JP2004157373A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示すべき垂直期間の画像信号を液晶表示パネル1に書き込むとともに、バックライト光源3を1垂直期間内で間欠点灯することにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段7と、前記検出された外光照度に基づいて、前記バックライト光源3の点灯時間を可変制御する手段5とを備えたものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト光源により液晶表示パネルを照明して画像を表示する液晶表示装置に関し、特にインパルス型表示に近づけることにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、高精細、低消費電力、省スペースを実現できる液晶表示装置(LCD)等のフラットパネル型表示装置(FPD)が盛んに開発されてきており、その中でも特にコンピュータ表示装置やテレビジョン表示装置等の用途へのLCDの普及は目覚しいものがある。しかしながら、このような用途に従来から主として用いられてきた陰極線管(CRT)表示装置に対して、LCDにおいては、動きのある画像を表示した場合に、観視者には動き部分の輪郭がぼけて知覚されてしまうという、いわゆる「動きぼけ」の欠点が指摘されている。
【0003】
動画表示における動きぼけが液晶の光学応答時間の遅れ以外に、例えば特開平9−325715号公報に記載されているように、LCDの表示方式そのものにも起因するという指摘がなされている。電子ビームを走査して蛍光体を発光させて表示を行うCRT表示装置においては、各画素の発光は蛍光体の若干の残光はあるものの概ねインパルス状となる、いわゆるインパルス型表示方式となっている。
【0004】
これに対して、LCD表示装置においては、液晶に電界を印加することにより蓄えられた電荷が次に電界を印加するまで比較的高い割合で保持されるため(特にTFT LCDにおいては、画素を構成するドット毎にTFTスイッチが設けられており、さらに通常は各画素毎に補助容量が設けられているので蓄えられた電荷の保持能力がきわめて高い)、液晶画素が次のフレームの画像情報に基づく電界印加により書き換えられるまで発光し続けるという、いわゆるホールド型表示方式である。
【0005】
このような、ホールド型表示装置においては、画像表示光のインパルス応答が時間的な広がりを持つため、時間周波数特性が劣化して、それに伴い空間周波数特性も低下し、観視画像のぼけが生じる。そこで、上述の特開平9−325715号公報においては、表示面に設けたシャッタもしくは光源ランプ(バックライト)をオン/オフ制御することにより、表示画像の各フィールド期間の後半のみ表示光を観視者に提示して、インパルス応答の時間的広がりを制限することにより、観視画像の動きぼけを改善する表示装置が提案されている。
【0006】
これについて、図16及び図17とともに説明する。図16において、11はストロボランプ等の高速に点灯/消灯が可能な光源ランプ、12は光源ランプ11に電力を供給する電源、13は電気的な画像信号を画像表示光に変換する、TFT型液晶などの透過型の表示素子、16は画像信号と同期信号とにより表示素子13を駆動するための駆動信号を発生する駆動回路、17は入力された同期信号の垂直同期に同期した制御パルスを発生させ、電源12のオン/オフを制御するためのパルス発生回路である。
【0007】
光源ランプ11は、電源12からのパルス状の電力供給によって、点灯率が50%の場合、フィールド期間T内の時刻t1から時刻t2までの期間だけ消灯し、時刻t2から時刻t3までの期間だけ点灯する(図17参照)。また、電源12からのパルス状の電力供給によって、点灯率が25%の場合、フィールド期間T内の時刻t1から時刻t6までの期間だけ消灯し、時刻t6から時刻t3までの期間だけ点灯する(図17参照)。
【0008】
すなわち、パルス発生回路17及び電源12により光源ランプ11の発光期間が制御される。従って、画像ディスプレイとしての画像表示光の総合的な応答は、例えば、点灯率が50%である場合、時刻t2から時刻t3までの時間のパルスオン波形、時刻t4から時刻t5までの時間のパルスオン波形のみとなる。このため、ディスプレイ総合応答の時間的な広がりは減少し、その時間周波数特性もよりフラットな特性に改善されるので、動画表示時の画質劣化も改善される。
【0009】
このように、表示すべき1垂直期間内の画像信号を書き込んで所定時間を経過した後に、バックライト光源を全面点灯させることにより、動画表示の際に生じる動きぼけ等の画質劣化を改善する方式は全面フラッシュ型と呼ばれ、上記特開平9−325715号公報の他にも、例えば特開2001−201763号公報、特開2002−55657号公報等にて開示されている。
【0010】
また、上述の全面フラッシュ型のバックライト点灯方式に対して、例えば特開平11−202286号公報、特開2000−321551号公報、特開2001−296838号公報には、複数の分割表示領域に対応する発光分割領域毎にバックライト光源を順次スキャン点灯させることにより、動画表示の際に生じる動きぼけ等の画質劣化を改善する、所謂走査型のバックライト点灯方式が提案されている。
【0011】
このようにバックライトを順次高速点滅させることで、ホールド型駆動の表示状態からCRTのようなインパルス型駆動の表示に近づけるものについて、図18乃至図20とともに説明する。図18においては、液晶表示パネル202の裏面に複数(ここでは4本)の直下型蛍光灯ランプ(CCFT)203〜206を走査線に平行な方向に配置し、液晶表示パネル202の走査信号に同期させて各ランプ203〜206を上下方向に順次点灯させる。尚、各ランプ203〜206は液晶表示パネル202を水平方向に4分割した各表示領域に対応している。
【0012】
図19は図18に対応したランプの点灯タイミングを示す図である。図19において、Highの状態がランプの点灯状態を示す。例えば、液晶表示パネル202における上側1/4の分割表示領域に対して、1フレーム中の(1)のタイミングで映像信号が書き込まれ、(2)の液晶応答期間だけ遅延して、(3)のタイミングで蛍光灯ランプ203を点灯させる。このように、映像信号の書き込み後、各分割表示領域に対して1本のランプのみを点灯させる動作を、1フレーム期間内で順次繰り返す。
【0013】
これによって、液晶のホールド型駆動の表示状態からCRTのインパルス型駆動の表示状態に近づけることが可能となるため、動画表示を行った場合に1フレーム前の映像信号が認識されなくなり、エッジボケによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。尚、図20に示すように、ランプを2本ずつ同時に点灯させることによっても、同様の効果を得ることができるばかりでなく、バックライトの点灯時間を長くすることが可能であり、バックライト輝度の低下を抑制することができる。
