(57)【要約】      （修正有）【課題】表示画面全体に渡って明るさや演色性が均一で高画質な液晶ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】液晶パネルを複数の表示領域に区画し、映像データに基づいて上記複数の表示領域の各々の表示領域輝度を算出する表示領域輝度算出部２５と、バックライトパネルに設定された複数のバックライト領域の各々に設けられ、上記バックライト領域の発光輝度を検出する発光輝度センサ２３と、上記表示領域輝度及びバックライト領域の発光輝度に基づいて、上記バックライト領域の各々の輝度を調整するコントローラ１５と、バックライトパネルの各ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバ１６と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと前記液晶パネルを背面から照明するバックライトパネルとからなり、映像データに基づいて表示をなす液晶ディスプレイ装置であって、
前記液晶パネルを複数の表示領域に区画し、前記映像データに基づいて前記複数の表示領域の各々の表示領域輝度を算出する表示領域輝度算出部と、
前記バックライトパネルに設定された複数のバックライト領域の各々に設けられ、前記バックライト領域の発光輝度を検出する発光輝度センサと、
前記表示領域輝度及び前記バックライト領域の発光輝度に基づいて、前記バックライト領域の各々の輝度を調整するコントローラと、
前記バックライトパネルの各ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバと、を有することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記調光コントローラは、前記映像データの各フレーム毎の画素データに基づいて前記表示領域輝度を算出することを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記バックライトパネルは、赤、緑及び青（ＲＧＢ）のＬＥＤモジュール１セットからなる光源を照明面内に複数配置して構成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記発光輝度センサは、温度センサ及び光センサを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバは、不揮発性メモリを有し、温度センサ及び光センサの測定値及び前記測定値の経年情報を記憶することを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ、特に、発光ダイオードを用いたバックライトパネルを有する液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のモニタディスプレイや、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの情報端末機器の表示部として極めて広範に普及している。また、近年では、３０インチを超える大型画面のディスプレイにおいても広範に用いられるようになってきており、液晶ディスプレイの高性能化に関する研究開発も活発に行われている。
【０００３】
このような液晶ディスプレイにおいては、液晶表示パネルの背面のバックライト光源として白色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられる場合がある。当該発光ダイオードとしては、赤、緑、青のＬＥＤを同時発光させて白色を出力するものと、青色又は青紫色のＬＥＤと、黄色蛍光体等との加色混合によって白色を出力するものとがある。かかるバックライト光源においては、発光色のばらつき等によって演色性に劣る等の問題があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記したように大型画面ディスプレイ（ＴＶ）等への用途の拡大に伴い、発光ダイオードを用いた当該バックライトパネルにおいても、明るさやの均一性や、演色性の向上、色度範囲の拡大等、液晶ディスプレイの高性能化が強く求められている。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤの発光特性の個体差や、動作時等における温度の不均一、あるいはＬＥＤ素子の経時変化等によって、パネル全体にわたる明るさや演色性の均一性等は劣化してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２３１０３２号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、表示画面全体に渡って明るさや演色性が均一な高性能な液晶ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルと前記液晶パネルを背面から照明するバックライトパネルとからなり、映像データに基づいて表示をなす液晶ディスプレイ装置であって、
