画像表示装置
【課題】インパルス駆動の問題点を解消しながら動画性能を向上させる。
【解決手段】１フレーム期間の輝度を２つのサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行う液晶表示装置を、液晶表示素子の輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成する。これにより、輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後半に集中させて、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減する。サブフレーム期間に黒信号などを挿入する液晶表示装置も同様に構成できる。
【解決手段】１フレーム期間の輝度を２つのサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行う液晶表示装置を、液晶表示素子の輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成する。これにより、輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後半に集中させて、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減する。サブフレーム期間に黒信号などを挿入する液晶表示装置も同様に構成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に関し、特に、インパルス駆動を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、動画を表示したときに画像がぼやけて見えることがある。この動画ぼやけには、主な原因が２つある。第１の原因は、液晶の応答速度が遅いことである。第２の原因は、ホールド駆動を行う液晶表示装置における視線追従効果である。従来の液晶表示装置では、液晶の応答速度が遅いことによる動画ぼやけが問題とされていた。近年では、液晶の応答速度が速くなった（例えば、映像信号のフレーム周波数が６０Ｈｚのときに１／６０ｓ以下で応答可能）ために、視線追従による動画ぼやけが注目されている。
【０００３】
視線追従による動画ぼやけを軽減するために、従来から様々な方法が提案されている。それらの方法は、インパルス駆動とフレーム補間駆動に大別される。インパルス駆動は、光学波形が擬似的にブラウン管と同様のインパルス状になるように駆動する方法である。図２７は、３種類の表示装置について画素の輝度の時間的変化を示す図である。ブラウン管（図２７（ａ））では、輝度はインパルス状に変化するのに対して、ホールド駆動を行う液晶表示装置（図２７（ｂ））では、輝度は１フレーム期間に亘って保持される。インパルス駆動を行う液晶表示装置（図２７（ｃ））では、ブラウン管を模倣して、輝度は１フレーム期間内で一旦ゼロになる（あるいは、ゼロに近づく）。
【０００４】
視線追従による動画ぼやけをインパルス駆動で軽減できる理由は、以下のとおりである。例えば、図２８（ａ）に示すように、暗い背景の中に明るい領域（以下、縦バーという）を含む表示画面内で縦バーが右方向に移動する場合、観測者の視線は縦バーに追従して右方向に移動する。この場合、表示画面の１ライン分（図２８（ａ）の破線部）を視線追従方向に時間積分することにより、動画ぼやけ幅を求めることができる。ホールド駆動を行う液晶表示装置（図２８（ｂ））では、輝度は１フレーム期間に亘って保持されるので、輝度の積分値が中間的な値となる範囲は広く、動画ぼやけ幅Ｗ１は広くなる。これに対して、インパルス駆動を行う液晶表示装置（図２８（ｃ））では、輝度は１フレーム期間内で一旦ゼロになる（あるいは、ゼロに近づく）ので、輝度の積分値が中間的な値となる範囲は狭く、動画ぼやけ幅Ｗ２は狭くなる。このようにインパルス駆動によれば、輝度を時間的に集中させて動画ぼやけを軽減することができる。
【０００５】
光学波形の点から見ると、インパルス駆動には、黒を挿入する方法、グレーなどの中間調を挿入する方法、時分割方式などが含まれる。また、駆動の実現方法の点から見ると、インパルス駆動には、バックライトを点滅させる方法、映像信号に黒信号などの固定の映像信号を挿入する方法などが含まれる。
【０００６】
フレーム補間駆動は、映像フレーム間で補間演算を行い、得られた補間フレームを元の映像フレーム間に挿入して、フレーム周波数を上げる駆動方法である。図２９は、フレーム補間駆動の処理の例を示す図である。図２９に示す例では、補間フレームＰ１は、フレームＦ１とＦ２に基づき補間演算によって生成される。同様に、補間フレームＰ２はフレームＦ２とＦ３に基づき生成され、補間フレームＰ３はフレームＦ３とＦ４に基づき生成される。フレーム補間駆動によれば、フレーム周波数を上げて映像の動きを滑らかにし、動画性能を向上させることができる。
【０００７】
本願発明に関連する先行技術文献としては、以下のようなものがある。特許文献１には、垂直走査信号に同期して複数の直下型バックライトを順次点滅させることが開示されている。特許文献２には、液晶表示素子に書き込み信号印加用のスイッチング素子の他に、黒信号印加用のスイッチング素子を設けることが開示されている。特許文献３には、時分割方式に関し、後のサブフレームの輝度を入力画像の輝度よりも所定割合で減衰させることが開示されている。特許文献４には、時分割方式に関し、１フレーム期間の時間的中心またはこれに近いサブフレームから順に大きな階調レベルを与えることが開示されている。特許文献５には、非映像信号期間が１フレーム期間内で占める割合を調整することが開示されている。特許文献６には、前後の画像信号から動き適応的に内挿画像信号を形成し、内挿画像信号を元の画像信号とともに順次に使用して画像を表示すること、および、表示セルを継続発光させる時間または実効的発光期間を各フィールドまたはフレーム間で所定範囲に制限することが開示されている。
【０００８】
図３０は、特許文献４に開示された駆動方法（以下、時分割階調駆動という）における階調変換の例を示す図である。図３０に示す例では、１フレーム期間の輝度を前半と後半の２つのサブフレーム期間に分配するための階調変換が行われる。この際、輝度は後半サブフレーム期間に優先的に分配される。例えば、変換前の階調が８７．７％のとき、この階調に対応した輝度は７５．０％となる。後半サブフレームを優先して輝度を２つのサブフレーム期間に分配すると、前半サブフレーム期間の輝度は５０．０％、後半サブフレーム期間の輝度は１００％となる。これら２つの輝度に対応した階調を求めると、前半サブフレーム期間の変換後の階調は７３．０％、後半サブフレーム期間の変換後の階調は１００％となる。他の階調についても、同様の方法で変換後の階調を求めることができる。なお、この例では、階調Ｋと輝度Ｙを０以上１以下の数で表したとき、両者の間にＫ＝Ｙ(1/γ) （ただし、γ＝２．２）が成り立つ。
【０００９】
時分割階調駆動には、（１）高階調時には黒挿入率が低く、最大輝度を維持できる、（２）低階調時には黒挿入率が高くなるが、このときは輝度自体が低いのでフリッカは少ない、（３）低階調時の動画性能が高い、などの利点がある。
【特許文献１】特開２０００−３２１５５１号公報
【特許文献２】特開平９−１２７９１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２３７０７号公報
【特許文献４】特開２００５−１７３５７３号公報
【特許文献５】特開２００３−２９５１５６号公報
【特許文献６】特許第３２９５４３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のインパルス駆動とフレーム補間駆動には、以下のような問題がある。インパルス駆動のうち黒を挿入する方法には、（１）黒を挿入する分だけ輝度が低下する、（２）輝度の低下を抑えるためにバックライトを明るくするとフリッカが目立つ、という問題がある。グレーを挿入する方法や時分割方式によれば、黒挿入率を下げて輝度の低下を抑えることにより、フリッカをある程度防止することができる。しかし、これらの方法には、黒を挿入する方法よりも動画性能が劣るという問題がある。また、時分割方式には、色ずれや擬似輪郭が発生するという問題がある。
【００１１】
時分割階調駆動には、（１）高階調時の動画性能が低い、（２）高階調時には色ずれや擬似輪郭が発生することがある、（３）大画面のときや最大輝度が高いときにはフリッカが発生することがある、などの改善すべき点がある。
【００１２】
フレーム補間駆動には、（１）フレーム間の相関が低い場合や動きベクトルを正確に検出できない場合などに、誤差を含む補間フレームが生成され画質が劣化する、（２）動きベクトル探索や補間演算や補間フレームの記憶などを行うために、回路規模が増大し、回路を高速で動作させる必要が生じる、（３）ぼやけ時間の理論限界はフレーム周波数によって定まるが、液晶の応答時間や液晶容量の充電時間などによって、ぼやけ時間が長くなりさらに擬似輪郭などが発生し動画性能が悪くなる、などの問題がある。
【００１３】
それ故に、本発明は、インパルス駆動の問題点を解消しながら動画性能を向上させた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】
【００１４】
第１の発明は、インパルス駆動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基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号を求める映像変換回路と、
前記映像変換回路で求めた映像信号を用いて、前記表示素子を駆動する駆動回路とを備え、
前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに近づくように構成されており、所定範囲内の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００１８】
第５の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００１９】
第６の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対して２倍速以上の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フレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００２０】
第７の発明は、第２〜第５のいずれかの発明において、
任意の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００２１】
第８の発明は、第４〜第６のいずれかの発明において、
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、第１の発明において、
前記表示素子に対する最大印加電圧は、前記表示素子の輝度の立上り時間の最大値がサブフレーム期間の長さにほぼ等しくなるように決定されていることを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明は、第４〜第６のいずれかの発明において、
前記所定範囲内の階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに等しく、立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明は、第６の発明において、
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記第１の発明によれば、インパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させることができる。これにより、応答波形（輝度の時間変化）のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。
【００２６】
上記第２の発明によれば、固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００２７】
上記第３の発明によれば、高速の表示素子を用いて固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００２８】
上記第４の発明によれば、時分割階調駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００２９】
上記第５の発明によれば、高速の表示素子を用いて時分割階調駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００３０】
上記第６の発明によれば、所定範囲内の階調を表示するときには、時分割階調駆動の効果により応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減すると共に、当該範囲外の階調を表示するときには、フレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。また、フレーム補間駆動を行うことにより、表示画面に発生する色ずれを防止することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００３１】
上記第７の発明によれば、インパルス駆動を行って任意の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００３２】
上記第８の発明によれば、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行って、最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００３３】
上記第９の発明によれば、表示素子に対する最大印加電圧を好適に決定することにより、輝度の立上り時間の最大値をサブフレーム期間の長さにほぼ等しくし、所定範囲内の階調を表示するときに輝度のピークをサブフレーム期間の終端に集中させることができる。
【００３４】
上記第１０の発明によれば、階調変換後の階調値の組合せを好適に決定することにより、所定範囲内の階調を表示するときに輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させることができる。
【００３５】
上記第１１の発明によれば、階調変換後の階調値の組合せを好適に決定することにより、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行って、最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調を表示するときに、フレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（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、駆動回路２０、画素アレイ３０、２倍速化処理回路４０、および、インパルス化処理回路５０を備えている。液晶表示装置１は、映像信号Ｘ１に対して２倍速化処理とインパルス化処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０とインパルス化処理回路５０が、フレーム単位で入力された映像信号Ｘ１に基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号Ｘ２を求める映像変換回路に該当する。以下、映像信号Ｘ１のフレーム周波数は６０Ｈｚであるとする。
【００３７】
液晶表示装置１に供給される入力信号Ｘには、画像データを表す映像信号Ｘ１と表示タイミングを定める同期信号Ｔ１とが含まれている。映像信号Ｘ１は２倍速化処理回路４０に入力され、同期信号Ｔ１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Ｔ１に基づき、２倍速化処理回路４０およびインパルス化処理回路５０に対する制御信号Ｃ１と、駆動回路２０に対する同期信号Ｔ２とを出力する。画素アレイ３０は、２次元状に配置された複数の液晶表示素子３１を含んでいる。駆動回路２０は、同期信号Ｔ２とインパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２と用いて、液晶表示素子３１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。
【００３８】
液晶表示装置１では、１フレーム期間（１／６０ｓ）は、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分される。タイミング制御回路１０から出力される制御信号Ｃ１には、前半サブフレーム期間か後半サブフレーム期間かを示す信号が含まれる。液晶表示装置１では、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓである。
【００３９】
２倍速化処理回路４０は、処理部４１およびフレームメモリ４２を含み、映像信号Ｘ１をフレーム単位で２倍の速度で２回繰り返して出力する。より詳細には、フレームメモリ４２は少なくとも１フレーム分の映像信号に対応した容量を有し、２倍速化処理回路４０に入力された映像信号Ｘ１はフレームメモリ４２に書き込まれる。処理部４１は、フレームメモリ４２に書き込まれた映像信号をフレーム単位で書き込み時の２倍の速度で２回繰り返して読み出して出力する。この際、処理部４１は、制御信号Ｃ１に従い、前半サブフレーム期間でフレームを１枚出力し、後半サブフレーム期間で同じフレームを再び出力する。これにより、２倍速化処理回路４０から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２倍（１２０Ｈｚ）になる。
【００４０】
インパルス化処理回路５０は、切替スイッチ５１および黒レベル発生器５２を含み、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号と固定の映像信号をサブフレーム単位で切り替えて出力する。より詳細には、黒レベル発生器５２は、黒信号（黒を表示するための映像信号）を固定的に出力する。切替スイッチ５１は、制御信号Ｃ１に従い、前半サブフレーム期間では黒レベル発生器５２から出力された黒信号を出力し、後半サブフレーム期間では２倍速化処理回路４０から出力された映像信号を出力する。インパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００４１】
図２は、液晶表示装置１におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。２倍速化処理回路４０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレームＦ１は、２倍速化処理回路４０で２倍速化され、同じ内容の２枚のサブフレームからなる新たなフレームＮＦ１となる。フレームＮＦ１に含まれる２枚のサブフレームのうち、前半サブフレームはインパルス化処理回路５０で黒フレーム（全面が黒のフレーム）に置換され、後半サブフレームはインパルス化処理回路５０からそのまま出力される。以降のフレームに対しても、同様の処理が行われる。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２として黒フレームとフレームＦ１、Ｆ２、…とが交互に出力される。
