JP3346843B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に液晶の応答速度は、液晶分子が印
加された電界によって立ち上がる速度ｔｒと、電界を零
にしたときに各分子間の力によって元の状態に復帰する
速度ｔｄにより決まる。これらの速度ｔｒ，ｔｄは以下
の式で表される。
加された電界によって立ち上がる速度ｔｒと、電界を零
にしたときに各分子間の力によって元の状態に復帰する
速度ｔｄにより決まる。これらの速度ｔｒ，ｔｄは以下
の式で表される。
【０００３】 ｔｒ＝ηｄ2 ／（ΔεＶ−Ｋπ2 ） …（１） ｔｄ＝ηｄ2 ／Ｋπ2 …（２） ここに、Ｋは、液晶の発散、ねじれ、曲げの弾性定数を
それぞれＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 としたときに、Ｋ＝Ｋ1 ＋
（Ｋ3 −２Ｋ2 ）／４で表される定数である。Δεは、
液晶分子の長軸方向の誘電率εs と短軸方向の誘電率ε
p の差εs −εpである。ηは液晶分子のねじれ粘性、
ｄは液晶セルの厚み（セルギャップ）、Ｖは印加電圧で
ある。
それぞれＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 としたときに、Ｋ＝Ｋ1 ＋
（Ｋ3 −２Ｋ2 ）／４で表される定数である。Δεは、
液晶分子の長軸方向の誘電率εs と短軸方向の誘電率ε
p の差εs −εpである。ηは液晶分子のねじれ粘性、
ｄは液晶セルの厚み（セルギャップ）、Ｖは印加電圧で
ある。
【０００４】（１），（２）式から明らかなように、液
晶の応答速度を速めるには、η，ｄを小さくするか、ま
たはＫを大きくすればよい。ただし、η，Ｋは物質定数
であり、ｄは屈折率の異方性であるΔｎとの兼ね合いで
最小透過率が決まってくるので、それ程小さくすること
はできない。そこで種々の液晶物質のブレンドによって
η，Ｋ，Δｎ等を変化させて高速応答を実現する努力が
続けられている。また、立ち上がり速度ｔｒについて
は、ΔεまたはＶを変化させることにより高速化するこ
とができ、立ち下がり速度ｔｄについては、誘電率の異
方性が低周波では正、高周波では負であることを利用し
て、電圧ＯＦＦ時に高周波を重畳して高速化した例が知
られている。
晶の応答速度を速めるには、η，ｄを小さくするか、ま
たはＫを大きくすればよい。ただし、η，Ｋは物質定数
であり、ｄは屈折率の異方性であるΔｎとの兼ね合いで
最小透過率が決まってくるので、それ程小さくすること
はできない。そこで種々の液晶物質のブレンドによって
η，Ｋ，Δｎ等を変化させて高速応答を実現する努力が
続けられている。また、立ち上がり速度ｔｒについて
は、ΔεまたはＶを変化させることにより高速化するこ
とができ、立ち下がり速度ｔｄについては、誘電率の異
方性が低周波では正、高周波では負であることを利用し
て、電圧ＯＦＦ時に高周波を重畳して高速化した例が知
られている。
【０００５】以上のような液晶応答速度の改善は、ＯＮ
／ＯＦＦの二値表示の場合有効であるが、中間調表示を
考慮した場合には状況は複雑になる。その事情を図面を
参照して以下に説明する。
／ＯＦＦの二値表示の場合有効であるが、中間調表示を
考慮した場合には状況は複雑になる。その事情を図面を
参照して以下に説明する。
【０００６】図３は電極１４１，１４２間の一つの液晶
分子１４３を示している。液晶分子１４３は、ｘ軸に対
してθ、ｘ軸に対してφ傾いており、この状態で液晶分
子１４３にｚ軸方向の電界がかかったときの流体力学方
程式は、
分子１４３を示している。液晶分子１４３は、ｘ軸に対
してθ、ｘ軸に対してφ傾いており、この状態で液晶分
子１４３にｚ軸方向の電界がかかったときの流体力学方
程式は、
【０００７】
【数１】
【０００８】
【数２】 で記述される。上式は非線形偏微分方程式であり、解析
的に解くことはできないが、数値計算により解くことが
できる。また電極間に印加される入力電圧Ｖは、ａ＝
（εs −εp ）／εp として、
的に解くことはできないが、数値計算により解くことが
できる。また電極間に印加される入力電圧Ｖは、ａ＝
（εs −εp ）／εp として、
【０００９】
【数３】 で表される。ＤZ は電束密度である。
【００１０】以上の（３）〜（５）式を連立して解くこ
とにより、入力電圧変化による液晶分子の過渡応答特性
を求めることができる。これらの式から、液晶分子の時
間的変化量は、入力電圧に依存することがわかる。この
ようにして求められた液晶分子の時間的変化量θ（ｚ，
ｔ）およびφ（ｚ，ｔ）をＢarrmanの４×４マトリクス
に入れて解くことにより、最終的な光学応答特性を導出
することができる。
とにより、入力電圧変化による液晶分子の過渡応答特性
を求めることができる。これらの式から、液晶分子の時
間的変化量は、入力電圧に依存することがわかる。この
ようにして求められた液晶分子の時間的変化量θ（ｚ，
ｔ）およびφ（ｚ，ｔ）をＢarrmanの４×４マトリクス
に入れて解くことにより、最終的な光学応答特性を導出
することができる。
【００１１】一方、図４は液晶の透過率−入力電圧特性
を示している。この特性から、通常、１００／１のコン
トラスト比をとるためには、ノーマリ・ホワイトの場合
で５Ｖ程度の入力振幅を必要とするが、中間調レベルだ
けを考えると、振幅は１．５〜２Ｖになる。以上のこと
は、中間調レベル表示においては、応答速度が二値表示
の場合より遅くなることを示している。このことは、液
晶をＴＶ等のフルカラー表示に用いた場合問題になる。
を示している。この特性から、通常、１００／１のコン
トラスト比をとるためには、ノーマリ・ホワイトの場合
で５Ｖ程度の入力振幅を必要とするが、中間調レベルだ
けを考えると、振幅は１．５〜２Ｖになる。以上のこと
は、中間調レベル表示においては、応答速度が二値表示
の場合より遅くなることを示している。このことは、液
晶をＴＶ等のフルカラー表示に用いた場合問題になる。
【００１２】すなわち液晶表示装置をＴＶ等のフルカラ
ー表示に用いる場合、中間調レベルでの応答速度を１０
ｍsec 程度にする必要があるが、現状は二値表示でも２
