JP2008065167A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＴ液晶ディスプレイに代表されるホールド型表示装置において、動画像を表示した際の動画ぼやけの改善を実現する。
【解決手段】映像信号における１フレーム当たりの階調データを、階調を落とした暗サブフレーム階調データと、階調の高い明サブフレーム階調データに時分割し、暗サブフレームにおいて低下した輝度を明サブフレームにおいて補償することで、通常の１フレーム当たりの積分輝度が変化しないようにする。メモリ２００からのサブフレーム階調データは、レジスタ２０２からの演算パラメータを用いて、演算部２０４において、四則演算によって、階調を落とした暗サブフレーム階調データと階調の高い明サブフレーム階調データからなる出力階調データとされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に、ＴＦＴ液晶ディスプレイに代表されるホールド型表示装置に係わり、動画像を表示した際の画質の向上を実現する表示装置に関するものである。

ＴＦＴ液晶ディスプレイなどのアクティブマトリクス型表示装置は、薄型、高精細、低消費電力といった特徴から携帯電話機や携帯情報端末などのモバイル機器における表示装置として広く利用されている。

特に、携帯電話機では高機能化が進み、ワンセグメント放送や、録画した動画の再生、ゲームを含むアプリケーションなどで動画像を使用する場面が増加した。しかし、ＴＦＴ液晶は１フレーム期間に同じ映像を表示し続けるホールド型駆動であり、動画像を表示すると映像が網膜に残像として残り、表示映像の輪郭がぼやけて見える現象（以下「動画ぼやけ」という。）が発生する。

上記のホールド型表示装置にて発生する画質劣化の対策として、下記特許文献１には、１フレーム期間に黒表示を行う期間を挿入することによって網膜残像をキャンセルし、動画ぼやけを改善する方式が提案されている。しかし、こうした黒挿入によって擬似的にＣＲＴに代表されるようなインパルス型駆動とする方式は、表示映像の最大輝度及びコントラストの低下を招く。

一方、下記特許文献２には、１フレームをいくつかのサブフレームに分割し、黒挿入によって低下する輝度を他のサブフレームにて補償することで、擬似インパルス型駆動ではあるが１フレーム期間で見た場合に輝度やコントラストの低下が発生しない方式が提案されている。この方式では、システムに入力された１フレームデータから、擬似インパルス型駆動用の低輝度サブフレームデータと輝度補償用の高輝度サブフレームデータを作成する必要があるが、この際のデータ変換処理にルックアップテーブル（以下「ＬＵＴ」という。）を使用している。

このため、この方式の実現には、変換処理後のデータを格納しておくＬＵＴとして容量の大きな記憶装置が必要となるが、ＬＳＩなどのハードウェアに実装した際の回路面積が増加するため、コストの増大につながるだけでなく、回路面積に対する制約が厳しいモバイル機器向けに適用することが困難である。
特開２０００−１２２５９６号公報 特開２００５−１７３３８７号公報

上記特許文献２のような方式でホールド型表示装置の動画ぼやけを改善するために、擬似インパルス型駆動を行うと、１フレームを複数のサブフレームに時分割する際に階調数に応じたＬＵＴが必要となりコストの増大が懸念される。

そこで、本発明は、動画ぼやけの改善に有効な手段である輝度やコントラストの低下が発生しない擬似インパスル型駆動を、ＬＵＴを使用しないで低コストで実現できる表示装置の提供を目的とする。

本発明は、１フレームのディジタル階調データ（以下「階調データ」という。）を２個のサブフレームに分割し、片方のサブフレームを可能な限り黒表示に近づけた暗輝度表示サブフレーム（以下「暗サブフレーム」という。）として表示装置に出力し、残りのサブフレームでは暗サブフレームによって低減した輝度を高階調データ表示によって補償する明輝度表示サブフレーム（以下「明サブフレーム」という。）として表示パネルに出力する。

ただし、１フレームの階調データから暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データを生成するに当たり、全ての入力階調毎にＬＵＴを持つと、例えば階調データが８ビットで２５６階調とすると、全階調に対応するために『２５６階調×８ビット×２サブフレーム＝４０９６ビット』サイズのＬＵＴが必要になりコストが増大する。

そこで、コストの低減を実現するため、時分割前の階調データを基準として、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データをディジタル信号処理演算によって算出する。

