JP5539007B2 - 液晶表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、テレビモニタやプロジェクタ等の液晶表示装置に関し、特に動画表示性能を向上させるために擬似インパルス駆動を行う液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、動画表示を行う場合に残像やぼやけが発生する傾向にある。ぼやけの原因としては、液晶表示素子（液晶パネル）の応答性が低いことと、ホールドモードで表示を行うことが挙げられる。

液晶応答性が低いと、動画表示の際に液晶の状態変化が入力階調の変化に追いつかずにぼやけが生ずる。また、ホールドモードで表示を行う液晶表示装置では、ＣＲＴのようなインパルスモードで表示を行う表示装置と比べて、動画表示時における人間の視覚上の残像が顕著となり、動画内における移動物体像のエッジがぼやけて見えることが多い。これを動画ぼけという。液晶応答性の低さによるぼやけを低減する方法としては、オーバードライブと呼ばれる液晶駆動方法がある。また、ホールドモードで表示を行うことによるぼやけを低減する方法としては、インパルスモードを模した表示を行う擬似インパルスモード駆動と呼ばれる液晶駆動方法がある。

ここで、オーバードライブの原理を図１に示す。図１（ａ）中の実線１０１は、オーバードライブを行わない場合の液晶表示素子の特定画素の駆動階調を示しており、該特定画素の駆動階調が低駆動階調から高駆動階調に変化していることを示している。図１（ｂ）中の実線１０３は、図１（ａ）中の実線１０１により示された駆動階調に対応した液晶表示素子の表示階調（表示輝度）を示しており、駆動階調の変化に対して応答性が低い（遅れがある）ことを示している。

また、図１（ａ）中の破線１０２は、オーバードライブを行った場合の液晶表示素子の駆動階調を示している。破線１０２は、特定画素の駆動階調が前述した低駆動階調から高駆動階調に増加する際に、該低駆動階調と該高駆動階調との本来の差（駆動階調差）よりも大きい駆動階調増加量が与えられることを示している。該駆動階調増加量と上述した本来の駆動階調差との差をオーバードライブ補正量（又は単に補正量）という。

これにより、図１（ｂ）中に破線１０４で示したオーバードライブ時の液晶表示素子の表示階調は、オーバードライブを行わない場合に比べて応答性が高く（応答が速く）なる。ただし、オーバードライブ補正量が過剰になると、図１（ｃ）中に破線１０５で示すように、オーバーシュート（ＯＳ）した応答波形となり、ゴーストが出現する。このため、オーバードライブ補正量は、通常はオーバーシュートが発生しない最大の補正量となるように設定される。

なお、以下の説明において、このオーバーシュートが発生しない最大のオーバードライブ補正量をＯＳ補正量といい、該ＯＳ補正量によってオーバードライブ補正が行われたときの液晶表示素子の応答時間をＯＳ応答時間という。また、オーバードライブ補正を行わない場合の液晶応答時間を非オーバードライブ応答時間という。

さらに、本明細書における液晶表示素子の応答時間の定義について説明する。図１４は、液晶印加電圧をステップ状に変化させた際の光応答波形であり、この光応答波形は液晶応答性能に応じた過渡応答特性を示す。本明細書にいう応答時間とは、光応答波形の１０％到達時刻１９０２から９０％到達時刻１９０３までの遷移時間１９０１を意味する。

また、一般的なオーバードライブでは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照してオーバードライブ補正量を決定する。典型的なＬＵＴの例を図１０（ａ）に示す。ＬＵＴの縦軸は前フレームの階調を示し、横軸は現フレームの階調を示す。そして、縦軸上の階調と横軸上の階調とに対応するテーブル内のデータが、現フレームの階調に対するオーバードライブ補正量である。

例えば、映像信号のある座標の画素の階調（８ｂｉｔ）が、前フレームにて２５で、現フレームにて５５と増加する場合、図１０（ａ）に示したＬＵＴから、補正量３が得られる。したがって、現フレームのオーバードライブ後の階調は、階調がより高くなるように補正された、
５５＋３＝５８
となる。

