JP4588754B2 - 表示装置およびテレビジョン受像機 - Google Patents

Description

本発明は、１フレームを、複数のサブフレームに分割して画像表示を行う表示装置に関するものである。

近年では、ＣＲＴ（陰極線管）表示装置以外に、液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置等、種々の表示装置が開発され商品化されている。

ここで、プラズマ表示装置等のインパルス型表示（発光期間のみ表示がなされる表示）を行う表示装置では、通常、階調表示を行うために時分割駆動が用いられる。また、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等のホールド型表示（新たな画像の書き込みが行われるまで前フレームの画像を保持し続ける表示）を行う表示装置においても、例えば動画ボケを防止するために、時分割駆動を行うものがある。尚、時分割駆動とは、１垂直期間（１フレーム）を複数のサブフレームに分割し、１画素に複数回信号書込みを行う駆動方法である。

液晶表示装置における時分割駆動を開示するものとしては、例えば、特許文献１や特許文献２が挙げられる。

また、近年の表示装置においては、画像信号を供給する映像源（テレビ波、パソコン、ビデオ、ゲーム等）に応じて画素サイズや周波数が異なる様々なフォーマットの画像信号が入力されるが、表示パネルにおいては解像度（画素サイズ）やリフレッシュレート（周波数）等のフォーマットは固定である。このため、表示装置のフォーマットとは異なるフォーマットの画像信号が入力された場合、入力画像信号のフォーマットを表示装置のフォーマットに変換するための画像処理が行われる。

すなわち、上記表示装置は、図７に示すように、表示パネル１００で表示可能なフォーマットとは異なるフォーマットのデジタル画像信号が入力された場合、画像処理回路１０１によって表示パネル１００で表示可能なフォーマットとなるようにフォーマット変換を行う。また、入力画像信号がアナログ信号である場合には、Ａ／Ｄコンバータ１０２によってデジタル信号への変換を行ってから上記フォーマット変換を行う。また、上記画像処理回路１０１は、輪郭強調や階調補正など、上記フォーマット変換以外の画像処理を行うものであってもよい。

また、時分割駆動を行う表示装置では、上記画像処理の際に、１フレームの入力画像信号を複数のサブフレームに対応した画像信号に分割する処理が行われる。例えば、１フレームが８００Ｈ（ブランキング期間を含む。また、Ｈは１水平期間を表す）である場合に、分割比を１：１として該１フレームを２つのサブフレームに分割すると、各サブフレームの期間は４００Ｈずつとなる。また、分割された各サブフレームの輝度は、その平均輝度が入力画像信号の輝度と等しくなるようにそれぞれ決定される。
特開２００１−２９６８４１号公報（公開日；２００１年１０月２６日） 特開２００３−２２０６１号公報（公開日；２００３年１月２４日） 田中 浩成、佐藤 裕樹、加藤田 博朗、"４２型ＰＤＰ「プラズマビジョン（登録商標）」のＥＭＣ技術"、ＦＵＪＩＴＳＵ ＧＥＮＥＲＡＬ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ １９９９ Ｎｏ．１

しかしながら、従来の表示装置では、入力画像信号のフォーマット変換を行う結果、同期信号の幅が一定とならない、すなわち、１フレームの期間が一定とならず垂直同期に誤差が発生する場合が多く見受けられる。このようなフォーマット変換を含む上記時分割駆動では、１フレームの時間幅が変化する場合には、階調表示に影響が生じるといった問題がある。この問題について説明すると以下の通りである。

まず、垂直同期に誤差が発生する理由を図８を参照して説明する。ここでは、垂直同期期間（フレーム期間）が５６２．５Ｈ、水平同期期間が２２００ドット、ドットクロック周波数が７４．２５ＭＨｚの入力画像信号を、垂直同期期間が８００Ｈ、水平同期期間が１６５０ドット、ドットクロック周波数が７９．２ＭＨｚの画像信号にフォーマット変換する場合を例示する。

先ず、図８に示すような入力画像信号における垂直同期信号（以下、入力ＶＳ信号）および水平同期信号（以下、入力ＨＳ信号）に対して、フォーマット変換された画像信号では、垂直同期信号（以下、出力ＶＳ信号）の立ち下がりから水平同期パルス（ＨＳパルス）のカウントを開始して水平同期信号（以下、出力ＨＳ信号）を生成する。このとき、出力ＨＳ信号の１水平同期期間は、クロック周波数が７９．２ＭＨｚのクロックを１６５０ドット分カウントすることで決定される。

この時、入力ＶＳ信号と出力ＶＳ信号のそれぞれにおける垂直同期期間の始点を揃えたとしても、フォーマット変換前後の解像度が整数倍とならない場合などには、その終点が一致するとは限らない。このため、出力ＨＳ信号においては、入力ＶＳ信号のパルス立ち下がりが生じた時点で、ＨＳカウントをリセットし、そのときの水平同期期間をフレームの最初の水平同期期間とする。これにより、入力ＶＳ信号と出力ＶＳ信号との間で同期ずれが発生する。

