JP2009145788A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させる。
【解決手段】複数の画素を有する液晶表示パネルを備え、各画素において、映像を表示した後、黒画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、前記映像を表示する期間を映像表示期間、黒画像を表示する期間を黒画像表示期間とするとき、１フレームの画像の明るさに基づき、映像表示期間に対する黒画像表示期間の割合を変化させる。
【選択図】図２
【解決手段】複数の画素を有する液晶表示パネルを備え、各画素において、映像を表示した後、黒画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、前記映像を表示する期間を映像表示期間、黒画像を表示する期間を黒画像表示期間とするとき、１フレームの画像の明るさに基づき、映像表示期間に対する黒画像表示期間の割合を変化させる。
【選択図】図２
Description
本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に係り、特に、動画性能を向上させるための黒挿入駆動方法に関する。
表示ディスプレイを特に動画表示の観点で分類した場合、インパルス応答型ディスプレイとホールド応答型ディスプレイに大別される。インパルス応答型ディスプレイとは、ブラウン管の残光特性のように、輝度応答が走査直後から低下するタイプであり、ホールド応答型ディスプレイとは、液晶表示装置のように、表示データに基づく輝度を次の走査まで保持し続けるタイプである。
ホールド応答型ディスプレイの特徴としては、静止画の場合はちらつきのない良好な表示品質を得ることができるが、動画の場合には移動する物体の周囲がぼやけて見える、所謂動画ぼやけが発生し、著しく表示品質が低下するという課題がある。
この動画ぼやけの発生要因は、物体の移動に伴い視線を移動する際、輝度のホールドされた表示画像に対して移動前後の表示イメージを観測者が補間する、所謂網膜残像に起因するため、表示ディスプレイの応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけは完全に解消しない。
ホールド応答型ディスプレイの特徴としては、静止画の場合はちらつきのない良好な表示品質を得ることができるが、動画の場合には移動する物体の周囲がぼやけて見える、所謂動画ぼやけが発生し、著しく表示品質が低下するという課題がある。
この動画ぼやけの発生要因は、物体の移動に伴い視線を移動する際、輝度のホールドされた表示画像に対して移動前後の表示イメージを観測者が補間する、所謂網膜残像に起因するため、表示ディスプレイの応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけは完全に解消しない。
これを解決するために、１フレーム内に、通常の映像と黒画像を一定の割合で表示（以下、黒挿入駆動方法という）し、一旦網膜残像をキャンセルすることで、インパルス応答型ディスプレイに近づける方法が有効である。（下記、特許文献１参照）
図８は、従来の黒挿入駆動方法の一例の概要を説明するための図である。
図８に示す方法は、図８のＤＳＣＮに示すように、１フレーム（ＦＬＡＭ）内に、表示パネルの上から下に向かって、順次１表示ライン上の画素に映像電圧を書き込み、また、図８のＢＳＣＮに示すように、順次１表示ライン上の画素に黒画像電圧を書き込み、かつ、図８のＤＳＣＮに示す映像電圧の書き込みと、図８のＢＳＣＮに示す黒画像電圧の書き込みを交互に行うようにしたものである。
即ち、図８では、画素を映像電圧が書き込んだ後、ＴＤの期間（以下、映像表示期間という）経過後、黒画像電圧を書き込むステップ１と、当該黒画像電圧を書き込んだ後、ＴＢの期間（以下、黒画像表示期間という）経過後、映像電圧を書き込むステップ２とが繰り返される。なお、図８において、ＰＶは液晶表示パネルの表示ライン位置、Ｔは時間を示す。
図８は、従来の黒挿入駆動方法の一例の概要を説明するための図である。
図８に示す方法は、図８のＤＳＣＮに示すように、１フレーム（ＦＬＡＭ）内に、表示パネルの上から下に向かって、順次１表示ライン上の画素に映像電圧を書き込み、また、図８のＢＳＣＮに示すように、順次１表示ライン上の画素に黒画像電圧を書き込み、かつ、図８のＤＳＣＮに示す映像電圧の書き込みと、図８のＢＳＣＮに示す黒画像電圧の書き込みを交互に行うようにしたものである。
即ち、図８では、画素を映像電圧が書き込んだ後、ＴＤの期間（以下、映像表示期間という）経過後、黒画像電圧を書き込むステップ１と、当該黒画像電圧を書き込んだ後、ＴＢの期間（以下、黒画像表示期間という）経過後、映像電圧を書き込むステップ２とが繰り返される。なお、図８において、ＰＶは液晶表示パネルの表示ライン位置、Ｔは時間を示す。
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２００１−６００７８号公報
