JP2005338262A - 表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 階調表示性能に優れた表示装置およびその駆動方法を提供する。
【解決手段】 行および列を有するマトリックス状に配列された画素と、画素のそれぞれに接続されたスイッチング素子とを有する表示パネル１１と、スイッチイング素子に選択信号を供給することによって複数の画素を行単位で選択する行駆動回路１３ａ〜１３ｃと、選択信号によって選択されたスイッチング素子に接続された画素にデータ信号を供給する列駆動回路１２と、画素に黒表示を行わせる黒表示信号を発生する黒表示信号発生回路２４とを有する。１垂直走査期間に相当する期間において、画素のそれぞれに、データ信号と黒表示信号とが供給され、データ信号が保持される第１期間と黒表示信号が保持される第２期間との比率を決定する黒比率制御信号を発生する黒比率制御信号発生回路３０とを備える。黒比率制御信号発生回路３０は、例えば光センサ４２の出力に基づいて黒比率を決定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示装置、特に、ホールド型の表示装置およびその駆動方法に関する。

近年、液晶表示装置の利用が広まるにつれて、表示品位の一層の改善に対するニーズが高まっている。

改善が求められている表示品位の問題点の１つとして階調表示性能がある。すなわち、液晶表示装置は、階調再現性に劣るという欠点がある。この問題を解決するために、例えば特許文献１には、入力映像信号のダイナミックレンジを拡大するとともに、バックライトの輝度を調整する方法が提案されている。

また、表示品位が周囲の明るさに依存しやすいという問題がある。この問題に対して、例えば特許文献２には、周囲の明るさに応じてバックライトの輝度を調整する方法が提案されている。
特開２００２−１０８３０５号公報 特開平１０−２０２７７号公報

しかしながら、上記の特許文献に記載されている方法を用いても十分な表示品位が得られないことがある。これは、一般にバックライトに用いられている冷陰極管の輝度のレンジが約１０％〜１００％に制限されているため、再現できる階調（輝度）のダイナミックレンジが制限されているためである。

この問題は、液晶表示装置に限られず、バックライトを備えるホールド型の表示装置に共通の問題である。また、バックライトを必要としない自発光型のホールド型表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置においても階調表示性能の向上が望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、階調表示性能に優れた表示装置およびその駆動方法を提供することにある。

本発明の表示装置は、行および列を有するマトリックス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに接続されたスイッチング素子とを有する表示パネルと、前記スイッチイング素子に選択信号を供給することによって前記複数の画素を行単位で選択する行駆動回路と、前記選択信号によって選択された前記スイッチング素子に接続された画素にデータ信号を供給する列駆動回路と、前記複数の画素に黒表示を行わせる黒表示信号を発生する黒表示信号発生回路とを有し、１垂直走査期間に相当する期間において、前記複数の画素のそれぞれに、前記データ信号と前記黒表示信号とが供給され、前記データ信号が保持される第１期間と前記黒表示信号が保持される第２期間との比率を決定する黒比率制御信号を発生する黒比率制御信号発生回路とを備えることを特徴とする。

ある実施形態において、周囲光の強度を検出する光センサを更に備え、前記黒比率制御信号発生回路は前記光センサの出力に応じて前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、時計を更に備え、前記黒比率制御信号発生回路は予め決められた時刻に前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、前記時計はカレンダー機能を備え、予め決められた月、日および時刻に前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、前記予め決められた月、日および時刻は、使用者によって設定される。

ある実施形態において、前記黒比率制御信号発生回路は、使用者の操作に呼応して前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、前記黒比率制御信号発生回路は、動画／静止画判定結果に基づいて前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、動画／静止画判別回路をさらに有する。

ある実施形態において、前記動画／静止画の判別は、表示すべきコンテンツに基づいて行われる。

ある実施形態において、入力映像信号の平均輝度を求める演算回路をさらに有し、前記黒比率制御信号発生回路は前記平均輝度に基づいて前記黒比率制御信号を発生する。

ある実施形態において、前記第２期間／前記第１期間で表される黒比率の値が０．３１５以上に設定される。

ある実施形態において、バックライトおよびバックライト調光回路を更に備え、前記バックライト調光回路は、前記黒比率制御信号に基づいて、前記バックライトの輝度を調整する。

