JP7327014B2 - 液晶プロジェクター - Google Patents

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Description

本発明は、液晶プロジェクターに関する。
液晶パネルを用いた液晶プロジェクターでは、解像度を擬似的に高めるために、スクリーン等に投射される画素の位置を、シフトデバイスによってシフトさせる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。詳細には、この技術は、1フレーム期間が複数の単位期間に分割され、単位期間毎に、投射される画素の位置が異なるようにシフトさせる技術である。なお、1フレーム期間とは、上位装置から供給される映像データで指定される映像の1コマを表示するのに要する期間をいう。
この技術によって、液晶パネルで表現される画素の個数よりも多くの画素が投射されているかのように知覚される。
特開平04-063332号公報
近年のように液晶パネルの小型化および高精細化が進行して、画素電極同士の隙間が狭くなると、互いに隣り合う画素電極同士で生じる電界、すなわち基板面に対して平行方向の電界(横電界)による影響が無視できなくなる。具体的には、横電界によって、液晶の配向不良が発生し、表示上の不具合として視認される。
このような配向不良による表示上の不具合は、シフトデバイスによって画素の位置をシフトさせた場合に、当該シフト方向に引き延ばされて視認されるので、表示品位の低下が顕著となる、という課題がある。
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る液晶プロジェクターは、複数の画素を表示する液晶パネルと、前記複数の画素が視認される位置をシフトさせるシフトデバイスと、前記液晶パネルおよび前記シフトデバイスを制御する表示制御回路と、を含み、前記表示制御回路は、映像データで指定される画像の画素のうち、n(nは2以上の整数)個の画素を、一のフレーム期間におけるn個の単位期間毎に、前記液晶パネルにおける一の画素が視認される位置を異ならせて表現させ、かつ、前記一のフレーム期間において、前記液晶パネルにおける一の画素が表現するn個の画素と、当該一のフレーム期間の次のフレーム期間において、前記液晶パネルにおける一の画素が表現するn個の画素と、を異ならせる。
実施形態に係る液晶プロジェクターを示す図である。 液晶プロジェクターの構成を示すブロック図である。 液晶プロジェクターにおける液晶パネルの構成を斜視図である。 液晶パネルの構造を示す断面図である。 液晶パネルの電気的な構成を示すブロック図である。 液晶パネルにおける画素回路の構成を示す図である。 映像データの画素と液晶パネルで表現される画素との関係等を示す図である。 映像データで指定される表示の例を示す図である。 液晶プロジェクターにおけるフレーム期間と単位期間とを示す図である。 第1実施形態における液晶パネルが表現する画素とシフト位置との関係を示す図である。 液晶プロジェクターにおける配向不良の発生例を示す図である。 液晶プロジェクターにおける配向不良の発生例を示す図である。 第2実施形態における液晶パネルが表現する画素とシフト位置との関係を示す図である。 第3実施形態における液晶パネルが表現する画素とシフト位置との関係を示す図である。 液晶パネルにおける液晶素子の電圧-透過率特性の一例を示す図である。 比較例において液晶パネルが表現する画素とシフト位置との関係を示す図である。 比較例における配向不良の発生例を示す図である。
以下、実施形態に電気光学装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
図1は、第1実施形態に係る液晶プロジェクター1の光学的な構成を示す図である。図に示されるように、液晶プロジェクター1は、液晶パネル100R、100Gおよび100Bを含む。また、液晶プロジェクター1の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット2102が設けられている。このランプユニット2102から射出された投射光は、内部に配置された3枚のミラー2106および2枚のダイクロイックミラー2108によって、赤(R)、緑(G)および青(B)の3原色に分離される。このうち、Rの光は液晶パネル100Rに、Gの光は液晶パネル100Gに、Bの光は液晶パネル100Bに、それぞれ入射する。
なお、Bの光路は、他の赤や緑と比較して長い。したがって、Bの光は、光路での損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124からなるリレーレンズ系2121を介して液晶パネル100Bに導かれる。
液晶パネル100Rは、マトリクス状に配列する画素回路を有し、Rに対応するデータ信号に基づいて、上記画素回路の液晶素子を透過した光、すなわち液晶素子による変調光によってRの透過像を生成する。同様に、液晶パネル100Gは、Gに対応するデータ信号に基づいてGの透過像を生成し、液晶パネル100Bは、Bに対応するデータ信号に基づいてBの透過像を生成する。
液晶パネル100R、100Gおよび100Bによってそれぞれ生成された各色の透過像は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、RおよびBの光は90度に屈折する一方、Gの光は直進する。したがって、各色の画像が合成された後、シフトデバイス2300を介して投射レンズ2114に入射する。シフトデバイス2300は、ダイクロイックプリズム2112からの出射方向の光軸をシフトさせる。なお、シフトデバイス2300によるシフト動作について後述する。投射レンズ2114は、シフトデバイス2300を介した合成像を、スクリーン2120に拡大して投射する。
なお、液晶パネル100R、100Bによる透過像は、ダイクロイックプリズム2112により反射した後に投射されるのに対し、液晶パネル100Gによる透過像は直進して投射される。したがって、液晶パネル100R、100Bによる各透過像は、液晶パネル100Gの透過像に対して左右反転した関係となる。
図2は、液晶プロジェクター1の電気的な構成を示すブロック図である。図に示されるように、液晶プロジェクター1は、映像処理装置200と、上述した液晶パネル100R、100Gおよび100Bと、シフトデバイス2300を含む。
図示省略されたホスト装置等の上位装置から、映像データVdaが同期信号Syncに同期して供給される。映像データVdaは、表示すべき画像における画素の階調レベルを、例えばRGB毎に8ビットで指定する。
