時分割駆動により表示を行う２値デバイスであるＭＥＭＳ型素子は、マイクロメカニクスにより動作する動作部が機械的に劣化や変化を起こしたり、あるいは静電気力との力学関係が変化して動作不良を起こすという問題がある。たとえば、テキサスインストウルメンツ社のＤＭＤの場合は、特開平８−１９５９６３号公報などに記載されているように、ヒンジ記憶と呼ばれる現象として知られている。また、同じく２値デバイスである強誘電液晶などは、自発分極など長期的な信号差による焼付きなどが発生しやすくなる。さらに、ＬＥＤ素子、プラズマディスプレイなどの自発光型デバイスもまた類似の焼きつき現象が発生する。このような現象は、表示素子の信頼性の低下と画質の低下を引き起こすため、時分割駆動方式の画像表示装置として大きな問題であった。
【００５３】
また、電源をオフするときのみに焼き付き防止制御を行う構成では焼きつき防止制御の機会が限られてしまう。
【００５４】
以下で説明する実施例では、上述した劣化や焼付きを効果的に抑制できる画像表示装置及びその駆動方法を具体的に示す。
【００５５】
以下、図１、図２、図４及び図６を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００５６】
本発明が適用される画像表示装置１は、図２に示すように、画像信号を発生させる画像信号発生部８と、該画像信号発生部８から画像信号が入力されることに基づいて画面に画像表示を行う画像表示素子２と、を備えている。
【００５７】
ここで、画像表示素子２は、明暗表示（２値表示）を利用して画像表示を行うものであれば良く、具体的には、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ）型の空間変調素子を挙げることができる。このＭＥＭＳ型の空間変調素子としては、図１４に示すように、符号１０で示す軸によって揺動自在に支持されたマイクロミラー１１を各画素に有するようなもの、具体的には、テキサスインスツルメンツ（ＴＩ）社のＤＭＤデバイスを挙げることができる。この空間変調素子においては、マイクロミラー１１は導電材料にて構成されると共に、該ミラー１１に対向する位置には電極１２や電極１３が配置されていて、
・ミラー１１と電極１３との間の電圧が、ミラー１１と電極１２との間の電圧よりも大きい場合には、ミラー１１は時計回りの方向に回転して、図１５(a) に示すような第１位置Ｃ１を取り、
・ミラー１１と電極１２との間の電圧が、ミラー１１と電極１３との間の電圧よりも大きい場合には、ミラー１１は反時計回りの方向に回転して、図１５(b)に示すような第２位置Ｃ２を取る、
ように構成されている。
【００５８】
このような画像表示素子２としては、一般的には、図１６(a) に示すように画素が縦横にそれぞれ連設された幅広の形状（長方形状）のものを挙げることができる。また、図１６(b) に示すように、画素が一方向にのみ連設されてなる幅狭の細長い形状のものを挙げることもできる。なお、同図(b) に示す素子では、画素列は１列だけであるが、もちろんこれに限られるものではなく、細長い形状であれば画素列が複数であっても良い。
【００５９】
なお、いずれの形状の画像表示素子を用いる場合にも、図２に示すように、照明装置３から画像表示素子２に対して光（図１７(a) 及び(b) の符号Ｌ_０参照）を照射するように構成すれば良く、
・マイクロミラー１１が第１位置Ｃ１にある画素においては、符号Ｌ_１に示すように光吸収体２０の方へ光を反射して暗表示をし（図１７(a) 及び(b) 参照）、
・マイクロミラー１１が第２位置Ｃ２にある画素においては、符号Ｌ_２に示す
ように光を反射して明表示を行う（図１７(a) 及び(b) 参照）、
ようにすると良い。
【００６０】
ここで、図１７(a) に示す装置の場合は、ミラー１１からの反射光Ｌ_２を、投射レンズ５０を通らせた後にスクリーン４に投射するだけで画像表示を行えるが、図１７(b) に示す装置の場合は、スクリーン４に投射される光を走査する必要がある。同図では、マイクロミラー１１にて反射された光Ｌ_２の光路中に走査手段２１が配置されていて、スクリーン４に投射される光Ｌ_３を走査するように構成されているが、光の走査方法はこれに限定されるものではない。
【００６１】
いずれの装置の場合も、各画素毎にミラー１１の位置を第１位置Ｃ１又は第２位置Ｃ２に選択することにより、画像を表示するようになっている。
【００６２】
そして、本実施の形態においては、前記画像表示素子２の画面を有効画像領域Ｂ_１と非有効画像領域Ｂ_２とに分け、有効画像領域Ｂ_１においては種々の画像を表示し、非有効画像領域Ｂ_２においては、そのような画像は表示せずに、継続的に暗表示をすると共に、微小時間は明表示をするように構成されている。なお、明表示（非暗表示）をする実効時間の総和が全表示期間すなわち有効画像領域(画像表示がされる部分)において実質的に画像が表示されている期間に占める割合は、０％より大きく２０％以下にすると良い。なお、一回の非暗表示の実効時間は４ｍｓ以下にすることが望ましい。ここで一回の非暗表示の実効時間とは、画像表示更新周期１周期内で、非有効画像領域（暗表示部）に対応する画素のうちの少なくともいずれかの画素が非暗状態になっている時間の総和を指す。非暗表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合を減らす手法として、非暗表示を行うフィールドを減らす手法があり、これは本発明の実施の際に有効な手法である。ただし例えば１フィールド期間が１７ｍｓの場合、あるフィールドにおいて１フィールド期間全てを非暗表示の実効時間として用いると、たとえ続く４フィールドにおいて非暗表示を行わないことによって非暗表示の実効時間の総和が全表示期間に占める割合を減らしたとしてもある程度の視覚妨害感が生じる。一回の非暗表示の実効時間を短く（４ｍｓ以下に）すると、視覚妨害感を好適に抑制できる。一方、一回の非暗表示の実効時間を４ｍｓ以下にしたとしても、例えば１フィールド期間が１０ｍｓの場合、全フィールドで４ｍｓの実効時間で非暗表示を行うと黒浮きが目立ってしまう。よって、１回の非暗表示の実効時間を４ｍｓ以下にし、かつ非暗表示の実効時間の総和が全表示期間に占める割合を２０パーセント以下にするとよい。
