JP2004109332A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入力階調値より強調した印加階調値を用い液晶パネルを駆動する液晶表示装置では、１フレーム期間内に応答できないような階調遷移と１フレーム期間内に応答できる階調遷移とが交互に続くような組み合わせパターンにおいて、所望階調値より徐々に到達階調が大きく（或いは小さく）なる現象が発生するため、この現象を抑制する。
【解決手段】前記後階調より３フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少する制御を行う制御手段を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】前記後階調より３フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少する制御を行う制御手段を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、テレビやＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用のモニター、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）用モニター等に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、省スペース・省電力の特徴に加え、近年、視野角・コントラスト・色再現性・応答速度等の性能が向上してきたため、今やブラウン管を凌駕する画像表示装置となりつつある。そのため、テレビやＯＡ用のモニターコンピューターのモニター等への液晶表示装置の適用は、今後も拡大の一途を辿ると予測される。
【０００３】
通常、液晶セルに電圧が印加されると、液晶セル内の液晶材料（液晶分子）はその誘電率異方性により長軸方向（ダイレクター）が変化される。液晶材料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を透過する光の偏光方向も変化する。そして、液晶セルに設けられた偏光板などの作用を伴って、液晶セルに印加された印加電圧（印加電圧）によって該液晶セル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。
【０００４】
しかし、液晶材料が印加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り、所望する応答時間内に応答できない場合がある。例えば、現在広く用いられているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、またはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）等の液晶表示方式（液晶表示モード）においては、液晶材料の応答速度は、遅い遷移階調では３０〜５０ｍｓｅｃとなる場合がある。このとき、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）信号の６０Ｈｚ（約１６．６ｍｓｅｃ）、あるいはＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｉｎｅ）信号の５０Ｈｚ（２０．０ｍｓｅｃ）に対応する応答速度を実現できず、動画像が十分に表現できない場合が起こりうる。
【０００５】
そこで、従来、液晶材料や表示の駆動方法に工夫を施して、応答速度を早くした液晶表示装置が開発されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、入力された階調（以下、後階調と称する）と１フレーム前の階調（以下、前階調と称する）を比較し、入力された階調が１フレーム前の階調より大きい場合には、入力された階調より大きな電圧を印加し、入力された階調が１フレーム前の階調より小さい場合には、入力された階調より小さい電圧を印加することで、液晶材料を急峻に目標階調へと動かす駆動方法（以下、本明細書ではこのような駆動方法をオーバーシュート駆動と称する）を用いた液晶表示装置が開示されている。
【０００７】
このオーバーシュート駆動では、前階調と後階調とに対応つけて液晶に印加すべき印加階調値（或いは該印加階調を実現する印加電圧値）を定めたルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する）を予め用意しておき、駆動回路がこれを参照して印加電圧を調整するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３９８３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、液晶パネルは温度によって応答速度が変化する性質を備えており、温度が高い場合には応答速度が速く、温度が低い場合には応答速度が遅い。そのため、例えば０℃の時のように温度が低い場合には、オーバーシュート駆動を行なったとしても十分な応答速度が得られない場合がある。
【００１０】
このような場合には、オーバーシュート駆動を用いても１フレーム内に到達する目標となる階調（以下、目標階調と称する。なお、この目標階調は後階調に等しい。）に到達しない階調の組み合わせが存在し、次のフレームに対してオーバーシュート駆動を実施したときに、目標階調に到達していないにも拘らず目標階調に達していることを前提に印加階調値を決定してしまうため、本来表示すべき階調と異なる階調が表示され、所望の画像を表示できないという問題がある。
【００１１】
このような問題が起きる例を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、低温化において、ある液晶パネルをオーバーシュート駆動した時に、１フレーム期間内に液晶が到達する到達階調の実測値を示す説明図であり、図１０は上記オーバーシュート駆動を行なう際に用いたＬＵＴを表す説明図である。なお、本例における液晶パネルはノーマリーブラックであるものとする。
【００１２】
なお、図９において、横軸は前階調を示し、グラフの各線は各目標階調（０，３２，６４，…，２５５）に対する到達階調を示している。また、図中の線（データ値）は図９に向かって最も下方のものが目標階調＝０階調の場合を示しており、最も上方のものが目標階調＝２５５階調の場合を示している。そして、例えば目標階調０に対する線１１は、略全ての前階調に対して横軸に平行になっていないが、これは、略全ての前階調に対してオーバーシュート駆動を行なった場合でも１フレーム期間内に目標階調に達していないことを示しており、逆に、目標階調１２８に対する線１３は前階調が高階調である場合の一部を除く略全ての前階調に対して横軸に平行になっているがこれは、オーバーシュート駆動を行なった場合には１フレーム期間内に目標階調に達していることを示している。
【００１３】
このような特性を備える液晶パネルの一つの画素に対し、映像信号が１フレーム毎に初期階調を０階調として０（初期階調）→１２８→０→１２８→０→１２８・・・のように変化した場合を考える。オーバーシュート駆動の前階調と目標階調の関係を用いて、実際到達する階調（以下、到達階調と称する）を検証すると、図９の太線で示されるように、１４→１５→１６→１７→１８→１９のように階調が変化する。
【００１４】
すなわち、初期階調０階調の液晶パネルに対して目標階調として１２８階調が与えられた際には、図１０のＬＵＴを参照して印加階調として２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに与えられ、このとき到達階調は１２８階調になり目標階調に到達する（図９中では１４→１５）。そして、次に目標階調として０階調が与えられると、印加階調として０階調（図１０中では３４）が液晶パネルに与えられるが、１フレーム期間内に０階調に達することができず到達階調は４５階調となる（図９中では１５→１６）。
【００１５】
次に、目標階調として１２８階調が与えられると、ＬＵＴから前階調０階調、後階調１２８階調に対する印加階調である２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は１２８階調より大きくなり２００階調になる（図９中では１６→１７）。
【００１６】
さらに、その後、目標階調として０階調が与えられると、ＬＵＴから前階調１２８階調、後階調０階調に対する印加階調である０階調（図１０中では３４）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は４５階調よりさらに大きくなり８０階調となる（図９中では１７→１８）。
【００１７】
さらに、目標階調として１２８階調が与えられると、ＬＵＴから前階調０階調、後階調１２８階調に対する印加階調である２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は２００階調よりさらに大きくなり２１２階調になる（図９中では１８→１９）。
【００１８】
つまり、小さい階調値から大きい階調値に変化する場合（以下、この場合をライズと称する）は１フレーム期間内に応答できるのに対し、大きい階調値から小さい階調値に変化する場合（以下、この場合をディッケイと称する）は１フレーム期間内に応答できない階調遷移が交互に続くような組み合わせパターンにおいては、徐々に到達階調が大きくなり、その画素が徐々に明るくなっていく（白化する）という問題が生じ得る。
