(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の基板の間に挟持された液晶に階調電圧を印加して上記液晶の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、画面を形成するようにマトリクス状に配置され、それぞれ電極が形成された多数の画素を有し、所定の階調−透過率特性により表示を行う表示部、参照電圧を出力する参照電圧発生回路、この参照電圧発生回路の出力する参照電圧にもとづき、一フレームの画像信号に応じて一画面を表示するように上記表示部の電極に階調電圧を供給する駆動回路、入力される画像信号を上記階調−透過率特性が変化するように変換して上記駆動回路に供給する制御回路を備え、上記制御回路はｎフレーム毎にｍフレーム（ｎ、ｍは正の整数且つｎ＞ｍ）の画像信号を変換することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
画像信号の変換は、記憶部に格納された変換情報を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
画像信号の変換は、変換前後の階調の変化量に応じて階調毎にｎ及びｍを変化させて行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
画像信号の変換は、変換前に隣接する階調が変換後に同じ階調になる場合には、上記ｍを変換前後の階調の変化量に反比例させるように行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
画像信号の変換は、視覚的に滑らかになるように行われることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【請求項６】
画像信号の変換は、画面を複数の領域に分け、この領域毎に行われることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【請求項７】
制御回路は、外付けであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に液晶表示装置の表示特性を変換するための画像信号の変換に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、二枚の基板の間に挟持された液晶に階調電圧を印加して液晶の透過率を変化させて表示を行う。
図１３は、従来の液晶表示装置を示す図である。
図において、１は例えば汎用コンピュータのＣＰＵ及びメモリより構成される外部制御装置であり、制御信号と階調信号を出力する。２はタイミングコントローラＩＣであり、外部制御装置１から画像情報として制御信号と階調信号が入力され、制御信号を液晶表示のための駆動信号に変換し出力する。３は液晶パネルで、複数のＸ信号線と複数のＹ信号線との交点位置に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する画素がマトリクス状に配置されている。４は複数の階調信号から、表示すべき画像情報に基づいて一つの階調信号を選択して液晶パネル３のＸ信号線を介してアナログ階調電圧にしてＴＦＴのソース側に出力するソースドライバＩＣ、５はＹ信号線に液晶画面を走査する走査信号を供給するゲートドライバＩＣである。６はソースドライバＩＣ４がアナログの階調電圧を出力するとき、参照する参照電圧を出力する参照電圧回路である。
【０００３】
このような従来の液晶表示装置では、タイミングコントローラＩＣ２の出力する駆動信号は、ソースドライバＩＣ４に供給される駆動信号とゲートドライバＩＣ５に供給される駆動信号の二種類があり、それぞれの駆動信号は、ソースドライバＩＣ４とゲートドライバＩＣ５に入力される。階調信号は、タイミングコントローラＩＣ２からそのまま出力され、ソースドライバＩＣ４に入力される。
ソースドライバＩＣ４は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）各ｎ本の階調信号線で示されるｎビットのデジタル表示される階調を、２n 段階のアナログ階調電圧に変換して、液晶パネル３の各画素に出力する。この際、各画素にかけるアナログ階調電圧の大きさにより、液晶パネル３の液晶の透過率が異なってくる。液晶パネル３は、これを利用して赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のフィルタを通して光を着色させ、液晶の透過率の変化によって表示する色を変化させている。実際の各画素に出力されるアナログ階調電圧は、ソースドライバＩＣ４に入力する参照電圧をもとに決められ、ｍ階調に対してＶｍというように複数のアナログ電圧が出力されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶表示装置は、例えばソースドライバＩＣ４が２n 階調の電圧を出力することが可能なとき、参照電圧回路６の出力する参照電圧の値はＶ０からＶｎまで設定されて、ソースドライバＩＣ４に入力している。参照電圧回路６は、基準電圧の間に固定抵抗ｎ−１個を直列に接続し、接続点から得られる電圧を固定された参照電圧として出力しているが、一度参照電圧が固定されると、ソースドライバＩＣ４から出力されるアナログ階調電圧は各階調で固定され、液晶の階調−透過率の特性は固定されてしまい、これを変化させるには直列ｎ−１個の固定抵抗を張り替える必要があり、状況に応じて簡単に階調変更できなかった。このため、色表示特性の変更要求があっても、これに早く簡単に対応することができなかった。
