JP2011197168A

JP2011197168A - 表示装置及び表示方法

Info

Publication number: JP2011197168A
Application number: JP2010061795A
Authority: JP
Inventors: Takashi Abe; 貴志阿部; Yoshikazu Kawazu; 良和河津
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】映像データと光源の調光制御のタイミングを適切に行うことで、表示品位を向上させた表示装置及び方法を提供する。
【解決手段】垂直駆動回路８は、液晶タイミングコントローラ２で生成される同期信号ｖにもとづいて走査線Ｖ１〜Ｖ１０８０を線順次に駆動して、１フレーム期間にわたって、１画面の走査を行うように構成される。水平駆動回路７は、図示しないシフトレジスタで構成され、複数のセルを有し、これらのセルが、映像信号中の１水平ライン分の映像データを保持し、前記走査に同期して、映像データに応じて画素に書き込みが行なわれる。光源６は、上記書き込みに応じて所定領域ごとに調光を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置及び表示方法に関するもので、特に液晶表示パネルを用いて、光源から光を照射して映像を表示する表示装置において、入力される映像信号に応じて光源の制御を行う表示装置及び表示方法に関する。

従来は、映像を表示装置に表示することと、輝度調整された値に光源を切り替えることが、時間的に全く関連なく実施されていたため、映像と光源の発光量とのバランスが崩れやすかった。

特許文献１には、表示デバイスが映像を表示するタイミングと、光源の発光量を変更するタイミングのずれをなくし、画質劣化を抑制して、良好な表示結果を得る技術が開示されている。すなわち、表示デバイスが画面の半分を更新するタイミングと、光源が発光量を変更するタイミングとを一致させるように制御することで、映像信号と光源の調光タイミングのずれを軽減し、高品位な表示が得られることが開示されている。

特開２００４−２８７４２０号公報

しかしながら、特許文献１開示の技術では、光源の発光量を１画面全体に対して均一に切り替えるため、消費電力の低減には限界があった。また映像のコントラストの向上も図れないため問題である。

そこで、本発明はかかる課題を解決する為になされたものであり、映像表示と光源の調光制御を行うタイミングを一致させることで高品位な表示が得られるばかりでなく複数の光源をそれぞれ独立して制御することで、コントラストの向上及び省電力にも寄与する表示装置及び表示方法を提供することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、マトリクス状に配列された画素を有する表示パネルと、
該表示パネルを照射するそれぞれ独立して発光できる複数の光源と、前記画素をライン上に選択して１フレーム周期にわたって１画面を走査する垂直駆動回路と、前記走査に同期して選択されたラインの画素に映像信号を書き込む水平駆動回路とを有する表示装置であって、前記表示パネルを複数のエリアに分割し、該エリアは複数のブロック画素領域を有しており、該ブロック画素領域に対応して照射を行なう前記光源と、前記映像信号の書き込みタイミングに応じて前記ブロック画素領域ごとに前記光源の調光を行う光源制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る表示方法は、マトリクス状に配列された画素を有する表示パネルと、該表示パネルを照射するそれぞれ独立して発光できる複数の光源と、前記画素をライン上に選択して１フレーム周期にわたって１画面を走査する垂直駆動回路と、
前記走査に同期して選択されたラインの画素に映像信号を書き込む水平駆動回路とを有する表示装置の表示方法であって、前記表示パネルを複数のエリアに分割し、該エリアは複数のブロック画素領域を有しており、該ブロック画素領域に対応して照射を行なうステップと、前記映像信号の書き込みタイミングに応じて前記ブロック画素領域ごとに前記光源の調光を行うステップを備えたことを特徴とする。

本発明に係る表示装置及び方法によれば、映像信号の書き込みタイミングに応じて光源の調光制御を行うため、高品位な表示が得られ、かつ複数の光源をそれぞれ独立して制御することで、コントラストの向上及び省電力にも寄与する表示装置及び表示方法を提供することが可能となる。

本発明の実施例に関するブロック構成図本発明の実施例に関するブロック構成図及び表示手段を示した図本発明に関する光源の配置を示した図本発明に関する光源を調光するタイミングを示したタイミングチャート本発明に関する光源がブロック単位で調光を行なうことを示した図本発明の実施例に関するブロック構成図本発明の実施例に関する光源の点灯期間及び消灯期間を示した図