【００４２】
駆動回路２０は映像信号Ｘ２に応じた電圧を液晶表示素子３１に印加し、液晶表示素子３１の輝度は印加電圧に応じて変化する。以下、液晶表示素子３１の輝度の時間変化を「応答波形」といい、輝度が高くなるときの所要時間を「立上り時間」、輝度が低くなるときの所要時間を「立下り時間」という。なお、一般に、立上り時間や立下り時間を正確に測定することは困難であるので、輝度が変化量の１０％から９０％まで変化するときの所要時間を０．８で割った値などを立上り時間や立下り時間として使用することもある。
【００４３】
図３は、液晶表示装置１における、液晶表示素子３１への印加電圧と応答波形を示す図である。図３に示すように、印加電圧は、前半サブフレーム期間では黒レベルに対応した電圧Ｖｌ、後半サブフレーム期間では映像信号Ｘ２に対応した電圧Ｖｘとなる。これに応じて輝度は、前半サブフレーム期間では黒レベルＹ０、後半サブフレーム期間ではレベルＹｘ（ただし、Ｙｘ＞Ｙ０）となる。
【００４４】
液晶表示装置１では、輝度がＹ０からＹｘに変化するときの所要時間が立上り時間Ｔｒ、輝度がＹｘからＹ０に変化するときの所要時間が立下り時間Ｔｆとなる。液晶表示装置１は、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。なお、Ｔｒ＞ＳＴのときには、輝度は後半サブフレーム期間内にレベルＹｘに到達しない。
【００４５】
図３の上段に示す応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴに一致している（Ｔｒ＝ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の終端でレベルＹｘに到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。中段の応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴを超えている（Ｔｒ＞ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の終端で最大値（Ｙｘよりも低いレベル）に到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。下段の応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴ未満で、その半分よりも長い（ＳＴ／２＜Ｔｒ＜ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の後半でレベルＹｘに到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の後方に集中する。液晶表示装置１では、Ｔｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００４６】
図４を参照して、液晶表示装置１の効果を説明する。図４には、Ｔｒ＝Ｔｆ＝０の場合、Ｔｒ＞Ｔｆの場合、および、Ｔｒ＜Ｔｆの場合の応答波形が記載されている。このうち、Ｔｒ＞Ｔｆの場合の応答波形（中段の応答波形）が液晶表示装置１の応答波形であり、他の２つは比較のために記載されている。輝度がピークでない部分（斜線を付した部分）は、インパルス化処理回路５０によって黒が挿入された部分である。以下、輝度のピークを全体として、黒を挿入した部分の割合を「黒挿入率」という。
【００４７】
図４に示すように、黒挿入率は、Ｔｒ＝Ｔｆ＝０の場合には５０％となり、Ｔｒ＞Ｔｆの場合には５０％を超え、Ｔｒ＜Ｔｆの場合には５０％未満となる。液晶表示装置１では、Ｔｒ＞Ｔｆとなるので、黒挿入率は５０％を超える。また、Ｔｒ＞ＳＴ／２となるので、輝度のピークはサブフレーム期間の半分より短い期間に集中する。インパルス駆動を行う表示装置では、黒挿入率が大きいほど、インパルス度が高くなり動画性能が向上する。したがって、図３に示す応答波形が得られる液晶表示装置１によれば、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００４８】
以下、図３に示す応答波形が得られる液晶表示装置１の構成方法を説明する。一般にノーマリーブラック型の液晶には、（１）最小輝度から変化するときの立上り時間は、最小輝度へ変化するときの立下り時間よりも長い、（２）最小輝度から変化するときの立上り時間は、印加電圧が高いときほど短い、という性質がある。図５は、ノーマリーブラック型の液晶の応答時間の一例を示すテーブルである。図５に示す例では、階調が０から２５５へ変化するときの立上り時間（５．４７ｍｓ）は、階調が２５５から０へ変化するときの立下り時間（３．１３ｍｓ）よりも長く、階調が０から１２８へ変化するときの立上り時間（７．９７ｍｓ）よりも短い。
【００４９】
図６は、ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。図６には、印加電圧と透過率の関係が実線で、印加電圧と最小輝度からの立上り時間（以下、立上り時間ＴＲという）との関係が太破線で記載されている。ノーマリーブラック型の液晶では、印加電圧が高くなると透過率は高くなる。透過率は、印加電圧が低い間はあまり変化しないが、印加電圧があるレベルを超えると急激に増大し、印加電圧が別のあるレベルを超えると再びあまり変化しなくなる。
【００５０】
以下、透過率が変化する範囲に対応した印加電圧の範囲を「範囲Ｒ」という。一般に液晶表示装置では、範囲Ｒ内で、最小階調に対応した印加電圧（以下、最小印加電圧Ｖｌという）と、最大階調に対応した印加電圧（以下、最大印加電圧Ｖｈという）とを決定する必要がある。従来の液晶表示装置では、最小印加電圧Ｖｌと最大印加電圧Ｖｈは、主に輝度やコントラストが最大になるように決定される。また、これらの電圧を決定するときに、視野角特性などを考慮することもある。
【００５１】
範囲Ｒ内で印加電圧を変化させたときの立上り時間ＴＲとサブフレーム期間の長さＳＴとの大小関係によって、液晶は、常にＴＲ＞ＳＴとなる液晶（低速の液晶；以下、Ａ型という）と、常にＴＲ＜ＳＴとなる液晶（高速の液晶；以下、Ｃ型という）と、印加電圧に応じてＴＲとＳＴの大小関係が切り替わる液晶（中速の液晶；以下、Ｂ型という）とに分類される。図６には、これら３種類の液晶について、印加電圧と立上り時間ＴＲの関係が記載されている。本実施形態に係る液晶表示装置１では、Ｂ型またはＣ型の液晶が用いられる。
【００５２】
液晶表示装置１では、最小印加電圧Ｖｌは、範囲Ｒ内で任意の方法で決定される。例えば、従来と同様の方法で最小印加電圧Ｖｌを決定してもよく、範囲Ｒの下側の境界値やそれよりも少し大きい値を最小印加電圧Ｖｌとしてもよい。一方、最大印加電圧Ｖｈは、液晶の応答速度を考慮して、以下の方法で決定される（図７を参照）。
【００５３】
まず参考のために説明すると、Ａ型（低速）の液晶の場合には、最大印加電圧Ｖｈは、最小印加電圧Ｖｌと同様に範囲Ｒ内で任意の方法で決定される。例えば、範囲Ｒの上側の境界値やそれよりも少し小さい値を最大印加電圧Ｖｈとしてもよい（図７（ａ）を参照）。Ａ型の液晶では、範囲Ｒ内において常にＴＲ＞ＳＴとなるので、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、後半サブフレーム期間の印加電圧Ｖｘにかかわらず、サブフレーム期間の長さＳＴよりも長くなる（Ｔｒ＞ＳＴ）。このため、図３の中段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。したがって、Ａ型の液晶を用いれば、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００５４】
しかし、Ａ型の液晶を液晶表示装置１に用いれば、特段の工夫を行わなくても、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形が得られる。そこで、Ａ型の液晶を用いた液晶表示装置１は本発明の対象外とし、本実施形態に係る液晶表示装置１ではＢ型またはＣ型の液晶を用いる。Ｂ型またはＣ型の液晶を用いた液晶表示装置１は、以下に示すように、液晶の応答速度に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、立上り時間Ｔｒがサブフレーム期間の長さに近づくように構成される。
【００５５】
Ｂ型（中速）の液晶の場合には、立上り時間ＴＲがサブフレーム期間の長さＳＴにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする（図７（ｂ）を参照）。上述したように、ノーマリーブラック型の液晶では、最小輝度から変化するときの立上り時間は、印加電圧が高いときほど短い（性質２）。したがって、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧ＶｈとしてＢ型の液晶を使用した場合、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＳＴとなり、それ以外のときにはＳＴよりも長くなる。このため、図３の上段あるいは中段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。したがって、Ｂ型の液晶を用いた場合にも、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００５６】
Ｃ型（高速）の液晶の場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする（図７（ｃ）を参照）。ＴＲｍ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧ＶｈとしてＣ型の液晶を使用した場合、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＴＲｍ、それ以外のときにはＴＲｍよりも長くなり、いずれにしてもＳＴ／２よりも長くなる。このため、図３の上段、中段あるいは下段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端または後方に集中する。したがって、Ｃ型の液晶を用いた場合にも、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。なお、Ｂ型の液晶について、Ｃ型の液晶と同じ方法で最大印加電圧Ｖｈを決定してもよい。
【００５７】
以上の方法で決定された最小印加電圧Ｖｌと最大印加電圧Ｖｈは、液晶表示素子３１を駆動するときの基準電圧として用いられる。図８は、液晶表示装置１の階調電圧生成回路の構成を示すブロック図である。図８に示すように、駆動回路２０の外部には階調電圧設定回路８０が設けられ、階調電圧設定回路８０は駆動回路２０に対して複数の階調電圧Ｖｌ、Ｖｓ１〜Ｖｓ８、Ｖｈを出力する。駆動回路２０は、直列接続された１６個の抵抗を含む抵抗分割回路Ｒ１、Ｒ９と、直列接続された３２個の抵抗を含む抵抗分割回路Ｒ２〜Ｒ８とを含んでいる。階調電圧設定回路８０から出力された２個の階調電圧に基づき、抵抗分割回路Ｒ１、Ｒ９は１６個の階調電圧を出力し、抵抗分割回路Ｒ２〜Ｒ８は３２個の階調電圧を出力する。抵抗分割回路Ｒ１〜Ｒ９で得られた２５６個の階調電圧は、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００５８】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０とインパルス化処理回路５０を備え、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置１によれば、固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行うときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。特に、輝度の立上り時間Ｔｒの最大値がサブフレーム期間の長さＳＴにほぼ等しくなるように最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、輝度のピークをサブフレーム期間の終端に集中させることができる。
【００５９】
なお、液晶表示装置１において、切替スイッチ５１は、前半サブフレーム期間では２倍速化処理回路４０から出力された映像信号を出力し、後半サブフレーム期間では黒レベル発生器５２から出力された黒信号を出力してもよい。また、インパルス化処理回路５０は、黒レベル発生器５２に代えて、グレー信号（グレーを表示するための映像信号）などを固定的に出力する中間調レベル発生器を含んでいてもよい。これら変形例に係る液晶表示装置も、同様の効果を奏する。
【００６０】
（第２の実施形態）
図９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９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、フレーム補間処理回路６０を追加したものである。液晶表示装置２は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理、２倍速化処理およびインパルス化処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０、インパルス化処理回路５０およびフレーム補間処理回路６０が映像変換回路に該当する。以下、各実施形態の構成要素のうち既に述べた実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
フレーム補間処理回路６０は、処理部６１およびフレームメモリ６２を含み、映像信号Ｘ１に対して５／４倍速フレーム補間処理を行う。より詳細には、フレームメモリ６２は少なくとも１フレーム分の映像信号に対応した容量を有し、フレーム補間処理回路６０に入力された映像信号Ｘ１はフレームメモリ６２に書き込まれる。処理部６１は、映像信号Ｘ１を現フレーム、フレームメモリ６２に記憶された映像信号を前フレームとして、２枚のフレームから動画部分を検出する。次に処理部６１は、前フレームと現フレームの間の時刻における動画部分の位置を求め、求めた位置に動画部分を移動させたフレーム（動き補償されたフレーム）を補間フレームとして前フレームと後フレームの間に挿入する。処理部６１は、４枚のフレームが入力されるたびに、５枚のフレームを出力する。これにより、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の５／４倍（７５Ｈｚ）になる。
【００６２】
なお、フレーム補間処理回路６０は、例えば、前フレームと現フレームに基づき動きベクトルを求め、求めた動きベクトルを用いて補間フレームを作成してもよく、これ以外の任意の方法で補間フレームを作成してもよい。
【００６３】
フレーム補間処理回路６０から出力された映像信号には、第１の実施形態と同様に、２倍速化処理とインパルス化処理が行われる。インパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００６４】
液晶表示装置２では、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号の１フレーム期間（１／７５ｓ）が、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴ’と表す）は１／１５０ｓとなる。
【００６５】
図１０は、液晶表示装置２におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６０では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間処理により補間フレームＰ１が生成される。同様に、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２が生成され、フレームＦ３とＦ４に基づき補間フレームＰ３が生成され、フレームＦ４とＦ５に基づき補間フレームＰ４が生成される。フレーム補間処理回路６０からは１／７５ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。以降の処理は第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６６】
液晶表示装置２は、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴ’の半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ’／２となる）ように構成される。液晶表示装置２では、Ｔｒ＝ＳＴ’かつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００６７】
以下、液晶表示装置２にフレーム補間処理回路６０を設ける理由を説明する。図１１は、図６と同様に、ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。図１１において、サブフレーム期間の長さをＳＴとすると、特性１はＡ型（低速）、特性２はＢ型（中速）、特性３はＣ型（高速）と判断される。ここで、サブフレーム期間の長さをＳＴ’（ただし、ＳＴ’＜ＳＴ）に短くすると、特性１と特性２はＡ型、特性３はＢ型と判断される。このようにサブフレーム期間の長さを短くすれば、Ｂ型の液晶をＡ型の液晶として使用することや、Ｃ型の液晶をＡ型あるいはＢ型の液晶として使用することが可能となる。
【００６８】
例えば、Ｃ型の液晶をＢ型の液晶として使用するときには、液晶表示装置２にフレーム補間処理回路６０を設けてサブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くし、立上り時間ＴＲがＳＴ’にほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴ’となる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとすればよい。これにより、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＳＴ’となり、それ以外のときにはＳＴ’よりも長くなる。
【００６９】
図１２は、フレーム補間処理回路６０を設けた場合と設けない場合の印加電圧と応答波形を示す図である。フレーム補間処理回路６０を設けない場合には、液晶の特性によっては、輝度のピークが集中する程度が低くなることがある（図１２（ａ））。このような場合には、フレーム補間処理回路６０を設けてサブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くすることにより、輝度のピークが集中する程度を高くすることができる（図１２（ｂ））。図１２（ｂ）に示す例では、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中している。このようにフレーム補間処理回路６０を設けることにより、Ｃ型の液晶を用いる場合でもインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００７０】
また、液晶表示装置２では、映像信号Ｘ２のフレーム周波数が高くなるので、インパルス駆動を行ってもフリッカを感じにくくなる。観測者が画面を直視してもフリッカを認識しないようにするためには、映像信号Ｘ２のフレーム周波数を１５０Ｈｚ以上にすればよい。
