JP2004240410A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １フレーム期間経過後に液晶を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることにより、常に所望の階調輝度を表示することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 入力画像信号の１フレーム期間を第１画像表示期間と第２画像表示期間とに分割し、液晶表示パネル５が前記第１画像表示期間経過後に入力画像信号の定める透過率に到達するような強調変換信号を求めて、前記第１画像表示期間において前記強調変換信号を前記液晶表示パネル５に供給するとともに、前記第２画像表示期間において前記入力画像信号をそのまま前記液晶表示パネル５に供給する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置に関し、特に液晶表示パネルの光学応答特性を改善することが可能な液晶表示装置に関するものである。

近来、パーソナルコンピュータやテレビ受信機などの軽量化、薄形化によってディスプレイ装置も軽量化、薄形化が要求されており、このような要求に従って陰極線管（ＣＲＴ）の代わりに液晶表示装置（ＬＣＤ）のようなフラットパネル型ディスプレイが開発されている。

ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって所望の画像信号を得る表示装置である。このようなＬＣＤは携帯の簡便なフラットパネル型ディスプレイのうちの代表的なものであり、この中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたＴＦＴ ＬＣＤが主に用いられている。

最近は、ＬＣＤがコンピュータのディスプレイ装置だけでなく、テレビ受信機のディスプレイ装置として広く用いられるため、動画像を具現する必要が増加してきた。しかしながら、従来のＬＣＤは応答速度が遅いために動画像を具現するのは難しいという短所があった。

このような液晶の応答速度の問題を改善するために、１フレーム前の入力画像信号と現フレームの入力画像信号の組み合わせに応じて、予め決められた現フレームの入力画像信号に対する階調電圧より高い（オーバーシュートされた）駆動電圧或いはより低い（アンダーシュートされた）駆動電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動方法が知られている（特開平４−３６５０９４号公報、特開２００２−６２８５０号公報等）。以下、本願明細書においては、この駆動方式をオーバーシュート（ＯＳ）駆動と定義する。

従来のオーバーシュート駆動回路の概略構成を図１８に示す。すなわち、これから表示するＭ番目のフレームの入力画像データ（Current Data）と、フレームメモリ（ＦＭ）１に保存されたＭ−１番目のフレームの入力画像データ(Previous Data)とを強調変換部２に読み出し、両データの階調遷移パターンとＭ番目のフレームの入力画像データとを、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）３に保存されている付加電圧データ一覧表と照合し、照合して見つけ出した印加電圧データ（強調変換パラメータ）に基づいてＭ番目のフレームの画像表示に要する書込階調データ（強調変換信号）を決定し、液晶コントローラ４を介して液晶表示パネル５のゲートドライバ６及びソースドライバ７に液晶駆動信号を印加する。ここでは、強調変換部２とＯＳテーブルメモリ３とにより強調変換手段を構成している。

尚、液晶表示パネル５は、図１９に示すように、ｎ行×ｍ列のマトリックス状に配列された液晶表示セル１１を有しており、各液晶表示セル１１は液晶画素１２を備えている。各画素１２の近傍には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１３が夫々設けられ、これらＴＦＴ１３のドレイン電極は画素１２の電極に接続されている。全ての画素１２の電極には共通の対向電極１４が接続されている。

また、液晶表示パネル５には、ｎ本の走査線１５が平行に配置されている。ｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）番目の走査線１５には、ｊ行目のＴＦＴ１３の開閉制御端子（ゲート電極）が接続されている。さらに、これら行方向の走査線１５に直交するようにｍ本の列方向信号線１６が平行に配置されている。ｋ（ｋ＝１，２，…，ｍ）番目の信号線１６にはｋ列目のＴＦＴ１３の信号入力端子（ソース電極）が接続されている。

この液晶表示パネル５は、ゲートドライバ６及びソースドライバ７を含む駆動回路によって駆動される。ゲートドライバ６及びソースドライバ７は、上述の走査線１５及び信号線１６に夫々接続されており、強調変換部２で強調変換された画像信号はソースドライバ７に入力される。ゲートドライバ６に入力されるサンプリングクロック等の制御信号は、液晶コントロール回路４から供給される。

さらに、上述のＯＳテーブルメモリ３に格納されている印加電圧データは、液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値から予め得られるものであり、例えば表示信号レベル数すなわち表示データ数が８ビットの２５６階調である場合、図２０に示すように、２５６の全ての階調に対する印加電圧データを持っていても良いし、例えば３２階調毎の９つの代表階調についての強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶しておき、その他の印加電圧データについては、上記実測値から線形補完等の演算で求めるようにしても良い。

一般的に液晶表示パネルにおいては、ある中間調から別の中間調に変更させる時間は長く、中間調を１フレーム期間（例えば60Hzのプログレッシブスキャンの場合は16.7msec）内に表示することができず、残像が発生するだけでなく、中間調を正しく表示することができないという課題があったが、上述のオーバーシュート駆動回路を用いることにより、図２１（ｂ）の実線で示すように、目標の中間調を短時間（１フレーム期間内）で表示することが可能となる。
特開平４−３６５０９４号公報 特開２００２−６２８５０号公報

上述のとおり、従来のオーバーシュート駆動方法は、入力画像信号の前フレーム画像データ（Previous Data）と現フレーム画像データ（Current Data）とから、液晶が１フレーム期間（16.7msec）経過後に現フレーム画像データの定める透過率となる階調電圧を求め、これを現フレーム期間にて液晶表示パネル５に印加するものであるが、このようなオーバーシュート駆動方法においては、現フレーム画像データが印加される直前の液晶が、前フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達していることを前提に、現フレーム画像データの強調変換を行っているため、次のような問題があった。

