(57)【要約】【課題】液晶素子等の表示素子における応答速度の遅さと擬似インパルス駆動との組み合わせによって発生する擬似輪郭を解消できる画像表示装置を実現する。【解決手段】１フレーム期間が一定の階調レベルで表わされる入力画像信号に対し、連続するフレーム間で輝度が変化する箇所を検出し、その輝度変化直後のフレーム（変化後フレーム）において、画像表示パネル応答不足の改善のために階調レベルを補正する（オーバーシュート駆動）。階調レベルが補正された信号に基づいて、サブフレーム信号が生成され、画像表示パネルに出力される出力階調レベルが得られる。【選択図】図１
2010156992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、
連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して、該画素の応答速度を速める方向に階調レベルを補正する補正部と、
上記補正部によって階調レベルの補正が行われた画像信号に基づき、１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分する配分部とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、
連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して階調レベルを補正すると共に、
１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分して各サブフレーム信号を生成するサブフレーム信号生成部を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度が、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の輝度と一致するように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度レベルと最大輝度レベルとの差の１０％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と最大輝度との差の３％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が上昇する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と上記目標輝度との差の１５％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が上昇する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と上記目標輝度との差の５％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が下降する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最大輝度と上記目標輝度との差の１５％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が下降する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最大輝度と上記目標輝度との差の５％以内に合わせるように階調レベルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化した後のフレームの最後のサブフレームにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームと、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームとにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
上記サブフレーム信号生成部は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームと、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、
一方の入力階調で安定している領域における時間積分量と、他方の入力階調で安定している領域における時間積分量との間を繋ぐ波形上の中途に変曲点を生じないように上記階調レベルの補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、
入力階調の低い方で安定している領域における時間積分量よりも低いポイントが発生しないように上記階調レベルの補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
上記補正部または上記サブフレーム信号生成部は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、
入力階調の高い方で安定している領域における時間積分量よりも高いポイントが発生しないように上記階調レベルの補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８の何れかに記載の画像表示装置と、
外部から入力された画像信号を上記画像表示装置に伝達するための信号入力部とを備えていることを特徴とする画像表示モニター。
【請求項２０】
請求項１ないし１８の何れかに記載の画像表示装置を備えていることを特徴とするテレビジョン受像機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の、応答速度が比較的遅いホールド型の表示素子を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、テレビやパソコンモニタをはじめ、多様な表示機器において液晶表示装置が利用されている。
【０００３】
ここで、液晶表示装置における一般的な問題として、動画表示時において表示輝度が異なる部分での境界線がぼけて視認されるといった動画ボケの問題がある。上記動画ボケの問題は、非選択期間の画素において前回書き込まれた表示内容が維持されるホールド表示が行われることに起因しており、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等のホールド型表示装置に特有の問題である。すなわち、ＣＲＴ（陰極線管）表示装置や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、上記動画ボケの問題は生じない。
【０００４】
液晶表示装置における動画ボケを防止する方法として、１垂直期間（１フレーム）を複数のサブフレームに時分割し、１画素に複数回信号書込みを行うことで、擬似的にインパルス型表示に近い表示を行う技術（擬似インパルス駆動）がある。すなわち、ホールド型表示装置においても、時分割駆動を行ってサブフレームの少なくとも一つで低輝度の表示（黒表示に近い表示）を行えば、動画ボケの抑制に効果がある。
【０００５】
擬似インパルス駆動によって動画ボケの抑制効果が得られる理由について、図１２（ａ），（ｂ）を参照して簡単に説明すると以下の通りである。
【０００６】
図１２（ａ）は、ホールド駆動時において輝度の異なる２つの領域の境界線が移動する様子を、縦軸を時間、横軸を位置として表した図である。同様に、図１２（ｂ）は、擬似インパルス駆動時において輝度の異なる２つの領域の境界線が移動する様子を表した図である。尚、擬似インパルス駆動を示す図１２（ｂ）の図において、サブフレームの分割数は２分割、その分割比は１：１の等分割とする。
