JP2010078802A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示コントラストの鮮鋭感を向上させつつ、画質劣化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部４において、発光強度をそれぞれ制御する。これにより、映像信号Ｄinに応じて分割表示領域ごとに発光強度の調整が可能となり、表示コントラストの鮮鋭感が向上する。また、分割表示領域ごとに、極性反転の際の振幅中心電位が、部分点灯部４の発光強度に依存せずに対向電極電位Ｖｃｏｍと略一致するように、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行う。これにより、振幅中心電位と対向電極電位Ｖｃｏｍとの電位差に起因した、液晶の焼きつきやフリッカ、表示むらの発生などが抑えられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯領域を有する光源装置を用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、アクティブマトリクスの透過方式の液晶表示パネルと、白色バックライトとを用いた方式のものが、ＰＣ（Personal Computer）モニターやテレビ用として、広く使用されている。このようなＰＣモニターやテレビ用のアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、表示むらやちらつき（フリッカ）などの少ない、高い表示品質が求められている。

また、液晶表示パネルのバックライトとしては、蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが主流であるが、ＣＣＦＬに変わる光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等が有望視されている。このようなＬＥＤを用いたバックライト装置としては、例えば特許文献１，２に示したようなものが提案されている。

特開２００１−１４２４０９号公報 特開２００１−２９６５５４号公報

上記特許文献１に示されたＬＥＤバックライト装置は、光源部を複数の部分点灯部に分割して構成すると共に、この部分点灯部単位で独立して点灯動作を行い、発光強度を調整できるようにしたものである。ここで、バックライトの輝度（発光強度）を調節する目的は、大きく分けて２つある。１つ目の目的は、表示内容によらず、時間平均的に輝度を下げて消費電力を抑えるというものである。また、２つ目の目的は、表示コントラストを向上させて映像表現力の効果を高めるため、表示内容に応じて、バックライトの輝度を高めたり低めたりするというものである。なお、特にＬＥＤバックライト装置では、表示内容に応じて、部分点灯部ごとにバックライトの輝度を高めたり低めたりすることにより、表示コントラストの鮮鋭感をより高めることができるようになっている。

ところで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、一般に、液晶素子に対して交流電圧を印加することにより、表示駆動がなされている。これは、交流電圧で駆動することにより、液晶の焼きつきを防止するためである。このような交流駆動（極性反転表示駆動）では、矩形波の電圧を、基準となる一定の電圧に対して正極性および負極性を同じ電圧振幅だけ交互に印加するようになっている。その基準となる一定電圧は、共通電極電圧あるいは対向電極電圧（一般に、Ｖｃｏｍと呼ばれる。）という、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）に対向する対向基板に印加される直流電圧である。

この対向電極電圧（Ｖｃｏｍ）は、液晶モジュールの製造工程における最終工程において、フリッカが最小となるよう、最適な電圧に調整されるようになっている。このＶｃｏｍがうまく調整されていない場合には、正極側と負極側とで電圧振幅に偏りを生じるため、偏った分の直流電圧が常に液晶に印加されてしまうこととなる。そして、同じ表示画面を固定したままで長時間使用すると、焼きつきを生じてしまう場合がある。

ここで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおける一般的な方式である、アモルファスシリコン（非晶質Ｓｉ）ＴＦＴを用いた液晶表示パネルでは、非晶質Ｓｉのチャネル部位に光を照射すると、光誘起による起電力が生じる。そのため、照射される光の強度が変化した場合、オフリーク特性が変動を受けることがある。このようなオフリーク特性が変動を受けると、わずかであるが、交流駆動（極性反転表示駆動）の際に液晶に保持される画素電圧が変動する。

液晶表示パネルにおけるＶｃｏｍは、上記のように、液晶モジュールの製造工程において、最適な電圧に調整されている。そのため、バックライトの輝度が変動する場合には、上記したような非晶質Ｓｉにおけるオフリーク特性の変動に起因して、Ｖｃｏｍが最適な電圧からずれてしまうことになる。そして、このようなＶｃｏｍの最適電圧からの変動量が大きい場合には、焼きつきやフリッカ、表示むら等の原因となる場合がある。

そこで、上記特許文献２では、バックライトの輝度の変動によるＶｃｏｍのずれを補正するため、バックライトの輝度に応じて、対向基板の電圧や、映像信号における振幅の中心電圧を補正する方法が提案されている。

