JP2007193339A

JP2007193339A - 液晶表示装置の画像表示駆動方法

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Publication number: JP2007193339A
Application number: JP2007008639A
Authority: JP
Inventors: Feng-Li Lin; 峰立林
Original assignee: KEIHO KAGI YUGENKOSHI
Current assignee: KEIHO KAGI YUGENKOSHI
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-08-02
Also published as: US20070164979A1; TW200729112A

Abstract

【課題】バックライト光源の明るさをダイナミックに制御しつつ、ダイナミック・ブライトネス・コントロール（ＤＢＣ）を実行しても、画像がぼやけることなく、画質の劣化を防ぐことができる液晶表示装置の画像表示駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置の画像表示駆動方法は、表示面に分布した複数の画素を有し、複数の画像フレームデータを受信し、各画像フレームデータがフレームタイム内にプリセット電圧信号及びポストセット電圧信号に変換される液晶表示パネルと、前記プリセット電圧信号が印加される際の第一平均輝度と、前記ポストセット電圧信号が印加される際の第二平均輝度が表され、前記第二平均輝度が前記第一平均輝度よりも大きく、前記表示面を照射するバックライトモジュールと、を備える方法であって、少なくとも１つのフレームタイム内にＤＢＣが実行され、その実行結果に基づいて前記第二平均輝度が調整される。
【選択図】図８

Description

本発明は、表示装置の画像表示駆動方法に関し、特に液晶表示装置の画像表示駆動方法に関する。

液晶表示装置は大きく分けて一般の表示スクリーン用の液晶表示装置と、テレビ用の液晶表示装置に分けられる。実質的に、この２種類の液晶表示装置の基本的な構造にはたいして変わりはなく、一部の部品または回路が異なったり、一部の部品の設置位置が異なったりするに過ぎない。

図１に示すように、従来の液晶表示装置は、液晶表示パネル１、バックライトモジュール２、駆動回路３及びコントロール回路４を備える。

図１に示すように、液晶表示パネル１は、少なくとも液晶層１１、カラーフィルター基板１２、トランジスタ回路基板１３及び偏光板（polarizer）１４、１５を備える。液晶層１１は、カラーフィルター基板１２とトランジスタ回路基板１３の間に挟まれるように備えられ、さらに、このカラーフィルター基板１２及びトランジスタ回路基板１３を挟むように偏光板１４、１５が備えられる。

また、図１に示すように、バックライトモジュール２はライトボックス２１及びドライバー２２を備える。ライトボックス２１は少なくとも複数の発光素子２１１及び拡散板２１２を備える。一般的に、発光素子２１１は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）あるいは近年注目されている発光ダイオード（ＬＥＤ）である。そして、駆動回路３は液晶表示パネル１に電気的に接続されて、液晶表示パネル１を駆動する。一般に、駆動回路３は複数の駆動ＩＣ及び少なくとも１個の回路板から構成される。

コントロール回路４は、駆動回路３を制御することによって、液晶表示パネル１を制御する。多くの場合、コントロール回路４は、ドライバー２２とともにライトボックス２１の側面に備えられている。ライトボックス２１は液晶表示パネル１に隣接して備えられ、ライトボックス２１の各発光素子２１１が液晶表示パネル１を照射するようになっている。そして、各発光素子２１１の明るさが液晶表示パネル１の表示面１６に反映される。

ところで、近年、上述した従来の液晶表示装置において、消費電力を抑えるために、ダイナミック・ブライトネス・コントロール（Dynamic Brightness Control，ＤＢＣ）技術が適用されるようになってきている。このＤＢＣ技術とは、画像フレームタイム内において、画像データの明るくしたい部分に対応する画素の透過率を高めるとともに、画像データの暗くしたい部分に対応する画素の発光素子の明るさを低くする技術である。この技術を用いれば、画像のコントラストを高めることが可能である上に、バックライト光源の消費電力を抑えることが可能である。

