JP5369517B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高速応答性が要求される液晶パネル等の表示に好適な表示装置及び表示方法に関する。

ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式の液晶パネルに対し、応答性を高めたオーバードライブ駆動（以下「ＯＤ駆動」と称する）を行なう回路構成の概略を図４により説明する。

同図で、表示すべき画像データを画像データ入力部１１から入力してＯＤ駆動制御部１２へ送出する。

このＯＤ駆動制御部１２には、表示対象の液晶パネルに対して取付けられた温度センサ１３からの検出信号が入力される。ＯＤ駆動制御部１２は、入力される画像データのフレーム間での変化と、上記温度センサ１３で検出する液晶パネルの温度とを用いてルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４をアクセスし、ルックアップテーブル１４からＯＤ駆動による過渡的な強調を施した画像データを読出して表示ドライバ１５へ出力する。

表示ドライバ１５は、ＯＤ駆動制御部１２から送られてきた画像データを用いて、ＴＦＴ液晶パネル（ＬＣＤ）で構成される表示部１６のゲート電極とソース電極とを駆動することで、表示部１６で画像を表示させる。

特許文献及び非特許文献においても、同様のＯＤ駆動に関する技術が考えられている。（例えば、特許文献１、非特許文献１）
特開平０４−３６５０９４号公報 Ｒｉｃａｈｒｄ Ｉ． ＭｃＣａｒｔｎｅｙ／Ａ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ａｎ ＬＣＤ Ｐａｎｅｌ Ｔｉｍｉｎｇ／２００３ ＳＩＤ［平成２０年４月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｔｉｏｎａｌ．ｃｏｍ／ａｐｐｉｎｆｏ／ｆｄｐ／ｆｉｌｅｓ／４８＿０３．ｐｄｆ＞

上記特許文献１、非特許文献１に記載された技術も含め、上記図４に示した従来の一般的なＯＤ駆動では、予め製品開発段階での評価結果に基づいてルックアップテーブル１４を作成し、画像データの変化だけでなく温度センサ１３で検出した表示部１６の温度を加味した補正を施した上で当該画像データを表示ドライバ１５へ出力するものとしている。

そのため、製品の個体差や実際にその製品の購入者が使用する動作環境の違い等により、適切なＯＤ駆動を実現できない場合がある。そのような場合、補正量が最適値からずれることによって、階調のずれや尾引き現象等のような画質の低下を招くという不具合を生じる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置の個体差や動作環境の影響を排除し、特に動画表示時の高速応答性に優れた高い画質品位を実現することが可能な表示装置及び表示方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、所定の表示領域に画像データに基づいた画像が表示される表示装置であって、前記表示領域のうちの第１の領域に実画像を表示させているときに前記第１の領域とは異なる第２の領域にテストパターンを表示させる制御部と、前記第２の領域に表示されるテストパターンの輝度変化を検出する輝度検出部とを備え、前記制御部は、フル階調、中間調、ゼロ階調のうちの一の階調のフレームから他の階調のフレームへ変化し、前記他の階調のフレームから前記一の階調のフレームへ変化する全ての変化の組合せで構成された複数のフレーム分の基準パターンを、前記一の階調のフレーム及び前記他の階調のフレームを正の整数倍の周期で順次伸張したパターンにして繰り返される画像の前記テストパターンを表示させ、前記輝度検出部により検出された前記テストパターンの輝度変化のレベルに応じて画像データが補正された前記実画像を前記第１の領域に表示させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像データの補正は、オーバードライブ駆動の強調度合いであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第２の領域は、前記テストパターンが前記表示領域に表示される画像を観察するユーザによって視認されないようにマスクされていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の発明において、前記第１の領域にはカラーフィルタが形成されているとともに、前記第２の領域にはカラーフィルタが形成されていないことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、所定の表示領域に画像データに基づいた画像を表示する表示方法であって、前記表示領域のうちの第１の領域に実画像を表示させているときに前記第１の領域とは異なる第２の領域に、フル階調、中間調、ゼロ階調のうちの一の階調のフレームから他の階調のフレームへ変化し、前記他の階調のフレームから前記一の階調のフレームへ変化する全ての変化の組合せで構成された複数のフレーム分の基準パターンを、前記一の階調のフレーム及び前記他の階調のフレームを正の整数倍の周期で順次伸張したパターンにして繰り返される画像のテストパターンを表示させる第１ステップと、前記第２の領域に表示されるテストパターンの輝度変化を検出する第２ステップとを有し、前記第１ステップでは、前記第２ステップで検出された前記テストパターンの輝度変化のレベルに応じて画像データが補正された前記実画像を前記第１の領域に表示させることを特徴とする。

