JP2002156950A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、表示画像の輝度を効率よく向
上させると共に、光源の発熱を抑制することにある。 【解決手段】本発明は、複数の画素が配置されたパネル
と、これら複数の画素に表示される画像を可視化する光
源と、この光源を制御する制御回路及び、映像信号の階
調特性制御回路を備え、上記光源の制御回路は第１の強
度を有する電流を光源に供給する第１の期間とこの第１
の強度と異なる第２の強度を有する電流を光源に供給す
る第２の期間とを含む周期を繰り返す機能を有し、該第
１の期間と該第２の期間は表示情報に従い制御回路によ
り制御されまた、上記階調特性制御回路は同じく表示情
報に従い常に良好なコントラストを得るように制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子やエ
レクトロルミネセンス素子（Electroluminescence Devi
ce）等を用いた表示装置に係り、その表示画面の輝度を
効率良く高め、該表示画面にて均一化させるために好適
な光源を有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子（液晶表示パネルとも呼ば
れる）やエレクトロルミネセンス素子（用いる蛍光材料
により有機系、無機系に別れる、以下、ＥＬ素子と呼
ぶ）、電界放出素子（Field Emission Device、以下、
ＦＥ素子と呼ぶ）等を用いた表示装置は、ブラウン管
（以下、ＣＲＴ：Cathode Ray Tubeと呼ぶ）のように表
示画面の裏側に電子線を２次元的に走査するための空間
を設けることなく画像表示を行う。従って、これらの表
示装置は、ＣＲＴに比べて、薄く軽量であること、消費
電力が低いこと等の特徴を持つ。これらの表示装置は、
その外観上の特徴からフラット・パネル・ディスプレイ
（Flat Panel Display）と呼ばれることがある。
【０００３】液晶表示素子、ＥＬ素子、ＦＥ素子等を用
いた表示装置は、ＣＲＴに対する上述の利点から、各種
用途においてＣＲＴを用いた表示装置に代わり広く普及
しつつある。この背景には、液晶表示素子やＥＬ素子等
の画質向上といった技術革新もある。一方で、近年、マ
ルチメディアやインターネットの普及により、動画表示
への要求が強くなってきており、液晶表示素子を用いた
表示装置においては、動画表示を実現するために液晶材
料や駆動方法による改善がなされている。しかしなが
ら、液晶表示装置に限らず、フラット・パネル・ディス
プレイと呼ばれる表示装置において、従来のＣＲＴと同
等の画像を表示するための高輝度化も重要な課題となっ
ている。
【０００４】ＣＲＴと同等の動画表示を得るためには、
電子銃から輻射される電子線を各画素に走査し、夫々の
画素の蛍光体を発光させるインパルス型発光が必須であ
る。
【０００５】これに対して、例えば液晶表示装置は蛍光
灯による光源ユニットを用いたホールド型発光のため、
完全な動画表示が困難とされてきた。
【０００６】液晶表示装置に係る上記課題を解決する手
法として、液晶セル（基板間に封入された液晶層）の液
晶材料あるいは表示モードの改良と、光源に直下型光源
ユニット（液晶表示素子の表示画面に対向させて複数の
蛍光灯を配置する光源構造）を用いる方法が報告されて
いる。図１６は、動画表示向けに提案された直下型光源
ユニットの点灯動作方法の一例を示した図であり、表示
画面（破線枠）に対向させて管状ランプ８本を配置した
直下型光源ユニットのレイアウトと、夫々のランプの各
点灯開始時間のタイミングを輝度波形として示す。図１
６に示す輝度波形は、図の上側に凸となるとき輝度が高
まることを表している。図１６から明らかなように、夫
々の蛍光管の点灯開始時間は、上側に配置されたものか
ら下に配置されたものへと順次ずらされている。この一
連の点灯動作は、画像表示信号の走査周期に同期され、
１フレームの画像表示期間（表示画面の全画素に表示信
号を送る期間）毎に繰り返されていた。（「液晶」誌，
Vol. 3, No. 2 (1999)，p99-p106参照） 一方、液晶表示装置に伝送される動画信号の場面に応じ
て光源の輝度を変調する技術がある。この技術は、動画
信号を構成する画像毎に液晶表示装置に伝送される表示
信号の最大輝度データ、最小輝度データ、並びに平均輝
度データを読み出し、これらのデータに応じて光源に供
給される電流（以下、ランプ電流）を制御する。通常ラ
ンプ電流を基準電流（例えば、４．５ｍＡ）とすると、
全体的に明るい画像の場合にはランプ電流をある期間に
おいて基準電流より高く（例えば、８ｍＡ）設定し、そ
の後基準電流に戻す。逆に全体的に暗い画像の場合には
ランプ電流を基準電流より低く（例えば、１．５ｍＡ）
設定する。（「日経エレクトロニクス」誌，1999.11.1
5，no. 757, 1999, p139-p146参照） この設定により、前者（全体的に明るい画像）の場合、
基準電流より高い電流を光源に供給する分、光源の温度
上昇も大きい。蛍光灯の場合、その温度上昇により蛍光
灯内の水銀（Ｈｇ）蒸気圧が上昇し、当該蛍光灯内にて
水銀原子（水銀蒸気量）が増加する。一方、蛍光灯内に
余剰の水銀原子が存在すると、水銀原子と電子との衝突
により蛍光灯内で生じた紫外線が水銀原子に吸収される
確率が高くなり、蛍光灯自体の輝度は低下する。この影
響を避けるため、上記期間にてランプ電流を上記基準電
流より大きく設定した後、蛍光灯内の水銀蒸気圧が変化
する前にランプ電流を基準電流に戻す。このようにラン
プ電流を変化させることにより、蛍光灯の輝度をこれに
基準電流を供給したときのそれより高くする。また、後
者（全体的に暗い画像）の場合、光源の輝度が高いと黒
又はこれに近い色を表示する画素からのわずかな光の漏
れを抑えることが必要となる。全体的に暗い画面では、
画面内で最も光透過率を高く設定した画素においても透
過させるべき光の絶対量は小さい。このため、ランプ電
流を基準電流より低く設定し、光源の輝度を抑えて黒又
はこれに近い色を表示する画素からの光の漏れを絞ると
ともに、光源における消費電力を低減させる。
【０００７】この２つの技術の組合せから、動画全体で
みた映像における輝度のダイナミックレンジ（最大輝度
／最小輝度の比）は従来の２.８倍に、そのコントラス
ト比は４００〜５００：１と従来の液晶表示装置の２倍
以上に夫々広がる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置において
上述の直下型光源ユニットの点灯動作を順繰りに行う技
術を実施する場合、例えば直下型光源ユニットに搭載す
る蛍光灯の本数を増やすと、１周期（１フレーム分に相
当）の点灯動作期間中に占める各蛍光灯の発光時間が短
くなってしまう。このため、直下型光源ユニット全体で
の輝度効率が低下した。
【０００９】また、表示画像の輝度を上げるために各蛍
光灯に印加する電力を増やすと蛍光灯の発熱により液晶
セルが局所的に熱せられ均一性も低下した。
【００１０】液晶表示装置における画像表示は、これに
搭載される液晶表示素子の液晶セルに封止された液晶分
子を当該画像情報（液晶セルに印加される電界）に対応
する方向に配向させ、液晶セルの光透過率を所望の値に
設定して行う。このため液晶セルにおける液晶分子が画
像情報に応じた方向へ確実に配向させる上で、液晶セル
内の粘度を適正な値に保つことが望ましく、該液晶セル
に増粘剤又は減粘剤を液晶分子とともに封入することが
ある。しかし、液晶セルの温度が局所的に上昇すると、
この部分において粘度が下がり、液晶分子の一部の向き
がランダムになる（液晶層の等方相化）。
【００１１】従って、この部分の液晶セルだけ、液晶分
子に印加される電界に対応しない光透過率を示し、この
ため、横電界型の液晶表示装置での表示輝度を３００ｃ
ｄ／ｍ２より高くすることは事実上不可能である。
【００１２】また、上述の動画信号を構成する画像毎に
光源の輝度を調整する技術を、液晶表示装置に実施した
場合、全体的に明るい画像を表示するときの光源に供給
されるランプ電流を上記基準電流より高い値から当該基
準電流に下げるタイミングの設定が実用上困難である。
上述のとおり、光源の輝度をこれに基準電流を供給した
ときの値より高めるには、一旦上記基準電流より大きく
設定したランプ電流を蛍光灯内の水銀蒸気圧が変化する
前に基準電流に戻さなければならないが、このようにラ
ンプ電流を切替えるタイミングは、例えば光源（蛍光
灯）の温度変化の測定データと光源輝度との相関に基づ
き経験的に設定せざるを得ない。また、表示装置の使用
条件、例えば、室温などの相違まで考慮するとなると、
ランプ電流を切り替えるタイミングの設定は極めて困難
である。更に、この技術では各々の画像の明るさに応
じ、夫々の画像表示時刻の光源輝度を変化させるため、
画像毎のコントラスト比は従来の液晶表示装置で達成し
得る程度に留まる。これを言い換えれば、この技術を液
晶表示装置に適用しても、静止画像のような一定期間
（複数フレームの画像データが液晶表示装置に伝送され
る期間）にわたり画像の明るさがほとんど変動しない映
像を表示する場合、そのコントラスト比を向上させるこ
とはできない。
【００１３】本発明の目的は、表示画像の輝度を効率よ
く向上すると共に、光源の発熱を抑制した液晶表示装置
及びその制御方法を提供することにある。
【００１４】又は、本発明の目的は、動画でのボケを改
善した液晶表示装置及びその制御方法を提供することに
ある。
【００１５】又は、本発明の目的は、コントラストを向
上した液晶表示装置及びその制御方法を提供することに
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、液晶パネルと、該液晶パネルに設けられこれを照射
する光源が備えられた液晶表示装置において、光源は第
１の発光輝度と第２の発光輝度からなる周期を有し，該
周期中の第１の発光輝度と第２の発光輝度の時間比率を
外部から供給される表示データに基づいて変えるように
した。ここで、第１の発光輝度は第２の発光輝度よりも
高く、一例として前記周期における前記第１の発光輝度
の時間比率を、前記表示データが動画の場合には６０％
より小さく、前記表示データが静止画の場合には６０％
以上とする。また、第２の発光輝度は、第１の発光輝度
の残像、輝度が低い場合の再現性を向上させるため実質
的に０とする。
【００１７】また、制御回路構成の一例としては、表示
データを少なくとも１フレーム分記憶するデータ格納部
と、データ格納部に格納された表示データと入力される
表示データとで対応する画素を比較するデータ比較部
と、データ比較部による比較結果に応じて、周期におけ
る前記第１の発光輝度の時間比率を制御する信号を出力
するパルス制御部とにより構成した。
【００１８】データ比較部により比較される比較画素
は、その分布を前記液晶パネルの表示部中央近傍に集中
させたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【００１９】また、複数の光源に対応させるべく、制御
回路は、各光源に対応させて表示パネルの領域を定義
し、各領域毎に表示データに基づいて、前記第１の発光
輝度と第２の発光輝度の開始時間を外部から供給される
表示データに基づいて変えるように構成した。
【００２０】制御回路構成の別の一例としては、Ｒ、
Ｇ、Ｂ各映像データから輝度データを生成する輝度デー
タ生成制御部と、生成した輝度データから1画面分の入
力映像データに対する輝度分布状態を検出する輝度分布
検出制御部と、輝度分布検出結果に従って階調特性を制
御する折線ポイント階調制御部と、前記輝度分布検出結
果に従ってバックライトの調光制御を行うバックライト
調光制御部と、１画面の表示データに対しバックライト
の発光タイミングを制御するブリンク・バックライト制
御部とにより構成構成した。
【００２１】また、制御回路構成例としては、上記２つ
の例に示す構成の双方を兼ね備えた構成においても何ら
問題はない。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明は、複数の画素が配置され
たパネルと、これら複数の画素に表示される画像を可視
化する光源と、この光源を制御する制御回路を備え、そ
の制御回路は、第１の期間には第１の強度を有する電流
を光源に供給し、第２の期間には第２の強度を有する
（第１の強度とは異なる）電流を光源に供給し、この第
1の期間と第2の期間とを周期的に繰り返し、かつその周
期において上記光源から輻射される光の強度（その周期
の間の光の輝度の積分値）は、同一期間における上記光
源が定格電流で点灯させた場合の輝度の積分値より高く
なるように制御する。なお、定格電流で点灯させたとき
の輝度の積分値は、点灯後約３０分後の輝度が安定した
状態のものを積分対象とした。
【００２３】また、表示装置が液晶表示装置の場合、パ
ネルは夫々が対向するように配置された一対の基板（少
なくとも一方は光源からの光を透過させるに十分な光透
過率を有する）と、この一対の基板間に封入された液晶
層（液晶分子又はこれと減粘剤等の添加物を含む）を備
え、一対の基板の少なくとも一方には、画素を構成する
電極とこれに画像情報を伝送する信号線が設けられる。
このように構成されたパネルは、液晶表示パネル（Liqu
id Crystal Display Panel）又は液晶表示素子（Liquid
Crystal Display Element）と呼ばれる。光源は、パネ
ルの少なくとも一方の面に蛍光灯、又はこの蛍光灯と光
学的に結合された光学素子（例えば、導光板）を対向さ
せて配置される。近年では、蛍光灯に代えて複数の発光
素子をパネルに沿って配置した発光素子アレイを用いる
ものも提案されている。
【００２４】本発明による表示装置において、光源に供
給される第１の電流と上記第２の電流の大小関係は、特
に限定されない。しかし、この表示装置を従来と同様、
連続的に光源を点灯させて利用する場合をも考慮する
と、第１の電流に対し第２の電流を小さく設定すること
が望ましい。
【００２５】なお、液晶表示素子おいて、第１の電流値
並びに第２の電流値、及び第１の期間並びに第２の期間
における時間配分を、表示装置へ伝送される映像信号か
ら表示すべき画像の輝度を算出し、それに合せて調整し
てもよい（観点１’）。特に、輝度やコントラストを高
くする必要のない画像データに対しては、第１及び第２
の電流の特に大きい方の値を押さえ、消費電力を節約す
る。この場合、周期において上記光源から輻射される光
の強度（その周期の間の光の輝度の積分値）は、同一期
間における上記光源が定格電流で点灯させた場合の輝度
の積分値より低くなってもかまわない。
【００２６】以下、本発明の具体的な実施形態をこれに
関連する図面を参照して説明する。
【００２７】以下の説明にて参照する図面で、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
【００２８】図１は本発明による液晶表示モジュールを
搭載した液晶表示装置の概略構成図である。図１におい
て、８は蛍光灯、２０は直流電圧源入力端子、２１はイ
ンバータ回路、２３は調光回路、２５はスイッチング制
御回路、２７は液晶パネル、２８は液晶表示モジュー
ル、２９はテレビ入力端子、３０はビデオ入力端子、３
１はＳ入力端子、３２はアナログＰＣ入力端子、３３は
デジタルＰＣ入力端子、３４はアナログ映像処理制御
部、３５はデジタル映像処理制御部、３６は液晶表示装
置を各々示す。
【００２９】図１において液晶表示装置３６は、映像入
力としてテレビ入力端子２９、ビデオ入力端子３０、Ｓ
入力端子３１などからの主に動画及び、アナログＰＣ入
力端子３２ 、デジタルＰＣ入力端子３３などからの主
に静止画を可能とする。入力されたアナログ映像データ
はアナログ映像処理制御部 ３４において、輝度−色信
号分離処理、アナログ−デジタル変換処理などを施し、
デジタル映像データとしてデジタル映像処理制御部３５
に出力する。デジタル映像処理制御部３５ではインター
レース−ノン・インターレース変換処理、拡大処理など
を施して液晶表示モジュール２８に出力する。液晶表示
モジュール２８では、入力されたデジタル映像データ(D
ATA)を液晶パネル２７に入力すると共に、スイッチング
制御回路２５に入力する。スイッチング制御回路２５で
は、この入力されたデジタル映像データ(DATA)の状態を
検出し、検出信号を調光回路２３に出力する。調光回路
２３はこの検出信号の状態に従って、良好な表示状態を
得るための調光制御信号をインバータ回路２１に出力す
ることで蛍光灯 ８の光源制御を行うものである。
【００３０】以下、各部の詳細について順次説明する。
【００３１】図３及び図４は、各々、（ａ）液晶パネル
の構造を概念的に描いた断面図と（ｂ）液晶表示装置に
据え付けられる光源ユニットの斜視図を示したものであ
る。いずれの図においても、液晶パネルは各々の主面が
対向するように配置された一対の基板３とこれらの間に
挟持された液晶層（液晶分子、又はこれと減粘剤等との
混合物が封入される）２からなる液晶表示素子と蛍光灯
８が搭載された光源ユニット１０を備える。図３（ａ）
及び図４（ａ）においても、基板３における液晶層２と
は反対側の主面に偏光板１が設けられる。また、一対の
