JP2017053953A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置において表示している画像の焼き付きの程度を精度良く検出できないため、液晶パネルの焼き付きを防止することが難しかった。【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、入力画像データに基づく画像を表示する液晶表示素子と、を備える液晶表示装置であって、前記入力画像データに基づいて、対象画素と該対象画素と特定方向において隣接する画素との階調差の時間積算値を求める演算手段と、を備えることを特徴としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタやテレビ等の画像表示装置に関するものであり、特に液晶パネルを用いた液晶表示装置に関する発明である。

従来の液晶表示装置において、液晶パネルによる、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）効果を利用して入射光に位相差を与えて画像を形成する技術は多く用いられている。

このＥＣＢ効果を用いて光強度を変調する液晶表示素子においては、液晶層に電圧（電界、電位差）を印加するため、液晶層に存在するイオン性物質が移動する。もし直流電圧を液晶層に与え続けると、イオン性物質が対向する２つの電極のどちらかに引き寄せられてしまう。そうすると、液晶層に与えられた電圧の一部が移動したイオン性物質によって形成される電圧によって相殺されてしまい、所望の強度の電圧を液晶層に与えられなくなってしまう。

この問題を避けるために、例えば、特許文献１では、動画／静止画判定手段を有し、静止画が続くと焼き付きが発生したと判断し、画像の表示位置を変化させる方法を開示している。

また、特許文献２では、シーンチェンジ検出器と計時カウンタを有し、シーンが切り替わるまでの時間をカウントし、そのカウントした時間が所定時間以上になると画像の表示位置を変化させる方法を開示している。

特開２０１１−１５８９１７号公報 特開２００９−１６３１７２号公報

しかしながら、静止画が続く、或いはシーンがチェンジしないからといって、必ずしも焼き付きが発生する訳ではないし、動画であったり、或いはシーンがチェンジしたりしても焼き付きが発生する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、焼き付きの発生を高精度に把握することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、入力画像データに基づく画像を表示する液晶表示素子と、を備える液晶表示装置であって、前記入力画像データに基づいて、対象画素と該対象画素と特定方向において隣接する画素との階調差（を変換した評価値）の時間積算値を求める演算手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によると、液晶表示装置において表示する画像について特定方向における隣接画素との階調差の時間積算値を求めることにより、特定方向におけるエッジの焼き付きの程度を精度よく把握することが可能となる。

本発明の第１実施例による焼き付きを検出するためのフローチャートである。 本発明の表示装置の構成図である。 本発明の液晶表示素子の断面を示す図である。 本発明の液晶表示素子の断面と、液晶分子の向きとイオン性物質の流れを示す図である。 本発明の液晶表示素子の断面と、液晶分子の向きとイオン性物質の流れを示す図である。 本発明の、液晶表示素子における画素と画素に印加される信号、イオン性物質の流れ方向を示す図である。 本発明の第２実施例による焼き付きを検出するためのフローチャートである。 本発明の第２実施例による、隣接画素の階調差より焼き付き量を算出するためのＬＵＴである。 本発明の第３実施例による、隣接画素の階調差より焼き付き量を算出するためのＬＵＴである。 本発明の第４実施例による焼き付きを検出するためのフローチャートである。 本発明の第５実施例による焼き付きを緩和させるためのフローチャートである。 本発明の第５実施例による焼き付きを緩和させる前の液晶表示装置１の状態を示した図である。 本発明の第５実施例による焼き付きを緩和させた後の液晶表示装置１の状態を示した図である。

（実施例１）
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例である液晶表示装置１を説明する。ここで、図２は、液晶表示装置１を示す構成図である。

液晶表示装置１は、画像をスクリーン２００に表示する機能を有する。液晶表示装置１は、本実施例では、反射型液晶表示素子（反射型液晶表示素子等の画像形成素子）を搭載した投射型液晶表示装置である。液晶表示装置１は、筐体１ａと、ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ光学系４０と、液晶表示素子５０と、メモリ６０と、制御手段７０と、演算手段８０を有する。

筐体１ａは、液晶表示装置１を構成する部材を固定し収納する。筐体１ａは、本実施例では、矩形状の立方体である。また、筐体１ａは、投射レンズ光学系４０の一部が、外部に露出している。そして、筐体１ａは、例えば、液晶表示装置１の傾きを調整する調整機構を有している。尚、投射レンズ光学系４０の一部は、本実施例では、外部に露出しているが、筐体１ａ内に収納されていてもよい。