なお、液晶パネル100R、100Gまたは100Bの単体では、画素が縦方向および横方向にわたってマトリクス状に配列する。映像データVdaで階調レベルが指定される画素の配列は、液晶パネル100R、100Gまたは100Bの単体における画素の配列と比較して、例えば縦方向で2倍、横方向で2倍となっている。
また、本実施形態において、スクリーン2120に投射されるカラー画像は、液晶パネル100R、100Gおよび100Bの各透過像を合成することで、すなわち重ね合わせることで表現される。したがって、カラー画像の最小単位である画素は、液晶パネル100Rによる赤の副画素、液晶パネル100Gによる緑の副画素、および、液晶パネル100Bによる青の副画素に分けることができる。ただし、液晶パネル100R、100Gおよび100Bにおける副画素について、色について特定する必要がない場合、および、単に明暗のみを問題とする場合等では、副画素と敢えて表記する必要がない。そこで本説明では、液晶パネル100R、100Gおよび100Bにおける表示単位についても、画素として説明する。
同期信号Syncには、映像データVdaの垂直走査開始を指示する垂直同期信号や、水平走査開始を指示する水平同期信号、および、映像データの1画素分のタイミングを示すクロック信号が含まれる。
映像処理装置200は、表示制御回路210、処理回路220R、220Gおよび220Bを含む。
後述のように、表示制御回路210は、上位装置からの映像データVdaのうち少なくとも1フレーム期間分を蓄積する。そして、後述のシフトデバイス2300によってシフトされた画素の位置、すなわちシフト位置の数に対応させ、1フレーム期間分の映像データVdaは分割して出力する。よって、本実施形態ではシフト位置の数が4つであり、表示制御回路210は、4つの単位期間に対応させ、1フレーム期間分の映像データVdaを4つに分割する。そして、それぞれの単位期間において、分割されたデータをRGBごと出力する。そしてシフトデバイス2300が、後述のようにダイクロイックプリズム2112からの出射方向の光軸をシフトするように、表示制御回路210は制御する。
詳細には、表示制御回路210は、第1に、上位装置からの映像データVdaを一旦蓄積し、単位期間において当該単位期間に割り当てられる画素のうち、Rのデータを読み出し、映像データVa_Rとして出力する。同様に、表示制御回路210は、単位期間において当該単位期間に割り当てられる画素のうち、Gのデータを読み出し、映像データVa_Gとして出力し、Bのデータを読み出し、映像データVa_Bとして出力する。
表示制御回路210は、第2に、単位期間毎に、制御信号Ctrを液晶パネル100R、100Gおよび100Gに供給する。
表示制御回路210は、第3に、単位期間毎に、光軸のシフトを制御するための制御信号Lacを、シフトデバイス2300に供給する。なお、本実施形態において、シフトデバイス2300は、スクリーン2120に投射される液晶パネル100の画素の位置を、左右の軸と上下の軸との二軸にわたってシフト可能となっている。
なお、説明の便宜のため、スクリーン2120に投射される液晶パネル100の画素の位置であって、シフトデバイス2300によってシフトされた(またはシフトされない場合を含む)された投射画素の位置を、単にシフト位置と呼ぶことにする。そして、シフトデバイス2300は、視認される投射画素の位置をシフトさせる。
処理回路220Rは、映像データVa_Rをアナログ電圧のデータ信号Vid_Rに変換し、増幅して液晶パネル100Rに供給する。同様に、処理回路220Gは、映像データVa_Gをアナログ電圧のデータ信号Vid_Gに変換し、増幅して液晶パネル100Gに供給し、処理回路220Bは、映像データVa_Bをアナログ電圧のデータ信号Vid_Bに変換し、増幅して液晶パネル100Bに供給する。
次に、液晶パネル100R、100Gおよび100Gについて説明する。液晶パネル100R、100Gおよび100Gについては、入射する光の色、すなわち波長だけが異なり、構造的には共通である。そこで、液晶パネル100R、100Gおよび100Gについては、符号を100として、色を特定しないで一般的に説明する。
図3は、液晶パネル100の要部を示す図であり、図4は、図3におけるH-h線で破断した断面図である。
これらの図に示されるように、液晶パネル100は、画素電極118が設けられた素子基板100aと、コモン電極108が設けられた対向基板100bとが、図示省略のスペーサーを含むシール材90によって一定の間隙を保ちつつ、互いに電極形成面が対向するように貼り合わせられ、この間隙に液晶105が封入された構造である。
素子基板100aおよび対向基板100bとしては、それぞれガラスや石英などの光透過性を有する基板が用いられる。図3に示されるように、素子基板100aにおける一辺は、対向基板100bから張り出している。この張り出した領域に、X方向に沿って複数の端子106が設けられている。複数の端子106には、FPC基板74の一端が接続される。FPC基板74の他端は、映像処理装置200に接続されて、上述した各種の信号などが供給される。
素子基板100aにおいて対向基板100bに向かう面には、画素電極118が、例えばITOなどの透明性を有する導電層のパターニングによって形成される。なお、ITOは、Indium Tin Oxideの略語である。
また、素子基板100aの対向面および対向基板100bの対向面には、電極以外にも様々な要素が設けられるが、図では省略されている。
図5は、液晶パネル100の電気的な構成を示すブロック図である。液晶パネル100には、表示領域10の周縁に、走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140が設けられる。
液晶パネル100の表示領域10においては、表示すべき画像の画素に対応した画素回路110がマトリクス状に配列される。詳細には、表示領域10において、複数本の走査線12が図においてX方向に延在して設けられ、また、複数本のデータ線14がY方向に延在し、かつ、走査線12と互いに電気的な絶縁を保って設けられる。そして、複数本の走査線12と複数本のデータ線14との交差に対応して画素回路110がマトリクス状に設けられる。
走査線12の本数をmとし、データ線14の本数をnとした場合、画素回路110は、縦m行×横n列でマトリクス状に配列する。m、nは、いずれも2以上の整数である。走査線12と画素回路110とにおいて、マトリクスの行を区別するために、図において上から順に1、2、3、…、(m-1)、m行と呼ぶ場合がある。同様にデータ線14および画素回路110において、マトリクスの列を区別するために、図において左から順に1、2、3、…、(n-1)、n列と呼ぶ場合がある。
