JP5093722B2

JP5093722B2 - 液晶表示装置及びその画像表示方法，画像表示用プログラム

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Publication number: JP5093722B2
Application number: JP2007250056A
Authority: JP
Inventors: 裕昭木村
Original assignee: NLT Technologeies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: JP2008107818A

Description

本発明は、液晶表示装置及びその画像表示方法，画像表示用プログラムに関し、特に、動画像の変形や残像を抑制する液晶表示装置及びその画像表示方法，画像表示用プログラムに関する。

従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、１フレーム毎に画面を切り換えて動画を表示する方式である。しかし、ＬＣＤは、ＣＲＴ（陰極線管）のようなインパルス型表示装置とは異なり、フレーム期間内で画像が持続されるホールド型表示装置であることから、動画映像において尾引きや画像変形、歪みが発生する不具合があった。

インパルス型表示装置の場合は、フレーム内の初期にパルスとして画像が表示されて、次のフレームまでの間は黒表示となるので、利用者の目の残像が調整されていた。

一方、ホールド型表示装置の場合は、フレーム期間内で画像が静止画として保持されて表示される。そのため、フレームからフレームにかけて利用者の目がなめらかに動体を追従しているにもかかわらず、表示されている画像はフレーム期間静止していることになり、切れ目無く次フレームに移るので、利用者にとっては１つ前のフレーム画像が残像となり、それらのずれた画像が重ね合わされた二重画像を知覚し「尾引き」を認識してしまう。このような、ホールド型表示装置における利用者の目の追従に起因する「尾引き」について、図１２を参照して説明する。

図１２（１）には明るい背景に暗い色のラインが移動する場合、図１２（２）には暗い背景に明るいラインが移動する場合について示している。図１２のａ）のような画面移動の１ラインの時間変化を図１２のｂ）に示す。液晶パネルの表示方式は、ホールド型駆動のため、１フレーム期間内で同一の表示を保持しながら不連続に移動する。一方、利用者の目は、図１２のｂ）の視線追従のように図画面のスクロールを連続的に追っていく。図１２のｃ）は、画像移動を利用者の目の視線追従を座標系にして示している。

利用者の目を基準にすると、画像は１フレーム周期で細かく振動しており、図１２のｄ）に示すように、利用者はこの振動を平均化した輝度を認識するため「尾引き」を認識する。

こうした不都合を解消するために、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に時分割し、先行するサブフレーム期間には入力輝度信号に基づいた画像表示し、後続のサブフレーム期間には入力輝度信号を減衰係数で除算しその信号に基づいた画像を表示する表示装置が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の表示装置は、１フレーム内に、輝度を減衰させた画像を表示する期間を設けることで、利用者の目の残像を調整し、ホールド型表示装置における利用者の目の追従に起因する「尾引き」を軽減している。

特開２００２‐２３７０７号公報

しかしながら、ホールド型表示装置の液晶表示装置における動画表現の不具合である「尾引き」には、利用者の目の残像とは別に、液晶の応答速度が関係している。

図１２からわかるように、利用者の目の追従に起因する「尾引き」は、明るい背景に暗い色のラインが移動する場合と、暗い背景に明るいラインが移動する場合とで、利用者が認識する「尾引き」の大きさは同じである。

しかし、液晶パネルの応答速度が、液晶の粘性による変移速度の遅れや、オーバーシュート駆動による応答開始の遅れなど、駆動電圧印加時と電圧放電時とで異なると共に、どの階調からどの階調へ推移するかによっても異なるため不均一分布である。これにより、動画像の各部の階調の推移により異なる「尾引き」が認識され、画像が変形し歪みが認識されてしまう不都合や、ＲＧＢそれぞれの階調の推移により異なる「尾引き」が認識され、画像が変色して認識されてしまう不都合があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の不都合を改善し、ホールド型表示装置の液晶表示装置において、液晶パネルの応答速度の不均一に起因する動画像の「尾引き」の大きさの均一化を図り、動画像の変形や変色を改善する、ことを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶パネルと、外部機器からの入力画像信号に応じて画素に電圧を印加し液晶パネルの表示状態を制御する液晶パネル制御手段とを備えた液晶表示装置であり、液晶パネル制御手段が、入力画像信号に応じて液晶パネルに順次表示される各フレームの相互間に画素の応答遅れを軽減するように補正フレームを表示させる機能を備え、補正フレームの画像信号を当該補正フレームの前後のフレームの画像信号に基づいて生成する補正フレーム信号生成手段を備えたことを特徴とする。

このような液晶表示装置によれば、画像表示においてフレームが切り替わる際に応答が遅れる画素に対して遅れを軽減するように作用する補正フレームを、この切り替わる前後のフレームに基づいて生成し、この前後のフレームの間に補正フレームを挿入して表示することができる。