【0014】
また、この走査型のバックライト点灯方式においては、複数の分割表示領域毎に、液晶が光学的に十分応答したタイミングで、対応する発光領域を点灯させるので、液晶への画像の書き込みからバックライト光源が点灯するまでの期間を、表示画面位置(上下位置)に関わらず均一化させることが可能であり、従って表示画面の位置によらず動画の動きぼけを十分に改善することができるという利点がある。
【0015】
さらに、上述したバックライトの間欠駆動方式に対して、例えば特開平9−127917号公報、特開平11−109921号公報には、バックライト光源を1フレーム内で間欠駆動するのではなく、1フレーム内において映像信号と黒信号とを繰返し液晶表示パネルに書き込むことにより、ある映像信号のフレームを走査してから次のフレームを走査するまで、画素の発光時間(画像表示期間)を短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現する、所謂黒書込型の液晶表示装置が提案されている。
【0016】
【特許文献1】
特開平9−325715号公報
【特許文献2】
特開2001−201763号公報
【特許文献3】
特開2002−55657号公報
【特許文献4】
特開平11−202286号公報
【特許文献5】
特開2000−321551号公報
【特許文献6】
特開2001−296838号公報
【特許文献7】
特開平9−127917号公報
【特許文献8】
特開平11−109921号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術は、ホールド型表示装置において動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を改善するために、1フレーム(例えば60Hzのプログレッシブスキャンの場合は16.7msec)内で、バックライト間欠駆動を行ったり、画像表示信号に続いて黒表示信号を液晶表示パネルに書き込むことで画像表示期間を短縮し、擬似的にホールド型駆動の表示状態からCRTのようなインパルス型駆動の表示に近づけるものである。
【0018】
ところで、この種の表示装置においては、図21に示すように、当該装置の使用環境における外光照度(明るさ)に応じて表示輝度を可変制御することにより、例えば表示面に直射日光があたっている場合や、暗い室内で視聴している場合などであっても、常にユーザにとって見やすい画面表示を実現している。
【0019】
通常、液晶表示装置においては、当該装置の使用環境における外光照度(明るさ)に応じてバックライト光源を調光制御することにより、バックライト輝度を適切に可変しているが、このバックライト調光制御を、上述したインパルス型表示のための駆動制御とは独立して実現する場合、その構成及び動作制御処理が複雑となり、非効率なものになるという問題があった。
【0020】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、外光照度に応じてバックライト光源の間欠駆動或いは液晶表示パネルへの黒書込駆動を制御することにより、動きぼけの防止による画質向上に加えて、表示輝度変調によるユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本願の第1の発明は、表示すべき垂直期間の画像信号を液晶表示パネルに書き込むとともに、バックライト光源を1垂直期間内で間欠点灯することにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、前記検出された外光照度に基づいて、前記バックライト光源の点灯時間を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【0022】
本願の第2の発明は、前記第1の発明において、前記バックライト光源が、前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号に同期して1垂直期間毎に全面フラッシュ発光するものであることを特徴とする。
【0023】
本願の第3の発明は、前記第1の発明において、前記バックライト光源が、複数の発光領域を前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号及び水平同期信号に同期して順次スキャン点灯するものであることを特徴とする。
【0024】
本願の第4の発明は、前記外光照度に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を可変することを特徴とする。
【0025】
本願の第5の発明は、表示すべき垂直期間の画像信号を液晶表示パネルに書き込むとともに、バックライト光源を1垂直期間内で間欠点灯することにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、前記検出された外光照度に基づいて、前記バックライト光源の同時発光領域を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【0026】
本願の第6の発明は、前記第5の発明において、前記バックライト光源が、前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号に同期して1垂直期間毎に全面フラッシュ発光するものであることを特徴とする。
【0027】
本願の第7の発明は、前記第5の発明において、前記バックライト光源が、複数の発光領域を前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号及び水平同期信号に同期して順次スキャン点灯するものであることを特徴とする。
【0028】
本願の第8の発明は、表示すべき垂直期間の画像信号と黒表示信号とを1垂直期間内で液晶表示パネルに書き込むことにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、前記検出された外光照度に基づいて、前記黒表示信号を液晶表示パネルに書き込む時間を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【0029】
本発明の液晶表示装置によれば、動きぼけを防止するためにバックライト光源を間欠駆動する際に、当該装置の使用環境における明暗(外光照度の強度)に応じて、バックライトの点灯期間や同時点灯領域を適切に自動切換することにより、バックライト光量(表示輝度)を可変制御しているため、動きぼけの防止による画質向上に加え、ユーザにとって見やすい高画質を容易に実現することができる。
【0030】
