JP5307392B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、動画の画質を改善することができる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

一般に、液晶表示装置は、大きく画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに駆動信号を印加する駆動部とに区分できる。前記液晶パネルは、図示していないが、一定のセルギャップを有して合着された２つの基板と、前記２つの基板の間に形成された液晶層とで構成される。

前記液晶パネルに表現される映像が停止画の場合、一つのフレームからなり、複数の順次的な停止画が連続して表現される動画の場合、複数のフレームからなるようになる。前記映像が動画の場合、前記液晶層は、各フレームに該当するデータ信号の大きさだけ連続して駆動するようになる。一方、前記各フレームのデータ信号の大きさは、液晶層で階調電圧の大きさで表現されて前記液晶層の液晶分子の方向を変化させるようになるが、前記液晶分子は、誘電異方性を有しているから、液晶分子の長軸方向が変化すれば誘電率が変化する。前記誘電率の変化により、前記液晶層にかかる階調電圧が変化し、前記階調電圧の変化により、液晶層の液晶分子の応答速度が顕著に低下する。

すなわち、前記液晶に印加される階調電圧が、低い階調電圧から高い階調電圧に変わる場合、現在のフレームデータ信号の階調電圧は、前のフレームデータ信号の階調電圧の影響を受けるから、直ちに所望の階調電圧に到達できず、前記データ信号が数フレーム経過した後にはじめて正常階調電圧に到達するようになる。このような現象は、前記液晶パネル上において第２番目のフレームの映像に前の時間の第１番目のフレームの映像がぼんやりと重なる残像で表現されることができる。したがって、前記階調電圧を設定するデータ信号を正常値よりより高い値にオーバードライビング（ｏｖｅｒ ｄｒｉｖｉｎｇ）することにより、前記液晶分子の応答速度を改善する方法が研究されつつある。

図１は、従来のオーバードライビング回路が備えられた液晶表示装置を示した図である。
図１に示すように、従来の液晶表示装置は、所定の画像を表示する液晶パネル２と、前記液晶パネル２を駆動するためのゲートドライバー４及びデータドライバー６と、前記ゲートドライバー４及びデータドライバー６を制御するタイミングコントローラ８を備える。従来のオーバードライビング回路が備えられた液晶表示装置は、広く公知された技術であるから簡略に説明する。

また、従来の液晶表示装置は、外部のシステムから供給されたデータをオーバードライビング補償したデータに変調して、前記変調データを前記データドライバー６に供給するＯＤＣ駆動部１０をさらに備える。

前記ＯＤＣ駆動部１０は、外部のシステムから供給されたデータを１フレーム間遅延させて、これを出力するフレームメモリ１２と、前記外部のシステムから供給されたデータ及び前記フレームメモリ１２から遅れたデータを用いて、前記外部のシステムから供給されたデータを各々異なる割合でオーバードライビング補償するルックアップテーブル１４とを備える。

前記ルックアップテーブル１４は、前記外部のシステムから供給されたデータをＸ軸に配列し、前記フレームメモリ１２から遅れたデータをＹ軸に配列して、前記Ｘ軸とＹ軸とが会う部分に前記外部のシステムから供給されたデータを互いに異なる割合でオーバードライビング補償したデータを入力して作られる。結局、前記ルックアップテーブル１４は、前記外部のシステムからのデータ及び前記フレームメモリ１２から遅れたデータが供給されれば、前記外部のシステムからのデータ及び前記遅れたデータが合う部分に該当するオーバードライビング補償されたデータを前記データドライバー６に出力する。前記データドライバー６は、前記オーバードライビング補償されたデータをアナログ電圧に変換して、前記液晶パネル２に供給する。これにより、前記液晶パネル２に形成された液晶は、より高い階調電圧でオーバードライビングするようになる。

このように、前記オーバードライビング駆動部１０は、外部のシステムから供給されたデータをオーバードライビングして前記液晶パネル２に供給するようになる。前記オーバードライビング駆動部１０は、階調変化に対して一定の割合でデータをオーバードライビング補償するようになる。速く動く映像が前記液晶パネル２に表示される場合に、液晶の応答速度が遅いから、映像の輪郭に劣化が発生する。このような場合、前記オーバードライビング方式を適用するようになれば、前記映像の輪郭劣化が発生しない。前記速く動く映像と異なり、動きがほとんどない映像にも前記オーバードライビング方式を適用するようになれば、前記映像の輪郭部分に画質異常が発生するようになる。

