JP2009505130A - スキャンバックライトを有する液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

光源の行及び光源の列に配列された複数の光源（２３１）と、前記の光源の行を駆動する少なくとも１つの行ドライバ（２４ａ）及び前記の光源の列を駆動する少なくとも２つの列ドライババンク（２４ｃ）を有するバックライドドライバ（２４）と、を有する液晶パネル（２１）を照明するスキャンバックライト（２３）であって、各々の列ドライババンク（２４ｃ）は前記の光源の列の少なくとも２つを駆動する、ことを特徴とするスキャンバックライト。

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤディスプレイ）を有する装置に関し、また、液晶ディスプレイ、スキャンバックライト及びスキャンバックライトドライバに関する。

上記の装置の例としては、テレビ、モニタ、車載機器、航空機用機器、飛行機用機器、パーソナルコンピュータ等のラップトップ機器、静止ピクチャ用カメラなどの携帯用機器、動画用ビデオカメラ及び携帯電話がある。液晶の応答特性が１フレーム期間より速いときでさえ、液晶の遅い応答特性及び持続特性のために動画を表示しているときにピクチャスクリーンが曇るようになる、所謂、ぼけ現象（モーションアーチファクト）の影響下に置かれる。現在、殆どのＬＣＤディスプレイのバックライトは蛍光ランプを有する。ＬＥＤバックライトが新しく開発されている。

米国特許出願公開第２００５／０００７５１６Ａ１号明細書において、マトリクス状に配置されている液晶セル（所謂、画素）を有する液晶ディスプレイパネルと、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを有するスキャンバックライトと、液晶ディスプレイセル（画素）を照明するようにＬＥＤアレイを駆動する液晶ディスプレイドライバとを有する。ぼけ現象を回避するように、ＬＥＤアレイは、１フレーム期間の初期時に光を出射し、残りの時間期間には光を遮断するようにＬＣＤディスプレイに印加されるビデオ信号のスキャン方向においてＬＥＤが連続的に駆動されるスキャンバックライトモードで駆動される。それ故、そのスキャンバックライトモードは、次の表示画素への前の表示画素の影響を除去することにより、ぼけ現象を回避する。

しかしながら、スキャンバックライトを使用することにより、バックライトの全体的な光出力は減少する。ＬＥＤは、ＬＥＤが連続的にオンになっている非スキャンバックライトとは対照的に、短期間の間のみ光を発光する。
米国特許出願公開第２００５／０００７５１６Ａ１号明細書

本発明の目的は、改善された輝度を有するスキャンバックライトを有するＬＣＤディスプレイ及びスキャンバックライトを提供することである。

上記目的は、光源の行及び光源の列に配置されている複数の光源を有する液晶パネルを照明するスキャンバックライトと、光源の行を駆動する少なくとも１つの行ドライバ及び光源の列を駆動する少なくとも２つの列ドライババンクを有するバックライトドライバとにより達成され、各々の列ドライババンクは光源の列の少なくとも２つを同時に駆動する。ここで、用語“行”及び“列”は、接続されている光源を駆動するように光源の構成における２つの異なる幾何学的な方向を表す。それらの両方の用語は、列状に配置されている光源と行状に配列されている光源との間の何れかの特定なアライメントを意味するものではない。例えば、行及び列は互いに対して垂直にアライメントされる必要はない。しかしながら、そのような配列の一例は、垂直にアライメントされた行及び列を有する光源のアレイであることが可能である。

行毎に駆動される液晶ディスプレイパネルの場合、特定の液晶ディスプレイパネルの画素は行を有する。スキャンバックライトにおける対応する光源は、その場合、液晶ディスプレイパネルの対応する行に対応することが可能であり、その場合、更に、スキャンバックライトの前の行及び次の行を有することが可能である。このことは、液晶ディスプレイパネルの駆動に比べて長さで３倍であり、一行先行してスキャンバックライトを駆動することに相当する。換言すれば、液晶ディスプレイパネルの駆動は、時間及び位置を適合させたスキャンバックライトの駆動により重ね合わされる。より多くの列を同時に駆動して、ぼけ現象の回避を更に維持することにより輝度を更に高めることができる。例えば、少なくとも２つの列を同時に駆動することにより、ビデオフレーム毎に２倍の輝度を得ることができる。しかしながら、ぼけ現象の無視の現象を維持するには並列に駆動される列の数の上限がある。

