(57)【要約】【課題】  液晶の複屈折を利用して表示する液晶表示装置においては、液晶材料が有する屈折率異方性の波長分散特性や、低階調表示時に顕著である加法混色性の崩れが原因となって、高輝度時，低輝度時に色調変化や色純度低下を引き起こす問題がある。【解決手段】  液晶パネル１０の背面側に第１の白色光源２０と、青及び／又は赤の第２の着色光源３０とを備え、入力される画像信号の明るさを検出し、その検出結果に基づいて、第１の光源２０及び／又は第２の光源３０を調光させると共に、液晶パネル１０へ供給する画素信号を補正する画質処理演算回路２を備えた液晶表示装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示させる液晶パネルに光を照射する第１の白色光源と第２の着色光源とを備えた液晶表示装置において、
入力された画像信号の明るさを検出する検出回路からの検出結果に基づいて、前記第２の着色光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力する画質処理演算回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
画像を表示させる液晶パネルに光を照射する第１の白色光源と第２の着色光源とを備えた液晶表示装置において、
入力された画像信号の明るさを検出する検出回路からの検出結果に基づいて、前記第１の白色光源の強度と第２の着色光源の強度とを独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力する画質処理演算回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
画像を表示させる液晶パネルに光を照射する第１の白色光源と第２の着色光源とを備えた液晶表示装置において、
入力された画像信号の明るさを検出する検出回路からの検出結果と前記液晶パネルの周辺の明るさを検出する検出回路からの検出結果とに基づいて、前記第１の白色光源の強度と第２の着色光源の強度とを独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力する画質処理演算回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光体による冷陰極蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、赤の光源であり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記赤の光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力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５】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光体による冷陰極蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、青の光源であり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力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６】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光体による冷陰極蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、赤の光源と青の光源とからなり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記第１の白色光源の強度を低減させ、前記赤の光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力し、また、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光体による冷陰極蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、赤の光源と青の光源とからなり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記第１の光源の強度を低減させ、前記赤の光源の強度を高くするための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力し、また、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の光源の強度を高くするための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光体による冷陰極蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、前記液晶パネルの背面側に配置された導光板の少なくとも一辺に配置され、
前記導光板は、前記第１の白色光源からの光を透過し、前記第２の着色光源からの光を均一化して、前記液晶パネルの背面を照射することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光管であり、
前記第１の白色光源からの光と前記第２の着色光源からの光とを混色する拡散板を前記液晶パネルの背面に配置したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の白色光源は、狭帯域発光体型蛍光管であり、
前記第２の着色光源は、前記液晶パネルの背面側に配置された導光板の少なくとも一辺に配置され、異なる複数種類の発光体からなり、
前記発光体の少なくとも１種類が前記導光板に配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第２の着色光源の少なくとも１種類が狭帯域発光体型蛍光管であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第２の着色光源の少なくとも１種類が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第２の光源の少なくとも１種類が発光ダイオードであることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶パネルが横電界型液晶表示方式のノーマリクローズ型であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶パネルが垂直配向方式のノーマリクローズ型であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶パネルの画素単位が、赤，青，緑のカラーフィルタが配置される赤，青，緑用の副画素と、透過光強度のみを表示させる白用の副画素とから構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第１の白色光源は、発光ダイオードであり、
前記第２の着色光源は、赤の発光ダイオードであり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記赤の発光ダイオードの強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力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１８】
前記第１の白色光源は、発光ダイオードであり、
前記第２の着色光源は、青の発光ダイオードであり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の光源の強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力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１９】
前記第１の白色光源は、発光ダイオードであり、
