JP5523278B2

JP5523278B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP5523278B2
Application number: JP2010234200A
Authority: JP
Inventors: スンファイ; キドクキム; デヒュンイ
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN102117605B; KR101366964B1; US20110157111A1; JP2011138105A; CN102117605A; KR20110077947A; US8531388B2

Description

本発明は、動画応答時間（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＲｅｓｐｏｎｓｅＴｉｍｅ、以下、「ＭＰＲＴ」という）を向上させることのできる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置はスイッチング素子であって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用して動画を表示している。この液晶表示装置は、陰極線管（ＣＲＴ）に比べて薄型化及び高精細化が可能であるから、携帯用情報機器、事務機器、コンピュータなどにおいて表示器に応用されることはもちろん、テレビにも応用され、ＣＲＴからの代替が進んでいる。

液晶表示装置を介して動画を表示する際、液晶の維持特性によって画面が鮮明でなくて薄暗く見えるモーションブラーが現れるおそれがある。ＭＰＲＴ性能を向上させるために、スキャニングバックライト駆動技術が提案された。スキャニングバックライト駆動技術は、図１及び図２のように、表示ラインのスキャン方向に沿ってバックライトユニットの光源を順次点滅させて、ＣＲＴのインパルス駆動と類似の効果を提供して、液晶表示装置のモーションブラーを改善する。図１及び図２において、黒い色で表示された部分は、バックライトが消灯されたことを示し、白色で表示された部分は、バックライトが点灯されたことを示す。

ところが、スキャニングバックライト駆動技術には、次のような問題点がある。

第１に、スキャニングバックライト駆動技術による場合、毎フレーム期間ごとにバックライトユニットの光源が一定時間の間に消灯されるために画面が暗くなるという短所がある。このような短所を改善するために、画面の明るさに応じて消灯時間を調節する方法が検討されるが、この場合、明るい画面で消灯時間が短くなるか、又は消灯時間がなくなるようになるので、ＭＰＲＴ性能改善の効果が小さくなる。

第２に、スキャニングバックライト駆動技術による場合、スキャニングブロック間の光源の点灯／消灯タイミングが互いに異なるため、ブロック境界部から光干渉が発生するという短所がある。

第３に、スキャニングバックライト駆動技術は、液晶表示パネルに出射される光をスキャニングブロック単位で制御できなければならないために、バックライトユニットにおいて光源の配置位置に制限を受ける。バックライトユニットは、直下型（Ｄｉｒｅｃｔｔｙｐｅ）とエッジ型（Ｅｄｇｅｔｙｐｅ）に大別される。直下型バックライトユニットは、液晶表示パネルの下に複数の光学シートと拡散板とが積層され、拡散板下に複数の光源が配置される構造を有するので、スキャニングバックライトの実現が容易である。これに対し、エッジ型バックライトユニットは、導光板の側面に対向するように光源が配置され、液晶表示パネルと導光板との間に複数の光学シートが配置される構造を有する。エッジ型バックライトユニットは、光源が導光板の一側に光を照射し、導光板が線光源（又は点光源）を面光源に変換する構造を採るため、四方に光が広がる導光板の特性上、液晶表示パネルに出射される光を表示ブロック単位で制御することができないため、スキャニングバックライトの実現が困難である。

そこで、本発明の目的は、光源の点灯／消灯タイミング差による光干渉無しでＭＰＲＴを向上させることができる液晶表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、輝度の低下無しで、及び光源の配置位置に関係なくＭＰＲＴを向上させることができる液晶表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルのデータラインを駆動するデータ駆動回路と、前記液晶表示パネルのゲートラインを駆動するゲート駆動回路と、前記液晶表示パネルに光を照射する少なくとも１つの光源と、前記液晶表示パネルでの表示位置に応じて単位フレームデータに異なる変調幅を適用すると共に、前記光源の点灯／消灯を制御する光源制御回路と、単位フレーム期間を第１及び第２サブフレーム期間に分割し、変調された前記単位フレームデータを前記第１及び第２サブフレーム期間中に前記データ駆動回路に繰り返し供給するタイミングコントローラーと、前記第１サブフレーム期間中に前記光源を消灯させ、前記第２サブフレーム期間内で前記光源を点灯させる光源駆動回路とを備える。

前記タイミングコントローラーは、単位フレーム周波数を逓倍してＮ（Ｎは、２以上の正の整数）倍速サブフレーム周波数で前記データ駆動回路及びゲート駆動回路の動作タイミングを制御する。

