JP2014077996A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横方向電界の影響によるクロストークを低減させることができる映像表示装置を提供する。
【解決手段】信号変換部は、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成する。サブフレームデータ作成部は、駆動階調が１のとき中央付近のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、前方に追加配置され、駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、後方に追加配置される駆動階調テーブルＡと、駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、後方に追加配置され、駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、前方に追加配置される駆動階調テーブルBを交互に用いることでサブフレームデータを作成する。
【選択図】図７

Description

本発明は映像表示装置に係り、特にデジタル化した映像信号を入力信号として１フレームを複数のサブフレームに分割して画像表示する映像表示装置に関する。

近年、視差を有する２以上の映像をスクリーン等に提示し、観察者に対してあたかも対象が立体的に存在するように知覚させる立体映像表示装置が脚光を浴びている。従来、立体映像を投影する場合には２台の液晶プロジェクタ等を用いる手法が一般的であった。近年では、１台の液晶プロジェクタ等で立体映像を投影することが盛んになりつつある。その際には通常、観察者は液晶シャッタめがねを装着し、液晶シャッタの切換により左目には左目用の映像の光が、右目には右目用の映像の光が入射されることで、立体映像を観察することができる。
特許文献１には、液晶シャッタめがねの切換タイミングを制御することにより、フレーム周波数を高めたときに発生するクロストークを抑制することができる立体映像表示装置が開示されている。
特許文献２には、最後のサブフレームから先頭のサブフレームまで順番に増えていく駆動階調テーブルにより、立体投射時のクロストークを抑制することができる立体映像表示装置が開示されている。

特開２００９−３１５２３号公報 特開２０１２−１０３３５７号公報

特許文献２にて開示されている、最後のサブフレームから先頭のサブフレームまで順番に増えていく駆動階調テーブルにより、立体投射時のクロストークを抑制することができる。しかしながら、このような駆動階調テーブルの場合、画素間に発生する横方向電界の影響による画質劣化が大きくなる場合があり、更なる改善が望まれていた。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画素間に発生する横方向電界の影響も考慮してクロストークを低減させることができる映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の課題を解決するため、入力された映像信号に基づいて、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成する信号変換部（２１，２３，２４，２５）と、駆動階調が１のとき中央付近のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が増加する毎に駆動状態となるサブフレーム数が増加し、増加後の駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの前方に追加配置され、増加後の駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの後方に追加配置される駆動階調テーブルＡ（２７）と、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が１のとき中央付近のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が増加する毎に駆動状態となるサブフレーム数が増加し、増加後の駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの後方に追加配置され、増加後の駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの前方に追加配置される駆動階調テーブルB（２７）を保持し、前記駆動階調テーブルＡと前記駆動階調テーブルＢを交互に用いることでサブフレームデータを作成するサブフレームデータ作成部（２６）と、液晶表示素子（６）と、前記サブフレームデータ作成部で作成したサブフレームデータに基づいて前記液晶表示素子を駆動する駆動部（１０２）と、を備えることを特徴とする映像表示装置（１００）を提供する。

本発明によれば、画素間に発生する横方向電界の影響も考慮してクロストークを低減させることができる映像表示装置を提供することができる。

液晶表示装置１００を用いた立体映像表示装置による立体表示を説明するための図である。 反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置を示す概略構成図である。 デジタル駆動の反射型液晶表示素子における各画素の駆動回路構成を示す図である。 反射型液晶表示素子の入力電圧と出力光の強度との関係を示す図である。 ３Ｄ映像信号に関する信号処理を説明するための図である。 デコードされた３Ｄ映像信号と液晶シャッタめがねの動作の関係を示す図である。 駆動回路（駆動装置）を示すブロック図である。 階調表現を説明するための図である。 誤差拡散図を示す図である。 誤差拡散フローを示す図である。 フレームレートコントロールフローを示す図である。 フレームレートコントロールテーブルを示す図である。 駆動パターンを示す図である。 駆動階調テーブルを示す図である。 ３Ｄ映像信号と駆動階調テーブルとの関係を説明するための図である。 反射型液晶表示素子の極性反転駆動を示す図である。 反射型液晶素子における横方向電界の発生メカニズムを説明する図である。 横方向電界の影響による画質劣化度合いを測定した図である。 比較のための駆動階調テーブルを示す図である。 ３Ｄ（立体）表示をしたときにスクリーン上に投影される像を示す図である。 図２０に示す領域１、領域２、領域３、領域３’のそれぞれについて、画面の階調の時間変化を示す図である。 液晶シャッタめがね１０３を装着した際の図２０の画像の見え方を示す図である。 領域２と領域３における液晶表示素子の応答特性を比較した図である。 Ｆ２フィールドが階調Ｌ、Ｆ１フィールドが階調Ｈの場合において、比較例の駆動階調テーブルである場合と本実施形態の駆動階調テーブルである場合との駆動状態を模式的に比較した図である。 信号処理を示す図である。 フレームレートコントロールにより、横方向電界が均等に分散されることを説明する図である。 第２実施形態に係る駆動階調テーブルを示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る映像表示装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。以下では表示パネルとしてアクティブマトリクス型の反射型液晶表示素子６を備えた液晶表示装置１００を用いた立体映像表示装置を例にして説明する。

