JP2007179001A - 液晶表示装置組立体の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置組立体の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】白表示部を含む表示領域の部分の輝度レベルを、他の表示領域の部分の輝度レベルよりも上げることを可能とするカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を提供する。
【解決手段】液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニット12を構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液晶表示装置と面状光源装置とを備えた液晶表示装置組立体の駆動方法に関する。
液晶表示装置にあっては、液晶材料それ自体は発光しない。従って、例えば、直下型の面状光源装置(バックライト)を液晶表示装置の背面に配置する。尚、カラー液晶表示装置にあっては、1画素は、例えば、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の3種の副画素から構成されている。そして、各画素あるいは各副画素を構成する液晶セルを、一種の光シャッター(ライト・バルブ)として動作させることによって、即ち、各画素あるいは各副画素の光透過率(開口率)を制御し、面状光源装置から出射された照明光(例えば、白色光)の透過する量(率)を制御することで、画像を表示している。液晶表示装置の大型化に従い、面状光源装置も大型化しつつある。
従来、面状光源装置は、液晶表示装置における表示領域全体を、均一、且つ、一定の明るさで照明しているが、このような面状光源装置とは別の構成、即ち、液晶表示装置における表示領域を構成する複数の表示領域ユニットに対応した複数の面状光源ユニットから構成され、面状光源ユニットにおける発光状態の制御によって表示領域ユニットにおける照度の分布を変化させる構成を有する面状光源装置が、例えば、特開2004−212503や特開2004−246117から周知である。
このような面状光源装置は、基本的には、以下に説明する方法に基づき制御される。尚、外部から駆動回路に入力される入力信号に基づき、画素の光透過率を制御する制御信号が駆動回路から各画素に供給される。即ち、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットの最高輝度をYmaxとし、表示領域ユニットにおける画素の光透過率(開口率)の最大値(具体的には、例えば100%)をLtmaxとする。また、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットが最高輝度Ymaxであるときに、表示領域ユニットにおける各画素に対応する表示領域の部分の輝度(以下、表示輝度yと呼ぶ場合がある)を得るための各画素の光透過率(開口率)をLtとする。ここで、光源輝度Y、光透過率(開口率)Ltにおいて表示輝度yが得られることを、本明細書においては、演算子「**」を用いて、以下の式(A)のように表す。
y=Y**Lt (A)
すると、この場合にあっては、面状光源装置を構成するそれぞれの面状光源ユニットの光源輝度Yを、
Y**Ltmax=Ymax**Lt
を満足するように制御すればよい。尚、このような制御の概念図を図28の(A)及び(B)に示す。ここで、面状光源ユニットの光源輝度Yを、液晶表示装置の画像表示におけるフレーム(便宜上、画像表示フレームと呼ぶ)毎に変化させる。
特開2004−212503 特開2004−246117
カラー液晶表示装置におけるコントラスト比(カラー液晶表示装置の画面表面における、外光反射等を含まない、全黒表示部と全白表示部の輝度比)は、各画素の光透過率を最大にした場合の光透過率と、最低にした場合の光透過率との比である。そして、現状のカラー液晶表示装置にあっては、1000対1程度のコントラスト比が達成できれば優秀なカラー液晶表示装置であると云われている。ところで、コントラスト比を更に向上させるためには、全白表示部の輝度レベルを上げる必要があり、そのためには、図29に模式的に示すように、面状光源装置の輝度を増加させる方法が考えられる。然るに、このような方法では、全黒表示部も明るくなり、所謂、「黒が浮く」といった現象が生じてしまい、他の形式の表示装置と比べて、表示画面の自然さの点で劣る。また、陰極線管(CRT)にあっては、自動輝度制限(ABL)制御を行い、白表示部のみ、輝度レベルを上げることで、陰極線管独特の白の輝きを達成している。具体的には、白表示部の輝度を例えば500cd/m2とし、他の部分の輝度を300cd/m2としている。しかしながら、カラー液晶表示装置にあっては、白表示部を含む表示領域の部分の輝度レベルを他の表示領域の部分の輝度レベルよりも上げる具体的な方法は、本発明者が調べた限りでは知られていないし、上記の2件の特許公開公報にも、カラー液晶表示装置において、コントラスト比を更に向上させるための具体的な方法や、白表示部を含む表示領域の部分の輝度レベルを上げる具体的な方法については、記載も示唆も認められない。
従って、本発明の第1の目的は、或る表示領域の部分の輝度レベルを、他の表示領域の部分の輝度レベルよりも上げることを可能とする液晶表示装置組立体の駆動方法を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、第1の目的に加え、コントラスト比を一層向上させることを可能とする液晶表示装置組立体の駆動方法を提供することにある。
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法は、
(A)2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を備えた透過型の液晶表示装置、
(B)液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときのこれらのP×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、面状光源ユニットに対応する表示領域ユニットを背面から照明する面状光源装置、並びに、
(C)面状光源装置及び液晶表示装置を駆動するための駆動回路、
を備え、
駆動回路から、画素のそれぞれに、画素の光透過率を制御する制御信号を供給する液晶表示装置組立体の駆動方法である。ここで、画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の値をxとし、画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmaxとする。
また、以下に説明する各種係数の値の範囲を、以下のとおりとする。
0:0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数
1:0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数
2:0.35≦k2≦0.5の範囲内の係数
α0:0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数
α1:0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数
α2:0.01≦α2≦0.2の範囲内の係数
そして、上記の第1の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法は、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法においては、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが、前記所定の値k1・xmax以上である場合、即ち、
x ≧k1・xmax (1)
である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、
U-max+k0・xmax (2)
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する構成とすることができる。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
あるいは又、本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法においては、
1画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の3種の副画素を1組として構成され、
1画素において、赤色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号の値をxR、緑色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される緑色発光副画素・入力信号の値をxG、青色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される青色発光副画素・入力信号の値をxBとしたとき、
各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xR,xG,xBの全てが、前記所定の値k1・xmax以上である場合、即ち、
R≧k1・xmax (1−1)
G≧k1・xmax (1−2)
B≧k1・xmax (1−3)
である場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)としたとき、
(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax (2’)
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する構成とすることができる。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
一方、上記の第2の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法は、
[a]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する。尚、ここまでの構成要件は、本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法と同じである。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
そして、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、更に、
[b]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが前記所定の値未満である場合、この表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。尚、このような構成にすると、γ(ガンマ)特性が所望の特性から若干逸脱し、画質が若干変化するが、実質的には問題は生じない。
本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法においては、
[a]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが、前記所定の値k1・xmax以上である場合、即ち、
x ≧k1・xmax (1)
である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、
U-max+k0・xmax (2)
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御し、
[b]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが、前記所定の値k1・xmax未満である場合、この表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する構成とすることができる。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
あるいは又、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法においては、
1画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の3種の副画素を1組として構成され、
1画素において、赤色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号の値をxR、緑色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される緑色発光副画素・入力信号の値をxG、青色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される青色発光副画素・入力信号の値をxBとしたとき、
[a]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xR,xG,xBの全てが、前記所定の値k1・xmax以上である場合、即ち、
R≧k1・xmax (1−1)
G≧k1・xmax (1−2)
B≧k1・xmax (1−3)
である場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)としたとき、
(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax (2’)
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御し、
[b]各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xR,xG,xBのいずれかが、前記所定の値k1・xmax未満である場合、この表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、青色発光副画素・入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する構成とすることができる。このとき、必要に応じて、この表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を併せて制御する。
本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法、あるいは又、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、面状光源ユニットを発光ダイオード(LED)から構成することが好ましい。そして、この場合、面状光源ユニットの輝度の増減を面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行うことが好ましく、更には、(1+k0)xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
0=α0・Dmax (4)
