JP2008256954A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のサブピクセルを有する表示パネルと、外部システムから入力される中間階調の表示データを異なる値に変換する第1及び第2変換回路と、前記表示データに対応する映像電圧を前記各サブピクセルへ出力するドライバとを有し、前記外部システムから入力される表示データは、正規の表示データと、前記正規の表示データの間に挿入される補間表示データとで構成され、前記外部システムから入力される正規の表示データと、補間データとにオーバドライブ処理を施すオーバドライブ回路を有し、前記第1の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された第1表示データを変換し、第2の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された第2表示データを変換する。
【選択図】図3
Description
ホールド応答型ディスプレイ装置の特徴としては、静止画の場合はちらつきのない良好な表示品質を得ることができるが、動画の場合には移動する物体の周囲がぼやけて見える、所謂、動画ぼやけが発生し、著しく表示品質が低下するという課題がある。
この動画ぼやけの発生要因は、物体の移動に伴い視線を移動する際、輝度のホールドされた表示画像に対して移動前後の表示イメージを観測者が補間する、所謂、網膜残像に起因するため、表示ディスプレイ装置の応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけは完全に解消しない。
これを解決するためには、より短い周波数で表示画像を更新するか、黒画面などの挿入によって一旦網膜残像をキャンセルすることで、インパルス応答型ディスプレイ装置に近づける方法が有効である。
FBI駆動方法では、各サブピクセルが複数の階調を表示することにより外部システムから要求される階調を擬似的に表示する。そして、外部システムから要求される階調が中間低階調である場合に、複数の階調の少なくとも1つの階調は最小階調(最小輝度)とし、外部システムから要求された階調が中間高階調である場合に、複数の階調の他の少なくとも1つの階調は最大階調(最大輝度)とする。
つまり、外部システムから要求された階調が低階調側である場合に、所定の階調と最小階調とを切り替えて表示することにより、外部システムから要求された階調を擬似的に表示する。
一方、外部システムから要求された階調が高階調側である場合に、所定の階調と最大階調とを切り替えて表示することにより、外部システムから要求された階調を擬似的に表示する。
図6(a)に示すように、液晶表示モジュールには、外部から60Hzフレームの表示データが入力され、この60Hzフレームの表示データは、フレームメモリに格納される。このフレームメモリに格納された60Hzフレームの表示データを、1フレーム内に2度読み出すことにより、図6(b)に示すように、60Hzの2倍の120Hzフレームの表示データを作成する。
これに、図6(c)に示すように、オーバードライブ(OD)処理を施す。なお、図6では、オーバードライブが施された表示データに対応するサブピクセルを太線枠で図示している。
最後に、図6(d)に示すように、FBI処理により、120Hzフレームの始めの表示データを、明フレーム用の表示データに、120Hzフレームの次の表示データを暗フレーム用の表示データに変換する。
これにより、特に、低階調で黒挿入50%のインパルス駆動とし、動画の画質を改善することができる。この場合に、暗フレームのときには、OD係数を「0」として、動画の画質改善のためのオーバードライブ処理を明フレームにのみ実施している。
このフレームメモリを削減し、さらに、動画性能を向上させるために、外部から入力する表示データを、60Hzの2倍の120Hzフレームの表示データとし、かつ、120Hz表示データを、正規の表示データと、正規の表示データの間に挿入されるベクトル補間データとすることが想定される。
しかしながら、従来のFBI処理では、明フレームにのみオーバドライブ処理を施しているので、外部から入力する表示データが、正規の表示データと、正規の表示データの間に挿入されるベクトル補間データの場合には、輝度断面プロファイルに浪打ち現象が生じ、動画性能が低下するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、外部から正規の表示データと、正規の表示データの間に挿入される補間データとが入力される表示装置において、明フレームおよび暗フレームの両方にオーバドライブ処理を施して動画性能を向上させることにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
(1)複数のサブピクセルを有する表示パネルと、外部システムから入力される中間階調の表示データを異なる値に変換する第1及び第2変換回路と、外部システムからの入力信号に基づき前記表示パネルを駆動するための制御信号を生成する信号生成回路と、前記表示データに対応する映像電圧を前記各サブピクセルへ出力するドライバとを有し、前記外部システムから入力される表示データは、正規の表示データと、前記正規の表示データの間に挿入される、前記正規の表示データから補間により生成される補間表示データとで構成される表示装置であって、前記外部システムから入力される前記正規の表示データと前記補間表示データとにオーバドライブ処理を施すオーバドライブ回路を有し、連続する2フレーム期間を1単位として、前記連続する2フレーム期間内に前記外部システムから入力される表示データを第1表示データと、第2表示データとするとき、前記第1の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された前記第1表示データを変換し、前記第2の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された前記第2表示データを変換し、前記外部システムから入力される表示データが中間階調である場合に、変換後の前記第2表示データによる輝度は、変換後の前記第1表示データによる輝度よりも低い。
