JP2004199070A - 複数の階調電圧を有する液晶表示装置、その駆動装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶蓄電器の充電速度を向上させ、液晶表示装置の画質を改善する。
【解決手段】 液晶表示装置の駆動装置は、第１の範囲内の値を有する複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部を含む。階調電圧は、第１の範囲より小さい第２の範囲内の値を有する第１階調電圧群を含み、液晶表示装置の画素には階調電圧の中から選択されたデータ電圧が印加される。信号制御部は、画素が表示する映像の種類によって現在の映像データを処理する。映像の種類として停止映像と動映像があり、その判断は現在の映像データと直前の映像データとの差に基づいて行われる。動映像に対するデータ電圧は、第１の範囲の値を有する階調電圧の中から選択され、停止映像に対するデータ電圧は、第２の範囲の値を有する第１階調電圧群の中から選択されるように現在の映像データを処理する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の階調電圧を有する液晶表示装置（ＬＣＤ）の駆動装置及び方法に関する。

一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が備えた二つの表示板とその間に入っている誘電率異方性を有する液晶層を含む。画素電極は行列状に配列され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子に連結されて、一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は、表示板の全面に形成されて共通電圧の印加を受ける。画素電極と共通電極及びその間の液晶層は、回路を見れば、液晶蓄電器を構成し、液晶蓄電器はこれに連結されたスイッチング素子と共に画素を構成する基本単位となる。

このような液晶表示装置では、２つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節し、液晶層を通過する光の透過率を調節することにより所望の画像を得る。この時、液晶層に一方向の電界が長い間印加されることにより発生する劣化現象を防止するために、フレーム毎、行毎、またはドット毎に共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転させる。

ところが、液晶分子の応答速度が遅いため液晶蓄電器に充電される電圧（以下、“画素電圧”という。）が目標電圧、つまり所望の輝度が得られる電圧に到達するまでに所定の時間を要し、この時間はその直前に液晶蓄電器に充電されていた電圧との差によって変わる。例えば、目標電圧と直前の電圧との差が大きい場合は、最初から目標電圧のみを印加すればスイッチング素子がターンオンされている間目標電圧に到達できないことがある。これを補償するためにＤＣＣ（ｄｙｎａｍｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）方式が提案された。ＤＣＣ方式は、液晶蓄電器両端にかかった電圧が大きいほど充電速度が速くなる点を利用したもので、該当画素に印加するデータ電圧（実際には、データ電圧と共通電圧との差であるが、便宜上共通電圧を０と仮定する。）を目標電圧より高くして画素電圧が目標電圧に到達する時間を短縮する。

一方、従来の液晶表示装置においては、最も低い階調であるブラック階調を表示する時の液晶蓄電器に充電される画素電圧（以下、“ブラック画素電圧”という。）と最も高い階調であるホワイト階調を表示する時の液晶蓄電器に充電された画素電圧（以下、“ホワイト画素電圧”という。）が、データ電圧の上限と下限を定める。即ち、データ電圧の範囲はブラック画素電圧とホワイト画素電圧との間で定められ、ノーマリーブラック液晶表示装置の場合は、ブラック画素電圧は最小値、ホワイト画素電圧は最大値であり、ノーマリーホワイト液晶表示装置の場合はそれと反対である。

例えば、ノーマリーブラック方式の液晶表示装置において、現在の画素電圧が中間階調またはホワイト画素電圧で、目標電圧がブラック画素電圧であれば、与えられた時間内に画素電圧が目標電圧に到達するためには目標電圧より低い電圧を印加する必要がある。ところが、データ電圧の下限が、即ち目標電圧であるためこれより低い電圧を印加することは不可能である。

また、それと反対に、現在の画素電圧が中間階調またはブラック画素電圧で、目標電圧がホワイト画素電圧であれば、与えられた時間内に画素電圧が目標電圧に到達するためには目標電圧より高い電圧を印加する必要がある。ところが、データ電圧の上限が、即ち目標電圧であるためこれより高い電圧を印加することは不可能である。結局、ホワイト階調やブラック階調に対してＤＣＣ方式を適用できないため、液晶蓄電器の充電速度を向上させることができない。

