(57)【要約】【課題】  ホールド型表示装置に対して、最大輝度やコントラストを落とすことなく、動画質を改善した画像処理方法、表示装置の駆動方法及びこの方法によって駆動される表示装置を提供する。【解決手段】  １フレームをサブフレームに分割する画像処理方法において、あるサブフレームの輝度成分を他のサブフレームへ配分することで、輝度成分が１フレームの平均よりも高いサブフレームと低いサブフレームとを生成し、１フレーム期間内での輝度量は輝度成分の配分の前後で一定に保つ。【選択図】  図３
2005173387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレーム期間の映像信号を複数のサブフレームに時分割し、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記映像信号は表示素子の出力レベルを示す階調信号であり、前記のサブフレームの映像信号の階調値を他のサブフレームの映像信号へ配分することを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
輝度成分の配分の前後で１フレーム期間分の積分輝度は不変であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理方法。
【請求項４】
カラー映像を形成する複数の色成分の映像信号のいずれに対しても、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項５】
入力された映像信号に対応する輝度の光を所定期間表示素子に表示させるホールド型表示装置の駆動制御方法であって、１フレーム期間の映像信号を複数のサブフレームに時分割し、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分し、輝度成分が配分された各サブフレームの映像信号に対応する輝度の光をそれぞれのサブフレーム期間前記表示素子に表示させることを特徴とするホールド型表示装置の駆動方法。
【請求項６】
前記映像信号は前記表示素子の出力レベルを示す階調信号であり、前記所定のサブフレームの映像信号の階調値を他のサブフレームの映像信号に配分することを特徴とする請求項５記載のホールド型表示装置の駆動方法。
【請求項７】
１フレーム期間の積分輝度は、輝度成分の配分の前後で不変であることを特徴とする請求項５又は６記載のホールド型表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記映像信号は複数の色成分からなるカラー映像信号であり、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、各色成分について、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載のホールド型表示装置の駆動方法。
【請求項９】
入力された映像信号に対して画像処理を施してから階調信号として出力する画像処理手段と、該画像処理手段から出力された階調信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、
前記画像処理手段は、
１フレーム分の映像信号を複数のサブフレームに時分割する手段と、
時分割された各サブフレームの映像信号が１フレームのうちの何番目のサブフレームの映像信号であるかを特定する手段と、
所定のサブフレームの映像信号の少なくとも一部の輝度成分が輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分されるように、前記各サブフレームごとに階調信号を生成する階調変換手段とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
前記階調変換手段は、四則演算を行うか、又はルックアップテーブルを参照することによって、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することを特徴とする請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
入力された映像信号を基に階調電圧信号を生成して出力する階調電圧生成手段と、前記階調電圧信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、
１フレーム分の映像信号を複数のサブフレームに時分割する手段と、
時分割された各サブフレームの映像信号が、１フレームのうちの何番目のサブフレームの映像信号であるかを特定する手段と、
所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部が輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分されるように、前記階調電圧手段が前記階調電圧信号を生成するための基準値を変更することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
前記映像信号は複数の色成分からなるカラー映像信号であり、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、各色成分について、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１３】
１フレーム期間の積分輝度は、輝度成分の配分の前後で不変であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項記載の表示装置。
【請求項１４】
入力された映像信号に対して画像処理を施してから階調信号として出力する画像処理手段と、該画像処理手段から出力された階調信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、前記画像処理手段は、前記入力された映像信号に対して請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理方法を実行することを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項５から８のいずれか１項記載のホールド型表示装置の駆動方法に従って画像表示を行うことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホールド型表示装置の画像処理方法及びその駆動方法並びにそれを用いた表示装置に関し、特に、動画像の画質（動画質）を改善するための画像処理方法及び表示装置の駆動方法並びにそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アクティブマトリックス型の液晶表示装置においては、表示画面の大型化や高精細化、高色純色化が進み、十分高画質な静止画像を表示できるようになっている。一方、動画像の表示に関しては、液晶の応答速度を速くすることによって画質の改善が図られているものの、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に匹敵するほどの画質は得られていない。
【０００３】
液晶表示装置を始めとするホールド型表示装置で動画表示を行うと、画面内を移動する表示対象を追随する観察者の眼には、移動体の輪郭がぼけているように視認されるため、動画質は低く認識される（以下、表示対象が画面内を移動することによって表示対象の輪郭がぼけて視認される現象（動画ぼやけ：edge  blurring）を「エッジブルア」と表記する。）。
【０００４】
このようなホールド型表示装置における動画質の劣化の原因は、非特許文献１において詳細に説明されている。非特許文献１には、液晶表示装置の動画質劣化の原因は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）などのアクティブ素子による０次ホールド（１フレーム期間内に同じ階調を表示し続けること）において原理的に生じるものである旨が記載されている。
【０００５】
これは、液晶表示装置において、単に液晶の応答速度を速くするだけでは動画質の劣化を防止できないことを示している。すなわち、動画質劣化は表示素子の０次ホールドに起因して生じるものであり、従来の駆動方式のままでは劣化を避けることができない。
【０００６】
また、画像の書き換え速度（フレーム周波数）を高くすれば動画質劣化を改善できるるが、その場合には、本来存在しないフレーム画像（元々のフレーム画像の同士の間に表示させる画像）を画像処理によって補間する必要が生じるため、この方法で動画質劣化を改善することをは困難である。さらに、フレーム周波数を高くすると映像信号を伝送する際のデータ量が大きくなってしまうため、映像信号の伝送経路の容量が十分確保されていない既存の放送設備などは適用できなくなる。
【０００７】
