(57)【要約】  【課題】液晶表示パネルに表示される画像の画質を変化させることなく消費電力を削減できる液晶表示装置を提供する。  【解決手段】検出回路12で検出したビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に対応した参照テーブルをテーブル出力回路13から参照してビデオ信号の階調変調の割合を階調変調回路14で検出する。検出したビデオ信号の階調変調の割合に基づいて、ビデオ信号に含まれる階調範囲を液晶表示パネル２が表示可能な画像の所定の階調範囲に変調し、変調後の輝度−階調データを変調前の輝度−階調データのカーブに沿って変調する。ビデオ信号に含まれる階調範囲の変調に応じて液晶表示パネル２のγ特性をダイナミックに変更できる。  【選択図】図１
2007074272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて所定の階調範囲の画像が表示可能な液晶表示パネルと、
前記画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出する検出手段と、
この検出手段にて検出された最大値、最小値および平均値に基づいて前記画像信号の階調変調の割合を検出し、この画像信号の階調変調の割合に基づいて前記画像信号に含まれる階調範囲を前記液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に変調する階調変調手段と、
この階調変調手段にて階調範囲が変調された画像信号に基づいて前記液晶表示パネルに画像を表示させる駆動手段と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
検出手段にて検出された画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づいて、液晶表示パネルの階調特性を変調させる階調特性変調手段を具備した
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶表示パネルに光を照射させてこの液晶表示パネルに表示される画像を目視可能にする光源と、
検出手段にて検出された画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づいて前記光源の輝度を変調させる光源駆動手段を具備した
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示装置としては、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルが広く使われている。そして、この液晶表示パネルは、アレイ基板と対向基板との間に液晶が介在されて構成されている。ここで、この液晶表示パネルの液晶自体は、受光型の表示器であるため、液晶表示装置のアレイ基板の背面側に、光源としてバックライトが取り付けられている。
【０００３】
そして、このバックライトとしては、冷陰極管は広く使われているが、その他に発光ダイオード（ＬＥＤ）や、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）なども使われている。
【０００４】
一方、消費電力については、液晶表示パネルの液晶自体が電界効果型のデバイスであるため、液晶表示パネルの消費電力としては非常に少ないが、バックライトの消費電力が大きく、通常はバックライトの消費電力が液晶表示装置全体の消費電力の約７割程度を占めている。
【０００５】
そこで、このバックライトの消費電力を下げる方法として、液晶表示パネルに表示可能な画像の階調範囲が全階調範囲より小さい場合に、このビデオ信号に含まれる階調範囲を液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に変調するとともに、この液晶表示パネルに表示可能な画像の階調範囲に応じてバックライトの輝度を変調させる駆動方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
そして、この駆動方法では、液晶表示パネルの液晶の透過率特性がＳ字状のカーブを描くため、この液晶表示パネルの平均輝度をできるだけ高くしなければならないから、液晶表示パネルのγ特性を変調前後で異ならせて、この液晶表示パネルのγ特性をＳ字状のカーブにしている。