特に、階調変化が急激な動映像を表示する場合、ホワイト階調からブラック階調に、またはブラック階調からホワイト階調に変化する時のように階調差が大きい場合は、目標輝度がうまく得られないので画質がさらに悪くなる。

本発明が目的とする技術的課題は、液晶蓄電器の充電速度を向上させ、液晶表示装置の画質を改善することである。

このような技術的課題を解決するために本発明は、行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する装置を提供する。前記駆動装置は複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、現在の映像データと直前の映像データとの差により前記現在の映像データを処理する映像信号処理部、そして前記複数の階調電圧の中から前記処理された映像データに対応する階調電圧を選択して、データ電圧として前記画素に印加するデータ駆動部を含む。この時、前記映像信号処理部は、前記差異によって前記階調電圧のいずれも選択されるように前記現在の映像データを処理したり、前記複数の階調電圧のうち決められた範囲の電圧値を有する第１階調電圧のみが選択されるように前記現在の映像データを処理する。

前記映像信号処理部は前記差異が設定値を超える場合、前記現在の映像データから前記直前の映像データを引いた値が正数または負数の時、実際の差よりさらに大きい差が出るように前記現在の映像データを処理することが好ましい。そして、前記差異が設定値を超えない場合、目標画素電圧と同一の電圧値を有する階調電圧が選択されるように前記現在の映像データを処理することが好ましい。

本発明の実施例において、前記映像信号処理部は前記階調差が設定値を超えなければ前記現在の映像データを補正せず、前記階調差が設定値を超えれば前記現在映像データを補正することが好ましい。そして、前記第１階調電圧の範囲は前記画素の目標透過率が得られる目標画素電圧の範囲と同一であることが好ましい。また、前記階調電圧の最大値は前記目標画素電圧の最大値と実質的に同一で、前記階調電圧の最小値は前記目標画素電圧の最小値と実質的に同一であることが好ましい。

本発明の一つの特徴によれば、行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する装置を提供するもので、前記駆動装置は複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、動映像画素と停止映像画素に対して異なる方式で入力映像データを処理し、出力映像データに出力する映像信号処理部と、前記複数の階調電圧の中から前記出力映像データに対応する階調電圧を選択して、データ電圧として前記画素に印加するデータ駆動部を含む。本発明によれば、前記停止映像画素に対して前記入力映像データは最大入力値と最少入力値との間に存在し、前記出力映像データは最大出力値と最少出力値との間に存在し、前記最大出力値が前記最大入力値と同一か、それより小さく、前記最少出力値は前記最少入力値より大きく、前記最大出力値は前記最大入力値と同一で、前記最少出力値は前記最少入力値より大きい。

本発明では、前記出力映像データがフレーム毎に異なることが好ましい。また、前記最大出力値は、最大目標画素電圧と実質的に同一の大きさを有する階調電圧に対応し、前記最少出力値は、最少目標画素電圧と実質的に同一の大きさを有する階調電圧に対応することができる。

本発明によれば、前記動映像画素に対して前記出力映像データに対応する前記階調電圧は、前記入力映像データに対応する目標画素電圧より大きいか、それより小さいことが好ましい。前記現在映像データが直前の映像データより大きかったり小さければ、その差がさらに大きくなるように前記現在の映像データを処理することが好ましい。

本発明の一つの特徴によれば、行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する方法を提供するもので、前記駆動方法は複数の階調電圧を生成する段階と、現在のフレーム映像データと直前のフレーム映像データとの差異を算出する段階と、前記算出された差異を設定値と比較する段階、そして前記差異が前記設定値を超えない場合、目標画素電圧と同一の電圧値を有する階調電圧を選択し、前記差異が前記設定値を超えた場合、目標画素電圧と異なる電圧値を有する階調電圧を選択する段階を含む。ここで、前記差異が設定値を超える場合に選択する階調電圧の範囲は、前記差異が設定値を超えない場合に選択する階調電圧の範囲より広い。

