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JP2007033522A - Image output device and image display device - Google Patents

Image output device and image display device Download PDF

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JP2007033522A
JP2007033522A JP2005212687A JP2005212687A JP2007033522A JP 2007033522 A JP2007033522 A JP 2007033522A JP 2005212687 A JP2005212687 A JP 2005212687A JP 2005212687 A JP2005212687 A JP 2005212687A JP 2007033522 A JP2007033522 A JP 2007033522A
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image display
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Application number
JP2005212687A
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Inventor
Toshiharu Murai
俊晴 村井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image output device for embodying a low-priced image display device which is free of a flicker etc., and has high resolution and high display quality without requiring a high-speed data transmission means. <P>SOLUTION: The image output device of the present invention includes subframe generating means (5, 6, and 1 to 4) of dividing pixel data for one frame into a plurality of subframes and outputting the subframes, one by one, in sequence, and field data generating means (1 to 4, 7, 8, 9, and 10) of dividing an output period of each subframe with time into a plurality of fields and generating and outputting output pixel data in sequence, field by field. The field data generating means divide output of pixel data for one frame into a plurality of divided frame periods and a plurality of sub-frames are output in sequence in each divided frame period, each subframe being output while the field data are dispersed to divided frame period so that the output of all field data is completed in an output period of one frame. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、1フレーム分の画素データを複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次出力するサブフレーム生成手段を備えた画像出力装置と、その画像出力装置を備え、画像を複数のサブフレームに分割して時分割表示する画像表示装置に関する。   The present invention divides pixel data for one frame into a plurality of subframes, and includes an image output device including subframe generation means for sequentially outputting each subframe, and the image output device, and a plurality of images. The present invention relates to an image display device that performs time-division display by dividing into sub-frames.

近年、コンピュータの処理能力の飛躍的増大により表示画像の益々の高解像度化が進んでおり、それに伴ってプロジェクターなどの画像表示装置においても高解像度化の要求が高まってきている。しかしながら、例えばプロジェクターなどにおいては画像を表示する空間光変調素子の解像度がその要求に追いついておらず、高解像度化を実現するための様々な技術が提案されている。その一例として光路シフト手段(ここで言う「シフト」は「偏向」と同義語とする(以後同様))を有するプロジェクターが特許文献1に開示されている。   In recent years, the resolution of a display image has been increased more and more due to a dramatic increase in the processing capacity of a computer, and accordingly, there is an increasing demand for higher resolution in an image display apparatus such as a projector. However, for example, in projectors and the like, the resolution of the spatial light modulation element for displaying an image has not kept up with the demand, and various techniques for realizing high resolution have been proposed. As an example, Patent Document 1 discloses a projector having optical path shifting means (herein, “shift” is synonymous with “deflection” (hereinafter the same)).

この従来技術では、空間光変調素子としての表示用液晶パネルからの投射光路中に偏光方向制御用パネルと水晶板からなる光路シフト手段としての光路変調素子を設け、偏光方向制御用パネルを動作させることで水晶板に入射する光の偏光方向を変える。水晶板はその結晶軸が投射光の光軸に対して傾斜して配置されており、その傾斜方向に振動する偏光に対しては光路がシフトし、直交する偏光に対してはシフトを生じない。
そして、この従来技術では、1フレーム画像を2つあるいは4つのフィールド(ここで言う「フィールド」は「サブフレーム」と同義語とする(以後同様))で構成し、フィールド毎に液晶パネル上で時分割表示するとともに該表示に同期して偏光方向制御用パネルを動作させ、光路を画素の1ピッチ以下でシフトさせることで液晶パネルの解像度よりも高い解像度の画像表示を行わせるものである。
In this prior art, an optical path modulation element as an optical path shift means comprising a polarization direction control panel and a crystal plate is provided in a projection optical path from a display liquid crystal panel as a spatial light modulation element, and the polarization direction control panel is operated. This changes the polarization direction of the light incident on the quartz plate. The crystal plate is arranged with its crystal axis tilted with respect to the optical axis of the projection light, and the optical path shifts for polarized light that vibrates in the tilt direction, and no shift occurs for orthogonal polarized light. .
In this prior art, one frame image is composed of two or four fields (here, “field” is synonymous with “subframe” (hereinafter the same)), and each field is displayed on the liquid crystal panel. In addition to the time-division display, the polarization direction control panel is operated in synchronization with the display, and the optical path is shifted by one pitch or less of the pixels, thereby displaying an image with a resolution higher than that of the liquid crystal panel.

さて前述の従来技術を含め多くのプロジェクターにおいては、投射画像を形成する空間光変調素子として液晶表示パネルが用いられている。一般に液晶表示パネルは、各画素に表示すべき画素データに対応した電圧を印加することにより画像を形成する。図23に従来の液晶表示パネルの構成例を示す。   In many projectors including the above-described conventional technology, a liquid crystal display panel is used as a spatial light modulation element for forming a projection image. In general, a liquid crystal display panel forms an image by applying a voltage corresponding to pixel data to be displayed on each pixel. FIG. 23 shows a configuration example of a conventional liquid crystal display panel.

図23において、(P1,1)〜(Py,x)は各画素を表わしている。各画素は画素駆動トランジスタ及び保持容量を有し、全体としてアクティブマトリクス回路を構成している。ゲートドライバは水平(x)方向1ライン単位で画素を順次選択する。ソースドライバは選択ラインに同期して入力されるアナログ電圧のビデオデータを対応する各画素に出力する。選択されたラインの画素駆動トランジスタはゲートがONしており、ソースドライバから出力されるビデオデータを保持容量に書き込む。アクティブマトリクス回路、ソースドライバ及びゲートドライバが形成される回路基板と対向基板との間には液晶が挟まれており、書き込まれたビデオデータに基き各画素の光学状態が制御され、全体として画像が形成される。   In FIG. 23, (P1, 1) to (Py, x) represent each pixel. Each pixel has a pixel driving transistor and a storage capacitor, and constitutes an active matrix circuit as a whole. The gate driver sequentially selects pixels in units of one line in the horizontal (x) direction. The source driver outputs video data of an analog voltage input in synchronization with the selected line to each corresponding pixel. The gates of the pixel driving transistors in the selected line are turned on, and video data output from the source driver is written into the storage capacitor. A liquid crystal is sandwiched between a counter substrate on which an active matrix circuit, a source driver, and a gate driver are formed, and a counter substrate. The optical state of each pixel is controlled based on the written video data, and an image as a whole is displayed. It is formed.

多くの場合、画素データはデジタルデータとして生成され、各画素に印加される電圧はデジタルの画素データをデジタル/アナログ変換器(D/A変換器)にてアナログ信号に変換することにより生成される。一方で近年の画像の高解像度化に伴い、画素データ転送においては一層の高速化が進展している。そのための有効な手段として画素データをデジタルデータのまま表示パネルに転送し、回路基板上の例えばソースドライバにD/A変換器を内蔵してアナログ信号に変換する方法がある。しかしながらD/A変換器は、デジタルデータのビット数の増加に応じて飛躍的に回路構成が複雑になり、歩留まりの低下や回路面積の増大などによって表示パネルが大型化及び高コスト化を招くという問題がある。近年、表示画像の高階調で高品位の画像を得るために8ビット以上の画素データが主流となっている。   In many cases, pixel data is generated as digital data, and a voltage applied to each pixel is generated by converting digital pixel data into an analog signal by a digital / analog converter (D / A converter). . On the other hand, with the recent increase in image resolution, pixel data transfer has been further accelerated. As an effective means for that purpose, there is a method in which pixel data is transferred to a display panel as digital data and converted into an analog signal by incorporating a D / A converter in a source driver, for example, on a circuit board. However, the D / A converter has a dramatically complicated circuit configuration as the number of bits of digital data increases, and the display panel is increased in size and cost due to a decrease in yield and an increase in circuit area. There's a problem. In recent years, pixel data of 8 bits or more has become mainstream in order to obtain a high-quality image with high gradation of a display image.

D/A変換器の複雑化を抑制しつつ階調性能も保持するための方法として、電圧階調と時間階調を組み合わせた階調表示方法が特許文献2に開示されている。
この従来技術では、外部から入力されるmビットのデジタル画素データのうち、上位nビットを画素に印加するアナログ電圧を生成するための情報として用い、下位(m−n)ビットを時間階調の情報として用いる。具体的には1フレームを時間階調のため2m-n個のサブフレームで構成し、各サブフレームにおいて各画素に供給される電圧を上位nビットから変換して生成する。
As a method for maintaining the gradation performance while suppressing the complexity of the D / A converter, a gradation display method combining voltage gradation and time gradation is disclosed in Patent Document 2.
In this prior art, among the m-bit digital pixel data inputted from the outside, the upper n bits are used as information for generating an analog voltage to be applied to the pixel, and the lower (mn) bits are used for time gradation. Use as information. Specifically, one frame is composed of 2 mn subframes for time gradation, and the voltage supplied to each pixel in each subframe is generated by converting from the upper n bits.

特許第2939826号公報Japanese Patent No. 2939826 特開2000−310980号公報JP 2000-310980 A

本発明者(本出願人)は先に、1フレームの画像を複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次時分割表示する画像表示装置において、高階調で高品位の画像表示を保ちつつ駆動回路規模の増大を抑えてさらに低コスト化を図るための画像出力装置を提案している。そして、この画像出力装置において、出力画素データを生成出力する具体的な手段を提案している。また、上記の画像出力装置を備え、1フレームの画像を複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次時分割表示する画像表示装置において、低コストで且つ高階調の高品質な画像表示が可能な画像表示装置を提案している(特願2004−15918)。   The present inventor (the applicant) first maintains a high-gradation and high-quality image display in an image display device that divides an image of one frame into a plurality of subframes and sequentially performs time-division display for each subframe. On the other hand, an image output apparatus has been proposed for further reducing the cost by suppressing an increase in the scale of the drive circuit. In this image output apparatus, specific means for generating and outputting output pixel data has been proposed. In addition, an image display device provided with the above-described image output device, which divides an image of one frame into a plurality of subframes and sequentially time-divides each subframe, and displays high-quality images with low cost and high gradation. Has been proposed (Japanese Patent Application No. 2004-15918).