ある実施形態において、前記黒比率制御信号発生回路は前記黒比率が予め決められた標準値よりも大きい前記黒比率制御信号を発生するとともに、前記バックライト調光回路は前記バックライトの輝度を予め決められた標準値よりも小さくする。この場合、前記黒比率を増大させることによる輝度調整を、前記バックライトの輝度調整よりも優先させて行うことが好ましい。

ある実施形態において、前記黒比率制御信号発生回路は、前記黒比率が予め決められた標準値よりも小さい前記黒比率制御信号を発生するとともに、前記バックライト調光回路は前記バックライトの輝度を予め決められた標準値よりも大きくする。

ある実施形態において、テレビジョン受信回路をさらに備える。

ある実施形態において、上記表示パネルは、自動車両に搭載されるインストルメントパネル用の表示装置である。

本発明の自動車両は、上記のいずれかの表示装置を備えることを特徴とする。

本発明の表示装置の駆動方法は、行および列を有するマトリックス状に配列された複数の画素を有する表示パネルを備える表示装置の駆動方法であって、１垂直走査期間に相当する期間において、前記複数の画素のそれぞれに対して、データ信号を供給する工程と、黒表示信号を供給する工程とを包含し、前記複数の画素のそれぞれに前記データ信号が保持される第１期間と前記黒表示信号が保持される第２期間との比率を決定する工程を更に包含することを特徴とする。

ある実施形態において、前記表示装置はバックライトを更に備え、前記第１期間と前記第２期間との比率に基づいて前記バックライトの輝度を調整する工程を包含する。

本発明による表示装置は、黒挿入駆動法を用いて、階調表示特性を向上する。本発明の表示装置は、例えば周囲の明るさや表示すべき画像の種類に応じて最適な黒比率（黒表示期間／映像表示期間）を設定することができるので、階調表示特性を改善することができる。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

本発明による表示装置は、黒挿入駆動法を用い、１垂直走査期間内の黒表示期間の長さを調整することによって表示輝度を調整し、階調表示特性を向上する。バックライトを備える表示装置においては、バックライトの輝度の調整（調光ということがある）と併用することによって、階調特性を向上する。すなわち、表現できる輝度の範囲（階調範囲）を拡大する。

「黒挿入駆動」は、基本的にはホールド型の表示を行う液晶表示装置において、ＣＲＴと同様のインパルス型の表示を行うための駆動方法であり、「擬似インパルス駆動」とも呼ばれる。黒挿入駆動を行うと、残像感や動画のぼやけを抑制し、動画表示品位を向上することができる。

以下、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら黒挿入駆動をより詳しく説明する。

一般的な液晶表示装置では、図１（ａ）に示すように、ある垂直走査期間で書き込まれたデータ信号に対応する輝度が次の垂直走査期間で新しいデータ信号が書き込まれるまで持続するホールド型の表示が行われる。これに対し、ＣＲＴでは、図１（ｂ）に示すように、１垂直走査期間のうちの一部の時間だけ発光が行われるインパルス型の表示が行われる。なお、１垂直走査期間は、ノンインターレース駆動の場合は１フレームに相当し、１フレームを複数のフィールドに分割するインターレース駆動の場合は１フィールドに相当する。

黒挿入駆動を行う場合、１垂直走査期間内で、画素にデータ信号を供給するタイミングとは異なるタイミングで黒表示に対応する黒表示信号を供給する。そして、画素を１垂直走査期間に相当する時間のうち所定の時間だけデータ信号が保持された状態とし（「第１期間」という）、残りの時間黒表示信号が保持された状態とする（「第２期間」という）。このようにすると、図１（ｃ）に示すように、擬似的なインパルス型表示を行うことができ、残像感や動画のぼやけを抑制することができる。なお、第１期間および第２期間は、それぞれ画素（画素容量）にデータ信号および黒表示信号が保持されている期間であり、実際の表示状態は液晶層の応答速度の影響を受けるので、例えば黒が表示されている時間は、第２期間よりも短い。

ここで、黒表示信号が保持される期間（第２期間）のデータ信号が保持される期間（第１期間）に対する比率を「黒比率」ということにする。黒比率＝（第２期間／第１期間）であり、垂直ブランキング時間を無視すると、黒比率＝(第２期間／（１垂直走査期間−第２期間）]となる。例えば、立下り応答時間（輝度が１００％から１０％へ変化する時間）が４ｍｓｅｃの液晶を用いて黒表示状態を得るためには、第２期間≧４ｍｓｅｃを満足する必要があり、典型的な場合として１垂直走査期間（＝１フレーム）を１６．７ｍｓｅｃとすると、黒比率≧０．３１５を満足する必要がある。