前記光源制御回路は、前記光源の点灯／消灯を制御するためのＰＷＭ信号と、前記光源に印加される駆動電流を制御するための電流制御信号とを発生する。

前記光源制御回路は、前記単位フレームデータを変調する際に、データの表示位置に応じてデータ変調幅を異なるようにするデータ変調部を備える。

前記データ変調部は、前記液晶表示パネルを縦方向に沿って複数のブロックに分割し、前記データ変調幅を中間ブロックを基準に前記中間ブロックから遠ざかるほど、次第に大きくする。

前記データ変調幅は、前記中間ブロックを基準に同じ距離にある上端ブロックと下端ブロックとで互いに等しい。

前記データ変調部は、前記中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅に変調するための第１ルックアップテーブルと、前記中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第１変調幅より大きい第２変調幅に変調するための第２ルックアップテーブルと、前記中間ブロックを基準に前記第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第２変調幅より大きい第３変調幅に変調するための第３ルックアップテーブルとを備える。

前記データ変調部は、前記中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅に変調するためのルックアップテーブルと、前記中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第１変調幅より大きい第２変調幅に変調するために、前記ルックアップテーブルの出力に第１加重値を加算する第１加算器と、前記中間ブロックを基準に前記第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第２変調幅より大きい第３変調幅に変調するために、前記ルックアップテーブルの出力に前記第１加重値より大きい第２加重値を加算する第２加算器とを備える。

前記光源制御回路は、前記単位フレームデータを分析してフレーム代表値を導き出し、前記フレーム代表値を基礎に利得値を算出する利得値算出部と、前記利得値に応じて前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調節するデューティー調節部とをさらに備え、前記ＰＷＭ信号のデューティー比は、予め設定された最大デューティー比を超過しない範囲内で前記利得値に比例するように調節される。

前記駆動電流のレベルは、前記ＰＷＭ信号の最大デューティー比に反比例するように予め設定される。

前記フレーム代表値は、一画面全体を基準に算出されるか、又は前記一画面より小さく設定されたブロック単位で算出され、前記ＰＷＭ信号のデューティー比は、前記一画面全体又は前記ブロック単位で調節される。

前記光源は、前記第２サブフレーム期間内で前記液晶表示パネルの液晶がサチュレイションされた後に点灯される。

本発明によれば、光源の点灯／消灯タイミング差による光干渉無しでＭＰＲＴを向上させることができ、輝度の低下無しで、及び光源の配置位置に関係なしでＭＰＲＴを向上させることができる。

従来のスキャニングバックライト駆動技術を示す図である。従来のスキャニングバックライト駆動技術を示す図である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す図である。バックライトユニットにおける光源の配置位置を示す図である。バックライトユニットにおける光源の配置位置を示す図である。バックライトユニットにおける光源の配置位置を示す図である。バックライトユニットにおける光源の配置位置を示す図である。ＭＰＲＴを改善するためのデータ記入及び光源の点灯／消灯タイミングを示す図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるために表示位置に応じてデータの変調幅を異なるようにした結果を示す図である。従来と比較してＭＰＲＴ性能が向上するシミュレーション結果を示す図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路の細部構成及び動作を説明するための図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路の細部構成及び動作を説明するための図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路の細部構成及び動作を説明するための図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路の細部構成及び動作を説明するための図である。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路の細部構成及び動作を説明するための図である。

以下、図３〜図１２を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す。

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は、液晶表示パネル１０、液晶表示パネル１０のデータラインＤＬを駆動するためのデータ駆動回路１２、液晶表示パネル１０のゲートラインＧＬを駆動するためのゲート駆動回路１３、データ駆動回路１２とゲート駆動回路１３とを制御するタイミングコントローラー１１、液晶表示パネル１０に光を照射するバックライトユニット１８、光源制御信号ＬＣＳを発生する光源制御回路１４、光源制御信号ＬＣＳに応じて光源１６を点滅（Ｂｌｉｎｋｉｎｇ）駆動させる光源駆動回路１５、及び周波数変調回路２０を備える。ここで、点滅駆動とは、光源１６を一度にターンオン及びターンオフさせる駆動を意味する。