【０００５】
また、ソースドライバＩＣ４は、少ない参照電圧を組み合わせて多段階の階調電圧を生成しているため、一つの参照電圧が階調電圧に及ぼす影響が大きく、各階調毎に独立に階調電圧従って液晶の透過率を変化させることはできなかった。このため液晶表示装置は、階調−透過率特性を簡単に変化させるために、外部制御装置１の出力する階調信号を変換する演算機能を有するようになっている。つまり、階調信号を変換させることによって階調−透過率特性を変化させるようにする。この変換には、変換情報を記憶したメモリが用いられ、そのため、メモリの書き換えにより、多様な階調−透過率特性を持った液晶表示が簡単に可能になる。しかし、階調を変換しても階調の重なり、跳びが生じ、液晶表示特性が悪化するという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、視覚的に滑らかになるように階調−透過率特性を変更することができる液晶表示装置を得ることを第一の目的にしている。
また、表示部の領域毎に異なる色表示特性を得られる液晶表示装置を得ることを第二の目的にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる液晶表示装置においては、入力される画像信号を階調−透過率特性が変化するように変換して駆動回路に供給する制御回路を備え、制御回路はｎフレーム毎にｍフレーム（ｎ、ｍは正の整数且つｎ＞ｍ）の画像信号を変換するものである。
また、画像信号の変換は、記憶部に格納された変換情報を用いて行われるものである。
【０００８】
また、画像信号の変換は、変換前後の階調の変化量に応じて階調毎にｎ及びｍを変化させて行うものである。
さらに、画像信号の変換は、変換前に隣接する階調が変換後に同じ階調になる場合には、ｍを変換前後の階調の変化量に反比例させるように行うものである。
【０００９】
また、画像信号の変換は、視覚的に滑らかになるように行われるものである。また、画像信号の変換は、画面を複数の領域に分け、この領域毎に行われるものである。
さらにまた、制御回路を、外付けとしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１は、タイミングコントローラＩＣに階調信号の変換演算処理機能をもたせ、この変換演算処理に用いる変換情報を格納したメモリを備えたものである。
図１は、この発明の実施の形態１による液晶表示装置の全体の構成を示す図である。図において、１、５、６は上記従来装置と同一のものである。３は液晶パネルで、複数のＸ信号線と複数のＹ信号線との交点位置に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する画素がマトリクス状に配置され、表示部を形成している。４は複数の階調信号から、表示すべき画像情報に基づいて一つの階調信号を選択して液晶パネル３のＸ信号線を介してアナログ階調電圧にしてＴＦＴのソース側に出力する駆動回路であるソースドライバＩＣ、７は外部制御装置１から画像情報として制御信号と階調信号が入力され、制御信号を駆動信号に変換して、ソースドライバＩＣ４及びゲートドライバＩＣ５に出力する制御回路であるタイミングコントローラＩＣで、階調信号の変換演算処理機能を有しており、これにより階調信号の階調を変換してソースドライバＩＣ４に出力する。８はメモリで、タイミングコントローラＩＣ７の階調信号の変換演算処理に用いる階調信号変換テーブルを格納している。
【００１１】
図２は、この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣに入力する画像情報信号を示す図である。図において、ＣＬＫ１はクロック信号、ｄａｔａは階調信号で、信号内の番号は画素の番号、ＨＤは垂直同期信号、ＶＤは水平同期信号、ＤＥＮＡはデータイネーブル信号である。
図３は、この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣから出力される画像情報信号を示す図である。図において、ｄａｔａは階調信号を示し、信号内の番号は画素の番号である。
【００１２】
図４は、この発明の実施の形態１によるｎライン目の階調信号ｄａｔａと各画素を対応づけた図である。
図５、図６は、この発明の実施の形態１による階調−透過率特性を示す図であり、図５は階調信号を変換した場合と変換しない場合の階調−透過率特性を示す図、図６は階調信号の変換を１フレームおきに行った場合の階調−透過率特性を示す図である。
図７は、この発明の実施の形態１の変換例による階調−透過率特性を示す図である。
【００１３】
図８は、この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣの変換演算処理を行う変換回路を示す図である。図において、１１は変換回路、１２は変換に用いられる階調変換テーブルでメモリに格納されている。１３はメモリに書込まれている変換前と変換後の階調の比較と、階調の変換量と階調変換テーブル１２との比較から、変換の周期を決定する比較選択回路である。
【００１４】
図９は、変換前の階調テーブルｇｒａｙ１と、変換後の階調テーブルｇｒａｙ２の例を示す図である。
