(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配置された液晶パネルを有する液晶表示装置において、予備書込み信号を発生する予備書込み信号発生手段と、前記液晶パネルの前面または後面に設けられたシャッタ手段を備え、
前記予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
前記表示すべきフレームの画像信号と、その１フレーム期間前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、前記予備書込み信号を発生し、
前記予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を前記複数の画素に印加して予備書込みを行った後、前記表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を前記複数の画素に印加して正規書込みを行い、その後に前記シャッタ手段を開口することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
表示すべきフレームの画像信号を複数の画素に書き込んで所定期間を経過した後にシャッタ手段を開口することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
複数の画素がマトリクス状に配置された液晶パネルを有する液晶表示装置において、予備書込み信号を発生する予備書込み信号発生手段と、前記液晶パネルの背面に設けられたバックライトを備え、
前記予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
前記表示すべきフレームの画像信号と、その１フレーム期間前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、前記予備書込み信号を発生し、
前記予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を前記複数の画素に印加して予備書込みを行った後、前記表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を前記複数の画素に印加して正規書込みを行い、その後に前記バックライトを点燈することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
表示すべきフレームの画像信号を複数の画素に書き込んで所定期間を経過した後にバックライトを点燈することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きくなり、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さくなることを含む請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記予備書込み信号発生手段は、少なくとも、前記表示すべきフレームの画像信号レベル及びそれ以前に表示された画像信号レベルに応じて予備書込み信号に変換するルックアップテーブルを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関わり、特に、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)  液晶表示装置（ＴＦＴ  ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））等のホールド型電気−光変換特性を有する表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精細、低消費電力、省スペースを実現できる液晶表示装置（以下、ＬＣＤと記す。）等のフラットパネル型表示装置（ＦＰＤ（Flat Panel Display））が盛んに開発されてきており、その中でも特にコンピュータ表示装置やテレビジョン表示装置等の用途へのＬＣＤの普及は目覚しいものがある。しかしながら、このような用途に従来から主として用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、以下、ＣＲＴと記す。）表示装置に対して、ＬＣＤにおいては、動きのある画像（以下、動画と記す。）を表示した場合に、観視者には動き部分の輪郭がぼけて知覚されてしまうという、いわゆる「動きぼけ」の欠点が指摘されていた。
【０００３】
そして、現在一般的に用いられているＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super - Twisted Nematic）型ＬＣＤにおいては、液晶に電界を印加してから液晶分子の配列が変化して所望の光透過率に達するまでの電気光学応答時間が、例えばＮＴＳＣテレビジョン方式のフィールド周期である約１６．７（ｍｓｅｃ）に対して数倍遅いため、動画表示の場合にフィールド期間内に動き部分の光学応答が完了しないという点がこのような動きぼけの原因として従来より挙げられてきた。このため、μｓｅｃオーダーの電気光学応答が可能な強誘電性液晶（ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal））や反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ（Anti-ferroelectric Liquid Crystal））といった高速応答液晶及びそれを用いた表示装置の開発が活発化してきている。