前記第２の着色光源は、赤の発光ダイオードと青の発光ダイオードとからなり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記第１の白色光源の強度を低減させ、前記赤の発光ダイオードの強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力し、また、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の発光ダイオードの強度を制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記第１の白色光源は、発光ダイオードであり、
前記第２の着色光源は、赤の発光ダイオードと青の発光ダイオードとからなり、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記第１の光源の強度を低減させ、前記赤の発光ダイオードの強度を高くするための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力し、また、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記青の発光ダイオードの強度を高くするための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
画像を表示させる液晶パネルに光を照射する第１の光源と第２の赤色光源とを備え、
入力された画像信号の明るさを検出する検出回路からの検出結果に基づいて、前記第１の光源の強度と第２の赤色光源の強度とを独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力する画質処理演算回路を設けた液晶表示装置において、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも低く、かつ、最大輝度が定めた輝度よりも低いと検出された場合に、前記第１の光源の強度を低減させ、かつ、前記第２の赤色光源強度を前記第１の光源と独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２２】
画像を表示させる液晶パネルに光を照射する第１の光源と第２の赤色光源とを備え、入力された画像信号の明るさを検出する検出回路からの検出結果に基づいて、前記第１の光源の強度と第２の赤色光源の強度とを独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力する画質処理演算回路を設けた液晶表示装置において、
前記画質処理演算回路は、入力された画像信号の平均輝度が定めた輝度よりも高いと検出された場合に、前記第２の赤色光源強度を前記第１の光源と独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号とを出力することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２３】
前記液晶パネルの周辺の明るさを検出する検出回路の検出結果に基づいて、前記第１の光源の強度と第２の赤色光源の強度を独立に制御するための光源制御信号と前記液晶パネルで表示される画像を制御するための画像制御信号を出力する画質処理演算回路を設けたことを特徴とする請求項２１および２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記第１の光源が主として青と緑の狭帯域発光体型蛍光体からなる蛍光管であって、前記第２の光源が赤色の発光ダイオードであることを特徴とする請求項２１および２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
前記第１の光源からの光と前記第２の赤色光源からの光とを混色する拡散ユニットを前記液晶パネルの背面に配置したことを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
前記第２の赤色光源は、前記液晶パネルの背面側に配置された導光板の少なくとも一辺
に配置され、
前記導光板は、前記第１の光源からの光を透過し、前記第２の赤色光源からの光を均一化して、前記液晶パネルの背面を照射することを特徴とする請求項２４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、画像信号の明るさに応じて、光源（バックライト）を調光し、表示する画像を最適化することにより、階調間の色調変化を低減し、低輝度から高輝度に至るまで高い色純度を保持することによって、高画質の画像が表示できる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、従来から表示装置の主流であるＣＲＴ（Cathode Ray Tube） に比べて薄型軽量にできるという強みと、さらに、視野角拡大技術や動画技術の開発，進歩に伴い、その用途が拡大されてきた。
【０００３】
近年、液晶ディスプレイは、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニター、印刷やデザイン向け用のモニター、又は液晶テレビとしての用途拡大に伴い、青・緑・赤の色純度や人の顔色のような中間調に対する色再現性への要求が高まっている。なかでも、液晶テレビとしての用途においては、特に高いコントラスト比が要求され、輝度におけるダイナミックレンジの広さはもとより、低い輝度から高い輝度に至るまでの色再現性が要求される。しかしながら、液晶表示装置においては、輝度の変化、すなわち階調変化に伴って色調が変化しやすいという問題がある。
【０００４】
高輝度や高色純度を達成するために、発光色が異なる複数種類の光源を用いて、色純度モードと高輝度モードの２つの異なる動作様態で動作させる技術が下記特許文献１に記載されている。また、動画応答特性を改良するとともに高輝度を達成する技術として冷陰極蛍光ランプと発光ダイオードアレイを有する構成について下記特許文献２に記載がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３１６０８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４０１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶表示装置、特に印刷やデザイン向け用のモニターでは、階調間で色調が異なることは深刻な問題となる。また、液晶テレビにおいては、色再現性はもとより、輝度のダイナミックレンジの拡大が必要であり、これらを両立させる必要がある。しかし、液晶の複屈折を利用して表示する液晶表示装置においては、液晶材料が有する屈折率異方性の波長分散特性や、一対の偏光板間に存在する偏光解消成分等の影響により、高階調や低階調時に色純度が低下してしまうという問題が発生する。
【０００７】
一方、人間の視知覚の影響もある。照明を落とした環境、すなわち薄明視の状況において平均輝度（ＡＰＬ）が低い映画のような画像を見る際には、プルキンエ現象によって人間の視知覚は赤の彩度が著しく落ち、青から青緑の色を明るく感じてしまう。このような条件においては、さらに偏光板の特性、偏光解消部材の影響等により、赤の色純度低下が顕著になり、灰色や黒等の無彩色、人の顔色等が青身を帯びた画像として視認されることになる。
【０００８】
また、液晶表示モードの原理に基づく特性からも低輝度における青色への色調シフトは発生する。例えば、垂直配向モードの透過率Ｔは、次式で表される。
【０００９】
Ｔ＝１／２（sin2(πΔｎｄ)）−１／２（sin2(πΔｎｄ／λ)）
ここで、Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶層の厚み、λは波長を表す。
【００１０】
垂直配向モードの場合、電界印加により液晶分子の配向が傾くことで実効的なΔｎｄが変化し、この実効的なΔｎｄ変化によって透過率を制御するため、各波長における透過率に差異を生じる。ノーマリクローズ方式の場合には、低階調であるときは短波長の透過光強度が高く、高階調であるときは長波長の透過光強度が高くなる。液晶パネルの青，緑，赤の各画素の透過率を独立に制御することによって中間調の色調は制御できても、部材の影響や人間の視知覚による青みがかった黒を補償すること、また、青の透過光強度が低くなってしまうので高輝度の白を実現することができない。