なお、図１（ｃ）では、黒表示信号が保持される時間内で輝度が黒表示状態まで低下する場合を示しているが、必ずしも黒表示信号が保持される時間内で輝度を黒表示状態まで低下させる必要はない。黒表示信号を書き込むための時間（黒表示信号の書き込み時にＴＦＴがアクティブとなっている時間）が短かったり、液晶層の応答速度が遅かったり、あるいは、黒表示信号が保持される時間が短かったりすると、輝度が十分に低下せず、厳密な黒表示状態にはならない（例えば到達率が６０％程度）ことがあるが、その場合でも、擬似インパルス駆動の効果を得ることは可能である。従って、応答時間が４ｍｓｅｃの液晶を用いた場合でも、第２期間が４ｍｓｅｃ未満であってもよい。勿論、第２期間の長さは液晶の応答時間に応じて適宜設定され得る。

黒挿入駆動を行った場合のデータ信号を書き込むための走査と黒表示信号を書き込むための走査との関係を図２に模式的に示す。図２に示した表示パネルでは、走査線の総数（画素の行数）がＮで、ｎ本目の走査線に接続された画素にデータ信号を書き込んだ後、ｎ＋ｌ＋１本目の走査線に接続された画素に黒表示信号を書き込む動作を、図中の上から下へ向かって、順次行う。また、１フレーム期間中にＮ本の全ての走査線が、データ信号書き込みおよび黒表示信号書き込みのために選択される。各画素が黒表示信号を保持する期間は、１フレーム期間のｌ／Ｎ倍の期間になる。

黒挿入駆動の具体的な方式としては、公知の方式を広く用いることができる。特開２００１−６００７８号公報や特開２００１−２９６８３８号公報に開示されている方式を用いると、簡便な構成で黒挿入駆動を行うことができる。

また、特開２００１−６００７８号公報に開示されているように、黒挿入駆動を行うための黒表示信号として、データ信号における黒表示信号すなわち最低の階調信号とは異なる信号を発生できる構成を採用すると、最低の階調信号に対応した電圧よりも高い（あるいは低い）電圧を液晶層に印加することが可能になるので、黒表示信号を書き込んだときの液晶層の応答速度を向上することができ、黒表示信号が保持される時間内で輝度を速やかに黒表示状態とすることができる。そのため、残像感や動画のぼやけを抑制する効果を十分に得やすい。

次に、図３を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置１００の構成と動作を説明する。液晶表示装置１００は、黒挿入駆動法として特開２００１−６００７８号公報に記載されている方法を採用している。

液晶表示装置１００は、液晶パネル１１と複数のソースドライバ１２と複数のゲートドライバ１３を有している。液晶パネル１１は、ＴＦＴ基板１４と対向基板１５を有しており、ＴＦＴ基板１４上には、マトリックス状に配列された画素電極１６と、この画素電極１６にドレインが接続されたＴＦＴ１７と、各行のＴＦＴ１７におけるゲートに共通に接続されて平行に配列されたゲートラインＧと、各列のＴＦＴ１７におけるソースに共通に接続されて平行に配列されたソースラインＳが形成されている。また、ＴＦＴ基板１４に所定間隔で対向する対向基板１５には、画素電極１６に対向する対向電極１８が形成されている。また、画素電極１６と対向電極１８との間には、液晶層（不図示）が設けられている。液晶表示装置１００は、さらに、液晶パネル１１に各種信号を供給する表示制御部２０と、データ信号用基準電源２２と、黒表示信号発生回路２４とを備えている。

液晶パネル１１として、例えば、ＶＧＡ（ビデオ・グラフィックス・アレイ）パネルを用いる。ゲートラインＧは４８０本であり、ソースラインＳは６４０（カラー表示の場合には３倍）本である。４８０本のゲートラインＧは、１６０本ずつ３つのグループに分割されて各グループ毎に第１ゲートドライバ１３ａ〜第３ゲートドライバ（行駆動回路）１３ｃに接続されている。同様に、ソースラインＳは、複数のグループに分割されて各グループ毎にソースドライバ（列駆動回路）１２に接続されている。

