JP4537679B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置の中間調表示の応答特性を改善する方法として、登録特許第３１６７３５１号公報に記載されているように、入力画像信号の時間軸上のレベル変動に応じて、出力画像信号のレベルを強調することにより、液晶の応答速度を高速化するという強調駆動の提案がなされている。
登録特許第３１６７３５１号公報

しかし従来の液晶表示装置の強調駆動では、強調駆動により出力される信号レベルがその画素の最大出力階調や最小出力階調を超える場合、所望の強調量を加えることができない。したがってこの場合最大出力階調や最小出力階調によって強調量が制限されて所望の信号レベルにすることができず、階調がずれてしまうという問題がある。

通常液晶表示装置では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を駆動することでフルカラー表示を行っているが、このなかの一つの画素が前述した強調不足による階調のずれが発生した場合、色相が著しく乱れてしまうという問題がある。

図５を用いて、この問題を説明する。

図５（ａ）はＲ画素の出力画像信号波形を、（ｂ）はその液晶表示信号波形を示している。Ｒ入力画像信号がｎ−１フレーム目からｎフレーム目にかけて階調Ｒｎ−１からＲｎにδＲｎだけ変化したとする。この時、階調Ｒｎとレベル変動δＲｎからレベル強調量ＲＤｎが求められ、出力画像信号はＲｎ＋ＲＤｎとなる。このように強調した出力画像信号を出力することにより、図５（ｂ）の点線で示すような応答だったものが、実線で示すように高速化される。これは強調幅が最大出力階調２５５及び最小出力階調０の間の範囲にある場合である。

図５（ｃ）はＧ画素の出力画像信号波形を、（ｄ）はその液晶表示信号波形を示している。Ｇ入力画像信号がｎ−１フレーム目からｎフレーム目にかけて階調Ｇｎ−１からＧｎにδＧｎだけ変化したとする。この時、階調Ｇｎとレベル変動δＧｎからレベル強調量ＧＤｎが求められ、出力画像信号はＧｎ＋ＧＤｎとなる。しかし、Ｇｎ＋ＧＤｎが最大階調２５５を超えてしまったため、実際には階調２５５に制限されて出力される。

すると、図５（ｄ）のように、点線で示された元々の応答より高速化されるものの、強調量が不十分なため、実線で示すように所望の階調Ｇｎに到達できなくなる。また、ｎ＋１フレームでは、入力画像信号にレベル変動がないため、強調が行われず、なおも所望の階調Ｇｎ＋１に到達できないといったこともあり得る。

このようにＲは強調され所望の階調が表示され、Ｇだけ強調不足で所望の階調が表示されない場合には、色相がＭｇに寄ってしまい色バランスが崩れるといった問題が起こる。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、たとえ一部の成分画素が最大出力階調または最小出力階調により制限されて十分に強調できず所望の階調が表示できなかった場合においても色バランスが崩れることがない液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の成分画素によってカラー表示可能な画素を複数有する液晶表示部と、
ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの入力画像信号とに応じて前記画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段と、
前記強調信号を用いて前記画素の前記ｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段と、
前記成分画素における前記強調出力手段によって出力された出力信号が、前記成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、前記出力信号を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限する制限手段と、
前記制限手段により制限された制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段と、
前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出する制限量算出手段と、
前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて前記画素内の前記複数の成分画素のうち他の成分画素の前記強調信号を減衰する強調信号減衰手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

また、本発明は、複数の成分画素によってカラー表示可能な画素を複数有する液晶表示部と、
ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの予測階調信号とに応じて前記画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段と、
前記強調信号を用いて前記画素の前記ｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段と、
前記成分画素における前記強調出力手段によって出力された出力信号が、前記成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、前記出力信号を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限する制限手段と、
前記制限手段により制限された制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段と、
前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出する制限量算出手段と、
前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて前記画素内の前記複数の成分画素のうち他の成分画素の前記強調信号を減衰する強調信号減衰手段と、
前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて、前記画素内の前記複数の成分画素のｎフレームの予測階調信号を前記入力画像信号と前記ｎ−１フレームの予測階調信号とから予測する予測手段を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明によると、一部の成分画素が最大出力階調または最小出力階調により強調量が制限されて十分に強調できない場合でも、他の成分画素の強調量を調整することで色バランスを崩すことなく液晶の応答速度を高速化することができる。

（実施例１）
図１は、本発明装置の実施例１に係る液晶表示装置のブロック図である。この実施例ではカラー画像をＲＧＢ成分画素で構成した例を示すが、ＹＵＶ成分画素やＹＣｂＣｒ成分画素などで構成してもかまわない。

