JPH04318515A - 階調補正機能を有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関し、特に投射
型液晶表示装置における中間調の補正方法に関する。

【０００２】

【背景技術】液晶パネル及び液晶ライトバルブ等のいわ
ゆる液晶素子において、その液晶層に光学像を描く書込
み信号レベルに対する光透過率特性、すなわち液晶パネ
ルであれば液晶セルギャップ間に印加される駆動信号電
圧、光導電型液晶ライトバルブであればＣＲＴ等からの
書込み入射光レベルを変えた場合にこれに応答する液晶
層の光透過率の特性は、図１の如くなる。

【０００３】図において、横軸Ｗ及び縦軸Ｉはそれぞれ
書込み信号レベル（任意単位）及び光透過率を示し、曲
線ｉＨ　及び曲線ｉＬ　はそれぞれ高温時及び低温時に
おける光透過率特性を示している。Ｉ＝１００％時は、
液晶層における輝度出力の飽和状態であるので得られる
階調は白レベルであり、Ｉ＝０％時は輝度出力の無い状
態であるので階調は黒レベルである。また、白レベルな
いし黒レベルの間の輝度出力レベルにおいては中間調と
なる。これら曲線から分かるように、液晶素子はいわゆ
る入出力特性が非線形なので、中間調が正しく出るよう
に書込み駆動信号電圧もしくは書込み入射光レベルをこ
れに応じて補正制御する必要がある。

【０００４】しかしながら、液晶素子は、温度変化や経
時変化などにより時々刻々とその入出力特性を変化させ
てしまうので、こうした変化により適正な補正制御がで
きず、階調分布が白または黒に偏ったり（白づまり、黒
づまり）、中間調のホワイトバランスの乱れなどの症状
が生じ、中間調の表現力が悪化する。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上述した点に鑑みてなされた
もので、温度変化及び経時変化に拘らず、常に最適な中
間調を得ることのできる液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【発明の構成】本発明による階調補正機能を有する液晶
表示装置は、輝度レベルと階調との対応関係を示す階調
デ―タを有し、輝度信号によって与えられる輝度レベル
に応じた表示用階調信号を前記階調デ―タに基づいて生
成する表示用階調信号生成手段と、前記表示用階調信号
に応じて液晶素子上に表示用映像を描画しこれをスクリ
―ン上に投射する投射手段とからなる液晶表示装置であ
って、検出用階調信号を生成する検出用階調信号生成手
段と、検出用映像の光強度を検出する光検出手段と、前
記光検出手段により検出された光強度に基づいて前記表
示用階調生成手段の前記階調デ―タを補正する補正手段
とを有し、前記投射手段は前記検出用階調信号に応じた
前記検出用映像を投射することを特徴としている。

【０００７】

【発明の作用】本発明による階調補正機能を有する液晶
表示装置は、投射手段における液晶素子に検出用階調デ
―タに基づく映像を描画し、これに対応する投射側の検
出領域に検出用階調デ―タに基づいた映像を投射し、こ
の検出領域における光強度に基づいて随時階調デ―タの
補正をなす。

【０００８】

【実施例】図２は、投射型液晶表示装置に本発明を適用
した場合における概略の構成を示すブロック図である。 図において、ランプ１からの投射光はレンズ２からなる
光学系を介して液晶パネル３に入射され、液晶パネル３
に描かれた光学像を投射レンズ４からなる投射光学系を
介して投射スクリ―ン５に投射する。

【０００９】投射スクリ―ン５は、例えば背面投射型で
あり、投射面とは反対の面上において視聴者に映像を表
示する構成となっている。また、投射スクリ―ン５に投
射された映像（５ａにより指示されている破線枠の内側
の領域）のうち、実際に表示する部分すなわち表示領域
（５ｂにより指示されている実線枠の内側の領域）と、
表示せずに投射映像を一部遮る部分とを有している。さ
らに、投射スクリ―ン５には後述する階調補正用の検出
領域５ｃが考慮されており、投射光学系４及び投射スク
リ―ン５において、この検出領域５ｃの映像が表示領域
外に投射されるよう構成されている。

【００１０】光検出器６は、検出領域５ｃに投射される
映像の光強度を検出し、これに応じたレベルの信号を出
力するものである。ここでは検出領域５ｃからの反射光
を受光するような構成が図示されているが、これに限定
されることなく、投射スクリ―ン５上の検出領域５ｃに
光検出器６を設けて投射光を直接受光する構成としても
良いし、また、液晶素子と投射スクリ―ンとの間に後述
の如き検出用映像を受光すべく検出領域を設定しても良
い。いずれにしても検出領域５ｃに投射される光強度を
検出することができれば良い。