また、動きがほとんどない映像にオーバードライビング方式を適用することにより、前記オーバードライビング方式を適用しなくてもよい映像にオーバードライビング方式を適用するようになって、消費電力が増加するという問題が発生する。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、動画の画質を改善することができる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、消費電力を減少させることができる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明による液晶表示装置は、液晶パネルの画素に入力されるデータを供給する入力部と、前記入力部から入力された画素データをオーバードライビング補償するオーバードライビング補償部と、前記入力部からの画素データと前記オーバードライビング補償部からの補償データのうちのいずれか一つを選択する選択部と、前記入力部から入力される画素データの動き有無を感知して、前記選択部を制御する選択制御部と、を備えることを特徴とする。
上記の目的を達成すべく、本発明による液晶表示装置の駆動方法は、画素データを入力するステップと、前記入力された画素データをオーバードライビング補償するステップと、前記入力された画素データの動き有無を感知して、その結果に応じて前記入力された画素データと前記オーバードライビング補償されたデータのうちのいずれか一つのデータを選択するステップと、前記選択されたデータに該当する映像を表示するステップと、をさらに含むことを特徴とする。

本発明による液晶表示装置によれば、入力される映像の速度を感知して、前記映像の速度に応じてオーバードライビング駆動をするか否かを決定することによって、入力された映像の速度と関係なしでオーバードライビング駆動をして映像の境界部に画質異常が発生した従来の液晶表示装置に比べて、画質を向上させることができる。
また、本発明による液晶表示装置は、映像の速度に応じてオーバードライビング駆動をするか否かを適用するから、消費電力を減少させることができる。

図２は、本発明に係る液晶表示装置を示した図である。
図２に示すように、本発明による液晶表示装置は、映像を表示する液晶パネル１０２と、前記液晶パネル１０２上の複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎを駆動するためのゲートドライバー１０４と、前記液晶パネル１０２上の複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍを駆動するためのデータドライバー１０６と、前記ゲートドライバー１０４及びデータドライバー１０６の駆動タイミングを制御するタイミングコントローラ１０８とを備える。

また、本発明による液晶表示装置は、外部のシステムから供給されたデータを互いに異なる割合でオーバードライビング補償したデータを出力するルックアップテーブル１１８、前記外部のシステムから供給されたデータと前記ルックアップテーブル１１８から出力されたデータを選択的に前記データドライバー１０６に出力する選択部１２０、及び前記選択部１２０が前記外部のシステムから供給されたデータとオーバードライビング補償データのうちのいずれか一つを選択するようにする制御信号を生成するデータ選択制御部１１０をさらに備える。

前記液晶パネル１０２は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎと複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとによって区分された領域に各々形成された画素を備える。これらの画素それぞれは、対応するゲートラインＧＬと対応するデータラインＤＬとの間の交差部に形成された薄膜トランジスタＴＦＴ、及び前記薄膜トランジスタＴＦＴと共通電極Ｖｃｏｍ電極との間に接続された液晶セルＣｌｃを備える。

前記薄膜トランジスタＴＦＴは、対応するゲートラインＧＬ上のゲートスキャン信号に応答して、対応するデータラインＤＬから対応する液晶セルＣｌｃに供給される画素データ電圧を切り替える。前記液晶セルＣｌｃは、液晶層を間に隔てて対面する共通電極と、薄膜トランジスタＴＦＴに接続された画素電極とで構成される。このような液晶セルＣｌｃは、対応する薄膜トランジスタＴＦＴを経由して供給される画素データ電圧を充電する。また、前記液晶セルＣｌｃに充電された電圧は、対応する薄膜トランジスタＴＦＴがターンオン（ｔｕｒｎ−ｏｎ）するごとに更新されるようになる。

これに加えて、前記液晶パネル１０２上の画素のそれぞれは、前記薄膜トランジスタＴＦＴと以前ゲートラインとの間に接続されたストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を備える。前記ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、前記液晶セルＣｌｃに充電された電圧の自然的な減少を最小化する。