より詳しく述べると、この先願技術は、画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、画像出力装置から1フレーム分の画素データを画像表示素子の画素数に合わせて複数のサブフレームに分割して順次出力して画像表示素子にて時分割表示し、光路偏向手段はサブフレームの画像表示に対応して出射光の光路を偏向し、時分割投射されたサブフレーム表示画像を投射面上で互いに表示位置をずらして合成することで画像表示素子の画素数よりも見かけ上多い画素数のフレーム画像を表示する画像表示装置であり、電圧階調と時間階調を組み合わせた階調表示手段を備えた画像表示装置に関するものである。その具体例を図24〜28を用いて簡単に説明する。   More specifically, this prior application technique is related to an image display element that displays an image according to output pixel data from the image output device, a light source and an illumination device that illuminate the image display element, and an output light from the image display element. An optical path deflecting means for deflecting the optical path and an optical device for expanding the light emitted from the optical path deflecting means and projecting the projected light onto the projection surface, and aligning one frame of pixel data from the image output device with the number of pixels of the image display element The sub-frame is divided into a plurality of sub-frames, sequentially output and time-divisionally displayed on the image display element, and the optical path deflecting unit deflects the optical path of the emitted light corresponding to the sub-frame image display, An image display device that displays a frame image having an apparently larger number of pixels than the number of pixels of the image display element by synthesizing the frame display images by shifting the display positions on the projection surface. And an image display device having a gray scale display means combining Makaicho. A specific example will be briefly described with reference to FIGS.

図24は画像表示素子の任意の1画素による表示画像が光路偏向素子によって4倍の画素に増倍されてスクリーン上に投射される様子を示したものであり、図25は、その結果としてスクリーン上に投射表示される1フレーム画像を1例として示したものである。また、図26は、画像表示素子の各画素の表示動作例を示している。図26において、Tfは1フレーム表示期間、Tsf1〜Tsf4はそれぞれサブフレーム1〜4の表示期間、Tfd1〜Tfd4は各フィールドの表示期間、Trstはサブフレーム切り替え時に表示を所定階調レベルにする期間を示している。本図では所定階調レベルとして最低階調レベル、即ち黒表示にする場合を示している。   FIG. 24 shows a state in which a display image by an arbitrary pixel of the image display element is multiplied by four times by the optical path deflecting element and projected onto the screen, and FIG. A one-frame image projected and displayed on top is shown as an example. FIG. 26 shows a display operation example of each pixel of the image display element. In FIG. 26, Tf is a one-frame display period, Tsf1 to Tsf4 are display periods of subframes 1 to 4, Tfd1 to Tfd4 are display periods of respective fields, and Trst is a period for setting the display to a predetermined gradation level when subframes are switched. Is shown. This figure shows a case where the minimum gradation level, that is, black display is used as the predetermined gradation level.

さて上記の例の場合、フレーム周波数を一般的な値として60Hz(Tf=16.7ms)とするとサブフレーム周波数はその4倍の240Hz(Tsf=4.2ms)、フィールド周波数はさらにその4倍の960Hz(Tfd=1.05ms)と極めて高速になる。従ってこのような高速のフィールド周波数に追随するように画素データを伝送するためには、極めて高価なデータ伝送手段が必要となったり、高速動作させるために消費電力が増大するなどの問題が生じ、表示すべき画像の画素数によっては実質的に実現困難になる場合がある。   In the case of the above example, assuming that the frame frequency is 60 Hz (Tf = 16.7 ms) as a general value, the subframe frequency is 240 times (Tsf = 4.2 ms), and the field frequency is further four times that value. It becomes extremely high at 960 Hz (Tfd = 1.05 ms). Therefore, in order to transmit the pixel data so as to follow such a high-speed field frequency, there is a problem that an extremely expensive data transmission means is required or the power consumption increases for high-speed operation. Depending on the number of pixels of the image to be displayed, it may be difficult to realize.

そのような問題を解決するために、フレーム周波数を例えば2分の1の30Hzなどに低減する方法が考えられるが、その場合には見かけ上のサブフレーム周波数も2分の1以下に落されることになるので、表示画像によっては画面のちらつきが目立つという別の問題が生じる。例えば、図27に示すような白線と黒線の交互の繰返しパターンを図24に示すような画素増倍の方法によって表示しようとした場合、対応する画素の表示は黒表示と白表示が1サブフレーム期間の2分の1の低い周波数で交互に繰り返されることになり、その表示輝度(階調)差との相乗効果でちらつきが目立ちやすい表示となる。図28はこの場合の画像表示素子の各画素の表示動作例を示している。   In order to solve such a problem, a method of reducing the frame frequency to, for example, a half of 30 Hz is conceivable. In that case, the apparent subframe frequency is also reduced to a half or less. Therefore, another problem arises that the flickering of the screen is noticeable depending on the display image. For example, when an alternate repeating pattern of white lines and black lines as shown in FIG. 27 is to be displayed by the pixel multiplication method as shown in FIG. 24, the corresponding pixels are displayed as one sub-display of black and white. The display is alternately repeated at a frequency that is a half of the frame period, and a flicker is conspicuous due to a synergistic effect with the display luminance (gradation) difference. FIG. 28 shows a display operation example of each pixel of the image display element in this case.

本発明は、前記先願に記載の画像表示装置において、前述の問題点を解決し、特に高速のデータ伝送手段を必要とせず、しかもちらつき等が発生することのない、高解像度で高表示品質且つ低価格の画像表示装置及び、それを実現するための画像出力装置を提供することを第1の目的(課題)としたものである。
また、本発明は、上記のちらつき等の発生をより確実に防止する手段を提供することを第2の目的(課題)としたものである。
The present invention solves the above-described problems in the image display device described in the prior application, does not require a high-speed data transmission means, and does not cause flickering or the like. It is a first object (problem) to provide a low-cost image display device and an image output device for realizing the image display device.
Moreover, this invention makes it the 2nd objective (issue) to provide the means which prevent generation | occurrence | production of said flicker etc. more reliably.

なお、光路シフト手段を用いて1サブフレーム毎に時分割投射されたサブフレーム表示画像を投射面上で互いに表示位置をずらして合成することで1フレームの画像を表示するような場合、光路シフトの速度に対して画像表示素子の画像切り替わりの速度が十分でない場合、光路シフト前のサブフレーム画像が光路シフト後のサブフレーム画像に表示されるいわゆる画像のクロストークが生じて画像品質の劣化を引き起こす場合がある。
そこで本発明は、上記の画像表示装置において、画像のクロストークによる画像品質の劣化を防止し、より高品質の画像が得られる手段を提供することを第3の目的(課題)としたものである。
In addition, in the case of displaying one frame image by combining the subframe display images that are time-divisionally projected for each subframe using the optical path shift means by shifting the display positions on the projection surface, the optical path shift is performed. When the image switching speed of the image display element is not sufficient with respect to the speed of the image, the so-called image crosstalk in which the sub-frame image before the optical path shift is displayed in the sub-frame image after the optical path shift occurs, and the image quality deteriorates. May cause.
Accordingly, the third object (problem) of the present invention is to provide means for preventing image quality deterioration due to image crosstalk and obtaining a higher quality image in the above image display apparatus. is there.

一般にTN(Twisted Nematic)液晶を用いた画像表示素子は、表示画像を更新する場合において、更新前後の画像の階調差が大きい程高速に応答する特性を持っている。ところが前記先願に記載の画像表示装置においては、各フィールド間の表示階調差が小さいために、表示素子によっては十分な応答速度が得られず、所望の階調表示性能が得られないという問題が生じる場合がある。
そこで本発明は、上記のような問題点を解決することを第4の目的(課題)としたものであり、フィールドの切り替え時に本来表示すべき階調よりも大きな階調差となる駆動電圧を印加してオーバードライブすることにより、画像表示素子の応答速度の高速化を図って所望の階調表示性能を得ようとするものである。
In general, an image display element using a TN (Twisted Nematic) liquid crystal has a characteristic that when a display image is updated, the larger the gradation difference between the images before and after the update, the faster the response. However, in the image display device described in the prior application, since the display gradation difference between the fields is small, a sufficient response speed cannot be obtained depending on the display element, and a desired gradation display performance cannot be obtained. Problems may arise.
Therefore, the present invention has a fourth object (problem) to solve the above-described problems, and a drive voltage that has a gradation difference larger than the gradation that should be originally displayed when the field is switched. By applying and overdriving, the response speed of the image display element is increased to obtain a desired gradation display performance.

さらに本発明は、上記の目的に加え、前記サブフレームとサブフレームの表示の間に、前記所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備えた画像表示装置において、新規に追加される構成手段を最小限にし、コストが増大するのを防止することを第5の目的(課題)としたものである。   Furthermore, in addition to the above object, the present invention is newly added to an image display apparatus provided with initialization means for providing a display period of the predetermined gradation level between the display of the subframes. The fifth object (problem) is to minimize the number of constituent means and prevent the cost from increasing.

前記課題を解決するための手段として、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第1の手段は、1フレーム分の画素データを複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次出力するサブフレーム生成手段を備え、かつ、前記各サブフレームの出力期間を複数のフィールドに時間分割し、各フィールド毎に出力画素データを生成し順次出力するフィールドデータ生成手段を備えた画像出力装置において、前記フィールドデータ生成手段は、1フレーム分の画素データの出力を複数の分割フレーム期間に分割し、各分割フレーム期間内で前記複数のサブフレームを順次出力し、各サブフレームは、前記1フレームの出力期間で全てのフィールドデータの出力が完結するように各フィールドデータを前記分割フレーム期間に分散させて出力することを特徴とする(請求項1)。
また、本発明の第2の手段は、第1の手段の画像出力装置において、前記フィールドデータ生成手段は、前記複数のフィールドデータの生成順序を前記各サブフレーム毎に設定可能とする手段を備えたことを特徴とする(請求項2)。
As means for solving the problems, the present invention employs the following technical means.
The first means of the present invention comprises subframe generation means for dividing pixel data for one frame into a plurality of subframes and sequentially outputting each subframe, and a plurality of output periods for each subframe. In the image output device having field data generating means for time-dividing the field into fields, generating output pixel data for each field, and sequentially outputting the output pixel data, the field data generating means outputs a plurality of pixel data for one frame. The frame is divided into divided frame periods, and the plurality of subframes are sequentially output within each divided frame period, and each subframe is configured to output each field data so that output of all field data is completed in the output period of the one frame. The output is performed while being distributed over the divided frame period (claim 1).
According to a second means of the present invention, in the image output apparatus of the first means, the field data generation means comprises means for enabling the generation order of the plurality of field data to be set for each subframe. (Claim 2).

