JP2643712B2

JP2643712B2 - 液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JP2643712B2
Application number: JP4054742A
Authority: JP
Inventors: 正規荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH05257124A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイに係
り、特にそのダイナミックレンジの向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶ディスプレイ技術における液
晶パネル部の断面構成を図１に示す。同図において、１
は入力光束，２は液晶パネル，３は出力光束である。４
は偏光板，５はガラス板，６は液晶層，７はガラス板，
８は偏光板である。ガラス板５の出射面には、透明電極
膜が施されている。ガラス板７の入射面には、マトリク
ス状に画素が形成されて、かつ、各画素に画像信号を供
給するためのマトリクス状配線が設けられている。

【０００３】図２に、従来の液晶ディスプレイ技術にお
ける画像信号処理系統を示す。同図において、９は入力
信号，11は周知のガンマ補正用非直線処理回路，10は周
知の黒レベルクランプ回路である。12は出力端子であっ
て、該出力端子は、図１のガラス板７の入射面のマトリ
クス状配線へと別途の周知の手段で接続される。

【０００４】図３に、従来の液晶ディスプレイの問題点
を示す。同図において、横軸Ｘは、入力画像信号の階調
を％で記したものである。縦軸Ｙは、液晶パネルの相対
透過率を％で記したものである。同図のＸ，Ｙにおい
て、100％は白レベルを意味し、0.1％は黒レベルを意味
し、１％は暗い灰色，10％は明るい灰色を意味する。同
図の実線13は、従来の液晶ディスプレイの階調再現特性
であり、点線14は本来の望ましい特性である。

【０００５】同図の実線13から判る通り、従来の液晶デ
ィスプレイは、暗い灰色から白レベルに至る階調を再現
することはできた。しかし乍ら、黒レベルから暗い灰色
に至る部分を再現することができないという問題点があ
った。例えば映画フィルムの場合には、0.1％〜100％の
階調が存在する。また、近年開発された高品位テレビの
特殊応用分野においても0.1％〜100％の階調再現が要求
されている。これらの用途に液晶ディスプレイを適応さ
せるためには、そのダイナミックレンジを更に拡大する
技術が必要とされていた。特開昭６０ー１２５８９１号
公報には、出力画像信号最大値検出回路を含む自動利得
制御回路手段、及び該出力画像信号最大値検出回路の出
力に応じて制御される入力光束制御手段を利用した表示
装置の構成が示されている。しかしその構成には下記問
題点が内包されていることを見いだした。即ち、該自動
利得制御回路手段の利得制御能力を向上すると、不可避
的に該出力画像信号最大値検出回路の検出出力の変動が
非直線的に圧縮されてしまい、その結果入力光束制御不
能に陥る（例えば入力画像信号電圧最大値が１Ｖから
０.１Ｖまで変化した場合、検出出力は１Ｖから例えば
０.９５Ｖまでに圧縮されてしまう。従って、その変化
分の検出が困難となり、従って、入力光束制御が困難と
なる）。逆に、利得制御能力不足の場合には、利得制御
の目的自体を達し得ない、という二律背反の問題点が内
包されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の二律背反の問題点を克服して、ダイナミック
レンジの広い（階調再現範囲の広い）液晶ディスプレイ
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、出力画像信号検出回路を含む自
動利得制御回路手段、該自動利得制御回路手段とは独立
に、かつ、その入力側に配置された入力画像信号最大値
比例信号検出回路手段、及び入力光束制御手段を組合せ
て使用する。

【０００８】

【作用】前記自動利得制御回路手段は、画像信号の振幅
を一定化する作用を有する。例えば、入力画像信号の階
調の最大値が10％の場合に、該自動利得制御回路手段に
よって、その最大値を約100％とする。こうすることに
よって、画像生成用液晶パネルは1％〜100％の範囲の相
対透過率制御可能領域の全域を利用することができる。
しかしながら、一方これに伴って、本来10％の相対透過
率を付与されるべき明るい灰色の画像部分が100％の白
レベルに（誤まって）再現されてしまうという欠点が生
じる。