また、映像信号のある座標の画素の階調（８ｂｉｔ）が、前フレームにて７０で、現フレームにて３０と減少する場合、図１０（ａ）に示したＬＵＴから、補正量４が得られる。したがって、現フレームのオーバードライブ後の階調は、階調がより低くなるように補正された、
３０−４＝２６
となる。

このようなオーバードライブ処理を１フレームの全画素に対して行って得られた駆動階調データを用いて液晶表示素子を駆動することにより、動画表示時に適切なオーバードライブ（以下の説明では、オーバードライブ補正ともいう）を行うことができる。

一方、擬似インパルスモード駆動は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、表示すべき１画面（１フレーム）分の原画像を、原画像よりも明るい画像と暗い画像の２つの画像（サブフレーム）に分けて時分割表示（順次表示）することで、明るさを低減させることなく擬似的にインパルスモードを実現する。また、特許文献２には、原画像を空間周波数成分の高域強調画像と高域抑圧画像に分割し、これら高域強調画像と高域抑圧画像を順次表示させる擬似インパルスモード駆動方法が開示されている。

特許文献１にて開示された擬似インパルスモード駆動の概略を説明する。図３（ａ）は、白背景内に輝度が４０％である黒い物体が移動する動画を構成するフレーム画像３０１が６０Ｈｚの周波数で入力される様子を示している。特許文献１では、図３（ｂ）に示すように、入力されたフレーム画像３０１から生成した明暗の２つのサブフレーム画像３０２，３０３を、フレーム画像３０１の入力周波数の２倍の周波数（１２０Ｈｚ）で、すなわち倍速で順次表示させる。

サブフレーム画像３０２，３０３の階調（輝度）は、それらの平均値が入力されたフレーム画像３０１の階調と同等であり、かつ該サブフレーム画像３０２，３０３の階調の差ができるだけ大きくなるように設定される。例えば、入力フレーム画像３０１の階調が４０％の明るさとすると、サブフレーム画像３０２の階調を８０％に、サブフレーム画像３０３の階調を０％に設定する。この場合、人間はそれぞれのサブフレーム画像の階調を時間積分した明るさとして知覚する。具体的には、
８０％／２（サブフレーム画像３０２）＋０％／２（サブフレーム画像３０３）
＝４０％
となり、４０％の明るさのフレーム画像を表示する場合と同等の明るさを知覚する。そして、このような擬似インパルスモード駆動によって、動画ぼけを改善することができる。

特開２００６−３４３７０６号公報 特開２００７−３０４２０４号公報

しかしながら、発明者の実験結果によれば、上記のような擬似インパルスモード駆動を液晶表示素子に適用する場合に表示階調に誤差（以下、表示階調誤差という）が発生する。

図３（ｃ）には、図３（ｂ）に示したサブフレーム画像中の画素３０４における表示輝度の光応答波形を示している。なお、図３（ｃ）では、図３（ａ）に示したフレーム画像３０１の階調を３０１として、図３（ｂ）に示したサブフレーム画像３０２，３０３の階調をそれぞれ３０２，３０３として示している。

擬似インパルスモード駆動において、画素３０４では階調３０２と階調３０３とが交互に表示されるが、光応答波形を実測すると、その立ち上がりと立ち下りでそれぞれ、立ち上がり応答時間（輝度レベルが３０７から３０５に増加する時間）３０８と立ち下り応答時間（輝度レベルが３０５から３０７に減少する時間）３０９という応答時間を要する。このとき、立ち上がり応答時間３０８と立ち下り応答時間３０９の間に差が存在すると、実際に表示される輝度と入力フレーム画像の輝度とが乖離する。この場合、立ち上がり応答時間３０８と立ち下り応答時間３０９では、立ち下がり応答時間３０９の方が短いため、人間が知覚する平均輝度レベルは３０６となる。このため、入力されるフレーム画像の階調３０１に対して暗い輝度が表示される。

図４には、階調３０２と階調３０３を様々なレベルに変更した場合の立ち上がり応答時間３０８と立ち下り応答時間３０９との差分値と、人間が知覚する平均輝度レベル３０６との関係を測定した実験データを示している。実験を行った液晶表示素子においては、立ち上がり応答時間３０８よりも立下り応答時間３０９の方が短い組み合せが大多数を占めるため、入力される画像信号のレベルに対して表示される輝度が低くなる表示階調誤差が目立つ。