また、上記の液晶表示装置において、上述した補正フレーム信号生成手段が、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号に定められた画素階調レベルを比較し、このいずれかの階調レベルのうち画素の応答遅れを軽減するのに適した階調レベルを画素毎に選択して設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えてもよい。

このようにすると、表示フレームが切り替わる際に目標階調に成るまでの応答が遅れる画素に対してその遅れを軽減するように作用する補正フレームをフレームの相互間に表示することができる。

また、上記の液晶表示装置において、上述した補正フレーム信号生成手段が、１フレーム毎に順次入力される入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶するフレームメモリと、入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号とフレームメモリに記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号とから補正フレームの画像信号を生成する信号生成部とを備えて構成されてもよい。

このようにすると、入力画像信号のうち一のフレームとその１つ前の画像信号とを比較でき、それらに基づいて補正フレームの画像信号を生成することができる。

さらに、上記の液晶表示装置は、画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換するフレーム周波数変換部を備えてもよい。

このようにすると、フレーム期間がｎ分の１になり、入力画像信号のフレームレートを維持しながら、フレームとフレームの間に、補正フレームを挿入することができる。

また、上記の液晶表示装置において、液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトであり、補正フレーム信号生成手段が、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えてもよい。

このようにすると、液晶の粘性による変移速度の遅れに起因する画素の応答の不均一を軽減することができる。

また、上記の液晶表示装置において、液晶パネルの画素表示モードがノーマリブラックであり、補正フレーム信号生成手段が、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えてもよい。

また、上記の液晶表示装置において、液晶パネルがＶＡ型であり、液晶パネルにオーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御部を備えると共に、補正フレーム信号生成手段が、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えてもよい。

このようにすると、オーバーシュート駆動による液晶の応答開始の遅れに起因する画素の応答の不均一を軽減することができる。

またさらに、上記の液晶表示装置において、液晶パネルがＴＮ型であり、液晶パネルにオーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御部を備えると共に、補正フレーム信号生成手段が、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えてもよい。

次に、本発明の画像表示方法は、格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の画像表示方法であり、外部から画像信号を入力する画像信号入力工程と、この入力画像信号のうちの一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて画素の応答遅れを軽減するための補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成工程と、一のフレームとその１つ前のフレームとの間に補正フレームを挿入した状態を液晶パネルに表示する画像表示工程とを設けたことを特徴とする。

また、上記の画像表示方法において、上述した補正フレーム信号生成工程を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に定められた画素階調レベルを比較し、このいずれかの階調レベルのうち画素の応答遅れを軽減するのに適した階調レベルを画素毎に選択して設定し補正フレームの画像信号を生成するように特定してもよい。

さらに、上記の画像表示方法において、上述した画像信号入力工程後に、入力画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換する周波数変換工程を設けてもよい。

また、上記の画像表示方法において、上述した補正フレーム信号生成工程前に、１フレーム毎に順次入力される入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶するフレームメモリ工程と、入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号を入力すると同時にフレームメモリに記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号を読み出す画像信号読出工程とを設けてもよい。

また、上記の画像表示方法において、液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトである場合、上述した補正フレーム信号生成工程を、一のフレームとその１つ前のフレームの画素信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し同じ階調レベルの画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するように特定してもよい。

また、上記の画像表示方法において、液晶パネルの画素表示モードがノーマリブラックである場合、上述した補正フレーム信号生成工程を、一のフレームとその１つ前のフレームの画素信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し同じ階調レベルの画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

また、上記の画像表示方法において、液晶パネルがＶＡ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御工程を画像表示工程前に設けた場合、上述した補正フレーム信号生成工程を、一のフレームとその１つ前のフレームの画素信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し画素階調レベルが同じ画素に対してはそのまま同じ値の階調を選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

さらに、上記の画像表示方法において、液晶パネルがＴＮ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御工程を画像表示工程前に設けた場合、上述した補正フレーム信号生成工程を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

このような画像表示方法によれば、上述した液晶表示装置と同様に、画像表示においてフレームが切り替わる際に応答が遅れる画素に対して遅れを軽減するように作用する補正フレームを、この切り替わる前後のフレームに基づいて生成し、この前後のフレームの間に補正フレームを挿入して表示することができ、液晶の粘性による変移速度の遅れ又はオーバーシュート駆動による液晶の応答開始の遅れ等に起因する画素の応答の不均一を軽減することができる。

次に、本発明の画像表示用プログラムは、格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置を制御するコンピュータに、外部から画像信号を入力する画像信号入力処理と、入力画像信号のうち一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて画素の応答遅れを軽減するための補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成処理と、一のフレームとその１つ前のフレームとの間に補正フレームを挿入した状態を液晶パネルに表示させる画像表示処理とを実行させることを特徴とする。

