JP5879902B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、サブフィールド駆動方式により階調表示制御を行う技術に関する。

液晶等の電気光学素子を用いた電気光学装置における階調表現の方法として、いわゆるサブフィールド駆動が知られている。サブフィールド駆動において、１フレームは複数のサブフィールドに分割される。サブフィールド駆動とは、これら複数のサブフィールドのオンおよびオフの組み合わせによって、時間的な積分値として階調表現を行う方法である。サブフィールド駆動において表現できる階調の数は、原理的には、サブフィールドの数によって決まっている。すなわち、階調数を増やすには、１フレームあたりのサブフィールドの数を増やす必要がある。これに対し特許文献１は、液晶の過渡的な応答特性を利用して、１フレームあたりのサブフィールドの数を増やすことなく、表現できる階調の数を増やす技術を開示している。

特開２００７−１４８４１７号公報

近年、３次元映像を視認させるシステムが開発されている。３次元映像を視認させる方法の一つに、フレームシーケンシャル方式がある。フレームシーケンシャル方式は、表示装置において左目用画像と右目用画像とを時分割で交互に表示し、ユーザーは、その映像と同期して左目用および右目用のシャッターが開閉する眼鏡を介してその映像を見る方法である。２次元映像の場合は１フレームの全サブフィールドを使って階調表現できるが、３次元映像の場合は、１フレームで左目用画像と右目用画像とを表示するので、最大でも２次元映像の場合の半分の数のサブフィールドしか使うことができない。さらに、フレームシーケンシャル方式においては、左目用画像と右目用画像とのクロストークを低減するため、左目用および右目用のシャッターが両方とも閉じている期間が設けられるので、この期間のサブフィールドも階調表現に使うことができない。このように階調表現に使えるサブフィールド数が制限される問題は、３次元映像システムだけではなく、動画の質を向上させるために映像と同期して照明をパルス的に消灯するシステム等においても発生する。この問題は、あらかじめ決められた不視認期間において視界を遮断する遮断手段を介して映像が視認されるシステムにおける共通の問題である。

これに対し本発明は、あらかじめ決められた不視認期間において視界を遮断する遮断手段を介して映像が視認されるシステムにおいて、表現できる階調数を増加させる技術を提供する。

本発明は、あらかじめ決められた不視認期間において視界を遮断する遮断手段を介して視認され、各々が供給される信号に応じた光学状態になる複数の電気光学素子と、複数のフレームに区分された映像を示す映像信号に基づいて、ａ個のサブフィールドから構成される前記フレーム毎に入力された階調値を、前記不視認期間外の視認期間に含まれるｂ個（２≦ｂ≦ａ）のサブフィールドおよび前記不視認期間に含まれるｃ個（１≦ｃ≦ｂ）のサブフィールドのオンまたはオフの組み合わせを示すサブフィールドコードに変換をする変換手段と、前記変換手段により変換されたサブフィールドコードに基づいて前記複数の電気光学素子の各々の光学状態を制御する前記信号を供給することによって前記複数の電気光学素子を駆動する駆動手段とを有する電気光学装置を提供する。
この電気光学装置によれば、視認期間のサブフィールドのみを使用して階調表現する場合と比較して、表現できる階調数を増加させることができる。

好ましい態様において、前記変換手段は、前記複数のフレームのうち処理対象となっている現フレームの階調値について、前記現フレームにおける階調値および前記現フレームの１フレーム前の直前フレームにおける前記電気光学素子の光学状態に基づいて、前記変換を行ってもよい。
この電気光学装置によれば、直前フレームの光学状態も考慮して、階調を制御することができる。

別の好ましい態様において、この電気光学装置は、階調値と前記サブフィールドコードとの組を、前記直前フレームの光学状態ごとに記録したテーブルを記憶した記憶手段を有し、前記変換手段は、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルを参照して前記変換を行ってもよい。
この電気光学装置によれば、テーブルを用いてサブフィールドコードへの変換をすることができる。

さらに別の好ましい態様において、前記テーブルは、前記サブフィールドコードの各々について、当該階調値に応じた光学状態を示す識別子を含み、前記記憶手段は、前記直前フレームにおける前記識別子を記憶し、前記変換手段は、前記記憶手段に記憶されている前記識別子および前記テーブルに基づいて前記変換を行ってもよい。
この電気光学装置によれば、テーブルに含まれる識別子を、直前フレームの光学状態を示す情報として用いることができる。

さらに別の好ましい態様において、前記電気光学素子の応答時間が、前記サブフィールドよりも長くてもよい。
この電気光学装置によれば、応答時間がサブフィールドより長い電気光学素子を用いるシステムにおいて、視認期間のサブフィールドのみを使用して階調表現する場合と比較して、表現できる階調数を増加させることができる。

さらに別の好ましい態様において、前記映像信号が、時分割で交互に切り替わる左目用画像および右目用画像を含む３次元映像を示してもよい。
この電気光学装置によれば、３次元映像を表示するシステムにおいて、視認期間のサブフィールドのみを使用して階調表現する場合と比較して、表現できる階調数を増加させることができる。

さらに別の好ましい態様において、前記遮断手段は、前記視認期間において点灯され、前記不視認期間において消灯される光源を有し、前記複数の電気光学素子は、前記光源からの光を前記光学状態に応じて変調してもよい。
この電気光学装置によれば、擬似インパルス表示をするシステムにおいて、視認期間のサブフィールドのみを使用して階調表現する場合と比較して、表現できる階調数を増加させることができる。

また、本発明は、上記いずれかの電気光学装置を有する電子機器を提供する。
この電子機器によれば、視認期間のサブフィールドのみを使用して階調表現する場合と比較して、表現できる階調数を増加させることができる。

