JP2017053950A - 液晶駆動装置、画像表示装置および液晶駆動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】液晶素子のディスクリネーションによる明るさの低下を抑制する。【解決手段】液晶駆動装置３０３は、液晶素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを駆動する。該装置は、入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させる。画素に対して前記第１の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオン期間とし、前記第２の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオフ期間とする。液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対してオン期間となり、第２の画素に対してオフ期間となるサブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とする。第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、１フレーム期間内に、それぞれ１．０ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶素子をデジタル駆動方式で駆動する液晶駆動装置に関する。

液晶素子には、ＴＮ（Twisted Nematic）素子等の透過型液晶素子や、ＶＡＮ（Vertical Alignment Nematic）素子等の反射型液晶素子がある。これらの液晶素子の駆動方式には、階調に応じて、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方式と、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方式とがある。このデジタル駆動方式には、１フレーム期間を時間軸上で複数のサブフレーム期間に分割し、サブフレームごとに画素に対する所定電圧の印加（オン）と非印加（オフ）を制御することで該画素に階調を表示させるサブフレーム駆動方式がある。

ここで、一般的なサブフレーム駆動方式について説明する。図１２には、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間（ビット長）に分割する例を示している。各サブフレーム上に記載された数値は、そのサブフレームの１フレーム期間内での時間重みを示す。ここでは例として、６４階調を表現する場合を示している。また、ここでの説明では、時間重み１＋２＋４＋８＋１６の期間をＡサブフレーム期間といい、時間重み３２のサブフレーム期間をＢサブフレーム期間という。さらに、上述した所定電圧をオンするサブフレーム期間をオン期間といい、所定電圧をオフするサブフレーム期間をオフ期間という。

図１３には、図１２に示したサブフレーム分割例に対応する全階調データを示す。縦軸は階調を、横軸は１フレーム期間を示す。また、図中の白いサブフレーム期間は画素が白表示状態となるオン期間を示し、黒いサブフレーム期間は画素が黒表示状態となるオフ期間を示す。この階調データによれば、液晶素子にて互いに隣接する２画素（以下、隣接画素という）に互いに隣接する２階調（以下、隣接階調という）、例えば３２階調と３３階調を表示させる場合は、Ａサブフレーム期間を３２階調ではオン期間、３３階調ではオフ期間とする。また、Ｂサブフレーム期間を３２階調ではオフ期間、３３階調ではオン期間とする。

このように隣接画素にてオン期間とオフ期間が時間的に重なる、つまりは同じ期間で隣接画素の一方では所定電圧が印加され、他方では印加されていない状態が発生すると、いわゆるディスクリネーションが発生してオン期間側の画素の明るさが低下する。図１４にはディスクリネーションによる明るさ低下のイメージを示している。上下方向は階調を示し、濃淡は表示の明るさを示している。ディスクリネーションが無い場合は滑らかな濃淡が表現されるが、隣接画素においてオン期間とオフ期間が重なる時間が長い隣接階調（ここでは３２階調と３３階調）ではディスクリネーションの影響により明るさが低下して暗線が現れる。

特許文献１には、１または複数の長いサブフレーム期間を、短いサブフレームの期間と等しい期間に分割することにより、複数の分割サブフレーム期間を生成する駆動回路が開示されている。また、特許文献１の駆動回路では、隣接画素に対応する階調データの各ビットの位相が異なる場合には、階調を維持した上で、一方の画素に対応する階調データのビット配列に対して、他方の画素に対応する階調データのビット配列に近づける補正を行う。これにより、長いサブフレーム期間を分割しない場合に比べれば、隣接画素においてオン期間とオフ期間とが重なるサブフレーム期間（以下、オン／オフ隣接期間という）を短くすることができる。

特開２０１３−０５０６８１号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された方法では、隣接画素でのオン／オフ隣接期間の最短時間が長いため、ディスクリネーションによる明るさの低下を無視することができない。また、隣接画素におけるオン／オフ隣接期間が長いため、液晶分子の応答速度に応じてディスクリネーションによる明るさの低下量が増大していく。

図１５には、特許文献１にて開示された全階調データを示す。Ａサブフレーム期間は時間重み１＋２＋４＋８に相当し、Ｂサブフレーム期間はそれぞれ時間重み８に相当する複数の分割サブフレーム期間１ＳＦ（ＳＦはサブフレーム）〜１０ＳＦに分割されている。１つの分割サブフレーム期間は０．６９ｍｓである。この階調データでは、隣接画素におけるオン／オフ隣接期間の最短時間は２つの分割サブフレーム期間に相当する１．３９ｍｓである。したがって、ディスクリネーションによる明るさの低下が目立つ。

本発明は、隣接画素におけるオン／オフ隣接期間を短くしてディスクリネーションによる明るさの低下を抑制することができるようにした液晶駆動装置およびこれを用いた画像表示装置等を提供する。

