JP4192027B2

JP4192027B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4192027B2
Application number: JP2003119599A
Authority: JP
Inventors: 隆司吉井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP2004325729A

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、特に液晶表示パネルの光学応答特性を改善すること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】
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ＴＦＴＬＣＤ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るため、動画像を具現する必要が増加してきた。しかしながら、従来の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という短所があった。
【０００５】
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（特開平４−３６５０９４号公報等）。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。
【０００６】
また、液晶の応答速度は温度依存性が非常に大きいことが知られており、液晶表示パネルの温度が変化しても、これに対応して表示品位を損なうことなく常に階調変化の応答速度を最適な状態に制御する液晶パネル駆動装置が、例えば特開平４−３１８５１６号公報に記載されている。
【０００７】
このように、使用環境温度に応じて、液晶表示パネルの光学応答特性を補償すべくオーバーシュート駆動を行うものについて、図３乃至図６とともに説明する。ここで、図３は従来の液晶表示装置の要部構成を示す機能ブロック図、図４はＯＳテーブルメモリの内容例を示す説明図、図５は装置内温度と強調変換パラメータとの関係を示す説明図、図６は液晶に加える電圧と液晶の応答との関係を示す説明図である。
【０００８】
図３において、１ａ〜１ｃは入力画像信号の１フレーム期間前後における階調遷移に応じた印加電圧データ（強調変換パラメータ）を、装置内温度毎に格納しているＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）、２はフレームメモリ（ＦＭ）、３はこれから表示するＭ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２に保存されたＭ−１番目のフレームの入力画像データ(Previous Data)とを比較し、該比較結果（階調遷移）に対応する強調変換パラメータをＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃのいずれかより読み出して、この強調変換パラメータに基づいてＭ番目のフレームの画像表示に要する強調変換信号を決定する強調変換部である。
【０００９】
また、４は強調変換部３からの強調変換信号に基づいて、液晶表示パネル５のゲートドライバ６及びソースドライバ７に液晶駆動信号を出力する液晶コントローラ、８は当該装置内の温度を検出するための温度センサー、９は温度センサー８で検出された装置内温度に応じて、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃのいずれかを選択して、強調変換パラメータを切り替えるための切替制御信号を強調変換部３に出力する制御ＣＰＵである。
【００１０】
ここで、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃに格納されている強調変換パラメータLEVEL 1、LEVEL 2、LEVEL 3は、それぞれ基準温度Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3（Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3）の環境下における、液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値から予め得られるものであり、それぞれの強調変換度合いはLEVEL 1＞LEVEL 2＞LEVEL 3の関係となっている。
【００１１】
尚、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、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）には、２５６の全ての階調に対する強調変換パラメータ（実測値）を持っていても良いが、例えば図４に示すように、３２階調毎の９つの代表階調についての強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶しておき、その他の階調に対する強調変換信号は、上記実測値から線形補完等の演算で求めるように構成することで、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）の記憶容量を抑制することができる。
【００１２】
次に、従来の液晶表示装置の動作について説明する。温度センサー８で検出された装置内温度Ｔが閾値温度Ｔｈ1（＝（Ｔ1＋Ｔ2）／２）以下であれば、制御ＣＰＵ９は強調変換部３に対し、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａを選択して参照するように指示する（図５参照）。これによって、強調変換部３はＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａに格納されている強調変換パラメータLEVEL 1を用いて、入力画像信号の強調変換処理を行う。
【００１３】
また、温度センサー８で検出された装置内温度Ｔが閾値温度Ｔｈ1より大きく且つ閾値温度Ｔｈ2（＝（Ｔ2＋Ｔ3）／２）以下であれば、制御ＣＰＵ９は強調変換部３に対し、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｂを選択して参照するように指示する（図５参照）。これによって、強調変換部３はＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｂに格納されている強調変換パラメータLEVEL 2を用いて、入力画像信号の強調変換処理を行う。
