WO2012081212A1 - 表示装置の駆動装置、駆動方法、および表示装置システム - Google Patents

表示装置の駆動装置、駆動方法、および表示装置システム Download PDF

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木村　謙一
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シャープ株式会社
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    • G09G2360/18—Use of a frame buffer in a display terminal, inclusive of the display panel

Definitions

  • the present invention relates to a driving device, a driving method, and a display device system for driving a display device such as a liquid crystal display device that performs gradation display.
  • a drive device that drives a display device such as a liquid crystal display device performs gradation display by outputting a drive voltage corresponding to a displayed gradation.
  • a display device such as a liquid crystal display device performs gradation display by outputting a drive voltage corresponding to a displayed gradation.
  • a technique called overdrive in which a driving voltage that emphasizes a change in gradation based on the gradation of successive frames is applied to a display device.
  • a driving voltage is applied to the display device in accordance with the gradation of the current frame and the gradation of the previous frame. More specifically, when the gradation of the current frame is brighter than the previous frame, a drive voltage corresponding to a gradation that is brighter than the gradation of the current frame is output.
  • a drive voltage corresponding to a gradation that is darker than the gradation of the current frame is output (for example, see Patent Document 1). That is, when a drive voltage as described above is applied to the liquid crystal display device, the response of the liquid crystal molecules becomes faster, so that the target gradation is easily reached within one frame period, and afterimages, blurring, crosstalk, etc. are eliminated. Or may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to easily increase the response speed for the lowest gradation and the gradation near the highest gradation.
  • the first invention provides: A drive device for a display device for driving a display device by outputting a drive voltage based on input gradation data, A gradation correction unit that outputs corrected gradation data that is corrected so as to emphasize gradation transitions based on successive input gradation data; A drive circuit that outputs a drive voltage based on the gradation correction data;
  • the gradation correction unit corresponds to a part of values that can be taken as gradation correction data to a drive voltage used only to emphasize gradation transition,
  • the drive circuit generates a voltage that does not change the display gradation even when the drive voltage is increased or decreased, or a steady gradation display, as at least a part of the drive voltage used only to emphasize the gradation transition. It is configured to output a voltage outside the range of voltages that can be used.
  • a driving voltage used only for enhancing gradation transition such as a driving voltage below the black level
  • a driving voltage for emphasizing gradation transition a voltage that does not change the display gradation even when the driving voltage is increased or decreased can be used, and the response speed can be further increased.
  • Etc. can be used for steady gradation display, so that the contrast can be easily increased.
  • the second invention is A drive device for the first display device,
  • the value corresponding to the drive voltage used only to emphasize the gradation transition is a value outside the range corresponding to the white level drive voltage from the value corresponding to the black level drive voltage.
  • the gradation correction data can be easily associated with the drive voltage used only for emphasizing gradation transition.
  • the third invention is A driving device for one of the first and second display devices, The voltage at which the display gradation does not change even when the drive voltage is increased or decreased,
  • driving a display device of normally black display when the voltage value is increased or decreased on the black level side, the display gradation starts to change, or a voltage lower than the drive voltage that does not change
  • driving a normally black display device when the voltage value is increased or decreased on the white level side, a change occurs in the display gradation, or a voltage higher than the drive voltage that does not change
  • the display gradation changes when the voltage value is increased or decreased on the white level side, or a voltage lower than the drive voltage that does not change
  • normally white display When the display device is driven, the display gradation changes when the voltage value is increased or decreased on the black level side, or at least one of the voltages higher than the drive voltage that does not change.
  • the fourth invention is: A driving device for any one of the first to third display devices, The gradation correction unit Based on the input tone data, gamma correction is performed, and at least one of the black level and the white level is output to the converted tone data clipped to a value greater than the minimum value or smaller than the maximum value A first correction unit that And a second correction unit that outputs corrected gradation data corrected to emphasize gradation transition based on the above-described converted gradation data.
  • the fifth invention is: A driving device for any one of the first to third display devices,
  • the gradation correction unit is the minimum of the values that can take at least one of the black level and the white level based on the input gradation data or the converted gradation data obtained by performing gamma correction on the input gradation data. It is configured to clip to a value larger than the value or smaller than the maximum value, and to output corrected gradation data corrected to emphasize gradation transition.
  • the sixth invention is: A driving device for any one of the first to fifth display devices,
  • the gradation correction unit A correction value for emphasizing gradation transition is obtained based on the input gradation data before and after, and the correction value is added to the gradation data before gradation transition enhancement, and the corrected gradation data is output. It is comprised as follows.
  • the scale of a table for obtaining a correction value for emphasizing gradation transition can be easily reduced.
  • the seventh invention A driving device for any one of the first to sixth display devices, Further, the correction gradation data is corrected in accordance with at least one of the temperature of the display device, the adjustment operation by the user, and the characteristics of the input image.
  • the eighth invention A driving method of a display device for driving a display device by outputting a driving voltage based on input gradation data, A gradation correction step for outputting corrected gradation data corrected to emphasize gradation transition based on successive input gradation data; and A driving step of outputting a driving voltage based on the gradation correction data;
  • a part of values that can be taken as gradation correction data is made to correspond to a drive voltage used only for enhancing gradation transition
  • the driving step as at least a part of the driving voltage used only for emphasizing the gradation transition, a voltage that does not change the display gradation even when the driving voltage is increased or decreased, or a steady gradation display. A voltage outside the range of voltages that can be used is output.
  • the response speed of the display device can be increased as described above, and the contrast can be easily increased.
  • the ninth invention A display system, A drive device according to a first invention; A display device driven by the driving device; It is provided with.
