JP2008058443A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力する映像信号データの情報量に応じてバックライトの輝度および階調基準電圧を制御することにより、表示する映像信号の階調が低階調側になるにつれて色の再現性が悪化（色域低下、色温度変化、カラーシフト）するのを抑制する。
【解決手段】液晶表示装置において、映像信号データの１フレーム（１画面）ごとの平均輝度を平均輝度検出部５５３で検出し、この検出した１画面内の平均輝度に応じて階調基準電圧発生部５３で発生する階調基準電圧およびバックライト４１の光量（輝度）の制御を行う、具体的には、低階調表示時は、階調基準電圧を高くし、バックライト輝度を低くする一方、高階調表示時は、階調基準電圧を低くし、バックライト輝度を高くする制御を行うようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関し、特に表示素子として液晶素子（液晶セル）を含む複数の表示画素を有し、画素単位で表示制御が行われるアクティブマトリクス型液晶表示装置および当該表示装置の駆動方法に関する。

液晶表示装置などの平面型（フラットパネル型）の表示装置は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube；陰極線管)では実現が難しいとされてきた、薄型、軽量、低消費電力などの利点を有し、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、携帯電話などのさまざまな電子機器に利用されている。

また、近年では、視野角の拡大、動画特性技術の進捗や２０インチ以上の大型液晶表示装置の低価格化などに伴い、ＴＶや業務用モニター用として加速的に普及し始めて来ており、液晶表示装置は今後の更なる発展が期待できる表示装置である。特に、業務用モニター用の液晶表示装置では、広い色域の実現が求められ、さらに表示する映像信号の忠実な色の再現性が必要である。すなわち、表示する映像信号の階調によって色域や、ホワイト・バランスが一定であることが望ましい。

図１５は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成の一例を示す回路図である。本構成例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置では、各画素のアクティブ素子として、ＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)が配置されており、このＴＦＴによって目的の画素を確実にＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）制御することができる。

図１５において、画素１０１が行列状（マトリクス状）に配置されてなる画素アレイ部１０２には、画素行ごとに走査線１０３が、画素列ごとにデータ線１０４がそれぞれ同一平面上に配線されている。画素アレイ部１０２は、透明な２枚の基板（図示せず）が対向して配置され、これら２枚の基板間に液晶（液晶層）が封入されたパネル構造となっている（液晶パネル）。

画素アレイ部１０２の周囲には、画素アレイ部１０２の各画素１０１を行単位で選択走査すべく走査線１０３を駆動する走査線駆動回路１０５と、当該走査線駆動回路１０５によって選択走査された行の各画素１０１に映像信号の信号電圧を供給すべくデータ線１０４を駆動するデータ線駆動回路１０６とが配置されている。

画素１０１は、ソースがデータ線１０４に、ゲートが走査線１０３にそれぞれ接続されたＴＦＴ１１１と、このＴＦＴ１１１のドレインが接続された画素電極と当該画素電極と対向して各画素共通に設けられた対向電極１０７との間に介在する液晶セル１１２とを有する構成となっている。

かかる構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作原理は以下の通りである。先ず、走査線駆動回路１０５が走査線１０３を介して各画素１０１のアクティブ素子であるＴＦＴ１１１をＯＮ／ＯＦＦする。次に、ＯＮ状態にあるＴＦＴ１１１の画素１０１に、データ線駆動回路１０６がデータ線１０４を介して信号電圧を書き込む。その結果、走査線駆動回路１０５によって選択走査された行の各画素１０１が点灯する。ＴＦＴ１１１がＯＦＦの期間は、その信号電圧を図示せぬ保持容量が保持する。

図１６に、データ線駆動回路１０６の構成の一例を示す。データ線駆動回路１０６は、１つのデータ線１０４に対して１つのＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路１０６１を有する構成となっている。すなわち、Ｄ／Ａ変換回路１０６１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素のいずれか１つに対応して設けられることになる。Ｄ／Ａ変換回路１０６１がどの色に対応するかは、画素アレイ部１０２の色配列パターンによる。

