JP2008129584A

JP2008129584A - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP2008129584A
Application number: JP2007262042A
Authority: JP
Inventors: Hong Sung Song; 鴻声宋; Byung Jin Choi; 秉辰崔
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: CN101188093A; DE102007040378B4; US20080117162A1; US8212764B2; DE102007040378A1; KR101318081B1; KR20080045900A; JP4918007B2; CN101188093B

Abstract

【課題】本発明は、入力デジタルビデオデータの分析結果に基づき適応的にバックライトの輝度を制御する液晶表示装置において、使用者がバックライトの輝度を変更させることのできる手段を有する液晶表示装置とその駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル、液晶表示パネルに光を照射するバックライト、バックライトの光源を駆動するインバータ、外部システムとインバータの中のいずれか一つに内蔵され、外部システムから供給される入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいた第１輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒと、ユーザーインタフェースを通じて入力される使用者の第２輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒと、を加減して合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒを生成し、合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒに基づいて、インバータによるバックライト光源駆動を制御する画質処理回路を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に係り、特に、入力デジタルビデオデータの分析結果に基づき適応的にバックライトの輝度を制御する液晶表示装置において、使用者がバックライトの輝度を変更させることのできる手段を有する液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

液晶表示装置は、ビデオ信号に応じて液晶セルの光透過率を調節することによって画像を表示する。このような液晶表示装置は、主にセル毎にスイッチング素子が形成されているアクティブマトリクスタイプにより具現される。

図１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置を概略的に示す図面である。

図１に示したように、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置は、システム１７と、ｍ×ｎ個の液晶セルＣｌｃがマトリクスタイプに配列され、ｍ個のデータラインＤ１〜Ｄｍとｎ個のゲートラインＧ１〜Ｇｎとが交差され、その交差部に薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）が形成された液晶表示パネル１５と、液晶表示パネル１５に光を照射するためのバックライト１６と、液晶表示パネル１５のデータラインＤ１〜Ｄｍにデータを供給するためのデータ駆動回路１３と、ゲートラインＧ１〜Ｇｎにスキャンパルスを供給するためのゲート駆動回路１４と、データ駆動回路１３とゲート駆動回路１４を制御するためのタイミングコントローラ１２と、システム１７とタイミングコントローラ１２との間に接続されたインタフェース回路１１と、液晶表示パネル１５の駆動電圧を生成するための直流/直流変換器（以下、「ＤＣ/ＤＣ変換器」という。）１８と、バックライト１６を駆動するためのインバータ１９とを備えている。

液晶表示パネル１５は、２枚のガラス基板の間に液晶が注入されている。この液晶表示パネル１５の下部ガラス基板上に形成されたデータラインＤｌ〜ＤｍとゲートラインＧｌ〜Ｇｎは互いに直交する。データラインＤｌ〜ＤｍとゲートラインＧｌ〜Ｇｎとの交差部に形成されたＴＦＴは、ゲートラインＧｌ〜Ｇｎからのスキャンパルスに応じて、データラインＤｌ〜Ｄｍ上のデータを液晶セルＣｌｃに供給する。このため、ＴＦＴのゲート電極はゲートラインＧｌ〜Ｇｎに接続され、ソース電極はデータラインＤｌ〜Ｄｍに接続される。また、ＴＦＴのドレイン電極は液晶セルＣｌｃの画素電極に接続される。液晶表示パネル１５の上部ガラス基板上には、未図示のブラックマトリクス、カラーフィルター及び共通電極が形成されている。そして、液晶表示パネル１５の上部ガラス基板の光出射面と下部ガラス基板の光入射面との上には光軸が直交する偏光板がそれぞれ取り付けられ、下部ガラス基板の液晶対向面と上部ガラス基板の液晶対向面のそれぞれには、プレチルト角を設定するための配向膜が形成されている。また、液晶表示パネル１５の液晶ＣｌｃのそれぞれにはストレージキャパシタＣｓｔが形成されている。このストレージキャパシタＣｓｔは液晶セルＣｌｃの画素電極と前段ゲートラインとの間に形成されるか、あるいは液晶セルＣｌｃの画素電極と未図示の共通電極ラインとの間に形成され、液晶セルＣｌｃの電圧を一定に保持させる役割をする。

