JP5138096B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に関する。

画像表示装置に含まれる表示パネルの応答速度を改善する技術として、従来からオーバードライブ駆動（オーバーシュート駆動とも呼ばれる）が知られている。従来の典型的なオーバードライブ駆動では、映像信号に含まれる画素の階調値が高く（低く）変化したときに、階調値が変化した後の最初のフレーム期間において所望の輝度（変化後の階調値に応じた輝度）を得るために必要な電圧よりも高い（低い）電圧を表示パネル内の画素回路に印加する。以下、画像表示装置の例として液晶表示装置を取り上げる。

オーバードライブ駆動を行わない液晶表示装置では、画素の駆動電圧が図９Ａに示すように変化したときに、画素の輝度は図９Ｂに示すように変化する。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、階調値（図示せず）の変化に伴い駆動電圧が変化したときに、輝度は緩慢に変化し、輝度が所望のレベルに到達するまでに数フレーム期間かかる場合がある。

これに対して、オーバードライブ駆動を行う液晶表示装置では、画素の駆動電圧は図１０Ａに示すように変化し、画素の輝度は図１０Ｂに示すように変化する。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、駆動電圧は時刻０から始まる１フレーム期間において所望の輝度を得るために必要なレベルよりも高くなり、輝度は急峻に変化して短時間で所望のレベルに到達する。このようにオーバードライブ駆動を行うことにより、液晶パネルの応答速度を改善することができる。

オーバードライブ駆動を行う液晶表示装置については、例えば、特許文献１〜３に記載されている。このうち特許文献２には、図１１に示す液晶表示装置が記載されている。図１１において、強調変換部９３は、入力画像信号（現フレームの画像信号）、フレームメモリ９１に記憶された１フレーム期間前の画像信号、および、フレームメモリ９２に記憶された２フレーム期間前の画像信号に基づき、液晶表示パネル９４の光学応答特性を補償する強調変換信号を求める。画素の駆動電圧は階調値が変化した後の２フレーム期間に亘って所望の輝度を得るために必要なレベルよりも高くなり（図１２Ａを参照）、画素の輝度は図１２Ｂに示すように変化する。これにより、動画表示を行うときの残像の発生を抑制し、中間調を正しく表示することができる。

日本国特開２０００−２３１０９１号公報 日本国特開２００４−２８７１３９号公報 日本国特開２００５−４９８４０号公報

しかしながら、オーバードライブ駆動を行う従来の液晶表示装置では、画素の輝度が駆動電圧を印加した直後に一旦高くなり、その後に低くなって、再び高くなる（あるいは、駆動電圧を印加した直後に一旦低くなり、その後に高くなって、再び低くなる）という現象が発生することがある。以下、この現象を二重の光学応答性という。二重の光学応答性が発生すると、利用者は、動画を表示した画面（例えば、スクロール画面）を目視したときに、エッジ部分の輝度を異常に高く認識する（以下、この現象を角応答という）。また、角応答を防止するために駆動電圧を低くすると、オーバードライブ駆動による応答速度の改善効果が損なわれる。

二重の光学応答性は、例えば、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment ）型液晶パネルにおいて発生しやすい。ＭＶＡ型液晶パネルでは、ドメイン規制手段として配向膜面にラビング処理が施されておらず、液晶分子は電極の一部に設けた突起などによって予め微小角度傾斜させられている。このため、画素に駆動電圧を印加した瞬間に、まず突起部に近い液晶分子が高速に応答し、その後ドミノ倒しのようにドメイン内の液晶分子が順次配向する。したがって、オーバードライブ駆動を行った場合、ドメイン内部の突起部周辺の輝度は高速に変化するが、突起部周辺以外の輝度は遅れて変化する（図１３を参照）。このようにＭＶＡ型液晶パネルに対してオーバードライブ駆動を行っても、ドメイン内部のすべての領域で輝度が高速に変化する訳ではない。

利用者は、液晶パネルを目視した場合、ドメイン内部の平均輝度を輝度として認識する。図１３は、図１０Ｂに示す輝度の変化の詳細を示す図である。図１３に示すように、階調値が変化した後の最初のフレーム期間では、突起部周辺の輝度と突起部周辺以外の輝度は両方とも高くなるので、平均輝度は高くなる。次のフレーム期間では、突起部周辺以外の輝度が高くなる速度よりも速い速度で突起部周辺の輝度が低くなるので、平均輝度は低くなる。それ以降のフレーム期間では、突起部周辺の輝度はほぼ一定になり、突起部周辺以外の輝度は高くなるので、平均輝度は高くなる。この結果、画素の輝度が一旦高くなり、その後に低くなって、再び高くなるという二重の光学応答性が発生する。

図１１に示す液晶表示装置でも、液晶表示パネル９４の応答速度が遅い場合には、画素の輝度は図１２Ｂに示すように変化する。このように図１１に示す液晶表示装置でも、二重の光学応答性を完全には防止できない。

