(57)【要約】【課題】コントラスト比を向上させることができる空間光変調器を提供することにある。【解決手段】１フレームを複数のサブフレームＳＦにより構成し、サブフレームオン又はオフして画像を表示する空間光変調器Ｄであって、各サブフレームが、異なる所定の階調レベル以上ではすべてオンとなり、所定の階調レベル未満ではすべてオフとなり、オフからオンに変化する階調レベルが、サブフレームの配列の後半部になるに従って大きくなるルックアップテーブルを有してこのテーブルを参照して画像信号をデジタル化する素子駆動回路６と、表示部３ａの画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子３と、光源１と、サブフレームの表示期間に同期させて光をパルス状に照射し、１フレームの表示においてサブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では光源を消灯するように光源を制御する光源制御回路７とを備える。【選択図】図１
2008225105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、
前記各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上ではすべてオンとなり、前記所定の階調レベル未満ではすべてオフとなり、
前記各サブフレームにおけるオフからオンに変化する階調レベルが、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなる、または順次小さくなるようになされたルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、
前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、
前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、
前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、
を備えたことを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、
前記サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、
前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、
ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において後半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなり、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において前半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるようなルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、
前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、
前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、
前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記Ａグループにおける前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、
を備えたことを特徴とする空間光変調器。
【請求項３】
画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、
前記サブフレームはＡグループとＢグループとＣグループの３種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共オン、オフを繰り返し、前記Ｃグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では前記サブフレームが全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、
前記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において後半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなり、前記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において前半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの後半部になるに従って順次小さくなるようなルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、
前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、
前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、
前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記Ａグループ及び前記Ｃグループにおける前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、
を備えたことを特徴とする空間光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば投射型ディスプレイやビューファインダー、ヘッドマウントディスプイ等に設けて、画素単位で駆動する画像表示装置等の空間光変調器に関する。より詳しくは、画像信号の１フレームが複数のサブフレームから構成され、そのサブフレームのうち、例えば所定の階調レベル以上ではオンとなり、所定の階調レベル未満ではオフとなるサブフレームについて、全ての画素のデータがオフ状態となる期間に表示素子に入射するパルス光を消灯状態とすることにより、コントラスト比を向上させ、動画表示におけるエッジブルアを低減させるようにした空間光変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射する光の振幅や位相を空間的に変化させて画像を表示する装置として空間光変調器が知られている。この中で１フレームの画像信号を複数のサブフレームに展開し、各サブフレームのオン／オフ（発光／非発光）状態を各サブフレームに足し合わせて１フレームの表示状態とするサブフレームを利用した駆動方式が多用されている。
【０００３】
この方式を用いた装置例としては、表面に電極を形成した２枚のガラス間にヘリウムやネオン等の希ガス族元素の常圧気体を封入してこれに電圧をかけることによって紫外線を発生して蛍光を発色させるようにしたＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、微細なマイクロミラーを機械的に傾斜させて反射光角度を変えて変調するようにしたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、液晶を用いて画像信号に応じて光変調を行うようにしたＩＬＡ（Ｉｍａｇｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、変調材料にＥＬ（エレクトロルミネセンス）を用いたＥＬ表示素子等が知られており、特にＩＬＡでもシリコン基板上に変調材料である液晶を注入して反射光を変調させるようにした反射型の表示素子、すなわちＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）が多用されている。そして、この種の空間光変調器においては、画質を改善するための一対策としてコントラスト比を向上させる工夫が種々提案されている。
【０００４】
ここで、上記サブフレーム（サブフィールド）法を用いた従来の光変調器の一例を説明する。例えば特許文献１には、図２０に示すように光源の点灯と消灯を繰り返し行うことが提案されている。図２０では画素の状態を変更しているときには光源を消灯しておき、画素の状態が定常状態となっているときにだけ光源を点灯するようにしたタイミングチャートが示されている。この光源の点灯方法によれば、照射光を連続点灯する場合と比較して、画素の遷移期間において消灯状態になるため、空間光変調器からの反射光は小さくなり、この結果、空間光変調器の黒状態での反射光は小さくなり、コントラスト比を増加させることができる。