  • the tenth invention is A display device system according to a ninth invention,
  • the display device is a liquid crystal display device.
  • the response speed can be easily increased for the lowest gradation and the gradation near the highest gradation.
  • the driving apparatus includes a gamma correction unit 11, an overdrive correction unit 12, and a liquid crystal panel driving circuit 15, and driving according to input gradation data (image data).
  • the voltage is output to the liquid crystal panel 16.
  • the gamma correction unit 11 outputs converted gradation data in which the value is appropriately increased or decreased according to the display characteristics of the liquid crystal panel 16 based on, for example, input gradation data having a value of 0 to 255 (8 bits). It has become.
  • the gamma correction unit 11 clips the black level value to 16 in addition to the general gradation correction. That is, the gamma correction unit 11 performs gradation compression on input gradation data of 0 to 255 as indicated by a solid line in the table shown in FIG. 1 and in the graph of FIG. A value of 255 is output.
  • a specific configuration of the gamma correction unit 11 is not particularly limited. For example, a table in which converted gradations are stored using input gradations as indexes can be used.
  • the overdrive correction unit 12 has a frame memory 13 and a lookup table 14.
  • the frame memory 13 sequentially holds gradation data for one frame, delays it by one frame time, and outputs it as previous frame data.
  • the look-up table 14 includes the current frame gradation data directly input from the gamma correction unit 11, the previous frame gradation data delayed by the frame memory 13, and Corresponding to these combinations, a value in which gradation change is emphasized more than the target gradation can be obtained.
  • the table for the upper 5 bits of the gradation data is stored, and the value corresponding to the difference of the lower 3 bits is obtained by interpolation calculation. It has become.
  • the index of the table is a value of 16 or more.
  • the value of the corresponding corrected gradation data includes a value of 15 or less so that the effect of overdrive is enhanced.
  • the liquid crystal panel drive circuit 15 responds to the correction gradation data of 0 to 255 output from the overdrive correction unit 12.
  • a drive voltage of 0.2 to 7.0 V is generated.
  • the liquid crystal panel drive circuit 15 has a specific configuration, for example, by dividing two or more predetermined reference voltages to generate 256 levels of drive voltages, one of which is based on the corrected gradation data. Are selected by a selector and output via an output buffer.
  • a driving voltage of 1.0 V is a voltage at which a change in the transmittance (display gradation) of the liquid crystal panel 16 occurs when the driving voltage is raised from a sufficiently low voltage.
  • the drive voltage of 1.0 V is a drive voltage that, when generalized, causes a change in the display gradation when the voltage value is increased or decreased, or does not change.
  • the driving voltage of 0.2 to 1.0 V is a driving voltage (driving voltage used only for emphasizing gradation transition) in which the transmittance does not substantially change even when the voltage value is increased or decreased.
  • the driving voltage output from the liquid crystal panel driving circuit 15 is applied to the pixel electrode via a source line (not shown), and active matrix driving is performed.
  • the liquid crystal panel 16 is not particularly limited.
  • a normal type such as a TN type in which polarizing plates are arranged in parallel Nicols (Twisted Nematic type) or a VA type in which polarizing plates are arranged in crossed Nicols (Vertical Alignment type).
  • a black display liquid crystal panel is used. In this liquid crystal panel, black display is performed when the drive voltage is low.
  • the gamma correction unit performs only normal gamma correction as shown by a broken line in FIG. 2, and the liquid crystal panel drive circuit corrects the correction gradation and drive voltage as shown by the broken line in FIG. If the input gradation data value is 0 (black level), the converted gradation data value is also 0. The value is also 0, and a driving voltage of 1.0 V is output from the liquid crystal panel driving circuit. On the other hand, in the present embodiment, the following operation is performed.
  • the gamma correction unit 11 performs gradation conversion according to the characteristics of the liquid crystal panel 16 according to the input gradation data, and clipping that fixes the minimum value to 16 and outputs converted gradation data. . Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, for example, when the input gradation value is 0 (black level), 16 is output as the converted gradation value.
  • the overdrive correction unit 12 calculates and outputs corrected gradation data corresponding to the combination of the gradation data of the current frame and the gradation data of the previous frame. That is, for example, when the value of gradation data (target gradation) of the current frame is 16, and the value of gradation data of the previous frame is 16, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal panel 16 is Since it is only necessary to maintain a steady state corresponding to the target gradation without changing, the same value of 16 is output as the corrected gradation data. That is, overdrive is not actually performed.
  • the liquid crystal panel driving circuit 15 outputs a driving voltage of 1.0 V if the value of the correction gradation output from the overdrive correction unit 12 is 16, for example.
  • the gamma correction unit 11 converts the current frame. 24 is output as the gradation value.
  • the value of the converted gradation data of the previous frame is 16 (corresponding to 0 of the input gradation)
  • the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal panel 16 is rapidly changed as shown in FIG. Therefore, a value 40 larger than the converted gradation value 24 of the current frame is output as corrected gradation data.
  • the converted gradation data value of the previous frame is 24 (corresponding to 5 of the input gradation).
  • a value 0 smaller than the converted gradation value 16 of the current frame is output as corrected gradation data. That is, as described above, the black level value 0 in the input gradation data is clipped to the value 16 in the conversion gradation data and the correction gradation data, so that the number of bits of the correction gradation data is not increased.
  • a value of 0 to 15 smaller than the value 16 can be output from the overdrive correction unit 12 for overdrive.