【０００４】
一方、最近になって、動画表示における動きぼけが液晶の光学応答時間の遅れ以外に、例えば特開平９−３２５７１５号公報に記載されるようにＬＣＤの表示方式そのものにも起因するという指摘がなされ始めた。電子ビームを走査して蛍光体を発光させて表示を行うＣＲＴ表示装置においては、各画素の発光は蛍光体の若干の残光はあるものの概ねインパルス状となる、いわゆるインパルス型表示方式となっている。これに対して、ＬＣＤにおいては、液晶に電界を印加することにより蓄えられた電荷が次に電界を印加するまで比較的高い割合で保持されるため（特にＴＦＴ  ＬＣＤにおいては、画素を構成するドット毎にＴＦＴスイッチが設けられており、さらに通常は各画素毎に補助容量が設けられているので蓄えられた電荷の保持能力がきわめて高い。）、液晶画素が次のフレームの画像情報に基づく電界印加により書き換えられるまで発光し続けるという、いわゆるホールド型表示方式である。  このような、ホールド型表示装置においては画像表示光のインパルス応答が時間的な広がりを持つため、時間周波数特性が劣化して、それに伴い空間周波数特性も低下して、観視画像のぼけが生じる。そこで、特開平９−３２５７１５号公報においては、表示面に設けたシャッタもしくは光源ランプ（バックライト）をオン／オフ制御することにより、表示画像の各フィールド期間の後半のみ表示光を観視者に提示して、インパルス応答の時間的広がりを制限することにより、観視画像の動きぼけを改善する表示装置が提案されている。
【０００５】
このようなホールド型表示方式を採る表示装置の動きぼけを改善できる従来の表示装置を以下説明する。図１１は特開平９−３２５７１５号公報に記載された従来の表示装置の構成を示すブロック図である。図において、４０は光源ランプ、４１は表示素子、４２はシャッタ、４３は駆動回路、４４はパルス発生回路である。４１は例えばＴＦＴ液晶である。次に動作につき説明する。光源ランプ４０からの光は、画像信号で透過率が変化する表示素子４１により画像表示光に変換される。駆動回路４３は表示装置に入力される画像信号と同期信号により、表示素子４１を駆動するための駆動信号を発生し、表示素子４１へ出力する。このように、駆動信号により入力画像信号に応じて表示素子２２の光透過率を変化させることにより光源ランプ２１からの光を変調して画像を表示する。パルス発生回路４４は、入力された垂直同期信号に同期したシャタ制御信号を発生し、シャッタ４２はシャッタ制御信号により表示光の透過率を変化させ、光源ランプ２１からの光を変調する。シャッタ制御信号は図１２に示すように、垂直同期信号ＶＤの周期、即ちフィールド期間Ｔの後半５０％ないし２５％の期間オンとなり、この期間シャッタ４２が光を透過する。このように、観視者への表示光は、フィールド期間Ｔの後半５０％ないし２５％の期間に時間的な広がりが制限されるため、観視画像の動きぼけを改善できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表示装置は、以上のように構成されているので、次のような問題があった。
【０００７】
動画像を表示するようなＬＣＤ等の表示装置においては、一般にマトリクス駆動が行われ、１フィールド期間内に先頭ラインから順次Ｙ（列）ドライバにより走査され、走査ラインに対応する液晶に所定の画像がＸ（行）ドライバを介して順次書き込まれる。ところが、従来の表示装置では、フィールド期間の後半の所定期間でシャッタを開口する、もしくは光源ランプ（バックライト）を点燈するため、特に光学応答の遅い液晶を使った指数型の表示方式の場合には、シャッタ開口期間もしくは光源ランプ点燈期間、すなわち表示光の提示期間においては、前半の表示ライン（通常、画面の上部に相当する。）では液晶が光学的に十分応答しているため、動き画像（移動オブジェクト）の輪郭部分のコントラストが十分得られ動きぼけも十分に改善されるが、後半の表示ライン（通常、画面の下部に相当する。）においては、液晶の光学応答が不十分であり、シャッタ開口期間もしくは光源ランプ点燈期間、すなわち表示光の提示期間においても液晶の光学応答が継続しているため、動き画像の輪郭部分のコントラストが低下して輪郭部分がぼけてしまい動きぼけが十分改善されない。
【０００８】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、表示光の提示開始時点において液晶が所望の光学応答に達するように画像情報を書き込むことができ、表示画面の位置によらず動画像の動きぼけを十分に改善できる液晶表示装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の構成による液晶表示装置は、予備書込み信号を発生する予備書込み信号発生手段と、液晶パネルの前面または後面に設けられたシャッタ手段を備え、
前記予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
前記表示すべきフレームの画像信号と、その１フレーム期間前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、前記予備書込み信号を発生し、
前記予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を前記複数の画素に印加して予備書込みを行った後、前記表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を前記複数の画素に印加して正規書込みを行い、その後に、シャッタ手段を開口するものである。