しかしながら、分割領域ごとにバックライトの輝度を調節する場合、この方法では、Ｖｃｏｍのずれを分割領域ごとに調節することができなかった。そのため、Ｖｃｏｍの最適電圧からの変動に起因して、焼きつきやフリッカ、表示むら等を生じるおそれがあった。したがって、表示コントラストの鮮鋭感を向上させつつ、焼きつきやフリッカ、表示むら等の画質劣化を抑制することが可能な手法の実現が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示コントラストの鮮鋭感を向上させつつ、画質劣化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、光源装置と、液晶素子を含む複数の画素が全体としてマトリクス状に配置されると共に、光源装置から発せられた光を入力映像信号に基づいて変調する液晶表示パネルと、各画素の液晶素子に対し、入力映像信号に基づく駆動電圧を極性反転しつつ印加することにより、極性反転表示駆動を行う表示駆動部とを備えたものである。ここで、上記光源装置は、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、各部分点灯部の発光強度を制御する光源制御部とを有している。また、上記表示駆動部は、各部分点灯部の点灯領域に対応する液晶表示パネル上の分割表示領域ごとに、上記駆動電圧の電圧波形における極性反転の際の振幅中心電位が、部分点灯部の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位と略一致するように、光源制御部から供給される各部分点灯部の発光強度の制御信号を用いて入力映像信号の補正を行うと共に、そのような補正後の映像信号に対応する駆動電圧を液晶素子に印加するようになっている。

本発明の液晶表示装置では、液晶表示パネルにおいて、各画素の液晶素子に対して極性反転表示駆動が行われることにより、光源装置から発せられた光が入力映像信号に基づいて変調され、映像表示がなされる。この際、光源装置では、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部において、発光強度がそれぞれ制御される。これにより、入力映像信号に応じて、分割表示領域ごとに発光強度の調整が可能となる。また、そのような分割表示領域ごとに、極性反転の際の振幅中心電位が部分点灯部の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位と略一致するように、入力映像信号の補正が行われ、そのような補正後の映像信号に対応する駆動電圧が、液晶素子に印加される。これにより、各部分点灯部の発光強度の変化に起因した振幅中心電位の変動が抑えられ、振幅中心電位と対向電極電位との電位差に起因した、液晶の焼きつきやフリッカ、表示むらの発生などが抑えられる。

本発明の液晶表示装置によれば、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部において発光強度をそれぞれ制御するようにしたので、入力映像信号に応じて分割表示領域ごとに発光強度の調整が可能となり、表示コントラストの鮮鋭感を向上させることができる。また、分割表示領域ごとに、極性反転の際の振幅中心電位が部分点灯部の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位と略一致するように、入力映像信号の補正を行うようにしたので、振幅中心電位と対向電極電位との電位差に起因した、液晶の焼きつきやフリッカ、表示むらの発生などを抑えることができる。よって、表示コントラストの鮮鋭感を向上させつつ、画質劣化を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置（液晶表示装置３）の全体構成を表すものである。この液晶表示装置３は、透過光を表示光Ｄoutとして出射するいわゆる透過型の液晶表示装置であり、バックライト装置１と、透過型の液晶表示パネル２とを含んで構成されている。

液晶表示パネル２は、液晶層２０と、この液晶層２０を挟む一対の基板、すなわちバックライト装置１側の基板であるＴＦＴ基板２１１およびこれに対向する基板である対向電極基板２２１と、これらＴＦＴ基板２１１および対向電極基板２２１における液晶層２０と反対側にそれぞれ積層された偏光板２１０，２２０とから構成されている。

また、ＴＦＴ基板２１１では、複数の画素２３が全体としてマトリクス状に配置されており、各画素２３には画素電極２１２が形成されている。

また、各画素２３には、例えば図２に示したような画素回路が形成されている。具体的には、各画素２３には、垂直方向に沿って延在するソース線Ｓと、水平向に沿って延在するゲート線ＧおよびＣｓ線（補助容量線）Ｃとが接続されている。そしてこれらソース線Ｓおよびゲート線Ｇの交差部には、ＴＦＴ素子２３１が配置されている。このＴＦＴ素子２３１は、各画素２３の液晶素子２３２に対し、ソース線Ｓおよびゲート線Ｇからの駆動電圧を印加するためのものであり、例えば、非晶質シリコン（アモルファスＳｉ）を用いて構成されている。ＴＦＴ素子２３１のゲートはゲート線Ｇに接続され、ドレインは液晶素子の一端側（画素電極２１２側）に接続され、ソースはソース線Ｓに接続されている。また、このＴＦＴ素子２３１のドレインおよび液晶素子の一端と、Ｃｓ線Ｃとの間には、蓄積容量素子（補助容量素子）２３３が設けられている。なお、液晶素子２３２の他端側（対向電極ｃｏｍ側）とＣｓ線Ｃとは、図示しないトランスファ電極および導電粒子等を介して、電気的に接続されている。また、図示したように、ＴＦＴ素子２３１のゲートとドレインとの間には、ゲート線Ｇ、アモルファスシリコン層（図示せず）およびドレイン電極（図示せず）が重なることにより生じる寄生容量Ｃｇｄが存在している。