また、上記の画像表示用プログラムにおいて、上述した補正フレーム信号生成処理を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に定められた画素階調レベルを比較し、このいずれかの階調レベルのうち画素の応答遅れを軽減するのに適した階調レベルを画素毎に選択して設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

さらに、上記の画像表示用プログラムにおいて、画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換する周波数変換処理をコンピュータに実行させてもよい。

また、上記の画像表示用プログラムにおいて、１フレーム毎に順次入力される入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶するフレームメモリ処理と、入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号を入力すると同時にフレームメモリに記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号を読み出す画像信号読出処理とをコンピュータに実行させてもよい。

また、上記の画像表示用プログラムにおいて、液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトである場合、上述した補正フレーム信号生成処理を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

また、上記の画像表示用プログラムにおいて、液晶パネルの画素表示モードがノーマリブラックである場合、上述した補正フレーム信号生成処理を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

また、上記の画像表示用プログラムにおいて、液晶パネルがＶＡ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御処理をコンピュータに実行させる場合、上述した補正フレーム信号生成処理を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

さらに、上記の画像表示用プログラムにおいて、液晶パネルがＴＮ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように画像信号を補正するオーバーシュート制御処理をコンピュータに実行させる場合、上述した補正フレーム信号生成処理を、一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち小さい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定してもよい。

このような画像表示用プログラムによれば、上述した液晶表示装置と同様に、画像表示においてフレームが切り替わる際に応答が遅れる画素に対して遅れを軽減するように作用する補正フレームを、この切り替わる前後のフレームに基づいて生成し、この前後のフレームの間に補正フレームを挿入して表示することができ、液晶の粘性による変移速度の遅れ又はオーバーシュート駆動による液晶の応答開始の遅れ等に起因する画素の応答の不均一を軽減することができる。

本発明は以上のように構成され機能するため、これにより、ホールド型表示装置の液晶表示装置において、液晶パネルの応答の不均一に起因する動画像の「尾引き」の大きさの均一化を図り、動画像の変形や変色を軽減することができる。

以下、本発明における一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ，ＤＶＤプレーヤ，テレビ，ＶＴＲ等の外部機器と接続し、外部機器からの画像信号を読み込んで静止画を含む動画像を液晶パネル画面に表示する装置である。

本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶パネル１０と、画像信号に基づいて液晶パネル１０の表示状態を制御する液晶パネル制御手段としての駆動制御部１３とソースドライバ１１及びゲートドライバ１２とを備えている。

またさらに、本実施形態の液晶表示装置は、外部機器から入力した画像信号を２倍の周波数に変換して出力するフレーム周波数変換部１４と、フレーム周波数変換部１４から順次出力される画像信号に応じて液晶パネル１０に表示させるべき各フレーム相互間に画素の応答遅れを軽減するように表示させる補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成手段として機能するフレームメモリ１５及び信号生成部１６とを備えて構成されている。

フレームメモリ１５は、フレーム周波数変換部１４から順次出力される画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶する機能を備えており、信号生成部１６は、フレーム周波数変換部１４から順次出力される画像信号にのうち一のフレームの画像信号を入力すると共に、その一のフレームの１つ前のフレームの画像信号をフレームメモリ１５から読み出して、補正フレームの画像信号を生成する機能を備えている。

またさらに、本実施形態の液晶表示装置は、入力信号に定められた画素の階調電圧よりも過剰な信号電圧であるオーバーシュート電圧を画素に印加するように画像信号を変換するオーバーシュート制御部１７と、画素に印加すべきオーバーシュート電圧が様々なケースに対応付けて記憶されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）１８とを備えて構成されている。

オーバーシュート制御部１７は、信号生成部１６から駆動制御部１３へ供給すべき画像信号を入力すると共に、フレームメモリ１５から画像信号を読み出して、これらの画像信号の個々の画素情報についてルックアップテーブル１８を参照し、２つの画素信号に対応したオーバーシュート電圧を特定し、このオーバーシュート電圧を印加するように信号生成部１６からの画像信号を補正し駆動制御部１３へ出力する機能を備えている。

ここで、このオーバーシュート制御部１７について、その機能内容をプログラム化しオーバーシュート制御処理としてコンピュータに実行させてもよい。

図１に示す液晶パネル１０は、画面縦方向に互いに平行に配置された複数のソースバスラインと、画面横方向に互いに平行に配置された複数の走査ラインとを有している。ソースバスラインはソースドライバ１１に接続されており、走査ラインはゲートドライバ１２に接続されている。ソースバスラインと走査ラインとは直交しており、その交点に対応して画素が形成されている。この画素には、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が配置されている。