【００７１】
なお、サブフレーム期間の長さがＳＴのときにＡ型と判断される液晶を液晶表示装置２に用いれば、特段の工夫を行わなくても、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形が得られる。そこで、サブフレーム期間の長さがＳＴのときにＡ型と判断される液晶を用いた液晶表示装置２は本発明の対象外とし、本実施形態に係る液晶表示装置２ではサブフレーム期間の長さがＳＴのときにＢ型あるいはＣ型と判断される液晶を用いる。そのような液晶を用いた液晶表示装置２は、上述したように、サブフレーム期間の長さＳＴ’と液晶の応答速度に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、立上り時間Ｔｒがサブフレーム期間の長さに近づくように構成される。
【００７２】
また、印加電圧の範囲を広くする（最大印加電圧Ｖｈを高くする）ためには、サブフレーム期間の長さＳＴ’は短いことが好ましいが、回路設計の点からはサブフレーム期間の長さＳＴ’は長いことが好ましい。液晶表示装置２の設計時には、これらの点を考慮してサブフレーム期間の長さＳＴ’を決定する必要がある。
【００７３】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置２は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０、インパルス化処理回路５０およびフレーム補間処理回路６０を備え、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、フレーム補間後の映像信号のサブフレーム期間の長さＳＴ’の半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置２によれば、高速の液晶を用いて固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行うときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを減らすこともできる。
【００７４】
液晶表示装置２においても第１の実施形態と同様に、切替スイッチ５１は前半サブフレーム期間では映像信号を出力し、後半サブフレーム期間では黒信号を出力してもよく、インパルス化処理回路５０は中間調レベル発生器を含んでいてもよい。また、液晶表示装置２は、２倍速化処理回路４０に代えて、映像信号Ｘ１をフレーム単位でｍ倍（ｍは３以上の整数）の速度でｍ回繰り返して出力するｍ倍速化処理回路を備えていてもよい。この場合、インパルス化処理回路５０は、ｍ倍速化処理されたフレームのうちの任意枚を黒フレームに置換してもよく、黒フレームに置換する枚数を適宜切り替えてもよい。この場合でも、サブフレーム期間の長さＳＴ’を考慮して最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３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に示す液晶表示装置３は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１（図１）において、インパルス化処理回路５０を時分割階調処理回路７０に置換したものである。液晶表示装置３は、映像信号Ｘ１に対して２倍速化処理と時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０と時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【００７６】
液晶表示装置３では、第１の実施形態と同様に、１フレーム期間（１／６０ｓ）は前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓとなる。
【００７７】
時分割階調処理回路７０は、処理部７１およびルックアップテーブル（Look Up Table ：以下、ＬＵＴと略称する）７２を含み、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号に対して時分割階調処理を行う。時分割階調処理回路７０は、１フレーム期間の輝度を前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に分配するための階調変換を行う。この際、前半サブフレーム期間よりも後半サブフレーム期間に、より多くの輝度が分配される。
【００７８】
ＬＵＴ７２は、映像信号Ｘ１の各階調について、前半サブフレーム期間用と後半サブフレーム期間用の変換後の階調を記憶している。処理部７１は、ＬＵＴ７２を参照して、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号に対して階調変換を行う。この際、処理部７１は、制御信号Ｃ１に従いＬＵＴ７２から、前半サブフレーム期間では前半サブフレーム期間用の変換後の階調を読み出し、後半サブフレーム期間では後半サブフレーム期間用の変換後の階調を読み出す。時分割階調処理回路７０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００７９】
図１４は、液晶表示装置３におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。２倍速化処理回路４０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレームＦ１は、２倍速化処理回路４０で２倍速化され、同じ内容の２枚のサブフレームからなる新たなフレームＮＦ１となる。フレームＮＦ１に含まれる２枚のサブフレームは、時分割階調処理回路７０で階調変換され、前半サブフレームＳ１Ａと後半サブフレームＳ１Ｂになる。以降のフレームに対しても、同様の処理が行われる。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【００８０】
以下、最小階調と最大階調のちょうど中間の階調を「中間階調」といい、中間階調よりも低い階調を「低階調」、中間階調よりも高い階調を「高階調」という。また、輝度の最小値をＹ０、輝度の最大値をＹｍと表す。図１５は、液晶表示装置３における応答波形の例を示す図である。図１５には、最大階調時、高階調時、中間階調時、低階調時の応答波形が記載されている。
【００８１】
図１５に示すように、時分割階調処理回路７０の作用により、後半サブフレーム期間の輝度は前半サブフレーム期間の輝度よりも高くなる。例えば、低階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では最小値Ｙ０、後半サブフレーム期間では映像信号Ｘ１に応じたレベルとなる。中間階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では最小値Ｙ０、後半サブフレーム期間では最大値Ｙｍとなる。高階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では映像信号Ｘ１に応じたレベル、後半サブフレーム期間では最大値Ｙｍとなる。
【００８２】
液晶表示装置３は、第１の実施形態と同様に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。ただし、液晶表示装置３は、少なくとも低階調時に上記の条件を満たせばよく、高階調時には上記の条件を満たすことが好ましいが、必ずしもその必要はない。液晶表示装置３では、低階調時でも高階調時でもＴｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００８３】
なお、図１５に示す応答波形は、Ｔｒ＝ＳＴの場合のものである。この応答波形は上記の条件を満たす応答波形の一例であり、これ以外にも上記の条件を満たす応答波形は多数ある（図１６を参照）。図１６では、上段の応答波形（Ｔｒ＝ＳＴの場合）だけでなく、中段の応答波形（Ｔｒ＞ＳＴの場合）も下段の応答波形（ＳＴ／２＜Ｔｒ＜ＳＴの場合）も上記の条件を満たす。
【００８４】
図１５と図１６を参照して、液晶表示装置３の効果を説明する。液晶表示装置３では、少なくとも低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となるので、少なくとも低階調時に黒挿入率は５０％を超え、輝度のピークはサブフレーム期間の半分より短い期間に集中する。インパルス駆動を行う表示装置では、黒挿入率が大きいほど、インパルス度が高くなり動画性能が向上する。したがって、図１５や図１６に示す応答波形が得られる液晶表示装置３によれば、少なくとも低階調を表示するときには、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００８５】
また、中間階調よりも高い階調（全部でも一部でもよい）について、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２を満たすことができれば、同様の理由により、表示画面内の当該階調の画素については、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００８６】
また、液晶表示装置３による時分割階調駆動では、黒を固定的に挿入するインパルス駆動よりも、高階調時に黒挿入率は低く、輝度は高くなる。したがって、黒を固定的に挿入するインパルス駆動よりも、バックライトの明るさを抑え、フリッカを抑制することができる。このように液晶表示装置３によれば、フリッカを抑制しながら、動画性能を向上させることができる。
【００８７】
以下、図１５や図１６に示す応答波形が得られる液晶表示装置３の構成方法を説明する。低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を得るためには、第１の実施形態で説明したように、液晶の特性に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定すればよい。具体的には、Ｂ型またはＣ型の液晶を用い、Ｂ型（中速）の液晶を用いる場合には、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧Ｖｈとする。Ｃ型（高速）の液晶を用いる場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする。これにより、低階調時の応答波形についてインパルス度を高くすることができる。なお、液晶表示装置３では、決定した最大印加電圧Ｖｈに応じて、時分割階調処理回路７０のＬＵＴ７２の内容を決定する必要がある。
【００８８】
ノーマリーブラック型の液晶の中には、上記性質１および２に加えて、（３）最大輝度へ変化するときの立上り時間は、最大輝度から変化するときの立下り時間よりも短い、という性質を有するものがある。例えば、図５に示す例では、階調が１２８から２５５へ変化するときの立上り時間（２．１３ｍｓ）は、階調が２５５から１２８へ変化するときの立下り時間（４．０１ｍｓ）よりも短い。
【００８９】
この場合、最大印加電圧Ｖｈを調整しただけでは、図１７に示す応答波形が得られる。図１７に示す高階調時の応答波形では、Ｔｒ＜Ｔｆとなり、黒挿入率は５０％未満となる。このように、高階調時の応答波形ではインパルス度が低くなることがある。
【００９０】
このような高階調時の応答波形を好ましい応答波形に変えるには、例えば、応答波形のインパルス度が高くなるよう輝度の分配を工夫すればよい。従来の時分割階調駆動（図３０）では、前半サブフレーム期間に輝度が分配されるのは、後半サブフレーム期間に最大の輝度が分配されるときに限られ、低階調時の前半サブフレーム期間の輝度は０、高階調時の後半サブフレーム期間の輝度は最大値となる。
【００９１】
これに対して、時分割階調処理回路７０は、応答波形のインパルス度が高くなるように、輝度を前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に分配する。一般に、輝度を２つに分配するときに、輝度の組合せは複数とおりある。例えば、図１８に示すように、分配前の輝度（フレーム輝度）が５２．５％のときには、この輝度を（５％、１００％）、（１５％、９０％）あるいは（２５％、８０％）などに分配することができる。分配後の輝度をγ＝２．２のγ特性に従って階調に逆変換すると、各サブフレーム期間の階調は（２６％、１００％）、（４２％、９５％）、（５３％、９０％）となる。
【００９２】
これら輝度の組合せの中から、応答波形のインパルス度が最も高くなる組合せを選択する。図１８に示す例では、５２．５％の輝度を２５％と８０％に分配したときに、応答波形のインパルス度が最大になるとする。この場合、時分割階調処理回路７０のＬＵＴ７２には、フレーム輝度５２．５％に対応した階調に対応して、各サブフレーム期間の階調として（５３％、９０％）が記憶される。
【００９３】
複数の輝度の組合せの中から１個の組合せを選択するときには、例えば以下の手順を実行すればよい。すなわち、まずＴｒ≧Ｔｆを第１の条件とし、この条件を満たす組合せを残す。複数の組合せが残った場合には、Ｔｒ≒ＳＴを第２の条件とし、この条件を満たす組合せを残す。それでも複数の組合せが残った場合には、Ｔｆ≒０を第３の条件として、同様の処理を行う。残った組合せの中から、任意の方法で１個の組合せを選択する。
【００９４】
なお、計算で求めた応答波形と実際の応答波形には差異があるので、実際の応答波形を観測しながら輝度の組合せを選択することが好ましい。また、ここまで、応答波形のインパルス度を高くする方法として、最大印加電圧Ｖｈを調整する方法と、輝度の分配を工夫する方法とを説明したが、液晶表示装置３にこのうち一方を適用してもよい。輝度の分配を工夫するだけで、低階調時の応答波形についてＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２にできる場合には、最大印加電圧Ｖｈを調整する必要はない。
【００９５】
このように、ある範囲の階調について、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＴＳ／２となる応答波形を得るためには、当該範囲の階調について、時分割階調処理回路７０による階調変換後の階調値の組合せとして、Ｔｒ＝ＳＴ、Ｔｆ≒０という条件に最も合致する階調値の組合せを選択すればよい。
【００９６】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置３は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０と時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。このような液晶表示装置３によれば、時分割階調駆動を行って低階調を表示するときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。また、高階調時にもＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる液晶表示装置３によれば、時分割階調駆動を行って任意の階調を表示するときに、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。
【００９７】
（第４の実施形態）
図１９は、本発明の第４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１９に示す液晶表示装置４は、第３の実施形態に係る液晶表示装置３（図１３）に、フレーム補間処理回路６０を追加したものである。液晶表示装置４は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理、２倍速化処理および時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０、フレーム補間処理回路６０および時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【００９８】
液晶表示装置４では、第２の実施形態と同様に、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号の１フレーム期間（１／７５ｓ）が、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴ’と表す）は１／１５０ｓとなる。
【００９９】
図２０は、液晶表示装置４におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６０では、第２の実施形態と同様に、補間フレームＰ１、Ｐ２、…が生成され、フレーム補間処理回路６０からは１／７５ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。以降の処理は第３の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１００】
液晶表示装置４にフレーム補間処理回路６０を設ける理由は、第２の実施形態で述べた理由と同じである。例えば、Ｃ型（高速）の液晶をＢ型（中速）の液晶として使用するときには、液晶表示装置４にフレーム補間処理回路６０を設けて、サブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くし、立上り時間ＴＲがＳＴ’にほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴ’となる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとすればよい。
【０１０１】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置４は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０、フレーム補間処理回路６０および時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置４によれば、高速の液晶を用いた場合でも、第３の実施形態と同様に、動画性能を向上させることができる。また、第２の実施形態と同様に、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【０１０２】
（第５の実施形態）
図２１は、本発明の第５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２１に示す液晶表示装置５は、第４の実施形態に係る液晶表示装置４（図１９）において、フレーム補間処理回路６０と２倍速化処理回路４０をフレーム補間処理回路６５に置換したものである。液晶表示装置５は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理と時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、フレーム補間処理回路６５と時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【０１０３】
