(57)【要約】【課題】  バックライト方式のカラー液晶表示装置において、バックライト装置により発光される光の利用効率を上げ、低消費電力化を図る。【解決手段】  制御信号生成部２４０により、入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて係数を決定してバックライト装置１４０の各色の発光ダイオード２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの発光量を制御することにより、上記バックライト装置１４０により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現するとともに、上記バックライト装置１４０の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号によりカラー液晶表示パネル１０を駆動して、上記カラー液晶表示パネル１１０では、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示する。【選択図】        図４
2006330400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型のカラー液晶表示パネルと、
少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなり、上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置と、
入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数を決定した発光量制御信号を生成するとともに、上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号を生成する制御信号生成部と、
上記制御信号生成部により生成された比率変換映像信号に応じて上記カラー液晶表示パネルを駆動する表示パネル駆動制御部と、
上記制御信号生成部により生成された発光量制御信号に応じて上記バックライト装置を駆動するバックライト駆動制御部とを備え、
上記バックライト装置により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現し、カラー液晶表示パネルでは、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示するようにしたことを特徴とする透過型カラー液晶表示装置。
【請求項２】
少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなるバックライト装置により背面側から照明される透過型のカラー液晶表示パネルによりカラー画像を表示する透過型カラー液晶表示装置の駆動方法であって、
入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて係数を決定して上記バックライト装置の各色の発光量を制御することにより、上記バックライト装置により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現するとともに、
上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号により上記カラー液晶表示パネルを駆動して、上記カラー液晶表示パネルでは、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示するようにしたことを特徴とする透過型カラー液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側からバックライト装置により照明することによって、カラー画像を表示する透過型カラー液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（PDP：Plasma Display Panel）といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。
【０００３】
カラー液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）といった蛍光ランプが多く用いられている。
【０００４】
また、ＣＣＦＬは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、ＣＣＦＬに代わるバックライト装置の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。
【０００６】
バックライト装置の光源として用いる発光ダイオードとしては、高出力の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを使用した発光ダイオードが有効であり、この発光ダイオードを用いることで、バックライト装置の輝度を大幅に向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１９１３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、バックライト方式のカラー液晶表示装置では、バックライト装置により規定の白色光が背面側から照射されるカラー液晶表示パネルにおいて、白色光を遮光することにより画素毎に目的の色成分の光だけをカラーフィルタを介して抽出して、カラー画像を表示する。
【０００９】
すなわち、バックライト装置により発光された白色光は、上記カラー液晶表示パネルを介して抽出される目的の色成分の光だけが利用される。例えば画面全体を赤色で表示する場合には、赤色フィルタの設けられている画素以外の画素すなわち緑色フィルタ及び青色フィルタの設けられている画素ではカラー液晶表示パネルにおいて白色光が遮光され、赤色フィルタの設けられている画素以外の画素の光は利用されない。
【００１０】