０ｍsec 程度にしかなっていない。このため、動画表示
には著しく残像が目立ち、高画質が得られない。
ー表示に用いる場合、中間調レベルでの応答速度を１０
ｍsec 程度にする必要があるが、現状は二値表示でも２
０ｍsec 程度にしかなっていない。このため、動画表示
には著しく残像が目立ち、高画質が得られない。
【００１３】以上のように従来の液晶表示装置では、中
間調レベルでの応答速度が十分でなく、ＴＶ等のフルカ
ラー表示に用いた場合に高画質が得られないという問題
があった。
間調レベルでの応答速度が十分でなく、ＴＶ等のフルカ
ラー表示に用いた場合に高画質が得られないという問題
があった。
【００１４】一方、これを改善するために、例えば図５
に示すような液晶表示装置が提案されているが、この液
晶表示装置にも以下のような問題点がある。なお、図５
において、入力画像信号Ｓ（ｔ）は、ビデオ信号をＲ，
Ｇ，Ｂに分解した後の信号であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に
対して同じ処理になるので、ここではそのうちの１チャ
ネルのみ示している。
に示すような液晶表示装置が提案されているが、この液
晶表示装置にも以下のような問題点がある。なお、図５
において、入力画像信号Ｓ（ｔ）は、ビデオ信号をＲ，
Ｇ，Ｂに分解した後の信号であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に
対して同じ処理になるので、ここではそのうちの１チャ
ネルのみ示している。
【００１５】入力画像信号Ｓ（ｔ）は、少なくとも１フ
ィールド分の画像信号を記憶する画像用記憶回路１０１
に保持される。差分器１０２は、入力画像信号Ｓ（ｔ）
と画像用記憶回路１０１とから、対応する各画素信号の
差をとるもので、１フィールドの間の信号レベルの変化
を検出するレベル変化検出回路となっている。この差分
器１０２から得られる時間軸方向の差信号Ｓd （ｔ）
は、入力画像信号Ｓ（ｔ）と共に時間軸フィルタ回路１
０３に入力される。
ィールド分の画像信号を記憶する画像用記憶回路１０１
に保持される。差分器１０２は、入力画像信号Ｓ（ｔ）
と画像用記憶回路１０１とから、対応する各画素信号の
差をとるもので、１フィールドの間の信号レベルの変化
を検出するレベル変化検出回路となっている。この差分
器１０２から得られる時間軸方向の差信号Ｓd （ｔ）
は、入力画像信号Ｓ（ｔ）と共に時間軸フィルタ回路１
０３に入力される。
【００１６】時間軸フィルタ回路１０３は、差信号Ｓd
（ｔ）に応答速度に応じた重み係数αをかける重み付け
回路１３２と、重み付けられた差信号と入力画像信号Ｓ
（ｔ）を加算する加算器１３１とから構成されている。
これはレベル変動検出回路の出力と入力画像信号の各画
素の入力レベルによりフィルタ特性が変化させられる適
応型フィルタ回路である。この時間軸フィルタ回路１０
３によって入力画像信号Ｓ（ｔ）は時間軸方向の高域が
強調される。こうして得られた高域強調信号は、極性反
転回路１０４によって交流信号に変換されて液晶表示部
１０５に供給される。液晶表示部１０５は、複数本のデ
ータ信号配線とこれと交差する複数本の駆動信号配線の
各交差部に表示電極を持つ、アクティブマトリクス方式
の液晶表示部である。
（ｔ）に応答速度に応じた重み係数αをかける重み付け
回路１３２と、重み付けられた差信号と入力画像信号Ｓ
（ｔ）を加算する加算器１３１とから構成されている。
これはレベル変動検出回路の出力と入力画像信号の各画
素の入力レベルによりフィルタ特性が変化させられる適
応型フィルタ回路である。この時間軸フィルタ回路１０
３によって入力画像信号Ｓ（ｔ）は時間軸方向の高域が
強調される。こうして得られた高域強調信号は、極性反
転回路１０４によって交流信号に変換されて液晶表示部
１０５に供給される。液晶表示部１０５は、複数本のデ
ータ信号配線とこれと交差する複数本の駆動信号配線の
各交差部に表示電極を持つ、アクティブマトリクス方式
の液晶表示部である。
【００１７】図６は、図５に示す従来の液晶表示装置に
より応答特性が改善される様子を示す信号波形である。
説明をわかり易くするため入力画像信号Ｓ（ｔ）が１フ
ィールド周期で変化するものとし、図では２フィールド
で信号レベルが急激に変化している場合を示している。
この場合時間軸方向の入力信号変化すなわち差信号Ｓd
（ｔ）は図に示すように、入力画像信号が正に変化する
ときに１フィールド間正になり、負に変化するときに１
フィールド間負になる。基本的にはこの差信号を入力信
号に加えることにより、高域強調ができる。しかしなが
ら実際には、液晶の応答速度によって入力信号変化がど
の程度液晶セルの透過率変化になるかが変わってくるの
で、オーバーシュートが生じない範囲で補正するように
重み係数αをかける。これにより図示のような高域が補
正された信号Ｓc （ｔ）が得られる。このように高域が
強調される信号が液晶表示部に入力されることにより、
光学応答特性Ｉ（ｔ）は、破線で示す従来のものに対し
て実線で示すように改善される。
より応答特性が改善される様子を示す信号波形である。
説明をわかり易くするため入力画像信号Ｓ（ｔ）が１フ
ィールド周期で変化するものとし、図では２フィールド
で信号レベルが急激に変化している場合を示している。
この場合時間軸方向の入力信号変化すなわち差信号Ｓd
（ｔ）は図に示すように、入力画像信号が正に変化する
ときに１フィールド間正になり、負に変化するときに１
フィールド間負になる。基本的にはこの差信号を入力信
号に加えることにより、高域強調ができる。しかしなが
ら実際には、液晶の応答速度によって入力信号変化がど
の程度液晶セルの透過率変化になるかが変わってくるの
で、オーバーシュートが生じない範囲で補正するように
重み係数αをかける。これにより図示のような高域が補
正された信号Ｓc （ｔ）が得られる。このように高域が
強調される信号が液晶表示部に入力されることにより、
光学応答特性Ｉ（ｔ）は、破線で示す従来のものに対し
て実線で示すように改善される。
【００１８】具体的には、図７に示すように液晶の伝達
関数をＨLCD （ωｔ）とすると、高域強調関数Ｈc （ω