これらのＤ／Ａ変換回路１０６１には、それぞれに対応する色別に階調基準電圧Ｖｒｅｆを与える配線パターン１０６２が接続されている。そして、その配線パターン１０６２に印加する階調基準電圧Ｖｒｅｆを調整することで、分解能を保持したまま表示特性を調整することができる。

液晶セル１１２は、液晶に印加する電圧と透過率との関係として、図１７に示される非線形な特性を持っている。この特性を補正するために、映像データは人間の目にリニアな特性になるように、図１８に示すような補正がかけられている。データ線駆動回路１０６は、このカーブを補正するいわゆるγ補正回路を内蔵しなければならない。

また、液晶セル１１２を駆動する場合、極性が一定である直流を印加し続けると、液晶物質の劣化などの悪影響をもたらす。これを防ぐために、図１９に示すように、所定のタイミングで印加電圧の極性を対向電極のコモン電位Ｖｃに対して反転して得た交流による駆動を行っている。図１９では、コモン電位Ｖｃを反転基準電圧とし、高電圧側を正極性電圧、低電圧側を負極性電圧としている。

図２０は、上記構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置を駆動制御する表示コントローラを含む表示装置全体の従来構成を示すシステム構成図であり、図中、図１５と同等部分には同一符号を付して示している。

図２０において、従来例に係る表示コントローラ２００は、タイミングコントローラ２０１、階調基準電圧制御部２０２、階調基準電圧発生部２０３およびバックライト輝度制御部２０４を有する構成となっている。

タイミングコントローラ２０１は、映像信号の映像データをデータ線駆動回路１０６に供給するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）として機能するとともに、映像信号の同期信号（クロック信号ＣＬＫ、垂直同期信号Ｖ、水平同期信号Ｈ等）から走査線駆動回路１０５およびデータ線駆動回路１０６の各制御信号を生成する。

階調基準電圧制御部２０２は、階調基準電圧発生部２０３の制御信号を生成する。階調基準電圧発生部２０３は例えばＤ／Ａ変換回路によって構成され、階調基準電圧制御部２０２からの制御信号情報により、複数の階調電圧を発生しデータ線駆動回路１０６へ供給する。バックライト輝度制御部２０４は、バックライト３００を点灯／消灯させ、当該バックライト３００の輝度を制御する信号を生成する。

通常、透過型の液晶表示装置では、常時点灯される冷陰極放電管（ＣＣＦＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したバックライト３００を液晶パネル（画素アレイ部）１０２の後ろに配置して各画素１０１を発光させている。そして、黒色を表示させるとき、液晶セル１１２がバックライト３００からの光をシャットアウト（遮光）することによって黒色を表現することになる。

しかし、実際には、液晶セル１１２がバックライト３００からの光を完全に遮断できず漏れてきてしまい（光漏れ）、完全な黒表示を行うことが難しい。これが液晶表示装置のいわゆる「黒浮き」現象の主な原因である。その結果、表示する映像信号が低階調側になるにつれて、このバックライトの漏れ光（白）が相対的に大きくなり、光漏れによる色純度の低下が発生する。すなわち、低階調側になるにつれて色域が狭くなると言う問題が発生する。

また、低階調側ではカラーフィルタの消偏（ｄｅ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）や、偏光板の直交透過分布特性（通常の偏光版は短波長域での消光率が良くない）、液晶分子の屈折率の波長分散（透過光に対する最適ギャップが波長によって異なる。低階調ではブルーの透過率が相対的に大きくなるため色度がシフト）の要因によってホワイトバランスも変化してしまうと言う問題が発生する。

図２１は、表示する映像信号の入力階調と色域との関係を示した図である。図２２は、図２１の映像信号の入力階調１００％時におけるＣＩＥ図である。図２３は、図２１の映像信号の入力階調１０％時におけるＣＩＥ図である。図２１および図２３から明らかなように、映像信号が低い階調になるにつれて色域が狭くなり、ホワイトバランスが変化する様子がわかる。すなわち、液晶表示装置の表示品質が低下する。

