(57)【要約】【課題】  明るさまたはコントラストの低下を低減しながら、ディスクリネーションの発生を抑制する。【解決手段】  同一の光束を変調する第１の液晶パネルと第２の液晶パネルを有する画像表示装置であって、前記画像表示装置に入力される信号から前記液晶パネルを駆動するための駆動信号に変換するパネル駆動手段を備え、前記パネル駆動手段は、隣接画素間の前記駆動信号の差分が所定の閾値未満の場合、前記駆動信号で前記第１の液晶パネルまたは前記第２液晶パネルを駆動し、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の液晶パネルを駆動する第１の駆動信号と、前記第２の液晶パネルを駆動する第２の駆動信号を算出し、前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルを駆動する。【選択図】  図１
2016218096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の光束を変調する第１の液晶パネルと第２の液晶パネルを有する画像表示装置であって、
前記画像表示装置に入力される信号から前記液晶パネルを駆動するための駆動信号に変換するパネル駆動手段を備え、
前記パネル駆動手段は、隣接画素間の前記駆動信号の差分が所定の閾値未満の場合、前記駆動信号で前記第１の液晶パネルまたは前記第２液晶パネルを駆動し、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の液晶パネルを駆動する第１の駆動信号と、前記第２の液晶パネルを駆動する第２の駆動信号を算出し、前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルを駆動する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記パネル駆動手段は、前記差分が所定の閾値未満の場合、前記駆動信号で駆動されない前記第１の液晶パネルまたは前記第２液晶パネルは、同一の駆動信号に基づいて駆動されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記パネル駆動手段は、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号が同一になるように算出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記パネル駆動手段は、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号が異なるように算出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
同一の光束を変調する第１の液晶パネルと第２の液晶パネルと、パネル駆動手段を有する画像表示装置の制御方法であって、
前記画像表示装置に入力される信号から前記液晶パネルを駆動するための駆動信号に変換するステップと、
隣接画素間の前記駆動信号の差分が所定の閾値未満の場合、前記駆動信号で前記第１の液晶パネルまたは前記第２液晶パネルを駆動し、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の液晶パネルを駆動する第１の駆動信号と、前記第２の液晶パネルを駆動する第２の駆動信号を算出し、前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルを駆動するステップと
を有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に液晶パネルの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、テレビ、モニタ、プロジェクタなどの様々な、液晶を用いた画像表示装置がある。これらの画像表示装置で使用されている液晶パネルは、高精細化、小型化に伴って液晶パネルの画素間の間隔が狭くなる。画素間の間隔が狭くなることでディスクリネーションと呼ばれる液晶配向不良現象が発生することがある。
【０００３】
ディスクリネーションは、画素電極に印加されている電位差が高い（例えば、ノーマリブラックの場合、白表示）画素と、低い（ノーマリブラックの場合、黒表示）画素が隣接している場合に発生する。この両画素の電位差により画素間に横方向の電界が発生し、所望の輝度が得られない。このディスクリネーションの対策として、画素に印加する電位差を補正する技術があった。
【０００４】