また、以上のような階調表示誤差が生じた場合や、ガンマの変化による表示輝度の変動が発生して特定色のみの階調（輝度）に誤差が生じた場合には、色変動等の表示品位の低下を招く。

本発明は、オーバードライブと擬似インパルスモード駆動を行う場合における液晶応答性による表示階調誤差を低減できるようにした液晶表示装置を提供する。

本発明の一側面としての液晶表示装置は、液晶表示素子と、同一の入力画像から、同一座標の階調がそれぞれ、互いに差を有する第１の階調および第２の階調である第１の表示画像および第２の表示画像を生成する画像生成手段と、該第１および第２の表示画像を順次表示させるように液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、該第１および第２の階調の組み合わせに応じた補正量を用いて、液晶表示素子の駆動に対してオーバードライブ補正を行う補正手段とを有する。そして、オーバードライブ補正を受けて駆動される液晶表示素子において、階調の遷移に対する該液晶表示素子の応答速度が、該遷移の前後の階調の組み合わせが第１の組み合わせ範囲に含まれるときよりも第２の組み合わせ範囲に含まれる方が遅い場合に、画像生成手段は、入力画像のうち上記同一座標に対応する座標の階調にかかわらず、第１および第２の表示画像を、第１および第２の階調が第１の組み合わせ範囲には含まれず、第２の組み合わせに含まれるように生成することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての画像表示方法は、液晶表示素子を有する液晶表示装置において、同一の入力画像から、同一座標の階調がそれぞれ、互いに差を有する第１の階調および第２の階調である第１の表示画像および第２の表示画像を生成し、第１および第２の表示画像を順次表示させるように液晶表示素子を駆動し、第１および第２の階調の組み合わせに応じた補正量を用いて、液晶表示素子の駆動に対してオーバードライブ補正を行う。そして、オーバードライブ補正を受けて駆動される液晶表示素子において、階調の遷移に対する該液晶表示素子の応答速度が、該遷移の前後の階調の組み合わせが第１の組み合わせ範囲に含まれるときよりも第２の組み合わせ範囲に含まれる方が遅い場合に、入力画像のうち上記同一座標に対応する座標の階調にかかわらず、第１および第２の表示画像を、第１および第２の階調が第１の組み合わせ範囲には含まれず、第２の組み合わせに含まれるように生成することを特徴とする。

本発明によれば、液晶表示素子のオーバードライブと擬似インパルスモード駆動を行って動画を表示する場合のぼやけや表示階調誤差の発生を低減することができる。

従来のオーバードライブの概念図。 本発明の実施例３において負のオーバードライブ補正量を適用した場合の光応答波形を示す図。 従来の擬似インパルスモード駆動の概念図。 従来の擬似インパルスモード駆動における立ち上がり応答時間と立ち下り応答時間と平均輝度レベルとの関係を示す図。 本発明の実施例１である液晶プロジェクタを示す図。 実施例１の液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例１の液晶プロジェクタにおける擬似インパルス画像生成部の構成を示すブロック図。 実施例１における擬似インパルス駆動信号の生成例を示す図。 実施例１の液晶プロジェクタにおけるオーバードライブ補正部の構成を示すブロック図。 従来のオーバードライブ用のＬＵＴと実施例１〜３におけるオーバードライブ用のＬＵＴを示す図。 従来および実施例１における応答時間分布を示す図。 従来および実施例１における階調遷移に対する立ち上がり応答時間−立ち下り応答時間の差の出現頻度を示すヒストグラム。 従来および実施例２におけるガンマ変換部にて設定されるガンマ変換特性の例を示す図。 液晶表示素子の応答時間の定義を説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図５には、本発明の実施例１である画像表示装置としての液晶プロジェクタを示している。なお、本実施例では、液晶プロジェクタについて説明するが、本発明は、液晶テレビモニタ等、液晶表示素子を使用する表示装置のいずれにも適用することができる。

ビデオプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置５２から出力された映像信号は、ビデオケーブル５３を介して液晶プロジェクタ５１に入力される。液晶プロジェクタ５１は、入力された映像信号に対応する映像（画像）５５を被投射面であるスクリーン５４に投射する。