それ故に、本発明は、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止できる画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面は、映像信号に信号処理を施して画像を表示する画像表示装置であって、
表示パネルと、
入力映像信号に含まれる画素の階調値が前フレームから変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶する第１の記憶部と、
階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数を示す保持回数を各画素について求める保持回数算出部と、
前記保持回数算出部で求めた保持回数を記憶する第２の記憶部と、
前記入力映像信号と、前記第１の記憶部に記憶された変化前の階調値と、前記保持回数算出部で求めた保持回数とに基づき、前記表示パネルの光学応答特性を補償する映像信号号として、前記入力映像信号よりも階調値の変化を強調した強調映像信号を求める強調変換部と、
前記強調映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動する駆動部とを備え、
前記強調変換部は、前記保持回数算出部で求めた保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくすることを特徴とする。

本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
前記入力映像信号を１フレーム分記憶し、前フレームの映像信号を出力する第３の記憶部と、
前記入力映像信号と前記第３の記憶部から出力された前フレームの映像信号とを比較して、階調値が前フレームから変化したか否かを各画素について判断する階調変化検出部とをさらに備える。

本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
前記階調変化検出部は、前記入力映像信号と前記第３の記憶部から出力された前フレームの映像信号との間で画素の階調値が所定値以上変化したときに、階調値が前フレームから変化したと判断することを特徴とする。

本発明の第４の局面は、本発明の第１の局面において、
前記保持回数算出部で求めた保持回数の最大値が３以上であることを特徴とする。

本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
前記強調変換部は、ルックアップテーブルを含み、前記ルックアップテーブルを用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする。

本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
前記強調変換部は、演算回路を含み、前記演算回路を用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする。

本発明の第７の局面は、本発明の第１の局面において、
前記強調変換部は、ルックアップテーブルと演算回路を含み、前記ルックアップテーブルと前記演算回路を用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする。

本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
前記表示パネルは、２フレーム期間よりも遅い応答速度を有することを特徴とする。

本発明の第９の局面は、本発明の第８の局面において、
前記表示パネルは、ＭＶＡ型液晶パネルであることを特徴とする。

本発明の第１０の局面は、映像信号に信号処理を施して表示パネルに画像を表示する画像表示方法であって、
入力映像信号に含まれる画素の階調値が前フレームから変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶するステップと、
階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数を示す保持回数を各画素について求めるステップと、
求めた保持回数を記憶するステップと、
前記入力映像信号と、記憶した変化前の階調値と、求めた保持回数とに基づき、前記表示パネルの光学応答特性を補償する映像信号として、前記入力映像信号よりも階調値の変化を強調した強調映像信号を求めるステップと、
前記強調映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動するステップとを備え、
前記強調映像信号を求めるステップは、求めた保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくすることを特徴とする。

本発明の第１または第１０の局面によれば、入力映像信号と変化前の階調値と保持回数とに基づき、表示パネルの光学応答特性を補償する強調映像信号が求められ、表示パネルは強調映像信号に基づき駆動される。このように保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間に応じた強調映像信号を求めることにより、表示パネルの光学応答特性を好適に補償し、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。また、入力映像信号に対して階調値の変化を強調する処理を行って強調映像信号を求めるときに、保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間が長いときほど強調の程度を小さくすることにより、表示パネルの光学応答特性を好適に補償できる強調映像信号を求めることができる。この強調映像信号に基づき表示パネルを駆動することにより、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

本発明の第２の局面によれば、第３の記憶部と階調変化検出部を用いて、階調値が前フレームから変化したか否かを容易に判断することができる。

本発明の第３の局面によれば、階調値がある程度以上変化したときに、階調値が前フレームから変化したと判断することにより、ノイズの影響を受けて階調値がわずかに変動したときに、オーバードライブ駆動によってノイズを強調して表示することを防止することができる。

本発明の第４の局面によれば、最大値が３以上となる保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間を少なくとも３フレーム期間計測し、経過時間に応じた強調映像信号を求めることにより、表示パネルの光学応答特性を好適に補償し、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

本発明の第５の局面によれば、ルックアップテーブルを参照することにより、強調映像信号を正確かつ容易に求めることができる。

本発明の第６の局面によれば、演算回路を用いて強調映像信号を求めることにより、ルックアップテーブルの分だけ回路量を削減することができる。

本発明の第７の局面によれば、ルックアップテーブルと演算回路を設けることにより、ルックアップテーブルだけを設ける場合よりも回路量を削減し、演算回路だけを設ける場合よりも強調映像信号を正確かつ容易に求めることができる。

本発明の第８の局面によれば、２フレーム期間よりも遅い応答速度を有する表示パネルを備えた画像表示装置について、オーバードライブ駆動によって２フレーム期間以上に亘って発生する二重の光学応答性を防止することができる。

