(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を変調する液晶表示素子と、
入力画像信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、
前記液晶表示素子にて発生するフリッカを検出するフリッカ検出手段と、
前記フリッカ検出手段による検出結果を用いて、前記駆動手段による前記液晶表示素子の駆動条件を、前記フリッカを減少させるための特定駆動条件に設定する駆動条件設定手段と、
前記入力画像信号の階調に関する情報を検出する入力画像検出手段と、
前記入力画像検出手段による検出結果を用いて前記入力画像信号が前記フリッカの検出が可能であるフリッカ検出可能画像に相当する画像信号であるか否かを判断し、該判断の結果に応じて、前記特定駆動条件による前記液晶表示素子の駆動を行うか否かの選択または前記フリッカ検出手段による前記フリッカの検出を行うか否かの選択を行う選択手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記入力画像検出手段は、前記階調に関する情報として、前記入力画像の階調分布を検出することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記フリッカ検出手段は、前記液晶表示素子からの光を検出する光センサを有し、該光センサの出力波形をフーリエ変換することにより前記フリッカを検出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
光を変調する液晶表示素子と、入力画像信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、前記液晶表示素子にて発生するフリッカを検出するフリッカ検出手段とを有する液晶表示装置を制御する制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記フリッカ検出手段による検出結果に応じて、前記駆動手段による前記液晶表示素子の駆動条件を、前記フリッカを減少させるための特定駆動条件に設定するステップと、
前記入力画像信号の階調に関する情報を検出するステップと、
前記検出ステップによる検出結果を用いて前記入力画像信号が前記フリッカの検出が可能であるフリッカ検出可能画像に相当する画像信号であるか否かを判断し、該判断の結果に応じて、前記特定駆動条件による前記液晶表示素子の駆動を行うか否かの選択または前記フリッカ検出手段による前記フリッカの検出を行うか否かの選択を行うステップとを含む処理を実行させることを特徴とする液晶表示装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタや液晶モニタ等、液晶表示素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子には、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）効果を利用し、液晶層を通過する光波動に対してリタデーションを与えて光波動の偏光状態を変化させる作用（変調）を制御して画像を形成するものがある。
【０００３】
このような液晶表示素子の駆動方法には、配列画素のラインごと又は配列画素の全て（フィールド）に印加する電圧の正負極性を特定の周波数で反転させる反転ドライブ方法がある。反転ドライブ方法によれば、液晶層にかかる電圧が一定の極性にならないようにすることができ、液晶層内でイオン性物質の偏在によって不要な電圧が発生して液晶層を適切に駆動するために液晶層に実質的に印加すべき電圧（実効電圧）が変化することを回避できる。
【０００４】
ただし、実効電圧の変化は、イオン性物質の偏在による場合だけでなく、他の要因による場合もある。例えば、絶縁体の非導電性膜（液晶配向膜、反射増強膜、金属溶出防止用の無機パッシベーション膜等）において、電子やホールの電荷そのものがトラッピングされることがある。電子やホールがトラップされてしまうと、膜の界面がチャージアップを引き起こし、この静電帯電によって液晶層への実効電圧が変化してしまうことがある。
【０００５】
このように静電帯電が発生してしまった場合、前述の反転ドライブ方法で液晶表示素子を駆動すると、正の電位差（電圧）の絶対値と負の電位差（電圧）の絶対値との間の差が大きくなる。これにより、正の電位差を付与したときの明るさと負の電位差を付与したときの明るさとが互いに異なるようになり、反転ドライブ周波数で明るい画像と暗い画像とが交互に表示されるフリッカと称される現象が発生する。このフリッカは、一般的な１２０Hzで反転するフィールド反転ドライブ方法では、正の電位差の絶対値と負の電位差の絶対値との差が２００ｍＶ以上になると人の目で視認できると言われている。
【０００６】
例えば、特許文献１にて開示された液晶表示装置では、投射光学系に入射しない変調光の光路上に配置した輝度センサによって変調光の輝度を検出し、検出された輝度の最大値と最小値の差分をフリッカ値として求める。そして、該フリッカ値に応じて共通電極に印加する電圧を変化させて、最小フリッカ値に対応する電圧を設定する。
【０００７】
また、特許文献２にて開示された液晶表示装置では、色合成プリズムと投射光学系との間に、色合成された画像光の輝度を波長域ごとに検出する複数の輝度センサを配置している。そして、輝度センサの出力に基づいて、フリッカが最小となるように共通電極の電圧を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１５６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２にて開示された液晶表示装置では、例えば全体が中間階調である画像のようにフリッカを検出するのに適した画像を表示している場合には、フリッカを最小とする共通電極電圧を求めることが可能である。しかしながら、液晶表示装置は、一般的なプレゼンテーション用画像や動画を表示することも多く、これらの画像を表示している場合にはフリッカを精度良く検出することが難しい。