基板３のうち少なくとも一つは、液晶層２側の主面に複
数の画素（図示せず）が２次元的に配置される。図３
（ａ）及び図４（ａ）のいずれに示した液晶パネルにお
いても、使用者は図の上側から基板３の主面を通して画
像を見ることができる。
【００３２】図３に示す液晶パネルは、その光源ユニッ
ト１０における蛍光灯８の配置からサイドライト型（又
はエッジライト型）と呼ばれる。この光源ユニット１０
は、上記液晶表示素子の下面に対向するように配置され
た四辺形の上面を有する導光板１１と、この導光板の少
なくとも一側面（四辺形の一辺）に沿って配置された管
状の蛍光灯８と、この蛍光灯８から導光板の反対側へ輻
射される光を導光板の側面に入射させる反射器７と、導
光板内をその下面に向けて伝播していく光をその上面に
向けて反射させ且つ液晶表示素子の下面に照射させる反
射フィルム９とを備える。導光板１１の上面と液晶表示
素子の下面の間には、例えば一対の拡散フィルム６とこ
れに挟まれたプリズムシート５を含む光学シート群４が
配置される。サイドライト型の液晶パネルでは、液晶表
示素子の下面は蛍光灯８と対向せず、図３（ｂ）に示す
導光板１１の上面に対向するように配置される。
【００３３】これに対し、図４に示す液晶パネルは、光
源ユニット１０における複数の蛍光灯８が液晶表示素子
の下面に対向するように（図４（ａ）に示すように液晶
パネルの直下に）配置されることから直下型と呼ばれ
る。直下型の液晶パネルに用いられる光源ユニット１０
では、蛍光灯８から図の下側に輻射される光を反射させ
て図の上側（液晶表示素子の下面）に照射するように反
射器７が配置され、複数の蛍光灯８とこれらの間隙とに
おける光強度のバラツキを解消するための起伏が形成さ
れている。光源ユニット１０と液晶表示素子との間に
は、サイドライト型と同様に光学シート群４が配置され
ているが、サイドライト型の光学シート群４で光学ユニ
ット１０側に配置される拡散シート６は拡散板６ａに置
換えられている。この拡散板６ａには、上述の複数の蛍
光灯８とこれらの間隙とにおける光強度のバラツキを解
消するための光学的なパターンが形成されている。
【００３４】なお、サイドライト型の液晶パネルの詳細
な解説は例えば特開平７−２８１１８５号公報に、直下
型の液晶パネルの詳細な解説は例えば特開平５−２５７
１４２号公報に夫々記載されている。
【００３５】上述の液晶パネルでは、液晶層２への印加
電界の増減により、その光透過率を設定して画像を表示
する。例えば、液晶層２において、液晶分子をねじれ角
が９０゜前後で配向させたＴＮ型や垂直配向型のＴＦＴ
（Thin Film Transistor）駆動の液晶表示装置（アクテ
ィブ・マトリクス型）や、ねじれ角が２００から２６０
゜で配向させたＳＴＮ型の時分割駆動の液晶パネル（パ
ッシブ・マトリクス型）では、液晶層２への印加電界の
増加に従って、その光透過率は最大値（白画像）から最
小値（黒画像）に変化する。
【００３６】一方、液晶層２に印加する電界を基板面に
沿った方向に印加する横電界型と呼ばれるＴＦＴ駆動の
液晶パネルでは、液晶層２への印加電界の増加に従っ
て、その光透過率は最小値（黒画像）から最大値（白画
像）に変化する。
【００３７】ＴＮ型や垂直配向型のＴＦＴ駆動の液晶パ
ネルの場合、液晶層２の屈折率異方性Δｎとセルギャッ
プ（液晶層２の厚み）ｄの積Δｎｄは０．２から０．６
μｍの範囲がコントラスト比と明るさを両立させる上で
望ましく、ＳＴＮ型液晶パネルのΔｎｄは０．５から
１．２μｍの範囲が、横電界型のＴＦＴ液晶パネルのΔ
ｎｄは０．２から０．５μｍの範囲が好ましい。
【００３８】このように構成された液晶パネルにおける
本発明の実施態様の概要を、上述の観点に沿って説明す
る。
【００３９】図２は、観点１に基づく本発明を液晶表示
装置に実施したときの同期信号（画像情報の伝送タイミ
ング）、画像表示信号、光源の点灯信号、及び光源ユニ
ットから輻射される光の輝度波形を示す図である。光源
の点灯信号は、第１電流ｉIをΔｔIの時間（第１の期
間）に光源に供給し、次いでこの第１電流より小さい第
２電流ｉIIをΔｔIIの時間（第２の期間）に光源に供給
し、この時間の和であるΔｔI＋ΔｔIIの動作周期を繰
り返す波形として示される。この例では、ΔｔIとΔｔ
IIとを等しく設定した、すなわち５０％のデュティで電
流を光源に供給し、第２電流ｉIIの値は略０ｍＡに抑え
ることにする。従って、上記動作周期にて光源が消費す
る電力で一定の電流を光源に供給することを想定する
と、その電流値は第１電流と第２電流の中間値ｉCONST
として図示される。
【００４０】そして、光源の輝度波形からｉCONSTに相
当する輝度は、第１電流に相当する輝度（所定時間の第
１電流の供給により輝度が到達する値）ＩIと第２電流
に相当する輝度（所定時間の第２電流の供給により輝度
が到達する値）ＩIIとの中間値ＩCONST（破線）に相当
すると予測される。しかし、動作周期の複数分の時間に
おいてｉCONSTの電流を連続的に流すと光源の温度が次
第に上昇するため、光源内部における光の損失が徐々に
増加する。このため、光源の輝度は実際にはＩ
CONST（破線）より低いＩCONST'（実線）の値を示す。
また、時間経過による光源の温度上昇により、ＩCONST
（破線）とＩCONST'（実線）との差はΔI１からΔI２に
徐々に広がる。
【００４１】これに対し、第１電流ｉIを光源に供給す
る時間ΔｔIを、第１電流ｉIによる光源の温度上昇があ
る値に到達する所要時間より短く設定すると、第１電流
ｉIに対応した輝度の光を光源内で損失することなく取
り出すことができる。図５は、光源の一つとして用いら
れる冷陰極管に関し、（ａ）管内温度（管内における水
銀蒸気圧でも等価できる）と輝度の関係、及び（ｂ）冷
陰極管に設けられた一対の電極に供給される電流と輝度
の関係を示す。冷陰極管の輝度は、その管内の水銀蒸気
圧、言い換えれば管内に存在する水銀ガスの量に依存
し、この水銀ガス量がある値（この例では水銀蒸気圧に
して４．７Ｐａ）以下の場合、水銀ガス量の増加に応じ
て管内における温度も増加し、冷陰極管自体の輝度も上
昇する。しかし、水銀ガス量がこのある値を越えると管
内で生じた光が徐々に水銀ガスにより吸収され、その結
果、冷陰極管の輝度も減少する。このような傾向は、冷
陰極管や水銀ガスに限らず、管球がその内部に励起材料
を含む限りにおいて認められるものである。例えば、キ
セノンランプでも冷陰極管と同様な現象が生じる。
【００４２】また、冷陰極管内の水銀蒸気圧は、冷陰極
管内の温度にも等価でき、更に冷陰極管内の温度は冷陰
極管に設けられた一対の電極間に供給する電流に応じて
上昇する。従って、冷陰極管に電流を連続的に供給する
場合、その電流値の上昇に応じて輝度の上昇は飽和し、
ある値で飽和する。（図５（ｂ）参照）。
【００４３】しかしながら、図２の第１期間ΔｔIにお
ける光源の輝度波形が示すように、電流ｉIを冷陰極管
に供給すると、その輝度は徐々に上昇する。このことか
ら、所定の電流を冷陰極管に供給したときの管内温度の
上昇は、電流ｉIの供給開始時刻に対してある遅延を伴
って生じることは明らかである。さらに、液晶表示装置
での画像データ信号の書き換え周期、例えば６０Ｈｚで
の１６．７ｍｓ（ｍｓ＝ミリ秒）、１２０Ｈｚでの８．
４ｍｓ（これらの値は動画表示に好適）を考慮すると、
上記光源の動作周期をこの周期以下に設定することが望
ましいが、この動作周期に対応させて上記第１及び第２
期間の時間配分及び上記第１及び第２電流を設定する
と、上記温度上昇の影響を低減することができる。先に
参照した各冷陰極管のカタログから、冷陰極管の定格電
流（その値の一例：６ｍA）で連続的に点灯した場合、
冷陰極管の周囲温度に応じて次の知見が得られる。
【００４４】（１）４０℃の周囲温度では点灯開始から
約１５０秒で輝度は飽和２００秒経過後も輝度減少が認
められない。
【００４５】（２）６０℃の周囲温度では点灯開始から
約１５秒で輝度は最大値を示し、その後輝度は緩やかに
減少し、２００秒経過後には最大値の９０％に到る。
【００４６】（３）８０℃の周囲温度では点灯開始から
約１０秒で輝度は最大値を示し、その後の約１０秒間で
輝度は最大値の８０％まで急激に減少し、以降、点灯開
始から２００秒経過後に掛けて輝度は緩やかに減少す
る。
【００４７】これらの知見に基づき、本発明者等は冷陰
極管の定格電流の２倍程度に第１電流を設定したとして
も、その第１電流に対して小さく設定される第２電流の
値及びその供給時間（第２の期間）を調整することによ
り冷陰極管の温度上昇を抑止できることを着想し、その
効果を確認した。
【００４８】一方、上記第２の期間では第１電流より小
さい第２電流を光源に供給するため、光源の輝度が低下
する。しかしながら、第２の期間における輝度低下は液
晶表示素子を透過する光の輝度（以下、パネル輝度）で
見ると、その影響は予想外に小さい。第２電流を０ｍA
に設定したときの上記ΔｔI＋ΔｔII分の動作周期（デ
ュティ：５０％）におけるパネル輝度の積分値で比較す
ると、第２の期間に生じる光源の残光に関して次の知見
が実験的に得られた。（図６参照） （４）液晶表示素子の画素を白表示した（この画素に光
透過率を最大とする映像信号を送った）とき、その画素
を透過する光の減衰は予想以上に小さく、その表示輝度
の積分値は、上記動作周期において同じ電力で光源を連
続点灯させたときの値より大きくなった。
【００４９】（５）液晶表示素子の画素を黒表示した
（この画素に光透過率を最小とする映像信号を送った）
とき、その画素を透過する光の減衰は十分に大きく、そ
の表示輝度の積分値は、上記動作周期において同じ電力
で光源を連続点灯させたときの値の半分程度に抑えられ
た。
【００５０】液晶表示装置に限らず、表示装置に要求さ
れる最大輝度は、複数画素のうちの最も明るく（白く）
表示される画素の輝度となる。その他の画素、特に最も
暗く（黒く）表示される画素や、これに近い階調（暗い
灰色）で表示される画素において、これらの表示輝度が
上がると表示画面全体が白けた映像となり、液晶表示装
置の使用者にはＣＲＴに対して見劣りのするものと受け
取られる。
【００５１】しかし、本発明者等が実験的に得た上記
（４）及び（５）の知見は、上述のように所定のデュテ
ィで光源に供給する電流を変調すれば、電流を連続的に
供給してきた従来の手法に比べ、表示画面において最も
明るく表示される画素の輝度を高め、逆に最も暗く表示
される画素の輝度を抑えられることを証明した。さら
に、知見（４）及び（５）は上記デュティにおける消費
電力を等しくした場合、光源を連続点灯したときに比べ
て上記最大輝度が格段に向上することを証明した。
【００５２】この現象の根拠は完全に解明されていない
が、電流値を抑えた期間（上記第２の期間）における光
源の残光が、光透過率を一定の高さ以上に設定した画素
において、予想以上にその輝度を保持したことは実験結
果から明らかである。以上の考察により、本発明は既に
述べたその目的及び他の目的を達成することは明らかで
ある。
【００５３】なお、知見（４）及び（５）は、液晶表示
装置のパネル輝度をＥＩＡＪ（日本電子機械工業会規
格）のＥＤ−２５２２に規定される条件に準拠して測定
し、可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）における波
長毎のスペクトル強度を視感度補正（人間の目が実際に
感じる光の量に換算）して得られた結果から導いた。こ
の測定は、液晶表示装置を暗室に置き、輝度計を液晶表
示素子から５０ｃｍ離し且つその表示領域に対して垂直
に配置して実施する。このような測定を行うに好適な輝
度計としては、例えばフォトリサーチ社製のＰＲ７０４
型があり、この装置により輝度を単位立体角あたりの光
束の値を測定距離や測定面積に依存しない値として求め
ることができる。また、例えば上記ΔｔI＋ΔｔII分の
動作周期といった所望の時間における輝度の積分値、そ
の時間における輝度の変動、及び液晶表示素子の表示画
面内の輝度分布を夫々測定することができる。なお、先
述のコントラスト比は一般的には、「表示画面全体を白
表示したときの輝度／表示画面全体を黒表示したときの
輝度」の比で求められる。この一般的な手法に代えて、
表示画面（画像を形成する画素）の一部を白表示させ
（その画素部にこれらの光透過率を最大にする映像信号
を送り）、かつ表示画面（画像を形成する画素）の他の
一部を黒表示させる（その画素部にこれらの光透過率を
最小にする映像信号を送る）テストパターンを液晶表示
素子に表示し、白表示部の輝度と黒表示部の輝度とを算
出し（この時算出する各表示領域サイズは同数とす
る）、その輝度比としてコントラスト比を求めてもよ
い。
【００５４】観点１に基づく本発明の液晶表示装置への
適用に際し、上述のように液晶表示装置での画像データ
信号の書き換え周期（６０Ｈｚで１６．７ｍｓ、１２０
Ｈｚで８．４ｍｓ）に対し、上記光源の動作周期をこの
周期以下に設定する場合、これに用いられる液晶材料
（液晶層）の応答時間をデータ信号の書換え周期（上記
１６．７ｍｓ又は８．４ｍｓ）以下に抑えるよう、その
材料の調合を行うことが望ましい。しかし、液晶材料の
応答時間がデータ信号の書き換え周期に比べて著しく遅
い場合は、ゴースト現象（多重輪郭）が発生する。この
ためデータ信号の書き換え周期と上述した光源の動作周
期とのタイミングをずらす方が好ましい。
【００５５】従って、図２に示した第１期間ΔｔIと第
２期間ΔｔIIとからなる周期と表示画像信号の書き換え
周期（図２における同期信号Ｖsyncの周期）との間に、
所定の位相差を設定することにより、異ならせるとよ
い。
【００５６】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
更なる詳細に関し、以下の実施例により説明を加える。
【００５７】＜実施例１＞本実施例では、図３に示すサ
イドライト型液晶表示装置を夫々の厚みが０．７ｍｍの
一対のガラス基板３を用いて構成し、その一方の基板に
はＴＦＴ駆動のための薄膜トランジスタを画素毎に形成
した。この一対の基板３間に挟持される液晶層２は、誘
電率異方性Δｎεが正で、Δｎｄは０．４１μｍとし
た。また、液晶層２に封入された液晶分子のツイスト角
は９０度としたが、より液晶の応答速度を速くするため
には７０度等の低ツイスト角化が望ましい。ツイスト角
を抑える場合、これに適したΔｎｄはさらに小さくなる
ため（例えば、０．３５μｍ）、セルギャップを縮める
ことが必要である。
【００５８】本実施例にて用いる光源ユニット１０は、
図３（ｂ）の斜視図に示すような外径４ｍｍφの蛍光灯
（冷陰極管）８を導光板１１の長辺方向に各１本、計２
本配置した構造を有する。ここでは図に示さないが、輝
度向上のための拡散シート、再帰偏光反射フィルムや、
出射光の角度依存性を制御するレンズシートを配置して
もよい。
【００５９】本実施例では、上述の第１電流を１０ｍ
Ａ、第２電流を０ｍＡとして、デュティ５０％で蛍光灯
８に供給した。蛍光灯８の表面温度は、図７（ａ）に示
すように時間とともに上昇する。一方、輝度は、図７
（ａ）に示すように時間ととともに上昇し、その後一時
的に減衰し、まもなく飽和した。この実施例では、デュ
ティを６０％に設定した上述の観点３の例に比べて輝度
の減衰は低い。
【００６０】このようにデュティを５０％以下に設定す
ると、蛍光灯８の中央部の温度上昇が７０℃以下に抑え
られ、また液晶表示素子（液晶表示パネル）の表示領域
（有効表示領域）の輝度の最大値と最小値の差がその平
均値の２０％以上となる。また、デュティを５０％以下
に抑えても輝度の最大値を２００ｃｄ／ｍ２以上とする
ことができ、輝度の最小値を２ｃｄ／ｍ２以下に抑える
ことができる。
【００６１】ところで、光源ユニットに用いられる蛍光
灯のランプ直径は通常２．６ｍｍ程度であるが、ガラス
肉厚を厚くした直径３ｍｍタイプや、さらに内径を太く
しガス、水銀含有量を増した直径４ｍｍ以上のタイプの
使用も可能である。一般にランプ直径を大きくすると、
表面積が大きくなるため放熱に有利である。さらに点灯
電圧の低下や、ランプ寿命（輝度半減値）の延長といっ
た作用もある。また、直径（外径）２．６ｍｍの冷陰極
管（蛍光灯）を用いた場合、その長さによらず管電流６
ｍＡ以上印加すると発熱により、発光効率（輝度）が低
下する。これに対し、本実施例では蛍光灯８の外径を大
きくすることで、その発熱の影響を抑えた。このため、
供給電流による蛍光灯内での放電効率も上がり、デュテ
ィを５０％に抑えても十分な輝度を得ることができた。
【００６２】本実施例において、図８に示した調光回路
により、光源の点灯周期における上記第１期間（点灯期
間）又は上記第２期間（休止期間）の比率の変化、光源
のランプを点灯させる印加電力の変化を設定し、あるい
はこれらの設定を併わせて行ってもよい。点灯周期にお
ける調光（図９の輝度波形信号に示すように点灯期間あ
るいは休止期間の比率の変化による調光）では、上記点
灯周期を点灯期間あるいは休止期間のいずれか一方のみ
に設定することも可能である。従って図９に示すように
前記光源の点灯周期において、ランプを全点灯すること
なく、常に休止期間を設けることで発光効率を改善する
こともできる。また図１０のように高輝度を得るときの
み、ランプを点滅させてもよい。
【００６３】尚、図９において、輝度高の範囲としては