システム１７のグラフィック処理回路は、アナログデータをデジタルビデオデータＲＧＢに変換すると共に、デジタルビデオデータＲＧＢの解像度と色温度を調整する。このシステム１７から出力されるデジタルビデオデータＲＧＢと垂直/水平同期信号及びクロック信号は、インタフェース回路１１を通じてタイミングコントローラ１２に供給される。

インタフェース回路１１は、デジタルビデオデータをＴＴＬまたはＣＭＯＳレベルに変換して並列に伝送するＴＭＤＳ（ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＭｉｎｉｍｉｚｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌ）方式、あるいはデジタルビデオデータＲＧＢを直列データに圧縮して伝送した後、また並列データに復元するＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）方式により具現される。このインタフェース回路１１によってタイミングコントローラ１２とデータ駆動回路１３に供給されるデジタルビデオデータＲＧＢの周波数と電圧を低下させることができ、そのデジタルビデオデータＲＧＢを伝送するための信号配線の数を減少させる。

タイミングコントローラ１２は、インタフェース回路１１を経由してシステム１７から供給される垂直/水平同期信号とクロック信号を用いて、ゲート駆動回路１４を制御するためのゲート制御信号ＧＤＣと、データ駆動回路１３を制御するためのデータ制御信号ＤＤＣとを生成する。ゲート制御信号ＧＤＣは、ゲートスタートパルス（ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（ＧＳＣ）、ゲート出力信号（ＧＯＥ）等を含む。データ制御信号ＤＤＣは、ソーススタートパルス（ＳＳＰ）、ソースシフトクロック（ＳＳＣ）、ソース出力信号（ＳＯＥ）、極性信号（ＰＯＬ）等を含む。そして、タイミングコントローラ１２は、インタフェース回路１１を経由してシステム１７から入力されるデジタルビデオデータＲＧＢをサンプリングした後、再整列してデータ駆動回路１３に供給する。

データ駆動回路１３は、タイミングコントローラ１２からのデータ制御信号ＤＤＣに応じて、デジタルビデオデータＲＧＢを階調値に対応するアナログガンマ補償電圧に変換し、そのアナログガンマ補償電圧をデータラインＤ１〜Ｄｍに供給する。

ゲート駆動回路１４は、タイミングコントローラ１２からのゲート制御信号ＧＤＣに応じて、スキャンパルスをゲートラインＧ１〜Ｇｎに順次供給してデータが供給される液晶表示パネル１５の水平ラインを選択する。

ＤＣ/ＤＣ変換器１８は、システム１７からのＶＣＣ電圧を用いて、高電位共通電圧であるＶＤＤ電圧、ＶＣＯＭ電圧、ＶＧＨ電圧、ＶＧＬ電圧を生成する。ＶＣＯＭ電圧は、液晶セルＣｌｃの共通電極に供給される電圧である。ＶＧＨ電圧は、ＴＦＴの臨界電圧以上に設定されたスキャンパルスのハイ論理電圧として、ゲート駆動回路１４に供給され、ＶＧＬ電圧は、ＴＦＴのオフ電圧に設定されたスキャンパルスのロー論理電圧として、ゲート駆動回路１４に供給される。

インバータ１９は、システム電源１７からのインバータ直流入力電圧Ｖｉｎｖを交流電圧に変換し、その交流電圧を乗圧して管電流をバックライト１６のランプに供給する。

バックライト１６は、ランプの発光によって発生される光を面光源に変換して液晶表示パネル１５に照射する。

近来、入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度によってバックライト１６の明るさを調整し、表示映像の輝度範囲を拡大できるバックライト制御方式が提案されている。このバックライト制御方式は、毎フレーム単位に、入力されるデジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度を求め、その平均輝度によってバックライト１５の明るさを制御する。バックライト制御方式を通じて、液晶表示装置は図２に示すように、映像信号の輝度範囲が拡大され、鮮明な映像を具現することができる。

ところで、このような従来の液晶表示装置は、鮮明な映像を具現するためにバックライト１６の明るさを調整することにおいて、入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度のみに依存し、外部環境の変化（外部照度の変化等）に係る使用者の主観的な画質評価や映像属性等は顧慮されていない。

