JP4536440B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コンピュータのモニタやTV等に使用される液晶表示装置及びその駆動方法に関するものであり、詳細には、動画を映すときの表示応答速度の改善に関するものである。
液晶の応答速度を改善する方法には、例えば、特許文献1に開示されているように、オーバーシュート駆動、オーバードライブ駆動と呼ばれる方法がある。
これらの駆動方法は、液晶モジュールに入力データの変化分以上の変化を加えることによって、応答速度を改善させるものである。以下、具体的に説明する。
今、256階調表示可能な液晶モジュールを考える。
1つの液晶の絵素に階調0の表示が行われていたとき、次の信号の変化で階調64に変わるとする。この場合、階調64になるように液晶の絵素に電圧を印加したときに、応答速度が遅く、階調64に到達しなかったものとする。一方、階調84になるように液晶の絵素に電圧を印加したときに、同様に、応答速度が遅く、階調80に到達せず、階調64までしか行かないものとする。
以上の条件において、階調0から階調64に変化させるときに、階調64になるように液晶を制御するのではなく、階調80になるように制御した結果として、階調64に早く到達させることができる。この駆動方法を、上述したオーバーシュート駆動又はオーバードライブ駆動と呼ぶ。この駆動方法は、上記の引用文献1に基く特許の存続期間満了と同時に、各社の液晶テレビに使用されている。
特公昭63-25556号公報(1988年5月25日公告)
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、以下の問題点を有している。
すなわち、近年、コンピュータ用の表示装置として使用されていた液晶表示装置に動画映像を映すことが行われるようになってきている。この現象は、液晶表示装置の大型化に伴い、液晶表示装置においてTV用途向けのモデルが開発されてきたこと、及びコンピュータの性能の向上に伴いコンピュータ上で動画を扱うという用途が発生してきたためである。
ところで、動画を液晶モジュールに映すことについて大きな問題となるのは、液晶表示装置の応答速度の遅さである。すなわち、応答速度の遅い表示装置に動画を映すと残像が残って見え、表示品位を損なうことになる。特に、液晶表示装置では、白黒の応答速度に比べて中間調と中間調と間の応答速度がさらに遅く、自然画を扱うと特定の動画においては、顕著に、その表示品位の劣化が見られる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、応答速度の改善を図り得る液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、1表示領域を複数に分割した各分割表示領域に設けられて、該分割表示領域を表示する液晶素子と、上記各液晶素子の輝度比の重み付き平均による上記1表示領域の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させる表示駆動手段とが設けられていることを特徴としている。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、1表示領域を複数に分割し、該各分割表示領域における液晶素子の輝度比の重み付き平均を上記1表示領域の輝度比として表示する一方、上記各液晶素子の輝度比の重み付き平均による1表示領域の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させることを特徴としている。
すなわち、液晶表示装置の表示応答時間は、開始輝度比と終了輝度比との組み合わせによって大きな差が生じる。
そこで、本発明の液晶表示装置では、1表示領域を複数に分割して、各分割表示領域の液晶素子にてそれぞれの輝度比に基づいて表示させる。例えば、1つの絵素を複数の絵素に分割する。この場合、1つの絵素の輝度は、各分割絵素の液晶素子の輝度の重み付き平均となる。したがって、各液晶素子の輝度の表示に対して、開始輝度比と終了輝度比との長い応答時間となる組み合わせを避けることによって、特定の中間調における応答が遅いという現象を低減することができる。
本発明では、表示駆動手段が、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による上記1表示領域の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させる。
したがって、応答速度の改善を図り得る液晶表示装置及びその駆動方法を提供することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による前記1表示領域の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各液晶素子の輝度比の組み合わせから、最短の表示応答時間を表示するものを選択する選択手段を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、表示駆動手段の選択手段は、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による前記1表示領域の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各液晶素子の輝度比の組み合わせから、最短の表示応答時間を表示するものを選択する。
したがって、最短の表示応答時間にて表示することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による前記1表示領域の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各種の組み合わせをテーブルにして記憶する組み合わせ記憶手段を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、表示駆動手段の組み合わせ記憶手段は、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による前記1表示領域の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各種の組み合わせをテーブルにして記憶する。
したがって、テーブルから容易に短くなるように表示し得る各種の組み合わせを選択することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、階調を輝度比に変換する階調輝度比変換手段を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、表示駆動手段は、階調を輝度比に変換する階調輝度比変換手段を備えているので、階調データを高速に表示することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、階調を輝度比に変換する階調輝度比変換手段と、前記選択手段にて選択された最短の表示応答時間を表示する各液晶素子の輝度比を階調に変換する輝度比階調変換手段とを備えていることを特徴としている。
したがって、階調データを最短で表示することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、各液晶素子における入力データである現フレームの階調に対して、前記選択手段により予め最短の表示応答時間にて表示するものとして輝度比に基き選択されかつ階調に変換された各表示用階調データをテーブルにして格納した階調データ記憶手段を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、入力データである現フレームの階調が与えられたときに、予め、輝度比に基いて選択されかつ階調に変換された表示用階調データがテーブルにして格納されているので、見た目の処理は、階調から輝度比への変換処理、及び最短の表示応答時間となる輝度比から階調への変換処理がなくなり、処理速度を速めることができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記選択手段は、最短の表示応答時間を表示する各液晶素子の輝度比の組み合わせを選択するときに、該組み合わせの表示応答時間が、1フレームの表示時間よりも短いか否かを判断する判断手段を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、選択手段の判断手段は、最短の表示応答時間を表示する各液晶素子の輝度比の組み合わせを選択するときに、該組み合わせの表示応答時間が、1フレームの表示時間よりも短いか否かを判断する。
したがって、1フレームの表示時間よりも長い場合は、表示応答時間ができるだけ短くなるように選択を行う必要があり、これにより応答速度が改善できたという結果を得ることができる。