以上のような問題を解決するために、高速応答性を有する液晶を用いてフレーム内で黒リセット（１フレーム内の所定の期間、本来の階調値に関わらず、画素に「黒」を表示させる）を行うことにより、擬似的なインパルス型表示を実現し、動画質改善を行う方法がいくつか提案されている。
【０００８】
黒リセットを行う方法としては、液晶に黒出力に対応するリセット電圧を書き込む（黒リセット駆動）方法（第１の黒リセット方法）と、バックライトをフレーム周期と同期して点滅させる方法（第２の黒リセット方法）と、駆動の走査方向と同方向へ移動する光シャッターを用いる方法（第３の黒リセット方法）とがあげられる。第１の黒リセット方法に関する従来技術としては特許文献１に開示される「表示装置」や特許文献２に開示される「表示装置」がある。また、第２の黒リセット方法に関する従来技術としては、特許文献３に開示される「液晶表示装置」がある。さらに、第３の黒リセット方法に関する従来技術としては、特許文献４に開示される「投射型液晶表示装置」がある。
【０００９】
特許文献１に記載の発明は、複数の画素ラインを有する表示面を備え、複数の画素ラインのうちの少なくとも１つの画素ラインにイメージを書き込む期間に、他の画素ラインには黒色を書き込む構成とすることで、液晶に黒リセットを行わせて動画質の向上を図っている。
【００１０】
また、特許文献２に記載の発明は、１画像を表示する単位時間であるフレームを複数のサブフレームに時分割しており、自装置に入力された画像の輝度を、先に入力された画像の輝度に応じて所定割合で減衰するホールド型表示装置である。特許文献２に記載の発明は、このような構成を採用することにより、画像輝度の低下を抑制しながら動画表現における流れや不鮮明化を防止している。
【００１１】
また、特許文献３に記載の発明は、複数のランプを有する照明装置を分割しそれぞれの分割領域に対応する液晶表示部が応答したとき、照明ドライバによって一定時間後に当該領域に対応する照明装置の領域のランプの点灯を開始し、一定時間後消灯する液晶表示装置である。このような構成とすることにより、０次ホールドによるエッジブルアを減少させて動画質の向上を図っている。
【００１２】
また、特許文献４に記載の発明は、光路上に機械的又は電気的シャッタを配置して、シャッタの開閉を表示画面の１フィールドに同期させ、表示光の非定常部分を遮光するように構成する。このような構成とすることにより、０次ホールドによるエッジブルアを減少させて動画質の向上を図っている。
【特許文献１】特開２０００−１２２５９６号公報  （第６−７頁、図７）
【特許文献２】特開２００２−２３７０７号公報  （第４−５頁、図６）
【特許文献３】特開２０００−２７５６０４号公報
【特許文献４】特開２００２−１４８７１２号公報
【非特許文献１】石黒、栗田著  電子情報通信学会技術研究報告ＥＩＤ９６−４（１９９６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の黒リセットを挿入することによってエッジブレアを防止する各方法では、０次ホールドに起因する動画質の劣化は抑制できるものの、黒リセットを挿入することによって表示輝度及びコントラストは低下するという別の問題が生じてしまう。
【００１４】
特に、上記特許文献１や２に記載の発明の手法を適用すると、最大輝度である白表示時の輝度は低下してしまう。
【００１５】
上記特許文献３に記載の発明は、静止画表示の際には照明装置の全ての光源を点灯状態とすることで静止画表示時の表示輝度の低下を抑えているが、特許文献１や特許文献２に記載の発明と同様に、動画表示時には黒リセットを行わない場合と比べて輝度が低下してしまう。
【００１６】
上記特許文献４に記載の発明は、表示装置の画面全体又は１ラインを単位としてしか黒リセットを行えない。このため、動画像表示時には、必要がない画素にまで黒リセットを行ってしまい輝度が低下することとなる。
【００１７】
このように、従来は最大輝度やコントラストを低下させること無く動画質を向上させることはできなかった。
【００１８】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、最大輝度やコントラストを低下させることなくホールド型表示装置における動画質を向上させる画像処理方法、表示装置の駆動方法及びこの方法によって駆動される表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、１フレーム期間の映像信号を複数のサブフレームに時分割し、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することを特徴とする画像処理方法を提供するものである。
【００２０】
上記本発明の第１の態様においては、映像信号は表示素子の出力レベルを示す階調信号であり、サブフレームの映像信号の階調値を他のサブフレームの映像信号へ配分することが好ましい。また、輝度成分の配分の前後で１フレーム期間分の積分輝度は不変であることが好ましい。
【００２１】
上記本発明の第１の態様のいずれの画像処理方法においても、カラー映像を形成する複数の色成分の映像信号のいずれに対しても、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することが好ましい。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、入力された映像信号に対応する輝度の光を所定期間表示素子に表示させるホールド型表示装置の駆動制御方法であって、１フレーム期間の映像信号を複数のサブフレームに時分割し、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分し、輝度成分が配分された各サブフレームの映像信号に対応する輝度の光をそれぞれのサブフレーム期間表示素子に表示させることを特徴とするホールド型表示装置の駆動方法を提供するものである。
【００２３】
上記本発明の第２の態様においては、映像信号は表示素子の出力レベルを示す階調信号であり、所定のサブフレームの映像信号の階調値を他のサブフレームの映像信号に配分することが好ましい。また、１フレーム期間の積分輝度は、輝度成分の配分の前後で不変であることが好ましい。
【００２４】
上記本発明の第２の態様のいずれのホールド型表示装置の駆動制御方法においても、映像信号は複数の色成分からなるカラー映像信号であり、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、各色成分について、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分することが好ましい。
【００２５】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、入力された映像信号に対して画像処理を施してから階調信号として出力する画像処理手段と、該画像処理手段から出力された階調信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、画像処理手段は、１フレーム分の映像信号を複数のサブフレームに時分割する手段と、時分割された各サブフレームの映像信号が１フレームのうちの何番目のサブフレームの映像信号であるかを特定する手段と、所定のサブフレームの映像信号の少なくとも一部の輝度成分が輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分されるように、各サブフレームごとに階調信号を生成する階調変換手段とを有することを特徴とする表示装置を提供するものである。
【００２６】
上記本発明の第３の態様においては、階調変換手段は、四則演算を行うか、又はルックアップテーブルを参照することによって、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分することが好ましい。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、入力された映像信号を基に階調電圧信号を生成して出力する階調電圧生成手段と、階調電圧信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、１フレーム分の映像信号を複数のサブフレームに時分割する手段と、時分割された各サブフレームの映像信号が、１フレームのうちの何番目のサブフレームの映像信号であるかを特定する手段と、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部が輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号へ配分されるように、階調電圧手段が階調電圧信号を生成するための基準値を変更することを特徴とする表示装置を提供するものである。
【００２８】
上記本発明の第３の態様及び第４の態様においては、映像信号は複数の色成分からなるカラー映像信号であり、積分輝度が最大の色成分と同じ比率で、各色成分について、所定のサブフレームの映像信号の輝度成分の少なくとも一部を輝度成分が飽和していない他のサブフレームの映像信号に配分することが好ましい。また、１フレーム期間の積分輝度は、輝度成分の配分の前後で不変であることが好ましい。