  • the liquid crystal panel drive circuit 15 outputs a drive voltage of 0.2 V, for example, lower than the constant black level drive voltage of 1.0 V. Therefore, for example, as shown in FIG. 4, a higher-speed response is possible than when 1.0 V is output.
  • the threshold voltage which is the driving voltage when the change of the transmittance of the liquid crystal panel 16 starts to occur
  • a driving voltage of 0.2 to 1.0 V is applied.
  • the steady transmittance is the same as when 1.0 V is applied, but the response speed when the transmittance is lowered from a state where a drive voltage higher than 1.0 V is applied is 1.0 V.
  • the driving speed is increased by applying a lower driving voltage.
  • values of 16 to 255 are used to indicate the target gradation in the converted gradation data, and values of 0 to 15 are used only for overdrive, that is, gradation correction data.
  • Some of the values that can be taken as are associated with the driving voltage used for steady gradation display, and at least some of the values that can be taken as the gradation correction data emphasize the gradation transition
  • the number of gradations is slightly reduced, but it becomes possible to apply a drive voltage below the black level without increasing the number of bits. Therefore, the response speed can be easily increased with respect to the gradation change on the Decay side near the black level.
  • the response speed can be further increased, and a drive voltage higher than the threshold voltage can be used for steady gradation display. Therefore, the contrast can be easily increased.
  • the gamma correction unit 11 is not limited to clipping the black level of the input gradation data, but the gamma correction unit 11 performs only normal gamma correction, and the overdrive correction unit 12 performs correction steps for overdrive. As a result, the same corrected gradation data as in the first embodiment can be obtained when obtaining the tone.
  • the gamma correction unit 11 does not change the values of the lowest gradation and the highest gradation for the input gradation data having a value of 0 to 255, but changes the intermediate value. Conversion gradation data that is appropriately increased or decreased according to the display characteristics of the liquid crystal panel 16 is output.
  • the overdrive correction unit 12 differs from the first embodiment in that the index of the lookup table 14 corresponds to the values 0 to 255 of the converted gradation data, but the values to be referred to are the same as those in the first embodiment. It is the same. Specifically, for example, when the input gradation data of the previous frame and the current frame has a black level value 0, the overdrive correction unit 12 outputs the same value 16 as that of the first embodiment as the correction gradation data. .
  • the gamma correction unit 11 only needs to perform normal gamma correction without considering the black level clip, so that setting of the gamma characteristic becomes easy.
  • gamma correction is performed in the gamma correction unit 11 as described above, only the clip is performed in the same manner, and then the same overdrive correction as the overdrive correction unit 12 of the first embodiment is performed. You may be made to be. Further, in the above case, gamma correction is not necessarily performed, and may be performed as necessary.
  • Embodiment 3 >>
  • the correction gradation data is not directly output from the overdrive correction unit 12, but as shown in FIG. 6, the lookup table 14 holds correction values for correcting the converted gradation data.
  • the corrected gradation value data may be obtained by adding the correction value to the converted gradation data by the adder 17.
  • a temperature sensor 18 that detects the temperature of the liquid crystal panel 16 and a temperature compensation unit 19 that obtains a correction value for compensating for a temperature change are provided.
  • the temperature compensation value that increases as the value of V is increased may be added to the corrected gradation data output from the overdrive correction unit 12 so that the drive voltage is increased to ensure the luminance.
  • the temperature compensation value is not limited to being added, and may be multiplied or linearly calculated.
  • the degree of overdrive may be switched according to the temperature by switching the lookup table 14 according to the detected temperature.
  • the level of the drive voltage and the degree of overdrive are corrected according to the adjustment operation by the user and the characteristics of the input image, for example, whether it is a still image or a moving image or the degree of movement. It may be made like.
  • a normally black display liquid crystal panel is driven.
  • the present invention is not limited to this, and a normally white display liquid crystal panel is driven to change a gradation near a white level.
  • the response speed may be increased.
  • input gradation data of 0 to 255 is converted into converted gradation data of 0 to 239, and values of 240 to 255 are used only for overdrive that emphasizes a change in gradation near the white level. It may be made like.
  • the drive voltage of white level black level in the case of normally white
  • 7.0 V 7.0 V
  • the drive voltage that does not change the transmittance of the liquid crystal panel 16 that is equal to or higher than the white level is used for overdrive, so that the speed is increased and the grayscale display is used for steady gradation display. It is possible to easily increase the contrast by expanding the range of the driving voltage.
  • a voltage close to a so-called threshold voltage whose transmittance does not change is displayed with a color when viewed from an oblique direction with respect to the normal direction of the display surface. Therefore, it may not be used for steady gradation display.
  • the voltage is outside the range of voltages that can be used for steady gradation display (that is, the maximum that can be set as white display in the case of normally black).
  • the voltage higher than the voltage is used only for overdrive, so that the speed can be increased and the contrast can be increased.
  • both the Decay side and the Rise side may be speeded up.
  • the threshold voltage is set to the black level.
  • the present invention is not limited to this, and a voltage higher than the threshold voltage is set to the black level, and a voltage higher than that is constant. Even when used for gradation display, if a voltage lower than the threshold voltage is used for overdrive, a large overdrive effect can be obtained.
  • gamma correction unit 11 and the overdrive correction unit 12 are not particularly limited, and a lookup table, an arithmetic expression, or various methods are applied. Good.
  • the driving device may be formed of a single chip semiconductor element or may be configured by combining a plurality of elements. Further, it may be formed integrally with the liquid crystal panel.
  • the constituent elements described in the above embodiments and modifications may be variously combined as long as there is no logical contradiction.
  • the gamma correction unit 11 performs only gamma correction and does not perform clipping, as described in the third embodiment (FIG. 6).