本発明の実施例によれば、階調電圧の範囲を目標画素電圧の範囲より大きくし、現在のフレームの映像データと直前のフレームの映像データとの差により表現する階調範囲を変化させる。停止映像画素の場合は、目標画素電圧と同一のデータ電圧が印加されるように映像データを補正する。動映像画素の場合は、全範囲の階調電圧を使用して目標画素電圧より高いか、或は低い電圧を印加して液晶蓄電器の充電速度を急速にし、与えられた時間内に画素電圧が目標値に到達できるようにする。特に、ブラック階調やホワイト階調を含んだ全ての階調に対してこのような方式を適用するので、液晶蓄電器の充電速度を向上させることができる。

添付した図面を参照して本発明の実施例に対して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。なお、本発明の実施例について詳細な説明することにより本発明の多様な効果を明らかにしたい。

図面は、各種の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。

まず、本発明の実施例による液晶表示装置の駆動装置及び方法について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図で、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の１画素の等価回路図である。

図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれに連結されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。

液晶表示板組立体３００は等価回路から見て、複数の表示信号線（Ｇ₁-Ｇｎ、Ｄ₁-Ｄｍ）とこれに連結され、大略行列状に配列された複数の画素を含む。

表示信号線（Ｇ₁-Ｇｎ、Ｄ₁-Ｄｍ）はゲート信号（“走査信号”ともいう。）を伝達する複数のゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）とデータ信号を伝達するデータ線（Ｄ₁-Ｄｍ）を含む。ゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）は大略行方向に延びて互いにほぼ平行であり、データ線（Ｄ₁-Ｄｍ）は大略列方向に延びて互いにほぼ平行である。

各画素は、表示信号線（Ｇ₁-Ｇｎ、Ｄ₁-Ｄｍ）に連結されたスイッチング素子Ｑとこれに連結された液晶蓄電器Ｃｌｃ及び維持蓄電器Ｃｓｔを含む。維持蓄電器Ｃｓｔは省略することができる。

スイッチング素子Ｑは下部表示板１００に備えられ、三端子素子としてその制御端子及び入力端子は各々ゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）及びデータ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に連結され、出力端子は液晶蓄電器Ｃｌｃ及び維持蓄電器Ｃｓｔに連結されている。

液晶蓄電器Ｃｌｃは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子Ｑに連結され、共通電極２７０は、上部表示板２００の前面に形成されて共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備えられる場合もあり、この時には二つの電極１９０、２７０が全て線形または棒形で作られる。

維持蓄電器Ｃｓｔは、下部表示板１００に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が重なって構成され、この別個の信号線には共通電圧Ｖｃｏｍなどの決められた電圧が印加される。しかし、維持蓄電器Ｃｓｔは、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重なって構成することができる。

一方、色表示を実現するためには各画素が色相を表出しなければならないが、これは画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、または青色の色フィルター２３０を備えることによって可能となる。図２で、色フィルター２３０は上部表示板２００の該当領域に形成されているが、これとは異なって、下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成することもできる。

図１で、階調電圧生成部８００は画素の透過率に係わる二組の複数階調電圧を生成する。二組のうち一組は共通電圧Ｖｃｏｍに対してプラスの値を有し、もう一組はマイナスの値を有する。

ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）に連結され、外部からのゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆの組み合わせからなるゲート信号をゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）に印加する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に連結され、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ電圧としてデータ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に印加する。データ電圧は、スイッチング素子Ｑを通じて液晶蓄電器Ｃｌｃの画素電極１９０に印加され、データ電圧と共通電圧Ｖｃｏｍの差異は液晶蓄電器Ｃｌｃの充電電圧、つまり画素電圧として現れる。

液晶蓄電器Ｃｌｃの液晶分子は、画素電圧の大きさによりその配列を変え、これにより液晶層３を通過する光の偏光が変わる。このような偏光の変化は、表示板１００、２００に付着された偏光子（図示せず）によって光の透過率変化として現れる。

