(57)【要約】【課題】  オーバードライブ、及び黒挿入における、それぞれの画質異常を、相互に抑制する液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  オーバードライブを行いつつ輝度制御手段により黒挿入を行い、オーバードライブによるオーバーシュート、アンダーシュート期間は、黒挿入の非表示期間に含まれる様に、非表示期間を決定する。【選択図】  図9
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、輝度制御手段と、を有する液晶表示装置において、
前記液晶表示素子はオーバードライブを行い、
前記輝度制御手段は、表示画面の少なくとも一部分が時間的に表示期間と非表示期間に分割され、前記オーバードライブにより前記液晶表示素子の光応答をオーバーシュート、若しくはアンダーシュートした駆動を行い、
前記輝度制御手段は、前記液晶表示素子の光応答のオーバーシュート、若しくはアンダーシュートした期間は非表示期間に含まれることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記輝度制御手段は、前記液晶表示装置の表示光源であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記輝度制御手段は、前記液晶表示素子であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記輝度制御手段の表示期間と非表示期間は、
前記液晶表示素子の温度により、変更されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置表示システム。
【請求項５】
前記輝度制御手段の表示期間と非表示期間は、
前記液晶表示装置の使用時間に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
液晶表示素子と、輝度制御手段と、を有する液晶表示装置を用いた表示システムにおいて、
前記液晶表示素子は、オーバードライブを行い、
前記、輝度制御手段は、表示画面の少なくとも一部分が時間的に表示期間と非表示期間に分割され、前記オーバードライブにより、前記液晶表示素子の光応答をオーバーシュート、若しくはアンダーシュートした駆動を行うことを特徴とし、
前記輝度制御手段は、液晶表示素子の光応答のオーバーシュート、若しくはアンダーシュートした期間は非表示期間に含まれることを特徴とする液晶表示装置を用いた表示システム。
【請求項７】
前記輝度制御手段は、前記液晶表示装置の表示光源であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置を用いた表示システム。
【請求項８】
前記輝度制御手段は、前記液晶表示素子であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置を用いた表示システム。
【請求項９】
前記輝度制御手段の、表示期間と非表示期間は、前記液晶表示素子の温度により変更されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置を用いた表示システム。
【請求項１０】
前記輝度制御手段の表示期間と非表示期間は、前記液晶表示装置の使用時間に応じて変更されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置を用いた表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に動画表示性能を向上させるための、黒挿入とオーバードライブを行なう液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子がテレビモニタや液晶プロジェクタ等の表示装置で広く用いられている。ここで、液晶表示素子を用いた表示機器の問題点として、動画像表示における残像やぼやけが挙げられる。液晶表示素子の動画像表示におけるぼやけの原因としては、液晶表示素子を構成する液晶応答性の遅さによるものと、ホールドモード表示に由来するぼやけの2種類の要因が挙げられる。
【０００３】
液晶応答性が低いと、動画表示の際に液晶が入力階調の表示に追いつかず、動画の残像となる。又、液晶表示素子の様なホールドモードで表示を行なう表示装置では、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代表されるインパルスモードで表示を行なう表示装置と比べて、動画表示時において人間の視覚上の残像が顕著に見られ、表示画像内における移動物体像のエッジがぼけて見える動画ボケが生じてしまうことが多い。