ランプ１０は、光を生成する機能を有する。ランプ１０は、発光管１１と、リフレクタ１２とを有する。この場合、γは、液晶表示装置１の光軸である。

発光管１１は、連続スペクトルで、白色光を発光する機能を有する。発光管１１は、図示しない電源供給部によって電源を供給している。

リフレクタ１２は、発光管１１からの光を所定の方向に集光する機能を有する。そのため、リフレクタ１２は、反射率の高いミラー等によって構成されており、半球形状を有する。

照明光学系２０は、ランプ１０からの光を色分解合成光学系３０に伝達する機能を有する。照明光学系２０は、シリンダアレイ２１及び２２と、紫外線吸収フィルタ２３と、偏光変換素子２４と、フロントコンプレッサ２５と、全反射ミラー２６と、コンデンサーレンズ２７と、リアコンプレッサ２８とを有する。

シリンダアレイ２１及び２２は、カメラ、検出器、走査装置内等に組み込まれている感光素子の複合体である。シリンダアレイ２１は、光軸γに対して垂直方向に屈折力を有するレンズアレイである。シリンダアレイ２２は、シリンダアレイ２１の個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。本実施例では、シリンダアレイ２１は、ランプ１０の前方に配置され、シリンダアレイ２２は、後述する紫外線吸収フィルタ２３の前方に配置される。

紫外線吸収フィルタ２３は、紫外線を吸収する機能を有する。紫外線吸収フィルタ２３は、シリンダアレイ２１とシリンダアレイ２２との間に配置される。

偏光変換素子２４は、無偏光光を所定の偏光光に変換する機能を有する。偏光変換素子２４は、シリンダアレイ２２の前方に配置される。

フロントコンプレッサ２５は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。フロントコンプレッサ２５は、偏光変換素子２４の前方に配置される。

全反射ミラー２６は、ランプ１０からの光を反射する機能を有する。全反射ミラー２６は、本実施例では、光軸を９０度変換する。全反射ミラー２６は、フロントコンプレッサ２５の前方に配置される。

コンデンサーレンズ２７は、ランプ１０からの光を集め、投影レンズの瞳内に光源の像を結ばせることによって、物体を均等に照明する。コンデンサーレンズ２７は、全反射ミラー２６の前方に配置される。

リアコンプレッサ２８は、水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。リアコンプレッサ２８は、コンデンサーレンズ２７の前方に配置されている。

色分解合成光学系３０は、ランプ１０からの光を分解及び合成する機能を有する。色分解合成光学系３０は、ダイクロイックミラー３１と、偏光板３２と、偏光ビームスプリッター３３と、１／４波長板３５と、色選択性位相差板３６とを有する。

ダイクロイックミラー３１は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過する。ダイクロイックミラー３１は、リアコンプレッサ２８の前面に配置される。

偏光板３２は、Ｓ偏光光のみを透過させる機能を有する。偏光板３２は、偏光板３２ａ、３２ｂ及び３２ｃとを有する。偏光板３２ａは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ａは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｂは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみ透過する。偏光板３２ｂは、ダイクロイックミラー３１の前方に配置されている。偏光板３２ｃは、透明基板に偏光素子を貼り合わせた赤青用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。

偏光ビームスプリッター３３は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光分離面を有する。偏光ビームスプリッター３３は、偏光ビームスプリッター３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを有する。偏光ビームスプリッター３３ａは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ａは、偏光板３２ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｂは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｂは、色選択性位相差板３６ａの前面に配置される。偏光ビームスプリッター３３ｃは、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。偏光ビームスプリッター３３ｃは、偏光ビームスプリッター３３ａの前面に配置される。

１／４波長板３５は、位相差を与える機能を有する。１／４波長板３５は、１／４波長板３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂとを有する。１／４波長板３５Ｒは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｒとの間に配置される。１／４波長板３５Ｇは、偏光ビームスプリッター３３ａと後述する液晶表示素子５０Ｇとの間に配置される。１／４波長板３５Ｂは、偏光ビームスプリッター３３ｂと後述する液晶表示素子５０Ｂとの間に配置される。

色選択性位相差板３６は、特定の光の偏光方向を９０度変換する機能を有する。色選択性位相差板３６ａは、青色の光の偏光方向を９０度変換し、赤色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ａは、偏光板３２ｂと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。色選択性位相差板３６ｂは、赤色の光の偏光方向を９０度変換し、青色の光の偏光方向は変換しない。色選択性位相差板３６ｂは、偏光板３２ｃと偏光ビームスプリッター３３ｂとの間に配置される。