３００ｃｄ／ｍ２以上、輝度中の範囲としては、２００
〜２５０ｃｄ／ｍ２を含む２００〜２９９ｃｄ／ｍ２、
輝度低は１００ｃｄ／ｍ２を含む１９９ｃｄ／ｍ２以下
と定義する。
【００６４】＜実施例２＞次に、この実施例では、動画
表示に適した光源の変調点灯に関して説明する。
【００６５】液晶表示装置においてブラウン管と同等の
動画表示特性を得るためには、光源を常時点灯から、点
灯と休止期間をそれぞれ有する点滅点灯にすることで、
ＣＲＴのようなインパルス型発光が可能である。この
時、図９の夫々に示すようにデータ書き換え周期（ここ
ではVsyncの周期）は一定に保ち、点滅の周期を変える
こともできる。
【００６６】このようにして、点滅点灯する光源ユニッ
トを用いる液晶表示装置においてもＣＲＴと同等のイン
パルス型発光が実現でき、動画表示が可能となる。従来
の光源ユニットは、画像信号が明表示、暗表示によら
ず、蛍光灯が常に点灯（連続点灯）しているためエネル
ギー効率が悪かった。これに対し画像信号の情報量に合
わせて、光源の照射量を制御することで、蛍光管の発光
効率が向上し、消費電力の節約、ランプ温度の上昇抑制
によるさらなる輝度向上を図ることが可能となる。すな
わち、画像が暗い時には光源の照射量を減らし、画像が
明るい時には照射量を増加させ、これにより輝度と階調
特性の関係、いわゆるトーンカーブ特性も背景の明るさ
や、画像信号に合わせて制御することが可能となる。こ
のように画像信号の明暗の情報によって、上記第１期間
（点灯期間）と上記第２期間（第２電流を０ｍＡとする
場合、休止期間）の時間比率を変えることで光源の照射
光量を制御する。
【００６７】また、画像信号の動きの情報量により点灯
期間と休止期間の時間比率を変えることで、動きの速い
場合は点灯時間を短くすることでより美しい動画表示が
可能である。すなわち、映像信号の状態に合わせ、動き
の遅い場合には液晶の応答速度の遅さは問題とならない
ため、入出力のフレーム周波数は一致させ、この出力フ
レーム周波数に対応させて前記光源の点灯期間と休止期
間も出力フレーム周期で制御する（図１１(a)）。次
に、上記に対し映像信号の動きが速い場合には、液晶の
応答速度を改善（高速化）するために、入力フレーム周
波数に対し出力フレーム周波数を２倍速化し、ダミーデ
ータを挿入する。これに対応させて前記光源の点灯期間
と休止期間も出力フレーム周期で制御する（図１１
（ｂ））。
【００６８】さらに、上記に対し映像信号の動きが速い
場合には、入力フレーム周波数に対し出力フレーム周波
数を３倍速化し、より多くのダミーデータを挿入するこ
とで応答速度を改善する。これに対応させて前記光源の
点灯期間と休止期間も出力フレーム周期で制御する。
（図１１（ｃ）） この時、前記光源の点灯期間と休止期間の比率によら
ず、各点灯周期間における該光源を発光させるためのラ
ンプに印加される電流実効値が概ね一定となるように制
御するとよい。また、前記電流実効値を変化させること
により光源の照射光量を変化させることもできる。ま
た、上記休止期間の輝度を図１２に示すように完全に０
とするのではなく、ある一定の輝度とすることで、画面
全体が高い輝度の場合であっても、十分な輝度を確保す
ることができる。もちろん、休止期間の輝度を高める期
間はある程度短くすることが望ましい。
【００６９】さらに完全な動画表示を行うためには、光
源ユニットをインパルス型発光するだけではなく、図１
６に示すように画像信号のデータ走査タイミングと光源
の点滅のタイミングを同期させる必要がある。一般に画
像信号のデータ走査タイミングとして、垂直あるいは水
平同期信号、フレーム信号、走査ライン信号等があり、
これらの走査周期と点滅周期を等しくし、走査タイミン
グを同期させる。このような場合は直下型の光源ユニッ
トの利用が望ましく効果が大きいが、サイドライト型の
光源ユニットにおいても上下分割により可能である。
【００７０】上下分割したサイドライト型では、前記光
源における点灯期間と休止期間からなる周期が表示画像
信号の書き換え周期と等しく、かつ前記表示装置の信号
走査線がｎ本からなる時に、ｎ／２本目の信号走査の開
始時間が該光源の点灯開始時間と同期させてもよい。す
なわち画面の中央で画像信号と光源の点滅を同期させる
ことで動画表示が可能となる。さらに前記光源における
点灯期間と休止期間からなる周期と表示画像信号の書き
換え周期とが等しく、かつ前記表示装置の信号走査線が
ｎ本からなる時に、ｎ＝１本目の信号周期の開始時間が
該光源の点灯開始時間から一定時間遅延させてもよい。
ここで、この遅延時間をｎ／２本目の信号走査の開始時
間とした場合、前記方法と同じ結果となる。
【００７１】また、前記光源の休止期間が点灯時間の１
／２０以上、休止期間中の輝度が点灯時間中の輝度の９
０％以下とすることが動画表示には有効である。
【００７２】さらに美しい動画表示を得るには、対向配
置された少なくとも一方が電極を有した一対の基板及び
該基板間に挟持された液晶層からなる液晶パネルと、上
記電極に表示画像信号に応じた電圧を印加するための制
御手段と、液晶パネルを照射する光源が備えられた液晶
表示装置であって、上記光源がランプとランプの出射光
を反射する反射器と反射された光を液晶層に導く導光板
からなり、該導光板の側面の少なくとも１辺の長さ方向
にランプが配置され、該光源が点灯期間と休止期間から
なる周期を有し、かつ該周期中の点灯期間と休止期間の
時間比率と該光源を発光させるための電力値により、光
源の照射光量を変化させることが必要である。この表示
装置の光源ユニットはいわゆるサイドライト型と呼ば
れ、使用するランプは厚み方向に１，２，あるいは３本
配置する。また導光板の４辺のどの位置にランプを配置
するかは表示装置の輝度、液晶セルの透過率によって決
まる。
【００７３】透過率が高いＴＮタイプ液晶などでは、導
光板の長辺に１本のランプを配置するが、より高輝度を
得るには長辺２辺に各１本、あるいは短辺に各１本配置
してもよい、さらにランプは線状の直線タイプでなく、
屈曲点を有するＬ字タイプやコの字タイプのランプでも
よい。透過率の低いＩＰＳモードではランプを長辺２辺
に各２ないし３本配置してもよい。
【００７４】さらに対向配置された少なくとも一方が電
極を有した一対の基板及び該基板間に挟持された液晶層
からなる液晶パネルと、上記電極に表示画像信号に応じ
た電圧を印加するための制御手段と、液晶パネルを照射
する光源が備えられた液晶表示装置であって、上記光源
は液晶パネルの有効表示領域の直下に配置された複数の
ランプと各ランプの光を反射する複数の反射器とからな
り、該光源が点灯期間と休止期間からなる周期を有し、
かつ該周期中の点灯期間と休止期間の時間比率と該光源
を発光させるための電力値により、光源の照射光量を変
化させることも必要とする。この光源ユニットは直下型
タイプであり、ランプ本数は長辺方向に４から１２本程
度、あるいは短辺方向に４から２０本程度と輝度と画面
サイズに応じて配置する。
【００７５】光源ユニットにおいて、従来、ランプは液
晶パネルの有効表示領域の外側に配置されてきた。これ
はランプの発熱により液晶セルが熱せられるのを防ぐた
めである。液晶は温度変化により屈折率の値が変化し、
透過率が変化する性質を有する。そのため局所的に熱せ
られた場合、その部分透過率すなわち輝度や明るさが変
化し、表示ムラとなる。しかし、本発明の光源ユニット
は発熱が少ないためこのような表示ムラが起きにくく、
光源におけるランプ配置を例えば直下型のように表示領
域の内側にすることが可能であり、これにより表示装置
の外形サイズ軽減も可能となる。
【００７６】以上説明してきた光源ユニットにおいて使
用するランプは、冷陰極蛍光灯、あるいは熱陰極蛍光
灯、あるいはキセノンランプ、真空蛍光表示菅が使用可
能である。冷陰極蛍光灯は発熱が少ないことが特徴であ
るが、より放熱を効果的に行うためにはランプ表面積を
大きくする必要があり、前記光源のランプ直径を３ｍｍ
以上にするとよい。また熱比重を大きくするため、前記
光源のランプのガラス厚が１ｍｍ以上とするとより放熱
が効果的である。光源のランプは直径を太くすることも
可能であり、ランプ中の含有ガスをキセノンに置換える
ことも可能である。
【００７７】以上の説明に基づき、本発明による液晶モ
ジュールの具体的な構成を以下に示す。
【００７８】図１３は、導光板１１の長辺２辺に対して
蛍光灯８を各１本配置した光源ユニットの例である。図
１３（ａ）はトランス１個でランプ１本を点灯するイン
バータ配置を示すが、これを図１３（ｂ）に示すように
トランス１個でランプ２本の点灯も可能である。この場
合、部品数削減によりコストの節約となる。ここでイン
バータとは、ランプを点灯するための回路を総称してお
り、直流電圧を交流電圧への変換回路、電流制御回路、
周波数偏重回路、トランスによる昇圧回路等を含む。ま
たトランスの他に圧電素子の使用も可能である。
【００７９】図１４は、液晶層２がΔｎｄ＝０．２８μ
ｍであり且つツイスト角０度で平行配向され、基板面に
平行な電界が印加される横電界モードの液晶表示素子を
備える液晶パネルの一例を示したものである。図１４
（ａ）にその液晶表示装置の断面図を示す。また、これ
に搭載される光源ユニット１０の斜視図を図１４（ｂ）
に示す。光源ユニット１０は、冷陰極管として直径４ｍ
ｍφを長辺方向に２本×２の計４本配置したサイドライ
ト型の構造を有する。ここでインバータ配置は図１５に
示すようにトランス１個で２本の蛍光灯８を点灯する構
成が望ましい。
【００８０】＜実施例３＞この実施例では、動画表示に
適した光源の点滅点灯の制御を動き量の検出に対応して
行うシステムに関して説明する。
【００８１】上記のように、液晶表示装置においてＣＲ
Ｔと同等の動画表示特性を得るためには、光源を常時点
灯から、点灯期間と休止期間をそれぞれ有する点滅点灯
にすることで、ＣＲＴのようなインパルス型発光が可能
である。この点滅制御について以下、説明する。
【００８２】まず、液晶表示装置の表示領域に対して、
全領域を同時に点滅点灯させる場合について考える。こ
こでは、表示領域の長辺２辺に対し各１本の蛍光灯８を
配置したサイドライト型の光源を用いたシステムを例に
して説明する。図１７はサイドライト型の光源の制御回
路の構成を示している。２０は液晶表示装置本体または
これが搭載されるテレビジョン装置等から直流電源電圧
を供給する入力端子であり、２３は光源に印加すべき電
圧に応じた直流電圧に変換する調光回路であり、２１は
交流電圧に変換するインバータ回路であり、２５は上記
第１の期間（点灯期間）と上記第２の期間（第２電流を
０ｍAとした時、休止期間）の時間比率を制御するスイ
ッチング制御回路である。
【００８３】上記のように、画像信号の動きの情報量に
より第１の点灯輝度（点灯期間）と第２の点灯輝度（本
例では休止期間）の時間比率を変えることで、より美し
い動画表示が可能となる。つまり、図１１のように動き
の速い場合は点灯時間を短く、動きの少ない場合は点灯
時間を長くしたり、また表示領域全面にわたり動く情報
量（画素数）が多い場合は点灯時間を短く、動く情報量
が少ない場合は点灯時間を長くしたりすることで、より
美しい動画表示が可能となる。この時、前記光源の点灯
期間と休止期間の比率に応じて、各点灯周期間における
該光源を発光させるためのランプに印加される電流実効
値を変化させることにより、光源の照射光量を変化さ
せ、動画表示輝度レベルを安定することができる。例え
ば、動く画素数が表示データによる全表示領域画面を構
成する画素数に占める割合に応じて、第１の点灯輝度と
第２の点灯輝度の周期に占める第１の点灯輝度の期間を
変化させる。例えば、動く画素数が表示データによる全
画面を構成する画素数に占める割合が３フレームに渡っ
て１０％以上であれば表示データは動画であると判断
し、第１の点灯輝度の割合を５０％より小さくし、上記
以外の場合には静止画と判断し、第１の点灯輝度の割合
を５０％以上とする。
【００８４】スイッチング制御回路２５の一例を図１８
に示し説明する。図１８はスイッチング制御回路２５の
構成を示しており、図中の５０は表示情報（Data）を１
フレーム分格納し、次の１フレームで読み出しを行うデ
ータ格納部（この場合、フレームメモリである）であ
り、５２は現フレームの表示データ（Data）とデータ格
納部５０から読み出した前フレームの表示データ（Dat
a'）を対応する画素毎に比較するデータ比較部である。
５３はデータ比較部５２の出力を１表示領域分（１フレ
ーム分）毎に取り込み光源点灯信号ＢＬの第１期間（点
灯期間）の開始時間ｐｓ及び第１期間の時間ｐｗ（ｐｓ
及びｐｗの単位はHsyncの１周期である水平期間とす
る）を生成するパルス制御部であり、５１は垂直同期信
号Vsyncにより初期化し水平同期信号Hsyncをカウントす
るラインカウント部であり、５４はラインカウント部５
１の出力するラインカウント値とパルス制御部５３の出
力するｐｓ及びｐｗとにより光源点灯信号ＢＬを生成す
るパルス生成部である。ここで、データ比較部５２で
は、現フレームの表示データ（Data）とデータ格納部５
０から読み出した前フレームの表示データ（Data'）を
表示１画素（Dotckの１クロックに同期している）毎に
比較しているが、この結果、両者が異なっている場合
は、動画であると判断し、その表示１画素に対して動画
判定信号を出力する。
【００８５】パルス制御部５３では、データ比較部５２
の該動画判定信号を表示領域の１画面分を加算し、その
加算結果を段階的に切り分けることにより、該表示領域
の動画像の動き情報量を判別し、第１期間の開始時間ｐ
ｓ及び第１期間の時間ｐｗを設定する。隣接フレーム間
のデータ比較において、実際に映像データを表示してい
る全領域に対する一定割合以上（５０％以上）のデータ
が不一致の場合には動く情報量は多いと定義し、一定割
合以下の場合には動く情報量は少ないと定義する。更
に、データの一致／不一致の定義は、各画素の比較にお
いて、一定の階調データ以上（例えば全２５６階調の場
合１２８階調以上）の場合に不一致と判断し、一定の階
調データ以下の場合には一致と判断するようにする。以
上のように構成するスイッチング制御回路２５により生
成される光源点灯信号ＢＬのタイミング図を図１９に示
す。図１９（ａ）はデータ比較部５２による比較の結
果、ほとんど変化が無いと判断した場合（静止画像に近
い表示、後述するように１フレーム前の画素と入力デー
タの対応画素を比較し、不一致分が１０％以下）の光源
点灯信号ＢＬであり、同図（ｂ）は動画像の少ない場合
（１フレーム前の画素と入力データの対応画素を比較
し、不一致分が１０％以上５０％未満）（（ａ）と比較
した時、（ｂ）の方が動き情報量が多い）のＢＬであ
り、同図（ｃ）は動画像が多い場合（１フレーム前の画
素と入力データの対応画素を比較し、不一致分が５０％
以上）のＢＬである。
【００８６】液晶の応答速度は遅く、一般的には１フレ
ーム周期以上を要する。従って、図２０に示すように従
来のホールド型による光源の常時点灯では、目的とする
到達段階値に至るまで遷移階調が表示ボケとなって現れ
る。これを改善するために、前記光源のパルス幅及び、
位相による点灯タイミングを到達すべき階調データに達
したタイミングに合わせることで、遷移階調の表示を抑
止することを可能とし、ボケの少ない良好な動画表示を
可能とする。
【００８７】また、前記データ格納部５０を複数フレー
ム分備えることで、隣接前後のフレームデータの比較に
止まらず、複数フレーム期間に対する動画検出が可能と
なる。これにより動きの傾向を把握することができ、よ
り忠実な動画判定を可能とする。
【００８８】以上説明したスイッチング制御回路２５で
は、データ格納部５０としてフレームメモリを設け、任
意フレーム分の表示データを格納することにより、任意
フレーム分の表示データについてデータ比較を行い、該
比較結果に応じて光源点灯信号ＢＬを生成した。しか
し、液晶表示装置の表示領域拡大（ここでは、表示解像
度を意味する）に伴い、データ格納部５０のメモリ容量
が増大する。これによりスイッチング制御回路２５は、
液晶表示領域が小さい場合には１チップの制御回路（Ｌ
ＳＩ）で実現できていたが、液晶表示領域が拡大するに
つれてデータ格納部５０を外付けする２チップ以上の制
御回路構成なり、制御回路のコスト面だけでなく基板部
品実装の面からも問題となる。そこで、データ格納部５
０を、上記のような表示領域全ての表示データを１フレ
ーム分格納する方法ではなく、表示領域内において予め
データ比較画素（検出ポイント）を決定しておき、この
画素の表示データのみを格納するレジスタ構成にしても
良い。但し、比較を行う画素の総数は、制御回路の規模
の制約から決定することになるが、フレームメモリを用
いた場合とレジスタ構成とした場合とでほぼ同じ結果と
なるように決定する必要がある。ここで、データ比較を
行うため画素（検出ポイント）の１例を図２１に示す。
図２１（ａ）は検出ポイントを表示画面の表示領域に対
し一様に設定した場合を示し、図２１（ｂ）は検出ポイ
ントを画面中央に集中して設定した場合を示す。一様に
分布させる図２１（ａ）の場合、実際に表示データを表
示している全領域に対し、一定の割合となるようなポイ
ント数（例えば一定の割合を１０％とした場合、実際に
表示領域が水平１０２４画素、垂直７６８画素の全７８
