JP4304042B2 - マトリックス型表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、マトリックス状に配置された複数の画素を駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置及びその駆動方法に関するものである。

ＴＮ（Twisted Nematic）方式を用いた液晶表示装置では、液晶が屈折率異方性や捻じり配向等を有するため、液晶層を通過する光がその方向や角度によって種々の複屈折効果を受け、複雑な視角依存性が現れる。例えば、上方向視角では画面全体が白っぽくなり、下方向視角では画面全体が暗くなり且つ画像の低輝度部で明暗が反転してしまうという現象が発生する。このような視角特性に対して、輝度、色相、コントラスト特性、階調特性等について広視野角化する技術が種々開発されている。

例えば、画像信号のγ特性を２フレーム毎に切り替えて液晶駆動電圧とすることにより広視野角化を図る液晶表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１２１１４４号公報（第３−４頁、図１−３）

上記の液晶表示装置では、異なる２種類のγ特性を２フレーム毎に切り替えているため、切り替え周期が遅くなり、この切り替えによる表示特性の差異を人間がフリッカーとして視認して表示品位が低下する。一方、単に切り替え周期を速くしたとしても（例えば１フレーム毎に切り替え）、液晶自体に応答速度があることが要因となって別の弊害が発生することとなる。

この別の弊害について説明する。液晶の応答時間は一般に次の特徴がある。
１）立ち上がりと立ち下がりとでその応答時間が異なる。
２）温度によって液晶の特性が変化し、応答時間も変化する。

したがって、この両者の特性により、温度が変化すると、２種類のγ特性の切り替えによる広視野角化の効果が変化し、視野角特性やさらには正面での階調特性が変化してしまう。

例えば、一般的なノーマリホワイトのＴＮ液晶を例に挙げると、立ち上がり速度の方が立ち下がり速度よりも充分速く、温度が上がると応答速度が上がる特性を示す。図９は、このような特性を持った液晶で２種類のγ特性を周期的に切り替えた場合の正面視野における波形特性を示す図である。

図９において比較的高い温度の場合の波形がＲＷ（図中の実線の曲線）である。そして、比較的低い温度の場合の波形はＲＷ’（図中の破線の曲線）である。この場合に得られる透過率は波形の平均と考えてよく、それぞれ、比較的高い温度の場合はＴａｖｅ（図中の実線の直線）、比較的低い温度の場合はＴａｖｅ’（図中の破線の直線）となり、明らかに正面視野における透過率が変化している。Ｔａｖｅ’がＴａｖｅよりも上側（透過率の高い方向）に遷移したのは、この液晶の特性が、
１）応答速度が立ち上がりの方が速い、
２）温度が上がると応答速度が上がる（温度が下がると応答速度が下がる）、
という特性であったためである。詳細な説明は省略するが、このような温度による特性変化が視野角特性にも影響を与えることの理解の妨げにはならないであろう。

また、同様のことが切り替え周期を変化させた場合にもいえる。ＴＶ信号のフレーム周期は６０Ｈｚが一般的であるが、アナログＶＴＲの特殊再生等においては、フレーム周期が固定でなく、しかもダイナミックに変化することが知られている。また、全世界対応のＴＶであれば、フレーム周期が６０Ｈｚだけでなく５０Ｈｚ等にも対応しなければならない。したがって、このような条件下ではフレーム周期の変化によっても表示品位が低下する。

本発明の目的は、γ特性の切り替えを周期的に行った際の温度やフレーム周期の変化による表示品位の低下を抑制することができるとともに、視野角を拡大することができるマトリックス型表示装置及びその駆動方法を提供することである。

本発明に係るマトリックス型表示装置は、マトリックス状に配置された複数の画素を有する表示パネルを駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置であって、入力される映像信号を、第１γ特性を用いてγ変換する第１γ変換手段と、入力される映像信号を、第１γ特性と異なる第２γ特性を用いてγ変換する第２γ変換手段と、第１及び第２γ変換手段の出力を切り替える切り替え手段と、表示パネルのフレーム間の応答速度に作用するパラメータの値を検出する検出手段と、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正する補正手段とを備えるものである。