本実施例による階調電圧生成部８００の階調電圧の範囲は、目標透過率範囲を得るために必要な目標画素電圧の範囲より大きい。これは、ブラック階調または中間階調からホワイト階調に変わる場合やホワイト階調または中間階調からブラック階調に変わる場合にも、画素のスイッチング素子Ｑがターンオンされている間、画素電圧が目標電圧に到達できるようにするためである。

この時、階調電圧の上限は目標画素電圧の上限より大きく、その下限は目標画素電圧の下限より小さいように構成することもできる。これとは異なって、階調電圧の上限は目標画素電圧の上限より大きいが、下限は目標画素電圧の下限と同じであるように構成することもできる。それと反対に、階調電圧の下限は目標画素電圧の下限より小さいが、その上限は目標画素電圧の上限と同じであるように構成することもできる。

例えば、ノーマリーブラック液晶表示装置において、目標透過率範囲を得るための画素電圧の電圧範囲が１Ｖ〜４．５Ｖ、共通電圧の大きさを便宜上０とすると、正極性階調電圧の範囲は０〜６Ｖ、負極性階調電圧の範囲は-６Ｖ〜０Ｖである。正極性の場合のみを見れば、２５６階調の場合、４１〜２１０階調は画素電圧範囲である１Ｖ〜４．５Ｖとし、０〜４０階調、２１１〜２５５階調は各々０〜１Ｖ、４．５〜６Ｖの範囲とすることができる。

他の例として、正極性階調電圧の範囲を１Ｖ〜６Ｖ、負極性階調電圧の範囲を-６Ｖ〜-１Ｖとする場合である。正極性の場合のみを見れば、２５６階調の場合、０〜２１０階調は画素電圧範囲である１Ｖ〜４．５Ｖとし、２１１〜２５５階調は４．５〜６Ｖの範囲とすることができる。６４階調の場合、０〜５６階調は画素電圧範囲にし、５７〜６４階調はそれ以上の範囲にすることができる。

信号制御部６００は、フレームメモリ６１０とフレームメモリ６１０に連結された映像信号補正部（ISM）６２０を含む。この映像信号補正部６２０は、信号制御部６００とは異なる別個の装置で実現することもでき、信号制御部６００の外部に存在する構成とすることもできる。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）からＲＧＢ映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号、例えば垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部６００は、入力制御信号に基づいてゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成し、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送出して、データ制御信号ＣＯＮＴ２をデータ駆動部５００に送出する。また、信号制御部６００の映像信号補正部６２０は、直前のフレーム映像信号と現在のフレーム映像信号との階調差に基づいて映像信号を補正し、信号制御部６００は補正された映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’をデータ駆動部５００に供給する。映像信号補正部６２０の補正動作については後に詳細に説明する。

ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、１フレームの開始を指示する垂直同期開始信号ＳＴＶ、ゲートオン電圧Ｖｏｎの出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ及びゲートオン電圧Ｖｏｎの幅を限定する出力イネーブル信号ＯＥなどを含む。

データ制御信号ＣＯＮＴ２は、水平周期の開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、データ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に当該データ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖｃｏｍに対するデータ電圧の極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を略して“データ電圧の極性”と称する。）を反転させる反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫ等を含む。

データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２により一つの行の画素に対応する映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を順次に受信し、階調電圧生成部８００からの階調電圧の中から各映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’に対応する階調電圧を選択することにより、映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を該当データ電圧に変換する。

ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によりゲートオン電圧Ｖｏｎをゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）に印加し、このゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）に連結されたスイッチング素子Ｑをターンオンさせる。

一つのゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）にゲートオン電圧Ｖｏｎが印加され、これに連結された一つの行のスイッチング素子Ｑがターンオンされている間（この期間を“１Ｈ”または“１水平周期”といい、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期と同じである。）、データ駆動部４００は各データ電圧を該当データ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に供給する。データ線（Ｄ₁-Ｄｍ）に供給されたデータ電圧は、ターンオンされたスイッチング素子Ｑを通じて該当画素に印加される。

