WO2006085508A1

WO2006085508A1 - 表示装置の階調電圧設定方法、表示装置の駆動方法、及びプログラム、並びに表示装置

Info

Publication number: WO2006085508A1
Application number: PCT/JP2006/302003
Authority: WO
Inventors: Tomoo Furukawa; Takashi Sasaki; Makoto Shiomi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2007-08-09

Abstract

　低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めるステップと、求めた差分のうち最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧が、補正前の０階調の階調電圧よりも小さくなるように階調電圧を補正するステップとを含んでいるので、輝度が不連続に変化する低階調領域の発生を防ぎ、カラークロストークに起因したエッジ（偽輪郭）の発生を防止することができる。

Description

明細書

表示装置の階調電圧設定方法、表示装置の駆動方法、及びプログラム、並びに表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、表示性能を向上させた表示装置の階調電圧設定方法、表示装置の駆動方法、及びプログラム、並びに表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 表示装置の色再現性に関して従来より多くの欠陥が指摘されており、液晶表示装置については、例えば、隣り合う画素が寄生容量を介して結合していることから生じるクロストークの問題が指摘されている。

[0003] すなわち、透明電極とソースラインとの間に絶縁膜があると、そこに寄生容量ができる。同様に、ゲートラインと透明電極との間や、ソースラインと共通電極との間にも寄生容量が発生する。 TFT(Thin Film Transistor)に接続されている表示画素にはゲートハイの瞬間に所望の電圧が印加されている力ゲート口一時において該表示画素は、上記の寄生容量を介して多くの周辺電気回路と接続している。そして、これら周辺電気回路の多くは、パネル設計に関わるものであるから、表示画素と周辺電気回路との間における寄生容量を考慮した駆動電圧を予め設定することで、その影響を最小限にすることが可能である。

[0004] し力し、ソースラインに関しては、他のソースラインが要因で発生するクロストークを予め補償することはできない。図 11に示すように、自表示画素 Aを駆動するためのソースライン Aとの寄生容量 Csdaの他にも、他表示画素 Bを駆動するためのソースライン Bとの間にも寄生容量 Csdbが発生する。この寄生容量 Csdbにより、自表示画素 A に本来力かるべき駆動電圧が変化してしまう。これは、他表示画素 Bを駆動するソースライン Bの電位は、予め規定することができなヽと、う理由によるものである。

[0005] このようなクロストークを解消するために、寄生容量を低減する技術が提案されているが（例えば、特許文献 1 :特開平 5— 203994 (1993年 8月 13日公開）参照）、クロストークの十分な低減を実現するには不十分なものである。このため、他のソースラインが要因で発生するクロストークを予め補償するためには、専用の駆動アルゴリズムが用いられている。

[0006] し力しながら、図 12に示すように、所定のパターンを表示させた場合、上記従来の駆動アルゴリズムによっては解消できないエッジ (偽輪郭）力表示装置の表示画像（表示画面）に発生するという問題が生じる場合がある。このような問題は本来発生しないものであるが、ドライバのラダー抵抗において特定の電圧配分を行うよう設計された表示装置にぉ、て、上記エッジとして認識される領域が発生することを新たに見出した。より具体的には、隣接画素とのカップリングによる液晶印加電圧の変動に起因して表示画素の輝度が変化することにより、輝度変化が不連続になった領域が上記エッジとして認識されるという問題が生じる。ここで「不連続である」とは、液晶印加電圧の変化によって本来ならば 1階調変化してほしいところで例えば 3階調変化してしまうことを、 1階調変化が連続変化であるとするのに対して不連続であると表す。

[0007] 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カップリングに起因したエッジの発生を防ぐことができる表示装置の階調電圧設定方法、及びプロダラムを実現することにある。

発明の開示

[0008] 本発明の発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、上記の不連続な輝度変化によるエッジが、表示画像の低階調領域を駆動する駆動電圧の激し、電圧変動に起因して生じるものであることを見出した。より具体的には、図 12に示す 25 6階調のパターンを表示させた場合に、階調が例えば 0〜5程度の低階調領域において電圧変動が激しくなり、表示画像にエッジが生じることを見出した。これは、 RGB の画素のうち、 Bの階調が 0〜5のときに、 Bと Gとのカップリングによって、 Gの画素の輝度変化が不連続になり、当該輝度変化がエッジとして認識されることによるものである。発明者らは、表示画像にエッジが生じる原因について上記の新たな知見を見出し、この新たな知見に基づ、て本願発明に想到したものである。

[0009] 表示装置の低階調領域にぉ、て上述した激 U、電圧変動が起きる原因につき、以下に説明する。近年、低階調領域において、表示装置 (ディスプレイ)の階調輝度特性を γ = 2. 2の特性になめらかにあわせこむことが要求されている力リニアドライバによっては階調輝度特性を γ = 2. 2に厳密に合わせることができない。このため、特にハイビジョン対応の高画質向け液晶 TV用モジュール等の表示装置において、ノンリニアドライバを採用する機種が増えている。

[0010] すなわち、ハイビジョン対応の高画質向け液晶 TVモジュール等にぉ、て、ドライバのラダー抵抗が、低階調領域にぉヽて激 U、電圧変動が起きるような階調電圧を発生させるように設計された、 V、わゆるノンリニアドライバが用いられるようになって、る。この結果、表示装置の低階調領域にぉ、て上述した激、電圧変動が起きることとなる。

[0011] そこで、本発明の表示装置の階調電圧設定方法は、上記課題を解決するために、各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置の階調電圧設定方法であって、低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めるステップと、求めた差分のうち最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するステップとを含んで、ることを特徴として、る。