同様に、黒表示信号を液晶表示パネルへ書み込むことで動きぼけを防止する際にも、当該装置の使用環境における明暗(外光照度の強度)に応じて、黒表示期間を適切に自動切換することにより、液晶の透過光量(表示輝度)を可変制御しているため、動きぼけの防止による画質向上に加え、ユーザにとって見やすい高画質を容易に実現することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態について、図1乃至図3とともに詳細に説明する。ここで、図1は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図2は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図、図3は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【0032】
本実施形態においては、図1に示すように、液晶層と該液晶層に走査信号及びデータ信号を印加するための電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネル1と、入力画像信号と垂直・水平同期信号に基づいて、前記液晶表示パネル1のデータ電極及び走査電極を駆動するための電極駆動部2と、前記液晶表示パネル1の裏面に配置された直下型のバックライト光源3と、入力画像信号から同期信号を抽出する同期信号抽出部4と、バックライト光源3を1垂直期間内で消灯/点灯の間欠駆動制御する光源制御部5とを備えている。
【0033】
さらに、入力画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換して電極駆動部2に出力するフレーム周波数変換部6と、当該装置の使用環境における外光照度を検出するための照度検出部7と、ここで検出された外光照度レベルに応じて、前記光源制御部5及びフレーム周波数変換部6に所定の制御信号を出力する制御CPU8とを備えている。
【0034】
前記光源制御部5は同期信号抽出部4で抽出された垂直同期信号と制御CPU8からの制御信号とに基づいて、バックライト光源3を点灯/消灯するタイミングを制御する。また、フレーム周波数変換部6は制御CPU8からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を所定の周波数に変換する。
【0035】
尚、上記バックライト光源3としては、直下型蛍光灯ランプの他、直下型又はサイド照射型のLED光源、EL光源などを用いることができる。特にLED(発光ダイオード)は応答速度が数十ns〜数百nsであり、蛍光灯ランプのmsオーダーに比べて応答性が良好なため、よりスイッチングに適した点灯/消灯状態を実現することが可能である。
【0036】
本実施形態の液晶表示装置は、全面フラッシュ型のバックライト点灯方式により、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するものである。すなわち、図2に示すように、表示画面の全走査期間(画像の書き込み)が完了してから、予め決められた液晶の応答期間分だけ遅延させた後、バックライト光源3に駆動波形を印加することにより、図中網掛け部分で示すバックライト点灯期間に、バックライト光源3を表示画面の全面に対して一斉に点灯(フラッシュ発光)させる。
【0037】
ここで、図2中網掛け部分で示すバックライト点灯期間を、照度検出部7により検出された外光照度レベル(周囲の明るさ)に応じて可変することによって、外部使用環境に連動してバックライトの光量(表示輝度)を変化させる。具体的には、図21に示した表示輝度特性と同じになるように、バックライト点灯期間(点灯タイミング/消灯タイミング)を可変制御する。
【0038】
すなわち、外光照度レベルが大きい場合は、予め決められた液晶の応答期間だけ遅延した後、すぐにバックライト光線3を点灯させて、次のフレームの走査期間が始まるまで、バックライト点灯期間を保持する。逆に外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯タイミングを遅らせるか、バックライト消灯タイミングを早めるかして、バックライト点灯期間を短縮する。
【0039】
ここで、本実施形態においては、1フレーム期間から液晶応答期間及びバックライト点灯期間を除いた期間内で、1フレーム分の画像信号を液晶表示パネル1の全画面にわたって書込走査する必要があるため、フレーム周波数変換部6により入力画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換した後、電極駆動部2に入力している。
【0040】
また、バックライト点灯期間を十分確保するために、例えば図3に示すとおり、フレーム周波数変換部6で入力画像信号のフレーム周波数を更に高周波に変換することによって、画像書込走査期間を短縮している。すなわち、外光照度レベルが大きい場合、入力画像信号のフレーム周波数を高くするように可変制御して、バックライト点灯期間を増大させることが可能である。このように、外光照度レベルに応じて、入力画像信号のフレーム周波数を変換することにより、バックライト点灯期間の設定自由度を大幅に向上させることができる。
【0041】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、全面フラッシュ型のバックライト点灯方式を用いてインパルス型駆動の表示状態に近づけることで動きぼけを防止する際、外光照度に応じてバックライト光源の点灯期間(タイミング)を制御しているので、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することができる。さらに、外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯期間を短縮するように制御しているため、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することが可能である。
【0042】
尚、上記実施形態においては、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、バックライト光源3の点灯時間を可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、バックライト光源3の点灯時間を可変制御しても良い。
【0043】
次に、本発明の第2の実施形態について、図4とともに説明するが、上記第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図4は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【0044】
