JP4658912B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置及びその駆動方法に関し、より詳細には、最小限のブラックデータを適用して輝度低下を防止すると共に低い駆動周波数を使用する液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

画像を実現する表示装置として陰極線管（ＣＲＴ）が多く使用されてきたが、最近、高い輝度、鮮明な画質、及び低電力駆動を提供する液晶表示装置（ＬＣＤ）への代替が急速に進んでいる。

液晶表示装置は液晶の光学的異方性を利用して画像を実現する装置であって、２つの基板の間に液晶を注入し、その液晶に様々な大きさの電界を加えて光透過率を調節することにより、様々な階調の画像を実現する。

液晶表示装置は、外形的な面で薄くて軽く、機能的な面で高い鮮明度と輝度を提供すると共に、消費電力の面で同一サイズの画面を有する陰極線管に比べて１／３以下の少ない電力によっても駆動が可能であるという利点がある。ただし、前記液晶表示装置は、画像実現において前記陰極線管と違っていくつかの制約が伴う。

例えば、液晶の物性的特徴である粘性と弾性によるもので、液晶が反応して所望の配列状態になるまでの時間が１つのフレーム（通常１６．７ｍｓ）より長いため、フレーム毎に速く変化する画像を実現した場合、画面にかすかな残像が表示されるモーションブラー現象を誘発し得る。

このような液晶表示装置の画像実現の問題を克服するために多様な画像処理技法が開発されているが、その１つが陰極線管の駆動方法を採択して液晶表示装置の画像実現に適用する方法である。

図３Ａは陰極線管の画像実現を示す図であり、図３Ｂは液晶表示装置の画像実現を示す図である。
図３Ａに示すように、陰極線管においては、フレーム毎に画像信号をインパルス状に印加する。従って、そのインパルスによって不連続的に画像が表示され、そのインパルスの間の区間では画像が表示されないためモーションブラーなどの現象が発生しない。

これに対し、液晶表示装置においては、フレーム毎に印加される画像信号により液晶が連続的に応答するため、連続する画像間に影響を与えてモーションブラーなどの現象が発生する。すなわち、図３Ｂに示すように、液晶が一定の応答速度を有するため、理想的な応答輝度ＩＲと実際の応答輝度ＡＲとは異なる。
従って、液晶表示装置は、モーションブラー現象を除去するために、図３Ａに示す陰極線管の駆動方式を適用する。

図４Ａは液晶表示装置において、インパルス駆動を摸倣して単位画素に印加される画像信号を示す図であり、図４Ｂはブラックデータを適用した連続する画像信号を示す図である。

図４Ａに示すように、各単位画素は、１つのフレームのうち所定区間でブラックデータＢＤが印加される。ブラックデータＢＤは、画面をブラックに表示させる最低階調を示す画像信号である。従って、１つのフレームの所定区間で画面をブラックに表示した後に次のフレームの画像を表示すると、以前のフレームの画像による残像を除去できる。

このようなブラックデータＢＤは、図４Ｂに示すように、各単位画素のフレーム毎に印加されて残像を除去する。
しかし、ブラックデータＢＤを各単位画素のフレーム毎に印加した場合、各単位画素に画像が表示される時間が減るため、液晶表示装置の平均輝度が低下するという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、低い駆動周波数を適用すると共に画像の輝度低下を防止できる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、画像データ間の輝度変化量を測定するために、入力画像データストリームの画像データを分析するデータ分析部と、前記データ分析部で分析された輝度変化量に基づいて、前記入力画像データストリームにブラックデータを挿入して、出力画像データストリームを出力するブラックデータ処理部と、前記ブラックデータ処理部から出力された出力画像データストリームに基づいて画像を表示する液晶パネルとを含む。

また、本発明による液晶表示装置の駆動方法は、複数の画素が配列された液晶パネルを含む液晶表示装置の駆動方法において、入力画像データストリーム内の画像データの輝度を比較して前記画像データの輝度変化量を分析する段階と、前記分析された輝度変化量に基づいて前記入力画像データストリームにブラックデータを挿入する段階と、前記ブラックデータが挿入された入力画像データストリームから出力画像データストリームを出力する段階と、前記出力画像データストリームに基づいて前記液晶パネルに画像を表示する段階とを含む。