フレーム補間処理回路６５は、処理部６６およびフレームメモリ６７を含み、映像信号Ｘ１に対して、Ｎ倍速フレーム補間処理（ただし、Ｎは２以上の数）を行う。フレーム補間処理回路６５の構成は、第２の実施形態に係るフレーム補間処理回路６０と同様である。ただし、処理部６６は、１枚の入力フレームに対応して、２枚以上のフレームを出力する。また、液晶表示装置５では、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号の１フレーム期間が、そのまま、時分割階調処理回路７０における前半サブフレーム期間または後半サブフレーム期間となる。
【０１０４】
フレーム補間処理回路６５から出力された映像信号には、第３の実施形態と同様に、時分割階調処理が行われる。時分割階調処理回路７０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【０１０５】
以下、例として、Ｎ＝２の場合とＮ＝２．５の場合について説明する。Ｎ＝２の場合には、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２倍（１２０Ｈｚ）になり、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓとなる。
【０１０６】
図２２は、Ｎ＝２の場合のフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６５には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６５では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間フレームＰ１が生成され、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２が生成され、フレームＦ３とＦ４に基づき補間フレームＰ３が生成される。フレーム補間処理回路６５からは１／１２０ごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…と補間フレームＰ１、Ｐ２、…とが交互に出力される。フレームＦ１、Ｆ２、…は前半サブフレーム期間で出力され、補間フレームＰ１、Ｐ２、…は後半サブフレーム期間で出力される。
【０１０７】
時分割階調処理回路７０では、フレームＦ１、Ｆ２、…は前半サブフレームＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、…に変換され、補間フレームＰ１、Ｐ２、…は後半サブフレームＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、…に変換される。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【０１０８】
Ｎ＝２．５の場合には、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２．５倍（１５０Ｈｚ）になり、サブフレーム期間の長さＳＴは１／１５０ｓとなる。
【０１０９】
図２３は、Ｎ＝２．５の場合のフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６５では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間フレームＰ１Ａ、Ｐ１Ｂが生成され、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２Ａ、Ｐ２Ｂが生成される。フレーム補間処理回路６５からは１／１５０ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。フレームＦ１、補間フレームＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、…は前半サブフレーム期間で出力され、補間フレームＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、フレームＦ３、…は後半サブフレーム期間で出力される。
【０１１０】
時分割階調処理回路７０では、フレームＦ１、補間フレームＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、…は前半サブフレームＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、…に変換され、補間フレームＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、フレームＦ３、…は後半サブフレームＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ、…に変換される。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【０１１１】
液晶表示装置５は、第３の実施形態と同様に、低階調時に輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。ただし、液晶表示装置５では、第３の実施形態とは異なり、高階調時には立下り時間Ｔｆがほぼゼロとなる（Ｔｆ≒０となる）ことが好ましいとされる。液晶表示装置５では、低階調時にはＴｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０で、高階調時にはＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【０１１２】
液晶表示装置５によれば、以下に示すように、時分割階調駆動の課題である色ずれを防止することができる。一般に、時分割階調駆動によりカラー表示を行う場合には、２個のサブフレーム期間に輝度を分配したときに、色成分ごとに輝度の分配結果が大きく異なることがある。例えば、表示画面にある色を表示するときに、図２４（ａ）に示すように、前半サブフレーム期間ではＧ画素とＢ画素には最小印加電圧Ｖｌが与えられ、Ｒ画素にはそれよりも高い電圧Ｖｄ（Ｖｄ＞Ｖｌ）が与えられることがある。
【０１１３】
表示画面内でこの色の縦バーが右方向に移動する場合、表示画面の１ライン分を観測者の視線追従方向に時間積分すると、図２４（ｂ）に示す結果が得られる。図２４（ｂ）では、ｃの部分は本来の色に見えるが、ａ、ｂ、ｄおよびｅの部分には動画ぼやけと擬似輪郭が発生する。特にａとｅの部分では、前半サブフレーム期間の輝度と後半サブフレーム期間の輝度がほとんど混ざらないので、本来の色とは全く異なる色に見える。この結果、表示画面に色ずれが発生する。
【０１１４】
液晶表示装置５は、フレーム補間処理回路６５を備え、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理を行う。フレーム補間処理を行う場合に、表示画面の１ライン分を観測者の視線追従方向に時間積分すると、図２４（ｃ）に示す結果が得られる。図２４（ｃ）ではｃの部分は本来の色に見えるが、ｆとｇの部分は本来の色に見えず、動画ぼやけが発生する。しかし、ｆとｇの部分でも、前半サブフレーム期間の輝度と後半サブフレーム期間の輝度はある程度混ざるので、この部分に発生する擬似輪郭や色ずれは目立たない。したがって、フレーム補間処理を行う液晶表示装置５によれば、時分割階調駆動の課題である色ずれを防止することができる。
【０１１５】
以下、液晶表示装置５では低階調時と高階調時で好ましい応答波形の特徴が異なる理由を説明する。液晶表示装置５は、フレーム補間駆動と時分割階調駆動を合わせた駆動を行う。第３の実施形態で述べたように、低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を用いて時分割階調駆動を行うと、低階調時の動画性能を向上させることができる。この効果は、液晶の応答時間がゼロでない場合に得られる。
【０１１６】
一方、液晶の応答時間がゼロでないことは、図２４（ｃ）ではサブフレーム期間が時間軸方向（縦方向）に長くなることに相当する。このため、液晶の応答時間が長いと、フレーム補間駆動を行っても動画性能は向上しなくなる。また、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶では、低階調時の応答時間が長く、フレーム補間駆動を行っても低階調時の動画性能はあまり向上しない。一方、従来の時分割階調駆動を行うと、高階調時に黒挿入率が低下し、インパルス度が低下する。
【０１１７】
このようにフレーム補間駆動では低階調時の動画性能が低く、液晶の応答時間がゼロであることが好ましいのに対して、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を用いた時分割階調駆動では高階調時の動画性能が低く、液晶の応答時間がゼロでないことが好ましい。そこで、液晶表示装置５は、時分割階調駆動とフレーム補間駆動を合わせた駆動を行うときに、両者の弱点を互いに補完するように、好ましい応答波形の特徴を切り替える。これにより、いずれか一方の駆動を行うときよりも、動画性能を向上させることができる。
【０１１８】
このような液晶表示装置５を構成するには、最大印加電圧Ｖｈを調整する方法と、輝度の分配を工夫する方法を併用すればよい。具体的には、Ｂ型またはＣ型の液晶を用い、Ｂ型（中速）の液晶を用いる場合には、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧Ｖｈとする。Ｃ型（高速）の液晶を用いる場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする。これにより、低階調時の応答波形において輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させ、低階調時にインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【０１１９】
その上で、低階調時の応答波形と高階調時の応答波形を好ましい応答波形にするために、輝度の分配を工夫する方法を適用する。低階調の輝度を分配するときに輝度の組合せが複数とおりある場合には、Ｔｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０という条件に最も合致する組合せを選択する。また、高階調の輝度を分配するときに輝度の組合せが複数とおりある場合には、Ｔｆ≒０という条件に最も合致する組合せを選択する。このように、時分割階調駆動によって動画性能が向上する階調と、フレーム補間駆動によって動画性能が向上する階調とで、輝度の組合せを選択するときの条件を切り替えることにより、低階調時の応答波形と高階調時の応答波形をいずれも好ましい応答波形にすることができる。
【０１２０】
複数の輝度の組合せの中から１個の組合せを選択するときには、例えば以下の手順を実行すればよい。低階調については、第３の実施形態と同様に、第１の条件をＴｒ≧Ｔｆ、第２の条件をＴｒ≒ＳＴ、第３の条件をＴｆ≒０として、これらの条件を順に適用して組合せの候補を順に絞り込めばよい。また、高階調については、Ｔｆ≒０を理想の条件として、輝度の組合せを１個選択すればよい。
【０１２１】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置５は、映像変換回路としてフレーム補間処理回路６５と時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置５によれば、低階調時には時分割階調駆動の効果により、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させると共に、高階調時にはフレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。また、フレーム補間駆動を行うことにより、表示画面に発生する色ずれを防止することができる。また、第２の実施形態と同様に、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【０１２２】
なお、以上に述べた各実施形態に係る液晶表示装置では、液晶の応答時間は環境温度によって変化し、応答波形のインパルス度も環境温度によって変化する。そこで、環境温度にかかわらず常に好ましい応答波形を得るために、環境温度に応じて応答波形を切り替える機能を液晶表示装置に設けてもよい。
【０１２３】
例えば、図２５に示すように、温度センサ８６、ＬＵＴ８７およびＤ／Ａ変換器８８を含む階調電圧設定回路８５を液晶表示装置に設けてもよい。図２５において、ＬＵＴ８７は、温度に対応づけて階調電圧設定値を記憶しており、温度センサ８６で検知された環境温度に応じた階調電圧設定値を出力する。ＬＵＴ８７から出力された階調電圧設定値は、Ｄ／Ａ変換器８８でアナログ信号に変換される。これにより得られた階調電圧Ｖｌ、Ｖ１〜Ｖ８、Ｖｈは、駆動回路２０に供給される。
【０１２４】
あるいは、図２６に示すように、温度センサ７６を含む時分割階調処理回路７５を液晶表示装置に設けてもよい。図２６において、ＬＵＴ７７は、温度に対応づけて変換後の階調を記憶しており、温度センサ７６で検知された環境温度に応じた変換後の階調を処理部７１に出力する。
【０１２５】
以上に示すように、本発明の第１〜第５の実施形態およびそれらの変形例に係る液晶表示装置によれば、インパルス駆動の問題点（輝度の低下やフリッカなど）を解消しながら動画性能を向上させることができる。なお、ここまで液晶表示装置の動画性能を向上させる方法について説明してきたが、この方法を用いて、インパルス型駆動を行う他の画像表示装置の動画性能を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【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】図１に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置における印加電圧と応答波形を示す図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置と従来の液晶表示装置における印加電圧と応答波形を示す図である。
【図５】ノーマリーブラック型の液晶の応答時間の一例を示すテーブルである。
【図６】ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。
【図７】図１に示す液晶表示装置における最大印加電圧の決定方法を示す図である。
【図８】図１に示す液晶表示装置の階調電圧生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】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１０】図９に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図１１】ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。
【図１２】フレーム補間処理回路を設けた場合と設けない場合の印加電圧と応答波形を示す図である。
【図１３】本発明の第３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１４】図１３に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図１５】図１３に示す液晶表示装置における応答波形の例を示す図である。
【図１６】図１３に示す液晶表示装置における応答波形の他の例を示す図である。
【図１７】図１３に示す液晶表示装置において、最大印加電圧を調整したときの応答波形の例を示す図である。
【図１８】図１３に示す液晶表示装置について、輝度の分配を工夫する方法を示す図である。
【図１９】本発明の第４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２０】図１９に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図２１】本発明の第５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２２】図２１に示す液晶表示装置において、２倍速フレーム補間処理を行う場合の処理の流れを示す図である。
【図２３】図２１に示す液晶表示装置において、２．５倍速フレーム補間処理を行う場合の処理の流れを示す図である。
【図２４】フレーム補間駆動によって色ずれを防止できる理由を説明するための図である。
【図２５】本発明の第１〜第５の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の階調電圧設定回路の詳細を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第３〜第５の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の時分割階調処理回路の詳細を示すブロック図である。
【図２７】各種の表示装置について画素の輝度の時間的変化を示す図である。
【図２８】インパルス駆動によって動画ぼやけを軽減できる理由を説明するための図である。
【図２９】フレーム補間駆動の処理の例を示す図である。
【図３０】従来の時分割階調駆動における階調変換の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１、２、３、４、５…液晶表示装置
１０…タイミング制御回路
２０…駆動回路
２１…階調電圧設定回路
３０…画素アレイ
３１…液晶表示素子
４０…２倍速化処理回路
４１、６１、６６、７１…処理部
４２、６２、６７…フレームメモリ
５０…インパルス化処理回路
５１…切替スイッチ
５２…黒レベル発生器
６０、６５…フレーム補間処理回路
７０、７５…時分割階調処理回路
７２、７７、８７…ＬＵＴ
７６、８６…温度センサ
８０、８５…階調電圧設定回路
８８…Ｄ／Ａ変換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に関し、特に、インパルス駆動を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、動画を表示したときに画像がぼやけて見えることがある。この動画ぼやけには、主な原因が２つある。第１の原因は、液晶の応答速度が遅いことである。第２の原因は、ホールド駆動を行う液晶表示装置における視線追従効果である。従来の液晶表示装置では、液晶の応答速度が遅いことによる動画ぼやけが問題とされていた。近年では、液晶の応答速度が速くなった（例えば、映像信号のフレーム周波数が６０Ｈｚのときに１／６０ｓ以下で応答可能）ために、視線追従による動画ぼやけが注目されている。
【０００３】
視線追従による動画ぼやけを軽減するために、従来から様々な方法が提案されている。それらの方法は、インパルス駆動とフレーム補間駆動に大別される。インパルス駆動は、光学波形が擬似的にブラウン管と同様のインパルス状になるように駆動する方法である。図２７は、３種類の表示装置について画素の輝度の時間的変化を示す図である。ブラウン管（図２７（ａ））では、輝度はインパルス状に変化するのに対して、ホールド駆動を行う液晶表示装置（図２７（ｂ））では、輝度は１フレーム期間に亘って保持される。インパルス駆動を行う液晶表示装置（図２７（ｃ））では、ブラウン管を模倣して、輝度は１フレーム期間内で一旦ゼロになる（あるいは、ゼロに近づく）。
【０００４】
