(57)【要約】【課題】ディスクリネーションを補正しつつ輝度低下を抑えること【解決手段】入力信号における動き量を検出する動き検出回路１０３と、入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭める配向不良抑制回路１０５と、配向不良抑制回路から出力される入力信号に応じて液晶パネルを駆動するパネル駆動回路１０６と、を有し、動き検出回路が第１の動き量を検出したときに配向不良抑制回路によって狭められた入力信号の前記範囲よりも、動き検出回路が第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときに配向不良抑制回路によって狭められた入力信号の前記範囲の方が広い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を利用して画像を表示する液晶表示素子と、
入力信号に対応する画像の変化を表す動き量を検出する動き検出手段と、
前記入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭める補正手段と、
前記補正手段から出力される前記入力信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、
を有し、
前記動き検出手段が第１の動き量を検出したときに前記補正手段によって狭められた前記入力信号の前記範囲よりも、前記動き検出手段が前記第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときに前記補正手段によって狭められた前記入力信号の前記範囲の方が広いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記補正手段によって狭められた前記入力信号の前記範囲は、前記補正手段が前記入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭めないときの前記入力信号の前記範囲にゲインを乗じたものであり、前記ゲインは前記動き検出手段が検出する前記動き量が増加するにつれて増加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記補正手段は、ディスクリネーションの発生量が多いほど前記入力信号の前記最小値を上げるか、前記入力信号の前記最大値を下げるか、または、前記入力信号のゲインを小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
明るさよりも階調性を優先する第１の画質モードと、前記階調性よりも前記明るさを優先する第２の画質モードを設定する設定手段を更に有し、
前記設定手段が前記第１の画質モードを設定した場合と前記設定手段が前記第２の画質モードを設定した場合と同一の動き量に対するゲインは異なることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記設定手段が前記第２の画質モードを設定した場合に前記補正手段から出力される前記入力信号の前記最大値は、前記設定手段が前記第１の画質モードを設定した場合に前記補正手段から出力される前記入力信号の前記最大値よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記動き量の変化に伴って前記ゲインが変化する場合に前記ゲインの変化率の絶対値は動き量の変化率の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項７】
第１のゲインから、該第１のゲインよりも大きな第２のゲインに変化するための第１の期間は、前記第２のゲインから、該第２のゲインよりも大きな第３のゲインに変化するための第２の期間よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第３のゲインから前記第２のゲインに変化するための第３の期間は、前記第２の期間よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
液晶を利用して画像を表示する液晶表示素子の駆動方法であって、
入力信号に対応する画像の変化を表す動き量を検出する第１のステップと、
前記入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭める第２のステップと、
前記第２のステップの後の前記入力信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する第３のステップと、を有し、