このような場合、フリッカを最小とする共通電極電圧を不適切に設定してしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、フリッカを減少させるための制御を適切に行うことができるようにした液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての液晶表示装置は、光を変調する液晶表示素子と、入力画像信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、前記液晶表示素子にて発生するフリッカを検出するフリッカ検出手段と、前記フリッカ検出手段による検出結果を用いて、前記駆動手段による前記液晶表示素子の駆動条件を、前記フリッカを減少させるための特定駆動条件に設定する駆動条件設定手段と、前記入力画像信号の階調に関する情報を検出する入力画像検出手段と、前記入力画像検出手段による検出結果を用いて前記入力画像信号が前記フリッカの検出が可能であるフリッカ検出可能画像に相当する画像信号であるか否かを判断し、該判断の結果に応じて、前記特定駆動条件による前記液晶表示素子の駆動を行うか否かの選択または前記フリッカ検出手段による前記フリッカの検出を行うか否かの選択を行う選択手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の一側面としての制御プログラムは、光を変調する液晶表示素子と、入力画像信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、前記液晶表示素子にて発生するフリッカを検出するフリッカ検出手段とを有する液晶表示装置を制御する制御プログラムであって、コンピュータに、前記フリッカ検出手段による検出結果に応じて、前記駆動手段による前記液晶表示素子の駆動条件を、前記フリッカを減少させるための特定駆動条件に設定するステップと、前記入力画像信号の階調に関する情報を検出するステップと、前記検出ステップによる検出結果を用いて前記入力画像信号が前記フリッカの検出が可能であるフリッカ検出可能画像に相当する画像信号であるか否かを判断し、該判断の結果に応じて、前記特定駆動条件による前記液晶表示素子の駆動を行うか否かの選択または前記フリッカ検出手段による前記フリッカの検出を行うか否かの選択を行うステップとを含む処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、入力画像（信号）がフリッカ検出可能画像か否かの判断結果に応じて特定駆動条件による液晶表示素子の駆動を行うか否かの選択またはフリッカ検出を行うか否かの選択を行うので、液晶表示装置においてフリッカを減少させるための制御を適切に行うことができ、従来のように表示する画像の種類によってはフリッカを減少させるための制御が不適切に行われるといった問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１である液晶表示装置における制御部の構成を示す図。
【図２】実施例１の液晶表示装置の構成を示す図。
【図３】実施例１の液晶表示装置に用いられる液晶表示素子の構造を示す断面図。
【図４】実施例１においてフリッカが発生していない状態で液晶表示素子に印加される実効電圧と液晶表示素子の輝度の変化を示す図。
【図５】実施例１においてフリッカが発生している状態で液晶表示素子に印加される実効電圧と液晶表示素子の輝度の変化を示す図。
【図６】実施例１におけるフリッカ検出器の配置例を示す図。
【図７】実施例１におけるフリッカ抑制処理を示すフローチャート。
【図８】実施例１においてフリッカを検出しにくい画像とそのヒストグラムと液晶表示素子の輝度を示す図。
【図９】実施例１においてフリッカを検出し易い画像とそのヒストグラムと液晶表示素子の輝度を示す図。
【図１０】実施例１において液晶表示素子の電圧−階調特性を示す図。
【図１１】実施例１において液晶表示素子に印加される共通電極電圧とフリッカ量との相関関係を示す図。
【図１２】本発明の実施例２である液晶表示装置におけるフリッカ抑制処理を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施例４である液晶表示装置におけるフリッカ抑制処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図２には、本発明の実施例１である液晶表示装置としての液晶プロジェクタ（画像投射装置）１の構成を示している。
【００１７】
液晶プロジェクタ１は、筐体１ａと、光源ランプ１０と、照明光学系２０と、色分解合成光学系３０と、投射レンズ（投射光学系）４０と、反射型液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂとを有し、各反射型液晶表示素子に表示された原画像の拡大像をスクリーン２００に投射する。また、液晶プロジェクタ１は、各種データやコンピュータプログラムを記憶している記憶部６０と、反射型液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの駆動を制御する制御部７０とを有する。
【００１８】
筐体１ａは、液晶プロジェクタ１を構成する部品や部材を収納するとともに保持する。
【００１９】
光源ランプ１０は、放電発光管１１とリフレクタ１２とを有し、発光管１１は、連続スペクトルを有する白色光を発する。リフレクタ１２は、発光管１１から発せられた光を照明光学系２０に向けて射出する。
【００２０】
照明光学系２０は、光源ランプ１０からの光を色分解合成光学系３０に伝達する。照明光学系２０は、シリンダレンズアレイ（レンズアレイ）２１，２２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（レンズ）２５と、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（レンズ）２８とを有する。
【００２１】
光源ランプ１０からの光束は、シリンダレンズアレイ２１，２２によって複数の光束に分割され、さらにフロントコンプレッサ２５やリアコンプレッサ２８によって各反射型液晶表示素子を照明するのに適した光束形状に整えられる。そして、該複数の光束は、コンデンサーレンズ２７によって各反射型液晶表示素子上にて重ね合わせられる。偏光変換素子２４は、光源ランプ１０からの無偏光光をＳ偏光に変換する。紫外線吸収フィルタ２３は、光源ランプ１０からの光に含まれる紫外線を吸収する。反射ミラー２６は、光源ランプ１０からの光の光路を９０°折り曲げる。
【００２２】