視線追従による動画ぼやけをインパルス駆動で軽減できる理由は、以下のとおりである。例えば、図２８（ａ）に示すように、暗い背景の中に明るい領域（以下、縦バーという）を含む表示画面内で縦バーが右方向に移動する場合、観測者の視線は縦バーに追従して右方向に移動する。この場合、表示画面の１ライン分（図２８（ａ）の破線部）を視線追従方向に時間積分することにより、動画ぼやけ幅を求めることができる。ホールド駆動を行う液晶表示装置（図２８（ｂ））では、輝度は１フレーム期間に亘って保持されるので、輝度の積分値が中間的な値となる範囲は広く、動画ぼやけ幅Ｗ１は広くなる。これに対して、インパルス駆動を行う液晶表示装置（図２８（ｃ））では、輝度は１フレーム期間内で一旦ゼロになる（あるいは、ゼロに近づく）ので、輝度の積分値が中間的な値となる範囲は狭く、動画ぼやけ幅Ｗ２は狭くなる。このようにインパルス駆動によれば、輝度を時間的に集中させて動画ぼやけを軽減することができる。
【０００５】
光学波形の点から見ると、インパルス駆動には、黒を挿入する方法、グレーなどの中間調を挿入する方法、時分割方式などが含まれる。また、駆動の実現方法の点から見ると、インパルス駆動には、バックライトを点滅させる方法、映像信号に黒信号などの固定の映像信号を挿入する方法などが含まれる。
【０００６】
フレーム補間駆動は、映像フレーム間で補間演算を行い、得られた補間フレームを元の映像フレーム間に挿入して、フレーム周波数を上げる駆動方法である。図２９は、フレーム補間駆動の処理の例を示す図である。図２９に示す例では、補間フレームＰ１は、フレームＦ１とＦ２に基づき補間演算によって生成される。同様に、補間フレームＰ２はフレームＦ２とＦ３に基づき生成され、補間フレームＰ３はフレームＦ３とＦ４に基づき生成される。フレーム補間駆動によれば、フレーム周波数を上げて映像の動きを滑らかにし、動画性能を向上させることができる。
【０００７】
本願発明に関連する先行技術文献としては、以下のようなものがある。特許文献１には、垂直走査信号に同期して複数の直下型バックライトを順次点滅させることが開示されている。特許文献２には、液晶表示素子に書き込み信号印加用のスイッチング素子の他に、黒信号印加用のスイッチング素子を設けることが開示されている。特許文献３には、時分割方式に関し、後のサブフレームの輝度を入力画像の輝度よりも所定割合で減衰させることが開示されている。特許文献４には、時分割方式に関し、１フレーム期間の時間的中心またはこれに近いサブフレームから順に大きな階調レベルを与えることが開示されている。特許文献５には、非映像信号期間が１フレーム期間内で占める割合を調整することが開示されている。特許文献６には、前後の画像信号から動き適応的に内挿画像信号を形成し、内挿画像信号を元の画像信号とともに順次に使用して画像を表示すること、および、表示セルを継続発光させる時間または実効的発光期間を各フィールドまたはフレーム間で所定範囲に制限することが開示されている。
【０００８】
図３０は、特許文献４に開示された駆動方法（以下、時分割階調駆動という）における階調変換の例を示す図である。図３０に示す例では、１フレーム期間の輝度を前半と後半の２つのサブフレーム期間に分配するための階調変換が行われる。この際、輝度は後半サブフレーム期間に優先的に分配される。例えば、変換前の階調が８７．７％のとき、この階調に対応した輝度は７５．０％となる。後半サブフレームを優先して輝度を２つのサブフレーム期間に分配すると、前半サブフレーム期間の輝度は５０．０％、後半サブフレーム期間の輝度は１００％となる。これら２つの輝度に対応した階調を求めると、前半サブフレーム期間の変換後の階調は７３．０％、後半サブフレーム期間の変換後の階調は１００％となる。他の階調についても、同様の方法で変換後の階調を求めることができる。なお、この例では、階調Ｋと輝度Ｙを０以上１以下の数で表したとき、両者の間にＫ＝Ｙ(1/γ) （ただし、γ＝２．２）が成り立つ。
【０００９】
時分割階調駆動には、（１）高階調時には黒挿入率が低く、最大輝度を維持できる、（２）低階調時には黒挿入率が高くなるが、このときは輝度自体が低いのでフリッカは少ない、（３）低階調時の動画性能が高い、などの利点がある。
【特許文献１】特開２０００−３２１５５１号公報
【特許文献２】特開平９−１２７９１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２３７０７号公報
【特許文献４】特開２００５−１７３５７３号公報
【特許文献５】特開２００３−２９５１５６号公報
【特許文献６】特許第３２９５４３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のインパルス駆動とフレーム補間駆動には、以下のような問題がある。インパルス駆動のうち黒を挿入する方法には、（１）黒を挿入する分だけ輝度が低下する、（２）輝度の低下を抑えるためにバックライトを明るくするとフリッカが目立つ、という問題がある。グレーを挿入する方法や時分割方式によれば、黒挿入率を下げて輝度の低下を抑えることにより、フリッカをある程度防止することができる。しかし、これらの方法には、黒を挿入する方法よりも動画性能が劣るという問題がある。また、時分割方式には、色ずれや擬似輪郭が発生するという問題がある。
【００１１】
時分割階調駆動には、（１）高階調時の動画性能が低い、（２）高階調時には色ずれや擬似輪郭が発生することがある、（３）大画面のときや最大輝度が高いときにはフリッカが発生することがある、などの改善すべき点がある。
【００１２】
フレーム補間駆動には、（１）フレーム間の相関が低い場合や動きベクトルを正確に検出できない場合などに、誤差を含む補間フレームが生成され画質が劣化する、（２）動きベクトル探索や補間演算や補間フレームの記憶などを行うために、回路規模が増大し、回路を高速で動作させる必要が生じる、（３）ぼやけ時間の理論限界はフレーム周波数によって定まるが、液晶の応答時間や液晶容量の充電時間などによって、ぼやけ時間が長くなりさらに擬似輪郭などが発生し動画性能が悪くなる、などの問題がある。
【００１３】
それ故に、本発明は、インパルス駆動の問題点を解消しながら動画性能を向上させた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】
【００１４】
第１の発明は、インパルス駆動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基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号を求める映像変換回路と、
前記映像変換回路で求めた映像信号を用いて、前記表示素子を駆動する駆動回路とを備え、
前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに近づくように構成されており、所定範囲内の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００１８】
第５の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００１９】
第６の発明は、第１の発明において、
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対して２倍速以上の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フレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む。
【００２０】
第７の発明は、第２〜第５のいずれかの発明において、
任意の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００２１】
第８の発明は、第４〜第６のいずれかの発明において、
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、第１の発明において、
前記表示素子に対する最大印加電圧は、前記表示素子の輝度の立上り時間の最大値がサブフレーム期間の長さにほぼ等しくなるように決定されていることを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明は、第４〜第６のいずれかの発明において、
前記所定範囲内の階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに等しく、立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明は、第６の発明において、
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記第１の発明によれば、インパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させることができる。これにより、応答波形（輝度の時間変化）のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。
【００２６】
上記第２の発明によれば、固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００２７】
上記第３の発明によれば、高速の表示素子を用いて固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００２８】
上記第４の発明によれば、時分割階調駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００２９】
上記第５の発明によれば、高速の表示素子を用いて時分割階調駆動を行って所定範囲内の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００３０】
上記第６の発明によれば、所定範囲内の階調を表示するときには、時分割階調駆動の効果により応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減すると共に、当該範囲外の階調を表示するときには、フレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。また、フレーム補間駆動を行うことにより、表示画面に発生する色ずれを防止することができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【００３１】
上記第７の発明によれば、インパルス駆動を行って任意の階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００３２】
上記第８の発明によれば、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行って、最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、応答波形のインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減することができる。
【００３３】
上記第９の発明によれば、表示素子に対する最大印加電圧を好適に決定することにより、輝度の立上り時間の最大値をサブフレーム期間の長さにほぼ等しくし、所定範囲内の階調を表示するときに輝度のピークをサブフレーム期間の終端に集中させることができる。
【００３４】
上記第１０の発明によれば、階調変換後の階調値の組合せを好適に決定することにより、所定範囲内の階調を表示するときに輝度のピークをサブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させることができる。
【００３５】
上記第１１の発明によれば、階調変換後の階調値の組合せを好適に決定することにより、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配する時分割階調駆動を行って、最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調を表示するときに、フレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（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、駆動回路２０、画素アレイ３０、２倍速化処理回路４０、および、インパルス化処理回路５０を備えている。液晶表示装置１は、映像信号Ｘ１に対して２倍速化処理とインパルス化処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０とインパルス化処理回路５０が、フレーム単位で入力された映像信号Ｘ１に基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号Ｘ２を求める映像変換回路に該当する。以下、映像信号Ｘ１のフレーム周波数は６０Ｈｚであるとする。
【００３７】
液晶表示装置１に供給される入力信号Ｘには、画像データを表す映像信号Ｘ１と表示タイミングを定める同期信号Ｔ１とが含まれている。映像信号Ｘ１は２倍速化処理回路４０に入力され、同期信号Ｔ１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Ｔ１に基づき、２倍速化処理回路４０およびインパルス化処理回路５０に対する制御信号Ｃ１と、駆動回路２０に対する同期信号Ｔ２とを出力する。画素アレイ３０は、２次元状に配置された複数の液晶表示素子３１を含んでいる。駆動回路２０は、同期信号Ｔ２とインパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２と用いて、液晶表示素子３１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。
【００３８】
液晶表示装置１では、１フレーム期間（１／６０ｓ）は、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分される。タイミング制御回路１０から出力される制御信号Ｃ１には、前半サブフレーム期間か後半サブフレーム期間かを示す信号が含まれる。液晶表示装置１では、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓである。
【００３９】
２倍速化処理回路４０は、処理部４１およびフレームメモリ４２を含み、映像信号Ｘ１をフレーム単位で２倍の速度で２回繰り返して出力する。より詳細には、フレームメモリ４２は少なくとも１フレーム分の映像信号に対応した容量を有し、２倍速化処理回路４０に入力された映像信号Ｘ１はフレームメモリ４２に書き込まれる。処理部４１は、フレームメモリ４２に書き込まれた映像信号をフレーム単位で書き込み時の２倍の速度で２回繰り返して読み出して出力する。この際、処理部４１は、制御信号Ｃ１に従い、前半サブフレーム期間でフレームを１枚出力し、後半サブフレーム期間で同じフレームを再び出力する。これにより、２倍速化処理回路４０から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２倍（１２０Ｈｚ）になる。
【００４０】
インパルス化処理回路５０は、切替スイッチ５１および黒レベル発生器５２を含み、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号と固定の映像信号をサブフレーム単位で切り替えて出力する。より詳細には、黒レベル発生器５２は、黒信号（黒を表示するための映像信号）を固定的に出力する。切替スイッチ５１は、制御信号Ｃ１に従い、前半サブフレーム期間では黒レベル発生器５２から出力された黒信号を出力し、後半サブフレーム期間では２倍速化処理回路４０から出力された映像信号を出力する。インパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００４１】
図２は、液晶表示装置１におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。２倍速化処理回路４０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレームＦ１は、２倍速化処理回路４０で２倍速化され、同じ内容の２枚のサブフレームからなる新たなフレームＮＦ１となる。フレームＮＦ１に含まれる２枚のサブフレームのうち、前半サブフレームはインパルス化処理回路５０で黒フレーム（全面が黒のフレーム）に置換され、後半サブフレームはインパルス化処理回路５０からそのまま出力される。以降のフレームに対しても、同様の処理が行われる。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２として黒フレームとフレームＦ１、Ｆ２、…とが交互に出力される。
【００４２】
駆動回路２０は映像信号Ｘ２に応じた電圧を液晶表示素子３１に印加し、液晶表示素子３１の輝度は印加電圧に応じて変化する。以下、液晶表示素子３１の輝度の時間変化を「応答波形」といい、輝度が高くなるときの所要時間を「立上り時間」、輝度が低くなるときの所要時間を「立下り時間」という。なお、一般に、立上り時間や立下り時間を正確に測定することは困難であるので、輝度が変化量の１０％から９０％まで変化するときの所要時間を０．８で割った値などを立上り時間や立下り時間として使用することもある。
【００４３】
図３は、液晶表示装置１における、液晶表示素子３１への印加電圧と応答波形を示す図である。図３に示すように、印加電圧は、前半サブフレーム期間では黒レベルに対応した電圧Ｖｌ、後半サブフレーム期間では映像信号Ｘ２に対応した電圧Ｖｘとなる。これに応じて輝度は、前半サブフレーム期間では黒レベルＹ０、後半サブフレーム期間ではレベルＹｘ（ただし、Ｙｘ＞Ｙ０）となる。
【００４４】
液晶表示装置１では、輝度がＹ０からＹｘに変化するときの所要時間が立上り時間Ｔｒ、輝度がＹｘからＹ０に変化するときの所要時間が立下り時間Ｔｆとなる。液晶表示装置１は、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。なお、Ｔｒ＞ＳＴのときには、輝度は後半サブフレーム期間内にレベルＹｘに到達しない。
【００４５】
図３の上段に示す応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴに一致している（Ｔｒ＝ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の終端でレベルＹｘに到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。中段の応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴを超えている（Ｔｒ＞ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の終端で最大値（Ｙｘよりも低いレベル）に到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。下段の応答波形では、立上り時間Ｔｒはサブフレーム期間の長さＳＴ未満で、その半分よりも長い（ＳＴ／２＜Ｔｒ＜ＳＴ）。この場合、輝度は後半サブフレーム期間の後半でレベルＹｘに到達し、輝度のピークは後半サブフレーム期間の後方に集中する。液晶表示装置１では、Ｔｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００４６】
