JP2004045702A

JP2004045702A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004045702A
Application number: JP2002202438A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Sugino; 杉野　道幸; Takashi Yoshii; 吉井　隆司
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】簡単な構成により、液晶表示パネルの色再現特性に応じた入力画像信号の階調特性の補正を行うとともに、１垂直期間前後の階調遷移による液晶表示パネルの光学応答特性を補償して、画像の再現性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】画像を表示するための液晶表示パネル３と、入力画像信号の１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに応じて、前記液晶表示パネル３に対する書込階調を決定する書込階調決定手段２とを備えた液晶表示装置において、前記書込諧調決定手段２が、前記液晶表示パネル３の色再現特性及び光学応答特性を補償するためのパラメータを記憶した参照テーブル２４を有するものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置に関し、特に前記液晶表示パネルの色再現特性を補償するとともに、前記液晶表示パネルの光学応答特性を向上させることができる液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、パーソナルコンピュータやテレビ受信機などの軽量化、薄形化によってディスプレイ装置も軽量化、薄形化が要求されており、このような要求に従って陰極線管（ＣＲＴ）の代わりに液晶表示装置（ＬＣＤ）のようなフラットパネル型ディスプレイが開発されている。
【０００３】
ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって所望の画像信号を得る表示装置である。このようなＬＣＤは携帯の簡便なフラットパネル型ディスプレイのうちの代表的なものであり、この中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたＴＦＴ　ＬＣＤが主に用いられている。
【０００４】
最近は、ＬＣＤがコンピュータのディスプレイ装置だけでなく、テレビ受信機のディスプレイ装置として広く用いられているが、ＬＣＤの色再現特性は、ブラウン管（ＣＲＴ）のそれとは異なり、入力レベルに応じて色再現範囲が変化するとともに、特定の色方向にシフトする、或いは無彩色の色温度が変化する等の特性が知られている。これらの特性は、液晶素材の性質や、ＬＣＤパネル構成上の光学素子である偏光板の光学特性に起因すると考えられている。
【０００５】
このように、液晶表示パネルは書き込み階調によって原色ＲＧＢ色度点及び白色の色度点の変化が生じるので、これを防止するために入力画像信号に対して液晶表示パネルの色再現特性に合わせた階調補正処理を行っている。
【０００６】
また、ＬＣＤをテレビ受信機のディスプレイ装置として用いる場合、動画像を具現する必要があるが、ＬＣＤは応答速度が遅いために動画像を具現するのは難しい。このような液晶の応答速度の問題を改善するために、１フレーム前の入力画像信号と現フレームの入力画像信号の組み合わせに応じて、予め決められた現フレームの入力画像信号に対する階調電圧より高い（オーバーシュートされた）駆動電圧或いはより低い（アンダーシュートされた）駆動電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動方法が知られている。以下、本願明細書においては、この駆動方式をオーバーシュート（ＯＳ）駆動と定義する。
【０００７】
従来のこの種の液晶表示装置について、図４乃至図７とともに説明する。ここで、図４は従来の液晶表示装置における要部概略構成を示すブロック図、図５は従来の液晶表示装置における階調補正特性例を示す説明図、図６は従来の液晶表示装置におけるＯＳテーブル例を示す説明図、図７は従来の液晶表示装置における（ａ）階調補正テーブル、（ｂ）ＯＳテーブル、（ｃ）入出力データ値を示す説明図である。尚、図７における数値はあくまで説明を簡便にするためのものであり、正確な値を表しているものではない。
【０００８】
従来の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶表示パネル３の色再現特性に基づいて、入力画像信号の階調特性を補正する３軸独立γ処理回路１と、階調補正された後のこれから表示するＮ番目のフレームの入力画像データ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄａｔａ）と、フレームメモリ１に保存されたＮ−１番目のフレームの入力画像データ（Ｐｒｅｖｉｏｕｓ　Ｄａｔａ）との階調遷移パターンから、前記液晶表示パネル３の光学応答特性を補償するためのオーバーシュート量を求め、Ｎ番目のフレームの画像表示に要する書込階調電圧を液晶表示パネル３に出力するオーバーシュート駆動回路２とを備えている。