(3)(1)または(2)において、前記現フレームの表示データと、前記1つ前のフレームの表示データとを保持するフレームメモリを有し、前記オーバドライブ回路は、現フレームの表示データと、1つ前のフレームの表示データとの差分に基づき、前記第1表示データおよび前記第2表示データに施すオーバドライブ処理の補正量を決定する。
(4)(1)ないし(3)の何れかにおいて、前記第1表示データは、前記正規の表示データであり、前記第2表示データは、前記補間表示データである。
(6)(5)において、前記外部システムから要求された階調が最大階調である場合に、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調は共に前記最大階調である。
(7)(5)において、前記外部システムから要求された階調の前記低階調側と前記高階調側の境界は、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の一方を前記最小階調とし他方を前記最大階調として得られる階調である。
本発明によれば、外部から正規の表示データと、正規の表示データの間に挿入される補間データとが入力される表示装置において、明フレームおよび暗フレームの両方にオーバドライブ処理を施して動画性能を向上させることが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施例の液晶表示モジュールの概略構成を示すブロック図である。
本実施例の液晶表示モジュールは、液晶表示パネル1と、ドレインドライバ2と、ゲートドライバ3と、タイミング生成回路4と、表示データ変換回路5、階調電圧生成回路6とで構成される。
ドレインドライバ2と、ゲートドライバ3は、液晶表示パネル1の周辺部に設置される。ゲートドライバ3は、液晶表示パネル1の一辺に配置された複数のゲートドライバICから構成される。また、ドレインドライバ2は、液晶表示パネル1の他の辺に配置された複数のドレインドライバICから構成される。
タイミング生成回路4は、外部システム(例えば、TV本体やPC本体、携帯電話本体)から入力される、1フレーム期間(1画面分を表示する期間)を規定する垂直同期信号(Vsync)、1水平走査期間(1ライン分を表示する期間)を規定する水平同期信号(Hsync)、表示データの有効期間を規定するディスプレイタイミング信号(DISP)、及び表示データと同期した基準クロック信号(DCLK)に基づき、ゲートドライバ3、ドレインドライバ2を駆動する。
本実施例の液晶表示パネル1において、列方向に配置された各サブピクセルの薄膜トランジスタ(TFT)のドレイン電極は、それぞれ映像線(DL)に接続され、各映像線(DL)は列方向に配置されたサブピクセルに、表示データに対応する映像電圧を供給するドレインドライバ2に接続される。
また、行方向に配置された各サブピクセルにおける薄膜トランジスタ(TFT)のゲート電極は、それぞれ走査線(GL)に接続され、各走査線(GL)は、1水平走査時間、薄膜トランジスタ(TFT)のゲートに走査電圧(正または負のバイアス電圧)を供給するゲートドライバ3に接続される。
ゲートドライバ3は、タイミング生成回路4の制御の基に走査線(GL)に走査電圧を供給し、また、ドレインドライバ2は、タイミング生成回路4の基に映像線(DL)に映像電圧(即ち、階調電圧生成回路6で生成された階調電圧の中で、表示データに対応する電圧)を供給して映像を表示する。
液晶表示パネル1に画像を表示する際、ゲートドライバ3は、上から下(あるいは、下から上)に向かって、走査線(GL)に順次選択走査電圧を供給して走査線(GL)を選択し、一方で、ある走査線(GL)の選択期間中に、ドレインドライバ2は、表示データに対応する映像電圧を、映像線(DL)に供給し、画素電極(PX)に印加する。
映像線(DL)に供給された電圧は、薄膜トランジスタ(TFT)を経由して、画素電極(PX)に印加され、最終的に、保持容量(Cadd)と、液晶容量(LC)に電荷がチャージされ、液晶分子をコントロールすることにより画像が表示される。
オーバードライブ処理回路51は、明フレーム用のオーバードライブ補正量を格納するルックアップテーブル211と、暗フレーム用のオーバードライブ補正量を格納するルックアップテーブル212と、セレクタ213と、メモリ214と、演算回路215とで構成される。なお、明フレームと暗フレームについては後述する。
本実施例では、外部から、120Hzフレーム毎に、正規の表示データと、正規の表示データの間に挿入される、正規の表示データからベクトル補間により生成される補間表示データとが入力される。この外部から120Hzフレーム毎に入力される表示データは、メモリ214に順番に格納される。
メモリ214から読み出された現フレームの一つ前の表示データ203と、現フレームの表示データ204とは演算回路215に入力され、演算回路215は、表示データ203と表示データ204とを比較し、読み出しアドレス201を生成し、オーバードライブ補正量を、ルックアップテーブル211とルックアップテーブル212から読み出す。