６４３２画素であれば、その１０％の７８６４３画素と
なる）を実際の表示領域に対し均等に分布させる。一方
中央分布の図２１（ｂ）では、一定の割合のポイント数
（７８６４３画素）を実際に表示領域中央部を周辺部よ
り多く分布させることをいう。
【００８９】近年のパーソナルコンピュータはウインド
ウシステムを採用しているＯＳ（Operating System）が
主流となっており、画面上に複数のウインドウを表示す
ることができる。そして、現在使用中のウインドウは画
面中央に表示する場合が多いと考えられることから、図
２１（ｂ）の検出ポイントの設定は有効となる。
【００９０】さらに完全な動画表示を行うためには、光
源ユニットをインパルス型発光するだけではなく、画像
信号のデータ走査タイミングと光源の点滅のタイミング
を同期させると良い。上記実施例では、画面の中央で画
像信号のデータ走査タイミングと光源の点滅を同期させ
ていたが、これに限らず、表示領域全体の画像情報に応
じて、点灯開始時間を決定しても良い。これを実現する
ためのスイッチング制御回路２５の一例を図２２に示し
説明する。
【００９１】表示領域を複数の領域に分割し（例えば図
２３に示すように４つの領域に分割）、どの領域に動画
表示が多いかを判定するモード判定部５５を配置した以
外、図１８で説明した回路と同様である。データ比較部
５２では、現フレームの表示データ（Data）とデータ格
納部５０から読み出した前フレームの表示データ（Dat
a'）を表示１画素（Dotckの１クロックに同期してい
る）毎に比較しているが、この結果、両者が異なってい
る場合は、動画であると判断し、その表示１画素に対し
て動画判定信号を出力する。モード判定部５５は、図２
３に示すように表示画面を４つの領域に分け、各領域毎
の動画判定信号を加算していき、この結果から最も動画
判定信号が多い領域を指示するモード信号を出力する。
次にパルス制御部５３では、該モード信号に従い、第１
期間の開始時間ｐｓ及び第１期間の時間ｐｗを設定す
る。以上のように構成するスイッチング制御回路２５に
より生成される光源点灯信号ＢＬのタイミング図の一例
を図２４に示す。図２７（ａ）は図３４に示す分割した
表示領域の最上部Ｙ１が他の３領域と比較して最も動画
表示が多いと判断したモードＹ１の時の光源点灯信号Ｂ
Ｌを示している。つまり、この領域Ｙ１の表示データの
書き込みが終了した直後（表示装置の信号走査線がｎ本
からなる時に、ｎ／４本目の信号走査の開始時間）、第
２の期間（休止期間）になるように、第１期間の開始時
間ｐｓ及び第１期間の時間ｐｗを設定している。
【００９２】以下同様に、図２７（ｂ）は第２の表示領
域Ｙ２がモードの場合、図２７（ｃ）は第３の表示領域
Ｙ３がモードの場合、図２７（ｄ）は第４の表示領域Ｙ
４がモードの場合を示している。
【００９３】次に、液晶表示装置の表示領域に対して、
複数領域に分割して各々領域を個別に点滅点灯させる場
合について考える。ここでは、直下型の光源を用いたシ
ステムが容易に実現可能なことから、これを例にして説
明する。図２５は直下型の光源の制御回路の構成を示し
ている。蛍光灯８は４本とし、これを制御するインバー
タ２１は各々の蛍光灯８に対して計４ケ用意されてい
る。２０は直流電源電圧を供給する入力端子であり、２
３は光源に印加すべき電圧に応じた直流電圧に変換する
調光回路であり、２５は上記第１の期間（点灯期間）と
上記第２の期間（第２電流を０ｍAとした時、休止期
間）の時間比率を制御するスイッチング制御回路であ
る。このスイッチング制御回路２５は図２６に示す構成
となっている。
【００９４】直下型の光源を４本の蛍光灯８で構成した
ため、表示領域を図２３に示した時と同様に４つの領域
に分割しており、各蛍光灯８の点滅点灯の制御を行うた
めの光源点灯信号ＢＬ１〜ＢＬ４を生成し出力する。デ
ータ比較部５２では、現フレームの表示データ（Data）
とデータ格納部５０から読み出した前フレームの表示デ
ータ（Data'）を表示１画素（Dotckの１クロックに同期
している）毎に比較しているが、この結果、両者が異な
っている場合は、動画であると判断し、その表示１画素
に対して動画判定信号を出力する。モード判定部５５
は、図２３に示すように表示画面を４つの領域に分け、
各領域毎の動画判定信号を加算していき、この結果から
動画判定信号が多い領域を指示するモード信号を出力す
る。このモード信号は単に動画判定信号が最も多い領域
を一つ選び出して指示するだけでなく、表示によっては
２つ以上を指示しても良い。また、２つ以上を指示する
場合、この２つの領域は隣接領域、分散領域のいずれで
も問題なく、前記モード判定部５５より出力する各領域
毎の動画判定信号加算結果の大小関係より容易に制御す
ることが可能である。
【００９５】次にパルス制御部５３では、該モード信号
に従い、各表示領域に対する光源点灯信号における第１
期間の開始時間（ｐｓ１〜ｐｓ４）及び第１期間の時間
（ｐｗ１〜ｐｗ４）を設定する。次にパルス生成部５４
はラインカウント部５１の出力するラインカウント値と
パルス制御部５３の出力するｐｓ１〜ｐｓ４及びｐｗ１
〜ｐｗ４とにより光源点灯信号ＢＬ１〜ＢＬ４を生成す
る。以上のように構成するスイッチング制御回路２５に
より生成される光源点灯信号ＢＬ１〜ＢＬ４のタイミン
グ図の一例を図２７に示す。図２７（ａ）は動画表示が
少ない時（静止画像の場合も当然含まれる）や動画像が
ある程度あってもその総数の差が領域毎では検出できな
い（モード無し）場合のＢＬ１〜ＢＬ４を示す。モード
が無いため、各々の領域毎に最適な設定を行う。つま
り、領域Ｙ１においてはこの領域Ｙ１の表示データの書
き込みが終了した直後（表示装置の信号走査線がｎ本か
らなる時に、ｎ／４本目の信号走査の開始時間）に第２
の期間になるように、第１期間の開始時間ｐｓ１及び第
１期間の時間ｐｗ１を設定し、光源点灯信号ＢＬ１を生
成する。以下同様に、領域Ｙ２においてはこの領域Ｙ２
の表示データの書き込みが終了した直後（表示装置の信
号走査線がｎ本からなる時に、２ｎ／４本目の信号走査
の開始時間）に第２の期間になるように、ｐｓ２及びｐ
ｗ２を設定しＢＬ２を生成し、領域Ｙ３においてはこの
領域Ｙ３の表示データの書き込みが終了した直後（表示
装置の信号走査線がｎ本からなる時に、３ｎ／４本目の
信号走査の開始時間）に第２の期間になるように、ｐｓ
３及びｐｗ３を設定しＢＬ３を生成し、領域Ｙ４におい
てはこの領域Ｙ４の表示データの書き込みが終了した直
後（表示装置の信号走査線がｎ本からなる時に、ｎ本目
の信号走査の終了直後）に第２の期間になるように、ｐ
ｓ４及びｐｗ４を設定しＢＬ４を生成する。図２７
（ｂ）は動画判定信号が領域Ｙ１で最も多い場合（モー
ドＹ１）のＢＬ１〜ＢＬ４を示す。領域Ｙ１の動画表示
の最適化を図るため、これ以外の領域Ｙ２〜Ｙ４も領域
Ｙ１に同期させて光源の点灯制御を行う。つまり、領域
Ｙ１の表示データの書き込みが終了した直後（表示装置
の信号走査線がｎ本からなる時に、ｎ／４本目の信号走
査の開始時間）に第２の期間になるように、第１期間の
開始時間ｐｓ１〜ｐｓ４及び第１期間の時間ｐｗ１〜ｐ
ｗ４を同じ値に設定し、光源点灯信号ＢＬ１〜ＢＬ４を
生成している。また図２７（ｃ）は動画判定信号が領域
Ｙ１と領域Ｙ２で多い場合（モードＹ１、Ｙ２）のＢＬ
１〜ＢＬ４を示す。領域Ｙ１及びＹ２の動画表示の最適
化を図るため、この領域に対しては各々の最適設定を行
い、これ以外の領域Ｙ３、Ｙ４も領域Ｙ１、Ｙ２に同期
させて（ここでは、Ｙ１とＹ２の最適設定の平均値を取
る）、光源の点灯制御を行う。つまり、領域Ｙ１におい
ては領域Ｙ１の表示データの書き込みが終了した直後
（表示装置の信号走査線がｎ本からなる時に、ｎ／４本
目の信号走査の開始時間）に第２の期間になるように、
ｐｓ１及びｐｗ１を設定し、光源点灯信号ＢＬ１を生成
し、領域Ｙ２においてはこの領域Ｙ２の表示データの書
き込みが終了した直後（表示装置の信号走査線がｎ本か
らなる時に、２ｎ／４本目の信号走査の開始時間）に第
２の期間になるように、ｐｓ２及びｐｗ２を設定しＢＬ
２を生成し、領域Ｙ３および領域Ｙ４は領域Ｙ２の中間
行表示データの書き込みが終了した直後（表示装置の信
号走査線がｎ本からなる時に、５ｎ／８本目の信号走査
の開始時間）に第２の期間になるように、ｐｓ３、ｐｓ
４及びｐｗ３、ｐｗ４を設定しＢＬ３、ＢＬ４を生成す
る。さらに図２７（ｄ）は動画判定信号が領域Ｙ１と領
域Ｙ３で多い場合（モードＹ１、Ｙ３）のＢＬ１〜ＢＬ
４を示す。領域Ｙ１及びＹ３の動画表示の最適化を図る
ため、この領域に対しては各々の最適設定を行い、これ
以外の領域Ｙ２は領域Ｙ１に同期させ、また領域Ｙ４は
領域Ｙ３に同期させ、光源の点灯制御を行う。つまり、
領域Ｙ１及びＹ２においては領域Ｙ１の表示データの書
き込みが終了した直後（表示装置の信号走査線がｎ本か
らなる時に、ｎ／４本目の信号走査の開始時間）に第２
の期間になるように、ｐｓ１、ｐｓ２及びｐｗ１、ｐｗ
２を設定し、光源点灯信号ＢＬ１、ＢＬ２を生成し、領
域Ｙ３、領域Ｙ４においては領域Ｙ３の表示データの書
き込みが終了した直後（表示装置の信号走査線がｎ本か
らなる時に、３ｎ／４本目の信号走査の開始時間）に第
２の期間になるように、ｐｓ３、ｐｓ４及びｐｗ３、ｐ
ｗ４を設定しＢＬ３、ＢＬ４を生成する。
【００９６】尚、図２７に動画表示のモード判定結果に
応じた光源点灯信号を示したが、これに限らず動画表示
が最適になるように設定しても何ら問題はない。またこ
こではモード判定でのみ制御する方法を述べたが、先の
図１９でも述べたように動画像の総数に応じて各々の領
域で第１期間の開始時間（ｐｓ１〜ｐｓ４）及び第１期
間の時間（ｐｗ１〜ｐｗ４）を設定しても何ら問題はな
い。
【００９７】次に表示画像の表示輝度に応じた光源点灯
制御について述べる。
【００９８】従来の光源ユニットは、画像信号が明表
示、暗表示によらず、蛍光灯が常に点灯しているためエ
ネルギー効率が悪かった。これに対し画像信号の情報量
（輝度情報など）に合わせて、光源の照射量を制御する
ことで、蛍光管の発光効率が向上し、消費電力の節約、
ランプ温度の上昇抑制によるさらなる輝度向上が図れ
る。すなわち画像が暗い時には光源の照射量を減らし、
画像が明るい時には照射量を増加させる。このように画
像信号の明暗の情報によって、上記第１期間（点灯期
間）と上記第２期間（第２電流を０ｍＡとする場合、休
止期間）の時間比率を変えることで光源の照射光量を制
御できる。図２８はこの点灯制御を行うためのスイッチ
ング制御回路２５を示した図である。同図において、５
６は入力する表示データから輝度情報を１フレーム分蓄
積していき、表示領域の全面にわたる表示輝度（平均輝
度）のレベルを検出する表示輝度検出部である。また５
７は表示輝度検出部５６の結果を一定の期間保持するフ
レームラッチ部である。５３は、５７の出力である表示
輝度検出結果に従い、各表示領域に対する光源点灯信号
における第１期間の開始時間ｐｓ及び第１期間の時間ｐ
ｗを設定するパルス制御部であり、５４はラインカウン
ト部５１の出力するラインカウント値とパルス制御部５
３の出力するｐｓ及びｐｗとにより光源点灯信号ＢＬを
生成する。以上のように構成するスイッチング制御回路
２５により生成される光源点灯信号ＢＬのタイミング図
を図２９に示す。
【００９９】図２９（ａ）は表示輝度検出部５６による
結果、画面の平均輝度が高い（明るい）とした場合の光
源点灯信号ＢＬであり、同図（ｂ）は画面の平均輝度が
中間とした場合のＢＬであり、同図（ｃ）は平均輝度が
低い（暗い）場合のＢＬである。尚、表示輝度が高い表
示データと低い表示データが高速に切り替わった場合、
これに同期して光源の照射光量も高速に切り替わると、
この切り替わりが表示のちらつき（フリッカ）として可
視されるため、問題となる。そこで、本制御回路では表
示輝度情報保持部５７を設けることで、光源の照射光量
の高速切り替わりを緩和させている。
【０１００】また、液晶表示装置に表示する画像によ
り、あるいはその利用者の都合により、本発明による光
源の点滅点灯ではなく、通常の連続点灯で利用する場合
がある。このため、上記スイッチング制御回路には外部
から点灯メニュー選択信号を入力するセクションを設け
ることが望ましい。この一例を図３０に示す。図３０は
点灯方式指示回路６０の構成を示す図であり、６１は表
示画像信号に入力手段を判別する入力手段判別部であ
り、６２は利用者が上記した光源の点滅点灯を使用する
か（メニュー選択）を決定する点灯選択部であり、６３
は６１及び６２の出力結果により点滅点灯を可能にする
点灯指示信号を出力する点灯指示信号生成部である。現
在、液晶表示装置を搭載したディスプレイ装置として、
液晶モニターや液晶テレビがあり、これら装置の表示画
像信号の入力手段として、パーソナルコンピュータ用途
のアナログＲＧＢ入力、ビデオモニター用途のコンポジ
ット入力やＳ映像端子入力、ＤＶＤプレイヤー用途の色
差入力、テレビ用途のアンテナ入力などがある。このた
め、入力手段判別部６１は、入力手段が何であるかをそ
れらの入力手段とディスプレイ装置との接続状態により
判別する。点灯指示信号生成部６３は、入力手段判別部
６１の結果、入力手段が例えばパーソナルコンピュータ
用途のアナログＲＧＢ入力であったとすると、動画像が
少ないと判断し光源の点滅点灯を行わないと指示する。
一方、ビデオモニター用途やテレビ用途と判定した場合
には、動画像が殆どであると判断し光源の点滅点灯を行
うと指示する。尚、これらは自動設定されるとした場
合、利用者はメニュー選択により、光源の点滅点灯を自
由に選択できるものとする。
【０１０１】＜実施例４＞この実施例では、動画表示に
適した階調制御及び、光源の点滅点灯の制御を入力映像
データの階調特性検出に対応して行うシステムに関して
説明する。なお、本実施例は発明者が、実際にその効果
を確認するために８灯直下型バックライト搭載ＴＦＴモ
ジュールを用いて試作した表示システムを一構成例とし
て述べたものである。
【０１０２】図３１は本発明による液晶表示モジュール
の概略構成図である。
【０１０３】図３１において、3101は液晶モジュール、
3102は液晶駆動制御基板（以下、ＴＣＯＮ基板と称
す）、3103はインバータ基板、3104はゲート用フラット
ケーブル（以下、ゲートＦＰＣと称す）、3105はドレイ
ン用フラットケーブル（以下、ドレインＦＰＣと称
す）、3106はインバータ制御用ケーブル（以下、インバ
ータケーブルと称す）、3107はランプ高圧側ケーブル、
3108はランプ低圧側ケーブルを各々示す。
【０１０４】図３１に示すように、ＴＣＯＮ基板 310
2、インバータ基板 3107は液晶モジュール 3101の背面
に実装する。まず、システム側より映像信号、電源をＴ
ＣＯＮ基板 3102に供給する。ＴＣＯＮ基板 3102は映像
処理、タイミング処理などを行いゲートＦＰＣ 3104及
び、ドレインＦＰＣ 3105を介して液晶モジュール 3101
に映像信号及び、タイイング信号を出力する。同時に、
インバータケーブル 3106を介してインバータ基板 3103
を制御し、ランプ高圧側ケーブル 3107より供給する管
電流量によりランプを点灯し、インバータ基板への戻り
電流はランプ低圧側ケーブル 3108を介する。なお、本
例ではランプは液晶モジュール背面に均等配置する直下
型液晶モジュールについて示している。
【０１０５】図３２は本発明による液晶表示モジュール
背面に実装するＴＣＯＮ基板の概略構成図である。
【０１０６】図３２において、3201は低電圧差動デジタ
ル映像信号入力コネクタ部（以下、映像信号入力コネク
タ部と称す）、3202は映像データ変換（低電圧差動→Ｔ
ＴＬ）ＬＳＩ１、3203はＦＰＧＡ論理データ設定コネク
タ、3204はＦＰＧＡ論理データ設定ＲＯＭ、3205は液晶
パネル制御ＦＰＧＡもしくはＬＳＩ、3206はＦＰＧＡ
（もしくはＬＳＩ）3205の動作モード設定ＳＷ、3207は
フレームメモリ、3208は発振器、3209は階調電圧制御用
コンパレータ、3210はゲート信号用コネクタ、3211はド
レイン信号用コネクタ、3212はドレイン信号用コネク
タ、3213は映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）ＬＳ
Ｉ２、3214は低電圧差動デジタル映像信号出力コネクタ
部（以下、映像信号出力コネクタ部と称す）、3215はＤ
／Ａ変換コンバータ、3216はインバータ制御コネクタ
部、3217は電源回路部を各々示す。
【０１０７】まず、システムからの低電圧差動デジタル
映像信号を映像信号入力コネクタ部 3201に入力する。
入力された映像信号を、映像データ変換（低電圧差動→
ＴＴＬ）ＬＳＩ１ 3202によりＴＴＬ形式の映像信号に
変換する。変換後の映像信号はＦＰＧＡもしくはＬＳＩ
3205に入力する。ここでＦＰＧＡ搭載時には、予めＦ
ＰＧＡ論理データ設定コネクタ 3203を介してＦＰＧＡ
論理データ設定ＲＯＭ 3204に設定しておいた論理情報
を、起動と同時に前記ＦＰＧＡ 3205に読み込む。ＬＳ
Ｉ搭載時にはＬＳＩ 3205には予め論理回路が内蔵され
ているため、前記ＦＰＧＡ論理データ設定コネクタ 320
3及び、ＦＰＧＡ論理データ設定ＲＯＭ 204は不要とな
る（以下、本実施例ではＬＳＩを例に説明する）。前記