本発明に係るマトリックス型表示装置においては、表示パネルのフレーム間の応答速度に作用するパラメータの値が検出され、検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ特性が補正され、映像信号が補正された第１γ特性及び第２γ特性を用いてそれぞれγ変換され、γ変換された２つの出力が切り替えられるので、表示パネルのフレーム間の応答速度が変化した場合でも、当該応答速度下で所望のγ特性となるように第１及び第２γ特性を補正することができ、γ特性の切り替えによる表示品位の低下を抑制することができるとともに、視野角を拡大することができる。

切り替え手段は、第１及び第２γ変換手段の出力を１フレーム毎に且つ画素毎に切り替えることが好ましい。

この場合、１フレーム毎にγ特性を切り替えているので、人間がフリッカーとして視認しないようにγ特性の切り替え周期を速めることができるとともに、画素毎にγ特性を切り替えているので、視野角を拡大することができる。

切り替え手段は、第１及び第２γ変換手段の出力の選択確率が略同一となるように、第１及び第２γ変換手段の出力を時間的及び／又は空間的にランダムに切り替えることが好ましい。

この場合、選択確率が略同一となるように時間的及び／又は空間的にランダムにγ特性を切り替えているので、表示パネルとして液晶パネルを用いたときに、駆動電圧の交流反転周期に影響されることなく、所望のタイミングでγ特性を切り替えることができ、マトリックス型表示装置の設計自由度を高めることができる。

検出手段は、表示パネルの温度を検出することが好ましい。この場合、応答速度は表示パネルの温度に応じて変化するため、表示パネルの温度に応じて第１及び第２γ特性を補正することにより、応答速度が変化した場合でも、当該応答速度下で所望のγ特性を実現することができ、視野角を拡大することができる。

表示パネルのフレーム間の応答速度Ｖは、表示パネルのフレーム周波数をｆ、表示パネルの立ち上がり時間をＴＵ、表示パネルの立ち下り時間をＴＤとしたときに、Ｖ＝１／（ｆ×ＴＵ）又はＶ＝１／（ｆ×ＴＤ）であり、検出手段は、表示パネルのフレーム周波数ｆを検出することが好ましい。

この場合、応答速度はフレーム周波数に反比例して変化するため、フレーム周波数に応じて第１及び第２γ特性を補正することにより、応答速度が変化した場合でも、当該応答速度下で所望のγ特性を実現することができ、視野角を拡大することができる。

補正手段は、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて、切り替え手段による第１及び第２γ特性の切り替え時における実効透過率の振幅を制御することが好ましい。

この場合、検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ特性の切り替え時における実効透過率の振幅を制御しているので、応答速度が変化した場合でも、視野角の拡大に適したγ特性を実現することができる。

実効透過率の振幅は、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）に第１γ特性を用い且つ第ｎ＋１フレーム目に第２γ特性を用いた場合におけるフレーム間の瞬間最大透過率と瞬間最小透過率との差分であり、補正手段は、応答速度が所定値より遅い場合に実効透過率の振幅を増加させ、応答速度が所定値より速い場合に実効透過率の振幅を減少させるように、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することが好ましい。

この場合、５０％透過率のフレーム間の瞬間最大透過率と瞬間最小透過率との差分を実効透過率の振幅として、応答速度が所定値より遅い場合に実効透過率の振幅を増加させ、応答速度が所定値より速い場合に実効透過率の振幅を減少させているので、応答速度が変化した場合でも、視野角の拡大に適したγ特性をより高精度に実現することができるとともに、より良好な表示品位で画像を表示することができる。

補正手段は、実効透過率の振幅をＴＷ、正面視角における５０％透過率に対する左４５度視角及び右４５度視角における５０％透過率の変動割合のうち大きい方を劣化度合いＴＶとしたときに、ＴＷ≧５.７（ＴＶ−０.１）となるように、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することが好ましい。

この場合、マトリックス型表示装置の表示画面の水平方向における視野角を拡大して良好な画像を表示することができる。

補正手段は、実効透過率の平均値が一定になるように、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することが好ましい。

この場合、実効透過率の平均値が一定になるように、検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ特性を補正しているので、表示パネルの立ち上がり波形と立ち下がり波形とが非対称な状態で応答速度が変化した場合でも、視野角の拡大に適したγ特性を実現することができる。

実効透過率の平均値は、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）に第１γ特性を用い且つ第ｎ＋１フレーム目に第２γ特性を用いた場合におけるフレーム間の平均透過率であり、補正手段は、平均透過率が４５％〜５５％となるように、検出手段により検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することが好ましい。