[0012] 上記の構成により、上述したような画素間のカップリングに起因した上記エッジの発生を防ぐことができる。つまり、上記のように階調電圧を補正することにより、低階調領域における最大差分階調以下の階調領域においてカップリングに起因して生じる大きな電圧変化の発生を防ぐことができる。すなわち、上記の補正後においては、補正前において上記最大差分階調以下の階調の駆動を、最大差分階調よりも大きな階調の駆動電圧の電圧値で行って、るから、大きな電圧変化が発生する「階調」と「階調電圧」との組み合わせを用いないで表示を行うこととなる。これにより、カラークロストーク補正を用いても補正できない不連続な輝度変化が発生することを防止して、表示装置の表示画像におけるエッジが発生することを防止できる。

[0013] なお、階調電圧の差分を求める低階調領域の階調 (表示階調)の数は、駆動する表示装置の性質に応じて、適宜設定すればよい。また、差分を求める方法は、公知の方法によって行えばよいが、例えば、下記の式により、 x(階調） = 1〜255まで 1階調毎に全階調計算することにより行う。

AV (x) =V(x) -V(x- l) (xは階調を、 Δ V (x)は階調 Xにおける階調電圧の差分を、 V (x)は階調 Xの階調電圧を、それぞれ表している。）

また、上記表示装置の階調電圧設定方法の上記階調電圧を補正するステップは、上記最大差分階調よりも 1つ大きい階調に対応する階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正することとしてもよい。階調の低、方力高、方にかけて印加電圧を大きくする表示装置の場合、上記の構成によれば、最大差分階調の階調電圧が補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように階調電圧を補正することができる。

[0014] 本発明の階調設定方法は、上記表示装置が、階調電圧の差分が極値を持つラダ一抵抗分割をもつソースドライバによって駆動されるものである場合に特に好適に用いることができる。ここで、階調電圧の差分が極値を持つラダー抵抗分割をもつソースドライバ (ノンリニアドライノく）を用いた表示装置は、従来の駆動アルゴリズムによつては解消できないエッジ (偽輪郭)が表示画像 (表示画面）に発生する場合があるが、本発明の階調設定方法によれば、当該エッジの発生を防止することができる。

[0015] 上記ノンリニアドライバは、例えば、階調輝度特性が γ = 2. 2にのるようにラダー抵抗を合わせたものであってもよヽ。ノンリニアドライバのラダー抵抗を階調輝度特性が 7 = 2. 2にのるように合わせた場合、低階調領域において激しい電圧変動が起き、電圧の差分が極値を持つことこととなるが、本発明の階調設定方法によれば、当該激しい電圧変動によってエッジが発生することを防止することができる。また、激しい電圧の変動によってエッジが発生する低階調領域は、基準電圧の入力が何階調目にある力、及び階調輝度特性としてどのくらいの γを想定するかによって変わるが、通常は、 32階調以下の領域である。

[0016] 本発明の表示装置の駆動方法は、各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置の駆動方法であって、上記の課題を解決するために、上記本発明の階調電圧の設定方法により表示装置の階調電圧を設定 (補正)し、 6 ≤n< mである整数 m、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビット化した後、当該 mビット化したデータ力 nビット分のデジタル補正値を選択するステップをさらに含んでいることを特徴としている。

[0017] 上記の構成により、表示画像の階調表現能力として所定の階調 (2ⁿ )を維持することができる。すなわち、低階調削除データを mビットィ匕し、当該 mビット化されたデータの中から nビット分のデジタル補正値を選択するステップによれば、上記最大差分階調以下の低階調領域に、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さい階調電圧を設定する補正を行うことによる階調表現能力の低下を補償することができる。このため、表示装置の階調表現能力を所定の階調に維持することができる。

[0018] 本発明の表示装置の駆動方法における上記の処理は、上記本発明の階調設定方法により、階調電圧を設定し一定階調以下を切り捨てたデータを、独立 γ処理するものである。ここで、「独立 γ処理」とは、 RGBデータ別に γ特性を変化させる処理であり、この際、階調つぶれや階調とびを防ぐため、例えば 10ビットデータ（データ数 102 4)の中から所望の特性 (例えば、 γ特性）が得られるような 8ビットデータ分 (データ数 256)のデータをデジタル補正値として選択する事を含めて行われる。

[0019] 上記「低階調削除データを mビットィ匕し、当該 mビット化されたデータの中から nビット分のデジタル補正値を選択するステップ」は、 mビット化されたデータ (低階調削除データを単純に変換した値)ではなく mビット化された階調データ (0力 2^m— 1階調のすベて、つまりデータ数 2^mのデータ）の中力適切なデジタル補正値を選択することによりなされる。

[0020] また、上記ステップの後に、カラークロストーク補正や擬似多階調化を行ってもよい。ここで、擬似多階調化とは、例えば、 8ビットドライバで 10ビット相当の表現力を出したいときに使われる処理である。 10ビットデータを 8ビットデータとする場合に、下位 2 ビットデータを切り捨てるのではなぐ下位 2ビットデータ力も決まるノイズパターンを上位 8ビットデータに付加するなどの方法により、 8ビットドライバで 10ビット相当の表現力を実現するものである。なお、擬似多階調化の代表例としては、 FRC (Frame Rate Control)が挙げられる。