ＬＳＩ 205の有する各種機能は動作モード設定ＳＷ 320
6の設定により制御する。前記ＬＳＩ3205は外部にフレ
ームメモリ 3207の接続を可能とする。このフレームメ
モリ 3207を用いることで入出力非同期な映像処理を可
能とする。この場合、出力側（液晶表示側）映像処理に
は発振器 3208による独自クロックを利用することも可
能である。前記ＬＳＩ 3205からは2系統の映像データ出
力形式を有する。第1の系統は液晶パネル 3101に出力
し、内蔵するドライバーＩＣを直接駆動するものであ
る。この場合、前記ＬＳＩ 3205からの映像出力は、ド
レイン信号用コネクタ3211を介して液晶パネル 3101に
出力する。同時に前記ＬＳＩ 3205はゲート信号をゲー
ト信号用コネクタ 3210を介して液晶パネル 3101に出力
する。この際、前記ドレイン信号用コネクタ 3211を介
して出力される映像出力に対応する階調データと表示輝
度の関係であるＶ−Ｂ特性は、階調電圧制御用コンパレ
ータ 3209と、これに付随する抵抗値により決まる。ま
た、液晶を交流駆動するための基準電圧となるコモン電
圧は、コモン電圧調整ＶＲ 3212により調整する。第2の
系統は、前記ＬＳＩ 3205より出力する映像データを、
映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）ＬＳＩ２ 3213
によって変換し、映像信号出力コネクタ部 3214を介し
て出力するものである。２つの映像信号形式において、
第2の系統を搭載せず、第1の系統のみで表示可能なこと
は明白である。また、前記ＬＳＩ 3205はＤ／Ａコンバ
ータ 3215を制御し、Ｄ／Ａコンバータ 3215の出力をイ
ンバータ制御コネクタ部 3216を介して前記インバータ
基板 3103に与え、ランプの明るさ制御を行う。電源回
路 3217は本ＴＣＯＮ基板 102内部で必要な電源電圧の
生成を行い、一例として＋５Ｖの電圧を入力とし、ＤＣ
−ＤＣコンバータにより、−４Ｖ、＋２．５Ｖ、＋３．
３Ｖ、＋５Ｖ、＋１５Ｖ、＋２０Ｖの電源電圧を各々生
成するものである。
【０１０８】図３３は本発明によるＴＣＯＮ基板に搭載
するＬＳＩの内部機能概略構成図である。
【０１０９】図３３において、3301は低電圧差動デジタ
ル映像信号、3302は前記映像データ変換（低電圧差動→
ＴＴＬ）ＬＳＩ１ 3202によりＴＴＬ形式に変換したデ
ジタル映像信号、3303は前記デジタル映像信号を前記Ｌ
ＳＩ 3205内部の基準タイミング変換するタイミング制
御部、304は前記タイミング制御部 3303より出力される
Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ、3305は同じく前記タイミング制
御部 3303より出力されるＬＳＩ内部の基準タイミング
信号、3306はＲ、Ｇ、Ｂ映像データより輝度データを生
成する輝度データ生成制御部、3307は前記輝度データ生
成制御部 3306より出力される輝度データ、3308は前記
輝度データ 3307を入力して1画面中の輝度分布状態を検
出する輝度分布検出制御部、3309は前記輝度分布検出制
御部 3308より出力される輝度分布データ、3310は前記
Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ 3304、輝度分布データ 3309を入
力として出力階調特性制御を行う折線ポイント階調制御
部、3311は前記折線ポイント階調制御部 3310より出力
される出力階調データ、3312は前記フレームメモリ 320
7を制御するフレームメモリ制御部、3313は前記フレー
ムメモリ制御部 3312により制御されるフレームメモリ
・インターフェース信号、3314は前記フレームメモリ 3
207から読み出したフレームメモリ・リードデータ、331
5は前記出力階調データ 3311及び、フレームメモリ・リ
ードデータ 3314の比較結果に従って前記出力階調デー
タ 3311の補正値を制御するオーバードライブ制御部、3
316は前記オーバードライブ制御 3315より出力される補
正後の出力階調データ、3317は前記補正後の出力階調デ
ータ 3316より擬似的に階調数を増加させるＦＲＣ制御
部、3318は前記ＦＲＣ制御部 3317より出力される擬似
階調表示データ、3319は液晶モジュール 3101内のドラ
イバーＩＣを直接駆動するためのドライバー・インター
フェース制御部、3320は前記ドライバー・インターフェ
ース制御部 3319より出力されるゲートドライバー制御
信号、3321は同じく前記ドライバー・インターフェース
制御部 3319より出力されるドレインドライバー制御信
号、3322は前記映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）
ＬＳＩ２ 3213より出力される低電圧差動映像信号、332
3は前記輝度分布データ 3309を基準にバックライトの明
るさを制御するバックライト調光制御部、3324は同じく
前記輝度分布データ 3309及び、前記ＬＳＩ内部の基準
タイミング信号 3305を基準にバックライトの点灯、非
点灯期間を制御するブリンク制御部、3325は前記バック
ライト調光制御部 323より出力されるデジタル・バック
ライト調光信号、3326は前記ブリンク制御部 3324より
出力されるバックライトＯＮ／ＯＦＦ信号、3327は前記
Ｄ／Ａコンバータ 3215より出力されるアナログ・バッ
クライト調光信号、328は前記インバータ制御コネクタ
部 3216を介して前記インバータ基板に出力されるイン
バータ制御信号を各々示す。
【０１１０】まず、低電圧差動デジタル映像信号 3301
をＴＴＬ形式に変換したデジタル映像信号 3302はタイ
ミング制御部 3303に入力され、遅延調整されたＲ、
Ｇ、Ｂ映像データ 304及び、ＬＳＩ 3205内部の基準と
なる基準タイミング信号 3305を出力する。出力された
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ 3304は輝度データ生成制御
部 3306及び、折線ポイント階調制御部 3310に入力す
る。輝度データ生成制御部 3306では入力された前記
Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ 3304より輝度データ 3307を生成
出力する。この輝度データは次段の輝度分布検出制御部
3308に入力され、ここでは１フレーム分の輝度データ
を累積した輝度分布データ 3309を出力する。輝度分布
データ 3309は前記折線ポイント階調制御部 3310及び、
バックライト調光制御部 3323に出力する。バックライ
ト調光制御部 3323では、この輝度分布情報よりフレー
ム毎の映像データの特徴を判断し、良好な表示を得るた
めのデジタル・バックライト調光信号 325を出力する。
この調光信号 3325はＤ／Ａコンバータ 3215に入力され
アナログ・バックライト調光信号327に変換され、イン
バータ制御コネクタ部 3216に出力される。一方、バッ
クライトのＯＮ／ＯＦＦ制御は前記基準タイミング信号
3305をブリンク制御部 3324が取り込んで、１フレーム
期間中の点灯期間及び、非点灯期間を制御して、バック
ライトＯＮ／ＯＦＦ信号 3326として前記インバータ制
御コネクタ部 3216に出力する。前記インバータ制御コ
ネクタ部 3216からは前記アナログ・バックライト調光
信号 3327及び、バックライトＯＮ／ＯＦＦ信号 3326を
独立に前記インバータ制御基板 3103へ出力する。一方
映像データ処理は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ 3304及
び、輝度分布データ3309を前記折線ポイント階調制御部
3310に入力する。折線ポイント階調制御部3310では前
記輝度分布データ 3309よりバックライト制御同様、フ
レーム毎の映像データの特徴を判断し、良好な表示を得
るための階調特性（Ｖ−Ｂ特性）設定をフレーム毎に行
う。階調制御された出力階調データ 3311は、オーバー
ドライブ制御部 3315に入力されると共に、フレームメ
モリ制御部 3312を介して前記フレームメモリ 3207にフ
レームメモリ・インターフェース信号 3313として書き
込まれる。前記フレームメモリ 3207に保持された階調
データは、同じくフレームメモリ制御部 3312により読
み出され、フレームメモリ・リードデータ 3314として
前記オーバードライブ制御部 3315に入力する。ここで
前記出力階調データ 3311は、前記フレームメモリ・リ
ードデータ 3314に対し１フレーム後の階調データとな
る。前記オーバードライブ制御部 3315では、これら隣
接するフレーム間の階調データの差分を検出し、この差
分から映像データの動き量を判断する。この動き量から
応答速度や、輝度に最適な映像データ補正値を毎フレー
ム求め、前記出力階調データ 3311に対し補正を行う。
これにより出力された補正後の出力階調データ 3316は
ＦＲＣ制御部 3317に入力される。ＦＲＣ制御部では、
階調数の少ない液晶パネルにおいて擬似的に多階調表示
を行うための擬似階調表示データ 3318を生成する。擬
似階調表示データ 3318は、前記基準タイミング信号 33
05と共にドライバー・インターフェース制御部 3319に
入力され、ゲートドライバー制御信号 3320及び、ドレ
インドライバー制御信号 3321に変換後、前記ゲート信
号用コネクタ 3210及び、ドレイン信号用コネクタ 3211
を介して前記液晶パネル 3101に出力される。また、前
記擬似階調表示データ 3318は第2の系統として直接ＬＳ
Ｉ 3205より出力され、前記映像データ変換（ＴＴＬ→
低電圧差動）ＬＳＩ２ 3213を介して低電圧差動映像信
号 3322として出力される。ここで、前記図３１に示す
構成で表示可能な液晶モジュールを実現する場合には、
前記第2の系統は不要である。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】表1は前記動作モード設定ＳＷ 3206による
前記図３３に示すＬＳＩ 3205に搭載する各種機能設定
一覧の一例を示す。本例では前記バックライト制御部
３３２３、オーバードライブ制御部 ３３１５、ＦＲＣ
制御部 3317、ブリンク制御部 3324各機能の有効／無効
設定、前期ブリンク制御部 3324有効時の１フレーム内
点灯期間の比率設定、同じく点灯期間の１フレーム内に
おける位相設定及び、前記オーバードライブ制御部 331
5の液晶パネル毎に合わせた最適オーバードライブ特性
設定について示したものである。このように前記ＬＳＩ
3205に搭載した各種機能は、各々独立に設定可能とし
たものである。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】表２に前記映像データ変換（低電圧差動→
ＴＴＬ）ＬＳＩ１ 3202及び、映像データ変換（ＴＴＬ
→低電圧差動）ＬＳＩ２ 3213の入出力信号仕様を示
す。映像データ変換（低電圧差動→ＴＴＬ）ＬＳＩ１ 2
02では入力がＬＶＤＳ映像信号、出力がＴＴＬ映像信号
となり、映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）ＬＳＩ
２ 3213ではその逆となる。ＴＴＬ映像信号はＲ、Ｇ、
Ｂ各８ビット、有効表示期間信号、垂直同期信号、水平
同期信号で構成する。ＬＶＤＳ映像信号は５対の低電圧
差動信号で構成する。
【０１１５】図３４に前記表２に示した信号仕様に対す
るタイミング図を示す。
【０１１６】図３４において、クロックは単独で一対の
低電圧差動信号(Y3+/Y3-)を構成し、その動作周波数は
入力クロック(CLKIN)と同じである。その他4対の低電圧
差動信号(Y0+/Y0-〜Y3+/Y3-)は前記入力クロック(CLKI
N)周波数を７逓倍で駆動し、ＴＴＬ映像信号はＲ、Ｇ、
Ｂ各８ビット、有効表示期間信号、垂直同期信号及び、
水平同期信号を転送する。なお、前記映像データ変換
（低電圧差動→ＴＴＬ）ＬＳＩ１ 3202としては、ＴＩ
製”SN75LVDS84”、Thine製”THC63LVDF84”などが使用
可能であり、映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）Ｌ
ＳＩ２ 3213としては同じく、ＴＩ製”SN75LVDS83”、T
hine製”THC63LVDF83”などが使用可能である。
【０１１７】図３５に前記フレームメモリ 3207に対す
る前記フレームメモリ制御部 3312の動作概略タイミン
グ図を示す。フレームメモリとしては液晶パネルの解像
度をＸＧＡサイズとした場合、１６Ｍビット品のＳＤ＿
ＲＡＭを用いることが可能である。１６Ｍビット品のＳ
Ｄ＿ＲＡＭの構成は、５１２ｋ×１６ｂｉｔ×２バンク
である。従ってデータバス幅は１６ｂｉｔであるため、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各８ｂｉｔの２４ｂｉｔ構成とした場合、書
き込み、読出し用に各々２個、合計４個のメモリを用い
る。Ｒ、Ｇ、Ｂを５−６−５ｂｉｔの１６ｂｉｔ構成と
した場合、書き込み、読出し用に各々１個、合計２個の
メモリを用いる。映像データ１水平期間をスタート部、
内部、エンド部に分けコマンド制御を行う。アクセスは
フルページのバーストモードを用い、コマンド設定後は
クロックに同期して、画素毎の書き込み、読出し制御を
連続で行う。水平スタート部はモード設定を行うＭＲ
Ｓ、ロウアドレス・ラッチ及びバンク・セレクトを行う
ＡＣＴＶ、リードもしくはライトを設定する・ＲＥＡＤ
／ＷＲＩＴの順にコマンドを生成する。水平内部はロウ
アドレス・ラッチ及びバンク・セレクトを行うＡＣＴ
Ｖ、リードもしくはライトを設定する・ＲＥＡＤ／ＷＲ
ＩＴ、アドレスで選択されるバンクのプリチャージ処理
を行うＰＲＥの順にコマンドを生成する。水平エンド部
はライトもしくはリードのフルページ・バースト処理を
停止するＷＢＳＴ／ＲＢＳＴ、全てのバンクのプリチャ
ージ処理を行うＰＡＬＬ、自動的にリフレッシュ動作を
行うＲＥＦの順にコマンドを生成する。以上のコマンド
生成により1水平期間の処理を行い、垂直方向について
は、表示有効期間信号が有効な期間同じ処理を繰返すこ
とで１フレーム分の映像データ処理を行う。
【０１１８】
【表３】
【０１１９】表３に前記ゲートドライバー制御信号 332
0、ドレインドライバー制御信号 3321の機能一覧を示
す。ゲートドライバー制御信号 3320としてシフトデー
タ取り込み信号(FLM)及び、データシフトクロック(CL
3)、ドレインドライバー制御信号321として、データ
（１ライン分）ラッチ及び出力信号(CL1)、データ取り
込みクロック(CL2)、データ取り込みスタート信号(STH)
及び、交流化信号(M)を各々有する。
【０１２０】
【表４】
【０１２１】表４及び、図３６に前記表３に示したドラ
イバー・インターフェース・タイミング設定仕様の一例
を示す。各インターフェース信号は、ＬＳＩ 3205内部
の基準信号であるドットクロック(CK)、水平スタートパ
ルス(HCLK)及び、水平表示有効期間信号(HDTMG)より生
成する。
【０１２２】
【表５】
【０１２３】表５に前記デジタル・バックライト調光信
号 3325の機能一覧を示す。デジタル・バックライト調
光信号 3325はD/Aコンバータ制御クロック(DACLK)、D/A
コンバータ制御チップセレクト信号(DACSN)及び、D/Aコ
ンバータ入力デジタルデータ(DADATA)を有する。この機
能に合致したD/Aコンバータとして例えば、AD5300（ア
ナログ・デバイス製）などが適用可能である。
【０１２４】
【表６】
【０１２５】表６及び、図３７に前記AD5300（アナログ
・デバイス製）に適合したデジタル・バックライト調光
信号タイミング仕様の一例を示す。D/Aコンバータ入力
デジタルデータ(DADATA)は直列に転送し、先頭２ビット
(D[15]-D[14])は不定、続く２ビット(D[13]-D[12])はモ
ード設定、続く８ビット(D[11]-D[04])はデータ、残る
４ビット(D[03]-D[00])は不定を意味する。ここで、(D
[13]-D[12])のモード設定はノーマル動作の設定である
“ａｌｌ０”、８ビット(D[11]-D[04])のデータは前記
図３３において、輝度分布データ 3309に従ったバック
ライト調光制御部3323からのデジタル・バックライト調
光信号 325である。
【０１２６】以上、図３１から図３７及び、表１から表
６に示すように、本発明による液晶表示装置の制御回路
は、機能の主を成すＬＳＩ、フレームメモリ、低電圧差
動転送ＬＳＩ、Ｄ／Ａコンバータにより構成する。
【０１２７】以下、前記ＬＳＩ 205に搭載した本発明の
主目的である入力映像データに合わせた階調制御及び、
バックライト制御機能について詳細に説明する。
【０１２８】図３８は前記輝度データ生成制御部 3306
の動作概念図を示す。
【０１２９】図３８において、Ｒ，Ｇ，Ｂ映像データか
ら輝度データ（Ｙ）を生成する場合の各色の割合は下式
（数１）である。
【０１３０】
【数１】輝度データ（Ｙ）＝０.２９９×Ｒ（赤）＋０.
