CN102472903A - 液晶显示装置和光源控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及搭载于液晶显示装置的光源的控制方法。本发明包括:液晶显示面板(60),其具有根据施加电压而改变取向的液晶,由此显示图像;背光源单元(70),其内置有产生提供给上述液晶显示面板的光的PWM调光方式的LED(71);以及控制单元(1),其控制上述液晶显示面板和上述背光源单元。在液晶分子(61M)的响应速度(Vr)比较快的情况下(Vr2),用比较低的驱动频率(FQ[PWM]1)驱动LED(71),另一方面,在液晶分子(61M)的响应速度(Vr)比较慢的情况下(Vr1),用比较高的驱动频率(FQ[PWM]2)驱动LED(71)。根据本发明,防止容易随液晶分子的倾斜程度而产生的画质不良(多重轮廓)。本发明例如用于VA-IPS模式的液晶显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及作为显示装置的液晶显示装置和搭载于液晶显示装置的光源的控制方法。
背景技术
在搭载非发光型的液晶显示面板(显示面板)的液晶显示装置(显示装置)中,通常也会搭载对该液晶显示面板提供光的背光源单元(照明装置)。背光源单元中的光源存在各种种类。例如,在专利文献1示出的背光源单元的情况下,光源为LED(Light EmittingDiode:发光二极管)。
并且,这种LED由公知的PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制进行驱动。特别是,设定为LED在1帧期间内(1个垂直期间内)按时间序列进行点亮和熄灭。
通常,在如液晶显示装置这样的所谓持续型的显示装置的情况下,对于连续的帧图像,在1帧期间显示相同的图像。这样,人连续观看不中断的图像,会在该图像中感受到余像、模糊等。
因此,专利文献1的液晶显示装置在1帧期间按时间序列进行点亮和熄灭,近似地使1帧的图像非连续显示(将这样设定熄灭时间称为黑***)。即,专利文献1的液晶显示装置如脉冲型的显示装置{例如搭载有CRT(Cathode Ray Tube:阴极射线管)的显示装置}那样进行驱动。由此,该液晶显示装置实现了例如动态图像性能的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2006-53520号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在利用黑***谋求提高动态图像性能的情况下,容易受到液晶的各种特性的影响。例如,液晶显示面板通过液晶分子的倾斜来改变来自背光源单元的光的透射率,显示图像。因此,画质容易受到液晶分子的倾斜速度(响应速度)的影响。这样,只是根据响应速度一律地改变LED的点亮时间和熄灭时间,不会改善余像,还会产生多重轮廓等画质恶化。
本发明是为了解决上述问题而完成的。并且,其目的在于提供考虑液晶的特性来控制光源而实现提高画质的液晶显示装置等。
用于解决问题的方案
液晶显示装置包括:液晶显示面板,其具有根据施加电压而改变取向的液晶,由此显示图像;背光源单元,其内置有产生提供给液晶显示面板的光的PWM调光方式的光源;以及控制单元,其控制液晶显示面板和背光源单元。
在该液晶显示装置中,液晶包含于液晶显示面板,介于2个基板之间,第1电极和第2电极相对而排列于一方基板中朝向液晶侧的一面。并且,该液晶中所包含的液晶分子为正型,在不对两个电极施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个基板的垂直方向进行取向。
而且,在该液晶显示装置中,控制单元取得液晶中的液晶分子的取向变化的响应速度数据,根据该响应速度数据来改变PWM调光信号的驱动频率。
这样,考虑液晶分子的响应速度即液晶分子的倾斜状态来对光源进行发光控制。因此,在该液晶显示装置中,防止容易随着液晶分子的倾斜程度而产生的画质不良(多重轮廓等)。
此外,优选控制单元具有至少1个任意的响应速度数据阈值,以该响应速度数据阈值为边界设定多个任意的响应速度数据范围,按每个响应速度数据范围来改变驱动频率。这样,使驱动频率多级变化,因此进一步防止画质不良。
特别优选按每个响应速度数据范围来改变驱动频率,使驱动频率与多个响应速度数据范围中的数据值的大小关系成为相反关系。
此外,优选驱动频率大于等于帧频率。进一步优选驱动频率是帧频率的整数倍。
此外,优选液晶显示装置中包括测量液晶的温度的第1温度传感器,控制单元包括存储部,所述存储部存储依赖于液晶温度的液晶分子的响应速度数据,并且将响应速度数据中的至少1个作为响应速度数据阈值进行存储,通过使第1温度传感器的温度数据与液晶温度相对应来取得响应速度数据。
另外,在液晶显示装置中,为了提高画质而具有各种功能。因此,优选控制单元根据这些功能进行驱动频率的设定。
例如,控制单元包括直方图单元,所述直方图单元将视频数据直方图化,由此生成示出相对于灰度级的度数分布的直方图数据。并且,控制单元划分直方图数据的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率超过占有率阈值还是在占有率阈值以下。
并且,控制单元使超过占有率阈值的情况下的驱动频率比占有率阈值以下的情况下的驱动频率低,另一方面,使占有率阈值以下的情况下的驱动频率比超过占有率阈值的情况下的驱动频率高。这样,与使用了直方图数据的画质提高的功能对应地设定驱动频率,进一步实现了画质的提高。
此外,优选液晶显示装置中包括测量液晶的温度的第1温度传感器,控制单元包括存储占有率阈值的存储部,根据第1温度传感器的温度数据来改变特定的灰度级范围和占有率的占有率阈值中的至少一方。
另外,如果在搭载这种液晶显示面板的液晶显示装置中,与使用了直方图数据的画质提高的功能对应地设定驱动频率,则优选在帧频率为120Hz、温度数据为20℃、特定的灰度级范围为全部灰度级范围0以上255以下中的100以上192以下的灰度级范围的情况下,驱动频率为480Hz。
另外,优选控制单元包括进行帧速率控制处理的FRC处理部。并且,控制单元根据有无FRC处理部的帧速率控制处理来改变驱动频率。这样,根据FRC处理的工作/不工作来设定驱动频率,进一步实现画质的提高。
此外,优选有帧速率控制处理的情况下的驱动频率比没有帧速率控制处理的情况下的驱动频率低。
另外,优选控制单元包括切换液晶显示面板的视听模式的视听模式设定部,在视听模式设定部切换了视听模式的情况下,该控制单元根据所选择的视听模式来改变驱动频率。这样,与视听模式对应地设定驱动频率,进一步实现画质的提高。
此外,在为了能按每个视听模式进行PWM设定(PWM调光信号的驱动频率的设定),视听模式设定部根据视频数据的动态图像水平设定了高动态图像水平视听模式和低动态图像水平视听模式的情况下,优选按每个所选择的视听模式来改变驱动频率,使驱动频率与多个视听模式中的动态图像水平的高低关系为相反关系。
另外,在为了能按每个视听模式进行PWM设定(PWM调光信号的驱动频率的设定),视听模式设定部根据视频数据的对比度水平设定了高对比度水平视听模式和低对比度水平视听模式的情况下,优选按每个所选择的视听模式来改变驱动频率,使驱动频率与多个视听模式中的对比度水平的高低关系为相反关系。
另外,优选控制单元取得外部的照度数据,根据该照度数据来改变驱动频率。这样,与液晶显示装置所处的环境的明暗对应地设定驱动频率,进一步实现画质的提高。
此外,优选按多个照度数据范围中的每个照度数据范围来改变驱动频率,使驱动频率与每个照度数据范围中的数据值的大小关系为相反关系。
另外,优选包括测量外部的照度的照度传感器,照度数据是照度传感器的测量照度。
另外,优选控制单元使1帧期间中的最后的定时与PWM调光信号中的高电平期间的最后的定时同步。这样,在液晶分子的倾斜初始阶段不提供光。也就是说,对未达到规定角度的液晶分子不提供光,难以产生由此引起的画质不良。
另外,优选控制单元使PWM调光信号的低电平期间与连续的帧中的至少1个帧的量的期间一致。
另外,优选在液晶显示装置中具有多个光源,多个光源配置为能对液晶显示面板的面部分地提供光。因此,划分多个光源,将划分后的单个或者多个光源设为划分光源。这样,控制单元按每个划分光源来改变驱动频率。
这样,不一并控制全部的光源,能进行部分控制,因此抑制了消耗电力。而且,局部地使驱动频率变化,由此能实现部分光量控制,因此能抑制亮度水平的变化,提供最佳的画质。
例如,在划分光源的个数为多个的情况下,优选划分光源在液晶显示面板的面内线状地照射光,对准在面内规则地划分的块照射光,或者对准面内的一部分区域照射光。
另外,优选控制单元包括使向液晶施加的电压过驱动的功能,根据有无过驱动来改变PWM调光信号的驱动频率。这是由于进行这种控制,也能实现液晶显示装置的画质提高。
此外,在以上液晶显示装置中,液晶包含于液晶显示面板,介于2个基板之间,第1电极和第2电极相对而排列于一方基板中朝向液晶侧的一面。并且,该液晶中所包含的液晶分子为正型,在不对两个电极施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个基板的垂直方向进行取向。
在这种液晶显示装置中,特别是包括具有根据施加电压而改变取向的液晶的液晶显示面板和内置有产生提供给液晶显示面板的光的PWM调光方式的光源的背光源单元的液晶显示装置中,用如下控制方法来控制光源。即,包括如下步骤:取得液晶中的液晶分子的取向变化的响应速度数据,根据该响应速度数据改变PWM调光信号的驱动频率。
另外,在如上的液晶显示装置中,特别是,包括具有根据施加电压而改变取向的液晶的液晶显示面板、内置有产生提供给液晶显示面板的光的PWM调光方式的光源的背光源单元以及控制液晶显示面板和背光源单元的控制单元的液晶显示装置中,优选用如下光源控制程序控制光源。即,使控制单元执行如下步骤:取得液晶中的液晶分子的取向变化的响应速度数据,根据该响应速度数据来改变PWM调光信号的驱动频率。
此外,记录有如上光源控制程序的计算机可读的记录介质也可说是本发明。
发明效果
根据本发明,按照左右液晶显示面板的透射率的液晶分子的倾斜状态来对光源进行发光控制。因此,防止容易随着液晶分子的倾斜程度而产生的画质不良(多重轮廓等)。
附图说明
图1是液晶显示装置的框图。
图2是提取并详细说明液晶显示装置的框图的一部分的框图。
图3是提取并详细说明液晶显示装置的框图的一部分的框图。
图4是液晶显示面板的部分截面图。
图5是示出用MVA模式(狭缝式)的液晶、未施加电压的情况(不工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图6是示出用MVA模式(狭缝式)的液晶、施加了电压的情况(工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图7是示出用MVA模式(肋式)的液晶、未施加电压的情况(不工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图8是示出用MVA模式(肋式)的液晶、施加了电压的情况(工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图9是示出用IPS模式的液晶、未施加电压的情况(不工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图10是示出用IPS模式的液晶、施加了电压的情况(工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图11是示出梳齿状的像素电极和梳齿状的相对电极的立体图。
图12A是示出显示有人物像的液晶显示面板的画面的平面图。
图12B是示出显示有黑图像和白图像的液晶显示面板的画面的平面图。
图12C是示出显示有黑图像和白图像的液晶显示面板的画面的平面图。
图12D是示出显示有黑图像和白图像的液晶显示面板的画面的平面图。
图12E是示出显示有黑图像和白图像的液晶显示面板的画面的平面图。
图13A是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为100%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图。
图13B是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图。
图13C是示出对响应速度比较快的液晶提供以占空比为100%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图。
图13D是示出对响应速度比较快的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图。
图14是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图和边界图像的概念图(在此,为液晶的响应速度比较慢、PWM调光信号的占空比为100%的情况)。
图15是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图和边界图像的概念图(在此,为液晶的响应速度比较慢、PWM调光信号为占空比为50%的情况)。
图16是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图和边界图像的概念图(在此,为液晶的响应速度比较快、PWM调光信号为占空比为100%的情况)。
图17是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图和边界图像的概念图(在此,为液晶的响应速度比较快、PWM调光信号为占空比为50%的情况)。
图18是将从图14~图17导出的画质评价汇总的表。
图19是示出液晶分子的响应速度与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表。
图20是用箭头示出液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的占空比(黑***率)的数据值的关系的表。
图21是用箭头示出液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的占空比(黑***率)的数据值的关系的表。
图22是用箭头示出液晶温度的数据值、液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的占空比(黑***率)的数据值的关系的表。
图23A是示出相同的电流值的PWM调光信号的波形与亮度的关系的说明图(在此,占空比为100%和50%)。
图23B是示出具有调整为与图23A中的占空比100%的亮度相同亮度的电流值的PWM调光信号的波形与亮度的关系的说明图(在此,占空比为80%)。
图23C是示出具有调整为与图23A中的占空比100%的亮度相同亮度的电流值的PWM调光信号的波形与亮度的关系的说明图(在此,占空比为60%)。
图23D是示出具有调整为与图23A中的占空比100%的亮度相同亮度的电流值的PWM调光信号的波形与亮度的关系的说明图(在此,占空比为50%)。
图24是用箭头示出液晶温度的数据值、液晶分子的响应速度的数据值、PWM调光信号的占空比(黑***率)的数据值与PWM调光信号的电流值的数据值的关系的表。
图25是考虑存在FRC处理而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图26是示出FRC处理的有无与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表。
图27是考虑视听模式(动态图像水平的变更)而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图28是示出动态图像水平与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表。
图29是考虑视听模式(对比度比的变更)而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图30是示出对比度比与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表。
图31是考虑视听模式(动态图像水平与对比度比两者)而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图32是考虑环境对应功能而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图33是示出环境对应功能中使用的照度数据与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表。
图34是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为MVA模式的液晶、液晶温度比较高的情况)。
图35是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为MVA模式的液晶、液晶温度比较低的情况)。
图36是考虑视频信号对应功能而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图37是示出在视频信号对应功能中使用的特定灰度级范围的占有率、灰度级值与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表(在此,液晶为MVA模式)。
图38是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为IPS模式的液晶、液晶温度比较高的情况)。
图39是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为IPS模式的液晶、液晶温度比较低的情况)。
图40是考虑各种功能而设定PWM调光信号的占空比的情况下的流程图。
图41是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图(在此,为液晶的响应速度比较慢、PWM调光信号为占空比70%的情况)。
图42是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图(在此,为液晶的响应速度比较慢、PWM调光信号为占空比30%的情况)。
图43是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图(在此,为液晶的响应速度比较快、PWM调光信号为占空比70%的情况)。
