JP2019113652A - Liquid crystal display - Google Patents

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西田 竜之
Tatsuyuki Nishida
竜之 西田
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Abstract

To provide a liquid crystal display that includes a backlight using quantum dots, has a wide color gamut, and can perform HDR display, can obtain high luminance necessary for the HDR display, and can obtain a predetermined color balance while ensuring improvement in power efficiency and luminance gradation on a low-luminance side by controlling an LED application current.SOLUTION: A liquid crystal display comprises: a blue LED unit 512; a quantum dot sheet 506 that includes quantum dots emitting red light and green light with the emission of blue light as excitation light; a display control unit 504; and a backlight control value determination unit 508 that determines the LED application current value of the blue LED unit. The quantum dot sheet has a quantum dot content that is adjusted so that predetermined luminance and color balance can be obtained while the LED application current is the maximum value within an assumed range; the backlight control value determination unit 508 sets the LED application current to a low-current value when display luminance is low; the display control unit 504 performs control of obtaining the predetermined color balance by performing control of correcting pixel luminance.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、量子ドット発光を利用したバックライトを有する液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display device having a backlight using quantum dot light emission.

量子ドットとは、粒径が数nm〜20nm程度の半導体の粒であり、蛍光体と同様、光により励起されて発光する。電子の閉じ込めによる効果で発光エネルギーが限定されて、高い量子効率で狭スペクトルの発光特性をもつ。粒径や材料を調整することで、所定のスペクトル特性を作り込むことが可能である。粒径が小さいほど短い波長の光を出力し、粒子が大きいほど長い波長の光を出力する。発光の色純度が高く、その発光特性を制御できるという特性を利用して、広色域ディスプレイへの応用が考案されている(特許文献1)。   A quantum dot is a particle of a semiconductor having a particle diameter of several nm to about 20 nm, and, like a phosphor, is excited by light to emit light. Emission energy is limited by the effect of electron confinement, and has a narrow spectrum emission characteristic with high quantum efficiency. By adjusting the particle size and the material, it is possible to create predetermined spectral characteristics. The smaller the particle size, the shorter wavelength light is output, and the larger the particle size, the longer wavelength light is output. An application to a wide color gamut display has been devised using the characteristic that the color purity of light emission is high and the light emission characteristics can be controlled (Patent Document 1).

量子ドットの発光原理の概要を説明する。励起光により量子ドット内の電子が励起され、その後、電子のバンドギャップエネルギーに相当する波長の光を放出して、電子が安定化する。バンドギャップエネルギーは量子ドットが持つ固有の量である。したがって、このバンドギャップエネルギーを必要とする色に対応させて作り込んでおくことで、所定の色の発光を得ることができる。   An outline of the light emission principle of quantum dots will be described. The excitation light excites the electrons in the quantum dot, and then emits light of a wavelength corresponding to the band gap energy of the electrons to stabilize the electrons. Band gap energy is an inherent amount of quantum dots. Therefore, light emission of a predetermined color can be obtained by making the band gap energy correspond to the color required.

例えば、励起光を青色光として、赤色と緑色で発光する2種類の量子ドットを含む部材に照射すると、赤色と緑色の量子ドット発光が得られる。青色光のうち一部は量子ドット励起に寄与せずそのまま透過し、結果として赤、緑、青色光で構成される白色光が得られる。   For example, when the excitation light is blue light and is irradiated to a member including two types of quantum dots emitting red and green, red and green quantum dot emission can be obtained. A part of the blue light is transmitted as it is without contributing to the quantum dot excitation, and as a result, white light composed of red, green and blue light is obtained.

このようにして得られた白色光は、液晶用バックライトに適用可能である。バックライトの白色光を構成する各色成分は、狭スペクトル特性を持つため、広色域の色表現が可能になる。以上により、単色の励起光を用いて、広色域ディスプレイに良好なバックライト光を得ることができる。   The white light thus obtained is applicable to a backlight for liquid crystal. Each color component constituting the white light of the backlight has narrow spectral characteristics, which enables color expression in a wide color gamut. As described above, it is possible to obtain good backlight light for a wide color gamut display by using monochromatic excitation light.

一方、映像の輝度ダイナミックレンジを拡大するHDR(High Dynamic Range)と呼ばれる技術を利用した映像機器が普及しつつある。HDR対応機器では、従来規格の輝度レンジでは表現できなかった自然界にある輝度をそのまま再現することが可能となる。拡大した輝度レンジを表現するには多くの信号階調を必要とするが、現在のHDR規格では、従来と同程度の階調数で実現する技術を用いている(非特許文献1参照)。これは、人間の視覚特性にのっとって、低輝度側により多くの階調を割り当て、高輝度側には階調差が判別できない程度に少ない階調を割り当てる技術である。   On the other hand, video equipment using technology called HDR (High Dynamic Range) for expanding the luminance dynamic range of video is becoming widespread. In the HDR compatible device, it is possible to reproduce the luminance in the natural world which can not be expressed in the luminance range of the conventional standard as it is. Although a large number of signal gradations are required to express the expanded luminance range, the current HDR standard uses a technology that achieves the same number of gradations as the conventional one (see Non-Patent Document 1). This is a technology in which more gradations are allocated to the low luminance side according to human visual characteristics, and a small number of gradations are allocated to the high luminance side so that the gradation difference can not be determined.

HDR表示可能な液晶表示装置のバックライトにはLEDを用いた構成をとることが多い。HDR表示を実現するためにはLEDを高輝度発光させ、かつ、低輝度時の輝度階調も確保する必要がある。LEDの発光輝度は、LED印加電流の制御と、LED発光時間のPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御の両方を用いて制御できる。   The backlight of a liquid crystal display capable of HDR display is often configured using an LED. In order to realize the HDR display, it is necessary to cause the LED to emit light at high luminance and to secure luminance gradation at low luminance. The light emission luminance of the LED can be controlled using both control of the LED application current and PWM (Pulse Width Modulation) control of the LED light emission time.

一般にLED印加電流が高いと、LEDの発光効率が低下し、発熱の要因となり、電力消費も大きくなる。またLED印加電流が高い状態で、PWM制御のみで低輝度側の輝度階調を確保するには、非常に高精度、高階調のPWM制御が必要となり、技術的難易度が高くなる。以上から、要求される輝度が低い場合には、LED印加電流を低く設定し、高輝度が要求される場合のみに、LED印加電流を高く設定する制御が行われることがある。   In general, when the LED application current is high, the light emission efficiency of the LED is lowered, which causes heat generation and power consumption also increases. In addition, in order to secure the luminance gradation on the low luminance side only by PWM control in a state where the LED applied current is high, PWM control with extremely high accuracy and high gradation is required, and the technical difficulty becomes high. From the above, when the required luminance is low, the LED application current may be set low, and control may be performed to set the LED application current high only when high luminance is required.

前述の量子ドット発光の技術をHDR表示可能なディスプレイに適用することで、広色域かつHDR表示可能なディスプレイが実現できると期待されている。   It is expected that a wide color gamut and an HDR-displayable display can be realized by applying the above-described quantum dot light emission technology to an HDR-displayable display.