この場合、平均透過率が４５％〜５５％となるように、検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ特性を補正しているので、応答速度が変化した場合でも、表示パネルの正面視角における表示特性を変化させることなく、視野角を拡大することができる。

切り替え手段は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素から構成される１画素を単位として第１及び第２γ変換手段の出力を画素毎に切り替えることが好ましい。この場合、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素から構成される１画素を単位としてγ特性を切り替えているので、装置の構成を簡略化することができる。

切り替え手段は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素をそれぞれ１画素として第１及び第２γ変換手段の出力を画素毎に切り替えることが好ましい。この場合、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素の各画素単位でγ特性を切り替えているので、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素の各特性に応じた良好なγ特性を実現することができる。

表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。この場合、視野角特性の大きい液晶表示装置においてγ特性の切り替えによる表示品位の低下を抑制することができるとともに、視野角を拡大することができる。

本発明に係るマトリックス型表示装置の駆動方法は、マトリックス状に配置された複数の画素を有する表示パネルを駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置の駆動方法であって、表示パネルのフレーム間の応答速度に作用するパラメータの値を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出されたパラメータの値に応じて互いに異なる第１及び第２γ特性を補正する補正ステップと、入力される映像信号を、補正された第１γ特性を用いてγ変換する第１変換ステップと、入力される映像信号を、補正された第２γ特性を用いてγ変換する第２変換ステップと、第１及び第２γ変換ステップにおいてγ変換された２つの出力を切り替える切り替えステップとを含むものである。

本発明によれば、表示パネルの駆動電圧に対する応答速度に作用するパラメータの値が検出され、検出されたパラメータの値に応じて第１及び第２γ特性が補正され、映像信号が補正された第１γ特性及び第２γ特性を用いてそれぞれγ変換され、γ変換された２つの出力が切り替えられるので、表示パネルのフレーム間の応答速度が変化した場合でも、当該応答速度下で所望のγ特性となるように第１及び第２γ特性を補正することができ、γ特性の切り替えを周期的に行った際の温度やフレーム周期の変化による表示品位の低下を抑制することができるとともに、視野角を拡大することができる。

以下、本発明に係るマトリックス型表示装置について図面を参照しながら説明する。以下の各実施形態では、マトリックス型表示装置の一例として液晶表示装置を例に説明するが、本発明が適用されるマトリックス型表示装置はこの例に特に限定されず、視野角特性を有するものであれば、他のマトリックス型表示装置にも同様に適用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置は、第１変換回路１、第２変換回路２、選択回路３、駆動回路４、液晶パネル５、ゲイン算出回路６、分布判定回路７及び温度センサ８を備える。第１変換回路１は、パネル等価回路１１、第１γ変換回路１２及びパネル逆等価回路１３を備え、第２変換回路２は、パネル等価回路２１、第２γ変換回路２２及びパネル逆等価回路２３を備える。

第１変換回路１及び第２変換回路２には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に分離された映像信号ＩＳが入力され、選択回路３、ゲイン算出回路６及び分布判定回路７には、映像信号ＩＳの垂直同期信号及び水平同期信号等の同期信号ＨＶが入力される。映像信号ＩＳ及び同期信号ＨＶは、所定の映像出力回路（図示省略）等から入力される信号である。

温度センサ８は、液晶パネル５の所定位置に取り付けられ、液晶パネル５の温度を検出する。ゲイン算出回路６は、温度センサ８により検出された液晶パネル５の温度に応じて第１γ変換回路１２の第１γ特性γ１及び第２γ変換回路２２の第２γ特性γ２を補正するためのゲイン制御信号Ｇ１、Ｇ２を第１γ変換回路１２及び第２γ変換回路２２へ出力する。また、ゲイン算出回路６は、同期信号ＨＶの垂直同期信号から液晶パネル５のフレーム周波数を検出し、検出したフレーム周波数に応じて第１γ変換回路１２の第１γ特性γ１及び第２γ変換回路２２の第２γ特性γ２を補正するためのゲイン制御信号Ｇ１、Ｇ２を第１γ変換回路１２及び第２γ変換回路２２へ出力する。

ここで、液晶パネル５の温度は、液晶パネル５のフレーム間の応答速度に作用するパラメータであり、液晶パネル５の温度が低下した場合に応答速度は遅くなり、液晶パネル５の温度が上昇した場合に応答速度は速くなり、液晶パネル５の温度に応じて応答速度が変化する。