ルックアップテーブル211から読み出されたオーバードライブ補正量と、ルックアップテーブル212から読み出されたオーバードライブ補正量は、切替信号(RPS)により制御されるセレクタ213に基づき、どちらか一方のオーバードライブ補正量202が演算回路215に入力される。演算回路215は、表示データ204にオーバードライブ補正量202を加算、あるいは表示データ204からオーバードライブ補正量202を減算して、現フレームの表示データ204にオーバドライブ処理を施す。
前述したように、本実施例では、外部から、120Hzフレーム毎に正規の表示データと、補間表示データとが入力される。ここで、連続する2フレーム期間を1単位として、連続する2フレーム期間内に前記外部システムから1番目に入力される表示データを第1表示データ、2番目に入力される表示データを第2表示データとし、第1表示データは明フレーム用の表示データ、第2表示データは暗フレーム用の表示データとする。
演算回路215から出力された表示データは、演算回路219に入力される。演算回路219は、演算回路215から出力された表示データに対応するFBI設定値206を、ルックアップテーブル216とルックアップテーブル217から読み出す。ルックアップテーブル216から読み出されたFBI設定値とルックアップテーブル217から読み出されたFBI設定値は、切替信号(RPS)により制御されるセレクタ218に基づき、どちらか一方のFBI設定値が演算回路219に入力され、明フレーム用の表示データ、あるいは、暗フレーム用の表示データに変換される。
図7(e)に示すように、液晶表示モジュールには、外部から、60Hzの2倍周期の120Hzフレーム期間毎に、正規の表示データと、補間表示データとが入力される。前述したように、1番目に入力される表示データを第1表示データ、2番目に入力される表示データを第2表示データとし、第1表示データは明フレーム用の表示データ、第2表示データは暗フレーム用の表示データとする。
そして、図7(f)に示すように、第1表示データにオーバードライブ(OD)処理を施す。なお、図7では、オーバードライブが施された表示データに対応するサブピクセルを太線枠で図示している。また、オーバードライブ(OD)処理は、明フレーム用の第1表示データのみに施される。
次に、FBI処理を実行する。しかしながら、図7に示すFBI処理では、図7(g)の輝度断面プロファイルに示すように、明フレームのオーバドライブ処理による、パターンエッジの輝度上昇と、その隣(図中、点線丸で囲んだ部分)にオーバドライブ処理が施されないために輝度が低下した、浪打ち現象が生じ、動画性能が劣化する。なお、図7(g)の輝度断面プロファイルにおいて、横軸は距離、縦軸は輝度を表す。
本実施例でも、図3(h)に示すように、液晶表示モジュールには、外部から、60Hzの2倍周期の120Hzフレーム期間毎に、正規の表示データと、補間表示データとが入力される。
そして、図3(i)に示すように、第1表示データと第2表示データの両方にオーバードライブ(OD)処理を施す。なお、図3では、オーバードライブが施された表示データに対応するサブピクセルを太線枠で図示している。
次に、FBI処理を実行するが、本実施例では、第1表示データと第2表示データの両方にオーバードライブ(OD)処理を施すので、本実施例のFBI処理では、図3(j)の輝度断面プロファイルに示すように、浪打ち現象が発生せず、動画性能を向上させることができる。なお、図3(g)の輝度断面プロファイルにおいて、横軸は距離、縦軸は輝度を表す。
図4は、横軸を入力表示データ(Din)、縦軸を明フレーム用の表示データ(Dlight)及び暗フレーム用の表示データ(Ddark)とし、入力表示データから明フレーム用の表示データ及び暗フレーム用の表示データへの変換特性を示す図である。
本実施例において、図4のAに示す変換特性が施された表示データにより画像を表示するフレームを明フレーム、図4のBに示す変換特性が施された表示データにより画像を表示するフレームを暗フレームとする。また、一般に、液晶表示パネルは、液晶印加電圧Vに応じて静的輝度Tが変化するが、その輝度が最小となるTminと、最大となるTmaxを有する。
本実施例における変換アルゴリズムは、明フレームと暗フレームを合わせて入力表示データに対応した目視輝度を実現し、且つ暗フレームはできるだけ、液晶表示パネルのTminとなる動的輝度を得ること、入力表示データが最も明るくなる256階調の場合の静的輝度はTmaxと同等であることを条件とする。
暗フレームの動的輝度が小さいほど、暗フレームの動的輝度が小さい範囲が大きいほど動画ぼやけを低減できる。よって、暗フレームはTminであるのが好ましいが、Tminよりも少し高い輝度であってもよい。暗フレームの動的輝度がTminである範囲は、0階調から明フレームの動的輝度をTmaxとし、暗フレームの動的輝度をTminとして得られる目視輝度に対応する入力表示データの階調までの範囲である。但し、明フレームの動的輝度をTmaxとし暗フレームの動的輝度をTminとして得られる目視輝度に対応する入力表示データの階調よりも少し小さい階調までであってもよい。
また、明フレームの動的輝度がTmaxである範囲は、明フレームの動的輝度をTmaxとし暗フレームの動的輝度をTminとして得られる目視輝度に対応する入力表示データの階調から256階調までの範囲である。但し、明フレームの動的輝度をTmaxとし暗フレームの動的輝度をTminとして得られる目視輝度に対応する入力表示データの階調よりも少し小さい階調からであってもよい。
[数1]
(静的輝度T)=(液晶駆動データD/255)^γ ・・・ (1)
尚、γ=2.2が用いられることが一般的であることから、以下γ=2.2として説明する。
液晶表示パネル1の立上り時間Tr、立下り時間Tfが共に0と仮定すると、表示輝度は下記(2)式のように近似できる。
[数2]
表示輝度=(明フレームの静的輝度T)/2+(暗フレームの静的輝度T)/2