【００１１】
上記特許文献１では、発光色が異なる光源を制御することによって白色の色度を調節する手段が開示されている。この技術によれば、高輝度時における色純度は高くなるが、低輝度時における色純度低下に対しては効果がない。また、動画特性向上を図るために冷陰極蛍光ランプと発光ダイオードアレイによる光源を用いて輝度のダイナミックレンジを拡大する技術が上記特許文献２で開示されているが、この技術では高色純度を実現することはできない。
【００１２】
このように、これまでは、高輝度時における高色純度が論じられてきていたが、高輝度から低輝度に至るまで、色純度を高度に保ち、かつ輝度のダイナミックレンジを拡大して高いコントラスト比を達成するという課題に対しては一切言及されていない。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、広いダイナミックレンジで輝度を表示でき、かつ、低輝度から高輝度に至るまで高い色純度を保持することを可能にする液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明を、図１ないし図３に示す符号を用いて説明する。
【００１５】
本発明は、液晶パネル１０の背面側に配置する光源として、光の三原色である赤・緑・青の成分構成からなる第１の白色光源２０と、光の三原色である赤・緑・青の少なくとも１つの成分を独立に発光する第２の着色光源３０とで構成し、入力される画像信号の平均輝度、最大輝度及び最小輝度等を検出する明るさ検出回路１と、検出した明るさに応じて光源２０，３０の強度を制御する光源制御信号と液晶パネル１０の表示画像を制御する画像制御信号とを出力する画質処理演算回路２と、光源制御信号に基づいて第１の白色光源
１０と第２の着色光源２０とを制御する光源制御回路３と、画像制御信号に基づいて液晶パネル１０に最適化した画像を表示させる画像制御回路４とを備えることを特徴とする。
【００１６】
そして、本発明に係る液晶表示装置は、最大輝度を表示する際の白色表示の黄変を防止して無彩色の白色を表示でき、また、高輝度な青の表示が可能となり、低輝度時には、青変や赤の色純度低下を抑制して色純度が高い表示が可能となる。
【００１７】
また、本発明の実施形態の一例は、液晶パネル１０の背面側に光源を備えた透過型液晶表示装置であって、光源を、ほぼ白色を示す第１の白色光源２０と、液晶パネル直下に配置される導光板３２の少なくとも１辺に赤及び／又は青の色を示す第２の着色光源３０とから構成される透過型液晶表示装置であることを特徴とする。ここでいう白色光源とは、色彩工学上の厳密な無彩色の白という定義ではなく、一般に液晶ディスプレイの光源として用いられている光源を指す。例えば、色温度５０００Ｋから１５０００Ｋの光源が液晶ディスプレイの光源として用いられており、この範囲の光源は、第１の白色光源として構成される。
【００１８】
なお、本発明における画質処理演算回路２は、光源制御用と画像制御用のルックアップテーブルを備え、画像信号の明るさ及び液晶パネル１０の透過特性に基づいて、光源制御用のルックアップテーブルを参照して光源を調光するための光源制御信号を生成すると共に、画像制御用のルックアップテーブルを参照して液晶パネルの表示画像を制御するための画像制御信号を生成する。
【００１９】
本発明はさらに、第１の白色光源２０と、赤及び／又は青の第２の着色光源３０とを、共に液晶パネル直下に配置することを特徴とする。
【００２０】
このとき、第２の着色光源３０は、第１の白色光源２０の間に配置されることが好ましい。例えば、発光ダイオードアレイを第１の白色光源に近接させる構成、また、別の構成として、赤，青の発光ダイオードを点在させるように配置する構成を特徴とする。
【００２１】
なお、第１の白色光源２０と第２の着色光源３０とからの光を混色させるために、拡散板３３を液晶パネル１０と光源格納ユニット３１との間に配置することが好ましい。
【００２２】
本発明において、バックライトケース２１に収納されている第１の白色光源２０は、狭帯域発光体型蛍光管、発光ダイオード、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ」という。）を用いる。また、同様に、第２の着色光源３０は、赤及び／又は青の狭帯域発光体型蛍光管、赤及び／又は青の発光ダイオード、赤及び／又は青の有機ＥＬを用いることを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明の別の構成として、液晶パネル１０の赤，緑，青の画素に白色の画素を加え、４画素を基本画素単位とする構成を特徴とする。
【００２４】
この４画素構成の液晶パネル１０には、第１の白色光源２０と第２の着色光源３０とからのバックライトが照射され、その表示画像は、コンピューターグラフィックス等で要求される非常に高い輝度を表示する際に好ましい。
【００２５】
また、本発明は、液晶表示装置が置かれている周辺環境の明るさを検出する周辺環境明るさ検出回路５を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る液晶表示装置においては、入力される画像信号の平均輝度，最大輝度，最小輝度に応じて、処理演算し、光源の色調や強度の制御、及び液晶パネルに表示される画像の制御を行うことで、高画質な液晶表示装置を提供できる。また、液晶の複屈折を利用した表示モードのノーマリクローズ型液晶表示であって、特に色再現性や高コントラスト比が要求される液晶テレビ等の液晶表示装置全般に本発明を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明に係る液晶表示装置の一例を示す模式図である。液晶パネル１０の背面側に設けられる光源は、バックライトケース２１に収納された、ほぼ白色を示す第１の白色光源２０と、光源格納ユニット３１に格納された、赤及び／又は青の色を示す第２の着色光源３０とから構成される。また、第２の着色光源３０は、液晶パネル１０の背面に配置される導光板３２の少なくとも１辺に設けられている。この導光板３２は、第１の白色光源２０及び第２の着色光源３０からの光を液晶パネル１０の背面を照射し前面に透過させるためのものである。なお、液晶パネル１０と導光板３２との間には、光源からの光
（バックライト）を混色し均一化するための拡散板３３が設けられる。
【００２８】
図２は、本発明に係る液晶表示装置の構成図の一例であって、明るさ検出回路１は、入力された画像信号の平均輝度，最大輝度，最小輝度等を検出し、その検出した結果を画質処理演算回路２に供給する。画質処理演算回路２は、検出された結果に基づいて、光源制御回路３に光源制御信号を、また、画像制御回路４に画像制御信号を供給する。光源制御回路３は、第１の白色光源２０と第２の着色光源３０とを、光源制御信号に基づいて点灯制御する。また、画像制御回路４は、液晶パネル１０に表示すべき画像を、画像制御信号(補正された画像信号と液晶パネル１０を走査するための水平・垂直同期信号を含む信号)に基づいて表示する。これらの制御が、以下の実施例にて実施される。
【００２９】
図３は、図２に、液晶表示装置が設置された周辺環境の明るさを検出する周辺環境明るさ検出回路５を追加したものである。
【００３０】
これは、照度が数十ルクス以下であるような薄暗い環境である場合、人間の視知覚は薄明視となり、さらに暗室状態で観察する場合には暗所視となる。通常の明るい環境で見るときの明所視とは、人間の視知覚は異なり、最も敏感に光を感知する波長が明所視では
５５０ｎｍであるのに対し、暗所視では５０７ｎｍに変化するためである。薄明視では、未だ視感度特性が定められていない状況ではあるが、暗所視の５０７ｎｍに近くなると考えられている。
【００３１】
したがって、明るい環境と暗い環境では人間にとって見え方が異なるため、この周辺環境の明るさを周辺環境明るさ検出回路５で検出し、この検出結果に基づいて、画質演算処理回路２は、光源制御回路３と画像制御回路４を制御することで、その環境に適合した表示画像が得られる。
