JP2008292704A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーシュート駆動におけるＬＵＴのメモリを削減した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、予め定めた複数の第２階調毎に、オーバーシュート階調を第１階調の三次関数にて表した場合の三次関数の係数を対応付けて格納したＬＵＴ４と、ＬＵＴ４に係数を格納した三次関数のうち、現フレームの１フレーム前の第２階調によって係数を定めた三次関数を用いて、現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第１の演算部３と、を有し、予め定めた複数の第２階調の各第２階調によって定まる各三次関数にて規定される第１階調とオーバーシュート階調との各関係は、これらの各関係を規定する第２階調および第１階調を用いてモジュール５に適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調とオーバーシュート階調との各関係と近似している。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示モジュールを備えた液晶表示装置に関し、特に、オーバーシュート駆動を行なう液晶表示装置表示装置に関するものである。

近年、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display；FPD）の進歩は目覚しく、ブラウン管モニタが様々なＦＰＤに置換えられつつある。特に、ＦＰＤの先駆け的な存在である液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display；LCD）は、技術進歩が目覚しく、日常生活の様々な場面で利用されるようになり、その発展には、より一層の期待が高まっている。

しかしながら、ＬＣＤには、未だ大きな弱点がいくつか残されている。その代表的なものの１つは、動画表示が苦手であると言うことである。つまり、ＣＲＴと比較して応答速度が遅く、動画表示における残像や画像ブレが課題とされている。液晶の応答速度というと、白黒のスイッチング速度で考えることが多いが、前記のようなブラウン管モニタの置換えに伴い、中間調−中間調でのスイッチングが大きな割合を占めており、この状態での液晶の応答速度を考慮しなければならない。しかも、一般的には、応答速度は白黒スイッチングよりも中間調−中間調でのスイッチングの方が遅く、問題となっている。特に、ＶＡ（垂直配向）モードにおける液晶表示装置では中間階調からの応答が遅い。

このため、応答速度の高速化は、テレビをブラウン管からＬＣＤに置換える際に避けて通れない問題であり、あらゆる階調間での液晶の応答を、いかにして高速化するかということが大きな課題となっている。上記課題の解決手段の１つとして提唱されているのが、オーバーシュート（Overshoot）駆動である。この駆動方法の例を図１７に示す。液晶が、あるフレームの階調レベル（階調）Ａから次のフレームの階調Ｂにスイッチングする時、一般に、階調Ａと階調Ｂとの階調レベルの差が大きければ、大きいほど、液晶は高速スイッチングをする。

したがって、図１７のようにＡ＜Ｂのライズ応答であれば、Ｂ＜Ｃとなる階調レベルのオーバーシュート階調Ｃを一瞬入力した後に、目標とする階調レベルＢを入力することによって、通常のＡからＢへのスイッチング速度よりもより高速に液晶をスイッチングさせることが可能になる。また、Ａ＞Ｂのディケイ応答であれば、Ｂ＞Ｃとなる階調レベルのオーバーシュート階調Ｃを入力した後に、目標とする階調レベルＢを入力することによって、通常のＡからＢへのスイッチング速度よりもより高速に液晶をスイッチングさせることが可能になる。

実際には、フル階調スイッチング（たとえば、０階調から２５５階調へのスイッチング）時に、液晶は最も高速にスイッチングするので、オーバーシュート駆動による液晶の応答速度は、理論上、あらゆる階調間のスイッチングにおいて、フル階調スイッチングの応答速度まで高速化が可能になる。したがって、フル階調スイッチングが充分に高速応答をする液晶表示モードにおいて、オーバーシュート駆動を用いることによって、あらゆる階調間のスイッチングにおいて充分な高速応答が可能なＬＣＤを得ることが可能である。

そして、オーバーシュート駆動において、重要になる要素の一つとして、上記の階調Ｃをいかにして決めるのかという点がある。

この階調Ｃを決定には、ルックアップテーブルを有するＬＵＴ−ＲＯＭ（Lookup Table-Read Only Memory）が用いられている。つまり、あるフレームの階調Ａと次のフレームの階調Ｂとを、ルックアップテーブルを参照することにより比較して、階調Ｃを決定できる。

なお、特許文献１には、８bitの入力データの上位４bitおよび８bitの前フレームデータの上位４bitをルックアップテーブルに入力し、このルックアップテーブルの出力に入力データの下位４bitを付加するという構成が開示されている。この構成によれば、ルックアップテーブルのメモリ容量を削減しつつ、出力データの段差を極力小さくできる。

また、近年、モバイル機器での動画再生が増える傾向にあり、それに伴って小規模な回路でオーバーシュート駆動を実現することが要求されている。

また、特許文献２・５には、温度等の付加条件を考慮して出力階調を決定する技術について開示されている。特許文献３には、現フレームと１フレーム前の階調とを比較し、この比較結果に基づき出力階調を決定する技術について開示されている。特許文献４には、符号化・復号化によりデータを圧縮する技術について開示されている。
特開２００６−１２６２５６号公報（平成１８年５月１８日 公開） 特開２００４−４６２９号公報（平成１６年１月８日 公開） 特開２００５−３２６６３３号公報（平成１７年１１月２４日 公開） 特開２００６−４７９９３号公報（平成１８年２月１６日 公開） 特開２００６−１９５２３１号公報（平成１８年７月２７日 公開）

しかしながら、上記の特許文献１のように、８bitデータのうち４bitデータを用いた場合、残りの４bitを考慮していないため、出力階調を求める精度が落ちる（つまり、入力階調に対して滑らかな出力階調を得ることができない）という課題と、ＬＵＴに格納するメモリが未だ大きくコストがかかるという課題があった。さらに、特許文献２〜５についても同様に、ＬＵＴのメモリが大きいという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、オーバーシュート駆動を行なう場合に、出力階調を求める精度を落とすことなく、ルックアップテーブルのメモリを削減するか、または、ルックアップテーブルを無くしてしまい、コストダウンを図った、液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、予め定めた複数の第２階調毎に、オーバーシュート階調を第１階調の三次関数にて表した場合の三次関数の係数を対応付けて格納した第１ルックアップテーブルと、第１ルックアップテーブルに係数を格納した三次関数のうち、現フレームの１フレーム前の第２階調によって係数を定めた三次関数を用いて、現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第１演算部と、を有し、予め定めた複数の第２階調の各第２階調によって定まる各三次関数にて規定される第１階調とオーバーシュート階調との各関係は、これらの各関係を規定する各第２階調および第１階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調とオーバーシュート階調との各関係と近似することを特徴としている。

一般に、オーバーシュート駆動を行なうために、現フレームの階調と現フレームの１フレーム前の階調とから、最適な出力階調を定めたルックアップテーブルを用いた場合に、１フレーム前の階調毎に、現フレームの階調と出力階調との関係をグラフに表すと、最大で２つの変曲点を持つ曲線となる。

この点に着目し、上記構成では、予め定めた複数の第２階調（現フレームの１フレーム前の階調に相当）毎に、オーバーシュート階調（出力階調に相当）を第１階調（現フレームの階調に相当）の三次関数にて表し、この三次関数の係数を第２階調毎にルックアップテーブルに格納し、この三次関数を用いて第１階調および第２階調から、出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第１演算部を備えている。

さらに、本発明では、予め定めた複数の第２階調の各第２階調によって定まる各三次関数にて規定される第１階調とオーバーシュート階調との各関係が、これらの各関係を規定する各第２階調および第１階調とに応じて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の各関係と近似するようになっている。なお、第２階調および第１階調とに応じて表示モジュールに適したオーバーシュート階調の求め方は、従来の種々のやり方にて求めることができる。

