(57)【要約】【課題】量子ドットを用いたバックライトをもつ広色域かつＨＤＲ表示可能で、ＨＤＲ表示に必要な高輝度が得られ、かつ、ＬＥＤ印加電流の制御を行うことで、低輝度側での電力効率向上と輝度階調を確保しながら、所定の色バランスが得られる液晶表示装置を提供する。【解決手段】青ＬＥＤ部５１２と、青色発光を励起光とし赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドットシート５０６と、表示制御部５０４と、青色ＬＥＤ部のＬＥＤ印加電流値を決定するバックライト制御値決定部５０８を有し、量子ドットシートは、ＬＥＤ印加電流が想定範囲の最大値の状態で、所定の輝度と色バランスが得られるよう量子ドット含有量が調整され、バックライト制御値決定部５０８は表示輝度が低い場合に、ＬＥＤ印加電流を低電流値設定とし、表示制御部５０４は画素輝度を補正する制御を行うことで所定の色バランスを得る制御を行う。【選択図】図５
2019113652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと。青色発光をする青色ＬＥＤが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色ＬＥＤの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、
前記量子ドット発光手段は、前記青色ＬＥＤのＬＥＤ印加電流値が想定使用範囲の最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、
前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記ＬＥＤ印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、
前記バックライト制御値決定手段は、前記ＬＥＤ印加電流値が想定最大値より低い場合には、前記液晶パネルの赤および緑の画素輝度の輝度圧縮補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、
前記表示制御手段は、前記輝度圧縮補正係数により赤と緑画素に対して輝度圧縮をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶パネルと、青色発光をする青色ＬＥＤが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色ＬＥＤの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、
前記量子ドット発光手段は、前記青色ＬＥＤのＬＥＤ印加電流値が想定使用範囲最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、
前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記ＬＥＤ印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、
前記バックライト制御値決定手段は、前記ＬＥＤ印加電流値を青の画素輝度の輝度拡張補正が可能となるように前記ＬＥＤ印加電流値の判定を行って、前記液晶パネルの青の画素輝度の輝度拡張補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、
前記表示制御手段は、前記輝度拡張補正係数により青画素に対して輝度拡張をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドット発光を利用したバックライトを有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
量子ドットとは、粒径が数ｎｍ〜２０ｎｍ程度の半導体の粒であり、蛍光体と同様、光により励起されて発光する。電子の閉じ込めによる効果で発光エネルギーが限定されて、高い量子効率で狭スペクトルの発光特性をもつ。粒径や材料を調整することで、所定のスペクトル特性を作り込むことが可能である。粒径が小さいほど短い波長の光を出力し、粒子が大きいほど長い波長の光を出力する。発光の色純度が高く、その発光特性を制御できるという特性を利用して、広色域ディスプレイへの応用が考案されている（特許文献１）。
【０００３】
量子ドットの発光原理の概要を説明する。励起光により量子ドット内の電子が励起され、その後、電子のバンドギャップエネルギーに相当する波長の光を放出して、電子が安定化する。バンドギャップエネルギーは量子ドットが持つ固有の量である。したがって、このバンドギャップエネルギーを必要とする色に対応させて作り込んでおくことで、所定の色の発光を得ることができる。