液晶表示パネル１０は、２枚のガラス基板とこれらの間に形成された液晶層を含む。液晶表示パネル１０の下部ガラス基板には、複数のデータラインＤＬと複数のゲートラインＧＬとが交差する。データラインＤＬとゲートラインＧＬとの交差構造により液晶表示パネル１０には、液晶セルＣｌｃがマトリックス状に配置される。また、液晶表示パネル１０の下部ガラス基板には、ＴＦＴ、ＴＦＴに接続された液晶セルＣｌｃの画素電極１、及びストレージキャパシタＣｓｔなどが形成される。

液晶表示パネル１０の上部ガラス基板上には、ブラックマトリックス、カラーフィルター及び共通電極２が形成される。共通電極２は、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードとＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのような垂直電界駆動方式で上部ガラス基板上に形成され、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードとＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのような水平電界駆動方式で画素電極１と共に下部ガラス基板上に形成される。液晶表示パネル１０の上部ガラス基板と下部ガラス基板の各々には、偏光板が取り付けられ、液晶と接する内面に液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。

タイミングコントローラー１１は、外部のシステムボード（図示せず）からのタイミング信号Ｖｓｙｎｃ、Ｈｓｙｎｃ、ＤＥ、ＤＣＬＫに基づいてデータ駆動回路１２とゲート駆動回路１３との動作タイミングを制御するためのタイミング制御信号ＤＤＣ、ＧＤＣを発生する。タイミングコントローラー１１は、データタイミング制御信号ＤＤＣとゲートタイミング制御信号ＧＤＣとを逓倍して、Ｎ（Ｎは、２以上の正の整数）倍速のサブフレーム周波数でデータ駆動回路１２とゲート駆動回路１３との動作を制御する。

また、タイミングコントローラー１１は、単位フレーム期間を第１及び第２サブフレーム期間に時分割する。そして、タイミングコントローラー１１は、周波数変調回路２０から入力される単位フレームデータＲＧＢを光源制御回路１４に供給し、光源制御回路１４から入力される変調データＲ’Ｇ’Ｂ’をフレームメモリなどを利用して一フレーム単位に複写する。そして、Ｎ倍速サブフレーム周波数に同期させて同じ変調データＲ’Ｇ’Ｂ’を第１及び第２サブフレーム期間中にデータ駆動回路１２に繰り返して供給する。単位フレーム期間内で、元のデータＲ’Ｇ’Ｂ’は、第１サブフレーム期間中に画面に表示され、複写データＲ’Ｇ’Ｂ’は、第２サブフレーム期間中に画面に表示される。

データ駆動回路１２は、複数のデータドライブ集積回路を備える。データドライブ集積回路は、クロック信号をサンプリングするためのシフトレジスタ、変調データＲ’Ｇ’Ｂ’を一時格納するためのレジスタ、シフトレジスタからのクロック信号に応答して変調データＲ’Ｇ’Ｂ’を１ライン分ずつ格納し、該格納された１ライン分のデータを同時に出力するためのラッチ、ラッチからのデジタルデータ値に対応してガンマ基準電圧の参照下で正極性／負極性のガンマ電圧を選択するためのデジタル／アナログ変換器、正極性／負極性のガンマ電圧により変換されたアナログデータが供給されるデータラインＤＬを選択するためのマルチプレクサ及びマルチプレクサとデータラインＤＬとの間に接続された出力バッファなどを備える。

データ駆動回路１２は、タイミングコントローラー１１の制御下で変調データＲ’Ｇ’Ｂ’をラッチし、該ラッチされたデータを正極性／負極性ガンマ補償電圧を利用して正極性／負極性のアナログデータ電圧に変換した後、データラインＤＬに供給する。

ゲート駆動回路１３は、複数のゲートドライブ集積回路を備える。ゲートドライブ集積回路は、シフトレジスタ、シフトレジスタの出力信号を液晶セルのＴＦＴ駆動に適したスイング幅に変換するためのレベルシフタ、及び出力バッファなどを備える。ゲート駆動回路１３は、タイミングコントローラー１１の制御下でスキャンパルス（又はゲートパルス）を順次出力してゲートラインＧＬに供給する。

バックライトユニット１８は、直下型とエッジ型のうちの何れか一つで実現できる。本発明は、ＭＰＲＴの性能改善のために、従来とは異なり、点滅バックライト駆動方式を利用するので、バックライトユニットを構成する光源の配置位置に制限されない。図３に示すバックライトユニット１８は、エッジ型バックライトユニットを例示したが、本発明のバックライトユニットは、エッジ型バックライトユニットに限定されず、公知のあらゆる構造のバックライトユニットでも実現できる。エッジ型バックライトユニット１８は、導光板１７、導光板１７の側面に光を照射する複数の光源１６、及び導光板１７と液晶表示パネル１０との間に積層された複数の光学シートを含む。