本発明によれば、装置の個体差や動作環境の影響を排除し、特に動画表示時の高速応答性に優れた高い画質品位を実現することが可能となる。

以下本発明をカラーＴＦＴ液晶パネルを用いた液晶表示装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置２０の回路構成を示すブロック図である。同図で、表示すべき画像データは画像データ入力部２１から入力されてＯＤ駆動制御部２２へ送出する。

このＯＤ駆動制御部２２にはまた、表示対象の液晶パネルに取付けられた温度センサ２３からの検出信号と、後述する輝度センサ２７からの検出信号とが入力される。ＯＤ駆動制御部２２は、入力される画像データのフレーム間での変化と、上記温度センサ２３で検出する液晶パネルの温度、及び輝度センサ２７で検出する液晶パネルの所定階調の画素に対する輝度とを用いてルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４をアクセスし、ルックアップテーブル２４からＯＤ駆動による過渡的な強調を施した画像データを読出して表示ドライバ２５へ出力する。これにより、上記ＴＦＴ液晶パネルは、画像データ入力部２１に供給された画像データに対してその諧調が強調された画像データにより強調駆動される。

表示ドライバ２５は、ＯＤ駆動制御部２２から送られてきた画像データを用いて、ＴＦＴ液晶パネル（ＬＣＤ）で構成される表示部２６のゲート電極とソース電極とを駆動することで、表示部２６で画像を表示させる。

図２は、表示部２６と輝度センサ２７の概略構成をその配置関係と共に示すもので、図２（Ａ）が表示部２６と輝度センサ２７との間を空けて示す斜視図、図２（Ｂ）が側面図である。表示部２６は、透過型のＬＣＤ部２６Ａの背面側に同サイズのバックライト部２６Ｂが一体に積層して構成される。

ＬＣＤ部２６Ａは、下端部を除くほぼ全面がカラーフィルタを形成した実画像表示エリア２６Ａ１となるもので、この実画像表示エリア２６Ａ１は、上記画像データ入力部２１に入力される画像信号のアスペクト比と等しい、例えば縦３：横４のアスペクト比を有する。

一方で、この実画像表示エリア２６Ａ１の下端に一体的に構成される輝度検出エリア２６Ａ２は、カラーフィルタがあえて形成されず、モノクロの画像を表示する。この輝度検出エリア２６Ａ２に対向するようにして、受光センサをアレイ配置した輝度センサ２７を配置する。

実際の製品においては、このＬＣＤ部２６Ａの輝度検出エリア２６Ａ２部分及びこれに対向配置した輝度センサ２７は、ディスプレイを構成する筐体によりマスクされ、外観からは認識できないようにカバーされる。

なお、上記実施形態では輝度検出エリア２６Ａ２を実画像表示エリア２６Ａ１の下端側に配置するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、実画像表示エリア２６Ａ１の上端側、あるいは左右いずれかの側端としてもよい。

また、輝度検出エリア２６Ａ２はカラーフィルタを形成しないものとして説明したが、輝度センサ２７側の感度に悪影響がなければカラーフィルタを形成するものとしてもよい。

さらに、輝度センサ２７自体は特殊なものを使用する必要はなく、液晶の応答速度に応じた輝度値の変化を観測することが可能であれば、汎用個別品であっても構わない。

輝度センサ２７で検出した輝度検出エリア２６Ａ２の各画素の輝度値は上述した如くＯＤ駆動制御部２２に送出される。

ＯＤ駆動制御部２２では、この輝度センサ２７からの検出結果と、上記温度センサ２３で検出した表示部２６での温度とを反映するべく、ルックアップテーブル２４にアクセスし、読出したデータを表示ドライバ２５に出力することで、画像データ入力部２１からの画像データの変化に対するオーバードライブ駆動を補償する。

次に上記実施形態の動作について説明する。

図３は、ＯＤ駆動制御部２２が画像データ入力部２１から入力される画像データに基づいて表示部２６の実画像表示エリア２６Ａ１に画像を表示させる際、併せて同表示部２６の輝度検出エリア２６Ａ２で表示させる階調データの変化パターンを示す図である。

