JP6463118B2 - 映像信号生成装置、液晶表示装置、映像信号生成方法および映像信号生成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子に映像を表示させるための映像信号を生成する技術に関する。

液晶表示素子は、映像を表示する直視型モニタや液晶プロジェクタ等の表示装置で広く用いられている。図１２には、液晶表示素子の概略構成を示している。共通電極１２０１と複数の画素電極１２０２のそれぞれとの間には液晶分子１２０３を含む液晶が配置されている。画素電極１２０２に印加される電圧（共通電極１２０１と画素電極１２０２との間の電位差）は、映像信号の階調に応じて変更される。これにより、液晶分子１２０３の配向方向を制御し、該液晶分子１２０３を含む画素から出射する光量（つまりは表示階調）を制御することができる。液晶表示素子の複数の画素のそれぞれで液晶分子１２０３の配向方向を制御することで、映像を表示することができる。

ここで、液晶分子１２０３の配向方向は、図１２中に示した球面座標系の極角θと方位角Φとで定義される。極角θは、共通電極１２０１と画素電極１２０２の間の電位差（絶対値）に応じて変化させることができる。いわゆるノーマリーブラックモードの液晶表示素子においては、上記電位差が増加すると極角θが大きくなり、表示階調が高くなる。

一方、方位角Φは、共通電極１２０１と画素電極１２０２の表面に形成された配向膜による弱い配向規制力によって特定の角度（プレチルト方位角）となる。

ただし、液晶表示素子においては、ディスクリネーションと呼ばれる液晶分子の配向の乱れと、これに起因する画質の低下が知られている。ディスクリネーションの発生例を図９に示す。図９に示す画像のように白背景と縦方向に延びる黒線２０１とを表示した場合、隣接する画素間での電位差（駆動電圧）の差異に起因して、黒線２０１の右隣の画素にディスクリネーションによる暗線（ディスクリネーションライン）２０２が発生する。このディスクリネーションが発生した画素２００の液晶分子の配向状態について図１０（ａ）を用いて説明する。

図１０（ａ）において、ディスクリネーションが発生した画素２００内の複数の液晶分子２０４は、電極表面の配向膜によって図の左上と右下を結ぶプレチルト方位２０６を向くようにプレチルト方位角の設定がなされている。また、駆動電圧に応じて、図の紙面の法線に対してなす角度である極角が変化し、黒〜白の階調表現がなされる。なお、ここでは、駆動電圧が印加されていない状態において、液晶分子２０４が図の紙面に垂直な方向を向き、駆動電圧が印加された状態では図の紙面に平行な方向（かつプレチルト方位２０６）を向くネガ型液晶の例を示している。

画素２００において図９の黒線２０１を表示する画素（黒表示画素）に隣接したエリアの複数の液晶分子２０５は、該黒表示画素との間での電位差の影響を受けて、プレチルト方位２０６とは異なる方位（画素の縦辺に平行な方向）２０７を向く。この結果、図９に示したように画素２００内にディスクリネーションライン２０２が発生する。

このようなディスクリネーションの発生を抑えるために、特許文献１には、隣接画素との階調レベルの差を小さくする画像処理方法が開示されている。

また、ディスクリネーションの発生条件は、上記のような隣接画素との電位差の大きさだけでなく、電位差の勾配方向とプレチルト方位角との関係でも決まる。図９に示した画素２０３は、画素２００とはプレチルト方位２０６に対する電位差の勾配の符号が逆の画素である。このような画素２０３では、図１０（ｂ）に示すように、液晶分子２０８の配向方位２０９は、隣接画素との電位差の影響によって図１０（ａ）に示したプレチルト方位角２０６に対して若干変化するものの、画素の縦辺とは平行な方位にはならない。このため、ディスクリネーションラインは発生しない。

さらに、液晶表示素子にディスクリネーションが発生するような画像を連続するフレーム画像とする動画を表示すると、いわゆる尾引きと称される画質の乱れが発生する。図１１には、白背景と黒矩形を含む動画（複数のフレーム画像間）において尾引き２１３が発生している状態を示している。黒矩形の右側と下側にはディスクリネーションライン２１１，２１２が発生しており、これらのディスクリネーションが残留する方向に黒矩形が移動すると、緩和過程にあるディスクリネーションの時間的な残留が尾のように見える。特に、黒矩形の移動方向が、図に白抜き矢印で示すように、斜め方向のうち黒矩形の白背景側の角部の凸方向とは反対方向（図における左上斜めの方向）である場合に、尾引き２１３が顕著に現れる。