近年、液晶表示装置の表示品質や視認性を向上するため、入力する映像信号に応じて、映像信号のコントラスト調整やバックライトの輝度制御を動的に行う技術が種々提案されている。

具体的には、映像信号のＲＧＢの輝度情報に応じて、バックライトの色度を制御させるとともに、映像信号のＲＧＢの比率を変化させることによって、様々な映像信号に対して十分な視覚的コントラスト感のある映像を表示するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、入力映像信号の平均輝度に応じた動的なバックライト輝度の制御と、入力映像信号のピーク輝度に応じた動的なバックライト輝度の制御とを切り替えることによって黒浮き妨害を回避しながら、視覚上のコントラスト感を向上させ、また光沢感のある高品位映像を再現し、観察者に最適な画面輝度の映像を提供できるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

また、入力映像信号の映像データおよび輝度データに基づいて、階調補正とバックライト輝度制御とを行うことによって映像信号に応じて適切なコントラストを得るようにしている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、入力映像信号の平均輝度およびピーク輝度に応じて映像信号の振幅とバックライト輝度とを動的に制御することによって、暗いシーンでのコントラストを向上させるとともに、白ピーク輝度を向上させるようにしている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００５−２２７４３６号公報 特開２００４−２５８６６９号公報 特開２００１−３４３９５７号公報 国際公開第０３／０７５２５７号パンフレット

しかしながら、上記特許文献１記載の従来技術では、光源であるバックライトの色度（ホワイトバランス）および映像信号のＲＧＢの比率を変えてしまうために、本来の映像信号そのものの色域を変えることになり、忠実な色再現が出来なくなってしまうという問題がある。

上記特許文献２記載の従来技術では、例えば、ピーク輝度が大きく平均輝度が小さい場合、バックライト輝度を高くさせ、また、ピーク輝度が小さく平均輝度が高い場合、バックライト輝度を低くするとあるが、ピーク輝度を強調させるモードの場合、バックライト輝度を高くするため、ピーク輝度を強調させる画像以外の表示（暗い映像）においては光漏れが顕著となり、コントラストが悪化してしまうという問題がある。さらに、ピーク輝度が小さく、平均輝度が小さい場合、バックライト輝度を低くさせるモードとなるが、全体的に暗い映像の上、バックライト輝度を下げてしまうので、表示が暗く視認性が悪くなってしまう。

上記特許文献３記載の従来技術では、映像信号そのものに補正を行うことによって階調補正を行うようにしているために、元の映像信号の階調が減少してしまうという問題がある。

上記特許文献４記載の従来技術では、映像信号そのものに可変係数を乗算（ダイナミックレンジを拡大）することによって映像信号の振幅制御を行うようにしているために、例えば、映像信号にノイズ等の成分が重畳されている場合、可変係数が乗算されてしまうことによってノイズ成分が強調されて表示品質が悪化してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、入力する映像信号データの情報量に応じてバックライトの輝度および階調基準電圧を制御することにより、表示する映像信号の階調が低階調側になるにつれて色の再現性が悪化（色域低下、色温度変化、カラーシフト）するのを抑制可能な液晶表示装置および当該液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、前記液晶パネルの各表示画素を行単位で選択走査する走査手段と、複数の階調基準電圧を発生する階調基準電圧発生手段と、前記複数の階調基準電圧の中から前記映像信号データに対応した１つを選択することによって前記映像信号データをアナログ値に変換し、前記走査手段によって選択された行の各表示画素に供給する駆動手段と、前記液晶パネルの裏面側に配置された光源とを具備する液晶表示装置において、前記映像信号データの情報量に応じて前記階調基準電圧発生手段で発生する前記階調基準電圧および前記光源の光量を制御する構成を採っている。

上記構成の液晶表示装置において、光源の色度（ホワイトバランス）や映像信号のＲＧＢの比率を変えたり、映像信号そのものに補正や演算を行ったりするのではなく、映像信号データの情報量に応じて階調基準電圧および光源の光量を制御することで、表示する映像信号の階調が低階調側になるにつれて色の再現性が悪化（色域低下、色温度変化、カラーシフト）するのを抑制する。

