JP3770380B2

JP3770380B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3770380B2
Application number: JP2001174845A
Authority: JP
Inventors: 英利宮田; 誠塩見; 一成冨沢; 弘一宮地; 章仁陣田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: US6853384B2; TW511050B; CN1345025A; KR20020028781A; US7312777B2; JP2003036055A; CN1174361C; US20020033789A1; US20050041047A1; KR100429521B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調表示が可能な液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネル１０、およびこの液晶パネルを駆動するドライバ（ソースドライバ１２、ゲートドライバ１４）を備えた液晶表示装置の構成を示す概略構成図である。液晶パネル１０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１６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１８とを有している。液晶パネル１０の外側において、ソースバスライン１６はソースドライバ１２に接続されており、走査ライン１８はゲートドライバ１４に接続されている。また、ソースバスライン１６と走査ライン１８とはほぼ直交しており、その交点に対応して画素が形成されている。この画素には、ＴＦＴ２０および液晶セル２２が配置されている。
【０００３】
この液晶パネル１０によって画像を表示する際には、ゲートドライバ１４で各走査ライン１８に接続されたＴＦＴ２０を走査ライン１８ごとに順次ＯＮさせつつ、ソースドライバ１２で各走査ライン１８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１８に対応する画素に書き込んでいく。
【０００４】
図１５は、図１４の液晶パネル１０における各画素の等価回路を示す回路図である。液晶セル２２は、ＴＦＴ２０のドレインと、全画素間で共通の共通電極２６とに接続されている。また、図１４には示していないが、画素には負荷容量２４が設けられている。この負荷容量２４は、ＴＦＴ２０のドレインと全画素間で共通の負荷容量電極２８とに接続されている。
【０００５】
画素の動作時には、ＴＦＴ２０がＯＮ（ゲートＯＮ）の状態でソースバスライン１６から階調データに応じた階調電圧が液晶セル２２に印加される。階調電圧は階調データに応じて設定されており、階調データに応じて各画素に１フレームごとに印加される。液晶セル２２に電圧が印加されると、液晶セル２２内の液晶分子はその誘電異方性により長軸方向（ダイレクター）が変化される。液晶分子は光学異方性を有するため、その方向が変化されると液晶セル２２を透過する光の偏光方向も変化する。そして、液晶セル２２に設けられる偏光板などの作用を伴って、液晶セル２２に印加する階調電圧によって液晶セル２２を透過する光の光量が制御される。これにより、各画素の輝度を表示させたい階調輝度にすることができ、画像表示を行うことができる。
【０００６】
液晶セル２２に対して階調電圧が印加される際には、負荷容量２４にも同じ階調電圧が印加される。負荷容量２４は、印加される階調電圧に応じた電荷を蓄積する。ＴＦＴ２０がＯＮからＯＦＦ（ゲートＯＦＦ）に切り換わった後も次のフレームで再び階調電圧が印加されるまでは負荷容量２４は電荷を保持する。これにより、液晶セル２２に階調電圧が印加された状態が１フレームの間において保持される。
【０００７】
フレーム間において画素の階調輝度を変化させる際、その変化前では液晶分子のダイレクターは前のフレームの階調輝度を表示する方向になっている。現フレームの階調電圧が画素に印加されると、それに伴って液晶分子のダイレクターが変化する。これによりその画素の光学特性が変化し、その画素の階調輝度を変化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶分子が印加電圧の変化に応答するためにはある程度の時間が必要となる。例えば、ネマチック液晶の場合の応答速度は、表示モードによって異なるが、およそ数ｍｓから数十ｍｓのオーダーである。これは、ＴＦＴ２０がＯＦＦされるまでに液晶分子の応答が完了せず、ＯＦＦ後もダイレクターが変化することを意味する。
【０００９】
ここで、液晶分子は誘電異方性を有しているため、液晶分子のダイレクターが変化すると必然的に液晶セル２２内の液晶の誘電率が変化し、液晶セル２２の電極間の容量（電気容量）が変化することになる。上述したように液晶分子のダイレクターの変化はＴＦＴ２０のＯＦＦ後も続く。一方、液晶セル２２および負荷容量２４への電荷の供給はＴＦＴ２０のＯＦＦ後は停止される。したがって、ＴＦＴ２０のＯＦＦ後において液晶セル２２の容量が変化すると、液晶セル２２の電極間の電圧が変化することになる。つまり、液晶セル２２の電圧は、ＴＦＴ２０のＯＦＦ後においてＴＦＴ２０のＯＮ時に印加された階調電圧から変化することになる。
【００１０】
したがって、液晶分子が１フレーム内で応答する特性を有していても、液晶セル２２の電圧が１フレーム内で変化するため表示させたい階調輝度を得ることができない場合がある。逆に、表示させたい階調輝度に達するには数フレーム（例えば３フレーム）間にわたって同じ階調電圧を印加しなければならない場合がある。
【００１１】
なお、印加電圧に対する液晶分子の応答の遅さを補正する技術は、例えば特開昭６４−１０２９９号公報に開示されている。しかし、上記公報に開示されている技術では、その装置構成において補正回路を用いており、この補正回路によって逐次出力するデータを予測するものであるため、補正回路の構成が複雑なものとなるとともに、処理速度の低下が問題となりやすい。さらに、その補正回路に入力されるデータの一方が、直前に補正回路にて補正された後でメモリに記憶されたものであり、補正されたデータを用いてさらに次のデータを補正するようになっており、装置構成が複雑なものとなっている。また、上記公報に開示されている技術では、上記のような液晶セル２２の容量の変化による影響は考慮されておらず、これに対処するための具体的なデータの変換方法も開示されていない。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡素で処理速度が大きい装置構成により、液晶表示素子において階調変化時に伴う画素電極の電圧の変化を低減して階調表示のずれを抑制し、見かけ上の液晶分子の応答速度を向上させることで、動画表示時の画質を向上させることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置において、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記変換部は、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、予め記憶された、上位桁のみからなる設定階調データの中から、所定の設定階調データを特定し、特定された設定階調データと、表示すべきフレームの階調データの下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することを特徴としている。
【００１４】
上記の構成では、直前のフレームと表示すべきフレームとの間の液晶セルの容量（電気容量）の変化による影響を考慮した階調電圧を画素に印加することができる。これにより、液晶セルの容量が変化することによる階調表示のずれを補正することができる。その結果、特に動画表示時などにおいて入力される階調データをより忠実に再現した表示が可能になる。
【００１５】
また、上記の構成では、階調データの予め定めた上位桁（上位ビット）に基づいて階調データの変換を行う。これにより、変換部で扱うデータ量を削減することができ、変換部の簡素化を図ることができる。例えば、変換部における補正階調データを記憶する部分の容量の削減を図ることができる。
【００１６】
また、上記の構成では、階調データの残りの下位桁（下位ビット）を加算することにより、上位桁のみに基づく変換を行ったことによる誤差を小さくすることができる。
【００１７】
あるいは、本発明の液晶表示装置は、前記変換部が、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、予め記憶された、上位桁のみからなる設定階調データの中から、所定の設定階調データを特定し、特定された設定階調データと、表示すべきフレームの階調データの下位桁および直前のフレームの階調データの下位桁に基づいて変換された表示すべきフレームの階調データの下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することを特徴としている。
【００１８】
上記の構成では、階調データの残りの下位桁を変換してから加算することにより、さらに誤差を小さくすることが可能となる。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、さらに、前記変換部が第１入力および第２入力を有し、前記第２入力には、入力される階調データを記憶してその階調データを１フレーム分遅らせて出力する記憶部が接続されており、階調データは、前記第１入力に入力されるとともに、前記記憶部を介して前記第２入力に入力されることが好ましい。
【００２０】
上記の構成では、表示すべきフレームの階調データを変換部の第１入力に直接入力するとともに記憶部を介して変換部の第２入力に入力する。この記憶部は、入力された階調データを１フレーム分遅らせて出力するものである。これにより、簡素な構成で表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとを変換部に入力することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔参考形態１〕
本発明の参考となる形態について図１から図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ）の構成を示すブロック図である。なお、図１において液晶パネル１０、ソースドライバ（駆動部）１２、ゲートドライバ１４等は、上記従来の技術の項において図１４に基づいて説明したものと同等であり、図１ではこれらを簡略化して示している。図１４および図１５に示した構成要素と同等の機能を有する構成要素については同一の符号を用いる。
【００２２】
ソースドライバ１２およびゲートドライバ１４は、コントローラ（ＬＣＤコントローラ、ゲートアレイ）３０によって制御される。コントローラ３０は、ソースバスライン１６を介して各画素に書き込むべき階調電圧を指定するための階調データ（画像データ）をソースドライバ１２に対して送る。ここで、階調データはデジタルデータである。また、コントローラ３０は、ゲートドライバ１４に対して走査タイミングを指示する信号を与えるとともに、ソースドライバ１２に対して上記走査タイミングと同期して階調電圧を切り換えて出力するための信号を与える。
【００２３】
コントローラ３０によりソースドライバ１２に送られる階調データは、後述するルックアップテーブル（ＬＵＴ）を備えたメモリであるルックアップテーブルメモリ（変換部、メモリ）３２（以下「ＬＵＴメモリ３２」と記す。）からコントローラ３０に対して出力されるものである。ＬＵＴメモリ３２はＳＲＡＭにより構成されており、２つの入力を有している。この２つの入力のうちの一方（以下「第１入力」という。）には、階調データを伝送するデータバスラインが直接接続されており、他方（以下「第２入力」という。）には、データバスラインがフレームメモリ（記憶部、１フレーム遅延回路）３４を介して接続されている。
【００２４】
なお、図１ではＬＵＴメモリ３２およびフレームメモリ３４がそれぞれ１つ備えられた構成となっているが、液晶パネル１０がＲＧＢのカラー表示可能なものであり、階調データがＲＧＢのカラーデータである場合には、ＬＵＴメモリ３２およびフレームメモリ３４をＲＧＢの階調データごとに独立に備えておけばよい。また、ＬＵＴメモリ３２の代わりにＦＰＧＡ（Field-Programmabel Gate Array ）等の演算素子を用いることも可能である。
【００２５】
フレームメモリ３４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３４ではデータの入出力の同時処理を行うことができる。また、フレームメモリ３４を介することにより、簡単な構成で階調データを１フレーム分遅らせて出力することができる。
【００２６】
したがって、表示すべきフレームの階調データ（以下「表示フレーム階調データ」という。）は、ＬＵＴメモリ３２の第１入力に入力されると同時にフレームメモリ３４にも入力される。このとき、フレームメモリ３４からは表示すべきフレームの１フレーム前のフレーム（直前のフレーム）の階調データ（以下「前フレーム階調データ」という。）が出力され、ＬＵＴメモリ３２の第２入力に入力される。
【００２７】
この入出力関係を図２を用いて説明する。図２は、フレームメモリ３４に対する階調データの入出力の関係を示すタイミングチャートである。データバスラインに階調データ（DATA）が存在していることを示す信号（ENAB）がハイ（High）の期間に、フレームメモリ３４に表示フレーム階調データ（FIFO(IN)）が順次書き込まれ、同時にフレームメモリ３４から前フレーム階調データ（FIFO(OUT) ）が順次出力される。
【００２８】
ＳＲＡＭからなるＬＵＴメモリ３２のピン接続は図３の通りである。図３はＬＵＴメモリ３２のピン接続図である。ＬＵＴメモリ３２のアドレスＡ０〜Ａ７には表示フレーム階調データが、アドレスＢ０〜Ｂ７には前フレーム階調データ、つまりフレームメモリ３４の出力が入力される。そして、ＬＵＴメモリ３２に記憶されたルックアップテーブルに基づいてこれらの入力により特定される階調データが出力される。具体的には、アドレスＡ０〜Ａ７およびアドレスＢ０〜Ｂ７に入力される各階調データに基づいてＬＵＴメモリ３２のアドレスが指定され、指定されたアドレスに記憶されている階調データがアドレスＹ０〜Ｙ９から出力される。本参考形態ではＬＵＴメモリ３２から０ビットから９ビットのアドレスを用いて階調データを出力するものとし、他のアドレスＹ１０〜Ｙ１５をＮＣ（ノーコネクション）とした。
【００２９】
このように、ＬＵＴメモリ３２は表示フレーム階調データと前フレーム階調データとに基づいて、予め定められてＬＵＴメモリ３２に記憶されたルックアップテーブルから特定の階調データを出力するようになっている。これにより、演算などの処理を介することなく階調データの変換を行うことができ、処理速度の低下を抑制することができる。
【００３０】
次に、ＬＵＴメモリ３２に記憶させるルックアップテーブルについて説明する。従来の技術の項で図１４および図１５に基づいて説明したように、フレーム間で画素の階調が変化する場合には、ゲートＯＦＦ後においてもその画素の液晶分子のダイレクターが継続して変化することがある。このとき、液晶分子のダイレクターの変化に起因して液晶セル２２の電極間の容量（以下、単に「液晶セル２２の容量」という。）が変化する。このため、液晶セル２２の電極間の電圧（以下、単に「液晶セル２２の電圧」という。）がゲートＯＮ時に印加した階調電圧から変化することがある。