本発明の一側面としての液晶駆動装置は、液晶素子を駆動する。該液晶駆動装置は、入力画像を取得する画像取得手段と、入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させる駆動手段とを有する。画素に対して第１の電圧が印加されるサブフレーム期間をオン期間とし、第２の電圧が印加されるサブフレーム期間をオフ期間とし、液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対してオン期間となり、第２の画素に対してオフ期間となるサブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とするとき、駆動手段は、第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、１フレーム期間内に、それぞれ１．０ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けることを特徴とする。

なお、上記液晶駆動装置と液晶素子とを有する画像表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。

また、本発明の他の一側面としての液晶駆動プログラムは、コンピュータに、液晶素子を駆動させるコンピュータプログラムである。該プログラムは、コンピュータに、入力画像を取得させ、該入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させる駆動手段とを有する。画素に対して第１の電圧が印加されるサブフレーム期間をオン期間とし、第２の電圧が印加されるサブフレーム期間をオフ期間とし、液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対してオン期間となり、第２の画素に対してオフ期間となるサブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とする。第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、コンピュータに、１フレーム期間内に、それぞれ１．０ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けさせることを特徴とする。

本発明によれば、隣接画素におけるオン／オフ隣接期間がディスクリネーションによる明るさの低下が目立ってくる時間よりも短くすることができる。このため、ディスクリネーションによる明るさの低下を抑制して良好な画質の画像を表示することができる。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタの光学構成を示す図。 実施例１のプロジェクタに用いられる液晶素子の断面図。 実施例１における１フレーム期間内の複数のサブフレーム期間を示す図。 実施例１におけるＡサブフレーム期間の階調データを示す図。 実施例１における全階調データを示す図。 実施例１における画素ラインを示す図。 実施例１における全白表示から白黒表示に切り替えたときの液晶の応答特性を示す図。 実施例１における全白表示から白黒表示に切り替えたときの明るさの応答特性を示す図。 実施例１における全黒表示から白黒表示に切り替えたときの液晶の応答特性を示す図。 実施例１の全面黒から白黒表示に切り替えたときの明るさの応答特性を表す図 本発明の実施例２に対する比較例の全階調データを示す図。 従来における１フレーム期間内の複数のサブフレーム期間を示す図。 従来の全階調データを示す図。 図１３の階調データに従って液晶素子を駆動した場合のディスクリネーションを示す図。 特許文献１の全階調データを示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である画像表示装置としての液晶プロジェクタの光学構成を示している。なお、本実施例では液晶素子を用いた画像表示装置の例としてプロジェクタについて説明するが、画像表示装置には、直視型モニタ等、プロジェクタ以外の液晶素子を用いた画像表示装置も含まれる。

液晶ドライバ３０３は、液晶駆動装置に相当する。液晶ドライバ３０３は、不図示の外部機器からの入力映像信号（入力画像）を取得する映像入力部（画像取得手段）３０３ａと、入力映像信号の階調（入力階調）に応じて後述する階調データに対応する画素駆動信号を生成する駆動部（駆動手段）３０３ｂとを有する。画素駆動信号は、レッド、グリーンおよびブルーの色ごとに生成され、それぞれの色用の画素駆動信号がレッド用液晶素子３Ｒ、グリーン用液晶素子３Ｇおよびブルー用液晶素子３Ｂに入力される。これにより、レッド用液晶素子３Ｒ、グリーン用液晶素子３Ｇおよびブルー用液晶素子３Ｂが互いに独立に駆動される。なお、レッド用液晶素子３Ｒ、グリーン用液晶素子３Ｇおよびブルー用液晶素子３Ｂは、垂直配向モードの反射型液晶素子である
照明光学系３０１は、光源（放電ランプ等）からの白色光をその偏光方向を揃えてダイクロイックミラー３０５に入射させる。ダイクロイックミラー３０５は、マゼンタ光を反射してグリーン光を透過する。ダイクロイックミラー３０５により反射されたマゼンタ光はブルークロスカラー偏光子３１１に入射し、ここでブルー光にのみ半波長のリタデーションが与えられることで互いに偏光方向が直交するブルー光とレッド光が生成される。ブルー光とレッド光は偏光ビームスプリッタ３１０に入射し、ブルー光は偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜を透過してブルー用液晶素子３Ｂに導かれる。また、レッド色成分は偏光分離膜で反射されてレッド用液晶素子３Ｒに導かれる。

一方、ダイクロイックミラー３０５を透過したグリーン光は、光路長を補正するためのダミーガラス３０６を通過して偏光ビームスプリッタ３０７に入射し、その偏光分離膜で反射されてグリーン用液晶素子３Ｇに導かれる。

各液晶素子（３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）は、各画素の変調状態に応じて入射した光を変調するとともに反射する。レッド用液晶素子３Ｒにて変調されたレッド光は、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜を透過してレッドクロスカラー偏光子３１２に入射し、ここで半波長のリタデーションが与えられる。そして、このレッド光は、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、その偏光分離膜で反射されて投影光学系３０４に向かう。