【００１９】
また、この問題は上記のような完全に反復している映像信号以外の場合でも、発生する場合がある。図９と図１１を用いてその理由を説明すると、図９において横軸に平行になっていない前階調と目標階調（後階調）の組み合わせは１フレーム期間内に応答できない階調変化の組み合わせを示しているが、これを図１０のＬＵＴに上に示すと、ライズ側が範囲Ａ、ディッケイ側が範囲Ｃといったように所定の範囲を有するものとなり図１１のようになる。
【００２０】
ライズ側であって１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせの集合を範囲Ｂ、ディッケイ側であって１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせの集合を範囲Ｄとすると、例えば、０→１２８→３２→６４→１６→６４・・・のように、範囲Ｂと範囲Ｃとの間における階調変化が交互に繰り返されるときには、ディッケイ側が１フレーム期間内に応答できない階調変化であり、ライズ側が１フレーム期間内に応答できる階調変化であるという上記のパターンに該当し、徐々に画素が白化するという問題が生じる。
【００２１】
このような画素の白化の問題は、液晶パネルの応答特性に大きな影響を受ける。液晶パネルの特性によっては、上記の場合とは逆に、ライズ側が１フレーム期間内に応答できない階調変化であり、ディッケイ側が１フレーム期間内に応答できる階調変化である場合があり、この場合は徐々に画素が暗くなる（黒化する）という問題が生じることになる。
【００２２】
本発明は、上記のような問題を解決するために、液晶パネルの応答特性に基づいてオーバーシュート駆動の強調度合いを制御する等して、白化又は黒化を抑制する液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少する制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置とする。
【００２４】
若しくは、液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するものであって、かつ、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合のいずれか一方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合であっても１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない組み合わせの範囲内にあり、他方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合に１フレーム期間内に液晶が後階調にまで応答できる組み合わせの範囲内にあるパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少するよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置とする。
【００２５】
このように構成することにより、白化或いは黒化がおこるパターンに対して、印加階調強調手段によって強調される強調量が減少され、白化或いは黒化の問題が減殺される。
【００２６】
また、このとき、前記強調量を減少する制御は、印加階調強調手段を介さずに前記後階調に基づいて印加階調値を液晶に印加するよう制御するものであるものとすることが望ましい。
【００２７】
この構成によれば、白化が発生する場合には、後階調より大きい階調が入力されないことから、到達階調が後階調以上にならない。同様に黒化が発生する場合には、後階調より小さい階調が入力されないことから、到達階調が後階調以下にならない。従って、白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００２８】
さらに、液晶パネルの温度を検出する検出手段を備え、前記検出手段が検出した液晶パネルの温度に基づいて、前記組み合わせパターンを変更する手段を備えることが望ましい。
【００２９】
液晶パネルは温度により応答特性が異なるため、温度の変化に伴って白化或いは黒化の原因となる１フレーム期間内に応答できない前階調と後階調の組み合わせ範囲は変化する。従って、この変化に応じて、１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない組み合わせのパターンを適切に調整すれば、液晶パネルの温度が変化しても白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１について図１〜図４を参照して説明する。図１は、実施の形態１にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００３１】
液晶表示装置６０は主に、液晶パネル６１と、コモン回路６２と、階調回路６３と、ＬＣＤコントローラ６４と、フレームメモリ６６と、ＶＰＣ（Ｖｉｄｅｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６７とから構成される。
【００３２】
液晶パネル６０は、画素が形成された基板（画面）を含んでおり、その画面に対してマトリクス状に配置されたソースバスラインと、走査ラインとを有している。そして、ソースバスラインと走査ラインとの交点にはそれぞれ画素が形成されており、各画素に対応しては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、液晶セル、および所定の負荷容量が配置されている。そして、液晶セルは、ＴＦＴのドレインと、全画素間で共通の図示しないコモン電極（共通電極）とに接続されており、このコモン電極はコモン回路６２と接続されている。
【００３３】
コモン回路６２は、コモン電極で使用するコモン電圧を生成する回路であり、前記コモン電極の他にＬＣＤコントローラ６４と接続されている。
【００３４】
階調回路６３は、ＬＣＤコントローラ６４から送られてくる印加階調値を印加電圧に変換するもので、液晶パネル６１の外側に設けられており、ソースドライバーおよびゲートドライバーを含む構成である。そして、上記ソースバスラインはソースドライバーに接続されており、走査ラインはゲートドライバーに接続されている。
【００３５】
そして、フレームメモリ６６は、液晶パネル６１が備える各画素に対する入力階調を記憶可能な容量を備えた記憶装置であり、ＬＣＤコントローラ６４及びＶＰＣ６７に接続されている。そして、ＶＰＣ６７からある画素に対する入力階調が入力されるとその入力階調を記憶しておき、その画素に対する入力階調がＶＰＣ６７から入力されると、それに同期して、記憶していたその画素に対応する１フレーム前の階調階調をＬＣＤコントローラ６４に出力する。
【００３６】
ＶＰＣ６７は、入力画像信号をデジタルデータである入力階調信号に変換する機能を有するもので、ＬＣＤコントローラ６４及びフレームメモリ６６に接続されており、ＬＣＤコントローラ６４及びフレームメモリ６６にデジタル化された入力階調信号を出力するものである。
【００３７】
ＬＣＤコントローラ６４は、前階調と後階調の組み合わせに基づいて、印加階調値を後階調より強調したものとする印加階調強調手段８０と、後階調より３フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段８１と、検出手段によって検出される階調遷移パターンが所定のパターンであるか否かに応じて、印加階調強調手段が強調する強調量を切り替える制御を行う制御手段８２とが備えられる。
【００３８】
そして、印加階調強調手段８０は、ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する）７５を記憶しているメモリと、補完演算素子７６とから形成される。
【００３９】
このＬＵＴ７５は、図２に示すように、入力画像信号に基づく入力階調（後階調）の代表値と、１フレーム前の入力階調（前階調）の代表値との組み合わせをマトリクス状に配置し、その代表値の交点に対応する印加階調値が記憶されている。この印加階調値は、前階調に対する後階調の変化（本明細書において階調遷移と称する）がライズの場合には後階調よりも大きい階調値が記憶されており、階調遷移がディッケイの場合には後階調よりも小さい階調値とされる。また、ＬＵＴ７５は複数設けられており、それぞれのＬＵＴにより、後階調に対してどの程度大きい或いは小さい印加階調値が含まれるか（以下、これを強調量と称する）が異なる。
【００４０】
そして、補完演算素子７６は、ＬＵＴ７５に記憶されている後階調と前階調の代表値に基づいて、本来の後階調と前階調とに対応する印加階調値を補完演算するものであり、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）またはＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等により形成される。そして、補完演算素子７６は階調回路６３に接続されており、演算により求められた印加階調値は階調回路６３に送られる。
【００４１】