また、本実施の形態では、液晶パネル５のフレーム周波数をｆ、液晶パネル５の立ち上がり時間（最大輝度を１００％、最小輝度を０％としたときに、０％表示状態から１００％表示状態に遷移させる際に輝度が０％から９０％に達する時間）をＴＵとしたときに、液晶パネル５のフレーム間の応答速度Ｖを、Ｖ＝１／（ｆ×ＴＵ）と定義する。したがって、フレーム周波数は、液晶パネル５のフレーム間の応答速度に作用するパラメータであり、フレーム周波数が高くなった場合に応答速度は遅くなり、フレーム周波数が低くなった場合に応答速度は速くなり、応答速度はフレーム周波数に反比例して変化する。

なお、液晶パネル５のフレーム間の応答速度Ｖの定義は、上記の例に特に限定されず、液晶パネル５の立ち下り時間（最大輝度を１００％、最小輝度を０％としたときに、１００％表示状態から０％表示状態に遷移させる際に輝度が１００％から１０％に減衰する時間）をＴＤとしたときに、Ｖ＝１／（ｆ×ＴＤ）と定義してもよい。また、液晶パネル５のフレーム間の応答速度に作用するパラメータとしては、上記の各例に特に限定されず、他のパラメータを用いてもよい。

パネル等価回路１１は、液晶パネル５の入出力特性Ｐ（ｘ）と等価な変換特性を有する回路であり、映像信号ＩＳを液晶パネル５の入出力特性Ｐ（ｘ）によって変換した映像信号を出力する。パネル等価回路２１もパネル等価回路１１と同様に構成され、同様に動作する。

第１γ変換回路１２は、ゲイン算出回路６から出力されるゲイン制御信号Ｇ１に応じて第１γ特性γ１のゲインを補正し、補正後の第１γ特性を用いてパネル等価回路１１から出力される映像信号をγ変換し、γ変換した映像信号をパネル逆等価回路１３へ出力する。

第２γ変換回路２２は、ゲイン算出回路６から出力されるゲイン制御信号Ｇ２に応じて第１γ特性γ１と相補な第２γ特性γ２のゲインを補正し、補正後の第２γ特性を用いてパネル等価回路２１から出力される映像信号をγ変換し、γ変換した映像信号をパネル逆等価回路２３へ出力する。

図２は、図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の一例を説明するための特性図である。図２では、第１γ変換回路１２及び第２γ変換回路２２のγ特性（入力レベルに対する透過率特性）として、横軸に表示すべき透過率（入力に相当）を用い、縦軸に実際に表示される透過率（出力に相当）を用いた場合のγ特性を示しており、各透過率は正規化された値である。

まず、初期値として、第１γ変換回路１２は、表示すべき透過率より実際に表示される透過率が高い、すなわち明るい変換特性を有する第１γ特性γ１に設定されており、第２γ変換回路２２は、表示すべき透過率より実際に表示される透過率が低い、すなわち暗い変換特性を有する第２γ特性γ２に設定されている。

また、第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２は、予め決定されており、例えば、映像信号ＩＳの肌色を基準に各視角に最適なγ特性が予め決定されている。肌色を基準にするのは、肌色は人間が視覚的に最も敏感な色であり、肌色に関する視角特性が最も視認されやすいためである。

ここで、液晶パネル５の温度が低下したり、フレーム周波数が高くなることにより、液晶パネル５のフレーム間の応答速度が所定の基準速度より遅くなった場合、ゲイン算出回路６は、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に最適なγ特性となるようにゲインを増加させるためのゲイン制御信号Ｇ１，Ｇ２を出力する。第１γ変換回路１２はゲイン制御信号Ｇ１に応じてゲインを増加させ、第１γ特性は補正後の第１γ特性γ１’となり、第２γ変換回路２２はゲイン制御信号Ｇ２に応じてゲインを増加させ、第２γ特性は補正後の第２γ特性γ２’となる。

一方、液晶パネル５の温度が上昇したり、フレーム周波数が低くなることにより、液晶パネル５のフレーム間の応答速度が所定の基準速度より速くなった場合、ゲイン算出回路６は、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に最適なγ特性となるようにゲインを減少させるためのゲイン制御信号Ｇ１，Ｇ２を出力する。第１γ変換回路１２はゲイン制御信号Ｇ１に応じてゲインを減少させ、第１γ特性は補正後の第１γ特性γ１”となり、第２γ変換回路２２はゲイン制御信号Ｇ２に応じてゲインを減少させ、第２γ特性は補正後の第２γ特性γ２”となる。