すなわち、各液晶画素１２の液晶セルの厚み（セルギャップ）やバスラインなどの影響により、画素１２毎に光学応答特性のバラつきが生じ、上述のオーバーシュート駆動を行っても、１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達しない場合（図２１（ｂ）中、一点鎖線で示す）や、現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）以上に応答してしまう場合（図２１（ｂ）中、破線で示す）がある。

また、液晶の応答速度は温度依存性が非常に大きく、特に低温時の入力信号に対する追従性が極端に悪くなり、応答時間が増大することが知られている。従って、使用環境温度が、上記強調変換パラメータの実測時の温度と異なっていると、上述のオーバーシュート駆動を行っても、１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達しない場合（図２１（ｂ）中、一点鎖線で示す）や、現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）を越えて応答してしまう場合（図２１（ｂ）中、破線で示す）が発生する。

さらに、ＯＳテーブルメモリ３の容量を削減するために、表示データ階調における代表階調レベルの遷移パターンについての強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶しておき、その他の印加電圧データについては、上記実測値から線形補完等の演算により求めるように構成した場合、演算誤差によって正しい書込階調データ（強調変換信号）を得ることができず、１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達しない場合（図２１（ｂ）中、一点鎖線で示す）や、現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）を越えて応答してしまう場合（図２１（ｂ）中、破線で示す）が発生する。

そしてまた、フレームメモリ（ＦＭ）１の容量を削減するために、フレームメモリ（ＦＭ）１の前後で画像データの符号化・復号化を行う構成とした場合、圧縮誤差によって正しい書込階調データ（強調変換信号）を得ることができず、１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達しない場合（図２１（ｂ）中、一点鎖線で示す）や、現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）を越えて応答してしまう場合（図２１（ｂ）中、破線で示す）が発生する。

このように、実際の到達階調輝度に誤差が生じているにも関わらず、液晶が現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に到達していることを前提として、次フレーム画像データに強調変換を施してオーバーシュート駆動を行うと、液晶が次フレーム画像データの定める目標透過率に到達しなかったり、過剰に応答してしまい、正しい画像表示ができなくなるばかりか、場合によっては誤差がなしくずし的に増大して、除々に画素が黒化或いは白化してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１フレーム期間経過後に液晶を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることにより、常に所望の階調輝度を表示することが可能な液晶表示装置を提供するものである。

本願の第１の発明は、液晶表示パネルを用いて、画像を表示する液晶表示装置であって、入力画像信号の１フレーム期間を第１表示期間と第２表示期間とに分割し、前記液晶表示パネルが前記第１表示期間経過後に前記入力画像信号の定める透過率に到達するような強調変換信号を求め、前記第１表示期間において前記強調変換信号を前記液晶表示パネルに供給するとともに、前記第２表示期間において前記入力画像信号を前記液晶表示パネルに供給することを特徴とする。

本願の第２の発明は、前記入力画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換することを特徴とする。

本願の第３の発明は、前記入力画像信号の１フレーム期間内で、前記液晶表示パネルの各走査線を、前記強調変換信号の書き込みのために選択するとともに、前記入力画像信号の書き込みのために再度選択することを特徴とする。

本願の第４の発明は、前記液晶表示パネルが、前記強調変換信号の書き込み用のスイッチング素子と、前記入力画像信号の書き込み用のスイッチング素子とを有することを特徴とする。

本願の第５の発明は、複数の装置内温度に対応した強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを参照して、前記強調変換信号を求めることを特徴とする。

本願の第６の発明は、表示データ階調における代表階調の遷移パターンについての強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを参照して、前記強調変換信号を求めることを特徴とする。

本願の第７の発明は、入力画像信号を符号化した符号化画像データを復号化することにより得られる第１の復号化画像データと、前記符号化画像データを１フレーム期間遅延して復号化した第２の復号化画像データとに基づいて、前記強調変換信号を求めることを特徴とする。

本願の第８の発明は、前記第２表示期間にのみバックライト光を前記液晶表示パネルに照射することを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、液晶が第１表示期間経過後に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に到達するような強調変換信号を求め、これを第１表示期間において液晶表示パネルに供給する。ここで、実際の到達階調輝度に誤差が生じたとしても、第２表示期間において入力画像信号をそのまま液晶表示パネルに供給することにより、前記第１表示期間で生じた誤差を補正（吸収）して、前記入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に応答到達させることができる。

従って、１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ到達するので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することができ、高画質の画像表示を実現することが可能となる。

本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ到達するので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することができ、高画質の画像表示を実現することが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態を、図１乃至図５とともに詳細に説明するが、上記従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置における各部動作例を示すタイミングチャート、図３は本実施形態の液晶表示装置におけるテーブルメモリ（ＲＯＭ）の一例を示す概略説明図、図４は本実施形態の液晶表示装置における表示動作原理を示す概略説明図、図５は本実施形態の液晶表示装置において６４階調から１２８階調へと変化する画像信号が入力された時の表示階調輝度を示す概略説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、入力画像信号（ここでは、60Hzのプログレッシブスキャン信号）から垂直／水平同期信号を抽出する同期抽出部２５と、該同期抽出部２５で抽出された垂直／水平同期信号等に基づいて、各部の動作制御を行う制御ＣＰＵ２６と、該制御ＣＰＵ２６からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を２倍（120Hz）に変換するフレーム周波数変換部２７とを備えている。