本発明の第９の局面によれば、オーバードライブ駆動によって二重の光学応答性が発生しやすいＭＶＡ型液晶パネルを備えた液晶表示装置について、二重の光学応答性を防止することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す液晶表示装置のオーバードライブ回路の詳細を示すブロック図である。 図２に示すオーバードライブ回路に含まれるルックアップテーブルの構成例を示す図である。 図２に示すオーバードライブ回路内の信号値の変化の例（第１例）を示す図である。 図２に示すオーバードライブ回路で求めた出力階調値の変化の例（第１例）を示す図である。 図１に示す液晶表示装置における輝度の変化の例（第１例）を示す図である。 図４Ａと同じく、信号値の変化の例（第２例）を示す図である。 図４Ｂと同じく、出力階調値の変化の例（第２例）を示す図である。 図４Ｃと同じく、輝度の変化の例（第２例）を示す図である。 図４Ａと同じく、信号値の変化の例（第３例）を示す図である。 図４Ｂと同じく、出力階調値の変化の例（第３例）を示す図である。 図４Ｃと同じく、輝度の変化の例（第３例）を示す図である。 図４Ａと同じく、信号値の変化の例（第４例）を示す図である。 図４Ｂと同じく、出力階調値の変化の例（第４例）を示す図である。 図４Ｃと同じく、輝度の変化の例（第４例）を示す図である。 図１に示す液晶表示装置における駆動電圧の変化を示す図である。 図１に示す液晶表示装置における輝度の変化を示す図である。 オーバードライブ駆動を行わない従来の液晶表示装置における駆動電圧の変化を示す図である。 オーバードライブ駆動を行わない従来の液晶表示装置における輝度の変化を示す図である。 オーバーシュート処理を行う従来の液晶表示装置における駆動電圧の変化を示す図である。 オーバーシュート処理を行う従来の液晶表示装置における輝度の変化を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１１に示す液晶表示装置における駆動電圧の変化を示す図である。 図１１に示す液晶表示装置における輝度の変化を示す図である。 図１０Ｂに示す輝度の変化の詳細を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置１０は、タイミング制御回路１１、オーバードライブ回路１２、液晶駆動回路１３、および、液晶パネル１４を備えている。液晶パネル１４は、２次元状に配置された複数の画素回路１５を含んでいる。液晶表示装置１０は、外部から供給された入力映像信号Ｖｉｎに信号処理を施して、液晶パネル１４に画像を表示する。

入力映像信号Ｖｉｎには、画像データである映像信号Ｖａと、表示タイミングを示す同期信号Ｓａとが含まれる。映像信号Ｖａはオーバードライブ回路１２に入力され、同期信号Ｓａはタイミング制御回路１１に入力される。タイミング制御回路１１は、同期信号Ｓａに基づき、オーバードライブ回路１２に対する制御信号ＣＳと、液晶駆動回路１３に対する同期信号Ｓｂとを出力する。オーバードライブ回路１２は、制御信号ＣＳに従い、映像信号Ｖａに対して液晶パネル１４の光学応答特性を補償するための信号処理を行い、得られた映像信号Ｖｂを液晶駆動回路１３に対して出力する。液晶駆動回路１３は、同期信号Ｓｂと映像信号Ｖｂに基づき液晶パネル１４を駆動する。液晶パネル１４に含まれる画素回路１５には、オーバードライブ回路１２で求めた映像信号Ｖｂに応じた電圧が印加される。このようにして液晶パネル１４には、入力映像信号Ｖｉｎに基づく画像が連続的に表示される。

図２は、オーバードライブ回路１２の詳細を示すブロック図である。オーバードライブ回路１２は、図２に示すように、第１〜第３のフレームメモリ２１〜２３、１クロック遅延回路２４、２クロック遅延回路２５、階調変化検出回路２６、保持回数算出回路２７、および、強調変換回路２８を含んでいる。強調変換回路２８は、ルックアップテーブル（Look Up Table ：以下、ＬＵＴという）３１、および、演算回路３２を含んでいる。

以下、オーバードライブ回路１２に入力される映像信号Ｖａは、１９２０×１０８０画素の解像度を有し、各画素についてＲＧＢ各８ビットの階調値を含むものとする。また、映像信号Ｖａに含まれる階調値を現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）といい、映像信号Ｖｂに含まれる階調値を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）という。なお、映像信号Ｖａの解像度と階調数は、液晶表示装置１０の仕様に合わせて任意に決定してよい。

第３のフレームメモリ２３は、映像信号Ｖａを少なくとも１フレーム分記憶できる容量を有する。第３のフレームメモリ２３は、映像信号Ｖａを１フレーム分記憶し、記憶した映像信号を１フレーム期間後に前フレームの映像信号として出力する。映像信号Ｖａが上記の形式（１９２０×１０８０画素、ＲＧＢ各８ビット）を有する場合、第３のフレームメモリ２３として、４９，７６６，４００ビット（＝１９２０×１０８０×３×８）以上の容量を有するメモリが使用される。第３のフレームメモリ２３から出力された映像信号に含まれる階調値を直前フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ−１）という。なお、上付きの＊印は、データが１クロック遅延していることを表す。

階調変化検出回路２６は、映像信号Ｖａと第３のフレームメモリ２３から出力された映像信号とを比較し、階調値が前フレームから変化したか否かを各画素について示す階調比較結果Ｃｍｐ^* を出力する。より詳細には、階調変化検出回路２６は、現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）と直前フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ−１）の差（以下、階調変化量という）を求め、階調変化量が所定の閾値以上のときには、階調変化ありと判断してＣｍｐ^* ＝１を出力し、階調変化量が上記閾値未満のときには、階調変化なしと判断してＣｍｐ^* ＝０を出力する。例えば閾値を５とした場合、階調変化検出回路２６は、階調変化量が±５以上のときにはＣｍｐ^* ＝１を出力し、階調変化量が±４階調以内のときにはＣｍｐ^* ＝０を出力する。階調変化量の閾値は、映像信号Ｖａの特性などに応じて決定される。このように階調変化検出回路２６は、映像信号Ｖａと第３のフレームメモリ２３から出力された映像信号との間で画素の階調値が所定値以上変化したときに、階調値が前フレームから変化したと判断する。