ＬＵＴ７５と補完演算素子７６により後階調より強調された印加階調値を演算する処理は次のように行う。すなわち、まず、前階調と後階調がＬＵＴ７５のどの代表値の間に含まれるかを見極める。このとき、前階調と後階調が代表値と一致する場合はその代表値に対応した印加階調値を補完演算素子７６に出力し、代表値と一致しない場合には直近の代表値の組み合わせに対応した印加階調値を選択し補完演算素子７６に出力する。
【００４２】
補完演算素子７６では、ＬＵＴ７５から出力された印加階調値に基づいて、前階調及び後階調の値に応じて線形補完等の演算処理を行い、前階調及び後階調の値に対応する印加階調値を演算し階調回路６３に出力する。
【００４３】
そして、検出手段８１は、１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを記憶している参照テーブル８３と、後階調に対して前２フレーム目以降（つまり後階調をｎフレーム目とすると、ｎ−２フレーム目からｎフレーム目までの間）に前階調と後階調との組み合わせがどのような領域にあったかを記憶するメモリ８４と、白化或いは黒化する領域変化パターンを記憶するメモリ８５と、メモリ８４に記憶された履歴に基づく領域変化パターンとメモリ８５に記憶された領域変化パターンとを比較して、どの強調量のＬＵＴ７５を使用すべきか判定し制御手段に出力する判定手段８６が備えられる。
【００４４】
参照テーブル８３は、図３に示すように形成されるものであり、ライズ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを領域Ａ、ライズ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できる前階調と後階調の組み合わせを領域Ｂ、ディッケイ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを領域Ｃ、ディッケイ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できる前階調と後階調の組み合わせを領域Ｄとして記憶されている。なお、前階調と後階調とが同一の場合は領域Ｂ或いは領域Ｄのいずれかに含める。また、この範囲は予め実験等により求められるもので、液晶パネルの特性により異なる。
【００４５】
また、メモリ８４は、例えば、領域Ａにある場合は“００”、領域Ｂにある場合は“０１”、領域Ｃにある場合は“１０”、領域Ｄにある場合は“１１”のように、過去の領域をデジタル信号化し、２フレーム前と前階調の階調遷移を記憶するよう形成する。
【００４６】
このメモリ８４の構成の一例を挙げると、図４に示すように、メモリ容量を２ｂｉｔとし、ｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目との階調遷移が領域Ｄである場合には第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに“１１”を記憶しておく。
【００４７】
そして、ｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域が分かると、メモリ８４は第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔにあった信号を判定手段８６に出力した後、記憶していた領域に代えてｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域を第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに記憶する。以降は同様の制御を続け、常に前１階調遷移分のデータを記憶するよう制御する。
【００４８】
メモリ８５には、予め実験等より求められた白化及び黒化が発生する領域変化パターンが記憶されている。このような白化及び黒化のパターンを、メモリ８４の領域を用いていうと、領域Ｃ→領域Ｂが白化パターン、領域Ａ→領域Ｄが黒化パターンとなる。
【００４９】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ８４に記憶されている領域の履歴を参照するとともに、ｎフレーム目とｎ−１フレーム目との組み合わせによる階調遷移における領域を参照し、領域変化パターンがメモリ８５に記憶されている白化パターン或いは黒化パターンに該当するか否かを判定する。
【００５０】
判定手段８６の判定結果が白化パターン或いは黒化パターンに該当する場合には、判定手段８６から制御手段８７に対して判定結果を伝達するためのフラグを立てる。
【００５１】
そして、制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００５２】
以上のように構成することにより、白化パターン或いは黒化パターンが入力されると、ＬＣＤコントローラは白化パターン或いは黒化パターンを検出して、ＬＵＴ７５の強調量を低減するため、白化或いは黒化が大きく進行することなくその現象は減殺されることになる。
【００５３】
上記実施の形態１には種々の変形を加え得る。その変形例について述べると、変形例１は、上記実施の形態１では強調量が大きいＬＵＴと、強調量が小さいＬＵＴの少なくとも２つのＬＵＴを使用していたが、強調量が小さいＬＵＴを設けることなく、白化パターン或いは黒化パターンに該当すると判定手段８６が判定した場合には、印加階調強調手段を介することなく後階調をそのまま階調回路６３に出力するように変形を加えるものである。このように形成すれば、白化或いは黒化のパターンを検出した場合には、強調量を０とすることになり白化或いは黒化を効果的に抑制することが可能である。なお、この明細書においては強調量を減少すると言う場合は強調量を０にする場合も含むものとする。
【００５４】
また、変形例２は、上記実施の形態１が備えていた強調量が小さいＬＵＴに代えて、強調量が大きいＬＵＴの強調量に１より小さい係数を掛けて、強調量を減少するように変形を加えるものである。このように形成しても、白化或いは黒化を抑制することが可能である。
【００５５】
さらに、変形例３は、上記実施の形態１では前２フレーム間の階調遷移を参照して領域変化パターンを判定していたが、前３フレーム間以上とするよう変形を加えるものである。このように形成しても、白化或いは黒化を抑制することが可能である。
【００５６】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１に記載した構成によると精度良く白化或いは黒化を防止できるのであるが、構成が若干複雑である。そこで、回路構成の簡略化を図りつつ擬似的に同様の効果を得る構成を次に説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図５は、実施の形態２にかかる液晶表示装置の機能ブロック図である。実施の形態１と実施の形態２が異なる点は、参照テーブル８３、メモリ８４、メモリ８５の構成である。
【００５８】
実施の形態２にかかる参照テーブル９３は、図６に示すように形成されるものであり、前階調及び後階調の双方が例えば０〜１２８階調といった所定の階調範囲にある場合であって、階調遷移がライズにある場合の領域を領域Ｅ、階調遷移がディッケイにある場合の領域を領域Ｆ、それ以外の場合を領域Ｇとし備えている。なお、前階調と後階調とが同一の場合は領域Ｇに含める。ここで言う所定の階調範囲とは、予め液晶パネルの応答特性を試験し、その結果、ライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず、他方が応答できる階調遷移の組み合わせの集合が階調遷移範囲として選択される。
【００５９】
また、メモリ９４は、例えば、領域Ｅにある場合は“００”、領域Ｆにある場合は“０１”、領域Ｇにある場合は“１０”といったように、過去の領域をデジタル信号化し、２フレーム前の階調と前階調との階調遷移がどの領域にあったかを記憶するよう形成する。
【００６０】
このメモリ９４もメモリ８４と同様に、メモリ容量を２ｂｉｔとし、例えば、後階調をｎフレーム目としたときのｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目との階調遷移が領域Ｇである場合には第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに“１０”を記憶しておく。
【００６１】
そして、ｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域が分かると、メモリ９４は第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔにあった信号を判定手段８６に出力した後、記憶していた領域に代えてｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域を第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに記憶する。以降は同様の制御を続け、常に前１階調遷移分のデータを記憶するよう制御する。
【００６２】
また、メモリ９５には、予め実験等より求められた白化及び黒化が発生する領域変化パターンが記憶されている。このような白化及び黒化のパターンを、参照テーブル９３の領域を用いていうと、領域Ｆが１フレーム期間内に応答できない階調遷移である場合には、領域Ｆ→領域Ｅが白化するパターンに該当し、領域Ｅが１フレーム期間内に応答できない階調遷移である場合には、領域Ｅ→領域Ｆが黒化が発生するパターンに該当する。
