JP2007212782A - カラー液晶表示装置組立体の駆動方法 - Google Patents

カラー液晶表示装置組立体の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】所望のγ特性からの逸脱が生じる虞を出来る限り少なくし得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】カラー液晶表示装置組立体の駆動方法にあっては、表示領域ユニットにおける駆動信号の最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が各副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増減させ、且つ、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度の増減に応じて、表示領域ユニットの各画素を構成する副画素のそれぞれに供給される制御信号の値を補正し、以て、各画素におけるγ特性を所望の特性に近づける。
【選択図】 図1

Description

本発明は、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを備えたカラー液晶表示装置組立体の駆動方法に関する。
カラー液晶表示装置にあっては、液晶それ自体は発光しない。従って、例えば、カラー液晶表示装置を照射する直下型の面状光源装置(バックライト)をカラー液晶表示装置の背面に配置する。そして、各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、各画素の光透過率を制御することによって、面状光源装置から射出された光(例えば、白色光)の光透過率を制御し、画像を表示している。
従来、カラー液晶表示装置組立体における面状光源装置は、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、複数の面状光源ユニットから構成され、カラー液晶表示装置の有する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。
特開2004−212503 特開2004−246117 日経エレクトロニクス 2004年12月20日第889号の第128ページ
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。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。そして、コントラスト比を更に向上させるための一手段として、面状光源装置を構成する複数の面状光源ユニットにおける輝度を変化させることによって、カラー液晶表示装置の表示領域における輝度を変化させる方法を想定することができる。
ところで、例えば撮像管への入力光量をy0、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カラー液晶表示装置に制御部に入力される駆動信号の値をx、係る駆動信号によって駆動される画素の輝度(表示輝度)をyとしたとき、駆動信号の値xは、入力光量y0の0.45乗の関数で表すことができ、表示輝度yは駆動信号xの2.2乗の関数で表すことができる。尚、表示輝度yと駆動信号xの2.2乗の関数との関係は、γ(ガンマ)特性と呼ばれる。このγ特性を維持することは大変重要である。というのは、
y=x2.2=(y0 0.452.2=y0
を満足する必要があるからである。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。
カラー液晶表示装置においてもこのγ特性を保持するような設計がなされているが、面状光源装置における輝度を変化させないことが大前提となっている。それ故、コントラスト比増加のために、もしも、面状光源装置を構成する複数の面状光源ユニットにおける輝度を変化させる方法を採用した場合、表示輝度特性を所望の特性(例えば、線形特性)に維持できなくなる虞がある。
従って、本発明の目的は、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを備えたカラー液晶表示装置組立体において、高いコントラスト比を得るために面状光源装置を構成する複数の面状光源ユニットにおける輝度(光強度)を制御する(変化させる)方法を採用した場合であっても、画素の輝度特性を所望の特性(例えば、線形特性)に出来る限り維持し得るカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明のカラー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がP×Q個の表示領域ユニットに分割されて成り、各表示領域ユニットは複数の画素から構成されているカラー液晶表示装置、
(B)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、各面状光源ユニットは、該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、
(C)面状光源装置を駆動するための第1駆動回路、及び、
(D)カラー液晶表示装置を駆動するための第2駆動回路、
を備え、
各画素は、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つの副画素を1組として構成され、
第2駆動回路から、各画素を構成する赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれに、赤色発光副画素の光透過率を制御する赤色発光制御信号、緑色発光副画素の光透過率を制御する緑色発光制御信号、及び、青色発光副画素の光透過率を制御する青色発光制御信号を供給する、カラー液晶表示装置組立体の駆動方法であって、
各画素を構成する赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれを駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの最大値をxmaxとし、
面状光源ユニットのそれぞれにおいて、各表示領域ユニットを構成する全ての画素における赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素を駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの内の最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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、第1駆動回路の制御下、増減させ、
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の増減に応じて、第2駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値、緑色発光副画素駆動信号の値、及び、青色発光副画素駆動信号の値を第1駆動回路において補正し、第2駆動回路に入力された補正された赤色発光副画素駆動信号、補正された緑色発光副画素駆動信号、及び、補正された青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号を、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し、以て、各画素における輝度特性を所望の特性に近づけることを特徴とする。
尚、以下、下記の用語を下記の略称にて呼ぶ場合がある。
赤色発光副画素
・・・『副画素[R]』
緑色発光副画素
・・・『副画素[G]』
青色発光副画素
・・・『副画素[B]』
赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素
・・・これらを一括して纏めて呼ぶ場合、『画素[R,G,B]』
赤色発光制御信号
・・・『制御信号[R]』
緑色発光制御信号
・・・『制御信号[G]』
青色発光制御信号
・・・『制御信号[B]』
赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号
・・・これらを一括して纏めて呼ぶ場合、『制御信号[R,G,B]』
各画素を構成する赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれを駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの最大値xmax
・・・『駆動信号最大値xmax
赤色発光副画素駆動信号
・・・『駆動信号[R]』
緑色発光副画素駆動信号
・・・『駆動信号[G]』
青色発光副画素駆動信号
・・・『駆動信号[B]』
赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号
・・・これらを一括して纏めて呼ぶ場合、『駆動信号[R,G,B]』
補正された赤色発光副画素駆動信号
・・・『補正駆動信号[R]』
補正された緑色発光副画素駆動信号
・・・『補正駆動信号[G]』
補正された青色発光副画素駆動信号
・・・『補正駆動信号[B]』
補正された赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号
・・・これらを一括して纏めて呼ぶ場合、『補正駆動信号[R,G,B]』
面状光源ユニットのそれぞれにおいて、各表示領域ユニットを構成する全ての画素における赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素を駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの内の最大値xU-max(R,G,B)
・・・『表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)
表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号
・・・『表示領域ユニット内−最大制御信号[R]』
表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する緑色発光副画素駆動信号に相当する緑色発光制御信号
・・・『表示領域ユニット内−最大制御信号[G]』
表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する青色発光副画素駆動信号に相当する青色発光制御信号
・・・『表示領域ユニット内−最大制御信号[B]』
表示領域ユニット内−最大制御信号[R]、表示領域ユニット内−最大制御信号[G]、及び、表示領域ユニット内−最大制御信号[B]
・・・これらを一括して纏めて呼ぶ場合、『表示領域ユニット内−最大制御信号[R,G,B]
また、液晶セルにおける光透過率(開口率とも呼ばれる)Lt、及び、副画素における輝度(表示輝度)yを、以下のとおり、定義する。