一方、1フレームの表示時間よりも短い場合については、それ以上短くする意味がないので、応答時間が1フレームの表示時間以下を守れる組み合わせのうちで、表示品位のよい組み合わせを選択することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、上記記載の液晶表示装置において、前記選択手段は、前記判断手段による、1フレームの時間よりも短い表示応答時間となる各液晶素子の輝度比の組み合わせが複数存在する場合には、各液晶素子の表示応答時間の差が最も小さいものを選択することを特徴としている。
上記の発明によれば、静止画の場合に、各液晶素子の輝度比の差を小さくなるようにすることによって、人間の視覚特性による認識を困難にし、表示品質の劣化を防止することができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、該1表示領域の面積を2等分割することを特徴としている。
したがって、最も簡単な分割方法であるので、処理が簡単で比較的顕著な効果を得ることができ、いわゆる費用対効果が大きい。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素に分割すると共に、各絵素についてはさらに2分割することを特徴としている。
上記の発明によれば、また、本発明の液晶表示装置の駆動方法では、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素に分割すると共に、各絵素についてはさらに2分割する。したがって、1表示領域に6個の分割表示領域ができることになる。
それゆえ、一般的に、1ピクセルには赤(R)・緑(G)・青(B)が存在するが、その1ピクセルの赤(R)・緑(G)・青(B)をさらに分割することによって、1表示領域である1ピクセルの赤(R)・緑(G)・青(B)のそれぞれについて、応答速度の改善を図ることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記各絵素についてさらに2分割する場合には、青(B)同士が隣接しないように配置することを特徴としている。
したがって、輝度の低い青(B)とサブピクセル間に存在するBM(ブラックマトリクス)と呼ばれる配線の遮光部分とがつながって見え、太い暗線として見えてしまうという表示品位の劣化を防止することができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素の外に他の種類の絵素を含めて分割することを特徴としている。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴としている。
したがって、1ピクセルの中に赤(R)・緑(G)・青(B)以外の絵素を加えることにより、各赤(R)・緑(G)・青(B)の絵素の輝度を大きくすることができ、その分、応答速度の改善を大きくすることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴としている。
したがって、マゼンタ(M)のカラーフィルタは作成が難しいので、マゼンタ(M)を抜いた構成であれば、容易に形成することができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・白(W)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴としている。
したがって、白(W)の絵素を付加することによって、1ピクセル内の輝度比を十分に高めることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、SVGAモジュールの1ピクセルのデータをUXGAモジュールの4ピクセルに投影する等の定数倍に分割することを特徴としている。なお、VGA(640×480ピクセル)とQVGA(1280×960ピクセル)、XGA(1024×768ピクセル)とQXGA(2048×1536ピクセル)等も同様の関係になる。
上記の発明によれば、例えばSVGA(解像度800×600ピクセル)の1ピクセル内にはUXGA(解像度1600×1200ピクセル)の4ピクセルを含むような定数倍関係にある場合は、含まれるピクセルに対して、輝度差を持たせることによって、低解像度のときに応答速度を改善させることができる。
それゆえ、例えば、TV用ディスプレイの場合は解像度が低くても動画を表示する必要が高いので応答速度が高い必要があり、コンピュータモニタとして使用する場合は、解像度が優先する。本発明は、両方の用途に切り替えて使用できるものであるが、このように分割しておくことによって、コンピュータモニタにTV用の映像信号が入力された場合に、容易に切り替えて、応答速度を短くすることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域を複数に分割する場合に、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させ、その変化させた階調を輝度比に変換し、その後、表示応答時間が短くなるようにすることを特徴としている。
上記の発明によれば、1表示領域を複数に分割する場合に、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させ(このことを「空間拡散」という)、その変化させた階調を輝度比に変換し、その後、表示応答時間が短くなるようにする。
それゆえ、人間の視角特性を利用して、応答速度の改善を図ることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させる場合に、複数種類の階調変化テーブルと、1種類の階調変化0の階調変化テーブルとを使用することを特徴としている。
上記の発明によれば、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させる場合に、複数種類の階調変化テーブルと、1種類の階調変化0の階調変化テーブルとを使用する。
それゆえ、+1種類の階調変化0の階調変化テーブルは階調の増減変化をかけないというものであり、このテーブルは入力データそのものを出力するテーブルであり、空間拡散が必要なければ、空間拡散しない方が入力信号を忠実に出力することができるという点で重要である。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域における現在のフレームの階調と1フレーム前の階調とを比較し、全液晶素子における階調差の最大値が一定階調以下の場合は、現在のフレームの階調をそのまま出力することを特徴としている。
上記の発明によれば、全液晶素子における階調差の最大値が一定階調以下の場合は、アナログ信号固有のノイズやI/P変換によるノイズの影響で発生した階調差であり、動画ではないと判断して、本発明の処理を回避することができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記1表示領域における現在のフレームの階調と前記各階調変化テーブルの階調とを加えた値を輝度比に変換し、さらにその輝度比に対応する表示応答時間を求めた各表示応答時間テーブルを作成した後、解像度が粗い場合には、上記各表示応答時間テーブルのうち最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる一方、解像度が細かい場合には、上記各表示応答時間テーブルの各表示応答時間のデータの平均を求めて互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させることを特徴としている。
上記の発明によれば、1表示領域における現在のフレームの階調と前記各階調変化テーブルの階調とを加えた値を輝度比に変換し、さらにその輝度比に対応する表示応答時間を求めた各表示応答時間テーブルを作成する。
したがって、このとき、複数種類の各表示応答時間テーブルができることになり、どのパターンを選択するかの問題となる。
そこで、本発明では、解像度が粗い場合には、上記各表示応答時間テーブルのうち最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる。
すなわち、各表示応答時間テーブルにおいて、それぞれ最も表示応答時間の長いデータがそのパターンにおける表示必要時間である。したがって、解像度が粗い場合には、最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較し、その表示応答時間の最も短いパターンを選択することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択することができる。