液晶パネルを複数の表示領域に区画し、映像データに基づいて上記複数の表示領域の各々の表示領域輝度を算出する表示領域輝度算出部と、
バックライトパネルに設定された複数のバックライト領域の各々に設けられ、上記バックライト領域の発光輝度を検出する発光輝度センサと、
上記表示領域輝度及びバックライト領域の発光輝度に基づいて、上記バックライト領域の各々の輝度を調整するコントローラと、
バックライトパネルの各ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバと、を有することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、以下に詳細に説明する。図１は、本発明の実施例である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０の構成を模式的に示すブロック図である。
【０００９】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０のディスプレイ部は、液晶（ＬＣＤ）パネル１１及びバックライトパネル（バックライトモジュール）１２からなっている。また、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０には、液晶（ＬＣＤ）パネル１１を駆動するゲートドライバ１３と、ソースドライバ１４とが設けられ、ゲートドライバ１３及びソースドライバ１４は、コントローラ１５によって制御される。
【００１０】
また、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０には、バックライトパネル１２を駆動するバックライトドライバ（ＬＥＤドライバ）１６が設けられている。バックライトドライバ１６は、コントローラ１５によって制御される。
【００１１】
液晶（ＬＣＤ）パネル１１においては、２枚の互いに対向するガラス等の透明板の間に液晶材料が挟持されている。そして、当該液晶への印加電圧を調整することによってバックライトパネル１２からの光の透過率を変化させ、輝度変化を生じさせて表示を行うものである。
【００１２】
液晶（ＬＣＤ）パネル１１には、複数の走査線と、当該複数の走査線に交差する方向（例えば、直交する方向）に配された複数のデータ線と、が設けられている。そして、図２に示すように、走査線（ＳＬ）及びデータ線（ＤＬ）との交差する位置にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）１７Ａが設けられている。例えば、走査線（ＳＬ）はＴＦＴ１７Ａのゲートに、データ線（ＤＬ）はＴＦＴ１７Ａのソースに接続されている。そして、走査線の走査（スキャン）に応じてデータ線から供給されるデータ信号に応じて液晶部（ＬＣ）１７Ｂの透過率を制御して、２次元の表示を行うように構成されている。
【００１３】
このように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１７Ａ及び当該液晶部（ＬＣ）１７Ｂによって表示要素１７が構成されている。そして、表示要素１７がマトリクス状に配されて液晶（ＬＣＤ）パネル１１が構成されている。
【００１４】
なお、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０が、カラー液晶ディスプレイ装置の場合では、赤、緑、青（ＲＧＢ）の３つの表示要素１７によって１つの画素が構成され、当該透過光を赤、緑、青（ＲＧＢ）のカラーフィルタを通すことにより色表現を行うように構成されている。
【００１５】
