(57)【要約】【課題】動画表示性能が高くフリッカーを防止した画像表示装置を提供する。【解決手段】フレーム補間回路２０は、映像信号Ｖ１に２倍速フレーム補間処理を行う。映像信号変換回路４０は、フレーム補間回路２０から出力された映像信号のうち、連続したサブフレーム間で階調が変化した画素について、前半サブフレーム用および後半サブフレーム用のいずれかの階調変換を行う。映像信号変換回路４０は、前半サブフレームの変換後の階調と後半サブフレームの変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視覚度では検知できない誤差で元の階調を再現でき、液晶表示素子６１の応答速度が各サブフレーム期間で速くなる階調変換を行う。これにより、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行い、動画表示性能を改善しながら、画像全体に時分割階調駆動を行うときよりもフリッカーを防止することができる。【選択図】図１
2009162955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に基づき階調表示を行う画像表示装置であって、
複数の表示素子と、
フレーム単位で入力された映像信号に対して補間処理を行い、サブフレーム単位の映像信号を出力するフレーム補間回路と、
前記フレーム補間回路から出力された映像信号のうち、連続したサブフレーム間で階調が変化した画素について、サブフレームの種類に応じた階調変換を行う映像信号変換回路と、
前記映像信号変換回路から出力された映像信号に基づき前記表示素子を駆動する駆動回路とを備えた、画像表示装置。
【請求項２】
前記映像信号変換回路は、すべての種類のサブフレームの変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を再現できる階調変換を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記映像信号変換回路は、前記表示素子の応答速度が各サブフレーム期間で速くなるように階調変換を行うことを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記フレーム補間回路は、前記入力映像信号に対して２倍速フレーム補間処理を行い、元のフレームと補間フレームを含む映像信号を出力し、
前記映像信号変換回路は、前記フレーム補間回路から出力された映像信号のうち、元のフレーム内で階調が変化した画素については信号の変化を強める階調変換を行い、補間フレーム内で階調が変化した画素については信号の変化を弱める階調変換を行うことを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記映像信号変換回路は、変換後の階調を記憶したルックアップテーブルをサブフレームの種類に応じて複数含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は液晶表示素子であることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記表示素子はエレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置などの画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの画像表示装置には、動画を表示したときに、表示輝度が異なるエッジ部（境界部）がぼやけて視認されるという問題がある。このような動画表示性能の劣化には、次の２つの要因がある。第１の要因は、表示素子の応答速度が映像の１フレーム期間よりも遅いことにある。このような表示素子の応答速度の不足を補う技術として、オーバーシュート駆動（オーバードライブ駆動とも呼ばれる）が知られている。オーバーシュート駆動とは、映像信号の階調の変化方向（上昇または下降）に応じて、所望の階調を得るための電圧よりも高い電圧または低い電圧を印加することにより、表示素子を強制的に高速駆動する方法である。オーバーシュート駆動については、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
第２の要因は、映像の１フレーム期間に亘って輝度をほぼ一定に保持するホールド型の表示素子を使用することにある。この点に関し、特許文献２には、ホールド型の表示素子を備えた画像表示装置では、動画を表示したときに、観察者の視線追従によって動画ぼやけが発生することが記載されている。このような動画ぼやけを防止するためには、表示素子のホールド時間を短くすればよく、具体的な方法として、映像の１フレーム期間を短くするフレーム補間駆動や、ＣＲＴのようなインパルス型の発光に近づける時分割階調駆動（擬似インパルス駆動）が知られている。動きベクトルを用いたフレーム補間駆動については、例えば特許文献３に開示されており、時分割階調駆動については、例えば特許文献４に開示されている。
【０００４】
