(57)【要約】      （修正有）【課題】波長変換部材の変換特性が変化する場合に、液晶パネルの特性を高精度に補正可能な液晶表示装置を提供すること。【解決手段】複数色の波長変換部材を使用した液晶パネル１０１と、青色光源を備える光源装置と、輝度検出素子と、青色光源をあらかじめ定められた強さで点灯したときに輝度検出素子により検出される検出値を取得する取得手段と、液晶パネル１０１の画素ごとの透過率を制御する液晶制御手段と、を備える液晶表示装置１００において、前記取得手段は波長変換部材を使用した液晶画素を閉じた状態での光量と、波長変換部材を使用していない液晶画素を閉じた状態での光量を検出し、両検出値の比率がある時点から変化した量に基づいて液晶パネル１０１の透過率を変更することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の波長変換部材を使用した液晶パネルと、
青色光源を備える光源装置と、
輝度検出素子と、
青色光源をあらかじめ定められた強さで点灯したときに輝度検出素子により検出される検出値を取得する取得手段と、
液晶パネルの画素ごとの透過率を制御する液晶制御手段と、
を備える液晶表示装置において、
前記取得手段は波長変換部材を使用した液晶画素を閉じた状態での光量と、
波長変換部材を使用していない液晶画素を閉じた状態での光量を検出し、
両検出値の比率がある時点から変化した量に基づいて液晶パネルの透過率を補正制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示装置は、液晶パネルの温度、または液晶パネルの温度に相当する温度を検出する温度検出素子、を備え、温度がある時点から変化した量に基づいて液晶パネルの透過率を変更することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶制御手段は、光源装置の光源色に相当する液晶画素の透過率を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記取得手段は、液晶表示装置の起動時、終了時、またはあらかじめ定められた使用時間が経過するごとに取得制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記取得手段は、光源装置の光源色に相当する液晶画素を開口したときの輝度を検出し、輝度検出値があらかじめ定められた閾値以下であるときに取得制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記輝度検出素子を複数有しており、それぞれ分光感度が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶制御手段は、光源装置の光源色に相当する液晶画素を開口したときの輝度を検出し、輝度検出値があらかじめ定められた閾値以上のときに透過率補正制御を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数色の波長変換部材を使用した液晶パネルは、ガラスとインセル偏光板の間にカラーフィルタを備える構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記波長変換部材は蛍光体を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記変換部材は量子ドットを有することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記波長変換部材は、青色光を緑色光に変換する波長変換素子及び青色光を赤色光に変換する波長変換素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記青色光のスペクトルは、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にピークを有し、前記緑色光のスペクトルは、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲にピークを有し、前記赤色光のスペクトルは、５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲にピークを有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に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、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、バックライトが発する白色光を、カラーフィルタを備える液晶パネルの背面から透過させ、液晶の透過率を制御することによって所望の色の映像を表示する。ここで、前記カラーフィルタは、例えば、赤色、緑色および青色のフィルタで構成されているのが一般的である。しかし、このような液晶パネルでは、カラーフィルタを構成する各色のフィルタが所定の色の光のみを通過させるために光の損失が大きく、高輝度表示が難しいという課題がある。また、表示色域の面においても、バックライトの光源に青色ＬＥＤ（発光ダイオード）を黄色、または赤色、緑色の蛍光体で励起した白色ＬＥＤを用いることが一般的であり、蛍光体で励起される色のスペクトルはブロードな特性であることが多いため、ＢＴ．２０２０規格のような広色域を実現するのは困難であった。
【０００３】