であることが望ましい。尚、「面状光源ユニットの輝度の増減を面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行う」方式を、便宜上、『デューティ比増減制御に基づく面状光源ユニットの輝度制御方式』と呼ぶ。また、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、デューティ比増減制御に基づく面状光源ユニットの輝度制御方式を採用する場合、k1・xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D1は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
1=α1・Dmax (5)
を満足することが望ましい。
あるいは又、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、前記の値x’U-maxが、
x’U-max≦k2・xmax (3)
である場合、x’U-max/k2(あるいは、x’U-max/{(k2・xmax)/xmax})に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することが好ましい。このような構成にすることで、γ(ガンマ)特性を所望の特性に極力維持し、コントラスト比を増加させつつ、画質が変質することを回避することができる。尚、k1とk2との関係として、
0.35≦k2/k1≦0.53
を例示することができる。そして、この場合、面状光源ユニットを発光ダイオード(LED)から構成することが好ましい。更には、面状光源ユニットを発光ダイオードから構成する場合、面状光源ユニットの輝度の増減を面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行うことが好ましく、更には、(1+k0)xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
0=α0・Dmax (4)
であることが望ましい。また、デューティ比増減制御に基づく面状光源ユニットの輝度制御方式を採用する場合、k1・xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D1は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
1=α1・Dmax (5)
を満足することが望ましく、あるいは、k2・xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D2は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
2=α2・Dmax (6)
を満足することが望ましい。尚、液晶表示装置それ自体のコントラスト比が103:1であるとき、α2=0.2ならば、コントラスト比は5×103:1に改善されるし、α2=0.01ならば、コントラスト比は105:1に改善される。
以上の好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法(以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある)において、x’U-maxのとり得る値は、0乃至xmaxである。また、入力信号(映像信号とも呼ばれる)や制御信号の値x,Xに各種の係数を乗じたときの値は整数の値をとるので、種々の計算において丸め誤差が生じる場合があるが、係る丸め誤差は、適切に処理し、あるいは又、所望の計算アルゴリズムにおいて処理するものとする。
本発明において、面状光源ユニット内における式(1)[あるいは、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)]を満足する画素の数は、1個でもよいし、限定するものではないが、1つの表示領域ユニットを構成する画素の数の例えば1%以上、25%以下とすることもできる。尚、後者の場合、式(1)を満足する複数の画素の入力信号の平均値を、式(2)における第1項の値とすればよいし、若しくは、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を満足する複数の画素の入力信号の平均値[(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3]の平均値を、式(2’)における第1項の値とすればよいし、あるいは又、式(1)を満足する複数の画素の入力信号の最高値を、式(2)における第1項の値とすればよいし、若しくは、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を満足する複数の画素の入力信号の平均値[(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3]の最高値を、式(2’)における第1項の値とすればよい。
本発明においては、種々の値xを有する入力信号[あるいは、値xR,xG,xB(但し、xR=xG=xB)を有する赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、及び、青色発光副画素・入力信号]が、画素[あるいは赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素]に実際に供給されたときの画素の輝度を得るための面状光源ユニットの輝度の値やデューティ比の値を、種々の試験を行い、予め求めておく。そして、これらの関係に基づいた種々のデータを駆動回路内に記憶させておくことが望ましい。また、xmax,k0,k1,k2,α0,α1,α2,Dmax,D0,D1,D2といった種々の係数やパラメータも、駆動回路内に記憶させておくことが望ましい。
面状光源装置において、面状光源装置を構成する面状光源ユニットの光源として、上述した発光ダイオード(LED)以外にも、冷陰極線型の蛍光ランプや、エレクトロルミネッセンス(EL)装置、冷陰極電界電子放出装置(FED)、プラズマ表示装置、通常のランプを挙げることもできる。光源を発光ダイオードから構成する場合、例えば波長640nmの赤色を発光する赤色発光ダイオード、例えば波長530nmの緑色を発光する緑色発光ダイオード、及び、例えば波長450nmの青色を発光する青色発光ダイオードを組として構成することで白色光を得ることができるし、白色発光ダイオード(例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード)の発光によって白色光を得ることもできる。赤色、緑色、青色以外の第4番目の色、第5番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。
面状光源装置を構成する面状光源ユニットは、例えば、複数の発光ダイオードを隔壁で区分けすることで得ることができる。尚、この場合、1つの面状光源ユニットは、4つの隔壁によって囲まれ、あるいは又、3つの隔壁と筐体(後述する)の1つの側面によって囲まれ、あるいは又、2つの隔壁と筐体の2つの側面によって囲まれている。(1つの赤色発光ダイオード,1つの緑色発光ダイオード,1つの青色発光ダイオード)、(1つの赤色発光ダイオード,2つの緑色発光ダイオード,1つの青色発光ダイオード)、(2つの赤色発光ダイオード,2つの緑色発光ダイオード,1つの青色発光ダイオード)等の組合せから成り、全体として混色されて白色を発光する発光ダイオード・ユニットから面状光源ユニットが構成されていると想定した場合、1つの面状光源ユニットには、少なくとも1つの発光ダイオード・ユニットが備えられている。あるいは又、1つの面状光源ユニットには、少なくとも1つの白色発光ダイオードが備えられている。
発光ダイオードの光出射部分に、ランバーシアン方式のように直進方向への光強度が強いレンズを取り付けてもよいし、光が水平方向に主に出射される2次元方向出射構成を配設してもよい。
発光ダイオードは、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオード(LED)は、例えば、基板上に形成された第1導電型(例えばn型)を有する化合物半導体層から成る第1クラッド層、第1クラッド層上に形成された活性層、活性層上に形成された第2導電型(例えばp型)を有する化合物半導体層から成る第2クラッド層の積層構造を有し、第1クラッド層に電気的に接続された第1電極、及び、第2クラッド層に電気的に接続された第2電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。
更には、面状光源装置は、拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートを備えている構成とすることができる。
透過型の液晶表示装置は、例えば、透明第1電極を備えたフロント・パネル、透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。
ここで、フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第1の基板と、第1の基板の内面に設けられた透明第1電極(共通電極とも呼ばれ、例えば、ITOから成る)と、第1の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、透過型のカラー液晶表示装置においては、第1の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。そして、フロント・パネルは、更に、オーバーコート層上に透明第1電極が形成された構成を有している。尚、透明第1電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第2の基板と、第2の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通/非導通が制御される透明第2電極(画素電極とも呼ばれ、例えば、ITOから成る)と、第2の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第2電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を含む液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたMOS型FETや薄膜トランジスタ(TFT)といった3端子素子や、MIM素子、バリスタ素子、ダイオード等の2端子素子を例示することができる。
透明第1電極と透明第2電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、1画素(ピクセル)あるいは1副画素(サブピクセル)に該当する。そして、透過型のカラー液晶表示装置においては、各画素(ピクセル)を構成する赤色発光副画素(副画素[R]と呼ぶ場合がある)は、係る領域と赤色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、緑色発光副画素(副画素[G]と呼ぶ場合がある)は、係る領域と緑色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、青色発光副画素(副画素[B]と呼ぶ場合がある)は、係る領域と青色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成されている。副画素[R]、副画素[G]及び副画素[B]の配置パターンは、上述したカラーフィルターの配置パターンと一致する。尚、画素は、副画素[R]、副画素[G]、及び、副画素[B]の3種の副画素[R,G,B]を1組として構成される構成に限定されず、例えば、これらの3種の副画素[R,G,B]に更に1あるいは複数の副画素を加えた1組(例えば、輝度向上のために白色を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた1組)から構成することもできる。そして、これらの場合、副画素[R],副画素[G],副画素[B]以外の副画素に対しても、副画素[R],副画素[G],副画素[B]と同様の制御を行う。
2次元マトリクス状に配列された画素(ピクセル)の数M0×N0を(M0,N0)で表記したとき、(M0,N0)の値として、具体的には、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。また、(M0,N0)の値と(P,Q)の値との関係として、限定するものではないが、以下の表1に例示することができる。1つの表示領域ユニットを構成する画素の数として、20×20乃至320×240、好ましくは、50×50乃至200×200を例示することができる。表示領域ユニットにおける画素の数は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
Figure 2007179001
液晶表示装置及び面状光源装置を駆動するための駆動回路は、例えば、発光ダイオード(LED)駆動回路、演算回路、記憶装置(メモリ)等から構成された面状光源装置制御回路、及び、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成された液晶表示装置駆動回路を備えている。画素あるいは副画素に対応する表示領域の部分の輝度(表示輝度)及び面状光源ユニットの輝度(光源輝度)の制御は、1画像表示フレーム毎に行われる。尚、駆動回路に電気信号として1秒間に送られる画像情報の数(毎秒画像)がフレーム周波数(フレームレート)であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間(単位:秒)である。
画素あるいは副画素の光透過率(開口率とも呼ばれる)Lt、画素あるいは副画素に対応する表示領域の部分の輝度(表示輝度)y、及び、面状光源ユニットの輝度(光源輝度)Yを、以下の表2のとおり、定義する。尚、画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値xmaxは、入力信号の設計最大値に相当する。また、値xを有する入力信号に相当する制御信号の値をXと表記し、入力信号に関する係数k0,k1,k2に対応する制御信号に関する係数をK0,K1,K2と表記する。
ところで、例えば撮像管への入力光量をyin、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、画素の光透過率を制御するために駆動回路に入力される入力信号の値をx、係る入力信号に相当する制御信号(値:X)が画素に供給されたと想定したときの表示輝度をyとしたとき、入力信号の値xは、入力光量yinの0.45乗の関数で表すことができ、制御信号の値Xあるいは表示輝度yは、入力信号xの2.2乗の関数で表すことができる。尚、表示輝度yと入力信号xの2.2乗の関数との関係は、γ(ガンマ)特性と呼ばれる。ここで、
y=x2.2=(yin 0.452.2=yin
を満足している。このように、例えば撮像管で撮像された画像が画面上で正確に復元されるように、放送局から例えばテレビジョン受像機まで、あるいは又、ビデオ再生装置からテレビジョン受像機までのシステムが構築されている。尚、輝度増加・面状光源ユニットの光源輝度の制御に伴い、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)の補正が必要とされる場合がある。
[表2]
max・・・・面状光源ユニットにおける最大の光源輝度(一定値)
Std・・・・例えば、液晶表示装置における表示領域全体を、均一、且つ、一定の明るさで照明している従来の面状光源装置における光源輝度(一定値)であり、YStd<Ymax
Ltmax・・・入力信号最大値xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素(あるいは副画素)に供給されたと想定したときの表示領域ユニットにおける画素(あるいは副画素)の光透過率(開口率)