【００２９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、入力された映像信号に対して画像処理を施してから階調信号として出力する画像処理手段と、該画像処理手段から出力された階調信号に応じた輝度で画像表示を行う表示手段とを有する表示装置であって、画像処理手段は、入力された映像信号に対して上記本発明の第１の態様にかかる画像処理方法を実行することを特徴とする表示装置を提供するものである。
【００３０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、上記本発明の第２の態様にかかるホールド型表示装置の駆動方法に従って画像表示を行うことを特徴とする表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、最大輝度やコントラストを低下させることなくホールド型表示装置における動画質を向上させる画像処理方法、表示装置の駆動方法及びこの方法によって駆動される表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔発明の原理〕
液晶表示装置などホールド型表示装置に入力されるディジタル映像信号は、１秒間にｆフレーム送られてくる。このｆをフレーム周波数と呼ぶ。通常のホールド型表示装置においては、フレーム周波数と駆動周波数（ホールド型表示装置が画面の書き換える動作の周波数）は同じである。
しかしながら、本発明においては、駆動周波数をフレーム周波数よりも高く設定する。以下、駆動周波数がフレーム周波数のｎ倍である場合を例に発明の原理について説明する。この場合、１フレーム（フレーム周期）はｎ個のサブフレーム（駆動周期）に分割されている。すなわち、本発明においては、サブフレーム周期で画像を書き換えるため、駆動周波数はフレーム周波数のｎ倍（ｎ×ｆ）、駆動周期は１／（ｎ×ｆ）となる。
【００３３】
なお、文中に特段の断りある場合を除いて、駆動周波数がフレーム周波数よりも高いこと以外は、従来のホールド型表示装置と同様の構成である。すなわち、本発明は、ｎ個に時分割されたサブフレームのそれぞれに対する階調の割り当て方に主眼をおいたものである。
【００３４】
図１に、１フレームを構成するサブフレームのそれぞれに対する階調を割り当て方の一例を示す。ここではｎ＝３の場合を例とする。横軸は時間、縦軸はＲＧＢ各成分の輝度である。以下、図１を用いて１フレーム内の各サブフレームに対する輝度成分の分配の仕方について説明する。
【００３５】
三つのサブフレームが独立して階調制御可能であるとすると、階調表現の方法には非常に多くの組合せが存在する。例えば、ある画素の入力信号値が白の輝度を１とした輝度換算で（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０．６，０．５，０．２）であれば、三つのサブフレームの出力信号値としては、いずれのサブフレームとも（０．６，０．５，０．２）とすることが考えられる（図１：太線）。この場合、画面に表示される動画像は、駆動周波数がフレーム周波数と同じであるホールド型表示装置と同様であるから、動画質が改善されることはない。
【００３６】
また、出力信号値として、１番目と２番目のサブフレームを（０．６，０．５，０．２）とし、３番目のサブフレームを入力信号値にかかわらず（０，０，０）とすれば、これはいわゆる「黒リセット駆動」となり、ホールド型表示に起因する動画質の劣化は低減される。しかし、本来ならば入力信号値に応じた輝度で表示すべき３番目のサブフレームにおいて黒表示を行うため、１フレーム全体でみると輝度の低減が起こってしまう。
【００３７】
本発明に係るホールド型表示装置は、ｎ個のサブフレームのうちのいずれかの輝度成分を他のサブフレームに配分する（上記例では３番目のサブフレームの輝度成分を１番目及び２番目のサブフレームに配分する）構成とした。例えば、１番目及び２番目のサブフレーム値を（０．９，０．７５，０．３）、３番目のサブフレームを（０，０，０）とすることにより、１フレーム全体での積分輝度を同一に保ち、輝度の低下を起こすことなく動画質の劣化を低減できる（図１：太点線）。
【００３８】
一方、入力信号値が（ｎ−１）／ｎよりも大きい値である場合は、任意のサブフレームの輝度成分の全てを他のサブフレームに配分できない。例えば、ｎ＝３の場合は、入力信号値が２／３よりも大きな値である場合は、３番目のサブフレームの輝度成分の全てを他のフレームに配分できない。この場合は、いずれかのサブフレームの輝度成分をできるだけ他のサブフレームへ分配することにより、動画質を改善できる。
【００３９】
また、白表示時にはいずれのサブフレームの輝度成分も他のサブフレームに配分できないため（全てのサブフレームに輝度成分が最大であるため）、輝度の分配は行わない。
【００４０】
自然画像には、非常に輝度が高い（任意のサブフレームの輝度成分の全てを他のサブフレームに配分できない）画素は多くは含まれないため、これらの画素を含む動画像であっても動画質を向上できる。
【００４１】
また、画面全体の輝度が向上するとフリッカが目立ちやすくなるが、本発明ではサブフレームごとに画面を書き換えるため、リフレッシュレートをｎ倍にしたのと同様の状態となり、フリッカの発生を抑えられる。
【００４２】
このような構成を採用することにより、最大輝度の低下を抑え、動画質を改善できる。
【００４３】
ｎ個のサブフレームの階調割り当て方法としては、なるべく少ないサブフレームに輝度成分を集中させる、また輝度成分の配分元は同じサブフレームとする。すなわち、輝度成分が最も少ないサブフレーム番号は処理中同じであることが望ましい。
【００４４】
具体的な階調割り当て方法としては、入力映像信号をそれぞれのサブフレーム番号に基づいて得られる倍率で乗算する方法や、ルックアップテーブルを用いて階調変換を行う方法がある。また、液晶表示装置であれば、ディジタル階調信号を液晶に書き込むアナログ電圧へと変換するＤＡコンバータの基準階調電圧を変更する構成としても実現できる。
これらに限らず、上記割り当て方法に基づいた結果が得られるのであれば、その他の手法を適用しても良い。
【００４５】
なお、配分元のサブフレームから各配分先のサブフレームへの配分量は均一である必要はない。例えば、ｎ＝３の場合には、１番目のサブフレームへの配分量を２番目のサブフレームへの配分量よりも多くしても、動画質を改善できる。また、いずれのサブフレームを配分元として輝度成分を配分しても良い。すなわち、３番目のサブフレームから１番目及び２番目のサブフレームに配分する場合に限定されることはなく、１番目のサブフレームから２番目及び３番目のサブフレームへ配分しても良いし、２番目のサブフレームから１番目及び３番目のサブフレームへ配分へ配分しても良い。ただし、一連の動画像は、全て同じ番号のサブフレームを分配元として処理する必要がある。
【００４６】
以下、上記の原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４７】
〔第１の実施形態〕
［発明の構成］
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図２に、本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１１と液晶表示部１２とを有する。画像処理部１１は、入力画像信号を蓄積するメモリ部２１と入力画像信号に対して演算を施すディジタル画像処理部２２とを有する。
【００４８】
液晶表示部１２は、走査線ドライバ３３、信号線ドライバ３４及び画素行列部３８を有する。画素行列部３８は、複数の走査線３１、複数の信号線３２、複数の画素３５、補助容量３６、及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３７で構成されている。複数の走査線３１と複数の信号線３２とは互いに交差している。走査線３１と信号線３２とが交差する各箇所にはＴＦＴ３７を介して画素３５が設けられている。補助容量３６は、各画素３５に対して並列に接続されており、画素３５の特性の変動による表示階調のばらつきを抑える。
【００４９】
信号線ドライバ３３は、複数の走査線３１へ入力する信号を制御する。信号線ドライバ３４は、複数の信号線３２へ入力する信号を制御する。
【００５０】
ここで、ディジタル信号入力（制御信号ＣＬＫ（Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃ、データイネーブル（ＤＥ））＋ディジタル映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ））が画像処理部１１に入力されてから液晶表示部１２に画像が表示されるまでの過程を説明する。画像処理部１１は、入力ディジタル信号の演算・入力制御信号の制御を行って、ディジタル映像信号・制御信号を液晶表示部１２へ出力する。
