(57)【要約】【課題】滑らかに緩やかに階調が変化する箇所でも、画質劣化の目立ちにくい表示装置の駆動装置、液晶表示装置、及び表示装置の駆動方法を提供する。【解決手段】誤差拡散部は、表示素子の各画素の画素データに対し、周辺誤差データと、直前に処理対象となった画素の差分誤差データとを加算して差分誤差加算データを生成するとともに、差分誤差加算データの上位ビット側のデータを用いて、誤差拡散データを生成し、差分誤差加算データの下位ビット側のデータを用いて、対象画素の誤差データを算出し、対象画素の誤差データと周辺画素の誤差データとの差分を用いて、次に対象画素となる画素データに加算する差分誤差データを算出する。【選択図】図９
2019070773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子の各画素の画素データに対し、周辺画素の誤差データである周辺誤差データと、直前に処理対象となった画素の差分誤差データとを加算して差分誤差加算データを生成するとともに、前記差分誤差加算データの上位ビット側のデータを用いて、誤差拡散データを生成する誤差拡散部と、
前記誤差拡散データを用いて、フレームレートコントロールデータを生成するフレームレートコントロール部と、
前記フレームレートコントロールデータを用いて、サブフレームデータを生成するサブフレームデータ生成部と、
前記サブフレームデータを用いて、１フレームに含まれる複数のサブフレームを駆動することで、前記表示素子の画素を駆動する駆動制御部とを備え、
前記誤差拡散部は、
前記差分誤差加算データの下位ビット側のデータを用いて、対象画素の誤差データを算出し、
前記対象画素の誤差データと前記周辺画素の誤差データとの差分を用いて、次に対象画素となる画素データに加算する差分誤差データを算出することを特徴とする、
表示装置の駆動装置。
【請求項２】
前記誤差拡散部は、前記処理対象となる画素の周辺の複数の画素の各誤差データの重み付け平均値を前記周辺画素の誤差データとする
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項３】
前記サブフレームデータ生成部は、前記サブフレームデータが第１の値となるときに、前記サブフレームが駆動状態となり、前記サブフレームデータが第２の値となるときに、前記サブフレームがブランキング状態となり、
前記画素の駆動階調が１増加するごとに、駆動状態となるサブフレームが１個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前又は後に向かって増加していくように、前記サブフレームデータを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置の駆動装置を備え、
前記表示素子が液晶表示素子であり、
前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、
前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズと
をさらに備える液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶表示素子は、第１のサンプルホールド部、及び第２のサンプルホールド部を備え、
前記第１のサンプルホールド部は、所定のサブフレームに対するデータ転送期間に前記所定のサブフレームに対するサブフレームデータを受け取って保持し、
前記所定のサブフレームに対する前記データ転送期間終了後、前記所定のサブフレームに対するデータを第２のサンプルホールド部に転送し、前記液晶表示素子は、前記所定のサブフレームの次のサブフレームに対するデータ転送期間に前記第２のサンプルホールド部が保持するサブフレームデータを用いて前記所定のサブフレームの駆動を行う請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示素子は、電圧選択部と、画素電極部とをさらに備え、
前記電圧選択部は、前記第２のサンプルホールド部に保持された値に応じて、複数の電圧線から一の電圧線を選択し、選択した前記一の電圧線に係る電圧を前記画素電極部に印加する請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
表示素子の各画素の画素データに対し、周辺画素の誤差データである周辺誤差データと、直前に処理対象となった画素の差分誤差データとを加算して差分誤差加算データを生成するとともに、前記差分誤差加算データの上位ビット側のデータを用いて、誤差拡散データを生成するステップと、
前記誤差拡散データを用いて、フレームレートコントロールデータを生成するステップと、
前記フレームレートコントロールデータを用いて、サブフレームデータを生成するステップと、
前記サブフレームデータを用いて、１フレームに含まれる複数のサブフレームを駆動することで、前記表示素子の画素を駆動するステップとを有し、
前記拡散誤差データを生成するステップは、
前記差分誤差加算データの下位ビット側のデータを用いて、対象画素の誤差データを算出し、
前記対象画素の誤差データと前記周辺画素の誤差データとの差分を用いて、次に対象画素となる画素データに加算する差分誤差データを算出することを特徴とする、
表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）等の表示装置の駆動装置、液晶表示装置、及び表示装置の駆動方法に係り、特に、デジタル化した映像信号を入力信号として、１フレームを複数のサブフレームに分割して画像表示する表示装置の駆動装置、液晶表示装置、及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に用いられる液晶表示素子の駆動方式には、画素に印加される電圧値が連続的なアナログ値であるアナログ方式と、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デジタル方式がある。
