JP2010032732A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源が白色LEDバックライトである場合において、光源の駆動制御により表示映像の色温度を可変すること。
【解決手段】液晶パネル101は、映像を表示する。白色LEDバックライト102は、白色LED106を有し、液晶パネル101を照明する。白色LED駆動部103は、白色LED106の駆動パルスを生成する。制御データ演算部104は、生成される駆動パルスの電流値を増大又は低減させることにより、白色LEDバックライト102の色温度を制御する。制御データ演算部104は、生成される駆動パルスのデューティ比を、増大又は低減される電流値に応じて決定する。
【選択図】図6

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置の一種に、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を配列してなるLEDバックライトを用いて液晶パネルを照明するものがある。
液晶パネルは一般に、液晶、偏光板及びカラーフィルタ等の影響により光の波長に応じて透過率が異なるという性質を有する。よって、入力映像信号の輝度レベルが低い場合に、液晶パネルの表示映像において黒が青みを帯びて見えることがある。
この問題に対処するために、液晶表示装置において表示映像の色温度制御が行われることがある。
例えば特許文献1に記載された従来の液晶表示装置は、入力映像信号の輝度レベルに応じてLEDバックライトの色温度を制御する。より具体的には、入力映像信号の輝度レベルが低下した場合には、例えばB光源としての青色LEDの輝度レベルが他色の光源の輝度レベルよりも低減され、これにより、表示映像において青みがかった黒が補正される。
特開2008−152008号公報
上記従来の液晶表示装置においては、制御されるLEDバックライトは、異なる色の光源を有する構成を採るものである。LEDバックライトには、複数色のLED(例えば、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3色のLED)を配列してなるもののほか、白色LEDを配列してなるもの(白色LEDバックライト)もある。しかしながら、白色LEDバックライトの使用を前提とした場合に、色温度を如何にして制御するかについての提案は、あまり盛んには行われていない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、光源が白色LEDバックライトである場合において、光源の駆動制御により表示映像の色温度を可変することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の液晶表示装置は、映像を表示する液晶パネルと、白色発光ダイオードを有し、前記液晶パネルを照明するバックライトと、前記白色発光ダイオードの駆動パルスを生成する生成部と、生成される駆動パルスの電流値を増大又は低減させることにより、前記バックライトの色温度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、生成される駆動パルスのデューティ比を、増大又は低減される電流値に応じて決定する、構成を採る。
本発明の液晶表示装置は、映像信号に基づいて映像を表示する液晶パネルと、白色発光ダイオードを有し、前記液晶パネルを照明するバックライトと、前記白色発光ダイオードの駆動パルスを生成する生成部と、前記映像信号の特徴量又は環境光の特徴量を検出する検出部と、生成される駆動パルスの電流値を、検出される特徴量に応じて増大又は低減させることにより、前記バックライトの色温度を制御する制御部と、を有する構成を採る。
本発明によれば、光源が白色LEDバックライトである場合において、光源の駆動制御により表示映像の色温度を可変することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
液晶表示装置100は、液晶パネル101、白色LEDバックライト102、白色LED駆動部103、制御データ演算部104及び信号輝度レベル検出部105を有する。
液晶パネル101は、透過型又は半透過型の液晶パネルである。液晶パネル101は、白色LEDバックライト102から発せられた光を透過し、この透過光を、表示画面たる前面から出射する。このとき、液晶駆動部(図示せず)が、液晶パネル101を駆動する駆動電圧を、液晶パネル101の表示画面に表示されるべき映像を示すディジタル信号である映像信号に基づいて制御し、これにより液晶パネル101の透過率を制御する。この制御の結果として、液晶パネル101は映像を表示する。
