JP4676418B2 - 液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の駆動装置に関するもので、特に、画像の輝度を部分的に強調できる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法に関するものである。

通常、液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の液晶セルと、これら液晶セルにそれぞれ供給されるビデオ信号を切り替えるための多数の制御用スイッチとから構成された液晶パネルによって、バックライトユニットから供給される光の透過量が調節されることで、画面に所望の画像を表示する。

バックライトユニットは、小型化、薄型化、軽量化の趨勢にある。この趨勢に合わせ、バックライトユニットとしては、蛍光ランプの代りに、消費電力、重さ、輝度などにおいて有利な発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという）を用いたものが提案された。

図１は、従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置を概略的に示す図である。

図１に示すように、従来の液晶表示装置の駆動装置は、ｎ個のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及びｍ個のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネル２と、各データラインＤＬ１〜ＤＬｍにアナログビデオ信号を供給するためのデータドライバー４と、各ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎにスキャン信号を供給するためのゲートドライバー６と、データドライバー４及びゲートドライバー６を制御し、入力データＲＧＢを用いてディミング信号ＤＳを生成するタイミングコントローラ８と、ディミング信号ＤＳによって複数のＬＥＤを発光させ、液晶パネル２に光を照射するＬＥＤバックライトユニット１０とを備えている。

液晶パネル２は、互いに対向して合着されたトランジスタアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板と、二つのアレイ基板の間でセルギャップを一定に維持させるためのスペーサーと、スペーサーによって保たれた液晶空間に充填される液晶とを備えている。

上記のような液晶パネル２は、ｎ個のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及びｍ個のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域に形成されたＴＦＴと、ＴＦＴに接続される液晶セルと、を備えている。ＴＦＴは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎからのスキャン信号に応答して、データラインＤＬ１〜ＤＬｍからのアナログビデオ信号を液晶セルに供給する。液晶セルは、液晶を挟んで対面する共通電極と、ＴＦＴに接続された画素電極とから構成されるので、等価的に液晶キャパシタＣｌｃとして表示される。この液晶セルは、液晶キャパシタＣｌｃに充電されたアナログビデオ信号を、次のアナログビデオ信号が充電されるまで維持させるためのストレージキャパシタＣｓｔを含む。

タイミングコントローラ８は、外部から入力されるデータＲＧＢを液晶パネル２の駆動に合わせて整列し、整列されたデータＲＧＢをデータドライバー４に供給する。また、タイミングコントローラ８は、外部から入力されるドットクロックＤＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥ、水平及び垂直同期信号Ｈｓｙｎｃ，Ｖｓｙｎｃを用いてデータ制御信号ＤＣＳ及びゲート制御信号ＧＣＳを生成し、データドライバー４及びゲートドライバー６それぞれの駆動タイミングを制御する。

また、タイミングコントローラ８は、入力されるデータＲＧＢを用いてＬＥＤバックライトユニット１０を制御するためのディミング信号ＤＳを生成する。

具体的に、タイミングコントローラ８は、入力されるデータＲＧＢの平均輝度を検出する。そして、タイミングコントローラ８は、図２に示すように、ＬＥＤバックライトユニット１０の輝度特性によって設定されたディミングカーブＡで、検出された平均輝度Ａｖｇに対応するディミング値を抽出し、ディミング信号ＤＳを生成する。図２において、Ｘ軸は、入力データＲＧＢの平均輝度Ａｖｇを示し、Ｙ軸は、ディミングカーブＡに対応するディミング値を示す。ここで、ディミングカーブＡは、ＬＥＤの輝度特性に従って高い階調になるに従いディミング値が増加する。

また、図１に示すように、ゲートドライバー６は、タイミングコントローラ８から供給されるゲート制御信号ＧＣＳによってスキャン信号、すなわち、ゲートハイ信号を順次発生するシフトレジスタを含む。このゲートドライバー６は、ゲートハイ信号を液晶パネル２の各ゲートラインＧＬに順次供給し、ゲートラインＧＬに接続されたＴＦＴをターンオンする。

データドライバー４は、タイミングコントローラ８から供給されるデータ制御信号ＤＣＳによって、タイミングコントローラ８から供給されるデータ信号Ｄａｔａをアナログビデオ信号に変換し、ゲートラインＧＬにスキャン信号が供給される一水平周期ごとに一水平ライン分のアナログビデオ信号を各データラインＤＬに供給する。すなわち、データドライバー４は、データ信号Ｄａｔａの階調値によって所定レベルを有するガンマ電圧を選択し、選択されたガンマ電圧を各データラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。このとき、データドライバー４は、極性制御信号ＰＯＬに応答して、各データラインＤＬに供給されるアナログビデオ信号の極性を反転させる。