【０００５】
また特許文献２においては、暗い場面では、コントラストが引き締まり、明るい場面では明るさが維持された印象の良い画像を得ることが可能な表示装置を提供するために、入力信号レベルのＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）に応じて、絞り装置の絞り開口径をダイナミックに変化させるようにした点が開示されている。
【０００６】
また特許文献３においては、液晶表示パネルの光源の駆動手段を制御し、１点滅周期内の点灯期間と消灯期間との時間比率を変えることによって調光を行うバックライト制御機能付き液晶表示装置において、図２１に示すように、点灯期間と消灯期間との時間比率を変化させて調光する時分割方式が開示されており、この方式によれば、調光比を大きくできる（調光比１００：１以上も可能）。また、この方法においては、液晶表示パネルの液晶駆動方法との関係において、１フレーム中の液晶駆動電圧値は一定である階調を表現し、異なる階調を表現する場合は液晶駆動電圧を変化させる方法においては、この調光の方法と組み合わせて、階調が表現できる。
【０００７】
また特許文献４においては、図２２に示すように表示パネルに入力されるビデオ信号のフィールドＦ（Ａ）、Ｆ（Ｂ）、・・・よりかなり短い表示情報アドレス期間ｆ（Ａ）、ｆ（Ｂ）、・・・中にビデオ信号の表示情報が表示パネル内に書き込まれ、そのアドレス期間の一部において照明手段からの光出力を画素の駆動に関連させて、表示出力が生成されないように制御するようにした点が開示されている。これは出力光ＩがＯＦＦ状態に対応している。この方法においては、表示パネルの発光がＣＲＴのようなインパルス型となり、動画表示時のエッジブルアを改善することができる。ここで上記エッジブルアとは、動画の輪郭がぼやけたようになる現象をいう。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２４０３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３７５０号公報
【特許文献３】特開平７−３２５２８６号公報
【特許文献４】特表平８−５００９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記した各従来方法においては、画像のコントラスト等をある程度だけ改善することができる。しかしながら、上記従来方法には、以下のような問題点があった。
まず特許文献１で開示された方法では、画像の遷移期間において照射光を消灯状態にしても、１フィールド中に占めるこの消灯状態の期間（時間）の割合が非常に小さいため、コントラストを増大させる効果が非常に小さい、といった問題があった。
【００１０】
また特許文献２で開示された方法では、絞り開口径をダイナミックに変化させる高価で且つ精密な絞り装置が必要であることからコスト高を招来するのみならず、コントラスト比を向上させるために開口径を絞ると、同時に表示画像も暗くなってしまって画像表示の忠実度が低下してしまう、といった問題があった。
【００１１】
また特許文献３で開示された方法のように、１フレームを構成する複数のサブフレームのオン、オフに同期してバックライト調光を行うことは、バックライトの調光の点灯、消灯に同期して液晶パネルのサブフレームのオン、オフを動作させることになり、実現できる範囲が限定されてしまう。
【００１２】
また特許文献４で開示された方法では、アドレス期間の一部において照明手段からの光出力を画像の駆動に関連させて表示出力が生成されないようにしていることから、この表示出力が生成されないことにより、表示パネルからの明るさも同時に低下してしまう、といった問題があった。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所定の階調レベルを境界としてサブフレームのオン、オフを連続に配列し、１フレームの表示において所定のサブフレームのデータに関して全画素がオフ状態の場合には、照射光もサブフレームのオフと同期して消灯することにより、コントラスト比を向上させることができると共に、動画表示におけるエッジブルアを低減させることが可能な空間光変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、前記各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上ではすべてオンとなり、前記所定の階調レベル未満ではすべてオフとなり、前記各サブフレームにおけるオフからオンに変化する階調レベルが、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなる、または順次小さくなるようになされたルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、を備えたことを特徴とする空間光変調器である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、前記サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において後半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなり、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において前半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるようなルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記Ａグループにおける前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、を備えたことを特徴とする空間光変調器である。
【００１６】
請求項３に係る発明は、画像信号を、複数の画素がマトリクス状に配置された表示部に印加して表示するに際して、前記画像信号の１フレームを複数のサブフレームにより構成し、前記サブフレームの配列順に従って選択的にオン又はオフして前記画像信号に基づいた画像を表示する空間光変調器であって、前記サブフレームはＡグループとＢグループとＣグループの３種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共オン、オフを繰り返し、前記Ｃグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では前記サブフレームが全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、前記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において後半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなり、記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において前半にある場合は、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの後半部になるに従って順次小さくなるようなルックアップテーブルを有して該ルックアップテーブルを参照しつつ前記画像信号をデジタル化する素子駆動回路と、前記表示部を有して前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記表示部の画素を選択的にオン又はオフして画像を表示する表示素子と、前記表示素子に対して表示用の光を照射する光源と、前記素子駆動回路から前記デジタル化された画像信号を受けて前記サブフレームの表示期間に同期させて前記光をパルス状に照射すると共に、１フレームの表示において前記Ａグループ及び前記Ｃグループにおける前記サブフレームのデータが全ての画素でオフとなる時に該サブフレームの表示期間では前記光源を消灯するように前記光源を制御する光源制御回路と、を備えたことを特徴とする空間光変調器である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る空間光変調器によれば、所定の階調レベルを境界としてサブフレームのオン、オフを連続に配列し、１フレームの表示において所定のサブフレームのデータに関して全画素がオフ状態の場合には、照射光もサブフレームのオフと同期して消灯することにより、コントラスト比を向上させることができると共に、動画表示におけるエッジブルアを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る空間光変調器の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