【特許文献１】特開２００２−１６２９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の駆動方法では、液晶表示パネルの最高輝度を変調前と同じＳ字状にできるが、液晶表示パネルのγ特性が異なるため、変調後のビデオ信号にて液晶表示パネルに表示される画像に輝度の低い部分や輝度が高い部分ができてしまい、変調前のビデオ信号にて液晶表示パネルに表示させた画像とは異なってしまう。したがって、ビデオ信号に含まれる階調範囲の変調によって液晶表示パネルに表示される画像の画質を変化させてしまうとともに、消費電力の削減が容易ではないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、液晶表示パネルに表示される画像の画質を変化させることなく、消費電力を削減できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像信号に応じて所定の階調範囲の画像が表示可能な液晶表示パネルと、前記画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出する検出手段と、この検出手段にて検出された最大値、最小値および平均値に基づいて前記画像信号の階調変調の割合を検出し、この画像信号の階調変調の割合に基づいて前記画像信号に含まれる階調範囲を前記液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に変調する階調変調手段と、この階調変調手段にて階調範囲が変調された画像信号に基づいて前記液晶表示パネルに画像を表示させる駆動手段とを具備したものである。
【００１０】
そして、画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出手段にて検出し、この検出手段にて検出された最大値、最小値および平均値に基づいて階調変調手段にて画像信号の階調変調の割合を検出する。この後、この画像信号の階調変調の割合に基づいて画像信号に含まれる階調範囲を液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に変調してから、この階調変調手段にて階調範囲が変調された画像信号に基づいて駆動手段にて液晶表示パネルに画像を表示させる。この結果、液晶表示パネルの階調特性を異ならせることなく、変調後の画像信号に基づいて液晶表示パネルに表示させた画像が、変調前の画像信号に基づいて液晶表示パネルに表示させた画像と同じになる。したがって、変調前後の液晶表示パネルの階調特性が変化しないので、この液晶表示パネルに表示される画像の画質を変化させることなく、この液晶表示パネルの消費電力を削減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づいて画像信号の階調変調の割合を検出し、この画像信号の階調変調の割合に基づいて画像信号に含まれる階調範囲を液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に変調してから、この階調範囲が変調された画像信号に基づいて液晶表示パネルに画像を表示させることにより、液晶表示パネルの階調特性を異ならせることなく、変調前後の画像信号に基づく液晶表示パネルに表示される画像が同じになり、変調前後の液晶表示パネルの階調特性が変化しないので、この液晶表示パネルに表示される画像の画質を変化させることなく、この液晶表示パネルの消費電力を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。
【００１３】
図１および図２において、１は液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）で、この液晶表示装置１は、平面表示装置としての液晶表示器である。そして、この液晶表示装置１は、液晶表示が可能な液晶パネルとしての液晶表示パネル２を備えている。この液晶表示パネル２は、光を透過させる透過型であるとともに受光型の表示器であって、略矩形平板状に形成されている。また、この液晶表示パネル２は、階調範囲を含んだ画像信号としてのビデオ信号に応じた所定の階調範囲の画像が表示可能に構成されている。
【００１４】
そして、この液晶表示パネル２は、アクティブマトリクス基板としての略矩形平板状のアレイ基板３を備えている。このアレイ基板３の一主面である上面に電極配線としての走査線および信号線のそれぞれが交差して設けられており、これら走査線および信号線にて囲われた領域には、図示しない複数の画素が設けられている。さらに、これら複数の画素のそれぞれには、図示しない薄膜トランジスタ、画素電極および補助容量がそれぞれ設けられている。
【００１５】
さらに、アレイ基板３の一主面である上面には、カラーフィルタ基板としての対向基板４が対向して配設されている。この対向基板４は、アレイ基板３の縦寸法より小さな縦寸法を有する矩形平板表に形成されており、このアレイ基板３の縦方向の一端部を突出させた状態で、このアレイ基板３上に積層されている。また、この対向基板４は、この対向基板４の一主面である下面をアレイ基板３の上面に面状に対向させて、このアレイ基板３に取り付けられている。ここで、この対向基板４は、この対向基板４の下面にカラーフィルタ層上が積層され、このカラーフィルタ層上に対向電極が積層されて構成されている。
【００１６】
