(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的な固定画素配列を有する表示素子と、
前記表示素子から出射した光ビームにフィールド周期でウォブリングを生ぜしめるウォブリング素子と、
前記表示素子に印加する映像信号を生成する映像信号生成手段と、
前記映像信号生成手段と前記表示素子との間に設けられ、前記映像信号生成手段から供給される前記映像信号のフィールド間の差を強調して前記表示素子に印加する信号処理手段と、
を備えた、表示装置。
【請求項２】
前記信号処理手段が、前記映像信号を１フィールド分遅延させるフィールド遅延手段を備え、前記フィールド遅延手段を通って１フィールド分遅延された信号を前記フィールド遅延手段を通らない信号から減算し、その結果を、必要に応じ増幅した後、前記フィールド遅延手段を通らない信号に加算して前記表示素子に対し出力するように構成されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記フィールド遅延手段がフィールドメモリにより構成されている、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ウォブリング素子によりフィールド周期でウォブリングを生ぜしめられた前記光ビームを投影するスクリーンを更に備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
離散的な固定画素配列を有する表示素子から出射した光ビームにフィールド周期でウォブリングを生ぜしめて表示する表示装置の駆動方法において、
前記表示素子に印加すべき映像信号のフィールド間の差を強調して前記表示素子に印加することを特徴とする、
表示装置の駆動方法。
【請求項６】
前記映像信号を１フィールド分遅延させた信号を、遅延させない前記映像信号から減算し、その結果を、必要に応じ増幅した後、遅延させない前記映像信号に加算して前記表示素子に印加する、請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶、プラズマ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等のように離散的な固定画素配列を有する表示素子を備えた表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ディスプレイデバイスは、各種電子機器からの様々な情報を視覚を通して人間に伝達する電子デバイス、或いは、電子機器と視覚とを通して人間同士が情報交換を行うための電子的ツールと言うことができる。この電子ディスプレイデバイスは、産業分野、民生分野を問わず、多様な応用分野において広範に使用されており、その役割は極めて重要である。
【０００３】
近年、ＣＲＴに代わる電子ディスプレイデバイスとして、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等が盛んに研究開発されている。また、例えば、液晶プロジェクタやプラズマディスプレイ等の４０〜６０インチの平板型の大型ディスプレイをＨＤ（High Definition)方式で実現する試みもなされている。
【０００４】
特に、このＨＤ方式をディジタル信号で伝送する規格には、従来のハイビジョン機器との対応から、インターレース（飛び越し走査）方式も採用されている。
【０００５】
ところが、液晶、プラズマ、ＥＬ等のような離散的な固定画素配列の表示素子は、ＮＴＳＣ方式やＨＤ（特に、ハイビジョン）方式等のインターレース表示を行おうとしても、単純には飛び越し走査に対応できないという問題を有している。このため、インターレースに対応した順序回路を表示素子自体に新たに設けたり、或いは、メモリを用いて映像信号をノンインターレースの形に変換して表示する等の手段が講じられているものの、高価で複雑なシステムを構成しなければならないという問題が有る。
【０００６】
また、この場合、表示素子の画素数、特に、垂直画素本数は、信号の有効走査線分だけ必要になるが、表示素子の画素数が有効走査線数に達していない場合、奇数フィールドと偶数フィールドを同じ画素に書き込んだり、映像信号を適当に間引いて書き込みを行っている。つまり、垂直分解能が低下することになり、元の信号に比べて画質が劣ることになる。
【０００７】
これに対し、離散的な固定画素からなる表示素子を有する表示装置において、同じ画素を用いて垂直方向の解像度を向上する手段として、表示画素ずらし技術（ウォブリング（wobbling) 技術）が知られている（例えば、特開平７−６４０４６号公報、特開平７−１０４２７８号公報等参照）。
【０００８】