図６には、液晶プロジェクタ５１の電気的構成を示している。ビデオケーブル５３を介して液晶プロジェクタ５１に入力されたアナログ信号としての映像信号は、ＡＤコンバータ６０１に入力されてデジタル映像信号に変換される。デジタル映像信号は、映像処理部６０２にてブライトネス補正、コントラスト補正、色変換等の映像処理を受けて後述する液晶表示素子６０７に原画を表示するのに適した映像信号に変換される。

映像処理部６０２からの映像信号は、擬似インパルス画像生成部６０３に入力される。擬似インパルス画像生成部６０３は、入力された映像信号に含まれる同一の入力画像としての１フレームの入力画像（以下、入力フレーム画像という）から、液晶表示素子６０７の擬似インパルスモード駆動を行うための複数の表示画像を生成する。ここで、本実施例では、複数の表示画像として、同一座標（画素）の階調に差がある２つの表示画像（第１の表示画像および第２の表示画像）とし、以下、これら２つの表示画像をまとめて画像ペアともいう。また、本実施例では、１フレームの周波数を６０Ｈｚとする。

擬似インパルス画像生成部６０３は、画像ペアを構成する２つの表示画像（サブフレーム画像）をガンマ変換部６０４に順次出力する。各表示画像は、１フレーム期間（１／６０ｓｅｃ）を２分割して得られるサブフレーム期間（１／１２０ｓｅｃ）にて出力される。擬似インパルス画像生成部６０３の詳細な構成および動作については後述する。

ガンマ変換部６０４は、入力された表示画像の映像信号レベルを、液晶表示素子６０７の輝度−電圧特性に応じて変換（ガンマ変換）する。ガンマ変換された映像信号は、オーバードライブ補正部（補正手段）６０５に入力される。

オーバードライブ補正部６０５は、ガンマ変換後の画像ペア（映像信号）のそれぞれの階調（言い換えれば、画像ペアの階調の組み合わせ）に応じて、該映像信号に対するオーバードライブ補正量を決定する。そして、決定したオーバードライブ補正量によって映像信号を補正し、該オーバードライブ補正した映像信号を液晶駆動部（液晶駆動手段）６０６に出力する。オーバードライブ補正部６０５の詳細な構成および動作については後述する。

液晶駆動部６０６は、オーバードライブ補正された映像信号を液晶駆動信号に変換し、該液晶駆動信号を液晶表示素子６０７に与えることで該液晶表示素子６０７を駆動し、サブフレーム画像を順次表示させる。なお、液晶駆動部６０６において、液晶表示素子６０７に印加する電圧の極性を表示画像（サブフレーム画像）ごとに正と負とに切り替えながら該サブフレーム画像を液晶表示素子６０７順次表示させるようにしてもよい。

液晶表示素子６０７は、図示はしないが、第１の電極と、第２の電極と、該第１および第２の電極の間に配置された液晶層とを有する。第１および第２の電極は、配向膜を介して液晶層に電圧を印加するために設けられている。液晶表示素子６０７は、第１および第２の電極のうち一方に入力された液晶駆動信号（電圧）に応じた原画を液晶層に形成し、光源ランプ６０９から射出されて照明光学系６１０により平行光束に変換された光束を該原画に応じて変調する。

変調された光束は、投射光学系６０８によって被投射面（図５のスクリーン５４）に投射される。

全体制御回路６１１は、ＣＰＵ等により構成されたマイクロコンピュータであり、液晶プロジェクタ５１の上記各部の動作を制御する。

図７には、擬似インパルス画像生成部６０３の構成を示す。擬似インパルス画像生成部６０３に入力された映像信号（入力フレーム画像）は、フレーム遅延回路７０１および高輝度サブフレーム生成回路７０２に入力される。高輝度サブフレーム生成回路７０２は、入力フレーム画像と同一座標において該入力フレーム画像よりも高い階調（輝度）を有する高輝度サブフレーム画像を生成する。高輝度サブフレーム画像は、切替回路７０５と低輝度サブフレーム生成回路７０４に出力される。