こうして、発生した同期ずれはフレームを重ねるごとに累積され、累積された同期ずれが出力ＨＳ信号における１水平期間の長さを超えると、出力ＶＳ信号において垂直同期期間が８０１Ｈのフレームが発生する（該フレームにおいては１Ｈの誤差が生じている）。すなわち、入力ＶＳ信号と出力ＶＳ信号との間で同期ずれが発生する場合、フォーマット変換後の画像信号では垂直同期期間に誤差を含んだフレームが生じることとなる。

尚、フレームの時間幅に誤差が生じる原因は上記説明の例に限られない。例えば、入力画像信号がアナログ信号である場合などには、入力画像信号における入力ＶＳ信号自体が不安定であり、それが誤差を生じる要因となり得る。また、上記例では、上記同期ずれの誤差によって、出力ＶＳ信号において所定の垂直同期期間よりも長い期間（８０１Ｈ）のフレームが発生しているが、所定の垂直同期期間よりも短い期間（例えば、７９９Ｈ）のフレームが発生する可能性もある。さらには、生じる誤差は１Ｈ以上となる可能性もある。

そして、フォーマット変換後の画像信号では垂直同期期間に誤差を含んだフレームが生じる場合、この誤差が、時分割駆動時の階調表示に影響を与える。これについて、図９を参照して説明すると以下の通りである。

先ず、１フレームの期間を８００Ｈ、サブフレームの分割比を１：１とした場合、前半サブフレームおよび後半サブフレームが共に４００Ｈずつの期間に設定される。このとき、フレームの分割を行う画像処理部は、垂直同期（ＶＳ）信号のパルス発生から、４００Ｈをカウントして前半サブフレームの期間を決定し、次のＶＳ信号のパルス発生までの残り期間を後半サブフレームとする。

この場合、誤差のないフレームにおいては、前半サブフレームおよび後半サブフレームが共に４００Ｈずつの期間に設定することができる。しかしながら、誤差を含んでいるフレーム（例えば、１フレームが８０１Ｈとなっているフレーム）では、前半サブフレームは４００Ｈの期間に設定されるが、後半サブフレームには誤差が集中して含まれることになり、サブフレームの分割比が所望の分割比と異なってしまう。

時分割駆動を行う場合には、サブフレームの分割比が所望の値となっていることが必要であるため、フレームに誤差が含まれた場合には、階調表示に悪影響を与えることとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、時分割駆動を行う表示装置において、フレームに誤差が含まれた場合の階調表示の悪影響を低減することができる表示装置を実現することにある。

本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、１フレームを、複数のサブフレームに時分割して画像表示を行う表示装置において、入力された表示信号の階調データに基づいた輝度の画像を表示する表示部と、１フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、各サブフレームの表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えており、上記制御部は、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号を生成することを特徴としている。

また、本発明に係る他の表示装置は、上記課題を解決するために、１フレームを、複数のサブフレームに時分割して画像表示を行う表示装置において、入力された表示信号の階調データに基づいた輝度の画像を表示する表示部と、表示装置の外部から入力される画像信号を、上記表示部での表示が可能なフォーマットに変換するフォーマット変換部と、上記フォーマット変換部によってフォーマット変換された画像信号に基づいて、１フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、各サブフレームの表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えており、上記制御部は、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるようにて各サブフレームの表示信号を生成することを特徴としている。

上記表示装置に入力される画像信号においては、各フレームの垂直同期期間の長さにバラツキがある（誤差を含むフレームが存在する場合）、あるいは、上記画像信号のフォーマット変換を行う際に誤差が発生する場合がある。そして、このような誤差が発生する場合には、１フレームを複数のサブフレームに時分割して画像表示を行う表示装置では、その誤差期間における表示される輝度が表示階調に悪影響を与える。

これに対し、上記の構成によれば、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号が生成される。つまり、上記表示装置では、上記誤差を含むフレームが存在する場合であっても、その誤差は最後のサブフレームのみに存在することから、最後のサブフレームをできるだけ使用せずに表示を行うことによって階調表示の悪影響を低減することができる。

また、上記表示装置では、上記サブフレームの分割比が非均等であり、かつ、最も期間が短いサブフレームが最後のサブフレームとなっていることを特徴としている。

また、上記表示装置では、１フレームが、前半サブフレームと後半サブフレームとの２つのサブフレームに分割されており、かつ、前半サブフレームの期間が後半サブフレームの期間よりも長いことを特徴としている。

すなわち、サブフレームの分割比を１：１などの等分割としない場合には、最も期間が短いサブフレームを最後のサブフレームとし、かつ、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号を生成する場合に、本発明の効果がより顕著に表れる。

また、上記表示装置では、上記表示部が、液晶パネルによって画像を表示するように設定されていることを特徴としている。

また、上記表示装置と、外部から入力された画像信号を制御部に伝達するための信号入力部とを組み合わせることで、パーソナルコンピューターなどに使用される液晶モニターを構成することが可能である。