図１において、立体映像信号源１０４から３Ｄ映像信号が液晶表示装置１００に送られる。液晶表示装置１００では、３Ｄ映像信号を所定の回路により時間順次の左目用信号と右目用信号に変換し交互にスクリーン上に投影する。液晶表示装置１００に内蔵または接続されている液晶シャッタ駆動信号送信機１０３からの駆動信号によりシャッタ動作を行う液晶シャッタめがね１０５を観察者は装着してスクリーン１３に投影された立体映像を観察する。

図２に示すように、液晶表示装置１００は、概略、反射型液晶表示素子６、偏光ビームスプリッタ５（以下、ＰＢＳという）、投射レンズ１１を含んで構成される。反射型液晶表示素子６は、対向電極（透明電極ともいう）１０と、画素電極８との間に液晶９が封止された構造を有する。

照明光学系１から射出したＳ偏光３とＰ偏光４を含む光２はＰＢＳ５に入射する。ＰＢＳ５にて偏光分離される。Ｓ偏光３はＰＢＳ５の偏光分離面で反射され、反射型液晶表示素子６側に進行する。Ｐ偏光はＰＢＳの偏光分離面を透過する。反射型液晶表示素子６の液晶９は、画素回路７によって画素電極８と対向電極１０の間に印加される電圧に応じて入射したＳ偏光を変調する。対向電極１０に入射したＳ偏光は、画素電極８で反射して対向電極１０から射出するまでの過程で変調を受け、Ｐ偏光とＳ偏光からなる光として対向電極１０から射出される。対向電極１０から射出された光は変調された光であるＰ偏光成分のみがＰＢＳ５を通過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ５で反射される。ＰＢＳ５を通過したＰ偏光は投射レンズ１１によって射出され、射出光１２はスクリーン１３上に投射されて画像が表示される。なお、後述する出力光の強度とは、スクリーン１３上で測定した出力光の照度をいう。

図３に示すように、反射型液晶表示素子６の個々の画素は画素電極８と対向電極１０の間に液晶９がはさまれた構造になっている。破線で示した画素回路７は、メインサンプルホールド部１６、電圧選択回路１７、サブサンプルホールド部１８、転送用スイッチ部１９とからなる。メインサンプルホールド部１６及びサブサンプルホールド部１８はＳＲＡＭ構造のフリップフロップよりなる。サブサンプルホールド部１８は列データ線Ｄと行選択線Ｗとに接続されている。サブサンプルホールド部１８の出力は転送用スイッチのソース側に接続されている。転送用スイッチ１９のドレイン側はメインサンプルホールド部１６に接続され、転送用スイッチ１９のゲート側には転送用信号線Ｔが接続されている。メインサンプルホールド部１６の出力は電圧選択回路１７へと接続されている。電圧選択回路１７はブランキング電圧線Ｖ０、駆動電圧線Ｖ１に接続されている。電圧選択回路１７は画素電極８へと接続され、画素電極８に所定の電圧を与える。対向電極１０の電圧の値は共通電圧Ｖｃｏｍと呼ばれている。

図４は反射型液晶表示素子の入力電圧と出力光の強度との関係を示す図である。横軸は入力電圧であり、画素電極８と対向電極１０との間の電位差、すなわち液晶９の駆動電圧を示す。縦軸は、液晶９から射出される出力光の強度を示す。液晶９から射出される出力光の強度が大きくなり始める電圧が閾値電圧Ｖｔｈである。電圧が０（たとえば、画素電極８と対向電極がともにＧＮＤ）のときは、出力光の強度が少なく、黒状態（ブランキング電圧）であり、出力光が飽和し始める電圧が飽和電圧Ｖｗ（白レベルである。）である。

次に３Ｄ映像信号に関する信号処理について説明する。図５において、立体映像信号源１０４から送出される３Ｄ映像信号は信号処理部としての信号処理回路１０１へ入力される。図５では例として、３Ｄ映像信号が６０Ｈｚのサイドバイサイド方式の場合を示している。信号処理回路１０１では、入力された信号は左目用信号と右目用信号に分離され、それぞれ表示画面サイズと等しくなるよう左右に伸長される。伸長された左目用信号、右目用信号は時間的に交互に並べ替えられ、表示速度が２倍に変換される。このようにデコードされた映像信号は駆動回路１０２に入力する。駆動回路１０２はデコードされた映像信号に基づいて反射型液晶表示素子６を駆動する。デコードされた映像信号と同期する同期信号は信号処理回路１０１から液晶シャッタ駆動信号送信機１０３に送られる。

液晶シャッタ駆動信号送信機１０３は同期信号に基づいて液晶シャッタの駆動タイミングを決定し、液晶シャッタ駆動信号を液晶シャッタめがね１０５に出力する。図６に示すように、液晶シャッタめがね１０３は、デコードされた３Ｄ映像信号が左右の対応する目だけに見えるように動作する。
液晶シャッタめがね１０５の液晶シャッタは液晶シャッタ駆動信号に基づいて駆動される。図５では３Ｄ映像信号が６０Ｈｚサイドバイサイド方式で入力される様子を示したが、この方式に限定されず他の周波数（例えば５０Ｈｚや２４Ｈｚなど）や他の立体映像フォーマット（例えばフレームパッキングやトップアンドボトム、ラインバイラインなど）でもよい。また信号処理回路１０１は３Ｄ映像信号を２倍の周波数の信号に変換するが、周波数の変換は２倍に限定されず、これ以上でもよい。画面解像度も、画素数１９２０×１０８０以外であってもよい。