１クロック遅延回路２４と２クロック遅延回路２５は、オーバードライブ回路１２内で信号処理のタイミングを調整するために設けられている。１クロック遅延回路２４は、第３のフレームメモリ２３から出力された映像信号を１クロック遅延させて出力する。２クロック遅延回路２５は、映像信号Ｖａを２クロック遅延させて出力する。１クロック遅延回路２４から出力された映像信号に含まれる階調値をＤｉｎ（ｎ−１）^* といい、２クロック遅延回路２５から出力された映像信号に含まれる階調値をＤｉｎ（ｎ）^**という。

第１のフレームメモリ２１は、第３のフレームメモリ２３と同様に、映像信号Ｖａを少なくとも１フレーム分記憶できる容量を有する。第１のフレームメモリ２１は、映像信号Ｖａに含まれる画素の階調値が変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶する。より詳細には、第１のフレームメモリ２１に記憶された階調値は、階調変化検出回路２６で階調変化ありと判断されたとき（Ｃｍｐ^* ＝１のとき）には、１クロック遅延回路２４から出力された階調値Ｄｉｎ（ｎ−１）^* に更新され、階調変化検出回路２６で階調変化なしと判断されたとき（Ｃｍｐ^* ＝０のとき）には、更新されずに保持される。第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値をＤｉｎ（ｈｏｌｄ）^**という。なお、上付きの＊＊印は、データが２クロック遅延していることを表す。

第２のフレームメモリ２２と保持回数算出回路２７は、階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数（以下、保持回数という）を各画素について求めるために設けられている。第２のフレームメモリ２２は、直前フレームについて求めた保持回数を各画素について記憶している。保持回数算出回路２７は、階調変化検出回路２６で求めた階調比較結果と、第２のフレームメモリ２２から出力された直前フレームについての保持回数とに基づき、現フレームについての保持回数を各画素について求める。

より詳細には、階調変化検出回路２６で階調変化ありと判断されたとき（Ｃｍｐ^* ＝１のとき）には、保持回数算出回路２７は、直前フレームについての保持回数にかかわらず、現フレームについての保持回数を１とする。これに対して、階調変化検出回路２６で階調変化なしと判断されたとき（Ｃｍｐ^* ＝０のとき）には、保持回数算出回路２７は、直前フレームについての保持回数に１を加算した値を現フレームについての保持回数とする。ただし、保持回数には最大値が定められており、１を加算した結果が最大値を超えたときには、保持回数算出回路２７は現フレームの保持回数を０にリセットする。保持回数算出回路２７で求めた保持回数Ｃｎｔ^**は、強調変換回路２８に対して出力されると共に、次フレームについて保持回数を求めるときに参照するために、第２のフレームメモリ２２に書き込まれる。

保持回数の最大値は、液晶パネル１４の応答特性などを考慮して決定される。例えば保持回数の最大値を７とした場合、保持回数は３ビットで表現できる。映像信号Ｖａが上記の形式（１９２０×１０８０画素、ＲＧＢ各８ビット）を有する場合、第２のフレームメモリ２２として、１８，６６２，４００ビット（＝１９２０×１０８０×３×３ビット）以上の容量を有するメモリが使用される。一般的な液晶パネルでは、保持回数の最大値を７以上に決定すれば、二重の光学応答性をほぼ完全に防止することができる。

強調変換回路２８には、２クロック遅延回路２５から出力された現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**、第１のフレームメモリ２１から出力された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**、および、保持回数算出回路２７から出力された保持回数Ｃｎｔ^**が入力される。強調変換回路２８は、これらの３個の値に基づき出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）を求める。強調変換回路２８は、Ｃｎｔ^**＝０のときには現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**をそのまま出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力し、Ｃｎｔ^**≠０のときにはＬＵＴ３１と演算回路３２を用いて出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）を求める。

図３は、ＬＵＴ３１の構成例を示す図である。図３に示すように、ＬＵＴ３１は、強調変換回路２８に入力される３個の値の組合せの一部に対応づけて、出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）を予め記憶している。図３に示す例では、現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**の代表値として９個の値（０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５）が選択され、変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**の代表値として同じ９個の値が選択されている。保持回数Ｃｎｔ^**は、１以上７以下の値を取る。この場合、ＬＵＴ３１は、５６７個（＝９×９×７個）の出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）を予め記憶している。ＬＵＴ３１は、例えばＲＯＭなどを用いて構成される。

２個の階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**が共に代表値に含まれている場合には、強調変換回路２８は、これら２個の階調値と保持回数Ｃｎｔ^**を用いてＬＵＴ３１を参照し、ＬＵＴ３１から読み出した値をそのまま出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。２個の階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**の少なくとも一方が代表値に含まれていない場合には、強調変換回路２８は、これら２個の階調値に近い代表値と保持回数Ｃｎｔ^**を用いてＬＵＴ３１を２回または４回参照し、２個または４個のＬＵＴ出力に対して演算回路３２で線形補間演算を行い、その結果を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。