ここで、画像信号入力部とは、外部から入力された画像信号を制御部に伝達するためのものである。この構成では、本表示装置の制御部が、画像信号入力部から伝達された画像信号に基づいて、表示信号を生成して表示部に出力することとなる。

また、上記表示モニターでは、上記信号入力部は、入力される上記画像信号を、上記表示部での表示が可能なフォーマットに変換する機能を有している構成とすることができる。

また、上記表示装置と、チューナ部とを組み合わせることで、液晶テレビジョン受像機を構成することも可能である。

ここで、チューナ部とは、テレビ放送信号のチャネルを選択し、選択されたチャネルのテレビ画像信号を制御部に伝達するためのものである。この構成では、本表示装置の制御部が、チューナ部から伝達されたテレビ画像信号に基づいて表示信号を生成して表示部に出力することとなる。

本発明の表示装置は、以上のように、１フレームを、複数のサブフレームに時分割して画像表示を行う表示装置において、入力された表示信号の階調データに基づいた輝度の画像を表示する表示部と、１フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、各サブフレームの表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えており、上記制御部は、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号を生成する構成である。

それゆえ、上記表示装置に入力される画像信号においては、各フレームの垂直同期期間の長さにバラツキがある場合（誤差を含むフレームが存在する場合）であっても、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号が生成される。したがって、上記誤差を含むフレームが存在する場合であっても、その誤差は最後のサブフレームのみに存在することから、最後のサブフレームをできるだけ使用せずに表示を行うことによって階調表示の悪影響を低減することができるといった効果を奏する。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の実施形態を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る表示装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 本発明の比較例を示すものであり、時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例を示す図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 時分割駆動を行う表示装置のフレームにおいて、サブフレームの分割比を２：１とした場合の例を説明するための図である。 プラズマディスプレイパネルの駆動方法の一例を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの駆動方法の他の例を示す図である。 表示装置において、入力画像信号のフォーマット変換を行う手段の構成例を示すブロック図である。 上記フォーマット変換時において、垂直同期信号の同期ずれが発生する原理を説明するためのタイミングチャートである。 フォーマット変換後の画像信号で垂直同期期間に誤差を含んだフレームが生じる場合、この誤差を含んだフレームを示す図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１（ａ）ないし図１（ｄ）、図２、図３（ａ）ないし図４（ｆ）、図５および図６に基づいて説明すると以下の通りである。尚、本実施の形態にかかる表示装置は、複数のドメインに分割された垂直配向（ＶＡ）モードの液晶パネルを有するものである。そして、本表示装置は、外部から入力された画像信号を液晶パネルに表示する液晶モニターとして機能するものである。

図２は、本表示装置の内部構成を示すブロック図である。この図に示すように、本表示装置は、フレームメモリ（Ｆ．Ｍ．）１１、前段ＬＵＴ１２、後段ＬＵＴ１３、表示部１４、制御部１５、フォーマット変換部１６およびＡ／Ｄコンバータ１７を備えている。

フレームメモリ１１は、フォーマット変換部１６を介して外部の信号源から入力される画像信号（ＲＧＢ信号）を１フレーム分蓄積するものである。前段ＬＵＴ（ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅ）１２および後段ＬＵＴ１３は、外部から入力される画像信号と、表示部１４に出力する表示信号との対応表（変換表）である。

なお、本表示装置は、時分割駆動、すなわちサブフレーム表示を行うようになっている。ここで、サブフレーム表示とは、１つのフレームを複数のサブフレームに分けて表示を行う方法である。

本表示装置は、１フレーム期間に入力される１フレーム分の画像信号に基づいて、その２倍の周波数で、サイズ（期間）の等しい２つのサブフレームによって表示を行うように設計されている。すなわち、サブフレームの分割比は１：１となっている。

そして、前段ＬＵＴ１２は、前半サブフレームにおいて出力される表示信号（前段表示信号；第２表示信号）のための対応表である。一方、後段ＬＵＴ１３は、後半サブフレームにおいて出力される表示信号（後段表示信号；第１表示信号）のための対応表である。尚、前段ＬＵＴ１２および後段ＬＵＴ１３において格納されているデータは、予め演算された結果に基づくものであるが、本発明の表示装置は必ずしも前段ＬＵＴ１２および後段ＬＵＴ１３を備えている必要は無く、表示部１５が演算によって各サブフレームに出力する表示信号を求めるものであっても良い。但し、前段ＬＵＴ１２および後段ＬＵＴ１３を備えて、表示部１５が各サブフレームに出力する表示信号をこれらのＬＵＴから読み出すようにすることにより、表示部１５の負担を低減できる。

表示部１４は、図２に示すように、液晶パネル２１、ゲートドライバー２２、ソースドライバー２３を備えており、入力される表示信号に基づいて画像表示を行うものである。ここで、液晶パネル２１は、ＡＶモードのアクティブマトリックス（ＴＦＴ）液晶パネルである。