この液晶パネル１０に画像を表示する際には、ゲートドライバ１２がＴＦＴを走査ライン毎に順次ＯＮにし、ＴＦＴがＯＮになっているタイミングで、ソースドライバ１１がその走査ライン上の特定の画素に対しソースバスラインを介して階調電圧を印加していく。

ソースドライバ１１及びゲートドライバ１２は、駆動制御部１３によって制御される。駆動制御部１３は、ゲートドライバ１２に対して走査タイミングを示す走査信号を送出する機能を備え、この走査タイミングと同期して各画素に対応する階調電圧を印加するための階調信号をソースドライバ１１へ送出する機能を備えている。

図１に示すフレーム周波数変換部１４は、外部機器から画像信号を入力する機能を備え、１フレーム分の画像信号を入力するごとにその画像信号を２倍の周波数に変換して出力する機能を備えている。フレーム周波数変換部１４は、１フレーム分の画像信号を入力する間にその２倍の周波数の画像信号を出力するので、半フレーム期間で画像信号を出力し、その後、半フレーム期間は信号を出力しない状態となる。このようにフレーム周波数変換部１４から断続的に出力される画像信号はフレームメモリ１５及び信号生成部１６に入力される。

フレームメモリ１５は、フレーム周波数変換部１４から一のフレームの画像信号を入力しこのフレームの情報を記憶すると共に、フレーム周波数変換部１４から次のフレームの画像信号を入力すると、記憶されている情報を書き換えて、この次のフレームの情報を記憶する機能を備えている。このように、フレームメモリ１５は、１フレーム分の画像信号を記憶する記憶容量を備えている。

信号生成部１６は、フレーム周波数変換部１４からの画像信号のうち、生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号に定められた画素階調レベルを比較し、このいずれかの階調レベルのうち前記画素の応答遅れを軽減するのに適した階調レベルを画素毎に選択して設定し補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えている。

この画像信号生成機能は、フレーム周波数変換部１４から一のフレームの画像信号を入力すると同時に、その１フレーム前の画像信号をフレームメモリ１５から読み出して、これらの画像信号を比較し、それら画像信号に定められた画素階調レベルに基づいて補正フレームの画像信号を生成し出力する機能である。さらに信号生成部１６は、フレーム周波数変換部１４からの画像信号入力が無い期間に、フレームメモリ１５に記憶されている１フレーム分の画像信号を読み出して出力する機能を備えている。

信号生成部１６から出力された画像信号は駆動制御部１３に入力され、駆動制御部１３によって信号処理されて、階調信号がソースドライバ１１へ送出され、走査信号がゲートドライバ１２に送出される。この結果、外部からの入力画像信号に応じて液晶パネル１０に順次表示されるべき各フレームの相互間に補正フレームを表示させる。

ここで、上述したフレーム周波数変換部１４について、その機能内容をプログラム化し画像信号入力処理及びフレーム周波数変換処理としてコンピュータに実行させてもよい。また、上述した信号生成部１６，駆動制御部１３についても、その機能内容をプログラム化し補正フレーム信号生成処理，画像表示処理としてコンピュータに実行させてもよい。

このように構成された本実施形態の液晶表示装置においては、図２に示すように、外部機器からの入力画像信号をそのままそれに従って駆動した場合（図２（ａ））の１フレーム期間を、その半分の第１サブフレームと第２サブフレームとに分割し、第１サブフレームには入力画像信号に基づいた画面Ａが表示され、第２サブフレームには画面Ａと画面Ｂとに基づいた画面ＡＢが表示されることになる（図２（ｂ））。

＜通常駆動の場合＞
ここで、本実施形態の液晶表示装置において、オーバーシュート制御部１７とＬＵＴ１８を装備しない場合について説明する。図３は、この場合の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

一般に液晶の応答速度は、電圧印加時では印加電圧と液晶の粘性とによって決定されるのに対し、放電時では液晶の粘性のみによって決定されるため、電圧放電時のほうが電圧印加時に比べて遅いことになる。

このことから、液晶パネル１０の画素表示モードが、電圧が印加されない状態で「白」表示のノーマリホワイトの場合と、電圧が印加されない状態で「黒」表示のノーマリブラックの場合とについて、本実施形態を説明する。

［ノーマリホワイトの場合］
液晶パネル１０の画素表示モードがノーマリホワイトの場合、図４（ａ）に示すように、画素に対する電圧の放電時、すなわち、画素表示が暗から明に変化する場合の時間が遅れる。