本発明の実施例について以下に説明する。尚、本発明は以下の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、種々な態様で実施可能である。

本発明の実施例１について図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本発明に係るブロック構成図であり、映像処理手段１と、液晶タイミングコントローラ２と、表示手段３と、調光信号生成手段４と、調光信号制御手段５と、光源６から構成される。表示手段３は、典型的には、液晶パネルなどであり、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶プロジェクタ、液晶リアプロジェクタ等も含まれている。また、光源６は複数の各々が独立して照度を変更できるＬＥＤ（発光ダイオード）などから構成される。

次に、実施例１の動作について説明する。図示しないチューナ、外部機器から映像処理手段１に対して映像信号が入力される。映像処理手段１は、映像信号に対して映像処理を行い、さらに映像信号を液晶表示用映像信号に変換し液晶タイミングコントローラ２に出力する。また、映像処理手段１は、映像信号中の主に輝度データを調光の基準データとして調光信号生成手段４に出力する。

液晶タイミングコントローラ２は、映像信号が入力され、水平同期信号（以下、同期信号ｈ）を表示手段３における後述する水平駆動回路７に出力し、垂直同期信号（以下、同期信号ｖ）を後述する垂直駆動回路８及び調光信号制御手段５に出力し、制御を行う。また、後述する画素への電流の供給量を定めるための映像データを水平駆動回路７に出力する。

ここで、図２を用いて本発明に係る表示手段について詳述する。図中の格子状で示す部分は、画素であり、１つの正方矩形で示す領域が１画素に対応する。フルハイビジョン対応パネルの場合、１０８０行×１９２０列程度の画素から構成される。Ｖ１〜Ｖ１０８０は走査線であり、Ｈ１〜Ｈ１９２０は信号線を示す。走査線Ｖ１〜Ｖ１０８０、信号線Ｈ１〜Ｈ１９２０はそれぞれの端部が垂直駆動回路８、水平駆動回路７に接続されて構成される。尚、画素は、走査線と信号線が交差している箇所に配置されており、垂直駆動回路８において各走査線を駆動することで、各走査線に対応して配置された画素に映像信号が書き込まれる。以下、画素への電流の供給動作を映像信号の書き込みと定義する。

垂直駆動回路８は、同期信号ｖに基づいて走査線Ｖ１〜Ｖ１０８０を線順次に駆動し、１フレーム期間にわたって、１画面の走査を行う。前記走査期間は、６０Ｈｚのプログレッシブスキャン（順次走査）の場合は、およそ１６．７ｍｓである。水平駆動回路７は、図示しないシフトレジスタで構成され、該シフトレジスタは１９２０個のセルから構成される。これらのセルが、映像信号中の１水平ライン分の映像データを保持し、同期信号ｖのタイミングで、各セルに保持された映像データに応じた電流が流れ、特定の走査線上に配置された画素に書き込みが行なわれる。供給された電流に応じて各画素の液晶の光透過率が変化し、映像表示が可能となる。

また、図２に示す光源６（Ｌ１〜Ｌ１０）は、例えば、図３に示すように垂直方向におよそ１０個、水平方向におよそ２５個のＬＥＤが配置され、パネル全体で約２５０個のＬＥＤが配置構成されているものとする。

Ｌ１〜Ｌ１０はそれぞれ１０８０本の走査線上に配置された画素を照射するが、Ｌ１は１〜１０８本目までの走査線上に配置された画素（以下、エリアＡとする）を主に照射するように配置され、Ｌ２は１０９〜２１６本目までの走査線上に配置された画素（以下、エリアＢとする）を主に照射するように配置される。以下、順次Ｌ３（エリアＣ）〜Ｌ１０（エリアＪ）に関しても同様の割合で走査線の本数に対応して配置される。本実施例ではエリアは合計で１０エリアから成り、各エリアに対応する画素の領域はいずれも１０８行×１９２０列である。
また、上記各エリアは、更に細分化された所定の画素領域からなるブロックが存在する。図５は、光源Ｌ１〜Ｌ１０のうち、エリアＡに対応するＬ１のみを抜粋して示した図である。図５において、１つのＬＥＤに対応して１つのブロックが存在する。これら各ブロックの画素領域は、各エリアのＬＥＤの個数に応じておよそ１０８行×７７列の画素から成る。これらの各ブロックに対応する各ＬＥＤの調光を行う。尚、図５には、エリアＡについてのみ示したが、エリアＢ〜エリアＪに関しても全てエリアＡと同様の構成である。