図８に示す黒挿入駆動方法では、映像を表示する映像表示期間（ＴＤ）に対して、黒画像表示期間（ＴＢ）の間、黒画像を表示し、映像をインパルス化することによって動画性能を向上させている。この場合、図８に示す黒挿入駆動方法では、映像表示期間（ＴＤ）に対する黒画像表示期間（ＴＢ）の割合（ＴＤ／ＴＢ＝一定）は一定であった。
一方、図８に示す黒挿入駆動方法では、黒画像表示期間（ＴＢ）を多くすることにより、動画性能は向上することが知られているが、黒画像表示期間（ＴＢ）を多くすると、バックライトからの光の透過量が低下するので、コントラスト比が低下するという課題があった。この課題を解決するためには、バックライトの輝度を大きくする必要があるが、それにより消費電力が増大するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置およびその駆動方法において、１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
一方、図８に示す黒挿入駆動方法では、黒画像表示期間（ＴＢ）を多くすることにより、動画性能は向上することが知られているが、黒画像表示期間（ＴＢ）を多くすると、バックライトからの光の透過量が低下するので、コントラスト比が低下するという課題があった。この課題を解決するためには、バックライトの輝度を大きくする必要があるが、それにより消費電力が増大するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置およびその駆動方法において、１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）複数の画素を有する液晶表示パネルを備え、各画素において、映像を表示した後、黒画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、前記映像を表示する期間を映像表示期間、黒画像を表示する期間を黒画像表示期間とするとき、１フレームの画像の明るさに基づき、映像表示期間に対する黒画像表示期間の割合を変化させる。
（２）複数の画素と、複数の映像線と、複数の走査線とを有する液晶表示パネルと、前記各映像線に映像電圧と黒画像電圧とを供給する映像線駆動回路と、前記各走査線に、映像電圧を書き込むための映像選択走査電圧と、黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧とを供給する走査線駆動回路と、前記映像線駆動回路と前記走査線駆動回路とを制御・駆動する表示制御回路とを有し、前記走査線駆動回路は、前記映像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給するとともに、前記黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給し、かつ、前記映像選択走査電圧と前記黒画像選択走査電圧とを交互に前記走査線に供給し、前記映像線駆動回路は、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記映像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して映像電圧を供給し、また、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記黒画像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して黒画像電圧を供給する液晶表示装置であって、前記表示制御装置は、１フレームの画像の明るさに基づき、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、次に前記黒画像選択走査電圧を供給する走査線の位置を変化させて、黒画像の挿入率を変化させる黒画像挿入制御回路を有する。
（１）複数の画素を有する液晶表示パネルを備え、各画素において、映像を表示した後、黒画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、前記映像を表示する期間を映像表示期間、黒画像を表示する期間を黒画像表示期間とするとき、１フレームの画像の明るさに基づき、映像表示期間に対する黒画像表示期間の割合を変化させる。
（２）複数の画素と、複数の映像線と、複数の走査線とを有する液晶表示パネルと、前記各映像線に映像電圧と黒画像電圧とを供給する映像線駆動回路と、前記各走査線に、映像電圧を書き込むための映像選択走査電圧と、黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧とを供給する走査線駆動回路と、前記映像線駆動回路と前記走査線駆動回路とを制御・駆動する表示制御回路とを有し、前記走査線駆動回路は、前記映像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給するとともに、前記黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