JPH07248748A

JPH07248748A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07248748A
Application number: JP317895A
Authority: JP
Inventors: Akira Suguro; 彰勝呂; Takashi Akiyama; 貴秋山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】映像信号の中間階調表示のためのＰＷＭ方式
を使用するとき、コントラスト強調を汎用のアナログア
ンプを用いて行なうさいに生じる映像表示の品質の低下
を改善する。【構成】特定の非線形特性をもつアナログアンプ２０
１と、各階調度に対するパルス幅を任意に設定できるパ
ルス幅変調器３０４ｂを設け、液晶表示装置に求められ
る、階調度に対する光透過特性に応じて、アナログアン
プの特性も利用するようにして、パルス幅変調器の階調
度に対するパルス幅を設定して、階調表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＷＭ方式で多階調表
示を行なう液晶表示装置に関し、さらに詳しくは、アナ
ログ画像信号にアナログアンプによるコントラスト強調
を施し、アナログ−デジタル変換したデータに従いＰＷ
Ｍ方式で多階調表示を行なう液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、表示方法によりパッシ
ブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式の２方式
に大別できる。前者は時分割で液晶を直接駆動するもの
で、後者は各液晶画素に接続された能動素子をスイッチ
として各液晶に電荷を蓄積させるものである。これらの
方式を用いた液晶表示装置は、テレビやコンピュータの
表示装置の一部として主に用いられるが、これらの表示
装置として用いる場合には多階調表示技術が必要であ
る。

【０００３】多階調表示の表示方式はいくつかあるが、
そのなかの一つにパルス幅変調方式（以下、ＰＷＭ方
式）がある。ＰＷＭ方式は、パッシブマトリクス方式や
２端子型の非線形素子をスイッチング素子として用いた
アクティブマトリクス方式に主に用いられる方式で、信
号電極に印加する電圧の時間を変えることにより液晶に
かかる電圧を制御するものである。ＭＩＭ素子を利用し
た２端子型のアクティブマトリクス方式でも同様の方法
を使えることが示されている（特公昭６３−６８５５号
公報）。

【０００４】ところで、液晶表示装置をテレビ信号の表
示装置として用いる場合に重要となる要素にコントラス
トがある。これは、液晶表示装置の性能で決まるもので
あり、アクティブマトリクス方式の場合で１対１００程
度とされている。ところが、テレビ信号の輝度特性カー
ブと液晶表示装置の透過率特性カーブを一致させて、テ
レビ信号の中間階調表現を忠実に再現すると、ＣＲＴに
くらべてコントラストが不足していることと白の輝度が
暗いために見た目にぼやけたハリのない映像になってし
まう。そこで、人間の目の特性を利用して見た目のコン
トラストを上げる方法がある。図５にその一例を示す。
図５において５０１は送信側から送られてくるテレビ信
号で、入力信号に対する出力信号の関係である。このテ
レビ信号５０１を液晶表示装置に表示するときに５０２
に示す特性に変換すると見た目にはコントラストが上が
り、良好な表示画像が得られる。また、どのような液晶
表示装置でも５０２の特性に変換すれば良いと言うわけ
ではなく、最適な特性は液晶表示装置の仕様等にも依存
する。例えば、液晶表示装置のバックライトに冷陰極管
を用いたものは５０２の特性が最適であってもビデオプ
ロジェクターのように投影式の液晶表示装置には明るさ
重視の特性５０３に変換した方が良好な表示画像となる
場合もある。このようにそれぞれの仕様に合わせて最適
な特性にテレビ信号を変換することにより良好な表示画
像が得られることが分かっている。

【０００５】以上のような特性の変換方法には２つの方
法が用いられている。以下、２つの方法をＰＷＭ方式の
多階調表示を行なう液晶表示装置に用いた場合について
（ア）、（イ）で説明する。