ここで、フレーム周波数変換部２７は、例えばフレームメモリを備えたものであり、入力画像信号の１フレーム分の画像をフレームメモリに記憶した後、制御ＣＰＵ２６からの制御信号に基づいて、図２（ｂ）に示すように、２倍のフレーム周波数（120Hz）で画像信号を２回繰り返し読み出すことで、液晶表示パネル５に対するフレーム表示周期（垂直表示周期）が1/120秒（8.3msec）に時間軸圧縮された画像信号を出力する。

すなわち、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）を第１垂直表示期間（8.3msec）と第２垂直表示期間（8.3msec）とに分割し、それぞれの垂直表示期間において、時間軸圧縮された１フレーム分の同一の画像データを出力する。

また、本実施形態におけるＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３には、１垂直表示期間（＝8.3msec）内で現垂直表示期間の画像データ（Current Data）の目標階調に液晶が応答可能な強調変換パラメータが格納されている。ここでは、図３に示すように、１垂直表示期間前後における３２階調毎の９つの代表階調についての強調変換パラメータが格納されている。尚、これらの強調変換パラメータは液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値により求められる。

すなわち、フレームメモリ（ＦＭ）２１には、図２（ｃ）に示すように、液晶表示パネル５に対するフレーム表示周期（垂直表示周期＝8.3msec）で画像データの書き込み／読み出しが行われ、強調変換部２２は１垂直表示期間前後の画像データから、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３を参照して対応する強調変換パラメータを読み出し、この強調変換パラメータを用いて１垂直表示期間（＝8.3msec）経過後に液晶が現画像データの定める透過率となる強調変換信号（書込階調データ）を求め、液晶コントローラ２４に出力する。

従って、図２（ｄ）に示すように、Ｍ番目のフレームにおける第１垂直表示期間の画像データは、Ｍ−１番目のフレームにおける第２垂直表示期間の画像データとの比較結果に基づき、強調変換部２２により強調変換が施されて液晶コントローラ２４に出力される。一方、Ｍ番目のフレームにおける第２垂直表示期間の画像データは、Ｍ番目のフレームにおける第１垂直表示期間の画像データと同一であるため、強調変換は施されず液晶コントローラ２４にスルー出力される。

液晶コントローラ２４は、制御ＣＰＵ２６からの制御信号に基づいて、前記第１垂直表示期間において強調変換が施された画像データ（強調変換信号）を液晶表示パネル５に供給するとともに、前記第２垂直表示期間において強調変換が施されない画像データ（入力画像信号）をそのまま液晶表示パネル５に供給する。

これによって、本実施形態の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶表示パネル５の全面に対し、第１走査期間にて強調変換が施された画像データ（強調変換信号）の書込走査を行った後、第２走査期間にて強調変換が施されない画像データ（入力画像信号）の書込走査を行うことで、入力画像信号の１フレーム期間（＝16.7msec）において強調変換信号を表示する第１画像表示期間（＝8.3msec）と入力画像信号を表示する第２画像表示期間（＝8.3msec）とを発生させている。

すなわち、本実施形態によれば、液晶が第１画像表示期間（入力画像信号の１／２フレーム期間＝液晶表示パネル５に対する１垂直表示期間）経過後に現フレーム画像データの定める透過率に到達するように、オーバーシュート駆動（強調変換処理）を行って、液晶応答速度を加速させるとともに、第２画像表示期間（入力画像信号の１／２フレーム期間＝液晶表示パネル５に対する１垂直表示期間）では現フレーム画像データをそのまま液晶に印加することで、第１画像表示期間でオーバーシュート駆動に伴う液晶応答誤差が生じたとしても、第２画像表示期間でこの誤差を補正（吸収）して、常に入力画像信号の１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることができる。

例えば、６４階調から１２８階調へと変化する画像信号が入力された場合について説明する。最初のフレーム期間内の第１画像表示期間では１１８階調の強調変換信号が液晶に印加され、理想的には、図５中の実線で示すように、該第１画像表示期間経過後に液晶が６４階調輝度に到達し、続く第２画像表示期間では６４階調の入力画像信号がそのまま液晶に印加され、液晶は６４階調輝度をホールド（維持）する。

そして、次のフレーム期間内の第１画像表示期間では１５０階調の強調変換信号が液晶に印加され、該第１画像表示期間経過後に液晶が１２８階調輝度に到達し、続く第２画像表示期間では１２８階調の入力画像信号がそのまま液晶に印加され、液晶は１２８階調輝度をホールド（維持）する。

ここで、上述した種々の要因により、最初のフレーム期間内の第１画像表示期間では１１８階調の強調変換信号が液晶に印加されたにも拘わらず、図５中の一点鎖線で示すように、該第１画像表示期間経過後に液晶が６４階調輝度に到達しない場合や、図５中の破線で示すように、該第１画像表示期間経過後に液晶が６４階調輝度を越えて応答してしまう場合があるが、このような場合であっても、続く第２画像表示期間で６４階調の入力画像信号が液晶に印加されるので、該第２画像表示期間経過後には液晶が６４階調輝度に到達する。