图44是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图(在此,为液晶的响应速度比较快、PWM调光信号为占空比30%的情况)。
图45是液晶显示装置的框图。
图46是提取并详细说明液晶显示装置的框图的一部分的框图。
图47是提取并详细说明液晶显示装置的框图的一部分的框图。
图48A是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图(在此,PWM调光信号的驱动频率为120Hz)。
图48B是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图(在此,PWM调光信号的驱动频率为480Hz)。
图49是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图和边界图像的概念图(在此,为液晶的响应速度比较慢、PWM调光信号的驱动频率为480HZ、占空比为50%的情况)。
图50是示出液晶分子的响应速度与PWM调光信号的驱动频率的关系的表。
图51是用箭头示出液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的驱动频率的数据值的关系的表。
图52是用箭头示出液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的驱动频率的数据值的关系的表。
图53是用箭头示出液晶温度的数据值、液晶分子的响应速度的数据值与PWM调光信号的驱动频率的数据值的关系的表。
图54是考虑具有视频信号对应功能而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图55是示出在视频信号对应功能中使用的特定灰度级范围的占有率、亮度、PWM调光信号的占空比与PWM调光信号的驱动频率的关系的表(在此,液晶为MVA模式)。
图56是考虑具有FRC处理而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图57是示出FRC处理的有无与PWM调光信号的驱动频率的关系的表。
图58是考虑视听模式(动态图像水平的变更)而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图59是示出动态图像水平与PWM调光信号的驱动频率的关系的表。
图60是考虑视听模式(对比度比的变更)而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图61是示出对比度比与PWM调光信号的驱动频率的关系的表。
图62是考虑视听模式(动态图像水平与对比度比两者)而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图63是考虑环境对应功能而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图64是示出环境对应功能中使用的照度数据与PWM调光信号的驱动频率的关系的表。
图65是考虑各种功能而设定PWM调光信号的驱动频率的情况下的流程图。
图66是考虑各种功能而设定PWM调光信号的驱动频率情况下的流程图。
图67是将120Hz、480Hz、60Hz的PWM调光信号的波形并列的信号波形图。
图68A是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图(在此,PWM调光信号的驱动频率为120Hz,对液晶施加的电压不是过驱动方式的驱动)。
图68B是示出对响应速度比较慢的液晶提供以占空比为50%的PWM调光信号进行驱动的LED的光的情况下的液晶分子对时间的倾斜量、PWM调光信号的波形、亮度变化的图(在此,PWM调光信号的驱动频率为120Hz,对液晶施加的电压是过驱动方式的驱动)。
图69是示出黑图像与白图像的边界附近的积分亮度的图。
图70是液晶显示装置的分解立体图。
图71是将在中心显示白图像、在该白图像的周围显示黑图像的液晶显示面板和与该液晶显示面板的图像对应的背光源单元一并示出的平面图。
图72是液晶显示装置的分解立体图。
图73是示出VA-IPS模式的液晶中未施加电压的情况(不工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图74是示出VA-IPS模式的液晶中施加了电压的情况(工作的情况)下的液晶分子的取向的立体图。
图75是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为VA-IPS模式的液晶、液晶温度比较高的情况)。
图76是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为VA-IPS模式的液晶、液晶温度比较低的情况)。
图77是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为MVA模式、IPS模式、VA-IPS模式的液晶、液晶温度比较高的情况)。
图78是示出灰度级值与液晶分子的响应时间的关系的图(在此,为MVA模式、IPS模式、VA-IPS模式的液晶、液晶温度比较高的情况)。
图79是示出在视频信号对应功能中使用的特定灰度级范围的占有率、灰度级值与PWM调光信号的占空比(黑***率)的关系的表(在此,液晶为VA-IPS模式)。
图80是示出在视频信号对应功能中使用的特定灰度级范围的占有率、亮度、PWM调光信号的占空比与PWM调光信号的驱动频率的关系的表(在此,液晶为VA-IPS模式)。
具体实施方式
[■实施方式1■]
根据附图如下说明实施的一个方式。此外,为了便于说明,有时会省略部件附图标记等,在这种情况下,参照其它附图。另外,有时对表示信号的行进的箭头附加表示信号种类的附图标记,但是箭头并不意味着只有这种信号的行进。另外,表示动作的步骤的流程图是一个例子,并不限定为仅有该动作流程。
另外,所记载的数值实施例和图等不过是一个例子,不限定为该数值和曲线。此外,以下作为显示装置的一个例子举例说明了液晶显示装置,但是不限于此,也可以是其它显示装置。
<■关于液晶显示装置>
图1~图3是示出与液晶显示装置90相关的各种部件的框图(此外,图2和图3是提取并详细说明图1的一部分的框图)。如图1所示,液晶显示装置90包括:液晶显示面板60、背光源单元70、栅极驱动器81、源极驱动器82、面板用热敏电阻83、环境用照度传感器84、LED驱动器85、LED用热敏电阻86、LED用亮度传感器87以及控制单元1。
液晶显示面板60是将液晶61(液晶分子61M)夹于有源矩阵基板62和相对基板63(参照后述的图4),用未图示的密封材料来密封该液晶61。此外,在有源矩阵基板62上,栅极信号线和源极信号线相互交叉地配置,而且,在两个信号线的交叉点配置有对液晶61的施加电压进行调整所需的开关元件(例如,Thin Film Transistor:薄膜晶体管)。
背光源单元70例如包括如图1所示的LED(Light EmittingDiode:发光二极管)71这样的光源(发光元件),将来自该LED71的光提供给非发光型的液晶显示面板60。这样,在液晶显示装置90中,液晶分子61M的取向根据施加电压而被调整,由此液晶61的透射率部分地变化(即使来自背光源单元70的光透射到外部的光量发生变化),显示图像发生变化。
此外,背光源单元70中所包括的LED71的种类很多。例如能举出产生白色光、红色光、绿色光或者蓝色光的LED71。
在此,在产生白色光的LED71的情况下,搭载于背光源单元70的全部LED71都是白色发光型,导致背光源光为白色。此外,生成白色的办法也很多。例如,可以是包括红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片,通过混色来生成白色的LED71,也可以是利用荧光发光来生成白色的LED71。
相反,在产生白色光以外的光的LED71的情况下,利用混色来生成白色的背光源光,因此背光源单元70中所包括的LED71为红色发光型LED71、绿色发光型LED71、蓝色发光型LED71。
此外,无论是那一种LED71,配置均无特别限定,例如图1所示,可以举出矩阵配置作为一个例子。另外,LED71用公知的PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制进行驱动。
栅极驱动器81是对液晶显示面板60的栅极信号线提供作为开关元件的控制信号(定时信号)的栅极信号G-TS的驱动器。此外,栅极信号G-TS由控制单元1生成。
源极驱动器82是对液晶显示面板60的源极信号线提供作为图像数据的一个例子的写入像素的信号(LCD用视频信号VD-Sp′[led],或者LCD用视频信号VD-Sp[led]);详细后述)的驱动器。详细地说,源极驱动器82根据由控制单元1生成的定时信号S-TS将写入信号提供给源极信号线(此外,写入信号和定时信号S-TS由控制单元1生成)。
面板用热敏电阻(第1温度传感器)83是测量液晶显示面板60的温度的温度传感器,详细地说,是测量液晶显示面板60中所包括的液晶61的温度的温度传感器。该面板用热敏电阻83被利用的情况将在后面详细说明。
环境用照度传感器84是测量液晶显示装置90所处的环境的照度的测光传感器。该环境用照度传感器84被利用的情况将在后面详细说明。
LED驱动器85根据由控制单元1生成的定时信号(L-TS)将LED71的控制信号(VD-S d′[W·A])提供给LED71{此外,LED71的控制信号由控制单元1生成}。详细地说,LED驱动器85根据来自LED控制器30的信号(PWM调光信号VD-Sd′[W·A],定时信号L-TS)对背光源单元70的LED71进行点亮控制。
LED用热敏电阻86是测量搭载于背光源单元70的LED71的温度的温度传感器。该LED用热敏电阻86被利用的情况将在后面详细说明。
LED用亮度传感器87是测量LED71的亮度的测光传感器。该LED用亮度传感器87被利用的情况将在后面详细说明。
<■关于控制单元>
控制单元1是生成上述各种信号的控制单元,包括主微型计算机(主微机)51、视频信号处理部10、液晶显示面板控制器(LCD控制器)20以及LED控制器30。
《◆主微机》
主微机51包含于控制单元1,是统一了与视频信号处理部10、液晶显示面板控制器20和LED控制器30相关的各种控制的部件(此外,有时将主微机51和被它控制的LED控制器30汇总称为微机单元50)。
《◆视频信号处理部》
如图2所示,视频信号处理部10包括定时调整部11、直方图处理部12、运算处理部13、占空比设定部14、电流值设定部15、视听模式设定部16以及存储器17。
定时调整部11接收来自外部的信号源的初始的图像信号(初始图像信号F-VD)。该初始图像信号F-VD例如是电视信号,包括视频信号和与该视频信号同步的同步信号(此外,视频信号例如由红***信号、绿***信号、蓝***信号、亮度信号构成)。
因此,定时调整部11从该同步信号生成液晶显示面板60的图像显示所需的新的同步信号(时钟信号CLK、垂直同步信号VS和水平同步信号HS等)。并且,定时调整部11将生成的新的同步信号发送到液晶显示面板控制器20和微机单元50(参照图1、图2)。
直方图处理部12接收初始图像信号F-VD,将该初始图像信号F-VD所包含的视频信号(视频数据)直方图化。详细地说,直方图处理部12取得每1帧的初始图像信号F-VD中的各相对于灰度级的度数分布。
在此,直方图化的数据不限于初始图像信号F-VD。例如,后述的分离LED信号VD-Sd、分离LCD信号VD-Sp、LCD用视频信号VD-Sp[led]或者进行了帧速率控制处理的LCD用视频信号VD-Sp′[led]也可以不进行直方图处理{即该各种视频信号(视频数据)能直方图化}。此外,设直方图的数据为直方图数据HGM。并且,该直方图数据HGM由直方图处理部12发送到运算处理部13。
运算处理部13接收初始图像信号F-VD,使该初始图像信号F-VD分离为适于背光源单元70(详细地说,LED71)的驱动的信号和适于液晶显示面板60的驱动的信号。并且,运算处理部13将初始图像信号F-VD中的适于LED71的分离LED信号VD-Sd发送到占空比设定部14。
另外,运算处理部13将初始图像信号F-VD中的适于液晶显示面板60的分离LCD信号VD-Sp在校正后发送到液晶显示面板控制器20。此外,该校正处理考虑了后述的LED71的控制用信号(PWM调光信号VD-S d[W·A])(设进行了该校正处理的分离LED信号VD-Sp为LCD用视频信号VD-Sp[led])。
另外,运算处理部13也可以为了使分离LCD信号VD-Sp直方图化而将其发送到直方图处理部12。
而且,运算处理部13用直方图数据HGM求出平均信号水平(Average Signal Level;ASL)的直方图数据HGM[S]和平均亮度水平(Average Luminance Level;ALL)的直方图数据HGM[L]中的至少一方。
即,运算处理部13能从初始图像信号F-VD、分离LED信号VD-Sd、分离LCD信号VD-Sp、LCD用视频信号VD-Sp[led]或者LCD用视频信号VD-Sp′[led]求出平均信号水平ASL和平均亮度水平ALL中的至少一方直方图数据HGM,再将其发送到占空比设定部14。
另外,运算处理部13也能求出平均信号水平ASL的平均值和平均亮度水平ALL的平均值中的至少一方,再将其发送到占空比设定部14。此外,直方图处理部12和运算处理部13进行与各种直方图数据HGM相关的各种处理,因此为直方图单元18。
占空比设定部14接收分离LED信号VD-Sd。而且,占空比设定部14接收来自运算处理部13的直方图数据HGM。另外,占空比设定部14接收来自后述的存储器17的信号(存储数据DM),并且也接收视听模式设定部16、面板用热敏电阻83、LED控制器30(详细地说,后述的FRC处理部21)、环境用照度传感器84中的至少1个信号。
然后,占空比设定部14从这些至少1个信号和分离LED信号VD-Sd生成适于LED71的控制的PWM调光信号(详细在后面说明)。具体地说,占空比设定部14设定PWM调光信号中的占空比(此外,设由占空比设定部14设定了占空比的PWM调光信号为PWM调光信号VD-Sd[W])。
此外,所谓占空比,是在PWM调光信号(交流信号)的1个周期中使LED71点亮的期间的比率。即,在占空比为100%的情况下,意味着在1个周期的期间LED71持续点亮(相反,在占空比为60%的情况下,在1个周期的期间的40%的期间中LED71熄灭)。
电流值设定部15接收来自占空比设定部14的PWM调光信号VD-Sd[W],改变该PWM调光信号VD-Sd[W]的电流值。后面详细说明该电流值的可变。此外,设适当设定了电流值的PWM调光信号VD-Sd[W]为PWM调光信号VD-Sd[W·A]。然后,该PWM调光信号VD-Sd[W·A]由电流值设定部15发送到微机单元50(详细地说,LED控制器30),并且也发送到运算处理部13。
视听模式设定部16根据液晶显示面板60所显示的图像的种类、液晶显示装置90所处的场所的环境或者视听者的偏好(所希望的对比度比等)来决定图像的显示形式(视听模式)。视听模式设定部16例如能设定如下视听模式。
运动模式…适于足球选手等运动激烈的图像显示的视听模式。
即,动态图像水平比较高的视听模式。
自然模式…适于新闻节目等运动平稳的图像显示的视听模式。
即,动态图像水平比较低的视听模式。
动态模式…白图像与黑图像的对比度明显的视听模式。
即,对比度水平比较高的视听模式。
剧场模式…白图像与黑图像的对比度不明显的视听模式。
即,对比度水平比较低的视听模式。
标准模式…动态模式与剧场模式中间的视听模式。
此外,鉴于这些视听模式,特别是运动模式、自然模式,视听模式设定部16能根据视频信号(视频数据)的动态图像水平来设定高动态图像水平视听模式或者低动态图像水平视听模式(在此,不限于2级水平设定)。
另外,鉴于动态模式、标准模式、剧场模式,视听模式设定部16能根据视频信号(视频数据)的对比度水平来设定高对比度水平视听模式、中对比度水平视听模式或者低对比度水平视听模式(在此,不限于3级水平设定)。
存储器(存储部)17存储占空比设定部14的占空比设定所需的各种数据表和各种阈数据(阈值)等。举一个例子,存储器17包括使面板用热敏电阻83的温度与液晶分子61M的响应速度Vr相关联的温度-速度数据表。而且,存储器17将温度-速度数据表中的某个响应速度Vr存储为阈值(响应速度数据阈值)。此外,该阈值的数量可以是单个也可以是多个。
另外,存储器17存储用于划分用平均信号水平ASL或者平均亮度水平ALL作成的直方图数据HGM中的全部灰度级的阈值(灰度级阈值数据)。即,利用灰度级阈值将直方图数据HGM分为至少2个以上的灰度级范围。而且,存储器17存储用于判断直方图数据HGM中的特定的灰度级范围(划分后的至少1个灰度级范围)的占有率超过固定值还是在固定值以下的阈值(占有率阈值)。
《◆LCD控制器》
LCD控制器20包括帧速率控制处理(FRC处理部)21和栅极驱动器/源极驱动器控制部(G/S控制部)22。
FRC处理部21接收从视频信号处理部10(详细地说,运算处理部13)发送来的LCD用视频信号VD-Sp[led]。然后,FRC处理部21为了以余像效果近似地显示图像,对LCD用视频信号VD-Sp[led]中的帧速率进行高速切换的FRC处理(此外,进行了FRC处理的LCD用视频信号VD-Sp[led]为LCD用视频信号VD-Sp′[led])。
此外,该FRC处理部21能进行工作/不工作的切换。因此,在FRC处理部21以2倍速化进行FRC处理的情况下,如果LCD用视频信号VD-Sp′[led]为120Hz,LCD用视频信号VD-Sp[led]就是60Hz(将这些信号捕捉为帧频率)。
并且,FRC处理部21将进行了FRC处理的LCD用视频信号VD-Sp′[led]或者未进行FRC处理的LCD用视频信号VD-Sp[led]发送到源极驱动器82(参照图1)。
G/S控制部22根据从视频信号处理部10(详细地说,定时调整部11)发送来的时钟信号CLK、垂直同步信号VS、水平同步信号HS等生成控制栅极驱动器81和源极驱动器82的定时信号(此外,设与栅极驱动器81对应的定时信号为定时信号G-TS,设与源极驱动器82对应的定时信号为定时信号S-TS)。并且,G/S控制部22将定时信号G-TS发送到栅极驱动器81,将定时信号S-TS发送到源极驱动器82(参照图1)。