投射レンズ光学系（投射手段）４０は、照明光学系２０及び色分解合成光学系３０を介したランプ１０からの光を照射する。投射レンズ光学系４０は、鏡筒４０ａの内部に含まれる不図示の複数の光学素子を備えている。また、投射レンズ光学系４０は、スクリーン２００に投射された投射画像をシフトすることが可能な、シフト機構４１を有する。

液晶表示素子５０は、ランプ１０からの光を反射すると共に画像を変調する機能を有する。液晶表示素子５０は、液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂを有しており、この液晶表示素子５０の断面図を図３に示す。液晶表示素子５０（５０Ｒ、５０Ｇ及び５０Ｂ）は、対向基板５１と、液晶材料（液晶層）５５と、駆動基板５６を備えている。ここで、前述の対向基板５１は、ガラス基板５２、ＩＴＯ電極５３、配向膜５４を有しており、駆動基板５６は、配向膜５７、保護膜５８、画素電極５９を有している。

ここで、画像表示を行う際の液晶表示素子５０の駆動について簡単に説明する。本実施例の液晶表示装置１は、１／６０秒周期（１フレーム）ごとに表示する画像を変化させるように構成されており、１／６０秒ごとの画像信号が液晶表示素子５０に入力される。その際、本実施例の液晶表示装置１は、同一の画像信号に基づいて、略同じ大きさの正の電圧と負の電圧を１／１２０秒周期（１フィールド）で画素電極５９を介して液晶層５５に印加することによって、略同じ画像を２回表示する。すなわち、１／６０秒周期の１フレームの画像信号に基づいて、１／１２０秒周期で液晶層５５に対して正の電圧を印加して１フィールドの画像を表示し、その後液晶層５５に同じ大きさの負の電圧を印加して１フィールドの画像を表示する駆動を行っている。従って、液晶層５５に関しては電圧の直流成分が発生しなくなる。ここで、前述の正の電圧と負の電圧とは必ずしも同じ大きさである必要は無い。例えば、正の電圧に基づく画像と負の電圧に基づく画像との足し合わせ（或いは正の電圧の絶対値と負の電圧の絶対値の平均値）が、所望の画像（に対応する電圧値）になるように正の電圧と負の電圧を設定していれば、それでも構わない。

一方、液晶表示素子５０には液晶層内５５に水分を含むイオン性物質が混入してしまう。液晶表示素子５０において前記の交流駆動を行い、電圧の直流成分を抑制することで、これらのイオン性物質の偏在を軽減している。さらに、近年は製造工程のクリーン化等で、イオン性物質の混入を抑制したり、交流駆動周波数を上げたりすることで、これらの偏在を軽減している。

しかしながら、液晶表示素子５０はその特性上、液晶分子を任意の方向に並べる必要がある。これは、液晶表示素子５０は液晶分子の複屈折性の変化を電圧に制御することにより、階調性を表示するためである。従って、液晶分子が整然と並んでいるため、液晶分子の動きに応じて液晶層５５内では特定方向への流れが発生し、液晶層５５に存在しているイオン性物質もその流れに沿って移動する。この特定方向は、配向膜の方向との関連性が高く、この特定方向と、配向膜による液晶分子の方向（光入射方向から見た際の液晶分子の屈折率楕円体の長軸が傾く方向）とが一致していると考えても良い。

また、液晶表示素子５０は画像を表示する際に、画素ごとに画素電極５９に異なる電圧を印加する。そのため、画素ごとの液晶分子の配向が変化している。特に、液晶分子の配向方向と、隣接画素の電圧の変化によって、図４に示したように液晶分子の配向方向の転移（ディスクリネーション）が発生することが知られている。このディスクリネーションが発生すると、液晶分子の並びの連続性が乱れる。従って、流れにより移動してきたイオン性物質がこのディスクリネーションが発生している箇所に滞留してしまう。この滞留したイオン性物質により、画素に印加している電圧が相殺されてしまう。そして、滞留したイオン性物質がある量を超えると、表示画像が変化したり、または別パターンを表示した際に、前のパターンが残像のように残ったりする現象、いわゆる焼き付きが発生してしまう。