バックライト装置１は、複数の色光（この場合、赤色光、緑色光および青色光）を混合して特定の色光である照明光Ｌoutを得る混色方式のものである。このバックライト装置１は、互いに異なる色光を発する３種類の光源として、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂをそれぞれ複数個含む光源部（後述する光源部１０）を有している。

図３および図４は、バックライト装置１における各色ＬＥＤの配置構成の一例を表したものである。

図３（Ａ）に示したように、このバックライト装置１では、２組の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂによって発光部の単位セル４１，４２がそれぞれ形成され、これら２つの単位セル４１，４２によって発光部の単位ユニットである部分点灯部４が形成されるようになっている。また、各単位セル内および単位セル４１，４２間では、各色ＬＥＤがそれぞれ直列に接続されている。具体的には、図３（Ｂ）に示したようにして、各色ＬＥＤのアノードとカソードが接続されるようになっている。

このようにして構成された各部分点灯部４は、例えば図４に示したように、光源部１０においてマトリクス状に配置され、後述するように互いに独立して制御可能となっている。

次に、図５を参照して、上述した液晶表示パネル２および光源部１０の駆動および制御部分の構成について詳細に説明する。図５は、液晶表示装置３のブロック構成を表したものである。

図５に示したように、液晶表示パネル２を駆動して映像を表示するための駆動回路は、Ｘドライバ（ソースドライバ）５１と、Ｙドライバ（ゲートドライバ）５２と、タイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）６１と、ＲＧＢプロセス処理部６０（シグナル・ジェネレータ）と、ＲＧＢ信号補正部６３と、映像メモリ６２とから構成されている。

Ｘドライバ（ソースドライバ）５１は、前述のソース線Ｓを介して液晶表示パネル２内の各画素電極２１２へ、映像信号Ｄinに基づく駆動電圧を供給するものである。Ｙドライバ（ゲートドライバ）５２は、液用表示パネル２内の各画素電極２１２を、前述のゲート線Ｇに沿って線順次駆動するものである。タイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）６１は、Ｘドライバ５１およびＹドライバ５２を制御するものである。

このようなＸドライバ５１、Ｙドライバ５２およびタイミング制御部６１により、本実施の形態では、詳細は後述するが、各画素２３の液晶素子２３２に対し、映像信号Ｄinに基づく駆動電圧が極性反転しつつ印加されることにより、極性反転表示駆動が行われるようになっている。

ＲＧＢプロセス処理部６０（シグナル・ジェネレータ）は、外部からの映像信号Ｄinを処理して、ＲＧＢ信号を生成するものである。映像メモリ６２は、ＲＧＢ信号補正部６３から供給されるＲＧＢ補正信号Ｄ２を記憶するフレームメモリである。

また、ＲＧＢ信号補正部６３は、後述するバックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ４を用いて、ＲＧＢプロセス処理部から供給されるＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行い、ＲＧＢ補正信号Ｄ２を生成するものである。なお、このＲＧＢ信号補正部６３の詳細動作については、後述する。

一方、バックライト装置１の光源部１０が点灯動作を行うための駆動および制御を行う部分は、バックライト駆動部１１と、バックライト制御部１２とから構成されている。

バックライト制御部１２は、外部から供給される映像信号Ｄinと、外部から供給される制御信号（全体輝度調整信号）Ｄ０とに基づいて、後述する制御信号Ｄ３，Ｄ４を生成・出力し、バックライト駆動部１１の駆動動作を制御するものである。なお、このバックライト制御部１２の詳細構成については、後述（図６）する。

バックライト駆動部１１は、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３，Ｄ４に基づいて、部分点灯部４単位で点灯動作を行うように、光源部１０を時分割で駆動するものである。なお、このバックライト駆動部１１の詳細構成についても、後述（図６）する。

次に、図６を参照して、上述したバックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成について説明する。図６は、バックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成、ならびに光源部１０の構成について、ブロック図で表したものである。なお、制御信号Ｄ３は、赤色用制御信号Ｄ３Ｒと、緑色用制御信号Ｄ３Ｇと、青色用制御信号Ｄ３Ｂとから構成され、制御信号Ｄ４は、赤色用制御信号Ｄ４Ｒと、緑色用制御信号Ｄ４Ｇと、青色用制御信号Ｄ４Ｂとから構成されているものとする。また、ここでは便宜上、光源部１０内において赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂが、全て互いに直列接続されたものとして表している。

バックライト駆動部１１は、電源部１１０と、定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ＰＷＭドライバ１１３とを有している。

定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）に従って、電源部１１０からの電源供給により、光源部１０内の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂのアノード側へ、それぞれ電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを供給するものである。

スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの各々のカソード側と、接地（グランド）との間に接続されている。なお、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Emission Transistor）等のトランジスタなどにより構成される。