従って、従来のように多数の第１階調および第２階調に応じたオーバーシュート階調をルックアップテーブルに格納しておく必要がなく、ルックアップテーブルには予め定めたいつくかの第２階調毎に三次関数の係数を格納するだけでよく、これらの三次関数のうち、第２階調によって決まる三次関数を用いて第１階調に応じた出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができると共に第１階調とオーバーシュート階調との関係に近似するように三次関数を決定しているので、出力階調の精度を落とすことなく、ルックアップテーブルに格納するメモリ量を大幅に削減することができ、コストダウンを図ることができる。

本発明の液晶表示装置では、現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合、予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応した係数を用いて線形補間により、現フレームの１フレーム前の第２階調に応じた三次関数の係数を求める第１線形補間部を有することが好ましい。

上記構成によれば、現フレームの１フレーム前の第２階調が予めルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、予め格納しておいた第２階調のいずれかに対応した係数を線形補間することにより、現フレームの１フレーム前の第２階調に応じた係数を求める第１線形補間部を有している。従って、第２階調が予めルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、現フレームの第１階調から出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができる。

本発明の液晶表示装置では、現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合、予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応した係数を用いて第１演算部が求めたオーバーシュート階調を用いて線形補間により、出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第２線形補間部を有することが好ましい。

上記構成によれば、現フレームの１フレーム前の第２階調が予めルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、ルックアップテーブルに格納した第２階調のいずれかに対応した係数を用いて第１演算部が求めたオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第２線形補間部を有している。従って、第２階調が予めルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、現フレームの第１階調から出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができる。

上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、予め定めた複数の第２階調毎に、第１階調が、最小階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最大階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最小階調と最大階調との中間階調よりも小さい所定の階調ａとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、および最小階調と最大階調との中間階調よりも大きい所定の階調ｂとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調の４つのオーバーシュート階調を各第１階調と対応付けて格納した第２ルックアップテーブルを有することを特徴としている。

一般に、オーバーシュート駆動を行なうために、現フレームの階調と現フレームの１フレーム前の階調とから、最適な出力階調を定めたルックアップテーブルを用いた場合に、１フレーム前の階調毎に、現フレームの階調および出力階調の関係をグラフに表すと、最大で２つの変曲点を持つ曲線となる。また、現フレームの階調と現フレームの１フレーム前の階調とが等しくなるときに、変曲点となる。

この点に着目し、上記構成では、予め定めた第２階調毎に、第１階調が、最小階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最大階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最小階調と最大階調との中間階調よりも小さい所定の階調ａとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、および最小階調と最大階調との中間階調よりも大きい所定の階調ｂとなる場合における表示モジュールに適したオーバーシュート階調の４つのオーバーシュート階調を各第１階調と対応付けて格納した第２ルックアップテーブルを有している。

第１階調が、最小階調と最大階調との中間階調（例えば、２５６階調であれば、１２８階調）になる場合が各１フレーム前の階調の変曲点のおよそ平均となる。上記構成によれば、第１階調がこの変曲点の平均（中間階調）より小さい階調ａおよび大きい階調ｂのそれぞれとなる場合における適切なオーバーシュート階調の値を第２ルックアップテーブルに格納している。なお、第１階調が中間階調よりも大きい箇所、小さい箇所のそれぞれにおいて第１階調−オーバーシュート階調のグラフの上に凸、下に凸が少なくとも一回入れ替わることを利用している。

従って、これらのオーバーシュート階調から、第１階調-オーバーシュート階調との関係を一次関数に近似することができる。そのため、従来のように第１階調と第２階調とに応じたオーバーシュート階調をルックアップテーブルに格納する必要がなく、ルックアップテーブルには予め定めたいつくかの第２階調毎に、所定の第１階調に対応するオーバーシュート階調を格納しているだけであるので、ルックアップテーブルに格納するメモリ量を大幅に削減することができる。また、中間階調よりも大きい所定の階調ａと中間階調よりも小さい階調ｂに適したオーバーシュート階調を求めているので、その精度の低下も防止することができる。

また、本発明の液晶表示装置では、階調ａが、第２階調と最小階調との中間階調であると共に、階調ｂが第２階調と最大階調との中間階調となっていることが好ましい。

上記構成によれば、階調ａが第２階調と最小階調との中間階調であると共に、階調ｂが第２階調と最大階調との中間階調となっている。つまり、第１階調が、第２階調と最小階調との中間階調となる場合と、第２階調と最大階調との中間階調となる場合の２つの場合における適切なオーバーシュート階調を求めている。

第１階調が第２階調と等しくなる場合、つまり、現フレームと１フレーム前の階調が等しくなる場合には、第１階調−オーバーシュート階調のグラフにおいて変曲点となる。上記構成によれば、変曲点と最小階調および最大階調との中間における第１階調に対するオーバーシュート階調の値を求めている。変曲点と最小階調および最大階調との中間付近においては、第１階調−オーバーシュート階調の関係を表すグラフにおける上に凸、下に凸の切り替わりが存在する可能性が高い。従って、この部分における第１階調に対するオーバーシュート階調を求めておくことにより、線形補間を用いて、全ての第１階調に対するオーバーシュート階調を求めることができる。従って、従来のように第１階調と第２階調とに応じたオーバーシュート階調をルックアップテーブルに格納する必要がなく、第２ルックアップテーブルには予め定めたいつくかの第２階調毎に、第１階調とオーバーシュート階調との関係を求めるだけでよく、ルックアップテーブルに格納するメモリ量を大幅に削減することができる。

本発明の液晶表示装置では、現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合で、かつ、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれかと等しい場合、予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第３線形補間部を有することが好ましい。

上記構成によれば、現フレームの１フレーム前の第２階調が予め第２ルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、予め格納しておいた第２階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を線形補間することにより、現フレームの１フレーム前の第２階調に応じたオーバーシュート階調を求める第３線形補間部を有している。従って、第２階調が予め第２ルックアップテーブルに格納したものでない場合であっても、現フレームの第１の階調から出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができる。

本発明の液晶表示装置では、現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれかに等しい場合で、かつ、現フレームの第１階調が現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれとも等しくない場合、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂとなる第１階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第４線形補間部を有することが好ましい。

上記構成によれば、現フレームの第１階調が最小階調、最大階調、第２階調と最小階調との中間の階調、または第２階調と最大階調との中間の階調のいずれとも等しくない場合であっても、予め格納しておいた第２階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を求める第４線形補間部を有している。従って、第１階調が予めルックアップテーブルに格納した現フレームの第１階調が最小階調、最大階調、第２階調と最小階調との中間の階調ａ、または第２階調と最大階調との中間の階調ｂでない場合であっても、現フレームの第１の階調から出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができる。

本発明の液晶表示装置では、現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合で、かつ、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれとも等しくない場合、第２ルックアップテーブルに格納したいずれかの第２階調に対応したオーバーシュート階調から、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、および階調ｂとなる場合に対応するオーバーシュート階調を求める第３線形補間部と、第１線形補間部にて求めたオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第４線形補間部を有することが好ましい。

上記構成によれば、現フレームの１フレーム前の第２階調が予め第２ルックアップテーブルに格納したものでない場合で、かつ、現フレームの第１階調が現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、第２階調と最小階調との中間の階調ａ、または第２階調と最大階調との中間の階調ｂのいずれとも等しくない場合であっても、第２ルックアップテーブルに格納したいずれかの第２階調に対応したオーバーシュート階調から、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、第２階調と最小階調との中間の階調ａ、および第２階調と最大階調との中間の階調ｂとなる場合に対応するオーバーシュート階調を求める第３線形補間部と、第３線形補間部にて求めたオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第４線形補間部とを有している。従って、現フレームの第１の階調から出力階調としてのオーバーシュート階調を求めることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、
現フレームの第１階調と現フレームの１フレーム前の第２階調との大小を比較する比較部と、
現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも大きいときに、第２階調に応じて定数が変化する所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第２演算部と、現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも小さいときに、第２階調に応じて定数が変化するが、上記二次関数とは異なる所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第３演算部と、を有し、任意の第２階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の関係と、この関係を規定する第２階調にて定数が定まる２つの二次関数にて規定される第１階調およびオーバーシュート階調の関係とが互いに近似することを特徴としている。

