(57)【要約】【課題】動画表示性能を向上することのできる液晶表示装置を提供する。【解決手段】画像フレームの輝度階調値が低輝度階調、低輝度階調および中輝度階調の順に遷移する場合、プレチルトＬＵＴ３１に基づいて、中輝度階調の直前に位置する低輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、これよりも高い輝度階調のプレチルト用階調値に置き換える処理を行う。さらに、オーバードライブＬＵＴ３２に基づいて、中輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、これよりも高い輝度階調のオーバードライブ用階調値に置き換える処理を行う。プレチルト用階調値に置き換えられた画像フレームを表示させたときの輝度と、オーバードライブ用階調値に置き換えられた画像フレームを表示させたときの輝度とを合わせることにより、第ｎフレームにおいて必要とする輝度を得る。【選択図】図１
2010113240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示手段と、
動画像を構成する時間的に連続した画像フレームの輝度階調値を検出する階調検出手段と、
前記階調検出手段によって、２フレーム以上連続した低輝度階調の画像フレームから中輝度階調への遷移が検出されたときに、前記中輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、それよりも高い輝度階調のオーバードライブ用階調値に置き換えると共に、前記中輝度階調の画像フレームの直前に位置する低輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、それよりも高い輝度階調の第１のプレチルト用階調値に置き換える階調制御手段と、
前記階調制御手段による制御が行われた後の輝度階調値に基づいて、前記液晶表示手段の表示動作を制御する表示制御手段と、
を備え、    
前記階調制御手段は、前記プレチルト用階調値および前記オーバードライブ用階調値の適用によって得られる実輝度が、前記オーバードライブ用階調値よりも大きいオーバードライブ用仮想階調値を用いたオーバードライブ処理のみを行うことにより得られる到達輝度と等しくなるように、前記プレチルト用階調値および前記オーバードライブ用階調値を設定するように構成されている
液晶表示装置。
【請求項２】
前記階調制御手段は、２フレーム以上連続した低輝度階調の画像フレームから高輝度階調への遷移が検出された場合には、前記高輝度階調の画像フレームの直前に位置する低輝度階調の画像フレームの階調輝度値を、それよりも高く、且つ、前記第１のプレチルト用階調値よりも低い輝度階調を有する第２のプレチルト用階調値に置き換える処理を行う
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１のプレチルト用階調値は、前記中輝度階調の画像フレームと、その直前の前記低輝度階調の画像フレームとの輝度差の１％以上に相当する値である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１のプレチルト用階調値は、前記中輝度階調の画像フレームと、その直前の前記低輝度階調の画像フレームとの輝度差以上に相当する値である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記階調制御手段は、高輝度階調の画像フレームから低輝度階調の画像フレームへの輝度階調値の遷移が検出された後、さらに中輝度階調の画像フレームへの遷移が検出された場合には、前記中輝度階調の画像フレームの階調値を前記オーバードライブ用階調値に置き換える処理のみを行う
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記階調制御手段は、さらに、前記高輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、前記高輝度階調の画像フレームと前記低輝度階調の画像フレームとの間の輝度階調値に置き換える処理を行う
請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記階調制御手段は、前記第１のプレチルト用階調値への置き換え処理と前記オーバードライブ用階調値への置き換え処理とを、それぞれに対応して設けられたルックアップテーブルを用いることにより行う
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記動画像のフレームレートは、１２０ｆｐｓ以上である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示手段は、垂直配向モードの液晶を備えた
請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置に係わり、特に、応答特性等の表示性能が改良された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示デバイスとしての液晶表示装置の普及が著しいが、これを構成する液晶素子には、その固有の性質に起因するいくつかの問題点がある。最近では、これらの問題を克服して表示性能を向上させるべく、液晶素子自体の構成のみならず、その駆動方法においても多くの改良が加えられている。
【０００３】
上記の問題の一つとして、液晶の応答性能の不十分さがある。この問題は特に、今後、フレームレートが６０ｆｐｓ（フレーム／秒）から１２０ｆｐｓ、さらには２４０ｆｐｓへと高速化されるに及んで、より大きな障害となることが予想される。液晶素子の応答性の悪さの一因として、いわゆる「液晶の方位角ブレ」という現象がある。以下、この現象について簡単に説明する。
【０００４】