max・・・・光源輝度Ymaxにおいて、入力信号の値xU-maxよりも大きな値(例えば、xU-max+k0・xmax)を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときに得られる表示輝度
y’max・・・光源輝度YStdにおいて、入力信号の値x’U-maxを有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときに得られる表示輝度
y”max・・・光源輝度YStdにおいて、入力信号の値k2・xmaxを有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときに得られる表示輝度
Lt[X/XMAX] ・・値xを有する入力信号に相当する制御信号(値:X)が画素(あるいは副画素)に供給されたと想定したときの画素(あるいは副画素)の光透過率(開口率)であり、正規化された値である。ここで、XMAXは、Xの値に依存して、Xmaxあるいは(1+K0)Xmaxのいずれかの値をとる。
Mdfy ・・・駆動回路によって制御された面状光源ユニットの輝度
Y” ・・・・Lt[K2・Xmax/Xmax]において表示輝度y”maxが得られるときの光源輝度
また、以下の説明において、式(1)、あるいは、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する画素が存在する表示領域ユニットを、便宜上、『輝度増加・表示領域ユニット』と呼び、係る表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを、便宜上、『輝度増加・面状光源ユニット』と呼ぶ。また、式(1)を満足する画素が存在しない表示領域ユニット、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)のいずれかしか満足しない画素しか存在しない表示領域ユニットを、便宜上、『輝度不増加・表示領域ユニット』と呼び、係る『輝度不増加・表示領域ユニット』に対応する面状光源ユニットを、便宜上、『輝度不増加・面状光源ユニット』と呼ぶ。
前述した式(A)の様式でymax,y’max,y”maxを表現すると、例えば、以下のとおりとなる。
max =Ymax**Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}]
y’max=YStd**Lt[X’U-max/Xmax
y”max=YStd**Lt[K2・Xmax/Xmax
本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法、あるいは又、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法における[a]にあっては、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上(例えば、k1・xmax以上)である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、係る入力信号の値xU-maxよりも大きな値(例えば、xU-max+k0・xmax)を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この輝度増加・表示領域ユニットに対応する輝度増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御するが、この場合の制御形態として、以下に挙げる3通りの制御形態のいずれかを採用することができる。
[第1Aの制御形態]
第1Aの制御形態にあっては、入力信号の値xU-maxの如何に拘わらず、輝度増加・面状光源ユニットの輝度(光源輝度)を、例えば、Ymaxとする。そして、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素であって、値xU-maxを有する入力信号に相当する制御信号が供給される画素(以下、便宜上、最高輝度画素(A)と呼ぶ場合がある)の光透過率(開口率)LtMdfyを、表示輝度ymaxが得られるような値とする。即ち、入力信号の値がxであるとき、本来の画素の光透過率(開口率)はLt[X/XMAX]であるが、第1Aの制御形態にあっては、画素の光透過率(開口率)を、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、LtMdfyに補正する。より具体的には、入力信号の値がxU-maxであるとき、画素の光透過率(開口率)を、例えば、
Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (11)
とする。
[第1Bの制御形態]
第1Bの制御形態にあっては、入力信号の値xU-maxの増加に応じて、輝度増加・面状光源ユニットの輝度を増加させる。即ち、この場合、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Lt[XU-max/Xmax]において表示輝度ymaxが得られるような値とする(以下の式(12)参照))。この第1Bの制御形態にあっては、輝度増加・面状光源ユニットの光源輝度YMdfyの制御を行うが、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)それ自体が、光源輝度YMdfyの制御に起因して変更、補正等されることはない。即ち、入力信号の値はxであり、第1Bの制御形態にあっては、画素の光透過率(開口率)はLt[X/Xmax]である。
Mdfy**Lt[XU-max/Xmax
=Ymax**Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (12)
[第1Cの制御形態]
第1Cの制御形態にあっては、入力信号の値xU-maxが如何なる値であっても、輝度増加・表示領域ユニットを構成する最高輝度画素(A)の光透過率(開口率)を、Ltmax(一定)とする。そして、輝度増加・面状光源ユニットにおいて所望の表示輝度が得られるように、輝度増加・面状光源ユニットの制御を行う。即ち、この場合、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Ltmaxにおいて表示輝度ymaxが得られるような値とする(以下の式(13)参照)。この第1Cの制御形態にあっては、輝度増加・面状光源ユニットの光源輝度YMdfyの制御を行うし、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)も補正する。
Mdfy**Ltmax
=Ymax**Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (13)
また、本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが、例えば、
x≧k1・xmax (1)
を満足しない場合、従来の面状光源装置と同様に、このような輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの全てにおいて、輝度を一定とすればよい。即ち、係る輝度不増加・表示領域ユニットが複数存在する場合、これらの輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を同じとすればよい。尚、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御するが、このときの制御形態として、以下に挙げる制御形態を採用することができる。
[第2Aの制御形態]
第2Aの制御形態にあっては、従来の技術と同様に、輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度を、画像表示フレーム毎に、例えば、YStdとする。尚、この第2Aの制御形態にあっては、輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度の制御に伴い、輝度不増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)それ自体が、光源輝度YStdの制御に起因して変更、補正等されることはない。また、光源輝度YSStdの値は、入力信号の値の如何に拘わらず、一定値である。
一方、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法における[b]にあっては、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが、例えば、
x≧k1・xmax (1)
を満足しない場合、この表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御するが、このときの制御形態として、以下に挙げる制御形態を採用することができる。
[第2Bの制御形態]
第2Bの制御形態にあっては、入力信号の値x’U-maxが如何なる値であっても、輝度不増加・表示領域ユニットを構成する画素であって、値x’U-maxを有する入力信号に相当する制御信号が供給される画素(以下、便宜上、最高輝度画素(B)と呼ぶ場合がある)の光透過率(開口率)を、例えば、Ltmaxといった一定値とする。そして、輝度不増加・面状光源ユニットにおいて所望の表示輝度が得られるように、輝度不増加・面状光源ユニットの制御を行う。即ち、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Ltmaxにおいて表示輝度y’maxが得られるような値とする(以下の式(14)参照))。この第2Bの制御形態にあっては、輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度YMdfyの制御を行うし、輝度不増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)も補正する。
Mdfy**Ltmax=YStd**Lt[X’U-max/Xmax] (14)
更には、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法において、前記の値x’U-maxが、
x’U-max≦k2・xmax (3)
である場合、例えば、以下の制御形態を採用すればよい。
[第2Cの制御形態]
第2Cの制御形態にあっては、式(3)を満足する入力信号の値x’U-maxが如何なる値であっても、式(3)を満足する輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度をY”といった一定値とする。そして、この場合、係る輝度不増加・表示領域ユニットを構成する最高輝度画素(B)の光透過率(開口率)LtMdfyを、表示輝度y”maxが得られるような値とする。即ち、入力信号の値がxであるとき、本来の画素の光透過率(開口率)はLt[X/Xmax]であるが、第2Cの制御形態にあっては、画素の光透過率(開口率)を、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、LtMdfyに補正する。より具体的には、入力信号の値がx’U-maxであるとき、画素の光透過率(開口率)を、
Lt[X’U-max/{(K2・Xmax)/Xmax}] (15)
とする。
以上の各種の制御形態を、本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法に関して纏めると、以下のとおりとなる。
《本発明の第1の態様》
[第1Aの制御形態]+[第2Aの制御形態]
[第1Bの制御形態]+[第2Aの制御形態]
[第1Cの制御形態]+[第2Aの制御形態]
《本発明の第2の態様》
[第1Aの制御形態]+[第2Bの制御形態]
[第1Aの制御形態]+[第2Bの制御形態]+[第2Cの制御形態]
[第1Bの制御形態]+[第2Bの制御形態]
[第1Bの制御形態]+[第2Bの制御形態]+[第2Cの制御形態]
[第1Cの制御形態]+[第2Bの制御形態]
[第1Cの制御形態]+[第2Bの制御形態]+[第2Cの制御形態]
本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、各表示領域ユニットを構成する各画素の光透過率を制御するために、駆動回路に入力される入力信号の値xが入力信号最大値xmaxのk1倍(k1<1)の値である上限閾値k1・xmax以上である場合、係る入力信号の値xU-maxにバイアス(k0・xmax)を加えた値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この輝度増加・表示領域ユニットに対応する輝度増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御する(増加させる)ので、係る表示部(上限閾値以上である入力信号に相当する制御信号が供給される画素であり、白表示部と呼ばれる場合もある)を含む輝度増加・表示領域ユニットの輝度レベルを、他の表示領域ユニット(入力信号の値xの全てが上限閾値を越えないような表示領域ユニットであり、輝度不増加・表示領域ユニット)の輝度レベルよりも上げることができ、陰極線管の輝き(白の輝き)に類似した輝き(白の輝き)を達成することができる。
また、本発明の第2の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、上述した本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法と同じ方法に基づき、陰極線管の輝きに類似した輝きを達成することができるだけでなく、面状光源ユニットのそれぞれにおいて、全ての画素における入力信号の値xが上限閾値を越えない場合、輝度不増加・表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値x’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって増減させるので、コントラスト比を一層向上させることが可能となる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、それに先立ち、各実施例において使用に適した透過型のカラー液晶表示装置、面状光源装置、駆動回路の概要を図24、図25、図26の(A)及び(B)、図27を参照して、説明する。
図24に概念図を示すように、各実施例における透過型のカラー液晶表示装置10は、第1の方向に沿ってM0個、第2の方向に沿ってN0個の、合計M0×N0個の画素が2次元マトリクス状に配列された表示領域11を備えている。具体的には、例えば、画像表示用解像度としてHD−TV規格を満たすものであり、2次元マトリクス状に配列された画素(ピクセル)の数M0×N0を(M0,N0)で表記したとき、例えば、(1920,1080)である。また、2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域11(図24において、一点鎖線で示す)がP×Q個の仮想の表示領域ユニット12(境界を点線で示す)に分割されている。(P,Q)の値は、例えば、(19,12)である。但し、図面の簡素化のため、図24における表示領域ユニット12(及び、後述する面状光源ユニット42)の数は、この値と異なる。各表示領域ユニット12は複数(M×N)の画素から構成されており、1つの表示領域ユニット12を構成する画素の数は、例えば、約1万である。各画素は、それぞれが異なる色を発光する複数の副画素を1組として構成されている。より具体的には、各画素は、赤色発光副画素(副画素[R])、緑色発光副画素(副画素[G])、及び、青色発光副画素(副画素[B])の3種の副画素(サブピクセル)から構成されている。この透過型のカラー液晶表示装置10は、線順次駆動される。より具体的には、カラー液晶表示装置10は、マトリクス状に交差する走査電極(第1の方向に沿って延びている)とデータ電極(第2の方向に沿って延びている)とを有し、走査電極に走査信号を入力して走査電極を選択、走査し、データ電極に入力されたデータ信号(制御信号に基づく信号である)に基づき画像を表示させ、1画面を構成する。