このような課題を解決する方法として、液晶パネルのカラーフィルタの代わりに、蛍光体や量子ドットなどの波長変換部材を液晶内に混合した液晶パネルの技術が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の液晶パネルは、バックライト光源を青色光源とし、赤色サブ画素には赤色カラーフィルタの代わりに赤色を発生させる波長変換部を備え、緑色サブ画素には緑色カラーフィルタの代わりに緑色を発生させる波長変換部を備え、青色サブ画素は波長変換部を備えない構成となっている。この波長変換部に量子ドットを使用することで高純度の色を得ることができるため、広色域の液晶表示装置とすることができる。
【０００５】
一方、このような蛍光体や量子ドットを有する波長変換部材は、経年劣化や温度上昇等によって波長変換特性が変化するため、特性変化に応じて補正を行う必要がある。例えば、波長変換部材が青色光を赤色光に励起する波長変換素子および青色光を緑色光に励起する波長変換素子を有する場合、波長変換部材透過後の赤色と緑色の分光特性は、温度上昇によって長波長側へシフトしてしまう。特に、波長変換部材として量子ドットを有する光源装置では、量子ドットの温度上昇に伴う分光特性の変化が大きいため、この傾向が顕著に現れる。
【０００６】
ここで、液晶表示装置における液晶パネルの特性変化を補正する技術として、光源からの光の一部が入射するダミー液晶パネルを透過した光を検出し、検出値に基づいてバックライト光源の発光輝度を制御する技術が開示されている（特許文献２）。この技術によれば、液晶パネルの特性変化に応じてバックライト光源の発光輝度を補正することで、液晶表示装置の表示品質を安定させることができる。
【０００７】
また、特許文献３には、液晶表示装置において、光源から照射され液晶パネルで反射された反射光の光量を液晶パネルの画素数と同数のＣＭＯＳイメージセンサで検出し、検出した光量に応じて光源の発光光量、および液晶表示パネルの開度の少なくとも一方を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−０５８５８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５２３７５号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献２に開示された補正技術は、表示パネル以外に別の液晶パネルを設ける必要がある。また、特許文献３の補正技術は、波長変換部材を透過した光の輝度または色を検知することができない。そのため、波長変換部材の変換特性が変化する場合に、液晶パネルの特性を高精度に補正することが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、波長変換部材の変換特性が変化する場合でも、液晶パネルの特性を高精度に補正可能な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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、
複数色の波長変換部材を使用した液晶パネルと、青色光源を備える光源装置と、輝度検出素子と、青色光源をあらかじめ定められた強さで点灯したときに前記輝度検出素子により検出される検出値を取得する取得手段と、液晶パネルの画素ごとの透過率を制御する液晶制御手段と、を備える液晶表示装置において、前記取得手段は波長変換部材を使用した液晶画素を閉じた状態での光量と、波長変換部材を使用していない液晶画素を閉じた状態での光量を検出し、両検出値の比率がある時点から変化した量に基づいて液晶パネルの透過率を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液晶表示装置によれば、波長変換部材の変換特性が変化する場合でも、液晶パネルの特性を高精度に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の構造の一例を示す図
【図２】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の一例を示す機能ブロック図
【図３】本発明に係る液晶パネル構造の一例を示す図
【図４】本発明に係る液晶パネルの波長変換層の一例を示す図
【図５】本発明に係る光源と波長変換部材による分光特性の一例を示す図
【図６】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の製造時画質調整を説明するためのフローチャート
【図７】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の劣化補正を説明するためのフローチャート
【図８】本発明の実施例３に係る液晶表示装置の一例を示す機能ブロック図
【図９】本発明の実施例３に係る液晶表示装置の劣化補正を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１について説明する。
【００１６】
本実施例に係る液晶表示装置は、光源として青色ＬＥＤを用い、光源から発せられる青色光を液晶パネルにて波長変換して赤、緑成分を作り、画像を表示する液晶表示装置である。
【００１７】
（全体構成）
図１は、本実施例に係る液晶表示装置の構造の一例を示す図である。また、図２は、本実施例に係る液晶表示装置の一例を示す機能ブロック図である。
【００１８】
液晶表示装置１００は、図１で示すように液晶パネル１０１、液晶パネル保持構造１０２、光源部１０３、拡散部材１０４、光源保持構造１０５、光センサ１０６、およびパネルベゼル１０７等から構成される。