[0021] 上記本発明の表示装置の駆動方法は、 6≤n<mである整数 m、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビットィヒした後、表示装置の隣り合う画素が寄生容量を介して結合していることから生じるクロストークの問題を補正するステップと、クロストークの問題を補正する上記のステップによって処理された mビットデータのうち、上位 nビットデータに下位 (m— n)ビットデータの情報を付加して nビットデータとして出力するステップを備えて！ヽて、るものであってもよ！、。

[0022] 上記本発明の表示装置の駆動方法において、上記表示装置に表示される表示データが 256階調である場合、例えば、後述する実施形態おいて説明するように、 n= 8、 m= 10とすれば、上記表示データから上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを 10ビット化した後、当該 10 ビットィ匕したデータ力も 8ビット分のデジタル補正値を選択することとなる。この場合、表示画像の階調表現能力として 256階調を維持することができる。

[0023] また、本発明は、コンピュータに上記本発明の表示装置の階調電圧設定方法のステツプを実行させるためのプログラムとして構成することもできる。

[0024] また、本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、各階調に対応する階調電圧を表示素子に印力 tlして画像を表示する表示装置であって、低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正する補正手段を備えてヽることを特徴としてヽる。

[0025] 上記の構成により、画素間のカップリングに起因したエッジの発生を防ぐことができる。つまり、本発明に係る表示装置は、補正手段が階調電圧を補正することにより、低階調領域の最大差分階調以下の領域においてカップリングに起因して生じる大きな電圧変化の発生を防ぐことができる。すなわち、補正後においては、補正前において低階調領域の最大差分階調以下の駆動電圧として用いられていた電圧を、最大差分階調よりも大きな階調の駆動電圧として用いているから、大きな電圧変化が発生する階調と階調電圧との組み合わせを用いないで表示を行うこととなる。これにより、カラークロストーク補正を用いても補正できない不連続な輝度変化が発生することを防止して、表示装置の表示画像におけるエッジが発生することを防止できる。

[0026] なお、階調電圧の差分を求める低階調領域の階調 (表示階調)の数は、上述したとおりである。 [0027] また、上記の構成において、上記補正手段が、上記最大差分階調よりも 1つ大きい階調に対応する階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正する構成となってヽることが好ま U、。

[0028] この構成は、階調の低い方力も高い方にかけて印加電圧を大きくする表示装置の場合に好適である。

[0029] さらに、本発明に係る表示装置が、階調電圧の差分が極値を持つようなラダー抵抗分割をもつソースドライバによって駆動されることが好ましい。

[0030] 階調電圧の差分が極値を持つラダー抵抗分割をもつソースドライバ (ノンリニアドライノく）を用いた表示装置は、従来の駆動アルゴリズムによっては解消できな、エッジ（偽輪郭）が表示画像 (表示画面）に発生する場合があるが、本発明の構成によれば、当該エッジの発生を防止することができる。

[0031] 上記ノンリニアドライバは、例えば、階調輝度特性が γ = 2. 2にのるようにラダー抵抗を合わせたものであってもよヽ。ノンリニアドライバのラダー抵抗を階調輝度特性が 7 = 2. 2にのるように合わせた場合、低階調領域において激しい電圧変動が起き、電圧の差分が極値を持つことこととなるが、本発明の構成によれば、当該激しい電圧変動によってエッジが発生することを防止することができる。また、激しい電圧の変動によってエッジが発生する低階調領域は、基準電圧の入力が何階調目にあるか、及び階調輝度特性としてどのくらいの Ύを想定するかによって変わる力通常は、 32階調以下の領域である。

[0032] また、本発明に係る別の表示装置は、上記課題を解決するために、各階調に対応する階調電圧を表示素子に印力 tlして画像を表示する表示装置であって、低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するとともに、 6≤n<mである整数 m、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビットィ匕した後、当該 mビット化したデータ力も nビット分のデジタル補正値を選択する補正手段を備えて、ることを特徴として、る。

[0033] また、本発明に係るさらに別の表示装置は、上記課題を解決するために、各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置であって、低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するとともに、上記最大差分階調よりも 1 つ大きい階調に対応する階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正する補正手段を備えており、上記補正手段は、 6≤n <mである整数 m、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビット化した後、当該 mビット化したデ一タカ nビット分のデジタル補正値を選択する補正手段を備えていることを特徴としている。

[0034] 上記の構成とすることにより、上記の効果に加えて、表示画像の階調表現能力として所定の階調 (2ⁿ )を維持することができる。すなわち、低階調削除データを mビット化し、当該 mビットィ匕されたデータの中力 nビット分のデジタル補正値を選択すれば、上記最大差分階調以下の低階調領域に、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さい階調電圧を設定する補正を行うことによる階調表現能力の低下を補償することができる。このため、表示装置の階調表現能力を所定の階調に維持することができる。

[0035] 本発明の表示装置の補正手段は、階調電圧を設定し一定階調以下を切り捨てたデータを、独立 γ処理するものである。ここで、独立 γ処理とは、 RGBデータ別に γ 特性を変化させる処理であり、この際、階調つぶれや階調とびを防ぐため、例えば 10 ビットデータ（データ数 1024)の中力適切な 8ビットデータ分（データ数 256)のデータをデジタル補正値として選択する事を含めて行われるように構成されて、る。

[0036] 上記「低階調削除データを mビットィ匕し、当該 mビット化されたデータの中から nビット分のデジタル補正値を選択する」とは、 mビット化されたデータ (低階調削除データを単純に変換した値)ではなく mビット化された階調データ (0力も 2^m— 1階調のすべて、データ数 2^mのデータ）の中力適切なデジタル補正値を選択することによりなされる。