シャッター眼鏡におけるシャッターの開閉タイミングを例示する図。 不視認期間のサブフィールドコードが階調に与える影響を例示する図。 透過率の時間変化を示す図。 プロジェクター２０００の構成を示す平面図。 電気光学装置２１００の機能構成を示す図。 電気光学装置２１００の回路構成を示すブロック図。 画素１１１の等価回路を示す図。 液晶パネル１００の駆動方法を示すタイミングチャート。 映像処理回路３０の構成を示す図。 プロジェクター２０００の動作を示すフローチャート。 ＬＵＴ３０１１を例示する図。 直前フレームの透過率が現フレームの平均透過率に与える影響を示す図。 透過率の時間変化を示す図。 映像処理回路３０の第２実施形態に係る構成を示す図。 ＬＵＴ３０１２を例示する図。 ＬＵＴ３０１２の別の例を示す図。

１．第１実施形態
１−１．サブフィールド駆動を用いた３次元表示システムの問題点
本実施形態に係る映像表示システムの説明に移る前に、サブフィールド駆動を用いた３次元（３Ｄ）映像表示システムの問題点を説明する。３次元映像表示システムは、表示装置およびシャッター眼鏡を有する。３次元映像信号は、時分割で交互に切り替わる左目用画像および右目用画像を含む３次元映像を示す。表示装置は、３次元映像信号に応じて、左目用画像および右目用画像を時分割で交互に表示する。シャッター眼鏡は、それぞれ独立して制御される左目シャッターおよび右目シャッターを有する。ユーザーは、表示される映像を、シャッター眼鏡（３Ｄ眼鏡または立体視眼鏡）を介して視認する。左目シャッターは左目に入る光を、右目シャッターは右目に入る光を遮蔽するシャッターである。左目シャッターおよび右目シャッターの開閉は、左目用画像および右目用画像と同期するように制御される。

図１は、シャッター眼鏡におけるシャッターの開閉タイミングを例示する図である。図１において、同期信号Ｓｙｎｃは垂直同期信号を示す。透過率Ｔは、シャッター眼鏡におけるシャッターの透過率を、特に、透過率ＴＬは左目シャッターの透過率を、透過率ＴＲは右目シャッターの透過率を、それぞれ示す。図１下段のＳＦは、サブフィールドの構成を示す。この例において、１フレームは２０サブフィールドに区分（分割）される。１フレームが１６．６ミリ秒である場合、１サブフィールドは０．８３３ミリ秒である。この例では、これら２０個のサブフィールドは同一の時間長を有する。すなわち、１フレームは２０個のサブフィールドに等分される。このうち、前半の１０サブフィールド（以下「左目フレーム」という）において左目用画像が、後半の１０サブフィールド（以下「右目フレーム」という）において右目用画像が表示される。

この表示システムにおいて２次元（２Ｄ）映像を表示する場合、１枚の画像の表示に２０サブフィールドが用いられる。すなわち、階調表現に用いることができるサブフィールドの数は２０個である。２０個のサブフィールドのオンまたはオフの組み合わせ（正確には順列）は、２２０＝１，０４８，５７６通りである。すなわち、２０サブフィールドを使えば、理論的には最大１，０４８，５７６階調の表現能力があるといえる。このシステムで３次元映像を表示する場合、左目フレームおよび右目フレームはそれぞれ１０サブフィールドである。すなわち、階調表現に用いることができるサブフィールドの数は１０個である。１０個のサブフィールドのオンまたはオフの組み合わせは、２１０＝１，０２４通りである。すなわち、このシステムにおいて時間長が半分になると、それだけで表現能力は約１／１０００になってしまう。

３次元映像表示システムにおいては、フレームの時間長が半分になる問題に加え、さらに、不視認期間の問題もある。この例で、シャッター眼鏡は、液晶パネルをシャッターとして用いている。液晶パネルが高透過率（例えば透過率９０％以上）になったときがシャッターが開いた状態で、液晶パネルが低透過率（例えば透過率１０％以下）になったときがシャッターが閉じた状態である。

図１（Ａ）の例では、左目フレームの第１０サブフィールドにおいて、左目シャッターを閉じ、右目シャッターを開くための信号が供給される。この例で、液晶パネルの応答時間はミリ秒のオーダーであり、１サブフィールドよりも長い。応答時間とは、シャッターが開状態から閉状態に遷移するのに要する時間、またはシャッターが閉状態から開状態に遷移するのに要する時間をいう。この例では、シャッターが開状態から閉状態に遷移するのに１サブフィールド以上２サブフィールド未満の時間がかかり、閉状態から開状態に遷移するのに２サブフィールド以上３サブフィールド未満の時間がかかる。したがって、左目フレームの第１０サブフィールドおよび右目フレームの第１サブフィールドにおいて、左目用シャッターと右目用シャッターとが共に開いている状態になる。このときユーザーは左目で左目用画像および右目用画像の双方を視認している（右目も同様）。これは、クロストークが発生している状態である。

クロストークを低減するには、左目シャッターおよび右目シャッターが共に閉じた期間を設ける必要がある、図１（Ｂ）の例では、左目フレームの第８サブフィールドにおいて左目シャッターを閉じるための信号が供給され、右目フレームの第１サブフィールドにおいて右目シャッターを閉じるための信号が供給される。シャッターが閉状態から開状態に遷移するのに３サブフィールド程度の時間を要するので、左目フレームの第８サブフィールドから右目フレームの第３サブフィールドまでの５サブフィールドは、不視認期間である。不視認期間とは、左目および右目の両方とも、開状態ではない期間をいう。これに対し、左目および右目の少なくとも一方が開状態である期間を視認期間という。この例のように５サブフィールドが不視認期間である場合、視認されるのは５サブフィールドであり、この期間だけで階調表現しようとすると、サブフィールドのオンまたはオフの組み合わせは、２５＝３２通りである。別の例で、不視認期間が３サブフィールドである場合、視認される７サブフィールドだけで階調表現しようとすると、サブフィールドのオンまたはオフの組み合わせは、２７＝１２８通りである。いずれにしても、１０サブフィールドすべてを階調表現に使える場合、さらには２次元表示の場合と比較すると、表現能力は大幅に低下してしまう。一般化すると、１枚の画像を表示する期間がａ個のサブフィールドに区分される場合において、ａ個のサブフィールドの全てを使って階調表現した場合、表現能力は最大で２ａ階調である。視認期間にｂ個のサブフィールドが含まれ、不視認期間にｃ個のサブフィールドが含まれる場合において、視認期間だけで階調表現しようとするときは、表現能力は最大でも２ｂ階調になってしまう。