カラー液晶表示装置10は、図27に模式的な一部断面図を示すように、透明第1電極24を備えたフロント・パネル20、透明第2電極34を備えたリア・パネル30、及び、フロント・パネル20とリア・パネル30との間に配された液晶材料13から成る。
フロント・パネル20は、例えば、ガラス基板から成る第1の基板21と、第1の基板21の外面に設けられた偏光フィルム26とから構成されている。第1の基板21の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層23によって被覆されたカラーフィルター22が設けられ、オーバーコート層23上には、透明第1電極(共通電極とも呼ばれ、例えば、ITOから成る)24が形成され、透明第1電極24上には配向膜25が形成されている。一方、リア・パネル30は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第2の基板31と、第2の基板31の内面に形成されたスイッチング素子(具体的には、薄膜トランジスタ、TFT)32と、スイッチング素子32によって導通/非導通が制御される透明第2電極(画素電極とも呼ばれ、例えば、ITOから成る)34と、第2の基板31の外面に設けられた偏光フィルム36とから構成されている。透明第2電極34を含む全面には配向膜35が形成されている。フロント・パネル20とリア・パネル30とは、それらの外周部で封止材(図示せず)を介して接合されている。尚、スイッチング素子32は、TFTに限定されず、例えば、MIM素子から構成することもできる。また、図面における参照番号37は、スイッチング素子32とスイッチング素子32との間に設けられた絶縁層である。
尚、これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。
直下型の面状光源装置(バックライト)40は、P×Q個の仮想の表示領域ユニット12に対応したP×Q個の面状光源ユニット42から成り、各面状光源ユニット42は、面状光源ユニット42に対応する表示領域ユニット12を背面から照明する。面状光源ユニット42に備えられた光源は、個別に制御される。尚、カラー液晶表示装置10の下方に面状光源装置40が位置しているが、図24においては、カラー液晶表示装置10と面状光源装置40とを別々に表示した。面状光源装置40における発光ダイオード等の配置、配列状態を図26の(A)に模式的に示し、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図26の(B)に示す。光源は、パルス幅変調(PWM)制御方式に基づき駆動される発光ダイオード41から成る。また、面状光源ユニット42の輝度の増減は、面状光源ユニット42を構成する発光ダイオード41のパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行う。
図26の(B)に液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を示すように、面状光源装置40は、外側フレーム53と内側フレーム54とを備えた筐体51から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置10の端部は、外側フレーム53と内側フレーム54とによって、スペーサ55A,55Bを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム53と内側フレーム54との間には、ガイド部材56が配置されており、外側フレーム53と内側フレーム54とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置10がずれない構造となっている。筐体51の内部であって上部には、拡散板61が、スペーサ55C、ブラケット部材57を介して、内側フレーム54に取り付けられている。また、拡散板61の上には、拡散シート62、プリズムシート63、偏光変換シート64といった光学機能シート群が積層されている。
筐体51の内部であって下部には、反射シート65が備えられている。ここで、この反射シート65は、その反射面が拡散板61と対向するように配置され、筐体51の底面52Aに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート65は、例えば、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート65は、複数の発光ダイオード41から出射された光や、筐体51の側面52B、あるいは、図26の(A)に示す隔壁44によって反射された光を反射する。こうして、赤色を発光する赤色発光ダイオード41R、緑色を発光する緑色発光ダイオード41G、及び、青色を発光する青色発光ダイオード41Bから出射された赤色光、緑色光及び青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この照明光は、拡散板61、拡散シート62、プリズムシート63、偏光変換シート64といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置10を背面から照射する。
筐体51の底面52A近傍には、光センサーであるフォトダイオード43R,43G,43Bが配置されている。尚、フォトダイオード43Rは、赤色光の光強度を測定するために赤色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード43Gは、緑色光の光強度を測定するために緑色フィルターが取り付けられたフォトダイオードであり、フォトダイオード43Bは、青色光の光強度を測定するために青色フィルターが取り付けられたフォトダイオードである。ここで、1個の面状光源ユニット42に1組の光センサー(フォトダイオード43R,43G,43B)が配置されている。
発光ダイオード41R,41G,41Bの配列状態は、例えば、赤色(例えば、波長640nm)を発光する赤色発光ダイオード41R、緑色(例えば、波長530nm)を発光する緑色発光ダイオード41G、及び、青色(例えば、波長450nm)を発光する青色発光ダイオード41Bを1組とした発光ダイオード・ユニットを水平方向及び垂直方向に複数、並べる配列とすることができる。
面状光源装置40を構成する面状光源ユニット42は、複数の発光ダイオード41を、面状光源ユニット42の照明光(より具体的には、発光ダイオード41の出射光)に対して不透明な隔壁44によって区分けすることで得ることができる。面状光源ユニット42における輝度は、隣接する面状光源ユニット42によって影響を受けない。
図24及び図25に示すように、外部(ディスプレイ回路)からの入力信号に基づき面状光源装置40及びカラー液晶表示装置10を駆動するための駆動回路は、パルス幅変調制御方式に基づき、面状光源装置40を構成する赤色発光ダイオード41R、緑色発光ダイオード41G及び青色発光ダイオード41Bのオン/オフ制御を行う面状光源装置制御回路70及び面状光源ユニット駆動回路80、並びに、液晶表示装置駆動回路90から構成されている。面状光源装置制御回路70は、演算回路71及び記憶装置(メモリ)72から構成されている。一方、面状光源ユニット駆動回路80は、演算回路81、記憶装置(メモリ)82、LED駆動回路83、フォトダイオード制御回路84、FETから成るスイッチング素子85R,85G,85B、発光ダイオード駆動電源(定電流源)86から構成されている。面状光源装置制御回路70及び面状光源ユニット駆動回路80を構成するこれらの回路等は、周知の回路等とすることができる。一方、カラー液晶表示装置10を駆動するための液晶表示装置駆動回路90は、タイミングコントローラ91といった周知の回路から構成されている。カラー液晶表示装置10には、液晶セルを構成するTFTから成るスイッチング素子32を駆動するための、ゲート・ドライバ、ソース・ドライバ等(これらは図示せず)が備えられている。或る画像表示フレームにおける発光ダイオード41R,41G,41Bの発光状態は、フォトダイオード43R,43G,43Bによって測定され、フォトダイオード43R,43G,43Bからの出力はフォトダイオード制御回路84に入力され、フォトダイオード制御回路84、演算回路81において、発光ダイオード41R,41G,41Bの例えば輝度及び色度としてのデータ(信号)とされ、係るデータがLED駆動回路83に送られ、次の画像表示フレームにおける発光ダイオード41R,41G,41Bの発光状態が制御されるといったフィードバック機構が形成される。また、発光ダイオード41R,41G,41Bの下流には電流検出用の抵抗体rR,rG,rBが、発光ダイオード41R,41G,41Bと直列に挿入されており、抵抗体rR,rG,rBを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体rR,rG,rBにおける電圧降下が所定の値となるように、LED駆動回路83の制御下、発光ダイオード駆動電源86の動作が制御される。ここで、図25には、発光ダイオード駆動電源(定電流源)86を1つで描写しているが、実際には、発光ダイオード41R,41G,41Bのそれぞれを駆動するための発光ダイオード駆動電源86が配されている。
2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域がP×Q個の表示領域ユニットに分割されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Q行×P列の表示領域ユニットに分割されていると云える。また、表示領域ユニット12は複数(M×N)の画素から構成されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、N行×M列の画素から構成されていると云える。更には、赤色発光副画素(副画素[R])、緑色発光副画素(副画素[G])、及び、青色発光副画素(副画素[B])を一括して纏めて『副画素[R,G,B]』と呼ぶ場合があるし、副画素[R,G,B]の動作の制御(具体的には、例えば、光透過率(開口率)の制御)のために副画素[R,G,B]に入力される赤色発光副画素・制御信号、緑色発光副画素・制御信号、及び、青色発光副画素・制御信号を一括して纏めて『制御信号[R,G,B]』と呼ぶ場合があるし、表示領域ユニットを構成する副画素[R,G,B]を駆動するために駆動回路に外部から入力される赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、及び、青色発光副画素・入力信号を一括して纏めて『入力信号[R,G,B]』と呼ぶ場合がある。尚、入力信号の伝送方式として、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)方式を挙げることができる。このLVDS方式とは、パラレル信号を低電圧差動のシリアル信号に変換して伝送する方式であり、ノイズ及び不要輻射を低減し、伝送線を削減することができる。但し、信号伝送方式は、LVDS方式に限られず、例えば、LVTTL方式を採用してもよい。
各画素は、前述したように、赤色発光副画素(赤色発光サブピクセル,副画素[R])、緑色発光副画素(緑色発光サブピクセル,副画素[G])、及び、青色発光副画素(青色発光サブピクセル,副画素[B])の3種の副画素(サブピクセル)を1組として構成されている。以下の実施例の説明においては、副画素[R,G,B]のそれぞれの輝度の制御(階調制御)を8ビット制御とし、0〜255の28段階にて行うとする。従って、各表示領域ユニット12を構成する各画素における副画素[R,G,B]のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路90に入力される入力信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのそれぞれは、28段階の値をとる。また、各面状光源ユニットを構成する赤色発光ダイオード41R、緑色発光ダイオード41G及び青色発光ダイオード41Bのそれぞれの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SR,SG,SBも、0〜255の28段階の値をとる。但し、これに限定するものではなく、例えば、10ビット制御とし、0〜1023の210段階にて行うこともでき、この場合には、8ビットの数値での表現を、例えば4倍すればよい。
画素のそれぞれに、画素のそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号が駆動回路から供給される。具体的には、副画素[R,G,B]のそれぞれに、副画素[R,G,B]のそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号[R,G,B]が液晶表示装置駆動回路90から供給される。即ち、液晶表示装置駆動回路90においては、入力された入力信号[R,G,B]から制御信号[R,G,B]が生成され、この制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給(出力)される。尚、必要に応じて、面状光源ユニット42の光源輝度Yを1画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号[R,G,B]は、例えば、入力信号[R,G,B]の値xR,xG,xBを2.2乗した値に対して、光源輝度Yの変化に基づく補正(補償)を行った値XR-corr,XG-corr,XB-corrを有する。そして、液晶表示装置駆動回路90を構成するタイミングコントローラ91から、カラー液晶表示装置10のゲート・ドライバ及びソース・ドライバに、制御信号[R,G,B]が周知の方法で送出され、制御信号[R,G,B]に基づき各副画素を構成するスイッチング素子32が駆動され、液晶セルを構成する透明第1電極24及び透明第2電極34に所望の電圧が印加されることで、各副画素の光透過率(開口率)Ltが制御される。ここで、制御信号[R,G,B]の値XR-corr,XG-corr,XB-corrが大きいほど、副画素[R,G,B]の光透過率(開口率)Ltが高くなり、副画素[R,G,B]に対応する表示領域の部分の輝度(表示輝度y)の値が高くなる。即ち、副画素[R,G,B]を通過する光によって構成される画像(通常、一種、点状である)は明るい。
表示輝度y及び光源輝度Yの制御は、カラー液晶表示装置10の画像表示における1画像表示フレーム毎、表示領域ユニット毎、面状光源ユニット毎に行われる。また、1画像表示フレーム内におけるカラー液晶表示装置10の動作と面状光源装置40の動作とは同期させられる。
実施例1は、本発明の第1の態様に係る液晶表示装置組立体の駆動方法に関する。尚、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例9における各種パラメータの具体的な値を表3に示す。また、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例9における、画素に供給される制御信号の値Xと光源輝度Y、副画素の光透過率(開口率)Lt及び表示輝度yとの関係を模式的に図1〜図9に示すが、図1〜図9において、実線は、輝度増加・表示領域ユニット及び輝度増加・面状光源ユニットの挙動を示し、点線は、輝度不増加・表示領域ユニット及び輝度不増加・面状光源ユニットの挙動を示し、一点鎖線は、輝度増加・表示領域ユニット及び輝度増加・面状光源ユニット、並びに、輝度不増加・表示領域ユニット及び輝度不増加・面状光源ユニットにおいて共通の挙動を示す。
