JP4176818B2 - 表示装置、表示装置の調整方法、画像表示モニター、及びテレビジョン受像機 - Google Patents
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Description
(a)表示部の表面輝度および正面から60°の角度の斜め輝度を測定し、
(b)正面輝度および斜め輝度を規格化し、正面規格化明度xおよび斜め規格化明度を求め、
(c)x^(n/2.2)の正面規格化明度xに対する差分の積分値が、斜め規格化明度の正面規格化明度xに対する差分の積分値と同じになるように、x^(n/2.2)のnを決定し、
(d)x^(n/2.2)と斜め規格化明度との差分の絶対値を、正面規格化明度xの最小輝度から最大輝度まで積分して積分値を得る。
本実施の形態にかかる液晶表示装置(本表示装置)は、複数のドメインに分割された垂直配向(VA)モードの液晶パネルを有するものである。
そして、本表示装置は、外部から入力された画像信号を液晶パネルに表示する液晶モニターとして機能するものである。
この図に示すように、本表示装置は、フレームメモリ(F.M.)11,前段LUT12,後段LUT13,表示部14および制御部15を備えている。
前段LUT(look−up table)12および後段LUT13は、外部から入力される画像信号と、表示部14に出力する表示信号との対応表(変換表)である。
なお、表示信号の出力動作については、後により詳細に説明する。
まず、液晶パネルに関する一般的な表示輝度(パネルによって表示される画像の輝度)について説明する。
ここで、Lは1フレームで画像を表示する場合(通常ホールド表示で画像を表示する場合)の信号階調(フレーム階調)、Lmaxは最大の輝度階調(255)、Tは表示輝度、Tmaxは最大輝度(L=Lmax=255のときの輝度;白)、T0は最小輝度(L=0のときの輝度;黒)、γは補正値(通常2.2)である。
なお、実際の液晶パネル21では、T0=0ではない。しかしながら、説明を簡略化するため、以下では、T0=0とする。
本表示装置では、制御部15が、
(a)「前サブフレームおよび後サブフレームのそれぞれにおいて表示部14によって表示される画像の輝度(表示輝度)の総和(1フレームにおける積分輝度)を、通常ホールド表示を行う場合の1フレームの表示輝度と等しくする」
(b)「一方のサブフレームを黒(最小輝度)、または白(最大輝度)にする」
を満たすように階調表現を行うように設計されている。
Lt=0.5^(1/γ)×Lmax ・・・(2)
ただし、Lmax=Tmax^γ ・・・(2a)
となる。
R=0.5^(1/γ)×L ・・・(3)
となるように、後段LUT13を用いて設定する。
F=(L^γ−0.5×Lmax^γ)^(1/γ)・・・(4)
とする。
M=903.29×Y,Y≦0.008856 ・・・(6)
ここで、Yは、上記した実際輝度に相当するものであり、Y=(y/yn)なる量である。なお、yは、任意な色のxyz表色系における三刺激値のy値であり、また、ynは、完全拡散反射面の標準の光によるy値でありyn=100と定められている。
そして、白浮きに関しても、人間は、輝度のズレではなく、明度のズレとして受け取っていると考えられる。
まず、演算を簡単に行うために、上記した(5)(6)式を、以下の(6a)式のような形((1)式に類似の形)にまとめて近似する。
M=Y^(1/α) ・・・(6a)
このような形に変換した場合、この式のαは2.5が一般的である。
Lt=(1/4)^(1/γ)×Lmax ・・・(7)
そして、制御部15は、画像を表示する際、フレームメモリ11から出力された画像信号に基づいて、フレーム階調Lを求める。そして、このLがLt以下の場合、制御部15は、前段表示信号の輝度階調(F)を、前段LUT12を用いて最小(0)とする。
となるように、後段LUT13を用いて設定する。
F=((L^γ−(1/4)×Lmax−γ))^(1/γ)・・・(9)とする。
上記したように、フレームを均等分割する構成では、画素には、前段表示信号と後段表示信号とが、それぞれ均等の時間(1/2フレーム期間)書き込まれる。これは、倍クロックで前段表示信号を全て書き込んだ後に、後段表示信号の書き込みを行うため、各表示信号に関するゲートラインのON期間が均等となったためである。
