JP2007206620A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動画応答特性と視野角特性を改善することができる画像表示装置および画像表示方法を提供する。
【解決手段】液晶表示面を介して出力画像を表示するアクティブマトリクス型画像表示装置１０において、データドライバ（ソースドライバ）１４を通して、入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調の電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換える。そして、液晶材料は複数のフレームの入力映像データに対応する液晶印加電圧の実効値に応答する実効値応答に対応する。また、ノーマリーブラックモードでありそれ以下の電圧では黒レベルとみなせる閾値電圧を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば液晶表示装置のように入力映像信号に応じた階調表示が可能な画像表示装置および画像表示方法に関するものであり、特に、動画応答特性と視野角特性を改善するための駆動技術に関するものである。

液晶表示装置（液晶ディスプレイ）は、画素がマトリクス状に配列され、液晶表示面を介して出力画像を表示するアクティブマトリクス型の画像ディスプレイである。
液晶ディスプレイは、直視型のディプレイであり、通常、視野角依存性を有する。

液晶ディスプレイの視野角に関しては、黒表示で正面と斜め視野角とで液晶のリターデーション（画像複屈折位相差）の変化から起こる透過率の上昇の問題がある。
これについては光学補償板を偏光板と液晶層の間に付加することで改善される。

また、動画応答を改善する目的で映像信号をサンプルホールドした後、次の映像信号をサンプルホールドする間に黒表示電圧を書き込み、適当な時間サンプルホールドすることでインパルス応答に近づける駆動方法（黒挿入）が実用化されている。

上述したように、液晶ディスプレイの視野角に関して、液晶のリターデーションの変化から起こる透過率の上昇の問題は、光学補償板を偏光板と液晶層の間に付加することで改善される。
しかし、中間調視野角については十分ではない。

図１は、一般的な液晶ディスプレイの入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。
図１において、横軸が入力階調を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。図１中の曲線Ａで示す特性が図の正面における入力階調に対する透過率（γ特性）を、図１中の曲線Ｂで示す特性が視野角６０度におけるγ特性を示している。

一般的な液晶ディスプレイは、図１に示すように、視野角６０度におけるγ特性は、曲線Ｂで示す実際の特性が曲線Ａで示す理想曲線と異なる波形が得られる傾向にある。

また、前述した動画応答を改善する目的で実用化されている駆動方法（黒挿入）では、効果を大きくするためには黒サンプルホールド時間を長くする必要があるが透過率低下が大きくなるという不利益がある。

本発明は、動画応答特性と視野角特性を改善することができる画像表示装置および画像表示方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、表示面を介して出力画像を階調表示可能なアクティブマトリクス型画像表示装置であって、サンプルホールド電圧を選択的に書き込み可能な画素がマトリクス状に配列された表示部と、入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調のインパルス電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換える駆動制御部とを有する。

好適には、上記画素は液晶セルを含み、液晶材料は複数のフレームの入力映像データに対応する液晶印加電圧の実効値に応答する。

好適には、上記表示部はノーマリーブラックモードで駆動され、１フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧と、当該所定期間以外の期間ホールドされる入力信号黒レベル電圧で形成される１フレーム実効値が液晶の閾値を超えない。

好適には、上記インパルス電圧を印加する期間比率は、明るい階調から暗い階調に切り替わったフレームで所定の階調電圧より低いアンダードライブ電圧を印加可能な値に設定されている。

好適には、暗い階調に切り替わるフレームにおける１フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧とそれ以外の期間ホールドされるアンダードライブ信号電圧で形成される１フレーム実効値がアンダードライブ電圧として液晶の閾値以下の範囲で確保されるようにインパルス電圧とインパルス電圧ホールド期間比率が設定されている。

好適には、１フレームの期間においてインパルス電圧を印加するタイミングはフレームの後半である。

好適には、上記駆動制御部は、中間調からそれより明るい階調に切り替わるフレームに印加するオーバードライブ電圧として低い階調電圧を印加する。

好適には、上記画素は複数のサブピクセルを含み、上記駆動制御部は、複数のサブピクセルに異なる階調電圧を印加して１つの階調を再現する機能を有し、階調が変化する場合に印加するオーバードライブ電圧の組み合わせを調整して合成する。

好適には、一のサブピクセルにはアンダードライブ電圧を印加し、他のサブピクセルにはオーバードライブ電圧を印加する。

好適には、上記駆動制御部は、オーバードライブまたはアンダードライブ後の予測される階調レベルを用いて次のフレームに印加するオーバードライブまたはアンダードライブ量を決定する。