５８７×Ｇ（緑）＋０.１４４×Ｂ（青） これをハードウェアで正確に処理することは回路規模の
増大，処理速度低下などにより困難である。また，ここ
で生成された輝度データは，それ自身が表示データとな
るものではなく，表示データの特性を得るためのもので
あることを考慮し，ハードウェアで実現可能なように近
似処理を行う。画素単位での処理が必要なため，シフト
と加算処理によりこれを実現することにした。図３８で
は，Ｒ，Ｇ，Ｂが各々８ビットのデジタル映像データで
あるとし，Ｒ色は各々２ビットと５ビット右方向にシフ
ト（右方向に１ビットシフトすることで２での除算とな
り，ｎビットシフトすることで，２のｎ乗の除算とな
る）し，Ｇ色は各々１ビットと４ビット右方向にシフト
し，Ｂ色は３ビットシフトし，各シフトデータを全て足
し合わせることで上式（数１）に対する下記近似処理を
可能とする。
【０１３１】
【数２】輝度データ（Ｙ）＝０.２８１×Ｒ（赤）＋０.
５６３×Ｇ（緑）＋０.１２５×Ｂ（青） 図３９は前記輝度分布検出制御部 308の概略構成図を示
す。図３９において，3901は1回の検出期間を設定する
検出期間設定部，3902は入力全階調領域の分割数を設定
する入力階調分割数設定部，3903は入力映像データが前
記入力階調分割数設定部 3902で設定した各分割領域の
いずれに該当するかを検出する入力映像データ階調領域
検出部，3904は階調の最も低い領域のデータをカウント
する第１階調領域カウンタ，3905は同じく２番目に低い
領域のデータをカウントする第２階調領域カウンタ，39
06は同じく最も高い領域のデータをカウントする第ｎ階
調領域カウンタ，3907は1回の検出期間において階調の
最も低い領域のデータ総数を保持する第1データホール
ドラッチ，3908は同じく２番目の領域のデータ総数を保
持する第2データホールドラッチ，3909は同じく最も高
い領域のデータ総数を保持する第ｎデータホールドラッ
チ，3910は前記第1階調領域カウンタ 3904のカウント値
をｍ倍するｍ倍乗算回路，3911は同じく前記第２階調領
域カウンタ 3905のカウント値を２＊ｍ倍する２＊ｍ倍
乗算回路，3912は同じく前記第ｎ階調領域カウンタ 390
6のカウント値をｎ＊ｍ倍するｎ＊ｍ倍乗算回路，3913
は前記各乗算回路の出力データを加算する加算回路，39
14は前記加算回路 3913の出力をｎ＊ｍで除算するｎ＊
ｍ除算回路，3915は前記除算回路 3914の出力を平均輝
度値として保持する平均輝度データ・ホールドラッチを
各々示す。
【０１３２】まず，検出期間設定部 3901に1回の検出期
間を設定する。本設定部の出力は各検出機能部の最終段
データ・ホールドラッチ用のラッチクロックとなる。ま
た、入力階調分割数設定部 3902に入力全領域に対する
分割数を設定する。ここでは一例として入力全領域を２
５６階調（８ビット），分割数を８分割に設定するもの
とする。本設定部からの出力は入力映像データ階調領域
検出部 3903に入力する。ここでは入力映像データの階
調値が，前記入力階調分割数設定部 3902からの分割領
域のいずれに該当するかを判断し，その領域に対応する
領域カウンタ用クロックを出力する。ここで，各領域の
階調範囲は入力全階調領域が２５６階調，分割数が８で
あることより３２階調毎の領域となる。従って，入力映
像信号の特性検出精度を向上するためには，分割数を大
きくし，各分割領域の階調数を少なくすればいいが，精
度を向上することは回路の増大にもなるので，用途によ
って精度を変更できるようにした。前記入力映像データ
階調領域検出部 3903からのクロックにより第1階調領域
カウンタ 3904，第２階調領域カウンタ 3905及び，第ｎ
階調領域カウンタ 3906で各階調領域毎のデータ数をカ
ウントし，前記検出期間設定部 3901による設定期間の
間，第1データ・ホールドラッチ 3907，第２データ・ホ
ールドラッチ 3908及び，第ｎデータ・ホールドラッチ
3909で輝度分布データとして保持することで輝度分布の
検出を行う。輝度平均値の検出は，前記第1階調領域カ
ウンタ 3904，第２階調領域カウンタ 3905及び，第ｎ階
調領域カウンタ 3906の各出力を各々，ｍ倍乗算回路 39
10，２＊ｍ倍乗算回路 3911，ｎ＊ｍ倍乗算回路 3912で
乗算し，各出力を加算回路 3913で加算，その出力をｎ
＊ｍ除算回路 3914で除算し，その出力を前記検出期間
設定部 3901による設定期間の間，平均輝度データ・ホ
ールドラッチ 3915で平均輝度データとして保持するこ
とで平均輝度の検出を行う。ここでｍは各分割領域内の
階調数を意味し，本例では３２となる。従って，各乗算
回路 3910-3912及び，加算回路 3913を１６ビット構
成とすれば，除算回路 3914はｎ＊ｍ＝８＊３２＝２５
６での除算となり，これは右方向８ビットのシフト処理
（上位８ビットを選択）という簡易論理で実現できる。
【０１３３】図４０に前記図３９に示す輝度分布検出制
御部概略構成図中の輝度分布検出部の動作を示す状態遷
移図で示す。図４０では前記図３９での説明の一例とし
て用いた入力全領域を２５６階調（８ビット），分割数
を８分割に設定及び、入力映像データの解像度としてＸ
ＧＡ（１０２４ドット×７６８ライン）とした場合につ
いて示す。
【０１３４】図４０において、検出期間設定部 901は垂
直同期信号(inVsync)及び、表示有効期間信号(inDtmg)
より構成され、有効な表示データは表示有効期間信号(i
nDtmg)が有効時のもとし、輝度分布結果は１フレーム毎
に更新するため垂直同期信号(inVsync)のタイミングで
更新する。各領域の輝度データ数を累積するカウンタ(e
lemCntr)は分割領域が８分割であるため８個用意し(ele
mCntr00〜elemCntr07)、８ビット階調データの上位３ビ
ットをデコードした結果に対応したカウンタの値を加算
する。累積した１フレーム分の輝度分布結果は、垂直同
期信号(inVsync)のタイミングで更新する(hist00-hist0
7)。ここで各カウンタの規模は同一階調データが１フレ
ーム分存在することを想定したものにする必要がある。
すなわち本例ではＸＧＡ解像度であるため１０２４×７
６８＝７８６４３２画素、すなわち２０ビットのカウン
タが必要となる。
【０１３５】図４１に前記図３９、図４０による輝度分
布検出制御部による輝度分布検出結果概略図及び、検出
結果からの輝度平均値算出演算式を示す。
【０１３６】図４１に示すように、輝度分布状態により
映像データのフレーム毎濃淡状態また、輝度平均値によ
りフレーム毎の画面明るさを抽出することができる。
【０１３７】図４２に前記図４０に示した入力全領域を
２５６階調（８ビット），分割数を８分割に設定した状
態遷移図の別な一例として、入力全領域を２５６階調
（８ビット）、分割数を２０分割に設定し、下位側及
び、上位側各8分割領域の階調領域は8階調毎の分割、中
間階調の４分割領域は３２階調毎の分割に設定した際の
状態遷移図を示す。
【０１３８】図４２において、各領域の輝度データ数を
累積するカウンタ(elemCntr)は分割領域が２０分割であ
るため２０個用意し(elemCntr00〜elemCntr19)、下位側
及び、上位側各8分割領域の階調領域は、８ビット階調
データの上位５ビットをデコードした結果に対応したカ
ウンタの値を加算する(elemCntr00〜elemCntr07、elemCn
tr12〜elemCntr19)。中間階調の４分割領域は、８ビッ
ト階調データの上位３ビットをデコードした結果に対応
したカウンタの値を加算する(elemCntr08〜elemCntr1
1)。その他の制御については、前記図４０に示した８分
割領域の場合と同様に、累積した１フレーム分の輝度分
布結果は、垂直同期信号(inVsync)のタイミングで更新
する(hist00-hist19)。また、各カウンタの規模は前記
同様、同一階調データが１フレーム分存在することを想
定したものにする必要がある。すなわち本例ではＸＧＡ
解像度であるため１０２４×７６８＝７８６４３２画
素、すなわち２０ビットのカウンタが必要となる。
【０１３９】図４３に前記図４２による階調分割制御を
行った場合の輝度分布検出結果概略図及び、検出結果か
らの輝度平均値算出演算式を示す。
【０１４０】図４３に示すように、前記図４１に示した
８分割した場合に比べ、輝度分布状態において下位及
び、上位階調部分の分布状態をより詳細に検出すること
ができる。また、輝度平均値については前記図４１に示
した８分割した場合同様フレーム毎の画面明るさを抽出
することができる。
【０１４１】図４４に前記図４０及び図４２に示した階
調領域を８分割化した際の輝度分布検出結果を用いた前
記折線ポイント階調制御部 3310による階調制御の一例
を示す。
【０１４２】図４４において、折線ポイント方式による
階調制御では、９箇所の折れ線ポイントをフレーム毎に
設定し、隣接ポイント間は直線化した演算式に従って、
ドットクロック毎に入力される入力階調データを出力階
調データに変換することでリアルタイムに実現する。こ
こで隣接ポイント間の直線化演算式は均等な８分割領域
の場合、下記数３の演算式を用いることができる。
【０１４３】
【数３】出力階調データ＝（ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）−ｒｋ
ｉｎｊｉ（ｎ−１））×Ｍ／３２ ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）：上位側折線ポイント設定値 ｒｋｉｎｊｉ（ｎ−１）：下位側折線ポイント設定値 Ｍ：入力階調データ下位５ビット 従って、前記図４１に示す輝度分布データを反映させて
高画質化する例として、各領域の輝度分布累積数に対応
して、折線ポイントを設定する。従って、１フレーム内
の輝度分布数平均値ｍ（本例の場合、１フレーム分の画
素数を分割領域数８で除算した値）に対し、検出した各
領域の分布数が多い場合にはその階調領域の分布は平均
値以上であると判断し、上位側折線ポイントをリニア特
性時（図中○のポイント）に比べ大きくする。これによ
り、その階調領域のダイナミックレンジが大きくなり良
好な画質を得ることができる。逆に平均値ｍに対し、検
出した各領域の分布数が少ない場合にはその階調領域の
分布は平均値以下であると判断し、上位側折線ポイント
をリニア特性時（図中○のポイント）に比べ小さくす
る。これによりその階調領域のダイナミックレンジは小
さくなるが、これにより前記平均値ｍを上回った階調領
域のダイナミックレンジを大きくできるため、画面全体
としては分布の大勢を占める領域のコントラストを向上
し、良好な画質を得ることができる。
【０１４４】図４５に前記図４４に示した階調領域を８
分割化した際の輝度分布検出結果を用いた前記折線ポイ
ント階調制御部 3310による階調制御部概略構成図を示
す。
【０１４５】4501は入力映像データのラッチ回路１、45
02はラッチ回路１ 4501の出力映像データの内上位３ビ
ットによる１ｔｏ８デコーダ回路、1503は上位階調側折
線ポイント設定レジスタ・セレクタ回路、4504は下位階
調側折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回路、4505は
前記上位階調側折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回
路 4503選択値から、下位階調側折線ポイント設定レジ
スタ・セレクタ回路 4504選択値を減算する減算回路、4
506は前記減算回路 4505の出力結果と前記ラッチ回路１
4501の出力をラッチ回路２〜５ 4508〜4511を用いて遅
延した値を乗算する乗算回路、4507は前記乗算回路 450
6の出力結果と、前記下位階調側折線ポイント設定レジ
スタ・セレクタ回路 4504の出力をラッチ回路６、７ 45
12、4513を用いて遅延した値を加算する加算回路を各々
示す。
【０１４６】図４５に示す制御回路は前記図４４に示す
各折線ポイント間の直線式を実現するものであり、前記
上位階調側折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回路 4
503及び、下位階調側折線ポイント設定レジスタ・セレ
クタ回路 4504には、輝度分布状態に対応した折線ポイ
ント設定値(rkinji00〜rkinji08)を毎フレーム更新しな
がら設定する。従って、画素毎の映像データ(ridata[7:
0])が入力されると、隣接する２つの折線ポイント設定
値を選択し、選択した２つの階調間を演算して映像デー
タ(rodata[7:0])を出力する。入力映像データ(ridata
[7:0])が与えられてから、出力映像データ(rodata[7:
0])を得るまでの遅延は８クロックである。従って本制
御によれば、フレーム毎の映像データの特徴に合わせて
最適は階調制御を行うことを可能としている。
【０１４７】図４６に前記図４３に示した階調領域を２
０分割化した際の輝度分布検出結果を用いた前記折線ポ
イント階調制御部 3310による階調制御の一例を示す。
【０１４８】図４６において、折線ポイント方式による
階調制御では、２０箇所の折れ線ポイントをフレーム毎
に設定し、隣接ポイント間は直線化した演算式に従っ
て、ドットクロック毎に入力される入力階調データを出
力階調データに変換することでリアルタイムに実現す
る。ここで隣接ポイント間の直線化演算式は均等な下位
及び、上位階調部分である８階調毎分割領域(hist00-hi
st08、hist12-hist19)の場合と、中間階調部分である３
２階調毎分割領域(hist08-hist11)の場合で異なり、各
々下記数４、数５の演算式を用いることができる。
【０１４９】
【数４】出力階調データ＝（ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）−ｒｋ
ｉｎｊｉ（ｎ−１））×Ｍ／８ ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）：上位側折線ポイント設定値 ｒｋｉｎｊｉ（ｎ−１）：下位側折線ポイント設定値 Ｍ：入力階調データ下位３ビット
【０１５０】
【数５】出力階調データ＝（ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）−ｒｋ
ｉｎｊｉ（ｎ−１））×Ｍ／３２ ｒｋｉｎｊｉ（ｎ）：上位側折線ポイント設定値 ｒｋｉｎｊｉ（ｎ−１）：下位側折線ポイント設定値 Ｍ：入力階調データ下位５ビット 従って、前記図４３に示す輝度分布データを反映させて
高画質化する例として、2段階の制御を施すことで実現
することができる。第1段階は８階調毎に分割した下位
及び、上位階調領域に対し、各々外側の領域（下位階調
であればhist00、上位階調であればhist19）、よりフレ
ーム毎の使用頻度を確認し、潰せる階調領域を求める。
すなわち、予め設定しておいた階調累積数の閾値と各階
調領域の外側より累積値を比較し、閾値を越えた領域ま
での階調を潰すようにする。図４６では下位階調領域は
hist04が閾値ｎを越えているため、これ以前の階調は分
布頻度が少ないと判断し、下位から5個の折線ポイント
(rkinji00-rkinji04)を“０階調”に設定する。同様
に、上位階調領域はhist17が閾値ｎを越えているため、
これ以前の階調は分布頻度が少ないと判断し、上位から
４個の折線ポイント(rkinji17-rkinji20)を“２５５階
調”に設定する。この第1段階の階調制御により階調両
端の累積数の少ない部分を潰す代わりに、残りの階調領
域のダイナミックレンジを拡大することが可能である。
また、潰す階調領域の判断基準として本例では各階調領
域独立に閾値ｎとの比較を行ったが、両端の階調領域か
らの累積と閾値ｎとの比較というように、階調を潰すア
ルゴリズムはソフトウェア処理との組合せにより多種多
様に対応可能である。第２段階は、第１段階で全階調領
域のダイナミックレンジを拡大したのに加え、前記図４
４で述べた分布領域毎に輝度分布平均値ｍとの比較を行
い、比較結果が大きい場合にはその階調領域のダイナミ
ックレンジがさらに拡大するよう上位側の折線ポイント
設定値をリニア特性時の値（図中○のポイント）より大
きな値、また、比較結果が小さい場合にはその階調領域
のダイナミックレンジが縮小するようリニア特性時の値
より小さな値を設定するようにする。図４６はこれを中
間階調領域である３２階調分割領域(rkinji09-rkinji1
2)に適用した一例である。図４６では第1段階によるダ
イナミックレンジの拡大制御領域をヒストグラム伸長制
御領域、第２段階によるダイナミックレンジの拡大制御
領域をイコライズ制御領域として示してある。
【０１５１】また、題段階によるダイナミックレンジの
拡大適用範囲は、中間階調領域である３２階調分割領域
(rkinji09-rkinji12)に限らず、下位、上位階調領域で
ある８階調分割領域に適用しても良い（図４６では(rki
nji04-rkinji17)）。
【０１５２】以上、前記図４６に示した階調制御方式で
は、前記図４４に示した階調制御方式をカバーした上で
更にダイナミックレンジを拡張した良好な表示を得るこ
とができる。
【０１５３】図４７は前記図４６に示した階調領域を２
０分割化した際の輝度分布検出結果を用いた前記折線ポ
イント階調制御部 3310による階調制御部概略構成図を
示す。
