JP5292573B2 - 画像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイパネルの画素を駆動するドライバに関するものである。また、本発明は、前記ドライバを含むディスプレイモジュールと、前記ディスプレイモジュールを含む装置と、ＬＣＤのオーバードライブの駆動方法を提供する。

ＬＣＤディスプレイモジュールは、動画像とＴＶ信号を表示するのに広く用いられている。画像内の高速な移動物体は、ＬＣＤディスプレイモジュールの課題である。

その理由は、輝度を変える時に必要なＬＣＤディスプレイモジュールの画素の応答時間にある。オーバードライブ技術は、応答時間を改善することで知られている。

オーバードライブなしで、画素の輝度を変えることが求められた時、電圧が画素に供給され、最後に所望の輝度が得られる。画素の輝度は、起動時の輝度から所望の輝度に徐々に変化する。動画像、またはＴＶ信号が表示されなければならない場合、必要な輝度の変化は、短い時間周期内、いわゆるフレーム周期で達成される必要がある。フレーム周期は、動画像の単一画像、またはＴＶ信号がディスプレイモジュールに供給されている間の期間である。フレーム周期中、ディスプレイパネルの全ての画素は、１回アドレス指定されて駆動電圧を受ける。

所望の輝度を得るために必要な駆動電圧を画素に供給する時、画素の慣性により、画素の実際の輝度は、所望の輝度より遅れる。これは、所望の輝度が達成されるまでに、数回のアドレス指定期間がかかり、ぼやけや残像が発生する可能性があるからである。

画素の応答時間を短縮させるために、オーバードライブ電圧が印加される。駆動電圧のレベルを超えるオーバードライブ電圧のレベルは、最後に所望の輝度を得る必要がある。このため、所望の輝度を超えるオーバードライブの輝度が課題である。オーバードライブ電圧を印加する時、オーバードライブの輝度が達成されるまで、通常、数回のアドレス指定期間がかかる。しかし、オーバードライブ電圧が慎重に選択された時、１回のアドレス指定期間の最後に達成される輝度は、所望の輝度と同じである。

オーバードライブは、高品質の動画像が求められる場合のアクティブマトリクスＬＣＤの要件として認識されている。６０Ｈｚに応答する液晶の１フレームは、多くの駆動方式が１２０Ｈｚまたはそれ以上の、より高いフレーム率に派生するサンプルホールドの動画像アーチファクト（ｓａｍｐｌｅ−ａｎｄ−ｈｏｌｄ ｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｅｆａｃｔｓ）を取り除くことが課題にされていることから、今後充分でなくなるため、オーバードライブの重要性が増す。

オーバードライブ技術では、所望の輝度は、１回のアドレス指定期間内で達成されるため、画素の応答時間が人為的に増加される。所望の輝度を達成するのに必要なオーバードライブ電圧は、必要な輝度の変化と起動時の輝度によって決まり、更に他の変化するもの、例えば、ディスプレイモジュールのタイプや、ディスプレイが操作されている時のフレーム率などによっても決まる。よって、オーバードライブ電圧は、通常、ルックアップテーブル（ＬＵＴｓ）にリストされている。

通常、それぞれのルックアップテーブルが各アクティブマトリクスＬＣＤの設計に必要であり、可能な調整がバッチからバッチ、またはモジュールからモジュールにさえも必要である。また、オーバードライブの精度を保持するならば、ルックアップテーブルは、環境温度とディスプレイのフレーム率によっても変化しなければならない。現在のところ、どのくらいのオーバードライブの誤差が多様なアプリケーションで許容できるかが明らかでないため、フレキシブルフレームレート（ｆｒａｍｅｒａｔｅ−ｆｌｅｘｉｂｌｅ）及び／または温度補償システムが実施されることになった場合、どのくらいのルックアップテーブルのデータが記憶されなければならないのかが明らかでない。