液晶表示装置１００における上記の構成は、特開２００１−６００７８号公報に記載されている構成と同じであってよい。

本発明による実施形態の液晶表示装置１００は、黒比率制御信号発生回路３０を有し、入力映像信号は、黒比率制御信号発生回路３０を介して表示制御部２０に供給される。また、黒比率制御信号発生回路３０には、光センサ４２、時計４４、選択スイッチ４６、演算回路５２および動画／静止画判別回路５４の少なくとも１つが接続されている。

黒比率制御信号発生回路３０が出力する黒比率制御信号は、表示制御部２０、データ信号用基準電源２２および黒表示信号発生回路２４に送出されるとともに、バックライト調光回路６２にも送出される。バックライト調光回路６２は、バックライト７０の輝度を調整する。

表示制御部２０は、黒比率制御信号に基づいて、所定の黒比率となるように、ゲートドライバ１３ａから１３ｃを制御する。例えば、表示制御部２０は、走査開始信号発生回路および識別信号発生回路（いずれも不図示）を有し、発生した走査開始信号および識別信号をクロック信号と共にゲートドライバ１３ａ〜１３ｃに出力する。識別信号とは、黒表示信号を供給する黒表示信号供給期間であるか否かを識別するための識別信号である。ゲートドライバ１３ａ〜１３ｃは、黒表示信号供給期間には、所定の少なくともの１本のゲートラインＧに選択信号を供給し、黒表示信号供給期間でない場合には、所定の１本のゲートラインＧに選択信号を供給する。

１垂直走査期間内にそれぞれの画素にデータ信号と黒表示信号とを所定の黒比率で書き込む場合、ゲートラインに以下の様に選択信号が供給される。

例えば、データ信号書き込みのために１本目のゲートラインに選択信号を供給し、次に、黒表示信号を書き込むために１６１本目のゲートラインに選択信号を供給し、続いて、データ信号書き込みのために２本目のゲートラインに選択信号を供給し、次に、黒表示信号を書き込むために１６２本目のゲートラインに選択信号を供給する。これを順次繰り返し、黒表示信号を書き込むための選択信号の供給およびデータ信号を書き込むための選択信号の供給を行うゲートラインがそれぞれ４８０本目まで到達した後は、１本目にもどって上記動作を繰り返す。このようにすると、各画素に１垂直走査期間の３分の１（１６０／４８０）の期間に亘って黒表示信号が保持され、１垂直走査期間の３分の２の期間に亘ってデータ信号が保持される。１垂直走査期間が１６．７ｍｓｅｃとすると、約５．６ｍｓｅｃの間、黒表示電圧が保持されることなり、液晶の立下り応答時間（例えば４ｍｓｅｃ）よりも長いので、充分な黒表示に到達することができる。

勿論、黒表示期間は１垂直走査期間の３分の１に限られず、上述したように、液晶の応答速度や表示装置の用途に応じて適宜設定すれば良い。

また、ゲートラインに選択信号を供給するシークエンスは上記の例に限られず、複数のゲートラインに同時に選択信号を供給しても良い。

例えば、全部で１０２４本のゲートラインを備える場合、１本目のゲートバスラインにデータ信号を供給するための選択信号を供給し、次に、２５７本目から２６０本目までの連続した４本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給し、続いて、２本目のゲートバスラインにデータ信号を供給するための選択信号を供給し、次に、２５８本目から２６１本目までの連続した４本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給するようにしても良い。

あるいは、１本目のゲートバスラインにデータ信号を供給するための選択信号を供給し、次に、２５７本目と５１３本目の所定の本数だけ離れた２本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給し、続いて、２本目のゲートバスラインにデータ信号を供給するための選択信号を供給し、次に、２５８本目と５１４本目の所定の本数だけ離れた２本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給するようにしても良い。

さらに、１本目から４本目までの連続したゲートラインにデータ信号を供給するための選択信号を順次供給し、次に、２５７本目から２６０本目までの連続した４本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給し、続いて、５本目から８本目までの連続した４本のゲートラインにデータ信号を供給するための選択信号を順次供給し、次に、２６１本目〜２６４本目までの連続した４本のゲートバスラインに黒表示信号を供給するための選択信号を同時に供給するようにしてもよい。

上述したように、複数本のゲートラインに黒表示信号の書き込みのための選択信号を同時に供給するシークエンスを採用すると、黒表示信号の書き込みのための個々の期間を短くできるので、データ信号を書き込むための時間を長くできるという利点が得られる。