【０００９】前記入力光束制御手段は、画像形成用液晶
パネルの入力側に縦続的に配置される。該入力光束制御
手段の出力は、入力画像信号の最大値に応じて制御され
る。上例の場合には、入力画像信号の階調の最大値を10
％と仮定した。従ってこの場合、該制御手段の出力は約
10％に自動的に設定される。従って、上記欠点は補正さ
れる。即ち本来10％の相対透過率を付与されるべき明る
い灰色の画像部分が正しく10％の階調に再現される。更
に0.1％の黒ラベルから10％までの階調が正しく再現さ
れ得る。

【００１０】即ち、従来の液晶パネルの場合には、その
最小相対透過率が約１％に制約されていたのに対し、本
案においては、総合相対透過率を約0.1％まで低減でき
る。

【００１１】

【実施例】図４に本発明の液晶ディスプレイの液晶パネ
ル部の構成をその断面図で示す。

【００１２】同図において、１，２，３は図１で記述の
従来技術と同一のものである。15は入力光束制御手段の
第１の実施例である液晶パネルである。16，16′は偏光
板である。偏光板16′の偏光方向は、パネル２の入射側
偏光板（図１の４）のそれと平行となるよう予め設定し
ておく。17，19はガラス板である。18は液晶層である。
ガラス板17の出射面及びガラス板19の入射面には一様な
透明導電膜が施してある。即ち、液晶パネル15には画素
構造を設ける必要はないので極めて廉価に構成できる。
上記ふたつの透明導電膜に印加される電圧を制御するこ
とにより、液晶パネル15の透過率を制御できる。

【００１３】図４において、液晶パネル15とパネル２と
の間に空気層を設けることなく、両者を一体化形成して
も良い。即ち、液晶パネル15の出射面と、パネル２の入
射面とを相互に粘着固定しても良い。その際偏光板４の
内の一方を省略し、１枚の偏光板として構成することが
できる。

【００１４】図５に本発明の液晶ディスプレイの画像信
号処理回路部を示す。

【００１５】図５において9,10,11,12の部分は図２にて
記述したものと同一である。20は利得制御回路,21は最
大値検出回路,22は低域フィルタ,23は黒レベルクランプ
回路,24は入力画像信号最大値比例信号検出回路手段,25
は低域フィルタ,26はガンマ補正非直線回路,27は出力端
子である。

【００１６】10，21，22，20は自動利得回路手段を形成
する。次にその動作を説明する。利得制御回路20の出力
の画像信号の最大階調が100％相当よりも小さい場合に
は、最大値検出回路21の出力は過少となる。この信号は
低域フィルタ22を経て、利得制御回路20の利得を上昇さ
せるように働く。

【００１７】従って、黒レベルクランプ回路10の出力に
は、常にその最大階調が約100％相当まで増幅された画
像信号が得られる。この信号はガンマ補正用非直線回路
11を経て、図４の画像形成用液晶パネル２へと印加され
る。

【００１８】従って、図５の入力端子９への入力信号の
最大値の大小に無関係に、図４の画像形成用液晶パネル
２の最明部の相対透過率は約100％に保持される。即
ち、液晶パネル２は常にそのダイナミックレンジのほぼ
全域を利用して動作させることができる。

【００１９】以上で図５の自動利得制御回路手段の部分
についての説明を終わる。

【００２０】次に、図４の液晶パネル15に印加するため
の制御信号生成手段（図５の23，24，25，26）について
説明する。

【００２１】黒レベルクランプ回路23は、図２の10と同
類のものである。入力画像信号最大値比例信号検出回路
手段24の出力には、入力画像信号の最大値が検出され
る。この信号は低域フィルタ25を経て、低域濾波されて
後、ガンマ補正用非直線回路26を経て、その出力信号を
端子27に得る。この出力信号は、液晶パネル15に印加さ
れる。従って、液晶パネル15の透過率が、入力画像信号
の階調の最大値にほぼ合致するように制御される。