他の実施形態においては、スキャンバックライトドライバは、照明強度を局所的に個別化するように、各々の光源を別個に駆動する個別化バックライトドライバを更に、有する。この実施例の実施形態は、液晶ディスプレイパネルの特定部分が、光源アレイの対応する一部を駆動することにより特定強度を与えられるような個別化方法での光源の駆動を有する。その結果、液晶ディスプレイパネルは、改善された局所的コントラスト、例えば、全体的により高い輝度でぼけ現象の回避を長く維持することにより表示されるようになっているビデオ信号から得られる情報に基づく改善された局所的コントラストを得ることが可能である。それ故、例えば、光源の一部は、液晶ディスプレイパネルの１つ又はそれ以上の行の少なくとも一部と及び／又は液晶ディスプレイパネルの１つ又はそれ以上の列の少なくとも一部と対応し、液晶ディスプレイパネルの画素に比べて、例えば、小さいサイズ又は大きいサイズを有することが可能である。個別化バックライトドライバは、１つの列ドライババンクの各々の列を別個に駆動するように、列タイマーを有することが可能である。

他の実施形態においては、スキャンバックライトの光源は、無機又は有機ＬＥＤ若しくはレーザダイオードである。それらの光源は小さい光源（無機ＬＥＤの場合）である、又は適切な製造技術により複数の小さい光源に分割されることが可能である。小さい光源は、ＬＣＤパネルを局所的に照明するために必要である。レーザダイオードは、最終的には、レーザダイオードに結合する導波路を適用して、無機ＬＥＤと同様な様式で配置されることが可能である。それらの光源は、白色光源又はカラー光源として対応可能である。

本発明は、請求項１に記載した液晶ディスプレイパネル及びバックライトを有する液晶ディスプレイに更に関する。スキャンバックライトが、液晶ディスプレイの一体化した一部である場合、液晶ディスプレイは最もコンパクトである。

他の実施形態においては、バックライトは、液晶ディスプレイから分離可能である。分離可能なバックライトは、例えば、故障の場合に、容易に交換可能である。

他の実施形態においては、液晶ディスプレイのバックライトは、液晶ディスプレイパネルに適用されるビデオ情報信号にしたがって変調される。この特徴により、バックライトは、例えば、より明るいシーンにおいてより高い輝度を有する光を出射するように動作されることが可能であり、より暗いシーンにおいて輝度は低下されることが可能である。このようにして、コントラストの改善が得られる。

本発明は更に、請求項１に記載のスキャンバックライトを駆動する駆動方法であって：
− 液晶ディスプレイに適用されるビデオ情報信号にしたがってスキャンバックライトの光源の行を変調する段階と、
− 各々の列ドライババンクについて光源の少なくとも２つの列を同時に駆動する段階と、
を有する、駆動方法に関する。

本発明の上記の及び他の特徴については、下で詳述する本発明にしたがった液晶ディスプレイ、本発明にしたがったバックライト、本発明にしたがったバックライトドライバ、及び本発明にしたがった方法の実施形態に関連して明らかになり、理解することができる。

図１に示す本発明にしたがった装置１は、本発明にしたがった液晶ディスプレイ２を有する。液晶ディスプレイ２は、従来の液晶ディスプレイパネル２１（側面図）、光源の行列状に配置された複数の光源を有するスキャンバックライト２３と、スキャンバックライト２３の光源を駆動するように本発明にしたがったバックライトドライバ２４とを有する。液晶ディスプレイ２は更に、従来の液晶ディスプレイドライバ２２と、両方のドライバ２２及び２４に結合された制御器２５とを有する。ドライバ２２及び２４の各々の一は、例えば、１つ又はそれ以上の行ドライバと、１つ又はそれ以上の列ドライバ、バックライトドライバの場合には、２つ又はそれ以上の列ドライババンクとを有する。装置１は更に、インタフェース４及び受信器５に結合された処理器３を有する。インタフェース４は、例えば、ユーザからの信号を受信し、例えば、赤外線受信器、キーボード又はマウスを有する。受信器５は、液晶ディスプレイパネル２１を介して表示されるようになっているビデオ信号を受信し、制御器２５に更に結合されている。

図２に示す液晶ディスプレイパネル２１（平面図）は、例えば、３０個の行及び３０個の列の液晶セル２１１を有する。図３に示すスキャンバックライト（平面図）は、例えば、２２５個のＬＥＤ光源２３１（１５個の列及び１５個の行）を有する。代替のスキャンバックライト２３は、図４（平面図）に示されていて、例えば、２２５個のセグメント化された有機ＬＥＤ光源２３１（１５個の行及び１５個の列）を有する。