同様に、次のフレーム期間内の第１画像表示期間では１５０階調の強調変換信号が液晶に印加されたにも拘わらず、図５中の一点鎖線で示すように、該第１画像表示期間経過後に液晶が１２８階調輝度に到達しない場合や、図５中の破線で示すように、該第１画像表示期間経過後に液晶が１２８階調輝度を越えて応答してしまう場合であっても、続く第２画像表示期間で１２８階調の入力画像信号が液晶に印加されるので、該第２画像表示期間経過後には液晶が１２８階調輝度に到達する。

以上のように、本実施形態においては、第１画像表示期間においてオーバーシュート駆動を行った際に生じる誤差を、第２画像表示期間において補正（吸収）することができ、前記入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に応答到達させることが可能となる。従って、入力画像信号の１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ到達するので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。

特に、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３の容量を削減するために、表示データ階調における代表階調レベルの遷移パターン（図３の場合、９×９の代表階調レベルの遷移パターン）についての強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶しておき、その他の印加電圧データについては、上記実測値から線形補完等の演算により求めるように構成した場合、第１画像表示期間においてオーバーシュート駆動を行った際に生じる演算誤差を、第２画像表示期間において補正（吸収）することができ、所定期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）に液晶を確実に到達させることが可能となる。

尚、本実施形態においては、強調変換部２２とＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３とで強調変換手段を構成しているが、ＯＳテーブルメモリを設ける代わりに、例えば遷移前の階調と遷移後の階調とを変数とする２次元関数ｆ（pre，cur）を用意しておき、これを用いて垂直表示周期（走査周期）に対する液晶表示パネル５の光学応答特性を補償する強調変換信号（書込階調データ）を求める構成としても良い。

この場合においても、２次元関数ｆ（pre，cur）による演算誤差が生じたとしても、この演算誤差を第２画像表示期間において補正（吸収）することができるので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することが可能となる。

さらに、本実施形態においては、ある温度環境下における液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値に基づいた強調変換パラメータを格納したＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３を設けているが、複数の装置内温度に対応した強調変換パラメータが記憶されているＯＳテーブルメモリを用意し、装置内温度の測定結果に応じてこれらを適宜選択・参照して、強調変換信号を求める構成としても良い。

この場合においても、装置内温度によって生じる第１画像表示期間の液晶到達誤差を、第２画像表示期間において補正（吸収）することができるので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することが可能となる。

そしてまた、上記実施形態においては、前画像データと現画像データとの間に階調変化がない場合、現画像データがスルー出力されるというＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３の性質を利用して、第２画像表示期間においては強調変換部２２が入力画像信号をそのまま液晶コントローラ２４に出力する構成としているが、これに限らず、例えばスイッチング手段（セレクタ）などにより、各画像表示期間において強調変換信号と入力画像信号との選択出力を行う構成としても良いことは言うまでもない。

さらに、上述の実施形態においては、入力画像信号のフレーム周波数を２倍（120Hz）に変換して、入力画像信号の１フレーム期間の前半（１／２フレーム期間）に相当する垂直表示期間（第１表示期間）でオーバーシュート駆動（強調変換処理）を行うとともに、このオーバーシュート駆動（強調変換処理）に伴って生じる誤差を、入力画像信号の１フレーム期間の後半（１／２フレーム期間）に相当する垂直表示期間（第２表示期間）で補正（吸収）するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、入力画像信号のフレーム周波数を任意のＮ（Ｎ＝自然数）倍に変換することで、入力画像信号の１フレーム期間内における第１、第２表示期間の割合を適宜設定するように構成しても良い。

これについて、本発明の第２実施形態として、図６乃至図８とともに説明するが、上述した第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図６は本実施形態の液晶表示装置における概略構成を示す機能ブロック図、図７は本実施形態の液晶表示装置における各部動作例を示すタイミングチャート、図８は本実施形態の液晶表示装置における表示動作原理を示す概略説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図６に示すように、制御ＣＰＵ３６からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を３倍（180Hz）に変換するフレーム周波数変換部３７を備えている。このフレーム周波数変換部３７は、図７（ｂ）に示すように、フレームメモリに書き込んだ１フレーム分の入力画像信号を３倍のフレーム周波数（180Hz）で３回繰り返し読み出すことで、液晶表示パネル５に対するフレーム表示周期（垂直表示周期）が1/180秒（5.6msec）に時間軸圧縮された画像信号を出力する。

すなわち、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）を第１垂直表示期間（5.6msec）、第２垂直表示期間（5.6msec）、第３垂直表示期間（5.6msec）に分割し、それぞれの垂直表示期間において、時間軸圧縮された１フレーム分の同一の画像データを出力する。

また、本実施形態におけるＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）３３には、２垂直表示期間（＝11.1msec）内で現垂直表示期間の画像データ（Current Data）の目標階調に液晶が応答可能な強調変換パラメータが格納されており、さらに、フレームメモリ（ＦＭ）３１には、図７（ｃ）に示すように、現垂直表示期間の画像データ（Current Data）が書き込まれるとともに、２垂直表示期間前の画像データ（Previous Data）が読み出されて、強調変換部３２に出力される。

すなわち、強調変換部３２は２垂直表示期間前後における画像データの階調遷移から、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）３３を参照して、対応する強調変換パラメータを読み出し、この強調変換パラメータを用いて２垂直表示期間（＝11.1msec）経過後に液晶が現画像データの定める透過率となる強調変換信号（書込階調データ）を求め、液晶コントローラ３４に出力する。

