JP2007233120A

JP2007233120A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2007233120A
Application number: JP2006055861A
Authority: JP
Inventors: Shuji Inoue; 修司井上; Takahiro Kobayashi; 隆宏小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】低温で液晶の応答が極端に遅くなる場合に、メモリ容量の削減を実現しつつ液晶の応答速度を改善し、更にコントラストを制御して液晶の視認性を改善することが可能な液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶表示部の表面温度を検出する温度検出回路と、液晶の応答を改善する補正信号を、温度検出回路の出力により制御する補正信号制御回路と、温度検出回路の出力により映像信号のコントラストゲインを制御するコントラスト制御回路とを有する。補正信号制御回路において、液晶の応答が極端に遅くなる低温では、補正信号生成回路からの補正信号を現フレームの映像信号に加算し、低温以外では、補正信号を０にして現フレームの映像信号に加算しないように動作する。また、コントラスト制御回路において、液晶の視認性が悪化する低温ではコントラストゲインを標準値より上げて映像信号のコントラストを強調し、低温以外では標準のコントラストになるように動作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号処理によって液晶の映像表示性能を改善する機能を備えた液晶表示装置に関するものである。

液晶の応答を改善するために、入力映像の階調変化時に液晶駆動電圧に補正信号を加えることにより液晶の応答速度を改善する方法は既に提案されている。その補正信号は現フレームの映像信号と前フレームの映像信号との各画素の階調の変化量に基づき生成される。ここで、前フレ−ムの映像信号を作るためにフレームメモリを必要とするが、液晶表示部の表示画素数が多くなると、それに応じてメモリ容量が大きくなるという問題点がある。そこで、メモリ容量削減化を図るという観点から、特開平９−８１０８３号公報（特許文献１）と、特開２００４−１６３８４２号公報（特許文献２）が提案されている。

図８は、前記特許文献１に記載された液晶表示装置を示すものであり、その構成を簡単に説明する。フレームメモリ１０２は前フレームの映像信号を保存する。時間軸フィルタ回路２０３は、現フレームの映像信号とフレームメモリ１０２に蓄積された前フレームの映像信号との階調の変化量から、補正信号を作り、現フレームの映像信号に付加する。この出力が液晶に表示される。ここで、特許文献１の提案では、フレームメモリ１０２の前にビット数削減回路２０１を挿入し、フレームメモリ１０２の容量を削減している。

しかしながら、上記特許文献１に示された液晶表示装置においては、メモリ容量を削減するためにビット数削減回路２０１で映像信号の階調数を減らしているので、微妙な階調の変化に対して階調の変化量を検出できないことがあるという問題点がある。

また、図９は前記特許文献２に記載された液晶表示装置を示すものである。図９において、遅延回路３０２は前フレームの映像信号を蓄積するためにメモリで構成される。変化量算出回路３０４は、現フレームと遅延回路３０２に蓄積された前フレームの映像信号との階調の変化量を得る。１フレーム前画像再生回路３０５と映像データ補正回路３０６とにより現フレームの映像信号を補正して液晶表示部１０９の応答を改善している。

ここで、特許文献２の提案では、遅延回路３０２の前に符号化回路３０１と、変化量検出回路３０４の前に復号化回路３０３を挿入し、メモリに蓄積する信号を符号化することによりメモリ容量を削減している。

しかしながら、上記特許文献２に示された液晶表示装置においては、メモリ容量を削減するために映像信号を符号化すると共に、更にフレーム前後での階調の変化量を求める、変化量算出回路３０４に入力する前に符号化された信号を復号する必要があるので、回路が複雑になるという問題点があった。
特開平９−８１０８３号公報特開２００４−１６３８４２号公報

前者の先行特許発明（特許文献１）の液晶表示装置においては、メモリ容量を削減するために、ビット数を削減してメモリに蓄える映像信号の階調数を減らしているので、メモリに蓄えた前フレームの映像信号と現フレームの映像信号との階調の変化量を正確に算出できないことがある。液晶の応答を改善するための補正信号はこの階調の変化量に基づいているので、階調変化を正確に算出できないと正確な補正ができない。特に中間調の信号で階調の変化量が小さい信号こそ補正の効果が出易い可能性があるにも関わらず、階調変化量を正確に算出できず補正の効果を発揮できないという課題を有していた。