上述したゲートドライバの動作と同期して、ソースドライバがデータ信号および黒表示信号を所定の期間にソースラインに供給する。

データ信号用基準電源２２および黒表示信号発生回路２４は、入力された黒比率制御信号に応じたデータ信号用基準電圧及び黒信号用電圧を各ソースドライバ１２に出力する。表示制御部２０は、クロック信号発生回路（不図示）を有し、黒比率制御信号に基づいて発生したクロック信号を映像信号と共に、ソースドライバ１２に出力する。

ソースドライバ１２は、データ信号用基準電圧をＤＡ変換することによって映像信号に対応するデータ信号を発生し、表示制御部２０から供給されたクロック信号（切替えクロック信号）に基づいて、データ信号および黒表示信号を所定のタイミングでソースラインに供給する。

液晶表示装置１００の黒比率制御信号発生回路３０は、例えば、以下のようにして黒比率制御信号を発生する。

光センサ４２は周囲光の周囲光の強度を検出し、検出された強度に応じた強度信号を発生し、黒比率制御信号発生回路３０に出力する。黒比率制御信号発生回路３０は、強度信号に基づいて黒比率を決定し、黒比率制御信号を発生する。

例えば、強度信号の値を予め決められた標準値と比較し、強度信号の値が標準値よりも小さい場合、すなわち周囲が暗い場合には、黒比率の値が標準値よりも大きい（黒表示信号を保持する期間である第２期間の比率が大きい）黒比率制御信号を発生する。その結果、液晶パネル１１の各画素において、１垂直走査期間内に黒表示信号を保持する第２期間の長さが標準よりも長くなり、表示の輝度が標準よりも低下する。また、黒比率の値が標準よりも大きいときにバックライト調光回路６２がバックライト７０の輝度を予め決められた標準値よりも小さくするように設定しておくと、表示の輝度がさらに低くなる。

このように、周囲光が暗いときに、黒比率を大きくするとともにバックライトの輝度を低下させることによって、バックライトの輝度制御だけでは得られない暗さ、バックライト（冷陰極管）の輝度を最大値に設定したときの表示輝度を１００％とした場合の１０％未満の表示輝度を容易に実現できる。複数本の冷陰極管（例えば最大輝度５００ｃｄ／ｍ²）を用いて従来の輝度を制御する方法を用いても、均一に輝度を低下させることは難しく、例えば最大輝度の３％以下の安定に得ることが難しい。これに対し、本発明の液晶表示装置１００においては、黒比率を０から１の範囲で任意に設定できるので、１００％から０％までの任意の表示輝度を安定に得ることができる。

例えば、本発明による表示装置は、自動車両に搭載されるインストルメントパネル用の表示装置や、自動車両内で用いられる表示装置（例えば、カーナビゲーション用の表示装置）として好適に用いることができる。なお、「自動車両」は、自動推進式の乗物または機械で、旅客や品物の輸送あるいは物の移動のために用いられるものを広く指し、例えば乗用車、オートバイ、バス、トラック、トラクター、飛行機、モーターボート、土木車両、列車などを指す。勿論、発動機としてガソリンエンジンなどの内燃機関を備えたものだけでなく、電動機（いわゆる電動モータ）を備えたものも含む。以下では、乗用車を例に説明する。

乗用車内の明るさ（周囲光の強度）は、状況に応じて大きく変化する。晴天時の日中は非常に明るく、夜間やトンネル内では非常に暗い。インストルメントパネル用の表示装置やカーナビゲーション装置の表示装置は、このような多様な状況において、重要な情報を運転者に見易く提供しなければならない。従来の表示装置では、非常に暗い状況において表示輝度を充分に低下させることが困難であったため、例えば、カーナビゲーション装置の表示装置では、ネガポジを反転させる方法を採用しているものがあった。

本発明の実施形態の液晶表示装置１００は、黒比率を制御するとともに、バックライトの輝度を制御することによって、充分に輝度を低下させる、例えば２〜３ｃｄ／ｍ²の輝度を得ることができるので、非常に暗い状況下においても、運転者に見易い表示を提供することが出来る。また、黒挿入法を採用しているので、動画表示品位も高い。従って、インストルメントパネルに速度計などの動きの速い映像の表示に好適に用いられる。勿論、バックライトの輝度調整を省略することもできるが、ダイナミックレンジの広い階調表示特性を得るためには、バックライトの輝度も調整することが好ましい。