本発明によれば、光源の色度（ホワイトバランス）や映像信号のＲＧＢの比率を変えたり、映像信号そのものに補正や演算を行ったりすることなく、表示する映像信号の階調が低階調側になるにつれて色の再現性が悪化するのを抑制できるために、高画質（高品質）な画像表示を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶パネル１０、走査線駆動回路２０、データ線駆動回路３０、バックライト・ユニット４０および表示コントローラ５０を有する構成となっている。

図１５に示した液晶パネル（画素アレイ部）と同様に、液晶パネル１０は、画素が行列状（マトリクス状）に配置され、当該画素配列の画素行ごとに走査線が、画素列ごとにデータ線がそれぞれ同一平面上に配線され、対向配置された透明な２枚の基板（図示せず）間に液晶（液晶層）が封入された構成となっている。

走査線駆動回路２０は、走査線を介して液晶パネル１０の各画素を行単位で選択走査する。データ線駆動回路３０は、後述する階調基準電圧発生部５３で発生される複数の階調基準電圧の中から、映像信号データに対応する１つを選択することによって当該映像信号データをアナログ値（信号電圧）に変換し、走査線駆動回路２０によって選択走査された行の各画素に対して供給する。

バックライト・ユニット４０は、液晶パネル１０の背面側に配置された光源であるバックライト４１と、当該バックライト４１を駆動するインバータ回路４２とによって構成されている。表示コントローラ５０は、タイミングコントローラ５１、階調基準電圧制御部５２、階調基準電圧発生部５３、バックライト輝度制御部５４および映像信号情報処理部５５Ａを有する構成となっている。

表示コントローラ５０において、タイミングコントローラ５１は、映像信号の映像データをデータ線駆動回路３０に供給するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）として機能するとともに、映像信号の同期信号（クロック信号ＣＬＫ、垂直同期信号Ｖ、水平同期信号Ｈ等）から走査線駆動回路２０およびデータ線駆動回路３０の各制御信号を生成する。

階調基準電圧制御部５２は、階調基準電圧発生部５３を制御する制御信号を生成する。階調基準電圧発生部５３は、例えば、ラダー抵抗による分圧方式のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路や、外部から与えられるデジタル信号に応じたアナログ信号の階調基準電圧を発生するＤ／Ａ変換回路などによって構成され、階調基準電圧制御部５２からの制御信号情報に応じて複数の階調基準電圧を発生しデータ線駆動回路３０へ供給する。バックライト輝度制御部５４は、バックライト４１を点灯／消灯させ、当該バックライト４１の輝度を制御する信号を生成する。

映像信号情報処理部５５Ａは、プロセッサ５５１、メモリ５５２および平均輝度検出部５５３によって構成され、タイミングコントローラ５１と共に、映像信号データの情報量に応じて階調基準電圧発生部５３で発生する階調基準電圧およびバックライト４１の光量（明るさ、輝度）を制御する制御手段を構成している。

具体的には、映像信号情報処理部５５Ａは、プロセッサ５５１による制御の下に、タイミングコントローラ５１に入力される映像信号の映像データの輝度に関する情報を監視して、メモリ５５２に格納された映像信号の１画面ごと（１フレームごと）の平均輝度を平均輝度検出部５５３によって検出し、その検出結果をタイミングコントローラ５１に供給する。

映像信号情報処理部５５Ａから映像信号の１画面分の平均輝度情報を受けて、タイミングコントローラ５１は、当該平均輝度情報を基に階調基準電圧制御部５２に対する制御信号を生成する。具体的には、タイミングコントローラ５１は、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、図２および図４に示すように、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値が大きくなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、図３および図４に示すように、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値が小さくなるような制御信号を生成する。