【００１９】
また、液晶表示装置１００は、図２で示すようにインターフェースおよび制御関連部として、映像信号入力部１２１、映像信号処理部１２２、液晶パネル駆動回路部１２３、バックライト光源駆動回路部１２４、記憶部１２５、および制御部１２６等を有する。
【００２０】
液晶パネル１０１は、波長変換部材を有するパネル構造である。パネル構造の一例を図３、図４に示す。液晶パネル１０１は、アレイ基板１３０と対向基板１３６を備え、アレイ基板１３０と対向基板１３６の間に液晶層１３５を備える。アレイ基板１３０は、ＴＦＴなどを形成したガラス基板１３１、波長変換層１３２、インセル偏光板１３３、および画素電極１３４を備える。対向基板１３６は、ガラス基板などを備え、対向基板１３６の反対側には偏光板１３７を備える。光源部１０３からの光は、ガラス基板１３１側から入射し、液晶表示装置のユーザは偏光板１３７側から映像を観測する。
【００２１】
波長変換層１３２は、光源部１０３からの励起光を赤色へ変換する赤色層１３２＿Ｒ、励起光を緑色へ変換する緑色層１３２＿Ｇ、および励起光の青色を透過する青色層１３２＿Ｂで構成される。ここで、それぞれの色層の間に光の混色を防止するための隔壁（図示しない）を設けていてもよい。
【００２２】
赤色層１３２＿Ｒは波長変換素子（Ｒ蛍光体）を有する。ここで、Ｒ蛍光体は、青色光によって励起が引き起こされることにより、赤色光（赤色の光）を発生する蛍光体である。赤色層１３２＿Ｒで発生する赤色光のスペクトルは、例えば、５８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲にピークを有する。
【００２３】
また、緑色層１３２＿Ｇは、波長変換素子（Ｇ蛍光体）を有する。Ｇ蛍光体は、青色光によって励起が引き起こされることにより、緑色光（緑色の光）を発生する蛍光体である。緑色層１３２＿Ｇで発生する緑色光のスペクトルは、例えば、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲にピークを有する。
【００２４】
本実施例では、蛍光体は励起光よりも長波長側の光を発する。そのため、蛍光体は、“光変換素子”や“波長変換素子”と呼ぶこともできる。波長変換層１３２を透過した光のスペクトルは、青色、赤色および緑色の３つのスペクトルのピークを有し、これらを合成した光は、例えば、白色光である。本実施例では、液晶パネル１０１の透過率を所望の値としたときに所望の白色光が得られるように、Ｒ蛍光体とＧ蛍光体の数（割合）が調整されているものとする。
【００２５】
また、本実施例では、図４で示すように、Ｒ蛍光体として赤色量子ドット１４１を有し、また、Ｇ蛍光体として緑色量子ドット１４２を有する。ここで、量子ドットとは、紫外光や青色光に反応して、粒径に応じた色の光を発する蛍光体である。量子ドットを使用すれば、青色光から半値幅が４０ｎｍ程度の赤色光や緑色光を得ることができるため、蛍光体を使用するよりも液晶表示装置全体として広色域の色を表現することができる。
【００２６】
液晶パネル部１０１は、液晶層１３５に複数の液晶素子を有しており、各液晶素子の透過率は、後述する映像信号処理部１２２から出力された映像信号や制御部１２６で決定された階調増幅量に応じて制御され、透過率に基づいて供給される液晶駆動信号に応じて液晶パネルに映像を表示する。光源部１０３からの光が映像データに応じた透過率で液晶パネル部１０１（各液晶素子）を透過することにより、液晶画面に映像が表示される。なお、液晶パネル部１０１における液晶素子の特性や液晶素子の透過率の制御方法は特に限定されない。具体的な制御方法の一例を示すと、例えば、８ｂｉｔの値（０〜２５５の値）を有する液晶駆動信号を液晶素子に入力することにより、液晶素子の透過率が所定のガンマカーブに従って、液晶駆動信号に対応する透過率Ｘ％に制御する。
【００２７】
ガンマカーブは、液晶駆動信号の値と透過率との対応関係を表すカーブ（関数）であり、所定のガンマカーブは、例えば、ガンマ値＝２．２のガンマカーブである。液晶素子の透過率をＸ％に制御する場合、液晶素子に照射された光のＸ％の光が液晶素子を透過する。液晶素子の透過率を０％に制御する場合には、液晶素子に照射された光が液晶素子で遮断される。液晶素子の透過率を１００％に制御する場合には、液晶素子に照射された光が液晶素子を透過することになる。
【００２８】
液晶パネル保持構造１０２は、液晶パネル１０１、および後述する光センサ１０６を保持する構造である。
【００２９】
光源部１０３は、１つ以上の発光素子（光源）、または複数の発光素子（光源）からなる光源ブロックから構成され、後述するバックライト駆動回路部１２４から供給された電力で光源を点灯させ、液晶パネル部１０１の背面から光を照射する光源である。本実施例では、光源部１０３の発光素子として青色ＬＥＤを使用する。また、光源部１０３から発せられた光は、液晶パネル１０１内部の波長変換層１３２の励起光として使用され、長波長側の光へ変換される。そのため、光源部１０３から発せられる光として、波長変換層１３２で発生する赤色・緑色よりもスペクトルのピーク（極大値）の波長が短い光を使用する。
【００３０】
本実施例では、光源部１０３から発せられる光として、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にスペクトルのピークを有する青色光を使用する。光源部１０３から発せられる青色光のスペクトル（分光特性）の一例を図５（Ａ）に示す。また、青色光で波長変換層１３２が励起されたことにより生成される緑色光と赤色光の例を図５（Ｂ）に示す。ここで、図５の横軸は波長を示し、縦軸は強度を示す。