一方、解像度が細かい場合には、上記各表示応答時間テーブルの各表示応答時間のデータの平均を求めて互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる。
すなわち、解像度が細かい場合には、1表示領域自体の面積が小さいので、各そのパターンの表示応答時間のデータの平均にて相互にいずれが短くなるように表示できるかの選択を行う方が、その1表示領域全体が短くなるように表示できることになる。
それゆえ、解像度が細かいか粗いかによって、選択方法を変えることによって、実質的に応答速度を短くすることができる。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記記載の液晶表示装置の駆動方法において、白色度の設定によって、緑(G)の輝度成分が1つのピクセルの中に5割以上含まれている場合には、緑(G)のデータのみを比較して、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択することを特徴としている。
すなわち、白色度(全サブピクセルが最大輝度で点灯している状態の色度)の設定によって、緑(G)の輝度成分が1つのピクセルの中に5割以上含まれている場合には、緑(G)のデータのみを比較して、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択しても良い。
それゆえ、緑(G)は輝度成分が大きく目立ち易いので、緑(G)のデータを基準にして応答速度を決定することによって、より簡易的に実現可能である。
例えば、一般的なITUの規格に基づく場合、緑(G)の輝度成分は約6割を占めるので、この方法を用いることにより、標準的なモジュールについて、簡易に応答速度の改善を図ることができる。
液晶表示装置の表示応答時間は、開始輝度比と終了輝度比との組み合わせによって大きな差が生じる。
そこで、本発明の液晶表示装置及びその駆動方法では、1表示領域を複数に分割して、各分割表示領域の液晶素子にて輝度比を表示させる。例えば、1つの絵素を複数の絵素に分割する。この場合、1つの絵素の輝度は、各分割絵素の液晶素子の輝度の重み付き平均となる。したがって、各液晶素子の輝度の表示に対して、開始輝度比と終了輝度比との長い応答時間となる組み合わせを避けることによって、特定の中間調における応答が遅いという現象を低減することができる。
また、本発明では、表示駆動手段が、各液晶素子の輝度比の重み付き平均による上記1表示領域の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させる。
それゆえ、応答速度の改善を図り得る液晶表示装置及びその駆動方法を提供することができるという効果を奏する。
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1ないし図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態の液晶表示装置は、従来であれば、1つの絵素であったものを、複数の絵素に分割し、各分割絵素について応答速度が分割前よりも高速になるように各分割絵素の輝度を表示させることにより、分割前の絵素の領域について結果的に輝度の表示が短くなるように駆動するようになっている。以下、その駆動方法及び駆動装置について、説明する。
本実施の形態では、図2に示すように、赤(R)・緑(G)・青(B)の各絵素11・11・11がそれぞれ各分割絵素RA・RB、分割絵素GA・GB、分割絵素BA・BBに例えば2等分割され、各各分割絵素RA・RB、分割絵素GA・GB、分割絵素BA・BBは、各液晶素子11a・11bにて互いに独立して駆動される。なお、上記各絵素11・11・11は、従来の各赤(R)・緑(G)・青(B)の絵素領域である。
このような2つの液晶素子11a・11bからなる1つの絵素11を駆動するために、本実施の形態の液晶表示装置は、図1に示すように、階調輝度比変換手段としての階調輝度比変換ブロック1、選択手段としての組み合わせ選択回路2、組み合わせ記憶手段、階調輝度比変換結果記憶手段、輝度比階調変換結果記憶手段としてのフレームメモリ3、輝度比階調変換手段としての輝度比階調変換ブロック4、液晶モジュール5を備えた表示駆動手段としての表示駆動部10を有している。
上記階調輝度比変換ブロック1では、入力信号の階調データを輝度比に変換する。なお、本実施の形態において、明るさを輝度比で表現しているのは、輝度で説明をすると、絵素11を分割した場合に、それぞれの液晶素子11a・11bの輝度は2分の1になってしまうので、説明が繁多になるためである。
一般的に、ITU準拠の場合、階調nに対する輝度比Ynormの値は下記のように設定される。ただし、Nは最大階調とする。
Ynorm=(n/N)2.2 ………(1)
本実施の形態では、輝度の加算をするために、階調の入力データを上式によって輝度比に変換する必要がある。この階調輝度比変換ブロック1は、その演算を行う。
同様に、輝度比階調変換ブロック4では、各液晶素子11a・11bの輝度比データを表示する液晶モジュール5の階調輝度比特性に合わせて変換を行い、階調データに戻す。なお、この関数は、液晶モジュール5の特性に依存する。ITU準拠の液晶モジュール5であれば、変換ブロックの演算の逆関数になる。
一方、階調輝度比変換ブロック1と輝度比階調変換ブロック4との間にある組み合わせ選択回路2では、輝度比データから、分割された液晶素子11a・11bのそれぞれの輝度比を計算によって選択する。
ここで、組み合わせ選択回路2における液晶素子11a・11bの各輝度比の選択方法を説明する。
まず、時点tに入力された1絵素の輝度比をYnorm,tと記載する。また、1つの絵素11を2つの液晶素子11a・11bで表示する場合における液晶素子11a及び液晶素子11bの各輝度比をYnorm,t,A、及びYnorm,t,Bとする。なお、これら輝度比Ynorm,t、輝度比Ynorm,t,A、及び輝度比Ynorm,t,Bは、階調と1対1に対応する離散値となる。
また、この組み合わせ選択回路2は、フレームメモリ3を備えており、1フレーム前の液晶素子11a・11bの輝度比の情報を保存している。その1フレーム前の液晶素子11a・11bの輝度比の情報を、輝度比Ynorm,t−1,A、輝度比Ynorm,t−1,Bとする。
まず、輝度比Ynorm,tから、輝度比Ynorm,t,Aと輝度比Ynorm,t,Bとを求める手法を示す。
方法としては、輝度比Ynorm,t,Aを0から1まで例えば0.005刻みに変化させ、それぞれの数値で演算を行い、最も良い値を求める。つまり、最も応答時間の短い輝度比Ynorm,t,Aの値と輝度比Ynorm,t,Bの値との組み合わせを求める。
1つの絵素11の輝度比は、分割した液晶素子11a・11bの輝度比の重み付き平均となるので、輝度比Ynorm,tと、輝度比Ynorm,t,A及び輝度比Ynorm,t,Bとの間には、次式の関係がある。
Ynorm,t=(Ynorm,t,A+Ynorm,t,B)×0.5 …(2)
この式から、輝度比Ynorm,t、及び輝度比Ynorm,t,Aが決まれば、輝度比Ynorm,t,Bを求めることができる。ただし、これらは離散値であるので、最も近い値を選択することになる。
次に、液晶の表示の応答時間を数値化した関数を、f(x,y)とする。この関数では、xを開始輝度、yを終了輝度としたとき、返し値つまりf(x,y)の値が、例えば、図3のように示される。
ここで、この図3について詳述する。この図3は、縦に開始時の輝度比(白輝度を1.00、黒輝度を0.00に正規化したもの)、横に終了時の輝度比を取り、10%から90%に変化するために必要な応答時間を記載している。輝度比の刻み値は、例えば0・05としている。なお、実際に行う場合には0・005刻みで行うのが精度の点でよい。また、上記応答時間としての値が、信号入力の開始0%から100%のものではないのは、単に液晶の応答速度の規定が10%から90%で行われていることが多いためである。VESAの標準規格であれば信号が入力されてから90%の輝度に変化するまでとなる。
この表について、開始輝度比0.00と終了輝度比0.00〜1.00との関係を図示すると、図4に示すようになる。この図4により、開始輝度比0.00の場合、終了輝度比との差が小さいほど応答時間RTが長いことがわかる。すなわち、応答速度については、100msを超える極端に遅いところがある。これはMVAやASVモードの液晶の特性であり、黒表示の際にかける1Vから2、3Vに変化する際に応答速度が極端に遅くなる。この特性は、オーバーシュート駆動をしても、なくならない。これを避けるために、本実施の形態の駆動方法が有効となる。すなわち、応答速度の遅い組み合わせを避けることによって、特定の中間調における応答が遅いという現象を低減することができる。
上述のように、例えば図3に示す応答時間RTに基いて1フレーム前の輝度比のデータはフレームメモリ3内に保存されているので、液晶素子11aの応答時間RTAは、次のようになる。