【０００７】
このように境界線が移動する場合、観察者の視線は境界線の移動に伴って移動する、すなわち、図１２（ａ）において観察者の視線は矢印１０１・１０２で表される。そして、上記境界線付近において観察者に見える輝度分布は、視線の移動に沿って表示輝度を時間積分したものとなる。このため、図１２（ａ）において、矢印１０１よりも左側の領域では境界線よりも左側の領域と同輝度に知覚され、矢印１０２よりも右側の領域では境界線よりも右側の領域と同輝度に知覚される。一方で、矢印１０１と矢印１０２との間の領域では、輝度がなだらかに増加するように知覚されるため、この部分が画像ボケとして認識される。
【０００８】
同様に、図１２（ｂ）に示す擬似インパルス駆動の場合、境界線付近において観察者に見える輝度分布では、矢印１０３と矢印１０４との間の領域で画像ボケが発生する．しかしながら、その傾斜は図１２（ａ）に示すホールド駆動の場合と比べて急峻となっており、画像ボケが軽減されていることが分かる。
【０００９】
また、液晶表示装置においては、上記動画ボケ以外にも、液晶素子における応答速度が低いといった一般的な問題がある。このような応答速度の問題により、液晶表示装置では、入力階調が変化した後の輝度応答レベルが入力階調静止時のレベルまで到達しないことがある。
【００１０】
このような応答速度の低さを補うための技術としては、一般にオーバーシュート駆動が知られている。オーバーシュート駆動とは、入力階調変化の上昇もしくは下降に応じて所望の階調レベルを与える印加電圧よりも高い電圧やより低い電圧を液晶素子に対して印加し、液晶素子を強制的に高速駆動させる駆動方法である。このようなオーバーシュート駆動は、例えば特許文献１および２において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平３−１７４１８６号公報（公開日１９９１年７月２９日）
【特許文献２】特許第２７７６０９０号公報（公開日１９９３年３月２６日）
【発明の概要】
【００１２】
液晶表示装置において上記画像ボケを軽減するために擬似インパルス駆動を行った場合、該液晶装置装置に上述の応答速度の問題があると、擬似輪郭の発生といった新たな問題が発生する。
【００１３】
この擬似輪郭の発生について図１３〜図１５を参照して説明すると以下の通りである。例えば、図１３のように前半階調＝後半階調＝０％の時分割階調で表示する領域と前半階調＝０％、後半階調＝１００％の時分割階調で表示される領域の境界線が移動する場合を考える。
【００１４】
このとき、境界が移動するある画素位置における実際の輝度としては、応答速度が遅いため階調信号に対応する輝度に到達せず、図１４のような輝度応答となる。説明の簡略化のため輝度応答のカーブを無視して各サブフレーム終了時の到達輝度を対応させて、図１２（ａ），（ｂ）と同様に、視線の移動に沿って表示輝度を時間積分して、境界線付近において観察者に見える輝度分布を考えると図１５のようになる。すなわち、観察者に見える輝度分布では、２つの階調領域の間（すなわち、画像ボケの発生領域）で、一部に輝度変化率の比較的小さい領域が生じるため、その両端における輝度変化の比較的大きい領域で２つの輪郭が観察される。つまり、本来の輪郭以外に擬似輪郭が観察される。
【００１５】
比較のために、ホールド駆動を行った場合の輝度分布を示すと図１６のようなものとなる。この場合、画像ボケの発生領域において輝度変化の無い（もしくは小さい）領域は発生せず、擬似輪郭は観察されない。
【００１６】
尚、図１３に示す図は、擬似輪郭の発生原理を説明するために単純化された図となっているが、実際には図１７に示すように、画像ボケの発生領域で変曲点を有する形状となることが多い。このような輝度分布においても、変曲点の周囲で輝度変化の小さい領域となり、その両端で輝度変化が大きくなるため、２つの輪郭（本来の輪郭と擬似輪郭）が観察される。
【００１７】
このように、上記擬似輪郭の問題は、液晶素子における応答速度の遅さと擬似インパルス駆動との組み合わせによって発生するものであるが、特許文献１におけるオーバーシュート駆動は、時分割階調駆動には対応していない。また、特許文献２におけるオーバーシュート駆動は、少ない階調データビット数で多色表示を行うために、ホールド駆動としての時分割階調駆動に対応したオーバーシュート駆動の方法を示すものであり、動画ボケ改善のために擬似インパルス駆動方法には対応していない。
【００１８】
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、液晶素子等の表示素子における応答速度の遅さと擬似インパルス駆動との組み合わせによって発生する擬似輪郭を解消できる画像表示装置を実現することにある。
【００１９】
本発明に係る画像表示装置は、上記課題を解決するために、入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して、該画素の応答速度を速める方向に階調レベルを補正する補正手段と、上記補正手段によって階調レベルの補正が行われた画像信号に基づき、１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分する配分手段とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段は、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度が、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の輝度と一致するように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【００２１】
比較されたフレーム間で階調レベルが変化する場合、変化後フレームにおいて入力階調レベルに対応した電圧を印加すると、表示素子（画素）の応答速度が遅い画像表示パネル（例えば液晶パネル）では、フレーム期間内に所望の輝度応答レベル（すなわち、フレーム間での階調レベルの変化が無い（もしくは小さい）静止時において達成される輝度応答レベル）に到達しない場合がある。特に、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う場合では、表示素子は分割された各サブフレーム期間内で応答を終了しなければならず、上記問題はより顕著となる。
【００２２】
上記の構成によれば、このような画像表示装置において、上記補正手段によって入力画像信号を補正し、変化後フレームにおける出力階調レベルを補正することで画素の応答速度の遅れを補うためのオーバーシュート駆動を行うことができる。
【００２３】
そして、上記配分手段は、上記補正手段によって階調レベルの補正が行われた画像信号に基づき、各サブフレームへ表示輝度を配分するため、変化後フレーム終了時における輝度応答レベルを静止時の輝度応答レベルと合わせることができる。
【００２４】