【００３２】
次に、図４ないし図６を用いて、画質処理演算回路２が行う制御の基本概念を説明する。
【００３３】
図４に、液晶パネルの印加電圧と明るさの関係の一例を示す。垂直配向モードのように、電界強度とともに実効的なΔｎｄが変化する場合の一例である。青・緑・赤のそれぞれの強度比に着目すると、低電界すなわち低輝度のときは青と緑の強度は、青が強いか、もしくは緑と同程度であるのに対し、中間より高輝度にかけては、青の強度が顕著に低くなっていることがわかる。このことは、高輝度を表示しようとすると青の強度が足りなくなるために、黄色みが増すか、強度が足りない青に合わせた輝度を最大輝度とするか、どちらかの選択を迫られることになる。
【００３４】
図５に、複屈折表示方式の液晶パネルにおける高輝度表示と黒〜低輝度表示の際の分光特性の例を示す。なお、縦軸の透過光強度のスケールは任意であり、分光特性の極大，極小を比較すると、黒〜低輝度表示においては、５００ｎｍ以下、すなわち青の強度が強く、高輝度表示においては、６００ｎｍ付近の強度が高いことがわかる。このことからも、黒〜低輝度では青く、高輝度では黄色くなる特性を液晶パネルが備えていることがわかる。
【００３５】
そこで、画像信号の平均輝度（ＡＰＬ）が低い場合には、第１の白色光源２０のみを点灯し、高輝度表示の場合には、第２の着色光源３０の青を点灯し、光源の色温度を高くする。このように、画質演算処理回路２が、光源の色温度を制御し、それに応じた画像制御信号を出力することによって、青の強度低下を抑制することが可能となる。
【００３６】
このとき、第２の着色光源３０の青に蛍光管を用いた場合と、発光ダイオードや有機
ＥＬを用いた場合では、蛍光管の輝度制御範囲が、発光ダイオードや有機ＥＬよりも狭いが、実際には第２の着色光源３０の青の強度を著しく強くするほどの制御は必要なく、蛍光管でも十分に補償できる。
【００３７】
また、一般に蛍光管の点灯・消灯速度が遅いと言われているが、実際に速度が問題になるほど遅いのは緑の蛍光体を用いた蛍光管であり、青と赤の蛍光体を用いた蛍光管の点灯・消灯速度は非常に速い。
【００３８】
例えば、緑の蛍光体の一例として、ＬａＰＯ4 ：Ｔｂ，Ｃｅを用いた場合、立ち上がり（点灯）速度は約５ミリ秒、立ち下がり（消灯）速度は約６ミリ秒であるのに対し、青の蛍光体の例であるＢＡＭ：Ｅｕは立ち上がり、立ち下がりともに０.１ ミリ秒以下であり、赤の蛍光体の例であるＹ2Ｏ3：Ｅｕでは、約３ミリ秒以下である。
【００３９】
したがって、動画向上のためにバックライトを点滅させる際に、応答が４ミリ秒以下であれば、人間の視知覚は感応しないと言われていることから、青や赤を点灯，消灯することには問題がない。
【００４０】
以上、本発明の構成例の一つである第２の着色光源３０として、蛍光管を用いる構成は有効である。ただし、第１の白色光源２０についても、周辺環境が暗い場合、画像信号の平均輝度と共に最大輝度も十分に低い場合、調光することは可能である。この調光は電流制御であっても、周波数変調であってもよい。これらの判定を演算処理回路２にて実施すればよい。このようにして、青の強度補償をすることができる。
【００４１】
次に、赤の強度補償をする場合について説明する。赤については、主に低輝度の画像信号の際に必要となる。図５に示すように、黒を表示しても、液晶パネルは青の光をある程度通過させてしまう。これは、偏光板や、偏光板間に配置されるカラーフィルタ等の偏光解消部材の影響がある。したがって、低輝度表示で赤を表示しても、青や緑の透過光が混ざり、赤の色純度が著しく低下することになる。そこで、低輝度表示の場合には、第１の白色光源２０の強度を調光して下げ、第２の着色光源３０の赤を点灯するように、画質処理演算回路２にて処理が実行される。
【００４２】
また、図６に示す、人間の視知覚の問題もある。前述したように、暗い環境では青の光は強く、赤の光は感知しにくくなる、いわゆるプルキンエ現象が発生するためである。そこで、周辺環境の明るさを検地する検出回路５からの検出結果に基づいて画質処理演算回路２は、周辺環境が暗い場合には、第１の白色光源２０の強度を下げ、第２の着色光源
３０を点灯するように制御する。ただし、周辺環境が暗い場合でも、画像信号の平均輝度が十分に高い場合には、プルキンエ現象がなくなるので、この場合は、第１の白色光源のみの強度を下げる制御をしてもよい。
【００４３】
青と赤の補償については、両者を兼ね備えても、また、どちらか一方のみからなる構成としてもよい。例えば、十分に青みが強い液晶パネルを用いる際には、第２の着色光源
３０を赤のみとする構成でもよいし、第１の白色光源２０の色温度を低く設定しておいて、第２の着色光源を青のみとする構成でもよい。
【００４４】
また、別の構成としては、第２の着色光源３０を常に点灯し調光する構成もある。すなわち、第１の白色光源２０における緑の強度を強くしておき、第２の着色光源３０である青と赤を常時点灯して、色温度を制御しておき、低輝度，高輝度の画像信号が検出されると、第２の着色光源３０の強度を画質処理演算回路２によって調光する構成である。第１の白色光源２０で、緑の強度を強くすることは、効率の面から有利であり、光源の輝度を特に高くすることが可能となる構成である。
【００４５】
以下、本発明の実施例について、図７ないし図２５を用いて説明する。
【実施例１】
【００４６】
本実施例において、図１における液晶パネル１０の背面に設けられる光源は、液晶パネル１０の直下に配置される第１の白色光源２０として、狭帯域発光体型蛍光体からなる直径２mmの冷陰極蛍光管をバックライトケース２１内に並列に配置し、第２の着色光源３０として、光源格納ユニット３１内に格納される赤の冷陰極蛍光管を導光板（日本ゼオン社製ゼオノアを用いた）３２の２辺にそれぞれ配置した。また、導光板３２と液晶パネル
１０との間には拡散板３３を配置した。
【００４７】
第２の着色光源３０の強度そのものは、第１の白色光源２０ほど強くする必要がないので、導光板型にすることによって、第２の着色光源３０の本数を減らして消費電力を抑え、かつ色の混合度合いもよくなる。また、本実施例では液晶パネル１０の短辺側に第２の着色光源３０を配置しているが、導光板型の場合、長辺側に配置してもかまわない。本実施例では、液晶パネル１０として横電界表示モードの３２インチ型を用いている。第１の白色光源２０は１２本用いた。第２の着色光源３０は２本ずつ両側に配置した。
【００４８】
図２において、入力される画像信号の平均輝度が３３階調（本実施例では、最小が０階調、最大が２５５階調としている）以上である場合、又は入力される画像信号の平均輝度が３２階調以下であって、かつ最大輝度が１６２階調以上である場合には、画質処理演算回路２は、第１の白色光源２０のみを点灯させるための光源制御信号を光源制御回路３に与える。
【００４９】
また、入力される画像信号の平均輝度が３２階調以下であり、最大輝度が１６１階調以下である場合には、画質処理演算回路２は、画像制御用のルックアップテーブルを参照して、画像信号のガンマ特性を補正し、補正した画像信号と液晶パネル１０を走査するための水平・垂直同期信号を含む画像制御信号を画像制御回路４に与え、同時に、光源制御用のルックアップテーブルを参照して、第２の着色光源３０である赤の蛍光管を点灯させるための光源制御信号を光源制御回路３に与える。
【００５０】
ここで、図７は、第１の白色光源２０のみを点灯しているときと、第２の着色光源３０である赤の蛍光管を点灯しているときの光源の発光特性を示し、赤の蛍光管を点灯した場合の赤の発光強度が強くなる分を両方向矢印で示す。この発光特性に応じた光源制御用のルックアップテーブルを画質処理演算回路２は備えている。
【００５１】
〔比較例〕
上記制御を実施しない場合の典型的な例を図２５の色度図を用いて説明する。
【００５２】
まず、図２５において、一般にＮＴＳＣテレビ信号の色度座標は、赤(Ｒ)が（０.６７，０.３３）、緑（Ｇ）が（０.２１，０.７１）、青（Ｂ）が（０.１４,０.０８）と定められており、この色度座標で囲まれる三角形の面積がＮＴＳＣテレビ信号の表色範囲となる。
【００５３】