RTA=f(Ynorm,t−1,A、Ynorm,t,A) …(3)
同様に、(2)式から輝度比Ynorm,t,Bが計算できるので、液晶素子11bの応答時間RTBも、次の(4)式から計算できる。
RTB=f(Ynorm,t−1,B、Ynorm,t,B) …(4)
絵素11の応答時間RTは、(3)式と(4)式との長い方になる。
このようにして、全ての輝度比Ynorm,t,Aを使って、絵素11の応答時間RTを計算して求め、最も応答速度が小さくなる、輝度比Ynorm,t,Aを選択する。
輝度比Ynorm,t,Aが決まれば、(2)式より輝度比Ynorm,t,Bが一意的に決まる。
この結果を、輝度比階調変換ブロック4に送る。
以上の処理により、応答速度の改善を図ることができる。
また、輝度比Ynorm,t,A、及び輝度比Ynorm,t,Bの値を、定常的な輝度比の数値を使用する代わりに、1フレーム前の輝度比Ynorm,t−1,A、及び輝度比Ynorm,t−1,Bから1フレームで到達する輝度比の数値から求めることにより、オーバーシュート駆動と共存することができる。
以下、具体例にて説明する。
今、開始輝度比0.00(黒表示)から終了輝度比0.05までに輝度比を変化させるのに要する応答時間RTは、図3に示すように、100.5msである。したがって、輝度比0.00から輝度比0.05に変化する場合、1つの素子で絵素が構成される場合は、100.5msかかることになる。液晶素子が2個の場合は、例えば、片方を輝度比0.00で固定し、残りを輝度比0.00から輝度比0.10に変化させる。輝度比輝度比0.00から輝度比0.10への変化にかかる時間は、図3に示すように、83.6msであるので、17%程度の応答速度の改善を得ることができる。
同様に、1絵素を構成する液晶素子の数が増えると増えた分だけ応答速度の高速化を計ることができる。
上記の説明について、(3)式及び(4)式の記載方式を用いて説明すると、
RT=f(Ynorm,0.00、Ynorm,0.05)=100.5ms
となる。すなわち、従来、一つの絵素11に対して、同条件でこの絵素11を表示させるために要する応答時間RTは、100.5msである。これに対し、本実施の形態では、例えば、この絵素11を2等分割して、液晶素子11a・11bにてそれぞれ表示駆動する。
上述のように、液晶素子11aに対しては、開始輝度比0.00(黒表示)及び終了輝度比0.00にて駆動する。このとき(3)式及び図3より、
RTA=f(Ynorm,0.00,A、Ynorm,0.00,A)=0ms
となる。
一方、液晶素子11bに対しては、開始輝度比0.00(黒表示)及び終了輝度比0.10にて駆動する。このとき(4)式及び図3より、
RTB=f(Ynorm,0.00,B、Ynorm,0.10,B)=83.6ms
となる。
また、このときの液晶素子11aと液晶素子11bとの輝度比の重み付き平均は、(2)式より、
Ynorm,t=(Ynorm,0.00,A+Ynorm,0.10,B)×0.5
=0.05
となり、この値は、一つの絵素11の終了輝度比0.05と同じである。したがって、上述のように液晶素子11a・11bを表示駆動すれば、その表示駆動時間は83.6msであり、単独の絵素11を表示駆動する時間100.5msよりも短くなるように表示できることになる。
ところで、上記の例では、液晶素子11a・11bの1つの組み合わせを示したものに過ぎない。したがって、他の組み合わせを選択すれば、より応答時間RTの短いものが得られる。
そこで、本実施の形態では、例えば、図5に示すルックアップテーブルT1を用いて、最短の応答時間RTAの組み合わせを選択している。
このルックアップテーブルT1は、各液晶素子11a・11bについて、0.1刻みの組み合わせにおける応答時間RTを示したものである。
このルックアップテーブルT1は、縦に1フレーム前の液晶素子11a・11bの輝度比をとり、横に現フレームの入力データの輝度比をとる。そして、表中の数値は現フレームで液晶素子11a・11bに与えるべき輝度比を表す。なお、表が上下2段に分かれているが、上段に液晶素子11a、下段に液晶素子11bの情報をそれぞれ記載している。また、縦に記載された1フレーム前の液晶素子11a・11bの輝度比は、液晶素子11aの輝度比0に対して液晶素子11bの輝度比0、0.1、0.2、…、0.9、1.0とし、次いで、液晶素子11aの輝度比0.1に対して液晶素子11bの輝度比0、0.1、0.2、…、0.9、1.0とし、以下、同様に、液晶素子11aの輝度比1.0に対して液晶素子11bの輝度比0、0.1、0.2、…、0.9、1.0まで続いている。
このルックアップテーブルT1では、例えば、1フレーム前の液晶素子11aの輝度比が「0.1」、液晶素子11bの輝度比が「0.5」であり、現フレームの入力データの輝度比が「0.7」であるとすると、現フレームの液晶素子11aの輝度比を「0.934」、液晶素子11bの輝度比を「0.466」とするのが良いことを示している。
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、1表示領域である一つの赤(R)の絵素11を複数の例えば分割絵素RA・RBに分割して、各分割絵素RA・RBの液晶素子11a・11bにてそれぞれの輝度比に基づいて表示させる。
この場合、1つの赤(R)の絵素11の輝度は、各分割絵素RA・RBの液晶素子11a・11bの輝度の重み付き平均となる。したがって、各液晶素子11a・11bの輝度の表示に対して、開始輝度比と終了輝度比との長い応答時間となる組み合わせを避けることによって、特定の中間調における応答が遅いという現象を低減することができる。
本実施の形態では、表示駆動部10が、各液晶素子11a・11bの輝度比の重み付き平均による一つの例えば赤(R)の絵素11の表示応答時間が、赤(R)の絵素11を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子11a・11bを表示させる。
それゆえ、応答速度の改善を図り得る液晶表示装置及びその駆動方法を提供することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置では、表示駆動部10の組み合わせ選択回路2は、各液晶素子11a・11bの輝度比の重み付き平均による例えば赤(R)の絵素11の表示応答時間が、例えば赤(R)の絵素11を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各液晶素子11a・11bの輝度比の組み合わせから、最短の表示応答時間を表示するものを選択する。
それゆえ、最短の表示応答時間にて表示することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置では、表示駆動部10のフレームメモリ3は、各液晶素子11a・11bの輝度比の重み付き平均による例えば赤(R)の絵素11の表示応答時間が、例えば赤(R)の絵素11を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各種の組み合わせをテーブルにして記憶する。
それゆえ、テーブルから容易に速く表示し得る各種の組み合わせを選択することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置では、表示駆動部10は、階調を輝度比に変換する階調輝度比変換ブロック1を備えているので、階調データを高速に表示することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置では、表示駆動部10は、階調を輝度比に変換する階調輝度比変換ブロック1と、組み合わせ選択回路2にて選択された最短の表示応答時間を表示する各液晶素子11a・11bの輝度比を階調に変換する輝度比階調変換ブロック4とを備えている。
それゆえ、階調データを最速で表示することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、例えば赤(R)の絵素11を複数に分割する場合に、該赤(R)の絵素11の面積を2等分割する。
それゆえ、最も簡単な分割方法であるので、処理が簡単で比較的顕著な効果を得ることができ、いわゆる費用対効果が大きい。
また、本実施の形態において、より簡便な実現を行う場合には、例えば、図6に示すように、図3において50msを超える領域を含む終了輝度を禁止するという方法をとる。
こうすることによって、遅い応答速度を避けつつ、前のフレームデータを参照する必要がなくなるので、フレームメモリが不要となり、コストダウンすることができる。
特に、セル厚を薄くすると歩留まりの大幅な悪化が発生するが、図6に示すように、応答速度は高速化する。このような場合において、この手法は特に有効となる.