これ以外にも特許文献５には、物体像の動きを補償するフレームを作成し、これをフレーム間に内挿してリフレッシュレートを増加させるフレーム補間駆動とオーバーシュート駆動とを組合せた駆動方式が開示されている。特許文献６にも、フレーム補間駆動とオーバーシュート駆動とを併用する駆動方式が開示されている。さらに特許文献７には、フレーム補間駆動、オーバーシュート駆動および時分割階調駆動を併用する駆動方式が開示されている。
【特許文献１】特許第２６５０４７９号公報
【特許文献２】特開平９−３２５７１５号公報
【特許文献３】特開２００１−４２８３１号公報
【特許文献４】特開２００５−１７３５７３号公報
【特許文献５】特開２００５−９１４５４号公報
【特許文献６】特開２００５−１８９８２０号公報
【特許文献７】特開２００６−３４９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、時分割階調駆動を行う画像表示装置では、表示階調が一定のときでも画素の輝度が１フレーム期間の周期で高くなったり低くなったりするために、表示画面にフリッカーが発生する。例えば、特許文献７に開示された駆動方式において、ＮＴＳＣ方式の映像信号に対して２枚のフレーム間に１枚の補間フレームを挿入する２倍速フレーム補間処理を行う場合、補間後の映像信号のリフレッシュレートは１２０Ｈｚとなり、画素の輝度変化の周波数は６０Ｈｚ（１２０Ｈｚの半分）となる。この画像表示装置では、表示画面にフリッカーが発生する。
【０００６】
一般に、画素の輝度変化の周波数が７５〜８０Ｈｚ以上になると、人間はフリッカーを感じにくくなる。ＮＴＳＣ方式の映像信号に対して２枚のフレーム間に２枚の補間フレームを挿入する３倍速フレーム補間処理を行う場合、補間後の映像信号のリフレッシュレートは１８０Ｈｚとなり、画素の輝度変化の周波数は９０Ｈｚとなる。したがって、ＮＴＳＣ方式の映像信号に対して３倍速フレーム補間処理を施せば、人間はフリッカーを感じにくくなる。ＰＡＬ方式の映像信号の場合も、これと同様である。
【０００７】
ところが、３倍速フレーム補間処理を行うためには、応答速度が速い液晶を用い、駆動回路を高速に動作させる必要がある。このように時分割階調駆動を行う画像表示装置では、フリッカーを防止するために映像信号のリフレッシュレートを高くすると、応答速度の速い液晶や高速に動作する回路が必要になるという新たな問題が生じる。
【０００８】
それ故に、本発明は、新規な駆動方式を用いて、動画表示性能が高く、時分割階調駆動よりもフリッカーを防止した画像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】
【０００９】
第１の発明は、映像信号に基づき階調表示を行う画像表示装置であって、
複数の表示素子と、
フレーム単位で入力された映像信号に対して補間処理を行い、サブフレーム単位の映像信号を出力するフレーム補間回路と、
前記フレーム補間回路から出力された映像信号のうち、連続したサブフレーム間で階調が変化した画素について、サブフレームの種類に応じた階調変換を行う映像信号変換回路と、
前記映像信号変換回路から出力された映像信号に基づき前記表示素子を駆動する駆動回路とを備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記映像信号変換回路は、すべての種類のサブフレームの変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を再現できる階調変換を行うことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、
前記映像信号変換回路は、前記表示素子の応答速度が各サブフレーム期間で速くなるように階調変換を行うことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、
前記フレーム補間回路は、前記入力映像信号に対して２倍速フレーム補間処理を行い、元のフレームと補間フレームを含む映像信号を出力し、
前記映像信号変換回路は、前記フレーム補間回路から出力された映像信号のうち、元のフレーム内で階調が変化した画素については信号の変化を強める階調変換を行い、補間フレーム内で階調が変化した画素については信号の変化を弱める階調変換を行うことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、
前記映像信号変換回路は、変換後の階調を記憶したルックアップテーブルをサブフレームの種類に応じて複数含むことを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、第１の発明において、
前記表示素子は液晶表示素子であることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は、第１の発明において、
前記表示素子はエレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、階調が変化した画素についてサブフレームの種類に応じた階調変換を行うことにより、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うことができる。このときに好適な階調変換を行うことにより、動画表示性能を改善することができる。また、静止画におけるフリッカーや、動画像に含まれる移動するエッジ部以外におけるフリッカーを防止し、画像全体に時分割階調駆動を行うときよりもフリッカーを防止することができる。