本発明の第3の手段は、第1または第2の手段の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1フレームの表示時間を前記複数の分割フレーム時間に分割し、各分割フレーム時間内で時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成し、前記各サブフレームは、前記1フレームの表示期間で前記画素データに応じた所望の画像を表示するように前記複数のフィールドを分散して表示することを特徴とする(請求項3)。
また、本発明の第4の手段は、第3の手段の画像表示装置において、前記画像出力装置のフィールドデータ生成手段は、前記投射面上で互いに隣接する複数の画素で形成された画像領域に同一の画像を表示する場合に、該領域の空間的に平均化された表示階調レベルの時間的な変化量が小さくなるように前記各サブフレームのフィールドデータ表示順序が設定されていることを特徴とする(請求項4)。
According to a third means of the present invention, the image output device of the first or second means, an image display element that displays an image according to output pixel data from the image output device, and illuminating the image display element A light source and an illuminating device; an optical path deflecting unit that deflects an optical path of light emitted from the image display element; and an optical device that magnifies and projects the emitted light from the optical path deflecting unit onto a projection surface, The display time is divided into the plurality of divided frame times, and the subframe display images time-divisionally projected within each divided frame time are combined with the display position shifted on the projection plane, and each subframe is The plurality of fields are distributed and displayed so that a desired image corresponding to the pixel data is displayed in the display period of the one frame.
According to a fourth means of the present invention, in the image display device of the third means, the field data generating means of the image output device is provided in an image region formed by a plurality of pixels adjacent to each other on the projection surface. When the same image is displayed, the field data display order of each subframe is set so that the temporal change amount of the spatially averaged display gradation level of the area becomes small. It is characterized (claim 4).

本発明の第5の手段は、第1または第2の手段の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1サブフレーム毎に時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成することで前記1フレームの画像を表示し、前記各サブフレームはさらに複数のフィールドに分割し、それぞれ所定の階調で時分割投射することにより1サブフレーム期間で所望の階調表示を行なうことを特徴とする(請求項5)。   According to a fifth means of the present invention, the image output device of the first or second means, an image display element for displaying an image in accordance with output pixel data from the image output device, and illuminating the image display element A light source and an illuminating device; an optical path deflecting unit that deflects an optical path of light emitted from the image display element; and an optical device that magnifies and projects the emitted light from the optical path deflecting unit onto a projection surface, The subframe display image that is time-divisionally projected for each frame is synthesized by shifting the display position on the projection plane to display the one-frame image, and each subframe is further divided into a plurality of fields, A desired gradation display is performed in one sub-frame period by performing time-division projection with predetermined gradations, respectively (claim 5).

本発明の第6の手段は、第5の手段の画像表示装置において、前記1フレーム画像の各画素データはmビットの画素データであり、該mビットの画素データのうち上位nビット(m>n)と下位(m−n)ビットに対して、前記各サブフレームを2m-n個のフィールドに分割し、各フィールドは前記下位(m−n)ビットの値に基いて前記上位nビットの値から生成された出力画素データで階調表示することで前記1サブフレームの表示期間で平均して所望の階調表示を行なうことを特徴とする(請求項6)。
また、本発明の第7の手段は、第6の手段の画像表示装置において、前記出力画素データは、前記上位nビットの値そのまま、あるいは1を加えた値のいずれかのnビットデータであり、前記1サブフレームの表示期間で平均して所望の階調表示を行なうことを特徴とする(請求項7)。
According to a sixth means of the present invention, in the image display device of the fifth means, each pixel data of the one-frame image is m-bit pixel data, and the upper n bits (m>) of the m-bit pixel data n) and lower (mn) bits, each of the subframes is divided into 2 mn fields, and each field is the upper n bits based on the value of the lower (mn) bits. By displaying gray scales using output pixel data generated from the values of the values, a desired gray scale display is performed by averaging over the display period of the one subframe.
According to a seventh means of the present invention, in the image display device of the sixth means, the output pixel data is n-bit data which is either the upper n-bit value as it is or a value obtained by adding 1. A desired gradation display is performed by averaging over the display period of the one subframe.

本発明の第8の手段は、第3〜第7のいずれか一つの手段の画像表示装置において、前記サブフレームとサブフレームの表示の間に、所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備えたことを特徴とする(請求項8)。
また、本発明の第9の手段は、第3〜第8のいずれか一つの手段の画像表示装置において、前記画像表示素子は、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)であることを特徴とする(請求項9)。
According to an eighth means of the present invention, in the image display device according to any one of the third to seventh means, an initial period is provided so as to provide a display period of a predetermined gradation level between the display of the subframes. (8).
According to a ninth means of the present invention, in the image display device according to any one of the third to eighth means, the image display element includes a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer on a silicon backplane. It is LCOS (Liquid Crystal On Silicon) in which a portion is formed (claim 9).

本発明の第10の手段は、第3〜第9のいずれか一つの手段の画像表示装置において、前記フィールドの切り替わり時において、前記画像表示素子の応答速度を高めるべくオーバードライブ駆動手段を設けたことを特徴とする(請求項10)。
また、本発明の第11の手段は、第10の手段の画像表示装置において、前記サブフレームとサブフレームの表示の間に、前記所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備え、前記初期化手段は前記オーバードライブ駆動手段を兼ねることを特徴とする(請求項11)。
According to a tenth means of the present invention, in the image display device of any one of the third to ninth means, an overdrive driving means is provided to increase the response speed of the image display element at the time of switching of the field. (Claim 10).
According to an eleventh means of the present invention, in the image display apparatus of the tenth means, an initialization means is provided so as to provide a display period of the predetermined gradation level between the display of the subframes. The initialization means also serves as the overdrive driving means (claim 11).

本発明の第12の手段は、第8または第11の手段の画像表示装置において、前記所定の階調レベルとは最低階調レベルであることを特徴とする(請求項12)。
また、本発明の第13の手段は、第8または第11の手段の画像表示装置において、前記所定の階調レベルとは最高階調レベルであることを特徴とする(請求項13)。
According to a twelfth means of the present invention, in the image display device according to the eighth or eleventh means, the predetermined gradation level is a minimum gradation level.
According to a thirteenth means of the present invention, in the image display device of the eighth or eleventh means, the predetermined gradation level is a maximum gradation level.

本発明の第1の手段の画像出力装置では、1フレーム分の画素データを複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次出力するサブフレーム生成手段と、前記各サブフレームの出力期間を複数のフィールドに時間分割し、各フィールド毎に出力画素データを生成し順次出力するフィールドデータ生成手段を備え、前記フィールドデータ生成手段は、1フレーム分の画素データの出力を複数の分割フレーム期間に分割し、各分割フレーム期間内で前記複数のサブフレームを順次出力し、各サブフレームは、前記1フレームの出力期間で全てのフィールドデータの出力が完結するように各フィールドデータを前記分割フレーム期間に分散させて出力する構成なので、この画像出力装置を用いることにより、高速のデータ伝送手段を必要とせず、しかもちらつき等が発生することのない、高解像度で高表示品質且つ低価格の画像表示装置を実現することが可能となる。
また、本発明の第2の手段の画像出力装置では、第1の手段の構成に加えて、前記フィールドデータ生成手段は、前記複数のフィールドデータの生成順序を前記各サブフレーム毎に設定可能とする手段を備えたことにより、フィールド切り替えによる時間的な表示階調の変化を隣接する画素間で空間的に平均化して打ち消すことができ、一層ちらつきが目立たない、高品質の画像表示を実現することが可能となる。
In the image output device of the first means of the present invention, the pixel data for one frame is divided into a plurality of subframes, the subframe generating means for sequentially outputting each subframe, and the output period of each subframe. Field data generating means for time-dividing into a plurality of fields, generating output pixel data for each field, and sequentially outputting the output data is provided. The field data generating means outputs pixel data for one frame into a plurality of divided frame periods. Dividing and sequentially outputting the plurality of subframes within each divided frame period, and each subframe outputs each field data in the divided frame period so that output of all field data is completed in the output period of the one frame. Therefore, it is necessary to provide high-speed data transmission means by using this image output device. Not, moreover it never occur flickering, it is possible to realize a high display quality and low price image display device with high resolution.
In the image output apparatus of the second means of the present invention, in addition to the configuration of the first means, the field data generation means can set the generation order of the plurality of field data for each subframe. By providing such a means, the temporal change in display gradation due to field switching can be spatially averaged between adjacent pixels to cancel, and high-quality image display with less noticeable flickering can be realized. It becomes possible.

本発明の第3の手段の画像表示装置では、第1または第2の手段の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1フレームの表示時間を前記複数の分割フレーム時間に分割し、各分割フレーム時間内で時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成し、前記各サブフレームは、前記1フレームの表示期間で前記画素データに応じた所望の画像を表示するように前記複数のフィールドを分散して表示することを特徴としており、1フレームの表示時間内で各サブフレームを複数回に分けて表示し、1フレームの表示時間全体で一連のフィールド表示が完結するように各フィールドを分割されたフレーム表示時間に分散させて表示できるようにしたので、1フレームの表示時間が長くなっても、即ちフレーム周波数を落してもサブフレーム周波数は見かけ上維持されるため、フレーム周波数を落すことにより画素データの伝送速度を低下させて装置を低コスト化でき、かつ見かけ上のサブフレーム周波数を維持して、ちらつきの目立たない高表示品質の画像表示装置を実現することができる。   In the image display device of the third means of the present invention, the image output device of the first or second means, an image display element for displaying an image in accordance with output pixel data from the image output device, and the image display A light source and an illuminating device that illuminate the element; an optical path deflecting unit that deflects an optical path of the outgoing light from the image display element; and an optical device that enlarges the outgoing light from the optical path deflecting unit and projects the light onto a projection surface. , The display time of the one frame is divided into the plurality of divided frame times, and the sub-frame display images time-divisionally projected within each divided frame time are combined with the display positions being shifted from each other on the projection plane, The sub-frame is characterized in that the plurality of fields are distributed and displayed so that a desired image corresponding to the pixel data is displayed in the display period of the one frame. Each sub-frame is displayed in a plurality of times, and each field can be displayed in a distributed frame display time so that a series of field display is completed over the entire display time of one frame. Even if the display time of the frame becomes long, that is, even if the frame frequency is lowered, the sub-frame frequency is apparently maintained. Therefore, by reducing the frame frequency, the transmission rate of the pixel data can be reduced, thereby reducing the cost of the device. In addition, it is possible to realize an image display device with high display quality in which flickering is not noticeable while maintaining an apparent subframe frequency.