本発明に係る他の画像表示装置は、上記課題を解決するために、入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して階調レベルを補正すると共に、１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分して各サブフレーム信号を生成するサブフレーム信号生成手段を備えていることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、上記サブフレーム信号生成手段によって入力画像信号を補正し、変化後フレームにおける出力階調レベルを上げるもしくは下げることで画素の応答速度の遅れを補うためのオーバーシュート駆動を行うことができ、各サブフレームへ表示輝度を配分して各サブフレーム信号を生成するため、変化後フレーム終了時における輝度応答レベルを静止時の輝度応答レベルと合わせることができる。
【００２６】
さらには、変化後フレーム内のどのサブフレームにおいてオーバーシュート駆動を行うかといった設定を任意に行うことができ、また、変化後フレームのみならず、変化前フレームにおいてもオーバーシュート駆動のための階調レベル補正を行うことができる。すなわち、階調レベル補正が行われるサブフレームの選択を含めてオーバーシュート駆動を行うことができ、より好適な表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態１に係る画像表示装置においてオーバーシュート駆動を行うにあたっての印加電圧設定の一例を示す波形図である。
【図２】実施の形態１に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】時分割駆動を行う画像表示装置において入力階調レベルと出力階調レベルとの関係を示す図である。
【図４】画像表示パネルにおける輝度応答波形を示す波形図である。
【図５】観察者に見える輝度分布波形を求める過程を説明するものであり、輝度応答波形データから取得されたポイントの値を並べた図である。
【図６】境界線が移動する場合において、該境界線付近の理想的な輝度分布波形を示す波形図である。
【図７】境界線が移動する場合において、該境界線付近で目標とする輝度を超えた表示が生じた場合の輝度分布波形を示す波形図である。
【図８】画像表示パネルにおいて、オーバーシュート駆動を行う場合の輝度応答波形の一例を示す波形図である。
【図９】実施の形態２に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る画像表示装置においてオーバーシュート駆動を行うにあたっての印加電圧設定の一例を示す波形図である。
【図１１】本実施の形態２に係る画像表示装置において、オーバーシュート駆動を行うにあたっての階調レベル補正例を示すものである。
【図１２】（ａ）は、ホールド駆動時において輝度の異なる２つの領域の境界線が移動する様子を示す図であり、（ｂ）は、擬似インパルス駆動時において輝度の異なる２つの領域の境界線が移動する様子を示す図である。
【図１３】擬似インパルス駆動時において、領域の境界線が移動する様子を示す図である。
【図１４】表示素子の応答速度が遅いために、階調信号に対応する輝度に到達しない場合の輝度応答を示す波形図である。
【図１５】表示素子の応答速度が遅い表示装置において、擬似インパルス駆動によって擬似輪郭が発生する理由を示す図である。
【図１６】表示素子の応答速度が遅い表示装置において、ホールド駆動を行った場合の輝度分布を説明する図である。
【図１７】表示素子の応答速度が遅い表示装置において、観察者に見える輝度分布波形の例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。先ずは、本実施の形態１に係る画像表示装置の概略構成を、図２を参照して以下に説明する。
【００２９】
図２において、画像表示装置１は、コントローラＬＳＩ１０、画像表示パネル２０、およびフレームメモリ２１を備えて構成されている。すなわち、画像表示装置１に入力される入力画像信号（例えば、パソコン等の外部接続機器から入力される）は、コントローラＬＳＩ１０において処理され、出力画像信号として画像表示パネル２０に出力される。画像表示パネル２０は、コントローラＬＳＩ１０からの出力画像信号に従って画像表示を行う。
【００３０】
コントローラＬＳＩ１０は、タイミングコントローラ１１、メモリコントローラ１２、応答不足改善用の第１の階調レベル変換手段１３、時分割階調用の第２の階調レベル変換手段１４、時分割階調用の第３の階調レベル変換手段１５、およびデータセレクタ１６を備えて構成されている。
【００３１】
タイミングコントローラ１１は、メモリコントローラ１２とデータセレクタ１６とを制御するためのタイミング信号を生成する。コントローラＬＳＩ１０は、タイミングコントローラ１１が生成するタイミング信号に基づいて、６０Ｈｚの入力フレーム期間を２つのサブフレーム、すなわち第１サブフレーム期間と第２サブフレーム期間とに時分割する。
【００３２】
メモリコントローラ１２は、タイミングコントローラ１１から入力されるタイミング信号に基づいて、以下の(1)〜(3)の操作を時分割で行う。
(1) 所定のフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）を有する入力画像信号をフレームメモリ２１に書込む。
(2) フレームメモリ２１に書込まれた第Ｎフレームの画像信号を、書込み時のフレーム周波数の２倍の周波数（例えば１２０Ｈｚ）で２度ずつ読みだして、応答不足改善用の第１の階調レベル変換手段１３へ転送する。
(3) フレームメモリ２１に書込まれた第Ｎ−１フレームの画像信号を、書込み時のフレーム周波数の２倍の周波数（例えば１２０Ｈｚ）で２度ずつ読みだして、応答不足改善用の第１の階調レベル変換手段１３へ転送する。
【００３３】
応答不足改善用の第１の階調レベル変換手段１３は、第Ｎフレームの画像を表示する際に、各画素について、入力された第Ｎフレームの画像信号の階調レベルと第Ｎ−１フレームの画像信号の階調レベルとに応じて、画像表示パネル２０の応答不足による動画品質低下を軽減するような階調レベルを出力する。すなわち、第１の階調レベル変換手段１３は、通常の駆動では画像表示パネル２０の応答不足が発生するような場合に、オーバーシュート駆動を行うための手段となる。
【００３４】
本実施の形態１においては、第１の階調レベル変換手段１３としてＲＯＭテーブルを使用している。第１の階調レベル変換手段１３としてのＲＯＭテーブルは、第Ｎフレームの画像信号と第Ｎ−１フレームの画像信号とのそれぞれの階調レベルの上位４ｂｉｔずつの合計８ｂｉｔを入力とし、これを８ｂｉｔの階調レベルに変換して出力する。すなわち、第１の階調レベル変換手段１３は、２＾（４＋４）×８＝２０４８ｂｉｔのＲＯＭテーブルとなる。
【００３５】
また、第Ｎフレームの画像信号と第Ｎ−１フレームの画像信号との間で階調レベルの差が小さい場合には動画品質低下は少ないと考えられる。このため、第Ｎフレームの画像信号と第Ｎ−１フレームの画像信号との階調レベルの差が１５階調以下の場合には、第１の階調レベル変換手段１３はＲＯＭテーブルを使用せず、第Ｎフレームの入力画像信号の階調レベルをそのまま後段の第２の階調レベル変換手段１４および第３の階調レベル変換手段１５に出力する。
【００３６】
第２の階調レベル変換手段１４は、入力される画像信号の階調レベルを第１サブフレーム用の階調レベルに変換する。また、第３の階調レベル変換手段１５は、入力される画像信号の階調レベルを第２サブフレーム用の階調レベルに変換する。
【００３７】