光源１６は、導光板１７の少なくとも一側面に配置されることができる。例えば、光源１６は、図４Ａのように導光板１７は、４側面に配置されることができ、図４Ｂのように、導光板１７の上下両側面に配置されることができる。また、光源１６は、図４Ｃのように、導光板１７の左右両側面に配置されることができ、図４Ｄのように、導光板１７の一側面に配置されることができる。光源１６は、冷陰極蛍光ランプ（ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ：ＣＣＦＬ）又は外部電極蛍光ランプ（ＥｘｔｅｒｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ：ＥＥＦＬ）で実現することができる。しかしながら、駆動電流の調整に対応して輝度変化が即刻な発光ダイオード（ＬＥＤ）で実現することがさらに好ましい。導光板１７は、その上部及び／又は下部面に形成された複数の陰刻／陽刻パターン、プリズムパターン、及びレンチキュラーパターンのうちの少なくとも何れか一つをさらに備えることができる。このようなパターンは、光経路への直進性を確保するとともに、ローカル領域単位でバックライトを制御できるようにする。光学シートは、１枚以上のプリズムシートと１枚以上の拡散シートを含んで導光板１７から入射される光を拡散し、液晶表示パネル１０の光入射面に対して実質的に垂直な角度で光の進行経路を屈折させる。光学シートは、ＤＢＥＦ（ｄｕａｌｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆｉｌｍ）を含むことができる。

光源制御回路１４は、光源１６の点灯期間を制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号と、光源１６の駆動電流を制御するための電流制御信号を含む光源制御信号ＬＣＳを発生する。ＰＷＭ信号の最大デューティー比は、ＭＰＲＴ性能が向上できるように５０％以下の範囲内で予め設定されることができる。電流制御信号により、駆動電流のレベルは、ＰＷＭ信号の最大デューティー比に反比例するように設定される。すなわち、図１２のように、ＰＷＭ信号の最大デューティー比が小さく設定されるほど、駆動電流のレベルは高く設定される。これは、ＭＰＲＴ性能改善のために単位フレーム期間内で光源１６の消灯時間が長くなることに対応して、画面の輝度低下を補償するためである。ＰＷＭ信号のデューティー比は、予め設定された最大デューティー比以下の範囲内で入力映像に応じて異なる値に調節されうる。この場合、光源制御回路１４は、単位フレームデータＲＧＢに対した分析結果に基づいて最大デューティー比の範囲内でＰＷＭ信号のデューティー比を調節することによって、グローバルディミング（ＧｌｏｂａｌＤｉｍｍｉｎｇ）を実現するか、又はローカルディミングが実現できる。また、光源制御回路１４は、ＭＰＲＴのユニフォーミティ（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を向上させるように、液晶表示パネル１０での表示位置に応じて単位フレームデータＲＧＢに異なる変調幅を適用できる。光源制御回路１４は、タイミングコントローラー１１に内蔵されることができる。

光源駆動回路１５は、光源制御信号ＬＣＳに応答して、第１サブフレーム期間中に光源１６を全て消灯させ、第２サブフレーム期間内で光源１６を全て点灯させることによって、光源１６を点滅駆動させる。

周波数変調回路２０は、点滅の駆動時にフリッカーが認知されないように、単位フレーム周波数をアップ変調できる。このために、周波数変調回路２０は、ビデオソースから供給される映像フレームデータに補間フレームデータを挿入して、単位フレームデータを生成する。例えば、周波数変調回路２０は、６０Ｈｚで入力される映像フレームデータ１枚当たりの補間フレームデータ１枚を挿入して単位フレームデータを生成することによって、単位フレーム周波数を１２０Ｈｚにアップ変調できる。

図５は、ＭＰＲＴを改善するためのデータ記入及び光源の点灯／消灯タイミングを示す。図６は、ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるために、表示位置に応じて単位フレームデータＲＧＢの変調幅を異なるようにした結果を示す。