給し、かつ、前記映像選択走査電圧と前記黒画像選択走査電圧とを交互に前記走査線に供給し、前記映像線駆動回路は、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記映像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して映像電圧を供給し、また、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記黒画像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して黒画像電圧を供給する液晶表示装置であって、前記表示制御装置は、１フレームの画像の明るさに基づき、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、次に前記黒画像選択走査電圧を供給する走査線の位置を変化させて、黒画像の挿入率を変化させる黒画像挿入制御回路を有する。
（３）（２）において、前記黒画像挿入制御回路は、外部から入力された１フレーム内の入力表示データ中の、各階調毎のデータ数を計数する計数回路と、前記計数回路での係数結果に基づき、最小階調から各階調までの累積データ数を各階調毎に算出し、当該算出した累積データ数が予め設定したデータ拡大閾値以上となる階調を階調変換係数として出力する階調変換係数算出回路と、前記階調変換係数算出回路から出力される前記階調変換係数に基づき、前記階調変換係数に一致する階調より大きい階調の入力表示データを、最大階調の出力表示データに変換し、かつ、最小階調から前記階調変換係数に一致する階調までの入力表示データを、所定の関係式に基づき最小階調から最大階調までの前記出力表示データに変換して、前記映像線駆動回路に出力する表示データ変換回路と、前記階調変換係数算出回路から出力される前記階調変換係数に基づき、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、次に前記黒画像選択走査電圧を供給する走査線を位置を選択する制御信号を生成し、前記走査線駆動回路に出力する走査制御信号生成回路とを有する。
（４）（３）において、前記入力表示データの階調をＫｉｎ、前記出力表示データの階調をＫｏｕｔ、前記階調変換係数をＫｔｈ、前記出力表示データの最大階調をＫｏｕｔ−ｍａｘとするとき、前記表示データ変換回路は、前記入力表示データを、下記式で表される階調の前記出力表示データに変換する。
Ｋｏｕｔ＝（Ｋｏｕｔ−ｍａｘ／Ｋｔｈ）×Ｋｉｎ（但し、Ｋｉｎ≦Ｋｔｈ）
Ｋｏｕｔ＝Ｋｏｕｔ−ｍａｘ（但し、Ｋｔｈ＜Ｋｉｎ）
（５）（３）において、前記表示データ変換回路は、ルックアップテーブルを参照して、前記階調変換係数に一致する階調より大きい階調の入力表示データを最大階調の出力表示データに変換し、かつ、最小階調から前記階調変換係数に一致する階調までの入力データを、最小階調から最大階調までの前記出力表示データに変換する。
（６）（３）ないし（５）の何れかにおいて、前記走査制御信号生成回路は、黒画像を行わない場合の液晶表示パネルの階調−輝度特性から、前記階調変換係数と一致する階調時の液晶表示パネルの輝度を求め、液晶表示パネルの黒挿入率−最大輝度特性から、当該求めた輝度に対応する黒挿入率を求め、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、前記黒画像選択走査電圧を供給する次の走査線の位置を選択する制御信号を生成する。
Ｋｏｕｔ＝（Ｋｏｕｔ−ｍａｘ／Ｋｔｈ）×Ｋｉｎ（但し、Ｋｉｎ≦Ｋｔｈ）
Ｋｏｕｔ＝Ｋｏｕｔ−ｍａｘ（但し、Ｋｔｈ＜Ｋｉｎ）
（５）（３）において、前記表示データ変換回路は、ルックアップテーブルを参照して、前記階調変換係数に一致する階調より大きい階調の入力表示データを最大階調の出力表示データに変換し、かつ、最小階調から前記階調変換係数に一致する階調までの入力データを、最小階調から最大階調までの前記出力表示データに変換する。
（６）（３）ないし（５）の何れかにおいて、前記走査制御信号生成回路は、黒画像を行わない場合の液晶表示パネルの階調−輝度特性から、前記階調変換係数と一致する階調時の液晶表示パネルの輝度を求め、液晶表示パネルの黒挿入率−最大輝度特性から、当該求めた輝度に対応する黒挿入率を求め、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、前記黒画像選択走査電圧を供給する次の走査線の位置を選択する制御信号を生成する。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の液晶表示装置およびその駆動方法によれば、１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる。