  • a configuration in which the correction value is held in the lookup table 14 may be combined.
  • Various corrections as described in the fourth embodiment (FIG. 7) may be combined with the configuration of the first embodiment.
  • the display device is not particularly limited as long as the display device has similar characteristics, and the same effect can be obtained.
  • the present invention is useful for a driving device, a driving method, a display device system, and the like that drive a display device such as a liquid crystal display device that performs gradation display.

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Abstract

ガンマ補正部（１１）は、０～２５５の入力階調データをガンマ補正するとともに黒レベルを値１６にクリップした１６～２５５の変換階調データを出力し、オーバードライブ補正部（１２）は、現フレームの階調データと前フレームの階調データとに応じて、０～２５５の補正階調データを出力する。液晶パネル駆動回路（１５）は、補正階調データの値が１６の場合に、黒レベルの電圧として、駆動電圧を十分に低い電圧から上昇させるときに液晶パネル１６の透過率に変化が起こり出すときの電圧（閾値電圧）である１．０Ｖの駆動電圧を出力し、補正階調データの値が１５以下の場合には、それよりも低い電圧を出力する。これにより、最低階調や最高階調付近の階調についても、応答速度が容易 に高速化される。

Description

表示装置の駆動装置、駆動方法、および表示装置システム
　本発明は、階調表示を行う液晶表示装置等の表示装置を駆動する駆動装置、駆動方法、および表示装置システムに関する。
　液晶表示装置等の表示装置を駆動する駆動装置は、表示される階調に応じた駆動電圧を出力することによって、階調表示が行われるようになっている。また、動画が表示される場合や、３Ｄ（３次元）画像が表示される場合には、上記駆動電圧がフレームごとに変化する駆動電圧が出力される。
　ここで、駆動電圧が変化しても、液晶表示装置等の応答速度が遅い場合には残像やぼけが生じ、また、３Ｄ画像の場合にはクロストークが生じることになる。そこで、相前後するフレームの階調に基づいて、階調の変化が強調されるような駆動電圧が表示装置に印加されるオーバードライブなどと呼ばれる技術が知られている。この技術では、例えば、現在のフレームの階調と１フレーム前の階調とに応じて、駆動電圧が表示装置に印加される。より具体的には、現在のフレームの階調が１フレーム前よりも明るい場合には、現在のフレームの階調よりも、より明るい階調に対応する駆動電圧が出力される。逆に現在のフレームの階調が１フレーム前よりも暗い場合には、現在のフレームの階調よりも、より暗い階調に対応する駆動電圧が出力される（例えば、特許文献１参照）。すなわち、上記のような駆動電圧が液晶表示装置に印加されると、液晶分子の応答が速くなるので、１フレーム期間内に目標階調に達しやすくなり、残像や、ぼけ、クロストークなどが解消、または低減され得る。
特開２００６－２４３３２５号公報
　しかしながら、上記のようなオーバードライブの手法を用いても、最低階調（黒レベル）や最高階調（白レベル）付近の階調については、応答速度改善の効果を得ることが困難であった。なぜならば、例えば最低階調や最高階調については、それ以下またはそれ以上の階調が存在しないため、応答速度が高速化され得ないことになる。また、最低階調や最高階調に近い階調についても、同じような理由で、階調の変化が十分に強調されることができず、十分な高速化が困難であった。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、最低階調や最高階調付近の階調についても、応答速度が容易に高速化され得るようにすることを目的としている。
　上記目的を達成するために、第１の発明は、
　入力階調データに基づいた駆動電圧を出力して表示装置を駆動する表示装置の駆動装置であって、
　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正した補正階調データを出力する階調補正部と、
　上記階調補正データに基づいて駆動電圧を出力する駆動回路と、
　を備え、
　上記階調補正部は、階調補正データとして採り得る値のうちの一部を、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させるとともに、
　上記駆動回路は、上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧のうちの少なくとも一部として、駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧、または定常的な階調表示に用いられることが可能な電圧の範囲外の電圧を出力するように構成されていることを特徴とする。
　これにより、補正階調データのビット数が増やされることなく、例えば黒レベル以下の駆動電圧など、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧が印加され得る。しかも、階調遷移を強調するための駆動電圧として、駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧等が用いられることによって、より応答速度が高速化され得るとともに、それ以上の駆動電圧等が定常的な階調表示に用いられ得るので、コントラストが容易に高くされ得る。
　第２の発明は、
　第１の表示装置の駆動装置であって、
　上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させられる値は、黒レベルの駆動電圧に対応する値から白レベルの駆動電圧に対応する値の範囲外の値であることを特徴とする。
　これにより、階調補正データと、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧とが容易に対応づけられ得る。
　第３の発明は、
　第１および第２のうち何れか１つの表示装置の駆動装置であって、
　上記駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧は、