制御部１５は、本表示装置における全動作を制御する、本表示装置の中枢部である。そして、制御部１５は、上記した前段ＬＵＴ１２、後段ＬＵＴ１３を用いて、フレームメモリ１１に蓄積された画像信号から表示信号を生成し、表示部１４に出力するものである。

すなわち、制御部１５は、通常の出力周波数（通常クロック；例えば２５ＭＨｚ）で送られてくる表示信号をフレームメモリ１１に蓄える。そして、制御部１５は、この表示信号を、通常クロックの２倍の周波数を有するクロック（倍クロック；５０ＭＨｚ）により、フレームメモリ１１から２回出力する。

そして、制御部１５は、１回目に出力する画像信号に基づいて、前段ＬＵＴ１２を用いて前段表示信号を生成する。その後、２回目に出力する画像信号に基づいて、後段ＬＵＴ１３を用いて後段表示信号を生成する。そして、これらの表示信号を、倍クロックで順次的に表示部１４に出力する。

これにより、表示部１４が、順に入力される２つの表示信号に基づいて、１フレーム期間に、互いに異なる画像を１回づつ表示する（両サブフレーム期間で、液晶パネル２１の全ゲートラインを１回づつＯＮとする）。なお、表示信号の出力動作については、後により詳細に説明する。

また、フォーマット変換部１６およびＡ／Ｄコンバータ１７は、外部から入力された画像信号が、表示部１４で表示可能なフォーマットとは異なるフォーマットであった場合に該画像信号を表示部１４で表示可能なフォーマットとなるようにフォーマット変換を行うものである。外部から入力された画像信号がデジタル信号である場合には、該画像信号はフォーマット変換部１６に直接入力されてフォーマット変換が行われるが、外部から入力された画像信号がアナログ信号である場合には、該画像信号はＡ／Ｄコンバータ１７によってデジタル信号へ変換されてからフォーマット変換部１６に入力される。

ここで、制御部１５による、前段表示信号および後段表示信号の生成について説明する。まず、液晶パネルに関する一般的な表示輝度（パネルによって表示される画像の輝度）について説明する。

通常の８ビットデータを、サブフレームを用いずに１フレームで画像を表示する場合（１フレーム期間で、液晶パネルの全ゲートラインを１回だけＯＮとする、通常ホールド表示する場合）、表示信号の階調データ（信号階調）は、０〜２５５までの段階となる。

そして、液晶パネルにおける信号階調と表示輝度とは、以下の（１）式によって近似的に表現される。
（（Ｔ−Ｔ０）／（Ｔｍａｘ−Ｔ０））＝（Ｌ／Ｌｍａｘ）＾γ・・・（１）
ここで、Ｌは１フレームで画像を表示する場合（通常ホールド表示で画像を表示する場合）の信号階調（フレーム階調）、Ｌｍａｘは最大の輝度階調（２５５）、Ｔは表示輝度、Ｔｍａｘは最大輝度（Ｌ＝Ｌｍａｘ＝２５５のときの輝度；白）、Ｔ０は最小輝度（Ｌ＝０のときの輝度；黒）、γは補正値（通常２．２）である。
なお、実際の液晶パネル２１では、Ｔ０＝０ではない。しかしながら、説明を簡略化するため、以下では、Ｔ０＝０とする。

次に、本表示装置における表示輝度について説明する。本表示装置では、制御部１５が、
（ａ）「前半サブフレームおよび後半サブフレームのそれぞれにおいて表示部１４によって表示される画像の輝度（表示輝度）の総和（１フレームにおける積分輝度）を、通常ホールド表示を行う場合の１フレームの表示輝度と等しくする」
（ｂ）「一方のサブフレームを黒（最小輝度）、または白（最大輝度）にする」を満たすように階調表現を行うように設計されている。

このために、本表示装置では、制御部１５が、フレームを２つのサブフレームに均等に分割し、１つのサブフレームによって最大輝度の半分までの輝度を表示するように設計されている。

すなわち、最大輝度の半分（閾輝度；Ｔｍａｘ／２）までの輝度を１フレームで出力する場合（低輝度の場合）、制御部１５は、前半サブフレームおよび後半サブフレームの一方を最小輝度（黒）とし、他方のサブフレームの表示輝度のみを変化させて階調表現を行う（一方のサブフレームのみを用いて階調表現を行う）。この場合、１フレームにおける積分輝度は『（最小輝度＋（サブフレームの輝度）／２』の輝度となる。

また、上記の閾輝度より高い輝度を出力する場合（高輝度の場合）、制御部１５は、前半サブフレームおよび後半サブフレームの一方を最大輝度（白）とし、他方のサブフレームの表示輝度を変化させて階調表現を行う。この場合、１フレームにおける積分輝度は『（サブフレームの輝度＋最大輝度）／２』の輝度となる。