１−２．本実施形態における階調表現の概要
以上の説明ではシャッター眼鏡の応答時間のみに着目したが、表示装置においても応答時間が存在する。この応答時間が１サブフィールドよりも長い場合、視認期間における表示素子の光学状態は、その前の不視認期間において表示素子に印加された電圧の影響を受ける。換言すると、不視認期間における表示素子の状態が、視認期間における表示素子の光学状態に影響を及ぼす。本実施形態においては、この特性を利用して階調表現が行われる。

いま、表示装置において、表示素子の光学状態が暗状態（輝度が１０％以下）から明状態（輝度が９０％以上）に遷移する応答時間および明状態から暗状態に遷移する応答時間が、共に２．０ミリ秒である例を用いて説明する。簡単のため、シャッター眼鏡の透過率が、開状態または閉状態に遷移させるための信号を受けてから２．５ミリ秒後に矩形波的に変化する例を用いる。すなわち、１０サブフィールドのうち、第１〜第３サブフィールドが不視認期間であり、第４〜第１０サブフィールドが視認期間である。

図２は、不視認期間のサブフィールドコードが階調に与える影響を例示する図である。サブフィールドコード（図においては「ＳＦコード」）とは、サブフィールドにおける表示素子のオン（第１電圧が印加される状態）またはオフ（第２電圧が印加される状態）の組み合わせを示す符号をいう。この例で、「１」はオン状態を、「０」はオフ状態を示す。図２は、視認期間のサブフィールドコードを「１１１０１００」で固定し、不視認期間のサブフィールドコードを変化させた場合の平均透過率、すなわち表示される階調を示している。平均透過率は、視認期間における透過率の平均値である。このフレームの前のフレームにおける透過率はゼロである。縦軸は平均透過率を、横軸は不視認期間のサブフィールドコードを、それぞれ示している。この例では、不視認期間のサブフィールドコードが「０００」である場合の階調が最も低く、「１１１」である場合の階調が最も高く、その差は約０．４６である。不視認期間のサブフィールドコードの差に応じて、最大０．４６の透過率の差が生じている。

図３は、透過率の時間変化を示す図である。縦軸は透過率を、横軸は時間を、それぞれ示している。図３には、図２で例示したもののうち、不視認期間のサブフィールドコードが「００１」である場合（実線）と、「１００」である場合（破線）とが示されている。図３の透過率−時間曲線を時間で積分したもの（正確には、この積分値を視認期間の時間長で除したもの）が、図２の平均透過率に相当する。不視認期間のサブフィールドコードが「００１」である場合の透過率の立ち上がりは「１００」である場合よりも早く、この影響により、視認期間のサブフィールドコードが同一であっても、サブフィールドコードが「００１」である場合の透過率の方が高い状態を維持している。本実施形態において、プロジェクター２０００は、この特性を利用して階調制御を行う。

例えば、γ＝２．２の２５６階調（８ビット）を表現する場合、上記の例で不視認期間のサブフィールドコードとして「００１」を用いれば第１１１階調を表現でき、「１００」を用いれば第８３階調を表現することができる。

１−３．構成
図４は、一実施形態に係るプロジェクター２０００（電子機器の一例）の構成を示す平面図である。プロジェクター２０００は、入力された映像信号に応じた画像をスクリーン３０００に投射する装置である。プロジェクター２０００は、ライトバルブ２１０、ランプユニット２２０、光学系２３０、ダイクロイックプリズム２４０、および投射レンズ２５０を有する。ランプユニット２２０は、例えばハロゲンランプの光源を有する。光学系２３０は、ランプユニット２２０から射出された光を複数の波長帯、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離する。より詳細には、光学系２３０は、ダイクロイックミラー２３０１、ミラー２３０２、第１マルチレンズ２３０３、第２マルチレンズ２３０４、偏光変換素子２３０５、重畳レンズ２３０６、レンズ２３０７、および集光レンズ２３０８を有する。ランプユニット２２０から射出された投射光は、第１マルチレンズ２３０３、第２マルチレンズ２３０４、偏光変換素子２３０５、重畳レンズ２３０６を通過し、２枚のダイクロイックミラー２３０１および３枚のミラー２３０２によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離される。分離された各光は、集光レンズ２３０８を介して、各原色に対応するライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇおよび２１０Ｂにそれぞれ導かれる。なお、Ｂ光は、Ｒ光、Ｇ光と比較すると、光路が長いことによる損失を防ぐために、３枚のレンズ２３０７を用いたリレーレンズ系を介して導かれる。

ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ、および２１０Ｂは、光を変調する装置であり、それぞれ、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇ、および１００Ｂを有する。液晶パネル１００には、各色の縮小画像が形成される。液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ形成された縮小画像、すなわち、変調光は、ダイクロイックプリズム２４０に３方向から入射する。ダイクロイックプリズム２４０において、Ｒ光およびＢ光は９０度に反射され、Ｇ光は直進する。したがって、各色の画像が合成された後、スクリーン３０００には、投射レンズ２５０によってカラー画像が投射される。