也就是说,该LCD控制器20将LCD用视频信号VD-Sp′[led](或者,LCD用视频信号VD-Sp[led])和定时信号S-TS发送到源极驱动器82,将定时信号G-TS发送到栅极驱动器81。并且,源极驱动器82和栅极驱动器81用两个定时信号G-TS·S-TS来控制液晶显示面板60的图像。
《◆LED控制器》
LED控制器30在主微机51的管理(控制)之下对LED驱动器85发送各种控制信号。并且,如图3所示,该LED控制器30包括:LED控制器设定用寄存器群31、LED驱动器控制部32、串行并行变换部(S/P变换部)33、个体偏差校正部34、存储器35、温度校正部36、经时恶化校正部37以及并行串行变换部(P/S变换部)38。
LED控制器设定用寄存器群31暂时保持来自主微机51的各种控制信号。换言之,主微机51暂时通过LED控制器设定用寄存器群31控制LED控制器30内部的各种部件。
LED驱动器控制部32将来自视频信号处理部10(详细地说,电流值设定部15)的PWM调光信号VD-Sd[W·A]发送到S/P变换部33。另外,LED驱动器控制部32用来自视频信号处理部10的同步信号(时钟信号CLK、垂直同步信号VS、水平同步信号HS等)生成LED71的点亮定时信号L-TS,将其发送到LED驱动器85。
S/P变换部33将从LED驱动器控制部32以串行数据发送来的PWM调光信号VD-Sd[W·A]变换为并行数据。
个体偏差校正部34预先确认LED71的单独的性能,进行用于消除个体误差的校正。例如,预先用特定的PWM调光信号值来测量LED71的亮度。详细地说,例如,点亮各LED71中的红色发光的LED芯片、绿色发光的LED芯片、蓝色发光的LED芯片,为了能生成具有所希望的色调的白色光而校正与各LED芯片对应的特定的PWM调光信号值。
然后,点亮多个LED71,为了消除作为面状光的亮度不均而进一步校正与各LED71(各LED芯片)对应的PWM调光信号值。由此,校正存在多个的LED71中的个体差异(亮度的个体偏差以及面状光的亮度不均)。
此外,虽然存在各种这样的校正处理的办法,但是一般采用使用了查找表(LUT)的校正处理。即,个体偏差校正部34用存储于存储器35的LED71的个体偏差用的LUT来进行校正处理。
存储器35例如存储如上所述的LED71的个体偏差用LUT。另外,存储器35也存储个体偏差校正部34的后级的温度校正部36和经时恶化校正部37中所需的LUT。
温度校正部36考虑到随着LED71的发光而温度上升导致的LED71的亮度降低来进行校正。例如,温度校正部36每1秒钟1次地利用LED用热敏电阻86取得LED71(即各色的LED芯片)的温度数据,从存储器35取得与该温度数据对应的LUT,进行抑制面状光的亮度不均的校正处理(即,与LED芯片对应的PWM调光信号值的变更)。
经时恶化校正部37考虑到由LED71的经时恶化引起的LED71的亮度降低来进行校正。例如,经时恶化校正部37每1年1次地利用LED用亮度传感器87取得LED71(即各色的LED芯片)的亮度数据,从存储器35取得与该亮度数据对应的LUT,进行抑制面状光的亮度不均的校正处理(即,与各色的LED芯片对应的PWM调光信号值的变更)。
P/S变换部38将以并行数据发送来的经过了各种校正处理的PWM调光信号(设由LED控制器30进行校正处理后的PWM调光信号为PWM调光信号VD-Sd′[W·A])变换为串行数据,发送到LED驱动器85。于是,LED驱动器85根据PWM调光信号VD-Sd′[W·A]和定时信号L-TS对背光源单元70中的LED71进行点亮控制。
<■关于对LED进行发光控制的PWM调光信号>
在此,说明控制LED71的发光的PWM调光信号VD-Sd[W]。PWM调光信号VD-Sd[W]根据液晶分子61M的取向变化的响应速度Vr改变占空比(在此,也可以不仅考虑响应速度Vr,而且考虑LED控制器30等进行各种校正的结果的基础上将直接输入LED22的PWM调光信号的占空比设定为所希望的值)。
《◆液晶分子的响应速度》
因此,首先,用图4~图8说明液晶分子61M的响应速度Vr。图4是液晶显示面板60的部分截面图。如该图所示,在液晶显示面板60中,配置有薄膜晶体管等开关元件(未图示)和像素电极65P的有源矩阵基板62和与该有源矩阵基板62相对地配置有相对电极65Q的相对基板63隔着未图示的密封材料贴合。并且,在这两个基板62、63(详细地说,两个电极65P、65Q)的间隙中密封有液晶61。
另外,在液晶显示面板60中,以夹着有源矩阵基板62和相对基板63的方式安装有偏振膜64P、64Q。这样,偏振膜64P使来自背光源单元70的背光源光BL中的特定的偏振光透射,导向液晶(液晶层)61,偏振膜64Q使透射过液晶层61的光中的特定的偏振光透射,导向外部。
在此,这样通过液晶显示面板60的光在中途受到与施加电压相应的液晶分子61M的取向即液晶分子61M的倾斜的影响。详细地说,向外部透射的光量随着由液晶分子61M的倾斜引起的液晶显示面板60的透射率变化而改变。因此,这种液晶显示面板60利用与施加电压相应的液晶分子61M的倾斜引起的透射率变化来显示图像。
对液晶显示面板60设想各种模式。例如为TN(Twist Nematic:扭曲向列)模式、VA(Vertical Alignment:垂直排列)模式、IPS(In-Plane Switching:共面转换)模式、OCB(Optically CompensatedBend:光学补偿弯曲)模式。在此,无论哪一种模式,射入液晶61的光的透射量都随液晶分子61M的取向改变。
(●MVA模式)
例如,用图5和图6如下说明作为VA模式的一种的MVA(Multi-domain Vertical Alignment:多畴垂直排列)模式(此外,在这些图和后述的图7~图10中,用点划线形成的箭头指光)。
图5和图6示出的包含液晶分子61M的液晶61是具有负的介电各向异性的负型液晶。并且,在有源矩阵基板62朝向液晶61侧的一面上形成有像素电极(第1电极/第2电极)65P,在相对基板63朝向液晶61侧的一面上形成有相对电极(第2电极/第1电极)65Q。
而且,在像素电极65P中形成有狭缝66P(第1狭缝/第2狭缝),在相对电极65Q中也形成有狭缝66Q(第2狭缝/第1狭缝)(此外,狭缝66P和狭缝66Q的方向是相同方向)。在此,狭缝66P和狭缝66Q沿着电极65P、65Q的并列方向(例如,相对于两个基板62、63垂直的方向)不相向地错开。
并且,如图5所示,在不对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(不工作的情况)下,以液晶分子61M的长轴方向沿着相对于两个基板62、63垂直的方向的方式取向(例如,将具有取向限制力的未图示的取向膜材料涂敷于两个电极65P、65Q,由此设计无电场时的初始取向)。
这样,当偏振膜64P和偏振膜64Q为正交尼科尔配置时,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL不向外部射出(即液晶显示面板60为常黑模式)。
另一方面,在对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(工作的情况)下,液晶分子61M沿着在两个电极65P、65Q间产生的电场的方向倾斜。在此,该电场方向不沿着两个基板62、63的垂直方向(两个基板62、63的并列方向)倾斜。究其原因,这是由于形成于像素电极65P的狭缝66P和形成于相对电极65Q的狭缝66Q导致电场产生变形,形成了倾斜方向的电场。
并且,如图6所示,负型的液晶分子61M以自身的短轴方向沿着电场方向(电力线;参照图6的双点划线)的方式倾斜。即,该液晶显示面板60中的负型的液晶分子61M在不对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个基板62、63的垂直方向(同方性地取向)。另一方面,在对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,使自身的长轴方向与两个电极65P、65Q间的电场方向交叉。这样,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL的一部分由于液晶分子61M的倾斜而作为沿着偏振膜64Q的透射轴的光向外部射出。
此外,MVA模式的液晶显示面板60不限于如图5和图6所示的形式(称为狭缝式的MVA模式),即用狭缝66P、66Q来产生斜电场。例如,如图7和图8所示,也有不用狭缝66P、66Q,而使用肋67P、67Q的MVA模式(将该MVA模式称为肋式)。
详细地说,在该液晶显示面板60中,在像素电极65P上形成有肋67P(第1肋/第2肋),在相对电极65Q上形成有肋67Q(第2肋/第1肋)(此外,肋67P和肋67Q的方向为相同方向)。并且,肋67P和肋67Q沿着电极65P、65Q的并列方向(2个基板62、63的垂直方向)不相向地错开。
而且,肋67P为例如三棱柱状,配置为使1个侧面朝向电极65P,另一个侧面与液晶61相接。同样,肋67Q为例如三棱柱状,配置为使1个侧面朝向电极65Q,另一个侧面与液晶61相接(此外,将与液晶60相接的肋67的侧面称为斜面)。
并且,在不对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(不工作的情况)下,如图7所示,以液晶分子61M的长轴方向沿着相对于两个基板62、63垂直的方向的方式取向(例如,将具有取向限制力的未图示的取向膜材料涂敷于像素电极65P、肋67P和相对电极65Q、肋67Q,由此设计无电场时的初始取向)。在此,面向肋67P、67Q的斜面的液晶分子61M相对于对两个基板62、63垂直的方向(两个基板62、63的板厚方向)倾斜。
然而,大部分的液晶分子61M沿着对两个基板62、63垂直的方向,因此当偏振膜64P和偏振膜64Q为正交尼科尔配置时,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL不向外部射出。
另一方面,在对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(工作的情况)下,液晶分子61M沿着在两个电极65P、65Q间产生的电场的方向倾斜。在此,该电场方向不沿着两个基板62、63的垂直方向而是倾斜。究其原因,这是由于形成于像素电极65P的肋67P和形成于相对电极65Q的肋67Q导致电场产生变形,形成了倾斜方向的电场(参照图8的双点划线)。
而且,肋67P、67Q的斜面上的液晶分子61M倾斜而导致其它液晶分子61M容易沿着电场方向偏斜地倾斜。其结果是,如图8所示,液晶分子61M以自身的短轴方向沿着电场方向的方式倾斜。
即,该液晶显示面板60中的大部分负型的液晶分子61M(不面朝肋67P、67Q的大部分的液晶分子61M)在不对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个基板62、63的垂直方向。另一方面,在对两个电极65P、65Q施加了电压的情况下,使自身的长轴方向与两个电极65P、65Q间的电场方向交叉。这样,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL的一部分由于液晶分子61M的倾斜而作为沿着偏振膜64Q的透射轴的光向外部射出。
总之,在狭缝式和肋式的MVA模式中,液晶分子61M为负型,至少一部分的液晶分子61M(即全部的液晶分子61M或者一部分的液晶分子61M)在不对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,以使自身的长轴方向沿着2个基板62、63的垂直方向的方式取向。并且,液晶分子61M在对两个电极65P、65Q施加了电压的情况下,使自身的长轴方向与两个电极65P、65Q间的电场方向交叉。
此外,以上说明了狭缝式和肋式的MVA模式,但是也有具有狭缝和肋的MVA模式。例如,作为一个例子能举出在像素电极65P上形成有狭缝66P,在相对电极65Q上形成有肋67Q的液晶显示面板60。
因此,在像素电极65P上形成有狭缝66P或者肋67P,在相对电极65Q上形成有狭缝66Q或者肋67Q,由于这些狭缝66P、66Q彼此、肋67P、67Q彼此或者狭缝66P与肋67P(狭缝66Q与肋67Q)的组合,导致两个电极65P、65Q间的电场方向与2个基板62、63的垂直方向交叉(即产生斜电场)的情况下,该液晶模式可以说是MVA模式。
(●IPS模式)
另外,液晶显示面板60为IPS模式的情况如下。首先,图9和图10示出的包含液晶分子61M的液晶61为具有正的介电各向异性的正型液晶。并且,像素电极65P和相对电极65Q形成在有源矩阵基板62中朝向液晶61侧的一面。特别是,两个电极65P、65Q相互相向配置。
而且,在不对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(不工作的情况)下,如图9所示,液晶分子61M以使自身的长轴方向(指向矢方向)沿着有源矩阵基板62的基板面的面内方向(基板面的水平方向)并且与像素电极65P和相对电极65Q的并列方向LD交叉的方式进行取向(例如,将具有取向限制力的未图示的取向膜材料涂敷于两个电极65P、65Q,由此设计无电场时的初始取向)。
这样,当偏振膜64P和偏振膜64Q为正交尼科尔配置时,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL不向外部射出(即液晶显示面板60为常黑模式)。
另一方面,在对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况(工作的情况)下,液晶分子61M沿着在两个电极65P、65Q间产生的电场倾斜。并且,该电场方向为沿着像素电极65P和相对电极65Q的并列方向LD的弓状(即产生使弧顶朝向相对基板63,沿着像素电极65P和相对电极65Q的并列方向的弓状的电力线;参照图10的双点划线)。
这样,使初始取向沿着有源矩阵基板62的基板面的面内方向的液晶分子61M受弓状的电场方向的影响而旋转,如图10所示,使自身的长轴方向沿着基板面的面内方向,并且沿着电极65P、65Q间的电场方向。这样,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL的一部分由于液晶分子61M的倾斜而作为沿着偏振膜64Q的透射轴的光向外部射出。
此外,图9和图10中的像素电极65P和相对电极65Q为线状,但是不限于此。例如,如图11所示,也可以是梳齿状的像素电极65P和梳齿状的相对电极65Q形成于有源矩阵基板62中朝向液晶61侧的一面。
并且,在这种梳齿状的像素电极65P和相对电极65Q的情况下,两个电极65P、65Q配置为相互的梳齿啮合,由此像素电极65P的齿65Pt与相对电极65Q的齿65Qt交替排列。这样,在像素电极65P的齿65Pt与相对电极65Q的齿65Qt之间产生弓状的电场(横方向电场),液晶分子61M随着该电场而倾斜。
《◆余像和多重轮廓》
然而,不论在何种模式的液晶显示面板60中,为了进行图像显示,液晶分子61M都从初始位置(例如,未施加电压的情况下的液晶分子61M的初始取向的位置)倾斜。并且,液晶分子61M的倾斜速度(响应速度Vr)变重要。究其原因,这是由于根据液晶分子61M的响应速度Vr与对液晶显示面板60射入的背光源光BL之间的关系,在液晶显示面板60的图像中会产生“余像”或者“多重轮廓”。
通常,在人的眼睛(网膜)感觉光的情况下,是用光量的积分值来感觉。因此,余像是人视觉识别到光的情况下,该光消失后仍然见到此前所见的光残留而引起的。特别是在用所谓的持续型显示的液晶显示面板60来显示运动的物体的情况下,视线追踪运动的物体,而且帧图像连续显示,因此进一步容易见到余像。
这样,如图12B所示,在用如图12A所示的液晶显示面板60显示黑图像和白图像并列的图像的情况下,会产生容易见到余像的状态(此外,HL指液晶显示面板60的水平方向,VL指液晶显示面板60的垂直方向)。详细地说,如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界要移动的情况下,在该边界附近容易产生余像。并且,在与黑图像与白图像的边界对应的液晶61中,液晶分子61M必须倾斜。
例如,在常黑模式的液晶显示面板60中,设用于进行黑图像显示的液晶分子61M的位置为初始位置(参照图5、图7和图9)。这样,为了进行白图像显示,液晶分子61M从初始位置倾斜(参照图6、图8和图10)。因此,将该液晶分子61M的倾斜量与时间的关系的一个例子图示化为图13A~图13D的上段的图。此外,在这些图中,“Min”指黑图像显示的情况下的液晶分子61M的初始位置,“Max”指液晶分子61M为了进行白图像显示的最大倾斜状态。
此外,液晶分子61M到最大倾斜为止所需时间在图13A、图13B与图13C、图13D中是不同的。具体地说,液晶分子61M到最大倾斜所需时间(响应时间)为,在图13A、图13B的情况下,约需要16.7ms,在图13C、图13D的情况下,约需要8.3ms(此外,如果响应时间的数据值大如约16.7ms,则响应速度Vr的数据值变小,如果表示响应时间的数据值小如约8.3ms,则响应速度Vr的数据值变大)。
这样,可以说图13A、图13B示出的液晶分子61M以比较慢的响应速度Vr(LOW:低)倾斜(即,液晶分子61M以响应速度Vr的数据值变小的速度倾斜)。另一方面,可以说图13C、图13D示出的液晶分子61M以比较快的响应速度Vr(HIGH:高)倾斜(即,液晶分子61M以响应速度Vr的数据值变大的速度倾斜)。
另外,背光源光BL照射到液晶显示面板60,因此生成该背光源光BL的LED71的PWM调光信号也图示于图13A~图13D的中段图。此外,对图13A、图13C示出的液晶显示面板60提供占空比为100%的光,对图13B、图13D示出的液晶显示面板60提供占空比为50%的光。此外,PWM调光信号的驱动频率为120Hz,液晶显示面板60的帧频率(液晶显示面板60的驱动频率)也为120Hz。另外,沿着图中的时间轴的虚线的1个区间指1帧。
另外,图13A~图13D的下段的图示出在根据PWM调光信号对液晶显示面板60提供背光源光BL的情况下,透射过液晶显示面板60的光的亮度的变化。
如图12B~图12E所示,当黑图像与白图像的边界在这种图13A~图13D所示的条件下进行移动(滚动)时,如图14~图17那样(此外,滚动速度为32pixel/16.7ms(32像素/16.7ms))。此外,在图14~图17示出的图中,横轴示出液晶显示面板60中的水平方向HL的像素位置,纵轴示出以最高值标准化了的积分亮度的标准化亮度。另外,图的下方示出黑图像与白图像的边界附近的概念图。