　ノーマリブラック表示の表示装置を駆動する場合における、黒レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも低い電圧、
　ノーマリブラック表示の表示装置を駆動する場合における、白レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも高い電圧、
　ノーマリホワイト表示の表示装置を駆動する場合における、白レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも低い電圧、および
　ノーマリホワイト表示の表示装置を駆動する場合における、黒レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも高い電圧のうちの少なくとも何れかであることを特徴とする。
　これにより、黒レベルや白レベル付近での応答速度が容易に高速化され得る。
　第４の発明は、
　第１から第３のうち何れか１つの表示装置の駆動装置であって、
　上記階調補正部は、
　入力階調データに基づいて、ガンマ補正を施すとともに、黒レベルおよび白レベルの少なくとも一方を、採り得る値の最小値よりも大きい値または最大値よりも小さい値にクリップした変換階調データを出力する第１の補正部と、
　相前後する上記変換階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正された補正階調データを出力する第２の補正部とを有することを特徴とする。
　これにより、特にクリップするための補正部が設けられたりしなくてもよいので、構成の簡素化が図られ得る。
　第５の発明は、
　第１から第３のうち何れか１つの表示装置の駆動装置であって、
　上記階調補正部は、相前後する、入力階調データまたは入力階調データにガンマ補正が施された変換階調データに基づいて、黒レベルおよび白レベルの少なくとも一方を、採り得る値の最小値よりも大きい値または最大値よりも小さい値にクリップするとともに、階調遷移を強調するように補正した補正階調データを出力するように構成されていることを特徴とする。
　これにより、ガンマ補正が特に必要でない場合に構成の簡素化が図られたり、上記のようなクリップが考慮されることなくガンマ補正が行われたりされ得る。
　第６の発明は、
　第１から第５のうち何れか１つの表示装置の駆動装置であって、
　上記階調補正部は、
　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するための補正値を求め、上記補正値を、階調遷移強調前の階調データに加算して、補正階調データを出力するように構成されていることを特徴とする。
　これにより、例えば階調遷移を強調するための補正値を求めるためのテーブルの規模が容易に小さくされ得る。
　第７の発明は、
　第１から第６のうち何れか１つの表示装置の駆動装置であって、
　さらに、上記表示装置の温度、ユーザによる調整操作、および入力画像の特性のうちの少なくとも１つに応じて、上記補正階調データを補正するように構成されていることを特徴とする。
　これにより、階調遷移の強調がより適切に行われたり、表示画質が向上されたりすることが容易にできる。
　第８の発明は、
　入力階調データに基づいた駆動電圧を出力して表示装置を駆動する表示装置の駆動方法であって、
　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正された補正階調データを出力する階調補正ステップと、
　上記階調補正データに基づいて駆動電圧を出力する駆動ステップと、
　を備え、
　上記階調補正ステップでは、階調補正データとして採り得る値のうちの一部が、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させられるとともに、
　上記駆動ステップでは、上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧のうちの少なくとも一部として、駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧、または定常的な階調表示に用いられることが可能な電圧の範囲外の電圧が出力されることを特徴とする。
　これにより、上記のように表示装置の応答速度が高速化され得るとともに、コントラストが容易に高くされ得る。
　第９の発明は、
　表示装置システムであって、
　第１の発明の駆動装置と、
　上記駆動装置によって駆動される表示装置と、
　を備えたことを特徴とする。
　第１０の発明は、
　第９の発明の表示装置システムであって、
　上記表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする。
　これらにより、上記のように応答速度が高速で、コントラストが高い表示装置システムを得ることが容易にできる。
　本発明によれば、最低階調や最高階調付近の階調についても、応答速度が容易に高速化され得る。
本発明の実施形態１に係る駆動装置の要部の概略構成を示すブロック図である。 入力階調と変換階調との関係の例を示すグラフである。 補正階調と駆動電圧との関係の例を示すグラフである。 表示される階調の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る駆動装置の要部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係る駆動装置の要部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係る駆動装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態が図面に基づいて詳細に説明される。なお、以下の実施形態および変形例において、他の実施形態等と同様の機能を有する構成要素については同一の符号が付されて説明は省略される。
　《実施形態１》
　実施形態１の駆動装置は、図１に示されるように、ガンマ補正部１１と、オーバードライブ補正部１２と、液晶パネル駆動回路１５とを備え、入力階調データ（画像データ）に応じた駆動電圧を液晶パネル１６に出力するようになっている。
　上記ガンマ補正部１１は、例えば０～２５５の値（８ビット）の入力階調データに基づいて、液晶パネル１６の表示特性等に応じて値を適宜増減させた変換階調データを出力するようになっている。ここで、本実施形態の駆動装置では、ガンマ補正部１１は、一般的な階調補正に加えて、黒レベルの値を１６にクリップするようになっている。すなわち、ガンマ補正部１１は、図１に併せて記載される表、および図２のグラフに実線で示されるように、０～２５５の入力階調データに対して、階調圧縮された１６～２５５の値を出力するようになっている。ガンマ補正部１１の具体的な構成としては、特に限定されないが、例えば入力階調をインデックスとして変換階調が記憶されたテーブルが用いられるようにすることができる。