【００１４】
さらに、温度センサー８で検出された装置内温度Ｔが閾値温度Ｔｈ2より大きければ、制御ＣＰＵ９は強調変換部３に対し、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｃを選択して参照するように指示する（図５参照）。これによって、強調変換部３はＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｃに格納されている強調変換パラメータLEVEL 3を用いて、入力画像信号の強調変換処理を行う。
【００１５】
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、また低温時の入力信号に対する追従性が極端に悪くなり、応答時間が増大するため、中間調を１フレーム期間（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を用いることにより、図６（ｂ）の実線で示すように、目標の中間調を短時間（１フレーム期間内）で表示することが可能となる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平４−３６５０９４号公報
【特許文献２】
特開平４−３１８５１６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の液晶表示装置においては、閾値温度Ｔｈ1、Ｔｈ2によって区分けされる温度範囲毎に、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃのいずれを参照するかを決定し、強調変換パラメータLEVEL 1〜LEVEL 3を切り替えて、入力画像信号に対して強調変換を行っているが、この強調変換パラメータLEVEL 1〜LEVEL 3は、それぞれ基準温度Ｔ1〜Ｔ3において、１フレーム期間経過後に液晶表示パネル５が入力画像信号により定められる透過率に応答することが可能な印加電圧データの実測値である。
【００１８】
従って、装置内温度Ｔが閾値温度Ｔｈ1、Ｔｈ2付近であるときなど、上記基準温度Ｔ1〜Ｔ3と大きく異なっている場合、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃのいずれを参照して強調変換を行ったとしても、正確に液晶表示パネル５を１フレーム期間経過後に入力画像信号により定められる透過率に応答させることができず、図６（ｂ）の破線で示すように、目標階調輝度に到達しない、或いは、目標階調輝度以上に応答してしまうこととなり、正しい画像表示ができないという問題があった。
【００１９】
また、このように実際の到達階調輝度に誤差が生じているにも関わらず、液晶表示パネル５が現フレームの画像信号の定める透過率（目標階調輝度）に到達していることを前提として、次フレームの画像信号に強調変換処理を施すと、液晶表示パネル５が次フレームの画像信号の定める透過率に到達しなかったり、過剰に応答してしまい、正しい画像表示ができなくなるばかりか、誤差がなしくずし的に増大して、除々に画素が黒化或いは白化してしまうという問題がある。
【００２０】
尚、強調変換パラメータを実測する基準温度Ｔｎのサンプル数をできるだけ多くとって、装置内温度に対応する強調変換パラメータの数を増大させることにより、液晶応答誤差の発生を抑制することは可能であるが、この場合、強調変換パラメータの数だけＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）も必要となり、リソースの増大によるコストアップ等が避けられず、その実現性には限度がある。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、外部環境温度にかかわらず、１垂直表示期間経過後に液晶を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることにより、所望の階調輝度を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、当該装置内の温度を検出する温度検出手段と、異なる複数の基準温度Ｔｎにおいて、１垂直表示期間経過後に液晶表示パネルを入力画像信号により定められる透過率に応答させるための複数の強調変換パラメータを格納した格納手段と、前記検出された装置内温度に基づき、前記複数の強調変換パラメータのいずれかを選択し、入力画像信号に対して強調変換処理を施すことにより、液晶表示パネルの光学応答特性を補償する強調変換手段とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の基準温度Ｔｎのいずれかに一致させるように、当該装置内の温度を調整する温度調整手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
本願の第２の発明は、前記温度調整手段が、前記検出された装置内温度よりも高く且つ最も低い基準温度Ｔｎまで、当該装置内の温度を上昇させるものであることを特徴とする。
【００２４】
本願の第３の発明は、前記温度調整手段が、前記検出された装置内温度が最高の基準温度Ｔｎよりもさらに高い場合、最高の基準温度Ｔｎまで当該装置内の温度を下降させるものであることを特徴とする。
【００２５】
本願の第４の発明は、前記格納手段が、現垂直表示期間の画像信号と１垂直表示期間前の画像信号とから指定される強調変換パラメータを格納したテーブルメモリであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の液晶表示装置によれば、強調変換パラメータが実測された環境下と同一の基準温度Ｔｎに一致させるように、当該装置内の温度を調整するので、装置内温度に対応する強調変換パラメータの数を増大することなく、１垂直表示期間経過後に液晶表示パネルを確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１及び図２とともに詳細に説明するが、上記従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置における制御ＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【００２８】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、上述した従来例の構成に加えて、制御ＣＰＵ９からの制御信号に基づいて、装置内温度を上昇させるための発熱体、ヒーターなどからなる加熱部１０と、装置内温度を下降させるための冷却ファン１１とを備えており、これらは温度センサー８による検出温度に基づいて、それぞれ独立に駆動される。