面状光源ユニットの輝度 ・・・光源ユニット輝度
画素あるいは副画素の輝度・・・表示輝度
Lt1・・・表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)。0%≦Lt1≦100%。
Lt3・・・xU-ave(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)。この光透過率(開口率)Lt3は、一種、仮想の値であり、100%を越える値をとり得る。
Lt5・・・k2・xmax以下であるxU-max(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)。0%<Lt5<100%。
max・・・光源ユニット輝度の最高値。
1・・・・副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt1とし、且つ、光源ユニット輝度を最高値Ymaxとしたと仮定したときに得られる表示輝度。
3・・・・副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt3とし、且つ、光源ユニット輝度を最高値Ymaxとしたと仮定したときに得られる表示輝度。
5・・・・副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt5とし、且つ、光源ユニット輝度を最高値Ymaxとしたと仮定したときに得られる表示輝度。
表示領域ユニット内−最大制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に供給されたと想定したときの表示輝度が得られるように光源ユニット輝度を増減させるが、具体的には、例えば、副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt2(但し、Lt2>Lt1であり、例えば、最大開口率である100%)にしたと仮定したときに表示輝度y1が得られるように、光源ユニット輝度Y1を制御すればよい(減少させればよい)。即ち、例えば、
Lt2・Y1=Lt1・y1
を満足するように、光源ユニット輝度Y1を制御すればよい。尚、このような方法を、便宜上、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法と呼ぶ。
本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法において、面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)の増減は、面状光源ユニット輝度制御関数に基づき行われ;副画素[R]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[R]の補正値xR_Mとの積に基づき得られ;副画素[G]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[G]の補正値xG_Mとの積に基づき得られ;副画素[B]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[B]の補正値xB_Mとの積に基づき得られる構成とすることができる。そして、この場合、
nol-max≡xU-max(R,G,B)/xmax
としたとき、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)は、
g(xnol-max)=a1・(xnol-max2.2+a0 (1)
(但し、a1,a0は定数であり、a1+a0=1,0<a0<1,0<a1<1)
で表すことができる。但し、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)は、上記の関数に限定するものではない。
そして、この場合、値xRを有する駆動信号[R]に相当する制御信号[R]が副画素[R]に供給されたと想定したときの表示輝度をyR、値xGを有する駆動信号[G]に相当する制御信号[G]が副画素[G]に供給されたと想定したときの表示輝度をyG、値xBを有する駆動信号[B]に相当する制御信号[B]が副画素[B]に供給されたと想定したときの表示輝度をyBとしたとき、
R=c1_R・xR 2.2+c0_R
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_R・xR_M 2.2+b0_R) (2−1)
G=c1_G・xG 2.2+c0_G
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_G・xG_M 2.2+b0_G) (2−2)
B=c1_B・xB 2.2+c0_B
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_B・xB_M 2.2+b0_B) (2−3)
(但し、b1_R,b0_R,c1_R,c0_R、b1_G,b0_G,c1_G,c0_G、b1_B,b0_B,c1_B,c0_Bは定数)
を満足する形態とすることができる。
本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法において、面状光源ユニットは、発光ダイオード(LED)から成り;面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)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期間の長短制御によって行う構成とすることができる。また、xnol-maxの値の範囲として、0以上、1以下とすることができるし、xnol-maxの上限値を1未満の値とすることもできる。尚、前者の構成を、便宜上、本発明の第1の構成に係る駆動方法と呼ぶ場合がある。
あるいは又、上述した形態にあっては、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いずれかの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第1駆動回路に入力される駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBが、同時に、
R≧k1・xmax (3−1)
G≧k1・xmax (3−2)
B≧k1・xmax (3−3)
(但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数)
を満足する場合には、
U-ave(R,G,B)=(xR+xG+xB)/3+k0・xmax (4)
(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駆動信号[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画素の輝度(表示輝度)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(光源ユニット輝度)を、第1駆動回路の制御下、増加させる構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、本発明の第2の構成に係る駆動方法と呼ぶ場合がある。
このような本発明の第2の形態に係る駆動方法にあっては、白色表示画素(駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのいずれもが、駆動信号最大値xmaxのk1倍(k1<1)の値である上限閾値(k1・xmax)以上である画素]を構成する副画素のそれぞれに、3つの駆動信号の値xR,xG,xBの平均値にバイアス(k0・xmax)を加えた値に等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が得られるように光源ユニット輝度を増加させるので、係る白色表示画素を含む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の輝度レベルよりも上げることができ、陰極線管の白の輝きに類似した白の輝きを一層確実に達成することができる。
尚、xU-ave(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が得られるように光源ユニット輝度を増加させるが、具体的には、例えば、表示輝度y3が得られるように光源ユニット輝度Y3を増加させればよい。尚、このような方法を、便宜上、面状光源ユニットの第2の輝度制御方法と呼ぶ。この第2の輝度制御方法にあっては、光源ユニット輝度Y3を増加させるが、xU-ave(R,G,B)の値の如何に拘わらず、増加させた光源ユニット輝度Y3を一定とすればよい。より具体的には、光源ユニット輝度Y3を最高値Ymaxとすればよい。あるいは又、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt4(但し、Lt4>Lt3であり、例えば、最大開口率である100%)としたときに表示輝度y3が得られるように光源ユニット輝度Y3を増加させればよい。即ち、例えば、
Lt4・Y3=Lt3・y3
を満足するように、光源ユニット輝度Y3を制御すればよい。尚、このような方法を、便宜上、面状光源ユニットの第3の輝度制御方法と呼ぶ。この第3の輝度制御方法にあっても、面状光源ユニットの輝度を増加させるが、xU-ave(R,G,B)の値が増加するに従い、光源ユニット輝度を増加させる。
本発明の第2の構成に係る駆動方法において、面状光源ユニット内における式(3−1),(3−2),(3−3)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、白色表示画素におけるxU-ave(R,G,B)の平均値に等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第2の輝度制御方法あるいは第3の輝度制御方法に基づき得られるように、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増加すればよい。
ここで、本発明の第2の形態に係る駆動方法において、面状光源ユニットは、発光ダイオード(LED)から成り;面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)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期間の長短制御によって行う構成とすることができる。そして、この場合、
U-ave(R,G,B)=(1+k0)xmax (5)
に等しい値を有する駆動信号[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画素の輝度(表示輝度)が、例えば、面状光源ユニットの第2の輝度制御方法あるいは第3の輝度制御方法に得られるようなデューティ期間D0は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