【００３１】
なお、光源部１０３が有する発光素子（光源）は、ＬＥＤに限らない。例えば、発光素子として、レーザ素子、有機ＥＬ素子、冷陰極管素子、プラズマ素子等が使用されてもよい。また、光源部１０３は、１つの発光素子を有していてもよいし、複数の発光素子を有していてもよい。
【００３２】
また、光源部１０３の構造は、明るさを制御可能な構造であればよい。例えば、光源部１０３として導光板を用いたエッジ型バックライト装置が用いられてもよいし、液晶パネル部１０１の直下に光源を配置する直下型バックライト装置が使用されてもよく、その構造や形状は特に限定されない。また、光源部１０３に配置する光源の配置数および配置間隔は、液晶表示装置１００の要求仕様に応じて決定されることとする。
【００３３】
拡散部材１０４は、光源部１０３から発せられた光を拡散する部材である。本実施例で使用するＬＥＤは点光源であることから、輝度ムラや色ムラが生じやすい。そのため、拡散部材１０４によって光源部１０３から発せられた光を拡散することで、光の輝度ムラや色ムラを低減することができる。拡散部材１０４としては、拡散板、拡散シート、集光シート、偏光シート等を使用することができる。拡散部材１０４は、１つの部材によって構成されていてもよいし、複数の部材を重ね合わせた構造を有していてもよい。本実施例では、拡散部材１０４の透過率は５０％から７０％程度であるが、これに限らない。
【００３４】
光源保持構造１０５は、光源部１０３を実装した基板や光源部１０３の放熱構造、拡散部材１０４、および反射部材（図示しない）などを保持する構造である。
【００３５】
光センサ１０６（センサ部）は、光源部１０３が発光した光や、液晶パネル１０１内部の波長変換層を通過し、インセル偏光板１３３や画素電極１３４で反射される光の輝度と色の少なくとも一方を検出する１つ以上のセンサである。光センサ１０６としては、入射した光の輝度を検出する輝度センサ（フォトダイオード、フォトトランジスタ等）を使用することができる。また、光センサ１０６として、光の色を検出するカラーセンサや、光の輝度と色の両方を検出する光センサを使用することもできる。受光した光の輝度や色は、アナログ値の場合、Ａ／Ｄコンバータ（図示しない）にてデジタル変換したのち制御部１２６へ出力する。
【００３６】
本実施例における光センサ１０６は、光源部１０３の青色ＬＥＤの輝度を高精度に検出するため、４００ｎｍ〜５００ｎｍに感度のピークを持ち、５００ｎｍ〜７００ｎｍの感度が低くなっているカラーセンサを使用することとする。
【００３７】
パネルベゼル１０７は、液晶パネル保持構造１０２と組み合わせることで液晶パネル１０１を固定する部材である。
【００３８】
映像信号入力部１２１は、撮像装置（図示しない。）や映像信号再生装置（図示しない。）から出力される映像信号を受信する。
【００３９】
映像信号処理部１２２は、映像信号入力部１２１が受信した映像信号をデコードし、映像信号の画素ごとのデータに基づき、液晶パネル駆動回路部１２３を制御する制御信号を送信する。また、映像信号処理部１２２では、入力された映像信号の各画素データを輝度値に変換することで映像信号の輝度を算出する。例えば、映像信号としてＲＧＢ信号が入力された場合、下記の式を用いて輝度値Ｙに変換する。
【００４０】
Ｙ＝αＲ＋βＧ＋γＢ・・・（式１）
ここで、α、β、γはＲＧＢそれぞれの信号値を輝度に変換する際の輝度換算係数であり、たとえば下記のような計算式となる。
【００４１】
Ｙ＝０．２１２６Ｒ＋０．７１５２Ｇ＋０．０７２２Ｂ・・・（式２）
液晶パネル駆動回路部１２３は、液晶パネル部１０１の透過率が映像信号処理部１２２の映像信号や制御部１２６で決定された透過率で制御されるように、液晶駆動信号（液晶駆動信号）を液晶パネル部１０１へ供給する。ここで、液晶駆動信号は、液晶パネル（液晶素子）に印加する電圧、液晶パネルに供給する電流等である。
【００４２】
バックライト光源駆動回路部１２４は、映像信号やユーザが指定した液晶パネル部１０１の明るさ設定など制御部１２６が設定する明るさに応じて、光源部１０３の光源の明るさを調整し、光源を設定された明るさで点灯させるために必要な電力を供給する駆動回路である。具体的には、バックライト光源駆動回路部１２４は、制御部１２６で決定された発光輝度に光源部１０３の発光輝度が制御されるように光源駆動信号を光源部１０３の光源に供給する。光源駆動信号の大きさと、光源駆動信号を光源部１０３に供給する供給時間の少なくとも一方を変更することで、光源部１０３の発光輝度を変更することができる。ここで光源駆動信号は、光源部１０３に印加する電圧、光源部１０３に供給する電流等である。光源部１０３に印加する電圧が大きいほど、光源部１０３の発光輝度は高い値に制御される。また、光源部１０３に電圧を印加する総印加時間が長いほど光源部１０３の発光輝度は高い値に制御される。さらに、光源部１０３の点灯と消灯が繰り返されるように、光源部１０３に対して光源駆動信号を断続的に供給（たとえばＰＷＭ駆動）してもよい。
【００４３】
ここで、具体的にＬＥＤの輝度制御をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって行う場合を例に説明する。
【００４４】
