JP2021182070A - 表示装置及びソースドライバ - Google Patents

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Abstract

【課題】装置規模を抑えつつローカルディミングを行うことが可能な表示装置を提供する。【解決手段】マトリクス状に設けられた複数個の画素スイッチ及び画素部を有する表示パネルと、画像データ信号に基づいて複数個の画素部の各々を供給対象とする階調電圧信号を生成するソースドライバと、画像データ信号をソースドライバに供給するタイミングコントローラと、表示パネルの表示画面を分割した複数のエリアの各々を照明するバックライトの光量を制御する照明駆動部と、を有する。ソースドライバ又はタイミングコントローラは、表示パネルの複数のエリアの各々に対応する画像データ信号の特徴量を算出し、エリア毎の特徴量に応じたバックライトの光量を示す調光データ信号を照明駆動部に供給する。照明駆動部は、調光データ信号に基づいて、複数のエリアの各々に対するバックライトの光量を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置及びソースドライバに関する。
液晶表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示デバイスの駆動方式として、アクティブマトリクス駆動方式が採用されている。アクティブマトリクス駆動方式の表示装置では、表示パネルは画素部及び画素スイッチをマトリクス状に配置した半導体基板から構成されている。ゲートパルスにより画素スイッチのオンオフを制御し、画素スイッチがオンになるときに映像データ信号に対応した階調電圧信号を画素部に供給して、各画素部の輝度を制御することにより、表示が行われる。表示装置の駆動回路は、例えばゲート線にゲートパルスを出力するゲートドライバ、データ線に階調電圧信号を出力するソースドライバ、及びソースドライバに画像データ及びタイミング信号の供給を行うタイミングコントローラを含む。
このような表示装置において、同一画面内の異なるエリアのコントラスト比を高めるため、ローカルディミングと呼ばれるバックライトの駆動制御が行われている。ローカルディミングを行う表示装置として、画像信号の輝度分布を算出し、算出結果に基づいて領域毎の照明光を制御するとともに、画像信号を補正する画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−２５８４０３号公報
上記従来技術の表示装置では、画像データを参照して同一画面内の領域毎のＬＥＤの調光量を算出し、調光量に合わせて画像データの輝度を補正する。これにより、大画面を有する表示装置等において、詳細なローカルディミングを行うことができる。
しかし、ＬＥＤの調光量に合わせて画像データの輝度の補正を行う場合、ＴＣＯＮやドライバの他に、ローカルディミングを行うための専用のＩＣやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が必要となる。このため、車載用の表示装置等、装置規模の小さいことが要求される表示装置にとって、上記従来技術のような構成では、装置規模が大きく、コストも高いという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置規模を抑えつつローカルディミングを行うことが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る表示装置は、複数本のソース線及び複数本のゲート線と、前記複数本のソース線と前記複数本のゲート線との交差部の各々にマトリクス状に設けられた複数個の画素スイッチ及び画素部と、を有する表示パネルと、パルス幅に応じた選択期間において前記画素スイッチをオンに制御するゲート信号を前記複数本のゲート線に供給するゲートドライバと、画像データ信号を受け、前記画像データ信号に基づいて前記複数個の画素部の各々を供給対象とする階調電圧信号を生成するソースドライバと、前記画像データ信号を前記ソースドライバに供給するタイミングコントローラと、前記表示パネルの表示画面を分割した複数のエリアの各々に対してバックライトを照射する複数の光源の光量を制御する照明駆動部と、を有し、前記ソースドライバ又は前記タイミングコントローラは、前記表示パネルの前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の特徴量を算出し、エリア毎の前記特徴量に応じたバックライトの光量を示す調光データ信号を前記照明駆動部に供給することを特徴とすることを特徴とする。