図８は、従来の液晶素子における入力階調および視認輝度（縦軸）とフレーム期間（横軸）との関係を表すものである。ここで、視認輝度（以下、単に輝度という）は、２５５階調に相当する表示輝度を１００％とする相対輝度を表している。この図に示したように、入力階調が低輝度（例えば０階調）から高輝度（例えば２５５階調）に移行したにもかかわらず、実際の輝度（視認輝度）は２５５階調に相当するレベルにまで中々到達せず、応答特性が悪い。これは、０階調のときの電圧無印加状態から２５５階調のときの高電圧印加状態に急激に移行した際に、液晶分子が一旦ランダムな方向に倒れてしまい、その後、時間をかけて所定の方位角の方向に配向することに起因するもので、この現象が上記した方位角ブレ（φブレ）である。
【０００５】
この問題を解決するため、例えば非特許文献１では、０階調から２５５階調に移行する直前のフレームに、輝度変化が視認されない程度の弱い電圧を印加して、予め液晶を僅かに所定方向に傾斜させるプレチルト処理という駆動法が提案されている。この手法により、以下に説明するように、方位角ブレの抑制が図られている。
【０００６】
図９は、液晶のプレチルト処理の有無による応答特性の違いを説明するためのもので、入力階調および輝度（縦軸）とフレーム期間（横軸）との関係を示している。ここで、輝度は、２５５階調に相当する表示輝度を１００％とする相対輝度を表している。破線で示したように、液晶のプレチルト処理を行わない場合には、入力階調が、０階調（フレーム期間が０より前）から２５５階調（フレーム期間が０以後）へと変化しても、輝度の立ち上がりはそれに追随できず、かなり遅くなっている。一方、実線で示したように、プレチルト処理を行った場合には、フレーム期間が−１のときの入力階調（印加電圧）を、本来の階調値よりも僅かに高いプレチルト電圧に変えている。このため、２５５階調の画像フレームへの遷移が始まる前に、輝度が変化しない範囲内で液晶分子の配向状態が僅かに変化し初めて方位角が揃うようになる。結果として、プレチルトを行わない場合に比べて、第ｎフレーム以降における輝度の変化が高速化している（矢印Ｅ）。なお、図９では、プレチルト処理の際にフレーム期間が−１の時点で輝度変化が視認されないようにするために（矢印Ｆ）、フレーム期間が−１のときに印加するプレチルト電圧を、０階調に相当する低輝度と２５５階調に相当する高輝度との輝度差の１％未満に相当する極めて小さい電圧にとどめている。
【０００７】
一方において、液晶表示装置では、液晶の応答を高速化するために、いわゆるオーバードライブ処理という駆動法が提案されている。この手法は、入力階調が低輝度階調（例えば０階調）から中輝度階調（６４階調）へと移行する場合に、目標階調（ここでは６４階調）に相当する電圧よりも高い電圧（オーバードライブ電圧）を印加することにより、輝度の応答速度を速める処理である。
【非特許文献１】Ｊａｎｇ−Ｋｕｎ  Ｓｏｎｇ他、「DCCII：Novel Method for Fast Response Time in PVA Mode」、ＳＩＤ０４ＤＩＧＥＳＴ、２００４年、ｐ．１３４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１０は、オーバードライブ処理の有無による応答特性の違いを説明するためのもので、入力階調および輝度とフレーム期間との関係を示している。ここで輝度は、６４階調に相当する表示輝度を１００％とする相対輝度を表している。オーバードライブ処理を行わなかった場合は、破線で示したように、輝度の立ち上がりが遅くなっている。これに対し、オーバードライブ処理を行った場合は、実線で示したように、オーバードライブ処理を行わなかった場合に比べて、輝度の立ち上がりが速くなっている。
【０００９】
しかしながら、オーバードライブ処理が終了して、フレーム期間が１以後において本来の６４階調に相当する電圧が印加されると輝度が目標レベルよりも低下する、いわゆる「ゆり戻し」と呼ばれる現象が発生する。これは、液晶分子が垂直な状態（０階調）のときに、短時間に高いオーバードライブ電圧が印加されたことにより、画素内の一部分の液晶分子のみが倒れ、他の部分が倒れないことにより生じると考えられる。
【００１０】
さらに、オーバードライブ処理を行ったときには、いわゆる「オーバードライブの過補償」という現象が生じる場合がある。図１１は、この現象を説明するためのもので、高輝度階調（例えば２５５階調）から低輝度階調（例えば０階調）に移行した後、さらに中輝度階調（例えば６４階調）に移行したときの輝度変化を示している。ここで、輝度は、２５５階調に相当する表示輝度を１００％とする表示輝度を表している。
【００１１】
図１１に示したように、入力階調が２５５階調（フレーム期間が０よりも前のとき）、０階調（フレーム期間が０のとき）および６４階調（フレーム期間が１以後のとき）の順に遷移する場合には、０階調から６４階調に移行するときにオーバードライブ処理が行われる。フレームレートが１２０ｆｐｓ（液晶素子の駆動周波数が１２０Ｈｚ）の場合には、破線で示したように、フレーム期間が０のときに輝度がほぼ０％にまで下がりきっている。この後、０階調から６４階調に移行する際にオーバードライブ処理が行われる（オーバードライブ電圧が印加される）が、スタート輝度がほぼ０％になっているので、到達輝度は所期のものとなる。
【００１２】
これに対し、フレームレートが２４０ｆｐｓの場合では、実線で示したように、フレーム期間が０のときでも輝度が０％にまで下がりきっていない（矢印Ｇ）。このため、その後、０階調から６４階調への移行の際にオーバードライブ処理が行われると、フレーム期間が１のときにおいては、６４階調に相当する輝度よりも遥かに高い過剰な輝度となる（矢印Ｈ）。このように入力階調が高−低−中と変化したときには、オーバードライブ電圧を印加するフレームの直前のフレームが所期の低輝度に到達していない状態でオーバードライブ電圧が印加されてしまい、いわゆる「オーバードライブの過補償」が発生する。
【００１３】
