JP2011022360A

JP2011022360A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2011022360A
Application number: JP2009167323A
Authority: JP
Inventors: Kenji Akamatsu; 健治赤松
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】コストの上昇を抑えて画質の向上を図ることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤパネルの１つの発光領域３０４に対応してシャッタ領域２０３が少なくとも該発光領域３０４におけるＬＥＤ３０３の数よりも多い数が配置されている。そして、カラー液晶パネルに表示される表示領域毎の画像の階調が分析結果に基づいて、分析された画像の階調に基づいてシャッタ領域２０３毎の階調が決定され、これに基づいてシャッタ領域２０３がそれぞれ駆動される。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックライト装置を備えた液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置に用いられるバックライト装置の光源として、従来の冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）に代わって、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられるようになっている。このようなバックライト装置を用いた液晶表示装置では、発熱量及び消費電力が抑制されるので、広く実用化されてきている。

また、この種の液晶表示装置の中には、バックライト装置を複数の領域に分割し、各領域にそれぞれ複数のＬＥＤを備えるとともに、液晶パネルをバックライト装置の各領域に対応して複数の領域に分割し、液晶パネルの領域毎に階調を検出し、検出結果に応じた発光輝度にて領域毎にＬＥＤの発光制御を行うものがある（特許文献１）。
かかる液晶表示装置によれば、コントラスト比の高い、よりきめ細かな画質の画像を表示することができる。そして、このことは、ＬＥＤの数を多くし、分割する領域の数を多くするほど、その効果は高くなる。

特開２００８−３０４９０７号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された液晶表示装置の構成によれば、高画質を追求するためには、ＬＥＤをそれだけ多く設けなければならず、限られた配置スペースでは、設けられるＬＥＤの数にも限界がある。

本発明の課題は、ＬＥＤなどの発光体の数を増やすことなく、画質の向上を図ることができる液晶表示装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面側に設けられ、前記液晶表示パネルに光を照射する発光体が複数配置されたバックライト装置と、を備えた液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルと前記バックライト装置との間に設けられ、前記バックライト装置における１又は複数の発光体により形成される発光領域に対応して少なくとも該発光領域における発光体の数よりも多い数のシャッタ領域を構成して前記バックライト装置からの光の透過及び遮断をシャッタ領域毎に独立して切り換え可能に構成された液晶シャッタ装置と、
前記液晶シャッタ装置の駆動制御を行うシャッタ制御手段と、
前記液晶シャッタ装置の各シャッタ領域に対応した前記液晶表示パネルにおける表示領域毎の画像の階調を分析する画像分析手段と、
前記画像分析手段による画像の階調分析結果に基づいて前記液晶シャッタ装置のシャッタ領域毎の階調を決定する階調決定手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記階調決定手段によって決定した階調に従って、前記液晶シャッタ装置をシャッタ領域毎に駆動制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置であって、前記バックライト装置における発光体又は発光領域毎の輝度補正値を記憶する補正値記憶手段を備え、
前記階調決定手段は、前記補正値記憶手段に記憶された前記バックライト装置における発光体又は発光領域毎の補正値に基づき、決定した前記液晶シャッタのシャッタ領域毎の階調に対して補正を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤなどの発光体の数を増やすことなく、画質の向上を図ることができる液晶表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成の概略を表す概略図である。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の機能を表す機能ブロック図である。カラー液晶パネル・液晶シャッタパネル・ＬＥＤパネルの各領域を説明する図である。液晶シャッタパネルの領域とＬＥＤパネルの領域との関係を説明する図である。本発明の実施形態に係る表示コントローラで実行される画像分析処理を表すフローチャートを表す図である。本発明の実施形態に係る液晶表示装置における輝度の調整を説明する図である。本発明の実施形態に係る液晶表示装置における輝度の調整を説明する図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、液晶表示装置１は、後面側から、ＬＥＤパネル３００、偏光板４０１、シャッタ液晶パネル２００、液晶表示パネルとしてのカラー液晶パネル１００、偏光板４０２が奥行き方向に重合して配置されている。

ＬＥＤパネル３００は、白色点灯する発光体としてのＬＥＤ３０３がマトリクス状に複数配置され、図示しないクロック信号線、データ信号線などの電極が形成されている。そして、このように構成されたＬＥＤパネル３００は、クロック信号線及びデータ信号線への電圧の印加により、ＬＥＤ３０３を発光し、カラー液晶パネル１００の光源となって、背後から光を照射する。このＬＥＤパネル３００は、図２（ａ）に示すように、複数の発光領域３０４に分割され、各発光領域３０４には、ＬＥＤ３０３が１つずつ割り当てられている。なお、この発光領域３０４に複数のＬＥＤ３０３を割り当てるようにしてもよい。
このように、ＬＥＤパネル３００は、液晶表示パネルの背面側に設けられ、液晶表示パネルに光を照射する発光体が複数配置されたバックライト装置を構成する。