色分解合成光学系３０は、光源ランプ１０からの白色光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの色光に分解して３つの反射型液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに導く。また、色分解合成光学系３０は、反射型液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにより原画像に応じて変調された３つの色光を合成して投射レンズ４０に導く。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３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、偏光ビームスプリッタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、１／４波長板３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂと、色選択性位相差板３６ａ，３６ｂとを有する。
【００２３】
ダイクロイックミラー３１は、Ｇ光を透過し、Ｂ光とＲ光の波長領域の光を反射する。ダイクロイックミラー３１を透過したＳ偏光としてのＧ光は、偏光板３２ａを通過して偏光ビームスプリッタ３３ａで反射され、１／４波長板３５Ｇを通ってＧ用の反射型液晶表示素子５０Ｇに導かれる。
【００２４】
液晶プロジェクタ１には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置（図示せず）から供給される画像信号（入力画像信号または入力画像）が入力される。液晶プロジェクタ１と画像供給装置とにより画像表示システムが構成される。
【００２５】
制御部７０は、入力された画像信号に応じて反射型液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動する。これにより、液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに画像信号に対応するＲ原画像、Ｇ原画像およびＢ原画像がそれぞれ表示され、各液晶表示素子に入射した光は画像変調されるとともに反射される。
【００２６】
Ｇ原画像を表示した反射型液晶表示素子５０Ｇによって変調され、かつ反射されたＧ光は、再度１／４波長板３５Ｇを通ってＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３３ａを透過して、偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射する。
【００２７】
ダイクロイックミラー３１で反射され、偏光板３２ｂを通過したＢ光とＲ光のうち色選択性位相差板３６ａをそのまま通過したＳ偏光であるＲ光は、偏光板３２ｂを通過し、偏光ビームスプリッタ３３ｂで反射される。そして、該Ｒ光は、１／４波長板３５Ｒを通ってＲ用の反射型液晶表示素子５０Ｒに導かれる。Ｒ原画像を表示した反射型液晶表示素子５０Ｒによって変調され、かつ反射されたＲ光は、再度１／４波長板３５Ｒを通ってＰ偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ３３ｂを透過する。そして、該Ｒ光は、色選択性位相差板３６ｂによってＳ偏光に変換され、偏光板３２ｃで検光された後、偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射する。
【００２８】
偏光板３２ｂを通過して色選択性位相差板３６ａでＰ偏光に変換されたＢ光は、偏光ビームスプリッタ３３ｂを透過し、１／４波長板３５Ｂを通ってＢ用の反射型液晶表示素子５０Ｂに導かれる。Ｂ原画像を表示した反射型液晶表示素子５０Ｂによって変調され、かつ反射されたＢ光は、再度１／４波長板３５Ｂを通ってＳ偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ３３ｂで反射される。そして、該Ｂ光は、色選択性位相差板３６ｂをそのまま透過し、偏光板３２ｃで検光された後、偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射する。
【００２９】
偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射したＰ偏光としてのＧ光は、該偏光ビームスプリッタ３３ｃを透過して投射レンズ４０に向かう。また、偏光ビームスプリッタ３３ｃに入射したＳ偏光としてのＲ光およびＢ光は、該偏光ビームスプリッタ３３ｃで反射されて投射レンズ４０に向かう。
【００３０】
こうして、合成されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、投射レンズ４０によってスクリーン２００に拡大投射され、スクリーン２００上には、Ｒ，ＧおよびＢ原画像に対応したカラー画像が表示される。
【００３１】
図３には、反射型液晶表示素子５０（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）の構造を示している。液晶表示素子５０は、対向基板（透過基板）５１と駆動基板５６との間に液晶材料（液晶層）５５が配置されて構成されている。
【００３２】
対向基板５１は、ガラス基板５２と、該ガラス基板５２の液晶層側の面に形成された透明電極（共通電極）５３と、該透明電極５３と液晶層５５との間に配置された配向膜５４とを有する。ガラス基板５２は、光源側から入射する光を透過する。透明電極５３は、ここに電流が流されることによって、液晶層５５の液晶分子に電界を印加する。透明電極５３は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）の薄膜である。配向膜５４は、透明電極５３の表面にＳｉＯ等の無機物を斜めに蒸着することで形成され、傾斜柱状構造を有し、液晶分子を一定の方向に向かせる。
【００３３】
液晶分子は、液晶層５５に印加された電界に応じてその向きを変える。電界が画像信号に応じて変化することで、液晶層５５に該画像信号に対応する画像（液晶プロジェクタ１における原画像）が形成される。
【００３４】
液晶材料は、液体と固体の中間状態にあり、コレステリック液晶、スメクティック液晶およびネマティック液晶等の種類があり、本実施例ではこれらの液晶材料のいずれを用いてもよい。
【００３５】
駆動基板５６は、配向膜５７と、画素電極５８と、Ｓｉ基板５９とを有する。配向膜５７は、Ｓｉ基板５９の表面に、前述した配向膜５４と同様に形成され、液晶分子を一定の方向に向かせる。画素電極５８は、Ｓｉ基板５９上に設けられた複数の電極であり、透明電極５３との間に配置された液晶層５５に対して画素ごとに電界を印加する。画素ごとに電界がコントロールされることで、前述したように液晶層５５に画像を形成することができる。
【００３６】