0=α0・Dmax (6)
(但し、α0は、0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数)
であることが望ましい。また、k1・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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画素の輝度(表示輝度)が、例えば、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法に基づき得られるようなデューティ期間D1は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
1=α1・Dmax (7)
(但し、α1は、0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数)
を満足することが望ましい。
あるいは又、本発明の第2の形態に係る駆動方法を含む本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法において、面状光源ユニットを発光ダイオード(LED)から構成し、面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)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期間の長短制御によって行う構成とするとき、
U-max(R,G,B)≦k2・xmax (8)
(但し、k2は、0.35≦k2≦0.5の範囲内の係数)
である場合、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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画素の輝度(表示輝度)が、例えば、面状光源ユニットの第4の輝度制御方法に基づき得られるように、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、第1駆動回路の制御下、増加させることが好ましい。式(8)を設定するといった上述の構成にすることで、各画素における輝度特性を線形特性に近づけ、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。また、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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画素の輝度(表示輝度)が、例えば、面状光源ユニットの第4の輝度制御方法に基づき得られるようなデューティ期間D2は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
2=α2・Dmax (9)
(但し、α2は、0.01≦α2≦0.2の範囲内の係数)
を満足することが望ましい。尚、カラー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。
ここで、面状光源ユニットの第4の輝度制御方法とは、具体的には、表示輝度y5が得られるように光源ユニット輝度を増加させる方法である。この第4の輝度制御方法にあっては、光源ユニット輝度Y5を増加させるが、xU-ave(R,G,B)の値の如何に拘わらず、増加させた光源ユニット輝度Y5を一定とすればよい。より具体的には、光源ユニット輝度Y5を、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が得られるような面状光源ユニットの輝度とすればよい。
以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法(以下、単に、本発明と略称する場合がある)においては、種々の値xR,xG,xB(但し、xR=xG=xB)を有する駆動信号に相当する制御信号[R,G,B]が副画素[R,G,B]に実際に供給されたときの画素の輝度(表示輝度)を得るための面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)の値やデューティ期間の値を、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第1駆動回路や第2駆動回路内に記憶させておくことが望ましい。また、xmax,a0,a1,b0_R,b1_R,c0_R,c1_R,b0_G,b1_G,c0_G,c1_G,b0_B,b1_B,c0_B,c1_B,k0,k1,k2,α0,α1,α2,Dmax,D0,D1,D2といった種々のパラメータも、第1駆動回路や第2駆動回路内に記憶させておくことが望ましい。
面状光源装置にあっては、赤色(例えば、波長640nm)を発光する複数の赤色発光ダイオード、緑色(例えば、波長530nm)を発光する複数の緑色発光ダイオード、及び、青色(例えば、波長450nm)を発光する複数の青色発光ダイオードが、筐体内に配置、配列されている。尚、赤色、緑色、青色以外の第4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。あるいは又、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)を用いることもできる。
そして、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仕切りで区分けすることで得ることができる。(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射出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射出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。
或る面状光源ユニットにおける輝度(光源ユニット輝度)は、隣接する面状光源ユニットによって出来る限り影響を受けないようにすることが望ましい。具体的には、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発光ダイオードの光射出部分に取り付けてもよいし、面状光源ユニットと面状光源ユニットとの間に、面状光源ユニットの照明光に対して不透明な仕切りを配置してもよい。但し、或る面状光源ユニットにおける輝度(光源ユニット輝度)が、他の面状光源ユニットによって影響を受け得る構成としてもよい。
発光ダイオードから射出される光を上方に位置するカラー液晶表示装置に直接入射させる構成とした場合、即ち、発光ダイオードから専らz軸方向に沿って光を射出させた場合、面状光源装置に輝度ムラが発生してしまう場合がある。このような現象の発生を回避するための手段として、発光ダイオードに光取出しレンズを取り付けた発光ダイオード組立体を光源として使用し、発光ダイオードから射出された光が、光取出しレンズの頂面において全反射され、光取出しレンズの水平方向に主に射出される2次元方向射出構成を挙げることができる。このような構成は、例えば、日経エレクトロニクス 2004年12月20日第889号の第128ページに開示されている。
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。
透過型のカラー液晶表示装置は、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、フロント・パネルは、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、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。透明第1電極上には配向膜が形成されている。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。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。尚、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。
尚、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副画素(サブピクセル)に該当する。そして、各画素(ピクセル)を構成する副画素[R]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、副画素[G]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、副画素[B]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。
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。尚、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 2007212782
面状光源装置を駆動するための第1駆動回路は、例えば、パルス幅変調(PWM)信号発生回路、デューティ比制御回路、発光ダイオード(LED)駆動回路、演算回路、記憶装置(メモリ)等から構成することができる。また、カラー液晶表示装置を駆動するための第2駆動回路は、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成されている。表示輝度及び光源ユニット輝度の制御は、1フレーム毎に行われる。尚、第1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。
本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法においては、表示領域ユニットにおける駆動信号の最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する駆動信号[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(光強度)を増減させるので、高いコントラスト比を得ることができる。そして、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度の増減に応じて、第2駆動回路に入力される駆動信号[R,G,B]の値を補正し、以て、各画素における輝度特性を所望の特性(例えば、線形特性)に近づけるので、輝度特性を所望の特性(例えば、線形特性)に出来る限り維持し得るカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を提供することができる。