【００１１】光検出器６によって光電変換されたかかる
光強度を表す検出信号は、後に詳述する液晶ディスプレ
イ制御部（以下、ＬＣＤ制御部と称す）７へ供給される
。一方、テレビチュ―ナ８等のいわゆる信号生成手段か
らは複合映像信号がビデオアンプ９に供給され、ビデオ
アンプ９は供給された複合映像信号を各種同期信号及び
輝度信号に分離及び処理した後にこれらをＬＣＤ制御部
７へ供給する。

【００１２】ＬＣＤ制御部７は、ビデオアンプ９から供
給される各種同期信号及び輝度信号に基づいて光学像を
描くべく液晶パネル３を駆動制御するとともに、光検出
器６からの検出信号に基づいて後述する階調補正がなさ
れる。図３は、上記ＬＣＤ制御部７の構成例を示すブロ
ック図である。図において、Ａ／Ｄ変換器７０１は、ビ
デオアンプ９から供給されるアナログの輝度信号Ｙをデ
ィジタル化してそのディジタル輝度信号を次段の信号切
換器７０２の一方入力端に供給する。信号切換器７０２
は、一方及び他方入力端からのディジタル信号のうちど
ちらか１つを選択して出力端に出力する構成となってお
り、この出力端からの出力信号はルックアップテ―ブル
７０３に供給される。ルックアップテ―ブル７０３は、
高速アクセス可能なＲＡＭもしくはレジスタ等からなる
記憶手段であり、信号切換器７０２からの入力信号は、
いわゆるアドレスとなってその記憶デ―タを指定する。 また、後述するが如きＣＰＵ等によって輝度レベルと階
調との対応関係、すなわち入力輝度信号と実際に表示し
たい色とを関係づけるテ―ブルが予め書込まれているも
のであり、輝度信号に応じたいわゆる表示用の階調デ―
タを出力する。この階調デ―タは、信号切換器７０４の
一方入力端に供給され、信号切換器７０４は、この一方
入力端の表示用階調デ―タ及び他方入力端からの検出用
階調デ―タを選択してどちらか一方の階調デ―タをＤ／
Ａ変換器７０５へ供給する。Ｄ／Ａ変換器７０５は供給
されたディジタルの階調デ―タをアナログ化してそのア
ナログ階調信号を信号駆動回路７０６に供給する。

【００１３】信号駆動回路７０６は、供給された階調信
号に基づき液晶パネル３においてマトリクス駆動せしめ
るための水平走査方向の信号電極群に、所定形式の駆動
信号を供給するものである。他方、この信号電極群に対
して走査駆動回路７０７が設けられており、走査駆動回
路７０７は後述するが如き各種同期信号に基づいて、垂
直走査方向の所定走査電極、すなわち１の水平走査線を
適宜指定する。そして、走査駆動回路７０７により垂直
走査電極が指定され、かつこの垂直走査電極に対応する
画素セルに信号駆動回路７０６からの駆動信号が供給さ
れると、液晶パネル３はこの駆動信号に応じた空間変調
をもって内部液晶層に光学像を描画せしめる。

【００１４】液晶パネル３に描かれた光学像は、投射映
像５ａとして投射スクリ―ン５に投射されるが、図示の
如く検出領域５ｃにおいても同様である。検出領域５ｃ
に描かれる映像の光強度は光検出器６によって検出され
、その受光量に応じたアナログの検出信号はＡ／Ｄ変換
器７０８に供給される。Ａ／Ｄ変換器７０８は供給され
たアナログ検出信号をディジタル化してそのディジタル
検出信号をＣＰＵ７０９へ供給する。

【００１５】ＣＰＵ７０９は、他の周辺回路と協働して
階調補正制御を司どるものであり、後述する一連の処理
手順に基づいて検出領域５ｃに投射すべき映像の階調デ
―タを、レジスタ７１０を介して先の信号切換器７０４
の他方入力端に転送する。また、信号切換器７０２の他
方入力端への補正用輝度信号の供給、及びルックアップ
テ―ブル７０３の双方向端への補正階調デ―タの供給に
よって、新たなルックアップテ―ブルを設定せしめる。

【００１６】図４は、このＬＣＤ制御部７の階調補正制
御動作を説明するためのフロ―チャ―トである。図にお
いて、図示せぬメインル―チンより階調補正ル―チンに
移行すると、ＣＰＵ７０９は、まずレジスタ７１０に、
検出領域５ｃに投射すべき映像の最初の階調デ―タ、例
えば黒レベルを表示するための階調デ―タをセットする
（ステップＳ１）。