【００６３】
ここで、画面が、上述のように有効画像領域Ｂ_１と非有効画像領域Ｂ_２とに分けられる場合とは、図１(a) 及び(b) に示すように、表示する画像のアスペクト比と、前記画面のアスペクト比とが異なる場合を挙げることができる。
【００６４】
また、この有効画像領域Ｂ_１（画像表示がされる部分）は１つであっても複数であっても良い。
【００６５】
なお、前記画像信号発生部８から前記画像表示素子２に送信される画像信号をパルス幅変調信号とし、該画像表示素子２は、該パルス幅変調信号が入力されて時分割駆動シーケンスに従って駆動されることにより階調画像を表示する、ようにしても良い。この場合、画像信号発生部８は、入力されてきた多階調の映像信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換するものである。
【００６６】
なお、この画像表示装置１を用い、いわゆるフィールドシーケンシャル方式（色順次切り替え方式）によるフルカラー表示を行うようにしても良い。すなわち、照明装置３によって前記画像表示素子２に対して各色の光を順次照射し、該光の照射に同期して画像表示素子２の画像を切り替え、該切り替えた画像を色画像として認識せしめると共に、それらの色画像を混色させてフルカラー画像として認識せしめるようにすると良い。この場合、非有効画像領域Ｂ_２においては、継続的に暗表示すると共に、微小時間は明表示すると良い。この明表示は、特定の色表示期間において行うと良く、青色表示を行う期間において行うと良い。また、表示の階調レベルや、明表示のときの表示色は調整可能に構成しておくと良い。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る画像表示装置の駆動方法について説明する。
【００６８】
本実施の形態においては、画面の全面に画像表示をするのではなく、画像表示がされる有効画像領域Ｂ_１と画像表示がされない非有効画像領域Ｂ_２とに画面が分けられる場合、非有効画像領域Ｂ_２においては、有効画像領域Ｂ_１で画像表示を行っているほとんどの間は、２値の表示状態のいずれか一方の状態に保持して継続的な黒表示（オフ状態）を行い、該オフ状態表示を行っている間（途中）の微小時間でもう一方の表示状態である白表示（オン状態）を行う。
【００６９】
ところで、上述の記載の内、「微小時間でもう一方の表示状態である白表示（オン状態）を行う」ことは、２値の表示状態のうち、オン状態の表示期間の割合を、０％よりも大きくすることを意味している。
【００７０】
一般的に画像表示素子の寿命は、いくつかの限られた条件の上での加速信頼性試験の結果を踏まえて、推定される。この条件のひとつとして、２値の表示状態の駆動期間の比（Duty比）が用いられることがある。たとえば、オン／オフ比＝９５／５などで表現される。一般的に、このDuty比、オンとオフ期間の差が多いほど信頼性は低下する。
【００７１】
本発明によると非有効画像領域などで、Duty比＝１００／０あるいは０／１００になることを防止することができる。
【００７２】
具体的には、ユーザーなどが気にならない程度に、階調を与えたり、着色してDuty比をあげた駆動を行う。ユーザーの気にならないレベルの基準は一概に言えないが、シミュレーション結果などから、少ないほうの表示期間の割合は、０％より大きく、２０％以下であることが望ましい。
【００７３】
ところで、フルカラー画像を表示する場合、"色味"を忠実に再現するのではなく、青味を（緑味や赤味よりも）若干強くして青味がかった画像を表示することが通常行われている。その理由は、日本においては、色温度が高い蛍光灯が一般的に用いられていることから、フルカラー画像をその色温度に対応させたためと考えられる。したがって、フルカラー画像を表示する場合、非有効画像領域Ｂ_２において継続的に暗表示すると共に微小時間だけ青色表示（明表示）するようにした場合には、有効画像領域Ｂ_１及び非有効画像領域Ｂ_２の両方が青味がかることとなり、違和感を感ずることもない。なお、ＴＶなどの表示画像として、色温度の低い赤っぽい設定が好まれる国（例えば、欧米）においては、非有効画像領域Ｂ_２では継続的に暗表示すると共に微小時間だけ赤色表示（明表示）するようにすると良い。
【００７４】
ところで、上述のような非有効画像領域Ｂ_２における表示反転は、有効画像領域Ｂ_１にて画像表示している間中ずっと行っている必要はない。例えば、有効画像領域Ｂ_１に表示する画像は、単位期間（フィールド期間）毎に切り替えるが、いくつかのフィールド期間が経過する毎に周期的に非有効画像領域Ｂ_２の微小時間での表示状態の反転を行っても良い。具体的には、
＊図６に示すように、４つのフィールド期間が経過する毎に特定のフィールド期間Ｆ_４ｎ＋２において微小時間での表示状態の反転を行ったり（符号Ｄｃ１参照）、
＊図４に示すように、上述したフィールドシーケンシャル方式によって色画像表示を行う場合には、特定の色表示期間ＦＢにおいて微小時間での表示状態の反転を行ったり（符号ＤＢ２参照）、
すると良い。これらの場合における微小時間での表示状態の反転は、低い階調に相当する信号（図６の符号Ｄｃ１および図４の符号ＤＢ２参照）に対応して行うと良い。これにより、非有効画像領域Ｂ_２の暗表示に対して、ユーザーが気にならない視認レベルの輝度変化や色つきに抑えて画質品位を保ちながら、素子の劣化を防ぎ長寿命化を達成することを両立している。
【００７５】
ところで、上述のように、特定のフィールド期間のみに微小時間での表示状態の反転を行い、それによる輝度変化を与えると、画面の更新周波数が低い場合は画面の輝度変化が観察者に認識されてしまうフリッカ現象になる。しかし、最近は色順次切り替え方式特有の問題である色割れ現象（カラーブレイクダウン現象）を抑える対策などのため画面の更新周波数を１２０〜４８０Ｈｚなどのように高くしているケースも多いため、表示素子保護信号を与える周期をフリッカの目立ちにくい５０Ｈｚ以上とすることに留意すれば、ユーザーに認識されずに空間変調素子の保護を有効に行うことができる。また、５０Ｈｚ以下であっても、輝度変化レベルを小さく設定したり、ホワイトノイズと合成するなどの工夫を行うことにより、やはりユーザーに認識されにくい空間変調素子の保護が実現できる。