このため、前後のフレームのうち大きい階調レベルの画素をとって構成される補正フレームが、この前後のフレーム間に挿入されることになる。これにより、図５に示すように、暗から明に変化する表示時間が早まり、その結果、利用者が認識する動画尾引きの大きさが変化し、図５（１）に示すように明るい背景に暗い色のラインが移動する場合はライン幅が減少し、図５（２）に示すように暗い背景に明るいラインが移動する場合はライン幅が増加して認識されることになる。

この場合の、本実施形態の液晶表示装置の動作について説明する。図６は、本実施形態における信号生成部１６の動作を示すフローチャートである。ここで、本発明にかかる画像表示方法についても各工程を示して同時に説明する。

まず、フレーム周波数変換部１４が外部機器から画像信号を入力し（画像信号入力工程）、１フレーム分の画像信号を入力するごとにその画像信号を２倍の周波数に変換して出力する（周波数変換工程）。この出力画像信号は、フレームメモリ１５及び信号生成部１６に入力され、フレームメモリ１５に１フレーム分の情報が一時記憶される（フレームメモリ工程）。

そして、信号生成部１６は、フレーム周波数変換部１４からの画像信号入力があるか否かを判定し（図６：ステップＳ６１）、画像信号入力がある場合は、フレームメモリ１５から画像信号を読み出し（画像信号読出工程）、フレーム周波数変換部１４から入力された一のフレームの画像信号と、フレームメモリ１５から読み出された１フレーム前の画像信号とを比較し、一のフレームにおける画素階調レベルが１つ前のフレームより大きいか否かを判定する（図６：ステップＳ６３）。大きい場合は、その画素に対する階調レベルを一のフレームと同じ値とし（図６：ステップＳ６４）、大きくない場合は、その画素に対する階調レベルを１つ前のフレームと同じ値とする（図６：ステップＳ６５）。この画素階調の選択を全ての画素について行い（補正フレーム信号生成工程）、全画素階調が特定された画像信号を補正フレームの信号として出力する。

一方、フレーム周波数変換部１４からの画像信号入力が無い場合は、フレームメモリ１５から画像信号を入力し出力する（図６：ステップＳ６２）。

信号生成部１６から出力される信号は、１つ前のフレームの画像信号、補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順序で出力されるので、駆動制御部１３は、信号を補正フレームの信号、一のフレームの画像信号の順で入力する。これにより、液晶パネル１０には、一のフレームとその１つ前のフレームとの間に補正フレームを挿入した状態が表示される（画像表示工程）。

このように、本実施形態において、液晶パネル１０の画素表示モードがノーマリホワイトの場合、図２に示す画面ＡＢの各画素の階調レベルを、画面Ａから画面Ｂに変化する際に階調が大きくなる画素に対しては、その大きい階調レベル、つまり、画面Ｂにおける画素階調レベルに設定し、その他の画素に対しては画面Ａにおける階調レベルに設定する。このような画面ＡＢを画面ＡとＢとの間に挿入することで、画面Ａから画面Ｂに変化する際の画素の応答遅れによる画素の応答速度の不均一を軽減することができる。

これにより、図７（ａ）に示すように、暗から明の変化が遅れることで暗部分の尾引きが目立つ従来の動画表示に比べて、本実施形態による動画表示では、画像の変形が軽減される。

［ノーマリブラックの場合］
液晶パネル１０の画素表示モードがノーマリブラックの場合は、図４（ｂ）に示すように、画素に対する電圧の放電時である画素表示が明から暗に変化する場合の時間が遅れる。

このため、前後のフレームのうち小さい階調レベルの画素をとって構成される補正フレームが、この前後のフレーム間に挿入されることになる。これにより、図８に示すように、明から暗に変化する表示時間が早まり、利用者が認識する動画尾引きの大きさが変化し、図８（１）に示すように明るい背景に暗いラインが移動する場合はライン幅が増加し、図８（２）に示すように暗い背景に明るいラインが移動する場合はライン幅が減少して認識されることになる。

この場合の、本実施形態の液晶表示装置の動作について説明する。図９は、本実施形態における信号生成部１６の動作を示すフローチャートである。ここで、本発明にかかる画像表示方法についても各工程を示して同時に説明する。

そして、信号生成部１６は、フレーム周波数変換部１４からの画像信号入力があるか否かを判定し（図９：ステップＳ９１）、画像信号入力がある場合は、フレームメモリ１５から画像信号を読み出し（画像信号読出工程）、フレーム周波数変換部１４から入力された一のフレームの画像信号と、フレームメモリ１５から読み出された１フレーム前の画像信号とを比較し、一のフレームにおける画素階調レベルが１つ前のフレームより小さいか否かを判定する（図９：ステップＳ９３）。小さい場合は、その画素に対する階調レベルを一のフレームと同じ値とし（図９：ステップＳ９４）、小さくない場合は、その画素に対する階調レベルを１つ前のフレームと同じ値とする（図９：ステップＳ９５）。この画素階調の選択を全ての画素について行い（補正フレーム信号生成工程）、全画素階調が特定された画像信号を補正フレームの信号として出力する。