ここで、複数の階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０〜ＶＨ＿ｒｅｆ＿ｎ、ＶＬ＿ｒｅｆ＿ｎ〜ＶＬ＿ｒｅｆ＿０のうち、最大階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０は、階調基準電圧発生部５３を構成するＤ／Ａ変換回路の最大出力電圧値であることが望ましく、最小階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０は、Ｄ／Ａ変換回路の最小出力電圧値であることが望ましい。その理由は、これら階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０，ＶＬ＿ｒｅｆ＿０の電圧値の調整により、映像信号の階調特性や表示特性の分解能を落とすことなく、必要な階調数を有する駆動電圧を発生することができるからである。その結果、輝度を効果的に調整できる。

また、図２および図３に示すように、階調基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｄ／Ａ変換回路の１つまたは複数の中間電圧値であることが望ましい。この階調基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を個別に設定することによって、より詳細な制御を行うことが可能となる。例えば、図５に示すように、最大出力電圧値ＶＨ＿ｒｅｆ＿０および最小出力電圧値ＶＬ＿ｒｅｆ＿０は固定のまま、ＶＨ＿ｒｅｆ＿１〜ＶＨ＿ｒｅｆ＿ｎ−１、ＶＬ＿ｒｅｆ＿１〜ＶＬ＿ｒｅｆ＿ｎ−１を任意に調整する。これにより、任意にガンマカーブ（中間調電圧）を調整することができる。

タイミングコントローラ５１はさらに、映像信号情報処理部５５Ａで生成された平均輝度情報を基にバックライト輝度制御部５４に対する制御信号を生成する。具体的には、タイミングコントローラ５１は、図６に示すように、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、バックライト（Ｂ／Ｌ）４１の輝度が低くなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、バックライト４１の輝度が高くなるような制御信号を生成する。

次に、上記構成の第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法の制御手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。

タイミングコントローラ５１に映像信号が入力されると（ステップＳ１１）、映像信号情報処理部５５Ａは、入力された映像信号の映像データの輝度に関する情報を監視して、映像信号の１画面ごと（１フレームごと）の平均輝度を計算し、その計算結果をタイミングコントローラ５１に与える（ステップＳ１２）。

次に、タイミングコントローラ５１は、映像信号情報処理部５５Ａから与えられる平均輝度値が所定輝度値よりも小さい（低階調側）か、大きい（高階調側）かを判断する（ステップＳ１３）。そして、平均輝度値が所定輝度値よりも小さい場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を上げるとともに、バックライト４１の輝度を下げる駆動を行う（ステップＳ１４）。その結果、液晶表示装置の色域低下が抑制される（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１３で平均輝度値が所定輝度値よりも大きいと判断した場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を下げるとともに、バックライト４１の輝度を上げる駆動を行う（ステップＳ１６）。その結果、液晶表示装置の表示特性が最大限発揮される（ステップＳ１７）。

このように、映像信号の１画面分の平均輝度が小さい低階調側領域において、バックライト４１の輝度を低くすることで、画素の液晶セルがバックライト４１からの光を完全に遮断できないことによる光漏れを抑えることができ、よって当該光漏れによる黒浮きを少なくすることができるために、色域の低下を抑制できる。同時に、バックライト４１の輝度が低くなっていることによる視認性の問題を、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を大きくするように制御することで、映像データのみ輝度が上がるので表示品質を保つことができる。

一方、映像信号の平均輝度が大きい高階調側領域においては、バックライト４１の輝度を高く（標準値）するとともに、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を小さく（標準値）することにより、本来液晶表示装置が持っている表示特性を最大限発揮することができる設定となる。

上述したように、映像信号データの情報量に応じて階調基準電圧発生部５３で発生する階調基準電圧およびバックライト４１の光量の制御を行う、例えば入力映像信号の１画面内の平均輝度に応じた階調基準電圧の制御と、入力映像信号の１画面内の平均輝度に応じたバックライト輝度の制御とを組み合わせ、低階調表示時は、階調基準電圧を高くし、バックライト輝度を低くする一方、高階調表示時は、階調基準電圧を低くし、バックライト輝度を高くする制御を行うことで、図８に示すように、表示する映像信号の階調が低階調側になるにつれて色の再現性が悪化（色域低下、色温度変化、カラーシフト）するのを抑制することができる。