・・・・・・・・・・・・・・・・ (2)
入力表示データをDin、明フレームの表示データをDlight、暗フレームの表示データをDdarkとすると、(1)式、(2)式からγ=2.2において、下記(3)式となり、図4の実線で示される特性が得られる。
なお、前述までの説明では、本発明を液晶表示モジュールに適用した実施例について説明したが、本発明は、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやLCOS(Liquid Crystal On Silicon)ディスプレイのようなホールド型表示装置にも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
2 ドレインドライバ
3 ゲートドライバ
4 タイミング生成回路
5 表示データ変換回路
6 階調電圧生成回路
51 オーバードライブ処理回路
52 FBI処理回路
211,212,216,217 ルックアップテーブル
213,218 セレクタ
214 メモリ
215,219 演算回路
DL 映像線(ドレイン線、ソース線)
GL 走査線(ゲート線)
PX 画素電極
CT 対向電極(コモン電極)
LC 液晶容量
Cadd 保持容量
TFT 薄膜トランジスタ
Claims (7)
- 複数のサブピクセルを有する表示パネルと、
外部システムから入力される中間階調の表示データを異なる値に変換する第1及び第2変換回路と、
外部システムからの入力信号に基づき前記表示パネルを駆動するための制御信号を生成する信号生成回路と、
前記表示データに対応する映像電圧を前記各サブピクセルへ出力するドライバとを有し、
前記外部システムから入力される表示データは、正規の表示データと、前記正規の表示データの間に挿入される、前記正規の表示データから補間により生成される補間表示データとで構成される表示装置であって、
前記外部システムから入力される前記正規の表示データと前記補間表示データとにオーバドライブ処理を施すオーバドライブ回路を有し、
連続する2フレーム期間を1単位として、前記連続する2フレーム期間内に前記外部システムから入力される表示データを第1表示データと、第2表示データとするとき、前記第1の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された前記第1表示データを変換し、
前記第2の変換回路は、前記オーバドライブ回路でオーバドライブ処理が施された前記第2表示データを変換し、
前記外部システムから入力される表示データが中間階調である場合に、変換後の前記第2表示データによる輝度は、変換後の前記第1表示データによる輝度よりも低いことを特徴とする表示装置。 - 前記ドライバは、前記連続する2フレーム期間の1番目のフレーム期間に、変換後の第1の表示データに対応する第1映像電圧を前記各サブピクセルへ出力し、前記連続する2フレーム期間の2番目のフレーム期間に、変換後の第2表示データに対応する第2映像電圧を前記各サブピクセルへ出力することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記現フレームの表示データと、前記1つ前のフレームの表示データとを保持するフレームメモリを有し、
前記オーバドライブ回路は、現フレームの表示データと、1つ前のフレームの表示データとの差分に基づき、前記第1表示データおよび前記第2表示データに施すオーバドライブ処理の補正量を決定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。 - 前記第1表示データは、前記正規の表示データであり、
前記第2表示データは、前記補間表示データであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記各サブピクセルは、連続する2つのフレーム期間内に2つの階調を表示することにより、外部システムから要求された1つの階調を表示し、
前記外部システムから要求された階調が最大階調と最小階調との間の中間階調のうちの低階調側に含まれる場合に、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の一方は最小階調であり、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の他方は前記外部システムから要求された階調に応じて変化し、
前記外部システムから要求された階調が前記中間階調のうちの高階調側に含まれる場合に、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の一方は前記外部システムから要求された階調に応じて変化し、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の他方は前記最大階調であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記外部システムから要求された階調が最大階調である場合に、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調は共に前記最大階調であることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記外部システムから要求された階調の前記低階調側と前記高階調側の境界は、前記連続する2つのフレーム期間内の2つの階調の一方を前記最小階調とし他方を前記最大階調として得られる階調であることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
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