擬似インパルス画像生成部６０３（高輝度サブフレーム生成回路７０２および低輝度サブフレーム生成回路７０４）が、画像生成手段に相当する。

フレーム遅延回路７０１は、入力フレーム画像を１フレームずつフレームバッファ７０３に格納する。そして、１フレーム前に格納された入力フレーム画像（前フレーム画像）をフレームバッファ７０３から読み出して、１フレーム遅延したタイミングで前フレーム画像を低輝度サブフレーム生成回路７０４に出力する。

低輝度サブフレーム生成回路７０４は、入力された前フレーム画像と高輝度サブフレーム画像とから、高輝度サブフレーム画像と同一座標において該高輝度サブフレーム画像よりも低い階調（輝度）を有する低輝度サブフレーム画像を生成する。これら高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム画像が前述した表示画像に相当し、画像ペアを構成する。

切替回路７０５は、高輝度サブフレーム生成回路７０２にて生成された高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム生成回路７０４にて生成された低輝度サブフレーム画像とを交互に（言い換えれば順次）出力する。

次に、高輝度サブフレーム生成回路７０２と低輝度サブフレーム生成回路７０４にて生成されるサブフレーム画像の演算内容について説明する。

高輝度サブフレーム生成回路７０２は、入力映像信号の階調（レベル）から、式（８０１）による演算によって、擬似インパルスモード駆動のための高輝度サブフレーム画像を生成する。また、低輝度サブフレーム生成回路７０４は、高輝度サブフレーム生成回路７０２にて生成された高輝度サブフレーム画像の映像信号と、１フレーム遅延された入力映像信号とから、式（８０２）による演算によって低輝度サブフレーム画像を生成する。

ｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔ（８０３）とｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋ（８０４）はそれぞれ、高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム画像の表示輝度の限度レベルを規定するパラメタである。図８には、ｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔとｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋを、高輝度サブフレームの表示上限輝度が９５％として、低輝度サブフレームの表示下限輝度が５％となるように設定した高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム画像の階調生成例を示している。

図９には、オーバードライブ補正部６０５の構成を示す。オーバードライブ補正部６０５に入力された映像信号（ガンマ変換後の画像ペア）は、フレーム遅延回路１１０１、ＬＵＴ適用回路１１０３およびフレーム加算回路１１０６に入力される。

フレーム遅延回路１１０１は、入力された１サブフレーム画像をフレームバッファ１１０２に格納するとともに、順次１サブフレーム前に格納されたサブフレーム画像を読み出すことにより１サブフレーム遅延させた映像信号を出力する。１サブフレーム遅延された映像信号は、ＬＵＴ適用回路１１０３に入力される。

ＬＵＴ適用回路１１０３には、新たな入力映像信号（現サブフレーム画像）とフレーム遅延回路１１０１からの１サブフレーム遅延された映像信号（前サブフレーム画像）とが入力される。ＬＵＴ適用回路１１０３は、ＲＡＭ１１０４からＬＵＴデータ１１０５を読み出す。そして、該ＬＵＴデータ１１０５から、第１の表示画像としての前サブフレーム画像と第２の表示画像としての現サブフレーム画像間での同一座標の画素（同一画素）の階調の組み合せ（つまりは、前サブフレーム画像から現サブフレーム画像への同一画素における階調遷移）に応じたオーバードライブ補正量を決定する。このようにして、ＬＵＴ適用回路１１０３は、画素ごとにオーバードライブ補正量を決定する。

フレーム加算回路１１０６は、入力映像信号に対してＬＵＴ適用回路１１０３にて決定されたオーバードライブ補正量を加算又は減算することで、オーバードライブ補正された映像信号を生成し、液晶駆動部６０６に出力する。

なお、本実施例では、ＬＵＴから読み出したオーバードライブ補正量を適用するオーバードライブ補正量として決定する場合について説明するが、オーバードライブ補正量を演算式を用いて算出することで決定してもよい。

本実施例のオーバードライブ補正部６０５にて用いられるＬＵＴについて説明する。従来のオーバードライブ補正部にて用いられるＬＵＴは、図１０（ａ）に示すように、任意の階調遷移に対してＯＳ補正量となるオーバードライブ補正量を示したテーブルである。