【０００４】
例えば、励起光を青色光として、赤色と緑色で発光する２種類の量子ドットを含む部材に照射すると、赤色と緑色の量子ドット発光が得られる。青色光のうち一部は量子ドット励起に寄与せずそのまま透過し、結果として赤、緑、青色光で構成される白色光が得られる。
【０００５】
このようにして得られた白色光は、液晶用バックライトに適用可能である。バックライトの白色光を構成する各色成分は、狭スペクトル特性を持つため、広色域の色表現が可能になる。以上により、単色の励起光を用いて、広色域ディスプレイに良好なバックライト光を得ることができる。
【０００６】
一方、映像の輝度ダイナミックレンジを拡大するＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）と呼ばれる技術を利用した映像機器が普及しつつある。ＨＤＲ対応機器では、従来規格の輝度レンジでは表現できなかった自然界にある輝度をそのまま再現することが可能となる。拡大した輝度レンジを表現するには多くの信号階調を必要とするが、現在のＨＤＲ規格では、従来と同程度の階調数で実現する技術を用いている（非特許文献１参照）。これは、人間の視覚特性にのっとって、低輝度側により多くの階調を割り当て、高輝度側には階調差が判別できない程度に少ない階調を割り当てる技術である。
【０００７】
ＨＤＲ表示可能な液晶表示装置のバックライトにはＬＥＤを用いた構成をとることが多い。ＨＤＲ表示を実現するためにはＬＥＤを高輝度発光させ、かつ、低輝度時の輝度階調も確保する必要がある。ＬＥＤの発光輝度は、ＬＥＤ印加電流の制御と、ＬＥＤ発光時間のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の両方を用いて制御できる。
【０００８】
一般にＬＥＤ印加電流が高いと、ＬＥＤの発光効率が低下し、発熱の要因となり、電力消費も大きくなる。またＬＥＤ印加電流が高い状態で、ＰＷＭ制御のみで低輝度側の輝度階調を確保するには、非常に高精度、高階調のＰＷＭ制御が必要となり、技術的難易度が高くなる。以上から、要求される輝度が低い場合には、ＬＥＤ印加電流を低く設定し、高輝度が要求される場合のみに、ＬＥＤ印加電流を高く設定する制御が行われることがある。
【０００９】
前述の量子ドット発光の技術をＨＤＲ表示可能なディスプレイに適用することで、広色域かつＨＤＲ表示可能なディスプレイが実現できると期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３１０３０３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＳＭＰＴＥ ＳＴ．２０８４規格
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
青色の励起光により赤、緑の変換光を発生する量子ドットにより得られる光の特性は、青色の励起光の強度、赤色発光用量子ドット、緑色発光用量子ドットの含有量、割合によって、白色光の色バランス、輝度が決定される。通常、バックライトに用いられる量子ドットの部材は、一旦作りこむと、量子ドットの特性を変更することはできない。
【００１３】
ＨＤＲ表示に対応するために、青色励起光光源のＬＥＤ印加電流値を増加させると、赤、緑に変換可能な変換効率を超える光量となり、高輝度時に所定の輝度にならない。また、青色励起光光源のＬＥＤ印加電流値を変動させると、透過する青色光の量と、赤、緑に変換光の量が変動するため、得られる白色光の色バランスが変わる、という課題があった。
【００１４】
そこで本発明は、量子ドットを用いた広色域かつＨＤＲ表示可能な液晶表示装置において、光源ＬＥＤのＬＥＤ印加電流の調整と、所定の色バランスを両立することができる液晶表示装置およびその制御方法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】
【００１５】