本実施形態の液晶表示装置は、走査型のバックライト点灯方式により、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するものであるが、基本的な機能ブロック図は図1とともに上述した第1の実施形態のものと同様である。異なるのは、走査線と平行に配置された複数本の直下型蛍光灯ランプや、複数個の直下型又はサイド照射型のLED光源、EL光源などを用いて構成されたバックライト光源3のうち、所定の本数(個数)を1発光領域としてこれらを1フレーム内で順次スキャン点灯するよう制御している点である。光源制御部5は、同期信号抽出部4で抽出された垂直/水平同期信号に基づいて、各発光領域を順次スキャン点灯するタイミングを制御している。
【0045】
すなわち、本実施形態では、図4に示すように、ある水平ライン群(表示分割領域)の走査(画像の書き込み)が完了してから、液晶の応答遅延分を考慮して、該水平ライン群に対応するバックライト光源3の発光領域(ある蛍光灯ランプ群又はLED群)を点灯させる。これを上下方向に次の領域、・・・と繰り返す。これによって、図4中の網掛け部分で示すように、バックライト点灯期間を、画像信号の書込走査箇所に対応して、時間の経過に伴い発光領域単位で、順次移行させることができる。
【0046】
ここで、図4中網掛け部分で示す各発光領域のバックライト点灯期間を、照度検出部7により検出された外光照度レベル、すなわち周囲環境の明るさに応じて可変することによって、外部使用環境に連動してバックライトの光量(表示輝度)を変化させる。具体的には、図21に示した表示輝度特性と同じになるように、バックライト点灯期間(点灯タイミング/消灯タイミング)を可変制御する。
【0047】
すなわち、外光照度レベルが大きい場合は、各発光領域におけるバックライト点灯期間を大きくとる。逆に外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯タイミングを遅らせるか、バックライト消灯タイミングを早めるかして、各発光領域におけるバックライト点灯期間を短縮する。ここで、画面位置による輝度ムラの発生を防止するため、各発光領域のバックライト点灯期間は、1フレーム毎に決定され、1フレーム内では変化させないこととする。
【0048】
また、図4に示した例においては、1フレーム期間内で1フレーム分の画像信号を液晶表示パネル1の全画面にわたって書込走査しているため、入力画像信号のフレーム周波数に変更を加えていないが、各発光領域のバックライト点灯期間を十分確保するためには、フレーム周波数変換部6で入力画像信号のフレーム周波数を高周波に変換すれば良い。すなわち、外光照度レベルが大きくなる程、入力画像信号のフレーム周波数を高くするように可変制御することで、画像信号の書込走査期間を短縮することができ、その分バックライト点灯期間を増大させることが可能となる。
【0049】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、走査型のバックライト点灯方式を用いてインパルス型駆動の表示状態に近づけることで動きぼけを防止する際、外光照度に応じて各発光領域のバックライト点灯期間を制御しているので、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することができる。さらに、外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯期間を短縮するように制御しているため、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することが可能である。
【0050】
尚、上記実施形態においては、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、バックライト光源3の点灯時間を可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、バックライト光源3の点灯時間を可変制御しても良い。
【0051】
また、図4に示したものにおいては、バックライト光源3を8つの発光領域(水平ライン群)に分割して順次スキャン点灯しているが、発光分割領域の数は2以上であればいくつでも良く、また各発光領域はバックライト光源3を水平方向(走査線と平行方向)に分割した領域に限られないことは明らかである。この点においても、バックライト光源3として直下型平面LEDを用いた場合の方が、発光分割領域の設定を自由度の高いものとすることができる。
【0052】
次に、本発明の第3の実施形態について、図5乃至図10とともに説明するが、上記第2の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図5は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図、図6、図8は本実施形態の液晶表示装置におけるバックライト光源の点灯動作例を示す要部側断面図、図7、図9は本実施形態の液晶表示装置における照明分布の遷移例を示す概略説明図、図10は本実施形態の液晶表示装置における入力画像の平均輝度レベルと同時点灯光源数との関係を示す概略説明図である。
【0053】
本実施形態の液晶表示装置は、上述した第2の実施形態と同様、走査型のバックライト点灯方式により、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するものであり、特に外光照度に基づいて、バックライト光源3による同時発光領域(ある時間において同時に点灯しているバックライトの数)を可変制御することにより、表示輝度変調を実現している点に特徴を有する。
【0054】
すなわち、図5においては、バックライト光源3を8つの発光領域(蛍光灯ランプ群又はLED群)に分割して、1フレーム周期でこれらを順次スキャン点灯しているが、ある瞬間において同時に発光している領域を、照度検出部7で検出した外光照度レベル(周囲の明るさ)に応じて可変制御することにより、図21に示した表示輝度特性とほぼ同じになるように、バックライトの光量(表示輝度)を変化させる。尚、図5に示した例では、3つの発光領域(水平ライン群)により同時発光領域が形成されている。
【0055】
例えば、バックライト光源3として、走査線と平行方向(水平方向)に配置された8本の直下型蛍光灯ランプを用い、それぞれの蛍光灯ランプが8つの発光領域の各々に対応している場合の具体的な動作例について、図6乃至図10とともに詳細に説明する。
【0056】
照度検出部7で検出された外光照度レベルが、図10におけるcで示す範囲にある場合は、図6に示すように、常に3本の蛍光灯ランプが同時に点灯する状態で、各蛍光灯ランプの点灯/消灯を上から下へ1フレーム周期で順次走査させる。このとき、表示画面上では、図7に示すように、水平ストライプ状の同時発光領域(全画面に対し3/8の領域)が上下方向に遷移し、1フレーム期間で元の状態に戻ることとなる。
【0057】