しかしながら、上記の非特許文献１を含めて、従来は、オーバードライブ処理時の「ゆり戻し」および「過補償」の両方を抑制することができる駆動方法については提案されておらず、応答特性等の表示性能において必ずしも十分なものではなかった。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、動画表示性能を向上することのできる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示手段と、動画像を構成する時間的に連続した画像フレームの輝度階調値を検出する階調検出手段と、階調検出手段によって、２フレーム以上連続した低輝度階調の画像フレームから中輝度階調への遷移が検出されたときに、中輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、それよりも高い輝度階調のオーバードライブ用階調値に置き換えると共に、中輝度階調の画像フレームの直前に位置する低輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、それよりも高い輝度階調の第１のプレチルト用階調値に置き換える階調制御手段と、階調制御手段による制御が行われた後の輝度階調値に基づいて、液晶表示手段の表示動作を制御する表示制御手段と、を備えたものである。ここで、階調制御手段は、プレチルト用階調値およびオーバードライブ用階調値の適用によって得られる実輝度が、オーバードライブ用階調値よりも大きいオーバードライブ用仮想階調値を用いたオーバードライブ処理のみを行うことにより得られる到達輝度と等しくなるように、プレチルト用階調値およびオーバードライブ用階調値を設定するように構成されている。
【００１６】
ここで、「低輝度階調の画像フレーム」とは、低輝度階調（黒表示もしくは黒表示に近い階調）を表示するための階調値（輝度データ）が適用されるべき画像フレームを意味する。また、「高輝度階調の画像フレーム」とは、高輝度階調（白表示もしくは白表示に近い階調）を表示するための階調値が適用されるべき画像フレームを意味する。さらに、「中輝度階調の画像フレーム」とは、中輝度階調（低輝度階調と高輝度階調との間の階調）を表示するための階調値が適用されるべき画像フレームを意味する。
【００１７】
本発明の液晶表示装置では、画像フレームが、第［−２］フレーム（低輝度階調）→第［−１］フレーム（低輝度階調）→第［０］フレーム（中輝度階調）という順に遷移する場合に、低輝度階調から目標の中輝度階調に遷移する直前の第［−１］フレームに対してプレチルト処理が行われる。さらに、第［０］フレームに対してオーバードライブ処理が行われる。上記のプレチルト処理により、中輝度階調の画像フレームを表示するために液晶分子が配向するのに先立って、予め液晶分子がわずかに配向して方位角が揃うので、方位角ブレが抑制される。こうして配向が揃ったところでオーバードライブ処理が行われるので、液晶分子の配向が一気に進み、輝度変化が速くなる。しかも、このときに用いられる第１のプレチルト用階調値およびオーバードライブ用階調値は、プレチルト処理およびオーバードライブ処理の両方の適用によって得られる実輝度（ピーク輝度）が、オーバードライブ用階調値よりも大きいオーバードライブ用仮想階調値を用いたオーバードライブ処理のみを行ったと仮定したときに得られる到達輝度（ピーク輝度）と等しくなるように設定されている。すなわち、本発明におけるオーバードライブ用階調値は、単にオーバードライブ処理のみを行うようにした場合の階調値（オーバードライブ用仮想階調値）よりも通常は小さく設定されている。このため、本発明におけるオーバードライブ処理により生ずるゆり戻し（輝度低下）は、オーバードライブ用仮想階調値を用いたオーバードライブ処理により生ずるゆり戻しに比べて軽減される。これは、次のような理由によると考えられる。
【００１８】
より大きなオーバードライブ用仮想階調値を用いたオーバードライブ処理のみを行った場合には、第［−１］フレーム（中輝度階調）に印加エネルギー（液晶への印加電圧）が集中するので、当初は画素内の一部の液晶分子だけが配向し、続いて残りの大部分の液晶分子が配向することになり、ゆり戻しが大きくなる。これに対し、本発明では、低輝度階調から中輝度階調に遷移する際の中輝度階調の画像フレームの中間階調を表示するためのエネルギーが、中輝度階調の画像フレームからその直前に位置する低輝度階調の画像フレームにかけて分散して印加されるので、画素内の一部の液晶分子だけでなく大部分の液晶分子が倒れることになり、ゆり戻しが軽減されるのである。
【００１９】
本発明の液晶表示装置では、低輝度階調の画像フレームが２フレーム以上連続したのち高輝度階調へと遷移するような場合には、その高輝度階調の画像フレーム（第［０］フレーム）の直前に位置する低輝度階調の画像フレーム（第［−１］フレーム）の階調輝度値を、それよりも高く、且つ、第１のプレチルト用階調値よりも低い輝度階調を有する第２のプレチルト用階調値に置き換える処理を行うようにしてもよい。なお、第１のプレチルト用階調値は、中輝度階調の画像フレーム（第［０］フレーム）と、その直前の低輝度階調の画像フレーム（第［−１］フレーム）との輝度差の１％以上、特に両者の輝度差以上（１００％以上）に相当する値に設定することが好ましい。
【００２０】
また、本発明の液晶表示装置では、高輝度階調の画像フレーム→低輝度階調の画像フレーム→中輝度階調の画像フレームという順で遷移した場合には、低輝度階調の画像フレーム（第［−１］フレーム）に対するプレチルト処理を行わず、中輝度階調の画像フレーム（第［０］フレーム）に対するオーバードライブ処理（オーバードライブ用仮想階調値よりも小さいオーバードライブ用階調値の印加）のみを行うようにするのが好ましい。これにより、オーバードライブ処理における過補償の現象が抑制される。この場合にはさらに、高輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、より低い輝度階調値（高輝度階調の画像フレームと低輝度階調の画像フレームとの間の輝度階調値）に置き換える処理を行うようにするのが好ましい。過補償の現象をより確実に抑制できるからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の液晶表示装置によれば、画像フレームが低輝度階調→低輝度階調→中輝度階調という順に遷移する場合に、低輝度階調から目標の中輝度階調に遷移する直前のフレームに対してプレチルト処理を行うと共に、オーバードライブ用階調値を、単にオーバードライブ処理のみを行うようにした場合の階調値（オーバードライブ用仮想階調値）よりも小さく設定するようにしたので、方位角ブレの抑制とゆり戻しの軽減とが可能となる。その結果、高速かつ忠実な応答性能が得られ、動画特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