ここでは空間光変調器として、変調材料として液晶を用いた画像表示装置を例にとって説明する。図１は本発明に係る空間光変調器の一例として変調材料として液晶を用いた画像表示装置を示す図である。
【００１９】
この空間光変調器である画像表示装置Ｄは、表示用の光としてパルス光を出射する光源１と、この光源１からのパルス光を表示素子３に照射するための照明光学系２と、上記光源１からのパルス光を画素毎に変調する変調材料として液晶を用いた表示素子３、この表示素子３によって変調された光を投射するための投射光学系４と、上記表示素子３によって変調された光が投射されるスクリーン５と、上記表示素子３を駆動する素子駆動回路６と、素子駆動回路６の動作と同期して上記光源１を制御して駆動する光源制御回路７とを主に備えている。尚、ここでは照明光学系２と、投射光学系４とスクリーン５は付随的な構成要素である。
【００２０】
この画像表示装置Ｄで画像を表示する場合、表示する画像の画像信号は上記素子駆動回路６に入力される。上記素子駆動回路６は、入力された画像信号に基づいて表示素子３に画像データを送ってこの表示素子３は画像を表示する表示部３ａを有する。上記素子駆動回路６に入力される画像信号の例えば、垂直同期信号に基づいて上記光源制御回路７は光源１の制御信号を発生し、その制御信号に基づいて光源１を駆動し、光源１から表示用の光としてパルス光を発生させる。上記光源１としては、具体的には発光ダイオード、半導体レーザやハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを使用することができる。
【００２１】
ここでカラー画像を表示する場合には、上記光源１として、発光ダイオードでは、光の３原色に対応する赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードをそれぞれ使用し、半導体レーザでは、赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザ、青色半導体レーザをそれぞれ使用する。またハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどでは、ランプをそれぞれ３個配置し、ダイクロイックミラー等を用いて、赤色パルス光、緑色パルス光、青色パルス光に分割するように構成する。上記光源１から出射された表示用の光は、光源１と照明光学系２の間に位置する図示しないシャターにより時間分割されたパルス光として、照明光学系２を通じて表示素子３に照射され、上記パルス光は、この表示素子３によって画素毎に変調される。
【００２２】
ここで変調される時の液晶の応答性について説明する。図２は液晶の応答特性の例を示す図である。図２において、１フレームはＳＦ１〜ＳＦ１５までの１５サブフレームからなり（以下、サブフレームを「ＳＦ」とも記す）、１サブフレームに割り当てられるサブフレーム期間が１ｍｓｅｃであると仮定する。強誘電性液晶のような高速応答の液晶においては、図２（Ａ）に示すように、ＳＦ１のみをオン「１」とした場合に、変調される光は１サブフレーム期間において立ち上がり、立ち下がる。
【００２３】
一方、ネマチック液晶のような低速応答の液晶においては、図２（Ｂ）に示すように、ＳＦ１のみをオンとしても変調される光が立ち上がり、立ち下がる期間は複数のサブフレームにわたってしまう。本発明においては、後述するように、サブフレーム期間と同期して光源を消灯するようにしているため、その期間における黒状態は、液晶が高速応答または低速応答によらず、光源が消灯するサブフレーム期間における液晶の状態には依存しないようにしている。
【００２４】
図１においては、光源１からの光が表示素子３を透過する、“透過型”の例を示したが、光源１からの光が表示素子３の表面で反射し、それに応じて投射光学系４、スクリーン５が配置される、“反射型”の表示素子についても同様に成り立つのは勿論である。
【００２５】
次に上記表示素子３及び素子駆動回路について説明する。
図３は表示素子と素子駆動回路との構成を示すブロック図である。上記素子駆動回路６は、γ補正回路１２、サブフレーム変換回路１３と、書き込み制御アドレス回路１４と、フレームメモリＡ１５と、フレームメモリＢ１６と、論理ゲート回路１７、タイミング回路１８、アナログ変換回路１９とから構成されている。上記サブフレーム変換回路１３は、後述するような階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルを記憶する記憶媒体として例えばＲＯＭ２０を有しており、画像信号は、このＲＯＭ２０のルックアップテーブルを参照しつつサブフレームのデータに変換されて行く。
【００２６】
上記表示素子３の表示部３ａでは、例えば６４０行×４８０列で３０７２００個の画素がマトリクス状に配置されている。具体的には、この表示素子３は、上記画素に対応して表面に反射型の画素電極が形成されたシリコン基板よりなる第１基板と、表面に共通になされた透明な対向電極を形成してなる透明なガラス基板等の第２基板との間に変調材料として例えば低速応答の液晶を封止して構成されている。そして、６４０の行電極と４８０の列電極により各画素毎にアドレスしてデータを転送できるようになっている。また各画素に対応して、シリコン基板側には、画素を駆動する駆動回路が設けられる。
【００２７】
ここでは、画像信号は４ビットのデジタル入力信号とする。図４に液晶を電圧駆動したときの駆動電圧と出射光強度との関係を示す。図４中において閾値電圧Ｖｔｈから電圧を大きくすると出射光強度が徐々に大きくなり、飽和電圧Ｖｓａｔで出射光強度が最大に達する。入力される画像信号は、通常はＣＲＴの逆γ特性を前提としたものであり、一般には図４に示すような液晶を電圧駆動したときの出射光強度の関係がＳ字型となり、従って上記画像信号をそのままサブフレーム変換回路に入力すると、階調が正しく表現できなくなる。そこで、図４に示す液晶を電圧駆動したときの関係を考慮し、正確な階調表現ができるようγ補正回路１２により逆γ特性の補正をする。
【００２８】
ここで実際のルックアップテーブルを参照して動作について説明する。図５は階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応状態を示すルックアップテーブルの第１実施例を示す図である。画像信号の１フレームは、複数のサブフレームで構成され、ここでは図５に示すように１５個のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ１５により構成され、各サブフレームの表示期間と配列位置が示されている。各サブフレームの表示期間は相対値であり、すべて等しいとする。また各サブフレームの表示期間の合計と階調レベルの関係は比例関係とする。このルックアップテーブルは、各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上ではすべてオンとなり、所定の階調レベル未満ではすべてオフとなり、各サブフレームにおけるオフからオンに変化する階調レベルが、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなるようになされている。
【００２９】
すなわち、サブフレーム数は上述のように１５個であり、階調レベルの数は全部で１６個である。図５中「１」は表示期間においてサブフレームがオンであり、「  」（空白）はオフであることを示す。階調レベルは０から１づつ大きくなり、それに従ってサブフレームはＳＦ１からオンとなりＳＦ２、ＳＦ３、・・・とオンとなる数が増加し、階調レベルが１５ではＳＦ１からＳＦ１５までの全てのサブフレームがオンとなる。各サブフレームに着目すると、階調レベルが大きくなってオフからオンに変化するとオンのままの固定状態であり、オフにもどることはない。
【００３０】