ＬＥＤバックライトユニット１０は、複数のＬＥＤによって構成されたＬＥＤアレイ１２と、タイミングコントローラ８からのディミング信号ＤＳによって複数のＬＥＤを発光させるためのＬＥＤ制御部１４と、を備えている。

ＬＥＤ制御部１４は、ディミング信号ＤＳに対応するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍを生成してＬＥＤアレイ１２に供給する。

ＬＥＤアレイ１２は、液晶パネル２の背面に対向して配置され、反復的に配置された複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤを含む。

複数のＬＥＤは、ＬＥＤ制御部１４から供給されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍによって発光し、液晶パネル２に光を照射する。

上記のような従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置は、各ゲートラインＧＬにスキャン信号を供給し、スキャン信号に同期するように入力データＲＧＢをアナログビデオ信号に変換して各データラインＤＬに供給し、液晶セルを駆動する。そして、従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置は、予め設定された一つのディミングカーブＡにおいて入力データＲＧＢの平均輝度によって生成されたディミング信号ＤＳに対応するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍで複数のＬＥＤを発光させ、液晶セルに光を照射する。これによって、従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置は、アナログビデオ信号によって駆動された液晶セルを通してＬＥＤバックライトユニット１０から照射される光透過率を調節し、入力データに対応する画像を液晶パネル２に表示する。

しかしながら、従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置は、 入力データＲＧＢの平均輝度によって、予め設定された一つのディミングカーブＡでディミング信号ＤＳを生成するため、ＬＥＤバックライトユニットを用いて液晶パネル２に表示される画像の輝度を部分的に強調することができないという問題点があった。

また、従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置は、予め設定された一つのディミングカーブＡ内でＬＥＤバックライトユニットの輝度が決定されるため、入力データＲＧＢによる輝度可変に限界があり、消費電力が多いという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、画像の輝度を部分的に強調できる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、画質を改善できるとともに、消費電力を減少できる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の駆動装置は、複数のゲートライン及び複数のデータラインによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネルと、前記各データラインにビデオ信号を供給するためのデータドライバーと、前記各ゲートラインにスキャン信号を供給するためのゲートドライバーと、前記データ及びゲートドライバーを制御し、一フレームの入力データを複数の領域に分割し、各分割領域のデータに対する平均値から算出された全体平均値と、最大平均値及び最小平均値と、外部から設定されて入力される最小ディミングカーブ値及び最大ディミングカーブ値を用いて各分割領域のディミングカーブを再設定して複数のディミング信号を生成するタイミングコントローラと、前記複数のディミング信号によって複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）群を発光させ、前記液晶パネルに光を照射するＬＥＤバックライトユニットとを備えることを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、複数のゲートライン及び複数のデータラインによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネルの駆動方法において、一フレームの入力データを複数の領域に分割し、各分割領域のデータに対する平均値から算出された全体平均値と、最大平均値及び最小平均値と、外部から設定されて入力される最小ディミングカーブ値及び最大ディミングカーブ値を用いて各分割領域のディミングカーブを再設定して複数のディミング信号を生成する段階と、前記ゲートラインにスキャン信号を供給し、前記スキャン信号に同期するように前記入力データをビデオ信号に変換して前記データラインに供給する段階と、前記複数のディミング信号によって複数のＬＥＤ群を発光させ、前記液晶パネルに光を照射する段階とを含むことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、フレーム単位で各単位ピクセルに供給される入力データＲＧＢの最大階調値または輝度によって、最大ディミングカーブ値と最小ディミングカーブ値との間にマッピングされる新しいディミングカーブを再設定することで、ＬＥＤバックライトユニットで陰極線管のように画像の輝度を部分的に強調できるとともに、画質改善及び消費電力減少などの効果がある。

以下、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置を概略的に示す図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及び複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネル１０２と、各データラインＤＬ１〜ＤＬｍにアナログビデオ信号を供給するためのデータドライバー１０４と、各ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎにスキャン信号を供給するためのゲートドライバー１０６と、データドライバー１０４及びゲートドライバー１０６を制御し、入力データＲＧＢによってディミングカーブ（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｃｕｒｖｅ）を再設定して複数のディミング信号ＤＳｎを生成するタイミングコントローラ１０８と、各ディミング信号ＤＳｎによって複数のＬＥＤ群をそれぞれ発光させ、液晶パネル１０２に光を照射するＬＥＤバックライトユニット１１０とを備えている。

