JP2016142785A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の同期信号が不定になった場合でも、黒を表示し画質の劣化を防ぐ表示装置を提供すること。【解決手段】外部からの入力を受けて画像を出力することができる入力インターフェイスを有し、外部からの入力および内部で生成したタイミング同期信号を用いる表示装置であって、操作部と、表示部と、表示デバイス駆動部と、表示モードに応じた調整値を記憶する記憶部と、同期信号の周波数を検出する周波数検出部を備え、前記周波数検出部にて同期信号を監視し、同期信号が所望の周波数ではない場合に、前記表示モードに応じて表示デバイス駆動部の動作を変化させる、ことを可能にした表示システムことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、特に表示品質低下を抑制する技術に関する。

従来、モニタやテレビ、プロジェクタなどの表示装置では、外部から入力される同期信号や、装置内部で生成している同期信号が不定になると、表示面が色づいたり、明るくフラッシュすることがあった。これは、表示面へ正常な画像データの書き込みが行われないために生じ、装置を使用しているユーザーにとって眩しかったり、所定の表示画像ではないため、表示品位の低下と認識されていた。

そこで、同期信号が不定になったときの表示品位低下対策として、特許文献１では、表示装置の電源ONから装置内の回路すべてが立ち上がるまでの不定期間では、表示面の走査を行わず、画像を表示しない技術が開示されている。また、特許文献2では、同期信号の乱れを検出し、黒データの転送およびバックライトやランプなどの照明機器を切る、という技術が開示されている。これらの特許文献と同じ目的で、表示デバイスのアナログ駆動系信号を停止し、画像データによらず何も表示させない技術を以前提案した。

特開2010-008541号公報 特開平06-130906号公報

しかしながら、上述の提案技術では、表示デバイスの特性バラつきにより、アナログ駆動系信号を停止してもわずかに色づきが発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、同期信号が不定になった場合でも、表示面を黒にすることを可能にした表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、表示デバイスの黒電圧調整値に応じた表示条件を用いて、同期信号が不定のときの黒を表示することを特徴とする。

本発明によれば、同期信号が不定になった場合でも、表示画面に異常を示さない表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態1に係る表示装置のブロック図である。 液晶パネルの内部構造を詳細に示した図である。 本発明におけるランプ信号の駆動波形を示す図である。 Vsync(垂直同期信号)とHsync(水平同期信号)の関係を示す図である。 正常な同期信号と不定な場合の同期信号の関係を示す図である。 液晶に印加される電圧を決定するための、透明電極電圧とランプ電圧の関係を示す図である。 本発明の実施例に係る制御フローを示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態にかかわるブロック図である。表示装置の構成を概略で示している。外部機器からの画像データを受信し、画像処理ICで画像データの補正を行い、補正後の画像データによりパネル(ここでは例としてXGA：1024x768とする)を駆動する構成である。

［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第1の実施例による構成ついて概略を説明する。外部入力レシーバ110は、PCやレコーダなどの画像出力機器からの画像データを受け取るための回路である。パネル制御回路121は、外部入力レシーバ110から受信した画像データを、パネル140に好ましい色処理やエッジ補正、キーストン処理などを施し、かつパネル140の駆動を行う回路である。同一データサンプリング数検出回路123はパネル制御回路121でガンマ回路、色ムラ回路、その他回路の補正を行った映像データを受けて、同一データのサンプリング数を検出する。

サンプリング制御回路122は同一データサンプリング数検出回路123にて検出した検出結果に応じてアナログ信号生成回路180の電圧生成制御及び、パネル140の駆動制御を行う。周波数検知回路130は、制御回路120からパネル140に出力される画像データから同期信号を監視し、所定の周波数か否かを検知し、マイコン160に周波数情報を出力する回路である。パネル140は表示デバイスである。操作部150は、ユーザーに手によって種々の操作ができるUI部である。操作部150はリモコンやタッチパネルなど、その形式は問わない。

マイコン160は、電源・エラー、その他のデバイスなど、機器を構成する全体を制御するものである。ROM170は、パネル140の色ムラや最大輝度電圧など、個体バラつきを調整した際の値を記憶している。アナログ信号生成回路180は、パネル140を駆動する際のリファレンス電圧を生成する回路である。

また、図２に、パネル140の詳細図を示す。H駆動回路140は、図１にて説明した制御回路120内パネル制御回路210からの駆動信号及び映像データ、サンプリング制御回路を受け駆動制御信号を受けて水平方向の駆動を行う。H駆動回路110内のインプットデータレジスタ111は、パネル制御回路121からのガンマ処理、色ムラ処理、その他の補正を行った映像データを順次受けて水平方向に対してのN+1ライン分の映像データを記憶する。データメモリ1412は、インプットデータレジスタ1411にて受けた1Hライン分のNライン目の映像データを記憶する。