次に、外光照度レベルが大きくなる方向に変化し、図10におけるdで示す範囲になった場合は、図8に示すように、常に4本の蛍光灯ランプが同時に点灯する状態で、各蛍光灯ランプの点灯/消灯を1フレーム周期で上から下へ順次走査するように制御する。このとき、表示画面上では、図9に示すように、水平ストライプ状の同時発光領域(全画面に対し1/2の領域)が上下方向に遷移し、1フレーム期間で元の状態に戻ることとなる。
【0058】
同様に、外光照度レベルがさらに大きくなる方向に変化し、図10におけるeで示す範囲になった場合は、同時点灯する蛍光灯ランプの本数を5本に増加して、各蛍光灯ランプを1フレーム内で上から下へ順次スキャン点灯させる(同時発光領域は全画面に対し5/8の領域)。一方、外光照度レベルが小さくなる方向に変化し、図10におけるbで示す範囲になった場合は、同時点灯する蛍光灯ランプの本数を2本に減少して、各蛍光灯ランプを1フレーム内で上から下へ順次スキャン点灯させる(同時発光領域は全画面に対し1/4の領域)。さらに、外光照度レベルが小さくなる方向に変化し、図10におけるaで示す範囲になった場合は、同時点灯する蛍光灯ランプの本数を1本に減少して、各蛍光灯ランプを1フレーム内で上から下へ順次スキャン点灯させる(同時発光領域は全画面に対し1/8の領域)。
【0059】
このように、外光照度レベルに応じて、同時発光領域の大きさを可変することにより、バックライトの光量(表示輝度)を多段階に適宜制御することが可能となり、図21に示したCRTの表示輝度特性と近似した特性にて、画像を表示することができる。
【0060】
もちろん、本実施形態においても、蛍光灯ランプの本数や発光分割領域の数は、上記のものに限られるものではなく、特にLED光源、EL光源を用いた場合には、発光分割領域をきめ細かく設定して、さらに多段階の表示輝度制御を行うことも可能である。尚、画面位置による輝度ムラの発生を招来しないため、同時発光領域の大きさは、1フレーム毎に決定され、1フレーム内では変化させない。
【0061】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、走査型のバックライト点灯方式を用いてインパルス型駆動の表示状態に近づけることで動きぼけを防止する際、外光照度に応じて同時発光領域を制御するため、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することができる。さらに、外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯期間が短縮されることとなるため、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することが可能である。
【0062】
尚、上記実施形態においても、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、バックライト光源3の同時発光領域の大きさを可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、バックライト光源3の点灯時間を可変制御するようにしても良いことは明らかである。
【0063】
さらに、本発明の第4の実施形態について、図11及び図12とともに説明するが、上記第3の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図11は本実施形態の液晶表示装置におけるバックライト光源の構成を示す要部側断面図、図12は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【0064】
本実施形態の液晶表示装置は、上述した第3の実施形態と同様、走査型のバックライト点灯方式より、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するとともに、外光照度(周囲の明るさ)に基づいて、バックライト光源3による同時発光領域(ある時間において同時に点灯しているバックライトの数)を可変制御することにより、ユーザにとって見やすい表示輝度変調を実現するものである。
【0065】
ここでは、バックライト光源3として、例えば図11に示すように、走査線と平行方向(水平方向)に配置された16本の直下型蛍光灯ランプを用い、4本の蛍光灯ランプを1組とする蛍光灯ランプ群3a〜3dからなる4つの発光分割領域を順次切り替え点灯させる場合について説明する。
【0066】
照度検出部7で検出された外光照度レベルが極めて大きい場合は、図12(a)に示すように、各発光領域の蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプを全て点灯させながら、各々の発光領域を1フレーム周期で上から下へ順次走査させる。すなわち、この図12(a)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は8本であり、同時発光領域は全画面の1/2の領域となっている。
【0067】
次に、外光照度レベルがやや大きい場合は、図12(b)に示すように、各発光領域の蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち3本の蛍光灯ランプを選択して点灯させながら、各々の発光領域を1フレーム周期で上から下へ順次走査させる。すなわち、この図12(b)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は6本であり、同時発光領域は全画面の3/8の領域となっている。
【0068】
ここで、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち1本の蛍光灯ランプを消灯しているが、バックライト光源3と液晶表示パネル1との間に光拡散作用を有する拡散シート(図示せず)を配置しているため、液晶表示パネル1の画面上では空間的な輝度ムラはほとんど生じない。また、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち消灯する蛍光灯ランプを1フレーム毎に順次切り替えることによっても、画面上の空間的な輝度ムラの発生を抑制している。
【0069】
すなわち、あるフレームにおいては、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち上から2本目に位置する蛍光灯ランプを消灯しながら、各々の発光領域を上から下へ順次走査した後、次のフレームでは各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち上から3本目に位置する蛍光灯ランプを消灯しながら、各々の発光領域を上から下へ順次走査し、さらに次のフレームでは各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち最下に位置する蛍光灯ランプを消灯しながら、各々の発光領域を上から下へ順次走査する。
【0070】