【００３１】
現在のＴＦＴを備えた液晶パネルの表示駆動では、上述したようにソースドライバにデジタルデータで階調データが送られており、ソースドライバ側で階調変化時にその変化量ごとに、かつ、画素ごとに出力する階調電圧を変化させることは難しい。
【００３２】
そこで、本参考形態では上述した液晶セル２２における階調変化時の容量変化による階調電圧のずれを補うことで、特に動画表示における画質の向上を図る。そのために、ソースドライバ１２ヘ送る階調データを、予め決めてＬＵＴメモリ３２に記憶させておいたルックアップテーブルにより、すなわち前フレーム階調データおよび表示フレーム階調データで予め設定された定数を特定することにより決定するものである。このルックアップテーブルに設定されたソースドライバ１２ヘ送るための階調データは、直前のフレームと表示すべきフレームとの間の液晶セルの容量の変化に基づいて定められている。なお、ＬＵＴメモリ３２を用いることにより構成が簡素になり、かつ、処理速度を容易に向上させることができるため好ましい。
【００３３】
フレーム間で階調が変化する場合には、後のフレームに印加する階調電圧の値として、そのフレーム間での液晶セル２２の容量変化の比率に応じた値を付加した値とすることが好ましい。これにより、液晶分子のダイレクターの変化が終了した後、つまり液晶分子の応答が完了した後に、液晶セル２２の電圧が表示させたい階調輝度に応じた階調電圧（以下「理想階調電圧」という。）となるようにすることができる。ただし、実際には液晶分子の応答速度などにより適切な電圧値は変化し得る。
【００３４】
ここでは、簡単のためゲートＯＮ時には液晶分子がほとんど応答せず、フレームの期間内には液晶分子の応答が完了すると仮定する。この場合に、液晶分子の応答完了時に液晶セル２２の電圧が理想階調電圧となるようにゲートＯＮ時に印加すべき階調電圧を決定する方法の一例について説明する。
【００３５】
階調数が２５６の場合、０，１，２，…，ｎ，…，ｍ，…，２５５階調のときの階調電圧を、それぞれＶ０，Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎ，…，Ｖｍ，…Ｖ２５５とし、各階調における液晶セル２２の容量をＣ０，Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎ，…，Ｃｍ，…Ｃ２５５とする。なお、これらは液晶セル２２が定常状態にあるとき、すなわち静止画表示のときの値とする。
【００３６】
ある画素にｎ階調が表示されて定常状態になっているとすると、この時の液晶セル２２の電圧はＶｎであり液晶セル２２の容量はＣｎである。このとき、次のフレームでｍ階調の表示に変更する場合、液晶セル２２に蓄えなければならない電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｃｍ×Ｖｍ … （１）
である。しかし、上述の仮定（ゲートＯＮ時に液晶分子がほとんど応答しないという仮定）に基づくと、液晶セル２２の容量がＣｎからＣｍへ変化する前であり、かつ、液晶セル２２の容量がまだＣｎの状態で、ＴＦＴ２０がＯＦＦになることになる。したがって、この時点で液晶セル２２にＶｍを印加した場合に実際に液晶セル２２に蓄えられる電荷量Ｑ’は、
Ｑ’＝Ｃｎ×Ｖｍ … （２）
となってしまう。つまり、液晶セル２２が電荷をＱだけ蓄えるために必要な電圧Ｖ’を求めると、（１）より、
Ｑ＝Ｃｎ×Ｖ’＝Ｃｎ×（Ｃｍ／Ｃｎ×Ｖｍ） … （３）
が成り立つことから、
Ｖ’＝Ｃｍ／Ｃｎ×Ｖｍ … （４）
となる。
【００３７】
ルックアップテーブルとしてＬＵＴメモリ３２に記憶される階調データ（以下「設定階調データ」という。）は、上記式（４）に基づいて得られる結果に液晶セル２２の階調間の応答性、画素の負荷容量２４などを考慮して決定すればよい。または、液晶パネル１０において実際の階調間の応答性を視覚的に判断して決定することもできる。いずれの方法によって決定した場合も大差は生じないが、視覚的に決定した場合では人間の感覚による影響も含まれることになる。
【００３８】
ルックアップテーブルの具体例について説明する。図４は液晶パネル１０における各階調と階調電圧との関係を示すグラフである。図５は液晶パネル１０における各階調と液晶セル２２の容量（相対値）との関係を示すグラフである。
【００３９】
図４および図５のデータと、上記式（４）に基づいてルックアップテーブルを作成すると図９のようになる。図９は、図４、図５および上記式（４）に基づいて求めたルックアップテーブルを示している。なお、図９の第１列目はＬＵＴメモリ３２のアドレスＢ０〜Ｂ７に入力される階調データ、つまり前フレーム階調データを表し、図９の第１行目はＬＵＴメモリ３２のアドレスＡ０〜Ａ７に入力される階調データ、つまり表示フレーム階調データを表している。そして、前フレーム階調データで特定される所定の行に属し、かつ、表示フレーム階調データで特定される所定の列に属する値が、その前フレーム階調データおよび表示フレーム階調データに対して出力される設定階調データを表している。また、図９には、前フレーム階調データおよび表示フレーム階調データがそれぞれ０，３２，６４，９６，１２８，１６０，１９２，２２４，２５５の各階調の場合のみを示している。
【００４０】
図９のルックアップテーブルでは、静止画表示の場合、つまり前フレーム階調データと表示フレーム階調データとが等しい場合、ＬＵＴメモリ３２に入力される８ビットデータ範囲（ｖ０からｖ２５５）は１２８階調から３８３階調（２５６階調分）に変換される（ＬＵＴメモリ３２に入力される階調データを、ｖ０，ｖ１，…，ｖ２５５と記す）。このように変換するのは、次に説明する動画表示の場合において出力する設定階調データ、つまりコントローラ３０に入力される階調データが負の値となるのを避けるためである。つまり、入力される階調データを１２８階調シフトさせることで、負の値となるべき設定階調データを１２８階調未満の正の値の設定階調データに対応付けることができる。したがって、図４および図５における階調、並びに図９から図１１における前フレーム階調データおよび表示フレーム階調データはシフト前の階調データであり、図９から図１１における設定階調データはシフト後の階調データである。
【００４１】
また、動画表示の場合、つまり前フレーム階調データと表示フレーム階調データとが異なる場合、１２０階調から３９１階調の範囲内に変換される。したがって、動画表示の場合では、静止画表示の場合の設定階調データの範囲を含み、かつ、その範囲よりも広い範囲の設定階調データに変換されることになる。ソースドライバ１２もこれに伴った広い範囲の階調電圧を出力することができる。つまり、ソースドライバ１２は液晶セル２２の黒表示に対応する階調電圧から白表示に対応する階調電圧までの範囲に加え、その上下における所定の範囲の電圧をも出力することができる。
【００４２】
このような設定階調データに対する階調電圧の値の関係を図１２に、また、上記階調電圧に対する輝度（％）の関係を図１３に示す。図１２は、設定階調データと階調電圧の値との関係を示すグラフであり、図１３は、階調電圧と輝度の関係を示すグラフである。
【００４３】
図６から図８は、ルックアップテーブルを用いて階調データを補正した場合と、補正しなかった場合とにおいて、表示の切り換えの応答特性を示すグラフである。ここで、図６は、図９のルックアップテーブルの場合であり、第０フレームと第１フレームとの間で、黒表示（ｖ０）から白表示（ｖ２５５）へ切り換えられ、その後白表示を維持した場合の輝度（％）の変化を示している。
【００４４】
第０フレームから第１フレームへ切り換わった瞬間に輝度が０％から１００％に変化することが理想的である。しかし、実際には液晶分子の応答速度の遅さや、液晶セル２２の容量変化に起因して徐々に輝度が上昇する。ここで、補正を行わない場合では、上述の理由によって１フレーム経過後も輝度が１００％に達していない。このように、１フレーム経過後も輝度が理想値に達しない場合には、表示が入力された信号に対して間違ったものとなる。各フレームで表示させたい階調の輝度を得るには、そのフレーム内で輝度が理想値に達することが必要である。補正を行った場合では、液晶セル２２の容量変化による影響が抑制されるため応答性が改善される。
【００４５】
しかし、液晶分子の応答速度が遅くなる条件では上記の補正では応答性が充分に改善されない場合もある。図７は、液晶分子の応答速度が遅くなる条件として、例えば第０フレームと第１フレームとの間で中間調表示（ｖ３２）から中間調表示（ｖ１９２）へ切り換えられ、その後中間調表示（ｖ１９２）を維持した場合の輝度（％）の変化を示している。この場合、上記の補正を行っても１フレーム経過後も輝度が理想値に達していない。このような液晶分子の応答速度が遅くなる階調変化では、図９のルックアップテーブルにおける設定階調データに対して、その遅くなる分も加えた値を設定階調データとすることが好ましい。その値を厳密に計算することは困難であるが、液晶分子の応答速度を考慮して計算し、さらに実際の表示に基づいてその値を修正することにより決定することができる。
【００４６】
なお、設定階調データの値を修正する場合には、上記式（４）に基づいた図９のルックアップデーブルにおける設定階調データの値に対して１０階調程度の範囲内に設定することが望ましい。設定階調データを修正した場合には、表示する輝度が理想値を越えることがあるが、設定階調データが上記の範囲内であれば、表示する輝度が理想値を越えたとしても１フレーム内で理想値に戻ると考えられる。ただし、この範囲は表示階調や液晶材料、表示モード等によって異なる場合もある。
【００４７】
このようにして求めた設定階調データを図１０に示す。図１０は、図９のルックアップテーブルを修正したルックアップテーブルの一例である。なお、図１０では図９から変更した設定階調データにアンダーラインを付している。
【００４８】
図１０の設定階調データでも、静止画表示の場合、ｖ０からｖ２５５は１２８階調から３８３階調（２５６階調分）に変換される。図１０のルックアップテーブルでは図９のものに対して、相対的に階調数が低い中間調表示から相対的に階調数が高い中間調表示への変化の場合の設定階調データの値が大きくなっている。これは、このような変化において液晶分子の応答速度が特に遅いからである。なお、逆に相対的に階調数が高い中間調表示から相対的に階調数が低い中間調表示への変化の場合の設定階調データの値を変更する必要がある場合もある。
【００４９】
図８は、上記と同様に第０フレームと第１フレームとの間で中間調表示（ｖ３２）から中間調表示（ｖ１９２）へ切り換えられ、その後中間調表示（ｖ１９２）を維持した場合の輝度（％）の変化を示している。ただし、図８の場合は、図１０のルックアップテーブルを補正に用いている。この場合、上記の補正を行うことで１フレーム経過後には輝度が理想値に達することになる。
【００５０】
なお、ソースドライバ１２が液晶セル２２の黒表示に対応する階調電圧から白表示に対応する階調電圧までの範囲外の電圧を出力することができない場合には、図１１に示すように中間調表示の範囲でのみ補正を行うように設定階調データを定めておけばよい。図１１は、上記のようなソースドライバ１２を用いた場合のルックアップテーブルの一例である。
【００５１】
この場合、設定階調データは０階調から２５５階調（２５６階調分）となる。この補正では、白表示から黒表示への切り換えのような階調変化においては補正の効果は得られないが、中間調表示の範囲での切り換えにおいて応答速度の改善が得られ、動画表示性能の向上を図ることができる。
【００５２】
ここで、ルックアップテーブルに設定されるべき設定階調データについての説明を補足する。
【００５３】
図９に示したルックアップテーブルは、ステップ充放電特性に基づいて設定されたものであるが、液晶分子の応答に要する時間（応答時間）によっては不適切なこともある。そこで、液晶分子の応答時間が長いことを考慮し、図１０に示したルックアップテーブルのように、容量変化に基づく補正（上記式（４）に基づく補正）よりさらに大きく補正した設定階調データを設定することが好ましい。ここで、単純で効果的だが、実際には使用できない補正方法を説明することで、上記のような補正を行うことの効果を説明する。
【００５４】
図３１は、階調電圧と輝度との関係を示す仮想的なグラフである。図３１では、表示階調電圧、つまり、輝度が０％から１００％まで変化する範囲に対応する階調電圧の外側に、補正のために用いる階調電圧であるオーバーブラック階調電圧ＯＢおよび、オーバーホワイト階調電圧ＯＷを仮定する。オーバーブラック階調電圧ＯＢおよびオーバーホワイト階調電圧ＯＷは、あらゆる階調変化の組み合わせに対して、それぞれ十分高電圧および低電圧となるように設定されているものとする。つまり、図９に示したルックアップテーブルにおける全ての設定階調データに対応する階調電圧に対して、オーバーブラック階調電圧ＯＢは十分高電圧となるように設定されており、オーバーホワイト階調電圧ＯＷは十分低電圧となるように設定されている。なお、黒表示（輝度０％）に対応する階調電圧をブラック階調電圧Ｂ、白表示（輝度１００％）に対応する階調電圧をホワイト階調電圧Ｗとする。
【００５５】
ここで、暗い階調から明るい階調へ変化させる際にオーバーホワイト階調電圧ＯＷを適用し、明るい階調から暗い階調へ変化させる際にオーバーブラック階調電圧ＯＢを適用すると、全ての階調変化に対する液晶分子の応答を１フレーム以内におさめることは可能である。
【００５６】
しかし、このような補正を行うと、実際には次のような不都合が生じ得る。図３２は、第０フレームの開始とともに、黒表示から白表示へ切り換え、その後第１および第２フレームで白表示を維持する際の階調電圧および輝度の変化を示すグラフであり、実線は第０フレームでオーバーホワイト階調電圧ＯＷを用いた場合を示し、破線は第０フレームでホワイト階調電圧Ｗを用いた場合、つまり補正を行わない場合を示している。また、図３３は、第０フレームの開始とともに、黒表示から灰表示（輝度５０％）へ切り換え、その後第１および第２フレームで灰表示を維持する際の階調電圧および輝度の変化を示すグラフであり、実線は第０フレームでオーバーホワイト階調電圧ＯＷを用いた場合を示し、破線は第０フレームで灰表示に対応するグレー階調電圧Ｇを用いた場合、つまり補正を行わない場合を示している。図３２では、オーバーホワイト階調電圧ＯＷを用いることにより、補正を行わない場合のフレーム間での段階的な応答が解消され、良好な高速応答を示すようになる。ところが、図３３では、オーバーホワイト階調電圧ＯＷを用いることにより、第１フレームまでに白表示にまで到達してしまう。すなわち、目的とする階調をはるかに越えて応答してしまうことになる。もちろん、オーバーホワイト階調電圧ＯＷを用いた場合は目的の階調に達するのに要する時間が約１／６フレーム時間となり、応答時間短縮効果はあるといえばあるが、例え応答時間が短縮されたとしても目的とする階調が得られないのでは意味がない。さらに、行き過ぎた応答はその後の第１フレーム以降に悪影響を残すことになる。すなわち、行き過ぎた階調から目的の階調に戻すために、２から３フレーム時間を要することになる。この第１フレーム以降では、応答時間短縮のための補正は行われない。なぜなら、第１フレーム以降に表示すべき階調は灰表示で一定しており、階調変化がなく、静止画表示の扱いとなるからである。
【００５７】