図１０は、変換前の階調テーブルとその透過率、変換後の階調テーブルと表示時の透過率の例を示す図である。
このように構成された液晶表示装置においては、外部制御装置１から出力される画像情報信号は、図２のように、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）各ｎ本の信号線で赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）各ｎビットで階調を示す階調信号ｄａｔａと、水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ、ドットクロックＣＬＫ１、有効なデータ期間を表すデータイネーブルＤＥＮＡなどの制御信号で形成されている。
【００１５】
階調信号と制御信号は、液晶表示装置内のタイミングコントローラＩＣ７に入力され、そこで液晶パネル３で表示可能なように演算処理される。タイミングコントローラＩＣ７の出力は、図３に示すように水平走査回路であるソースドライバＩＣ４や、垂直走査回路であるゲートドライバＩＣ５を駆動させるための駆動信号とＲＧＢ各ｎビットで表される階調信号ｄａｔａである。駆動信号は、図３に示すように水平走査クロックＣＬＫＨ、ソースドライバＩＣ４から液晶に駆動電圧を出力するタイミングを示すソースドライバＩＣラッチパルスＬＰ、階調信号をソースドライバＩＣ４に取り込むタイミングを示すソースドライバＩＣスタートパルスＳＴＨ、ゲートドライバＩＣ５出力のシフトタイミングを示す垂直クロックＣＬＫＶ、ゲートドライバＩＣ５のスタートパルスＳＴＶから構成されている。図２及び図３の入出力の階調信号ｄａｔａの番号は、図４に示すように１ライン中の画素番号に対応している。従来の液晶表示装置では、階調信号ｄａｔａで表されるＲＧＢの各階調はタイミングコントローラＩＣへの入力と出力で一致していた。
【００１６】
実施の形態１は、タイミングコントローラＩＣ７に階調信号の変換演算処理機能を持たせ、その機能によりタイミングコントローラＩＣ７が出力する階調信号の階調を変換する。つまり、外部制御装置１から出力される階調信号の階調とソースドライバＩＣ４に送られる階調信号の階調が異なるようにするものである。メモリ８に、希望する階調−透過率特性が得られるよう階調信号変換テーブルを書き込んでおき、タイミングコントローラＩＣ７の階調信号の変換情報として用いる。このときの変換例は、図９、図１０に示すとおりである。
【００１７】
実施の形態１では、さらに、タイミングコントローラＩＣ７による階調の変更を、数フレームおきに行うことによって、階調変更による階調跳びを視覚的に和らげている。階調の置換を１フレームおきに行った場合の階調−透過率特性では、視覚的には図６の実線のような特性が得られる。
また、色跳びをさらに和らげるため、変換前後の階調の変化量によってタイミングコントローラＩＣ７による階調毎の画像信号変換の周期が異なるようにする。
例えば、階調信号変換のフレーム周期は、変換前後の階調の変化量によって決定する。変化量がＮあるとすると、Ｎ＋１フレーム毎にＮ回変換を行う。例えば、階調信号が６階調から８階調に変化したときは変換前後の階調の変化量は２階調であるから、３フレーム毎に２回の変換を行う。
【００１８】
また、隣り合う階調によって後述するように変換の周期とフレーム周期が異なるようにする。すなわち、階調変換を行い、変換前に隣り合う階調が変換後に重なった場合、変化させるフレーム周期を変換前後の階調の変化量に反比例するようにすると、階調変化は滑らかになる。例えば、４階調は４階調のまま、５階調、６階調を変換して７階調にするとき、変化量は５階調は２階調変化し、６階調は１階調変化している。よって、５から７階調への変化は３フレームに１回、６階調から７階調への変化は３フレームに２回階調変換を行う。計算式としてはｎ１階調とｎ２階調の変換前後の階調の変化量を、ｋ１、ｋ２とするとｎ１の変換の周期はｋ２／（ｋ１＋ｋ２）＝（変換周期）／（フレーム周期）となる。ｎ２の変換の周期はｋ１／（ｋ１＋ｋ２）＝（変換周期）／（フレーム周期）となる。これによると、４階調、５階調、６階調、７階調はそれぞれ４階調、５．６階調、６．６階調、７階調に変換され、これは、視覚的には図７に示すような透過率の表示が行われる。
なお図７では説明を簡単にするため、変換前の階調−透過率特性が直線になるものとした。
【００１９】
また、階調変換後の階調の跳びが激しいときにも、変換の周期を階調によって異ならせる。たとえば前記変換例では４階調の次は７階調になり、階調の跳びが激しい。そこでフレーム毎に１回の変換を行い、５階調から７階調への変換は、３（＝７−４）フレーム毎に１回変換する。
なお、上述の変換演算処理機能による変換が異なる場合は、どちらか一方のフレーム周期及び変換周期で変換を行うものとする。
【００２０】
図８は、タイミングコントローラＩＣ７内の変換回路を示す図であり、比較選択回路１３で、メモリに書き込まれている変換前と変換後の階調の比較を行い、階調の変化量を求め、これと階調変換テーブル１２との比較を行って、変換の周期を決定し、変換回路１１での変換を行うか行わないかの信号を１フレーム毎に発信するようにする。変換するとき変換回路１１では、階調変換テーブル１２にしたがって変換を行う。