バックライトドライバ２４は、液晶ディスプレイパネル２１のぼけ現象を低減させるスキャン方法においてスキャンバックライト２３を駆動するスキャンバックライトドライバを有する。スキャンバックライトドライバは、例えば、液晶ディスプレイパネル２１のスキャン方向にしたがって及び／又は連続的にスキャンバックライト２３の光源２３１を駆動する。スキャンバックライト２３の光源２３１は、それ故、例えば、液晶ディスプレイパネル２１の２つ又はそれ以上の交点又は液晶ディスプレイパネル２１の１つの行及び１つの列の１つの交点と対応する。図２、３及び４において、液晶ディスプレイパネル２１が行毎に駆動される場合、セグメント行及びセグメント列を有する場合に比べて、２倍の行及び列を有するということのために、スキャンバックライト２３の光源は行毎に、この場合には、液晶ディスプレイパネル２１の駆動の半分の速度及び２倍の持続時間で駆動される。

バックライトドライバ２４は、液晶ディスプレイパネル２１のぼけ現象を低減し、液晶ディスプレイパネルセグメントの強度を個別化するスキャン及び個別化様式でスキャンバックライト２３の光源を駆動するスキャン及び個別化バックライトドライバを有することが可能である。行毎に駆動される液晶ディスプレイパネル２１の場合、スキャンバックライト２３の対応する光源は、その場合、例えば、液晶ディスプレイパネル２１の対応する行に対応することが可能であり、その場合、スキャンバックライト２３の光源の前の行及び次の行を更に有することが可能である。このことは、液晶ディスプレイパネルの駆動に比べて長さで３倍であり、１ライン（ここでは、行）先行してスキャンバックライト２３を駆動することに相当する。代替の実施形態においては、行に沿った駆動は、列に沿った駆動と置き換えられることが可能である。

換言すれば、後者の実施形態においては、液晶ディスプレイパネル２１の駆動が、時間及び位置と適合してスキャンバックライト２３の駆動により重ね合わされることを規定する。図５を参照するに、このことは下記のように行われる。

背景状態においては、殆どの液晶ディスプレイバックライトは蛍光ランプより成る。ＬＥＤバックライトが新たに開発されている。現在、市販されている液晶ディスプレイのための発光ダイオードバックライトは、まさに蛍光ランプバックライトのような光を発生するが、スキャン特徴を有しない。スキャンは、モーションアーチファクトを低減するために好ましい。他の好ましい特徴は局所的に明るくすること及び局所的に暗くすることである。この場合、バックライトは、液晶におけるビデオ情報にしたがって変調される。より明るいシーンにおいて、バックライトはより明るくされ、より暗いシーンにおいては、より暗くされる。このようにして、コントラストの改善が得られる。

スキャンバックライト２３が用いられるとき、光源２３１はもはや、連続的にオンではないため、モーションアーチファクトは、一般に低減するが、また、光出力は減少する。スキャンバックライトの光出力を高くするように、より多くのラインが同時にオンに切り換えられる。スキャンライン（ここでは、例えば、列）に代えて、スキャン帯（ここでは、例えば、列帯）がスキャンバックライト２３において用いられる。このために、光源の全ての列は、各々の光源が尚も別個にアドレス指定可能であることを確実にするように、複数の列ドライバを有する。このようにして、モーションアーチファクトに関するスキャンの有利点は維持され、各々の及び全ての発光ダイオードにおいて局所的に暗くすることは、複数の列ドライバを用いることなく同じバックライトに対して改善される。

スキャンバックライトは、図４に示すように、行列を有する光源２３１の配列（例えば、アレイ状又はマトリクス状の）を有する。行と列との各々の交差部分は光源２３１、例えば、発光ダイオードを有する。例えば、赤色−緑色−青色発光ダイオード２３１が使用されるが、白色又は何れかの他の色の発光ダイオードがまた、使用されることが可能である。ここでの実施例においては、光源２３１の列当たり４つの列ドライバを有する４つの列ドライババンク２４ｃにより実施される。第１列ドライババンク２４ｃは、行１、５、９等において光源２３１に接続されている。第２列ドライババンク２４ｃは、行２、６、１０等において光源２３１に接続されている。第３列ドライババンク２４ｃは、行３、７、１１等において光源２３１に接続されている。第４列ドライババンク２４ｃは、行４、８、１２等において光源２３１に接続されている。各々の別個の列ドライババンク２４ｃは、配列状態（ここでは、例えば、光源のマトリクス）にある各々の個別の光源はそれら自体のドライバを、それ故、それら自体の輝度を有することを確実にするように、パルス幅変調信号により各々の個別の列が駆動される、別個の列タイマー２４ｄを列毎に有する。

