(57)【要約】  【課題】  駆動階調数が少ない液晶パネルを用いる場合であっても、階調表現の失われない表示を行う。  【解決手段】  液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動することにより、液晶パネルの駆動階調数よりも多い階調を表現する。または、液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動する工程を含む映像表示方法を採用すればよい。【選択図】      図５
2006133792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルを駆動して多階調表示を行う液晶表示装置であって、
液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動することにより、液晶パネルの駆動階調数よりも多い階調を表現することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記予め定められた複数の階調特性は、
同一階調特性における隣り合う階調電圧の間に、前記液晶パネルの駆動信号の階調数が同じ場合における他の階調特性の階調電圧が設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶パネルを駆動して多階調表示を行う映像表示方法であって、
液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動する工程を含むことを特徴とする映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルパネル表示装置に関し、特に多階調表示の液晶画像表示装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルパネル表示装置の代表的なものとして、液晶画像表示装置がある。この液晶画像表示装置における液晶駆動部は、入力された映像信号等に基づき走査電極駆動信号の生成と入力信号を適当な液晶駆動レベルに処理するＬＣＤ（液晶パネル）コントローラ部と、液晶パネルで自然な階調表現を実現する為の階調電圧を生成する階調電圧生成部で構成される。
【０００３】
一般的に液晶画像表示装置におけるコントラスト調整は、入力映像信号の振幅を変化させることで行っているが、液晶パネルの階調電圧を固定し入力映像信号の振幅を変化させて表示させた場合、例えば液晶パネルが２５６階調ある場合でもコントラストを低くした場合は、入力映像信号の振幅を小さくして液晶パネルに入力することになり、液晶パネルの高階調部分は使用されず、パネル階調としては２００階調や１５０階調等しか使用しないことになり階調表現が失われる。
【０００４】
そこで、映像の明るさ、コントラストの変化にかかわらず、階調表現が失われる事がない方法が検討されている。また、液晶表示を多階調表現する方法も検討されている。例えば、入力映像信号が８ビットで、液晶パネルドライバが６ビットという一般的な装置においては、８ビットの映像を６ビットで液晶表示する為に、液晶パネル上で１つの階調を表現するのに、４フレームの画面を持つ事で８ビットを表現する方法がある。この４フレームは、信号処理部にて図７のような時系列処理パターンとして生成される。
【０００５】
また、液晶パネルの階調電圧を変えてコントラスト調整を行う方法として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１の方法は、ブライトネス調整およびコントラスト調整に、それぞれ加算・減算回路を用い、直流電圧を分圧して階調電圧レベルを生成するようにしたもので、階調電圧レレベルを生成する手段として可変抵抗器または固定抵抗器を用い、分圧後の交流化はアナログスイッチを用いて行ったものである。
【特許文献１】特開平８−８２７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術における数フレームで目の残像を利用し多階調化を図る方法は、４フレームで１つの映像を表現することになることから、フリッカーが発生するという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１においては下記のような問題がある。例えばＴＶを見ている時、映像は、暗い場面や明るい場面等、いろいろなシーンがあり、最適な階調表現をしようとするとシーンの種類に合わせた電圧を用意しなければならず、実際的にはシーンを予測してあらかじめ用意した階調電圧で表現することになり、その時々の画面に対応した最適な階調電圧での表示には課題をのこしている。