JP4213085B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置およびその駆動方法に関するもので、特に位置別に輝度を制御して表示品質を向上させることができるようにした液晶表示装置およびその駆動方法に関するものである。
一般的に、液晶表示装置(Liquid Crystal Display)は軽量、薄型、低消費電力駆動の特徴により、その応用範囲が漸次広くなっている傾向にある。このような、傾向により、液晶表示装置は事務自動化機器、オーディオ、ビデオ機器に利用されている。一方、液晶表示装置はマトリックス形態で配列された多数の制御用のスイッチに印可される映像信号により、光ビームの透過率が調節されて画面に望まれる画像を表示する。
一般的な液晶表示装置は液晶表示モジュールとこの液晶表示モジュールを駆動するための駆動回路部で構成される。
液晶表示モジュールは二枚のガラス基板の間に液晶セルがマトリックス形態で配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに光を照射するバックライト・ユニット(Back Light Unit)で構成される。共に、液晶表示モジュールにはバックライト・ユニットから液晶表示パネル側に進行する光を垂直に起こせるための光学シートが配列される。このような液晶表示パネル、バックライト・ユニット及び光学シートは光の損失を防ぐために、一体化された形態で締結されるべきであると共に外部の衝撃によって損傷されないように保護されなければならない。このために、液晶表示パネルの一番縁を含みバックライト・ユニット及び光学シートを囲むように形成された液晶表示装置用のケースが設けられるようになった。このような液晶表示モジュールは自発光の表示装置ではないためにバックライトのような光源が必要になる。このような、液晶表示モジュールのバックライトは直下型方式とエッジ(edge)型の方式の二種類がある。
エッジ型の方式は平板の外郭に蛍光ランプを設置することで、蛍光ランプから透明の導光板を利用して液晶表示パネルの全体の面に光が入射される。直下型の方式は液晶表示パネルの背面に光源を置いて液晶表示パネルの前面を直接照光する点で、エッジ型の方式と比較して多数個の光源を配置し適度を高めることができ、発光面を広くすることができる長所がある。
図1は一般的な液晶表示モジュールを表す斜視図であり、図2は図1に図示された液晶表示モジュールをI-I’線に沿って切断した断面図である。
図1及び図2を参照すると、一般的の液晶表示モジュール1はサポート・メイン14と、サポート・メイン14の内部に積層されるバックライト・ユニット及び液晶表示パネル6と、液晶表示パネル6の一番縁とサポート・メイン14の側面を囲むためのトップ・ケース2とを具備する。
液晶表示パネル6は上部基板5及び下部基板3の間に注入されて上部基板5と下部基板3の間の間隔を一定に維持させるための図示しないスペースとを具備する。このような、液晶表示パネル6の上部基板5には図示しないカラー・フィルター、共通電極、ブラック・マトリックスが形成される。また、液晶表示パネル6の下部基板3には図示しないデータラインとゲートラインの信号配線が形成されて、データラインとゲートラインの交差部に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下、“TFT”という)が形成される。TFTはゲートラインからのスキャン信号(ゲートパルス)に応答してデータラインから液晶セルの側に電送されるデータ信号を切り換えるようになる。データラインとゲートラインの間の画素領域には画素電極が形成される。また、下部基板3の一側部にはデータラインとゲートラインのそれぞれに接続されるパッド領域が形成されて、このパッド領域にはTFTに駆動信号を印可するためのドライバ集積回路が実際に載せられ、図示しないパッケージはドライバ集積回路からデータ信号をデータラインに供給する。また、スキャン信号をゲートラインに供給する。
このような、液晶表示パネル6の上部基板5には上部偏光シートが取りつけられて、下部基板3の背面には下部偏光シートが取りつけられる。
サポート・メイン14はモールド物としてその内部の側壁面が階段型の段面に成形されてこの段面にはバックライト・ユニットと液晶表示パネル6が安着される安着部が形成される。このようなサポート・メイン14の内部には液晶表示パネル6に光を照射させるバックライト・ユニットと液晶表示パネル6が積層される。
