JP2019056938A - 光源駆動装置、光源駆動方法および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示素子をディジタル駆動方式により駆動する場合の表示品質を向上させる。【解決手段】サブフレームデータ作成部は、映像信号のフレーム周期を分割してサブフレームを形成し、駆動階調テーブルに基づいて、表示する映像信号の階調に対応したサブフレームデータを作成する。光源制御は、光を映像信号に応じて変調させる表示素子に前記光を射出する光源の駆動状態を制御する。サブフレームテーブルは、駆動階調が１の時１つのサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が１増加する毎に既に駆動状態となっているサブフレームに加えて駆動状態となるサブフレームが１個ずつ増加する。光源制御部は、少なくとも駆動階調が１の時に駆動状態となるサブフレーム期間の光量を、駆動階調が最も高い階調に駆動状態となるサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、光源駆動装置、光源駆動方法および表示装置に関する。

液晶表示装置に用いられる液晶表示素子を駆動する駆動方式として、アナログ駆動方式とディジタル駆動方式とが知られている。アナログ駆動方式は、画素に印加される電圧値を連続的なアナログ値とした駆動方式である。ディジタル駆動方式は、画素に印加する電圧の大きさを２値とし、画像の輝度（階調）に対応して、印加電圧の時間幅を変えることにより、液晶の画素に印加する実効電圧値を制御する駆動方式である。ディジタル駆動方式は、画素に印加される情報が「０」および「１」の何れかであるため、ノイズなどの外部要因による影響を受け難いという特徴がある。

ディジタル駆動方式において、映像信号の１フレームを時分割制御して中間階調を得る技術が知られている。例えば、特許文献１には、映像信号の１フレーム周期を等分割して複数のサブフレームを形成し、表示する映像信号の階調に対応して適宜サブフレームを選択して表示を行い、人の視覚積分効果を利用して中間階調を表現する技術が開示されている。

特開２０１３−０９２５４８号公報

ところで、人の階調に対する反応はリニアではなく、より低い階調（より暗い画像）においてより敏感に反応することが知られている。一方、上述した、サブフレームを用いた階調制御による駆動方式は、各階調での照度は、その階調で選択したサブフレームの照度を加算したものになる。液晶の、電圧印加時間と透過率との関係はリニアではなく、人の階調に対する反応と似たものとなるが、階調が低い領域においてズレが大きくなり、視覚的に違和感のある画像となってしまうという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液晶表示素子をディジタル駆動方式により駆動する場合の表示品質を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、映像信号のフレーム周期を分割した分割周期を作成する分割周期作成部と、階調毎に予め割り当てられた分割周期に応じて映像信号に従い画素毎にオンおよびオフが制御される表示素子に対して光を照射する光源を駆動する光源制御部とを備え、光源制御部は、黒表示を除く最も低い階調に対応する第１の分割周期での第１の光量を、第１の分割周期以外の第２の分割周期の第２の光量より低い光量に制御することを特徴とする。

本発明によれば、液晶表示素子をディジタル駆動方式により駆動する場合の表示品質を向上させることが可能となるという効果を奏する。

図１は、各実施形態に適用可能な表示システムの一例の構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る投射装置の一例の構成を概略的に示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係る、階調値とサブフレームと画素のオン／オフ制御との関係の例を示す図である。 図４は、γ＝２．２のガンマ曲線と投射部の入出力特性の例とを比較して示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る光源制御を説明するためのタイムチャートである。 図６は、表示素子の各画素の例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る、表示素子における各画素のオン／オフ制御と、光源の光量制御との関係の例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係る光源制御を行った場合の効果について説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る、最小分解能の階調値ｎ毎の変化の例を示す図である。 図１０は、第１の実施形態の変形例に係る光源の制御の例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る投射装置の一例の構成を示す図である。 図１２は、表示素子の構成例を、光の入射方向と平行な方向の断面により示す図である。 図１３は、表示素子の特性の例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係る映像処理・駆動部および画素電極部の構成の例を示すブロック図である。 図１５は、第２の実施形態に係る画素回路の一例の構成を示すブロック図である。 図１６は、第２の実施形態に係る、信号変換部、誤差拡散部、フレームレートコントロール部およびサブフレームデータ作成部における処理の流れを説明するための図である。 図１７は、第２の実施形態に係るフレームレートコントロールテーブルの例を示す。 図１８は、第２の実施形態に適用可能な駆動階調テーブルの例を示す図である。 図１９は、第２の実施形態に係る制御の例を示すタイムチャートである。

以下に添付図面を参照して、光源駆動装置、表示装置および光源駆動方法の好適な実施形態を詳細に説明する。係る実施形態に示す具体的な数値および外観構成などは、本発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本発明に直接関係のない要素は詳細な説明および図示を省略している。

図１は、各実施形態に適用可能な表示システムの一例の構成を示す。図１において、表示装置としての投射装置１００は、光源および表示素子を備える。投射装置１００は、光源から射出された光を、映像出力装置１０１から供給された映像信号に基づき表示素子により変調して、映像信号に応じた投射光として出射する。投射装置１００から出射された投射光は、スクリーンなどの被投射媒体１０２に投射され、被投射媒体１０２上に、映像信号に応じた投射映像として表示される。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る投射装置について説明する。図２は、第１の実施形態に係る投射装置の一例の構成を概略的に示す。図２において、図１の投射装置１００に対応する投射装置１００ａは、映像処理部１１０と、駆動部１１１と、後述する分割周期を作成する分割周期作成部としてのサブフレーム作成部１１２と、光源制御部１１３と、投射部１２２とを備える。また、投射部１２２は、光源１２０と表示素子１２１とを含む。ここで、サブフレーム作成部１１２と光源制御部１１３とによる構成を、光源駆動装置と呼ぶ。

映像処理部１１０に対して映像信号が入力される。ここで、映像信号は、所定のフレーム周期（例えば６０フレーム／秒）でフレーム画像が更新される動画像を表示するためのディジタル方式の映像信号であるものとする。これに限らず、アナログ方式の映像信号を例えば映像処理部１１０においてディジタル方式の映像信号に変換してもよい。また、説明のため、映像信号は、画素毎に、階調値「０」〜階調値「１２」の１３階調を表現可能であるものとする。ここで、階調値「０」および階調値「１２」は、それぞれ黒表示および白表示に対応し、階調値「１」〜階調値「１１」は、階調値に応じた明るさの中間調表示に対応する。

映像処理部１１０は、入力された映像信号から、フレームの先頭を示すフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃと、画素毎の階調情報Ｇｒａｄとを抽出する。階調情報Ｇｒａｄは、画素の階調値（輝度値）を含む。映像処理部１１０は、抽出した階調情報Ｇｒａｄを駆動部１１１に供給する。また、映像処理部１１０は、抽出したフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃをサブフレーム作成部１１２に供給する。

サブフレーム作成部１１２は、映像処理部１１０から供給されたフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃから、１フレーム周期を分割した分割周期を作成する。サブフレーム作成部１１２は、例えば、１フレーム周期を、映像信号の階調数に対応する分割数で分割し、分割周期を作成する。この分割周期を、以下、サブフレームと呼ぶ。

映像信号が１３階調を表現可能であるこの例では、サブフレーム作成部１１２は、１フレーム周期を階調数より１少ない１２のサブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１２に分割する。これは、詳細は後述するが、階調値「０」または階調値「１２」では、１フレーム周期内において画素のオフ状態またはオン状態が維持されるためである。