特開2006−310303号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-310303

SMPTE ST.2084規格SMPTE ST. 2084 standard

青色の励起光により赤、緑の変換光を発生する量子ドットにより得られる光の特性は、青色の励起光の強度、赤色発光用量子ドット、緑色発光用量子ドットの含有量、割合によって、白色光の色バランス、輝度が決定される。通常、バックライトに用いられる量子ドットの部材は、一旦作りこむと、量子ドットの特性を変更することはできない。   The characteristics of light obtained by quantum dots that generate red and green converted light by blue excitation light are white depending on the content and ratio of blue excitation light intensity, red light emission quantum dots, and green light emission quantum dots. The color balance of the light and the brightness are determined. In general, a quantum dot member used for backlighting can not change the characteristics of the quantum dot once made.

HDR表示に対応するために、青色励起光光源のLED印加電流値を増加させると、赤、緑に変換可能な変換効率を超える光量となり、高輝度時に所定の輝度にならない。また、青色励起光光源のLED印加電流値を変動させると、透過する青色光の量と、赤、緑に変換光の量が変動するため、得られる白色光の色バランスが変わる、という課題があった。   When the LED application current value of the blue excitation light source is increased to correspond to the HDR display, the light amount exceeds the conversion efficiency that can be converted to red and green, and the predetermined luminance is not obtained at high luminance. In addition, when the LED applied current value of the blue excitation light source is changed, the amount of blue light to be transmitted and the amount of converted light are changed to red and green, so that the color balance of the obtained white light is changed. there were.

そこで本発明は、量子ドットを用いた広色域かつHDR表示可能な液晶表示装置において、光源LEDのLED印加電流の調整と、所定の色バランスを両立することができる液晶表示装置およびその制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is a liquid crystal display device capable of performing HDR display with a wide color gamut using quantum dots, and a liquid crystal display device capable of achieving both the adjustment of the LED application current of the light source LED and a predetermined color balance Intended to provide.

上述した課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと。青色発光をする青色LEDが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色LEDの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、前記量子ドット発光手段は、前記青色LEDのLED印加電流値が想定使用範囲の最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記LED印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、前記バックライト制御値決定手段は、前記LED印加電流値が想定最大値より低い場合には、前記液晶パネルの赤および緑の画素輝度の輝度圧縮補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、前記表示制御手段は、前記輝度圧縮補正係数により赤と緑画素に対して輝度圧縮をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする。   In order to solve the problems described above, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal panel. A backlight serving as illumination light for the liquid crystal panel in which a blue LED emitting blue light is disposed, a backlight control means for controlling the backlight, and red and green lights using the light of the blue LED as excitation light A liquid crystal display device comprising quantum dot light emitting means including quantum dots, and display control means for controlling display pixels of the liquid crystal panel, wherein the quantum dot light emitting means has an LED applied current value of the blue LED The quantum dot content is adjusted so that the required luminance and color balance can be obtained at the maximum value of the assumed use range, and the backlight control unit is configured to control the LED application current required from the blue display luminance. Backlight control value determining means for determining a value, wherein the backlight control value determining means determines that the LED application current value is lower than an estimated maximum value. Calculating a luminance compression correction coefficient of red and green pixel luminance of the liquid crystal panel and sending it to the display control means, wherein the display control means performs luminance compression on red and green pixels according to the luminance compression correction coefficient It is characterized in that control is performed to obtain a predetermined color balance by performing correction.

また、本発明に係る別の液晶表示装置は、液晶パネルと、青色発光をする青色LEDが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色LEDの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、前記量子ドット発光手段は、前記青色LEDのLED印加電流値が想定使用範囲最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記LED印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、前記バックライト制御値決定手段は、前記LED印加電流値を青の画素輝度の輝度拡張補正が可能となるように前記LED印加電流値の判定を行って、前記液晶パネルの青の画素輝度の輝度拡張補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、前記表示制御手段は、前記輝度拡張補正係数により青画素に対して輝度拡張をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする。   Another liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal panel, a backlight serving as illumination light of the liquid crystal panel in which a blue LED emitting blue light is disposed, and a backlight control unit for controlling the backlight. A liquid crystal display device comprising: a quantum dot light emitting means including quantum dots emitting red and green lights with the light emission of the blue LED as excitation light; and a display control means for controlling display pixels of the liquid crystal panel. The quantum dot content is adjusted so that the required luminance and color balance can be obtained when the LED application current value of the blue LED is the maximum value of the expected use range, in the quantum dot light emitting means. The control means includes backlight control value determination means for determining the LED applied current value required from the blue display luminance, and the backlight control value determination means The LED applied current value is determined so that the LED applied current value can be subjected to the luminance expansion correction of the blue pixel luminance, and the luminance expansion correction coefficient of the blue pixel luminance of the liquid crystal panel is calculated. The display control means is controlled to obtain a predetermined color balance by performing correction to expand the luminance of the blue pixel by the luminance expansion correction coefficient.

本発明によれば、量子ドットを用いたバックライトをもつ広色域かつHDR表示可能な液晶表示装置において、HDR表示に必要となる高輝度が得られ、かつ、LED印加電流の制御を行いながら、所定の色バランスを得ることが可能になる。これにより、LED印加電流の制御が可能になることで、低輝度側での電力効率向上と輝度階調の確保が可能となる。   According to the present invention, in a liquid crystal display device capable of providing a wide color gamut and HDR display with a backlight using quantum dots, high luminance necessary for HDR display can be obtained, and control of LED applied current is performed. It becomes possible to obtain a predetermined color balance. As a result, control of the LED application current becomes possible, which makes it possible to improve the power efficiency on the low luminance side and secure the luminance gradation.

本発明の第1および第2の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の構成概略図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display device using quantum dots according to the first and second embodiments of the present invention. 第1および第2の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのLED最大電流時の発光特性の概念図である。It is a conceptual diagram of the luminescence characteristic at the time of LED maximum current of the back light which used the quantum dot concerning the 1st and 2nd embodiment. 第1および第2の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのLED電流値と正規化発光強度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the LED current value of a backlight using the quantum dot which concerns on 1st and 2nd embodiment, and a normalized luminescence intensity. 第1の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのLED低電流時の発光特性の概念図である。It is a conceptual diagram of the luminescence characteristic at the time of LED low current of the back light which used the quantum dot concerning a 1st embodiment. 第1および第2の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the liquid crystal display using the quantum dot which concerns on 1st and 2nd embodiment. 第1の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の動作フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the liquid crystal display device using the quantum dot which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのパネル画素階調と画素輝度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the panel pixel gradation of the backlight using the quantum dot which concerns on 2nd Embodiment, and the relationship of pixel brightness. 第2の実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトのLED低電流時の発光特性の概念図である。It is a conceptual diagram of the luminescence characteristic at the time of LED low current of the back light which used the quantum dot concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る量子ドットを用いた液晶表示装置の動作フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the liquid crystal display device using the quantum dot which concerns on 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
本発明の実施形態の一つである、液晶表示装置のバックライトおよび液晶パネルの構成概略図を図1に示す。装置の後面にバックライト101が設置され、前面に液晶パネル104が設置されている。両者の間に、量子ドット103が挿入された構造となっている。
First Embodiment
FIG. 1 shows a schematic diagram of a backlight and a liquid crystal panel of a liquid crystal display device, which is one of the embodiments of the present invention. A back light 101 is installed on the rear surface of the device, and a liquid crystal panel 104 is installed on the front surface. A quantum dot 103 is inserted between the two.