図９は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における映像信号の入力階調１０％階調時におけるＣＩＥ図である。図９と図２３（従来例）との対比から明らかなように、低階調側の色域低下（色温度変化を含む）を抑制できることで、ホワイトバランスの変化を抑えることができるために、液晶表示装置の高画質（高品質）な画像表示を実現できることになる。

［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。図１０に示すように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置も、第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置と同様に、液晶パネル１０、走査線駆動回路２０、データ線駆動回路３０、バックライト・ユニット４０および表示コントローラ５０を有する構成となっている。

第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置と異なるのは、映像信号情報処理部５５Ｂの構成にある。具体的には、映像信号情報処理部５５Ｂは、プロセッサ５５１、メモリ５５２および平均輝度検出部５５３に加えて、ピーク輝度検出部５５４を有する構成となっている。

映像信号情報処理部５５Ｂは、プロセッサ５５１による制御の下に、タイミングコントローラ５１に入力される映像信号の映像データの輝度に関する情報を監視して、メモリ５５２に格納された映像信号の１画面ごと（１フレームごと）の平均輝度を平均輝度検出部５５３によって検出するとともに、１画面ごとのピーク輝度をピーク輝度検出部５５４によって検出し、それら検出結果をタイミングコントローラ５１に供給する。

タイミングコントローラ５１は、映像信号情報処理部５５Ｂで生成された平均輝度情報とピーク輝度情報とから、階調基準電圧制御部５２に供給する制御信号を生成する。具体的には、タイミングコントローラ５１は、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、図２および図４に示すように、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値が大きくなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、図３および図４に示すように、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値が小さくなるような制御信号を生成する。

その際、映像信号情報処理部５５Ｂからピーク輝度情報も送られてきたときには、タイミングコントローラ５１は、図１１に示すような階調基準電圧値特性となるような制御を行う。すなわち、タイミングコントローラ５１は、１画面内にピーク輝度があるときには、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値がさらに大きくなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値が大きくなるような制御信号を生成する。

これにより、平均輝度が小さい（暗い）表示において局所的に明るい部分について、よりメリハリ感のある表示を実現することができる。同様に、平均輝度が大きい（明るい）表示においても局所的に明るい部分について、よりメリハリ感のある表示を実現することができる。

ここで、第１実施形態の場合と同様に、階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０は、階調基準電圧発生部５３を構成するＤ／Ａ変換回路の最大出力電圧値であることが望ましく、階調基準電圧ＶＬ＿ｒｅｆ＿０は、Ｄ／Ａ変換回路の最小出力電圧値であることが望ましい。その理由は、これら階調基準電圧ＶＨ＿ｒｅｆ＿０，ＶＬ＿ｒｅｆ＿０の電圧値の調整により、映像信号の階調特性や表示特性の分解能を落とすことなく、必要な階調数を有する駆動電圧を発生することができるからである。その結果、輝度を効果的に調整できる。

また、図２および図３に示すように、階調基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｄ／Ａ変換回路の１つまたは複数の中間電圧値であることが望ましい。この階調基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を個別に設定することによって、より詳細な制御を行うことが可能となる。例えば、図５に示すように、最大出力電圧値ＶＨ＿ｒｅｆ＿０および最小出力電圧値ＶＬ＿ｒｅｆ＿０は固定のまま、ＶＨ＿ｒｅｆ＿１〜ＶＨ＿ｒｅｆ＿ｎ−１、ＶＬ＿ｒｅｆ＿１〜ＶＬ＿ｒｅｆ＿ｎ−１を任意に調整する。これにより、任意にガンマカーブを調整することができる。

タイミングコントローラ５１はさらに、映像信号情報処理部５５Ｂで生成された平均輝度情報とピーク輝度情報とから、バックライト輝度制御部５４に供給する制御信号を生成する。具体的には、タイミングコントローラ５１は、図６に示すように、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、バックライト４１の輝度が低くなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、バックライト４１の輝度が高くなるような制御信号を生成する。