ＰＷＭドライバ１１３は、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ４に基づいて、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂに対する制御信号Ｄ５（パルス信号）を生成・出力し、これらスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２ＢをそれぞれＰＷＭ制御するものである。

また、バックライト制御部１２は、光量バランス制御部１２１と、光量制御部１２２とを有している。

光量バランス制御部１２１は、映像信号Ｄinおよび制御信号Ｄ０に基づいて、定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに対する制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）をそれぞれ生成・出力するものである。これより、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂに流れる電流（発光電流）ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを、色温度ごとにそれぞれ変化させてそれらの発光強度を変化させ、設定値に応じて光源部１０からの照明光Ｌoutの色バランス（色温度）を制御するようになっている。

光量制御部１２２は、映像信号Ｄinおよび制御信号Ｄ０に基づいて、ＰＷＭドライバ１１３に対する制御信号Ｄ４を生成・出力するものである。これより、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの発光期間（点灯期間）をそれぞれ変化させ、光源部１０からの照明光Ｌoutの発光量（発光輝度）を制御するようになっている。

ここで、バックライト装置１が、本発明における「光源装置」の一具体例に対応する。また、バックライト制御部１２が、本発明における「光源制御部」の一具体例に対応する。また、ＲＧＢ信号補正部６３、映像メモリ６２、タイミング制御部６１、Ｘドライバ５１およびＹドライバ５２が、本発明における「表示駆動部」の一具体例に対応する。

次に、本実施の形態の液晶表示装置３の作用および効果について説明する。

まず、図１〜図９を参照して、液晶表示装置３の基本動作について説明する。図７は、バックライト装置１の光源部１０における点灯動作をタイミング波形図で表したものであり、（Ａ）は赤色ＬＥＤ１Ｒに流れる電流（発光電流）ＩＲを、（Ｂ）は緑色ＬＥＤ１Ｇに流れる電流ＩＧを、（Ｃ）は青色ＬＥＤ１Ｂに流れる電流ＩＢを、それぞれ表している。また、図８は、液晶表示装置３全体の動作の概略をタイミング波形図で表したものであり、図中のＶｃｏｍは対向電極電位を、Ｖｓは映像信号電圧（ソース線Ｓの電位）を、Ｖｇはゲートスキャン電圧（ゲート線Ｇの電位）を、ΔＶｇはゲート電圧変動を、Ｖｐｘは画素電圧（液晶素子２３２での保持電位）を、ΔＶｐｘは画素電圧変動を、Ｖonはゲートオン電圧を、Ｖoffはゲートオフ電圧を、それぞれ表している。

このバックライト装置１では、バックライト駆動部１１においてスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂがそれぞれオン状態となると、電源部１１０かによる電力供給により、定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂからそれぞれ電流（発光電流）ＩＲ，ＩＧ，ＩＢが光源部１０内の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂへ流れ、これによりそれぞれ赤色発光、緑色発光および青色発光がなされ、混色光である照明光Ｌoutが発せられる。

この際、外部からバックライト駆動部１１へ制御信号Ｄ０が供給され、バックライト駆動部１１内のＰＷＭドライバ１１３からスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂへはこの制御信号Ｄ０に基づく制御信号Ｄ５がそれぞれ供給されるため、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、この制御信号Ｄ０に従ったタイミングでオン状態となり、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの点灯期間もこれに同期したものとなる。言い換えると、パルス信号である制御信号Ｄ５を用いた時分割駆動により、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１ＢがＰＷＭ駆動される。

ここで、バックライト制御部１２では、光量バランス制御部１２１から定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂへ制御信号Ｄ３Ｒ，Ｄ３Ｇ，Ｄ３Ｂがそれぞれ供給され、照射光Ｌoutの色度（色温度、色バランス）が一定に保たれるように、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ、すなわちＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光強度が調整される（図７（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

また、光量制御部１２２では、制御信号Ｄ４が生成されると共にＰＷＭドライバ１１３へ供給され、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂのオン期間、すなわち各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間ΔＴが調整される（図７（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

このようにして、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ（ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光強度）および点灯期間ΔＴが制御され、照明光Ｌoutの発光量（発光輝度）が部分点灯部４単位で制御される。

一方、液晶表示装置３全体では、映像信号Ｄinに基づいてＸドライバ５１およびＹドライバ５２から出力される画素電極２１２への駆動電圧（画素印加電圧）によって、バックライト装置１の光源部１０からの照明光Ｌoutが液晶層２０で変調され、表示光Ｄoutとして液晶表示パネル２から出力される。このようにしてバックライト装置１が液晶表示装置３のバックライトとして機能し、表示光Ｄoutによる映像表示がなされる。