また、ブルー用液晶素子３Ｂによって変調されたブルー光は、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜で反射され、レッドクロスカラー偏光子３１２をそのまま通過し、偏光ビームスプリッタ３０８に入射してその偏光分離膜で反射されて投影光学系３０４に向かう。グリーン用液晶素子３Ｇにより変調されたグリーン光は、偏光ビームスプリッタ３０７の偏光分離膜を透過し、光路長を補正するためのダミーガラス３０９を通過し、偏光ビームスプリッタ３０８に入射してその偏光分離膜を透過して投影光学系３０４に向かう。こうして投射光学系３０４には色合成されたレッド光、グリーン光およびブルー光が入射する。そして、色合成されたカラー光は、投影光学系３０４によってスクリーン等の被投射面３１３に拡大投射される。

なお、本実施例では、反射型液晶素子を用いる場合について説明するが、透過型液晶素子を用いてもよい。

図２には、反射型液晶素子（３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）の断面構造を示している。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。

図１に示す液晶ドライバ３０３は、上述したサブフレーム駆動方式で各画素を駆動する。すなわち、１フレーム期間を時間軸上で複数のサブフレーム期間に分割し、階調データに応じてサブフレーム期間ごとに画素に対する所定電圧のオン（印加）とオフ（非印加）を制御することで該画素に階調を形成（表示）させる。１フレーム期間は、液晶素子に１フレーム画像が表示される期間である。本実施例では液晶素子を１２０Ｈｚで駆動するものとして、１フレーム期間を８．３３ｍｓとする。ただし、液晶素子を６０Ｈｚで駆動して、１フレーム期間を１６．６７ｍｓとしてもよい。また、所定電圧のオンとオフは、第１の電圧（所定電圧）の印加と該第１の電圧より低い第２の電圧の印加と言い換えることもできる。

以下、液晶ドライバ３０３におけるサブフレーム期間の設定と階調データについて説明する。液晶ドライバ３０３をコンピュータにより構成し、コンピュータプログラムとしての液晶駆動プログラムに従って以下のサブフレーム期間の設定とサブフレーム期間ごとの所定電圧のオン／オフを制御するようにしてもよい。

図３には、本実施例における１フレーム期間の複数のサブフレーム期間（ビット長）への分割を示している。各サブフレーム上に記載された数値は、そのサブフレームの１フレーム期間内での時間重みを示す。本実施例では、９６階調を表現する。また、ここでの説明では、時間重み１＋２＋４＋８の期間をＡサブフレーム期間（第１の期間）といい、Ａサブフレーム期間にてバイナリ表現された階調を示すビットを下位ビットという。また、時間重み８の１０個のサブフレーム期間をまとめてＢサブフレーム期間（第２期間）といい、Ｂサブフレーム期間にてバイナリ表現された階調を示すビットを上位ビットという。時間重み１は０．０８７ｍｓに相当し、時間重み８は０．６９ｍｓに相当する。

さらに、上述した所定電圧をオン（第１の電圧を印加）するサブフレーム期間をオン期間といい、所定電圧をオフする（第２の電圧を印加する）サブフレーム期間をオフ期間という。

図４には、図３に示したＡサブフレーム期間の階調データを示す。縦軸は階調を、横軸は１フレーム期間を示す。Ａサブフレーム期間では、１６階調を表現する。図中の白いサブフレーム期間は画素が白表示状態となるように上述した所定電圧が印加されたオン期間を示し、黒いサブフレーム期間は画素が黒表示状態となるように所定電圧がオフされたオフ期間を示す。

図５には、本実施例におけるＡおよびＢサブフレーム期間（下位および上位ビット）の階調データを示している。この階調データは、全階調として９６階調を表現するための階調データである。この階調データにおいて、１フレーム期間の時間中心にはＡサブフレーム期間（下位ビット）が配置され、その前後にＢサブフレーム期間（上位ビット）が１ＳＦ〜５ＳＦと６ＳＦ〜１０ＳＦとに分割されて配置されている。つまり、Ｂサブフレーム期間が２つに分割され、それぞれのＢサブフレーム期間に２つ以上のサブフレーム期間が含まれる。

この階調データによれば、液晶素子における互いに隣接する２画素である隣接画素に互いに隣接する２階調である隣接階調、例えば４８階調と４９階調を表示させる場合には、Ａサブフレーム期間を４８階調ではオン期間、４９階調ではオフ期間とする。また、４８階調では、Ｂサブフレーム期間のうち１ＳＦ，４ＳＦ，５ＳＦ，６ＳＦ，７ＳＦ，１０ＳＦをオフ期間とし、２ＳＦ，３ＳＦ，８ＳＦ，９ＳＦをオン期間とする。一方、４９階調では、Ｂサブフレーム期間のうち１ＳＦ，５ＳＦ，６ＳＦ，１０ＳＦをオフ期間とし、２ＳＦ，３ＳＦ，４ＳＦ，７ＳＦ，８ＳＦ，９ＳＦをオン期間とする。そして、このような隣接階調を隣接画素に表示される際には、隣接画素においてオン期間とオフ期間とが重なるオン／オフ隣接期間が生ずる。具体的には、隣接画素に４８階調と４９階調を表示させる場合には、Ｂサブフレーム期間のうち４ＳＦと７ＳＦとがオン／オフ隣接期間となる。