【００６３】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ９４に記憶されている領域変化の履歴を参照するとともに、ｎフレーム目とｎ−１フレーム目とを比較した階調遷移における領域変化を参照し、領域変化パターンがメモリ９５に記憶されている白化パターン或いは黒化パターンに該当するか否かを判定する。
【００６４】
そして、階調遷移の判定結果が白化パターン或いは黒化パターンに該当する場合には、判定手段８６から制御手段８７に対して判定結果を伝達するためのフラグを立てる。
【００６５】
そして制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００６６】
このように構成した場合であっても、実施の形態１と同様に、白化或いは黒化パターンが入力されると、それを検出し、白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００６７】
また、この実施の形態２では、参照テーブル９３の範囲の割り当てが、ライズかディッケイかを判断し、前階調と後階調との双方が所定の階調範囲であるか否かによって決められているため、容易な回路構成にて形成することができる。
【００６８】
なお、この実施の形態２においても、実施の形態１に対する変形と同様の変形が加え得ることは勿論である。
【００６９】
〔実施の形態３〕
上記実施の形態２については、更に回路構成の簡略化を図るよう変形しうる。その変形例を実施の形態３として説明する。
【００７０】
液晶パネルの特性によっては、ライズ或いはディッケイのいずれかについては必ず１フレーム期間内に目標階調まで到達できないという特性を備えている場合がある。
【００７１】
このような特性を備えていると判断できる液晶パネルに対しては、図７に示すように、実施の形態２において備えていた参照テーブル９３及びメモリ９５を廃し、メモリ９４に代えて後階調をｎフレーム目としたときに、ｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目（＝前階調）の階調遷移がライズであったかディッケイであったかを記憶するメモリ９８を備えるようにする。
【００７２】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ９８に記憶されているｎ−２フレーム目と前階調（ｎ−１フレーム目）の階調遷移を参照して判定を行い、その判定結果を制御手段８７に伝達するフラグを立てる。
【００７３】
この判定手法について説明すると、液晶パネルの特性がディッケイの場合には階調遷移が目標階調にまで到達できない場合には、メモリ９８に記憶されている階調遷移がディッケイであって、次の階調遷移がライズであった場合には、白化のパターンであると判定するようにする。
【００７４】
逆に、液晶パネルの特性がライズの場合には階調遷移が目標階調にまで到達できない場合には、メモリ９８に記憶されている階調遷移がライズであって、次の階調遷移がディッケイであった場合には、黒化のパターンであると判定するようにする。
【００７５】
そして、制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００７６】
以上のように構成することにより、２フレーム前と前階調との階調遷移結果を記憶しておくだけで、白化或いは黒化を防止できるため、非常に容易な構成とすることができる。
【００７７】
なお、この実施の形態３についても、実施の形態１に記載した変形例は同様に適用しうる。
【００７８】
〔実施の形態４〕
次に実施の形態４について説明する。液晶パネル６１の応答特性には、温度依存性があることは上記にも述べたとおりである。したがって、液晶パネル６１の温度が低下すると、参照テーブル８３或いは９３に記憶している領域が変化する場合があるため、液晶パネル６１の温度を検出する温度検出手段４０と、その温度検出手段４０により検出された結果をＬＣＤコントローラ６４に与えるマイコン４１を設け、液晶パネル６１の温度によって、参照テーブル８３の領域或いは参照テーブル９３の領域を変化させる構成とするものが、実施の形態４である。
【００７９】
実施の形態２に温度検出手段４０及びマイコン４１を取付けた場合の機能ブロック図を図８に示し、この構成において液晶パネル６１の温度が上昇したときに、参照テーブル９３の領域の変更を行う場合について具体例をあげて説明する。
【００８０】
図６に示した参照テーブル９３の例を、ある液晶パネルの１０℃のときの例であると仮定し、液晶パネルは温度を上げると応答速度が上昇し、温度変化に追従して１フレーム期間内に応答できない領域が減少していく。図６の例と同一の液晶パネルの４０℃のときの例を示すと、１フレーム期間内に応答できない領域Ｅ、領域Ｆは図９のようになり、ライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず他方が応答できる階調遷移領域は０〜６４階調といったように変化する。
【００８１】
従って、参照テーブル９３を温度変化に応じて変化させたものを複数用意しておき、温度の検出結果によって切り替えて使用するか、或いは、参照テーブル９３の領域Ｅ或いは領域Ｇを判定する際のライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず他方が応答できる階調遷移範囲を切り替えるかして、参照テーブル９３を温度変化に追従させる。これにより、液晶パネルの温度が変化しても、正確に白化或いは黒化を防止でき、かつ、白化或いは黒化が発生しない階調遷移範囲に対する高速応答性を損なうことがない。
【００８２】
なお、この技術思想は実施の形態１についても応用しうる。実施の形態１においては、参照テーブル８３を温度変化に応じて変化させたものを複数用意しておき、温度の検出結果によって切り替えて使用することにより、液晶パネルの温度が変化しても、正確に白化或いは黒化を防止できるように構成しうる。
【００８３】
なお、この技術思想は実施の形態３においても応用しうる。実施の形態３に記載したように、ライズ或いはディッケイのいずれかについて必ず１フレーム期間内に目標階調まで到達できないという特性は、液晶パネルが例えば５℃以下といったような低温になった場合に通常発生する場合が多い。従って、液晶パネルの温度を検出する温度検出手段を設けて、所定の温度以上である場合には、実施の形態３を使用することなく、所定の温度以下になった場合には、実施の形態３の回路を使用するように切り替えるように形成すると、液晶パネルの温度特性に追従できさらに良好である。
【００８４】
また、この際、実施の形態３と実施の形態２とを温度によって切り替える構成にしても良い。
【００８５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、白化或いは黒化がおこるパターンに対して、印加階調強調手段によって強調される強調量が減少されるため、白化或いは黒化の問題が減殺される。
【００８６】
また、液晶パネルの温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段が検出した液晶パネルの温度に基づいて、白化或いは黒化がおこると判定するパターンを変更する手段を備えることにより、さらに精度よく白化或いは黒化を防止できるとともに、かつ、白化或いは黒化が発生しない階調遷移範囲に対する高速応答性を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるＬＵＴを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるメモリ８４の記憶状態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図１０】低温化においてある液晶パネルをオーバーシュート駆動した時に、１フレーム期間内に液晶が実際に到達する階調の実測値を示す説明図である。
【図１１】図１０の液晶パネルをオーバーシュート駆動する際に用いるＬＵＴを表す説明図である。
【図１２】図１１のＬＵＴ上に、１フレーム期間内に応答できない階調変化の組み合わせ範囲及び１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせ範囲をライズ側とディッケイ側に分けて示した説明図である。
【符号の説明】
６０ 液晶表示装置
６１ 液晶パネル
６２ コモン回路
６３ 階調回路
６４ ＬＣＤコントローラ
６６ フレームメモリ（ＦＭ）
６７ ＶＰＣ
７５ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
７６ 補完演算素子
８０ 印加階調強調手段
８１ 検出手段
８２ 制御手段
８３ 参照テーブルメモリ
８４ メモリ
８５ メモリ
８６ 判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、テレビやＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用のモニター、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）用モニター等に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、省スペース・省電力の特徴に加え、近年、視野角・コントラスト・色再現性・応答速度等の性能が向上してきたため、今やブラウン管を凌駕する画像表示装置となりつつある。そのため、テレビやＯＡ用のモニターコンピューターのモニター等への液晶表示装置の適用は、今後も拡大の一途を辿ると予測される。