【００５１】
画像処理部１１から液晶表示部１２へ出力されたディジタル映像信号・制御信号は、走査線ドライバ３３及び信号線ドライバ３４へそれぞれ分配される。信号線ドライバ３４は、画素３５が有する印加電圧−輝度特性と、入力映像信号のガンマ特性とから求まる変換特性に基づいて、ディジタルの映像信号をアナログの電圧信号に変換（Ｄ／Ａ変換）する。
【００５２】
信号線ドライバ３４は、画像処理部１１から入力されたディジタル映像信号・制御信号に基づいて走査線ドライバ３３が選択的にオン電圧を印加している走査線３１に接続された画素３５に対して、アナログ電圧に変換した信号を、ＴＦＴ３７を介して印加する。
信号線ドライバ３４が画素３５に印加した電圧は、画素３５によって光に変換され、映像として表示される。
【００５３】
図３に、画像処理部１１の詳細な構成を示す。ディジタル画像処理部２２は、入力制御信号に基づいて出力制御信号のタイミングをコントロールするとともにカウンタ値を生成するカウンタ・制御信号生成部４４と、入力映像信号とカウンタ値とに基づいて倍率を設定する倍率設定部４２と、倍率設定部４２での処理時間分映像信号を遅延させるバッファ４３と、倍率設定部４２で設定された倍率で映像信号の演算を行う演算部４１とからなる。なお、ディジタル画像処理部２２へ入力されたディジタル映像信号は、不図示のＦＩＦＯを介してメモリ部２１に入出力される。メモリ部２１に対する映像信号の読み書きは、メモリ制御信号に応じて行われる。
【００５４】
［発明の動作］
次に、本実施形態に係る液晶表示装置の動作について説明する。図４に、ディジタル画像処理部２２に入出力する各信号のタイミングチャートを示す。
１フレームをｎ個のサブフレームに分割する場合、カウンタ・制御信号生成部４４からは、１フレームの期間内に垂直同期信号Ｖｓｙｎｃがｎパルス出力される。カウンタ値は、１フレームのうちの何番目のサブフレームであるかを表す値であり、Ｖｓｙｎｃの立ち上がり時にカウンタ・制御信号生成部４４が変化させる。また、１フレームをｎ個のサブフレームに分割したことにより、メモリ部２１からの出力信号や、Ｈｓｙｎｃ、ＤＥといった同期信号の出力タイミングもフレーム周波数のｎ倍に変化する。これらの制御信号のタイミングは、Ｖｓｙｎｃと同様に、カウンタ・制御部４４が設定する。
【００５５】
図３においてカウンタ・制御信号生成部４４に入力される制御信号のうち、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃは、カウンタ・制御信号生成部４４において周波数がｎ倍に変調された後に出力制御信号の一部として液晶表示部１２へ送られる。その他の制御信号についても、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと同様に、カウンタ・制御信号生成部４４において周波数変換された後に、出力制御信号の一部として液晶表示部１２へ送られる。
【００５６】
また、カウンタ・制御信号生成部４４においては、メモリ制御信号も生成され、メモリ部２１に対する映像データの書き込み及びメモリ部２１からの映像データの読み出しを、同期信号の生成タイミングに合わせて制御する。
【００５７】
カウンタ・制御信号生成部４４には、垂直同期信号の出力をカウントするｎ進カウンタが設けられている。このカウンタのカウンタ値は、１フレーム内の何番目のサブフレームであるかを示す値であり、倍率設定部４２へと送られる。
【００５８】
メモリ部２１から出力されたディジタル映像信号は、倍率設定部４２及びバッファ４３へと送られる。バッファ４３においては、倍率設定部４２の処理結果と同期を取るために出力が所定時間分（倍率ａの算出に要する時間分）だけ遅延される。
【００５９】
倍率設定部４２では、入力信号のＲＧＢ値及びカウンタ値に基づいて得られる倍率ａを出力する。各色成分を同様に配分するためには、倍率ａはＲＧＢのいずれの色成分についても同じ値でなければならない。このため、倍率設定部４２は、ＲＧＢの各色成分の中で輝度値が最大の色成分を抽出し、その色成分の輝度値とカウント値とに基づいてルックアップテーブル（ＬＵＴ）４２１を参照し、倍率を決定する。
【００６０】
図５に、本実施形態において倍率設定部４２が保持するＬＵＴ４２１の構成を示す。ここで、入力信号値にはγ＝２．２のガンマ補正がかかっているものとする。また、白表示に対応する最大階調値は２５５階調（８ｂｉｔ）とする。１フレームがｎ個のサブフレームに時分割されているため、１つのサブフレームで表現できる輝度は、１フレームの最大輝度を１とすれば、０〜１／ｎで表されることとなる。
【００６１】
ＲＧＢの各色成分のうち最大値がｉｎｔ（２５５×（１／ｎ）1/2.2 （ただし、ｉｎｔ（ｘ）は、ｘの整数部をとる関数）階調以下（輝度に換算して１／ｎ未満）の場合には、倍率設定部４２は、全ての輝度成分を１番目のサブフレームに配分するように倍率ａを決定する。
また、ｉｎｔ（２５５×（１／ｎ）1/2.2 ）＋１階調以上で、ｉｎｔ（２５５×（２／ｎ）1/2.2 ）階調以下（輝度に換算して１／ｎ以上２／ｎ未満）の場合には、倍率設定部４２は１番目と２番目のサブフレームに輝度成分を配分するように倍率ａを決定する。
あるいは、ｉｎｔ（２５５×（ｎ−１／ｎ）1/2.2 ）＋１階調以上（輝度に換算して（ｎ−１）／ｎ以上）の場合には、倍率設定部４２は、ｎ番目のサブフレームに輝度成分をなるべく残さずに輝度成分を配分するように倍率ａを決定する。
【００６２】
演算部４１は、倍率設定部４２が決定した倍率ａと、入力映像信号の各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂとを乗算し、その結果（ａＲ，ａＧ，ａＢ）をディジタル映像信号出力として液晶表示部１２へ出力する。
【００６３】
１フレームの期間内で見た場合、演算部４１における演算の前後で（換言すると、ディジタル映像入力信号とディジタル映像出力信号とで）積分輝度は不変であるため最大輝度やコントラストは低下することはなく、しかも、擬似的なインパルス表示が実現されるため動画質が改善される。
【００６４】
ここでは、上記の倍率ａを決定するのにあたって、ＲＧＢの各色成分について同一の値を使用するものとした。これは、サブフレーム間で輝度成分の比率が異なる構成とすると、動画表示時に偽色（表示させたい色とは異なる色が表示されること）が発生するためである。ただし、ＲＧＢの各色成分の倍率が同一では無くても、動画質改善の効果は得られる。
【００６５】
このように、１フレームの分割数ｎの値に関わらず、一部のサブフレームに輝度成分を集中させることによって、輝度を低下させることなく動画質を向上させられる。
なお、ｎの値が大きいほどｎ番目のサブフレームでは輝度値が０での表示、すなわち黒色表示を行いやすくなり、動画質向上の効果を顕著に得られる。
【００６６】
本実施形態にかかる液晶表示装置の具体的な動作をｎ＝３の場合を例に説明する。
図６に、γ＝２．２のガンマ補正が入力信号値にかかっているとしたときのＬＵＴの値を示す。ここでは、白表示に対応する最大階調値は２５５階調（８ｂｉｔ）とする。
ＲＧＢの各色成分の階調値が最大でも１５４階調以下（輝度換算で１／３未満）である場合には、倍率設定部４２は、全ての輝度成分を一番目のサブフレームに配分するように倍率ａを決定する。
【００６７】
ＲＧＢの各色成分の階調値の最大値が１５５階調以上２１２階調以下の場合（輝度換算で１／３以上２／３未満）の場合には、倍率設定部４２は、３番目のサブフレームの輝度成分を１番目及び２番目のサブフレームの両方へ配分するように倍率ａを決定する。
【００６８】
ＲＧＢの各色成分の階調値の最大値が２１３階調以上（輝度換算で２／３以上）の場合には、倍率設定部４２は、３番目のサブフレームに輝度成分をなるべく残さずに１番目及び２番目のサブフレームへ配分するように倍率ａを決定する。
【００６９】
演算部４１は、倍率設定部４２が決定した倍率ａと、入力映像信号の各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂとを乗算し、その結果（ａＲ，ａＧ，ａＢ）をディジタル映像信号出力として液晶表示部１２へ出力する。
【００７０】
１フレームの期間内で見た場合、演算部４１における演算の前後で（換言すると、ディジタル映像入力信号とディジタル映像出力信号とで）積分輝度は不変であるため最大輝度やコントラストは低下することはなく、しかも、擬似的なインパルス表示が実現されるため動画質が改善される。
【００７１】
ここでは、上記の倍率ａを決定するのにあたって、倍率設定部４２はＲＧＢの各色成分について同一の値となるように倍率ａを設定するものとした。これは、サブフレーム間で輝度成分の比率が異なる構成とすると、動画表示時に偽色（表示させたい色とは異なる色が表示されること）が発生するためである。ただし、ＲＧＢの各色成分の倍率が同一では無くても、動画質改善の効果は得られる。
【００７２】