ここで、本実施例の階調データを図１５に示した従来（特許文献１）の階調データと比較する。図１５の階調データではＡサブレーム期間の後にＢサブフレーム期間が１まとまりで継続しているが、図５に示す本実施例の階調データではＡサブレーム期間の前後にＢサブフレーム期間が分割して配置されている。例えば４８階調と４９階調に注目すると、図１５ではＢサブフレーム期間のうち５ＳＦと６ＳＦがオン／オフ隣接期間になっており、時間重みとして１６のオン／オフ隣接期間が継続している。このことは、他の隣接階調である１６階調と１７階調、３２階調と３３階調、６４階調と６５階調、８０階調と８１階調等についても同じである。これに対して、図５に示す本実施例では、上記のいずれの隣接階調においても、Ｂサブフレーム期間においてオン／オフ隣接期間が継続するのは時間重みとてして８の１サブフレーム期間（＝０．６９ｍｓ）となっている。そして、この１サブフレーム期間であるオン／オフ隣接期間がＡサブレーム期間を挟んで互いに離れて複数（２つ）存在する。

次に、本実施例のようにオン／オフ隣接期間が分散配置されることにより得られる効果について説明する。

まず、図６に示すようにマトリックス状に配置された画素が、全白表示状態から１画素ラインごとに白と黒が交互に表示される白黒表示状態に切り替わるときと、全黒表示状態から白黒表示状態に切り替わるときの液晶の応答特性について説明する。図６に示す４×４個の画素は、８μｍの画素ピッチでマトリクス状に配置されている。全白表示状態では図６中のＡ画素ラインの画素およびＢ画素ラインの画素のいずれもが白を表示する。白黒表示状態では、Ａ画素ラインの画素が白表示状態から黒表示状態に切り替わり、Ｂ画素ラインの画素が白表示状態のまま維持される。

図７には、液晶の応答特性を示している。横軸は画素の位置を、縦軸は各画素における明るさ（ただし、白を１としたときの比率）を示している。横軸の０〜８μｍは図６に示したＡ画素ラインの画素を、８μｍ〜１６μｍはＢ画素ラインの画素を示している。複数の曲線は、全白表示状態から白黒表示状態への切り替え時点を０ｍｓとしたときの経過時間（０．３ｍｓ，０．６ｍｓ，１．０ｍｓ，１．３ｍｓ）ごとの明るさを示す。

上述したようにＡ画素ラインの画素が白表示状態から黒表示状態に切り替わるが、液晶におけるプレチルト角度の向きの関係からＡ画素ラインの画素はディスクリネーションの影響を受けずに比較的均一に明るさが変化していく（暗くなっていく）。一方、Ｂ画素ラインの画素では、全白表示状態ではディスクリネーションは発生していない。しかし、白黒表示状態になった後からディスクリネーションの影響を受けて時間の経過とともに徐々に明るさ曲線がいびつな形になり、特に１２μｍ〜１６μｍ付近で暗くなる（暗線が現れる）。

一般に、入力階調に対する液晶素子の駆動階調を決めるガンマ曲線（ガンマ特性）はディスクリネーションが発生しない液晶素子全面に同じ階調を表示させながらその階調を変化させた場合の応答特性を前提として作成される。このため、そのようなガンマ曲線を用いて液晶素子を駆動すると、白黒表示状態にてディスクリネーションが発生し、そのガンマ曲線に応じた本来の明るさよりも低い明るさしか得ることができない。

図８には、液晶素子を全白表示状態から白黒表示状態に切り替えたときのディスクリネーションの有無による明るさの変化を示している。横軸は切り替え時点からの経過時間を、縦軸はＡおよびＢ画素ラインの画素のトータルな明るさの積分値（以下、単に明るさという）の変化を示す。明るさは、全白表示状態を１としたときの比率で示している。ディスクリネーションが発生する（「ディスクリネーション有り」の）場合には、Ａ画素ラインの画素の明るさは図７の１〜６μｍ付近に示す応答特性に近い特性で変化し、Ｂ画素ラインの画素の明るさは全域１００％の明るさで白が表示された状態となる。そして、この後の時間経過に伴い、ディスクリネーションが発生した場合の明るさの低下量はディスクリネーションが発生しない（「ディスクリネーション無し」の）場合の明るさの低下量に比べて大きくなっていく。