まず素子駆動回路６の各動作は、図示しないＰＬＬ回路により発生された画素クロックに同期して行われる。入力される画像信号にγ補正回路１２にて補正を行って出力された信号は、サブフレーム変換回路１３にて、ＲＯＭ２０に記憶されたルックアップテーブル（図５参照）を参照してサブフレームのデータに変換される。
【００３１】
一方、上記入力される画像信号から分離された垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）は、書き込み制御アドレス回路１４へそれぞれ入力され、これらの同期信号に基づいてフレームメモリへの書き込みアドレスを指定する書き込み制御アドレス信号により物理アドレスが指定され、上記サブフレーム変換回路１３にて変換されたデータはフレームメモリＡ１５、Ｂ１６にそれぞれ書き込まれる。尚、これらの変換データは光源制御回路７へも送られる。上記フレームメモリＡ１５、Ｂ１６は、１５個のサブフレームに対応する１５個のサブフレームメモリ群よりなり、各サブフレームメモリは、各画素の６４０×４８０（個）のサブフレームデータを記憶する。
【００３２】
上記サブフレームメモリＡ１５及びサブフレームメモリＢ１６に保持されたデータは、例えば３２ビットずつ読み出されて論理ゲート回路３５のシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲ２０に保持される。６４０ビットのデータは表示素子３の１列に対応し、表示素子３のシフトレジスタＤＳＲ１〜ＤＳＲ２０に転送され保持された後、表示素子３の１列のメモリに転送される。
【００３３】
後述するように、各画素にはデータを保持するメモリがそれぞれ配置されている。データの転送を順次、２列、３列、・・・、４８０列の順で繰り返し行って、１サブフレーム分のデータ転送が終了する。ここで各画素は、図７に示す画素における駆動回路を示す概略構成図のように、メモリ４１とスイッチ４２とよりなる駆動回路を前述したように有しており、上記各画素に転送されたデータは、全画素のメモリ４１にデータが保持されたあと、全画素のメモリ４１のデータがスイッチ４２を通じて一括で全ての画素電極４０に転送され、全画素の液晶が同時に駆動される。
【００３４】
この場合、図８に示す表示素子のアドレス期間と表示期間を示すタイミング図のように、１サブフレームについて、フレームメモリＡ１５又はフレームメモリＢ１６から表示素子の全ての画素のメモリ４１にデータが転送される時間をアドレス期間とし、全画素のメモリ４１のデータが一括で全画素に転送され、表示期間の長さだけ表示される。すなわち、アドレス期間では光源１は常に消灯状態となり、表示期間では後述する所定の条件の場合を除いて常に点灯状態となり、表示用の光はパルス状の光となって照射される。上記表示期間の長さは任意に設定できる。
【００３５】
アドレス期間においては、液晶を挟んで画素電極と反対側に位置する図示しない対向電極に印加される電圧であるＶｃを画素電極の電圧Ｖ０と同じ電圧に設定し、表示期間においては、画素のメモリ４１のデータが「１」の場合は、液晶にＶｓａｔ、データが「０」の場合は液晶にＶｔｈがそれぞれ加わるよう、対向電極Ｖｃ、画素入力電極Ｖ０、Ｖ１に電圧を加える。なお、画素入力電極Ｖ０、Ｖ１は全画素共通に配線されている。
【００３６】
その後は同様にＳＦ２、ＳＦ３、・・・・、ＳＦ１５における動作を順次行い、１フレームの動作が終了する。ここで、一方のフレームメモリＡ１５からデータが読み出されている時間において、同時に他方のフレームメモリＢ１６にサブフレーム変換回路１３からデータが書き込まれている。一方のフレームメモリＡ１５から１フレーム分のデータ読み出しが終了後、他方のフレームメモリＢ１６から１フレーム分のデータが読み出される。以後、フレームメモリＡ１５、Ｂ１６は書き込み、読み出し動作を１フレームごとに交互に行う。
【００３７】
次に図９を参照して光源制御回路７の構成について説明する。図９は光源制御回路を示す概略構成図である。図９に示すように、この光源制御回路７は、サブフレームオンオフ検出回路２１と、光源オンオフ回路２２と、光源ドライバ回路２３とから構成されている。サブフレームオンオフ回路２１は、ｎビットレジスタ３１と、３２個のｎビットカウンタ３２と、３２個の比較器３３と、３２個のレジスタ３４と、ＡＮＤゲート３５とからなる。また光源オンオフ回路２２は、ｍビットレジスタＡ３６とｍビットレジスタＢ３７とよりなる２つのレジスタを有している。
【００３８】
この光源制御回路７は上記素子駆動回路１３のサブフレーム変換回路１３からのデータを入力し、任意の１のサブフレームの全画素のデータが「０」の場合、その１のサブフレームが“黒表示”される期間に同期して光源を消灯する機能をもつ。ここで、ｎは例えば２０とする。ｎは画素数から決まり、ここでは６４０×４８０画素分のデータの個数３０７２００以上であれば任意のビット数でよい。
【００３９】
この光源制御回路７の動作は、まず、図示しないリセット信号が、ｎビットレジスタ３１、ｎビットカウンタ３２、レジスタ３４、ｍビットレジスタＡ３６、ｍビットレジスタＢ３７に入力され、それぞれが初期化される。その後、素子駆動回路６の図示されないｎビットレジスタ制御回路からのデータ０がｎビットレジスタ３１に入力される。
【００４０】
またサブフレーム変換回路１３からデータが送られ、１サブフレームの中の１行目の１から３２列までのデータが３２個のｎビットカウンタ３２に入力される。このｎビットカウンタ３２に入力されるデータが１の場合にはカウンタの値が＋１加算される。画素クロックが２０個ｎビットカウンタ３２に入力すると、１行６４０画素分のデータをカウントする。さらに２０×４７９＝１９１６０個の画素クロックがｎビットカウンタ３２に入力すると６４０×４８０画素分のデータをカウントする。そして、ｎビットレジスタ３１に入力された０と各ｎビットカウンタ３２の値を各比較器３３で比較し、同じ場合は１、異なる場合は０を各レジスタ３４に出力する。
【００４１】
１サブフレームの６４０×４８０画素分のデータをｎビットカウンタ３２に入力した段階で先の素子駆動回路６において発生するサブフレームクロック１に同期して各比較器３３からのデータが各レジスタ３４に入力され、ＡＮＤゲート３５に出力される。ＡＮＤゲート３５からのデータは、サブフレームクロック２に同期してｍビットレジスタＡ３６の１ビットに入力保存される。ここで、サブフレームクロック２は、サブフレームクロック１に図示しない遅延回路を接続し、ｎビットレジスタ３１から出力されるデータがＡＮＤゲート３５を通じてデータが確定される時間を考慮して、サブフレームクロック１に対するサブフレームクロック２の遅延時間が設定される。
【００４２】
従って、第１のサブフレーム中の全画素分のデータが０の場合には、それに対応するｍビットレジスタＡ３６内の１ビットには１が、第１のサブフレーム中の全画素のデータで少なくとも１個でも１が存在する場合には、それに対応するｍビットレジスタＡ３６内の１ビットには０が保存される。第２のサブフレームが開始すると、第１のサブフレームと同様の動作を行い、ｍビットレジスタＡ３６内の第２のサブフレームに対応する１ビットにデータが保存される。第１５のサブフレームが終了するとｍビットレジスタＡ３６内のデータ保存は終了する。
【００４３】
２フレーム目になると、１フレーム目と同様の動作を繰り返すが、各サブフレームに関するデータは他方のｍビットレジスタＢ３７内にデータが保存される。それと同時に一方のｍビットレジスタＡ３６内に保存された各サブフレームデータが読み出され、光源ドライバ回路２３に入力し、増幅された制御信号が光源１に出力され、その信号に基づいて光源１が点灯、消灯を繰り返す。すなわち、１のサブフレーム中の全画素分のデータが全部０ならば消灯し、１のサブフレーム中の全画素分のデータ中に１つでも１があれば点灯することになる。
【００４４】
この例で示した表示素子３の画素数６４０×４８０は単なる一例であり、画像表示装置により任意の画素数をとることができる。また、それに応じてフレームメモリＡ１５、フレームメモリＢ１６の容量、ｎビットレジスタ３１、ｎビットカウンタ３２のｎも画素数に応じて任意に設定される。またｍビットレジスタＡ３６、ｍビットレジスタＢ３７のｍはサブフレーム変換回路１３におけるサブフレーム数により任意に設定される。
【００４５】
以上の動作を図５に示した階調レベルとサブフレームのオン「１」、オフ「  」を対応づけたルックアップテーブルと図１０を参照して、さらに説明する。図１０に図５の階調レベルとサブフレームの関係に従った場合の各サブフレームにおける表示素子上のオン、オフの状態を示す。図１０（Ａ）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり、階調レベルは中心部から外側に向かって、１５、８、０と変化する。尚、階調レベルが大きい程、明るくなるものとする。この場合における、表示素子３における各サブフレームのオン、オフのデータとの対応を示す。ここではオン「１」は白状態で表し、またオフ「  」は黒状態で表す。