［液晶表示装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を表すものである。液晶表示装置１は、複数の画像フレームを記憶するフレームメモリ１１と、フレームメモリ１１への画像フレームの入出力を制御するメモリ制御部１０とを備えている。
【００２４】
メモリ制御部１０は、液晶表示装置１に入力された画像フレームをフレームメモリ１１に複数フレーム分（ここでは２フレーム分）記憶させると共に、フレームメモリ１１に記憶された画像フレームを読み出す制御を行うようになっている。
【００２５】
フレームメモリ１１は、ｎ−１フレームメモリ１１１およびｎ−２フレームメモリ１１２を備えている。図示しない前段の回路から、画像フレームが、第（ｎ−２）フレーム、第（ｎ−１）フレーム、第ｎフレームという順で次々と入力されると、第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームのデータが、それぞれｎ−２フレームメモリ１１２とｎ−１フレームメモリ１１１とに記憶されるようになっている。ここで、第（ｎ−２）フレーム、第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームは、時間的に連続した画像フレームであり、動画像を構成する。さらに、第ｎフレームは、液晶表示装置１に入力される最新の画像フレームである。
【００２６】
ここで、画像フレームの順番について説明すると、次のようになる。図２は、画像フレームの順番を説明する図である。まず、液晶表示装置１に供給された画像フレームの輝度階調値が０→０→６４の順に遷移する場合、階調が６４である最新の画像フレームが第ｎフレームと定義され、画像フレーム（相対フレーム番号）は図２（Ａ）に示したように、それぞれ第（ｎ−２）フレーム（０階調）、第（ｎ−１）フレーム（０階調）、第ｎフレーム（６４階調）となる。この後、新たな画像フレーム（６４階調）が入力されたとすると、この最新の画像フレームを基準とした輝度階調値の３つの遷移状態は、０→６４→６４となる。このとき、最新の画像フレームがあらためて第ｎフレームと定義されるので、輝度階調値が０→６４→６４と遷移するときの画像フレーム（相対フレーム番号）は、図２（Ｂ）に示したように、それぞれ第（ｎ−２）フレーム（０階調）、第（ｎ−１）フレーム（６４階調）、第ｎフレーム（６４階調）となる。
【００２７】
液晶表示装置１は、さらに、供給された画像フレームの輝度階調値を検出する階調検出部２０と、階調検出部２０の後段に接続され、一部の画像フレームの輝度階調値をプレチルト用階調値またはオーバードライブ用階調値に置き換えて出力する階調制御部３０とを備えている。
【００２８】
階調検出部２０には、第ｎフレームが供給されると共に、メモリ制御部１０を介して、ｎ−１フレームメモリ１１１に記憶された第（ｎ−１）フレームとｎ−２フレームメモリ１１２に記憶された第（ｎ−２）フレームとが供給されるようになっている。階調検出部２０は、供給された第（ｎ−２）フレーム〜第ｎフレームのそれぞれの輝度階調値を検出し、その検出結果に応じて、階調制御部３０に制御信号Ｓ１を出力するようになっている。
【００２９】
階調制御部３０は、プレチルト用のルックアップテーブル（以下「プレチルトＬＵＴ３１」という。）、オーバードライブ用のルックアップテーブル（以下「オーバードライブＬＵＴ３２」という。）およびセレクタ３３を備えている。
【００３０】
プレチルトＬＵＴ３１には、階調検出部２０から第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームが供給されるようになっている。プレチルトＬＵＴ３１は、供給された第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームに基づいて第（ｎ−１）フレームのプレチルト用階調値を出力するプレチルト処理を行うようになっている。すなわち、ここで出力される第（ｎ−１）フレームは、輝度階調値がプレチルト用階調値に置き換えられたものである。
【００３１】
オーバードライブＬＵＴ３２には、階調検出部２０から第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームが供給されるようになっている。オーバードライブＬＵＴ３２は、第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームに基づいて、第（ｎ−１）フレームのオーバードライブ用階調値を出力するオーバードライブ処理を行うようになっている。すなわち、ここで出力される第（ｎ−１）フレームは、輝度階調値がオーバードライブ用階調値に置き換えられたものである。
【００３２】
なお、プレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２の詳細については後述する。
【００３３】
セレクタ３３は、プレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２の出力側に接続され、階調検出部２０から出力された制御信号Ｓ１に基づいて、プレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２のいずれか一方を選択するようにスイッチングを行うようになっている。これにより、セレクタ３３からは、プレチルト処理が行われた第（ｎ−１）フレームおよびオーバードライブ処理が行われた第（ｎ−１）フレームが順に出力される。