【００１７】レジスタ７１０は、垂直同期信号Ｖｓｙｎ
ｃの発生中でかつ水平同期信号Ｈｓｙｎｃの立上がりに
応答してレジスタに保持された内容を出力する構成とな
っており、ステップＳ２においては垂直同期信号Ｖｓｙ
ｎｃの待機状態となっている。垂直同期信号ＶＳＹＮＣ
が発生すると、レジスタ７１０は、当該垂直同期信号発
生期間中に供給される水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期し
て検出用の階調デ―タを信号切換器７０４に転送出力す
る（ステップＳ３）。このとき信号切換器７０４の選択
入力端には垂直帰線期間信号Ｖｂｌａｎｋ　が供給され
ており、出力信号としてレジスタ７１０からの検出用階
調デ―タが選ばれている。よってＤ／Ａ変換器７０５に
は検出用階調デ―タが供給され、アナログ変換された検
出用階調信号が信号駆動回路７０６に供給される。

【００１８】こうした一方、走査駆動回路７０７におい
ては、垂直帰線期間中も水平同期信号によって１画面に
おける所定の走査を続けており、信号駆動回路７０６か
らの駆動信号すなわちその所定走査電極に対応する上記
検出用の階調信号に応じた画素セルの駆動をなすことと
なる。但し、上記所定の走査は、垂直帰線期間外におけ
る通常の映像情報である輝度信号Ｙにより指定される走
査電極を重複するものではなく、例えば該輝度信号Ｙに
よる走査領域以降の走査電極を水平同期信号Ｈｓｙｎｃ
に応答して適宜指定するものである。従って、これらに
より検出領域５ｃには上記ステップＳ１または後のステ
ップＳ６においてセットされた検出用階調デ―タに基づ
く検出用映像が投射されることとなる。

【００１９】光検出器６は、常時検出領域５ｃにおける
光強度を検出しており、その検出信号をＡ／Ｄ変換器７
０８に供給しており、ＣＰＵ７０９においては、上記ス
テップＳ３の終了と同時にＡ／Ｄ変換器７０８からの検
出デ―タを内部レジスタに取込む（ステップＳ４）。次
いで、予め設定された検出用階調デ―タを全てレジスタ
７１０にセットしてしまったか否かを判別し（ステップ
Ｓ５）、未セットの階調デ―タがあれば、検出用階調デ
―タを１段階上げてレジスタ７１０にセットする（ステ
ップＳ６）。そして、再びステップＳ２に移行した後は
、ステップＳ５において検出用階調デ―タが全部セット
されたことが判別されるまで、これら一連の処理が繰返
される。

【００２０】検出用階調デ―タが全部セットされると、
正しくは最後に用意されていた検出用階調デ―タがセッ
トされたことを確認すると、ＣＰＵ７０９は、今回フロ
―において取込んだ全ての検出デ―タ及び検出用階調デ
―タから図５の如き特性を得、これに基づいてルックア
ップテ―ブル７０３の各テ―ブル値を演算する（ステッ
プＳ７）。

【００２１】図５において、横軸Ｗは書込み信号レベル
（任意単位）、すなわちここでは液晶パネル３を駆動せ
しめた検出用の階調デ―タの値である。縦軸Ｗｄはこれ
に対して液晶パネルが応答した変化量（任意単位）、す
なわち検出デ―タによって導出された検出領域５ｃにお
ける光強度に基づいた階調デ―タの値である。図中、●
印にてプロットされたものは、上記ステップＳ１ないし
Ｓ６によって取込んだ検出デ―タ及び検出用階調デ―タ
により導出されたものであり、これらを補間すると曲線
Ｗ１　の如くなる。

【００２２】中間調を正しく表現するためには、こうし
た表示駆動時における液晶素子の入出力特性を測定し、
書込み信号レベルを補正する必要がある。これには、例
えば図５中一点鎖線にて示された直線Ｗｘ　のような、
その入出力特性において理想とする曲線もしくは直線を
定めておき、この理想直線Ｗｘ　の階調デ―タに対する
上記曲線Ｗ１　の階調デ―タの不足分もしくは超過分を
補正した新たな階調デ―タを算出し、これをルックアッ
プテ―ブルに設定すれば良い。

【００２３】こうして、ルックアップテ―ブル７０３に
格納すべき階調デ―タが演算されると、信号切換器７０
２の他方入力端にそのアドレスを供給するとともにルッ
クアップテ―ブル７０３の双方向端へ補正された階調デ
―タを転送して、これらテ―ブル値を格納し（ステップ
Ｓ８）、当サブル―チンを終了する。以上説明したフロ
―チャ―トにおいては、予め用意しておいた幾つかの検
出用階調デ―タを一通り処理した後、階調補正ル―チン
を終了しているが、次の当サブル―チンの呼出しを待た
ずにこれを繰返しても良く、ステップＳ８においてテ―
ブル値のセットの後にステップＳ１に移行する手順とし
ても良い。