ＰＷＭ制御のデューティ比を４０９６レベルの値（ＰＷＭ値という）で表す。デューティ比は、一定期間（例えばＰＷＭ周期）に対するＬＥＤの点灯期間の比率である。ＰＷＭ値０がＬＥＤの輝度が最小（消灯）の場合に相当し、ここではデューティ比が０％の場合をＰＷＭ値０とする。ＰＷＭ値４０９５がＬＥＤの輝度が最大の場合に相当し、ここではデューティ比が１００％の場合をＰＷＭ値４０９５とする。本実施例では、説明をわかりやすくするため、発光輝度の単位として％を使用する。具体的には、発光輝度をデューティ比と関連させ、デューティ１００％のときを輝度最大として発光輝度１００％とし、発光輝度の最小値（消灯状態に対応する値）を０％とする。
【００４５】
光源部１０３を構成する光源ブロックは、ＰＷＭ周期のうちＰＷＭ値に応じた長さの期間、点灯し、それ以外の期間は消灯する。ＰＷＭ値が０の場合、光源ブロックはＰＷＭ周期全体に亘って消灯し、ＰＷＭ値が４０９５の場合、光源ブロックはＰＷＭ周期全体に亘って点灯する。ＰＷＭ値がそれ以外の値の場合、ＰＷＭ周期の一部が点灯期間、残りの部分が消灯期間となる。
【００４６】
また、入力される映像信号において、液晶パネル部１０１の垂直方向の同期信号であるＶｓｙｎｃ信号を１フレームが開始するタイミングとすると、ＰＷＭ信号の１周期の開始タイミングはＶｓｙｎｃ信号を基準にして定められる。ＰＷＭ信号の１周期は点灯期間から始まっても消灯期間から始まっても良い。ＰＷＭ信号の１周期が点灯期間から始まる場合、ＰＷＭ信号の１周期の開始タイミングからデューティ比に応じた長さの期間を点灯期間とし、それ以外を消灯期間とする。ＰＷＭ信号の１周期が消灯期間から始まる場合、ＰＷＭ信号の１周期の終了タイミングから時間を遡ってデューティ比に応じた長さの期間を点灯期間とし、それ以外を消灯期間とする。たとえば、バックライト光源駆動回路部１２４のＰＷＭ信号の周波数を６０Ｈｚとする。従って、入力する映像信号のフレーム周波数は６０Ｈｚの場合、バックライト光源駆動回路部１２４のＰＷＭ制御の１周期（ＰＷＭ周期という）の長さと１フレーム期間の長さは等しい。
【００４７】
バックライト光源駆動回路部１２４は、１／６０秒を４０９５分割した時間を基準として光源の点灯期間をＰＷＭ値に応じてカウントすることで光源部１０３の明るさを調整する。
【００４８】
また、バックライト光源駆動回路部１２４を、光源部１０３を構成する光源、または光源ブロックごとに設け、光源ブロック毎に独立してＰＷＭ値を設定してもよい。これにより光源、または光源ブロック毎に独立に輝度を制御可能である。この場合、バックライト光源駆動回路部１２４は、複数の定電流回路とＰＷＭ駆動回路によって構成される。
【００４９】
なお、光源部１０３の特性や光源部１０３の発光輝度の制御方法は特に限定されないものとする。
【００５０】
記憶部１２５は、液晶表示装置の製造検査時や特性補正時などに光センサ部１０６が検出した輝度値などを保存するメモリである。また、記憶部１２５には、後述する各種制御を行うためのプログラムも格納する。
【００５１】
制御部１２６は、ＣＰＵやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成され、記憶部１２５から読み込んだプログラムを実行することによって後述する各種の制御が実現される。
【００５２】
制御部１２６は、液晶パネル１０１の各液晶画素の透過率を変更させたときに光センサ部１０６で検出される光の強度情報に基づいて映像信号処理部１２２の映像信号の入出力階調特性、液晶パネル部１０１の透過率、および光源部１０３の発光輝度などを制御する。
【００５３】
次に制御部１２６が行う一連の操作について図６から図７を用いて説明する。一連の操作は、製造検査時の画質調整工程において、電源ＯＮ操作を受けることにより、本発明の制御を開始する。
【００５４】
まず、図６のステップＳ１５１において、液晶表示装置１００の表示状態があらかじめ規定された色・輝度となるようにバックライト光源駆動回路部１２４による光源部１０３の輝度制御と映像信号処理部１２２の信号処理制御を行う。
【００５５】
光源部１０３の輝度と映像信号処理が完了し、規定の色・輝度となっている状態でステップＳ１５２へ進む。
【００５６】
ステップＳ１５２では、光源部１０３の明るさを測定するために、液晶パネル１０１の青色画素の液晶素子の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、光源部１０３の製造段階における規定輝度表示時の光の強度を測定することが可能となる。このときの光の強さを基準輝度Ｌ＿ｂｌとし、記憶部１２５に保存する。
【００５７】
次に、ステップＳ１５３において、液晶パネル１０１の赤色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、赤色画素に使用されている波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さを測定することが可能となる。このときの光の強さを製造段階における規定輝度表示時の赤色層１３２＿Ｒの基準輝度Ｌ＿ｒとし、記憶部１２５に保存する。
【００５８】
次に、ステップＳ１５４において、液晶パネル１０１の緑色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、緑色画素に使用されている波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さを測定することが可能となる。このときの光の強さを製造段階における規定輝度表示時の緑色層１３２＿Ｇの基準輝度Ｌ＿ｇとし、記憶部１２５に保存する。
【００５９】