そして、これらアレイ基板３の上面と対向基板４の下面との間の周縁部は、これらアレイ基板３と対向基板４との間の空間に所定間隔の液晶封止領域Ｆを形成させるシール材５にて封止されている。さらに、この液晶封止領域Ｆには、液晶としての液晶組成物が注入されて挟持されて光変調層としての液晶層６が形成されている。この液晶層６中の液相組成物は、受光型であるとともに電界効果型のデバイスである。
【００１７】
さらに、アレイ基板３の他主面である裏面側には、光源としてのバックライト７が対向して配設されている。このバックライト７は、図示しない冷陰極管が用いられており、液晶表示パネル２の背面側に積層されて取り付けられている。そして、このバックライト７は、対向基板４に略等しい大きさの矩形平板状に形成されている。さらに、このバックライト７は、液晶表示パネル２の裏面に面状の光を照射させて、この面状の光を液晶表示パネル２に透過させ、この面状の光にて液晶表示パネル２に表示される画像を表面側から目視可能にさせる。
【００１８】
一方、液晶表示装置１には、図１に示すように、液晶表示パネル２に画像を入力させるビデオ信号を発信するビデオ信号発信手段としての駆動装置11が取り付けられている。この駆動装置11は、例えば、中央処理装置（Central Processing Unit:ＣＰＵ）を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などで構成されている。そして、この駆動装置11には、検出手段としての最大値／最小値検出部である検出回路12が電気的に接続されている。この検出回路12は、駆動装置11から発信されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出する。さらに、この検出回路12は、駆動装置11から発信されたビデオ信号にて液晶表示パネル２に表示できる画像の階調範囲が全階調範囲に比べて小さい場合に、このビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出する。
【００１９】
そして、この検出回路12には、テーブル出力手段としてのテーブル出力部であるテーブル出力回路13が電気的に接続されている。このテーブル出力回路13には、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に応じて、このビデオ信号に含まれる階調範囲を液晶表示パネル２にて表示可能な所定の階調範囲とさせる種々の参照テーブルが予め入力されて記憶されている。さらに、このテーブル出力回路13は、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれから参照される、液晶表示パネル２の輝度と階調との関係である階調特性としてのγ特性をこの液晶表示パネル２に適したγ特性に変調させる最適な種々のγテーブル値が予め入力されて記憶されている。また、このテーブル出力回路13は、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれから参照される、バックライト７の輝度を最適な輝度に変調させる参照データとしての輝度変調データが予め入力されて記憶されている。
【００２０】
さらに、このテーブル出力回路13には、階調変調手段としての階調変調部である階調変調回路14が電気的に接続されている。この階調変調回路14は、検出回路12に電気的に接続されているとともに、駆動装置11から発信されるビデオ信号が入力されるように、この駆動装置11に電気的に接続されている。そして、この階調変調回路14は、検出回路12にて検出された最大値、最小値および平均値に基づく参照テーブルをテーブル出力回路13から出力させて、この参照テーブルに基づくビデオ信号の階調変調の割合を検出する。また、この階調変調回路14は、駆動装置11から出力されるビデオ信号に含まれる階調範囲を時間とともに１フレームのデータに応じて全階調範囲となるように階調変調させる。
【００２１】
具体的に、この階調変調回路14は、液晶表示パネル２に表示可能な階調範囲が全階調範囲より小さい場合に、この階調変調回路14にて検出したビデオ信号の階調変調の割合に基づいて、このビデオ信号に含まれる階調範囲が液晶表示パネル２にて表示可能な所定の階調範囲となるように、参照テーブルを参照して、このビデオ信号に含まれる階調範囲を変調させる。
【００２２】
さらに、この階調変調回路14は、ビデオ信号に含まれる階調範囲が、液晶表示パネル２に表示可能な全階調範囲の一部の場合には、この一部の階調範囲のみについてビデオ信号に含まれる階調範囲を階調変調させる。言い換えると、この階調変調回路14は、液晶表示パネル２にて表示可能な全階調範囲のうち、ビデオ信号に含まれている階調範囲についてのみ階調変調させる。
【００２３】
したがって、この階調変調回路14は、駆動装置11から出力され液晶表示パネル２に画像を表示させるビデオ信号に含まれる階調範囲を、この液晶表示パネルに表示可能な所定の階調範囲に対応させてダイナミック、すなわち動的に変化させる。
【００２４】
