(57)【要約】      （修正有）【課題】高速で動作し高い分解能のD/Aコンバータや広帯域で且つ高精度のアンプを不要として、部品コスト及び実装コストが高くなるのを防止した駆動回路およびこの駆動回路を有する画像表示装置、方法を提供する。【解決手段】各画素に対応するｎビットの画素データを生成する画像データ生成手段１１と、所定の範囲で電圧値が周期的に変動するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段１２と、アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段１３と、画素データとデジタル信号を比較するコンパレータ１４とを備え、画素データとデジタル信号が一致するタイミングに応じたアナログランプ波の電圧値を対応する画素に供給して所望の画像を表示させると共に、画像表示装置の駆動回路のデジタル信号値の切り替わるタイミングに同期して各画素の電圧・透過率特性に応じた画素データのガンマ補正を行うガンマ補正手段を備える。【選択図】図１
2005221564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素に対応するｎビットの画素データを生成する画像データ生成手段と、所定の範囲で電圧値が周期的に変動するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段と、前記アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記画素データと前記デジタル信号を比較するコンパレータとを備え、前記画素データと前記デジタル信号が一致するタイミングに応じた前記アナログランプ波の電圧値を、対応する前記画素に供給して所望の画像を表示させる画像表示装置の駆動回路の前記デジタル信号値の切り替わるタイミングに同期して、前記各画素の電圧・透過率特性に応じた前記画素データのガンマ補正を行うガンマ補正手段を備えたことを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
【請求項２】
前記ガンマ補正手段は、前記各画素の電圧・透過率特性に応じて立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方の発生タイミングが変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号の立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方をカウントするｎビットの第１のカウンタとを備え、該カウンタの出力を前記デジタル信号として用いることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の駆動回路。
【請求項３】
前記パルス信号生成手段は、ガンマ補正データを記憶するガンマ補正データ記憶手段と、前記ガンマ補正データをロードして所定周波数のクロック信号をカウントし、前記ロードされたガンマ補正データに応じたカウント数の後に遷移を生じる信号を出力する第２のカウンタを備え、前記第２のカウンタの出力信号を前記パルス信号として用いることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置の駆動回路。
【請求項４】
前記アナログランプ波は、１周期毎に電圧値が時間とともに直線的に変化する時間領域を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動回路。
【請求項５】
前記アナログランプ波の所定電圧範囲を可変とする電圧調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動回路。
【請求項６】
前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングを調整するタイミング調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動回路。
【請求項７】
供給される電圧値に応じた画像を表示する複数の画素を有する画像表示素子と、前記複数の画素の各々に対応するｎビットの画素データを生成する画像データ生成手段と、所定の範囲で電圧値が周期的に変化するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段と、前記アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記画素データと前記デジタル信号を比較するコンパレータとを備え、前記画素データと前記デジタル信号が一致するタイミングに応じた前記アナログランプ波の電圧値を対応する前記画素に供給して所望の画像を表示させる画像表示装置の前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングに同期して、前記各画素の電圧・透過率特性に応じた前記画素データのガンマ補正を行うガンマ補正手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