このウォブリング技術は、映像信号の第１フィールド走査による光軸と第２フィールド走査による光軸とを、位相変調光学素子及び複屈折媒体にてスイッチングして、一方のフィールド画像を、他方のフィールド画像とは異なる位置に表示する方法である。
【０００９】
このようなウォブリング技術を用いることにより、離散的な固定画素からなる表示素子を有する表示装置においても、比較的簡単な構成でインターレース表示が可能となり、垂直分解能を低下させることが無くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、このようなウォブリング技術を適用した液晶プロジェクション装置において、液晶パネルの個々の画素に着目すると、同じ画素が第１フィールドの映像光と第２フィールドの映像光を夫々異なる位置に表示させる必要が有るので、垂直方向に変化の大きい解像度の高い信号では、同一画素の信号の輝度レベルがフィールド毎に大きく変化することになる。
【００１１】
しかしながら、実際の液晶パネルでは、応答速度に制約が有り、例えば、通常のＴＮ（ツィステッド・ネマティック）液晶の応答速度は１０〜３０ｍｓ程度である。このため、信号の変化に液晶のスピードが追従できないことが有り、コントラストの低下として画質を損なってしまう。特に、ウォブリング手段により解像度を上げるべき解像度の高い信号成分の再現性を悪くし、ウォブリングの性能を減じてしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、離散的な固定画素配列を有する表示素子を備えた表示装置に、そのコントラスト低下を招くこと無く、ウォブリング技術を有効に適用することができる表示装置及びその駆動方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決する本発明の表示装置は、離散的な固定画素配列を有する表示素子と、前記表示素子から出射した光ビームにフィールド周期でウォブリングを生ぜしめるウォブリング素子と、前記表示素子に印加する映像信号を生成する映像信号生成手段と、前記映像信号生成手段と前記表示素子との間に設けられ、前記映像信号生成手段から供給される前記映像信号のフィールド間の差を強調して前記表示素子に印加する信号処理手段と、を備える。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記信号処理手段が、前記映像信号を１フィールド分遅延させるフィールド遅延手段を備え、前記フィールド遅延手段を通って１フィールド分遅延された信号を前記フィールド遅延手段を通らない信号から減算し、その結果を、必要に応じ増幅した後、前記フィールド遅延手段を通らない信号に加算して前記表示素子に対し出力するように構成されている。
【００１５】
前記フィールド遅延手段は、例えば、フィールドメモリにより構成することができる。
【００１６】
また、本発明の表示装置は、前記ウォブリング素子によりフィールド周期でウォブリングを生ぜしめられた前記光ビームを投影するスクリーンを更に備えたものであって良い。
【００１７】
また、本発明の表示装置の駆動方法では、離散的な固定画素配列を有する表示素子から出射した光ビームにフィールド周期でウォブリングを生ぜしめて表示する表示装置の駆動方法において、前記表示素子に印加すべき映像信号のフィールド間の差を強調して前記表示素子に印加する。
【００１８】
この時、好ましくは、前記映像信号を１フィールド分遅延させた信号を、遅延させない前記映像信号から減算し、その結果を、必要に応じ増幅した後、遅延させない前記映像信号に加算して前記表示素子に印加する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好ましい実施の形態に従い説明する。
【００２０】
図１に、本発明を適用した液晶プロジェクタ装置の構成例を示す。
【００２１】
この例は３板式の液晶プロジェクタ装置であり、動作回路系１と光源系２と投影系３とから主としてなる。
【００２２】
光源系２において、光源であるランプ２０から出射した光は、２枚のダイクロイックミラー（ＤＭ）２１ａ、２１ｂにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に順次分離され、夫々の光が、ミラー２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより導光されて、夫々の色に対応した液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂに入射する。各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor) 液晶パネル（以下、「ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶パネル」と称することが有る。）