【０１５４】4701は入力映像データのラッチ回路１、47
02はラッチ回路１ 4701の出力映像データの内上位３ビ
ットによる１ｔｏ８デコーダ回路、4703は下位階調、中
間階調、上位階調の各分割領域に対する上位階調側折線
ポイント設定レジスタ・セレクタ回路、4704は下位階
調、中間階調、上位階調の各分割領域に対する下位階調
側折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回路、4705は前
記３つの領域に分かれた下位階調、中間階調、上位階調
の各分割領域に対する上位階調側折線ポイント設定レジ
スタ・セレクタ回路 1703出力のうち１つを選択する３
ｔｏ１セレクタ回路、4706は同じく前記３つの領域に分
かれた下位階調、中間階調、上位階調の各分割領域に対
する下位階調側折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回
路 4704出力のうち１つを選択する３ｔｏ１セレクタ回
路、4707は前記上位階調側３ｔｏ１セレクタ回路 4705
選択値から、下位階調側３ｔｏ１セレクタ回路 4706選
択値を減算する減算回路、4708は前記減算回路 4707の
出力結果と前記ラッチ回路１ 4701の出力をラッチ回路
２〜６ 4711〜4714を用いて遅延した値を乗算する下
位、上位階調と中間階調の２系統に分かれた乗算回路、
4709は前記２系統の乗算回路4708の出力結果のいずれか
を選択する２ｔｏ１セレクタ回路、4710は前記２ｔｏ１
セレクタ回路 4709の出力と、前記下位階調側３ｔｏ１
セレクタ回路 4706の出力をラッチ回路７〜９ 4716〜47
18を用いて遅延した値を加算する加算回路を各々示す。
【０１５５】図４７に示す制御回路は前記図４５に示す
制御回路同様、前記図４６に示す各折線ポイント間の直
線式を実現するものであり、前記上位階調側折線ポイン
ト設定レジスタ・セレクタ回路 4703及び、下位階調側
折線ポイント設定レジスタ・セレクタ回路 4704には、
輝度分布状態に対応した折線ポイント設定値(rkinji00
〜rkinji20)を毎フレーム更新しながら設定する。従っ
て、画素毎の映像データ(ridata[7:0])が入力される
と、隣接する２つの折線ポイント設定値を選択し、選択
した２つの階調間を演算して映像データ(rodata[7:0])
を出力する。入力映像データ(ridata[7:0])が与えられ
てから、出力映像データ(rodata[7:0])を得るまでの遅
延は１０クロックである。従って本制御においても、フ
レーム毎の映像データの特徴に合わせて最適は階調制御
を行うことを可能としている。
【０１５６】次に、前記図３３に示したデジタル・バッ
クライト調光信号 3325及び、バックライトＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号 3326制御による輝度制御及び、動画ぼけ改善制
御について説明する。
【０１５７】図４８は前記インバータ基板 103における
調光特性図の一例である。入力として電圧を０Ｖ〜３．
３Ｖまで可変し、これに対応して出力パルスのデユーテ
ィ比が変化するものである。すなわち入力電圧が低い程
パルス幅デューティ比は大きくなり、逆に入力電圧が高
い程パルス幅デューティは小さくなる。このデユーティ
比はバックライトのＯＮ／ＯＦＦに対応しているため、
電圧レベルが低い程明るく、逆に電圧レベルが高い程暗
くなる。従って、前記バックライト調光制御部3323から
のデジタル・バックライト調光信号 3325を前記表５、
６及び図３７に示した形式で制御し、前記Ｄ／Ａコンバ
ータ 3215に与えることで、Ｄ／Ａコンバータ 3215から
出力されるアナログ・バックライト調光信号 3327によ
り、前記図４８に示したインバータ基板の特性で調光制
御を行う。
【０１５８】図４９に前記バックライト調光制御部 332
3及び、ブリンク制御部 3324による輝度制御及び、動画
ぼけ改善制御の一例を示す。本例では調光制御と、ブリ
ンク制御を独立した制御信号で行う場合について示した
ものである。
【０１５９】図４９では、連続する各フレーム映像デー
タは前記輝度分布検出制御部 3308からの輝度分布デー
タが、明るい映像→明るい映像→暗い映像の順に転送さ
れる場合である。
【０１６０】一般に液晶表示装置で動画を表示する場
合、明るい映像であれば１フレームを越える応答速度に
伴う動画ぼけ現象は、暗い映像の場合に比べ気にならな
くなる。逆に明るい映像に対し動画ぼけを考慮してブリ
ンク・パルス幅を小さくすることで、暗い映像となるこ
とが主観的には気になるものである。従って、明るい映
像に対しては前記アナログ・バックライト調光信号 332
7の電圧レベルを低くして、バックライトに対する調光
波形のパルス幅デューティ比を大きくする。逆に暗い映
像に対しては、前記アナログ・バックライト調光信号 3
327の電圧レベルを高くして、バックライトに対する調
光波形のパルス幅デューティ比を小さくする。また、本
制御は輝度分布データを検出した次のフレームに対し反
映させる。図４９では輝度分布検出データと、調光波形
の関係がこれを示す。さらに、応答速度に１フレーム以
上の時間を要することによる動画ぼけ現象を改善するた
めにブリンク制御を行う。図４９では、表示画面の下画
面部分に照準を合わせ、１フレームの後半にブリンク波
形がＯＮするように制御する。すなわち、図４９におい
て１フレーム期間に要する時間を“ａ”とし、１フレー
ムの後半にブリンク波形をＯＮする時間を“ｂ”とした
際のブリンク波形デユーティ比は“ｂ：ａ”となり、こ
の比は固定とする。本制御には前記図３３のブリンク制
御部 3324において、タイミング制御部 3303からの垂直
基準タイミング信号 3305を用いて制御する。実際のバ
ックライトＯＮ／ＯＦＦ波形は、前記調光制御のための
調光波形と、動画ぼけ改善制御のためのブリンク波形を
合わせた波形となり、これによる液晶輝度波形は図４９
の斜線部分になる。これより、輝度分布検出データが明
るい映像と判断した場合には、輝度波形の発光時間は長
くなり（逆に、輝度分布検出データが暗い映像と判断し
た場合には、輝度波形の発光時間は短くなり）かつ、液
晶応答波形の定常タイミングでの発光（過渡タイミング
では発光せず）となるため、動画ぼけのない良好な表示
状態を得ることができる。
【０１６１】図５０に前記図４９に示す一例において、
輝度分布検出データによる映像判定の一例を示す。図５
０において輝度分布検出データとしては、前記図４１に
示した全階調領域を均等8分割、入力映像データの解像
度としてＸＧＡ(1024×768)とした場合を示す。この場
合、１フレーム分の画素数は下式（数６）となる。
【０１６２】
【数６】１フレーム総画素数＝１０２４ドット×７６８
ライン＝７８６４３２＝Ｃ００００ｈ ここで回路規模を抑えるために、検出データの上位のみ
を用いて判定を行う。図５０の場合、上位８ビットを用
いる。上位８ビットは１６進数で“Ｃ０ｈ”であり、１
０進数では“１９２”となる。従って、均等に８分割し
た際の各領域平均ポイント数は２４ポイントとなる。本
例では図５０に示すように映像判定条件として、ｅ、
ｆ、ｇ、ｈの各階調領域(128-159、160-191、192-223、
224-255階調)のポイント数がそれぞれ、４８、４０、３
２、２４ポイントのいずれかより大きい場合に明るい映
像と判断し、上記以外の場合を全て暗い映像と判断する
ようにした。
【０１６３】図５１に前記図５０に示した映像判定条件
例に従った、調光制御状態遷移図の一例を示す。
【０１６４】図５１において調光範囲は本例の場合、最
大輝度から最大輝度に対して８５％の輝度を最小輝度と
した範囲で制御するものとする。この間を前記図５０に
示した映像判定条件に従って毎フレーム遷移する。最大
輝度から最小輝度もしくは、最小輝度から最大輝度まで
の遷移時間は最小４０フレーム（１フレーム６０Ｈｚの
場合、約０.６７秒）要するようにした。これは、明る
い映像と暗い映像が毎フレーム交互に入力されるような
場合、１フレームで最大〜最小輝度間を遷移するような
制御とするとフリッカーが発生するため、これを抑止す
るためである。従って、遷移途中で映像判定条件が反転
した場合、その時点で遷移は逆方向に向かうことにな
る。
【０１６５】以上、前記図５０、５１で説明した調光制
御アルゴリズムに従って、前記図４９に示した調光波形
の制御を行う。
【０１６６】図５２に前記図４９に示した前記バックラ
イト調光制御部 3323及び、ブリンク制御部 3324による
輝度制御及び、動画ぼけ改善制御例とは別の一例を示
す。
【０１６７】前記図４９に示す一例では、最終的な液晶
輝度波形は前記バックライト調光制御部 3323による調
光波形と、前記ブリンク制御部 3324によるブリンク波
形を重ね合わせたものとなっていた。これに対し本例で
は、前記バックライト調光制御部 3323による調光波形
の制御は行わず、常時最大輝度状態としておき、前記ブ
リンク制御部 3324によって、輝度-分布検出データに対
応した調光制御をブリンク制御と合わせて行うものであ
る。すなわち、前記バックライト調光制御部 3323から
の制御信号は、前記図４８に示したインバータ基板 310
3における調光特性図より、常時出力パルスデューティ
が１００％となるように制御する。次に前記ブリンク制
御部 3324は動画ぼけの改善例として、表示画面の下画
面部分に照準を合わせ、１フレームの後半にブリンク波
形がＯＮするように制御する。さらに輝度分布検出デー
タの状態に対応して、前記ブリンク波形のパルス幅を変
更する。図５２の例では映像データが、“明るい映像→
暗い映像→明るい映像”の順に入力されるため、明るい
映像に対しては次のフレームで前記ブリンク波形のパル
ス幅を大きくし、暗い映像に対しては次のフレームで前
記ブリンク波形のパルス幅を小さくするようにした。更
に図５２に示した一例ではブリンクパルス幅デューティ
の変更を、パルスの後縁は固定し、前縁で行うようにし
たものである。従って、１フレーム期間に要する時間を
“ａ”とし、１フレームの後半にブリンク波形をＯＮす
る時間を“ｂ”とした際のブリンク波形デユーティ比は
“ｂ：ａ”となり、この比は輝度分布検出データに対応
して変動する。また、本例によれば、前記インバータ基
板 3103のインターフェースとしてバックライトのＯＮ
／ＯＦＦ制御のみで済むため、汎用性のある制御機能で
あるといえる。
【０１６８】図５３に前記図４９、図５２に示した前記
バックライト調光制御部 3323及び、ブリンク制御部 33
24による輝度制御及び、動画ぼけ改善制御例とは別の一
例を示す。
【０１６９】図５３の例では、前記図５２に示した一例
に対し、輝度分布検出データに従って制御するブリンク
波形に対するブリンクパルス幅デューティの変更を、パ
ルスの前縁は固定し、後縁で行うようにしたものであ
る。すなわち図５３において、前記ブリンク制御部 332
4は動画ぼけの改善例として、表示画面の上画面部分に
照準を合わせ、１フレームの前半にブリンク波形がＯＮ
するように制御する。さらに輝度分布検出データの状態
に対応して、前記ブリンク波形のパルス幅を変更する。
ブリンクパルス幅デューティの変更を、パルスの前縁は
固定し、後縁で行うようにしたものである。従って前記
図５２に示した例同様、１フレーム期間に要する時間を
“ａ”とし、１フレームの後半にブリンク波形をＯＮす
る時間を“ｂ”とした際のブリンク波形デユーティ比は
“ｂ：ａ”となり、この比は輝度分布検出データに対応
して変動する。また、本例においても、前記インバータ
基板5103のインターフェースとしてバックライトのＯＮ
／ＯＦＦ制御のみで済むため、汎用性のある制御機能で
あるといえる。
【０１７０】図５４に前記図４９、図５２、図５３に示
した前記バックライト調光制御部 323及び、ブリンク制
御部 3324による輝度制御及び、動画ぼけ改善制御例と
は別の一例を示す。
【０１７１】本例は、前記図５２、図５３に示した一例
の双方を兼ね備えたものである。すなわち、図５４にお
いて、前記ブリンク制御部 3324は動画ぼけの改善例と
して、表示画面の中央画面部分に照準を合わせ、１フレ
ームの中間にブリンク波形がＯＮするように制御する。
さらに輝度分布検出データの状態に対応して、前記ブリ
ンク波形のパルス幅を変更する。ブリンクパルス幅デュ
ーティの変更を、パルスの前縁及び、後縁の双方で行う
ようにしたものである。従って前記図５２、図５３に示
した例同様、１フレーム期間に要する時間を“ａ”と
し、１フレームの後半にブリンク波形をＯＮする時間を
“ｂ”とした際のブリンク波形デユーティ比は“ｂ：
ａ”となり、この比は輝度分布検出データに対応して変
動する。また、本例においても、前記インバータ基板 3
103のインターフェースとしてバックライトのＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御のみで済むため、汎用性のある制御機能である
といえる。
【０１７２】図５５に前記図４９、図５２、図５３、図
５４に示した前記バックライト調光制御部 3323及び、
ブリンク制御部 3324による輝度制御及び、動画ぼけ改
善制御例とは別の一例を示す。前記各実施例では動画ぼ
け改善に着眼した際に、液晶輝度波形は調光制御が加わ
ることでブリンク波形と異なることになる。例えば、前
記図４９に示した一例では、ブリンク波形のＯＮパルス
の中で調光制御に伴うＯＦＦ期間が存在することにな
り、前記図５２〜図５４に示した例では、動画ぼけ改善
のために1画面中の特定位置に設定したブリンク波形の
ＯＮパルスが調光制御に伴い変更することになる。
【０１７３】図５５に示す一例は、これらを改善したも
のであり、調光制御としてバックライトの管電流を制御
するものである。すなわち、動画ぼけ改善に対しては前
記図４９に示した一例同様、表示画面の下画面部分に照
準を合わせ、１フレームの後半にブリンク波形がＯＮす
るように制御する。すなわち、図５５において１フレー
ム期間に要する時間を“ａ”とし、１フレームの後半に
ブリンク波形をＯＮする時間を“ｂ”とした際のブリン
ク波形デユーティ比は“ｂ：ａ”となり、この比は固定
とする。調光制御に関しては、輝度分布検出データに従
って、明るい映像信号と判断した際には次フレームでバ
ックライトに対する管電流量を増大することで輝度を上
げ逆に、暗い映像信号と判断した際には次フレームでバ
ックライトに対する管電流量を減少することで輝度を下
げる。本制御に従えば、輝度分布検出データに従ったバ
ックライト管電流量による調光制御が如何なる場合にお
いても、動画ぼけ改善のためのブリンク波形は固定化で
きるため、表示画面の特定領域に対し常時安定した動画
ぼけ改善効果を得ることができる。
【０１７４】本発明の実施例によれば、画像データの移
動速度に応じてランプの高輝度で発光効率並びに均一性
の優れた表示品質の良好な動画表示を可能とすることが
できる。
【０１７５】更に本発明の実施例によれば、画像データ
の階調特性に応じてリアルタイムにダイナミックレンジ
を変更することができ、高輝度で発光効率並びに均一性
の優れた表示品質の良好な動画表示を可能とすることが
できる。
【０１７６】
【発明の効果】本発明によれば、表示画像の動き量又は
輝度に応じて光源の発光時点又は発光時間を制御するこ
とにより、表示画像の輝度を効率よく向上すると共に、
光源の発熱を抑制するという効果を奏する。
【０１７７】又は、本発明によれば、表示画像の輝度と
液晶部の応答特性に応じて光源の発光時点又は発光時間
を制御することにより、動画でのボケを改善するという
効果を奏する。
【０１７８】又は、本発明によれば、表示画像の輝度に
応じて入出力階調特性を制御することにより、コントラ
ストを向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示モジュールを搭載した液晶表
示装置の概略構成図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の光源等の輝度波形を示
す図である。
【図３】サイドライト型光源ユニットを用いた液晶表示
装置の構造を示す図である。
【図４】直下型光源ユニットを用いた液晶表示装置の構
造を示す図である。
【図５】冷陰極管の管内温度及び供給電流に対する輝度
特性を示す図である。
【図６】本発明の光源ユニットによる輝度応答を示す図
である。
【図７】光源に冷陰極管を用いた液晶表示装置の表示輝
度及び冷陰極管温度の経時変化を示す図である。
【図８】本発明による光源の点滅点灯を実施する制御回
路の一例を示す図である。
【図９】本発明による光源の点滅点灯比率の設定の一例
を示す図である。
【図１０】本発明による光源の点滅点灯比率の設定の一
例を示す図である。
【図１１】本発明による光源の点滅点灯周期の設定の一
例を示す図である。
【図１２】本発明による光源の点滅点灯における休止期
間の設定の一例を示す図である。
【図１３】本発明によるサイドライト型光源ユニットの
一例を示す図である。
【図１４】本発明によるサイドライト型光源ユニットを
用いた液晶表示装置（横電界モード液晶表示装置）の構
造を示す図である。
【図１５】図１３の液晶表示装置に用いるインバータ装
置の配置を示す図である。
【図１６】従来技術である直下型の光源ユニットの点灯
動作方法を示す図である。
【図１７】本発明によるサイドライト型光源ユニットの
制御回路の構成を示す図である。
【図１８】図１７内のスイッチング制御回路２５の一例