前記ガンマ補正手段は、前記各画素の電圧・透過率特性に応じて立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方の発生タイミングが変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号の立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方をカウントするｎビットの第１のカウンタとを備え、該カウンタの出力を前記デジタル信号として用いることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記パルス信号生成手段は、ガンマ補正データを記憶するガンマ補正データ記憶手段と、前記ガンマ補正データをロードして所定周波数のクロック信号をカウントし、前記ロードされたガンマ補正データに応じたカウント数の後に遷移を生じる信号を出力する第２のカウンタを備え、前記第２のカウンタの出力信号を前記パルス信号として用いることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記アナログランプ波は、１周期のうちで電圧値が時間とともに直線的に変化する時間領域を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記アナログランプ波の所定電圧範囲を可変とする電圧調整手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングを調整するタイミング調整手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記画像表示装置は、シリコンバックプレーン上に液晶層とそれを駆動する電極を含む表示部を形成したLCOS(Liquid Crystal On Silicon)を素子状に形成した画像表示素子であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の画像表示装置と、該画像表示装置の前記画像表示素子を照明する光源である照明装置と、前記画像表示素子からの出射光を拡大／縮小して投射面上に投射する光学装置を備え、前記画素データに基き空間光変調された前記画像表示素子からの出射光を拡大および／または縮小投射して前記投射面上に画像を形成することを特徴とする投射画像表示装置。
【請求項１５】
前記画像データ生成手段は、１フレーム分の表示画像を複数のサブフレーム画像に分割してサブフレーム毎に順次時分割して出力するサブフレーム画像データ生成手段を備え、サブフレーム毎に時分割投射された画像パターンを前記投射面上で合成して前記１フレーム分の画像を表示するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の投射画像表示装置。
【請求項１６】
前記サブフレーム画像データ生成手段は、前記１フレーム分の表示画像から選択した画素配列を１サブフレームとして対応する画素データを出力し、前記光学装置は、前記画像表示素子からの出射光の光路を偏向する光路偏向手段を備え、前記画像表示素子で空間光変調された出射光の光路の偏向状態を前記サブフレームに対応して制御して前記投射面上に表示位置をずらして画像を表示して、前記画像表示素子の画素数よりも実質的に多い画素数に擬似させた画像を表示することを特徴とする請求項１４または１５に記載の投射画像表示装置。
【請求項１７】
前記サブフレーム画像データ生成手段は、前記１フレーム分の表示画像を各色毎に１サブフレームとして対応させて画素データを出力し、前記照明装置は、前記光源からの光を所定の色に分離し順次前記画像表示素子に入射する色分離素子を備え、前記入射光の色に対応するサブフレーム毎に空間光変調された出射光を前記投射面上で合成してカラー化した画像を表示することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の投射画像表示装置。
【請求項１８】
画像表示装置を用いて、各画素に対応する画素データと、前記画像表示装置中の表示素子の光透過率を変化させるためのアナログランプ（analogue ramp wave）波に対応したデジタル信号とを同期させて、前記アナログランプ波の一水平走査期間である一周期期間毎に、直線的に電圧変化させた部分を含むことを特徴とする表示素子の光透過率のコントロール方法。
【請求項１９】
画素データの出力順にデジタルランプ信号から得られるクロックシグナルと同期させてアナログランプ波を形成することを特徴とする表示素子の光透過率のコントロール方法。
【請求項２０】
画像表示装置による各画素に対応する画素データと、前記画像表示装置中の表示素子の光透過率を変化させるためのアナログランプ（analogue ramp wave）波に対応したデジタル信号とを同期させて、前記アナログランプ波の一水平走査期間である一周期期間毎に、直線的に電圧変化させた部分を含むことを特徴とする表示素子の光透過率のコントロールをするためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される電圧値に応じた画像を表示する画素を有する画像表示素子を備えた画像表示装置、駆動回路、表示素子の光透過率のコントロール方法及びそのプログラムに関し、特に画像表示素子のガンマ補正機能を備えた画像表示装置、駆動回路、表示素子の光透過率のコントロール方法及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
供給される電圧値に応じて画像を表示する複数の画素を有する画像表示素子として、液晶を用いた液晶表示素子が一般的に用いられている。
【０００３】
液晶表示素子の駆動回路として、様々な方式が提案されている。その一例として、
（１）液晶表示素子の各画素に対応する画素データを生成する画像データ生成手段と、
（２）所定の範囲で電圧値が周期的に変化するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段と、