Ｓｉ基板５９は、シリコン（Ｓｉ）により形成され、その液晶層側の面には、図示しないミラーが形成されている。なお、Ｓｉ基板５９に代えて、プラスチック基板等の遮光性を有する基板を使用することもできる。
【００３７】
画像表示を行うときの液晶表示素子５０の駆動について説明する。本実施例の液晶プロジェクタでは、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ことが可能である。この場合、制御部７０は、１／６０秒ごとに入力される同一の画像信号（入力画像信号または入力画像）に基づいて、同じ大きさで正負の極性が異なる電圧（実効電圧又は有効電界）を１／１２０秒周期（１フィールド）で駆動基板５６を介して液晶層５５に印加する。すなわち、１／６０秒周期の１フレーム画像に基づいて、まず１／１２０秒の間で液晶層５５に正の電圧を印加して１フィールド画像を表示し、その後の１／１２０秒の間で液晶層５５に同じ大きさの負の電圧を印加して１フィールド画像を表示する。
【００３８】
このような液晶表示素子５０のフィールド反転駆動において、同じ大きさであるべき正と負の実効電圧（絶対値）の差がある値を超えて大きくなると、液晶表示素子５０にてフィールドごとに発生する輝度変化であるフリッカが大きくなり、人間の目に見えるようになる。
【００３９】
また、本実施例では、上述したようにフィールド反転駆動を行う場合について説明するが、１フレーム（１／６０秒ごとに）ごとに液晶層５５に印加する電圧の正負極性を反転させるように駆動しても構わない。ただし、この場合は、フィールド反転駆動に比べて輝度変化の周期が長くなるので、フリッカがより目立つようになる。
【００４０】
なお、本実施例において液晶層５５に印加される正と負の実効電圧、つまり液晶層５５に実際に印加される正と負の実効電圧の差は、同一画像を表示し続ける状態での両者の電圧の絶対値の差である。また、本実施例において、「フリッカ」は、人間の目に見える程度のものだけではなく、人間の目には見えない小さな輝度変化も含む。
【００４１】
図４および図５を用いて、フリッカが発生する原理について説明する。図４（ａ）は、フリッカが発生していない状態で液晶層５５に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図４（ｂ）は、それに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。図５（ａ）は、フリッカが発生している状態で液晶層５５に印加される実効電圧の時間変化を表すグラフであり、図５（ｂ）はそれに対応する輝度の時間変化を示すグラフである。
【００４２】
液晶層５５の共通電極５３側の端部における電位（又は電圧）をαとし、液晶層５５の画素電極５８側の端部における電位（又は電圧）をβとする。電位βは、電位αに対して相対的に正の値である場合と負の値である場合とがある。電位βが正の値である場合に、液晶層５５に印加される電位差（β−α）と、電位βが負の値である場合に液晶層５５に印加される電位差（α−β）とが互いに等しければフリッカは発生しない。
【００４３】
ただし、液晶表示素子５０内の様々な帯電現象によって、液晶層５５に印加される実効電圧（有効電界）と、両電極５３，５８間に印加される電圧とが互いに異なる場合がある。つまり、共通電極５３の電位と液晶層５５の共通電極側の端部の電位とが互いに異なっていたり、画素電極５８の電位と液晶層５５の画素電極側の端部の電位とが互いに異なっていたりする場合がある。さらに、共通電極５３、画素電極５８およびその他の液晶表示素子５０の構成部材が帯電している場合もある。このような帯電現象は、液晶表示素子５０に照射される光の強度が高い液晶プロジェクタにおいて顕著に発生する。ここでの帯電現象とは、液晶表示素子５０内のイオン性物質の移動や構成要素の帯電現象等のことを総称している。
【００４４】
図４（ａ）に示すように液晶層５５に印加される正と負の実効電圧（α，β）が互いに等しい状態では、図４（ｂ）に示すように正の実効電圧の印加時と負の実効電圧の印加時とで液晶表示素子５０に表示される画像の明るさに変化がない。このため、フリッカは発生しない。
【００４５】
図５（ａ）に示すように正と負の実効電圧が互いに異なり（差α′があり）、実効電圧の非対称性が生じている状態では、図５（ｂ）に示すように正の実効電圧の印加時と負の実効電圧の印加時とで液晶表示素子５０に表示される画像の明るさに変化が生じる。このため、フリッカが発生する。
【００４６】
また、液晶表示素子５０内でのイオン性物質の移動や基板界面の膜での帯電は、液晶表示素子５０の表示領域全面にわたって均一ではない。そのため、液晶表示素子５０におけるエリアごとにフリッカを抑制する（減少させる）ための共通電極５３の電位は異なる。
【００４７】
従来の液晶表示装置では、工場からの出荷時において、フリッカの発生を防止するために液晶層５５に印加される正の実効電圧と負の実効電圧とが互いに等しくなるよう調整していた。つまり、共通電極５３の電位と画素電極５８の電位をそれぞれ調整することで、フリッカの発生を抑制するように駆動条件を調整していた。
【００４８】
しかし、このような調整を行っても、ユーザによる使用時間が長くなっていくと、液晶表示素子５０内でのイオン性物質の偏在や帯電電荷の蓄積によって、実効電圧の非対称性が生じ、フリッカが発生してしまう。
【００４９】
本実施例では、このようなフリッカの発生を抑制するために、制御部７０を図１に示すように構成するとともに、フリッカ検出器８０を設けている。制御部７０は、駆動手段としての駆動部７４と、駆動条件設定手段としてのフリッカ抑制部７３と、入力画像検出手段としての入力画像検出部７１と、選択手段としての制御選択部７２とを有する。
【００５０】
前述した画像供給装置からの入力画像信号（Ｖｓｉｇ）は、制御部７０内の駆動部７４にて液晶表示素子５０の駆動に適した駆動信号（Ｌｃｓｉｇ）に変換され、液晶表示素子５０に出力される。駆動信号（Ｌｃｓｉｇ）には、液晶表示素子５０の画素電極５８に印加される信号電圧と、共通電極５３に印加される共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）等が含まれる。
【００５１】
フリッカ検出器８０は、液晶表示素子５０にて変調された光を検出するための光センサと、該光センサの出力からノイズ成分を除去するためのフィルタと、該フィルタを通過した出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有する。さらに、フリッカ検出器８０は、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号の振幅を読み取る演算部も有する。