上述した課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと。青色発光をする青色ＬＥＤが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色ＬＥＤの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、前記量子ドット発光手段は、前記青色ＬＥＤのＬＥＤ印加電流値が想定使用範囲の最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記ＬＥＤ印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、前記バックライト制御値決定手段は、前記ＬＥＤ印加電流値が想定最大値より低い場合には、前記液晶パネルの赤および緑の画素輝度の輝度圧縮補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、前記表示制御手段は、前記輝度圧縮補正係数により赤と緑画素に対して輝度圧縮をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る別の液晶表示装置は、液晶パネルと、青色発光をする青色ＬＥＤが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色ＬＥＤの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、前記量子ドット発光手段は、前記青色ＬＥＤのＬＥＤ印加電流値が想定使用範囲最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記ＬＥＤ印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、前記バックライト制御値決定手段は、前記ＬＥＤ印加電流値を青の画素輝度の輝度拡張補正が可能となるように前記ＬＥＤ印加電流値の判定を行って、前記液晶パネルの青の画素輝度の輝度拡張補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、前記表示制御手段は、前記輝度拡張補正係数により青画素に対して輝度拡張をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、量子ドットを用いたバックライトをもつ広色域かつＨＤＲ表示可能な液晶表示装置において、ＨＤＲ表示に必要となる高輝度が得られ、かつ、ＬＥＤ印加電流の制御を行いながら、所定の色バランスを得ることが可能になる。これにより、ＬＥＤ印加電流の制御が可能になることで、低輝度側での電力効率向上と輝度階調の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の構成概略図である。
【図２】第１および第２の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのＬＥＤ最大電流時の発光特性の概念図である。
【図３】第１および第２の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのＬＥＤ電流値と正規化発光強度の関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのＬＥＤ低電流時の発光特性の概念図である。
【図５】第１および第２の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのパネル画素階調と画素輝度の関係を示すグラフである。
【図８】第２の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのＬＥＤ低電流時の発光特性の概念図である。
【図９】第２の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の動作フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態の一つである、液晶表示装置のバックライトおよび液晶パネルの構成概略図を図１に示す。装置の後面にバックライト１０１が設置され、前面に液晶パネル１０４が設置されている。両者の間に、量子ドット１０３が挿入された構造となっている。
【００２０】
バックライト１０１は、液晶パネル１０４を照明する面上の光源であり、直下型バックライト構造となっている。バックライト１０１は、青ＬＥＤ１０２がアレイ状配置され、内部に輝度センサ１０５が複数個配置される構造となっている。青ＬＥＤ１０２は青色の発光をするＬＥＤで、量子ドット１０３の励起光、および、液晶パネル１０４の青色の光源となっている。輝度センサ１０５は、バックライト１０１内の発光輝度を検出するセンサである。赤、青、緑の各色の輝度が検出可能である。
【００２１】
量子ドットシート１０３は、赤、緑の量子ドットを含むシート状の波長変換部材である。バックライト１０１からの青色の励起光により、内部の量子ドットが励起され、安定状態に遷移する際に、赤と緑の発光をする。照射される青色光は、励起光として用いられる光と合わせて、透過する光がある。量子ドットシート１０３からの赤、緑の発光と青の透過光が合わさると白色光となり、これが液晶パネル１０４の光源となる。