このようにして、第１γ特性及び第２γ特性を液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に応じて補正することにより、第１γ特性及び第２γ特性を液晶パネル５のフレーム間の応答速度に最適なγ特性に補正することができる。なお、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数により決定されるゲインは、所定の官能評価等により予め決定されたものであり、ゲイン算出回路６内にＲＯＭテーブル形式等により液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に対応付けて予め記憶されている。

パネル逆等価回路１３は、液晶パネル５の逆入出力特性Ｐ^−１（ｘ）と等価な変換特性を有する回路であり、映像信号ＩＳを液晶パネル５の逆入出力特性Ｐ^−１（ｘ）によって変換した映像信号を出力する。パネル逆等価回路２３もパネル逆等価回路１３と同様に構成され、同様に動作する。このように、第１変換回路１及び第２変換回路２においては、パネル等価回路１１，２１により変換された映像信号がパネル逆等価回路１３，２３により逆変換されるので、第１γ特性及び第２γ特性により変換された映像信号がそれぞれ選択回路３へ出力される。

なお、第１変換回路１及び第２変換回路２の構成は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば、パネル等価回路１１，２１及びパネル逆等価回路１３，２３を省略してγ変換のみを行うようにしてもよい。また、第１及び第２γ変換回路においてゲインを補正しているが、γ特性自体を切り替えてγ特性を補正してもよく、γ変換回路の方式も、アナログ方式、演算方式、ＲＯＭテーブル方式等の種々のものを用いることができる。また、液晶表示装置では、カラーフィルタやバックライト等の特性からＲＧＢ信号間でγ特性が全階調においては一致しておらず、色シフト特性を有しているため、色相変化等の発生を抑えて視野角補正を行うために、ＲＧＢ信号毎にγ変換回路を設けるようにしてもよい。

分布判定回路７は、同期信号ＨＶの垂直同期信号及び水平同期信号を基準に液晶パネル５の表示画面上の映像信号ＩＳの画素位置を特定し、この画素位置を表す位置情報ＰＤを選択回路３へ出力する。

選択回路３は、同期信号ＨＶ及び位置情報ＨＰを基に、１フレーム毎に且つ画素毎に第１変換回路１の出力及び第２変換回路２の出力を切り替えて第１変換回路１の出力及び第２変換回路２の出力のうちの一方を選択的に駆動回路４へ出力する。

図３は、図１に示す選択回路による第１γ特性γ１と第２γ特性γ２との切り替えパターンの一例を示す模式図である。なお、各画素に対する駆動電圧の極性は１フレーム毎に反転されるが、図３では、極性の図示を省略している。

図３の（ａ）は第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）の切り替えパターンを示し、（ｂ）は第ｎ＋１フレーム目の切り替えパターンを示しており、選択回路３は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素を１単位として第１γ特性γ１と第２γ特性γ２とを市松状に画素毎に切り替えるとともに、１フレーム毎に切り替える。なお、切り替えパターンは、上記の例に特に限定されず、他の切り替えパターンを用いてもよく、また、切り替えられる画素の単位も、上記の例に特に限定されず、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素をそれぞれ１画素として第１γ特性γ１と第２γ特性γ２とを切り替えるようにしてもよい。

駆動回路４は、極性反転回路、ゲート駆動回路及びソース駆動回路等から構成され、選択回路３から出力される映像信号を用いてソース駆動回路により液晶パネル５を駆動し、映像信号ＩＳにより表される画像を液晶パネル５に表示する。液晶パネル５は、マトリックス状に配置された複数の画素を有する液晶パネルであり、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶パネル又はＰＶＡ（Patterned Vertical Alignment）液晶パネルを用いることができる。

本実施形態では、液晶パネル５が表示パネルの一例に相当し、第１変換回路１が第１γ変換手段の一例に相当し、第２変換回路２が第２γ変換手段の一例に相当し、選択回路３、駆動回路４及び分布判定回路７が切り替え手段の一例に相当し、ゲイン算出回路６及び温度センサ８が検出手段の一例に相当し、ゲイン算出回路６が補正手段の一例に相当する。