図５に示すように、本発明は、単位フレーム周波数対比Ｎ倍に逓倍されたサブフレーム周波数を利用して駆動回路を制御することによって、単位フレームを第１サブフレームＳＦ１と第２サブフレームＳＦ２とに時分割駆動する。そして、第１及び第２サブフレームＳＦ１、ＳＦ２期間中に同じ変調データＲ’Ｇ’Ｂ’を液晶表示パネルに表示する。このとき、光源は、第１サブフレームＳＦ１期間中に消灯状態を維持した後、第２サブフレームＳＦ２期間内で点灯される。このような駆動のみでも本発明は、図７にて後述するＭＰＲＴの向上効果を有する。

図６のように、液晶ＬＣのサチュレイションタイミングは、液晶表示パネルのスキャン順序に合せて液晶表示パネルの上部から下部へ行くほど遅延される。液晶表示パネルの全領域で液晶ＬＣのサチュレイションタイミングと光源の点灯タイミングとの間の差を減らすために、光源の点灯タイミングは、液晶表示パネルの中間部液晶ＬＣがサチュレイションされるタイミングを基準として合わせられる。本発明のように単位フレーム周波数を２倍に逓倍し、単位フレーム内で同じデータを重複して印加すると、液晶がサチュレイションされるまでの所要時間が減るだけでなく、液晶がサチュレイションされた以後にもこの状態を安定的に維持できる。そして、第２サブフレームＳＦ２期間内で光源を点灯させると、液晶表示パネルの全領域で液晶ＬＣのサチュレイションタイミングと光源の点灯タイミングとの間の差を減らすことができる。ただし、この場合、液晶表示パネル１０の中間部分でのＭＰＲＴは極めて良くなるが、液晶表示パネル１０の上下端部でのＭＰＲＴは、中間部分ほどは良くならない。なお、図６においては、下端部のＭＰＲＴのみが問題となるが、製造の段階で上下反転された場合のことも考慮すると上下端部のＭＰＲＴに対策を施すのが望ましい。ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるために、本発明は、液晶表示パネル１０での表示位置に応じて単位フレームデータＲＧＢに対したデータ変調幅を異なるようにする。すなわち、本発明は、液晶表示パネル１０の中間部分から上下端部に遠ざかるほど単位フレームデータＲＧＢに対したデータ変調幅を大きくすることによって、上下端部での液晶応答速度を中間部分より速くする。上下端部での液晶応答速度が速くなると、光源の点灯タイミングを液晶表示パネルの中間部液晶ＬＣがサチュレイションされるタイミングを基準として合せても、液晶表示パネルの全領域で液晶ＬＣのサチュレイションタイミングと光源の点灯タイミングとの間の差が大幅に減って、ＭＰＲＴのユニフォーミティーが大きく向上する。光源の点灯タイミングについて、好ましくは、光源は第２サブフレーム期間内で液晶表示パネルの液晶が全てサチュレイションされた後に点灯される。

図７は、従来と比較してＭＰＲＴ性能が向上するシミュレーション結果を示す。図７の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、時間（ｍｓ）を、縦軸は、定量化された輝度値を各々示す。図７の（Ａ）は、フレーム周波数を６０Ｈｚに、ＰＷＭ信号のデューティー比を１００％に設定した従来駆動を示す。そして、図７の（Ｂ）は、単位フレーム周波数を１２０Ｈｚに、ＰＷＭ信号の最大デューティー比を５０％に設定し、二つのサブフレーム期間に時分割駆動する本発明の一例を示している。

図７の（Ａ）のように、光源ＢＬを１００％デューティーで点灯させ、液晶ＬＣを駆動させて表示映像を第１階調（例えば、ブラック階調）から第２階調（例えば、ホワイト階調）に変化させる場合、表示パネルの輝度は、第２階調を実現するために第１目標輝度値１．０に順次変化する。このとき、ＭＰＲＴ値は、第１目標輝度値（１．０）の１０％（0.1）から９０％（０．９）になるまでの応答時間は１３．９３（１７．３８−３．４５）ｍｓである。

これに対し、図７の（Ｂ）のように、光源ＢＬを５０％デューティーで点灯させ、液晶ＬＣを駆動させて表示映像を第１階調（例えば、ブラック階調）から第２階調（例えば、ホワイト階調）に変化させる場合、表示パネルの輝度は、第２階調を実現するために、第２目標輝度値（０．５）に順次変化する。このとき、ＭＰＲＴ値は、第２目標輝度値（０．５）の１０％（０．０５）から９０％（０．４５）になるまでの応答時であって、３．７１（８．６２−４．９１）ｍｓである。ここで、光源ＢＬの点灯デューティーが５０％であるから、第２目標輝度値（０．５）は、第１目標輝度値（１．０）の半分値に相当するようになる。