走査線駆動回路130は、表示制御回路210による制御にしたがって、走査線12を例えば1、2、3、…、m行目という順番で1本ずつ選択し、選択した走査線12への走査信号をHレベルとする。なお、走査線駆動回路130は、選択した走査線12以外の走査線12への走査信号をLレベルとする。
データ線駆動回路140は、処理回路220R、220Gまたは220Bのうち、対応する色の回路から供給されたデータ信号を1行分ラッチするとともに、走査線12への走査信号がHレベルとなった期間において、当該走査線12に位置する画素回路110に、データ線14を介して出力する。
図6は、隣り合う2本の走査線12と、隣り合う2本のデータ線14との交差に対応する2行2列の計4個の、画素回路110の等価回路を示す図である。
図に示されるように、画素回路110は、トランジスター116と液晶素子120とを含む。トランジスター116は、例えばnチャネル型の薄膜トランジスターである。画素回路110において、トランジスター116のゲートノードは、走査線12に接続される一方、そのソースノードはデータ線14に接続され、そのドレインノードは、平面視で略正方形形状の画素電極118に接続される。
画素電極118に対向するようにコモン電極108が全画素に対して共通に設けられる。コモン電極108には電圧LCcomが印加される。そして、画素電極118とコモン電極108との間には上述したように液晶105が挟持される。したがって、画素回路110毎に、画素電極118およびコモン電極108によって液晶105を挟持した液晶素子120が構成される。
また、液晶素子120に対して並列に蓄積容量109が設けられる。蓄積容量109において、一端が画素電極118に接続され、他端が容量線107に接続されている。容量線107は、時間的に一定の電圧、例えばコモン電極108への印加電圧と同じ電圧LCcomが印加される。画素回路110は、走査線12の延在方向であるX方向とデータ線14の延在方向であるY方向とにわたってマトリクス状に配列するので、画素回路110に含まれる画素電極118についてもY方向およびX方向にわたって配列する。
走査信号がHレベルとなった走査線12では、当該走査線12に対応して設けられる画素回路110のトランジスター116がオンする。トランジスター116のオンにより、データ線14と画素電極118とが電気的に接続された状態となるので、データ線14に供給されたデータ信号が、オンしたトランジスター116を介して画素電極118に到達する。走査線12がLレベルになると、トランジスター116はオフになるが、画素電極118に到達したデータ信号の電圧は、液晶素子120の容量性および蓄積容量109によって保持される。
周知のように、液晶素子120では、画素電極118およびコモン電極108によって生じる電界に応じて液晶分子の配向が変化する。したがって、液晶素子120は、印加された電圧の実効値に応じた透過率となる。なお、本実施形態では、液晶素子120への印加電圧が高くなるにつれて、透過率が高くなるノーマリーブラックモードであるとする。
液晶素子120の画素電極118にデータ信号を供給する動作が、1、2、3、…、m行目という順番で実行されることによって、m行n列で配列する画素回路110の液晶素子120の各々にデータ信号に応じた電圧が保持される。このような電圧の保持によって各液晶素子120が目的とする透過率となり、m行n列で配列する画素によって、対応する色の透過像が生成される。
次に、映像データVdaで階調レベルが指定される画素と、液晶パネル100で表現される画素と、シフトデバイス2300による光軸のシフトと、の関係について説明する。なお、シフトデバイス2300については、上述したようにダイクロイックプリズム2112からの出射方向の光軸をシフトさせるが、便宜的に当該シフト量については、スクリーン2120に投射される画像の画素に換算して説明する。
図7は、表示解像度とパネル解像度を画素のシフトとの関係等を説明するための図である。この図において、表示解像度とは、映像データVdaで階調レベルが指定される画素配列、すなわち表示すべき画像の画素配列で示される解像度をいう。なお、図7(1)における左欄の表示解像度の画素配列では、映像データVdaで階調レベルが指定される画素配列のうち、一部だけが抜き出されて示される。
また、パネル解像度とは、液晶パネル100の画素配列で示される解像度をいう。なお、図7(1)における右欄のパネル解像度の画素配列では、液晶パネル100における画素配列のうち、(1)における左欄の画素配列に対応した配列が抜き出されて示される。
なお、図7(1)のうち、表示解像度において符号が、映像データVdaで指定される画素を区別するために便宜的に1行目をA1、A2、…、2行目をB1、B2、…、3行目をC1、C2、…、のように付与されている。同様に、パネル解像度において符号が、液晶パネル100の画素を区別するために便宜的に1行目をa1、a2、…、2行目をb1、b2、…、3行目をc1、c2、…、のように付与されている。
上述したように表示解像度が、パネル解像度に対して縦方向で2倍、横方向で2倍となっているので、本実施形態では、液晶パネル100における1つの画素が、映像データVdaで指定される4つの画素を表現する。詳細には、上位装置から供給される映像データVdaで指定される映像の1コマを表示する1フレーム期間を4つの単位期間に分割し、単位期間毎に、投射される画素の位置をシフトさせる。
ここで、液晶パネル100における1つの画素が映像データVdaで指定される画素を表現するとは、液晶パネル100における当該画素に、映像データVdaで指定される画素のうち、当該液晶パネル100に対応する色成分の階調レベルを変換したデータ信号を供給することをいう。これによって、液晶パネル100における当該画素が、映像データVdaで指定される画素の階調レベルに対応する透過率となる。
ある1フレーム期間において液晶パネル100の1つの画素が表現する4つの画素の組み合わせが、次の1フレーム期間において表現する4つの画素の組み合わせと同じである構成では、配向不良が発生すると、当該配向不良による表示の乱れが拡がって視認されてしまう場合がある。そこで、本実施形態では、ある1フレーム期間において、液晶パネル100の1つの画素が、映像データVdaの4つの画素を表現した場合、次の1フレーム期間では、同じ4つの画素ではなく、異なる画素を含んで表現する構成としている。