[表3]
max =256
0 =0.125
1 =0.9375
1・xmax =240
0・xmax = 32
2 =0.485
α0 =1.00
α1 =0.7
α2 =0.1
max=カラー液晶表示装置における表示領域ユニットにおいて、714cd/m2の値が得られるデューティ比
0=Dmax
1=カラー液晶表示装置における表示領域ユニットにおいて、500cd/m2の値が得られるデューティ比
2=カラー液晶表示装置における表示領域ユニットにおいて、71cd/m2の値が得られるデューティ比
実施例1は、「第1Aの制御形態」+「第2Aの制御形態」に関する。以下、図1、[第1Aの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と画素の光透過率(開口率)と表示輝度との関係を説明するための概念図である図10、並びに、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である図15を参照して、実施例1の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−100]
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された1画像表示フレーム分の入力信号(入力信号[R,G,B](値:xR,xG,xB))、並びに、クロック信号CLKは、先ず、面状光源装置制御回路70及び液晶表示装置駆動回路90に入力される(図24参照)。あるいは又、これらの信号は、面状光源装置制御回路70に入力され、そのまま出力されて、液晶表示装置駆動回路90に入力される。尚、入力信号は、映像信号とも呼ばれる。そして、面状光源装置制御回路70に入力された1画像表示フレーム分の入力信号[R,G,B](値:xR,xG,xB)は、面状光源装置制御回路70を構成する記憶装置(メモリ)72に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路90に入力された1画像表示フレーム分の入力信号[R,G,B]の値xR,xG,xBも、液晶表示装置駆動回路90を構成する記憶装置(図示せず)に、一旦、記憶される。尚、入力信号[R,G,B]は、例えば撮像管への入力光量をyinとしたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、画素の光透過率を制御するために駆動回路70,90に入力される入力信号であり、入力光量yinの0.45乗の関数で表すことができる。
[ステップ−110]
次いで、面状光源装置制御回路70を構成する演算回路71においては、記憶装置(メモリ)72に記憶された入力信号の値xを読み出す。そして、各表示領域ユニット12において、この表示領域ユニット12を構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値(具体的には、実施例1にあっては、k1・xmax)以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値(具体的には、実施例1にあっては、xU-max+k0・xmaxに等しい値)を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、この表示領域ユニット12に対応する面状光源ユニット42の輝度を駆動回路70,80によって制御する。
具体的には、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット12を構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが、
x≧k1・xmax (1)
を満足するか否かを調べる。より具体的には、表示領域ユニット12を構成する複数の画素における副画素[R,G,B]のいずれかに対する入力信号の値(xR,xG,xB)が、同時に、上限閾値であるk1・xmaxの値以上であるか、即ち、
R≧k1・xmax (1−1)
G≧k1・xmax (1−2)
B≧k1・xmax (1−3)
を満足するか否かを調べる。尚、このステップは、m=1,2,・・・,M、n=1,2,・・・,Nの全てに対して、即ち、表示領域ユニット12を構成するM×N個の画素に対して、実行される。
[ステップ−120A]
そして、
x≧k1・xmax (1)
を満足する場合、係る入力信号の値をxU-maxとする。より具体的には、
R≧k1・xmax (1−1)
G≧k1・xmax (1−2)
B≧k1・xmax (1−3)
を同時に満足する場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)とする。そして、
U-max+k0・xmax (2)
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、輝度増加・表示領域ユニット12に対応する輝度増加・面状光源ユニット42の輝度を駆動回路70,80によって制御する。より具体的には、
(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax (2’)
に等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度が得られるように、輝度増加・表示領域ユニット12に対応する輝度増加・面状光源ユニット42の輝度を駆動回路70,80によって制御する。即ち、輝度増加・面状光源ユニット42の輝度を増加させる。尚、式(2’)の右辺第1項の値を整数とし、3で除したときに整数とならない場合には、小数点第1桁を四捨五入する。また、式(2’)の右辺第2項の値も整数とし、k0・xmaxの値が整数となるように係数k0を選択する。
即ち、実施例1にあっては、[第1Aの制御形態]の採用しているので、入力信号の値xU-maxの如何に拘わらず、輝度増加・面状光源ユニット42の光源輝度をYmaxとする。そして、輝度増加・表示領域ユニット12を構成する副画素[R,G,B]であって、値xU-maxを有する入力信号に相当する制御信号が供給される画素[最高輝度画素(A)]の光透過率(開口率)LtMdfyを、表示輝度ymaxが得られるような値とする。具体的には、入力信号の値がxであるとき、本来の画素の光透過率(開口率)はLt[X/Xmax]であるが、実施例1にあっては、画素の光透過率(開口率)を、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、LtMdfyに補正する。より具体的には、入力信号の値がxU-maxであるとき、画素の光透過率(開口率)を、
Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (11)
とする。
具体的には、例えば、
U-max(R)=240
U-max(G)=255
U-max(B)=250
とした場合、式(2’)から、演算回路71において、(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))の値を計算する。即ち、
U-max=(240+255+250)/3+32
=248+32
=280
となる。従って、xU-max=280に等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度が得られるように、表示領域ユニット12に対応する面状光源ユニット42の輝度を駆動回路70,80によって制御する。
具体的には、Ymaxを1.125、YStdを1.000と仮定する。このとき、xU-max=280に等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度y280は、式(11)に基づき、以下のように表される。
280=Ymax**Lt[280/288]
尚、x=248に等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度y248は、表示輝度がYStdのとき、以下のように表される。
248=YStd**Lt[248/256]
従って、
280/y248=1.129
となる。
また、(1+k0)xmax=288に等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
0=α0・Dmax (4)
である。
より具体的には、面状光源装置制御回路70を構成する演算回路71において、Ymaxを得るためのパルス幅変調出力信号の値S(面状光源ユニット42における赤色発光ダイオード41Rの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SR、緑色発光ダイオード41Gの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SG、青色発光ダイオード41Bの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SB)が選択(決定)される。
そして、面状光源装置制御回路70を構成する演算回路71において得られたパルス幅変調出力信号の値SR,SG,SBは、面状光源ユニット42に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路80の記憶装置82に送出され、記憶装置82において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路80に送出される(図25参照)。
[ステップ−120B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例1にあっては、[第2Aの制御形態]を採用しているので、従来の技術と同様に、輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度を、画像表示フレーム毎に、例えば、YStdとする。尚、画素の光透過率(開口率)それ自体が、変更、補正等されることはない。また、光源輝度YSStdの値は、入力信号の値の如何に拘わらず、一定値である。具体的には、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度YStdを得るためのパルス幅変調出力信号の値S(面状光源ユニット42における赤色発光ダイオード41Rの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SR、緑色発光ダイオード41Gの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SG、青色発光ダイオード41Bの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SB)が、面状光源ユニット42に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路80の記憶装置82に送出され、記憶装置82において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路80に送出される(図25参照)。
以上に説明した[ステップ−110]、[ステップ−120A]、及び、[ステップ−120B]を、q=1として、p=1からp=Pまで繰り返し、更には、q=2からq=Qまで、且つ、p=1からp=Pまで繰り返す。こうして、1画像表示フレームの画像表示が行われる。
[ステップ−130]
そして、パルス幅変調出力信号の値SR,SG,SBに基づき、面状光源ユニット42を構成する赤色発光ダイオード41Rのオン時間tR-ON及びオフ時間tR-OFF、緑色発光ダイオード41Gのオン時間tG-ON及びオフ時間tG-OFF、青色発光ダイオード41Bのオン時間tB-ON及びオフ時間tB-OFFを演算回路81は決定する。尚、
R-ON+tR-OFF=tG-ON+tG-OFF=tB-ON+tB-OFF=一定値tConst
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
ON/(tON+tOFF)=tON/tConst
で表すことができる。
そして、面状光源ユニット42を構成する赤色発光ダイオード41R,緑色発光ダイオード41G、青色発光ダイオード41Bのオン時間tR-ON,tG-ON,tB-ONに相当する信号が、LED駆動回路83に送られ、このLED駆動回路83から、オン時間tR-ON,tG-ON,tB-ONに相当する信号の値に基づき、スイッチング素子85R,85G,85Bが、オン時間tR-ON,tG-ON,tB-ONだけオン状態となり、発光ダイオード駆動電源86からのLED駆動電流が、各発光ダイオード41R,41G,41Bに流される。その結果、各発光ダイオード41R,41G,41Bは、1画像表示フレームにおいて、オン時間tR-ON,tG-ON,tB-ONだけ発光する。こうして、第(p,q)番目の表示領域ユニット12を、所定の照度において照明するが、1画像表示フレームの画像表示が行われる。1画像表示フレーム内における液晶表示装置10の動作と面状光源装置40の動作とは同期させられる。
[ステップ−140]
一方、液晶表示装置駆動回路90に入力された入力信号[R,G,B]の値xR,xG,xBはタイミングコントローラ91へ送られ、タイミングコントローラ91にあっては、入力された入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]を、副画素[R,G,B]に供給(出力)する。液晶表示装置駆動回路90のタイミングコントローラ91において生成され、液晶表示装置駆動回路90から副画素[R,G,B]に供給される制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBと、入力信号[R,G,B]の値xR,xG,xBとは、以下の式(21−1)、式(21−2)、式(21−3)の関係にある。但し、b1_R,b0_R,b1_G,b0_G,b1_B,b0_Bは定数である。また、式(21−1)、式(21−2)、式(21−3)の関数fR,fG,fBは、必要に応じて、光源輝度の制御に基づき制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBを補正(補償)するために、予め求められた関数である。
R=fR(b1_R・xR 2.2+b0_R) (21−1)
G=fG(b1_G・xG 2.2+b0_G) (21−2)
B=fB(b1_B・xB 2.2+b0_B) (21−3)
こうして得られた状態を、図1に実線及び点線で示すが、図1あるいは後述する図2〜図9における制御信号の値Xに関しては、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路90に入力される入力信号の値xを2.2乗した値(x≡x2.2)に対して、更に、必要に応じて、前述したように光源輝度の制御に基づく補正を行っている。
式(2)あるいは式(2’)の右辺第2項のk0・xmaxにおける係数k0を、発光制御信号の平均値[(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B)/3)=xAve]の1次あるいは2次以上の多項式で表現される関数F_k0(xAve)とすることもできる。例えば、関数F_k0(xAve)として、xAveの1次関数、例えば、