バックライト・ユニットは液晶表示パネル6に光を照射する多数のランプ20と、多数のランプ20が安着されて固定される多数のランプ・ホールダー22と、多数のランプ20から入射される光を拡散させて液晶表示パネル6に照射させるための拡散板10と、多数のランプ20の背面に配置されるランプ・ハウジング18と、拡散板10の上に積層される多数の光学シート8で構成される。
多数のランプ20は主に冷陰極の蛍光ランプが使用されていて、多数のランプ20のそれぞれはガラス管と、ガラス管の内部にある不活性気体と、ガラス管の両端部に設置される陰極及び陽極で構成される。ガラス管の内部に不活性気体が充填されていて、ガラス管の内壁には蛍光体が塗布されている。このような多数のランプ20はN(Nは正の整数)個ずつに群れに分けてランプ・ホールダー22に安着されて固定される。多数のランプ20で発生される光は拡散板10に入射される。
拡散板10は多数のランプ20から入射された光を液晶表示パネル6の正面方向に向かうようにして、光を拡散させ、広い範囲で均一の分布を有するようにして拡散された光を液晶表示パネル6に照射する。このような拡散板10は透明の樹脂で構成されたフィルムの両面に光拡散用の部材をコーティングしたことを使用する。
ランプ・ハウジング18は反射シート12と、反射シート12の背面に配置されるボトム・カバー16で構成される。
反射シート12は多数のランプ20の背面に配置される。反射シート12は光を反射させる材質で形成されてボトム・カバー16と同様の形態でボトム・カバー16の底面と重なる底面とボトム・カバー16の傾斜面に対応して切曲される傾斜面とを具備する。このような、反射シート12は図示しない接着両面テープにより、ボトム・カバー16の底面及び傾斜面に取りつけられる。
反射シート12は多数のランプ20の背面及び側面の側に進行する光を液晶表示パネル6側に反射させて液晶表示パネル6に照射される光の効率を向上させる。
ボトム・カバー16は底面と、底面から伸張される傾斜面とを具備する。即ち、ボトム・カバー16の傾斜面が相互に段差になる。このようなボトム・カバー16に反射シート12が積層される。
拡散板10を経由して出射された光は多数の光学シート8を経由して液晶表示パネル6に入射される。
拡散板10から出射された光は拡散光に視野角が大きく形成される。液晶表示パネル6に入射される光は垂直になる際に光効率が大きくなる。このために、拡散板10の上に光学シート8を配置させる。
多数の光学シート8は拡散板10から出射される光を垂直に起こして光効率を向上させるようになる。これにより、拡散板10で出射される光は多数の光学シート8を経由して液晶表示パネル6に入射されるようになる。
トップ・ケース2は直角に切曲された平面部と側面部を有する四角形態で製作される。このような、トップ・ケース2は液晶表示パネル6の縁側とサポート・メイン14を囲むようになる。
このような液晶表示モジュールは輝度を向上させるために画面を多数のセグメント領域に分けて駆動させる。即ち、多数のランプ20に対応になるように画面を多数のセグメント領域に分けて駆動させることである。このように画面を多数のセグメント領域に分けることによりセグメント領域が明るく表現される場合、セグメント領域に対応するランプ20に明るい輝度値に相当するランプ駆動データを供給することで望む輝度が得られる。これを例を挙げて説明すると、図3に図示されるように画面を五つのセグメント領域SG1乃至SG5に分ける。各セグメント領域SG1乃至SG5は五つのランプ1乃至5と対応されている。この時、第2セグメント領域SG2を明るく表現して、残りのセグメント領域は第2セグメント領域SG2よりは暗く表現する場合、第2セグメント領域SG2に対応される第2ランプ2には明るい輝度に相当するランプ駆動データを供給して、残りの領域に対応されるランプには暗い輝度に相当するランプ駆動データを供給する。これにつれて、第2セグメント領域SG2に望む輝度を表現することができるようになる。
しかし、図4に図示されたように第2セグメント領域SG2の中で明るく表現されるべき領域Aと暗く表現されるべき領域Bに分けられる場合、第2セグメント領域SG2に対応する第2ランプ2の輝度を増加させると、第2セグメント領域SG2のA領域の輝度は録に表示されるのであるが、B領域の輝度まで増加させるようになり、液晶表示装置の表示品質が低下される問題点がある。