[0037] また、上記補正手段は、適切なデジタル補正値を選択した後に、カラークロストーク補正や擬似多階調化を行うように構成されていてもよい。ここで、擬似多階調化とは、例えば、 8ビットドライバで 10ビット相当の表現力を出したいときに使われる処理である。 10ビットデータを 8ビットデータとする場合に、下位 2ビットデータを切り捨てるのではなぐ下位 2ビットデータ力も決まるノイズパターンを上位 8ビットデータに付加するなどの方法により、 8ビットドライバで 10ビット相当の表現力を実現するものである。なお、擬似多階調化の代表例としては、 FRC (Frame Rate Control)が挙げられる

[0038] また、本発明に係る表示装置は、上記の構成において、上記補正手段は、 6≤n< mである整数 m、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを除いて低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビットィ匕して mビットデータとした後、表示装置の隣り合う画素が寄生容量を介して結合していることから生じるクロストークの問題を補正するとともに、クロストークの問題を補正した上記 mビットデータのうち、上位 nビットデータに下位 (m-n)ビットデータの情報を付カ卩して nビットデータとして出力するように構成されて、てもよ、。

[0039] 上記の構成によれば、上記表示装置に表示される表示データが 256階調である場合、例えば、 n=8、 m= 10とすれば、上記表示データから上記最大差分階調以下の表示データを除いて低階調削除データとし、当該低階調削除データを 10ビットィ匕した後、当該 10ビットィ匕したデータから 8ビット分のデジタル補正値を選択することとなる。この場合、表示画像の階調表現能力として 256階調を維持することができる。

[0040] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1(a)]本発明の階調電圧設定方法により補正された後の階調電圧設定の例を示すグラフである。

[図 1(b)]図 1 (a)に示した階調電圧設定の差分を示すグラフである。

[図 2(a)]本発明の階調電圧設定方法により補正される前の階調電圧設定の例を示すグラフである。

[図 2(b)]図 2 (a)に示した階調電圧設定の差分を示すグラフである。 [図 3]本発明により階調電圧が設定されるカラー表示装置の構成の一例を示すブロック図である。

[図 4]図 3のカラー表示装置における表示パネルの構成を詳細に示す平面図である。

[図 5]図 4の表示パネルにおいて表示パターンが変化する状態を示す図である。

[図 6]本来の白輝度と合成白輝度とを対比するための図である。

[図 7]単色輝度と本来の単色輝度との差を、色度 X, Υ, Zの刺激値の差として、 1階調毎に表したグラフである。

[図 8]単色輝度と本来の単色輝度との差に関して、 1階調毎の誤差率を示すグラフである。

[図 9]他ソースが 0階調の時のカラークロストーク補正値を示すグラフである。

[図 10]本発明により補正された後の階調電圧を用いて、 8ビット 256階調の表示を行う場合の補正処理の手順を示すブロック図である。

[図 11]従来技術を示すものであり、ソースラインに関して、他のソースラインが原因で発生するクロストークを説明するための概略図である。

[図 12]特定のパターンを表示させた場合に、不連続な輝度変化によるエッジが表示画像に生じることを示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 〔1 表示装置の構成〕

本発明の一実施形態を図に基づいて以下に説明する。

図 3に示すように、本実施の形態のカラー表示装置 (表示装置） 1は、カラークロストーク補正回路 (補正手段） 2と、極性反転回路 3と、タイミングコントローラ 4と、ソースドライバ 5と、ゲートドライバ 6と、表示パネル 7、記憶部 8とを備えている。なお、図 3にお V、ては、本発明に関係な!/、構成を大幅に省略してある。

[0043] カラークロストーク補正回路 2は、外部から入力される R色 (第 1表示色)の階調レべルを示す赤色信号 R、 G色 (第 2表示色)の階調レベルを示す緑色信号 G、および B 色 (第 2表示色)の階調レベルを示す青色信号 Bからなる入力カラー信号に基づき、表示パネル 7における各表示画素（図示せず)への印加電圧を補正するための出力カラー映像信号 R， -G' ·Β'を出力するものである。なお、第 1表示色がシアン、第 2 表示色がマゼンタ、第 3表示色がイェローであってもよ、。

[0044] 特に、カラークロストーク補正回路 2には、印加電圧補正回路 (補正手段） 9と、彩度強調回路 (補正手段） 10とを備えており、これら 2つの回路のうち何れかを用いることによって、表示パネル 7における各表示画素（図示せず)への印加電圧を補正する。これら印加電圧補正回路 9と彩度強調回路 10とは、入力カラー映像信号 R'G'Bをラツチして 1ドットずつディレイすることにより、同一のゲートライン接続された 2表示画素に対して後述の処理を行うものである。

[0045] なお、図 3に示す本実施形態の表示装置 1のように、印加電圧補正回路 9と、彩度強調回路 10とを両方備えていてもよぐ図示しない他の手段を用いて、何れか一方が機能するように構成されていてもよい。また、印加電圧補正回路 9および彩度強調回路 10の何れか一方のみを備えて!/、てもよ!/、。

[0046] 極性反転回路 3は、印加電圧補正回路 9または彩度強調回路 10から出力されるデジタルデータであるカラー映像信号 R， -G' ·Β'に基づき、表示パネル 7における各表示画素に印加する電圧のデータ (アナログデータ）を決定するものである。

[0047] タイミングコントローラ 4は、入力された RGB同期信号に基づき、ソースドライバ 5およびゲートドライバ 6を駆動するためのソースドライバ用タイミング信号およびゲートドライバ用タイミング信号を生成する。なお、ソースドライバ用タイミング信号は、極性反転回路 3を介してソースドライバ 5に入力される。