【００２２】
液晶パネル１０４は、画素が並ぶ液晶層、偏光フィルタ、透明電極、カラーフィルタを積層した構成となっている。液晶の画素毎に赤、緑、青それぞれ光の透過率を制御する。量子ドットシート１０３からの光は、液晶パネル１０４により画素毎に透過率が制御されて、映像を形成する。
【００２３】
量子ドットシート１０３により生成される色バランスについて説明する。ここで色バランスとは、白色を表示した際の、赤、緑の発光と青の透過光の各々の割合で決まる白色のずれ具合を意味する。映像や画像の規格で定められた白色を表現するためには、規格で定められた赤、緑、青の割合とする必要がある。色バランスがずれた状態、すなわち、赤、緑、青の割合が規格で定められた割合と異なる状態では、正しい発色ができず、表示画像をユーザーは異なる色として認識してしまう。これを避けるためには、色バランスが所定の状態で発光させる必要がある。
【００２４】
色バランスは、量子ドットシート１０３の赤、緑の発光効率、青の透過率で決まる。発光効率、および透過率は、量子ドットシート１０３に含まれる量子ドットの含有量で調整可能である。量子ドットの含有量は、具体的にはシート内の量子ドットの含有密度、シートの厚さに依存する。一般的にこの量子ドット含有量は、一度、作りこんだ後で変更、調整することは困難である。
【００２５】
続いて、図２から図４の輝度の概念図およびをグラフ用いて、本発明の動作原理を説明する。図２に、ＬＥＤ印加電流値が使用想定範囲の最大値とした時の輝度特性を図示する。図２（Ａ）に光源輝度の概念図を示す。縦軸に青色ＬＥＤ１０２に印加する電流量、横軸に発光時間をとっている。青色ＬＥＤ１０２の発光時間が、ＰＷＭ制御されている。ＰＷＭ幅のオン期間と、オフ期間がＰＷＭ周期で繰り返される。ＰＷＭのオン期間の割合がＰＷＭデューティであり、図２（Ａ）にはＰＷＭデューティが１００％の状態を示している。
【００２６】
ＬＥＤの印加電流値はＬＥＤの単位時間当たりの発光輝度を制御することができる。したがって、ＬＥＤの輝度は、ＬＥＤ電流値と発光期間の割合であるＰＷＭデューティで決まる。概念的には、ＬＥＤ電流値とＰＷＭ幅の長方形で示す面積が輝度に相当すると考えることができる。
【００２７】
図２（Ｂ）に、ＬＥＤ印加電流値が使用想定範囲の最大値となる時の赤、緑、青の各色の発光強度分布を示す。横軸を発光波長、縦軸を量子ドットシート１０３通過後の発光強度とする。縦軸の発光強度は、所定の色バランスとなる発光強度で正規化している。
【００２８】
青、緑、赤の順に発光波長が長くなり、それぞれの色に対応する波長にピークをもつプロファイルとなる。このピークが高いほど発光強度が強く、低いほど発光強度が弱い。青ＬＥＤ１０２から発光し、量子ドットシート１０３を透過した後の青色発光強度を青２０１に示す。青ＬＥＤ１０２の励起光から量子ドットシート１０３にて緑色に変換された緑色発光強度を緑２０２に示す。同様に赤色に変換された赤色発光強度を赤２０３に示す。
【００２９】
ＬＥＤ印加電流値が使用想定範囲の最大値となる時の色バランスが、青２０１、緑２０２、赤２０３に示す通り、所定の状態になるように量子ドットシート１０３の量子ドット含有量を設定する。このようにして、ＨＤＲ表示で必要となるＬＥＤ印加電流最大状態での最大輝度と色バランスを確保する。
【００３０】
図２（Ｂ）に示した色バランスは、ＬＥＤ印加電流を減少させると、これとは異なる色バランスとなる。この調整方法について、図３、図４を用いて説明する。
【００３１】
図３はＬＥＤ電流値と正規化発光強度の関係を示すグラフである。赤、緑、青のそれぞれのＬＥＤ電流値と正規化発光強度の関係を示す。量子ドットシート１０３透過後の青色光の正規化発光強度と、青ＬＥＤ１０３のＬＥＤ電流の関係を青３０１にて示す。同様に量子ドットシート１０３による赤変換光、緑変換光の正規化発光強度とＬＥＤ電流との関係を赤・緑３０２に示す。ここで赤と緑は同等の傾向になるため、同一直線に示している。
【００３２】
ＬＥＤ電流量が小さくなる程、青色透過光の発光強度は、色バランスが所定の状態よりも減少することを示している。逆に、赤、緑変換光の発光強度は色バランスが所定の状態よりも増加することを示している。ＬＥＤ電流が減少して単位時間当たりの励起光が少なくなると、量子ドットシート１０３の量子ドット含有量で決まる変換効率に余裕がでてくるため、赤、緑の変換光の割合が増加し、相対的に青色透過光の割合が減少する。
【００３３】
図２を用いて説明した通り、ＬＥＤ印加電流値が使用想定範囲の最大値で所定の色バランスになるように量子ドットシート１０３が設定されている。そのため、青３０１と赤・緑３０２で示す正規化発光強度は、最大電流値で、１となっている。
