JP5679192B2 - 液晶パネル駆動装置及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像データに基づいて液晶パネルを駆動して、該液晶パネルの表示画面に前記画像データに応じた画像を表示させる液晶パネル駆動装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に開示される液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置では、液晶パネルのバックライトを構成するＬＥＤ等の複数の光源の輝度ムラに起因した表示画面の明るさのムラを防止するために、複数の光源それぞれの輝度のバラツキに関する輝度調整データを予め記憶しておき、その輝度調整データに基づいて、各光源の照明領域の画像データを補正するようにしている。更に、動画等の明るさムラの目立ち難い画像が表示される場合等にはその画像データの補正を行わないことにより、画像データの補正による画質低下も極力抑えることができる。

特開２０１０−０９７１０２号公報

ところで、前述したようなバックライトの輝度ムラや液晶パネルの欠陥等に起因して液晶パネルの表示画面に明るさのムラが生じ得るが、画像の切換り時や、映像信号が中断している場合等、表示画面の全体で黒色（最低輝度）表示がなされる場合、表示画面内の明るさのムラが目立ってしまう。ＶＡ（Vertical Alignment）やＩＰＳ（In-Place-Switching）の駆動方式によってノーマリーブラック（ＮＢ）で使用される液晶パネルでは、黒色の輝度がより低い（黒い）だけに、表示画面全体で黒色表示がなされる場合の明るさのムラが特に目立つ。

前述した従来の液晶表示装置では、液晶パネルの表示画面の全体で黒色（最低輝度）表示がなされる場合に発生し得る表示画面の明るさのムラについては特に考慮されておらず、有効に表示画面における明るさのムラを目立たなくさせることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液晶パネルの表示画面の全体で黒色（最低輝度）表示される際の明るさのムラをより目立たなくさせることのできる液晶パネル駆動装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供するものである。

本発明に係る液晶パネル駆動装置は、画像各部の輝度を表す画像データに基づいて液晶パネルの駆動電圧を制御し、該液晶パネルの表示画面に前記画像データに応じた輝度分布の画像を表示させる液晶パネル駆動装置であって、前記画像データが前記液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すときに、全黒検出器による前記最低輝度の黒色を表す全黒検出信号の出力に基づく前記画像データから補正画像データへの切換えにより、前記画像データに基づいた前記液晶パネルの駆動電圧を、前記液晶パネルの表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正する駆動電圧補正手段を有する構成となる。

このような構成により、液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表す画像データに基づいて液晶パネルを駆動しようとする際に、その液晶パネルに対する駆動電圧が、表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正されるので、表示画面全体の明るさが最低輝度での明るさより増した状態で黒色表示がなされる。

本発明に係る液晶パネル駆動装置において、前記駆動電圧補正手段は、前記液晶パネルの表示画面全体において前記最低輝度を表す画像データを、前記最低輝度より高い所定輝度を表す補正画像データに変換する画像データ変換手段を有する構成とすることができる。

このような構成により、液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表す画像データに基づいて液晶パネルを駆動しようとする際に、その画像データが前記最低輝度より高い所定輝度を表す補正画像データに変換されるので、その変換後の画像データに基づいて制御される駆動電圧は、表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正されたものとなり得る。

また、本発明に係る液晶パネル駆動装置において、前記駆動電圧補正手段での補正により得られる前記駆動電圧が可変である構成とすることができる。

このような構成により、補正により得られる駆動電圧が可変であるので、液晶パネルの表示画面全体において一様に上げることのできる輝度を可変にすることができる。その結果、表示画面の明るさのムラの程度に応じて、補正により得られる駆動電圧を変えることにより、表示画面の明るさの様々な程度のムラを目立たなさせることができるようになる。

更に、本発明に係る液晶パネル駆動装置において、前記液晶パネルは、画像データに基づいた駆動電圧が印加されないときに黒色となるノーマリーブラックの液晶パネルである構成とすることができる。