液晶パネル１０２は、互いに対向して合着されたトランジスタアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板と、二つのアレイ基板の間でセルギャップを一定に維持させるためのスペーサーと、スペーサーによって保たれた液晶空間に充填される液晶とを備えている。

上記のような液晶パネル１０２は、ｎ個のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及びｍ個のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域に形成されたＴＦＴと、ＴＦＴに接続される液晶セルとを備えている。ここで、各液晶セルは、少なくとも３個のサブピクセルを有し、少なくとも３個のサブピクセルが一つの単位ピクセルを構成する。

ＴＦＴは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎからのスキャン信号に応答して、データラインＤＬ１〜ＤＬｍからのアナログビデオ信号を液晶セルに供給する。液晶セルは、液晶を挟んで対面する共通電極と、ＴＦＴに接続された画素電極とから構成されるので、等価的に液晶キャパシタＣｌｃとして表示される。この液晶セルは、液晶キャパシタＣｌｃに充電されたアナログビデオ信号を、次のアナログビデオ信号が充電されるまで維持させるためのストレージキャパシタＣｓｔを含む。

タイミングコントローラ１０８は、図４に示すように、外部から入力されるデータＲＧＢをデータドライバー１０４に供給するデータ処理部１２０と、データドライバー１０４及びゲートドライバー１０６を制御するための制御信号ＤＣＳ，ＧＣＳを生成する制御信号生成部１２２と、ＬＥＤバックライトユニット１１０を制御するための複数のディミング信号ＤＳｎを生成するＬＥＤ制御信号生成部１２４とを備えている。

データ処理部１２０は、入力データＲＧＢを液晶パネル１０２を駆動するために適切に整列し、整列されたデータ信号Ｄａｔａをバスラインを通してデータドライバー１０４に供給する。

制御信号生成部１２２は、ドットクロックＤＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥ、水平及び垂直同期信号Ｈｓｙｎｃ，Ｖｓｙｎｃを用いて、ソーススタートパルス（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｔａｒｔ Ｐｕｌｓｅ：ＳＳＰ）、ソースシフトクロック（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｈｉｆｔ Ｃｌｏｃｋ：ＳＳＣ）、極性信号（Ｐｏｌａｒｉｔｙ：ＰＯＬ）及びソース出力イネーブル信号ＳＯＥを含むデータ制御信号ＤＣＳを生成してデータドライバー１０４に供給する。

また、制御信号生成部１２２は、データイネーブル信号ＤＥ、水平及び垂直同期信号Ｈｓｙｎｃ，Ｖｓｙｎｃを用いて、ゲートスタートパルス（Ｇａｔｅ Ｓｔａｒｔ Ｐｕｌｓｅ：ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（Ｇａｔｅ Ｓｈｉｆｔ Ｃｌｏｃｋ：ＧＳＣ）及びゲート出力信号（Ｇａｔｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ：ＧＯＥ）を含むゲート制御信号ＧＣＳを生成してゲートドライバー１０６に供給する。

ＬＥＤ制御信号生成部１２４は、図５に示すように、単位ピクセル別最大値検出部２１０、領域別平均値算出部２２０、最大／最小平均値検出部２３０、全体平均値算出部２４０、ディミングカーブ設定部２５０及びディミング信号生成部２６０を備えている。

単位ピクセル別最大値検出部２１０は、フレーム単位で液晶パネル１０２の各単位ピクセルに供給される入力データＲＧＢの最大階調値を単位ピクセル別最大値ＭＡＸｐとして検出する。単位ピクセル別最大値ＭＡＸｐは、領域別平均値算出部２２０に供給される。例えば、一つの単位ピクセルに印加される赤色、緑色及び青色データＲＧＢが‘２５５、２５０、２４５’である場合、単位ピクセルの最大値ＭＡＸｐは‘２５５’になる。

領域別平均値算出部２２０は、図６に示すように、一フレームをｎ個の領域に分割し、分割された各領域の平均値を検出する。すなわち、領域別平均値算出部２２０は、単位ピクセル別最大値検出部２１０から各分割領域に供給される単位ピクセル別最大値ＭＡＸｐを累積し、各領域別平均値Ａｖｇ＿Ｎを算出する。各領域別平均値Ａｖｇ＿Ｎは、最大／最小平均値検出部２３０、全体平均値算出部２４０及びディミング信号生成部２６０にそれぞれ供給される。

最大／最小平均値検出部２３０は、領域別平均値算出部２２０から供給される各領域別平均値Ａｖｇ＿Ｎから最大平均値Ａｖｇ＿ｍａｘ及び最小平均値（Ａｖｇ＿ｍｉｎ）を検出してディミングカーブ生成部２５０に供給する。