本実施例として、図２に記載した液晶表示装置１に図示しない入力機器より画像が入力され、メモリ６０と演算手段８０と制御手段７０を介して、その画像を液晶表示素子５０にて表示を行う。液晶表示素子５０にて画像を表示する手順は次の通りである。コンピュータ、動画再生機、メモリ等の入力機器からの画像の入力信号、すなわち入力画像データ（Ｖｓｉｇ）をメモリ６０にいったん保存する（格納する）。その後、演算手段８０にて画像演算を行って液晶表示素子５０に最適な駆動信号（Ｌｃｓｉｇ）に変換し、制御手段７０がその駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動して画像を表示する。駆動信号（ＬＣｓｉｇ）には、液晶表示素子５０の画素電極５９に印加する信号電圧とＩＴＯ電極５３に印加する共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）などが含まれる。また、画像はメモリ６０に蓄えられ（格納され）、演算手段８０により演算が行われる。

ここで、図１に記載のフローチャートに沿って、本実施例の動作を説明する。

入力信号（入力画像データ）より、１フレームの画像情報をメモリ６０に保存（格納する）（Ｓｔｅｐ１）。

保存された画像情報より、演算手段８０にて特定方向の隣接画素との信号差（階調の差、輝度値の差、画素に印加する電圧の差等）を算出（Ｓｔｅｐ２）。

その各画素における信号差を積算して（時間積算して、時間積分して、時間積算値を求めて）メモリ６０に保存（Ｓｔｅｐ３）。

積算値（時間積算値）を閾値（所定の値、所定の閾値）と比較し、閾値以下であればＳｔｅｐ１を繰り返す。閾値以上であれば焼き付きが発生と判断する（Ｓｔｅｐ４）。

以下に具体例を示す。

入力信号（入力画像データ）として、図６のようにＡ〜Ｉまでの画素に、それぞれＳｉｇＡ〜ＳｉｇＩまでの階調信号が入力機器より第１フレームとして入力される。この信号をメモリ６０に保存する。

ここで、本実施例においては、画素（対象画素）Ｅに着目して説明する。

まず、本実施例の液晶表示素子５０において、イオン性物質等の流れる方向を図４及び図６の矢印の方向とする。これは、液晶分子の配向方向、または配向膜の構成により大きく依存する。ＶＡタイプの液晶表示素子において、ＳｉＯ２の斜方蒸着膜を使用することが一般的である。本実施例の液晶表示素子５０において、図４に示すように、液晶分子の動きにより、液晶層５５と斜方蒸着膜５７の界面のイオン性物質は矢印の方向に移動することが確認された。

そして、隣接画素の液晶分子との関係が図５のようであれば、イオン性物質は隣接画素との境界には滞留しづらく、図４のようであればイオン性物質は隣接画素との境界に滞留しやすいことを見出した。

従って、本実施例の液晶表示素子の画素Ｅに関しては、画素Ｄと画素Ｈとの階調信号との比較を行い、さらにはＳｉｇＥ＞ＳｉｇＤとＳｉｇＥ＞ＳｉｇＨの関係においてのみ、イオン性物質の滞留が生じやすいため、これを検知する必要があることが分かる。

そして、イオン性物質の滞留する量は、隣接画素の階調信号の差が大きいほど多くなる。また、階調信号の差が発生している時間が長いほど多くなる。そして、一定の量を超えるイオン性物質が隣接画素との境界に滞留すると、焼き付きとして視認されるようになる。

数値を用いて、前記のフローチャートを説明する。

入力信号として、画素（対象画素）Ｅには階調１５０、画素Ｄには階調２０、画素Ｈには階調５０が入力される。この値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ１）。

次に、画素（対象画素）Ｅに対して、画素Ｄと画素Ｈの階調を演算手段８０にて比較し、差分を求める（Ｓｔｅｐ２）。

画素（対象画素）Ｅに対しては、画素Ｄに対する差分としてΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔとして１３０（１５０−２０）と画素Ｈに対する差分としてΔＳｉｇ＿Ｂｏｔｔｏｍとして（１５０−５０）のが差分となる。

そして、得られたΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔを前フレームまでの積算値（時間積算値）と加算して、ΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌとする。同様に、ΔＳｉｇ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌも算出する。そして、その値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ３）。

そして、それぞれ得られた、ΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびΔＳｉｇ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌをΔＳｉｇ＿ｔｈ（所定の値、所定の閾値）と比較する（Ｓｔｅｐ４）。ここでΔＳｉｇ＿ｔｈ（所定の値、所定の閾値）は焼き付きが発生するレベルである。

ΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびΔＳｉｇ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがそれぞれΔＳｉｇ＿ｔｈを超えない場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。

ΔＳｉｇ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびΔＳｉｇ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがΔＳｉｇ＿ｔｈを超えると、焼き付きが発生すると判断する。