従って、本発明の目的は位置別に輝度を制御して表示品質を向上させることができるようにした液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の実施例による液晶表示装置は液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するための多数のランプと、前記液晶表示パネルの上に表示されるデータによって前記多数のランプのそれぞれの明るさを制御する制御器とを具備する。
前記制御器は、前記液晶表示パネルの上で部分的に明るく表示される第1領域以外の第2領域の明るさが暗くなるように前記ランプを制御して前記第1領域の明るさを相対的に高めることを特徴とする。
本発明の実施例による液晶表示装置は前記液晶表示パネルに供給されるデータを変調するためのデータ変調器とを更に具備する。
前記データ変調器は前記データ値を変調して光透過率を調節することで、同一のランプにより照射される前記液晶表示パネルの上の領域内で輝度差を可能にすることを特徴とする。
前記ランプのそれぞれは前記液晶表示パネルの幅方向で分割されることを特徴とする。
前記制御器はデータを入力受けて前記液晶表示パネルの位置別の輝度を計算してその計算の結果により、前記ランプのそれぞれを独立的に制御することを特徴とする。
本発明の実施例による液晶表示装置の駆動方法は液晶表示パネルの上で表示されるデータの入力を受ける段階と、前記データに基づいて前記液晶表示パネルの上で部分的に明るく表示されるべき第1領域と前記第1領域より低い明るさ表示されるべき第2領域を検出する段階と、前記第2領域の明るさが暗くなるように前記液晶表示パネルの上に光を照射するためのランプを制御して前記第1領域の明るさを相対的に高める段階とを含む。
上述したように、本発明の実施例による液晶表示装置及びその駆動方法は液晶表示パネルの上に分割された多数のセグメント領域の中の特定のセグメントの領域を明るく表現する場合、隣接したセグメント領域に供給される画素データを修正してより低い輝度値を有する画素データを供給することで輝度を向上させることができる。これと共に、液晶表示パネル上の特定のセグメントの領域の液晶の透過率を変換させて、望む領域だけで輝度を向上させることができない。
以下、図5乃至図12を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。
図5は本発明の実施例による液晶表示装置を表す図面である。
図5を参照すると、本発明の実施例による液晶表示装置は液晶表示パネル80と、液晶表示パネル80のデータラインDLを駆動するためのデータ駆動部90と、液晶表示パネル80のゲートラインGLを駆動するためのゲート駆動部92と、データ駆動部92に入力されるデータを変調するためのデータ変調器94と、外部から入力されるデータを分析及び修正するための映像分析部96と、映像分析部96から分析及び修正されたデータをもとで多数のランプ90を駆動するためのランプ駆動部98と、ランプ駆動部98、ゲート駆動部92、データ駆動部90、データ変調器94及び映像分析部96を制御するためのタイミングコントローラ100とを具備する。
液晶表示パネル80は図6に図示されたところのように上部基板82及び下部基板84の間に注入されて上部基板82と下部基板84の間の間隔を一定に維持させるための図示しないスペースとを具備する。このような、液晶表示パネル80の上部基板82には図示しないカラー・フィルター、共通電極、ブラック・マトリックスが形成される。また、液晶表示パネル80の下部基板84には図示しないデータラインとゲートラインの信号配線が形成されて、データラインとゲートラインの交差部にTFTが形成される。TFTはゲートラインからのスキャン信号(ゲートパルス)に応答してデータラインから液晶セルの側に電送されるデータ信号を切り換えるようになる。データラインとゲートラインの間の画素領域には画素電極が形成される。また、下部基板84の一側部にはデータラインとゲートラインのそれぞれに接続されるパッド領域が形成されて、このパッド領域にはTFTに駆動信号を印可するためのドライバ集積回路が実際に載せられた図示しないテープ・キャリア・パッケージ(Tape Carrier Package)が取り付けられる。テープ・キャリア・パッケージはドライバ集積回路からデータ信号をデータラインに供給する。また、スキャン信号をゲートラインに供給する。ここで、液晶層86は画素電極と共通電極に印加される電圧差に応答して下部基板84を経由して入射される光の透過率を調節するようになる。このような液晶表示パネル80は多数のセグメント領域に分割されている。