【００５２】
フリッカ抑制部７３は、駆動信号（Ｌｃｓｉｇ）中の共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）を変化させ、そのときのフリッカ検出器８０の出力振幅をフリッカ量（ＬＶｆｌｋ）として検出する。すなわち、フリッカ検出器８０とフリッカ抑制部７３とによって、画像表示素子５０にて発生するフリッカを検出する。
【００５３】
フリッカ検出器８０の光センサは、図６に示すように、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横（近傍）に配置される。フリッカ検出器８０をこの位置に配置することによって、投射レンズ４０に向かう光（投射画像）を遮ることなく、液晶表示素子５０にて変調された光（つまりはフリッカ）を検出することができる。
【００５４】
フリッカ検出器８０は、図２に示した３つの液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに対応するように３つ設置してもよい。この場合、各フリッカ検出器８０の光センサには、検出すべき色光のみを検出できるように、その色光のみを透過させるフィルタを設けることが好ましい。また、フリッカ検出器８０を、３つの液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのうち１つの液晶表示素子（例えば、人間の視覚特性が最も敏感なＧ用の液晶表示素子５０Ｇ）に対してのみ設けてもよい。
【００５５】
図７のフローチャートには、本実施例の制御部７０にて行われるフリッカ抑制処理（制御方法）の流れを示している。以下、このフリッカ抑制処理とともに、フリッカ抑制部７３、入力画像検出部７１および制御選択部７２の機能については説明する。また、フリッカ抑制処理は、制御部７０内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行される。
【００５６】
まず、制御部７０では、入力画像検出部７１が入力画像信号（Ｖｓｉｇ）を取り込む。入力画像検出部７１は、入力画像信号における１フレームの階調に関する情報として階調分布を検出し、該階調分布を表すヒストグラムを作成する（Ｓｔｅｐ１）。そして、入力画像検出部７１は、作成したヒストグラムを制御選択部７２に転送する（Ｓｔｅｐ２）。
【００５７】
制御選択部７２は、ヒストグラムを解析し（Ｓｔｅｐ３）、入力画像（つまりは画像表示素子５０にて表示されている画像）がフリッカ検出部８０を通じてフリッカを検出するのに適した画像（以下、フリッカ検出可能画像という）か否かを判断する（Ｓｔｅｐ４）。具体的には、本実施例では、ヒストグラムによって表される階調分布に特定の重み付けを行ったときの階調の代表値、例えば、最頻値（Ｃｏｕｎｔが最も高い値）によって、当該画像がフリッカ検出可能画像か否かを判断する。
【００５８】
例えば、図８（ａ）には一般的な会議におけるプレゼンテーション等で使用される資料画像を示し、図８（ｂ）には該資料画像のヒストグラムを示す。図８（ｃ）には、該資料画像を液晶表示素子５０にて表示したときのフリッカ検出器８０による光の検出波形を示している。また、図９（ａ）には、写真等の自然画像を示し、図９（ｂ）には該自然画像のヒストグラムを示す。図９（ｃ）には、該自然画像を液晶表示素子５０にて表示したときのフリッカ検出器８０による光の検出波形を示している。
【００５９】
図８（ａ）に示すような資料画像は、図８（ｂ）に示すように明るい階調の割合が多く、コントラストがはっきりした画像であることが多い。このような資料画像を液晶表示素子５０に表示した場合、フリッカ検出部８０による光の検出波形は、図８（ｃ）に示すようにほぼフラットとなり、フリッカを精度良く検出することができない。
【００６０】
これに対し、図９（ａ）に示すような自然画像であれば、図９（ｂ）に示すように、中間階調の割合が多い画像であることが多い。このような自然画像を液晶表示素子５０に表示した場合、フリッカ検出部８０による光の検出波形は、図９（ｃ）に示すように変化が大きい波形となり、フリッカを精度良く検出することができる。
【００６１】
これは、液晶表示素子５０の特性から説明できる。液晶表示素子５０にて明るい（高い）階調や暗い（低い）階調を表示する場合には、液晶表示素子５０（液晶層５５）に印加する電圧を増減させる。図１０には、印加電圧が高いほど表示階調が明るくなる液晶表示素子５０の電圧−表示階調特性を示している。
【００６２】
液晶表示素子５０の一般的な電気光学特性として、ある印加電圧範囲Ｍでは、印加電圧の変化に対する表示階調の変化が大きいが、その範囲より高い印加電圧範囲Ｈと低い印加電圧範囲Ｌでは、印加電圧の変化に対する表示階調の変化が小さい。したがって、液晶表示素子５０に印加される実効電圧の非対称性により発生するフリッカは、印加電圧の変化に対する表示階調の変化が大きい範囲Ｍでなければ、精度良く検出することが難しい。
【００６３】
このため、制御選択部７２は、ヒストグラムを解析した結果、低階調側および高階調側のうち少なくとも一方の頻度（Ｃｏｕｎｔ）が高い画像については、フリッカ検出可能画像ではないと判断する。この場合、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対して、フリッカの発生を抑制する（フリッカを減少させる）ための液晶表示素子５０の駆動条件（特定駆動条件：以下、フリッカ抑制駆動条件という）の設定を行わないように指示を出す（Ｓｔｅｐ９）。この指示を受けたフリッカ抑制部７３は、フリッカ検出器８０を通じたフリッカ量の検出を行うが、その検出結果に応じたフリッカ抑制駆動条件の設定は行わない。
【００６４】
一方、制御選択部７２は、ヒストグラムを解析した結果、低階調側および高階調側の両方の頻度が低く、中間階調の頻度が高い画像については、フリッカ検出可能画像であると判断する。この場合、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対して、フリッカ検出器８０を通じてフリッカ量を検出し、その検出結果に応じて液晶表示素子５０のフリッカ抑制駆動条件の設定を行うようにフリッカ抑制指示を出す（Ｓｔｅｐ５）。このように、制御選択部７２は、入力画像のヒストグラムに応じて、液晶表示素子５０のフリッカ抑制駆動条件の設定を行うか否かを選択する。
【００６５】