次に、ステップＳ１５５にて、ステップＳ１５２〜Ｓ１５４で測定した各基準輝度から波長変換比率を算出する。
【００６０】
赤色層１３２＿Ｒの波長変換比率Ｔｒは、
Ｔｒ＝Ｌ＿ｒ／Ｌ＿ｂｌ・・・（式３）
で求められる。
【００６１】
同様に、緑色層１３２＿Ｇの波長変換比率Ｔｇは、
Ｔｇ＝Ｌ＿ｇ／Ｌ＿ｂｌ・・・（式４）
で求められる。
【００６２】
各色層の波長変換比率を算出後、これらの値を補正目標値として記憶部１２５に保存する。その後、電源をＯＦＦし、製造検査時の画質調整工程を終了する。
【００６３】
次に、図７でユーザ使用後以降の操作について説明する。
【００６４】
液晶表示装置１００の電源ＯＮ後、ステップＳ１６１にて、直前に色・輝度補正を行った時間から現在までの使用経過時間とあらかじめ規定されている補正サンプリング時間とを比較する。使用経過時間がサンプリング時間以上となっている場合、ステップＳ１６２へ進み、補正制御へ移行する。
【００６５】
ステップＳ１６２では、図６のステップＳ１５１で行った規定の色・輝度となる設定値をバックライト光源駆動回路部１２４と映像信号処理部１２２へ送信し、製造検査時の画質調整工程と同じ条件で表示させる。
【００６６】
次に、ステップＳ１６３では、サンプリング時間経過後の光源部１０３の明るさを測定するために、液晶パネル１０１の青色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、サンプリング時間経過後における規定輝度表示時の光の強度を測定することが可能となる。このときの光の強さを基準輝度Ｌｎ＿ｂｌとし、記憶部１２５に保存する。
【００６７】
次に、ステップＳ１６４において、液晶パネル１０１の赤色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、サンプリング時間経過後において、赤色画素に使用されている波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さを測定することが可能となる。このときの光の強さをサンプリング時間経過後における規定輝度表示時の赤色層１３２＿Ｒの輝度Ｌｎ＿ｒとし、記憶部１２５に保存する。
【００６８】
次に、ステップＳ１６５において、液晶パネル１０１の緑色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて光の強度を測定する。この操作をすることによって、緑色画素に使用されている波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さを測定することが可能となる。このときの光の強さをサンプリング時間経過後における規定輝度表示時の緑色層１３２＿Ｇの輝度Ｌｎ＿ｇとし、記憶部１２５に保存する。
【００６９】
次に、ステップＳ１６６にて、ステップＳ１６３〜Ｓ１６５で測定した輝度からサンプリング時間経過後の波長変換比率を算出する。
【００７０】
赤色層１３２＿Ｒの波長変換比率Ｔｎ＿ｒは、
Ｔｎ＿ｒ＝Ｌｎ＿ｒ／Ｌｎ＿ｂｌ・・・（式５）
で求められる。
【００７１】
同様に、緑色層１３２＿Ｇの波長変換比率Ｔｎ＿ｇは、
Ｔｎ＿ｇ＝Ｌｎ＿ｇ／Ｌｎ＿ｂｌ・・・（式６）
で求められる。
【００７２】
次に、ステップＳ１６７にて、製造検査時の画質調整工程で算出した波長変換比率の補正目標値とサンプリング時間経過後の波長変換比率を比較する。変換比率を比較した結果、変換比率があらかじめ定められた規定値以内の変化だった場合はステップＳ１７０へ進んで、現状の補正処理を維持することとする。ステップＳ１６７にて、変換比率が規定値以上の変化だった場合はステップＳ１６８へ進み、液晶パネル１０１の信号補正処理を行うことになる。
【００７３】
ステップＳ１６８では、記憶部１２５に保存されている各変換比率を用いて青色画素の調整係数Ｃｂを算出する。具体的には、下記の色により調整係数を算出する。
【００７４】
Ｃｂ＝（Ｔｎ＿ｒ／Ｔ＿ｒ）ｘ（入力映像信号のＲ階調／Ｒ最大階調）
＋（Ｔｎ＿ｇ／Ｔ＿ｇ）ｘ（入力映像信号のＧ階調／Ｇ最大階調）・・・（式７）
ここで、Ｒは赤色、Ｇは緑色を示すこととする。
【００７５】
上記の式７によって算出した青色画素の調整係数を、入力映像信号の青色（Ｂ）階調にＣｂを乗算した値を補正青色階調として液晶パネル駆動回路部１２３を駆動することで、波長変換層の変換効率が変化したことによる影響を青色画素の透過率を調整することで打ち消すことができる。なお、入力映像信号のＲ階調とＧ階調は、装置外部から入力された映像信号によって随時変化するため、ＣｂはステップＳ１７０以降でリアルタイムに更新されることになる。
【００７６】
次に、ステップＳ１６９においてユーザが設定した色・輝度に設定する。
【００７７】
次に、ステップＳ１７０において、外部の撮像装置や映像信号再生装置から映像信号を出力し、液晶表示装置１００は入力された映像信号に青色画素調整係数Ｃｂを乗算した値が青色画素の映像信号となるように調整した映像データを液晶パネル１０１へ出力して映像表示する。
【００７８】
上記の一連の操作をユーザからの電源ＯＦＦ指示があるまで繰り返すことになる（Ｓ１７１）。
【００７９】
なお、実施例１において、Ｃｂ＜１となる場合、液晶表示装置１００の表示輝度が低下するため、光源部１０３の明るさを調整してもよい。具体的には、下記の式８により映像信号の輝度値Ｙｎを算出し、式９で算出される入力映像信号の輝度値Ｙとの比Ｃｂｌを光源部１０３の明るさに乗算することとなる。
【００８０】
Ｙｎ＝αＲ＋βＧ＋ＣｂγＢ・・・（式８）
Ｃｂｌ＝Ｙ／Ｙｎ・・・（式９）
以上が実施例１の制御となる。