本発明の第２の観点は、表示面を介して出力画像を階調表示可能な画像表示方法であって、入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調のインパルス電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換えるステップ、を有し、ノーマリーブラックモードで駆動され、上記高い階調のインパルス電圧以下の電圧では黒レベルとみなせる閾値電圧を含む。

本発明によれば、動画応答特性と視野角特性を改善することができる利点がある。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの構成例を示す図である。

本実施形態の液晶ディスプレイ１０は、中間調視野角と動画応答を改善するための駆動方法を採用している。
この駆動方法は、後で詳述するが、実効値応答を前提として入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調の電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換えるインパルス的応答にすることに特徴がある。

いわゆる黒挿入技術との違いは、黒挿入技術が入力映像信号より低い階調（黒レベル電圧）でサンプルホールド電圧を書き換えるのに対して、本実施形態においては、入力信号より概ね高い階調（特に白レベル電圧）の電圧（以下、インパルス電圧）でサンプルホールド電圧を書き換えることに特徴がある。

以下、本実施形態に係る液晶ディプレイ１０の構成および機能の概略を説明し、その後、本実施形態の特徴的な駆動方法について具体的に説明する。

図２の液晶ディスプレイ１０は、表示部１１、タイミングコントローラ１２、垂直走査部１３、およびデータドライバ（ソースドライバ）１４を主構成要素として有している。

表示部１１は、液晶セルを含む複数の画素がマトリクス状に配列されている。
そして、表示部１１は、垂直走査部１３、並びにデータドライバ１４により駆動される垂直走査ラインおよびデータラインがマトリクス状に配線されている。
また、各画素はこれに供給される表示信号が増大するほど高い輝度を示す、ノーマリーブラックモードで動作する。

図３は、表示部１１の具体的な構成の一例を示す図である。
ここでは、図面の簡略化のために、３行（ｍ−１行〜ｍ＋１行）４列（ｎ−２列〜ｎ＋１列）の画素配列の場合を例に採って示している。
図３において、表示部１１には、垂直走査ライン…，１１１ｍ−１，１１１ｍ，１１１ｍ＋１，…と、データライン…，１１２ｎ−２，１１２ｎ−１，１１２ｎ，１１２ｎ＋，…とがマトリクス状に配線され、それらの交点部分に単位画素１１３が配置されている。

図３に例示する単位画素１１３は、画素トランジスタである薄膜トランジスタＴＦＴ(Thin Film Transistor)、液晶セルＬＣおよび保持容量Ｃｓを有する。
ここで、液晶セルＬＣは、薄膜トランジスタＴＦＴで形成される画素電極（一方の電極）とこれに対向して形成される対向電極（他方の電極）との間で発生する容量を意味する。

薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート電極が垂直走査ライン…，１１１ｍ−１，１１１ｍ，１１１ｍ＋１，…に接続され、ソース電極がデータライン…，１１２ｎ−２，１１２ｎ−１，１１２ｎ，１１２ｎ＋１，…に接続されている。
液晶セルＬＣは、画素電極が薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極に接続され、対向電極がたとえば共通ライン１１４に接続されている。保持容量Ｃｓは、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極と共通ライン１１４との間に接続されている。
共通ライン１１４には、図示しない回路により所定の交流電圧がコモン電圧Ｖｃｏｍとして与えられる。

タイミングコントローラ１２は、テレビジョン受像機、パーソナル・コンピュータ、ＤＶＤプレーヤ等、液晶賞ディスプレイ１０の外部の映像信号源からこれに入力される映像データ（映像信号）を前段の図示しないγ処理部により所定の処理を受けた後に供給される表示データＤＴ（γＡ、γＢ）、並びに、映像制御信号群ＶＤＯＳＧを受ける。
なお、図２においては、後で詳述するように、２つのサブピクセル構成の画像にも対応可能であることを示すために、サブピクセルＡ用とＢ用を考慮してデータが記載されているが、本実施形態はシングルピクセルに対応可能であり、サブピクセル構成に限定されるものではない。
映像制御信号群ＶＤＯＳＧは、映像データの伝送状態を制御する垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号ＨＳＹＮＣ、ドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫ、およびディスプレイタイミング信号ＤＴＭＧを含む。