全体平均値算出部２４０は、領域別平均値算出部２２０から供給される各領域別平均値Ａｖｇ＿Ｎを累積し、一フレームの全体平均値Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌを検出する。一フレームの全体平均値Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌは、ディミングカーブ生成部２５０に供給される。

ディミングカーブ生成部２５０は、下記の式１のように、総分割領域数Ｎ、全体平均値Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ、最大平均値Ａｖｇ＿ｍａｘ及び最小平均値Ａｖｇ＿ｍｉｎを用いて入力される最小及び最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎ，Ｄｉｍ＿ｍａｘの間にマッピングされる新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを設定する。

式１の‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ’において、最大平均値Ａｖｇ＿ｍａｘと最小平均値Ａｖｇ＿ｍｉｎとの差は、現在の画像の輝度特性を示す要素であり、画像の部分的なピークを駆動する駆動条件に比例する。また、一フレームの全体平均値Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌは、画像が全体として明るい場合、画像の明るさを暗くしなければならないので、画像の部分的なピークを駆動する駆動条件に反比例する。

最小及び最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎ，Ｄｉｍ＿ｍａｘは、図７に示すように、ＬＥＤバックライトユニット１１０の最小輝度特性及び最大輝度特性によってそれぞれ設定される。

以下、式１によって最小及び最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘ，Ｄｉｍ＿ｍｉｎの間にマッピングされる新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅの誘導過程を整理する。

式１で新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを設定するための‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ’の範囲は、下記の式２で示される。

式２において、‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ’の最大値はｎになる。

また、各分割領域別平均が全て‘０’であるとき、全体平均値Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌが‘０’になり、‘０’をハードウェアで具現すると、‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ’は‘１’に処理される。

そして、‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌの最小値は、最小平均値（Ａｖｇ＿ｍｉｎ）が最大平均値（Ａｖｇ＿ｍａｘ）になるときに‘０’になる。

したがって、‘（Ａｖｇ＿ｍａｘ−Ａｖｇ＿ｍｉｎ）／Ａｖｇ＿ｔｏｔａｌ’に総分割数ｎを乗算してノーマライズ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）すると、下記の式３のようになる。

そして、式３に、最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの差を乗算すると、下記の式４のようになる。

また、新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅが最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの間にマッピングされるように、式４に最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎを掛け算すると、下記の式５のようになる。

例えば、図９に示すように、２４分割された液晶パネル１０２にフルホワイト（Ｆｕｌｌ Ｗｈｉｔｅ）画像が表示される場合、ディミングカーブ生成部２５０によって設定されるディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅは、下記の式６のような最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとなる。

また、図１０に示すように、２４分割された液晶パネル１０２の一つの分割領域にホワイト画像が表示され、残りの分割領域にブラック画像が表示される場合、ディミングカーブ生成部２５０によって設定されるディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅは、下記の式７のような最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘとなる。

また、図１１に示すように、２４分割された液晶パネル１０２の４個の分割領域にホワイト画像が表示され、残りの分割領域にブラック画像が表示される場合、ディミングカーブ生成部２５０によって設定されるディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅは、下記の式８のように、最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの間の値になるようにマッピングされたものである。

ディミング信号生成部２６０は、ディミングカーブ生成部２５０から再設定されて供給されるディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを用いて、領域別平均値算出部２２０から供給される各領域別平均値Ａｖｇ＿Ｎに対応するｎ個のディミング信号ＤＳｎを生成し、これをＬＥＤバックライトユニット１１０に供給する。

上記のようなＬＥＤ制御信号生成部１２４は、フレーム単位に入力データＲＧＢを分析し、図８に示すような輝度分布に基づいて、最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの間にマッピングされる新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅをフレーム単位で再設定する。そして、ＬＥＤ制御信号生成部１２４は、新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅに各分割領域の平均値Ａｖｇ＿Ｎをマッピングさせ、各分割領域の明るさを調節するためのｎ個のディミング信号ＤＳｎを生成する。このように、新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅは、ＬＥＤバックライトユニット１１０で陰極線管（ＣＲＴ）のように画像を部分的に強調できるように設定される。

また、図３に示すように、ゲートドライバー１０６は、タイミングコントローラ１０８からのゲート制御信号ＧＣＳによって、スキャン信号、すなわち、ゲートハイ信号を順次発生するシフトレジスタを含む。このゲートドライバー１０６は、ゲートハイ信号を液晶パネル１０２の各ゲートラインＧＬに順次供給し、ゲートラインＧＬに接続されたＴＦＴをターンオンさせる。