サブフレーム作成部１１２は、例えば、分割した各サブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１２のタイミングを示すサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃを生成し、生成したサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃを、フレーム同期信号Ｖｓｙｎｃと共に出力する。サブフレーム作成部１１２から出力されたフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃは、それぞれ駆動部１１１および光源制御部１１３に供給される。

光源制御部１１３は、光源１２０の発光を制御するための光源制御信号を、サブフレーム作成部１１２から供給されたフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃに基づき生成する。光源１２０は、例えば半導体レーザであって、光源制御部１１３から供給された光源制御信号に従いレーザ光の発光が制御される。例えば、光源１２０は、光源制御信号に従い、少なくとも、射出するレーザ光の強度（明るさ）が制御される。また、光源１２０は、光源制御信号に従い、発光タイミングが、少なくとも上述のサブフレーム単位で制御可能とされている。光源制御部１１３による光源１２０の発光制御の詳細については、後述する。

なお、光源１２０は、光源制御信号に従い発光強度が制御可能で、且つ、発光タイミングがサブフレーム単位で制御可能であれば、他の種類の光源であってもよい。例えば、光源としてＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いてもよいし、ＵＨＰ(Ultra High Performance)ランプを用いることも可能である。

一方、駆動部１１１は、映像処理部１１０から供給された画素毎の階調情報Ｇｒａｄと、サブフレーム作成部１１２から供給されたフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃとに基づき、表示素子１２１を駆動するための駆動信号を生成する。駆動信号は、表示素子１２１に供給される。

表示素子１２１は、画素がマトリクス状に配置され、駆動部１１１から供給された、映像信号に基づく駆動信号に従い、光源１２０から入射された光を画素毎に変調して射出する。第１の実施形態では、表示素子１２１として、液晶の特性を用いた液晶表示素子を用いる。液晶表示素子は、画素毎の画素電極と、各画素に共通する共通電極との間に液晶を挟み込み、画素電極により映像信号に応じて画素毎に電圧を印加することで特定の偏光方向の光に対する液晶の透過率を変化させ、映像の表示を行う。

第１の実施形態では、表示素子１２１として、反射型の液晶表示素子を用いる。反射型の液晶表示素子では、照射された光は、入射面から液晶層を通過して反射面に照射され、反射面で反射されて再び液晶層を通過して入射面から外部に射出される。反射型の液晶表示素子は、入射された光の偏光状態を変化させて射出するため、偏光ビームスプリッタなどを用いて入射光と出射光を偏光分離する。

投射装置１００ａにおいて、光源１２０および表示素子１２１とを含んで、投射部１２２が構成される。被投射媒体１０２に投射される投射映像は、この投射部１２２に含まれる光源１２０の特性と表示素子１２１の特性とを統合した特性を備えることになる。以降、これら光源１２０の特性と表示素子１２１の特性とを統合した特性を、投射部１２２の特性とする。また、表示素子１２１に入力される駆動信号を、投射部１２２に対する入力とし、光源１２０の光が表示素子１２１を介して射出された光を、投射部１２２の出力とする。

次に、第１の実施形態に係るディジタル駆動方式について、より具体的に説明する。第１の実施形態では、駆動部１１１は、ディジタル駆動方式により表示素子１２１を駆動する。第１の実施形態に係るディジタル駆動方式では、駆動部１１１は、画素をオン状態と、オフ状態との２状態で制御する。なお、オン状態は、例えば液晶の透過率が最も高い状態であって、液晶に白色の光を入射した場合に略白の表示（白表示）となる状態である。また、オフ状態は、例えば液晶の透過率が最も低い状態であって、液晶に白色の光を入射した場合に略黒の表示（黒表示）となる状態である。また、駆動部１１１は、ある画素について、１フレーム周期内のサブフレームのうち、当該画素の階調値に応じた数のサブフレームにおいてオン状態に制御し、それ以外のサブフレームにおいてオフ状態に制御することで、当該画素において階調を表現する。

図３は、第１の実施形態に係る、階調値とサブフレームと画素のオン／オフ制御との関係の例を示す。図３において、各列は、左から右に向けてサブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１２とされている。これらのうち、サブフレームＳＦ１がフレーム周期の先頭のサブフレーム、サブフレームＳＦ１２がフレーム周期の後端のサブフレームとする。また、図３において、各行は、上から下に向けて階調値が０から１ずつ増加する。階調値「０」が最も低い（暗い）階調であり、階調値「１２」が最も高い（明るい）階調である。

第１の実施形態では、駆動部１１１は、画素の階調値に応じた数のサブフレームを、フレーム周期の先頭から順に選択し、選択したサブフレームにおいて、当該画素をオン状態に制御する。図３において、斜線を付して示す値「１」のセルは、画素をオン状態に制御することを示し、値「０」のセルは、画素をオフ状態に制御することを示す。

例えば、ある画素の階調値が「３」である場合、駆動部１１１は、フレーム周期の先頭のサブフレームＳＦ１から３つのサブフレーム（サブフレームＳＦ１、ＳＦ２およびＳＦ３）を選択する。そして、駆動部１１１は、選択したサブフレームにおいて、当該画素をオン状態に制御する。また、駆動部１１１は、その他の９個のサブフレーム（サブフレームＳＦ４〜ＳＦ１２）では、当該画素をオフ状態に制御する。

また例えば、ある画素の階調値が「１２」である場合、駆動部１１１は、フレーム周期の先頭のサブフレームＳＦ１から１２個のサブフレーム（サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２）を選択する。そして、駆動部１１１は、選択したサブフレームにおいて、当該画素をオン状態に制御する。この場合には、オフ状態に制御するサブフレームは存在しない。

さらに例えば、ある画素の階調値が「０」である場合、駆動部１１１は、１フレーム周期内の全てのサブフレーム（サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２）で当該画素をオフ状態に制御する。この場合には、オン状態に制御するサブフレームは存在しない。

このように、第１の実施形態では、オンおよびオフ制御を行うサブフレームが、階調毎に予め割り当てられる。また、階調値「０」では、フレーム周期内で画素のオフ状態が維持され、階調値「１２」では、フレーム周期内で画素のオン状態が維持される。このように、階調値「０」および階調値「１２」の階調は、フレーム周期内の全てのサブフレームをオフ状態およびオン状態に制御することで実現できるため、１フレーム周期内のサブフレーム数は、１２で足りる。

ここで、投射部１２２の特性について説明する。一般的に、ディスプレイの入出力特性はリニアではなく、入力に対して出力が下に凸の曲線で表される。したがって、映像信号の処理も、この入出力特性に従い行われる。ディスプレイの入出力特性を示す曲線としては、一般的には、例えばガンマ値γ＝２．２のガンマ曲線が用いられる。ガンマ曲線は、入力値をＶIN、出力値をＶOUTとしたときに、ＶOUT＝ＶINγにより示される。

入出力特性がガンマ値γのディスプレイに対して、例えばガンマ値１／γのガンマ曲線に従い補正された映像信号を供給することで、リニアな階調表現を得ることができる。例えば、映像出力装置１０１から出力される映像信号は、一般的には、リニアな階調特性に対し、ガンマ値１／γ≒０．４５５のガンマ曲線に基づき補正された階調特性を持つ。