液晶ディスプレイ１０に１画面の映像を生成させる映像データは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣに同期してタイミングコントローラ１２に入力される。
すなわち、映像データＤＴは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣにより規定される周期（垂直走査期間、すなわちフレーム期間）毎に、映像信号源から液晶ディスプレイ１０に逐次入力され、このフレーム期間毎に１画面の映像が順次に表示部１１に表示される。
１フレーム期間における映像データは、これに含まれる複数のラインデータを水平同期信号ＨＳＹＮＣで規定される周期（水平走査期間とも呼ばれる）で分けて液晶ディスプレイ１０に順次入力される。
換言すれば、フレーム期間毎に表示装置に入力される映像データの各々は複数のラインデータを含み、これにより生成される１画面の映像はラインデータ毎に拠る水平方向の映像を水平走査期間毎に垂直方向に順次並べて生成される。１画面の水平方向に並ぶ画素の各々に対応したデータは、上記ラインデータの各々を上記ドットクロック信号で規定される周期で識別される。

タイミングコントローラ１２は、データドライバ１４に表示データ（ドライバデータ）ＤＴおよび表示データに応じた表示信号出力を制御するタイミング信号であるデータドライバ制御信号群ＤＤＣＴＬＧを供給する。
また、タイミングコントローラ１２は、垂直走査部１３に複数設けられたゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉに垂直転送クロックＶＣＫ、垂直走査開始信号ＶＳＴを出力する。
また、タイミングコントローラ１２は、ゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉの各々に出力イネーブル信号ＯＥ１，ＯＥ２，・・・，ＯＥＩを出力する。
これにより、各ゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉに接続された複数の垂直走査ラインに接続された複数行にわたる画素領域毎に順次走査されることになる。

垂直走査部１３は、垂直走査ライン…，１１１ｍ−１，１１１ｍ，１１１ｍ＋１，…（図２においてはＧ１〜Ｇｍで示している）の各一端が接続されている。
垂直走査部１３４は、たとえばシフトレジスタを含んで構成され、垂直転送クロックＶＣＫ（図示せず）に同期して順次垂直選択パルスを発生して垂直走査ラインＧ１〜Ｇｍ（…，１１１ｍ−１，１１１ｍ，１１１ｍ＋１，…）に与えることによって垂直走査を行う。
図２の垂直走査部１３は、前述したように、複数のゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉを有し、各ゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉはタイミングコントローラ１２から垂直転送クロックＶＣＫ、垂直走査開始信号ＶＳＴが供給され、かつ、ゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉ毎に個別の出力イネーブル信号ＯＥ１，ＯＥ２，・・・，ＯＥＩが供給され、垂直走査部１３は、各ゲートドライバ１３−１，１３−２，・・・，１３−Ｉに接続された複数の垂直走査ラインに接続された複数行にわたる画素領域毎に順次走査することになる。
なお、ゲートドライバの個数は限定されず、またこれらの機能を集約させた一つのゲートドライバに置き換えてもよい。

データドライバ１４は、タイミングコントローラ１２から供給されるデータドライバ制御信号群ＤＤＣＴＬＧに基づいて、同じくタイミングコントローラ１２から供給される表示データに応じた表示信号（階調電圧）データイラン…，１１２ｎ−２，１１２ｎ−１，１１２ｎ，１１２ｎ＋１，…（図２においてはＤ１〜Ｄｎで示している）。

以上の構成を有する本実施形態の液晶ディスプレイ１０は、前述した、実効値応答を前提として入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調の電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換えるインパルス的応答にすることに特徴がある駆動方法を採用している。
この駆動方法は、液晶ディスプレイ１０のタイミングコントローラ１２、垂直走査部１３、データドライバ１４、または、および、後述するオーバードライブ部、γ処理部を含む処理装置が有機的結合関係をもって駆動制御部として機能することにより、本実施形態の駆動方法が実現される。

一実施形態においては、いわゆる黒挿入技術とは異なり、入力信号より概ね高い階調（特に白レベル電圧）のインパルス電圧でサンプルホールド電圧を書き換える。
このインパルス電圧でサンプルホールド電圧を書き換えることを実現する上でのポイントは、インパルス電圧で書き換えても黒レベルを表示特性上必要な透過率以上に上げない必要があることである。