バックライト101は、液晶パネル104を照明する面上の光源であり、直下型バックライト構造となっている。バックライト101は、青LED102がアレイ状配置され、内部に輝度センサ105が複数個配置される構造となっている。青LED102は青色の発光をするLEDで、量子ドット103の励起光、および、液晶パネル104の青色の光源となっている。輝度センサ105は、バックライト101内の発光輝度を検出するセンサである。赤、青、緑の各色の輝度が検出可能である。   The backlight 101 is a light source on the surface that illuminates the liquid crystal panel 104, and has a direct backlight structure. The backlight 101 has a structure in which blue LEDs 102 are arranged in an array, and a plurality of luminance sensors 105 are arranged inside. The blue LED 102 emits blue light and serves as excitation light of the quantum dot 103 and blue light source of the liquid crystal panel 104. The luminance sensor 105 is a sensor that detects light emission luminance in the backlight 101. The luminance of each of red, blue and green can be detected.

量子ドットシート103は、赤、緑の量子ドットを含むシート状の波長変換部材である。バックライト101からの青色の励起光により、内部の量子ドットが励起され、安定状態に遷移する際に、赤と緑の発光をする。照射される青色光は、励起光として用いられる光と合わせて、透過する光がある。量子ドットシート103からの赤、緑の発光と青の透過光が合わさると白色光となり、これが液晶パネル104の光源となる。   The quantum dot sheet 103 is a sheet-like wavelength conversion member including red and green quantum dots. The blue excitation light from the backlight 101 excites the internal quantum dots to emit red and green light when transitioning to a stable state. The blue light to be irradiated includes light to be transmitted in combination with light used as excitation light. When the red and green luminescence and blue transmitted light from the quantum dot sheet 103 are combined, it becomes white light, which becomes the light source of the liquid crystal panel 104.

液晶パネル104は、画素が並ぶ液晶層、偏光フィルタ、透明電極、カラーフィルタを積層した構成となっている。液晶の画素毎に赤、緑、青それぞれ光の透過率を制御する。量子ドットシート103からの光は、液晶パネル104により画素毎に透過率が制御されて、映像を形成する。   The liquid crystal panel 104 has a configuration in which a liquid crystal layer in which pixels are arranged, a polarizing filter, a transparent electrode, and a color filter are stacked. The transmittance of light of red, green and blue is controlled for each pixel of the liquid crystal. The light from the quantum dot sheet 103 is controlled in transmittance for each pixel by the liquid crystal panel 104 to form an image.

量子ドットシート103により生成される色バランスについて説明する。ここで色バランスとは、白色を表示した際の、赤、緑の発光と青の透過光の各々の割合で決まる白色のずれ具合を意味する。映像や画像の規格で定められた白色を表現するためには、規格で定められた赤、緑、青の割合とする必要がある。色バランスがずれた状態、すなわち、赤、緑、青の割合が規格で定められた割合と異なる状態では、正しい発色ができず、表示画像をユーザーは異なる色として認識してしまう。これを避けるためには、色バランスが所定の状態で発光させる必要がある。   The color balance generated by the quantum dot sheet 103 will be described. Here, the color balance means the degree of deviation of white determined by the ratio of each of red and green light emission and blue transmitted light when displaying white. In order to express the white color defined by the image and the image standard, it is necessary to set the ratio of red, green and blue defined by the standard. In a state in which the color balance is shifted, that is, in a state in which the ratio of red, green, and blue is different from the ratio defined in the standard, correct color development can not be performed, and the user recognizes the display image as different colors. In order to avoid this, it is necessary to emit light in a predetermined state of color balance.

色バランスは、量子ドットシート103の赤、緑の発光効率、青の透過率で決まる。発光効率、および透過率は、量子ドットシート103に含まれる量子ドットの含有量で調整可能である。量子ドットの含有量は、具体的にはシート内の量子ドットの含有密度、シートの厚さに依存する。一般的にこの量子ドット含有量は、一度、作りこんだ後で変更、調整することは困難である。   The color balance is determined by the red and green luminous efficiency and blue transmittance of the quantum dot sheet 103. The luminous efficiency and the transmittance can be adjusted by the content of quantum dots contained in the quantum dot sheet 103. Specifically, the content of quantum dots depends on the density of quantum dots in the sheet and the thickness of the sheet. Generally, it is difficult to change and adjust the quantum dot content once it has been built.

続いて、図2から図4の輝度の概念図およびをグラフ用いて、本発明の動作原理を説明する。図2に、LED印加電流値が使用想定範囲の最大値とした時の輝度特性を図示する。図2(A)に光源輝度の概念図を示す。縦軸に青色LED102に印加する電流量、横軸に発光時間をとっている。青色LED102の発光時間が、PWM制御されている。PWM幅のオン期間と、オフ期間がPWM周期で繰り返される。PWMのオン期間の割合がPWMデューティであり、図2(A)にはPWMデューティが100%の状態を示している。   Subsequently, the principle of operation of the present invention will be described using graphs of the conceptual diagrams of brightness in FIGS. 2 to 4 and graphs. FIG. 2 illustrates the luminance characteristics when the LED application current value is the maximum value of the use expected range. FIG. 2A shows a conceptual diagram of light source luminance. The ordinate represents the amount of current applied to the blue LED 102, and the abscissa represents the light emission time. The light emission time of the blue LED 102 is PWM controlled. The on period of the PWM width and the off period are repeated in the PWM cycle. The ratio of the on period of PWM is the PWM duty, and FIG. 2A shows the state where the PWM duty is 100%.

LEDの印加電流値はLEDの単位時間当たりの発光輝度を制御することができる。したがって、LEDの輝度は、LED電流値と発光期間の割合であるPWMデューティで決まる。概念的には、LED電流値とPWM幅の長方形で示す面積が輝度に相当すると考えることができる。   The applied current value of the LED can control the light emission luminance per unit time of the LED. Therefore, the luminance of the LED is determined by the LED current value and the PWM duty which is the ratio of the light emission period. Conceptually, it can be considered that the area indicated by the rectangle of the LED current value and the PWM width corresponds to the luminance.

図2(B)に、LED印加電流値が使用想定範囲の最大値となる時の赤、緑、青の各色の発光強度分布を示す。横軸を発光波長、縦軸を量子ドットシート103通過後の発光強度とする。縦軸の発光強度は、所定の色バランスとなる発光強度で正規化している。   FIG. 2 (B) shows the light emission intensity distribution of each color of red, green and blue when the LED applied current value reaches the maximum value of the expected use range. The horizontal axis is the light emission wavelength, and the vertical axis is the light emission intensity after passing through the quantum dot sheet 103. The light emission intensity on the vertical axis is normalized by the light emission intensity to achieve a predetermined color balance.

青、緑、赤の順に発光波長が長くなり、それぞれの色に対応する波長にピークをもつプロファイルとなる。このピークが高いほど発光強度が強く、低いほど発光強度が弱い。青LED102から発光し、量子ドットシート103を透過した後の青色発光強度を青201に示す。青LED102の励起光から量子ドットシート103にて緑色に変換された緑色発光強度を緑202に示す。同様に赤色に変換された赤色発光強度を赤203に示す。   The emission wavelength becomes longer in the order of blue, green and red, resulting in a profile having a peak at the wavelength corresponding to each color. The higher the peak, the stronger the emission intensity, and the lower the peak, the weaker the emission intensity. The blue emission intensity after emitting light from the blue LED 102 and passing through the quantum dot sheet 103 is shown as blue 201. The green emission intensity converted from the excitation light of the blue LED 102 to green by the quantum dot sheet 103 is shown as green 202. Similarly, the red emission intensity converted to red is shown in red 203.