データドライバー１０４は、タイミングコントローラ１０８から供給されるデータ制御信号ＤＣＳによって、タイミングコントローラ１０８から整列されたデータ信号Ｄａｔａをアナログビデオ信号に変換し、ゲートラインＧＬにスキャン信号が供給される一水平周期ごとに一水平ライン分のアナログビデオ信号を各データラインＤＬに供給する。すなわち、データドライバー１０４は、データ信号Ｄａｔａの階調値によって所定レベルを有するガンマ電圧を選択し、選択されたガンマ電圧を各データラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。このとき、データドライバー１０４は、極性制御信号ＰＯＬに対応して、各データラインＤＬに供給されるアナログビデオ信号の極性を反転させる。

ＬＥＤバックライトユニット１１０は、ｎ個のＬＥＤ群から構成されたｎ分割ＬＥＤアレイ１１２と、タイミングコントローラ１０８からのｎ個のディミング信号ＤＳｎによってｎ個のＬＥＤ群をそれぞれ発光させるためのＬＥＤ制御部１１４とを備えている。

ＬＥＤ制御部１１４は、ｎ個のディミング信号ＤＳｎにそれぞれ対応するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ＿Ｎを生成し、これをｎ分割ＬＥＤアレイ１１２に供給する。

このために、ＬＥＤ制御部１１４は、図１２に示すように、クロック発生部３１０及びカウンター３２０によって構成された複数のパルス幅変調部３００を備えている。

クロック発生部３１０は、所定の周期を有するクロック信号ＣＬＫを発生してカウンター３２０に供給する。

カウンター３２０は、クロック発生部３１０からのクロック信号ＣＬＫをディミング信号ＤＳｎだけカウントし、図１３に示すように、複数のディミング信号ＤＳｎにそれぞれ対応する複数のパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ＿Ｎを生成する。

ｎ分割ＬＥＤアレイ１１２は、液晶パネル１０２の背面に対向するようにｎ個の分割領域に配置されたｎ個のＬＥＤ群を含む。

ｎ個のＬＥＤ群は、それぞれ反復的に配置された複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤを含むように各分割領域に配置される。

各ＬＥＤ群に配置されたＬＥＤは、ＬＥＤ制御部１１４から供給されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ＿Ｎによって発光し、各分割領域に対応する液晶パネル１０２の背面に光を照射する。

上記のような本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置は、各ゲートラインＧＬにスキャン信号を供給し、スキャン信号に同期するように入力データＲＧＢをアナログビデオ信号に変換して各データラインＤＬに供給し、液晶セルを駆動する。また、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置は、入力データＲＧＢに基づいて新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを再設定し、各分割領域の平均値Ａｖｇ＿Ｎに基づいて複数のディミング信号ＤＳｎを生成し、複数のディミング信号ＤＳｎによって複数のＬＥＤ群を発光させて各分割領域に対応する液晶パネル１０２に光を照射する。これによって、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置は、ＬＥＤバックライトユニット１１０から照射されアナログビデオ信号によって駆動された液晶セルを通過する光の光透過率を調節し、入力データに対応する画像を液晶パネル１０２に表示する。

上記のような本発明は、図９に示すようにフルホワイト画像である場合、ディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅが最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎに設定されるので、最も低いディミングカーブでＬＥＤバックライトユニット１１０を制御することで消費電力を減少できる。すなわち、本発明は、フルホワイト画像である場合、画面が全体的に明るいので、低いディミング値を有するようにディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを設定してＬＥＤバックライトユニット１１０を制御する。

また、本発明は、図１０のように一つの分割領域のみがホワイトである場合（空間的なピーク画面）、式７によって最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘがディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅに設定されるので、最も高いディミングカーブでＬＥＤバックライトユニット１１０を制御することで画像の輝度を部分的に強調できる。すなわち、本発明は、空間的なピーク画面が表示される場合、ピーク部分を最大限に明るくディミングして陰極線管のように明暗対比を増加できる。このとき、低い階調に対応する最大ディミングカーブＤｉｍ＿ｍａｘ及び最小ディミングカーブＤｉｍ＿ｍｉｎがほぼ同一であるため、暗い領域のディミングはほぼ同一になる。

そして、本発明は、図１１のように一つ以上の分割領域のみがホワイトである場合、式８によってディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの間に設定してＬＥＤバックライトユニット１１０を制御することで、画像の輝度を部分的に強調して画質を向上できる。