F_k0(xAve)=k0・xAve/{(1−k1)・xmax) }−k0・k1/(1−k1
を例示することができる。尚、関数F_k0(xAve)は、上記のとおり、xAve=k1・xmaxのとき0であり、xAve=xmaxのときk0となる1次関数である。以下の実施例においても同様とすることができる。尚、この場合の画素に供給される制御信号の値Xと副画素の光透過率(開口率)Lt及び表示輝度yとの関係を模式的に図1に破線で示す。
実施例2は、実施例1の変形であり、「第1Bの制御形態」+「第2Aの制御形態」に関する。即ち、実施例1の[ステップ−120A]と同様の工程である[ステップ−220A]において、[第1Bの制御形態]を採用する。実施例2における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図2に示し、[第1Bの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と画素の光透過率(開口率)と表示輝度との関係を説明するための概念図を図11に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図16に示す。以下、実施例2の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−200]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−210]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−220A]
実施例2にあっては、この[ステップ−220A]において、入力信号の値xU-maxの増加に応じて、輝度増加・面状光源ユニット42の輝度を増加させる。即ち、実施例2にあっては、画像表示フレーム毎に、駆動回路70,80の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Lt[XU-max/Xmax]において表示輝度ymaxが得られるような値とする(以下の式(12)参照))。実施例2にあっては、輝度増加・面状光源ユニット42の光源輝度YMdfyの制御を行うが、輝度増加・表示領域ユニット12を構成する画素の光透過率(開口率)それ自体が、変更、補正等されることはない。即ち、入力信号の値はxであり、実施例2にあっては、画素の光透過率(開口率)はLt[X/Xmax]である。
Mdfy**Lt[XU-max/Xmax
=Ymax**Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (12)
[ステップ−220B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例1の[ステップ−120B]と同じステップを実行する。
[ステップ−230]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−240]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。但し、制御信号の値Xに関しては、副画素を駆動するために液晶表示装置駆動回路90に入力される入力信号の値xを2.2乗した値(x≡x2.2)に対する光源輝度の制御に基づく補正は不要である。
実施例2の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例3も、実施例1の変形であり、「第1Cの制御形態」+「第2Aの制御形態」に関する。即ち、実施例1の[ステップ−120A]と同様の工程である[ステップ−320A]において、[第1Cの制御形態]を採用する。実施例3における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図3に示し、[第1Cの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と画素の光透過率(開口率)と表示輝度との関係を説明するための概念図を図12に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図17に示す。以下、実施例3の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−300]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−310]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−320A]
実施例3にあっては、[ステップ−320A]において、入力信号の値xU-maxが如何なる値であっても、輝度増加・表示領域ユニット12を構成する最高輝度画素(A)の光透過率(開口率)を、Ltmax(一定)とする。そして、輝度増加・面状光源ユニット42において所望の表示輝度が得られるように、輝度増加・面状光源ユニット42の制御を行う。即ち、実施例3にあっては、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Ltmaxにおいて表示輝度ymaxが得られるような値とする(以下の式(13)参照)。実施例3にあっては、輝度増加・面状光源ユニットの光源輝度YMdfyの制御を行うし、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)も補正する。
Mdfy**Ltmax
=Ymax**Lt[(XU-max+K0・Xmax)/{(1+K0)Xmax}] (13)
[ステップ−320B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例1の[ステップ−120B]と同じステップを実行する。
[ステップ−330]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−340]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例3の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例4は、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の駆動方法に関し、具体的には、「第1Aの制御形態」+「第2Bの制御形態」に関する。実施例4における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図4に示し、[第2Bの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と画素の光透過率(開口率)と表示輝度との関係を説明するための概念図を図13に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図18に示す。以下、実施例4の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−400]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−410]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−420A]
その後、実施例1の[ステップ−120A]と同じステップを実行する。
[ステップ−420B]
このステップは、実施例1の[ステップ−120B]と相違する。即ち、例えば、前述した式(1)を満足する[あるいは又、前述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、輝度不増加・表示領域ユニット12を構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路70,80によって制御する。
具体的には、各表示領域ユニットにおいて、この表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xR,xG,xBのいずれかが、所定の値k1・xmax未満である場合、この輝度不増加・表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路70,80に入力される入力信号[R,G,B]の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度が得られるように、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路70,80によって制御する。
即ち、実施例4にあっては、[第2Bの制御形態]を採用しているので、入力信号の値x’U-maxが如何なる値であっても、輝度不増加・表示領域ユニット12を構成する最高輝度画素(B)の光透過率(開口率)を、例えば、Ltmaxといった一定値とする。そして、輝度不増加・面状光源ユニットにおいて所望の表示輝度が得られるように、輝度不増加・面状光源ユニットの制御を行う。即ち、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、光源輝度YMdfyを、光透過率Ltmaxにおいて表示輝度y’maxが得られるような値とする(以下の式(14)参照))。実施例4にあっては、輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度YMdfyの制御を行うし、輝度不増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)も補正する。
Mdfy**Ltmax=YStd**Lt[X’U-max/Xmax] (14)
より具体的には、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度YMdfyを得るためのパルス幅変調出力信号の値S(面状光源ユニット42における赤色発光ダイオード41Rの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SR、緑色発光ダイオード41Gの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SG、青色発光ダイオード41Bの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SB)が、面状光源ユニット42に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路80の記憶装置82に送出され、記憶装置82において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路80に送出される(図25参照)。
例えば、
R=110
G=150
B= 50
である場合、
x’U-max=150
となる。従って、副画素[R,G,B]の光透過率をLtmaxとし、且つ、x’U-max=150に相当する値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]における表示輝度y’maxが得られるように、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度YMdfyを駆動回路70,80によって制御する。
また、実施例4にあっては、k1・xmaxに相当する値を有する入力信号[R,G,B]が、副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの画素の輝度(表示輝度)が得られるようなデューティ比D1は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
1=α1・Dmax (5)
を満足する。
[ステップ−430]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−440]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例4の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例5は、実施例4の変形であり、「第1Aの制御形態」+「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」に関する。即ち、実施例4の[ステップ−420B]と同様の工程である[ステップ−520B]において、「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」を採用する。実施例5における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図5に示し、[第2Cの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と画素の光透過率(開口率)と表示輝度との関係を説明するための概念図を図14に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図19に示す。以下、実施例5の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−500]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−510]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−520A]
その後、実施例1の[ステップ−120A]と同じステップを実行する。
[ステップ−520B]
このステップは、実施例4の[ステップ−420B]と相違する。ここで、例えば、前述した式(1)を満足する[あるいは又、前述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、輝度不増加・表示領域ユニット12を構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路70,80によって制御する。この処理は、実施例4の[ステップ−420B]と同じである。
一方、実施例5にあっては、[ステップ−520B]において、値x’U-maxが、
x’U-max≦k2・xmax (3)
である場合、x’U-max/k2(あるいは、x’U-max/{(k2・xmax)/xmax})に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの輝度を駆動回路70,80によって制御する。
即ち、実施例5にあっては、式(3)を満足する入力信号の値x’U-maxが如何なる値であっても、式(3)を満足する輝度不増加・表示領域ユニットに対応する輝度不増加・面状光源ユニットの光源輝度をY”といった一定値とする。そして、この場合、係る輝度不増加・表示領域ユニットを構成する最高輝度画素(B)の光透過率(開口率)LtMdfyを、表示輝度y”maxが得られるような値とする。即ち、入力信号の値がxであるとき、本来の画素の光透過率(開口率)はLt[X/Xmax]であるが、実施例5にあっては、画素の光透過率(開口率)を、画像表示フレーム毎に、駆動回路の制御下、LtMdfyに補正する。より具体的には、入力信号の値がx’U-maxであるとき、画素の光透過率(開口率)を、
Lt[X’U-max/{(K2・Xmax)/Xmax}] (15)
とする。実施例5にあっては、輝度増加・面状光源ユニットの光源輝度をY”とするといった制御を行うし、輝度増加・表示領域ユニットを構成する画素の光透過率(開口率)も補正する。