前記第１のステップが第１の動き量を検出したときに前記第２のステップによって狭められた前記入力信号の前記範囲よりも、前記第１のステップが前記第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときに前記第２のステップによって狭められた前記入力信号の前記範囲の方が広いことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ、液晶ディスプレイ、液晶テレビなどの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、液晶プロジェクタにおいて液晶パネルのディスクリネーション（転傾）を補正するために、画面全体の平均輝度に応じて出力信号の最大値を制限する方法を提案している。また、特許文献２は、１画素単位でディスクリネーションの発生量の演算と補正を行う方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６９６０８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法は、画面の一部にだけディスクリネーションが発生しても、画面全体に補正をかけるため、画面全体の平均輝度の低下が視認されてしまうという問題がある。また、特許文献２の方法は、画素数分の演算処理が必要となり、特に、動画像の場合は演算速度も求められるため、コストアップとなる。ディスクリネーションは画像において局所的に発生し、動画ではディスクリネーションの発生箇所も動くため、視認されにくい。つまり、従来技術の方法は、動画像に対して画質改善効果が少なく、輝度低下やコストアップもたらす。
【０００５】
本発明の目的は、ディスクリネーションを補正しつつ輝度低下を抑えることが可能な表示装置および液晶表示素子の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶表示装置は、液晶を利用して画像を表示する液晶表示素子と、入力信号に対応する画像の変化を表す動き量を検出する動き検出手段と、前記入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭める補正手段と、前記補正手段から出力される前記入力信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、を有し、前記動き検出手段が第１の動き量を検出したときに前記補正手段によって狭められた前記入力信号の前記範囲よりも、前記動き検出手段が前記第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときに前記補正手段によって狭められた前記入力信号の前記範囲の方が広いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ディスクリネーションを補正しつつ輝度低下を抑えることが可能な表示装置および液晶表示素子の駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】液晶表示装置の一例としての液晶プロジェクタのブロック図である。
【図２】図２（ａ）は動きのある映像を示す図であり、図２（ｂ）は動きのない映像の例を示す図である。
【図３】図３（ａ）は図１に示す液晶パネルの反射率特性のグラフ、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す反射率特性を補正するために液晶パネルに印加される電圧特性のグラフ、図３（ｃ）は図３（ｂ）の電圧によって補正された後の反射率特性を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）はディスクリネーションの影響がない場合の液晶パネルの画素の拡大平面図であり、図４（ｂ）はディスクリネーションの影響を受けた場合の液晶パネルの画素の拡大平面図である。図４（ｃ）はディスクリネーション補正を説明するためのグラフである。
【図５】図５（ａ）は図１に示す配向不良抑制回路の処理を説明するためのグラフであり、図５（ｂ）、（ｃ）は図５（ａ）で使用されるゲインの設定方法を説明するためのグラフである。
【図６】図６（ａ）は動き量の変化を示すグラフであり、図６（ｂ）、（ｃ）は図６（ａ）に対応するゲインの設定方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施形態に適用可能な液晶表示装置の一例としての液晶プロジェクタのブロック図である。液晶プロジェクタは、入力信号に従って液晶パネル（液晶表示素子）を変調駆動し、光源からの光を利用して画像を不図示の被投射面（スクリーンなど）に投射（拡大投影）する投射型表示装置である。入力信号は表示画像に対応する。本実施形態に適用可能な液晶表示装置は、液晶ディスプレイや液晶テレビを含む。
【００１０】
液晶プロジェクタは、入力端子１０１、映像入力回路１０２、動き検出回路１０３、映像処理回路１０４、配向不良抑制回路１０５、パネル駆動回路１０６、液晶パネル１０７、コントローラ１１１、操作パネル１２１、リモートコントローラ１２２を有する。
【００１１】
入力端子１０１に入力された入力信号は、映像入力回路１０２で信号種別の判別が行われ、アナログ映像信号であれば、Ａ／Ｄ変換が行われた上で後段の処理が行われる。
【００１２】
動き検出回路（動き検出手段）１０３は、入力信号に対応する映像（画像）の変化を表す動き量を検出する。例えば、入力信号の連続する複数フレーム間の画素値差分の合計値を差分量として出力する。