特開２０１２−２０３０５２号公報

特許文献１にて開示された方法を用いてディスクリネーションを低減することで、これに付随する尾引きの発生を抑えることも可能である。しかしながら、特許文献１にて開示された方法を用いると、表示映像の明るさやコントラストを低下させる可能性がある。

本発明は、表示映像の明るさやコントラストを低下させることなく、尾引きの発生を抑制することができるようにした映像信号生成装置および液晶表示装置等を提供する。

本発明の一側面としての映像信号生成装置は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する。該映像信号生成装置は、入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における角部を検出する角検出手段と、フレーム画像のうち、角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの特定画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた出力映像信号を生成する階調付与手段と、入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別する判別手段とを有し、階調付与手段は、入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に特定画素に第３の階調を与えることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての映像信号生成装置は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する。該映像信号生成装置は、入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における角部を検出する角検出手段と、フレーム画像のうち、角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの画素を頂点画素として含み、かつ該頂点画素以外の画素が第１の画像領域に隣接しない矩形の領域であって縦および横方向に少なくとも３画素を有する第３の画像領域に含まれる少なくとも１つの特定画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた出力映像信号を生成する階調付与手段とを有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映像信号生成装置は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する。該映像信号生成装置は、液晶表示素子が、入力映像信号に含まれるフレーム画像として、それぞれ第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含み、前後のフレーム画像間において角部が縦および横方向以外の方向であって前のフレーム画像における角部の凸方向とは反対方向に移動する複数のフレーム画像を表示する際に、該液晶表示素子における上記角部に縦および横方向にて隣接する第１の液晶画素では液晶分子の配向方位が特定の方位となるディスクリネーションが発生し、かつ該角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの第２の液晶画素では液晶分子の配向方位の不定状態が生じる場合において、角部を含むフレーム画像における第２の液晶画素に対応する画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた出力映像信号を生成する階調付与手段を有することを特徴とする。

なお、液晶表示素子と、上記映像信号生成装置と、出力映像信号に基づいて液晶表示素子を駆動する駆動手段とを有する液晶表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。

また、本発明の他の一側面としての映像信号生成方法は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成するための方法である。該映像信号生成方法は、入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における角部を検出し、フレーム画像のうち、角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの特定画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた出力映像信号を生成し、入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別し、入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に特定画素に第３の階調を与えることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての映像信号生成方法は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成するための方法である。該映像信号生成方法は、入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における角部を検出し、フレーム画像のうち、角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの画素を頂点画素として含み、かつ該頂点画素以外の画素が第１の画像領域に隣接しない矩形の領域であって縦および横方向に少なくとも３画素を有する第３の画像領域に含まれる少なくとも１つの特定画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた出力映像信号を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映像信号生成方法は、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成するための方法である。該映像信号生成方法は、液晶表示素子が、映像信号に含まれるフレーム画像として、それぞれ第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して上記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含み、前後のフレーム画像間において角部が縦および横方向以外の方向であって前のフレーム画像における角部の凸方向とは反対方向に移動する複数のフレーム画像を表示する際に、該液晶表示素子における角部に縦および横方向にて隣接する第１の液晶画素では液晶分子の配向方位が特定の方位となるディスクリネーションが発生し、かつ角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの第２の液晶画素では液晶分子の配向方位の不定状態が生じる場合において、角部を含むフレーム画像における第２の液晶画素に対応する画素に、第２の階調よりも低い第３の階調を与えた映像信号を生成することを特徴とする。

なお、上記映像生成方法による処理をコンピュータに行わせる映像信号生成プログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１の画像領域の角部の近傍の特定画素に暗い階調（第３の階調）を与えることにより、表示映像の明るさやコントラストを低下させることなく、尾引きの発生を抑制することができる。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタを示す図。 上記液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例１における角検出回路の構成を示すブロック図および実施例１における映像信号生成部（角検出回路および補正回路）が行う処理を示すフローチャート。 上記角検出回路の検出動作を説明する図。 実施例１における補正回路による補正処理後の画像の例を示す図。 尾引きの発生メカニズムを説明する図。 実施例による尾引きの抑制メカニズムを説明する図。 本発明の実施例２である液晶プロジェクタの動作を示すフローチャート。 ディスクリネーションが発生する例を示す図。 ディスクリネーションが発生した画素における液晶分子の配向状態を示す図。 尾引きを説明する図。 液晶表示素子の概略構成を示す図。

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。

従来では、ディスクリネーションを抑制するために隣接画素との階調レベルの差を小さくしたり、画像の明るさを低下させたり、黒のレベルを上げたりするといった画像補正を行い、この結果として尾引きの発生を抑制していた。しかし、これらの方法では、表示映像の明るさやコントラストが低下する。このため、発明者は、尾引きが発生する画素とその周辺の画素における液晶分子の配向の特徴的なパターンを見出して、尾引きの発生メカニズムを解明した。以下に説明する実施例では、この発生メカニズムに基づいて、尾引きが生じる画像領域内の画素を暗点（黒表示画素）とするという簡易な方法によって、表示映像の明るさやコントラストを低下させることなく尾引きの発生を抑制することができる。