液晶を用いた表示素子１２１を備える投射部１２２の特性も、入出力特性はリニアではなく、ディスプレイの入出力特性と同様の、入力に対して出力が下に凸の曲線で表される。例えば、投射部１２２の入力は、映像信号の階調値に対応する。第１の実施形態では、図３を用いて説明したように、階調値は、液晶層への電圧印加時間に対応する。また、投射部１２２の出力は、光源１２０の光量と液晶の透過率とに基づくものとなる。より詳細には、投射部１２２の出力は、光源１２０から光が表示素子１２１を介して被投射媒体１０２に投射された場合の、被投射媒体１０２上での輝度に対応する。

図４は、γ＝２．２のガンマ曲線に従った入出力特性を基準の特性として、この基準特性と投射部１２２の入出力特性の例とを比較して示す。図４（ａ）において、横軸に入力すなわち映像信号を、最大値を１に正規化して示す。上述の例では、入力は、値「１」が階調値「１２」に対応する。また、図４（ａ）において、縦軸に出力すなわち輝度を、それぞれ最大値を１に正規化して示している。なお、輝度は、上述した、光源１２０から光が表示素子１２１を介して被投射媒体１０２に投射された場合の、被投射媒体１０２上での輝度であるものとする。さらに、図４（ａ）の例では、光源１２０の光量は、一定に制御されているものとする。

図４（ｂ）は、図４（ａ）において範囲Ａで示した部分を拡大した例である。図４（ａ）および図４（ｂ）において、特性線１４０が基準特性（γ＝２．２のガンマ曲線に従った特性）を、特性線１４１が表示素子１２１の入出力特性を、それぞれ示す。

図４（ａ）に示されるように、例えば入力値≧０．５（階調値「７」以上）といった高い入力値の範囲では、特性線１４０と特性線１４１とが略一致し、投射部１２２の入出力特性が基準特性と略等しいと見做すことができる。

一方、例えば入力値＜０．５（階調値「６」以下）といった低い入力値の範囲では、特性線１４０と特性線１４１とが重ならず、投射部１２２の入出力特性が基準特性に対して高い出力（輝度）側にずれている。図４（ａ）の最も低い入力値を含む範囲Ａにおいても、図４（ｂ）に示されるように、投射部１２２の入出力特性が基準特性に対して高い出力（輝度）側にずれている。

この特性線１４１に従った入出力特性により投射部１２２を駆動すると、高い階調値の範囲、すなわち、特性線１４１と特性線１４０とが略一致する範囲での入力値の映像信号による映像の表示については、略意図した通りの表示が得られると考えられる。一方、低い階調値の範囲、すなわち、特性線１４１が特性線１４０に対して高出力側にずれている範囲での入力値の映像信号による映像の表示については、意図した映像よりも明るく表示されることになる。これは、映像信号の映像における暗い映像領域の表示品質の低下の要因となり得る。

そこで、第１の実施形態では、１フレーム周期内で光源１２０の光量を制御することで、投射部１２２の入出力特性を例えば基準特性に近付ける。より詳細には、第１の実施形態では、光源１２０の光量をサブフレーム単位で制御し、光源１２０の光量を、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２に含まれる、黒表示（階調値「０」）を除く最も低い階調に対応する第１のサブフレームでの第１の光量が、第１のサブフレーム以外の第２サブフレームの第２の光量より低い光量になるように制御する。

図５のタイムチャートを用いて、第１の実施形態に係る光源制御について、より具体的に説明する。図５において、右方向に向けて時間が進行する。図５（ａ）は、フレーム周期を表すフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃの例を示す。信号の立ち上がりエッジから、次の立ち上がりエッジまでを、１フレーム周期とする。

図５（ｂ）は、サブフレーム周期を表すサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃの例を示す。フレーム同期信号Ｖｓｙｎｃと同様に、サブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃも、信号の立ち上がりエッジから、次の立ち上がりエッジまでを、１サブフレーム周期とする。図５（ｂ）の例では、上述の図３に対応し、１フレーム周期を時間軸方向に１２のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２に分割している。

図５（ｄ）は、既存技術による光源１２０の光量制御の例を示す。既存技術においては、図５（ｄ）に斜線を付して示しているように、全てのサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２において、光源１２０の光量を均一な光量に制御していた。このときの各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２における光源１２０の光量を、１００％の光量とする。上述した図４の特性線１４１は、この既存技術に対応するものである。

図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る光源１２０の光量制御の例を示す。第１の実施形態では、光源制御部１１３は、フレーム周期の先頭のサブフレームＳＦ１において光源１２０の光量を例えば５０％の低減比率で低減させる制御を行い、その他のサブフレームＳＦ２〜ＳＦ１２では、光源１２０の光量を１００％の光量に制御する。サブフレームＳＦ１は、上述の図３に示したように、黒表示（階調値「０」）を除く最も低い階調において画素がオン制御されるサブフレームである。したがって、このサブフレームＳＦ１では、階調値「０」の階調を除く各階調で共通して画素がオン制御される。

図６および図７を用いて、第１の実施形態に係る投射部１２２の制御について、より具体的に説明する。図６は、表示素子１２１の各画素の例を示す。ここでは、説明のため、表示素子１２１が５画素×５画素を含むものとし、各画素を座標(ｘn，ｙn)で示している。図６の各マス内の数値は、映像信号に従った各画素の階調値の例を示す。

図７は、第１の実施形態に係る、表示素子１２１における各画素のオン／オフ制御と、光源１２０の光量制御との関係の例を示す。なお、図７において、右方向に向けて時間の進行を示している。

図７（ａ）は、図６の例において、座標(ｘ0，ｙ0)〜(ｘ4，ｙ0)の５個の画素について、オン状態に制御されるオン区間１３０を示している。図６を参照し、駆動部１１２は、画素(ｘ0，ｙ0)に対し、階調値の「３」に対してサブフレームＳＦ１〜ＳＦ３をオン区間１３０とし、画素(ｘ1，ｙ0)に対し、階調値の「１」に対してサブフレームＳＦ１のみをオン区間１３０としている。また、駆動部１１２は、画素(ｘ2，ｙ0)に対し、階調値が「０」であるので、オン区間１３０を設けない。さらに、駆動部１１２は、画素(ｘ3，ｙ0)および画素(ｘ4，ｙ0)に対し、それぞれ階調値が「５」および「９」であるため、それぞれサブフレームＳＦ１〜ＳＦ５、ならびに、サブフレームＳＦ１〜ＳＦ９をオン区間１３０としている。

図７（ｂ）は、光源１２０の光量制御の例を示す。この例では、図５（ｃ）と同様に、光源制御部１１３は、光源１２０を、サブフレームＳＦ１において光量を５０％の低減比率で低減させる制御を行い、他のサブフレームＳＦ２〜ＳＦ１２において１００％の光量に制御している。そのため、各画素(ｘ0，ｙ0)、(ｘ1，ｙ0)、(ｘ3，ｙ0)および(ｘ4，ｙ0)は、サブフレームＳＦ１において５０％の輝度（光量）となる。そして、各画素(ｘ0，ｙ0)、(ｘ3，ｙ0)および(ｘ4，ｙ0)は、サブフレームＳＦ２以降において、１００％の輝度（光量）となる。