また、本発明の第4の手段の画像表示装置では、第3の手段の構成に加えて、前記画像出力装置のフィールドデータ生成手段は、前記投射面上で互いに隣接する複数の画素で形成された画像領域に同一の画像を表示する場合に、該領域の空間的に平均化された表示階調レベルの時間的な変化量が小さくなるように前記各サブフレームのフィールドデータ表示順序が設定されていることを特徴としており、各サブフレームを複数回に分けて表示するに際し、例えば全てのサブフレームが同一の階調画像を表示する場合などにおいて、表示階調レベルの空間的な平均値が時間的に均一化されるように、一連のサブフレーム表示におけるフィールドの出力順序を各サブフレーム毎に設定するようにしたので、フィールド切り替えによる時間的な表示階調の変化を隣接する画素間で空間的に平均化して打ち消すことができ、一層ちらつきが目立たなくなって、極めて高品質の画像表示装置を実現することができる。   In the image display device of the fourth means of the present invention, in addition to the configuration of the third means, the field data generating means of the image output device is formed by a plurality of pixels adjacent to each other on the projection plane. When the same image is displayed in the image area, the field data display order of the subframes is set so that the temporal variation of the spatially averaged display gradation level of the area is reduced. When displaying each subframe divided into a plurality of times, for example, when all the subframes display the same gradation image, the spatial average value of the display gradation levels is The field output order in a series of sub-frame displays is set for each sub-frame so that it is uniform in time. The change in tone can be canceled by spatial averaging between adjacent pixels, is inconspicuous even more flicker, it is possible to achieve very high quality image display apparatus.

本発明の第5の手段の画像表示装置では、第1または第2の手段の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1サブフレーム毎に時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成することで前記1フレームの画像を表示し、前記各サブフレームはさらに複数のフィールドに分割し、それぞれ所定の階調で時分割投射することにより1サブフレーム期間で所望の階調表示を行なうので、高い解像度でありながら高階調でちらつきの目立たない高品質の画像表示が可能な画像表示装置を低コストで実現することができる。
また、本発明の第6、第7の手段の画像表示装置では、第5の手段の構成に加えて、mビットの画素データに対して出力画素データをnビット(n<m)にしたことにより、D/A変換器の回路規模が縮小され、具体的な低コスト化が図られる。
In the image display device of the fifth means of the present invention, the image output device of the first or second means, an image display element for displaying an image according to output pixel data from the image output device, and the image display A light source and an illuminating device that illuminate the element; an optical path deflecting unit that deflects an optical path of the outgoing light from the image display element; and an optical device that enlarges the outgoing light from the optical path deflecting unit and projects the light onto a projection surface. The sub-frame display image that is time-divisionally projected for each sub-frame is synthesized by shifting the display position on the projection plane to display the one-frame image, and each sub-frame further includes a plurality of fields. The desired gradation display is performed in one sub-frame period by time-division projection with predetermined gradations, so that high-quality images with high gradation and high-quality flicker are not noticeable. An image display device capable of image display can be realized at low cost.
In the image display devices of the sixth and seventh means of the present invention, in addition to the configuration of the fifth means, the output pixel data is n bits (n <m) with respect to m-bit pixel data. As a result, the circuit scale of the D / A converter is reduced, and a specific cost reduction is achieved.

さらに本発明の第8の手段の画像表示装置では、第3〜第7のいずれか一つの手段の構成に加えて、サブフレームとサブフレームの表示の間に、所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備え、サブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を所定の階調レベルにして光路シフトするようにしたので、サブフレーム間での画像のクロストーク発生を防止することができ、高品質の画像が得られる。
さらに本発明の第9の手段の画像表示装置では、第3〜第8のいずれか一つの手段の構成に加えて、画像表示素子として単結晶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の駆動回路を構成することができるとともに、液晶層厚を極めて薄く形成して高速の光学応答速度を実現でき、フィールド毎の高速の画像切り替えが容易に実現される。
Furthermore, in the image display device according to the eighth means of the present invention, in addition to the configuration of any one of the third to seventh means, a display period of a predetermined gradation level between subframes is displayed. In order to prevent the occurrence of crosstalk between subframes, it is possible to prevent the occurrence of image crosstalk between subframes. High quality images can be obtained.
Furthermore, in the image display device of the ninth means of the present invention, in addition to the configuration of any one of the third to eighth means, a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer on a single crystal silicon backplane as an image display element LCOS with a display portion including a high-speed driving circuit can be formed on the silicon backplane, and the liquid crystal layer can be formed very thin to achieve a high optical response speed. High-speed image switching every time is easily realized.

また、本発明の第10の手段の画像表示装置では、第3〜第9のいずれか一つの手段の構成に加えて、前記フィールドの切り替わり時において、本来表示すべき階調よりも大きな階調差となる駆動電圧を印加してオーバードライブする駆動手段を設けたので、画像表示素子の応答が高速化されて、階調表示性能に優れた画像表示装置が実現される。
さらにまた、本発明の第11の手段の画像表示装置では、第10の手段の構成に加えて、サブフレームとサブフレームの表示の間に、前記所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備え、前記初期化手段はオーバードライブ駆動手段を兼ねるようにしたので、新規に構成が追加されることなく、低コスト高画像品質の画像表示装置を実現することができる。
Further, in the image display device of the tenth means of the present invention, in addition to the configuration of any one of the third to ninth means, at the time of switching of the field, a gradation larger than the gradation to be originally displayed. Since the driving means for overdriving by applying the driving voltage as a difference is provided, the response of the image display element is speeded up and an image display device with excellent gradation display performance is realized.
Furthermore, in the image display apparatus according to the eleventh means of the present invention, in addition to the structure of the tenth means, an initial period for providing a display period of the predetermined gradation level between the subframes is displayed. Since the initialization means also serves as the overdrive driving means, a low-cost and high-quality image display apparatus can be realized without adding a new configuration.

本発明の第12の手段の画像表示装置では、第8または第11の手段の構成に加えて、特にサブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を最低階調レベル、即ち黒表示にして光路シフトするようにしたので、高コントラストで鮮明な表示画像が得られる。
また、本発明の第13の手段の画像表示装置では、第8または第11の手段の構成に加えて、特にサブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を最高階調レベル、即ち白表示にして光路シフトするようにしたので、光利用効率が高められて高輝度で且つ低消費電力化が図られる。
In the image display apparatus of the twelfth means of the present invention, in addition to the configuration of the eighth or eleventh means, the display image is shifted to the lowest gradation level, that is, black display, especially when the subframe display is switched, and the optical path is shifted. As a result, a clear display image with high contrast can be obtained.
In the image display apparatus of the thirteenth means of the present invention, in addition to the configuration of the eighth or eleventh means, the display image is set to the maximum gradation level, that is, white display, particularly when the display of the subframe is switched, and the optical path. Since the shift is made, the light utilization efficiency is increased, and the luminance is reduced and the power consumption is reduced.

以下、本発明に係る画像出力装置及び画像表示装置の構成、動作及び作用を図示の実施例に基いて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and operation of the image output apparatus and the image display apparatus according to the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.

[実施例1]
まず、本発明に係る画像出力装置の一実施例について説明する。
図1は本発明に係る画像出力装置の構成例を概略的に示したブロック図である。この画像出力装置は、1フレーム分の画素データを複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次出力するサブフレーム生成手段(デコーダ5、書き込み制御回路6、サブフレームメモリ1〜4)と、前記各サブフレームの出力期間を複数のフィールドに時間分割し、各フィールド毎に出力画素データを生成して順次出力するフィールドデータ生成手段(サブフレームメモリ1〜4、読み出し制御回路7、+1回路8、判定回路9、選択回路10)を備えている。
[Example 1]
First, an embodiment of an image output apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of an image output apparatus according to the present invention. The image output device divides pixel data for one frame into a plurality of subframes, and outputs subframes sequentially for each subframe (decoder 5, write control circuit 6, subframe memories 1-4). Field data generation means (subframe memories 1 to 4, readout control circuit 7, +1 circuit) that time-divides the output period of each subframe into a plurality of fields, generates output pixel data for each field, and sequentially outputs the output pixel data 8, determination circuit 9 and selection circuit 10).

図1において、信号DVIは、デジタル画像データ伝送規格の1つであるDVI規格にフォーマットされた入力画像信号である。デコーダ5は入力画像信号DVIをデコードしてmビットの画素データDi(m)とその同期クロックWCK、及び水平/垂直同期信号HDi/VDiを出力する。
入力画像は例えば図2に示すような水平方向M、垂直方向にNの画素数を有する画像であり、(x,y)は垂直方向y番目のラインのx番目の画素を表している。画素データは1ラインから順番にNラインまで、各ラインにおいては先頭(1,y)から順番に(M,y)まで1画素あるいは複数画素毎に順次入力される。
In FIG. 1, a signal DVI is an input image signal formatted in the DVI standard, which is one of digital image data transmission standards. The decoder 5 decodes the input image signal DVI and outputs m-bit pixel data Di (m), its synchronization clock WCK, and horizontal / vertical synchronization signal HDi / VDi.
The input image is, for example, an image having the number of pixels N in the horizontal direction M and the vertical direction as shown in FIG. 2, and (x, y) represents the xth pixel in the yth line in the vertical direction. Pixel data is sequentially input from one line to N lines in order, and in each line, from the top (1, y) to (M, y) in order, one pixel or a plurality of pixels.

書き込み制御回路6は、デコーダ5から出力される同期クロックWCK及び水平/垂直同期信号HDi/VDiから書き込みアドレスWAと、それぞれサブフレームメモリ1〜4の選択信号であるCS1〜CS4を生成出力する。図3は書き込み制御回路6の動作を説明するための入出力信号のタイミングチャートを示したものである。ここで書き込みアドレスWAは、水平アドレス部WA(x)と垂直アドレス部WA(y)から構成される。   The write control circuit 6 generates and outputs the write address WA and the selection signals CS1 to CS4 of the subframe memories 1 to 4 from the synchronization clock WCK and the horizontal / vertical synchronization signal HDi / VDi output from the decoder 5, respectively. FIG. 3 is a timing chart of input / output signals for explaining the operation of the write control circuit 6. Here, the write address WA is composed of a horizontal address portion WA (x) and a vertical address portion WA (y).

図3(a)は水平/垂直同期信号HDi/VDiと垂直アドレス部WA(y)の関係を示したものである。垂直同期信号VDiは1フレーム分の画素データ入力の開始タイミングにおいて所定時間だけ“H”レベルになる信号であり、水平同期信号HDiは1ライン分の画素データ入力の開始タイミングにおいて所定時間だけ“H”レベルになる信号である。書き込みアドレスWAの垂直アドレス部WA(y)は、水平同期信号の2周期毎に値が1ずつ増加する。   FIG. 3A shows the relationship between the horizontal / vertical synchronization signal HDi / VDi and the vertical address portion WA (y). The vertical synchronization signal VDi is a signal that becomes “H” level for a predetermined time at the start timing of pixel data input for one frame, and the horizontal synchronization signal HDi is “H” for a predetermined time at the start timing of pixel data input for one line. It is a signal that goes to “level”. The value of the vertical address portion WA (y) of the write address WA increases by 1 every two cycles of the horizontal synchronization signal.