図１には、本発明の実施例１である液晶表示装置としての液晶プロジェクタ４１を示している。なお、本実施例および後述する実施例では液晶表示素子を用いた表示装置の例として液晶プロジェクタについて説明するが、以下に説明する尾引きの抑制方法（映像信号生成方法）は、直視型モニタ等、液晶表示素子を用いた他の表示装置にも適用することができる。

ビデオプレーヤ４２から出力された映像信号（外部映像信号）は、ビデオケーブル４３を介して液晶プロジェクタ４１に入力される。液晶プロジェクタ４１は、入力された外部映像信号から表示に適した出力映像信号を生成して該出力映像信号に対応する映像４５をスクリーン等の被投射面４４に投射する。

図２には、液晶プロジェクタ４１の構成を示す。液晶プロジェクタ４１に入力された映像信号は、映像処理部５０１にてブライトネス補正、コントラスト補正、ガンマ変換および色変換等の画像処理を施された後、映像信号生成装置としての映像信号生成部５１０に入力される。

映像信号生成部５１０は、映像信号に対する処理を専用に行うＭＰＵ等のコンピュータにより構成され、上記画像処理が施された映像信号を入力映像信号として、尾引き抑制のための補正処理を行った出力映像信号を生成し、これを液晶駆動部５０４に出力する。映像信号生成部５１０は、角検出回路（角検出手段）５０２と補正回路（階調付与手段）５０３とにより構成されており、これらが行う具体的な処理については後述する。

液晶駆動部５０４は、映像信号生成部５１０からの出力映像信号を液晶駆動電圧に変換して液晶表示素子５０７を駆動する。液晶表示素子５０７がアナログ駆動方式である場合は、液晶駆動部５０４は映像信号生成部５１０からの出力映像信号を出力階調に応じた電圧値に変換する。また、液晶表示素子５０７がデジタル駆動方式である場合は、出力階調に応じた駆動ＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭパターンを生成して、液晶表示素子５０７に入力する。

液晶表示素子５０７は、ＲＧＢの色ごとに１つずつ設けられ、それぞれ各色の映像（連続したフレーム画像）を表示する。光源５０５からの光は照明光学系５０６によりＲＧＢの３つの色光に分解されて３つの液晶表示素子５０７に入射し、該液晶表示素子５０７にて画像変調される。画像変調された３つの色光は１つの光に合成されて投射光学系５０８により投射される。

メインコントローラとしてのＣＰＵ５０９は、映像処理部５０１および映像信号生成部５１０での処理を制御したり、光源５０５の駆動や液晶駆動部５０４による液晶表示素子５０７の駆動を制御する。

次に、図３（ａ）および図４を用いて、映像信号生成部５１０における角検出回路５０２の構成およびその処理について説明する。図３（ａ）には角検出回路５０２の構成をブロック図により示している。また、図３（ｂ）には映像信号生成部５１０が行う処理（映像信号生成方法）をフローチャートにより示している。コンピュータである映像信号生成部５１０は、この処理をコンピュータプログラムとしての映像信号生成プログラムに従って実行する。

角検出回路５０２は、ステップＳ１０１において、ラインメモリ６１に、入力映像信号のフレーム画像における連続した３行の階調値を保存する。そして、図４（ａ）に示すように、縦および横方向に３画素を有する３×３画素の矩形の角検出領域の画素情報を読み出して解析できる状態にする。なお、角検出領域のサイズの３×３画素は例であり、これよりも大きなサイズであってもよい。

角評価値計算部６２は、ステップＳ１０２において、３×３画素の角検出領域に対して、以下の式（１）に示す評価式を用いて角評価値Ｃを算出する。

ただし、Ｐ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ＝１〜３）は、図４（ａ）に示す３×３画素の角検出領域の各画素（座標）の階調値である。

角検出回路５０２は、ステップＳ１０３において、角評価値Ｃが所定値以上であるか否かを判別する。そして、角評価値Ｃが所定値以上である場合に、図４（ａ）のように黒矩形領域（第１の画像領域）の角部に白背景領域（第２の画像領域）が縦、横および斜め方向にて隣接しているフレーム画像における上記角部を検出する。ここでは、映像処理部５０１は、図４（ａ）に示すように、縦および横方向に２画素を含む２×２画素のサイズの角部を検出する。