例えば、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝９６、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝５０、Ｃｎｔ^**＝１のときには、強調変換回路２８は、３個の値｛Ｄｉｎ（ｎ）^**，Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**，Ｃｎｔ^**｝を｛９６，３２，１｝および｛９６，６４，１｝の２とおりに切り替えてＬＵＴ３１を参照し、得られた２個のＬＵＴ出力に対して線形補間演算を行う。また、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝１００、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝５０、Ｃｎｔ^**＝１のときには、強調変換回路２８は、上記３個の値を｛９６，３２，１｝、｛９６，６４，１｝、｛１２８，３２，１｝および｛１２８，６４，１｝の４とおりに切り替えてＬＵＴ３１を参照し、得られた４個のＬＵＴ出力に対して線形補間演算を行う。

ＬＵＴ３１に記憶される出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）と演算回路３２が行う線形補間演算の内容は、映像信号Ｖｂでは映像信号Ｖａよりも階調値の変化が強調されるように、かつ、保持回数が大きいときほど強調の程度が小さくなるように決定される。このようなＬＵＴ３１と演算回路３２を用いて、強調変換回路２８は、映像信号Ｖａよりも階調値の変化を強調した映像信号Ｖｂを求め、保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくする。

なお、以上の説明では、強調変換回路２８は、ＬＵＴ３１と演算回路３２を含み、ＬＵＴ３１と演算回路３２を用いて映像信号Ｖｂを求めることとした。これに代えて、強調変換回路２８は、ＬＵＴ３１だけを含み、ＬＵＴ３１を用いて映像信号Ｖｂを求めてもよく、あるいは、演算回路３２だけを含み、演算回路３２を用いて映像信号Ｖｂを求めてもよい。ＬＵＴ３１を含む強調変換回路２８によれば、ＬＵＴ３１を参照することにより、映像信号Ｖｂを正確かつ容易に求めることができる。また、演算回路３２を含む強調変換回路２８によれば、演算回路３２を用いて映像信号Ｖｂを求めることにより、ＬＵＴの分だけ回路量を削減することができる。また、ＬＵＴ３１と演算回路３２を含む強調変換回路２８によれば、ＬＵＴ３１だけを設ける場合よりも回路量を削減し、演算回路３２だけを設ける場合よりも映像信号Ｖｂを正確かつ容易に求めることができる。

以下、４つの具体例を挙げて、オーバードライブ回路１２の動作の詳細を説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、第１例に関する図面である。図４Ａはある画素についてオーバードライブ回路１２内の信号値の変化をフレーム時間ごとに示し、図４Ｂは当該画素について出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）の変化を示し、図４Ｃは当該画素について輝度の変化（応答波形）を示す。図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、および、図７Ａ〜図７Ｃは、それぞれ、第２例、第３例および第４例について、図４Ａ〜図４Ｃと同じ内容を示す図面である。

第１例（図４Ａ〜図４Ｃを参照）では、階調値が高くなる場合について説明する。第１例では、階調値は最初０で、４フレーム目で６４に変化する。この場合、液晶表示装置１０は、４フレーム目から１０フレーム目までの７フレーム期間に亘ってオーバードライブ駆動を行う。

４フレーム目（図４Ａの網掛け部）では、Ｄｉｎ（ｎ）＝６４、Ｄｉｎ（ｎ−１）＝０であるので、階調変化量は＋６４である。階調変化検出回路２６は、階調変化ありと判断してＣｍｐ^* ＝１を出力する。Ｃｍｐ^* ＝１であるので、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**は、１クロック遅延回路２４から出力された階調値Ｄｉｎ（ｎ−１）^* を用いて０に更新される。保持回数算出回路２７はＣｎｔ^**＝１を出力し、第２のフレームメモリ２２に記憶された保持回数は１に更新される。強調変換回路２８には、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝６４、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝０、Ｃｎｔ^**＝１が入力される。２個の階調値は共にＬＵＴ３１の代表値に含まれるので、強調変換回路２８は、演算回路３２を用いることなく、ＬＵＴ３１から読み出した値を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。この結果、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝１６０となる。

５フレーム目では、Ｄｉｎ（ｎ）＝６４、Ｄｉｎ（ｎ−１）＝６４であるので、階調変化量は０である。階調変化検出回路２６は、階調変化なしと判断してＣｍｐ^* ＝０を出力する。Ｃｍｐ^* ＝０であるので、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**は、更新されずに保持される。保持回数算出回路２７は、第２のフレームメモリ２２から出力された保持回数（値は１）に１を加算してＣｎｔ^**＝２を出力し、第２のフレームメモリ２２に記憶された保持回数は２に更新される。強調変換回路２８には、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝６４、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝０、Ｃｎｔ^**＝２が入力される。２個の階調値は共にＬＵＴ３１の代表値に含まれるので、強調変換回路２８は、演算回路３２を用いることなく、ＬＵＴ３１から読み出した値を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。この結果、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝７６となる。以下同様に、６フレーム目から１０フレーム目では、出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）は順に６８、６６、６５、６５、６５となる。