なお、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂには、ダイクロイックミラー２３０１によって、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。また、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２４０により反射した後に投射されるのに対し、表示パネル１００Ｇの透過像はそのまま投射される。したがって、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｂによる水平走査方向は、表示パネル１００Ｇによる水平走査方向と逆向きにされており、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｂには左右を反転させた像が表示される。

図５は、プロジェクター２０００に含まれる電気光学装置２１００の機能構成を示す図である。プロジェクター２０００は、液晶パネル１００と、変換手段２１と、駆動手段２２と、記憶手段２３とを有する。液晶パネル１００は、各々が供給される信号に応じた光学状態になる複数の液晶素子（電気光学素子の一例）を有する。液晶パネル１００は、あらかじめ決められた不視認期間において視界を遮断する遮断手段（例えばシャッター眼鏡）を介して視認される。変換手段２１は、複数のフレームに区分された映像を示す映像信号に基づいて、ａ個のサブフィールドから構成されるフレーム毎に入力された階調値を、不視認期間外の視認期間に含まれるｂ個（２≦ｂ≦ａ）のサブフィールドおよび不視認期間に含まれるｃ個（１≦ｃ≦ｂ）のサブフィールドのオンまたはオフの組み合わせを示すサブフィールドコードに変換する。駆動手段２２は、変換手段２１により変換されたサブフィールドコードに基づいて複数の電気光学素子の各々の光学状態を制御する信号を供給することによって複数の電気光学素子を駆動する。記憶手段２３は、階調値とサブフィールドコードとの組を記録したテーブルを記憶している。変換手段２１は、記憶手段２３に記憶されているテーブルを参照して変換を行う。

図６は、電気光学装置２１００の回路構成を示すブロック図である。プロジェクター２０００は、制御回路１０と、液晶パネル１００と、走査線駆動回路１３０と、データ線駆動回路１４０とを有する。プロジェクター２０００は、上位装置から供給される映像信号Ｖｉｄ−ｉｎにより示される画像を、同期信号Ｓｙｎｃに基づいたタイミングで、液晶パネル１００に表示する装置である。

液晶パネル１００は、供給される信号に応じた画像を表示する装置である。液晶パネル１００は、表示領域１０１を有する。表示領域１０１には、複数の画素１１１が配置されている。この例では、ｍ行ｎ列の画素１１１がマトリクス状に配置されている。液晶パネル１００は、素子基板１００ａと、対向基板１００ｂと、液晶層１０５とを有する。素子基板１００ａおよび対向基板１００ｂは一定の間隔を保って貼り合わせられている。素子基板１００ａおよび対向基板１００ｂの間隙には、液晶層１０５が挟まれている。素子基板１００ａには、ｍ行の走査線１１２およびｎ本のデータ線１１４が設けられている。走査線１１２およびデータ線１１４は、対向基板１００ｂと対向する面に設けられている。走査線１１２とデータ線１１４とは、電気的に絶縁されている。走査線１１２とデータ線１１４との交差に対応して、画素１１１が設けられている。液晶パネル１００は、ｍ×ｎ個の画素１１１を有する。画素１１１の各々に対応して、素子基板１００ａには、個別の画素電極１１８およびＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスター）１１６が設けられている。以下において、複数の走査線１１２を区別する場合には、図６において上から順に、第１、第２、第３、…、第（ｍ−１）、第ｍ行の走査線１１２という。同様に、複数のデータ線１１４を区別する場合には、図６において左から順に、第１、第２、第３、…、第（ｎ−１）、第ｎ列のデータ線１１４という。なお、図６において、素子基板１００ａの対向面は紙面裏側であるので、この対向面に設けられる走査線１１２、データ線１１４、ＴＦＴ１１６および画素電極１１８については破線で示すべきであるが、見難くなるので、それぞれ実線で示している。

対向基板１００ｂには、コモン電極１０８が設けられている。コモン電極１０８は、素子基板１００ａと対向する１面に設けられている。コモン電極１０８は、すべての画素１１１について共通である。すなわち、コモン電極１０８は、対向基板１００ｂのほぼ全面にわたって設けられている、いわゆるベタ電極である。

図７は、画素１１１の等価回路を示す図である。画素１１１は、ＴＦＴ１１６、液晶素子１２０、および容量素子１２５を有する。ＴＦＴ１１６は、液晶素子１２０への電圧の印加を制御するスイッチング手段の一例であり、この例ではｎチャネル型の電界効果トランジスターである。液晶素子１２０は、印加される電圧に応じて光学状態が変化する素子である。この例で、液晶パネル１００は透過型の液晶パネルであり、変化する光学状態は透過率である。液晶素子１２０は、画素電極１１８、液晶層１０５、およびコモン電極１０８を有する。第ｉ行第ｊ列の画素１１１において、ＴＦＴ１１６のゲートおよびソースは、それぞれ、第ｉ行の走査線１１２および第ｊ列のデータ線１１４に接続されている。ＴＦＴ１１６のドレインは、画素電極１１８に接続されている。容量素子１２５は、画素電極１１８に書き込まれた電圧を保持する素子である。容量素子１２５の一端は画素電極１１８に接続されており、他端は容量線１１５に接続されている。