しかしながら、元来、液晶層１１内の液晶の反応時間は遅く、従来の画像表示駆動方法では、液晶表示パネル１の表示面１６上に表示される画像がぼやけてしまうという問題がある。この液晶に、ＤＢＣ技術を適用すると、透過率の制御とともに、バックライト光源の明るさを調整しなければならない。このため、表示面１６上に表示される画面は、液晶の反応時間が遅く、あるいは、画面の変化に対するバックライトの明るさの追従性が悪く、画質の点で課題を有していた。

上記課題を解決するために、近年、反応時間の速い液晶が研究開発されている。この反応時間の速い液晶がもたらす効果につき、図２から図５を参照して説明する。図２は、表示面１６内の任意の画素に印加される、２つのフレームタイム（Ｔ_０とＴ_１）の間の電圧信号Ｖ_０を示す。図３からわかるように、この電圧信号の印加に対する液晶の反応時間が遅い場合、当該電圧信号が印加された画素の液晶をただちに安定した状態にするのは困難である。つまり、第一フレームタイムＴ_１内における画素の透過率（図３において実線で表示される曲線）は、電圧信号Ｖ_１に対応した所定の透過率Ｔｒ_１に達することが困難であり、さらに、第二フレームタイムＴ_２内における画素の透過率ですら電圧信号Ｖ_１に対応するＴｒ_１に達するとは限らない。ここで、前述の反応時間の速い液晶を使用すれば、第一フレームタイムＴ_１内の画素の透過率（図３において点線で表示される曲線）は電圧信号Ｖ_１に対応した所定の透過率Ｔｒ_１には達しないものの、第二フレームタイムＴ_２内の画素の透過率は、ほぼ電圧信号Ｖ_１に対応する透過率Ｔｒ_１に達することが可能である。このとき、図４に示すように、発光素子２１１の照度が照度Ｌ_１に保たれていれば、表示面１６における当該画素の明るさＢｒは図５に示されるようになる。このように、反応時間が速い液晶を使用すれば、画素の明るさは比較的速く所定の明るさに達することができる。

しかしながら、反応時間の速い液晶は製造が困難であり、また、この液晶を適用するだけでは、バックライト光源が常時明るさを維持しているため、消費電力を抑えることはできなかった。

したがって、本発明は、液晶表示装置において、バックライト光源の明るさをダイナミックに制御しつつ、ＤＢＣを実行しても、画像がぼやけることなく、画質の劣化を防ぐことができる液晶表示装置の画像表示駆動方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置の画像表示駆動方法は、表示面に分布した複数の画素を有し、複数の画像フレームデータを受信し、各画像フレームデータがフレームタイム内に前記画素を駆動するのに必要なプリセット電圧信号及びポストセット電圧信号に変換される液晶表示パネルと、前記プリセット電圧信号が少なくとも１個の画素に印加される際に第一平均輝度が表され、さらに、前記ポストセット電圧信号が前記画素に印加される際に第二平均輝度が表され、さらに、前記第二平均輝度が前記第一平均輝度よりも大きく、前記液晶表示パネルの表示面を照射するバックライトモジュールと、を備える液晶表示装置の画像表示駆動方法であって、少なくとも１つのフレームタイム内にＤＢＣが実行されて、前記ＤＢＣの結果に基づいて前記第二平均輝度が調整されることを特徴とする。

さらに、本発明に係る液晶表示装置の画像表示駆動方法は、過励磁駆動技術及びバックライトモジュールの間欠駆動技術を利用して、ＤＢＣを実行する際に、全てのフレームタイム内において、プリセット電圧信号及びポストセット電圧信号を画素に順次印加し、さらに、バックライトの発光素子を間欠的に駆動させることを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置の画像表示駆動方法によれば、バックライトの明るさをダイナミックに制御しつつＤＢＣを実行しても、画質が劣化するのを回避することが可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例における液晶表示装置の画像表示駆動方法について説明する。