【００１７】
上記第２の発明によれば、すべての種類のサブフレームについて変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を復元できる階調変換を行うことにより、視線追従積分したときに所望の輝度階調を得ることができる。
【００１８】
上記第３の発明によれば、表示素子の応答速度が各サブフレーム期間で速くなるような階調変換を行うことにより、動画表示性能を改善することができる。
【００１９】
上記第４の発明によれば、元のフレームに対して信号の変化を強める階調変換を行い、補間フレームに対して信号の変化を弱める補正を行うことにより、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うときに、補間フレームに含まれるエラー成分を強調することを防止することができる。
【００２０】
上記第５の発明によれば、複数のルックアップテーブルを用いることにより、映像信号変換回路を容易に構成することができる。
【００２１】
上記第６の発明によれば、動画表示性能が高くフリッカーを防止した液晶表示装置を提供することができる。
【００２２】
上記第７の発明によれば、動画表示性能が高くフリッカーを防止したエレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置１は、タイミング制御回路１０、フレーム補間回路２０、直前サブフレーム記憶回路３０、映像信号変換回路４０、駆動回路５０、および、画素アレイ６０を備えている。液晶表示装置１は、映像信号Ｖ１に対してフレーム補間処理と移動するエッジ部に対する時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｖ２を用いて階調表示を行う。
【００２４】
液晶表示装置１に供給される入力信号Ｖｉｎには、画像データを表す映像信号Ｖ１と表示タイミングを定める同期信号Ｔ０とが含まれている。映像信号Ｖ１はフレーム補間回路２０に入力され、同期信号Ｔ０はタイミング制御回路１０に入力される。タイミング制御回路１０は、同期信号Ｔ０に基づき、フレーム補間回路２０、直前サブフレーム記憶回路３０および映像信号変換回路４０に対する同期信号Ｔ１と、駆動回路５０に対する同期信号Ｔ２とを出力する。画素アレイ６０は、２次元状に配置された複数の液晶表示素子６１を含んでいる。駆動回路５０は、同期信号Ｔ２と映像信号変換回路４０から出力された映像信号Ｖ２とに基づき、液晶表示素子６１を駆動する。これにより、液晶表示装置１は画面を表示する。
【００２５】
以下、映像信号Ｖ１、Ｖ２は０から２５５までの階調を表す信号であり、液晶表示素子６１の輝度は０階調のときに最小、２５５階調のときに最大になるとする。また、映像信号Ｖ１のリフレッシュレートは６０Ｈｚ、映像信号Ｖ２のリフレッシュレートは１２０Ｈｚであるとする。
【００２６】
フレーム補間回路２０は、フレーム単位で入力された映像信号Ｖ１に対して２倍速フレーム補間処理を行い、サブフレーム単位の映像信号を出力する。より詳細には、フレーム補間回路２０は、処理部２１およびフレームメモリ２２を含んでいる。フレームメモリ２２は少なくとも１フレーム分の映像信号を記憶可能な容量を有し、フレーム補間回路２０に入力された映像信号Ｖ１はフレームメモリ２２に書き込まれる。処理部２１は、映像信号Ｖ１のフレーム（現フレーム）とフレームメモリ２２に記憶された映像信号のフレーム（前フレーム）とに対して補間処理を行い、得られた補間フレームを前フレームと現フレームの間に挿入する。この結果、フレーム補間回路２０から出力される映像信号のリフレッシュレートは、映像信号Ｖ１のリフレッシュレートの２倍（１２０Ｈｚ）になる。
【００２７】
液晶表示装置１では、映像信号Ｖ１の１フレーム期間（１／６０ｓ）は、前半と後半の２つのサブフレーム期間（１／１２０ｓ）に分割される。フレーム補間回路２０は、前半サブフレーム期間では映像信号Ｖ１に元から含まれていたフレームを出力し、後半サブフレーム期間では補間フレームを出力する。
【００２８】
直前サブフレーム記憶回路３０は、フレーム補間回路２０から出力された映像信号を１サブフレーム期間（１／１２０ｓ）遅延させて出力する。より詳細には、直前サブフレーム記憶回路３０は、制御部３１およびフレームメモリ３２を含んでいる。フレームメモリ３２は少なくとも１フレーム分の映像信号を記憶可能な容量を有し、制御部３１はフレームメモリ３２に対する書き込みと読み出しを制御する。フレーム補間回路２０から出力された映像信号は、フレームメモリ３２に書き込まれ、１サブフレーム期間後にフレームメモリ３２から読み出される。
【００２９】