フリッカ抑制部７３は、フリッカ抑制指示に応じて、図１１に示すように、フリッカ検出器８０を通じて検出したフリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベル（最小値またはこれに近い値）となるまで共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）を変化させる（Ｓｔｅｐ５，６，７）。このときの共通電極電圧の変化量は、ユーザが見ている投射画像の明るさや色が変化しない範囲に設定することが好ましい。
【００６６】
そして、フリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベルとなったときの共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）を、駆動部７４を通じてフリッカ抑制駆動条件として設定する（Ｓｔｅｐ８）。このようにして、フリッカ抑制駆動条件が検出（また選択）および設定され、液晶表示素子５０でのフリッカの発生が抑制される。
【００６７】
本実施例によれば、フリッカ検出専用の画像ではなく、図９（ａ）に示すような通常の鑑賞用画像をフリッカ検出可能画像として表示しながら、精度良くフリッカを検出することができ、フリッカ抑制のための液晶表示素子５０の駆動条件の設定（変更）を行える。しかも、図８（ａ）に示したようなフリッカ検出に適さない画像が表示されている状態でのフリッカ検出およびフリッカ抑制のための液晶表示素子５０の駆動条件の設定を行わない。このため、誤ったフリッカ検出に基づく不適切な駆動条件が設定されてしまうことを回避できる。
【００６８】
なお、本実施例では、フリッカの発生を抑制するための駆動条件として、共通電極電圧を設定する場合について説明したが、画素電極に印加する電圧を駆動条件としてもよい。
【実施例２】
【００６９】
次に、本発明の実施例２の液晶プロジェクタについて説明する。なお、本実施例の液晶プロジェクタにおいて実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【００７０】
実施例１では、入力画像がフリッカ検出可能画像でないと判断した場合に液晶表示素子５０のフリッカ抑制駆動条件の設定を行わないようにする場合について説明した。しかし、入力画像がフリッカ検出可能画像でないと判断した場合に、フリッカ抑制駆動条件の設定方法を変更して、フリッカの検出精度およびフリッカ抑制駆動条件の設定精度を向上させるようにしてもよい。
【００７１】
図１０に示した液晶表示素子５０の電圧−階調特性からも分かるように、液晶層５５への印加電圧の変化に対する表示階調の変化が大きい印加電圧範囲Ｍでは、共通電極電圧の変化に対するフリッカ量の変化も大きい。一方、液晶層５５への印加電圧の変化に対する表示階調の変化が小さい印加電圧範囲Ｌ，Ｈでは、共通電極電圧の変化に対するフリッカ量の変化も小さい。
【００７２】
入力画像のヒストグラムから印加電圧範囲Ｍの階調が支配的である（フリッカ検出可能画像である）と判断した場合は、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３にてフリッカ抑制駆動条件を選択する際の共通電極電圧の１回の変化量をΔＶｃｏｍＭに設定する。ΔＶｃｏｍＭは、ユーザが見ている投射画像の明るさや色が変化しない範囲に設定される。そして、図１１に示すように、フリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベルとなる共通電極電圧（フリッカ抑制駆動条件）を求める。
【００７３】
一方、ヒストグラムから印加電圧範囲Ｌ，Ｈの階調が支配的である（フリッカ検出可能画像ではない）と判断した場合は、制御選択部７２は、フリッカ抑制駆動条件を選択する際の共通電極電圧の１回の変化量をΔＶｃｏｍＬまたはΔＶｃｏｍＨに設定する。ここで、ΔＶｃｏｍＬ＞ΔＶｃｏｍＭおよびΔＶｃｏｍＨ＞ΔＶｃｏｍＭである。そして、フリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベルとなる共通電極電圧（フリッカ抑制駆動電圧）を求める。
【００７４】
このように、本実施例では、入力画像のヒストグラムに応じて、フリッカ抑制駆動条件の設定方法（言い換えれば、検出方法または選択方法）を変更する。
【００７５】
図１２のフローチャートには、本実施例の制御部７０にて行われるフリッカ抑制処理（制御方法）の流れを示している。フリッカ抑制処理は、制御部７０内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行される。また、図１２のフローチャートでは、制御選択部７２にて印加電圧範囲Ｌ，Ｈの階調が支配的と判断された場合の共通電極電圧の１回の変化量をΔＶｃｏｍＨとして説明する。
【００７６】
Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ３は、実施例１にて説明した図７のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ３と同じである。
【００７７】
Ｓｔｅｐ３でヒストグラムを解析した制御選択部７２は、入力画像が中間階調（印加電圧範囲Ｍ）の頻度が高い画像か否かを判断する（Ｓｔｅｐ１１）。中間階調の頻度が高い画像と判断した場合は、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対し、フリッカ検出器８０を通じたフリッカ量の検出結果に応じて液晶表示素子５０のフリッカ抑制駆動条件の設定を行うようにフリッカ抑制指示を出す（Ｓｔｅｐ５）。
【００７８】
フリッカ抑制部７３は、フリッカ抑制指示に応じて、フリッカ検出器８０を通じて検出したフリッカ量が最小レベルとなるまで共通電極電圧を変化させる（Ｓｔｅｐ５，６，７）。このときの１回の共通電極電圧の変化量は、ΔＶｃｏｍＭである。そして、フリッカ量が最小レベルとなったときの共通電極電圧を、駆動部７４を通じてフリッカ抑制駆動条件として設定する（Ｓｔｅｐ８）。これにより、液晶表示素子５０でのフリッカの発生が抑制される。
【００７９】
一方、Ｓｔｅｐ１１にて入力画像の中間階調の頻度が低いと判断した場合も、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対して、フリッカ抑制指示を出す（Ｓｔｅｐ１２）。フリッカ抑制部７３は、フリッカ抑制指示に応じて、フリッカ検出器８０を通じて検出したフリッカ量が最小レベルとなるまで共通電極電圧を変化させる（Ｓｔｅｐ１２，１３，１４）。ただし、このときの１回の共通電極電圧の変化量は、ΔＶｃｏｍＨであり、Ｓｔｅｐ６からＳｔｅｐ８に進む場合とはフリッカ抑制駆動条件の設定方法が異なる。