タイミング・コントローラ100は外部から入力された画素データR、G、Bをデータ変調装置94を経てデータ駆動部90に供給する。そして、外部から入力された画素データR、G、Bの明るい情報信号Yを映像分析部96に供給する。また、タイミング・コントローラ100は外部から入力された制御信号に応答してゲート駆動部92、データ駆動部90及び映像分析部96のそれぞれを制御するためのゲート制御信号GDC、データ制御信号DDC及び映像分析制御信号ADCを発生する。ゲート制御信号GDCにはゲート・スタート・パルスGSP、ゲート・シフト・クロック信号GSC、ゲート出力イネーブル信号GOEが含まれる。この中のゲート・スタート・パルスGSPは一フレーム期間内に全画面が全面スキャニングされるようにゲートラインに供給される。データ制御信号DDCにはソース・スタート・パルスSSP、ソース・シフト・クロック信号SSC、ソース出力イネーブル信号SOE、極性制御信号POLが含まれる。映像分析制御信号ADCはデータ駆動部90に入力されるデータ制御信号DDCと同期するように入力される。
データ変調器94は、図7に図示されたようにタイミング・コントローラ100から入力された変調する前の画素データR、G、Bの入力を受ける。この際、入力されるデータが変調されるべき場合、ロム(ROM)内に貯蔵されたルックアップテーブルに前もって設定された変調データを利用する。データ変調器94により変調された変調データ(M(R、G、B))はデータ駆動部90に入力される。そして、入力されるデータを変調させる必要のない場合、データ変調器94は入力されるデータをバイパスさせる。このようなデータ変調器94により変調された入力データは暗く表現されるべき特定の位置に形成された液晶に低い電圧を印加して透過率を低める。
ゲート駆動部92はタイミング・コントローラ100からのゲート制御信号GDCに応答してゲートラインGL1乃至GLnに順次にゲート・ハイ電圧VGHを供給する。これにより、ゲート駆動部92はゲートラインGL1乃至GLnに接続された薄膜トランジスタTFTがゲートラインGL単位に駆動されるようにする。
データ駆動部90はタイミング・コントローラ100からのデータ制御信号DDCに応答して水平期間H1、H2、...毎に1水平ライン分ずつの画素信号をデータラインDL1乃至DLmに供給する。特に、データ駆動部90はタイミング・コントローラ100からのデジタル画素データR、G、Bをガンマ電圧の発生部(図示しない)からのガンマ電圧を利用してアナログ画素信号に変換して供給する。
映像分析部96はタイミング・コントローラ100から入力される画素データR、G、Bの明るさ情報信号Yをもとに位置別の明るさを計算してランプ駆動制御信号LDCをランプ駆動部98に供給するようになる。このような映像分析部96はi(iは自然数)番目のセグメント領域が明るくてi番目のセグメントに隣接したセグメント領域が暗い場合、明るく表現されるi番目のセグメントの領域により、隣接したセグメント領域が影響を受けるようになるのでi番目のセグメント領域に隣接したセグメント領域に入力されるランプ駆動データを修正して供給する。この際に、タイミング・コントローラ100から映像分析部96に入力させる映像分析制御信号ADCはデータ駆動部90に供給されるデータ制御信号DDCと同期される。
ランプ駆動部98はタイミング・コントローラ100の制御下に映像分析部96で分析された位置別の明るさをもとに液晶表示パネル80の上に分割された多数のセグメント領域のそれぞれに対応される多数のランプ70を駆動させるようになる。
多数のランプ70は主に冷陰極の蛍光ランプが使用されていて、多数のランプ70のそれぞれはガラス管と、ガラス管の内部にある不活性気体と、ガラス管の両端段部に設置される陰極及び陽極で構成される。ガラス管の内部には不活性気体が充鎮されていて、ガラス管の内壁には蛍光体が塗布されている。このような多数のランプ70はN(Nは正の整数)個ずつ群に分けてランプ・ホールダー(図示しない)に装着されて固定される。多数のランプ70で発生される光は液晶表示パネル80に入射される。このような多数のランプ70は液晶表示パネル80に分割されたそれぞれのセグメント領域に対応されて設置される。