図3(b)は水平同期信号HDi、書き込みアドレスWAの水平アドレス部WA(x)、同期クロックWCK及び選択信号CS1〜CS4の関係を示したものである。同期信号WCKは各入力画素データDi(m)に同期して“H”レベルに遷移する。書き込みアドレスWAの水平アドレス部WA(x)は、同期信号WCKの2周期毎に値が1ずつ増加する。サブフレームメモリ1の選択信号CS1は入力画像の奇数番目のラインの先頭から奇数番目の画素データに対して“H”レベルになる。サブフレームメモリ2の選択信号CS2は入力画像の奇数番目のラインの先頭から偶数番目の画素データに対して“H”レベルになる。サブフレームメモリ3の選択信号CS3は入力画像の偶数番目のラインの先頭から奇数番目の画素データに対して“H”レベルになる。そしてサブフレームメモリ4の選択信号CS4は入力画像の偶数番目のラインの先頭から偶数番目の画素データに対して“H”レベルになる。   FIG. 3B shows the relationship among the horizontal synchronization signal HDi, the horizontal address portion WA (x) of the write address WA, the synchronization clock WCK, and the selection signals CS1 to CS4. The synchronization signal WCK transitions to the “H” level in synchronization with each input pixel data Di (m). The value of the horizontal address part WA (x) of the write address WA increases by 1 every two cycles of the synchronization signal WCK. The selection signal CS1 of the sub-frame memory 1 becomes “H” level with respect to the odd-numbered pixel data from the beginning of the odd-numbered line of the input image. The selection signal CS2 of the sub-frame memory 2 becomes “H” level with respect to even-numbered pixel data from the beginning of the odd-numbered line of the input image. The selection signal CS3 of the sub-frame memory 3 becomes “H” level for the odd-numbered pixel data from the top of the even-numbered line of the input image. Then, the selection signal CS4 of the subframe memory 4 becomes “H” level with respect to the even-numbered pixel data from the top of the even-numbered line of the input image.

サブフレームメモリ1〜4は、入力画像1フレーム分を分割表示するための4つのサブフレーム1〜4をそれぞれ記憶するためのメモリであり、それぞれ選択信号CS1〜CS4が“H”のときに各入力画素データDi(m)を書き込みアドレスWAに基いて記憶する。サブフレーム1は、入力画像の奇数番目のラインに属し且つ各ラインの先頭から奇数番目の画素で構成される。サブフレーム2は、入力画像の奇数番目のラインに属し且つ各ラインの先頭から偶数番目の画素で構成される。サブフレーム3は、入力画像の偶数番目のラインに属し且つ各ラインの先頭から奇数番目の画素で構成される。そしてサブフレーム4は、入力画像の偶数番目のラインに属し且つ各ラインの先頭から偶数番目の画素で構成される。各サブフレーム画像の画素配列を図4に示す。なお、本実施例ではサブフレーム数を4としたがそれに限るものではない。また、サブフレームの画素配列についても同様である。   The sub-frame memories 1 to 4 are memories for storing four sub-frames 1 to 4 for dividing and displaying one frame of the input image, and each of the sub-frame memories 1 to 4 is “H”. The input pixel data Di (m) is stored based on the write address WA. The subframe 1 belongs to an odd-numbered line of the input image and includes odd-numbered pixels from the top of each line. The subframe 2 belongs to an odd-numbered line of the input image and includes even-numbered pixels from the top of each line. The subframe 3 belongs to the even-numbered lines of the input image and is composed of odd-numbered pixels from the top of each line. The subframe 4 belongs to even-numbered lines of the input image and is composed of even-numbered pixels from the top of each line. FIG. 4 shows a pixel array of each subframe image. In this embodiment, the number of subframes is four, but it is not limited to this. The same applies to the pixel arrangement of the subframe.

読み出し制御回路7は、デコーダ5から出力される同期クロックWCK及び水平/垂直同期信号HDi/VDiから読み出しアドレスRAを生成するとともに、それぞれサブフレームメモリ1〜4の出力イネーブル信号であるOE1〜OE4、各サブフレームを構成するフィールドのカウント値FC、及びサブフレームメモリ1〜4からの画素データ読み出しが一巡すると値が変化する信号SFCを生成出力する。なお、ここで読み出しアドレスRAも書き込みアドレスWAと同様、水平アドレス部RA(x)と垂直アドレス部RA(y)から構成される。   The read control circuit 7 generates a read address RA from the synchronization clock WCK and the horizontal / vertical synchronization signal HDi / VDi output from the decoder 5, and OE1 to OE4 which are output enable signals of the subframe memories 1 to 4, respectively. It generates and outputs a signal SFC whose value changes when the count value FC of the field constituting each subframe and the reading of pixel data from the subframe memories 1 to 4 make a round. Here, the read address RA is also composed of a horizontal address portion RA (x) and a vertical address portion RA (y), like the write address WA.

図5、図7、図8は、サブフレームメモリ1〜4から画素データが読み出され、出力されるまでの動作を説明するための各信号のタイミングチャートを示したものである。これらの図において、Tfは1フレーム分の画素データ出力期間、Tsfは1サブフレーム分の画素データ出力期間、そしてTfdは1サブフレームの時間階調表示のための1フィールド分の画素データ出力期間を示している(以後の図も同様)。   5, FIG. 7 and FIG. 8 show timing charts of respective signals for explaining the operation until pixel data is read from the subframe memories 1 to 4 and outputted. In these figures, Tf is a pixel data output period for one frame, Tsf is a pixel data output period for one subframe, and Tfd is a pixel data output period for one field for time gradation display of one subframe. (The same applies to the subsequent figures).

まず、図5において、OE1〜OE4はTsf/2の時間幅で順次“H”レベルになる。サブフレームメモリ1〜4は、それぞれ出力イネーブル信号OE1〜OE4が“L”レベルのときは出力Di1(m)〜Di4(m)はハイインピーダンス状態になっており、OE1〜OE4が“H”レベルのとき書き込まれた画素データを読み出しアドレスRAに基いて順次読み出す。ここでサブフレームメモリ1〜4は、書き込みとは非同期に読み出しが可能なデュアルポート機能を持つメモリが好適であるが、シングルポートのメモリを用いることも可能である。1つの出力イネーブル信号が“H”になっている期間中に対応するサブフレーム画素データは2回繰り返し読み出され、その都度フィールドカウント値FCの値が変化する。   First, in FIG. 5, OE1 to OE4 sequentially become “H” level with a time width of Tsf / 2. In the subframe memories 1 to 4, when the output enable signals OE1 to OE4 are at “L” level, the outputs Di1 (m) to Di4 (m) are in a high impedance state, and OE1 to OE4 are at “H” level. The pixel data written at this time is read out sequentially based on the read address RA. Here, the subframe memories 1 to 4 are preferably a memory having a dual port function capable of reading asynchronously with writing, but a single port memory can also be used. The corresponding subframe pixel data is repeatedly read twice during a period in which one output enable signal is “H”, and the value of the field count value FC changes each time.

サブフレームメモリ1〜4のいずれかから読み出された画素データの上位nビットのDi(n)はそのまま、または+1回路8で1を加算されて(Di(n)+1)、それぞれ選択回路10に入力される。一方、サブフレームメモリ1〜4のいずれかから読み出された画素データの下位(m−n)ビットは判定回路9に入力される。判定回路9は画素データの下位(m−n)ビットとフィールドカウント値FC及び分割フレームカウント値SFCに基き出力信号Sの状態を制御する。選択回路10は信号Sの値に基いて入力データDi(n)かDi(n)+1のいずれか一方を選択して出力画素データDo(n)として出力する。図6に下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールド毎の画素データの出力例を示す。   The upper n bits Di (n) of the pixel data read from any one of the subframe memories 1 to 4 are either left as they are, or 1 is added by the +1 circuit 8 (Di (n) +1), respectively. 10 is input. On the other hand, the lower (mn) bits of the pixel data read from any of the subframe memories 1 to 4 are input to the determination circuit 9. The determination circuit 9 controls the state of the output signal S based on the lower (mn) bits of the pixel data, the field count value FC, and the divided frame count value SFC. The selection circuit 10 selects either input data Di (n) or Di (n) +1 based on the value of the signal S and outputs it as output pixel data Do (n). FIG. 6 shows an output example of pixel data for each field when the lower order (mn) is 2 bits.

図7は出力画素データDo(n)の垂直同期信号VDoと読み出しアドレスRAの垂直アドレス部RA(y)、及びイネーブル信号の関係を示したものである。垂直同期信号VDoは1フィールド分の画素データ出力の開始タイミングにおいて所定時間だけ“H”レベルになる信号であり、VDoが“H”になると、その時に“H”になっているイネーブル信号に対応するサブフレームメモリから画素データを1ライン目から順次出力する。なお、本図においては、対応するイネーブル信号としてOE1及びOE2についてのみ示しているが、OE3及びOE4についても全く同様である。   FIG. 7 shows the relationship between the vertical synchronizing signal VDo of the output pixel data Do (n), the vertical address portion RA (y) of the read address RA, and the enable signal. The vertical synchronization signal VDo is a signal that becomes “H” level for a predetermined time at the start timing of pixel data output for one field. When VDo becomes “H”, it corresponds to the enable signal that is “H” at that time. The pixel data is sequentially output from the first line from the subframe memory. In the drawing, only OE1 and OE2 are shown as corresponding enable signals, but the same applies to OE3 and OE4.

また、図8は、出力画素データDo(n)の水平/垂直同期信号HDo/VDoと読み出しアドレスRAの水平/垂直アドレス部RA(x)/RA(y)、及びサブフレームメモリからの読み出しデータDi(n)の関係を示したものである。水平同期信号HDoは1ライン分の画素データ入力の開始タイミングにおいて所定時間だけ“H”レベルになる信号であり、HDoが“H”になる毎に各ラインに対応する画素データが順次サブフレームメモリより読み出される。   FIG. 8 shows horizontal / vertical synchronization signals HDo / VDo of the output pixel data Do (n), horizontal / vertical address portions RA (x) / RA (y) of the read address RA, and read data from the subframe memory. The relationship of Di (n) is shown. The horizontal synchronization signal HDo is a signal that is at the “H” level for a predetermined time at the start timing of pixel data input for one line. Each time HDo becomes “H”, the pixel data corresponding to each line is sequentially transferred to the subframe memory. Read out.