データコンパレータ1413はデータメモリ1412に記憶している映像データと、データコンパレータ1413に入力されるカウンタークロックであるCCLKのカウント値を比較する。SWコントローラ1414は、データコンパレータ1413からの出力をもとにアナログSW1433のスイッチングを行うSW信号1432をアナログSW1433をON/OFF可能な電圧に変換して出力する。そしてアナログSW1433は、アナログ信号生成回路180で生成されたランプ電圧であるRV1431を表示領域1430に垂直に配線された（XGAの場合表示エリアとして768本）のビデオ線134に接続制御する。

Vシフトレジスタ1420はVS信号VCLK信号でV走査信号1435を制御する。アナログSW1433を介してビデオ線1434に供給されるランプ電圧であるRV1431は、画素トランジスタ1436のドレインに接続され、画素トランジスタ1436はゲートがV走査信号1435に接続され、画素トランジスタ1436のオン/オフ制御を行う。画素コンデンサ1437は画素トランジスタ1436のソースに接続されビデオ線1434に印加されたランプ電圧を受けて、その電圧を液晶駆動電圧としてチャージする。ビデオ線1437は、画素トランジスタ1436のソースに接続されるとともに、配線がコンデンサ容量として機能し、画素コンデンサ1436の容量より大きい容量（数百倍から数万倍）で構成されている。

また画素コンデンサの他端は所定電圧である所のVcomCに接続されている。液晶であるLC1438はから画素コンデンサ137にチャージされた電圧と不図示透明電極に印加される所定電圧であるVcomLの電位差を受けて液晶駆動される。液晶表示はLC1438は画素電極と電位差（実効値）に応じて変化する構成となっている。

なお、本実施形態では便宜上、画素コンデンサ1437において保持される電圧実効値がゼロに近ければ、LC1438の光の透過率が最小となって黒色表示になる一方、電圧実効値が大きくなるにつれて透過する光量が増加するノーマリーブラックモードとして説明する。

次に、図１及び図２をもとに制御回路120は、アナログ信号生成回路180及び液晶表示パネル140の詳細な動作を説明する。

制御回路120は、映像入力を受けてパネル制御回路121にて前述の通りガンマ回路によるガンマ処理、色ムラ回路による色ムラ処理、その他の補正を行った液晶駆動を行うため映像データを生成する。生成された映像データはDATAラインによりパネル140のH駆動回路141に入力されるとともに、制御回路200内同一データサンプリング回路230に入力される。

H駆動回路140に入力された映像データは、H駆動回路140内に有する、図２に示すインプットデータレジスタ1411にパネル制御回路120からの図１２に示すように水平スタート信号であるHS信号を起点にHCLKに同期してデータD１〜D1024を受けて格納していく。

即ちここで、前述の通りパネル140の解像度をXGAの水平：1024×垂直：768とした時、水平方向の映像データ1024を記憶する。データメモリ1412は、インプットデータレジスタ1411にて受けた1Hライン分のNライン目の映像データを記憶する。即ち、インプットデータレジスタ1411に入力される映像データは次のHライン、N+1番目の映像データが入力される。データコンパレータ1413はサンプリング制御回路122から出力される図１６に示すようにCRST信号を起点として、CCLKのカウントを行うカウンタを含み、データメモリ1412に記憶している映像データと、前記カウンタでカウントしたカウント値とを比較する。

ここで例えば映像データが10ビットの階調だとして、D1のデータが100だとする。その場合はCK100にてコンパレータ出力を、また例えば、D2のデータが4だとすると、CK4にてコンパレータ出力をSWコントローラ1414に出力する。このコンパレータ出力は水平の行に対して1024の出力をする。SWコントローラ1414はデータコンパレータからの水平の行に対して1024の出力を受けて電圧変換して、アナログSW4133に対しての制御信号を出力する。このアナログSW1433のON/OFFすることにより、ランプ電圧生成回路300から出力されるランプ電圧RV1431をビデオ線1434に印加する制御を行う。

このアナログSW1433は、CRST信号により1024のSWが全てON状態となりランプ電圧RV1431をビデオ線1434に印加状態にしている。コンパレータ出力を受けるとSWコントローラ1414はアナログSW1433をOFF制御する。