[0048] ソースドライバ 5は、極性反転回路 3にて決定された電圧が各表示画素に印加されるよう、表示パネル 7に設けられる各表示画素に TFTを介して接続された各ソースラインを駆動するためのものである。なお、ソースドライバ 5は、極性反転回路 3と一体的に構成されて、てもよ、。

[0049] ゲートドライバ 6は、表示パネル 7に設けられる各表示画素に TFTを介して接続された各ゲートラインを駆動するためのものである。

[0050] 表示パネル 7は、マトリクス状に配置された複数の表示画素を、複数のソースラインおよび複数のゲートラインによって駆動することにより画像表示を行うものである。具体的には、図 4に示すように、ソースライン Si (iは整数）とゲートライン Gj (jは整数）とが直交するように設けられており、各ソースラインと各ゲートラインとの交差部分に、表示画素 11およびスイッチング素子 12とが設けられて、る。

[0051] なお、表示パネル 7の構成は、上述した従来の液晶表示装置（図 11参照）における構成と変わるところがない。したがって、表示画素 11…のうち、ある一つの表示画素を表示画素 (A)とし、該表示画素 (A)と同一のゲートライン G2により駆動されるとともに、表示画素' (A)が寄生容量を介して接続されているソースライン S3に、スィッチング素子を介して接続されて!ヽる表示画素を表示画素 (B)とした場合、表示画素 (A) の周辺には、以下のように寄生容量 Csda · Csdb · Cgd · Ccsが形成される。

[0052] 寄生容量 Csda…表示画素 (A)を駆動するためのソースラインと表示画素 (A)との間に形成される寄生容量

寄生容量 Csdb…表示画素（B)を駆動するためのソースラインと表示画素 (A)との間に形成される寄生容量

寄生容量 Cgd…表示画素 (A)を駆動するためのゲートラインと表示画素 (A)との間に形成される寄生容量

寄生容量 Ccs · · ·共通電極線と表示画素 ( A)との間に形成される寄生容量。

[0053] 上述したとおり、表示パネル 7の構成は、従来の液晶表示装置に備えられている表示パネルの構成と変わるところがないので、従来の駆動方法により表示パネル 7に備えられている各表示画素 11…を駆動すると、注目表示画素の階調が、他の表示画素を駆動するソースラインへの印加電圧に影響を受けて所望の階調と異なってしまうクロストークの問題が発生する。

[0054] 例えば、図 4に示す構成では、第 1表示画素としての表示画素 (A)に注目すると、表示画素 (A)の階調が、第 2表示画素としての表示画素 (B)を駆動するソースライン S3への印加電圧に影響を受けることになる。

[0055] [2 クロストークの補正処理について〕

[2- 1 輝度バランスの変動について〕

本実施の形態のカラー表示装置 1では、上述したように発生するクロストークの問題を改善すベぐ印加電圧補正回路 9または彩度強調回路 10が設けられている。これらの 2つの回路による入力カラー映像信号の補正手順を明らかにするため、表示パターン毎の輝度バランスの変動について以下に説明する。 [0056] 例えば、図 5に示すようなパターン 1〜3が表示パネル 7により表示されているとする。具体的には、パターン 1においては、隣接する 6つの表示画素について、左から順番に、 R色、 G色、 B色、黒色、黒色、黒色が表示されている。また、パターン 2においては、黒色、 G色、 B色、 R色、黒色、黒色が表示されている。また、パターン 3においては、黒色、黒色、 B色、 R色、 G色、黒色が表示されている。

[0057] これらのパターン 1〜3のそれぞれにより表示パネル 7に表示される画像は、全て同じになるはずである。し力しながら実際には、黒色を表示している表示画素（階調レベルが 0である表示画素： 0階調）の左隣にある表示画素への印加電圧力黒色を表示している表示画素への印加電圧に影響を受けてしまう。これにより、該左隣の画素では、所望の階調レベルよりやや低い階調レベルが表示されてしまう。

[0058] 例えば、パターン 1では、 B色の表示画素が黒色の表示画素の隣にあるので、 B色が所望の階調レベルよりやや低い階調レベルで表示されてしまう。同様に、パターン 2では R色が所望の階調レベルよりやや低、階調レベルで表示され、パターン 3では G色が所望の階調レベルよりやや低い階調レベルで表示される。このように、表示パネルにおける表示パターンによって、隣接する複数の表示画素間における輝度バランスが変動してしまう。

[0059] また、隣接する 3つの表示画素により白色が表示される場合を考えると、図 6の等式の左辺に示すように、 3つの表示画素について左力順に R色、 G色、 B色が表示されている状態において、理想的な白色が表示される。なお、以下の説明において、この理想的な白色のことを、「本来の白輝度」、もしくは単に「白輝度」や「白」と称することがある。

[0060] 一方で、隣接する 3つの表示画素において、図 6の等式の右辺に示すように、以下のパターン 4〜6のそれぞれに表示を切り替えることによつても、白色を表示できるはずである。なお、この場合の白色の表示に関して、以下の説明において、「合成白輝度」もしくは「合成白」と称することがある。