再び、図１を参照して液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０の構成について詳細に説明する。液晶（ＬＣＤ）パネル１１の走査線はゲートドライバ１３に接続され、データ線はソースドライバ１４に接続されている。なお、図１に示すように、ゲートドライバ１３は１つ以上のゲートドライバＩＣ（ＬＳＩ）、すなわち、ゲートドライバＩＣ(1)，ゲートドライバＩＣ(2)，・・・，ゲートドライバＩＣ(m)から構成されていてもよい（以下においては、これらのゲートドライバＩＣを総称してゲートドライバという。）。また、ソースドライバ１４は１つ以上のソースドライバＩＣ（ＬＳＩ）、すなわち、ソースドライバＩＣ(1)，ソースドライバＩＣ(2)，・・・，ソースドライバＩＣ(n)から構成されていてもよい（以下においては、これらのソースドライバＩＣを総称してゲートドライバという。）（ここで、ｍ，ｎは自然数）。
【００１６】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０に入力される映像信号（例えば、ＲＧＢ信号）は、コントローラ１５に供給される。コントローラ１５は、いわゆるタイミングコントローラ（Ｔ−ＣＯＮ）としての制御機能を有している。
【００１７】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置１０の表示動作において、ゲートドライバ１３は所定の走査タイミングで走査線をスキャンする走査電圧信号（スキャンパルス）を走査線に順次供給して線順次走査を行う。
【００１８】
ソースドライバ１４は、コントローラ１５から供給されるデータ信号（階調データ、色データ等のデータ信号）を受信する。そして、ソースドライバ１４は、当該データ信号に応じて、液晶への印加電圧をデータ線の各々に供給する。なお、データ線への印加電圧は、ゲートドライバ１３による走査タイミングに応じて供給される。
【００１９】
例えば、ソースドライバ１４は、コントローラ１５から色データとしてデジタルデータ（例えば、８ビット）を受信する。ソースドライバ１４は、例えば、当該色データ信号を液晶材料の印加電圧と透過率の関係を表すガンマ特性等に応じたアナログ電圧信号に変換する。すなわち、ソースドライバ１４は、デジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）を有していても良い。そして、ＤＡＣで生成されたアナログ電圧はパネルに出力される。
【００２０】
上記した印加電圧信号はＴＦＴ１７Ａを通して各画素の液晶部（ＬＣ）１７Ｂに印加される。すなわち、印加電圧信号は液晶（ＬＣＤ）パネル１１の各画素に書き込まれて印加電圧に応じた表示がなされ、液晶自体の容量（キャパシタンス）によって、当該表示状態が次の書き込みまで保持される。
［調光制御に関する構成］
次に、調光制御に関する構成及び動作について更に詳細に説明する。図３を参照すると、バックライトパネル１２には、赤、緑及び青（ＲＧＢ）の三色のＬＥＤ素子からなる白色ＬＥＤ素子（以下、ＲＧＢ−ＬＥＤという。）２１が複数配置されている。当該複数のＲＧＢ−ＬＥＤ２１は、ＬＥＤドライバ１６に接続され、ＬＥＤドライバ１６によって駆動される。ＬＥＤドライバ１６は、コントローラ１５に双方向的に接続されており、コントローラ１５の制御によって動作する。
【００２１】
なお、ＬＥＤドライバ１６は、１つ以上のドライバＩＣ（ＬＳＩ）から構成されていてもよい。以下においては、ＬＥＤドライバを構成するこれらのドライバＩＣを総称してＬＥＤドライバ１６という。
【００２２】
バックライトパネル１２は、その照明面内において、複数の照明領域（バックライト区画領域又はバックライトセクションともいう。）１９に区画されており、当該バックライトセクション１９の各々は少なくとも１つのＲＧＢ−ＬＥＤ２１を含んでいる。そして、バックライトセクション１９の各々には、それぞれ温度センサ２２及び光センサ２３が設けられている。
【００２３】
より詳細には、例えば、図３及び図４に示すように、バックライトセクション１９には、４個のＲＧＢ−ＬＥＤ２１に加えて、温度センサ２２及び光センサ２３が設けられている。温度センサ２２及び光センサ２３は、それぞれ当該領域１９の温度及び光強度を検出し、検出信号ＤＳ（温度検出信号ＤＳ１、光強度検出信号ＤＳ２）を、ＬＥＤドライバ１６内に設けられた分布検出器２５に供給する。
【００２４】
なお、当該バックライトセクション１９の各々は、物理的に区画されていることを意味するのではなく、温度及び光強度を検出する測定領域として区画（設定）されていることを意味している。
【００２５】