【００４６】
ＳＦ１からＳＦ８までの全てのサブフレームにおいて、階調レベルが０と８を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、階調レベルが８と１５を境界に、表示素子の内側がオン、外側がオフとなる。全画素がオン、またはオフとなるサブフレームは存在しない。
図１０（Ｂ）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり、階調レベルは中心部から外側に向かって、８、４、０と変化する。ＳＦ１からＳＦ４までの全てのサブフレームにおいて、階調レベルが０と４を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ５からＳＦ８までの全てのサブフレームにおいては、階調レベルが４と８を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、表示素子３の全画素においてオフとなる。全画素がオンとなるサブフレームは存在しない。
【００４７】
図１０（Ｃ）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり、階調レベルは中心部から外側に向かって、４、２、０と変化する。ＳＦ１とＳＦ２のサブフレームにおいては、階調レベルが０と２を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ３とＳＦ４のサブフレームにおいては、階調レベルが２と４を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ５からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、表示素子３の全画素においてオフとなる。全画素がオンとなるサブフレームは存在しない。
【００４８】
図１０（Ａ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームは存在しないため光源１は各サブフレームにおいて点灯状態である。液晶はこの状態で階調レベルが０でもリタデーションをもち、図１０（Ａ）における階調レベルが１５で画像表示装置の最大の明るさを１００、階調レベルが０で画像表示装置の最小の明るさを０．１とする。コントラスト比は、（最大の明るさ）／（最小の明るさ）で定義され、１００／０．１＝１０００となる。
【００４９】
図１０（Ｂ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームはＳＦ９からＳＦ１５の全てのサブフレームであり、このサブフレームにおいて光源１は消灯状態となる。この場合、階調レベルが０である黒状態は全サブフレーム数１５に対し、消灯状態であるサブフレーム数７を考慮し、０．１×（８／１５）＝０．０５３  となる。
【００５０】
図１０（Ｃ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームはＳＦ５からＳＦ１５の全てのサブフレームであり、このサブフレームにおいて光源１は消灯状態となる。この場合、階調レベルが０である黒状態は全サブフレーム数１５に対し、消灯状態であるサブフレーム数１１を考慮し、０．１×（４／１５）＝０．０２７  となる。従って、入力される画像データの階調レベルにより黒状態の明るさが変わり、入力される最大の階調レベルが小さいほうが黒状態の明るさが小さくなり、このような画像については黒状態の明るさが沈み、表現力を増すことができる。
【００５１】
上記動作の一部について液晶の応答性と画像表示装置から出力される明るさとの関係について説明する。図１１は液晶の応答特性と画像表示装置から出力される明るさとを示す図である。ここでは図５において、ＳＦ１からＳＦ８までの全てのサブフレームがオンで、ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームがオフの場合の液晶応答と、そのサブフレームのオン、オフに入射光（光源１）が同期して点灯、消灯動作を行った場合の画像表示装置から出力される明るさを図１１（Ａ）に示す。ＳＦ１からＳＦ８まで明状態が続き、ＳＦ９以降において暗状態が続く。
【００５２】
そして、図２（Ｂ）を参照して説明したように、液晶の応答速度は遅いので、ＳＦ９以降においてなだらかに状態が変化しているので、このＳＦ９以降にもし光源１を点灯して明状態が生じると、状態変化中（遷移中）の液晶を通って光が漏れてコントラスト比を低下させる原因となるが、本発明の場合には、ＳＦ９以降では光源１自体をオフ（消灯）して暗状態としているので、液晶の状態に関係なく黒状態の明るさを非常に小さくでき、その分、コントラスト比を向上させることができる。
【００５３】
また、このように１フレーム中において、次のフレームとの間において暗状態が連続するため、動画表示におけるエッジブルアを改善することができる。このような効果は、階調レベルが１５以外で発生するが、特に階調レベルが１から１０程度までのレベルで大きな効果を発生させることができる。
以上説明したように、所定の階調レベルを境界としてサブフレームのオン、オフを連続に配列し、１フレームの表示において所定のサブフレームのデータに関して全画素がオフ状態の場合には、照射光もサブフレームのオフと同期して消灯することにより、コントラスト比を向上させることができると共に、動画表示におけるエッジブルアを低減させることができる。
【００５４】
＜第１実施例の変形例＞
次に、ルックアップテーブルについて第１実施例の変形例について説明する。図６は階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第１実施例の変形例を示す図である。この第１実施例の変形例のルックアップテーブルは、各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上ではすべてオンとなり、所定の階調レベル未満ではすべてオフとなり、各サブフレームにおけるオフからオンに変化する階調レベルが、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるように構成されている。
【００５５】
すなわち、図６に示すように、ここでは図５に示す第１実施例のＳＦ１〜ＳＦ１５までの配列に関して、１フレーム中において全てのサブフレームのオンとなる順番を逆にした状態となるルックアップテーブルとなっている。すなわち、図５のＳＦ１を図６のＳＦ１５に、図５のＳＦ２を図６のＳＦ１４に、・・・図５のＳＦ１５を図６のＳＦ１に、それぞれ配置換えしてサブフレームの配列を構成している。尚、サブフレーム配列真中のＳＦ８に関しては変動なしである。
【００５６】
この場合には、階調レベルは０から１づつ大きくなり、それに従ってサブフレームはＳＦ１５からオンとなりＳＦ１４、ＳＦ１３、・・・とオンとなる数が増加し、階調レベルが１５ではＳＦ１からＳＦ１５までの全てのサブフレームがオンとなる。
ここでも先に図５及び図１１（Ａ）を参照して第１実施例で説明した時と同様に、図６におけるＳＦ１からＳＦ７までの全てのサブフレームがオフで、ＳＦ８からＳＦ１５までの全てのサブフレームがオンの場合の液晶応答と、そのサブフレームのオン、オフに入射光が同期して点灯、消灯動作を行った場合の画像表示装置から出力される明るさを図１１（Ｂ）に示す。ＳＦ１からＳＦ７まで暗状態が続き、ＳＦ８以降において明状態が続くことになる。
【００５７】
この場合には、画像の状態については前半部分の黒状態の明るさの沈みは大きいので、第１実施例の場合と同様の作用効果を発揮することができ、例えばコントラスト比を大きくすることができ、動画表示におけるエッジブルアを改善することができる。
【００５８】
＜第２実施例＞
次に、ルックアップテーブルの第２実施例について説明する。
図１２は階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第２実施例を示す図である。
【００５９】