すなわち、本実施の形態１においては、入力画像信号の階調レベルが大きい場合には、両方のサブフレームに０以上の階調レベルを配分する。この時、入力階調レベルが最大の場合と最小の場合との輝度積分値の差を最大限に確保して、コントラスト比の低下を避ける。また、インパルス化を図るために、図３に示すように、可能な限り、第２サブフレームに大きな出力階調レベルを配分し、第１サブフレームに小さな出力階調レベルを配分する。尚、図３において、Ａは第２の階調レベル変換手段１４の出力階調レベル（第１サブフレームの出力階調レベル）、Ｂは第３の階調レベル変換手段１５の出力階調レベル（第２サブフレームの出力階調レベル）を示している。
【００３８】
ここで、第２の階調レベル変換手段１４および第３の階調レベル変換手段１５による、第１サブフレーム用の階調レベル信号および第２サブフレーム用の階調レベル信号の生成について説明する。まず、画像表示パネル（例えば液晶パネル）２０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。
【００３９】
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、画像表示パネル２０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）、表示信号の輝度階調（信号階調）は、０〜２５５までの段階となる。
【００４０】
そして、画像表示パネル２０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。
【００４１】
次に、本画像表示装置における表示輝度について説明する。
本画像表示装置では、第２の階調レベル変換手段１４および第３の階調レベル変換手段１５が、
(a)「前サブフレームおよび後サブフレームのそれぞれにおいて画像表示パネル２０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。
【００４２】
このために、本画像表示装置では、１フレームが２つのサブフレームに均等に分割され、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。
【００４３】
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）、前サブフレームを最小輝度（黒）とし、後サブフレームの表示輝度のみを調整して階調表現を行う（後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＋後サブフレームの輝度）／２』の輝度となる。
【００４４】
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）、後サブフレームを最大輝度（白）とし、前サブフレームの表示輝度を調整して階調表現を行う。この場合、１フレームにおける積分輝度は『（前サブフレームの輝度＋最大輝度）／２』の輝度となる。
【００４５】
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。ここで、上記した閾輝度（Ｔｍａｘ／２）に対応するフレーム階調は、上記した（１）式を用いてあらかじめ算出されている。
【００４６】
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。
【００４７】
そして、第１の階調レベル変換手段１３から出力された画像信号のフレーム階調ＬがＬｔ以下の場合、第２の階調レベル変換手段１４は、第１サブフレーム用の階調レベル信号の輝度階調（Ｆとする）を、その内部に有するＲＯＭテーブルを参照して最小（０）とする。一方、第３の階調レベル変換手段１５は、第２サブフレーム用の階調レベル信号の輝度階調（Ｒとする）を、（１）式に基づいて、
Ｒ＝０．５＾（１／γ）×Ｌ      ・・・（３）
となるように、その内部に有するＲＯＭテーブルを参照して設定する。
【００４８】
また、第１の階調レベル変換手段１３から出力された画像信号のフレーム階調ＬがＬｔより大きい場合、第３の階調レベル変換手段１５は、第２サブフレーム用の階調レベル信号の輝度階調Ｒを、その内部に有するＲＯＭテーブルを参照して最大（２５５）とする。
一方、第２の階調レベル変換手段１４は、第１サブフレーム用の階調レベル信号の輝度階調Ｆを、（１）式に基づいて、
Ｆ＝（Ｌ＾γ−０．５×Ｌｍａｘ＾γ）＾（１／γ）・・・（４）
とする。
【００４９】
データセレクタ１６は、第２の階調レベル変換手段１４および第３の階調レベル変換手段１５の出力を切り替えて画像表示パネル２０へ出力する。すなわち、データセレクタ１６は、前半サブフレーム期間には第２の階調レベル変換手段１４の出力を、後半サブフレーム期間には第３の階調レベル変換手段１５の出力を選択して出力する。
【００５０】
ここで、本実施の形態に画像表示装置１は、画像表示パネル２０の表示素子における応答速度の遅さと擬似インパルス駆動との組み合わせによって発生する擬似輪郭を解消することを目的としている。そして、画像表示装置１は、上記目的を達成するために、オーバーシュート駆動の機構を時分割階調生成部の前段に配し、かつオーバーシュート駆動時の電圧設定（すなわち、出力階調レベルの設定）を擬似インパルス駆動に適した設定とすることにその特徴を有するものである。この特徴点について以下に詳細に説明する。
【００５１】
図１は、表示素子における応答速度の遅さを補うためにオーバーシュート駆動を行うにあたって、最も簡単な手法による印加電圧設定を示すものである。
【００５２】
図１に示す例では、入力信号階調レベルが第Ｎ−１フレームと第Ｎフレームとの間で大きく変化している画素（表示素子）を表しているものとする。すなわち、この画素については、第Ｎ−１フレームが階調変化前の最後のフレーム（以後、変化前フレームと称する）であり、第Ｎフレームが階調変化後の最初のフレーム（以後、変化後フレームと称する）である。
【００５３】
この時、変化後フレームである第Ｎフレームでは、入力階調レベルに対応した電圧を印加すると、表示素子の応答速度が遅いがために、フレーム期間内に所望の輝度応答レベルに到達しないものとする。このため、応答不足改善用の第１の階調レベル変換手段１３によって入力画像信号を補正し、変化後フレームにおける出力階調レベルを上げることでオーバーシュート駆動を行う。また、第１の階調レベル変換手段１３における出力階調レベルを上げることで、画像表示パネル２０に対して最終的に送出される信号の階調レベル、すなわち、データセレクタ１６の出力階調レベルもオーバーシュート駆動によって上げられることとなる。この場合は、第２サブフレーム、すなわち第３の階調レベル変換手段１５の出力が入力階調レベルに対応したレベルよりも上げられている。これにより、画像表示パネル２０において、変化後フレーム終了時における輝度応答レベルを静止時の輝度応答レベルと合わせることができる。尚、ここでいう静止時とは、連続するフレーム間での画素の入力階調レベルに変化が無い（もしくは少ない）状態を指し、図１の例では、第Ｎ＋１フレーム以降が静止時の表示状態といえる。
【００５４】
画像表示装置１において、上述のオーバーシュート駆動を行うためには、第１の階調レベル変換手段１３において、予め階調レベル補正値を求めてテーブル設定を行っておく必要がある。
【００５５】
上記階調レベル補正値を求めるにあたっては、最初に、画像表示パネル２０に与える画像信号の階調レベルがフレーム毎およびサブフレーム毎に変化することによる表示輝度の時間波形が求められる。このような表示輝度の時間波形は、シミュレーション演算もしくは測定によって得られる。
【００５６】