こうしたディジタル信号処理演算によってサブフレームの階調データを算出することで、演算用のパラメータを格納するために必要なレジスタ以外の容量の大きなＬＵＴが不要となる。

また、暗サブフレームと明サブフレームの各サブフレームにおける階調データの算出は、演算量を抑えるために、直線（一次関数）を複数個切り替えた、折れ線形状の四則演算によって実現する。この際、レジスタに格納するパラメータとしては、直線を切り替える座標や直線の傾きが望ましい。

以上、本発明によれば、輝度やコントラストの低下が発生することなくホールド型表示装置の動画表示性能を向上させる擬似インパルス型駆動を、ＬＵＴを使用しないディジタル信号処理演算による低コストの表示装置が実現可能となる。特に、コストや回路面積の制約が厳しい携帯電話機及び携帯情報端末などの表示装置に好適である。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

本発明に係る動画ぼやけの改善を実現するホールド型表示装置について説明する。図１に、本発明に係る液晶表示装置の構成図を示す。なお、ホールド型表示装置の例として、液晶表示装置を挙げるが、他のホールド型駆動の表示装置にも適応可能である。

図１に示す液晶表示装置は、データドライバ１００とゲートドライバ１０１と液晶表示パネル１０２で構成される。データドライバ１００は、内部にディジタル信号処理部１０３と参照電圧生成部１０４とディジタル信号をアナログ電圧に変換するディジタル／アナログコンバータ部１０５を備えている。

なお、図１ではディジタル信号処理部１０３がデータドライバ１００に内蔵されているが、ディジタル信号処理部１０３がデータドライバ１００の外部にあるディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）に含まれる構成でもよい。

ディジタル信号処理部１０３では、入力された階調データ（以下「入力階調データ」という。）と、同期信号（垂直同期信号：Ｖｓｙｎｃ，水平同期信号：Ｈｓｙｎｃ，有効データ期間信号：ＤＥ）と、データドライバ１００の外部にあるパラメータ生成部１０６において予め設定しておいたパラメータを用いて、暗サブフレームと明サブフレームの出力階調データ１０７と、ゲートドライバ１０１を制御するゲートドライバ制御信号１０８を生成して出力する。

なお、入力階調データが、単色のモノクロームデータではないカラー映像の場合、例えば、ＲＧＢ（Ｒ：赤，Ｇ：緑，Ｂ：青）といった複数の色成分の階調データが入力されるが、全ての色成分の階調データに対して処理を行う必要がある。

ディジタル信号処理部１０３から出力された出力階調データ１０７は、ディジタル／アナログコンバータ部１０５において参照電圧生成部１０４で生成された参照電圧１０９に変換され、液晶表示パネル１０２内のデータ線１１０へ出力される。

また、液晶表示パネル１０２では、データドライバ１００からデータ線１１０への出力とゲートドライバ１０１からゲート線１１１への出力によってＴＦＴ１１２を駆動し、データ線１１０への出力と参照電圧生成部１０４からコモン線１１３への出力との電位差によって、液晶１１４の透過率を変化させ、液晶表示パネル１０２の表示輝度を変更する。

上記の液晶表示装置の構成における、入力階調データから暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データを生成するディジタル信号処理部１０３の構成について説明する。

図２に、ディジタル信号処理部１０３の詳細を示す。ディジタル信号処理部１０３は、入力階調データを格納しておくことが可能なメモリ部２００と、メモリ部２００への制御信号と倍速同期信号とゲートドライバ制御信号と明暗サブフレームを識別するサブフレーム識別信号を生成する同期信号生成部２０１と、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの演算に用いる外部から入力されたパラメータを格納しておくレジスタ２０２と、サブフレーム識別信号によって演算パラメータを選択するパラメータ選択部２０３と、メモリ部２００から出力されたサブフレーム階調データをパラメータ選択部２０３から出力されたサブフレーム演算パラメータによって算出しサブフレーム毎に液晶表示パネル１０２のγ特性（入力階調データに対する表示パネルの輝度特性）を含めて演算する演算部２０４を備えている。

次に、入力階調データから暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データを生成するディジタル信号処理部１０３の詳細な動作を、図３に示すタイミングチャートを用いて説明する。