【００２４】なお、本実施例においては、１の垂直帰線
期間中に１段階の検出用階調デ―タを液晶パネル３に転
送する構成としたが、これに限定されることなく、該期
間中何段階かの検出用階調デ―タの転送をする構成とし
ても良いし、垂直帰線期間中に限らず、分割画面処理の
如く、供給される輝度信号を適当に処理して通常の映像
信号出力期間中に検出領域５ｃにおける検出用映像情報
を挿入しても良い。

【００２５】また、全段階の検出用階調デ―タに対応す
る検出信号を取込んだ後に階調デ―タを補正する構成に
限定する必要もなく、１の検出用階調デ―タの転送毎に
階調デ―タの補正をなすよう構成しても良い。さらに、
本実施例においては、マトリクス駆動方式における液晶
表示装置についてのみ説明したが、ＣＲＴ等の発光型表
示装置による出力光を書込み光とする光導電型液晶ライ
トバルブを利用した液晶表示装置においても適用可能で
あり、この場合は、上記と同様の原理動作に基づいて検
出領域への検出用映像の表示、該検出領域における光強
度の検出をなすよう出力光を制御せしめれば良い。また
、特願昭６３−２８４９７０号に記載されているような
書込み光として電界発光効果を利用した光導電型液晶ラ
イトバルブによる液晶表示装置に適用しても良い。

【００２６】投射スクリ―ン上の表示方式においても、
背面投射型に限定されることなく、前面投射型の液晶表
示装置にも適用可能であり、この場合は、検出領域及び
光検出器を適宜その構造に応じて液晶素子の投射側に設
定すれば同様の効果を奏し得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶素子に検出用階調信号に基づく映像を描画し、これ
に対応して投射された検出用映像の光強度に基づいて随
時表示用階調デ―タの補正をなしているので、液晶パネ
ルの温度変化及び経時変化に拘らず常に最適な階調表示
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶層における書込み信号レベル―光透過率特
性図。

【図２】本発明の実施例が適用される液晶駆動方式投射
型液晶表示装置の構成例を示すブロック図。

【図３】本発明の実施例による液晶ディスプレイ制御部
の構成例を示すブロック図。

【図４】本発明の実施例による液晶ディスプレイ制御部
の階調補正動作を示すフロ―チャ―ト。

【図５】本発明の実施例による表示用階調デ―タの補正
演算の内容を説明する図。

【主要部分の符号の説明】

１　　　　……ランプ ３　　　　……液晶パネル ４　　　　……投射レンズ ５　　　　……投射スクリ―ン ５ａ　　……投射映像領域 ５ｂ　　……表示映像領域 ５ｃ　　……検出領域 ６　　　　……光検出器 ７　　　　……液晶ディスプレイ制御部７０２……信号
切換器 ７０３……ルックアップテ―ブル ７０４……信号切換器 ７０５……Ｄ／Ａ変換器 ７０６……信号駆動回路 ７０７……走査駆動回路 ７０８……Ａ／Ｄ変換器 ７０９……ＣＰＵ ７１０……レジスタ ９　　　　……ビデオアンプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　輝度レベルと階調との対応関係を示す
   階調デ―タを有し、輝度信号によって与えられる輝度レ
   ベルに応じた表示用階調信号を前記階調デ―タに基づい
   て生成する表示用階調信号生成手段と、前記表示用階調
   信号に応じて液晶素子上に表示用映像を描画しこれをス
   クリ―ン上に投射する投射手段とからなる液晶表示装置
   であって、検出用階調信号を生成する検出用階調信号生
   成手段と、検出用映像の光強度を検出する光検出手段と
   、前記光検出手段により検出された光強度に基づいて前
   記表示用階調生成手段の前記階調デ―タを補正する補正
   手段とを有し、前記投射手段は前記検出用階調信号に応
   じた前記検出用映像を投射することを特徴とする階調補
   正機能を有する液晶表示装置。
2. 【請求項２】　　前記液晶素子はマトリクス駆動型液晶
   素子であることを特徴とする請求項１記載の階調補正機
   能を有する液晶表示装置。
3. 【請求項３】　　前記液晶素子は光導電型液晶ライトバ
   ルブであることを特徴とする請求項１記載の階調補正機
   能を有する液晶表示装置。
4. 【請求項４】　　前記検出用映像は前記スクリ―ン上の
   未表示部分に投射されることを特徴とする請求項１記載
   の階調補正機能を有する液晶表示装置。
5. 【請求項５】　　前記補正手段は離散的な階調を有する
   検出用階調信号に対する検出光強度の間を補間し、前記
   検出光強度と補間光強度とに基づいて前記表示用階調生
   成手段の前記階調デ―タを補正することを特徴とする請
   求項１記載の階調補正機能を有する液晶表示装置。