図４を参照して、液晶表示装置１の効果を説明する。図４には、Ｔｒ＝Ｔｆ＝０の場合、Ｔｒ＞Ｔｆの場合、および、Ｔｒ＜Ｔｆの場合の応答波形が記載されている。このうち、Ｔｒ＞Ｔｆの場合の応答波形（中段の応答波形）が液晶表示装置１の応答波形であり、他の２つは比較のために記載されている。輝度がピークでない部分（斜線を付した部分）は、インパルス化処理回路５０によって黒が挿入された部分である。以下、輝度のピークを全体として、黒を挿入した部分の割合を「黒挿入率」という。
【００４７】
図４に示すように、黒挿入率は、Ｔｒ＝Ｔｆ＝０の場合には５０％となり、Ｔｒ＞Ｔｆの場合には５０％を超え、Ｔｒ＜Ｔｆの場合には５０％未満となる。液晶表示装置１では、Ｔｒ＞Ｔｆとなるので、黒挿入率は５０％を超える。また、Ｔｒ＞ＳＴ／２となるので、輝度のピークはサブフレーム期間の半分より短い期間に集中する。インパルス駆動を行う表示装置では、黒挿入率が大きいほど、インパルス度が高くなり動画性能が向上する。したがって、図３に示す応答波形が得られる液晶表示装置１によれば、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００４８】
以下、図３に示す応答波形が得られる液晶表示装置１の構成方法を説明する。一般にノーマリーブラック型の液晶には、（１）最小輝度から変化するときの立上り時間は、最小輝度へ変化するときの立下り時間よりも長い、（２）最小輝度から変化するときの立上り時間は、印加電圧が高いときほど短い、という性質がある。図５は、ノーマリーブラック型の液晶の応答時間の一例を示すテーブルである。図５に示す例では、階調が０から２５５へ変化するときの立上り時間（５．４７ｍｓ）は、階調が２５５から０へ変化するときの立下り時間（３．１３ｍｓ）よりも長く、階調が０から１２８へ変化するときの立上り時間（７．９７ｍｓ）よりも短い。
【００４９】
図６は、ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。図６には、印加電圧と透過率の関係が実線で、印加電圧と最小輝度からの立上り時間（以下、立上り時間ＴＲという）との関係が太破線で記載されている。ノーマリーブラック型の液晶では、印加電圧が高くなると透過率は高くなる。透過率は、印加電圧が低い間はあまり変化しないが、印加電圧があるレベルを超えると急激に増大し、印加電圧が別のあるレベルを超えると再びあまり変化しなくなる。
【００５０】
以下、透過率が変化する範囲に対応した印加電圧の範囲を「範囲Ｒ」という。一般に液晶表示装置では、範囲Ｒ内で、最小階調に対応した印加電圧（以下、最小印加電圧Ｖｌという）と、最大階調に対応した印加電圧（以下、最大印加電圧Ｖｈという）とを決定する必要がある。従来の液晶表示装置では、最小印加電圧Ｖｌと最大印加電圧Ｖｈは、主に輝度やコントラストが最大になるように決定される。また、これらの電圧を決定するときに、視野角特性などを考慮することもある。
【００５１】
範囲Ｒ内で印加電圧を変化させたときの立上り時間ＴＲとサブフレーム期間の長さＳＴとの大小関係によって、液晶は、常にＴＲ＞ＳＴとなる液晶（低速の液晶；以下、Ａ型という）と、常にＴＲ＜ＳＴとなる液晶（高速の液晶；以下、Ｃ型という）と、印加電圧に応じてＴＲとＳＴの大小関係が切り替わる液晶（中速の液晶；以下、Ｂ型という）とに分類される。図６には、これら３種類の液晶について、印加電圧と立上り時間ＴＲの関係が記載されている。本実施形態に係る液晶表示装置１では、Ｂ型またはＣ型の液晶が用いられる。
【００５２】
液晶表示装置１では、最小印加電圧Ｖｌは、範囲Ｒ内で任意の方法で決定される。例えば、従来と同様の方法で最小印加電圧Ｖｌを決定してもよく、範囲Ｒの下側の境界値やそれよりも少し大きい値を最小印加電圧Ｖｌとしてもよい。一方、最大印加電圧Ｖｈは、液晶の応答速度を考慮して、以下の方法で決定される（図７を参照）。
【００５３】
まず参考のために説明すると、Ａ型（低速）の液晶の場合には、最大印加電圧Ｖｈは、最小印加電圧Ｖｌと同様に範囲Ｒ内で任意の方法で決定される。例えば、範囲Ｒの上側の境界値やそれよりも少し小さい値を最大印加電圧Ｖｈとしてもよい（図７（ａ）を参照）。Ａ型の液晶では、範囲Ｒ内において常にＴＲ＞ＳＴとなるので、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、後半サブフレーム期間の印加電圧Ｖｘにかかわらず、サブフレーム期間の長さＳＴよりも長くなる（Ｔｒ＞ＳＴ）。このため、図３の中段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。したがって、Ａ型の液晶を用いれば、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００５４】
しかし、Ａ型の液晶を液晶表示装置１に用いれば、特段の工夫を行わなくても、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形が得られる。そこで、Ａ型の液晶を用いた液晶表示装置１は本発明の対象外とし、本実施形態に係る液晶表示装置１ではＢ型またはＣ型の液晶を用いる。Ｂ型またはＣ型の液晶を用いた液晶表示装置１は、以下に示すように、液晶の応答速度に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、立上り時間Ｔｒがサブフレーム期間の長さに近づくように構成される。
【００５５】
Ｂ型（中速）の液晶の場合には、立上り時間ＴＲがサブフレーム期間の長さＳＴにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする（図７（ｂ）を参照）。上述したように、ノーマリーブラック型の液晶では、最小輝度から変化するときの立上り時間は、印加電圧が高いときほど短い（性質２）。したがって、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧ＶｈとしてＢ型の液晶を使用した場合、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＳＴとなり、それ以外のときにはＳＴよりも長くなる。このため、図３の上段あるいは中段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中する。したがって、Ｂ型の液晶を用いた場合にも、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００５６】
Ｃ型（高速）の液晶の場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする（図７（ｃ）を参照）。ＴＲｍ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧ＶｈとしてＣ型の液晶を使用した場合、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＴＲｍ、それ以外のときにはＴＲｍよりも長くなり、いずれにしてもＳＴ／２よりも長くなる。このため、図３の上段、中段あるいは下段に示す応答波形が得られ、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端または後方に集中する。したがって、Ｃ型の液晶を用いた場合にも、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形を得ることができる。なお、Ｂ型の液晶について、Ｃ型の液晶と同じ方法で最大印加電圧Ｖｈを決定してもよい。
【００５７】
以上の方法で決定された最小印加電圧Ｖｌと最大印加電圧Ｖｈは、液晶表示素子３１を駆動するときの基準電圧として用いられる。図８は、液晶表示装置１の階調電圧生成回路の構成を示すブロック図である。図８に示すように、駆動回路２０の外部には階調電圧設定回路８０が設けられ、階調電圧設定回路８０は駆動回路２０に対して複数の階調電圧Ｖｌ、Ｖｓ１〜Ｖｓ８、Ｖｈを出力する。駆動回路２０は、直列接続された１６個の抵抗を含む抵抗分割回路Ｒ１、Ｒ９と、直列接続された３２個の抵抗を含む抵抗分割回路Ｒ２〜Ｒ８とを含んでいる。階調電圧設定回路８０から出力された２個の階調電圧に基づき、抵抗分割回路Ｒ１、Ｒ９は１６個の階調電圧を出力し、抵抗分割回路Ｒ２〜Ｒ８は３２個の階調電圧を出力する。抵抗分割回路Ｒ１〜Ｒ９で得られた２５６個の階調電圧は、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００５８】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０とインパルス化処理回路５０を備え、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置１によれば、固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行うときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。特に、輝度の立上り時間Ｔｒの最大値がサブフレーム期間の長さＳＴにほぼ等しくなるように最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、輝度のピークをサブフレーム期間の終端に集中させることができる。
【００５９】
なお、液晶表示装置１において、切替スイッチ５１は、前半サブフレーム期間では２倍速化処理回路４０から出力された映像信号を出力し、後半サブフレーム期間では黒レベル発生器５２から出力された黒信号を出力してもよい。また、インパルス化処理回路５０は、黒レベル発生器５２に代えて、グレー信号（グレーを表示するための映像信号）などを固定的に出力する中間調レベル発生器を含んでいてもよい。これら変形例に係る液晶表示装置も、同様の効果を奏する。
【００６０】
（第２の実施形態）
図９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９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、フレーム補間処理回路６０を追加したものである。液晶表示装置２は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理、２倍速化処理およびインパルス化処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０、インパルス化処理回路５０およびフレーム補間処理回路６０が映像変換回路に該当する。以下、各実施形態の構成要素のうち既に述べた実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
フレーム補間処理回路６０は、処理部６１およびフレームメモリ６２を含み、映像信号Ｘ１に対して５／４倍速フレーム補間処理を行う。より詳細には、フレームメモリ６２は少なくとも１フレーム分の映像信号に対応した容量を有し、フレーム補間処理回路６０に入力された映像信号Ｘ１はフレームメモリ６２に書き込まれる。処理部６１は、映像信号Ｘ１を現フレーム、フレームメモリ６２に記憶された映像信号を前フレームとして、２枚のフレームから動画部分を検出する。次に処理部６１は、前フレームと現フレームの間の時刻における動画部分の位置を求め、求めた位置に動画部分を移動させたフレーム（動き補償されたフレーム）を補間フレームとして前フレームと後フレームの間に挿入する。処理部６１は、４枚のフレームが入力されるたびに、５枚のフレームを出力する。これにより、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の５／４倍（７５Ｈｚ）になる。
【００６２】
なお、フレーム補間処理回路６０は、例えば、前フレームと現フレームに基づき動きベクトルを求め、求めた動きベクトルを用いて補間フレームを作成してもよく、これ以外の任意の方法で補間フレームを作成してもよい。
【００６３】
フレーム補間処理回路６０から出力された映像信号には、第１の実施形態と同様に、２倍速化処理とインパルス化処理が行われる。インパルス化処理回路５０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００６４】
液晶表示装置２では、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号の１フレーム期間（１／７５ｓ）が、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴ’と表す）は１／１５０ｓとなる。
【００６５】
図１０は、液晶表示装置２におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６０では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間処理により補間フレームＰ１が生成される。同様に、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２が生成され、フレームＦ３とＦ４に基づき補間フレームＰ３が生成され、フレームＦ４とＦ５に基づき補間フレームＰ４が生成される。フレーム補間処理回路６０からは１／７５ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。以降の処理は第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６６】
液晶表示装置２は、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴ’の半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ’／２となる）ように構成される。液晶表示装置２では、Ｔｒ＝ＳＴ’かつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００６７】
以下、液晶表示装置２にフレーム補間処理回路６０を設ける理由を説明する。図１１は、図６と同様に、ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。図１１において、サブフレーム期間の長さをＳＴとすると、特性１はＡ型（低速）、特性２はＢ型（中速）、特性３はＣ型（高速）と判断される。ここで、サブフレーム期間の長さをＳＴ’（ただし、ＳＴ’＜ＳＴ）に短くすると、特性１と特性２はＡ型、特性３はＢ型と判断される。このようにサブフレーム期間の長さを短くすれば、Ｂ型の液晶をＡ型の液晶として使用することや、Ｃ型の液晶をＡ型あるいはＢ型の液晶として使用することが可能となる。
【００６８】
例えば、Ｃ型の液晶をＢ型の液晶として使用するときには、液晶表示装置２にフレーム補間処理回路６０を設けてサブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くし、立上り時間ＴＲがＳＴ’にほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴ’となる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとすればよい。これにより、図３に示す電圧を印加したときの立上り時間Ｔｒは、最大階調（白階調）のときに最小値ＳＴ’となり、それ以外のときにはＳＴ’よりも長くなる。
【００６９】
図１２は、フレーム補間処理回路６０を設けた場合と設けない場合の印加電圧と応答波形を示す図である。フレーム補間処理回路６０を設けない場合には、液晶の特性によっては、輝度のピークが集中する程度が低くなることがある（図１２（ａ））。このような場合には、フレーム補間処理回路６０を設けてサブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くすることにより、輝度のピークが集中する程度を高くすることができる（図１２（ｂ））。図１２（ｂ）に示す例では、輝度のピークは後半サブフレーム期間の終端に集中している。このようにフレーム補間処理回路６０を設けることにより、Ｃ型の液晶を用いる場合でもインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【００７０】
また、液晶表示装置２では、映像信号Ｘ２のフレーム周波数が高くなるので、インパルス駆動を行ってもフリッカを感じにくくなる。観測者が画面を直視してもフリッカを認識しないようにするためには、映像信号Ｘ２のフレーム周波数を１５０Ｈｚ以上にすればよい。
【００７１】
なお、サブフレーム期間の長さがＳＴのときにＡ型と判断される液晶を液晶表示装置２に用いれば、特段の工夫を行わなくても、任意の階調についてインパルス度の高い応答波形が得られる。そこで、サブフレーム期間の長さがＳＴのときにＡ型と判断される液晶を用いた液晶表示装置２は本発明の対象外とし、本実施形態に係る液晶表示装置２ではサブフレーム期間の長さがＳＴのときにＢ型あるいはＣ型と判断される液晶を用いる。そのような液晶を用いた液晶表示装置２は、上述したように、サブフレーム期間の長さＳＴ’と液晶の応答速度に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、立上り時間Ｔｒがサブフレーム期間の長さに近づくように構成される。
【００７２】
また、印加電圧の範囲を広くする（最大印加電圧Ｖｈを高くする）ためには、サブフレーム期間の長さＳＴ’は短いことが好ましいが、回路設計の点からはサブフレーム期間の長さＳＴ’は長いことが好ましい。液晶表示装置２の設計時には、これらの点を考慮してサブフレーム期間の長さＳＴ’を決定する必要がある。
【００７３】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置２は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０、インパルス化処理回路５０およびフレーム補間処理回路６０を備え、任意の階調を表示するときに、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、フレーム補間後の映像信号のサブフレーム期間の長さＳＴ’の半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置２によれば、高速の液晶を用いて固定の映像信号を挿入するインパルス駆動を行うときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。また、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを減らすこともできる。
【００７４】
液晶表示装置２においても第１の実施形態と同様に、切替スイッチ５１は前半サブフレーム期間では映像信号を出力し、後半サブフレーム期間では黒信号を出力してもよく、インパルス化処理回路５０は中間調レベル発生器を含んでいてもよい。また、液晶表示装置２は、２倍速化処理回路４０に代えて、映像信号Ｘ１をフレーム単位でｍ倍（ｍは３以上の整数）の速度でｍ回繰り返して出力するｍ倍速化処理回路を備えていてもよい。この場合、インパルス化処理回路５０は、ｍ倍速化処理されたフレームのうちの任意枚を黒フレームに置換してもよく、黒フレームに置換する枚数を適宜切り替えてもよい。この場合でも、サブフレーム期間の長さＳＴ’を考慮して最大印加電圧Ｖｈを決定することにより、黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３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に示す液晶表示装置３は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１（図１）において、インパルス化処理回路５０を時分割階調処理回路７０に置換したものである。液晶表示装置３は、映像信号Ｘ１に対して２倍速化処理と時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０と時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【００７６】