映像信号変換回路４０は、フレーム補間回路２０から出力された映像信号のうち、連続したサブフレーム間で階調が変化した画素について、サブフレームの種類に応じた階調変換を行う。より詳細には、映像信号変換回路４０は、処理部４１、前半サブフレーム用ルックアップテーブル（Look Up Table ：以下、ＬＵＴという）４２、および、後半サブフレーム用ＬＵＴ４３を含んでいる。前半サブフレーム用ＬＵＴ４２は、直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調の組合せに対応づけて、前半サブフレーム用の変換後の階調を予め記憶している。後半サブフレーム用ＬＵＴ４３は、直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調の組合せに対応づけて、後半サブフレーム用の変換後の階調を予め記憶している。直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調が同じ場合には、前半サブフレーム用ＬＵＴ４２と後半サブフレーム用ＬＵＴ４３には現サブフレームと同じ階調が記憶される。前半サブフレーム用ＬＵＴ４２と後半サブフレーム用ＬＵＴ４３は、例えばＲＯＭを用いて構成される。
【００３０】
処理部４１は、前半サブフレーム期間では前半サブフレーム用ＬＵＴ４２を選択し、後半サブフレーム期間では後半サブフレーム用ＬＵＴ４３を選択する。処理部４１は、選択したＬＵＴから、直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調の組合せに対応づけて記憶された階調を読み出し、変換後の階調として出力する。
【００３１】
このように映像信号変換回路４０は、フレーム補間回路２０から出力された前半サブフレームの映像信号に直前の後半サブフレームから階調が変化した画素が含まれている場合には、当該画素の階調に対して前半サブフレーム用の階調変換を行い、フレーム補間回路２０から出力された後半サブフレームの映像信号に、直前の前半サブフレームから階調が変化した画素が含まれている場合には、当該画素の階調に対して後半サブフレーム用の階調変換を行う。また、映像信号変換回路４０は、フレーム補間回路２０から出力された映像信号に直前のサブフレームから階調が変化しない画素が含まれている場合には、階調変換を行わずに当該画素の階調をそのまま出力する。映像信号変換回路４０から出力された映像信号Ｖ２は、駆動回路５０に供給され、液晶表示素子６１の駆動に用いられる。
【００３２】
ここで、映像信号変換回路４０における階調変換について説明する。例として、ある画素Ｚの階調が連続したサブフレーム間で０から１７０に変化する場合を考える。この場合、オーバーシュート駆動を行う従来の液晶表示装置では、１サブフレーム期間内に画素Ｚの輝度を０階調から１７０階調に変化させるために、変換後の階調は前半サブフレーム期間でも後半サブフレーム期間でも同じ値（例えば２２０階調）に決定される。
【００３３】
これに対して液晶表示装置１では、直前サブフレームの階調が０、現サブフレームの階調が１７０のときの変換後の階調として、前半サブフレーム用ＬＵＴ４２は階調Ｌ１を記憶し、後半サブフレーム用ＬＵＴ４３は別の階調Ｌ２（Ｌ１≠Ｌ２）を記憶している。このため、変換後の階調は、前半サブフレーム期間ではＬ１となり、後半サブフレームではＬ２となる。このように液晶表示装置１では、変換後の階調は、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間で異なることがある。
【００３４】
Ｌ１階調とＬ２階調は、直前サブフレームの階調（０階調）と現サブフレームの階調（１７０階調）に応じて、前半サブフレームについての変換後の階調と後半サブフレームについての変換後の階調とを組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を再現できるように決定される。また、液晶表示装置１にＶＡ(Vertical Alignment ）モード液晶を用いた場合、０階調から中間階調へ変化するときの液晶の応答速度が遅いと言われている。そこで、液晶の応答速度が遅い階調変化を避けて、Ｌ１階調は２５５階調または２５５に近い階調に決定され、Ｌ２階調は０階調または０に近い階調に決定される。２５５階調に近いＬ１階調を用いる理由は、ＶＡモード液晶で０階調から２５５階調に変化するときの液晶の応答速度が速いと言われているからである。０階調に近いＬ２階調を用いる理由は、階調変化が小さく、輝度変化も小さいので、応答時間が遅くても輝度変化に対する影響が小さいからである。
【００３５】
このように液晶表示装置１では、液晶の応答速度が遅い階調変化を避けて、液晶の応答速度が速い階調変化と変化量の小さい階調変化とが使用され、映像信号変換回路４０は液晶表示素子６１の応答速度が各サブフレーム期間で速くなるように階調変換を行う。また、フレーム補間回路２０から前半サブフレーム期間では映像信号Ｖ１に元から含まれていたフレームが出力され、後半サブフレーム期間では補間フレームが出力されることに対応して、前半サブフレームには信号の変化を強める階調変換が適用され、後半サブフレームには信号の変化を弱める階調変換が適用される。