ΔＳｉｇ＿ｔｈを５５，０００，０００とすると、上記と同じ画像（画素Ｅには階調１５０、画素Ｄには階調２０）が４２３，０６０フレーム入力されるとΔＳｉｇ＿ＬｅｆｔがΔＳｉｇ＿ｔｈと等しくなり、焼き付きが発生すると判断する。

上記のフローチャートに従えば、液晶表示装置１を使用している時に、精度良く液晶表示素子５０に発生している焼き付きを判断することができる。

ここで、対象画素である画素Ｅと隣接する画素との間の階調差が、全階調（黒表示時の階調から白表示時の階調までの全階調）の３０％未満（より好ましくは１０％未満）である場合は、演算対象から外しても構わない。これは階調差がある一定以上に小さい場合は焼き付きが起きる可能性が極めて低いためである。

（実施例２）
本実施例において、隣接画素との階調差に対して焼き付きの程度（≒イオン性物質滞留）を示したＬＵＴを用いて、焼き付き量を判定する方法について説明する。

フローチャートを図７に示す。

具体例として、数値を用いて、前記のフローチャートを説明する。

入力信号として、画素（対象画素）Ｅには階調１５０、画素Ｄには階調２０、画素Ｈには階調５０が入力される。この値をメモリ６０に保存する（格納する）（Ｓｔｅｐ１）。

次に、演算手段８０にて画素Ｅに対して、画素Ｄと画素Ｈの階調を比較し、図８のＬＵＴを用いて、階調差に対して焼き付き量（評価値、焼き付き評価値、焼き付き度合い）を演算する。画素ＥのＳｉｇＥと画素Ｄまたは画素ＨのＳｉｇＤまたはＳｉＨよりそれぞれの焼き付き量ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍを算出する（Ｓｔｅｐ２）。

画素Ｅに対しては、画素Ｄに対する差分としてＢＯＬ＿Ｌｅｆｔとして１００（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＤ＝２０）と画素Ｈに対する差分としてＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍとして４０（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＨ＝５０）が算出される。

そして、得られたＢＯＬ＿Ｌｅｆｔを前フレームまでの積算値（時間積算値）と加算して、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌとする。同様に、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌも算出する。そして、その値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ３）。

そして、それぞれ得られた、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌをＢＯＬ＿ｔｈと比較する（Ｓｔｅｐ４）。ここでＢＯＬ＿ｔｈは焼き付きが発生するレベルである。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがそれぞれＢＯＬ＿ｔｈを超えない場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがＢＯＬ＿ｔｈを超えると、焼き付きが発生すると判断する。

ＢＯＬ＿ｔｈを５５，０００，０００とすると、上記と同じ画像（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＤ＝２０）が５５０，０００フレーム入力されるとＢＯＬ＿ＬｅｆｔがＢＯＬ＿ｔｈと等しくなり、焼き付きが発生すると判断する。

上記のフローチャートに従えば、液晶表示装置１を使用している時に、精度良く液晶表示素子５０に発生している焼き付きを判断することができる。

（実施例３）
本実施例において、隣接画素との階調差に対して焼き付きの程度（≒イオン性物質滞留）を示したＬＵＴを用い、さらに隣接画素との階調差が小さい場合にも適切な焼き付き量（評価値、焼き付き評価値、焼き付き度合い）を計算して、焼き付き量を判定する方法について説明する。

数値を用いて、図７のフローチャートを説明する。

入力信号として、画素（対象画素）Ｅには階調１５０、画素Ｄには階調２０、画素Ｈには階調５０が入力される。この値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ１）。

次に、演算手段８０にて画素Ｅに対して、画素Ｄと画素Ｈの階調を比較し、図８のＬＵＴを用いて、階調差に対して焼き付き量を演算する。画素ＥのＳｉｇＥと画素Ｄまたは画素ＨのＳｉｇＤまたはＳｉＨよりそれぞれの焼き付き量ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍを算出する（Ｓｔｅｐ２）。

画素Ｅに対しては、画素Ｄに対する差分としてＢＯＬ＿Ｌｅｆｔとして１００（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＤ＝２０）と画素Ｈに対する差分としてＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍとして４０（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＨ＝５０）が算出される。

そして、得られたＢＯＬ＿Ｌｅｆｔを前フレームまでの積算値（時間積算値）と加算して、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌとする。同様に、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌも算出する。そして、その値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ３）。

そして、それぞれ得られた、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ（時間積算値）およびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ（時間積算値）をＢＯＬ＿ｔｈ（所定の閾値、所定の値）と比較する（Ｓｔｅｐ４）。ここでＢＯＬ＿ｔｈは焼き付きが発生するレベルである。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがそれぞれＢＯＬ＿ｔｈを超えない場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがＢＯＬ＿ｔｈを超えると、焼き付きが発生すると判断する。