同図中、矩形内が白い部分はフル階調の白データであり、当該画素データが例えば８ビットであれば「１１１１１１１」で表されるもので、当該画素ではバックライト部２６Ｂからの発光を最大限に透過させて表示を行なう。

また、矩形内を右上がりの粗なハッチングで示す部分は中間調のグレイデータであり、当該画素データが例えば８ビットであれば「０１１１１１１１」で表されるもので、当該画素ではバックライト部２６Ｂからの発光の略半分を遮断し、残る半分の光を透過させて表示を行なう。

さらに、矩形内を右上がり及び右下がりの密なハッチングで示す部分はゼロ階調の黒データであり、当該画素データが例えば８ビットであれば「００００００００」で表されるもので、当該画素ではバックライト部２６Ｂからの発光をすべて遮断し、全く光を透過させずに表示を行なう。

同図中の各矩形上部の「ｎ−１」「ｎ」‥‥「ｎ＋２８」は画像のフレーム番号を示している。すなわち、ここでは「ｎ−１」フレームから「ｎ＋６」に至る８フレームで「白」「黒」「白」「グレー」「白」「黒」「グレー」「黒」と変化するパターンを基準としている。

続く「ｎ＋７」フレームから「ｎ＋２２」フレームに至る１６フレームでは、上記８フレーム分の基準パターンが２倍の周期で変化するように伸長したパターンを示している。

同様に、続く「ｎ＋２３」フレーム以下では、上記８フレーム分の基準パターンが３倍の周期で変化するように伸長したパターンを示している。

例えば「ｎ−１」フレームから「ｎ」フレームに至るタイミングで画像が「白」から「黒」へと変化し、続く「ｎ」フレームから「ｎ＋１」フレームに至るタイミングで画像が「黒」から「白」へと変化している。この２フレーム期間分で「白」から「黒」へと変化する場合、及び「黒」から「白」へと変化する場合の夫々の液晶応答速度を輝度センサ２７の出力により測定することができる。

同様に、例えば「ｎ＋１」フレームから「ｎ＋２」フレームに至るタイミングで画像が「白」から「グレー」へ、「ｎ＋４」フレームから「ｎ＋５」フレームに至るタイミングで画像が「黒」から「グレー」へ、そして、「ｎ＋７」フレームから「ｎ＋１０」フレームに至るタイミングで画像が「白」「白」「黒」「黒」とそれぞれ変化している。

このように、輝度検出エリア２６Ａ２で表示させる画像データの組合せ次第で、輝度センサ２７の検出出力をモニタすることにより、様々な画像データの変化パターンに対する液晶応答速度をリアルタイムで測定できる。

したがって、予めルックアップテーブル２４に画像データの変化パターンでの液晶応答速度に対する、オーバードライブ駆動に基づく最適な強調を施した画像データを記憶させておくことにより、上記温度センサ２３で検出する表示部２６の温度データに対応した補償内容とも加味して、強調駆動を加減調整することができ、表示部２６における描写をきわめて自然で的確なものとしながら、動画等の高速応答性に優れたオーバードライブ駆動を実現できる。

以上に述べた如く本実施形態によれば、装置の個体差や動作環境の影響を確実にＯＤ駆動制御部２２にフィードバックすることで排除し、オーバードライブ駆動による特に動画表示時の高速応答性に優れた高い画質品位を実現することが可能となる。

加えて上記実施形態では、表示部２６での表示輝度検出するための輝度検出エリア２６Ａ２を画像を表示する実画像表示エリア２６Ａ１の端部、例えば下端側に設けるものとした。この場合、表示部２６の駆動を行なう表示ドライバ２５では実画像表示エリア２６Ａ１と輝度検出エリア２６Ａ２との際を特に区別する必要がなく、ＬＣＤ部２６Ａを構成するパネル、及び表示ドライバ２５共に既存の部品及び技術をそのまま流用することができるため、ＯＤ駆動制御部２２を構成するためのＬＳＩの新規設計等以外では大きな開発コストが発生せず、比較的安価に実現可能となる。