【０００３】
デジタル方式の場合、画素に印加されるのは０か１の情報のみであるため、ノイズ等の外部要因により影響を受け難いという特徴がある。また、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）は表示メカニズム上、デジタル方式で駆動される。
【０００４】
デジタル方式においては、中間階調を得るために、サブフィールド法を用いるのが一般的である。サブフィールド法とは、映像信号の１フィールド期間に所定数のサブフィールドを用意し、表示する映像信号の階調に対応してサブフィールドを適宜選択して表示し、視聴者の視覚積分効果を利用して中間階調の表示を行うものである。
【０００５】
液晶表示装置にサブフィールド法を用いた場合、隣り合った画素間において“１”、“０”と異なるデジタル値の表示となった場合、横方向の電界が発生し、画素間の輝度が変化してしまうため、画質劣化の原因となる。特許文献１では、階調生成に、擬似階調（ディザリング）回路を用い、その最終段にＦＲＣ（フレームレートコントロール）を用いることにより横方向電界を分散することで、横方向電界による画質劣化を抑制する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８３４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の画像表示装置における高階調化、高コントラスト化等にともない、特にランプ波形や、夕焼け映像等のように滑らかに緩やかに階調が変化する箇所において、従来は目立ちにくかった横方向電界の影響による、マッハバンドのように見える画質劣化が目立ちやすくなっており、更なる画質改善が求められていた。
【０００８】
本発明は、滑らかに緩やかに階調が変化する箇所でも画質劣化の目立ちにくい、表示装置の駆動装置、液晶表示装置、及び表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る表示装置の駆動装置は、表示素子の各画素の画素データに対し、周辺画素の誤差データである周辺誤差データと、直前に処理対象となった画素の差分誤差データとを加算して差分誤差加算データを生成するとともに、前記差分誤差加算データの上位ビット側のデータを用いて、誤差拡散データを生成する誤差拡散部と、前記誤差拡散データを用いて、フレームレートコントロールデータを生成するフレームレートコントロール部と、前記フレームレートコントロールデータを用いて、サブフレームデータを生成するサブフレームデータ生成部と、前記サブフレームデータを用いて、１フレームに含まれる複数のサブフレームを駆動することで、前記表示素子の画素を駆動する駆動制御部とを備え、前記誤差拡散部は、前記差分誤差加算データの下位ビット側のデータを用いて、対象画素の誤差データを算出し、前記対象画素の誤差データと前記周辺画素の誤差データとの差分を用いて、次に対象画素となる画素データに加算する差分誤差データを算出することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、上記に記載の表示装置の駆動装置を備え、前記表示素子が液晶表示素子であり、前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズと、をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の一態様に係る表示装置の駆動方法は、表示素子の各画素の画素データに対し、周辺画素の誤差データである周辺誤差データと、直前に処理対象となった画素の差分誤差データとを加算して差分誤差加算データを生成するとともに、前記差分誤差加算データの上位ビット側のデータを用いて、誤差拡散データを生成するステップと、前記誤差拡散データを用いて、フレームレートコントロールデータを生成するステップと、前記フレームレートコントロールデータを用いて、サブフレームデータを生成するステップと、前記サブフレームデータを用いて、１フレームに含まれる複数のサブフレームを駆動することで、前記表示素子の画素を駆動するステップとを有し、前記拡散誤差データを生成するステップは、前記差分誤差加算データの下位ビット側のデータを用いて、対象画素の誤差データを算出し、前記対象画素の誤差データと前記周辺画素の誤差データとの差分を用いて、次に対象画素となる画素データに加算する差分誤差データを算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、滑らかに緩やかに階調が変化する箇所でも、画質劣化の目立ちにくい表示装置の駆動装置、液晶表示装置、及び表示装置の駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置の一例の概略構成図である。
【図２】液晶表示素子における一画素の構成図である。
【図３】液晶表示素子の入力電圧と出力光の強度との関係を示す図である。
【図４】液晶表示装置の駆動回路構成を示すブロック図である。
【図５】図４の各部の信号説明図である。
【図６】液晶表示素子の駆動パターンの一例の説明図である。
【図７】駆動階調テーブルの一例を示す図である。
【図８】隣接画素からの誤差拡散を示す図である。
【図９】誤差拡散部の処理を示す図である。
【図１０】信号処理を示すタイミングチャートである。
【図１１】液晶表示素子の極性反転駆動を示す図である。
【図１２】液晶表示素子における横方向電界の発生メカニズムを説明する図である。
【図１３】フレームレートコントロールのテーブルを示す図である。