図７に示す入力階調は、メモリ部２１からの出力信号、出力階調は演算部４１の出力信号である。また、カウンタ値は、カウンタ・制御信号生成部４４から倍率設定部４２へ送られる信号であり、倍率ａは倍率設定部４２が演算部４１へ出力する信号である。カウンタ値は、Ｖｓｙｎｃ出力の立ち上がり時にカウントアップされ、１フレーム内の何番目のサブフレームであるかを示している。
【００７３】
図に示すように、各色成分の階調値が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２１０，１５０，７２）というＲＧＢ階調信号が１フレーム中に３回メモリ部２１へ入力されるとすると、この時の入力信号の最大階調値は２１０である。
倍率ａは、図６に示したＬＵＴ４２１に基づいて倍率設定部４２によって決定され、１番目のサブフレームについてはａ＝１．２１４、２番目のサブフレームについてはａ＝１．１９１、３番目のサブフレームについては、ａ＝０となる。
【００７４】
倍率ａを決定するために用いた入力階調値（ディジタル映像信号）は、ＲＧＢの各色成分ごとにメモリ部２１からバッファ４３へも入力される。バッファ４３の遅延時間は、倍率設定部４２が倍率ａを決定するのに必要な時間に設定されており、所定時間遅延された入力階調値は演算部４１へ出力される。
【００７５】
演算部４１は、各サブフレームごとに、ＲＧＢの各色成分について倍率ａに基づいて演算を行い、その結果である出力階調値をディジタル映像出力の一部として液晶表示部１２へ出力する。
【００７６】
上記の倍率ａを用いて算出された出力階調値に応じた電圧が、走査線ドライバ３３及び信号線ドライバ３４によって画素３５に印加された場合の時間−輝度特性は図８に示すようになる。
γ＝２．２の映像信号が入力しているものとし、演算部４１における演算の前後でのＲ成分の輝度を比較すると、処理前は（２１０／２５５）2.2 ＝０．６５２、処理後は、１／３×（２５５／２５５）2.2 ＋１／３×（２５０／２５５）2.2 ＝０．６５２であり、演算部４１に処理の前後で積分輝度は変化していない。しかも、３番目のサブフレームは、倍率ａが０であるから黒表示となり、動画質が改善される。
【００７７】
このように、本実施形態にかかる液晶表示装置は、輝度を低下させること無く動画質を向上させることができる。
【００７８】
なお、ここでは輝度換算で１／３や２／３となる値を範囲の下限値として倍率を決定する例について説明したが、これらの値を範囲の上限値として倍率を決定しても同様の効果が得られる。
【００７９】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様に画像処理部１１と液晶表示部１２とを有する。
図９に、本実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部１１の構成を示す。本実施形態においては、ディジタル画像処理部２２Ａは演算部４１及びバッファ４３を備えておらず、その代わりに階調変換部４５を備えている。
【００８０】
本実施形態においては、カウンタ・制御信号生成部４４から出力されるカウント値とメモリ部２１から出力されるディジタル映像信号（入力階調値）とは、階調変換部４５に入力される。
【００８１】
階調変換部４５では、ディジタル映像信号の入力階調値とカウント値とに基づいて、図１０に示すようなＬＵＴ４５１を参照し、対応する値をディジタル映像信号出力の一部として液晶表示部１２へ出力する。なお、図１０に示すＬＵＴはｎ＝３の場合、すなわち１フレームを三つのサブフレームに時分割する場合のものである。
【００８２】
本実施形態においては、画像処理部１１に乗算器（演算部４１）が存在しないため、第１の実施形態と比べて画像処理部１１の回路規模を小さくできる。
【００８３】
以上の構成においても、輝度を低下させること無く動画質を向上させ、エッジブルアを低減できる。
【００８４】
なお、本実施形態においては、ＲＧＢの各色成分から最大の階調値である色成分を抽出することなく、それぞれの色成分の階調値に基づいてＬＵＴを参照しているため、第１の実施形態にかかる液晶表示装置のように偽色を防止する効果は得られない。ただし、白黒表示の場合には偽色が存在しないため、本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様の動画質が得られる。
【００８５】
このように、本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置よりも簡略な構成で、輝度を低下させることなく動画質を向上させることができる。
【００８６】
〔第３の実施形態〕
上記第１及び第２の実施形態においては、ディジタル映像信号入力が８ｂｉｔの場合に、階調を変換する際又は倍率を決定する際に参照するＬＵＴが２５６階調分の（すなわち、ディジタル映像信号入力の階調数と同じ数）レコードを有する構成となっていた。
【００８７】
しかし、このような構成では、倍率設定部４２又は階調変換部４５にＬＵＴ４２１，４５１を格納するためには、２５６×（１階調分のＬＵＴに必要なビット数）分のメモリ容量が必要となる。よって、本実施形態では、ＬＵＴを格納するために必要とするメモリ容量を低減する構成について説明する。
【００８８】
本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態と同様に画像処理部１１と液晶表示部１２とを有する。
【００８９】
図１１に、本実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部１１の構成を示す。本実施形態において画像処理部１１は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様であり、メモリ部２１とディジタル画像処理部２２Ｂとで構成される。ただし、本実施形態においては、ディジタル画像処理部２２Ｂの倍率設定部４２Ａが保持するＬＵＴ４２１Ａは、第１の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル画像処理部２２の倍率設定部４２が備えるＬＵＴ４２１とは異なる値となっている。なお、ここでは第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様のディジタル画像処理部を備える構成を例に説明を行うが、第２の実施形態にかかる液晶表示装置と同様のディジタル画像処理部を備える構成であっても良い。この場合には、ＬＵＴは階調変換部４５に保持される。
【００９０】
図１２に、本実施形態において倍率設定部４２Ａが保持するＬＵＴ４２１Ａを示す。なお、このＬＵＴはｎ＝３、すなわち１フレームを三つのサブフレームに時分割して処理を行う場合のものである。ＬＵＴ４２１Ａは、最大階調が白の１／３未満である０〜１５４階調のとき、同じく１／３以上２／３未満である１５５〜２１２階調のとき、同じく２／３以上である２１３〜２５５階調の時の三つの階調領域のレコードで構成されており、各階調領域内では同じ値が参照される。これらの値は、図７に示した第１の実施形態でのＬＵＴ４２１において各階調領域内の最大階調値に対応して参照される値、すなわち、１５４階調、２１２階調及び２５５階調の時のＬＵＴ値と同じ値である。
【００９１】
本実施形態にかかる液晶表示装置が用いるＬＵＴ４２１Ａは、第１及び第２の実施形態にかかる液晶表示装置のＬＵＴ４２１、４５１と比較するとデータ量が格段に小さいが、これを用いた場合でも、演算部４１における演算結果が２５５階調を超えることなく輝度成分を配分できる。
【００９２】
このように、本実施形態に液晶表示装置は、輝度を低下させることなく動画質を向上させることができ、しかも、動画質を向上させる処理を行うために必要なメモリ容量（ＬＵＴを保持するためのメモリ容量）は、第１の実施形態や第２の実施形態にかかる液晶型表示装置よりも少ない。
【００９３】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態と同様に、画像処理部１１及び液晶表示部１２を有する。
図１３に、本実施形態にかかる液晶表示装置が備える画像処理部１１の構成を示す。本実施形態にかかる液晶表示装置が備える画像処理部１１は、図３に示した第１の実施形態のものとほぼ同様であるが、ディジタル画像処理部２２の構成が相違する。本実施形態でのディジタル画像処理部２２は、倍率設定部４２の代わりに加算値設定部５０を有する。加算値設定部５０は、メモリ部２１から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分と、カウンタ制御信号生成部４４から入力されるカウント値とに基づいて、各色成分で異なる加算値ａＲ、ａＧ，ａＢを出力する。
加算値設定部５０は、ＲＧＢ各色成分の中から階調値が最大の色成分を抽出し、その色成分の階調値とカウンタ値とに基づいてＬＵＴ５０１を参照し、加算値を決定する。これにより、各色成分の加算値の比は、メモリ部２１から入力される各色の階調値の大きさの比と同じとなる。
【００９４】