次に駆動回路（駆動装置）について説明する。図７において、Ｎビットの映像信号データは、ルックアップテーブル部２１にて、Ｎより大きい（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットのデータに変換される。ここで、Ｍはサブフレーム数を２進数で表したときのビット数、Ｄは誤差拡散処理部２３により補間されるビット数、Ｆはフレームレートコントロール部２４により補間されるビット数を表している。なおＮ、Ｍ、Ｆ、Ｄは整数である。

図８は入力された映像信号データのビット数を８ビットとした場合における各プロセス部における階調表現の例を示している。図８の例では、入力された映像信号データのビット数は８ビット（Ｎ＝８）、誤差拡散処理部２３にて補間されるビット数は４ビット（Ｄ＝４）、フレームレートコントロール部２４にて補間されるビット数は２ビット（Ｆ＝２）としている。サブフレーム数を２進数で表した場合のビット数は４ビット（Ｍ＝４）、駆動階調は１２個（黒を含まない）としている。

ここでルックアップテーブル部２１の動作を説明する。一般的に映像信号はガンマ補正がかけられている。画像表示装置側ではガンマ補正がかけられた映像信号に対し逆ガンマ補正処理を施してリニアな階調に戻すことが必要である。逆ガンマ補正とは入力Ｘに対して出力がＸの２．２乗となるような補正である。この場合、出力特性は「ガンマ２．２」であると以下表現する。ルックアップテーブル部２１は反射型液晶表示素子６の入出力特性を変換してガンマ２．２の出力特性を有する液晶表示装置を実現する機能を担っている。ルックアップテーブルは、１０ビットの出力が、任意の出力特性（例えばガンマ２．２）となるようにあらかじめ調整されている。例えば、第１の実施形態では図７に示す１２個の駆動階調（黒を含まない）のそれぞれの駆動による画像を図１に示す液晶表示装置で投影し、スクリーン１３上の照度を照度計等でそれぞれ測定しておく。それぞれの駆動階調間の照度を６ビット（Ｍ＋Ｆ＝６）（６４階調）で直線補間することによって、０〜７６８の階調毎の照度データが予測される。それらの照度データから任意の出力特性（例えばガンマ２．２）となるような２５６個のデータを選び、あらかじめルックアップテーブルとして保持されているものとする。

ルックアップテーブル部２１は、２５６ｘ１０ビット（すなわち、「２の８乗」階調ｘ（４＋２＋４）ビット）のルックアップテーブルを有している。ここで、「２の８乗」階調ｘ（４＋２＋４）ビットとは、「２のＮ乗」階調ｘ（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットに対してＮ＝８、Ｍ＝４、Ｆ＝２、Ｄ＝４の値を代入したものに相当する。ルックアップテーブル部２１は、入力された８ビットの画像データを、１０ビットのデータに変換して出力する。

図７に戻り、ルックアップテーブル部２１にて（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットに変換された映像信号データは、誤差拡散部２３により下位Ｄビットの情報を周辺画素に拡散することによって、（Ｍ＋Ｆ）ビットのデータに変換される。図８の例では、変換された１０ビットのデータは、誤差拡散部２３にて、下位４ビットの情報を周辺画素に拡散し上位６ビットのデータに量子化して出力される。

誤差拡散法とは、表示すべき映像信号と実表示値との誤差（表示誤差）を周辺の画素に拡散することで階調不足を補う方法である。図９に示すように、本実施形態においては、表示すべき映像信号の下位４ビットを表示誤差とし、右隣の画素に表示誤差の７／１６を、左下の画素に表示誤差の３／１６を、直下の画素に表示誤差の５／１６を、右下の画素に表示誤差の１／１６を加える。

誤差拡散部２３の動作を図１０の誤差拡散フローを用いて詳しく説明する。ある座標の映像信号は上述のように誤差を拡散するとともに、以前の映像が拡散した誤差が加算される。入力された１０ビットのデータは、まず、以前の映像が拡散した誤差が誤差バッファにより加算される。入力映像信号データは誤差バッファの値が加算された後、上位の６ビットと下位の４ビットに分割される。

分割された下位の４ビットの値を以下に示す。右側の値は表示誤差である。
下位４ビット 表示誤差
００００ ０
０００１ ＋１
００１０ ＋２
００１１ ＋３
０１００ ＋４
０１０１ ＋５
０１１０ ＋６
０１１１ ＋７
１０００ −７
１００１ −６
１０１０ −５
１０１１ −４
１１００ −３
１１０１ −２
１１１０ −１
１１１１ ０

分割された下位の４ビットの値に対応する表示誤差は、図１０に示すように誤差バッファへと加算され保持される。また、分割された下位の４ビットの値に対してスレッショルド比較を行ない、値が１０００より大きい場合（上記の左部の値が１０００である行以降の行）、上位６ビットの値に１が加算される。そして、上位の６ビットのデータが誤差拡散部から出力される。

