JP2005070582A - 高画質液晶表示器及びその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 従来の液晶表示器の階調データ信号変調器に改良を加え、信号前処理装置を増設して入力した階調データ信号中のノイズを抑制処理に使用するか、入力信号の特性を測定するのに使用して、階調データ信号変調器により処理した後に、調整された最適な階調データ信号が得られるため、液晶表示器から最適な画像画質を出力することができる。
【選択図】 図5
Description
しかし、液晶分子自身の特性により制限を受けて、液晶分子は電圧を加えると回転する特定の反応時間コンスタントを備える。この反応特徴時間および液晶分子本体の性質は関係があり、それらは粘度係数(viscosity)、誘電率(dielectric constant)及び弾性係数などである。
一方、この反応時間も、充填液晶の両極間の隙間厚さなど、液晶パネルの設計と関係する。一般のTN型液晶を例にとると、上昇反応時間は約20-80msであり、下降反応時間は約20-30msである。しかし、このような反応時間は依然、一般のフレーム間隔(frame interval)の時間(16.67ms)より長いため、移動画面を表示する際、動作がはっきりしなくなる現象或いは、所謂残像(afterimage)現象が発生するため、良好な画像品質を得ることはできなかった。
図1に示すのは、一般の液晶表示器の機能構造であり、それは主に階調データ信号を受信および調整する階調信号変調器10と、信号同期および表示タイミングを制御するタイミングコントローラ11と、すでに調整された階調信号データを対応するデータ電圧に変換して、画像信号を出力するデータ駆動器12と、連続的にスキャン信号を供給するゲート駆動器13と、それらのスキャン信号を伝送する複数のゲートライン15を含む液晶表示器パネル14と、画像信号を伝送するのに使用する複数本のゲートライン15と絶縁して交差したデータライン16と、ゲートライン15とデータライン16により囲まれた領域により構成された画素マトリックスとを含む。図1から、階調信号変調器10が液晶表示器及びその駆動回路中において果たす役割が簡単に分かる。原始画像の階調信号データは先ず階調信号変調器10により残像の問題を解決してから、調整後の階調信号データを液晶表示器の駆動回路へ出力して、適当なデータ電圧を液晶パネルの各画素へ提供し、画像の正確な色と輝度を表示する。
図3および図4は、補償電圧により画像信号データを修正して残像現象を改善することを示す。図3に示すように、反応時間が遅すぎるため、出力輝度は一個のフレーム時間間隔内において、所定の輝度を達成することができない。しかし、図4から分かるように、適当な補償電圧の修正により、出力される画像輝度は一つのフレーム時間内で、出力輝度を出力画像データに合致する程度まで向上させて、液晶分子回転の反応時間が遅すぎるために発生する残像現象を、効果的に改善させることができる。 一般に、信号変換器処理画像のデータ計算補償電圧の効率を向上させるため、通常は予め設計されたルックアップテーブルにより処理速度を向上させる。
一方、現在の駆動設計は異なるフレームレート(frame rate)を考慮していない。しかし、フレームレートは異なり、フレーム時間内での液晶分子の反応レベルも異なるため、過補償(over compensation)あるいは補償不足の現象を招いてしまっていた。これに鑑み、液晶表示器の駆動方式に対し、いくらか修正する必要があり、特にそのうちの階調信号変調器の設計に適当な改良を施し、最適な画像品質を達成するべきである。
本発明は、これに鑑みなされたもので、上述した従来の欠点を改善した高画質液晶表示器及びその駆動方法である。
請求項2の発明は、前記階調信号変調器の信号前処理装置は、入力した階調信号データに対してノイズ抑制(noise reduction)の処理を行うことを特徴とする請求項1記載の高画質液晶表示器である。
請求項3の発明は、前記階調信号変調器が、階調信号データ入力端と、一つ前のフレームの階調信号データを記憶するフレームメモリと、前記フレームメモリ及びフレームメモリの読取りと書入れ動作を制御する制御器と、階調信号データ入力端からの階調信号データの特性を予め処理或いは測定する信号前処理装置と、前処理装置による処理或いは測定を考慮する階調信号データ及び前記階調メモリから受信した一つ前のフレームの階調信号データを考慮して、既に調整した前記階調信号データを出力する階調データ信号変換器と、既に調整した階調信号データをデータ駆動器へ出力する階調信号データ出力端とを含むことを特徴とする請求項1記載の高画質液晶表示器である。