したがって、黒表示の画素(ｘ2，ｙ0)を除く各画素(ｘ0，ｙ0)、(ｘ1，ｙ0)、(ｘ3，ｙ0)および(ｘ4，ｙ0)は、図５（ｄ）で示した、光源１２０の光量を全サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２で均一な光量に制御した場合と比較して、サブフレームＳＦ１で光量を低減比率５０％で低減させた分、輝度（光量）が下がっていることになる。

例えば、光源１２０の光量が１００％の場合の輝度を「１」として正規化し、各画素において、各サブフレームにおける光源１２０の光量が単純加算されるものとする。この場合、第１の実施形態に係る光源制御によれば、各画素(ｘ0，ｙ0)、(ｘ1，ｙ0)、(ｘ3，ｙ0)および(ｘ4，ｙ0)の輝度（光量）は、それぞれ「２．５」、「０．５」、「４．５」および「８．５」となる。これに対して、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２における光源の光量を均一とする既存技術の場合は、各画素(ｘ0，ｙ0)、(ｘ1，ｙ0)、(ｘ3，ｙ0)および(ｘ4，ｙ0)の輝度（光量）は、それぞれ「３」、「１」、「５」および「９」となる。

各画素の輝度（光量）を、第１の実施形態による光量制御を行った場合と、既存技術とで比較すると、黒表示を除き、階調が低いほど両者の比が大きくなることが分かる。

図８を用いて、第１の実施形態に係る光源制御を行った場合の効果について説明する。なお、図８において、上述した図４と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図８（ａ）および図８（ｂ）は、上述した図４（ａ）および図４（ｂ）に対して、第１の実施形態に係る光源制御を行った場合の投射部１２２の入出力特性の例を示す特性線１４２を追加したものである。

図８の例では、光源１２０の光量を、サブフレームＳＦ１で５０％、他のサブフレームＳＦ２〜ＳＦ１２でそれぞれ１００％に制御している。このように制御することで、例えば入力値＜０．５（階調値「６」以下）といった低い入力値の範囲において、第１の実施形態に係る特性線１４２は、既存技術による特性線１４１と比較して、より特性線１４０すなわち基準特性に近付いていることが分かる。一方、入力値≧０．５（階調値「７」以上）といった高い入力値の範囲では、既存技術と同様に、特性線１４２は特性線と略一致している。

したがって、第１の実施形態に係る光源制御を行うことで、低い階調の範囲での入力値の映像信号による映像の表示が、既存技術に対してより意図した映像に近付き、既存技術に対して表示品質を向上させることができる。

出力値の最小分解能は、単位入力値における出力値によって表すことができる。図８（ｂ）に示されるように、ある入力値ｐにおける、既存技術における最小分解能Ｌと、第１の実施形態に係る光量制御を行った場合の最小分解能Ｌ’について考える。この場合、サブフレームＳＦ１の光量ａを「０≦ａ≦１」とし、他のサブフレームＳＦ２〜ＳＦ１２の光量ｂを「１」とした場合、最小分解能Ｌ’は、Ｌ’＝ａ×Ｌとすることができる。

ここで、「０≦ａ／ｂ≦１」とした場合、階調値ｎにおける最小分解能Ｌ’(ｎ)は、下記の式（１）により表される。なお、式（１）において、ｎ＞０である。また、サブフレームＳＦの順番を示す値ｎは、階調値に対応する。

図９は、第１の実施形態に係る、式（１）に従い計算した最小分解能の、階調値ｎ毎の変化の例を示す。図９において、縦軸は、第１の実施形態に係る最小分解能Ｌ’と、既存技術による最小分解能Ｌとの比Ｌ’／Ｌを示し、横軸は、階調値ｎを示す。また、特性線１５０は「ａ＝０．５、ｂ＝１」の場合の例、特性線１５１は「ａ＝０．３、ｂ＝１」の場合の例、特性線１５２は「ａ＝０．７、ｂ＝１」の場合の例をそれぞれ示す。

図９に示されるように、階調値ｎが大きくなる程、比Ｌ’／Ｌの値が「１」に近付き、階調値ｎが小さくなる程、比Ｌ’／Ｌの値が小さくなる。また、階調値ｎが一定値以下（例えば階調値「４」〜「５」以下）では、階調値ｎに対する比Ｌ’／Ｌの値の変化の度合いが大きくなる。したがって、階調値ｎの値が一定値以下の範囲、例えば「１≦ｎ≦４〜５」の範囲において最小分解能がより小さくなり、暗い映像領域における表示品質を向上させることができる。

また、特性線１５０、１５１および１５２に示されるように、値ａ／ｂによって比Ｌ’／Ｌの変化の度合いが異なる。したがって、光源制御部１１３において、例えば光量ｂを「１」に固定とし、光量ａを０≦ａ≦１の間で調整することで、より適切な制御を行うことが可能である。例えば、光源１２０や表示素子１２１の特性に応じて値ａを変更することが考えられる。

（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。上述した第１の実施形態では、フレーム周期を分割したサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２のうち、黒表示（階調値「０」）を除く最も低い階調値に対応する１つのサブフレームＳＦ１のみにおいて光源１２０の光量を低減させる制御を行っていた。これに対して、第１の実施形態の変形例では、複数のサブフレームＳＦにおいて光源１２０の光量を低減させる。

図１０は、第１の実施形態の変形例に係る光源１２０の制御の例を示す。図１０の例では、光源制御部１１３は、フレーム周期を分割したサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２のうち、黒表示を除く最も低い階調値に対応するサブフレームＳＦ１と、このサブフレームＳＦ１に時間的に連続するサブフレームＳＦ２およびＳＦ３の３つのサブフレームＳＦにおいて、光源１２０の光量を低減させる制御を行う。

各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ３における光量の低減度合いは、投射部１２２の入出力特性が基準特性に近付くように決める。図１０の例では、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ３において、光源１２０の光量を低減比率２５％で均一に低減させて制御しているが、これはこの例に限定されない。例えば、光源１２０の光量の低減比率は２５％に限られない。また例えば、光源１２０の光量を、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ３において異なる低減比率で低減させてもよい。

さらに、上述では、サブフレーム作成部１１２は、フレーム周期を等分割して各サブフレームＳＦを作成しているが、これはこの例に限定されない。すなわち、サブフレーム作成部１１２は、各サブフレームＳＦの長さを異ならせてもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る、図１の投射装置１００に対応する投射装置１００ｂの一例の構成を示す。投射装置１００ｂは、映像処理・駆動部２００と、投射部２４０とを含む。また、投射部２４０は、光源２１０と、照明光学系２１１と、光分離器２１２と、投射光学系２１３と、表示素子２２０とを含む。

映像処理・駆動部２００は、例えば映像出力装置１０１から供給された映像信号に基づき、光源２１０を制御するための光源制御信号と、表示素子２２０を駆動するための駆動信号とを生成する。

光源２１０は、図２の光源１２０に対応し、例えば半導体レーザが用いられる。光源２１０から射出された光は、照明光学系２１１を介して光分離器２１２に入射される。照明光学系２１１から光分離器２１２に入射される光は、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む光である。

光分離器２１２は、光に含まれるＰ偏光とＳ偏光とを分離する偏光分離面を含み、偏光分離面においてＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させる。光分離器２１２としては、偏光ビームスプリッタを用いることができる。照明光学系２１１から光分離器２１２に入射された光は、偏光分離面でＰ偏光とＳ偏光とに分離され、Ｐ偏光は、偏光分離面を透過し、Ｓ偏光は、偏光分離面で反射されて表示素子２２０に照射される。