なお、本実施の形態では、組み合わせ選択回路2にDSP(Digital Signal Processor)2aを使用しているが、必ずしもこれに限らず、例えば、アナログ回路等の他の回路で構成しても良い。また、システムを液晶モジュール外に配置しているが、これを、液晶モジュールや液晶パネルそのものに組み込んでも構わない。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の液晶表示装置では、前記実施の形態1の液晶表示装置の構成に加えて、前記実施の形態1で述べた、輝度比Ynorm,t,Aと輝度比Ynorm,t,Bとを選択する際に、下記のアルゴリズムを追加している。
(1)応答時間RTの計算の際に、この数値が1フレームの時間より短いか否かをチェックする。
(2)1フレームの時間よりも短いものが複数ある場合は、その中で、輝度比Ynorm,t,Aと輝度比Ynorm,t,Bとの差が最も小さなものを選択する。
ここで、1フレームの長さはNTSCであれば、周波数60Hz、時間で16.7msであり、PAL、SECAMであれば、周波数50Hz、20msとなる。
このようにするのは、静止画の場合に、輝度比Ynorm,t,Aと輝度比Ynorm,t,Bとの差が小さくなるようにすることによって、ざらざら感を少なくするためである。つまり、1サブピクセル単位の空間周波数成分の振幅を小さくすることによって、人間の視覚特性では認識し難くするためである。なお、空間周波数については、実施の形態6にて詳述する。
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、組み合わせ選択回路2の判断手段としてのDSP2aは、最短の表示応答時間を表示する各液晶素子11a・11bの輝度比の組み合わせを選択するときに、該組み合わせの表示応答時間が、1フレームの表示時間よりも短いか否かを判断する。
それゆえ、1フレームの表示時間よりも長い場合は、表示応答時間ができるだけ短くなるように選択を行う必要があり、これにより応答速度が改善できたという結果を得ることができる。
一方、1フレームの表示時間よりも短い場合については、それ以上短くする意味がないので、応答時間が1フレームの表示時間以下を守れる組み合わせのうちで、表示品位のよい組み合わせを選択することができる。
この表示品位との兼ね合いによる組み合わせの選択は、液晶パネル自身の応答速度の改善によって、より重要となる。例えば、前記図3に示すように、現行の液晶表示装置のセル厚を小さくしてやれば、前記図6に示すように、応答速度が改善される。このとき、組み合わせの選択肢は増加し、その中から最良のものを選ぶことによって、品位が良くかつ応答速度の早い液晶表示装置を実現することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置では、組み合わせ選択回路2は、DSP2aの演算によって、1フレームの時間よりも短い表示応答時間となる各液晶素子11a・11bの輝度比の組み合わせが複数存在する場合には、各液晶素子11a・11bの表示応答時間の差が最も小さいものを選択する。
それゆえ、静止画の場合に、各液晶素子11a・11bの輝度比の差を小さくなるようにすることによって、人間の視覚特性による認識を困難にし、表示品質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について、図7及び図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる構成は、実施の形態1で述べた階調輝度比変換ブロック1及び輝度比階調変換ブロック4に代えて、図7に示すように、階調データ記憶手段としてのフレームメモリ30にテーブル形式にして記憶された階調データを、組み合わせ選択回路20が選び出すものとなっている。
すなわち、本実施の形態においては、組み合わせ選択回路20のフレームメモリ30に蓄積するのは、液晶素子11a及び液晶素子11bの階調データとなる。ただし、色深度の三乗(現フレームの入力、階調1フレーム前の液晶素子11aの階調、1フレーム前の液晶素子11bの階調)のテーブルになるので、図8に示すように、かなり大きなものになる。
このルックアップテーブルT2は、縦に1フレーム前の液晶素子11a・11bの階調をとり、横に現フレームの入力データの階調をとる。そして、表中の数値は現フレームで11a・11bに与えるべき階調を表す。なお、表が上下2段に分かれているが、上段に液晶素子11a、下段に液晶素子11bの情報をそれぞれ記載している。また、縦に記載された1フレーム前の液晶素子11a・11bの階調は、液晶素子11aの階調0に対して液晶素子11bの階調0、17、34、…、238、255とし、次いで、液晶素子11aの階調17に対して液晶素子11bの階調0、17、34、…、238、255とし、以下、同様に、液晶素子11aの階調255に対して液晶素子11bの階調0、17、34、…、238、255まで続いている。
このルックアップテーブルT2では、例えば、1フレーム前の液晶素子11aの階調が「17」、液晶素子11bの階調が「34」であり、現フレームの入力データの階調が「187」であるとすると、現フレームの液晶素子11aの階調を「255」、液晶素子11bの階調を「31」とするのが良いことを示している。
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、各液晶素子11a・11bにおける入力データである現フレームの階調に対して、組み合わせ選択回路20により予め最短の表示応答時間にて表示するものとして輝度比に基き選択されかつ階調に変換された各表示用階調データをテーブルにして格納したフレームメモリ30を備えている。
それゆえ、入力データである現フレームの階調が与えられたときに、予め、輝度比に基いて選択されかつ階調に変換された表示用階調データがテーブルにして格納されているので、見た目の処理は、階調から輝度比への変換処理、及び最短の表示応答時間となる輝度比から階調への変換処理がなくなり、処理速度を速めることができる。
また、応答速度の改善処理をソフト的に行うことができ、かつコンパクトに行うことができる。
〔実施の形態4〕
本発明の他の実施の形態について、図9ないし図13に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態1ないし実施の形態3と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態1〜3では、1つの絵素11を2分割した形状の液晶素子11a・11bで説明を行っていた。
しかし、本発明では、組み合わせが増えれば良いので、1つの絵素11の分割を2等分にせず、例えば、図9(a)に示すように、面積の異なる素子や並びを入れ替えたりして構成することが可能である。すなわち、同図に示すように、赤(R)の絵素を、例えば、液晶素子12a:液晶素子12b=3:1の面積比にすることができる。また、その配置も、必ずしも隣合うものでなく、分散しているものでもよい。
また、図9(b)に示すように、必ずしも、1つのピクセル(画素)13内の液晶素子を赤(R)・緑(G)・青(B)の三色で構成する必要も無く、例えば、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)の6色で構成しても良い。黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)は、それぞれ赤(R)・緑(G)・青(B)のうちの2色を透過するので、輝度を大きくとることができる。ただし、マゼンタ(M)のカラーフィルタは作成が難しいので、図9(c)に示すように、マゼンタ(M)を抜いた構成が現実的でである。
また、輝度比が大きくなるようにするのであれば、図9(d)に示すように、白(W)の液晶素子を加えた構成が適している。ここで、白(W)の液晶素子とは、カラーフィルタがないものを意味する。赤(R)・緑(G)・青(B)3色のカラーフィルタを使った場合の約3倍明るくなる。このカラーフィルタがないという例は、白黒表示で問題のない医療用のレントゲン写真を表示するようなものに使用されている。
ここで、各パターンについての、各輝度比の求め方について説明する。
最初に、図9(a)のパターンでは、図10に示すように、分割サブピクセルのサイズと輝度比とを定義する。ただし、m+n=1とする。なお、一般に、ピクセル(画素)とは、画像を構成する最小面積単位であり、その中では輝度レベル、色等が一様とみなされる。また、ピクセル(画素)内には、一般に、赤(R)・緑(G)・青(B)の絵素が存在する。また、このような絵素を構成する単位をサブピクセルとされている。本実施の形態では、このサブピクセルをさらに分割しているので、その個々のものを分割サブピクセルと言う。
上記ピクセルの赤(R)の輝度をYnorm,t,R、緑(G)の輝度をYnorm,t,G、青(B)の輝度をYnorm,t,Bとすると、次式のように表せる。
Ynorm,t,R=Ynorm,t,RA×m+Ynorm,t,RB×n
Ynorm,t,G=Ynorm,t,GA×m+Ynorm,t,GB×n
Ynorm,t,B=Ynorm,t,BA×m+Ynorm,t,BB×n
次に、図9(b)のパターンでは、図11に示すように、分割サブピクセルのサイズと輝度比とを定義する。ただし、m+n=1とする。なお、本実施の形態では、異なる色の絵素を付加する場合も、各絵素について、分割サブピクセルと言う。
このピクセルの赤(R)の輝度をYnorm,t,R、緑(G)の輝度をYnorm,t,G、青(B)の輝度をYnorm,t,Bとすると、次式のように表せる。
Ynorm,t,R=Ynorm,t,RA×m+Ynorm,t,YB×n
+Ynorm,t,WB×n
Ynorm,t,G=Ynorm,t,GA×m+Ynorm,t,YB×n
+Ynorm,t,CB×n+Ynorm,t,WB×n
Ynorm,t,B=Ynorm,t,BA×m+Ynorm,t,CB×n
+Ynorm,t,WB×n
さらに、図9(c)に示すパターンでは、図12に示すように、分割サブピクセルのサイズと輝度比とを定義する。ただし、m+n=1とする。