このような構成により、黒色の輝度がより低く（黒く）、表示画面全体で黒色表示がなされる場合の明るさのムラが特に目立つノーマリーブラック（ＮＢ）の液晶パネルにおいて、その表示画面の明るさのムラを目立たせなくすることができる。

また、本発明に係る液晶パネル駆動装置において、前記画像データが前記液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すとき、前記液晶パネルの背後から光を照射するバックライトの光の照射量を低減させるバックライト制御手段を有する構成とすることができる。

このような構成により、バックライトの光の照射量が低減されて、表示画面全体の明るさが低減されるので、液晶パネルの表示画面全体において一様に上げる輝度の増量分を比較的小さくしても、表示画面の明るさのムラを目立たせなくすることができる。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、あるいは、液晶パネル及び該液晶パネルの背後から光を照射するバックライトと、前述したいずれかの液晶パネル駆動装置とを有する構成となる。

本発明に係る液晶パネル駆動装置によれば、液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表す画像データに基づいて液晶パネルを駆動しようとする際に、その液晶パネルに対する駆動電圧を、表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正することにより、表示画面全体の明るさが最低輝度での明るさより増した状態で黒色表示がなされるので、液晶パネルの表示画面の全体で黒色（最低輝度）表示される際の明るさのムラをより目立たなくさせることができるようになる。

また、上記液晶パネル駆動装置を用いた液晶表示装置よれば、液晶パネルの表示画面の明るさのムラをより目立たない状態で黒色表示がなされ得るようになる。

本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置を示すブロック図である。 補正ＲＧＢ画像データを示す図である。 液晶パネルの表示画面に輝度ムラが発生した状態の一例を示す図である。 液晶パネルの表示画面全体の輝度を上げた状態の一例を示す図である。 液晶パネルの表示画面全体の輝度を上げ、かつ、バックライトの光量を低減させた状態の一例を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置は、図１に示すように構成される。

図１において、この液晶表示装置１００は、制御ユニット１０、液晶パネル駆動ユニット２０（液晶パネル駆動装置）、液晶パネル３０、バックライト４０、バックライト駆動回路５０及び操作ユニット６０を有している。液晶パネル駆動ユニット２０は、制御ユニット１０による制御のもと、映像ソース１１０（例えば、ＤＶＤ再生装置等の映像再生装置、ＴＶ受信機等の映像情報受信装置）から入力される所定形式（例えば、ＭＰＥＧ）の画像データを画素毎の各色成分（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の輝度（階調、濃度ともいう）を表すＲＧＢ画像データに変換し、そのＲＧＢ画像データに基づいて液晶パネル３０の駆動電圧を制御して、液晶パネル３０の表示画面に各画素の各色成分（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））が前記ＲＧＢ画像データに応じた輝度となるような画像を表示させる。液晶パネル３０の背後に配置されるバックライト４０は、制御ユニット１０によって制御されるバックライト駆動回路５０からの駆動電圧に応じた光量で発光し、液晶パネル３０に対してその背後から光を照射する。液晶パネル３０は、ノーマリーブラック（ＮＢ）の液晶パネルであり、ＲＧＢ画像データに基づいた駆動電圧が印加されないときに黒色（最低輝度：最低階調、最大濃度）表示となる。制御ユニット１０は、操作ユニット６０からの操作入力に基づいて液晶パネル駆動ユニット２０及びバックライト駆動回路５０を制御する。

液晶パネル駆動ユニット２０は、ＲＧＢ画像データ生成回路２１、フレームメモリ２２、画像データ変換部２３（駆動電圧補正手段：画像データ変換手段）、駆動回路２４及びセレクタ２５を有する。ＲＧＢ画像データ生成回路２１は、映像ソース１１０からの所定形式の画像データを画素毎の各色成分（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の輝度を表すＲＧＢ画像データに変換する。フレームメモリ２２には１フレーム分のＲＧＢ画像データがセットされる。駆動回路２４は、フレームメモリ２２からの１フレーム分のＲＧＢ画像データ、または、後述するように画像データ変換部２３により得られる１フレーム分の補正ＲＢＧ画像データに基づいて液晶パネル３０に印加すべき駆動電圧を制御する。これにより、液晶パネル３０の表示画面に各画素の各色成分（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））が前記ＲＧＢ画像データまたは補正ＲＧＢ画像データに応じた輝度となるような画像が表示される。