図１４は、図４に示したＬＥＤ制御信号生成部の他の実施の形態を示すブロック図である。

図１４に示すように、ＬＥＤ制御信号生成部１２４は、輝度／色分離部４００、単位ピクセル別輝度検出部４１０、領域別平均輝度算出部４２０、最大／最小平均輝度検出部４３０、全体平均輝度算出部４４０、ディミングカーブ設定部４５０及びディミング信号生成部４６０を備えている。

輝度／色分離部４００は、入力データＲＧＢを輝度成分Ｙ及び色差成分Ｕ，Ｖに分離する。ここで、輝度成分Ｙ及び色差成分Ｕ，Ｖは、下記の式９乃至１１によって求められる。

Ｙ＝０．２９９×Ｒｉ＋０．５８７×Ｇｉ＋０．１１４×Ｂｉ （９）
Ｕ＝０．４９３×（Ｂｉ−Ｙ） （１０）
Ｖ＝０．８８７×（Ｒｉ−Ｙ） （１１）

単位ピクセル別輝度検出部４１０は、輝度／色分離部４００から液晶パネル１０２の各単位ピクセルに供給される輝度成分Ｙｐを検出する。

領域別平均輝度算出部４２０は、図６に示すように、一フレームをｎ個の領域に分割し、単位ピクセル別輝度検出部４１０から供給される単位ピクセル別輝度成分Ｙｐから各分割領域の平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎを検出する。すなわち、領域別平均輝度算出部４２０は、各分割領域の全ての単位ピクセル別輝度成分Ｙｐを累積して各領域別平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎを算出する。各領域別平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎは、最大／最小平均輝度検出部４３０、全体平均輝度算出部４４０及びディミング信号生成部４６０にそれぞれ供給される。

最大／最小平均輝度検出部４３０は、領域別平均輝度算出部４２０から供給される各領域別平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎのうち最大平均輝度ＹＡｖｇ＿ｍａｘ及び最小平均輝度ＹＡｖｇ＿ｍｉｎを検出し、それらをディミングカーブ生成部４５０に供給する。

全体平均輝度算出部４４０は、領域別平均輝度算出部４２０から供給される各領域別平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎを累積し、一フレームの全体平均輝度ＹＡｖｇ＿ｔｏｔａｌを検出する。一フレームの全体平均輝度ＹＡｖｇ＿ｔｏｔａｌは、ディミングカーブ生成部４５０に供給される。

ディミングカーブ生成部４５０は、下記の式１２のように、総分割領域数Ｎ、全体平均輝度値ＹＡｖｇ＿ｔｏｔａｌ、最大平均輝度値ＹＡｖｇ＿ｍａｘ及び最小平均輝度値ＹＡｖｇ＿ｍｉｎを用いて入力される最小及び最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎ，Ｄｉｍ＿ｍａｘの間にマッピングされる新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅを設定する。

ディミング信号生成部４６０は、ディミングカーブ生成部４５０から再設定されて供給されるディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅで、領域別平均輝度算出部４２０から供給される各領域別平均輝度値ＹＡｖｇ＿Ｎに対応するｎ個のディミング信号ＤＳｎを生成してＬＥＤバックライトユニット１１０に供給する。

上記のようなＬＥＤ制御信号生成部１２４は、フレーム単位の入力データＲＧＢを分析し、輝度分布によって、図８に示すように、最大ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍａｘと最小ディミングカーブ値Ｄｉｍ＿ｍｉｎとの間にマッピングされる新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅをフレーム単位で再設定する。そして、ＬＥＤ制御信号生成部１２４は、新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅに各分割領域の平均輝度ＹＡｖｇ＿Ｎをマッピングさせ、各分割領域の明るさを調節するためのｎ個のディミング信号ＤＳｎを生成する。ここで、新しいディミングカーブＤｉｍ＿ｃｕｒｖｅは、ＬＥＤバックライトユニット１０で陰極線管（ＣＲＴ）のように画像を部分的に強調できるように設定される。

以上説明した本発明は、上述した実施の形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって明らかであろう。