第１の実施形態において、演算部４１は、倍率設定部４２から出力される倍率ａとバッファ４３から出力される各色の階調値とをそれぞれ乗算する処理を行ったが、本実施形態においては、加算値設定部５０から出力される各色成分の加算値とバッファ４３から出力される各色成分の階調値とを加算する処理を行う。
この他の構成や動作については、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００９５】
本実施形態においても、１フレームの期間内で見た場合、演算部４１における演算の前後で（換言すると、ディジタル映像入力信号とディジタル映像出力信号とで）積分輝度は不変であるため最大輝度やコントラストは低下することはなく、しかも、擬似的なインパルス表示が実現されるため動画質が改善される。
【００９６】
〔第５の実施形態〕
上記第１〜４の実施形態においては、１フレームを任意のｎ個（ｎは任意の自然数）に時分割する場合、換言すると、液晶表示装置の駆動周波数が映像周波数の自然数倍である場合について説明した。しかし、本発明は、駆動周波数が映像周波数の自然数倍で無くとも適用可能であるため、駆動周波数がｆ２、映像周波数がｆ１（ｆ２＞ｆ１）である場合について第５の実施形態で説明する。
【００９７】
図１４に本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様に、画像処理部１１Ａ及び液晶表示部１２を有する。ただし、本実施形態においては、画像処理部１１Ａは、ディジタル画像処理部２２Ｄの前段にフレームレート変換部２３を備えている。
フレームレート変換部２３は、入力された映像信号のフレーム周波数を変換し、変換した信号をディジタル画像処理部２２Ｄへ出力する。
【００９８】
次に、ディジタル画像処理部２２Ｄの構成について説明する。図１５に、本実施形態における画像処理部１１Ａの構成を示す。ディジタル画像処理部２２Ｄは、第１の実施形態と同様に、演算部４１、倍率設定部４２、バッファ４３及びカウンタ・制御信号生成部４４を有する。ただし、本実施形態においては、制御信号やディジタル映像信号入力は、メモリ部２１からではなく、フレームレート変換部２３から出力され、ディジタル画像処理部２２Ｄへ入力される。また、本実施形態においてはメモリ部２１に対する情報の読み書きは、カウンタ・制御信号生成部４４ではなくフレームレート変換部２３が制御する。
【００９９】
図１６及び図１７を用いて、フレームレート変換部２３及びディジタル画像処理部２２Ｄの動作について説明する。
図１６は、ｆ２＝２．５×ｆ１という条件下で、フレームレート変換部２３へ入力される映像信号及びフレームレート変換部２３からディジタル画像処理部２２Ｄへ出力される映像信号を示す図である。横軸は時間を表しており、フレーム画像Ｆが時間的に変化している。図中の上段は入力側の映像信号のフレーム画像の時系列であり、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・のようにフレーム画像が変化する。一方、図中下段は出力側の映像信号のフレーム画像の時系列であり、Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ３’・・・のようにフレーム画像が変化する。なお、入力フレーム画像Ｆ１と出力フレーム画像Ｆ１’とは、同一時刻における映像である。
【０１００】
通常のフレームレート変換であれば、出力周期である１／ｆ２ごとにフレーム画像Ｆ’を出力する必要がある。これに対し、本実施形態にかかる液晶表示装置では、出力周期の整数倍、すなわちｎ／ｆ２ごとにフレーム画像Ｆ’を出力する。
【０１０１】
図１６の例では、２／ｆ２ごとにフレーム画像Ｆ’を生成し、生成しなかったフレーム画像は、１フレーム前の映像をそのまま出力する。この時のフレームレート変換部２３から出力されるフレーム映像の時系列はＦ１’、Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ２’、Ｆ３’、Ｆ３’・・・となり、複数のフレームで同じ映像が出力される。換言すると、映像変換は、ｆ’２＝１．２５×ｆ１というフレームレート変換を行うことと同義である。ただしｆ’２の期間内において映像は複数回出力する。
【０１０２】
フレームレート変換は、変換倍率が高くなるほど、変換処理の演算が複雑になるが、本実施形態においては、変換倍率が低く抑えられるため、フレームレート変換での変換倍率を低くできる。
【０１０３】
図１７は、ディジタル映像信号処理部２２Ｄへ入力される映像信号及びディジタル映像信号処理部２２Ｄから出力される映像信号を示す図である。横軸は時間を表しており、フレーム画像Ｆが時間的に変化している。図中上段は入力側の映像信号のフレーム画像の時系列であり、下段は出力側の映像信号のフレーム画像の時系列である。
ここで行う処理は、第１の実施形態において説明した処理と同様である。すなわち、図示する例では、ディジタル画像処理部２２Ｄには、２フレーム連続して同じ映像が入力されるため、ディジタル画像処理部２２Ｄは、２／ｆ２を１番目のサブフレーム、１／ｆ２を２番目のサブフレームと見なして階調割り当てを行う。その結果、２番目のサブフレームの輝度成分をなるべく１番目のサブフレームに配分させて出力フレーム時系列Ｆ’’１、Ｆ’’’１、Ｆ’’２、Ｆ’’’２、Ｆ’’３、Ｆ’’’３・・・が得られる。
【０１０４】
以上のように、駆動周波数がｆ２、映像周波数がｆ１（ｆ２＞ｆ１）である場合には、フレームレート変換部２３でｆ２／ｎｆ１倍の周波数変換を行い、１フレームがｎ個のサブフレームに時分割されていると見なしてディジタル画像処理部２２Ｄで階調割り当てを行う。これにより、１フレームの分割数が任意の正数であっても、輝度を低下させることなく動画質を向上させることができる。
【０１０５】
このように、駆動周波数が映像周波数よりも高ければ本発明の効果が得られ、１フレームをいくつのサブフレームに時分割するかは任意である。
【０１０６】
〔第６の実施形態〕
上記第１〜第５の実施形態においては、１フレームを構成する各サブフレームは全て同一の期間である場合について説明した。しかし、本発明は、１フレームを構成する各サブフレームが同一の期間でなくとも（換言すると、１フレームが同じ時間長のサブフレームに等分割されていなくとも）適用可能であるため、第６の実施形態では１フレームを構成する各サブフレームの期間が異なる場合について説明する。
【０１０７】
本実施形態にかかる液晶表示装置の構成は、第１の実施形態と同様である。ただし、カウンタ・制御信号生成部４４の動作周波数や倍率設定部４２が倍率ａを決定するために用いるＬＵＴ４２３は第１の実施形態のＬＵＴ４２１とは異なる構成である。
【０１０８】
図１８に、本実施形態にかかる液晶表示装置において、液晶表示部１２のある画素３５に画像を表示させる際のタイミングチャートを示す。ここで、１フレームを二つのサブフレームに時分割し、１番目のサブフレームと２番目のサブフレームとで期間比が２：１（１番目のサブフレームの時間長が２番目のサブフレームの時間長の２倍）であるものとする。
【０１０９】
映像周波数ｆで画像処理部１１に入力されたディジタル映像信号は、一旦メモリ部２１に保持された後に、２番目のサブフレーム（時間長が短いサブフレーム）を処理するのに必要とな駆動周波数（すなわち映像周波数の３倍）で、ディジタル画像処理部２２へ入力される。
【０１１０】
このとき、上記各実施形態と同様に、二つのサブフレーム期間に、ディジタル画像処理部２２には、同じ映像の映像信号が入力される。
【０１１１】
１番目のサブフレームの時間長は２番目のサブフレームの２倍であるため、１番目のサブフレームにおいてディジタル画像信号は、１番目のサブフレームの前半分の期間で終了し、１番目のサブフレームの後半分では不定（invalid ）となる。Invalid の期間には、ディジタル画像処理部２２はメモリ部２１からディジタル映像信号を読み出さない。
Ｖｓｙｎｃは、それぞれのサブフレームが始まった際にパルス出力される。この時。１番目サブフレーム期間の間に画素３５に書き込まれた階調値は、その保持期間が２番目のサブフレームの２倍となる。
よって、ＲＧＢの各色成分のうち、いずれかの色成分の最大階調値が２１２階調以下（輝度に換算して２／３未満）のときは、２番目のサブフレームの全ての輝度成分を１番目のサブフレームに配分する。
【０１１２】
いずれかの色成分の最大階調値が２１３以上（輝度に換算して２／３以上）のときは、２番目のサブフレームになるべく輝度成分が残らないように輝度成分を配分する。
【０１１３】
図１９に、このような規則で輝度成分を配分する場合に倍率設定部４２が参照するＬＵＴ４２３の構成を示す。本実施形態においては、１フレームを二つのサブフレームに分割しているため、１フレームを三つのサブフレームに分割した場合よりも少ないデータ量でＬＵＴが構成される。
【０１１４】
図２０に、本実施形態において示した演算処理を行った結果画素３５に書き込まれる映像信号の時間−輝度特性を示す。２番目のサブフレームの輝度成分は１番目のサブフレームに配分されているため、２番目のサブフレーム期間では黒表示が行われ、擬似的なインパルス表示が実現される。