で構成され、図示は省略するが、前後に偏光板がクロスニコルに配置されている。各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、動作回路系１から送られてくる映像信号に応じた階調の表示を行う。各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから出射する光は、上述した偏光板により直線偏光になっている。この時、３色の光線ともその直線偏光の方向が揃うように、各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂと上述した偏光板を配置する。夫々の液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから出射した光は、クロスプリズム２４により合成され、投影系３に送られる。
【００２３】
投影系３は、ウォブリング素子３０を有している。このウォブリング素子３０には、例えば、位相変調光学素子としてＦＬＣ（強誘電性液晶）３１が、複屈折媒体として水晶板３２が夫々用いられている。上述した光源系２からの光は、投影系３において、まず、ウォブリング素子３０のＦＬＣ３１に入射する。ＦＬＣ３１は、この入射光の偏光面を、映像信号におけるインターレース信号に同期して、平行と垂直に切り換える働きをする。次の水晶板３２は、ＦＬＣ３１から出射した出射光の偏光面に対して、異常光軸の方向が垂直と平行に置かれてあるため、ＦＬＣ３１のスイッチ状態に応じて、垂直に画素ずらしが行われる。この時、ウォブリング素子３０からの出射光は、位相変調光学素子であるＦＬＣ３１によってフィールド毎にスイッチされた垂直偏光と水平偏光のままである。このフィールド毎に画素ずらしされた映像は、投影レンズ３４を通り、スクリーン３５上に投影される。なお、一般的に、スクリーン３５は、偏光による輝度ゲイン差を持つため、フィールド毎に輝度差を生じ、これがフリッカとして検知される。このため、ウォブリング素子３０の後に１／４波長板３３を置くことで直線偏光を解消し、スクリーン３５等における偏光によるゲイン差を解消して、フリッカを防止する。
【００２４】
次に、動作回路系１において、映像信号生成回路１１から出力された映像信号は、本発明による信号処理回路１００を経た後、ＬＣＤドライバ１３に送られる。ＬＣＤドライバ１３は、同期信号生成回路１２で生成された同期信号に応じてタイミング生成回路１４で作られたサンプリングタイミングに基づき、光源系２の各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを駆動する。また、ＦＬＣドライバ１５は、タイミング生成回路１４から送られてくるフィールド情報に基づき、投影系３におけるウォブリング素子３０のＦＬＣ３１を駆動する。なお、本発明による信号処理回路１００の動作は後述する。
【００２５】
以上の構成により、インターレース信号を含む映像信号をそのまま各液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂに印加することで、インターレース構造が忠実にスクリーン３５上に投影される。
【００２６】
次に、図５を参照して、ウォブリングの原理を簡単に説明する。
【００２７】
光源２０からの光は液晶パネル２３によって階調表示されるが、この液晶パネル２３から出射する光は直線偏光である。この直線偏光の向きは、液晶パネル２３の前後に貼るか又は置かれた偏光板（不図示）のクロスニコルの向きで決定される。図では、垂直方向（Ｙ方向）に偏光して光が出るような例を示した。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、奇数フィールドの時は、液晶パネル２３から出射した光は、ウォブリング素子３０のＦＬＣ３１のスイッチングを受けず、そのまま水晶板３２に入射する。この時、その入射光の偏光面は水晶の異常光軸を含み、従って、その光は、水晶板３２の異常光軸の傾いている方向へ屈折し、画像シフトされる。
【００２９】
一方、図５（ｂ）に示すように、偶数フィールドの時は、液晶パネル２３から出射した光は、ウォブリング素子３０のＦＬＣ３１のスイッチングにより、その偏光面が９０°回転し、直線偏光の向きが水平方向（Ｘ方向）となる。この光の偏光面は、水晶板３２の水晶の異常光軸を含まず、従って、水晶板３２で屈折しないでそのまま出射される。こうして、偶数フィールドの時は、画像シフトされない。
【００３０】
次に、図１に示す液晶プロジェクタ装置において、本発明による信号処理回路１００を設けない場合の問題点を説明する。