以上の例は非常に極端ではあるが、応答時間が短縮されても１フレーム時間経過したときの表示階調が目的とする階調と大きく異なるような補正を行えば、同様の現象が起こることになる。この現象が起こることを避けるためには、ＬＵＴメモリ３２のルックアップテーブルに設定されるべき設定階調データは、その設定階調データに応じた階調電圧が印加されてから１フレームに相当する時間（１フレーム時間）が経過するとき、つまり次のフレームにおける階調電圧が印加される直前において表示している輝度が、目的の輝度（表示すべき階調の輝度、理想値）に対して９０％〜１１０％の範囲、つまり輝度の誤差が±１０％の範囲となるような階調であることが好ましい。この範囲を越えるような設定階調データを用いると、その設定階調データにより表示するフレームの輝度が目的とする輝度からかけ離れた輝度として観察されるばかりでなく、そのフレーム以降のフレームにおける異常表示をもたらすことになりかねない。この点は、以下に説明する他の形態に関しても同様である。
【００５８】
上記輝度の誤差が±１０％の範囲となるように設定階調データを設定することが好ましい点は、次の実験により確認された。
【００５９】
図４０に示す評価映像を９種類のディスプレイに表示させ、その評価映像を５０人の被験者に主観評価させる実験を行った。図４０は、この実験に用いた評価映像を示す概念図である。この評価映像は、中間調の横階調バーからなる表示パターン上に、中間調の縦バーを横スクロールさせるものである。この評価映像の表示領域は６４０ドット×４８０ドットとした。また、横階調バーは６４階調、９６階調、１２８階調、１６０階調、１９２階調の各横バーを上から順に並べたものであり、縦バーは６４階調、１２８階調、１９２階調のものをランダムに変化させたものである。また、縦バーの横スクロール速度は、４ドット／フレーム（６０Ｈｚ）とした。
【００６０】
被験者による評価項目は、縦バーの周辺のエッジぼけであり、図４１に示す基準で判定させた。図４１は、本実験の評価基準を示す図表である。実験に用いた９種類のディスプレイの各形態は、図４２に示す通りであり、各ディスプレイでは、輝度の誤差が図４２に示す範囲に収まるように設定してある。図４２は、本実験に用いた各ディスプレイの形態、各ディスプレイに設定されている輝度の誤差、および評価結果を示す図表である。評価結果は、図４１に示した評価基準の点数の全被験者間での平均値で表している。液晶表示装置としての液晶テレビでは、ＣＲＴのようなインパルス型ディスプレイのように輝度の誤差が０％、評価結果５．０とするのは難しいが、輝度の誤差が±１０％以内では評価結果３．０以上となり、多くの被験者が少なくとも表示エラーが邪魔にならないと判断した。したがって、輝度の誤差が±１０％以内では実用上問題のないレベルであることがわかった。
【００６１】
ルックアップテーブルに予め設定階調データを設定することによって補正を行う本発明の補正方法は、液晶パネル１０の電気的特性ばかりでなく、液晶分子そのものの応答特性、人間の視覚特性にも合わせた適切な補正階調を設定しうる点で、特に汎用性に優れた補正方法であるといえる。
【００６２】
なお、ＬＵＴメモリ３２による変換を演算化して、メモリー容量の削減、接続ピン数の削減などを図る工夫もあり得る。このような場合でも、階調変化において、１フレーム時間が経過したときに表示している階調の、目的の階調に対する誤差が±１０％以内に収まるようにすることが好ましい。例えば、互いに近い階調間での応答速度が遅いことによる階調差をフィードバックして、小さい変化を埋め合わせるような演算方式とすることが望ましい。
【００６３】
以上のように、本参考形態に係る液晶表示装置は、各画素における各フレーム間での階調変化を認識するために前フレーム階調データを記憶するフレームメモリ３４を有している。そして、予めＬＵＴメモリ３２に記憶させたルックアップテーブルを参照し、フレームメモリ３４に記憶している前フレーム階調データと、表示フレーム階調データとに基づいて特定される設定階調データをコントローラ３０に出力する。すなわち、ＬＵＴメモリ３２は前フレーム階調データと表示フレーム階調データとに基づいて、記憶されたルックアップテーブルにより階調データを変換して出力する。
【００６４】
ＬＵＴメモリ３２からコントローラ３０に出力された階調データは、ソースドライバ１２に書き込まれる。そして、ソースドライバ１２によりその階調データに対応する階調電圧がソースバスライン１６を介してその階調データに対応する画素の液晶セル２２および負荷容量２４に書き込まれ、その画素において階調表示が行われる。
【００６５】
ルックアップテーブルによる階調データの変換は、階調変化の際に目標とする階調表示が得られるような階調電圧に対応する階調データへの変換とする。これにより液晶パネル１０に最適な階調電圧を印加することができ、特に動画像の品位を向上させることができる。
【００６６】
なお、ルックアップテーブルを求める際には、簡易的には上述した式（４）に基づくことができるが、実際の液晶セル２２ではゲートＯＮ時から液晶分子が除々に応答するため、その計算値からずれることがある。特に１フレーム以内に液晶分子の応答が完了しないような場合では、計算値よりも補正量を大きくすることが好ましい。
【００６７】
ここで、ＬＵＴメモリ３２としてＳＲＡＭを用いるとフレーム周波数の高い高精細な画像データにも対応できるため好ましい。
【００６８】
このようにすることにより、コントローラ３０から出力されるデータを従来と同様なソースドライバ１２等に対して出力することができる。つまり、コントローラ３０以降の構成として、従来のソースドライバ１２等を用いることができる。
【００６９】
ただし、従来と同様なソースドライバ１２の場合では、ソースドライバ１２が出力できる階調電圧の範囲が、液晶セル２２の白表示に対応する階調電圧と黒表示に対応する階調電圧との間に限られている場合がある。この場合では、例えば、表示を白表示から黒表示へ変化させるときに、黒表示に対応する階調電圧をそのまま出力するしかなく、適切な補正を行うことができない場合がある。これに対して、ソースドライバ１２が白表示に対応する階調電圧と黒表示に対応する階調電圧との範囲外の階調電圧（例えば、白表示に対応する階調電圧より上の階調電圧、および黒表示に対応する階調電圧より下の階調電圧）を出力することが可能であれば、上記のような場合でも適切な補正が可能になる。
【００７０】
補正後においても液晶セル２２に階調電圧を印加するために、本参考形態では、ＬＵＴメモリ３２を用いて前フレーム階調データと表示フレーム階調データとにより印加する階調電圧に対応する階調データを選択する。このため、階調変換を簡単に行うことができる。
【００７１】
以上のように、本参考形態では、階調変化時に起こる印加電圧の変化を、その変化を予め加味した階調電圧を印加することにより最小限に抑え、１フレーム以内で液晶分子を応答させ、特に動画像の表示性能の向上を図ることができる。
【００７２】
また、ＬＵＴメモリ３２を用いることで、階調変化時に伴う印加電圧のズレを加味した階調電圧を印加することができるシステムを、より簡単に構成することができる。
【００７３】
〔実施形態〕
本発明の実施形態について図１６から図１９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には参考形態１において図１に基づいて説明したものと同等であるため、ここでは相違点のみ説明する。本実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、ＬＵＴメモリ３２の代わりにＬＵＴメモリ（変換部、メモリ）３６を備えるとともに、ＬＵＴメモリ３６の入出力が参考形態１の場合と異なっている。
【００７４】
図１６は、本実施形態に係るＬＵＴメモリ３６周辺の構成を示すブロック図である。ＬＵＴメモリ３６には、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各上位ビット（上位桁）のみが入力される。ＬＵＴメモリ３６は、入力される表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各上位ビットに基づいて、予め定められてＬＵＴメモリ３６に記憶されたルックアップテーブルから特定の設定階調データを出力するようになっている。ＬＵＴメモリ３６から出力される設定階調データも、入力に対応した上位ビットのみの設定階調データである。そして、ＬＵＴメモリ３６から出力された上位ビットのみの設定階調データと、表示フレーム階調データの下位ビット（下位桁）とを加算器３８にて加算してコントローラ３０に入力する。
【００７５】
参考形態１で説明したように、階調データのすべてのビットに基づいて階調データの変換を行うことにより最適な変換、つまり最も誤差の少ない変換を行うことができる。しかし、例えば８ビット（２５６階調）の階調データにおいて、下位２ビット（４階調分）程度を階調データの変換の考慮に入れないとしても、それによる誤差の程度はごく小さく、実用上問題がないと考えられる。一方、階調データの上位ビットのみに基づいてＬＵＴメモリ３６による変換を行うことにより、より容量の小さいＬＵＴメモリ３６およびフレームメモリ３４を利用することができ、装置のコストダウンを図ることができる。例えば、ＬＵＴメモリ３６は、図３に示したＬＵＴメモリ３２に対して、表示フレーム階調データの上位ビットを入力するためのアドレスＡ０〜Ａ５、前フレーム階調データの上位ビットを入力するためのアドレスＢ０〜Ｂ５、および変換した上位ビットのみの設定階調データを出力するためのアドレスＹ０〜Ｙ５のみを有しておればよいことになる。
【００７６】
このように、階調データの変換の際に下位ビットを考慮に入れないことにより、フレーム間で画素の階調が変化する場合に、（下位ビットの値）／（全ビットの値）に相当する誤差が生じることになる。しかし、この場合でも、参考形態１で説明した補正の効果は小さくなるものの、その効果が得られなくなるわけではなく、十分な効果を得ることが可能である。
【００７７】
本実施形態の構成において適切なルックアップテーブルをＬＵＴメモリ３６に設定し、適切なルックアップテーブルをＬＵＴメモリ３２に設定した参考形態１の構成の場合と比較した。フレーム間におけるあらゆる階調データの変化に関して、本実施形態の構成による上位６ビットのみに基づく階調データの変換と、参考形態１の構成による８ビットすべてに基づく階調データの変換とを比較すると、コントローラ３０に入力される階調データ（以下「補正階調データ」という。なお、参考形態１では設定階調データが補正階調データとなる。）において、各変換の間の差がほとんど場合では４階調未満におさまった。上記の差が４階調以上になったのは、隣り合うフレーム間における全６５５３６通りの階調変化において３３４通りとなり、その割合は約０．５％であった。最も上記の差が大きくなったのは、前フレーム階調データが２５１階調、表示フレーム階調データが８７階調の場合であり、その差は補正階調データにおいて２２階調、階調電圧の差において０．３５Ｖとなった。
【００７８】
図１７は、上記の比較において、ＬＵＴメモリ３２に設定したルックアップテーブルの一部を示す図表であり、図１８は、ＬＵＴメモリ３６に設定したルックアップテーブルの一部を示す図表である。ここで、補正（階調データの変換）を行わない場合における８７階調に対応する階調電圧は４．０２５Ｖであった。また、前フレーム階調データが２５１階調であり表示フレーム階調データが８７階調の場合、階調データの変換を８ビットすべてに基づいて行なったときの階調電圧は５．４９５Ｖ（１階調に相当）であったのに対して、上位６ビットのみに基づいて行なったときの階調電圧は５．１４５Ｖ（２３階調に相当）であった。したがって、階調データの変換を８ビットすべてに基づいて行なったときと、上位６ビットのみに基づいて行なったときとの階調電圧の差は０．３５Ｖ（２２階調の差に相当）となった。しかし、補正を行わない場合の階調電圧は４．０２５Ｖであるのに対して、上位６ビットのみに基づく変換による補正を行う場合の階調電圧は５．１４５Ｖであるため、補正を行わない場合に対して１Ｖ以上大きい階調電圧を印加することになり、その効果は大きい。
【００７９】
以上のように、本実施形態では、変換部を構成するＬＵＴメモリ３６が、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、表示フレーム階調データを補正階調データに変換する。このとき、ＬＵＴメモリ３６は、表示フレーム階調データの上位ビット（上位桁）および前フレーム階調データの上位ビットに基づいて、記憶している上位ビットのみの設定階調データを特定する。上位ビットとして利用するビット数は特に限定されないが、例えば８ビットに対して上位６ビットを利用するとよい。このように、階調データの予め定めた上位ビットに基づいて階調データの変換を行うことにより、ＬＵＴメモリ３６で扱うデータ量を削減することができる。したがって、入出力ピン数がより少なく、容量もより小さいＬＵＴメモリ３６を利用することができ、回路部品の簡素化を図ることができる。
【００８０】
なお、ＬＵＴメモリ３６により特定された上位ビットのみの設定階調データに対して、加算器３８により表示フレーム階調データの残りの下位ビット（下位桁）を加算することにより補正階調データとし、コントローラ３０に入力することが望ましい。このとき、加算器３８も変換部を構成する。これにより、上位ビットのみに基づく階調データの変換を行ったことにより生じる誤差を小さくすることができる。
【００８１】
また、下位ビットに関しても、前フレーム階調データの下位ビットに基づいて、下位ビット変換部３７により表示フレーム階調データの下位ビットを変換し、その変換結果とＬＵＴメモリ３６により特定された上位ビットのみの設定階調データとを加算器３８によりさらに加算するようにしてもよい。この場合の構成は図１９のようになる。図１９は、本実施形態の変形例に係るＬＵＴメモリ３６周辺の構成を示すブロック図である。このとき、下位ビット変換部３７も変換部を構成する。
【００８２】
表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各下位ビットが示す値が等しい場合は、表示フレーム階調データの下位ビットをそのまま加算するようにしてもよいが、これらが異なる場合には表示フレーム階調データの下位ビットを変換した方がよい。例えば、表示フレーム階調データの下位ビットが前フレーム階調データの下位ビットより大きい場合には、表示フレーム階調データの下位ビットをより大きい値に変換し、逆に、表示フレーム階調データの下位ビットが前フレーム階調データの下位ビットより小さい場合には、表示フレーム階調データの下位ビットをより小さい値に変換した方がよい。
【００８３】
具体例を用いて説明すると次のようになる。なお、以下の具体例で用いる２進数の値は説明のためのものであり、必ずしも実際の値として適切であるとは限らない。前フレーム階調データが「００００００００」であり、表示フレーム階調データが「１０００００１１」であり、参考形態１のように８ビットすべてに基づいて最適な変換を行うと「１１００１１００」となるとする。そして、上位６ビットを用いて変換を行うと「１１００００（００）」となったとする。上位６ビットを用いた変換結果に対して、表示フレーム階調データの下位２ビットである「１１」を単純に加算すると「１１００００１１」となり、８ビットすべてに基づいて最適な変換を行った場合の「１１００１１００」と比較して「１００１」の誤差が生じる。
【００８４】
これに対して、表示フレーム階調データの下位２ビットである「１１」が、前フレーム階調データの下位２ビットである「００」より大きいため、表示フレーム階調データの下位２ビットを下位ビット変換部３７により「１００」に変換してから加算すると、「１１０００１００」とすることができる。このときの誤差は「１０００」となり、上記単純に加算した場合より誤差を小さくすることができる。