【０００９】
３軸独立γ処理回路１は、液晶表示パネル３に低階調から高階調までの映像信号を書き込んでも、該液晶表示パネル３上で再現される色度を著しく移動させないためのものであり、中間レベルの無彩色が特定の色方向に偏移するのを防止するためのパラメータが格納された階調補正テーブル１１と、該階調補正テーブル１１を参照して入力画像信号ａに対し階調補正処理を施す階調補正処理部１２とを有している。
【００１０】
ここで、階調補正テーブル１１に格納されているパラメータは、液晶表示パネル３の色再現特性の実測値から予め得られるものであり、例えば表示信号レベル数すなわち表示データ数が８ビットの２５６階調である場合、２５６の全ての階調に対するパラメータを持っても良いし、例えば６４階調毎の５つの代表階調についての実測値のみを記憶しておき、その他のパラメータについては、上記実測値から計算で求めるようにしても良い。
【００１１】
例えば、中間レベルの無彩色が青色方向に偏移する特性を有する液晶表示パネルに対しては、図５に示すように、入力画像信号のうちＢのみのレベルを落とし、他のＲ、Ｇとの混色するようなパラメータを格納した階調補正テーブル１１を備えることにより、無彩色の青偏移を抑制することが可能である。
【００１２】
尚、図示はしていないが、このような階調補正テーブル１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色毎に設けられており、無彩色の特定の色方向への変化を抑えるため、各原色毎に独立して階調補正を行うのが一般的である。しかし、例えば図５に示したように、Ｒ、Ｇの補正特性が同じであるような場合は、Ｒ、Ｇ用の階調補正テーブルを共用化しても良い。
【００１３】
一方、オーバーシュート駆動回路２は、１フレーム前の階調補正処理された画像データｃをＰｒｅｖｉｏｕｓ　Ｄａｔａとして格納するフレームメモリ１１と、現フレームの階調補正処理された画像データ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄａｔａ）ｂと、前記フレームメモリ１１に格納されている１フレーム前の画像データｃとを読み出し、両データの階調遷移の組み合わせに応じて、液晶表示パネル４の光学応答特性を補償した書込階調ｄを決定する書込階調決定部１２と、画像データの１フレーム前後における階調遷移の組み合わせ毎にオーバーシュート量（書込階調値）を一覧表として格納しているＯＳテーブル（ＬＵＴ）１３とを有している。
【００１４】
一般的に液晶表示パネルにおいては、ある中間調から別の中間調に変更させる時間は長く、中間調を１フレーム（例えば６０Ｈｚのプログレッシブスキャンの場合は１６．７ｍｓｅｃ）内に表示することができず、残像が発生するだけでなく、中間調を正しく表示することができないという課題があったが、上述のオーバーシュート駆動回路２を用いることにより、目標の中間調を短時間で表示することが可能となる。
【００１５】
ここで、上述のＯＳテーブル２３に格納されているパラメータは、液晶表示パネル３の光学応答特性の実測値から予め得られるものであり、例えば表示信号レベル数すなわち表示データ数が８ビットの２５６階調である場合、図６に示すように、２５６の全ての階調に対するパラメータを持っても良いし、例えば６４階調毎の５つの代表階調についての実測値のみを記憶しておき、その他のパラメータについては、上記実測値から計算で求めるようにしても良い。
【００１６】
尚、このＯＳテーブル２３も、上述の階調補正テーブル１１と同様、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色毎に設けられており、各原色信号毎に階調補正されたフレームデータに対して、独立にオーバーシュート駆動が行われる。
【００１７】
上記のように構成された液晶表示装置においては、まず現フレームの入力画像信号ａ^Ｎに対し、図７（ａ）に示すような階調補正テーブル１１を参照して階調補正処理を行う。そして、階調補正された１フレーム前後の画像データｂ（＝ａ^Ｎ×階調補正量）、ｃ（＝ａ^Ｎ−１×階調補正量）から、図７（ｂ）に示すようなＯＳテーブル１１を参照して書込階調ｄ^Ｎを決定して、液晶表示パネル３に供給する。すなわち、階調補正された１フレーム前後の画像データｂ、ｃから求められるＯＳテーブル１１のアドレスより参照されるパラメータ値ｄが、液晶表示パネル３に印加される書込階調電圧となる。
【００１８】
具体的には、例えばフレームｎ＋１の入力画像信号ａの階調が２０の場合、階調補正処理部１２は階調補正テーブル１１を参照して、この入力画像信号ａに対し階調補正を行い、階調値３０の画像データｂを出力する。書込階調決定部２２は現フレームｎ＋１における画像データｂの階調値３０と、フレームメモリ２１より読み出した前フレームｎにおける画像データｃの階調値２０とから、ＯＳテーブル２３を参照してオーバーシュート量（書込階調値）４０を求めて、液晶表示パネル３に出力する。
【００１９】