ｔ）が掛けられた後の周波数特性Ｈt （ωｔ）は以下の
ようになる。
関数をＨLCD （ωｔ）とすると、高域強調関数Ｈc （ω
ｔ）が掛けられた後の周波数特性Ｈt （ωｔ）は以下の
ようになる。
【００１９】 Ｈt （ωｔ）＝ＨLCD （ωｔ）・Ｈc （ωｔ） Ｈc （ωｔ）＝α｛１−exp （ｊ・２πωｔ／ωc ）｝
＋１ ωｃ＝２π／６０ すなわちこの従来例では、Ｈt （ωｔ）が広帯域化でき
るように、ＨLCD （ωｔ）が低下するところをＨc （ω
ｔ）により補償することになる。実際にこの特性を求
め、あるいは重み係数αを決めるためには、従来技術で
説明した液晶分子のダイナミック特性を記述する式
（３）〜（５）をαをパラメータとして解いていくこと
になる。
＋１ ωｃ＝２π／６０ すなわちこの従来例では、Ｈt （ωｔ）が広帯域化でき
るように、ＨLCD （ωｔ）が低下するところをＨc （ω
ｔ）により補償することになる。実際にこの特性を求
め、あるいは重み係数αを決めるためには、従来技術で
説明した液晶分子のダイナミック特性を記述する式
（３）〜（５）をαをパラメータとして解いていくこと
になる。
【００２０】しかし、さらに応答速度が遅い場合や駆動
電圧に制限があり１フィールド後に目的の輝度に達成し
ていない場合には、入力の１フィールド遅延信号と実際
の１フィールド後の信号電圧が等しくなくなり、誤差が
生じる。その結果、図５に示す従来の液晶表示装置を用
いた場合、高域強調量が不足し最高の応答速度を得るこ
とができないという欠点があった。
電圧に制限があり１フィールド後に目的の輝度に達成し
ていない場合には、入力の１フィールド遅延信号と実際
の１フィールド後の信号電圧が等しくなくなり、誤差が
生じる。その結果、図５に示す従来の液晶表示装置を用
いた場合、高域強調量が不足し最高の応答速度を得るこ
とができないという欠点があった。
【００２１】一方、液晶材料には色々な種類があり、最
近高分子分散型液晶（以後ＰＤＬＣ）が偏光板を使わな
いため高輝度で広視野角であるとして注目されている。
しかし、ＰＤＬＣは以下の問題がある。
近高分子分散型液晶（以後ＰＤＬＣ）が偏光板を使わな
いため高輝度で広視野角であるとして注目されている。
しかし、ＰＤＬＣは以下の問題がある。
【００２２】（１）入出力特性にヒステリシス特性があ
る。
る。
【００２３】（２）中間調の応答速度が遅い。
【００２４】（３）しきい値Ｖｔｈの温度特性が悪い。
【００２５】ＰＤＬＣの入出力特性の一例を図８に示
す。この図は駆動電圧がある電圧から異なる電圧に変化
するときの特性を示している。この図より駆動電圧が変
化する方向と基準となる電圧により特性が変化するヒス
テリシス特性を示していることがわかる。このような特
性があると同じ電圧を加えても違った透過率となってし
まうため、画像が忠実に再生されない。
す。この図は駆動電圧がある電圧から異なる電圧に変化
するときの特性を示している。この図より駆動電圧が変
化する方向と基準となる電圧により特性が変化するヒス
テリシス特性を示していることがわかる。このような特
性があると同じ電圧を加えても違った透過率となってし
まうため、画像が忠実に再生されない。
【００２６】次にＰＤＬＣの実際の特性を図９に、応答
特性を図１０に示す。応答特性は、図１０の黒四角で示
されるように２値駆動時ではある程度良いが、その他の
中間調を表示する場合は極端に悪化する。
特性を図１０に示す。応答特性は、図１０の黒四角で示
されるように２値駆動時ではある程度良いが、その他の
中間調を表示する場合は極端に悪化する。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
液晶表示装置では、液晶の電圧応答特性が悪いとき、あ
るいは液晶の電圧・透過率特性にヒステリシスがあると
きは、中間調表示を含む動画に対する液晶の応答性、忠
実度を十分補償できないという問題があった。
液晶表示装置では、液晶の電圧応答特性が悪いとき、あ
るいは液晶の電圧・透過率特性にヒステリシスがあると
きは、中間調表示を含む動画に対する液晶の応答性、忠
実度を十分補償できないという問題があった。
【００２８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、応答特性が良く忠実に動画を再現できる液晶表示
装置を提供することを目的とする。
ので、応答特性が良く忠実に動画を再現できる液晶表示
装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、駆動信号が印加されることにより表示を行う液晶
表示部と、前記駆動信号を入力とし、該駆動信号から前
記液晶の電圧応答特性を予測して予測信号を生成する応
答予測手段と、前記入力画像信号及び前記予測信号を入
力とし、該入力画像信号に対して該入力画像信号と前記
予測信号とに基づき前記液晶の印加電圧に対する透過率
応答特性を補償するための信号処理を施して前記駆動信
号を生成し前記液晶表示部に供給する信号処理手段とを
具備し、前記応答予測手段は、前記駆動信号に第１の重
み係数を乗じる第１の乗算手段と、前記予測信号に前記
第１の重み係数との和が１となる第２の重み係数を乗じ
る第２の乗算手段と、前記第１及び第２の乗算手段の出
力信号を加算する加算手段と、この加算手段の出力信号
を所定時間遅延させて前記予測信号を生成し前記信号処
理手段に供給する遅延手段とを有し、前記第１及び第２
の重み係数は前記駆動信号の電圧レベルに応じて変化す
るように制御される。
置は、駆動信号が印加されることにより表示を行う液晶
表示部と、前記駆動信号を入力とし、該駆動信号から前
記液晶の電圧応答特性を予測して予測信号を生成する応
答予測手段と、前記入力画像信号及び前記予測信号を入
力とし、該入力画像信号に対して該入力画像信号と前記
予測信号とに基づき前記液晶の印加電圧に対する透過率
応答特性を補償するための信号処理を施して前記駆動信
号を生成し前記液晶表示部に供給する信号処理手段とを
具備し、前記応答予測手段は、前記駆動信号に第１の重
み係数を乗じる第１の乗算手段と、前記予測信号に前記