このような液晶表示装置の駆動方法を図5及び図8を参照して説明すると、先に外部から画素データR、G、Bの入力受ける。このような画素データR、G、Bの明るさ情報Yが映像分析部96に入力されて位置別の明るさが計算される。このように計算された位置別の明るさをもとにランプ駆動部98は多数のランプ70を駆動させるようになる。この際に、図8に図示されたように第3セグメント領域SG3が異なる領域に比べて輝度が高いと、即ち、第3セグメント領域SG3に対応する第3ランプ3に残りのランプより更に高い輝度にあたるランプ駆動データが供給されると、映像分析部96は第3ランプ3と隣接した第2及び第4ランプ2、4に供給される元来のランプ駆動データを供給する。また、第3ランプ3の中でもB領域が暗く表現されるべき場合、入力されるB領域のデータはデータ変調器94により元来のデータ値より透過率が低いデータに変調されてデータ駆動部90に供給される。これにより、第3セグメント領域SG3のA領域は明るく表現されながらもB領域は暗く表現することができるようになる。
これを詳細に説明すると、第3セグメント領域SG3を明るく表現するために第3ランプ3が異なるランプに比べて高い輝度値を有するようにランプ駆動データを供給すると、図9に図示されたようにc位置で輝度が一番明るく、その次b、a順の輝度を有する。この際、液晶表示パネル80の通過の後の輝度はc位置での明るい輝度により、図10に図示されたようにa及びb位置で点線のように輝度が上昇される。従って、相対的にc位置の輝度が低下される。ここで、X軸は入力データを表わして、Y軸は液晶表示パネル80の通過後の輝度を表わす。これにより、映像分析部96で入力される画素データを分析して第3セグメント領域SG3に対応される第3ランプ3には元来のランプ駆動データが入力されるようにし、第3セグメント領域SG3と隣接されたセグメント領域に対応されるランプでは低い輝度値を有するランプ駆動データを修正して元来のランプ駆動データより更に低い輝度値を有するランプ駆動データを入力することで図10に図示されたように実線のような輝度が得られる。この際に、第3セグメント領域SG3と隣接されたセグメント領域に対応されるランプには低い輝度値を有するランプ駆動データが供給されるので消費電力も減少させることができる。一方、第3セグメント領域SG3の中でA領域だけ明るく表現する場合、第3セグメント領域SG3に対応される第3ランプ3が異なるランプに比べて高い輝度値を有する画素データが供給されるのでA領域だけではなくB領域まで影響を及ぼす。これにより、図11に図示された点線のように輝度が上昇されてB領域に供給される画素データを変調させる。このような変調により、B領域に供給される画素データの電圧値が低くなり、液晶の透過率がA領域より低くなる。従って、図11に図示された実線のような輝度が得られる。これにより、液晶表示装置の表示品質を向上させることができるようになる。
一方、図12に図示されたように一つのセグメント領域に対応されるランプを少なくとも二つ以上に分割して設置することで(即ち、多数のランプのそれぞれは液晶表示パネルの幅方向で少なくとも二つ以上に分割して設置することで)位置別に輝度を効果的に制御することができる。
上述したように、本発明の実施例による液晶表示装置及びその駆動方法は液晶表示パネルの上に分割された多数のセグメント領域の中の特定のセグメントの領域を明るく表現する場合、隣接したセグメント領域に供給される画素データを修正してより低い輝度値を有する画素データを供給することで輝度を向上させることができる。これと共に、液晶表示パネルの上の特定のセグメントの領域の液晶の透過率を変換させて、望む領域だけで輝度を向上させることができない。
以上説明した内容を通して当業者は本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能なことがわかる。従って、本発明の技術的な範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず特許請求の範囲により定めなければならない。