ディジタル信号処理部１０３の入力階調データは、任意の画素に注目すると図４（ａ）の太い破線のように１フレーム期間変化することはなく、ディジタル信号処理部１０３において処理を行わなかった場合は、液晶の特性上輝度の変化に多少時間を必要とするが、階調データに併せてホールド型の液晶表示装置における表示輝度は図４（ｂ）の太い破線のように１フレーム期間ほぼ一定である。

このような通常の動作に対して、本発明ではホールド型の液晶表示装置の動画ぼやけ改善に向け、ディジタル信号処理部１０３において、１フレームを暗サブフレームと明サブフレームの２個のサブフレームに時分割し、擬似インパルス型駆動を実現する。

なお、これ以降、図３と同様に１フレームを明サブフレーム、暗サブフレームの順でサブフレームに分割したとして説明を行うが、暗サブフレーム、明サブフレームの順でサブフレームに分割しても問題はない。

１フレームを２個のサブフレームに時分割するに当たり、図３において、入力Ｖｓｙｎｃに対する出力Ｖｓｙｎｃのように、出力用の同期信号を２倍速とする必要があるが、この処理は同期信号生成部２０１にて行う。また、同期信号生成部２０１では２倍速とした出力用の同期信号と周期を等しくするメモリ制御信号を併せて生成し、図３に示すサブフレーム階調データのようにメモリ部２００に格納しておいた階調データを、１フレーム期間に２回読み出す。

なお、メモリ部２００の制御方式としては、例えば、２フレーム分以上の階調データを格納できるメモリ部２００を用意し、フレーム毎にＲｅａｄ／Ｗｒｉｔｅを行うバンクを切り替える方式が考えられる。

このようにして読み出されたサブフレーム階調データは、同期信号生成部２０１にて生成された２個のサブフレームを識別するサブフレーム識別信号によって、パラメータ選択部２０３において選択された暗サブフレーム用と明サブフレーム用の演算用パラメータと併せて演算部２０４に送られる。

演算部２０４では、メモリ部２００から２倍速で読み出したサブフレーム階調データと、各サブフレームで使用するサブフレーム演算パラメータを用いて暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データを算出し、ディジタル信号処理部１０３から出力する。
この際、図４（ａ）の太い破線で示すような入力階調データに対して、図４（ａ）の太い実線で示すように、暗サブフレームでは低階調側に遷移した階調データを生成し、明サブフレームでは高階調側に遷移した階調データを生成する。

この結果、液晶表示パネル１０２の表示輝度は、図４（ｂ）の太い実線のように変化するが、人間の目は一定時間で積分した輝度を認識しているため、図４（ｂ）の太い破線のような輝度変化に見える。

このため、図４（ｂ）の太い実線で示す暗サブフレームと明サブフレームの輝度の平均が、図４（ｂ）の太い破線で示す輝度となるようにディジタル信号処理部１０３から出力される階調データを制御すれば、１フレームの入力階調データをそのまま出力した場合と、１フレームを暗サブフレームと明サブフレームに時分割した場合とでは、輝度やコントラストには変化が見られないが、時分割した場合には動画ぼやけが改善する。

この際に、可能な限り暗サブフレームの出力階調データを黒（０階調）に近づけた方が、網膜残像のキャンセル効果が高く、動画ぼやけの改善効果が高くなる。ただし、低階調から高階調への液晶応答速度と、高階調から低階調への液晶応答速度が大きく異なるなどの原因で、サブフレーム期間内に液晶応答が間に合わず輝度が低下したり、表示映像にフリッカが発生したりする場合はこの限りではない。

ここで、本実施例における演算部２０４で用いる演算方式について詳しく説明する。なお、通常の１フレーム駆動において、図５（ａ）に示すように入出力の階調データは８ビット（最大階調データ＝２５５）とし、入力階調データと出力階調データが等しい場合には、図５（ｂ）に示すように、下記の式（１）を満たすγ＝２．２の表示パネル１０２の場合を想定して、これ以降の説明を行うが、上記数値は任意の値に変更可能である。すなわち、通常の１フレーム駆動において、図５（ａ）に示す入出力階調データ特性とすることで、図５（ｂ）に示す透過率（相対輝度）が得られる。

（入力階調データ／最大階調データ）^2.2＝相対輝度（液晶透過率） ・・・式（１）

まず、倍速駆動において、暗サブフレーム側では、演算部２０４に入力されるサブフレーム階調データに対して出力階調データを小さくし、輝度を下げるようにするが、この際、図６（ａ）に示すように、直線ＡＢ、直線ＢＣ、直線ＣＤの３個の直線で出力階調データを算出する。図６（ａ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、Ｂ点の座標を（ｘ１，０）、Ｃ点の座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、直線ＡＢ、直線ＢＣ、直線ＣＤの演算式は、それぞれ下記の式（２）（３）（４）にて定義できる。