【００１０】
さらに、この発明の第２の構成による液晶表示装置は、表示すべきフレームの画像信号を複数の画素に書き込んで所定期間を経過した後にシャッタ手段を開口するものである。
【００１１】
また、この発明の第３の構成による液晶表示装置は、予備書込み信号を発生する予備書込み信号発生手段と、液晶パネルの背面に設けられたバックライトを備え、
前記予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
前記表示すべきフレームの画像信号と、その１フレーム期間前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、前記予備書込み信号を発生し、
前記予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を前記複数の画素に印加して予備書込みを行った後、前記表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を前記複数の画素に印加して正規書込みを行い、その後に、バックライトを点燈するものである。
【００１２】
さらに、この発明の第４の構成による液晶表示装置は、表示すべきフレームの画像信号を複数の画素に書き込んで所定期間を経過した後にバックライトを点燈するものである。
【００１３】
さらにまた、この発明の第５の構成による液晶表示装置は、前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きくなり、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さくなることを含むものである。
【００１４】
さらに、この発明の第６の構成による液晶表示装置は、予備書込み信号発生手段が少なくとも、表示すべきフレームの画像信号レベル及びそれ以前に表示された画像信号レベルに応じて予備書込み信号に変換するルックアップテーブルを備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１である液晶表示装置の構成を示す図である。図において、１は入力画像信号を記憶するメモリ、２は液晶への予備書込み信号を発生（生成）する予備書込み信号発生回路、３は画像信号の処理を制御する画像信号処理制御回路、４はメモリ１及び予備書込み信号発生回路２の出力信号を切換るマルチプレクサ、５は液晶パネル１４のソース線（信号線）を駆動するソース・ドライバ、６はシフトレジスタ、７はマルチプレクサ４の出力信号をラッチするラッチ回路、８はラッチ回路７の出力信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ、９はバッファ、１０は液晶パネル１４のゲート線を駆動するゲート・ドライバ、１１はシフトレジスタ、１２はバッファ、１３はソース・ドライバ５及びゲート・ドライバ１０を制御するドライバ制御回路、１４は液晶パネル、１５は液晶サブ画素、１６はソース線からの信号電圧の液晶サブ画素１５への導通をオン／オフするＴＦＴ、１７は液晶パネルの前面に設けられたシャッタ、１８はシャッタ１７のオン／オフ（開口／非開口）を制御するシャッタ制御回路、１９はシャッタ１７を駆動するシャッタ駆動回路である。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１である液晶表示装置を横方向から見たときの断面図である。図において、２０は光源ランプである。ここでは、従来例と同様に、観視者からみて液晶パネル１４の前面にシャッタ１７を設けるものとするが、後面に液晶シャッタ１７’を設けるように構成してもよい。また、液晶パネル１はカラー表示可能なように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各液晶サブ画素で１画素を構成するものとし、入力される画像信号はデジタル画像信号とする。また、同期信号は、それぞれ画像信号の水平及び垂直同期タイミングを示す水平同期信号及び垂直同期信号、ならびに画像信号の有効期間を表わす画像信号イネーブル信号等の総称として用いる。さらに、液晶パネルの表示階調数を例えば各色６４階調とし、入力される画像信号のデータ幅を上記階調数に対応して各色６ｂｉｔとする。
【００１７】
次に動作につき説明する。まず、入力画像信号はメモリ１に入力され順次所定のアドレスに記憶（保持）される。このとき、画像信号処理制御回路３は入力される同期信号に基づいて、メモリ１のアドレスや書込み／読出しを制御する。予備書込み信号発生回路２は、メモリ１より読み出される１フレーム期間前の画像信号及び当該フレーム期間に入力される画像信号から、予備書込み信号を発生する。ここでは、予備書込み信号発生回路２は当該フレーム期間に入力される１画素分の画像信号及びこの画素に対応するメモリ１より読み出された１フレーム期間前の画像信号をルック・アップ・テーブルにより所定値の信号に変換し、この動作を繰り返すことにより１フレーム分の予備書込み信号を発生するものとするが、詳細については後述する。
【００１８】
１フレーム分の予備書込み信号及びメモリ１から読み出される当該フレームの画像信号はマルチプレクサ４に入力され、画像信号処理制御回路３からの切換信号により所定のタイミングで両者を切り替える。このときの信号の概略タイミングを図３に示す。図示するように、マルチプレクサ４からは、まず１フレーム分の予備書込み信号がソースドライバ５へ送られ、続いて１フレーム分の画像信号が正規の書込み信号としてソースドライバ５へ送られる。