第１の重み係数との和が１となる第２の重み係数を乗じ
る第２の乗算手段と、前記第１及び第２の乗算手段の出
力信号を加算する加算手段と、この加算手段の出力信号
を所定時間遅延させて前記予測信号を生成し前記信号処
理手段に供給する遅延手段とを有し、前記第１及び第２
の重み係数は前記駆動信号の電圧レベルに応じて変化す
るように制御される。
【００３０】
【００３１】また、液晶の電圧応答特性が悪く、しかも
電圧・透過率特性にヒステリシスがあるときは、前記応
答予測手段には少なくとも１つの１フィールド遅延回路
を備えた低域通過フィルターを用い、前記信号処理手段
が前記液晶の電圧と透過率との間のヒステリシス特性の
逆特性を有するように構成すると好ましい。さらに、前
記応答予測手段には少なくとも１つの１フィールド遅延
回路を備えた低域通過フィルターを用い、前記補償手段
が前記液晶の電圧と透過率との間のヒステリシス特性お
よび非線形特性（ガンマの特性）の逆特性を有するよう
に構成することも可能である。
電圧・透過率特性にヒステリシスがあるときは、前記応
答予測手段には少なくとも１つの１フィールド遅延回路
を備えた低域通過フィルターを用い、前記信号処理手段
が前記液晶の電圧と透過率との間のヒステリシス特性の
逆特性を有するように構成すると好ましい。さらに、前
記応答予測手段には少なくとも１つの１フィールド遅延
回路を備えた低域通過フィルターを用い、前記補償手段
が前記液晶の電圧と透過率との間のヒステリシス特性お
よび非線形特性（ガンマの特性）の逆特性を有するよう
に構成することも可能である。
【００３２】
【作用】本発明によれば、前記応答予測手段により得ら
れる液晶の電圧応答特性の予測値を考慮して、前記信号
処理手段は当該液晶の印加電圧に対する透過率応答特性
を補償するための処理を入力画像信号に対して施す。
れる液晶の電圧応答特性の予測値を考慮して、前記信号
処理手段は当該液晶の印加電圧に対する透過率応答特性
を補償するための処理を入力画像信号に対して施す。
【００３３】したがって、画像の輝度およびその変化が
激しい動画、特にＴＶ画像に対しても、ヒステリシス特
性や残像等の特性を改善でき、忠実な輝度を再現するこ
とができる。
激しい動画、特にＴＶ画像に対しても、ヒステリシス特
性や残像等の特性を改善でき、忠実な輝度を再現するこ
とができる。
【００３４】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【００３５】図１は、本発明の第１の実施例の要部構成
を示す。同図における入力画像信号は、ビデオ信号を
Ｒ，Ｇ，Ｂに分解した後の信号であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ信
号に対して同じ処理を行うので、ここではそのうちの１
チャンネルのみ示している。
を示す。同図における入力画像信号は、ビデオ信号を
Ｒ，Ｇ，Ｂに分解した後の信号であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ信
号に対して同じ処理を行うので、ここではそのうちの１
チャンネルのみ示している。
【００３６】この特性補償回路は、入力画像信号Ｘn に
対して液晶の印加電圧に対する透過率応答特性を補償す
るための処理を施す信号処理部２、および、この信号処
理部２の出力Ｚn に対して図示しない表示部に含まれる
液晶の電圧応答特性を近似した入出力特性による処理を
施し、その出力信号Ｙn-1 を対応する液晶の応答電圧の
予測値として当該信号処理部２にフィードバックするた
めの応答予測部４からなる。
対して液晶の印加電圧に対する透過率応答特性を補償す
るための処理を施す信号処理部２、および、この信号処
理部２の出力Ｚn に対して図示しない表示部に含まれる
液晶の電圧応答特性を近似した入出力特性による処理を
施し、その出力信号Ｙn-1 を対応する液晶の応答電圧の
予測値として当該信号処理部２にフィードバックするた
めの応答予測部４からなる。
【００３７】信号処理部２に設けられた図示しない記憶
手段、例えばＲＯＭには、入力画像信号Ｘn および応答
予測部４からの信号Ｙn-1 に従って決定される補正特性
がテーブル化されて格納されており、信号処理部２は、
このテーブル値に従って、入力画像信号Ｘn の電圧を調
整して出力する。この補正の内容は、例えば液晶として
ＰＤＬＣを用いた場合は図８に示したようなヒステリシ
ス特性の逆特性である。すなわち、図８の静特性より明
らかなように、変化する前の液晶の電圧、および、変化
した後の電圧（または変化前後の電圧差）により、変化
後の透過率（輝度）が決定されるので、変化前の電圧を
予測した応答予測部４の出力電圧Ｙn-1と入力画像信号
の電圧値Ｘn とから、入力画像信号の電圧値Ｘn を予め
前記テーブル値に従って調整しておくことで、同一の入
力電圧値に対して液晶が同一の透過率を示すように補償
する。
手段、例えばＲＯＭには、入力画像信号Ｘn および応答
予測部４からの信号Ｙn-1 に従って決定される補正特性
がテーブル化されて格納されており、信号処理部２は、
このテーブル値に従って、入力画像信号Ｘn の電圧を調
整して出力する。この補正の内容は、例えば液晶として
ＰＤＬＣを用いた場合は図８に示したようなヒステリシ
ス特性の逆特性である。すなわち、図８の静特性より明
らかなように、変化する前の液晶の電圧、および、変化
した後の電圧（または変化前後の電圧差）により、変化
後の透過率（輝度）が決定されるので、変化前の電圧を
予測した応答予測部４の出力電圧Ｙn-1と入力画像信号
の電圧値Ｘn とから、入力画像信号の電圧値Ｘn を予め
前記テーブル値に従って調整しておくことで、同一の入
力電圧値に対して液晶が同一の透過率を示すように補償
する。
【００３８】ここで、液晶の電圧応答特性が１フィール
ド後に安定する場合は、補正特性テーブルは図８の特性
だけを基にして作成すれば良いが、図１０に示したよう
に電圧応答特性が悪い場合は、駆動電圧と透過率特性の
対応が図８では表せなくなるので、電圧応答特性に応じ
て異なる特性図を設けることが好ましい。すなわち、液
晶のヒステリシス特性および電圧応答特性の両方を加味