周囲が明るいときには、バックライトの輝度を最高輝度に設定するとともに、黒比率を最低に設定する。黒比率を０にしても良いが、良好な動画品位を得るためには、黒挿入の効果が得られるように、液晶の応答特性や、望まれる動画品位に応じて適宜設定すればよい。

ここでは、標準の黒比率およびバックライトの輝度設定に対する変更について説明したが、勿論、光センサの出力に応じて、黒比率および／またはバックライトの輝度を多段階に変更しても良いことは言うまでも無い。

さらに、乗用車のインストルメントパネルの表示装置として用いる場合には、光センサの出力に応じて黒比率を設定するのに代えて、使用者（典型的には運転者）のライト操作に応答して、黒比率を変更するように設定しても良いし、光センサの出力と使用者のライト操作等との両方に応じて、黒比率およびバックライトの輝度を変更するようにしても良い。

液晶表示装置１００は、テレビやパーソナルコンピュータのモニタ、さらにはビデオゲーム機やパチンコ遊技機、パチスロ遊技機等などのアミューズメント機器の表示装置としても好適に用いることが出来る。

これらの表示装置についても、周囲光に明るさに応じて表示輝度を調整することによって、より見易い表示を提供することができる。表示面の近傍に光センサを設けて、上述と同様に周囲光の明るさに応じて、黒比率および／またはバックライトの輝度を調整すればよい。光センサは、表示面の周囲の明るさを正確に検出するために、好ましくは、表示面の複数の箇所に設けることが好ましい。

テレビなどの表示装置は、車載用の表示装置と異なり、一定の場所に固定して用いられることが多い。このような利用形態では周囲光の明るさがほぼ一定の時間隔で変化する。例えば、太陽の移動に伴って表示面の周囲の明るさが変化する。このような場合には、表示装置に時計４４を設け、時計４４から出力される時刻に対応した出力信号に応じて予め決められた黒比率の黒比率制御信号を発生するように黒比率制御信号発生回路３０を構成しておけばよい。例えば、時刻情報をアドレスとして最適輝度データを黒比率制御信号発生回路３０内のメモリに記憶させておき、メモリの出力データに応じて黒比率制御信号を出力するように構成すればよい。

さらに時計４４としてカレンダー機能を備えるものを用い、時計４４から出力される月、日および時刻に対応した出力信号に応じて、予め決められた黒比率の黒比率制御信号を発生するように黒比率制御信号発生回路３０を構成しておけば、季節の変化にも対応して好ましい表示輝度で表示を提供することが出来る。

時計４４が出力する時刻などを表す信号と黒比率との関係は、表示装置が用いられる場所によって異なるので、時計４４の出力は場所（地球上の位置）を反映したものであることが好ましい。これらの設定は例えば時計４４が有するメモリに記憶させればよい。さらに、これらの設定を使用者によって変更および／または追加されるように構成しておくことが好ましい。

勿論、上述のように周囲光の明るさや、時刻などに応じて自動的に表示輝度を調整する機能と共に、それに拘らず使用者がその場で表示輝度を変更できるように構成することが好ましい。例えば、選択スイッチ４６を使用者が操作することによって、黒比率および／またはバックライトの輝度を調整できるように構成すればよい。使用者が選択スイッチの操作によって選択できる黒比率、バックライトの輝度およびこれらの組み合わせは、予めメモリに記憶させておき、これらの中から選択できるようにすることが好ましい。勿論、メモリに記憶させた複数の値および値の組み合わせに対して、使用者が変更および／または追加を行えるようにしても良い。さらに、所定の時間間隔と輝度の変化の値を設定できるようにしてもよい。

また、周囲の明るさだけでなく、表示する画像によっても見易い表示輝度が異なる。上述したように、液晶表示装置は階調表示特性に劣るという欠点があるが、この問題は特に低階調（表示輝度が低い）表示において顕著である。また、液晶表示装置は典型的なホールド型表示装置であるため、黒挿入法を導入しないと動画表示性能に劣る。特にテレビやパーソナルコンピュータ用の表示装置では、近年の利用形態の多様化から、静止画および動画の両方を表示することが多くなっている。なお、テレビは、図３に示した液晶表示装置１００にテレビジョン受信回路をさらに設けることによって構成され、テレビジョン受信回路からの出力が図３における映像入力信号となる。