また、後者の先行特許発明（特許文献２）の液晶表示装置においては、メモリ容量を削減するために、符号化し、階調の変化量を算出する前に復号化しているので、回路が複雑になるという課題を有する。つまり、メモリ容量の削減に伴って、前者の先行発明（特許文献１）は補正性能の劣化を引き起こすという問題点を有しており、後者の先行発明（特許文献２）は回路の複雑化を引き起こすという問題点を有する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、液晶の応答速度を改善する補正動作を、低温で液晶の応答が極端に遅くなる場合に限定することで、常温での間引き処理に伴う画質劣化の影響を無くし、メモリ容量の削減を実現しつつ、入力映像の階調の時間的な変化に応じて、液晶に印加される電圧を補正することにより、液晶の応答速度を改善することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。更に、低温時にコントラストを制御して、液晶の視認性を改善することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、入力された映像信号を間引くためのサブサンプリング回路と、間引かれた映像信号を保持・遅延するメモリと、
間引かれた現フレーム映像信号とメモリで保持・遅延した前フレームの映像信号より階調値の変化量を算出するルックアップテーブルと、ルックアップテーブルの値から現フレームの映像信号を補正する信号を生成する補正信号生成回路と、液晶表示部の表面温度を検出する温度検出回路と、温度検出回路の出力により前記補正信号を制御する補正信号制御回路と、間引く前の現フレーム映像信号に補正信号制御回路の出力を加算する補正信号加算回路とを有し、液晶表示部の温度に応じて映像信号に加算される補正信号を制御する。
また、温度検出回路の出力により映像信号のコントラストゲインを制御するコントラスト制御回路を有し、液晶表示部の温度に応じてコントラストゲインを制御する。

本構成によって、補正信号制御回路において、温度検出回路により液晶表示装置の温度を判定して、液晶の応答が極端に遅くなる低温では、補正信号生成回路からの補正信号が補正信号加算回路に入力されて現フレームの映像信号に加算され、低温以外では、補正信号を０にして現フレームの映像信号に加算されないように動作することで、常温では間引き処理による画質劣化を発生させることなく、低温ではメモリ容量の削減を実現しつつ、液晶の応答速度を改善することが可能となる。

また、コントラスト制御回路において、液晶表示部の温度を温度検出回路から得て、液晶の視認性が悪化する低温ではコントラストゲインを標準値より上げて映像信号のコントラストを強調し、低温以外では標準のコントラストにすることで、常温での画質に影響を与えずに低温での視認性を改善することが可能となる。

本発明の液晶表示装置は、温度検出回路により液晶表示部の温度を検出して、液晶の応答が極端に遅くなる低温では、補正信号生成回路の値が補正信号加算回路に入力されて映像信号に加算され、低温以外では、テーブルの値を０にして映像信号に加算されないように動作することで、常温では間引いたことによる悪影響が出るのを防ぎ、低温では少ないメモリ容量で補正信号による液晶応答改善を可能とすることができる。

また、液晶表示装置の温度を温度検出回路から得て、液晶の視認性が悪化する低温ではコントラストゲインを標準値より上げて映像信号のコントラストを強調し、低温以外では標準のコントラストにすることで、常温での画質に影響を与えずに低温での視認性を改善することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図であり、その構成を説明する。サブサンプリング回路１０１は、入力されたデジタル映像信号をサブサンプルングにより間引いてサンプリング周波数を下げる。フレームメモリ１０２は、サブサンプルングされた映像信号をフレーム単位で蓄積・保存する。ルックアップテーブル１０３は、サブサンプルされた現フレームの映像信号とフレームメモリ１０２に蓄積された前フレームの映像信号より、両映像信号間の階調の変化量を算出する。補正信号生成回路１０４は、ルックアップテーブル１０３の値から現フレームの映像信号を補正するための信号を生成する。