駆動シーケンスは、例えば、次のようである。
行１は、第１ライン時間の間、オンにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持される。
行２は、第２ライン時間の間、オンにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持される。
行３は、第３ライン時間の間、オンにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持される。
行４は、第４ライン時間の間、オンにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持される。
行５は、行１がオフにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持された後に、第５ライン時間の間、オンにされる。
行６は、行２がオフにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持された後に、第６ライン時間の間、オンにされる。
行７は、行３がオフにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持された後に、第７ライン時間の間、オンにされる。
行８は、行４がオフにされ、４つのライン時間の間、オンのまま維持された後に、第８ライン時間の間、オンにされる。

この実施例においては、ラインは行に相当する。代替の実施形態においては、ラインは列に相当することが可能である。

行がアクティブであるとき、その行の光源の輝度は、パルス幅変調信号によってそれぞれの列ドライバにより制御される。そのパルス幅変調信号は、４つのライン時間において到達されるようになっている輝度に対応する必要がある。この実施例は、光源毎の４つの列ドライバについて与えられる。光源毎の列の数は、同時にオンである必要がある行の数により線形的にスケーリングされる。同じ原理が、セグメント化有機発光ダイオード又はレーザダイオードアレイの場合にも適用される。

スキャンバックライト２３は、液晶ディスプレイ２の一体化された一部であることが可能である、又は液晶ディスプレイ２から分離可能である。各々のセグメントは実際のセグメントであることが可能である、又は架空のセグメントであることが可能である。処理器３は、処理器３により実行されるようになっているコンピュータプログラムを記憶する媒体（図示せず）に結合されていることが可能であり、そのコンピュータプログラムは、スキャンバックライトにより液晶ディスプレイパネル２１の性能を改善し、バックライトドライバ２４によりスキャンバックライト２１の光源を駆動する機能を有する。

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく、例示としてのものであり、当業者は、同時提出の特許請求の範囲における範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態を設計することができることに留意する必要がある。用語“を有する”及びその用語の派生用語は、請求項に記載された要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。要素の単数表現は、それらの要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアにより、そして適切にプログラムされたコンピュータにより実行されることが可能である。複数の手段を列挙した装置請求項においては、それらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムにより実施されることが可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されていることのみにより、それらの手段の組み合わせが有利に用いられることができないことを意味するものではない。

本発明にしたがったスキャンバックライト及び本発明にしたがったバックライトドライバを有する本発明にしたがった液晶ディスプレイを有する本発明にしたがった装置を示す図である。 液晶ディスプレイパネルを示す図である。 本発明にしたがったスキャンバックライトの光源の配列を示す図である。 本発明にしたがったスキャンバックライトの光源の他の配列を示す図である。 スキャンバックライトに結合した本発明にしたがったスキャンバックライトドライバを示す図である。

Claims (8)

1. 光源の行及び光源の列に配列された複数の光源と、前記の光源の行を駆動する少なくとも１つの行ドライバ及び前記の光源の列を駆動する少なくとも２つの列ドライババンクを有するバックライトドライバと、を有する液晶パネルを照明するスキャンバックライトであって、各々の列ドライババンクは前記の光源の列の少なくとも２つを同時に駆動する、ことを特徴とするスキャンバックライト。
2. 請求項１に記載のスキャンバックライトであって、前記バックライトドライバは、照明強度を局所的に個別化するように各々の光源を別個に駆動する個別化バックライトドライバを更に有する、ことを特徴とするスキャンバックライト。
3. 請求項２に記載のスキャンバックライトであって、前記個別化バックライトドライバはドライババンクタイマータイマーを有する、ことを特徴とするスキャンバックライト。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のスキャンバックライトであって、前記光源は無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ又はレーザダイオードである、ことを特徴とするスキャンバックライト。
5. 液晶ディスプレイパネルと、請求項１に記載のスキャンバックライトとを有することを特徴とする液晶ディスプレイ。
6. 請求項５に記載の液晶ディスプレイパネルであって、前記スキャンバックライトは前記液晶ディスプレイから取り外し可能である、ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
7. 請求項５又は６に記載の液晶ディスプレイパネルであって、前記スキャンバックライトは前記液晶ディスプレイパネルに適用されるビデオ情報信号にしたがって変調される、ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
8. 請求項１に記載のスキャンバックライトを駆動する駆動方法であって：
   液晶ディスプレイに適用されるビデオ情報信号にしたがって前記スキャンバックライトの光源の行を変調する段階；及び
   各々の列ドライババンクについて光源の少なくとも２つの列を駆動する段階；
   を有する駆動方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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