白色LEDバックライト102は、図2に示すように、多数の白色LED106を有し、これらの白色LED106を基板上に略平面状に、液晶パネル101の背面に向けて配列してなる直下型のバックライト装置である。白色LEDバックライト102は、液晶パネル101の背面側に配置され、白色LED106から発せられる白色光で液晶パネル101を照明する。
なお、白色LEDバックライト102はエッジライト型のバックライト装置でもよい。
白色LED106は、単色(例えば青色)LEDと蛍光体とを主として有するLED装置であり、白色LED駆動部103から印加される駆動パルスにより駆動されて白色光を発光する。すなわち、白色LED106は、駆動パルスが印加されるときに単色のLEDから発せられる光が蛍光体に透過され蛍光体の作用により白色化されるように、構成される。
なお、本実施の形態では、白色LED106は、単色LEDと蛍光体とを有する構成により白色光を発光するLED装置であるが、他の構成により白色光を発光するLED装置でもよい。ただし、異なる色のLEDを有する構成を採り、これらのLEDからそれぞれ発せられた光を混合して白色光を発光するLED装置は一般に、LEDの駆動を発色光ごとに制御し得るが、白色LED106はそのような構成を採らない。
検出部としての信号輝度レベル検出部105は、映像信号の特徴量として平均輝度レベル(APL)を検出する回路である。
なお、信号輝度レベル検出部105は、平均輝度レベルに加えて、或いは平均輝度レベルの代わりに、最大輝度レベル(MAX)及び最小輝度レベル(MIN)等の輝度レベルを特徴量として検出してもよい。この場合、信号輝度レベル検出部105は、映像において輝度レベルが最大又は最小となる部分の面積又は位置を併せて検出してもよい。
制御部としての制御データ演算部104は、白色LEDバックライト102の色温度を制御するために、白色LED106の駆動パルスにおける電流値とデューティ比とを、検出された特徴量に基づいて演算する演算処理回路である。制御データ演算部104は、演算された電流値とデューティ比とを示す制御データを生成し、生成された制御データを白色LED駆動部103に出力する。
生成部としての白色LED駆動部103は、白色LED106を駆動する駆動パルスを、制御データ演算部104から入力される制御データに従って生成し、生成された駆動パルスを白色LED106に印加する回路である。
図3は、生成される白色LEDの駆動パルスの一例を示す図である。図示された駆動パルス110は、デューティ比D(%)=パルス幅tON/パルス周期tPERIOD且つ電流値Iの矩形パルスである。
以上、液晶表示装置100の構成について説明した。
次いで、液晶表示装置100におけるLED駆動パルス制御の動作について説明する。ここでは、検出される特徴量が映像信号の平均輝度レベルであり、制御される白色LED106の駆動パルスが図3に示す駆動パルス110である場合を例にとって説明する。
図4は、液晶表示装置100におけるLED駆動パルス制御の一例を示すフロー図である。
まず、ステップS100では、信号輝度レベル検出部105が、液晶パネル101の液晶駆動部(図示せず)に入力される映像信号を取得し、取得した映像信号の平均輝度レベル(APL)を検出する。
そして、ステップS200では、制御データ演算部104が、駆動パルス110の電流値Iとパルス幅tONとを、ステップS100で検出した平均輝度レベルに基づいて決定する。詳細は後述する。
そして、ステップS300では、制御データ演算部104が、ステップS200で決定した電流値Iとパルス幅tONとを示す制御データを生成し、生成した制御データを白色LED駆動部103に出力する。
よって、白色LED駆動部103は、入力された制御データに従って、電流値がIでありパルス幅がtONである駆動パルス110を生成する。
このようにして駆動パルス110の電流値I及びデューティ比Dを制御することにより、白色LEDバックライト102の色温度と輝度とを同時に且つ自在に制御することができる。
ここで、上記ステップS200での処理について、図5を用いてより詳しく説明する。
ステップS201では、制御データ演算部104は、平均輝度レベルに基づいて白色LEDバックライト102の色温度と輝度とを決定する。白色LEDバックライト102の色温度は、平均輝度レベルが高いほど高くなり、平均輝度レベルが低いほど低くなるように、決定される。
そして、ステップS202では、制御データ演算部104は、ステップS201で決定した色温度に基づいて、駆動パルス110の電流値Iを決定する。
例えば、白色LED106における蛍光体がYAG系蛍光体である場合には、電流値Iは、決定された白色LEDバックライト102の色温度が高いほど高くなり、決定された白色LEDバックライト102の色温度が低いほど低くなるように、決定される。