【００７６】
上述した非有効画像領域Ｂ_２における微小時間での表示状態の反転は、前記画像表示素子２の画面の更新周波数よりも低い周波数で周期的に行うと良い。また、該微小時間での表示状態の反転は、５０Ｈｚ以上の周波数で周期的に行うと良い。
【００７７】
つまり、明表示をする期間の全表示期間に占める割合は、上述したように０％より大きく２０％以下にすれば良いが、その明表示は周期的に行うと良く、いくつかのフィールド期間が経過する毎に周期的に行うと良く、前記画像表示素子の画面の更新周波数よりも低い周波数で周期的に行うと良く、５０Ｈｚ以上の周波数で周期的に行うと良い。
【００７８】
画面の更新期間は、５０Ｈｚ以上であることが望ましい。明表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合は、２０％以下であることが望ましいので、画面の更新ごとに非有効画像領域で明表示を行う場合は、一回の明表示の実効時間は１／５０×１／５＝４ｍｓ以下にするとよく、これは同時に一回の明表示の実効時間を４ｍｓ以下にするという条件も満たしている。
【００７９】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００８０】
本実施の形態によれば、非有効画像領域Ｂ_２では、継続的に暗表示がされるものの、微小時間は表示状態が反転されて明表示がされるようになっている。これにより、画像表示素子２の劣化が低減され、その信頼性や製品寿命が向上され、画質の劣化が防止される。具体的には、ＭＥＭＳ型素子においては、ヒンジ記憶などのマイクロメカニカルな特性の劣化が防止される（詳細は後述する）。特に微小時間ずつ複数回の非暗表示を行う構成としたことにより視覚上の妨害感を抑制しつつ十分な劣化抑制効果を得ることができる。
【００８１】
また、特開平０５−２３２８９７号公報には、人間工学的に見やすい表示装置とするため、本来の表示領域の画素以外に周辺画素を設けて、該周辺画素にデータ信号を与える手段を設けて本来の表示領域の周辺部を着色することが記載されている。しかし、本発明は、２値の表示状態のいずれか一方のみが継続することでの信頼性低下の防止を目的としており、先述したように３板式表示装置の場合には青色表示の場合においても、適用できる旨をしめしていることからもわかるように、着色することや階調を与えること自体をのべているのではなく、２値の表示状態のいずれか一方のみが継続しないような動作とすることを述べていて、目的も内容も異なっている。
【００８２】
なお、本発明をＭＥＭＳ型素子に適用した場合には、上述のようにヒンジ記憶などのマイクロメカニカルな特性の劣化が防止されるが、この点について詳述する。
【００８３】
液晶パネルを駆動する場合においては、印加電圧の極性を一定期間ごとに反転させることが一般的に行われている（図１８参照）。これは、２つの電極間での液晶セル内のイオン分布に偏りが発生することで生じる液晶の焼きつきを防止するためである。
【００８４】
ところで、一般的な液晶（いわゆるＶ字液晶）の場合、印加電圧と透過率との関係を示す特性曲線は、図１９に示すように左右対称であるため、極性反転しても印加電圧の絶対値が同じであれば透過率は変化せず、表示に影響は出ない。
【００８５】
これに対して、図２０に示すような特性曲線の液晶（いわゆる片側Ｖ字液晶）の場合、極性反転すれば透過率は変化し、負極性の場合は透過率が０となるが、全画面の画素において同じ動作を行うことで（画面全体の明るさは半減するものの）表示階調には影響は出ない。
【００８６】
ところで、図１９や図２０に示す特性曲線は連続的に緩やかに変化するために電圧を制御することによって中間階調を表示できるが、強誘電性液晶や反強誘電性液晶などの２値表示型液晶では、特性曲線は図２２のようになり、ヒステリシス特性をもつものがある。電圧―透過率特性がヒステリシス特性をもつと、たとえば同じ黒状態を表示する場合でも、その前の状態が白状態か、黒状態かにより透過率が異なり、残像のように前の画像の影響が残ってしまう。特開平６−１６７９５２や特開平６−２０２０７８では、一旦２値表示の一方の状態に全画面をリセットすることで、このヒステリシスによる残像現象を防ぐ方法が述べられている。しかし、この駆動方法はヒステリシス対策を解決するためのものであり、焼きつきを防止するものではない。焼きつき防止のためには、リセット電圧も一定周期で極性を反転印加する必要がある。図２２は、このときの液晶表示素子の信号電極への印加電圧の例を示している。中心電圧Ｖｃｏｍが信号電極と液晶層をはさんで向かい合う対向電極の電位であり、Ｖｓｉｇが信号電極への印加電圧である。１Ｆ期間が１画面を表示する期間を示しており、次の１Ｆ’期間で印加電圧が反転している。このとき、最初の１Ｆ期間と次の１Ｆ’期間は同じ透過率の表示が行われる。ここでは透過率１００％の表示を行う場合を示す。また、１Ｆ期間と１Ｆ’期間におけるＲの期間がリセット期間であり、Ｖｓｉｇ＝Ｖｃｏｍ電圧が信号電極に印加される。その結果、Ｒ期間は電極間の電位差が０となり透過率が０になる。１Ｆ期間と１Ｆ’期間はＶｃｏｍに対して対称な電圧が信号電極に印加されるのは、図１８の場合と同様である。
【００８７】
液晶においては、焼き付き防止のために印加電圧の極性が反転されるが、正極性の電圧を印加する時間と負極性の電圧を印加する時間とはほぼ等しくしておく必要がある。しかし、本発明をＭＥＭＳ型素子に適用する場合には、暗表示を行う期間と明表示を行う期間を等しくする必要はなく、明表示が視認されないようにするために、むしろ、明表示期間を２０％以下に短くしておく必要がある。この点が、液晶の場合と大きく異なる。
【００８８】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００８９】
（実施例１）