次に、ゲイン算出回路６による第１及び第２γ特性の補正処理の一例として第１及び第２γ特性の切り替え時における実効透過率の振幅制御処理について詳細に説明する。図４は、図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の透過率の振幅を説明するための特性図である。図４に示すように、第１γ特性がγ１であり、第２γ特性がγ２であり、表示すべき透過率が５０％の場合、透過率の振幅はＷとなる。この透過率の振幅Ｗは、静的動作における透過率の振幅であり、第１及び第２γ特性を動的に切り替える場合の実効透過率の振幅は以下のようになる。

図５は、図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の実効透過率の振幅を説明するための特性図である。図５に示すように、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）に第１γ特性γ１を用い、次の第ｎ＋１フレーム目に第２γ特性γ２を用いた場合の駆動波形はＤＷ（図中の実線の矩形波）となり、駆動波形ＤＷに対して実際に表示される透過率の波形はＲＷ（図中の実線の三角波）となる。このとき、フレーム間の瞬間最大透過率はＴｍａｘ（図中の上側の破線）となり、瞬間最小透過率はＴｍｉｎ（図中の下側の破線）となる。ここで、５０％透過率を基準とするのは、第１及び第２γ特性として取り得る最大値及び最小値は、図４に示す平行四辺形内となり、５０％透過率の振幅が最も大きくなるからであり、また、５０％透過率すなわち輝度が５０％となる表示部分は、人間が最も注目しやすく且つ眼の感度が最も高いと考えられるからである。

本実施の形態では、瞬間最大透過率Ｔｍａｘと瞬間最小透過率Ｔｍｉｎの差分ＴＷを実効透過率の振幅と定義し、ゲイン算出回路６は、液晶パネル５の応答速度が基準値より遅い場合に実効透過率の振幅ＴＷを増加させ、応答速度が基準値より速い場合に実効透過率の振幅ＴＷを減少させるように、第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２のゲインを補正する。この補正により、応答速度が変化した場合でも、視野角の拡大に適したγ特性を実現することができる。

次に、上記の実効透過率の振幅制御処理のより好ましい例について具体的に説明する。図６は、５０％透過率の変動割合を説明するための特性図である。図６に示すように、正面視角（０度）における基準γ特性をγＲ、ゲイン算出回路６により補正された補正γ特性をγＨ（第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２の合成特性）とし、５０％透過率における基準γ特性γＲに対する補正γ特性γＨのずれ量Ｖを５０％透過率の変動割合と定義し、左４５度視角及び右４５度視角おける５０％透過率の変動割合のうち大きい方を劣化度合いＴＶと定義する。ここで、左４５度視角及び右４５度視角を基準としたのは、水平±４５度程度までの広視野角特性がテレビジョン等の市場で最も要望されているからである。

図７は、官能評価による劣化度合いＴＶと実効透過率の振幅ＴＷとの関係を示す図である。上記の定義の下、官能試験を行った結果、劣化度合いＴＶに対して、好ましい表示特性を確保するために必要な実効透過率の振幅ＴＷの下限は、図７に示す直線ＴＷ＝５．７×ＴＶ−０．５７であることがわかった。なお、劣化度合いＴＶが０．１（１０％）未満の場合は改善の必要はなかった。

したがって、ゲイン算出回路６は、実効透過率の振幅をＴＷ、正面視角における５０％透過率に対する左４５度視角及び右４５度視角における５０％透過率の変動割合のうち大きい方を劣化度合いＴＶとしたときに、ＴＷ≧５.７（ＴＶ−０.１）となるように、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に応じて第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２のゲインを補正する。この補正により、テレビジョン等のマトリックス型表示装置において最も視野角特性が必要される水平方向における視野角を拡大して良好な画像を表示することができる。

次に、第１及び第２γ特性の切り替え時における実効透過率の振幅制御の他の例について説明する。一般に、液晶パネルでは、立ち上がり波形と立ち下がり波形とは非対称となり、立ち上がり時間と立ち下がり時間とが一致しない。このため、液晶パネルの温度及びフレーム周波数等の変化により実効透過率の平均値が変化してしまい、振幅が大きいほどこの傾向が顕著となる。したがって、良好な表示特性を実現するためには、実効透過率の平均値を一定に維持する必要があり、ゲイン算出回路６は、上記の振幅制御に代えて又は加えて、実効透過率の平均値が一定になるように、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に応じて第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２のゲインを補正するようにしてもよい。