その際、映像信号情報処理部５５Ｂからピーク輝度情報も送られてきたときには、タイミングコントローラ５１は、図１２に示すようなバックライト４１の輝度特性となるような制御を行う。すなわち、タイミングコントローラ５１は、１画面内にピーク輝度があるときには、平均輝度情報が所定輝度値よりも小さい（低階調側）場合、バックライト４１の輝度がさらに低くなるような制御信号を、平均輝度が該所定輝度値よりも大きい（高階調側）場合、バックライト４１の輝度が低くなるような制御信号を生成する。

これにより、平均輝度が小さい（暗い）表示において局所的に明るい部分について、よりメリハリ感のある表示を実現することができる。同様に、平均輝度が大きい（明るい）表示においても局所的に明るい部分について、よりメリハリ感のある表示を実現することができる。

次に、上記構成の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法の制御手順について、図１３および図１４のフローチャートを用いて説明する。

タイミングコントローラ５１に映像信号が入力されると（ステップＳ２１）、映像信号情報処理部５５Ｂは、入力された映像信号の映像データの輝度に関する情報を監視して、映像信号の１画面ごと（１フレームごと）の平均輝度および１画面ごとのピーク輝度を計算し、その計算結果をタイミングコントローラ５１に与える（ステップＳ２２）。

次に、タイミングコントローラ５１は、映像信号情報処理部５５Ｂから与えられる平均輝度値が所定輝度値よりも小さい（低階調側）か、大きい（高階調側）かを判断する（ステップＳ２３）。そして、平均輝度値が所定輝度値よりも小さい場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を上げるとともに、バックライト４１の輝度を下げる駆動を行う（ステップＳ２４）。

次に、ステップＳ２２での計算結果を基に１画面内にピーク輝度が有るか無いかを判断し（ステップＳ２５）、ピーク輝度が有る場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値をさらに上げるとともに、バックライト４１の輝度をさらに下げる駆動を行う（ステップＳ２６）。その結果、液晶表示装置の色域低下が抑制され、メリハリ感のある表示が実現される（ステップＳ２７）。ピーク輝度が無い場合は、ステップＳ２４の処理結果として、液晶表示装置の色域低下が抑制される（ステップＳ２８）。

一方、ステップＳ２３で平均輝度値が所定輝度値よりも大きいと判断した場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を下げるとともに、バックライト４１の輝度を上げる駆動を行う（ステップＳ２９）。

次に、ステップＳ２２での計算結果を基に１画面内にピーク輝度が有るか無いかを判断し（ステップＳ３０）、ピーク輝度が有る場合は、データ線駆動回路３０へ供給する階調基準電圧値を上げるとともに、バックライト４１の輝度を下げる駆動を行う（ステップＳ３１）。その結果、液晶表示装置のメリハリ感のある表示が実現される（ステップＳ３２）。ピーク輝度が無い場合は、ステップＳ２９の処理結果として、液晶表示装置の表示特性を最大限発揮される（ステップＳ３３）。