また、階調電圧レベルを生成する手段として可変抵抗器または固定抵抗器をもちいるため、階調数に比例し部品点数が増えることになる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、かかる課題のうち少なくとも一つを解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、液晶パネルを駆動して多階調表示を行う液晶表示装置であって、液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動することにより、液晶パネルの駆動階調数よりも多い階調を表現する構成とした。
【００１０】
例えば前記予め定められた複数の階調特性は、同一階調特性における隣り合う階調電圧の間に、前記液晶パネルの駆動信号の階調数が同じ場合における他の階調特性の階調電圧が設定するようにすればよい。
【００１１】
また、液晶パネルを駆動して多階調表示を行う映像表示方法であって、液晶パネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいて液晶パネルを駆動する工程を含むようにすればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、階調表現が豊かな映像表示を行うことを可能とする液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第一の実施形態として、図１、２と表１に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、液晶画像表示装置における信号処理と液晶駆動部分のブロック図を表す。１は入力映像信号を信号処理の後Ｒ、Ｇ、Ｂ信号として出力するビデオ／クロマ処理部、２はＡ／Ｄ変換部、３は液晶パネル４を駆動するＬＣＤコントローラ部、５は階調電圧を決定する（階調データを選択し階調電源部に選択したデータを送信する）階調電圧制御部、６は階調データ記憶部、７は階調電圧制御部５に従い階調電圧を生成し液晶パネル４に出力する階調電源部、８はユーザーが明るさ調整やコントラスト調整を行なう操作部である。
【００１５】
【表１】
2006133792.tif 000003
上記表１は階調データ記憶部６の記憶テーブルで、ＮＯの昇順に高コントラストを表し、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は階調電圧のＡＣ成分制御信号、Ｖ０ＤＣ、Ｖ１ＤＣ、Ｖ２ＤＣ、Ｖ３ＤＣ、Ｖ４ＤＣは階調電圧のＤＣ成分制御信号である。
【００１６】
図２は前記階調電源部７の内部ブロック図である。７−ａは任意の電圧が設定できる出力電圧回路部（ＤＡＣ）、７−ｂは加減算回路部（オペアンプ）、７−ｃはスイッチ部である。
【００１７】
図１において、入力がアナログ映像信号の場合は、ビデオ／クロマ処理部１にて信号処理されＲＧＢ信号に分離された後、Ａ／Ｄ変換部２にてデジタル値に変換され、ＬＣＤコントローラ部３にて所定のレベルに調整され、映像信号に対応したパネル駆動信号として
液晶パネル４に入力される。
【００１８】
また、入力がＲＧＢのデジタル映像信号の場合は、ＬＣＤコントローラ部３に直接入力されることになり、ＬＣＤコントローラ部３にて所定のレベルに調整され、映像信号に対応したパネル信号として液晶パネル４に入力される。
【００１９】
表１は８ビットの階調電圧制御を行う記憶テーブルで、１列目のＮＯが操作部８からの指示により選択され、それぞれのＮＯの対応する階調電圧のＡＣ成分であるＶ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４制御信号と、階調電圧のＤＣ成分であるＶ０ＤＣ、Ｖ１ＤＣ、Ｖ２ＤＣ、Ｖ３ＤＣ、Ｖ４ＤＣ制御信号を出力することで、図2における出力電圧回路部７−ａから電圧ａと電圧ｂが出力され、階調電圧が設定される。この時電圧ａは階調電圧のＡＣ成分であり、電圧ｂは階調電圧のＤＣ成分である。
【００２０】
階調電圧制御部５は、操作部８からの調整指示により、階調データ記憶部６に記憶されている上記データから制御データを選択し、階調電源部７に送信する。階調電源部７では、出力電圧回路部（ＤＡＣ）７−ａにて階調電圧制御部５からの制御信号に対応した電圧ａと電圧ｂを出力し、加減算回路部（オペアンプ）７−ｂに入力する。加減算回路部７−ｂでは、電圧ｂを基準にして電圧ａを反転させ、電圧ａ’を生成し電圧ａと共にスイッチ部７−ｃへ入力し、電圧ａと電圧ａ’をスイッチングにより電圧ａから電圧ａ’を振幅とする矩形波の階調電圧を作成し液晶パネル４に出力する。
【００２１】