本発明の液晶表示装置およびその駆動方法によれば、１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示装置の液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。図１に示すように、本実施例の液晶表示パネル１００は、液晶を介して互いに対向配置される一対の基板の一方の基板（第１の基板）に設けられるｎ本の走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ）と、ｍ本の映像線(ソース線、またはドレイン線ともいう）（ＤＬ）とを有する。
走査線（ＧＬ）と映像線（ＤＬ）とで囲まれた領域が画素領域であり、１つの画素領域には、ゲートが走査線に、ドレイン（または、ソース）が映像線に、およびソース（または、ドレイン）が画素電極（ＰＸ）に接続されるアクティブ素子（薄膜トランジスタ）（ＴＦＴ）が設けられる。
また、画素電極（ＰＸ）と対向電極（共通電極ともいう）（ＣＴ）との間には保持容量（Ｃａｄｄ）が設けられる。なお、画素電極と対向電極（ＣＴ）との間には液晶が介在するので、画素電極と対向電極（ＣＴ）との間には、液晶容量（Ｃｌｃ）も形成される。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示装置の液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。図１に示すように、本実施例の液晶表示パネル１００は、液晶を介して互いに対向配置される一対の基板の一方の基板（第１の基板）に設けられるｎ本の走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ）と、ｍ本の映像線(ソース線、またはドレイン線ともいう）（ＤＬ）とを有する。
走査線（ＧＬ）と映像線（ＤＬ）とで囲まれた領域が画素領域であり、１つの画素領域には、ゲートが走査線に、ドレイン（または、ソース）が映像線に、およびソース（または、ドレイン）が画素電極（ＰＸ）に接続されるアクティブ素子（薄膜トランジスタ）（ＴＦＴ）が設けられる。
また、画素電極（ＰＸ）と対向電極（共通電極ともいう）（ＣＴ）との間には保持容量（Ｃａｄｄ）が設けられる。なお、画素電極と対向電極（ＣＴ）との間には液晶が介在するので、画素電極と対向電極（ＣＴ）との間には、液晶容量（Ｃｌｃ）も形成される。
各走査線（ＧＬ）は、走査線駆動回路１４０に接続される。走査線駆動回路１４０は、１表示ライン上の画素に映像電圧を書き込むための映像選択走査電圧を走査線（ＧＬ）に順番に供給し、また、１表示ライン上の画素に黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧を走査線（ＧＬ）に順番に供給し、かつ、映像選択走査電圧と黒画像選択走査電圧とを交互に走査線（ＧＬ）に供給する。
各映像線（ＤＬ）は、映像線駆動回路１３０に接続される。映像線駆動回路１３０は、走査線駆動回路１４０が走査線（ＧＬ）に映像選択走査電圧を供給しているときには各映像線（ＤＬ）に対して映像電圧を供給し、また、走査線駆動回路１４０が走査線（ＧＬ）に黒画像選択走査電圧を供給しているときには各映像線（ＤＬ）に対して黒像電圧を供給する。
表示制御回路１１０は、パソコンやテレビ受信回路等の表示信号源（ホスト側）から入力される入力表示データ（ＤＩＮ）と、表示制御信号｛ドットクロック（ＤＣＬＫ）、ディスプレイタイミング信号（ＤＴＭＧ）、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）｝とに基づき、映像線駆動回路１３０と走査線駆動回路１４０を制御・駆動する。
各映像線（ＤＬ）は、映像線駆動回路１３０に接続される。映像線駆動回路１３０は、走査線駆動回路１４０が走査線（ＧＬ）に映像選択走査電圧を供給しているときには各映像線（ＤＬ）に対して映像電圧を供給し、また、走査線駆動回路１４０が走査線（ＧＬ）に黒画像選択走査電圧を供給しているときには各映像線（ＤＬ）に対して黒像電圧を供給する。
表示制御回路１１０は、パソコンやテレビ受信回路等の表示信号源（ホスト側）から入力される入力表示データ（ＤＩＮ）と、表示制御信号｛ドットクロック（ＤＣＬＫ）、ディスプレイタイミング信号（ＤＴＭＧ）、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）｝とに基づき、映像線駆動回路１３０と走査線駆動回路１４０を制御・駆動する。
本実施例の液晶表示パネルは、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられた第１の基板（ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板ともいう）（図示せず）と、カラーフィルタ等が形成される第２の基板（対向基板ともいう）（図示せず）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
また、対向電極は、ＴＮ方式やＶＡ方式の液晶表示パネルであれば第２の基板（対向基板）側に設けられる。ＩＰＳ方式の場合は、第１の基板（ＴＦＴ基板）側に設けられる。なお、本発明は、液晶パネルの内部構造とは関係がないので、液晶パネルの内部構造の詳細な説明は省略する。また、本発明は、どのような構造の液晶パネルであっても適用可能である。