シャッタ液晶パネル２００は、図示しない２枚のガラス基板の間に液晶セルやゲートライン２０４、ソースライン２０５（図３参照）などの透明電極が形成されている。そして、このように構成されたシャッタ液晶パネル２００は、ゲートライン２０４及びソースライン２０５への電圧の印加によって液晶セルを駆動し、背面からの光の全部または一部を遮蔽あるいは透過させるものである。このシャッタ液晶パネル２００は、図２（ｂ）に示すように、複数のシャッタ領域２０３に分割され、シャッタ領域２０３毎に液晶セルの駆動が可能となっている。また、後述するように、１つのＬＥＤ３０３について９つのシャッタ領域２０３が対応して設けられている。
このように、シャッタ液晶パネル２００は、液晶表示パネルとバックライト装置との間に設けられ、バックライト装置における１又は複数の発光体により形成される発光領域に対応して少なくとも該発光領域における発光体の数よりも多い数のシャッタ領域を構成してバックライト装置からの光の透過及び遮断をシャッタ領域毎に独立して切り替え可能に構成された液晶シャッタ装置を構成する。

カラー液晶パネル１００は、特に図示はしないが、２枚のガラス基板の間に液晶セルやゲートライン、ソースラインなどの透明電極が形成されている。そして、このように構成されたカラー液晶パネル１００は、ゲートライン及びソースラインへの電圧の印加により、液晶セルを駆動する。このカラー液晶パネル１００は、図２（ｃ）に示すように、複数の表示領域１０３に分割され、シャッタ液晶パネル２００のシャッタ領域２０３にそれぞれ対応するようになっている。

偏光板４０１は、ＬＥＤパネル３００から照射される光のうち、水平方向に偏光する光を通過させるものである。
偏光板４０２は、偏光板４０１を通過した光のうち、液晶シャッタパネル２００及びカラー液晶パネル１００によって垂直方向に偏光された光を通過させるものである。

次に図２及び図３を参照して、カラー液晶パネル１００、シャッタ液晶パネル２００、ＬＥＤパネル３００がそれぞれ構成する領域について説明する。

カラー液晶パネル１００が構成する表示領域１０３の背面側には、カラー液晶パネル１００の表示領域１０３に相当する大きさのシャッタ液晶パネル２００のシャッタ領域２０３が重合して配置される。また、その背面側には、カラー液晶パネル１００の複数の表示領域（３×３）と略同一の大きさからなるＬＥＤパネル３００の発光領域３０４が重合して配置される。すなわち、１つのＬＥＤ３０３に対して９つのシャッタ領域が割り当てられている。

ＬＥＤパネル３００の発光領域３０４の中央には、ＬＥＤ３０３が配置されており、図３において破線で示すように、この１つのＬＥＤ３０３の光がＬＥＤパネル３００の１つの発光領域３０４のおよそ全体を照射するように構成されている。また、このＬＥＤ３０３の発光輝度については、対応するカラー液晶パネル１００の３×３の複数の表示領域１０３に表示される画像の階調に基づいて、バックライト制御部１４にて決定される。また、ＬＥＤ３０３の発光輝度の調整については、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御などによって、ＬＥＤ３０３へ流れる電流のパルス幅を変調させることにより実現できる。

シャッタ液晶パネル２００は、図３に示すように、シャッタ領域２０３毎にそれぞれゲートライン２０４とソースライン２０５とが接続されており、シャッタ領域２０３毎に独立して液晶セルの駆動を行うことができるように構成されている。また、シャッタ液晶パネル２００は、カラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎の画像の階調に基づいて、後述するシャッタ液晶制御部１３がソースライン２０５の電圧を変化させるように制御することで、シャッタ領域２０３毎に透過度が調整される。

このような構成により、例えば、カラー液晶パネル１００の、ＬＥＤパネル３００の１つの発光領域３０４に対応する３×３の複数の表示領域１０３において、カラー液晶パネル１００上の異なる表示領域１０３にそれぞれ同一階調による画像の表示を行い、シャッタ液晶パネル２００の透過度をシャッタ領域２０３毎に異ならせることにより、カラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎に異なる色を表現することが可能となる。つまり本実施形態に係る液晶表示装置１では、ＬＥＤ３０３を増やさずに、カラー液晶パネル１００においてより細かい色の表現ができるように制御することが可能となる。