【００３６】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置１の効果を説明する。ここでは、液晶表示装置１と以下に示す３種類の液晶表示装置を対比する。まず、フレーム補間駆動を行い、液晶の応答時間が０である液晶表示装置を「理想の液晶表示装置Ａ」という。次に、フレーム補間駆動を行い、液晶の応答時間が非０で１サブフレーム期間よりも短い液晶表示装置を「従来の液晶表示装置Ｂ」という。さらに、フレーム補間駆動と時分割階調駆動を行い、液晶の応答時間が非０で１サブフレーム期間よりも短い液晶表示装置を「従来の液晶表示装置Ｃ」という。
【００３７】
図２は、動画ぼやけが発生する表示画面を示す図である。図２に示す表示画面では、左側に０階調の領域、右側に１７０階調の領域があり、２つの領域の境界線は１サブフレーム期間あたり１画素の速度で水平左方向に移動する。境界線を跨いで水平方向に並んだ１０個の画素を注目画素といい、このうち左から５番目の画素を画素Ｐ、左から６番目の画素を画素Ｑという。
【００３８】
図３は、注目画素の階調の変化を示す図である。図３において、横軸は画素の水平位置を表し、縦軸は１サブフレーム期間の長さを単位とした時間を表す。正方形内の数字は、各サブフレーム期間における各画素の階調を表す。例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間は前半サブフレーム期間であり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は後半サブフレーム期間である。図３に示すように、画素Ｐの階調は時刻ｔ４までは０、それ以降は１７０であり、画素Ｑの階調は時刻ｔ３までは０、それ以降は１７０である。
【００３９】
図４は、理想の液晶表示装置Ａにおける注目画素の輝度の変化を示す図である。図５は、理想の液晶表示装置Ａにおける画素Ｐと画素Ｑの輝度の変化を立体的に示す図である。図６と図７は、同じ内容を従来の液晶表示装置Ｂについて示す図である。図８と図９は、同じ内容を従来の液晶表示装置Ｃについて示す図である。図１０と図１１は、同じ内容を本実施形態に係る液晶表示装置１について示す図である。
【００４０】
図４、図６、図８および図１０において、縦軸および縦軸は図３と同じであり、右上から左下へ向かう矢印は視線追従方向を表す。正方形内の濃淡は、各サブフレーム期間における各画素の輝度、あるいは、輝度が変化する様子を表す。濃淡が黒いほど輝度が低く、濃淡が白いほど輝度が高いことを表す。
【００４１】
図５、図７、図９および図１１には、位置、時間および輝度を表す座標軸上に、画素Ｐと画素Ｑの輝度の変化が変則的な１点透視図法を用いて立体的に記載されている。人間の目には、移動する物体を見ると、物体の移動方向に輝度を時間積分する（視線追従積分する）という性質がある。図５、図７、図９および図１１には、画素Ｐと画素Ｑの輝度の変化を視線追従方向に時間積分した波形Ｆａ〜Ｆｄが、それぞれ記載されている。人間は、図２に示す移動するエッジ部を見たときに、エッジ部の輝度は波形Ｆａ〜Ｆｄのようであると認識する。
【００４２】
波形Ｆａ〜Ｆｄの下には、画素Ｐと画素Ｑの輝度の変化の断面が記載されている。図５、図７、図９および図１１において、位置Ｘ１における輝度は、画素Ｐの輝度を期間Ｔ１で積分した結果と、画素Ｑの輝度を期間Ｔ１で積分した結果を加算したものである。位置Ｘ２〜Ｘ５における輝度も、これと同様である。なお、期間Ｔ１〜Ｔ５の長さは、視線追従方向では１サブフレーム分に相当する。
【００４３】
理想の液晶表示装置Ａでは、階調が変化すると、画素の輝度は直ちに（遅延時間０で）変化する（図４および図５を参照）。この場合、人間はエッジ部の輝度は波形Ｆａのようであると認識するので、液晶表示装置Ａにおけるぼやけ幅は、図４および図５に示すＷａとなる。ぼやけ幅Ｗａは、液晶の応答時間を０と仮定して求めた、ぼやけ幅の理論上の最小値である。
【００４４】
従来の液晶表示装置Ｂでは、階調が変化すると、画素の輝度はある速度で変化する（図６および図７を参照）。この場合、人間はエッジ部の輝度は波形Ｆｂのようであると認識するので、液晶表示装置Ｂにおけるぼやけ幅は、図６および図７に示すＷｂとなる。ぼやけ幅Ｗｂは、液晶表示装置Ａにおけるぼやけ幅ＷａよりもΔＷｂだけ大きい（Ｗａ＜Ｗｂ）。このように液晶表示装置Ｂでは、液晶の応答時間が０ではない分だけ、ぼやけ幅が増大する。
【００４５】
従来の液晶表示装置Ｃでも、階調が変化すると、画素の輝度はある速度で変化する（図８および図９を参照）。この場合、人間はエッジ部の輝度は波形Ｆｃのようであると認識するので、液晶表示装置Ｃにおけるぼやけ幅は、図８および図９に示すＷｃとなる。時分割階調駆動を行う液晶表示装置Ｃでは、各画素の１フレームの輝度を前半サブフレームと後半サブフレームに分配する階調変換が行われる。この際、液晶の応答速度が遅い階調変化を避けて、液晶の応答速度が速い階調変化や変化量の小さい階調変化を使用することにより、液晶の見かけ上の応答速度を速くし、液晶の応答時間が０ではないために増大したぼやけ幅を縮小することができる。この例では、変換後の階調を好適に決定することにより、ぼやけ幅Ｗｃを液晶表示装置Ｂにおけるぼやけ幅ＷｂよりもΔＷｃだけ小さくすることができる（Ｗａ＜Ｗｃ＜Ｗｂ）。