【００２９】
ここで、温度センサー８は、なるべく液晶表示パネル５そのものの温度を検出することが可能に設けられるのが望ましく、１個のみならず複数個をそれぞれ異なるパネル面内位置に設けて構成しても良い。また、加熱部１０、冷却ファン１１ともに、液晶表示パネル５の全面をできるだけ均一に加熱、冷却することが可能に設けられるのが望ましい。
【００３０】
尚、ここでは、上述の従来例と同様、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃに格納されている強調変換パラメータLEVEL 1、LEVEL 2、LEVEL 3は、それぞれ基準温度Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3（Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3）の環境下における、液晶表示パネル５の光学応答特性の実測値から予め得られたものであるが、この基準温度Ｔｎの値及びサンプル数（すなわち、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）の数）は任意に設定され得るものである。
【００３１】
上記のように構成してなる本実施形態の動作について、図２のフローチャートとともに説明する。まず、強調変換パラメータの温度切替動作について説明する。温度センサー８から現在の装置内温度データＴを取得する（ステップ１）と、温度データＴが閾値温度Ｔｈ1以下か否かを判断し（ステップ２）、温度データＴが閾値温度Ｔｈ1以下の場合は、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａに格納されている強調変換パラメータLEVEL 1を選択するように、強調変換部３に対して制御信号を出力（ステップ３）した後、ステップ１に戻る。
【００３２】
また、温度データＴが閾値温度Ｔｈ1よりも大きい場合は、温度データＴが閾値温度Ｔｈ2以下か否かを判断し（ステップ４）、温度データＴが閾値温度Ｔｈ2以下の場合は、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｂに格納されている強調変換パラメータLEVEL 2を選択するように、強調変換部３に対して制御信号を出力（ステップ５）した後、ステップ１に戻る。さらに、温度データＴが閾値温度Ｔｈ2よりも大きい場合は、ＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ｃに格納されている強調変換パラメータLEVEL 3を選択するように、強調変換部３に対して制御信号を出力（ステップ６）した後、ステップ１に戻る。
【００３３】
次に、装置内温度の調整動作について説明する。温度センサー８から現在の装置内温度データＴを取得する（ステップ１）と、温度データＴが最低の基準温度Ｔ1よりも小さいか否かを判断し（ステップ７）、温度データＴが基準温度Ｔ1よりも小さい場合は、装置内温度を上昇させるように、加熱部１０を駆動するように制御信号を出力（ステップ８）した後、ステップ１に戻る。
【００３４】
また、温度データＴが基準温度Ｔ1以上である場合は、温度データＴが最低の基準温度Ｔ1と等しいか否かを判断し（ステップ９）、温度データＴが基準温度Ｔ1と等しい場合は、そのままステップ１に戻る。すなわち、装置内温度を基準温度Ｔ1と一致した状態で、ＯＳパラメータLEVEL 1を用いて強調変換処理を施すことができるため、１フレーム期間経過後に液晶表示パネル５を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となる。
【００３５】
さらに、温度データＴが基準温度Ｔ1より大きい場合は、温度データＴが基準温度Ｔ2よりも小さいか否かを判断し（ステップ１０）、温度データＴが基準温度Ｔ2よりも小さい場合は、装置内温度を上昇させるように、加熱部１０を駆動するように制御信号を出力（ステップ１１）した後、ステップ１に戻る。
【００３６】
また、温度データＴが基準温度Ｔ2以上である場合は、温度データＴが基準温度Ｔ2と等しいか否かを判断し（ステップ１２）、温度データＴが基準温度Ｔ2と等しい場合は、そのままステップ１に戻る。すなわち、装置内温度を基準温度Ｔ2と一致した状態で、ＯＳパラメータLEVEL 2を用いて強調変換処理を施すことができるため、１フレーム期間経過後に液晶表示パネル５を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となる。
【００３７】
同様に、温度データＴが基準温度Ｔ2より大きい場合は、温度データＴが最高の基準温度Ｔ3よりも小さいか否かを判断し（ステップ１３）、温度データＴが基準温度Ｔ3よりも小さい場合は、装置内温度を上昇させるように、加熱部１０を駆動するように制御信号を出力（ステップ１４）した後、ステップ１に戻る。
【００３８】
また、温度データＴが基準温度Ｔ3以上である場合は、温度データＴが基準温度Ｔ3と等しいか否かを判断し（ステップ１５）、温度データＴが基準温度Ｔ3と等しい場合は、そのままステップ１に戻る。すなわち、装置内温度を基準温度Ｔ3と一致した状態で、ＯＳパラメータLEVEL 3を用いて強調変換処理を施すことができるため、１フレーム期間経過後に液晶表示パネル５を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となる。
【００３９】
そしてまた、温度データＴが基準温度Ｔ3よりも大きい場合は、装置内温度を下降させるように、冷却ファン１１を駆動するように制御信号を出力（ステップ１６）した後、ステップ１に戻る。これによって、装置内温度が基準温度Ｔ3と一致するまで冷却ファン１１を駆動し、過大な強調変換処理が施されるのを防止することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、温度センサー８で検出された装置内温度が最高の基準温度Ｔ3以下の場合は、この装置内温度よりも高く且つ最も低い基準温度Ｔ1〜Ｔ3のいずれかに一致させるように、加熱部１０を駆動して当該装置内の温度を上昇させる。また、温度センサー８で検出された装置内温度が最高の基準温度Ｔ3よりも大きい場合は、最高の基準温度Ｔ3まで当該装置内の温度を下降させるように、冷却ファン１１を駆動して排熱する。