表示素子２２０は、図２の表示素子１２１に対応し、例えば反射型液晶表示素子である。図１２は、表示素子２２０の構成例を、光の入射方向と平行な方向の断面により示す。表示素子２２０は、対向電極２２０１と、画素電極および画素電極を駆動する画素回路を含む画素電極部２２０３と、液晶層２２０２とを備え、対向電極２２０１と、画素電極部２２０３の画素電極とで液晶層２２０２を挟んで構成される。表示素子２２０は、画素回路に供給される駆動信号に応じて、画素電極と対向電極２２０１との間の液晶層２２０２に電圧を印加するようになっている。

表示素子２２０に入射されたＳ偏光は、対向電極２２０１から液晶層２２０２を介して画素電極部２２０３に入射され、画素電極部２２０３で反射されて再び液晶層２２０２および対向電極２２０１を介して、表示素子２２０から射出される。このとき、液晶層２２０２は、駆動信号に応じて対向電極２２０１と画素電極部２２０３の画素電極と間に印加される電圧に応じて、入射および反射されるＳ偏光を変調する。対向電極２２０１に入射したＳ偏光は、画素電極部２２０３で反射して対向電極２２０１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２２０１から射出される。

図１３は、表示素子２２０の特性の例を示す。図１３において、横軸は、画素電極と対向電極２２０１とにより液晶層２２０２に印加される印加電圧を示す。縦軸は、液晶層２２０２の透過率を示す。表示素子２２０から射出される光の強度は、この透過率に応じたものとなる。液晶層２２０２の透過率は、印加電圧が０Ｖで略０％であり、オフ状態となっている。透過率は、印加電圧を上げていくと徐々に上昇し、閾値電圧Ｖthを超えると、急激な上昇となる。透過率は、飽和電圧Ｖwで飽和する。この飽和電圧Ｖwが白レベル電圧である。表示素子２２０は、例えば０Ｖから飽和電圧Ｖwの間の透過率を用いて表示を行う。

図１２に戻り、表示素子２２０から射出されたＰ偏光およびＳ偏光を含む光は、光分離器２１２に入射され、偏光分離面においてＳ偏光が反射され、Ｐ偏光が透過される。透過されたＰ偏光は、光分離器２１２から射出されて投射光学系２１３に入射され、投射光として投射装置１００ｂから射出される。投射装置１１０ｂから射出された投射光は、被投射媒体１０２に投射され、被投射媒体１０２上に投射映像が表示される。

なお、第２の実施形態においても、投射部２４０の入出力特性は、上述した第１の実施形態における投射部１２２の入出力特性と同様に、図４の特性線１４１で示されるような、基準特性に対して低階調の範囲で高輝度側にずれた特性を有するものとする。

図１４は、第２の実施形態に係る投射装置１００ｂに含まれる映像処理・駆動部２００および画素電極部２２０３の構成の例を示す。この第２の実施形態に係る投射装置１００ｂは、上述した第１の実施形態に係る投射装置１００ａと同様に、映像信号のフレーム周期を分割して分割周期すなわちサブフレームＳＦを作成し、映像信号の画素毎に、画素の階調値に応じた数のサブフレームＳＦにおいてオン状態に制御することで階調を表現する、ディジタル駆動方式が適用される。以下では、上述の第１の実施形態と同様に、階調が階調値「０」〜「１２」の１３階調で表現され、フレーム周期を階調数より１少ない１２の分割周期に等分割して、１２のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２を作成するものとする。

図１４において、映像処理・駆動部２００は、信号変換部２１と、誤差拡散部２３と、フレームレートコントロール部２４と、リミッタ部２５と、サブフレームデータ作成部２６と、駆動階調テーブル２７と、メモリ制御部２８と、フレームバッファ２９と、データ転送部３０と、駆動制御部３１と、電圧制御部３２と、光源制御部２３０とを含む。

また、画素電極部２２０３は、ソースドライバ３３と、ゲートドライバ３４と、各画素回路２２１０、２２１０、…とを含む。なお、ソースドライバ３３およびゲートドライバ３４は、画素電極部２２０３の外部に設けてもよい。

画素電極部２２０３において、各画素回路２２１０、２２１０、…は、マトリクス状に配列され、列方向に列データ線Ｄ0、Ｄ1、…、Ｄnによりそれぞれ接続され、行方向に行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmによりそれぞれ接続される。列データ線Ｄ0、Ｄ1、…、Ｄnは、ソースドライバ３３にそれぞれ接続される。また、行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmは、ゲートドライバ３４にそれぞれ接続される。

メモリ制御部２８は、後述するサブフレームデータ作成部２６からフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃと、サブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃとが供給される。また、メモリ制御部２８は、サブフレームデータ作成部２６で作成された各サブフレームＳＦのサブフレームデータ（後述する）を、サブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃに従い、サブフレームＳＦ毎に分割されたフレームバッファ２９に格納する。フレームバッファ２９は、２つのフレームバッファを含むダブルバッファの構造になっており、メモリ制御部２８は、一方のフレームバッファに映像信号データを格納している間、他方のフレームバッファからサブフレームデータを読み出すことができる。

駆動制御部３１は、サブフレームデータ作成部２６からフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃが供給され、サブフレームＳＦ毎の処理のタイミングなどを制御する。駆動制御部３１は、これら同期信号に基づき、データ転送部３０への転送指示と、ソースドライバ３３およびゲートドライバ３４の制御とを行う。より具体的には、駆動制御部３１は、フレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃに基づき、垂直スタート信号ＶＳＴおよび垂直シフトクロック信号ＶＣＫと、水平スタート信号ＨＳＴおよび水平シフトクロック信号ＨＣＫとを生成する。

垂直スタート信号ＶＳＴおよび水平スタート信号ＨＳＴは、それぞれサブフレームＳＦ先頭のタイミングと、ライン先頭のタイミングとを指定する。垂直シフトクロック信号ＶＣＫは、行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmを指定する。また、水平シフトクロック信号ＨＣＫは、列データ線Ｄ0、Ｄ1、…、Ｄnに対応した指定を行う。垂直スタート信号ＶＳＴおよび垂直シフトクロック信号ＶＣＫは、ゲートドライバ３４に供給される。また、水平スタート信号ＨＳＴおよび水平シフトクロック信号ＨＣＫは、ソースドライバ３３に供給される。

データ転送部３０は、駆動制御部３１の制御に従い、メモリ制御部２８に対して、指定したサブフレームＳＦのサブフレームデータをフレームバッファ２９から読み出すように指示する。データ転送部３０は、メモリ制御部２８から、フレームバッファ２９から読み出したサブフレームデータを受け取り、受け取ったサブフレームデータを、駆動制御部３１の制御に従い例えばライン単位でソースドライバ３３へと転送する。

ソースドライバ３３は、１ライン分のサブフレームデータをデータ転送部３０より受け取る毎に、対応する画素回路２２１０、２２１０、…に対して、列データ線Ｄ0、Ｄ1、…、Ｄnを用いて同時に転送する。また、ゲートドライバ３４は、行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmのうち、駆動制御部３１から供給された垂直スタート信号ＶＳＴおよび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をアクティブにする。これにより、指定された行の全ての列の画素回路２２１０に、画素毎のサブフレームデータが転送される。