映像のコントラストに対する評価は、外部照度の変化による使用者の主観に大きく影響を受ける。外部照度が低い場合には、バックライト１６を入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度に対応する明るさより暗くしても、使用者は映像のコントラストを高く認識する。反面、外部照度が高い場合には、バックライト１６を入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度に対応する明るさより更に明るくしてこそ、使用者の立場から高いコントラストが保障されるようになる。従って、外部照度の変化に応じた使用者の主観的な画質評価によって異なるようにできることを勘案し、使用者が入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度によって具現されるコントラストを可変させるようにすることが必要である。

コントラストの高低に対する選り好みは、一般的に映像属性によって異なるようになる。テニスのようなスポーツ競技に対する映像は、ドラマのような映像に比べて高いコントラストが要求され、ドラマに対する映像であっても使用者の好みによって更に高いコントラストが要求される場合もある。このような点を勘案して、使用者の立場から入力デジタルビデオデータＲＧＢの平均輝度によって具現されるコントラストを可変させるようにすることが必要である。

従って、本発明の目的は、入力デジタルビデオデータの分析結果に基づき適応的にバックライトの輝度を制御する液晶表示装置において、使用者がバックライトの輝度を変更させることのできる手段を有す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。

上記目的の達成のため、本発明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に光を照射するバックライトと、前記バックライトの光源を駆動するインバータと、外部システム及び前記インバータのいずれか一つに内蔵され、前記外部システムから供給される入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいた第１輝度制御信号と、ユーザーインタフェースを通じて入力される第２輝度制御信号と、を加減して合成輝度制御信号を生成し、前記合成輝度制御信号に基づいて、前記インバータによる前記バックライト光源駆動を制御する画質処理回路とを備えている。

前記画質処理回路は、前記第１輝度制御信号をデジタル−アナログ変換するデジタル−アナログ変換部と、前記デジタル−アナログ変換部からの第１アナログ輝度制御信号を減少させて、それぞれ異なる値を有する複数の低輝度アナログ輝度制御信号を生成する輝度減算部と、前記デジタル−アナログ変換部からの第１アナログ輝度制御信号を増加させて、それぞれ異なる値を有する複数の高輝度アナログ輝度制御信号を生成する輝度加算部と、前記複数の低輝度アナログ輝度制御信号及び前記複数の高輝度アナログ輝度制御信号の中のいずれか一つを前記第２輝度制御信号に応じて選択的に出力する選択部とを備えている。

前記輝度減算部は、基底電圧端子と前記第１アナログ輝度制御信号が供給される供給端子との間に直列接続された複数の抵抗を備え、前記複数の抵抗の分圧を用いて、前記複数の低輝度アナログ輝度制御信号を生成する。

前記複数の抵抗の抵抗値を調節する手段を有する。

前記輝度加算部は、互いに異なる増幅比を有する複数の増幅器を備え、前記複数の増幅器を用いて、前記複数の高輝度アナログ輝度制御信号を生成する。

前記複数の増幅器の増幅比を調節する手段を有する。

前記画質処理回路は、前記第２輝度制御信号をディコーディングするためのディコーダを更に備える。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、液晶表示パネル、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライト、及び前記バックライトの光源を駆動するインバータを備え、外部システムから供給される入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいて適応的にバックライトの輝度を制御する液晶表示装置の駆動方法において、前記外部システム及び前記インバータのいずれか一つに内蔵され、前記入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいた第１輝度制御信号と、ユーザーインタフェースを通じて入力される第２輝度制御信号と、を加減して合成輝度制御信号を生成する段階と、前記合成輝度制御信号に基づいて、前記インバータによる前記バックライト光源駆動を制御する段階とを含む。

本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法は、入力デジタルビデオデータの平均輝度によって具現されるコントラストを使用者による外部輝度制御信号に応じて可変されるようにし、外部照度の変化及び映像属性等による使用者の主観的な画質評価に応じて異なるようにできることによって、消費電量の節減、コントラストの向上及び使用者の好みの十分な反映を図ることができる。

更に、本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法は、適応的輝度制御信号と外部輝度制御信号とを合成する回路をシステムまたはインバータに内蔵することによって、従来の適応的輝度制御方式に駆動される液晶表示装置のタイミングコントローラを改造せずにそのまま使用することができるため、互換性を向上させることができ、これによって設計費用を大幅減縮することができる。