前記ゲートドライバー１０４は、前記タイミングコントローラ１０８からのゲート制御信号ＧＣＳに応答して、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎに複数のゲートスキャン信号を対応するように供給する。これらの複数のゲートスキャン信号は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎを１水平同期信号の期間ずつ順次イネーブル（Ｅｎａｂｌｅ）させる。

前記データドライバー１０６は、前記タイミングコントローラ１０８からのデータ制御信号ＤＣＳに応答して、複数のゲートラインＤＬ１〜ＤＬｍのうちのいずれか一つがイネーブルされるごとに、複数の画素データ電圧を発生して、前記液晶パネル１０２上の複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍにそれぞれ供給する。そのために、前記データドライバー１０６は、前記タイミングコントローラ１０８から画素データを１ライン分ずつ入力し、ガンマ電圧セットを用いて入力された１ライン分の画素データをアナログ形態の画素データ電圧に変換する。

前記タイミングコントローラ１０８は、図示していない外部のシステム（例えば、コンピュータシステムのグラフィックモジュールまたはテレビ受信システムの映像復調モジュール）からのデータクロックＤＣＬＫ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及びデータイネーブル信号ＤＥを用いて、前記ゲート制御信号ＧＣＳ、データ制御信号ＤＣＳ及び極性反転信号ＰＯＬを生成する。前記ゲート制御信号ＧＣＳは、前記ゲートドライバー１０４に供給され、前記データ制御信号ＤＣＳ及び極性反転信号ＰＯＬは、前記データドライバー１０６に供給される。

前記データ選択制御部１１０は、現在のフレームの間に外部のシステムから供給されたデータを１フレームの間に遅延させるフレーム遅延器１１２、前記現在のフレームデータ及び前記フレーム遅延器１１２から遅れた前のフレームデータを用いて、Ｘ軸方向に映像の動き量を検出する水平動き量検出部１１４、及び前記水平動き量検出部１１４から検出された動き量と基準動き量とを比較して、その比較結果に応じるデータ選択制御信号を生成する比較部１１６を備える。

以下、前記データ選択制御部１１０の各構成要素について詳細に説明する。
前記フレーム遅延器１１２は、図１の液晶表示装置に示すフレームメモリ（図１の１０）と同じ機能を果たす。前記フレーム遅延器１１２は、現在のフレームの間に外部のシステムから供給されたデータを１フレームの間に遅延させる。また、前記フレーム遅延器１１２は、１フレームの間に遅延させた前のフレームデータを前記水平動き量検出部１１４に出力する。

前記水平動き量検出部１１４は、前記フレーム遅延器１１２から供給された前のフレームデータと現在のフレームデータとを用いて、前のフレームと現在のフレームとの間で映像がどれくらいＸ軸方向へ移動したかを検出する。前記水平動き量検出部１１４は、前記前のフレームと現在のフレームとの間の映像の動きを検出し、前記映像が動いた値を算出する。前記水平動き量検出部１１４は、Ｘ軸方向に動いた画素数を算出する。前記水平動き量検出部１１４は、前記算出された値を前記比較部１１６に供給する。

前記比較部１１６は、前記水平動き量検出部１１４から供給された動き値と予め設定された基準動き値とを比較する。例えば、前記基準動き値が４個の画素数であれば、前記比較部１１６は、前記水平動き量検出部１１４から供給された動き値が前記４個の画素数以上である場合と以下である場合の各々に該当するデータ選択制御信号を生成する。

前記水平動き量検出部１１４から供給された動き値が前記基準動き値より大きい場合、前記比較部１１６は、第１論理（例えば、ハイ）のデータ選択制御信号を生成する。また、前記水平動き量検出部１１４から供給された動き値が前記基準動き量より小さな場合、前記比較部１１６は、第２論理（例えば、ロー）のデータ選択制御信号を生成する。前記比較部１１６から生成された第１及び第２論理のデータ選択制御信号は、前記選択部１２０に供給される。

前記ルックアップテーブル１１８は、図１の液晶表示装置のルックアップテーブル（図１の１４）と同様である。前記ルックアップテーブル１１８は、前記外部のシステムから供給されたデータをＸ軸に配列し、前記フレーム遅延器１１２から遅れたデータをＹ軸に配列して、前記Ｘ軸とＹ軸とが合う部分に前記外部のシステムから供給されたデータを互いに異なる割合でオーバードライビング補償したデータを入力して作られる。結局、前記ルックアップテーブル１１８は、前記外部のシステムからのデータ及び前記フレーム遅延器１１２から遅れたデータが供給されれば、前記外部のシステムからのデータ及び前記遅れたデータが会う部分に該当するオーバードライビング補償されたデータを前記選択部１２０に出力する。