一方、全黒表示状態から白黒表示に切り替えるときには、図６に示したＡ画素ラインの画素よびＢ画素ラインの画素がともに黒表示状態から、Ａ画素ラインの画素を黒表示状態としたままＢ画素ラインの画素を白表示状態とする。図９には、このときの液晶の応答特性を示している。横軸は画素の位置を、縦軸は各画素における明るさ（ただし、白を１としたときの比率）を示している。横軸の０〜８μｍは図６に示したＡ画素ラインの画素を、８μｍ〜１６μｍはＢ画素ラインの画素を示している。複数の曲線は、全黒表示状態から白黒表示状態への切り替え時点を０ｍｓとしたときの経過時間（０．３ｍｓ，０．６ｍｓ，１．０ｍｓ，１．３ｍｓ）ごとの明るさを示す。

上述したようにＢ画素ラインの画素が黒表示状態から白表示状態に切り替わるが、Ｂ画素ラインの画素では、白表示状態になった後からディスクリネーションの影響を受けて時間の経過とともに徐々に明るさ曲線がいびつな形になる。そして、特に１２μｍ〜１６μｍ付近で暗くなる（暗線が現れる）。また、時間経過に伴って明るさ曲線のいびつな形が顕著になっていく。

先にも説明したように、一般に入力階調に対する液晶素子の駆動階調を決めるガンマ曲線（ガンマ特性）はディスクリネーションが発生しない液晶素子全面に同じ階調を表示させながらその階調を変化させた場合の応答特性を前提として作成される。このため、そのようなガンマ曲線を用いて液晶素子を駆動すると、白黒表示状態にてディスクリネーションが発生し、そのガンマ曲線に応じた本来の明るさよりも低い明るさしか得ることができない。

図１０には、液晶素子を全黒表示状態から白黒表示状態に切り替えたときのディスクリネーションの有無による明るさの変化を示している。横軸は切り替え時点からの経過時間を、縦軸はＡおよびＢ画素ラインの画素のトータルな明るさの積分値（以下、単に明るさといい、全白表示状態を１としたときの比率で示す）を示す。ディスクリネーションが発生しない（「ディスクリネーション無し」の）場合の明るさとしては、Ａ画素ラインの画素は常に黒表示状態であり、Ｂ画素ラインの画素が黒表示状態から白表示状態に切り替わっていくときの明るさの変化を示している。一方、ディスクリネーションが発生する（「ディスクリネーション有り」の）場合は、図９に示したＡ画素ラインの画素とＢ画素ラインの画素の明るさの和の積分値の変化を示している。

図１０において、ディスクリネーションが発生する場合は、ディスクリネーションが発生しない場合に比べて、時間経過に伴う明るさの増加量が少ない。すなわち、全黒表示状態から白黒表示状態に切り替わった後にディスクリネーションが発生する時間が長いほど、ディスクリネーションが発生しない場合に対してより暗くなる。

次に、図１５に示した従来の階調データによってＡ画素ラインの画素に４８階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素に４９階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素が黒表示状態でＢ画素ラインの画素が白表示状態というディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における５ＳＦと６ＳＦである。５ＳＦの前の４ＳＦはＡ画素ラインの画素およびＢ画素ライン画素のいずれも白表示状態であり、ディスクリネーションは発生しない期間である。

５ＳＦから６ＳＦまでの液晶の応答特性は図８における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。４ＳＦでは全白表示状態であるため明るさは１００％出力されており、５ＳＦの開始時から６ＳＦの終了時までの１．３９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、５ＳＦの開始時が図８における０ｍｓに相当し、６ＳＦの終了時が１．３９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．５に対して０．２７まで低下する。前述したように全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーションが発生する５ＳＦから６ＳＦまでに比率において５４％（＝０．２７／０．５）と暗くなる。

一方、本実施例において、図５に示した階調データによってＡ画素ラインの画素（第２の画素）に４８階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素（第１の画素）に４９階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素とＢ画素ラインの画素が上記ディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における４ＳＦと７ＳＦである。４ＳＦの前の３ＳＦはＡ画素ラインの画素およびＢ画素ラインの画素がともに白表示状態であり、ディスクリネーションは発生しない期間である。

４ＳＦでの液晶の応答特性は、図８における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。３ＳＦでは全白表示状態であるため明るさは１００％出力されており、４ＳＦの０．６９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、４ＳＦの開始時が図８の０ｍｓに相当し、４ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．７に対して０．６５までしか低下しない。

また、もう１つのディスクリネーションが発生するサブフレーム期間である７ＳＦでの液晶の応答特性は、図１０における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。６ＳＦでは全黒表示状態であるため明るさは０％であり、７ＳＦの０．６９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、７ＳＦの開始時が図１０の０ｍｓに相当し、７ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．２５に対して０．１８までしか低下しない。