そのため以下の制約事項がある。
１） 液晶材料は複数のフレームの入力映像データに対応する液晶印加電圧の実効値に応答する、いわゆる実効値応答に対応するもので、たとえばネマティック液晶がこれにあたる。
２） ノーマリーブラックモードでありそれ以下の電圧では黒レベルとみなせる閾値電圧があることが必要である。垂直配向モードがこれにあたる。また、液晶の配向方位を規定するための構造として、i）ラビング処理、光配向処理等のプレチルト付加、ii）突起を画素の一部に形成することで部分的にプレチルトを付加した構造、iii）電極パターンにより電界分布に方位依存性を持たせ電界を印加することで配向方位を規定する構造がある。一般的には、iii)、ｉｉ）、i)の順に閾値が明確となる。
３） １フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧と、それ以外の期間ホールドされる入力信号黒レベル電圧で構成される１フレーム実効値が液晶の閾値Ｖｔｈを超えないこと、である。

図４は、インパルス電圧ＶＩのホールド期間比率と実効値電圧の関係を示す図である。液晶の閾値に対してこの実効値電圧が低くなるように時間比率を設定する。
インパルス電圧ＶＩの電圧レベルとそのホールド期間ＨＴの比率により、動画応答特性、視野角特性が異なる。
以下に、視野角特性、動画応答特性を改善する実施例（１〜３）について説明する。

＜実施例１＞
視野角特性を改善することを目的とする場合のインパルス電圧ＶＩの設定(比率)について説明する。

図５は、液晶ディスプレイの印加電圧に対する透過率特性（ＶＴ特性）を示す図である。
図５において、横軸が印加電圧（Ｖ）を、縦軸が透過率（Ｔ）をそれぞれ表している。

図５から分かるように、液晶の閾値Ｖｔｈは、略１．９Ｖ〜２Ｖ程度であり、閾値Ｖｔｈ以下が黒レベルに相当する。また、白レベルは４Ｖ、あるいはそれ以上の値（たとえば５Ｖ）である。

図６は、インパルス電圧の印加時間比率と黒レベル実効値との関係を示す図である。
図６において、横軸が実効値応答を前提として入力映像信号の１フレーム期間内でインパルス電圧ＶＩを印加する時間比率を、縦軸が黒レベル実効値をそれぞれ表している。また、図６中、Ａで示す曲線は白レベルが５Ｖのときのインパルス電圧の印加時間比率と黒レベル実効値との関係を示し、Ｂで示す曲線は白レベルが７Ｖのときの関係を示している。

図６に示すように、基本的に白レベルを５Ｖあるいはそれ以下（４Ｖ＞）であるとすると、実効的な黒レベルを維持するためには、インパルス電圧ＶＩの入力映像信号の１フレーム期間内で印加する時間比率は１５％あるいはそれ以下であることが必要である。

図７は、実施例１に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が１５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。
図８は、実施例１に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。
図７および図８において、横軸が入力階調を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。図中の曲線Ａで示す特性が図に正面における入力階調に対する透過率（γ特性）を、図中の曲線Ｂで示す特性が視野角６０度におけるγ特性を示している。

本実施例１の液晶ディスプレイ１０は、図１に示す一般的な液晶ディスプレイの視野角特性に比較して、視野角６０度におけるγ特性は、曲線Ｂで示す実際の特性が曲線Ａで示す理想曲線に近似した波形が得られる傾向にある。
この傾向は、インパルス電圧の印加時間比率が１５％の方が、５％の場合より顕著である。

このように、実施例１において、垂直配向モードの中間調視野角を改善するためにインパルス電圧ＶＩとして白レベルを１５％の時間比率で挿入することが良好な視野角特性を得ることができる。１５％という比率は黒レベルが閾値Ｖｔｈ（１．９Ｖあるいは２．０Ｖ）を超えない範囲で比較的長い時間に設定した場合である。
すなわち、実施例１においては、中間調視野角を改善するためにはインパルス電圧ホールド期間を比較的長くするほうがよい。

一般的な液晶ディスプレイでは、斜めから見た場合のγ特性は中間調が白側に膨らんだ特性となっている。１フレームの期間に白レベルのような明るい階調に相当する電圧を印加することにより既存技術と比べ同じ階調を得る電圧レベルは黒に近い電圧を印加することになる。
その組み合わせの実効値が同じであれば１フレーム期間同じ電圧を印加する場合と正面での平均透過率はおよそ同じになるものの、瞬間的な液晶の透過率特性はインパルス的となり、黒レベルもしくは白レベルに相対的に近い透過率特性となっている。
その結果、中間調の視野角が改善される。