図７に戻り、誤差拡散部２３にて（Ｍ＋Ｆ）ビットに変換された映像信号データは、フレームレートコントロール部２４に入力される。フレームレートコントロール部２４はフレームレートコントロールテーブルを備えている。フレームレートコントロール部２４では、下位Ｆビットの値と、画素の位置情報及びフレームのカウント情報から、フレームレートコントロールテーブル内の位置を特定し、その値（１または０の値、以下０／１と記載する。）が上位Ｍビットに加えられ、Ｍビットのデータに変換される。ここで、フレームレートコントロール方式とは、表示素子の１画素の表示に対してｍ（ｍ：ｍ≧２、自然数）フレームを１周期として、その周期のｎ（ｎ：ｎ＞０、ｍ＞ｎ、自然数）フレームではオン表示を行ない、残りの（ｍ−ｎ）フレームではオフ表示を行うことにより疑似的に階調を表示させる方式である。

図８の例では、誤差拡散部２３により出力された６ビットのデータは、フレームレートコントロール部２４に入力される。フレームレートコントロール部２４は、下位２ビットの情報と、表示エリアでの位置情報およびフレームカウンタ情報より、フレームレートコントロールテーブルから０／１の値を導き、入力された６ビットから分離された上位４ビットの値に加算する。

フレームレートコントロール部２４の動作を図１１と図１２を使って具体的に説明する。図１１において、入力された６ビットのデータは、上位の４ビットと下位の２ビットに分割される。入力された６ビットデータの下位２ビットと、画素の表示エリアでの位置情報（すなわち、座標データであるＸ座標の下位ビットおよびＹ座標の下位２ビット）と、フレームカウンタの下位２ビットとの合計８ビットの値を用いて、図１２のフレームレートコントロールテーブルで示される“０”か“１”の値を特定する。特定された“０”か“１”の値は上位４ビットのデータに加算して、４ビットデータとして出力される。

図８に戻り説明する。フレームレートコントロール部２４から出力された４ビットデータは図７で示されているリミッタ部２５にて駆動階調の最大値である１２に制限された後、サブフレームデータ作成部２６にて、反射型液晶表示素子６へ転送されるべき１２ビットのデータに変換される。１２ビットのデータへの変換は駆動階調テーブル２７を使用する。

図７において、サブフレームデータ作成部２６から出力された１２ビットのデータは、メモリ制御部２８にて、サブフレーム毎に分割されたフレームバッファ２９に格納される。フレームバッファ２９はダブルバッファの構造になっており、フレームバッファ０にデータを格納中は、フレームバッファ１のデータがデータ転送部を経由して反射型液晶表示素子６に転送されることになり、次のフレームでは、前フレーム期間中に格納されたフレームバッファ０のデータがデータ転送部３０を経由して液晶表示素子６に転送され、フレームバッファ１には入力された映像信号データのサブフレームデータ作成部２６からの出力データが格納される。

駆動制御部３１は、サブフレーム毎の処理のタイミング等を制御しており、データ転送部３０への転送指示およびゲートドライバ３４の制御を行う。データ転送部３０は、駆動制御部３１からの指示に従い、メモリ制御部２８に指示を行ない、指定したサブフレームのデータをメモリ制御部２８から受け取りソースドライバ３３へと転送する。ソースドライバ３３は、１ライン分のデータをデータ転送部３０より受け取る毎に、反射型液晶表示素子６の対応する画素回路７へ列データ線Ｄ０−Ｄｎを用いて同時に転送する。この時、ゲートドライバ３４では、駆動制御部３１からの垂直スタート信号（ＶＳＴ）／垂直シフトクロック信号（ＶＣＫ）により指定された行の行選択線Ｗｙをアクティブにし、指定された行ｙの全ての列の画素へとデータが転送される。

図１３を用いて本実施形態における駆動パターンについて説明する。図１３は、映像信号が１秒あたり１２０フレーム、サブフレーム数が１２個の場合について示している。ＷＣは液晶表示素子内の全ての画素にサブフレーム毎のデータを転送するデータ転送期間（ＷＣ期間）を表している。ＤＣは、液晶を駆動する際の駆動期間（ＤＣ期間）を表している。データを転送している期間（ＷＣ期間）に、液晶を駆動（ＤＣ期間）するため、ＷＣ期間及びＤＣ期間は６９４[μs]としている。１フレームにおいて、ＷＣ期間とＤＣ期間が１ＷＣ期間（ＤＣ期間）ずれた形で１２回連続する。時間的に先頭からＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１１、ＳＦ１２の順番でそれぞれのサブフレームに割り当てられた０または１のデータがＷＣ期間にて転送され、１ＷＣ期間（ＤＣ期間）遅れた形で、ＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１１、ＳＦ１２の順番で、ＤＣ期間全ての画素の液晶が駆動される。画素内にサンプルホールドされたデータが０の場合は、その画素はブランキング状態となり、１の場合は駆動状態となる。