を示す図である。
【図１９】図１８のスイッチング制御回路２５により生
成される光源点灯信号ＢＬのタイミング図である。
【図２０】従来のホールド型発光と本発明のインパルス
型発光の比較図である。
【図２１】本発明におけるデータ比較の検出ポイントの
一例を示す図である。
【図２２】図１７内のスイッチング制御回路２５の一例
を示す図である。
【図２３】図２２のスイッチング制御回路２５を説明す
るための表示画面の分割方式を示す図である。
【図２４】図２２スイッチング制御回路２５で生成され
る光源点灯信号BLタイミング図である。
【図２５】本発明による直下型光源ユニットの制御回路
の構成を示す図である。
【図２６】図２５内のスイッチング制御回路２５の一例
を示す図である。
【図２７】図２６のスイッチング制御回路２５により生
成される光源点灯信号ＢＬ１〜ＢＬ４のタイミング図で
ある
【図２８】本発明による表示画像の表示輝度に応じた光
源点灯制御を実現するためのスイッチング制御回路２５
を示す図である。
【図２９】図２８のスイッチング制御回路２５により生
成される光源点灯信号ＢＬのタイミング図である。
【図３０】本発明による点灯方式指示回路６０の構成を
示す図である。
【図３１】本発明の別な一例による液晶表示モジュール
の概略構成図である。
【図３２】本発明による液晶表示モジュール背面に実装
するＴＣＯＮ基板の概略構成図である。
【図３３】本発明によるＴＣＯＮ基板に搭載するＬＳＩ
の内部機能概略構成図である。
【図３４】本発明による映像データ変換（低電圧差動→
ＴＴＬ及び、ＴＴＬ→低電圧差動）入出力信号仕様図で
ある。
【図３５】本発明によるフレームメモリ制御部動作概略
タイミング図である。
【図３６】本発明によるドライバー・インターフェース
・タイミング図である。
【図３７】本発明によるデジタル・バックライト調光信
号タイミング図である。
【図３８】本発明による輝度データ生成制御部動作概念
図である。
【図３９】本発明による輝度分布検出制御部概略構成図
である。
【図４０】本発明による輝度分布検出部の動作を示す状
態遷移図である。
【図４１】本発明による輝度分布検出制御部による輝度
分布検出結果概略図及び、検出結果からの輝度平均値算
出演算式である。
【図４２】本発明による輝度分布検出部の一例である図
４０とは別の一例に対する動作を示す状態遷移図であ
る。
【図４３】本発明の図４１に示す一例とは別の一例によ
る輝度分布検出制御部による輝度分布検出結果概略図及
び、検出結果からの輝度平均値算出演算式である。
【図４４】本発明による折線ポイント階調制御部による
階調制御の一例である。
【図４５】本発明による折線ポイント階調制御部による
階調制御部概略構成図である。
【図４６】本発明の図４４に示す一例とは別の一例によ
る折線ポイント階調制御部による階調制御の一例であ
る。
【図４７】本発明の図４５に示す一例とは別の一例によ
る折線ポイント階調制御部による階調制御部概略構成図
である。
【図４８】本発明によるインバータ基板における調光特
性図の一例である。
【図４９】本発明によるバックライト調光制御部及び、
ブリンク制御部による輝度制御及び、動画ぼけ改善制御
の一例である。
【図５０】本発明による輝度分布検出データによる映像
判定の一例である。
【図５１】本発明による映像判定条件例に従った、調光
制御状態遷移図の一例である。
【図５２】本発明の図４９に示す一例とは別の一例によ
るバックライト調光制御部及び、ブリンク制御部による
輝度制御及び、動画ぼけ改善制御の一例である。
【図５３】本発明の図４９及び、図５２に示す一例とは
別の一例によるバックライト調光制御部及び、ブリンク
制御部による輝度制御及び、動画ぼけ改善制御の一例で
ある。
【図５４】本発明の図４９、図５２及び、図５３に示す
一例とは別の一例によるバックライト調光制御部及び、
ブリンク制御部による輝度制御及び、動画ぼけ改善制御
の一例である。
【図５５】本発明の図４９、図５２、図５３及び、図５
４に示す一例とは別の一例によるバックライト調光制御
部及び、ブリンク制御部による輝度制御及び、動画ぼけ
改善制御の一例である。
【符号の説明】
１…偏向板、２…液晶層、３…基板、４…光学シート
群、５…プリズムシート、６…拡散フィルム、７…反射
器、８…蛍光灯、９…反射フィルム、１０…光学ユニッ
ト、１１…導光板、２０…直流電圧源入力端子、２１…
インバータ回路、２２…変圧器、２３…調光回路、２４
…スイッチング素子、２５…スイッチング制御回路、２
７…液晶パネル、２８…液晶表示モジュール、２９…テ
レビ入力端子、３０…ビデオ入力端子、３１…Ｓ入力端
子、３２…アナログＰＣ入力端子、３３…デジタルＰＣ
入力端子、３４…アナログ映像処理制御部、３５…デジ
タル映像処理制御部、３６…液晶表示装置、５０…デー
タ格納部、５１…ラインカウント部、５２…データ比較
部、５３…パルス制御部、５４…パルス生成部、５５…
モード判定部、５６…表示輝度検出部、５７…表示輝度
情報保持部、６０…点灯方式指示回路、６１…入力手段
判定部、６２…点灯選択部、６３…点灯指示信号生成
部、３１０１…液晶モジュール（２８…液晶表示モジュ
ールと同一）、３１０２…液晶駆動制御基板（３５…デ
ジタル映像処理制御部と同一）、３１０３…インバータ
基板（２１…インバータ回路と同一）、３１０４…ゲー
ト用フラットケーブル、３１０５…ドレイン用フラット
ケーブル、３１０６…インバータ制御用ケーブル、３１
０７…ランプ高圧側ケーブル、３１０８…ランプ低圧側
ケーブル、３２０１…低電圧差動デジタル映像信号入力
コネクタ部、３２０２…映像データ変換（低電圧差動→
ＴＴＬ）ＬＳＩ１、３２０３…ＦＰＧＡ論理データ設定
コネクタ、３２０４…ＦＰＧＡ論理データ設定ＲＯＭ、
３２０５…液晶パネル制御ＦＰＧＡもしくはＬＳＩ（２
５…スイッチング制御回路、６０…点灯方式指示回路は
一部分）、３２０６…ＦＰＧＡ（もしくはＬＳＩ）3205
の動作モード設定ＳＷ、３２０７…フレームメモリ、３
２０８…発振器、３２０９…階調電圧制御用コンパレー
タ、３２１０…ゲート信号用コネクタ、３２１１…ドレ
イン信号用コネクタ、３２１２…ドレイン信号用コネク
タ、３２１３…映像データ変換（ＴＴＬ→低電圧差動）
ＬＳＩ２、３２１４…低電圧差動デジタル映像信号出力
コネクタ部、３２１５…Ｄ／Ａ変換コンバータ、３２１
６…インバータ制御コネクタ部、３２１７…電源回路
部、３３０１…低電圧差動デジタル映像信号、３３０２
…ＴＴＬ形式に変換したデジタル映像信号、３３０３…
タイミング制御部、３３０４…Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データ、
３３０５…ＬＳＩ内部の基準タイミング信号、３３０６
…輝度データ生成制御部、３３０７…輝度データ、３３
０８…輝度分布検出制御部、３３０９…輝度分布デー
タ、３３１０…折線ポイント階調制御部、３３１１…出
力階調データ、３３１２…フレームメモリ制御部、３３
１３…フレームメモリ・インターフェース信号、３３１
４…フレームメモリ・リードデータ、３３１５…オーバ
ードライブ制御部、３３１６…オーバードライブ補正後
の出力階調データ、３３１７…ＦＲＣ制御部、３３１８
…擬似階調表示データ、３３１９…ドライバー・インタ
ーフェース制御部、３３２０…ゲートドライバー制御信
号、３３２１…ドレインドライバー制御信号、３３２２
…低電圧差動映像信号、３３２３…バックライト調光制
御部、３３２４…ブリンク制御部、３３２５…デジタル
・バックライト調光信号、３３２６…バックライトＯＮ
／ＯＦＦ信号、３３２７…アナログ・バックライト調光
信号、３３２８…インバータ制御信号、３９０１…検出
期間設定部、３９０２…入力階調分割数設定部、３９０
３…入力映像データ階調領域検出部、３９０４…第１階
調領域カウンタ、３９０５…第２階調領域カウンタ、３
９０６…第ｎ階調領域カウンタ、３９０７…第1データ
ホールドラッチ、３９０８…第2データホールドラッ
チ、３９０９…第ｎデータホールドラッチ、３９１０…
ｍ倍乗算回路、３９１１…２＊ｍ倍乗算回路、３９１２
…ｎ＊ｍ倍乗算回路、３９１３…加算回路、３９１４…
ｎ＊ｍ除算回路、３９１５…平均輝度データ・ホールド
ラッチ、４５０１…ラッチ回路１、４５０２…１ｔｏ８
デコーダ回路、４５０３…上位階調側折線ポイント設定
レジスタ・セレクタ回路、４５０４…下位階調側折線ポ
イント設定レジスタ・セレクタ回路、４５０５…減算回
路、４５０６…乗算回路、４５０７…加算回路、４７０
１…ラッチ回路１、４７０２…１ｔｏ８デコーダ回路、
４７０３…上位階調側折線ポイント設定レジスタ・セレ
クタ回路、４７０４…下位階調側折線ポイント設定レジ
スタ・セレクタ回路、４７０５…３ｔｏ１セレクタ回
路、４７０６…３ｔｏ１セレクタ回路、４７０７…減算
回路、４７０８…乗算回路、４７０９…２ｔｏ１セレク
タ回路、４７１０…加算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ａ ６４２Ｄ ６４２ ６６０Ｗ ６６０ ６７０Ｌ ６７０ 3/34 Ｊ 3/34 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 前田 武 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内 (72)発明者 川辺 和佳 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 平方 純一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 2H091 FA41Z FA42Z FA44Z HA07 HA10 LA18 2H093 NA51 NC26 NC34 NC42 ND06 ND07 NF05 NF13 5C006 AA01 AA14 AA15 AF03 AF19 AF44 AF51 AF53 AF61 AF69 BB12 BB15 BF02 BF14 BF22 EA01 FA29 FA47 FA54 FA56 GA03 5C080 AA10 BB05 CC03 DD03 DD20 DD26 EE19 EE29 FF09 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 5G435 AA03 AA12 BB12 BB15 DD11 DD13 EE26 EE27 GG24 GG26

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源
    が備えられた液晶表示装置において、 前記光源は第１の発光輝度を有する時間と第２の発光輝
    度を有する時間からなる周期を有し，該周期中の第１の
    発光輝度と第２の発光輝度の時間比率を外部から供給さ
    れる表示データに基づいて変える制御回路を有する液晶
    表示装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、 前記第１の発光輝度を有する時間は第２の発光輝度を有
    する時間よりも長く、 前記制御回路は、前記周期における前記第１の発光輝度
    の時間比率を、前記表示データが動画の場合には５０％
    より小さく、前記表示データが静止画の場合には５０％
    以上とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の液晶表示装置において、 前記第２の発光輝度は、実質的に０である液晶表示装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１記載の液晶表示装置において、 前記制御回路は、前記表示データを少なくとも１フレー
    ム分記憶するデータ格納部と、前記データ格納部に格納
    された表示データと入力される表示データとで対応する
    画素を比較するデータ比較部と、前記データ比較部によ
    る比較結果に応じて、前記周期における前記第１の発光
    輝度の時間比率を制御する信号を出力するパルス制御部
    とを有する液晶表示装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載の液晶表示装置において、 前記データ格納部は、前記表示パネルの全画素の一部を
    比較画素としてそのデータを格納し、前記データ比較部
    は、前記比較画素として格納された画素のデータと、こ
    れに対応する入力データの画素データとを比較する液晶
    表示装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載の液晶表示装置において、 前記比較画素は、その分布を前記液晶パネルの表示部中
    央近傍に集中させたものである液晶表示装置。
  7. 【請求項７】請求項１記載の液晶表示装置において、 前記制御回路は、前記表示データの輝度情報に基づいて
    前記該周期中の第１の発光輝度と第２の発光輝度の時間
    比率を制御する液晶表示装置。
  8. 【請求項８】液晶パネルと、 該液晶パネルを照射しかつ第１の発光輝度と第２の発光
    輝度からなる周期を有する光源と、 前記第１の発光輝度と第２の発光輝度の開始時間を外部
    から供給される表示データに基づいて変える制御回路と
    を有する液晶表示装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載の液晶表示装置において、 前記制御回路は、前記表示データを少なくとも１フレー
    ム分記憶するデータ格納部と、前記データ格納部に格納
    された表示データと入力される表示データとで対応する
    画素を比較するデータ比較部と、前記データ比較部によ
    る比較結果に応じて、前記複数の光源に対応する表示領
    域のどの領域に動画表示が多いかを判定するモード判定
    部と、前記モード判定部の判定結果に基づき前記複数の
    光源のそれぞれに対して周期における前記第１の発光輝
    度及び第２の発光輝度の開始時間を制御する信号を出力
    するパルス制御部とを有する液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】請求項８記載の液晶表示装置において、 前記制御回路は、前記複数の光源に対応するそれぞれの
    前記液晶パネルの領域のうち、前記表示データの最も変
    化する領域の表示データの書き込みが終了した直後に前
    記第２の発光輝度の期間が開始されるように前記第１の
    発光輝度の開始時間と期間を示す信号を出力する液晶表
    示装置。
  11. 【請求項１１】請求項８に記載の液晶表示装置におい
    て、前記第２の発光輝度は、実質的に０である液晶表示
    装置。
  12. 【請求項１２】液晶パネルと、 該液晶パネルを照射する光源と、 入力される映像データに基づいて、前記映像データの少
    なくとも１フレーム分の輝度分布データを検出する輝度
    分布検出制御回路と、 前記輝度分布データに基づいて、前記少なくとも１つの
    特定階調位置の値を更新し、更新した各設定値間の階調
    特性は直線的に演算式で画素毎に求める階調制御回路を
    有することを特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】請求項１２に記載の液晶表示装置におい
    て、 全階調領域に対するフレーム毎に更新する特定階調の数
    及び、設定階調間隔は任意である液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】液晶パネルと、 該液晶パネルを照射する光源と、 入力される映像データに基づいて、前記映像データの少
    なくとも１フレーム分の輝度分布データを検出する輝度
    分布検出制御回路と、 前記輝度分布データに基づいて、前記光源の発光時期と
    発光時間との少なくとも１つを制御する光源制御回路と
    を有する液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】請求項１４に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記光源制御回路は、前記光源の発光を制御するための
    ブリンク波形のパルス幅デューティと位相の少なくとも
    １つを制御する液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】請求項１４に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記光源制御回路は、前記光源の発光を制御するための
    調光波形のパルス幅デューティと位相の少なくとも１つ
    を制御する液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】請求項１４に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記光源制御回路は、相対的に明るい映像データを表示
    するための光源の発光時間が、相対的に暗い映像を表示
    するための光源の発行時間よりも長くなるように、前記
    光源の発光時間を制御する液晶表示装置。
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