した補正特性をテーブル化すれば良いわけである。
ド後に安定する場合は、補正特性テーブルは図８の特性
だけを基にして作成すれば良いが、図１０に示したよう
に電圧応答特性が悪い場合は、駆動電圧と透過率特性の
対応が図８では表せなくなるので、電圧応答特性に応じ
て異なる特性図を設けることが好ましい。すなわち、液
晶のヒステリシス特性および電圧応答特性の両方を加味
した補正特性をテーブル化すれば良いわけである。
【００３９】応答予測部４は、前述のように液晶の電圧
に対する応答を予測するための手段である。通常、液晶
の応答特性は低域通過フィルター（以下、ＬＰＦ）で近
似することができるが、実際の液晶の応答特性は電圧レ
ベルによって特性が異なるので、このＬＰＦも電圧レベ
ル依存型のＬＰＦ群として近似した。このＬＰＦ群の構
成は色々考えられるが、その一例として図１では係数α
を電圧レベルにより変化させる構成を採用した。すなわ
ち、この応答予測部４は、少なくとも１フィールド分の
画像信号を記憶するための画像用記憶回路６、重み係数
１／（α＋１）を乗ずるための第１の重み係数乗算器
８、重み係数α／（α＋１）を乗ずるための第２の重み
係数乗算器１０および加算器１２からなる。この回路で
は、加算器１２の出力Ｙn が信号処理部２の出力Ｚn に
対応する液晶の電圧応答の予測値となり、フィールドメ
モリ６の出力Ｙn-1 が１フィールド前の予測値すなわち
入力画像信号Ｘn に対する液晶の初期電圧となる。この
時のＬＰＦの出力Ｙn は、以下のようになる。
に対する応答を予測するための手段である。通常、液晶
の応答特性は低域通過フィルター（以下、ＬＰＦ）で近
似することができるが、実際の液晶の応答特性は電圧レ
ベルによって特性が異なるので、このＬＰＦも電圧レベ
ル依存型のＬＰＦ群として近似した。このＬＰＦ群の構
成は色々考えられるが、その一例として図１では係数α
を電圧レベルにより変化させる構成を採用した。すなわ
ち、この応答予測部４は、少なくとも１フィールド分の
画像信号を記憶するための画像用記憶回路６、重み係数
１／（α＋１）を乗ずるための第１の重み係数乗算器
８、重み係数α／（α＋１）を乗ずるための第２の重み
係数乗算器１０および加算器１２からなる。この回路で
は、加算器１２の出力Ｙn が信号処理部２の出力Ｚn に
対応する液晶の電圧応答の予測値となり、フィールドメ
モリ６の出力Ｙn-1 が１フィールド前の予測値すなわち
入力画像信号Ｘn に対する液晶の初期電圧となる。この
時のＬＰＦの出力Ｙn は、以下のようになる。
【００４０】Ｙn ＝｛α／（α＋１）｝＊Ｙn-1 ＋｛１
／（α＋１）｝＊Ｚn α＝α（Ｚn ） このようにすれば、実際の１フィールド後の液晶の応答
電圧がこのＬＰＦ出力として近似でき、この電圧を次の
フィールドでの初期電圧とすることで正確な特性シミュ
レートを行うことができる。
／（α＋１）｝＊Ｚn α＝α（Ｚn ） このようにすれば、実際の１フィールド後の液晶の応答
電圧がこのＬＰＦ出力として近似でき、この電圧を次の
フィールドでの初期電圧とすることで正確な特性シミュ
レートを行うことができる。
【００４１】以上のような構成において、入力画像信号
Ｘn は信号処理部２において１画素の電圧信号毎に、こ
れらが印加される液晶が初期電圧にかかわりなく同一の
入力電圧に対して同一の透過率を示すようにその電圧値
が調整される。信号処理部２の出力は、図示しない極性
反転回路を経由して液晶表示部に与えられると共に、応
答予測部４へ与えられる。
Ｘn は信号処理部２において１画素の電圧信号毎に、こ
れらが印加される液晶が初期電圧にかかわりなく同一の
入力電圧に対して同一の透過率を示すようにその電圧値
が調整される。信号処理部２の出力は、図示しない極性
反転回路を経由して液晶表示部に与えられると共に、応
答予測部４へ与えられる。
【００４２】一方、応答予測部４は、この信号に液晶の
電圧応答特性を近似した低域通過処理を施し、１フィー
ルド分遅延した出力を信号処理部２にフィードバックす
る。
電圧応答特性を近似した低域通過処理を施し、１フィー
ルド分遅延した出力を信号処理部２にフィードバックす
る。
【００４３】以下、順次、１フィールド分の入力画像信
号毎に、信号処理部２は与えられた当該入力画像信号Ｘ
n と応答予測部４からの信号Ｙn-1 を基に、当該入力画
像信号Ｘn に前述のような特性補償のための処理を施し
て出力する。
号毎に、信号処理部２は与えられた当該入力画像信号Ｘ
n と応答予測部４からの信号Ｙn-1 を基に、当該入力画
像信号Ｘn に前述のような特性補償のための処理を施し
て出力する。
【００４４】したがって、電圧・透過率特性にヒステリ
シスがある液晶を用いた場合であっても、また、加えて
その液晶の電圧応答特性が悪い場合であっても、本発明
では、忠実に動画を再現することが可能となる。
シスがある液晶を用いた場合であっても、また、加えて
その液晶の電圧応答特性が悪い場合であっても、本発明
では、忠実に動画を再現することが可能となる。
【００４５】なお、上述した補正特性が近似式を用いて
パラメトリックに表せるときは、前記補正テーブルを用
いる代わりに、そのような近似式で表される入出力特性
を有する補正回路を用いても良い。
パラメトリックに表せるときは、前記補正テーブルを用
いる代わりに、そのような近似式で表される入出力特性
を有する補正回路を用いても良い。
【００４６】ここで、従来は、液晶の入出力特性が非線
形であるために、最終透過率精度として８ビット精度を
得るためには、駆動電圧精度としては１０ビットが必要
であり、その信号に補正を行なおうとすると１０ビット
の信号処理となり大幅に回路規模が増大した。しかし、
本発明に基づいて、信号処理部２の記憶手段の中に逆の
非線形特性（ガンマの特性）およびヒステリシス補正特
性をテーブル化するように構成すれば、入力８ビットで
最終出力のみ１０ビットとなり、１０ビットの信号処理
を大幅に低減することができる。このように、補正特性
を一括してＲＯＭテーブル化する手法は、ビット精度を
上げるだけでなく、有効な回路規模低減法でもある。
形であるために、最終透過率精度として８ビット精度を
得るためには、駆動電圧精度としては１０ビットが必要