【０００４】
従来、これら2種類のぼやけを改善する表示技術が知られている。液晶応答性の遅さに対しては、オーバードライブと呼ばれる液晶駆動方法があり、ホールドモードで表示を行なうことによる人間の視覚上の残像に対しては、インパルスモードを模した表示を行なう、黒挿入と呼ばれる表示方法が知られている。
【０００５】
図1は、オーバードライブの概念を説明した図で、図1(a)は、液晶表示素子の駆動レベルを、図1(b),(c)は、対応した、液晶表示素子の光応答波形を示している。ここでは、低階調101から高階調102に駆動レベルがステップ状に、変化した場合の説明を行う。対応した光応答波形104は、駆動レベルのステップ状の遷移に比べ、応答が遅いことを示している。一方、オーバードライブでは、駆動レベル103の様な、階調変化の際、より大きい変化になるように強調した補正を行なう。これにより、応答波形105の様に、オーバードライブ補正時の液晶表示素子の表示階調は、オーバードライブ補正をしない場合に比べ応答が速くなり、動画のボケが改善する。
【０００６】
但し、オーバードライブ補正時の補正量が過剰になると、応答波形106に示す様に、オーバーシュート（階調が低下する場合には、アンダーシュート）した光応答波形となる。
【０００７】
図4は、オーバーシュートが発生した場合のゴーストの一例を示した図であり、図4(a)~(d)は中間調の背景に、“１”という黒文字が左から右へと移動する動画における、1フレーム期間における表示画像状態を示したものである。この場合は、移動する文字の後ろに、オーバーシュートしたことによる明るいゴースト401が出現するといった問題が発生する。この様な問題のため、通常はオーバードライブの補正量は、オーバーシュート（階調の低下の場合はアンダーシュート）が発生しない範囲での、最大の補正量が選ばれる。以下では、このような補正量を、OS補正量と呼称する。
【０００８】
オーバードライブに関しては、例えば特許文献1が詳しい。
【０００９】
次に、黒挿入に関する従来技術の説明を行う。例えば、特許文献2で示す様に、1フレーム期間の内の特定期間だけ、バックライトの点灯を遮断する、間欠点灯を行うことにより、表示画像を、インパルス型表示に似せた、疑似インパルス駆動を行うことがある。
【００１０】
図2は、バックライトの様な輝度制御手段を用いて、黒挿入を行う場合の、制御タイミングを説明した図で、(a)は液晶表示素子の駆動レベル、(b)は輝度制御手段の制御レベルである。入力画像の同期信号200に同期して、液晶表示素子は、表示画像に応じた駆動レベル201の書き込みがなされる。これに対して、輝度制御手段は、同期信号の周期の1フレーム期間を、表示期間204と非表示期間205に分けて、一部の時間だけ表示を行うことで、疑似インパルス駆動を実現する。このことにより、ホールドモードによる動画の残像を低減した液晶表示装置を提供することができる。黒挿入を行う輝度制御手段としては、バックライト以外にも、透過輝度を高速制御できる、輝度制御液晶シャッタを用いた実施形態も存在する。
【００１１】
以上の様な技術を用いることで、液晶表示装置の動画表示における残像やぼやけの改善が図られてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２５３８２７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、以上で説明してきた、オーバードライブと、黒挿入はそれぞれ、次のような画質上の問題を有する。
【００１４】
一般的に液晶は、温度上昇に対して、回転粘性係数の低下するため、応答性が向上する特性を持つ。そのため、常温環境での液晶パネルのOS補正量を用いてオーバードライブ補正をした場合の応答波形を105とした場合、高温環境での補正量としては、OS補正量を超えた過剰な補正を行うこととなり、応答波形106の様な、オーバーシュート(アンダーシュート)が発生する。従って、従来では、オーバードライブの補正量は、高温環境でのオーバーシュートを発生させない様に、常温環境におけるOS補正量よりも、補正量を低減した設定をしており、応答性を十分改善しきれずにいた。更に、低温環境では、常温環境のOS補正量よりも大きな補正量が必要となるものの、補正不足により、オーバードライブ補正による応答性の改善が、ほとんど見込めない状態となる。液晶表示素子の温度により、補正量を変更する様な、パラメタ制御による対応も検討されてきたものの、階調条件により、温度補正する量が非線形に変化するため、温度補正精度に課題を残していた。