LED印加電流値が使用想定範囲の最大値となる時の色バランスが、青201、緑202、赤203に示す通り、所定の状態になるように量子ドットシート103の量子ドット含有量を設定する。このようにして、HDR表示で必要となるLED印加電流最大状態での最大輝度と色バランスを確保する。   The quantum dot content of the quantum dot sheet 103 is set so that the color balance when the LED applied current value reaches the maximum value of the use expected range is in a predetermined state as shown by blue 201, green 202, and red 203. . In this way, the maximum luminance and color balance in the maximum state of the LED application current required for the HDR display are secured.

図2(B)に示した色バランスは、LED印加電流を減少させると、これとは異なる色バランスとなる。この調整方法について、図3、図4を用いて説明する。   The color balance shown in FIG. 2B becomes a different color balance when the LED applied current is decreased. The adjustment method will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3はLED電流値と正規化発光強度の関係を示すグラフである。赤、緑、青のそれぞれのLED電流値と正規化発光強度の関係を示す。量子ドットシート103透過後の青色光の正規化発光強度と、青LED103のLED電流の関係を青301にて示す。同様に量子ドットシート103による赤変換光、緑変換光の正規化発光強度とLED電流との関係を赤・緑302に示す。ここで赤と緑は同等の傾向になるため、同一直線に示している。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the LED current value and the normalized emission intensity. The relationship between the LED current value of each of red, green, and blue and the normalized emission intensity is shown. The relationship between the normalized emission intensity of blue light after transmission through the quantum dot sheet 103 and the LED current of the blue LED 103 is indicated by blue 301. Similarly, the relationship between the normalized emission intensity of red converted light and green converted light by the quantum dot sheet 103 and the LED current is shown in red and green 302. Here, red and green have the same tendency, so they are shown in the same straight line.

LED電流量が小さくなる程、青色透過光の発光強度は、色バランスが所定の状態よりも減少することを示している。逆に、赤、緑変換光の発光強度は色バランスが所定の状態よりも増加することを示している。LED電流が減少して単位時間当たりの励起光が少なくなると、量子ドットシート103の量子ドット含有量で決まる変換効率に余裕がでてくるため、赤、緑の変換光の割合が増加し、相対的に青色透過光の割合が減少する。   As the amount of LED current decreases, the emission intensity of the blue transmitted light indicates that the color balance decreases more than a predetermined state. Conversely, the emission intensity of the red / green conversion light indicates that the color balance is increased above a predetermined state. When the LED current decreases and the excitation light per unit time decreases, the conversion efficiency determined by the quantum dot content of the quantum dot sheet 103 has a margin, so the ratio of converted light of red and green increases. The proportion of blue transmitted light decreases accordingly.

図2を用いて説明した通り、LED印加電流値が使用想定範囲の最大値で所定の色バランスになるように量子ドットシート103が設定されている。そのため、青301と赤・緑302で示す正規化発光強度は、最大電流値で、1となっている。   As described with reference to FIG. 2, the quantum dot sheet 103 is set such that the LED application current value has a predetermined color balance at the maximum value of the use assumed range. Therefore, the normalized emission intensities shown by blue 301 and red / green 302 are 1 at the maximum current value.

図4に、HDR表示で低輝度側の表示となる場合を想定して、LED印加電流値を減少させた時の輝度特性を図示する。本実施形態では、説明を簡略化するため、LED印加電流値は、最大電流値設定と、低電流値設定を2通りあるとする。表示に必要な輝度が低輝度で十分な場合には、低電流値に設定にできる。   FIG. 4 illustrates the luminance characteristics when the LED applied current value is decreased, on the assumption that the low luminance side display is performed in the HDR display. In this embodiment, in order to simplify the description, it is assumed that the LED application current value has two ways of setting the maximum current value and setting the low current value. When the luminance required for display is low enough, the current can be set to a low current value.

なお、低電流値設定が複数の値を取り得るとしても、複数の低電流値ごとに同様の判定を行うことで、本発明を適用可能である。   Note that, even if the low current value setting can take a plurality of values, the present invention can be applied by performing the same determination for each of the plurality of low current values.

図4(A)に光源輝度の概念図を示す。LED電流値が低くなり、発光輝度も低くなっている。図4(B)に、LED電流値を減少させた時の赤、緑、青の各色の発光強度分布を示す。図2(B)と同様、横軸を発光波長、縦軸を量子ドットシート103通過後の発光強度とし、縦軸の発光強度は、色バランスが所定の発光強度で正規化している。量子ドットシート103の青透過光の青色発光強度を青401に示す。青LED102の励起光から量子ドットシート103にて緑色に変換された緑色発光強度を緑402(調整前)に示す。同様に赤色に変換された赤色発光強度を赤403(調整前)に示す。相対的に青の割合が少なくなっている。   FIG. 4A shows a conceptual diagram of light source luminance. The LED current value is low, and the light emission luminance is also low. FIG. 4B shows emission intensity distributions of red, green and blue when the LED current value is decreased. As in FIG. 2B, the horizontal axis is the light emission wavelength, the vertical axis is the light emission intensity after passing through the quantum dot sheet 103, and the light emission intensity on the vertical axis is normalized with a predetermined light emission intensity. The blue light emission intensity of the blue transmitted light of the quantum dot sheet 103 is shown as blue 401. The green emission intensity converted from the excitation light of the blue LED 102 to green by the quantum dot sheet 103 is shown as green 402 (before adjustment). Similarly, the red emission intensity converted to red is shown in red 403 (before adjustment). The proportion of blue is relatively low.

図4(B)に示す通り、青の発光強度と比べて、赤、緑の割合が多くなっており、色バランスが崩れた状態となっている。   As shown in FIG. 4B, the proportion of red and green is larger than that of blue emission intensity, and the color balance is broken.

表示輝度は、青LED102を駆動するPWMデューティにより制御できる。しかしながら、この時、白色光の中に赤、緑が含まれる割合は変化せず、色バランスも変化しない。そのため、液晶パネル104側で画素輝度を圧縮することで、赤、緑の輝度を調整する。液晶パネル104側で色バランス調整後の緑色発光強度を緑404(調整後)に示す。液晶パネル104側で色バランス調整後の赤色発光強度を赤405(調整後)に示す。   The display brightness can be controlled by the PWM duty that drives the blue LED 102. However, at this time, the proportion of red and green in white light does not change, and the color balance does not change. Therefore, the red and green luminances are adjusted by compressing the pixel luminance on the liquid crystal panel 104 side. The green emission intensity after color balance adjustment on the liquid crystal panel 104 side is shown as green 404 (after adjustment). The red light emission intensity after color balance adjustment on the liquid crystal panel 104 side is shown in red 405 (after adjustment).

以上、本発明のHDR表示に対応した量子ドットシート103の特性の設定方法と色バランス調整方法の基本的な考え方を示した。次に、この動作を実現する具体的な調整の手順および手段について説明する。本発明の実施形態の一つである量子ドット発光のバックライトを用いた液晶表示装置のブロック図を図5に示す。   The basic concept of the method of setting the characteristics of the quantum dot sheet 103 corresponding to the HDR display of the present invention and the method of adjusting the color balance has been described above. Next, a specific adjustment procedure and means for realizing this operation will be described. A block diagram of a liquid crystal display device using a backlight of quantum dot emission which is one embodiment of the present invention is shown in FIG.

バックライト制御部501と制御システム部502、バックライト部503、表示制御部504、映像データバス511、液晶パネル部505、量子ドットシート506にて構成されている。各部それぞれについて、内部構成、受け持つ機能、相互の入出力関係を説明する。   A backlight control unit 501, a control system unit 502, a backlight unit 503, a display control unit 504, a video data bus 511, a liquid crystal panel unit 505, and a quantum dot sheet 506. For each part, the internal configuration, the functions it is responsible for, and the input / output relationship between each other will be described.