オーバードライブを実行する標準的アプローチは、工場内で各モジュールの設計（バッチ、モジュール）のルックアップテーブルを測定して、これらをアクティブマトリクスＬＣＤモジュールの（ＥＰ）ＲＯＭ、またはシステム内の他のどこかに記憶するものである。これは、工場にとって大きなロジスティックスへの挑戦となる。また、これはオーバードライブの精度をＲＯＭと温度センサなどのコストとにトレードオフする必要があることから、性能面の妥協も強いる。よって、アクティブマトリクスＬＣＤモジュールになくてはならないものとしてオーバードライブを実行することは、新しいモジュール設計（生産ラインから外れた各新しいバッチ、または個々にモジュールごとの）に達するために行われる必要がある特定の測定により、モジュール製造業者にとって困難なロジスティックスへの挑戦となる。これは、充分な測定データを記憶する試みに加え、アプリケーションのための充分に正確なオーバードライブを確保する。後者は、ポータブル装置にとってはより重要であり、所望の動作温度範囲は、温度補償型のオーバードライブのための要件となる可能性が高い。

ＬＣＤのオーバードライブの駆動方式を提供する方法を提供する。

本発明によれば、ディスプレイドライバを含む画像表示システムであって、前記ディスプレイドライバは、
プロセッサ、及び
オーバードライブの駆動方式のパラメータを記憶するメモリを含み、
前記プロセッサは、表示画素と測定装置を制御し、
（i）ターゲットの駆動レベルが安定した伝送レベルになった時、前記表示画素の前記安定した伝送レベルを測定し、
（ii）オーバードライブの駆動レベルの適用後、単一フレームの最後で前記表示画素のオーバードライブの伝送レベルを測定し、
（iii）前記測定されたオーバードライブの伝送レベルを前記測定された安定した伝送レベルと比較し、前記オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎるかを判断し、前記オーバードライブの駆動レベルは、前記測定された安定した伝送レベルに所定量を加えた閾値以上のオーバーシュートがあるときは高すぎると判断され、
（iv）前記オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎた場合、前記オーバードライブのレベルを変え、適当なオーバードライブの駆動レベルが見つかるまでステップ（ii）と（iii）を繰り返し、且つ、
（v）前記適当なオーバードライブのレベルを用いて、オーバードライブの駆動方式のパラメータを得て、前記メモリに記憶する画像表示システムが提供される。

この方法は、オーバードライブ方式が装置の使用中に定義されるようにするため、これらの影響がモデル化されることなく、温度とディスプレイの寿命を考慮することができる。よって、本発明は、モジュールメーカーがオーバードライブの特性を完全に理解し、ルックアップテーブルの測定性能を得る必要性を回避することができる。また、各新しい製品、製品更新、またはプロダクトバッチを備える正確なルックアップテーブルを提供するロジスティックスへの取り組みが回避される。オーバードライブの精度も温度とフレーム率の全範囲で自動的に提供される。

本発明は、測定の精度の要求を減少する比較測定である。

本方法は、ＡＭＬＣＤモジュールの正常な操作の一部としてバックグラウンドで、 自動的且つ定期的に、または連続的に、確実で簡単な方法で実行されることができる。

伝送レベルは、光センサ（即ち、間接測定）によって測定されるかまたは液晶容量（即ち、直接測定）の測定から得られることができる。

ＬＣＤ表示画素は、ＬＣＤ装置のダミー画素（または画素行列、または複数の画素行列）を含むことができる。これは、オーバードライブのパラメータを得る方法が正常な表示機能に影響することなく、実行されることができるということである。よって、本方法は、ディスプレイ装置の通常の使用中に、ダミー画素を用いてバックグラウンド機能として行われることができる。

オーバードライブの駆動レベルは、安定した伝送レベルと既定量からなる、しきい値を上回る伝送レベルのオーバーシュートがある場合、高過ぎると判断される。オーバードライブの駆動レベルは、伝送レベルがしきい値を下回る場合、低過ぎると判断される。これは、シンプルな反復プロセスが、テストされている特定のターゲットの駆動レベルのための最も良いオーバードライブのレベルを探すように定義されることができる。適当なオーバードライブレベルは、例えば、しきい値を上回るオーバーシュートがない、最大のオーバードライブの駆動レベルを含むことができる。オーバードライブの駆動方式のパラメータは、ルックアップテーブルのパラメータを含むことができる。