一般に、オーバーシュート駆動を行なうために、現フレームの階調と現フレームの１フレーム前の階調とから、最適な出力階調を定めたルックアップテーブルを用いた場合に、１フレーム前の階調毎に、現フレームの階調および出力階調の関係をグラフに表すと、最大で２つの変曲点を持つ曲線となる。また、２つの二次関数を組み合わせることにより、変曲点を持つ、曲線に近似させることができる。さらに、現フレームの階調と現フレームの１フレーム前の階調とが等しくなるときに、変曲点となる。

この点に着目し、上記構成では、現フレームの第１階調と現フレームの１フレーム前の第２階調との大小を比較する比較部と、現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも大きいときに、第２階調に応じて定数が変化する所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調および現フレームの１フレーム前の第２階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第２演算部と、現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも小さいときに、第２階調に応じて定数が変化するが、上記二次関数とは異なる所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調および現フレームの１フレーム前の第２階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第３演算部と、を有し、任意の第２階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の関係と、この関係を規定する第２階調にて定数が定まる２つの二次関数にて規定される第１階調およびオーバーシュート階調の関係とが互いに近似するようになっている。

つまり、変曲点を境にして２つの二次関数にて第１階調とオーバーシュート階調との関係を表すことにより、これら２つの関係を用いて演算する第２演算部および第３演算部を設けることにより、ルックアップテーブルが不要となり、メモリを大幅に削減し、コストダウンを図ることができる。さらに、任意の第２階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の関係と、この関係を規定する第２階調にて定数が定まる２つの二次関数にて規定される第１階調およびオーバーシュート階調の関係とが互いに近似するようにしているので、その精度を落とすことなく、出力階調を求めることができる。

また、本発明の液晶表示装置では、上記第２演算部の演算に用いる二次関数の係数、および上記第３演算部の演算に用いる二次関数の係数の少なくともいずれか一方を格納した第３ルックアップテーブルを備えていることが好ましい。

上記構成によれば、第３のルックアップテーブルには、第２演算部の演算に用いる二次関数の係数および上記第３演算部の演算に用いる二次関数の係数の少なくともいずれか一方が格納されている。

これにより、第３のルックアップテーブルに格納しておく係数を適宜調整することにより、近似の精度をより高めることができる。

以上のように、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、予め定めた複数の第２階調毎に、オーバーシュート階調を第１階調の三次関数にて表した場合の三次関数の係数を対応付けて格納した第１ルックアップテーブルと、第１ルックアップテーブルに係数を格納した三次関数のうち、現フレームの１フレーム前の第２階調によって係数を定めた三次関数を用いて、現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第１演算部と、を有し、予め定めた複数の第２階調の各第２階調によって定まる各三次関数にて規定される第１階調とオーバーシュート階調との各関係は、これらの各関係を規定する各第２階調および第１階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調とオーバーシュート階調との各関係と近似している。

また、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、予め定めた複数の第２階調毎に、第１階調が、最小階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最大階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最小階調と最大階調との中間階調よりも小さい所定の階調ａとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、および最小階調と最大階調との中間階調よりも大きい所定の階調ｂとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調の４つのオーバーシュート階調を各第１階調と対応付けて格納した第２ルックアップテーブルを有している。

また、本発明の液晶表示装置は、オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、
現フレームの第１階調と現フレームの１フレーム前の第２階調との大小を比較する比較部と、
現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも大きいときに、第２階調に応じて定数が変化する所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第２演算部と、
現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも小さいときに、上記二次関数とは異なり、第２階調に応じて定数が変化する所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第３演算部と、を有し、任意の第２階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の関係と、この関係を規定する第２階調にて定数が定まる２つの二次関数にて規定される第１階調およびオーバーシュート階調の関係とが互いに近似している。

従って、オーバーシュート駆動を行なう場合に、出力階調を求める精度を落とすことなく、ルックアップテーブルのメモリを削減するか、または、ルックアップテーブルを無くしてしまい、コストダウンを図った、液晶表示装置を提供することができる。

本発明は、オーバーシュート駆動を行なうための出力階調ｙを、現フレームの階調（到達階調）ｘと、１フレーム前の階調ｋとから決定する際に、所定の演算により求めることにより、オーバーシュート駆動用のルックアップテーブルのメモリ量を大幅に削減するか、または、ルックアップテーブル自体を無くしてしまうことによりコストダウンを図ることを可能としている。

〔実施の形態１〕
本実施の形態では、オーバーシュート駆動における、現フレームの階調（到達階調；特許請求の範囲に記載の「第１階調」に対応）ｘと出力階調（特許請求の範囲に記載の「オーバーシュート階調」に対応）ｙとの関係を示すグラフを三次関数で近似する場合について説明する。

なお、このように三次関数にて近似できるのは、ＶＡモードの液晶モジュールにおいて、ノーマリーブラック方式では、低階調から低階調への応答が遅く、低階調から高階調への応答は速く、ノーマリーホワイト方式では、その逆となり、階調間によって応答速度が大きくなるという理由による。ＩＰＳモードでも階調間の応答速度の差が存在するが、特にＶＡモードによって顕著に見られる。また、この応答速度の差がどの程度であるかは液晶表示装置の機種によって異なり、理論的に算出することは困難であるため、以下に示すように実測データに基づいて三次関数のパラメータ（係数）を決定する。

〔液晶表示装置の構成について〕
本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の液晶表示装置を示すブロック図である。

この液晶表示装置は、いわゆるオーバーシュート（Overshoot）駆動を行なう装置である。ここで、「オーバーシュート駆動」とは、短時間に過大な信号電圧を液晶セルに印加する駆動方式であり、このオーバーシュート駆動により、液晶物質の分子配列の変化を加速して、動画の表現性を向上させることができる。

液晶表示装置は、図１に示すように、外部信号源（信号源）１、フレームメモリ２、第１の演算部（特許請求の範囲に記載の「第１演算部」に対応）３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ；特許請求の範囲に記載の「第１ルックアップテーブル」に対応）４、およびモジュール（特許請求の範囲に記載の「表示モジュール」に対応）５を備えている。

信号源１は、到達階調（現フレームの階調）ｘをフレームメモリ２、および、第１の演算部３、より詳細には、第１の演算部３の第１の出力階調演算部７（後述）へ送る。

フレームメモリ２は、１フレーム分の階調データを記憶することができる、ＦＩＦＯ（First-in First-out）方式のメモリである。したがって、フレームメモリ２はデータの入出力の同時処理を行なうことができるようになっている。このフレームメモリ２により、１フレーム分遅れた階調（１フレーム前の階調；特許請求の範囲に記載の「第２階調」に対応）ｋを生成することができる。フレームメモリ２は、１フレーム前の階調ｋを第１の演算部３、より詳細には、第１の演算部３の第１の線形補間部６（後述）および第１の出力演算部７へ送る。

モジュール５は、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネル（パネル）と、この液晶パネルを駆動するドライバ（ソースドライバ、ゲートドライバ；不図示）と、を備えている。液晶パネルは、画面縦方向に互いに平行に配置された複数のソースバスライン（不図示）と、画面横方向に互いに平行に配置された複数の走査ライン（不図示）とを有している。そして、液晶パネルの外側においてソースバスラインはソースドライバに接続されている一方、走査ラインはゲートドライバに接続されている。また、ソースバスラインと走査ラインとは互いに直交しており、その交点に対応して画素（不図示）が形成されている。これらの画素には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；不図示）および液晶セル（不図示）が配置されている。この液晶パネルに画像を表示するには、ゲートドライバで各走査ラインに接続されたＴＦＴを走査ライン毎に順次ＯＮさせつつ、ソースドライバで各走査ラインに対応した階調データ（画像データ）に応じた階調電圧を各走査ラインに対応する画素に書き込んでいく。