従って、図７（ｄ）に示すように、Ｍ番目のフレームにおける第１垂直表示期間の画像データは、Ｍ−１番目のフレームにおける第２垂直表示期間の画像データとの比較結果に基づき、強調変換部２２により強調変換が施されて液晶コントローラ２４に出力される。また、Ｍ番目のフレームにおける第２垂直表示期間の画像データは、Ｍ−１番目のフレームにおける第３垂直表示期間の画像データとの比較結果に基づき、強調変換部２２により強調変換が施されて液晶コントローラ２４に出力される。一方、Ｍ番目のフレームにおける第３垂直表示期間の画像データは、Ｍ番目のフレームにおける第１垂直表示期間の画像データと同一であるため、強調変換は施されず液晶コントローラ２４にスルー出力される。

液晶コントローラ３４は、制御ＣＰＵ３６からの制御信号に基づいて、前記第１、第２垂直表示期間において強調変換が施された画像データ（強調変換信号）を液晶表示パネル５に供給するとともに、前記第３垂直表示期間において強調変換が施されない画像データ（入力画像信号）をそのまま液晶表示パネル５に供給する。

これによって、本実施形態の液晶表示装置は、図８に示すように、液晶表示パネル５の全面に対し、第１及び第２走査期間にて強調変換が施された画像データ（強調変換信号）の書込走査を行った後、第３走査期間にて強調変換が施されない画像データ（入力画像信号）の書込走査を行うことで、入力画像信号の１フレーム期間（＝16.7msec）において強調変換信号を表示する第１画像表示期間（＝11.1msec）と入力画像信号を表示する第２画像表示期間（＝5.6msec）とを発生させている。

すなわち、本実施形態によれば、液晶が第１画像表示期間（入力画像信号の２／３フレーム期間＝液晶表示パネル５に対する２垂直表示期間）経過後に現フレーム画像データの定める透過率に到達するように、オーバーシュート駆動（強調変換処理）を行って、液晶応答速度を加速させるとともに、第２画像表示期間（入力画像信号の１／３フレーム期間＝液晶表示パネル５に対する１垂直表示期間）では現フレーム画像データをそのまま液晶に印加することで、第１画像表示期間でオーバーシュート駆動に伴う液晶応答誤差が生じたとしても、第２画像表示期間でこの誤差を補正（吸収）して、常に入力画像信号の１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることができる。

以上のように、本実施形態においては、入力画像信号の２／３フレーム期間に相当する第１画像表示期間（第１及び第２垂直表示期間）でオーバーシュート駆動（強調変換処理）を行うとともに、このオーバーシュート駆動（強調変換処理）に伴って生じる誤差を、入力画像信号の１／３フレーム期間に相当する第２画像表示期間（第３垂直表示期間）で補正（吸収）することができ、入力画像信号の１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となる。

尚、本実施形態において、入力画像信号の１／３フレーム期間に相当する第１画像表示期間（第１垂直表示期間）でオーバーシュート駆動（強調変換処理）を行うとともに、このオーバーシュート駆動（強調変換処理）に伴って生じる誤差を、入力画像信号の２／３フレーム期間に相当する第２画像表示期間（（第２及び垂直表示期間）で補正（吸収）するように構成しても良いことは言うまでもない。

また、入力画像信号のフレーム周波数を任意のＮ倍に変換するとともに、フレームメモリ（ＦＭ）への書き込み／読み出しタイミングを適宜設計することによって、入力画像信号の１フレーム期間内における第１、第２画像表示期間の割合を任意に設定することが可能であり、液晶表示パネル５の光学応答特性に応じて、最適な液晶の応答性、忠実性を実現し、高画質な画像表示を得ることができる。

尚、上述した本発明の第１、第２実施形態においては、入力画像信号のフレーム周波数を高周波数（Ｎ倍）に変換することにより、入力画像信号の１フレーム期間を第１画像表示期間と第２画像表示期間とに分割しているが、本発明はこれに限らず、入力画像信号のフレーム周波数変換を行うことなく、ある時点において異なる走査線に対し強調変換信号と入力画像信号とを同時に書き込む同時書込方式を用いることで、入力画像信号の１フレーム期間を第１画像表示期間と第２画像表示期間とに分割することも可能である。

これについて、本発明の第３実施形態として、図９乃至図１２とともに説明するが、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図９は本実施形態の液晶表示装置における概略構成を示す機能ブロック図、図１０は本実施形態の液晶表示装置における要部構成を示す等価回路図、図１１は本実施形態の液晶表示装置におけるゲート駆動に関するタイミングチャート、図１２は本実施形態の液晶表示装置における表示動作原理を示す概略説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図９に示すように、入力画像信号の１フレーム期間前後における階調遷移から、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３を参照して、第１画像表示期間（ここでは、１／２フレーム期間＝8.3msec）経過後に液晶が現フレーム画像データの定める透過率となる強調変換信号（書込階調データ）を求める強調変換部２を備えている。ここで、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３は、図３とともに上述した第１実施形態のものと同一であり、入力画像信号の１／２フレーム期間（＝8.3msec）内で現フレーム画像データ（Current Data）の目標階調に液晶が応答可能な強調変換パラメータが格納されている。