[0061] すなわち、パターン 4〜6において、 3つの表示画素のそれぞれにおける表示色を左の画素力順番に記載すると、

パターン 4 : R色、黒色、黒色パターン 5 :黒色、 G色、黒色

パターン 6 :黒色、黒色、 B色

である。

[0062] ここで、本来の白輝度は、合成白輝度 (赤輝度 +緑輝度 +青輝度一 2 *黒輝度）と等しくなるはずであるが、実際は、合成白輝度のほうが白輝度より低くなる。これは、上述したとおり、黒色の表示画素への印加電圧に引きずられて、 R、 G、または B色の表示画素への印加電圧が変動してしまうからである。

[0063] 上述したとおり、白輝度と合成白輝度（単色 R+単色 G +単色 B— 2 *黒）とは等しくなるはずであるが、実際には、単色表示において、自ソース：単色、他ソース： 0という条件とはなっておらず、隣接するソース間にはカラークロストークが発生している。このために、単色輝度が本来の単色輝度よりも低下してしまう結果として、合成白輝度は、白輝度よりも小さい値になる。

[0064] 図 7は、上記した理由により生じる単色輝度と本来の単色輝度との差を、色度 X, Y , Zの刺激値の差（△刺激値）として、 1階調毎に表したものである。同図において、縦軸は色度 X, Υ, Zの白と合成白との刺激値の差を表しており、横軸は階調 (0〜25 5階調）を表している。なお、 RGBで表した場合には色が絡んでくるという理由により、図 7では色度刺激値を用いて示している。

[0065] 白と合成白の変化を示した図 7のグラフを一見すると、高階調領域において大きな誤差が生じているように見える。しかしながら、表示装置において表示上問題となる領域は、誤差の絶対値ではなぐ本来表示したい階調の刺激値に対する実際の刺激値の誤差の比率によって決まるものである。したがって、階調の刺激値と表示との関係においては、この「刺激値の誤差の比率」（誤差率）が重要になる。ここで、各色度についての誤差率は、図 7に示した X, Υ, Zそれぞれの白の誤差 (つまり、△刺激値)を、白輝度の X, Y, Zの刺激値を用いて割る計算（除法）により求められる。

[0066] 上記のようにして、 1階調毎に上記誤差率を求めた結果を図 8に示す。同図においては、縦軸が X, Y, Zそれぞれの誤差率 (刺激値の誤差率)を示しており、横軸が階調を示している。同図に示すように、本来表示したい階調の刺激値に対する実際の刺激値の誤差の比率 (誤差率)は、高階調領域よりも低階調領域の階調において大きくなる。すなわち、表示に対する影響が大きいのは低階調領域の階調の誤差であり、実際の表示において問題となるのは高階調領域よりも低階調領域の階調であることが分かる。

[0067] 続いて、上記のようにして求めた誤差率が何階調分の誤差になる力を算出し、当該算出された結果を LUT (Look Up Table)として、カラー表示装置 1の記憶部 8 (図 3参照）に記憶させる。この LUTを求めるためには、補正対象とする色が 1階調変化したときの差分により、 X, Y, Zそれぞれの誤差率を割ることとする。し力しながら、力ラークロストークによる輝度変化の起こらな、色にっ、ては、上記差分を用いて上記誤差率を割ったとしても、変化階調分が X, Y, Zでばらばらになつてしまい、意味のな!、データが得られるだけとなる。

[0068] したがって、 LUTを求めるにあたって、 Xの誤差率は Xの差分で、 Yの誤差率は Y の差分で、 Zの誤差率は Zの差分で、それぞれ割ることとする。この計算により得られる結果は、 X, Υ, Zの誤差階調力ほぼ同一曲線にのる事になる。このため、 R, G, Bの補正テーブルは、同一でよいことになる。図 9に示したグラフは他ソースが 0階調時のカラークロストーク補正値を示しており、その値を例えば 32階調毎に取り出して、 LUTとする。なお、同図の縦軸は X, Υ, Zの補正階調を示し、横軸は階調を示している。

[0069] [2- 2 カラークロストークの補正方法〕

カラークロストークの補正は、正しくは電圧によりなされるべきである力本実施の形態では、まず、駆動アルゴリズムにて補正処理を行うこととしている。このため、図 4に示すような表示画素 Aの階調と、表示画素 Aに隣接する表示画素 Bとの階調の組み合わせから、表示画素 Aの補正階調を計算し、それを表示画素 Aの階調データに上乗せする方法がもつとも現実的である。

[0070] 以下にその手順の一例を示す。

(1) 本来の白、および実際に生じた RGB各色の輝度および色度を 1階調毎に測定する。

(2) 白の誤差（白—合成白 (R+G + B— 2 *黒)）を 1階調毎に計算する (つまり△ 刺激値)。 (3) 白の誤差率 (上記 (2)で得られた白の誤差 Z白輝度)を 1階調毎に計算する。

(4) 白の誤差率を合成白輝度の差分で割る事により、 B表示画素が 0階調のときの表示画素 Aの補正階調 Cを得る。

(5) B表示画素が 0階調でない場合の補正値は、 A表示画素と B表示画素の階調が等しい場合の補正値力 SOなので、 A≥Bのときは Cと 0との間で直線的に補間する。 A< Bの場合、補正値は 0とする。

[0071] 実際問題として、この様にして求まる補正階調は、パネルの設計、ドライバ、階調設定等で大きく変わるので、一元的な式で補正するアルゴリズムを作るのは容易でなヽ。したがって、これらの補正値を例えば 32階調毎に取り出したものを LUTとして持たせ、目的階調に合わせて補間演算を行うことで、最終的な補正階調を求めている。階調と隣接階調とにより決定された LUTの例を下記の表 1に示す。

[0072] [表 1]