図１１（ａ）は従来のＬＵＴを用いた場合の階調遷移に対する液晶表示素子の応答時間の分布を示している。全ての階調の組み合わせに対して液晶表示素子の光応答波形がオーバーシュート（ＯＳ）しない範囲で最も速い応答時間が実現されている。ただし、短い（速い）応答時間と長い（遅い）応答時間とで３〜４ｍｓ程度の差がある。特に、階調遷移が中間階調から０階調への減少遷移である場合や中間階調から２５５階調への増加遷移である場合の応答時間が３ｍｓと速いため、相対的に応答時間が遅い中間階調から中間階調への階調遷移での応答時間との差が大きい。

そこで、本実施例におけるオーバードライブ補正部６０５は、図１０（ｂ）に示すようなＬＵＴを用いてオーバードライブ補正量を決定する。図１０（ｂ）に示すＬＵＴでは、相対的に応答時間が遅い中間階調から中間階調への階調遷移に関しては、ＯＳ補正量又は該ＯＳ補正量に近いオーバードライブ補正量が設定されている。

また、図１０（ｂ）中のハッチング部（第１の組み合わせ範囲）１３０１では、オーバードライブ補正を行わなくても応答速度がもともと速い階調遷移であるために、オーバードライブ補正量を０に抑えて、応答時間が遅い階調遷移との応答速度の差を小さくする設定がなされている。具体的には、階調遷移が増加遷移である場合の液晶表示素子の応答速度と階調遷移が減少遷移である場合の応答速度との差が６０％以内、より好ましくは２０％以内に抑えられるようにオーバードライブ補正量が設定されている。

さらに、本実施例では、応答時間のばらつきを大きくする中間階調から０階調（最小表示階調）への減少遷移や中間階調から２５５階調（最大表示階調）への増加遷移を行わないようにしている。すなわち、高輝度および低輝度サブフレーム画像の表示限度レベルを規定するｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔ（８０３）およびｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋ（８０４）を調整して、階調遷移を行う範囲を、図８に示すように５％〜９５％の明るさの範囲に限定している。

つまり、擬似インパルス画像生成部６０３は、後に表示される現サブフレーム画像の階調が、前に表示される前サブフレーム画像の階調から液晶表示素子６０７の最大表示階調に増加したり最小表示階調に減少したりしないようにサブフレーム画像を生成する。

これにより、実際の階調遷移は図１０（ｂ）中の網掛け部１３０２の範囲（第２の組み合わせ範囲）でのみ限定的に（つまりは入力画像のうち上記同一座標に対応する座標の階調にかかわらずこの範囲で）行われることになり、この結果、応答時間のばらつきをさらに抑制することができる。

本実施例による応答時間のばらつきの低減効果について説明する。本実施例における全ての階調遷移に対する液晶表示素子の応答時間分布を、図１１（ｂ）に示す。図１１（ａ）に示した従来の応答時間分布と比較して、３〜４ｍｓ程度の応答時間の速い領域が無くなり、全体として応答時間が平坦化した分布となっている。

また、図１２には、様々な階調遷移の組み合わせに対する立ち上がり応答時間と立ち下り応答時間の差（立ち上がり応答時間−立ち下り応答時間）の出現頻度をヒストグラムとして示している。従来における出現頻度１７０１と比較して、本実施例では、出現頻度１７０２が、立ち上がり応答時間と立ち下り応答時間の差が０の付近に集中した分布を持つ。そして、標準偏差σは、従来の１．３６ｍｓに対して、本実施例では０．８４ｍｓとなっており、１．６倍程度のばらつき改善がなされていることが分かる。

以上のことから、本実施例によれば、擬似インパルスモード駆動における表現階調誤差の低減を達成することができる。

なお、前述した高輝度および低輝度サブフレーム画像の表示輝度限度レベルを規定するｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔ（８０３）とｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋ（８０４）は、液晶表示素子の温度変化によって液晶応答時間が変動することから、それらの最適設定値も変動する。高温では液晶応答速度が全体的に高速化されて、階調遷移に対する応答時間のばらつきが少なくなるため、より広い表示輝度範囲で擬似インパルスモード駆動を行うことができる。一方、低温では液晶応答時間が遅くなり、階調遷移に対する応答時間のばらつきが増加するため、擬似インパルスモード駆動での表示輝度範囲を狭めることが要求される。したがって、液晶表示素子の温度を検出する温度センサを設けて、検出温度に応じてｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔおよびｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋを変更するようにすることが好ましい。