駆動制御部３１は、さらに、フレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃに基づき、電圧タイミング信号を生成する。電圧タイミング信号は、電圧制御部３２供給される。また、電圧制御部３２に対して、電圧値が０Ｖのゼロ電圧Ｖzeroと、飽和電圧Ｖwとが供給される。電圧制御部３２は、電圧タイミング信号に示されるタイミングで、各画素回路２２１０、２２１０、…に対して、ゼロ電圧Ｖzeroおよび飽和電圧Ｖwに基づく電圧を、ブランキング電圧である電圧Ｖ0と、駆動電圧である電圧Ｖ1として供給する。また、電圧制御部３２は、対向電極２２０１に供給するための共通電圧Ｖcomを出力する。なお、ブランキング電圧および駆動電圧は、それぞれ、画素をオフ状態およびオン状態に制御する電圧に対応する。

図１５は、第２の実施形態に係る画素回路２２１０の一例の構成を示す。画素回路２２１０は、サンプル・ホールド部１６と電圧選択回路１７とを備え、電圧選択回路１７の出力が、画素電極２２０４に供給される。なお、画素電極２２０４に液晶層２２０２を挟んで対向する対向電極２２０１に対して、共通電圧Ｖcomが供給される。サンプル・ホールド部１６は、ＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)構造のフリップフロップよりなる。サンプル・ホールド部１６は、列データ線Ｄと行選択線Ｗとから信号が入力され、出力は、電圧選択回路１７に供給される。電圧選択回路１７は、電圧制御部３２から電圧Ｖ0および電圧Ｖ1が供給される。

次に、映像処理・駆動部２００の動作について説明する。ディジタル方式の映像信号が信号変換部２１に供給される。信号変換部２１は、供給された映像信号からフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃを抽出すると共に、当該映像信号を所定のビット数の映像信号データに変換して出力する。信号変換部２１は、抽出したフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃを誤差拡散部２３、フレームレートコントロール部２４、リミッタ部２５およびサブフレームデータ作成部２６にそれぞれ供給する。

また、信号変換部２１から出力された映像信号データは、誤差拡散部２３、フレームレートコントロール部２４およびリミッタ部２５によりそれぞれ所定の信号処理を施されてサブフレームデータ作成部２６に供給される。

図１６を用いて、第２の実施形態に係る、信号変換部２１、誤差拡散部２３、フレームレートコントロール部２４およびサブフレームデータ作成部２６における処理の流れを説明する。ここでは、信号変換部２１に入力される映像信号がビット数が８ビットの映像信号データであるものとして説明する。

信号変換部２１は、入力されたＮビットの映像信号データを、よりビット数が大きい（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットのビット数を持つデータに変換する。ここで、値ＭはサブフレームＳＦ数を２進数で表したときのビット数、値Ｄは誤差拡散部２３により補間されるビット数、値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。なお値Ｎ、値Ｍ、値Ｆおよび値Ｄは、それぞれ１以上の整数である。図１６の例では、値Ｎ＝８、値Ｄ＝４、値Ｆ＝２、値Ｍ＝４とされている。

信号変換部２１は、例えばルックアップテーブルを用いてビット数の変換処理を行う。ここで、上述したように、一般的に、ディスプレイは、ガンマ値γ＝２．２のガンマ曲線に従った入出力特性を持っている。そのため、映像出力装置１０１から出力される映像信号は、一般的には、ディスプレイで表示した際にリニアな階調表現が得られるように、ディスプレイのガンマ値の逆数のガンマ値によるガンマ曲線で補正された信号となっている。

信号変換部２１は、投射部２４０の入出力特性を基準特性、すなわちガンマ値γ＝２．２のガンマ曲線の特性に近付けるように予め調整されたルックアップテーブルを用いて、入力された映像信号データの変換を行う。この変換処理を、キャリブレーションと呼ぶ。このとき、信号変換部２１は、ルックアップテーブルにより、Ｎビットの映像信号データを、（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットの映像信号データに変換して出力する。値Ｎ＝８、値Ｄ＝４、値Ｆ＝２、値Ｍ＝４であるこの例では、信号変換部２１は、８ビットの映像信号データを、１０ビットの映像信号データに変換して出力することになる。

信号変換部２１において（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。値Ｎ＝８、値Ｄ＝４、値Ｆ＝２、値Ｍ＝４であるこの例では、誤差拡散部２３は、信号変換部２１から出力された１０ビットの映像信号データに対して、画素毎に、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する。

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。第２の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、注目画素の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、それぞれ加える。この処理を、例えば１フレームの映像内の左から右に向けて画素毎に行い、この処理をさらに１フレームの映像内の上から下に向けてライン毎に行う。

誤差拡散部２３の動作について、より詳細に説明する。注目画素は、上述のように誤差を拡散すると共に、直前の注目画素により拡散された誤差が加算される。誤差拡散部２３は、入力された１０ビットの映像信号データの注目画素に対して、先ず、直前の注目画素により拡散された誤差を誤差バッファから読み出して加算する。誤差拡散部２３は、誤差バッファの値が加算された１０ビットの注目画素を、上位の６ビットと下位の４ビットとに分割する。

分割された下位の４ビットの値は、（下位４ビット，表示誤差）とするとき、次のようになる。
（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、誤差バッファへと加算され記憶される。また、分割された下位の４ビットの値に対して閾値比較を行ない、値が２進数表記で「１０００」より大きい場合、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２３から出力される。

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、表示素子２２０の１画素の表示に対してｍ（ｍは２以上の整数）フレームを１周期として、その周期のｎ（ｎはｍ＞ｎ＞０の整数）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フレームコントロール処理を行う。

換言すれば、フレームレートコントロール処理は、画面の書き換えと網膜の残像効果とを利用して中間階調を擬似的に作り出す処理である。例えば、ある画素を１フレーム毎に階調値「０」と階調値「１」とで交互に書き換えることにより、人間の目には、その画素が階調値「０」と階調値「１」の中間の階調値を持つ画素に見えることになる。そして、このような階調値「０」と階調値「１」との交互の書き換えを、例えば４フレームを１セットとして制御することによって、階調値「０」と階調値「１」との間に３段階の階調を擬似的に表現できるようになる。

フレームレートコントロール部２４は、図１７に示されるフレームレートコントロールテーブルを備える。フレームレートコントロール部２４は、さらに、例えばフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃに基づきフレームをカウントするフレームカウンタを備える。図１７の例では、フレームレートコントロールテーブルは、それぞれのマスにおいて値「０」または「１」が指定される４×４のマトリクス（小マトリクスと呼ぶ）が、さらに４×４のマトリクス状（大マトリクスと呼ぶ）に配置されてなる。

大マトリクスの各列は、フレームカウンタのカウンタ値における下位２ビットの値で指定される。また、大マトリクスの各行は、フレームレートコントロール部２４に入力される６ビットの映像信号データにおける下位２ビットの値で指定される。また、各小マトリクスの各列および各行は、画素の表示エリア内での位置情報、すなわち、画素の座標に基づき指定される。より具体的には、各小マトリクスの各列は、画素のＸ座標の下位２ビットの値で指定され、各行は、画素のＹ座標の下位２ビットの値で指定される。

フレームレートコントロール部２４では、供給された（Ｍ＋Ｆ）ビットの映像信号データの下位Ｆビットの値と、画素の位置情報およびフレームのカウント情報とから、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、その位置での値（値「０」または値「１」）を上位Ｍビットに加える。これにより、（Ｍ＋Ｆ）ビットの映像信号データを、Ｍビットのデータに変換する。