請求項4の発明は、前記階調信号変調器の信号前処理装置は、入力した階調信号データに対してノイズ特性の測定を行い、信号変換器へ適当な変換方式を提供することを特徴とする請求項3記載の高画質液晶表示器である。
請求項5の発明は、前記階調信号特性測定は、画像システム(NTSC、PAL又はHDT)、フレームレート(frame rate)、信号対ノイズ比特性の画像内容(TV game又はmovie)、インターフェイス(AV又はDVI)或いはユーザの好みの違いにより、異なる信号特性を有することを特徴とする請求項4記載の高画質液晶表示器である。
請求項7の発明は、前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップは、現在のフレーム及び以前のフレームの階調信号データの考慮、および階調信号データの特性を考慮して、調整された階調データ信号を出力することを特徴とする請求項6記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項8の発明は、前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップが、信号前処理装置により予めノイズ抑制を処理することを特徴とする請求項7記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項9の発明は、前記ノイズ抑制処理ステップは、現在のフレーム階調データ信号および一個前のフレーム階調データ信号の違いを考慮し、もし設定した信号ノイズ境界線を超える場合、入力データを信号として直接出力し、もし設定した信号ノイズ境界線より小さい場合はノイズであり、先ず抑制修正をした後に出力しなければならないことを特徴とする請求項8記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項10の発明は、前記ノイズ抑制処理ステップの抑制修正方法は、
|Fn−Fn−1|≧Nth、Fn’=Fn、および
|Fn−Fn−1|<Nth、Fn’= Fn−1+a(Fn−Fn−1)であり、 そのうちFnは現在のフレームデータであり、Fn−1は一つ前のフレームデータであり、Fn’は修正後の現在のフレームデータであり、Nthは予め設定した信号ノイズ境界線であり、aは予め設定されたパラメータであり、0≦a<1を満足し、或いはaはノイズの大きさにより変化して、a=f(Fn、Fn−1、Nth)を満足することを特徴とする請求項9記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項11の発明は、前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップが、一つの信号前処理装置により予め入力階調信号データの特性を測定するとともに、信号前処理装置により特性を代表するフラグを生成して、フラグを信号変換器へ伝送して異なる信号変換方式を提供することを更に含むことを特徴とする請求項8記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項12の発明は、前記信号前処理装置が測定する入力階調信号特性は、画像システム(NTSC、PAL或いはHDT)、フレームレート(frame rate)、ノイズ比特性の画像内容(TV game或いはmovie)、インターフェイス(AV或いはDVI)或いは、ユーザの好みにより異なる信号特性を有することを特徴とする請求項11記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
請求項13の発明は、前記異なる信号変換方式は信号変換器により修正するか、或いは異なるルックアップテーブルを選択することを特徴とする請求項11記載の高画質液晶表示器の駆動方法である。
この階調信号変調器40と従来技術の階調信号変調器は類似しているが、同様に画像階調信号入力端41、フレームメモリ(frame memory)42、フレームメモリの制御器43、信号変換器(signal converter)44、スピーディーに信号変換するルックアップテーブル45、そして信号出力端46を備える。