　オーバードライブ補正部１２は、フレームメモリ１３と、ルックアップテーブル１４とを有している。フレームメモリ１３は、１フレーム分の階調データを順次保持し、１フレーム時間だけ遅延させて、前フレームデータとして出力するようになっている。ルックアップテーブル１４は、図１に具体例が併せて示されるように、ガンマ補正部１１から直接入力された現フレームの階調データと、上記フレームメモリ１３によって遅延した前フレームの階調データとの組み合わせに対応して、目標階調よりも階調変化が強調された値が求められ得るようになっている。なお、本実施形態では、テーブルの容量を低減するために、階調データの上位５ビットの値についてのテーブルだけが記憶され、下位３ビットの相違に応じた値は補間演算によって求められるようになっている。ここで、ガンマ補正部１１から出力される補正階調データは、前記のように１６以上の値にクリップされるので、テーブルのインデックスは１６以上の値となる。一方、対応する補正階調データの値は、オーバードライブの効果が高められるように、１５以下の値も含まれている。
　液晶パネル駆動回路１５は、図１に併せて記載される表、および図３のグラフに実線で示されるように、オーバードライブ補正部１２から出力された０～２５５の補正階調データに応じて、０．２～７．０Ｖの駆動電圧を発生するようになっている。この液晶パネル駆動回路１５は、具体的な構成としては、例えば、所定の２つ以上の基準電圧を分圧して、２５６段階の駆動電圧を発生し、そのうちの１つを補正階調データに基づいてセレクタにより選択し、出力バッファを介して出力するようになっている。ここで、本実施形態においては、例えば１．０Ｖの駆動電圧は、駆動電圧を十分に低い電圧から上昇させたときに液晶パネル１６の透過率（表示階調）に変化が起こり出すときの電圧（閾値電圧）であるとして説明する。つまり、この例では、上記１．０Ｖの駆動電圧は、一般化すれば、電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧である。０．２～１．０Ｖの駆動電圧は、電圧値が増減されても透過率が実質的に変化しない駆動電圧（階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧）である。
　液晶パネル１６は、例えば、液晶パネル駆動回路１５から出力された駆動電圧が、図示しないソースラインを介して画素電極に印加され、アクティブマトリクス駆動が行われるようになっている。この液晶パネル１６としては、特に限定されないが、例えば、偏光板がパラレルニコル配置されたＴＮ型（Twisted Nematic型）、または偏光板がクロスニコル配置されたＶＡ型（Vertical Alignment型）などのノーマリブラック表示の液晶パネルが用いられる。この液晶パネルでは、駆動電圧が低いときに黒表示が行われる。
　上記のように構成された駆動装置の動作は、まず、定常状態、すなわち複数フレームに亘って階調が変化しない場合について説明される。ここで、便宜上、先立って、例えば従来の一般的な駆動装置の例について説明される。そのような装置では、例えば、ガンマ補正部では図２に破線で示されるような通常のガンマ補正だけが行われ、液晶パネル駆動回路では図３に破線で示されるような補正階調と駆動電圧との関係に設定されているとした場合、入力階調データの値が０（黒レベル）である場合には、変換階調データの値も０となり、定常状態であれば補正階調データの値も０となって、液晶パネル駆動回路から１．０Ｖの駆動電圧が出力されることになる。これに対して、本実施形態では、次のような動作が行われる。
　まず、ガンマ補正部１１では、入力階調データに応じて、液晶パネル１６の特性等に応じた階調変換、および最低値を１６に固定するクリップが行われて変換階調データが出力される。具体的には、例えば図１、図２に示されるように、入力階調の値が０（黒レベル）である場合には、変換階調の値として１６が出力される。
　オーバードライブ補正部１２では、図１に示されるように、現フレームの階調データと、前フレームの階調データとの組み合わせに対応して、補正階調データが求められ、出力される。すなわち、例えば、現フレームの階調データ（目標階調）の値が１６である場合に、前フレームの階調データの値も１６であれば、液晶パネル１６内の液晶分子の配向状態は、変化することなく目標階調に応じた定常状態に保たれればよいので、同じ値の１６が補正階調データとして出力される。つまり、実際上、オーバードライブの駆動は行われないことになる。
　液晶パネル駆動回路１５では、図１、図３に示されるように、例えばオーバードライブ補正部１２から出力される補正階調の値が１６であれば、１．０Ｖの駆動電圧が出力される。
　すなわち、入力階調データの値が０（黒レベル）である場合に、ガンマ補正部１１から出力される変換階調データの値は１６にクリップされるが、この値に対して、液晶パネル駆動回路１５では、上記従来の例と同じ１．０Ｖの駆動電圧が出力されるので、同じ黒レベルの階調表示が行われる。
　次に、相前後するフレームで階調が変化し、オーバードライブ駆動が行われる場合の例について説明する。
　例えばガンマ補正部１１に入力される入力階調データ（目標階調）の値が５である場合には、図１、図２に示されるように、ガンマ補正部１１からは、現フレームの変換階調の値として２４が出力される。このとき、前フレームの変換階調データの値が１６（入力階調の０に対応）だったとすると、図１に示されるように、液晶パネル１６内の液晶分子の配向状態を急速に変化させるために、現フレームの変換階調の値２４よりも大きな値４０が補正階調データとして出力される。
　一方、例えば現フレームの変換階調の値が１６（入力階調の０に対応）である場合に、前フレームの変換階調データの値が２４（入力階調の５に対応）だったとすると、現フレームの変換階調の値１６よりも小さな値０が補正階調データとして出力される。すなわち、前記のように入力階調データにおける黒レベルの値０は、変換階調データ、および補正階調データでは値１６にクリップされているので、補正階調データのビット数を増やすことなく、オーバードライブのために、値１６よりも小さい０～１５の値をオーバードライブ補正部１２から出力させることができる。そこで、液晶パネル駆動回路１５からは、例えば定常的な黒レベルの駆動電圧の１．０Ｖよりも低い０．２Ｖの駆動電圧が出力される。それゆえ、例えば図４に示されるように、１．０Ｖが出力される場合よりも高速な応答が可能になる。ここで、前記のように、液晶パネル１６の透過率に変化が生じ始めるときの駆動電圧である閾値電圧が１．０Ｖであるとすると、０．２～１．０Ｖの駆動電圧が印加されても定常的な透過率は１．０Ｖが印加された場合と同じであるが、１．０Ｖよりも高い駆動電圧が印加されている状態から透過率を低下させるときの応答速度は、１．０Ｖよりも低い駆動電圧を印加することによって高速化される。