例えば、特許文献１では、隣接画素に印加される電位差をパネルドライバから読み取り、あらかじめ用意しておいたＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を参照して画素に印加する電位差を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３７５２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献に開示された従来技術では、最大の電位差で、ディスクリネーションが発生している場合、その電位差を低くし、ディスクリネーションの発生を抑制している。しかしながら、電位差を低くすると、最大の電位差とはならないため、白表示の明るさが低下、または、黒表示を浮かすことになり、コントラストが低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、明るさ、または、コントラストの低下を低減しながら、ディスクリネーションの発生を抑制できる画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、同一の光束を変調する第１の液晶パネルと第２の液晶パネルを有する画像表示装置であって、前記画像表示装置に入力される信号から前記液晶パネルを駆動するための駆動信号に変換するパネル駆動手段を備え、前記パネル駆動手段は、隣接画素間の前記駆動信号の差分が所定の閾値未満の場合、前記駆動信号で前記第１の液晶パネルまたは前記第２液晶パネルを駆動し、前記差分が所定の閾値以上の場合、前記第１の液晶パネルを駆動する第１の駆動信号と、前記第２の液晶パネルを駆動する第２の駆動信号を算出し、前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、明るさまたはコントラストの低下を低減しながら、ディスクリネーションの発生を抑制できる画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例の概略構成図
【図２】ＰＢＳと液晶パネル１枚を用いた偏光の概念図
【図３】光の位相変数θの定義図
【図４】ＰＢＳと液晶パネル２枚を用いた偏光の概念図
【図５】隣接画素間の印加電位差と輝度の関係
【図６】隣接画素間の印加電位差と輝度の関係
【図７】液晶パネル１枚構成時と２枚構成の補正駆動時の輝度比較
【図８】本発明におけるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる画像表示装置である。
【実施例１】
【００１２】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、画像表示装置として液晶プロジェクタについて説明する。
【００１３】
本実施例では、映像信号源１００及び、本発明に係る液晶プロジェクタの入力部２００、制御部３００、駆動部４００、投射部５００から構成される。
【００１４】
映像信号源１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＤＶＤプレーヤーまたはチューナー等の映像出力装置である。映像信号源１００から入力部２００に画像信号が入力される。
【００１５】
入力部２００は、操作部２０１、入力ＩＦ（インターフェイス）２０２からなる。操作部２０１は電源ボタンや、ズームボタン、フォーカスボタンといった種々のユーザ命令を行うもので、操作パネルなどである。この操作部２０１は、直接液晶プロジェクタ本体に備えつけられたボタン式のものや、リモコンのような遠隔操作をするものである。
【００１６】
入力ＩＦ２０２は、映像信号源１００から入力されるアナログＲＧＢ信号、デジタルＲＧＢ信号、ＨＤＭＩ（登録商標）といった種々の方式の、入力信号を受信する。
【００１７】
制御部３００は、マイコン（中央演算装置）３０１、画像処理部３０２、メモリ３０３を備える。マイコン３０１は、装置全体を制御する。画像処理部３０２は、入力ＩＦ２０２からの画像信号を受信し、受信した画像信号に対して解像度変換や台形補正などの画像処理を行う。メモリ３０３は、入力された画像信号や画像処理部で画像処理された画像処理信号を所定のフレーム分、一時的に保存する。
【００１８】
駆動部４００は、データ変換部４０１、駆動信号差演算部４０２、補正値算出部４０３、パネル駆動部４０４からなる。データ変換部４０１は、画像処理部３０２からの画像処理信号を受信し、投射部５００の液晶パネルを駆動可能な駆動信号に変換する。
【００１９】
駆動信号差演算部４０２は、データ変換部４０１から出力される駆動信号から、隣接画素間の駆動信号差を演算する。本実施例では、駆動信号を液晶パネルに印加する電位差とし、隣接画素間の電位差の差を演算している。
【００２０】
補正値算出部４０３は、駆動信号差演算部４０２から出力される駆動信号差に応じて、液晶パネル５０２（第１の液晶パネル）を駆動する駆動信号（第１の駆動信号）と、液晶パネル５０３（第２の液晶パネル）を駆動する駆動信号（第２の駆動信号）を算出する。
【００２１】
パネル駆動部４０４は、補正値算出部４０３で算出された駆動信号により、液晶パネルを駆動する。
【００２２】
投射部５００は、光源５０１、不図示の照明光学系、液晶パネル５０２（第１の液晶パネル）、液晶パネル５０３（第２の液晶パネル）、投射光学系５０４を備える。
【００２３】
光源５０１は、高圧水銀ランプやＬＥＤ、レーザー等であり、不図示の照明光学系により、液晶パネル５０２を照射する。液晶パネル５０２は透過型液晶パネルであり、液晶パネル５０３は反射型液晶パネルである。液晶パネルは同一の光束を変調するように構成されている。本実施例ではこの２種の組み合わせを用いるが、この組み合わせに限定されない。投射光学系５０４は、複数枚のレンズからなるレンズ群であり、液晶パネル５０３から射出された光を、所望の画像を投影面、例えばスクリーン（図示せず）に投射する。
【００２４】
次に、図１内の投射部５００を詳細にした図２を参照して光の位相と投影される画像の輝度の関係について説明する。