図8は、本実施形態におけるフレーム期間と単位期間とを説明するための図である。
この図に示されるように、本実施形態では、第1フレーム期間1Fと第2フレーム期間2Fとに分けられる。
第1フレーム期間1Fは、4つの単位期間Tに分割される。第1フレーム期間1Fにおける4つの単位期間Tを便宜的に区別するために符号が、時間の順に1-1、1-2、1-3、1-4と付与されている。同様に、第2フレーム期間2Fは、4つの単位期間Tに分割される。第2フレーム期間2Fにおける4つの単位期間Tを便宜的に区別するために符号が、時間の順に2-1、2-2、2-3、2-4と付与されている。なお、第2フレーム期間2Fの後は、第1フレーム期間1Fに戻る。
本実施形態では、第1フレーム期間1Fにおいて、図7(2)の太枠に示される4つの画素A1、A2、B1およびB2が、第1フレーム期間1Fにおいて、液晶パネル100の画素a1で表現される。また、第2フレーム期間2Fにおいて、図7(3)の太枠に示される4つの画素B2、B3、C2およびC3が、液晶パネル100の画素a1で表現される。このように、第1フレーム期間1Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(画素A1、A2、B1およびB2)は、第2フレーム期間2Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(B2、B3、C2およびC3)と異なっている。具体的には、画素a1が表現する画素は、第1フレーム期間1F及び第2フレーム期間2Fで画素B2が共通するが、他の3画素は異なっている。
なお、図7(2)および図7(3)では、太枠で示される4つの画素について便宜的に着目しているが、他の画素についても同様に表現される。例えば画素A3、A4、B3およびB4は、第1フレーム期間1Fにおいて、液晶パネル100の画素a2で表現される。
図10は、第1実施形態に係る液晶プロジェクター1における液晶パネル100が表現する画素と、シフト位置との関係を示す図である。詳細には、図10は、図7(1)においてパネル解像度として示される液晶パネル100の9画素が表現する映像データVdaの画素と、第1フレーム期間1Fおよび第2フレーム期間2Fの単位期間におけるシフト位置と、当該9画素の関係を示す図である。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-1において、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素A1、A3、A5、C1、C3、C5、E1、E3およびE5を表現する。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-2において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-1のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間1-2では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素A2、A4、A6、C2、C4、C6、E2、E4およびE6を表現する。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-3において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-2のシフト位置から、下方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間1-3では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B2、B4、B6、D2、D4、D6、F2、F4およびF6を表現する。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-4において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-3のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間1-4では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B1、B3、B5、D1、D3、D5、F1、F3およびF5を表現する。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-1において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-4のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-1では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B2、B4、B6、D2、D4、D6、F2、F4およびF6を表現する。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-2において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-1のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-2では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1、b2、c1およびb2は、順に映像データVdaの画素B3、B5、D3、D5、F3およびF5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-2では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-3において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-2のシフト位置から、下方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-3では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素C3、C5、E3およびE5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-3では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-4において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-3のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-4では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2およびb3は、順に映像データVdaの画素C2、C4、C6、E2、E4およびE6を表現する。なお、液晶パネル100の画素c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-4では符号が省略されている。