【０００６】（ア）第一の方法は液晶表示装置内にアナ
ログアンプを設け、入力されてくるビデオ信号をアナロ
グアンプで所望の特性に変換した後にアナログデジタル
変換し、変換したデジタル画像データを前記ＰＷＭ方式
により、多階調表示する方法である。

【０００７】（イ）第二の方法は前記ＰＷＭ方式で多階
調表示の場合、中間階調を表示するさいに各階調でのオ
ン、オフの時間のデューティ比を各階調間で任意に設定
し、コントラスト強調する方法である。従来例を図３、
及び図４をもとに説明する。図３のブロック図におい
て、テレビ信号入力部３０１がアナログ−デジタル変換
器（以下Ａ／Ｄ変換器）３０２の入力端子ＩＮに接続し
ている。Ａ／Ｄ変換器３０２ではＩＮからのテレビ信号
の入力電位によりサンプリングクロックの立ち上（下）
がりに同期してｎビットのデジタルデータに変換し、デ
ータバス３０７を介して、信号電極駆動回路３０４内の
ラインメモリ３０４ａに順次デジタルデータを書き込
む。信号電極駆動回路３０４はラインメモリ３０４ａと
パルス幅変調器３０４ｂにより構成されており、コント
ローラ３０３からφ１は信号電極回路３０４に、ＣＰ１
はパルス幅変調器３０４ｂに、φ２は走査電極駆動回路
３０５にそれぞれ出力されている。ラインメモリ３０４
ａに書き込まれた一水平走査期間のデジタルデータは信
号φ１による水平同期信号に同期して一斉にパルス幅変
調器３０４ｂに転送される。ＣＰ１は多階調表示を行な
うさいのオン、オフの時間のデューティ比を変えるＰＷ
Ｍ方式において各階調に対応するコントラスト強調を施
したデューティ比であり、一例を図４に示す（図４は３
ビット、８階調表示の場合である）。（ａ）は各階調に
対する時間関係を示し、（ｂ）は入力信号に対する出力
信号の関係を示している。ＣＰ１はコントラスト強調を
施したデューティ比であり、４０２はコントローラ３０
３からのＣＰ１をパルス幅変調器３０４ｂに供給し、パ
ルス幅変調器３０４ｂにより発生するｎビットの階調コ
ードである。１から８の階調コード４０２は映像信号を
Ａ／Ｄ変換器３０２でアナログ信号電圧を３ビットのデ
ジダルデータに変換するさいの８階調の基準電位４０３
にそれぞれ対応している。ＣＰ１の一周期がテレビ信号
の一水平期間と等しい場合、図４に示す通り、中間階調
における前後の階調間のオン、オフのデューティ比の差
を小さくすることで階調コード４０２が得られ、多階調
表示のさいにコントラスト強調することができる（図４
の４０１）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
２つの方法にはそれぞれ欠点がある。

【０００９】まず、（ア）の方法は、入力したビデオ信
号をアナログ信号のままアナログアンプを用いてコント
ラスト強調を施すのでコントラスト強調の特性はアナロ
グアンプの仕様で決まってしまう。従って所望の特性に
変換するためには、新しくアナログアンプを設計する
か、あるいは所望の特性に合ったアナログアンプを探さ
なければならない。しかし、アナログアンプを設計する
には開発費用によるコストの上昇を招く結果となる。ま
た、たまたま特性に合わせたアンプを探したとしても、
その時点での仕様を満足するだけで、仕様が変更になっ
たときなどに柔軟性に欠ける。

【００１０】（イ）の方法は、ＰＷＭ方式で中間階調を
表示するさいに各階調に対応するコントラストを強調す
るためにデューティ比を各階調間で任意に設定している
ので、柔軟性には優れている。ところが、テレビ信号は
４０４で送信されておりデューティ比を任意に設定する
と輝度の高いところと低いところでは前後の階調間の輝
度差が小さいかわりに中間輝度付近での輝度差が必然的
に大きくなってしまう。そのために映像を表示したとき
に階調の変わり目の輝度変化が見えてしまい階調ノイズ
や疑似輪郭が出るという妨害が生じる。これは限られた
階調数の中でデューティ比を任意に設定した為に出てき
た妨害である。