画像データ変換部２３は、切換器２３１、３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、及び全黒検出器２３３を有している。全黒検出器２３３は、フレームメモリ２２にセットされる１フレームの全ての画素についてのＲＢＧ画像データが最低輝度の黒色を表すときに全黒検出信号を出力する。各画素のＲＢＧ画像データが、例えば、図２（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに６ビット（６４階調表現）が割り当てられて全１８ビットで表される場合、全ての画素について、ＲＧＢ画像データの全１８ビットが「０」（最低輝度を表す）であると、全黒検出器２３３は、全黒検出信号を出力する。３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃのそれぞれには、各画素について最低輝度より一様に高い輝度を表す１フレーム分の補正ＲＧＢ画像データが格納されている。前述したように各画素のＲＧＢ画像データが全１８ビットで表される場合、例えば、図２（ｂ）に示すように、各画素のＲ、Ｇ、Ｂの各６ビットが「０００００１」で表され、最低輝度「００００００」より約２％高い輝度を表す１フレーム分の第１補正ＲＧＢ画像データが補正フレームメモリ２３２ａに格納されている。また、図２（ｃ）に示すように、各画素のＲ、Ｇ、Ｂの各６ビットが「００００１０」で表され、最低輝度「００００００」より約３％高い輝度を表す１フレーム分の第２補正ＲＧＢ画像データが補正フレームメモリ２３２ｂに格納され、更に、図２（ｄ）に示すように、各画素のＲ、Ｇ、Ｂの各６ビットが「００００１１」で表され、最低輝度「００００００」より５％高い輝度を表す１フレーム分の第３補正ＲＧＢ画像データが補正フレーム２３２ｃに格納されている。３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃのいずれか１つが、制御ユニット１０により制御されるセレクタ２５によって有効なものとして選択される。

切換器２３１は、全黒検出器２３３からの出力に応じて、フレームメモリ２２にセットされたＲＧＢ画像データ及びセレクタ２５によって選択される３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃのいずれかにセットされた補正ＲＧＢ画像データのいずれかを駆動回路２４に供給する。具体的には、通常、フレームメモリ２２にセットされたＲＧＢ画像データが駆動回路２４に供給され、全黒検出器２３３から全黒検出信号が出力されるときに、切換器２３１が駆動回路２４に供給されるＲＧＢ画像データを３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃのいずれかにセットされた補正ＲＧＢ画像データに切換える。

上記のような構成の液晶表示装置１００は、次のように動作する。

通常、映像ソース１１０からの画像データがＲＧＢ画像データ生成部２１によって画素毎のＲＧＢ画像データに変換され、そのＲＧＢ画像データが１フレーム分ずつフレームメモリ２２にセットされる。そして、駆動回路２４がその１フレーム分のＲＧＢ画像データに基づいてバックライト４０によって背後から照明される液晶パネル３０の駆動制御を行うことにより、液晶パネル３０の表示画面には、各画素の各色成分（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））が前記ＲＧＢ画像データに応じた輝度となるような画像が表示される。

ところで、画像の切換え時や、映像ソース１１０からの実質的な画像データ（映像信号）が中断している場合等では、フレームメモリ２２にセットされるＲＧＢ画像データは、全ての画素について最低輝度（黒色）を表すものとなる（例えば、図２（ａ）に示すように、各画素とも、１８ビット全て「０」）。この場合、通常であれば、液晶パネル３０にはＲＧＢ画像データに基づいた駆動電圧が印加されずに（実質的にゼロの駆動電圧が印加されて）ノーマリーブラックの液晶パネル３０ではその表示画面の全体が最低輝度の黒色表示となる。しかし、例えば、図３に示すように、その表示画面３０ａに部分的な欠陥等によって完全な黒色になりきらない部分Ｅｄがあると、その完全な黒色になりきらない部分Ｅｄが表示画面３０ａの輝度ムラとして目立ってしまう場合がある。