＜実施例２＞
実施例２は、さらに視野角を改善するため２個のサブピクセル構成で実施例１同様、インパルス電圧ＶＩとして白レベルを挿入する時間比率を１５％とした場合である。

図９は、実施例２に係る液晶ディスプレイの画素が２個のサブピクセル構成とした例を概念的に示す図である。
２個のサブピクセルＳＵＢＰ１（Ａ）、ＳＵＢＰ２（Ｂ）の面積比率は１:２である。

図１０は、実施例２に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が１５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。
図１０において、横軸が入力階調を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。図中の曲線Ａで示す特性が図の正面における入力階調に対する透過率（γ特性）を、図中の曲線Ｂで示す特性が視野角６０度におけるγ特性を示している。

本実施例２の液晶ディスプレイ１０は、図１に示す一般的な液晶ディスプレイの視野角特性に比較して、視野角６０度におけるγ特性は、曲線Ｂで示す実際の特性が曲線Ａで示す理想曲線に近似した波形が得られる傾向にある。
この傾向は、実施例１のインパルス電圧の印加時間比率が１５％の場合より顕著である。

動画応答を改善する目的の場合にはさらに、次の制約が必要となる。なお、動画応答改善のためのオーバードライブ技術が搭載されていることを前提とする。

１） １フレームの期間においてインパルス電圧ＶＩを印加するタイミングはフレームの後半とする。
インパルス電圧ＶＩを印加するタイミングがフレームの先頭の場合には、暗い階調から明るい階調に変化するときにオーバードライブ処理をしても透過率の立ち上がりにおよそ１フレームの遅れを生じる。

２） インパルス電圧ＶＩを印加する期間比率は明るい階調から暗い階調に切り替わった後のフレームで黒レベルでのインパルス応答を抑えることが可能な範囲以下に設定する。
そのため、暗い階調に切り替わるフレームにおける１フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧とそれ以外の期間ホールドされるアンダードライブ信号電圧で構成される１フレーム実効値が、アンダードライブ電圧として液晶の閾値以下の範囲で確保されていることが必要である。
換言すれば、インパルス電圧ＶＩを印加する時間（期間）比率は、明るい階調から暗い階調に切り替わった後のフレームで、アンダードライブ電圧を印加可能な値に設定される。

図１１は、インパルス電圧の印加時間比率が１５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図１２は、インパルス電圧の印加時間比率が１５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。ここで、ＭＰＲＴとは動画像を追従視した場合における動画ボケ量を時間幅に置き換えたものである。
一方、図１３は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図１４は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
図１１〜図１４において、横軸が時間を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。

インパルス電圧ＶＩを印加する期間が長い場合には、明るい階調から暗い階調（特に黒レベル）に切り替わった後、アンダードライブ処理をしても所定の透過率レベルに落ちずにインパルス的光学応答をし、ゴースト像が発生する。
図１１および図１２に示すように、インパルス電圧ＶＩの印加時間比率が１５％の場合において、暗い階調に切り替わった後にゴースト像が発生する。
これに対して、インパルス電圧ＶＩの印加時間比率が５％の場合において、暗い階調に切り替わった後にゴースト像が発生するおそれが極めて少なくあるいは発生しない。
したがって、実施例２において、視野角特性と動画応答特性を改善するには、インパルス電圧ＶＩの印加時間比率が５％の場合の方がより大きな効果を得ることができる。

３） 中間調からそれより明るい階調に切り替わるフレームに印加するオーバードライブ電圧として通常は切り替わった後の階調電圧より高い電圧を印加するが、低い電圧を印加すること（つまりアンダードライブ処理）で動画のエッジのボケが改善する場合がある。
これは切り替わる前後の階調の組み合わせの違いにより切り替わったフレームの液晶の応答特性が異なるため動画エッジの位置に違いが生じるためである。

図１５は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図１６は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
一方、図１７は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合で、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図１８は、インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合で、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
図１５〜図１８において、横軸が時間を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。

図１５，図１６に示すように、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加しない場合には、動画のエッジのボケが出やすい特性となっている。
これに対して、図１７および図１８に示すように、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加する場合、ボケが出にくい良好な特性を得られ、アンダードライブ処理で動画のエッジのボケを改善することが可能となる。
換言すれば、黒から中間調に切り替わる時、中間調がインパルス的応答になるため、ＭＰＲＴが改善し、動画のエッジのボケを改善することが可能となる。