通常、液晶表示装置は、ＮＴＳＣの表色範囲に対して７２％の表色範囲を有する図２５に示す高輝度時の表色範囲である。すなわち、ＲＧＢそれぞれの原色を最大輝度で表示する場合には、赤が（０.６４，０.３２）、緑が（０.２９，０.６１）、青が（０.１４，０.０７８）である。これは、各色の最大輝度を表示した場合の色度座標である。
【００５４】
ところが、液晶表示装置の場合、低輝度ではこの表色範囲を保持できず、例えば、図
２５に示す、赤が（０.４７，０.２７）、緑が（０.２８，０.５１）、青が（０.１３，０.１０ ）である低輝度時の表色範囲となる。この低輝度時の表色範囲では、赤と緑が減少しているが、最も色純度が悪化すると人間の眼で認識されるのが赤である。これは、人間の眼が認識する色の差が、ｘｙ色度図上では等間隔ではないことに起因しており、赤は目立つが、緑の減少は比較的認識されにくいためである。
【００５５】
一方、白と黒の色度座標が異なってしまうことも問題である。通常、白の色度を調整するように設計される。図２５においては、白の色度座標が（０.２８，０.２９）に設定され、色度図上の無彩色、例えば、昼光条件である標準光源Ｃの色度座標（０.３１０１，０.３１６１）よりも若干青みがかった白となっている。ただし、これについては、非常に好みが別れるため、一般にユーザーの好みに合わせて設定される色度である。
【００５６】
問題となるのは、設定した白に比べて、黒の表示が非常に青みがかった表示になってしまうことである。図２５においては、黒の色度座標が（０.２３，０.２１）であり、青みがかった表示となる。
【００５７】
本発明は、上記の２つの問題、すなわち、低輝度時に赤の色純度が悪化すること、黒の表示が青みがかってしまうことに対する改善を目的としている。つまり、低輝度時の赤を高輝度時の赤の座標に近づけること、黒の色度を白の色度に近づけることが目標値である。
【００５８】
以上、図２５に示す色度図を用いて本実施例を説明すると、本実施例の第１の白色光源２０の色度座標は（０.２８，０.２６）である。第２の着色光源３０の強度は、第１の白色光源２０の赤の発光強度、すなわち６１２ｎｍにおける発光強度に対して約０.２５ の発光強度である。これにより、階調３２以下の赤の色度（ｘ，ｙ）は(０.５１，０.２８)となり、第２の着色光源を用いない場合の（０.４７，０.２７）より向上する。
【００５９】
なお、本実施例においては、基準となる階調範囲を階調３２以下としたが、用いる液晶パネルの本来のガンマ特性や白色光源の色温度、液晶パネルに用いる偏光板やカラーフィルタの特性等により、それぞれに対応して階調範囲を最適化すればよく、本実施例の階調範囲に限定されないことはいうまでもない。
【実施例２】
【００６０】
実施例１に、第２の着色光源である赤の光源を調光する条件を加える。入力される画像信号の平均輝度が３２階調以下であり、最大輝度が８８階調以下である場合に、第１の白色光源の強度を１／２に低減し、第２の着色光源である赤の光源の強度を第１の白色光源をフル点灯した場合の６１２ｎｍにおける強度に対して約０.７ であるように調光する。
【００６１】
図８は、この場合の発光特性を示し、波長６１２ｎｍの発光強度は、５４４ｎｍの発光強度に対して約７０％増大することになる。同図において、第１の白色光源をフル点灯した場合の発光特性を細線で示し、第１の白色光源の強度を１／２に低減して第２の赤の着色光源を点灯した発光特性を太線で示す。
【００６２】
この発光特性は、画質処理演算回路２における光源制御用のルックアップテーブルに記憶され、入力される画像信号が、本実施例の階調範囲である場合には、画質処理演算回路２は、光源制御用のルックアップテーブルを参照し、第１の白色光源の強度を１／２に低減し、第２の着色光源である赤の光源の強度を第１の白色光源をフル点灯した場合の612ｎｍにおける強度に対して約０.７ であるように調光するように、光源制御回路３に伝える。
【００６３】
このとき、階調３２以下の赤の色度（ｘ，ｙ）は（０.５５，０.２９）となり、大幅に赤の色純度が向上する。赤の最大輝度の場合で、（０.６４，０.３２）であることを考慮すると、非常に改善できることがわかる。
【００６４】
また、黒表示における色付き感については、本実施例の補正を加えない場合には、
（０.２２，０.２２）であるのに対し、（０.２９，０.２２）となり大幅に改善できる。さらに、黒表示における明るさ、輝度を比較すると、補正を実施しない場合の黒表示の輝度が１.１ｃｄ／ｍ2 であるのに対し、本実施例の黒表示の輝度は０.７３ｃｄ／ｍ2となって、約３０％低減できるためコントラスト比向上も図れる。
【実施例３】
【００６５】
本実施例においては、実施例２に加えて、周辺環境の明るさ（照度）が５０ルクス以下の場合、第１の白色光源の強度を１／２にし、第２の赤の着色光源を点灯する。このとき、入力される画像信号の平均輝度が３２階調以下であり、最大輝度が８８階調以下である場合の発光特性は図８と同様の光源制御を実施する。
【００６６】
これに加え、平均輝度が３３階調以上、あるいは最大輝度が８９階調以上である場合には、図９に示す発光特性とする。第２の着色光源である赤の光源の強度を第１の白色光源をフル点灯した場合の６１２ｎｍにおける強度に対して約０.３ であるように調光している。この場合、波長６１２ｎｍの発光強度は、５４４ｎｍの発光強度に対して約１５％増大する。
【００６７】
本実施例により、薄明視から暗所視における人間の視知覚が図６の波線で示される分光視感度特性である場合の色の見え方を考慮した液晶表示装置を提供する。本実施例の液晶表示装置においては、黒表示の色度が（０.２８，０.２５）と視認されることになり、より無彩色な黒を感じさせることが可能となる。同様に、低輝度である赤の色度については、（０.６０，０.２２）となり高輝度時の表色範囲と同等の色度として視認されるに至り、液晶表示装置の低輝度における色純度の低下を劇的に改善できる。
【実施例４】
【００６８】
本実施例においては、第２の着色光源３０として赤の発光ダイオードを用いた。光源ユニットの概略を図１０に示す。発光ダイオードの数は、両側にそれぞれ３つずつ配置した。なお、本実施例は、２８インチ液晶パネルの大きさに対しての数であり、これ以上の大きい液晶パネルを用いるときには、図１０で、両側に１０個ずつ配置した構成を示しているが、このように適宜、数を増やせばよい。
【００６９】
本実施例において、第１の白色光源の色度座標は（０.２６，０.２３）である。蛍光管は８本用いた。第２の着色光源の強度は、入力される画像信号の平均輝度が３２階調以下であり、最大輝度が８８階調以下である場合に、第１の白色光源の強度を１／２に抑え、階調に応じて図１１に示すように第２の着色光源（赤）を変化させる。これにより、光源の色度座標は、前述の色度座標から（０.３４，０.２４）まで任意に制御が可能となる。
【００７０】
用いた液晶パネルは、横電界型液晶パネルであって、フリンジ電界を利用する表示モードであり、Δｎｄが０.４μｍ に設定されている液晶パネルを用いた。この液晶パネルは図５の分光特性を示す。なお、図５では、カラーフィルタの影響を排除しており、液晶層のみの分光を示している。この液晶パネルは、透過光を高くできる一方で、図５に示すように高輝度時には青の透過率現象が著しい。
【００７１】
本実施例においては、第１の白色光源のみを用いて高輝度表示を行うように画質制御することにより、この問題を解消している。すなわち、白の色度座標は(０.２８，０.２８)であり、むしろ青白い白を表現できる。
【００７２】
低階調時では、順次赤の強度を上げ、各階調ごとに補正を行う。黒表示で比較すると、光源の色度座標を（０.３４，０.２４）とすることによって(第２の着色光源の赤を最大)、黒の色度座標を（０.２８，０.２１）とすることができる。もし、本実施例の補償を実施しなければ、黒の色度座標は（０.２２，０.１９）となってしまい、色調変化が著しいことから、本実施例の効果が顕著であることがわかる。
【００７３】
また、黒表示の際の輝度について比較すると、補正実施しない場合は黒表示の輝度は
０.８７ｃｄ／ｍ2であり、本実施例においては０.５６ｃｄ／ｍ2となり、約３５％の低減が可能となる。これによって、コントラスト比向上効果も大きくなる。
【実施例５】
【００７４】