そして、ステップS203では、制御データ演算部104は、ステップS202で決定した電流値Iに応じて、ステップS201で決定した白色LEDバックライト102の輝度が実現されるよう、駆動パルス110のパルス幅tONを決定する。
図6は、LED駆動パルス制御により電流値とデューティ比との双方が可変された駆動パルスの一例を示す図である。
駆動パルス110aは、電流値Iを有し、この電流値Iに応じて決定されたパルス幅tON1を有する。駆動パルス110bは、電流値Iを有し、この電流値Iに応じて決定されたパルス幅tON2を有する。電流値Iは電流値Iよりも高い。また、パルス幅tON2はパルス幅tON1よりも短く、よって駆動パルス110bのデューティ比(tON2/tPERIOD)は、駆動パルス110aのデューティ比(tON1/tPERIOD)よりも低い。
ここで、白色LEDバックライト102の輝度は、駆動パルス110の電流値Iとパルス幅tONとの積に基づいて決まる。よって、制御データ演算部104は、白色LEDバックライト102の輝度を一定に維持しつつ白色LEDバックライト102の色温度を可変する場合には、パルス幅tONを、電流値Iが大きいほど短くし、電流値Iが小さいほど長くするように、決定する。
具体的には、図6に示すように、電流値IがIからIに(例えば10倍に)増大されるときには、パルス幅tONがtON1からtON2に(例えば1/10倍に)縮小される。或いは、電流値IがIからIに(例えば1/10倍に)低減されるときには、パルス幅tONがtON2からtON1に(例えば10倍に)拡大される。いずれの場合でも、白色LEDバックライト102の輝度を一定に維持しつつ、白色LEDバックライト102の色温度を可変することができる。
次に、白色LED106における蛍光体と白色LEDバックライト102の色温度制御との関係について説明する。
蛍光体がYAG系蛍光体である場合には、白色LED106は、図7に示すように、駆動パルス110の電流値Iが低くなるにつれて色温度が低くなり(色度点が赤の領域に近づく)、駆動パルス110の電流値Iが高くなるにつれて色温度が高くなる(色度点が青の領域に近づく)という性質を有する。
よって、YAG蛍光体を有する白色LED106を前提とすると、入力映像信号の平均輝度レベルが低い場合には、白色LEDバックライト102の色温度を低くするために、電流値Iを低減させる制御が行われる。また、入力映像信号の平均輝度レベルが高い場合には、白色LEDバックライト102の色温度を高くするために、電流値Iを増大させる制御が行われる。
また、蛍光体がシリケート系蛍光体(例えば、Eu2+付活アルカリ土類金属正珪酸塩蛍光体)である場合には、白色LED106は、図8に示すように、駆動パルス110の電流値Iが高くなるにつれて色温度が低くなり(色度点が赤の領域に近づく)、駆動パルス110の電流値Iが低くなるにつれて色温度が高くなる(色度点が青の領域に近づく)という性質を有する。
よって、シリケート系蛍光体を有する白色LED106を前提とすると、入力映像信号の平均輝度レベルが低い場合には、白色LEDバックライト102の色温度を低くするために、電流値Iを増大させる制御が行われる。また、入力映像信号の平均輝度レベルが高い場合には、白色LEDバックライト102の色温度を高くするために、電流値Iを低減させる制御が行われる。
蛍光体の種類がいずれの場合でも、上記のように駆動パルス110が制御されると、白色LEDバックライト102の色温度が可変され、これにより、液晶パネル101の性質に起因する現象を軽減し、理想的には解消することができる。ここで、液晶パネル101の性質に起因する現象とは、図9から分かるように、映像信号の輝度レベルが低くなるにつれて色温度が高くなり、映像信号の輝度レベルが高くなるにつれて色温度が低くなることを意味する。したがって、映像信号の輝度レベルが高いときには、青く輝く白を表示画面に表示することができ、映像信号の輝度レベルが低いときには、青みを抑えられた黒を表示画面に表示することができる。
図10は、LED駆動パルス制御により電流値のみが可変された駆動パルスの一例を示す図である。
まず、ケース1として、駆動パルス110cが生成されているときに平均輝度レベルが低下した場合を想定する。この場合、制御データ演算部104は、低下した平均輝度レベルに応じて電流値をIからIに低減させ、電流値Iとパルス幅tON3とを示す制御データを白色LED駆動部103に出力する。そして、白色LED駆動部103は、制御データに従って駆動パルス110dを生成する。
これにより、白色LEDバックライト102の輝度を低下させることができる。また、白色LED106がYAG系蛍光体を有する場合には、白色LEDバックライト102の色温度を低下させることができ、黒の青みを改善することができる。また、これらを、駆動パルス110の電流値Iを可変するだけで、同時に実現することができる。