【００８５】
下位ビット変換部３７は、ＬＵＴメモリにより構成してもよく、単純な演算を行う演算回路により構成してもよい。ＬＵＴメモリにより構成する場合は、ＬＵＴメモリ３６の場合と同じように、入力される表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各下位ビットに基づいて、予め定められて記憶されたルックアップテーブルから特定のデータを出力するようにすればよい。また、下位ビット変換部３７から出力するデータは厳密なものでなくてもよいため、入力される表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各下位ビットに対して、予め定めた単純な演算を施して出力するようにすればよい。例えば、表示フレーム階調データの下位ビットと前フレーム階調データの下位ビットとの差の定数倍を出力するようにしてもよい。
【００８６】
〔参考形態２〕
本発明の第２の参考形態について図２０から図２５に基づいて説明すれば、以下の通りである。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には参考形態１において図１に基づいて説明したものと同等であるため、ここでは相違点のみ説明する。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、ＬＵＴメモリ３２の代わりに変換演算回路４０を備えている。
【００８７】
表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、簡単な演算のみにより適切な階調データへ変換することは難しい。それは、その変換のための演算には、表示すべき階調に応じて液晶セル２２の電極間に印加すべき電圧（上記式（４）のＶｍ）、および直前に表示していた階調に対する階調変化に起因する液晶セル２２の電極間の容量比（上記式（４）のＣｍ／Ｃｎ）が必要となるが、それらの値は階調に関する単純な関数等にあてはまらないためである。
【００８８】
そこで、本参考形態の変換演算回路４０では、階調データを液晶セル２２の電極間の電圧および容量に相当する値に変換するためのテーブルを用い、そのテーブルによる変換結果に対して演算を行い、その演算結果を再び対応する階調データへ変換するという処理を行う。このような処理を行なうことで、簡単な変換および演算で補正階調データを生成することができるようになる。
【００８９】
図２０は、本参考形態に係る変換演算回路４０周辺の構成を示すブロック図である。変換演算回路４０は、第１〜第３ＬＵＴメモリ４２・４４・４６、および演算器４８を備えている。変換演算回路４０において、表示フレーム階調データは第１ＬＵＴメモリ４２に入力され、前フレーム階調データは第２ＬＵＴメモリ４４に入力される。第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４は、それぞれ表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各階調に対応して予め設定しておいた数値データを記憶しており、入力される各階調データに対応する数値データを出力するようになっている。つまり、第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４では、入力される各階調データを、予め設定された対応する数値データに変換する。以下では、第１ＬＵＴメモリ４２におけるこの変換を数値変換Ｉ、第２ＬＵＴメモリ４４におけるこの変換を数値変換Ｍという。数値変換Ｉおよび数値変換Ｍによる変換結果としての数値データを一般的にいうときには、それぞれ数値データＡおよび数値データＢというものとする。第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４からそれぞれ出力される数値データＡおよび数値データＢは、演算器４８に入力される。演算器４８では、数値データＡおよび数値データＢの簡単な演算、例えば四則演算を行う。この演算結果としての数値データを一般的にいうときには、数値データＤというものとする。演算器４８から出力される数値データＤは、第３ＬＵＴメモリ４６に入力される。第３ＬＵＴメモリ４６は、演算器４８からの数値データＤに対応して予め設定しておいた補正階調データを記憶しており、入力される数値データＤに対応する補正階調データをコントローラ３０に対して出力するようになっている。つまり、第３ＬＵＴメモリ４６では、入力される数値データＤを、予め設定された対応する補正階調データに変換する。以下では、第３ＬＵＴメモリ４６におけるこの変換を数値変換Ｏという。
【００９０】
変換および演算の例を示す。アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、表示すべき階調を変化させる際に、液晶セル２２内の液晶の誘電率が変化することにより、液晶セル２２の電圧が変化する（電圧降下または電圧上昇が起こる）。このため、表示すべき階調に適した階調電圧を印加することができなくなる。上述したように、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、表示すべき階調に応じて液晶セル２２の電極間に印加すべき電圧（上記式（４）のＶｍ）、および直前に表示していた階調に対する階調変化に起因する液晶セル２２の電極間の容量比（上記式（４）のＣｍ／Ｃｎ）を、簡単な関数で表すことは困難である。そのため、階調データをそのまま用いて演算することにより適切な変換を行うことは難しい。
【００９１】
そこで、本参考形態では、階調データを、液晶セル２２の電圧の値や液晶セル２２の容量の値を反映した数値に一旦変換する。この変換を行うために、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの各階調に対応した数値データを第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４に予め記憶させておく。そして、入力される表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４を参照することにより、対応する数値データを得るようにする。
【００９２】
第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４に記憶させておく数値データについては、以下のように定める。ここでは、表示フレーム階調データが示す階調をｍ、前フレーム階調データが示す階調をｎとする。また、ｍ階調が表示されて定常状態となっているときの液晶セル２２の電圧をＶｍ、液晶セル２２の容量をＣｍ、ｎ階調が表示されて定常状態となっているときの液晶セル２２の容量をＣｎとする。そして、ｎ階調からｍ階調へ変化させる場合に液晶セル２２の電圧として必要な電圧（補正を含んだ電圧）をＶｐとすると、上記式（４）と同様に、
Ｖｐ＝Ｃｍ／Ｃｎ×Ｖｍ … （５）
とすることができる。
【００９３】
そこで、ｍ階調に対して第１ＬＵＴメモリ４２のルックアップテーブルに記憶させる数値データをＡｍ＝α×Ｖｍ×Ｃｍとし、ｎ階調に対して第２ＬＵＴメモリ４４のルックアップテーブルに記憶させる数値データをＢｎ＝１／Ｃｎ×βとする。ここで、αおよびβについては後述するが、これらは予め定めた定数である。そして、演算器４８における演算としては、数値データＡｍと数値データＢｎとの積とする。つまり、演算器４８を乗算器とする。その演算結果を数値データＤｐとすると、Ｄｐ＝α×β×Ｖｐとなる。そして、ルックアップテーブルとして第３ＬＵＴメモリ４６に記憶させる補正階調データが示す階調を、数値データＤｐに対してＰ階調とする。このＰ階調は、コントローラ３０を介して液晶セル２２に電圧Ｖｐを印加するための階調である。
【００９４】
つまり、変換演算回路４０では、
ｍ→Ｖｍ，Ｃｍ … （６）
ｎ→Ｃｎ … （７）
Ａｍ←（Ｖｍ×Ｃｍ）×α … （８）
Ｂｎ←（１／Ｃｎ）×β … （９）
Ｄｐ＝Ａｍ×Ｂｎ … （１０）
Ｐ←Ｄｐ … （１１）
の変換および演算により階調データの変換を行う。ここで、式（６）および式（８）の変換を第１ＬＵＴメモリ４２で、式（７）および式（９）の変換を第２ＬＵＴメモリ４４で、式（１０）の演算を演算器４８で、式（１１）の変換を第３ＬＵＴメモリ４６で行う。なお、式（６）〜式（１１）において「→」または「←」はルックアップテーブルを用いた変換を表し、「＝」は演算を表している。また、ここでは式（８）および式（９）もルックアップテーブルを用いた変換に含めているが、これらは演算により行ってもよい。さらに、式（６）および式（７）についても演算により行ってもよいが、式（６）および式（７）を演算により行う場合、その演算は複雑なものになることが予想されるため、上記変換によることが望ましい。
【００９５】
上記変換および演算の内容についてさらに詳しく述べる。なお、ここで用いた液晶パネル１０は、図２１および図２２に示す特性を有するものである。図２１は本参考形態で用いた液晶パネル１０の定常状態における各階調と階調電圧との関係を示すグラフである。図２２は本参考形態で用いた液晶パネル１０の定常状態における各階調と液晶セル２２の容量（相対値）との関係を示すグラフである。
【００９６】
ＶｍおよびＣｍは図２１および図２２から読み取られる実数値であるため、デジタルの演算には適していない。そこで、これらの値を等倍して桁落ちによる誤差が生じ難いようにする必要がある。ここで、数値データＡｍは、Ｖｍ×Ｃｍの値に対応するものであり、この値の階調間における最小差は０．００８４８であった。したがって、上記誤差をなくすために、例えばＶｍ×Ｃｍを１２０倍することにより上記最小差を約１にする。また、数値データＢｎは、１／Ｃｎの値に対応するものであり、この値の階調間における最小差は０．０００１２４であった。したがって、上記誤差をなくすために、例えば１／Ｃｎを８０７０倍することにより上記最小差を約１にする。このとき、α＝１２０，β＝８０７０である。
【００９７】
これらαおよびβはそれほど厳密な値でなくてもよく、仮に上記最小差が１未満となり隣り合う階調データ間で数値データＡｍまたは数値データＢｎが同一の値となった場合でも、それほど大きな誤差は生じない。また、実施形態と同様に、下位ビットを考慮しなくても十分な補正の効果が得られる場合が多い。これは、上述したように、４階調程度の誤差であればその誤差による表示への影響の程度はごく小さく、実用上問題がないと考えられるためである。
【００９８】
上記のように、α＝１２０，β＝８０７０とすることにより、上記式（５）、（８）〜（１０）より、
Ａｍ＝１２０×Ｃｍ×Ｖｍ
Ｂｎ＝８０７０×（１／Ｃｎ）
Ｄｐ＝Ａｍ×Ｂｎ＝８０７０×１２０×Ｖｐ
となる。なお、上記各式に基づいて数値データＡｍ，Ｂｎ，Ｄｐを算出する際には、小数点以下を切り捨てるものとする。
【００９９】
この場合、図２１および図２２に示したグラフの値から、数値データＡｍは９６４（ｍ＝０）から２１９（ｍ＝２５５）の値となり、数値データＢｎは５５２３（ｎ＝０）から７９２６（ｎ＝２５５）の値となった。これらの値をそのまま用いてもよいが、数値データをシフトしてより小さい値に設定しておくことにより容量の削減を図ることができる。つまり、
Ｂｎ＝８０７０×（１／Ｃｍ）−５５２３
Ｄｐ＝Ａｍ×（Ｂｎ＋５５２３）−１２０９５３７
のように数値データＢｎをシフトして数値データＢｎの最小値が０となるようにしたものを用いることが望ましい。これにより、第２ＬＵＴメモリ４４の容量を削減することができる。なお、数値データＡｍについても数値データＢｎのようにして最小値が０となるようにシフトさせてもよい。ただし、数値データＡｍは９６４（ｍ＝０）から２１９（ｍ＝２５５）の値であって１０ビット分の容量が必要であるが、シフトさせた場合でも７４５（ｍ＝０）から０（ｍ＝２５５）の値であって同じく１０ビット分の容量が必要となる。したがって、容量的には変わらないため、シフトさせなくてもよい。
【０１００】
このとき、表示フレーム階調データと数値データＡｍとの関係、前フレーム階調データと数値データＢｎとの関係、数値データＤｐと階調データＰとの関係は、それぞれ図２３から図２５のようになった。図２３から図２５は、上記各関係を示す図表である。
【０１０１】
数値データＡｍ，Ｂｎ，Ｄｐをそれぞれ第１ＬＵＴメモリ４２、第２ＬＵＴメモリ４４、第３ＬＵＴメモリ４６に記憶させておく場合、より小さい容量のメモリを用いるようにするためには、実施形態と同様に表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの例えば上位６ビットのみに基づいて第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４による変換を行うようにしてもよい。この場合でも、補正の効果がほとんど損なわれないようにすることができる。
【０１０２】
以上のように、本参考形態では、変換部を構成する変換演算回路４０が、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、表示フレーム階調データを補正階調データに変換する。ここで、変換演算回路４０には、表示フレーム階調データによって特定される数値データＡ（第１変換値）、および前フレーム階調データによって特定される数値データＢ（第２変換値）が予め記憶されている。また、変換演算回路４０は、特定された数値データＡおよび数値データＢに基づく演算により補正階調データを生成する。
【０１０３】
これによると、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データから補正階調データを生成する処理において、複雑な演算を要する処理については予め記憶された数値データＡおよび数値データＢへの変換により行い、簡単な演算が可能な処理については演算により行うことができる。したがって、すべての処理を演算により行うことによる演算の複雑化を抑えて変換演算回路４０の構成の簡素化を図ることができる。また、あらゆる階調変化の組み合わせ（表示フレーム階調データが示す階調と前フレーム階調データが示す階調との組み合わせ）に対応した補正階調データを記憶しておくことによる記憶容量の増大を抑えて変換演算回路４０の簡素化を図ることができる。
【０１０４】
〔参考形態３〕
本発明の第３の参考形態について説明すれば、以下の通りである。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には参考形態２において図２０に基づいて説明したものと同等であり、参考形態２と異なっているのは、変換や演算の内容である。
【０１０５】
本参考形態では、上記式（５）を、
Ｌｏｇ（Ｖｐ）＝Ｌｏｇ（Ｃｍ／Ｃｎ×Ｖｍ）
＝Ｌｏｇ（Ｃｍ×Ｖｍ）−Ｌｏｇ（Ｃｎ） … （１２）
と変形した式（１２）を利用する。このように上記式（５）の両辺の対数をとったのは、演算器４８による演算を乗算より単純な演算である減算とするためである。したがって、この対数は常用対数でも自然対数でもよい。ここで、γを、参考形態２における定数αやβと同様、デジタル化における桁落ちを防ぐために予め定めた定数として、
Ａｍ＝γ×Ｌｏｇ（Ｃｍ×Ｖｍ） … （１３）
Ｂｎ＝γ×Ｌｏｇ（Ｃｎ） … （１４）
Ｄｐ＝γ×Ｌｏｇ（Ｖｐ） … （１５）
とすると、
Ｄｐ＝Ａｍ−Ｂｎ … （１６）
とすることができる。
【０１０６】