具体的には、液晶表示パネル２内の各画素２３では、例えば図８に示したようにして、各画素２３の液晶素子２３２に対して極性反転表示駆動が行われる。すなわち、まずタイミングｔ１１において、ゲートスキャン電圧Ｖｇがゲートオン電圧Ｖonになると、ＴＦＴ素子２３１がオン状態となり、映像信号電圧ＶｓがＴＦＴ素子２３１のチャネルを介して液晶素子２３２に書き込まれる。これにより、液晶素子２３２の容量（液晶容量Ｃｌｃ）および蓄積容量素子２３３の容量（蓄積容量Ｃｓ）が充電され、画素電圧Ｖｐｘが映像信号電圧Ｖｓに達する。次に、タイミングｔ１２において、ゲートスキャン電圧Ｖｇがゲートオフ電圧Ｖoffに転ずると、ＴＦＴ素子２３１のチャネルが遮断され、次のゲートオンまでの期間（タイミングｔ１３までの期間）、液晶容量Ｃｌｃおよび蓄積容量Ｃｓに充電された画素電圧Ｖｐｘが保持される。なお、タイミングｔ１３〜ｔ１４の期間での動作（負極側の動作）は、画素電圧Ｖｐｘが極性反転していることを除き、タイミングｔ１１〜ｔ１２の期間での動作（正極側の動作）と同様となっている。

また、この液晶表示装置３では、例えば図９に示したように、光源部１０において、液晶表示パネル２における映像表示領域のうちの所定の輝度以上の映像表示領域（表示映像Ｐａが表示されている領域）に対応する領域の部分点灯部４のみが点灯し、部分点灯領域Ｐｂが形成される。すなわち、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部４において、発光強度がそれぞれ制御されることにより、映像信号Ｄinに応じて、液晶表示パネル２における分割表示領域（部分点灯部４に対応する表示領域）ごとに、発光強度の調整が可能となる。具体的には、例えば暗い映像シーンでは、明るい映像シーンに比べて、バックライト装置１からの照射光Ｌoutの強度を抑えることで、黒の浮きの少なく、コントラスト感が高くなる。また、例えば明るく眩しいような映像シーンでは、通常の明るさのシーンに比べて、バックライト装置１からの照射光Ｌoutの強度を一時的に高めることで、鮮鋭感が高まる。

次に、図１〜図９に加えて図１０および図１１を参照して、本発明の特徴的部分の制御動作について詳細に説明する。

まず、図８中に示した対向電極電位Ｖｃｏｍは、液晶モジュールの製造工程における最終工程において、通常のバックライト輝度の場合に、焼きつきやフリッカが最小となるよう、最適な電圧に調整されている。これは、対向電極電位Ｖｃｏｍがうまく調整されていない場合には、正極側と負極側とで電圧振幅に偏りを生じるため、偏った分の直流電圧が常に液晶に印加され、長時間使用すると焼きつき等を生じてしまうからである。

ところが、バックライト装置１からの照射光Ｌoutの強度が、通常の強度に比べて高くなったり低くなったりした場合には、対向電極電位Ｖｃｏｍが、このような調整された電圧からずれてしまう。

これは、以下の理由によるものである。すなわち、ゲートスキャン電圧Ｖｇがゲートオン電圧Ｖonからゲートオフ電圧Ｖoffに変動する際、ゲート電圧変動ΔＶｇにより、寄生容量Ｃｇｄを介して画素電圧Ｖｐｘが変動する。具体的には、画素電圧Ｖｐｘは、以下の（１）式に示される画素電圧変動ΔＶｐｘの分だけ、変動を受ける（図８参照）。このような現象は、フィードスルーと呼ばれている。

そのため、対向電極電位Ｖｃｏｍは、映像信号電圧Ｖｓの振幅中心電圧ではなく、図８に示したように、画素電圧Ｖｐｘにおける正極および負極の振幅中心電位を最適電圧値とするように調整されている。このようにして対向電極電位Ｖｃｏｍが最適に調整されることにより、極性反転ごとの正極および負極における液晶容量Ｃｌｃおよび蓄積容量Ｃｓへの充電電圧がほぼ同等となる。したがって、極性反転に伴うフリッカや、片方の極性電圧が液晶素子２３２へオフセットして印加され続けることに起因する表示焼きつき等が防止されるようになっている。

ここで、アモルファスシリコン（非晶質Ｓｉ）を用いたＴＦＴ素子２３１を備えた液晶表示パネル２では、非晶質Ｓｉのチャネル部位に光が照射されると、光誘起による起電力が生じ、誘電率が変化する。このとき、寄生容量Ｃｇｄはアモルファスシリコン層により形成されているため、バックライト装置１からの照射光Ｌoutの強弱により、寄生容量Ｃｇｄが減増する。