次に、アナログ信号生成回路180のランプ電圧生成の説明をする。ここでは、アナログ信号生成回路180をD/Aコンバータを例として説明する。ランプ電圧はサンプリング回路220からランプ電圧生成回路300である、D/Aコンバータに電圧生成のD/ADATAを入力する。このD/Aコンバータに入力されるD/ACLKとD/ADATAは、前述のCRSTを起点として、CCLKと同期して出力される。

またD/ADATAは、D/ACLKのクロック数に応じてインクリメントしていくデータとしてサンプリング制御回路122から出力される。ここでは例えば、アナログ信号生成回路180の階調を10bitとした場合、1024分解能にてランプ波形を生成する。この結果、D/Aコンバータは、図３に示すようなランプ電圧を生成する。即ち、アナログ信号生成回路180から出力されたランプ電圧RV1431は、CRSTからON状態に有り、前述した例えばD1に於いてはアナログ信号生成回路180のD/Aコンバータ、D/ADATA：100の図3のD1：100に示す電圧をビデオ線1434に印加する。

10bitの1024分解能とした場合で、ランプ電圧のΔ電圧が4Vとした時、D1の電圧=（100-1）/1024×4Vとなり、ランプ電圧の開始電圧に対して＋0.367Vがビデオ線1434に印加される事になる。ここでは、一例としてΔ4Vとしたが、駆動させる液晶デバイスの特徴により印加電圧はそれぞれであり、この限りではない。また、D2に於いてはD/ADATA：4の図３のD2：4に示す電圧D2電圧=（4-1）/1024×4=0.0117Vとなりランプ電圧の開始電圧に対して+0.0117Vをビデオ線134に印加する。このようなサンプリングを行い、1024列のビデオ線1434に対して電圧の印加を行う。

ビデオ線134に印加された電圧は、Vシフトレジスタから出力されるV走査信号1435により、1列のH方向のH1〜H1024の画素トランジスタ1436のゲートに接続され画素トランジスタ1434を1024個の画素トランジスタ1436をONさせる。この画素トランジスタ1436のONによりビデオ線1434と画素コンデンサ1437は画素トランジスタ1436を介して接続され、画素トランジスタ1437にランプ電圧RVからサンプリングした所望の電圧をチャージする。H1〜H1024の画素コンデンサ1437にそれぞれにチャージされた電圧で、液晶でLC1438に駆動電圧印加を行う。

前述のV走査信号1435は、パネル制御回路121からのVSの垂直走査スタート信号及び、VCLKの垂直走査クロックの信号を受けた、液晶表示パネル140内のVシフトレジスタ142が垂直方向のV走査信号1435を垂直方向にV1から順にVCLKのクロック毎に走査しV768まで走査する。この走査により、液晶表示パネル140の表示領域1430に全体に対して、液晶LC1438の駆動電圧の書き込み（チャージ）制御を行う。そして不図示透明電極に印加される所定電圧と液晶LC1438の駆動電圧により表示画像を生成する。

次に本発明で行う、同期信号が不定な場合の動作について説明する。図４にVsyncとHsyncの関係を示す。詳細な液晶への表示駆動については上記の通りであるが、VsyncとHsyncの関係のみについて着目する。1番目のHsyncの立ち上がりから2番目のHsyncの立ち上がりの期間に1ライン目の画素すべてに電圧が印加される。2番目のHsyncの立ち上がりから3番目のHsyncの立ち上がりまでに2ライン目のすべての画素に電圧が印加される。以降、順番に768ライン目までが表示される。1ライン目の1つ目の画素への電圧印加から768ライン目の最後の画素への電圧の印加がVsyncの期間にあたり、Vsync間に1フレームが作成される。

さらに、次のVsyncの立ち上がりまでに2フレーム目が作成される。このとき、VsyncないしHsyncが定常的に出力されている場合には、液晶パネルの表示は正常であり画質は良好である。

しかし、上記以外の場合も想定される。図５に定常的に出力されていない場合のVsyncの例を示す。実線で示されているのが、本来出力されていたVsync、破線で示されているのが何らかの操作により、Vsyncのタイミングが変わってしまった場合である。実線で示されるVsyncは1のタイミングで立ち上がり、次に本来は2のタイミングで立ち上がるが、1の立ち上がりの次に3のタイミングで立ち上がった場合は、本来画素に対して印加される電圧が意図される電圧と異なってしまい、PLL(Phase Locked Loop)によりHsyncが変更される4のタイミングまでの1フレーム間は映像が乱れ、良好な画質が得られない。