次に、このような表示輝度を得るための表示信号（前段表示信号および後段表示信号）の信号階調設定について具体的に説明する。なお、信号階調設定については、図２に示した制御部１５が行う。

制御部１５は、上記した（１）式を用いて、上記した閾輝度（Ｔｍａｘ／２）に対応するフレーム階調をあらかじめ算出しておく。

すなわち、このような表示輝度に応じたフレーム階調（閾輝度階調；Ｌｔ）は、（１）式より、
Ｌｔ＝０．５＾（１／γ）×Ｌｍａｘ ・・・（２）
ただし、Ｌｍａｘ＝Ｔｍａｘ＾γ ・・・（２ａ）
となる。

そして、制御部１５は、画像を表示する際、フレームメモリ１１から出力された画像信号に基づいて、フレーム階調Ｌを求める。このＬがＬｔ以下の場合、一方のサブフレームの表示信号の階調データ（Ｆとする）を最小（０）とし、他方のサブフレームの表示信号の階調データ（Ｒとする）を、（１）式に基づいて、
Ｒ＝０．５＾（１／γ）×Ｌ ・・・（３）
とするように、制御部１５は、前段ＬＵＴ１２および後段ＬＵＴ１３を用いて前段表示信号および後段表示信号を設定する。

また、フレーム階調ＬがＬｔより大きい場合、制御部１５は、一方のサブフレームの表示信号の階調データＲを最大（２５５）とし、他方のサブフレームの階調データＦを、（１）式に基づいて、
Ｆ＝（Ｌ＾γ−０．５×Ｌｍａｘ＾γ）＾（１／γ）・・・（４）
とする。

次に、本表示装置における表示信号の出力動作について、より詳細に説明する。なお、以下では、液晶パネル２１の画素数をａ×ｂとする。この場合、制御部１５は、ソースドライバー２３に対し、倍クロックで、１番目のゲートラインの画素（ａ個）の前段表示信号を蓄積する。

そして、制御部１５は、ゲートドライバー２２によって、１番目のゲートラインをＯＮとし、このゲートラインの画素に対して、前段ＬＵＴ１２から読み出された前段表示信号を書き込む。その後、制御部１５は、ソースドライバー２３に蓄積する前段表示信号を変えながら、同様に、２〜ｂ番目のゲートラインを倍クロックでＯＮしてゆく。これにより、１フレームの半分の期間（１／２フレーム期間）で、全ての画素に前段表示信号を書き込める。

さらに、制御部１５は、同様の動作を行って、残りの１／２フレーム期間で、全ゲートラインの画素に後段表示信号の書き込みを行う。これにより、各画素には、前段表示信号と後段表示信号とが、それぞれ均等の時間（１／２フレーム期間）ずつ書き込まれることになる。

尚、上記説明の時分割駆動において、各サブフレームの表示輝度の決定方法は、あくまで一例に過ぎず、本発明においてサブフレームの表示輝度の決定方法は特に限定されるものではない。すなわち、本発明における時分割駆動は、複数のサブフレームを有し、各サブフレームのそれぞれにおいて表示部に表示される画像の輝度（表示輝度）の総和（１フレームにおける積分輝度）を、通常ホールド表示を行う場合の１フレームの表示輝度と等しくする表示方法として定義される。

ここで、上述のような時分割駆動を行う表示装置においては、フレームに誤差が発生せず、各フレームの垂直同期期間が一定であれば特に問題は無い。しかしながら、フレームに誤差が含まれた場合には、サブフレームの分割比が所望の値とならず、階調表示に悪影響を与えることは従来技術の課題として述べたとおりである。

そして、本表示装置においては、外部から入力される画像信号を表示部１４で表示可能となるようにフォーマット変換部１６にてフォーマット変換を行う機能を有しており、このフォーマット変換の際に、フレームに誤差が含まれることが起こり得る。

フレームに誤差が含まれることによって表示階調に影響が生じる場合、その影響の大小は、各サブフレームの輝度の埋め方によって変化する。すなわち、輝度の小さいサブフレームを、フレームの前半におくのか、あるいはフレームの後半におくのかで表示階調への影響が異なってくる。このため、本発明の表示装置は、サブフレームの輝度の埋め方を規定することで、フレームに誤差が含まれる場合の表示階調への影響を低減することを特徴としている。以下、この特徴点について詳細に説明する。

先ず、図３（ａ）ないし図３（ｆ）は本発明との比較のために示した図であり、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合の例である。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、通常のホールド表示において、輝度１／４（最大輝度の１／４の輝度）および輝度３／４の表示を行う場合を示している。この場合、１フレーム期間の全体において、輝度１／４または輝度３／４の表示が行われるが、これらのフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、１／４×Δｔおよび３／４×Δｔの積分輝度が誤差として発生している。