[実施例2]
次に本発明に係る画像出力装置の別の実施例について説明する。
図9は図1に示した本発明に係る画像出力装置の構成例において、別の動作例をタイミングチャートで示したものである。本図では、1つの出力イネーブル信号が‘H’になっている期間中に対応するサブフレーム画素データの読み出しは1回で、1フレーム期間中にサブフレーム1〜4の一連の読み出しを4回繰り返す。この場合、信号FCはサブフレーム1〜4の一連の読み出しを1回終了する毎に値が変化し、信号SFCはサブフレーム1〜4の一連の読み出しを2回終了する毎に値が変化する。画素データの下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールド毎の画素データ出力は図6と同じであっても良いし、違っていても良い。すなわち、実施例1においては1フレーム期間を2つの分割フレーム期間に分割した場合を示したのに対し、本実施例では1フレーム期間を4つの分割フレーム期間に分割した場合について示している。
[Example 2]
Next, another embodiment of the image output apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 9 is a timing chart showing another operation example in the configuration example of the image output apparatus according to the present invention shown in FIG. In this figure, the readout of the corresponding subframe pixel data is performed once during the period when one output enable signal is “H”, and the series of readouts of subframes 1 to 4 is performed four times during one frame period. repeat. In this case, the value of the signal FC changes every time a series of reading of the subframes 1 to 4 is finished once, and the value of the signal SFC changes every time a series of reading of the subframes 1 to 4 is finished twice. . The pixel data output for each field when the lower order (mn) of the pixel data is 2 bits may be the same as or different from that in FIG. That is, in the first embodiment, a case where one frame period is divided into two divided frame periods is shown, whereas in this embodiment, a case where one frame period is divided into four divided frame periods is shown.

[実施例3]
図10は本発明に係る画像出力装置の別の構成例を概略的に示すブロック図であり、基本的な構成は実施例1で説明した図1の構成と同様である。図10の構成と図1の構成の違いは、判定回路9にイネーブル信号OE1〜OE4が入力されている点である。また、判定回路9は、サブフレームメモリ1〜4から読み出されたデータDi(n)をそのまま、あるいは+1回路8で1を加算して(Di(n)+1)出力するかを、サブフレーム毎に設定する機能を備えている。動作としては図5に示した例でも良いし、図9に示した例でも良い。また、これらに限るものでもない。
[Example 3]
FIG. 10 is a block diagram schematically showing another configuration example of the image output apparatus according to the present invention. The basic configuration is the same as the configuration of FIG. 1 described in the first embodiment. The difference between the configuration of FIG. 10 and the configuration of FIG. 1 is that enable signals OE 1 to OE 4 are input to the determination circuit 9. Further, the determination circuit 9 determines whether the data Di (n) read from the subframe memories 1 to 4 is output as it is or is added by 1 by the +1 circuit 8 (Di (n) +1) and output. It has a function to set for each frame. The operation may be the example shown in FIG. 5 or the example shown in FIG. Moreover, it is not restricted to these.

図11及び図12に、図6と同様の画素データの下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールド毎の画素データの出力例を示す。これらの例はいずれも、サブフレーム1〜4が同一の階調の画像を表示する場合に一連のサブフレーム画素データの平均が常に一定になるように設定されており、図11の場合は図5に示した動作例に対応し、図12の場合は図9に示した動作例に対応している。   FIG. 11 and FIG. 12 show an example of pixel data output for each field when the lower order (mn) of the pixel data is the same as FIG. In each of these examples, when the sub-frames 1 to 4 display the same gradation image, the average of the series of sub-frame pixel data is always set to be constant. 5 corresponds to the operation example shown in FIG. 5, and the case of FIG. 12 corresponds to the operation example shown in FIG.

[実施例4]
次に本発明に係る画像表示装置の実施例について説明する。
図13は本発明に係る画像表示装置の一実施例として、投射型画像表示装置の構成例を概略的に示したものである。図13において、符号21〜23は光源を含む照明装置であり、この照明装置のインテグレータ光学系22は例えばフライアイレンズアレイで構成されており、光源21からの光を均一化する。コンデンサレンズ23は照明光を画像表示素子である空間光変調素子25に集光し、照明するためのものである。ここで空間光変調素子25は反射型液晶パネルとしている。駆動装置27は図1または図10に示す構成の画像出力装置を備え、1フレームの表示画像データを複数のサブフレーム(例えば4つのサブフレーム)に分割して順次出力する。ここで一連のサブフレーム画素データの出力は1フレームの表示時間内で複数回繰返される。その際に各サブフレームの画素データは、1フレームの表示時間で所望の階調表示を得るべくフィールドデータに変換されて出力される。
[Example 4]
Next, an embodiment of the image display device according to the present invention will be described.
FIG. 13 schematically shows a configuration example of a projection type image display apparatus as an embodiment of the image display apparatus according to the present invention. In FIG. 13, reference numerals 21 to 23 denote illumination devices including a light source. An integrator optical system 22 of the illumination device includes, for example, a fly-eye lens array, and uniformizes light from the light source 21. The condenser lens 23 is for condensing the illumination light on the spatial light modulation element 25 which is an image display element for illumination. Here, the spatial light modulator 25 is a reflective liquid crystal panel. The drive device 27 includes the image output device having the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 10, and divides one frame of display image data into a plurality of subframes (for example, four subframes) and sequentially outputs them. Here, the output of a series of subframe pixel data is repeated a plurality of times within the display time of one frame. At that time, the pixel data of each sub-frame is converted into field data and output so as to obtain a desired gradation display in a display time of one frame.

空間光変調素子25は駆動装置27からの画素データに基き各画素に入射される照明光を変調する。変調された照明光は画像光として光路偏向素子26に入射し、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。この光路偏向素子26による光路偏向動作は駆動装置28によって制御される。なお、偏光ビームスプリッター24は、照明光と画像光を分離するためのである。また、光路偏向素子26からの出射光は投射レンズ29で拡大されてスクリーン30に投射される。   The spatial light modulator 25 modulates illumination light incident on each pixel based on pixel data from the driving device 27. The modulated illumination light enters the optical path deflecting element 26 as image light, and is deflected so that the image light is shifted by an amount set in the pixel arrangement direction. The optical path deflecting operation by the optical path deflecting element 26 is controlled by a driving device 28. The polarization beam splitter 24 is for separating illumination light and image light. Further, the outgoing light from the optical path deflecting element 26 is enlarged by the projection lens 29 and projected onto the screen 30.

ここで、光路偏向素子26による光路偏向量は画素ピッチの整数分の1であることが好ましい。画素の配列方向に対して2倍の画像増倍を行う場合は画素ピッチの1/2にし、4倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの1/4にすることが好ましい。いずれの場合も、切り替えられる偏向方向の数に応じて生成され画像表示素子(空間光変調素子)25に表示された各サブフレームの表示画像に同期して光路偏向素子26を作用させ、光路偏向素子26の作用状態に応じたスクリーン上の表示位置に投射画像を形成させることで、見かけ上高精細な画像を表示することができる。
なお、本実施例では反射型の空間光変調素子(反射型液晶パネル)25を画像表示素子として用いた構成例を説明したが、透過型の画像表示素子を用いた構成例も可能である。
Here, it is preferable that the optical path deflection amount by the optical path deflecting element 26 is 1 / integer of the pixel pitch. It is preferable to set the pixel pitch to ½ when performing image multiplication twice as much as the pixel arrangement direction, and to ¼ the pixel pitch when performing pixel multiplication four times. In any case, the optical path deflecting element 26 is operated in synchronization with the display image of each subframe generated according to the number of deflecting directions to be switched and displayed on the image display element (spatial light modulation element) 25 to thereby deflect the optical path. By forming a projected image at a display position on the screen corresponding to the operating state of the element 26, an apparently high-definition image can be displayed.
In this embodiment, the configuration example using the reflective spatial light modulator (reflective liquid crystal panel) 25 as the image display device has been described. However, a configuration example using a transmissive image display device is also possible.

図14は、本発明に係る画像表示装置におけ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(Liquid Crystal On Silicon)の構成例を模式的に示したものである。即ちLCOSは液晶を封入する上下基板のうち一方にシリコン基板(Si基板)41が用いられている。
より具体的には、Si基板41には画素トランジスタ42等からなる回路と、遮光層43及びミラー電極44が形成されている。このSi基板41に対向して、ITO対向電極47を形成したガラス基板48が配置され、両基板の間には支柱状スペーサ45により所定の間隙(ギャップ)が設けられ、このギャップ内に液晶層46が封入されている。
FIG. 14 shows a configuration example of LCOS (Liquid Crystal On Silicon) in which a display unit including a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer is formed on a silicon backplane as an example of an image display element in the image display device according to the present invention. It is shown schematically. That is, the LCOS uses a silicon substrate (Si substrate) 41 as one of upper and lower substrates enclosing liquid crystal.
More specifically, on the Si substrate 41, a circuit composed of pixel transistors 42 and the like, a light shielding layer 43, and a mirror electrode 44 are formed. A glass substrate 48 on which an ITO counter electrode 47 is formed is disposed opposite to the Si substrate 41, and a predetermined gap (gap) is provided between both substrates by a columnar spacer 45. A liquid crystal layer is formed in the gap. 46 is enclosed.

図15は本発明に基く画像表示装置に好適なバックプレーンの回路構成例を示したものである。各画素駆動回路はアナログ画素データを保持するためのメモリーとしての保持容量C、該メモリーへの画像データの記憶を制御するための第1のスイッチとしてのトランジスタQ1、メモリーに記憶された画像データの対応する画素Pへの出力を制御する第2のスイッチとしてのトランジスタQ2、及び液晶画素に印加されている電圧を所定階調の電圧値にする手段としてのトランジスタQ3から構成されている。ソースドライバは、画像出力装置から出力される画素データDo(n)をD/A変換してアナログ画素データに変換して対応する出力Video_1,Video_2,・・・,Video_Mから出力する。ゲートドライバはライン駆動信号PV1,PV2,・・・,PVNを順次駆動し、対応するラインのトランジスタQ1のゲートをONにしてソースドライバから出力されるアナログ画素データを保持容量Cに記憶する。全ての画素にデータが書き込まれると信号TDを“H”レベルにしてトランジスタQ2を一斉に駆動し、保持容量Cに記憶されたアナログ画素データを液晶画素Pに印加する。サブフレームの切り替わり時には信号RESTを“H”レベルにしてトランジスタQ3を一斉に駆動し、液晶画素Pへの印加電圧を所定階調レベルの電圧値に書き換える。本実施例ではグランドレベル、即ちゼロボルト(0[V])にするようにしているが、他の電圧値であってもよい。   FIG. 15 shows a circuit configuration example of a backplane suitable for the image display device based on the present invention. Each pixel driving circuit has a holding capacitor C as a memory for holding analog pixel data, a transistor Q1 as a first switch for controlling the storage of image data in the memory, and the image data stored in the memory. It comprises a transistor Q2 as a second switch for controlling the output to the corresponding pixel P, and a transistor Q3 as means for setting the voltage applied to the liquid crystal pixel to a voltage value of a predetermined gradation. The source driver performs D / A conversion on the pixel data Do (n) output from the image output device, converts the pixel data Do (n) into analog pixel data, and outputs the analog data from corresponding outputs Video_1, Video_2,. The gate driver sequentially drives the line drive signals PV1, PV2,..., PVN, turns on the gate of the transistor Q1 of the corresponding line, and stores the analog pixel data output from the source driver in the storage capacitor C. When data is written in all the pixels, the signal TD is set to the “H” level to drive the transistors Q2 all at once, and the analog pixel data stored in the storage capacitor C is applied to the liquid crystal pixel P. When the subframe is switched, the signal REST is set to the “H” level to drive the transistors Q3 all at once, and the voltage applied to the liquid crystal pixel P is rewritten to a voltage value of a predetermined gradation level. In this embodiment, the ground level is set to zero volts (0 [V]), but other voltage values may be used.