なお、白色LED106がシリケート系蛍光体を有する場合には、白色LEDバックライト102の色温度は上昇する。よって、シリケート系蛍光体を有する場合に輝度を低下させつつ色温度を低下させたい場合には、電流値Iを上昇させつつ、それ以上の割合でデューティ比を低減することによって実現することができる。
次に、ケース2として、駆動パルス110cが生成されているときに平均輝度レベルが上昇した場合を想定する。この場合、制御データ演算部104は、上昇した平均輝度レベルに応じて電流値をIからIに増大させ、電流値Iとパルス幅tON3とを示す制御データを白色LED駆動部103に出力する。そして、白色LED駆動部103は、制御データに従って駆動パルス110eを生成する。
これにより、白色LEDバックライト102の輝度を上昇させることができる。また、白色LED106がYAG系蛍光体を有する場合には、白色LEDバックライト102の色温度を上昇させることができ、白輝度の低下を抑制することができる。また、これらを、駆動パルス110の電流値Iを可変するだけで、同時に実現することができる。
なお、白色LED106がシリケート系蛍光体を有する場合には、白色LEDバックライト102の色温度は低下する。よって、シリケート系蛍光体を有する場合に輝度を上昇させつつ色温度を上昇させたい場合には、電流値Iを低下させつつ、それ以上の割合でデューティ比を増大することによって実現することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、白色LEDバックライトにおける白色LEDの駆動パルスの電流値を増大又は低減させることにより、白色LEDバックライトの色温度を可変する。これにより、光源が白色LEDバックライトである場合に、光源の駆動制御により表示映像の色温度を可変することができる。
一般に白色LEDバックライトは、蛍光管とは異なり、その駆動を制御することにより色温度を制御することができる。しかし、バックライトの色温度を可変することは、表示映像への影響を考慮すると必ずしも望ましいことではない。よって、白色LEDバックライトを有する液晶表示装置においては、バックライトの輝度を可変するには駆動パルスのデューティ比のみが可変され、駆動パルスの電流値はバックライトの色温度が変わらないよう固定又は制御されるのが一般的である。これに対し本実施の形態では、白色LEDバックライトの駆動制御における従来の常識を覆し、駆動パルスの電流値を積極的に可変する。したがって、従来と同様に光源の輝度を制御することができるのはもちろんのこと、表示映像における黒の青み補正等の有効な色温度制御を、輝度制御と一緒に実行することができるという顕著な効果をもたらすことができる。
なお、白色LEDバックライト102が直下型のバックライト装置である場合には、配列された多数の白色LED106をエリアごとに分け、分けられた白色LED106のグループごとに、本実施の形態のLED駆動パルス制御を実行すると、さらに有利である。例えば、ある1つのエリアに属する白色LED106のグループには、図10に示す駆動パルス110dを印加する制御を実行すると同時に、他のエリアに属する白色LED106のグループには、図10に示す駆動パルス110eを印加する制御を実行する。これにより、エリアごとに輝度制御と色温度制御とを行うことができる。
(実施の形態2)
図11は、本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図11に示す液晶表示装置200において、図1に示す液晶表示装置100と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
液晶表示装置200は、信号輝度レベル検出部105を有せず、代わりに環境輝度レベル検出部205を有する点で、図1に示す液晶表示装置100と構成上相違する。
環境輝度レベル検出部205は、液晶表示装置200が設置された環境における環境光の輝度レベルを環境光の特徴量として検出するセンサである。
実施の形態1では、映像信号の特徴量に基づいてLED駆動パルス制御を行っていたのに対し、本実施の形態では、環境光の特徴量に基づいてLED駆動パルス制御を行う。その他の詳細については、本実施の形態と実施の形態1とは同様であるため、詳細な説明を省略する。
以上のように、本実施の形態によれば、環境光の特徴量に基づいてLED駆動パルス制御を行う。例えば環境光の輝度レベルが低い場合には、黒の青みが目立ちやすくなるところ、本実施の形態では、白色LEDバックライト102の色温度を低下するようなLED駆動パルス制御が行われる。また、環境光の輝度レベルが高い場合には、白色LEDバックライト102の色温度が上昇するようなLED駆動パルス制御が行われる。よって、本実施の形態では、環境光の輝度レベルが高いときには、青く輝く白を表示画面に表示することができ、環境光の輝度レベルが低いときには、青みを抑えられた黒を表示画面に表示することができる。