【００３４】
図４に、ＨＤＲ表示で低輝度側の表示となる場合を想定して、ＬＥＤ印加電流値を減少させた時の輝度特性を図示する。本実施形態では、説明を簡略化するため、ＬＥＤ印加電流値は、最大電流値設定と、低電流値設定を２通りあるとする。表示に必要な輝度が低輝度で十分な場合には、低電流値に設定にできる。
【００３５】
なお、低電流値設定が複数の値を取り得るとしても、複数の低電流値ごとに同様の判定を行うことで、本発明を適用可能である。
【００３６】
図４（Ａ）に光源輝度の概念図を示す。ＬＥＤ電流値が低くなり、発光輝度も低くなっている。図４（Ｂ）に、ＬＥＤ電流値を減少させた時の赤、緑、青の各色の発光強度分布を示す。図２（Ｂ）と同様、横軸を発光波長、縦軸を量子ドットシート１０３通過後の発光強度とし、縦軸の発光強度は、色バランスが所定の発光強度で正規化している。量子ドットシート１０３の青透過光の青色発光強度を青４０１に示す。青ＬＥＤ１０２の励起光から量子ドットシート１０３にて緑色に変換された緑色発光強度を緑４０２（調整前）に示す。同様に赤色に変換された赤色発光強度を赤４０３（調整前）に示す。相対的に青の割合が少なくなっている。
【００３７】
図４（Ｂ）に示す通り、青の発光強度と比べて、赤、緑の割合が多くなっており、色バランスが崩れた状態となっている。
【００３８】
表示輝度は、青ＬＥＤ１０２を駆動するＰＷＭデューティにより制御できる。しかしながら、この時、白色光の中に赤、緑が含まれる割合は変化せず、色バランスも変化しない。そのため、液晶パネル１０４側で画素輝度を圧縮することで、赤、緑の輝度を調整する。液晶パネル１０４側で色バランス調整後の緑色発光強度を緑４０４（調整後）に示す。液晶パネル１０４側で色バランス調整後の赤色発光強度を赤４０５（調整後）に示す。
【００３９】
以上、本発明のＨＤＲ表示に対応した量子ドットシート１０３の特性の設定方法と色バランス調整方法の基本的な考え方を示した。次に、この動作を実現する具体的な調整の手順および手段について説明する。本発明の実施形態の一つである量子ドット発光のバックライトを用いた液晶表示装置のブロック図を図５に示す。
【００４０】
バックライト制御部５０１と制御システム部５０２、バックライト部５０３、表示制御部５０４、映像データバス５１１、液晶パネル部５０５、量子ドットシート５０６にて構成されている。各部それぞれについて、内部構成、受け持つ機能、相互の入出力関係を説明する。
【００４１】
バックライト制御部５０１は、バックライトの色バランスの調整、輝度制御を担う。内部構成の詳細は後述にて説明する。制御システム部５０２および表示制御部５０４からの表示制御情報を受け、バックライト制御情報を決定し、バックライト部５０３に送出する。またバックライト部５０３からは、ＲＧＢ輝度センサ部５１３の検出結果を受けて、輝度、色バランスのフィードバック制御を行っている。
【００４２】
バックライト部５０３は、液晶表示装置の照明であり、図１のバックライト１０１に対応している。青色ＬＥＤ部５１２とＲＧＢ輝度センサ部５１３にて構成されている。それぞれ図１の青ＬＥＤ１０２、輝度センサ１０３に対応している。青ＬＥＤ部５１２は、駆動信号に従って所定の輝度で青色発光する発光ダイオードである。駆動信号とは、ＰＷＭ駆動波形とＬＥＤ印加電流値であり、それぞれＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９、ＬＥＤ電流制御部５１０から送出される。青ＬＥＤ部５１２の光は、量子ドットシート５０６の励起光および液晶パネル部５０５の青色光源の両方の光源として用いられる。
【００４３】
ＲＧＢ輝度センサ５１３は、赤、緑、青それぞれの輝度を検出するセンサである。図１の輝度センサ１０５に対応する。輝度センサは光を電気信号に変換するデバイスで、光強度に応じた電気信号レベルが得られる。輝度センサ上に、検出する色に対応するカラーフィルタを設けてあり、各色の輝度をそれぞれ検出することができる。輝度検出結果を電気信号として、バックライト制御部５０１に送出する。
【００４４】
量子ドットシート５０６は、量子ドットを含むシート状の波長変換部材であり、図１の量子ドットシート１０３に対応する。青ＬＥＤ部５１２からの励起光を受けて、赤、緑の変換光を発生させて、液晶パネル部５０５に照射する。図２を用いて説明した通り、ＬＥＤ印加電流値が使用想定範囲の最大値において必要となる輝度が確保でき、かつ所定の色バランスになるように量子ドットの含有量、すなわち、含有密度と厚さが設定されている。
【００４５】