本実施例では、画素Ｅに対して、図９のようなＬＵＴを用いて、階調差に対して焼き付き量を定義するが、画素Ｄと画素Ｈの階調が等しい場合、このＬＵＴにはマイナスの焼き付き量が定義されている。

これは、焼き付きはイオン性物質の一時的な滞留によるものであり、隣接画素が同じ階調で表示されている場合は、隣接画素境界に滞留していたイオン性物質は、熱により拡散していく。従って、隣接画素が同じ階調で表示されると、それ以前に生じた焼き付きは変化しないのではなく、徐々に緩和していく。

従って焼き付き量の定義としては０ではなく、マイナスの量を定義することが望ましい。

以上より、画素ＥのＳｉｇＥと画素Ｄまたは画素ＨのＳｉｇＤまたはＳｉｇＨよりそれぞれの焼き付き量ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍを求める。

ここで、ＳｉｇＥ＝１５０ ＳｉｇＤ＝１５０の場合、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔは−２０。ＳｉｇＥ＝１５０ ＳｉｇＨ＝１５０の場合、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍは−２０である。

また、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌおよび、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌがマイナスになる場合は、０に固定することが好ましい。

上記のフローチャートに従えば、液晶表示装置１を使用している時に、精度良く液晶表示素子５０に発生している焼き付きを判断することができる。

（実施例４）
本実施例において、隣接画素との階調差に対して焼き付きの程度（≒イオン性物質滞留）を示したＬＵＴを用いて、焼き付き量を判定する方法について説明する。

図１０にフローチャートを記載する。

数値を用いて、図１０のフローチャートを説明する。

入力信号として、画素（対象画素）Ｅには階調１５０、画素Ｄには階調２０、画素Ｈには階調５０が入力される。この値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ１）。

次に、演算手段８０にて画素Ｅに対して、画素Ｄと画素Ｈの階調を比較し、図８のＬＵＴを用いて、階調差に対して焼き付き量を演算する。画素ＥのＳｉｇＥと画素Ｄまたは画素ＨのＳｉｇＤまたはＳｉＨよりそれぞれの焼き付き量ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍを算出する（Ｓｔｅｐ２）。

画素Ｅに対しては、画素Ｄに対する差分としてＢＯＬ＿Ｌｅｆｔとして１００（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＤ＝２０）と画素Ｈに対する差分としてＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍとして４０（ＳｉｇＥ＝１５０、ＳｉｇＨ＝５０）が算出される。

そして、得られたＢＯＬ＿Ｌｅｆｔを前フレームまでの積算値と加算して、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌとする。同様に、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌも算出する。そして、その値をメモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ３）。

ここで、ＢＯＬ＿ｔｈを液晶表示装置１の使用状況により変更する（Ｓｔｅｐ４）。これは、例えば液晶表示装置１の外気温（Ｔｅｍｐ）が高いと、イオン性物質の移動度が高まり、その結果滞留するまでの時間が早まることがある。従って、ＢＯＬ＿ｔｈの値を小さくすることで焼き付きが発生するレベルを下げることで、精度よく焼き付きの発生を判断できる。

また、液晶表示装置１の使用時間（Ｔｉｍｅ）においても、ＢＯＬ＿ｔｈを小さくすることが必要である。これは、液晶表示装置１を使用していくに従い、液晶表示素子５０の液晶層には、水分の侵入やイオン性物質の発生がおこることが知られている。その結果、隣接画素に階調差があるときのイオン性物質の滞留量が増加する。従って、ＢＯＬ＿ｔｈの値を小さくすることで焼き付きが発生するレベルを下げることで、精度よく焼き付きの発生を判断できる。

そして、それぞれ得られた、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ（時間積算値）およびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ（時間積算値）をＢＯＬ＿ｔｈ（所定の閾値、所定の値）と比較する（Ｓｔｅｐ５）。ここでＢＯＬ＿ｔｈは焼き付きが発生するレベルである。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがそれぞれＢＯＬ＿ｔｈを超えない場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。

ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌおよびＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌがＢＯＬ＿ｔｈを超えると、焼き付きが発生すると判断する。

本実施例ではＢＯＬ＿ｔｈの値を変更することで、使用状況による液晶表示素子５０の焼き付きの程度の変化を的確にとらえたが、ＬＵＴの変更やＢＯＬの値にあるゲインをかけて計算してもよい。