【００２１】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２によるタイミングコントローラＩＣに入力される画像情報信号を示す図である。図において、ＨＤ、ＶＤ、ＤＥＮＡ、ｄａｔａは図２におけるものと、ＣＬＫＨは図３におけるものと同一のものである。図１２は、この発明の実施の形態２による液晶表示装置の一領域の表示特性変換機能を示す図である。図において、１４は表示特性を変化させた領域である。
【００２２】
実施の形態２では、タイミングコントローラＩＣの入出力階調信号と、各画素の信号位置が対応できるため、階調信号を変換するタイミングを、タイミングコントローラＩＣに入力する外部制御装置からの垂直同期信号ＶＤまたは水平同期信号ＨＤ、データイネーブルＤＥＮＡ、ドットクロックＣＬＫＨを基準として、ＤＥＮＡをｍ１〜ｍ２、ｄａｔａをｎ１〜ｎ２として、図１１のように区間を限定した変換を行うことによって、液晶表示画面の領域による表示特性変化を可能としている。その結果、図１２に示すように、ｍ１ラインからｍ２ライン、ｎ１番目からｎ２番目までの領域１４の表示特性が変化できる。
【００２３】
実施の形態１、２においては、変換演算処理機能である変換用ＩＣを、タイミングコントローラＩＣに内蔵させたが、階調信号が変換できさえすれば、外部制御装置内にあってもよく、また階調信号をタイミングコントローラＩＣ出力後に変換用ＩＣに入力させて変換するように構成してもよい。この場合は、変換用ＩＣの配置に柔軟性を持たせることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
入力される画像信号を階調−透過率特性が変化するように変換して駆動回路に供給する制御回路を備え、制御回路はｎフレーム毎にｍフレーム（ｎ、ｍは正の整数且つｎ＞ｍ）の画像信号を変換するので、視覚的に滑らかになるように色表示特性を変化させることができる。
【００２５】
また、画像信号の変換は、記憶部に格納された変換情報を用いて行われるので、簡単且つ柔軟に行うことができる。
また、画像信号の変換は、変換前後の階調の変化量に応じて階調毎にｎ及びｍを変化させて行うので、極めの細かい変換を行うことができる。
さらに、画像信号の変換は、変換前に隣接する階調が変換後に同じ階調になる場合には、ｍを変換前後の階調の変化量に反比例させるように行うので、階調が重なるようなことはない。
【００２６】
また、画像信号の変換は、視覚的に滑らかになるように行われるので、変換後も見易い色表示特性を得ることができる。
また、画像信号の変換は、画面を複数の領域に分け、この領域毎に行われるので、領域毎に色表示特性を異ならせることができる。
さらにまた、制御回路を、外付けとしたので、制御回路の配置に柔軟性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による液晶表示装置を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣに入力される画像情報信号を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣから出力される画像情報信号を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１によるｎライン目の画像データと各画素を対応づけた図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による階調−透過率特性を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態１による階調−透過率特性を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態１の変換例による階調−透過率特性を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態１によるタイミングコントローラＩＣの変換回路図を示す図である。
【図９】  変換前の階調テーブルと、変換後の階調テーブルの例を示す図である。
【図１０】  変換前の階調テーブルとその透過率、変換後の階調テーブルと表示時の透過率の例を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態２によるタイミングコントローラＩＣに入力される画像情報信号を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態２による液晶表示装置の一領域の表示特性変換機能を示す図である。
【図１３】  従来の液晶表示装置の構造図である。
【符号の説明】
３  液晶パネル、  ４  ソースドライバＩＣ、  ５  ゲートドライバＩＣ、
７  タイミングコントローラＩＣ、  ８  メモリ。
【図１】
0003756657.tif 000002
【図２】
0003756657.tif 000003
【図３】
0003756657.tif 000004
【図４】
0003756657.tif 000005
【図５】
0003756657.tif 000006
【図６】
0003756657.tif 000007
【図７】
0003756657.tif 000008
【図８】
0003756657.tif 000009
【図９】
0003756657.tif 000010
【図１０】
0003756657.tif 000011
【図１１】
0003756657.tif 000012
【図１２】
0003756657.tif 000013
【図１３】
0003756657.tif 000014