　上記のように、１６～２５５の値が変換階調データにおける目標階調を示すために用いられ、０～１５の値は、オーバードライブのためだけに用いられることによって、つまり、階調補正データとして採り得る値のうちの一部が、定常的な階調表示に用いられる駆動電圧に対応させられ、階調補正データとして採り得る値のうちの他の少なくとも一部が、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させられることによって、階調数は若干低下するが、ビット数が増やされることなく黒レベル以下の駆動電圧が印加されることが可能になる。それゆえ、黒レベル付近のＤｅｃａｙ側の階調変化に対して、応答速度の高速化が容易に図られ得る。
　しかも、オーバードライブのための駆動電圧として、閾値電圧よりも低い電圧が用いられることによって、より応答速度が高速化され得るとともに、閾値電圧以上の駆動電圧が定常的な階調表示に用いられ得るので、コントラストが容易に高くされ得る。
　《実施形態２》
　上記のようにガンマ補正部１１が入力階調データの黒レベルをクリップするのに限らず、ガンマ補正部１１は通常のガンマ補正だけを行い、オーバードライブ補正部１２がオーバードライブのための補正階調を求める際に、結果的に実施形態１と同じ補正階調データを求めるようにされることもできる。
　すなわち、例えば図５に示されるように、ガンマ補正部１１は、値が０～２５５の入力階調データに対して、最低階調および最高階調の値は変更せずに、中間の値が液晶パネル１６の表示特性等に応じて適宜増減された変換階調データを出力するようになっている。
　オーバードライブ補正部１２は、ルックアップテーブル１４のインデックスが、実施形態１と異なり、上記変換階調データの値０～２５５に対応するようになっているが、参照される値は実施形態１と同じになっている。具体的には、例えば前フレームおよび現フレームの入力階調データが黒レベルの値０である場合、オーバードライブ補正部１２からは、実施形態１と同じ値１６が補正階調データとして出力される。
　上記のように構成される場合には、ガンマ補正部１１は、黒レベルのクリップを考慮することなく、通常のガンマ補正だけを行えばよいので、ガンマ特性の設定が容易になる。
　なお、上記のようにガンマ補正部１１でガンマ補正だけが行われた後に、さらに同じようにしてクリップだけが行われ、その後に、実施形態１のオーバードライブ補正部１２と同じオーバードライブ補正が行われるようにしてもよい。さらに、上記の場合において、ガンマ補正は必ずしも行われなくてもよく、必要に応じて行われればよい。
　《実施形態３》
　また、オーバードライブ補正部１２から直接補正階調データが出力されるのに限らず、図６に示されるように、ルックアップテーブル１４には変換階調データを補正するための補正値が保持され、その補正値が加算器１７により変換階調データに加算されることによって、補正階調データが得られるようにされてもよい。
　《実施形態４》
　さらに、図７に示されるように、液晶パネル１６の温度を検出する温度センサ１８と、温度変化を補償するための補正値を求める温度補償部１９とが設けられ、例えば、液晶パネル１６の温度が高いほど増加する温度補償値がオーバードライブ補正部１２から出力される補正階調データに加算され、駆動電圧が高くされて輝度が確保されるようにされてもよい。なお、温度補償値が加算されるのに限らず、乗算されたり、線形演算されたりしてもよい。また、検出された温度に応じてルックアップテーブル１４が切り替えられるなどして、オーバードライブの程度が温度に応じて切り替えられるようにされてもよい。さらに、温度補償に限らず、ユーザによる調整操作や入力画像の特性、例えば静止画であるか動画であるかや動きの程度などに応じて、駆動電圧の高低やオーバードライブの程度が補正されるようにされてもよい。
　なお、上記では、ノーマリブラック表示の液晶パネルが駆動される例について説明したが、これに限らず、ノーマリホワイト表示の液晶パネルが駆動されるようにされて、白レベル付近の階調変化に対して応答速度の高速化が図られるようにされてもよい。具体的には、例えば０～２５５の入力階調データが０～２３９の変換階調データに変換され、２４０～２５５の値が白レベル付近の階調の変化を強調するオーバードライブだけに用いられるようにされてもよい。
　また、液晶分子のＤｅｃａｙ側の階調変化に限らず、例えば白レベル（ノーマリホワイトの場合は黒レベル）の駆動電圧が７．０Ｖである場合に、より高い駆動電圧が印加されるようにされてＲｉｓｅ側の階調変化が高速化されてもよい。この場合にも、白レベル以上の、液晶パネル１６の透過率が変化しない駆動電圧がオーバードライブのために用いられることによって、やはり、高速化が図られるとともに、定常的な階調表示に用いられる駆動電圧の範囲が広げられてコントラストが高くされることが容易にできる。ここで、例えば液晶表示装置の場合には、Ｒｉｓｅ側では、透過率が変化しないいわゆる閾値電圧に近い電圧では、表示面の法線方向に対して斜め方向から視認したときに色がついて表示されるために定常的な階調表示に用い得ないことがある。そのような場合は、閾値電圧より低い電圧であっても、定常的な階調表示に用いることが可能な電圧の範囲外の電圧（すなわちノーマリブラックの場合には白表示として設定可能な最高電圧より高い電圧）がオーバードライブのためだけに用いられることによって、やはり、高速化が図られるとともにコントラストが高くされることができる。さらに、Ｄｅｃａｙ側とＲｉｓｅ側との両方とも高速化されたりしてもよい。
　また、上記の例では、閾値電圧が黒レベルに設定されている例が示されたが、これに限らず、閾値電圧よりも高い電圧が黒レベルに設定され、それ以上の電圧が定常的な階調表示に用いられる場合でも、閾値電圧よりも低い電圧がオーバードライブのために用いられれば、大きなオーバードライブの効果が得られる。
　また、ガンマ補正部１１やオーバードライブ補正部１２の具体的な実現方法は、特に限定されず、ルックアップテーブルが用いられたり、演算式による演算が用いられたり、種々の手法が適用されてもよい。
　また、駆動装置の具体的な形態としては、１チップの半導体素子で形成されてもよいし、複数の素子が組み合わされて構成されてもよい。また、液晶パネルに一体的に形成されるなどしてもよい。
　また、上記各実施形態および変形例で説明された構成要素は、論理的に矛盾しない限り、種々組み合わせられてもよい。具体的には、例えば実施形態２（図５）で説明されたようにガンマ補正部１１でガンマ補正だけが行われてクリップが行われない構成に、実施形態３（図６）で説明されたようにルックアップテーブル１４に補正値が保持される構成が組み合わせられてもよい。また、実施形態４（図７）で説明されたような種々の補正が実施形態１等の構成に組み合わせられてもよい。
　また、上記では液晶表示装置が駆動される例について説明されたが、同様の特性を有する表示装置であれば、特に限定されず、同様の効果が得られる。