【００８１】
＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２について説明する。
【００８２】
実施例１では、光センサ１０６に青色成分を高精度に検出できるカラーセンサを使用する例を説明したが、本実施例では、光センサ１０６として、赤色・緑色・青色の成分を検出できるカラーセンサを使用する例を説明する。なお、実施例１と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し説明を省略する。
【００８３】
本実施例における光センサ１０６（センサ部）は、光源部１０３の光源色である青色に感度のピークを持つセンサと、波長変換層により変換される緑色成分に感度のピークを持つセンサ、および赤色に感度のピークを持つセンサを使用することとする。
【００８４】
次に、実施例２の実際の制御について、実施例１との差分を説明する。
【００８５】
図６のステップＳ１５３において、液晶パネル１０１の赤色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて青色光の強度と赤色光の強度の両方を測定する。この操作をすることによって、赤色画素に使用されている波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さと、波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによって赤色に波長変化した透過光の強さの両方を測定することが可能となる。このときの青色光の強さを製造検査時の画質調整工程における規定輝度表示時の赤色層１３２＿Ｒの基準輝度Ｌ＿ｒとし、また、赤色光の強さをＬｃ＿ｒとし、記憶部１２５に保存する。
【００８６】
次に、ステップＳ１５４において、液晶パネル１０１の緑色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて青色光の強度と緑色光の強度の両方を測定する。この操作をすることによって、緑色画素に使用されている波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さと、波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによって緑色に波長変化した透過光の強さの両方を測定することが可能となる。このときの青色光の強さを製造検査時の画質調整工程における規定輝度表示時の緑色層１３２＿Ｇの基準輝度Ｌ＿ｇとし、また、緑色光の強さをＬｃ＿ｇとし、記憶部１２５に保存する。
【００８７】
次に、実施例２におけるユーザ使用後以降の操作について、実施例１との差分を説明する。
【００８８】
図７のステップＳ１６４において、液晶パネル１０１の赤色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて青色光の強度と赤色光の強度の両方を測定する。この操作をすることによって、サンプリング時間経過後において、赤色画素に使用されている波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さと、波長変換層１３２の赤色層１３２＿Ｒによって赤色に波長変化した透過光の強さの両方を測定することが可能となる。このときの青色光の強さをサンプリング時間経過後における規定輝度表示時の赤色層１３２＿Ｒの輝度Ｌｎ＿ｒ、赤色光の強さをＬｃｎ＿ｒとし、記憶部１２５に保存する。
【００８９】
次に、ステップＳ１６５において、液晶パネル１０１の緑色画素の透過率が０％（全閉）、その他の画素は透過率が１００％（全開）となるように液晶パネル駆動回路部１２３の制御を変更する。この状態で、光センサ１０６を用いて青色光の強度と緑色光の強度の両方を測定する。この操作をすることによって、緑色画素に使用されている波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによる波長変換を経ても波長変化されなかった透過光の強さと、波長変換層１３２の緑色層１３２＿Ｇによって緑色に波長変化した透過光の強さの両方を測定することが可能となる。このときの青色光の強さをサンプリング時間経過後における規定輝度表示時の緑色層１３２＿Ｇの輝度Ｌｎ＿ｇ、緑色光の強さをＬｃｎ＿ｇとし、記憶部１２５に保存する。
【００９０】
ステップＳ１６８では、記憶部１２５に保存されている各変換比率を用いて青色画素の調整係数Ｃｂを算出することに加え、赤色画素の調整係数Ｃｒ、および緑色画素の調整係数Ｃｇも算出する。具体的には、下記の色により調整係数を算出する。
【００９１】
Ｃｒ＝Ｌｃ＿ｒ／Ｌｃｎ＿ｒ・・・（式１０）
Ｃｇ＝Ｌｃ＿ｇ／Ｌｃｎ＿ｇ・・・（式１１）
ステップＳ１６９において、式７、式１０、式１１により算出された各係数を入力映像信号の各階調に乗算した値を補正階調として液晶パネル駆動回路部１２３を駆動することで、波長変換層の変換効率が変化したことによる影響を各画素の透過率を調整することで打ち消すことができる。
【００９２】
最後に、ステップＳ１７０において、外部の撮像装置や映像信号再生装置から映像信号を出力し、液晶表示装置１００は入力された映像信号に各色画素の調整係数を乗算した値が各色画素の映像信号となるように調整した映像データを液晶パネル１０１へ出力して映像表示する。
【００９３】
上記の一連の操作をユーザからの電源ＯＦＦ指示があるまで繰り返すことになる。
【００９４】