【００１５】
一方、黒挿入を適用する際の画質上の問題としては、液晶表示素子の応答性が1フレーム期間より遅い場合に顕著に現れる。図3は、液晶表示素子の応答性が遅い場合に黒挿入を行う場合の表示輝度状態を示したもので、図3(a)は液晶表示素子の応答波形、図3(b)は輝度制御手段の応答波形、図3(c)は、最終的に表示される光応答波形で、(a)と(b)の積の関係となっている。ここで、応答波形301の様に、液晶表示素子の応答が、1フレーム期間よりも遅い場合、黒挿入後の表示輝度としては、応答波形303の様に、液晶表示素子の応答遅延を反映した光応答波形となる。そのため、具体的に表示される画像としては、図5(a)~(d) に示す様に、文字（数字の”1”）を左から右へと移動させた動画などで、移動体の背後に、暗いゴースト501が視認される。このゴーストのレベルは、液晶応答の遅い低輝度の画像では一層深刻なものとなる。
【００１６】
本発明は、上記問題を解決しようとするものであり、オーバードライブ、及び黒挿入における、それぞれの画質異常を、相互に抑制する液晶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】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明は、
液晶表示素子、及び、輝度制御手段、から構成される、液晶表示装置、若しくは液晶表示装置を用いた表示システムにおいて、
前記、液晶表示素子は、オーバードライブを行い、
前記、輝度制御手段は、表示画面の少なくとも一部分が、時間的に表示期間と非表示期間に分割され、
前記、オーバードライブにより、液晶表示素子の光応答を、オーバーシュート、若しくはアンダーシュートした駆動を行うことを特徴とし、
前記、輝度制御手段は、液晶表示素子の光応答のオーバーシュート、アンダーシュートした期間は、非表示期間に含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、黒挿入におけるゴーストと、オーバードライブにおけるオーバーシュート（アンダーシュート）の画質問題を抑制した、好適な動画表示行う液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】オーバードライブの説明
【図２】黒挿入の制御タイミングの説明
【図３】応答の遅い液晶表示素子に黒挿入を行った場合の表示輝度の応答波形
【図４】オーバーシュートした場合のゴーストの発生例
【図５】応答の遅い液晶表示素子に黒挿入を行った場合のゴーストの発生例
【図６】液晶プロジェクタの使用例
【図７】液晶プロジェクタのブロック図
【図８】実施例1のタイミングチャート
【図９】実施例1の液晶表示素子、輝度制御シャッタ、及び表示輝度の応答波形
【図１０】実施例2の制御フローチャート
【図１１】実施例2の液晶表示素子、輝度制御シャッタ、及び表示輝度の応答波形
【発明を実施するための形態】
【００２０】
従来では、液晶パネルの応答性に由来する、黒挿入時のゴースト抑制と、使用環境温度にかかわらず、オーバーシュートによるゴーストの発生を抑制し、かつ応答性を確保したオーバードライブを行うことができなかった。しかし、本発明では、オーバードライブのオーバーシュート期間を、黒挿入の非表示期間に含まれる様な駆動を行うことにより、黒挿入時のゴーストとオーバーシュートによるゴーストを、同時に抑制できることを初めて見出した。
【００２１】
［実施例１］
本発明の液晶表示装置における、第一の実施例を以下に説明する。
【００２２】
図6に本発明を適用できる映像表示装置の使用例を示す。液晶プロジェクタ601は本発明を適用できる映像表示装置の一例である。ビデオプレーヤ602から出力された映像信号は、ビデオケーブル603を経て、液晶プロジェクタ601に入力される。液晶プロジェクタ601は、入力された映像信号を投射映像光としてスクリーン604に投射し、使用者が観賞するに好適な投射映像605を表示する。
【００２３】
又、輝度制御シャッタ606は、制御ドライバ607により、表示輝度を高速制御することができる。制御ドライバ607は、液晶プロジェクタ601より入力された書き込み同期信号を基に、輝度制御信号を、輝度制御シャッタ606に出力する。