【００１１】これらの課題を解決するため、本発明の目
的はコントラストを強調し表示品質を高める場合におい
て、コストの上昇を招くことなく柔軟性に優れたコント
ラスト強調方式により表示品質の向上をはかるものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、映像入力信号をＡ／Ｄ変換する以前にア
ナログ信号のまま、階調と透過率の関係に非線形特性を
持つ汎用のアナログアンプに入力し、コントラスト強調
を施した後にその階調と透過率の関係を、ＰＷＭ方式に
よる中間階調表示のさいに各階調に対するオン、オフの
デューティ比を任意に設定することにより補正する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による実施例を図１、図２をも
とに説明する。図２は本発明の液晶表示装置の駆動回路
のブロック図であり、従来例とほぼ同じ構成である。異
なる点はテレビ信号入力部３０１からのテレビ信号をＡ
／Ｄ変換器３０２の入力端子ＩＮに接続する前に汎用の
アナログアンプ２０１を用いてテレビ信号にコントラス
ト強調を施していることと、コントローラ３０３から出
力するＣＰ２の各階調に対するオン、オフのデューティ
比を以下のように設定したことである。

【００１４】ＣＰ２を設定する方法を説明する。図１
（ａ）は各階調に対する時間関係を示しており、（ｂ）
は入力信号に対する出力信号の関係を示している。ＣＰ
２は投射式の液晶表示装置であるビデオプロジェクタを
用いてテレビ画像を表示する場合のオン、オフの時間の
デューティ比である。従来例のところで前述した通りコ
ントローラ３０３より出力されるＣＰ２はパルス幅変調
器３０４ｂに供給されｎビットの階調コード１０１を発
生する。１から８の階調コード１０３はアナログアンプ
により変換した後の映像信号をＡ／Ｄ変換器３０２でア
ナログ信号電圧をデジタルデータに変換するさいの８階
調の基準電位１０３にそれぞれ対応している。映像信号
を変換するさいに所望する特性に近いアナログアンプを
用い、なおかつ、オン、オフの時間のデューティ比を補
正することで所望する特性１０２を得る。従来のビデオ
アンプによる映像信号の変換波形１０４に比べ、ＣＰ２
を用いたことで所望する明るさ重視の特性を持つ波形を
得ることができる（図１は３ビット、８階調表示の場合
である）。

【００１５】１６階調表示の液晶ビデオプロジェクタで
実験したところ印加電圧に対するオン、オフの時間のデ
ューティ比を中間の階調表示より透過率が低い、つまり
ノーマリーホワイトの液晶のときに黒側を表示する階調
において隣合う階調のデューティ比の差を小さくするよ
うに補正し、中間の階調表示より透過率が高い、つまり
白を表示する階調は補正を行なわないようにした。その
結果、液晶の透過率曲線上において透過率は中間の階調
より黒側を表示する階調で補正を施したときと施さない
ときを比べると１０％増加しており、映像信号において
アナログアンプによりコントラストを強調した場合で
も、本発明の時間のデューティ比を補正することによ
り、既存のアナログアンプの特性を使用した状態におい
ても表示画面を明るく保つことができた。

【００１６】液晶表示装置のバックライトに冷陰極管を
用いた液晶テレビにおいては明るさはバックライトによ
り十分であるため、テレビ画像を表示する場合には液晶
表示内のアナログアンプを設け、入力されてくるテレビ
信号をアナログアンプにより変換した後、なおかつ多階
調表示のさいのオン、オフの時間のデューティ比をコン
トラスト重視に補正することで見た目のコントラストが
上がり、表示画質を向上することができる。