以下、フレーム画像が８ｂｉｔ階調（０〜２５５階調）の画像である場合について説明する。角評価値Ｃに対する閾値である所定値は、図４（ａ）に示すような白背景領域に隣接する黒矩形領域の角部を良好に検出できるように、例えば２２５０（２５０×９）程度の値が設定される。実際には、所定値は、液晶表示素子５０７の画素ピッチ、リフレッシュレート、駆動電圧、使用温度、液晶材料、配向条件等と、尾引きの発生の度合いとに応じて、液晶表示素子５０７ごとに最適化することが望ましい。また、評価式については、上述した角部を良好に検出することができる評価値が求められれば、式（１）以外の評価式であってもよい。

式（１）に示した評価式は、図４（ｂ）に示すように液晶表示素子５０７において黒矩形領域の角部の右側と下側の２辺（縦横の２辺）に隣接する白表示画素にディスクリネーションライン７１が発生することに基づいて作成されている。発明者は、後述する発生メカニズムによって、前後のフレーム画像間において図４（ｂ）における左上斜め方向に矩形領域が移動する際に顕著に尾引きが発生することを確認した。このため、黒矩形領域における右下の角部を良好に検出できる式（１）の評価式を用いる。なお、液晶表示素子のプレチルト方位等に応じてディスクリネーションが発生する画素位置が図４（ｂ）の画素位置と異なる場合は、評価式を適宜変更すればよい。

角部を検出した角検出回路５０２は、ステップＳ１０４にて補正回路５０３による補正処理を開始させる。補正回路５０３は、ステップＳ２００において補正処理を行う。また、角検出回路５０２は、上述した角部の検出処理を、角検出領域およびラインメモリ６１に保存する３ラインをシフトしながらフレーム画像の全体（全画素）に対して逐次行う（ステップＳ１０５→ステップＳ１０６→ステップＳ１０１）。

図５には、図３（ｂ）のステップＳ２００で補正回路５０３が行う入力映像信号に対する補正処理を示している。補正回路５０３は、フレーム画像のうち角検出回路５０２にて検出された角部の頂点（画素（２，１）における角部側の頂点）に対して斜め方向にて隣接する１つの特定画素（３，３）に黒の階調を与える。

このように１つの特定画素に対してこの特定画素の本来の白の階調（第２の階調）より低い黒の階調（第３の階調）を与えることにより尾引きの発生を効果的に抑制することができることを発明者は確認した。以下、発明者が見出した、液晶表示素子の特性に基づく尾引きの発生メカニズムと、上記特定画素に黒の階調を与えることによる尾引きの抑制メカニズムについて説明する。

まず、図６を用いて尾引きの発生メカニズムについて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）にはそれぞれ、動画の映像信号を構成する連続した複数（３つ）のフレーム画像を液晶表示素子５０７に表示させたときの該液晶表示素子５０７における５×５個の矩形の画素（以下、液晶画素という）を示している。各液晶画素内の矢印はその液晶画素に含まれる複数の液晶分子の配向方位を示す。矢印は、その根元側が図６の紙面に垂直な方向における下側にあり、矢側が同方向における上側にあることを示している。各フレーム画像は、黒矩形領域の角部に対して縦、横および斜め方向に白背景領域が隣接した画像である。そして、図６（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に、角部を含む黒矩形領域は、前のフレーム画像における角部の凸方向とは反対方向の斜め方向（以下、斜め移動方向という）９５に１画素ずつ移動する。

前のフレーム画像とは、図６（ａ），（ｂ）の２つのフレーム画像を前後のフレーム画像とするときは図６（ａ）のフレーム画像であり、図６（ｂ），（ｃ）の２つのフレーム画像を前後のフレーム画像とするときは図６（ｂ）のフレーム画像である。

なお、図６では斜め移動方向９５と液晶画素の隣接する斜め方向とが同じである場合を例として示している。しかし、角部の移動方向は、縦および横方向以外の方向であって前のフレーム画像における角部の凸方向とは反対方向であれば、図６に示した斜め移動方向９５と異なっていてもよい。

図６（ａ）に示した黒矩形領域の角部の頂点を形成する液晶画素９１において、液晶分子の配向方位は図６の紙面に対して垂直方向上向きとなる。一方、白背景領域の画素のうち、角部を含む黒矩形領域の２辺に横方向（右側）および縦方向（下側）にて隣接する６つの液晶画素（第１の液晶画素）にはディスクリネーションが発生している。すなわち、これら６つの液晶画素の液晶分子は、点線矢印で示すように、ディスクリネーションにより白表示状態での正常な配向方位（プレチルト方位）９４とは異なる方位を向いている。ただし、その方位は、黒矩形領域の右辺に隣接する液晶画素では該右辺（その液晶画素の左辺）に平行な方向であり、黒矩形領域の下辺に隣接する液晶画素では該下辺（その液晶画素の上辺）に平行な方向である。すなわち、これらディスクリネーションが発生した６つの液晶画素（以下、ディスクリネーション画素という）における液晶分子の配向方位は、正常な配向方位とは異なるものの、特定の方位に定まっている。