そして、４ＳＦと７ＳＦでディスクリネーションが発生しない場合の明るさの和は０．９５（＝０．７０＋０．２５）となるのに対して、ディスクリネーションが発生する場合の明るさの和は０．８３（＝０．６５＋０．１８）となる。全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーション発生表示状態では比率で８７％（＝０．８３／０．９５）までしか暗くならない。すなわち、本実施例によれば、明るさの低下を抑制することができる。

次に、他の隣接階調を表示する場合について説明する。まず図１５に示した従来の階調データによって図６に示したＡ画素ラインの画素に１６階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素に１７階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素が黒表示状態でＢ画素ラインの画素が白表示状態というディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における１ＳＦと２ＳＦである。

１ＳＦから２ＳＦまでの液晶の応答特性は、図１０における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。１ＳＦの開始時から２ＳＦの終了時までの１．３９ｍｓの間にディスクリネーションが発生する。このため、１ＳＦの開始時が図１０における０ｍｓに相当し、２ＳＦの終了時が１．３９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．５に対して０．２７まで低下する。実施例１で述べたように全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーションが発生する１ＳＦから２ＳＦまでに比率で５４％（＝０．２７／０．５）と暗くなる。

一方、本実施例において、図５に示した階調データによってＡ画素ラインの画素（第２の画素）に１６階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素（第１の画素）に１７階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素とＢ画素ラインの画素が上記ディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における３ＳＦと８ＳＦである。３ＳＦの前の２ＳＦではＡ画素ラインの画素およびＢ画素ラインの画素のいずれも黒表示状態であり、ディスクリネーションは発生しない期間である。３ＳＦでの液晶の応答特性は、図１０における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。２ＳＦでは全黒表示状態であるため明るさは０％であり、３ＳＦの０．６９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、３ＳＦの開始時が図１０の０ｍｓに相当し、３ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．２５に対して０．１８までしか低下しない。

また、もう１つのディスクリネーションが発生するサブフレーム期間である８ＳＦでの液晶の応答特性も図１０における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。７ＳＦでは全黒表示状態であるため明るさは０％であり、８ＳＦの０．６９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、８ＳＦの開始時が図１０の０ｍｓに相当し、８ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．２５に対して０．１８までしか低下しない。

そして、３ＳＦと８ＳＦでディスクリネーションが発生しない場合の明るさの和は０．５０（＝０．２５＋０．２５）となるのに対して、ディスクリネーションが発生する場合の明るさの和は０．３６（＝０．１８＋０．１８）となる。全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーション発生表示状態では比率で７２％（＝０．３６／０．５０）までしか暗くならない。すなわち、本実施例によれば、明るさの低下を抑制することができる。

このように、本実施例では、隣接階調を表示する際にディスクリネーション発生表示状態となるオン／オフ隣接期間を１フレーム期間内で複数互いに離して（分散させて）設けることで１つの連続したオン／オフ隣接期間を１．０ｍｓ以下に抑えている。すなわち、ディスクリネーションによる明るさ低下が大きくなる前に隣接画素でのディスクリネーション発生表示状態を他の表示状態に移行させる。これにより、ディスクリネーションを原因とした明るさ低下を抑制することができ、良好な画質の画像を表示することができる。

ここで、１．０ｍｓの意義について説明する。図８に示すディスクリネーションが発生する場合の１．０ｍｓ時点での明るさは０．４１であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．５５の７５％までしか低下しない。また、図１０に示すディスクリネーションが発生する場合の１．０ｍｓ時点での明るさは０．２４であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．４０の６０％までしか低下しない。このように１つの連続したオン／オフ隣接期間を１．０ｍｓ以下に設定することで、明るさ低下をこれら低下率よりも少なくすることができる。

なお、より好ましくは１つの連続したオン／オフ隣接期間が０．８ｍｓ以下であるとよい。図８に示すディスクリネーションが発生する場合の０．８ｍｓ時点での明るさは０．５８であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．６５の８９％までの低下に抑えることができる。また、図１０に示すディスクリネーションが発生する場合の０．８ｍｓ時点での明るさは０．１９であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．３０の６３％までの低下に抑えることができる。

また、本実施例において、１フレーム期間内で複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けるのは、１つのオン／オフ隣接期間が０．３ｍｓ以上である場合とすることが好ましい。図８に示すディスクリネーションが発生する場合の０．３ｍｓ時点での明るさは０．９３であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．９５に対して２％しか差がない。また、図１０に示すディスクリネーションが発生する場合の０．３ｍｓ時点での明るさは０．０８であり、ディスクリネーションが発生しない場合の明るさ０．０９に対して１０％しか低下しない。これらを下回る明るさの差はほとんど人間に視認されず、連続したオン／オフ隣接期間が０．３ｍｓに満たない場合はあえて複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設ける必要はない。