次に、本発明の最重要部分である。ＬＵＴ４および第１の演算部３について説明する。

〔ＬＵＴ４について〕
ＬＵＴ４について説明する。より具体的には、予めＬＵＴ４に格納されているデータについて説明する。

１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５のそれぞれの場合であるとき、到達階調ｘと出力階調ｙとの理想的な関係は、図２のようになる。つまり、図２は、本発明において近似の対象となっている到達階調ｘ−出力階調ｙの関係を示すグラフであり、実験値（実測値）である。

本発明者らは、図２に示す三次関数（到達階調ｘと出力階調ｙとの関係を示す三次関数）を予め定めた複数の１フレーム前の階調ｋ（０，３２，６４，９６，１２８，１６０，１９２，２２４，２５５）毎に求める手法を見出した。

ところで、全ての３次関数は、次の一般式で表すことができる。

Ｙ＝ａ×Ｘ３＋ｂ×Ｘ２＋ｃ×Ｘ＋ｄ…（式１）
なお、説明の便宜上、Ｙ＝ｙ／２５５（ｙ；出力階調）、Ｘ＝ｘ／２５５（ｘ；到達階調）と正規化する。また、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、１フレーム前の階調ｋに依存して変化する可変パラメータである。各１フレーム前の階調ｋに対応する、ａ、ｂ、ｃ、ｄが決まれば、上記の（式１）に基づき、到達階調ｘから、出力階調ｙを求めることができる。

図２から、次の（Ａ）〜（Ｃ）が成り立つ。

（Ａ）１フレーム前の階調ｋの値によらず、各１フレーム前の階調ｋに対応したｘ−ｙ曲線は、（０，０）と（１，１）とを通過する。

（Ｂ）１フレーム前の階調ｋと到達階調ｘが同じ階調の場合、出力階調ｙは、到達階調ｘと等しくなる。

（Ｃ）上記の（Ｂ）が成り立つのは、ｘ−ｙ曲線を三次関数に近似した場合の変曲点である。

（Ａ）から、（式１）は、ｄ＝０、ｃ＝１−ａ−ｂとなる。よって、（式１）は、次の（式２）のように書き換えられる。

Ｙ＝ａ×Ｘ３＋ｂＸ２＋（１−ａ−ｂ）×Ｘ…（式２）
さらに、（Ｃ）から、三次関数は、変曲点において二次微分（二階導関数）が０となる。また、変曲点において、（Ｂ）の条件を満たす、つまり、１フレーム前の階調ｋと到達階調ｘとが同じ階調となるため、下記の（式３）が０となる場合、ｘ＝ｋが成り立つ（１フレーム前の階調ｋと到達階調ｘが等しくなる）。

ｄ２Ｙ／ｄＸ２＝３ａ×Ｘ＋２ｂ…（式３）
従って、Ｋ＝ｋ／２５５（ｋ；１フレーム前の階調）とすると、（式２）は、さらに、次の（式４）のように書き換えることができる。

Ｙ＝ａ×Ｘ３−（３ａ／２）×Ｘ２＋（１−ａ＋（３ａ／２）Ｋ）×Ｘ…（式４）
なお、可変パラメータａは、１フレーム前の階調ｋの値に応じて決定される。従って、（式４）の可変パラメータａは、ａ（Ｋ）と書くこともできる。

また、全ての１フレーム前の階調ｋに対応する可変パラメータａの値を求めること、つまりａ（Ｋ）を求めることが理想であるが、実際には、これを求めることは非常に難しい。そこで、本実施の形態では、（式４）におけるａの値を次のように離散的な１フレーム前の階調ｋに対して求める。すなわち、１フレーム前の階調ｋを、０として、（式４）にて描かれる三次関数のグラフと、上記の図２における１フレーム前の階調ｋが０に対応したｘ−ｙ曲線とがより近似する、ａ（Ｋ）の値を決定する。ここで求めたａの値を、例えば、ｋ０とする。

次に、ｋを、３２とし、（式４）にて描かれる三次関数のグラフと、上記の図２における１フレーム前の階調ｋが３２に対応したグラフとがより近似する、可変パラメータａの値を決定する。こうして求めたａの値を、例えば、ｋ３２とする。以下、同様にして、ｋ６４、ｋ９６、ｋ１２８、ｋ１６０、ｋ１９２、ｋ２２４、ｋ２５５を求める。

このようにして求めた、ｋ０〜ｋ２５５が上記の（式４）の可変パラメータａとして、ＬＵＴ４に格納されている。なお、可変パラメータａは、モジュール５に固有の値である。

〔第１の演算部３について〕
第１の演算部３は、図１に示すように、第１の線形補間部（特許請求の範囲に記載の「第１線形補間部」に対応）６と、第１の出力階調演算部７とを備えている。

第１の線形補間部６は、フレームメモリ２から受け取った、１フレーム前の階調ｋに基づき、ＬＵＴ４に格納された値（ｋ０〜ｋ２５５）から、上記の可変パラメータａの値を選択するか、または、線形補間により求める。

第１の線形補間部６は、フレームメモリ２から１フレーム前の階調ｋを受け取り、この階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかであるかどうかを判定する。１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかである場合、第１の線形補間部６は、それぞれに対応する可変パラメータａの値を選択してＬＵＴ４から受け取り、第１の出力階調演算部７へ送る。

一方、１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５のいずれでもない場合には、第１の線形補間部６は、次のようにして、可変パラメータａの値を決定する。すなわち、第１の線形補間部６は、例えば、１フレーム前の階調ｋが１６の場合、（ｋ０＋ｋ３２）／２を計算し、この値を可変パラメータａとして、後段の第１の出力階調演算部７へ送る。つまり、第１の線形補間部６は、（式４）における可変パラメータａの値を、線形補間により求める。さらに、換言すれば、第１の線形補間部６は、１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５のいずれでもない場合には、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５のうち、任意の２つの階調に対応するＬＵＴ４に格納された可変パラメータａをＬＵＴ４から受け取り、線形補間により可変パラメータａの値を求める。

第１の出力階調演算部７は、信号源１から到達階調ｘを受け取るとともに、第１の線形補間部６から可変パラメータａの値を受け取るとともに、フレームメモリ２から１フレーム前の階調ｋを受け取り、これらの値から上記の（式４）に基づき、出力階調ｙを求め、モジュール５へ送る。なお、第１の出力階調演算部７は、到達階調ｘおよび１フレーム前の階調ｋを第１の線形補間部６を介して受け取ってもよい。

〔液晶表示装置の動作について〕
まず、信号源１が、到達階調ｘをフレームメモリ２、および、第１の演算部３へ送る。より詳細には、第１の演算部３の第１の出力階調演算部７へ送る。到達階調ｘを受け取ったフレームメモリ２は、１フレーム前の階調ｋを第１の演算部３の第１の線形補間部６、および、第１の出力階調演算部７へ送る。

１フレーム前の階調ｋを受け取った第１の線形補間部６は、この階調に対応した上記の可変パラメータａの値がＬＵＴ４に格納されているかどうかを判断する、つまり、第１の第１の線形補間部６は、１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかであるかどうかを判断する。

１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかである場合、第１の線形補間部６は、これらの階調ｋに対応する可変パラメータａの値をＬＵＴ４から受け取り、第１の出力階調演算部７へ送る。

一方、１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれでもない場合、第１の線形補間部６は、ＬＵＴ４に可変パラメータａの値が格納されている、任意の２つの１フレーム前の階調ｋに対応する可変パラメータａの値をＬＵＴ４から受け取り、線形補間により、上記１フレーム前の階調ｋに対応する可変パラメータａの値を演算により求め、第１の出力階調演算部７へ送る。