液晶パネル部５０５は、図１の液晶パネル１０４に対応している。表示制御部５０４からの駆動電気信号を受けて液晶画素を制御し、量子ドットシート５０６からの白色光の透過率を画素ごとに調整することで映像を形成する。
【００４６】
映像データバス５１１は、外部から入力された映像データを通過させるバスである。表示制御部５０４に入力され、液晶パネル部５０５へとつながる映像データ専用のバスとなっている。
【００４７】
表示制御部５０４は映像データの入出力や映像処理の制御を担う。映像データバス５１１を介して入力された映像データを液晶パネル部５０５へ送出する。映像データに応じて、バックライト輝度の制御を行う場合もあり、その場合はバックライト制御部５０１にバックライト輝度制御用の情報を相互に送受信する。バックライト制御部５０１の色バランス調整が不足する分は、液晶パネル部５０５の画素値を圧縮もしくは拡張することで最終表示の色バランスを調整する。このための色バランス調整用情報をバックライト制御部５０１から受信する。
【００４８】
制御システム部５０２は、液晶表示装置の全体システム動作制御を担う。おもにソフトウェアによる制御を実現する部分である。バックライト制御に必要な制御情報をバックライト制御部５０１に送出する。
【００４９】
制御システム部５０２は、ＲＡＭ５１４，ＣＰＵ５１５，発光特性保持部５１６、システムバス５１７により構成されている。ＲＡＭ５１４にはプログラムや制御データなど各種データが格納されている。ＣＰＵ５１５はＲＡＭ５１４からデータを読み取り、それに応じて、制御コマンドをシステムバス５１７に送出する。このように、ＣＰＵ５１５がＲＡＭ５１４内のソフトウェア情報に従って動作する処理を、以降、簡単にソフトウェア処理と呼ぶ。
【００５０】
発光特性保持部５１６は、量子ドットシート５０６と青ＬＥＤ部５１２の特性を保持する。具体的には図３に示した発光強度とＬＥＤ電流値の関係を保持する。
【００５１】
システムバス５１７は制御システム部５０２を構成する各部を接続するバスである。データ、コマンドの送受信は、システムバス５１７を経由して行い、各部を制御する。
【００５２】
続いて、バックライト制御部５０１の内部の詳細について説明する。表示輝度決定部５０７とバックライト制御値決定部５０８、ＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９、ＬＥＤ電流制御部５１０にて構成されている。
【００５３】
表示輝度決定部５０７は、制御システム部５０２からの主にユーザー操作により決定される輝度情報および、表示制御部５０４からの映像データによって決まる輝度情報を受けて、液晶表示装置にて最終的に出力する表示輝度を決定する。決定した輝度情報はバックライト制御値決定部５０８に送出される。
【００５４】
バックライト制御値決定部５０８では、表示輝度決定部５０７にて決定した表示輝度を用いて、青ＬＥＤ部５１２の駆動用の制御値を決定する。制御値とは、ＰＷＭ値と電流値である。決定方法の詳細は、図６のフローチャートを用いて後述にて説明する。決定したＰＷＭ値はＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９に送出される。決定した電流値はＬＥＤ電流制御部５１０に送出される。
【００５５】
ＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９は、受信したＰＷＭ値をもとに、ＰＷＭ駆動波形を生成し、青ＬＥＤ部５１２に送出する。
【００５６】
ＬＥＤ電流制御部５１０は、ＬＥＤの印加電流の電流源であり、受信した電流値をもとに、電流を生成し、青ＬＥＤ５１２に送出する。
【００５７】
本実施形態で示す液晶表示装置のＬＥＤ印加電流値設定および色バランス調整の処理フローを図６のフローチャートと図５のブロック図を用いて説明する。図６にバックライトの色バランス調整フローを示す。
【００５８】
本フローは、映像データが入力された後、ＨＤＲ表示の高輝度表示と低輝度表示が変化するタイミングで実施する。例えば、ユーザーの表示モード設定の変更タイミングである。映像データにしたがって、自動で表示モードを設定する場合には、毎フレーム実施する。もしくは、表示モード判定のみを毎フレーム実施して、表示モード変化があったタイミングで本フローを実施してもよい。
【００５９】
映像データが入力されて処理が開始すると、ステップＳ６０１にて、液晶表示装置が表示する輝度を決定する。この処理は、表示輝度決定部５０７が行う。前述の通り、制御システム部５０２および表示制御部５０４からの輝度情報をもとに表示輝度を決定する。続いて処理はステップＳ６０２に進む。
【００６０】