単位期間2-4の後、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-4のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分および上方向に液晶パネル100の1画素分、シフトさせて単位期間1-1における位置に戻す。
実施形態に係る液晶プロジェクター1の効果を説明する前に、配向不良による表示品位の低下について説明する。
図15(1)は、液晶素子120が例えばノーマリーブラックモードである場合に、当該液晶素子120の印加電圧-透過率の特性(V-T特性)の一例を示す図である。ノーマリーブラックモードにおいて、高い階調レベルが指定されて、透過率が高くなる画素(明画素)では、液晶素子120における印加電圧が高い。一方、低い階調レベルが指定されて、透過率が低くなる画素(暗画素)では、液晶素子120における印加電圧が低い。このような明画素と暗画素とについて、便宜的に次のように定義する。
明画素は、階調レベルに応じた電圧が画素電極118に印加された場合に、当該画素電極118を含む液晶素子120への印加電圧がVHを上回る画素であり、暗画素は、液晶素子120への印加電圧がVLを下回る画素である。ここで、VH、VLについては、
VH>VL
の関係にある。また、液晶素子120の印加電圧が電圧VLである場合、例えば相対透過率が10%となり、電圧VHである場合、例えば相対透過率が90%となる。ただし、VLおよびVHについては、他の相対透過率に対応した電圧であってもよい。
図15(2)に示されるように、液晶パネル100において、明画素Lpと暗画素Dpとが隣り合うと、画素電極118同士の電圧差が大きくなり、2つの画素の境界Edg付近において横電界によって液晶分子の配向不良が発生しやすくなる。一般に、画素電極118同士の電圧差が大きくなるほど、隣り合う2つの画素の境界付近で発生する配向不良の程度が大きくなる。配向不良が発生した画素は、階調レベルに対応した透過率とはならないので、表示品位を低下させる。
本実施形態のように、シフトデバイス2300によって二軸で液晶パネル100の画素をシフトする構成では、映像データVdaで指定される画像が静止画であっても、すなわち、画素の階調レベルが、前後するフレーム同士で比較した場合に変化がなくても、液晶パネル100の画素でみれば、後述するように階調レベルが変化する場合がある。
次に、比較例において液晶パネル100が表現する画素とシフト位置との関係について説明する。
図16は、比較例における液晶パネル100が表現する画素とシフト位置との関係を示す図である。
上述したように、従来では、ある1フレーム期間において液晶パネル100の1つの画素が表現する4つの画素の組み合わせは、次の1フレーム期間において表現する4つの画素の組み合わせと同じである。図16では、便宜的に第1フレーム期間と第2フレーム期間とに分けているが、図示された第1フレーム期間の単位期間1-1~1-4において液晶パネル100が表現する画素およびシフト位置は、第2フレーム期間の単位期間2-1~2-4において液晶パネル100が表現する画素およびシフト位置と同じである。
また、図16では、第1フレーム期間の単位期間1-1~1-4において液晶パネル100が表現する画素およびシフト位置と、第2フレーム期間の単位期間2-1~2-4において液晶パネル100が表現する画素およびシフト位置とは、図10で示される第1フレーム期間の単位期間1-1~1-4において液晶パネル100が表現する画素およびシフト位置と同じである。
映像データVdaで指定される画素の階調が、図9(1)で示されるように指定される場合、比較例において、液晶パネル100における1つの画素は、図17に示されるように、映像データVdaで指定される4つの画素を表現する。
具体的には、図9(1)で示されるように明画素を背景として画素C1~C6が暗画素に指定される場合、液晶パネル100の画素b1、b2およびb3が、単位期間1-1および2-1において、当該暗画素に指定される画素C1、C3およびC5をこの順で表現する。また、液晶パネル100の画素b1、b2およびb3が、単位期間1-2および2-2において、当該暗画素に指定される画素C2、C4およびC6をこの順で表現する。
したがって、図17に示されるように、単位期間1-1、1-2、2-1および2-2では、明画素と暗画素とが隣り合うので、隣り合う部分の境界付近において破線で示されるように配向不良が発生する。なお、配向不良は、C1~C6とE1~E6との境界付近のみ示しているが、実際には、A1~A6とC1~C6との境界付近でも発生する。
単位期間1-3、1-4、2-3および2-4では、暗画素に指定された画素C1~C6が表現されず、明画素のみが表現される。ただし、単位期間1-2において発生した配向不良は、単位期間1-3において画素C2、C4、C6が明画素に変化しても残留する。単位期間1-4においても程度は小さくなるが、配向不良は引き続き残留する。同様に、単位期間2-2において発生した配向不良は、単位期間2-3および2-4において、明画素のみの表現となっても、残留する。
また、単位期間1-2で発生した配向不良は、単位期間1-3において下方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトされて残留する。このため、配向不良が引き延ばされたかのように視認されてしまう。同様に、単位期間2-2で発生した配向不良は、単位期間2-3において下方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトされて残留するので、配向不良が引き延ばされたかのように視認されてしまう。