本発明は、ＬＣＤドライバも提供する。ＬＣＤドライバは、プロセッサとメモリを含む。メモリは、オーバードライブの駆動方式のパラメータを記憶する。プロセッサは、表示画素と測定装置を制御するのに適合される。プロセッサは、
（ｉ）ターゲットの駆動レベルが安定した伝送レベルになった時、表示画素の安定した伝送レベルを測定する。
（ii）オーバードライブの駆動レベルの適用後、単一フレームの最後で表示画素のオーバードライブの伝送レベルを測定する。
（iii）測定されたオーバードライブの伝送レベルを測定された安定した伝送レベルと比較し、オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎるかを判断する。
（iv）オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎた場合、オーバードライブのレベルを変え、適当なオーバードライブの駆動レベルが見つかるまでステップ（ii）と（iii）を繰り返す。
（V）適当なオーバードライブのレベルを用いて、オーバードライブの駆動方式のパラメータを得て、ＬＣＤ装置のメモリに記憶する。

このドライバは、表示パネルとＬＣＤ表示画素の伝送レベルを測定する装置を含むＬＣＤ装置に用いられることができる。

本発明の方法は、コンピュータープログラムとして実行されることができる。

ＬＣＤのオーバードライブの駆動方式を提供する方法は、オーバードライブ方式が装置の使用中に定義されるようにするため、これらの影響がモデル化されることなく、温度とディスプレイの寿命を考慮することができる。よって、本発明は、モジュールメーカーがオーバードライブの特性を完全に理解し、ルックアップテーブルの測定性能を得る必要性を回避することができる。また、各新しい製品、製品更新、またはプロダクトバッチを備える正確なルックアップテーブルを提供するロジスティックスへの取り組みが回避される。オーバードライブの精度も温度とフレーム率の全範囲で自動的に提供されることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

本発明は、ＬＣＤのオーバードライブの駆動方式を提供する方法を提供する。この適当なオーバードライブのレベルは、液晶画素の所望の伝送レベルと一連のテストのオーバードライブのレベルによって提供された伝送レベル間の比較測定に基づいて測定され、用いられている。これは、適当なオーバードライブのレベルを測定する反復プロセスを提供し、必要なオーバードライブ方式でこれらのパラメータの影響の詳細なモデル化を必要とすることなく、温度とフレーム率を補償することができる。

本方法は、オーバードライブの駆動方式のパラメータ（例えば、ルックアップテーブルの数値の形式で）を提供する。ルックアップテーブル測定アルゴリズムの本質は、図１と２を参照に説明される。

図１は、ゲートラインがオンにされた時、画素に適用される画素電圧駆動レベル“ＤＬ”の電圧プロフィールを示している。

駆動レベルは、前のフレームの時の駆動レベルを表すスタート値ＤＬ＿ｓｔａｒｔで始まり、ターゲットのレベルＤＬ＿ｔａｒｇｅｔに戻される前に、オーバードライブのレベルＤＬ＿ｏｖｅｒｄｒｉｖｅで保持される。

第１ステップのプロセスは、ターゲットの駆動レベルＤＬ＿ｔａｒｇｅｔが安定した伝送レベルになった時、ＬＣＤ表示画素の安定した伝送レベルを測定する。安定した伝送レベルは、ＴＬ＿ｔａｒｇｅｔとして示される。この安定した伝送レベルは、例えば、ターゲットの駆動レベルＤＬ＿ｔａｒｇｅｔが連続して多数のフレームに提供された後、測定されることができる。

続いて、表示画素のオーバードライブの伝送レベルは、オーバードライブの駆動レベルＤＬ＿ｏｖｅｒｄｒｉｖｅの適用後、単一フレームの最後で測定される。オーバードライブのレベルは、オーバードライブのテスト値として選択され、最大のオーバードライブの範囲内にある。このオーバードライブのレベルは、高過ぎる可能性があるため、プロット１０に示されるように結果的に生じる画素伝送で大きなオーバーシュートがあるか、または十分に強くないため、プロット１２に示されるように画素伝送の応答がまだ遅いままである。単一フレーム期間の最後の伝送レベルが必要な伝送レベルＴＬ＿ｔａｒｇｅｔで終結した時、好ましいオーバードライブの形状がプロット１４で示される。測定間隔は、領域１６として示される。