図１２に示すように、この第２実施例のルックアップテーブルにおいては、サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、所定の階調レベル未満では全てオフとなり、Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において後半にあり、ある場合は、Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなるように構成されている。
【００６０】
ここでは上記ＡグループはＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９〜ＳＦ１５が対応し、ＢグループはＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ８が対応する。
上記各サブフレームの表示期間の合計と明るさの関係が比例関係とする。この表示期間は相対値である。サブフレーム数は１５個で、階調レベル数は全部で１６個である。中「１」は表示期間においてサブフレームがオンであり、「  」はオフであることを示す。各サブフレームのうち、ＢグループのＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５，ＳＦ７、ＳＦ８においては、階調レベルが大きくなり、階調レベルが小さい前段部分ではオフ、オンを繰り返すが階調レベルが大きい中段、後段部分ではオンに固定され、他のＡグループのサブフレームであるＳＦ３、ＳＦ６、ＳＦ９〜ＳＦ１５については、階調レベルが大きくなってオフからオンに変化するとオンのままの固定状態であり、オフに戻ることはない。
【００６１】
この内容について、各サブフレームのオン、オフのデータと対応させ、さらに説明する。図１３に図１２の階調レベルとサブフレーム関係に従った場合の各サブフレームにおける表示素子上のオン、オフの状態を示す。図１３（Ａ）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり、表示素子３の中心部から外側に向かって、１５、８、０と変化する。この場合における、表示素子３における各サブフレームのオン、オフのデータとの対応を示す。ここではオン「１」は白状態で表し、またオフ「  」は黒状態で表す。
【００６２】
ＳＦ１からＳＦ８までの全てのサブフレームにおいて、階調レベルが０と８を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、階調レベルが８と１５を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。全画素がオン、またはオフとなるサブフレームは存在しない。
【００６３】
図１３（Ｂ）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり、表示素子３の中心部から外側に向かって、８、４、０と変化する。ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ８においては、階調レベルが０と４を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ１、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６においては、階調レベルが４と８を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、表示素子３の全画素においてオフとなる。全画素がオンとなるサブフレームは存在しない。
【００６４】
図１３（C）においては、表示素子３において同心円状に階調レベルが異なり 、表示素子３の中心部から外側に向かって、４、２、０と変化する。ＳＦ１とＳＦ２においては、階調レベルが０と２を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ８においては、階調レベルが２と４を境界に、表示素子３の内側がオン、外側がオフとなる。ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６とＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームにおいては、表示素子３の全画素においてオフとなる。全画素がオンとなるサブフレームは存在しない。
【００６５】
図１３（Ａ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームは存在しないため光源は各サブフレームにおいて点灯状態である。液晶はこの状態で階調レベルが０でもリタデーションをもち、図１３（Ａ）における階調レベルが１５で画像表示装置の最大の明るさを１００、階調レベルが０で画像表示装置の最小の明るさを０．１とする。コントラスト比は、（最大の明るさ）／（最小の明るさ）で定義され、１００／０．１＝１０００となる。図１３（Ｂ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームはＳＦ９からＳＦ１５の全てのサブフレームであり、このサブフレームにおいて光源は消灯状態となる。この場合、階調レベルが０である黒状態の明るさは全サブフレーム数１５に対し、消灯状態であるサブフレーム数７を考慮し、０．１×（８／１５）＝０．０５３となる。
【００６６】
図１３（Ｃ）においては、表示素子３の全画素がオフとなるサブフレームは１０個であり、このサブフレームにおいて光源は消灯状態となる。この場合、黒状態は全ＳＦ数１５に対し、消灯状態であるＳＦ数１０を考慮し、０．１×（５／１５）＝０．０３３となる。従って、入力される画像データの階調レベルにより黒状態の明るさが変わり、入力される最大の階調レベルが小さいほうが黒状態の明るさが小さくなり、このような画像については黒状態の明るさが沈み、表現力を増すことができる。さらに、第１実施例と同様に、階調レベルが比較的小さいレベル、例えば入力される階調レベルの最大が８の場合には、ＳＦ９からＳＦ１５までの全てのサブフレームがオフになり、その期間は暗状態になる。この第２実施例の場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６７】
＜第２実施例の変形例＞
次に、ルックアップテーブルについて第２実施例の変形例について説明する。
この第２実施例の変形例のルックアップテーブルは図示されていないが、サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、所定の階調レベル未満では全てオフとなり、Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において前半にあり、Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるように構成されている。
【００６８】
すなわち、この第２実施例の変形例では、図１２に示す第２実施例のＳＦ１からＳＦ１５までの配置に関して、１フレーム中において全てのサブフレームのオンとなる順番を逆にしたものであり、例えば図１２中のＳＦ１をＳＦ１５に、図１２中のＳＦ２をＳＦ１４に、・・・・・図１２中のＳＦ１５をＳＦ１に、それぞれ対応させたルックアップテーブルとなる。このルックアップテーブルでは入力される階調レベルの最大が８の場合、ＳＦ１からＳＦ７までの全てのサブフレームがオフとなり、この期間においては暗状態となる。このルックアップテーブルの場合にも、１フレームと次のフレームとの間に暗状態が連続するため、動画表示におけるエッジブルアを改善することができる。この効果は、階調レベルが１５以外で発生するが、特に階調レベルが１から１０程度までのレベルで大きな効果が発生する。このように、この第２実施例の変形例の場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６９】
＜第３実施例＞
次に、ルックアップテーブルの第３実施例について説明する。
図１４〜図１６は階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第３実施例を示す図である。尚、図１４〜図１６は連続した内容である。
【００７０】
図１４〜１６に示すように、この第３実施例のルックアップテーブルにおいては、サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、所定の階調レベル未満では全てオフとなり、Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において後半にあり、Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなるように構成されている。ここでは上記ＡグループはＳＦ５〜ＳＦ１６が対応し、ＢグループはＳＦ１〜ＳＦ４が対応する。