値Ｆ＝２、値Ｍ＝４のこの例では、誤差拡散部２３により出力された６ビットの映像信号データは、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、この映像信号データの下位２ビットの情報と、表示エリアでの位置情報と、フレームカウンタ情報とより、フレームレートコントロールテーブルから値「０」または値「１」を取得し、取得した値を、入力された映像信号データの６ビットから分離された上位４ビットの値に加算する。

より具体的には、フレームレートコントロール部２４は、入力された６ビットの映像信号データ（画素データ）を、上位の４ビットのデータと下位の２ビットのデータとに分割する。フレームレートコントロール部２４は、分割して得た下位２ビットのデータと、当該画素の表示エリアでのＸ座標の下位２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カウント値の下位２ビットとの合計８ビットの値を用いて、図１７のフレームレートコントロールテーブルの大マトリクスおよび小マトリクスにおける位置を特定し、特定された位置により指定される値「０」または値「１」を取得する。フレームレートコントロール部２４は、取得した値「０」または値「１」を、入力された映像信号データから分離した上位４ビットのデータに加算して、４ビットの映像信号データとして出力する。

このように、フレームレートコントロール部２４により、画素のオン／オフが、画素のブロック単位で、階調毎に制御される。これにより、連続する２つの階調の間に、擬似的にさらに階調を表現することができる。

図１４を参照し、フレームレートコントロール部２４から出力された４ビットの映像信号データは、リミッタ部２５に供給される。リミッタ部２５は、供給された映像信号データの階調値の最大値を「１２」に制限する。リミッタ部２５で階調値の最大値が「１２」に制限された映像信号データは、サブフレームデータ作成部２６に供給される。サブフレームデータ作成部２６は、駆動階調テーブル２７を用いて、供給された映像信号データを１２ビットのデータに変換する。

また、サブフレームデータ作成部２６は、供給されたフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃに基づきサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃを生成する。サブフレームデータ作成部２６は、フレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃを、メモリ制御部２８および駆動制御部３１に供給すると共に、光源制御部２３０に供給する。

図１８は、第２の実施形態に適用可能な駆動階調テーブル２７の例を示す。図１８において、上述した図３と同様に、各列は、左から右に向けてサブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１２とされている。これらのうち、サブフレームＳＦ１がフレーム周期の先頭のサブフレーム、サブフレームＳＦ１２がフレーム周期の後端のサブフレームとする。また、図１８において、各行は、上から下に向けて階調値が０から１ずつ増加する。階調値「０」が最も低い（暗い）階調であり、階調値「１２」が最も高い（明るい）階調である。

第２の実施形態では、上述の図３の第１の実施形態の例とは逆に、画素の階調値に応じた数のサブフレームを、フレーム周期の後端から順に選択し、選択したサブフレームにおいて、当該画素をオン状態に制御する。図１８において、斜線を付して示す値「１」のセルは、画素をオン状態に制御することを示し、値「０」のセルは、画素をオフ状態に制御することを示す。駆動階調テーブル２７は、このように、画素のオン／オフ制御を示す値が、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２と階調値とに関連付けられて格納される。

このように、第２の実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、オンおよびオフ制御を行うサブフレームが、階調毎に予め割り当てられる。

サブフレームデータ作成部２６は、映像信号データに従い駆動階調テーブル２７を参照し、サブフレームＳＦ毎に、各画素のデータを値「０」または値「１」のデータ（以下、０／１データと呼ぶ）に変換し、サブフレームデータを作成する。

例えば、上述した図６を参照し、それぞれ階調値が「３」、「１」、「０」、「５」および「９」である座標(ｘ0，ｙ0)〜(ｘ4，ｙ0)の各画素は、サブフレームＳＦ１において、値「０」、「０」、「０」、「０」および「０」の各０／１データに変換され、サブフレームＳＦ１のサブフレームデータとされる。各画素は、サブフレームＳＦ４で、それぞれ値「０」、「０」、「０」、「０」および「１」の各０／１データに変換され、サブフレームＳＦ４のサブフレームデータとされる。また、サブフレームＳＦ１２において、それぞれ値「１」、「１」、「０」、「１」および「１」の各０／１データに変換され、サブフレームＳＦ１２のサブフレームデータとされる。

図１９は、第２の実施形態に係る制御の例を示すタイムチャートである。図１９のタイムチャートは、上述した図５のタイムチャートと対応するもので、表示素子２２０に関する駆動タイミングと、光源２１０の駆動タイミングとが含まれている。図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、それぞれフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃの例を示す。図１９（ｂ）の例では、上述の図１８に対応し、１フレーム周期を階調数より１少ない１２のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１２に分割している。

図１９（ｃ）は、表示素子２１０の駆動タイミングの例を示し、図１９（ｄ）は、映像信号データの画素電極部２２０３への転送タイミングの例を示す。また、図１９（ｅ）は、光源２１０の光量制御の例を示す。

図１９（ｃ）において、期間ＷＣは、画素電極部２２０３に含まれる全ての画素回路２２１０にサブフレームＳＦ毎の映像信号データを転送するデータ転送期間を示す。期間ＤＣは、画素回路２２１０を駆動する際の駆動期間を示す。１つのサブフレームＳＦに期間ＷＣおよび期間ＤＣが配置される。期間ＷＣは、サブフレームＳＦの開始タイミングに対応して開始され、期間ＷＣの終了後、期間ＤＣが開始される。期間ＤＣは、サブフレームＳＦの終了タイミングに対応して終了される。

１フレーム周期内で、時間軸方向に先頭からサブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１１、ＳＦ１２の順番で、フレームバッファ２９から各サブフレームＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１１、ＳＦ１２のサブフレームデータが読み出されて、期間ＷＣにおいて各画素回路２２１０に転送される。転送されたサブフレームデータは、各画素回路２２１０のサンプル・ホールド部１６にそれぞれ保持される。

一例として、データ転送部３０は、駆動制御部３１の制御に従い、サブフレームデータをライン単位でソースドライバ３３に転送する。ソースドライバ３３は、駆動制御部３１の制御に従い、転送されたサブフレームデータを、例えば、各データ線Ｄ0、Ｄ1、…、Ｄnにそれぞれ対応するレジスタに画素毎に書き込み保持する。ここで画素毎に保持されるデータは、画素の階調値が駆動階調テーブル２７に基づき変換された値「０」または値「１」の０／１データとなる。

また、ゲートドライバ３４は、駆動制御部３１の制御に従い、サブフレームデータのライン単位での転送タイミングに対応して行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmを順次選択する。これにより、ソースドライバ３３に保持された各画素の０／１データが、行選択線Ｗ0、Ｗ1、…、Ｗmにより選択された各画素回路２２１０のサンプル・ホールド部１６に取得され保持される。これにより、期間ＷＣ内で、画素電極部２２０３に含まれる全ての画素回路２２１０において、サンプル・ホールド部１６に画素の０／１データが保持される。