白背景領域のうち、６つのディスクリネーション画素以外の液晶画素では、液晶画素９１に斜め方向にて隣接する液晶画素を含めて、液晶分子の配向方位はプレチルト方位９４である。

図６（ｂ）では、黒矩形領域の移動に伴い、液晶画素９１は白表示のための電圧が印加された状態（以下、白電圧印加状態という）にされる。このとき、本来は液晶画素９１の液晶分子の配向方位はプレチルト方位９４となるはずである。しかし、液晶画素９１は、その周囲をディスクリネーションによって配向方位が乱れた多数（図では６つ）のディスクリネーション画素９２により囲まれている。このため、液晶画素９１の液晶分子は、該液晶画素９１の周囲を囲むディスクリネーション画素９２の液晶分子との間の相互作用によって、これらディスクリネーション画素９２の液晶分子の配向方位に倣った方位を向く。このため、液晶画素９１に含まれる複数の液晶分子の配向方位は、プレチルト方位９４や他の特定の方位に定まらずに、様々な方位となる。つまり、液晶画素９１は、様々な方位を向いた液晶分子が混在した状態となり、液晶画素９１は白表示状態にならない。このように様々な方位を向いた液晶分子が混在した状態、すなわち液晶分子の配向方位の不定状態を、以下の説明では、液晶方位不定状態ともいう。液晶方位不定状態は、正常ではない配向方位であるものの配向方位が定まっている（安定している）単純なディスクリネーションとは分けて考えられる。

そして、液晶分子の配向方位が不定状態となった液晶画素（以下、液晶方位不定画素ともいう）を白電圧印加状態としても、その液晶画素内の複数の液晶分子の配向方位がプレチルト方位９４に安定するのには数１００ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃ程度の長時間を要する。つまり、この時間中はその液晶画素は液晶方位不定画素として残り、白表示状態にならない。

図６（ｃ）では、黒矩形領域のさらなる移動に伴い、それまで黒矩形領域の角部の頂点を形成していた液晶画素９３も白電圧印加状態とされる。しかし、黒矩形領域の移動とともにその２辺に沿って新たにディスクリネーション画素が発生し、液晶画素９３は、図６（ｂ）における液晶画素９１と同様に、多数（６つ）のディスクリネーション画素９２に囲まれる。このため、液晶画素９３の液晶分子も液晶方位不定状態となり、長い時間にわたって白表示状態にならない。

このように、長時間の間正常に白表示状態にならない液晶画素（液晶方位不定画素）がフレーム画像ごとに発生していくことで、黒矩形領域の角部の頂点から斜め方向に長く延びる尾引き（図１１参照）が発生する。

次に、図７を用いて尾引きの抑制メカニズムについて説明する。図７（ａ）〜（ｃ）にはそれぞれ、補正回路５０３により図６（ａ）〜（ｃ）と同じフレーム画像に図５に示した特定画素としての黒表示画素が加えられたフレーム画像を液晶表示素子５０７に表示させたときの５×５個の液晶画素の液晶分子の配向方位を示している。フレーム画像における特定画素に対応する液晶画素（第２の液晶画素）を、以下の説明では特定液晶画素ともいう。

図７（ａ）では、フレーム画像の特定画素が黒表示画素とされたことで、図６（ａ）に示した黒矩形領域の角部の頂点（液晶画素９１）に斜め方向にて隣接する特定液晶画素１０１が黒表示のための電圧が印加された状態（以下、黒電圧印加状態という）となる。

また、図７（ａ）から黒矩形領域の角部が斜め移動方向９５に１画素移動した図７（ｂ）では、図６（ｂ）にて配向方向不定画素となっていた液晶画素９１に相当する特定液晶画素１０３は黒電圧印加状態とされる。黒電圧印加状態とされた特定液晶画素１０３の液晶分子の配向方位は、図７の紙面に対して垂直方向上向きとなる。なお、図６（ｂ）において液晶画素９１を囲んでいた６つのディスクリネーション画素９２は、図７（ｂ）でもディスクリネーション画素９２として特定液晶画素１０１を囲んでいる。