１１フレーム目ではＤｉｎ（ｎ）＝６４、Ｄｉｎ（ｎ−１）＝６４であるので、階調変化量は０である。階調変化検出回路２６は、階調変化なしと判断してＣｍｐ^* ＝０を出力する。Ｃｍｐ^* ＝０であるので、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**は更新されずに保持される。第２のフレームメモリ２２から出力された保持回数（値は７）に１を加算すると、保持回数の最大値７を超える。このため、保持回数算出回路２７はＣｎｔ^**＝０を出力し、第２のフレームメモリ２２に記憶された保持回数は０にリセットされる。強調変換回路２８には、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝６４、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝０、Ｃｎｔ^**＝０が入力される。Ｃｎｔ^**＝０であるので、強調変換回路２８は、ＬＵＴ３１と演算回路３２を用いることなく、現フレームの階調値Ｄｉｎ（ｎ）^**を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。この結果、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝６４となる。以下同様に、１２フレーム目以降の各フレームでは、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝６４となる。

第１例では、出力階調値は図４Ｂに示すように変化し、輝度は図４Ｃに示すように４フレーム目で高くなり、５フレーム目以降ではほぼ一定になる。このように第１例では、オーバードライブ駆動による二重の光学応答性は発生しない。

第２例（図５Ａ〜図５Ｃを参照）では、階調値が高くなり、複数のフレーム期間に亘ってオーバードライブ駆動を行っている間に、階調値がさらに高くなる場合について説明する。第２例では、階調値は最初０で、４フレーム目で６４に変化し、８フレーム目で１２８に変化する。この場合、液晶表示装置１０は、４フレーム目から７フレーム目までは第１例と同じオーバードライブ駆動を行い、そのオーバードライブ駆動を中止して、８フレーム目から１４フレーム目までの７フレーム期間に亘って新たなオーバードライブ駆動を行う。

８フレーム目（図５Ａの右側の網掛け部）では、Ｄｉｎ（ｎ）＝１２８、Ｄｉｎ（ｎ−１）＝６４であるので、階調変化量は＋６４である。階調変化検出回路２６は、階調変化ありと判断してＣｍｐ^* ＝１を出力する。Ｃｍｐ^* ＝１であるので、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**は、１クロック遅延回路２４から出力された階調値Ｄｉｎ（ｎ−１）^* を用いて６４に更新される。保持回数算出回路２７はＣｎｔ^**＝１を出力し、第２のフレームメモリ２２に記憶された保持回数は１に更新される。強調変換回路２８には、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝１２８、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝６４、Ｃｎｔ^**＝１が入力される。２個の階調値は共にＬＵＴ３１の代表値に含まれるので、強調変換回路２８は、演算回路３２を用いることなく、ＬＵＴ３１から読み出した値を出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）として出力する。この結果、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝１６６となる。以下同様に、９フレーム目から１３フレーム目では、出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）は、順に１３７、１３３、１３１、１２９、１２９となる。１４フレーム目以降の各フレームでは、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝１２８となる。

第２例では、出力階調値は図５Ｂに示すように変化し、輝度は図５Ｃに示すように４フレーム目で高くなり、５フレーム目から７フレーム目ではほぼ一定になり、８フレーム目でさらに高くなり、９フレーム目以降ではほぼ一定になる。このように第２例でも、オーバードライブ駆動による二重の光学応答性は発生しない。

第３例（図６Ａ〜図６Ｃを参照）では、階調値が低くなり、複数のフレーム期間に亘ってオーバードライブ駆動を行っている間に、階調値が高くなる場合について説明する。第３例では、階調値は最初１２８で、４フレーム目で６４に変化し、８フレーム目で１２８に変化する。この場合、液晶表示装置１０は、４フレーム目から７フレーム目まではオーバードライブ駆動を行い、そのオーバードライブ駆動を中止して、８フレーム目から１４フレーム目までの７フレーム期間に亘って新たなオーバードライブ駆動を行う。

第３例では、出力階調値は図６Ｂに示すように変化し、輝度は図６Ｃに示すように４フレーム目で低くなり、５フレーム目から７フレーム目まではほぼ一定になり、８フレーム目で高くなり、９フレーム目以降ではほぼ一定になる。このように第３例でも、オーバードライブ駆動による二重の光学応答性は発生しない。

第４例（図７Ａ〜図７Ｃを参照）では、階調値が高くなり、複数のフレーム期間に亘ってオーバードライブ駆動を行っている間に、ノイズの影響を受けて階調値がわずかに高くなる場合について説明する。第４例では、階調値は最初０で、４フレーム目で６４に変化し、７フレーム目ではノイズの影響を受けて１フレーム期間だけ６７に変化する。