【００７１】
図１４〜図１６においては、サブフレーム数は１６であり、表示期間は相対値としてＳＦ１が１、ＳＦ２が２、ＳＦ３が４、ＳＦ４が８、ＳＦ５からＳＦ１６までの全てのサブフレームが１６である。この構成においては、階調レベルが大きくなると、ＢグループであるＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４はオフ、オンを繰り返す。すなわち、ここでは階調レベル０〜１５、階調レベル１６〜３１、階調レベル３２〜４７というように、１６個の階調レベル毎に、同じ表示パターンを繰り返している。一方、ＡグループであるＳＦ５からＳＦ１６までの全てのサブフレームについては、ある階調レベル以上ではオン、ある階調レベル未満ではオフとなる。例えばＳＦ５については、階調レベルが１５まではオフ、階調レベルが１６以上ではオンとなる。このＡグループに関しても１６個の階調レベル毎に、オンとなるサブフレームの数が１づつ増加している。
【００７２】
入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルが最大値の２０７の場合には、階調レベル２０７を表示する画素ではＳＦ１からＳＦ１６までの全てのサブフレームがオンとなり、光源１もそれと同期して点灯状態となる。この場合の黒状態である階調レベルが０における画像表示装置の最小の明るさを０．１とする。入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルの最大値が１０３の場合には、階調レベル１０３を表示する画素では、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ８、ＳＦ９、ＳＦ１０がオンとなる。階調レベルが１０４以上の階調レベルを示す画素が存在しないため、ＳＦ１１からＳＦ１６の全てのサブフレームにおいて全画素においてオフとなる。この状態において光源はサブフレームのオフと同期して消灯状態となる。
【００７３】
この場合、全サブフレーム数が１６に対し、オンとなるサブフレーム数が１０（＝１６−６）であり、黒状態での明るさは０．１×（１０／１６）＝０．０６２５と低減する。入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルの最大値が５２の場合には、階調レベル５２を表示する画素では、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ７がオンとなる。階調レベルが５３以上の階調レベルを示す画素が存在しないため、ＳＦ８からＳＦ１６の全てのサブフレームにおいて全画素においてオフとなる。従って、光源はサブフレームのオフと同期して消灯状態となる。この場合、全サブフレーム数が１６に対し、オンとなるサブフレーム数が７＝（１６−９）であり、黒状態での明るさは０．１×（７／１６）＝０．０４３７５と低減する。従って、入力される画像データの階調レベルにより黒状態の明るさが変わり、最大の階調レベルが小さいほうが黒状態の明るさが小さくなり、このような画像については黒状態の明るさが沈み、表現力を増すことができる。
【００７４】
更に、第１実施例と同様に、階調レベルが比較的小さいレベル、例えば入力される最大の階調レベルが７０の場合には、ＳＦ９からＳＦ１６までの全てのサブフレームがオフになり、その期間は暗状態になる。この第３実施例の場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７５】
＜第３実施例の変形例＞
次に、ルックアップテーブルについて第３実施例の変形例について説明する。
この第３実施例の変形例のルックアップテーブルは図示されていないが、サブフレームはＡグループとＢグループの２種類のグループからなり、Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、所定の階調レベル未満では全てオフとなり、Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、ＡグループがＢグループよりもサブフレームの配列において前半にあり、Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるように構成されている。
【００７６】
すなわち、この第３実施例の変形例では、図１４〜図１６に示す第３実施例のＳＦ１からＳＦ１６までの配置に関して、１フレーム中において全てのサブフレームのオンとなる順番を逆にしたものであり、例えば図１４〜図１６中のＳＦ１をＳＦ１６に、図１４〜図１６中のＳＦ２をＳＦ１５に、・・・・・図１４〜図１６中のＳＦ１６をＳＦ１にそれぞれ対応させたルックアップテーブルとなる。このルックアップテーブルでは、入力される最大の階調レベルが７０の場合、ＳＦ１からＳＦ８までの全てのサブフレームがオフとなり、この期間においては暗状態となる。このルックアップテーブルの場合にも、１フレームと次のフレームとの間に暗状態が連続するため、動画表示におけるエッジブルアを改善することができる。この効果は、階調レベルが１６以外で発生するが、特に階調レベルが１から７０程度までのレベルで大きな効果が発生する。このように、この第３実施例の変形例の場合にも、第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７７】
＜第４実施例＞
次に、ルックアップテーブルの第４実施例について説明する。
図１７〜図１９は階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第４実施例を示す図である。
【００７８】
図１７〜図１９に示すように、この第４実施例のルックアップテーブルにおいては、前記サブフレームはＡグループとＢグループとＣグループの３種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共オン、オフを繰り返し、前記Ｃグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では前記サブフレームが全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、前記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において後半にあり、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次大きくなるよう構成されている。
【００７９】
ここでは上記ＡグループはＳＦ１１〜ＳＦ１６が対応し、ＢグループはＳＦ１〜ＳＦ４が対応し、ＣグループはＳＦ５〜ＳＦ１０が対応する。図１７〜図１９においては、サブフレーム数は１６であり、表示期間は相対値としてＳＦ１が１、ＳＦ２が２、ＳＦ３が４、ＳＦ４が８、ＳＦ５からＳＦ１６までの全て１６である。この構成においては、階調レベルが大きくなると、ＢグループであるＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４はオフ、オンを繰り返す。すなわち、ここでは階調レベル０〜１５、階調レベル１６〜３１、階調レベル３２〜４７というように、１６個の階調レベル毎に、同じ表示パターンを繰り返している。
【００８０】
またＣグループであるＳＦ５からＳＦ１０までのサブフレームにおいては、階調レベルが大きくなると、オフ、オンを繰り返し、ある階調レベル以上ではオンとなる。例えば、ＳＦ５については、階調レベルが０から１５ではオフ、階調レベルが１６から６３ではオン、階調レベルが６４から７９ではオフ、階調レベルが８０以上ではオンとなる。更にＡグループであるＳＦ１１からＳＦ１６までのサブフレームについては、ある階調レベル以上ではオン、ある階調レベル未満ではオフとなる。例えば、ＳＦ１３については、階調レベルが１４３まではオフ、階調レベルが１４４以上ではオンとなる。
【００８１】