首先,说明液晶分子61M以比较慢的响应速度Vr(低)倾斜的情况。如图13A的上段图所示,在液晶分子61M从初始位置倾斜到最大的情况下,产生液晶分子61M缓缓倾斜的时间段CW。并且,该时间段CW是本应透射全部的光却仅透射一部分光的时间段(响应过程时间段CW)。
然后,如图13A的中段图所示,当对响应过程时间段CW中的液晶分子61M提供基于占空比为100%的PWM调光信号的LED71的光时,该响应过程时间段CW中的亮度变化反映了图13A的上段图示出的液晶分子61M的倾斜的时间特性。即,与倾斜程度成比例的透射光从液晶显示面板60射出(参照图13A的下段图)。详细地说,在占空比为100%的情况下,在从响应过程时间段CW的最初到最后的整个时间范围中,从液晶显示面板60射出缓缓增加(单调增加)的光。
这样,如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界移动的情况下,与响应过程时间段CW对应的来自液晶显示面板60的出射光发生移动。因此,与边界附近相应的累计亮度如图14的图那样。即,在边界附近产生接受了不足以形成完全的白色图像的光的像素。
并且,这种像素连续的像素范围PA[100L-120]被识别为有问题的像素(参照概念图)。详细地说,不以高速进行从黑图像到白图像的切换(不鲜明地从黑图像切换到白图像),在像素范围PA[100L-120]中,积分亮度的变化程度(即图14的曲线的倾斜)大致相同的像素连续,从而产生余像。
另一方面,在响应速度Vr比较慢的液晶分子倾斜的情况下(参照图13B的上段图),如图13B的中段图所示,对响应过程时间段CW中的液晶分子61M提供基于占空比为50%的PWM调光信号的LED71的光。
在占空比为50%的情况下,在1帧期间存在LED71的熄灭时间段和点亮时间段(此外,使1帧期间的最后的定时与PWM调光信号中的高电平期间的最后的定时同步)。因此,不会在从响应过程时间段CW的最初到最后的整个时间范围都从液晶显示面板60射出光。
具体地说,在将响应过程时间段CW分割为4份的情况下的最初的期间(第1期间)不对液晶分子61M提供光,在第2期间对液晶分子61M提供光。这样,第1期间如图13B的下段图所示,为示出最小亮度值的时间段。
另一方面,在第2期间液晶分子61M倾斜程度比较小,因此是本应透射全部的光却仅透射一部分光的时间段。并且,与该第2期间对应的亮度值比最大亮度值低。
另外,在将响应过程时间段CW分割为4份的情况下的第3期间中,不对液晶分子61M提供光,在第4期间对液晶分子61M提供光。这样,第3期间与第1期间同样为示出最小亮度值的时间段。
另一方面,在第4期间,液晶分子61M的倾斜程度比较大,但仍未完全(形成白色图像所需的角度)倾斜。因此,该第4期间与第2期间同样,是本应透射全部的光却仅透射一部分光的时间段。并且,与该第4期间对应的亮度值也比最大亮度值低(在此,该亮度值比与第2期间对应的亮度高)。
也就是说,如图13B所示,在液晶分子61M的响应速度Vr比较慢的情况(响应过程时间段CW为PWM调光信号的驱动频率的多个周期的量的时间以上的情况)下,当LED71以占空比为100%以外的PWM调光信号发光时,在响应过程时间段CW中隔开固定间隔连续地对液晶显示面板60提供光。并且,该提供的光的亮度值比最大亮度值低。
这样,如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界发生移动的情况下,与边界附近相应的累计亮度如图15的图那样。即,在边界附近产生接受了不足以形成完全的白色图像的光的像素。
并且,这种像素连续的像素范围PA[50L-120]被识别为有问题的像素(参照概念图)。详细地说,不以高速进行从黑图像到白图像的切换,在像素范围PA[50L-120]中,含有积分亮度的变化程度不同的像素,从而产生多重轮廓(此外,与余像相比,多重轮廓使液晶显示面板60的画质质量更低)。
下面说明液晶分子61M以响应速度比较快的Vr(高)倾斜的情况。如图13C的上段图所示,在响应速度Vr比较快的液晶分子61M倾斜的情况下,提供如图13C的中段图所示的基于占空比为100%的PWM调光信号的LED71的光。这样,如图13C的下段图所示,在从响应过程时间段CW的最初到最后为止的整个时间范围内,从液晶显示面板60射出缓缓增加(单调增加)的光。
这样,如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界发生移动的情况下,与边界附近相应的累计亮度如图16的图那样。即,与图13A和图14的情况同样,在边界附近产生接受了不足以形成完全的白色图像的光的像素。因此,该像素范围PA[100H-120]被识别为有问题的像素(余像)。
在此,图16中的像素范围PA[100H-120]比图14中像素范围PA[100L-120]小。因此,关于余像导致的画质质量的恶化程度,与响应速度Vr(高),占空比为100%的情况相比,可以说响应速度Vr(低),占空比为100%的情况更差(参照概念图)。
另一方面,在响应速度Vr比较快的液晶分子61M倾斜的情况下(参照图13D的上段图),如图13D的中段图所示,对响应过程时间段CW中的液晶分子61M提供基于占空比为50%的PWM调光信号的LED71的光。
这样,与图13B的中段图同样,不会在从响应过程时间段CW的最初到最后为止的整个时间范围都从液晶显示面板60射出光。在此,响应过程时间段CW比图13B的上段图示出的响应过程时间段CW短(此外,1帧期间的最后的定时与PWM调光信号中的高电平期间的最后的定时同步,而且,PWM调光信号的1个周期与响应过程时间段CW同步)。
具体地说,在将响应过程时间段CW分割为2份的情况下的最初的期间(第1期间),不对液晶分子61M提供光,在第2期间对液晶分子61M提供光。这样,第1期间如图13B的下段图所示,为示出最小亮度值的时间段。
另一方面,在第2期间液晶分子61M倾斜程度比较大,但仍未完全(形成白色图像所需的角度)倾斜。因此,是本应透射全部的光却仅透射一部分光的时间段。并且,与该第2期间对应的亮度值比最大亮度值低。
因此,在液晶分子61M的响应速度Vr比较快的情况(响应过程时间段CW为PWM调光信号的驱动频率的1个周期的量的时间的情况)下,当LED71以占空比为100%以外的PWM调光信号发光时,如图13D的下段图所示,在响应过程时间段CW中,隔开固定间隔连续地对液晶显示面板60提供光(此外,该提供的光的亮度值比最大亮度值低)。
在此,因为液晶分子61M的响应速度Vr快,所以响应过程时间段CW短,因此如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界发生移动的情况下,在边界附近仅产生极少接受了不足以形成完全的白色图像的光的像素(参照图17)。
因此,这种像素连续的像素范围PA[50H-120]难以被识别为有问题的像素(参照概念图)。因此,当响应速度Vr比较快,占空比为100%以外(例如,占空比为50%以下)时,以高速从黑图像切换到白图像,而且仅在极少的像素范围PA[50H-120]中,积分亮度的变化程度大致相同的像素连续。因此,在这种情况下,在液晶显示面板60中不产生余像和多重轮廓。
<■关于用对LED进行发光控制的PWM调光信号的占空比来提高画质>
在此,使从图14~图17导出的结果(液晶显示面板60中的画质评价)成表,成为如图18所示的表。
此外,该表中的黑***率(RATIO[BK])为在PWM调光信号中的1个周期中使LED71熄灭的期间的比率(为了易于理解,对黑***率高的位置实施了着色)。另外,该表以4级评价(优>良>可>不可)示出如下3个项目:在液晶显示面板60中图像是否鲜明(爽快)地显示,是否产生了多重轮廓,是否是综合来说允许的画质。
《◆PWM调光信号中的占空比的变化》
从该图18的表可知以下情况。首先,液晶分子61M的响应速度Vr快的情况与慢的情况相比,画质相对更好。特别是,当液晶分子61M的响应速度Vr比较快,而且PWM调光信号中的占空比为50%以下时,画质评价的3个项目全部得到“优”的结果(此外,也将这种以50%以下的占空比驱动LED71的情况称为进行黑***)。
在此,虽然以占空比为50%以下的PWM调光信号驱动LED71,而液晶分子61M的响应速度Vr慢的情况下,产生了多重轮廓,综合画质最差。从图18可知,反而在这样液晶分子61M的响应速度Vr慢的情况下,用占空比超过50%PWM调光信号来驱动LED71更好。
基于以上的图18的结果,在液晶显示装置90中,能根据液晶分子61M的响应速度Vr来使PWM调光信号的占空比可变,能反映液晶分子61M的响应特性来提高液晶显示面板60播放的画质(例如,抑制多重轮廓的产生并提高鲜明程度等)。
即,如图19的表所示,在液晶分子61M的响应速度Vr比较快的情况下,用比较低的占空比驱动LED71来进行黑***即可。另一方面,在液晶分子61M的响应速度Vr比较慢的情况下,用比较高的占空比驱动LED71来进行黑***即可(此外,图19中的箭头的着色指进行黑***的趋势)。
这样,对响应速度Vr比较快的液晶61,与比较小的占空比对应地隔开固定间隔连续提供短时间的光。这样,在这种情况下,液晶显示装置90进行与脉冲型的显示装置相似的图像显示,提高了画质。另一方面,当对响应速度Vr比较慢的液晶61隔开固定间隔连续提供短时间的光时,会对未达到规定角度的液晶分子61M提供光,由此导致产生画质不良(多重轮廓等)。
然而,为了防止画质不良,对这种响应速度Vr比较慢的液晶61以比较大的占空比驱动LED71。因此,在该液晶显示装置90中,根据液晶61的响应速度Vr谋求画质的提高。
此外,液晶分子61M的响应速度Vr不仅会因温度,也会因材料而改变。因此,决定响应速度Vr的快慢的阈值(响应速度数据阈值)可任意设定。
例如,当用箭头说明响应速度Vr、占空比、黑***率的数据值的大小关系时,详细地说,用以数据值小的一方为箭头的根侧,以数据值大的一方为箭头的尖侧示出的图20进行如下说明(此外,图20中的箭头的浓淡指进行黑***的趋势)。
即,如图20所示,在设想的响应速度Vr的整个范围中以1个任意的阈值为边界,(以阈值以上或不足阈值)设定2个响应速度Vr的范围,如果在阈值以上的响应速度Vr的范围中,液晶分子61M以快的响应速度Vr(Vr2)倾斜,在不足阈值的响应速度Vr的范围中,液晶分子61M以慢的响应速度Vr(Vr1)倾斜,阈值为响应速度Vr的整个范围中的任一响应速度Vr即可。此外,阈值的设定数量如图20所示不限于1个。即,也可以如图21所示设定2个以上阈值,以该阈值为边界设定3个以上的响应速度Vr的范围(响应速度数据范围)。
即至少具有1个任意的阈值,以该阈值为边界设定多个任意的响应速度Vr的范围,按每个该范围改变占空比即可。这样,分级划分液晶分子61M的响应速度Vr,与该级相应地谋求提高画质。
特别是,按每个响应速度Vr的范围改变占空比,使其与关于多个响应速度Vr的范围的大小关系成相反关系即可。例如,如图20所示,在响应速度Vr的数值为小的值的Vr1的情况下,占空比为大的值的duty2,在响应速度Vr的数值为大的值的Vr2的情况下,占空比为小的值的duty1即可(此外,响应速度Vr的数据值的大小关系为Vr1<Vr2,占空比的数据值的大小关系为duty1<duty2)。
然而,在一个产品的液晶显示装置90中,液晶分子61M的响应速度Vr的1个重要的变动因素是液晶分子61M的温度Tp。因此,将温度Tp的数据值的大小关系与图21的表一并标注为图22所示的表(即只要为高温,液晶分子61M的响应速度Vr就变快)。并且,为了根据液晶分子61M的温度Tp取得响应速度Vr的数据值,在液晶显示装置90中,控制单元1例如进行如下动作。
详细地说,如图2所示,控制单元1中包括的视频信号处理部10的占空比设定部14从面板用热敏电阻83取得测量温度的数据(温度数据)。然后,占空比设定部14取得存储于存储器17的1个存储数据DM。
具体地说,该存储数据DM是与液晶61的温度(液晶温度Tp)有关的液晶分子61M的响应速度Vr的数据表(查找表)。即,占空比设定部14使面板用热敏电阻83的温度数据与数据表的液晶温度Tp对应,由此取得响应速度Vr。
然后,占空比设定部14设定与取得的响应速度Vr对应的PWM调光信号的占空比。此外,该占空比的设定的办法没有特别限定,例如,在存储器17中存储有与响应速度Vr有关的占空比的数据表,占空比设定部14用该数据表来设定占空比即可。
《◆PWM调光信号中的电流值的变化》
此外,在根据液晶分子61M的响应速度Vr设定PWM调光信号的占空比的情况下,优选PWM调光信号的电流值AM也根据占空比而可变(即PWM调光信号VD-Sd[W]校正为PWM调光信号VD-Sd[W·A]即可)。下面说明其理由。
例如,图23A示出占空比为100%的PWM调光信号和占空比为50%的PWM调光信号(此外,PWM调光信号为120Hz,虚线的区间表示1帧期间)。并且,这种PWM调光信号引起的亮度能以在各PWM调光信号的图的正下方一并标注的斜线面积的大小进行粗略的比较。即能用PWM调光信号的点亮期间和电流值相乘的面积进行粗略的亮度比较。
在图23A的情况下,占空比为100%和50%而不同,但电流值AM相同。因此,在PWM调光信号的1个周期中,设占空比为100%的情况下的点亮期间为W100,电流值为AM100,设占空比为50%的情况下的点亮期间为W50,电流值为AM50来进行亮度比较,占空比为100%的情况比占空比为50%的情况亮(W100×AM100>W50×AM50)。
这样,当与响应速度Vr对应地改变PWM调光信号的占空比时,根据占空比而产生亮度差,成为画质恶化的原因。因此,根据占空比而改变PWM调光信号的电流值。例如,如果以图23A中的占空比为100%时的亮度为基准,则如占空比为80%的情况下的图23B、占空比为60%的情况下的图23C、占空比为50%的情况下的图23D所示,使得用于论述亮度的各图的斜线面积相等(W100×AM100=W80×AM′80=W60×AM′60=W50×AM′50)。
即,运算处理部13的电流值设定部15使以100%以外的占空比驱动的情况下的PWM调光信号的电流值AM变化,使得PWM调光信号的1个周期期间的发光的累计量与在相当于该1个周期期间的时间内100%的占空比下的发光的累计量一致。如果这样,即使根据液晶分子61M的响应速度Vr而改变占空比,该占空比也不会导致亮度改变(即液晶显示装置90维持高亮度而改变占空比)。
此外,将根据这种占空比改变PWM调光信号的电流值的情况一并标注于图22的表得到图24的表。即,黑***的程度越高(占空比越低),电流值AM越高(AM1<AM2<AM3)。
另外,电流值设定部15设定电流值AM的办法没有特别限定,例如,电流值设定部15可以接收占空比的数据信号,再自己进行计算处理来设定电流值AM,也可以自己存储与占空比有关的电流值AM的数据表,用该数据表来设定电流值AM。
《◆其它重要因素》
另外,在液晶显示装置90中,为了提高画质而搭载有各种功能。例如能举出FRC处理功能和根据视听者的偏好而改变图像的显示形式的视听模式设定功能。另外,也能举出根据液晶显示装置90所处的环境的明暗来调整液晶显示面板60的明亮度的环境对应功能。而且,还能举出根据视频信号的亮度等(平均信号水平ASL等)来调整液晶显示面板60的明亮度的视频信号对应功能。
并且,有时会希望根据该各种功能来改变PWM调光信号的占空比。例如,如图25的流程图所示,运算处理部13的占空比设定部14取得面板用热敏电阻83的温度数据(步骤1),取得液晶分子61M的响应速度Vr(步骤2)。
在此,占空比设定部14判断响应速度Vr(响应速度数据)。具体地说,占空比设定部14根据各种功能的动作的有无来判断是否要改变占空比的设定(步骤3)。例如,响应速度Vr过低,无论有无各种功能的动作,不将占空比设定为高则有时就会产生多重轮廓(步骤3为否的情况)下,占空比设定部14考虑与液晶温度Tp对应的响应速度Vr而将占空比设定为例如100%(步骤4)。这样,防止多重轮廓的产生。
然而,在占空比设定部14判断为由于有各种功能的动作而导致希望改变占空比的设定的情况(步骤4为是的情况)下,占空比设定部14考虑各种功能进行占空比的设定。这样,能可靠地实现画质提高。
(●FRC处理功能)
例如,占空比设定部14进行FRC处理的有无的判断(步骤5)。具体地说,如图2所示,占空比设定部14接收来自LCD控制器20的FRC处理部21的表示有无FRC处理的信号(工作/不工作信号)。然后,在未进行FRC处理的情况(步骤5为否的情况)下,即视频信号的帧数比规定的数量少,因此占空比设定部14设定与考虑到对应于液晶温度Tp的响应速度Vr的占空比同样的占空比即比较高的占空比(步骤4)。
另一方面,在进行FRC处理的情况(步骤5为是的情况)下,占空比设定部14判断是否需要根据FRC处理而变更紧前的占空比(步骤6)。究其原因,是由于紧前的占空比即在步骤4中设定占空比有时为未变为进行了FRC处理的情况下的占空比。
然后,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤6为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和FRC处理的占空比(步骤7)。例如,占空比设定部14在具有FRC处理的情况下使占空比降低(此外,图26的表示出与FRC处理的有无相应的占空比的大小的趋势)。这样,提高了画质的鲜明程度等。
另一方面,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的变更的情况(步骤6为否的情况)下,设定仅考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
也就是说,图1示出的控制单元1包括进行帧速率控制处理的FRC处理部21,该控制单元1(详细地说,占空比设定部14)根据FRC处理部21是否进行FRC处理而使占空比变化(此外,也可以根据占空比的变化而改变电流值AM)。此外,在具有FRC处理的情况下的占空比比没有FRC处理的情况下的占空比低(参照图26)。
(●视听模式设定功能)
另外,占空比设定部14也可以进行与视听模式的设定相应的判断。具体地说,如图2所示,占空比设定部14接收来自视频信号处理部10的视听模式设定部16的表示视听模式的种类的模式种类信号MD,例如接收表示为动态图像水平的比较高的运动模式的信号。
然后,占空比设定部14如图27的流程图所示(步骤1~4与上述同样),根据动态图像水平判断是否需要变更紧前的占空比(步骤15)。究其原因,这是由于紧前的占空比即在步骤4中设定的占空比有时不变为动态图像水平高的情况下的占空比。