次に、図１４を用いて本実施形態における駆動階調テーブルについて説明する。図１３と同様、映像信号は１秒あたり６０フレーム、サブフレーム数が１２個、データ転送期間（ＷＣ期間）および駆動期間（ＤＣ期間）を６９４[μs]としている。図１４は駆動階調に対するサブフレーム毎のＤＣ期間の状態を示している。図１４の縦の欄の階調とは、フレームレートコントロール部２４で得た４ビットのデータであってリミッタ部２５にて駆動階調の最大値である１２で制限されたものである。ＳＦ１−ＳＦ１２は１フレーム内のサブフレームの順番を表している。ＤＣ期間の欄が１の場合は駆動状態であることを示す。ＤＣ期間の欄が０の場合はブランク状態であることを示す。

図１４の駆動階調テーブルＡでは、縦の欄に示す階調が１の場合、中央にあるＳＦ６のみが駆動状態となる。階調が２の場合、ＳＦ６とＳＦ７だけが駆動状態となる。階調が３の場合、ＳＦ５とＳＦ６とＳＦ７だけが駆動状態となる。以下、階調数が増える毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である１２の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが、階調が偶数の場合は時間的に後方に増えていき、階調が奇数の場合には時間的に前方に増えていく。
図１４の駆動階調テーブルＢでは、縦の欄に示す階調が１の場合、中央にあるＳＦ７のみが駆動状態となる。階調が２の場合、ＳＦ６とＳＦ７だけが駆動状態となる。階調が３の場合、ＳＦ６とＳＦ７とＳＦ８だけが駆動状態となる。以下、階調数が増える毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である１２の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが、階調が偶数の場合は時間的に前方に増えていき、階調が奇数の場合には時間的に後方に増えていく。

図７、図８において、サブフレームデータ作成部２６は駆動階調テーブルＡと駆動階調テーブルＢを用いてサブフレームデータを作成する。
図１５は、図１４に示した２種類の駆動階調テーブルと、３Ｄ映像との関係を示す図である。３Ｄ映像のＬ１、Ｒ１、Ｌ２、Ｒ２の順番に対し、Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂの順番に駆動階調テーブルを切り替える。

本実施形態では、画素間に発生する横方向電界を低減して、クロストークの発生を抑制するという効果が得られる。以下説明する。図１６は、本実施形態における反射型液晶表示素子６の極性反転駆動を示す図である。図１７は、反射型液晶素子における横方向電界の発生メカニズムを説明する図である。図１７に示すように反射型液晶素子の画素電極８Ａ、８Ｂはシリコン基板４３の上に形成されている。

デジタル駆動の場合、隣り合った画素間で駆動状態（駆動／ブランキング）が異なることが頻繁に起こる。例えば、あるフレームにおいて隣り合った画素の階調が異なる場合を仮定する。またＤＣバランス＋で、対向電極１０がＶ０の場合を考える。すなわち、図１６においてＤＣバランス＋であるから、Ｖ０＝Ｖｃｏｍ＝０（Ｖ）、V1＝Vｗである。図１４の駆動階調テーブルＡで、隣り合う画素の階調がそれぞれ“５”（画素ＰＡ）と“６”（画素ＰＢ）であった場合、サブフレーム９のタイミングでは、隣り合った画素の駆動状態が異なる。この時、画素ＰＡはブランキング状態なので、画素電極８ＡにはＶ０の電圧がかかり、画素ＰＢは駆動状態なので、画素電極８ＢにはＶ１の電圧がかかっている。画素電極８ＡにはＶ０の電圧がかかり、画素電極８ＢにはＶ１の電圧がかかっているときの液晶層の電界４１の状態を図１７は示している。画素ＰＢの画素電極８Ｂ（電位：Ｖｗ）と対向電極１０（電位：０（Ｖ））間には電位差が生じ、液晶は所定量の回転をさせられる。このとき、画素ＰＡの画素電極８Ａ（電位：０（Ｖ））と画素ＰＢの画素電極８Ｂ（電位：Ｖｗ）間にも電位差が生じ、横方向に電界が生じてしまう。このような、横方向電界４２は、画素間の液晶の動きに意図しない混乱を発生させる。上記の現象は、画質劣化の一因であった。

横方向電解による画質劣化について説明する。図１８は、駆動階調テーブルの違いによる横方向電界による画質劣化度合いを測定した結果である。全画面が階調Ｎの場合に測定した輝度をＬ（Ｎ)、全画面が階調Ｎ＋１の場合に測定した輝度をＬ（Ｎ＋１)、全画面を階調Ｎの画素と階調Ｎ＋１の画素とで１画素ごとの格子状に配置して測定した輝度をＣ（Ｎ、Ｎ＋１)とし、以下の式によりＤ（Ｎ）を算出、縦軸をＤ（Ｎ）、横軸を階調としてプロットした。

異なる階調の画素間に横方向電界がかかると、画素間に電界の乱れが生じ液晶の動きが乱れ、画素間の輝度の変化として現れる。例えば、横方向電界による影響がない場合には、L（Ｎ）+Ｌ（Ｎ＋１）と2×Ｃ（Ｎ，Ｎ＋１）は同じ輝度となり、D（Ｎ）は１となる。しかしながら、Ｃ（Ｎ，Ｎ＋１）の画素間に輝度変化が生じた場合には、D（Ｎ）は１とはならず、輝度変化分だけ上下することになる。ＶＡ（垂直配向）の液晶の場合、画素に電圧をかけない状態で黒状態であるため、横方向電界による輝度変化は輝度低下として現れる。