【図１４】フレームレートコントロールによる横方向電界の分散を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルを備えるパネル型表示装置に広く適用できるものであるが、実施の形態では表示パネルとしてアクティブマトリクス型の反射型液晶表示素子を備えた投射型表示装置を例に挙げて説明する。まず、本発明が適用される投射型表示装置及び反射型液晶表示素子の概略構成について説明する。なお、本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）に限らず、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、有機ＥＬ表示装置などのパネル型表示装置に適用することができる。
【００１５】
（全体構成）
図１は、本発明が適用される反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置の一例の概略構成図を示す。同図において、投射型表示装置１は、照明光学系１０、液晶表示素子１１、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）１６、投射レンズ１７を含んで構成され、投射レンズ１７から照射された光はスクリーン１８に投射される。
【００１６】
液晶表示素子１１は、導電性及び光反射性をそれぞれ有する複数の画素電極１２と、液晶層１３と、複数の画素電極１２に共通の導電性及び光透過性を有する対向電極（透明電極）１４と、画素回路１５とを含む。複数の画素電極１２は第１の基板（図示せず）の表面に二次元マトリクス状に配置されている。なお、図１では、複数の画素電極１２のうちの任意の一つの画素電極のみを示している。対向電極１４は第２の基板（図示せず）の表面に形成されている。液晶層１３は、画素電極１２及び対向電極１４が対向するように第１の基板と第２の基板とが離間配置されて形成された基板間の空間内に封入されている。なお、画素電極１２、対向電極１４の各表面には配向膜（図示せず）が被覆されている。画素回路１５は、画素電極１２に電気的に接続されている。
【００１７】
投射型表示装置１では、照明光学系１０から射出したバックライトである入射光Ｌ１がＰＢＳ１６に入射する。入射光Ｌ１は、互いに偏光面が直交するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでいる。図１において、Ｐ偏光成分は線分で、またＳ偏光成分は丸でそれぞれ模式的に示されている。ＰＢＳ１６は入射する光のＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する光学特性を有している。従って、ＰＢＳ１６は入射光Ｌ１のＳ偏光成分を反射し、対向電極１４に入射する。
【００１８】
液晶表示素子１１は、対向電極１４に入射したＳ偏光成分を液晶層１３を通して画素電極１２に入射して反射させ、更に画素電極１２からの反射光を液晶層１３及び対向電極１４をそれぞれ通して射出する。ここで、液晶表示素子１１は、対向電極１４に入射したＳ偏光成分が画素電極１２で反射して対向電極１４から射出するまでの上記の過程で、画素電極１２に印加される画素データに応じた駆動電圧と、対向電極１４に印加される共通電圧との間の電位差に応じて、対向電極１４に入射したＳ偏光成分を変調し、Ｓ偏光成分の一部をＰ偏光成分として、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とからなる光として射出する。
【００１９】
ＰＢＳ１６は、液晶表示素子１１から射出された上記の光のうちＰ偏光成分を透過して投射レンズ１７に入射し、Ｓ偏光成分は反射して照明光学系へ入射する。投射レンズ１７は、ＰＢＳ１６からのＰ偏光成分を出射光Ｌ２としてスクリーン１８に投射し画像を表示させる。なお、後述する「出力光の強度」とは、スクリーン１８上で測定した出射光Ｌ２の照度をいう。
【００２０】
（画素構成）
図２は、液晶表示素子１１の一画素の構成図を示す。図２において、液晶表示素子１１の一つの画素２０は、画素回路１５ａと液晶素子ＬＣとからなり、列データ線Ｄと行選択線Ｗとの交差部に配置されている。液晶素子ＬＣは前述したように、画素電極１２及び対向電極１４が対向するように第１の基板と第２の基板とが離間配置されて形成された基板間の空間内に液晶層１３が封入された構成とされている。
【００２１】
一方、画素回路１５ａは、図１の画素回路１５の一例で、図２に示すように、サブサンプルホールド部２１、転送用スイッチングトランジスタ２２、メインサンプルホールド部２３、及び電圧選択部２４からなる。サブサンプルホールド部２１とメインサンプルホールド部２３とはＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)構造のフリップフロップよりなる。サブサンプルホールド部２１は、列データ線Ｄと行選択線Ｗとに接続されており、行選択線Ｗを介して印加される行選択信号により選択されたときに、列データ線Ｄを介して供給される画素データをサンプリング及びホールドする。
【００２２】
転送用スイッチングトランジスタ２２は、ソースがサブサンプルホールド部２１の出力端子に接続され、ドレインがメインサンプルホールド部２３の入力端子に接続され、ゲートが転送用信号線Ｔに接続されている。転送用スイッチングトランジスタ２２は、転送用信号線Ｔを介して所定論理値の転送用信号が印加されたときにアクティブとされて、サブサンプルホールド部２１にホールドされているサブフレームデータ（画素データ電圧）をメインサンプルホールド部２３に転送する。
【００２３】
メインサンプルホールド部２３は、転送用スイッチングトランジスタ２２を通して入力されたサブフレームデータ（画素データ電圧）をサンプリング及びホールドする。電圧選択部２４は、ブランキング電圧線Ｖ０、駆動電圧線Ｖ１に接続されている。電圧選択部２４の出力端子は画素電極１２に接続されている。電圧選択部２４はメインサンプルホールド部２３により保持されているサブフレームデータ（画素データ電圧）の値が「０」であるか「１」であるかに応じて、ブランキング電圧線Ｖ０のブランキング電圧及び駆動電圧線Ｖ１の駆動電圧の一方を選択して画素電極１２に印加する。対向電極１４に印加される電圧は共通電圧Ｖcomと呼ばれている。