また、制御ＣＰＵ４６からの制御信号に基づいて、ゲートドライバ６ａ、６ｂに駆動信号を供給するとともに、前記強調変換部２による強調変換信号と入力画像信号とをそれぞれソースドライバ７ａ、７ｂに供給する液晶コントローラ４４を設けている。ここで、液晶表示パネル４５は、液晶に対する前記強調変換信号の書き込み用のスイッチング素子と、前記入力画像信号の書き込み用のスイッチング素子とを有しており、それぞれのスイッチング素子は、第１画像表示期間又は第２画像表示期間においてオン制御される。

これについて、以下詳細に説明する。液晶表示パネル４５は、図１０に示すように、ｎ行×ｍ列のマトリックス状に液晶表示セル１１が配列されており、これら液晶表示セル１１の各々は液晶画素１２と、この画素１２に対して並列に接続された２つのスイッチング素子１３，１７とを有している。画素１２の一電極１４は全てのセル１に対する共通電極となっている。画素１２の他電極は２つのスイッチング素子１３，１７のドレインに接続されており、スイッチング素子１３のソースは表示用信号線（列線）１６に、ゲート（開閉制御電極）は行選択用走査線１５に夫々接続されている。

スイッチング素子１７のソースは表示用信号線（列線）２０に接続されており、そのゲートは行選択用走査線１９に接続されている。そして、表示用信号線（列線）２０は第２のソースドライバ７ｂの出力が供給されており、入力画像信号に相当する電圧が供給されているものとする。また、行選択用走査線１９は第２のゲートドライバ６ｂにより選択駆動されている。また、行選択用走査線１５は第１のゲートドライバ６ｂにより選択駆動され、表示用信号線１６は第１のソースドライバ７ａにより駆動される。

上記構成において、ある１フレームの垂直走査期間内に、第１のゲートドライバ６ａによって任意に選択された走査線１５が駆動されると、選択された走査線１５と信号線１６群に接続されたスイッチング素子１３群を通じて第１のソースドライバ７ａより液晶画素１２群に強調変換信号（Data１）に相当する電圧が印加される。入力映像信号の水平同期信号に対応して行選択用走査線１５の駆動を順次変更することにより、１画面分の強調変換信号の書き込みを行うことができる。

そして、同じ１フレームの垂直走査期間内に、第２のゲートドライバ６ｂによって任意に選択された行選択用走査線１９が駆動されると、選択された行選択用走査線１９と信号線１６群に接続されたスイッチング素子１７群を通じて第２のソースドライバ７ｂより液晶画素１２群に入力画像信号（Data２）に相当する電圧が印加される。以上の動作を駆動する走査線を変更して繰り返すことにより、１画面分の入力画像信号の書き込みを行うことができる。

これら一連の動作を、同時に同じ液晶画素に電圧を印加することがないように行選択用走査線１５，１９を適当に駆動することで、１フレームの垂直走査期間内に強調変換信号を表示する第１画像表示期間と、強調変換されていない入力画像信号を表示する第２画像表示期間とを発生させている。

上述した液晶表示装置の駆動回路における表示タイミング例を図１１に示す。入力垂直同期信号に同期した第１の書き込みスタートパルスを第１のゲートドライバ６ａに入力することにより、液晶画素１２への強調変換信号（Data１）の書き込みを行うための走査線１５の駆動が始まる。同一垂直走査期間内において、第１の書き込みスタートパルスの発生よりも１／２フレーム周期タイミングを遅らせて、第２の書き込みスタートパルスをゲートドライバ６ｂに入力する。これによって、液晶画素１２への入力画像信号（Data２）の書き込みを行うための走査線１９の駆動が始まる。

すなわち、液晶表示パネル４５の各走査線（ゲート線）を強調変換が施された画像データ表示のために選択する以外に、入力画像信号の１／２フレーム周期遅れて、強調変換が施されない画像データ表示のために再度選択するとともに、それに応じて強調変換信号（Data１）及び入力画像信号（Data２）をデータ線へ供給するという一連の動作を入力画像信号の１フレーム周期で行う。

これによって、本実施形態の液晶表示装置は、図１２に示すように、液晶表示パネル４５の全面に対し、第１走査期間にて強調変換が施された画像データ（強調変換信号）の書込走査を行うとともに、第２走査期間にて強調変換が施されない画像データ（入力画像信号）の書込走査を行うことで、入力画像信号の１フレーム期間（＝16.7msec）において強調変換信号を表示する第１画像表示期間（＝8.3msec）と入力画像信号を表示する第２画像表示期間（＝8.3msec）とを交互に繰り返し発生させている。

すなわち、本実施形態によれば、液晶が第１画像表示期間（入力画像信号の１／２フレーム期間）経過後に現フレーム画像データの定める透過率に到達するように、オーバーシュート駆動（強調変換処理）を行って、液晶応答速度を加速させるとともに、第２画像表示期間（入力画像信号の１／２フレーム期間）では現フレーム画像データをそのまま液晶に印加することで、第１画像表示期間でオーバーシュート駆動に伴う液晶応答誤差が生じたとしても、第２画像表示期間でこの誤差を補正（吸収）して、常に入力画像信号の１フレーム期間経過後に現フレーム画像データの定める透過率（目標階調輝度）応答到達させることができる。

以上のように、本実施形態においては、第１画像表示期間においてオーバーシュート駆動を行った際に生じる誤差を、第２画像表示期間において補正（吸収）することができ、前記入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に応答到達させることが可能となる。従って、入力画像信号の１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ到達するので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。