【００４６】
しかしながら、液晶表示装置Ｃでは、時分割階調駆動によって画素の輝度が１フレーム期間の周期で高くなったり低くなったりするために、表示画面にフリッカーが発生する。このフリッカーは、動画だけでなく静止画でも発生する。このように液晶表示装置Ｃでは、時分割階調駆動によりぼやけ幅を小さくできるが、静止画でも動画でもフリッカーが発生することが問題となる。
【００４７】
本実施形態に係る液晶表示装置１では、直前サブフレームの階調が０、現サブフレームの階調が１７０のときの前半サブフレーム用の変換後の階調はＬ１、後半サブフレーム用の変換後の階調はＬ２である。このため、時刻ｔ３で画素Ｑの階調が０から１７０に変化すると、画素Ｑの輝度は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に０階調からＬ２階調に変化し、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間にＬ２階調から１７０階調に変化する。また、時刻ｔ４で画素Ｐの階調が０から１７０に変化すると、画素Ｐの輝度は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間に０階調からＬ１階調に変化し、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間にＬ１階調から１７０階調に変化する。時刻ｔ６以降、画素Ｐ、Ｑの輝度は１７０階調となる。この場合、人間はエッジ部の輝度は波形Ｆｄのようであると認識するので、液晶表示装置１におけるぼやけ幅は、図１０および図１１に示すＷｄとなる。
【００４８】
液晶表示装置１では、映像信号変換回路４０において、前半サブフレーム用および後半サブフレーム用のいずれかの階調変換が行われる。この際、液晶表示装置Ｃと同様に、液晶の応答速度が遅い階調変化を避けて、液晶の応答速度が速い階調変化や変化量の小さい階調変化を使用することにより、液晶の見かけ上の応答速度を速くし、液晶の応答時間が０ではないために増大したぼやけ幅を縮小することができる。この例では、変換後の階調を好適に決定することにより、ぼやけ幅Ｗｄを液晶表示装置Ｂにおけるぼやけ幅ＷｂよりもΔＷｄだけ小さくし、液晶表示装置Ｃにおけるぼやけ幅Ｗｃにほぼ等しくすることができる（Ｗａ＜Ｗｄ≒Ｗｃ＜Ｗｂ）。
【００４９】
このように液晶表示装置１によれば、階調が変化した画素についてサブフレームの種類に応じた階調変換を行うことにより、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うことができる。このときにすべての種類のサブフレームについて変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を復元できる階調変換を行うことにより、視線追従積分したときに所望の輝度階調を得ることができる。また、表示素子の応答速度が各サブフレーム期間で速くなるような階調変換を行うことにより、フレーム補間駆動と時分割階調駆動を単純に組み合わせたときと同じ程度に動画表示性能を改善することができる。また、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うことにより、静止画におけるフリッカーや、動画像に含まれる移動するエッジ部以外におけるフリッカーを防止し、フレーム補間駆動と時分割階調駆動を単純に組み合わせて、画面全体について時分割階調駆動を行うときよりもフリッカーを防止することができる。
【００５０】
また、液晶表示装置１は、フレーム補間駆動を行う従来の液晶表示装置Ｂに対して、映像信号変換回路４０を追加することにより構成でき、液晶表示装置１の回路量はフレーム補間駆動とオーバーシュート駆動を行う液晶表示装置と同じ程度である。このように、液晶表示装置１によれば、従来の液晶表示装置と同じ程度の回路量で、動画表示性能を改善しながら、フリッカーを防止することができる。
【００５１】
また、映像信号変換回路４０を前半サブフレーム用ＬＵＴ４２と後半サブフレーム用ＬＵＴ４３を用いて構成することにより、映像信号変換回路４０を容易に構成することができる。また、フレーム補間回路２０から出力される映像信号のうち、元のフレームに対して信号の変化を強める階調変換を行い、補間フレームに対して信号の変化を弱める補正を行うことにより、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うときに、元のフレームに対して信号の変化を弱める階調変換を行い、補間フレームに対して信号の変化を強める補正を行うよりも、補間フレームに含まれるエラー成分を強調することを防止することができる。
【００５２】