【０１１５】
このように、一つのフレームを構成するサブフレームの時間長が、各サブフレームで異なっていたとしても、輝度を低下させることなく動画質を向上させることができる。
【０１１６】
〔第７の実施形態〕
上記各実施形態においては、ディジタル映像信号に演算処理を施したり、階調変換を施したりすることによって、輝度を低下させることなく動画質を向上させた液晶表示装置について説明した。
本実施形態においては、液晶表示装置のＤ／Ａコンバータの基準階調電圧を変更することによって、輝度を低下させることなく動画質を向上させる構成について説明する。
【０１１７】
図２１に、本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、基準階調信号生成部１３をさらに有する他は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様である。
【０１１８】
本実施形態においては、ディジタル画像処理部２２Ｅからの出力は液晶表示部１２だけでなく基準階調信号生成部１３にも送られる。基準階調信号生成部１３からの出力は、信号線ドライバ３４Ａに含まれるＤＡ変換部１４へ送られる。
【０１１９】
図２２に、ディジタル信号処理部２２Ｅの構成及びこれとその他の機能部との接続状態を示す。ディジタル信号処理部２２Ｅは、演算部４１を備えていない他は、第１の実施形態におけるディジタル信号処理部２２とほぼ同様である。なお、本実施形態においては、倍率設定部４２Ｂから出力される倍率データは、基準階調信号生成部１３へ送られる。また、バッファ４３からの出力は、ＤＡ変換部１４へ送られる。
【０１２０】
本実施形態では、動画質向上のための階調割当ての処理をＤＡ変換部１４において行う。基準階調信号生成部１３は、倍率設定部４２Ｂから入力された倍率データに基づいて、基準階調電圧を設定する。
【０１２１】
基準階調電圧とは、ある基準の階調値Ｄ１、Ｄ２、・・・、ＤｎがＤＡ変換部１４入力された時に得られる出力電圧Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎのことである。ＤＡ変換部１４では、図２３に示すように、基準階調信号生成部１３が生成した基準階調電圧に基づいて、入力ディジタル信号が電圧出力に変換される。基準階調値とは異なる階調値が入力された場合、ＤＡ変換部１４は、内挿法（補間法）によって出力電圧を決定する。
例えば、倍率設定部４２Ｂから１．２０２倍という倍率データが出力されると、基準階調信号生成部１３は、入力階調値の出力輝度の１．２０２倍の輝度に対応した出力電圧を出力するように、基準階調電圧を決定する。
【０１２２】
バッファ４３から出力された信号は、ＤＡ変換部１４において、変更されている基準階調電圧に基づいてアナログ電圧に変換され、画素３５へ送られる。
【０１２３】
本実施形態においては、倍率設定部４２Ｂから出力される倍率データに基づいて基準階調信号生成部１３が基準階調電圧を変化させるため、第１の実施形態のように演算部４１が階調割当てを行う場合と同様の階調電圧がＤＡ変換部１４から出力される。
【０１２４】
具体的な画像処理の一例として、画像振幅を２倍（すなわち輝度を２倍）にする処理について説明する。上記各実施形態においては、ディジタル画像処理部２２においてディジタル画像処理を行うことで画像振幅を変更していたが、本実施形態においては、倍率変換部４２Ｂからの「輝度を２倍にする」という信号を受けた基準階調信号生成部１３において入力信号の持つ輝度が２倍となるような基準電圧を生成し、ＤＡ変換部１４へ出力する。これにより、ディジタル画像信号処理値の値を２倍する処理を行った場合と同様の出力が得られる。
図２４に、本実施形態における基準階調電圧生成部１３の構成例を示す。基準階調電圧生成部１３は、複数のＤＡ変換部（ＤＡＣ）１４と、ディジタル信号生成部１５とからなる。ディジタル信号生成部１５は、倍率設定部４２Ｂから送られてきた信号を基に、基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９の値に対応するディジタル信号をＤＡ変換部１４へ出力する。ＤＡ変換部１４は、ディジタル信号生成部１５から送られてきた信号を基に、バッファ４３から入力される信号に応じたアナログ電圧を出力する。
以上のような処理を行うことで、ＤＡ変換部１４は倍率設定部４２Ｂが出力する任意の変換信号に対して、所望の基準階調電圧を生成可能となる。
【０１２５】
なお、ここでは倍率設定部４２Ｂは画素３５のそれぞれに対して最大階調を求める構成となっており、基準階調信号生成部１３は、ドットクロック（１画素分のデータが送られるクロック）で基準階調電圧を変更する。
一方、図２５に示すように、倍率設定部４２Ｂへ送られる最大階調値を１フレームの画面全体での最大階調値とすることによって、基準階調信号生成部１３が１フレームごとに１回基準階調電圧を変更させるようにすることも可能である。
【０１２６】
このように、映像信号に対するディジタル処理ではなく、画素に印加する電圧の基準を変更することによっても輝度を低下させることなく動画質を向上させることが可能である。
【０１２７】
〔第８の実施形態〕
上記各実施形態においては、液晶表示装置に適用している画素の応答期間がサブフレーム期間よりも短いものとしてその動作を説明した。本実施形態においては、画素の応答期間がサブフレームの期間よりも長い場合について説明する。
【０１２８】
図２６に、本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この画像形成装置は、第１の実施形態と同様に画像処理部１１と液晶表示部１２とを有する。本実施形態において画像処理部１１は第２の実施形態とほぼ同様であるが、ディジタル画像処理部２２Ｆは階調変換部４５の代わりにオーバードライブ部４６を備えている。オーバドライブ部４６は、一つ前のサブフレームの映像信号と現在のサブフレームの映像信号とを基に、出力階調値をＬＵＴ４６１を参照して決定する処理を行う。
【０１２９】
オーバドライブ部４６には、メモリ部２１からＸｏｌｄ，Ｘｎｅｗ（Ｘ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）という二種類の信号が入力される。ここで、Ｘｎｅｗは、現在のサブフレームの階調信号、Ｘｏｌｄは一つ前のサブフレームの同じ画素の信号となっている。
【０１３０】
カウンタ・制御信号生成部４４からは、上記各実施形態と同様に、サブフレームの番号がカウント値としてオーバードライブ部４６へと送られる。オーバードライブ部４６には、現在のサブフレームの階調信号に加え、一つ前のサブフレームの階調信号がメモリ部２１から入力される。オーバードライブ部４６は、入力されたサブフレーム番号と階調信号とをもとに、第２の実施形態と同様にＬＵＴ４６１を用いて階調変換を行う。その後、階調変換によって得られた階調値と変換前の階調値とをもとに、１サブフレーム期間が経過した後の階調値が現在のサブフレームの階調変換後の階調値に近づくように階調変換を行う（オーバドライブ処理）。ここで、オーバドライブ処理は、１フレーム期間で輝度成分が液晶の応答時間を考慮した上で所望の値に近くなるように階調変換を行う。
【０１３１】
具体的には、オーバドライブ処理とは、図２７（ａ）に示すように、液晶表示部１２の画素３５の表示階調が６４階調から１９２階調へと変化する場合、本来ならば６４→１９２→１９２→・・・と階調値を変化させるべき所を６４→２２４→１９２・・・のように変化させる処理をいう。即ち、階調値が増加する場合には本来の階調値よりも大きい値を、階調値が現象するのであれば本来の階調値よりも小さい値を画素に入力する方法である。
【０１３２】
オーバドライブ処理を行うことにより、図２７（ｂ）に示すように、所望の中間階調値に到達するまでの時間が短縮されるため、あたかも液晶の応答時間を短くした場合と同様に表示される。ただし、最大階調や最小階調（８ｂｉｔ表示であれば０階調（黒）や２５５階調（白）へ階調変化させる場合には、本来の階調値よりも大きい（又は、小さい）階調値を画素へ入力できないため、オーバドライブ処理は行えない。
【０１３３】
ここで、液晶表示装置を設計する際には、白から黒への応答及び黒から白への応答のいずれが速いかを考慮して、階調変換に適用するＬＵＴ４６１を変更することが好ましい。例えば、ノーマリーホワイトのＴＮ（twisted nematic ）液晶の場合、一般に白から黒への応答の方が黒から白への応答よりも速い。このとき、黒になる可能性の高い３番目のサブフレームから次のフレームの１番目のサブフレームへの応答は、白への応答よりも中間層への応答の方が余裕がある。よって、このような場合には、図２８に示すように、２番目のフレームが最大階調となるＬＵＴ４６１を適用することが好ましい。
【０１３４】