結局、比較例では、単位期間1-1、1-2で発生した配向不良は、単位期間1-3、1-4で残留し、かつ、シフトによって拡がって視認され、同様に、単位期間2-1、2-2で発生した配向不良は、単位期間2-3、2-4で残留し、かつ、シフトによって拡がって視認されてしまう。
本実施形態では、映像データVdaで指定される画素の階調が、図9(1)で示されるように指定される場合、液晶パネル100の画素は、図11に示されるように、映像データVdaで指定される画素を表現する。
具体的には、図9(1)で示されるように明画素を背景として画素C1~C6が暗画素に指定される場合、第1フィールド期間における単位期間1-1~1-4では、表現する画素とシフト位置とは、比較例と同じである。ただし、本実施形態では、第2フィールド期間において、単位期間2-3および2-4において液晶パネル100の画素が、映像データVdaで指定される暗画素を表現する。
したがって、本実施形態によれば、単位期間1-2で発生した配向不良は、単位期間2-1、2-2では、時間経過によって残留が目立たない程度まで抑えられる。また、単位期間2-3および2-4では、明画素と暗画素とが隣り合うので、配向不良が、C1~C6とE1~E6との境界付近で、すなわち、液晶パネル100でいえば画素a1~a3と画素b1~b3との境界付近で発生するが、次の単位期間1-1および1-2では、当該境界を含む画素b1~b3が暗画素となって、残留する配向不良を覆い隠す。このため、単位期間2-3および2-4で発生した配向不良は、次の単位期間1-1および1-2では、目立たなくなる。
よって、本実施形態では、単位期間1-1~1-4および単位期間2-1~2-4の全域にわたってみたとき、比較例に対して、残留する配向不良が視認されにくくなる、または、目立たなくすることができる。
比較例のように、ある1フレーム期間において液晶パネル100の1つの画素が表現する4つの画素の組み合わせと、次の1フレーム期間において表現する4つの画素の組み合わせとが同じである場合、あるフレーム期間と次フレーム期間とでは同じ表現となるので、配向不良が発生すると、当該配向不良が目立たなくなる前に再度発生することになる。
これに対して、本実施形態のように、第1フレーム期間1Fにおいて液晶パネル100の1つの画素が表現する4つの画素の組み合わせと、第2フレーム期間2Fにおいて表現する4つの画素の組み合わせとが異なる場合、あるフレーム期間と次フレーム期間とでは同じ表現にはならないので、配向不良が発生しても、当該配向不良が目立たなくなる可能性を高めることができる。
映像データVdaで指定される画素において、明画素を背景として暗画素が、C1~C6以外となる場合も同様となる。例えば図9(2)で示されるように、明画素を背景として画素D1~D6が暗画素に指定される場合、本実施形態では、液晶パネル100の画素は、図12に示されるように、映像データVdaで指定される画素を表現する。
具体的には、図9(2)で示されるように明画素を背景として画素D1~D6が暗画素に指定される場合、本実施形態では、単位期間1-3、1-4、2-1および2-2にわたって液晶パネル100の画素b1~b3が暗画素となるので、画素c1~c3との境界付近で発生し、単位期間2-3および2-4にわたって残留するが、単位期間1-1および1-2では、時間経過によって残留が目立たない程度まで抑えられる。
なお、図面は省略するが、図9(2)で示されるように明画素を背景として画素D1~D6が暗画素に指定される場合、比較例では、図12における単位期間1-1~1-4が繰り返しとなる。
このため、比較例では、単位期間1-3および1-4において画素C1~C6とE1~E6との境界付近で、すなわち、液晶パネル100でいえば画素a1~a3と画素b1~b3との境界付近で発生した配向不良が、目立たなくなる前に再度発生することになる。さらに、比較例では、単位期間1-1に戻るときに、上方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトされて残留するので、配向不良が引き延ばされたかのように視認されてしまう。
第1実施形態では、単位期間2-4から単位期間1-1に戻るときに、シフトデバイス2300が、シフト位置を、左方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせ、かつ、上方向に1.0画素分シフトさせる。したがって、このときだけシフトデバイス2300のシフト量が大きくなるので、シフトデバイス2300の応答特性が低い場合に、シフト位置が追従しないので、表示品位の低下につながる可能性がある。そこで、この点を改良した第2実施形態について説明する。
図13は、第2実施形態に係る液晶プロジェクター1における液晶パネル100が表現する画素と、シフト位置との関係を示す図である。詳細には、図13は、図10と同様に図7(1)においてパネル解像度として示される液晶パネル100の9画素が表現する映像データVdaの画素と、第1フレーム期間1Fおよび第2フレーム期間2Fの単位期間におけるシフト位置と、当該9画素の関係を示す図である。
図13に示されるように、第1フレーム期間1Fの単位期間1-1および1-2は、図10と同様である。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-3において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-2のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分および下方向に液晶パネル100の0.5画素分、シフトさせる。また、単位期間1-3では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B1、B3、B5、D1、D3、D5、F1、F3およびF5を表現する。