なお、映像信号変換回路４０においてサブフレームの種類に応じた階調変換を行っても動画表示性能があまり改善されない階調については、前半サブフレーム用ＬＵＴ４２と後半サブフレーム用ＬＵＴ４３に同じ値（従来のオーバーシュート駆動の目標階調）を記憶させて、従来と同じオーバーシュート駆動を行ってもよい。これにより、無駄なフリッカーを抑制することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１２に示す液晶表示装置２は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１（図１）に対して、階調変化検出回路７０を追加し、映像信号変換回路４０を映像信号変換回路８０に置換する変形を施したものである。本実施形態の構成要素のうち第１の実施形態と同じ要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５４】
階調変化検出回路７０は、フレーム補間回路２０から出力された映像信号について、連続した３つのサブフレーム間で階調が変化したか否かを検出する。より詳細には、階調変化検出回路７０は、処理部７１およびフレームメモリ７２を含んでいる。階調変化検出回路７０には、フレーム補間回路２０から出力された映像信号と、直前サブフレーム記憶回路３０から出力された映像信号とが入力される（以下、前者を「現フレームの映像信号」、後者を「直前サブフレームの映像信号」という）。フレームメモリ７２は、少なくとも１フレーム分の映像信号を記憶可能な容量を有する。直前サブフレームの映像信号は、フレームメモリ７２に書き込まれ、１サブフレーム期間後にフレームメモリ７２から読み出される。フレームメモリ７２から読み出された映像信号は、２つ前のサブフレームの映像信号となる。
【００５５】
処理部７１は、２つ前のサブフレームの映像信号と直前サブフレームの映像信号とを画素ごとに比較し、２つ前のサブフレームと直前サブフレームの間で階調が変化したかを画素ごとに示す第１の比較結果を求める。また、処理部７１は、直前サブフレームの映像信号と現サブフレームの映像信号とを画素ごとに比較し、直前サブフレームと現サブフレームの間で階調が変化したかを画素ごとに示す第２の比較結果を求める。処理部７１は、第１および第２の比較結果を映像信号変換回路８０に対して出力する。
【００５６】
映像信号変換回路８０は、第１の実施形態に係る映像信号変換回路４０と同様に、フレーム補間回路２０から出力された映像信号のうち、連続したサブフレーム間で階調が変化した画素について、サブフレームの種類に応じた階調変換を行う。映像信号変換回路８０は、４種類の階調変換を切り替えて行う点で、２種類の階調変換を切り替えて行う映像信号変換回路４０と相違する。
【００５７】
映像信号変換回路８０は、処理部８１、前半サブフレーム用第１ＬＵＴ８２、前半サブフレーム用第２ＬＵＴ８３、後半サブフレーム用第１ＬＵＴ８４、後半サブフレーム用第２ＬＵＴ８５、および、フレームメモリ８６を含んでいる。前半サブフレーム用の２個のＬＵＴ８２、８３は、直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調の組合せに対応づけて、前半サブフレーム用の変換後の階調を予め記憶している。前半サブフレーム用第１ＬＵＴ８２は信号の変化を強めるための階調を記憶し、前半サブフレーム用第２ＬＵＴ８３は抑制したサブフレームの後のサブフレームを正しくする（不足した信号の変化を補充する）ための階調を記憶している。後半サブフレーム用の２個のＬＵＴ８４、８５は、直前サブフレームの階調と現サブフレームの階調の組合せに対応づけて、後半サブフレーム用の変換後の階調を予め記憶している。後半サブフレーム用第１ＬＵＴ８４は信号の変化を弱めるための階調を記憶し、後半サブフレーム用第２ＬＵＴ８５は強調したサブフレームの後のサブフレームを正しくする（過剰な信号の変化を元に戻す）ための階調を記憶している。
【００５８】
フレームメモリ８６は、少なくとも１フレーム分の映像信号を記憶可能な容量を有し、処理部８１から出力された映像信号（階調変換後の映像信号）を記憶する。処理部８１は、前半サブフレーム期間では、前半サブフレーム用の２個のＬＵＴ８２、８３を選択し、画素ごとにいずれかのＬＵＴを使用して階調変換を行う。また、処理部８１は、後半サブフレーム期間では、後半サブフレーム用の２個のＬＵＴ８４、８５を選択して同様の処理を行う。処理部８１は、階調変換を行うときには、直前サブフレーム記憶回路３０から出力された映像信号ではなく、フレームメモリ８６に記憶された映像信号を使用する。
【００５９】
図１３は、処理部８１が使用するＬＵＴを示すテーブルである。図１３に示すように、現サブフレームが前半サブフレームのときには、前半サブフレーム用第１ＬＵＴ８２が主に使用され、２つ前のサブフレームと直前サブフレームの間で階調が変化し、かつ、直前サブフレームと現サブフレームの間では階調が変化しない画素については、前半サブフレーム用第２ＬＵＴ８３が使用される。また、現サブフレームが後半サブフレームのときには、後半サブフレーム用第１ＬＵＴ８４が主に使用され、２つ前のサブフレームと直前サブフレームの間で階調が変化し、かつ、直前サブフレームと現サブフレームの間では階調が変化しない画素については、後半サブフレーム用第２ＬＵＴ８５が使用される。
【００６０】