であり、その信号に補正を行なおうとすると１０ビット
の信号処理となり大幅に回路規模が増大した。しかし、
本発明に基づいて、信号処理部２の記憶手段の中に逆の
非線形特性（ガンマの特性）およびヒステリシス補正特
性をテーブル化するように構成すれば、入力８ビットで
最終出力のみ１０ビットとなり、１０ビットの信号処理
を大幅に低減することができる。このように、補正特性
を一括してＲＯＭテーブル化する手法は、ビット精度を
上げるだけでなく、有効な回路規模低減法でもある。
【００４７】次に、本発明に係る第２の実施例について
説明する。図２には、本実施例の要部構成を示す。ここ
では、図１と同様、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のうちの１チャンネ
ルのみ示している。
説明する。図２には、本実施例の要部構成を示す。ここ
では、図１と同様、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のうちの１チャンネ
ルのみ示している。
【００４８】この実施例では、ヒステリシス補正特性は
有しないが、印加された電圧に対する電圧応答性が悪
く、次のフィールドまでに応答しきれない液晶に対して
図１と同じように応答特性をＬＰＦで近似して高域強調
フィルターでの強調量の誤差を低減しようとするもので
ある。すなわち、この特性補償回路は、入力画像信号Ｘ
n に対し、液晶の印加電圧に対する透過率応答特性を補
償するための処理を施す信号処理部２、および、この信
号処理部２の出力Ｚn に対して図示しない表示部に含ま
れる液晶の電圧応答特性を近似した入出力特性による処
理を施し、その出力信号Ｙn-1 を１フィールド後の液晶
の応答電圧の予測値として当該信号処理部２２にフィー
ドバックするための応答予測部４からなる。なお、本実
施例は第１の実施例とほぼ同様の構成を有しており、特
に応答予測部４に関しては同一の構成であるので、対応
する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
有しないが、印加された電圧に対する電圧応答性が悪
く、次のフィールドまでに応答しきれない液晶に対して
図１と同じように応答特性をＬＰＦで近似して高域強調
フィルターでの強調量の誤差を低減しようとするもので
ある。すなわち、この特性補償回路は、入力画像信号Ｘ
n に対し、液晶の印加電圧に対する透過率応答特性を補
償するための処理を施す信号処理部２、および、この信
号処理部２の出力Ｚn に対して図示しない表示部に含ま
れる液晶の電圧応答特性を近似した入出力特性による処
理を施し、その出力信号Ｙn-1 を１フィールド後の液晶
の応答電圧の予測値として当該信号処理部２２にフィー
ドバックするための応答予測部４からなる。なお、本実
施例は第１の実施例とほぼ同様の構成を有しており、特
に応答予測部４に関しては同一の構成であるので、対応
する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】本実施例では、液晶はヒステリシス補正特
性を有しないので、液晶の印加電圧に対する透過率応答
特性の補償とは、すなわち液晶の印加電圧に対する電圧
応答特性の補償となるので、前述の第１の実施例におい
て用いた補正テーブルを用いずに、信号処理部２として
高域強調フィルターを用いて処理の高速化を図る。すな
わち、この信号処理部２は、入力画像信号Ｘn と応答予
測部４の出力Ｙn-1 との差分をとる差分器２２、この差
分器２２の出力に対して強調量βを乗じて重み付けを行
う強調量乗算器２０、入力画像信号Ｘn とこの強調量乗
算器２０の出力とを加算して出力する加算器２４からな
る。
性を有しないので、液晶の印加電圧に対する透過率応答
特性の補償とは、すなわち液晶の印加電圧に対する電圧
応答特性の補償となるので、前述の第１の実施例におい
て用いた補正テーブルを用いずに、信号処理部２として
高域強調フィルターを用いて処理の高速化を図る。すな
わち、この信号処理部２は、入力画像信号Ｘn と応答予
測部４の出力Ｙn-1 との差分をとる差分器２２、この差
分器２２の出力に対して強調量βを乗じて重み付けを行
う強調量乗算器２０、入力画像信号Ｘn とこの強調量乗
算器２０の出力とを加算して出力する加算器２４からな
る。
【００５０】強調量βは、応答予測部４からの予測電圧
Ｙn-1 と入力画像信号Ｘn の電圧に対応して、液晶の応
答の時間軸特性を最適化するようにあらかじめ決定して
おく。この時の高域強調フィルターの特性は、以下の式
で表される。
Ｙn-1 と入力画像信号Ｘn の電圧に対応して、液晶の応
答の時間軸特性を最適化するようにあらかじめ決定して
おく。この時の高域強調フィルターの特性は、以下の式
で表される。
【００５１】 Ｚn ＝β＊（Ｘn −Ｙn-1 ）＋Ｘn ＝（β＋１）＊Ｘn −β＊Ｙn-1 β＝β（Ｚn ） 一方、応答予測部４のＬＰＦとしての出力Ｙn は、第１
の実施例と同様、以下のようになる。
の実施例と同様、以下のようになる。
【００５２】 Ｙn ＝｛α／（α＋１）｝＊Ｙn-1 ＋｛１／（α＋１）｝＊Ｚn α＝α（Ｚn ） 以上のような構成において、信号処理部２には、画像信
号Ｘn が与えられると共に、１フィールド後の実際の駆
動電圧を予測フィルターとして働く応答予測部４の出力
Ｙn-1 が与えられる。入力画像信号Ｘn は、信号処理部
２により、この応答予測部４からの予測電圧Ｙn-1 と入
力画像信号の電圧値Ｘn により決定された強調量βを用
いた高域強調処理が施され、図示しない極性反転回路を
経由して液晶表示部に与えられる。
号Ｘn が与えられると共に、１フィールド後の実際の駆
動電圧を予測フィルターとして働く応答予測部４の出力
Ｙn-1 が与えられる。入力画像信号Ｘn は、信号処理部
２により、この応答予測部４からの予測電圧Ｙn-1 と入
力画像信号の電圧値Ｘn により決定された強調量βを用
いた高域強調処理が施され、図示しない極性反転回路を
経由して液晶表示部に与えられる。
【００５３】しかし、それでも１フィールド後には目的
の透過率に達成できない場合はその予測値Ｙn-1 をＬＰ