〔3 低階調領域の補正について〕

上述した方法により、表示画素と隣接画素の階調から、隣接画素とのカップリングを考慮して表示画素の階調を補正するカラークロストーク補正を施すことができる。しかしながら、上述したカラークロストーク補正を用いても、電圧変動の激しい低階調領域を補正しきれない場合が生じる。具体的には、図 2 (a)に示すように階調電圧を設定すると、図 2 (b)に示したように、低階調領域において激しい電圧変動が起こる。つまり、液晶ディスプレイの γ特性をよりなめらかにあわせこむためにノンリニアドライバを用いた場合、例えば図 2 (a)に示すような階調電圧特性となり、その結果図 2 (b)に示したように、低階調領域において激しい電圧変動が起こる。この電圧変動、すなわち、低階調領域の階調電圧の差分が大きく変化することに起因して、輝度変化が不連続になった領域がエッジ (偽輪郭）として認識されるという問題が生じる。そこで、本実施の形態では、上述したカラークロストーク補正に、以下の補正方法を追加することにより、低階調領域の階調電圧の補正を行っている。

[0073] まず、補正前の階調電圧について各階調電圧の差分を求める。図 2 (b)は、求めた各階調電圧についての差分を示したグラフである。同図に示すように、階調電圧の差分は、低階調領域において大きく変化しており、 0階調 (VO)力も 5番目の 5階調（ V5)にかけて増大し、 5階調 (V5)において最大差分をとり、そして、この 5階調 (最大差分階調)よりも大きな階調では急激に小さくなる。補正前において、表示画像に上記エッジが発生する問題は、低階調領域 (0〜5階調)の階調電圧として、差分が大きく変化する領域の電圧を用いて、ることに起因して、る。

[0074] そこで、最大差分階調以下 (低階調領域)の階調の駆動電圧として、差分が大きく変化する階調領域の電圧を用いないように、最大差分階調の階調電圧が補正前の 0 階調の駆動電圧よりも小さくなるように階調電圧を補正することとする。これにより、上記エッジ発生の問題を解消することができる。

[0075] 上記のような階調電圧の補正においては、例えば、補正前における VO力 6階調（ V6)の階調電圧となるように、階調電圧を設定することとすればよい。また、この補正に伴って、その他の階調に対応する階調電圧についても、連続性を持たせるように再設定する。上記のようにして、階調電圧を補正した後の階調電圧設定を図 1 (a)に示す。同図のように階調電圧を補正することにより、図 1 (b)に示したように、階調電圧の差分の大き、V5以下の低階調領域を用いな、で、画像を表示することができる。すなわち、差分が最大となる V5 (5階調)以下の低階調領域の階調の駆動電圧が、補正前における VOの駆動電圧の電圧値よりも小さくなるように設定されるから、 V5以下の低階調領域による表示への悪影響を排除することができる。

[0076] なお、図 1 (b)及び図 2 (b)では、低階調領域において、階調電圧の差分のピーク（極大値）が 2つ存在している。これは、階調輝度特性が _Ύ = 2. 2にのるようにドライバのラダー抵抗を合わせたことによる結果である。また、 V5よりも高階調領域に存在する 2つ目の小さい極大値は、高階調領域における階調電圧の差分結果が、がたついているのと同様に、ノイズに近いものと考えられる。このため、差分を求めた結果、階調電圧の差分が低階調領域で複数の極大値をもっとき、そのなかの最大の極大値をとる階調の駆動電圧が、補正前の 0階調の階調電圧 (目標とする VO電圧)よりも小さくなるように駆動電圧の調整を行うこととしている。以上の方法による補正前後の各階調の駆動電圧設定の具体例を表 2に示す。

[0077] [表 2]

なお、本実施の形態において、 6階調（V6) =0. 5Vとしているのは、現行の LCD モジュールの 0階調の階調電圧 (V0)が 0. 5Vであるという理由による。 V6を 0. 5V 以上とすることは可能である力この場合、エッジの発生を防止するという効果は変わらない一方、表示のコントラスト低下を招くことになる（V6 = 0. 5Vで CR=840、 V6 = 1. 0Vで CR = 760。 )。 CRが 800を割るのは好ましくないので、階調電圧の差分が極大値 (最大値)となる V5 (5階調)より 1階調大きレヽ V6 (6階調)の階調電圧は、現行の LCDモジュールの V0として用いられて、る 0. 5Vとすることが好まし、。

[0078] 上述したように、本実施の形態の階調電圧設定方法によれば、エッジとして認識される輝度変化が不連続な領域の発生を防止するため、最大差分階調の階調電圧が補正前の 0階調の階調電圧 (目標とする V0電圧)よりも小さくなるように補正するものである。この階調電圧補正と共に好ましく用いられるデータの処理方法につき、以下に説明する。なお、以下のデータ処理方法は、図 3に示す表示装置 1の印加電圧補正回路 (補正手段) 9もしくは彩度強調回路 (補正手段） 10にて行われる。

[0079] 図 10に示すように、デジタルデータ処理により、 8ビット 256階調（0〜255の階調）のうち 6以上 255以下の階調を使用するよう補正して低階調削除データとした後に、当該低階調削除データを 10ビットィ匕することと併用して 10ビット化されたデータの中から適切なデジタル補正値を選択する処理 (独立 γ処理）、カラークロストーク補正、擬似多階調化を行うことにより、画像表示における階調表現能力を 256階調に維持することができる。同図に示す各補正処理につき、以下に簡単に説明する。