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、第1駆動回路、第2駆動回路の概要を説明する。
図7に模式的な平面図を示すように、各実施例における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がP×Q個の表示領域ユニットに分割されて成り、各表示領域ユニットは複数の画素から構成されている。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7において、一点鎖線で示す)がP×Q個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。ここで、(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7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。また、各画素は、副画素[R,G,B]の3つの副画素(サブピクセル)から構成されている。
カラー液晶表示装置10は、図8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。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7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。面状光源装置における発光ダイオード等の配置、配列状態を図9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9の(B)に示す。
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、発光ダイオード41から射出された光や、筐体51の側面52B、あるいは、図9の(A)に示す仕切り板43によって反射された光を反射する。こうして、赤色を発光する複数の赤色発光ダイオード41R、緑色を発光する複数の緑色発光ダイオード41G、及び、青色を発光する複数の青色発光ダイオード41Bから射出された赤色、緑色及び青色が混色され、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。
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の射出光)に対して不透明な仕切り板43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。
面状光源装置40を駆動するための第1駆動回路70は、パルス幅変調(PWM)信号発生回路71、デューティ比制御回路72、発光ダイオード(LED)駆動回路73、演算回路74、記憶装置(メモリ)75から構成されている。一方、カラー液晶表示装置10を駆動するための第2駆動回路80は、タイミングコントローラ81といった周知の回路から構成されている。また、カラー液晶表示装置10には、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。
各画素は、副画素[R](赤色発光サブピクセル)、副画素[G](緑色発光サブピクセル)、及び、副画素[B](青色発光サブピクセル)の3つの副画素(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第1駆動回路70に入力される駆動信号[R,G,B]のxR,xG,xBのそれぞれは、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。
そして、制御信号[R,G,B]は、第2駆動回路80から副画素[R,G,B]に供給(出力)される。即ち、第2駆動回路80を構成するタイミングコントローラ81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、周知の方法で送出され、各副画素を構成するスイッチング素子32が駆動され、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、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)Ltが制御される。ここで、制御信号[R,G,B]の値が大きいほど、副画素[R,G,B]の光透過率(副画素の開口率)Ltが高くなり、副画素[R,G,B]の輝度の値が高くなる。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。
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。尚、2次元マトリクス状に配列され、第q行、第p列[但し、q=1,2,・・・,Qであり、p=1,2,・・・,Pである]に位置する表示領域ユニット、面状光源ユニットを、それぞれ、表示領域ユニット12(q,p)、面状光源ユニット42(q,p)と表記し、表示領域ユニット12(q,p)内の第n行、第m列[但し、n=1,2,・・・,Nであり、m=1,2,・・・,Mである]に位置する画素をPX(q,p/n,m)と表記し、各副画素を以下のように表示する。更には、係る画素PX(q,p/n,m)における光透過率(開口率)Ltを制御するために第2駆動回路80から各副画素[R,G,B]に供給される画像信号に相当する種々の制御信号や、第1駆動回路70に入力(供給)される種々の駆動信号の値を以下のように表示する場合がある。尚、駆動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。
副画素[R] :副画素[R](q,p/n,m)
副画素[G] :副画素[G](q,p/n,m)
副画素[B] :副画素[B](q,p/n,m)
駆動信号[R]:駆動信号[R](q,p/n,m)
駆動信号[G]:駆動信号[G](q,p/n,m)
駆動信号[B]:駆動信号[B](q,p/n,m)
駆動信号[R](q,p/n,m)の値xR:xR-(q,p/n,m)
駆動信号[G](q,p/n,m)の値xG:xG-(q,p/n,m)
駆動信号[B](q,p/n,m)の値xB:xB-(q,p/n,m)
副画素[R,G,B] :副画素[R,G,B](q,p/n,m)
駆動信号[R,G,B]:駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)
駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR,xG,xB:xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)
制御信号[R]:制御信号[R](q,p/n,m)
制御信号[G]:制御信号[G](q,p/n,m)
制御信号[B]:制御信号[B](q,p/n,m)
制御信号[R](q,p/n,m)の値XR:XR-(q,p/n,m)
制御信号[G](q,p/n,m)の値XG:XG-(q,p/n,m)
制御信号[B](q,p/n,m)の値XB:XB-(q,p/n,m)
尚、各画素を構成する副画素[R,G,B]のそれぞれを駆動するために、周知の外部回路から第1駆動回路70に入力される駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBの最大値(駆動信号最大値)をxmaxとする。
また、面状光源ユニット42のそれぞれにおいて、各表示領域ユニット12(q,p)を構成する全ての画素における副画素[R,G,B](q,p/n,m)を駆動するために第1駆動回路70に入力される駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)の内の最大値を、表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)と表記する。
表示輝度及び光源ユニット輝度の制御は、1フレーム毎に行われる。また、1フレーム内における液晶表示装置の動作と面状光源装置の動作とは同期させられる。
実施例1は、本発明のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法に関し、より具体的には、本発明の第1の構成に係る駆動方法に関する。以下、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。ここで、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例3における各種パラメータの具体的な値を表2に示すが、これらの値に限定するものではない。尚、表2に示した例にあっては、コントラスト比は、元々のコントラスト比、例えば、b1:b0≒103:1が、c1:c0≒104:1に改善される。
[表2]
max=256
1 =0.99
0 =0.01
1_R=b1_G=b1_B=999
0_R=b0_G=b0_B=1
1_R=c1_G=c1_B=999
0_R=c0_G=c0_B=0.1
0 =0.0625
1 =0.9375
2 =0.48
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期間
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期間
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期間
1・xmax =240
0・xmax = 16
表示輝度をy、画素の光透過率(開口率)Ltを制御するための駆動信号をxとしたとき、一般に、
y=d1・x2.2+d0 (A)
といったγ特性を保持する必要がある。ところで、この式(A)は、光源ユニット輝度が一定の場合に成立する式である。後述するように、光源ユニット輝度を制御する関数g(xnol-max)が、
g(xnol-max)=a1・(xnol-max2.2+a0
(但し、a1,a0は定数であり、a1+a0=1,0<a0<1,0<a1<1)
で表されるとする。すると、この場合には、
y=(a1・(xnol-max2.2+a0)(e1・x2.2+e0) (B)
となる。尚、e1,e0は定数である。ここで、式(A)と式(B)とを比較すると、定数d1,d0,e1,e0を如何なる値としても、式(A)の右辺と式(B)の右辺とが常に等しくなることはない。即ち、光源ユニット輝度が一定でない場合、所望のγ特性を保持することができなくなる。
実施例1において、面状光源ユニット42の輝度(光源ユニット輝度)の増減は、面状光源ユニット輝度制御関数に基づき行われる。また、副画素[R]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[R]の補正値xR_Mとの積に基づき得られ、副画素[G]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[G]の補正値xG_Mとの積に基づき得られ、副画素[B]の輝度(表示輝度)は、面状光源ユニット輝度制御関数と駆動信号[B]の補正値xB_Mとの積に基づき得られる。