＜実施例３＞
図１９は、本実施形態に係るオーバードライブ部およびγ処理部を含む処理装置の具体的な構成例を示す図である。

本処理装置２０は、図２のタイミングコントローラ１２の前段に配置される。また、処理装置２０の前段には、必要に応じて補間部３０が配置される。この補間部３０は、たとえば入力信号の画像表示レートを通常の６０Ｈｚから１２０Ｈｚに上げる補間処理を行う。

本処理装置２０は、図１９に示すように、オーバードライブ部２１、およびγ処理部２２を有する。

オーバードライブ部２１は、サブピクセルＡ用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１１、サブピクセルＢ用ＬＵＴ２１２、予測値用ＬＵＴ２１３、予測値格納用フレームメモリ２１４、および処理回路ブロック２１５を有する。
また、γ処理部２２は、サブピクセルＡ用ＬＵＴ２２１、サブピクセルＢ用ＬＵＴ２２２、および処理回路ブロック２２３を有する。

実施例３に係る液晶ディスプレイは、垂直配向モードを用い、インパルス電圧の印加時間比率が５％、インパルス電圧ＶＩの値が５Ｖ、２サブピクセル構造である。
液晶セルの閾値Ｖｔｈは約２Ｖである。黒レベル実効値が液晶セル2Ｖを超えないためには黒レベル入力信号電圧は１．１Ｖ以下である。アンダードライブ電圧最小値として０Ｖとした。したがって、アンダードライブ電圧の余裕は１．１Ｖとなる。

そして、実施例３に係る液晶ディスプレイは、オーバードライブ処理に特徴がある。
２個のサブピクセルで１つの階調を再現するが、先述したように階調の組み合わせにより動画エッジの位置に違いが生じるため個々のサブピクセルでオーバードライブを最適にしても合成された透過率の動画エッジは必ずしも最適にはならないおそれがある。
その結果、シングルピクセルと比べ動画エッジボケが劣化する場合がある。
逆に一方のサブピクセルにはアンダードライブを印加し、他方のサブピクセルにはオーバードライブ電圧を印加することにより合成透過率の動画エッジボケを改善することが可能となる。

図２０は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％でサブピクセルＡにアンダードライブ電圧を印加する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図２１は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％でサブピクセルＢにオーバードライブ電圧を印加する場合の液晶応答特性（光学応答特性）を示す図である。
また、図２２は、実施例３において、サブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図２３は、実施例３において、サブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
図２０〜図２３において、横軸が時間を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。

図２０〜図２３からもわかるように、サブピクセルＡにはアンダードライブ電圧を印加し、他方のサブピクセルＢにはオーバードライブ電圧を印加することにより、合成透過率の動画エッジボケを改善することが可能となる。

また、実施例３に係る液晶ディスプレイにおいては、オーバードライブ処理後の到達予測値を予測値用ＬＵＴ２１３で参照し、予測値格納用フレームメモリ２１４に格納する。
次のフレームのタイミングでは入力映像信号データとフレームメモリ２１４に格納された予測値とを参照し、適切なオーバードライブデータを各サブピクセル用ＬＵＴ２１１，２１２から参照する。
このように、予測値に置き換えることにより、１フレームでオーバドライブ（アンダードライブ）が完結しない場合に起こる次フレームにおけるオーバードライブ（アンダードライブ）処理のズレを補正することができる。
たとえば、映像データが白→黒（１フレーム）→中間調のように変化する場合に、白→黒の切り替えたフレームにおける液晶の分子のチルト角は定常状態のチルト角よりも傾いた状態（中間調）であり、予測値を用いない場合次の中間調に切り替わったフレームにおいてオーバードライブ処理が過補正となる。これに対して予測値を用いることにより適切なオーバードライブ処理が可能となる。

図２４は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いない場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図２５は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いない場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
また、図２６は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いた場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図２７は、実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いた場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
図２４〜図２７において、横軸が時間を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。

図２４〜図２７からもわかるように、予測値を用いたオーバードライブ処理により、映像データが白→黒（１フレーム）→中間調のように映像データが変化する場合に、中間調に切り替わったフレームにおいてオーバードライブ処理が過補正となることはなく、適切なオーバードライブ処理が可能となる。

また、図２８は、実施例３において、予測値を用いたサブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図２９は、実施例３において、予測値を用いたサブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
これに対して、図３０は、一般的な液晶ディスプレイにおいてサブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。図３１は、一般的な液晶ディスプレイにおいてサブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。
図２８〜図３１において、横軸が時間を、縦軸が透過率をそれぞれ表している。