本発明の実施例の特徴は、画像入力端と信号変換器との間に信号前処理装置(signal preprocessor)47を増設することである。現在のフレームデータFnを入力端から入力した後、先ずこの信号前処理装置47によりFn’に修正する。この部分の修正は、フレームメモリ42内の一つ前のフレームデータFn−1と比較し、演算により修正後のFn’を得ることができる。続いて、Fn’及びフレームメモリ42内のFn−1を信号変換器44へ入力し、信号変換器44とルックアップテーブル45により、調整後の画像フレームデータMFnをスピーディーに換算して出力することができる。
この調整後の画像フレームデータMFnは正確な補償電圧を提供することができるため、不必要な過補償現象を避けて、液晶表示器に正確な色と輝度を出力させる。ある状況においては、信号前処理装置47を適宜に設計して入力信号の特性を測定することができるため、前のフレームデータFn−1と比較する必要がなく、適当な測定或いは演算によるだけで、その特性を代表するフラグ(flag)を信号変換器に出力する。その特性のフラグを受信することにより、信号変換器44は適当な方式により補償電圧を提供し、そのために正確な調整画像フレームデータMFnを出力することができる。
図6は機能を示す図であり、本発明の実施例は信号前処理装置を、ノイズを抑制する機能の処理器51として設計するとともに、それを使用して信号変換器が発生する過度補償現象を改善する可能性がある第1の実施例である。ノイズを抑制する方法を図7及び図8により説明する。図7に示すように、先ず一つ前のフレームデータFn−1と現在のフレームデータFnを減算器61へ入力し、続いて得たFn−Fn−1をコンパレータ62へ入力し、予め設定したノイズ境界値Nthと比較する。そして比較した結果により、異なる修正パラメータa(a≦1)63を選択する。その選択方法は以下の通りである。
a≦1、if|Fn−Fn−1|≦Nth:
そのうちaは、a=f(Fn、Fn−1、Nth)を満足させる。修正パラメータaを選定した後、修正されたフレームデータFn’は以下の関係から得ることができる。
Fn’=Fn、if a=1、
Fn’= Fn−1+a(Fn−Fn−1)、where a<1
上述したノイズ抑制処理方法を、図8によりノイズ抑制の効果を説明する。図から明らかなように、ノイズが発生する信号変動(fluctuation)は、ノイズ抑制の機能により効果的に低下する。一方、信号は修正されないために、原信号の特性を保つことができる。
フレームレートを測定する方法を図10により詳しく説明するが、それは画像同時信号の入力端80、カウンタ(counter)81、参考カウンタ82、特定のフレームレートを代表するフラグ出力端83を備えており、入力の画像同期信号及び本体の参考計時器により、カウンタを利用して入力信号のフレームレートを探し出すとともに、レートを代表するフラグを出力する。このフラグを利用して修正し、適当なバックアップテーブルが取得できるため、異なるフレームレートにより発生する過度補償現象を改善することができる。
11 タイミングコントローラ
12 データ駆動器
13 ゲート駆動器
14 液晶表示器パネル
15 ゲートライン
16 データライン
20 階調信号データ入力端
21 フレームメモリ
22 制御器
23 信号変換器
24 信号出力端
40 階調信号変調器
41 階調信号入力端
42 フレームメモリ
43 フレームメモリの制御器
44 信号変換器
45 ルックアップテーブル
46 信号出力端
47 信号前処理装置
51 ノイズ抑制機能の処理器
61 減算器
62 コンパレータ
63 修正パラメータ選択器
71 入力信号フレームレート測定の回路
80 画像同期信号の入力端
81 カウンタ
82 参考カウンタ
83 特定フレームレートを代表するフラグ出力端
Claims (13)
- 階調信号データを受信するとともに、現在のフレーム及び前のフレームの階調信号データを考慮して、考慮した階調信号データの特性により既に調整した階調信号データを出力する階調信号変調器と、
既に調整した階調信号データを対応したデータ電圧に変換して、画像信号を出力するデータ駆動器と、
スキャン信号を連続供給するゲート駆動器と、
前記スキャン信号を伝達する複数本のゲートラインと、前記画像信号を伝達する前記ゲートラインと絶縁されて交差された複数本のデータラインと、前記ゲートラインと前記データラインで囲む領域で構成される画素マトリックスとを含む液晶表示器パネルを備えることを特徴とする高画質液晶表示器。 - 前記階調信号変調器の信号前処理装置は、入力した階調信号データに対してノイズ抑制処理を行うことを特徴とする請求項1記載の高画質液晶表示器。