さらに、液晶表示パネルの裏面側にはバックライトも配置されるが、本発明は、バックライトとは関係がないので、バックライトの詳細な説明は省略する。
また、対向電極は、ＴＮ方式やＶＡ方式の液晶表示パネルであれば第２の基板（対向基板）側に設けられる。ＩＰＳ方式の場合は、第１の基板（ＴＦＴ基板）側に設けられる。なお、本発明は、液晶パネルの内部構造とは関係がないので、液晶パネルの内部構造の詳細な説明は省略する。また、本発明は、どのような構造の液晶パネルであっても適用可能である。
さらに、液晶表示パネルの裏面側にはバックライトも配置されるが、本発明は、バックライトとは関係がないので、バックライトの詳細な説明は省略する。
本実施例の表示制御回路１１０は、内部に黒画像挿入制御回路１２０を有する。本実施例では、黒画像挿入制御回路１２０により、１フレーム内の画像の明るさに基づき、黒画像表示期間（図８のＴＤ）の割合を変更し、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させるものである。
図２は、図１に示す黒画像挿入制御回路１２０の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、黒画像挿入制御回路１２０は、フレームメモリ１０と、計数回路１１と、階調変換係数算出回路１２と、表示データ変換回路１３と、走査制御信号生成回路１４とを有する。
入力表示データ（ＤＩＮ）は、フレームメモリ１０に入力されるとともに、計数回路１１に入力される。
計数回路１１は、１フレーム内の入力表示データ（ＤＩＮ）の中で、各階調（ｋ）毎のデータ数（ＳＰＩＸ）を計数する。計数回路１１での計数結果の一例を図３のグラフに示す。
図４に示すように、階調変換係数算出回路１２は、計数回路１１での係数結果に基づき、最小階調（Ｋｍｉｎ）から各階調（ｋ）までの累積データ数（ＣＰＩＸ）を各階調毎に算出し、当該算出した累積データ数が予め設定したデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）以上となる階調を階調変換係数（Ｋｔｈ）として出力する。
本実施例では、液晶表示パネルの全画素数に対して画像を飽和させる画素数をデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）として予め設定するが、このデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）は、画質と動画性能とのトレードオフの関係になるため、液晶表示パネルの用途などによって決定する。
図２は、図１に示す黒画像挿入制御回路１２０の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、黒画像挿入制御回路１２０は、フレームメモリ１０と、計数回路１１と、階調変換係数算出回路１２と、表示データ変換回路１３と、走査制御信号生成回路１４とを有する。
入力表示データ（ＤＩＮ）は、フレームメモリ１０に入力されるとともに、計数回路１１に入力される。
計数回路１１は、１フレーム内の入力表示データ（ＤＩＮ）の中で、各階調（ｋ）毎のデータ数（ＳＰＩＸ）を計数する。計数回路１１での計数結果の一例を図３のグラフに示す。
図４に示すように、階調変換係数算出回路１２は、計数回路１１での係数結果に基づき、最小階調（Ｋｍｉｎ）から各階調（ｋ）までの累積データ数（ＣＰＩＸ）を各階調毎に算出し、当該算出した累積データ数が予め設定したデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）以上となる階調を階調変換係数（Ｋｔｈ）として出力する。
本実施例では、液晶表示パネルの全画素数に対して画像を飽和させる画素数をデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）として予め設定するが、このデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）は、画質と動画性能とのトレードオフの関係になるため、液晶表示パネルの用途などによって決定する。
フレームメモリ１０に格納された入力表示データ（ＤＩＮ）は、表示データ変換回路１３に入力される。
表示データ変換回路１３は、階調変換係数算出回路１２から出力される階調変換係数（Ｋｔｈ）に基づき、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調より大きい階調（ｋ；ｋ＞Ｋｔｈ）の入力表示データ（ＤＩＮ）を、最大階調（Ｋｍａｘ）の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換し、かつ、最小階調（Ｋｍｉｎ）から階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調（ｋ；Ｋｍｉｎ≦ｋ≦Ｋｔｈ）までの入力表示データ（ＤＩＮ）を、所定の関係式に基づき最小階調（Ｋｍｉｎ）から最大階調（Ｋｍａｘ）までの出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換して、映像線駆動回路１３０に出力する。