[0080] 独立 γ処理:入力された階調を指定階調へ変換する補正である。入力階調のみで変換処理が決まるので、簡単な LUTを用いて実現できる。なお、変換の際に階調情報を失わないため、本実施の形態のように、例えば 8ビットデータを 10ビットデータに変換することが行われるのが通例である。

カラークロストーク補正：〔2 クロストークの補正処理について〕に記載の方法にしたがって行う。

擬似多階調ィ匕：例えば FRC (Frame Rate Control)、ディザなどの技術がこれにあたる。一例をあげれば、ドライバ出力が nビットデータの場合、 m>nである mビットデータのうち、上位 nビットデータに下位 (m-n)ビットデータ情報力得られるノイズパターンを付加して出力し、 nビットドライバで mビットデータと同等のデータ表現力を持たせるような技術である (本実施の形態では n= 8、 m= 10である。 )₀

[0081] なお、本実施形態の表示装置の各部や各処理ステップは、 CPUなどの演算手段力 ROM (Read Only Memory)や RAMなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、キーボードなどの入力手段、ディスプレイなどの出力手段、あるいは、インタ一フェース回路などの通信手段を制御することにより実現することができる。したがつて、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態の表示装置の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。

[0082] この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えば ROMのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していな V、が外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読み取り可能なプログラムメディアであっても良い。

[0083] また、何れの場合でも、格納されてヽるプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されて、るものとする。

[0084] また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードデイスク等の磁気ディスクや CDZMOZMDZDVD等のディスクのディスク系、 icカード（メモリカードを含む）等のカード系、あるいはマスク ROM、 EPROM (Erasable Progra mmable Read Only Memory)、 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read

Only Memory )、フラッシュ ROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。

[0085] また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワーク力プログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好まし、。

[0086] さらに、このように通信ネットワーク力もプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体力インストールされるものであることが好ましい。

[0087] 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。産業上の利用の可能性各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置において、カラークロストークに起因して発生するエッジ (偽輪郭)などの表示の不具合を解消することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置の階調電圧設定方法であって、

低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めるステップと、求めた差分のうち最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するステップとを含んでいることを特徴とする表示装置の階調電圧設定方法。

[2] 上記最大差分階調よりも 1つ大きい階調に対応する階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正することを特徴とする請求項 1に記載の表示装置の階調電圧設定方法。

[3] 上記表示装置が、階調電圧の差分が極値を持つようなラダー抵抗分割をもつソースドライバによって駆動されることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の表示装置の階調電圧設定方法。

[4] 各階調に対応する階調電圧を表示素子に印加して画像を表示する表示装置の駆動方法であって、

請求項 1又は 2に記載の方法により表示装置の階調電圧を設定し、

6≤11< 111でぁる整数111、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビット化した後、当該 mビット化したデータ力 nビット分のデジタル補正値を選択するステップをさらに含んでいることを特徴とする表示装置の駆動方法。

[5] 6≤11< 111でぁる整数111、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを除いて低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビット化した後、表示装置の隣り合う画素が寄生容量を介して結合していることから生じるクロストークの問題を補正するステップと、

クロストークの問題を補正する上記のステップによって処理された _mビットデータのうち、上位 nビットデータに下位 (m-n)ビットデータの情報を付カ卩して nビットデータとして出力するステップとをさらに備えていることを特徴とする請求項 4に記載の表示装置の駆動方法。

[6] コンピュータに請求項 1に記載のステップを実行させるためのプログラム。

[7] 各階調に対応する階調電圧を表示素子に印力!]して画像を表示する表示装置であつて、

低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧を、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正する補正手段を備えていることを特徴とする表示装置。

[8] 上記補正手段は、上記最大差分階調よりも 1つ大きい階調に対応する階調電圧が

、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正する構成となっていることを特徴とする請求項 7に記載の表示装置。

[9] 階調電圧の差分が極値を持つようなラダー抵抗分割をもつソースドライバによって駆動されることを特徴とする請求項 7又は 8に記載の表示装置。

[10] 各階調に対応する階調電圧を表示素子に印力!]して画像を表示する表示装置であつて、

低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するとともに、

6≤11< 111でぁる整数111、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビット化した後、当該 mビット化したデータ力 nビット分のデジタル補正値を選択する補正手段を備えていることを特徴とする表示装置。

[11] 各階調に対応する階調電圧を表示素子に印力 tlして画像を表示する表示装置であつて、

低階調領域の階調について階調電圧の差分を求めて、求めた差分のうちの最大の差分に対応する最大差分階調の階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧よりも小さくなるように各階調に対応する階調電圧を補正するとともに、上記最大差分階調よりも 1つ大きい階調に対応する階調電圧が、補正前の 0階調の階調電圧となるように各階調に対応する階調電圧を補正する補正手段を備えており、上記補正手段は、 6≤11< 111でぁる整数111、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを取り出して低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビットィ匕した後、当該 mビットィ匕したデータ力 nビット分のデジタル補正値を選択する補正手段を備えて!/ヽることを特徴とする表示装置。

上記補正手段は、 6≤11< 111でぁる整数111、 nに対し、上記最大差分階調以下の表示データを除いて低階調削除データとし、当該低階調削除データを mビットィ匕して m ビットデータとした後、表示装置の隣り合う画素が寄生容量を介して結合していることから生じるクロストークの問題を補正するとともに、

クロストークの問題を補正した上記 _mビットデータのうち、上位 nビットデータに下位（ m-n)ビットデータの情報を付加して nビットデータとして出力するように構成されて V、ることを特徴とする請求項 10又は 11に記載の表示装置。