【００８０】
そして、フリッカ量が最小レベルとなったときの共通電極電圧を、駆動部７４を通じてフリッカ抑制駆動条件として設定する（Ｓｔｅｐ８）。これにより、液晶表示素子５０でのフリッカの発生が抑制される。
【００８１】
このように、液晶層に印加される実効電圧の非対称性が小さくてもフリッカが発生し易い印加電圧範囲Ｍでは、共通電極電圧の１回の変化量（ΔＶｃｏｍＭ）を小さくして、フリッカを目立たせることなくフリッカ抑制駆動条件を精度良く設定する。一方、実効電圧の非対称性が小さいとフリッカが発生しにくい印加電圧範囲Ｌ，Ｈでは、共通電極電圧の１回の変化量（ΔＶｃｏｍＬ，ΔＶｃｏｍＨ）を大きくして、フリッカを精度良く検出し、フリッカ抑制駆動条件を精度良く設定する。
【実施例３】
【００８２】
次に、本発明の実施例３の液晶プロジェクタについて説明する。なお、本実施例の液晶プロジェクタにおいて実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【００８３】
実施例１では、入力画像のヒストグラムの階調に特定の重み付けを行ったときの最頻値によって、入力画像がフリッカ検出可能画像か否かを判断する場合について説明した。しかし、入力画像のヒストグラムの時間変化量と、その入力画像のヒストグラムの単位時間あたりの階調の平均値に特定の重み付けを行ったときの最頻値によって、入力画像がフリッカ検出可能画像か否かを判断してもよい。
【００８４】
画像供給装置から静止画像が入力されている場合に、入力画像検出部７１にて得られるヒストグラムは、静止画像が切り替わるまでほぼ一定である。したがって、入力画像が静止画像であれば、該入力画像のヒストグラムの時間変化量はほぼ０であり、ヒストグラムの単位時間あたりの階調平均値は現在入力されている静止画像そのものの階調に相当する。そして、そのヒストグラムの階調に対して特定の重み付けを行ったときの最頻値によれば、入力されている静止画像がフリッカ検出可能画像か否かを実施例１と同様にして判断することができる。
【００８５】
一方、画像供給装置から動画像が入力されている場合に、入力画像検出部７１にて得られるヒストグラムは時間とともに変化する。画像全体の変化（動き）が激しい動画像が入力された場合は、フリッカ検出部８０を通じてフリッカ量を精度良く求めることは困難である。これは、入力画像の動きが激しい場合は、液晶表示素子５０の反転駆動に伴って液晶表示素子５０から射出する光の輝度の増減とは別に、画像自体の切り替わりによる光の輝度の増減が発生し、これをフリッカと区別することは困難だからである。
【００８６】
このため、ヒストグラムの解析によって該ヒストグラムの時間変化が大きい画像が入力された場合は、フリッカの発生を抑制することは困難と判断し、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対してフリッカ抑制指示を出さないようにする。すなわち、フリッカ抑制部７３にフリッカ抑制駆動条件の設定を行わせないようにする。
【００８７】
ただし、入力画像が動画像であっても、動きの少ない動画像であればフリッカを検出することは可能である。動きの少ない動画像か否かは、ヒストグラムの時間変化量によって推定することができる。そして、ヒストグラムの時間変化量が小さく、フリッカ量を検出することができると判断した場合は、制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対してフリッカ抑制指示を出し、フリッカ抑制駆動条件の設定を行わせるようにする。
【００８８】
本実施例によれば、動画像を表示している場合でも、精度良くフリッカの発生を検出することができ、フリッカを抑制するための制御を適切に行うことができる。
【実施例４】
【００８９】
次に、本発明の実施例４の液晶プロジェクタについて説明する。なお、本実施例の液晶プロジェクタにおいて実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【００９０】
実施例１〜３では、制御選択部７２が入力画像のヒストグラムに応じてフリッカ抑制部７３に対してフリッカ抑制指示を出し、フリッカ抑制部７３が該フリッカ抑制指示に応じてフリッカ抑制駆動条件の検出（選択）および設定を行う場合について説明した。
【００９１】
しかし、制御選択部７２からのフリッカ抑制指示の有無にかかわらず、フリッカ抑制部７３にてフリッカ抑制駆動条件の検出を行ってもよい。そして、制御選択部７２からのフリッカ抑制指示に応じて、既にフリッカ抑制部７３にて検出され、記憶されていたフリッカ抑制駆動条件を、駆動部７４を通じて設定するようにしてもよい。
【００９２】
これにより、制御選択部７２で入力画像がフリッカ検出可能画像であると判断された後にフリッカ検出可能画像ではない画像に変化した場合に、フリッカ検出可能画像に対応するフリッカ抑制駆動条件が設定され、フリッカが抑制されなくなることを回避できる。
【００９３】
図１３のフローチャートには、本実施例の制御部７０にて行われるフリッカ抑制処理（制御方法）の流れを示している。フリッカ抑制処理は、制御部７０内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行される。
【００９４】
Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４は、実施例１にて説明した図７のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４と同じである。
【００９５】
Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４の処理と並行して、フリッカ抑制部７３は、フリッカ検出器８０を通じて検出したフリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベルとなるまで共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）を変化させる（Ｓｔｅｐ２１，２２，２３）。そして、フリッカ抑制部７３は、フリッカ量（ＬＶｆｌｋ）が最小レベルとなったときの共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）をフリッカ抑制駆動条件として記憶する。
【００９６】