図１に示すように、この液晶表示装置は、複数の成分画素である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）によってカラー表示可能な画素（図示せず）を縦横に複数並べて配置された液晶表示部（図示せず）を有している。液晶表示部では１フレームごとに信号が順次入力されることでフルカラー表示が可能となっている。

また、この液晶表示装置は、ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの入力画像信号とに応じて画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段３と、この強調信号を用いて画素のｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段４と、画素内の成分画素における強調出力手段４によって出力された出力信号が、成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、出力信号を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限して制限後出力信号を得て、その制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段５を具備している。

また、前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出し、各成分画素の中で前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて画素内の複数の成分画素のうち他の成分画素の強調信号を減衰させる強調量補正係数を生成する強調量補正係数生成手段６と、前記強調量補正係数により各成分画素の強調信号を減衰させる強調信号減衰手段７を具備している。以下、Ｇ成分画素の強調信号が最大出力階調を越えた場合について説明する。

図１に示すように、Ｇ入力から入力されたｎフレームのＧｎ画像信号及びフレームメモリ１に記憶されているｎ−１フレームのＧ画像信号Ｇｎ−１が減算器１に入力される。この減算器１によって、Ｇｎ画像信号とＧｎ−１画像信号の間で差分がとられ、Ｇのレベル変動δＧｎ＝Ｇｎ−Ｇｎ−１が得られる。また、次のフレームのため、Ｇｎ画像信号は、フレームメモリ１に記憶される。

次に、Ｇ成分画素のレベル変動δＧｎに応じて強調信号生成手段３によって強調量ＧＤｎが求められる。この例では強調量ＧＤｎ＝Ｋｇ×δＧｎ（Ｋｇは任意の値）として強調量ＧＤｎを求めている。その他にｎフレームのＧ画像信号Ｇｎ及びｎ−１フレームのＧ画像信号Ｇｎ−１からある特定の関係に基づいてｎフレームの強調量ＧＤｎを求めてもよい。

次に、Ｇ画像信号Ｇｎ及び強調信号生成手段３からの強調量ＧＤｎが加算器４に入力され、強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ）が出力される。

次に、この加算器４から強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ）が制限後強調信号算出手段５に入力される。このとき強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ）がＧ成分画素の最大出力階調及び最小出力階調の範囲外にある場合、最大出力階調と最小出力階調の範囲内に納まるように制限後強調信号算出手段５にて制限される。

その結果が制限後の強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ’）である。この制限後の強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ’）からＧ画像信号Ｇｎを減算すると制限後の強調量ＧＤｎ’が得られる。

次に、制限前の強調量ＧＤｎと制限後の強調量ＧＤｎ’は強調量補正係数生成手段６に入力される。

Ｒ成分画素、Ｂ成分画素についてもＧ成分画素と同様にして、制限前の強調量ＲＤｎ、ＢＤｎ及び制限後の強調量ＲＤｎ’、ＢＤｎ’が求められ、これらも強調量補正係数生成手段６に入力される。

次に、強調量補正係数生成手段６では、まず入力された制限前の強調量ＧＤｎ、ＲＤｎ、ＢＤｎ及び制限後の強調量ＧＤｎ’、ＲＤｎ’、ＢＤｎ’をもとにしてＲ成分画素、Ｇ成分画素及びＢ成分画素のうちどの成分画素の強調量が最も制限されたかを検出し、検出された成分画素を基準成分とする。ここでは制限量として例えば制限前の強調量と制限後の強調量との比を用いる。

次に、基準成分の制限前の強調量及び制限後の強調量とから基準成分以外の制限前強調量を補正する強調量補正係数ｆ（０≦ｆ≦１）を生成する。例えば、Ｇ成分が基準成分だった場合、ｆ（ＧＤｎ，ＧＤｎ’）＝ＧＤｎ’／ＧＤｎとしてもよいし、別の関数から求めてもよい。また、ＧＤｎ、ＧＤｎ’を入力とするルックアップテーブルを用いてｆを生成してもよい。

このようにして得られた強調量の補正係数ｆは乗算器７に入力され、各成分の制限前の強調量に乗算されて補正済強調量ＧＤｎ”、ＲＤｎ”、ＢＤｎ”が生成される。

次に、これら補正済強調量ＧＤｎ”、ＲＤｎ”、ＢＤｎ”は、加算器８に入力され、それぞれの画像信号Ｇｎ、Ｒｎ、Ｂｎと加算されてＧ出力信号、Ｒ出力信号、Ｂ出力信号となり、液晶表示部へ出力される。