【００１９】
ソースドライバ５のシフトレジスタ６にはドライバ制御回路１３からスタートパルスＳＴＨ、シフトクロックＣＬＫＨが入力され、ラッチ回路７にラッチパルスを出力する。ラッチ回路７では、シフトレジスタ７からのラッチパルスに基づいてマルチプレクサ４から出力される各表示ラインのデータをラッチすることにより１ライン分のデータをライン方向（表示の横方向）に展開する。さらに、ライン方向に展開されたデータは、ドライバ制御回路１３からのラッチパルスＬＰによりラッチされ、Ｄ／Ａコンバータ８にてデータ値に応じた電圧のアナログ信号に変換され、バッファ９を介して液晶パネル１４の各ソース線（信号線）入力端子Ｓ1、Ｓ2、・・・、Ｓ3ｍ（ここでは、液晶パネルの水平画素数をｍとする。）に入力され、各ソース線に接続されたＴＦＴのソースに送られる。ここでは、Ｄ／Ａコンバータ８は変換ビット数が表示階調数をあわせた６ビットの抵抗ストリング型のものとし、書込み極性に応じて、リファレンス電圧を切り替えることにより、正負極性それぞれで２６段階の電圧に変換する。
【００２０】
一方、ゲートドライバ１０のシフトレジスタ１１にはドライバ制御回路１３から概ね図３に示すようなタイミングでスタートパルスＳＴＶ、シフトクロックＣＬＫＶが入力される。まず、シフトレジスタ１１は当該フィールドの１回目のゲート走査を行うために、その出力が各ラインの書込み期間に合わせてバッファ１２を介して液晶パネル１４の各ゲート線入力端子Ｇ1、Ｇ2、・・・、Ｇn（ここでは、液晶パネル１４の垂直画素数をｎとする。）に入力され、各ゲート線に接続されたＴＦＴ１６のゲートに送られる。すなわち、当該フィールドの１回目のゲート走査が行われる。また、液晶パネル１４の対向電極ＣＯＭには所定電圧Ｖｃが常時印加されている。
【００２１】
このようにして、アナログ信号に変換された予備書込み信号Ａ’の電圧と対向電極電圧Ｖｃの差に応じた電圧が、まずＴＦＴ１６を介して液晶サブ画素１５に印加され、ライン毎に予備書込み信号に応じた予備書込みが順次行われる。そして、ゲートドライバ１０は２回目のゲート走査を行うために、その出力がバッファ１２を介して液晶パネル１４の各ゲート線入力端子Ｇ1、Ｇ2、・・・、Ｇnに入力され、各ゲート線に接続されたＴＦＴ１６のゲートに送られる。このようにして、各ラインの液晶サブ画素１５への予備書込み終了後に、正規書込み信号に応じた正規書込みが順次行われる。シャッタ制御回路１８には同期信号が入力され、図３に示すような画像信号と同期するタイミングでシャッタ制御信号を発生し、所定期間シャッタ１９が開口するようにシャッタ駆動回路１９を介してシャッタ１７の開口を制御する。このように、画像信号に同期して表示光の観視者への提示を時間的に制限する。以上のように、予備書込み信号に応じた書込みを行った後、正規書込み信号に応じた書込みが行われ、その後に、シャッタ１７が所定期間開口される。
【００２２】
ここで、各フレームにおける書込みによる液晶の光学応答を考える。図４は書込み電圧と液晶パネルの透過光強度との関係を示す図である。なお、液晶パネルは液晶電圧が０の通常状態が黒表示となるノーマリブラックとする。例えば、ここではＴＮ型の液晶を用いているので、図示するように、書込み電圧に応じた透過光強度をとる。つまり、表示階調に応じた透過光強度を得るような書込み電圧を与えれば、書込み電圧により表示階調を制御できる。図５は黒表示から白表示方向に表示が変化する場合（液晶への印加電圧が立上りの場合に相当）の液晶への書込み電圧と液晶パネルの透過光強度の相対レベルとの時間関係を示す図である。なお、簡単のため、図は書込み電圧が正極性の場合を示している。
【００２３】
例えば、同図（１）に示すように、最高階調レベルの白表示の場合、画面の上部分に相当する信号の予備書込み時には、図４に示した最高階調表示レベルとなるような書込み電圧Ｖｆを与える（ａ）。また、同様に正規書込みでも書込み電圧Ｖｆを与える（ｂ）。このときの液晶パネルの光学応答は、概ね図５（３）のａ１に示した応答となる。すなわち、液晶は予備書込みにより正規書込みを行う直前でほぼ所定の透過光強度となるまで応答し、さらに正規書込みでシャッタの開口開始時点ｔonでは所望の透過光強度Ｌａ１（＝Ｌｆ）に達する。予備書込みを行わないときの透過光強度の時間応答ａ１’に比べ、２回書込みを行うので応答スピードが加速される。
【００２４】
次に透過光強度Ｌｍとなるような中間調表示の場合、予備書込みにおいては同図（２）に示すように、図４に示した透過光強度Ｌｍに対応する書込み電圧Ｖｍより大きなα・Ｖｍを与える（図中（ｅ））。但し、α：過電圧率、α≧１。これにより、正規書込みを行う直前ではＶｍを与えたときの応答よりも大きな透過光強度を得るように応答する。そして、正規書込みにおいて本来の書込み電圧Ｖｍを与えることにより（図中（ｆ））、所定の中間調レベルに対応する透過光強度Ｌａ２を得ることができる。すなわち、予備書込みにおいて液晶に過電圧を印加して応答スピードを加速して、正規書込みにより本来の書込み電圧を印加するので、時間応答はａ２のようになり、予備書込みを行わないときの時間応答ａ２’に比べ、応答スピードが加速される。
【００２５】
