JP2021056267A - 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】 ディスクリネーションによる暗線が目立つ等の画質の低下を軽減することができるようにした液晶駆動装置を提供すること。【解決手段】 液晶セルを含むメモリ内蔵の画素が行列状に配置された液晶パネルと、入力画像データに対して１フレーム期間を階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドに分割するサブフィールド生成手段と、前記分割されたサブフィールドの駆動時間により前記液晶パネルの諧調を生成し表示を行うＰＷＭ駆動回路と、を有し、前記対応ビットの重みがフレーム毎に異なること特徴とする。【選択図】 図１１

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１７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１８には、図１７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１９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。

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２０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（つまりは暗線）が目立つ。

また、特許文献２にて開示された方法では、フレームごとに、全画素に対応する信号データに対して、全画素共通の補正値を加算するとともに、補正値を周期的に変更するようにしてディスクリネーションを軽減している。しかしながら全画素共通の補正値を加算するため大きく補正をかけるとフリッカー等の低諧調での弊害等が発生する懸念が有った。

特開２０１３−０５０６８１号公報 特開２０１３−０５０６７９号公報

本発明の目的は、ディスクリネーションによる暗線が目立つ等の画質の低下を軽減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ことにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶駆動装置は、
液晶セルを含むメモリ内蔵の画素が行列状に配置された液晶パネルと、
入力画像データに対して１フレーム期間を階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドに分割するサブフィールド生成手段と、
前記分割されたサブフィールドの駆動時間により前記液晶パネルの諧調を生成し表示を行うＰＷＭ駆動回路と、
を有し、前記対応ビットの重みがフレーム毎に異なることを特徴とする。

本発明に係る液晶駆動装置によれば、第１および第２のフレーム画像データのそれぞれに基づいて液晶素子を駆動する際のＰＷＭサブフィールドに於ける時間をフレーム毎に異なるＰＷＭ駆動パターンにすることにより、ディスクリの発生諧調をずらすことが可能となり、ディスクリの視認を軽減できる。

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 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 実施例１における液晶ドライバの構成を示すブロック図 実施例１におけるディスクリ改善回路の詳細構成を示すブロック図 本発明の実施例１における入力データに対してのオフセット量を示す図 実施例１において液晶素子に順次表示されるフレーム画像を示す図 実施例１において液晶素子の順次表示されるフレーム画像を示す別の図 本発明の実施例１における入力データに対してのオフセット量を示す第２の図 サブフレーム分割例 ＰＷＭサブフレームの一例 従来のディスクリネーションによる明るさ低下のイメージ 従来のＰＷＭサブフレームの一例

以下、本発明を実施するための形態について、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回路部（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、所謂ＰＷＭ駆動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。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（Ａ）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２０に示した従来（特許文献１）の階調データと比較する。

図２０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（Ａ）に示す本実施例の階調データのＰＷＭ駆動では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２０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（Ａ）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２０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（Ａ）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２０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（Ａ）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、いｐ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／オフ隣接期間を短くしている。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して暗線が目立たないようにすることができ、良好な画質の画像を表示することができる。

以上説明した液晶素子の駆動方法（以下、第１の駆動方法という）によってディスクリネーションの発生を抑制することが可能である。しかし、よりディスクリネーションによる暗線を目立たなくするために、本実施例では以下のような駆動方法（以下、第２の駆動方法という）も併せ用いる。

図１１には、液晶ドライバ３０３の内部構成を示す。

スケーラ４００は、図１に示した映像入力部３０３ａに相当し、ＤＶＩやＨＤＭＩ（登録商標）等の不図示のレシーバーＩＣを介して入力映像信号を取り込む。スケーラ４００は、そのスケーリング機能により入力映像信号をダウンコンバートまたはアップコンバートして所定の画像フォーマットの入力画像データを出力する。入力画像データは、連続する複数の入力フレーム画像データにより構成されている。

駆動回路部３０３ｂはスケーラ４００からの入力フレーム画像データを順次受け取り、液晶素子３（図１に示した３つの液晶素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）のそれぞれの各画素を駆動する、すなわち各画素に階調を表示させるための画素駆動信号を生成する。駆動回路部３０３ｂは、倍速回路４１１、ゲイン回路４１２、ＶＴガンマ回路４１３、色ムラ回路４１４およびＰＷＭ回路４１５を含む。

倍速回路４１１は、各入力フレーム画像データをＤＤＲメモリ４２０に書き込み、１つの入力フレーム画像データに対して複数のフレーム画像データを生成する。本実施例では、入力周波数が６０Ｈｚである場合に、１２０Ｈｚに相当する周期で２つのフレーム画像データを生成する。以下の説明において、これら２つのフレーム画像データのうち一方をＯＤＤ（奇数）入力フレームデータといい、他方をＥＶＥＮ（偶数）入力フレームデータという。これらＯＤＤおよびＥＶＥＮ入力フレームデータは、入力フレーム画像データと同じ画像データである。つまり、ＯＤＤおよびＥＶＥＮ入力フレームデータ間において互いに対応する画素位置の画素データ同士は同じ階調を有する。