【００３４】
セレクタ３３の出力側には、タイミング制御部４０が接続され、さらにその出力側には、データドライバ４１およびゲートドライバ４２が接続されている。データドライバ４１およびゲートドライバ４２には液晶表示部４３が接続されている。
【００３５】
タイミング制御部４０は、セレクタ３３から供給された画像フレームのデータに基づいて液晶表示部４３の表示動作を行わせるために、データドライバ４１およびゲートドライバ４２を制御信号Ｓ２、Ｓ３に基づいて制御するようになっている。液晶表示部４３は、例えば垂直配向モードの液晶分子を備えており、データドライバ４１およびゲートドライバ４２の制御に基づいて、バックライト４５から出射された光を変調するようになっている。ここで、タイミング制御部４０、データドライバ４１およびゲートドライバ４２が、本発明の「表示制御手段」の一具体例に対応する。
【００３６】
次に、プレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２について詳述する。図３は、プレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２の一例を表すものである。ここで、図３（Ａ）がプレチルトＬＵＴ３１の一例を表し、図３（Ｂ）がオーバードライブＬＵＴ３２の一例を表す。図４は、比較例のプレチルトＬＵＴ５０およびオーバードライブＬＵＴ５１を表すものである。ここで、図４（Ａ）が比較例のプレチルトＬＵＴ５０を表し、図４（Ｂ）が比較例のオーバードライブＬＵＴ５１を表す。ここでは、まず、図４に示した比較例のプレチルトＬＵＴ５０およびオーバードライブＬＵＴ５１について説明する。
【００３７】
図４（Ａ）に示した比較例のプレチルトＬＵＴ５０は、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（スタートレベル）および第ｎフレームの輝度階調値（到達レベル）に基づいて、第（ｎ−１）フレーム用に置き換えられるべきプレチルト用階調値（置換階調値）を決定するために用いられる。図４（Ａ）に示したように、第（ｎ−１）フレーム用の置換階調値は、概ねスタートレベルと同じ値になっているが、スタートレベルが０階調であり、かつ到達レベルが２２４階調以上であるときに、スタートレベルよりも幾分大きい値となっている。
【００３８】
また、図４（Ｂ）に示した比較例のオーバードライブＬＵＴ５１は、第（ｎ−２）フレームの輝度階調値（スタートレベル）および第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（到達レベル）に基づいて、第（ｎ−１）フレーム用に置き換えられるべきオーバードライブ用階調値（置換階調値）を決定するために用いられる。図４（Ｂ）に示したように、あるスタートレベルに対して、到達レベルの増加に伴って置換階調値は０階調から次第に増加し、到達レベルがスタートレベルと同じ値になるときまでは、置換階調値は到達レベル以下になっている。例えば、スタートレベルが６４階調であり、到達レベルが３２階調であれば、オーバードライブ用階調値は１２階調となり、到達レベル以下になる。一方、到達レベルがスタートレベルよりも大きいときには、置換階調値が到達レベルよりも大きくなっている。例えば、スタートレベルが６４階調であり、かつ到達レベルが１６０階調であれば、第ｎフレームのオーバードライブ用階調値は２２４階調となり到達レベルよりも大きくなる。
【００３９】
一方、図３（Ａ）に示した本実施の形態のプレチルトＬＵＴ３１は、階調検出部２０で求められた第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（スタートレベル）および第ｎフレームの輝度階調値（到達レベル）に基づいて、第（ｎ−１）フレーム用に置き換えられるべきプレチルト用階調値（置換階調値）を決定するために用いられる。但し、この図からわかるように、本実施の形態では、以下の点で、比較例（図４（Ａ））とは異なる。すなわち、スタートレベルが０階調であり、かつ到達レベルが３２〜２２４階調であるとき、およびスタートレベルが３２階調であり、かつ到達レベルが６４〜１６０階調であるときに、置換階調値は比較例で示したプレチルト用階調値と比べて大きくなっている。さらに、スタートレベルが０階調であり、かつ到達レベルが中輝度階調のうちの特に９６〜１６０階調の範囲にある場合の置換階調値は、スタートレベルが０階調であり、かつ到達レベルが高輝度階調（１９２〜２５５階調）である場合の置換階調値よりも大きくなっている。なお、本実施の形態では、例えば、３２階調程度未満を低輝度階調、３２階調程度〜１９２階調程度を中輝度階調、１９２階調程度以上を高輝度階調として定義することができる。但し、これとは異なる定義にすることも可能である。
【００４０】
ここで、低輝度から中輝度に遷移する際に置き換えられるべきプレチルト用階調値（置換階調値）が、本発明の「第１のプレチルト用階調値」の一具体例に対応する。また、低輝度から高輝度に遷移する際に置き換えられるべきプレチルト用階調値（置換階調値）が、本発明の「第２のプレチルト用階調値」の一具体例に対応する。
【００４１】
また、図３（Ａ）からわかるように、スタートレベルが低輝度階調であり、到達レベルが中輝度階調であるときのプレチルト用階調値（置換階調値）は、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値に相当する輝度と、第ｎフレームの輝度階調値に相当する輝度との差が１％以上となるような比較的大きな値に設定されている。特に、スタートレベルが０階調であり、到達レベルが３２〜１２８階調であるときには、プレチルト用階調値（置換階調値）が、第（ｎ−１）フレームと第ｎフレームとの輝度差の１００％以上に相当する、かなり大きな値に設定されている。
【００４２】