また、図３及び図４においては、各バックライトセクション１９が４個のＲＧＢ−ＬＥＤ２１を含む場合を示しているが、例示に過ぎない。また、各バックライトセクション１９に含まれるＲＧＢ−ＬＥＤ２１の数が異なっていてもよい。要するに、バックライトパネル１２面内の温度分布、光強度分布が適切に得られるように配されていればよい。なお、バックライトセクション１９は、液晶（ＬＣＤ）パネル１１において、後述する複数の画素からなる領域（ディスプレイセクション）１８（図１参照）に対応するよう区画されていてもよい。あるいは、バックライトセクション１９は、ディスプレイセクション１８とは独立に区画されていてもよい。
【００２６】
分布検出器２５は、バックライトパネル１２内に設けられた温度センサ２２の各々及び光センサ２３の各々からそれぞれ温度検出信号ＤＳ１、光強度検出信号ＤＳ２を受信し、バックライトパネル１２内の温度分布及び光強度分布を算出する。より詳細には、分布検出器２５は、バックライトセクション１９の各々の温度及び光強度を測定し、当該測定値に基づいてバックライトパネル１２内の温度分布及び光強度分布（ばらつき情報）を算出する。ＲＧＢ−ＬＥＤ２１は、温度や、経時的にその発光輝度が変化する。また、ＬＥＤ素子の製造ばらつき等による個体差もある。例えば、駆動電圧にして１０％程度のばらつきがある。
【００２７】
従って、温度センサ２２及び光センサ２３は、当該バックライトセクション１９に設けられたバックライトセクションの発光輝度センサとして機能する。
【００２８】
分布検出器２５により算出されたバックライトパネル１２の温度分布及び／又は光強度分布（ばらつき情報）は、デジタルデータ化され、コントローラ１５に供給される。例えば、当該測定温度分布及び／又は測定光強度分布に基づいて、各バックライトセクション１９の輝度分布データ（バックライト発光輝度の分布データ）として算出され、デジタルデータ化される。当該バックライト輝度の分布データは、コントローラ１５の制御によって、分布データメモリ２７に格納される。分布データメモリ２７は、不揮発性メモリによって構成されている。
［調光制御動作］
コントローラ１５は、映像データ信号であるＲＧＢ画素データを受信する。そして、コントローラ１５は、受信した映像信号に基づいて１フレーム分の画素データを一時的に画素データメモリ２６に格納する。コントローラ１５は、当該格納した１フレーム分の画素データに基づいて、そのフレーム（画面）の輝度の分布を算出する。
【００２９】
コントローラ１５は、当該算出分布データをＬＥＤドライバ１６に送信し、画面全体又は任意の画面領域の明るさの調整を行う。
【００３０】
より詳細には、例えば、図１に示すように、液晶（ＬＣＤ）パネル１１の画面領域（表示領域）は複数の領域（ディスプレイ区画領域又はディスプレイセクションともいう。）１８に区画されている。
【００３１】
なお、当該ディスプレイセクション１８の各々は、物理的に区画されていることを意味するのではなく、映像データによる輝度を算出するための算出領域として区画（設定）されていることを意味している。
【００３２】
コントローラ１５には、バックライトパネル１２のＲＧＢ−ＬＥＤ調光用の演算処理機能を有する調光制御部２８が設けられている。コントローラ１５は、画素データメモリ２６に格納（一次保存）されたデータを元に、全画面又は任意の画面表示領域（ディスプレイセクション）について演算処理を行う。この処理により全画面又は任意のディスプレイセクションの各々の輝度を算出する。不揮発性メモリに保存された各ＲＧＢ−ＬＥＤ２１の情報は当該演算処理のパラメータとして使用され、ＬＥＤドライバ１６に送信されて最適な明るさの調整がなされる。
【００３３】
調光制御部２８は、表示領域（ディスプレイセクション）の輝度を算出する表示領域輝度算出部として機能する。そして、コントローラ１５及び調光制御部２８は協働して後述する調光制御を行う。
【００３４】
調光制御部２８は、算出された輝度（明るさ）データをＬＥＤドライバ１６に送り、任意のディスプレイセクション及び全画面の輝度調整を行う。ＲＧＢ−ＬＥＤ２１の赤色ＬＥＤ素子（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子（Ｇ）及び青色ＬＥＤ素子（Ｂ）の各素子はそれぞれ個別に階調制御が行われる。例えば、８ビットの階調（２５６ステップ）での階調制御が行われる。かかる制御によってＲＧＢ−ＬＥＤ２１の輝度及び発光色のばらつき等を抑えることができる。
【００３５】
従って、かかる制御によれば、映像データの変化に応じて、すなわち、映像輝度の動的変化に対して、表示画面の輝度調整、発光色調整を行うことができる。
【００３６】