前記選択部１２０には、前記ルックアップテーブル１１８からのオーバードライビング補償データと前記外部のシステムからのデータとが供給される。また、前記選択部１２０には、上述のように、データ選択制御部１１０から生成された第１及び第２論理のデータ出力制御信号が供給される。

前記選択部１２０は、前記第１及び第２論理のデータ出力制御信号に応じて、前記ルックアップテーブル１１８からのオーバードライビング補償データと前記外部のシステムからデータのうちのいずれか一つのデータを前記データドライバー１０６に出力するようになる。

詳しく説明すれば、前記選択部１２０は、前記データ選択制御部１１０から第１論理のデータ出力制御信号が供給されれば、前記ルックアップテーブル１１８からのオーバードライビング補償データを選択して前記データドライバー１０６に供給する。前記データドライバー１０６に供給されたオーバードライビング補償データはアナログ電圧に変換されて、前記液晶パネル１０２に供給される。前記液晶パネル１０２は、前記オーバードライビング補償されたアナログ電圧が供給されることによって、前記液晶パネル１０２に形成された液晶をオーバードライビング駆動するようになる。

前記選択部１２０が前記データドライバー１０６にオーバードライビング補償されたデータを供給することは、現在のフレームで外部のシステムから供給されたデータが速く動く映像であるということを意味する。すなわち、現在のフレームで外部のシステムから供給されたデータが基準値より速く動く映像であるから、前記選択部１２０がオーバードライビング補償されたデータを前記データドライバー１０６に供給して、前記液晶パネル１０２をオーバードライビング駆動されるようにする。

前記選択部１２０は、前記データ選択制御部１１０から第２論理のデータ出力制御信号が供給されれば、外部のシステムから供給されたデータを選択して、前記データドライバー１０６に供給する。前記データドライバー１０６に供給されたデータは、アナログ電圧に変換されて前記液晶パネル１０２に供給される。前記液晶パネル１０２は、前記アナログ電圧により画像を表示するようになる。

前記選択部１２０が前記データドライバー１０６に外部のシステムからのデータを供給することは、現在のフレームで外部のシステムから供給されたデータが遅く動く映像ということを意味する。すなわち、現在のフレームで外部のシステムから供給されたデータが基準値より遅く動く映像であるから、前記選択部１２０が外部のシステムからのデータを前記データドライバー１０６に供給して、前記液晶パネル１０２を駆動する。

このように、外部のシステムから供給されたデータが基準値より速いか遅いかを判断して、各々の場合に応じて前記液晶パネル１０２のオーバードライビング駆動をするか否かを決定する。前記液晶パネル１０２に遅い映像が表示される場合にはオーバードライビング駆動をせず、前記液晶パネル１０２に速い映像が表示される場合にオーバードライビング駆動をすることにより、従来の液晶表示装置から発生した画質異常を防止することができる。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

従来のオーバードライビング回路が備えられた液晶表示装置を示した図である。 本発明に係る液晶表示装置を示した図である。

符号の説明

１０２ 液晶パネル
１０４ ゲートドライバー
１０６ データドライバー
１０８ タイミングコントローラ
１１０ データ選択制御部
１１２ フレーム遅延器
１１４ 水平動き量検出部
１１６ 比較部
１１８ ルックアップテーブル
１２０ 選択部

Claims (4)