補正信号制御回路１０５は、前記補正信号生成回路１０４からの補正信号を、後述の温度検出回路１０７よりの表面温度に従って、制御する。コントラスト制御回路１１０は、前記表面温度により、映像信号のコントラストゲインを制御してコントラスト特性を変えることができる。補正信号加算回路１０６は、前記コントラスト制御回路１１０を通過した、間引く前の現フレーム映像信号に、前記補正信号制御回路１０５よりの制御された補正信号を加算する。その加算信号は、液晶駆動回路１０８を経て、液晶表示部１０９で表示される。温度検出回路１０７は、液晶表示部１０９の表面温度を検出する。

ここで、現フレームと前フレームの変化量に応じて補正信号生成回路１０４で補正信号を作り、それを、補正信号加算回路１０６で現フレームの映像信号に加算し、その加算した信号を駆動回路１０８を通じて液晶表示部１０９に加えることで液晶の応答を改善する技術は、オーバードライブと呼ばれて一般に良く知られている。この方式に加え、サブサンプリング回路１０１で映像信号を間引いてメモリに蓄積することで、フレームメモリ１０２のメモリ容量を削減を図っている。

しかし、間引いた信号で生成した補正信号で補正を行うと常温では弊害を生じる。例えば、横スクロールしている画面で、４画素に付き３画素間引いたとすると、４画素毎にしか補正がかからない。これを映像で見ると補正がかかったところは相対的に変化が早く、そうでないところは相対的に変化が遅くなるため、周期的に明暗が変化するように見える。常温では、液晶の応答が早いため、その明暗が顕著に現れて画質を悪化させる。補正による応答の改善よりもこの悪化の影響の方が大きくなり、全体としてマイナスになる。

これを解決するために、本発明では温度検出回路１０７で検出した表面温度の信号により、補正信号生成回路１０４よりの補正値を制御する補正信号制御回路１０５を設けている。通常、０℃以下の低温になると液晶の応答がかなり遅くなり、補正の効果も大きいので、上記の周期的な明暗の変化による画質の悪化よりも、補正効果の影響の方が大きい。そこで、温度により補正信号の加算のされ方を変えるようにこの補正信号制御回路１０５を動作させる。この補正信号制御回路１０５の動作を説明する。

図４に、温度検出器で検出された温度と、補正信号制御回路の入出力ゲインの関係を示している。図４（ａ）に基本特性を示す。検出温度が０℃以下の時は入出力ゲインを「１」にして、補正値生成回路１０４からの補正値をそのまま補正値加算回路１０６に入力する。そして、検出温度が０℃以下の時は、入出力ゲインを「０」として補正値加算回路１０６に補正値を入力しないようにする。実際には、図４（ｂ）に示す様に「１」と「０」の変化に傾斜を持たせたり、図４（ｃ）に示す様に変化点、及びゲインを外部で任意に設定できるようにしたり、図４（ｄ）に示す様に変化を滑らかにしたりすることも考えられる。

次コントラスト制御回路１１０の機能を説明する。図５に、コントラスト制御回路の入出力関係を示す。図５（ａ）に示す特性が通常の入出力関係であるとすると、低温時は、図５（ｂ）の様にゲインを大きくする。これにより低温時に悪化した視認性を改善することができる。しかし、図を見れば解る通り、入力信号の大きい部分では出力が飽和してしまうので、白や黒が潰れた映像になってしまう。これは低温で極端な視認性の悪化時の改善に有効であるが、常温時には画質を悪化させてしまう。そこで、温度検出回路１０７の出力により、図５（ｃ）に示すように、常温時には（ａ）の特性、低温時には（ｂ）の特性になるようにコントラストゲインを変えられるようにしたものである。

かかる構成によれば、サブサンプリングして間引いた映像信号を用いる液晶応答補正回路において、温度検出回路１０７の信号を用いて、補正信号制御回路１０５により、低温時のみ補正がかかるように制御することにより、常温でサブサンプリングの悪影響が出るのを防ぎ、低温で液晶の応答が極端に遅くなった時に補正がかかって液晶の応答を改善することができる。また、コントラスト制御回路１１０において、温度検出回路１０７の信号によりコントラストゲインを制御することにより、常温では通常のコントラストとし、低温でコントラストゲインを上げることによる視認性改善を行うことができる。