調光信号生成手段４は、映像処理手段１から主に輝度データが入力され、光源６を調光するための調光信号の生成を行なう。各エリア（Ａ〜Ｊ）中の各ブロックごとに光源６の調光量の制御を行うための信号を生成する。例えば、上述したように、エリアＡには２５個のブロックが存在し、調光信号は、それら各ブロックに対応する映像信号中の輝度データのピークレベル等に基づいて決定され、調光信号として調光信号制御手段５に出力する。尚、前記調光信号は、平均輝度レベルに基づいて決定されてもよいものとする。

調光信号制御手段５は、入力される調光信号及び同期信号ｖにもとづいて、Ｌ１〜Ｌ１０を調光する制御を行う。本実施例においては、エリアＡへの書き込みが行われた時点で、それに追従してＬ１の調光を行うように制御する。１フレーム期間における全映像信号の書き込みが行なわれる時間が、およそ１６．７ｍｓであるとした場合に、合計で１０エリアに分割しているため、例えばエリアＡへの書き込みを行うための時間は、１０／１６．７ｍｓから、およそ１．６７ｍｓとなる。

図４は、本発明の光源を調光するためのタイミングを示した図である。図中の縦軸は、各エリアに対応する光源（Ｌ１〜Ｌ１０）を示しており、それぞれが特定のタイミングで調光を行なう。

図示したパルス波形は同期信号ｖを表している。例えば、図中のエリアＡで示す１〜１０８個のパルス波形は、それぞれ１〜１０８本目までの走査線（表示パネルの最上部に配置された走査線を１本目とする）を駆動するための信号波形であり、１個目のパルス波形が図２において示した垂直駆動回路８に入力されると、１本目の走査線に対応して配置された画素に映像信号が書き込まれる。２個目のパルス波形についても同様に、垂直駆動回路８に入力されると２本目の走査線に対応して配置された画素に映像信号が書き込まれる。そして、１０８個目のパルス波形が入力され、１０８本目の走査線に対応して配置された画素に映像信号が書き込まれた時点で、エリアＡに対応するＬ１の調光を行なう。１個目のパルス波形が入力された時間を０ｍｓとすると、１０８個目のパルス波形が入力されて映像信号が書き込まれるまでには、およそ１．６７ｍｓ経過しており、これをＬ１の調光開始時間とし、図中の横軸において示す。尚、以下から各エリアに最初に入力されたパルス波形から対応する光源の調光を開始するまでの時間を遅延時間と呼ぶこととする。

エリアＢについても同様に、図中に示す１０９〜２１６個のパルス波形は、１０９〜２１６本の走査線を駆動するための信号波形であり、配置された画素に映像信号の書き込みを行い、１０９個目に入力されたパルス波形から１．６７ｍｓ経過した時点でＬ２の調光を行なう。エリアＣ〜エリアＪについてもエリアＡ及びＢと同様に、各エリアにおける１個目のパルス波形の入力から１．６７ｍｓ経過した時点で、それぞれのエリア（エリアＡ〜エリアＪ）に対応する光源（Ｌ１〜Ｌ１０）の調光を行うように動作するものとする。説明は省略する。

遅延時間の設定に関しては、例えば、調光信号制御手段５に図示しないメモリを内蔵しておき、所定の時間だけ遅延させるようにあらかじめ遅延時間を記憶させておき、それに従って光源の調光を行う。本実施例では、遅延時間を１．６７ｍｓとしたが、これに限定されるものではなく、あらかじめいくつかの遅延時間をメモリに内蔵しておき設定可能としておいてもよい。特にメモリに内蔵する遅延時間に関しては、液晶の応答時間を考慮した値であってもよい。

上記構成により、映像信号の書き込みタイミングに応じて光源６の調光制御を行うため、入力される映像データと光源の調光制御の時間のずれが軽減されて表示品位が向上するとともに、光源６の調光制御を各エリアにおけるブロックごとに行うため、映像のコントラスト及び省電力にも寄与する表示装置を提供することが出来る。