また、図３（Ｂ）に示した本実施の形態のオーバードライブＬＵＴ３２は、階調検出部２０で求められた第（ｎ−２）フレームの輝度階調値（スタートレベル）および第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（到達レベル）に基づいて、第（ｎ−１）フレーム用に置き換えられるべきオーバードライブ用階調値（置換階調値）を決定するために用いられる。この図からわかるように、スタートレベルが０階調であり、かつ到達レベルが３２〜１９２階調である場合、ならびに、スタートレベルが３２階調であり、かつ到達レベルが６４〜１６０階調である場合（これらの輝度階調値の範囲をＺという。）に、置換階調値は、比較例で示したオーバードライブ用輝度値と比べて小さくなっている。このため、図３（Ｂ）に示したオーバードライブＬＵＴ３２を用いると、スタートレベルおよび到達レベルが上記の範囲Ｚに該当するときには、図４（Ｂ）に示した比較例のオーバードライブＬＵＴ５１に基づいたオーバードライブ処理よりも弱いオーバードライブ処理が行われることになる。
【００４３】
［液晶表示装置１の動作］
次に、本実施の形態の液晶表示装置１の動作について説明する。
図示しない外部回路から液晶表示装置１に順次供給された第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームは、メモリ制御部１０に供給される。メモリ制御部１０は、これらの第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームを、それぞれ、フレームメモリ１１内のｎ−１フレームメモリ１１１およびｎ−２フレームメモリに順次記憶する。フレームメモリ１１からは、メモリ制御部１０の制御に応じて、ｎ−１フレームメモリ１１１に記憶された第（ｎ−１）フレームと、ｎ−２フレームメモリ１１２に記憶された第（ｎ−２）フレームとが読み出され出力される。第（ｎ−１）フレームおよび第（ｎ−２）フレームは、メモリ制御部１０を介して、階調検出部２０に入力される。これに同期して階調検出部２０には、第ｎフレームも入力される。
【００４４】
階調検出部２０は、供給された第ｎフレーム、第（ｎ−１）フレームおよび第（ｎ−２）フレームのそれぞれの輝度階調値を検出すると共に、検出された輝度階調値の遷移状態に応じて、セレクタ３３の切り換えを制御するための制御信号Ｓ１を出力する。
さらに、第ｎフレームおよび第（ｎ−１）フレームは、プレチルトＬＵＴ３１へ供給され、第（ｎ−１）フレームおよび第（ｎ−２）フレームは、オーバードライブＬＵＴ３２に供給される。プレチルトＬＵＴ３１は、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値をテーブル値であるプレチルト用階調値（置換階調値）に置き換えて出力する。オーバードライブＬＵＴ３２は、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値をテーブル値であるオーバードライブ用階調値（置換階調値）に置き換えて出力する。なお、プレチルト処理およびオーバードライブ処理の詳細については後述する。
【００４５】
セレクタ３３は、出力がプレチルト処理されたものかオーバードライブ処理されたものかを制御信号Ｓ１に基づいてプレチルトＬＵＴ３１およびオーバードライブＬＵＴ３２のどちらかを選択する。
【００４６】
タイミング制御部４０は、入力された第（ｎ−１）フレームに基づいて液晶表示部４３に画像を表示させるために、データドライバ４１およびゲートドライバ４２を制御する。これにより、バックライト４５から出射された光が液晶表示部４３により変調され、第（ｎ−１）フレームの画像が表示される。
【００４７】
［プレチルト処理およびオーバードライブ処理の詳細］
次に、プレチルト処理およびオーバードライブ処理について詳細に説明する。
【００４８】
プレチルト処理およびオーバードライブ処理は、以下の条件に従って行われる。説明の便宜上、画像フレームの輝度階調値をＹＲ（Ａ）とする。ここで、Ｒが相対フレーム番号であり、（Ａ）が図５に示した絶対フレーム番号である。例えば、Ｙｎ−２（−２）は、相対フレーム番号Ｒがｎ−２であり、絶対フレーム番号Ａが−２の画像フレームの輝度階調値を示している。
（１）階調検出部２０において、２フレーム以上連続した画像フレームが入力された場合、つまりＹｎ−２（−２）＝Ｙｎ−１（−１）であった場合、プレチルトＬＵＴ３１が選択される。
（２）階調検出部２０において、上記以外、つまりＹｎ−２（−１）≠Ｙｎ−１（０）であった場合、オーバードライブＬＵＴ３２が選択される。
上記が連続して行われるため、下記のような遷移パターンがあり、プレチルト処理およびオーバードライブ処理の組み合わせが発生する。
【００４９】
［遷移パターン１］
まず、プレチルト処理およびオーバードライブ処理が行われる場合について説明する。図５は、プレチルト処理およびオーバードライブ処理の両方を行った場合における、入力階調値（縦軸）とフレーム期間（絶対フレーム番号）（横軸）との関係を表すものである。図６は、そのときの実輝度（視認輝度）（縦軸）とフレーム期間（絶対フレーム番号）（横軸）との関係を表すものである。ここで、図６における輝度（縦軸）は、６４階調に相当する表示輝度を１００％とする相対輝度を表している。
【００５０】
この輝度階調値変化の具体例として、０階調（第（ｎ−２）フレーム）→０階調（第（ｎ−１）フレーム）→６４階調（第ｎフレーム）という遷移パターンについて説明する。この場合には、方位角ブレおよびゆり戻しを軽減しつつ輝度の立ち上がりを速くするために、プレチルト処理およびオーバードライブ処理の両方を行う。
【００５１】
プレチルトＬＵＴ３１は、第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームが供給されると、第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームの各輝度階調値に基づいて、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値をプレチルト用階調値に置き換え、これを置換階調値として出力する。プレチルト用階調値は、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値に相当する輝度と、第ｎフレームの輝度階調値に相当する輝度との差の例えば１％以上となるような値に設定されている。