即ち、具体的には、
nol-max≡xU-max(R,G,B)/xmax
としたとき、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)は、
g(xnol-max)=a1・(xnol-max2.2+a0 (1)
(但し、a1,a0は定数であり、a1+a0=1,0<a0<1,0<a1<1)
で表される。尚、a1,a0の具体的な値を表2に例示する。
ここで、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(光源ユニット輝度)の増減に応じて、第2駆動回路に入力される駆動信号の補正値を、以下の記号で表記する。
駆動信号[R]の補正値 :xR_M(xR_M-(q,p/n,m)
駆動信号[G]の補正値 :xG_M(xG_M-(q,p/n,m)
駆動信号[B]の補正値 :xB_M(xB_M-(q,p/n,m)
駆動信号[R,G,B]の補正値:xR_M-(q,p/n,m),xG_M-(q,p/n,m),xB_M-(q,p/n,m)
そして、この場合、値xRを有する駆動信号[R]に相当する制御信号[R]が副画素[R]に供給されたと想定したときの表示輝度をyR、値xGを有する駆動信号[G]に相当する制御信号[G]が副画素[G]に供給されたと想定したときの表示輝度をyG、値xBを有する駆動信号[B]に相当する制御信号[B]が副画素[B]に供給されたと想定したときの表示輝度をyBとしたとき、
R=c1_R・xR 2.2+c0_R
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_R・xR_M 2.2+b0_R) (2−1’)
G=c1_G・xG 2.2+c0_G
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_G・xG_M 2.2+b0_G) (2−2’)
B=c1_B・xB 2.2+c0_B
=(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_B・xB_M 2.2+b0_B) (2−3’)
(但し、b1_R,b0_R,c1_R,c0_R、b1_G,b0_G,c1_G,c0_G、b1_B,b0_B,c1_B,c0_Bは定数)
を満足する。
より具体的には、予め、xR,xG,xBの値とxnol-maxの値とから、式(2−1’)、式(2−2’)、式(2−3’)に基づき、xR_M,xG_M,xB_Mの値を計算で求め、これらの値を記憶装置75に表(線形特性維持関数参照テーブルと呼ぶ)として、記憶しておく。これによって、xR,xG,xBの値とxU-max(R,G,B)の値とが判れば、駆動信号の補正値xR_M,xG_M,xB_Mを容易に、短時間で求めることができる。
ここで、実施例1にあっては、xnol-maxの値の範囲は、0以上、1以下である。また、先に説明したとおり、面状光源ユニット42は発光ダイオード(LED)から成り、面状光源ユニット42の輝度の増減を、面状光源ユニット42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期間の長短制御によって行う。
以下、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を、具体的に説明する。尚、駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に図1の(A)に示し、制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に図1の(B)に示す。
[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フレーム分の駆動信号[R,G,B]及びクロック信号CLKは、先ず、第1駆動回路70に入力される。尚、駆動信号[R,G,B]は、例えば撮像管への入力光量をy0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第1駆動回路70に入力される駆動信号であり、入力光量y0の0.45乗の関数で表すことができる。そして、第1駆動回路70に入力された1フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBは、第1駆動回路70を構成する記憶装置75に、一旦、記憶される。
[ステップ−110]
次いで、演算回路74においては、記憶装置75に記憶された駆動信号[R,G,B]の値を読み出し、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット12(q,p)を構成する全ての画素PX(q,p/n,m)における副画素[R,G,B](q,p/n,m)を駆動するために第1駆動回路70に入力された駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)の内の最大値(表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p))を求める。そして、表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)を、記憶装置75に記憶する。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、M×N個の画素に対して、実行される。
例えば、
R-(n,m/q,p)=110
G-(n,m/q,p)=150
B-(n,m/q,p)= 50
である場合、
U-max(R,G,B)-(q,p)=150
となる。
この操作を、(p,q)=(1,1)から、(P,Q)まで繰り返し、全ての表示領域ユニット12(q,p)における表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)を、記憶装置75に記憶する。
[ステップ−120]
その後、演算回路74において、再び、記憶装置75に記憶された駆動信号の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)を読み出し、駆動信号の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)と表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)とに基づき、線形特性維持関数参照テーブルから、駆動信号の補正値xR_M-(q,p/n,m),xG_M-(q,p/n,m),xB_M-(q,p/n,m)を求める。そして、求められた駆動信号の補正値xR_M-(q,p/n,m),xG_M-(q,p/n,m),xB_M-(q,p/n,m)を、記憶装置75に、一旦、記憶する。
[ステップ−130]
そして、表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法に基づき得られるように、表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の輝度(光源ユニット輝度)を、第1駆動回路70の制御下、増減する。面状光源ユニット42(q,p)の輝度の制御は、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)である式(1)に基づく。
具体的には、演算回路74において求められた表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)の値に基づき、デューティ比制御回路72において、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)のパルス幅変調制御におけるデューティ期間D[xU-max(R,G,B)]を決定する。この状態を、図1の(A)に実線で示す。尚、デューティ期間D[xU-max(R,G,B)]は、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法に基づき決定すればよい。そして、係るデューティ期間D[xU-max(R,G,B)]に相当する信号をLED駆動回路73に送り、併せて、PWM信号発生回路71において生成されたPWM信号をLED駆動回路73に送り、LED駆動回路73においては、PWM信号とデューティ期間D[xU-max(R,G,B)]に相当する信号に基づきLED駆動信号PWM(q,p)を生成し、係るLED駆動信号PWM(q,p)を、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)に送出する。これによって、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)は、1フレーム時間中の所定の時間だけ点灯し、第(p,q)番目の表示領域ユニット12(q,p)を、所定の照度において照明する。こうして得られた表示輝度の状態を、図1の(B)に実線で示す。
例えば、xU-max(R,G,B)-(q,p)=150 である場合、この表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法に基づき得られるように、表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の光源ユニット輝度を、第1駆動回路70の制御下、増減する。即ち、表示領域ユニット内−駆動信号最大値xU-max(R,G,B)-(q,p)に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度をy1とする。また、このときの各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt1(0%≦Lt3≦100%)とする。そして、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt2(但し、Lt2>Lt1であり、例えば、100%)としたときに表示輝度y1が得られるように、面状光源ユニット42(q,p)の光源ユニット輝度Y1を制御する。即ち、
Lt2・Y1=Lt1・y1
を満足するように、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)である式(1)に基づき、光源ユニット輝度Y1を制御する。尚、光源ユニット輝度の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内−駆動信号最大値の値、この値に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が副画素に供給されたと想定したときの表示輝度y1、このときの各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)Lt1、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)Lt2としたときに表示輝度y1が得られるような面状光源ユニットにおける輝度制御パラメータの関係は、予め求めておけばよい。