例えば、画像表示パネル２０が液晶パネルの場合は、与えられた階調レベルに応じてドライバＩＣがパネルに対して出力する駆動電圧、液晶素子の応答特性、およびパネル構造などの仕様からシミュレーション演算を行うことができる。そして、このシミュレーション演算により、画像表示パネル２０に与える画像信号の階調レベルがフレーム毎およびサブフレーム毎に変化することによる表示輝度の時間波形（輝度応答波形）を得ることができる。
【００５７】
あるいは、フォトダイオード等の受光輝度をリアルタイムに電圧に変換する素子と、オシロスコープ等の測定電圧波形を数値データに変換できる装置とを使用して、画面上のある一点もしくは一定範囲の輝度変化を測定することで画像表示パネル２０の輝度応答波形を得ることができる。
【００５８】
このようにして輝度応答波形が得られると、該輝度応答波形を観測しながら画像表示パネル２０に与える画像信号の階調レベルを調整することで、各フレーム期間およびサブフレーム期間のある時点の輝度レベルを目標のレベルに到達させるために、各サブフレームにおいて供給するべき階調レベルの値を得ることができる。
【００５９】
画面上で入力階調レベルの境界部が動く時に、この動きを目で追う観察者に見える輝度分布波形は、上記の方法で得られた輝度応答波形データを演算するか、もしくは実際に輝度分布を測定して得ることができる。
【００６０】
観察者に見える輝度分布波形を演算によって得る場合、上記の方法で得られた輝度応答波形上の複数のポイントの値を、観察者が目で追う方向に時間積分することで該輝度分布波形が得られる。
【００６１】
例えば、入力階調の変化後、２フレーム期間経過すれば入力静止時と同等の輝度応答波形に落ち着くような応答速度性能を持つ画像表示パネルの場合を考える。この場合、先ず、上記の方法で得られた輝度応答波形（図４参照）の中から、入力階調変化前の静止フレーム（ＢＣＳ）、入力階調変化後の第１フレーム（ＡＣ１）、入力階調変化後の第２フレーム（ＡＣ２）および入力階調変化後の静止フレーム（ＡＣＳ）のそれぞれにおいて、１フレーム期間における波形データの値を複数Ｎポイント分（例えば１６ポイント）取得する。
【００６２】
次に、取得された輝度応答波形データ上の各ポイントの値を、２つの入力階調の境界部が動く映像を想定して各水平画面位置における輝度変化に対応するように並べる（図５参照）。そして並べられた各ポイント値を観測者が目で追う方向に積算し、その合計の値を積算したポイントの数で割る。このとき、上記境界部が動く速度は、１フレーム期間中の取得ポイント数と同じＮ（例えば１６）ポイント／フレームと想定すれば、各ポイントにおける取得値を図５に示す表において斜め方向に１つづつ積算する方法で計算できる。
【００６３】
このようにして、観測者に見える水平位置に対応する積分値を求めてグラフ上にプロットすることで、観察者に見える輝度分布波形が得られる。
【００６４】
また、観察者に見える輝度分布波形を測定によって得るためには、以下のような方法を用いることができる。すなわち、２つの入力階調の境界部が動く映像を実際に表示させて、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）のような一定面積内の輝度の時間積分値の分布を測定できる装置を、上記境界部と並行に移動させるか、もしくは上記境界部を追うように首を振らせながら、上記境界部付近の輝度を測定する。これにより、ある一定時間内におけるの２つの入力階調の境界部とその付近の輝度分布波形を得ることができる。
【００６５】
こうして得られる輝度分布波形は、例えば図１７のように２つの静止時輝度をつなぐ曲線の中途に変曲点を持つ場合や、図７のように低階調側の静止輝度より低いポイントや、高階調側の静止輝度より高いポイントを発生する事がある。変曲点は擬似輪郭を発生させ、また静止時より低すぎたり高すぎる積分輝度は白光りや黒沈みなどの画質劣化の原因となる。従って、輝度分布波形の観測結果をフィードバックしながら、画像表示パネル２０に対して供給する画像信号の階調レベルを調整することによって、輝度分布波形上の変曲点や静止時より低すぎたり高すぎる積分輝度が発生しないような階調レベルを求めることができる。したがって、こうして求まった階調レベルをオーバーシュート駆動時の出力階調レベルとして、第１の階調レベル変換手段１３のテーブル設定値とすればよい。
【００６６】
ここで、第１の階調レベル変換手段において、全ての入力階調に対する変換階調値を記憶しておけば、全ての入力階調に対して上述のような階調補正を行う事ができる。しかしながら全ての入力階調に対する変換階調値を記憶しておく事は階調レベル変換手段であるＲＯＭの容量が非常に大きくなりコストアップ要因となる。そこで例えば階調レベル変換手段への入力bit数を制限して、いくつかの代表値における測定もしくは演算による変換階調値のみを記憶しておく事でコストアップを抑える事が考えられる。このとき代表値ではない階調値の入力に対してどの程度の誤差を許容するかという問題がある。この許容誤差を図８に示すように静止時の輝度応答レベルとの間に所定のマージンＭを設けて設定することが考えられる。また、図８の例では、上記マージンＭは、変化後フレームの終了時（すなわち変化後フレームにおける最後のサブフレームの終了時）においてのみ設定されているが、変化後フレームおける各サブフレーム終了時にマージンＭを設定しても良い。
【００６７】
本実施形態においては、上記マージンＭを画像表示パネルにおける最小輝度レベルと最大輝度レベルとの差の１０％以内の誤差範囲とした。本実施形態においては、オーバーシュート駆動時の階調レベル変換手段である第１の階調レベル変換手段への、第Ｎ−１フレームおよび第Ｎフレームの階調信号の入力を元の入力階調信号の下位４ｂｉｔの値を無視して、上位４ｂｉｔの入力に限定し１６階調毎の各階調から各階調への入力階調変化に対する変換値のみを記憶しておく方法でも上述の誤差範囲を確保できた。これにより全ての入力階調に対する変換階調値を記憶しておくよりも階調変換手段のＲＯＭ容量を節約し、回路コストを抑えている。
【００６８】
階調変換手段の構成はこの限りではなく、目標とする輝度到達レベルに対する誤差範囲の設定によって変更される。目標とする輝度到達レベルに対する誤差範囲については、階調変換手段に対するコストや変換階調値の測定精度などによるが、ここで、上記マージンＭの設定の目安としては、例えば以下の(1)〜(3)に示すような各種設定例が考えられる。
(1) 画像表示パネルにおける最小輝度レベルと最大輝度レベルとの差の１０％以内、より好ましくは３％以内に合わせる。
(2) 輝度上昇時の場合に、画像表示パネルにおける最小輝度レベルと目標輝度（安定時）レベルとの差の１５％以内、より好ましくは５％以内に合わせる。尚、ここでの輝度上昇時とは、変化前フレームの輝度よりも変化後フレームの輝度が大きくなる場合をいう。
(3) 輝度下降時の場合に、画像表示パネルにおける最大輝度レベルと目標輝度（安定時）レベルとの差の１５％以内、より好ましくは５％以内に合わせる。尚、ここでの輝度下降時とは、変化前フレームの輝度よりも変化後フレームの輝度が小さくなる場合をいう。
【００６９】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１に係る画像表示装置１は、画像表示パネル２０の応答不足を補うためのオーバーシュート駆動を、第１の階調レベル変換手段１３において行っている。すなわち、画像表示装置１では、フレーム全体の表示階調レベルを表している入力階調信号の段階で、オーバーシュート駆動を行うための階調レベルの補正が行われている。
【００７０】