期間ＤＣでは、画素電極部２２０３に含まれる全ての画素回路２２１０が駆動される。図１５を参照して、画素回路２２１０の駆動制御について説明する。各画素回路２２１０に０／１データを転送する期間ＷＣでは、サンプル・ホールド部１６に保持される０／１データの値に関わらず、画素をブランキング状態とする必要がある。そのため、電圧制御部３２は、駆動制御部３１の制御に従い、期間ＷＣでは、電圧Ｖ0と、電圧Ｖ1と、共通電圧Ｖcomとを同電位（例えば接地電位）に設定する。

期間ＷＣが終了すると、駆動期間である期間ＤＣが開始される。電圧制御部３２は、駆動制御部３１の制御により、期間ＤＣを等分割した期間ＤＣ＃１およびＤＣ＃２それぞれで、各画素回路２２１０を駆動する。電圧制御部３２は、期間ＤＣ＃１では、電圧Ｖ1が飽和電圧Ｖwに、電圧Ｖ0および共通電圧Ｖcomを接地電位に、それぞれ設定する。また、電圧制御部３２は、期間ＤＣ＃２では、期間ＤＣ＃１とは逆に、電圧Ｖ1を接地電位に、電圧Ｖ0および共通電圧Ｖcomを飽和電圧Ｖwに設定する。

画素回路２２１０において、サンプル・ホールド部１６に保持される０／１データが値「０」の場合、電圧選択回路１７は、電圧Ｖ0を画素電極２２０４に印加する電圧として選択する。期間ＤＣ＃１では、画素電極２２０４の電圧Ｖｐｅと対向電極２２０１に印加される共通電圧Ｖcomは、それぞれ接地電位となる。したがって、液晶層２２０２に印加される電圧は、０［Ｖ］となり、液晶層２２０２の駆動状態がブランキング状態（オフ状態）となる。

画素回路２２１０において、サンプル・ホールド部１６に保持される０／１データが値「１」の場合、電圧選択回路１７は、電圧Ｖ1を画素電極２２０４に印加する電圧として選択する。期間ＤＣ＃１では、画素電極２２０４の電圧Ｖｐｅが飽和電圧Ｖw、対向電極２２０１に印加される共通電圧Ｖcomは接地電位となる。したがって、液晶層２２０２に印加される電圧は、対向電極２２０１の電位を基準として、正の飽和電圧Ｖwとなり、液晶層２２０２が駆動状態（オン状態）となる。また、期間ＤＣ＃２では、画素電極２２０４の電圧Ｖｐｅが接地電位、対向電極２２０１に印加される共通電圧Ｖcomが飽和電圧Ｖw（飽和電圧＋Ｖw）となり、液晶層２２０２に印加される電圧は、対向電極２２０１の電位を基準として、負の飽和電圧Ｖw（飽和電圧−Ｖw）となり、液晶層２２０２が駆動状態（オン状態）となる。

液晶層２２０２に絶対値が等しく正負が異なる電圧（飽和電圧＋Ｖwおよび−Ｖw）を同じ期間印加することにより、長時間平均して液晶層２２０２に印加する電圧が０［ｖ］となり、焼き付きを防止することができる。

図１９の説明に戻り、図１９（ｅ）は、光源制御部２３０による光源２１０の光量制御の例を示す。図１８を用いて説明したように、第２の実施形態では、サブフレームＳＦ１２が黒表示（階調値「０」）を除く最も低い階調において画素がオン制御されるサブフレームとなっており、このサブフレームＳＦ１２では、階調値「０」の階調を除く各階調で共通して画素が駆動状態（オン制御）とされる。そのため、光源制御部２３０は、サブフレームデータ作成部２６から供給されるフレーム同期信号Ｖｓｙｎｃおよびサブフレーム同期信号ＳＦｓｙｎｃに従い、フレーム周期の後端のサブフレームＳＦ１２において光源２１０の光量を例えば５０％の低減比率で低減させる制御を行い、その他のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１１では、光源２１０の光量を１００％の光量に制御している。

このように、フレーム周期の後端側で光源２１０の光量を低減させる光源制御を行っても、上述した第１の実施形態と同様に、低い階調の範囲での入力値の映像信号による映像の表示が、既存技術に対してより意図した映像に近付き、既存技術に対して表示品質を向上させることができる。

１６ サンプル・ホールド部
１７ 電圧選択回路
２１ 信号変換部
２３ 誤差拡散部
２４ フレームレートコントロール部
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
１００，１００ａ，１００ｂ 投射装置
１０１ 映像出力装置
１０２ 被投射媒体
１１０ 映像処理部
１１１ 駆動部
１１２ サブフレーム作成部
１１３，２３０ 光源制御部
１２０，２１０ 光源
１２１，２２０ 表示素子
１２２，２４０ 投射部
２００ 映像処理・駆動部
２２０１ 対向電極
２２０２ 液晶層
２２０３ 画素電極部
２２０４ 画素電極
２２１０ 画素回路

Claims (5)

1. 映像信号のフレーム周期を分割してサブフレームを形成し、駆動階調テーブルに基づいて、表示する映像信号の階調に対応した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、
   照明光を映像信号に応じて変調させる表示素子に前記照明光を射出する光源の駆動状態を制御する光源制御部と
   を備え、
   前記サブフレームテーブルは、階調が１の時１つのサブフレームが駆動状態となり、階調が１増加する毎に既に駆動状態となっているサブフレームに加えて駆動状態となるサブフレームが１個ずつ増加するサブフレームテーブルであり、
   前記光源制御部は、少なくとも階調が１の時に駆動状態となる第１のサブフレーム期間の光量を、階調が最も高い時にのみ駆動状態となる第２のサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する
   ことを特徴とする光源駆動装置。
2. 前記光源制御部は、前記第１のサブフレーム期間の光量を、前記第１のサブフレーム期間以外のサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源制御装置。
3. 映像信号のフレーム周期を分割してサブフレームを形成し、駆動階調テーブルに基づいて、表示する映像信号の階調に対応した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ステップと、
   照明光を映像信号に応じて変調させる表示素子に前記照明光を射出する光源の駆動状態を制御する光源制御ステップと
   を備え、
   前記サブフレームテーブルは、階調が１の時１つのサブフレームが駆動状態となり、階調が１増加する毎に既に駆動状態となっているサブフレームに加えて駆動状態となるサブフレームが１個ずつ増加するサブフレームテーブルであり、
   前記光源制御ステップは、少なくとも階調が１の時に駆動状態となるサブフレーム期間の光量を、階調が最も高い時にのみ駆動状態となるサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する
   ことを特徴とする光源駆動方法。
4. 光源と、
   前記光源から射出された照明光を映像信号に応じて変調させる表示素子と、
   前記映像信号のフレーム周期を分割してサブフレームを形成し、駆動階調テーブルに基づいて、表示する映像信号の階調に対応した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、
   前記サブフレームデータに従って前記表示素子を駆動する駆動部と、
   前記光源の駆動状態を制御する光源制御部と
   を備え、
   前記サブフレームテーブルは、階調が１の時１つのサブフレームが駆動状態となり、階調が１増加する毎に既に駆動状態となっているサブフレームに加えて駆動状態となるサブフレームが１個ずつ増加するサブフレームテーブルであり、
   前記光源制御部は、少なくとも階調が１の時に駆動状態となる第１のサブフレーム期間の光量を、階調が最も高い時にのみ駆動状態となる第２のサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する
   ことを特徴とする表示装置。
5. 前記光源制御部は、前記第１のサブフレーム期間の光量を、前記第１のサブフレーム期間以外のサブフレーム期間の光量より低い光量に制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。