図７の（Ｂ）のようなシミュレーション結果から分かるように、本発明は、図７の（Ａ）のような従来に比べてＭＰＲＴ値を大幅に減らすことによって、ＭＰＲＴの性能を大きく向上させることができる。

図８〜図１２は、ＭＰＲＴのユニフォーミティーを向上させるための光源制御回路１４の構成及び動作を説明するための図である。

図８に示すように、光源制御回路１４は、データ変調部１４１、利得値算出部１４２、及びデューティー調節部１４３を備える。

データ変調部１４１は、単位フレームデータＲＧＢを変調する際に、データの表示位置に応じてデータ変調幅が異なるようにする。データ変調部１４１は、液晶表示パネルを縦方向に沿って複数のブロックに分割し、データ変調幅を、中間ブロックを基準に前記中間ブロックから遠ざかるほど次第に大きくする。データ変調部１４１は、中間ブロックを基準に同じ距離にある上端ブロックと下端ブロックとでデータ変調幅を互いに等しくする。

このために、データ変調部１４１は、図９のように液晶表示パネルが５個のブロックに分割された場合、中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅ＯＤ１だけ変調するための第１ルックアップテーブルＬＵＴ１、中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを第１変調幅ＯＤ１より大きい第２変調幅ＯＤ２だけ変調するための第２ルックアップテーブルＬＵＴ２、及び中間ブロックを基準に第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを第２変調幅ＯＤ２より大きい第３変調幅ＯＤ３だけ変調するための第３ルックアップテーブルＬＵＴ３で実現することができる。

また、データ変調部１４１は、図１０のように液晶表示パネルが５個のブロックに分割された場合、中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅ＯＤだけ変調するためのルックアップテーブルＬＵＴ、中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを第１変調幅ＯＤより大きい第２変調幅ＯＤ＋αだけ変調するために、ルックアップテーブルＬＵＴの出力に第１加重値αを加算する第１加算器、及び中間ブロックを基準に第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを第２変調幅ＯＤ＋αより大きい第３変調幅ＯＤ＋２αだけ変調するために、ルックアップテーブルＬＵＴの出力に第１加重値αより大きい第２加重値２αを加算する第２加算器で実現することができる。

利得値算出部１４２は、単位フレームデータＲＧＢを分析してフレーム代表値を導き出し、このフレーム代表値を基にした画面単位又は予め決まった所定領域単位で利得値Ｇを算出して、デューティー調節部１４３に供給する。利得値Ｇは、フレーム代表値が高いほど高い値に決定され、フレーム代表値が低いほど低い値に決定されることができる。
なお、フレーム代表値は、一画面全体を基準に算出されるか、又は一画面より小さく設定されたブロック単位で算出され、ＰＷＭ信号のデューティー比が一画面全体又は前記ブロック単位で調節されるようにしてもよい。

デューティー調節部１４３は、利得値Ｇに応じてＰＷＭ信号のデューティー比を調節する。ＰＷＭ信号のデューティー比は、予め設定された最大５０％以下の範囲内で利得値Ｇに比例するように調節されうる。デューティー調節部１４３は、光源の点灯タイミング調節を介してＰＷＭ信号のデューティー比を調節することができる。例えば、デューティー調節部１４３は、図１１のように、Ｋ（Ｋ≦５０）％のデューティー比を実現するために、光源の点灯タイミングを第１時点ｔ１に調節でき、Ｋ％より小さなデューティー比を実現するために、光源の点灯タイミングを第２時点ｔ２に調節できる。

上述したように、本発明に係る液晶表示装置は、単位フレーム周波数より速いサブフレーム周波数で駆動回路の動作を制御し、単位フレームを第１及び第２サブフレームに分割して同じデータを繰り返し表示すると共に、第１サブフレーム期間中に光源を全て消灯させ、第２サブフレーム期間内で光源を全て点灯させる。そして、単位フレーム内で光源の点灯時間が減った分だけ光源の駆動電流を上げる。また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルの中間部分から上下端部に遠ざかるほど、単位フレームデータに対するデータ変調幅を大きくすることで、上下端部での液晶応答速度を中間部分より速くする。このような点滅バックライト駆動方式により、本発明に係る液晶表示装置は、輝度の低下無しで又は光源の点灯／消灯タイミング差による光干渉無しで、ＭＰＲＴの性能及びユニフォーミティーを大きく向上させることができる。