７フレーム目（図７Ａの右側の網掛け部）では、Ｄｉｎ（ｎ）＝６７、Ｄｉｎ（ｎ−１）＝６４であるので、階調変化量は＋３である。階調変化検出回路２６は、階調変化なしと判断してＣｍｐ^* ＝０を出力する。Ｃｍｐ^* ＝０であるので、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**は、更新されずに保持される。保持回数算出回路２７は、第２のフレームメモリ２２から出力された保持回数（値は３）に１を加算してＣｎｔ^**＝４を出力し、第２のフレームメモリ２２に記憶された保持回数は４に更新される。強調変換回路２８には、Ｄｉｎ（ｎ）^**＝６７、Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**＝０、Ｃｎｔ^**＝４が入力される。Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**の値はＬＵＴ３１の代表値に含まれているが、Ｄｉｎ（ｎ）^**の値はＬＵＴ３１の代表値に含まれていない。強調変換回路２８は、３個の値｛Ｄｉｎ（ｎ）^**，Ｄｉｎ（ｈｏｌｄ）^**，Ｃｎｔ^**｝を｛６４，０，４｝および｛９６，０，４｝の２とおりに切り替えてＬＵＴ３１を参照し、得られた２個のＬＵＴ出力に対して演算回路３２で線形補間演算を行う。この結果、Ｄｏｕｔ（ｎ）＝６９となる。８フレーム目以後の出力階調値Ｄｏｕｔ（ｎ）は、第１例と同じになる。

第４例では、出力階調値は図７Ｂに示すように変化し、輝度は図７Ｃに示すように第２例とほぼ同様に変化する。このようにノイズの影響を受けて階調値がわずかに変化する第４例でも、オーバードライブ駆動による二重の光学応答性は発生しない。

以下、従来の液晶表示装置と対比して、本実施形態に係る液晶表示装置１０の効果を説明する。上述したように、オーバードライブ駆動を行う従来の液晶表示装置では、画素の階調値が高くなったときに、画素の駆動電圧は図１０Ａに示すように変化し、画素の輝度は図１０Ｂに示すように変化する。また、図１１に示す液晶表示装置では、画素の階調値が高くなったときに、画素の駆動電圧は図１２Ａに示すように変化し、画素の輝度は図１２Ｂに示すように変化する。これらの液晶表示装置では、画素の輝度が一旦高くなり、その後に低くなって、再び高くなるという二重の光学応答性が発生する。

図８Ａは、本実施形態に係る液晶表示装置１０について、画素の階調値が高くなったときの画素の駆動電圧の変化を示す図である。図８Ａに示すように、液晶パネル１４内の画素回路１５には、階調値が変化した後の最初のフレーム期間（時刻０から始まるフレーム期間）では、所望の輝度を得るために必要な電圧よりも高い電圧が印加される。次のフレーム期間（時刻Ｔから始まるフレーム期間）では、画素回路１５には、直前のフレーム期間で印加した電圧よりも低く、かつ、十分な時間が経過したとき印加する電圧（以下、最終電圧という）よりも高い電圧が印加される。その次のフレーム期間（時刻２Ｔから始まるフレーム期間）では、画素回路１５には、直前のフレーム期間で印加した電圧よりもさらに低く、かつ、最終電圧よりも高い電圧が印加される。以下、フレームの枚数が保持回数の最大値７に到達するまでの各フレーム期間において、画素回路１５には、直前のフレーム期間で印加した電圧以下で、かつ、最終電圧以上の電圧が印加される。

画素の駆動電圧が図８Ａに示すように変化したとき、画素の輝度は図８Ｂに示すように変化する。すなわち、輝度は、階調値が変化した後の最初のフレーム期間において所望のレベルに到達し、以降のフレーム期間ではほぼそのレベルを保つ。したがって、液晶表示装置１０では、画素の輝度が高くなるときに二重の光学応答性は発生しない。同様の理由により、液晶表示装置１０では画素の階調値が低くなるときにも二重の光学応答性は発生しない。このように本実施形態に係る液晶表示装置１０によれば、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１０は、液晶パネル１４と、入力映像信号に含まれる画素の階調値が前フレームから変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶する第１のフレームメモリ２１（第１の記憶部）と、保持回数（階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数）を各画素について求める保持回数算出回路２７と、保持回数算出回路２７で求めた保持回数を記憶する第２のフレームメモリ２２（第２の記憶部）と、入力映像信号と、第１のフレームメモリ２１に記憶された変化前の階調値と、保持回数算出回路２７で求めた保持回数とに基づき、液晶パネル１４の光学応答特性を補償する映像信号（強調映像信号）を求める強調変換回路２８と、強調映像信号に基づき液晶パネル１４を駆動する液晶駆動回路１３とを備えている。

このように本実施形態に係る液晶表示装置１０では、入力映像信号と変化前の階調値と保持回数とに基づき、液晶パネル１４の光学応答特性を補償する強調映像信号が求められ、液晶パネル１４は強調映像信号に基づき駆動される。したがって、保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間に応じた強調映像信号を求めることにより、液晶パネル１４の光学応答特性を好適に補償し、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

また、液晶表示装置１０は、入力映像信号を１フレーム分記憶し、前フレームの映像信号を出力する第３のフレームメモリ２３（第３の記憶部）と、入力映像信号と第３のフレームメモリ２３から出力された前フレームの映像信号とを比較して、階調値が前フレームから変化したか否かを各画素について判断する階調変化検出回路２６とをさらに備えている。したがって、第３のフレームメモリ２３と階調変化検出回路２６を用いて、階調値が前フレームから変化したか否かを容易に判断することができる。

また、階調変化検出回路２６は、入力映像信号と第３のフレームメモリ２３から出力された前フレームの映像信号との間で画素の階調値が所定値以上変化したときに、階調値が前フレームから変化したと判断する。したがって、ノイズの影響を受けて階調値がわずかに変動したときに、オーバードライブ駆動によってノイズを強調して表示することを防止することができる。