一方、フレーム周波数変換部１４からの画像信号入力が無い場合は、フレームメモリ１５から画像信号を入力し出力する（図９：ステップＳ９２）。

信号生成部１６から出力される信号は、１つ前のフレームの画像信号、補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順序で出力されるので、駆動制御部１３は、信号を補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順で入力する。これにより、液晶パネル１０には、一のフレームとその１つ前のフレームとの間に補正フレームを挿入した状態の画像が表示される（画像表示工程）。

このように、本実施形態において、液晶パネル１０の画素表示モードがノーマリブラックの場合、図２に示す画面ＡＢの各画素の階調レベルを、画面Ａから画面Ｂに変化する際に階調レベルが小さくなる画素に対しては、その小さい階調レベル、つまり、画面Ｂにおける階調レベルに設定し、その他の画素に対しては画面Ａにおける階調レベルに設定する。このような画面ＡＢを画面ＡとＢとの間に挿入することで、画面Ａから画面Ｂに変化する際の画素の応答遅れによる画素の応答速度の不均一を軽減することができる。

これにより、図７（ｂ）に示すように、明部分の尾引きが目立つ従来の動画表示に比べて、本実施形態による動画表示は画像の変形が軽減される。

このように本実施形態の液晶表示装置は、液晶パネル１０の応答速度の不均一を軽減するように画像を表示する構成であり、表示動画像の「尾引き」の大きさの均一化を図ることができる。

＜オーバーシュート駆動の場合＞
次に、本実施形態の液晶表示装置において、オーバーシュート制御部１７とＬＵＴ１８を備えた場合について説明する。このような場合の構成を示すブロック図は図１である。

ＶＡ（ＶｉｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶やＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型液晶は、印加電圧を小さい電圧から大きい電圧にしたとき、電圧印加に対して透過率の変化開始が大きく遅れる特性をもつ。このため、オーバーシュート駆動を行って応答速度を１フレーム内に収めても、電圧放電時と電圧印加時で、液晶の応答の推移が異なることになる。

このことから、液晶パネル１０がＶＡ型の場合とＴＮ型の場合とについて、本実施形態を説明する。

［ＶＡ型液晶パネルの場合］
液晶パネル１０がＶＡ型液晶パネルの場合は、図１０（ａ）に示すように、画素に対する電圧の印加時である画素表示が暗から明に変化する場合の立ち上がりが遅れる。

信号生成部１６から出力される信号は、１つ前のフレームの画像信号、補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順序で出力され、オーバーシュート制御部１７によって補正されて順に出力される（オーバーシュート制御工程）。よって、駆動制御部１３は、信号を補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順で入力する。これにより、液晶パネル１０には、一のフレームの前に補正フレームが表示される（画像表示工程）。

このように、本実施形態において、液晶パネル１０がＶＡ型液晶パネルでオーバーシュート駆動を実行した場合、図２に示す画面ＡＢの各画素の階調レベルを、画面Ａから画面Ｂに変化する際に階調が大きくなる画素に対しては、その大きい階調レベル、つまり、画面Ｂにおける階調レベルに設定し、その他の画素に対しては画面Ａにおける階調レベルに設定する。このような画面ＡＢを画面ＡとＢとの間に挿入することで、画面Ａから画面Ｂに変化する際の画素の応答遅れによる画素の応答速度の不均一を軽減することができる。

これにより、図１１（ａ）に示すように、暗から明の変化が遅れることで暗部分の尾引きが目立つ従来の動画表示に比べて、本実施形態による動画表示では、画像の変形が軽減される。

［ＴＮ型液晶パネルの場合］
液晶パネル１０がＴＮ型液晶パネルの場合、図１０（ｂ）に示すように、画素に対する電圧の印加時、すなわち、画素表示が明から暗に変化する場合の立ち上がりが遅れる。

このため、前後のフレームのうち小さい階調レベルの画素をとって構成されるフレームが、この前後のフレーム間に挿入される。このため、図８に示すように、明から暗に変化する表示時間が早まり、利用者が認識する動画尾引きの大きさが変化し、図８（１）に示すように明るい背景に暗いラインが移動する場合はライン幅が増加し、図８（２）に示すように暗い背景に明るいラインが移動する場合はライン幅が減少して認識されることになる。