つまり、変換演算回路４０では、
ｍ→Ｖｍ，Ｃｍ … （１７）
ｎ→Ｃｎ … （１８）
Ａｍ←γ×Ｌｏｇ（Ｖｍ×Ｃｍ） … （１９）
Ｂｎ←γ×Ｌｏｇ（Ｃｎ） … （２０）
Ｄｐ＝Ａｍ−Ｂｎ … （２１）
Ｐ←Ｄｐ … （２２）
の変換および演算により階調データの変換を行う。ここで、式（１７）および式（１９）の変換を第１ＬＵＴメモリ４２で、式（１８）および式（２０）の変換を第２ＬＵＴメモリ４４で、式（２１）の演算を演算器４８で、式（２２）の変換を第３ＬＵＴメモリ４６で行う。したがって、演算器４８は減算器となる。なお、式（１７）〜式（２２）において「→」または「←」はルックアップテーブルを用いた変換を表し、「＝」は演算を表している。また、ここでは式（１９）および式（２０）もルックアップテーブルを用いた変換に含めているが、これらは演算により行ってもよい。さらに、式（１７）および式（１８）についても演算により行ってもよいが、式（１７）および式（１８）を演算により行う場合、その演算は複雑なものになることが予想されるため、上記変換によることが望ましい。
【０１０７】
なお、この表示フレーム階調データの階調ｍから数値データＡｍへの変換をデジタル処理で実現するためには、数値データＡｍはデジタル値を取らなければならないため、参考形態２と同様、数値データＡｍの値が整数値（デジタル値）となるように定数γを設定する。
【０１０８】
ここで、上記数値データＡｍおよび数値データＢｎの意味について考え、一般的な液晶セル２２に対して数値データＡｍおよび数値データＢｎを設定する際の条件について説明する。
【０１０９】
まず、数値データＡｍおよび数値データＢｎの意味を考えるために、簡単な場合として数値データＡｍおよび数値データＢｎがそれぞれ表示フレーム階調データが示す階調ｍおよび前フレーム階調データが示す階調ｎに対して線形（１次式）的に変化する場合を想定し、例えば、補正階調データが示す階調Ｐが、
Ｐ＝ｍ＋ａ×（ｍ−ｎ） … （２３）
のような関係にある場合を考える。この場合、表示フレーム階調データがどのような階調であっても、変換後の補正階調データが示す階調Ｐは、表示フレーム階調データが示す階調ｍに対して、階調変化による階調の差（ｍ−ｎ）の定数ａ倍を加算した値になる。以下では、このａ×（ｍ−ｎ）を「負荷」と称する。この場合、
Ａｍ＝（１＋ａ）×ｍ … （２４）
Ｂｎ＝ａ×ｎ … （２５）
Ｐ＝Ｄｐ … （２６）
となる。
【０１１０】
ここで、表示フレーム階調データが示す階調ｍと数値データＡｍとの関係を示す関数Ａ（ｍ）、前フレーム階調データが示す階調ｎと数値データＢｎとの関係を示す関数Ｂ（ｎ）を想定する。
【０１１１】
まず、数値データＡｍについて考える。上記負荷を変えるためには上記定数ａを変える必要があり、そのためには式（２４）より関数Ａ（ｍ）の傾きを変えればよいことがわかる。したがって、表示フレーム階調データが示す階調ｍにおいて、前フレーム階調データからの階調変化に対して大きい負荷を加えたいところでは、関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値を大きくし、前フレーム階調データからの階調変化に対して小さい負荷を加えたいところでは、関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値を小さくすればよい。なお、ここで「傾きの絶対値」としたのは、関数Ａ（ｍ）の傾きは液晶セル２２の表示特性によって正負いずれの値もとり得るからである。具体的には、液晶セル２２がノーマリーホワイトの場合は関数Ａ（ｍ）の傾きが負となり、液晶パネル１０がノーマリーブラックの場合は関数Ａ（ｍ）の傾きが正となる。
【０１１２】
実際には、関数Ａ（ｍ）は線形的に変化するものではなく曲線的に変化するものであると予想される。上記のことから、数値データＡｍを設定する際には、表示フレーム階調データが示す階調ｍにおいて、大きい負荷を加えたいところでは関数Ａ（ｍ）の傾きが大きくなるように数値データＡｍを設定し、小さい負荷を加えたいところでは関数Ａ（ｍ）の傾きが小さくなるように数値データＡｍを設定すればよい。
【０１１３】
また、同じ階調ｑ（ｍ＝ｎ＝ｑ）で比較したとき、関数Ａ（ｑ）の傾きの絶対値は、常に関数Ｂ（ｑ）の傾きの絶対値よりも大きくなるようにする必要がある。関数Ａ（ｑ）の傾きの絶対値と関数Ｂ（ｑ）の傾きの絶対値とが等しいと、式（２１）より、階調ｑでの静止画表示（ｍ＝ｎ＝ｑの場合）と、階調（ｑ＋１）での静止画表示（ｍ＝ｎ＝（ｑ＋１）の場合）との間で補正階調データが示す階調が同じ値を示すことになり静止画表示の階調つぶれを起こすからである。また、関数Ａ（ｑ）の傾きの絶対値が、関数Ｂ（ｑ）の傾きの絶対値よりも小さいと、階調が逆転することになるからである。
【０１１４】
さらに、関数Ａ（ｑ）の傾きの絶対値は１以上である必要がある。数値データＡｍはデジタルデータであるため、１未満の値は０となる。関数Ａ（ｑ）の傾きが０となった場合でも上記と同様に静止画表示の階調つぶれを起こすからである。
【０１１５】
したがって、数値データＡｍの値は表示フレーム階調データｍの値よりも大きくなり、最低でも表示フレーム階調データの４倍（２ビット分）程度の大きさが必要である。
【０１１６】
関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値は最低１であり、かつ、上記のように常に関数Ｂ（ｑ）の傾きの絶対値よりも大きくなる必要がある。ここで、階調によっては数値データＢｎの変化、つまり関数Ｂ（ｑ）の傾きの絶対値を大きく、例えば２〜３程度にして数値データＢｎの補正への寄与を大きくする必要がある場合もある。したがって、関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値は４程度の大きさが必要となる場合、つまり、数値データＡｍの変化が表示フレーム階調データの変化の４倍（２ビット分）程度の大きさが必要となる場合もある。そして、関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値、つまり数値データＡｍの変化の状態が決まると、Ａ０（表示フレーム階調データの階調ｍ＝０に対する数値データＡｍ）、およびＡｍａｘ（表示フレーム階調データの階調ｍが最大値（８ビットの場合ｍ＝２５５）に対する数値データＡｍ）も決まることになるが、これらは液晶セル２２の特性により定まるものである。
【０１１７】
次に、数値データＢｎについて考える。式（２５）より、数値データＢｎも前フレーム階調データに対する負荷を決定する値であることがわかる。そして、関数Ｂ（ｎ）の傾きの絶対値は、上記のように関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値よりも小さくなる必要がある。
【０１１８】
また、階調ｑでの静止画表示（ｍ＝ｎ＝ｑの場合）を考え、
Ｄｑ＝Ａｑ−Ｂｑ … （２７）
とすると、式（２２）によって対応付けられる数値データＤｑに対応する変換後の補正階調データが示す階調は階調ｑとなる必要がある。これは、この関係がずれると、静止画表示の際の表示階調がずれることになるからである。
【０１１９】
上記のように関数Ａ（ｍ）の傾きの絶対値と関数Ｂ（ｎ）の傾きの絶対値との間に相関関係があることから、数値データＢｎの変化の割合により数値データＡｍの最大値が決まることになる。また、上記式（２１）において数値データＤｐが負の値にならないように、数値データＡｍの最小値を数値データＢｎの最大値より大きくする必要がある。このように、数値データＡｍと数値データＢｎとは相関がある値になる。
【０１２０】
上記のような条件を考慮して数値データＡｍおよび数値データＢｎを設定するようにすれば、必ずしも液晶セル２２ごとにその特性を実験により求めなくてもよくなる。ただし、上記の条件を考慮しても数値データＡｍおよび数値データＢｎを一義的に定めることはできないため、実際の表示状態を確認しながら数値データＡｍおよび数値データＢｎを設定する必要がある。
【０１２１】
図２１および図２２に示した特性を有する液晶パネル１０において、表示フレーム階調データが示す階調ｍと数値データＡｍとの関係、前フレーム階調データが示す階調ｎと数値データＢｎとの関係、および数値データＤｐと変換後の補正階調データが示す階調Ｐとの関係を示すグラフの一例をそれぞれ図２６から図２８に示す。
【０１２２】
以上のように、本参考形態では、参考形態２と同様に、変換部を構成する変換演算回路４０が、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、表示フレーム階調データを補正階調データに変換する。ここで、変換演算回路４０には、表示フレーム階調データによって特定される数値データＡ（第１変換値）、および前フレーム階調データによって特定される数値データＢ（第２変換値）が予め記憶されている。また、変換演算回路４０は、特定された数値データＡおよび数値データＢに基づく演算により補正階調データを生成する。
【０１２３】
これにより、参考形態２の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、本参考形態の場合は演算器４８を減算器とすることができ、変換演算回路４０の構成のより簡素化を図ることができる。
【０１２４】
〔参考形態４〕
本発明の第４の参考形態について図２９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には参考形態２および３において図２０に基づいて説明したものと同等であるため、ここでは相違点のみ説明する。
【０１２５】
本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、さらに書換え部５０が設けられているとともに、変換演算回路４０において、第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４に設定されている数値データＡの群および数値データＢの群を書換え部５０により書き換えることができるようになっている。
【０１２６】
このように、第１ＬＵＴメモリ４２および第２ＬＵＴメモリ４４に設定されている各数値データの群を書き換え可能とすることにより、特性が異なる液晶パネル１０を用いる場合に変換演算回路４０を液晶パネル１０の特性に適応させることができ、変換演算回路４０に汎用性をもたせることができる。
【０１２７】
書換え部５０は、数値データＡの群および数値データＢの群のうちの少なくとも一方の群を書き換えることができればよい。これにより、例えば用いる液晶パネル１０が同一種類のものの間で、個体差による特性のバラツキがあるような場合に、そのバラツキの影響に変換演算回路４０を適応させて、表示状態の最適化を図ることができる。
【０１２８】
さらに、表示モード、用いる液晶材料、パネル設計等が異なる液晶パネル１０にも適応できるようにするためには、両方の群を書き換え可能とし、適応できる範囲を広くしておくことが望ましい。
【０１２９】
以上のように、変換部を構成する変換演算回路４０において、記憶している数値データＡの群（第１変換値の群）および数値データＢの群（第２変換値の群）の少なくとも一方を外部から書換え可能であることが望ましい。
【０１３０】
〔参考形態５〕
本発明の第５の参考形態について図３０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には参考形態２および３において図２０に基づいて説明したものと同等であるため、ここでは相違点のみ説明する。
【０１３１】
本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、図２０の変換演算回路４０に相当する変換演算回路６０において、第１ＬＵＴメモリ４２の代わりに第１補間部６２および第１基準データメモリ６６が設けられ、第２ＬＵＴメモリ４４の代わりに第２補間部６４および第２基準データメモリ６８が設けられている。第１補間部６２および第２補間部６４には、それぞれ第１基準データメモリ６６および第２基準データメモリ６８から後述する基準データが送られるようになっている。
【０１３２】
変換演算回路６０では、各階調に対応する数値データＡｍおよび数値データＢｍがすべて記憶されているのではなく、第１基準データメモリ６６および第２基準データメモリ６８にそれぞれ予め記憶された所定階調おきの数値データＡｍおよび数値データＢｍである基準データに基づいて、第１補間部６２および第２補間部６４において演算により補間することによって各階調に対応する数値データＡｍおよび数値データＢｍを算出するようになっている。つまり、表示フレーム階調データや前フレーム階調データが入力されると、第１補間部６２や第２補間部６４にて補間により算出した数値データＡｍや数値データＢｍを用いて数値変換Ｉや数値変換Ｍを行う。
【０１３３】
基準データは、例えば１６階調おきに設定する場合、０階調、１６階調、３２階調、…、２４０階調、２５５階調に対応する数値データＡｍおよび数値データＢｍを採用することができる。そして、各基準データの間の階調に対応する数値データＡｍおよび数値データＢｍは、当該各基準データを例えば線形補間することにより求めることができる。例えば階調ｍ（０＜ｍ＜１６）に対応する数値データＡｍは、
Ａｍ＝Ａ０＋（Ａ１６−Ａ０）／１６×ｍ
により求めることができる。ここで、Ａ０およびＡ１６は、それぞれ０階調および１６階調に対応する数値データＡｍである。
【０１３４】
また、さらに、参考形態４と同様に書換え部５０を設け、第１基準データメモリ６６内の基準データの群および第２基準データメモリ６８内の基準データの群のうちの少なくとも一方の群を書換え部５０により外部から書き換えることができるようにしておくことが望ましい。これにより、特性が異なる液晶パネル１０に変換演算回路６０を適応させることができ、変換演算回路６０に汎用性をもたせることができる。
【０１３５】
以上のように、本参考形態では、参考形態２および３と同様に、変換部を構成する変換演算回路６０が、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、表示フレーム階調データを補正階調データに変換する。ここで、変換演算回路６０には、表示フレーム階調データによって特定される基準データ（第１基準値）、および前フレーム階調データによって特定される基準データ（第２基準値）が予め記憶されている。また、変換演算回路６０は、特定された各基準データに基づいて補間を行うことにより、数値データＡ（第１変換値）および数値データＢ（第２変換値）を算出する。そして、変換演算回路６０は、特定された数値データＡおよび数値データＢに基づく演算により補正階調データを生成する。
【０１３６】
これによると、各階調に対応する数値データＡおよび数値データＢをすべて記憶させておく必要がないため、変換演算回路６０に必要な記憶容量を小さくすることができる。なお、補間は比較的簡単な演算であるため、補間を行うための第１補間部６２および第２補間部６４は比較的簡単な回路構成で実現可能である。したがって、第１補間部６２および第２補間部６４を含むことによる回路構成の複雑化も抑えることができる。
【０１３７】
〔参考形態６〕
本発明の第６の参考形態について図３４から図３９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１３８】