上記のフローチャートに従えば、液晶表示装置１の使用状況にかかわらず、精度良く液晶表示素子５０に発生している焼き付きを判断することができる。

（実施例５）
本実施例では、焼き付きが発生したと判断した後（実施例１〜４における階調差の時間積算値、或いは評価値の時間積算値が所定の閾値を超えた時）の、焼き付きの緩和方法について説明する。

液晶表示装置１は、投射型液晶表示装置であり、液晶表示素子５０と投射レンズ光学系４０を有している。また、投射レンズ光学系４０は、光軸と垂直な方向にシフト可能なシフト機構４１を有し、液晶表示装置１の投射画像を上下左右にシフトすることができる（光軸と垂直な上下左右方向にシフト可能である）。

また、液晶表示素子５０には、表示画素領域の外周にも、画像を表示することができる周辺画素領域を有している。

実施例１〜４に記載の通り、焼き付き量がある閾値以上になった場合に、焼き付きが発生したと判断する液晶表示装置１に関して、以下の方法で焼き付きを緩和させる。

図１２、図１３に記載しているように、液晶表示素子５０の表示画素エリア５０ａ表示している画像を、表示画素エリア５０ａの周辺にある非表示画素エリア５９ｂを使用してシフトさせる。

そうすることで、イオン性物質の滞留している画素に表示している画像がシフトし、イオン性物質の滞留を別の画素にシフトすることができる（シフト可能）。その結果、焼き付きが視認レベルに達することを抑制できる。

ただし、表示画像をシフトさせることで液晶表示装置１の投射画像もシフトしてしまう。このシフト量と逆のシフトを投射レンズ光学系４０のシフト機構４１を用いて、キャンセルさせることが可能となる。

この機能を用いることで、長時間の使用に対しても、使用者に対して投射画像がシフトするという違和感を与えることなく、焼き付きの発生を抑制することができる。

また、焼き付き量が発生した、或いは焼き付きが発生しそう、と判断した後に、液晶表示素子で表示している画像のコントラストを変化させたり、明るさを変化させたりしても良い。また、投射レンズ光学系４０をシフトさせずに、液晶表示素子上の画像を左右、或いは上下に１画素単位で小刻みに往復運動させても構わない。

また、画像のシフト量に関しては、メモリ６０に保存されている焼き付き量を用いて最適化することが可能となる。これは、画像をシフトさせた後に、すぐに次の焼き付きが発生しないように最適化させるためである。その方法に関して図１１のフローチャートを説明する。

まず、実施例２に記載したフローチャートに従い焼き付きが発生したと判断する（Ｓｔｅｐ１）。

画像シフト前のＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿ＴｏｔａｌをＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｂｅｆｏｒｅとして、画像シフト後のＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌと置く。同様に、画像シフト前のＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＴｏｔａｌをＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｂｅｆｏｒｅと置く（Ｓｔｅｐ２）。

次にｘ方向に液晶表示素子５０に表示している画像をシフトさせることを仮定する（Ｓｔｅｐ３）。このｘ方向は、投射画像に対して、上下方向でも左右方向でもよい。

次に、画素をｘ方向にシフトさせた後の各画素に対しての焼き付き量をＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒ、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒとして、メモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ４）。

これは、図６の画素ＥのＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｂｅｆｏｒｅが１００，０００として、表示画像を左に１画素シフトした場合、画素ＤのＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒが１００，０００となることを意味する。

そして演算手段８０にて各画素に対してＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿ＢｅｆｏｒｅとＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒの和を計算し、全画素に対してそのヒストグラムを取得する。同様に、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＢｅｆｏｒｅとＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒも和を計算し、全画素に対してそのヒストグラムを取得する（Ｓｔｅｐ５）。

ｘ方向のシフトが特定範囲終えるまで、Ｓｔｅｐ３からＳｔｅｐ５を繰り返す（Ｓｔｅｐ６）。

次にｙ方向に液晶表示素子５０に表示している画像をシフトさせることを仮定する（Ｓｔｅｐ７）。このｙ方向は、ｘ方向対して、直交する方向である。

次に、画素をｙ方向にシフトさせた後の各画素に対しての焼き付き量をＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒ、ＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒとして、メモリ６０に保存する（Ｓｔｅｐ８）。

これは、図６の画素ＥのＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｂｅｆｏｒｅが１００，０００として、表示画像を上に１画素シフトした場合、画素ＢのＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒが１００，０００となることを意味する。