バックライト制御部501は、バックライトの色バランスの調整、輝度制御を担う。内部構成の詳細は後述にて説明する。制御システム部502および表示制御部504からの表示制御情報を受け、バックライト制御情報を決定し、バックライト部503に送出する。またバックライト部503からは、RGB輝度センサ部513の検出結果を受けて、輝度、色バランスのフィードバック制御を行っている。   The backlight control unit 501 is responsible for adjustment of the color balance of the backlight and brightness control. Details of the internal configuration will be described later. It receives display control information from the control system unit 502 and the display control unit 504, determines backlight control information, and sends it to the backlight unit 503. Also, from the backlight unit 503, feedback control of luminance and color balance is performed in response to the detection result of the RGB luminance sensor unit 513.

バックライト部503は、液晶表示装置の照明であり、図1のバックライト101に対応している。青色LED部512とRGB輝度センサ部513にて構成されている。それぞれ図1の青LED102、輝度センサ103に対応している。青LED部512は、駆動信号に従って所定の輝度で青色発光する発光ダイオードである。駆動信号とは、PWM駆動波形とLED印加電流値であり、それぞれLED PWM制御部509、LED電流制御部510から送出される。青LED部512の光は、量子ドットシート506の励起光および液晶パネル部505の青色光源の両方の光源として用いられる。   The backlight unit 503 is an illumination of the liquid crystal display device, and corresponds to the backlight 101 of FIG. 1. A blue LED unit 512 and an RGB luminance sensor unit 513 are provided. They correspond to the blue LED 102 and the luminance sensor 103 in FIG. 1, respectively. The blue LED unit 512 is a light emitting diode that emits blue light with a predetermined luminance in accordance with the drive signal. The drive signal is a PWM drive waveform and an LED applied current value, and is sent from the LED PWM control unit 509 and the LED current control unit 510, respectively. The light of the blue LED unit 512 is used as a light source for both the excitation light of the quantum dot sheet 506 and the blue light source of the liquid crystal panel unit 505.

RGB輝度センサ513は、赤、緑、青それぞれの輝度を検出するセンサである。図1の輝度センサ105に対応する。輝度センサは光を電気信号に変換するデバイスで、光強度に応じた電気信号レベルが得られる。輝度センサ上に、検出する色に対応するカラーフィルタを設けてあり、各色の輝度をそれぞれ検出することができる。輝度検出結果を電気信号として、バックライト制御部501に送出する。   The RGB luminance sensor 513 is a sensor that detects the luminance of each of red, green, and blue. This corresponds to the luminance sensor 105 of FIG. A luminance sensor is a device that converts light into an electrical signal, and obtains an electrical signal level according to the light intensity. A color filter corresponding to the color to be detected is provided on the luminance sensor, and the luminance of each color can be detected. The luminance detection result is sent to the backlight control unit 501 as an electrical signal.

量子ドットシート506は、量子ドットを含むシート状の波長変換部材であり、図1の量子ドットシート103に対応する。青LED部512からの励起光を受けて、赤、緑の変換光を発生させて、液晶パネル部505に照射する。図2を用いて説明した通り、LED印加電流値が使用想定範囲の最大値において必要となる輝度が確保でき、かつ所定の色バランスになるように量子ドットの含有量、すなわち、含有密度と厚さが設定されている。   The quantum dot sheet 506 is a sheet-like wavelength conversion member including quantum dots, and corresponds to the quantum dot sheet 103 in FIG. 1. In response to the excitation light from the blue LED unit 512, it generates red and green converted light and irradiates the liquid crystal panel unit 505. As described with reference to FIG. 2, the quantum dot content, that is, the content density and the thickness can be maintained so that the luminance required for the LED application current value at the maximum value of the intended use range can be secured and the predetermined color balance is achieved. Is set.

液晶パネル部505は、図1の液晶パネル104に対応している。表示制御部504からの駆動電気信号を受けて液晶画素を制御し、量子ドットシート506からの白色光の透過率を画素ごとに調整することで映像を形成する。   The liquid crystal panel unit 505 corresponds to the liquid crystal panel 104 in FIG. The liquid crystal pixels are controlled by receiving the driving electric signal from the display control unit 504, and the transmittance of the white light from the quantum dot sheet 506 is adjusted for each pixel to form an image.

映像データバス511は、外部から入力された映像データを通過させるバスである。表示制御部504に入力され、液晶パネル部505へとつながる映像データ専用のバスとなっている。   The video data bus 511 is a bus that passes video data input from the outside. The display control unit 504 is a bus dedicated to video data connected to the liquid crystal panel unit 505.

表示制御部504は映像データの入出力や映像処理の制御を担う。映像データバス511を介して入力された映像データを液晶パネル部505へ送出する。映像データに応じて、バックライト輝度の制御を行う場合もあり、その場合はバックライト制御部501にバックライト輝度制御用の情報を相互に送受信する。バックライト制御部501の色バランス調整が不足する分は、液晶パネル部505の画素値を圧縮もしくは拡張することで最終表示の色バランスを調整する。このための色バランス調整用情報をバックライト制御部501から受信する。   A display control unit 504 controls input / output of video data and video processing. The video data input via the video data bus 511 is sent to the liquid crystal panel unit 505. Control of the backlight brightness may be performed according to the video data, and in this case, the backlight control unit 501 mutually transmits and receives information for backlight brightness control. As the color balance adjustment of the backlight control unit 501 is insufficient, the pixel value of the liquid crystal panel unit 505 is compressed or expanded to adjust the color balance of the final display. Information for color balance adjustment for this is received from the backlight control unit 501.

制御システム部502は、液晶表示装置の全体システム動作制御を担う。おもにソフトウェアによる制御を実現する部分である。バックライト制御に必要な制御情報をバックライト制御部501に送出する。   A control system unit 502 is responsible for overall system operation control of the liquid crystal display device. It is the part that mainly realizes control by software. Control information necessary for backlight control is sent to the backlight control unit 501.

制御システム部502は、RAM514,CPU515,発光特性保持部516、システムバス517により構成されている。RAM514にはプログラムや制御データなど各種データが格納されている。CPU515はRAM514からデータを読み取り、それに応じて、制御コマンドをシステムバス517に送出する。このように、CPU515がRAM514内のソフトウェア情報に従って動作する処理を、以降、簡単にソフトウェア処理と呼ぶ。   The control system unit 502 includes a RAM 514, a CPU 515, a light emission characteristic holding unit 516, and a system bus 517. The RAM 514 stores various data such as programs and control data. CPU 515 reads data from RAM 514 and, in response, sends control commands to system bus 517. The process in which the CPU 515 operates in accordance with the software information in the RAM 514 in this manner is hereinafter simply referred to as software process.

発光特性保持部516は、量子ドットシート506と青LED部512の特性を保持する。具体的には図3に示した発光強度とLED電流値の関係を保持する。   The light emission characteristic holding unit 516 holds the characteristics of the quantum dot sheet 506 and the blue LED unit 512. Specifically, the relationship between the light emission intensity and the LED current value shown in FIG. 3 is maintained.

システムバス517は制御システム部502を構成する各部を接続するバスである。データ、コマンドの送受信は、システムバス517を経由して行い、各部を制御する。   A system bus 517 is a bus that connects the components that make up the control system unit 502. Transmission and reception of data and commands are performed via the system bus 517 to control each part.