一般的な液晶表示モジュールを表わした写視図である。 図1に図示された液晶表示モジュールをI−I’線に沿って切断した断面図である。 図1に図示された液晶表示パネルを多数のセグメント領域に分割して駆動する場合を詳細に表わす図面である。 図1に図示された液晶表示パネルを多数のセグメント領域に分割して駆動の際に問題点を図示した図面である。 本発明の実施例による液晶表示装置を表わす図面である。 図5に図示された液晶表示パネルを表わす図面である。 図5に図示されたデータ変調器を詳細に表わす図面である。 図5に図示された液晶表示パネルを多数のセグメント領域に分割して駆動する場合を詳細に表わす図面である。 図8に図示された液晶表示パネルの上に分割されたセグメント領域別に輝度を現すグラフである。 図5に図示された多数のランプに入力データの供給する場合に液晶表示パネルの通過の後の輝度を表わすグラフである。 図5に図示された液晶表示パネルに入力データの供給する場合に液晶表示パネルの通過の後の輝度を表わすグラフである。 図5に図示された多数のランプをそれぞれのセグメント領域別に分割して設置する場合を表わす図面である。
符号の説明
1 液晶表示モジュール
2 トップ・ケース
3、84 下部基板
5、82 上部基板
6、80 液晶表示パネル
8 光学シート
10 拡散板
12 反射シート
14 サポート・メイン
16 ボトム・カバー
18 ランプ・ハウジング
20、70 ランプ
22 ランプ・ホールダー
86 液晶層
90 データ駆動部
92 ゲート駆動部
94 データ変調器
96 映像分析部
98 ランプ駆動部
100 タイミング・コントローラ

Claims (4)

  1. 多数のセグメント領域に分割される液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルのデータラインを駆動するためのデータ駆動部と、
    前記液晶表示パネルのゲートラインを駆動するためのゲート駆動部と、
    前記データ駆動部に入力されるデータを変調するためのデータ変調器と、
    外部から入力される画素データの明るさ情報信号をもとに位置別の明るさを計算してランプ駆動制御信号データを供給する映像分析部と、
    前記映像分析部で分析された位置別の明るさをもとに前記液晶表示パネルの上に分割された多数のセグメント領域のそれぞれに対応される多数のランプを駆動するためのランプ駆動部と、
    外部から入力された画素データをデータ変調器を経てデータ駆動部に供給して、外部から入力された画素データの明るい情報信号を映像分析部に供給して、外部から入力された制御信号に応答してゲート駆動部、データ駆動部及び映像分析部のそれぞれを制御するためのゲート制御信号、データ制御信号及び映像分析制御信号を発生するタイミングコントローラと、を具備して
    前記ランプ駆動部は前記画素データを受けて前記液晶表示パネルのセグメント領域 別の輝度を計算してその計算の結果により、前記ランプのそれぞれを独立的に制御することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記ランプのそれぞれは前記液晶表示パネルの幅方向に沿って分割されることを特徴とする請求項1 記載の液晶表示装置。
  3. 多数のセグメント領域に分割される液晶表示パネルに外部から画素データの入力受ける段階と、
    前記液晶表示パネルの多数のセグメント領域に供給される前記画素データを選擇的に変調する段階と、
    外部から画素データの明るさ情報が映像分析部に入力されて位置別の明るさが計算される段階と、
    前記映像分析部で計算された位置別の明るさをもとにランプ駆動部は多数のランプを駆動させる段階と、
    前記液晶表示パネルの上で部分的に明るく表示されるべき第1領域と前記第1領域より低い明るさが表示されるべき第2領域を検出する段階と、
    前記第2領域の明るさが暗くなるように前記液晶表示パネルの上に光を照射するためのランプを制御して前記第1領域の明るさを相対的に高める段階と、を含み、
    前記データを変調する段階は、前記データ値を変調して光透過率を調節することで同一のランプにより照射される前記液晶表示パネルの上のセグメント領域内での輝度差を可能にして、
    前記第1領域の明るさを相対的に高める段階は、前記画素データの入力を受けて前記液晶表示パネルの位置別の輝度を計算してその計算結果によって前記ランプのそれぞれを独立的に制御することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  4. 前記ランプのそれぞれは前記液晶表示パネルの幅方向に沿って分割されることを特徴とする請求項記載の液晶表示装置の駆動方法。
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