ここでいう、何らかの操作とは、例えばキーストンであったり、入力信号の変更によるフレームロックの場合などが挙げられる。これらの操作以外でも同期信号が不定になる場合はどんな操作でもよい。また、図５に示されたようなタイミング関係以外の事象も考えられる。

次に、透明電極とランプ電圧と階調について図6を用いて説明する。上述のランプ電圧とともに、図６（Ａ）に示すような矩形波を透明電極の電圧として印加する。このとき、VcomLCには、透明電極とランプ電圧の差分が印加されることになる。例えば、図６（Ａ）に示す、透明電極電圧とランプ電圧の差分がもっとも大きくなる箇所が最大階調レベルになる。その逆に透明電極電圧とランプ電圧の差分がもっとも小さくなる箇所が最小輝度レベルになる。ただ、最大階調レベルや最小階調レベルは表示デバイスによってばらつきがあり、すべてデバイスを同じ輝度レベルにするには、透明電極やランプ電圧のオフセット/ゲインを個々に調整する必要がある。

そこで、図１に示すROM170に、表示デバイスによる個々の調整値を記憶させておき、表示装置の起動時にROM170から調整値をロードし、ランプ電圧生成回路に反映する。また、同期信号が不定の場合には透明電極電圧とランプ電圧のオフセット値を同一にし、ランプ電圧はゲインを0、透明電極電圧のゲインを最小にし、黒レベルにする。しかし、一意に黒レベルを決定するとデバイスのバラつきにより、黒レベルが正しく表現されないため、わずかな色付きが発生してしまう。

その対策として、図１の構成と図７のフローチャートを用いて本発明の詳細な動作を説明する。まず、#100は表示装置がスタンバイ状態(ユーザーの操作入力待ち)であるとする。次に、＃101で表示装置の電源スイッチをONし、外部から信号が入力されれば、投影可能な状態であるとする。このとき、ROM170からマイコン160に表示デバイスの調整値(所望の明るさにするための透明電極、ランプ電圧のオフセット/ゲイン値)をロードし、ランプ電圧生成回路にセットする(＃102)。次に、周波数検知回路にて監視している同期信号のステートをマイコン160に通知する(＃103)。

同期信号が安定している場合にはNoが選択され、アナログ信号駆動(透明電極電圧とランプ電圧のオフセット/ゲイン操作)は通常動作を行う(＃107)。#103においてYesが選択された場合には、アナログ信号の動作を変更する。このとき、一意に黒電圧レベルを設定するのではなく、#102にてROM170からマイコン160にロードした調整値を用いて黒レベルを設定する(#104)。この調整値はRGBの各色の表示デバイスによって異なる。

次に、再度同期信号のステートを周波数検知回路130からマイコン160に送信する(#105)。Noが選択された場合には、#104の状態を維持し、#105へと戻る。#105においてYesが選択された場合には、アナログ信号の駆動を通常のオフセット/ゲイン値に再設定する。表示装置の電源がONになっている期間中は常に周波数検知回路が同期信号を監視し、ユーザーの様々な操作においても対処できるようにする。

電気光学装置が適用される電子機器としては、液晶プロジェクタ、液晶テレビの他、携帯電話、ノートパソコン、デジタルスチルカメラカーナビゲーション装置等の機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示装置として、上述した表示装置が適用可能であることは言うまでもない。

さらに、工場出荷前のλ板による黒レベル合わせがなくなり、工数、コストの削減につながる。

110 外部入力レシーバ、120 制御回路、121 パネル制御回路、
122 サンプリング制御回路、123 同一データサンプリング数制御回路、
130 周波数検知回路、140 パネル、150 操作部、160 マイコン、170 ROM、
180 アナログ信号生成回路

Claims (4)

1. 外部からの入力を受けて画像を出力することができる入力インターフェイスを有し、
   外部からの入力および内部で生成したタイミング同期信号を用いる表示装置であって、
   操作部と、
   表示部と、
   表示デバイス駆動部と、
   表示モードに応じた調整値を記憶する記憶部と、
   同期信号の周波数を検出する周波数検出部を備え、
   前記周波数検出部にて同期信号を監視し、同期信号が所望の周波数ではない場合に、 前記表示モードに応じて表示デバイス駆動部の動作を変化させる、
   ことを可能にした表示システム。
2. 同期信号が所望の周波数ではない場合には、前記記憶部に記憶されている0階調の電圧値に合わせてアナログ生成回路のオフセットゲインを変更することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. アナログ信号生成回路で生成されるのはITO電圧であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. アナログ信号生成回路で生成されるのはランプ電圧であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。