（３）前記アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、
（４）各画素データと前記デジタル信号を比較するコンパレータと、
を備え、画素データとデジタル信号が一致するタイミングに応じてアナログランプ波の電圧値を、対応する画素に供給することによって、所望の画像を表示させる方式の駆動回路が特許文献１の特許第３０４５２６６号に開示されている。
【０００４】
一方、液晶表示素子は、通常、供給される電圧値（V）に対する表示輝度（T；液晶の光透過率と同義語）の関係、すなわちV-T特性が非線形であるために、それを所望の特性に補正するための、いわゆるガンマ補正機能が必要なる。V-T特性の一例を図１０に示す。本図をみてわかるとおり、液晶に与える電圧をゼロからV１,V2,…,と等間隔に変化させてもそれに対応する光透過率T0,T１,…,は比例して変化しない。
【０００５】
また上記従来技術においては、ガンマ補正の方法として、アナログランプ波に対して液晶のV-T特性に応じた補正を行なっていた。具体的な手段を図１１に示す。
図１１において、タイミング発生回路より導出される比較カウンター用クロックＣＣＬＫと１水平周期毎に出力されるスタートパルスＳｐをｎビットカウンター回路に供給する。このｎビットカウンター回路はカウント出力Ｑ0・・・Ｑn（ｎビット）を導出してこれを次段のメモリのアドレスに入力する。メモリはデータテーブルとなっており、そのデータ内容は上記アドレス順に上記ガンマ補正の補正カーブに対応する値になっている。従って上記メモリのデータ出力は上記ガンマ補正の補正カーブで補正されたものとなり、このガンマ補正が施されたデータ出力がＤ／Ａコンバータのデータ入力として供給される。ここで補正データはｎよりも大きいｍビットのデータである。その結果、上記比較カウンター用クロックＣＣＬＫのステップで上記Ｄ／Ａコンバータの出力が変化し、１水平期間のガンマ補正用の補正カーブを持った変換用のアナログ入力信号Ｔａを発生させる。したがって図１０に示すような液晶画素に対して、図１２のVに示すような補正カーブをアナログランプ波に持たせれば同図のTに示すような画素データに対してリニアに変化する光透過率特性が得られる。
【特許文献１】特許第３０４５２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこのような方法では、非線形で且つ各タイミングで極めて高い電圧精度が要求される電圧波形を液晶表示素子に伝送しなければならないので、
（１）高速で動作し高い分解能のD/Aコンバータや広帯域で且つ高精度のアンプが必要になり、部品コストが高くなる、
（２）伝送路においても広帯域で低ノイズの高品質設計が求められ、部品コスト及び実装コストが高くなる、
など、全体として、高コストの駆動回路になるという問題がある。
【０００７】
本発明は前述のごとき従来技術の問題点を解決し、低コストで且つ高精度のガンマ補正が可能な画像表示装置または画像表示装置の駆動回路を提供することを目的としたものである。すなわち、アナログランプ波は単純な波形としてデジタル制御によりガンマ補正を行なうようにすることで、アナログランプ波の生成及び伝送に関わる部品及び実装コストの低減を図ろうとするものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、低コストでしかも高精度のガンマ補正が可能な画像表示装置およびこの装置に使用される駆動回路の提供にある。すなわち、光源であるアナログランプを発光させるためのアナログランプ波の生成およびこのランプから照射される照射光か又は画像情報を含んだ画像光の伝達に関する部品等の実装のコストの低減化を目的としている。
【０００９】
また、本発明は、ガンマ補正手段においてデジタル信号の値を切り替えるタイミングを制御する具体的な手段を提供することを目的としたしている。さらに、上記したアナログランプ波に好適な具体的波形を提供することを目的としている。
例えば液晶を用いた画像表示素子などでは、素子ごとに最適な駆動電圧範囲が異なる場合がある。本発明は、常に最適なガンマ特性が得られる手段を提供することを目的としたものである。さらに、本発明は、好適な構成の画像表示素子を提供し、画像表示装置を用いて、低コストで且つ高精度にガンマ補正された高い階調表示品質が得られる大画面の画像表示装置を提供することを目的としている。
【００１０】
本発明は、さらに、上記した画像表示装置を用いて、低コストで且つ高精度にガンマ補正された高い階調表示品質が得られるとともに、高解像の画像表示が可能な大画面の画像表示装置を提供することを目的としている。さらに、本発明は、画像表示装置を用いて、低コストで且つ高精度にガンマ補正された高い階調表示品質が得られる大画面のカラー画像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の画像表示装置の駆動回路の発明は、各画素に対応するｎビットの画素データを生成する画像データ生成手段と、所定の範囲で電圧値が周期的に変動するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段と、前記アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記画素データと前記デジタル信号を比較するコンパレータとを備え、前記画素データと前記デジタル信号が一致するタイミングに応じた前記アナログランプ波の電圧値を、対応する前記画素に供給して所望の画像を表示させる画像表示装置の駆動回路の前記デジタル信号値の切り替わるタイミングに同期して、前記各画素の電圧・透過率特性に応じた前記画素データのガンマ補正を行うガンマ補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記ガンマ補正手段は、前記各画素の電圧・透過率特性に応じて立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方の発生タイミングが変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号の立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方をカウントするｎビットの第１のカウンタとを備え、該カウンタの出力を前記デジタル信号として用いることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項２において、前記パルス信号生成手段は、ガンマ補正データを記憶するガンマ補正データ記憶手段と、前記ガンマ補正データをロードして所定周波数のクロック信号をカウントし、前記ロードされたガンマ補正データに応じたカウント数の後に遷移を生じる信号を出力する第２のカウンタを備え、前記第２のカウンタの出力信号を前記パルス信号として用いることを特徴とする。
【００１４】
また請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記アナログランプ波は、１周期毎に電圧値が時間とともに直線的に変化する時間領域を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記アナログランプ波の所定電圧範囲を可変とする電圧調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングを調整するタイミング調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の画像表示装置の発明は、供給される電圧値に応じた画像を表示する複数の画素を有する画像表示素子と、前記複数の画素の各々に対応するｎビットの画素データを生成する画像データ生成手段と、所定の範囲で電圧値が周期的に変化するアナログランプ波を生成するアナログ電圧発生手段と、前記アナログランプ波の電圧値に対応したｎビットのデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記画素データと前記デジタル信号を比較するコンパレータとを備え、前記画素データと前記デジタル信号が一致するタイミングに応じた前記アナログランプ波の電圧値を対応する前記画素に供給して所望の画像を表示させる画像表示装置の前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングに同期して、前記各画素の電圧・透過率特性に応じた前記画素データのガンマ補正を行うガンマ補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７において、前記ガンマ補正手段は、前記各画素の電圧・透過率特性に応じて立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方の発生タイミングが変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号の立ち上がりまたは立ち下り遷移またはその両方をカウントするｎビットの第１のカウンタとを備え、該カウンタの出力を前記デジタル信号として用いることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項７において、前記パルス信号生成手段は、ガンマ補正データを記憶するガンマ補正データ記憶手段と、前記ガンマ補正データをロードして所定周波数のクロック信号をカウントし、前記ロードされたガンマ補正データに応じたカウント数の後に遷移を生じる信号を出力する第２のカウンタを備え、前記第２のカウンタの出力信号を前記パルス信号として用いることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１項において、前記アナログランプ波は、１周期のうちで電圧値が時間とともに直線的に変化する時間領域を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか１項において、前記アナログランプ波の所定電圧範囲を可変とする電圧調整手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項において、前記デジタル信号の値の切り替わるタイミングを調整するタイミング調整手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項７〜１２のいずれか１項において、前記画像表示装置は、シリコンバックプレーン上に液晶層とそれを駆動する電極を含む表示部を形成したLCOS（Liquid Crystal On Silicon）を素子状に形成した画像表示素子であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の画像表示装置と、該画像表示装置の前記画像表示素子を照明する光源である照明装置と、前記画像表示素子からの出射光を拡大／縮小して投射面上に投射する光学装置を備え、前記画素データに基き空間光変調された前記画像表示素子からの出射光を拡大および／または縮小投射して前記投射面上に画像を形成することを特徴とする。
【００２５】