より具体的には、画像表示フレーム毎に面状光源ユニットの光源輝度Y”を得るためのパルス幅変調出力信号の値S(面状光源ユニット42における赤色発光ダイオード41Rの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SR、緑色発光ダイオード41Gの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SG、青色発光ダイオード41Bの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値SB)が、面状光源ユニット42に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路80の記憶装置82に送出され、記憶装置82において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路80に送出される(図25参照)。
例えば、
R=10
G=15
B= 5
である場合、
x’U-max=15
となる。従って、輝度不増加・面状光源ユニットの輝度をY”とし、副画素[R,G,B]の光透過率を、
Lt[15/{(0.2×256)/256}]
とする補正を行う。
また、k2・xmaxに等しい値を有する入力信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度が得られるようなデューティ比D2は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
2=α2・Dmax (6)
を満足する。
[ステップ−530]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−540]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例5の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例6は、実施例4及び実施例2の変形であり、「第1Bの制御形態」+「第2Bの制御形態」に関する。即ち、実施例1の[ステップ−120A]と同様の工程である[ステップ−620A]において、「第1Bの制御形態」を採用する。実施例6における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図6に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図20に示す。以下、実施例6の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−600]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−610]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−620A]
その後、実施例2の[ステップ−220A]と同じステップを実行する。
[ステップ−620B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例4の[ステップ−420B]と同様の工程を実行する。
[ステップ−630]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−640]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例6の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例7は、実施例6の変形であり、「第1Bの制御形態」+「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」に関する。即ち、実施例4の[ステップ−420B]と同様の工程である[ステップ−720B]において、「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」を採用する。実施例7における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図7に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図21に示す。以下、実施例7の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−700]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−710]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−720A]
その後、実施例2の[ステップ−220A]と同じステップを実行する。
[ステップ−720B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例5の[ステップ−520B]と同様の工程を実行する。
[ステップ−730]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−740]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例7の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例8は、実施例4及び実施例3の変形であり、「第1Cの制御形態」+「第2Bの制御形態」に関する。即ち、実施例1の[ステップ−120A]と同様の工程である[ステップ−820A]において、「第1Cの制御形態」を採用する。実施例8における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図8に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図22に示す。以下、実施例8の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−800]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−810]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−820A]
その後、実施例3の[ステップ−320A]と同じステップを実行する。
[ステップ−820B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例4の[ステップ−420B]と同様の工程を実行する。
[ステップ−830]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−840]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例8の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例9は、実施例8の変形であり、「第1Cの制御形態」+「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」に関する。即ち、実施例4の[ステップ−420B]と同様の工程である[ステップ−920B]において、「第2Bの制御形態」+「第2Cの制御形態」を採用する。実施例9における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に図9に示し、液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図を図23に示す。以下、実施例9の液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。
[ステップ−900]
先ず、実施例1の[ステップ−100]と同じステップを実行する。
[ステップ−910]
次いで、実施例1の[ステップ−110]と同じステップを実行する。
[ステップ−920A]
その後、実施例3の[ステップ−320A]と同じステップを実行する。
[ステップ−920B]
一方、上述した式(1)を満足する[あるいは又、上述した式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)を同時に満足する]画素が表示領域ユニット12内に存在しないと演算回路71において判断された場合には、実施例5の[ステップ−520B]と同様の工程を実行する。
[ステップ−930]
更には、実施例1の[ステップ−130]と同じステップを実行する。
[ステップ−940]
また、実施例1の[ステップ−140]と同じステップを実行する。
実施例9の液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1の液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した透過型のカラー液晶表示装置や面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。面状光源装置の発光状態を光センサーで監視し、発光ダイオードの温度を温度センサーで監視し、その結果を、LED駆動回路83にフィードバックすることで、面状光源ユニットの輝度補償(補正)や温度制御を行ってもよい。
また、場合によっては式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)の代わりに、
(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3≧k1・xmax (1”)
を満足する場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)としたとき、
(xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax
[但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]
に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの副画素[R,G,B]の輝度が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御してもよい。
図1は、実施例1における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図2は、実施例2における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図3は、実施例3における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図4は、実施例4における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図5は、実施例5における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図6は、実施例6における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図7は、実施例7における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図8は、実施例8における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図9は、実施例9における制御信号の値(X)と、光源輝度(Y)、画素の光透過率(Lt)及び表示輝度(y)との関係を模式的に示す図である。 図10は、[第1Aの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図11の(A)及び(B)は、[第1Bの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図12の(A)及び(B)は、[第1Cの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図13の(A)及び(B)は、[第2Bの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図14は、[第2Cの制御形態]における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図15は、実施例1における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図16は、実施例2における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図17は、実施例3における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図18は、実施例4における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図19は、実施例5における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図20は、実施例6における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図21は、実施例7における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図22は、実施例8における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図23は、実施例9における液晶表示装置組立体の駆動方法を説明するための流れ図である。 図24は、実施例での使用に適したカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の概念図である。 図25は、実施例での使用に適した駆動回路の一部分の概念図である。 図26の(A)は、実施例の面状光源装置における発光ダイオード等の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図26の(B)は、実施例のカラー液晶表示装置及び面状光源装置から成る液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図27は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図28の(A)及び(B)は、従来のカラー液晶表示装置組立体における、面状光源装置の光源輝度と、画素の光透過率(開口率)と、表示領域における表示輝度との関係を説明するための概念図である。 図29は、従来のカラー液晶表示装置組立体における制御信号レベルと画素の輝度である表示輝度との関係を模式的に示すグラフである。
符号の説明
10・・・カラー液晶表示装置、11・・・表示領域、12・・・表示領域ユニット、13・・・液晶材料、20・・・フロント・パネル、21・・・第1の基板、22・・・カラーフィルター、23・・・オーバーコート層、24・・・透明第1電極、25・・・配向膜、26・・・偏光フィルム、30・・・リア・パネル、31・・・第2の基板、32・・・スイッチング素子、34・・・透明第2電極、35・・・配向膜、36・・・偏光フィルム、37・・・絶縁層、40・・・面状光源装置、41,41R,41G,41B・・・発光ダイオード(光源)、42・・・面状光源ユニット、43,43R,43G,43B・・・フォトダイオード(光センサー)、44・・・隔壁、51・・・筐体、52A・・・筐体の底面、52B・・・筐体の側面、53・・・外側フレーム、54・・・内側フレーム、55A,55B・・・スペーサ、56・・・ガイド部材、57・・・ブラケット部材、61・・・拡散板、62・・・拡散シート、63・・・プリズムシート、64・・・偏光変換シート、65・・・反射シート、70・・・面状光源装置制御回路、71・・・演算回路、72・・・記憶装置(メモリ)、80・・・面状光源ユニット駆動回路、81・・・演算回路、82・・・記憶装置(メモリ)、83・・・LED駆動回路、84・・・フォトダイオード制御回路、85R,85G,85B・・・スイッチング素子、86・・・発光ダイオード駆動電源、90・・・液晶表示装置駆動回路、91・・・タイミングコントローラ