【００４１】
すなわち、当該装置内温度を、強調変換パラメータLEVEL 1〜LEVEL 3が実測された環境下と同一の基準温度Ｔ1〜Ｔ3のいずれかに一致させることができるので、装置内温度に対応する強調変換パラメータの数を増大することなく、１フレーム期間経過後に液晶表示パネル５を確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となり、装置内温度と基準温度Ｔ1〜Ｔ3との不一致による液晶応答誤差の発生を防止して、高画質の画像表示を実現することができる。
【００４２】
ここで、装置内温度が最高の基準温度Ｔ3以下の場合は、この装置内温度よりも高く且つ最も低い基準温度Ｔ1〜Ｔ3のいずれかに一致させるように、当該装置内の温度を上昇させる構成としたのは、図示しないバックライト光源部、電源ユニット部等の他部材による発熱作用を考慮して、装置内温度を効率良く基準温度Ｔ1〜Ｔ3のいずれかに一致させるためである。
【００４３】
さらに、効率良く装置内温度を基準温度Ｔ1〜Ｔ3のいずれかに一致させてこれを維持するためには、当該装置の筐体に開閉自在の通風孔を設け、加熱時及び温度維持時には通風孔を閉成状態とし、冷却ファン１１の駆動時には開成状態とすれば良い。また、装置内温度の基準温度Ｔ1〜Ｔ3付近での安定度を高めるために、ステップ９、１２、１５において、基準温度Ｔ1〜Ｔ3に対する超過誤差αを考慮して、「Ｔ≦Ｔｎ＋α」の判定を行うようにしても良い。
【００４４】
尚、上記実施形態においては、現フレームの画像信号と１フレーム前の画像信号とからアドレス指定される強調変換パラメータ（印加電圧データ）を２次元マトリクス状に格納したＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）１ａ〜１ｃを備え、この強調変換パラメータを用いて、現フレームの画像信号に対し強調変換を施すものについて説明したが、現フレームの画像信号の階調レベルから一意に決定される強調変換パラメータ（印加電圧データ）を格納した１次元のテーブルメモリを用いても良い。
【００４５】
また、上記実施形態においては、各温度範囲に対応した複数の強調変換パラメータを、それぞれ個別に設けられたＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）に格納しているが、単一のＯＳテーブルメモリ（ＲＯＭ）の異なるテーブル領域に格納しておき、制御ＣＰＵ９からの切替制御信号に応じて、参照するテーブル領域を適応的に切り替えることにより、強調変換パラメータを切替選択して、液晶表示パネルに供給する強調変換信号を求める構成としても良い。
【００４６】
さらには、強調変換パラメータとして、例えば遷移前の階調と遷移後の階調とを変数とするパネル温度毎の２次元関数ｆ（pre，cur）を用意しておき、これを用いて入力画像信号に対し、液晶表示パネル５の光学応答特性を補償する強調変換処理を施す構成としても良い。
【００４７】
【発明の効果】
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、強調変換パラメータが実測された環境下と同一の基準温度Ｔｎに一致させるように、当該装置内の温度を調整することができるため、１垂直表示期間経過後に液晶表示パネルを確実に入力画像信号の定める透過率（目標階調輝度）へ応答到達させることが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。
【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概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施形態における制御ＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の液晶表示装置における要部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】ＯＳテーブルメモリの内容例を示す説明図である。
【図５】装置内温度と強調変換パラメータとの関係を示す説明図である。
【図６】液晶に加える電圧と液晶の応答との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃテーブルメモリ（ＲＯＭ）
２フレームメモリ
３強調変換部
４液晶コントローラ
５液晶表示パネル
６ゲートドライバ
７ソースドライバ
８温度センサー
９制御ＣＰＵ
１０加熱部
１１冷却ファン

Claims

当該装置内の温度を検出する温度検出手段と、
異なる複数の基準温度Ｔｎにおいて、１垂直表示期間経過後に液晶表示パネルを入力画像信号により定められる透過率に応答させるための複数の強調変換パラメータを格納した格納手段と、
前記検出された装置内温度に基づき、前記複数の強調変換パラメータのいずれかを選択し、入力画像信号に対して強調変換処理を施すことにより、液晶表示パネルの光学応答特性を補償する強調変換手段とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の基準温度Ｔｎのいずれかに一致させるように、当該装置内の温度を調整する温度調整手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記温度調整手段は、前記検出された装置内温度よりも高く且つ最も低い基準温度Ｔｎまで、当該装置内の温度を上昇させるものであることを特徴とする液晶表示装置。
前記請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記温度調整手段は、前記検出された装置内温度が最高の基準温度Ｔｎよりもさらに高い場合、最高の基準温度Ｔｎまで当該装置内の温度を下降させるものであることを特徴とする液晶表示装置。
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記格納手段は、現垂直表示期間の画像信号と１垂直表示期間前の画像信号とから指定される強調変換パラメータを格納したテーブルメモリであることを特徴とする液晶表示装置。