請求項１５記載の発明は、請求項１４において、前記画像データ生成手段は、１フレーム分の表示画像を複数のサブフレーム画像に分割してサブフレーム毎に順次時分割して出力するサブフレーム画像データ生成手段を備え、サブフレーム毎に時分割投射された画像パターンを前記投射面上で合成して前記１フレーム分の画像を表示するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１６記載の発明は、請求項１４または１５において、前記サブフレーム画像データ生成手段は、前記１フレーム分の表示画像から選択した画素配列を１サブフレームとして対応する画素データを出力し、前記光学装置は、前記画像表示素子からの出射光の光路を偏向する光路偏向手段を備え、前記画像表示素子で空間光変調された出射光の光路の偏向状態を前記サブフレームに対応して制御して前記投射面上に表示位置をずらして画像を表示して、前記画像表示素子の画素数よりも実質的に多い画素数に擬似させた画像を表示することを特徴とする。
【００２７】
請求項１７記載の発明は、請求項１４〜１６のいずれか１項において、前記サブフレーム画像データ生成手段は、前記１フレーム分の表示画像を各色毎に１サブフレームとして対応させて画素データを出力し、前記照明装置は、前記光源からの光を所定の色に分離し順次前記画像表示素子に入射する色分離素子を備え、前記入射光の色に対応するサブフレーム毎に空間光変調された出射光を前記投射面上で合成してカラー化した画像を表示することを特徴とする。
【００２８】
請求項１８に記載の表示素子の光透過率のコントロール方法の発明は、画像表示装置を用いて、各画素に対応する画素データと、前記画像表示装置中の表示素子の光透過率を変化させるためのアナログランプ（analogue ramp wave）波に対応したデジタル信号とを同期させて、前記アナログランプ波の一水平走査期間である一周期期間毎に、直線的に電圧変化させた部分を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１９に記載の表示素子の光透過率のコントロール方法の発明は、画素データの出力順にデジタルランプ信号から得られるクロックシグナルと同期させてアナログランプ波を形成することを特徴とする。
【００３０】
請求項２０に記載の発明は、画像表示装置による各画素に対応する画素データと、前記画像表示装置中の表示素子の光透過率を変化させるためのアナログランプ（analogue ramp wave）波に対応したデジタル信号とを同期させて、前記アナログランプ波の一水平走査期間である一周期期間毎に、直線的に電圧変化させた部分を含むことを特徴とする表示素子の光透過率のコントロールをするためのプログラムである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によって、画素データとデジタル信号が一致するタイミングに応じたアナログランプ波の電圧値を対応する画素に供給することで所望の画像を表示させる画像表示装置またはその駆動回路において、デジタル制御によりガンマ補正を行なうようにしたので、高価なD/Aコンバータやアンプが不要となると共に信号伝送系の設計及び実装コストが低減されて低コストで且つ高精度のガンマ補正が可能な画像表示装置または画像表示装置の駆動回路が実現される。
【００３２】
また本発明は、アナログランプ波（analogue ramp wave）を１周期のうちで電圧値が時間とともに直線的に変化するようにしたので、簡単な積分回路等を用いてアナログ電圧発生回路を低コストに実現することができる。
また本発明は、素子ごとに最適な駆動電圧範囲が異なる場合においてもそれぞれに最適なガンマ特性が得られる調整手段を設けたので、汎用性の駆動回路が容易に実現される。
【００３３】
また本発明は、前記画像表示素子としてシリコンバックプレーン上に液晶層とそれを駆動する電極を含む表示部を形成したLCOSを用いたので、シリコンバックプレーン上に高速動作が求められるパルス信号生成手段やコンパレータなどを構成することで、よりきめ細かいガンマ補正が容易に実現される。
【００３４】
また本発明は、画像表示装置を用いることにより、低コストで且つ高精度のガンマ補正による高画像品質の大画面表示が可能な投射画像表示装置が実現される。
また本発明は、１フレーム分の表示画像を複数のサブフレーム画像に分割して１サブフレーム毎に順次時分割表示するようにしたので、全体の構成部品点数が削減でき、一層低コストの投射画像表示装置が実現される。
【００３５】
本発明は、投射画像表示装置において、光路偏向手段を備えて画像表示素子の画素数よりも見かけ上多い画素数の画像を表示するようにしたので、高精度にガンマ補正された高い階調表示品質が得られるとともに高解像の、極めて高品質の投射画像表示装置が実現される。
また本発明は、投射画像表示装置において、１フレームを各色毎に時分割表示するようにしたので、高精度にガンマ補正された高い階調表示品質が得られるとともに一層低コストのカラー投射画像表示装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を、図面を参照しながら、実施形態により、さらに詳細に説明する。
【００３７】
[実施形態１]（請求項１、４、７、１０）
図１は、本発明に係る画像表示装置とその駆動回路の構成の一例を、概略的に示した図である。また図２は、その動作の一例を示すタイミングチャートである。
図１に示すように、本実施形態１では、画像表示装置の駆動回路として、画像データ生成手段である画像データ生成回路１１と、アナログ電圧発生手段であるアナログ電圧発生回路１２と、デジタル信号生成手段であるデジタル信号生成回路１３と、画素データとデジタル信号を比較するコンパレータとを有している。
【００３８】