次に、図４を参照しながら、本実施形態の液晶表示装置１の要部構成について説明する。

図４に示すように、液晶表示装置１は、カラー液晶パネル１００とシャッタ液晶パネル２００とＬＥＤパネル３００とこれらを駆動制御する表示コントローラ１０とを備えている。

表示コントローラ１０は、入力した映像信号に基づき、カラー液晶パネル１００に表示される表示領域１０３毎の画像の階調の分析を行う画像分析部１１と、画像分析部１１の分析結果に基づいて、色調の補正などを行う画像処理部１２と、画像分析部１１の分析結果に基づいて、シャッタ液晶パネル２００のシャッタ領域２０３毎の透過度（階調）の決定などを行うシャッタ液晶制御部１３と、画像分析部１１の分析結果に基づいて、ＬＥＤパネル３００の発光領域３０４毎の輝度の決定などを行うバックライト制御部１４と、ＬＥＤパネル３００に設けられたＬＥＤ３０３毎に対応づけて設定された補正値などを記憶するメモリ１５などを備えている。このメモリ１５に記憶された補正値は、ＬＥＤパネル３００に取り付けられたＬＥＤ３０３を所定の輝度測定器を用いて計測した輝度に基づいて、予め記憶されたものである。
具体的には、補正値は、ＬＥＤパネル３００に取り付けられたＬＥＤ３０３の輝度のバラツキを補正する値であり、輝度のバラツキのある複数のＬＥＤ３０３にそれぞれ同一のパルス幅の電流を供給し、複数のＬＥＤ３０３それぞれから出力される光がシャッタ液晶パネル２００を通過した後に、それぞれのＬＥＤ３０３から出力された光の輝度が等しくなるような値に設定されている。
なお、１つの発光領域３０４について複数のＬＥＤ３０３を設けた場合には、当該発光領域３０４全体の輝度に基づいた補正値をメモリ１５に記憶するようにしてもよい。
このように画像分析部１１は、液晶シャッタ装置の各シャッタ領域に対応した液晶表示パネルにおける表示領域毎の画像の階調を分析する画像分析手段を構成する。
また、シャッタ液晶制御部１３は、液晶シャッタ装置の駆動制御を行うシャッタ制御手段を構成する。
また、シャッタ液晶制御部１３は、画像分析手段による画像の階調分析結果に基づいて液晶シャッタ装置のシャッタ領域毎の階調を決定する階調決定手段を構成する。
また、メモリ１５は、バックライト装置における発光体又は発光領域毎の輝度補正値を記憶する補正値記憶手段を構成する。

カラー液晶パネル１００には、画像処理部１２からの信号に応じてカラー液晶パネル１００の複数のゲートラインに個別に信号電圧を印加するゲートドライバ１０１及び複数のソースラインに個別に信号電圧を印加するソースドライバ１０２が接続されている。

シャッタ液晶パネル２００には、シャッタ液晶制御部１３からの信号に応じてシャッタ液晶パネル２００の複数のゲートライン２０４に個別に信号電圧を印加するゲートドライバ２０１及び複数のソースライン２０５に個別に信号電圧を印加するソースドライバ２０２が接続されている。

ＬＥＤパネル３００には、バックライト制御部１４からの信号に応じてＬＥＤパネル３００の複数のクロック信号線に個別に信号電圧を印加するドライバ３０１及び複数のデータ信号線に個別に信号電圧を印加するドライバ３０２が接続されている。

次に、表示コントローラ１０において実行される画像分析処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、表示コントローラ１０は、画像分析部１１が外部から１フレーム分の映像信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
表示コントローラ１０は、ステップＳ１０において、映像信号を入力したと判定したとき（ステップＳ１０；Ｙ）は、ステップＳ１１の処理を行い、映像信号を入力したと判定しなかったとき（ステップＳ１０；Ｎ）は、再度ステップＳ１０の処理を実行する。

次に、表示コントローラ１０は、入力した映像信号に基づいて、カラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎に階調の分析を画像分析部１１にて行い、その分析結果を画像処理部１２、シャッタ液晶制御部１３及びバックライト制御部１４に送る（ステップＳ１１）。

次に、表示コントローラ１０は、バックライト制御部１４に送られたカラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎の画像の階調の分析結果に基づいて、バックライト制御部１４にてＬＥＤパネル３００の発光領域３０４毎の輝度を決定する（ステップ１２）。バックライト制御部１４は、例えば、対応する表示領域１０３における階調の最も高い画像に基づいて輝度を決定し、階調が高いほど、輝度が高くなるように決定される。