続いて、バックライト制御部501の内部の詳細について説明する。表示輝度決定部507とバックライト制御値決定部508、LED PWM制御部509、LED電流制御部510にて構成されている。   Subsequently, details of the inside of the backlight control unit 501 will be described. A display luminance determination unit 507, a backlight control value determination unit 508, an LED PWM control unit 509, and an LED current control unit 510 are configured.

表示輝度決定部507は、制御システム部502からの主にユーザー操作により決定される輝度情報および、表示制御部504からの映像データによって決まる輝度情報を受けて、液晶表示装置にて最終的に出力する表示輝度を決定する。決定した輝度情報はバックライト制御値決定部508に送出される。   The display luminance determination unit 507 receives the luminance information mainly determined by the user operation from the control system unit 502 and the luminance information determined by the video data from the display control unit 504, and finally outputs it in the liquid crystal display device. To determine the display brightness. The determined luminance information is sent to the backlight control value determination unit 508.

バックライト制御値決定部508では、表示輝度決定部507にて決定した表示輝度を用いて、青LED部512の駆動用の制御値を決定する。制御値とは、PWM値と電流値である。決定方法の詳細は、図6のフローチャートを用いて後述にて説明する。決定したPWM値はLED PWM制御部509に送出される。決定した電流値はLED電流制御部510に送出される。   The backlight control value determination unit 508 uses the display luminance determined by the display luminance determination unit 507 to determine a control value for driving the blue LED unit 512. The control value is a PWM value and a current value. The details of the determination method will be described later with reference to the flowchart of FIG. The determined PWM value is sent to the LED PWM control unit 509. The determined current value is sent to the LED current control unit 510.

LED PWM制御部509は、受信したPWM値をもとに、PWM駆動波形を生成し、青LED部512に送出する。   The LED PWM control unit 509 generates a PWM driving waveform based on the received PWM value and sends it to the blue LED unit 512.

LED電流制御部510は、LEDの印加電流の電流源であり、受信した電流値をもとに、電流を生成し、青LED512に送出する。   The LED current control unit 510 is a current source of the applied current of the LED, generates a current based on the received current value, and sends it to the blue LED 512.

本実施形態で示す液晶表示装置のLED印加電流値設定および色バランス調整の処理フローを図6のフローチャートと図5のブロック図を用いて説明する。図6にバックライトの色バランス調整フローを示す。   The process flow of setting the LED application current value and adjusting the color balance of the liquid crystal display device shown in the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. 6 and the block diagram of FIG. FIG. 6 shows a color balance adjustment flow of the backlight.

本フローは、映像データが入力された後、HDR表示の高輝度表示と低輝度表示が変化するタイミングで実施する。例えば、ユーザーの表示モード設定の変更タイミングである。映像データにしたがって、自動で表示モードを設定する場合には、毎フレーム実施する。もしくは、表示モード判定のみを毎フレーム実施して、表示モード変化があったタイミングで本フローを実施してもよい。   This flow is performed at timing when the high luminance display and the low luminance display of the HDR display change after the video data is input. For example, it is the change timing of the display mode setting of the user. When the display mode is automatically set according to the video data, each frame is performed. Alternatively, only the display mode determination may be performed every frame, and this flow may be performed at the timing when the display mode changes.

映像データが入力されて処理が開始すると、ステップS601にて、液晶表示装置が表示する輝度を決定する。この処理は、表示輝度決定部507が行う。前述の通り、制御システム部502および表示制御部504からの輝度情報をもとに表示輝度を決定する。続いて処理はステップS602に進む。   When video data is input and processing is started, in step S601, the luminance to be displayed by the liquid crystal display device is determined. This processing is performed by the display luminance determination unit 507. As described above, the display luminance is determined based on the luminance information from the control system unit 502 and the display control unit 504. Subsequently, the process proceeds to step S602.

ステップS602では、LED印加電流値を設定する。以降、ステップS602からステップS605の処理は、バックライト制御値決定部508が行う。ステップS601で決定された表示輝度の青色発光輝度が、低電流値設定での輝度以下であれば、低電流値と判定する。HDRの高輝度表示が必要な場合など、最大電流値が必要な輝度であれば、最大電流値と判定する。続いて、処理はステップS603に進む。   In step S602, the LED applied current value is set. Thereafter, the backlight control value determination unit 508 performs the processing from step S602 to step S605. If the blue light emission luminance of the display luminance determined in step S601 is equal to or less than the luminance at the low current value setting, it is determined as the low current value. If the maximum current value is required, such as when high-intensity display of HDR is required, the maximum current value is determined. Subsequently, the process proceeds to step S603.

ステップS603では、LEDのPWMデューティを決定する。ステップS601で決定した表示輝度になるように、ステップS602で決定したLED電流値から、PWMデューティを決定する。青色発光輝度が、所定の発光輝度となるように、LED電流値からPWMデューティを算出する。続いて処理はステップS604に進む。   In step S603, the PWM duty of the LED is determined. The PWM duty is determined from the LED current value determined in step S602 so that the display luminance determined in step S601 is obtained. The PWM duty is calculated from the LED current value so that the blue light emission luminance becomes a predetermined light emission luminance. Subsequently, the process proceeds to step S604.

ステップS604では、ステップS601で決定したLED印加電流値を判定し、最大電流値であれば、ステップS606に進む。低電流値であれば、ステップS605に進む。   In step S604, the LED application current value determined in step S601 is determined. If it is the maximum current value, the process proceeds to step S606. If the current value is low, the process proceeds to step S605.

ステップS605では、所定の色バランスとなるように、液晶パネル画素輝度の補正係数を算出する。LED印加電流が低電流値の場合、図3を用いて説明した通り、赤、緑の発光強度が高くなる。赤、緑の画素値に補正係数を乗じて、輝度を圧縮することで色バランスを調整する。低電流時の赤、青、緑の発光強度は、発光特性保持部516に保持されている。もしくは、RGB輝度センサ部513からの検出結果を用いてもよい。バックライト制御値決定部508はこの発光強度情報を、システムバス517を介して取得し、所定の色バランスになるような赤と緑の補正係数を算出する。算出した補正係数は表示制御部504に送出され、表示制御部504は赤、緑の補正係数を映像データの画素に乗算して、補正を行う。続いて処理はステップS606に進む。   In step S605, a liquid crystal panel pixel luminance correction coefficient is calculated so as to achieve predetermined color balance. When the LED application current is a low current value, the emission intensities of red and green become high, as described with reference to FIG. The color balance is adjusted by compressing the luminance by multiplying the red and green pixel values by the correction coefficient. The luminous intensity of red, blue and green at low current is held by the luminous characteristic holding unit 516. Alternatively, the detection result from the RGB luminance sensor unit 513 may be used. The backlight control value determination unit 508 obtains the light emission intensity information via the system bus 517, and calculates red and green correction coefficients to achieve a predetermined color balance. The calculated correction coefficient is sent to the display control unit 504, and the display control unit 504 performs correction by multiplying the red and green correction coefficients by the pixels of the video data. Subsequently, the process proceeds to step S606.