上記ピクセルの赤(R)の輝度をYnorm,t,R、緑(G)の輝度をYnorm,t,G、青(B)の輝度をYnorm,t,Bとすると、次式のように表せる。
Ynorm,t,R=Ynorm,t,RA×m+Ynorm,t,YB×1.5n
Ynorm,t,G=Ynorm,t,GA×m+Ynorm,t,YB×1.5n
+Ynorm,t,CB×1.5n
Ynorm,t,B=Ynorm,t,BA×m+Ynorm,t,CB×1.5n
最後に、図9(d)に示すパターンでは、図13に示すように、分割サブピクセルのサイズと輝度比とを定義する。ただし、m+n=1とする。
このピクセルの赤(R)の輝度をYnorm,t,R、緑(G)の輝度をYnorm,t,G、青(B)の輝度をYnorm,t,Bとすると、次式のように表せる。
Ynorm,t,R=Ynorm,t,RA×m+Ynorm,t,YB×n
+Ynorm,t,WB×n
Ynorm,t,G=Ynorm,t,GA×m+Ynorm,t,YB×n
+Ynorm,t,CB×n+Ynorm,t,WB×n
Ynorm,t,B=Ynorm,t,BA×m+Ynorm,t,CB×n
+Ynorm,t,WB×n
このように、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素に分割すると共に、各赤(R)・緑(G)・青(B)の絵素についてはさらに2分割する。したがって、1表示領域に6個の分割表示領域ができることになる。
それゆえ、一般的に、1ピクセルには赤(R)・緑(G)・青(B)が存在するが、その1ピクセルの赤(R)・緑(G)・青(B)をさらに分割することによって、1表示領域である1ピクセルの赤(R)・緑(G)・青(B)のそれぞれについて、応答速度の改善を図ることができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、各絵素についてさらに2分割する場合には、青(B)同士が隣接しないように配置する。
それゆえ、輝度の低い青(B)とサブピクセル間に存在するBM(ブラックマトリクス)と呼ばれる配線の遮光部分とがつながって見え、太い暗線として見えてしまうという表示品位の劣化を防止することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素の外に他の種類の絵素を含めて分割する。例えば、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)の各絵素に分割することが可能である。
それゆえ、1ピクセルの中に赤(R)・緑(G)・青(B)以外の絵素を加えることにより、各赤(R)・緑(G)・青(B)の絵素の輝度を大きくすることができ、その分、応答速度の改善を大きくすることができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・シアン(CN)の各絵素に分割することが可能である。
それゆえ、マゼンタ(M)のカラーフィルタは作成が難しいので、マゼンタ(M)を抜いた構成であれば、容易に形成することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・白(W)・シアン(CN)の各絵素に分割することが可能である。
それゆえ、白(W)の絵素を付加することによって、1ピクセル内の輝度比を十分に高めることができる。
〔実施の形態5〕
本発明の他の実施の形態について、図14に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態1ないし実施の形態4と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態4の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明では、さらに、高精細度モジュールに低解像度信号を表示する場合も、同様の構成をとることができる。例えば、図14に示すように、UXGAのモジュールにSVGAの信号を映そうとする場合には、SVGAの1ピクセル内に4つのUXGAのピクセルが存在することになる。したがって、この4個に対して組み合わせを選択することにより、SVGA信号に対する応答速度を向上させることができる。
なお、UXGAは1600×1200ピクセルの解像度を持つ。また、SVGAは800×600ピクセルの解像度を持つ。
本実施の形態では、SVGAの入力信号をスケーリングしてUXGAの液晶表示装置に投影する場合のことを述べている。
NTSCやPAL、SECAMといったTVの信号はVGA(640×480)相当となっているので、この入力信号に対するスケーリングと書いたほうが素直であるが、VGAの定数倍の解像度の規格が無いため、説明を容易にするためにUXGAとSVGAとの例を挙げている。
この駆動方法では、TV用の場合は解像度が低くても動画を表示する必要が高いので応答速度が高い必要がある一方、モニタとして使用する場合は、解像度が優先するため、両方の用途に使う場合にそれぞれ適した表示を行うことができる。勿論、PC等の3Dシミュレータ等の高速描画が必要なゲーム等についても、高精細な描画処理をすると大きな演算能力を必要とするため、低解像度にならざるを得ないという面があるので、ビデオカードのドライバに、本実施の形態の処理を組み込むという方法も考えられる。
このように、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、1表示領域を複数に分割する場合に、例えばSVGA(解像度800×600ピクセル)の1ピクセル内にはUXGA(解像度1600×1200ピクセル)の4ピクセルを含むような定数倍関係にある場合は、含まれるピクセルに対して、輝度差を持たせることによって、低解像度のときに応答速度を改善させることができる。なお、VGA(640×480ピクセル)とQVGA(1280×960ピクセル)、XGA(1024×768ピクセル)とQXGA(2048×1536ピクセル)等も同様の関係になる。
それゆえ、例えば、TV用ディスプレイの場合は解像度が低くても動画を表示する必要が高いので応答速度が高い必要があり、コンピュータモニタとして使用する場合は、解像度が優先する。本実施の形態の液晶表示装置は、両方の用途に切り替えて使用できるものであるが、このように分割しておくことによって、コンピュータモニタにTV用の映像信号が入力された場合に、容易に切り替えて、応答速度を速くすることができる。
〔実施の形態6〕
本発明の他の実施の形態について、図15ないし図22に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態1ないし実施の形態5と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態5の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
液晶表示装置を使用するのが人間であるので、本発明については、人間の視角特性と組み合わせて使用することができる。
すなわち、人間の空間の分解能というものには一定の限界がある。したがって、空間周波数とその輝度の変化の大きさとによって、認識できる部分とできない部分とが生じる。そのため、分解できない部分については、その範囲内で輝度の大きさが変化しなければ、人間の目には認識できない。このため、その範囲内で、絵素毎にその階調をずらすことができる。そして、階調をずらすときに、応答速度を考慮して階調をずらすことにより、応答速度の向上を図ることができる。
本実施の形態では、その性質から液晶モジュールの精細度が細かければ細かいほど適用し易くなる。
ここで、空間周波数というのは、各ピクセルの並びをフーリエ変換した結果のことをいう。高い空間周波数成分というのは、1ピクセル毎の変化といったような細かい刻みの変化の成分であり、低い空間周波数成分というのは沢山のピクセルに跨って変化するような成分である。また、人間の目における空間周波数というのは、人間の目を中心とした角度よって決まる。
より具体的に説明する。例えば、紙の上に細かいピッチで等間隔に線を引いて、それから距離を離していくと線とは認識できずにグレーのように見える。これは、距離を離すことによって人間の目に白と黒の変化を認識できない空間周波数になったため、グレーべたのように見えているのある。同様に、輝度の変化が小さい場合も認識し難くなる。例えば、図15(a)に示すものが、空間周波数の低い白と黒のストライプパターンであり、図15(b)に示すものが、階調96と階調128との輝度差が小さく空間周波数の高い例である。目を離して行けば、図15(b)に示す方が近い距離でグレーべたに見え始める。
本実施の形態における絵素毎の階調のずらし方について説明する。本実施の形態では、例えば、図16に示すように、各絵素毎にその階調をずらす。この図16は、人間の目で分解できない範囲内で応答速度を考慮して階調をずらしているものであると共に、その範囲内で輝度の大きさが変化しないものとなっている。
すなわち、図16に示すように、赤(R)については、4個のピクセルをそれぞれ、+4、−2、+2、−4のように変化させている。したがって、この変化の合計Tは、
T=(+4)+(−2)+(+2)+(−4)=0
となり、この表示領域全体における赤(R)については、階調は変化がなく、したがって、輝度比の大きさも変化しないといえる。人間の目は分解能を超えた部分については、分解できる領域内の光束の合計を認識しているので、その領域内の各スペクトルの光束値が変わらなければ同じに見える。そのため、このような領域内での各色の輝度比の値がそれぞれ同じになる必要がある。しかし、個々のピクセルについては、階調を変化させ、輝度比の大きさを変えることができるので、この変化のさせ方について、種々のパターンを作成しておき、そのうちの最も応答速度の速いものを採用することによって、全体としての表示速度を速めることができる。