以下、図３〜図５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ブロック図である。

図３に示しているように、本発明に係る液晶表示装置は、ｍ×ｎ個の液晶セルＣｌｃがマトリクスタイプに配列され、ｍ個のデータラインＤ１〜Ｄｍとｎ個のゲートラインＧ１〜Ｇｎが交差され、その交差部にＴＦＴが形成された液晶表示パネル１１６と、液晶表示パネル１１６の駆動電圧を生成するためのＤＣ/ＤＣ変換器１１９と、アナログガンマ補償電圧を生成するガンマ電圧供給回路１１４と、液晶表示パネル１１６のデータラインＤ１〜Ｄｍにデータを供給するデータ駆動回路１１５と、ゲートラインＧ１〜Ｇｎにスキャンパルスを供給するゲート駆動回路１１７と、データ駆動回路１１５とゲート駆動回路１１７を制御するためのタイミングコントローラ１１３と、データを変調すると共に、バックライト１１８の輝度を制御するための適応的輝度制御信号ＡI−Ｖｂｒを生成する第１画質処理回路１１２と、第１画質処理回路１１２からの適応的輝度制御信号ＡI−Ｖｂｒとユーザーインタフェース１２１からの外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒを合成してインバータ１２０を制御する第２画質処理回路１２２と、インバータ１２０の駆動によって液晶表示パネル１１６に光を照射するバックライト１１８とを備えている。

図３において、「Ｒｉ」、「Ｇｉ」及び「Ｂｉ」はシステム１１１から第１画質処理回路１１２に供給される３元色のデジタルビデオデータであり、「Ｒｏ」、「Ｇｏ」及び「Ｂｏ」は第１画質処理回路１１２によって変調された後、タイミングコントローラ１１３に供給される３元色のデジタルビデオデータである。「Ｖｓｙｎ１」、「Ｈｓｙｎ１」、「ＤＣＬＫ１」及び「ＤＥ１」は、システム１１１から第１画質処理回路１１２に供給されるタイミング信号であり、垂直/水平同期信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、デジタルビデオデータのサンプリングのためのドットクロックＤＣＬＫ１及びデジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが存在する期間を指示するデータイネーブル信号ＤＥ１を含む。「Ｖｓｙｎ２」、「Ｈｓｙｎ２」、「ＤＣＬＫ２」及び「ＤＥ２」は、システム１１１のタイミング制御信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、ＤＣＬＫ１及びＤＥ１が第１画質処理回路１１２によって変調されたタイミング信号である。

液晶表示パネル１１６は、図１に示すものと実質的に同一であるため、これに対する詳しい説明は省略する。この液晶表示パネル１１６は、図３に示したものに限定されるものではなく、公知の何れの液晶表示パネルでも具現できる。

システム１１１の未図示のグラフィック処理回路は、アナログデータを入力デジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉに変換すると共に、入力デジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの解像度と色温度を調整する。そして、システム１１１のグラフィック処理回路は、第１垂直/水平同期信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、第１クロック信号ＤＣＬＫ１、第１データイネーブル信号ＤＥ１を生成する。システム１１２の未図示の電源部は、ＶＣＣ電圧をＤＣ/ＤＣ変換器１１９に供給するとともに、インバータ直流入力電圧Ｖｉｎｖをインバータ１２０に供給する。

ＤＣ/ＤＣ変換器１１９は、システム１１１の電源部から入力されるＶＣＣ電圧を用いて、ＶＤＤ電圧、ＶＣＯＭ電圧、ＶＧＨ電圧、ＶＧＬ電圧を生成する。ＶＣＯＭ電圧は、液晶セルＣｌｃの共通電極に供給される電圧である。ＶＧＨ電圧は、ＴＦＴの臨界電圧以上に設定されたスキャンパルスのハイ論理電圧として、ゲート駆動回路１１７に供給され、ＶＧＬ電圧は、ＴＦＴのオフ電圧に設定されたスキャンパルスのロー論理電圧として、ゲート駆動回路１１７に供給される。

ガンマ電圧供給回路１１４は、ＤＣ/ＤＣ変換器１１９からのＶＤＤ電圧と、基底電圧ＧＮＤに設定されるＶＳＳ電圧とを分圧し、デジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏの各階調に対応するアナログガンマ補償電圧を生成する。