さらに、上記実施形態では、ルックアップテーブル２４を用いて表示部２６の輝度及び温度からフィードバックをかけてオーバードライブ駆動の内容を補償するものとしたため、ルックアップテーブル２４の記憶内容とフィードバック制御のアルゴリズムを修正することにより、様々な液晶材料のタイプに対処した液晶パネルに適用することができ、技術汎用性を高めることができる。

また、上記実施形態では、輝度センサ２７と共に温度センサ２３を用いて表示部２６での温度を検出して画像データの補償を行なうものとしたので、特に温度依存性が高い液晶パネルに対する表示駆動をより的確に制御することが可能となる。

さらに、上記実施形態では、輝度検出エリア２６Ａ２で表示する画像データとして上記図３に示した如く所定の輝度変化パターンを有するものとした。これにより、本来の画像データを表示する実画像表示エリア２６Ａ１では一時的に変化の仕方に偏りが生じている画像を表示していたとしても、輝度検出エリア２６Ａ２では常にその時点の液晶パネルの特性の検出に好適な画像を表示させることで、常に表示部２６の状態を的確に認識して最良な表示画質を維持できる。

なお、上記実施形態は本発明をカラーＴＦＴ液晶パネルを用いた液晶表示装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明は表示対象を液晶表示パネルに限るものではなく、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｕｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ：蛍光表示管）やＣＲＴ（ブラウン管）等でも同様に適用することが可能となる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係る表示部と輝度センサの配置関係を示す図。 同実施形態に係る輝度検出エリアで表示させる階調データの変化パターンを例示する図。 一般的なオーバドライブ駆動の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図。

符号の説明

１１…画像データ入力部、１２…オーバードライブ（ＯＤ）駆動制御部、１３…温度センサ、１４…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１５…表示ドライバ、２０…液晶表示装置、２１…画像データ入力部、２２…オーバードライブ（ＯＤ）駆動制御部、２３…温度センサ、２４…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、２５…表示ドライバ、２６…表示部、２６Ａ…ＬＣＤ部、２６Ａ１…実画像表示エリア、２６Ａ２…輝度検出エリア、２６Ｂ…バックライト部、２７…輝度センサ。

Claims (5)

1. 所定の表示領域に画像データに基づいた画像が表示される表示装置であって、
   前記表示領域のうちの第１の領域に実画像を表示させているときに前記第１の領域とは異なる第２の領域にテストパターンを表示させる制御部と、
   前記第２の領域に表示されるテストパターンの輝度変化を検出する輝度検出部と
   を備え、
   前記制御部は、フル階調、中間調、ゼロ階調のうちの一の階調のフレームから他の階調のフレームへ変化し、前記他の階調のフレームから前記一の階調のフレームへ変化する全ての変化の組合せで構成された複数のフレーム分の基準パターンを、前記一の階調のフレーム及び前記他の階調のフレームを正の整数倍の周期で順次伸張したパターンにして繰り返される画像の前記テストパターンを表示させ、前記輝度検出部により検出された前記テストパターンの輝度変化のレベルに応じて画像データが補正された前記実画像を前記第１の領域に表示させることを特徴とする表示装置。
2. 前記画像データの補正は、オーバードライブ駆動の強調度合いであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記第２の領域は、前記テストパターンが前記表示領域に表示される画像を観察するユーザによって視認されないようにマスクされてい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。
4. 前記第１の領域にはカラーフィルタが形成されているとともに、前記第２の領域にはカラーフィルタが形成されていないことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の表示装置。
5. 所定の表示領域に画像データに基づいた画像を表示する表示方法であって、
   前記表示領域のうちの第１の領域に実画像を表示させているときに前記第１の領域とは異なる第２の領域に、フル階調、中間調、ゼロ階調のうちの一の階調のフレームから他の階調のフレームへ変化し、前記他の階調のフレームから前記一の階調のフレームへ変化する全ての変化の組合せで構成された複数のフレーム分の基準パターンを、前記一の階調のフレーム及び前記他の階調のフレームを正の整数倍の周期で順次伸張したパターンにして繰り返される画像のテストパターンを表示させる第１ステップと、
   前記第２の領域に表示されるテストパターンの輝度変化を検出する第２ステップと
   を有し、
   前記第１ステップでは、前記第２ステップで検出された前記テストパターンの輝度変化のレベルに応じて画像データが補正された前記実画像を前記第１の領域に表示させることを特徴とする表示方法。

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