【０００３】
通常、液晶セルに電圧が印加されると、液晶セル内の液晶材料（液晶分子）はその誘電率異方性により長軸方向（ダイレクター）が変化される。液晶材料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を透過する光の偏光方向も変化する。そして、液晶セルに設けられた偏光板などの作用を伴って、液晶セルに印加された印加電圧（印加電圧）によって該液晶セル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。
【０００４】
しかし、液晶材料が印加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り、所望する応答時間内に応答できない場合がある。例えば、現在広く用いられているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、またはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）等の液晶表示方式（液晶表示モード）においては、液晶材料の応答速度は、遅い遷移階調では３０〜５０ｍｓｅｃとなる場合がある。このとき、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）信号の６０Ｈｚ（約１６．６ｍｓｅｃ）、あるいはＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｉｎｅ）信号の５０Ｈｚ（２０．０ｍｓｅｃ）に対応する応答速度を実現できず、動画像が十分に表現できない場合が起こりうる。
【０００５】
そこで、従来、液晶材料や表示の駆動方法に工夫を施して、応答速度を早くした液晶表示装置が開発されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、入力された階調（以下、後階調と称する）と１フレーム前の階調（以下、前階調と称する）を比較し、入力された階調が１フレーム前の階調より大きい場合には、入力された階調より大きな電圧を印加し、入力された階調が１フレーム前の階調より小さい場合には、入力された階調より小さい電圧を印加することで、液晶材料を急峻に目標階調へと動かす駆動方法（以下、本明細書ではこのような駆動方法をオーバーシュート駆動と称する）を用いた液晶表示装置が開示されている。
【０００７】
このオーバーシュート駆動では、前階調と後階調とに対応つけて液晶に印加すべき印加階調値（或いは該印加階調を実現する印加電圧値）を定めたルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する）を予め用意しておき、駆動回路がこれを参照して印加電圧を調整するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３９８３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、液晶パネルは温度によって応答速度が変化する性質を備えており、温度が高い場合には応答速度が速く、温度が低い場合には応答速度が遅い。そのため、例えば０℃の時のように温度が低い場合には、オーバーシュート駆動を行なったとしても十分な応答速度が得られない場合がある。
【００１０】
このような場合には、オーバーシュート駆動を用いても１フレーム内に到達する目標となる階調（以下、目標階調と称する。なお、この目標階調は後階調に等しい。）に到達しない階調の組み合わせが存在し、次のフレームに対してオーバーシュート駆動を実施したときに、目標階調に到達していないにも拘らず目標階調に達していることを前提に印加階調値を決定してしまうため、本来表示すべき階調と異なる階調が表示され、所望の画像を表示できないという問題がある。
【００１１】
このような問題が起きる例を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、低温化において、ある液晶パネルをオーバーシュート駆動した時に、１フレーム期間内に液晶が到達する到達階調の実測値を示す説明図であり、図１０は上記オーバーシュート駆動を行なう際に用いたＬＵＴを表す説明図である。なお、本例における液晶パネルはノーマリーブラックであるものとする。
【００１２】
なお、図９において、横軸は前階調を示し、グラフの各線は各目標階調（０，３２，６４，…，２５５）に対する到達階調を示している。また、図中の線（データ値）は図９に向かって最も下方のものが目標階調＝０階調の場合を示しており、最も上方のものが目標階調＝２５５階調の場合を示している。そして、例えば目標階調０に対する線１１は、略全ての前階調に対して横軸に平行になっていないが、これは、略全ての前階調に対してオーバーシュート駆動を行なった場合でも１フレーム期間内に目標階調に達していないことを示しており、逆に、目標階調１２８に対する線１３は前階調が高階調である場合の一部を除く略全ての前階調に対して横軸に平行になっているがこれは、オーバーシュート駆動を行なった場合には１フレーム期間内に目標階調に達していることを示している。
【００１３】
このような特性を備える液晶パネルの一つの画素に対し、映像信号が１フレーム毎に初期階調を０階調として０（初期階調）→１２８→０→１２８→０→１２８・・・のように変化した場合を考える。オーバーシュート駆動の前階調と目標階調の関係を用いて、実際到達する階調（以下、到達階調と称する）を検証すると、図９の太線で示されるように、１４→１５→１６→１７→１８→１９のように階調が変化する。
【００１４】
すなわち、初期階調０階調の液晶パネルに対して目標階調として１２８階調が与えられた際には、図１０のＬＵＴを参照して印加階調として２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに与えられ、このとき到達階調は１２８階調になり目標階調に到達する（図９中では１４→１５）。そして、次に目標階調として０階調が与えられると、印加階調として０階調（図１０中では３４）が液晶パネルに与えられるが、１フレーム期間内に０階調に達することができず到達階調は４５階調となる（図９中では１５→１６）。
【００１５】
次に、目標階調として１２８階調が与えられると、ＬＵＴから前階調０階調、後階調１２８階調に対する印加階調である２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は１２８階調より大きくなり２００階調になる（図９中では１６→１７）。
【００１６】
さらに、その後、目標階調として０階調が与えられると、ＬＵＴから前階調１２８階調、後階調０階調に対する印加階調である０階調（図１０中では３４）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は４５階調よりさらに大きくなり８０階調となる（図９中では１７→１８）。
【００１７】
さらに、目標階調として１２８階調が与えられると、ＬＵＴから前階調０階調、後階調１２８階調に対する印加階調である２４２階調（図１０中では３３）が液晶パネルに対して与えられ、このとき到達階調は２００階調よりさらに大きくなり２１２階調になる（図９中では１８→１９）。
【００１８】
つまり、小さい階調値から大きい階調値に変化する場合（以下、この場合をライズと称する）は１フレーム期間内に応答できるのに対し、大きい階調値から小さい階調値に変化する場合（以下、この場合をディッケイと称する）は１フレーム期間内に応答できない階調遷移が交互に続くような組み合わせパターンにおいては、徐々に到達階調が大きくなり、その画素が徐々に明るくなっていく（白化する）という問題が生じ得る。
【００１９】
また、この問題は上記のような完全に反復している映像信号以外の場合でも、発生する場合がある。図９と図１１を用いてその理由を説明すると、図９において横軸に平行になっていない前階調と目標階調（後階調）の組み合わせは１フレーム期間内に応答できない階調変化の組み合わせを示しているが、これを図１０のＬＵＴに上に示すと、ライズ側が範囲Ａ、ディッケイ側が範囲Ｃといったように所定の範囲を有するものとなり図１１のようになる。
【００２０】
ライズ側であって１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせの集合を範囲Ｂ、ディッケイ側であって１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせの集合を範囲Ｄとすると、例えば、０→１２８→３２→６４→１６→６４・・・のように、範囲Ｂと範囲Ｃとの間における階調変化が交互に繰り返されるときには、ディッケイ側が１フレーム期間内に応答できない階調変化であり、ライズ側が１フレーム期間内に応答できる階調変化であるという上記のパターンに該当し、徐々に画素が白化するという問題が生じる。
【００２１】
このような画素の白化の問題は、液晶パネルの応答特性に大きな影響を受ける。液晶パネルの特性によっては、上記の場合とは逆に、ライズ側が１フレーム期間内に応答できない階調変化であり、ディッケイ側が１フレーム期間内に応答できる階調変化である場合があり、この場合は徐々に画素が暗くなる（黒化する）という問題が生じることになる。
【００２２】