このように、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち消灯する蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0071】
また、外光照度レベルがやや小さい場合は、図12(c)に示すように、各発光領域の蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち2本の蛍光灯ランプを選択して点灯させながら、各々の発光領域を1フレーム周期で上から下へ順次走査させる。すなわち、この図12(c)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は4本であり、同時発光領域は全画面の1/4の領域となっている。
【0072】
ここでも、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち消灯する2本の蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0073】
さらに、外光照度レベルが極めて小さい場合は、図12(d)に示すように、各発光領域の蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち1本の蛍光灯ランプを選択して点灯させながら、各々の発光領域を1フレーム周期で上から下へ順次走査させる。すなわち、この図12(d)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は2本であり、同時発光領域は全画面の1/8の領域となっている。
【0074】
ここでも、各蛍光灯ランプ群3a〜3dにおける4本の蛍光灯ランプのうち消灯する3本の蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0075】
以上のように、本実施形態においても、上記第3実施形態と同様、外光照度レベルに応じて、同時発光領域の大きさを可変することにより、バックライトの光量(表示輝度)を多段階に適宜制御することが可能となり、図21に示したCRTの表示輝度特性と近似した特性にて、画像を表示することができる。従って、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することが可能となる。さらに、外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯数が減少されることとなるため、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することができる。
【0076】
もちろん、本実施形態においても、蛍光灯ランプの本数や発光分割領域の数は、上記のものに限られるものではなく、特に直下型LED光源を用いた場合には、発光分割領域をきめ細かく設定して、さらに多段階の表示輝度制御を行うことも可能である。尚、画面位置による輝度ムラの発生を招来しないため、同時発光領域の大きさは、1フレーム毎に決定され、1フレーム内では変化させない。
【0077】
尚、上記実施形態においても、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、バックライト光源3の同時発光領域の大きさを可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、バックライト光源3の点灯時間を可変制御するようにしても良いことは明らかである。
【0078】
また、上記第4実施形態は走査型のバックライト点灯方式において、外光照度に連動して同時点灯バックライト数を可変しているが、これを全面フラッシュ型のバックライト点灯方式に適用した場合を、本発明の第5実施形態として図13とともに説明するが、上記第4の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図13は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【0079】
本実施形態の液晶表示装置は、全面フラッシュ型のバックライト点灯方式より、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するとともに、外光照度レベルに基づいて、バックライト光源3による同時発光領域(ある時間において同時に点灯しているバックライトの数)を可変制御することにより、ユーザにとって見やすい表示輝度変調を実現するものである。ここでは、バックライト光源3として、走査線と平行方向(水平方向)に配置された16本の直下型蛍光灯ランプを用いた場合について説明する。
【0080】
照度検出部7で検出された外光照度レベルが極めて大きい場合は、図13(a)に示すように、画像の書込走査が完了してから、所定の液晶応答期間だけ遅延した後、16本の蛍光灯ランプを全て点灯させる。すなわち、この図13(a)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は16本であり、同時発光領域は全画面領域と等しくなっている。
【0081】
次に、外光照度レベルがやや大きい場合は、図13(b)に示すように、画像の書込走査が完了してから、所定の液晶応答期間だけ遅延した後、16本の蛍光灯ランプのうち12本の蛍光灯ランプを選択して点灯させる。すなわち、この図13(b)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は12本であり、同時発光領域は全画面の2/3の領域となっている。
【0082】
ここで、16本の蛍光灯ランプのうち4本の蛍光灯ランプを消灯しているが、バックライト光源3と液晶表示パネル1との間に光拡散作用を有する拡散シート(図示せず)を配置しているため、液晶表示パネル1の画面上では空間的な輝度ムラはほとんど生じない。
【0083】
また、消灯する蛍光灯ランプを1フレーム毎に順次切り替えることによっても、画面上の空間的な輝度ムラの発生を抑制している。このように、16本の蛍光灯ランプのうち消灯する蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0084】
また、外光照度レベルがやや小さい場合は、図13(c)に示すように、画像の書込走査が完了してから、所定の液晶応答期間だけ遅延した後、16本の蛍光灯ランプのうち8本の蛍光灯ランプを選択して点灯させる。すなわち、この図13(c)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は8本であり、同時発光領域は全画面の1/2の領域となっている。
【0085】
ここでも、16本の蛍光灯ランプのうち消灯する8本の蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0086】