【００３１】
図４に、液晶パネルの或る画素に印加する信号がフィールド毎に白黒を繰り返す場合の液晶スピードによる輝度変化の様子を模式的に示す。
【００３２】
この図から分かるように、液晶の輝度追従に時間がかかるため、白の期間でも実質的な輝度は低下し、黒の期間では逆に輝度が上昇する。この影響はコントラスト比の低下となり、コントラストが最大となるようにウォブリング素子３０のＦＬＣ３１の切り換えタイミングを選んでも低下は免れない。この現象は液晶の応答スピードに依存し、コントラスト比は、次の式で表される。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
更に、液晶スピードには、駆動電圧に対する依存性が有り、特に、中間調の領域で大きく応答速度が遅くなる。例えば、白黒の変化が１０〜２０ｍｓ程度であるのに対し、白から中間調の灰色に対する速度は２０〜５０ｍｓ程度と大幅に遅くなる。
【００３５】
そこで、図１に示す液晶プロジェクタ装置では、動作回路系１の映像信号生成回路１１とＬＣＤドライバ１３との間に信号処理回路１００を設けて、液晶スピードの改善、特に、中間領域でのスピードの改善を達成する。
【００３６】
図２に、信号処理回路１００の構成例を示すが、映像信号生成回路１１から入力される映像信号は、フィールド遅延回路１０１を通過する経路と直接の経路で夫々演算器１０２に入力され、この演算器１０２で両者の差が演算される。演算器１０２での演算結果は、アンプ１０３でゲインコントロールされた後、加算器１０４で元の信号に加えられ、ＬＣＤドライバ１３に送られる。この処理をディジタル信号処理で行う場合、フィールド遅延回路１０１は、フィールドメモリにより構成することができる。
【００３７】
図３に、この信号処理回路１００での信号変化の例を示す。この図３は、解像度が高く、同一画素でフィールド毎に信号が変化する場合の波形動作を示している。
【００３８】
フィールド毎に信号レベルが変わる入力信号ａ、ｅに対し、１フィールド前の入力信号ｂ、ｆとの差ｃ、ｇを求め、その結果を元の信号ａ、ｅに加えて、出力信号ｄ、ｈを得る。
【００３９】
このように、信号処理回路１００において、入力信号変化ａ、ｅに対し出力信号ｄ、ｈにおけるフィールド毎の信号レベル差を増大させ、液晶の応答スピードの遅い中間輝度領域での輝度変化に相当する小さな電圧変化の信号の場合、より大きな電圧変化に変換し、これによって、応答スピードの速い白黒変化（輝度変化の大きな変化）の領域へ近づけ、液晶の応答スピードを大幅に改善することができ、ウォブリングの効果を高めることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明においては、離散的な固定画素配列を有する表示素子から出射した光ビームにフィールド周期でウォブリングを生ぜしめて表示する表示装置において、表示素子に印加すべき映像信号のフィールド間の差を強調して表示素子に印加するようにしているので、例えば、液晶等の表示素子の応答速度を高めることができ、ウォブリング時にフィールド毎に信号レベルが変化する画柄のコントラスト比を改善することができる。この結果、解像度の高い信号表示の視覚的分離感を高めることができ、解像度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による液晶プロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による信号処理回路の一例を示すブロック回路図である。
【図３】図２の信号処理回路における信号変化を示す波形図である。
【図４】フィールド間での輝度変化を示すグラフである。
【図５】ウォブリングの原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１…動作回路系、２…光源系、３…投影系、１１…映像信号生成回路、１２…同期信号生成回路、１３…ＬＣＤドライバ、１４…タイミング生成回路、１５…ＦＬＣドライバ、２１ａ、２１ｂ…ダイクロイックミラー、２２ａ〜２２ｃ…ミラー、２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ…液晶パネル、２４…クロスプリズム、３０…ウォブリング素子、３１…ＦＬＣ（強誘電性液晶）、３２…水晶板、３３…１／４波長板、３４…投影レンズ、３５…スクリーン、１００…信号処理回路、１０１…フィールド遅延回路、１０２…演算器、１０３…アンプ、１０４…加算器
【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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