然后,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤15为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和动态图像水平的占空比(步骤16)。例如,占空比设定部14在设定了运动模式的情况下使占空比降低(此外,图28的表示出与动态图像水平的大小关系相应的占空比的大小的趋势)。这样,提高了画质的鲜明程度等。
另一方面,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤15为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的的占空比(步骤4)。
也就是说,图1示出的控制单元1包括切换液晶显示面板60的视听模式的视听模式设定部16,在视听模式设定部16切换了视听模式的情况下,该控制单元1(详细地说,占空比设定部14)根据选择的视听模式使占空比变化(此外,也可以随着占空比变化而改变电流值AM)。
并且,作为这种占空比的变化的一个例子,如上所述,在视听模式设定部16根据视频数据的动态图像水平设定了高动态图像水平视听模式和低动态图像水平视听模式的情况下,按每个选择的视听模式改变占空比,使其为与多个视听模式中的动态图像水平的高低关系(大小关系)相反的关系(参照图28)。
另外,占空比设定部14也可以进行与对比度比不同的视听模式的设定相应的判断。具体地说,占空比设定部14接收来自视听模式设定部16的表示视听模式的种类的信号模式种类信号MD,例如,接收表示是对比度比比较高的动态模式的信号。
然后,如图29的流程图所示(步骤1~4与上述同样),占空比设定部14根据对比度比判断是否需要变更紧前的占空比(步骤25)。究其原因,这是由于紧前的占空比即在步骤4中设定的占空比有时不变为对比度比高的情况下的占空比。
然后,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤25为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和对比度比的占空比(步骤26)。例如,占空比设定部14在设定了动态模式的情况下使占空比降低(此外,图30的表示出与对比度比的大小关系相应的占空比的大小的趋势)。这样,提高了画质的鲜明程度等。
另一方面,在占空比设定部14判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤25为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
也就是说,视听模式设定部16根据视频数据的对比度水平,在设定了高对比度水平视听模式和低对比度水平视听模式的情况下,按每个选择的视听模式改变占空比,使其与多个视听模式中的对比度水平的高低关系(大小关系)为相反关系(参照图30)。
此外,视听模式的种类有很多,占空比设定部14也可以用各种模式的组合来设定占空比。例如,占空比设定部14接收来自视听模式设定部16的表示视听模式的种类的模式种类信号MD,例如,接收表示是动态图像水平比较高的运动模式并且是对比度比比较高的动态模式的信号。
然后,如图31的流程图所示(步骤1~4与上述同样),占空比设定部14根据例如动态图像水平判断是否需要变更紧前的占空比(步骤15)。然后,在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤15为否的情况)下,占空比设定部14设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
另一方面,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤15为是的情况)下,进一步根据对比度比判断是否需要变更紧前的占空比(步骤36)。并且,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤36为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、动态图像水平和对比度比的占空比(步骤37)。
另一方面,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤36为否的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和动态图像水平的占空比(步骤16)。
此外,在图31的流程图中,先考虑动态图像水平,后考虑对比度比,但是该顺序也可以不同。
(●环境对应功能)
另外,占空比设定部14也可以进行与液晶分子61M所处的环境的明暗相应的判断。具体地说,如图2所示,占空比设定部14接收环境用照度传感器84的照度数据(即,占空比设定部14对液晶显示装置90的设置场所的明暗进行判断的材料是测量外部的照度的环境用照度传感器84的测量照度)。
然后,如图32的流程图所示(步骤1~4与上述同样),占空比设定部14根据照度数据判断是否需要变更紧前的占空比(步骤45)。究其原因,这是由于紧前的占空比即在步骤4中设定的占空比有时不会变为照度数据高的情况(即环境比较亮的情况)下的占空比。
然后,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤45为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和照度数据的占空比(步骤46)。例如,占空比设定部14在液晶显示装置90被设置在比较亮的环境下的情况下,使占空比降低(此外,图33的表示出与照度数据的大小关系相应的占空比的大小的趋势)。这样,提高了画质的鲜明程度等。
另一方面,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤45为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
也就是说,图1示出的控制单元1取得外部的照度数据,根据该照度数据使占空比变化(此外,也可以随着占空比的变化而改变电流值AM)。此外,按每个照度数据范围改变占空比,使其与多个照度数据范围中的每个照度数据范围的数据值的大小关系成相反关系(参照图33)。
(●视频信号对应功能)
另外,占空比设定部14也可以进行与视频信号的亮度等(平均信号水平ASL等)相应的判断。具体地说,如图2所示,占空比设定部14通过运算处理部13接收直方图处理部12的直方图数据HGM。然后,用该直方图数据HGM改变占空比。
另外,液晶分子61M的响应速度Vr相对于温度具有相关性,但是还相对于灰度级间的变化也具有相关性。图34和图35示出了这种相关性的一个例子。这些图示出要从第0灰度级进行灰度级变化到第其它灰度级的液晶分子61M的倾斜响应时间,图34对应于比较高的液晶温度Tp,图35对应于比较低的液晶温度Tp(此外,液晶61为MVA模式)。
当比较图34的图和图35的图时,可知响应时间的最大值与最小值的差TW因液晶温度Tp而不同(高温的液晶温度Tp下的差TW[MVA,HOT]比低温的液晶温度Tp下的差TW[MVA,COLD]小)。另外,在该图34的图和图35的图中,响应时间从第0灰度级向第255灰度级缓缓减少(曲线涵盖大范围的灰度级范围地单调减少)。
在该曲线中差TW大的情况下,当图像(1帧图像)中的低灰度级范围的占有率与高灰度级范围的占有率存在差时,视背光源光BL的特性会成为画质恶化的原因。
例如,在20℃程度的低温的液晶温度Tp,低灰度级范围的占有率高的情况(即灰度级比较低的图像的情况)下,液晶分子61M的响应速度Vr比较低。当对这种液晶分子61M将PWM调光信号的占空比设定为低时,如图15所示,很可能产生多重轮廓。因此,在这种情况下,为了防止多重轮廓而将PWM调光信号的占空比设定为高。
相反,在高灰度级范围的占有率高的情况(即灰度级比较高的图像的情况)下,液晶分子61M的响应速度Vr比较高。因此,在这种情况下,为了提高画质的鲜明程度等,最好将PWM调光信号的占空比设定为低(即使PWM调光信号的黑***的效果显著出现)。
然后,在这样根据图像的灰度级范围的占有率改变占空比的情况下,如图36的流程图所示(步骤1~4与上述同样),占空比设定部14从运算处理部13取得直方图数据HGM(步骤55)。接下来,占空比设定部14取得根据预先存储于存储器17的液晶温度Tp而设定的灰度级阈值(灰度级阈值数据),判断能否设定特定的灰度级范围(步骤56)。
例如,如图34所示,在液晶温度Tp为高温的情况下,差TW[MVA,HOT]比较小。这样,高温的液晶温度Tp下的灰度级变化带来的响应时间的差比低温的液晶温度Tp下的灰度级变化带来的响应时间的差小。
因此,如果液晶温度Tp在高温的情况下的灰度级变化带来的响应时间的差被设定为允许范围,则在该液晶温度Tp在高温的情况下,不需要利用直方图数据HGM设定最好改变占空比的特定的灰度级范围(例如低灰度级范围)(步骤56为否的情况)下。因此,在这种情况下,占空比设定部14设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
相反,如图35所示,如果液晶温度Tp在低温的情况下的灰度级变化带来的响应时间的差被设定为允许范围外,占空比设定部14就要利用直方图数据HGM来改变占空比(步骤56为是的情况)。具体地说,占空比设定部14根据直方图数据HGM和与存储于存储器17的液晶温度Tp相应地设定的灰度级阈值来设定最好改变占空比的特定的灰度级范围(步骤57)。例如,在为MVA模式的液晶61,液晶温度Tp为低温(例如,20℃程度)的情况下,如图35所示,将从第0灰度级到第128灰度级设定为特定的灰度级范围(即,将全部灰度级范围中0以上255以下中的0以上128以下的灰度级范围设为特定的灰度级范围)。
而且,占空比设定部14根据直方图数据HGM取得该特定的灰度级范围在图像(1帧图像)中的占有率,比较该占有率和与存储于存储器17的特定的灰度级范围的占有率相关的阈值(占有率阈值;例如为50%)(步骤58)。
然后,在占有率不为阈值以下的情况(即占有率超过占有率阈值的情况;步骤58为否的情况)下,可以说是大量含有例如从第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围的低灰度级的图像。这样,为了防止产生如图15所示的多重轮廓,占空比设定部14设定仅考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的高的占空比,例如设定为100%(步骤4)。
相反,在占有率为阈值以下的情况(步骤58为是的情况)下,可以说是少量含有例如从第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围的高灰度级的图像。这样,占空比设定部14根据占有率判断是否需要变更紧前的占空比(步骤59)。究其原因,这是由于紧前的占空比即在步骤4中设定的占空比有时不会变为占有率高的情况(即低灰度级的图像的情况)下的占空比。
然后,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤59为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和灰度级(即直方图数据HGM)的占空比(步骤60)。例如,MVA模式的液晶显示装置90中的占空比设定部14在使液晶显示面板60显示较高灰度级的图像的情况下,设定低的占空比,例如设定为50%(此外,图37的表示出与占有率的大小关系相应的占空比的大小的趋势)。这样,提高了画质的鲜明程度等。
另一方面,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤59为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的占空比(步骤4)。
也就是说,在控制单元1中,直方图单元18通过将视频信号直方图化生成表示相对于灰度级的度数分布的直方图数据HGM。而且,控制单元1划分直方图数据HGM的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率超过了占有率阈值还是在占有率阈值以下。
并且,使超过占有率阈值的情况下的占空比比占有率阈值以下的情况下的占空比高,另一方面,使占有率阈值以下的情况下的占空比比超过占有率阈值的情况下的占空比低(此外,也可以随着占空比变化而改变电流值AM)。
此外,用MVA模式的液晶61,在液晶温度Tp为20℃程度的情况下,上述从第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围和该特定的灰度级范围的占有率的占有率阈值50%不过是一个例子(特定的灰度级范围也可以是多个)。例如,也可以根据面板用热敏电阻83的温度数据,即根据液晶温度Tp而改变特定的灰度级范围和占有率阈值中的至少一方。因此,在例如如图34所示的液晶温度Tp的情况下,也可以进行特定的灰度级范围的设定。
另外,如图38和图39所示,在IPS模式的液晶61中,在液晶温度Tp高的情况(参照图38)和低的情况(参照图39)下,响应时间的最大值与最小值的差TW均比较小(此外,图38和图39与图34和图35同样,示出从第0灰度级进行灰度级变化到第其它灰度级的液晶分子61M的倾斜响应时间)。即图38和图39与例如图35相比,为平坦的曲线。
也就是说,高温和低温的液晶温度Tp下的灰度级变化带来的响应时间的差都比较小。因此,也可以进行图像中的特定的灰度级范围的设定,进而根据该特定的范围的占有率而改变占空比。但是,也可以视情况而与视频信号对应功能对应地改变占空比。
(●各种功能的组合)
另外,有时上述FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能、视频信号对应功能会以各种组合进行动作。在这种情况下,也可以改变占空比。
例如,如图36的流程图所示,在与视频信号对应功能对应地改变占空比的情况下,在步骤59为是之后,如图40的流程图所示,占空比设定部14也可以进行FRC处理的有无的判断(步骤61)。然后,在未进行FRC处理的情况(步骤61为否的情况)下,占空比设定部14设定考虑了与步骤60中的液晶温度Tp相应的响应速度Vr和灰度级的占空比(步骤60)。
另一方面,即使存在FRC处理,占空比设定部14也根据FRC处理来判断是否需要变更紧前的占空比(步骤62)。然后,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤62为否的情况)下,设定考虑到与步骤60中的液晶温度Tp相应的响应速度Vr和灰度级的占空比(步骤60)。
另一方面,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤62为是的情况)下,接着根据视听模式(例如,动态图像水平)判断是否需要变更紧前的占空比(步骤63)。然后,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤63为否的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、灰度级、FRC处理的占空比(步骤64)。
另一方面,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤63为是的情况)下,根据照度数据判断是否需要变更紧前的占空比(步骤65)。然后,占空比设定部14在判断为不需要变更紧前的占空比的情况(步骤65为否的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、灰度级、FRC处理、视听模式的占空比(步骤66)。
另一方面,占空比设定部14在判断为需要变更紧前的占空比的情况(步骤65为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、灰度级、FRC处理、视听模式、照度数据的占空比(步骤67)。
也就是说,如该图40的流程图那样,占空比设定部14也可以在FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能、视频信号对应功能组合进行动作的情况下改变占空比(此外,也可以随着占空比变化而改变电流值AM)。
另外,功能的顺序不限于如图36和图40的流程图所示的视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能的顺序,也可以更换。另外,功能的组合数量也不限于视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能这4个,也可以是3个以下,如果有其它各种功能,也可以是5个以上。
<■与PWM调光信号的占空比相关的数值实施例>
此外,以上,占空比的数值实施例主要列举了50%和100%。然而,当然不限于这些数值。
例如,图41~图44是与图14~图17同样的图(因此,滚动速度为32pixel/16.7ms)。图41示出响应速度Vr比较慢,占空比为70%的情况,图42示出响应速度Vr比较慢,占空比为30%的情况。另一方面,图43示出响应速度Vr比较快,占空比为70%的情况,图44示出响应速度Vr比较快,占空比为30%的情况。参照这些图和图14~图17可知如下。
当比较图41和图14时,在图14中未示出的曲线的台阶在图41中被确认。即,在图41中,使积分亮度的变化程度(即图14的曲线的倾斜)不同的像素是连续的。在此,积分亮度的变化程度的差不像图15示出的那么大。因此,不产生多重轮廓。
相反,在图42中示出积分亮度的变化程度的差比图15大。因此,比图15进一步产生多重轮廓。因此,在液晶分子61M的响应速度Vr比较慢的情况下,占空比最好超过50%,尽可能为70%以上,进一步优选为100%。这样来防止多重轮廓。
另外,当比较图43和图18时,图43的曲线的倾斜比图18的曲线的倾斜大(在此,尚未见到余像)。而且,当比较图44和图17时,图44的曲线的倾斜比图17的曲线的倾斜大。
根据这些图,可知在液晶分子61M的响应速度Vr比较快的情况下,占空比越低,黑***的效果表现的越显著(例如,提高了画质的鲜明程度等)。也就是说,在液晶分子61M的响应速度Vr比较快的情况下,占空比最好为50%以下,尽可能为30%以下。
[■实施方式2■]
说明实施方式2。此外,对与在实施方式1中使用的部件具有同样功能的部件标注相同的附图标记,省略其说明。
在实施方式1中,为了提高画质,对PWM调光信号的占空比、或者占空比和电流值进行了各种变更。在这种控制以外也能实现画质提高。例如,通过对PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]进行各种改变也能实现画质提高。因此,下面说明进行这种控制的液晶显示装置90。