ステップS606では、液晶パネル部505からの映像表示を得る。まず、バックライト制御値決定部508が、ステップS604で決定したPWMデューティと、ステップS603で決定したLED電流値をそれぞれLED PWM制御部509とLED電流制御部510に送出する。LED PWM制御部509とLED電流制御部510は、それぞれPWM駆動波形とLED印加電流値を生成し、青LED部512を駆動する。青LED部512からの発光を量子ドットシート506に照射すると、所定の色バランスになるバックライト光を得ることができる。   In step S606, image display from the liquid crystal panel unit 505 is obtained. First, the backlight control value determination unit 508 sends the PWM duty determined in step S604 and the LED current value determined in step S603 to the LED PWM control unit 509 and the LED current control unit 510, respectively. The LED PWM control unit 509 and the LED current control unit 510 respectively generate a PWM drive waveform and an LED applied current value, and drive the blue LED unit 512. When the light emitted from the blue LED unit 512 is irradiated to the quantum dot sheet 506, backlight light having a predetermined color balance can be obtained.

この時、表示制御部504は映像データに従って、液晶パネル部505の画素制御を行う。最終的に、量子ドットシート506からのバックライト光が液晶パネル部503に照射されると、ユーザーは色バランスが所定の状態での映像表示を得ることができる。   At this time, the display control unit 504 performs pixel control of the liquid crystal panel unit 505 in accordance with the video data. Finally, when the liquid crystal panel unit 503 is irradiated with the backlight light from the quantum dot sheet 506, the user can obtain an image display with a predetermined color balance.

以上の構成、処理、動作により、量子ドットを用いた液晶表示装置において、バックライト光の色バランスが所定のるような制御が可能になり、ユーザーは正しい発色で映像を視聴することができる。   By the above configuration, processing, and operation, in the liquid crystal display device using the quantum dots, control such that the color balance of the backlight light is predetermined can be performed, and the user can view the image with correct color development.

(第2の実施形態)
実施形態1で説明した画素輝度の補正にでは、赤、緑の画素輝度を圧縮することで色バランスを補正した。しかしながら、画素輝度を圧縮する場合、画素階調の精度が低下する。本実施形態では、階調精度を低下させずに色バランスを補正する方法について説明する。
Second Embodiment
In the correction of pixel luminance described in the first embodiment, color balance is corrected by compressing pixel luminance of red and green. However, when the pixel luminance is compressed, the accuracy of the pixel gradation is reduced. In the present embodiment, a method of correcting the color balance without reducing the gradation accuracy will be described.

本実施形態で説明する液晶表示装置の構成概略図は図1と同じであり、説明を省略する。量子ドットシート103は、図2、図3を用いて説明した内容と同様、HDR表示で必要となるLED印加電流最大状態で最大輝度と色バランスが確保できるように量子ドット含有量を設定している。ここで、LED印加電流値を低電流値設定とすると、青の発光強度と比べて、赤、緑の割合が多くなり、色バランスが崩れた状態となる。   The schematic configuration of the liquid crystal display device described in the present embodiment is the same as that of FIG. In the quantum dot sheet 103, as in the contents described with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the quantum dot content is set so that the maximum luminance and color balance can be secured in the LED applied current maximum state required for HDR display. There is. Here, when the LED applied current value is set to a low current value, the proportion of red and green increases compared to the emission intensity of blue, and the color balance is broken.

図7に、青色のパネル画素階調と画素輝度の関係のグラフを示す。横軸にパネル画素階調、縦軸が表示画素輝度である。HDR表示のため、縦軸の画素輝度はレンジが広い。LED印加電流値が低電流値設定と最大電流値設定の2通りあり、高輝度表示時には高電流領域、低輝度表示時は低電流領域を選択する。   FIG. 7 shows a graph of the relationship between blue panel pixel tone and pixel luminance. The horizontal axis represents panel pixel gradation, and the vertical axis represents display pixel luminance. Because of the HDR display, the pixel brightness on the vertical axis has a wide range. There are two LED application current values: low current value setting and maximum current value setting, and a high current region is selected for high brightness display, and a low current region is selected for low brightness display.

高電流領域でのパネル画素階調と表示画素輝度の関係を高電流時701に示す。高輝度領域までカバーしている一方、画素階調としては粗くなる。   The relationship between panel pixel gradation and display pixel luminance in a high current region is shown at high current 701. While covering to a high luminance area, the pixel gradation becomes rough.

低電流領域でのパネル画素階調と表示画素輝度の関係を低電流時(画素補正前)702に示す。画素階調の精度は確保できる。   The relationship between the panel pixel gradation and the display pixel luminance in the low current region is shown at low current (before pixel correction) 702. The accuracy of the pixel tone can be secured.

低電流時(画素補正前)702で表示可能な輝度が、画素補正前の低輝度領域と高輝度領域の判定基準となり、これをYthのラインで示す。ここで、色バランスの調整をするために、青のパネル画素輝度を拡張することを考える。 低電流値設定では、青の輝度が相対的に低い色バランスとなるため、これを補正するためには、青の画素輝度を拡張すればよい。画素輝度を拡張する方向では、階調精度の低下を防ぐことができる。   The luminance that can be displayed at low current (before pixel correction) 702 is the determination reference of the low luminance area and the high luminance area before pixel correction, and this is indicated by the line of Yth. Here, to adjust the color balance, consider expanding the blue panel pixel luminance. In the low current setting, since the luminance of blue is relatively low, in order to correct this, the luminance of blue pixel may be expanded. In the direction in which the pixel luminance is expanded, it is possible to prevent the decrease in gradation accuracy.

補正係数をαとして、画素輝度を拡張した補正を行った後の、パネル画素階調と表示画素輝度の関係を低電流時(画素補正後)703に示す。補正後に実現できる最大画素輝度を、Yth´のラインで示す。この判定しきい値を用いて、高電流領域と低電流領域を判別することで、青の画素輝度の拡張が可能となる。   The relationship between the panel pixel tone and the display pixel luminance after correction with extended pixel luminance with α as the correction coefficient is shown at low current (after pixel correction) 703. The maximum pixel luminance that can be achieved after correction is indicated by the line Yth '. By determining the high current region and the low current region using this determination threshold, it is possible to expand the blue pixel luminance.

図8に、HDR表示で青の画素輝度拡張が可能となるように、LED印加電流を低電流値設定した時の輝度特性を示す。色バランス調整前の青の発光強度分布を青(調整前)801に示す。緑と赤の発光強度分布を緑802、赤803に示す。画素輝度を拡張することで補正した後の発光強度分布を青(調整後)804に示す。青の画素拡張が可能な領域を低電流値設定とすることで、画素階調の精度を低下させずに所定の色バランスに調整することができる。   FIG. 8 shows the luminance characteristics when the LED application current is set to a low current value so as to enable blue pixel luminance expansion in HDR display. The blue light emission intensity distribution before color balance adjustment is shown in blue (before adjustment) 801. The emission intensity distributions of green and red are shown in green 802 and red 803, respectively. A light emission intensity distribution after correction by expanding pixel luminance is shown in blue (after adjustment) 804. By setting the region where blue pixel expansion is possible to a low current value, it is possible to adjust to a predetermined color balance without reducing the accuracy of the pixel tone.

本実施形態で説明する液晶表示装置のブロック図は図5と同じであり、説明を省略する。LED印加電流値設定および色バランス調整の処理フローを図9のフローチャートに示す。実施形態1にて図6を用いて説明した処理フローと、異なる箇所のみを説明する。   The block diagram of the liquid crystal display device described in the present embodiment is the same as FIG. 5, and the description will be omitted. A process flow of LED applied current value setting and color balance adjustment is shown in the flowchart of FIG. Only the differences from the process flow described with reference to FIG. 6 in the first embodiment will be described.