そして演算手段８０にて各画素に対してＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿ＢｅｆｏｒｅとＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒの和を計算し、全画素に対してそのヒストグラムを取得する。同様に、ＢＯＬ＿Ｌｅｆｔ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿ＢｅｆｏｒｅとＢＯＬ＿Ｂｏｔｔｏｍ＿Ｔｏｔａｌ＿Ａｆｔｅｒも和を計算し、全画素に対してそのヒストグラムを取得する（Ｓｔｅｐ９）。

ｙ方向のシフトが特定範囲終えるまで、Ｓｔｅｐ３からＳｔｅｐ５を繰り返す（Ｓｔｅｐ１０）。

そして、取得したヒストグラムより各画素における、それぞれの積算値（時間積算値）が小さくなるように、画像のシフト量を求める（Ｓｔｅｐ１１）。

そのシフト量に基づいて、液晶表示素子５０の画像をシフトさせる（Ｓｔｅｐ１２）。

また、ほぼ同時に投射レンズ光学系４０もシフト機構４１を使用して、投射画像をシフトさせる（Ｓｔｅｐ１３）。

これにより、焼き付きが発生する前に、イオン性物質の滞留を別の場所に最適にずらすこと可能となり、焼き付きを緩和することが可能となる。

また、ＢＯＬ＿ｔｈは焼き付きが発生するレベルにするのではなく、そのレベルより小さい値にしておくことが好ましい。これは、画像のシフトを行うとしても、どこかの画素はＢＯＬ＿ｔｈを超えることが発生するためである。

そのため、一度、ＢＯＬ＿ｔｈを超えた画素に対しては、焼き付き発生レベルをＢＯＬ＿ｔｈ２に変更させる。ＢＯＬ＿ｔｈ２＞ＢＯＬ＿ｔｈであり、次の画素シフト量を計算する際には、ＢＯＬ＿ｔｈ２に達する画素が最小となるように設定しておく。

こうすることで、液晶表示装置１の焼き付きをより効果的に抑制することができる。

上記の実施例で述べてきた時間積算値（階調差の時間積算値、或いは評価値の時間積算値）に対する所定の閾値は、装置の使用状態に応じて変化させても構わない。例えば、同じ階調差であっても非常に明るい画像を表示する場合と、非常に暗い画像を表示する場合、或いは中間的な明るさの画像を表示する場合とでは、同じ階調差であっても焼き付きに対する影響が異なる。ここで述べる使用状態とは、上述の画像の明るさにとどまらず、装置が置かれた環境温度、液晶の使用時間、光源の明るさ（液晶表示素子に照射される光の輝度）等を指しており、それらの変化に応じて閾値は変化させた方が望ましい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

１ 液晶表示装置
４０ 投射レンズ光学系
４１ レンズシフト機構
５０ 反射型液晶表示素子
７０ 制御手段
８０ 演算部

Claims (10)

1. 入力画像データに基づく画像を表示する液晶表示素子と、
   を備える液晶表示装置であって、
   前記入力画像データに基づいて、対象画素と該対象画素と特定方向において隣接する画素との階調差の時間積算値を求める演算手段と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 入力画像データに基づく画像を表示する液晶表示素子と、
   を備える液晶表示装置であって、
   前記入力画像データに基づいて、対象画素と該対象画素と特定方向において隣接する画素との階調差を変換した評価値の時間積算値を求める演算手段と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記演算手段により求められた前記時間積算値が所定の値を超えた場合、前記液晶表示素子における前記画像を表示する位置をシフトさせる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記演算手段により求められた前記時間積算値が所定の値を超えた場合、前記液晶表示素子が表示する画像のコントラストを変化させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示素子によって表示された画像を投射すると共に、光軸と垂直な方向にシフト可能な投射手段を備えており、
   前記演算手段により求められた前記時間積算値が所定の値を超えた場合、前記投射手段をシフトさせる、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記時間積算値が前記所定の値を超えた場合、前記投射手段をシフトさせると共に、前記液晶表示素子における前記画像の表示位置をシフトさせる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記所定の値を、液晶表示装置の使用状態によって変更する、
   ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記演算手段が、前記階調差の時間積算値に対応し、液晶表示素子の焼き付き度合いを評価する焼き付き評価値の積算値を、前記時間積算値として求めるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 前記演算手段は、前記階調差を焼き付き度合いを評価する焼き付き評価値に変換した上で、該焼き付き評価値の積算したものを前記時間積算値として求めるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記入力画像データを格納するメモリを備え、
    前記演算手段は、前記メモリに格納された前記入力画像データに基づいて、前記時間積算値を求めている、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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