そして、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、１フレームを２つのサブフレームに分割（分割比を１：１とした２分割、リフレッシュレートはホールド表示時の２倍）した場合の、輝度１／４（最大輝度の１／４の輝度）および輝度３／４（最大輝度の３／４の輝度）の表示を示している。輝度１／４の表示を行う図３（ｃ）の場合には、前半サブフレームでは最小輝度の表示となり、後半サブフレームでは１／２の輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため１／２×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

また、輝度３／４の表示を行う図３（ｄ）の場合には、前半サブフレームでは１／２の輝度での表示となり、後半サブフレームでは最大輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

さらに、図３（ｅ）および図３（ｆ）は、１フレームを４つのサブフレームに分割（分割比を１：１：１：１とした４分割、リフレッシュレートはホールド表示時の４倍）した場合の、輝度１／４および輝度３／４の表示を示している。輝度１／４の表示を行う図３（ｅ）の場合には、前の３つのサブフレームでは最小輝度の表示となり、最後のサブフレームで最大輝度での表示となる。尚、最後のサブフレームとは、複数のサブフレームに分割された１フレーム期間中の最後のサブフレームを意味する。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は最後のサブフレームのみに含まれるため１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

また、輝度３／４の表示を行う図３（ｆ）の場合には、最初のサブフレームでは最小輝度での表示となり、後ろの３つのサブフレームでは最大輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合にも、１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

すなわち、図３（ａ）ないし図３（ｆ）の比較より、時分割駆動を行い、かつ、輝度の高いサブフレームをフレームの後ろから埋めていった場合では、通常のホールド表示に比べて表示階調に影響を与える誤差（積分輝度）が大きくなっている。さらに、この誤差は、２分割の場合よりも４分割の場合の方が大きくなっており、つまり分割数が多くなるほど大きくなっていることがわかる。

これに対し、図１（ａ）ないし図１（ｄ）は本実施の形態に係る例を示すものであり、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合の例である。尚、このように、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていくためには、図２に示す本表示装置の構成において、前段ＬＵＴ１２および後段ＬＵＴ１３の格納データがそのように設定されていれば良く、表示装置において特別な手段は必要としない。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、１フレームを２つのサブフレームに分割（分割比を１：１とした２分割、リフレッシュレートはホールド表示時の２倍）した場合の、輝度１／４および輝度３／４の表示を示している。輝度１／４の表示を行う図１（ａ）の場合には、前半サブフレームでは１／２の輝度の表示となり、後半サブフレームでは最小輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれたとしても、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため、誤差となる積分輝度は発生しない。

また、輝度３／４の表示を行う図１（ｂ）の場合には、前半サブフレームでは最大輝度での表示となり、後半サブフレームでは１／２の輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため１／２×Δｔの積分輝度が誤差として発生するが、この誤差はホールド表示にて輝度３／４の表示を行う場合（図３（ｂ）の場合）の誤差よりも小さいものとなっている。

さらに、図１（ｃ）および図１（ｄ）は、１フレームを４つのサブフレームに分割（分割比を１：１：１：１とした４分割、リフレッシュレートはホールド表示時の４倍）した場合の、輝度１／４および輝度３／４の表示を示している。輝度１／４の表示を行う図１（ｃ）の場合には、最初のサブフレームでは最大輝度の表示となり、後ろの３つのサブフレームで最小輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれていたとしても誤差となる積分輝度は発生しない。

また、輝度３／４の表示を行う図１（ｄ）の場合には、前の３つのサブフレームでは最大輝度での表示となり、最後のサブフレームでは最小輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合にも、誤差となる積分輝度は発生しない。

すなわち、図１（ａ）ないし図１（ｄ）の比較より、時分割駆動を行い、かつ、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合では、通常のホールド表示に比べて表示階調に影響を与える誤差（積分輝度）が小さくなっており、フレームに誤差が含まれることによって生じる表示階調への影響を低減できる。さらに、この誤差は、２分割の場合よりも４分割の場合の方が小さくなっており、つまり分割数が多くなるほど小さくなっていることがわかる。

尚、上記説明では、表示階調への影響を低減できる場合を、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていった場合として説明している。しかしながら、実際には、上記誤差は最後のサブフレームのみに含まれるものであることから、最後のサブフレームにおける輝度を最後に埋めるようにすれば、それ以外のサブフレームにおいて、輝度の埋め方は全くの自由である。例えば、１フレームを４分割して時分割表示を行う場合、輝度３／４の表示までは、前の３つのサブフレームのみを用いて表示を行い（この間、最後のサブフレームの輝度は最小輝度とする）、輝度３／４を超える表示を行う場合に、最後のサブフレームを用いればよい。このとき、輝度３／４までは、前の３つのサブフレームにおける輝度の設定は任意とすることができる。

また、本実施の形態では、本表示装置のサブフレーム表示を、フレームを２つまたは４つのサブフレームに分割して行う表示で説明している。しかしながら、フレームの分割数はこれに限らず、本表示装置を、フレームを３つ以上のサブフレームに分割したサブフレーム表示を行うように設計してもよい。