そこで、表示する画像の種類を判別し、画像の種類に応じた最適の表示輝度で表示を提供する構成の例を説明する。

例えば、図３に示した液晶表示装置１００のように、動画／静止画判別回路５４を設け、黒比率制御信号発生回路３０を介して動画／静止画判別回路５４に入力映像信号を供給し、入力映像信号が動画であるか静止画であるかを判別し、判別結果に応じて、黒比率を設定するように構成する。例えば、判別結果が動画である場合には、黒比率を一定値以上（例えば、０．３１５以上）の範囲で、黒比率およびバックライトの輝度を調整する。動画か静止画かを判別する方法としては、公知の方法を種々採用することができる。例えば複数フレームに亘る映像信号を比較することによって判別することができる。あるいは、入力される信号の形式（ＭＰＥＧやＪＰＥＧ）などに基づいて判別することもできる。なお、動画／静止画判別回路５４を設けなくとも、例えば、予め表示すべき内容が分かっている場合においては、静止画表示と動画表示のタイミングをコンテンツ出力（映像ソース供給サイド）から得ることが可能である。例えば、ＤＶＤに記録された映画のようなコンテンツ表示を行う場合は動画と判断し、写真や地図情報を表示する場合は比較的動きが小さいので略静止画として取り扱うことができる。上記のように予め表示すべきコンテンツ情報に基づいて、動画と静止画とを判別することが出来る。

さらに、演算回路５２を設け、入力映像信号の平均輝度を求め、表示する映像の明るさに応じて、黒比率を設定するようにしても良い。特に、入力映像信号の平均輝度が低い場合には、全体の表示輝度を低下させることによって、低階調における階調表示特性を改善することができる。もちろん、平均輝度だけでなく、あるいは、平均輝度に代えて、ピーク輝度を検出し、ピーク輝度に基づいて、黒比率（およびバックライト輝度）を調整するように構成しても良い。

また、黒比率とバックライト輝度との両方を制御する表示装置において、動画表示性能を重視する場合には、黒比率を増大させることによる輝度調整を、バックライトの輝度調整よりも優先させて行うことが好ましい。

上述したように、本発明の実施形態の表示装置およびその駆動方法によると従来よりも表示輝度の範囲を広げることが出来る。また、輝度の調整に動画表示特性を向上させることができる黒挿入駆動法を用いるので、特に、下記の表１に示す２つの駆動モードにおいて顕著な効果を奏する。

さらに、例えば、特開２００２−１０８３０５号公報に記載されている方法を用いて入力信号映像信号の平均輝度に応じてダイナミックレンジを拡大し、その結果生じる平均輝度のレベルの変動を黒比率（およびバックライト輝度）を調整することによって補正するようにしても良い。

特開２００２−１０８３０５号公報では、バックライトの輝度調整による補正方法しか記載していないが、本発明によると黒比率（必要に応じバックライト輝度を調整しても良い）を調整するので、正確に輝度を調整できる、あるいは、調整可能な範囲が広いなどの利点が得られる。この場合においても、ピーク輝度に基づいて、黒比率（およびバックライト輝度）を調整するように構成しても良い。

上述の実施形態の液晶表示装置１００は、光センサ４２、時計４４、選択スイッチ４６、演算回路５２および動画／静止画判別回路５４の少なくとも１つを有しておればよく、全てを有する必要は無い。また、これらを液晶表示装置１００自身が有する必要は無く、黒比率制御信号発生回路に所定の信号を供給できるのであれば、表示装置の外部に設けても良い。例えば、演算回路や種々の設定を記憶するメモリを外部に設け、ソフトウエアで設定を変更・追加できるようにしてもよい。また、メモリを用いる代わりにセレクタを用いてもよい。

上述の実施形態では、液晶表示装置を例に本発明を説明したが、これに限られず、ホールド型の表示装置に広く適用できる。特に、バックライトを備える非自発光型の表示装置に対して好適に適用される。

本発明は、ホールド型の表示装置の階調表示特性を改善することができる。特に、周囲の明るさが変化する環境で使用される表示装置に適用すると、周囲の明るさに応じた最適の表示輝度で表示を提供することが可能になる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の液晶表示装置に用いられる黒挿入法の原理を説明するための図である。 黒挿入駆動におけるデータ信号を書き込むための走査と黒表示信号を書き込むための走査との関係を模式的に示す図である。 本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１１ 液晶パネル（表示パネル）
１２ ソースドライバ（列駆動回路）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ ゲートドライバ（行駆動回路）
２２ データ信号用基準電源
２４ 黒表示信号発生回路
２０ 表示制御部
４２ 光センサ
４４ 時計
４６ 選択スイッチ
５２ 演算回路
５４ 動画／静止画判別回路
６２ バックライト調光回路
７０ バックライト