データ駆動回路１１５は、タイミングコントローラ１１３からの制御信号ＤＤＣに応じて、デジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをガンマ電圧供給回路１１４からのアナログガンマ補償電圧に変換し、そのアナログガンマ補償電圧をデータ電圧として液晶表示パネル１１６のデータラインＤ１〜Ｄｍに供給する。

ゲート駆動回路１１７は、タイミングコントローラ１１３からの制御信号ＧＤＣに応じて、ゲート電圧ＶＧＨ、ＶＧＬのスキャンパルスを生成し、そのスキャンパルスをゲートラインＧ１〜Ｇｎに順次供給してデータ信号が供給される液晶表示パネル１１６の水平ラインを選択する。

タイミングコントローラ１１３は、第１画質処理回路１１２から入力されるデジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをデータ駆動回路１１５に供給し、タイミング制御信号Ｖｓｙｎ２、Ｈｓｙｎ２、ＤＣＬＫ２及びＤＥ２を用いてゲート駆動回路１１７とデータ駆動回路１１５を制御するための制御信号ＧＤＣ、ＤＤＣを生成する。ゲート駆動回路１１７の制御信号ＧＤＣには、ゲートスタートパルス（ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（ＧＳＣ）、ゲート出力信号（ＧＯＥ）等が含まれ、データ駆動回路１１５の制御信号ＤＤＣには、ソーススタートパルス（ＳＳＰ）、ソースシフトクロック（ＳＳＣ）、ソース出力信号（ＳＯＥ）及び極性信号（ＰＯＬ）等が含まれる。

第１画質処理回路１１２は、システム１１１からの入力デジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉからヒストグラム分布を算出した後、そのヒストグラム分布を拡張し、かつ変調輝度成分ＹＭを導出して、変調輝度成分ＹＭによって入力デジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを変調する。第１画質処理回路１１２は、システム１１１からのタイミング信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、ＤＣＬＫ１、ＤＥ１を変調し、変調されたデジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏに同期させるタイミング信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、ＤＣＬＫ１、ＤＥ１を生成する。第１画質処理回路１１２は、入力デジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの分析結果に基づいた適応的輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒを生成して第２画質処理回路１２２に供給する。

ユーザーインタフェース１２１は、使用者から入力される外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒを第２画質処理回路１２２に供給する。外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒは、未図示のディコーダを通じてディコーディングされ、第２画質処理回路１２２で処理され得る信号に変換された後、第２画質処理回路１２２に供給される。ディコーダは、システム１１１内あるいはインバータ１２０内に配置される第２画質処理回路１２２の前段の位置に配置され得る。ユーザーインタフェース１２１は、ＯＳＤ（ＯｎＳｃｒｅｅｎＤｉｓｐｌａｙ）、キーボード、マウス、リモコンなど、公知の何れのインタフェースでも具現できる。

第２画質処理回路１２２は、第１画質処理回路１１２からの適応的輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒとユーザーインタフェース１２１からの外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒとを合成して合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒを生成する。この合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒによってインバータ１２０からバックライト１１８に供給される管電流が制御される。第２画質処理回路１２２はシステム１１１あるいはインバータ１２０に備えられることができる。

インバータ１２０は、第２画質処理回路１２２からの合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒに応じて、バックライト１１８の駆動電力、電圧、電流を調整してバックライト１１８の輝度を調整する。

図４は、図３の第１画質処理回路１１２を詳細に示す図面である。

図４に示したように、第１画質処理回路１１２は、映像信号変調器１３０、バックライト制御部１４０及びタイミング制御信号生成部１６０を備えている。

映像信号変調器１３０は、システム１１１からのデジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉのヒストグラム分布を算出し、そのヒストグラム分布を拡張する。そして、映像信号変調器１３０は、拡張されたヒストグラム分布に合わせてデジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを変調し、ヒストグラム分布が拡張されたデジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを生成する。このために、映像信号変調器１３０は、輝度/色分離部１３１、遅延部１３２、輝度/色ミックシング部１３３、ヒストグラム分析部１３４、ヒストグラム変調部１３５、メモリ１３８及びルックアップテーブル１３９を含む。