また、本発明に係るソースドライバは、マトリクス状に設けられた複数個の画素部を有する表示パネルと、前記表示パネルの表示画面を分割した複数のエリアにバックライトを照射する複数の光源の光量を制御する照明駆動部と、に接続され、画像データ信号に基づいて前記複数個の画素部の各々を供給対象とする階調電圧信号を生成するソースドライバであって、前記画像データ信号を受け、前記表示パネルの前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の特徴量を算出し、エリア毎の前記特徴量に応じたバックライトの光量を示す調光データ信号を生成するローカルディミング機能部を有することを特徴とする。
本発明の表示装置によれば、装置規模を抑えつつローカルディミングを行うことが可能となる。
本発明に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 表示パネルと照明部との配置関係を模式的に示す図である。 ソースドライバの構成を示すブロック図である。 表示画面の複数のエリアの各々についての階調平均値を模式的に示す図である。 階調平均値及び調光量の変換テーブルの例を示す図である。
以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。
図１は、本発明に係る表示装置１００の構成を示すブロック図である。表示装置１００は、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。表示装置１００は、表示パネル１１、タイミングコントローラ１２、ゲートドライバ１３、ソースドライバ１４及びＬＥＤドライバ１５を含む。
表示パネル１１は、複数の画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍ及び画素スイッチＭ１１〜Ｍｎｍ（ｎは２以上の整数、ｍは２以上の整数且つ３の倍数）がｎ行×ｍ列のマトリクス状に配置された半導体基板から構成されている。表示パネル１１は、水平走査ラインであるｎ本のゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎと、これに交差して直交するように配されたｍ本のデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍと、を有する。画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍ及び画素スイッチＭ１１〜Ｍｎｍは、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎ及びデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍの交差部に設けられ、マトリクス状に配置されている。
画素スイッチＭ１１〜Ｍｎｍは、ゲートドライバ１３から供給されるゲート信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎに応じてオン又はオフに制御される。画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍは、ソースドライバ１４から映像データに対応した階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍの供給を受ける。画素スイッチＭ１１〜Ｍｎｍがそれぞれオンのときに、階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍが画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍの各画素電極に印加され、各画素電極が充電される。画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍの各画素電極における階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍに応じて画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍの輝度が制御され、表示が行われる。
換言すると、ゲートドライバ１３の動作により、ゲート線の伸長方向に沿って（すなわち、横一列に）配置されたｍ個の画素部が、階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍの供給対象として選択される。ソースドライバ１４は、選択された横一列の画素部に対して階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍを印加し、電圧に応じた色を表示させる。階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍの供給対象として選択される横一列分の画素部を選択的に切り替えながら、データ線の伸長方向（すなわち、縦方向）に繰り返すことにより、１フレーム分の画面表示が行われる。