本実施例においては、図２に示す構成の投射型画像表示装置１を使用した。該図において符号１００１で示すのが、主電源である。オンオフボタン１００２を押すことにより主電源１００１から信号処理部８及び画像表示素子２への電力の供給が開始される。オンオフボタン１００２を再度押すことにより主電源１００１からの電力供給の停止プロセスが開始され、通常は該プロセスにより電力の供給が停止される。以下で説明する非画像領域における非暗表示（画像反転）は使用者がオンオフボタン１００２をＯＮにして表示素子に電力が供給された時からオンオフボタン１００２が再度押されるまでの間に主に行われる。なお、この表示装置１の全体構成についての説明は既にしたので、重複説明は省略する。
【００９０】
ところで、本実施例においては、信号処理部８を図３に示す構成とした。ここで、図３は、本実施例に係る該信号処理部８の詳細構成等を示すブロック図である。
【００９１】
画像信号の入力部７には、画像信号の入力端子７１と、この入力信号の水平同期信号（ＩＨＤ）の入力端子７２と、この入力信号の垂直同期信号（ＩＶＤ）の入力端子７３と、この入力信号のクロック（ＩＣＬＫ）の入力端子７４と、を設けた。
【００９２】
図中の符号７１１，７１２，７１３，７１４は、画像信号のデータバスを示し、符号７２１がこの入力信号の水平同期信号（ＩＨＤ）の信号線、符号７３１がこの入力信号の垂直同期信号（ＩＶＤ）の信号線、符号７４１がこの入力信号のクロック（ＩＣＬＫ）の信号線を示す。
【００９３】
符号８０は画像入力部であり、たとえば標準化団体ＤＤＷＧ（Digital Display Working Group）が標準化したＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格などに採用されている画像の伝送方式であるＴＭＤＳ方式の信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダや、あるいは、ＩＥＥＥ１３９４経由で伝送されたＭＰＥＧ形式の圧縮信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダなどを含んだ画像信号の受信部である。
【００９４】
符号８１がフォーマット変換部であり、画像表示部の表示画素数に合わない解像度の画像信号に対して適当な倍率変換と補間処理からなる解像度変換や画像の更新周波数の変換、ノンインターレース化処理、カラーマトリクス変換などを行う部分である。さらに、ここで非有効画像領域に対して、暗表示を行うように画像の座標領域の変換と黒枠の表示信号の付加が行われる。
【００９５】
また、符号８２は、フォーマット変換部の画像処理に必要な画像格納領域としてのメモリ部である。符号８２ａはこのメモリ部の制御線群であり、符号８２ｂはこのメモリ部とフォーマット変換部間のデータをやりとりするためのデータ線群である。符号８３は、水晶発振器である。フォーマット変換部８１は、この水晶発振器８３で作成したクロック（ＯＣＬＫ）を元に、不図示のマイコン部の制御に従い、フォーマット変換以降の同期を取るための水平同期信号（ＯＨＤ）と垂直同期信号（ＯＶＤ）を作成する。符号８１１は、水平同期信号（ＯＨＤ）の信号線であり、符号８１２は、垂直同期信号（ＯＶＤ）の信号線であり、符号８１３は水晶発振器で作成したクロック（ＯＣＬＫ）の信号線である。
【００９６】
符号８４は、フォーマット変換後の画像信号を受けて、表示部上の輝度や色特性、ガンマ特性などの画質を、不図示のマイコン部の制御に従い調整する画質調整部である。
【００９７】
この画質調整部８４には表示素子保護信号発生部８８が接続されているが、この表示素子保護信号発生部８８は、上述した非有効画像領域Ｂ_２（フォーマット変換部８１の処理によって暗表示がなされる領域Ｂ_２）に、認識されない程度の微小時間分だけ画像表示素子２の画素をオン状態とする信号を与えるものである。本実施例では、ＴＶなどで青みがかった画像が、ユーザーが画質が良いと感じる特性があることから、青のサブフィールド期間のみに下から２ビット目のビット期間だけをオンさせるようにした（図４の符号ＤＢ２参照）。このため、フォーマット変換部８１において非有効画像領域に対して付加された黒枠表示信号に対して、青の信号の下から２ビット目だけがオンするような表示素子保護信号を表示素子保護信号発生部８８で作成して、画質調整部８４において合成する。
【００９８】
符号８５が、順次走査する通常の画像信号を、パルス幅変調（ＰＷＭ）による時分割表示信号に変換するためのＰＷＭ変換部であり、符号８６が、このＰＷＭ変調後のデータの順序と表示期間を記述した時分割駆動シーケンスの記憶部であり、符号８７が、この時分割駆動シーケンスを受けて、ＰＷＭ変換部８５と画像表示部としての空間変調素子の駆動タイミングを生成するＰＷＭ駆動タイミング生成部である。符号８６１が、時分割駆動シーケンス記憶部８６からＰＷＭ駆動タイミング作成部８７への駆動シーケンスデータの伝送線であり、符号８７１が、ＰＷＭ駆動タイミング生成部８７で生成された駆動パルス等の制御線群である。また、符号８７２が、画像表示素子２への駆動パルス等の制御信号の出力端子である。また、符号８５１が、ＰＷＭ変換部８５で変換された画像データのデータバスであり、符号８５２が、画像表示素子２への画像データの出力端子である。
【００９９】
ＰＷＭ駆動タイミング生成部８７では、時分割駆動シーケンス記憶部８６のシーケンスデータに従ってＰＷＭ変換部の制御信号と表示素子の駆動パルスが生成される。すなわち、信号処理部８に入力した画像は、適当なフォーマット変換と画質調整を行われた後、ＰＷＭ変換部８５で時分割駆動信号に変換される。ＰＷＭ変換部８５と表示素子の両者は同期をとって駆動される。
【０１００】
図４に、ＰＷＭ変換部８５でＰＷＭ変調した後の表示データ列であって、非有効画像領域Ｂ_２のものを示す。この図において、横軸方向が時間を表し、符号２０１が１フィールド中のＲＧＢ各色の画面表示のスタートパルスである。符号ＦＲが赤表示のサブフィールド期間、符号ＦＧが緑表示のサブフィールド期間であり、符号ＦＢが青表示のサブフィールド期間である。
【０１０１】