また、オーバードライブ補正に用いるＬＵＴも、液晶表示素子の温度に応じて適切なＬＴＵに変更することが好ましい。

本実施例では、特許文献１にて開示された擬似インパルスモード駆動を行う場合について説明した。しかし、特許文献２にて開示された擬似インパルスモード駆動を行う場合にも同様のオーバードライブ補正量の設定により、液晶応答時間のばらつきを低減させることができる。

さらに、本実施例では、１フレーム画像から生成される互いに同一画素の階調が異なるサブフレーム画像数が２つである場合について説明したが、サブフレーム画像数は３つ以上であってもよい。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例における液晶プロジェクタの構成は、実施例１と同じである。

本実施例における擬似インパルス画像生成部６０３による演算式を以下に示す。

実施例１と比較して、高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム画像の表示輝度限度レベルを規定するｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔとｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋが省略されている。また、オーバードライブ補正部６０５には、実施例１と同様に、図１０（ｂ）に示した応答時間のばらつきを抑制するためのＬＵＴが設定される。

本実施例においては、ｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔおよびｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋを省略する代わりに、擬似インパルス画像生成部６０３とともに画像生成手段を構成するガンマ変換部６０４に設定されるガンマ変換テーブルにより高輝度サブフレーム画像と低輝度サブフレーム画像の表示輝度限度レベルを制限する。ガンマ変換部６０４に設定されるガンマ変換テーブルは、例えば図１３に示すガンマ変換特性１８０２をテーブルデータ化したものが用いられる。

ガンマ変換特性１８０２は、ガンマ変換後の映像信号が、従来のガンマ変換特性１８０１の範囲（０〜２５５階調）よりも狭い１００〜２３０階調の範囲に限定されるように設定されている。つまり、ガンマ変換部６０４は、ガンマ変換後の最大階調（２３０階調）を液晶表示素子６０７の最大表示階調（２５５階調）よりも低く制限し、かつガンマ変換後の最小階調（１００階調）を液晶表示素子６０７の最小表示階調（０階調）よりも高く制限する。これにより、ガンマ変換部６０４の後段に置かれたオーバードライブ補正部６０５での階調遷移の範囲が１００〜２３０階調の範囲に制限され、この結果、実施例１と同等に、図１１（ｂ）に示すような液晶応答時間分布が達成される。

なお、本実施例においても、実施例１にて説明したのと同様に、液晶表示素子の温度を検出し、該検出温度に応じてガンマ変換特性の下限値および上限値を変化させることが好ましい。また、オーバードライブ補正用のＬＵＴも、液晶表示素子の検出温度に応じて適切なＬＴＵに変更することが好ましい。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例における液晶プロジェクタの構成は、実施例１と同じである。

本実施例における擬似インパルス画像生成部６０３による演算式は、実施例２に示した演算式と同じであり、高輝度および低輝度サブフレーム画像の表示輝度限度レベルを規定するｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔとｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋが省略されている。

本実施例のオーバードライブ補正部６０５にて用いられるＬＵＴを、図１０（ｃ）に示す。本実施例では、図１０（ｃ）に示したＬＵＴ中のハッチング部１４０１に示すように、オーバードライブ補正量に負の補正量を含ませている。

図２には、負のオーバードライブ補正量を適用した場合の光応答波形を示している。負のオーバードライブ補正量を適用した場合の液晶表示素子の駆動波形は、図２（ａ）中に破線２０２で示したように、階調が変化する際にその変化方向とは逆方向の抑圧補正を行う。この際、液晶表示素子の表示階調は、図２（ｂ）中に破線２０４にて示すように、非オーバードライブ応答時間よりさらに長い応答時間で変化する。つまり、負のオーバードライブ補正量を用いることで、任意の階調遷移における液晶表示素子の応答時間を、それぞれの階調遷移におけるＯＳ応答時間よりも遅い応答時間に調整することができる。