測定されたオーバードライブの伝送レベルは、時間間隔１６中に測定され、測定された安定した伝送レベルＴＬ＿ｔａｒｇｅｔと比較し、オーバードライブの駆動レベルが高過ぎる（ｐｌｏｔ１０）か、または低過ぎる（ｐｌｏｔ１２）かを判断する。

オーバードライブの駆動レベルは、安定した伝送レベルＴＬ＿ｔａｒｇｅｔと既定量ＴＬ＿ｍａｒｇｉｎからなる、しきい値１８を上回る伝送レベルのオーバーシュートがある場合、高過ぎると判断される（得た輝度がターゲットの輝度を超えないことが要求される場合、ＴＬ＿ｍａｒｇｉｎの値は、０であることができる）。オーバードライブの駆動レベルは、伝送レベルがしきい値１８を下回る場合、低過ぎると判断される。よって、バイナリ比較が行われるだけで測定された伝送レベルが高過ぎるか、低過ぎるかを判断することができる。

この適当なレベルを探すために、図２を参照に説明されるように、オーバードライブのレベルを変えられる、反復プロセスが適用され得る。

図２の左部分２０は、ターゲットの伝送レベルＴＬ＿ｔａｒｇｅｔを測定した後の第１オーバードライブテストを表している。

適用されるオーバードライブは、“ＯＤテスト”値であり、許容のオーバードライブ範囲“ｐｏｓｓ．ｒａｎｇｅ”内、例えば、真ん中の範囲にあることができる。

オーバーシュートが検出された場合、オーバードライブ範囲の底部は、ＯＤテスト値を下回り、新しい範囲となる。これは、前のオーバードライブのレベルが高過ぎたためである。これはプロット２２に示される。次のオーバードライブテスト、“Ｎｅｗ ＯＤ ｔｅｓｔ”は、図に示されるように、範囲の底部の中間点にある。

テスト２０でオーバーシュートが検出されなかった場合、プロット２４に示されるようにオーバードライブ範囲の上部は、新しい範囲となる。

このプロセスは、最後の範囲が分割できなくなるまで反復して繰り返されるため、１つのグレー値（即ち、オーバードライブ信号ＤＬ＿ｏｖｅｒｄｒｉｖｅの高解像度）のみを含む。

その結果、最大のオーバードライブレベルＤＬ＿ｏｖｅｒｄｒｉｖｅにしきい値１８を上回るオーバーシュートがないことが発見された。

オーバードライブ値は、ルックアップテーブルを形成するのに用いられることができ、既知の方法で適用されることができる。ルックアップテーブルは、全ての起動と終了の伝送レベルにオーバードライブのレベルを提供することができる（即ち、伝送レベルの変化の全ての量）。このモデルは、起動の駆動レベル（ＤＬ＿ｓｔａｒｔ）とターゲットの駆動レベル（ＤＬ＿ｔａｒｇｅｔ）の全ての組み合わせの適当なオーバードライブのレベルを得ることで、またはより小さい組み合わせの間で外挿することで、達成されることができる。

オーバードライブの測定によって得られたサブセットのルックアップテーブルと、内挿法とを共に用いると、好ましい方法となる。これは、測定を大幅に加速するからである。オーバードライブのルックアップテーブルは、通常、スムーズにさまざまな表面機能を実行するため、シンプルなライン内挿は、十分に測定値間を外挿し、これは、チップ面積の点で低価格である。またこれは、サブセットのルックアップテーブルのみが記憶されることを必要とすることから、ＥＥＰＲＯＭまたはＲＡＭの使用量も減少し、内挿が起動に実行されることができる（よって、ＥＥＰＲＯＭに一部のルックアップテーブルとＲＡＭに全てのルックアップテーブルがある）。内挿は、リアルタイムに提供されることもできる。