ＶＴガンマ回路４１２は、液晶素子３の液晶の応答特性によって変化する階調特性に応じて必要な光学特性が得られるようにガンマ補正をされたガンマテーブルにより補正を行う。

色ムラ回路４１４は、ＶＴガンマ回路４１２からのＯＤＤおよびＥＶＥＮ出力フレームデータに対して、液晶パネル３を含むプロジェクタの光学系において発生する色ムラの補正を行う。

ＰＷＭ回路（駆動手段）４１４は、色ムラ補正回路４１３からのＯＤＤおよびＥＶＥＮ出力フレームデータに基づいて、液晶素子３を前述したサブフレーム駆動方式で駆動する。

図１２は、本発明のＰＷＭ回路の詳細なブロック図である。

ＰＷＭ回路４１４は液晶素子３にＰＷＭによる駆動信号を出力する。ＰＷＭ設定レジスタレジスタバッファー４１５は或いは不図示の制御ＩＣから公知のＩ２Ｃ或いはＳＰＩ等のシリアル通信により、ＰＷＭ設定レジスタＡ４１６およびＰＷＭ設定レジスタＢ４１７の各レジスタデータのＰＷＭの設定値を格納する。ＰＷＭ設定レジスタレジスタバッファー４１５に格納されたレジスタデータは、ＰＷＭ設定レジスタＡ４１６およびＰＷＭ設定レジスタＢ４１７の各レジスタに所定のタイミング、予め書き込まれている。ＰＷＭ駆動回路４１８はＰＷＭ設定レジスタＡ４１６ＰＷＭ設定レジスタＢ４１７のレジスタデータをもとに液晶素子３をＰＷＭ駆動する。

ここではＰＷＭ設定レジスタＡ４１６には図５（Ａ）に示す諧調データのレジスタデータが書き込まれているとする。またＰＷＭ設定レジスタＢ４１７にはＰＷＭ設定レジスタＡ４１６とは異なる諧調データの後述の図５（Ｂ）に示す諧調データのレジスタデータが書き込まれているとする。

次に前述の図５（Ａ）と同様に図５（Ｂ）の諧調データを説明する。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）とは異なる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図５（Ａ）と同様に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。

この図５（Ｂ）に示す諧調データの、１ＳＦ，３ＳＦ，８ＳＦ，１０ＳＦのサブフィールドが図５（Ａ）に示す諧調データに対してサブフィールドの期間が異なる。１ＳＦ及び１０ＳＦサブフレーム期間が図５（Ａ）は１６なのに対して８短く、３ＳＦ及び８ＳＦは図５（Ａ）が１６なのに対して２４と長くなっている。

この階調データによれば、図５（Ｂ）では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，５ＳＦ，６ＳＦ，１０ＳＦをオフ期間とし、２ＳＦ，３ＳＦ，４ＳＦ，７ＳＦ、８ＳＦ，９ＳＦをオン期間とする。

また４９階調でも、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。
よって、図５（Ｂ）の諧調データでは４８諧調と４９諧調ではオン／オフ隣接期間が短い条件となる。

即ち、図５（Ａ）の諧調データでは、ディスクリネーションが発生していた４８諧調と４９諧調間は図５（Ｂ）の諧調データではディスクリネーションが発生しないことになる。

図５（Ｂ）の諧調データでは例えば４０階調と４１階調に於いては４０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。

よって、図５（Ｂ）の諧調データでは４０諧調と４１諧調ではオン／オフ隣接期間が長い条件となる。具体的には、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。

即ち、図５（Ｂ）の諧調データでは、ディスクリネーションが発生していた４０諧調と４１諧調間はディスクリネーションが発生することになる。

また図５（Ｂ）の諧調データでは、図５（Ａ）に対してサブフィールド毎の諧調は異なるがＢサブフレーム期間のサブフィールド隣接諧調ではディスクリネーションが発生する。

本実施例に於いては、図５（Ａ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動と図５（Ｂ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動を前述の倍速されたＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）の１フレーム毎に切り替えて各ＲＧＢの液晶素子３を駆動する。

例えば従来の１つの諧調データによるＰＷＭ駆動では、図１４（Ａ）の様にＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）ともに同じ諧調データのＰＷＭ駆動ではディスクリの発生諧調はＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）ともに同じ諧調で発生する。それに対して、図１４（Ｂ）の様にＯＤＤ（１ｓｔ）を図５（Ａ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動、ＥＶＥＮ（２ｎｄ）を図５（Ｂ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動を行う。

即ち、ディスクリの発生する諧調がＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）毎に異なる諧調でディスクリが発生することとなる。よって、ＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）の毎の表示状態でディスクリが平均化されディスクリの濃さを軽減することが出来る。