上記各実施形態のように一番目のサブフレームを最大階調とする場合の応答波形を図２９（ａ）に、図２８に示すようなＬＵＴを採用した本実施形態での応答波形を図２９（ｂ）に示す。これらの波形は、各サブフレームの階調値が２５５、１９２、０である場合の例である。なお、ここでは、液晶の応答は階調値が増加する場合の応答（０階調から２５５階調への応答）の方が、階調値が減少する場合の応答（２５５階調から０階調への応答）よりも長い時間を要するものとする。
【０１３５】
図２９（ａ）のように、１番目のサブフレームに２５５、２番目のサブフレームに１９２、３番目のサブフレームに０という階調値を割り当ててしまうと、１番目のサブフレーム期間で液晶は、最小階調である０から最大階調である２５５までの変化に対応する応答しなければならない。しかも、この場合には本来の階調値が最大階調であるからオーバドライブ処理も行えない。よって、階調値が増加する場合の応答速度が低いと、このような場合に１番目のサブフレーム期間内に液晶の応答が完了せず、結果として１フレーム期間内の積分輝度が不足してしまう。
【０１３６】
一方、図２９（ｂ）のように、１番目のサブフレームに１９２、２番目のサブフレームに２５５、３番目のサブフレームに０という階調値を割り当てると、１番目のサブフレーム期間内に液晶は階調値で０から１９２までの変化に対応する応答をすれば良く、しかもオーバドライブ処理によって応答時間を短縮できる。２番目のサブフレーム期間では階調値で１９２から２５５までの変化に対応する応答をする必要があるが、これは１番目のサブフレームでの階調値の変化量よりも小さいため、オーバドライブ処理を行わずともサブフレーム期間内に応答を完了できる。
【０１３７】
なお、ここでは階調値が増加する場合の応答が階調値が減少する場合の応答よりも遅い場合について説明したが、逆に、階調値が増加する場合の方が応答速度が速い場合には、階調値の配分元であるサブフレームの直前のサブフレームには、高い階調値を割り当てないようにすれば同様の効果が得られる。
【０１３８】
このように、液晶の応答速度に応じたＬＵＴ４６１を液晶表示装置に適用することによって、オーバドライブ処理にも余裕ができ、輝度低下が抑えられる。
【０１３９】
このように、表示素子の応答速度がサブフレームの期間よりも長いとしても、オーバドライブ処理によって表示素子の応答速度を向上させることによって、輝度を低下させることなく動画質を向上させることができる。
【０１４０】
なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、表示装置の駆動方法（黒出力に対応する信号を画素に書き込む方法）を単独で用いる場合について説明したが、これをバックライト点滅や光シャッターと言った方法と組み合わせて実施した場合でも、上記同様の効果が得られる。
このように本発明は、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル画像処理部における処理動作のタイミングチャートである。
【図５】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる液晶表示装置の倍率設定部が備えるＬＵＴの一例を示す図である。
【図６】第１の実施形態にかかる液晶表示装置の倍率設定部が備えるＬＵＴの一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル画像処理部における処理動作のタイミングチャートである。
【図８】第１の実施形態にかかる液晶表示装置において、画像処理部から出力された信号に応じた画素の輝度の変化を示す図である。
【図９】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図１０】第２の実施形態にかかる液晶表示装置の階調変換部が備えるＬＵＴの一例を示す図である。
【図１１】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態にかかる液晶表示装置の倍率設定部が備えるＬＵＴの一例を示す図である。
【図１３】本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる液晶表示装置が備えるディジタル画像処理部の構成を示す図である。
【図１４】本発明の好適に実施した第５の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１５】第５の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図１６】第５の実施形態にかかる液晶表示装置のフレームレート変換部が出力信号を生成する過程を示す図である。
【図１７】第５の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル画像処理部が出力信号を生成する過程を示す図である。
【図１８】本発明を好適の実施した第６の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル画像処理部での処理動作のタイミングチャートである。
【図１９】第６の実施形態にかかる液晶表示装置の倍率設定部が備えるＬＵＴの一例を示す。
【図２０】第６の実施形態にかかる液晶表示装置において、画像処理部から出力された信号に応じた画素の輝度の変化を示す図である。
【図２１】本発明を好適に実施した第７の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２２】第７の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図２３】第７の実施形態にかかる液晶表示装置のＤＡ変換部の入出力特性を示す図である。
【図２４】基準階調電圧生成部の構成を示す図である。
【図２５】第７の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の別の構成例を示す図である。
【図２６】本発明を好適に実施した第８の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図２７】オーバドライブ処理を説明するための図であり、（ａ）は入力階調値を示し、（ｂ）は、透過率を示す。
【図２８】第８の実施形態にかかる液晶表示装置の階調変換部が備えるＬＵＴの別の構成例を示す図である。
【図２９】オーバドライブ処理を説明するための図であり、（ａ）は従来の駆動方法での応答波形を示し、（ｂ）はオーバドライブ処理実行時の応答波形を示す。
【符号の説明】
【０１４２】
１１、１１Ａ    画像処理部
１２    液晶表示部
１３    基準階調信号生成部
１４    ＤＡ変換部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ    ディジタル画像処理部
２３    フレームレート変換部
３１    走査線
３２    信号線
３３    走査線ドライバ
３４    信号線ドライバ
３５    画素
３６    補助容量
３７    ＴＦＴ
３８    画素行列部
４１    演算部
４２、４２Ａ、４２Ｂ    倍率設定部
４３    バッファ
４４    カウンタ・制御信号生成部
４５    階調変換部
４６    オーバードライブ部
【図１】
2005173387.tif 000003
【図２】
2005173387.tif 000004
【図３】
2005173387.tif 000005
【図４】
2005173387.tif 000006
【図５】
2005173387.tif 000007
【図６】
2005173387.tif 000008
【図７】
2005173387.tif 000009
【図８】
2005173387.tif 000010
【図９】
2005173387.tif 000011
【図１０】
2005173387.tif 000012
【図１１】
2005173387.tif 000013
【図１２】
2005173387.tif 000014
【図１３】
2005173387.tif 000015
【図１４】
2005173387.tif 000016
【図１５】
2005173387.tif 000017
【図１６】
2005173387.tif 000018
【図１７】
2005173387.tif 000019
【図１８】
2005173387.tif 000020
【図１９】
2005173387.tif 000021
【図２０】
2005173387.tif 000022
【図２１】
2005173387.tif 000023
【図２２】
2005173387.tif 000024
【図２３】
2005173387.tif 000025
【図２４】
2005173387.tif 000026
【図２５】
2005173387.tif 000027
【図２６】
2005173387.tif 000028
【図２７】
2005173387.tif 000029
【図２８】
2005173387.tif 000030
【図２９】
2005173387.tif 000031