一方、この表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の輝度(光源ユニット輝度)の増減に応じて、第1駆動回路70から第2駆動回路80に入力される駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値を第1駆動回路70において補正し、第2駆動回路80に入力された補正駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)に相当する制御信号[R,G,B](q,p/n,m)を、副画素[R,G,B](q,p/n,m)に供給(出力)する。これによって、各画素における輝度特性を所望の特性(例えば、線形特性)に近づけることができる。即ち、表示輝度yあるいは制御信号の値Xは、駆動信号の補正値の2.2乗の関数で表すことができる。従って、第2駆動回路80のタイミングコントローラ81において生成され、第2駆動回路80から副画素[R,G,B](q,p/n,m)に供給される制御信号[R,G,B](q,p/n,m)の値XR-(q,p/n,m),XG-(q,p/n,m),XB-(q,p/n,m)と、補正駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR_M-(q,p/n,m),xG_M-(q,p/n,m),xB_M-(q,p/n,m)とは、以下の関係にある。
R-(q,p/n,m)=b1_R・xR_M-(q,p/n,m) 2.2+b0_R (2−1”)
G-(q,p/n,m)=b1_G・xG_M-(q,p/n,m) 2.2+b0_G (2−2”)
B-(q,p/n,m)=b1_B・xB_M-(q,p/n,m) 2.2+b0_B (2−3”)
以下の表3に、駆動信号の値xが与えられたときの駆動信号の補正値xMの例を掲げる。ここで、駆動信号の値xは、0〜1に正規化されている。
Figure 2007212782
実施例2は、実施例1の変形であり、より具体的には、本発明の第2の構成に係る駆動方法に関する。以下、実施例2のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法を説明する。尚、実施例2における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に図2の(A)に示し、制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に図2の(B)に示す。
[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し、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−210]
次いで、演算回路74においては、記憶装置75に記憶された駆動信号の値を読み出し、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット12(q,p)において、この第(p,q)番目の表示領域ユニット12(q,p)を構成するいずれかの画素PX(q,p/n,m)における副画素[R,G,B](q,p/n,m)のそれぞれを駆動するために第1駆動回路70に入力される駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)の全てが、同時に、上限閾値であるk1・xmaxの値以上であるか、即ち、
R(xR-(q,p/n,m))≧k1・xmax (3−1)
G(xG-(q,p/n,m))≧k1・xmax (3−2)
B(xB-(q,p/n,m))≧k1・xmax (3−3)
を満足するかを評価する。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、M×N個の画素に対して、実行される。但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数であり、k0は、0.06≦k0≦0.3の範囲内の係数であり、具体的な値を表2に例示する。
[ステップ−220A]
そして、このような、式(3−1)、式(3−2)及び式(3−3)を同時に満足する画素PX(q,p/n,m)が表示領域ユニット12(q,p)内に存在する場合には、
U-ave(R,G,B)=(xR+xG+xB)/3+k0・xmax (4)
=(xR-(q,p/n,m)+xG-(q,p/n,m)+xB-(q,p/n,m))/3+k0・xmax
(4’)
(但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数であり、具体的には、表2を参照)
に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第2の輝度制御方法に基づき得られるように、この表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の輝度(光源ユニット輝度)を、第1駆動回路70の制御下、増加させる。尚、式(4)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(4)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。
具体的には、例えば、
R-(q,p/n,m)=240
G-(q,p/n,m)=255
B-(q,p/n,m)=250
とした場合、式(4’)から、演算回路74において、xU-ave(R,G,B)の値を計算する。即ち、
U-ave(R,G,B)=(240+255+250)/3+16
=264
となる。従って、xU-ave(R,G,B)=264に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度が得られるように、表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の輝度(光源ユニット輝度)を増加させる。尚、このような面状光源ユニットを輝度増加面状光源ユニットと呼ぶ。即ち、xU-ave(R,G,B)=264に相当する値を有する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの表示輝度をy3とする。また、このときの各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt3(0%<Lt3≦100%)とする。そして、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt3としたときに表示輝度y3が得られるように、光源ユニット輝度を、光源ユニット輝度の最高値Ymaxへと増加させる。
ここで、
U-ave(R,G,B)=(1+k0)xmax=272
に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第2の輝度制御方法に基づき得られるようなデューティ期間D0は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
0=α0・Dmax (6)
である。但し、α0は、0.95≦α0≦1.0の範囲内の係数であり、具体的な値を表2に例示する。
そして、演算回路74において求められたxU-ave(R,G,B)=264といった値に基づき、デューティ比制御回路72において、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)のパルス幅変調制御におけるデューティ期間D[xU-ave(R,G,B)]を決定する。この状態を、図2の(A)に実線で示すが、より具体的には、デューティ期間D[xU-ave(R,G,B)]=D0とすればよい。そして、係るデューティ期間D[xU-ave(R,G,B)]に相当する信号をLED駆動回路73に送り、併せて、PWM信号発生回路71において生成されたPWM信号をLED駆動回路73に送り、LED駆動回路73においては、PWM信号とデューティ期間D[xU-ave(R,G,B)]に相当する信号に基づきLED駆動信号PWM(q,p)を生成し、係るLED駆動信号PWM(q,p)を、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)に送出する。これによって、面状光源ユニット42(q,p)を構成する発光ダイオード41R(q,p),41G(q,p),41B(q,p)は、1フレーム時間中の所定の時間だけ点灯し、第(p,q)番目の表示領域ユニット12(q,p)を、所定の照度において照明する。こうして得られた表示輝度の状態を、図2の(B)に実線で示す。
一方、駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の未補正の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)を、第1駆動回路70から第2駆動回路80のタイミングコントローラ81へと出力する。タイミングコントローラ81にあっては、入力された未補正の駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)に相当する制御信号[R,G,B](q,p/n,m)を、副画素[R,G,B](q,p/n,m)に供給(出力)する。第2駆動回路80のタイミングコントローラ81において生成され、第2駆動回路80から副画素[R,G,B](q,p/n,m)に供給される制御信号[R,G,B](q,p/n,m)の値XR-(q,p/n,m),XG-(q,p/n,m),XB-(q,p/n,m)と、未補正の駆動信号[R,G,B](q,p/n,m)の値xR-(q,p/n,m),xG-(q,p/n,m),xB-(q,p/n,m)とは、以下の関係にある。面状光源ユニット42(q,p)の輝度(光源ユニット輝度)は一定であるが故に、各画素におけるγ特性の変動は生じない。
R-(q,p/n,m)=b1_R・xR-(q,p/n,m) 2.2+b0_R (2−A)
G-(q,p/n,m)=b1_G・xG-(q,p/n,m) 2.2+b0_G (2−B)
B-(q,p/n,m)=b1_B・xB-(q,p/n,m) 2.2+b0_B (2−C)
[ステップ−220B]
他方、上述した式(3−1)、式(3−2)及び式(3−3)を同時に満足する画素PX(q,p/n,m)が表示領域ユニット12(q,p)内に存在しないと演算回路74において判断された場合には、実施例1の[ステップ−120]及び[ステップ−130]のステップを実行する。尚、このような面状光源ユニットを非輝度増加面状光源ユニットと呼ぶ。