そして、図７（ｂ）から黒矩形領域の角部がさらに斜め移動方向９５に１画素移動した図７（ｃ）でも、図６（ｃ）にて液晶方位不定画素となっていた液晶画素９３に相当する特定液晶画素１０４が黒表示状態（黒電圧印加状態）とされる。このとき、図７（ｂ）で特定液晶画素１０３として黒電圧印加状態とされた液晶画素１０５が白電圧印加状態とされると、この液晶画素１０５の液晶分子は白表示状態として正常なプレチルト方位９４を向く。これは、液晶画素１０５が図７（ｂ）において液晶方位不定画素とはならず、かつ図７（ｃ）において液晶画素１０５は少数（２つ）のディスクリネーション画素９２を除いた多数（５つ）の正常な白表示状態の液晶画素に隣接しているためである。この結果、尾引きは発生しない。

このように、本実施例では、入力映像信号に含まれるフレーム画像中の本来白階調である１つの特定画素（黒矩形領域の角部に斜め方向にて隣接する画素）に黒階調を与える処理を行う。これにより、液晶方位不定状態となる液晶画素の発生を防止し、これにより尾引きの発生を効果的に抑制することができる。しかも、１つの特定画素を黒く（暗く）するだけであるので、液晶表示素子５０７に表示される映像の明るさやコントラストを低下させることなく、尾引きの発生を抑制することができる。

また、本実施例では、角検出回路５０２によって黒矩形領域の２×２画素サイズの角部を検出する場合について説明したが、検出する角部のサイズは液晶表示素子の画素ピッチに応じて変更してもよい。例えば、本実施例における液晶表示素子５０７に比べて画素ピッチが１／２である場合は、４×４画素サイズの角部を検出してもよい。

また、本実施例ではディスクリネーションが解消される時間（ディスクリネーションの緩和時間）を１フレーム期間程度と想定したため、尾引きを抑制するために、補正回路５０３にて１つの特定画素を白画素から黒表示画素に変更する場合について説明した。しかし、液晶の特性により決まるディスクリネーションの緩和時間や液晶画素数（解像度）やフレームレート等の違い応じて特定画素の画素数を、角部の頂点から斜め方向に２画素以上とする等、増やしてもよい。

例えば、解像度が８Ｋ×４Ｋ程度でフレーム周波数が１２０Ｈｚ程度の映像信号を表示する場合まで考慮する。この場合は、図５に一点鎖線で示すように、角部の頂点に斜め方向にて隣接する１つの画素（３，３）を頂点画素として含み、該頂点画素以外の画素が黒矩形領域に隣接しない３×３画素（またはそれ以上の画素）を含む矩形の領域（第３の画像領域）を設定する。そして、この矩形の領域内の画素のうち少なくとも１つ画素を特定画素として黒表示画素としてもよい。

また、本実施例では、図７（ａ）に示したように、フレーム画像において黒矩形領域の角部が検出されると、そのフレーム画像の特定画素から黒表示画素とする場合について説明した。しかし、フレーム画像において角部が検出された場合に、その後（その次や所定フレーム後）のフレーム画像、例えば図７（ｂ）や図７（ｃ）に示したフレーム画像であって角部が検出されたフレーム画像の特定画素から黒表示画素とするようにしてもよい。角部が数フレーム後のフレーム画像までしか存在しなければ尾引きが発生しても目立たないためである。

また、本実施例では、第１の階調を黒として、第２の階調を白として説明したが、第１および２の階調はそれぞれ必ずしも黒と白でなくてもよく、少なくとも第２の階調が第１の階調よりも高い階調であればよい。同様に、特定画素に与える第３の階調を黒として説明したが、第３の階調は必ずしも黒でなくてもよく、少なくとも第３の階調が第２の階調よりも低い階調であればよい。

なお、本実施例から以下のような概念の液晶表示素子の駆動方法も導くことができる。液晶表示素子は、図１２にも示したように、２枚の平板状の電極（１２０１，１２０２）と、これらの電極に挟まれた液晶（液晶分子（１２０３））より構成される。該２枚の電極のうち少なくとも一方は、２次元的に整列した複数の画素電極（１２０２）に分離され、液晶表示素子に表示される表示画像の各画素の階調値に応じて各画素電極上の液晶に独立な電圧が印加される。２次元の画素電極面の法線を基準軸とした球面座標系において、液晶（液晶分子）の配向方位の極角成分（θ）は上記電圧に応じて制御される。また、方位角成分（Φ）は上記２枚の電極の表面に形成された配向方位制御手段（配向膜）により特定の初期方位角の方向に定められる。そして、複数の画素のうち特定の画素上の液晶に印加される電圧の絶対値が第１の電圧からこれよりも高い第２の電圧へと変化する際に、該特定画素に隣接してこれを囲む複数の画素のうち少なくとも半数以上の画素上の液晶の配向方位角が初期方位角の方向である。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、図２に示した映像信号生成部５１０において、フレーム画像ごとに、それぞれ同じ階調を有する画素群の構成画素数を抽出してヒストグラムを作成する。そして、映像信号生成部(判別手段)５１０は、連続した前後のフレーム画像間でフレーム画像ごとに作成されたヒストグラムを比較することで、入力映像信号が動画の映像信号か静止画の映像信号であるかを判別する。映像信号生成部５１０は、動画の映像信号である場合に限って補正回路５０３による補正処理を行う。