また、この階調変調回路14には、駆動手段としてのドライバ部であるドライバ回路15が電気的に接続されている。このドライバ回路15は、液晶表示パネル２のアレイ基板３の対向基板４の縦方向の一端縁より突出した一端部上に実装されている。そして、このドライバ回路15は、階調変調回路14にて階調範囲が変調されたビデオ信号が入力され、このビデオ信号に基づいて液晶表示パネル２を駆動させて、この液晶表示パネル２に画像を表示させる。
【００２５】
さらに、テーブル出力回路13には、階調特性変調手段としての階調電源部である階調電源回路16が電気的に接続されている。この階調電源回路16は、ドライバ回路15と同様に、液晶表示パネル２のアレイ基板３の対向基板４の縦方向の一端縁より突出した一端部上に実装されている。そして、この階調電源回路16は、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づく最適なγテーブル値がテーブル出力回路13から送られて、このγテーブル値に基づいて液晶表示パネル２のγ特性を、この液晶表示パネル２に適したγ特性に変調させる。したがって、この階調電源回路16は、液晶表示パネル２に表示される画像のγ特性を、階調変調回路14によるビデオ信号に含まれる階調範囲の階調変調に応じてダイナミック、すなわち動的に変化させる。
【００２６】
また、テーブル出力回路13には、光源駆動手段としてのバックライトコントロール回路であるバックライト駆動回路17が電気的に接続されている。このバックライト駆動回路17は、バックライト７に電気的に接続されている。そして、このバックライト駆動回路17は、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれに応じてテーブル出力回路13から送られた輝度変調データに基づいて、バックライト７の輝度を輝度変調させて、このバックライト７の消費電力を削減させる。
【００２７】
次に、上記一実施の形態の液晶表示装置の作用を説明する。
【００２８】
まず、駆動装置11から出力されたビデオ信号に含まれる階調範囲と輝度との関係である輝度−階調データＡが、図３に示すＳ字状の場合には、この輝度−階調データＡの階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれが検出回路12にて検出される。
【００２９】
この後、この検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に対応した参照テーブルをテーブル出力回路13から出力させ、この参照テーブルを参照して、図３に示すｒ状に湾曲した輝度−階調データＢのように、ビデオ信号の階調変調の割合を検出する。
【００３０】
次いで、この階調変調回路14にて検出したビデオ信号の階調変調の割合に基づいて、このビデオ信号に含まれる階調範囲が液晶表示パネル２にて表示可能な所定の階調範囲Ｃとなるように、テーブル出力回路13から出力させた参照テーブルを参照して、図３に示すｒ状に湾曲した所定の階調範囲の輝度−階調データＤのように、このビデオ信号に含まれる階調範囲をダイナミックに変調させる。このとき、この輝度−階調データＤは、輝度−階調データＡのカーブに沿って変調される。
【００３１】
この後、この階調変調回路14にて階調範囲が液晶表示パネル２に表示可能な所定の階調範囲Ｃに変調されたビデオ信号がドライバ回路15へと送られ、このドライバ回路15へと送られたビデオ信号にて液晶表示パネル２を駆動させて、この液晶表示パネル２に所定の階調範囲Ｃの画像を表示させる。
【００３２】
同時に、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づく最適なγテーブル値がテーブル出力回路13から階調電源回路16へと送られ、このγテーブル値に基づいて液晶表示パネル２のγ特性を、この液晶表示パネル２に適したγ特性に階調電源回路16にてダイナミックに変調させる。
【００３３】
さらに、検出回路12にて検出されたビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれに基づく最適な輝度変調データがテーブル出力回路13からバックライト駆動回路17へと送られ、この輝度変調データに基づいてバックライト７の輝度をバックライト駆動回路17にて変調させて、このバックライト７の消費電力を削減させる。
【００３４】
上述したように、上記一実施の形態によれば、駆動装置11から出力されるビデオ信号の入力にて、このビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出回路12にて検出する。そして、この検出回路12にて検出した最大値、最小値および平均値に対応した参照テーブルをテーブル出力回路13から参照して、ビデオ信号の階調変調の割合を階調変調回路14にて検出する。
【００３５】
さらに、この階調変調回路14にて検出したビデオ信号の階調変調の割合に基づいて、ビデオ信号に含まれる階調範囲を、液晶表示パネル２が表示可能な所定の階調範囲に変調させるとともに、この変調後の輝度−階調データＤを、変調前の輝度−階調データＡのカーブに沿って変調される。