【００２５】
図２は、反射型液晶パネルを用いた場合の偏光の概念図である。２１は光源、２２は偏光ビームスプリッタであり、本実施例では斜線部分で水平方向の位相の光を反射し、垂直方向の位相の光を透過するものとする。２３は反射型の液晶パネルであり、本実施例ではＶＡ型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）でありＮＢ（ノーマリブラック：電圧を印加すると偏光状態が変化する）のものとする。２４はスクリーンなどの投影面、２５は光源２１から射出された光の偏光方向を同一にする光学素子である。
【００２６】
Ａ、Ｂ、Ｃは光を示している。また、光の偏光方向の位相については図３のように定義する。円の右端を位相０、上端をπ／２、左端をπ、下端を３π／２とし、任意の位相をθと置く。
【００２７】
最初に、図２を用いて黒表示の際の原理について説明する。偏光ビームスプリッタ２２に対して、光源２１から光Ａが入射されたとする。このとき、光Ａの位相θ＝０とすると、偏光ビームスプリッタによって反射され、液晶パネル２３に向かう。このとき、反射された光Ｂの位相θは０のままである。光Ｂは液晶パネル２３に入射される。液晶パネル２３の画素電極に電圧が印加されていない場合、ノーマリブラックであるので、光Ｂの偏光状態は変化しない。つまり、液晶パネル２３からの反射光Ｃの位相θも０のままである。
【００２８】
従って、光Ｃは、再度偏光ビームスプリッタに入射されるが、偏光ビームスプリッタでは位相θ＝０の光は透過させないため、反射されることになり、光は光源に戻る。このとき、偏光ビームスプリッタから光が通過しないため、投影面２４は黒表示となる。
【００２９】
同様な考え方で、白表示の際の原理について説明する。液晶パネル２３に電圧が印加されると、位相θ＝０の光Ｂが液晶パネル２３によって偏光され、位相θ＝π／２の光Ｃとして偏光ビームスプリッタ２２に入射される。偏光ビームスプリッタ２２では位相θがπ／２の光は透過するため、投影面２４に投影される。
【００３０】
本実施例のように、反射型の液晶パネルを用いた場合は１回の偏光であり、光の位相は１回の偏光にのみ依存する。以上のことから、実際に投影される映像の輝度は、偏光ビームスプリッタのフィルタとしてのはたらきと、液晶パネルが偏光することによって一意的に決定する。その関係は次式によって表わされる。
明るさ  ∝  ｃｏｓ２（θ１＋θ２）      ・・・（式１）
θ１：初期位相、
θ２：位相変数
【００３１】
つまり、明るさは変数θによって比例的に決定される。
【００３２】
次に、本発明における構成となる液晶パネル２枚を使用した場合の偏光について説明する。図４はこの場合の偏光の概念図である。４１は光源、４２は偏光ビームスプリッタ、４３は透過型の液晶パネル、４４は反射型の液晶パネル、４５はスクリーンなどの投影面、４６は光源４１から射出された光の偏光方向を同一にする光学素子である。
【００３３】
ＡからＥは光を示している。光源４１、偏光ビームスプリッタ４２は、図２の光源２１、偏光ビームスプリッタ２２と同様の機能である。本実施例では液晶パネル４３及び４４は、ＶＡ型の液晶でＮＢであり、画素の位置を互いに一致させた状態で重ね合わせて複合化されているものとする。
【００３４】
まず、図４を用いて黒表示を際の原理について説明する。偏光ビームスプリッタ４２に対して、光源４１から光Ａが入射されたとする。このとき、光Ａの位相θ＝０とすると、偏光ビームスプリッタによって反射され、液晶パネル４３に向かう。このとき、反射された光Ｂの位相θは０のままである。
【００３５】
液晶パネル４３の画素電極に電圧が印加されていない場合、光Ｂの偏光状態は変化しないので位相θは０のまま液晶パネル４３を通過する（光Ｃ）。さらに、液晶パネル４４の画素電極に電圧が印加されていないと、光Ｃは偏光されずに光Ｄとして反射される。光Ｄは再度、液晶パネル４３に入射されるが、偏光状態は変化せずにそのまま通過し、光Ｅとして偏光ビームスプリッタ４２に入射される。光Ｅは偏光ビームスプリッタ４２によって反射され光源４１に戻る。従って、偏光ビームスプリッタから光が通過しないため、投影面４５は黒表示となる。
【００３６】
次に、白表示の際の原理について説明する。液晶パネル４３はπ／８偏光するように画素電極に電圧が印加されており、液晶パネル４４にはπ／４偏光するように画素電極に電圧が印加されている。このとき、光Ｂは液晶パネル４３によって位相をπ／８偏光され、光Ｃとして液晶パネル４４に入射する。光Ｃは液晶パネル４４によって位相をπ／４偏光され、光Ｄとして液晶パネル４３に再度入射される。液晶パネル４３に入射された光Ｄは、液晶パネル４３によってπ／８偏光され、光Ｅとして変更ビームスプリッタ４２に入射される。このとき、光Ｅは、総合でπ／２偏光した状態となっている。従って、偏光ビームスプリッタ４２を通過し、投影面４５に投影される。
【００３７】
次に、使用する液晶パネルの画素に印加する電圧について詳細に説明する。図５に示すのは、液晶パネルの画素に印加する電圧と表示される輝度の関係を示す概念図である。５１に示しているのが画素であり、表示される解像度によって配置される画素の数が異なる。図５は一例として隣接している２画素を示している。本実施例では使用する液晶パネルの画素数は問わない。また、５２に横軸：画素横方向の距離ｄ、縦軸：輝度のグラフを示す。