液晶表示装置３では、第１の実施形態と同様に、１フレーム期間（１／６０ｓ）は前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓとなる。
【００７７】
時分割階調処理回路７０は、処理部７１およびルックアップテーブル（Look Up Table ：以下、ＬＵＴと略称する）７２を含み、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号に対して時分割階調処理を行う。時分割階調処理回路７０は、１フレーム期間の輝度を前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に分配するための階調変換を行う。この際、前半サブフレーム期間よりも後半サブフレーム期間に、より多くの輝度が分配される。
【００７８】
ＬＵＴ７２は、映像信号Ｘ１の各階調について、前半サブフレーム期間用と後半サブフレーム期間用の変換後の階調を記憶している。処理部７１は、ＬＵＴ７２を参照して、２倍速化処理回路４０から出力された映像信号に対して階調変換を行う。この際、処理部７１は、制御信号Ｃ１に従いＬＵＴ７２から、前半サブフレーム期間では前半サブフレーム期間用の変換後の階調を読み出し、後半サブフレーム期間では後半サブフレーム期間用の変換後の階調を読み出す。時分割階調処理回路７０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【００７９】
図１４は、液晶表示装置３におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。２倍速化処理回路４０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレームＦ１は、２倍速化処理回路４０で２倍速化され、同じ内容の２枚のサブフレームからなる新たなフレームＮＦ１となる。フレームＮＦ１に含まれる２枚のサブフレームは、時分割階調処理回路７０で階調変換され、前半サブフレームＳ１Ａと後半サブフレームＳ１Ｂになる。以降のフレームに対しても、同様の処理が行われる。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【００８０】
以下、最小階調と最大階調のちょうど中間の階調を「中間階調」といい、中間階調よりも低い階調を「低階調」、中間階調よりも高い階調を「高階調」という。また、輝度の最小値をＹ０、輝度の最大値をＹｍと表す。図１５は、液晶表示装置３における応答波形の例を示す図である。図１５には、最大階調時、高階調時、中間階調時、低階調時の応答波形が記載されている。
【００８１】
図１５に示すように、時分割階調処理回路７０の作用により、後半サブフレーム期間の輝度は前半サブフレーム期間の輝度よりも高くなる。例えば、低階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では最小値Ｙ０、後半サブフレーム期間では映像信号Ｘ１に応じたレベルとなる。中間階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では最小値Ｙ０、後半サブフレーム期間では最大値Ｙｍとなる。高階調時の輝度は、前半サブフレーム期間では映像信号Ｘ１に応じたレベル、後半サブフレーム期間では最大値Ｙｍとなる。
【００８２】
液晶表示装置３は、第１の実施形態と同様に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。ただし、液晶表示装置３は、少なくとも低階調時に上記の条件を満たせばよく、高階調時には上記の条件を満たすことが好ましいが、必ずしもその必要はない。液晶表示装置３では、低階調時でも高階調時でもＴｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【００８３】
なお、図１５に示す応答波形は、Ｔｒ＝ＳＴの場合のものである。この応答波形は上記の条件を満たす応答波形の一例であり、これ以外にも上記の条件を満たす応答波形は多数ある（図１６を参照）。図１６では、上段の応答波形（Ｔｒ＝ＳＴの場合）だけでなく、中段の応答波形（Ｔｒ＞ＳＴの場合）も下段の応答波形（ＳＴ／２＜Ｔｒ＜ＳＴの場合）も上記の条件を満たす。
【００８４】
図１５と図１６を参照して、液晶表示装置３の効果を説明する。液晶表示装置３では、少なくとも低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となるので、少なくとも低階調時に黒挿入率は５０％を超え、輝度のピークはサブフレーム期間の半分より短い期間に集中する。インパルス駆動を行う表示装置では、黒挿入率が大きいほど、インパルス度が高くなり動画性能が向上する。したがって、図１５や図１６に示す応答波形が得られる液晶表示装置３によれば、少なくとも低階調を表示するときには、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００８５】
また、中間階調よりも高い階調（全部でも一部でもよい）について、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２を満たすことができれば、同様の理由により、表示画面内の当該階調の画素については、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画性能を向上させることができる。
【００８６】
また、液晶表示装置３による時分割階調駆動では、黒を固定的に挿入するインパルス駆動よりも、高階調時に黒挿入率は低く、輝度は高くなる。したがって、黒を固定的に挿入するインパルス駆動よりも、バックライトの明るさを抑え、フリッカを抑制することができる。このように液晶表示装置３によれば、フリッカを抑制しながら、動画性能を向上させることができる。
【００８７】
以下、図１５や図１６に示す応答波形が得られる液晶表示装置３の構成方法を説明する。低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を得るためには、第１の実施形態で説明したように、液晶の特性に応じて最大印加電圧Ｖｈを決定すればよい。具体的には、Ｂ型またはＣ型の液晶を用い、Ｂ型（中速）の液晶を用いる場合には、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧Ｖｈとする。Ｃ型（高速）の液晶を用いる場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする。これにより、低階調時の応答波形についてインパルス度を高くすることができる。なお、液晶表示装置３では、決定した最大印加電圧Ｖｈに応じて、時分割階調処理回路７０のＬＵＴ７２の内容を決定する必要がある。
【００８８】
ノーマリーブラック型の液晶の中には、上記性質１および２に加えて、（３）最大輝度へ変化するときの立上り時間は、最大輝度から変化するときの立下り時間よりも短い、という性質を有するものがある。例えば、図５に示す例では、階調が１２８から２５５へ変化するときの立上り時間（２．１３ｍｓ）は、階調が２５５から１２８へ変化するときの立下り時間（４．０１ｍｓ）よりも短い。
【００８９】
この場合、最大印加電圧Ｖｈを調整しただけでは、図１７に示す応答波形が得られる。図１７に示す高階調時の応答波形では、Ｔｒ＜Ｔｆとなり、黒挿入率は５０％未満となる。このように、高階調時の応答波形ではインパルス度が低くなることがある。
【００９０】
このような高階調時の応答波形を好ましい応答波形に変えるには、例えば、応答波形のインパルス度が高くなるよう輝度の分配を工夫すればよい。従来の時分割階調駆動（図３０）では、前半サブフレーム期間に輝度が分配されるのは、後半サブフレーム期間に最大の輝度が分配されるときに限られ、低階調時の前半サブフレーム期間の輝度は０、高階調時の後半サブフレーム期間の輝度は最大値となる。
【００９１】
これに対して、時分割階調処理回路７０は、応答波形のインパルス度が高くなるように、輝度を前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に分配する。一般に、輝度を２つに分配するときに、輝度の組合せは複数とおりある。例えば、図１８に示すように、分配前の輝度（フレーム輝度）が５２．５％のときには、この輝度を（５％、１００％）、（１５％、９０％）あるいは（２５％、８０％）などに分配することができる。分配後の輝度をγ＝２．２のγ特性に従って階調に逆変換すると、各サブフレーム期間の階調は（２６％、１００％）、（４２％、９５％）、（５３％、９０％）となる。
【００９２】
これら輝度の組合せの中から、応答波形のインパルス度が最も高くなる組合せを選択する。図１８に示す例では、５２．５％の輝度を２５％と８０％に分配したときに、応答波形のインパルス度が最大になるとする。この場合、時分割階調処理回路７０のＬＵＴ７２には、フレーム輝度５２．５％に対応した階調に対応して、各サブフレーム期間の階調として（５３％、９０％）が記憶される。
【００９３】
複数の輝度の組合せの中から１個の組合せを選択するときには、例えば以下の手順を実行すればよい。すなわち、まずＴｒ≧Ｔｆを第１の条件とし、この条件を満たす組合せを残す。複数の組合せが残った場合には、Ｔｒ≒ＳＴを第２の条件とし、この条件を満たす組合せを残す。それでも複数の組合せが残った場合には、Ｔｆ≒０を第３の条件として、同様の処理を行う。残った組合せの中から、任意の方法で１個の組合せを選択する。
【００９４】
なお、計算で求めた応答波形と実際の応答波形には差異があるので、実際の応答波形を観測しながら輝度の組合せを選択することが好ましい。また、ここまで、応答波形のインパルス度を高くする方法として、最大印加電圧Ｖｈを調整する方法と、輝度の分配を工夫する方法とを説明したが、液晶表示装置３にこのうち一方を適用してもよい。輝度の分配を工夫するだけで、低階調時の応答波形についてＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２にできる場合には、最大印加電圧Ｖｈを調整する必要はない。
【００９５】
このように、ある範囲の階調について、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＴＳ／２となる応答波形を得るためには、当該範囲の階調について、時分割階調処理回路７０による階調変換後の階調値の組合せとして、Ｔｒ＝ＳＴ、Ｔｆ≒０という条件に最も合致する階調値の組合せを選択すればよい。
【００９６】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置３は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０と時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。このような液晶表示装置３によれば、時分割階調駆動を行って低階調を表示するときに、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。また、高階調時にもＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる液晶表示装置３によれば、時分割階調駆動を行って任意の階調を表示するときに、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させることができる。
【００９７】
（第４の実施形態）
図１９は、本発明の第４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１９に示す液晶表示装置４は、第３の実施形態に係る液晶表示装置３（図１３）に、フレーム補間処理回路６０を追加したものである。液晶表示装置４は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理、２倍速化処理および時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、２倍速化処理回路４０、フレーム補間処理回路６０および時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【００９８】
液晶表示装置４では、第２の実施形態と同様に、フレーム補間処理回路６０から出力される映像信号の１フレーム期間（１／７５ｓ）が、前半サブフレーム期間と後半サブフレーム期間に２等分され、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴ’と表す）は１／１５０ｓとなる。
【００９９】
図２０は、液晶表示装置４におけるフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６０には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６０では、第２の実施形態と同様に、補間フレームＰ１、Ｐ２、…が生成され、フレーム補間処理回路６０からは１／７５ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。以降の処理は第３の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１００】
液晶表示装置４にフレーム補間処理回路６０を設ける理由は、第２の実施形態で述べた理由と同じである。例えば、Ｃ型（高速）の液晶をＢ型（中速）の液晶として使用するときには、液晶表示装置４にフレーム補間処理回路６０を設けて、サブフレーム期間の長さをＳＴ’に短くし、立上り時間ＴＲがＳＴ’にほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＳＴ’となる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとすればよい。
【０１０１】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置４は、映像変換回路として２倍速化処理回路４０、フレーム補間処理回路６０および時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置４によれば、高速の液晶を用いた場合でも、第３の実施形態と同様に、動画性能を向上させることができる。また、第２の実施形態と同様に、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【０１０２】
（第５の実施形態）
図２１は、本発明の第５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２１に示す液晶表示装置５は、第４の実施形態に係る液晶表示装置４（図１９）において、フレーム補間処理回路６０と２倍速化処理回路４０をフレーム補間処理回路６５に置換したものである。液晶表示装置５は、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理と時分割階調処理を行い、得られた映像信号Ｘ２を用いてインパルス駆動を行う。本実施形態では、フレーム補間処理回路６５と時分割階調処理回路７０が映像変換回路に該当する。
【０１０３】
フレーム補間処理回路６５は、処理部６６およびフレームメモリ６７を含み、映像信号Ｘ１に対して、Ｎ倍速フレーム補間処理（ただし、Ｎは２以上の数）を行う。フレーム補間処理回路６５の構成は、第２の実施形態に係るフレーム補間処理回路６０と同様である。ただし、処理部６６は、１枚の入力フレームに対応して、２枚以上のフレームを出力する。また、液晶表示装置５では、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号の１フレーム期間が、そのまま、時分割階調処理回路７０における前半サブフレーム期間または後半サブフレーム期間となる。
【０１０４】
フレーム補間処理回路６５から出力された映像信号には、第３の実施形態と同様に、時分割階調処理が行われる。時分割階調処理回路７０から出力された映像信号Ｘ２は、駆動回路２０に供給され、液晶表示素子３１の駆動に用いられる。
【０１０５】
以下、例として、Ｎ＝２の場合とＮ＝２．５の場合について説明する。Ｎ＝２の場合には、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２倍（１２０Ｈｚ）になり、サブフレーム期間の長さ（以下、ＳＴと表す）は１／１２０ｓとなる。
【０１０６】
図２２は、Ｎ＝２の場合のフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６５には１／６０ｓごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…が入力される。フレーム補間処理回路６５では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間フレームＰ１が生成され、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２が生成され、フレームＦ３とＦ４に基づき補間フレームＰ３が生成される。フレーム補間処理回路６５からは１／１２０ごとに、フレームＦ１、Ｆ２、…と補間フレームＰ１、Ｐ２、…とが交互に出力される。フレームＦ１、Ｆ２、…は前半サブフレーム期間で出力され、補間フレームＰ１、Ｐ２、…は後半サブフレーム期間で出力される。
【０１０７】
時分割階調処理回路７０では、フレームＦ１、Ｆ２、…は前半サブフレームＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、…に変換され、補間フレームＰ１、Ｐ２、…は後半サブフレームＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、…に変換される。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【０１０８】
Ｎ＝２．５の場合には、フレーム補間処理回路６５から出力される映像信号のフレーム周波数は、映像信号Ｘ１のフレーム周波数の２．５倍（１５０Ｈｚ）になり、サブフレーム期間の長さＳＴは１／１５０ｓとなる。
【０１０９】
図２３は、Ｎ＝２．５の場合のフレーム単位での処理の流れを示す図である。フレーム補間処理回路６５では、フレームＦ１とＦ２に基づき補間フレームＰ１Ａ、Ｐ１Ｂが生成され、フレームＦ２とＦ３に基づき補間フレームＰ２Ａ、Ｐ２Ｂが生成される。フレーム補間処理回路６５からは１／１５０ｓごとに、映像信号Ｘ１に含まれていたフレームと補間フレームとが１対４の割合で出力される。フレームＦ１、補間フレームＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、…は前半サブフレーム期間で出力され、補間フレームＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、フレームＦ３、…は後半サブフレーム期間で出力される。