また、サブフレームの分割比も１：１などの等分割である必要は無く、任意の分割比（例えば２：１や３：２）でフレーム分割を行うことができる。図４（ａ）ないし図４（ｆ）に、サブフレームの分割数を２分割とし、その分割比を２：１とした表示装置において、本発明を適用した場合を説明する。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、通常のホールド表示において、輝度１／３（最大輝度の１／３の輝度）および輝度２／３の表示を行う場合を示している。この場合、１フレーム期間の全体において、輝度１／４または輝度３／４の表示が行われるが、これらのフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、１／４×Δｔおよび３／４×Δｔの積分輝度が誤差として発生している。

そして、図４（ｃ）および図４（ｄ）は、１フレームを分割比２：１の２つのサブフレームに分割した場合の輝度１／３（最大輝度の１／３の輝度）および輝度２／３（最大輝度の２／３の輝度）の表示を示しており、さらに後半フィールドから輝度を埋めた場合を示している。輝度１／３の表示を行う図４（ｃ）の場合には、前半サブフレームでは最小輝度の表示となり、後半サブフレームでは最大輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

また、輝度２／３の表示を行う図４（ｄ）の場合には、前半サブフレームでは１／２の輝度での表示となり、後半サブフレームでは最大輝度での表示となる。そして、このフレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれている場合、この誤差は後半サブフレームのみに含まれるため１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。

ここで、図示は省略するが、サブフレームの分割比を１：１（等分）とした場合には、後半フィールドから輝度を埋めて輝度１／３の表示を行えば２／３×Δｔの積分輝度が誤差として発生し、輝度２／３の表示を行えば１×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。したがって、後半フィールドから輝度を埋める場合では、フレームの分割比を非均等とすることで、誤差となる積分輝度が増加していることが分かる（輝度１／３の表示において誤差が増加している）。

一方、図４（ｅ）および図４（ｆ）は、１フレームを分割比２：１の２つのサブフレームに分割した場合の輝度１／３（最大輝度の１／３の輝度）および輝度２／３（最大輝度の２／３の輝度）の表示を示しており、さらに前半フィールドから輝度を埋めた場合を示している。輝度１／３の表示を行う図４（ｅ）の場合には、前半サブフレームでは１／２の輝度での表示となり、後半サブフレームで最小輝度での表示となる。そして、この場合、後半フレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれていたとしても、誤差となる積分輝度は発生しない。

また、輝度２／３の表示を行う図４（ｆ）の場合には、前半サブフレームでは最大輝度での表示となり、後半サブフレームでは最小輝度での表示となる。そして、この場合にも、後半フレームにおいてΔｔの時間の誤差が含まれていたとしても、誤差となる積分輝度は発生しない。

ここで、サブフレームの分割比を１：１（等分）とした場合には、前半フィールドから輝度を埋めて輝度１／３の表示を行えば誤差となる積分輝度は発生せず、輝度２／３の表示を行えば１／３×Δｔの積分輝度が誤差として発生する。したがって、前半フィールドから輝度を埋める場合では、フレームの分割比を非均等とすることで、誤差となる積分輝度が減少していることが分かる（輝度２／３の表示において誤差が減少している）。

すなわち、サブフレームの分割比を１：１などの等分割としない場合には、期間が短い方のサブフレームを後ろのサブフレームとし、かつ、輝度の高いサブフレームをフレームの前から埋めていけば、本発明の効果がより顕著に表れる。つまり、１フレームを前半サブフレームと後半サブフレームとの２つのサブフレームに２分割する場合には、前半サブフレームの期間を後半サブフレームの期間よりも長くすればよい。尚、サブフレームの分割数を３以上とし、かつ、その分割比を等分割としない（非均等とする）場合には、最も期間が短いサブフレームを最後のサブフレームとすればよい。

また、本表示装置における液晶パネル２１は、ＮＢ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｂｌａｃｋ；ノーマリーブラック）であっても、また、ＮＷ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｗｈｉｔｅ；ノーマリーホワイト）であってもよい。さらに、本表示装置では、時分割駆動を行う表示パネルであれば、液晶パネル２１に変えて、他の表示パネル（例えば有機ＥＬパネルやプラズマディスプレイパネル）を用いてもよい。

例えば、プラズマディスプレイパネルの駆動方法は、図５に示すように、一般的に各サブフレームを初期化期間、アドレス期間、表示期間に分けて駆動している（非特許文献１参照）。このとき、フレーム中にΔｔの誤差が生じると、この誤差は最後のサブフレームの表示期間に含まれてしまうため、最後のサブフレームにおいて輝度表示を行うと階調表示に影響が生じることは液晶パネルの場合と同様である。したがって、プラズマディスプレイパネルにおいても、最後のサブフレームはできるだけ使用しない（できるだけ最小表示となるようにする）ように輝度表示を行うことが好ましい。