【００２２】図６は、本発明の動作原理を説明するため
のグラフである。同図で横軸Ｘは入力画像信号の階調を
％で示したものである。縦軸Ｙは本発明の液晶ディスプ
レイの相対透過率を％で示したものである。実線グラフ
13は入力画像信号の最大階調が100％白レベルである場
合を示す。点線28は入力画像信号の最大階調が明るい灰
色（10％）である場合を示す。

【００２３】従来技術においては、液晶ディスプレイの
階調再現可能範囲が100：1（100％：1％）に制約されて
いたのに対し、本発明によればその範囲を1000：1（100
％〜0.1％）に拡大できることが、図６のグラフ13，28
から理解される。

【００２４】以上で本発明の第１の実施例の説明を終
る。

【００２５】上記第１の実施例における液晶パネル15の
代りに、入力光束制御手段としては、照明用光源の強度
を制御することもできる。これを図７に第２の実施例と
して示す。

【００２６】同図において29は光源，30はミラー，31は
光源強度制御手段である。具体的には、光源へ供給する
電流値またはその導通角（デューティーファクタ）を制
御する。１は液晶パネルへと供給される光束、27は既述
図５の端子27に得られる信号である。

【００２７】32は演算増幅器，33はキャパシタ，34は抵
抗，32，33，34は積分回路を形成する。35は、フォトデ
ィテクタである。

【００２８】仮に光束１が不足であって従ってフォトデ
ィテクタの出力電圧が端子27の電圧に比べて過小であっ
たとすると、32，33，34の作用のよって32の出力電圧が
徐々に上昇し、従って光源強度制御手段31によって光源
29の出力を増加させるように作用する。従って、光束１
の不足が補償されるように働く。

【００２９】本第２の実施例は、第１の実施例に比べて
光源の平均消費電力を低減できるという長所がある。以
上で第２の実施例の説明を終る。

【００３０】説明の簡潔化のため上記説明は直視形液晶
ディスプレイの場合について記した。本発明は投写形液
晶ディスプレイにも同様に有効である。

【００３１】

【発明の効果】液晶ディスプレイのダイナミックレンジ
が従来約100：1程度であったのに対し、本発明によれば
約1000：1程度に改善できる。従ってその応用可能分野
を拡大することができるので産業上の価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】画素形成用液晶パネルの断面図である。

【図２】液晶ディスプレイの画像信号処理系統図であ
る。

【図３】液晶ディスプレイの入出力特性図である。

【図４】本発明の第１の実施例の液晶パネル部の断面図
である。

【図５】本開発の第１の実施例の画像信号処理系統図で
ある。

【図６】本発明の動作原理説明用グラフを示す図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施例の要部を示す図である。

【符号の説明】

１…入力光束、２…画像形成用液晶パネル、６…液晶
層、10…黒レベルクランプ回路、11…ガンマ補正用非直
線回路、15…液晶パネル、18…液晶層、20…利得制御回
路、21…最大値検出回路、22…低域フィルタ、24…入力
画像信号最大値比例信号検出回路手段、31…光源強度制
御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成用液晶パネル部と液晶パネル照射
用光源部を備えた液晶ディスプレイにおいて、出力画像信号最大値検出回路を含む自動利得制御回路手
段を備え、該自動利得制御回路手段とは独立に、かつ、その入力側
に配置された入力画像信号最大値比例信号検出回路手段
を備え、該入力画像信号最大値比例信号検出回路手段の出力の増
減に応じて制御される入力光束制御手段を備えることを
特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項２】請求項１において、該入力光束制御手段
が、該画像形成用液晶パネル部の入射側に平行配置され
た入力光束制御用液晶パネルによって形成されることを
特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項３】請求項１において、該入力光束制御手段
が、光源強度制御手段によって形成されることを特徴と
する液晶ディスプレイ。
【請求項４】請求項１、２、または３項において、該入
力画像信号最大値比例信号検出回路手段と該入力光束制
御手段との間にガンマ補正用非直線回路手段が挿入され
ていることを特徴とする液晶ディスプレイ。