このように、入力映像信号をはそのまま液晶パネルに入力し、記憶テーブルから選択される階調制御信号にて階調電圧を変化させ、液晶パネルの階調特性を制御することにより映像のコントラスト調整を行うことで、入力映像信号のコントラストの低い映像も、高い映像も、例えば２５６階調で表現できることになり、美しい階調表現が可能となる。
【００２２】
もちろん記憶テーブルのデータ量を増やすことで、さらに細かい設定も可能となる。また、映像信号を変化させた時にも、その映像信号に適した階調電圧を選び映像信号に適した階調特性を実現することで、映像信号の大きさに関わらず、階調を最大限に利用した映像を実現する事が出来る。また、液晶パネルのＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに階調電圧を設定し、階調特性を持たせる事により、色再現性を向上することができ、上記のように階調電圧を制御することにより、その時の映像やコントラスト調整等に適した色再現性が実現でき、バックライトやパネルのカラー補正も容易にできる。
【００２３】
第二の実施形態として、図３、５、６と表１にて説明する。
【００２４】
図３は、図１のブロック図においてＬＣＤコントローラ部３は６ビット信号を液晶パネル４に与え液晶パネル駆動を行うと共に、８ビットの入力信号を階調電圧制御部５に与える事で２ビット分を階調データ記憶部６からの階調電圧で置換し８ビット表現する方法である。ただし、８ビットの信号を階調電圧制御部５に与え、そこから６ビット信号と階調電圧の組み合わせを決定しパネルに送信するなどの方法もある。
【００２５】
図５は１つの方法として、階調データ記憶部６に記憶される各階調電圧データを使用して作成されるａ、ｂ、ｃ、ｄの４種類の階調特性図である。また、図６は図５とは別の方法として、階調データ記憶部６に記憶される各階調電圧データを使用して作成されるｅ、ｆ、ｇ、ｈの４種類の階調特性図である。
【００２６】
液晶パネル４のソースドライバは６ビットであり、６ビット（６４階調）で８ビット（２５６階調）を表現する為に、階調データ記憶部６には最低４種類の各階調電圧（パネルが最低４種類の階調特性が必要な為）を作成しておき、ＬＣＤコントローラ部３からの６ビット信号の階調と、階調データ記憶部６に記憶されている４種類の各階調電圧を選択することによって（６ビットの階調で同じ階調でもどの階調電圧（階調特性）を選択するかで表示が変わる）２５６階調を実現する方法である。
【００２７】
図５の特性を使う方法は、階調特性ａの６ビット信号の隣り合う階調をＡａ、Ｂａとした場合、その間に各階調特性ｂ、ｃ、ｄを使用したＡｂ、Ａｃ、Ａｄの階調を入れる事により２５６階調を表現する事になる。
【００２８】
詳しく述べると、例えばまず、８ビット入力信号を６ビットに変換する時、８ビット（２５６階調）の４階調分（４ステップ）を６ビット（６４階調）の１階調分（１ステップ）とすれば、６ビットで表示できる。しかし、１つの階調のステップが大きくなり、階調の荒い画面となってしまう。
【００２９】
そこで、４種類の階調特性ａ〜ｄを用意し、６ビット（６４階調）のある隣り合う階調をＡ、Ｂとし、階調特性ａを使用した前記の隣り合う階調をＡａ、Ｂａとすると、同様に階調特性ｂを使用した前記の隣り合う階調をＡｂ、Ｂｂとし、階調特性ｃを使用した前記の隣り合う階調をＡｃ、Ｂｃとし、階調特性ｄを使用した前記の隣り合う階調をＡｄ、Ｂｄとする。
【００３０】
ここでＡａとＢａの階調表示の間にＡｂ、Ａｃ、Ａｄが来るように各階調電圧を設定し、これを６４階調すべてにおいて実行すれば、６ビット（６４階調）と４種類の階調特性の組み合わせにより８ビット（２５６階調）の表示が実現できる。
【００３１】
また、図６の階調特性を使う方法として、階調特性ｅを使って６ビット表現し８ビット（２５６階調）の１〜６４階調目を表示し、階調特性ｆを使って６ビット表現し８ビット（２５６階調）の６５〜１２８階調目を表示し、階調特性ｇを使って６ビット（６４階調）表現し８ビット（２５６階調）の１２９〜１９２階調目を表示し、階調特性ｈを使って６ビット（６４階調）表現し８ビット（２５６階調）の１９３〜２５６階調目を表示するという方法である。
【００３２】
なお、階調特性の種類を更に増やすことで、更に詳細な階調表現を行う事も可能であると共に、８−６ビット変換等のドライバのビット数に限定されるものでもない。
【００３３】
ここでは、解りやすいように、例として４種類の階調特性を使用したが、その他例として、たくさんの階調特性を用意し、表示させたい輝度に一番適した６ビット時のビット数と階調特性の組み合わせを選択すれば良いし、６ビット時のどのビットでいくつの階調特性を使用しても良く、最終的にきれいな２５６階調（８ビット）表示を実現できればよい。この方法によればフレームによる残像効果方法と異なり、フリッカーの課題は生じない。