また、プラズマディスプレイパネルにおいては、図６に示すように、最後のサブフレーム期間を次回のＶＳパルスから決定するのでなく、他のサブフィールドと同様に今回のＶＳパルスを基に決定することによって、誤差の階調表示に対する影響を無くすことができる。すなわち、この場合は、残りの誤差分はブランキング期間（黒表示期間）または次フレームにおける最初のサブフレームの初期化期間に加えて表示されるため、誤差による表示期間の変動が発生せず、表示階調への影響を無くすことができる。

しかしながら、液晶表示パネルでは、このような誤差分だけ黒表示期間を挿入する駆動方法は困難であり、また、プラズマディスプレイパネルのような初期化期間も無い。このため、本発明の駆動方法によって、誤差による表示階調の影響を低減することは、特に液晶表示パネルにおいて有効であるといえる。

また、上記説明では、本表示装置における全ての処理を、制御部１５の制御により行うとしている。しかしながら、これに限らず、これらの処理を行うためのプログラムを記録媒体に記録し、このプログラムを読み出すことのできる情報処理装置を、制御部１５に代えて用いるようにしてもよい。

この構成では、情報処理装置の演算装置（ＣＰＵやＭＰＵ）が、記録媒体に記録されているプログラムを読み出して処理を実行する。従って、このプログラム自体が処理を実現するといえる。

ここで、上記の情報処理装置としては、一般的なコンピューター（ワークステーションやパソコン）の他に、コンピューターに装着される、機能拡張ボードや機能拡張ユニットを用いることができる。

また、上記のプログラムとは、処理を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム等）のことである。このプログラムは、単体で使用されるものでも、他のプログラム（ＯＳ等）と組み合わせて用いられるものでもよい。また、このプログラムは、記録媒体から読み出された後、装置内のメモリ（ＲＡＭ等）にいったん記憶され、その後再び読み出されて実行されるようなものでもよい。

また、プログラムを記録させる記録媒体は、情報処理装置と容易に分離できるものでもよいし、装置に固定（装着）されるものでもよい。さらに、外部記憶機器として装置に接続するものでもよい。

このような記録媒体としては、ビデオテープやカセットテープ等の磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ、等の光ディスク（光磁気ディスク）、ＩＣカード、光カード等のメモリカード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリなどを適用できる。

また、ネットワーク（イントラネット・インターネット等）を介して情報処理装置と接続されている記録媒体を用いてもよい。この場合、情報処理装置は、ネットワークを介するダウンロードによりプログラムを取得する。すなわち、上記のプログラムを、ネットワーク（有線回線あるいは無線回線に接続されたもの）等の伝送媒体（流動的にプログラムを保持する媒体）を介して取得するようにしてもよい。なお、ダウンロードを行うためのプログラムは、装置内（あるいは送信側装置・受信側装置内）にあらかじめ記憶されていることが好ましい。

また、本実施の形態では、本表示装置が液晶モニター等の表示モニターとして機能するとしている。しかしながら、本表示装置を、テレビジョン受像機として機能させることも可能である。このようなテレビジョン受像機は、本表示装置に、チューナ部を備えることで実現できる。このチューナ部は、テレビ放送信号のチャネルを選択し、選択されたチャネルのテレビ画像信号を、フレームメモリ１１を介して制御部１５に伝達するためのものである。この構成では、制御部１５が、このテレビ画像信号に基づいて表示信号を生成することとなる。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

時分割駆動を行う表示装置に適用でき、フレームに誤差が含まれることによって生じる表示階調への影響を低減できる。

Claims (4)

1. １フレームを、複数のサブフレームに時分割して画像表示を行う表示装置において、
   入力された表示信号の階調データに基づいた輝度の画像を表示する表示部と、
   表示装置の外部から入力される画像信号を、各フレームの垂直同期期間が一定とならないような誤差を含む可能性がある方法で、上記表示部での表示が可能なフォーマットに変換するフォーマット変換部と、
   上記フォーマット変換部によってフォーマット変換された画像信号に基づいて、１フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、各サブフレームの表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えており、
   上記制御部は、最後のサブフレームを除いた他のサブフレームのみを用いての表示が可能な階調範囲では、最後のサブフレームの輝度が最小輝度となるように各サブフレームの表示信号を生成するものであり、
   上記サブフレームの分割比が非均等であり、かつ、最も期間が短いサブフレームが最後のサブフレームとなっていることを特徴とする表示装置。
2. １フレームが、前半サブフレームと後半サブフレームとの２つのサブフレームに分割されており、かつ、前半サブフレームの期間が後半サブフレームの期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記表示部が、液晶パネルによって画像を表示するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 請求項１に記載の表示装置と、
   テレビ放送信号のチャネルを選択し、選択されたチャネルのテレビ画像信号を制御部に伝達するためのチューナ部とを備え、
   表示装置の制御部が、このテレビ画像信号に基づいて表示信号を生成するように設計されていることを特徴とするテレビジョン受像機。

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