０≦Ｄｉ≦ｘ１の場合、
Ｄｏ＝０ ・・・式（２）

ｘ１＜Ｄｉ≦ｘ２の場合、
Ｄｏ＝[ｙ２／（ｘ２−ｘ１）]×（Ｄｉ−ｘ１） ・・・式（３）

ｘ２＜Ｄｉ≦２５５の場合、
Ｄｏ＝[（２５５−ｙ２）／（２５５−ｘ２）]×（Ｄｉ−ｘ２）＋ｙ２ ・・・式（４）

ただし、Ｄｏは、０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。

このように、上記の式（２）（３）（４）を用いることで、図６（ａ）のように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを低階調側へ変化させることが可能となる。

次に、明サブフレーム側では、サブフレーム階調データに対して出力階調データを大きくし、輝度を上げるようにするが、この際、図６（ｂ）に示すように、直線ＤＥ、直線ＥＦ、直線ＦＡの３個の直線で出力階調データを算出する。図６（ｂ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、Ｅ点の座標を（ｘ３，２５５）、Ｆ点の座標を（ｘ４，ｙ４）とすると、直線ＤＥ、直線ＥＦ、直線ＦＡの演算式は、それぞれ下記の式（５）（６）（７）にて定義できる。

ｘ３＜Ｄｉ≦２５５の場合、
Ｄｏ＝２５５ ・・・式（５）

ｘ４＜Ｄｉ≦ｘ３の場合、
Ｄｏ＝[（２５５−ｙ４）／（ｘ３−ｘ４）]×（Ｄｉ−ｘ４）＋ｙ４ ・・・式（６）

０≦Ｄｉ≦ｘ４の場合、
Ｄｏ＝[ｙ４／ｘ４]×Ｄｉ ・・・式（７）

ただし、Ｄｏは、０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。また、出力階調データは、常に『暗サブフレーム階調データ≦明サブフレーム階調データ』の関係を満たすように生成する必要がある。なお、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データが等しい場合は、階調データが最小値と最大値の場合で、図６（ａ）（ｂ）に示すＡ点とＤ点である。

このように、上記の式（５）（６）（７）を用いることで、図６（ｂ）に示すように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを高階調側へ変化させることが可能となる。

以上のように、上記の式（２）から式（７）によって、出力階調データを算出すると、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｙ２，ｙ４の６個のパラメータのみで、図７（ａ）に示すように、暗サブフレームと明サブフレームの出力階調データを生成できるため、レジスタ２０２の容量を抑えることができる。

この際、図６（ａ）におけるＢ点をできる限り右方向（高階調側）へ移動させ、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が大きくなるように各パラメータを調整すると、黒挿入による動画ぼやけの改善効果をさらに高くすることが期待できる。

ただし、液晶応答速度が低速であることに起因して表示映像にフリッカが発生する場合は、Ｂ点を左方向（低階調側）へ移動させ、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が小さくなるように各パラメータを調整することが望ましい。

これらのパラメータの調整は、図１のパラメータ生成部１０６において行うことができる。このパラメータの調整は、表示パネルの特性や周辺の温度及び表示映像などに応じて、表示装置内部又は表示装置外部から行う。

なお、上記６個のパラメータを、図７（ｂ）の実線に示す暗サブフレーム輝度と明サブフレーム輝度の平均輝度（図７（ｂ）の太い破線）が、想定した表示パネルのγ＝２．２となるように設定すると、入力階調データをそのまま出力した場合（図５（ｂ））と、擬似インパルス型駆動を行った場合（図７（ｂ））とで、液晶表示装置の表示映像の輝度や色合いが変化しない。

以上のように、本実施例によって、輝度やコントラストの低下が発生せずに動画ぼやけを改善した表示装置を、ＬＵＴを使用しないで低コストで実現可能となる。

本実施例における液晶表示装置は、実施例１と同様に図１に示す構成である。また、実施例１と同様に図２に示す構成のディジタル信号処理部１０３を備えているが、レジスタ２０２に格納されたパラメータと演算部２０４の演算方法が実施例１と異なる。