このような方式で、１フレーム期間中に全てのゲート線（Ｇ₁-Ｇｎ）に対して順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終われば次のフレームが始まり、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前のフレームでの極性と反対になるようにデータ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（“フレーム反転”）。この時、１フレーム内でも反転信号ＲＶＳの特性により一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変わる構成（“ライン反転”）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なる構成（“ドット反転”）とすることができる。

次は、本発明の一実施例に基づいて、直前のフレーム映像データと現在のフレーム映像データの階調差により現在のフレーム映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを補正する動作について図１及び図３を参照して詳細に説明する。図３は本発明の一実施例による映像信号補正部６２０の動作フローチャートである。

まず、１フレームの映像データＲ、Ｇ、Ｂが順次にフレームメモリ６１０と映像信号補正部６２０に入力されれば、フレームメモリ６１０はこれらの映像データＲ、Ｇ、Ｂを記憶する。この時、映像信号補正部６２０は入力される現在のフレーム映像データＲ、Ｇ、Ｂ（以下、“現在のデータ”という。）を読み取ると同時に、フレームメモリ６１０に既に記憶されている直前のフレーム映像データ（以下、“直前のデータ”という。）を順次に読み取る（Ｓ１１）。

映像信号補正部６２０は、現在のデータＲ、Ｇ、Ｂと直前のデータを比較して二つの映像データに対する階調差を算出し、その階調差を設定値と比較する（Ｓ１２、Ｓ１３）。

段階Ｓ１３において、映像データの階調差が設定値を越えている場合、映像信号補正部６２０は、現在のデータに対する階調と直前のデータとの階調差が大きい状態、つまり動映像画素であると判定する。この場合、映像信号補正部６２０は現在のデータＲ、Ｇ、Ｂを補正しない（Ｓ１４）。この現在のデータは、映像信号補正部６２０または信号制御部６００内の異なるブロックにおいて現在のデータと直前のデータの差異に基づいたＤＣＣ処理を行うこともできる。例えば、補正された現在のデータと直前のデータとの差が補正前現在のデータと直前のデータとの差より大きくなるように現在のデータを補正する。また、その差が大きいほど目標画素電圧と選択される階調電圧との差が大きくなるようにすることが好ましい。

段階Ｓ１３において、現在のデータＲ、Ｇ、Ｂと直前のデータとの差が設定値を超えない場合、映像信号補正部６２０は現在のデータが直前のデータと大きな差がない状態、つまり停止映像画素であると判断する。停止映像画素の場合、映像信号補正部６２０は、現在のデータＲ、Ｇ、Ｂを補正し、補正された映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を出力する（Ｓ１５）。

このような映像信号の補正は、次のような原則に基づいて行われる。前記説明のように、本実施例による階調電圧生成部８００の階調電圧の範囲は、目標透過率範囲を得るために必要な画素電圧の範囲より大きい。動映像画素の場合には、映像信号の補正なしに階調電圧の全範囲を使用するが、停止映像画素の場合には、一定の範囲、例えば、画素電圧の範囲と同一範囲の階調電圧のみを使用するように映像信号を補正する。動映像画素の場合、つまり直前のデータと現在のデータとの差が大きい場合は、目標画素電圧よりさらに高いか、それよりさらに低い電圧を与えることにより目標電圧に到達する時間を減らす。しかし、停止映像画素の場合は、直前のデータと現在のデータがほとんど差がないので、目標画素電圧に至るまでの時間があまり長くない。従って、目標画素電圧と同一なデータ電圧を与えても、与えられた時間内に画素電圧が目標電圧に到達することができる。