【００１３】
図２（ａ）は、動きがある映像の例を示す図である。図２（ａ）に示すような連続フレームの映像のように、動きがある映像の場合、フレーム間の画素値差分の合計値は大きくなり、動き検出回路１０３からは動き量として大きな値が出力される。
【００１４】
図２（ｂ）は、動きがない映像の例を示す図である。図２（ｂ）に示すように、静止した連続フレームの映像であれば、フレーム間の画素値差分の合計値は小さくなり、動き検出回路１０３からは動き量として小さな値が出力される。
【００１５】
動き検出回路１０３は、分割された領域ごとの動き量の重み付け平均値などを用いることによって注目する場所を設定してもよい。また、動き検出回路１０３は、映像を特定サイズのブロックに分割し、全ブロックまたは特定ブロックについて、連続フレーム間で最も特徴量が近いブロックを見つけることによってフレーム間の動きベクトルを検出し、その大きさを動き量として出力してもよい。更に、動き検出回路１０３は、図２に示すように、映像内で幾何学図形部分のような特定オブジェクトを抽出し、そのオブジェクトに注目した動きベクトルの大きさを動き量としてもよい。
【００１６】
映像処理回路１０４は、コントローラ１１１に従ってパネル駆動回路１０６に入力される信号を変更することで、製品固有の画像処理や、操作パネル１２１やリモートコントローラ１２２などを用いてユーザにより調整される画像処理がなされるようにする。
【００１７】
配向不良抑制回路１０５は、ディスクリネーション（転傾）を補正する補正手段である。補正の詳細については後述するが、一般に、配向不良抑制回路１０５は、ディスクリネーションの発生量が多いほどパネル駆動回路１０６に入力される入力信号の最小値を上げるか、入力信号の最大値をさげるか、入力信号のゲインを小さくする。つまり、入力信号の最小値から最大値までの範囲（レンジ）を狭める処理を行う。配向不良抑制回路１０５は映像処理回路１０４の一部であってもよい。
【００１８】
パネル駆動回路１０６は、表示装置の表示画像が入力信号に応じた適切な輝度となるように、配向不良抑制回路１０５から出力された入力信号に応じて液晶パネル１０７を駆動する駆動手段である。なお、映像処理回路１０４の代わりに、パネル駆動回路１０６が、ディスクリネーション補正を行ってもよい。
【００１９】
液晶パネル１０７は、光源からの光を映像信号に応じて変調する光変調素子であり、マトリクス状に複数の画素が配置されている。
【００２０】
コントローラ１１１は、マイクロコンピュータ（プロセッサ）から構成され、液晶プロジェクタの各部を制御する制御手段である。コントローラ１１１は、動き検出回路１０３、配向不良抑制回路１０５およびパネル駆動回路１０６を含んでもよい。
【００２１】
操作パネル１２１やリモートコントローラ１２２は、ユーザに液晶プロジェクタの各種設定を行うことを可能にする設定手段である。かかる設定には、表示される画像の画質を決定する画質モード１〜３を含む。画質モード１（第１の画質モード）は、動画モードであって、明るさよりも階調性を優先するモードである。画質モード２（第２の画質モード）は、動画モードであって、階調性よりも明るさを優先するモードである。画質モード３（第３の画質モード）は、静止画モードあるいは動画モードであって動き量によらないモードである。なお、画質モードの切り替えは、映像入力回路１０２に入力される信号の情報によって自動的に変更されるものであってもよい。
【００２２】
一般に、液晶パネル１０７は、面内一様に駆動される場合（液晶パネル１０７が含む画素のうち、有効表示領域（実際に画像表示に使用する領域）内において一様に駆動される場合）、液晶パネル１０７は図３（ａ）に示す反射率特性を示す。図３（ａ）において、横軸は液晶パネル１０７に印加される電圧であり、縦軸は液晶パネル１０７の反射率である。図３（ａ）に示す反射率特性に対して、パネル駆動回路１０６は、図３（ｂ）に示す補正を行う。図３（ｂ）において、横軸は入力信号の輝度値であり、縦軸はパネル駆動回路１０６から液晶パネル１０７に印加される電圧である。図３（ａ）に示す反射率特性に対して図３（ｂ）に示す補正をかける結果、図３（ｃ）に示すような補正された反射率特性が得られる。図３（ｃ）において、横軸は入力信号の輝度値であり、縦軸は液晶パネル１０７の反射率である。
【００２３】
しかし、面内一様でない画像が入力されると、ディスクリネーションが発生する。「ディスクリネーション」とは、隣接する２つの画素の電位差から発生する横電界による液晶の配向不良をいう。ノーマリーブラック型液晶の場合、図４（ａ）に示す状態が表示されるように画素に電圧を加えても、図４（ｂ）に示すように、横電界によって中央の画素の反射率が意図しないものとなる。図４において、枠内の四角はそれぞれ画素に対応する。ディスクリネーションは、隣接画素の電位差が大きいほど発生し易いが、高輝度ほど階調電位差が大きくなるような非線形な反射率補正と合わせると、入力画素が最高輝度に近いほど発生し易い。また、ディスクリネーションは局所的に発生し、図２（ｂ）に示すような動きのない映像であると視認性を大きく損なう。