ここで、所定の関係式は、黒画像を表示しない場合と輝度が等しくなるように、液晶表示パネルの階調−輝度特性、および応答特性、垂直基線期間などのパラメータに基づき決定される。
図５に表示データ変換回路１３の表示データ変換方法の一例を示す。図５において、Ｋｏｕｔは、出力表示データの階調を示し、Ｋｉｎは、入力表示データの階調を示す。
図５の場合は、入力表示データ（ＤＩＮ）の階調（Ｋｉｎ）が、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調よりも大きいときは、最大階調（Ｋｏｕｔ−ｍａｘ）の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換する。
また、最小階調（Ｋｉｎ−ｍｉｎ）から階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調までの入力表示データ（ＤＩＮ）は、Ｋｏｕｔ＝（Ｋｍａｘ／Ｋｔｈ）×Ｋｉｎの関係式で求められる階調の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換する。なお、前述の関係式で余りが出る場合は、小数点以下は無視、あるいは、商の値に＋１することにより、出力表示データの階調（Ｋｏｕｔ）は整数とする。
なお、前述の説明では、演算回路により、表示データを変換する方法について説明したが、ルックアップテーブルを用いて、表示データを変換するようにしてもよい。
表示データ変換回路１３は、階調変換係数算出回路１２から出力される階調変換係数（Ｋｔｈ）に基づき、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調より大きい階調（ｋ；ｋ＞Ｋｔｈ）の入力表示データ（ＤＩＮ）を、最大階調（Ｋｍａｘ）の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換し、かつ、最小階調（Ｋｍｉｎ）から階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調（ｋ；Ｋｍｉｎ≦ｋ≦Ｋｔｈ）までの入力表示データ（ＤＩＮ）を、所定の関係式に基づき最小階調（Ｋｍｉｎ）から最大階調（Ｋｍａｘ）までの出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換して、映像線駆動回路１３０に出力する。
ここで、所定の関係式は、黒画像を表示しない場合と輝度が等しくなるように、液晶表示パネルの階調−輝度特性、および応答特性、垂直基線期間などのパラメータに基づき決定される。
図５に表示データ変換回路１３の表示データ変換方法の一例を示す。図５において、Ｋｏｕｔは、出力表示データの階調を示し、Ｋｉｎは、入力表示データの階調を示す。
図５の場合は、入力表示データ（ＤＩＮ）の階調（Ｋｉｎ）が、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調よりも大きいときは、最大階調（Ｋｏｕｔ−ｍａｘ）の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換する。
また、最小階調（Ｋｉｎ−ｍｉｎ）から階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調までの入力表示データ（ＤＩＮ）は、Ｋｏｕｔ＝（Ｋｍａｘ／Ｋｔｈ）×Ｋｉｎの関係式で求められる階調の出力表示データ（ＤＯＵＴ）に変換する。なお、前述の関係式で余りが出る場合は、小数点以下は無視、あるいは、商の値に＋１することにより、出力表示データの階調（Ｋｏｕｔ）は整数とする。
なお、前述の説明では、演算回路により、表示データを変換する方法について説明したが、ルックアップテーブルを用いて、表示データを変換するようにしてもよい。
走査制御信号生成回路１４は、図６に示すように、黒挿入を行わない場合の液晶表示パネルの階調−輝度特性（図６のＡ）から階調変換係数（Ｋｔｈ）に対応する輝度を求め、液晶表示パネルの最大表示輝度−黒挿入率特性（図６のＢ）から、１フレームの画像に対する黒挿入率、即ち、映像表示期間（ＴＤ）に対する黒画像表示期間（ＴＢ）を求める。
当該求めた黒挿入率に基づき、１表示ライン上の画素に映像電圧を書き込む、スタート時の走査線（ＧＬ）の位置（一般に、最上部、あるいは最下位のゲート線の位置）の次に、１表示ライン上の画素に黒画像電圧を書き込む、スタート時のゲート線（ＧＬ）の位置を決定し、制御信号として、走査線駆動回路１４０に出力する。
以下、図７を用いて、本実施例の映像線駆動回路１３０と、走査線駆動回路１４０の動作について簡単に説明する。