第ｉ行の走査線１１２にＨ（High）レベルの電圧を示す信号が入力されると、ＴＦＴ１１６のソース・ドレイン間は導通する。ＴＦＴ１１６のソース・ドレイン間が導通すると、画素電極１１８は、（ＴＦＴ１１６のソース・ドレイン間のオン抵抗を無視すれば）第ｊ列のデータ線１１４と同電位になる。第ｊ列のデータ線１１４には、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎに応じて、第ｉ行第ｊ列の画素１１１の階調値に応じた電圧（以下、「データ電圧」といい、データ電圧を示す信号を「データ信号」という）が印加される。コモン電極１０８には、図示しない回路により、共通電位ＬＣｃｏｍが与えられる。容量線１１５には、図示しない回路により、時間的に一定の電位Ｖｃｏｍ（この例では、Ｖｃｏｍ＝ＬＣｃｏｍ）が与えられる。すなわち、液晶素子１２０には、データ電圧と共通電位ＬＣｃｏｍとの差に応じた電圧が印加される。以下、液晶層１０５がＶＡ（Vertical Alignment）型であり、電圧無印加時において液晶素子１２０の階調が暗状態（黒状態）となるノーマリーブラックモードである例を用いて説明する。なお、特に説明しない限り、図示を省略した接地電位を電圧の基準（ゼロＶ）とする。

液晶パネル１００はサブフィールド駆動されるので、液晶素子１２０に印加される電圧の絶対値は、ＶＨ（第１電圧の一例、例えば５Ｖ）またはＶＬ（第２電圧の一例、例えばゼロＶ）の２値のいずれかである。

再び図６を参照する。制御回路１０は、走査線駆動回路１３０およびデータ線駆動回路１４０を制御するための信号を出力する制御装置である。制御回路１０は走査制御回路２０および映像処理回路３０を有する。走査制御回路２０は、同期信号Ｓｙｎｃに基づいて、制御信号Ｘｃｔｒ、制御信号Ｙｃｔｒ、および制御信号Ｉｃｔｒを生成し、生成した信号を出力する。制御信号Ｘｃｔｒは、データ線駆動回路１４０を制御するための信号であり、例えば、データ信号を供給するタイミング（水平走査期間の始期）を示す。制御信号Ｙｃｔｒは、走査線駆動回路１３０を制御するための信号であり、例えば、走査信号を供給するタイミング（垂直走査期間の始期）を示す。制御信号Ｉｃｔｒは、映像処理回路３０を制御するための信号であり、例えば、信号処理のタイミングおよび印加電圧の極性を示す。映像処理回路３０は、デジタル信号である映像信号Ｖｉｄ−ｉｎを、制御信号Ｉｃｔｒにより示されるタイミングで処理して、アナログ信号であるデータ信号Ｖｘとして出力する。映像信号Ｖｉｄ−ｉｎは、画素１１１の階調値をそれぞれ指定するデジタルデータである。このデジタルデータにより示される階調値は、同期信号Ｓｙｎｃに含まれる垂直走査信号、水平走査信号およびドットクロック信号に従った順番で、データ信号Ｖｘにより供給される。

走査線駆動回路１３０は、制御信号Ｙｃｔｒに従って、走査信号Ｙを出力する回路である。第ｉ行の走査線１１２に供給される走査信号を、走査信号Ｙｉという。この例で、走査信号Ｙｉは、ｍ本の走査線１１２の中から一の走査線１１２を順次排他的に選択するための信号である。走査信号Ｙｉは、選択される走査線１１２に対しては選択電圧（Ｈレベル）となり、それ以外の走査線１１２に対しては非選択電圧（Ｌ（Low）レベル）となる信号である。なお、一の走査線１１２を順次排他的に選択される駆動に代わり、複数の走査線１１２が同時に選択される、いわゆるＭＬＳ（Multiple Line Selection）駆動が用いられてもよい。

データ線駆動回路１４０は、制御信号Ｘｃｔｒに従って、データ信号Ｖｘをサンプリングしてデータ信号Ｘを出力する回路である。第ｊ列のデータ線１１４に供給されるデータ信号を、データ信号Ｘｊという。

図８は、液晶パネル１００の駆動方法を示すタイミングチャートである。画像は１フレームごとに（この例では１フレームに複数回）書き替えられる。例えば、フレーム速度は６０フレーム／秒、すなわち垂直同期信号（図示略）の周波数は６０Ｈｚであり、１フレームは１６．７ミリ秒（１／６０秒）である。液晶パネル１００はサブフィールド駆動により駆動される。サブフィールド駆動において、１フレームは複数のサブフィールドに分割される。図８は、１フレームが、ＳＦ１〜ＳＦ２０の２０個のサブフィールドに分割される例を示している。スタート信号ＤＹは、サブフィールドの始期を示す信号である。スタート信号ＤＹとしてＨレベルのパルスが供給されると、走査線駆動回路１３０は、走査線１１２の走査を開始、すなわち、ｍ本の走査線１１２に走査信号Ｙｉ（１≦ｉ≦ｍ）を出力する。１つのサブフィールドにおいて、走査信号Ｙは、順次排他的に選択電圧になる信号である。選択電圧を示す走査信号を選択信号といい、非選択電圧を示す走査信号を非選択信号という。また、第ｉ行の走査線１１２に選択信号が供給されることを、「第ｉ行の走査線１１２が選択される」という。第ｊ列のデータ線１１４に供給されるデータ信号Ｘｊは、走査信号と同期している。例えば、第ｉ行の走査線１１２が選択されているときは、第ｉ行第ｊ列の画素１１１の階調値に対応する電圧を示す信号がデータ信号Ｘｊとして供給される。

図９は、映像処理回路３０の構成を示す図である。映像処理回路３０は、メモリー３０１と、変換部３０２と、フレームメモリー３０３と、制御部３０４とを有する。メモリー３０１は、ＬＵＴ３０１１を記憶している。ＬＵＴ３０１１は、階調値と、サブフィールドコードとの組を複数記録したテーブルである。変換部３０２は、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎが示す映像のうち、処理対象となる画素について、階調値をサブフィールドコードに変換する。この例で、制御部３０４は、メモリー３０１に記憶されているＬＵＴ３０１１を参照して、階調値をサブフィールドコードに変換する。フレームメモリー３０３は、１フレーム分の（ｍ×ｎ個の画素の）サブフィールドコードを記憶するメモリーである。変換部３０２は、変換により得られたサブフィールドコードをフレームメモリー３０３に書き込む。制御部３０４は、フレームメモリー３０３からサブフィールドコードを読み出し、読み出したサブフィールドコードに応じた電圧の信号を、データ信号Ｖｘとして出力する。