また、符号ＤＲ１〜ＤＲ６、ＤＧ１〜ＤＧ６、及びＤＢ１〜ＤＢ６は、図１０において説明した通り、ＲＧＢのＰＷＭ変調した表示データであって、いずれのデータも、ビットが進むたびに倍ずつパルスの長さが増加するようになっている。
【０１０２】
ところで、本実施例では、青表示のサブフィールド期間ＦＢにおける２ビット目の信号ＤＢ２のみをオン表示として、それ以外の信号（すなわち、ＤＢ２以外の信号ＤＲ１〜ＤＲ６、ＤＧ１〜ＤＧ６、及びＤＢ１〜ＤＢ６）を全てオフ表示としている。これにより、非有効画像領域Ｂ_２は、完全な黒色を表示するのではなく、黒に６４階調のうち２階調分＝約３％のわずかの青が混色した色の表示になる。そして、これら３つのサブフィールド期間ＦＲ，ＦＧ，ＦＢの全期間の内、約１％の時間は画像表示素子がオン状態側に駆動されるため、上述のように画像表示素子２の劣化が低減され、その信頼性や製品寿命が向上され、画質の劣化が防止される。具体的には、ＭＥＭＳ型素子においては、ヒンジ記憶などのマイクロメカニカルな特性の劣化が防止される。
【０１０３】
このとき、非有効画像領域Ｂ_２における１回の明表示の実効時間は、１フィールド（画面の更新期間）をここでは６０Ｈｚとしているので、１ｓ／６０×２／６４×１／３＝１７３μｓとなる。なお帰線期間を設ける場合は１回の明表示の実効時間はこれよりも小さくなる。画面の更新期間は、フリッカを防止するために５０Ｈｚ以上であることが望ましい。また、輝度は後述するように実験的に黒浮きが気にならない２０％以下であることが望ましい。また、ここではＢのサブフィールドに対して、明表示の微小期間を設けたが、全ての色のサブフィールドに対して行ってもよい。ここでは１回の明表示の実効時間が１７３μｓであり、全ての色のサブフィールドにおいて明表示を行っても黒浮きが目立つことはない。
【０１０４】
本実施例では、色順次切り替え方式の投射型の画像表示装置において、ＲＧＢのうち１色のサブフィールド中の短いパルス幅のビットをオン状態とする例を示したが、本発明は色順次切り替え方式に限らず、時分割駆動方式により表示を行うすべての表示装置に適用可能である。
【０１０５】
（実施例２）
本実施例においては、図２に示す構成の投射型画像表示装置１を使用した。なお、この表示装置１の全体構成についての説明は既にしたので、重複説明は省略する。
【０１０６】
一方、本実施例においては、信号処理部８を図５に示す構成とした。ここで、図５は、本実施例に係る該信号処理部８の詳細構成等を示すブロック図である。
【０１０７】
この信号処理部では、図３の構成とは異なり、表示素子保護信号発生部が画質調整部８４に接続されておらず、符号８９で示すように、フォーマット変換部８１とＰＷＭ変換部８５との間に接続されている。その他の構成は同一であるため、同一符号を付して重複説明を省略し、相違部分についてのみ説明する。
【０１０８】
表示素子保護信号発生部８９は、実施例１のものと同様、表示画面と異なるアスペクト比を有する画像の表示を行う場合に、非有効画像領域に対して黒の表示を行う際に、認識されない程度の微小時間分だけ画像表示素子の画素をオン状態とする信号を与えるものである。本実施例では、この表示素子保護信号発生部８９に３本の信号線８１１，８１２，８１３を接続し、信号線８１１からは水平同期信号（ＯＨＤ）を入力し、信号線８１２からは垂直同期信号（ＯＶＤ）を入力し、信号線８１３からは水晶発振器で作成したクロック（ＯＣＬＫ）を入力するようにしている。そして、フォーマット変換部８１以降の画像の出力フィールド数をカウントしておき、４フィールドに１フィールドの期間のみにおいて、ＬＳＢ（最下位ビット）期間だけ、非有効画像領域Ｂ_２をオン表示（２値の表示状態の反転）させる表示素子保護信号を作成する。この表示素子保護信号を、データ線８９１により、ＰＷＭ変換部８５に伝えて、ＰＷＭ変換部８５において画像信号と合成してＰＷＭ変換を行い、もしくは画像信号のＰＷＭ変換データとこの表示素子保護信号のＰＷＭ変換データを合成して、表示部の表示データを作成する。
【０１０９】
図６に、ＰＷＭ変換部８５でＰＷＭ変調した後の表示データ列であって、非有効画像領域Ｂ_２のものを示す。この図において、横軸方向が時間を表し、符号２０１が１フィールド中のＲＧＢ各色の画面表示のスタートパルスである。また、図中の符号Ｆ_４ｎは４ｎフィールド目の期間を示し、符号Ｆ_４ｎ＋１は（４ｎ＋１）フィールド目の期間を示し、符号Ｆ_４ｎ＋２は（４ｎ＋２）フィールド目の期間を示し、符号Ｆ_４ｎ＋３は（４ｎ＋３）フィールド目の期間を示している。
【０１１０】
また、符号Ｄａ１〜Ｄａ６、Ｄｂ１〜Ｄｂ６、Ｄｃ１〜Ｄｃ６、及びＤｄ１〜Ｄｄ６は、ＲＧＢのＰＷＭ変調した表示データであって、いずれのデータも、ビットが進むたびに倍ずつパルスの長さが増加するようになっている。
【０１１１】
そして、本実施例では、４フィールドのうち１フィールドの割合で、正確には、４ｎ＋２フィールド目の期間Ｆ_４ｎ＋２において１ビット目の表示素子保護信号（符号Ｄｃ１参照）をオン表示として、それ以外の信号（すなわち、（４ｎ＋２）フィールド期間の他のビットと他のフィールドのすべてのビット）はオフ表示にしている。これにより、非有効画像領域Ｂ_２は、完全な黒色を表示するのではなく、４フィールドに１回、黒に６４階調のうち１階調分＝約１．５％のわずかの輝度を有した表示になる。そして、連続した４フィールドの期間の内、約０．４％の時間は２値表示状態のうちオン状態側に駆動されるため、上述のように画像表示素子２の劣化が低減され、その信頼性や製品寿命が向上され、画質の劣化が防止される。具体的には、ＭＥＭＳ型素子においては、ヒンジ記憶などのマイクロメカニカルな特性の劣化が防止される。
【０１１２】
このとき、非有効画像領域Ｂ_２での一回の明表示の実効時間は、１フィールド（画面の更新期間）を６０Ｈｚとすると１ｓ／６０×１／６４×１＝２９１μｓとなる。
【０１１３】