【００２４】
そこで、配向不良抑制回路１０５は、パネル駆動回路１０６に入力される入力信号の最小値と最大値のいずれかまたは両方、若しくは、ゲインを調節する（ディスクリネーション補正）。図４（ｃ）はパネル駆動回路１０６に入力される入力信号の最小値と最大値の両方を調節した例を示しており、横軸が配向不良抑制回路１０５に入力する信号の輝度値であり、縦軸が配向不良抑制回路１０５から出力される信号の輝度値である。同図に示すように、「ディスクリネーション補正あり」の状態はディスクリネーションが発生しやすい最低輝度と最高輝度を制限するため、中間輝度を中心にゲイン制御を行うことで、階調性を保ちながら、ディスクリネーションを抑制することが可能となる。
【００２５】
以下、図５と図６を参照して、配向不良抑制回路１０５の処理の詳細を説明する。
【００２６】
図５（ａ）は、配向不良抑制回路１０５による処理を説明するためのグラフであり、横軸は配向不良抑制回路１０５への入力信号の輝度値を表し、縦軸は配向不良抑制回路１０５からの出力信号の輝度値を表している。配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最小値から最大値までの範囲は、配向不良抑制回路１０５が入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭めないときの入力信号の範囲にゲインを乗じたものである。
【００２７】
配向不良抑制回路１０５が、図５（ａ）に示す処理を行うことによって、ディスクリネーションが発生しやすい高輝度信号を使わなくなる。図５（ａ）において、ゲイン（Gain）が１の場合、配向不良抑制回路１０５の入力信号の輝度値と出力信号の輝度値は変化せず、ディスクリネーション補正を行われない。配向不良抑制回路１０５は、１未満の値のゲインを使用することによってディスクリネーション補正を行う。これにより、階調性を保ちながら、ディスクリネーションを抑制することが可能となる。但し、高輝度信号を使わないため、輝度低下を伴う。
【００２８】
配向不良抑制回路１０５によって使用されるゲインは、動き検出回路１０２により出力される動き量に応じて配向不良抑制回路１０５（またはコントローラ１１１）によって設定される。図５（ｂ）、（ｃ）は、図５（ａ）に示すゲインを設定する方法を示す図であり、横軸は動き検出回路１０２により出力される動き量であり、縦軸は設定されるゲインである。
【００２９】
ゲインは、図５（ｂ）に示すように、動き量が大きいほど１に近づき、動き量が最大のときのゲインをGainMaxとし、動き量が最小のときのゲインをGainMinとして配向不良抑制回路１０５はディスクリネーションを補正する。GainMaxを１に設定して動きのあるときにはディスクリネーション補正を行わず輝度低下を最小限としてもよい。
【００３０】
図５（ｃ）では、GainMax、GainMinは固定値としない場合の例を示している。明るさよりも階調性を優先する画質モード１のときは、GainMaxをGainMax1、GainMinをGainMin1に設定する。階調性よりも明るさを優先する画質モード２のときは、GainMaxをGainMax2、GainMinをGainMin2に設定する。あるいは、画質モード３として、GainMaxをGainMax3、GainMinをGainMin3に設定することによって動き量によらないディスクリネーション補正を行ってもよい。この場合、GainMax2＞GainMax1、GainMin2＞GainMin1である。
【００３１】
即ち、第１の画質モードと第２の画質モードで同一の動き量に対するゲインは異なる。また、第２の画質モードで配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最大値は、第１の画質モードで配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最大値よりも大きい。同様に、第２の画質モードで配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最小値は、第１の画質モードで配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最小値よりも大きい。
【００３２】
動き検出回路１０３が第１の動き量を検出したときと、第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときのそれぞれについて配向不良抑制回路１０５から出力される入力信号の最小値から最大値までの範囲を考える。すると、第１の動き量に対する前記入力信号の最大値から最小値までの範囲（最大値と最小値の差分）よりも、第２の動き量に対する入力信号の最大値から最小値までの範囲（最大値と最小値の差分）の方が広い（大きい）。これにより、動きが大きいときのディスクリネーション補正を抑えて輝度の低下を防止することができる。
【００３３】