ここで、画素電圧変動ΔＶｐｘは前述の（１）式で表され、容量の比率による係数を介して、ゲート変動電圧ΔＶｇに比例している。このときの寄生容量Ｃｇｄおよび画素電圧変動をそれぞれ、Ｃｇｄ’およびΔＶｐｘ’とすると、以下の（２）式で示す関係式が得られる。

この（２）式により、仮にバックライト光輝度が高く変動した場合は、寄生容量Ｃｇｄは小さく（Ｃｇｄ’＜Ｃｇｄ）なり、液晶容量Ｃｌｃおよび蓄積容量Ｃｓは寄生容量Ｃｇｄに比べて十分大きいことから、画素電圧変動は小さく（ΔＶｐｘ’＜＜ΔＶｐｘ）となる。そのため、画素電圧Ｖｐｘの正極および負極の電圧は、ともに（ΔＶｐｘ−ΔＶｐｘ’）だけ高くなるため、対向電極電位Ｖｃｏｍが、正極および負極の振幅中心となるよう、補正する必要がある。

そこで、本実施の形態では、ＲＧＢ信号補正部６３が、各部分点灯部４の点灯領域に対応する液晶表示パネル２上の分割表示領域ごとに、駆動電圧の電圧波形における極性反転の際の振幅中心電位が部分点灯部４の発光強度に依存せずに、所定の対向電極電位Ｖｃｏｍと略一致するように、バックライト制御部１２から供給される各部分点灯部４の発光強度の制御信号Ｄ４を用いてＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行うと共に、そのような補正後のＲＧＢ補正信号Ｄ２に対応する駆動電圧を、液晶素子２３２に印加する。

具体的には、例えば、ある分割領域でバックライト輝度を高くする際には、その領域におけるＲＧＢ信号Ｄ１の電圧振幅の中心電圧を低く調整し、逆によりバックライト輝度を低くする際には、ＲＧＢ信号Ｄ１における電圧振幅の中心電圧を高く調整する。すなわち、各部分点灯部４の発光強度が高くなるのに応じて、正極側の駆動電圧の絶対値が小さくなると共に負極側の駆動電圧の絶対値が大きくなるように、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行う（図８中の矢印Ｐ１Ｈ，Ｐ２Ｈ，Ｐ３Ｈ参照）。一方、各部分点灯部４の発光強度が低くなるのに応じて、正極側の駆動電圧の絶対値が大きくなると共に負極側の駆動電圧の絶対値が小さくなるように、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行う（図８中の矢印Ｐ１Ｌ，Ｐ２Ｌ，Ｐ３Ｌ参照）。

より具体的には、例えば図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示したようにして、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行う。すなわち、ＲＧＢ信号Ｄ１の電圧振幅の中心電圧を調整するため、予め用意された階調についてのルックアップテーブル（ＬＵＴ；Look Up Table）を参照する。このＬＵＴは、正極性と負極性とで異なる参照値をもつ１対のテーブルで構成され、バックライト輝度の変化として想定される対数を要する。また、バックライト輝度に応じて、すなわちＰＷＭのデューティに応じて、たとえば高輝度、中輝度および低輝度の、６種類のバックライト輝度域に合わせて補正を行う場合には、高輝度の初期状態の他に４枚のＬＵＴを予め用意する。

まず、初期に液晶表示パネル２のＶｃｏｍ電圧を、ＰＷＭのデューティが１００％相当の高輝度で調整した場合、Ｖｃｏｍ電圧は、ＲＧＢ信号Ｄ１の電圧振幅の中心電圧に、最適に調整される。

そして、ＲＧＢ信号Ｄ１に応じてＰＷＭのデューティが下げられ、バックライト輝度が中輝度と判定された場合には、中輝度用の１対のＬＵＴを用い、正極性および負極性ごとに階調電圧を補正する。これにより、ＲＧＢ信号Ｄ１の電圧振幅の中心電圧が下がるように、正極性の階調電圧が低くなると共に、負極性の階調電圧が高くなるように補正される。

また、映像信号に合わせて、ＰＷＭのデューティが下げられる場合には、低輝度用の１対のＬＵＴを用い、正極性および負極性ごとに、さらに電圧差がつくように、階調電圧を補正する。

なお、補正を行う際の時間的な頻度は、例えば液晶表示装置３における動作開始時間からタイマーによりカウントし、例えば１０分から１時間程度の間隔の頻度で定期的にＰＷＭ信号を参照し、判定値に合わせてＬＵＴを用いて補正を行うようにすればよい。また、そのように定期的に補正を行うだけでなく、例えば、液晶表示装置３の映像入力ソースを切り替えた際や、液晶表示装置３がテレビである場合にはチャンネルの切り替えを行った際などにも、補正を行うようにしてもよい。