式(4)あるいは式(4’)の右辺第2項のk0・xmaxにおける係数k0を、駆動信号の平均値[(xR+xG+xB)/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。この実施例2の変形例における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に図3の(A)に示し、制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に図3の(B)に示す。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。この場合にあっては、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt4(但し、Lt4>Lt3であり、例えば、100%)としたときに表示輝度y3が得られるように、面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)を増加させるといった面状光源ユニットの第3の輝度制御方法を採用すればよい。ここで、光源ユニット輝度の制御に関するこれらの関係、即ち、駆動信号の値、この値に等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が副画素に供給されたと想定したときの表示輝度y3、このときの各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)Lt3、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)Lt4としたときに表示輝度y3が得られるような面状光源ユニットにおける輝度制御パラメータの関係は、予め求めておけばよい。尚、図3の(A)及び(B)の実線、点線、あるいは、後述する図4の(A)及び(B)の実線、点線、図5の(A)及び(B)の実線、点線、図6の(A)及び(B)の実線、点線の意味するところは、図2の(A)及び(B)の実線、点線の意味するところと同じである。また、実施例3におけるxmaxを含む種々のパラメータの値は、表2に示したとおりである。
そして、この場合には、実施例1の[ステップ−120]と同様にして、線形特性維持関数参照テーブルから駆動信号の補正値xR_M,xG_M,xB_Mを求める。そして、求められた補正値xR_M,xG_M,xB_Mの値を、記憶装置75に、一旦、記憶し、その後、実施例1の[ステップ−130]のステップを実行する。
尚、k1・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第1の輝度制御方法に基づき得られるようなデューティ期間D1は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
1=α1・Dmax (7)
(但し、α1は、0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数)
を満足する。但し、α1は、0.3≦α1≦0.8の範囲内の係数であり、具体的な値は表2に示したとおりである。
実施例3は、実施例1あるいは実施例2の変形である。実施例3にあっては、実施例1の[ステップ−120]、あるいは、実施例2の[ステップ−220B]で、面状光源ユニットのそれぞれにおいて、
U-max(R,G,B)≦k2・xmax (8)
である場合、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第4の輝度制御方法に基づき得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットの輝度(光源ユニット輝度)を、第1駆動回路70の制御下、増加させる。但し、k2は、0.35≦k2≦0.5の範囲内の係数であり、具体的な値は表2に示したとおりである。尚、この状態を、図4の(B)あるいは図5の(B)に点線で示す。ここで、図4の(A)及び(B)は、実施例1の変形に対応し、図5の(A)及び(B)は、実施例2の変形に対応する。尚、図4の(A)及び図5の(A)は、駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図4の(B)及び図5の(B)は、制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に示す図である。
また、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が、例えば、面状光源ユニットの第4の輝度制御方法に基づき得られるようなデューティ期間D2は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
2=α2・Dmax (9)
を満足する。但し、α2は、0.01≦α2≦0.2の範囲内の係数であり、具体的な値は表2に示したとおりである。尚、この状態を、図4(A)あるいは図5の(A)に点線で示す。
より具体的には、k2・xmaxに相当する値を有する制御信号が副画素に供給されたと想定したときの表示輝度をy5とする。また、このときの各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt5(0%≦Lt5<100%)とする。そして、各副画素を構成する液晶セルにおける光透過率(開口率)をLt5としたときに表示輝度y5が得られるように光源ユニット輝度を増加させる。ここで、xU-ave(R,G,B)の値の如何に拘わらず、増加させた光源ユニット輝度Y5を一定とすればよい。より具体的には、光源ユニット輝度Y5を、k2・xmaxに等しい値を有する駆動信号[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表示輝度が得られるような面状光源ユニットの輝度とすればよい。尚、実施例2の変形例に対応する実施例3に対して、実施例2の変形例を適用することもでき、この場合の駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に図6の(A)に示し、制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に図6の(B)に示す。
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、発光ダイオード(LED)駆動回路73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(3−1)、式(3−2)、式(3−3)の代わりに、
(xR+xG+xB)/3≧k1・xmax (10)
(但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数)
を満足する場合には、
U-ave(R,G,B)=(xR+xG+xB)/3+k0・xmax (4)
(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駆動信号[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画素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、第1駆動回路70の制御下、増加させてもよい。
また、図10に概念図を示すように、発光ダイオード41に光取出しレンズ100を取り付けた発光ダイオード組立体を光源として使用し、発光ダイオード41から射出された光が、光取出しレンズ100の頂面103において全反射され、光取出しレンズ100の水平方向に主に射出される2次元方向射出構成とすることもできる。尚、図10において、参照番号101は光取出しレンズ100の底面を指し、参照番号102は光取出しレンズ100の側面を指す。光取出しレンズを構成する材料としては、メガネレンズに用いられている材料を挙げることができ、セイコーオプティカルプロダクツ株式会社の商品名プレステージ(屈折率:1.74)、昭和光学株式会社の商品名ULTIMAX V AS 1.74(屈折率:1.74)、ニコン・エシロールの商品名NL5−AS(屈折率:1.74)といった高屈折率を有するプラスチック材料がある。また、HOYA株式会社製の硝材NBFD11(屈折率n1:1.78)、M−NBFD82(屈折率n1:1.81)、M−LAF81(屈折率n1=1.731)といった光学ガラス;KTiOPO4(屈折率n1:1.78)、ニオブ酸リチウム[LiNbO3](屈折率n1:2.23)といった無機誘電体材料を挙げることができる。
図1の(A)は、実施例1における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図1の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図2の(A)は、実施例2における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図2の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図3の(A)は、実施例2の変形例における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図3の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図4の(A)は、実施例1の変形例である実施例3における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図4の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図5の(A)は、実施例2の変形例である実施例3における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図5の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図6の(A)は、実施例3の変形例における駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ期間との関係を模式的に示す図であり、図6の(B)は、制御信号の値Xと画素の輝度yとの関係を模式的に示す図である。 図7は、各実施例における使用に適したカラー液晶表示装置、面状光源装置、第1駆動回路、及び、第2駆動回路から成るカラー液晶表示装置組立体の概念図である。 図8は、カラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図9の(A)は、各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9の(B)は、各実施例の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である。 図10は、日経エレクトロニクス 2004年12月20日第889号の第128ページに開示された光取出しレンズの模式的な断面図である。