同様に、画面の下部分に相当する信号の書込み時には、最高階調レベルの白表示に変化する場合、図５（ｃ）に示すように書込み電圧Ｖｆで予備書込みを行ったのち、（ｄ）に示すように書込み電圧Ｖｆで正規書込みを行う。このときの液晶の光学応答は図５（４）のｂ１に示すようになり、２度書込みを行うことにより、シャッタ開口開始時点ｔonでは所望の透過光強度Ｌｂ１（＝Ｌｆ）に達し、予備書込みを行わない場合の光学応答ｂ１’に比べ、応答スピードを加速できる。また、透過光強度Ｌｍとなるような中間調表示の場合、図５（２）の（ｇ）に示すように書込み電圧をα・Ｖｍとして過電圧で予備駆動を行ったのち、（ｈ）で示すように本来の書込み電圧Ｖｍで書込みを行う。このときの液晶の光学応答は図５（４）のｂ２に示すようになり、過電圧で予備書込みを行ったのち、本来の書込み電圧で再度書き込むので、シャッタ開口開始時点ｔonではほぼ所望の透過光強度Ｌｂ２（≒Ｌｍ）に達し、予備書込みを行わない場合の光学応答ｂ２’に比べ、応答スピードを加速できる。
【００２６】
さらに、図６は図５で説明したのとは反対に白表示から黒表示方向に表示が変化する場合（液晶への印加電圧が立下りの場合に相当）の液晶への書込み電圧と液晶パネルの透過光強度の相対レベルとの時間関係を示す図である。なお、簡単のため、図は書込み電圧が正極性の場合を示している。例えば、同図（１）に示すように、最低階調レベルの黒表示に変化する場合、画面の上部分に相当する信号の予備書込み時には、図４に示した最低階調表示レベルとなるような書込み電圧Ｖ0を与える（ａ）。また、同様に正規書込みでも書込み電圧Ｖ0を与える（ｂ）。
【００２７】
このときの液晶パネルの光学応答は、概ね図中（３）のｃ１に示した応答となる。すなわち、液晶は予備書込みにより正規書込みを行う直前でほぼ所定の透過光強度となるまで応答し、さらに正規書込みでシャッタの開口開始時点ｔonでは所望の透過光強度Ｌｃ１（＝Ｌ0）に達する。予備書込みを行わないときの透過光強度の時間応答ｃ１’に比べ、２回書込みを行うので応答スピードが加速される。
【００２８】
次に透過光強度Ｌｍとなるような中間調表示の場合、予備書込みにおいては同図（２）に示すように、図４に示した透過光強度Ｌｍに対応する書込み電圧Ｖｍより小さなβ・Ｖｍを与える（図中（ｅ））。但し、β：過電圧率、β≦１。これにより、正規書込みを行う直前ではＶｍを与えたときの応答よりも小さな透過光強度を得るように応答する。そして正規書込みにおいて本来の書込み電圧Ｖｍを与えることにより（図中（ｆ））、所定の中間調レベルに対応する透過光強度Ｌｃ２を得ることができる。すなわち、予備書込みにおいて液晶に過電圧を印加して応答スピードを加速して、正規書込みにより本来の書込み電圧を印加するので、時間応答はｃ２のようになり、予備書込みを行わないときの時間応答ｃ２’に比べ、応答スピードが加速される。
【００２９】
同様に、画面の下部分に相当する信号の書込み時には、最低階調レベルの黒表示に変化する場合、図６（ｃ）に示すように書込み電圧Ｖ０で予備書込みを行ったのち、（ｄ）に示すように書込み電圧Ｖ０で正規書込みを行う。このときの液晶の光学応答は図６（４）のｄ１に示すようになり、２度書込みを行うことにより、シャッタ開口開始時点ｔonでは所望の透過光強度Ｌｄ１（＝Ｌ0）に達し、予備書込みを行わない場合の光学応答ｄ１’に比べ、応答スピードを加速できる。また、透過光強度Ｌｍとなるような中間調表示の場合、図６（２）の（ｇ）に示すように書込み電圧をβ・Ｖｍとして過電圧で予備駆動を行ったのち、ｈで示すように本来の書込み電圧Ｖｍで書込みを行う（図中（ｈ））。このときの液晶の光学応答は図６（４）のｄ２に示すようになり、過電圧で予備書込みを行ったのち、本来の書込み電圧で再度書き込むので、シャッタ開口開始時点ｔonではほぼ所望の透過光強度Ｌｄ２（≒Ｌｍ）に達し、予備書込みを行わない場合の光学応答ｄ２’に比べ、応答スピードを加速できる。
【００３０】
ここで、ＴＮ型液晶の場合、液晶の光学応答時間は印加電圧の立上り時のほうが立下り時よりも速く、また、印加電圧が大きい方が速い。ここでは、ノーマリブラックの液晶を考えているので、黒から白への応答のほうが白から黒への応答より速く、中間調表示では、最低階調←→最高階調への応答よりも遅いということになる。そこで、以上のように、中間調表示では、過電圧で予備書込みを行うことにより、液晶の応答をより加速する。
【００３１】
また、シャッタ制御回路１８は、図３に示すように画面の液晶サブ画素への正規書込みが終了してから所定期間Ｔd後にシャッタ１７の開口が開始するように制御する。所定期間Ｔdは画面下部の液晶サブ画素の光学応答が所望の透過率まで応答するに十分な期間とすればよい。このように、画面下部の液晶サブ画素の光学応答が所望の透過率まで十分応答した後にシャッタ１７を開口するので、画面内での動きボケの改善度合いにむらが生じることがない。また、画面上部において、次のフレームの予備書込みによる表示が提示されてしまうのを防ぐために、次のフレームに対応した液晶サブ画素への書込みが開始されるよりも所定期間Ｔf前にシャッタ１７の開口が終了するようにする。所定期間Ｔfは、シャッタ１７が開口を終了してから十分に閉口されるまでに期間とすれば良い。
【００３２】