信号生成部１６から出力される信号は、１つ前のフレームの画像信号、補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順序で出力され、オーバーシュート制御部１７によって補正されて順に出力される（オーバーシュート制御工程）。よって、駆動制御部１３は、信号を補正フレーム信号、一のフレームの画像信号の順で入力する。これにより、液晶パネル１０には、一のフレームの前に補正フレーム信号に基づいたフレームが表示される（画像表示工程）。

このように、本実施形態において、液晶パネル１０がＴＮ型液晶パネルでオーバーシュート駆動を実行した場合、図２に示す画面ＡＢの各画素の階調レベルを、画面Ａから画面Ｂに変化する際に階調レベルが小さくなる画素に対しては、その小さい階調レベル、つまり、画面Ｂにおける階調レベルに設定し、その他の画素に対しては画面Ａにおける階調レベルに設定する。このような画面ＡＢを画面ＡとＢとの間に挿入することで、画面Ａから画面Ｂに変化する際の画素の応答遅れによる画素の応答速度の不均一を軽減することができる。

これにより、図１１（ｂ）に示すように、明部分の尾引きが目立つ従来の動画表示に比べて、本実施形態による動画表示は画像の変形が軽減される。

このように本実施形態は、オーバーシュート駆動を実行した場合に発生する液晶パネル１０の応答開始の不均一を軽減するように画像を表示する構成であり、表示動画像の「尾引き」の大きさの均一化を図ることができる。

ここで、本実施形態では、フレーム周波数変換部１４が、外部機器から入力した画像信号を２倍の周波数に変換して出力する機能を備えているが、それに限らず、フレーム周波数変換部１４は、外部機器から入力した画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換して出力する機能を備えていればよい。この場合、フレーム期間が１／ｎになるので、１−１／ｎフレーム期間内に補正フレームを表示すれば良い。

例えば、信号生成部１６が、入力画像信号に定められたフレーム周波数のｎ／（ｎ−１）倍のフレーム周波数の補正フレームの信号を生成する機能を備えてもよいし、フレーム周波数変換部１４が、フレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍にした信号をｎ−１回繰り返して出力する機能を備えて、信号生成部１６が入力画像信号に定められたフレーム周波数のｎ（ｎ＞１）倍のフレーム周波数の補正フレームの信号を生成する機能を備えてもよい。このような構成にすることで、入力画像信号のフレームレートを維持しながら、フレームとフレームの間に、画素の応答の遅れを補正する補正フレームを挿入することができる。

以上のように本実施形態の液晶表示装置は、表示フレームが切り替わる際に目標階調に成るまでの応答が遅れる画素に対してその遅れを軽減するように作用する補正フレームをフレームの相互間に表示することができ、表示動画像の「尾引き」の大きさの均一化を図ることができる。これにより、利用者が認識する動画像の変形や変色を軽減することができる。

本発明にかかる一実施形態の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に開示した実施形態の液晶表示装置における動画像表示について示す説明図である。図１に開示した実施形態の液晶表示装置の構成の別の例を示すブロック図である。図１に開示した実施形態における液晶パネルの特性を示す説明図である。図１に開示した実施形態の液晶表示装置における動画像表示の一例について示す説明図である。図１に開示した実施形態における信号生成部の動作を示すフローチャートである。図１に開示した実施形態の液晶表示装置の動画像表示の一例を示す説明図である。図１に開示した実施形態の液晶表示装置における動画像表示の別の例について示す説明図である。図１に開示した実施形態における信号生成部の動作を示すフローチャートである。図１に開示した実施形態における液晶パネルの特性を示す説明図である。図１に開示した実施形態の液晶表示装置の動画像表示の一例を示す説明図である。従来の液晶表示装置における動画像表示の一例について示す説明図である。

符号の説明

１０液晶パネル
１１ソースドライバ
１２ゲートドライバ
１３駆動制御部
１４フレーム周波数変換部
１５フレームメモリ
１６信号生成部
１７オーバーシュート制御部
１８ルックアップテーブル（ＬＵＴ）