本実施例においては、第２の着色光源として青と赤の発光ダイオードを用いた。液晶パネルの構成は実施例４と同様である。発光ダイオードの配置構成は実施例４と同様であり，青と赤の構成比は、３：１とした。両側にそれぞれ、青を６，赤を２個配置し、青，青，赤，青，青，赤，青，青の配置順としている。この場合も用いる液晶パネルサイズが大きければ、適宜、数を増やせばよい。
【００７５】
本実施例の第１の白色光源は、図１２に示すスペクトルで、色度座標は（０.２８，
０.３０ ）である。本実施例の第１の白色光源は、実施例１で用いた第１の白色光源と比べ、緑の蛍光体の最大発光強度を赤や青の最大発光強度に対して相対的に強くしている。このことにより、第２の着色光源を点灯・消灯するのではなく、第２の着色光源はほぼ定常的に点灯していて調光制御を行う。これによって、点灯・消灯に伴う大きな色調変化がなくなり、また、画質処理演算を容易にできる効果がある。
【００７６】
第２の着色光源は、画像信号に基づき、独立に制御される。端的な例を示すと、白表示の際に、青を最も強調するため、青のみをフル点灯することで、図１２に示す青強調のスペクトルとできる。黒表示の先に最も赤を強調する場合に、赤のみをフル点灯し、図１２に示す赤強調のスペクトルとできる。
【００７７】
また、青と赤を同時調光制御することも可能であり、光源の色調は図１３に示す間で制御することが可能となる。画像信号に合わせ、画質処理演算回路によって、液晶パネルと光源を制御することによって、各階調における最適な色調を制御することが可能となる。
【実施例６】
【００７８】
本実施例においては、実施例１と同様の構成であり、相違点は第２の着色光源として、青の蛍光管と赤の蛍光管を１本ずつ両側に配置したことにある。第２の着色光源は、青同士，赤同士が、それぞれ同時に制御される。
【００７９】
本実施例における光源の発光特性を図１４に示す。画像信号が黒から非常に低輝度のとき、赤強調として赤のみ点灯、第１の白色光源の強度を０.５ とすると、色度座標は
（０.３３，０.３１）である。また、画像信号が高輝度のときは青強調とし、青をフル点灯、赤を調光することで（０.２４，０.２３）となり、このとき、光源強度は、第１の白色光源単独時の１０５００ｃｄ／ｍ2に対して、１２０００ｃｄ／ｍ2となり、約１５％の輝度増大となるため、白表示の輝度がその分高くできる。入力される画像信号の平均輝度が１９０階調以上である場合には、図２において、画質処理演算回路２は、画像制御用のルックアップテーブルを参照して、画像信号のガンマ特性を補正し、補正した画像信号と液晶パネル１０を走査するための水平・垂直同期信号を含む画像制御信号を画像制御回路４に与え、同時に、光源制御用のルックアップテーブルを参照して、第２の着色光源の青を強調するための光源制御信号を光源制御回路３に与える。
【００８０】
また、画像信号が低階調時には、赤をフル点灯、青を調光することで、（０.２９，
０.２６ ）の色度座標に制御することも可能であり、画像信号に合わせた調整範囲が広くできる。このように、画質処理演算回路により、液晶表示装置としての黒は（０.２９，０.２１ ）、白は（０.２６，０.２８）である。したがって、プルキンエ現象を考慮に入れた黒表示を実現できる。また、低階調時の赤の色度座標も（０.５３，０.２９）、低階調時の無彩色は（０.２８，０.２８）とすることができ、良好な画質を得ることができる。
【実施例７】
【００８１】
本実施例においては、図１５に示すように、第２の着色光源３０として有機ＥＬ３５，３６を用い、第１の白色光源２０と同様に第２の着色光源３５，３６も液晶パネル直下配置とした。第１の白色光源２０である蛍光管を奇数本とし、蛍光管の間に有機ＥＬを配置した。本実施例では２８インチサイズの液晶パネルであったので、蛍光管は９本用いた
（図では５本しか示していない）。なお、符号３５が青の有機ＥＬ、符号３６が赤の有機ＥＬである。青と赤は、３：１として、赤が短辺、長辺いずれからみても隣り合わない配置としている。
【００８２】
有機ＥＬの構成は、図１６に示すボトムエミッション構成で、清浄なガラス基板４０上にアノード４１としてＩＴＯ薄膜を形成し、正孔注入層４２，正孔輸送層４３，発光層
４４，電子輸送層４５，フッ化リチウム層４６，カソード４７としてアルミニウムを順に薄膜形成し、封止管４８で封じている。
【００８３】
２mm角とした有機ＥＬの４×４マトリクス素子をバックライトケース２１内に配置した。マトクリスとしているが、同時点灯であり、時分割駆動はしない。２mm角とすることで、製造時の異物混入に対するマージンを確保している。有機ＥＬ素子は定電流駆動とした。図示していないが、電極の配線は第１の白色光源である蛍光管直下とした。これによって、バックライトケース２１の内側からの第１の白色光源２０の拡散反射を妨げないようにした。
【００８４】
光源の輝度、色調制御のスペクトルは図１７に示す。光源の色度座標は、青強調最大のとき（０.２５，０.２８）、赤強調最大のとき（０.３３，０.３１）となった。これにより、第２の着色光源の種類に限定されることなく、本発明の効果が得られることがわかる。なお、有機ＥＬ素子構造としては、本実施例に限定されるものではない。トップエミッション型でもかまわない。また、光源として最適であるマルチフォトン構造の適用も挙げられる。
【実施例８】
【００８５】
本実施例においては、液晶パネルの透過特性が図４で示される垂直配向型液晶パネルを用いた。この液晶パネルのΔｎｄは０.４ とした。高輝度時と低輝度時の分光特性を図
１８に示す。この縦軸はカラーフィルタを通した透過光強度である。低輝度時には青く、高輝度時には黄色みがかってしまう特性が顕著であることがわかる。本実施例の垂直配向型液晶パネルは、透明電極のスリットを用いたＰＶＡモード液晶パネルであるが、突起を用いたＭＶＡモードであっても構わない。
【００８６】
光源の構成の概略を図１９に示す。第２の着色光源としての青の蛍光管３７は、第１の白色光源２０に沿わせるように、第１の白色光源２０の本数の１／２又は１／２＋１本となるように、液晶パネル直下に配置する。また、第２の着色光源としての赤の蛍光管３８は導光板型とする。インバータは図示していないが、青同士，赤同士で接続する。これにより、青強調がより顕著に得られる。
【００８７】
光源の青強調，赤強調と第１の白色光源のスペクトルを図２０に示す。第１の白色光源の色度座標は（０.２６，０.２３）であり、青強調の最大のときは、(０.２１，０.１６)となる。通常、１種類の蛍光管のみで、色温度を高くすると効率が落ち、輝度が低下してしまうという副作用があるが、本実施例においては、第１の白色光源単独での輝度が
１１０００ｃｄ／ｍ2であるのに対し、最大輝度では１３８００ｃｄ／ｍ2を得ることができ、約２５％の増大が見込める。高色温度と高輝度を光源で実現できることがわかる。また、赤強調最大のときは、色度座標（０.３２，０.２５）である。
【００８８】
これによって、垂直配向型の液晶パネルにおいて、液晶層の最大透過率を示す駆動電圧を用いて白表示が可能となる。すなわち、本実施例においては、図１８に示す分光特性においても白の色度座標が（０.２８，０.３１）を実現できる。もし、本実施例のように第２の着色光源を用いなければ、色度座標は（０.３５，０.３８）となってしまい、もはや白ではなく黄色を視認することになる。低輝度の赤については、（０.６０，０.２９）を実現できる。また、黒においては、（０.２４，０.１６）である。第２の赤の着色光源による補正を実施しなければ、黒は（０.１９，０.１４）であり、大きく改善できることがわかる。
【００８９】
また、本実施例では第２の着色光源を蛍光管として用いたが、発光ダイオードに置き換えることももちろん可能である。発光ダイオードを用いれば、青，赤の色純度ともに高いため、より効果的である。
【実施例９】
【００９０】
本実施例においては、液晶パネルの画素を、赤・緑・青・白の副画素からなる構造とした液晶パネルを用いた。画素を正方形に４等分しており、上段２，下段２の構造である。液晶表示モードは、横電界型液晶パネルであって、フリンジ電界を利用する表示モードであり、Δｎｄが０.４μｍ に設定されている液晶パネルを用いた。カラーフィルタを備えた分光特性を図２１に示す。なお、黒〜低輝度表示の透過率は１０倍に拡大して表示している。