【００２４】
図7に、液晶プロジェクタ601のブロック図を示す。ビデオケーブル603を介し、液晶プロジェクタ601に入力された映像信号はADコンバータ701に入力されデジタル化される。
【００２５】
デジタル化された映像信号は、映像処理部702にてブライトネス補正やコントラスト補正、色変換等の映像処理を施され、使用者の観賞するに好適な映像を示す映像信号に変換される。
【００２６】
変換された映像信号は、倍速変換部703に入力され、1フレーム（60Hz）の入力画像から、1フレーム期間を2分割したサブフレーム期間(120Hz)の倍速信号が出力される。
倍速変換部703により生成された倍速映像信号は、オーバードライブ補正部704へ入力され、オーバードライブ補正をされる。その後、オーバードライブ補正された倍速映像信号は、液晶駆動部705へと入力され、電圧極性が倍速（120Hz）で切り替わる、液晶駆動電圧へと変換され、液晶表示素子706の駆動を行なう。
【００２７】
液晶表示素子706は、ランプ707から射出され照明光学系708により平行光化された光束を、液晶駆動信号に基づき変調する。
【００２８】
変調された光束は投射光学系709により外部に投射される。全体制御回路710は、所謂マイコンであり、液晶プロジェクタ601の各部の電源や状態の制御を行なう。又、全体制御回路710は、液晶プロジェクタ601に内蔵されている、温度センサ711による温度情報を受け取り、必要に応じて、温度異常検知、等のエラー処理を行う。
【００２９】
図8に、本発明の液晶表示装置における、駆動信号のタイミングチャートを示す。図8(a)は液晶表示素子の駆動レベル、図8(b),(c)は輝度制御シャッタによる、制御信号のレベルを示している。
【００３０】
入力画像信号の同期信号800に対して、オーバードライブ補正部704により、オーバードライブ補正された信号801が、倍速(120Hz)の周波数にて液晶表示素子を駆動する。
次に、輝度制御シャッタ606は、制御レベル802に示す様に、液晶表示素子への駆動信号の書き込み直後から、所定の時間だけ、OFFレベルにシャッタを制御する。この、OFFレベル制御の、非表示期間803の時間幅は、後述の様に決定される。
【００３１】
図9は、それぞれ、図8のタイミングチャートの制御信号にて設定した場合の光応答波形を示した図で、図9(a)は液晶表示素子、図9(b)は輝度制御シャッタ、図9(c)はスクリーン604に投影される表示画像の光応答波形を示したものである。又、応答波形901は、液晶表示装置の使用環境が最低温のケース（5℃）、応答波形902は最高温（35℃）のケースの光応答を示している。本実施例では、最低温（5℃）にて、応答速度が最も速く、かつオーバーシュートが発生しない、OS補正量となる様に設定をするため、最高温（35℃）では、902の様に、大きなオーバーシュートが発生する。ここで、輝度制御シャッタの非表示期間904は、最高温（35℃）のケースに、オーバーシュートが発生している期間に重なる様に決定する。このことにより、最低温から最高温の、いずれの使用環境温度においても、スクリーン604に表示される画像の光応答波形としては、905に示す様な、応答の遅延やオーバーシュートの影響が表示されないこととなる。したがって、前述の黒挿入、オーバーシュートによるゴーストの出現を無くすことができる。
【００３２】
尚、本実施例では、液晶プロジェクタと、透過型の輝度制御シャッタを例として、説明を行ってきたが、液晶プロジェクタ以外にも、液晶テレビ等の一般的な液晶を用いた表示機器でも、本発明は適用可能である。又、輝度制御シャッタの代わりに、バックライトの点灯、消灯を、黒挿入の輝度制御手段として利用することも可能である。
【００３３】
［実施例２］
本発明の液晶表示装置における、第二の実施例を以下に説明する。
【００３４】
実施例1では、使用環境温度によらずに、画質不良が発生しない実施形態に関して説明を行ってきた。本実施例では、実施例1に加えて、温度による、輝度制御シャッタの非表示期間の制御を能動的に行うことで、温度に応じて、オーバーシュートによる画質低下を抑制する効果以外に、黒挿入による実効的な輝度低下も最小限に留めたことを特徴とする。
【００３５】
入力画像信号の同期信号800に対して、オーバードライブ補正部704により、オーバードライブ補正された信号801が、倍速(120Hz)の周波数にて液晶表示素子を駆動する。
【００３６】