ここで画像表示素子は図１において、画面垂直方向に走査線の数N、各走査線につき画素数がMの解像度を有するものとする。また画像データ生成回路は、１水平走査期間につき１走査線分の画素データを信号Dxとして出力する。例えばL（1≦L≦N）番目の走査線上に位置する画素をP1,L,P2,L,…,PM,Lとすると、それぞれの画素に対応する画素データ（画素データ信号）D1,L,D2,L,…,DM,Lを、図１に示すように、同期信号HCKに同期して、順次出力する。ここで１水平走査期間は、水平同期信号HDの１周期期間（図１に示す第１のパルスの立ち上がりから、次のパルスが立ち上がるまでの期間）をさす。
【００３９】
シフトレジスタ１５は、画素データ信号D1,L,D2,L,…,DM,Lを、同期信号HCKに基いて順次取り込む。ラッチ回路１６は、水平同期信号HDの立ち上がり（立ち上がりの遷移のタイミング）で、１走査線分の全画素データであるシフトレジスタ１５の全出力を一斉に取り込み、コンパレータ１４に出力する。
【００４０】
デジタル信号生成回路１３は、制御信号CENと、ｎビットのデジタル信号DRMPと、DRMPの同期信号CCKとを出力する。図２に示すように、信号DRMPと同期信号CCKとは、それぞれ、それらの周期が時間的に変化する信号である。
【００４１】
コンパレータ１４は、制御信号CENが"H"（High）レベルのとき、ラッチ回路１６からの全画素データを信号DRMPと比較する。コンパレータ１４はまた、ラッチ回路１６からの各画素データに対応する出力S1〜SMを有し、信号DRMPと値の一致する画素データに対応する出力を、同期信号CCKの立下り（立下り遷移のタイミング）に同期して、"H"レベルから"L"レベルに遷移させ、それを保持する。図２において、信号G0〜G15は、それぞれ、信号DRMPの値の"0"〜"15"（この説明では、４ビットとして説明するが、本発明は、これに限定されない。）と一致する画素データに対応するコンパレータ出力S1〜SMのタイミング波形を示している。制御信号CENが"L"レベルになると全ての出力は"H"レベルに戻る（図２のCENが立ち下がる遷移のタイミングに伴い、G0〜G15の全てが、LからHレベルに同時に戻っている）。
【００４２】
アナログ電圧発生回路１２は、デジタル信号DRMP（digital ramp signal）及び同期信号CCKに同期して電圧値が直線的に変化するアナログランプ波ARMPを生成し、図１に示すように、アナログスイッチ１７に出力する。アナログスイッチ１７は、コンパレータの出力Sk（1≦k≦M）が"H"レベルのときにはアナログランプ波ARMPを画像表示素子に出力し、"L"レベルのときには、遮断する。
【００４３】
走査線駆動回路１８は、１水平走査期間ごとに出力R1〜RNを順次駆動して、走査線を１本ずつ選択する。画像表示素子は各画素にトランジスタが配置され、選択された走査線に接続されたトランジスタは、ゲートがONしてアナログスイッチからのアナログランプ電圧ARMPをそれぞれ対応する画素に供給する。
【００４４】
したがって各画素には、その画素データが信号DRMPと一致したタイミングでARMP電圧値が保持されることになるから、信号DRMPの周期の変化がガンマ補正に対応したものであれば、画素データとそれに対応する供給電圧の関係を、図３に示すようにして信号DRMPの周期の変化をガンマ補正に対応させることができ、図１２に示したのと同様にして、ガンマ補正特性が得られる。すなわち、図３に示す横軸をｎ等分し、図３に示した供給電圧と画素データDxの関係を示す曲線と、ｎ等分した各点から、縦軸に平行に引いた線との交点を求め、これらの交点から求まる供給電圧が、ガンマ補正特性と一致する。そして、これらの供給電圧と、透過率Ｔとの関係は、図１０と同様にして求めることができる。これらを解析してDRMP信号として出力すると、目的のアナログランプ波ARMPを生成でき、よって、光源であるランプを自在に制御することが可能となる。
【００４５】
なお本実施形態では、アナログランプ波形を電圧値が直線的に変化するとしたが、本発明は、これに限るものではない。本発明では、信号DRMPの周期を、ガンマ補正に対応させて変化させて、アナログ電圧発生回路１２は、デジタル信号DRMP及び同期信号CCKに同期させ、これによってアナログランプ波ARMPを自在に生成することができる。
【００４６】
[実施形態２]（請求項２、３、６、８、９、１２）
図４は、本発明に係る画像表示装置及びその駆動回路に使用されるデジタル信号生成手段（たとえば上記実施形態１のデジタル信号生成回路１３）の一例を概略的に示した図である。
デジタル信号生成制御回路１３０は、図２に示すような水平同期信号HDが、"L"から"Hに遷移すると、図４に示す制御信号CEN0を"H"レベルにするとともに、ガンマデータメモリ１３２の読み出しアドレスRAを出力する。制御信号CEN0は、アナログランプ波とのタイミングを最適化するために遅延回路１３３によってタイミングが最適化され、制御された信号CENとして出力する。
【００４７】
ガンマデータメモリ１３２は、アドレスRAに基いてガンマ補正データGDを出力する。
第２のカウンタ１３２は、ガンマ補正データGDをロードし、制御信号CENが"H"になると、システムクロックSCKのカウントを開始する。そしてカウント値が最大になると出力CCKを"H"にする。カウントが開始されてからカウント値が最大になるまでの実質カウント数は、ロードされているデータGDによって異なる。したがってデータGDを所望の値に制御（設定）すれば、それに応じて（すなわち設定値までカウントされることによって）CCKの周期を制御することができる。
【００４８】