<■液晶显示装置>
图45~图47是示出与液晶显示装置90相关的各种部件的框图(此外,图46和图47是提取并详细说明图45的一部分的框图)。作为实施方式1中的液晶显示装置90与实施方式2中的液晶显示装置90的1个区别,从LED控制器30对LED驱动器85发送设定LED71的驱动频率(PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM])的设定信号CS(参照图45、图47)。
另外,如图46和图47所示,运算处理部13的直方图数据HGM(HGM[S]/HGM[L])、存储于存储器17的各种数据(存储数据DM)、表示视听模式设定部16的视听模式的种类的模式种类信号MD、面板用热敏电阻83的温度数据和环境用照度传感器84的照度数据不发送到占空比设定部14,而是发送到控制单元1(详细地说,LED控制器30)。另外,来自FRC处理部21的表示FRC处理的有无的信号(工作/不工作信号)发送到LED控制器30。
详细地说,直方图数据HGM、存储数据DM、模式种类信号MD、温度数据、照度数据、工作/不工作信号被发送到LED控制器30中所包括的驱动频率可变部41。然后,该驱动频率可变部41根据液晶温度Tp切换驱动频率FQ[PWM]。
例如,在液晶显示面板60的帧频率为120Hz,PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]也为120Hz(在此,占空比为50%)的情况下,如图15所示,如果液晶温度Tp低就会产生多重轮廓。因此,在实施方式1的情况下,占空比设定部14将占空比控制为高。
<■关于用对LED进行发光控制的PWM调光信号的驱动频率来提高画质>
在实施方式2的情况下,不改变占空比,驱动频率可变部41使PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]变化为比120Hz高的频率,例如480Hz。这样,与对应于图15的图48A(与图13B为相同的图)同样,即使是480Hz的驱动频率FQ[PWM],在响应过程时间段CW中,也会隔开固定间隔连续地对液晶显示面板60提供光(参照图48B)。并且,该提供的光的亮度值比最大亮度值低。
在此,比较图48A和图48B可知,在响应期间CW中,在驱动频率FQ[PWM]为480Hz的情况下,PWM调光信号的高电平期间的数量比驱动频率FQ[PWM]为120Hz的情况下增加了。
并且,如图12B~图12E所示,在黑图像与白图像的边界进行移动的情况下,与边界附近相应的累计亮度如图49的图所示(此外,滚动速度为32pixel/16.7ms)。即,在边界附近产生接受了不足以形成完全的白色图像的光的像素。
这种像素连续的像素范围PA[50L-480]被识别为有问题的像素(参照概念图)。详细地说,从黑图像到白图像不进行高速切换,在像素范围PA[50L-480]中,包括积分亮度的变化程度(即图49的图的倾斜)不同的像素。
在此,与图15的情况不同,在图49的情况下,响应过程时间段CW中的PWM调光信号的高电平期间的数量多。这样,积分亮度的变化程度引起的图49的曲线的台阶的数量比图15的曲线的台阶的数量多。这样,图49的曲线近似地与图14的曲线同样。因此,在图49的情况下,不产生多重轮廓,仅产生余像。也就是说,防止了成为最差的画质恶化的最大原因的多重轮廓。
《◆PWM调光信号中的驱动频率的变化》
基于以上的图49的结果,在液晶显示装置90中,如果PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]根据液晶分子61M的响应速度Vr可变,则反映了液晶分子61M的响应特性,能提高映现于液晶显示面板60的画质(例如,抑制多重轮廓的产生并且提高鲜明程度等)。
即,如图50的表所示,在液晶分子61M的响应速度Vr比较快的情况下,以比较低的驱动频率FQ[PWM]驱动LED71,另一方面,在液晶分子61M的响应速度Vr比较慢的情况下,以比较高的驱动频率FQ[PWM]驱动LED71即可。
此外,如在实施方式1中说明的那样,决定响应速度Vr的快慢的阈值(响应速度数据阈值)可任意设定。因此,用与图20和图21同样的箭头如图51和图52那样作成表。
即,具有至少1个任意的阈值,以该阈值为边界设定多个任意的响应速度Vr的范围,按每个该范围改变驱动频率FQ[PWM]即可。这样一来,分级划分液晶分子61M的响应速度Vr,与该级相应地实现了画质提高。
特别是最好按每个响应速度Vr的范围改变驱动频率FQ[PWM],使其与多个响应速度Vr的范围方面的大小关系成相反关系。例如,如图51所示,在响应速度Vr的数值为小的值的Vr1的情况下,驱动频率FQ[PWM]为大的值的FQ[PWM]2,在响应速度Vr的数值为大的值的Vr2的情况下,驱动频率FQ[PWM]为小的值的驱动频率FQ[PWM]1即可(此外,响应速度Vr的数据值的大小关系为Vr1<Vr2,驱动频率FQ[PWM]的数据值的大小关系为FQ[PWM]1<FQ[PWM]2)。
另外,在一个产品的液晶显示装置90中,液晶分子61M的响应速度Vr发生变动的1个重要因素是液晶分子61M的温度Tp。因此,将温度Tp的数据值的大小关系与图52的表一并标注为图53所示的表。并且,为了从液晶分子61M的温度Tp取得响应速度Vr的数据值,在液晶显示装置90中,控制单元1例如进行如下动作。
详细地说,如图47所示,控制单元1中包括的LED控制器30的驱动频率可变部41从面板用热敏电阻83取得测量温度的数据(温度数据)。然后,驱动频率可变部41取得存储于存储器17的1个存储数据DM。
具体地说,该存储数据DM是与液晶61的温度(液晶温度Tp)有关的液晶分子61M的响应速度Vr的数据表。即,驱动频率可变部41通过使面板用热敏电阻83的温度数据与数据表的液晶温度Tp对应来取得响应速度Vr。
然后,驱动频率可变部41设定与取得的响应速度Vr对应的PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]。此外,该驱动频率FQ[PWM]的设定的办法没有特别限定,但是例如驱动频率可变部41可以在取得响应速度Vr之后自己进行处理来生产设定信号CS,设定驱动频率FQ[PWM],也可以自己存储与响应速度Vr有关的驱动频率FQ[PWM]的数据表,用该数据表生产设定信号CS,设定驱动频率FQ[PWM]。
《◆其它重要因素》
然而,如在实施方式1中说明的那样,在液晶显示装置90中还能举出视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能。
并且,有时希望与该各种功能相应地改变PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]。例如,如图54的流程图所示,LED控制器30的驱动频率可变部41取得面板用热敏电阻83的温度数据(步骤101),取得液晶分子61M的响应速度Vr(步骤102)。
因此,驱动频率可变部41判断响应速度Vr(响应速度数据)。具体地说,驱动频率可变部41根据各种功能的动作的有无来判断是否要改变驱动频率FQ[PWM]的设定(步骤103)。例如,响应速度Vr快,与有无各种功能的动作无关,驱动频率FQ[PWM]被设定为低时能得到黑***效果的情况(步骤103为否的情况)下,驱动频率可变部41考虑与液晶温度Tp对应的响应速度Vr将驱动频率FQ[PWM]设定为例如120Hz(步骤104)。这样,提高了画质的动态图像性能等。
然而,在驱动频率可变部41判断为由于具有各种功能的动作而希望改变驱动频率FQ[PWM]的设定的情况(步骤104为是的情况)下,驱动频率可变部41考虑各种功能来进行驱动频率FQ[PWM]的设定。这样一来,可靠地实现了画质提高。
(●视频信号对应功能)
例如,驱动频率可变部41也可以进行与视频信号的亮度等(平均信号水平ASL等)相应的判断。通常,在1帧的图像中,例如在低灰度级范围的占有率为高的情况(即灰度级比较低的图像的情况)下,LED71的点亮时间设定为短(即占空比小)。另一方面,在低灰度级范围的占有率为低的情况(即灰度级比较高的图像的情况)下,LED71的点亮时间设定为长(即占空比大)。
这样,在图像为灰度级比较高的情况下,因来自LED71的光(即背光源光BL),响应过程时间段CW的液晶分子61M醒目,由此会导致产生多重轮廓和余像等。
因此,如图54的流程图所示,能根据图像的灰度级范围的占有率改变驱动频率FQ[PWM]。详细地说,驱动频率可变部41从运算处理部13取得直方图数据HGM(步骤105)。接下来,驱动频率可变部41取得根据预先存储于存储器17的液晶温度Tp而设定的灰度级阈值(灰度级阈值数据),判断能否设定特定的灰度级范围(步骤106)。
究其原因,这是由于如在实施方式1中说明的那样,例如,如图34所示,有时液晶温度Tp在高温下的灰度级变化带来的响应时间的差被设定为允许范围。
这样在液晶温度Tp为高温的情况下,不需要利用直方图数据HGM设定最好改变驱动频率FQ[PWM]的特定的灰度级范围(步骤106为否的情况)。因此,在这种情况下,驱动频率可变部41设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
相反,如果液晶温度Tp为低温的情况下的灰度级变化带来的响应时间的差被设定为允许范围外,驱动频率可变部41要利用直方图数据HGM来变更驱动频率FQ[PWM](步骤106为是的情况)。
具体地说,驱动频率可变部41根据直方图数据HGM和与存储于存储器17的液晶温度Tp相应地设定的灰度级阈值来设定最好改变驱动频率FQ[PWM]的特定的灰度级范围(步骤107)。例如,在MVA模式的液晶61中,液晶温度Tp为低温(例如,20℃程度)的情况下,如图35所示,将从第0灰度级到第128灰度级为止设定为特定的灰度级范围。
而且,驱动频率可变部41取得该特定的灰度级范围的图像(1帧图像)中的占有率,比较该占有率和与存储于存储器17的特定的灰度级范围的占有率相关的阈值(占有率阈值;例如为50%)(步骤108)。
然后,在占有率不为阈值以下的情况(即占有率超过了占有率阈值的情况;步骤108为否的情况)下,可以说是包括大量例如从第0灰度级到第128灰度级为止的特定的灰度级范围的低灰度级的图像。这样,该低灰度级的图像所对应的PWM调光信号的占空比比高灰度级的图像所对应的PWM调光信号的占空比小。
因此,用来自LED71的光难以使响应过程时间段CW中的液晶分子61M变醒目,也难以由此导致产生多重轮廓和余像等。因此,驱动频率可变部41将仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM]设定为例如120Hz(步骤104)。
相反,在占有率为阈值以下的情况(步骤108为是的情况)下,可以说是仅包括少量例如从第0灰度级到第128灰度级为止的特定的灰度级范围的高灰度级的图像。这样,驱动频率可变部41根据占有率判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤109)。究其原因,这是由于紧前的驱动频率FQ[PWM]即在步骤104中设定的驱动频率FQ[PWM]有时也不会变成占有率的高的情况(即低灰度级的图像的情况)下的驱动频率FQ[PWM]。
然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤109为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和灰度级(即直方图数据HGM)的驱动频率FQ[PWM](步骤110)。
例如,MVA模式的液晶显示装置90中的驱动频率可变部41在液晶显示面板60显示较高灰度级的图像的情况下,将驱动频率FQ[PWM]设定为例如480Hz(此外,图55的表示出与占有率的大小关系相应的驱动频率可变部41的大小的趋势)。这样,由于是高灰度级图像,与低灰度级图像相比,即使占空比高也能防止产生多重轮廓。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤109为否的情况)下,设定为仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
也就是说,在控制单元1中,直方图单元18将视频信号直方图化,由此生成表示相对于灰度级的度数分布的直方图数据HGM。然后,控制单元1划分直方图数据HGM的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率是超过了占有率阈值还是在占有率阈值以下。
并且,使超过占有率阈值的情况下的驱动频率FQ[PWM]比占有率阈值以下的情况下的驱动频率低,另一方面,使占有率阈值以下的情况下的驱动频率比超过占有率阈值的情况下的驱动频率高。
此外,在MVA模式的液晶61中,在液晶温度Tp为20℃程度的情况下,从上述第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围和该特定的灰度级范围的占有率的占有率阈值50%与实施方式1同样,不过是一个例子(特定的灰度级范围也可以是多个)。另外,上述驱动频率FQ[PWM]的480Hz、120Hz也不过是一个例子。
另外,如图38和图39所示,在IPS模式的液晶61的情况下也与实施方式1同样,可以进行图像的特定的灰度级范围的设定,再根据该特定的范围的占有率而不改变驱动频率FQ[PWM]。但是,视情况也可以与视频信号对应功能对应地改变驱动频率FQ[PWM]。
(●FRC处理功能)
另外,如图56的流程图所示(步骤101~104与上述同样),驱动频率可变部41也可以进行FRC处理的有无的判断(步骤105)。具体地说,驱动频率可变部41接收来自LCD控制器20的FRC处理部21的表示FRC处理的有无的信号(工作/不工作信号)。
然后,在进行FRC处理的情况(步骤125为否的情况)下,帧间的视频变化比较细,因此响应过程时间段CW中的液晶分子61M的倾斜难以变醒目。因此,为了使动态图像性能突出,驱动频率可变部41设定与考虑到对应于液晶温度Tp的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM]同样的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
另一方面,在未进行FRC处理的情况(步骤125为是的情况)下,驱动频率可变部41根据FRC处理判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤126)。究其原因,这是由于紧前的驱动频率FQ[PWM]即在步骤104中设定的驱动频率FQ[PWM]有时不会变为进行了FRC处理的情况下的驱动频率FQ[PWM]。
并且,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤126为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和FRC处理的驱动频率FQ[PWM](步骤127)。例如,驱动频率可变部41在没有FRC处理的情况下,使驱动频率FQ[PWM]提高(此外,图57的表示出与FRC处理的有无相应的驱动频率FQ[PWM]的大小的趋势)。这样,防止产生多重轮廓。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤126为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
也就是说,图1示出的控制单元1包括进行帧速率控制处理的FRC处理部21,该控制单元1(详细地说,驱动频率可变部41)根据FRC处理部21有无FRC处理来使驱动频率FQ[PWM]变化。此外,有FRC处理的情况下的驱动频率FQ[PWM]比没有FRC处理的情况下的驱动频率FQ[PWM]低(参照图57)。
(●视听模式设定功能)
另外,驱动频率可变部41也可以进行与视听模式的设定相应的判断。具体地说,驱动频率可变部41接收来自视频信号处理部10的视听模式设定部16的表示视听模式的种类的模式种类信号MD,例如接收表示为动态图像水平的比较低的自然模式的信号。
然后,如图58的流程图所示(步骤101~104与上述同样),驱动频率可变部41根据动态图像水平判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤135)。究其原因,紧前的驱动频率FQ[PWM]即在步骤104中设定的驱动频率FQ[PWM]有时不会变为动态图像水平低的情况下的驱动频率FQ[PWM]。
然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤135为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和动态图像水平的驱动频率FQ[PWM](步骤136)。例如,驱动频率可变部41在设定为自然模式的情况下,使驱动频率FQ[PWM]提高(此外,图59的表示出与动态图像水平的大小关系相应的驱动频率FQ[PWM]的大小的趋势)。这样,防止产生多重轮廓。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤135为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
也就是说,控制单元1包括切换液晶显示面板60的视听模式的视听模式设定部16,在视听模式设定部16切换了视听模式的情况下,该控制单元1(详细地说,驱动频率可变部41)根据选择的视听模式使驱动频率FQ[PWM]变化。
并且,如上所述,作为这种驱动频率FQ[PWM]的变化的一个例子,在视听模式设定部16根据视频数据的动态图像水平设定高动态图像水平视听模式和低动态图像水平视听模式的情况下,按每个选择的视听模式改变驱动频率FQ[PWM],使其与多个视听模式中的动态图像水平的高低关系(大小关系)成相反关系(参照图59)。
另外,驱动频率可变部41也可以进行与对比度比不同的视听模式的设定相应的判断。具体地说,驱动频率可变部41接收来自视听模式设定部16的表示视听模式的种类的信号模式种类信号MD,例如,接收表示为对比度比的比较低的剧场模式的信号。
然后,如图60的流程图所示(步骤101~104与上述同样),驱动频率可变部41根据对比度比判断是否需要进行紧前的驱动频率可变部41的变更(步骤145)。究其原因,紧前的驱动频率FQ[PWM]即在步骤104中设定的驱动频率FQ[PWM]有时也不会变为对比度比低的情况下的驱动频率FQ[PWM]。