【００３４】
第三の実施形態として、図２、４と表１にて説明する。
【００３５】
図４は図１のブロック図に輝度認識部９を追加したものであり、入力映像信号に適した階調電圧を設定する方法である。９は画面の輝度状態を認識する輝度認識部で、ＬＣＤコントローラ部３が液晶パネル４を駆動する為に作成した、画面の位置データと輝度データが輝度認識部９にも入力される。
【００３６】
ＬＣＤコントローラ部３より画面の位置データと輝度データを受信した輝度認識部９は、画面のいくつかのポイント、あるいは全てのポイント（画面全体）の位置データと輝度データ、又は位置データに対応した輝度データ、又は輝度データに対応した位置データを元に、現在の画面全体の輝度状態を認識する。
【００３７】
輝度認識部９は画面全体の輝度状態を認識し、その輝度状態認識データを階調電圧制御部５に送信する。階調電圧制御部５は受信した輝度状態認識データに対応した階調電圧制御データを階調データ記憶部６より選択し、その制御データを階調電源部７に送信する。
【００３８】
例えば、画面全体が暗い時は液晶パネルの階調電圧をそれに合わせて、黒に近い階調を大きく取り、黒の階調をはっきりさせ、暗い画面でも見やすくする。画面全体が明るい時はそれに合わせて黒を沈ませ、白に近い階調を大きく取り、明るい画面を見やすくする。
【００３９】
このようにして、画面に対応した階調電圧を設定することにより、どんな状態の映像も、見やすい映像として提供することができる。
【００４０】
このように、本発明においては、入力映像が暗い画像の時も明るい画像の時もすべての液晶パネルの階調レンジをフルに使った表現が可能となる。また、液晶パネルのＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに階調特性を設定する事で、色再現性を向上することもでき、上記のように階調電圧を制御することにより、その時の映像やコントラスト調整等に適した色再現性が実現できる。
【００４１】
上述の通り、本発明は、デジタルパネル階調特性可変手段を有するデジタル表示装置において、階調電源部と、階調電圧制御部と、階調データ記憶部と、コントラスト及び又は明るさ調整操作部とを有し、該調整操作部指示に基づき該階調データ記憶部より抽出される階調データにてデジタルパネルの階調電圧を制御することで、コントラストの低い映像でも高い映像でも、デジタルパネルの階調表現を最大限に利用することで、入力信号によらず黒潰れや白飽和のない映像表示方法が可能となる。
【００４２】
また、入力映像情報抽出手段とを有し、該入力映像情報抽出手段により抽出された情報に基づき該階調データ記憶部より抽出される階調データにてデジタルパネルの階調電圧を制御することで、入力信号のコントラストに応じ自動的にデジタルパネルの階調表現を最大限に利用することができる。
【００４３】
また、デジタルパネル階調数が入力信号の階調数よりも少ない表示方法を用いるデジタルパネル駆動方法において、該入力映像情報抽出手段により抽出された情報に基づき該階調データ記憶部より抽出される階調データにてデジタルパネルの階調電圧を置換制御することで、フリッカーなしの階調補完を可能としている。
【００４４】
また、デジタルパネルのドライバによる階調ビット数に規定される事無く、表示の多階調化を可能とする。
【００４５】
また、階調電源部は、２つの電圧を出力する出力電圧部と、一方の出力電圧を基準にして他方の出力電圧を反転させ、該反転出力と非反転出力を出力する加減算部と、スイッチ手段とを有し、該スイッチ手段によって反転出力と非反転出力を電圧幅とする矩形波階調電圧を出力する構成をとり、任意の階調電圧を生成可能としている。
【００４６】
更に、Ｒ、Ｇ、Ｂ別々の階調特性を設定することにより、色再現性が向上し、それを制御することにより、その時の映像やコントラスト調整に適した色再現性を実現できると共に、デジタルパネルのカラー特性やバックライトによるカラー特性に対するカラーシフトやカラー補正も可能とするものである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、液晶表示装置などのデジタルパネル表示装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の液晶画像表示装置における、信号処理と液晶駆動部分のブロック図である。
【図２】本発明の階調電源部ブロック図である。
【図３】本発明の液晶画像表示装置における、信号処理と液晶駆動部分のブロック図である。
【図４】本発明の液晶画像表示装置における、信号処理と液晶駆動部分のブロック図である。