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、42・・・面状光源ユニット、43・・・仕切り板、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・・・第1駆動回路、71・・・パルス幅変調(PWM)信号発生回路、72・・・デューティ比制御回路、73・・・発光ダイオード駆動回路、74・・・演算回路、75・・・記憶装置(メモリ)、80・・・第2駆動回路、81・・・タイミングコントローラ

Claims (11)

  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がP×Q個の表示領域ユニットに分割されて成り、各表示領域ユニットは複数の画素から構成されているカラー液晶表示装置、
    (B)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、各面状光源ユニットは、該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、
    (C)面状光源装置を駆動するための第1駆動回路、及び、
    (D)カラー液晶表示装置を駆動するための第2駆動回路、
    を備え、
    各画素は、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つの副画素を1組として構成され、
    第2駆動回路から、各画素を構成する赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれに、赤色発光副画素の光透過率を制御する赤色発光制御信号、緑色発光副画素の光透過率を制御する緑色発光制御信号、及び、青色発光副画素の光透過率を制御する青色発光制御信号を供給する、カラー液晶表示装置組立体の駆動方法であって、
    各画素を構成する赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれを駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの最大値をxmaxとし、
    面状光源ユニットのそれぞれにおいて、各表示領域ユニットを構成する全ての画素における赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素を駆動するために第1駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBの内の最大値xU-max(R,G,B)に等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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、第1駆動回路の制御下、増減させ、
    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の増減に応じて、第2駆動回路に入力される赤色発光副画素駆動信号の値、緑色発光副画素駆動信号の値、及び、青色発光副画素駆動信号の値を第1駆動回路において補正し、第2駆動回路に入力された補正された赤色発光副画素駆動信号、補正された緑色発光副画素駆動信号、及び、補正された青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号を、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し、以て、各画素における輝度特性を所望の特性に近づけることを特徴とするカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  2. 面状光源ユニットの輝度の増減は、面状光源ユニット輝度制御関数に基づき行われ、
    赤色発光副画素の輝度は、面状光源ユニット輝度制御関数と赤色発光副画素駆動信号の補正値xR_Mとの積に基づき得られ、
    緑色発光副画素の輝度は、面状光源ユニット輝度制御関数と緑色発光副画素駆動信号の補正値xG_Mとの積に基づき得られ、
    青色発光副画素の輝度は、面状光源ユニット輝度制御関数と青色発光副画素駆動信号の補正値xB_Mとの積に基づき得られることを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  3. nol-max≡xU-max(R,G,B)/xmax
    としたとき、面状光源ユニット輝度制御関数g(xnol-max)は、
    g(xnol-max)=a1・(xnol-max2.2+a0 (1)
    (但し、a1,a0は定数であり、a1+a0=1,0<a0<1,0<a1<1)
    で表されることを特徴とする請求項2に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  4. 1_R・xR 2.2+c0_R
    =(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_R・xR_M 2.2+b0_R) (2−1)
    1_G・xG 2.2+c0_G
    =(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_G・xG_M 2.2+b0_G) (2−2)
    1_B・xB 2.2+c0_B
    =(a1・(xnol-max2.2+a0)(b1_B・xB_M 2.2+b0_B) (2−3)
    (但し、b1_R,b0_R,c1_R,c0_R、b1_G,b0_G,c1_G,c0_G、b1_B,b0_B,c1_B,c0_Bは定数)
    を満足することを特徴とする請求項3に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  5. 面状光源ユニットは、発光ダイオードから成り、
    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期間の長短制御によって行うことを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  6. 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いずれかの画素における赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれを駆動するために第1駆動回路に入力される、赤色発光副画素駆動信号の値xR、緑色発光副画素駆動信号の値xG、及び、青色発光副画素駆動信号の値xBが、同時に、
    R≧k1・xmax (3−1)
    G≧k1・xmax (3−2)
    B≧k1・xmax (3−3)
    (但し、k1は、0.94≦k1≦0.99の範囲内の係数)
    を満足する場合には、
    U-ave(R,G,B)=(xR+xG+xB)/3+k0・xmax (4)
    (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赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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、第1駆動回路の制御下、増加させることを特徴とする請求項4に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  7. 面状光源ユニットは、発光ダイオードから成り、
    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期間の長短制御によって行うことを特徴とする請求項6に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  8. U-ave(R,G,B)=(1+k0)xmax (5)
    に等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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画素の輝度が得られるようなデューティ期間D0は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
    0=α0・Dmax (6)
    (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7に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  9. 1・xmaxに等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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画素の輝度が得られるようなデューティ期間D1は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
    1=α1・Dmax (7)
    (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7に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  10. U-max(R,G,B)≦k2・xmax (8)
    (但し、k2は、0.35≦k2≦0.5の範囲内の係数)
    である場合、k2・xmaxに等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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画素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、第1駆動回路の制御下、増加させることを特徴とする請求項5又は請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
  11. 2・xmaxに等しい値を有する赤色発光副画素駆動信号、緑色発光副画素駆動信号、及び、青色発光副画素駆動信号に相当する赤色発光制御信号、緑色発光制御信号、及び、青色発光制御信号が、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画素の輝度が得られるようなデューティ期間D2は、最大デューティ期間をDmaxとしたとき、
    2=α2・Dmax (9)
    (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10に記載のカラー液晶表示装置組立体の駆動方法。
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