図２８および図２９に示すように、予測値を用いた実施例３に係る液晶ディスプレイは、図３０および図３１に示す一般的な液晶ディスプレイに比較して、光学的応答特性が大幅に改善されている。
具体的には、一般的な液晶ディスプレイの立ち上がりが１０％から９０％となるのに約８．１ｍｓかかるのに対して、本液晶ディスプレイは６．３ｍｓと大幅に短縮され、応答特性が大幅に改善されている。

図３２は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶ディスプレイ）の他の構成例を示す図である。
また、図３３（Ａ）〜（Ｆ）は、図３２の液晶ディスプレイのタイミングチャートである。

図３２の液晶ディスプレイ１０Ａが図２の液晶ディスプレイ１０と異なる点は、タイミングコントローラ１２から垂直走査部１３の複数のゲートドライバ１３−１〜１３−Ｉ（たとえばＩ＝３）に出力イネーブル信号ＯＥ１〜ＯＥ３を並列的に入力させ、出力イネーブル信号ＯＥ１のときは、ゲートラインＧ１，Ｇ４，Ｇ７、Ｇ１０，Ｇ１３，・・・を順次に駆動し、出力イネーブル信号ＯＥ２のときは、ゲートラインＧ２，Ｇ５，Ｇ８、Ｇ１１，Ｇ１４，・・・を順次に駆動し、出力イネーブル信号ＯＥ３のときは、ゲートラインＧ３，Ｇ６，Ｇ９、Ｇ１２，Ｇ１５，・・・を順次に駆動するようにしたことにある。

たとえばゲートライン（垂直ライン）数を１０８０、インパルス電圧の印加時間比率が５％、白（Ｗｈｉｔｅ）１ラインずつ選択する場合には、図３３（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、白のスタートは１０２４行からとなる。

図３２の液晶ディスプレイ１０Ａは、図２の液晶ディスプレイの効果を得られることはもとより、白書き込みを良好に行うことができる利点がある。

一般的な液晶表示装置の視野角特性を示す図である。 本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶ディスプレイ）の構成例を示す図である。 図２の表示部の具体的な構成の一例を示す図である。 インパルス電圧のホールド期間比率と実効値電圧の関係を示す図である。 液晶ディスプレイの印加電圧に対する透過率特性（ＶＴ特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率と黒レベル実効値との関係を示す図である。 実施例１に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が１５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。 実施例１に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。 実施例２に係る液晶ディスプレイの画素が２個のサブピクセル構成とした例を概念的に示す図である。 実施例２に係る液晶ディスプレイのインパルス電圧の印加時間比率が１５％の場合の入力階調に対する透過率特性（視野角特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が１５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が１５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で黒レベル→白レベル→黒レベルと遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合で、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 インパルス電圧の印加時間比率が５％で中間調→白レベル→中間調と遷移する場合で、明るい階調に切り替わったフレームにアンダードライブ電圧を印加する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 本実施形態に係るオーバードライブ部およびγ処理部を含む処理装置の具体的な構成例を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％でサブピクセルＡにアンダードライブ電圧を印加する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％でサブピクセルＢにオーバードライブ電圧を印加する場合の液晶応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、サブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、サブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いない場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いない場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いた場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、インパルス電圧の印加時間比率が５％で予測値を用いた場合の白レベル→黒レベル→中間調と遷移する場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、予測値を用いたサブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 実施例３において、予測値を用いたサブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 一般的な液晶ディスプレイにおいてサブピクセルＡとＢを合成した場合の液晶の時間応答特性（光学応答特性）を示す図である。 一般的な液晶ディスプレイにおいてサブピクセルＡとＢを合成した場合のＭＰＲＴ（光学応答特性）を示す図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶ディスプレイ）の他の構成例を示す図である。 図３２の液晶ディスプレイのタイミングチャートである。

符号の説明

１０，１０Ａ・・・液晶表示装置（液晶ディスプレイ）、１１，１１Ａ・・・表示部、１２，１２Ａ・・・タイミングコントローラ、１３・・・垂直走査部、１３−１〜１３−Ｉ・・・ゲートドライバ、１４・・・データドライバ（ソースドライバ）。

Claims (19)