図５に示すように、実際に表示される透過率波形ＲＷの実効駆動波形はＤＥ（図中の一点鎖線の矩形波）となり、この場合の実効透過率の平均値、すなわち、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目に第１γ特性γ１を用い、次の第ｎ＋１フレーム目に第２γ特性γ２を用いた場合におけるフレーム間の平均透過率はＴａｖｅ（図中の一点鎖線）となり、５０％にはなっていない。このため、ゲイン算出回路６は、実効透過率が４５％〜５５％となるように、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数に応じて第１γ特性γ１及び第２γ特性γ２のゲインを補正する。この結果、応答速度が変化した場合でも、液晶パネル５の正面視角における表示特性を変化させることなく、視野角の拡大に適したγ特性を実現することができる。

上記のように、本実施の形態では、液晶パネル５の温度及びフレーム周波数が検出され、検出された温度及びフレーム周波数に応じて第１及び第２γ特性が補正され、映像信号が補正された第１γ特性及び第２γ特性を用いてそれぞれγ変換され、γ変換された２つの出力が１フレーム毎且つ画素毎に切り替えられているので、人間がフリッカーとして視認しないようにγ特性の切り替え周期を速めることができるとともに、良好な表示品位で視野角を拡大することができる。

次に、本発明の第２実施形態による液晶表示装置について説明する。図８は、本発明の第２実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図８に示す液晶表示装置と図１に示す液晶表示装置とで異なる点は、分布判定回路７に代えて乱数発生回路９が付加され、選択回路３が乱数発生回路９からの切り替え制御信号ＲＤに応答して動作する選択回路３ａに変更された点である。その他の点は図１に示す液晶表示装置と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

乱数発生回路９は、所定の乱数発生器等から構成され、同期信号ＨＶの垂直同期信号及び水平同期信号等を基準にして、第１及び第２変換回路１，２の出力の選択確率が同一となるように、第１及び第２変換回路１，２の出力を時間的及び空間的にランダムに切り替えるための切り替え制御信号ＲＤを選択回路３ａへ出力する。

選択回路３ａは、切り替え制御信号ＲＤに応答して第１及び第２変換回路１，２の出力を時間的及び空間的にランダムに切り替えて第１変換回路１の出力及び第２変換回路２の出力のうちの一方を選択的に駆動回路４へ出力し、以降の各ブロックの動作は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、選択回路３ａ及び乱数発生回路９が選択手段の一例に相当し、その他は第１実施形態と同様である。

上記の構成により、本実施形態では、第１の実施の形態の効果に加え、選択確率が同一となるように時間的及び空間的にランダムにγ特性を切り替えているので、液晶パネル５の駆動電圧の交流反転周期に影響されることなく、所望のタイミングでγ特性を切り替えることができ、表示特性に関する液晶表示装置の設計自由度を高めることができる。

本発明に係るマトリックス型表示装置は、γ特性の切り替えを周期的に行った際の温度やフレーム周期の変化による表示品位の低下を抑制することができるとともに、視野角を拡大することができ、マトリックス状に配置された複数の画素を駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置等として有用である。

本発明の第１実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の一例を説明するための特性図である。 図１に示す選択回路による第１γ特性γ１と第２γ特性γ２との切り替えパターンの一例を示す模式図である。 図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の透過率の振幅を説明するための特性図である。 図１に示す第１γ変換回路及び第２γ変換回路の第１及び第２γ特性の実効透過率の振幅を説明するための特性図である。 ５０％透過率の変動割合を説明するための特性図である。 官能評価による劣化度合いＴＶと実効透過率の振幅ＴＷとの関係を示す図である。 本発明の第２実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 ２種類のγ特性を周期的に切り替えた場合の正面視野における波形特性を示す図である。

符号の説明

１ 第１変換回路
２ 第２変換回路
３，３ａ 選択回路
４ 駆動回路
５ 液晶パネル
６ ゲイン算出回路
７ 分布判定回路
８ 温度センサ
９ 乱数発生回路
１１，２１ パネル等価回路
１２ 第１γ変換回路
１３，２３ パネル逆等価回路
２２ 第２γ変換回路

Claims (14)