【００９１】
光源は、図１に示す第２の着色光源３０を導光板型とした。第２の着色光源３０は、青の蛍光管を導光板３２の両側にそれぞれ２本ずつ配置している。本実施例に用いる液晶パネルは、カラーフィルタがない白の副画素の効果により、黒表示における青へのカラーシフトが抑制されるため、第２の着色光源３０として青のみを用いることができる。
【００９２】
画像信号の平均輝度が１４０階調以上、又は最大輝度が２００階調以上の際に、第２の着色光源３０である青の蛍光管を点灯させ、制御するように処理演算を実施する。第１の白色光源２０の色度座標は（０.２９，０.２６）である。青強調の場合の色度座標は
（０.２６，０.２１）である。第１の白色光源単独での最大輝度は１０５００ｃｄ／ｍ2であるのに対し、青強調の場合の光源輝度は１１５００ｃｄ／ｍ2 となって、約１０％増大する。
【００９３】
本実施例の光源のスペクトルを図２２に示す。本実施例における白表示は、青強調を用いて、（０.２９，０.２６）となり、黒は、第１の白色光源２０の強度を約１／２に抑え、（０.２５，０.２１）となる。
【００９４】
本実施例においては、色温度が高い設定としたが、液晶テレビとしての色温度を下げたい場合には、第１の白色光源２０を色温度が低いものに変更するか、第２の着色光源３０を弱めるように制御すればよい。
【００９５】
また、画像信号の最大輝度で判定して、青の光源を点灯するようにしても画質に問題がないのは、以下の理由による。人間の眼の視知覚は、常に相対的なコントラスト比を見ており、大体２００：１と言われている。したがって、輝度が高い画像部分があれば、そのことによって黒に対する知覚が鈍るので、本実施例において、最大輝度が２００階調以上ある場合に青の光源を点灯しても暗い画像部分の色づきはほとんど認識されない。そのため、第２の着色光源３０として青のみを用いても効果が得られるのである。
【００９６】
さらに、第２の着色光源３０として、青と共に赤を用いれば、より効果が上がることは先の実施例からわかる。特に、周辺環境の明るさに対して制御する場合には、プルキンエ現象を考えると非常に有効である。
【００９７】
また、液晶パネルに白の副画素がある場合に、画質処理演算回路は、色純度補正を目的として、白の副画素に与える画像信号を最適化することが可能である。本実施例においては、第２の着色光源３０として蛍光管を用いたが、発光ダイオードとしても何ら問題ない。また、第２の着色光源３０は、導光板を用いても、第１の白色光源２０と並べるように配置しても構わない。より高輝度光源を必要とする場合には、第１の白色光源２０と並べることは有効である。
【実施例１０】
【００９８】
図２３に示す実施例１０の液晶パネルの背面に設けられる光源は、液晶パネルの直下に配置される第１の白色光源として白色発光ダイオード５０、第２の着色光源として、赤及び青の発光ダイオード５１を用いる。
【００９９】
白色発光ダイオード５０は、細長いバックライトケース２１に収納される。配置は、緑・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・緑とした。すなわち、青・緑・緑・赤の４つの発光ダイオードを直列に並べた構成を一つの繰り返し単位として、繰り返し単位を４つ直列に配置し、その両側に緑の発光ダイオードを１個ずつ配置した構成を１ユニットとしている。第２の着色光源５１は第１の白色光源５０の間に配置した。液晶パネルは垂直配向型液晶パネルを用い、画質処理演算については、ほぼ実施例８と同様にした。ただし、第１の白色光源の調光は、電流制御ではなく、時分割変調で行った。
【実施例１１】
【０１００】
図２４に示す実施例１１の液晶パネルの背面に設けられる光源は、液晶パネルの直下に配置される第１の白色光源として白色発光ダイオード５０、第２の着色光源として、赤及び青の発光ダイオード５１を用いる。
【０１０１】
白色発光ダイオード５０は、細長いバックライトケース２１に収納される。配置は、緑・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・青・緑・緑・赤・緑とした。すなわち、青・緑・緑・赤の４つの発光ダイオードを直列に並べた構成を１つの繰り返し単位として、繰り返し単位を４つ直列に配置し、その両側に緑の発光ダイオードを１個ずつ配置した構成を１ユニットとしている。第２の着色光源である発光ダイオードの配置構成は実施例４と同様であり、青と赤の構成比は、３：１とした。両側にそれぞれ、青を６、赤を２個配置し、青，青，赤，青，青，赤，青，青の配置順としている。画質処理演算は、ほぼ実施例５に従う。なお、第１の白色光源の調光は、パルス幅変調による。
【実施例１２】
【０１０２】
本実施例においては、第１，第２の光源とも液晶パネル１０の直下に配置し、両者の光が混色するように拡散板を配置した光源ユニットを用いた。本実施例の光源ユニットの概略図は図１５において、第２の光源３５，３６ともに赤色の発光ダイオードとする構成である。第２の光源の配置、および第１の光源の色温度がさらに高いこと、すなわち色度座標が（０.２２，０.２４）であること以外は、実施例４と同一の構成とした。
【０１０３】
本実施例における第１の光源と第２の光源の発光スペクトルを図２６に示す。第２の光源の色度座標は(０.７０，０.３０)である。第１の光源強度を変化させず、第２の光源の強度を制御する場合、液晶パネルに入射する光源としての色度座標は(０.２２，０.２４)から（０.２６，０.２５）の間で変化させることが可能である。前者は、第１の光源のみ点灯した場合、後者は第２の赤色光源をフル点灯した場合であり、本実施例では、入力される画像信号の輝度レベルが８８階調より高い場合に適用した。一方、第１の光源強度を１／２に低減した場合には、第２の光源強度制御によって、（０.３０，０.２５）から
（０.２２，０.２４）の間で変化させることが可能である。前者は第２の光源をフル点灯した場合、後者は第１の光源のみを点灯した場合である。光源としては、この間で制御可能であるが、光源輝度を低減した場合、本実施例においては、（０.３０，０.２５）から（０.２６，０.２５）の色度座標の範囲で適用した。入力される画像信号の輝度レベルが８８階調の場合に適用したが、この範囲で第２の光源をフル点灯するのは、画像信号において、３１階調以下の信号が７０％以上、最大輝度が６２階調以下である場合とした。なお、基準の階調については、本実施例に限定されず、用いる液晶パネルの特性、好ましい色再現性を重視するか、忠実な色再現性を重視するか等の設計指針に基づき、適宜最適化すればよい。
【０１０４】
本実施例に用いた液晶パネルにおける全画素表示、すなわち白表示の標準光源Ｃに対する色度座標は(０.３２，０.３６)、黒表示の標準光源Ｃに対する色度座標は（０.２６，０.３１）である。光源による色調補正を実施しない場合、白表示の色度座標が（０.２８，０.２９ ）であるのに対し、黒表示の色度座標は（０.２３，０.２２）と大きく変化する。本実施例の構成とすることによって、黒と白の階調間の色調変化を光源で補正が可能となり、白表示では（０.２８，０.２９）、黒表示では（０.２７，０.２４０）と改善できる。また、本実施例の構成では、黒表示において第２の赤色光源をフル点灯させているが、液晶表示装置の黒表示の輝度に対する増大は非常に小さく、第１の光源の輝度低減による黒表示の輝度低減によるコントラスト比向上効果は十分に保持される。本実施例の黒表示の輝度は０.３３ｃｄ／ｍ2であり、色調補正を実施しない場合、すなわち、第２の光源を第１の光源と同様１／２に輝度低減させた場合は０.３１ｃｄ／ｍ2であり、問題ないことがわかる。光源輝度を白表示時と同一にした場合の黒表示の輝度が０.６１ｃｄ／ｍ2であるから、黒表示の輝度低減効果は十分に得られている。また、コントラスト比を向上させるには、色調補正を行わずに、輝度を低減する制御だけでも効果は十分にある。
【０１０５】
また、周辺明るさ検出回路を備え、周辺の明るさが５０ルクス以下の暗い環境である場合にも、同様の光源制御をする構成としてもよい。なお、この場合には、画像信号に依らず、かつ、第２の光源による色調制御を実施せず、第１の光源と同じく輝度を１／２に低減する制御としてもよい。
【０１０６】