ここで、上述のように複数フィールドのうちの１フィールドのみに輝度変化を与えると、画面の更新周波数が低い場合は画面の輝度変化が観察者に認識されてしまうフリッカ現象になるが、最近は色順次切り替え方式特有の問題である色割れ現象（カラーブレイクダウン現象）を抑える対策などのため画面の更新周波数を１２０〜４８０Ｈｚなどのように高くしているケースも多いため、表示素子保護信号を与える周期をフリッカの目立ちにくい５０Ｈｚ以上とすることに留意すれば、ユーザーに認識されずに空間変調素子の保護を有効に行うことができる。また、５０Ｈｚ以下であっても、輝度変化レベルを小さく設定したり、ホワイトノイズと合成するなどの工夫を行うことにより、やはりユーザーに認識されにくい空間変調素子の保護が実現できる。
【０１１４】
本発明は、画像表示素子において、２値の表示状態のうち片方の表示状態が長時間続く場合に、微小時間だけ表示状態を反転させることを特徴とするため、アスペクト比の異なる画像における非有効画像領域に限らず、たとえば多画面表示可能なディスプレイにおける表示していない画面領域や、多画面の表示領域以外の余白領域などのマスク領域にも適応可能である。
【０１１５】
また、パソコンのウインドウ画面、デスクトップ画面など常時表示される状態の中での文字やアイコン、長時間の静止画表示など、２値表示可能な画像表示素子の画素の表示状態がオフ状態かオン状態の一方のみが長時間続く場合には、表示装置に設けた画像の属性検出部により、こうした状態を検出して実施例１や実施例２に示した動作を該当する画素に対して適用することにより、より信頼性の高い画像表示装置が実現できる。
【０１１６】
なお、本実施例では、図２に示す構成の投射型画像表示装置１を使用しているが、もちろんこれに限られるものではない。時分割駆動シーケンスにより駆動される表示装置であれば、ＲＧＢ独立に空間変調素子をもちいる３板式投射型画像表示装置など何でもよい。
【０１１７】
（実施例３）
実施例１及び２においては、表示画面と異なるアスペクト比を有する画像信号を表示する表示装置に対して本発明を適用した例を示したが、第３の実施例においては、多画面表示可能な画像表示装置に対して本発明を適用した例を示す。
【０１１８】
図１１に、本実施例における画像表示装置の表示例を示す。
【０１１９】
図中の符号Ｂ３は、本実施例の画像表示装置の表示画面を示すが、本実施例では、横２０４８画素×縦１５３６画素とした。この画像表示装置では、画面Ｂ３上にいくつかの子画面領域Ｂ４、Ｂ５を任意に設定して、画像表示装置に入力する複数の信号源の画像を同時に表示可能になっている。
【０１２０】
符号Ｂ４は、第一の子画面表示領域であり、この画像表示装置に接続されたパーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）の画像を表示している。ＰＣの画像はＸＧＡ（横１０２４画素、縦７６８画素）の解像度である。また、符号Ｂ５は、第二の子画面表示領域であり、この画像表示装置に接続されたデジタルテレビチューナーからのＨＤＴＶの画像（横１９２０画素、縦１０８０画素）を子画面領域にあわせての横７２０画素、縦４８０画素に解像度変換して表示している。
【０１２１】
さらに、符号Ｂ６は、画像表示の行われていない非有効画像領域である。本実施例の画像表示装置では、表示装置本体のスイッチや、リモコンのボタンなどのユーザー設定手段を用いて、この非有効画像領域の表示データの階調レベルを、赤、緑、青の各色毎にユーザーが任意に設定可能になっている。たとえば、一般的な黒表示ではなく、中間調を用いた表示や、青や黄色などの着色表示を行うことができる。
【０１２２】
図１２は、本実施例における信号処理部の詳細構成等を示すブロック図である。本実施例においても、表示装置の全体構成としては、たとえば図２に示した構成の投射型画像表示装置１と同等のものが例示される。ただし、符号７に相当する画像信号の入力部は、本実施例では２つ存在し、図１２ではそれぞれ入力端子符号７１Ｐと符号７１Ｖに相当する。
【０１２３】
図１２において、符号７１Ｐおよび７１Ｖは、ＰＣ入力系の画像信号の入力端子とＶｉｄｅｏ入力系の画像信号の入力端子である。
【０１２４】
また、図中の符号７１１Ｐ，７１２Ｐ，７１３Ｐ，７１４Ｐは、ＰＣ入力系の画像信号のデータバスであり、７１１Ｖ，７１２Ｖ，７１３Ｖ，７１４ＶはＶｉｄｅｏ入力系の画像信号のデータバスを示している。
【０１２５】
符号８０Ｐは、ＰＣ入力系の画像入力部であり、たとえば標準化団体ＤＤＷＧ（Digital Display Working Group）が標準化したＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格などに採用されている画像の伝送方式であるＴＭＤＳ方式の信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダなどを含んだ画像信号の受信部である。
【０１２６】
また、符号８０Ｖは、Ｖｉｄｅｏ入力系の画像入力部であり、たとえばＩＥＥＥ１３９４経由で伝送されたＭＰＥＧ形式の圧縮信号を受信して、ＲＧＢ各８ビット計２４ビットのデータにデコードするデコーダなどを含んだ画像信号の受信部である。
【０１２７】
符号８１Ｐ，８１Ｖがフォーマット変換部であり、画像表示部の子画面表示画素数に合わない解像度の画像信号に対して適当な倍率変換と補間処理からなる解像度変換や画像の更新周波数の変換、ノンインターレース化処理、カラーマトリクス変換などを行う部分である。
【０１２８】
また、符号８２Ｐおよび８２Ｖは、それぞれフォーマット変換部８１Ｐ，８１Ｖの画像処理に必要な画像格納領域としてのメモリ部である。符号８２ａＰ，８２ａＶはそれぞれこれらのメモリ部の制御線群であり、符号８２ｂＰ，８２ｂＶは各メモリ部とフォーマット変換部間のデータをやりとりするためのデータ線群である。
【０１２９】
符号８４Ｐ，８４Ｖは、フォーマット変換後の各画像信号を受けて、表示部上の輝度や色特性、ガンマ特性などの画質を、不図示のマイコン部の制御に従い調整するＰＣ入力系およびＶｉｄｅｏ入力系の画質調整部である。
【０１３０】