さらに、外光照度レベルが極めて小さい場合は、図13(d)に示すように、画像の書込走査が完了してから、所定の液晶応答期間だけ遅延した後、16本の蛍光灯ランプのうち4本の蛍光灯ランプを選択して点灯させる。すなわち、この図13(d)に示す例では、ある瞬間において同時に点灯している蛍光灯ランプの数は4本であり、同時発光領域は全画面の1/4の領域となっている。
【0087】
ここでも、16本の蛍光灯ランプのうち消灯する4本の蛍光灯ランプをフレーム毎に順次切り替えることで、液晶表示パネル1の画面上における輝度ムラをほとんど気にならない程度に抑制することが可能である。
【0088】
以上のように、本実施形態においても、上記第4実施形態と同様、外光照度レベルに応じて、同時発光領域の大きさを可変することにより、バックライトの光量(表示輝度)を多段階に適宜制御することが可能となり、図21に示した表示輝度特性と近似した特性にて、画像を表示することができる。従って、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することが可能となる。さらに、外光照度レベルが小さい場合は、バックライト点灯数が減少されることとなるため、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することができる。
【0089】
もちろん、本実施形態においても、蛍光灯ランプの本数、同時点灯ランプ数は、上記のものに限られるものではなく、特に直下型LED光源を用いた場合には、同時発光領域の大きさをきめ細かく設定して、さらに多段階の表示輝度制御を行うことも可能である。尚、画面位置による輝度ムラの発生を招来しないため、同時発光領域の大きさは、1フレーム毎に決定され、1フレーム内では変化させない。
【0090】
尚、上記実施形態においても、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、バックライト光源3の同時発光領域の大きさを可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、バックライト光源3の点灯時間を可変制御するようにしても良いことは明らかである。
【0091】
さらに、本発明の第6の実施形態について、図14乃至図16とともに説明するが、上記第2実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図14は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図、図15は本実施形態の液晶表示装置における電極駆動動作を説明するためのタイミングチャートである。
【0092】
本実施形態の液晶表示装置は、バックライト光源を常灯状態として、1フレーム内で液晶表示パネル1への画像表示信号の書込走査に続けて黒表示信号の書込走査(リセット走査)を行う黒書込型により、動画表示の際に生じる動きぼけを防止するものであり、照度検出部7での検出結果に基づいて、制御CPU8が電極駆動部2による黒表示信号の書き込みタイミングを可変制御していることを特徴とする。
【0093】
すなわち、本実施形態においては、電極駆動部2において各走査線を画像表示のために選択する以外に、黒表示のために再度選択するとともに、それに応じて入力画像信号及び黒表示信号をデータ線へ供給するという一連の動作を1フレーム周期で行うことで、図14に示すように、あるフレーム画像表示と次のフレーム画像表示との間に黒信号を表示する期間(黒表示期間)を発生させている。ここで、画像信号の書き込みタイミングに対する黒表示信号の書き込みタイミング(遅延時間)を、外光照度レベルすなわち周囲の明るさに応じて可変する。
【0094】
図15は液晶表示パネル1の走査線(ゲート線)に関するタイミングチャートである。ゲート線Y1〜Y480は、タイミングを少しずらして、1フレーム周期中において、画像信号を画素セルに書き込むために順次立ち上げられる。480本すべてのゲート線を立ち上げて、画像信号を画素セルに書き込むことで1フレーム周期が終了する。
【0095】
このとき、画像信号の書き込みのための立ち上げから、上記入力画像の平均輝度レベルに応じて決定される期間だけ遅延して、ゲート線Y1〜Y480を再度立ち上げて、各画素セルにデータ線Xを介して黒を表示する電位を供給する。これにより、各画素セルは黒表示状態となる。すなわち、各ゲート線Yは、1フレーム周期において、異なる期間で2回高レベルとなる。1回目の選択により画素セルは一定期間画像データを表示し、それに続く2回目の選択で、画素セルは強制的に黒表示を行う。
【0096】
このように、黒表示タイミングを可変することによって、バックライト光源3による照明光の1フレーム内における液晶表示パネル1の透過期間、すなわち画像表示期間を調整することができ、外光照度に連動してバックライトの光量(表示輝度)を変化させることが可能となる。具体的には、図21に示した表示輝度特性と同じになるように、黒表示期間(黒書み込みタイミング)を可変制御する。
【0097】
例えば、外光照度レベルが大きい場合は、各水平ラインにおける画像書き込みタイミングに対する黒書き込みタイミングを十分遅延させる。逆に入力外光照度レベルが小さい場合は、黒書き込みタイミングを早めて、各水平ラインにおける1フレーム内の黒表示期間を増大させ、画像表示期間を短縮させる。ここで、画面位置による輝度ムラの発生を防止するため、各水平ラインの画像書き込みタイミングに対する黒書き込みタイミング(遅延時間)は、1フレーム毎に決定され、1フレーム内では変化させないこととする。
【0098】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、黒書込型の表示方式を用いてインパルス型駆動の表示状態に近づけることで動きぼけを防止する際、表示画像内容に応じて画像表示期間(黒表示期間)を制御しているので、動きぼけの防止による画質向上に加え、使用環境の明るさに応じたユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することができる。尚、本実施形態の場合においても、上記した黒書き込みタイミングに連動して、バックライト光源を消灯することで、バックライト点灯期間を短縮して、バックライト光源の長寿命化、低消費電力化を実現することも可能である。
【0099】
また、上記実施形態においては、外光照度レベル(使用環境条件)に基づいて、黒表示期間すなわち画像表示期間を可変制御するものについて説明したが、これに加えて入力画像信号の平均輝度レベルや最大輝度レベル、最小輝度レベル、輝度の発生分布(ヒストグラム)などの入力画像信号の特徴量を考慮して、黒表示期間の大きさを可変制御するようにしても良い。
【0100】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、外光照度に応じてバックライト光源の間欠駆動を制御することにより、動きぼけの防止による画質向上に加えて、表示輝度変調によるユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することが可能となる。