第1フレーム期間1Fの単位期間1-4において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-3のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間1-4では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B2、B4、B6、D2、D4、D6、F2、F4およびF6を表現する。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-1において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-4のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分および下方向に液晶パネル100の0.5画素分、シフトさせる。また、単位期間2-1では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素C3、C5、E3およびE5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-1では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-2において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-1のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-2では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2およびb3は、順に映像データVdaの画素C2、C4、C6、E2、E4およびE6を表現する。なお、液晶パネル100の画素c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-2では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-3において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-2のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分および上方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-3では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1、b2、c1およびc2は、順に映像データVdaの画素B3、B5、D3、D5、F3およびF5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-3では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-4において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-3のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-4では、液晶パネル100の画素a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2およびc3は、順に映像データVdaの画素B2、B4、B6、D2、D4、D6、F2、F4およびF6を表現する。
なお、単位期間2-4の後、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-4のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の0.5画素分および上方向に液晶パネル100の0.5画素分、シフトさせて単位期間1-1における位置に戻す。
このように、第1フレーム期間1Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(画素A1、A2、B1およびB2)は、第2フレーム期間2Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(B2、B3、C2およびC3)と異なっている。
第2実施形態によれば、単位期間が遷移するときのシフトデバイス2300によるシフト量は、左または右方向に、もしくは、上または下方向に、いずれも液晶パネル100の0.5画素分で揃っている。すなわち、第2実施形態によれば、左右方向、または、上下方向のシフト量の最大値は0.5画素で揃っているので、シフト量が異なることによる表示品位の低下を抑えることができる。
第1実施形態および第2実施形態では、液晶パネル100の1つの画素が、映像データVdaで指定される画素を表現する場合に、第1フレーム期間1Fにおいて表現する4つの画素と、第2フレーム期間2Fにおいて表現する4つの画素とにおいて一部重複していたが、重複しない構成としてもよい。
そこで、液晶パネル100の1つの画素が、第1フレーム期間1Fにおいて表現する4つの画素と、第2フレーム期間2Fにおいて表現する4つの画素とがすべて異なる第3実施形態について説明する。
第3実施形態では、第1実施形態と同様に、第1フレーム期間1Fにおいて、図7(2)の太枠に示される4つの画素A1、A2、B1およびB2が、第1フレーム期間1Fにおいて、液晶パネル100の画素a1で表現される。ただし、第3実施形態では、第1実施形態とは異なり、第2フレーム期間2Fにおいて、図7(4)の太枠に示される4つの画素C3、C4、D3およびD4が、液晶パネル100の画素a1で表現される。
図14は、第2実施形態に係る液晶プロジェクター1における液晶パネル100が表現する画素と、シフト位置との関係を示す図である。詳細には、図14は、図10と同様に図7(1)においてパネル解像度として示される液晶パネル100の9画素が表現する映像データVdaの画素と、第1フレーム期間1Fおよび第2フレーム期間2Fの単位期間におけるシフト位置と、当該9画素の関係を示す図である。
図14に示されるように、第1フレーム期間1Fの単位期間1-1、1-2、1-3、1-4は、図10と同様である。
第3実施形態では、第2フレーム期間2Fの単位期間2-1において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間1-4のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の1画素分および下方向に液晶パネル100の0.5画素分、シフトさせる。