【００２４】
サブサンプルホールド部２１は、所定のサブフレームに対するデータ転送期間に所定のサブフレームに対するサブフレームデータを受け取って保持する。そして、所定のサブフレームに対するデータ転送期間終了後、サブサンプルホールド部２１は、所定のサブフレームに対するデータをメインサンプルホールド部２３に転送する。さらに、所定のサブフレームの次のサブフレームに対するデータ転送期間にメインサンプルホールド部２３が保持するサブフレームデータを用いて所定のサブフレームの駆動を行う。これにより、データの転送およびサブフレームの駆動を同時に効率よく行うことができる。
【００２５】
図３は、液晶表示素子１１の入力電圧と出力光の強度との関係を示す図である。図３において、横軸は入力電圧であり、画素電極１２と対向電極１４との間の電位差、すなわち液晶層１３の駆動電圧を示す。また、図３の縦軸は、液晶層１３から射出される出力光の強度（輝度）を示す。
【００２６】
電圧が０（たとえば、画素電極１２と対向電極１４がともにＧＮＤ）のときは、出力光の強度が少なく、黒状態（ブランキング電圧）であり、出力光が飽和し始める電圧が飽和電圧Ｖｗ（白レベルである。）である。
【００２７】
（駆動装置及び駆動方法）
本実施の形態にかかる表示素子の駆動装置、及び駆動方法については、図４〜図９を参照して説明する。図４は、駆動装置を備えた液晶表示パネル２６を示すブロック図である。図５は階調表現を説明するための図である。図５は入力された映像信号データのビット数を８ビットとした場合における各プロセス部における階調表現の例を示している。図６は駆動パターンを示す図である。図７は駆動階調テーブルを示す図である。図８は隣接画素からの誤差拡散を示す図である。図９は誤差拡散部の処理を示す図である。本実施形態では、階調生成に擬似階調（ディザリング）回路を用いて、周辺画素の誤差データを拡散し、フレームレートコントロール回路を用いて、横方向電界を分散している。
【００２８】
図４に示すように、本実施の形態の液晶表示パネル２６は、ルックアップテーブル部２７と、誤差拡散部２８と、フレームレートコントロール部２９と、リミッタ部３０と、サブフレームデータ変換部３１と、メモリ制御部３２と、フレームバッファ３３と、駆動制御部３４と、データ転送部３６と、ソースドライバ３７と、電圧制御部３８と、ゲートドライバ３９と、画素部４０とを含んで構成されている。
【００２９】
画素部４０は、ｎ＋１本の列データ線Ｄ0〜Ｄnと、ｍ＋１本の行選択線Ｗ0〜Ｗmとが交差する各交差部に配置された、全部で（ｎ＋１）×（ｍ＋１）個の画素２０から構成される。一つの画素２０は、図２に示した画素２０の構成である。また、図２に示したように、画素部４０の全ての画素２０は、各電圧選択部２４にブランキング電圧線Ｖ０及び駆動電圧線Ｖ１が共通に接続され、各転送用スイッチングトランジスタ２２のゲートに転送用信号線Ｔが共通に接続されている。
【００３０】
ルックアップテーブル部２７には、Ｎビットの映像信号データが入力される。ルックアップテーブル部２７は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有している。ルックアップテーブル部２７は、ＬＵＴを参照して、逆ガンマ補正を行う。これにより、Ｎビットの映像信号データが、Ｎより大きい（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットの画素データに変換される。ここで、Ｍはサブフレーム数を２進数で表したときのビット数、Ｄは誤差拡散部２８により補間されるビット数、Ｆはフレームレートコントロール部２９により補間されるビット数、なおＮ、Ｍ、Ｄ、Ｆは正の整数である。
【００３１】
図５の例では、入力された映像信号データのビット数は８ビット（Ｎ＝８）、誤差拡散部２８にて補間されるビット数は４ビット（Ｄ＝４）、フレームレートコントロール部２４にて補間されるビット数は２ビット（Ｆ＝２）としている。サブフレーム数を２進数で表した場合のビット数は４ビット（Ｍ＝４）、駆動階調は１２個（黒を含まない）としている。
【００３２】
ここでルックアップテーブル部２７の動作を説明する。一般的に映像信号はガンマ補正がかけられている。表示装置側ではガンマ補正がかけられた映像信号に対し逆ガンマ補正処理を施してリニアな階調に戻すことが必要である。逆ガンマ補正とは入力Ｘに対して出力がＸの２．２乗となるような補正である。この場合、出力特性は「ガンマ２．２」であると以下表現する。
【００３３】
ルックアップテーブル部２７は液晶表示素子１１の入出力特性を変換してガンマ２．２の出力特性を有する液晶表示装置を実現する機能を担っている。ルックアップテーブルは、１０ビットの出力が、任意の出力特性（例えばガンマ２．２）となるようにあらかじめ調整されている。例えば、図７に示す１５個の駆動階調（黒を含まない）のそれぞれの駆動による画像を図１に示す液晶表示装置で投影し、スクリーン１８上の照度を照度計等でそれぞれ測定しておく。それぞれの駆動階調間の照度を６ビット（Ｄ＝４、Ｆ＝２）（６４階調）で直線補間することによって、０〜９６０の階調毎の照度データが予測される。それらの照度データから任意の出力特性（例えばガンマ２．２）となるような２５６個のデータを選び、あらかじめルックアップテーブルとして保持されているものとする。
【００３４】
ルックアップテーブル部２７は、２５６ｘ１０ビット（すなわち、「２の８乗」階調ｘ（４＋４＋２）ビット）のルックアップテーブルを有している。ここで、「２の８乗」階調ｘ（４＋４＋２）ビットとは、「２のＮ乗」階調ｘ（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットに対してＮ＝８、Ｍ＝４、Ｄ＝４、Ｆ＝２の値を代入したものに相当する。ルックアップテーブル部２７は、入力された８ビットの画像データを、符号なし１０ビットのデータに変換して出力する。
【００３５】
図４に戻る。ルックアップテーブル部２７にて（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２８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＋１）ビットのデータに変換される。図５の例では、変換された１０ビットのデータは、誤差拡散部２８にて、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し、桁上り１ビットを加えた７ビットのデータとして出力される。
【００３６】
誤差拡散法とは、量子化を施す画素の量子化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。別の言い方をすると、量子化処理を施す画素の量子化前の値に、周辺の画素の誤差（量子化誤差）を加算し、その後量子化処理を施すことで階調不足を補う方法である。本実施形態では、量子化を施す画素の量子化誤差を周辺画素に拡散するだけでなく、量子化誤差から周辺誤差データを差し引いた差分誤差データを次に処理対象となる画素データに加算する。
【００３７】
誤差拡散部２８の動作を図９でより詳しく説明する。図９に示すように、本実施の形態の誤差拡散部２８は、周辺誤差加算部５１と、周辺誤差制御部５２と、量子化部５３と、差分誤差演算部５４と、遅延部５５と、差分誤差加算部５６を含んで構成される。
【００３８】
以降の説明では、映像データを画面の上方のラインから下方のラインへ、更に左から右の方向に処理するものとし、処理を施す画素（対象画素）の座標を（ｘ，ｙ）とする。また、ｘ座標は画面の左から右へ画素毎に１ずつ増える座標とし、ｙ座標は上から下へ画素毎に１ずつ増える座標とする。
【００３９】
周辺誤差加算部５１は、符号なし１０ビットの映像データＤ（ｘ，ｙ）に、符号付き６ビットの周辺誤差データＥ（ｘ、ｙ）を加算する。周辺誤差加算部５１からは、映像データＤ（ｘ，ｙ）に桁上がり用に１ビット足された、符号なし１１ビットの周辺誤差加算データＤ’（ｘ，ｙ）が出力される。その際、加算の結果が負数の場合は最上位（符号）ビットを“０”とする。
【００４０】
差分誤差加算部５６は、符号なし１１ビットの周辺誤差加算データＤ’（ｘ，ｙ）に符号付き７ビットの差分誤差データｄｅ（ｘ−１，ｙ）を加算する。差分誤差加算部５６からは、符号なし１１ビットの差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）が出力される。その際、加算の結果が負数の場合は最上位（符号）ビットを“０”とする。
【００４１】
量子化部５３は、１１ビットの差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）を上位の７ビットと下位の４ビットに分割する。下位４ビットは、変換することなく、そのまま符号付き４ビットの誤差データｅ（ｘ，ｙ）として扱われる。そして、符号付き４ビットの誤差データｅ（ｘ，ｙ）の最上位（符号）ビットが“１”の場合、“１”を差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットのデータに加算し、符号なし７ビットの誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）として誤差拡散部２８より出力される。一方、符号付き４ビットの誤差データｅ（ｘ，ｙ）の最上位（符号）ビットが“０”の場合、差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットのデータが、そのまま符号なし７ビットの誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）として誤差拡散部２８より出力される。量子化部５３から出力された誤差データｅは、差分誤差演算部５４と周辺誤差制御部５２に入力される。
【００４２】
なお、ここでは、誤差データｅ（ｘ，ｙ）の最上位ビットの値に応じて、“１”を差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットに加算したが、誤差データｅ（ｘ，ｙ）としきい値との比較結果に応じて、“１”をデータ差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットに加算してもよい。すなわち、予め設定されたしきい値よりも誤差データｅ（ｘ，ｙ）が大きい場合“１”を差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットに加算し、小さい場合、“１”を差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットに加算しないようにしてもよい。すなわち、量子化部５３は、しきい値と誤差データｅ（ｘ，ｙ）との比較結果に応じて、“１”を差分誤差加算データＤ’’（ｘ，ｙ）の上位７ビットに加算するかしないかを決定する。
【００４３】
周辺誤差制御部５２は、量子化の際に生成される誤差データｅを画素毎の誤差データとして画素位置情報を含んだ形で記憶する。また、周辺誤差制御部５２は図８に示すように、対象画素の左上の画素の誤差データｅ（ｘ−１，ｙ−１）と、直上の画素の誤差データｅ（ｘ，ｙ−１）と、右上の画素の画素の誤差データｅ（ｘ＋１，ｙ−１）と、左隣の画素の誤差データｅ（ｘ−１，ｙ）とを読み出す。そして、周辺誤差制御部５２は、読み出した各誤差データの重み付け平均値である周辺誤差信号Ｅ（ｘ，ｙ）を、式（１）のように算出する。