画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍの各々は、画素スイッチを介してデータ線と接続される透明電極と、半導体基板と対向して設けられ且つ面全体に１つの透明な電極が形成された対向基板との間に封入された液晶と、を含む。表示装置内部のバックライトに対して、画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍに供給された階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍと対向基板電圧との電圧差に応じて液晶の透過率が変化することにより、表示が行われる。
タイミングコントローラ１２は、画像データ信号ＶＤをソースドライバ１２に供給する。画像データ信号ＶＤは、各画素の輝度レベルを例えば８ビットの２５６段階の輝度階調で表す画素データ片ＰＤの系列からなるシリアル化されたデータ信号である。また、タイミングコントローラ１２は、フレーム同期信号ＦＳをソースドライバ１４に供給する。
ゲートドライバ１３は、ソースドライバ１４からゲート制御信号ＣＳの供給を受け、ゲート制御信号ＣＳに含まれるクロックタイミングに基づいて、ゲート信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎを順次ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎに供給する。
ソースドライバ１４は、タイミングコントローラ１２からフレーム同期信号ＦＳ及び画像データ信号ＶＤの供給を受け、画像データ信号ＶＤに応じた階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍを生成し、データ線ＤＬ１〜ＤＬｍを介して画素部Ｐ１１〜Ｐｎｍに供給する。ソースドライバ１４は、階調数に応じた多値レベルの階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍをデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。また、ソースドライバ１４は、フレーム同期信号ＦＳに基づいてゲート制御信号ＣＳを生成し、ゲートドライバ１３に供給する。
ＬＥＤドライバ１５は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる照明部（図１では図示を省略）を駆動することにより、表示パネル１１を照明するバックライトの光量を制御する照明駆動部である。照明部は複数の光源から構成されており、ＬＥＤドライバ１５は各々の光源の発光を制御することにより、表示パネル１１を分割した複数のエリアについて、エリア毎にバックライトの輝度を制御することが可能である。ＬＥＤドライバ１５は、ソースドライバ１４に接続されており、ソースドライバ１４から調光データ信号の供給を受け、これに応じて照明部の複数の光源を駆動することにより、バックライトの輝度の制御を行う。
図２は、表示パネル１１と照明部１６との配置関係を模式的に示す図である。照明部１６は、表示パネル１１の表示画面を複数のエリアに分割した各々のエリアに対応して配置された複数の光源ＬＳから構成されている。複数の光源ＬＳの各々は、例えばＬＥＤからなるエミッタから構成されている。光源ＬＳ、ＬＥＤドライバ１５によってそれぞれ別個に発光輝度が制御され、複数段階に輝度を切り替えることが可能に構成されている。
再び図１を参照すると、ソースドライバ１４は、画像データ信号ＶＤに応じた表示画面のコントラスト調整を行う簡易的なローカルディミングの機能を有する。
図３は、ソースドライバ１４の構成を示すブロック図である。ソースドライバ１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）駆動部２１及び簡易ローカルディミング機能部２２を有する。
ＬＣＤ駆動部２１は、画像データ信号ＶＤの供給を受け、これに応じた階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍをデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍに供給することにより表示パネル１１を駆動する液晶ディスプレイ駆動部である。ＬＣＤ駆動部２１は、例えば画像データ信号ＶＤから画素データ片ＰＤを順次取り込むデータラッチ部や画素データ片ＰＤを階調電圧信号Ｇｖ１〜Ｇｖｍに変換する階調電圧変換部等（図示せず）を含む。
簡易ローカルディミング機能部２２は、表示パネル１１に照射するバックライトの光量を制御する調光データ信号ＤＤを生成し、ＬＥＤドライバ１５に供給する。簡易ローカルディミング機能部２２は、階調平均算出部３１、調光量算出部３２及び調光データ書き出し部３３を含む。
階調平均算出部３１は、画像データ信号ＶＤに基づいて、１フレーム分の画像データを表示パネル１１に表示した際の表示エリア毎の画素の階調（ＧＳ）を特徴量として取得し、その平均値を算出する。例えば、階調平均算出部３１は、表示パネル１１の表示画面を複数のエリアに分割した場合の各々のエリアについて、階調の平均値を算出する。