なお、液晶表示装置200の構成に、実施の形態1の液晶表示装置100の構成を適宜組み合わせることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。
なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成及び使用時の動作についての説明は例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更及び追加が可能であることは明らかである。
本発明の液晶表示装置は、液晶テレビ及び液晶モニタ等の液晶表示装置として利用することができる。
本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る白色LEDバックライトの白色LED配列を示す図 本発明の実施の形態1に係るLED駆動パルスを示す図 本発明の実施の形態1に係るLED駆動パルス制御を示すフロー図 本発明の実施の形態1に係るLED駆動パルスの電流値とパルス幅とを決定する処理を示すフロー図 本発明の実施の形態1に係る電流値とデューティ比との双方が可変されたLED駆動パルスを示す図 YAG系蛍光体を有する白色LEDにおける順方向電流と色度点との関係を示す色度図 シリケート系蛍光体を有する白色LEDにおける順方向電流と色度点との関係を示す色度図 液晶パネルにおける入力映像信号と色度点との関係を示す色度図 本発明の実施の形態1に係る電流値のみが可変されたLED駆動パルスを示す図 本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図
符号の説明
100、200 液晶表示装置
101 液晶パネル
102 白色LEDバックライト
103 白色LED駆動部
104 制御データ演算部
105 信号輝度レベル検出部
205 環境輝度レベル検出部

Claims (6)

  1. 映像を表示する液晶パネルと、
    白色発光ダイオードを有し、前記液晶パネルを照明するバックライトと、
    前記白色発光ダイオードの駆動パルスを生成する生成部と、
    生成される駆動パルスの電流値を増大又は低減させることにより、前記バックライトの色温度を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    生成される駆動パルスのデューティ比を、増大又は低減される電流値に応じて決定する、
    液晶表示装置。
  2. 前記制御部は、
    前記電流値を増大させるときには、前記バックライトの輝度を一定に維持するよう前記デューティ比を低減させ、
    前記電流値を低減させるときには、前記バックライトの輝度を一定に維持するよう前記デューティ比を増大させる、
    請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 映像信号に基づいて映像を表示する液晶パネルと、
    白色発光ダイオードを有し、前記液晶パネルを照明するバックライトと、
    前記白色発光ダイオードの駆動パルスを生成する生成部と、
    前記映像信号の特徴量又は環境光の特徴量を検出する検出部と、
    生成される駆動パルスの電流値を、検出される特徴量に応じて増大又は低減させることにより、前記バックライトの色温度を制御する制御部と、
    を有する液晶表示装置。
  4. 前記制御部は、
    生成される駆動パルスのデューティ比を、増大又は低減される電流値に応じて決定する、
    請求項3記載の液晶表示装置。
  5. 前記白色発光ダイオードは、YAG系蛍光体を有し、
    前記バックライトは、前記YAG系蛍光体の作用により白色化された光で前記液晶パネルを照明し、
    前記制御部は、
    前記電流値を増大させることにより、前記バックライトの色温度を上昇させ、
    前記電流値を低減させることにより、前記バックライトの色温度を下降させる、
    請求項1又は請求項3記載の液晶表示装置。
  6. 前記白色発光ダイオードは、シリケート系蛍光体を有し、
    前記バックライトは、前記シリケート系蛍光体の作用により白色化された光で前記液晶パネルを照明し、
    前記制御部は、
    前記電流値を増大させることにより、前記バックライトの色温度を下降させ、
    前記電流値を低減させることにより、前記バックライトの色温度を上昇させる、
    請求項1又は請求項3記載の液晶表示装置。
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