以下、本発明の実施例２について説明する。基本的には実施例１と同様の構成及び動作からなり、特に、実施例１と異なる点について図６を用いて説明を行う。図１と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、９は温度センサであり、表示手段３の近傍に備え付けられている。

温度センサ１０は、表示手段３の周囲の温度の検出を行い、検出結果を温度計測信号として調光信号制御手段５に出力する。調光信号制御手段５では、入力された温度検出信号にもとづいて、あらかじめ所定の検出温度と遅延時間との関係を規定したテーブルをメモリ中に内蔵しておき、検出した温度に応じた遅延時間を選択するような構成とする。

一般に液晶の応答速度は、温度が低くなると遅くなり、温度が高くなると速くなる。また、液晶の材料やモード（例えばＴＮモード）によっても温度変化による液晶の応答速度は変化するため、これらを考慮し適切な遅延時間をメモリに内蔵しておくようにする。

上記構成により、映像信号の書き込みタイミングに応じて光源の調光制御を、液晶の環境温度による変化する応答速度の違いを考慮して行うようにしたので、入力される映像データと光源の調光制御の時間のずれが緩和され、より表示品位を向上させた表示装置を提供することが出来る。

以下、本発明の実施例３について説明する。基本的には実施例１と同様の構成及び動作からなり、特に、実施例１と異なる点について図７を用いて説明を行う。本実施例では、光源６を図７に示すように、エリアごとに点灯期間とさらに、消灯期間を設けて制御を行うことを特徴とする。図７において、斜線で表す期間を光源６の点灯期間とし、エリアＡを照射するＬ１の調光が行なわれた後、所定の間、斜線がない期間である消灯期間を設けるような構成とする。同様に、エリアＢを照射するＬ２の調光が行なわれた後、所定の消灯期間を設ける。以下、同様であるので省略する。

上記構成により、入力される映像データと光源の調光制御の時間のずれの軽減による表示品位の向上に加え、光源に消灯期間を設けたことで擬似的にインパルス駆動を実現し、動きぼけの防止及び消費電力の削減にも効果のある表示装置を提供することが出来る。

本発明は、高品位な表示を実現するものであり、特に液晶テレビや液晶モニタに広く適用出来る。

１映像処理手段
２液晶タイミングコントローラ
３表示手段
４調光信号生成手段
５調光信号制御手段
６光源
７水平駆動回路
８垂直駆動回路
９温度センサ

Claims

マトリクス状に配列された画素を有する表示パネルと、
該表示パネルを照射するそれぞれ独立して発光できる複数の光源と、
前記画素をライン上に選択して１フレーム周期にわたって１画面を走査する垂直駆動回路と、
前記走査に同期して選択されたラインの画素に映像信号を書き込む水平駆動回路とを有する表示装置であって、
前記表示パネルを複数のエリアに分割し、該エリアは複数のブロック画素領域を有しており、該ブロック画素領域に対応して照射を行なう前記光源と、
前記映像信号の書き込みタイミングに応じて前記ブロック画素領域ごとに前記光源の調光を行う光源制御手段を備えたことを特徴とする表示装置。
前記光源制御手段は前記光源を一定期間消灯させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記光源制御手段は前記光源を温度センサによる計測値にもとづいて調光を行なうことを特徴とする請求項１乃至２に記載の表示装置。
マトリクス状に配列された画素を有する表示パネルと、
該表示パネルを照射するそれぞれ独立して発光できる複数の光源と、
前記画素をライン上に選択して１フレーム周期にわたって１画面を走査する垂直駆動回路と、
前記走査に同期して選択されたラインの画素に映像信号を書き込む水平駆動回路とを有する表示装置の表示方法であって、
前記表示パネルを複数のエリアに分割し、該エリアは複数のブロック画素領域を有しており、該ブロック画素領域に対応して照射を行なうステップと、
前記映像信号の書き込みタイミングに応じて前記ブロック画素領域ごとに前記光源の調光を行うステップを備えたことを特徴とする表示方法。
前記光源の調光を行うステップは前記光源を一定期間消灯させることを特徴とする請求項４に記載の表示方法。
前記光源の調光を行うステップは前記光源を温度センサによる計測値にもとづいて調光を行なうことを特徴とする請求項４乃至５に記載の表示方法。