本実施例では、画像表示素子は、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であり、基板にシリコン基板41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が使用でき、上記の駆動回路を同一基板上に構成することができるので、小型で低コストの駆動回路が実現できる。   In this embodiment, the image display element is an LCOS in which a display unit including a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer is formed on a silicon backplane. Since the silicon substrate 41 is used for the substrate, A similar microfabrication process can be used, and the above driving circuit can be formed on the same substrate, so that a small and low cost driving circuit can be realized.

図16〜図19に、1フレームを4つのサブフレームに分割し、光路シフトにより図24や図25に示すごとくスクリーン上にフレーム画像を表示する場合の、空間光変調素子25の各画素の表示動作例を示す。これらの図において、Trstはサブフレーム切り替え時に表示を所定階調レベルにする期間を示しており、図16〜18は所定階調レベルとして最低階調レベル、即ち黒表示にする場合を、図19は所定階調レベルとして最高階調レベル、即ち白表示にする場合の様子をそれぞれ示している。また、[1-0]や[2-1]は各サブフレームの画素データの下位2ビットの値に対応した表示動作を示しており、左側の数字がサブフレーム、右側の数字が表示すべき画像データの下位2ビットの値を示している(例えば[1-0]はサブフレーム1において画素データの下位2ビットの値が“0”の表示動作である)。   16 to 19, display of each pixel of the spatial light modulator 25 when one frame is divided into four subframes and a frame image is displayed on the screen as shown in FIGS. 24 and 25 by optical path shift. An operation example is shown. In these drawings, Trst indicates a period during which the display is set to a predetermined gradation level when subframes are switched, and FIGS. 16 to 18 show a case where the minimum gradation level is set as the predetermined gradation level, that is, black display is performed. Indicates the maximum gradation level as the predetermined gradation level, that is, the state of white display. [1-0] and [2-1] indicate the display operation corresponding to the value of the lower 2 bits of the pixel data of each subframe. The left number should be the subframe and the right number should be displayed. The lower 2 bits of the image data are indicated (for example, [1-0] is a display operation in which the lower 2 bits of the pixel data in the subframe 1 is “0”).

図16は実施例1の図6に示した画素データの出力例に対応した空間光変調素子25の各画素の表示動作例として、サブフレーム1〜4がそれぞれ、画素データの下位2ビットの値が異なる画像を表示する場合を示している。
また、図17は実施例3の図11に示した画素データの出力例に対応した空間光変調素子25の各画素の表示動作例、図18及び図19は実施例3の図12に示した画素データの出力例に対応した空間光変調素子25の各画素の表示動作例として、4つのサブフレームで同一の階調(画素データの下位2ビットが“1”)の画像を表示する場合を示している。これらはいずれも同一の階調の画像を表示する場合に一連のサブフレーム画素データの平均が常に一定になるように設定されており、図20は図17に対応してスクリーン上に表示される画像の様子を示したもの、図21は図18または図19に対応してスクリーン上に表示される画像の様子を示したものである。即ち、図20においては1フレームの2分の1の期間Tf/2毎に同図(a)と(b)の間で表示状態を繰り返し、図21においては1フレームの4分の1の期間Tf/4毎に同図(a)〜(d)の表示状態を図に示された順に繰り返す。
FIG. 16 is a display operation example of each pixel of the spatial light modulator 25 corresponding to the pixel data output example shown in FIG. 6 of the first embodiment. Shows a case where different images are displayed.
FIG. 17 shows an example of the display operation of each pixel of the spatial light modulator 25 corresponding to the output example of the pixel data shown in FIG. 11 of the third embodiment. FIGS. 18 and 19 show the display operation of FIG. As an example of display operation of each pixel of the spatial light modulator 25 corresponding to the output example of pixel data, a case where an image having the same gradation (lower 2 bits of pixel data is “1”) is displayed in four subframes. Show. These are set so that the average of a series of sub-frame pixel data is always constant when displaying the same gradation image, and FIG. 20 is displayed on the screen corresponding to FIG. FIG. 21 shows a state of an image, and FIG. 21 shows a state of an image displayed on the screen corresponding to FIG. 18 or FIG. That is, in FIG. 20, the display state is repeated between (a) and (b) every half period Tf / 2 of one frame, and in FIG. 21, a quarter period of one frame. The display states of (a) to (d) in the figure are repeated in the order shown in the figure every Tf / 4.

[実施例5]
図22は実施例4に示した図13の構成の投射型画像表示装置の別の動作例を、図16を元にタイミングチャートで示したものである。本実施例においては、サブフレーム期間中のフィールドの切り替え時において信号RESTをTod時間だけ“H”レベルにして、本来表示すべき階調よりも大きな階調差となる駆動電圧を印加してオーバードライブ駆動し、画像表示素子の応答速度の高速化を図っている様子を示している。なお、本実施例では、サブフレームの切り替わり時に画像表示を所定階調レベルにする初期化手段が、フィールド切り替え時に画像表示素子の応答を高速化するためのオーバードライブ駆動手段を兼ねるものとしてしているが、これに限るものではない。
[Example 5]
FIG. 22 is a timing chart based on FIG. 16 showing another operation example of the projection type image display apparatus having the configuration of FIG. 13 shown in the fourth embodiment. In this embodiment, the signal REST is set to the “H” level for the Tod time when the field is switched during the subframe period, and a drive voltage that has a larger gradation difference than the gradation to be originally displayed is applied. It shows a state where the drive is driven to increase the response speed of the image display element. In this embodiment, it is assumed that the initialization means for setting the image display to a predetermined gradation level when the subframe is switched also serves as the overdrive driving means for speeding up the response of the image display element when the field is switched. However, it is not limited to this.

さて、以上に説明した本実施例の画像表示装置では、サブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を所定の階調レベルにして光路シフトするようにしたので、サブフレーム間での画像のクロストーク発生を防止することができ、高品質の画像が得られる。
また、本実施例の画像表示装置においては、特にサブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を最低階調レベル、即ち黒表示にして光路シフトするようにしたので、高コントラストで鮮明な表示画像が得られる。
また、本実施例の画像表示装置においては、特にサブフレームの表示の切り替わり時に表示画像を最高階調レベル、即ち白表示にして光路シフトするようにしたので、光利用効率が高められて高輝度で且つ低消費電力化が図られる。
さらに本実施例の画像表示装置においては、画像表示素子として単結晶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の駆動回路を構成することができるとともに、液晶層厚を極めて薄く形成して高速の光学応答速度を実現でき、フィールド毎の高速の画像切り替えが容易に実現される。
In the image display apparatus of the present embodiment described above, the display image is shifted to the predetermined gradation level when the display of the subframe is switched, so that the crosstalk of the image occurs between the subframes. Can be prevented, and a high-quality image can be obtained.
Further, in the image display device of this embodiment, the display image is shifted to the lowest gradation level, that is, black display, especially when the display of the sub-frame is switched, and the optical path is shifted, so that a clear display image with high contrast can be obtained. It is done.
Further, in the image display device of this embodiment, the display image is shifted to the highest gradation level, that is, white display, especially when the display of the sub-frame is switched, so that the light use efficiency is increased and the luminance is increased. And low power consumption.
Further, in the image display device of this embodiment, since the LCOS in which the display portion including the liquid crystal layer and the electrode for driving the liquid crystal layer is formed on the single crystal silicon backplane is used as the image display element, high speed operation is performed on the silicon backplane. The liquid crystal layer can be formed extremely thin to realize a high optical response speed, and high-speed image switching for each field can be easily realized.

以上説明したように、本発明によれば、高い解像度でありながら高階調でちらつきの目立たない高品質の画像表示が可能な画像表示装置を低コストで実現することができるので、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイなどの種々の画像表示装置に利用することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize an image display device capable of displaying a high-quality image with high gradation and high-quality flicker without conspicuous at low cost. It can utilize for various image display apparatuses, such as a display.