例えば、図１５（Ｃ）に示すような中心からのグラデーションの場合、図５（Ａ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動では図１５（Ｃ）のようにＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）で同じ位置にディスクリを発生させる。よって視認状態はディスクリが目立って視認される。それに対してＯＤＤ（１ｓｔ）を図５（Ａ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動、ＥＶＥＮ（２ｎｄ）を図５（Ｂ）に示す諧調データのＰＷＭ駆動を行うと図１５（Ｂ）の様にディスクリの発生位置がＯＤＤ（１ｓｔ）／ＥＶＥＮ（２ｎｄ）で異なる位置にディスクリを発生させる。よって視認状態はディスクリが軽減されて視認される。

以上の様に、ＰＷＭの諧調データを図５（Ａ）、図５（Ｂ）と２種類持つことでフレーム毎にディスクリネーションの発生諧調を変えることによりディスクリの視認を軽減される。更に図１２に示すＰＷＭ回路４１４の実施例では２個としたが、ＰＷＭ設定レジスタ２個と限る物では無く、例えばＰＷＭの諧調データを４種類持ちフレーム毎にことなるＰＷＭで駆動させる。即ち、異なる諧調にディスクリの発生諧調を４フレーム毎に異なる諧調に発生することになる。よって更にディスクリの軽減効果を得ることができ、約１／４の低減効果を得ることができる。

また、液晶素子３のＰＷＭ駆動に於いては、液晶素子３の表示領域の上面（或いは下面）から順次ＰＷＭ駆動を行う線順次方式、液晶素子３の表示領域の全面に対して同時にＰＷＭ駆動を行う面順次方式の駆動方式が有るが、どちらの駆動方式にも適用される物である。

以下、図１３及び図１６を参照して、本発明の第２の実施例による、ＰＷＭの設定について説明する。

実施例１の図１２に対して実施例２に於いて図１３は本実施例のＰＷＭ回路の詳細なブロック図である。

図１３は、図１２と同様にＰＷＭ回路４１４は液晶素子３にＰＷＭによる駆動信号を出力する。

ＰＷＭ設定レジスタバッファー４１５は不図示の制御ＩＣから公知のＩ２Ｃ或いはＳＰＩ等のシリアル通信により１フレーム毎に書き込みが行われる。ＰＷＭ設定レジスタバッファー４１５に書き込まれたレジスタデータは、ＰＷＭ設定レジスタ４１９に接続されたＶｓｙｎｃ信号に応じてＰＷＭ設定レジスタバッファー４１５のレジスタを更新する。

ＰＷＭ設定レジスタバッファー４１５のレジスタの更新は図１６に示すようなＶｓｙｎｃに同期して行われＰＷＭ設定レジスタバッファー４１５を更新する。

ＰＷＭ駆動回路４１８はＰＷＭ設定レジスタ４１９のレジスタデータをもとに液晶素子３をＰＷＭ駆動する。

即ちＰＷＭの諧調データを図５（Ａ）、図５（Ｂ）とフレーム毎にＰＷＭの諧調データを更新することによりディスクリネーションの発生諧調を変えることによりディスクリの視認を軽減される。更にＰＷＭ設定レジスタを、ＰＷＭ１／ＰＷＭ２／ＰＷＭ３／ＰＷＭ４と４種類のＰＷＭの諧調データをフレーム毎更新するようにすると、異なる諧調にディスクリの発生諧調を４フレーム毎に異なる諧調に発生することになる。よって更にディスクリの軽減効果を得ることが出来る。このＰＷＭの諧調データを更新の種類の数は限定されるものでは無い。

また実施例１と同様に液晶素子３のＰＷＭ駆動に於いては、液晶素子３のＰＷＭ駆動は線順次方式、面順次方式どちらの駆動方式にも適用される物である。

（他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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、４１１ 倍速回路、
４１３ ディスクリ改善回路

Claims (6)

1. 液晶セルを含むメモリ内蔵の画素が行列状に配置された液晶パネルと、
   入力画像データに対して１フレーム期間を階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間となる複数のサブフィールドに分割するサブフィールド生成手段と、
   前記分割されたサブフィールドの駆動時間により前記液晶パネルの諧調を生成し表示を行うＰＷＭ駆動回路と、
   を有し、前記対応ビットの重みがフレーム毎に異なること特徴とする液晶駆動装置。
2. 前記サブフィールド生成手段の階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間をフレーム毎に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動装置。
3. 前記サブフィールド生成手段の階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間をフレーム毎に切り替えはレジスタバッファーにより行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動装置。
4. 前記サブフィールド生成手段の階調データの各ビットに対応し、対応ビットの重みに応じた期間をフレーム毎に切り替えはフレーム毎にレジスタデータを書き換えを行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動装置。
5. 線順次駆動であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液晶駆動装置。
6. 面順次駆動で有ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液晶駆動装置。

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