このようにして本実施の形態では、各部分点灯部４の点灯領域に対応する液晶表示パネル２上の分割表示領域ごとに、極性反転の際の振幅中心電位が部分点灯部４の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位Ｖｃｏｍと略一致するように、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正が行われ、そのような補正後のＲＧＢ補正信号Ｄ２に対応する駆動電圧が、液晶素子２３２に印加される。これにより、各部分点灯部４の発光強度の変化に起因した振幅中心電位の変動が抑えられ、振幅中心電位と対向電極電位Ｖｃｏｍとの電位差に起因した、液晶の焼きつきやフリッカ、表示むらの発生などが抑えられる。

以上のように本実施の形態では、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部４において発光強度をそれぞれ制御するようにしたので、映像信号Ｄinに応じて分割表示領域ごとに発光強度の調整が可能となり、表示コントラストの鮮鋭感を向上させることができる。また、分割表示領域ごとに、極性反転の際の振幅中心電位が部分点灯部４の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位Ｖｃｏｍと略一致するようにＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行うようにしたので、振幅中心電位と対向電極電位Ｖｃｏｍとの電位差に起因した、液晶の焼きつきやフリッカ、表示むらの発生などを抑えることができる。よって、表示コントラストの鮮鋭感を向上させつつ、画質劣化を抑制することが可能となる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、バックライト装置１の部分点灯領域と、液晶表示パネル２の分割表示領域とで、分割領域の位置と面積がほぼ同じであるような場合について説明したが、実際には、バックライト装置１のある部分点灯領域とその隣接した部分点灯領域との境界領域には、両部分点灯部４による中間的な輝度の領域が存在する。したがって、中間的な輝度の領域について液晶表示パネル２のデータ信号電圧を適当に補正するためには、液晶表示パネル２側に境界領域に対応する分割表示領域を設け、挟まれる両分割領域の中間的なデータ信号電圧に補正必要がある。具体的には、例えば図１２に示したように、各分割表示領域２Ａ〜２Ｄの境界付近では、対応する複数の部分点灯部４における発光強度に対して距離に応じた重み付け加算が行われた後の発光強度に応じて、ＲＧＢ信号Ｄ１の補正を行う。すなわち、この境界領域では、挟まれる両分割領域について、３つ以上の段階的な遷移領域を設け、両分割領域との距離に比例して適宜補正信号を算出し、補正を行う。

また、ある分割表示領域と隣接する分割表示領域との境界は不連続に変動するため、両分割表示領域間の補正電圧差がある程度大きい場合には、境界部が表示上のスジムラとして見えてしまうことが考えられる。そのため、両分割表示領域の境界部をジグソーパズルのピースの継ぎ目のように入り組んだ曲線的な境界とし、曲線のうねりを空間解像的に十分細かくして、スジムラとして見えないようにするのが好ましい。

また、上記実施の形態では、１つの検出領域４０内に４つの部分点灯部４が設けられている場合について説明したが、部分点灯部４の数についてはこれに限られない。また、上記実施の形態では、全体点灯期間Δｔ４において４つの部分点灯部４が全て点灯すると共に部分点灯期間Δｔ１において１つの部分点灯部１のみが点灯する場合について説明したが、全体点灯期間において点灯する部分点灯部４の数が部分点灯期間において点灯する部分点灯部４の数よりも多ければよく、この場合には限られない。

また、上記実施の形態では、各ＬＥＤの点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の輝度および色温度を制御する場合について説明したが、例えば、各ＬＥＤの点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の輝度および色温度のうちの少なくとも一方を制御するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂが、それぞれ別個のパッケージ内に収容されている場合について説明したが、例えば、１つのパッケージ内にこれら複数色のＬＥＤが収容されているようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、光源部１０が赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂから構成されている場合で説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発するＬＥＤを含んで構成するようにしてもよい。４色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。

また、上記実施の形態では、光源部１０がＬＥＤを含んで構成されている場合について説明したが、例えば他の自発光素子（ＥＬ素子やレーザ素子など）を含んで構成されているようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、液晶表示装置３がバックライト装置１を含む透過型の液晶表示装置である場合について説明したが、本発明の光源装置によってフロントライト装置を構成し、反射型の液晶表示装置としてもよい。

本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表す分解斜視図である。 図１に示した各画素内に形成される画素回路の一例を表す回路図である。 図１に示したバックライト装置内の光源部の単位ユニット（部分点灯部）の構成例を表す平面模式図である。 図３における光源部内の部分点灯部の配置構成例を表す平面模式図である。 図１に示した液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。 図５に示した光源部の駆動および制御部分の構成を詳細に表したブロック図である。 光源部の駆動パルス信号について説明するためのタイミング波形図である。 図１に示した液晶表示パネルの駆動方法の一例について説明するためのタイミング波形図である。 映像表示領域と部分点灯領域との配置関係の一例について説明するための斜視図である。 白表示時の輝度（バックライト装置からの照射光の輝度）と最適な共通電極電位との関係の一例を表す特性図である。 図５に示したＲＧＢ補正部による映像信号の補正処理の一例について説明するための図である。 本発明の変形例に係る映像信号の補正処理について説明するための平面模式図である。