第１の出力階調演算部７は、上記の第１の線形補間部６から受け取った可変パラメータａの値、信号源１から受け取った到達階調ｘの値、フレームメモリ２から受け取った１フレーム前の階調ｋの値、および上記の（式４）に基づき、出力階調ｙを求め、モジュール５へ出力する。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置では、ＬＵＴ４へは、可変パラメータａとして１フレーム前の階調ｋ（０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５）に対応する９つの値（ｋ０〜ｋ２５５）のみを格納しておくだけでオーバーシュート駆動を行なうことができる。従って、ＬＵＴに８１個のメモリを格納していた従来よりも大幅にメモリ削減を図ることができ、コストを削減することができる。さらに、到達階調ｘ−出力階調ｙ間では線形補間を行なう必要が無いため連続値を得ることができる。なお、ＬＵＴ４を外付けにして外部から可変パラメータａを入力するようにしてもよい。

（実施の形態１のバリエーション１）
上記の第１の演算部３では、１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５のいずれでもない場合には、該１フレーム前の階調ｋに応じた可変パラメータａを線形補間により求めた後に、出力階調ｙを求めていた。しかしながら、これに限らず、可変パラメータａを線形補間するのではなく、出力階調ｙを線形補間してもよい。例えば、１フレーム前の階調ｋが１６階調の場合、出力階調ｙを例えば１フレーム前の階調ｋが０、および３２としたとき（つまり可変パラメータをｋ０、ｋ３２としたとき）のそれぞれの出力階調ｙを求め、これらの出力階調ｙを線形補間することにより、１フレーム前の階調ｋが１６階調の場合の出力階調ｙを求める。

この場合には、図１における第１の線形補間部６は、ａを線形補間せず、ＬＵＴ４から受け取った１つまたは２つの値（可変パラメータａ）を第１の出力階調演算部７へ送る。その後、第１の出力階調演算部７は、第１の出力階調演算部７は、１つの値を第１の線形補間部６から受け取った場合には、これを出力階調ｙとしてモジュール５へ送る。一方、第１の出力階調演算部７は、第１の線形補間部６から２つの値を受け取った場合には、第１の出力階調演算部７の後段に設けられた図示しない第１の線形補間部とは別の線形補間部（特許請求の範囲に記載の「第２線形補間部」に対応）にて出力階調ｙを１フレーム前の階調ｋの値に応じて線形補間することによりフレームメモリ２から受け取った１フレーム前の階調ｋに対応する出力階調ｙを求めてモジュール５へ送る。

（実施の形態１のバリエーション２）
上記の（式４）、および、ＬＵＴ４に格納するデータは、上記したものに限らず、次のようなものでもよい。

上記の（式４）に替えて、次の（式５）を用いてもよい。

Ｙ＝ｂ×（Ｘ−１）^３＋ｂ（Ｘ−１）^２＋（１−ｂ−ｃ）×（Ｘ−１）＋１…（式５）
つまり、上記の（式４）では、１フレーム前の階調ｋに応じて可変パラメータａを１つとしていたが、この可変パラメータを（式５）に示すように、ｂ、ｃの２つとしてもよい。なお、この（式５）も上記の（Ａ）〜（Ｃ）に基づき求めている。

また、この場合、ＬＵＴ４には、各１フレーム前の階調ｋ（０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５）に応じて、２つの可変パラメータｂ、ｃが格納されている。

これらの可変パラメータｂ、ｃと、１フレーム前の階調ｋとの関係は一例として、図３に記載のものを用いることができる。これらの可変パラメータｂ、ｃは、上記のａと同様に、各１フレーム前の階調ｋ毎に、図２に示すグラフにより近似するようにして求める。

この図３を用いて、各１フレーム前の階調ｋ毎に、到達階調ｘ−出力階調ｙとの関係を図示すると、図４のようになる。この場合にも従来に比べてＬＵＴへのメモリ量を大幅に削減することができ、コストを削減することができる。

〔実施の形態２〕
本実施の形態では、オーバーシュート駆動における、現フレームの階調（到達階調）ｘと出力階調ｙとの関係を示すグラフを一次関数で近似する場合について説明する。つまり、本実施の形態では、上記の図２に示す曲線を複数の直線（一次関数）にて近似する手法について説明する。なお、実施の形態１とは異なる部分のみ説明し、同一の箇所についてはその説明を省略する。

一次関数に近似する場合の液晶表示装置のブロック図について説明する。

本実施の形態の液晶表示装置は、図５に示すように、外部信号源（信号源）１１、フレームメモリ１２、第２の演算部１３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ；特許請求の範囲に記載の「第２ルックアップテーブル」に対応）１４、およびモジュール（特許請求の範囲に記載の「表示モジュール」に対応）１５を備えている。なお、本実施の形態では、第２の線形補間部１６（後述）は、信号源１１から到達階調ｘを受け取り、かつ、フレームメモリ１２から１フレーム前の階調ｋを受け取るようになっている。

上記の実施の形態１との相違点は、ＬＵＴ１４に格納したデータおよび第２の演算部１３であるので、この２点について説明し、他の部材の説明は省略する。

〔ＬＵＴ１４について〕
図２に基づき、１フレーム前の階調ｋが、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４および２５５のそれぞれの場合において、到達階調ｘが６４階調（特許請求の範囲に記載の「階調ａ」に対応）となる場合の出力階調ｙ、および、１６０階調（特許請求の範囲に記載の「階調ｂ」に対応）となる場合の出力階調ｙを求める。これらの出力階調ｙのデータを予めＬＵＴ１４に書き込む。さらに、ＬＵＴ１４には、到達階調ｘが０階調（特許請求の範囲に記載の「最小階調」に対応）、２５５階調（特許請求の範囲に記載の「最大階調」に対応）となる場合の出力階調ｙも格納されている。図６は、このようにして求めたＬＵＴ１４の内容を記載した図である。なお、このように到達階調ｘが６４階調の場合の出力階調ｙ、および到達階調ｘが１６０階調における出力階調ｙを求める理由については後述する。

〔第２の演算部１３について〕
第２の演算部１３は、図５に示すように、第２の線形補間部（特許請求の範囲に記載の「第３線形補間部」に対応）１６と、第３の線形補間部（特許請求の範囲に記載の「第４線形補間部」に対応）１７とを備えている。以下、これら第２の線形補間部１６、および、第３の線形補間部１７のそれぞれについて説明する。

〔第２の線形補間部１６について〕
第２の線形補間部１６は、１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかに該当するかどうかを判定する。

第２の線形補間部１６が１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかに該当すると判定した場合、第２の線形補間部１６は、さらに、到達階調ｘが０、６４、１６０、または２５５のいずれかに該当するかどうかを判定する。

（Ｄ）第２の線形補間部１６は、到達階調ｘが、０、６４、１６０、または２５５のいずれかに該当すると判定した場合には、第２の線形補間部１６は、ＬＵＴ１４から出力階調ｙのデータを受け取り、これを出力階調ｙとしてそのままモジュール１５へ送る。例えば、図６に基づき、１フレーム前の階調ｋが３２であり、到達階調ｘが１６０である場合、２２５を出力階調ｙとして、モジュール１５へ送る。

（Ｅ）一方、第２の線形補間部１６が、到達階調ｘが、０、６４、１６０、または２５５のいずれでもないと判定した場合、第２の線形補間部１６は、０、６４、１６０、２５５のうち、到達階調ｘの前後の２つの階調のそれぞれに対応する出力階調ｙのデータをＬＵＴ１４から受け取り、これらを第３の線形補間部１７へ送る。例えば、第２の線形補間部１６は、１フレーム前の階調ｋが６４で、到達階調ｘが２２４の場合、例えば、２０７（到達階調ｘが１６０の場合の出力階調ｙのデータ）と２５５（到達階調ｘが２５５の場合の出力階調ｙのデータ）とを第３の線形補間部１７へ送る。

一方、第２の線形補間部１６が１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれでもないと判定した場合、第２の線形補間部１６は、０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のうち、任意の２つの１フレーム前の階調ｋの到達階調（０、６４、１６０、２５５）ｘに対応する出力階調ｙのデータをＬＵＴ１４から受け取る。