また、単位期間2-1では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素C3、C5、E3およびE5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-1では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-2において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-1のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-2では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素C4、C6、E4およびE6を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-2では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-3において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-2のシフト位置から、下方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-3では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素D4、D6、F4およびF6を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-3では符号が省略されている。
第2フレーム期間2Fの単位期間2-4において、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-3のシフト位置から、右方向に液晶パネル100の0.5画素分シフトさせる。また、単位期間2-4では、液晶パネル100の画素a1、a2、b1およびb2は、順に映像データVdaの画素D3、D5、F3およびF5を表現する。なお、液晶パネル100の画素a3、b3、c1、c2およびc3が表現する画素については、図7(1)における表示解像度から外れているので、単位期間2-4では符号が省略されている。
単位期間2-4の後、シフトデバイス2300は、シフト位置を、破線で示される単位期間2-4のシフト位置から、左方向に液晶パネル100の1画素分および上方向に液晶パネル100の1.5画素分、シフトさせて単位期間1-1における位置に戻す。
このように、第1フレーム期間1Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(画素A1、A2、B1およびB2)は、第2フレーム期間2Fにおいて画素a1が表現する4個の画素(C2、C3、D3及びD4)とすべて異なっている。具体的には、画素a1が表現する画素は、第1フレーム期間1F及び第2フレーム期間2Fで共通する画素はない。
第3実施形態では、液晶パネル100の1つの画素が第1フレーム期間1Fにおいて表現する4つの画素は、第2フレーム期間2Fにおいて表現する4つの画素のいずれとも異なるので、例えば図9(1)で示されるように明画素を背景として暗画素を表示する場合であっても、暗画素となる状態は2つの単位期間に限られる。
詳細には、図9(1)の内容を表示する場合、液晶パネル100の画素b1、b2、b3は、単位期間1-1および1-2において暗画素となるだけである。なお、単位期間2-1および2-2において暗画素となるのは、液晶パネル100の画素a1、a2およびa3であり、単位期間1-1、1-2における画素b1、b2およびb3とは異なる。
したがって、第3実施形態においても、第1実施形態と同様に、比較例に対して、残留する配向不良が視認されにくくなる、または、目立たなくすることができる。
なお、第1フレーム期間1Fが一のフレーム期間の一例であり、第2フレーム期間2Fが当該一のフレーム期間の次のフレーム期間の一例である。
R(赤)が第1色の一例であり、液晶パネル100Rが第1液晶パネルの一例である。G(緑)が第2色の一例であり、液晶パネル100Gが第2液晶パネルの一例であり、B(青)が第3色の一例であり、液晶パネル100Bが第3液晶パネルの一例である。
また、上方向および下方向で定まる軸が第1軸の一例であり、左方向および右方向で定まる軸が第2軸の一例である。
第1乃至第3実施形態では、1フレーム期間を4つの単位期間に分けた構成とした。すなわち、nを「4」として説明した。ただし、nは、「4」に限られず、「2」以上であればよい。好ましくは、nは、2乗の値である「4」、「9」、「16」、…がよい。例えばnを「9」とする場合、液晶パネル100における1つの画素が、例えば映像データVdaにおける3×3の9個の画素を、シフト位置を異ならせて表現することになる。この場合に、第1フレーム1Fで液晶パネル100における1つの画素が、第1フレーム1Fで表現する9個の画素の組み合わせと、第2フレーム2Fで表現する9個の画素の組み合わせとが異なっていればよい。
また、最大のシフト量については、上下または左右方向に1.5画素としたが、シフトデバイス2300における応答性が良ければ、2画素以上としてもよい。
また、上述した実施形態等では、ノーマリーブラックモードで説明したが、ノーマリーホワイトモードとしてもよい。また、液晶パネル100R、100G、100Bを透過型としたが、反射型としてもよい。
1…液晶プロジェクター、100R、100G、100B…液晶パネル、110…画素回路、118…画素電極、120…液晶素子、200…映像処理装置、210…表示制御回路、220R、220R、220G…処理回路。

Claims (2)

  1. 画素回路を有する液晶パネルと、
    前記画素回路による変調光が投射された投射画素が視認される位置をシフトさせるシフトデバイスと、
    前記液晶パネルおよび前記シフトデバイスを制御する表示制御回路と、
    を含み、
    前記表示制御回路は、
    映像データで指定される画像の画素のうち、n(nは2以上の整数)個の画素を、一のフレーム期間におけるn個の単位期間毎に、前記投射画素が視認される位置を異ならせて表現させ、かつ、
    前記一のフレーム期間において、前記投射画素で表現されるn個の画素と、当該一のフレーム期間の次のフレーム期間において、前記投射画素で表現されるn個の画素と、をすべて異ならせる
    液晶プロジェクター。
  2. 前記液晶パネルは、
    第1色に対応した第1液晶パネルと、
    前記第1色とは異なる第2色に対応した第2液晶パネルと、
    前記第1色および第2色とは異なる第3色に対応したの第3液晶パネルと、
    を含み、
    前記第1液晶パネルの画素回路による変調光と、
    前記第2液晶パネルの画素回路による変調光と、
    前記第3液晶パネルの画素回路による変調光と、
    を合成して前記投射画素とする
    請求項に記載の液晶プロジェクター。
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