次に、表示コントローラ１０は、シャッタ液晶制御部１３にてメモリ１５からＬＥＤパネル３００のＬＥＤ３０３毎の補正値を読み出す（ステップＳ１３）。
そして、表示コントローラ１０は、シャッタ液晶制御部１３へ送られたカラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎の画像の階調の分析結果、及び、メモリ１５より読みだされたＬＥＤの補正値に基づいて、シャッタ液晶制御部１３にてシャッタ液晶パネル２００のシャッタ領域２０３毎の透過度を決定する（ステップＳ１４）。シャッタ液晶制御部１は、例えば、対応する表示領域１０３における階調の平均に基づいてシャッタ領域２０３の透過度（階調）を決定し、表示領域１０３の階調の平均が高いほど、透過度が高くなるように決定される。

次に、表示コントローラ１０は、画像処理部１２にて画像分析部１１より送られたカラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎の画像の階調の分析結果に基づいて、所定の色調補正を行う（ステップＳ１５）。

そして、表示コントローラ１０は、画像処理部１２、シャッタ液晶制御部１３及びバックライト制御部１４にてそれぞれ決定した内容に基づいて、カラー液晶パネル１００、シャッタ液晶パネル２００及びＬＥＤパネル３００にそれぞれ信号の送信を行う（ステップＳ１６）。すなわち、表示コントローラ１０は、カラー液晶パネル１００からソースドライバ１０１及びゲートドライバ１０２に信号の送信を行い、シャッタ液晶パネル２００からソースドライバ２０１及びゲートドライバ２０２に信号の送信を行い、ＬＥＤパネル３００からドライバ３０１及びドライバ３０２に信号の送信を行う。
以上のようにして、カラー液晶パネル１００、シャッタ液晶パネル２００、ＬＥＤパネル３００の駆動制御が行われる。

以上のような構成による液晶表示装置１における、具体的な領域毎の明暗制御について、図６及び図７を参照して説明する。

図６（ａ）に示すように、カラー液晶表示パネル１００における３×３の複数の表示領域１０３上には、山を模した画像が表示されている。この表示領域上に表示されている山の画像は濃い緑にて表示され、その階調は低いものである。一方、山の画像以外の画像は、黄色にて表示され、その階調は高いものである。そして、バックライト制御部１３は、このカラー液晶表示パネル１００の複数の表示領域１０３に対応するＬＥＤパネル３００の１つの発光領域３０４における発光輝度を、黄色で表示されている部分の階調に基づき、９０に決定する。その結果、図６（ｂ）に示すように、決定された輝度９０の大きさでＬＥＤ３０３が発光する。なお、ここでは、輝度の最大値を１００としている。また、上記カラー液晶表示パネル１００の複数の表示領域１０３に対応するシャッタ液晶パネル２００の複数のシャッタ領域２０３のそれぞれにおいては、図６（ｃ）に示すように、カラー液晶表示パネル１００の表示領域１０３毎に表示される画像の階調の平均に基づいて透過度を決定し、決定した透過度に応じた電圧を対応するシャッタ領域２０３のソースライン２０５に印加することによってシャッタ領域２０３毎に透過度を変化させている。
その結果、図６（ｄ）に示すように、カラー液晶パネル１００の表示領域１０３毎に異なる輝度にて画像が表示されることになる。

ここで、ＬＥＤ３０３は、その特性によりＬＥＤ３０３毎に輝度のばらつきが生じることがある。そこで、本実施形態では、ＬＥＤ３０３毎に対応して予め補正値が記憶されたメモリ１５を備え、この補正値に基づいて、シャッタ液晶パネル２００における透過度の調整を行っている。