図１９は、比較のために使用した駆動階調テーブルである。図１８のグラフＡは図１９（ａ）の駆動階調テーブルを用いた場合、グラフＢは、図１９（ｂ）の駆動階調テーブルを用いた場合、グラフＣは本実施形態の駆動階調テーブルを用いた場合の結果である。図１９（ａ）の駆動階調テーブルでは、階調が１の時に最初のサブフレームが駆動状態になり、諧調が大きくなるに従って駆動状態となるサブフレームが時間的に後方に伸びてゆく。図１９（ｂ）の駆動階調テーブルでは、階調が１の時に最後のサブフレームが駆動状態になり、諧調が大きくなるに従って駆動状態となるサブフレームが時間的に前方に伸びてゆく。
図１８からわかるように、グラフＡが最も横方向電界の影響が小さく、グラフＢが最も横方向電界の影響が大きい。グラフＣはグラフＡとＢのほぼ中間の値となっている。

次に、隣接するフレームの影響によるクロストークについて説明する。図２０は映像表示装置にて３Ｄ（立体）表示をしたときに液晶表示装置１００からスクリーン上の投影される像を示す図である。スクリーンには図２０のように右目の画像と左目の画像が時間的に重ねて表示される。図２１は、図２０に示す領域１、領域２、領域３、領域３‘のそれぞれについて、画面の階調の時間変化を示す図である。図２１のように、領域１では階調Hが、領域２では階調Lが連続して表示されるのに対して、階調３および階調３’では階調Hと階調Lが時間的に交互に表示される。

図２２は図２０の画像を立体映像表示装置にて立体（３Ｄ）表示をしたときに液晶シャッタめがね１０５を装着した際の見え方を示す図である。観察者には、図２２のように、領域１では階調Hに、領域２では階調Lに見える。領域３は階調Lに見えなければならない。しかし、前のフレーム（右目用フレーム）の階調がＨであることが原因で階調Lよりも高い階調に表示されてしまう場合がある。そのような場合、領域３の階調は右目の信号の階調（階調Ｈ）に近づくため、観察者には、クロストーク現象として認識される。

液晶の応答速度は、液晶の駆動電圧が高いときよりも、中間階調に対応した駆動電圧のときに遅くなるという傾向を有する。そのため、後のフレームに及ぼす影響が大きい。したがって、階調Ｌを再現しなければならないのに、前のフレーム（右目用フレーム）の階調がＨであることが原因で階調Lよりも高い階調に表示されてしまい、クロストーク現象が発生してしまう場合がある。

図２３は領域２と領域３における液晶の応答特性を比較した図である。反射型液晶表示素子６には、フレームＦ２では左目用信号（階調Ｌ）が入力されている。フレームＦ１では、領域３では右目用信号（階調Ｈ）が、領域２では右目用信号（階調Ｌ）が入力されている。液晶表示素子は、フレームＦ２では、領域２、３ともに同じ階調Lを表示すべきであるが、前のフレーム（フレームF1)の階調のレベルに影響され、表示される輝度が異なってしまう。

図２４は、Ｆ２フレームが階調Ｌ、Ｆ１フレームが階調Ｈの場合において、各駆動階調テーブルに対応する駆動状態を模式的に比較した図である。図２４のＡは図１９（ａ）の駆動階調テーブル、Ｂは図１９（ｂ）の駆動階調テーブル、Ｃは本実施形態の駆動階調テーブルに対応する。Ａでは、高い階調であって長い駆動状態の期間（Ｈ）の後のブランキング状態の期間（ＰＡ）が短い。このためＡでは、前のフレームの諧調が高い場合、次フレームの輝度が引き上げられてしまい、クロストークとなる。ＢとＣでは前のフレームに対するブランキング期間（ＰＢ、ＰＣ）が長くなるため、前のフレームの影響を受けにくく、Ａと比較してクロストークが抑制される。