輝度/色分離部１３１は、システム１１１からのデジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉから輝度成分Ｙと色差成分Ｕ、Ｖとを算出する。ヒストグラム分析部１３４は、輝度/色分離部１３１からの輝度成分Ｙを用いて、フレーム毎にヒストグラム分布を算出して分析することによって、映像の明るさの程度を判断する。また、ヒストグラム分析部１３４は、ヒストグラム分布に基づいて判断された明るさの情報（明るさの最少値、最大値、平均値等）を算出し、その明るさの情報をバックライト制御部１４０とヒストグラム変調部１３５に供給する。ヒストグラム変調部１３５は、ヒストグラム分析部１３４からの明るさの情報によってルックアップテーブル１３９の輝度成分データを読み出して変調輝度成分ＹＭを生成し、ヒストグラム分布を拡張して映像の明暗対比を拡張する。このように拡張されたヒストグラム分布によって、システム１１１からのデジタルビデオデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉにおいて、低階調のデータは更に低い階調の方に移動するし、かつ高階調のデータは更に高い階調の方に移動する。ルックアップテーブル１３９には、明るさの情報に対応する変調輝度成分ＹＭのデータと、ヒストグラム分析部１３４からの明るさの情報に対応して設定されるバックライト駆動データとが設定されている。メモリ１３８は、ヒストグラム変調部１３５の要求時、またはバックライト制御部１４０の要求時に、変調輝度成分ＹＭのデータを読み出してヒストグラム変調部１３５及び/またはバックライト制御部１４０に供給する。遅延部１３２は、ヒストグラム分析部１３４とヒストグラム変調部１３５における処理時間の間、色差成分Ｕ、Ｖを遅延させて変調輝度成分ＹＭと色差成分Ｕ、Ｖとを同期させる。輝度/色ミックシング部１３３は、ヒストグラム分布が拡張されたデジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを生成する。

バックライト制御部１４０は、ヒストグラム分析部１３４からの明るさの情報によってルックアップテーブル１３９のバックライト駆動データをメモリ１３８から読み出して適応的輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒを生成する。この適応的輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒは、バックライトの駆動電力、駆動電圧または駆動電流を制御するためのデジタルデータとして、ヒストグラム分析部１３４からの明るさの情報によって互いに異なるデューティ比を有する。

タイミング制御信号生成部１６０は、ヒストグラム分布が拡張されたデジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏによってシステム１１１からのタイミング信号Ｖｓｙｎ１、Ｈｓｙｎ１、ＤＣＬＫ１、ＤＥ１を調整して、デジタルビデオデータＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏと同期されるタイミング信号Ｖｓｙｎ２、Ｈｓｙｎ２、ＤＣＬＫ２、ＤＥ２を生成する。このタイミング制御信号生成部１６０は、タイミングコントローラ１１３に内蔵されることもできる。

図５は、図３の第２画質処理回路１２２を詳細に示す図面である。

図５に示したように、第２画質処理回路１２２は、デジタル−アナログ変換部２２２（以下、「ＤＡＣ」という。）、輝度減算部２２４、輝度加算部２２６及び選択部２２８（以下、「ＭＵＸ」という。）を備えている。第２画質処理回路１２２は、従来の適応的輝度制御方式で駆動される液晶表示装置のタイミングコントローラを改造せずにそのまま使用するため、システム１１１あるいはインバータ１２１に内蔵させることができる。これを通じて、本発明は、従来の液晶表示装置との互換性を向上させることができ、従って、設計費用面において経済的な効果を有する。