そこで、本実施の形態に係る液晶表示装置１００では、フレームメモリ２２に全ての画素について最低輝度（黒色）を表すＲＧＢ画像データがセットされると、全黒検出器２３３が全黒検出信号を出力し、その全黒検出信号に基づいて切換器２３１が、フレームメモリ２２にセットされたＲＧＢ画像データ（図２（ａ）参照）に代えて、３つの補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃにセットされた第１補正ＲＧＢ画像データ（図２（ｂ）参照）、第２補正ＲＧＢ画像データ（図２（ｃ）参照）及び第３補正ＲＧＢ画像データ（図２（ｄ）参照）から選択されたいずれかを駆動回路２４に供給する。これにより、液晶パネル３０には第１補正ＲＧＢ画像データ、第２補正ＲＧＢ画像データ及び第３補正ＲＧＢ画像データから選択されたいずれかに対応する駆動電圧が印加され、液晶パネル３０の表示画面３０ａには、その補正ＲＧＢ画像データに応じた輝度分布となるような画像が表示される。例えば、図２（ｂ）に示すような第１補正ＲＧＢ画像データに対応する駆動電圧が液晶パネル３０に印加されると、その表示画面３０ａ全体において輝度が一様に２％程度上昇し、図２（ｃ）に示すような第２補正ＲＧＢ画像データに対応する駆動電圧が液晶パネル３０に印加されると、その表示画面３０ａ全体において輝度が３％程度一様に上昇し、また、図２（ｄ）に示すような第３補正ＲＧＢ画像データに対応する駆動電圧が液晶パネル３０に印加されると、その表示画面３０ａ全体において輝度が５％一様に程度上昇するようになる。

このように、液晶パネル３０の表示画面３０ａ全体において黒色に対応した最低輝度を表すＲＧＢ画像データに基づいて液晶パネル３０を駆動しようとする際に、その最低輝度を表すＲＧＢ画像データに代えて、補正ＲＧＢ画像データ（第１補正ＲＧＢ画像データ、第２補正ＲＧＢ画像データ、第３補正ＲＧＢ画像データ）を液晶パネル３０に印加することにより、表示画面３０ａ全体において輝度が一様に所定量だけ上昇して、表示画面３０ａ全体の明るさが最低輝度での明るさより増した状態で黒色表示がなされる。これにより、例えば、図４に示すように、表示画面３０ａにおいて黒色部分と完全な黒色になりきらない部分Ｅｄとのコントラストが小さくなり、その完全な黒色になりきらない部分Ｅｄを表示画面３０ａの輝度ムラとして目立たなくすることができる。

この液晶表示装置１００では、操作ユニット６０の所定操作入力により、制御ユニット１０により制御されるセレクタ２５が有効なものとして選択する補正フレームメモリを変えることができる。これにより、最低輝度を表すＲＧＢ画像データに代えて駆動回路２４に供給される補正ＲＧＢ画像データが可変になる（第１補正ＲＧＢ画像データ、第２補正ＲＧＢ画像データ及び第３補正ＲＧＢ画像データのいずれか）。このように補正ＲＧＢ画像データに基づいた液晶パネル３０に対する駆動電圧が可変になるので、液晶パネル３０の表示画面３０ａ全体において一様に上昇させることのできる輝度を可変にすることができる。その結果、表示画面３０ａの明るさのムラの程度に応じて、選択されるべき補正ＲＧＢ画像データ（駆動電圧）を変えることにより、表示画面３０ａの様々な程度のムラを目立たなくすることができるようになる。

例えば、図３において、黒色部分と完全な黒色となりきらない部分Ｅｄとのコントラストが大きくなるに従って、第１補正ＲＧＢ画像データ（２％）、第２補正ＲＧＢ画像データ（３％）、及び第３補正画像データ（５％）の順でその補正ＲＧＢ画像データ（補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ）の選択を行うことができる。