本実施例では、低温環境と高温環境での、輝度制御シャッタ606による輝度制御レベルが異なり、具体的には低温環境では、制御レベル804、高温環境では制御レベル802の様に、非表示期間の幅を異ならせた設定を行う。
【００３７】
図11は、このような制御をおこなう場合の、光応答を説明した図で、図11(a)は液晶表示素子の光応答波形、図11(b)は輝度制御シャッタの光応答波形、図11(c)はスクリーン604に表示される光応答波形を示しており、実線は低温環境、点線は高温環境の場合を示している。例えば、低温環境では、液晶表示素子の光応答1101ではオーバーシュートが発生しないため、非表示期間を805の様に、広めに設定しても、画質の劣化はない。次に、高温環境においては、液晶表示素子は光応答1102の様なオーバーシュートが発生するため、実施例1に示した様な非表示期間803と同様に設定して、オーバーシュートを非表示期間に含める設定とする。この様に、環境温度に応じた、オーバーシュートの発生期間に応じて、非表示期間の設定を変更する。温度検知と、非表示期間の設定変更は温度センサ711と、全体制御回路710により行われる。
【００３８】
図10に全体制御回路710の制御フローを示す。STEP1002にて、温度センサ711より温度情報を受け取る。STEP1003にて、あらかじめ設定された、温度をパラメタとして最適な非表示期間の決定式より、非表示期間が決定される。最後に、STEP1004にて、決定された非表示期間を、輝度制御シャッタ606の制御ドライバ607に、非表示期間の設定値を送信して、一連の設定シーケンスが終了する。
【００３９】
以上の設定を行うことにより、各環境温度において、オーバーシュートの影響なく、かつ、黒挿入による輝度低下の影響を最低限に抑制した、好適な動画を表示することが可能となる。
【００４０】
本実施例においては、温度によるオーバーシュートのレベル変化に対して、最適な非表示期間を設定するシーケンスについて説明を行った。これ以外にも、液晶表示素子の経年変化により、OS補正量の経時で変化するといった現象に対しても、同様に、非表示期間の設定値を全体制御回路710により時間と共に変更する構成をとることも可能である。
【００４１】
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。
【符号の説明】
【００４２】
100,200,300,800,900,1100  入力画像の同期信号 
101  変化前の駆動レベル
201  変化後の駆動レベル
102  オーバードライブをしない場合の駆動レベル
103,202,801,901,1101  オーバードライブをした場合の駆動レベル
104,301  オーバードライブをしない場合の液晶応答波形
105  オーバードライブをしない場合の液晶応答波形
106,902,1102  オーバーシュートした液晶応答波形
203,802,804  輝度制御シャッタの駆動レベル
204,903  輝度制御シャッタの表示期間
205,803,805,904  輝度制御シャッタの非表示期間
302,1103,1104  輝度制御シャッタの応答波形
303,905,1105,1106  表示画像の光応答波形
401  オーバーシュートによるゴースト
501  黒挿入時のゴースト
601  液晶プロジェクタ
602  ビデオプレーヤ
603  ビデオケーブル
604  スクリーン
605  表示画像
606  輝度制御シャッタ
607  輝度制御シャッタ駆動制御ドライバ
701  ADコンバータ
702  映像処理部
703  倍速変換部
704  オーバードライブ補正部
705  液晶駆動部
706  液晶表示素子
707  ランプ
708  照明光学系
607  液晶表示素子
709  投射光学系
710  全体制御回路
711  温度センサ
【図１】
2012155059.tif 000003
【図２】
2012155059.tif 000004
【図３】
2012155059.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012155059.tif 000007
【図６】
2012155059.tif 000008
【図７】
2012155059.tif 000009
【図８】
2012155059.tif 000010
【図９】
2012155059.tif 000011
【図１０】
2012155059.tif 000012
【図１１】
2012155059.tif 000013