本発明による液晶表示装置及びその駆動方法は、最小限のブラックデータのみを挿入することにより、液晶表示装置の駆動周波数を最小限に下げ、画素の充電特性の低下を防止し、ブラックデータの挿入による残像除去効果が得られる。

以下、本発明による液晶表示装置及びその駆動方法について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動を概略的に示す図である。
図１に示すように、本発明による液晶表示装置は、外部から画像データＤＡＴＡが印加されるとその輝度変化量を分析する画像データ分析部１０と、画像データ分析部１０で分析された輝度変化量によって画像データＤＡＴＡにブラックデータを挿入するブラックデータ処理部２０と、ブラックデータ処理部２０から出力された画像データＤＡＴＡによって画像を表示する液晶パネル５０とを含む。

ここで、前記ブラックデータは、画像のモーションブラー現象を除去するために挿入される最低階調の画像データであるため、前記ブラックデータを挿入するか否かを決定するためには、まず連続的に入力される画像データＤＡＴＡの輝度変化量を分析しなければならない。

画像データ分析部１０は、外部から入力された画像データＤＡＴＡを画素毎に分析する。すなわち、画像データ分析部１０に連続的に入力される２つのフレームの画像データＤＡＴＡの輝度値を比較して輝度変化量を分析し、各画素毎の輝度変化量に関する情報をブラックデータ処理部２０に提供する。

ブラックデータ処理部２０は、画像データ分析部１０から提供された各画素に対応する画像データＤＡＴＡの輝度変化量を予め保存されている輝度変化量データと比較して、画像データＤＡＴＡにブラックデータを挿入し、前記挿入されたブラックデータと、前記ブラックデータが挿入された画像データＤＡＴＡを出力するか、又はブラックデータが挿入されていない元の画像データＤＡＴＡを出力する。

液晶パネル５０は、ブラックデータ処理部２０から出力された画像データによって画像を表示するが、液晶パネル５０に表示される画像は、前記輝度変化量によって挿入されたブラックデータによりモーションブラー現象が減少する。

以下、ブラックデータ処理部２０で画像データＤＡＴＡを処理する方法について詳細に説明する。

一般的な画像データ加工方法においては、印加される画像データの階調によって各画素を個別に制御するため、液晶表示装置の駆動周波数を高くしなければならない。一般に、液晶表示装置の駆動周波数としては６０Ｈｚを使用するが、各画素を個別に制御する場合、１２０Ｈｚの高い駆動周波数を適用しなければならない。このような高い駆動周波数を使用した場合、画素に画像データを充電する時間が不足して画素の充電特性が悪くなり、これにより画質が低下する。

図２は本発明の一実施形態によるブラックデータ挿入方法を示す図である。

液晶パネルに表示される画像が動画像の場合も、画像データの輝度を分析してみると、１つのフレームと次のフレームとの間で輝度が変わることはほとんどなく、通常、数フレーム毎に輝度が変わる。モーションブラー現象は現在のフレームの画像が異なる輝度を有する次のフレームの画像に変わるときに残像が残る現象であるため、図２に示すように、次のフレームの画像を表示する前にブラックデータＢＤ３０を表示することにより、モーションブラー現象を除去できる。

すなわち、全てのフレームの画像データＤＡＴＡ３０毎にブラックデータＢＤ３０を挿入するのではなく、画像データＤＡＴＡ３０が１つのフレームと次のフレームとで同一の階調を維持する場合はブラックデータＢＤ３０を挿入せず、画像データＤＡＴＡ３０の階調が２つのフレーム間で変わる場合にのみブラックデータＢＤ３０を挿入する。

ここで、２つのフレームの画像データＤＡＴＡ３０間の階調差△Ｂが大きくない場合にもブラックデータＢＤ３０を挿入すると、フレーム毎にブラックデータＢＤ３０を挿入することになるため、ブラックデータＢＤ３０を挿入するための２つのフレームの画像データＤＡＴＡ３０間の階調差△Ｂは予め一定値に設定する。