入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルの最大値が２０７の場合には、階調レベル２０７を表示する画素ではＳＦ１からＳＦ１６まで全てオンとなり、光源もそれと同期して点灯状態となる。この場合の黒状態における明るさを０．１とする。入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルの最大値が１０３の場合には、階調レベル１０３を表示する画素では、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ８、ＳＦ１１、ＳＦ１２がオンとなる。階調レベルが１０４以上の階調レベルを示す画素が存在しないため、ＳＦ１３からＳＦ１６の全てのサブフレームにおいて全画素においてオフとなる。従って、光源はサブフレームのオフと同期して消灯状態となる。
【００８２】
この場合、全サブフレーム数が１６に対し、オンとなるサブフレーム数が１２（＝１６−４）であり、黒状態での明るさは０．１×（１２／１６）＝０．０７５と低減する。入力される１フレーム画像の全画素における階調レベルの最大値が５２の場合には、階調レベル５２を表示する画素では、ＳＦ３、ＳＦ５、ＳＦ７、ＳＦ８がオンとなる。階調レベルが５３以上の階調レベルを示す画素が存在しないため、ＳＦ９からＳＦ１６の全てのサブフレームにおいて全画素においてオフとなる。従って、光源はサブフレームのオフと同期して消灯状態となる。この場合、全サブフレーム数が１６に対し、オンとなるサブフレーム数が８（＝１６−８）であり、黒状態での明るさは０．１×（８／１６）＝０．０５と低減する。従って、入力される画像データの階調レベルにより黒状態の明るさが変わり、最大の階調レベルが小さいほうが黒状態の明るさが小さくなり、このような画像については黒状態の明るさが沈み、表現力を増すことができる。
【００８３】
更に、第１実施例と同様に、階調レベルが比較的小さいレベル、例えば入力される最大の階調レベルが６０の場合には、ＳＦ９からＳＦ１６までの全てのサブフレームがオフになり、その期間は暗状態になる。このように、この第４実施例の場合も、第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００８４】
＜第４実施例の変形例＞
次に、ルックアップテーブルについて第４実施例の変形例について説明する。
この第４実施例の変形例のルックアップテーブルは図示されていないが、前記サブフレームはＡグループとＢグループとＣグループの３種類のグループからなり、前記Ａグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では全てオフとなり、前記Ｂグループにおいて各サブフレームが、それぞれ階調レベルが増加すると共オン、オフを繰り返し、前記Ｃグループにおいて各サブフレームが、それぞれ互いに異なる所定の階調レベル以上では前記サブフレームが全てオンとなり、前記所定の階調レベル未満では階調レベルが増加すると共にオン、オフを繰り返し、前記Ａグループが前記Ｂグループ及びＣグループよりもサブフレームの配列において前半にあり、前記Ａグループにおけるオフからオンに変化する階調レベルの位置が、サブフレームの配列の後半部になるに従って順次小さくなるように構成されている。
【００８５】
すなわち、この第４実施例の変形例では、図１７〜図１９に示す第４実施例のＳＦ１からＳＦ１６までの配置に関して、１フレーム中において全てのサブフレームのオンとなる順番を逆にしたものであり、例えば図１７〜図１９中のＳＦ１をＳＦ１６に、図１７〜図１９中のＳＦ２をＳＦ１５に、・・・・・、図１７〜図１９中のＳＦ１６をＳＦ１にそれぞれ対応させたルックアップテーブルとなる。このルックアップテーブルでは、入力される最大の階調レベルが６０の場合、ＳＦ１からＳＦ８までの全てのサブフレームがオフとなり、この期間においては暗状態となる。このルックアップテーブルの場合にも、１フレームと次のフレームとの間に暗状態が連続するため、動画表示におけるエッジブルアを改善することができる。この効果は、階調レベルが１６以外で発生するが、特に階調レベルが１から６０程度までのレベルで大きな効果が発生する。このように、この第４実施例の変形例の場合にも、第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００８６】
尚、以上説明した第１実施例から第４実施例に示した階調レベルとサブフレームの関係において、サブフレーム数、階調レベル数はこれに限らず、任意の数をとることができる。また、サブフレームのグループである、Ａグループ、Ｂグループ、Ｃグループに属するサブフレーム数も任意の数をとることができる。
【００８７】
また、以上の各実施例では、空間光変調器として液晶を用いた反射型の表示装置を例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＯＳ、ＴＦＴ−ＬＣＤに代表される透過型の液晶表示装置、液晶を用いたＩＬＡ（Ｄ−ＩＬＡ含む）、変調材料として微細なマイクロミラーを用いたＤＬＰ、変調材料としてＥＬ（エレクトロルミネセンス）を用いたＥＬ表示素子等の他の空間光変調器にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る空間光変調器の一例として変調材料に液晶を用いた画像表示装置を示す図である。
【図２】液晶の応答特性の例を示す図である。
【図３】表示素子と素子駆動回路を示す概略構成図である。
【図４】液晶を電圧駆動したときの駆動電圧と出射光強度の関係を示す図である。
【図５】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第１実施例を示す図である。
【図６】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第１実施例の変形例を示す図である。
【図７】画素における駆動回路を示す概略構成図である。
【図８】表示素子のアドレス期間と表示期間を示すタイミング図である。
【図９】光源制御回路を示す概略構成図である。
【図１０】各サブフレームにおける表示素子上のオン、オフの状態を示す図である。
【図１１】液晶の応答特性と画像表示装置から出力される明るさを示す図である。
【図１２】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第２実施例を示す図である。
【図１３】各サブフレームにおける表示素子上のオン、オフの状態を示す図である。
【図１４】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第３実施例を示す図である。
【図１５】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第３実施例を示す図である。
【図１６】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第３実施例を示す図である。
【図１７】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第４実施例を示す図である。
【図１８】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第４実施例を示す図である。
【図１９】階調レベルとサブフレームのオン、オフの対応を示すルックアップテーブルの第４実施例を示す図である。
【図２０】従来の光学空間変調器の電圧及び反射光の状態遷移を示す図である。
【図２１】従来のＰＷＭ調光を行った場合の点滅タイミングと明暗パターンを説明するための図である。
【図２２】従来のアドレス期間の一部において照明手段からの光出力を画素の駆動に関連させて、表示出力が生成されないように制御、配置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…光源、２…照明光学系、３…表示素子、３ａ…表示部、４…投射光学系、５…スクリーン、６…素子駆動回路、７…光源制御回路、１２…γ補正回路、１３…サブフレーム変換回路、１４…書き込み制御アドレス回路、１５…フレームメモリＡ、１６…フレームメモリＢ、１７…論理ゲート回路、１８…タイミング回路、１９…アナログ変換回路、２０…ＲＯＭ、２１…サブフレームオンオフ検出回路、２２…光源オンオフ回路、２３…光源ドライバ回路、３１…ｎビットレジスタ、３２…ｎビットカウンタ、３３…比較器、３４…レジスタ、３５…ＡＮＤゲート、３６…ｍビットレジスタＡ、３７…ｎビットレジスタＢ、４０…画素電極、４１…メモリ、４２…スイッチ、Ｄ…画像表示装置（空間光変調器）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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