【００１７】また映像を液晶で表示するときに問題とな
るものの一つにγ補正がある。γ補正とは送信側のテレ
ビカメラで発生する映像信号はそれと等価な電気信号に
変換され、受像管に伝送されるさいに、受像間の代表で
あるＣＲＴの特性とテレビカメラの撮像管の特性とは比
例関係になっていないために伝送する以前にテレビカメ
ラ側で特性の違いを補正することである。したがって、
γ補正がなされている映像信号を液晶表示する場合には
逆γ補正をかける必要がある。映像信号をアナログアン
プを使用してコントラスト強調を行なうさい、印加電圧
に対するオン、オフの時間のデューティ比を制御するこ
とにより比較的簡易に逆γ補正をかけることができる。

【００１８】カラー液晶表示の場合、赤、青、緑のフィ
ルタを画素毎に配列し、各色の透過率を制御することに
よりカラー表示を行なっている。従来の駆動方法では各
色に対する補正がなされていないため人間の目からは緑
が必要以上に見えてしまい赤、青、緑の色バランスが崩
れていた。したがって、逆γ補正をかける場合において
も色バランスを考慮して補正する必要がある。アナログ
アンプを使用してコントラスト強調を行なうさい、印加
電圧に対するオン、オフの時間のデューティ比を赤、
青、緑それぞれ独立に制御することにより、色バランス
のとれた補正が容易に行なうことができる。

【００１９】人間の視覚により明るさのレスポンス曲線
とコントラストの特性があるので、コントラスト強調を
含めた映像信号を中間階調表示する場合、各階調に対す
るオン、オフの時間のデューティ比を補正する。視覚特
性に合わせる補正をする場合には白レベルの変動を小さ
くすることで画像の感じを柔らかくし、中間階調レベル
の階調をはっきりするようにすることであり、この場合
アナログアンプを使用してコントラスト強調のさい、中
間階調表示より白よりの階調において印加電圧のオン、
オフの時間のデューティ比を決めるときに隣合う階調と
のデューティ比の差を大きくするように補正することで
既存のアナログアンプを用いたままで視覚特性に合わせ
た補正が可能である。

【００２０】信号電極と走査電極に任意の電圧をかけ、
液晶パネルを表示する場合において、液晶が容量と等価
であることにより電圧−時間が比例関係でなく時定数を
もつ充電特性のためコントラスト強調を含めた映像信号
の中間調表示のさいに、表示するべき中間調の電圧と実
際に液晶にかかる電圧とが一致しない。この場合、アナ
ログアンプを使用してコントラスト強調のさい、中間階
調表示における印加電圧のオン、オフのデューティ比を
決めるとき隣合う階調とのデューティ比の差を小さくす
るように補正することで既存のアナログアンプを用いた
ままで液晶の充電特性を含めた補正が可能である。

【００２１】

【発明の効果】上述したようにＰＷＭ方式の階調表示で
コントラスト強調した場合、従来のビデオアンプによる
映像信号の変換を行なったときに隣合う階調間の輝度変
化量を表したものが図６の６０２であり、。本発明によ
るオン、オフの時間のデューティ比による補正を加えた
ものが６０１である。６０１、６０２を比較すれば明ら
かなように本発明の補正によりビデオアンプ使用時にお
いても階調間での輝度差は少なくなり、階調の変わり目
で見えていた階調ノイズや疑似輪郭をおさえることがで
きる。

【００２２】また、ビデオプロジェクタのように周りを
暗くして使う液晶表示装置では画面が黒つぶれになると
画面全体が暗くなり見た目に悪い印象を与えていたが本
発明による透過率の低いところをデューティ比を補正す
ることで改善でき、送信側でのテレビカメラのγ補正に
対する逆γ補正や視覚特性、充電特性による補正、カラ
ー表示のさいの各色毎の補正も同様に行なうことができ
る。