以上は黒表示から白表示方向に変化する場合、及び白表示から黒表示方向に変化する場合について説明したが、実際には、変化前後の階調レベル及び変化の方向は表示階調数に対応するだけ存在する。例えばここでは、表示階調数を６４階調としているので、６４×６４＝４０９６通りの変化が存在し、さらに、液晶を反転駆動している関係上、液晶に印加する電圧の変化としてみれば、さらにその２倍の８１９２通りの変化が存在する。そして、中間調表示を行うときの予備書込みにおける過電圧率α、βはこの各変化に対して個別に設定するのが望ましい。例えば階調変化のステップが大きいときには、液晶への印加電圧変化のステップも大きく、過電圧率α、βをあまり大きくとらなくても良く、場合によっては、α＝１、β＝１でも良い。一方、階調変化のステップが小さいときには、液晶への印加電圧変化のステップも小さいので、過電圧率α、βを大きくとるほうが良い。また、上述したように、例えばＴＮ型液晶の場合、一般に液晶の立上りと立下りで光学応答速度が異なるので、立上り方向の過電圧率αと立下り方向の過電圧率βを異なるようにしたほうが良い。すなわち、階調変化の方向、大きさに応じて、予備書込み電圧を適応的に設定する。
【００３３】
ここでは、液晶サブ画素１５に印加される電圧は、各階調レベルに応じて決まる（通常は焼き付き防止のために液晶サブ画素１５に印加される電圧をフレーム毎に反転する反転駆動を用いるので、各階調レベルに対して正負の２種類の電圧値をとる。）。また、液晶パネル１７の１つの画素に着目すると、当該フレームの書換え前の時点で液晶サブ画素１５に保持された電圧は、当該フレームの１フレーム前の書込みによりその液晶サブ画素１５へ印加された電圧と対応しているので、メモリ１から読み出された１フレーム前の画像信号から予測することが可能である。
【００３４】
そこで、予備書込み信号発生回路２では、メモリ１から読み出された１フレーム前の画像信号及び入力された画像信号から予備書込み信号のレベルを決定する。
すなわち、メモリ１から読み出された１フレーム前の画像信号レベル及び入力された画像信号レベルに対応した図７に示すようなルックアップ・テーブルを用意し、テーブル内容を本来の書込み電圧の得られるデータに上記の過電圧率を乗じたデータとしておくことにより、これを用いて比較的容易に予備書込み信号を発生することができる。ここでは、反転駆動を用いるので、液晶サブ画素に印加する電圧の２つの極性（ＶＣＯＭに対するＴＦＴを介した書込み電圧の正／負極性）分のルックアップ・テーブルを構成すればよい。
【００３５】
さてここで、例えば当該フレームで入力される画像信号が、表示面上で黒の背景（斜線で示す）に縦ストライプの移動オブジェクトを含んでいる場合を考える。図８（ａ）のように、あるフレームにおいて点線の位置から実線の位置へ移動するものとする。このとき、液晶への書込みを考えた場合、実線で示した移動先に相当する液晶サブ画素は、黒から白への書込みとなり、図５をもとに説明したように、予備書込みを行わない場合には、シャッタ開口開始時点ｔonにおいて画面上部、下部ともに所望の透過光強度に達していないため、移動オブジェクトのコントラストが低下し、移動オブジェクトの階調レベルが中間調の場合にはその度合いが顕著となる。また、画面下部においても、シャッタ開口開始時点ｔonで到達する透過光強度がさらに低いため、移動オブジェクトのコントラストがさらに低下し、移動オブジェクトの階調レベルが中間調の場合にはその度合いが顕著となる。さらに、図５にもとづいて説明したことから明らかなように、画面下部ほど、シャッタ開口開始時点ｔonでの透過光強度が低くなるので、画面の下部ほど移動オブジェクトのコントラストが低下し、そのボケ感が大きい。つまり、シャッタにより観視者への提示光を制限しても、特に移動オブジェクトが中間調では動きボケの改善は不充分であり、また、その改善効果も画面の下部にいくほど小さくなり改善度に大きなむらが生じる。シャッタの開口タイミングをずらしたとしても、改善度の大きいエリアと小さいエリアが画面上で変化するだけである。
【００３６】
同様に、点線で示した移動元に相当する液晶サブ画素では、白から黒への書込みとなり、図６で説明したように、予備書込みを行わない場合には、シャッタ開口期間で十分な透過光強度が得られず、本来黒く表示されるべき移動元の位置に、灰色のゴーストが視認されてしまう。ところが、本実施の形態では、図５及び６をもとに説明したように、移動先に相当する液晶サブ画素は、画面の上下を問わず、また、中間調においてもシャッタ開口開始時点ｔonで所望の透過光強度にまで応答しているので、移動オブジェクトが中間調であってもコントラストが低下することはなく、シャッタにより提示光を制限することによる動きボケの改善度は大きく、画面位置による改善度のばらつきもほとんど生じることがない。さらに、移動元にゴーストが視認されることもない。
【００３７】
また、当該フレームで入力される画像信号が、図８（ｂ）に示すような表示面上で白の背景に縦ストライプの移動オブジェクトを含んでいる場合であっても、移動先、移動元の移動による階調変化の方向が黒い背景に移動オブジェクトを含む場合とは逆になるだけであり、上述の説明から明らかなように、予備書込みを行わない場合には、シャッタにより観視者への提示光を制限しても、特に移動オブジェクトが中間調では動きボケの改善は不充分であり、その改善効果も画面位置より大きなむらが生じ、さらにはゴーストも視認されてしまう。一方、本実施の形態では、移動オブジェクトが中間調であっても、シャッタ開口開始時点tonで所望の透過光強度にまで応答しているので、コントラストが低下することはなく、シャッタにより提示光を制限することによる動きボケの改善度は大きく、画面位置による改善度のばらつきもほとんど生じることがない。また、移動元にゴーストが視認されることもない。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、入力画像信号と前フレームの画像信号に基づいて、予備書込みを行った後、表示すべき入力画像信号を書き込むように構成したので、シャッタの開口時点、すなわち表示光の提示開始時点において、液晶が所望の光学応答レベルに達することができ、画面の前後半の表示ラインにわたり、動きぼけの改善度にむらを生じることがない。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、Ｄ／Ａコンバータ８の変換ビット数を画像信号のデータ長と合わせたが、Ｄ／Ａコンバータ８の変換ビット数を増やすとともに、予備書込み信号発生回路２のルックアップ・テーブルのデータ長もそれに合わせて増やすことにより、予備書込み電圧をさらに細かく設定することが可能である。