全体２５６階調のうち４１〜２１０階調は、画素電圧範囲の１Ｖ〜４．５Ｖ、０〜４０階調、２１１〜２５５階調は各々０〜１Ｖ、４．５〜６Ｖである前記の例を説明する（便宜上、正極性のみを例に挙げる）。動映像画素の場合は、補正をしないので０〜２５５階調を全て使用する。しかし、停止映像画素の場合は、４１〜２１０階調のみを使用する。

全体２５６階調のうち０〜２１０階調は、画素電圧範囲の１Ｖ〜４．５Ｖ、２１１〜２５５階調は４．５〜６Ｖの範囲である他の例では、動映像画素の場合０〜２５５階調全てを使用するが、停止映像画素の場合は０〜２１０階調のみを使用する。ブラック階調に変わる時にはホワイト階調の時に比して画素電圧の充電時間があまりかからないため、目標画素電圧よりさらに低い電圧を敢えて与えなくても与えられた時間内に目標電圧に到達することが多く、このようにすることもできる。

以下、停止映像画素の場合に入力された０〜２５５階調を０〜２１０階調に変換する具体的な方法について詳細に説明する。

停止映像画素に対する映像データの補正は、０〜２５５範囲の階調を０〜２１０範囲の階調に対応させることである。つまり、補正前のデータが０であれば補正後にも０となるが、補正前のデータが２５５であれば補正後には２１０階調に対応する。その間の階調は一定の規則によって０〜２１０範囲の階調に変わる。映像信号補正部６２０は、補正前の０〜２５５階調を０〜２１０階調に変える時、対応関係が予め記憶されているメモリやルックアップテーブルを内部または外部に設け、これを利用して該当する補正階調を容易且つ迅速に行うことができ、別途演算部を設けて直接計算することもできる。

ところが、補正前の階調と補正後の階調は一対一の対応ではない。例えば、０〜２５５階調範囲を０〜２１０に線形対応させる場合、現在のデータをｘとし、補正データはｘ’=ｘ*２１０/２５５と与えられるとしよう。現在の映像データＲ、Ｇ、Ｂの階調が“２０”であれば２０*２１０/２５５=１６．４７…である。しかし、これを８ビットの映像データで表現するためには、少数点以下を切り捨て、１６のみを８ビットのデータとして“０００１００００”と表現するほかない。

しかし、少数点以下を単に切り捨てれば、階調表示が不正確になるので、空間的なディザリングや時間的なＦＲＣ処理を通じて表示する。例えば、少数点以下の値を空間的に隣接した画素の平均階調として表すことがディザリングである。これと異なって、少数点以下の値をある画素に対する時間的平均として表す方法がＦＲＣである。

まず、少数点以下をデジタル値に正確に表すことは時間的、空間的な無駄であるので、いくつかの近似した値に表現する。つまり、１ビット、２ビットまたはその以上のビットを少数点以上の値を示す８ビットに追加して表す。例えば、少数点以下をｙとし、０≦ｙ<０．２５であれば０と、０．２５≦ｙ<０．５であれば０．２５と、０．５≦ｙ<０．７５であれば０．５と、０．７５≦ｙ<１であれば０．７５と近似し、データのビット数を２個増やして各値を表す。例えば、０、０．２５、０．５、０．７５をそれぞれ“００”、“０１”、“１０”、“１１”で表す。前記２０階調の場合、変換値が１６．４７…であるので“０００１００００１０”で表すことができる。

このように変換した１０ビットのデータを利用して各画素に対する８ビットの補正データを算出するための一例を図４に示す。図４は本発明の一実施例により１０ビットの変換データを８ビットの補正データで表現する方式を説明するものである。

図４に示すように、下位２ビットが“００”であれば数字の０に対応するので隣接した４個の画素に全て上位８ビットのデータのみを与える。下位２ビットが“０１”であれば０．２５=１/４に対応するので隣接する４個の画素のうち３個には上位８ビットのデータを与え、他の１個の画素には上位８ビットのデータに１を足したデータを与える。このようにすれば、隣接した４個の画素の平均データの少数点以下の数字は０．２５となる。同様に、下位２ビットが“１０”、“１１”の場合は、各々２個、１個の画素に上位８ビットのデータを他の２個、３個の画素に上位８ビットデータに１を足したデータを与える。このように少数点以下を空間的に表す方法がディザリングである。