ステップS601において表示輝度を決定した後、ステップS901に進む。ステップS901ではLED印加電流値を設定する。この処理は、バックライト制御値決定部508が行う。ステップS601で決定された表示輝度の青色発光輝度が、図7を用いて説明した判定しきい値Yth´以下であれば、低電流値と判定する。HDRの高輝度表示が必要な場合など、最大電流値が必要な輝度であれば、最大電流値と判定する。続いて、処理はステップS603に進む。   After the display luminance is determined in step S601, the process proceeds to step S901. In step S901, the LED applied current value is set. This process is performed by the backlight control value determination unit 508. If the blue light emission luminance of the display luminance determined in step S601 is equal to or less than the determination threshold Yth ′ described with reference to FIG. 7, it is determined that the current value is low. If the maximum current value is required, such as when high-intensity display of HDR is required, the maximum current value is determined. Subsequently, the process proceeds to step S603.

ステップS603、ステップS604、ステップS606については説明を省略する。ステップS604において、LED印加電流値が低電流値設定と判定された場合は、ステップS902に進む。   Description of steps S603, S604, and S606 is omitted. If it is determined in step S604 that the LED application current value is a low current value setting, the process proceeds to step S902.

ステップS902では、所定の色バランスとなるように、液晶パネル画素輝度の補正係数を算出する。LED印加電流が低電流値の場合、図8を用いて説明した通り、青の発光強度が小さくなる。青の画素値に補正係数を乗じて、画素輝度を拡張することで色バランスを調整する。バックライト制御値決定部508は、低電流時の赤、青、緑の発光強度情報を、システムバス517を介して発光特性保持部516から取得し、所定の色バランスになるような青の補正係数を算出する。算出した補正係数は表示制御部504に送出され、表示制御部504は青の補正係数を映像データの画素に乗算して、補正を行う。続いて処理はステップS606に進む。   In step S902, a liquid crystal panel pixel luminance correction coefficient is calculated so as to achieve predetermined color balance. When the LED applied current is a low current value, the blue light emission intensity decreases as described with reference to FIG. The color balance is adjusted by multiplying the blue pixel value by the correction coefficient to extend the pixel luminance. The backlight control value determination unit 508 acquires emission intensity information of red, blue, and green at low current from the emission characteristic storage unit 516 via the system bus 517, and corrects blue so as to achieve a predetermined color balance. Calculate the coefficient. The calculated correction coefficient is sent to the display control unit 504, and the display control unit 504 performs correction by multiplying the pixels of the video data by the blue correction coefficient. Subsequently, the process proceeds to step S606.

以上の構成、処理、動作により、量子ドットを用いた液晶表示装置において、画素輝度の圧縮をすることなく、バックライト光の色バランスが所定のるような制御が可能になり、ユーザーは正しい発色で映像を視聴することができる。   With the above configuration, processing, and operation, in the liquid crystal display device using quantum dots, control such that the color balance of the backlight light becomes predetermined can be performed without compressing the pixel luminance, and the user can correct color development You can watch the video on

101 バックライト 102 青LED
103 量子ドットシート 104 液晶パネル
105 輝度センサ
501 バックライト制御部 502 制御システム部
503 バックライト部 504 表示制御部
505 液晶パネル部 506 量子ドットシート
507 表示輝度決定部 508 バックライト制御値決定部
509 LED PWM制御部 510 LED電流制御部
511 映像データバス 512 青LED部
513 RGB輝度センサ部 514 RAM
515 CPU 516 発光輝度保持部
517 システムバス
101 Backlight 102 Blue LED
103 quantum dot sheet 104 liquid crystal panel 105 luminance sensor 501 back light control section 502 control system section 503 back light section 504 display control section 505 liquid crystal panel section 506 quantum dot sheet 507 display brightness decision section 508 back light control value decision section 509 LED PWM Control unit 510 LED current control unit 511 Image data bus 512 Blue LED unit 513 RGB luminance sensor unit 514 RAM
515 CPU 516 luminescence brightness holding unit 517 system bus

Claims (2)

液晶パネルと。青色発光をする青色LEDが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色LEDの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、
前記量子ドット発光手段は、前記青色LEDのLED印加電流値が想定使用範囲の最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、
前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記LED印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、
前記バックライト制御値決定手段は、前記LED印加電流値が想定最大値より低い場合には、前記液晶パネルの赤および緑の画素輝度の輝度圧縮補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、
前記表示制御手段は、前記輝度圧縮補正係数により赤と緑画素に対して輝度圧縮をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
With liquid crystal panel. A backlight serving as illumination light for the liquid crystal panel in which a blue LED emitting blue light is disposed, a backlight control means for controlling the backlight, and red and green lights using the light of the blue LED as excitation light A liquid crystal display device comprising quantum dot light emitting means including quantum dots, and display control means for controlling display pixels of the liquid crystal panel,
The quantum dot content is adjusted so that the required luminance and color balance can be obtained when the LED application current value of the blue LED is at the maximum value of the expected use range, in the quantum dot light emitting means.
The backlight control means has backlight control value determination means for determining the LED applied current value required from the blue display luminance,
The backlight control value determining means calculates a luminance compression correction coefficient of red and green pixel luminances of the liquid crystal panel and sends it to the display control means when the LED applied current value is lower than an estimated maximum value. ,
The liquid crystal display device, wherein the display control means performs control to obtain a predetermined color balance by performing correction for performing luminance compression on red and green pixels with the luminance compression correction coefficient.
液晶パネルと、青色発光をする青色LEDが配置された前記液晶パネルの照明光となるバックライトと、前記バックライトを制御するバックライト制御手段と、前記青色LEDの発光を励起光として赤、緑の発光をする量子ドットを含む量子ドット発光手段と、前記液晶パネルの表示画素の制御を行う表示制御手段と、を有する液晶表示装置であって、
前記量子ドット発光手段は、前記青色LEDのLED印加電流値が想定使用範囲最大値の時に、必要となる輝度と色バランスが得られるように量子ドット含有量が調整されており、
前記バックライト制御手段は、青色の表示輝度から必要となる前記LED印加電流値を判定するバックライト制御値決定手段を有し、
前記バックライト制御値決定手段は、前記LED印加電流値を青の画素輝度の輝度拡張補正が可能となるように前記LED印加電流値の判定を行って、前記液晶パネルの青の画素輝度の輝度拡張補正係数を算出して前記表示制御手段に送出し、
前記表示制御手段は、前記輝度拡張補正係数により青画素に対して輝度拡張をする補正をすることで所定の色バランスを得る制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal panel, a backlight serving as illumination light of the liquid crystal panel in which a blue LED emitting blue light is disposed, backlight control means for controlling the backlight, red and green using light emitted from the blue LED as excitation light A liquid crystal display device comprising: quantum dot light emitting means including quantum dots emitting light; and display control means for controlling display pixels of the liquid crystal panel,
In the quantum dot light emitting means, the quantum dot content is adjusted such that the required luminance and color balance can be obtained when the LED application current value of the blue LED is the maximum value in the assumed use range,
The backlight control means has backlight control value determination means for determining the LED applied current value required from the blue display luminance,
The backlight control value determination means determines the LED application current value so that the LED application current value can be subjected to luminance expansion correction of blue pixel luminance, and the luminance of the blue pixel luminance of the liquid crystal panel is determined. Calculating an extended correction coefficient and sending it to the display control means;
The liquid crystal display device, wherein the display control means performs control to obtain a predetermined color balance by performing correction to expand the luminance of the blue pixel by the luminance expansion correction coefficient.
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