Ｆにより決定し記憶しておく。これを繰り返すことで応
答速度が遅い場合でも最適な制御をすることができる。
の透過率に達成できない場合はその予測値Ｙn-1 をＬＰ
Ｆにより決定し記憶しておく。これを繰り返すことで応
答速度が遅い場合でも最適な制御をすることができる。
【００５４】ここで、α＝βならば最終的な透過率出力
Ｙn は Ｙn ＝Ｘn となり、入力に等しくなり、完全に追従する。
Ｙn は Ｙn ＝Ｘn となり、入力に等しくなり、完全に追従する。
【００５５】この例では、液晶の応答特性を１次のＬＰ
Ｆで近似したが、実際の液晶の応答特性はより低域およ
び高域成分を含んだ複雑な形であるので、１フィールド
毎の制御では完全に補償することができない。そこで、
α＝βが最適制御ではなくなり、さらに人間の視覚特性
がバンドパスフィルターやローパスフィルター特性を持
つことから、視覚も含めた特性としてはオーバーシュー
トを持たせて少し過補償気味する方が良い制御といえ
る。
Ｆで近似したが、実際の液晶の応答特性はより低域およ
び高域成分を含んだ複雑な形であるので、１フィールド
毎の制御では完全に補償することができない。そこで、
α＝βが最適制御ではなくなり、さらに人間の視覚特性
がバンドパスフィルターやローパスフィルター特性を持
つことから、視覚も含めた特性としてはオーバーシュー
トを持たせて少し過補償気味する方が良い制御といえ
る。
【００５６】このように、本発明によれば、液晶の電圧
応答を予測して入力画像信号に液晶の特性を補償するた
めの信号処理を施すので、従来の液晶表示装置では補償
しきれなかった遅い応答速度を有する液晶についても十
分補償をすることができ、画像の輝度およびその変化が
激しい動画特にＴＶ画像に対しても忠実な輝度を再現す
ることができる。
応答を予測して入力画像信号に液晶の特性を補償するた
めの信号処理を施すので、従来の液晶表示装置では補償
しきれなかった遅い応答速度を有する液晶についても十
分補償をすることができ、画像の輝度およびその変化が
激しい動画特にＴＶ画像に対しても忠実な輝度を再現す
ることができる。
【００５７】なお、設計上の都合などによって、信号処
理部２２として高域強調特性をテーブル化した補正ＲＯ
Ｍを用いても構わない。
理部２２として高域強調特性をテーブル化した補正ＲＯ
Ｍを用いても構わない。
【００５８】また、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
【００５９】
【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、応答性の悪い液晶や過去の状態によって特性
の変化する液晶に対して、応答性も含めて最適な補正を
行うことができるため、動画に対する応答性および再現
性が良い高画質な液晶表示装置を提供することができ
る。
によれば、応答性の悪い液晶や過去の状態によって特性
の変化する液晶に対して、応答性も含めて最適な補正を
行うことができるため、動画に対する応答性および再現
性が良い高画質な液晶表示装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す図
【図３】液晶の応答速度を説明するための図
【図４】液晶の透過率の入力電圧依存性を示す図
【図５】従来の液晶表示装置の概略構成を示す図
【図６】従来の駆動波形と効果を示す図
【図７】従来の補正特性を示す図
【図８】高分子分散型液晶材料の入出力特性の例を示す
図
図
【図９】実際の高分子分散型液晶材料の入出力特性を示
す図
す図
【図１０】高分子分散型液晶材料の応答特性を示す図
２…信号処理部 ４…応答予測部 ６…画像用記憶回路 ８…第１の重み係
数乗算器 １０…第２の重み係数乗算器 １２…加算器 ２０…強調量乗算器 ２２…差分器 ２４…加算器
数乗算器 １０…第２の重み係数乗算器 １２…加算器 ２０…強調量乗算器 ２２…差分器 ２４…加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−288589（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10299（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−153688（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−153530（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 G02F 1/133 505 - 580
Claims (3)
- 【請求項１】駆動信号が印加されることにより表示を行
う液晶表示部と、 前記駆動信号を入力とし、該駆動信号から前記液晶の電
圧応答特性を予測して予測信号を生成する応答予測手段
と、 前記入力画像信号及び前記予測信号を入力とし、該入力
画像信号に対して該入力画像信号と前記予測信号とに基
づき前記液晶の印加電圧に対する透過率応答特性を補償
するための信号処理を施して前記駆動信号を生成し前記
液晶表示部に供給する信号処理手段とを具備し、 前記応答予測手段は、 前記駆動信号に第１の重み係数を乗じる第１の乗算手段
と、前記予測信号に前記第１の重み係数との和が１とな
る第２の重み係数を乗じる第２の乗算手段と、前記第１
及び第２の乗算手段の出力信号を加算する加算手段と、
この加算手段の出力信号を所定時間遅延させて前記予測
信号を生成し前記信号処理手段に供給する遅延手段とを
有し、前記第１及び第２の重み係数は前記駆動信号の電
圧レベルに応じて変化するように制御される液晶表示装
置。 - 【請求項２】前記遅延手段は、１フィールド遅延回路で
ある請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】前記信号処理手段は、 前記入力画像信号と前記予測信号との差信号を得る減算
手段と、前記差信号を重み付けする重み付け手段と、こ
の重み付けされた差信号と前記入力画像信号とを加算し
て前記駆動信号を生成する加算手段とを有する請求項１