ところが、一つの画素に継続して同一な電圧が印加されればフリッカーが生じやすいため、少数点以下が１画素のデータをフレーム別の平均として表せる方法もあり、これがＦＲＣである。

図４は、２×２画素行列に対して４個の連続するフレーム、つまり４ｎ、４ｎ+１、４ｎ+２及び４ｎ+３フレームにおいてディザリングとＦＲＣを適用する時のデータ割り当てを示している。

次に、図５ａと図５ｂを参照して、動映像における本発明の実施例による液晶蓄電器の充電速度変化を検討する。

図５ａは直前のデータがブラック階調を示し、現在のデータがホワイト階調を示す時の画素電圧を時間の関数で示したグラフで、図５ｂは直前のデータがホワイト階調を示し、現在のデータがブラック階調を示す時の画素電圧を時間の関数で示したグラフである。

図５ａ及び５ｂにおいて、ＶｂとＶｗは各々ブラック画素電圧及びホワイト画素電圧を示し、Ｖｂ’とＶｗ’は各々ブラック階調及びホワイト階調に対する本発明の実施例による階調電圧を示す。また、図５ａ及び５ｂにおいて、従来技術と同様に、曲線Ａは目標画素電圧（Ｖｗ、Ｖｂ）分のデータ電圧を与えた時の画素電圧を示し、曲線Ｂは本発明の実施例に基づいて、目標画素電圧（Ｖｗ、Ｖｂ）より高いか、或はそれよい低い電圧（Ｖｗ’、Ｖｂ’）をデータ電圧Ｄとして印加した時の画素電圧を示す。

図５ａ及び図５ｂには、動映像の場合、液晶蓄電器の充電速度が速くなり、与えられた時間内に目標画素電圧に到達することを示している。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の実施例による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の１画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による映像信号補正部の動作フローチャートである。 本発明の一実施例に基づいて、１０ビットの補正データを８ビットの補正データで表現する方式を説明するものである。 直前のデータがブラック階調を示し、現在のデータがホワイト階調を示す時の画素電圧を時間の関数で示したグラフである。 直前のデータがホワイト階調を示し、現在のデータがブラック階調を示す時の画素電圧を時間の関数で示したグラフである。

符号の説明

１００、２００ 表示板
１９０ 画素電極
２３０ 色フィルター
２７０ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
４００ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
６１０ フレームメモリ
６２０ 映像信号補正部
８００ 階調電圧生成部

Claims (17)