なお、コントローラ１５（及び調光制御部２８）による上記演算処理、輝度調整は映像データの１フレームごとに行ってもよく、又は、所定のフレーム数ごとに行うようにすることもできる。あるいは、調光制御部２８は、各フレーム間の輝度変化を算出し、当該輝度変化の大きさに応じて輝度調整を行うように構成することもできる。このような場合、数フレーム分の画素データを画素データメモリ２６に格納するように構成することもできる。
【００３７】
さらに、上記したように、不揮発性メモリなどの分布データメモリ２７又は不揮発性メモリ内蔵ＬＥＤドライバ１６に格納されたバックライトパネル１２の輝度分布データは、調光制御部２８によって読み出され、調光制御部２８における演算処理のパラメータとして用いられる。そして、演算処理されたデータはＬＥＤドライバ１６に供給され、当該演算データに基づいてＬＥＤドライバ１６が制御され、バックライトセクション１９の各々は最適な輝度に調整される。なお、前述のように、各バックライトセクション１９は１つ以上のＲＧＢ−ＬＥＤ２１を含むように構成されている。例えば、ＲＧＢ−ＬＥＤ２１の各々に温度センサ２２及び／又は光センサ２３が設けられ、各ＲＧＢ−ＬＥＤ２１に対して上記した制御が行うことができるように構成することも可能である。
【００３８】
なお、当該調光制御は、温度センサ２２と光センサ２３の測定値、又は当該測定値の分布によって行われる。また、当該測定値、又は当該測定値の分布による調光制御は、画素データとは独立して行われる。
【００３９】
また、ＬＥＤ２１を駆動するＬＥＤドライバ１６は、不揮発性メモリを有しており、当該不揮発性メモリには、温度センサ及び光センサの測定値、及び当該測定値の経年情報、経時変化情報がデータとして記憶される。調光制御部２８は、当該温度センサ及び光センサの測定値の経年情報、経時変化情報に基づいて輝度調整をなすように構成することができる。
【００４０】
なお、上記したバックライトセクション１９の輝度分布（温度、光強度分布）データの算出、収集は、コントローラ１５の制御の下、入力部２９へのユーザの入力に基づく所定の時間又は所定時間間隔で行われるように構成することができる。あるいは、入力部２９へのユーザの入力に応答して、例えば、分布データ収集を指令する指令スイッチの押下げ等の入力に応答して、実行されるように構成することができる。
【００４１】
上記した実施例において詳細に説明したように、映像輝度の動的変化、及びバックライトの各ＬＥＤのばらつき（輝度分布）の両者に対して最適な輝度調整を行うことができ、発光色のばらつき等を抑えて演色性が良好で均一な調整を行うことができる。
【００４２】
また、不揮発性メモリにバックライトＬＥＤの輝度分布情報を保持しているので、液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ装置の電源投入時の立ち上げ直後から最適な輝度調整を行うことができる。
【００４３】
従って、ＬＥＤの発光特性の個体差や、動作時等における温度の不均一、あるいはＬＥＤ素子の経時変化等によって、パネル全体にわたる明るさや演色性の均一性等は劣化してしまうという従来技術の問題を解決し、高画質で高性能な液晶ディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】液晶パネルの詳細な構成を模式的に示す図であり、走査線（ＳＬ）及びデータ線（ＤＬ）との交差位置にスイッチング素子（ＴＦＴ）が設けられていることを示している。
【図３】実施例の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、特に、バックライトパネルに関する詳細構成を模式的に示す図である。
【図４】バックライトパネルの詳細な構成を模式的に示す図であり、バックライトセクションには、ＲＧＢ−ＬＥＤ、温度センサ及び光センサが設けられていることを示している。
【符号の説明】
【００４５】
１０  液晶ディスプレイ装置
１１  液晶（ＬＣＤ）パネル
１２  バックライトパネル
１５  コントローラ
１６  ＬＥＤドライバ
１８  ディスプレイセクション
１９  バックライトセクション
２１  白色ＬＥＤ素子
２２  温度センサ
２３  光センサ
２５  分布検出器
２６  画素データメモリ
２７  分布データメモリ
２８  調光制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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