1. マトリックス状に配置された複数の画素を有する表示パネルを駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置であって、
   入力される映像信号を、第１γ特性を用いてγ変換する第１γ変換手段と、
   前記映像信号を、前記第１γ特性と異なる第２γ特性を用いてγ変換する第２γ変換手段と、
   前記第１及び第２γ変換手段の出力を切り替えて前記表示パネルを駆動する切り替え手段と、
   前記表示パネルのフレーム間の応答速度に作用するパラメータの値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて前記第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正する補正手段とを備え、
   前記切り替え手段は、前記第１及び第２γ変換手段の出力の選択確率が略同一となるように、前記第１及び第２γ変換手段の出力を時間的及び／又は空間的にランダムに切り替えることを特徴とするマトリックス型表示装置。
2. 前記切り替え手段は、前記第１及び第２γ変換手段の出力を１フレーム毎に且つ画素毎に切り替えることを特徴とする請求項１記載のマトリックス型表示装置。
3. 前記検出手段は、前記表示パネルの温度を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のマトリックス型表示装置。
4. 前記表示パネルのフレーム間の応答速度Ｖは、前記表示パネルのフレーム周波数をｆ、前記表示パネルの立ち上がり時間をＴＵ、前記表示パネルの立ち下り時間をＴＤとしたときに、Ｖ＝１／（ｆ×ＴＵ）又はＶ＝１／（ｆ×ＴＤ）であり、
   前記検出手段は、前記表示パネルのフレーム周波数ｆを検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
5. 前記補正手段は、前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて、前記切り替え手段による第１及び第２γ特性の切り替え時における実効透過率の振幅を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
6. 前記実効透過率の振幅は、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）に前記第１γ特性を用い且つ第ｎ＋１フレーム目に前記第２γ特性を用いた場合におけるフレーム間の瞬間最大透過率と瞬間最小透過率との差分であり、
   前記補正手段は、前記応答速度が所定値より遅い場合に前記実効透過率の振幅を増加させ、前記応答速度が所定値より速い場合に前記実効透過率の振幅を減少させるように、前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて前記第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することを特徴とする請求項５記載のマトリックス型表示装置。
7. 前記補正手段は、前記実効透過率の振幅をＴＷ、正面視角における５０％透過率に対する左４５度視角及び右４５度視角における５０％透過率の変動割合のうち大きい方を劣化度合いＴＶとしたときに、ＴＷ≧５.７（ＴＶ−０.１）となるように、前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて前記第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することを特徴とする請求項６記載のマトリックス型表示装置。
8. 前記補正手段は、前記実効透過率の平均値が一定になるように、前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて前記第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
9. 前記実効透過率の平均値は、表示すべき透過率が５０％となる画素に対して第ｎフレーム目（ｎは任意の整数）に前記第１γ特性を用い且つ第ｎ＋１フレーム目に前記第２γ特性を用いた場合におけるフレーム間の平均透過率であり、
   前記補正手段は、前記平均透過率が４５％〜５５％となるように、前記検出手段により検出されたパラメータの値に応じて前記第１及び第２γ変換手段の第１及び第２γ特性を補正することを特徴とする請求項８記載のマトリックス型表示装置。
10. 前記切り替え手段は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素から構成される１画素を単位として前記第１及び第２γ変換手段の出力を画素毎に切り替えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
11. 前記切り替え手段は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素をそれぞれ１画素として前記第１及び第２γ変換手段の出力を画素毎に切り替えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
12. 前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマトリックス型表示装置。
13. マトリックス状に配置された複数の画素を有する表示パネルを駆動して画像を表示するマトリックス型表示装置の駆動方法であって、
    前記表示パネルのフレーム間の応答速度に作用するパラメータの値を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにおいて検出されたパラメータの値に応じて互いに異なる第１及び第２γ特性を補正する補正ステップと、
    入力される映像信号を、前記第１γ特性を用いてγ変換する第１変換ステップと、
    前記映像信号を、前記第２γ特性を用いてγ変換する第２変換ステップと、
    前記第１及び第２変換ステップにおいてγ変換された２つの出力を切り替える切り替えステップとを含み、
    前記切り替えステップは、前記第１及び第２変換ステップにおいてγ変換された出力の選択確率が略同一となるように、前記第１及び第２変換ステップにおいてγ変換された出力を時間的及び／又は空間的にランダムに切り替えるステップを含むことを特徴とするマトリックス型表示装置の駆動方法。
14. 前記検出ステップは、前記表示パネルの温度を検出するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載のマトリックス型表示装置の駆動方法。