CCKが"H"になると、制御回路１３１は、アドレスRAを前のアドレスと違うアドレスに変えて次のガンマ補正データGDを出力させる。一方、第２のカウンタ１３２は、CCKが"H"になると、ガンマ補正データGDをロードしなおしてカウント動作を繰り返す。
第１のカウンタ１３５は、CCKをカウントしてそのカウント値をデジタル信号DRMPとして出力する。
制御回路１３１は、第１のカウンタ１３５のカウント値DRMPが所定の値になると、全体を初期化し信号CEN0を"L"レベルにする。
【００４９】
[実施形態３]（請求項２、３、９、１３）
図５は、本発明の画像表示装置に使用されるアナログ電圧発生手段（たとえば実施形態１のアナログ電圧発生回路１２）の構成例を概略的に示した図である。
レベルシフト回路１２１は、図１の同期制御回路１９から、デジタルのパルス信号ASYNを入力して±Vaにスイングまたはスウィープするパルス信号に変換する。即ちレベルシフト回路１２１内の差動増幅器A1は、信号ASYNを抵抗R1とR2によって設定される閾値電圧Vthと信号ASYNとを比較する。信号ASYNの電圧値がVthよりも低い場合には、A1の出力V1は-Vaとなり、信号ASYNの電圧値がVthよりも高い場合には、A1の出力V1は+Vaとなる。
【００５０】
アナログ電圧発生手段中の積分回路１２２は、レベルシフト回路１２１中のA1の出力信号V1を積分して、電圧値が直線的に変化する波形を生成してこれを出力する。A1の出力信号V1が+Vaのときには、抵抗R3を介してコンデンサC1の充電電流が流れ、積分回路１２２中の差動増幅器A2の出力V2は時定数C1・R3に応じた傾きでマイナス方向に電圧絶対値が直線的に増加する。一方V1が-Vaのときは抵抗R4を通して逆方向にコンデンサC1の充電電流が流れる。従って積分回路１２２中のA2の出力V2は、時定数C1・R4に対応した傾きをリニアーに有して、マイナスからゼロに向かって電圧値が直線的に増加する。但しV2はダイオードD2によってクランプされているためにゼロボルトに到達するとそれを超えない。
積分回路１２２からの出力電圧V2は、例えば抵抗R3の値を制御することにより、最適なピーク電圧値に調整することができる。
【００５１】
電圧V2は、非反転増幅部及び反転増幅部に入力される。非反転増幅部は増幅器A3によって電圧V2にコモン電圧Vcomを加算して出力される。一方反転増幅部は、差動増幅器A4によって電圧V2とVcomの差電圧、すなわち、Vcom-V2が出力される。結果として、非反転増幅部からは、コモン電圧Vcomに対して負極性のランプ電圧が出力され、反転増幅部からはコモン電圧Vcomに対して正極性のランプ電圧が出力される。
【００５２】
アナログスイッチは、図１の同期制御回路１９からの制御信号S2に基いて、非反転増幅部からの出力電圧と反転増幅部からの出力電圧とを、所定の周期で交互に選択してアナログランプ電圧ARMPとして出力する。これによって、画像表示素子として液晶表示素子を用いた場合には、この液晶表示素子を交流駆動して、動作信頼性を確保することができる。
【００５３】
[実施形態４]（請求項１３）
図６は、本発明に係る画像表示装置に使用される画像表示素子の一例として、シリコンバックプレーン上に、液晶層とそれを駆動する電極を含む表示部を形成したLCOSの構成例を模式的に示した図である。即ちLCOS（LIQUID CRYSTAL ON SILICON）は、液晶を封入する上下基板のうち一方にシリコン基板が用いられている。このシリコン基板を用いているために、通常の半導体デバイスと同様の微細加工プロセスを使用でき、画素トランジスタだけでなく、たとえばシフトレジスタ、ラッチ回路、コンパレータ、アナログスイッチ、走査線駆動回路など（図１参照）も、同一基板上に構成することができ、小型で低コストの駆動回路が実現できる。
【００５４】
[実施形態５]（請求項１４〜１６）
図７は、本発明に係る画像表示装置として、投射型画像表示装置に適用した構成例を概略的に示した図である。
図７において、インテグレータ光学系１０２は、例えばフライアイレンズアレイで構成され、光源からの光を均一化する。コンデンサレンズ１０３は、光源１０１からの照明光を、空間光変調素子に集光、照明するためのものである。ここで空間光変調素子は反射型液晶パネルとしているが、これに限定されず、その他の公知の光変調素子を用いることもできる。
【００５５】
駆動回路１は駆動回路１は図１に示す走査線駆動回路、信号線駆動回路と、図４のデジタル信号生成回路、および図５に示すアナログ電圧発生回路とを備え、良好なガンマ補正機能を有する。空間光変調素子１０４は、駆動回路１からの画像データに基き各画素に入射される照明光を変調する。空間光変調素子１０４で空間光変調された照明光は、画像光として光路偏向素子１０６に入射し、この入射した画像光が、画素の配列方向に、設定された量だけシフトされるように偏向される。光路偏向は、駆動回路２によって制御される。なお偏光ビームスプリッター１０５は、照明光と画像光を分離するためのである。
【００５６】
光路偏向素子１０６からの出射光は投射レンズ１０７で拡大され、スクリーンに投射される。
光路偏向量は、画素ピッチのｎ分の１（ｎは整数）であることが好ましい。たとえば画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行う場合には、画素ピッチの１／２にし、４倍の画素増倍を行う場合には、画素ピッチの１／４にすることが好ましい。いずれの場合にも、切り替えられる偏向方向の数に応じて、画像フレームを時間的に分割した複数のサブフレームで構成し、各サブフレーム毎に、光路偏向素子１０６を作用させ、光路偏向素子１０６の作用状態に応じた表示位置に対応する画像情報を、画像表示素子に表示させることによって、見かけ上、高度で精細な画像を表示することが出来る。