従来のＬＥＤバックライトユニットを用いた液晶表示装置の駆動装置を概略的に示す図である。 従来のＬＥＤバックライトユニットを制御するためのディミングカーブを示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置を概略的に示す図である。 図３に示したタイミングコントローラのブロック図である。 図４に示した本発明の第１実施の形態に係るＬＥＤ制御信号生成部のブロック図である。 図５に示した領域別平均値を算出するための液晶パネルの分割領域を示す図である。 図５に示したディミングカーブ設定部に供給される最小及び最大ディミングカーブ値を示すグラフである。 図５に示したディミングカーブ設定部に再設定されるディミングカーブを示すグラフである。 図５に示したディミングカーブ設定部によってディミングカーブを再設定するための画像の例を示す図である。 図５に示したディミングカーブ設定部によってディミングカーブを再設定するための画像の他の例を示す図である。 図５に示したディミングカーブ設定部によってディミングカーブを再設定するための画像の他の例を示す図である。 図３に示したＬＥＤ制御部のブロック図である。 図１２に示したＬＥＤ制御部で生成される複数のパルス幅変調信号を示す波形図である。 図４に示した本発明の第２実施の形態に係るＬＥＤ制御信号生成部のブロック図である。

符号の説明

１０４ データドライバー １０６ ゲートドライバー
１０８ タイミングコントローラ
１１２ ＬＥＤアレイ
１１４ ＬＥＤ制御部

Claims (16)