例えば、仮に１フレーム前の階調ｋが１６階調であるとき、第２の線形補間部１６は、１フレーム前の階調ｋが０の場合、および、３２の場合の出力階調ｙ（０、２０３、２４９、２５５；０、１１７、２２５、２５５）をＬＵＴ１４から受け取る。

その後、第２の線形補間部１６は、線形補間により、１フレーム前の階調ｋ（１６階調）の場合に、それぞれの到達階調ｘ（０、６４、１６０、２５５）に対応する出力階調ｙのデータを求める。説明の便宜上、求めた出力階調ｙのデータをＹ_０、Ｙ_６４、Ｙ_１６０、Ｙ_２５５とする。

さらに、第２の線形補間部１６は、到達階調ｘが、０、６４、１６０、または２５５のいずれかであるかどうかを判定する。

（Ｆ）第２の線形補間部１６は、到達階調ｘが、０、６４、１６０、または２５５のいずれかに該当すると判定した場合には、第２の線形補間部１６は、上記で線形補間により求めた出力階調ｙのデータ、つまり、Ｙ_０、Ｙ_６４、Ｙ_１６０、またはＹ_２５５のいずれかをモジュール１５へ送る。例えば、到達階調ｘが６４の場合には、第２の線形補間部１６は、出力階調ｙのデータのうち、Ｙ_６４を出力階調ｙのデータとしてモジュール１５へ送る。

（Ｇ）一方、第２の線形補間部１６が、到達階調ｘが、０、６４、１６０、または２５５のいずれでもないと判定した場合、第２の線形補間部１６は、Ｙ_０、Ｙ_６４、Ｙ_１６０、Ｙ_２５５のうち、現フレームの階調の任意の２つの階調に対応する出力階調ｙのデータを第３の線形補間部１７へ送る。例えば、第２の線形補間部１６は、到達階調ｘが９６である場合には、Ｙ_６４、および、Ｙ_１６０を第３の線形補間部１７へ送る。

〔第３の線形補間部１７について〕
第３の線形補間部１７は、上記の（Ｅ）のとき、第２の線形補間部１６から２つの出力階調ｙのデータを受け取り、これらの出力階調ｙのデータから線形補間により、１フレーム前の階調ｋ、および、到達階調ｘに対応した出力階調ｙを求める。例えば、１フレーム前の階調ｋが１９２で、到達階調ｘが１１２の場合、出力階調ｙを２２６として、モジュール１５へ送る。

また、第３の線形補間部１７は、上記の（Ｇ）のとき、第２の線形補間部１６から２つの出力階調ｙのデータを受け取り、これらの出力階調ｙのデータから線形補間により、１フレーム前の階調ｋ、および、到達階調ｘに対応した出力階調ｙを求め、求めた出力階調ｙをモジュール１５へ送る。例えば、到達階調ｘが、１１２である場合には、「Ｙ６４＋（Ｙ１６０−Ｙ６４／２）」を出力階調ｙとしてモジュール１５へ送る。

本実施の形態のように、図２に示す曲線を一次関数で近似することにより、ＬＵＴへメモリするデータが、図６に示すように３６となり、実施の形態１よりは精度が落ちるが、従来に比してＬＵＴのメモリ削減を図ることができる。図７は、図６に示すＬＵＴ１４を用いてオーバーシュート駆動を行った場合の現フレームの階調ｘおよび出力階調ｙの関係を示すグラフである。

なお、６４階調、１６０階調は、単なる一例であり、一方が１２８階調よりも小さい階調であり、他方が１２８階調よりも大きい階調であれば、なんでもよい。

ここで、上記において、到達階調ｘが６４階調の場合の出力階調ｙ、および到達階調ｘが１６０階調における出力階調ｙを求めたのは、このような到達階調ｘを設定することにより、最も誤差が少なくなるからである。つまり、１フレーム前の階調ｋ（０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４および２５５）それぞれにおける変曲点の平均を６４階調（現フレーム）と１６０階調（現フレーム）との中間にあると仮定することにより、誤差を小さくすることができる。

この理由は、垂直配向（ＶＡ）モードによるものだと考えられる。つまり、ＶＡモードの液晶モジュールにおいて、ノーマリーブラック方式では、低階調からの液晶分子の立ち上がりが非常に遅く、一方高階調からの立ち上がりは速く、ノーマリーホワイト方式ではその逆となる。そのため、低階調からの立ち上がりに用いるＬＵＴは大きいパラメータとなり、逆に高階調からの立ち上がりでは相対的に小さいパラメータとなる。図８は、ＶＡモードの液晶配向において応答速度を測定した例を示す図である。

階調によって応答速度が異なり、低階調から低階調への変化で一番遅くなるという性質に起因してＬＵＴが特徴的な形状になる。また、開始階調と到達階調とが同じ場合には、ＬＵＴが到達階調と同じになるため、ＬＵＴの変曲点はこの点となる。上記のように、一次関数に近似する場合に、到達階調を６４階調と１６０階調としているのは、この２箇所を選ぶことにより、最も元の形状との整合性が取れるからである。なお、変曲点は、１フレーム前の階調ｋに応じて変化するため、変曲点から最も遠い点を選ぶことにより、元の形状と近くなる。また、図８は、ノーマリーブラックのモジュールの場合であり、ノーマリーホワイトの場合は、階調が逆転するため、ピーク位置が高階調から高階調となる。

また、実施の形態２によれば、簡単な演算にて出力階調ｙを求めることができるので、実施の形態１よりも演算回路の規模を小さくすることができる。

（実施の形態２のバリエーション１）
上記の実施の形態２では、到達階調ｘが６４階調、１６０階調と仮においてＬＵＴ１４の値を設定していた。

しかしながら、１フレーム前の階調ｋ毎に、１フレーム前の階調ｋと現フレームの階調ｘが等しくなる変曲点と最小階調との中間階調、および、この変曲点と最大階調との中間階調における出力階調ｙを求めてこれを図６の代わりにルックアップテーブルに格納してもよい。これにより、線形補間を用いることによって、より、図２のグラフに近似させることができる。

（実施の形態２のバリエーション２）
実施の形態２の変形例、つまり、図２に示す曲線を一次関数で近似する場合の変形例について説明する。この実施の形態２の変形例では、液晶表示装置における第２の演算部１３は、図示しない第４の線形補間部および図示しない第２の出力階調演算部を備えて構成されている。

上記の実施の形態２では、到達階調ｘが６４階調、１６０階調と仮においてＬＵＴ１４の値を設定していた。しかしながら、上記の手法に限らず、次のようにしてもよい。以下の説明では、変曲点は２つであると仮定する。

求めた変曲点から、各１フレーム前の階調ｋの到達階調ｘ−出力階調ｙのグラフを構成する３つの直線「Ｙ＝ａＸ（０≦Ｘ≦ｆ）、Ｙ＝ｂＸ＋ｃ（ｆ≦Ｘ≦ｇ）、Ｙ＝ｄＸ＋ｅ（ｇ≦Ｘ≦２５５）」を求める。ＬＵＴ１４には、予め求めた各１フレーム前の階調ｋに対応するａ〜ｇを格納されている。

なお、１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５のいずれでもない場合には、第４の線形補間部がａ〜ｇの値を線形補間により求め第２の出力階調演算部へ送る一方、１フレーム前の階調ｋが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、または２５５のいずれかである場合には、第４の線形補間部は、ＬＵＴ１４に格納された１フレーム前の階調ｋに対応するａ〜ｇの値を第２の出力階調演算部へ送る。

第２の出力階調演算部は、上記の「Ｙ＝ａＸ（０≦Ｘ≦ｆ）、Ｙ＝ｂＸ＋ｃ（ｆ≦Ｘ≦ｇ）、Ｙ＝ｄＸ＋ｅ（ｇ≦Ｘ≦２５５）」に基づき出力階調を求め、求めた出力階調をモジュール１５へ送る。