【図５】本発明のガンマ特性図である。
【図６】本発明の他のガンマ特性図である。
【図７】従来技術の複数フレームを利用する８−６ビット変換の時系列パターンである
【符号の説明】
【００４９】
１．ビデオクロマ処理部
２．Ａ／Ｄ変換部
３．ＬＣＤコントローラ部
４．液晶パネル
５．階調電圧制御部
６．階調データ記憶部
７．階調電源部
７−ａ．出力電圧回路部（ＤＡＣ）
７−ｂ．加減算回路部（オペアンプ）
７−ｃ．スイッチ部
８．操作部
９．輝度認識部
【図１】
2006133792.tif 000004
【図２】
2006133792.tif 000005
【図３】
2006133792.tif 000006
【図４】
2006133792.tif 000007
【図５】
2006133792.tif 000008
【図６】
2006133792.tif 000009
【図７】
2006133792.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月7日(2006.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルパネルを駆動して多階調表示を行うデジタルパネル表示装置であって、
前記デジタルパネルに入力された駆動信号と予め定められた複数の階調特性との組合わせに基づいてデジタルパネルを駆動することにより、デジタルパネルの駆動ビット数よりも多い階調を表現することを特徴とするデジタルパネル表示装置。
【請求項２】
前記予め定められた複数の階調特性は、
当該複数の階調特性のうち一の階調特性における隣合う階調電圧の間に、他の階調特性の階調電圧が設定されたことを特徴とする請求項１に記載のデジタルパネル表示装置。
【請求項３】
前記予め定められた複数の階調特性のうち一の階調特性は、
最小階調電圧が、他の階調特性の最大階調電圧よりも大きいように、かつ、最大階調電圧が、さらに他の階調特性の最小階調電圧よりも小さいように設定されたことを特徴とする請求項１に記載のデジタルパネル表示装置。
【請求項４】
前記複数の階調特性は、互いに同一階調を持たないことを特徴とする請求項２又は３に記載のデジタルパネル表示装置。
【請求項５】
デジタルパネルを駆動して多階調表示を行うデジタルパネル表示装置であって、
予め定められた複数の階調特性を備え、
前記デジタルパネルに入力されたＲＧＢ信号それぞれに対し前記階調特性を設定することを特徴とするデジタルパネル表示装置。
【請求項６】
前記階調特性は、ユーザによる指示によって設定が可能であることを特徴とする請求項５に記載のデジタルパネル表示装置。
【請求項７】
デジタルパネルを駆動して多階調表示を行う映像表示方法であって、
前記デジタルパネルに入力された駆動信号と予め定められた複数の階調特性との組合わせに基づいてデジタルパネルを駆動する工程を含むことを特徴とする映像表示方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、デジタルパネルを駆動して多階調表示を行うデジタルパネル表示装置であって、デジタルパネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいてデジタル晶パネルを駆動することにより、デジタルパネルの駆動ビット数よりも多い階調を表現する構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
例えば前記予め定められた複数の階調特性は、当該複数の階調特性のうち一の階調特性における隣合う階調電圧の間に、他の階調特性の階調電圧が設定するようにすればよい。
または、前記予め定められた複数の階調特性のうち一の階調特性は、最小階調電圧が、他の階調特性の最大階調電圧よりも大きいように、かつ、最大階調電圧が、さらに他の階調特性の最小階調電圧よりも小さいように設定するようにすればよい。
そして、前記複数の階調特性は、互いに同一階調を持たないことが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、デジタルパネルを駆動して多階調表示を行う映像表示方法であって、デジタルパネルの駆動信号と予め定められた複数の階調特性の組合わせに基づいてデジタルパネルを駆動する工程を含むようにすればよい。
また、デジタルパネルを駆動して多階調表示を行うデジタルパネル表示装置であって、予め定められた複数の階調特性を備え、前記デジタルパネルに入力されたＲＧＢ信号それぞれに対し前記階調特性を設定する構成とすると、色再現性を向上させることができる。
前記階調特性は、ユーザによる指示によって設定が可能であることが好ましい。