このような液晶表示装置の動作について、図２を用いて説明する。

先ず、図２（ｃ）のようにｎ−１フレーム目からｎフレーム目にかけての変化で、Ｇ成分の強調出力（Ｇｎ＋ＧＤｎ）のみが最大出力階調２５５で、（＝Ｇｎ＋ＧＤｎ’）に制限されたとする。

この場合強調量不足のため、図２（ｄ）に示すようにｎフレーム目ではＧ成分画素の液晶表示階調は画像信号Ｇｎに到達せず、階調ＧＰｎにとどまってしまう。このとき、図２（ａ）のようにＲ成分画素の強調出力を制限前強調量ＧＤｎ及び制限後強調量ＧＤｎ’の出力に応じて強調出力（Ｒｎ＋ＲＤｎ）から強調出力（Ｒｎ＋ＲＤｎ”）に小さくする。

こうすることにより、ｎフレーム目のＲ成分画素の液晶表示階調は図２（ｂ）に示すようにＲｎからＲＰｎへ抑えられる。図示しないＢ成分についてもＲ成分と同様にして液晶表示階調がＢＰｎへ抑えられる。その結果、強調量が不足したＧ画素の階調に応じて他のＲ、Ｂ画素の階調を低く変調するので、色バランスが崩れない。

このように本発明によれば、一部の成分が最大出力階調または最小出力階調により強調量が制限されて十分に強調できない場合でも色バランスを崩すことなく液晶の応答速度を高速化することができる。

（実施例２）
次に、図３を用いて本発明の実施例２にかかる液晶表示装置を説明する。実施例１と同一部分には同一符号を用いてその詳しい説明は省略し、相違点を説明する。

図３に示すように、この液晶表示装置は、複数の成分画素である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）によってカラー表示可能な画素（図示せず）を複数有する液晶表示部（図示せず）を有している。液晶表示部では１フレームごとに信号が順次入力されることでフルカラー表示が可能となっている。

また、この液晶表示装置は、ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの予測階調信号とに応じて画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段３と、この強調信号を用いて画素のｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段４と、
成分画素における強調出力手段４によって出力された出力信号が、成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、出力信号を最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲内にあるように制限
して制限後出力信号を得、その制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段５と、前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出し、各成分画素の中で前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて画素内の複数の成分画素のうち他の成分画素の強調信号を減衰させる強調量補正係数とｎフレームの予測レベル変動を求めるための予測係数を生成する強調量補正係数・予測係数生成手段６と、前記強調量補正係数により各成分画素の強調信号を減衰させる強調信号減衰手段７と、前記予測係数により各成分画素のｎフレームの予測レベル変動を算出する予測レベル変動算出手段９と、ｎ−１フレームの予測階調信号と予測レベル変動算出手段９の出力からｎフレームの予測階調信号を算出する予測階調信号算出手段１０を具備する。

先ず、Ｇ成分画素について説明する。この例ではフレームメモリ２に記憶されるのはＧ画像信号Ｇｎではなく、予測された液晶表示階調ＧＰｎである。よって、Ｇのレベル変動δＧｎはｎフレーム目の画像信号Ｇｎとフレームメモリ２からの出力であるｎ−１フレーム目の予測された表示階調Ｇｎ−１との間で差分がとられることにより得られる。Ｒ成分画素、Ｂ成分画素についてもＧ成分画素と同様にして、レベル変動δＲｎ、δＢｎが得られる。

強調量補正係数・予測係数生成手段６では、基準成分を決定し、強調量補正係数ｆを生成するところまでは実施例１と同じである。

異なるのは、予測係数ｇ（０≦ｇ≦１）を生成する手段を備える点である。この予測係数ｇの生成手段について説明する。予測係数生成手段では、補正済強調量ＧＤｎ”、ＲＤｎ”、ＢＤｎ”によって液晶表示階調が所望のレベル変動δＧｎ、δＲｎ、δＢｎに対し、どのくらいの割合変動するかを予測する予測係数ｇを基準成分の制限前強調量及び制限後強調量とから求める。

例えば、Ｇ成分画素が基準成分だった場合、
Ｇ（ＧＤｎ，ＧＤｎ’）＝ α ＋（１−α）×（ＧＤｎ’／ＧＤｎ）
としてもよい。ここで、αは強調量が０のときの変動割合であり、０≦α≦１である。予測係数ｇの求め方はこれに限るものではなく、別の関数にて求めてもよいし、ＧＤｎ、ＧＤｎ’を入力とするルックアップテーブルを用いてもよい。