【００４０】
また、シャッタ１７の開口／非開口（オン／オフ）における過渡時間の大きさが、動きぼけの改善度に影響を与える。特に非開口への過渡時間が問題となり、非開口になるときの残光が大きいと、次フレームの書込みに対応した表示光が提示されてしまい、動き画像の輪郭に現れるゴーストが大きくなる。従って、フィールド期間に対し、十分に短い数ｍｓｅｃの応答時間のシャッタを使用するのが望ましい。シャッタ１７として、例えば、数十〜数百μｓｅｃの光学応答速度をもった強誘電液晶パネルを用いれば、実現可能である。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態１においては、シャッタ１７を用いて観視者への提示光を制限することにより、動きボケを低減するように構成したが、シャッタ１７を用いずに光源（バックライト）を各フィールド期間の所定期間に点燈することにより提示光を制限するように構成してもよい。これを実施の形態２として以下に説明する。
【００４２】
図９はこの発明の実施の形態２である液晶表示装置の構成を示す図である。図において、３０は液晶パネル１４の背面に設けられたバックライト、３１はバックライト３０を駆動するインバータ、３２はインバータを介してバックライト３１の点燈／消灯を制御するインバータ制御回路である。なお、他の構成は実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００４３】
インバータ制御回路３２には同期信号が入力され、図１０に示すような画像信号と同期するタイミングでインバータ制御信号を発生する。インバータ３１はインバータ制御信号がアクティブ(ここでは例えば“Ｈ”レベルとする)の期間に、バックライト３０を駆動するための高周波高圧駆動信号をバックライト３０に内蔵された冷陰極ランプ（図示せず。）の電極に印加する。このようにして、バックライト３０は、画像信号に同期した所定期間点燈し、液晶パネル１４からの透過表示光の観視者への提示を時間的に制限する。
【００４４】
また、インバータ制御回路３２は、図１０に示すように画面の液晶サブ画素への正規書込みが終了してから所定期間Ｔd’後にバックライト３０の点燈が開始するようにインバータ３１を介してバックライト３０を制御する。このように、本実施の形態においては、入力画像信号と前フレームの画像信号に基づいて、予備書込みを行った後、表示すべき入力画像信号を書き込むように構成したので、バックライトの点燈開始時点、すなわち表示光の提示開始時点において、液晶が所望の光学応答レベルに達することができ、画面の前後半の表示ラインにわたり、動きぼけの改善度にむらを生じることがない。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、バックライト３０の点灯／消灯（オン／オフ）における過渡時間の大きさが、動きぼけの改善度に影響を与える。特に消灯時における蛍光体の残光が問題となり、残光が大きいと次フレームの書込みに対応した表示光が提示されてしまい、動き画像の輪郭に現れるゴーストが大きくなる。従って、フィールド期間に対し、十分に短い数ｍｓｅｃの残光時間のものを使用するのが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
この発明の第１の構成である液晶表示装置によれば、
予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
表示すべきフレームの画像信号と、それ以前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、予備書込み信号を発生し、予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を印加して予備書込みを行った後、表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を印加して正規に書込み、その後に、シャッタ手段を開口するようにしたので、表示光の提示開始時点において、液晶が所望の光学応答に達するように画像情報を書き込むことができ、表示画面の位置によることなく、動画像の動きぼけを十分に改善することが可能となる。
【００４７】
また、この発明の第２の構成である液晶表示装置によれば、表示すべきフレームの画像信号を書き込んで所定期間を経過した後にシャッタ手段を開口するようにしたので、表示光の提示開始時点において画面下部においても液晶が所望の光学応答レベルに達することができ、画面内の動きぼけのむらを低減することができる。
【００４８】
また、この発明の第３の構成である液晶表示装置によれば、