一方、符号９０が、表示装置本体のスイッチや、リモコンのボタンなどのユーザー操作部である。符号９０１が操作信号を伝送するデータ線であり、符号９１が、この操作信号に従い、非有効画像領域に対して、描画データ値を発生する非有効画像領域データ発生部である。符号９２が、表示素子での二値の表示のいずれか一方の状態が長時間継続することを防止するために、ユーザーの設定値に対して変換した値を出力する、表示素子保護用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。符号９２の表示素子保護用ＬＵＴは、非有効画像領域データ発生部９１内に存在する。符号９０２が、ＬＵＴで変換後の非有効画像領域データを伝送するデータバスである。
【０１３１】
符号９３が、画像合成部であり、ＰＣ入力系画質調整部８４Ｐおよび、Ｖｉｄｅｏ入力系画質調整部８４Ｖからの、各子画面領域の画像データと、非有効画像領域データを１画面の画像に合成する画像合成部である。また、符号９０４が合成語の画像データのデータバスである。
【０１３２】
符号８５が、順次走査する通常の画像信号を、パルス幅変調（ＰＷＭ）による時分割表示信号に変換するためのＰＷＭ変換部であり、符号８６が、このＰＷＭ変調後のデータの順序と表示期間を記述した時分割駆動シーケンスの記憶部であり、符号８７が、この時分割駆動シーケンスを受けて、ＰＷＭ変換部８５と画像表示部としての空間変調素子の駆動タイミングを生成するＰＷＭ駆動タイミング生成部である。符号８６１が、時分割駆動シーケンス記憶部８６からＰＷＭ駆動タイミング作成部８７への駆動シーケンスデータの伝送線であり、符号８７１が、ＰＷＭ駆動タイミング生成部８７で生成された駆動パルス等の制御線群である。また、符号８７２が、画像表示素子２への駆動パルス等の制御信号の出力端子である。また、符号８５１が、ＰＷＭ変換部８５で変換された画像データのデータバスであり、符号８５２が、画像表示素子２への画像データの出力端子である。
【０１３３】
ここで、各入力信号の水平同期信号（ＩＨＤ）、垂直同期信号（ＩＶＤ）、クロック（ＩＣＬＫ）の入力端子および各信号線および水晶発振器、フォーマット変換以降の同期を取るための水平同期信号（ＯＨＤ）、垂直同期信号（ＯＶＤ）、水晶発振器で作成したクロック（ＯＣＬＫ）の各信号線は実施例１，２に同様存在するが、説明の簡単化のため割愛し、不図示とする。
【０１３４】
図１３(a) 及び(b) に、符号９２の表示素子保護用ＬＵＴで用いるルックアップテーブル表の例を示す。同図(a) は、３原色のデータのうち、Ｒ（赤）、およびＧ（緑）の色データに対して適用するルックアップテーブルであり、同図(b)は、Ｂ（青）の色データに対して適用するルックアップテーブルである。ここでは、入出力データ値とも各色０〜６３の６４階調の場合を例示している。
【０１３５】
同図(a) において、ＲおよびＧの入力値が１以上６０以下の場合は、出力値＝入力値である一方、出力値は１より小さい、あるいは６０より大きい値にはならないように制限される。同図(b) において、Ｂの入力値が３以上６２以下の場合は、出力値＝入力値である一方、出力値は３より小さい、あるいは６２より大きい値にはならないように制限される。
【０１３６】
この結果、各子画面領域以外の非有効画像領域部Ｂ６の表示値をユーザーが任意の色や階調値に設定しようとした場合、以下のように内部で表示素子の保護のためのデータ変換が働くことになる。
【０１３７】
赤，緑，青の各色の階調を０〜６３の６４階調であらわしたとき、ユーザーがユーザー操作部で真っ黒での表示を指定した場合、まず入力値データとして（赤０、緑０、青０）が表示素子保護用ＬＵＴに入力する。表示素子保護用ＬＵＴからの出力値は、（赤１、緑１、青３）となる。この場合、非有効画像領域の表示素子の表示状態は、赤と緑の表示期間はオン状態約１．６％、オフ状態９８．４％、また青の期間はオン状態約４．７％、オフ状態９５．３％となる。表示素子は１フィールド期間内で平均して２．６％はオン状態に駆動されることになり、少なくとも一方の表示状態のみが続く状態＝０％のオン状態を回避することができる。また、実験等の結果から２０％以上のオン状態となると黒の浮きが見た目にはあきらかになるが、ここでは２．６％程度に抑えることで、見た目の画質低下を抑えることができる。これにより、非有効画像領域はわずかに黒から浮いた値になるものの、どちらかというとユーザーに好まれる青みがかった黒とすることで、画質をそれほど低下せず装置自体の信頼性を確保する。
【０１３８】
ユーザーがユーザー操作部で真っ白での表示を指定した場合、まず入力値データとして（赤６３、緑６３、青６３）が表示素子保護用ＬＵＴに入力する。表示素子保護用ＬＵＴからの出力値は、（赤６０、緑６０、青６２）となる。この場合、非有効画像領域の表示素子の表示状態は、赤と緑の表示期間はオン状態約９５．３％、オフ状態４．７％、また青の期間はオン状態約９８．４％、オフ状態１．６％となる。表示素子は１フィールド期間内で平均して３．７％はオフ状態に駆動され、少なくとも一方の表示状態のみが続く状態＝０％のオフ状態を回避することができる。また、２０％以上のオフ状態となると白の輝度の低下が見た目にはあきらかになるが、ここでは３．７％程度に抑えることで、見た目の画質低下を抑えることができる。
【０１３９】
これにより、非有効画像領域はわずかに白から沈んだ値になるものの、どちらかというとユーザーに好まれる高い色温度の青みがかった白とすることで、画質をそれほど低下せず装置自体の信頼性を確保する。
【０１４０】
また、たとえばユーザーが操作部で青色での表示を指定した場合、まず入力値データとして（赤０、緑０、青６３）が表示素子保護用ＬＵＴに入力する。表示素子保護用ＬＵＴからの出力値は、（赤１、緑１、青６２）となる。この場合、非有効画像領域の表示素子の表示状態は、赤と緑の表示期間はオン状態約３．１％、オフ状態９６．９％、また青の期間はオン状態約９８．４％、オフ状態１．６％となる。この場合、図２の示したように１つの画像表示素子を時分割で各色表示に用いる色順次方式（カラーフィールドシーケンシャル方式）を行う単板式投射型表示装置の場合は、赤、緑の期間と青の期間で主に用いる表示状態が逆転するため、一方の表示状態の割合が高すぎることにならず、信頼性上問題はない。しかし、各色で１枚ずつ表示素子を用いる３板式投射型表示装置の場合には、各色単位で考える必要があるため、こうした制限をかけることにより、画質をそれほど低下せず装置自体の信頼性を確保する。