尚、本実施形態においても、強調変換部２とＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３とで強調変換手段を構成しているが、ＯＳテーブルメモリを設ける代わりに、例えば遷移前の階調と遷移後の階調とを変数とする２次元関数ｆ（pre，cur）を用意しておき、これを用いて１／２垂直表示周期（走査周期）に対する液晶表示パネル５の光学応答特性を補償する強調変換データを求める構成としても良い。

また、本実施形態においても、ある温度環境下における液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値に基づいた強調変換パラメータを格納したＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３を設けているが、複数の装置内温度に対応した強調変換パラメータが記憶されているＯＳテーブルメモリを用意し、装置内温度の測定結果に応じてこれらを適宜選択・参照して、強調変換信号を求める構成としても良い。

さらに、上記実施形態においては、第１、第２画像表示期間のそれぞれを入力画像信号の１／２フレーム期間（＝8.3msec）としているが、制御ＣＰＵ４６からの制御信号に基づいて、入力画像信号を書き込むための走査線１９の立ち上げタイミングを調整することにより、入力画像信号の１フレーム期間内における第１、第２表示期間の割合を任意に設定することが可能であり、液晶表示パネル５の光学応答特性に応じて、最適な液晶の応答性、忠実性を実現し、高画質な画像表示を得ることができる。

そしてまた、上述の第１、第２実施形態において、フレームメモリ（ＦＭ）１の容量を削減するために、フレームメモリ（ＦＭ）の前後で画像データの符号化・復号化を行う構成としても良い。これについて、本発明の第４実施形態として、図１３とともに説明するが、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１３は本実施形態の液晶表示装置における要部構成を示す機能ブロック図である。

本実施形態の液晶表示装置は、第３実施形態において、図１３に示すように、フレームメモリ（ＦＭ）５１の前段に入力画像信号を圧縮符号化する符号化部５２を設けるとともに、この符号化部５２で符号化された符号化画像データを復号化して、強調変換部２へ出力する第１の復号化部５３と、フレームメモリ（ＦＭ）５１にて１フレーム期間遅延された符号化画像データを復号化して、強調変換部２へ出力する第２の復号化部５４とを備えている。

強調変換部２は、第１の復号化部５３による現フレームの画像復号化データと、前フレームの画像復号化データとの階調遷移から、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）２３を参照して、第１画像表示期間（ここでは、１／２フレーム期間＝8.3msec）経過後に液晶が現フレーム画像データの定める透過率となる強調変換信号（書込階調データ）を求める。

これによって、１フレーム前の入力画像信号を読み出すためのフレームメモリ（ＦＭ）５１の容量を削減することができるが、入力画像信号の圧縮・伸張に伴う誤差の発生によって、正確に液晶表示パネル５の光学応答特性を補償する強調変換信号を求めることが困難となる。

ところが、本実施形態においては、第１画像表示期間において画像データの符号化・復号化を伴うオーバーシュート駆動を行った際に液晶到達誤差が生じたとしても、第２画像表示期間において入力画像信号をそのまま液晶に供給しているので、第１画像表示期間における液晶応答誤差を補正（吸収）することができ、前記入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に応答到達させることが可能となる。従って、入力画像信号の１フレーム期間経過後に液晶が確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ到達するので、液晶表示パネルの光学応答特性を適切に補償して、常に所望の階調輝度を表示することが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。

尚、上記実施形態においては、入力画像信号を符号化部５２で符号化し、復号化部５３で復号したものを、強調変換部２に入力しているが、入力画像信号を直接強調変換部２に入力するように構成しても良い。この場合、復号化部５２を削減することができる。

また、上記第１乃至第４実施形態においては、液晶表示パネル５の背面に配設されるバックライト光源（図示せず）を常灯（連続点灯）駆動しているが、このバックライト光源を１フレーム期間内で順次間欠点灯駆動して、第１画像表示期間ではバックライト光を液晶に照射せず、第２画像表示期間にのみバックライト光を照射することにより、画素の発光時間を短縮して、擬似的にホールド型駆動の表示状態からＣＲＴのようなインパルス型駆動の表示に近づけ、動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を低減するようにしても良い。

これについて、本発明の第５実施形態として、図１４乃至図１７とともに説明するが、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１４は本実施形態の液晶表示装置におけるバックライト光源の配設例を示す説明図、図１５は本実施形態の液晶表示装置における各ランプの点灯／消灯タイミングの一例を示す説明図、図１６は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理の一例を説明するための説明図、図１７は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理の他の例を説明するための説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図１４に示すように、液晶表示パネル４５の裏面に複数（ここでは４本）の直下型蛍光灯ランプ（ＣＣＦＴ）６１〜６４を走査線に平行な方向に配置し、液晶表示パネル４５の走査信号に同期させて各ランプ６１〜６４を上下方向に順次点灯させる。尚、各ランプ６１〜６４は液晶表示パネル４５を水平方向に４分割した各表示領域に対応している。

図１５は図１４に対応したランプの点灯タイミングを示す図である。図１５において、Ｈｉｇｈの状態がランプの点灯状態を示す。例えば、液晶表示パネル４５における上側１／４の分割表示領域に対して、１フレーム中の（１）のタイミングで強調変換信号が書き込まれ、（３）のタイミングで入力画像信号が書き込まれ、（４）のタイミングで蛍光灯ランプ６１を点灯させる。このように、入力画像信号の書き込み完了後、各分割表示領域に対して１本のランプのみを点灯させる動作を、１フレーム期間内で順次繰り返す。