まず、暗サブフレーム側では、サブフレーム階調データに対して出力階調データを小さくし、輝度を下げるようにするが、この際、図８（ａ）のように、直線ＡＢ、直線ＢＣ、直線ＣＤの３個の直線で出力階調データを算出する。ここで、実施例１では、Ｂ点、Ｃ点の座標をパラメータとして設定していたが、演算式において変数による除算処理が含まれていたため、ハードウェアによって演算式を実現することを考慮すると、ディジタル信号処理部１０３の回路面積が増大していた。

そこで、本実施例では、変数による除算処理を削除して回路面積を低減するため、直線ＢＣ、直線ＣＤの傾きと、Ｃ点の座標をパラメータとして設定する。図８（ａ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、直線ＣＤの傾きをγ、直線ＢＣの傾きをδ、Ｃ点の座標をｎとすると、直線ＢＣ、直線ＣＤの演算式は、それぞれ下記の式（８）（９）にて定義できる。また、直線ＡＢは、下記の式（８）における直線ＢＣの演算結果が０以下になった場合に『Ｄｏ＝０』とするように設定することで定義する。

Ｄｏ＝２５５−｛δ×（ｎ−Ｄｉ）＋γ×（２５５−ｎ）｝ ・・・式（８）
Ｄｏ＝２５５−γ×（２５５−Ｄｉ） ・・・式（９）

ただし、実際の演算においては、Ｄｉ＜ｎの時は式（８）を、Ｄｉ≧ｎの時は式（９）を用いるように場合分けを行い、さらに、Ｄｏは０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。

このように、上記の式（８）（９）を用いることで、図８（ａ）のように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを低階調側へ変化させることが可能となる。

次に、明サブフレーム側では、サブフレーム階調データに対して出力階調データを大きくし、輝度を上げるようにするが、この際、暗サブフレーム側と同様に、図８（ｂ）のように直線ＥＦ、直線ＦＡの傾きと、Ｆ点の座標をパラメータとして設定する。図８（ｂ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、直線ＦＡの傾きをα、直線ＥＦの傾きをβ、Ｆ点の座標をｍとすると、直線ＥＦ、直線ＦＡの演算式は、下記の式（１０）（１１）にて定義できる。また、直線ＤＥは、下記の式（１０）における直線ＥＦの演算結果が２５５以上になった場合に『Ｄｏ＝２５５』とするように設定することで定義する。

Ｄｏ＝β×（Ｄｉ−ｍ）＋α×ｍ ・・・式（１０）
Ｄｏ＝α×Ｄｉ ・・・式（１１）

ただし、実際の演算においては、Ｄｉ＞ｍの時は式（１０）を、Ｄｉ≦ｍの時は式（１１）を用いるように場合分けを行い、さらに、Ｄｏは０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。また、出力階調データは、常に『暗サブフレーム階調データ≦明サブフレーム階調データ』の関係を満たすように生成する必要がある。

このように、上記の式（１０）（１１）を用いることで、図８（ｂ）のように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを高階調側へ変化させることが可能となる。

以上のように、上記の式（８）から式（１１）によって、出力階調データを算出すると、直線ＣＤの傾きγ、直線ＢＣの傾きδ、Ｃ点の座標ｎ、直線ＦＡの傾きα、直線ＥＦの傾きβ、Ｆ点の座標ｍの６個のパラメータで、暗サブフレームと明サブフレームの出力階調データを生成できるだけでなく、演算式中に変数による除算処理がないため、実施例１と比較してディジタル信号処理部１０３の回路面積を低減することが可能となる。

なお、上記６個のパラメータの中で、直線ＣＤの傾きγ、直線ＢＣの傾きδ、直線ＦＡの傾きα、直線ＥＦの傾きβの４個のパラメータは小数となり得るが、これらの傾きをＩ／２^J（Ｉ、Ｊは整数とする。）と近似することで回路面積をさらに低減できる。

この際、図８（ａ）におけるＢ点が、できる限り右方向（高階調側）へ移動して暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が大きくなるように各パラメータを調整すると、黒挿入による動画ぼやけの改善効果をさらに高くすることが期待できる。ただし、液晶応答速度が低速であることに起因して表示映像にフリッカが発生する場合は、Ｂ点を左方向（低階調側）へ移動させ、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が小さくなるように各パラメータを調整することが望ましい。これらのパラメータの調整は、図１のパラメータ生成部１０６において行うことができる。