【０１４１】
このようにして、有効画像表示領域以外の非有効画像領域部の色や階調レベルをユーザーが設定可能である場合に、非有効画像領域の２値表示状態のうち表示期間の割合の少ない表示状態の表示期間が、全表示期間に占める割合が一定の範囲になるよう制限することにより表示素子の劣化を防止して、信頼性を向上させる。
【０１４２】
ここで、表示期間の割合の少ない表示状態の表示期間の割合の範囲は、０％より大きくなるように設定するのがよい。
【０１４３】
また、画質的な要素を考慮すれば、２値表示状態の表示期間の割合の少ない表示状態の実効表示時間の総和の割合の範囲は、０％より大きく、２０％以下になるように設定するのがよい。
【０１４４】
本実施例では、非有効画像領域の２値表示状態のうち表示期間の割合の少ない表示状態の実効表示時間の総和が、全表示期間に占める割合が一定の範囲になるよう制限する手段として、ルックアップテーブルを用いたが、一定値以上、または以下の入力値に対して出力値を抑制するリミッタ回路や、ユーザーの設定値に対して演算を行い出力値を決定する演算回路など、表示素子の表示状態を制限できる手段であればなんでもよい。
【０１４５】
以上述べた実施例によると、非有効画像領域では、継続的に暗表示がされるものの、微小時間は表示状態が反転されて明表示（非暗表示）がされるようになっている。これにより、画像表示素子の劣化が低減され、その信頼性や製品寿命が向上され、画質の劣化が防止される。具体的には、ＭＥＭＳ型素子においては、ヒンジ記憶などのマイクロメカニカルな特性の劣化が防止される。
【０１４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本願にかかわる発明においては、画像表示装置において用いる構成要素の劣化を好適に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像のアスペクト比と画面のアスペクト比との関係を説明するための図。
【図２】画像表示装置（単板式の投射型表示装置）の構成の一例を示す図。
【図３】信号処理部の詳細構成等を示すブロック図。
【図４】画像表示素子に入力されるパルス幅変調信号を説明するための図。
【図５】信号処理部の詳細構成等を示すブロック図。
【図６】画像表示素子に入力されるパルス幅変調信号を説明するための図。
【図７】種々の画像のアスペクト比を説明するための図。
【図８】カラーフィルターの形状等を説明するための図。
【図９】信号処理部の詳細構成等を示すブロック図。
【図１０】画像表示素子に入力されるパルス幅変調信号を説明するための図。
【図１１】多画面表示装置における画像領域を説明するための図。
【図１２】信号処理部の詳細構成等を示すブロック図。
【図１３】 (a) は、画像表示素子保護用のルックアップテーブルを示す図、(b) は、画像表示素子保護用のルックアップテーブルを示す図。
【図１４】ＭＥＭＳ型素子の概略構造を示す斜視図。
【図１５】ＭＥＭＳ型素子の動作を説明するための斜視図。
【図１６】ＭＥＭＳ型素子の外形を示す図。
【図１７】ＭＥＭＳ型素子の作用等を説明するための図。
【図１８】液晶への印加電圧の波形を示す図。
【図１９】液晶の印加電圧−透過率特性曲線の一例を示す図。
【図２０】液晶の印加電圧−透過率特性曲線の他の例を示す図。
【図２１】液晶の印加電圧−透過率特性曲線のさらに他の例を示す図。
【図２２】液晶への印加電圧の波形を示す図。
【符号の説明】
１画像表示装置
２画像表示素子
８信号処理部（画像信号発生部）
Ｂ_１画像表示がされる部分
Ｂ_２画像表示がされない部分

Claims

画像信号を発生する画像信号発生部と、該画像信号発生部から画像信号が入力されることに基づき画面に画像表示を行う画像表示素子と、を備えた画像表示装置において、
前記画像信号発生部は、前記画面が、画像表示がされる部分と画像表示がされない暗表示部分とに分かれる場合、前記暗表示部分において、前記画像表示がされる部分に画像表示を行っている間に非暗表示を４ｍｓ以下の微小時間、複数回繰り返し行う信号を発生し、
前記非暗表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合は、０％より大きく２０％以下であることを特徴とする画像表示装置。
前記非暗表示は周期的に行う請求項１に記載の画像表示装置。
前記非暗表示は、いくつかのフィールド期間が経過する毎に行う請求項１又は２に記載の画像表示装置。
前記画像表示素子に対して各色の光を順次照射すると共に、前記画像表示素子による画像表示を前記光の照射に同期させて切り替えることにより画像表示し、かつ、前記非暗表示は、特定の色表示期間において行う請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記非暗表示は、前記画像表示素子の画面の更新周波数よりも低い周波数で周期的に行う請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置。
前記非暗表示は、５０Ｈｚ以上の周波数で周期的に行う請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示装置。
前記画像信号発生部から前記画像表示素子に送信される画像信号はパルス幅変調信号であり、
前記画像表示素子は、前記パルス幅変調信号にて駆動されることにより階調画像を表示する請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
画像信号発生部から画像表示素子に画像信号を入力することにより、画面に画像表示を行う画像表示装置の駆動方法において、
前記画面が、画像表示される部分と画像が表示されない暗表示部分とに分かれる場合、前記暗表示部分では、前記画像表示がされる部分に画像表示を行っている間に４ｍｓ以下の微小時間、非暗表示が複数回繰り返され、
前記非暗表示をする実効時間の総和が全表示期間に占める割合は、０％より大きく２０％以下であることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。