本発明に係る画像出力装置の構成例を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration example of an image output apparatus according to the present invention. 入力画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an input image. 書き込み制御回路の動作を説明するための入出力信号のタイミングチャートである。4 is a timing chart of input / output signals for explaining the operation of the write control circuit. 各サブフレーム画像の画素配列を示す図である。It is a figure which shows the pixel arrangement | sequence of each sub-frame image. 図1に示す画像出力装置のサブフレームメモリから画素データが読み出され、出力されるまでの動作例を説明するための各信号のタイミングチャートである。3 is a timing chart of each signal for explaining an operation example until pixel data is read from the subframe memory of the image output device shown in FIG. 1 and output. 画素データの下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールドとサブフィールド毎の画素データの出力例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output of the pixel data for each field and subfield when the lower order (mn) of pixel data is 2 bits. 図1に示す画像出力装置のサブフレームメモリから画素データが読み出され、出力されるまでの動作例を説明するための各信号のタイミングチャートである。3 is a timing chart of each signal for explaining an operation example until pixel data is read from the subframe memory of the image output device shown in FIG. 1 and output. 図1に示す画像出力装置のサブフレームメモリから画素データが読み出され、出力されるまでの動作例を説明するための各信号のタイミングチャートである。3 is a timing chart of each signal for explaining an operation example until pixel data is read from the subframe memory of the image output device shown in FIG. 1 and output. 図1に示す画像出力装置のサブフレームメモリから画素データが読み出され、出力されるまでの別の動作例を説明するための各信号のタイミングチャートである。6 is a timing chart of each signal for explaining another example of operation from when pixel data is read out from the subframe memory of the image output device shown in FIG. 1 to when it is output. 本発明に係る画像出力装置の別の構成例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the example of another structure of the image output device which concerns on this invention. 画素データの下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールドとサブフィールド毎の画素データの別の出力例を示す図である。It is a figure which shows another output example of the pixel data for each field and subfield when the lower order (mn) of the pixel data is 2 bits. 画素データの下位(m−n)が2ビットの場合の各フィールドとサブフィールド毎の画素データの別の出力例を示す図である。It is a figure which shows another output example of the pixel data for each field and subfield when the lower order (mn) of the pixel data is 2 bits. 本発明に係る画像表示装置の一実施例を示す図であって、投射型画像表示装置の構成例を示す概略構成図である。It is a figure which shows one Example of the image display apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is a schematic block diagram which shows the structural example of a projection type image display apparatus. 本発明に係る画像表示装置における画像表示素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the image display element in the image display apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る画像表示装置に好適なバックプレーンの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the backplane suitable for the image display apparatus which concerns on this invention. 図13に示す画像表示装置の空間光変調素子の各画素の表示動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display operation | movement of each pixel of the spatial light modulation element of the image display apparatus shown in FIG. 図13に示す画像表示装置の空間光変調素子の各画素の表示動作の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display operation of each pixel of the spatial light modulation element of the image display apparatus shown in FIG. 図13に示す画像表示装置の空間光変調素子の各画素の表示動作の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display operation of each pixel of the spatial light modulation element of the image display apparatus shown in FIG. 図13に示す画像表示装置の空間光変調素子の各画素の表示動作の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display operation of each pixel of the spatial light modulation element of the image display apparatus shown in FIG. 図17に対応してスクリーン上に表示される画像の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the image displayed on a screen corresponding to FIG. 図18または図19に対応してスクリーン上に表示される画像の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the image displayed on a screen corresponding to FIG. 18 or FIG. 図13に示す画像表示装置の空間光変調素子の各画素の表示動作の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display operation of each pixel of the spatial light modulation element of the image display apparatus shown in FIG. 従来の液晶表示パネルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional liquid crystal display panel. 空間光変調素子の任意の1画素による表示画像が光路偏向素子によって4倍の画素に増倍されてスクリーン上に投射される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the display image by arbitrary 1 pixels of a spatial light modulation element is multiplied by a 4 times pixel with an optical path deflection element, and is projected on a screen. スクリーン上に投射表示される1フレーム画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the 1 frame image projected and displayed on a screen. 先願の画像表示装置における空間光変調素子の各画素の表示動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display operation | movement of each pixel of the spatial light modulation element in the image display apparatus of a prior application. 白線と黒線の交互の繰返しパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the alternating repeated pattern of a white line and a black line. 先願の画像表示装置において図27のパターンを表示する場合の画像表示素子の各画素の表示動作例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display operation of each pixel of an image display element in the case of displaying the pattern of FIG. 27 in the image display apparatus of a prior application.

符号の説明Explanation of symbols

1〜4:サブフレームメモリ
5:デコーダ
6:書き込み制御回路
7:読み出し制御回路
8:+1回路
9:判定回路
10:選択回路
21:光源
22:インテグレータ光学系
23:コンデンサレンズ
24:偏光ビームスプリッター
25:空間光変調素子(画像表示素子)
26:光路偏向素子
27:駆動装置
28:駆動装置
29:投射レンズ
30:スクリーン
41:Si基板
42:画素トランジスタ
43:遮光層
44:ミラー電極
45:支柱状スペーサ
46:液晶層
47:ITO対向電極
48:ガラス基板
1-4: Subframe memory 5: Decoder 6: Write control circuit 7: Read control circuit 8: +1 circuit 9: Determination circuit 10: Selection circuit 21: Light source 22: Integrator optical system 23: Condenser lens 24: Polarization beam splitter 25 : Spatial light modulation element (image display element)
26: Optical path deflecting element 27: Driving device 28: Driving device 29: Projection lens 30: Screen 41: Si substrate 42: Pixel transistor 43: Light shielding layer 44: Mirror electrode 45: Columnar spacer 46: Liquid crystal layer 47: ITO counter electrode 48: Glass substrate

Claims (13)

1フレーム分の画素データを複数のサブフレームに分割し、各サブフレーム毎に順次出力するサブフレーム生成手段を備え、かつ、前記各サブフレームの出力期間を複数のフィールドに時間分割し、各フィールド毎に出力画素データを生成し順次出力するフィールドデータ生成手段を備えた画像出力装置において、
前記フィールドデータ生成手段は、1フレーム分の画素データの出力を複数の分割フレーム期間に分割し、各分割フレーム期間内で前記複数のサブフレームを順次出力し、各サブフレームは、前記1フレームの出力期間で全てのフィールドデータの出力が完結するように各フィールドデータを前記分割フレーム期間に分散させて出力することを特徴とする画像出力装置。
Sub-frame generation means for dividing pixel data for one frame into a plurality of sub-frames and sequentially outputting each sub-frame, and dividing the output period of each sub-frame into a plurality of fields, In an image output device provided with field data generating means for generating output pixel data for each output and sequentially outputting them,
The field data generation unit divides an output of pixel data for one frame into a plurality of divided frame periods, and sequentially outputs the plurality of subframes within each divided frame period. An image output apparatus, wherein each field data is distributed and outputted in the divided frame period so that output of all field data is completed in an output period.
請求項1記載の画像出力装置において、
前記フィールドデータ生成手段は、前記複数のフィールドデータの生成順序を前記各サブフレーム毎に設定可能とする手段を備えたことを特徴とする画像出力装置。
The image output apparatus according to claim 1,
The image data output apparatus according to claim 1, wherein the field data generation means includes means for enabling the generation order of the plurality of field data to be set for each subframe.
請求項1または2記載の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1フレームの表示時間を前記複数の分割フレーム時間に分割し、各分割フレーム時間内で時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成し、前記各サブフレームは、前記1フレームの表示期間で前記画素データに応じた所望の画像を表示するように前記複数のフィールドを分散して表示することを特徴とする画像表示装置。   The image output apparatus according to claim 1, an image display element that displays an image according to output pixel data from the image output apparatus, a light source and an illumination device that illuminate the image display element, and the image display element Optical path deflecting means for deflecting the optical path of the light emitted from the optical path, and an optical device for enlarging and projecting the light emitted from the optical path deflecting means onto the projection surface, and the display time of the one frame is set to the plurality of divided frame times. Sub-frame display images that are time-divisionally projected within each divided frame time and are combined with the display positions shifted on the projection plane, and each sub-frame is the pixel data in the display period of the one frame. An image display device characterized in that the plurality of fields are distributed and displayed so as to display a desired image according to the display. 請求項3記載の画像表示装置において、
前記画像出力装置のフィールドデータ生成手段は、前記投射面上で互いに隣接する複数の画素で形成された画像領域に同一の画像を表示する場合に、該領域の空間的に平均化された表示階調レベルの時間的な変化量が小さくなるように前記各サブフレームのフィールドデータ表示順序が設定されていることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 3.
The field data generating means of the image output device, when displaying the same image in an image area formed by a plurality of pixels adjacent to each other on the projection plane, displays a spatially averaged display floor of the area. An image display device, wherein the field data display order of each of the subframes is set so that the temporal change amount of the tone level is small.
請求項1または2記載の画像出力装置と、該画像出力装置からの出力画素データに応じて画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、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と、該光路偏向手段からの出射光を拡大して投射面上に投射する光学装置を備え、前記1サブフレーム毎に時分割投射されたサブフレーム表示画像を前記投射面上で互いに表示位置をずらして合成することで前記1フレームの画像を表示し、前記各サブフレームはさらに複数のフィールドに分割し、それぞれ所定の階調で時分割投射することにより1サブフレーム期間で所望の階調表示を行なうことを特徴とする画像表示装置。   The image output apparatus according to claim 1, an image display element that displays an image according to output pixel data from the image output apparatus, a light source and an illumination device that illuminate the image display element, and the image display element Sub-frame which is provided with an optical path deflecting means for deflecting the optical path of the outgoing light from the optical path and an optical device for projecting the outgoing light from the optical path deflecting means on the projection surface in a time-division manner for each sub-frame The display image is synthesized by shifting the display position on the projection surface to display the one-frame image, and each sub-frame is further divided into a plurality of fields, each of which is time-divisionally projected with a predetermined gradation. Accordingly, a desired gradation display is performed in one subframe period. 請求項5記載の画像表示装置において、
前記1フレーム画像の各画素データはmビットの画素データであり、該mビットの画素データのうち上位nビット(m>n)と下位(m−n)ビットに対して、前記各サブフレームを2m-n個のフィールドに分割し、各フィールドは前記下位(m−n)ビットの値に基いて前記上位nビットの値から生成された出力画素データで階調表示することで前記1サブフレームの表示期間で平均して所望の階調表示を行なうことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 5,
Each pixel data of the one-frame image is m-bit pixel data, and the sub-frames are assigned to upper n bits (m> n) and lower (mn) bits of the m-bit pixel data. 2 fields are divided into mn fields, and each field is displayed in grayscale with output pixel data generated from the upper n bits based on the lower (mn) bits. An image display device that performs a desired gradation display on average during a frame display period.
請求項6記載の画像表示装置において、
前記出力画素データは、前記上位nビットの値そのまま、あるいは1を加えた値のいずれかのnビットデータであり、前記1サブフレームの表示期間で平均して所望の階調表示を行なうことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 6.
The output pixel data is n-bit data which is either the value of the upper n bits as it is or a value obtained by adding 1, and performing desired gradation display on average during the display period of the one subframe. A characteristic image display device.
請求項3〜7のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記サブフレームとサブフレームの表示の間に、所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
In the image display device according to any one of claims 3 to 7,
An image display apparatus comprising: an initialization unit for providing a display period of a predetermined gradation level between display of the subframes.
請求項3〜8のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記画像表示素子は、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)であることを特徴とする画像表示装置。
In the image display device according to any one of claims 3 to 8,
The image display device is an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) in which a display unit including a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer is formed on a silicon backplane.
請求項3〜9のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記フィールドの切り替わり時において、前記画像表示素子の応答速度を高めるべくオーバードライブ駆動手段を設けたことを特徴とする画像表示装置。
In the image display device according to any one of claims 3 to 9,
An image display device comprising overdrive driving means for increasing the response speed of the image display element when the field is switched.
請求項10記載の画像表示装置において、
前記サブフレームとサブフレームの表示の間に、前記所定の階調レベルの表示期間を設けるべく初期化手段を備え、前記初期化手段は前記オーバードライブ駆動手段を兼ねることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 10.
An image display apparatus comprising: an initialization unit for providing a display period of the predetermined gradation level between the display of the subframes, and the initialization unit also serves as the overdrive driving unit .
請求項8または11記載の画像表示装置において、
前記所定の階調レベルとは最低階調レベルであることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 8 or 11,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the predetermined gradation level is a minimum gradation level.
請求項8または11記載の画像表示装置において、
前記所定の階調レベルとは最高階調レベルであることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 8 or 11,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the predetermined gradation level is a maximum gradation level.
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