Claims

マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶パネルと、外部機器からの入力画像信号に応じて前記画素に電圧を印加し前記液晶パネルの表示状態を制御する液晶パネル制御手段とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶パネル制御手段が、前記入力画像信号に応じて前記液晶パネルに順次表示される各フレームの相互間に補正フレームを表示させる機能を備え、
前記補正フレームの画像信号を当該補正フレームの前後のフレームの画像信号に基づいて生成する補正フレーム信号生成手段を備え、
前記液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトであり、
前記補正フレーム信号生成手段が、前記生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において画素階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶パネルと、外部機器からの入力画像信号に応じて前記画素に電圧を印加し前記液晶パネルの表示状態を制御する液晶パネル制御手段とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶パネル制御手段が、前記入力画像信号に応じて前記液晶パネルに順次表示される各フレームの相互間に補正フレームを表示させる機能を備え、
前記補正フレームの画像信号を当該補正フレームの前後のフレームの画像信号に基づいて生成する補正フレーム信号生成手段を備え、
前記液晶パネルがＶＡ型であり、前記液晶パネルにオーバーシュート駆動を実行させるように前記画像信号を補正するオーバーシュート制御部を備えると共に、
前記補正フレーム信号生成手段が、前記生成すべき補正フレームの前後のフレームの画像信号において画素階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し当該補正フレームの画像信号を生成する画像信号生成機能を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
前記請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記補正フレーム信号生成手段が、１フレーム毎に順次入力される前記入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶するフレームメモリと、前記入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号と前記フレームメモリに記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号とから前記補正フレームの画像信号を生成する信号生成部とを備えて構成されたことを特徴とする液晶表示装置。
前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換するフレーム周波数変換部を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の画像表示方法において、
外部から画像信号を入力する画像信号入力工程と、
この入力画像信号のうちの一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成工程と、
前記一のフレームとその１つ前のフレームとの間に前記補正フレームを挿入した状態を前記液晶パネルに表示する画像表示工程とを設け、
前記液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトである場合、
前記補正フレーム信号生成工程を、前記一のフレームとその１つ前のフレーム画素信号において画素階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し同じ階調レベルレベルの画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し前記補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定したことを特徴とする画像表示方法。
格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の画像表示方法において、
外部から画像信号を入力する画像信号入力工程と、
この入力画像信号のうちの一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成工程と、
前記一のフレームとその１つ前のフレームとの間に前記補正フレームを挿入した状態を前記液晶パネルに表示する画像表示工程とを設け、
前記液晶パネルがＶＡ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように前記画像信号を補正するオーバーシュート制御工程を前記画像表示工程前に設けた場合、
前記補正フレーム信号生成工程を、前記一のフレームとその１つ前のフレームの画素信号において画素階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し前記補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定したことを特徴とする画像表示方法。
前記請求項５又は６に記載の画像表示方法において、
前記画像信号入力工程後に、前記入力画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換する周波数変換工程を設けたことを特徴とする画像表示方法。
前記請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像表示方法において、
前記補正フレーム信号生成工程前に、１フレーム毎に順次入力される前記入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶するフレームメモリ工程と、前記入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号を入力すると同時に前記フレームメモリ工程で記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号を読み出す画像信号読出工程とを設けたことを特徴とする画像表示方法。
格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置を制御するコンピュータに、
外部から画像信号を入力する画像信号入力処理と、前記入力画像信号のうち一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成処理と、前記一のフレームとその１つ前のフレームとの間に前記補正フレームを挿入した状態を前記液晶パネルに表示させる画像表示処理とを実行させ、
前記液晶パネルの画素表示モードがノーマリホワイトである場合、
前記補正フレーム信号生成処理を、前記一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において画素階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し前記補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定したことを特徴とする画像表示用プログラム。
格子状に配列された複数の画素を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置を制御するコンピュータに、
外部から画像信号を入力する画像信号入力処理と、前記入力画像信号のうち一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に基づいて補正フレームの画像信号を生成する補正フレーム信号生成処理と、前記一のフレームとその１つ前のフレームとの間に前記補正フレームを挿入した状態を前記液晶パネルに表示させる画像表示処理とを実行させ、
前記液晶パネルがＶＡ型であり、オーバーシュート駆動を実行させるように前記画像信号を補正するオーバーシュート制御処理を前記コンピュータに実行させる場合、
前記補正フレーム信号生成処理を、前記一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号において階調レベルが異なる画素に対してはいずれかのうち大きい階調レベルを選択し階調レベルが同じ画素に対してはその同じ階調レベルを選択して各画素の階調レベルを設定し前記補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定したことを特徴とする画像表示用プログラム。
前記請求項９又は１０に記載の画像表示用プログラムにおいて、
前記画像信号のフレーム周波数をｎ（ｎ＞１）倍に変換するフレーム周波数変換処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする画像表示用プログラム。
前記請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の画像表示用プログラムにおいて、
前記補正フレーム信号生成処理を、１フレーム毎に順次入力される前記入力画像信号の１フレーム分の情報を一時記憶し、前記入力画像信号のうちの一のフレームの画像信号を入力すると同時に前記一時記憶された当該一のフレームの１つ前のフレームの画像信号を読み出して前記一のフレームとその１つ前のフレームの画像信号に定められた画素階調レベルを比較し、前記補正フレームの画像信号を生成するようにその内容を特定したことを特徴とする画像表示用プログラム。