【００２３】階調のオン、オフの時間のデューティ比を
変えるだけなのでビデオプロジェクタは明るさ重視、テ
レビやＯＡはコントラスト重視といったことをそれぞれ
の特性にあったアナログアンプＩＣを設計する必要もな
く、部品点数の増加による実装コストの上昇も抑えつつ
コントラスト強調が行なえ、ＰＷＭ方式を用いた中間階
調表示の画質向上のための有効な手段である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補正後のデューティ比、及び補正後の
波形

【図２】本発明の液晶表示装置の駆動回路のブロック図

【図３】従来の液晶表示装置の駆動回路のブロック図

【図４】従来のデューティ比、及び波形

【図５】従来のランプ波形出力図

【図６】本発明と従来技術との各階調間での輝度変化量

【符号の説明】１０１デューティ比によりパルス幅変調器で発生する
階調コード１０２本発明により補正された波形１０３Ａ／Ｄ変換器の基準電位１０４補正前の波形３０１テレビ信号入力部２０１アナログアンプ３０２Ａ／Ｄ変換器３０３コントローラ３０４信号電極駆動回路３０４ａラインメモリ３０４ｂパルス幅変調器３０５走査電極駆動回路３０６液晶パネル３０７データバス６０１本発明による階調間での輝度変化量６０２従来技術による階調間での輝度変化量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の信号電極を形成した第一の基板と
前記信号電極と垂直方向に複数の走査電極を形成した第
二の基板と前記両基板の間に液晶層をもった液晶パネル
に、アナログ画像信号の階調度に応じて、パルス信号を
パルス幅変調し、前記信号電極に印加し、画像を表示す
る液晶表示装置において、入出力特性が特定の非線形特
性を示すアナログアンプと、前記アナログアンプの後段
に、各階調度に対するパルス幅を任意に設定できるパル
ス幅変調器を設け、前記液晶表示装置に求められる、階
調度に対する光透過特性に応じて、前記アナログアンプ
の特性を利用するようにして、前記パルス幅変調器の階
調度に対するパルス幅を設定し、画像を表示させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】複数の信号電極を形成した第一の基板と
前記信号電極と垂直方向に複数の走査電極を形成した第
二の基板と前記両基板の間に液晶層をもった液晶パネル
に、アナログ画像信号の階調度に応じて、パルス信号を
パルス幅変調し、前記信号電極に印加し、画像を表示す
る液晶表示装置において、入出力特性が特定の非線形特
性を示すアナログアンプと、前記アナログアンプの後段
に、各階調度に対するパルス幅を任意に設定でき、かつ
アナログ画像信号の送信側から送られてくるγ補正を含
めた信号を逆γ補正することができるパルス幅変調器を
設け、前記液晶表示装置に求められる、階調度に対する
光透過特性に応じて、前記アナログアンプの特性を利用
するようにして、前記パルス幅変調器の階調度に対する
パルス幅を設定するとともに、逆γ補正を施した後、画
像を表示させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】複数の信号電極を形成した第一の基板と
前記信号電極と垂直方向に複数の走査電極を形成した第
二の基板と前記両基板の間に液晶層と各画素に対応した
カラーフィルタをもった液晶パネルに、アナログ画像信
号の階調度に応じて、パルス信号をパルス幅変調し、前
記信号電極に印加し、画像を表示する液晶表示装置にお
いて、入出力特性が特定の非線形特性を示すアナログア
ンプと、前記アナログアンプの後段に、各階調度に対す
るパルス幅を任意に設定でき、かつアナログ画像信号の
送信側から送られてくるγ補正を含めた信号を表示する
色の違いにより、異なる逆γ補正することができるパル
ス幅変調器を設け、前記液晶表示装置に求められる、階
調度に対する光透過特性に応じて、前記アナログアンプ
の特性を利用するようにして、前記パルス幅変調器の階
調度に対するパルス幅を設定するとともに、各色に対し
て逆γ補正を施した後、画像を表示させることを特徴と
する液晶表示装置。