このようにして得られた予測係数ｇは予測レベル変動算出手段９に入力されて各成分のレベル変動δＧｎ、δＲｎ、δＢｎに乗算されて予測レベル変動が生成される。

次に、この予測レベル変動は予測階調信号算出手段１０に入力され、ｎ−１フレーム目の予測表示階調Ｇｎ−１、Ｒｎ−１、Ｂｎ−１とそれぞれ加算されることで、ｎフレーム目の予測表示階調ＧＰｎ、ＲＰｎ、ＢＰｎが得られ、フレームメモリ２に入力される。

一方、実施例１と同様に補正済強調量ＧＤｎ”、ＲＤｎ”、ＢＤｎ”が生成され、それぞれ画像信号Ｇｎ、Ｒｎ、Ｂｎと加算されてＧ出力信号、Ｒ出力信号、Ｂ出力信号となり、液晶表示部へ出力される。

図４を用いて実施例２の液晶表示装置の動作を説明する。ｎフレーム目までは図２と全く同様である。異なるのは、ｎ＋１フレーム目である。

実施例１では図２（ａ）（ｃ）のようにｎ＋１フレーム目では入力信号に変化がないため、強調をおこなっていないが、実施例２では図４（ａ）（ｃ）のようにｎ＋１フレーム目でも強調をおこなっている。これは、レベル変動を予測表示階調ＧＰｎ、ＲＰｎと画像信号Ｇｎ＋１、Ｒｎ＋１との間で求めているためである。この結果、所望の階調に到達する時間が早くなる。

このようにすれば、一部の成分が最大出力階調または最小出力階調により強調量が制限されて十分に強調できない場合でも色バランスを崩すことなく、さらに液晶の応答速度を高速化することができる。

本発明の実施例１に係る液晶表示装置の模式的ブロック図である。 本発明の実施例１に係る液晶表示装置の画素の駆動状態を説明したグラフである。 本発明の実施例２に係る液晶表示装置の模式的ブロック図である。 本発明の実施例２に係る液晶表示装置の画素の駆動状態を説明したグラフである。 従来の液晶表示装置の画素の駆動状態を説明したグラフである。

符号の説明

１：減算器
２：フレームメモリ
３：強調信号生成手段
４：強調出力手段
５：制限後強調信号算出手段
６：強調量補正係数生成手段
７：強調信号減衰手段
８：加算器
９：予測レベル変動算出手段
１０：予測階調信号算出手段

Claims (3)

1. 複数の成分画素によってカラー表示可能な画素を複数有する液晶表示部と、
   ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの入力画像信号とに応じて前記画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段と、
   前記強調信号を用いて前記画素の前記ｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段と、
   前記成分画素における前記強調出力手段によって出力された出力信号が、前記成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、前記出力信号を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限する制限手段と、
   前記制限手段により制限された制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段と、
   前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出する制限量手段と、
   前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号との比に応じて前記画素内の前記複数の成分画素のうち他の成分画素の前記強調信号を減衰する強調信号減衰手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数の成分画素によってカラー表示可能な画素を複数有する液晶表示部と、
   ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの予測階調信号とに応じて前記画素のｎフレームの時間軸方向のレベル変動を強調する強調信号を生成する強調信号生成手段と、
   前記強調信号を用いて前記画素の前記ｎフレームの入力画像信号を強調する強調出力手段と、
   前記成分画素における前記強調出力手段によって出力された出力信号が、前記成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、前記出力信号を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限する制限手段と、
   前記制限手段により制限された制限後出力信号と前記入力画像信号とから制限後強調信号を算出する算出手段と、
   前記強調信号と前記制限後強調信号とから強調信号の制限量を算出する制限量手段と、
   前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号との比に応じて前記画素内の前記複数の成分画素のうち他の成分画素の前記強調信号を減衰する強調信号減衰手段と、
   前記制限量が最大の成分画素における前記強調信号と前記制限後強調信号とに応じて、前記画素内の前記複数の成分画素のｎフレームの予測階調信号を前記入力画像信号と前記ｎ−１フレームの予測階調信号とから予測する予測手段を具備することを特徴とする液晶表示装置。
3. 複数の成分画素によってカラー表示可能な画素を複数有する液晶表示部と、
   ｎフレームの入力画像信号とｎ−１フレームの入力画像信号とに応じて、時間軸方向のレベル変動を強調した前記ｎフレームの強調出力を出力する強調出力手段と、
   前記強調出力が、前記成分画素の最大出力階調及び最小出力階調との間の範囲外にある場合、前記強調出力を前記最大出力階調及び前記最小出力階調との間の範囲内にあるように制限する制限手段と、
   前記強調出力手段での前記ｎフレームの強調量と、前記制限手段によって制限された前記ｎフレームの制限された強調量との比に応じて前記画素内の前記複数の成分画素のうち他の成分画素の強調量を減衰する強調信号減衰手段と、
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。

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