これによって、図１６に示すように、液晶表示パネル４５の各分割表示領域に対し、液晶が略目標階調輝度に応答するまでの第１画像表示期間においてはバックライト光源が消灯状態となり、液晶の応答誤差を補正（吸収）する第２画像表示期間においてのみバックライト光源を点灯させて照射することができ、安定したインパルス型表示状態に近づけることが可能となる。従って、動画表示を行った場合に１フレーム前の画像が認識されなくなり、動きボケによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。

尚、ここでは、バックライト光源を４つの発光領域（水平ライン群）に分割して１フレーム期間内で順次スキャン点灯しているが、発光分割領域の数は２以上であればいくつでも良く、また、バックライト光源として複数本の直下型蛍光灯ランプを用いたもの以外にも、複数個の直下型又はサイド照射型のＬＥＤ光源、ＥＬ光源などを用いて構成されたバックライト光源のうち、所定の本数（個数）を１発光領域としてこれらを１フレーム期間内で順次スキャン点灯するよう制御しても良い。

また、図１７に示すように、液晶表示パネルに対する信号書込速度をＮ倍（垂直走査周期を１／Ｎ）とし、第２画像表示期間の開始タイミング（入力画像信号の書込走査タイミング）を早めることで、同様の効果を得ることができるばかりでなく、バックライト点灯時間を長くすることができ、表示輝度の低下を抑制することが可能となる。

平面パネル型の液晶表示パネルを搭載している機器であればよく、パーソナルコンピュータ、テレビ受信機等の身近な機器に限らず、計測機器、医療機器、産業機器全般等にも適用可能である。

本発明の液晶表示装置の第１実施形態における概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の液晶表示装置の第１実施形態における各部動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の液晶表示装置の第１実施形態におけるＯＳテーブルメモリのテーブル内容例を示す概略説明図である。 本発明の液晶表示装置の第１実施形態における表示動作原理を示す概略説明図である。 本発明の液晶表示装置の第１実施形態において６４階調から１２８階調へと変化する画像信号が入力された時の表示階調輝度を示す概略説明図である。 本発明の液晶表示装置の第２実施形態における概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の液晶表示装置の第２実施形態における各部動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の液晶表示装置の第２実施形態における表示動作原理を示す概略説明図である。 本発明の液晶表示装置の第３実施形態における概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の液晶表示装置の第３実施形態における要部構成を示す等価回路図である。 本発明の液晶表示装置の第３実施形態におけるゲート線駆動に関するタイミングチャートである。 本発明の液晶表示装置の第３実施形態における表示動作原理を示す概略説明図である。 本発明の液晶表示装置の第４実施形態における要部構成を示す機能ブロック図である。 本発明の液晶表示装置の第５実施形態におけるバックライト光源の配設例を示す説明図である。 本発明の液晶表示装置の第５実施形態における各ランプの点灯／消灯タイミングの一例を示す説明図である。 本発明の液晶表示装置の第５実施形態における基本動作原理の一例を説明するための説明図である。 本発明の液晶表示装置の第５実施形態における基本動作原理の他の例を説明するための説明図である。 従来の液晶表示装置におけるオーバーシュート駆動回路の概略構成を示す機能ブロック図である。 従来の液晶表示装置における要部構成を示す等価回路図である。 オーバーシュート駆動回路に用いるＯＳテーブルメモリにおけるテーブル内容の一例を示す概略説明図である。 液晶に加える電圧と液晶の応答との関係を示す説明図である。

符号の説明

１、２１、３１、５１ フレームメモリ
２、２２、３２ 強調変換部
３、２３、３３ テーブルメモリ（ＲＯＭ）
４、２４、３４、４４ 液晶コントローラ
５、４５ 液晶表示パネル
６、６ａ、６ｂ ゲートドライバ
７、７ａ、７ｂ ソースドライバ
２５ 同期抽出部
２６、３６、４６ 制御ＣＰＵ
２７、３７ フレーム周波数変換部
５２ 符号化部
５３、５４ 復号化部
６１〜６４ ランプ

Claims (8)

1. 液晶表示パネルを用いて、画像を表示する液晶表示装置であって、
   入力画像信号の１フレーム期間を第１表示期間と第２表示期間とに分割し、
   前記液晶表示パネルが前記第１表示期間経過後に前記入力画像信号の定める透過率に到達するような強調変換信号を求め、
   前記第１表示期間において前記強調変換信号を前記液晶表示パネルに供給するとともに、前記第２表示期間において前記入力画像信号を前記液晶表示パネルに供給することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記入力画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記入力画像信号の１フレーム期間内で、前記液晶表示パネルの各走査線を、前記強調変換信号の書き込みのために選択するとともに、前記入力画像信号の書き込みのために再度選択することを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記請求項３に記載の液晶表示装置において、
   前記液晶表示パネルが、前記強調変換信号の書き込み用のスイッチング素子と、前記入力画像信号の書き込み用のスイッチング素子とを有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置において、
   複数の装置内温度に対応した強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを参照して、前記強調変換信号を求めることを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置において、
   表示データ階調における代表階調の遷移パターンについての強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを参照して、前記強調変換信号を求めることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置において、
   入力画像信号を符号化した符号化画像データを復号化することにより得られる第１の復号化画像データと、前記符号化画像データを１フレーム期間遅延して復号化した第２の復号化画像データとに基づいて、前記強調変換信号を求めることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置において、
   前記第２表示期間にのみバックライト光を前記液晶表示パネルに照射することを特徴とする液晶表示装置。
   
   

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