予備書込み信号発生手段は、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が白表示である場合には前記予備書込み信号により前記画素に印加される予備書込み電圧を白表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きな透過光強度を得るような書込み電圧として、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化する場合において、前記表示すべき階調が黒表示である場合には前記予備書込み電圧を黒表示に対応する書き込み電圧として、前記表示すべき階調が中間調レベルである場合には前記予備書込み電圧を前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さな透過光強度を得るような書込み電圧とするように、
表示すべきフレームの画像信号と、それ以前に表示されたフレームの画像信号とに基づいて、予備書込み信号を発生し、予備書込み信号に対応する前記予備書込み電圧を印加して予備書込みを行った後、表示すべきフレームの画像信号に対応する書込み電圧を印加して正規に書込み、その後に、バックライトを点燈するようにしたので、表示光の提示開始時点において、液晶が所望の光学応答に達するように画像情報を書き込むことのでき、表示画面の位置によることなく、動画像の動きぼけを十分に改善することが可能となる。
【００４９】
また、この発明の第４の構成である液晶表示装置によれば、表示すべきフレームの画像信号を書き込んで所定期間を経過した後にバックライトを点燈するようにしたので、表示光の提示開始時点において画面下部においても液晶が所望の光学応答レベルに達することができ、画面内の動きぼけのむらを低減することができる。
【００５０】
また、この発明の第５の構成である液晶表示装置によれば、画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて黒表示から白表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも大きくなり、
前記画素が表示すべき階調がその１フレーム期間前の階調に比べて白表示から黒表示方向に変化し、かつ前記表示すべき階調が中間調レベルである場合に、前記正規書込みの時点で透過光強度が前記中間調レベルに対応する透過光強度よりも小さくなることを含むようにしたので、液晶の光学応答を加速することが可能となる。
【００５１】
また、この発明の第６の構成である液晶表示装置によれば、少なくとも、表示すべきフレームの画像信号レベル及びそれ以前に表示された画像信号レベルに応じて予備書込み信号に変換するルックアップテーブルを備えたので、比較的容易に予備書込み信号を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置を横方向から見たときの断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置における概略処理タイミングを示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置における液晶書込み電圧と液晶パネルの透過光強度の関係を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置における黒から白方向に表示が変化する場合の液晶書込み電圧、液晶パネルの透過光強度、及びシャッタの光学応答の時間関係を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置における白から黒方向に表示が変化する場合の液晶書込み電圧、液晶パネルの透過光強度、及びシャッタの光学応答の時間関係を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置のルックアップテーブルの内容を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態１である液晶表示装置における移動オブジェクトを含む画像を表示する場合の動きぼけ改善を説明するための図である。
【図９】  この発明の実施の形態２である液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  この発明の実施の形態２である液晶表示装置における概略処理タイミングを示す図である。
【図１１】  従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】  従来の液晶表示装置における概略処理タイミングを示す図である。
【符号の説明】
２  予備書込み信号発生回路、１４  液晶パネル、１５  液晶サブ画素、１７シャッタ、１９  シャッタ駆動回路、３０  バックライト、３１  インバータ、３２  インバータ制御回路。
【図１】
0004543472.tif 000002
【図２】
0004543472.tif 000003
【図３】
0004543472.tif 000004
【図４】
0004543472.tif 000005
【図５】
0004543472.tif 000006
【図６】
0004543472.tif 000007
【図７】
0004543472.tif 000008
【図８】
0004543472.tif 000009
【図９】
0004543472.tif 000010
【図１０】
0004543472.tif 000011
【図１１】
0004543472.tif 000012
【図１２】
0004543472.tif 000013