図５（ｂ）と図５（ｃ）の画質モード１、２では、ゲインは動き検出回路１０３が検出する動き量が増加するにつれて単調に増加する。
【００３４】
図６（ａ）は、動き量の時間変化を示すグラフであり、横軸は時間で縦軸は動き量である。図６（ａ）では、動き量は、所定時間だけ動き量１を維持し、次いで、動き量１よりも大きな動き量２に移行してこの状態を一定時間維持し、その後、動き量２よりも大きな動き量３に移行してこの状態を一定時間維持し、その後、動き量２に再び変化する。
【００３５】
図６（ｂ）（ｃ）は、図６（ａ）に示す動き量に対して設定されるゲインの時間変化を示すグラフであり、横軸は時間で縦軸はゲインである。図６（ｂ）では、ゲインは、GainMinからGainMid、次いで、GainMaxと変化し、その後、GainMidに再び変化するが、その変化は図６（ａ）に示す動き量の変化に同期している。図６（ａ）に示す動き量に応じてゲインを図６（ｂ）に示すように変化させると、急激な明るさの変化（エッジ）が視認される場合がある。
【００３６】
そこで、図６（ｃ）の実線に示すように、急激な変化をしないようにゲインを変更させることが好ましい。図６（ｃ）の破線は、図６（ｂ）と同じである。図６（ｃ）の実線でも、ゲインはGainMinからGainMid、次いで、GainMaxと変化する。即ち、動き量の変化に伴ってゲインは変化する。そして、動き量の変化が開始するときにゲインの変化が開始する。
【００３７】
しかしながら、GainMin（第１のゲイン）からGainMid（第２のゲイン）への変化に際しては急激に変化するのではなくtrise1（第１の期間）をかけて緩やかに変化する。同様に、GainMinからGainMidへの変化に際してはtrise2（第２の期間）をかけて緩やかに変化し、GainMax（第３のゲイン）からGainMidへの変化に際してはtfall2（第３の期間）をかけて緩やかに変化する。即ち、ゲインの変化が終了する時間は動き量の変化が終了する時間とは異なる。あるいは、前記動き量の変化に伴って前記ゲインが変化する場合にゲインの変化率の絶対値は動き量の変化率の絶対値よりも小さい。
【００３８】
GainMidになるときの動き量に比べてGainMaxになるときの動き量では、明るさ変化の視認性は低い。そこで、図６（ｃ）に示すように、trise1＞trise2に設定することによって明るさ変化の視認を抑えつつ、速やかな目標ゲインの設定が可能となる。
【００３９】
動き量のフレーム間での変化量が一定の閾値を超えた場合には、ゲインを非連続に変化させ、明るさ変化を視認することがほとんど不可能なシーンでゲイン変更させてもよい。
【００４０】
また、同一動き量によるゲイン値GainMidを目標とする制御とする場合、動きがある状態から動きがない状態に変化した直後の明るさ変化の視認性と、動きがない状態から動きがある状態に変化した直後の明るさ変化の視認性は異なる。そこで、trise2＜tfall2に設定することによって、明るさ変化の視認を抑えつつ、速やかな目標ゲインの設定が可能となる。
【００４１】
これらゲインの各種制御は、ＲＧＢ別に視認性などに応じて個別に制御されてもよい。
【００４２】
以上、ディスクリネーションが視認しづらい動きが大きい映像の時は、ゲインが１に近づくことで明るさ低下を防ぐ。また、ディスクリネーションが発生していると視認され易い動きが小さい映像のときは、ゲインが最小の値に近づくことでディスクリネーションを抑制し、階調性が維持される。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００４４】
例えば、動き検出回路１０３、配向不良抑制回路１０５、パネル駆動回路１０６がマイクロコンピュータとして構成される場合、本実施形態は、コンピュータに液晶パネル１０７を駆動する駆動方法を実行させるためのプログラムとして具現化することができる。液晶パネル１０７の駆動方法は、入力信号における動き量を検出する第１のステップと、入力信号の最小値から最大値までの範囲を狭める第２のステップと、第２のステップの後の前記入力信号に応じて前記液晶表示素子を駆動する第３のステップと、を有する。そして、第１のステップが第１の動き量を検出したときに第２のステップによって処理された入力信号の前記範囲よりも、第１のステップが第１の動き量よりも大きな第２の動き量を検出したときに第２のステップによって処理された入力信号の前記範囲の方が広い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、液晶プロジェクタ、液晶ディスプレイ、液晶テレビなどの液晶表示装置の用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０３…動き検出回路（動き検出手段）、１０５…配向不良抑制回路（補正手段）、１０６…パネル駆動回路（駆動手段）、１０７…液晶パネル（液晶表示素子）
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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