本発明に係る液晶表示装置において、ＬＵＴメモリやフレームメモリの容量削減は、コントローラのチップサイズの縮小（ピン数削減等も含む）などと関連しており、考慮しておくことが好ましい。上述したように、実施形態においては、ＬＵＴメモリ３６によって階調データの上位ビットのみを変換する構成（図１６参照）を開示し、参考形態２、４、５においては、演算器４８を導入することによりＬＵＴメモリの容量削減を可能とする構成（図２０、図２９、図３０参照）を開示した。
【０１３９】
本参考形態では、実施形態のように、変換するビット数を少なくしてＬＵＴメモリやフレームメモリの容量削減を図るとともに、表示フレーム階調データとしてＬＵＴメモリ３６に入力される階調データ、および前フレーム階調データとしてフレームメモリ３４に格納されるデータが、予め、各階調データが示す階調がある閾値以上の場合は上位数ビット（もとの階調データのビット数より小さいビット数）に変換され、ある閾値未満の場合は下位数ビット（もとの階調データのビット数より小さいビット数）に変換される。そして、その変換された階調データに基づいて、ＬＵＴメモリ３６における階調データの変換が行われる。
【０１４０】
階調データが８ビットである場合を例として、本参考形態の構成による効果について説明する。まず、この効果を説明するために、ＬＵＴメモリによる変換を演算で置き換えた場合の実際上の課題を確認する。上述しているように、本発明の目的は、１フレーム時間経過したときの表示輝度が目的の階調輝度とほぼ一致するように階調データを補正することである。この補正内容としては、電荷モデルに基づいて単純に設定できる部分もあるが、液晶分子の応答特性に対する最適化が必要な部分も多い。我々は検討の結果、この液晶分子の特性により左右される部分をも反映できる演算を見いだしているが、液晶モードや階調電圧等の機種ごとの条件によっては、演算に用いる最適なパラメータが順当に見出されないこともある。ＬＵＴメモリを用いると、このような部分をも常に補正できる汎用性および自由度を得ることができる。
【０１４１】
ところで、階調データの上位ビットのみを用いて階調データの変換を行う方法について実施形態で説明した。例えば８ビットの階調データの上位４ビットを用いることにすれば、１６階調刻みで階調変換がなされることになる。これは現実にメモリサイズを劇的に減少させるが、表示品位上懸念すべき点もある。すなわち、８ビットの階調データが示す２５６階調のうち、例えば２２４階調と２３９階調のように非常に明るい階調の領域では、それぞれの階調を同一視しても表示品位上あまり問題にならないが、例えば０階調と１５階調のように暗い階調の領域では、人間の視覚の特性では明らかに異なった表示として認識される。したがって、暗い領域における１６階調の差が区別できないと、それがたとえ１フレームであっても表示品位を著しく低下させ、問題となることがある。
【０１４２】
例えばテレビ映像では、暗い画像が動く場面は映画等で多用されているため、上記のような表示品位の低下の問題を有する液晶表示装置でテレビ映像を表示すると、写りの悪いディスプレイとして認識されるおそれがある。我々は、表示シーンによっては、２階調差を無視した状態、すなわち下位１ビットのみを無視した状態までしか許容できないことがあることに気付いた。逆に、ノート型パソコン等のように、もともとバランスのよい階調と、データ重視の画像を表示するためのディスプレイでは上記の問題は起こりにくい。したがって、このような用途に用いられる液晶表示装置では、実施形態のように、思い切って下位数ビットを削るようにすることも可能となる。
【０１４３】
図３４は、階調とビットとの関係を表した図表である。８ビットの階調データの上位４ビットのみを用いる場合、０階調から２５５階調への階調変化と、０階調から２４０階調への階調変化とは、いずれも、上位４ビットが［０，０，０，０］の前フレーム階調データと、上位４ビットが［１，１，１，１］の表示フレーム階調データとに基づいて変換される同じ補正階調データを用いることになる。このとき、同じ補正階調データを用いることによる輝度の誤差は例えば１０％程度となる。一方、２５５階調から３１階調への階調変化と、２５５階調から１６階調への階調変化とは、いずれも、上位４ビットが［１，１，１，１］の前フレーム階調データと、上位４ビットが［０，０，０，１］の表示フレーム階調データとに基づいて変換される同じ補正階調データを用いることになる。このとき、同じ補正階調データを用いることによる輝度の誤差は例えば７０％以上になることがあり、そのような液晶表示装置は実際には使用できないような場合もある。
【０１４４】
なお、一般に階調輝度はγ２．２で合わせられている、つまり輝度が階調の２．２乗に比例するように設定されているため、同じ階調数のずれでも、暗い領域ほど輝度の変化率が大きくなる。図４３は、階調と輝度との一般的な関係を示す図表である。２５５階調の輝度に対する２４０階調の輝度はその変化率が約１２．５％であるのに対し、３１階調の輝度に対する１６階調の輝度はその変化率が約７６％となる。
【０１４５】
本参考形態では、ＬＵＴメモリを用いて階調データを変換することによる汎用性および自由度を失うことなく、上記のように特に暗い階調の領域で階調差が失われてしまわないようにしつつ、装置全体におけるメモリ容量の削減を図る構成について説明する。
【０１４６】
本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成は、基本的には実施形態において図１６に基づいて説明したものと同等であるため、ここでは相違点のみ説明する。本参考形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、図３５に示すように、ＬＵＴメモリ３６の第１入力に対する階調データの入力側、およびフレームメモリ３４に対する階調データの入力側にそれぞれ第１桁変換部７４ａ・７４ｂが設けられており、ＬＵＴメモリ３６とコントローラ３０との間に第２桁変換部７６が介在している。表示フレーム階調データは第１桁変換部７４ａにて変換されてＬＵＴメモリ３６の第１入力に入力され、表示フレーム階調データの予め定められた下位数ビットはラインメモリ７８を介して第２桁変換部７６に送られる。前フレーム階調データは第１桁変換部７４ｂにて変換されてフレームメモリ３４に一旦格納され、ＬＵＴメモリ３６の第２入力に入力される。図３５は、本参考形態に係るＬＵＴメモリ３６周辺の構成を示すブロック図である。
【０１４７】
ここで、本参考形態における表記について説明する。［…］内の記号ａ〜ｈ、Ａ〜Ｈ、ｖ〜ｚは、階調データの各ビットの値（具体的には「０」または「１」）を表している。ここで、小文字で表したａ〜ｈは表示フレーム階調データとしてＬＵＴメモリ３６に入力される階調データを示しており、大文字で表したＡ〜Ｈは前フレーム階調データとしてＬＵＴメモリ３６に入力される階調データを示している。［…］内の記号ＦＬは、フラグとして設定されたビットの値（具体的には「０」または「１」）を表している。［…］内の記号または数字に付した添字は、その記号または数字が階調データの第何ビットのものであるかを表している。つまり、例えば「［０₅］」は、階調データの第５ビットが「０」であることを表しており、「［ａ₇］」は、階調データの第７ビットが「ａ」であることを表している。また、「Ｐ」は、階調データが示す階調を表している。
【０１４８】
図３６および図３７は、図３５において丸付数字１から７を付した部分における階調データの内容を示す概念図である。丸付数字１で示される８ビットの階調データは、第１桁変換部７４ｂに入力され、第１桁変換部７４ｂによりその階調データが示す階調Ｐに応じて異なる変換が施される。すなわち、予め定めた階調を基準として、階調データが示す階調Ｐが上記予め定めた階調以上である場合と、階調Ｐが上記予め定めた階調未満である場合とで、その階調データに対して異なる変換を施す。なお、丸付数字４で示される８ビットの階調データも、第１桁変換部７４ａに入力され、第１桁変換部７４ａにより第１桁変換部７４ｂと同様の変換が施される。以下では、主に第１桁変換部７４ｂに関して説明する。
【０１４９】
上記予め定めた階調は、例えば３２階調であり、３２階調未満の領域は暗い階調であって、この領域については階調データの変換の際に下位ビットを無視すると上述した表示品位の低下の問題が顕著になるものとする。なお、階調Ｐが３２階調未満であるか否かは、［Ａ₇，Ｂ₆，Ｃ₅］＝［０₇，０₆，０₅］であるか否かによって判別することができる。
【０１５０】
第１桁変換部７４ｂでは、次のような処理が行われる。階調Ｐが３２階調未満である場合には、上位２ビット、つまり第７および第６ビットの［Ａ₇，Ｂ₆］を削除するとともに、第５ビットをフラグとして用い、階調Ｐが３２階調未満であったことを、第５ビットを［０₅］とすることにより表す。このように変換すると、階調データは丸付数字２のようになる。このように変換した丸付数字２の階調データは、８ビットから６ビットに縮小されているものの、もとの階調データが有していた情報をすべて保持していることになる。
【０１５１】
一方、階調Ｐが３２階調以上である場合には、階調データを下位側に３ビット分シフトさせてもとの下位３ビット、つまり第２から第０ビットの［Ｆ₂，Ｇ₁，Ｈ₀］を削除するとともに、第５ビットをフラグとして用い、階調Ｐが３２階調以上であったことを、第５ビットを［１₅］とすることにより表す。このように変換すると、階調データは丸付数字３のようになる。このように変換した丸付数字３の階調データは、８ビットから６ビットに縮小され、３２階調以上の領域では階調データの変換に大きく影響しないと考えられる下位３ビット分の情報が削除されて８階調刻みで記憶されることになる。
【０１５２】
第１桁変換部７４ｂにて変換された階調データは、フレームメモリ３４により１フレーム時間遅延され、前フレーム階調データとしてＬＵＴメモリ３６に入力される。
【０１５３】
また、表示フレーム階調データとしての階調データも、第１桁変換部７４ａにより上記と同様に８ビットから６ビットに縮小されＬＵＴメモリ３６に入力される。なお、表示フレーム階調データの下位３ビット、つまり第２から第０ビットの［ｆ₂，ｇ₁，ｈ₀］はラインメモリ７８に入力される。
【０１５４】
図３８は、ＬＵＴメモリ３６の入出力ビット数を概念的に示した概念図である。上述したように、ＬＵＴメモリ３６は、前フレーム階調データとして６ビット分の入力、表示フレーム階調データとして６ビット分の入力を有している。また、これらの入力によって特定される設定階調データとして、６ビットの階調データがＬＵＴメモリ３６に設定されており、ＬＵＴメモリ３６は６ビット分の出力を有している。
【０１５５】
ＬＵＴメモリ３６に設定されている設定階調データは、図３７に示す丸付数字５のようになっている。ここで、第５ビットにはフラグである［ＦＬ₅］が設定されており、その設定階調データ、すなわち第４から第０ビットの［ｖ₄，ｗ₃，ｘ₂，ｙ₁，ｚ₀］が示す階調が３２階調未満であるか、３２階調以上であるかを表している。ここでは、ＦＬ＝０の場合、その設定階調データが示す階調が３２階調未満であり、ＦＬ≠０（ＦＬ＝１）の場合、その設定階調データが示す階調が３２階調以上であるものとする。
【０１５６】
ＬＵＴメモリ３６から出力される設定階調データは、第２桁変換部７６に入力される。第２桁変換部７６では、入力される設定階調データの第５ビットに設定されたフラグであるＦＬの値に応じた桁変換を行う。ＦＬ＝０の場合、その設定階調データは３２階調未満であるため、第７から第５ビットを［０₇，０₆，０₅］に設定し、丸付数字６のような８ビットの補正階調データに変換する。ＦＬ≠０の場合、その設定階調データは３２階調以上であるため、丸付数字５の設定階調データを上位側に３ビット分シフトさせるとともに、第２から第０ビットの下位３ビットの値として、ラインメモリ７８にて一旦記憶された［ｆ₂，ｇ₁，ｈ₀］を付加し、丸付数字７のような８ビットの補正階調データに変換する。下位３ビットの値を付加するのは、明るい階調の領域についてより安定した静止画を得るため、および表示フレーム階調データの下位３ビットが有していた情報を付加することにより６ビットのルックアップテーブルによる変換を補うためである。このように、ラインメモリ７８やラインメモリ７８にて接続される経路は、表示品位のさらなる向上のために設けるものであり、省略することも可能である。
【０１５７】
このようにして変換して得られた補正階調データは、コントローラ３０に送られる。
【０１５８】
ＬＵＴメモリ３６には、表示フレーム階調データ（前フレーム階調データ）が示す階調Ｐが暗い領域の場合には表示フレーム階調データ（前フレーム階調データ）の下位５ビット、および階調Ｐが暗い領域であることを示すフラグが入力され、階調Ｐが明るい領域の場合には表示フレーム階調データ（前フレーム階調データ）の上位５ビット、および階調Ｐが明るい領域であることを示すフラグが入力されるため、ＬＵＴメモリ３６にこれらに基づく適切な設定階調データを設定しておくことにより適切な変換が可能である。
【０１５９】
上記の構成では、フレームメモリ３４には、その設定階調データが示す階調Ｐが３２階調未満の場合はそのままの階調を表す階調データが、３２階調以上の場合は８階調刻みの階調データが格納されることになる。そして、フレームメモリ３４は、１画素あたりの容量が６ビットとなる。また、上記の構成では、ＬＵＴメモリ３６は図３８に示したように、前フレーム階調データが６ビット、表示フレーム階調データが６ビット、出力される設定階調データが６ビットであることから、１画素当たりの容量が６＋６＋６＝１８ビットとなる。参考形態１のような構成（図１参照）では、フレームメモリ３４の１画素あたりの容量が８ビットであり、ＬＵＴメモリ３２の１画素あたりの容量が８＋８＋８＝２４ビットである。したがって、本参考形態の構成により、参考形態１の構成に対して、ＬＵＴメモリ３６の容量を１／６４に削減することができる。なお、フレームメモリ３４の容量は１／４に削減することができる。
【０１６０】
また、液晶表示装置の用途によっては、２５６分の１階調の精度は必要としないが、６４階調程度までは十分な精度を保持したい場合も考えられる。もし６４階調未満では表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの最下位１ビットをＬＵＴメモリ３６による変換に考慮する必要がなければ、上記の構成において、６４階調未満は２階調刻みで、６４階調以上は８階調刻みでＬＵＴメモリ３６に表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データを入力させるようにしてもよい。このとき、図３６の丸付数字２に代えて、図３９の丸付数字２’を適用すればよい。階調Ｐが６４階調未満であるか否かは、［Ａ₇，Ｂ₆］＝［０₇，０₆］であるか否かによって判別することができる。階調Ｐが６４階調未満である場合には、上位２ビット、つまり第７および第６ビットの［Ａ₇，Ｂ₆］を削除するとともに、残りの下位６ビットを下位側に１ビット分シフトさせて第０ビットの［Ｈ₀］を削除する。また、第５ビットをフラグとして用い、階調Ｐが６４階調未満であったことを、第５ビットを［０₅］とすることにより表す。
【０１６１】
この場合も、安定した静止画を得るために、明るい階調の領域では下位３ビットの［ｆ₂，ｇ₁，ｈ₀］を、暗い階調の領域では下位１ビットの［ｈ₀］をラインメモリ７８等にて一旦記憶し、第２桁変換部７６において設定階調データに付加するようにすることが好ましい。また、この場合も、上記と同様に容量を削減することができる。
【０１６２】