なお、上記６個のパラメータを、図７（ｂ）の実線に示す暗サブフレーム輝度と明サブフレーム輝度の平均輝度（図７（ｂ）の太い破線）がγ＝２．２となるように設定すると、入力階調データをそのまま出力した場合（図５（ｂ））と、擬似インパルス型駆動を行った場合（図８（ａ）（ｂ））とで液晶表示装置の表示映像の輝度や色合いが変化しない。

以上のように、本実施例によって、輝度やコントラストの低下が発生することなく動画ぼやけを改善した表示装置を、実施例１と比較してディジタル信号処理部１０３に関して低コストで実現可能となる。

本実施例における液晶表示装置は、実施例１，２と同様に図１に示す構成である。また、実施例１，２と同様に図２に示す構成のディジタル信号処理部１０３を備えているが、レジスタ２０２に格納されたパラメータと演算部２０４の演算方法が実施例１，２と異なる。

まず、暗サブフレーム側では、サブフレーム階調データに対して出力階調データを小さくし、輝度を下げるようにするが、この際、図９（ａ）のように、直線ＡＢ、直線ＢＣ、直線ＣＤの３個の直線で出力階調データを算出する。ここで、実施例２では、式（８）（１０）に示した直線ＢＣ、直線ＥＦの演算式中にて２回の乗算処理があるため、ハードウェアによって演算式を実現することを考慮すると、回路面積が増大する要因となっていた。

乗算回路は、除算回路と比較すると回路面積は小さいが、一方で加算回路と比較すると回路面積は大きい。そこで、本実施例では、乗算回路を削減し回路面積を低減するため、直線ＢＣ、直線ＣＤの傾きと、Ｃ点の座標と、図９（ａ）における直線ＢＣの出力階調データ軸（以下「Ｙ軸」という。）切片をパラメータとして設定する。図９（ａ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、直線ＣＤの傾きをγ、直線ＢＣの傾きをδ、直線ＢＣのＹ軸切片をｑとすると、直線ＢＣ、直線ＣＤの演算式は、それぞれ下記の式（１２）（１３）にて定義できる。また、直線ＡＢは、下記の式（１２）における直線ＢＣの演算結果が０以下になった場合に『Ｄｏ＝０』とするように設定することで定義する。なお、ｑは負である。

Ｄｏ＝δ×Ｄｉ＋ｑ ・・・式（１２）
Ｄｏ＝２５５−γ×（２５５−Ｄｉ） ・・・式（１３）

ただし、実際の演算においては、図９（ａ）におけるＣ点の座標ｎに応じて、Ｄｉ＜ｎの時は式（１２）を、Ｄｉ≧ｎの時は式（１３）を用いるように場合分けを行い、さらに、Ｄｏは０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。

このように、上記の式（１２）（１３）を用いることで、図９（ａ）に示すように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを低階調側へ変化させることが可能となる。

次に、明サブフレーム側では、サブフレーム階調データに対して出力階調データを大きくし、輝度を上げるようにするが、この際、暗サブフレーム側と同様に、図９（ｂ）に示すように、直線ＥＦ、直線ＦＡの傾きと、Ｆ点の座標と、図９（ｂ）における直線ＥＦのＹ軸切片を演算パラメータとして設定する。図９（ｂ）におけるサブフレーム階調データをＤｉ、出力階調データをＤｏ、直線ＦＡの傾きをα、直線ＥＦの傾きをβ、直線ＥＦのＹ軸切片をｐとすると、直線ＥＦ、直線ＦＡの演算式は、下記の式（１４）（１５）にて定義できる。また、直線ＤＥは、直線ＥＦの演算結果が２５５以上になった場合に『Ｄｏ＝２５５』とするように設定することで定義する。

Ｄｏ＝β×Ｄｉ＋ｐ ・・・式（１４）
Ｄｏ＝α×Ｄｉ ・・・式（１５）

ただし、実際の演算においては、図９（ｂ）におけるＦ点の座標ｍを用いて、Ｄｉ＞ｍの時は式（１４）を、Ｄｉ≦ｍの時は式（１５）を用いるように場合分けを行い、さらに、Ｄｏは０≦Ｄｏ≦２５５の範囲であるため、Ｄｏ＜０となった場合はＤｏ＝０、Ｄｏ＞２５５となった場合はＤｏ＝２５５となるように制御することが望ましい。