以上のように、従来の液晶表示装置においては、階調補正回路１により、液晶表示パネル３の色再現特性に応じて、入力画像信号の階調特性の補正を行うことによって、色再現性を向上させるとともに、オーバーシュート駆動回路２によって、入力画像信号の１フレーム前後の階調遷移による光学応答特性を補償することにより、階調遷移を持つ動画像に対しても残像の発生を抑え、中間調を正しく表示することを可能としている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の液晶表示装置の場合、液晶表示パネル３の色再現特性に応じて入力画像信号の階調特性を補正する３軸独立γ処理回路１と、１垂直期間前後の階調遷移による液晶表示パネル３の光学応答特性を補償するためのオーバーシュート駆動回路２とが、独立して個別に設けられているため、回路構成が増大、煩雑化するとともに、処理負荷が大きくなるという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、液晶表示パネルの色再現特性及び光学応答特性の双方を同時に補償して、画像の色再現性を向上させるとともに、残像の発生を抑え、中間調を正しく表示することが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、画像を表示するための液晶表示パネルと、入力画像信号の１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに応じて、前記液晶表示パネルに対する書込階調を決定する書込階調決定手段とを備えた液晶表示装置において、前記書込諧調決定手段が、前記液晶表示パネルの色再現特性及び光学応答特性を補償するためのパラメータを記憶した参照テーブルを有することを特徴とする。
【００２３】
本願の第２の発明は、前記参照テーブルが、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色毎に独立して設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、参照テーブルを参照して入力画像信号の階調を補正することにより、簡単な構成にて、液晶表示パネルの色再現特性に応じて、高精度な色再現を実現するとともに、液晶表示パネルの光学応答特性を補償して、残像の発生を抑え、中間調を正しく表示することを可能としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図３とともに詳細に説明するが、上記従来技術と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示すブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置における（ａ）参照テーブル、（ｂ）入出力データ値を示す説明図、図３は本実施形態の液晶表示装置における参照テーブルと従来例のＯＳテーブルとの関係を示す概略説明図である。尚、図３における数値はあくまで説明を簡便にするためのものであり、正確な値を表しているものではない。
【００２７】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、図４とともに上述した従来の３軸独立γ処理回路１を設けることなく、オーバーシュート駆動回路２のＯＳテーブル２３に代えて、液晶表示パネル３の色再現特性及び光学応答特性の双方を同時に補償するためのパラメータを記憶した参照テーブル２４を設けている。
【００２８】
すなわち、入力画像信号の階調遷移に伴う液晶表示パネル３の光学応答特性（液晶の配向モードや液晶材料に電界を印加するための電極構造などによって変化する）を補償するためのオーバーシュート駆動量に、液晶表示パネル３の色再現特性に対応した階調補正量を加えたパラメータを参照テーブル２４に格納しておき、この参照テーブル２４を参照して、液晶表示パネル３に供給する書込階調電圧を決定するように構成している。
【００２９】
本実施形態の液晶表示装置においては、現フレームの入力画像信号ａ^Ｎと、１フレーム前の画像データｃ（＝ａ^Ｎ−１）とから、図２（ａ）に示すような参照テーブル２４を参照して書込階調ｄ^Ｎを決定して、これを液晶表示パネル３に供給する。すなわち、１フレーム前後の画像データａ、ｃから求められる参照テーブル２４のアドレスより参照されるパラメータ値ｄが、液晶表示パネル３に印加される書込諧調電圧となる。
【００３０】
具体的には、例えばフレームｎ＋１の入力画像信号ａの階調が２０の場合、書込階調決定部２２は現フレームｎ＋１における画像データａの階調値２０と、フレームメモリ２１より読み出した前フレームｎにおける画像データｃの階調値１０とから、参照テーブル２４を参照してオーバーシュート量（書込階調値）４０を求めて、液晶表示パネル３に出力する。
【００３１】
ここで、本実施形態の液晶表示装置において、入力画像データａに対する書込階調データｄの関係は、図７（ｃ）に示した従来例のおける入力画像データａに対する書込階調データｄの関係と同じである（最初の１フレーム目は除く）。換言すれば、入力画像データａに対して、上記従来例のように３軸独立γ処理回路とオーバーシュート駆動回路との２つの回路を経て得られる書込階調データｄと同じ値が出力されるように、参照テーブル２４のパラメータは決定されている。
【００３２】