このように、従来、バックライト方式のカラー液晶表示装置では、利用されない色成分を含む白色光をバックライト装置により発光するようにしていたので、その分無駄に電力を消費していた。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、バックライト方式のカラー液晶表示装置において、バックライト装置により発光される光の利用効率を上げ、低消費電力化を図ることにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る透過型カラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示パネルと、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなり、上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置と、入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数を決定した発光量制御信号を生成するとともに、上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号を生成する制御信号生成部と、上記制御信号生成部により生成された比率変換映像信号に応じて上記カラー液晶表示パネルを駆動する表示パネル駆動制御部と、上記制御信号生成部により生成された発光量制御信号に応じて上記バックライト装置を駆動するバックライト駆動制御部とを備え、上記バックライト装置により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現し、カラー液晶表示パネルでは、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードからなるバックライト装置により背面側から照明される透過型のカラー液晶表示パネルによりカラー画像を表示する透過型カラー液晶表示装置の駆動方法であって、入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて係数を決定して上記バックライト装置の各色の発光量を制御することにより、上記バックライト装置により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現するとともに、上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号により上記カラー液晶表示パネルを駆動して、上記カラー液晶表示パネルでは、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、入力されたカラー映像信号に基づいて、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の代表値を求め、その値に応じて係数を決定してバックライト装置の各色の発光量を制御することにより、上記バックライト装置により、表示するカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気を光量変化として表現するとともに、上記バックライト装置の各色の発光量を制御する係数の逆数を上記入力されたカラー映像信号に掛けた比率変換映像信号により上記カラー液晶表示パネルを駆動して、上記カラー液晶表示パネルでは、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示することによって、バックライト装置により発光される光の利用効率を上げ、透過型カラー液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例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で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００１７】
本発明は、例えば図１に示すような構成の透過型のカラー液晶表示装置１００に適用される。
【００１８】
この透過型のカラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１１０と、このカラー液晶表示パネル１１０の背面側に設けられたバックライト装置１４０とからなる。また、図示しないが、この透過型のカラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
【００１９】
透過型のカラー液晶表示パネル１１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２）を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設け、さらに、ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２を、２枚の偏光板１３１、１３２によって挟むことで構成されている。ＴＦＴ基板１１１には、マトリックス状に配列された信号線１１４と、走査線１１５と、この信号線１１４、走査線１１５の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と、画素電極１１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１１６は、走査線１１５により、順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には、対向電極１１８及びカラーフィルタ１１９が形成されている。
【００２０】
カラーフィルタ１１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ１１９の配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。
【００２１】
この透過型のカラー液晶表示装置１００は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１１０を、バックライト装置１４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
【００２２】
この液晶表示装置１００におけるバックライト装置１４０は、多数個の発光ダイオードを使ったエリアライト型のバックライト装置であって、図１に示すように、ここでは図示していない光源として多数個の発光ダイオードが配設されたバックライト筐体部１２０内に、拡散板１４１や、拡散板１４１上に重ねて配置される拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４といった光学シート群１４５などを備えた構成となっている。拡散板１４１は、光源から出射された光を、内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。また、光学シート群１４５は、拡散板１４１から出射された照明光を、拡散板１４１の法線方向に立ち上げることで、面発光における輝度を上昇させる働きをする。
【００２３】
図３にバックライト筐体部１２０内の概略構成図を示す。このバックライト筐体部１２０には、少なくとも赤色（Ｒ）光を発光する赤色（Ｒ）発光ダイオード２１Ｒ、緑色光を発光する緑色（Ｇ）発光ダイオード２１Ｇ、青色光を発光する青色（Ｂ）発光ダイオード２１Ｂを光源として備える複数の発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、それぞれ自然数）が設けられている。発光ダイオードユニット２１ｎは、長手方向がバックライト筐体部１２０の水平方向と平行とされ、バックライト筐体部１２０内の垂直方向に複数行配置される。
【００２４】
このような構成のカラー液晶表示装置１００は、例えば、図４に示すような駆動回路２００により駆動される。
【００２５】
駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１１０やバックライト装置１４０の駆動電源を供給する電源部２１０、外部から供給される映像信号や当該カラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信された映像信号が、入力端子２２０を介して供給されるビデオデコーダ２３０、このビデオデコーダ２３０に接続された制御信号作成部２４０、この制御信号作成部２４０に接続されたバックライト駆動制御部２５０及びビデオエンコーダ２６０、このビデオエンコーダ２６０の出力に応じてカラー液晶表示パネル１１０を駆動するＸドライバ回路２７０及びＹドライバ回路２８０などからなる。
【００２６】
この駆動回路２００において、入力端子２２０を介して入力された映像信号は、ビデオデコーダ２３０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１１０の駆動に適したそれぞれｍビット（ｍは８〜１２を想定）のＲＧＢデータに変換されて、水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖとともに制御信号作成部２４０に供給される。
【００２７】
制御信号作成部２４０は、ＦＰＧＡにて構成されており、ビデオデコーダ２３０から供給されるＲＧＢデータに基づいて、省電力となるようなＲＧＢ比率に変換した映像信号データを作成して、水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖとともにビデオエンコーダ２６０に供給するとともに、バックライト駆動制御部２５０によりバックライト装置１４０の赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂに流す駆動電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御信号を作成してバックライト駆動制御部２５０に供給する。
【００２８】
なお、制御信号作成部２４０では、カラー液晶表示パネル１１０の映像書き換えタイミングにあわせてバックライト装置１４０の赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１ＢをＯＦＦすることもＲＧＢ比のデータ変換、ＰＷＭ値制御と同時に行っている。
【００２９】
ここで、ＲＧＢ比率の計算について説明する。
【００３０】
画面全体のある１点について考えると、バックライト光源としてＣＣＦＬを用いた従来のバックライト装置では原理的に白色光で照明するので、従来の考え方では、例えばカラー液晶表示パネルの透過率をＲ＝２０％、Ｇ＝６０％、Ｂ＝８０％に設定して画像を表示する時にバックライトはＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１００％であるが、このカラー液晶表示装置１００では、ＲＧＢ３色混合のバックライト装置１４０を用いて、カラー液晶表示パネル１１０側を全開すなわち透過率をＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１００％）にしておき、バックライト装置１４０の赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの発光量の比率をＲ＝２０％、Ｇ＝６０％、Ｂ＝８０％とすることにより、同じ結果が得られ、かつ省電力となる。また、例えば、従来の方法では赤い画像を表示する時にカラー液晶表示パネル１１０はＲ＝１００％、Ｇ＝０％、Ｂ＝０％の透過率に設定され、バックライトはＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１００％の発光率で発光量に対する利用率は１／３となっていたが、このカラー液晶表示装置１００では、Ｒ＝１００％、Ｇ＝Ｂ＝０％の発光率とすればよく、発光量に対する利用率を高めて省電力とすることができる。
【００３１】
実際には１点ではないので、制御信号作成部２４０では、画面全体の代表値を求め、その値にバックライトＲＧＢ値を設定する。映像信号側は、バックライト側係数の逆数を掛けた値に変換する（ＬＣＤフィルタ特性も考慮する）。
【００３２】
すなわち、従来の考え方では、図５の（Ａ），（Ｂ）に示すように、カラー液晶表示パネル１１０によりカラー画像を表示し、バックライトは白色光にて照明するのに対し、このカラー液晶表示装置１００では、図６の（Ａ），（Ｂ）に示すように、バックライト装置１４０によりカラー画像のディテール部を除いた画像全体の雰囲気をバックライト光源の変化として表現し、カラー液晶表示パネル１１０では、カラー画像のディテール部とバックライトの光量差分を表示する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用した透過型カラー液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】上記カラー液晶表示装置に備えられた液晶表示パネルに設けられるカラーフィルタの構成を示す図である。
【図３】上記透過型カラー液晶表示装置におけるバックライト筐体部内の概略構成を示す図である。
【図４】上記カラー液晶表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図５】バックライト光源としてＣＣＦＬを用いた従来のバックライト装置を備えるカラー液晶表示装置におけるバックライト装置によるバックライト光源の発光状態及びカラー液晶表示パネルによる表示状態を示す図である。
【図６】上記カラー液晶表示装置におけるバックライト装置によるバックライト光源の発光状態及びカラー液晶表示パネルによる表示状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
２１Ｒ  赤色発光ダイオード、２１Ｇ  緑色発光ダイオード、２１Ｂ  青色発光ダイオード、２１ｎ  発光ダイオードユニット、１００  透過型カラー液晶表示蔵置、１１０  透過型のカラー液晶表示パネル、１１１  ＴＦＴ基板、１１２  対向電極基板、１１３  液晶層、１３１，１３２  偏光板、１１４  信号線、１１５  走査線、１１６  薄膜トランジスタ、１１７  画素電極、１１８  対向電極、１１９  カラーフィルタ、１２０  バックライト筐体部、１４０  バックライト装置、１４１  拡散板、１４２  拡散シート、１４３  プリズムシート、１４４  偏光変換シート、１４５  光学シート群、駆動回路  ２００、２１０  電源部、２２０  入力端子、２３０  ビデオデコーダ、２４０  制御信号作成部、２５０  バックライト駆動制御部、２６０  ビデオエンコーダ、２７０  Ｘドライバ回路、２８０  Ｙドライバ回路
【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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