1. 表示面を介して出力画像を階調表示可能なアクティブマトリクス型画像表示装置であって、
   サンプルホールド電圧を選択的に書き込み可能な画素がマトリクス状に配列された表示部と、
   入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調のインパルス電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換える駆動制御部とを有する
   画像表示装置。
2. 上記画素は液晶セルを含み、
   液晶材料は複数のフレームの入力映像データに対応する液晶印加電圧の実効値に応答する
   請求項１記載の画像表示装置。
3. 上記表示部はノーマリーブラックモードで駆動され、１フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧と、当該所定期間以外の期間ホールドされる入力信号黒レベル電圧で形成される１フレーム実効値が液晶の閾値を超えない
   請求項１記載の画像表示装置。
4. 上記インパルス電圧を印加する期間比率は、明るい階調から暗い階調に切り替わったフレームで所定の階調電圧より低いアンダードライブ電圧を印加可能な値に設定されている
   請求項１記載の画像表示装置。
5. 暗い階調に切り替わるフレームにおける１フレームのうち所定期間ホールドされるインパルス電圧とそれ以外の期間ホールドされるアンダードライブ信号電圧で形成される１フレーム実効値がアンダードライブ電圧として液晶の閾値以下の範囲で確保されるようにインパルス電圧とインパルス電圧ホールド期間比率が設定されている
   請求項１記載の画像表示装置。
6. １フレームの期間においてインパルス電圧を印加するタイミングはフレームの後半である
   請求項１記載の画像表示装置。
7. １フレームの期間においてインパルス電圧を印加するタイミングはフレームの後半である
   請求項４記載の画像表示装置。
8. １フレームの期間においてインパルス電圧を印加するタイミングはフレームの後半である
   請求項５記載の画像表示装置。
9. 上記駆動制御部は、中間調からそれより明るい階調に切り替わるフレームに印加するオーバードライブ電圧として低い階調電圧を印加する
   請求項１記載の画像表示装置。
10. 上記駆動制御部は、中間調からそれより明るい階調に切り替わるフレームに印加するオーバードライブ電圧として低い階調電圧を印加する
    請求項４記載の画像表示装置。
11. 上記駆動制御部は、中間調からそれより明るい階調に切り替わるフレームに印加するオーバードライブ電圧として低い階調電圧を印加する
    請求項５記載の画像表示装置。
12. 上記画素は複数のサブピクセルを含み、
    上記駆動制御部は、複数のサブピクセルに異なる階調電圧を印加して１つの階調を再現する機能を有し、階調が変化する場合に印加するオーバードライブ電圧の組み合わせを調整して合成する
    請求項１記載の画像表示装置。
13. 上記画素は複数のサブピクセルを含み、
    上記駆動制御部は、複数のサブピクセルに異なる階調電圧を印加して１つの階調を再現する機能を有し、階調が変化する場合に印加するオーバードライブ電圧の組み合わせを調整して合成する
    請求項４記載の画像表示装置。
14. 上記画素は複数のサブピクセルを含み、
    上記駆動制御部は、複数のサブピクセルに異なる階調電圧を印加して１つの階調を再現する機能を有し、階調が変化する場合に印加するオーバードライブ電圧の組み合わせを調整して合成する
    請求項５記載の画像表示装置。
15. 一のサブピクセルにはアンダードライブ電圧を印加し、他のサブピクセルにはオーバードライブ電圧を印加する
    請求項１２記載の画像表示装置。
16. 一のサブピクセルにはアンダードライブ電圧を印加し、他のサブピクセルにはオーバードライブ電圧を印加する
    請求項１３記載の画像表示装置。
17. 一のサブピクセルにはアンダードライブ電圧を印加し、他のサブピクセルにはオーバードライブ電圧を印加する
    請求項１４記載の画像表示装置。
18. 上記駆動制御部は、オーバードライブまたはアンダードライブ後の予測される階調レベルを用いて次のフレームに印加するオーバードライブまたはアンダードライブ量を決定する
    請求項１５〜１７のいずれかに記載の画像表示装置。
19. 表示面を介して出力画像を階調表示可能な画像表示方法であって、
    入力映像信号の１フレーム期間内で入力信号とは異なる高い階調のインパルス電圧で各画素のサンプルホールド電圧を書き換えるステップ、を有し、
    ノーマリーブラックモードで駆動され、上記高い階調のインパルス電圧以下の電圧では黒レベルとみなせる閾値電圧を含む
    画像表示方法。

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