これについて、さらに図３とともに説明する。すなわち、図３（ａ）に示した従来のＯＳテーブルにおいて、前フレームデータ（ａ^Ｎ−１×階調補正量）と現フレームデータ（ａ^Ｎ×階調補正量）とのアドレスから参照されるパラメータｄ^Ｎが、図３（ｂ）に示した本発明の参照テーブルにおいては、前フレームデータ（ａ^Ｎ−１）のアドレスを階調補正量で除算したアドレスと現フレームデータ（ａ^Ｎ）を階調補正量で除算したアドレスとから参照されることとなる。
【００３３】
以上述べたとおり、本実施形態の液晶表示装置においては、液晶表示パネル３の色再現特性を補償すると同時に、前記液晶表示パネル３の階調遷移による光学応答特性を補償するためのパラメータを記憶した参照テーブル２４を設け、この参照テーブル２４を参照して液晶表示パネル３への書込階調電圧を決定しているため、従来例に比べて非常に簡単な回路構成にて、液晶表示パネル３の色再現特性に応じて高精度な画像の色再現を実現するとともに、液晶表示パネル３の光学応答特性を補償して、残像の発生を抑え、中間調を正しく表示することを可能としている。
【００３４】
すなわち、本発明の液晶表示装置によれば、従来例と同様の画質効果を確保しつつ、回路規模、処理負荷を大幅に削減することができるという、非常に有益な作用効果を得ることができる。
【００３５】
尚、上記本発明の一実施形態においても、表示画像の色再現精度を向上させるために、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色信号に対応した個別の参照テーブルを３つ備え、各原色信号毎に独立して補償処理を行うことが望ましいが、例えば図５に示したように、Ｒ、Ｇの補正特性が同じであるような場合は、Ｒ、Ｇ用の参照テーブルと、Ｂ用の参照テーブルとの２つの参照テーブルを設けて、各原色信号に対する補償処理を行うようにしても良い。
【００３６】
また、上記本発明の一実施形態においては、主にハード回路で本発明を実現するものについて説明したが、図１に示した信号処理は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰなどのデータ処理器を用いても実現することが可能である。この場合、１垂直期間の遅延処理で必要になるフレームメモリは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰなどのデータ処理器の内蔵もしくは外付けに配置され、かつその記憶容量はフレーム容量単位で少なくとも前フレームデータ（Ｐｒｅｖｉｏｕｓ　Ｄａｔａ）及び現フレームデータ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄａｔａ）とを格納する２フレーム以上の容量を有しているものが用いられる。
【００３７】
この２フレーム以上の容量を有するフレームメモリは、ＤＳＰなどのデータ処理器から絶対アドレスで書き込み／読み出しが行えるようにする。このような構成を持たせることによって、ＤＳＰなどのデータ処理器から１垂直期間前の映像信号と現行垂直期間の映像信号を読み出し、本発明にそった処理を実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、上述のような構成としているので、参照テーブルを参照することにより、液晶表示パネルの色再現特性を補償すると同時に、液晶表示パネルの光学応答特性を補償することが可能であり、簡単な構成で、画像の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施形態における要部概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施形態における（ａ）参照テーブル、（ｂ）入出力データ値の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の一実施形態における参照テーブルと従来例のＯＳテーブルとの関係を示す概略説明図である。
【図４】従来の液晶表示装置における要部概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来の液晶表示装置における階調補正特性例を示す説明図である。
【図６】従来の液晶表示装置におけるＯＳテーブル例を示す説明図である。
【図７】従来の液晶表示装置における（ａ）階調γテーブル、（ｂ）ＯＳテーブル、（ｃ）入出力データ値の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２　オーバーシュート駆動回路
３　液晶表示パネル
２１　フレームメモリ
２２　書込階調決定部
２４　参照テーブル

Claims

画像を表示するための液晶表示パネルと、
入力画像信号の１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに応じて、前記液晶表示パネルに対する書込階調を決定する書込階調決定手段とを備えた液晶表示装置において、
前記書込諧調決定手段は、前記液晶表示パネルの色再現特性及び光学応答特性を補償するためのパラメータを記憶した参照テーブルを有することを特徴とする液晶表示装置。
前記参照テーブルが、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色毎に独立して設けられていることを特徴とする前記請求項１に記載の液晶表示装置。