【００５７】
なお、本例ではLCOSのように反射型の画像表示素子を空間光変調素子として用いた構成を例に説明したが、透過型の画像表示素子を用いる構成例も本発明の画像表示装置は可能である。
【００５８】
[実施形態６]（請求項１４、１５、１７）
図８は、本発明に係る画像表示装置として、別の投射型画像表示装置の構成例を概略的に示した図である。
光源より出射した照明光は、集光レンズによって絞られ、その焦点位置付近に配置された回転色分離円盤に入射される。
回転色分離円盤は図９に示すように、所定の波長域ごとに３分割した赤色透過領域R、緑色透過領域G及び青色透過領域Bに分かれており、照射光を所定の波長域を持つ光束に色分離する。各々の領域は多層の誘電体薄膜などよりなるフィルターで構成されている。
【００５９】
この回転色分離円盤は、図９に示すように、Ｒと、Ｇと、Ｂとに分割されており、モータ駆動により回転し、図１０に示すように、表示画像データ出力が、図１０に示すようなV1〜V7の電圧に同期して照明光の入射位置の波長域に対応する色だけを透過して空間光変調素子に入射させる。たとえば、図１０に示すように、画像供給電圧が０であれば、透過率Ｔが最大となり、これは、白色となり、一方、画像供給電圧がV7となると、透過率は最小（図１０では０：原点）となり、黒色となる。この図１０に示す色諧調は、３ビットであるが、これは、単なる例示であり、諧調数は、限定されない。ここでも空間光変調素子は反射型画像表示素子としている。
【００６０】
駆動回路１は図１に示す走査線駆動回路、信号線駆動回路と、図４のデジタル信号生成回路、および図５に示すアナログ電圧発生回路とを備え、良好なガンマ補正処理を施された画像データをRGB各色毎に分けて順次出力する。空間光変調素子１１４は、駆動回路１からの表示画像データに基き、各画素に入射される照明光を変調する。空間光変調素子１１４で空間光変調された照明光は、空間光変調素子１１４から画像光として出射し、投射レンズ１１６でスクリーン面上に拡大投射される。なお偏光ビームスプリッター１１５は、照明光と画像光を分離するためのものである。前記実施形態と同様に、本実施形態においても、反射型の液晶パネルを用いた構成を例に説明したが、透過型の液晶パネルを用いた構成例も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の駆動回路は、液晶表示素子等のガンマ補正を必要とする機器の全ての装置（たとえば画像形成装置（テレビジョンを含む）、画像入力装置（ビデオ、カメラそのた動画、静止画を取り込む装置（携帯電話、携帯端末、コンピュータも含む）））に、使用可能であり、また、ガンマ補正関数を公知の方法で入力等することによって、DRMP信号に反映させることによって、ガンマ補正値を得る方法としても、本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る画像表示装置とその駆動回路の構成の一例を、概略的に示した図である。
【図２】図１に示す画像表示装置とその駆動回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】画素データDxと供給電圧との関係の一例を示す図である。
【図４】本発明の画像表示装置に使用されるデジタル信号生成手段（たとえば実施形態１のデジタル信号生成回路１３）の構成例を概略的に示した図である。
【図５】本発明の画像表示装置に使用されるアナログ電圧発生手段（たとえば実施形態１のアナログ電圧発生回路１２）の構成例を概略的に示した図である。
【図６】本発明に係る画像表示装置に使用される画像表示素子の一例として、シリコンバックプレーン上に、液晶層とそれを駆動する電極を含む表示部を形成したLCOSの構成例を模式的に示した図である。
【図７】本発明に係る画像表示装置として、投射型画像表示装置に適用した構成例を概略的に示した図である。
【図８】本発明に係る画像表示装置として、投射型画像表示装置に適用した他の構成例を概略的に示した図である。
【図９】所定の波長域ごとに３分割した赤色透過領域R、緑色透過領域G及び青色透過領域Bに分かれている回転色分離円盤の一例を示す図である。
【図１０】画像表示素子（液晶表示素子）の画素供給電圧と、光透過率Tとの関係の一例を示す図である。
【図１１】従来のアナログランプ波に対して液晶のV-T特性に応じた補正を行なっていた手段の一構成例を示す図である（本発明でも使用することが可能）。
【図１２】画像表示素子（液晶表示素子）の画素データと、供給電圧V（あるいは光透過率T）との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１    画像データ生成回路
１２    アナログ電圧発生回路
１３    デジタル信号生成回路
１４    コンパレータ
１５    シフトレジスタ
１６    ラッチ回路
１７    アナログスイッチ
【図１】
2005221564.tif 000003
【図２】
2005221564.tif 000004
【図３】
2005221564.tif 000005
【図４】
2005221564.tif 000006
【図５】
2005221564.tif 000007
【図６】
2005221564.tif 000008
【図７】
2005221564.tif 000009
【図８】
2005221564.tif 000010
【図９】
2005221564.tif 000011
【図１０】
2005221564.tif 000012
【図１１】
2005221564.tif 000013
【図１２】
2005221564.tif 000014