本発明は、上記のような問題を解決するために、液晶パネルの応答特性に基づいてオーバーシュート駆動の強調度合いを制御する等して、白化又は黒化を抑制する液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少する制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置とする。
【００２４】
若しくは、液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するものであって、かつ、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合のいずれか一方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合であっても１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない組み合わせの範囲内にあり、他方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合に１フレーム期間内に液晶が後階調にまで応答できる組み合わせの範囲内にあるパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少するよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置とする。
【００２５】
このように構成することにより、白化或いは黒化がおこるパターンに対して、印加階調強調手段によって強調される強調量が減少され、白化或いは黒化の問題が減殺される。
【００２６】
また、このとき、前記強調量を減少する制御は、印加階調強調手段を介さずに前記後階調に基づいて印加階調値を液晶に印加するよう制御するものであるものとすることが望ましい。
【００２７】
この構成によれば、白化が発生する場合には、後階調より大きい階調が入力されないことから、到達階調が後階調以上にならない。同様に黒化が発生する場合には、後階調より小さい階調が入力されないことから、到達階調が後階調以下にならない。従って、白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００２８】
さらに、液晶パネルの温度を検出する検出手段を備え、前記検出手段が検出した液晶パネルの温度に基づいて、前記組み合わせパターンを変更する手段を備えることが望ましい。
【００２９】
液晶パネルは温度により応答特性が異なるため、温度の変化に伴って白化或いは黒化の原因となる１フレーム期間内に応答できない前階調と後階調の組み合わせ範囲は変化する。従って、この変化に応じて、１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない組み合わせのパターンを適切に調整すれば、液晶パネルの温度が変化しても白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１について図１〜図４を参照して説明する。図１は、実施の形態１にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００３１】
液晶表示装置６０は主に、液晶パネル６１と、コモン回路６２と、階調回路６３と、ＬＣＤコントローラ６４と、フレームメモリ６６と、ＶＰＣ（Ｖｉｄｅｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６７とから構成される。
【００３２】
液晶パネル６０は、画素が形成された基板（画面）を含んでおり、その画面に対してマトリクス状に配置されたソースバスラインと、走査ラインとを有している。そして、ソースバスラインと走査ラインとの交点にはそれぞれ画素が形成されており、各画素に対応しては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、液晶セル、および所定の負荷容量が配置されている。そして、液晶セルは、ＴＦＴのドレインと、全画素間で共通の図示しないコモン電極（共通電極）とに接続されており、このコモン電極はコモン回路６２と接続されている。
【００３３】
コモン回路６２は、コモン電極で使用するコモン電圧を生成する回路であり、前記コモン電極の他にＬＣＤコントローラ６４と接続されている。
【００３４】
階調回路６３は、ＬＣＤコントローラ６４から送られてくる印加階調値を印加電圧に変換するもので、液晶パネル６１の外側に設けられており、ソースドライバーおよびゲートドライバーを含む構成である。そして、上記ソースバスラインはソースドライバーに接続されており、走査ラインはゲートドライバーに接続されている。
【００３５】
そして、フレームメモリ６６は、液晶パネル６１が備える各画素に対する入力階調を記憶可能な容量を備えた記憶装置であり、ＬＣＤコントローラ６４及びＶＰＣ６７に接続されている。そして、ＶＰＣ６７からある画素に対する入力階調が入力されるとその入力階調を記憶しておき、その画素に対する入力階調がＶＰＣ６７から入力されると、それに同期して、記憶していたその画素に対応する１フレーム前の階調階調をＬＣＤコントローラ６４に出力する。
【００３６】
ＶＰＣ６７は、入力画像信号をデジタルデータである入力階調信号に変換する機能を有するもので、ＬＣＤコントローラ６４及びフレームメモリ６６に接続されており、ＬＣＤコントローラ６４及びフレームメモリ６６にデジタル化された入力階調信号を出力するものである。
【００３７】
ＬＣＤコントローラ６４は、前階調と後階調の組み合わせに基づいて、印加階調値を後階調より強調したものとする印加階調強調手段８０と、後階調より３フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段８１と、検出手段によって検出される階調遷移パターンが所定のパターンであるか否かに応じて、印加階調強調手段が強調する強調量を切り替える制御を行う制御手段８２とが備えられる。
【００３８】
そして、印加階調強調手段８０は、ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する）７５を記憶しているメモリと、補完演算素子７６とから形成される。
【００３９】
このＬＵＴ７５は、図２に示すように、入力画像信号に基づく入力階調（後階調）の代表値と、１フレーム前の入力階調（前階調）の代表値との組み合わせをマトリクス状に配置し、その代表値の交点に対応する印加階調値が記憶されている。この印加階調値は、前階調に対する後階調の変化（本明細書において階調遷移と称する）がライズの場合には後階調よりも大きい階調値が記憶されており、階調遷移がディッケイの場合には後階調よりも小さい階調値とされる。また、ＬＵＴ７５は複数設けられており、それぞれのＬＵＴにより、後階調に対してどの程度大きい或いは小さい印加階調値が含まれるか（以下、これを強調量と称する）が異なる。
【００４０】
そして、補完演算素子７６は、ＬＵＴ７５に記憶されている後階調と前階調の代表値に基づいて、本来の後階調と前階調とに対応する印加階調値を補完演算するものであり、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）またはＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等により形成される。そして、補完演算素子７６は階調回路６３に接続されており、演算により求められた印加階調値は階調回路６３に送られる。
【００４１】
ＬＵＴ７５と補完演算素子７６により後階調より強調された印加階調値を演算する処理は次のように行う。すなわち、まず、前階調と後階調がＬＵＴ７５のどの代表値の間に含まれるかを見極める。このとき、前階調と後階調が代表値と一致する場合はその代表値に対応した印加階調値を補完演算素子７６に出力し、代表値と一致しない場合には直近の代表値の組み合わせに対応した印加階調値を選択し補完演算素子７６に出力する。
【００４２】
補完演算素子７６では、ＬＵＴ７５から出力された印加階調値に基づいて、前階調及び後階調の値に応じて線形補完等の演算処理を行い、前階調及び後階調の値に対応する印加階調値を演算し階調回路６３に出力する。
【００４３】
そして、検出手段８１は、１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを記憶している参照テーブル８３と、後階調に対して前２フレーム目以降（つまり後階調をｎフレーム目とすると、ｎ−２フレーム目からｎフレーム目までの間）に前階調と後階調との組み合わせがどのような領域にあったかを記憶するメモリ８４と、白化或いは黒化する領域変化パターンを記憶するメモリ８５と、メモリ８４に記憶された履歴に基づく領域変化パターンとメモリ８５に記憶された領域変化パターンとを比較して、どの強調量のＬＵＴ７５を使用すべきか判定し制御手段に出力する判定手段８６が備えられる。
【００４４】
参照テーブル８３は、図３に示すように形成されるものであり、ライズ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを領域Ａ、ライズ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できる前階調と後階調の組み合わせを領域Ｂ、ディッケイ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない前階調と後階調の組み合わせを領域Ｃ、ディッケイ側で１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できる前階調と後階調の組み合わせを領域Ｄとして記憶されている。なお、前階調と後階調とが同一の場合は領域Ｂ或いは領域Ｄのいずれかに含める。また、この範囲は予め実験等により求められるもので、液晶パネルの特性により異なる。