さらに、上記のｆは、原点と変曲点との中間付近、ｇは変曲点と（２５５，２５５）との中間付近とするのがよく、またｈは常に２５５をとるため、３つの直線の連続性から、ｃ＝ａ×ｆ、ｅ＝ｂ×ｇ＋ａ×ｆとすることで変数の数を減らすことができる。

〔実施の形態３〕
本実施の形態では、オーバーシュート駆動における、現フレームの階調（到達階調）ｘと出力階調ｙとの関係を示すグラフを二次関数で近似する場合について説明する。つまり、本実施の形態では、上記の図２に示す曲線を二次関数に近似する手法について説明する。なお、実施の形態１・２とは異なる部分のみ説明し、同一の箇所についてはその説明を省略する。

二次関数に近似する場合の液晶表示装置のブロック図について説明する。

本実施の形態の液晶表示装置は、図９に示すように、外部信号源（信号源）２１、フレームメモリ２２、第３の演算部（特許請求の範囲に記載の「第２演算部」に対応）２３、第４の演算部（特許請求の範囲に記載の「第３演算部」に対応）２４、モジュール（特許請求の範囲に記載の「表示モジュール」に対応）２５、および比較部２６を備えている。

本実施の形態の液晶表示装置は、上記の実施の形態１および２とは異なり、ＬＵＴを備えていない。また、本実施の形態の液晶表示装置は、演算部２３・２４を２つ有しており、さらなる構成として、比較部２６を備えている。

一般に、二次関数は傾きの正負の変化は一度しか表現できないため、本発明者らは、変曲点において場合分けすることを見出した。さらに、１フレーム前の階調ｋと到達階調ｘが同じ場合、必ず出力階調ｙは到達階調ｘと等しくなり、かつ、このときの到達階調ｘ−出力階調ｙのグラフにおける点が変曲点となることから、本発明者らは、Ｋ（ｋ／２５５）＝Ｘ（ｘ／２５５）を境界として場合分けすることを見出した。この考え方に基づき、以下、本実施の形態に特有の構成について説明する。なお、境界は、１つの１フレーム前の階調ｋに対して境界は１つは限らず、複数の境界を有する場合もある。

〔比較部２６について〕
比較部２６は、信号源２１から到達階調ｘを受け取ると共に、フレームメモリ２２から１フレーム前の階調ｋを受け取る。比較部２６は、これらの到達階調ｘと、１フレーム前の階調ｋとを比較し、大小関係を判定する。

比較部２６は、到達階調ｘと１フレーム前の階調ｋとが互いに等しいと判定した場合には、到達階調ｘを出力階調ｙとしてモジュール２５へ出力する。

比較部２６は、到達階調ｘよりも１フレーム前の階調ｋが大きいと判定した場合には、１フレーム前の階調ｋおよび到達階調ｘを第３の演算部２３へ送る。

比較部２６は、到達階調ｘよりも１フレーム前の階調ｋが小さいと判定した場合には、１フレーム前の階調ｋおよび到達階調ｘを第４の演算部２４へ送る。

〔第３の演算部２３について〕
第３の演算部２３は、比較部２６から１フレーム前の階調ｋおよび到達階調ｘを受け取り、（１／Ｋ）Ｘ^２を求め、求めた値を２５５倍した値を出力階調ｙとしてモジュール２５へ出力する。なお、実施の形態１と同様に、Ｋ＝ｋ／２５５、Ｘ＝ｘ／２５５である。

つまり、第３の演算部２３は、
Ｙ＝（１／Ｋ）Ｘ^２
を用いて演算して、出力階調ｙを求める。

なお、Ｘ＝ｘ／２５５、Ｙ＝ｙ／２５５、およびＫ＝ｋ／２５５とする（本実施の形態において以下同様）。

〔第４の演算部２４について〕
第４の演算部２４は、比較部２６から１フレーム前の階調ｋおよび到達階調ｘを受け取り、１−{（Ｘ−１）^２}／Ｋを求め、求めた値を２５５倍した値を出力階調ｙとしてモジュール２５へ出力する。つまり、第４の演算部２４は、
Ｙ＝１−{（Ｘ−１）^２}／Ｋ
を用いて演算して、出力階調ｙを求める。

図１０は、実施の形態３の液晶表示装置を用いて決まる到達階調−出力階調の関係を示したグラフである。

これにより、ルックアップテーブルを設けなくてもオーバーシュート駆動をすることができ、大幅なコストダウンを図ることができる。

なお、上記の実施の形態では、いずれも８ビット、つまり２５６階調の表示について説明したが、これに限られるものではなく、６ビットなど他の階調での表示でもよい。

但し、二次関数で近似する場合に、図１１に示すように、液晶表示装置にルックアップテーブル（第３ルックアップテーブル；ＬＵＴ）３０を設けてもよい。

以下に示すように、上記とは異なる二次関数を用い、この二次関数の係数を予めルックアップテーブルに格納しておいてもよい。

図１１に示す液晶表示装置は、単に、図９に示す液晶表示装置に、第３の演算部２３、および第４の演算部２４に行なう演算に用いる二次関数の係数を格納したＬＵＴ３０を設けただけである。

この図１１に示すＬＵＴ３０に格納されているデータについて説明する。このＬＵＴ３０には、第３の演算部２３の演算に用いる二次関数の第１係数と第４の演算部２４の演算に用いる二次関数の第２係数とが格納されている。

ＬＵＴ３０を設ける場合にも、ＬＵＴ３０を設けない場合と同様に、各1フレーム前の階調毎に変局点の前後に分けて最小二乗法により近似を行います。（つまり、１フレーム前の階調に対して現フレームの階調が大きいか小さいかによる場合分けにより行なう。）
第３の演算部２３にて演算を行なう場合（つまり、１フレーム前の階調よりも現フレームの階調の方が小さい、ディケイ応答の場合）の二次関数の係数ａ２、ｂ２、ｃ２、および第４の演算部２４にて演算を行なう場合（つまり、１フレーム前の階調よりも現フレームの階調の方が大きい、ライズ応答の場合）の二次関数の係数ａ１、ｂ１、ｃ１は、次の〔表１〕に示す通りである。

つまり、ＬＵＴ３０には、〔表１〕に示すデータが１フレーム前の階調に応じて予め二次関数の係数として格納されている。但し、ａ１、およびａ２は、二次関数の二次の係数であり、ｂ１、およびｂ２は、二次関数の一次の係数であり、ｃ１、およびｃ２は、二次関数の０次の係数である。

図１２は、図１１に示す液晶表示装置を用いた場合、つまり、二次関数に近似した場合の、現フレームの階調と出力階調との関係を示すグラフである。

このように本実施の形態においてもＬＵＴ３０を持たせることにより、図１２における切片と関数の曲線の曲がり具合を調整することにより、図１０のグラフよりも近似の精度を高めることができる。

一般式から、実際にどのようにして出力階調を求めるのかについて簡単に、説明する。オーバーシュート駆動させるためのICの内部にフレームメモリやルックアップテーブルを格納するメモリ領域以外にロジック演算部を持った構造とする。ロジック演算部は、AND,OR,NOT等の論理演算子から形成された論理回路である。このロジック演算部に本発明における三次関数などの近似関数を論理回路を作りこむことによって、出力階調を計算させることが可能である。

〔補足説明〕
ここで、補足説明として、三次関数、二次関数、一次関数への具体的な近似方法について説明する。

図１３は、実験値（実測値）を示すグラフであり、上記図２と同様に理想的な出力階調と現フレームの階調との関係を各１フレーム前の階調毎に示すグラフである。

図２に示すグラフと図１３に示すグラフとは多少異なる。これは、用いる液晶表示パネルの特性や温度などの実験条件により依存するためである。

このグラフを三次関数にて近似するために、データを９０度回転させる。図１４は、９０度回転させたグラフである。このように、９０度回転させる理由は、１フレーム前の階調は出力階調の関数であるが、出力階調は１フレーム前の階調の関数ではないため、出力階調自体に対しての多項式による近似ができないからである。