以上のように、本参考形態では、変換部を構成するＬＵＴメモリ３６および第２桁変換部７６が、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データに基づいて、表示フレーム階調データを補正階調データに変換する。また、桁変換部を構成する第１桁変換部７４ａ・７４ｂが、表示フレーム階調データおよび前フレーム階調データの桁を変換する。この第１桁変換部７４ａ・７４ｂは、階調データ（表示フレーム階調データ、前フレーム階調データ）が示す階調が予め定めた閾値より明側、すなわち明るい輝度に対応する階調である場合にはその階調データの下位ビット（下位桁）を削除し、階調データが示す階調が予め定めた閾値より暗側、すなわち暗い輝度に対応する階調である場合にはその階調データの上位ビット（上位桁）を削除することで、その階調データのビット数（桁数）が小さくなるように変換する。そして、上記変換部には、第１桁変換部７４ａ・７４ｂにてそれぞれ変換された表示フレーム階調データと前フレーム階調データとによって特定される設定階調データが予め記憶されており、特定した設定階調データに基づいて補正階調データを生成する。
【０１６３】
上記の構成では、ＬＵＴメモリ３６における設定階調データを記憶するための容量の削減を図ることができる。また、階調データのうち、ＬＵＴメモリ３６による変換により大きく影響する部分を残して階調データのビット数を小さくすることができ、表示品位が低下することを抑制することができる。
【０１６４】
また、本液晶表示装置に入力される階調データは、第１桁変換部７４ａを介してフレームメモリ３４の第１入力に入力されるとともに、第１桁変換部７４ｂを介してフレームメモリ３４に入力され、フレームメモリ３４からＬＵＴメモリ３６の第２入力に入力されることが好ましい。上記の構成では、フレームメモリ３４に対して、ビット数が小さくなるように第１桁変換部７４ａ・７４ｂにて変換された後の階調データが入力される。したがって、フレームメモリ３４における容量の削減をも図ることができる。ただし、入力される階調データが、フレームメモリ３４を介して第１桁変換部７４ｂに入力され、第１桁変換部７４ｂからＬＵＴメモリ３６の第２入力に入力されるようにすることも可能である。
【０１６５】
第１桁変換部７４ａ・７４ｂにより階調データの下位ビットまたは上位ビットを削除して、その階調データのビット数が小さくなるように変換する際には、変換した階調データに下位ビットまたは上位ビットの何れを削除したかを示すフラグ（フラグビット）を設定する。ＬＵＴメモリ３６では、第１桁変換部７４ａ・７４ｂにより削除されなかった残りのビットおよび設定されたフラグに基づいて予め記憶されている設定階調データが特定される。この設定階調データは、ＬＵＴメモリ３６に入力された階調データのビット数（６ビット）からフラグとしてのビットを除いたビット数（５ビット）に相当するビット数からなり、補正階調データにおいて階調を示すための部分（［ｖ₄，ｗ₃，ｘ₂，ｙ₁，ｚ₀］）と、その階調を示すための部分が補正階調データにおいて下位ビットに対応するものであるか、上位ビットに対応するものであるかを示すフラグ（フラグビット）（ＦＬ）とからなっている。第２桁変換部７６では、このフラグに基づいて、設定階調データにおける上記階調を示すための部分を、必要に応じてシフト等させることにより、補正階調データの対応するビットに設定するとともに、残りのビットを予め定めた値、例えば「０」で埋めてもとの階調データのビット数に等しいビット数に復元する。このとき、補正階調データの下位ビットを埋める際には、表示フレーム階調データの下位ビットを用いてもよい。
【０１６６】
なお、階調データは、通常、その階調データが示す階調が暗側であるほど、その階調データは小さい値、すなわちより下位側のビットのみで表すことができる値であり、明側になるほど、その階調データは大きい値、すなわちより上位側のビットを含めて表される値となる。
【０１６７】
本参考形態では、桁変換部を構成する２つの第１桁変換部７４ａ・７４ｂを備えた構成について説明したが、桁変換部を構成する１つの第１桁変換部を設け、その第１桁変換部の出力をＬＵＴメモリ３６の第１入力およびフレームメモリ３４に入力するようにしてもよい。
【０１６８】
以上のように、実施形態欄において説明した液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データが入力され、表示すべきフレームの階調データを変換して出力する変換部と、前記変換部から出力される変換された階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記変換部には、表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとによって特定される出力すべき階調データが予め記憶されていることを特徴としている。
【０１６９】
上記の構成では、表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとによって特定される所定の階調データを変換部によって出力し、その階調データに応じた階調電圧を画素に印加することができる。したがって、直前のフレームと表示すべきフレームとの間の液晶セルの容量（電気容量）の変化による影響を考慮した階調電圧を画素に印加することができる。これにより、液晶セルの容量が変化することによる階調表示のずれを補正することができる。その結果、特に動画表示時などにおいて入力される階調データをより忠実に再現した表示が可能になる。
【０１７０】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、さらに、前記変換部が第１入力および第２入力を有し、前記第２入力には、入力される階調データを記憶してその階調データを１フレーム分遅らせて出力する記憶部が接続されており、階調データは、前記第１入力に入力されるとともに、前記記憶部を介して前記第２入力に入力されることが好ましい。
【０１７１】
上記の構成では、表示すべきフレームの階調データを変換部の第１入力に直接入力するとともに記憶部を介して変換部の第２入力に入力する。この記憶部は、入力された階調データを１フレーム分遅らせて出力するものである。これにより、簡素な構成で表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとを変換部に入力することができる。
【０１７２】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記変換部が第１入力および第２入力を有する液晶表示装置において、さらに、前記変換部が、前記第１入力および第２入力に入力される階調データによって特定されるアドレスに記憶されている階調データを出力するメモリであることが好ましい。
【０１７３】
上記の構成では、演算などの処理を介することなく階調データの変換を行うことができる。したがって、階調データを変換する処理を設けることによる処理速度の低下を抑制することができる。
【０１７４】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記何れかの液晶表示装置において、さらに、前記駆動部が出力する階調電圧の範囲が、静止画像を表示する際の前記液晶セルの階調表示範囲に対応する階調電圧の範囲を含み、かつ、その範囲よりも広いことが好ましい。
【０１７５】
液晶セルによる表示を例えば階調表示範囲の上限（下限）へ他の階調から変化させるような場合、液晶セルの容量の変化による影響を補正するためにはその上限（下限）に対応する階調電圧以上（以下）の電圧を印加させることが好ましい場合がある。上記の構成では、このような場合に対応できるため上記の補正を適切に行うことができる。
【０１７６】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記何れかの液晶表示装置において、さらに、前記変換部に記憶されている階調データが、表示すべきフレームの階調データを静止画像として表示する場合の階調電圧をＶｍ、表示すべきフレームの階調データを静止画像として表示した場合の前記液晶セルの電気容量をＣｍ、直前のフレームの階調データを静止画像として表示した場合の前記液晶セルの電気容量をＣｎとしたとき、
Ｖ’＝Ｃｍ／Ｃｎ×Ｖｍ
で求められる階調電圧に対応する階調データであることが好ましい。
【０１７７】
上記の構成では、液晶セルの容量の変化による影響を補正することができる変換部から出力すべき階調データを、上式に基づいて容易に設定することができる。
【０１７８】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記変換部には、表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとによって特定される設定階調データが予め記憶されており、特定した設定階調データに基づいて補正階調データを生成することを特徴としている。
【０１７９】
このように、変換部は変換して出力する階調データそのものを記憶しているのではなく、記憶している階調データに対して簡単な演算等を施して出力するようになっていてもよい。
【０１８０】
この液晶表示装置において、前記変換部は、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて設定階調データを特定し、表示すべきフレームの階調データの上位桁を特定した設定階調データに置き換えて変換し、その変換結果に基づいて補正階調データを生成することが好ましい。
【０１８１】
上記の構成では、階調データの予め定めた上位桁（上位ビット）に基づいて階調データの変換を行う。これにより、変換部で扱うデータ量を削減することができ、変換部の簡素化を図ることができる。例えば、変換部における補正階調データを記憶する部分の容量の削減を図ることができる。
【０１８２】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記上位桁に基づく変換を行う液晶表示装置において、さらに、前記変換部が、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、表示すべきフレームの階調データの上位桁を変換するとともに、変換された表示すべきフレームの階調データの上位桁と、表示すべきフレームの階調データの下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することが好ましい。
【０１８３】
上記の構成では、階調データの残りの下位桁（下位ビット）を加算することにより、上位桁のみに基づく変換を行ったことによる誤差を小さくすることができる。
【０１８４】
あるいは、実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記上位桁に基づく変換を行う液晶表示装置において、さらに、前記変換部が、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、表示すべきフレームの階調データの上位桁を変換するとともに、表示すべきフレームの階調データの下位桁および直前のフレームの階調データの下位桁に基づいて、表示すべきフレームの階調データの下位桁を変換し、表示すべきフレームの階調データの変換された上位桁と変換された下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することが好ましい。
【０１８５】
上記の構成では、階調データの残りの下位桁を変換してから加算することにより、さらに誤差を小さくすることが可能となる。
【０１８６】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記変換部には、表示すべきフレームの階調データに対応する第１変換値、および直前のフレームの階調データに対応する第２変換値が予め記憶されており、前記変換部は、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データにそれぞれ対応する第１変換値および第２変換値を用いた演算により補正階調データを生成することを特徴としている。
【０１８７】
上記の構成では、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データから補正階調データを生成する処理において、複雑な演算を要する処理については予め記憶された第１変換値および第２変換値への変換により行い、簡単な演算が可能な処理については演算により行うことができる。したがって、すべての処理を演算により行うことによる演算の複雑化を抑えて変換部の構成の簡素化を図ることができる。また、あらゆる場合に対応した変換値を記憶しておくことによる記憶容量の増大を抑えて変換部の簡素化を図ることができる。
【０１８８】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記変換部に第１変換値および第２変換値が記憶されている液晶表示装置において、さらに、前記変換部が、記憶している第１変換値の群および第２変換値の群の少なくとも一方を外部から書換え可能としていることが好ましい。
【０１８９】
上記の構成では、変換部に記憶されている第１変換値の群および第２変換値の群を書き換え可能とすることにより、特性が異なる液晶セルを備えた液晶パネルを用いるような場合に柔軟に適応できる。つまり、第１変換値の群および第２変換値の群を書き換えることで、液晶セルの特性に合った補正階調データを生成することが可能になる。
【０１９０】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記変換部には、表示すべきフレームの階調データに対応する第１変換値を算出するための第１基準値、および直前のフレームの階調データに対応する第２変換値を算出するための第２基準値が予め記憶されており、前記変換部は、第１基準値および第２基準値に基づいて補間を行うことによりそれぞれ第１変換値および第２変換値を算出するとともに、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データにそれぞれ対応する第１変換値および第２変換値を用いた演算により補正階調データを生成することを特徴としている。
【０１９１】
上記の構成では、各階調に対応する第１変換値および第２変換値をすべて記憶させておく必要がないため、変換部に必要な記憶容量を小さくすることができる。また、補間は比較的簡単な演算で行うことが可能であるため、比較的簡単な回路構成で実現可能である。したがって、変換部における回路構成の複雑化も抑えることができる。
【０１９２】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記変換部に第１基準値および第２基準値が記憶されている液晶表示装置において、さらに、前記変換部が、記憶している第１基準値の群および第２基準値の群の少なくとも一方を外部から書換え可能としていることが好ましい。
【０１９３】
上記の構成では、上述の場合と同様に特性が異なる液晶セルを備えた液晶パネルを用いるような場合に柔軟に適応できる。
【０１９４】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データの桁を変換する桁変換部と、前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、前記桁変換部は、階調データが示す階調が予め定めた閾値より明側である場合にはその階調データの下位桁を削除し、階調データが示す階調が前記閾値より暗側である場合にはその階調データの上位桁を削除することで、その階調データの桁数が小さくなるように変換し、前記変換部には、前記桁変換部にて変換された表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとによって特定される設定階調データが予め記憶されており、特定した設定階調データに基づいて補正階調データを生成することを特徴としている。