【0101】
同様に、外光照度に応じて液晶表示パネルへの黒表示信号の書込走査を制御することにより、動きぼけの防止による画質向上に加えて、表示輝度変調によるユーザにとって見やすい画像表示を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の第1実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の液晶表示装置の第1実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図3】本発明の液晶表示装置の第1実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図4】本発明の液晶表示装置の第2実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図5】本発明の液晶表示装置の第3実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図6】本発明の液晶表示装置の第3実施形態におけるバックライト光源の点灯動作例を示す要部側断面図である。
【図7】本発明の液晶表示装置の第3実施形態における照明分布の遷移例を示す概略説明図である。
【図8】本発明の液晶表示装置の第3実施形態におけるバックライト光源の点灯動作例を示す要部側断面図である。
【図9】本発明の液晶表示装置の第3実施形態における照明分布の遷移例を示す概略説明図である。
【図10】本発明の液晶表示装置の第3実施形態における外光照度レベルと同時点灯光源数との関係を示す概略説明図である。
【図11】本発明の液晶表示装置の第4実施形態におけるバックライト光源の構成を示す要部側断面図である。
【図12】本発明の液晶表示装置の第4実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図13】本発明の液晶表示装置の第5実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図14】本発明の液晶表示装置の第6実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図15】本発明の液晶表示装置の第6実施形態における電極駆動動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図16】従来の液晶表示装置(全面フラッシュ型)における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図17】従来の液晶表示装置(全面フラッシュ型)におけるディスプレイ応答を示す説明図である。
【図18】従来の液晶表示装置(走査型)における液晶表示パネルに対するバックライト光源の配設例を示す説明図である。
【図19】従来の液晶表示装置(走査型)における各ランプの点灯/消灯タイミングの一例を示す説明図である。
【図20】従来の液晶表示装置(走査型)における各ランプの点灯/消灯タイミングの他の例を示す説明図である。
【図21】外光照度レベルに対する適切な表示輝度の推移を示す説明図である。
【符号の説明】
1 液晶表示パネル
2 電極駆動部
3 バックライト光源
4 同期信号抽出部
5 光源制御部
6フレーム周波数変換部
7 照度検出部
8 制御CPU
Claims (8)
- 表示すべき垂直期間の画像信号を液晶表示パネルに書き込むとともに、バックライト光源を1垂直期間内で間欠点灯することにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、
当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、
前記検出された外光照度に基づいて、前記バックライト光源の点灯時間を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記バックライト光源は、前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号に同期して1垂直期間毎に全面フラッシュ発光するもの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。
- 前記バックライト光源は、複数の発光領域を前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号及び水平同期信号に同期して順次スキャン点灯するもの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。
- 前記外光照度に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を可変することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 表示すべき垂直期間の画像信号を液晶表示パネルに書き込むとともに、バックライト光源を1垂直期間内で間欠点灯することにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、
当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、
前記検出された外光照度に基づいて、前記バックライト光源の同時発光領域を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記バックライト光源は、前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号に同期して1垂直期間毎に全面フラッシュ発光するものであることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライト光源は、複数の発光領域を前記液晶表示パネルに供給される垂直同期信号及び水平同期信号に同期して順次スキャン点灯するものであることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
- 表示すべき垂直期間の画像信号と黒表示信号とを1垂直期間内で液晶表示パネルに書き込むことにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、
当該装置の使用環境における外光照度を検出する手段と、
前記検出された外光照度に基づいて、前記黒表示信号を液晶表示パネルに書き込む時間を可変制御する手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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