図４は、複数のエリアに分割した表示パネル１１の表示画面及び各エリアの階調の平均値を模式的に示す図である。ここでは、表示画面を８行（Ａ〜Ｈ）×６列（１〜６）に分割した各々のエリアについての階調平均値を、ＧＳ０〜ＧＳ２５５までの２５６階調で示している。なお、本実施例では、図４に示す複数のエリアは、図２で示した複数の光源ＬＳによるバックライトの照射領域にそれぞれ対応している。
例えば、背景が暗く、背景と比べて相対的に明るい物体が画面中央部に存在しているような画像データ信号ＶＤが供給された場合、図４に示すように、表示画面の中央部に位置するエリア（例えば、Ｄ３、Ｅ３等）については比較的高い階調、周縁部に位置するエリア（例えば、Ａ１〜Ａ６等）については比較的低い階調が階調平均値として算出される。
調光量算出部３２は、階調平均算出部３１によって算出されたエリア毎の階調平均値に基づいて、バックライトの発光を制御するための調光量をエリア毎に算出する。調光量算出部３２は、調光量０〜９までの１０段階で調光量を算出する。調光量算出部３２は、例えば変換テーブルを用いて階調平均値を調光量に変換することにより、調光量を算出する。
図５は、階調平均値に基づいて調光量を算出するための変換テーブルの例を示す図である。例えば、階調平均値ＧＳ０は調光量０、階調平均値ＧＳ１〜１５は調光量１、・・・階調平均値ＧＳ２４０〜２５４は調光量８、階調平均値ＧＳ２５５は調光量９となる。
調光データ書き出し部３３は、調光量算出部３２によって算出されたエリア毎の調光量に基づいて、各々のエリアに対応する光源ＬＳのバックライトの光量を設定する調光データ信号ＤＤを生成し、ＬＥＤドライバ１５に出力する。
ＬＥＤドライバ１５は、調光データ信号ＤＤに基づいて、各エリアに対応した調光量でバックライトの照射が行われるように照明部１６の複数の光源ＬＳの発光を制御する。例えば、ＬＥＤドライバ１５は、調光データ信号ＤＤに基づいて、複数の光源ＬＳの各々の発光輝度を１０段階に切り替える。これにより、１フレーム毎の画像データ信号ＶＤの表示画面における各エリアの階調に応じて、バックライトの光量が調整され、表示画像に応じた適切なコントラスト比が得られる。
以上のように、本実施例の表示装置１００では、ソースドライバ１４に設けられた簡易ローカルディミング機能部２２が、画像データ信号ＶＤに基づいて、表示パネル１１を分割した複数のエリアの各々の階調平均値から調光量を算出し、算出された調光量に基づいてＬＥＤドライバ１５を制御することにより、ローカルディミングを行う。かかる構成によれば、ローカルディミングのための専用のＩＣやＦＰＧＡ等を設けた場合と比べて、装置全体の規模を抑えることができる。
すなわち、画像データの補正を伴う詳細なローカルディミングを行う場合、ローカルディミング専用のＩＣ等を設ける必要があり、装置全体の規模が増大してしまう。これに対し、本実施例で実行するローカルディミングは、調光量に合わせた画像データの補正を伴わない簡易的なローカルディミングであり、専用のＩＣ等を設ける必要がない。本実施例のように、簡易的なローカルディミングの機能をソースドライバ１４に搭載することにより、特に車載用等の小型の表示装置においては、画像データに応じた適切なコントラストを十分に実現しつつ、装置規模を抑えることが可能となる。
なお、本発明は上記実施例で示したものに限定されない。例えば、上記実施例では、簡易ローカルディミング機能部２２がソースドライバ１４に設けられている場合を例として説明した。しかし、これとは異なり、タイミングコントローラ１２が、簡易ローカルディミング機能部２２に相当する機能部を有していても良い。かかる構成によっても、装置規模を抑えつつローカルディミングを行うことができる。
また、上記実施例では、表示パネル１１の表示画面を８行×６列のエリアに分割した各々のエリアについて光源が設けられ、各々のエリアについて画像データ信号の階調平均値を取得し、これに基づいて調光量を算出することによりＬＥＤドライバを制御する例について説明した。しかし、表示パネル１１の表示画面のエリアの分割はこれに限られない。例えば、８行×６列より多くのエリアに分割されていてもよい。
また、各エリアについての調光量を算出する際、対応するエリアの階調平均値のみを用いて調光量を算出するのではなく、これに加えて隣接するエリアの階調平均値を参照して各エリアの調光量を算出するようにしてもよい。
また、上記実施例では、画像データ信号に基づいて、表示パネルに画像を表示した際の各エリアについての画素の階調の平均値を算出し、算出した階調の平均値を用いて調光量を算出する例について説明した。しかし、これに限られず、階調の平均以外の他の計算方法を用いて調光量を算出してもよい。また、階調以外の他の要素を特徴量として算出し、算出した特徴量に基づいて調光量を算出してもよい。すなわち、画像データ信号ＶＤに基づいて、各エリアに対応する画素データ信号の特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて所定の計算を行い、各エリアについての調光量を算出するものであればよい。