ダミー画素は、テスト方法に用いられることもできる。単一のダミー画素が用いられることができるが、好ましくは複数の画素、例えば画素行列、または複数の画素行列が用いられる。これは複数のオーバードライブの反復測定が並行して得られることを可能にする。

上述の説明は、アルゴリズムの最も基本的な変形に関する。これは、より良い効率、正確さなどを達成するために作られることができる。例えば、測定が平均化されて正確さが増加されることができ、先にレコードされたルックアップテーブル値が論理起動（ｌｏｇｉｃａｌ ｓｔａｒｔｉｎｇ）の範囲などを制限するのに用いられることができる。よって、アルゴリズムは、まだ測定されている値で、より速く届くために、既に測定されたオーバードライブ値を用いることができる。これは、残りの測定を加速することができる。最もシンプルなケースでは、可能な範囲“ｐｏｓｓ. ｒａｎｇｅ”は、部分的に測定されたルックアップテーブル、またはルックアップテーブルサブセットに含まれる情報を用いて、より狭められることができる。

生成されたルックアップテーブルは、ＲＡＭ（毎回起動の時に再生される）またはＥＥＰＲＯＭ（相対温度または絶対温度センサの場合、例えば、最後のパワーダウンの温度が大きく異なる時、不正確なルックアップテーブルが起動時に用いられないように確保するのに適当である）に記憶されることができる。

本方法は、連続バックグラウンド測定として用いられることができる。これは、環境温度に連続的に適応するオーバードライブとなるため、他の温度補償手段の必要がなくなる。連続的にルックアップテーブル値を平均にすると、ルックアップテーブルの正確さを向上させる。

伝送は、受光素子とバックライトを用いて直接測定されることができるか、または従来の伝送方法に関する、液晶容量を間接的に測定することができる。

図３は、本発明のシステム２８を示しており、直接または間接の伝送センサ素子３２を備えたディスプレイパネル３０を有するアクティブマトリクス（ＡＭＬＣＤ）を含み、制御ラインと読み出しラインによって表示駆動集積回路３４（ａ−Ｓｉ、 ＬＴＰＳ、または他のプロセス）に接続される。表示駆動回路は、オーバードライブを実行する回路を含む。例えば、メモリに記憶されるルックアップテーブルを生成する、上述のアルゴリズムを実行するＲＡＭ及び／またはＥＥＰＲＯＭメモリ３６と回路３８である。

アルゴリズムは、コンピュータプログラムを稼動するプロセッサによって実行されることができる。

アルゴリズムは、所定のハードウェアとソフトウェアによって実行されることができる。伝送測定は、従来技術を用いて実行されることもできる。例えば、既知のバックライトの輝度が適用された時、フォトダイオードを用いて光源レベルを測定することができる。バックライトは、分割されることができるため、ダミー画素の後のバックライトの一部が独立して制御されることができる。ダミー画素から出力した光も使用者から遮蔽されることができる。

オーバードライブアルゴリズムにディスプレイの正常画素を用いることも可能である。また、ディスプレイの起動中の操作として、またはディスプレイの使用中に持続して実行することができる。

本発明は、特に例えば、携帯電話、ポータブルＤＶＤプレーヤー、ＭＰ４プレーヤー、自動車用途の画面、ラップトップ、液晶テレビなどの携帯装置に適用されることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や改変を付加することが可能である。従って、本発明が請求する保護範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

画素電圧を示しており、本発明の方法を説明するのに用いられている。 本発明の方法の反復プロセスを説明するのに用いられている。 発明のディスプレイドライバと装置を示している。

符号の説明

１０、１２、１４ 異なる伝送レベルのプロット
１６ 伝送レベルの測定領域
１８ しきい値
２０、２２、２４ テストプロセス
２８ 画像表示システム
３０ ディスプレイパネル
３２ 伝送レベル測定装置
３４ 駆動集積回路
３６ メモリ
３８ 回路
ＤＬ＿ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ オーバードライブのレベル
ＤＬ＿ｓｔａｒｔ スタート値
ＤＬ＿ｔａｒｇｅｔ ターゲットのレベル
ＴＬ＿ｍａｒｇｉｎ 誤差値
ＴＬ＿ｔａｒｇｅｔ ターゲットの伝送レベル