映像線駆動回路１３０は、映像電圧（Ｖ１〜Ｖｋ）と黒表示信号Ｂを繰り返し出力する。走査線駆動回路１４０は、１表示ライン目の映像電圧（Ｖ１）にあわせて、１表示ライン目の走査線（ＧＬ１）に映像選択走査電圧を出力し、次に、黒画像選択走査電圧を、黒挿入率によって決定されたｎ表示ライン目から走査を開始し、順次２表示ライン目、（Ｎ＋１）表示ライン目、３表示ライン目と繰り返して画像表示と黒表示の走査を行う。
当該求めた黒挿入率に基づき、１表示ライン上の画素に映像電圧を書き込む、スタート時の走査線（ＧＬ）の位置（一般に、最上部、あるいは最下位のゲート線の位置）の次に、１表示ライン上の画素に黒画像電圧を書き込む、スタート時のゲート線（ＧＬ）の位置を決定し、制御信号として、走査線駆動回路１４０に出力する。
以下、図７を用いて、本実施例の映像線駆動回路１３０と、走査線駆動回路１４０の動作について簡単に説明する。
映像線駆動回路１３０は、映像電圧（Ｖ１〜Ｖｋ）と黒表示信号Ｂを繰り返し出力する。走査線駆動回路１４０は、１表示ライン目の映像電圧（Ｖ１）にあわせて、１表示ライン目の走査線（ＧＬ１）に映像選択走査電圧を出力し、次に、黒画像選択走査電圧を、黒挿入率によって決定されたｎ表示ライン目から走査を開始し、順次２表示ライン目、（Ｎ＋１）表示ライン目、３表示ライン目と繰り返して画像表示と黒表示の走査を行う。
以上説明したように、本実施例によれば、１フレーム内の入力表示データ（ＤＩＮ）の最小階調（Ｋｍｉｎ）から各階調（ｋ）までの累積データ数（ＣＰＩＸ）を各階調毎に算出し、当該算出した累積データ数が予め設定したデータ拡大閾値（Ｄｔｈ）以上となる階調を階調変換係数（Ｋｔｈ）として出力し、当該階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調が最大階調（Ｋｍａｘ）となるように、入力表示データ（ＤＩＮ）を変換して、出力表示データ（ＤＯＵＴ）を生成する。また、階調変換係数（Ｋｔｈ）に基づき、黒画像表示期間（図８のＴＢ）を動的に変更する。
ここで、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調が、低階調側の場合には、黒画像表示期間が多くなる。
このように、本実施例では、映像表示期間（図８のＴＤ）に対する黒画像表示期間（図８のＴＢ）の割合を動的に変化させることができるため、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる。
また、本実施例では、入力表示データ（ＤＩＮ）の階調によって黒挿入量を大きくできるので、液晶の応答速度が遅い中間調表示の多い画像で動画性能をより向上させることができ、オーバードライブ回路と同様な効果が実現できる。
さらに、本実施例では、明るい画素の多い画像では黒挿入率を低くなるため、輝度の低下が少なく、従来の黒挿入駆動方法に対して消費電力を低減することができる。また、暗い画素の多い画像では黒挿入率を大きくできるため、従来の黒挿入駆動方法に対して動画性能を向上させることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
ここで、階調変換係数（Ｋｔｈ）に一致する階調が、低階調側の場合には、黒画像表示期間が多くなる。
このように、本実施例では、映像表示期間（図８のＴＤ）に対する黒画像表示期間（図８のＴＢ）の割合を動的に変化させることができるため、輝度の低下を抑制しつつ、動画性能を向上させることが可能となる。
また、本実施例では、入力表示データ（ＤＩＮ）の階調によって黒挿入量を大きくできるので、液晶の応答速度が遅い中間調表示の多い画像で動画性能をより向上させることができ、オーバードライブ回路と同様な効果が実現できる。
さらに、本実施例では、明るい画素の多い画像では黒挿入率を低くなるため、輝度の低下が少なく、従来の黒挿入駆動方法に対して消費電力を低減することができる。また、暗い画素の多い画像では黒挿入率を大きくできるため、従来の黒挿入駆動方法に対して動画性能を向上させることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
１０ フレームメモリ
１１ 計数回路
１２ 階調変換係数算出回路
１３ 表示データ変換回路
１４ 走査制御信号生成回路
１００ 液晶表示パネル
１１０ 表示制御回路
１２０ 黒画像挿入制御回路
１３０ 映像線駆動回路
１４０ 走査線駆動回路
ＧＬ 走査線（ゲート線）
ＤＬ 映像線(ソース線、またはドレイン線）
ＴＦＴ アクティブ素子（薄膜トランジスタ）
ＣＴ 対向電極（共通電極）
Ｃａｄｄ 保持容量
Ｃｌｃ 液晶容量
１１ 計数回路
１２ 階調変換係数算出回路
１３ 表示データ変換回路
１４ 走査制御信号生成回路
１００ 液晶表示パネル
１１０ 表示制御回路
１２０ 黒画像挿入制御回路
１３０ 映像線駆動回路
１４０ 走査線駆動回路
ＧＬ 走査線（ゲート線）
ＤＬ 映像線(ソース線、またはドレイン線）
ＴＦＴ アクティブ素子（薄膜トランジスタ）
ＣＴ 対向電極（共通電極）
Ｃａｄｄ 保持容量
Ｃｌｃ 液晶容量
Claims (6)
- 複数の画素を有する液晶表示パネルを備え、