１００ 表示装置
１１ 表示パネル
１２ タイミングコントローラ
１３ ゲートドライバ
１４ ソースドライバ
１５ ＬＥＤドライバ
１６ 照明部
２１ ＬＣＤ駆動部
３１ 階調平均算出部
３２ 調光量算出部
３３ 調光データ書き出し部

Claims (8)

  1. 複数本のソース線及び複数本のゲート線と、前記複数本のソース線と前記複数本のゲート線との交差部の各々にマトリクス状に設けられた複数個の画素スイッチ及び画素部と、を有する表示パネルと、
    パルス幅に応じた選択期間において前記画素スイッチをオンに制御するゲート信号を前記複数本のゲート線に供給するゲートドライバと、
    画像データ信号を受け、前記画像データ信号に基づいて前記複数個の画素部の各々を供給対象とする階調電圧信号を生成するソースドライバと、
    前記画像データ信号を前記ソースドライバに供給するタイミングコントローラと、
    前記表示パネルの表示画面を分割した複数のエリアの各々を照明するバックライトの光量を制御する照明駆動部と、
    を有し、
    前記ソースドライバ又は前記タイミングコントローラは、前記表示パネルの前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の特徴量を算出し、エリア毎の前記特徴量に応じたバックライトの光量を示す調光データ信号を前記照明駆動部に供給し、
    前記照明駆動部は、前記調光データ信号に基づいて、前記複数のエリアの各々に対するバックライトの光量を制御することを特徴とする表示装置。
  2. 前記ソースドライバ又は前記タイミングコントローラは、前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の画素の階調に基づいて前記特徴量を算出し、算出した前記特徴量に基づいて前記調光データ信号を生成するローカルディミング機能部を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記ローカルディミング機能部は、
    前記複数のエリアの各々に対応する前記画素データ信号のエリア毎の階調の平均値を前記特徴量として算出する階調平均算出部と、
    前記エリア毎の階調の平均値に基づいて、前記複数のエリアの各々に対するバックライトの調光量を算出する調光量算出部と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記ローカルディミング機能部は、前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の階調と、当該エリアに隣接するエリアに対応する前記画像データ信号の階調と、に基づいて前記複数のエリアの各々についての前記特徴量を算出することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  5. マトリクス状に設けられた複数個の画素部を有する表示パネルと、前記表示パネルの表示画面を分割した複数のエリアの各々を照明するバックライトの光量を制御する照明駆動部と、に接続され、画像データ信号に基づいて前記複数個の画素部の各々を供給対象とする階調電圧信号を生成するソースドライバであって、
    前記画像データ信号を受け、前記表示パネルの前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の特徴量を算出し、エリア毎の前記特徴量に応じたバックライトの光量を示す調光データ信号を前記照明駆動部に供給するローカルディミング機能部を有することを特徴とするソースドライバ。
  6. 前記ローカルディミング機能部は、前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の画素の階調に基づいて前記特徴量を算出し、算出した前記特徴量に基づいて前記調光データ信号を生成することを特徴とする請求項５に記載のソースドライバ。
  7. 前記ローカルディミング機能部は、
    前記複数のエリアの各々に対応する前記画素データ信号のエリア毎の階調の平均値を前記特徴量として算出する階調平均算出部と、
    前記エリア毎の階調の平均値に基づいて、前記複数のエリアの各々に対するバックライトの調光量を算出する調光量算出部と、
    を有することを特徴とする請求項６に記載のソースドライバ。
  8. 前記ローカルディミング機能部は、前記複数のエリアの各々に対応する前記画像データ信号の階調と、当該エリアに隣接するエリアに対応する前記画像データ信号の階調と、に基づいて前記複数のエリアの各々についての前記特徴量を算出することを特徴とする請求項６に記載のソースドライバ。
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