Ｅ（ｘ，ｙ）＝（ｅ（ｘ−１，ｙ−１）×ａ＋ｅ（ｘ，ｙ−１）×ｂ
＋ｅ（ｘ＋１，ｙ−１）×ｃ＋ｅ（ｘ−１，ｙ）×ｄ）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）・・・（１）
【００４４】
ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄは任意の係数である。このように、複数の周辺画素の量子化誤差データの重み付け平均を用いることで、適切に誤差を拡散することができる。なお、周辺誤差信号Ｅは、重み付け平均値ではなく、単に相加平均値であってもよい。すなわち係数ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれ１とすることもできる。
【００４５】
周辺誤差制御部５２から出力された周辺誤差信号Ｅ（ｘ，ｙ）は、周辺誤差加算部５１に入力され、映像データＤ（ｘ，ｙ）に加算されるとともに、差分誤差演算部５４に入力される。差分誤差演算部５４は、誤差信号ｅ（ｘ，ｙ）と、周辺誤差信号Ｅ（ｘ，ｙ）の差分を演算し、次に処理対象となる画素データに加算する差分誤差データｄｅ（ｘ，ｙ）を出力する。
遅延部５５は、差分誤差信号ｄｅ（ｘ，ｙ）を１画素処理分の時間遅延させ、差分誤差加算部５６に受け渡す。
【００４６】
以上のように、誤差拡散部２８の処理において量子化を施す画素の誤差データｅを周辺画素に拡散するだけでなく、誤差データｅから周辺誤差データＥを差し引いた差分誤差データｄｅを次に処理対象となる画素データに加算する。これにより、量子化を施す画素の誤差データｅを周辺画素に拡散するのみの構成と比較して、大幅な回路変更をすることなく誤差拡散にムラ（ノイズ）を追加することができる。このムラ（ノイズ）により、後段のフレームレートコントロールによる横方向電界の分散を増やすことができ、横方向電界の影響による画質劣化をより抑制することができる。また、横方向電界の影響による画質劣化を抑制することで、滑らかに緩やかに階調が変化する箇所でも画質劣化を目立ちにくくすることができる。
【００４７】
図４、図５に戻り、誤差拡散部２８から出力された符号なし７ビットの誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）は、フレームレートコントロール部２９に入力される。図１３はフレームレートコントロール部２９のテーブルを示す図である。フレームレートコントロール部２９は、誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）の下位２ビットと、画面上のｘ、ｙデータのそれぞれ下位２ビットと、フレームカウンタ値の下位２ビットを用い、図１３のテーブルを用い、テーブルの値が１の場合は、誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）の上位５ビットに１を加算し、リミッタ部３０に入力される。リミッタ部３０は誤差拡散データｑ（ｘ，ｙ）を駆動階調の最大値である１２に制限して、サブフレームデータ変換部３１に出力する。すなわち、リミッタ部３０は、４ビットのデータをサブフレームデータ変換部３１に出力する。サブフレームデータ変換部３１にて、４ビットのデータを１２階調のサブフレームデータに変換する。１２ビットのサブフレームデータへの変換は駆動階調テーブル３１ａを使用することができる。
【００４８】
図７は、駆動階調テーブル３１ａの一例を示している。サブフレームは、ステップビットパルスにより構成される。したがって、サブフレームデータが“１”の時、サブフレームが駆動状態となり、“０”のとき、サブフレームがブランキング状態となる。駆動階調が１増加するごとに、駆動状態となるサブフレームが１個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前又は後に向かって増加している。したがって、駆動状態のサブフレームが連続することになる。なお、駆動階調（サブフレームデータ）が１の時に駆動状態となるサブフレームは、第１のサブフレーム（ＳＦ１）又は、最後のサブフレーム（ＳＦ１２）とすることが好ましい。図７の駆動階調テーブルは、駆動期間が１増加する毎に駆動状態となるサブフレームの個数が１増加すればよく、駆動状態となるサブフレームの位置は任意でよい、また、各サブフレームの駆動期間についても、全てのサブフレームが同一である必要はなく、任意でよい。
【００４９】
図４に戻り、サブフレームデータ変換部３１から出力された１２ビットのサブフレームデータは、メモリ制御部３２にて、サブフレーム毎に分割されたフレームバッファ３３に格納される。フレームバッファ３３はダブルバッファの構造になっており、第１フレームバッファ３３ａと第２フレームバッファ３３ｂを有している。第１フレームバッファ３３ａにデータを格納中は、第２フレームバッファ３３ｂのデータがデータ転送部を経由して画素回路に転送されることになる。そして、その次のフレームでは、前フレーム期間中に格納された第１フレームバッファ３３ａのデータがデータ転送部３６を経由して画素回路に転送され、第２フレームバッファ３３ｂには入力された映像信号データのサブフレームデータ生成部３１からの出力データが格納される。
【００５０】
駆動制御部３４は、水平スタート信号ＨＳＴ、及び水平クロック信号ＨＣＫに基づいて、サブフレーム毎の処理のタイミング等を制御しており、データ転送部３６への転送指示およびゲートドライバ３９の制御を行う。データ転送部３６は、駆動制御部３４からの指示に従い、メモリ制御部３２に指示を行ない、指定したサブフレームデータをメモリ制御部３２から受け取りソースドライバ３７へと転送する。ソースドライバ３７は、１ライン分のデータをデータ転送部３６より受け取る毎に、液晶表示素子１１の対応する画素回路１５ａへ列データ線Ｄ０−Ｄｎを用いて同時に転送する。