【００５２】
具体的な一例として、輝度階調値が０階調（第（ｎ−２）フレーム）→０階調（第（ｎ−１）フレーム）→６４階調（第ｎフレーム）の順に遷移する場合（図２（Ａ）の例を参照）を考える。この場合、第（ｎ−２）フレームと第（ｎ−１）フレームの輝度階調値がともに０階調で互いに等しいので、図３（Ａ）に示したプレチルトＬＵＴが選択されて参照される。図３（Ａ）に示したように、Ｙｎ−１＝０、Ｙｎ＝６４なので、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（０階調）をプレチルト用階調値（１１８階調）に置き換えて出力する処理が行われる。
【００５３】
一方、新たな画像フレームが液晶表示装置１に入力されると、プレチルトＬＵＴ３１に入力された第（ｎ−１）フレーム（０階調）および第ｎフレーム（６４階調）は、最新のフレーム（第ｎフレーム）を基準としてみた場合に、それぞれ第（ｎ−２）フレーム（０階調）および第（ｎ−１）フレーム（６４階調）となる。この場合、第（ｎ−２）フレームと第（ｎ−１）フレームとの輝度階調値が互いに異なっているので、オーバードライブＬＵＴ３２が選択されて参照される。オーバードライブＬＵＴ３２は、第（ｎ−２）フレームおよび第（ｎ−１）フレームの輝度階調値が供給されると、第（ｎ−２）フレーム（０階調）および第（ｎ−１）フレーム（６４階調）の各輝度階調値に基づいて、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値をオーバードライブ用階調値（１６６階調）に置き換えて出力する。
【００５４】
入力階調が上記の一具体例のように０階調→０階調→６４階調の順に遷移するときは、その出力階調が図５において三角（▲）で示したように、絶対フレーム番号Ａ＝−１のときにプレチルト処理Ｐが行われ、Ａ＝０のときにオーバードライブ処理ＯＤ１が行われるようになる。そして、上記具体例のときの実輝度の変化は、図６の実線で示したようになる。ここで、Ａ＝０のときに必要とされる輝度αは、従来技術（比較例）で示した、プレチルト処理を行わずに１つのフレームに対するオーバードライブ処理のみによって得られる到達輝度（ピーク輝度）とほぼ等しい。
【００５５】
オーバードライブ処理のみを行う比較例の場合には、１つのフレームに対するオーバードライブ処理のみによって６４階調に相当する表示輝度に到達させるために、図３（Ｂ）に示したオーバードライブＬＵＴ３２よりも強いオーバードライブ処理を行うことができるルックアップテーブル（例えば、図４（Ｂ））を用いている。つまり、比較例のオーバードライブＬＵＴ５１を参照することにより得られるオーバードライブ用仮想階調値は、本実施の形態のオーバードライブ用階調値よりも大きな値である。具体的には、輝度階調値が０階調→０階調→６４階調の順に遷移する際に、入力階調が図５において四角（◆）で示した置換階調値へと置き換えられ、Ａ＝０のときにオーバードライブ処理ＯＤ２が行われる。このときの輝度は、図６に破線で示したようになり、ゆり戻しが大きい。
【００５６】
一方、本実施の形態では、プレチルト処理を、第（ｎ−１）フレームと第ｎフレームとにおける輝度差の１％以上となるような電圧を印加することにより行っているので、図６からわかるように、第ｎフレーム（Ａ＝０）が始まるときには矢印Ａで示したように、輝度がわずかに上昇している。また、図６からわかるように、プレチルト処理に続いてオーバードライブ処理を行うことにより、矢印Ｂで示したように、Ａ＝０のときに所望の６４階調に相当する表示輝度に到達している。また、第（ｎ−１）フレーム（Ａ＝−１）と第ｎフレーム（Ａ＝０）とにおける輝度差の１％以上となるような階調を印加するプレチルト処理と、オーバードライブ処理とを併用して行うことにより、印加エネルギーを２つのフレームにわたって分散させることができ、矢印Ｃで示したようにゆり戻しが抑制される。
【００５７】
［遷移パターン２］
次に、オーバードライブ処理のみが行われる場合について説明する。
図７は、入力される画像フレームが、高輝度階調→低輝度階調→中輝度階調の順に遷移するときの輝度とフレームとの関係を表すものである。ここで、縦軸の実輝度は、２５５階調に相当する表示輝度を１００％とする相対輝度を表している。
【００５８】
この輝度階調値変化の具体例として、２５５階調（＝Ｙ（−２））→０階調（＝Ｙ（−１））→６４階調（＝Ｙ（０））という遷移パターンを挙げて説明する。この場合、２５５階調から０階調に遷移する際に、理想応答は図７に一点鎖線で示したようになるが、実際の応答は実線で示したように０階調になっていない。このときに、図４（Ｂ）に示した比較例のオーバードライブＬＵＴ５１を参照することにより通常（従来技術（比較例））の強いオーバードライブ処理を行うと、図７に破線で示したように輝度が高くなってしまう過補償の現象が生ずる。このため、本実施の形態では、階調検出部２０が、０階調から６４階調に遷移する際に、輝度の立ち上がりを早める一方で到達輝度（ピーク輝度）が高くなりすぎないように、通常よりも弱くオーバードライブ処理を行う。
【００５９】
具体的には、オーバードライブＬＵＴ３２が、第（ｎ−２）フレームの輝度階調値（０階調）と第（ｎ−１）フレームの輝度階調値（６４階調）とに基づいて、第（ｎ−１）フレームの輝度階調値をテーブル値（オーバードライブ用階調値＝１６６階調）に置き換え、これを出力する。
【００６０】
なお、この遷移パターン２の場合のように、輝度階調値が高→低→中の順に遷移する場合には、輝度階調値が２５５階調から０階調に遷移して、連続した２つの画像フレームの輝度階調値が互いに等しくないので、プレチルト処理は行われない。
【００６１】