なお、サブサンプリングのためにサブサンプリング回路１０１のみ示しているが、図６に示すようにサブサンプリング回路１０１の前には低域濾波器１１１を配置して、サブサンプルによる折り返しが発生しないようにする。更に、ルックアップテーブル１０３に入る前にサブサンプルした信号を元のサンプルレートに戻す補間回路１１２を配置する。この補間回路１１２の配置方法は、他にも図７（ａ）（ｂ）に示す方法も考えられる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における液晶表示装置のブロック図であり、図１と比較してコントラスト回路１１０が省略されており、温度検出回路１０７および補正信号制御回路１０５により、液晶応答の補正信号制御のみを実施する。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における液晶表示装置のブロック図であり、図１と比較して、１０１〜１０５の要素が省略されており、コントラスト制御のみを実施するように構成したものである。

本発明に係る液晶表示装置は、常温では悪影響を出さずに、少ないメモリ容量で低温での液晶の応答を改善することが可能となり、また、低温では映像信号のコントラストを強調することで、低温での液晶の視認性を改善することが可能となるので、液晶表示装置として有用である。

本発明の実施例１における液晶表示装置の構成図本発明の実施例２における液晶表示装置の構成図本発明の実施例３における液晶表示装置の構成図本発明の実施例１における補正信号制御回路の説明図本発明の実施例１におけるコントラスト制御回路の説明図本発明の実施例１における低域濾波器と補間回路の説明図本発明の実施例１における補間回路の説明図従来の液晶表示装置の実施例１を示す構成図従来の液晶表示装置の実施例２を示す構成図

符号の説明

１０１：サブサンプリング回路
１０２：フレームメモリ、または遅延回路
１０３：ルックアップテーブル
１０４：補正信号生成回路
１０５：補正信号制御回路
１０６：補正信号加算回路
１０７：温度検出回路
１０８：液晶駆動回路
１０９：液晶表示部
１１０：コントラスト制御回路
１１１：低域濾波器
１１２：補間回路
２０１：ビット数削減回路
２０３：時間軸フィルタ回路
３０１：符号化回路
３０３：復号化回路
３０４：変化量算出回路
３０５：１フレーム前画像再生回路
３０６：像データ補正回路

Claims

入力された現フレームの映像信号を間引くためのサブサンプリング回路と、
間引かれた現フレームの映像信号を保持・遅延するメモリと、
間引かれた現フレーム映像信号とメモリで保持・遅延した前フレームの映像信号より階調値の変化量を算出するルックアップテーブルと、
ルックアップテーブルの値から現フレームの映像信号を補正する信号を生成する補正信号生成回路と、
液晶表示部の表面温度を検出する温度検出回路と、
温度検出回路の出力により前記補正信号を制御する補正信号制御回路と、
間引く前の現フレーム映像信号に補正信号制御回路の出力を加算する補正信号加算回路と、
補正信号加算回路で補正された映像信号によって映像を表示するための駆動回路及び液晶表示部とからなることを特徴とする液晶表示装置。
補正信号制御回路において、温度検出回路により液晶表示部の温度を検出して、液晶の応答が極端に遅くなる低温では、補正信号生成回路からの補正信号が補正信号加算回路に入力されて現フレームの映像信号に加算され、低温以外では、補正信号を０にして現フレームの映像信号に加算されないように動作することで、常温では間引き処理による画質劣化を発生させることなく、低温ではメモリ容量の削減を実現しつつ、液晶の応答速度を改善できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
上記補正信号加算回路の前に、上記温度検出回路の出力により映像信号のコントラストゲインを制御するコントラスト制御回路を備え、液晶の応答速度改善とコントラスト制御を同時に行い、常温での画質を保ったまま、低温での液晶の応答と視認性を少ないメモリ容量で改善できることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
液晶表示部の表面温度を検出する温度検出回路と、
温度検出回路の出力により映像信号のコントラストゲインを制御するコントラスト制御回路と、
コントラスト制御回路から出力される映像信号によって映像を表示するための駆動回路及び液晶表示部とからなることを特徴とする液晶表示装置。
コントラスト制御回路において、液晶表示装置の温度を温度検出回路から得て、液晶の視認性が悪化する低温ではコントラストゲインを標準値より上げて映像信号のコントラストを強調し、低温以外では標準のコントラストにすることで、常温での画質に影響を与えずに低温での視認性を改善できるようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の液晶表示装置。