然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤145为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和对比度比的驱动频率FQ[PWM](步骤146)。例如,驱动频率可变部41在设定了剧场模式的情况下,使驱动频率FQ[PWM]提高(此外,图61的表示出与对比度比的大小关系相应的驱动频率FQ[PWM]的大小的趋势)。这样,防止产生多重轮廓。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤145为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
也就是说,在视听模式设定部16根据视频数据的对比度水平设定了高对比度水平视听模式和低对比度水平视听模式的情况下,按每个选择的视听模式改变驱动频率FQ[PWM],使其与多个视听模式中的对比度水平的高低关系(大小关系)成相反关系(参照图61)。
此外,视听模式的种类有很多,驱动频率可变部41也可以用各种模式的组合来设定驱动频率FQ[PWM]。例如,驱动频率可变部41接收来自视听模式设定部16的表示视听模式的种类的模式种类信号MD,例如,接收表示为动态图像水平比较低的自然模式并且为对比度比比较低的剧场模式的信号。
然后,如图62的流程图所示(步骤101~104与上述同样),驱动频率可变部41根据例如动态图像水平判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤135)。并且,在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤135为否的情况)下,驱动频率可变部41设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤135为是的情况)下,再根据对比度比判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤156)。然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤156为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、动态图像水平和对比度比的驱动频率FQ[PWM](步骤157)。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤156为否的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和动态图像水平的驱动频率FQ[PWM](步骤136)。
此外,在图62的流程图中,先考虑动态图像水平,后考虑对比度比,但是该顺序也可以不同。
(●环境对应功能)
另外,驱动频率可变部41也可以进行与液晶分子61M所处的环境的明暗相应的判断。具体地说,驱动频率可变部41接收环境用照度传感器84的照度数据(即驱动频率可变部41用于判断液晶显示装置90的设置场所的明暗的材料是测量外部的照度的环境用照度传感器84的测量照度)。
然后,如图63的流程图所示(步骤101~104与上述同样),驱动频率可变部41根据照度数据,判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤165)。究其原因,紧前的驱动频率FQ[PWM]即在步骤104中设定的驱动频率FQ[PWM]有时也不会改变为照度数据高的情况(即环境比较亮的情况)下的驱动频率FQ[PWM]。
然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤165为是的情况)下,设定考虑到与液晶温度Tp相应的响应速度Vr和照度数据的驱动频率FQ[PWM](步骤166)。例如,驱动频率可变部41在液晶显示装置90被设置在比较暗的环境下的情况下,使驱动频率FQ[PWM]提高(此外,图64的表示出与照度数据的大小关系相应的驱动频率FQ[PWM]的大小的趋势)。这样,防止产生多重轮廓。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤165为否的情况)下,设定仅考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr的驱动频率FQ[PWM](步骤104)。
也就是说,图1示出的控制单元1取得外部的照度数据,根据该照度数据使驱动频率FQ[PWM]变化。此外,按每个照度数据范围改变驱动频率FQ[PWM],使其与多个照度数据范围中的每个照度数据范围中的数据值的大小关系成相反关系(参照图64)。
(●各种功能的组合)
另外,有时上述视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能、环境对应功能会以各种组合进行动作。在这种情况下也可以改变驱动频率FQ[PWM]。
例如,如图63的流程图所示,在要与环境对应功能对应地改变驱动频率FQ[PWM]的情况下,在步骤165为是之后,如图65的流程图所示,驱动频率可变部41也可以进行视频信号对应功能的判断。即,驱动频率可变部41从运算处理部13取得直方图数据HGM(步骤171),再取得预先存储于存储器17的与液晶温度Tp相应设定的灰度级阈值(灰度级阈值数据),判断能否设定特定的灰度级范围(步骤172)。
然后,在判断为不需要设定特定的灰度级范围的情况(步骤172为否的情况)下,驱动频率可变部41设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据的驱动频率FQ[PWM](步骤166)。
另一方面,在能进行特定的灰度级范围的设定的情况(步骤172为是的情况)下,驱动频率可变部41设定特定的灰度级范围(步骤173),再取得该特定的灰度级范围的图像(1帧图像)的占有率。然后,比较该占有率和与存储于存储器17的特定的灰度级范围的占有率相关的阈值(步骤174)。
然后,在占有率不为阈值以下的情况(步骤174为否的情况)下,可以说是包括大量例如从第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围的低灰度级的图像,用来自LED71的光,响应过程时间段CW中的液晶分子61M难以变醒目,由此导致也难以产生多重轮廓和余像等。因此,驱动频率可变部41设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据的驱动频率FQ[PWM](步骤166)。
相反,在占有率为阈值以下的情况(步骤174为是的情况)下,可以说是仅包括少量例如从第0灰度级到第128灰度级的特定的灰度级范围的高灰度级图像。这样,驱动频率可变部41根据占有率判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤175)。
然后,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤175为是的情况;在图66的流程图中后续)下,判断有无FRC处理(步骤176)。然后,在未进行FRC处理的情况(步骤176为否的情况)下,驱动频率可变部41设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据、灰度级的驱动频率FQ[PWM](步骤177)。
另一方面,驱动频率可变部41在进行了FRC处理的情况下,判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤178)。然后,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤178为否的情况)下,设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据、灰度级的占空比(步骤177)。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤178为是的情况)下,接着,根据视听模式(例如,动态图像水平)判断是否需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM](步骤179)。然后,驱动频率可变部41在判断为不需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤179为否的情况)下,设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据、灰度级、FRC处理的占空比(步骤180)。
另一方面,驱动频率可变部41在判断为需要变更紧前的驱动频率FQ[PWM]的情况(步骤179为是的情况)下,设定考虑了与液晶温度Tp相应的响应速度Vr、照度数据、灰度级、FRC处理、视听模式的占空比(步骤181)。
如该图63、图65和图66的流程图那样,驱动频率可变部41在环境对应功能、视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能组合动作的情况下也改变驱动频率可变部41。
另外,功能的顺序不限于如图63、图65和图66的流程图所示的环境对应功能、视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能的顺序,也可以更换。另外,功能的组合数也不限于环境对应功能、视频信号对应功能、FRC处理功能、视听模式设定功能这4个,可以是3个以下,如果有其它各种功能,也可以是5个以上。
《关于◆PWM调光信号的驱动频率的数值等》
另外,以上,作为帧频率120Hz的情况下PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]的例子,举出了如图67所示的120Hz和480Hz(此外,图67中的PWM调光信号的占空比为40%)。但是不限于此。
例如,驱动频率FQ[PWM]也可以是如240Hz或者360Hz那样为不足480Hz,超过120Hz的值,也可以是超过480Hz的值(即驱动频率FQ[PWM]与帧频率数目相同或者在其以上即可)。在此,当驱动频率FQ[PWM]为帧频率的整数倍时,帧频率和驱动频率FQ[PWM]容易相互取得同步,因此是优选的。
此外,只要是不会过渡导致画质恶化的情况,也可以是比帧频率小的驱动频率FQ[PWM]。例如,对于如今市面上正在推广的以240Hz的帧频率驱动的液晶显示面板60,LED71的驱动频率FQ[PWM]也可以是120Hz。
此外,这种情况下,控制单元1使PWM调光信号的低电平期间与连续的帧中的至少1个帧的量的期间一致。究其原因,是为了不过度导致画质的恶化。
另外,对以120HZ的帧频率进行驱动的液晶显示面板60,LED71的驱动频率FQ[PWM]也可以是60Hz(参照图67)。在这种60Hz的驱动频率FQ[PWM]的情况下,虽然一些闪烁会醒目,但黑***效果变显著(此外,在120Hz和480Hz的驱动频率FQ[PWM]的情况下,闪烁不醒目)。
另外,如图48B所示,优选1帧期间中的最后的定时与PWM调光信号中的高电平期间的最后的定时是同步的(此外,液晶显示面板60的帧频率也为120Hz,沿着图中的时间轴的虚线的1个区间指1帧)。
这样,与图13A~图13D同样,在液晶分子61M开始倾斜的时间段(响应过程时间段CW中的初始),与PWM调光信号的低电平期间对应,不射入LED71的光。因此,抑制了液晶分子61M的倾斜引起的画质恶化的程度。
[■其它实施方式■]
此外,本发明不限于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能进行各种变更。
《◆过驱动方式的驱动》
例如,在液晶显示装置90中,为了加快液晶61的响应速度Vr,也可以对液晶61施加过驱动电压。即,如图68A(与图13B相同的图)所示,如果在响应速度Vr比较慢的情况下对液晶61施加电压进行过驱动(OD;Over Drive),则如图68B的上段图所示。
详细地说,比较图68B的响应速度Vr和图68A的响应速度Vr可知,与响应过程时间段CW的前半对应的图68B的响应速度Vr比图68A的响应速度Vr急剧加快,进而,与响应过程时间段CW的后半对应的图68B的响应速度Vr比图68A的响应速度Vr快一些(即图68B的上段图中的曲线在响应过程时间段CW的前半表示过冲(overshoot))。
这样,如图68B的下段图所示,响应过程时间段CW中的亮度值比图68A的下段图中的亮度值高。因此,难以产生如图15所示的多重轮廓等。即,在液晶显示装置90中,控制单元1根据液晶分子61M的响应速度使对液晶61施加的电压进行过驱动,也能实现画质提高(例如,动态图像的画质的鲜明程度的提高)。
即控制单元1包括使对液晶61施加的电压进行过驱动的功能。并且,该控制单元1根据过驱动的有无来使PWM调光信号的占空比变化。此外,有过驱动处理的情况下的占空比比没有过驱动处理的情况下的占空比低(此外,也可以随着占空比的变化而改变电流值AM)。
另外,控制单元1也可以根据过驱动的有无而使PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]变化。此外,有过驱动处理的情况下的驱动频率FQ[PWM]比没有过驱动处理的情况下的驱动频率FQ[PWM]低。并且,只要控制单元1进行在此任一控制,就能实现液晶显示装置90的画质提高。
<■液晶显示装置>
在实施方式1中,占空比设定部14和电流值设定部15包含于控制单元1中的视频信号处理部10。但是,它们也可以不包含于视频信号处理部10,而是包含于LED控制器30。即,LED控制器30也可以用占空比设定部14和电流值设定部15改变PWM调光信号的占空比或者改变PWM调光信号的占空比和电流值。
另外,在实施方式2中,驱动频率可变部41包含于LED控制器30。但是,它们也可以不包含于LED控制器30,而是包含于视频信号处理部10。即,视频信号处理部10也可以用驱动频率可变部41使PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]变化。
另外,以上,控制单元1接收电视播放信号这样的视频声音信号,视频信号处理部102处理该信号中的视频信号。因此,搭载有这种液晶显示装置90的接收装置可以说是电视播放接收装置(所谓的液晶电视)。但是,液晶显示装置90所处理的视频信号不限于电视播放。例如,也可以是录制有电影等内容的记录介质中包含的视频信号,也可以是通过互联网发送的视频信号。
即,占空比设定部14、电流值设定部15、驱动频率可变部41包含于控制单元1的何处均可,设计为能最高效进行动作即可(也就是说,控制单元1的设计的自由度高)。
此外,图69示出将在实施方式1、2中列举出的液晶显示面板60中所显示的黑图像与白图像的边界附近相关的图(横轴为液晶显示面板60的水平方向HL的像素位置,纵轴示出以最高值进行了标准化的积分亮度的标准化亮度的图)汇总的图(即,图69为将图14~图17、图41~图44、图49汇总的图)。
观察该图,液晶显示装置90设计为在液晶分子61M的响应速度Vr快的情况下,使占空比下降来进行黑***,另一方面,在液晶分子61M的响应速度Vr慢的情况下,使占空比提高来防止多重轮廓。另外,为了防止多重轮廓,液晶显示装置90设计为使LED71的PWM调光信号FQ[PWM]比液晶显示面板60的驱动频率(帧频率)高。
即,液晶显示装置90具有在实施方式1中说明的改变与PWM调光信号相关的占空比或者PWM调光信号的占空比和电流值的功能以及在实施方式2中说明的改变与PWM调光信号相关的驱动频率FQ[PWM]的功能中的至少一个即可。
<■局部调亮>
另外,如图70那样示出液晶显示装置90的分解立体图。如该图所示,液晶显示装置90包括以矩阵状铺满多个LED71的背光源单元70。并且,控制单元1也能一并控制全部的LED71,但是不限于此,也能按每个LED71进行发光控制(该技术称为局部调亮)。
而且,控制单元1划分多个LED71,能按划分后的单个或者多个LED71(参照虚线的划分。此外,划分后的LED71称为划分光源Gr)进行发光控制。即,在该背光源单元70中,LED71配置为能对液晶显示面板60的面部分地提供光。
因此,在实施方式1那样的液晶显示装置90中,控制单元1也可以按每个划分后的LED71改变占空比或者改变占空比和电流值。另外,同样,在实施方式2那样的液晶显示装置90中,控制单元1也可以使每个划分后的LED71的驱动频率FQ[PWM]变化。
此外,作为一个例子,在划分后的LED71(划分光源Gr)的个数为多个的情况下,这些LED71可以在液晶显示面板60的面内线状地照射光,也可以在面内与规则地划分的块吻合地照射光,还可以与面内的一部分区域吻合地照射光。
此外,作为一个详细的例子,能举出图71所示的例子。在图71的上侧图示的液晶显示面板60中,使中心显示高亮度的图像(例如白图像;AREA 1:区域1),除此以外的液晶显示面板60的区域中显示低亮度的图像(例如灰色图像;AREA2:区域2)。图71的下侧图示出与这种液晶显示面板60对应的背光源单元70的LED71。
背光源单元70的LED71中的与AREA1对应的LED71的群(Gr1;标注网状线的LED71)与白图像对应,驱动频率FQ[PWM]例如设定为480Hz。另一方面,余下的LED71与对应于AREA2的灰色图像对应,因此考虑为例如120Hz的设定。然而,余下的全部LED71可设定为不以120Hz的驱动频率FQ[PWM]进行驱动。
详细地说,与白图像(AREA1)和灰色图像(AREA2)的边界附近对应的LED71的群(Gr2;标注斜线的LED71)设定为比480Hz低的频率,例如设定为360Hz的驱动频率FQ[PWM],除此以外的LED71(Gr3;标注网状点的LED71)设定为以120Hz的驱动频率FQ[PWM]进行驱动。
通常,在白图像与灰色图像的边界附近,与白图像对应的高驱动频率FQ[PWM]的光容易进入灰色图像侧。在这种情况下,由于是灰色图像,即使要以低驱动频率FQ[PWM]驱动LED71来得到黑***效果,高驱动频率FQ[PWM]的光也会进入灰色图像侧,导致难以得到黑***效果。
然而,与白图像和灰色图像的边界附近对应的LED71的群(Gr2)如果是360Hz的驱动频率FQ[PWM],则与对应于白图像的LED71的群(Gr1)相比为低频率。因此,抑制了黑***效果的减少。