【０１１０】
時分割階調処理回路７０では、フレームＦ１、補間フレームＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、…は前半サブフレームＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、…に変換され、補間フレームＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、フレームＦ３、…は後半サブフレームＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ、…に変換される。したがって、映像信号Ｘ１としてフレームＦ１、Ｆ２、…が入力されたとき、映像信号Ｘ２としてサブフレームＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、…が順に出力される。
【０１１１】
液晶表示装置５は、第３の実施形態と同様に、低階調時に輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなる（Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる）ように構成される。ただし、液晶表示装置５では、第３の実施形態とは異なり、高階調時には立下り時間Ｔｆがほぼゼロとなる（Ｔｆ≒０となる）ことが好ましいとされる。液晶表示装置５では、低階調時にはＴｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０で、高階調時にはＴｆ≒０となることが最も好ましい。
【０１１２】
液晶表示装置５によれば、以下に示すように、時分割階調駆動の課題である色ずれを防止することができる。一般に、時分割階調駆動によりカラー表示を行う場合には、２個のサブフレーム期間に輝度を分配したときに、色成分ごとに輝度の分配結果が大きく異なることがある。例えば、表示画面にある色を表示するときに、図２４（ａ）に示すように、前半サブフレーム期間ではＧ画素とＢ画素には最小印加電圧Ｖｌが与えられ、Ｒ画素にはそれよりも高い電圧Ｖｄ（Ｖｄ＞Ｖｌ）が与えられることがある。
【０１１３】
表示画面内でこの色の縦バーが右方向に移動する場合、表示画面の１ライン分を観測者の視線追従方向に時間積分すると、図２４（ｂ）に示す結果が得られる。図２４（ｂ）では、ｃの部分は本来の色に見えるが、ａ、ｂ、ｄおよびｅの部分には動画ぼやけと擬似輪郭が発生する。特にａとｅの部分では、前半サブフレーム期間の輝度と後半サブフレーム期間の輝度がほとんど混ざらないので、本来の色とは全く異なる色に見える。この結果、表示画面に色ずれが発生する。
【０１１４】
液晶表示装置５は、フレーム補間処理回路６５を備え、映像信号Ｘ１に対してフレーム補間処理を行う。フレーム補間処理を行う場合に、表示画面の１ライン分を観測者の視線追従方向に時間積分すると、図２４（ｃ）に示す結果が得られる。図２４（ｃ）ではｃの部分は本来の色に見えるが、ｆとｇの部分は本来の色に見えず、動画ぼやけが発生する。しかし、ｆとｇの部分でも、前半サブフレーム期間の輝度と後半サブフレーム期間の輝度はある程度混ざるので、この部分に発生する擬似輪郭や色ずれは目立たない。したがって、フレーム補間処理を行う液晶表示装置５によれば、時分割階調駆動の課題である色ずれを防止することができる。
【０１１５】
以下、液晶表示装置５では低階調時と高階調時で好ましい応答波形の特徴が異なる理由を説明する。液晶表示装置５は、フレーム補間駆動と時分割階調駆動を合わせた駆動を行う。第３の実施形態で述べたように、低階調時にＴｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を用いて時分割階調駆動を行うと、低階調時の動画性能を向上させることができる。この効果は、液晶の応答時間がゼロでない場合に得られる。
【０１１６】
一方、液晶の応答時間がゼロでないことは、図２４（ｃ）ではサブフレーム期間が時間軸方向（縦方向）に長くなることに相当する。このため、液晶の応答時間が長いと、フレーム補間駆動を行っても動画性能は向上しなくなる。また、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶では、低階調時の応答時間が長く、フレーム補間駆動を行っても低階調時の動画性能はあまり向上しない。一方、従来の時分割階調駆動を行うと、高階調時に黒挿入率が低下し、インパルス度が低下する。
【０１１７】
このようにフレーム補間駆動では低階調時の動画性能が低く、液晶の応答時間がゼロであることが好ましいのに対して、Ｔｒ＞ＴｆかつＴｒ＞ＳＴ／２となる応答波形を用いた時分割階調駆動では高階調時の動画性能が低く、液晶の応答時間がゼロでないことが好ましい。そこで、液晶表示装置５は、時分割階調駆動とフレーム補間駆動を合わせた駆動を行うときに、両者の弱点を互いに補完するように、好ましい応答波形の特徴を切り替える。これにより、いずれか一方の駆動を行うときよりも、動画性能を向上させることができる。
【０１１８】
このような液晶表示装置５を構成するには、最大印加電圧Ｖｈを調整する方法と、輝度の分配を工夫する方法を併用すればよい。具体的には、Ｂ型またはＣ型の液晶を用い、Ｂ型（中速）の液晶を用いる場合には、ＴＲ≒ＳＴとなる電圧を最大印加電圧Ｖｈとする。Ｃ型（高速）の液晶を用いる場合には、ＴＲｍ＞ＳＴ／２を満たす立上り時間の最小値ＴＲｍを決定し、立上り時間ＴＲが最小値ＴＲｍにほぼ等しくなる電圧（ＴＲ≒ＴＲｍとなる電圧）を最大印加電圧Ｖｈとする。これにより、低階調時の応答波形において輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させ、低階調時にインパルス度の高い応答波形を得ることができる。
【０１１９】
その上で、低階調時の応答波形と高階調時の応答波形を好ましい応答波形にするために、輝度の分配を工夫する方法を適用する。低階調の輝度を分配するときに輝度の組合せが複数とおりある場合には、Ｔｒ＝ＳＴかつＴｆ≒０という条件に最も合致する組合せを選択する。また、高階調の輝度を分配するときに輝度の組合せが複数とおりある場合には、Ｔｆ≒０という条件に最も合致する組合せを選択する。このように、時分割階調駆動によって動画性能が向上する階調と、フレーム補間駆動によって動画性能が向上する階調とで、輝度の組合せを選択するときの条件を切り替えることにより、低階調時の応答波形と高階調時の応答波形をいずれも好ましい応答波形にすることができる。
【０１２０】
複数の輝度の組合せの中から１個の組合せを選択するときには、例えば以下の手順を実行すればよい。低階調については、第３の実施形態と同様に、第１の条件をＴｒ≧Ｔｆ、第２の条件をＴｒ≒ＳＴ、第３の条件をＴｆ≒０として、これらの条件を順に適用して組合せの候補を順に絞り込めばよい。また、高階調については、Ｔｆ≒０を理想の条件として、輝度の組合せを１個選択すればよい。
【０１２１】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置５は、映像変換回路としてフレーム補間処理回路６５と時分割階調処理回路７０を備え、少なくとも低階調時に、輝度の立上り時間Ｔｒが立下り時間Ｔｆよりも長く、サブフレーム期間の長さＳＴの半分よりも長くなるように構成される。したがって、液晶表示装置５によれば、低階調時には時分割階調駆動の効果により、輝度のピークを後半サブフレーム期間の終端あるいは後方に集中させて黒挿入率とインパルス度を高め、動画ぼやけを軽減して、動画性能を向上させると共に、高階調時にはフレーム補間駆動の効果により動画性能を向上させることができる。また、フレーム補間駆動を行うことにより、表示画面に発生する色ずれを防止することができる。また、第２の実施形態と同様に、映像信号のフレーム周波数が高くなるので、フリッカを感じにくくなる。
【０１２２】
なお、以上に述べた各実施形態に係る液晶表示装置では、液晶の応答時間は環境温度によって変化し、応答波形のインパルス度も環境温度によって変化する。そこで、環境温度にかかわらず常に好ましい応答波形を得るために、環境温度に応じて応答波形を切り替える機能を液晶表示装置に設けてもよい。
【０１２３】
例えば、図２５に示すように、温度センサ８６、ＬＵＴ８７およびＤ／Ａ変換器８８を含む階調電圧設定回路８５を液晶表示装置に設けてもよい。図２５において、ＬＵＴ８７は、温度に対応づけて階調電圧設定値を記憶しており、温度センサ８６で検知された環境温度に応じた階調電圧設定値を出力する。ＬＵＴ８７から出力された階調電圧設定値は、Ｄ／Ａ変換器８８でアナログ信号に変換される。これにより得られた階調電圧Ｖｌ、Ｖ１〜Ｖ８、Ｖｈは、駆動回路２０に供給される。
【０１２４】
あるいは、図２６に示すように、温度センサ７６を含む時分割階調処理回路７５を液晶表示装置に設けてもよい。図２６において、ＬＵＴ７７は、温度に対応づけて変換後の階調を記憶しており、温度センサ７６で検知された環境温度に応じた変換後の階調を処理部７１に出力する。
【０１２５】
以上に示すように、本発明の第１〜第５の実施形態およびそれらの変形例に係る液晶表示装置によれば、インパルス駆動の問題点（輝度の低下やフリッカなど）を解消しながら動画性能を向上させることができる。なお、ここまで液晶表示装置の動画性能を向上させる方法について説明してきたが、この方法を用いて、インパルス型駆動を行う他の画像表示装置の動画性能を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【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】図１に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置における印加電圧と応答波形を示す図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置と従来の液晶表示装置における印加電圧と応答波形を示す図である。
【図５】ノーマリーブラック型の液晶の応答時間の一例を示すテーブルである。
【図６】ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。
【図７】図１に示す液晶表示装置における最大印加電圧の決定方法を示す図である。
【図８】図１に示す液晶表示装置の階調電圧生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】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１０】図９に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図１１】ノーマリーブラック型の液晶の特性を示す図である。
【図１２】フレーム補間処理回路を設けた場合と設けない場合の印加電圧と応答波形を示す図である。
【図１３】本発明の第３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１４】図１３に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図１５】図１３に示す液晶表示装置における応答波形の例を示す図である。
【図１６】図１３に示す液晶表示装置における応答波形の他の例を示す図である。
【図１７】図１３に示す液晶表示装置において、最大印加電圧を調整したときの応答波形の例を示す図である。
【図１８】図１３に示す液晶表示装置について、輝度の分配を工夫する方法を示す図である。
【図１９】本発明の第４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２０】図１９に示す液晶表示装置における処理の流れを示す図である。
【図２１】本発明の第５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２２】図２１に示す液晶表示装置において、２倍速フレーム補間処理を行う場合の処理の流れを示す図である。
【図２３】図２１に示す液晶表示装置において、２．５倍速フレーム補間処理を行う場合の処理の流れを示す図である。
【図２４】フレーム補間駆動によって色ずれを防止できる理由を説明するための図である。
【図２５】本発明の第１〜第５の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の階調電圧設定回路の詳細を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第３〜第５の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の時分割階調処理回路の詳細を示すブロック図である。
【図２７】各種の表示装置について画素の輝度の時間的変化を示す図である。
【図２８】インパルス駆動によって動画ぼやけを軽減できる理由を説明するための図である。
【図２９】フレーム補間駆動の処理の例を示す図である。
【図３０】従来の時分割階調駆動における階調変換の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１、２、３、４、５…液晶表示装置
１０…タイミング制御回路
２０…駆動回路
２１…階調電圧設定回路
３０…画素アレイ
３１…液晶表示素子
４０…２倍速化処理回路
４１、６１、６６、７１…処理部
４２、６２、６７…フレームメモリ
５０…インパルス化処理回路
５１…切替スイッチ
５２…黒レベル発生器
６０、６５…フレーム補間処理回路
７０、７５…時分割階調処理回路
７２、７７、８７…ＬＵＴ
７６、８６…温度センサ
８０、８５…階調電圧設定回路
８８…Ｄ／Ａ変換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパルス駆動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基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号を求める映像変換回路と、
前記映像変換回路で求めた映像信号を用いて、前記表示素子を駆動する駆動回路とを備え、
前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに近づくように構成されており、所定範囲内の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項２】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対して２倍速以上の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フレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
任意の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記表示素子に対する最大印加電圧は、前記表示素子の輝度の立上り時間の最大値がサブフレーム期間の長さにほぼ等しくなるように決定されてい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１０】
前記所定範囲内の階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに等しく、立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１】
インパルス駆動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基づき、インパルス駆動用のサブフレーム単位の映像信号を求める映像変換回路と、
前記映像変換回路で求めた映像信号を用いて、前記表示素子を駆動する駆動回路とを備え、
前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに近づくように構成されており、所定範囲内の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項２】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号と固定の映像信号とをサブフレーム単位で切り替えて出力するインパルス化処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対してフレーム補間処理を行うフレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号を定倍速化し、サブフレーム単位の映像信号を出力する定倍速化処理回路と、
定倍速化後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記映像変換回路は、
前記入力映像信号に対して２倍速以上の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フレーム補間処理回路と、
フレーム補間後の映像信号に対して、１フレーム期間の輝度を複数のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行う時分割階調処理回路とを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
任意の階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも低い階調を表示するときに、前記表示素子の輝度の立上り時間が立下り時間よりも長く、サブフレーム期間の長さの半分よりも長いことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記表示素子に対する最大印加電圧は、前記表示素子の輝度の立上り時間の最大値がサブフレーム期間の長さにほぼ等しくなるように決定されてい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１０】
前記所定範囲内の階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立上り時間がサブフレーム期間の長さに等しく、立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記時分割階調処理回路は、１フレーム期間の輝度を２個のサブフレーム期間に分配するための階調変換を行い、
最小階調と最大階調のちょうど中間よりも高い階調については、前記時分割階調処理回路による階調変換後の階調値の組合せとして、前記表示素子の輝度の立下り時間がゼロであるという条件に最も合致する階調値の組合せが選択されていることを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００８−２６８２８６（Ｐ２００８−２６８２８６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０７４６３（Ｐ２００７−１０７４６３）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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