本実施例において、液晶表示装置は、液晶テレビあるいは一般のディスプレー装置である。液晶表示装置は、液晶表示パネル１及びバックライトモジュール２を備える。液晶表示パネル１は複数の画素を有し、これらの画素は液晶表示パネル１の表示面１６中に分布している。また、液晶表示パネル１は、複数の画像フレームデータを受信する。バックライトモジュール２は、少なくとも１個の発光素子２１１（例えば、発光ダイオード、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、平面ランプ）を有する。これらによって発せられる光は、液晶表示パネル１の表示面１６に照射される。また、本実施例において、連続する３つの画像フレームデータに対応して画素に印加される駆動電圧は、一例として、それぞれＶ_１’、Ｖ_３、Ｖ_３とする。

本発明の実施例に係る液晶表示装置の画像表示は、外部から入力された複数の画像フレームデータを、それぞれの画素を駆動するのに必要な複数のプリセット電圧信号及び複数のポストセット電圧信号に変換して行う。消費電力を抑えるために、表示画面の必要に応じて、少なくとも１個の画像フレームデータに対してＤＢＣが実行される。このＤＢＣは、一組の画像フレームデータにおいて、透過率の最も大きい画素（例えば、当該画素の透過率は、数値１００で表されるものとする）を検出した後、その透過率を最大透過率（例えば、数値２５５）に調整することによって、調整係数（＝２５５／１００）を得ることができる。そして、その他の画素の透過率は、この調整係数を掛けることによって上がるべく調整される。反対に、各発光素子２１１の照度は、この調整係数の逆数を掛けることによって下がるべく調整される。

本実施例において、各画像フレームデータはそれぞれ１組のプリセット電圧信号及び１組のポストセット電圧信号に対応する。そして、各組のプリセット電圧信号の１つのプリセット電圧信号は、それぞれ、各組の画像フレームデータの該当する組のポストセット電圧信号の１つのポストセット電圧信号に対応する。各組のプリセット電圧信号は、各組の画像フレームデータに属する組のポストセット電圧信号が対応する１組の過励磁電圧信号である。さらに、各画像フレームデータが属するプリセット電圧信号及びポストセット電圧信号は、ＤＢＣの結果に基づいて決定される。

上述の本実施例に係る画像表示駆動方法について、図６を参照しながら説明する。まず、第一フレームタイムＴ_１内において、少なくとも１個の第一プリセット電圧信号、及び少なくとも１個の第一ポストセット電圧信号が、液晶表示パネルの少なくとも１個の画素に順次印加される。そして、第二フレームタイムＴ_２内では、少なくとも１個の第二プリセット電圧信号、及び少なくとも１個の第二ポストセット電圧信号が、当該画素に順次印加される。さらに、第三フレームタイムＴ_３内では、少なくとも１個の第三プリセット電圧信号、及び少なくとも１個の第三ポストセット電圧信号が、当該画素に順次印加される。

図６に示す本実施例では、第一フレームタイムＴ_１内において、まず、第一プリセット電圧信号Ｖ_２’が印加され、前半のＴ_１／２時間内は、この第一プリセット電圧信号Ｖ_２’によって画素が駆動される。その後、第一ポストセット電圧信号Ｖ_１’が印加され、後半のＴ_１／２時間内は、この第二ポストセット電圧信号Ｖ_１’によって画素が駆動される。続いて、第二フレームタイムＴ_２内においては、まず、第二プリセット電圧信号Ｖ_４が印加され、前半のＴ_２／２時間内は、この第二プリセット電圧信号によって画素が駆動される。その後、第二ポストセット電圧信号Ｖ_３が印加され、後半のＴ_２／２時間内は、この第二ポストセット電圧信号Ｖ_３によって画素が駆動される。また、第三フレームタイムＴ_３内においては、まず、第三プリセット電圧信号Ｖ_３が印加され、前半のＴ_３／２時間内は、この第三プリセット電圧信号Ｖ_３によって画素が駆動される。その後、第三ポストセット電圧信号Ｖ_３が印加され、後半のＴ_３／２時間内は、この第三ポストセット電圧信号Ｖ_３によって画素が駆動される。なお、図６では、第二ポストセット電圧信号、第三プリセット電圧信号及び第三ポストセット電圧信号は、いずれもＶ_３である。