Lt=(1/(n+1))^(1/γ)×Lmax ・・・(10)
制御部15は、画像を表示する際、フレームメモリ11から出力された画像信号に基づいて、フレーム階調Lを求める。このLがLt以下の場合、制御部15は、前段表示信号の輝度階調(F)を、前段LUT12を用いて最小(0)とする。
R=(1/(n+1))^(1/γ)×L ・・・(11)
となるように、後段LUT13を用いて設定する。
F=((L^γ−(1/(n+1))×Lmax^γ))^(1/γ)・・・(12)
とする。
また、本表示装置を、画素分割駆動(面積階調駆動)するように設計してもよい。以下に、本表示装置の画素分割駆動について説明する。図8は、画素分割で駆動される液晶パネル21の構成を示す説明図である。
Va=Vd×Cdcea/(Cdcea+Clca)
Vb=Vd×Cdecb/(Cdecb+Clcb)である。
上述した、画素分割駆動の液晶表示装置において、第1および第2表示信号の調整により色ずれ現象を抑制することについて、以下に説明する。
1 表示部(表示パネル)の視野角を測定する。
2 測定した正面輝度、斜め輝度を、それぞれ最大輝度、最小輝度で規格化する。例えば、斜め輝度は水平60°、垂直0°の値を用いる。
3 表示部の、正面および斜めの視野角特性を明度に変換する。明度の計算には、輝度の1/2.5乗の近似式を用いる。この明度換算を行うことにより、輝度と実際の見え方に対して相関を持たせることができる。例えば、一定の輝度増加に対して、輝度が低い時は人間の目には敏感に感じられ、明るい時はあまり輝度差を感じないという目の特性を考慮することができる。
ちなみに、明度(L*)は厳密には、
L*=116(Y)^(1/3)−16(Y/Y0>0.00885)
(Y:規格化輝度)
であるが、この式はL=Y^(1/2.5)で近似できることが一般に知られている。
4 横軸を[正面規格化明度(正面明度)]、縦軸を[斜め規格化明度(斜め明度)]として、表示部の視野角特性のグラフを作成する。図13のグラフ中の最も太い実線で示された曲線が、視野角特性(A(x))を示している
5 上記視野角特性を示す曲線に近似する近似曲線(x^(n/2.2))を求める。
ここで、近似曲線はx^(n/2.2)の関数とする。nの値は近似ガンマ係数として定義する。この関数は、nが2.2に近づくに従ってグラフ上で直線に近づく。また、n=2.2ということは、階調と輝度との関係が2.2乗ということであり、両者が理想の関係を満たしていることを意味している。
6 近似ガンマ係数nを求める。
視野角特性と近似曲線と差分(図13中の斜線を示した部分)の積分値が最小になる様なnの値を探す。このとき、同図中にXn/2.2として示す近似曲線よりも、A(x)として示すと視野角特性の曲線が、下であればマイナス、上であればプラスとして積分する。
この時のnを用いた近似曲線が視野角特性に最も近似する曲線に相当すると考える。
7 ずれ量Mを求める。
視野角特性の斜め明度と近似曲線の斜め明度との差の絶対値の積分値をずれ量Mとする。
具体的な数式は以下の通りである。
ずれ量M=∫|A(x)−x^(n/2.2)|dx
ここで、上記ずれ量Mが0の時は、近似曲線からのずれがないことを意味する。
液晶表示装置の色ずれ現象を抑制するためには、液晶表示装置の表示部の視野角測定を行う必要がある。以下では、表示部(液晶パネル)の視野角特性を測定する際において、測定条件について説明する。図14(a)、図14(b)、図14(c)は順に、視野角特性を測定する際に表示部の上面、正面、横方向から見た、輝度測定器51、52と表示部との位置関係を示す概略図である。
この時、階調Nの時の測定輝度は、
測定輝度(N)=[最大輝度−最小輝度]×(N/255)^(2.2)+[最小輝度]
を満足するようにする。
(1 近似ガンマ係数(n値)について)
図13に示した、視野角特性に対する近似曲線の関数(Xn/2.2)は全体になだらかな曲線を描くものであり、この曲線の視野角特性を備えた表示部であれば、色ずれ現象に関しては問題ないレベルであるといえる。すなわち、上述したとおり、色ずれ現象は視野角特性を示す曲線の変曲に起因するものであるので、表示部の視野角特性を上記関数の曲線に近づけることにより、色ずれ現象を抑制することができる。