ステップＳ６０２では、ＬＥＤ印加電流値を設定する。以降、ステップＳ６０２からステップＳ６０５の処理は、バックライト制御値決定部５０８が行う。ステップＳ６０１で決定された表示輝度の青色発光輝度が、低電流値設定での輝度以下であれば、低電流値と判定する。ＨＤＲの高輝度表示が必要な場合など、最大電流値が必要な輝度であれば、最大電流値と判定する。続いて、処理はステップＳ６０３に進む。
【００６１】
ステップＳ６０３では、ＬＥＤのＰＷＭデューティを決定する。ステップＳ６０１で決定した表示輝度になるように、ステップＳ６０２で決定したＬＥＤ電流値から、ＰＷＭデューティを決定する。青色発光輝度が、所定の発光輝度となるように、ＬＥＤ電流値からＰＷＭデューティを算出する。続いて処理はステップＳ６０４に進む。
【００６２】
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０１で決定したＬＥＤ印加電流値を判定し、最大電流値であれば、ステップＳ６０６に進む。低電流値であれば、ステップＳ６０５に進む。
【００６３】
ステップＳ６０５では、所定の色バランスとなるように、液晶パネル画素輝度の補正係数を算出する。ＬＥＤ印加電流が低電流値の場合、図３を用いて説明した通り、赤、緑の発光強度が高くなる。赤、緑の画素値に補正係数を乗じて、輝度を圧縮することで色バランスを調整する。低電流時の赤、青、緑の発光強度は、発光特性保持部５１６に保持されている。もしくは、ＲＧＢ輝度センサ部５１３からの検出結果を用いてもよい。バックライト制御値決定部５０８はこの発光強度情報を、システムバス５１７を介して取得し、所定の色バランスになるような赤と緑の補正係数を算出する。算出した補正係数は表示制御部５０４に送出され、表示制御部５０４は赤、緑の補正係数を映像データの画素に乗算して、補正を行う。続いて処理はステップＳ６０６に進む。
【００６４】
ステップＳ６０６では、液晶パネル部５０５からの映像表示を得る。まず、バックライト制御値決定部５０８が、ステップＳ６０４で決定したＰＷＭデューティと、ステップＳ６０３で決定したＬＥＤ電流値をそれぞれＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９とＬＥＤ電流制御部５１０に送出する。ＬＥＤ  ＰＷＭ制御部５０９とＬＥＤ電流制御部５１０は、それぞれＰＷＭ駆動波形とＬＥＤ印加電流値を生成し、青ＬＥＤ部５１２を駆動する。青ＬＥＤ部５１２からの発光を量子ドットシート５０６に照射すると、所定の色バランスになるバックライト光を得ることができる。
【００６５】
この時、表示制御部５０４は映像データに従って、液晶パネル部５０５の画素制御を行う。最終的に、量子ドットシート５０６からのバックライト光が液晶パネル部５０３に照射されると、ユーザーは色バランスが所定の状態での映像表示を得ることができる。
【００６６】
以上の構成、処理、動作により、量子ドットを用いた液晶表示装置において、バックライト光の色バランスが所定のるような制御が可能になり、ユーザーは正しい発色で映像を視聴することができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
実施形態１で説明した画素輝度の補正にでは、赤、緑の画素輝度を圧縮することで色バランスを補正した。しかしながら、画素輝度を圧縮する場合、画素階調の精度が低下する。本実施形態では、階調精度を低下させずに色バランスを補正する方法について説明する。
【００６８】
本実施形態で説明する液晶表示装置の構成概略図は図１と同じであり、説明を省略する。量子ドットシート１０３は、図２、図３を用いて説明した内容と同様、ＨＤＲ表示で必要となるＬＥＤ印加電流最大状態で最大輝度と色バランスが確保できるように量子ドット含有量を設定している。ここで、ＬＥＤ印加電流値を低電流値設定とすると、青の発光強度と比べて、赤、緑の割合が多くなり、色バランスが崩れた状態となる。
【００６９】
図７に、青色のパネル画素階調と画素輝度の関係のグラフを示す。横軸にパネル画素階調、縦軸が表示画素輝度である。ＨＤＲ表示のため、縦軸の画素輝度はレンジが広い。ＬＥＤ印加電流値が低電流値設定と最大電流値設定の２通りあり、高輝度表示時には高電流領域、低輝度表示時は低電流領域を選択する。
【００７０】
高電流領域でのパネル画素階調と表示画素輝度の関係を高電流時７０１に示す。高輝度領域までカバーしている一方、画素階調としては粗くなる。
【００７１】
低電流領域でのパネル画素階調と表示画素輝度の関係を低電流時（画素補正前）７０２に示す。画素階調の精度は確保できる。
【００７２】