Claims (12)

1. ディスプレイドライバを含む画像表示システムであって、前記ディスプレイドライバは、
   プロセッサ、及び
   オーバードライブの駆動方式のパラメータを記憶するメモリを含み、
   前記プロセッサは、表示画素と測定装置を制御し、
   （i）ターゲットの駆動レベルが安定した伝送レベルになった時、前記表示画素の前記安定した伝送レベルを測定し、
   （ii）オーバードライブの駆動レベルの適用後、単一フレームの最後で前記表示画素のオーバードライブの伝送レベルを測定し、
   （iii）前記測定されたオーバードライブの伝送レベルを前記測定された安定した伝送レベルと比較し、前記オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎるかを判断し、前記オーバードライブの駆動レベルは、前記測定された安定した伝送レベルに所定量を加えた閾値以上のオーバーシュートがあるときは高すぎると判断され、
   （iv）前記オーバードライブの駆動レベルが高過ぎるか、または低過ぎた場合、前記オーバードライブのレベルを変え、適当なオーバードライブの駆動レベルが見つかるまでステップ（ii）と（iii）を繰り返し、且つ、
   （v）前記適当なオーバードライブのレベルを用いて、オーバードライブの駆動方式のパラメータを得て、前記メモリに記憶する画像表示システム。
2. 前記測定装置は、光センサまたは液晶容量測定装置を含む請求項１に記載の画像表示システム。
3. 前記オーバードライブの駆動レベルは、前記安定した伝送レベルと既定量からなる、しきい値を上回る前記伝送レベルのオーバーシュートがある場合、高過ぎると判断され、前記オーバードライブの駆動レベルは、前記伝送レベルが前記しきい値を下回る場合、低過ぎると判断される請求項１に記載の画像表示システム。
4. 前記適当なオーバードライブレベルは、前記しきい値を上回るオーバーシュートがない、最大のオーバードライブの駆動レベルを含む請求項３に記載の画像表示システム。
5. 前記オーバードライブの駆動方式のパラメータは、ルックアップテーブルを形成する請求項１に記載の画像表示システム。
6. 前記ステップ（ii）で提供された前記オーバードライブの駆動レベルは、既存のオーバードライブの駆動方式のパラメータを考慮して選択された請求項１に記載の画像表示システム。
7. ＬＣＤ装置を更に含み、前記ＬＣＤ装置は、
   ディスプレイパネル、
   前記ディスプレイドライバ、および
   測定装置を含む請求項１に記載の画像表示システム。
8. 前記表示画素は、ＬＣＤ装置のダミー画素である請求項７に記載の画像表示システム。
9. 前記プロセッサは、前記ＬＣＤ装置の通常の使用中に、オーバードライブの駆動方式のパラメータを得る請求項８に記載の画像表示システム。
10. 前記オーバードライブの駆動方式のパラメータはルックアップテーブルパラメータを含み、前記ルックアップテーブルパラメータはオーバードライブ測定と電源投入時に行われる補間により得られるサブセットルックアップテーブルを含む、請求項１に記載の画像表示システム。
11. 前記ステップ（ｉｉ）は、目標ドライブレベルと最大オーバードライブレベル間で選択された初期オーバードライブ試験レベルを印加し、続いて、前のオーバードライブレベルが高すぎないか低すぎないかを決定してステップ(iv)で前のオーバードライブレベルを変更した後に変更されたオーバードライブ試験レベルを印加し、前記変更されたオーバードライブレベルは、
    （ａ） 測定されたオーバードライブ伝送レベルのオーバーシュートがあるときは、前のオーバードライブテストレベルを目標ドライブレベルと前のオーバードライブ試験レベルの間に変化させ、あるいは
    （ｂ）測定されたオーバードライブ伝送レベルのオーバーシュートがないときには、前のオーバードライブテストレベルを前のオーバードライブ試験レベルと最大オーバードライブの間に変化させる、
    ことによって選択される、請求項１に記載の画像表示システム。
12. 前記変更されたオーバードライブ試験レベルはドライブレベルの許容範囲の中間に選択される、請求項１１に記載の画像表示システム。

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