図１０（ｃ）に示した本実施例で用いるＬＵＴとしては、全ての階調遷移に対するＯＳ応答時間のうち最も遅いＯＳ応答時間を目標応答時間とし、この目標応答時間に一致するように全ての階調遷移のオーバードライブ補正量を決定する。ハッチング領域１４０１は、非オーバードライブ応答時間がすでに目標応答時間よりも速いため、負のオーバードライブ補正量を設定してさらに応答時間を低減させる調整を行う。

本実施例では、全ての階調遷移に対して応答時間が完全に一致した値に調整できるため、実施例１，２と比較して、高輝度および低輝度サブフレーム画像の表示輝度限度レベルを規定するｌｉｍｉｔ＿ｂｒｉｇｈｔおよびｌｉｍｉｔ＿ｄａｒｋを用いる必要がない。

なお、本実施例でも、オーバードライブ補正用のＬＵＴを、液晶表示素子の検出温度に応じて適切なＬＴＵに変更することが好ましい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

表示階調誤差が低減された液晶プロジェクタやテレビモニタ等の液晶表示装置を提供できる。

５１ 液晶プロジェクタ
６０３ 擬似インパルス画像生成部
６０５ オーバードライブ補正部
６０６ 液晶駆動部
６０７ 液晶表示素子

Claims (4)

1. 液晶表示素子と、
   同一の入力画像から、同一座標の階調がそれぞれ、互いに差を有する第１の階調および第２の階調である第１の表示画像および第２の表示画像を生成する画像生成手段と、
   前記第１および第２の表示画像を順次表示させるように前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、
   前記第１および第２の階調の組み合わせに応じた補正量を用いて、前記液晶表示素子の駆動に対してオーバードライブ補正を行う補正手段とを有し、
   前記オーバードライブ補正を受けて駆動される前記液晶表示素子において、階調の遷移に対する該液晶表示素子の応答速度が、該遷移の前後の階調の組み合わせが第１の組み合わせ範囲に含まれるときよりも第２の組み合わせ範囲に含まれる方が遅い場合に、
   前記画像生成手段は、前記入力画像のうち前記同一座標に対応する座標の階調にかかわらず、前記第１および第２の表示画像を、前記第１および第２の階調が前記第１の組み合わせ範囲には含まれず、前記第２の組み合わせに含まれるように生成することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記画像生成手段は、前記第２の階調が、前記第１の階調から、前記液晶表示素子の最大表示階調に増加しないように、かつ前記液晶表示素子の最小表示階調に減少しないように前記第１および第２の表示画像を生成することにより、前記第１および第２の階調が前記第１の組み合わせ範囲には含まれず、前記第２の組み合わせ範囲に含まれるようにすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画像生成手段は、前記入力画像から生成した表示画像をガンマ変換し、該ガンマ変換後の表示画像を前記補正手段に出力するガンマ変換手段を有し、
   前記ガンマ変換手段は、前記ガンマ変換後の最大階調を前記液晶表示素子の最大表示階調よりも低く制限し、かつ前記ガンマ変換後の最小階調を前記液晶表示素子の最小表示階調よりも高く制限することにより、前記第１および第２の階調が前記第１の組み合わせ範囲には含まれず、前記第２の組み合わせ範囲に含まれるようにすることを特徴する請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 液晶表示素子を有する液晶表示装置における画像表示方法であって、
   同一の入力画像から、同一座標の階調がそれぞれ、互いに差を有する第１の階調および第２の階調である第１の表示画像および第２の表示画像を生成し、
   前記第１および第２の表示画像を順次表示させるように前記液晶表示素子を駆動し、
   前記第１および第２の階調の組み合わせに応じた補正量を用いて、前記液晶表示素子の駆動に対してオーバードライブ補正を行い、
   前記オーバードライブ補正を受けて駆動される前記液晶表示素子において、階調の遷移に対する該液晶表示素子の応答速度が、該遷移の前後の階調の組み合わせが第１の組み合わせ範囲に含まれるときよりも第２の組み合わせ範囲に含まれる方が遅い場合に、
   前記入力画像のうち前記同一座標に対応する座標の階調にかかわらず、前記第１および第２の表示画像を、前記第１および第２の階調が前記第１の組み合わせ範囲には含まれず、前記第２の組み合わせに含まれるように生成することを特徴とする画像表示方法。