低電流時（画素補正前）７０２で表示可能な輝度が、画素補正前の低輝度領域と高輝度領域の判定基準となり、これをＹｔｈのラインで示す。ここで、色バランスの調整をするために、青のパネル画素輝度を拡張することを考える。  低電流値設定では、青の輝度が相対的に低い色バランスとなるため、これを補正するためには、青の画素輝度を拡張すればよい。画素輝度を拡張する方向では、階調精度の低下を防ぐことができる。
【００７３】
補正係数をαとして、画素輝度を拡張した補正を行った後の、パネル画素階調と表示画素輝度の関係を低電流時（画素補正後）７０３に示す。補正後に実現できる最大画素輝度を、Ｙｔｈ´のラインで示す。この判定しきい値を用いて、高電流領域と低電流領域を判別することで、青の画素輝度の拡張が可能となる。
【００７４】
図８に、ＨＤＲ表示で青の画素輝度拡張が可能となるように、ＬＥＤ印加電流を低電流値設定した時の輝度特性を示す。色バランス調整前の青の発光強度分布を青（調整前）８０１に示す。緑と赤の発光強度分布を緑８０２、赤８０３に示す。画素輝度を拡張することで補正した後の発光強度分布を青（調整後）８０４に示す。青の画素拡張が可能な領域を低電流値設定とすることで、画素階調の精度を低下させずに所定の色バランスに調整することができる。
【００７５】
本実施形態で説明する液晶表示装置のブロック図は図５と同じであり、説明を省略する。ＬＥＤ印加電流値設定および色バランス調整の処理フローを図９のフローチャートに示す。実施形態１にて図６を用いて説明した処理フローと、異なる箇所のみを説明する。
【００７６】
ステップＳ６０１において表示輝度を決定した後、ステップＳ９０１に進む。ステップＳ９０１ではＬＥＤ印加電流値を設定する。この処理は、バックライト制御値決定部５０８が行う。ステップＳ６０１で決定された表示輝度の青色発光輝度が、図７を用いて説明した判定しきい値Ｙｔｈ´以下であれば、低電流値と判定する。ＨＤＲの高輝度表示が必要な場合など、最大電流値が必要な輝度であれば、最大電流値と判定する。続いて、処理はステップＳ６０３に進む。
【００７７】
ステップＳ６０３、ステップＳ６０４、ステップＳ６０６については説明を省略する。ステップＳ６０４において、ＬＥＤ印加電流値が低電流値設定と判定された場合は、ステップＳ９０２に進む。
【００７８】
ステップＳ９０２では、所定の色バランスとなるように、液晶パネル画素輝度の補正係数を算出する。ＬＥＤ印加電流が低電流値の場合、図８を用いて説明した通り、青の発光強度が小さくなる。青の画素値に補正係数を乗じて、画素輝度を拡張することで色バランスを調整する。バックライト制御値決定部５０８は、低電流時の赤、青、緑の発光強度情報を、システムバス５１７を介して発光特性保持部５１６から取得し、所定の色バランスになるような青の補正係数を算出する。算出した補正係数は表示制御部５０４に送出され、表示制御部５０４は青の補正係数を映像データの画素に乗算して、補正を行う。続いて処理はステップＳ６０６に進む。
【００７９】
以上の構成、処理、動作により、量子ドットを用いた液晶表示装置において、画素輝度の圧縮をすることなく、バックライト光の色バランスが所定のるような制御が可能になり、ユーザーは正しい発色で映像を視聴することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０１  バックライト            １０２  青ＬＥＤ
１０３  量子ドットシート        １０４  液晶パネル
１０５  輝度センサ
５０１  バックライト制御部      ５０２  制御システム部
５０３  バックライト部          ５０４  表示制御部
５０５  液晶パネル部            ５０６  量子ドットシート
５０７  表示輝度決定部          ５０８  バックライト制御値決定部
５０９  ＬＥＤ  ＰＷＭ制御部    ５１０  ＬＥＤ電流制御部
５１１  映像データバス          ５１２  青ＬＥＤ部
５１３  ＲＧＢ輝度センサ部      ５１４  ＲＡＭ
５１５  ＣＰＵ                  ５１６  発光輝度保持部
５１７  システムバス
【図１】
2019113652.tif 000003
【図２】
2019113652.tif 000004
【図３】
2019113652.tif 000005
【図４】
2019113652.tif 000006
【図５】
2019113652.tif 000007
【図６】
2019113652.tif 000008
【図７】
2019113652.tif 000009
【図８】
2019113652.tif 000010
【図９】
2019113652.tif 000011