変換部３０２は、変換手段２１の一例である。制御部３０４、走査線駆動回路１３０、およびデータ線駆動回路１４０は、駆動手段２２の一例である。メモリー３０１は、記憶手段２３の一例である。

１−４．動作
図１０は、プロジェクター２０００の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、映像処理回路３０の変換部３０２は、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎにより示される画像のうち対象画素の階調値を、サブフィールドコードに変換する。具体的には以下のとおりである。変換部３０２は、階調値に対応するサブフィールドコードを、メモリー３０１に記憶されているＬＵＴ３０１１から読み出す。

図１１は、ＬＵＴ３０１１を例示する図である。ＬＵＴ３０１１は、階調値とサブフィールドコードとの組を、ｐ個含んでいる。ｐは階調数に相当する数であり、この例ではｐ＝２５６である。図１１においては、説明のため、不視認期間のサブフィールドコードと視認期間のサブフィールドコードとをハイフンで区切って示している。

再び図１０を参照して説明する。例えば、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎにより示される階調値が「８３」である場合、変換部３０２は、ＬＵＴ３０１１の中から、階調値「８３」に対応するサブフィールドコードとして「１００−１１１０１００」を読み出す。変換部３０２は、読み出したサブフィールドコードを、フレームメモリー３０３のうち、対象画素の記憶領域に書き込む。

ステップＳ１１０において、制御部３０４は、対象画素のサブフィールドコードに応じた信号を生成し、この信号をデータ信号Ｖｘとして出力する。より詳細には、制御部３０４は、スタート信号ＤＹにより示されるタイミングで、対応するサブフィールドのコードをフレームメモリー３０３から読み出す。例えば、スタート信号ＤＹにより第１サブフィールドのタイミングが示されると、制御部３０４は、対象画素のサブフィールドコード「１００−１１１０１００」のうち、第１サブフィールドのコード「１」をフレームメモリー３０３から読み出す。制御部３０４は、コード「１」に対応する電圧（例えば電圧ＶＨ）の信号を生成し、この信号をデータ信号Ｖｘとして出力する。別の例で、スタート信号ＤＹにより第２サブフィールドのタイミングが示されると、制御部３０４は、対象画素のサブフィールドコード「１００−１１１０１００」のうち、第２サブフィールドのコード「０」をフレームメモリー３０３から読み出す。制御部３０４は、コード「０」に対応する電圧（例えば電圧ＶＬ）の信号を生成し、この信号をデータ信号Ｖｘとして出力する。

データ線駆動回路１４０は図示せぬラッチ回路を有しており、１行分のデータを保持する。制御部３０４は、第１〜第ｎ列の画素１１１に対するデータ信号Ｖｘを順次出力し、データ線駆動回路１４０は、第１〜第ｎ列のデータを保持する。データ線駆動回路１４０が第ｉ行第１〜第ｎ列の第ｋサブフィールドのデータを保持したタイミングで、走査線駆動回路１３０は、第ｉ行の走査線１１２を選択する。こうして、第ｉ行の画素１１１に、第ｋサブフィールドのデータが書き込まれる。第ｍ行までのデータの書き込みが終了すると、次に第（ｋ＋１）サブフィールドのデータが順次書き込まれる。以上の処理が繰り返されることにより、液晶素子１２０は、サブフィールドコードに応じた透過率を示す。

本実施形態によれば、視認期間のサブフィールド数がｂ個であっても、不視認期間のうちｃ個のサブフィールドのデータ信号を制御することにより、ｂビット（２ｂ通り）より多階調の表現をすることができる。
なお、ＬＵＴ３０１１に記憶されているサブフィールドコードを全階調にわたってみた場合に、ある階調の不視認期間のｃ個のサブフィールドの少なくとも１つと、別の階調のｃ個のサブフィールドの少なとも１つとで、状態（オンまたはオフ）が異なる場合がある。すなわち、不視認期間のｃ個のサブフィールドの状態は、全ての階調について同一ではなく、ある階調と別の階調とで異なる場合がある。

２．第２実施形態
あるフレームにおける液晶素子１２０の平均透過率は、そのフレームにおける不視認期間および視認期間のデータ信号だけでなく、１フレーム前のフレーム（以下、「直前フレーム」という）における透過率（階調値）の影響を受ける場合がある。本実施形態において、階調値からサブフィールドコードへの変換は、直前フレームの透過率を考慮して行われる。第２実施形態において、すなわち、変換手段２１は、複数のフレームのうち処理対象となっている現フレームの階調値について、現フレームにおける階調値および現フレームの１フレーム前の直前フレームにおける電気光学素子の光学状態に基づいて、変換を行う。より具体的には、記憶手段２３は、階調値とサブフィールドコードとの組を、直前フレームの光学状態ごとに記録したテーブルを記憶している。変換手段２１は、記憶手段２３に記憶されているテーブルを参照して変換を行う。

図１２は、直前フレームの透過率が、現フレームの平均透過率に与える影響を例示する図である。縦軸は平均透過率を、横軸は直前フレームの透過率を、それぞれ示している。「直前フレームの透過率」とは、直前フレームの最後の瞬間（現フレームの直前の瞬間）における透過率を意味するものであって、直前フレームの平均透過率を意味するものではない。図１２は、現フレームのサブフィールドコードを「００１−１１１０１００」に固定し、直前フレームの透過率を変化させた場合の、現フレームの平均透過率を示している。それ以外の条件は第１実施形態の図２で説明したものと同様である。直前フレームの透過率に応じて、現フレームの平均透過率が変化することがわかる。