図８のフローチャートには、本実施例において映像信号生成部５１０が行う処理を示している。

ステップＳ１１１では、映像信号生成部５１０は、前のフレーム画像において、それぞれ同じ階調を有する画素群の構成画素数を抽出してヒストグラムを作成する。また、ステップＳ１１２では映像信号生成部５１０は、後のフレーム画像（現フレーム画像）において、それぞれ同じ階調を有する画素群の構成画素数を抽出してヒストグラムを作成する。なお、ヒストグラムの作成は、各フレーム画像の全体に対して行ってもよいし、各フレーム画像の一部に対して行ってもよい。

次に、映像信号生成部５１０は、ステップＳ１１３において、ステップＳ１１１，Ｓ１１２で作成された前後のフレーム画像のヒストグラムの差分、すなわち階調ごとの画素群の構成画素数の差分を計算する。

そして、ステップＳ１１４では、映像信号生成部５１０は、全ての階調の構成画素数の差分が０か否かを判定する。全ての階調の構成画素数の差分が０である場合は入力映像信号は静止画であるみなしてステップＳ１１５に進み、補正回路５０３による補正処理を行わない設定とする。全ての階調の構成画素数の差分が０でない場合は、入力映像信号は動画であるとみなしてステップＳ１１６に進み、補正処理を行う設定とする。

本実施例によれば、入力映像信号が動画の映像信号である場合、すなわち尾引きが発生し易い場合に補正回路５０３による補正処理を行い、静止画の映像信号に対しては補正処理を行わないようにすることができる。これにより、静止画の映像信号に対しては不要な黒表示画素（特定画素）を付加することなく、動画の映像信号に対する尾引きの発生を抑制することができる。

また、本実施例では、映像信号生成部５１０が前後のフレーム画像のヒストグラムを比較することで動画／静止画の判別を行う場合について説明した。しかし、映像信号生成部５１０に前後のフレーム画像間で動きベクトルを検出する動き検出手段としての機能を持たせてもよい。そして、動きベクトルの方向が図６に示した尾引きが発生する斜め移動方向９５（またはこれに近い方向）である場合および動きベクトルが示す動き速度（量）が１画素／フレームである場合のうち少なくとも一方に限り補正回路５０３に補正処理を行わせてもよい。これにより、フレーム画像内で尾引きが発生する可能性が高い領域に限定した補正処理を行うことができる。なお、動きベクトルの検出方法は、ブロックマッチング等の様々な周知の方法で行えばよい。また、補正処理を行う動きベクトルの方向や動きの速度については、液晶表示素子やその駆動条件等により最適な方向や速度を選択すればよい。

上記各実施例では、液晶プロジェクタ（液晶表示装置）に内蔵された映像信号生成装置について説明したが、映像信号生成装置をパーソナルコンピュータ等のように、液晶表示装置とは別の装置として構成してもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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。

５０２ 角検出回路
５０３ 補正回路
５０７ 液晶表示素子
５１０ 映像信号処理部

Claims (14)