本実施例においては、第１の光源の色温度を高く設定するため、青と緑の蛍光体のみで構成した。この構成により、第２の赤色光源のみで高輝度表示の制御も可能となり、制御も容易にできる。緑の蛍光体は、図２６の細線で示すように５８８ｎｍ，６２０ｎｍ付近に副発光があるため、赤の蛍光体を用いなくても色温度が高い第１の光源として用いることができる。また、狭帯域発光体型蛍光体においては、青，緑の発光効率は良好なため、輝度効率から好ましい。さらに、第２の光源として赤の発光ダイオードを用いているが、発光ダイオードでは赤の効率が高いため、本実施例の構成は効率が高いもの同士の組み合わせとなるため、消費電力の観点からも大変好ましい構成である。また、本実施例の構成では、赤の表示の主たる光源が第２光源の発光ダイオードに依るため、赤表示の色純度向上効果が高く、高画質化の点でさらに好ましい構成である。
【実施例１３】
【０１０７】
本実施例においては、第１，第２の光源とも液晶パネル１０の直下に配置し、両者の光が混色するように拡散板を２枚用いた光源ユニットを用いた。本実施例の光源ユニットの概略図を図２７に示す。本実施例における第１の光源と第２の光源の発光スペクトルは実施例１２と同一である。
【０１０８】
本実施例においては、第１の光源を図２７に示すように、液晶パネルの中心部分により強い強度の光が入射するように配置している。これを用いて、テレビの画像信号により最適化した光源強度の制御を行う。たとえば、２５６階調（０から２５５階調）表示のうち、２２５階調を通常の白表示として用い、２２６から２５５階調までをピーク輝度表示として設定されるテレビの画像入力信号において、ピーク輝度を必要とする表示の際には、第１の光源強度を高める制御を行う。これによって、２５５階調から２２６階調、２２５階調から８８階調、８８階調から０階調の３段階の輝度制御を第１の光源で行う。２２５階調から８８階調の際の光源輝度低減を防ぐため、第１光源を１２本から１６本に増やした。このとき、観察者から見て、高い輝度への要求は液晶パネル中心に偏っていることを考慮し、付加した光源を液晶パネル中心部に配置するようにした。また、その輝度に合わせて、中心部に第２光源強度が若干高くなるように、赤色発光ダイオードを配置した。なお、ピーク輝度表示時における第１光源輝度増大の際に、第２の赤色光源輝度は制御してもしなくてもよい。第２の赤色光源輝度を増大しなくても、第１光源輝度増大のみで、十分な輝度が得られるためであり、また、ピーク輝度のように高い輝度を表示する際には、青みがかった色温度が高い表示の方が、より効果的に見える心理的な視覚効果を利用するためである。本実施例の第１光源は青と緑の蛍光体で構成されているため、第１光源の強度増大を青強調の光源設定とすることが可能である。本実施例においては、第２の赤色光源強度の増減をせずに、第１の光源強度増大のみで光源の色温度を高くする。さらに高い光源輝度が必要であれば、第２の光源輝度を増大させる制御信号とすることも、もちろん可能である。また、周辺明るさ検出回路を備え、周辺が４００ルクス以上あるような明るい環境において、同様に第１光源輝度を増大するように制御してもよい。
【０１０９】
本実施例においては、光源の最大輝度が１１７００ｃｄ／ｍ2（拡散板を通した光源ユニットとしての輝度）で、このときの色度座標が（０.２５５，０.２４）であり、液晶表示装置におけるピーク輝度として６００ｃｄ／ｍ2の高輝度を表示できる。このとき、液晶表示装置におけるピーク白表示の色度座標は、（０.２７５，０.２９５）であった。通常の白表示から８８階調までの光源輝度および色度座標は９９００ｃｄ／ｍ2、（０.２６，０.２４５）であり、液晶表示装置の白表示においては、５１２ｃｄ／ｍ2、(０.２８３，０.２９７)であった。黒表示における光源輝度および色度座標は５５００ｃｄ／ｍ2、
（０.３０，０.２５）であり、液晶表示装置の黒表示においては、０.３３ｃｄ／ｍ2、
（０.２７，０.２３）であった。以上の制御条件における光源の発光スペクトルを図２８に示す。本実施例においては、ピーク輝度を表示することが可能となり、画質向上効果が著しい。また、赤色の色度座標は（０.６６，０.３０）である。比較例における赤色の色度座標は（０.６４，０.３２）であるので、色純度向上効果が大きいことがわかる。また、緑表示と青表示を比較すると、本実施例における緑が（０.２８，０.６２）、青が
（０.１４，０.０７）であった。いずれも、比較例の緑が（０.２９，０.６１）、青が
（０.１４，０.０７８）であるのに対し、色純度も向上していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の基本構成図。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の回路構成図。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の他の回路構成図。
【図４】垂直配向モードの液晶パネルにおける印加電圧と各画素の明るさとの関係図。
【図５】横電界方式液晶パネルの黒〜低輝度表示と高輝度表示の分光特性図。
【図６】人間の視感度特性図。
【図７】実施例１における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図８】実施例２における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図９】実施例３における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図１０】本発明における光源の他の構成図。
【図１１】実施例４における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図１２】実施例５における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図１３】実施例５における光源の色調制御の効果を示す図。
【図１４】実施例６における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図１５】本発明における光源の他の構成図。
【図１６】本発明における第２の着色光源として用いる有機ＥＬ素子の構成図。
【図１７】実施例７における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図１８】垂直配向型液晶パネルの分光特性図。
【図１９】本発明における光源の他の構成図。
【図２０】実施例８における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図２１】カラーフィルタを備えた液晶パネルの分光特性図。
【図２２】実施例９における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【図２３】本発明における光源の他の構成図。
【図２４】本発明における光源の他の構成図。
【図２５】従来の液晶表示装置における表色範囲及び白，黒表示の色度座標を示す図。
【図２６】実施例１２および１３における第１，第２光源の発光特性を示す図。
【図２７】実施例１３の光源ユニット構成を示す概略図。
【図２８】実施例１３における光源の色調制御についての分光強度比の発光特性図。
【符号の説明】
【０１１１】
１…明るさ検出回路、２…画質処理演算回路、３…光源制御回路、４…画像制御回路、５…周辺環境明るさ検出回路、１０…液晶表示パネル、２０…第１の白色光源、２１…バックライトケース、３０…第２の着色光源、３１…光源格納ユニット、３２…導光板、
３３…拡散板、３５…青の有機ＥＬ素子、３６…赤の有機ＥＬ素子、３７…青の第２の着色光源、３８…赤の第２の着色光源、４０…ガラス基板、４１…アノード、４２…正孔注入層、４３…正孔輸送層、４４…発光層、４５…電子輸送層、４６…フッ化リチウム層、４７…カソード、４８…封止管、５０…白色発光ダイオード、５１…着色発光ダイオード。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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