同図においては、緑(G)及び青(B)についても、合計Tは、それぞれ0となっている。また、階調の変化のさせ方について、人間の認識は、緑(G)の感覚が鋭敏で、次に赤(R)、最も鈍感なのが青(B)となっており、ずらせる量は青(B)が一番大きく、ついで赤(R)、緑(G)の順になる。
以下、具体例にて説明する。
まず、図17に示すように、ステップ1として、1画面のデータを8×8ピクセルの正方形に切り分ける。次いで、図18及び図19に示すように、ステップ2として、8×8の階調変化テーブルとしての空間拡散テーブルを複数用意する。これら各空間拡散テーブルは、データに対してテーブルに記載された数値を加減算しても人間の目には認識されないことを基準に生成する。
本実施の形態では、32+1種類のものを用意した。+1種類の空間拡散テーブルは空間拡散をかけないというもので、ノイズ成分がなくても問題ないときに重要である。
次いで、ステップ3として、上記ステップ1で切り分けた8×8のデータの処理を行う。具体的には、図20(a)(b)に示すように、マトリクスの1フレーム前のデータと現在のフレームのデータとを取り出す。
次いで、ステップ4として、現在のフレームのデータと1フレーム前のデータとの比較を行う。そして、その差の最大値が、一定階調以下の場合は、現在のフレームのデータをそのまま出力する(後述するステップ9へ移行する)。
すなわち、このステップ4では、現在の画像が静止画であるか動画であるかの判別を行っている。静止画の場合には、応答速度を向上させる必要がないので、以下の処理が不要だからである。また、一定値以下の誤差は、アナログのノイズや、TVのI/P(インターレース・プログレッシブ)変換によるノイズと考えられるので、静止画と判断しても差し支えないし、画像としてはノイズを忠実に再現しない方がきれいに見える。
次いで、ステップ5として、図21に示すように、現在のフレームデータにそれぞれの空間拡散テーブル1〜33における数値の加減算を行う。
次いで、ステップ6として、図22に示すように、1フレーム前のデータとステップ5で求めた各テーブルの数値から、応答時間RT(単位はms)を計算する。
次いで、ステップ7として、ステップ6の結果から使用する空間拡散テーブルを選択する。このときの基準は、解像度によって異なる。具体的には、解像度が粗い場合には、テーブル中の一番長いデータを比較して、最も応答時間RTの短いテーブルを選択する。一方、解像度が細かい場合には、各テーブルの数値の平均を求めて、最も応答時間RTの短いテーブルを選択する。
また、緑(G)の輝度成分は、ITUの規格に基づく場合では1つのピクセルに約6割の輝度を含んでおり、緑(G)の輝度が大きいので、緑(G)のデータのみを使用して選択を行ってもよい。ただし、OA用のモジュールは白色度が青みがかかっている(青(B)の輝度成分が多めになっている。)、国内T社向けのモジュールは赤みがかっている(赤の輝度成分が多めになっている。)等といった標準外のモジュールが存在するので、注意が必要である。
次いで、ステップ8として、ステップ7で選択したデータを出力する。なお、この計算は、ステップ5で実行済みである。
最後に、ステップ9として、出力したデータをフレームメモリ3に書き込む。
このように、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、1表示領域を複数に分割する場合に、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させ、その変化させた階調を輝度比に変換し、その後、表示応答時間が短くなるようにする。
それゆえ、人間の視角特性を利用して、応答速度の改善を図ることができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させる場合に、複数種類の階調変化テーブルである空間拡散テーブルと、1種類の階調変化0の階調変化テーブルである空間拡散テーブルとを使用する。
それゆえ、+1種類の階調変化0の階調変化テーブルである空間拡散テーブルは階調の増減変化をかけないというものであり、空間拡散が必要なければ、空間拡散しない方が入力信号を忠実に出力することができるという点で重要である。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、1表示領域における現在のフレームの階調と1フレーム前の階調とを比較し、全液晶素子における階調差の最大値が一定階調以下の場合は、現在のフレームの階調をそのまま出力する。
それゆえ、全液晶素子における階調差の最大値が一定階調以下の場合は、アナログ信号固有のノイズやI/P変換によるノイズの影響で発生した階調差であり、動画ではないと判断して、本実施の形態の処理を回避することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、1表示領域における現在のフレームの階調と前記各階調変化テーブルである空間拡散テーブルの階調とを加えた値を輝度比に変換し、さらにその輝度比に対応する表示応答時間を求めた各表示応答時間テーブルを作成する。
したがって、このとき、複数種類の各表示応答時間テーブルができることになり、どのパターンを選択するかの問題となる。
そこで、本実施の形態では、解像度が粗い場合には、上記各表示応答時間テーブルのうち最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる。
すなわち、各表示応答時間テーブルにおいて、それぞれ最も表示応答時間の長いデータがそのパターンにおける表示必要時間である。したがって、解像度が粗い場合には、最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較し、その表示応答時間の最も短いパターンを選択することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択することができる。
一方、解像度が細かい場合には、上記各表示応答時間テーブルの各表示応答時間のデータの平均を求めて互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる。
すなわち、解像度が細かい場合には、1表示領域自体の面積が小さいので、各そのパターンの表示応答時間のデータの平均にて相互にいずれが短くなるように表示できるかの選択を行う方が、その1表示領域全体が短くなるように表示できることになる。
それゆえ、解像度が細かいか粗いかによって、選択方法を変えることによって、実質的に応答速度を速くすることができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法では、白色度(全サブピクセルが最大輝度で点灯している状態の色度)の設定によって、緑(G)の輝度成分が1つのピクセルの中に5割以上含まれている場合には、緑(G)のデータのみを比較して、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択しても良い。
それゆえ、緑(G)は輝度成分が大きく目立ち易いので、緑(G)のデータを基準にして応答速度を決定することによって、より簡易的に実現可能であるという効果を奏する。
本発明の液晶表示装置及びその駆動方法は、ある程度高精細なモジュールでしか使用できないといった使用するハード的な制約がある。大型低精細なTV等には使い難い。どちらかというと、中小型TV高精彩モニタノートの動画対応用の液晶モニタや、今後出てくるHDTV(High Definition Television)等のものがターゲットとなる。
本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の表示駆動部の構成を示すブロック図である。 上記液晶表示装置における各絵素がそれぞれ各分割絵素に2等分割された状態を示す平面図である。 上記液晶表示装置における各開始時の輝度比から各終了時の輝度比に変化するのに必要な表示応答時間を示す図である。 図3において、開始時の輝度比を0としたときに、各終了時の輝度比に変化するのに必要な表示応答時間を示すグラフである。 各絵素がそれぞれ各分割絵素に2等分割された場合における、各液晶素子の各開始時の輝度比から各終了時の輝度比に変化するのに必要な表示応答時間を輝度比0.1刻みに示す図である。 本実施の形態の変形例を示すものであり、上記液晶表示装置における各開始時の輝度比から各終了時の輝度比に変化するのに必要な表示応答時間を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示すものであり、組み合わせ選択回路及びフレームメモリにて液晶モジュールを駆動する液晶表示装置の表示駆動部の構成を示すブロック図である。 現フレームの階調に対して、次のフレームを表示するために、最短の応答時間となる階調データをテーブル化したルックアップテーブルを示す図である。 (a)は面積の異なる液晶素子や各絵素の並びを入れ替えたりして構成した1つの表示領域を示す平面図であり、(b)は液晶素子を赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)の6色で構成した1つの表示領域を示す平面図であり、(c)は液晶素子を赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・シアン(CN)の5色で構成した1つの表示領域を示す平面図であり、(d)は液晶素子を赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・白(W)・シアン(CN)の6色で構成した1つの表示領域を示す平面図である。 図9(a)の場合の各表示応答時間を求める算出モデルを示す説明図である。 図9(b)の場合の各表示応答時間を求める算出モデルを示す説明図である。 図9(c)の場合の各表示応答時間を求める算出モデルを示す説明図である。 図9(d)の場合の各表示応答時間を求める算出モデルを示す説明図である。 UXGAのモジュールにSVGAの信号を映そうとする場合に、UXGAのモジュールとSVGAのモジュールとの関係を示す平面図である。 (a)は空間周波数の低い白と黒のストライプパターンを示す平面図であり、(b)は階調96と階調128との輝度差が小さく空間周波数の高い例を示す平面図である。 空間周波数を考慮して、各絵素毎に階調をずらした表示領域を示す平面図である。 空間拡散を利用する場合に、1画面のデータを8×8ピクセルの正方形に切り分け状態を示す平面図である。 32+1種類の8×8の空間拡散テーブルのうち、最初の空間拡散テーブル1〜6を示す説明図である。 32+1種類の8×8の空間拡散テーブルのうち、最後の空間拡散テーブル27〜33を示す説明図である。 (a)は、マトリクスの1フレーム前のデータを示す説明図であり、(b)は現在のフレームのデータを示す説明図である。 現在のフレームデータにそれぞれの空間拡散テーブル1〜33における数値の加減算を行ったデータを示すもののうち、最初の2つのテーブル1〜2を示す説明図である。 1フレーム前のデータとステップ5で求めた各テーブルの数値から、応答時間RT(単位はms)を計算したデータを示すもののうち、最初の2つのテーブル1〜2を示す説明図である。