1. 入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する映像信号生成装置であって、
   前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出する角検出手段と、
   前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成する階調付与手段と、
   前記入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別する判別手段とを有し、
   前記階調付与手段は、前記入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする映像信号生成装置。
2. 前記動画の映像信号である前記入力映像信号に含まれる前後のフレーム画像間における前記角部の動きを検出する動き検出手段を有し、
   前記階調付与手段は、前記動きの方向が前記縦および横方向以外の方向であって前記前のフレーム画像における前記角部の凸方向とは反対方向である場合および前記動きの量が前記前後のフレーム画像間で１画素である場合のうち少なくとも一方において前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする請求項１に記載の映像信号生成装置。
3. 入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する映像信号生成装置であって、
   前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出する角検出手段と、
   前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの画素を頂点画素として含み、かつ該頂点画素以外の画素が前記第１の画像領域に隣接しない矩形の領域であって前記縦および横方向に少なくとも３画素を有する第３の画像領域に含まれる少なくとも１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成する階調付与手段とを有することを特徴とする映像信号生成装置。
4. 前記階調付与手段は、前記入力映像信号に含まれる複数のフレーム画像間において前記角部が前記縦および横方向以外の方向であって前記前のフレーム画像における前記角部の凸方向とは反対方向に移動する場合に、前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の映像信号生成装置。
5. 前記入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別する判別手段を有し、
   前記階調付与手段は、前記入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の映像信号生成装置。
6. 前記角検出手段は、前記縦および横方向に少なくとも２画素を有する前記角部を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の映像信号生成装置。
7. 入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する映像信号生成装置であって、
   前記液晶表示素子が、前記入力映像信号に含まれるフレーム画像として、それぞれ第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含み、前後のフレーム画像間において前記角部が前記縦および横方向以外の方向であって前記前のフレーム画像における前記角部の凸方向とは反対方向に移動する複数のフレーム画像を表示する際に、該液晶表示素子における前記角部に前記縦および横方向にて隣接する第１の液晶画素では液晶分子の配向方位が特定の方位となるディスクリネーションが発生し、かつ前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの第２の液晶画素では液晶分子の配向方位の不定状態が生じる場合において、
   前記角部を含むフレーム画像における前記第２の液晶画素に対応する画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成する階調付与手段を有することを特徴とする映像信号生成装置。
8. 液晶表示素子と、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の映像信号生成装置と、
   前記出力映像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。
9. 入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する映像信号生成方法であって、
   前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出し、
   前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成し、
   前記入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別し、
   前記入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする映像信号生成方法。
10. 入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成する映像信号生成方法であって、
    前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出し、
    前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの画素を頂点画素として含み、かつ該頂点画素以外の画素が前記第１の画像領域に隣接しない矩形の領域であって前記縦および横方向に少なくとも３画素を有する第３の画像領域に含まれる少なくとも１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成することを特徴とする映像信号生成方法。
11. 液晶表示素子に映像を表示させるための映像信号を生成する映像信号生成方法であって、
    前記液晶表示素子が、前記映像信号に含まれるフレーム画像として、それぞれ第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含み、前後のフレーム画像間において前記角部が前記縦および横方向以外の方向であって前記前のフレーム画像における前記角部の凸方向とは反対方向に移動する複数のフレーム画像を表示する際に、該液晶表示素子における前記角部に前記縦および横方向にて隣接する第１の液晶画素では液晶分子の配向方位が特定の方位となるディスクリネーションが発生し、かつ前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの第２の液晶画素では液晶分子の配向方位の不定状態が生じる場合において、
    前記角部を含むフレーム画像における前記第２の液晶画素に対応する画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記映像信号を生成することを特徴とする映像信号生成方法。
12. コンピュータに、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成させるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出する処理と、
    前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成する処理と、
    前記入力映像信号が動画の映像信号であるか静止画の映像信号であるかを判別する処理とを行わせ、
    前記入力映像信号が動画の映像信号であると判別された場合に前記特定画素に前記第３の階調を与えることを特徴とする映像信号生成プログラム。
13. コンピュータに、入力映像信号から液晶表示素子に映像を表示させるための出力映像信号を生成させるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記入力映像信号が、第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含むフレーム画像を含む場合に、該フレーム画像における前記角部を検出する処理と、
    前記フレーム画像のうち、前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの画素を頂点画素として含み、かつ該頂点画素以外の画素が前記第１の画像領域に隣接しない矩形の領域であって前記縦および横方向に少なくとも３画素を有する第３の画像領域に含まれる少なくとも１つの特定画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記出力映像信号を生成する処理とを行わせることを特徴とする映像信号生成プログラム。
14. コンピュータに、液晶表示素子に映像を表示させるための映像信号を生成せるコンピュータプログラムであって、
    前記液晶表示素子が、前記映像信号に含まれるフレーム画像として、それぞれ第１の階調を有して角部を含む第１の画像領域と前記第１の階調よりも高い第２の階調を有して前記角部に縦、横および斜め方向にて隣接する第２の画像領域とを含み、前後のフレーム画像間において前記角部が前記縦および横方向以外の方向であって前記前のフレーム画像における前記角部の凸方向とは反対方向に移動する複数のフレーム画像を表示する際に、該液晶表示素子における前記角部に前記縦および横方向にて隣接する第１の液晶画素では液晶分子の配向方位が特定の方位となるディスクリネーションが発生し、かつ前記角部の頂点に前記斜め方向にて隣接する１つの第２の液晶画素では液晶分子の配向方位の不定状態が生じる場合において、
    前記コンピュータに、前記角部を含むフレーム画像における前記第２の液晶画素に対応する画素に、前記第２の階調よりも低い第３の階調を与えた前記映像信号を生成させる処理を行わせることを特徴とする映像信号生成プログラム。