このように、上記の式（１４，（１５）を用いることで、図９（ｂ）のように、サブフレーム階調データに対して出力階調データを高階調側へ変化させることが可能となる。ただし、出力階調データは、常に『暗サブフレーム階調データ≦明サブフレーム階調データ』の関係を満たすように生成する必要がある。

以上のように、式（１２）から式（１５）によって、出力階調データを算出すると、直線ＣＤの傾きγ，直線ＢＣの傾きδ，Ｃ点の座標ｎ，直線ＢＣのＹ軸切片ｑ、直線ＦＡの傾きα，直線ＥＦの傾きβ，Ｆ点の座標ｍ、直線ＥＦのＹ軸切片ｐの８個のパラメータで、暗サブフレームと明サブフレームのサブフレーム階調データに対し出力階調データを生成できるだけでなく、演算式中の乗算処理が１回しかないため、実施例２と比較してパラメータ数の増加によって、レジスタ２０２の容量は若干増加するが、ディジタル信号処理部１０３の回路面積を低減することが可能となる。ただし、上記の式（１２）におけるｑと式（１４）におけるｐの各パラメータは、予めパラメータ生成部１０６において、それぞれ下記の式（１６）（１７）を用いて計算しておく必要がある。

ｑ＝２５５−｛δ×ｎ＋γ×（２５５−ｎ）｝ ・・・式（１６）
ｐ＝ｍ×（α−β） ・・・式（１７）

なお、上記８個のパラメータの中で、直線ＣＤの傾きγ，直線ＢＣの傾きδ，直線ＦＡの傾きα，直線ＥＦの傾きβの４個のパラメータは小数となり得るが、これらの傾きをＩ／２^J（Ｉ，Ｊは整数とする。）と近似することで回路面積を更に低減できる。

この際、図９（ａ）におけるＢ点が、できる限り右方向（高階調側）へ移動して暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が大きくなるように各パラメータを調整すると、黒挿入による動画ぼやけの改善効果をさらに高くすることが期待できる。ただし、液晶応答速度が低速であることに起因して表示映像にフリッカが発生する場合は、Ｂ点を左方向（低階調側）へ移動させ、暗サブフレーム階調データと明サブフレーム階調データの差が小さくなるように各パラメータを調整することが望ましい。これらのパラメータの調整は、図１のパラメータ生成部１０６において行うことができる。

なお、上記８個のパラメータは、図７（ｂ）の実線に示す暗サブフレーム輝度と明サブフレーム輝度の平均輝度（図７（ｂ）の太い破線）がγ＝２．２となるように設定すると、入力階調データをそのまま出力した場合（図５（ｂ））と、擬似インパルス型駆動を行った場合（図９（ａ）（ｂ））とで液晶表示装置の表示映像の輝度や色合いが変化しない。

以上のように、本実施例によって、輝度やコントラストの低下が発生することなく動画ぼやけを改善した表示装置を、実施例２と比較してディジタル信号処理部１０３に関して低コストで実現可能となる。ただし、レジスタ２０２の容量は増加するため、レジスタ２０２の容量の制限が厳しい場合は実施例２を用い、ディジタル信号処理部１０３の回路面積の制限が厳しい場合は本実施例を用いるといった場合分けを行うことが望ましい。

本発明における液晶表示パネル周辺回路の構成図 本発明におけるディジタル信号処理部の構成図 本発明におけるディジタル信号処理部のタイミングチャート 擬似インパルス型駆動における階調データと表示輝度の関係図 通常の１フレーム駆動における入力階調データに対する出力階調データとγ特性の関係図 本発明における実施例１のディジタル信号処理の関係図 擬似インパルス型駆動における入力階調データに対する出力階調データとγ特性の関係図 本発明における実施例２のディジタル信号処理の関係図 本発明における実施例３のディジタル信号処理の関係図

符号の説明

１００…データドライバ、１０１…ゲートドライバ、１０２…液晶表示パネル、１０３…ディジタル信号処理部、１０４…参照電圧生成部、１０５…ディジタル／アナログコンバータ部、１０６…パラメータ生成部、１０７…出力階調データ、１０８…ゲートドライバ制御信号、１０９…参照電圧、１１０…データ線、１１１…ゲート線、１１２…ＴＦＴ、１１３…コモン線、１１４…液晶、２００…メモリ部、２０１…同期信号生成部、２０２…レジスタ、２０３…パラメータ選択部、２０４…演算部