更に、黒色部分と完全な黒色となりきらない部分Ｅｄとのコントラストが比較的大きく、例えば、第３補正ＲＧＢ画像データを用いて液晶パネル３０の表示画面３０ａ全体において一様に５％程度（最大程度）輝度を上昇させても、その黒色となりきらない部分Ｅｄが目立つ場合、操作ユニット６０を操作して、バックライト４０の光の照射量を低減させることができる。この場合、例えば、図５に示すように、液晶パネル３０の表示画面３０ａ全体の明るさが低減され、表示画面３０ａ全体において一様に輝度を上昇させることと相まって、その完全な黒色になりきらない部分Ｅｄを明るさのムラとして目立たなくすることができる。

なお、前述した液晶表示装置１００（液晶パネル駆動ユニット２０）では、補正ＲＧＢ画像データは、予め補正フレームメモリ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃに格納されるものであったが、全ての画素について最低輝度（黒色）を表すＲＧＢ画像データがフレームメモリ２２にセットされる毎に、補正ＲＧＢ画像データを生成するようにしてもよい。また、補正ＲＧＢ画像データを用いることにより、液晶パネル３０の駆動電圧を、液晶パネル３０の表示画面３０ａ全体において輝度が一様に上がるように補正するものであったが、補正画像ＲＧＢデータを用いることなく、例えば、液晶パネル３０に対して所定のバイアス電圧を印加することによってその駆動電圧を補正することも可能である。

本発明に係る液晶パネル駆動装置及びそれを用いた液晶表示装置は、液晶パネルの表示画面の全体で黒色（最低輝度）表示される際の明るさのムラをより目立たなくさせることができるという効果を有し、画像データに基づいて液晶パネルを駆動して、該液晶パネルの表示画面に前記画像データに応じた画像を表示させる液晶パネル駆動装置及びそれを用いた液晶表示装置として有用である。

１０ 制御ユニット
２０ 液晶パネル駆動ユニット（液晶パネル駆動装置）
２１ ＲＧＢ画像データ生成回路
２２ フレームメモリ
２３ 画像データ変換部（駆動電圧補正手段）
２３１ 切換器
２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ 補正フレームメモリ
２３３ 全面黒検出器
２４ 駆動回路
２５ セレクタ
３０ 液晶パネル
４０ バックライト
５０ バックライト駆動回路
６０ 操作ユニット

Claims (7)

1. 画像各部の輝度を表す画像データに基づいて液晶パネルの駆動電圧を制御し、該液晶パネルの表示画面に前記画像データに応じた輝度分布の画像を表示させる液晶パネル駆動装置であって、
   前記画像データが前記液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すときに、全黒検出器による前記最低輝度の黒色を表す全黒検出信号の出力に基づく前記画像データから補正画像データへの切換えにより、前記画像データに基づいた前記液晶パネルの駆動電圧を、前記液晶パネルの表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正する駆動電圧補正手段を有する液晶パネル駆動装置。
2. 前記駆動電圧補正手段は、前記液晶パネルの表示画面全体において前記最低輝度を表す画像データを、前記最低輝度より高い所定輝度を表す補正画像データに変換する画像データ変換手段を有する請求項１記載の液晶パネル駆動装置。
3. 前記駆動電圧補正手段での補正により得られる前記駆動電圧が可変である請求項１または２記載の液晶パネル駆動装置。
4. 前記液晶パネルは、画像データに基づいた駆動電圧が印加されないときに黒色となるノーマリーブラックの液晶パネルである請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶パネル駆動装置。
5. 前記画像データが前記液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すとき、前記液晶パネルの背後から光を照射するバックライトの光の照射量を低減させるバックライト制御手段を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶パネル駆動装置。
6. 液晶パネルと、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶パネル駆動装置とを有する液晶表示装置。
7. 液晶パネルと、該液晶パネルの背後から光を照射するバックライトと、請求項５記載の液晶パネル駆動装置とを有する液晶表示装置。

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