図７に示すように、上記電圧信号の印加に対する当該画素の透過率は、第一フレームタイムＴ_１の前半Ｔ_１／２時間内に、ほぼ電圧信号Ｖ_１’に対応する透過率Ｔｒ_３に達することができる。さらに、第二フレームタイムＴ_２の前半Ｔ_２／２時間内に、ほぼ電圧信号Ｖ_３に対応する透過率Ｔｒ_４に達することができる。また、プリセット電圧信号が画素に印加されてから、ポストセット電圧信号が画素に印加されるまでの時間は、フレームタイムの１／２（Ｔ_１／２、Ｔ_２／２あるいはＴ_３／２）に等しい。言い換えれば、本発明の画像表示駆動方法では、１つのフレームタイム内に２つの電圧信号（過励磁電圧信号と通常の電圧信号）が印加される。さらに、第三プリセット電圧信号及び第三ポストセット電圧信号はいずれもＶ_３である。つまり、同一画素の前後２つのフレームに印加される電圧値が同じである時、プリセット電圧信号（過励磁電圧信号）には、前後２つのフレームのポストセット電圧信号に等しい電圧値が選択される。

また、本発明に係る画像表示駆動方法では、プリセット電圧信号が各画素に印加される際に第一平均輝度（first average brightness）が表される。さらに、ポストセット電圧信号が各画素に印加される際に第二平均輝度（second average brightness）が表される。このうち、第二平均輝度は第一平均輝度よりも大きい。本実施例における画像表示駆動方法は、当該画素に最も近接して配置されている発光素子の照度を制御する。つまり、本実施例に係る画像表示駆動方法では、プリセット電圧信号が画素に印加される際に、バックライトモジュールの少なくとも１個の発光素子の照度を下げるべく調整する。そして、各組のポストセット電圧信号が当該画素に印加される際に、バックライトモジュールの少なくとも１個の発光素子の照度を上げるべく調整する。また、第二平均輝度も、ＤＢＣの演算結果に基づいて決定される。

図８に示すように、仮に、第一フレームタイムＴ_１内における発光素子２１１の照度をＬ_１、デューティ比を５０％の間欠照射とし、第二フレームタイムＴ_２及び第三フレームタイムＴ_３内における発光素子２１１の照度をＬ_２、デューティ比を５０％の間欠照射とした場合、表示面１６の当該画素の明るさは図９に示すようになる。このとき、各組の画像フレームデータが異なることにより、ＤＢＣを実施した後の各フレームタイムにおける第一平均輝度は０となる。第一フレームタイムＴ_１の第二平均輝度はＢｒ_１で、第二フレームタイムＴ_２及び第三フレームタイムＴ_３の第二平均輝度はＢｒ_２である。言い換えれば、異なる画像フレームデータに基づいてＤＢＣを実施した場合、各組の第二平均輝度は、ＤＢＣの演算結果に基づいて調整される。つまり、異なる画像フレームデータは、異なる第二平均輝度によって表されることになる。また、他の実施形態において、各フレームタイムにおける第一平均輝度Ｂｒ_１は０に限定されない。これは、最も当該画素に近接して配置されていない発光素子が、少量の照度で、当該画素を照らすことができるからである。

また、本実施例におけるバックライトモジュールは、一例として直下型バックライトモジュールとしたが、エッジライト方式にすることも可能である。また、本実施例におけるフレームタイムは、１／５０秒≧フレームタイム≧１／１２０秒であり、一般に、フレームタイムは１／６０秒である。

上述のように、本発明の液晶表示装置の画像表示駆動方法は、過励磁駆動技術及び間欠的なバックライトモジュール駆動技術を用いることで、液晶表示装置がＤＢＣを実行する時、どのフレームタイム内においても、順次、プリセット電圧信号及びポストセット電圧信号が印加される。さらに、間欠的にバックライトモジュールを駆動させることによって、表示面の明るさを調整する。したがって、バックライト光源の明るさがダイナミックコントロールされても、画質が悪化するのを回避することができる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