Claims (21)

1. 行および列を有するマトリックス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに接続されたスイッチング素子とを有する表示パネルと、
   前記スイッチイング素子に選択信号を供給することによって前記複数の画素を行単位で選択する行駆動回路と、
   前記選択信号によって選択された前記スイッチング素子に接続された画素にデータ信号を供給する列駆動回路と、
   前記複数の画素に黒表示を行わせる黒表示信号を発生する黒表示信号発生回路と、
   を有し、
   １垂直走査期間に相当する期間において、前記複数の画素のそれぞれに、前記データ信号と前記黒表示信号とが供給され、前記データ信号が保持される第１期間と前記黒表示信号が保持される第２期間との比率を決定する黒比率制御信号を発生する黒比率制御信号発生回路と、
   を備える表示装置。
2. 周囲光の強度を検出する光センサを更に備え、
   前記黒比率制御信号発生回路は前記光センサの出力に応じて前記黒比率制御信号を発生する、請求項１に記載の表示装置。
3. 時計を更に備え、前記黒比率制御信号発生回路は予め決められた時刻に前記黒比率制御信号を発生する、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記予め決めらた時刻は、使用者によって設定される、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記時計はカレンダー機能を備え、予め決められた月、日および時刻に前記黒比率制御信号を発生する、請求項３に記載の表示装置。
6. 前記予め決められた月、日および時刻は、使用者によって設定される、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記黒比率制御信号発生回路は、使用者の操作に呼応して前記黒比率制御信号を発生する、請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
8. 前記黒比率制御信号発生回路は、動画／静止画判定結果に基づいて前記黒比率制御信号を発生する請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
9. 動画／静止画判別回路をさらに有する、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記動画／静止画の判別は、表示すべきコンテンツに基づいて行われる、請求項８に記載の表示装置。
11. 入力映像信号の平均輝度を求める演算回路をさらに有し、前記黒比率制御信号発生回路は前記平均輝度に基づいて前記黒比率制御信号を発生する、請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置。
12. 前記第２期間／前記第１期間で表される黒比率の値が０．３１５以上に設定される、請求項１から１１のいずれかに記載の表示装置。
13. バックライトおよびバックライト調光回路を更に備え、
    前記バックライト調光回路は、前記黒比率制御信号に基づいて、前記バックライトの輝度を調整する、請求項１から１２のいずれかに記載の表示装置。
14. 前記黒比率制御信号発生回路は前記黒比率が予め決められた標準値よりも大きい前記黒比率制御信号を発生するとともに、前記バックライト調光回路は前記バックライトの輝度を予め決められた標準値よりも小さくする、請求項１３に記載の表示装置。
15. 前記黒比率を増大させることによる輝度調整を、前記バックライトの輝度調整よりも優先させて行う、請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記黒比率制御信号発生回路は、前記黒比率が予め決められた標準値よりも小さい前記黒比率制御信号を発生するとともに、前記バックライト調光回路は前記バックライトの輝度を予め決められた標準値よりも大きくする、請求項１３に記載の表示装置。
17. テレビジョン受信回路をさらに備えた請求項１から１６のいずれかに記載の表示装置。
18. 自動車両に搭載されるインストルメントパネル用の表示装置である請求項１から１７のいずれかに記載の表示装置。
19. 請求項１８に記載の表示装置を備える自動車両。
20. 行および列を有するマトリックス状に配列された複数の画素を有する表示パネルを備える表示装置の駆動方法であって、
    １垂直走査期間に相当する期間において、前記複数の画素のそれぞれに対して、データ信号を供給する工程と、黒表示信号を供給する工程とを包含し、
    前記複数の画素のそれぞれに前記データ信号が保持される第１期間と前記黒表示信号が保持される第２期間との比率を決定する工程を更に包含する、表示装置の駆動方法。
21. 前記表示装置はバックライトを更に備え、
    前記第１期間と前記第２期間との比率に基づいて前記バックライトの輝度を調整する工程を包含する、請求項２０に記載の表示装置の駆動方法。
    

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