ＤＡＣ２２２は、第１画質処理回路１１２からの適応的輝度制御信号ＡＩ−Ｖｂｒをデジタル−アナログ変換して、輝度減算部２２４及び輝度加算部２２６に供給する。

輝度減算部２２４は、ＤＡＣ２２２から供給される適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒを減少させてＭＵＸ２２８に供給する。このために、輝度減算部２２４は、適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒ端子とグラウンドＧＮＤ端子との間に抵抗ストリングを備え、直列に接続された複数の抵抗を用いて、適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒを複数に分圧する。例えば、輝度減算部２２４は、互いに直列に接続された第１〜第５抵抗Ｒ１〜Ｒ５を用いて適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒを分圧することによって、これより減少された第１〜第４適応的アナログ輝度制御電圧ａ１〜ａ４を生成することができる。第１適応的−アナログ輝度制御電圧ａ１は第１ノードｎ１電圧であり、第２適応的アナログ輝度制御電圧ａ２は第２ノードｎ２電圧である。第３適応的アナログ輝度制御電圧ａ３は第３ノードｎ３電圧であり、第４適応的アナログ輝度制御電圧ａ４は第４ノードｎ４電圧である。第１〜第５抵抗Ｒ１〜Ｒ５の値のそれぞれは可変させることができ、適切な電圧値の調整によって図示されたように、第１適応的アナログ輝度制御電圧ａ１が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの９０％に減少されることができ、第２適応的アナログ輝度制御電圧ａ２が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの８０％に減少されることができる。また、適切な電圧値の調整によって図示されたように、第３適応的アナログ輝度制御電圧ａ３が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの７０％に減少されることができ、第４適応的アナログ輝度制御電圧ａ４が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの６０％に減少されることができる。

輝度加算部２２６は、ＤＡＣから供給される適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒを増加させてＭＵＸ２２８に供給する。このために、輝度加算部２２６は、複数の増幅器を備えて適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒのそれぞれを異なる比率に増幅する。例えば、輝度加算部２２６は、互いに異なる増幅率を有する第１〜第４増幅器Ａｍｐ１〜Ａｍｐ４を用いて適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒを増加させることによって、これより増加された第５〜第８適応的アナログ輝度制御電圧ａ５〜ａ８を生成することができる。第１〜第４増幅器Ａｍｐ１〜Ａｍｐ４の増幅率のそれぞれは可変させることができ、適切な増幅率の調整によって図示されたように、第５適応的アナログ輝度制御電圧ａ５が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの１１０％に増加されることができ、第６適応的アナログ輝度制御電圧ａ６が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの１２０％に増加されることができる。また、適切な増幅率の調整によって図示されたように、第７適応的アナログ輝度制御電圧ａ７が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの１３０％に増加されることができ、第８適応的アナログ輝度制御電圧ａ８が適応的アナログ輝度制御電圧ＡｎａｌｏｇＡＩ−Ｖｂｒの１４０％に増加されることができる。

ＭＵＸ２２８は、輝度減算部２２４及び輝度加算部２２６から供給される複数の適応的アナログ輝度制御信号の中のいずれか一つをユーザーインタフェースからの外部輝度制御信号に応じて選択的に出力する。ユーザーインタフェースから供給される外部輝度制御信号は、未図示のディコーダによってディコーディングされた後、ＭＵＸ２２８のスイッチング作用を制御することによって、輝度減算部２２４及び輝度加算部２２６から供給される複数の適応的アナログ輝度制御信号の中のいずれか一つを出力させる。例えば、ＭＵＸ２２８は、第１〜第８適応的−アナログ輝度制御電圧ａ１〜ａ８の中のいずれか一つをディコーディングされた３ビットのデジタル外部輝度制御信号によって選択し、これを合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒとして出力することができる。使用者は外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒを可変させることによって、外部照度が低いためにコントラストを高くさせなくても相対的に鮮明な映像を具現できる場合、あるいは映像の属性上高いコントラストが要求されない場合には、第１〜第４適応的アナログ輝度制御電圧ａ１〜ａ４の中のいずれか一つを出力させることができる。また、使用者は外部輝度制御信号Ｅｘｔ−Ｖｂｒを可変させることによって、外部照度が高いために鮮明な映像を具現するようコントラストを高くすべきである場合、あるいは映像の属性上高いコントラストが要求される場合には、第５〜第８適応的アナログ輝度制御電圧ａ５〜ａ８の中のいずれか一つを出力させることができる。

この出力される適応的アナログ輝度制御電圧は、示された合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒである。合成輝度制御信号Ｃ−Ｖｂｒは、アナログ信号Ａｎａｌｏｇとして、インバータ１２０内のアナログ/ＰＷＭ変換部（図示せず）によってパルス幅変調信号ＰＷＭに変換され、バックライト１１８のランプに供給される管電流を調節する。