以上のように、本実施形態の駆動階調テーブルによれば、前フレームの影響によるクロストークを抑制した上で横方向電界の影響によるクロストークを低減させることができる。

以下、図３、図７、図１３、図１４、図１６を参照しつつ、図２５を用いて信号処理を説明する。図２５において、時刻Ｔ０にて垂直同期信号Ｖｓｙｎｃがアクティブになり、最初に、時刻Ｔ０−Ｔ２の期間にてサブフレーム１（ＳＦ１）のデータを反射型液晶表示素子６に転送する。この期間（Ｔ０−Ｔ２）が転送期間ＷＣとなる。時刻Ｔ１にてある画素（ｘ，ｙ）にデータが転送され、サブサンプルホールド部１８に保持される。時刻Ｔ２にて転送用信号Ｔがハイとなり、すべての画素内において、サブサンプルホールド部１８に保持されているデータがメインサンプルホールド部１６に転送される。
時刻Ｔ２−Ｔ４の期間では、次のサブフレーム２（ＳＦ２）のデータが転送される。同時に、時刻Ｔ２−Ｔ４の期間はサブフレーム１（ＳＦ１）の駆動期間ＤＣとなり、期間（Ｔ２−Ｔ３）では、ＤＣバランス＋駆動が、期間（Ｔ３−Ｔ４）ではＤＣバランス−駆動が行われる。
この例では、画素（ｘ，ｙ）の図１４Aでの階調５の状態を表している。ＳＦ１〜ＳＦ３およびＳＦ１０〜ＳＦ１２がブランク状態、ＳＦ４〜ＳＦ９が駆動状態となるよう［０００１１１１１１０００］の順番でデータがソースドライバ部３３よりＤ（ｘ、ｙ）としてサブサンプルホールド部１６に転送される。サブサンプルホールド部では期間（Ｔ５−Ｔ７）に、駆動状態であるハイ状態でサンプルされホールドされる。時刻Ｔ６にてメインサンプルホールド部１６に転送され、期間（Ｔ６−Ｔ８）に駆動状態であるハイ状態でサンプルされホールドされる。このホールド状態に従い、ブランキング状態の場合は画素電極にはＶ０の電圧が、駆動状態の場合はＶ１の電圧が電圧選択回路１７により印加され、画素（ｘ，ｙ）の液晶ＬＣ（ｘ、ｙ）には図のような、期間（Ｔ６−Ｔ８）のみが駆動状態となる電圧が印加されることにより、画素（ｘ、ｙ）は図１４Aの駆動階調５を表示する。

また、第１の実施の形態では、図１３、図１４に示す通り、動画擬似輪郭の原因となるバイナリビットパルスを用いず、すべて同じ幅のステップビットパルスを用いている点も特徴である。バイナリビットパルスとは各サブフィールドに対して重みが２n （ｎ＝０、１、２、３…）で表されるいわゆる“バイナリの重み付け”を行うものである。一方、ステップビットパルスとは、１、２、４、８、１６のバイナリビットパルスがある場合、３２、３２、３２、３２、３２、３２、３２のような同じ重み付けのパルスのことをいう。すべてバイナリビットパルスにする場合と比較して、ステップビットパルスを併用することで動画擬似輪郭を相対的に軽減する効果がある。

動画擬似輪郭とは、隣り合った画素の似たような階調において、片方の画素でのバイナリビットパルスの多くが駆動状態であり、もう片方の画素でのバイナリビットパルスの多くがブランキング状態である場合、視線を動かした時や、顔のアップ等が動いたときに、意図しない輝度が眼で知覚されることをいう。本実施形態では、動画擬似輪郭の原因となるバイナリビットパルスを用いず、すべて同じ幅のステップビットパルスを用いている。そのため視線方向を動かした場合でも、輝度が著しく変化しないため、動画擬似輪郭はほとんど知覚されない。

フレームレートコントロールを用いることによる横方向電界の影響低減効果について説明する。図２６はフレームレートコントロールにより、フレーム間で横方向電界が均等に分散されることを説明する図である。

図２６は、フレームレートコントロール部への入力データ（（Ｍ＋Ｆ）ビット）の下位Ｆビットの値が“０１”である場合を例示している。フレーム毎に４個のテーブル（フレーム０〜３）が用いられる。それぞれのフレームにおいて、隣り合った画素間で駆動状態（駆動またはブランキング）が異なる場合、駆動状態が「１」（駆動状態）である画素から駆動状態が「０」（ブランキング状態）である画素の方向に横方向の電界が生じる。画素間の横方向電界の方向は図２６において矢印で表されている。４個のフレームでの横方向電界の状態を重ね合わせたのが、一番右の状態である。すなわち、４フレームの平均では、すべての画素間での横方向電界は打ち消しあっている。以上のように、フレームレートコントロールを用いることにより、４フレームの平均では横方向電界が均等に分散され、画質劣化の一因である横方向電界を低減させることが可能となった。
先に説明した図１８の横方向電界による画質劣化度合いの測定は、ここで説明したフレームレートコントロールを行った上での結果である。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、駆動階調テーブルの構成が一部異なるが、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる構成について説明する。

第２の実施形態の駆動階調テーブルを図２７に示す。第２の実施形態の駆動階調テーブルＡは、図１４に示す第１の実施形態の駆動階調テーブルＡと全く同じである。第２の実施形態の駆動階調テーブルＢは、階調が１から８までは図１４に示す第１の実施形態の駆動階調テーブルＢと同じであるが、階調が９から１２までは、階調が偶数の場合は時間的に後方に増えていき、階調が奇数の場合には時間的に前方に増えていく。

第１の実施の形態の駆動階調テーブルＡとＢでは、すべての階調において、階調が増える方向がお互いに異なっており、横方向電界を低減する目的としては最適な方法であるが、フレーム毎の駆動状態となるサブフレームの中心が前後するため、フリッカーが発生しやすくなる。本実施形態の駆動階調テーブルでは、フリッカー成分として知覚されやすい高階調部分である階調が９から１２までは、お互いの階調が増える方向が一緒になっている。このようにすることにより、高階調部分でのフリッカーを低減することが可能となる。また図１８に示すように、高階調部分では横方向電界による影響度が比較的少ないため、階調が増える方向を一緒にしても画質への影響が比較的少なくすむ。