【００５１】
この時、ゲートドライバ３９では、駆動制御部３４からの垂直スタート信号（ＶＳＴ）／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Ｗｙをアクティブにし、指定された行ｙの全ての列の画素へとデータが転送される。また、各画素２０には、転送用信号線Ｔが接続されている。図２に示したように、転送用信号線Ｔは、すべての画素２０の画素回路１５ａの転送用スイッチングトランジスタ２２に接続されている。駆動制御部３４は、サブフレームデータを用いて、サブフレームをデジタル駆動することで、画素２０を駆動する。
【００５２】
図６を用いて本実施形態における駆動パターンについて説明する。図６は、映像信号が１秒あたり６０フレーム、サブフレーム数が１２個の場合について示している。ＷＣは液晶表示素子内の全ての画素２０サブフレーム毎のデータを転送するデータ転送期間（ＷＣ期間）を表している。ＤＣは、液晶を駆動する際の駆動期間（ＤＣ期間）を表している。ＷＣ期間を１３８９[μs]（＝１／（６０×１２））、ＤＣ期間を１３８９[μs]としている。１フレームにおいて、最初にＳＦ１のデータ転送（ＷＣ期間）が行われ、画素回路１５ａ内のサブサンプルホールド部２１に保持される。すべての画素へのデータ転送が終了した後、転送用信号Ｔがハイとなり、すべての画素のサブサンプルホールド部２１に保持されているデータがメインサンプルホールド部２３に転送される。その後、ＳＦ２のデータ転送（ＷＣ期間）行われ、同時にＳＦ１の駆動（ＤＣ期間）がＷＣ期間と同じ期間行われる。
【００５３】
このように、ＷＣ期間とＤＣ期間が並列にＷＣ期間（ＤＣ期間）分だけシフトして１２回連続する。時間的に先頭からＳＦ１、ＳＦ２、…、ＳＦ１１、ＳＦ１２の順番でそれぞれのサブフレームに割り当てられた０または１のデータがＷＣ期間にて転送され、ＤＣ期間に全ての画素の液晶が駆動される。画素内にサンプルホールドされたデータが０の場合は、その画素はブランキング状態となり、データが１の場合は駆動状態となる。
【００５４】
ところで本実施形態においては、表示素子としてアクティブマトリクス型の液晶表示素子１１を備えた投射型表示装置を例にして説明している。ここで、図７の階調駆動テーブルで液晶を駆動する場合の特徴を説明する。図７において、階調がＫであるとする。するとＳＦ１からＳＦＫまでが１（駆動状態）となる。ＳＦ１からＳＦＫまでの１は、ほぼ連続したオン状態とみなされる結果、Ｋ（階調数）と出力光の関係はほぼ図３に示す液晶表示素子１１の入力電圧と出力光の強度との関係に近いカーブを描く。これは、ルックアップテーブル部２７の動作に有利に作用する。すなわち、液晶表示素子１１の入力電圧と出力光の強度との関係はルックアップテーブル部２７が目標としているガンマ２．２のカーブに比較的近いため、ルックアップテーブル部２７にてガンマ２．２のカーブに変換する負担が少なくなる。以上の特徴は、透過型液晶素子においても同様である。
【００５５】
図１０は本実施形態における信号処理を示す図である。図１１は本実施形態における液晶表示素子１１の極性反転駆動を示す図である。以下図２、図４、図６を参照しつつ、図１０において信号処理を説明する。図１０において、時刻Ｔ０にて垂直同期信号Ｖｓｙｎｃがアクティブになり、最初に、時刻Ｔ０−Ｔ２の期間にてサブフレーム１（ＳＦ１）のデータを液晶表示素子１１に転送する。この期間（Ｔ０−Ｔ２）が転送期間ＷＣとなる。時刻Ｔ１にてある画素（ｘ，ｙ）にデータが転送され、サブサンプルホールド部２１に保持される。時刻Ｔ２にて転送用信号Ｔがハイとなり、すべての画素内において、サブサンプルホールド部２１に保持されているデータがメインサンプルホールド部２３に転送される。時刻Ｔ２−Ｔ４の期間では、次のサブフレーム２（ＳＦ２）のデータが転送される。同時に、時刻Ｔ２−Ｔ４の期間はサブフレーム１（ＳＦ１）の駆動期間ＤＣとなり、期間（Ｔ２−Ｔ３）では、ＤＣバランス＋駆動が、期間（Ｔ３−Ｔ４）ではＤＣバランス−駆動が行われ、期間（Ｔ２−Ｔ３）では、Ｖ０／ＶｃｏｍがＧＮＤに、Ｖ１がＶｗとなるように、また、期間（Ｔ３−Ｔ４）では、Ｖ１がＧＮＤに、Ｖ０／ＶｃｏｍがＶｗとなるように電圧制御部３８にて制御される。
【００５６】
画素回路１５ａ内のメインサンプルホールド部２３の値が“０”の場合、画素回路１５内の電圧選択部２４にてＶ０が画素電極１２に印加される。期間Ｔ１−Ｔ２では、画素電極電圧Ｖｐｅと対向電極電圧ＶｃｏｍはともにＧＮＤとなる。液晶層１３にかかる電圧は０［ｖ］となり、液晶の駆動状態はブランキング状態となる。
【００５７】
画素２０内のメインサンプルホールド部２３の値が“１”の場合、画素回路１５内の電圧選択部２４にてＶ１が画素電極１２に印加される。期間Ｔ１−Ｔ２では、画素電極電圧ＶｐｅはＶｗ、対向電極電圧ＶｃｏｍはＧＮＤとなる。液晶層１３にかかる電圧は＋Ｖｗ（対向電極基準）となり、液晶は駆動状態となる。期間Ｔ２−Ｔ３では、画素電極電圧ＶｐｅはＧＮＤ、対向電極電圧ＶｃｏｍはＶｗとなり、液晶層１３にかかる電圧は−Ｖｗ（対向電極基準）となり、駆動状態となる。
【００５８】
液晶に同じ電圧で方向の異なる電圧（＋Ｖｗ／−Ｖｗ）を同じ期間印加することにより、長時間平均して液晶に印加する電圧を＋Ｖｗ＋（−Ｖｗ）＝０［ｖ］としている。こうすることにより、液晶の焼き付きを防止している。ＳＦ２−ＳＦ１２もＳＦ１の期間Ｔ０−Ｔ３と同様な電圧制御を行う。図１０において、期間（Ｔ１−Ｔ２）に相当する状態、すなわち、図１１のように、Ｖ１がＶｗ、Ｖ０／ＶｃｏｍがＧＮＤとなるような状態をＤＣバランス＋と表している。また、期間（Ｔ２−Ｔ３）に相当する状態、すなわち、Ｖ１がＧＮＤ、Ｖ０／ＶｃｏｍがＶｗとなるような状態をＤＣバランス−と表している。
【００５９】