1. 複数のゲートライン及び複数のデータラインによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネルと、
   前記各データラインにビデオ信号を供給するためのデータドライバーと、
   前記各ゲートラインにスキャン信号を供給するためのゲートドライバーと、
   前記データ及びゲートドライバーを制御し、一フレームの入力データを複数の領域に分割し、各分割領域のデータに対する平均値から算出された全体平均値と、最大平均値及び最小平均値と、外部から設定されて入力される最小ディミングカーブ値及び最大ディミングカーブ値を用いて各分割領域のディミングカーブを再設定して複数のディミング信号を生成するタイミングコントローラと、
   前記複数のディミング信号によって複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）群を発光させ、前記液晶パネルに光を照射するＬＥＤバックライトユニットと、を備えることを特徴とする液晶表示装置の駆動装置。
2. 前記タイミングコントローラは、
   前記入力データを整列して前記データドライバーに供給するデータ処理部と、
   前記データ及びゲートドライバーをそれぞれ制御するための制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記複数のディミング信号を生成するＬＥＤ制御信号生成部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
3. 前記ＬＥＤ制御信号生成部は、
   単位ピクセルにそれぞれ供給される前記入力データの最大階調値を検出する単位ピクセル別最大値検出部と、
   前記各分割領域の単位ピクセル別最大階調値の平均値を算出する領域別平均値算出部と、
   前記領域別平均値から前記最大平均値及び前記最小平均値を検出する最大／最小平均値検出部と、
   前記領域別平均値の前記全体平均値を算出する全体平均値算出部と、
   前記最小ディミングカーブ値及び最大ディミングカーブ値と、前記全体平均値、前記最大平均値及び前記最小平均値を用いて前記ディミングカーブを再設定するディミングカーブ設定部と、
   前記ディミングカーブ設定部によって再設定された前記ディミングカーブを用いて、前記領域別平均値に対応する前記複数のディミング信号を生成するディミング信号生成部と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
4. 前記ディミングカーブ設定部は、｛（（最大ディミングカーブ値−最小ディミングカーブ値）／全体分割領域数）×（（最大平均値−最小平均値）／全体平均値）＋最小ディミングカーブ値｝によって前記ディミングカーブを再設定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装置。
5. 前記ＬＥＤ制御信号生成部は、
   前記入力データを輝度成分と色差成分とに分離する輝度／色分離部と、
   単位ピクセルにそれぞれ供給される輝度成分を検出する単位ピクセル別輝度検出部と、
   前記各分割領域の単位ピクセル別輝度成分の平均輝度を算出する領域別平均輝度算出部と、
   前記領域別平均輝度から最大平均輝度及び最小平均輝度を検出する最大／最小平均輝度検出部と、
   前記領域別平均輝度の全体平均輝度を算出する全体平均輝度算出部と、
   前記最小ディミングカーブ値及び前記最大ディミングカーブ値と、前記全体平均輝度、前記最大平均輝度及び前記最小平均輝度を用いて前記ディミングカーブを再設定するディミングカーブ設定部と、
   前記ディミングカーブ設定部によって再設定された前記ディミングカーブに基づいて、前記領域別平均輝度によって前記複数のディミング信号を生成するディミング信号生成部と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
6. 前記ディミングカーブ設定部は、｛（（最大ディミングカーブ値−最小ディミングカーブ値）／全体分割領域数）×（（最大平均輝度−最小平均輝度）／全体平均輝度）＋最小ディミングカーブ値）によって前記ディミングカーブを再設定することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の駆動装置。
7. 前記ディミングカーブ設定部によって設定されるディミングカーブは、入力データに基づいて、最大ディミングカーブ値、最小ディミングカーブ値、最小ディミングカーブ値と最大ディミングカーブ値との間の所定の値の何れか一つに設定されることを特徴とする請求項４または６に記載の液晶表示装置の駆動装置。
8. 前記ＬＥＤバックライトユニットは、
   前記各分割領域に対応する複数のＬＥＤ群から構成された分割ＬＥＤアレイと、
   前記複数のディミング信号によって前記複数のＬＥＤ群をそれぞれ発光させるためのＬＥＤ制御部と、を備えることを特徴とする請求項３または５に記載の液晶表示装置の駆動装置。
9. 前記ＬＥＤ制御部は、所定の周期を有するクロック信号をカウントし、前記複数のディミング信号にそれぞれ対応する複数のパルス幅変調信号を生成し、生成された複数のパルス幅変調信号によって前記各ＬＥＤ群をそれぞれ発光させる複数のパルス幅変調部を備えることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の駆動装置。
10. 複数のゲートライン及び複数のデータラインによって定義される領域ごとに形成された液晶セルを含む液晶パネルの駆動方法において、
    一フレームの入力データを複数の領域に分割し、各分割領域のデータに対する平均値から算出された全体平均値と、最大平均値及び最小平均値と、外部から設定されて入力される最小ディミングカーブ値及び最大ディミングカーブ値を用いて各分割領域のディミングカーブを再設定して複数のディミング信号を生成する段階と、
    前記ゲートラインにスキャン信号を供給し、前記スキャン信号に同期するように前記入力データをビデオ信号に変換して前記データラインに供給する段階と、
    前記複数のディミング信号によって複数のＬＥＤ群を発光させ、前記液晶パネルに光を照射する段階と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
11. 前記複数のディミング信号を生成する段階は、
    単位ピクセルにそれぞれ供給される前記入力データの最大階調値を検出する段階と、
    前記各分割領域の単位ピクセル別最大階調値の平均値を算出する段階と、
    前記領域別平均値から前記最大平均値及び前記最小平均値を検出する段階と、
    前記領域別平均値の前記全体平均値を算出する段階と、
    前記最小ディミングカーブ値及び前記最大ディミングカーブ値と、前記全体平均値、前記最大平均値及び前記最小平均値を用いて前記ディミングカーブを再設定する段階と、
    前記再設定された前記ディミングカーブを用いて、前記領域別平均値に対応する前記複数のディミング信号を生成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置の駆動方法。
12. 前記ディミングカーブを再設定する段階は、｛（（最大ディミングカーブ値−最小ディミングカーブ値）／全体分割領域数）×（（最大平均値−最小平均値）／全体平均値）＋最小ディミングカーブ値｝によって前記ディミングカーブを再設定することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
13. 前記複数のディミング信号を生成する段階は、
    前記入力データを輝度成分と色差成分とに分離する段階と、
    単位ピクセルにそれぞれ供給される輝度成分を検出する段階と、
    前記各分割領域の単位ピクセル別輝度成分の平均輝度を算出する段階と、
    前記領域別平均輝度から最大平均輝度及び最小平均輝度を検出する段階と、
    前記領域別平均輝度の全体平均輝度を算出する段階と、
    前記最小ディミングカーブ値及び前記最大ディミングカーブ値と、前記全体平均輝度、前記最大平均輝度及び前記最小平均輝度を用いて前記ディミングカーブを再設定する段階と、
    前記再設定されたディミングカーブを用いて、前記領域別平均輝度に対応する前記複数のディミング信号を生成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置の駆動方法。
14. 前記ディミングカーブを再設定する段階は、｛（（最大ディミングカーブ値−最小ディミングカーブ値）／全体分割領域数）×（（最大平均輝度−最小平均輝度）／全体平均輝度）＋最小ディミングカーブ値｝によって前記ディミングカーブを再設定することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の駆動方法。
15. 前記再設定されるディミングカーブは、入力データによって、最大ディミングカーブ値、最小ディミングカーブ値、最小ディミングカーブ値と最大ディミングカーブ値との間の所定の値の何れか一つに設定されることを特徴とする請求項１２または１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
16. 前記複数のＬＥＤ群を発光させる段階は、
    所定の周期を有するクロック信号をカウントし、前記複数のディミング信号にそれぞれ対応する複数のパルス幅変調信号を生成する段階と、
    生成された複数のパルス幅変調信号を、前記各分割領域に対応するように配置された前記複数のＬＥＤ群にそれぞれ供給して発光させる段階と、を含むことを特徴とする請求項１１または１３に記載の液晶表示装置の駆動方法。

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