【００４５】
また、メモリ８４は、例えば、領域Ａにある場合は“００”、領域Ｂにある場合は“０１”、領域Ｃにある場合は“１０”、領域Ｄにある場合は“１１”のように、過去の領域をデジタル信号化し、２フレーム前と前階調の階調遷移を記憶するよう形成する。
【００４６】
このメモリ８４の構成の一例を挙げると、図４に示すように、メモリ容量を２ｂｉｔとし、ｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目との階調遷移が領域Ｄである場合には第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに“１１”を記憶しておく。
【００４７】
そして、ｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域が分かると、メモリ８４は第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔにあった信号を判定手段８６に出力した後、記憶していた領域に代えてｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域を第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに記憶する。以降は同様の制御を続け、常に前１階調遷移分のデータを記憶するよう制御する。
【００４８】
メモリ８５には、予め実験等より求められた白化及び黒化が発生する領域変化パターンが記憶されている。このような白化及び黒化のパターンを、メモリ８４の領域を用いていうと、領域Ｃ→領域Ｂが白化パターン、領域Ａ→領域Ｄが黒化パターンとなる。
【００４９】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ８４に記憶されている領域の履歴を参照するとともに、ｎフレーム目とｎ−１フレーム目との組み合わせによる階調遷移における領域を参照し、領域変化パターンがメモリ８５に記憶されている白化パターン或いは黒化パターンに該当するか否かを判定する。
【００５０】
判定手段８６の判定結果が白化パターン或いは黒化パターンに該当する場合には、判定手段８６から制御手段８７に対して判定結果を伝達するためのフラグを立てる。
【００５１】
そして、制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００５２】
以上のように構成することにより、白化パターン或いは黒化パターンが入力されると、ＬＣＤコントローラは白化パターン或いは黒化パターンを検出して、ＬＵＴ７５の強調量を低減するため、白化或いは黒化が大きく進行することなくその現象は減殺されることになる。
【００５３】
上記実施の形態１には種々の変形を加え得る。その変形例について述べると、変形例１は、上記実施の形態１では強調量が大きいＬＵＴと、強調量が小さいＬＵＴの少なくとも２つのＬＵＴを使用していたが、強調量が小さいＬＵＴを設けることなく、白化パターン或いは黒化パターンに該当すると判定手段８６が判定した場合には、印加階調強調手段を介することなく後階調をそのまま階調回路６３に出力するように変形を加えるものである。このように形成すれば、白化或いは黒化のパターンを検出した場合には、強調量を０とすることになり白化或いは黒化を効果的に抑制することが可能である。なお、この明細書においては強調量を減少すると言う場合は強調量を０にする場合も含むものとする。
【００５４】
また、変形例２は、上記実施の形態１が備えていた強調量が小さいＬＵＴに代えて、強調量が大きいＬＵＴの強調量に１より小さい係数を掛けて、強調量を減少するように変形を加えるものである。このように形成しても、白化或いは黒化を抑制することが可能である。
【００５５】
さらに、変形例３は、上記実施の形態１では前２フレーム間の階調遷移を参照して領域変化パターンを判定していたが、前３フレーム間以上とするよう変形を加えるものである。このように形成しても、白化或いは黒化を抑制することが可能である。
【００５６】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１に記載した構成によると精度良く白化或いは黒化を防止できるのであるが、構成が若干複雑である。そこで、回路構成の簡略化を図りつつ擬似的に同様の効果を得る構成を次に説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図５は、実施の形態２にかかる液晶表示装置の機能ブロック図である。実施の形態１と実施の形態２が異なる点は、参照テーブル８３、メモリ８４、メモリ８５の構成である。
【００５８】
実施の形態２にかかる参照テーブル９３は、図６に示すように形成されるものであり、前階調及び後階調の双方が例えば０〜１２８階調といった所定の階調範囲にある場合であって、階調遷移がライズにある場合の領域を領域Ｅ、階調遷移がディッケイにある場合の領域を領域Ｆ、それ以外の場合を領域Ｇとし備えている。なお、前階調と後階調とが同一の場合は領域Ｇに含める。ここで言う所定の階調範囲とは、予め液晶パネルの応答特性を試験し、その結果、ライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず、他方が応答できる階調遷移の組み合わせの集合が階調遷移範囲として選択される。
【００５９】
また、メモリ９４は、例えば、領域Ｅにある場合は“００”、領域Ｆにある場合は“０１”、領域Ｇにある場合は“１０”といったように、過去の領域をデジタル信号化し、２フレーム前の階調と前階調との階調遷移がどの領域にあったかを記憶するよう形成する。
【００６０】
このメモリ９４もメモリ８４と同様に、メモリ容量を２ｂｉｔとし、例えば、後階調をｎフレーム目としたときのｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目との階調遷移が領域Ｇである場合には第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに“１０”を記憶しておく。
【００６１】
そして、ｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域が分かると、メモリ９４は第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔにあった信号を判定手段８６に出力した後、記憶していた領域に代えてｎ−１フレーム目とｎフレーム目との階調遷移の領域を第１ｂｉｔ、第２ｂｉｔに記憶する。以降は同様の制御を続け、常に前１階調遷移分のデータを記憶するよう制御する。
【００６２】
また、メモリ９５には、予め実験等より求められた白化及び黒化が発生する領域変化パターンが記憶されている。このような白化及び黒化のパターンを、参照テーブル９３の領域を用いていうと、領域Ｆが１フレーム期間内に応答できない階調遷移である場合には、領域Ｆ→領域Ｅが白化するパターンに該当し、領域Ｅが１フレーム期間内に応答できない階調遷移である場合には、領域Ｅ→領域Ｆが黒化が発生するパターンに該当する。
【００６３】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ９４に記憶されている領域変化の履歴を参照するとともに、ｎフレーム目とｎ−１フレーム目とを比較した階調遷移における領域変化を参照し、領域変化パターンがメモリ９５に記憶されている白化パターン或いは黒化パターンに該当するか否かを判定する。
【００６４】
そして、階調遷移の判定結果が白化パターン或いは黒化パターンに該当する場合には、判定手段８６から制御手段８７に対して判定結果を伝達するためのフラグを立てる。
【００６５】
そして制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００６６】
このように構成した場合であっても、実施の形態１と同様に、白化或いは黒化パターンが入力されると、それを検出し、白化或いは黒化を防止することが可能である。
【００６７】
また、この実施の形態２では、参照テーブル９３の範囲の割り当てが、ライズかディッケイかを判断し、前階調と後階調との双方が所定の階調範囲であるか否かによって決められているため、容易な回路構成にて形成することができる。
【００６８】
なお、この実施の形態２においても、実施の形態１に対する変形と同様の変形が加え得ることは勿論である。
【００６９】
〔実施の形態３〕
上記実施の形態２については、更に回路構成の簡略化を図るよう変形しうる。その変形例を実施の形態３として説明する。
【００７０】
液晶パネルの特性によっては、ライズ或いはディッケイのいずれかについては必ず１フレーム期間内に目標階調まで到達できないという特性を備えている場合がある。
【００７１】
このような特性を備えていると判断できる液晶パネルに対しては、図７に示すように、実施の形態２において備えていた参照テーブル９３及びメモリ９５を廃し、メモリ９４に代えて後階調をｎフレーム目としたときに、ｎ−２フレーム目とｎ−１フレーム目（＝前階調）の階調遷移がライズであったかディッケイであったかを記憶するメモリ９８を備えるようにする。