Claims (19)

  1. (A)2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を備えた透過型の液晶表示装置、
    (B)液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、面状光源ユニットに対応する表示領域ユニットを背面から照明する面状光源装置、並びに、
    (C)面状光源装置及び液晶表示装置を駆動するための駆動回路、
    を備え、
    駆動回路から、画素のそれぞれに、画素の光透過率を制御する制御信号を供給する液晶表示装置組立体の駆動方法であって、
    画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の値をxとしたとき、
    各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする液晶表示装置組立体の駆動方法。
  2. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmax、前記所定の値をk1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]としたとき、
    各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが、所定の値k1・xmax以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、
    U-max+k0・xmax
    [但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]
    に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  3. 1画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の3種の副画素を1組として構成され、
    1画素において、赤色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号の値をxR、緑色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される緑色発光副画素・入力信号の値をxG、青色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される青色発光副画素・入力信号の値をxBとし、
    画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmax、前記所定の値をk1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]としたとき、
    各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xR,xG,xBの全てが、所定の値k1・xmax以上である場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)としたとき、
    (xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax
    [但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]
    に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  4. 面状光源ユニットは、発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  5. 面状光源ユニットの輝度の増減を、面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行うことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  6. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmaxとしたとき、
    (1+k0)xmax[但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    0=α0・Dmax
    [但し、α0は、0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数]
    であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  7. (A)2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を備えた透過型の液晶表示装置、
    (B)液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、面状光源ユニットに対応する表示領域ユニットを背面から照明する面状光源装置、並びに、
    (C)面状光源装置及び液晶表示装置を駆動するための駆動回路、
    を備え、
    駆動回路から、画素のそれぞれに、画素の光透過率を制御する制御信号を供給する液晶表示装置組立体の駆動方法であって、
    画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の値をxとしたとき、
    [a]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが所定の値以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、値xU-maxよりも大きな値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御し、
    [b]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが前記所定の値未満である場合、該表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする液晶表示装置組立体の駆動方法。
  8. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmax、前記所定の値をk1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]としたとき、
    [a]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xが、所定の値k1・xmax以上である場合、係る入力信号の値をxU-maxとしたとき、
    U-max+k0・xmax
    [但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]
    に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御し、
    [b]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xが、前記所定の値k1・xmax未満である場合、該表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  9. 1画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の3種の副画素を1組として構成され、
    1画素において、赤色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号の値をxR、緑色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される緑色発光副画素・入力信号の値をxG、青色発光副画素を駆動するために駆動回路に入力される青色発光副画素・入力信号の値をxBとし、
    画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmax、前記所定の値をk1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]としたとき、
    [a]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素のいずれかに対する入力信号の値xR,xG,xBの全てが、所定の値k1・xmax以上である場合、係るそれぞれの入力信号の値をxU-max(R),xU-max(G),xU-max(B)としたとき、
    (xU-max(R)+xU-max(G)+xU-max(B))/3+k0・xmax
    [但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]
    に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御し、
    [b]各表示領域ユニットにおいて、該表示領域ユニットを構成する複数の画素の全てに対する入力信号の値xR,xG,xBのいずれかが、前記所定の値k1・xmax未満である場合、該表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される赤色発光副画素・入力信号、緑色発光副画素・入力信号、青色発光副画素・入力信号の内の最大値をx’U-maxとしたとき、係るx’U-maxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素に供給されたと想定したときの赤色発光副画素、緑色発光副画素及び青色発光副画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  10. 面状光源ユニットは、発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  11. 面状光源ユニットの輝度の増減を、面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行うことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  12. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmaxとしたとき、
    (1+k0)xmax[但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    0=α0・Dmax
    [但し、α0は、0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数]
    であることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  13. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmaxとしたとき、
    1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D1は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    1=α1・Dmax
    [但し、α1は、0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数]
    を満足することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  14. 画素を駆動するために駆動回路に入力され得る入力信号最大値をxmaxとしたとき、
    前記の値x’U-maxが、
    x’U-max≦k2・xmax
    [但し、k2は、0.35≦k2≦0.5の範囲内の係数]
    である場合、x’U-max/k2に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるように、該表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度を駆動回路によって制御することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  15. 面状光源ユニットは、発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  16. 面状光源ユニットの輝度の増減を、面状光源ユニットを構成する発光ダイオードのパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行うことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  17. (1+k0)xmax[但し、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数]に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D0は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    0=α0・Dmax
    [但し、α0は、0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数]
    であることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  18. 1・xmax[但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数]に等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D1は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    1=α1・Dmax
    [但し、α1は、0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数]
    を満足することを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
  19. 2・xmaxに等しい値を有する入力信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度が得られるようなデューティ比D2は、最大デューティ比をDmaxとしたとき、
    2=α2・Dmax
    [但し、α2は、0.01≦α2≦0.2の範囲内の係数]
    を満足することを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置組立体の駆動方法。
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