また、保持回数算出回路２７で求めた保持回数の最大値は３以上（ここでは７）である。したがって、最大値が３以上となる保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間を少なくとも３フレーム期間計測し、経過時間に応じた強調映像信号を求めることにより、液晶パネル１４の光学応答特性を好適に補償し、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

また、強調変換回路２８は、入力映像信号よりも階調値の変化を強調した強調映像信号を求め、保持回数算出回路２７で求めた保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくする。このように入力映像信号に対して階調値の変化を強調する処理を行って強調映像信号を求めるときに、保持回数を参照して、階調値が変化した後の経過時間が長いほど強調の程度を小さくすることにより、液晶パネル１４の光学応答特性を好適に補償できる強調映像信号を求めることができる。この強調映像信号に基づき液晶パネル１４を駆動することにより、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止することができる。

二重の光学応答性は、液晶パネルが１フレーム期間よりも遅い応答速度を有するときに発生する。さらに本実施形態に係る液晶表示装置１０によれば、２フレーム期間よりも遅い応答速度を有する液晶パネルを用いた場合でも、オーバードライブ駆動によって２フレーム期間以上に亘って発生する二重の光学応答性を防止することができる。特に、ドメイン規制手段として配向膜面にラビング処理が施されておらず、液晶分子は電極の一部に設けた突起などによって予め微小角度傾斜させられているＭＶＡ型液晶パネルでは、二重の光学応答性が発生しやすい。本実施形態に係る液晶表示装置１０によれば、ＭＶＡ型液晶パネルを用いた場合でも、オーバードライブ駆動によって２フレーム期間以上に亘って発生する二重の光学応答性を防止することができる。

本発明の画像表示装置は、オーバードライブ駆動によって発生する二重の光学応答性を防止できるという特徴を有するので、液晶表示装置など各種の画像表示装置に利用することができる。

１０…液晶表示装置
１１…タイミング制御回路
１２…オーバードライブ回路
１３…液晶駆動回路
１４…液晶パネル
１５…画素回路
２１…第１のフレームメモリ
２２…第２のフレームメモリ
２３…第３のフレームメモリ
２４…１クロック遅延回路
２５…２クロック遅延回路
２６…階調変化検出回路
２７…保持回数算出回路
２８…強調変換回路
３１…ＬＵＴ
３２…演算回路

Claims (10)

1. 映像信号に信号処理を施して画像を表示する画像表示装置であって、
   表示パネルと、
   入力映像信号に含まれる画素の階調値が前フレームから変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶する第１の記憶部と、
   階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数を示す保持回数を各画素について求める保持回数算出部と、
   前記保持回数算出部で求めた保持回数を記憶する第２の記憶部と、
   前記入力映像信号と、前記第１の記憶部に記憶された変化前の階調値と、前記保持回数算出部で求めた保持回数とに基づき、前記表示パネルの光学応答特性を補償する映像信号号として、前記入力映像信号よりも階調値の変化を強調した強調映像信号を求める強調変換部と、
   前記強調映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動する駆動部とを備え、
   前記強調変換部は、前記保持回数算出部で求めた保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくすることを特徴とする、画像表示装置。
2. 前記入力映像信号を１フレーム分記憶し、前フレームの映像信号を出力する第３の記憶部と、
   前記入力映像信号と前記第３の記憶部から出力された前フレームの映像信号とを比較して、階調値が前フレームから変化したか否かを各画素について判断する階調変化検出部とをさらに備えた、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記階調変化検出部は、前記入力映像信号と前記第３の記憶部から出力された前フレームの映像信号との間で画素の階調値が所定値以上変化したときに、階調値が前フレームから変化したと判断することを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記保持回数算出部で求めた保持回数の最大値が３以上であることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記強調変換部は、ルックアップテーブルを含み、前記ルックアップテーブルを用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
6. 前記強調変換部は、演算回路を含み、前記演算回路を用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
7. 前記強調変換部は、ルックアップテーブルと演算回路を含み、前記ルックアップテーブルと前記演算回路を用いて前記強調映像信号を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
8. 前記表示パネルは、２フレーム期間よりも遅い応答速度を有することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
9. 前記表示パネルは、ＭＶＡ型液晶パネルであることを特徴とする、請求項８に記載の画像表示装置。
10. 映像信号に信号処理を施して表示パネルに画像を表示する画像表示方法であって、
    入力映像信号に含まれる画素の階調値が前フレームから変化したときに、変化前の階調値を各画素について記憶するステップと、
    階調値が変化した以降に入力されたフレームの枚数を示す保持回数を各画素について求めるステップと、
    求めた保持回数を記憶するステップと、
    前記入力映像信号と、記憶した変化前の階調値と、求めた保持回数とに基づき、前記表示パネルの光学応答特性を補償する映像信号として、前記入力映像信号よりも階調値の変化を強調した強調映像信号を求めるステップと、
    前記強調映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動するステップとを備え、
    前記強調映像信号を求めるステップは、求めた保持回数が大きいときほど強調の程度を小さくすることを特徴とする、画像表示方法。

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