記載の液晶表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18918393A JP3346843B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 液晶表示装置 |
| US08/269,026 US5528257A (en) | 1993-06-30 | 1994-06-30 | Display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18918393A JP3346843B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720828A JPH0720828A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3346843B2 true JP3346843B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16236897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18918393A Expired - Lifetime JP3346843B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 液晶表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5528257A (ja) |
| JP (1) | JP3346843B2 (ja) |
Families Citing this family (74)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960013313B1 (ko) * | 1991-07-12 | 1996-10-02 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 | 전기광학 표시장치 |
| JPH10116766A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Canon Inc | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP3305240B2 (ja) | 1997-10-23 | 2002-07-22 | キヤノン株式会社 | 液晶表示パネル駆動装置と駆動方法 |
| JP3403032B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2003-05-06 | キヤノン株式会社 | 液晶表示パネルの駆動装置と駆動方法 |
| US7034785B2 (en) * | 1997-11-20 | 2006-04-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Color liquid crystal display |
| US6297790B1 (en) | 1998-01-09 | 2001-10-02 | Universal Avionics Systems Corporation | Gamma correction of the viewing angle of liquid crystal display |
| US6317138B1 (en) * | 1998-03-31 | 2001-11-13 | Sony Corporation | Video display device |
| US6476779B1 (en) | 1998-03-31 | 2002-11-05 | Sony Corporation | Video display device |
| ES2143883T3 (es) * | 1998-04-17 | 2000-05-16 | Barco Nv | Conversion de una señal de video para accionar una pantalla de cristal liquido. |
| JP3744714B2 (ja) * | 1998-12-08 | 2006-02-15 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びその駆動方法 |
| JP3618066B2 (ja) * | 1999-10-25 | 2005-02-09 | 株式会社日立製作所 | 液晶表示装置 |
| JP3412583B2 (ja) * | 1999-11-08 | 2003-06-03 | 日本電気株式会社 | カラー液晶ディスプレイの駆動方法及びその回路 |
| JP2001266733A (ja) | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Yazaki Corp | ヒューズ |
| GB0006811D0 (en) * | 2000-03-22 | 2000-05-10 | Koninkl Philips Electronics Nv | Controller ICs for liquid crystal matrix display devices |
| JP2001291464A (ja) | 2000-04-06 | 2001-10-19 | Yazaki Corp | ヒューズ |
| JP3770380B2 (ja) | 2000-09-19 | 2006-04-26 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP2002351409A (ja) | 2001-05-23 | 2002-12-06 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 液晶表示装置、液晶ディスプレイ駆動回路、液晶ディスプレイの駆動方法、およびプログラム |
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