従来の液晶表示装置の側面断面図である。従来の液晶表示装置の画像表示駆動方法における、画素の駆動電圧変化を示す図である。図２に示す電圧が画素を駆動させる際の表示画面における画素の透過率の変化を示す図であって、実線は反応時間が遅い液晶を示し、点線は反応時間が速い液晶を示す。従来のバックライトモジュールにおける、画素に対応した光源の照度の変化を示した図である。表示画面における画素の明るさの変化を示した図である。実施例に係る液晶表示装置の画像表示駆動方法における、画素の駆動電圧変化を示した図である。図６に示す電圧が画素を駆動させる際の表示画面における画素の透過率の変化を示した図である。実施例に係るバックライトモジュールにおける画素に対応した光源の照度の変化を示した図である。実施例に係る表示画面における画素の明るさの変化を示した図である。

符号の説明

１液晶表示パネル
１１液晶層
１２カラーフィルター基板
１３トランジスタ回路基板
１４、１５偏光板
１６表示パネル
２バックライトモジュール
２１ライトボックス
２１１発光素子
２１２拡散板
２２ドライバー
３駆動回路
４コントロール回路
Ｖ_０電圧信号
Ｖ_１’、Ｖ_３ポストセット電圧信号
Ｖ_２’、Ｖ_４プリセット電圧信号
Ｔｒ透過率
Ｌ照度
Ｂｒ明るさ
Ｔ時間

Claims

表示面に分布した複数の画素を有し、複数の画像フレームデータを受信し、各画像フレームデータがフレームタイム内に前記画素を駆動するのに必要なプリセット電圧信号及びポストセット電圧信号に変換される液晶表示パネルと、前記プリセット電圧信号が少なくとも１個の画素に印加される際に第一平均輝度が表され、さらに、前記ポストセット電圧信号が前記画素に印加される際に第二平均輝度が表され、さらに、前記第二平均輝度が前記第一平均輝度よりも大きく、前記液晶表示パネルの表示面を照射するバックライトモジュールと、を備える液晶表示装置の画像表示駆動方法であって、
少なくとも１つのフレームタイム内にダイナミック・ブライトネス・コントロール（ＤＢＣ）が実行されて、前記ＤＢＣの結果に基づいて前記第二平均輝度が調整されることを特徴とする液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記フレームタイム内に前記ＤＢＣの結果に基づいて、前記ポストセット電圧信号が調整されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
各画像フレームデータを構成する前記プリセット電圧信号は、前記画像フレームデータを構成する前記ポストセット電圧信号が対応する１組の過励磁電圧信号であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記フレームタイム内に、前記各ＤＢＣは調整係数によって前記画素の透過率を高め、さらに、前記調整係数によって第二平均輝度を下げるべく調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記画素の透過率は、前記ポストセット電圧によって制御されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記調整係数は、前記画素の前記透過率と前記画素の最大透過率とを比較して決定される値であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記バックライトモジュールは、複数の発光素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
各プリセット電圧信号が前記画素に印加される際に、前記バックライトモジュールの少なくとも１個の発光素子の明るさを下げるべく調整し、さらに、各ポストセット電圧信号が前記画素に印加される際に、前記バックライトモジュールの少なくとも１個の発光素子の明るさを上げるべく調整することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
明るさが下がるべく調整された前記発光素子は、前記画素に最も近接して配置された発光素子であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
明るさが上がるべく調整された前記発光素子は、前記画素に最も近接して配置された発光素子であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記バックライトモジュールの前記発光素子は、発光ダイオード、冷陰極蛍光ランプ、または平面ランプであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記プリセット画像電圧信号が画素に印加されてから、前記ポストセット画像電圧信号が画素に印加されるまでの時間が、フレームタイムの１／２に等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記フレームタイムは、１／５０秒≧フレームタイム≧１／１２０秒であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記バックライトモジュールは、直下型バックライトモジュール、またはエッジライト方式のバックライトモジュールであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。
前記液晶表示装置は、液晶テレビであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の画像表示駆動方法。