符号の説明

１…バックライト装置、１Ｒ…赤色ＬＥＤ、１Ｇ…緑色ＬＥＤ、１Ｂ…青色ＬＥＤ、１０…光源部、１１…バックライト駆動部、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…定電流ドライバ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…スイッチング素子、１１３…ＰＷＭドライバ、１２…バックライト制御部、１２１…光量制御部、１２２…光量バランス制御部、２…液晶表示パネル、２Ａ〜２Ｄ…分割領域、２０…液晶層、２１０，２２０…偏光板、２１１…ＴＦＴ基板、２１２…画素電極、２２１…対向電極基板、２３…画素、２３１…ＴＦＴ素子、２３２…液晶素子、２３３…蓄積容量素子（補助容量素子）、３…液晶表示装置、４…単位ユニット（部分点灯部）、４０…検出領域、４１，４２…単位セル、５１…Ｘドライバ、５２…Ｙドライバ、６０…ＲＧＢプロセス処理部、６１…タイミング制御部、６２…映像メモリ、６３…ＲＧＢ信号補正部、Ｌout…照明光、Ｄout…表示光、ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ…カラーフィルタ、Ｓ…ソース線、Ｇ…ゲート線、Ｃ…Ｃｓ線、Ｄ０…全体輝度調整信号、Ｄ３〜Ｄ５…制御データ（制御信号）、Ｄin…映像信号、Ｄ１…ＲＧＢ信号、Ｄ２…ＲＧＢ補正信号、ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ，Ｉ０〜Ｉ２…電流（ＬＥＤに流れる電流）、ΔＩ，ΔＩ１，ΔＩ２…電流差、Ｖｃｏｍ…対向電極電位、Ｖｓ…映像信号電圧、Ｖｇ…ゲートスキャン電圧、ΔＶｇ…ゲート電圧変動、Ｖｐｘ…画素電圧、ΔＶｐｘ…画素電圧変動、Ｖon…ゲートオン電圧、Ｖoff…ゲートオフ電圧、ｔ１〜ｔ３，ｔ１１〜ｔ１４…タイミング、Ｐａ…表示映像、Ｐｂ…部分点灯領域、ΔＴ…パルス幅、ΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ…電流値（パルスの高さ）。

Claims (5)

1. 互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、各部分点灯部の発光強度を制御する光源制御部とを有する光源装置と、
   液晶素子を含む複数の画素が全体としてマトリクス状に配置されると共に、前記光源装置から発せられた光を入力映像信号に基づいて変調する液晶表示パネルと、
   各画素の液晶素子に対し、前記入力映像信号に基づく駆動電圧を極性反転しつつ印加することにより、極性反転表示駆動を行う表示駆動部と
   を備え、
   前記表示駆動部は、各部分点灯部の点灯領域に対応する前記液晶表示パネル上の分割表示領域ごとに、前記駆動電圧の電圧波形における極性反転の際の振幅中心電位が、部分点灯部の発光強度に依存せずに所定の対向電極電位と略一致するように、前記光源制御部から供給される各部分点灯部の発光強度の制御信号を用いて前記入力映像信号の補正を行うと共に、そのような補正後の映像信号に対応する駆動電圧を、前記液晶素子に印加する
   液晶表示装置。
2. 前記表示駆動部は、
   各部分点灯部の発光強度が高くなるのに応じて、正極側の駆動電圧の絶対値が小さくなると共に負極側の駆動電圧の絶対値が大きくなるように、前記入力映像信号の補正を行い、
   各部分点灯部の発光強度が低くなるのに応じて、正極側の駆動電圧の絶対値が大きくなると共に負極側の駆動電圧の絶対値が小さくなるように、前記入力映像信号の補正を行う
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光源制御部は、各部分点灯部の点灯期間を変化させることによって、各部分点灯部の発光強度を制御し、
   前記表示駆動部は、前記光源制御部から供給される各部分点灯部における点灯期間の制御信号を用いて、前記入力映像信号の補正を行う
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記表示駆動部は、各分割表示領域の境界付近では、対応する複数の部分点灯部における発光強度に対して距離に応じた重み付け加算が行われた後の発光強度に応じて、前記入力映像信号の補正を行う
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示パネルにおいて、各画素の液晶素子に対して前記駆動電圧を印加するためのＴＦＴ素子が、非晶質シリコン（Ｓｉ）を用いて構成されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。

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