各画素において、映像を表示した後、黒画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記映像を表示する期間を映像表示期間、黒画像を表示する期間を黒画像表示期間とするとき、１フレームの画像の明るさに基づき、映像表示期間に対する黒画像表示期間の割合を変化させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 - 複数の画素と、複数の映像線と、複数の走査線とを有する液晶表示パネルと、
前記各映像線に映像電圧と黒画像電圧とを供給する映像線駆動回路と、
前記各走査線に、映像電圧を書き込むための映像選択走査電圧と、黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧とを供給する走査線駆動回路と、
前記映像線駆動回路と前記走査線駆動回路とを制御・駆動する表示制御回路とを有し、
前記走査線駆動回路は、前記映像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給するとともに、前記黒画像電圧を書き込むための黒画像選択走査電圧を前記走査線に順番に供給し、かつ、前記映像選択走査電圧と前記黒画像選択走査電圧とを交互に前記走査線に供給し、
前記映像線駆動回路は、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記映像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して映像電圧を供給し、また、前記走査線駆動回路が前記走査線に前記黒画像選択走査電圧を供給しているときには前記各映像線に対して黒画像電圧を供給する液晶表示装置であって、
前記表示制御装置は、１フレームの画像の明るさに基づき、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、次に前記黒画像選択走査電圧を供給する走査線の位置を変化させて、黒画像の挿入率を変化させる黒画像挿入制御回路を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記黒画像挿入制御回路は、外部から入力された１フレーム内の入力表示データ中の、各階調毎のデータ数を計数する計数回路と、
前記計数回路での係数結果に基づき、最小階調から各階調までの累積データ数を各階調毎に算出し、当該算出した累積データ数が予め設定したデータ拡大閾値以上となる階調を階調変換係数として出力する階調変換係数算出回路と、
前記階調変換係数算出回路から出力される前記階調変換係数に基づき、前記階調変換係数に一致する階調より大きい階調の入力表示データを、最大階調の出力表示データに変換し、かつ、最小階調から前記階調変換係数に一致する階調までの入力表示データを、所定の関係式に基づき最小階調から最大階調までの前記出力表示データに変換して、前記映像線駆動回路に出力する表示データ変換回路と、
前記階調変換係数算出回路から出力される前記階調変換係数に基づき、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、次に前記黒画像選択走査電圧を供給する走査線を位置を選択する制御信号を生成し、前記走査線駆動回路に出力する走査制御信号生成回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記入力表示データの階調をＫｉｎ、前記出力表示データの階調をＫｏｕｔ、前記階調変換係数をＫｔｈ、前記出力表示データの最大階調をＫｏｕｔ−ｍａｘとするとき、前記表示データ変換回路は、前記入力表示データを、下記式で表される階調の前記出力表示データに変換することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
Ｋｏｕｔ＝（Ｋｏｕｔ−ｍａｘ／Ｋｔｈ）×Ｋｉｎ（但し、Ｋｉｎ≦Ｋｔｈ）
Ｋｏｕｔ＝Ｋｏｕｔ−ｍａｘ（但し、Ｋｔｈ＜Ｋｉｎ） - 前記表示データ変換回路は、ルックアップテーブルを参照して、前記階調変換係数に一致する階調より大きい階調の入力表示データを最大階調の出力表示データに変換し、かつ、最小階調から前記階調変換係数に一致する階調までの入力データを、最小階調から最大階調までの前記出力表示データに変換することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
- 前記走査制御信号生成回路は、黒画像を行わない場合の液晶表示パネルの階調−輝度特性から、前記階調変換係数と一致する階調時の液晶表示パネルの輝度を求め、液晶表示パネルの黒挿入率−最大輝度特性から、当該求めた輝度に対応する黒挿入率を求め、前記走査線に対して前記映像選択走査電圧を供給した後に、前記黒画像選択走査電圧を供給する次の走査線の位置を選択する制御信号を生成することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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