このように、この遷移パターン２の場合には、プレチルト処理を行わず、弱いオーバードライブ処理のみを行うようにしているので、図７に矢印Ｄで示したように、比較例（破線）の場合に比べてピーク輝度が低くなり、オーバードライブの過補償が軽減される。
【００６２】
以上のように、本実施の形態によれば、３つの連続する画像フレームの輝度階調が、低→低→中の順に遷移するときに、Ａ＝−１のフレームにプレチルト処理を行うことにより、Ａ＝０のフレームへの遷移に先立って液晶分子をわずかに配向させて方位角を揃えることができるので、方位角ブレを抑制することができる。また、Ａ＝０のフレームにおいて弱めのオーバードライブ処理を行うことにより、Ａ＝０のフレームにおける輝度の立ち上がりを早めることができる。しかも、Ａ＝０のフレームの視認輝度に影響を与えない範囲内で、従来用いられていたと思われる程度よりも大きなプレチルト電圧を印加するようにしているので、方位角ブレの抑制をより効果的に行うことができると共に、Ａ＝０のフレームにおいて印加するオーバードライブ電圧の大きさを、より小さくしても、同等の到達輝度を得ることができる。すなわち、中輝度階調のフレームを表示するためのエネルギーのうちのかなりの部分を直前の低輝度階調のフレームにおいて予め印加するようにしているので、ゆり戻しを軽減することができる。これにより、動画特性を向上することができる。
【００６３】
さらに、フレームレートが１２０ｆｐｓ以上の高速の場合には、プレチルト処理が行われたことによる中輝度階調の直前に位置する低輝度階調のフレーム（Ａ＝−１）の輝度変化が視認され難くなるので、画質を維持することができる。
【００６４】
また、３つの連続する画像フレームの輝度階調が、高→低→中の順に遷移する場合には、中輝度階調となるフレームに適用されるオーバードライブ処理の程度を、従来のオーバードライブ処理に比べて弱めているので、輝度ピークを抑えることができる。すなわち、オーバードライブの過補償を軽減して、動画特性を向上することができる。
【００６５】
＜第２の実施の形態＞
次に、他の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施の形態と同じ構成要素には、同一番号を付してその詳細な説明を適宜省略または簡略化する。
【００６６】
本実施の形態に係る液晶表示装置１は、画像フレームの輝度階調値が高輝度階調、低輝度階調および中輝度階調の順に遷移する場合に、高輝度階調の画像フレームの輝度階調値を、それよりも低い値（すなわち、高輝度階調の画像フレームと低輝度階調の画像フレームとの輝度階調値の間の値）に置き換えるようにしたものである。このような液晶表示装置１は、図１に示した液晶表示装置１と同様の構成により実現することができる。この場合には、プレチルトＬＵＴとして、高輝度階調の画像フレーム（第（ｎ−２）フレーム）の輝度階調値を、それよりも小さい値（高輝度階調の画像フレームと低輝度階調の画像フレームとの輝度階調値の間の値）に置き換えるようなルックアップテーブルを用いるようにすればよい。
【００６７】
本実施の形態において、例えば第（ｎ−２）フレーム、第（ｎ−１）フレームおよび第ｎフレームが、それぞれ２５５階調、０階調および６４階調である場合を想定する。この想定の場合には、プレチルトＬＵＴは、第（ｎ−２）フレームの輝度階調値（２５５階調）を、２５５階調（第（ｎ−２）フレーム）と０階調（第（ｎ−１）フレーム）との間の値である、例えば１６０階調に置き換える処理を行う。
【００６８】
これにより、輝度階調値が高輝度階調から低輝度階調に確実に遷移する（高輝度から低輝度への変化がフレーム切り換えタイミングに追従する）ことができ、オーバードライブ処理に伴う過補償の発生をより効果的に抑制可能となる。
【００６９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、黒表示と白表示との階調差が２５６階調の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、階調差が１０２４階調や４０９６階調、１６３８４階調等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】画像フレームの順番を説明する図である。
【図３】プレチルトＬＵＴおよびオーバードライブＬＵＴの一例を表す特性図である。
【図４】比較例のプレチルトＬＵＴおよび比較例のオーバードライブＬＵＴの特性図である。
【図５】プレチルト処理とオーバードライブ処理とをしたとき、およびプレチルト処理をしたときにおける、出力階調とフレームとの関係を表す特性図である。
【図６】プレチルト処理およびオーバードライブ処理をしたときの、輝度とフレームとの関係を表す特性図である。
【図７】輝度階調値が高輝度階調、低輝度階調および中輝度階調の順に遷移するときの輝度とフレームとの関係を表す特性図である。
【図８】従来の液晶素子における入力階調および輝度とフレーム期間との関係を表す特性図である。
【図９】液晶のプレチルト処理の有無による応答特性の違いを説明するためのもので、入力階調および輝度とフレーム期間との関係を表す特性図である。
【図１０】オーバードライブ処理の有無による応答特性の違いを説明するためのもので、入力階調および輝度とフレームとの関係を表す特性図である。
【図１１】オーバードライブの過補償を説明するためのフレームと輝度との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…液晶表示装置、１１…フレームメモリ、２０…階調検出部、３０…階調制御部、３１…プレチルトＬＵＴ、３２…オーバードライブＬＵＴ、４０…タイミング制御部、４１…データドライバ、４２…ゲートドライバ、４３…液晶表示部、４４…バックライト駆動部、４５…バックライト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010113240.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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