- 前記階調信号変調器は、階調信号データ入力端と、
一つ前のフレームの階調信号データを記憶するフレームメモリと、
前記フレームメモリ及びフレームメモリの読取りと書入れ動作を制御する制御器と、階調信号データ入力端からの階調信号データの特性を予め処理或いは測定する信号前処理装置と、
前処理装置による処理或いは測定を考慮する階調信号データ及び前記階調メモリから受信した一つ前のフレームの階調信号データを考慮して、既に調整した前記階調信号データを出力する階調データ信号変換器と、
既に調整した階調信号データをデータ駆動器へ出力する階調信号データ出力端とを含むことを特徴とする請求項1記載の高画質液晶表示器。 - 前記階調信号変調器の信号前処理装置は、入力した階調信号データに対してノイズ特性の測定を行い、信号変換器へ適当な変換方式を提供することを特徴とする請求項3記載の高画質液晶表示器。
- 前記階調信号特性測定は、画像システム、フレームレート、信号対ノイズ比特性の画像内容、インターフェイス或いはユーザの好みの違いにより、異なる信号特性を有することを特徴とする請求項4記載の高画質液晶表示器。
- 画像の階調信号データを先ず階調信号変調器から入力するステップと、
階調信号変調器により、入力した階調信号データを適当に調整するステップと、 調整した階調信号データを、データ駆動器へ出力するステップと、
データ駆動器により、すでに調整した階調信号データを対応した画像データ電圧へ変換するステップと、
画像データ電圧の駆動液晶表示器の各画素により、画像所定の色および輝度を達成するステップとを含むことを特徴とする高画質液晶表示器の駆動方法。 - 前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップは、現在のフレーム及び以前のフレームの階調信号データの考慮、および階調信号データの特性を考慮して、調整された階調データ信号を出力することを特徴とする請求項6記載の高画質液晶表示器の駆動方法。
- 前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップが、信号前処理装置により予めノイズ抑制を処理することを特徴とする請求項7記載の高画質液晶表示器の駆動方法。
- 前記ノイズ抑制処理ステップは、現在のフレーム階調データ信号および一個前のフレーム階調データ信号の違いを考慮し、もし設定した信号ノイズ境界線を超える場合、入力データを信号として直接出力し、もし設定した信号ノイズ境界線より小さい場合はノイズであり、先ず抑制修正をした後に出力しなければならないことを特徴とする請求項8記載の高画質液晶表示器の駆動方法。
- 前記ノイズ抑制処理ステップの抑制修正方法は、
|Fn−Fn−1|≧Nth、Fn’=Fn、および
|Fn−Fn−1|<Nth、Fn’= Fn−1+a(Fn−Fn−1)であり、 そのうちFnは現在のフレームデータであり、Fn−1は一つ前のフレームデータであり、Fn’は修正後の現在のフレームデータであり、Nthは予め設定した信号ノイズ境界線であり、aは予め設定されたパラメータであり、0≦a<1を満足し、或いはaはノイズの大きさにより変化して、a=f(Fn、Fn−1、Nth)を満足することを特徴とする請求項9記載の高画質液晶表示器の駆動方法。 - 前記階調信号変調器により入力画像信号データを調整するステップが、
一つの信号前処理装置により予め入力階調信号データの特性を測定するとともに、信号前処理装置により特性を代表するフラグを生成して、フラグを信号変換器へ伝送して異なる信号変換方式を提供することを更に含むことを特徴とする請求項8記載の高画質液晶表示器の駆動方法。 - 前記信号前処理装置が測定する入力階調信号特性は、画像システム、フレームレート、ノイズ比特性の画像内容、インターフェイス或いは、ユーザの好みにより異なる信号特性を有することを特徴とする請求項11記載の高画質液晶表示器の駆動方法。
- 前記異なる信号変換方式は信号変換器により修正するか、或いは異なるルックアップテーブルを選択することを特徴とする請求項11記載の高画質液晶表示器の駆動方法。
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