上述したように、入力映像信号の１画面内の平均輝度およびピーク輝度に応じた階調基準電圧の制御と、入力映像信号の１画面内の平均輝度およびピーク輝度に応じたバックライト輝度の制御とを組み合わせることにより、具体的には、低階調表示時は、階調基準電圧を高くするとともにバックライト輝度を低くし、ピーク輝度が有る場合は、階調基準電圧をさらに高くするとともにバックライト輝度をさらに低くする一方、高階調時は、階調基準電圧を低くするとともに、バックライト輝度を高くし、ピーク輝度が有る場合は、階調基準電圧を高くするとともに、バックライト輝度を低くすることにより、黒浮きをより大きく抑制し、低階調側の色域低下（色温度変化を含む）をより抑えることができるとともに、メリハリ感のある画像表示を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における低階調時の階調基準電圧と入力階調との関係を示す図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における高階調時の階調基準電圧と入力階調との関係を示す図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における階調基準電圧（ＶＨ＿ｒｅｆ＿０とＶＬ＿ｒｅｆ＿０）と入力階調との関係を示す図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における階調基準電圧の入力階調レベルによって任意にガンマカーブを設定した図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置におけるバックライト輝度と入力階調の関係を示す図である。 第１実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法の制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の映像信号の入力階調と色域との関係を示す図である。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の映像信号の入力階調１０％階調時におけるＣＩＥ図である。 本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における階調基準電圧（ＶＨ＿ｒｅｆ＿０とＶＬ＿ｒｅｆ＿０）と入力階調との関係を示す図である。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における階調基準電圧の入力階調レベルによって任意にガンマカーブを設定した図である。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法の制御手順を示すフローチャート（その１）である。 第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法の制御手順を示すフローチャート（その２）である。 アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成の一例を示す回路図である。 データ線駆動回路の構成の一例を示す回路図である。 液晶に印加する電圧と透過率との関係を示す図である。 ガンマ補正を示す図である。 階調基準電圧と入力階調の関係を示す図である。 従来例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。 従来例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置における映像信号の入力階調と色域との関係を示した図である。 従来例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の映像信号の入力階調１００％階調時におけるＣＩＥ図である。 従来例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の映像信号の入力階調１０％階調時におけるＣＩＥ図である。

符号の説明

１０…液晶パネル（画素アレイ部）、２０…走査線駆動回路、３０…データ線駆動回路、４０…バックライト・ユニット、４１…バックライト、４２…インバータ回路、５０…表示コントローラ、５１…タイミングコントローラ、５２…階調基準電圧制御部、５３…階調基準電圧発生部、５４…バックライト輝度制御部、５５Ａ，５５Ｂ…映像信号情報処理部、５５１…プロセッサ、５５２…メモリ、５５３…平均輝度検出部、５５４…ピーク輝度検出部

Claims (6)

1. 表示画素が行列状に配置されてなる液晶パネルと、
   前記液晶パネルの各表示画素を行単位で選択走査する走査手段と、
   複数の階調基準電圧を発生する階調基準電圧発生手段と、
   前記複数の階調基準電圧の中から前記映像信号データに対応した１つを選択することによって前記映像信号データをアナログ値に変換し、前記走査手段によって選択された行の各表示画素に供給する駆動手段と、
   前記液晶パネルの裏面側に配置された光源と、
   前記映像信号データの情報量に応じて前記階調基準電圧発生手段で発生する前記階調基準電圧および前記光源の光量を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記制御手段は、前記映像信号データの１フレームごとの平均輝度を検出し、当該平均輝度に応じて前記階調基準電圧発生手段で発生する前記階調基準電圧および前記光源の光量を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記制御手段はさらに、前記映像信号データの１フレームごとのピーク輝度を検出し、前記平均輝度および前記ピーク輝度に応じて前記階調基準電圧発生手段で発生する前記階調基準電圧および前記光源の光量を制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記階調基準電圧発生手段は、デジタル／アナログ変換回路によって構成され、
   前記複数の階調基準電圧のうち、最大階調基準電圧は前記デジタル／アナログ変換回路の最大出力電圧値であり、最小階調基準電圧は前記デジタル／アナログ変換回路の最小出力電圧値である
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記最大階調基準電圧および前記最小階調基準電圧以外の階調基準電圧は、前記デジタル／アナログ変換回路の複数の中間出力電圧値である
   ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 表示画素が行列状に配置されてなる液晶パネルと、
   前記液晶パネルの各表示画素を行単位で選択走査する走査手段と、
   複数の階調基準電圧を発生する階調基準電圧発生手段と、
   前記複数の階調基準電圧の中から前記映像信号データに対応した１つを選択することによって前記映像信号データをアナログ値に変換し、前記走査手段によって選択された行の各表示画素に供給する駆動手段と、
   前記液晶パネルの裏面側に配置された光源と
   を具備する液晶表示装置の駆動方法であって、
   前記映像信号データの情報量に応じて前記階調基準電圧発生手段で発生する前記階調基準電圧および前記光源の光量を制御する
   ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
   

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