1. 液晶表示装置であって、
   液晶パネルの画素に入力される画素データを供給する入力部と、
   該入力部から入力された画素データを１フレームだけ遅延させるフレーム遅延器と、
   該入力部から入力された現在のフレームの画素データの階調電圧の値と該フレーム遅延器によって１フレームだけ遅延させられた画素データの階調電圧の値とに基づいてオーバードライビング補償に使用される階調電圧の値を決定し、該決定されたオーバードライビング補償に使用される階調電圧の値を使用して該入力部から入力された画素データを互いに異なる割合でオーバードライビング補償するオーバードライビング補償部と、
   該入力部からオーバードライビング補償されていない該画素データを受信し、該オーバードライビング補償部から該オーバードライビング補償された画素データを受信し、該入力部からの該画素データと該オーバードライビング補償部からの該オーバードライビング補償された画素データのうちのいずれか１つを選択して出力する選択部と、
   該入力部から入力される画素データの動き有無を感知して、該選択部を制御する選択制御部と、を備え、
   該選択制御部は、
   該フレーム遅延器と、
   該フレーム遅延器からの１フレーム分遅れた画素データ及び該入力部から入力された現在のフレームの画素データを用いて、１フレーム前のフレームと現在のフレームとの間の映像の動きを検出することで、該１フレーム分遅れた画素データと該入力部から入力された現在のフレームの画素データとの間で映像が移動した移動量を表す値を検出する動き検出部と、
   該動き検出部から検出された移動量を表す値と基準値とを比較して、その比較結果に応じて第１論理の制御信号又は第２論理の制御信号を生成する比較部とを備え、
   該移動量を表す値が該基準値と等しいか又はより大きい場合に、該選択制御部は、該第１論理の制御信号によって該選択部が該オーバードライビング補償部から供給された該オーバードライビング補償された画素データを選択して出力するようにし、
   該移動量を表す値が該基準値よりも小さい場合に、該選択制御部は、該第２論理の制御信号によって該選択部が該入力部からのオーバードライビング補償されていない該画素データを選択して出力するようにし、
   該動き検出部は、該フレーム遅延器の出力と該比較部の入力との間に直接配置されることを特徴とする液晶表示装置。
   
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、該動き検出部は、該入力部から入力された画素データの水平方向の移動量を検出することを特徴とする液晶表示装置。
   
3. 液晶表示装置の駆動方法であって、
   液晶パネルの画素に入力される画素データを入力部から受信するステップと、
   フレーム遅延器を使用して、該入力部から入力された画素データを１フレームだけ遅延させるステップと、
   オーバードライビング補償部において、該入力部から入力された現在のフレームの画素データの階調電圧の値と該フレーム遅延器によって１フレームだけ遅延させられた画素データの階調電圧の値とに基づいてオーバードライビング補償に使用される階調電圧の値を決定し、該決定されたオーバードライビング補償に使用される階調電圧の値を使用して該受信した画素データを互いに異なる割合でオーバードライビング補償することでオーバードライビング補償データを出力するステップと、
   動き検出部において、該フレーム遅延器からの１フレーム分遅れた画素データ及び該入力部から入力された現在のフレームの画素データを用いて、１フレーム前のフレームと現在のフレームとの間の映像の動きを検出することで、該１フレーム分遅れた画素データと該入力部から入力された現在のフレームの画素データとの間で映像が移動した移動量を表す値を検出するステップと、
   比較部において、該動き検出部から検出された移動量を表す値と基準値とを比較して、その比較結果に応じて第１論理の制御信号又は第２論理の制御信号を生成するステップと、
   該受信した画素データの動き有無の結果に応じて、該入力部からオーバードライビング補償されていない該画素データ及び該オーバードライビング補償部から該オーバードライビング補償データの双方を受信した選択制御部によって、該オーバードライビング補償されていない該画素データと該オーバードライビング補償データのうちの何れか１つのデータを選択するステップと、
   該選択されたデータに該当する映像を表示するステップとを含み、
   該入力部から受信した画素データの動き有無の感知は、
   該入力部から受信した画素データの移動量を表す値を感知するステップと、
   該感知された移動量を表す値と基準値とを比較するステップと、
   該比較結果に応じる制御信号を生成するステップとを含み、
   該移動量を表す値が該基準値と等しいか又はより大きい場合に、該選択制御部は、第１論理の制御信号によって選択部が該オーバードライビング補償データを選択して出力するようにし、
   該移動量を表す値が該基準値よりも小さい場合に、該選択制御部は、第２論理の制御信号によって該選択部が該オーバードライビング補償されていない該画素データを選択して出力するようにし、
   該動き検出部は、該フレーム遅延器の出力と該比較部の入力との間に直接配置されることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
   
4. 請求項３に記載の液晶表示装置の駆動方法において、該入力部から受信した画素データの移動量を表す値を感知するステップは、該入力部から受信した該画素データの水平方向の移動量を検出するステップを含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

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