図１２は、反射型液晶素子における横方向電界の発生メカニズムを説明する図である。図１２では、隣接する画素２０Ａ、２０Ｂの構成を模式的に示している。図１２に示されるように反射型液晶素子の画素電極１２Ａ、１２Ｂはシリコン基板４３の上に形成されている。
【００６０】
デジタル駆動の場合、隣り合った画素間で駆動状態（駆動／ブランキング）が異なることが頻繁に起こる。例えば、あるフレームにおいて隣り合った画素の階調がそれぞれ“５”（画素２０Ａ）と“６”（画素２０Ｂ）の場合を仮定する。またＤＣバランス＋で、対向電極１４がＶ０の場合を考える。すなわち、図１１においてＤＣバランス＋であるから、Ｖ０＝Ｖｃｏｍ＝０（Ｖ）、Ｖ１＝Ｖｗである。サブフレーム６（ＳＦ６）の時刻では、隣り合った画素の駆動状態が異なる。図７からわかるように、画素２０Ａはブランキング状態なので、画素電極１２ＡにはＶ０の電圧がかかり、画素２０Ｂは駆動状態なので、画素電極１２ＢにはＶ１の電圧がかかっている。
【００６１】
画素電極１２ＡにはＶ０の電圧がかかり、画素電極１２ＢにはＶ１の電圧がかかっているときの液晶層１３の電界４１の状態を図１２は示している。画素２０Ｂの画素電極１２Ｂ（電位：Ｖｗ）と対向電極１４（電位：０（Ｖ））間には電位差が生じ、液晶は所定量の回転をさせられる。このとき、画素２０Ａの画素電極１２Ａ（電位：０（Ｖ））と画素２０Ｂの画素電極１２Ｂ（電位：Ｖｗ）間にも電位差が生じ、横方向に電界が生じてしまう。このような、横方向電界４２は、画素間の液晶の動きに意図しない混乱を発生させる。上記の現象は、画質劣化の一因であった。
【００６２】
フレームレートコントロールを用いることで上記の不具合を解消することができる。図１４はフレームレートコントロールにより、横方向電界が均等に分散されることを説明する図である。
【００６３】
図１４では、フレームレートコントロール部への入力データ（（Ｍ＋Ｆ）ビット）の下位Ｆビットの値が“０１”である場合が例示されている。フレーム毎に４個のテーブル（フレーム０〜３）が用いられる。それぞれのフレームにおいて、隣り合った画素間で駆動状態（駆動またはブランキング）が異なる場合、駆動状態が「１」（駆動状態）である画
素から駆動状態が「０」（ブランキング状態）である画素の方向に横方向の電界が生じる。画素間の横方向電界の方向は図１４において矢印で表されている。４個のフレームでの横方向電界の状態を重ね合わせたのが、一番右の状態である。すなわち、４フレームの平均では、すべての画素間での横方向電界は打ち消しあっている。以上のように、フレーム
レートコントロールを用いることにより、画質劣化の一因である横方向電界を打ち消すことが可能となる。
【００６４】
しかし、フラットな階調の画面のような場合は、均等に分散することが可能であるが、画素間に階調差があるような場合は、均等に分散する事ができず、横方向電界による画質劣化が目立ってしまう場合があった。本実施形態の誤差拡散拡散部２８をフレームレートコントロール部の前段に構成することにより、誤差拡散にムラ（ノイズ）を追加することができ、簡単な変更で、フレームレートコントロール部での分散を効果的に行うことができる。
【００６５】
例えば、スクロールした場合に固定パターンが見えてしまうのを防ぐことができる。また、画素間に階調差がある場合でも効果的に横方向電界を分散することができる。よって、高い表示品質で表示することができる。特に、高ビットの画素データを用いて表示する場合に、画質の劣化を効果的に防ぐことができる。
【００６６】
また、上記の説明では、誤差データｅと周辺誤差データＥとの差分から、差分誤差データｄｅを算出したが、適切な係数などを乗じた後、差分を取ることで差分誤差データｄｅを算出してもよい。
【００６７】
入力された映像信号データのビット数をＮ、表示素子の駆動可能な階調数を２進数で表したときのビット数をＭ、誤差拡散処理により誤差として拡散されるビット数をＤとしたとき、Ｎ＝８、Ｍ＝４、Ｄ＝４、Ｆ＝２である場合について説明した。しかし、Ｎ、Ｍ、Ｄ、Ｆの値は上記の値に限定されず、種々の値を用いて実施することができる。そのなかでも、Ｎ＝８〜１２、Ｍ＝４〜６、Ｄ＝４〜１０、Ｆ＝２〜３であることがより好ましい。
【００６８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１  投射型表示装置、
１０  照明光学系、  １１  液晶表示素子、  １２  画素電極
１４  対向電極、  １５ａ  画素回路、  １６  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１７  投射レンズ、  ２１  サブサンプルホールド部
２２  転送用スイッチングトランジスタ、  ２３  メインサンプルホールド部
２４  電圧選択部、  ２７  ルックアップテーブル部
２８  誤差拡散部、２９  フレームレートコントロール部、  ３０  リミッタ部
３１  サブフレームデータ変換部
３１ａ  駆動階調テーブル、  ３４  駆動制御部、  ５１  周辺誤差加算部、
５２  周辺誤差制御部、  ５３  量子化部、  ５４  差分誤差演算部
５５  遅延部
【図１】
2019070773.tif 000003
【図２】
2019070773.tif 000004
【図３】
2019070773.tif 000005
【図４】
2019070773.tif 000006
【図５】
2019070773.tif 000007
【図６】
2019070773.tif 000008
【図７】
2019070773.tif 000009
【図８】
2019070773.tif 000010
【図９】
2019070773.tif 000011
【図１０】
2019070773.tif 000012
【図１１】
2019070773.tif 000013
【図１２】
2019070773.tif 000014
【図１３】
2019070773.tif 000015
【図１４】
2019070773.tif 000016