【００３８】
図５は、５１の左の画素には白を表示するために、最大電圧を印加しており、５１の右の画素には黒を表示するために、電圧を印加していない状態を表している。本来、隣接画素間で白と黒を表示した際は、図５に示すように、輝度分布は矩形波となる。
【００３９】
しかし、隣接画素間で、白と黒のように印加される電圧差に大きな差分がある場合、実際にはディスクリネーションの影響で、図６に示すような輝度分布となる。６１は５１と同様に代表的な隣接２画素、６２は輝度分布を示すグラフである。
【００４０】
これは、画素断面縦方向に印加されている電圧が、隣接画素との電圧差によって横方向の電圧が発生し、液晶の配向が乱れることに起因する。これがディスクリネーションと呼ばれる現象であり、この影響により、図６１の左画素に示すように白ではなくグレーとなる箇所が発生する。
【００４１】
本発明では、この現象を低減するために、図４の構成において以下の駆動方式を用いる。
【００４２】
図４で、透過型液晶パネルはπ／８の偏光を２回、反射型の液晶パネルはπ／４の偏光を１回行うことで、総合でπ／２の偏光を行い、白を表示させることができることを説明した。従って、液晶パネル２枚で構成していることにより、各液晶パネルに印加される電圧は最大でも５０％のため、横方向の電圧が発生することを抑制できる。
【００４３】
１枚の液晶パネルだけを使用した場合、ディスクリネーションの発生を抑制するためには、最大の電位差とならないように、印加電圧を低くしていた。本発明は２枚の液晶パネルで偏光を担うことによって、１枚の液晶パネルで最大電圧を印加に相当する表示を行うことが可能となる。このときの、明るさと位相の関係は次の式によって表される。
明るさ  ∝  ｃｏｓ２（θ１＋θ２＋θ３）      ・・・（式２）
θ１：初期位相、
θ２：１枚目の液晶パネルに依存する位相変数、
θ３：２枚目の液晶パネルに依存する位相変数
【００４４】
図７にこの効果を示す。（ａ）は、パネル１枚のみで隣接画素間に白と黒を表示させている場合、（ｂ）はパネル２枚使用し、１枚あたりπ／４以上の偏光を行うようすることで、白と黒を表示させている場合である。（ａ）、（ｂ）で縦破線内区間ｄが白を表示させている画素であり、その右の領域が黒を表示させている場合である。（ｂ）は、ディスクリネーションの発生が抑制されている。
【００４５】
適正値は、隣接画素間の電圧差によって異なるため、ＬＵＴなどを用いても良い。
【００４６】
次に、動作全体の流れを図８のフローチャートと図１を用いて説明する。
【００４７】
プロジェクタの電源が投入され、各ＩＣの初期値設定やメカ、光学系の初期位置が決定される（Ｓ８０１）。
【００４８】
各構成の初期化及びランプの点灯が終了すると、プロジェクタの電源はＯＮ状態になる。プロジェクタの電源がＯＮ状態で、映像信号源１００から入力ＩＦ２０２に映像信号が入力されると、画像処理部に映像信号データが入力され、入力が検知される（Ｓ８０２）。
【００４９】
画像処理部３０２で台形補正やアスペクト比の調整などを行う（Ｓ８０３）。
【００５０】
画像調整が行われた画像調整信号は、パネル駆動部４０４の入力形式に準じたデータ方式に変換される（Ｓ８０４）。
【００５１】
データ変換部４０１から、パネル駆動用のデータが駆動信号差演算部４０２に入力され、隣接画素間の駆動信号差を演算し、補正が必要か否かを判断する（Ｓ８０５）。
【００５２】
隣接画素間の電圧差が、任意に設定された所定の閾値以上の場合、ディスクリネーションが発生するため補正が必要と判断し、補正ＯＮ信号が補正値算出部８０６に入力される。補正値算出部８０６は、隣接画素間の電圧差に応じ、液晶パネル５０２（第１の液晶パネル）の駆動信号（第１の駆動信号）と液晶パネル５０３（第２の液晶パネル）の駆動信号（第２の駆動信号）を算出しパネル駆動部に出力する（Ｓ８０６）。このとき、予めＬＵＴに、駆動信号差により駆動信号値を用意しておいてもよい。また、同じ特性の液晶パネルを使用した場合、演算負荷を軽減するために、駆動信号から、第１の駆動信号と第２の駆動信号の値が同一になるように演算してもよい。また、使用する液晶パネルの特性が異なる場合、変更の分担が同一となるように、駆動信号から、第１の駆動信号と第２の駆動信号を演算しても良い。
【００５３】
パネル駆動部４０４は、補正値算出部から与えられた信号により液晶パネルを駆動する（Ｓ８０７）。
【００５４】
また、Ｓ８０５で、ベタ画像のように隣接画素間の電圧差が少なく、所定の閾値未満の場合、補正算出部での計算は行わずに、データ変換部４０１で変換した駆動信号を使用する。例えば液晶パネル５０３に駆動信号を供給し、液晶パネル５０２は全ての画素が同一、すなわち、全ての画素において偏光状態が変化しないように駆動信号を生成する。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１００  映像信号源
２００  入力部
３００  制御部
４００  駆動部
５００  投射部
【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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