本実施の形態の液晶表示装置では、図13を用いて説明した、視野角特性に対する近似曲線とのずれ量を、斜めから見た場合の表示部特性に関するなだらかさの目安として使用する。ずれ量を小さくすることにより、実際の表示部の視野角特性を示す曲線において変曲が小さくなるから、斜めから見た場合に色ずれによる違和感の少ない特性を備えた表示部とすることができる。
5点(原画と)ほぼ同等
4点(原画と)差が少し分かるが気にならない
3点(原画と)差が分かるが気にならない
2点(原画と)差が分かり嫌味になる
1点(原画と)差が分かり非常に嫌味になる
上記主観評価の結果を図30に示す。図30は、横軸に近似ガンマ係数(n値)、縦軸にずれ量(D値)をとり、各評価画像の点数をパラメータとして領域分けされている。図30では、点数が4.5〜5となる範囲を検知限、3.5〜4.5となる範囲を許容限、2.5〜3.5となる範囲を我慢限として示している。
表示装置の表示部のずれ量(D値)は、サブピクセル(第1副画素と、第2副画素)の面積比を変化させることにより調整できるが、本発明はフレーム分割画素駆動を併用しているので、さらに次に示すような面積階調駆動にはパラメータを用いて、ずれ量を調整することもできる。具体的には、フレーム分割画素駆動における時分割比の調整がこれにあたる。
図17は、各画素の面積分割比を1:1とした液晶パネルの視野角特性の1例を示すグラフである。同図のV1〜V4は、第1副画素の第1輝度と第2副画素の第2輝度との組み合わせを変化させた各条件の結果を示している(以下の比較例においても同様である。)同図に示すように、直線に最も近いのはV4であるため、白浮き現象の観点からはV4の場合に視野角改善効果が望めるといえる。しかしながら、実際の見た目では、V4の条件での視野角特性を示す曲線は変曲が大きいため、色ずれ現象がおこってしまう。
各画素の面積分割比を1:0.5とした液晶パネルに対しても、上記比較例1と同様にして、4つの条件(V1〜V4)においてずれ量(D値)を求めた。結果を図20および表3に示す。
各画素の面積分割比を1:3とした液晶パネルに対しても、上記比較例1と同様にして、4つの条件(V1〜V4)においてD値を求めた。結果を図21および表4示す。
図22に、面積分割画素駆動とフレーム分割画素駆動とを組み合わせた制御部を備えた液晶表示装置液晶パネル(画素分割比1:1、比較例1に対応)の視野角特性のグラフを示す。V1〜V4は上述した比較例1と同様の液晶パネルで、サブピクセルの輝度比を調整した結果を示している。
図23に、面積分割画素駆動とフレーム分割画素駆動とを組み合わせた制御部を備えた液晶表示装置液晶パネル(画素分割比1:0.5、比較例2に対応)の視野角特性のグラフを示す。V1〜V4は、上述した比較例2と同様の液晶パネルで、サブピクセルの輝度比を調整した結果を示している。
図24に、面積分割画素駆動とフレーム分割画素駆動とを組み合わせた制御部を備えた液晶表示装置液晶パネル(画素分割比1:3、比較例3に対応)の視野角特性のグラフを示す。V1〜V4は上述した比較例3と同様の液晶パネルで、サブピクセルの輝度比を調整した結果を示している。
Claims (16)
- 第1副画素および第2副画素からなる画素を備えており、入力された表示信号の輝度階調に基づいた輝度の画像を表示する表示部と、
第1副画素と第2副画素とを異なる輝度にするとともに、1フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、第1および第2サブフレームの表示信号である第1および第2表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えており、
前記表示部は、以下の(a)〜(d)の方法により得られた積分値が0.0202以下のものであることを特徴とする表示装置。
(a)表示部の表面輝度および正面から60°の角度の斜め輝度を測定し、
(b)正面輝度および斜め輝度を規格化し、正面規格化明度xおよび斜め規格化明度を求め、
(c)x^(n/2.2)の正面規格化明度xに対する差分の積分値が、斜め規格化明度の正面規格化明度xに対する差分の積分値と同じになるように、x^(n/2.2)のnを決定し、
(d)x^(n/2.2)と斜め規格化明度との差分の絶対値を、正面規格化明度xの最小輝度から最大輝度まで積分して積分値を得る。 - 前記表示部が液晶パネルであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記(a)〜(d)の方法により得られた積分値が0.015以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 上記(c)のステップで求められたnの値が1.75以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 上記(a)〜(d)の方法により得られた積分値が0.015以下であり、
上記(c)のステップで求められたnの値が1.75以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記表示部は、第1副画素と第2副画素の面積比率を調整することにより、前記積分値が調整されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記表示部は、第1副画素および第2副画素への信号の分配を調整することにより、前記積分値が調整されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記制御部は、分割されたサブフレームの比率を調整することにより、前記積分値を調整することを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 第1副画素および第2副画素からなる画素を備えており、入力された表示信号の輝度階調に基づいた輝度の画像を表示する表示部と、
第1副画素と第2副画素とを異なる輝度にするとともに、1フレームに表示部から出力される輝度の総和をフレームの分割によって変えないように、第1および第2サブフレームの表示信号である第1および第2表示信号を生成し、表示部に出力する制御部とを備えている表示装置の調整方法であって、
表示部の表面輝度および正面から60°の角度の斜め輝度を測定し、
正面輝度および斜め輝度を規格化し、正面規格化明度xおよび斜め規格化明度を求め、
x^(n/2.2)の正面規格化明度xに対する差分の積分値が、斜め規格化明度の正面規格化明度xに対する差分の積分値と同じになるように、x^(n/2.2)のnを決定し、
x^(n/2.2)と斜め規格化明度との差分の絶対値を、正面規格化明度xの最小輝度から最大輝度の範囲で積分して得られる積分値が0.0202以下となるように調整することを特徴とする表示装置の調整方法。 - x^(n/2.2)と斜め規格化明度との差分の絶対値を、正面規格化明度xの最小輝度から最大輝度の範囲で積分して得られる上記積分値が0.015以下、かつ、上記nの値が1.75以上となるように調整することを特徴とする請求項9に記載の表示装置の調整方法。
- 第1副画素と第2副画素の面積比率を調整することにより、前記積分値を調整することを特徴とする請求項9記載の調整方法。
- 第1副画素および第2副画素への信号の分配を調整することにより、前記積分値を調整することを特徴とする請求項9記載の調整方法。
- 前記制御部は、分割されたサブフレームの比率を調整することにより、前記積分値を調整することを特徴とする請求項9記載の調整方法。
- 制御部の第1表示信号と第2表示信号の輝度階調を調整することを特徴とする請求項9ないし13の何れかに記載の調整方法。
- 請求項1ないし8の何れかに記載の表示装置と、
外部から入力された画像信号を上記表示装置に伝達するための信号入力部とを備えていることを特徴とする画像表示モニター。 - 請求項1ないし8の何れかに記載の表示装置と、
テレビ放送信号のチャネルを選択し、選択されたチャネルのテレビ画像信号を上記画像表示装置に伝達するためのチューナ部とを備えていることを特徴とするテレビジョン受像機。
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