そして、各サブフレームへの階調レベル信号を生成する第２の階調レベル変換手段１４および第３の階調レベル変換手段１５では、階調レベル補正が行われた後の階調レベル信号に対して、サブフレーム分割のための変換を行うのみである。
【００７１】
このため、実施の形態１に係る画像表示装置１では、変化後フレーム内のみで、オーバーシュート駆動のための階調レベル補正が行われることとなる。また、変化後フレーム内のどのサブフレームにおいてオーバーシュート駆動を行うかといった設定をすることもできない。しかしながら、階調レベル補正が行われるサブフレームの選択を含めてオーバーシュート駆動を行えば、より好適な表示が得られる。
【００７２】
ここで、本発明の第２の実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。本実施の形態２に係る画像表示装置は、階調レベル補正が行われるサブフレームの選択を含めたオーバーシュート駆動を可能とする構成を有する。先ずは、本実施の形態２に係る画像表示装置２の概略構成を、図９を参照して以下に説明する。
【００７３】
図９において、画像表示装置２は、コントローラＬＳＩ３０、画像表示パネル２０、およびフレームメモリ２１を備えて構成されている。すなわち、画像表示装置２に入力される入力画像信号（例えば、パソコン等の外部接続機器から入力される）は、コントローラＬＳＩ３０において処理され、出力画像信号として画像表示パネル２０に出力される。画像表示パネル２０は、コントローラＬＳＩ３０からの出力画像信号に従って画像表示を行う。
【００７４】
コントローラＬＳＩ３０は、タイミングコントローラ３１、メモリコントローラ３２、第１の階調レベル変換手段３３、第２の階調レベル変換手段３４、およびデータセレクタ３５を備えて構成されている。
【００７５】
タイミングコントローラ３１は、メモリコントローラ３２とデータセレクタ３２とを制御するためのタイミング信号を生成する。コントローラＬＳＩ３０は、タイミングコントローラ３１が生成するタイミング信号に基づいて、６０Ｈｚの入力フレーム期間を２つのサブフレーム、すなわち第１サブフレーム期間と第２サブフレーム期間とに時分割する。
【００７６】
メモリコントローラ３２は、タイミングコントローラ３１から入力されるタイミング信号に基づいて、以下の(1)〜(4)の操作を時分割で行う。
(1) 所定のフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）を有する入力画像信号をフレームメモリ２１に書込む。
(2) フレームメモリ２１に書込まれた第Ｎ−１フレームの画像信号を、書込み時のフレーム周波数の２倍の周波数（例えば１２０Ｈｚ）で２度ずつ読みだして、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４へ転送する。
(3) フレームメモリ２１に書込まれた第Ｎフレームの画像信号を、書込み時のフレーム周波数の２倍の周波数（例えば１２０Ｈｚ）で２度ずつ読みだして、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４へ転送する。
(4) フレームメモリ２１に書込まれた第Ｎ＋１フレームの画像信号を、書込み時のフレーム周波数の２倍の周波数（例えば１２０Ｈｚ）で２度ずつ読みだして、第２の階調レベル変換手段３４へ転送する。
【００７７】
第１の階調レベル変換手段３３は、第Ｎ−１フレームの画像信号と第Ｎフレームの画像信号とに基づいて、第Ｎフレームにおける第１サブフレーム用の階調レベル信号を生成する。また、第２の階調レベル変換手段３４は、第Ｎ−１フレームの画像信号と第Ｎフレームの画像信号と第Ｎ＋１フレームの画像信号とに基づいて、第Ｎフレームにおける第２サブフレーム用の階調レベル信号を生成する。
【００７８】
すなわち、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４では、１フレーム期間で一定の階調レベルを示す入力画像信号を、サブフレーム用の階調レベル信号に分割するのみでなく、入力画像信号の階調変化が生じるフレームにおいてオーバーシュート駆動のための階調レベル補正処理をも行うようになっている。
【００７９】
本実施の形態２に係る画像表示装置２の構成では、図１０に示すように、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４のそれぞれにおいて、連続する複数のフレーム画像信号が入力される。このため、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４のそれぞれで、階調レベルの変化を検出することができ、オーバーシュート駆動のための階調レベル補正を行うことができる。言い換えれば、画像表示装置２の構成では、変化後フレーム内のどのサブフレームにおいてオーバーシュート駆動を行うかといった設定を任意に行うことができる。さらには、変化後フレームのみならず、変化前フレームにおいてもオーバーシュート駆動のための階調レベル補正を行うことができる。
【００８０】
データセレクタ３５は、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４の出力を切り替えて画像表示パネル２０へ出力する。すなわち、データセレクタ３５は、前半サブフレーム期間には第１の階調レベル変換手段３３の出力を、後半サブフレーム期間には第２の階調レベル変換手段３４の出力を選択して出力する。
【００８１】
図１１は、本実施の形態２に係る画像表示装置２において、オーバーシュート駆動を行うにあたっての階調レベル補正例を示すものである。（ａ）は、入力信号の階調レベルを示すものである。また、（ｂ）は、オーバーシュート駆動を行わない場合の、単なる時分割駆動時の出力階調レベルを示すものである。
【００８２】
（ｃ）は、変化後フレームの最初のサブフレームにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８３】
（ｄ）は、変化後フレームの最後のサブフレームにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８４】
（ｅ）は、変化前フレームの最後のサブフレームにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８５】
（ｆ）は、変化前フレームの最後のサブフレームと変化後フレームの最初のサブフレームとにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８６】
（ｇ）は、変化後フレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８７】
（ｈ）は、変化前フレームの最後のサブフレームと変化後フレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて、階調レベルを補正する（静止時よりも階調を増減する）例を示している。
【００８８】
上記図１１の（ｃ）〜（ｈ）に示す階調レベル補正例を比べた場合、１つのサブフレームにおいて階調レベル補正を行う（ｃ）〜（ｅ）の例よりも、２つのサブフレームを用いて階調レベル補正を行う（ｆ），（ｇ）の例、さらには３つのサブフレームを用いて階調レベル補正を行う（ｈ）の例の方が、より精度の高いオーバーシュート駆動ができ、得られる輝度分布波形を理想の形（図６）に近づけることができる。
【００８９】