　以上説明したように、本発明は、階調表示を行う液晶表示装置等の表示装置を駆動する駆動装置、駆動方法、および表示装置システム等について有用である。
　　　　　１１　　　ガンマ補正部
　　　　　１２　　　オーバードライブ補正部
　　　　　１３　　　フレームメモリ
　　　　　１４　　　ルックアップテーブル
　　　　　１５　　　液晶パネル駆動回路
　　　　　１６　　　液晶パネル
　　　　　１７　　　加算器
　　　　　１８　　　温度センサ
　　　　　１９　　　温度補償部

Claims (10)

  1. 　入力階調データに基づいた駆動電圧を出力して表示装置を駆動する表示装置の駆動装置であって、
    　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正した補正階調データを出力する階調補正部と、
    　上記階調補正データに基づいて駆動電圧を出力する駆動回路と、
    　を備え、
    　上記階調補正部は、階調補正データとして採り得る値のうちの一部を、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させるとともに、
    　上記駆動回路は、上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧のうちの少なくとも一部として、駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧、または定常的な階調表示に用いられることが可能な電圧の範囲外の電圧を出力するように構成されていることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  2. 　請求項１の表示装置の駆動装置であって、
    　上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させられる値は、黒レベルの駆動電圧に対応する値から白レベルの駆動電圧に対応する値の範囲外の値であることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  3. 　請求項１および請求項２のうち何れか１項の表示装置の駆動装置であって、
    　上記駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧は、
    　ノーマリブラック表示の表示装置を駆動する場合における、黒レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも低い電圧、
    　ノーマリブラック表示の表示装置を駆動する場合における、白レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも高い電圧、
    　ノーマリホワイト表示の表示装置を駆動する場合における、白レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも低い電圧、および
    　ノーマリホワイト表示の表示装置を駆動する場合における、黒レベル側で電圧値が増減されたときに表示階調に変化が起こり出し、または変化しなくなる駆動電圧よりも高い電圧のうちの少なくとも何れかであることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  4. 　請求項１から請求項３のうち何れか１項の表示装置の駆動装置であって、
    　上記階調補正部は、
    　入力階調データに基づいて、ガンマ補正を施すとともに、黒レベルおよび白レベルの少なくとも一方を、採り得る値の最小値よりも大きい値または最大値よりも小さい値にクリップした変換階調データを出力する第１の補正部と、
    　相前後する上記変換階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正された補正階調データを出力する第２の補正部とを有することを特徴とする表示装置の駆動装置。
  5. 　請求項１から請求項３のうち何れか１項の表示装置の駆動装置であって、
    　上記階調補正部は、相前後する、入力階調データまたは入力階調データにガンマ補正が施された変換階調データに基づいて、黒レベルおよび白レベルの少なくとも一方を、採り得る値の最小値よりも大きい値または最大値よりも小さい値にクリップするとともに、階調遷移を強調するように補正した補正階調データを出力するように構成されていることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  6. 　請求項１から請求項５のうち何れか１項の表示装置の駆動装置であって、
    　上記階調補正部は、
    　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するための補正値を求め、上記補正値を、階調遷移強調前の階調データに加算して、補正階調データを出力するように構成されていることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  7. 　請求項１から請求項６のうち何れか１項の表示装置の駆動装置であって、
    　さらに、上記表示装置の温度、ユーザによる調整操作、および入力画像の特性のうちの少なくとも１つに応じて、上記補正階調データを補正するように構成されていることを特徴とする表示装置の駆動装置。
  8. 　入力階調データに基づいた駆動電圧を出力して表示装置を駆動する表示装置の駆動方法であって、
    　相前後する入力階調データに基づいて、階調遷移を強調するように補正された補正階調データを出力する階調補正ステップと、
    　上記階調補正データに基づいて駆動電圧を出力する駆動ステップと、
    　を備え、
    　上記階調補正ステップでは、階調補正データとして採り得る値のうちの一部が、階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧に対応させられるとともに、
    　上記駆動ステップでは、上記階調遷移を強調するためだけに用いられる駆動電圧のうちの少なくとも一部として、駆動電圧が増減されても表示階調が変化しない電圧、または定常的な階調表示に用いられることが可能な電圧の範囲外の電圧が出力されることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  9. 　請求項１の駆動装置と、
    　上記駆動装置によって駆動される表示装置と、
    　を備えたことを特徴とする表示装置システム。
  10. 　請求項９の表示装置システムであって、
    　上記表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする表示装置システム。
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