図１４に示されたグラフの各１フレーム前の階調のそれぞれに対して最小二乗法によるフィッティングを行なう。

表２は、近似によって算出したものである。この表１を用いることにより、図１５に示すグラフを生成することができる。

最後に、図１５を９０度回転させることにより、図１６に示すように、出力階調に対する、現フレームの階調を表した近似グラフを作成することができる。

なお、あるｘとｙに対して、ｘがある値を持った時にｙの値が一意に定まる場合、ｙはｘの関数であると呼ぶ。つまり、ある入力に対して必ず一つの出力がなされる場合は必ず何らかの形の関数によって近似することができる。近似を行なう場合に重要なことは、近似を行なう対象に対していかに精度をよくするかということあるが、一般的に多項式を用いて近似を行なう場合は変局点の数に１を足した次数を用いれば良い近似を行なうことができる。今回のケースでは最大で変局点を二つ持つLUTの近似を行ないたいため、三次の多項式による近似を試みる。もちろん、より高次の近似を行なうことによって、より精度の高い近似を行なうことができるが、ロジック部の複雑化によってメモリ削減効果のメリットが失われてしまうため最高で三次としている。また、二次、一次と次数を減らすことによって精度は低下するが近似自体を行なうことは可能である。

また、上記のように最小二乗法を用いて三次関数での近似を行っている場合のように、出力階調が現フレームの階調に対して関数となっていないため、理論的に算出が困難となっている。これは二次関数による近似も同様である。しかし、上記では二次関数を場合分けしているため、結果として出力階調が現フレームの１／２乗の関数となっている。そのため、最小二乗法等の近似を行なうことで出力階調を現フレームの関数として数式を求めることができ、理論的に出力階調を算出することができる。また、一次関数の場合はｘがｙの関数であるとき、必ずｙもｘの関数となるため出力階調を算出することは容易である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の液晶表示装置は、モバイル機器に搭載される液晶表示装置に用いることができる。

本発明の実施の形態１の液晶表示装置を示すブロック図である。 所定の各１フレーム前の階調に対する理想的な（近似対象の）到達階調−出力階調の関係を示すグラフである。 実施の形態１において２つの可変パラメータを所定の各１フレーム前の階調毎に定めたテーブルである。 図３に示すテーブルにて定まる三次関数を用いて到達階調−出力階調の関係を示したグラフである。 本発明の実施の形態２の液晶表示装置を示すブロック図である。 実施の形態２において所定の各１フレーム前の階調および所定の現フレームの階調に対して決まる出力階調を定めたテーブルである。 図６に示すテーブルにて定まる三次関数を用いて到達階調−出力階調の関係を示したグラフである。 ＶＡモードの液晶配向において応答速度を測定した例を示す図である。 本発明の実施の形態３の液晶表示装置を示すブロック図である。 実施の形態３の液晶表示装置を用いて決まる到達階調−出力階調の関係を示したグラフである。 実施の形態３における図９とは別の液晶表示装置を示すブロック図である。 図１１に示す液晶表示装置を用いて決まる到達階調−出力階調の関係を示したグラフである。 図２とは別の所定の各１フレーム前の階調に対する理想的な（近似対象の）到達階調−出力階調の関係を示すグラフである。 図１１のグラフを９０度回転させたグラフである。 各１フレーム前の階調に対して最小二乗法によるフィッティグを行なった図１２の近似グラフである。 図１３のグラフを９０度回転させたグラフである。 オーバーシュート駆動について説明する図である。

符号の説明

３ 第１の演算部（第１演算部）
６ 第１の線形補間部（第１線形補間部）
４ ＬＵＴ（第１ルックアップテーブル）
５ モジュール（表示モジュール）
１４ ＬＵＴ（第２ルックアップテーブル）
１５ モジュール（表示モジュール）
１６ 第２の線形補間部（第３線形補間部）
１７ 第３の線形補間部（第４線形補間部）
２３ 第３の演算部（第２演算部）
２４ 第４の演算部（第３演算部）
２５ モジュール（表示モジュール）
２６ 比較部
３０ ＬＵＴ（第３ルックアップテーブル）

Claims (10)

1. オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、
   予め定めた複数の第２階調毎に、オーバーシュート階調を第１階調の三次関数にて表した場合の三次関数の係数を対応付けて格納した第１ルックアップテーブルと、
   第１ルックアップテーブルに係数を格納した三次関数のうち、現フレームの１フレーム前の第２階調によって係数を定めた三次関数を用いて、現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第１演算部と、を有し、
   予め定めた複数の第２階調の各第２階調によって定まる各三次関数にて規定される第１階調とオーバーシュート階調との各関係は、これらの各関係を規定する各第２階調および第１階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調とオーバーシュート階調との各関係と近似することを特徴とする液晶表示装置。
2. 現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合、
   予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応した係数を用いて線形補間により、現フレームの１フレーム前の第２階調に応じた三次関数の係数を求める第１線形補間部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合、
   予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応した係数を用いて第１演算部が求めたオーバーシュート階調を用いて線形補間により、出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第２線形補間部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、
   予め定めた複数の第２階調毎に、第１階調が、最小階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最大階調となる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、最小階調と最大階調との中間階調よりも小さい所定の階調ａとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調、および最小階調と最大階調との中間階調よりも大きい所定の階調ｂとなる場合に表示モジュールに適したオーバーシュート階調の４つのオーバーシュート階調を各第１階調と対応付けて格納した第２ルックアップテーブルを有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 階調ａが、第２階調と最小階調との中間階調であると共に、階調ｂが第２階調と最大階調との中間階調となっていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合で、かつ、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれかと等しい場合、
   予め定めた複数の第２階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第３線形補間部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置。
7. 現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれかに等しい場合で、かつ、現フレームの第１階調が現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれとも等しくない場合、
   最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂとなる第１階調のいずれかに対応したオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第４線形補間部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置。
8. 現フレームの１フレーム前の第２階調が、予め定めた複数の第２階調のいずれでもない場合で、かつ、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、または階調ｂのいずれとも等しくない場合、
   第２ルックアップテーブルに格納したいずれかの第２階調に対応したオーバーシュート階調から、現フレームの第１階調が、最小階調、最大階調、階調ａ、および階調ｂとなる場合に対応するオーバーシュート階調を求める第３線形補間部と、
   第１線形補間部にて求めたオーバーシュート階調を線形補間して出力階調としてのオーバーシュート階調を求める第４線形補間部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置。
9. オーバーシュート駆動を行って処理した画像を表示する表示モジュールを有し、画像をフレーム分割した際に、現フレームの第１階調と、現フレームの１フレーム前の第２階調とから、表示モジュールに出力するオーバーシュート階調を出力階調として求める液晶表示装置であって、
   現フレームの第１階調と現フレームの１フレーム前の第２階調との大小を比較する比較部と、
   現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも大きいときに、第２階調に応じて定数が変化する所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第２演算部と、
   現フレームの第１階調が現フレームの１フレーム前の第２階調よりも小さいときに、第２階調に応じて定数が変化するが、上記二次関数とは異なる所定の二次関数であって、第１階調の二次関数を用いて現フレームの第１階調からオーバーシュート階調を出力階調として求める第３演算部と、を有し、
   任意の第２階調を用いて表示モジュールに適したオーバーシュート階調を決めた場合の第１階調およびオーバーシュート階調の関係と、この関係を規定する第２階調にて定数が定まる２つの二次関数にて規定される第１階調およびオーバーシュート階調の関係とが互いに近似することを特徴とする液晶表示装置。
10. 上記第２演算部の演算に用いる二次関数の係数、および上記第３演算部の演算に用いる二次関数の係数の少なくともいずれか一方を格納した第３ルックアップテーブルを備えていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。

Images