【００３６】
同時に、検出回路12にて検出したビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値に基づく最適なγテーブル値をテーブル出力回路13から参照して、このγテーブル値に基づいて液晶表示パネル２のγ特性を、この液晶表示パネル２に適したγ特性に階調電源回路16にて変調させる構成とした。
【００３７】
この結果、液晶表示パネル２に画像を表示させるビデオ信号に含まれる階調範囲の変調に応じて、この液晶表示パネル２のγ特性をダイナミックに変更できるとともに、変調後の輝度−階調データＤを、変調前の輝度−階調データＡのカーブに合わせて変調できる。よって、この液晶表示パネル２に表示される画像のγ特性を異ならせることなく、階調変調させた後のビデオ信号に基づいて液晶表示パネル２に表示させた画像のγ特性を、階調変調前のビデオ信号に基づいて液晶表示パネル２に表示させた画像のγ特性と同じにできる。したがって、この液晶表示パネル２に表示される画像の画質を変化させることなく、この液晶表示パネル２の消費電力を削減できる。
【００３８】
さらに、検出回路12にて検出したビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれに基づく最適な輝度変調データをテーブル出力回路13から参照して、バックライト７の輝度をバックライト駆動回路17にて変調させる構成とした。この結果、このバックライト７の輝度を、ビデオ信号に含まれる階調範囲の階調変調に応じて効率良く均一に変調できるから、このバックライト７の点灯にて消費される電力を少なくできるので、このバックライト７の消費電力を削減させる。
【００３９】
また、ビデオ信号に含まれる階調範囲を変調させても、液晶表示パネル２のγ特性が異ならないので、この液晶表示パネル２に画像を表示させた際に、この液晶表示パネル２に輝度が低い部分や輝度が高い部分などができない。したがって、階調範囲を変調させた後のビデオ信号にて液晶表示パネル２に画像を表示させることによって、この液晶表示パネル２に表示される画像にむらなどができず、この液晶表示パネル２に輝度が均一な画像を表示できる。
【００４０】
なお、上記一実施の形態では、テーブル出力回路13に予め記憶させた参照テーブルやγテーブル値、輝度変調データを参照して、ビデオ信号に含まれる階調範囲や液晶表示パネル２のγ特性、バックライト７の輝度を変調させたが、テーブル出力回路13に予め記憶させた参照テーブルやγテーブル値、輝度変調データを参照することなく、ビデオ信号に含まれる階調範囲や液晶表示パネル２のγ特性、バックライト７の輝度を変調させてもよい。
【００４１】
さらに、液晶表示パネル２に表示可能な画像の階調範囲が全階調範囲より小さい場合にのみ、駆動装置11から出力されるビデオ信号に含まれる階調範囲の最大値、最小値および平均値のそれぞれを検出回路12にて検出する構成とすることもできる。また、バックライト７ではなく、対向基板４上に積層されるフロントライトなどの光源であってもよい。さらに、この光源としては、冷陰極管以外の発光ダイオード（ＬＥＤ）や、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などであってもよい。
【００４２】
また、液晶表示パネル２は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードに限らず、ＶＡ（Vertically Aligned）モードや、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）モード、ホモジニアスモードなどであっても対応させて用いることができる。さらに、この液晶表示パネル２を、透過型以外の半透過型や反射型などの各種の液晶表示パネルとすることもできる。
【００４３】
さらに、液晶表示パネル２のアレイ基板３上の各画素に設けられている薄膜トランジスタとしては、トップゲート型や、ボトムゲート型、コプラナ型であっても対応させて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】同上液晶表示装置の液晶表示パネルを示す説明断面図である。
【図３】同上液晶表示装置の階調変調を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１    液晶表示装置
２    液晶表示パネル
７    光源としてのバックライト
12    検出手段としての検出回路
14    階調変調手段としての階調変調回路
15    駆動手段としてのドライバ回路
16    階調特性変調手段としての階調電源回路
17    光源駆動手段としてのバックライト駆動回路
【図１】
2007074272.tif 000003
【図２】
2007074272.tif 000004
【図３】
2007074272.tif 000005