前述のように、本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法は、入力デジタルビデオデータの平均輝度によって具現されるコントラストを使用者による外部輝度制御信号に応じて可変されるようにして、外部照度の変化及び映像属性等による使用者の主観的な画質評価に応じて異なるようにできることによって、消費電量の節減、コントラストの向上及び使用者の好みの十分な反映を図ることができる。

以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々なる変更および修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載し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なければならない。

従来の液晶表示装置を示すブロック図である。バックライト制御方式の輝度変化範囲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を示すブロック図である。図３の第１画質処理部に対する詳細ブロック図である。図３の第２画質処理部に対する詳細ブロック図である。

符号の説明

１１１：システム
１１２：第１画質処理回路
１１３：タイミングコントローラ
１１４：ガンマ電圧供給回路
１１５：データ駆動回路
１１６：液晶表示パネル
１１７：ゲート駆動回路
１１８：バックライト
１１９：ＤＣ−ＤＣ変換器
１２０：インバータ
１２１：ユーザーインタフェース
１２２：第２画質処理回路
１３０：映像信号変調器
１４０：バックライト制御部
２２２：デジタル−アナログ変換部（ＤＡＣ）
２２４：輝度減算部
２２６：輝度加算部
２２８：選択部（ＭＵＸ）

Claims

液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトと、
前記バックライトの光源を駆動するインバータと、
外部システムと前記インバータの中のいずれか一つに内蔵され、前記外部システムから供給される入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいた第１輝度制御信号と、ユーザーインタフェースを通じて入力される第２輝度制御信号と、を加減して合成輝度制御信号を生成し、前記合成輝度制御信号に基づいて、前記インバータによる前記バックライト光源駆動を制御する画質処理回路と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
前記画質処理回路は、前記第１輝度制御信号をデジタル−アナログ変換するデジタル−アナログ変換部と、
前記デジタル−アナログ変換部からの第１アナログ輝度制御信号を減少させて、それぞれ異なる値を有する複数の低輝度アナログ輝度制御信号を生成する輝度減算部と、
前記デジタル−アナログ変換部からの第１アナログ輝度制御信号を増加させて、それぞれ異なる値を有する複数の高輝度アナログ輝度制御信号を生成する輝度加算部と、
前記複数の低輝度アナログ輝度制御信号及び前記複数の高輝度アナログ輝度制御信号の中のいずれか一つを前記第２輝度制御信号に応じて選択的に出力する選択部と
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。
前記輝度減算部は、基底電圧端子と前記第１アナログ輝度制御信号が供給される供給端子との間に直列接続された複数の抵抗を備え、
前記複数の抵抗の分圧を用いて、前記複数の低輝度アナログ輝度制御信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記複数の抵抗の抵抗値を調節する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記輝度加算部は、互いに異なる増幅比を有する複数の増幅器を備え、
前記複数の増幅器を用いて、前記複数の高輝度アナログ輝度制御信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記複数の増幅器の増幅比を調節する手段を有することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
前記第２輝度制御信号をディコーディングするためのディコーダを更に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。
液晶表示パネル、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライト、及び前記バックライトの光源を駆動するインバータを備え、外部システムから供給される入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいて適応的にバックライトの輝度を制御する液晶表示装置の駆動方法において、
前記外部システム及び前記インバータのいずれか一つに内蔵され、前記入力デジタルビデオデータの分析結果に基づいた第１輝度制御信号と、ユーザーインタフェースを通じて入力される第２輝度制御信号と、を加減して合成輝度制御信号を生成する段階と、
前記合成輝度制御信号に基づいて、前記インバータによる前記バックライト光源駆動を制御する段階と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
前記合成輝度制御信号を生成する段階は、
前記第１輝度制御信号をデジタル−アナログ変換する段階と、
前記アナログ信号に変換された第１アナログ輝度制御信号を減少させて、それぞれ異なる値を有する複数の低輝度アナログ輝度制御信号を生成する段階と、
前記アナログ信号に変換された第１アナログ輝度制御信号を増加させて、それぞれ異なる値を有する複数の高輝度アナログ輝度制御信号を生成する段階と、
前記複数の低輝度アナログ輝度制御信号及び前記複数の高輝度アナログ輝度制御信号の中のいずれか一つを前記第２輝度制御信号に応じて選択的に出力する段階と
を含む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方法。
前記第２輝度制御信号をディコーディングする段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の駆動方法。