また、図１１の（ｃ）〜（ｅ）の例（もしくは（ｆ），（ｇ）の例）を比べた場合、その優劣は単純に決まるものではないが、変化前フレームの階調レベルと変化後フレームの階調レベルとの組み合わせによって、階調レベル補正の行われるサブフレームが適切に選択されれば、より精度の高いオーバーシュート駆動が可能となる。
【００９０】
本実施の形態２に係る画像表示装置２において、第１の階調レベル変換手段３３および第２の階調レベル変換手段３４におけるテーブル値を設定する際には、実施の形態１の場合と同様に、オーバーシュート駆動を行うための階調レベル補正後の輝度応答レベルを、静止時の輝度応答レベルとの間に所定のマージンＭを設けて設定することが可能である。
【００９１】
尚、上記実施の形態１および２において、各階調レベル変換手段にはＲＯＭテーブルを用いる例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力階調レベルから各サブフレームの出力階調レベルを演算によって求める演算回路を用いたり、ＲＯＭテーブルと演算回路とを組み合わせた構成としてもよい。また、演算回路の代わりにソフトウェアを用いて、入力階調レベルから各サブフレームの出力階調レベルを演算によって求める構成としても良い。
【００９２】
また、上記実施の形態１および２において、画像表示装置に温度検出手段を備え、該温度検出手段によって検出される環境温度に応じて、出力階調レベルを調整する構成としても良い。
【００９３】
また、上記実施の形態１および２では、サブフレームへの分割数を２つとした場合を例示しているが、フレームの分割数はこれに限らず、フレームを３つ以上のサブフレームに分割してもよい。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もできる。
【００９４】
上記の各実施の形態１および２における画像表示装置は、液晶モニター等の画像表示モニターとして機能させることも可能であり、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。さらには、画面一体型パソコンや、携帯端末や、車載型表示装置等に用いることも可能である。
【００９５】
上記画像表示装置を画像表示モニターとして機能させる場合には、外部から入力された画像信号をコントロールＬＳＩに入力する信号入力部（例えば、入力用ポート）を備えることで実現できる。一方、上記画像表示装置をテレビジョン受像機として機能させる場合は、本画像表示装置に、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、入力画像信号としてコントロールＬＳＩに入力する。
【００９６】
以上のように、本発明に係る画像表示装置は、入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して、該画素の応答速度を速める方向に階調レベルを補正する補正手段と、上記補正手段によって階調レベルの補正が行われた画像信号に基づき、１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分する配分手段とを備えていることを特徴としている。
【００９７】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段は、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度が、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の輝度と一致するように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【００９８】
比較されたフレーム間で階調レベルが変化する場合、変化後フレームにおいて入力階調レベルに対応した電圧を印加すると、表示素子（画素）の応答速度が遅い画像表示パネル（例えば液晶パネル）では、フレーム期間内に所望の輝度応答レベル（すなわち、フレーム間での階調レベルの変化が無い（もしくは小さい）静止時において達成される輝度応答レベル）に到達しない場合がある。特に、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う場合では、表示素子は分割された各サブフレーム期間内で応答を終了しなければならず、上記問題はより顕著となる。
【００９９】
上記の構成によれば、このような画像表示装置において、上記補正手段によって入力画像信号を補正し、変化後フレームにおける出力階調レベルを補正することで画素の応答速度の遅れを補うためのオーバーシュート駆動を行うことができる。
【０１００】
そして、上記配分手段は、上記補正手段によって階調レベルの補正が行われた画像信号に基づき、各サブフレームへ表示輝度を配分するため、変化後フレーム終了時における輝度応答レベルを静止時の輝度応答レベルと合わせることができる。
【０１０１】
本発明に係る他の画像表示装置は、入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する画素に対して階調レベルを補正すると共に、１フレーム期間内の各サブフレームの輝度の時間積分値の総和が、上記入力画像信号に基づく１フレーム期間内の輝度を再現するように、各サブフレームへ輝度を配分して各サブフレーム信号を生成するサブフレーム信号生成手段を備えていることを特徴としている。
【０１０２】
上記の構成によれば、上記サブフレーム信号生成手段によって入力画像信号を補正し、変化後フレームにおける出力階調レベルを上げるもしくは下げることで画素の応答速度の遅れを補うためのオーバーシュート駆動を行うことができ、各サブフレームへ表示輝度を配分して各サブフレーム信号を生成するため、変化後フレーム終了時における輝度応答レベルを静止時の輝度応答レベルと合わせることができる。
【０１０３】
さらには、変化後フレーム内のどのサブフレームにおいてオーバーシュート駆動を行うかといった設定を任意に行うことができ、また、変化後フレームのみならず、変化前フレームにおいてもオーバーシュート駆動のための階調レベル補正を行うことができる。すなわち、階調レベル補正が行われるサブフレームの選択を含めてオーバーシュート駆動を行うことができ、より好適な表示が得られる。
【０１０４】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度レベルと最大輝度レベルとの差の１０％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１０５】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と最大輝度との差の３％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１０６】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が上昇する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と上記目標輝度との差の１５％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１０７】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が上昇する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