本実施形態では、諧調が１から８までは異なる駆動階調テーブルを交互に用い、階調が９から１２までは同じ駆動階調テーブルとしたが、これに限定されるものではない。同じ駆動階調テーブルとする階調の境界を８や１０、またはそれ以外の階調としても良く、少なくとも低い階調において異なる駆動階調テーブルを交互に用い、高い階調において同じ駆動階調テーブルを用いればよい。

本実施形態の駆動階調テーブルによれば、第１の実施形態と同様に、前フレームの影響によるクロストークを抑制した上で横方向電界の影響によるクロストークを低減させることができる。更に、高階調におけるフリッカーを低減させることができる。

第１、第２の実施形態の説明では、クロストークの影響が顕著に現れる例として、３Ｄ映像信号を表示する際の効果を説明したが、２Ｄ映像信号を表示する際においても、特に画像の時間的な変化が頻繁である場合に顕著な効果を奏することは勿論である。

第１、第２の実施形態において、入力された映像信号データのビット数をＮ、表示素子の駆動可能な階調数を２進数で表したときのビット数をＭ、誤差拡散処理により誤差として拡散されるビット数をＤ、フレームレートコントロールにより擬似的な階調として表現されるビット数をＦとしたとき、Ｎ＝８、Ｍ＝４、 Ｄ＝４、Ｆ＝２である場合について説明した。しかし、Ｎ、Ｍ、Ｄ、Ｆの値は上記の値に限定されず、種々の値を用いて実施することができる。そのなかでも、Ｎ＝８〜１２、Ｍ＝４〜６、Ｄ＝４〜８、Ｆ＝２〜３であることがより好ましい。

１ 照明光学系
５ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
６ 反射型液晶表示素子
７ 画素回路
８ 画素電極
９ 液晶
１０ 対向電極（透明電極）、
１１ 投射レンズ
１６ メインサンプルホールド部
１７ 電圧選択回路
１８ サブサンプルホールド部
１９ 転送用スイッチ部
２１ ルックアップテーブル部、
２３ 誤差拡散部、２４ フレームレートコントロール部、
２５ リミッタ部、２６ サブフレームデータ作成部、
２７ 駆動階調テーブル、２８ メモリ制御部、２９ フレームバッファ、
３０ データ転送部、３１ 駆動制御部、３２ 電圧制御部、
３３ ソースドライバ、３４ ゲートドライバ
１００ 液晶表示装置、１０１ 信号処理回路（信号処理部）、
１０２ 駆動回路（駆動装置）、

Claims (6)

1. 入力された映像信号に基づいて、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成する信号変換部と、
   駆動階調が１のとき中央付近のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が増加する毎に駆動状態となるサブフレーム数が増加し、増加後の駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの前方に追加配置され、増加後の駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの後方に追加配置される駆動階調テーブルＡと、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が１のとき中央付近のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が増加する毎に駆動状態となるサブフレーム数が増加し、増加後の駆動階調が偶数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの後方に追加配置され、増加後の駆動階調が３以上の奇数のときは駆動状態となるサブフレームが、既に駆動状態となっているサブフレームの前方に追加配置される駆動階調テーブルBを保持し、前記駆動階調テーブルＡと前記駆動階調テーブルＢを交互に用いることでサブフレームデータを作成するサブフレームデータ作成部と、
   液晶表示素子と、
   前記サブフレームデータ作成部で作成したサブフレームデータに基づいて前記液晶表示素子を駆動する駆動部と、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
2. 入力される３Ｄ映像信号から左目用信号と右目用信号が時間的に交互に並べ替えられた信号に変換する信号処理部を更に有し、
   前記信号変換部は、
   前記左目用信号と右目用信号が時間的に交互に並べ替えられた信号に基づいて、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成することを特徴とする
   請求項１記載の映像表示装置。
3. 前記信号変換部は、
   Ｎ、Ｍ、Ｆ、Ｄを整数としたときに、ビット数Ｎの信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってＮより大きい（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットのデータに変換するルックアップテーブル部と、
   前記ルックアップテーブル部で処理された（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットのデータを誤差拡散処理により（Ｍ＋Ｆ）ビットのデータに変換する誤差拡散部と、
   前記誤差拡散部で処理された（Ｍ＋Ｆ）ビットのデータをフレームレートコントロールによりＭビットのデータに変換するフレームレートコントロール部と
   を有し、
   前記フレームレートコントロール部で処理されたＭビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の映像表示装置。
4. 前記サブフレームデータ作成部は、
   前記駆動階調テーブルＡと前記駆動階調テーブルＢを映像信号を構成するフレーム毎に交互に用いることを特徴とする
   請求項１または３に記載の映像表示装置。
5. 前記サブフレームデータ作成部は、
   前記左目用信号と右目用信号が時間的に交互に並べ替えられた信号に対し、時間的に連続し、それぞれ一つの画像に対応する左目用信号と右目用信号を一つの組みとし、前記一つの組毎に前記駆動階調テーブルＡと前記駆動階調テーブルＢを交互に用いる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の映像表示装置。
6. 前記サブフレームデータ作成部は、
   低階調から中間階調までは前記駆動階調テーブルＡと前記駆動階調テーブルＢを交互に用い、高階調の場合は前記駆動階調テーブルＡまたは前記駆動階調テーブルＢのいずれか一方を用いることを特徴とする
   請求項１から３のいずれかに記載の映像表示装置。

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