なお、本発明に係る液晶表示装置は、ＭＰＲＴを改善するために光源を点滅駆動させるために、エッジ型バックライトユニットでもが実現可能である。光拡散のために光源と拡散板との間の充分な離隔距離を要求する直下型バックライトユニットに比べて、エッジ型バックライトユニットは、薄い厚さで実現することができる。その結果、本発明に係る液晶表示装置は、最近の薄型化傾向に容易に応えることができる。

以上説明した内容から当業者であれば本発明の技術思想から逸脱しない範囲内で多様な変更及び修正が可能であることが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定められなければならない。

Claims

液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのデータラインを駆動するデータ駆動回路と、
前記液晶表示パネルのゲートラインを駆動するゲート駆動回路と、
前記液晶表示パネルに光を照射する少なくとも１つの光源と、
前記液晶表示パネルでの表示位置に応じて単位フレームデータに異なる変調幅のオーバードライブ量を適用すると共に、前記光源の点灯／消灯を制御する光源制御回路と、
単位フレーム期間を第１及び第２サブフレーム期間に分割し、変調された前記単位フレームデータを前記第１及び第２サブフレーム期間中に前記データ駆動回路に繰り返し供給するタイミングコントローラーと、
前記第１サブフレーム期間中に前記光源を消灯させ、前記第２サブフレーム期間内で前記光源を点灯させる光源駆動回路とを備え、
前記光源制御回路は、前記単位フレームデータを変調する際に、該液晶表示パネルを縦方向に沿って複数のブロックに分割し、データのオーバードライブ量の変調幅を中間ブロックを基準に該中間ブロックから遠ざかるほど、次第に大きくするデータ変調部を含むことを特徴とする液晶表示装置。
前記タイミングコントローラーは、単位フレーム周波数を逓倍してＮ（Ｎは、２以上の正の整数）倍速サブフレーム周波数で前記データ駆動回路及びゲート駆動回路の動作タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光源制御回路は、前記光源の点灯／消灯を制御するためのＰＷＭ信号と、前記光源に印加される駆動電流を制御するための電流制御信号とを発生することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記変調幅は、前記中間ブロックを基準に同じ距離にある上端ブロックと下端ブロックとで互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記データ変調部は、
前記中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅のオーバードライブ量に変調するための第１ルックアップテーブルと、
前記中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第１変調幅より大きい第２変調幅のオーバードライブ量に変調するための第２ルックアップテーブルと、
前記中間ブロックを基準に前記第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第２変調幅より大きい第３変調幅のオーバードライブ量に変調するための第３ルックアップテーブルとを備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
前記データ変調部は、
前記中間ブロックに表示されるデータを第１変調幅のオーバードライブ量に変調するためのルックアップテーブルと、
前記中間ブロックを基準に第１距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第１変調幅より大きい第２変調幅のオーバードライブ量に変調するために、前記ルックアップテーブルの出力にオーバードライブ量の第１加重値を加算する第１加算器と、
前記中間ブロックを基準に前記第１距離より遠い第２距離にある上端ブロックと下端ブロックとに表示されるデータを前記第２変調幅より大きい第３変調幅のオーバードライブ量に変調するために、前記ルックアップテーブルの出力に前記第１加重値より大きいオーバードライブ量の第２加重値を加算する第２加算器とを備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
前記光源制御回路は、
前記単位フレームデータを分析してフレーム代表値を導き出し、前記フレーム代表値を基礎に利得値を算出する利得値算出部と、
前記利得値に応じて前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調節するデューティー調節部とをさらに備え、
前記ＰＷＭ信号のデューティー比は、予め設定された最大デューティー比を超過しない範囲内で前記利得値に比例するように調節されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記駆動電流のレベルは、前記ＰＷＭ信号の最大デューティー比に反比例するように予め設定されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
前記フレーム代表値は、一画面全体を基準に算出されるか、又は前記一画面より小さく設定されたブロック単位で算出され、
前記ＰＷＭ信号のデューティー比は、前記一画面全体又は前記ブロック単位で調節されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の駆動方法。
前記光源は、前記第２サブフレーム期間内で前記液晶表示パネルの液晶がサチュレイションされた後に点灯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。