最小輝度と上記目標輝度との差の５％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１０８】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が下降する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最大輝度と上記目標輝度との差の１５％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１０９】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、連続するフレーム間で階調レベルが所定値以上変化する上記画素に対して、変化の前後で輝度が下降する場合には、階調レベルが変化した後のフレームの各サブフレーム終了時における輝度と、補正前の階調レベルの静止時に対応する各サブフレーム終了時の目標輝度との差を、画像表示パネルにおける最大輝度と上記目標輝度との差の５％以内に合わせるように階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１０】
全ての階調変化の組合せに対して適正な階調補正値を用意しておくのではなく、いくつか代表の階調レベル入力に対する補正値だけを用意しておき、代表値でない階調レベルの入力に対しては近傍の代表値の補正値を使用するような構成とする事で階調変換回路のコストを抑える方法が考えられる。このとき代表値でない階調レベルの入力に対しては、正確な階調変換の補正値を出力する事ができないため、実際の表示輝度レベルにおいて目標となる輝度レベルに対する誤差を発生する。このときの誤差の許容範囲について上述のような輝度レベルの範囲とするように、階調変換回路の精度（代表値の数など）を調整する事で表示品位の劣化を抑えつつ回路コストを抑える事ができる。
【０１１１】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１２】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化した後のフレームの最後のサブフレームにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１３】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１４】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームと、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームとにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１５】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１６】
また、上記の画像表示装置では、上記サブフレーム信号生成手段は、階調レベルが変化する前のフレームの最後のサブフレームと、階調レベルが変化した後のフレームの最初のサブフレームと最後のサブフレームとにおいて階調レベルを補正する構成とすることができる。
【０１１７】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、一方の入力階調で安定している領域における時間積分量と、他方の入力階調で安定している領域における時間積分量との間を繋ぐ波形上の中途に変曲点を生じないように上記階調レベルの補正を行う構成とすることができる。
【０１１８】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、入力階調の低い方で安定している領域における時間積分量よりも低いポイントが発生しないように上記階調レベルの補正を行う構成とすることができる。
【０１１９】
また、上記の画像表示装置では、上記補正手段または上記サブフレーム信号生成手段は、画面上で２つの異なる入力階調レベルの領域の境界部が動くとき、この境界部と同じ速度で動きこの境界部を含む一定範囲領域の、１フレームの整数倍期間での輝度の時間積分量の分布波形において、入力階調の高い方で安定している領域における時間積分量よりも高いポイントが発生しないように上記階調レベルの補正を行う構成とすることができる。
【０１２０】
また、上記画像表示装置と、外部から入力された画像信号を該画像表示装置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。
【０１２１】
また、上記画像表示装置と、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。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
応答速度が比較的遅いホールド型の表示素子（例えば液晶素子）を有する表示装置において動画ボケおよび擬似輪郭を軽減でき、画像表示モニター、テレビジョン受像機、画面一体型パソコン、携帯端末、および車載型表示装置等の用途に適用できる。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月17日(2010.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号の１フレーム期間を、複数のサブフレーム期間に時分割して画像表示を行う画像表示装置において、
入力画像信号の階調レベルが連続するフレーム間で第１のレベルから第２のレベルに変化する場合の、階調変化前の最後のフレームを変化前フレーム、階調変化後の最初のフレームを変化後フレームとし、入力画像信号が連続するフレーム間で前記階調レベルが上記第２のレベルから変化しない場合のフレームを静止時フレームとする時、
上記変化前フレームおよび上記変化後フレームにおける各サブフレーム期間終了時の輝度の大小関係が、上記静止時フレームにおける各サブフレーム期間終了時の輝度の大小関係と一致するように、所定のサブフレーム期間の画像表示部に供給する出力階調レベルを補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記変化後フレームにおける最後のサブフレーム期間終了時の輝度を、上記静止時フレームにおける最後のサブフレーム期間終了時の輝度に近づける方向に、所定のサブフレーム期間の画像表示部に供給する出力階調レベルを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記変化後フレームにおける各サブフレーム期間終了時の輝度を、上記静止時フレームにおける各サブフレーム期間終了時の輝度に近づける方向に、所定のサブフレーム期間の画像表示部に供給する出力階調レベルを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
入力階調レベルの境界部が動くときに上記境界部の動きに並行に移動して測定される輝度の時間積分値の分布波形上での変曲点の発生を抑えるような画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
各フレームが２つのサブフレーム期間に時分割されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像表示装置。