此外,作为局部调亮的背光源单元70的一个例子,举出所谓直下型的背光源单元70的例子进行了说明。但是不限于此。例如,如图72所示,也可以是搭载有铺满楔形的导光片72p而形成的串列型的导光板72的背光源单元(串列方式背光源单元)70。
究其原因,在这种背光源单元70中,由于能按每个导光片72p控制出射光,也能部分地照射液晶显示面板60的显示区域。并且,只要是任一个这种局部调亮(分区工作方式)的背光源单元70,都能对液晶显示面板60进行部分照射,因此能抑制消耗电力。而且,局部地改变占空比或者改变占空比和电流值,由此实现部分地光量控制,因此抑制了亮度水平的变化,能提供最佳的画质。
<■液晶的其它模式>
另外,以上,作为液晶61的模式,举出了TN模式、VA模式、IPS模式、OCB模式等,进而用图5~图8说明作为VA模式的一个例子的MVA模式,用图9和图10说明IPS模式。但是也可以是它们以外的液晶模式。
例如,也可以是如图73和图74所示的液晶61的模式{此外,将该模式称为VA-IPS(Vertical Alignment-In-Plane Switching:垂直排列-共面转换)模式}。这些图所示的含有液晶分子61M的液晶61是具有正的介电各向异性的正型液晶(此外,在这些图中,用点划线形成的箭头指光)。
并且,线状的像素电极65P和线状的相对电极65Q形成在有源矩阵基板62中面朝液晶61侧的一面。特别是,两个电极65P、65Q相互相向地配置(此外,电极65P、65Q的形状不限于线状,也可以是如图11所示的梳齿状)。
而且,如图73所示,以液晶分子61M的长轴方向沿着与两个基板62、63垂直的方向(两个基板62、63的并列方向)的方式取向(例如,将具有取向限制力的未图示的取向膜材料涂敷于两个电极65P、65Q,从而设计无电场时的初始取向)。
这样,当偏振膜64P与偏振膜64Q为正交尼科尔配置时,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL不向外部射出(即液晶显示面板60为常黑模式)。
另一方面,在对像素电极65P与相对电极65Q之间施加电压的情况下,液晶分子61M沿着在两个电极65P、65Q间产生的电场倾斜。并且,该电场方向是沿着像素电极65P和相对电极65Q的并列方向LD的弓状(即产生弧顶朝向相对基板63,沿着像素电极65P和相对电极65Q的并列方向LD的弓状的电力线;参照图74的双点划线)。
这样,使初始取向沿着两个基板62、63的垂直方向的液晶分子61M在弓状的电场方向的影响下成为如下那样。即,如图74所示,电极65P、65Q彼此的中间附近的液晶分子61M原样沿着两个基板62、63的垂直方向,除此以外的大部分液晶分子61M使自身的长轴方向沿着弓状的电场方向(此外,虽未图示,但是各电极65P、65Q的中央附近的液晶分子61M原样沿着两个基板62、63的垂直方向)。
并且,当液晶分子61M这样取向时,通过有源矩阵基板62而来的背光源光BL的一部分由于液晶分子61M的倾斜而作为沿着偏振膜64Q的透射轴的光向外部射出。
也就是说,VA-IPS模式下的液晶分子61M虽然与IPS模式同样是正型,但是在不对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,以使自身的长轴方向沿着2个基板62、63的垂直方向的方式取向(同方性取向)。
并且,一部分的液晶分子61M在对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,也使自身的长轴方向沿着2个基板62、63的垂直方向,但是余下的液晶分子61M在对两个电极65P、65Q施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着两个电极65P、65Q间的弓状的电场方向。其结果是,在对液晶显示面板60施加电压的情况下,弓状地取向的液晶分子61M和相对于该弓状的箭矢状取向的液晶分子61M(沿着两个基板62、63的垂直方向的液晶分子61M)混合。
并且,这种液晶分子61M的取向图案导致液晶分子61M的灰度级间的响应速度Vr的变化与MVA模式和IPS模式不同。因此,图75和图76示出在VA-IPS模式的液晶61中,要从第0灰度级进行灰度级变化到第其它灰度级的液晶分子61M的倾斜的响应时间的图。此外,图75与比较高的液晶温度Tp对应,图76与比较高的液晶温度Tp对应的。另外,在图77的图和图78的图中,除了VA-IPS模式以外,一并标注有MVA模式、IPS模式下的响应时间(此外,图77与比较高的液晶温度Tp对应,图78与比较高的液晶温度Tp对应)。
如图77的图和图78的图所示,在MVA模式中有如下趋势,显示图像的灰度级越高,响应时间就越短。这是由于为使液晶分子61M较大地倾斜,对该液晶分子61M施加的电压值也比较高而引起的。
另一方面,IPS模式下也有与MVA模式同样的趋势,而在液晶分子61M旋转的特性上,与MVA模式相比,每灰度级的响应速度差小。
然而,在VA-IPS模式的情况下,与低灰度级和高灰度级对应的响应时间比较短,与中间灰度级对应的响应时间比较长。其理由如下。
在VA-IPS模式下,在显示高灰度级的图像的情况下,与MVA模式和IPS模式同样,对液晶分子61M施加比较高的电压,因此响应时间变短。
另外,在显示低灰度级的图像的情况下,对液晶分子61M施加的电压比较低,液晶分子61M沿着弓状的电场方向弓状地倾斜。在这种情况下,液晶的流动(flow)的作用使排列变化加速,因此响应时间变短(此外,流动效果在高灰度级的情况下也会产生)。
另一方面,在显示中间灰度级的图像的情况下,与显示低灰度级的图像的情况相比,液晶分子61M进一步弓状地倾斜,而沿着两个基板62、63的垂直方向的液晶分子61M总是位于电极65P、65Q间的中间附近(详细地说,弓状的电场的中心附近)的位置。
因此,当相对于沿着两个基板62、63的垂直方向的液晶分子61M,其它的液晶分子61M要倒下地倾斜时,这些液晶分子61M聚集的区域的能量密度变高。并且,当能量密度这样高时,为使液晶分子61M倾斜更需要能量,因此导致响应速度Vr变慢。
由于以上理由,在VA-IPS模式的情况下,示出与MVA模式和IPS模式不同的曲线。在此,如图75和图76所示,可知在VA-IPS模式下,响应时间的最大值与最小值的差TW因液晶温度Tp而不同(高温的液晶温度Tp下的差TW[VA-IPS,HOT]比低温的液晶温度Tp下的差TW[VA-IPS,COLD]小)。
因此,在这种曲线中差TW大的情况下,在图像(1帧图像)中的低灰度级范围的占有率、中间灰度级范围的占有率以及高灰度级的占有率之间存在差时,视背光源光BL的特性会成为画质恶化的原因。
例如,在20℃程度的低温的液晶温度Tp下,在中间灰度级范围(例如,全部灰度级范围0以上255以下中的100以上192以下的灰度级范围)的占有率高的情况下,液晶分子61M的响应速度Vr比较低。当对这种液晶分子61M设定PWM调光信号的占空比为低时,如图15所示,很可能产生多重轮廓。因此,这种情况下,PWM调光信号的占空比设定为高。
相反,在低灰度级范围的占有率和高灰度级范围的占有率高的情况下,液晶分子61M的响应速度Vr比较高。因此,这种情况下,PWM调光信号的占空比最好设定为低(即要使PWM调光信号的黑***的效果显现)。
因此,在VA-IPS模式下,也与实施方式1中说明的MVA模式同样,控制单元1用直方图数据HGM设定PWM调光信号的占空比即可。
也就是说,控制单元1划分直方图数据HGM的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率是超过占有率阈值还是在占有率阈值以下。并且,使超过占有率阈值的情况下的占空比比占有率阈值以下的情况下的占空比高,另一方面,使占有率阈值以下的情况下的占空比比超过占有率阈值的情况下的占空比低(此外,也可以随着占空比变化而改变电流值AM)。
例如,在VA-IPS模式的液晶61中,液晶温度Tp为20℃程度,从第100灰度级到第192灰度级的特定的灰度级范围超过占有率50%的情况(即占有率阈值为50%,超过该占有率阈值的情况)下,对占空比进行100%、70%这样比较高的设定,另一方面,在占有率为50%以下的情况下,对占空比进行50%、30%这样比较低的设定(此外,图79的表示出与占有率的大小关系相应的占空比的大小的趋势)。
另外,在VA-IPS模式下,也与在实施方式2中说明的MVA模式同样,控制单元1用直方图数据HGM设定PWM调光信号的驱动频率FQ[PWM]即可。
也就是说,控制单元1与上述同样,划分直方图数据HGM的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率是超过占有率阈值还是在占有率阈值以下。并且,使超过占有率阈值的情况下的驱动频率FQ[PWM]比占有率阈值以下的情况下的驱动频率低,另一方面,使占有率阈值以下的情况下的驱动频率FQ[PWM]比超过占有率阈值的情况下的驱动频率高。
例如,在VA-IPS模式下,液晶温度Tp为20℃程度的情况下,从第100灰度级到第192灰度级的特定的灰度级范围超过占有率50%的情况下,为提高动态图像性能,将驱动频率FQ[PWM]比较低地设定为例如120Hz。另一方面,在占有率为50%以下的情况下,为了防止多重轮廓,将驱动频率FQ[PWM]例如480Hz那样设定为高(此外,图80的表示出与占有率的大小关系相应的驱动频率FQ[PWM]的大小的趋势)。
此外,与MVA模式和IP S模式同样,在VA-IPS模式的情况下,也可以根据面板用热敏电阻83的温度数据(即,液晶温度Tp)改变特定的灰度级范围和占有率阈值的至少一方。例如,在如图75所示的液晶温度Tp的情况下,也可以进行特定的灰度级范围的设定。
<■关于程序>
另外,PWM调光信号所对应的占空比设定或者占空比设定和电流值设定以及驱动频率FQ[PWM]的设定可以用LED控制程序(光源控制程序)实现。并且,该程序可以是能用计算机执行的程序,记录于计算机可读的记录介质。究其原因,是由于记录于记录介质的程序能携带。
此外,作为该记录介质,能举出例如分离的磁带、卡带等带类、磁盘、CD-ROM等的光盘的盘类、IC卡(包括存储卡)、光卡等卡类或者闪存等半导体存储器类。
另外,控制单元1也可以用来自通信网络的通信来取得LED控制程序。此外,作为通信网络,有线无线皆可,能举出互联网、红外线通信等。
附图标记说明
1控制单元(控制单元)
10视频信号处理部
11定时调整部
12直方图处理部
13运算处理部
14占空比设定部
15电流值设定部
16视听模式设定部
17存储器
18直方图单元
20LCD控制器
30LED控制器
31LED控制器用设定寄存器群
32LED驱动器控制部
33串行并行变换部
34个体偏差校正部
35存储器
36温度校正部
37经时恶化校正部
38并行串行变换部
41驱动频率可变部
50微机单元
51主微机
60液晶显示面板
61液晶
61M液晶分子
62有源矩阵基板
63相对基板
64P偏振膜
64Q偏振膜
65P像素电极(第1电极/第2电极)
65Q相对电极(第2电极/第1电极)
66P狭缝(第1狭缝/第2狭缝)
66Q狭缝(第2狭缝/第1狭缝)
67P肋(第1肋/第2肋)
67Q肋(第2肋/第1肋)
70背光源单元
71LED(光源,发光元件)
81栅极驱动器
82源极驱动器
83面板用热敏电阻(第1温度传感器)
84环境照度传感器(照度传感器)
85LED驱动器
86LED用热敏电阻
87LED用亮度传感器
90液晶显示装置
Claims (22)
1.一种液晶显示装置,包括:
液晶显示面板,其具有根据施加电压而改变取向的液晶,由此显示图像;
背光源单元,其内置有产生提供给上述液晶显示面板的光的PWM调光方式的光源;以及
控制单元,其控制上述液晶显示面板和上述背光源单元,
上述液晶包含于上述液晶显示面板中,介于2个基板之间,
第1电极和第2电极相对而排列于一方基板中朝向上述液晶侧的一面,
上述液晶中所包含的液晶分子为正型,在不对两个电极施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个上述基板的垂直方向进行取向,
上述控制单元取得上述液晶中的液晶分子的取向变化的响应速度数据,根据该响应速度数据来改变PWM调光信号的驱动频率。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,
上述控制单元具有至少1个任意的响应速度数据阈值,以该响应速度数据阈值为边界设定多个任意的响应速度数据范围,按每个上述响应速度数据范围来改变上述驱动频率。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置,
按每个上述响应速度数据范围来改变上述驱动频率,使上述驱动频率与多个上述响应速度数据范围中的数据值的大小关系成为相反关系。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的液晶显示装置,
上述驱动频率大于等于帧频率。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置,
上述驱动频率是帧频率的整数倍。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的液晶显示装置,
包括测量上述液晶的温度的第1温度传感器,
上述控制单元包括存储部,所述存储部存储依赖于液晶温度的上述液晶分子的响应速度数据,并且将上述响应速度数据中的至少1个作为响应速度数据阈值进行存储,通过使上述第1温度传感器的温度数据与上述液晶温度相对应来取得上述响应速度数据。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元包括直方图单元,所述直方图单元将视频数据直方图化,由此生成示出相对于灰度级的度数分布的直方图数据,
上述控制单元划分上述直方图数据的全部灰度级,判断划分后的灰度级范围中的至少1个特定的灰度级范围中的占有率超过占有率阈值还是在占有率阈值以下,
使超过上述占有率阈值的情况下的上述驱动频率比上述占有率阈值以下的情况下的上述驱动频率低,另一方面,使上述占有率阈值以下的情况下的上述驱动频率比超过上述占有率阈值的情况下的上述驱动频率高。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置,
包括测量上述液晶的温度的第1温度传感器,
上述控制单元包括存储上述占有率阈值的存储部,
根据上述第1温度传感器的温度数据来改变上述特定的灰度级范围和上述占有率的占有率阈值中的至少一方。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元包括进行帧速率控制处理的FRC处理部,
上述控制单元根据有无上述FRC处理部的帧速率控制处理来改变上述驱动频率。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置,
有帧速率控制处理的情况下的上述驱动频率比没有帧速率控制处理的情况下的上述驱动频率低。
11.根据权利要求1~10中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元包括切换上述液晶显示面板的视听模式的视听模式设定部,
在上述视听模式设定部切换了上述视听模式的情况下,
上述控制单元根据所选择的上述视听模式来改变上述驱动频率。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置,
在上述视听模式设定部根据视频数据的动态图像水平设定了高动态图像水平视听模式和低动态图像水平视听模式的情况下,
按每个所选择的上述视听模式来改变上述驱动频率,使上述驱动频率与多个上述视听模式中的动态图像水平的高低关系为相反关系。
13.根据权利要求11或者12所述的液晶显示装置,
在上述视听模式设定部根据视频数据的对比度水平设定了高对比度水平视听模式和低对比度水平视听模式的情况下,
按每个所选择的上述视听模式来改变上述驱动频率,使上述驱动频率与多个上述视听模式中的对比度水平的高低关系为相反关系。
14.根据权利要求1~13中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元取得外部的照度数据,根据该照度数据来改变上述驱动频率。
15.根据权利要求14所述的液晶显示装置,
按多个上述照度数据范围中的每个上述照度数据范围来改变上述驱动频率,使上述驱动频率与每个上述照度数据范围中的数据值的大小关系为相反关系。
16.根据权利要求14或者15所述的液晶显示装置,
包括测量外部的照度的照度传感器,
上述照度数据是上述照度传感器的测量照度。
17.根据权利要求1~16中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元使1帧期间中的最后的定时与上述PWM调光信号中的高电平期间的最后的定时同步。
18.根据权利要求1~17中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元使上述PWM调光信号的低电平期间与连续的帧中的至少1个帧的量的期间一致。
19.根据权利要求1~18中的任一项所述的液晶显示装置,
具有多个上述光源,多个上述光源配置为能对上述液晶显示面板的面部分地提供光,
划分多个上述光源,将划分后的单个或者多个上述光源设为划分光源,
上述控制单元按每个上述划分光源来改变上述驱动频率。
20.根据权利要求19所述的液晶显示装置,
在上述划分光源的个数为多个的情况下,
上述划分光源在上述液晶显示面板的面内线状地照射光,对准在上述面内规则地划分的块照射光,或者对准上述面内的一部分区域照射光。
21.根据权利要求1~20中的任一项所述的液晶显示装置,
上述控制单元包括使向上述液晶施加的电压过驱动的功能,根据有无上述过驱动来改变上述驱动频率。
22.一种光源控制方法,是液晶显示装置的光源控制方法,
所述液晶显示装置包括:
液晶显示面板,其具有根据施加电压而改变取向的液晶;以及
背光源单元,其内置有产生提供给上述液晶显示面板的光的PWM调光方式的光源,
上述液晶包含于上述液晶显示面板中,介于2个基板之间,
第1电极和第2电极相对而排列于一方基板中朝向上述液晶侧的一面,
上述液晶中所包含的液晶分子为正型,在不对两个电极施加电压的情况下,使自身的长轴方向沿着2个上述基板的垂直方向进行取向,
上述光源控制方法包括如下步骤:取得上述液晶中的液晶分子的取向变化的响应速度数据,根据该响应速度数据来改变PWM调光信号的驱动频率。
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