次に、本発明の実施例２について説明する。

図１１には、比較例としての階調データを示す。この階調データは、全階調として９６階調を表現するための階調データである。この階調データにおいて、Ｂサブフレーム期間（上位ビット）が１ＳＦ〜５ＳＦと６ＳＦ〜１０ＳＦとに分割され、それらの間にはＡサブフレーム期間（下位ビット）のうち最小の時間重み（＝１）のサブフレーム期間が配置されている。Ａサブフレーム期間のうち他の時間重み（＝２＋４＋８）の部分は１０ＳＦの後に配置されている。

図１１に示した階調データによって図６に示したＡ画素ラインの画素に６４階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素に６５階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素が黒表示状態でＢ画素ラインの画素が白表示状態というディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における５ＳＦと６ＳＦである。

５ＳＦと６ＳＦでの液晶の応答特性は、図８における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。５ＳＦの０．６９ｍｓの間はディスクリネーションが発生するため、５ＳＦの開始時が図８の０ｍｓに相当し、５ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．７に対して０．６５まで低下する。

ここで、５ＳＦの後に時間重み１のサブフレーム期間が配置されているが、その時間重みが小さいため、液晶の応答特性にはほとんど影響することなく次の６ＳＦに移行する。つまり、液晶の応答特性は、５ＳＦから６ＳＦが連続して配置された場合と同等の特性となる。このため、６ＳＦの終了時に相当する１．３９ｍｓまでディスクリネーションが続いて発生する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．５に対して０．２７まで低下する。全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーションが発生する５ＳＦから６ＳＦまでに比率で５４％（＝０．２７／０．５）と暗くなる。

一方、本実施例において、図５に示した階調データによってＡ画素ラインの画素（第２の画素）に６４階調を表示させ、Ｂ画素ラインの画素（第１の画素）に６５階調を表示させる場合について説明する。この階調データを用いる場合にディスクリネーションが発生する期間は、Ａ画素ラインの画素とＢ画素ラインの画素が上記ディスクリネーション発生表示状態となるＢサブフレーム期間における５ＳＦと６ＳＦである。５ＳＦの前の４ＳＦはＡ画素ラインの画素およびＢ画素ラインの画素のいずれも白表示状態であり、ディスクリネーションは発生しない期間である。５ＳＦでの液晶の応答特性は、図８における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。４ＳＦでは全白表示状態であるため明るさは１００％であり、５ＳＦの０．６９ｍｓの間にディスクリネーションが発生するため、５ＳＦの開始時が図８の０ｍｓに相当し、５ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさは、ディスクリネーションが発生しない場合の０．７０に対して０．６５までしか低下しない。

そして、５ＳＦとの間に時間重みが１＋２＋４＋８であるＡサブフレーム期間を挟んだもう１つのディスクリネーションが発生するサブフレーム期間である６ＳＦでの液晶の応答特性は、図１０における「ディスクリネーション有り」に相当する特性となる。６ＳＦの直前のＡサブフレーム期間ではＡ画素ラインの画素が白表示状態であり、Ｂ画素ラインの画素が黒表示状態である。ディスクリネーションは、液晶のプレチルト角度の方向との関係により、Ａ画素ラインの画素が黒表示状態で、Ｂ画素ラインの画素が白表示状態のときに発生するため、Ａサブフレーム期間ではディスクリネーションは発生しない。このため、６ＳＦの開始時が図１０の０ｍｓ（ただし、明るさはＡサブフレーム期間の０．５から開始）に相当し、６ＳＦの終了時が０．６９ｍｓに相当する。このとき、明るさはディスクリネーションが発生しない場合の０．２５に対して０．１８までしか低下しない。

そして、５ＳＦと６ＳＦでディスクリネーションが発生しない場合の明るさの和は０．９５（＝０．７０＋０．２５）となるのに対して、ディスクリネーションが発生する場合の明るさの和は０．８３（＝０．６５＋０．１８）となる。全面同一階調を前提として作成されるガンマ特性を基準とすると、ディスクリネーション発生表示状態では比率で８７％（＝０．８３／０．９５）までしか暗くならない。すなわち、本実施例によれば、明るさの低下を抑制することができる。

このように、ディスクリネーションが発生する期間が０．３ｍｓ以上（かつ１．０ｍｓ以下）の間続く場合は、その期間を分割してその間にディスクリネーションが発生しない期間を０．６ｍｓ以上設けるとよい。つまり、１つの連続するオン／オフ隣接期間が０．．３ｍｓ以上となるように複数設け、それらの間にオン／オフ隣接期間ではないサブフレーム期間を０．６ｍｓ以上設けるとよい。オン／オフ隣接期間ではないサブフレーム期間は、隣接画素がともにオン期間同士となるサブフレーム期間、オフ期間同士となるサブフレーム期間および低い方の階調がオン期間で高い方の階調がオフ期間となるサブフレーム期間（Ａサブフレーム期間）を含む。これにより、ディスクリネーションを原因とした明るさ低下を抑制することができ、良好な画質の画像を表示することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