図１３は、透過率の時間変化を示す図である。縦軸は現フレームの透過率を、横軸は時間を、それぞれ示している。直前フレームの透過率が、１．０、０．７５、０．５、０．２５、およびゼロの場合のそれぞれについて、透過率−時間曲線が示されている。直前フレームの透過率が１．０の場合、現フレームの第１サブフィールドおよび第２サブフィールドでゼロのデータを書き込んでも透過率がゼロ付近まで下がるにはミリ秒オーダーの時間がかかる。一方で、直前フレームの透過率がゼロの場合、第１サブフィールドでゼロのデータを書き込めば透過率はゼロのままである。この差が、平均透過率の差として視認される。

例えば、現フレームの階調値が第１１８階調（８ビット）である場合において、直前フレームの透過率が０．７５であるときは、サブフィールドコードとして「１００−１１１０１００」を用いればよい。同じサブフィールドコード「１００−１１１０１００」を用いても、直前フレームの透過率が１であった場合、現フレームの透過率は第１２０階調相当のものになってしまう。現フレームの階調値が第１１８階調である場合において、直前フレームの透過率が１であるときは、サブフィールドコードとして「０００−１１１０１００」を用いればよい。

図１４は、映像処理回路３０の第２実施形態に係る構成を示す図である。映像処理回路３０は、メモリー３０１と、変換部３０２と、フレームメモリー３０３と、制御部３０４と、フレームメモリー３０５とを有する。第１実施形態と共通の構成については説明を省略する。本実施形態において、メモリー３０１は、ＬＵＴ３０１２を記憶している。変換部３０２は、ＬＵＴ３０１２を参照して、階調値をサブフィールドコードに変換する。フレームメモリー３０５は、直前フレームの階調値を記憶するメモリーである。この例では、直前フレームの透過率を示す情報として、直前フレームの階調値が用いられる。

本実施形態におけるプロジェクター２０００の動作を、図１０を参照して説明する。ステップＳ１００において、映像処理回路３０の変換部３０２は、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎにより示される画像のうち対象画素の階調値を、サブフィールドコードに変換する。具体的には以下のとおりである。変換部３０２は、対象画素の直前フレームにおける階調値を、フレームメモリー３０５から読み出す。直前フレームの階調値を読み出すと、変換部３０２は、現フレームの階調値をフレームメモリー３０５に書き込む。このようにして、第ｋフレームの処理が開始する前の時点で、フレームメモリー３０５には第（ｋ−１）フレームの階調値が記憶されている。変換部３０２は、直前フレームの階調値および現フレームの階調値に対応するサブフィールドコードを、メモリー３０１に記憶されているＬＵＴ３０１２から読み出す。

図１５は、ＬＵＴ３０１２を例示する図である。ＬＵＴ３０１２は、直前フレームの階調値および現フレームの階調値のそれぞれに対応するサブフィールドコードが記録された、２次元テーブルである。すなわち、現フレームの一の階調値に対応するサブフィールドコードは、直前フレームの階調値に応じて複数記録されている。この例で、直前フレームの階調値は、１０段階に区分されている。例えば、直前フレームの階調値「２５５」の行は、直前フレームの階調値Ｐが２２９＜Ｐ≦２５５である場合に相当する。同様に、直前フレームの階調値「２２９」の行は、直前フレームの階調値Ｐが２０３＜Ｐ≦２２９である場合に相当する。

再び図１０を参照して説明する。例えば、映像信号Ｖｉｄ−ｉｎにより示される現フレームの階調値が「１１８」であり、かつ、直前フレームの階調値が「２５５」であった場合、変換部３０２は、ＬＵＴ３０１２の中から、現フレームの階調値「２５５」および直前フレームの階調値「１１８」に対応するサブフィールドコードとして「０００−１１１０１００」を読み出す。変換部３０２は、読み出したサブフィールドコードを、フレームメモリー３０３のうち、対象画素の記憶領域に書き込む。

ステップＳ１１０において、制御部３０４は、対象画素のサブフィールドコードに応じた信号を生成し、この信号をデータ信号Ｖｘとして出力する。

本実施形態によれば、視認期間のサブフィールド数がｂ個であっても、直前フレームの階調値を考慮して不視認期間のうちｃ個のサブフィールドのデータ信号を制御することにより、ｂビット（２ｂ通り）より多階調の表現をすることができる。また、直前フレームの光学状態を考慮しない場合と比較して、より正確に階調を制御することができる。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

遮断手段は、シャッター眼鏡に限定されない。本発明は、例えば、２次元映像を擬似インパルス表示する映像表示システムに用いられてもよい。この場合、遮断手段は、視認期間において点灯され、不視認期間において消灯される光源を有する。複数の電気光学素子は、この光源からの光を光学状態に応じて変調する。この映像表示システムにおいては、液晶テレビ等、直視型の表示装置が用いられる。この表示装置において、液晶パネルのバックライト（照明）が間欠的に消灯される（すなわちバックライトはパルス的に点灯する）。この場合、遮断手段は、バックライトの点灯および消灯を制御する装置である。この表示システムにおいて、バックライトが消灯している間は不視認期間である。視認期間のサブフィールドのみを使って階調表現しようとすると、バックライトを消灯しない場合と比較して、使えるサブフィールド数が減ってしまうが、上述の実施形態で説明した階調制御技術を用いれば、視認期間のサブフィールド数以上の階調表現が可能である。