1. 行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する装置であって、
   第１の範囲の値を有し、前記第１の範囲より狭い第２の範囲の値を有する第１階調電圧群を含む複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、
   現在の映像データと直前の映像データとの差に基づいて前記現在の映像データを処理する映像信号処理部と、
   前記複数の階調電圧の中から前記処理された映像データに対応する階調電圧を選択し、データ電圧として前記画素に印加するデータ駆動部と、
   を含み、前記データ電圧は、前記現在の映像データと直前の映像データの差によって、前記第１の範囲の値を有する前記階調電圧の中で選択されるか、前記第２の範囲の電圧値を有する第１階調電圧群の中で選択される液晶表示装置の駆動装置。
2. 前記映像信号処理部は、前記現在の映像データと直前の映像データとの差が設定値を超える場合、前記処理された現在の映像データに対応する階調電圧と前記直前の映像データに対応する階調電圧との差が、処理前の前記現在の映像データに対応する階調電圧と前記直前の映像データに対応する階調電圧の差よりさらに大きくなるように前記現在の映像データを処理する請求項１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
3. 前記現在の映像データと直前の映像データの差が設定値を超えない場合、目標画素電圧と実質的に同一の電圧値を有する階調電圧が選択されるように前記現在の映像データを処理する請求項２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
4. 前記映像信号処理部は前記差異が設定値を超えなければ前記現在の映像データを補正し、前記階調差が設定値を超えれば前記現在の映像データを補正しない請求項１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
5. 前記第２の範囲は前記画素の目標透過率が得られる目標画素電圧の範囲と同一である請求項１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
6. 前記階調電圧の最大値は前記目標画素電圧の最大値と実質的に同一である請求項５に記載の液晶表示装置の駆動装置。
7. 前記階調電圧の最小値は前記目標画素電圧の最小値と実質的に同一である請求項５に記載の液晶表示装置の駆動装置。
8. 行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する装置であって、
   動映像画素と停止映像画素に対して異なる方式で入力映像データを処理し、出力映像データとして出力する映像信号処理部と、
   前記出力映像データに対応するデータ電圧を前記画素に印加するデータ駆動部を含み、
   前記動映像画素に対する前記出力映像データに対応するデータ電圧は、第１最大値と第２最小値との間の第１の範囲内の値を有し、前記動映像画素に対する前記出力映像データに対応するデータ電圧は、第２最大値と第２最小値との間の第２の範囲内の値を有し、
   前記第２最大値が前記第１最大値と同じか、それより大きく、前記第２最小値が前記第１最小値より小さいか、前記第２最大値が前記第１最大値と同じで、前記第２最小値が前記第１最小値と同じか、それより小さい液晶表示装置の駆動装置。
9. １画素の前記与えられた入力映像データに対する前記出力映像データがフレーム毎に異なる請求項８に記載の液晶表示装置の駆動装置。
10. 前記第１最大値を有する画素は最大透過率を示し、前記第１最小値を有する画素は最少透過率を示す請求項８に記載の液晶表示装置の駆動装置。
11. 前記第１最大値を有する画素は最少透過率を示し、前記第１最小値を有する画素は最大透過率を示す請求項８に記載の液晶表示装置の駆動装置。
12. 前記動映像画素に対する前記出力映像データに対応する前記データ電圧は、前記動映像画素の目標画素電圧より大きいか、それより小さい請求項８に記載の液晶表示装置の駆動装置。
13. 前記映像信号処理部は、前記動映像画素に対して現在のフレームの前記出力映像データと直前のフレーム映像データとの差が、前記現在のフレームの前記入力映像データと前記直前のフレーム映像データとの差よりさらに大きくなるように前記映像データを処理する請求項１２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
14. 実質的に行列状に配列された複数の画素と、
    互いに異なる大きさを有する第１及び第２階調電圧を含む複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、
    入力映像データを処理する映像信号処理部と、
    前記処理された映像データに対応する階調電圧の中から選択されたデータ電圧を前記画素に印加するデータ駆動部と、
    を含み、前記画素は前記データ電圧の大きさによって入射光の透過率を調節し、前記画素は前記第１及び第２階調電圧のいずれか一つが印加されても実質的に同一の透過率を示し、前記同一の透過率は最大透過率または最少透過率である液晶表示装置。
15. 前記階調電圧と前記処理された映像データは一対一で対応する請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記各画素は液晶蓄電器を含み、前記画素の液晶蓄電器両端の電圧は前記画素に印加された第１階調電圧と異なる請求項１４に記載の液晶表示装置。
17. 行列状に配列された複数の画素を含む液晶表示装置を駆動する方法であって、
    複数の階調電圧を生成する段階と、
    現在のフレーム映像データと直前のフレーム映像データとの差を算出する段階と、
    前記算出された差異を設定値と比較する段階と、
    前記差異が前記設定値を超えない場合、目標画素電圧と実質的に同一の電圧値を有する階調電圧を選択し、前記差異が前記設定値を超える場合、目標画素電圧と異なる電圧値を有する階調電圧を選択する段階と、
    前記選択した階調電圧を前記画素に印加する段階と、
    を含み、前記差異が設定値を超える場合に選択する階調電圧の範囲は、前記差異が設定値を超えない場合に選択する階調電圧の範囲より広い液晶表示装置の駆動方法。
    

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