【００７２】
そして、判定手段８６は、後階調（ｎフレーム目）が入力されたときに、メモリ９８に記憶されているｎ−２フレーム目と前階調（ｎ−１フレーム目）の階調遷移を参照して判定を行い、その判定結果を制御手段８７に伝達するフラグを立てる。
【００７３】
この判定手法について説明すると、液晶パネルの特性がディッケイの場合には階調遷移が目標階調にまで到達できない場合には、メモリ９８に記憶されている階調遷移がディッケイであって、次の階調遷移がライズであった場合には、白化のパターンであると判定するようにする。
【００７４】
逆に、液晶パネルの特性がライズの場合には階調遷移が目標階調にまで到達できない場合には、メモリ９８に記憶されている階調遷移がライズであって、次の階調遷移がディッケイであった場合には、黒化のパターンであると判定するようにする。
【００７５】
そして、制御手段８７は、フラグがあるか否かを検出し、フラグがある場合にはＬＵＴ７５を強調量が小さいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作させ、その信号がなくなると再び強調量が大きいＬＵＴに切替えて印加階調強調手段を動作するよう制御する。
【００７６】
以上のように構成することにより、２フレーム前と前階調との階調遷移結果を記憶しておくだけで、白化或いは黒化を防止できるため、非常に容易な構成とすることができる。
【００７７】
なお、この実施の形態３についても、実施の形態１に記載した変形例は同様に適用しうる。
【００７８】
〔実施の形態４〕
次に実施の形態４について説明する。液晶パネル６１の応答特性には、温度依存性があることは上記にも述べたとおりである。したがって、液晶パネル６１の温度が低下すると、参照テーブル８３或いは９３に記憶している領域が変化する場合があるため、液晶パネル６１の温度を検出する温度検出手段４０と、その温度検出手段４０により検出された結果をＬＣＤコントローラ６４に与えるマイコン４１を設け、液晶パネル６１の温度によって、参照テーブル８３の領域或いは参照テーブル９３の領域を変化させる構成とするものが、実施の形態４である。
【００７９】
実施の形態２に温度検出手段４０及びマイコン４１を取付けた場合の機能ブロック図を図８に示し、この構成において液晶パネル６１の温度が上昇したときに、参照テーブル９３の領域の変更を行う場合について具体例をあげて説明する。
【００８０】
図６に示した参照テーブル９３の例を、ある液晶パネルの１０℃のときの例であると仮定し、液晶パネルは温度を上げると応答速度が上昇し、温度変化に追従して１フレーム期間内に応答できない領域が減少していく。図６の例と同一の液晶パネルの４０℃のときの例を示すと、１フレーム期間内に応答できない領域Ｅ、領域Ｆは図９のようになり、ライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず他方が応答できる階調遷移領域は０〜６４階調といったように変化する。
【００８１】
従って、参照テーブル９３を温度変化に応じて変化させたものを複数用意しておき、温度の検出結果によって切り替えて使用するか、或いは、参照テーブル９３の領域Ｅ或いは領域Ｇを判定する際のライズかディッケイのいずれか一方が１フレーム内に応答できず他方が応答できる階調遷移範囲を切り替えるかして、参照テーブル９３を温度変化に追従させる。これにより、液晶パネルの温度が変化しても、正確に白化或いは黒化を防止でき、かつ、白化或いは黒化が発生しない階調遷移範囲に対する高速応答性を損なうことがない。
【００８２】
なお、この技術思想は実施の形態１についても応用しうる。実施の形態１においては、参照テーブル８３を温度変化に応じて変化させたものを複数用意しておき、温度の検出結果によって切り替えて使用することにより、液晶パネルの温度が変化しても、正確に白化或いは黒化を防止できるように構成しうる。
【００８３】
なお、この技術思想は実施の形態３においても応用しうる。実施の形態３に記載したように、ライズ或いはディッケイのいずれかについて必ず１フレーム期間内に目標階調まで到達できないという特性は、液晶パネルが例えば５℃以下といったような低温になった場合に通常発生する場合が多い。従って、液晶パネルの温度を検出する温度検出手段を設けて、所定の温度以上である場合には、実施の形態３を使用することなく、所定の温度以下になった場合には、実施の形態３の回路を使用するように切り替えるように形成すると、液晶パネルの温度特性に追従できさらに良好である。
【００８４】
また、この際、実施の形態３と実施の形態２とを温度によって切り替える構成にしても良い。
【００８５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、白化或いは黒化がおこるパターンに対して、印加階調強調手段によって強調される強調量が減少されるため、白化或いは黒化の問題が減殺される。
【００８６】
また、液晶パネルの温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段が検出した液晶パネルの温度に基づいて、白化或いは黒化がおこると判定するパターンを変更する手段を備えることにより、さらに精度よく白化或いは黒化を防止できるとともに、かつ、白化或いは黒化が発生しない階調遷移範囲に対する高速応答性を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるＬＵＴを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるメモリ８４の記憶状態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかる液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる参照テーブルを示す説明図である。
【図１０】低温化においてある液晶パネルをオーバーシュート駆動した時に、１フレーム期間内に液晶が実際に到達する階調の実測値を示す説明図である。
【図１１】図１０の液晶パネルをオーバーシュート駆動する際に用いるＬＵＴを表す説明図である。
【図１２】図１１のＬＵＴ上に、１フレーム期間内に応答できない階調変化の組み合わせ範囲及び１フレーム期間内に応答できる階調変化の組み合わせ範囲をライズ側とディッケイ側に分けて示した説明図である。
【符号の説明】
６０ 液晶表示装置
６１ 液晶パネル
６２ コモン回路
６３ 階調回路
６４ ＬＣＤコントローラ
６６ フレームメモリ（ＦＭ）
６７ ＶＰＣ
７５ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
７６ 補完演算素子
８０ 印加階調強調手段
８１ 検出手段
８２ 制御手段
８３ 参照テーブルメモリ
８４ メモリ
８５ メモリ
８６ 判定手段
Claims (4)
- 液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、
前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少する制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶に印加する電圧を変えることで階調表示を行う液晶パネルと、１フレーム前の入力階調である前階調と次フレームの入力階調である後階調の組み合わせに基づいて、前記液晶に印加する印加階調値を前記後階調より強調したものとする印加階調強調手段を備えた駆動装置を有する液晶表示装置において、
前記後階調より２フレーム以上前の入力階調から後階調までの階調遷移パターンを検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出される階調遷移パターンが、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合とが交互に発生するものであって、かつ、前階調に対して後階調が大きい場合と前階調に対して後階調が小さい場合のいずれか一方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合であっても１フレーム期間内に液晶が後階調まで応答できない組み合わせの範囲内にあり、他方が、印加階調強調手段により強調した印加階調値を印加した場合に１フレーム期間内に液晶が後階調にまで応答できる組み合わせの範囲内にあるパターンである場合には、印加階調強調手段が強調する強調量を減少するよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記強調量を減少する制御は、印加階調強調手段を介さずに前記後階調に基づいて印加階調値を液晶に印加するよう制御するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
- 液晶パネルの温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段が検出した液晶パネルの温度に基づいて、前記パターンを変更する手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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