実施例２は、光センサ１０６として赤色・緑色・青色の成分を検出できるカラーセンサを使用することで、波長変換層１３２の特性変化を各色画素の透過率を調整することが補正できる。このような制御とすることで光源部１０３の明るさを調整する必要がないため、液晶表示装置１００の温度上昇を抑制することができ、波長変換層の経年劣化を緩やかにする効果がある。
【００９５】
＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３について説明する。
【００９６】
実施例３における液晶表示装置３００は、図８で示すように液晶パネル部１０１の温度や、液晶パネル部１０１と温度相関性のある箇所の温度を検出するための温度センサ３２７を新たに設け、波長変換層１３２の温度変化による特性変化と、経年使用による特性変化の両方について補正することを特徴とする。なお、実施例１と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し説明を省略する。
【００９７】
次に、図９を用いて実施例３の実際の制御について、実施例１との差分を説明する。
【００９８】
図９のステップＳ１７０において、外部の撮像装置や映像信号再生装置から映像信号を出力し、液晶表示装置１００は入力された映像信号に青色画素調整係数Ｃｂを乗算した値が青色画素の映像信号となるように調整した映像データを液晶パネル１０１へ出力して映像表示する。
【００９９】
次に、ステップＳ３７２において、温度センサ３２７を用いて液晶パネル部１０１の温度、あるいは液晶パネル部１０１と温度相関性の高い箇所の温度を測定し、この温度測定値をＴｐとする。
【０１００】
次に、ステップＳ３７３において、下記の式１２により各画素の温度補正係数Ｃｔを算出し、入力映像信号の各画素の映像信号に乗算する。このとき、補正係数は波長変換層の波長変換比率変動による補正係数Ｃｂと、温度変化による補正係数Ｃｔの両方が乗算されることになる。
【０１０１】
ｔ＝η（Ｔｐ−基準温度）・・・（式１２）
ここで、ηは単位温度あたりの波長変換効率変動量とし、液晶パネル部１０１に用いている波長変換層１３２のスペック特性から決定してもよいし、あるいは液晶表示装置１０１の構成とした状態での実験データから決定してもよい。また、基準温度は、波長変換層１３２のスペックが定められているときの温度や、実験データを算出したときの温度としてもよい。
【０１０２】
上記の一連の操作をユーザからの電源ＯＦＦ指示があるまで繰り返すことになる（Ｓ１７１）。
【０１０３】
実施例３は、光センサ１０６と温度センサ３２７から補正係数を算出することで、波長変換層１３２の経年使用による特性変化と、温度上昇による特性変化の両方を補正する効果がある。
【０１０４】
（変形例）
なお、本発明に係る液晶表示装置は、上述の実施例１〜３に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【０１０５】
たとえば、複数の光センサ１０６を配置した上で、検出結果の平均値から調整係数Ｃｂを算出してもよい。あるいは、複数の光センサ１０６と液晶パネル部１０１を仮想的に分割した表示エリアを対応づけ、複数の光センサ１０６の検出結果に応じて液晶パネル部１０１の調整係数Ｃｂを表示エリアごとに算出して補正してもよい。
【０１０６】
また、光センサ１０６は液晶パネル保持構造１０２に保持する構造としているが、液晶パネル部１０１からの反射光が観測できる場所であれば他の場所に配置してもよく、光源部１０３と同一の面や異なる面、たとえば側面などに配置してもよい。
【０１０７】
また、図７や図９のステップＳ１６１以降の操作は、毎電源ＯＮ時や毎電源ＯＦＦ時、あるいはユーザの指示によって随時実施してもよい。さらに、ステップＳ１６３〜Ｓ１６５は外光の影響を受けるため、ステップＳ１６１へ入る前に青色画素の透過率が１００％となるように制御して外光強度を検出し、外光強度があらかじめ定められた閾値以下のときにＳ１６１以降の操作を行ってもよい。ここで、外光強度が閾値以上だった場合には高輝度に表示することを優先して各画素の調整係数を１とし、特性補正をオフするような制御としてもよい。
【０１０８】
また、液晶パネル部１０１の内部構造は、波長変換部材を有するパネル構造であれば、その他の構造は表示画質性能などに応じて変更してもよい。
【０１０９】
また、本発明は、制御部１２６がＣＰＵによって構成され、制御部１２６が実行する各種の制御はＣＰＵが記憶部１２５からプログラムを読み込んで実行することで実現される例を説明したが、本発明の制御方法を実行する方法はこれに限らない。たとえば、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  液晶表示装置、１０１  液晶パネル、１０２  液晶パネル保持構造、
１０３  光源部、１０４  拡散部材、１０５  光源保持構造、
１０６  光センサ、１０７  パネルベゼル、１２１  映像信号入力部、
１２２  映像信号処理部、１２３  液晶パネル駆動回路部、
１２４  バックライト光源駆動回路部、１２５  記憶部、１２６  制御部、
３２７  温度センサ部、１３０  アレイ基板、１３１  ガラス基板、
１３２  波長変換層、１３３  インセル偏光板、１３４  画素電極、
１３５  液晶層、１３６  対向基板、１３７  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020187199.tif 000009
【図８】
2020187199.tif 000010
【図９】
2020187199.tif 000011