Claims (14)

1. １フレームを明サブフレームと暗サブフレームに時分割して倍速駆動を行うディジタル信号処理部を備えたホールド型表示装置において、
   前記ディジタル信号処理装置は、
   １フレーム期間の入力階調データを格納し、格納した階調データを、明サブフレーム期間と暗サブフレーム期間に読み出すメモリ部と、
   サブフレーム演算パラメータと前記メモリ部から読み出されたサブフレーム階調データとを演算して出力する演算部とを備えたことを特徴とするホールド型表示装置
2. 前記ディジタル信号処理部は、パラメータ生成部で生成されたパラメータを格納して演算パラメータを出力するレジスタと、前記演算パラメータを選択してサブフレーム演算パラメータを演算部に出力するパラメータ選択部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のホールド型表示装置
3. 前記ディジタル信号処理部は、入力同期信号に基づいて、前記メモリ部にメモリ制御信号を出力し、前記演算部に倍速同期信号を出力し、前記パラメータ選択部にサブフレーム識別信号を出力する同期信号生成部を備えていることを特徴とする請求項２に記載のホールド型表示装置
4. 前記演算部での演算は、明サブフレーム期間における出力階調データの輝度が高く、暗サブフレーム期間における出力階調データの輝度が低くなるように、直線を複数個切り替えた折れ線形状となる演算式を用いることを特徴とする請求項１に記載のホールド型表示装置
5. 前記演算部での演算は、１フレーム期間の積分輝度とγ特性がサブフレームに時分割する前後において変化しないことを特徴とする請求項１に記載のホールド型表示装置
6. 前記サブフレーム演算パラメータは、暗サブフレーム期間における出力階調データの輝度が可能な限り低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のホールド型表示装置
7. 前記パラメータは、表示パネルの特性や周辺の温度及び表示映像などに応じて、表示装置内部又は表示装置外部から調整することを特徴とする請求項２に記載のホールド型表示装置
8. 前記パラメータとして、直線の傾きが切り替わる点の座標を使用し、各座標から直線の演算式を決定することで、暗サブフレームと明サブフレームにおける出力階調データを算出することを特徴とする請求項２に記載のホールド型表示装置
9. 前記パラメータとして、直線の傾きが切り替わる点の座標と直線の傾きを使用し、各座標と直線の傾きから演算式を決定することで、暗サブフレームと明サブフレームにおける出力階調データを算出することを特徴とする請求項２に記載のホールド型表示装置
10. 前記パラメータとして、直線の傾きが切り替わる点の座標と直線の傾きとＹ軸切片座標を使用し、各座標と直線の傾きから演算式を決定することで、暗サブフレームと明サブフレームにおける出力階調データを算出することを特徴とする請求項２に記載のホールド型表示装置
11. 前記入力階調データは、単色のモノクロデータ又は複数の色成分を含むカラーデータのいずれかであり、カラーデータの場合には、演算部でのサブフレーム期間における出力階調データの生成は色成分毎に行うことを特徴とする請求項１に記載のホールド型表示装置
12. 入力階調データを複数の階調データヘ変換し、１画面分の入力階調データを表示する期間内で前記複数の階調データを表示する表示装置において、
    前記複数の階調データは、前記入力階調データよりも階調の高い高階調データと、前記入力階調データよりも階調の低い低階調データを含み、
    縦軸を出力階調データとし横軸を入力階調データとしたグラフ上で、前記高階調データの特性は、前記入力階調データの特性に対して凸形状で、かつ２つの折点を持つ線分で表され、前記低階調データの特性は、前記入力階調データの特性に対して凹形状で、かつ２つの折点を持つ線分で表されることを特徴とする表示装置
13. 前記高階調データの特性の前記２つの折点を規定するパラメータ及び前記低階調データの特性の前記２つの折点を規定するパラメータを外部装置から設定可能なレジスタを備えることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置
14. 表示パネルと、
    前記入力階調データを前記複数の階調データヘ変換する処理回路と、
    前記複数の階調データに応じた階調電圧を前記表示パネル上の画素へ印加する第１のドライバと、
    前記階調電圧を印加すべき前記表示パネル上の画素を走査する第２のドライバとを備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の表示装置

Images