【０１９５】
上記の構成では、上述したように、直前のフレームと表示すべきフレームとの間の液晶セルの容量の変化による影響を考慮した階調電圧を画素に印加することができ、液晶セルの容量が変化することによる階調表示のずれを補正することができる。
【０１９６】
ここで、上記の構成では、さらに、桁変換部により、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに関して、階調データが示す階調に応じてその階調データの一部を削除してその階調データの桁数が小さくなるように変換する。そして、変換部には、桁変換部により変換された表示すべきフレームの階調データと、直前のフレームの階調データとによって特定される設定階調データが予め記憶されている。このように階調データの桁数を小さくしてそのデータ量を小さくすることは、変換部にて設定階調データを特定するためのデータが小さくなることになり、記憶しておくべき設定階調データの量も小さくなる。これにより、変換部における設定階調データを記憶するための容量の削減を図ることができる。
【０１９７】
また、桁変換部により階調データの桁数を変換する際には、その階調データが示す階調が所定値より明側である場合には下位桁を削除し、暗側である場合には上位桁を削除する。これにより、変換部による変換により大きく影響する部分を残して階調データの桁数を小さくすることができ、表示品位が低下することを抑制することができる。
【０１９８】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記桁変換部を備える液晶表示装置において、さらに、前記変換部は第１入力および第２入力を有し、前記第２入力には、入力される階調データを記憶してその階調データを１フレーム分遅らせて出力する記憶部が接続されており、階調データは、前記桁変換部を介して前記第１入力に入力されるとともに、前記桁変換部を介して前記記憶部に入力され、前記記憶部から前記第２入力に入力されることが好ましい。
【０１９９】
上記の構成では、上述したように、簡素な構成で表示すべきフレームの階調データと直前のフレームの階調データとを変換部に入力することができる。また、記憶部には、桁数が小さくなるように桁変換部にて変換された後の階調データが入力される。したがって、記憶部における容量の削減をも図ることができる。
【０２００】
上記桁変換部を備える液晶表示装置において、階調データが２５６階調表示用の階調データであり、階調データが示す最も暗い階調を０階調とすると、前記閾値は、例えば３２階調であることが好ましい。このとき、階調データは８ビットの階調データであり、前記桁変換部は、階調データの変換を行う際に、階調データの上位３桁または下位３桁を削除するとともに、上位桁または下位桁の何れを削除したかを示すフラグビットを設定するようにすればよい。
【０２０１】
あるいは、上記桁変換部を備える液晶表示装置において、階調データが２５６階調表示用の階調データであり、階調データが示す最も暗い階調を０階調とすると、前記閾値は、例えば６４階調であってもよい。このとき、階調データは８ビットの階調データであり、前記桁変換部は、階調データの変換を行う際に、階調データの上位２桁または下位３桁を削除するとともに、上位桁または下位桁の何れを削除したかを示すフラグビットを設定し、かつ、上位２桁を削除した場合にはさらに最下位１桁を削除するようにすればよい。
【０２０２】
実施形態欄において説明した液晶表示装置は、上記液晶表示装置において、さらに、前記変換部に予め記憶されている階調データが、その階調データに基づいて前記画素の階調表示を行った場合に、その階調データに基づく階調電圧が前記画素に印加されてから１フレームに相当する時間が経過したときのその画素の輝度が、本来表示すべき輝度の９０％から１１０％の範囲内に入るように設定されていることが好ましい。
【０２０３】
また、実施形態欄において説明した液晶表示装置の駆動方法は、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルを含む画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて予め記憶されている階調データの中から階調データを特定し、特定した階調データに基づく階調電圧を前記画素に印加して表示すべきフレームの階調表示を行わせるように前記液晶表示装置を駆動し、前記予め記憶されている階調データは、その階調データに基づいて前記画素の階調表示を行った場合に、その階調データに基づく階調電圧が前記画素に印加されてから１フレームに相当する時間が経過したときのその画素の輝度が、本来表示すべき輝度の９０％から１１０％の範囲内に入るように設定されていることを特徴としている。
【０２０４】
上記の範囲を越えるような階調データを用いると、その階調データにより表示するフレームの輝度が本来表示すべき輝度、すなわち表示すべきフレームの階調データが示す階調に対応する輝度からかけ離れた輝度として観察されるばかりでなく、そのフレーム以降のフレームにおける異常表示をもたらすことになりかねない。上記の構成および方法では、このような問題の発生を抑えることができる。
【０２０５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置では、直前のフレームと表示すべきフレームとの間の液晶セルの容量（電気容量）の変化による影響を考慮した階調電圧を画素に印加することができる。これにより、液晶セルの容量が変化することによる階調表示のずれを補正することができる。その結果、特に動画表示時などにおいて入力される階調データをより忠実に再現した表示が可能になる。
【０２０６】
また、本発明の液晶表示装置では、変換部で扱うデータ量を削減することができ、変換部の簡素化を図ることができる。
【０２０７】
さらに、本発明の液晶表示装置では、階調データの残りの下位桁を加算することにより、上位桁のみに基づく変換を行ったことによる誤差を小さくすることができる。
【０２０８】
あるいは、本発明の液晶表示装置では、階調データの残りの下位桁を変換してから加算することにより、さらに誤差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考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の液晶表示装置におけるフレームメモリに対する階調データの入出力の関係を示すタイミングチャートである。
【図３】図１の液晶表示装置におけるＬＵＴメモリのピン接続図である。
【図４】図１の液晶表示装置における液晶パネルの各階調と階調電圧との関係を示すグラフである。
【図５】図１の液晶表示装置における液晶パネルの各階調と液晶セルの容量との関係を示すグラフである。
【図６】ルックアップテーブルを用いて階調データを補正した場合と、補正しなかった場合とにおいて、表示の切り換えの応答特性を示すグラフである。
【図７】ルックアップテーブルを用いて階調データを補正した場合と、補正しなかった場合とにおいて、表示の切り換えの応答特性を示すグラフである。
【図８】ルックアップテーブルを用いて階調データを補正した場合と、補正しなかった場合とにおいて、表示の切り換えの応答特性を示すグラフである。
【図９】図４、図５および式（４）に基づいて求めたルックアップテーブルである。
【図１０】図９のルックアップテーブルを修正したルックアップテーブルの一例である。
【図１１】液晶セルの黒表示に対応する階調電圧から白表示に対応する階調電圧までの範囲外の電圧を出力することができないソースドライバを用いた場合のルックアップテーブルの一例である。
【図１２】図１の液晶表示装置における液晶パネルの設定階調データと階調電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】図１の液晶表示装置における液晶パネルの階調電圧と輝度との関係を示すグラフである。
【図１４】スイッチング素子としての薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型の液晶パネル、およびこの液晶パネルを駆動するドライバを備えた液表示装置の構成を示す概略構成図である。
【図１５】図１４の液晶パネルにおける各画素の等価回路を示す回路図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るＬＵＴメモリ周辺の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１のＬＵＴメモリに設定したルックアップテーブルの一部を示す図表である。
【図１８】図１６のＬＵＴメモリに設定したルックアップテーブルの一部を示す図表である。
【図１９】本発明の実施形態の変形例に係るＬＵＴメモリ周辺の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第２の参考形態に係る変換演算回路周辺の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第２の参考形態で用いた液晶パネルの定常状態における各階調と階調電圧との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の第２の参考形態で用いた液晶パネルの定常状態における各階調と液晶セルの容量との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の第２の参考形態における表示フレーム階調データと数値データとの関係を示す図表である。
【図２４】本発明の第２の参考形態における前フレーム階調データと数値データとの関係を示す図表である。
【図２５】本発明の第２の参考形態における数値データと階調データとの関係を示す図表である。
【図２６】本発明の第３の参考形態における表示フレーム階調データと数値データとの関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の第３の参考形態における前フレーム階調データと数値データとの関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の第３の参考形態における数値データと補正階調データとの関係を示すグラフである。
【図２９】本発明の第４の参考形態に係る変換演算回路周辺の構成を示すブロック図である。
【図３０】本発明の第５の参考形態に係る変換演算回路周辺の構成を示すブロック図である。
【図３１】階調電圧と輝度との関係を示す仮想的なグラフである。
【図３２】第０フレームの開始とともに、黒表示から白表示へ切り換え、その後第１および第２フレームで白表示を維持する際の階調電圧および輝度の変化を示すグラフである。
【図３３】第０フレームの開始とともに、黒表示から灰表示（輝度５０％）へ切り換え、その後第１および第２フレームで灰表示を維持する際の階調電圧および輝度の変化を示すグラフである。
【図３４】階調とビットとの関係を表した図表である。
【図３５】本発明の第６の参考形態に係るＬＵＴメモリ周辺の構成を示すブロック図である。
【図３６】図３５において丸付数字１から３を付した部分における階調データの内容を示す概念図である。
【図３７】図３５において丸付数字４から７を付した部分における階調データの内容を示す概念図である。
【図３８】図３５におけるＬＵＴメモリの入出力ビット数を概念的に示した概念図である。
【図３９】図３６の階調データの内容を一部変形した概念図である。
【図４０】映像の評価実験に用いた評価映像を示す概念図である。
【図４１】映像の評価実験の評価基準を示す図表である。
【図４２】映像の評価実験に用いた各ディスプレイの形態、各ディスプレイに設定されている輝度の誤差、および評価結果を示す図表である。
【図４３】階調と輝度との一般的な関係を示す図表である。
【符号の説明】
１０液晶パネル
１２ソースドライバ（駆動部）
１４ゲートドライバ
１６ソースバスライン
１８走査ライン
２０ＴＦＴ
２２液晶セル
２４負荷容量
２６共通電極
３０コントローラ
３２ＬＵＴメモリ（変換部、メモリ）
３４フレームメモリ（記憶部）
３６ＬＵＴメモリ（変換部、メモリ）
３７下位ビット変換部（変換部）
３８加算器（変換部）
４０変換演算回路（変換部）
４２第１ＬＵＴメモリ
４４第２ＬＵＴメモリ
４６第３ＬＵＴメモリ
４８演算器
５０書換え部
６０変換演算回路（変換部）
６２第１補間部
６４第２補間部
６６第１基準データメモリ
６８第２基準データメモリ
７４ａ第１桁変換部（桁変換部）
７４ｂ第１桁変換部（桁変換部）
７６第２桁変換部（変換部）
７８ラインメモリ

Claims

画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置において、
表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、
前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、
前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、
前記変換部は、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、予め記憶された、上位桁のみからなる設定階調データの中から、所定の設定階調データを特定し、特定された設定階調データと、表示すべきフレームの階調データの下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記変換部は第１入力および第２入力を有し、
前記第２入力には、入力される階調データを記憶してその階調データを１フレーム分遅らせて出力する記憶部が接続されており、
階調データは、前記第１入力に入力されるとともに、前記記憶部を介して前記第２入力に入力されることを特徴とする液晶表示装置。
画素を有し、前記画素にフレームごとに階調データに基づく階調電圧を印加することで階調表示を行う液晶表示装置において、
表示すべきフレームの階調データおよび直前のフレームの階調データに基づいて、表示すべきフレームの階調データを補正階調データに変換する変換部と、
前記変換部にて変換された補正階調データに基づいて階調電圧を前記画素に印加する駆動部と、
前記画素に含まれ、印加された階調電圧により階調表示が可能な液晶セルとを備え、
前記変換部は、表示すべきフレームの階調データの上位桁および直前のフレームの階調データの上位桁に基づいて、予め記憶された、上位桁のみからなる設定階調データの中から、所定の設定階調データを特定し、特定された設定階調データと、表示すべきフレームの階調データの下位桁および直前のフレームの階調データの下位桁に基づいて変換された表示すべきフレームの階調データの下位桁とを加算することにより補正階調データを生成することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記変換部は第１入力および第２入力を有し、
前記第２入力には、入力される階調データを記憶してその階調データを１フレーム分遅らせて出力する記憶部が接続されており、
階調データは、前記第１入力に入力されるとともに、前記記憶部を介して前記第２入力に入力されることを特徴とする液晶表示装置。