このように映像信号変換回路８０は、前半サブフレームか後半サブフレームか、２つ前のサブフレームと直前サブフレームの間で階調が変化したか否か、および、直前サブフレームと現サブフレームの間で階調が変化したか否かに応じて、画素ごとに異なる階調変換を行う。映像信号変換回路８０から出力された映像信号Ｖ２は、駆動回路５０に供給され、液晶表示素子６１の駆動に用いられる。
【００６１】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置２の効果を説明する。第１の実施形態に係る液晶表示装置１では、映像信号変換回路４０は、２個のＬＵＴ４２、４３を切り替えて階調変換を行う。ところが、液晶の応答特性によっては、前半サブフレームの変換後の階調と後半サブフレームの変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を再現できるように、映像信号変換回路４０における階調変換の特性（前半サブフレーム用ＬＵＴ４２と後半サブフレーム用ＬＵＴ４３の内容）を決定できないことがある。
【００６２】
これに対して本実施形態に係る液晶表示装置２では、映像信号変換回路８０は、４個のＬＵＴ８２〜８５を切り替えて階調変換を行う。このため、前半サブフレームに対して階調変換（前半サブフレーム用第１ＬＵＴ８２を用いた、信号の変化を強める階調変換）を行うだけでは正しい階調を再現できないときでも、その次の後半サブフレームに対して誤差を補正する階調変換（後半サブフレーム用第２ＬＵＴ８５を用いた、過剰な信号変化を元に戻す階調変換）を行うことにより、正しい階調を再現することができる。また、後半サブフレームに対して階調変換（後半サブフレーム用第１ＬＵＴ８４を用いた、信号の変化を弱める階調変換）を行うだけでは正しい階調を再現できないときでも、その次の前半サブフレームに対して誤差を補正する階調変換（前半サブフレーム用第２ＬＵＴ８３を用いた、不足した信号の変化を補充する階調変換）を行うことにより、正しい階調を再現することができる。
【００６３】
このように本実施形態に係る液晶表示装置２によれば、映像信号変換回路８０において以前の階調変換による誤差を補正する階調変換を行うことにより、前半サブフレームの変換後の階調と後半サブフレームの変換後の階調を組合せると、人間の目が視線追従したときに人間の視感度では検知できない誤差で元の階調を再現できるように映像信号変換回路８０における階調変換の特性を決定し、正しい階調を再現することができる。
【００６４】
なお、ここまで画像表示装置の例として液晶表示装置について説明してきたが、同様の方法で他の画像表示装置を構成することもできる。例えば、表示素子としてエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置を同様の方法で構成することができる。
【００６５】
以上に示すように、本発明の画像表示装置によれば、動画像に含まれるエッジ部のみに時分割階調駆動を行うことにより、動画表示性能を改善しながら、時分割階調駆動よりもフリッカーを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】動画ぼやけが発生する表示画面を示す図である。
【図３】図２に示す表示画面に含まれる注目画素の階調の変化を示す図である。
【図４】液晶の応答時間がゼロである液晶表示装置における注目画素の輝度の変化を示す図である。
【図５】液晶の応答時間がゼロである液晶表示装置における２個の画素の輝度の変化を立体的に示す図である。
【図６】従来の液晶表示装置（第１の例）における注目画素の輝度の変化を示す図である。
【図７】従来の液晶表示装置（第１の例）における２個の画素の輝度の変化を立体的に示す図である。
【図８】従来の液晶表示装置（第２の例）における注目画素の輝度の変化を示す図である。
【図９】従来の液晶表示装置（第２の例）における２個の画素の輝度の変化を立体的に示す図である。
【図１０】図１に示す液晶表示装置における注目画素の輝度の変化を示す図である。
【図１１】図１に示す液晶表示装置における２個の画素の輝度の変化を立体的に示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す液晶表示装置で使用されるルックアップテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２…液晶表示装置
１０…タイミング制御回路
２０…フレーム補間回路
２１、４１、７１、８１…処理部
２２、３２、７２、８６…フレームメモリ
３０…直前サブフレーム記憶回路
３１…制御部
４０、８０…映像信号変換回路
４２…前半サブフレーム用ＬＵＴ
４３…後半サブフレーム用ＬＵＴ
５０…駆動回路
６０…画素アレイ
６１…液晶表示素子
７０…階調変化検出回路
８２…前半サブフレーム用第１ＬＵＴ
８３…前半サブフレーム用第２ＬＵＴ
８４…後半サブフレーム用第１ＬＵＴ
８５…後半サブフレーム用第２ＬＵＴ
【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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