３０３ 液晶ドライバ
３Ｇ，３Ｒ，３Ｂ 反射型液晶素子
１ＳＦ〜１０ＳＦ サブフレーム期間

本発明の一側面としての液晶駆動装置は、垂直配向モードの液晶素子を駆動する。該液晶駆動装置は、入力画像を取得する画像取得手段と、入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させる駆動手段とを有する。複数のサブフレーム期間は、下位ビットを示す第１の期間と、上位ビットを示す第２の期間と、を含み、画素に対して第１の電圧が印加されるサブフレーム期間をオン期間とし、第２の電圧が印加されるサブフレーム期間をオフ期間とし、液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対してオン期間となり、第２の画素に対してオフ期間となるサブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とするとき、駆動手段は、第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、１フレーム期間内の第２の期間において、それぞれ０．８ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての液晶駆動プログラムは、コンピュータに、垂直配向モードの液晶素子を駆動させるコンピュータプログラムである。該プログラムは、コンピュータに、入力画像を取得させ、該入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させ、複数のサブフレーム期間は、下位ビットを示す第１の期間と、上位ビットを示す第２の期間と、を含み、画素に対して第１の電圧が印加されるサブフレーム期間をオン期間とし、第２の電圧が印加されるサブフレーム期間をオフ期間とし、液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対してオン期間となり、第２の画素に対してオフ期間となるサブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とする。第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、コンピュータに、１フレーム期間内の第２の期間において、それぞれ０．８ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けさせることを特徴とする。

このように、ディスクリネーションが発生する期間が０．３ｍｓ以上（かつ１．０ｍｓ以下）の間続く場合は、その期間を分割してその間にディスクリネーションが発生しない期間を０．６ｍｓ以上設けるとよい。つまり、１つの連続するオン／オフ隣接期間が０．３ｍｓ以上となるようにオン／オフ隣接期間を複数設け、それらの間にオン／オフ隣接期間ではないサブフレーム期間を０．６ｍｓ以上設けるとよい。オン／オフ隣接期間ではないサブフレーム期間は、隣接画素がともにオン期間同士となるサブフレーム期間、オフ期間同士となるサブフレーム期間および低い方の階調がオン期間で高い方の階調がオフ期間となるサブフレーム期間（Ａサブフレーム期間）を含む。これにより、ディスクリネーションを原因とした明るさ低下を抑制することができ、良好な画質の画像を表示することができる。

Claims (8)

1. 液晶素子を駆動する液晶駆動装置であって、
   入力画像を取得する画像取得手段と、
   前記入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて前記液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と前記第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させる駆動手段とを有し、
   前記画素に対して前記第１の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオン期間とし、前記第２の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオフ期間とし、前記液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対して前記オン期間となり、第２の画素に対して前記オフ期間となる前記サブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とするとき、
   前記駆動手段は、前記第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、前記１フレーム期間内に、それぞれ１．０ｍｓ以下の複数の前記オン／オフ隣接期間を互いに離して設けることを特徴とする液晶駆動装置。
2. 前記第１の画素は、前記隣接する階調のうち高い方の階調を形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動装置。
3. 前記各オン／オフ隣接期間は、０．３ｍｓ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶駆動装置。
4. 前記駆動手段は、前記第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、それぞれ０．３ｍｓ以上の前記複数のオン／オフ隣接期間の間に０．６ｍｓ以上の前記オン／オフ隣接期間ではない前記サブフレーム期間を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶駆動装置。
5. 前記１フレーム期間は、
   互いに異なる時間重みを有する２つ以上の前記サブフレーム期間を含む第１の期間と、
   それぞれ互いに等しい時間重みを有する２つ以上の前記サブフレーム期間を含む第２の期間とを有し、
   前記駆動手段は、前記複数のオン／オフ隣接期間を前記第２の期間に設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶駆動装置。
6. 前記各オン／オフ隣接期間は、０．８ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶駆動装置。
7. 液晶素子と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶駆動装置とを有することを特徴とする画像表示装置。
8. コンピュータに、液晶素子を駆動させるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   入力画像を取得させ、
   該入力画像に基づいて、１フレーム期間に含まれる複数のサブフレーム期間のそれぞれにおいて前記液晶素子の画素に対する第１の電圧の印加と前記第１の電圧より低い第２の電圧の印加を制御することで該画素に階調を形成させ、
   前記画素に対して前記第１の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオン期間とし、前記第２の電圧が印加される前記サブフレーム期間をオフ期間とし、前記液晶素子において互いに隣接する２つの画素のうち第１の画素に対して前記オン期間となり、第２の画素に対して前記オフ期間となる前記サブフレーム期間をオン／オフ隣接期間とするとき、
   前記第１および第２の画素に互いに隣接する階調を形成させる際に、前記コンピュータに、前記１フレーム期間内に、それぞれ１．０ｍｓ以下の複数のオン／オフ隣接期間を互いに離して設けさせることを特徴とする液晶駆動プログラム。