これにより、現在のフレームの画像データＤＡＴＡ３０と次のフレームの画像データＤＡＴＡ３０間の階調差△Ｂが予め設定された値以上の場合、次の１つのフレームにブラックデータＢＤ３０を挿入する。

以上、ブラックデータＢＤ３０を画像データＤＡＴＡ３０の階調が変わった後の最初の１つのフレームに挿入した場合を例に説明したが、逆に、ブラックデータＢＤ３０を画像データＤＡＴＡ３０の階調が変わる直前の１つのフレームに挿入することもできる。すなわち、階調が変わっていない画像データＤＡＴＡ３０の最後の１つのフレームにブラックデータＢＤ３０を挿入することもできる。

このように、本発明の一実施形態によるブラックデータ挿入方法においては、現在のフレームの画像データＤＡＴＡ３０の階調が、直前のフレームの画像データＤＡＴＡ３０の階調に比べて予め設定された階調差以上変わったとき、１フレーム分のブラックデータＢＤ３０を挿入することにより、残像除去効果を得る。

ブラックデータＢＤ３０をフレーム単位の画像データＤＡＴＡ３０が予め設定された階調差以上変わった場合にのみ挿入するので、一般的な駆動周波数である６０Ｈｚよりやや高い駆動周波数で液晶表示装置を駆動させることができる。

また、最小限のブラックデータＢＤ３０のみを挿入して残像を除去するので、液晶パネルを利用した画像の実現時に元の輝度を実現でき、画素の充電特性を低下させない。

以上、本発明の一実施形態によるブラックデータ挿入方法を液晶表示装置に適用した場合について説明したが、ホールドタイプ（hold type）の表示装置であれば全て適用可能である。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるブラックデータ挿入方法を示す図である。 陰極線管の画像実現を示す図である。 液晶表示装置の画像実現を示す図である。 液晶表示装置において、インパルス駆動を摸倣して単位画素に印加される画像信号を示す図である。 ブラックデータを適用した連続する画像信号を示す図である。

Claims (4)

1. 画像データ間の輝度変化量を測定するために、入力画像データストリームの画像データを分析するデータ分析部と、
   前記データ分析部で分析された輝度変化量に基づいて、前記入力画像データストリームをブラックデータで置換して、出力画像データストリームを出力するブラックデータ処理部と、
   前記ブラックデータ処理部から出力された出力画像データストリームに基づいて画像を表示する液晶パネルとを含み、
   前記ブラックデータが、最低階調の画像データであり、
   前記輝度変化量が、連続する２つのフレーム間の輝度差であり、
   前記データ分析部が、各画素に対応する画像データを個別に分析し、
   前記ブラックデータ処理部が、前記データ分析部で分析された輝度変化量が設定された輝度変化量より大きいと、前記入力画像データストリームを前記ブラックデータで置換し、
   少なくとも１つの画素の前記ブラックデータが、１つのフレーム全体の画像データと置換されることを特徴とする液晶表示装置。
   
2. 前記ブラックデータは、輝度変化が発生した最初のフレームと置換されるか、又は輝度変化が発生する直前のフレームと置換されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
   
3. 複数の画素が配列された液晶パネルを含む液晶表示装置の駆動方法において、
   入力画像データストリーム内の画像データの輝度を比較して前記画像データの輝度変化量を分析する段階と、
   前記分析された輝度変化量に基づいて前記入力画像データストリームをブラックデータで置換する段階と、
   前記ブラックデータで置換された入力画像データストリームから出力画像データストリームを出力する段階と、
   前記出力画像データストリームに基づいて前記液晶パネルに画像を表示する段階とを含み、
   前記ブラックデータが、最低階調の画像データであり、
   前記輝度変化量が、連続する２つのフレーム間の輝度差であり、
   前記各画素に対応する前記画像データを個別に分析し、
   前記輝度変化量が設定された輝度変化量より大きいと、前記入力画像データストリームを前記ブラックデータで置換し、
   少なくとも１つの画素の前記ブラックデータが、１つのフレーム全体の画像データと置換されることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
   
4. 輝度変化が発生した最初のフレーム、又は輝度変化が発生する直前のフレームを前記ブラックデータで置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の駆動方法。

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