符号の説明
1 階調輝度比変換ブロック(階調輝度比変換手段)
2 組み合わせ選択回路(選択手段)
2a DSP(判断手段)
3 フレームメモリ(組み合わせ記憶手段)
4 輝度比階調変換ブロック(輝度比階調変換手段)
5 液晶モジュール
10 表示駆動部(表示駆動手段)
11 絵素
11a・11b 液晶素子
20 組み合わせ選択回路
30 フレームメモリ(階調データ記憶手段)

Claims (20)

  1. 1表示領域を複数に分割した各分割表示領域に設けられて、該分割表示領域を表示する液晶素子と、
    上記各液晶素子の輝度比の重み付き平均によって上記1表示領域の表示を行う各液晶素子の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させる表示駆動手段とが設けられている、液晶表示装置であって、
    前記表示駆動手段は、
    各液晶素子の輝度比の重み付き平均によって上記1表示領域の表示を行う各液晶素子の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各種の組み合わせをテーブルにして記憶する組み合わせ記憶手段と、
    前記組み合わせ記憶手段において記憶されている各液晶素子の輝度比の組み合わせから、最短の表示応答時間を表示するものを選択する選択手段と
    を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記表示駆動手段は、さらに、
    階調を輝度比に変換する階調輝度比変換手段を備えていることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。
  3. 前記表示駆動手段は、
    階調を輝度比に変換する階調輝度比変換手段と、
    前記選択手段にて選択された最短の表示応答時間を表示する各液晶素子の輝度比を階調に変換する輝度比階調変換手段とを備えていることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。
  4. 前記表示駆動手段は、
    各液晶素子における入力データである現フレームの階調に対して、前記選択手段により予め最短の表示応答時間にて表示するものとして輝度比に基き選択されかつ階調に変換された各表示用階調データをテーブルにして格納した階調データ記憶手段を備えていることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。
  5. 前記選択手段は、
    最短の表示応答時間を表示する各液晶素子の輝度比の組み合わせを選択するときに、該組み合わせの表示応答時間が、1フレームの表示時間よりも短いか否かを判断する判断手段を備えていることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。
  6. 前記選択手段は、
    前記判断手段による、1フレームの時間よりも短い表示応答時間となる各液晶素子の輝度比の組み合わせが複数存在する場合には、各液晶素子の表示応答時間の差が最も小さいものを選択することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。
  7. 1表示領域を複数に分割し、該各分割表示領域における液晶素子の輝度比の重み付き平均を上記1表示領域の輝度比として表示する一方、
    上記各液晶素子の輝度比の重み付き平均によって1表示領域の表示を行う各液晶素子の表示応答時間が、上記1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように、各液晶素子を表示させる液晶表示装置の駆動方法であって、
    各液晶素子の輝度比の重み付き平均によって上記1表示領域の表示を行う各液晶素子の表示応答時間が、該1表示領域を単独の液晶素子にて表示したと仮定した場合の表示応答時間よりも短くなるように表示し得る各種の組み合わせをテーブルにして記憶し、
    該記憶された各液晶素子の輝度比の組み合わせから、最短の表示応答時間を表示するものを選択して、各液晶素子を表示させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  8. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、該1表示領域の面積を2等分割することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  9. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素に分割すると共に、各絵素についてはさらに2分割することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  10. 前記各絵素についてさらに2分割する場合には、青(B)同士が隣接しないように配置することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  11. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、赤(R)・緑(G)・青(B)の3種類の各絵素の外に他の種類の絵素を含めて分割することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  12. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、
    赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・マゼンタ(M)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴とする請求項11記載の液晶表示装置の駆動方法。
  13. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、
    赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴とする請求項11記載の液晶表示装置の駆動方法。
  14. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、
    赤(R)・緑(G)・青(B)・黄色(Y)・白(W)・シアン(CN)の各絵素に分割することを特徴とする請求項11記載の液晶表示装置の駆動方法。
  15. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、
    SVGAモジュールの1ピクセルのデータをUXGAモジュールの4ピクセルに投影する等の定数倍に分割することを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  16. 前記1表示領域を複数に分割する場合に、人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させ、その変化させた階調を輝度比に変換し、その後、表示応答時間が短くなるようにすることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  17. 前記人間の目には認識できない範囲内で階調を変化させる場合に、複数種類の階調変化テーブルと、1種類の階調変化0の階調変化テーブルとを使用することを特徴とする請求項16記載の液晶表示装置の駆動方法。
  18. 前記1表示領域における現在のフレームの階調と1フレーム前の階調とを比較し、全液晶素子における階調差の最大値が一定階調以下の場合は、現在のフレームの階調をそのまま出力することを特徴とする請求項16記載の液晶表示装置の駆動方法。
  19. 前記1表示領域における現在のフレームの階調と前記各階調変化テーブルの階調とを加えた値を輝度比に変換し、さらにその輝度比に対応する表示応答時間を求めた各表示応答時間テーブルを作成した後、
    解像度が粗い場合には、上記各表示応答時間テーブルのうち最も表示応答時間の長いデータ同士を互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させる一方、
    解像度が細かい場合には、上記各表示応答時間テーブルの各表示応答時間のデータの平均を求めて互いに比較することにより、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択して表示させることを特徴とする請求項17記載の液晶表示装置の駆動方法。
  20. 白色度の設定によって、緑(G)の輝度成分が1つのピクセルの中に5割以上含まれている場合には、緑(G)のデータのみを比較して、最も表示応答時間の短い表示応答時間テーブルを選択することを特徴とする請求項19記載の液晶表示装置の駆動方法。
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