図７（ａ）に示すように、カラー液晶表示パネル１００における３×３の複数の表示領域１０３上には、図６（ａ）と同様、山を模した画像が表示されている。そして、このカラー液晶表示パネル１００の複数の表示領域１０３に対応するＬＥＤパネル３００の１つの発光領域３０４では、図７（ｂ）に示すように、図６（ｂ）と同様、輝度９０の大きさでＬＥＤ３０３が発光している。ただし、このＬＥＤ３０３は、図６（ｂ）に示したものよりも輝度がわずかに弱いという特性を有している。
そこで、本実施形態では、上記カラー液晶表示パネル１００の複数の表示領域１０３に対応するシャッタ液晶パネル２００の複数のシャッタ領域２０３のそれぞれについて、図６（ｃ）に示す透過度に、最大値を１００として、各シャッタ領域の透過度を、例えば１０ずつ高めるように補正し、図７（ｃ）に示すように、最終的な透過度を決定するようにしている。
その結果、図７（ｄ）に示すように、カラー液晶パネル１００の複数の表示領域１０３に表れる輝度は、図６（ｄ）に示すものよりも高くなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、カラー液晶パネル１００とＬＥＤパネル３００との間に、シャッタ領域２０３毎に光の透過及び遮断を切り替え可能なシャッタ液晶パネル２００が設けられている。そして、ＬＥＤパネル３００の１つの発光領域３０４に対応してシャッタ領域２０３が少なくとも該発光領域３０４におけるＬＥＤ３０３の数よりも多い数が配置されている。そして、表示コントローラ１０の画像分析部１１においてカラー液晶パネル１００に表示される表示領域１０３毎の画像の階調が分析される。そして、シャッタ液晶制御部１３により、分析された画像の階調に基づいてシャッタ液晶パネル２００におけるシャッタ領域２０３毎の階調が決定され、これに基づいてシャッタ液晶パネル２００がシャッタ領域２０３毎に駆動制御される。その結果、ＬＥＤ３０３を増加させなくても、より細かな輝度調整が可能となるので、よりきめ細かな画質の画像を表示することができる。よって、発光体の数を増やさないで画質の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤパネル３００のＬＥＤ３０３又は発光領域３０４毎の補正値がメモリ１５に記憶されているので、ＬＥＤ３０３の特性に基づいて補正を行うことが可能となり、カラー液晶パネル１００に表示される画像の輝度の均一化が図れるようになる。

なお、本実施形態では、発光体として白色発光するＬＥＤ３０３を用いたが、ＲＧＢの各色について輝度の調整が可能なフルカラーＬＥＤを用いてもよい。

また、本実施形態では、補正値を予めメモリ１５に記憶し、これに基づいてシャッタ液晶パネル２００における階調の補正を行うようにしたが、例えば、フォトダイオード等の輝度検出器をＬＥＤパネル３００に設け、これによって輝度の検出を行い、検出結果に基づいてシャッタ液晶パネル２００における階調の補正を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、カラー液晶パネル１００及びシャッタ液晶パネル２００について、それぞれ液晶及び透明電極を２枚のガラス基板にて圧着する構造としたが、２枚のガラス基板にてカラー液晶パネル１００の液晶及び透明電極とシャッタ液晶パネル２００の液晶及び透明電極とを圧着し、一体の液晶パネルとして構成するようにしてもよい。また、この場合、各液晶の保護のため、カラー液晶パネル１００の液晶及び透明電極とシャッタ液晶パネル２００の液晶及び透明電極との間にガラス板を１枚挟着させて一体にしてもよい。

１液晶表示装置
１０表示コントローラ
１１画像分析部（画像分析手段、階調決定手段）
１２画像処理部
１３シャッタ液晶制御部
１４バックライト制御部
１５メモリ（補正値記憶手段）
１００カラー液晶パネル（液晶表示パネル）
１０３表示領域
２００シャッタ液晶パネル（液晶シャッタ装置）
２０３シャッタ領域
３００ＬＥＤパネル（バックライト装置）
３０３ＬＥＤ（発光体）
３０４発光領域

Claims

液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面側に設けられ、前記液晶表示パネルに光を照射する発光体が複数配置されたバックライト装置と、を備えた液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルと前記バックライト装置との間に設けられ、前記バックライト装置における１又は複数の発光体により形成される発光領域に対応して少なくとも該発光領域における発光体の数よりも多い数のシャッタ領域を構成して前記バックライト装置からの光の透過及び遮断をシャッタ領域毎に独立して切り換え可能に構成された液晶シャッタ装置と、
前記液晶シャッタ装置の駆動制御を行うシャッタ制御手段と、
前記液晶シャッタ装置の各シャッタ領域に対応した前記液晶表示パネルにおける表示領域毎の画像の階調を分析する画像分析手段と、
前記画像分析手段による画像の階調分析結果に基づいて前記液晶シャッタ装置のシャッタ領域毎の階調を決定する階調決定手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記階調決定手段によって決定した階調に従って、前記液晶シャッタ装置をシャッタ領域毎に駆動制御することを特徴とする液晶表示装置。
前記バックライト装置における発光体又は発光領域毎の輝度補正値を記憶する補正値記憶手段を備え、
前記階調決定手段は、前記補正値記憶手段に記憶された前記バックライト装置における発光体又は発光領域毎の補正値に基づき、決定した前記液晶シャッタのシャッタ領域毎の階調に対して補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。