Ｓｔｅｐ４にて入力画像がフリッカ検出可能画像であると判断した制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３にフリッカ抑制指示を出す。これにより、フリッカ抑制部７３は、先にフリッカ抑制駆動条件として記憶した共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）を駆動部７４を通じて設定する。
【００９７】
一方、Ｓｔｅｐ４にて入力画像がフリッカ検出可能画像ではないと判断した制御選択部７２は、フリッカ抑制部７３に対して、フリッカ抑制駆動条件の設定を行わないように指示を出す（Ｓｔｅｐ９）。この指示を受けたフリッカ抑制部７３は、フリッカ抑制駆動条件の設定は行わない。
【実施例５】
【００９８】
実施例１〜４では、制御選択部７２により、フリッカ抑制駆動条件の設定を行うか否かを選択したり、フリッカ抑制駆動条件の設定方法を変更したりする場合について説明したが、本実施例では、フリッカ検出器８０によるフリッカ検出を行うか否かを選択する。
【００９９】
具体的には、入力画像のヒストグラムから、入力画像がフリッカ検出可能画像であると判断した場合には、実施例１〜４と同様に、フリッカ検出器８０によるフリッカ検出とその検出結果に基づくフリッカ抑制駆動条件の設定を行う。しかし、入力画像がフリッカ検出可能画像でないと判断した場合には、フリッカ検出器８０の出力を強制的に所定値（一定値）に変化させる。フリッカ検出器８０の出力が一定値である場合、フリッカ抑制部７３にてフリッカ量の検出を行えなくなり、この結果、フリッカ抑制駆動条件の設定もできなくなる。
【０１００】
本実施例によっても、実施例１〜４と同様に、精度良いフリッカ検出およびフリッカ抑制駆動条件の設定を行える一方、誤ったフリッカ検出に基づく不適切な駆動条件が設定されてしまうことを回避できる。
【０１０１】
なお、本実施例ではフリッカ量の算出方法として、液晶表示素子５０からの光を検出する光センサの出力の振幅を使用する場合について説明した。しかし、光センサの出力波形から、液晶表示素子５０の反転駆動周波数成分をフーリエ変換にて抽出し、その周波数成分の強度をフリッカ量（ＬＶｆｌｋ）としてもよい。これにより、より精度の高いフリッカ検出が可能となる。また、光センサの出力波形を平滑化し、その平均値をフリッカ量としてもよい。
【０１０２】
また、フリッカ検出器８０を配置する場所は、偏光ビームスプリッタ３３ｃの横に限らず、液晶表示素子５０からの光を検出でき、かつ投射光を遮らない場所であれば、いずれの場所でもよい。例えば、投射レンズの内部に設置してもよいし、不要光を遮光するためのマスク等の遮光部材に取り付けてもよい。
【０１０３】
また、上記実施例においては、入力画像がフリッカ検出可能画像か否かを判断する方法として、ヒストグラムの階調に特定の重み付けを行ったとき最頻値を用いた場合について説明した。しかし、ヒストグラムの階調に特定の重み付けを行わないときの最頻値や、階調分布の偏差や、階調分布の最大値と最小値の幅等の他のパラメータを単独または組み合わせて用いてもよい。さらに、数フレーム画像のヒストグラムの時間平均値や、ヒストグラムの変化量から動画像か静止画像かの判断を行い、フリッカ検出可能画像か否かを判断してもよい。
【０１０４】
また、ヒストグラムを作成する際に、入力画像をそのまま解析するのではなく、入力画像情報を圧縮して、ヒストグラムを作成してもよい。これにより、メモリに必要な容量や処理に要する時間を低減することが可能となる。
【０１０５】
また、上記実施例では、印加電圧範囲を３つＭ，Ｌ，Ｈに分けた場合について説明したが、より多くの範囲に分けて、より細かい制御を行ってもよい。
【０１０６】
また、上記実施例で説明したフリッカ抑制処理は、必ずしも常に実効する必要はなく、一定の時間間隔で実行してもよい。また、入力画像を解析し、大きなヒストグラムの変化が発生したときにフリッカ抑制処理を実行してもよい。また、フリッカ検出器８０により検出されたフリッカ量が所定値を超えたときに、フリッカ抑制処理を実行してもよい。
【０１０７】
また、フリッカ抑制駆動条件を求める方法として、上記実施例では、液晶表示素子５０の共通電極電圧を変化させながらフリッカ量を計測し、該フリッカ量が最小レベルとなる共通電極電圧をフリッカ抑制駆動条件として求めた。しかし、フリッカ抑制駆動条件を求める方法は、他の方法でもよく、例えば画素電極電圧を変化させてフリッカ量が最小レベルとなるフリッカ抑制駆動条件を求めてもよい。
【０１０８】
さらに、共通電極電圧を一方向から変化させて、フリッカ量が最小レベルとなる共通電極電圧を求めてもよい。また、２つの共通電極電圧を設定したときのフリッカ量を検出し、予め求められた共通電極電圧とフリッカ量との近似曲線式を該２つの共通電極電圧と検出フリッカ量に対してフィッティングすることで、フリッカ抑制駆動条件としての共通電極電圧を求めてもよい。この方法を用いることで、フリッカ量が最小レベルとなる共通電極電圧を求めるための演算処理を簡単化し、演算に要する時間を短くすることができる。
【０１０９】
さらに、上記実施例では、液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、液晶表示素子を用いた直視型の液晶モニタ等、他の液晶表示装置にも適用することができる。
【０１１０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
精度良くフリッカを抑制できる画像表示装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１１２】
１     液晶プロジェクタ
５０  液晶表示素子
７０   制御部
７１   入力画像検出部
７２   制御選択部
７３   フリッカ抑制部
７４   駆動部
８０   フリッカ検出器
【図１】
0005534918.tif 000002
【図２】
0005534918.tif 000003
【図３】
0005534918.tif 000004
【図４】
0005534918.tif 000005
【図５】
0005534918.tif 000006
【図６】
0005534918.tif 000007
【図７】
0005534918.tif 000008
【図８】
0005534918.tif 000009
【図９】
0005534918.tif 000010
【図１０】
0005534918.tif 000011
【図１１】
0005534918.tif 000012
【図１２】
0005534918.tif 000013
【図１３】
0005534918.tif 000014