図１６は、ＬＵＴ３０１２の別の例を示す図である。この例において、ＬＵＴ３０１２は、１０ビットのサブフィールドコードに加え、４ビットの透過率識別子を含んでいる。透過率識別子は、透過率の範囲を示す。すなわち、ＬＵＴ３０１２は、対応するサブフィールドコードに従って表示素子に電圧が印加された場合に、次のフレームの直前において、その表示素子が、その透過率識別子で示される範囲に属することを示している。ＬＵＴ３０１２において、直前フレームの光学状態の区分の数（図１５の例では１０段階）は、液晶素子１２０の特性や、表示装置に要求される特性に応じて決定される。例えば図１５のように直前フレームの光学状態を１０段階で区分するのであれば、４ビットの透過率識別子を用いればよい。この例において、フレームメモリー３０５に書き込まれるのは階調値ではなく、透過率識別子である。変換部３０２は、対象画素の直前フレームにおける透過率識別子を、フレームメモリー３０５から読み出す。変換部３０２は、直前フレームの透過率識別子および現フレームの階調値に対応するサブフィールドコードおよび透過率識別子を、メモリー３０１に記憶されているＬＵＴ３０１２から読み出す。変換部３０２は、読み出した透過率識別子をフレームメモリー３０５に書き込む。このようにして、第ｋフレームの処理が開始する前の時点で、フレームメモリー３０５には第（ｋ−１）フレームの透過率識別子が記憶される。

実施形態において、複数のサブフィールドが同一の時間長を有する例を説明した。しかし、複数のサブフィールドは、同一の時間長を有していなくてもよい。すなわち、１フレームにおける各サブフィールドの時間長は、所定の規則によって重み付けされ、それぞれ異なっていてもよい。この場合において、電気光学素子の応答時間は、１フレームにおける第１サブフィールド（１フレームにおける最初のサブフィールド）よりも長い。

本発明に係る電子機器はプロジェクターに限定されない。テレビジョン、ビューファインダー型・モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、タッチパネルを備えた機器等に本発明が用いられてもよい。

変換手段２１は、記憶手段２３に記憶されたテーブルによらずに、階調値をサブフィールドコードに変換してもよい。この場合は、変換手段２１が、テーブルを参照せずに階調値をサブフィールドコードに変換するようにプログラムされている。

電気光学装置２１００の構成は、図６、図９および図１４で例示したものに限定されない。図５の機能を実現できるものであれば、電気光学装置２１００は、どのような構成を有していてもよい。例えば、電気光学装置２１００に用いられる電気光学素子は、液晶素子１２０に限定されない。液晶素子１２０に代わり、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等、他の電気光学素子が用いられてもよい。
実施形態で説明したパラメーター（例えば、サブフィールド数やフレーム速度、画素数など）および信号の極性やレベルはあくまで例示であり、本発明はこれに限定されない。

１０…制御回路、２０…走査制御回路、２１…変換手段、２２…駆動手段、２３…記憶手段、３０…映像処理回路、１００…液晶パネル、１０１…表示領域、１０５…液晶層、１０８…コモン電極、１１１…画素、１１２…走査線、１１４…データ線、１１５…容量線、１１６…ＴＦＴ、１１８…画素電極、１２０…液晶素子、１２５…容量素子、１３０…走査線駆動回路、１４０…データ線駆動回路、２１０…ライトバルブ、２２０…ランプユニット、２３０…光学系、２４０…ダイクロイックプリズム、２５０…投射レンズ、３０１…メモリー、３０２…変換部、３０３…フレームメモリー、３０４…制御部、３０５…フレームメモリー、２０００…プロジェクター、２１００…電気光学装置、２３０１…ダイクロイックミラー、２３０２…ミラー、２３０３…第１マルチレンズ、２３０４…第２マルチレンズ、２３０５…偏光変換素子、２３０６…重畳レンズ、２３０７…レンズ、２３０８…集光レンズ、３０００…スクリーン、３０１１…ＬＵＴ、３０１２…ＬＵＴ

Claims (7)

1. あらかじめ決められた不視認期間において視界を遮断する遮断手段を介して視認され、各々が供給される信号に応じた光学状態になる複数の電気光学素子と、
   複数のフレームに区分された映像を示す映像信号に基づいて、ａ個のサブフィールドから構成される前記フレーム毎に入力された階調値を、前記不視認期間外の視認期間に含まれるｂ個（２≦ｂ≦ａ）のサブフィールドおよび前記不視認期間に含まれるｃ個（１≦ｃ≦ｂ）のサブフィールドのオンまたはオフの組み合わせを示すサブフィールドコードに変換をする変換手段と、
   前記変換手段により変換されたサブフィールドコードに基づいて前記複数の電気光学素子の各々の光学状態を制御する前記信号を供給することによって前記複数の電気光学素子を駆動する駆動手段と
   を有し、
   前記変換手段は、前記複数のフレームのうち処理対象となっている現フレームの階調値について、前記現フレームにおける階調値および前記現フレームの１フレーム前の直前フレームにおける前記電気光学素子の光学状態に基づいて、前記変換を行う
   ことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記電気光学素子の応答時間が、前記ａ個のサブフィールドのうち、前記フレームにおける最初のサブフィールドよりも長い
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 階調値と前記サブフィールドコードとの組を、前記直前フレームの光学状態ごとに記録したテーブルを記憶した記憶手段を有し、
   前記変換手段は、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルを参照して前記変換を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記テーブルは、前記サブフィールドコードの各々について、当該階調値に応じた光学状態を示す識別子を含み、
   前記記憶手段は、前記直前フレームにおける前記識別子を記憶し、
   前記変換手段は、前記記憶手段に記憶されている前記識別子および前記テーブルに基づいて前記変換を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記映像信号が、時分割で交互に切り替わる左目用画像および右目用画像を含む３次元映像を示す
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記遮断手段は、前記視認期間において点灯され、前記不視認期間において消灯される光源を有し、
   前記複数の電気光学素子は、前記光源からの光を前記光学状態に応じて変調する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電気光学装置を有する電子機器。

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