JP5404071B2

JP5404071B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5404071B2
Application number: JP2009013840A
Authority: JP
Inventors: 啓太園田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010169990A

Description

本発明は、液晶パネルに照明光を照射するバックライトを具備する液晶表示装置に関する。

液晶パネル（以下、「ＬＣＤ」という）には、液晶の動的散乱効果を利用した電流効果型のものと、電界印加によるねじれネマティック効果を利用した電界効果型のものがある。電界効果型ＬＣＤは、薄型・軽量・低消費電力などの特徴を有していることから、例えば、デジタルカメラのようなモバイル機器や、ＯＡ機器、テレビ等の画像表示機器に用いられている。

画像を表示するためにＬＣＤに照明光を照射するバックライトが、ＬＣＤの背後に設けられている。バックライトの光源としては、従来は線状の冷陰極管が広く用いられていたが、寿命の長さおよび発色の良さから発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする構成が注目されている。ＬＣＤの背面に導光板を配置し、その導光板の側端面に１又は複数個のＬＥＤを配置してその出力光を導光板に入射し、ＬＣＤの背面全体に行き渡らせる。

ＬＣＤについては、その光学特性（透過率、カラーフィルタ特性）、ＬＣＤを駆動する周辺回路の特性、又は電源電圧のばらつきなどにより、輝度特性や色度特性にばらつきが発生する。ＬＥＤ式バックライトでは、ＬＥＤの発光特性（輝度特性、色度特性）にばらつきが大きく、更には、経時変化によっても発光特性が変化する。従って、これらを組み合わせて表示装置を構成した場合、製品セットとしての表示性能を一定範囲に収めるのが難しい。

このような問題を解決する試みとして、特許文献１、２に記載される技術が提案されている。特許文献１に記載の技術では、ＬＣＤの透過光量を測定するための無効表示部を設け、この無効表示部のＬＣＤ透過光量によりＬＣＤを帰還制御する。特許文献２に記載の技術では、キーボードを有する本体の端部に液晶モニタをヒンジ結合したノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）において、液晶モニタを閉じた状態で電源オン時にＬＣＤの透過光量を測定し、その測定結果によりＬＣＤを制御する。
特開平４−５３９２３号公報特開平７−３３３５８１号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、ＬＣＤの透過光量を測定するための無効表示部を設け、この無効表示部にモニタ画素を設けた特殊な構造のＬＣＤを用意しなければならない。また、特許文献２に記載の技術は、適用可能な構造が限定される。例えば、デジタルカメラ等のモバイル機器においてもバリアングル機構をもつ場合に限られ、また装置としても厚みが出るので大型化してしまう。

本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、特殊なＬＣＤや大掛かりな構成を必要とせず、よりコンパクトな構成で良好な表示性能を有する液晶表示装置を提示することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルのバックライトであって、個別に発光する複数の発光素子を有するバックライトと、前記バックライトから出力され前記液晶パネルを透過した透過光を測光する測光部と、前記液晶パネルの前記透過光の一部を反射して前記測光部に供給し、且つ、外光を透過して前記測光部に供給する位置に配置された反射手段と、前記測光部からの測光信号に従い、前記発光素子の発光特性及び前記液晶パネルの輝度、色度、又は、輝度と色度の両方を制御する制御手段とを有し、前記複数の発光素子が、前記液晶パネルの短辺に沿って配置され、前記測光部が、前記液晶パネルの１又は両方の長辺に沿って配置されることを特徴とする。

本発明によれば、特別の構造の液晶パネルを用いることなしに、バックライトの発光特性と液晶パネルの表示特性を適切な状態に調整できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例である液晶表示装置の横断面図を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線から見た断面図を示す。本実施例は、例えば、デジタルカメラまたは画像再生機器などに実装される。

図１及び図２に示すパネル構成１０では、背面側から、バックライトフレーム１２、反射シート１４、導光板１６、光学シート１８および液晶パネル２０が積層されている。表面には、液晶パネル２０を保護する保護パネル２２が設置されている。バックライトフレーム１２、反射シート１４、導光板１６、光学シート１８および液晶パネル２０の各間にギャップが存在するように図示してあるが、これは、各素子の位置関係を明確にするためであり、これらのギャップは実際には無くてもよい。

導光板１６の側端面１６ｃには、光源としての複数の発光素子、すなわちＬＥＤ（発光ダイオード）２４が、図１の紙面に垂直な方向に並んで配置されている。リフレクタ２６が、各ＬＥＤ２４の出射光を導光板１６に向ける役目を果たす。

ＬＣＤフレーム２８が液晶パネル２０を保持し、外装枠３０が保護パネル２２を保持する。ＬＣＤフレーム２８の外装枠３０側に測光部３２を配置し、外装枠３０のＬＣＤフレーム２８側に反射材３４を配置してある。すなわち、測光部３２に対面するように、反射材３４を配置してある。反射シート１４、光学シート１８および液晶パネル２０は、ＬＣＤフレーム２８によりバックライトフレーム１２に固定されている。

ＬＣＤフレーム２８と外装枠３０との間には、液晶パネル２０と保護パネル２２の間に塵や埃が入るのを防ぐクッション材３６を配置してある。クッション材３６は、外気圧の相違を吸収する静圧受け手段としても機能する。図２に示すように、クッション材３６は、測光部３２と液晶パネル２０を取り囲むように配置されている。クッション材３６の内面３６ａは、反射材３４と同種の反射材で構成されている。

この明細書では、導光板１６の光学シート１８側の面を上面１６ａと呼び、導光板１６の反射シート１４側の面を下面１６ｂと呼ぶ。下面１６ｂには、後述するように、導光板１６内で下面１６ｂに入射した光を拡散して反射するように拡散性を付与してある。すなわち、下面１６ｂは拡散部又は拡散手段でもある。

各ＬＥＤ２４は、白色ＬＥＤからなっても、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の光をそれぞれ発光する３色のＬＥＤの組み合わせからなってもよい。異なる波長の光を発光するＬＥＤを組み合わせる場合、全体として白色光となるように、各ＬＥＤの発光輝度が調整されることはいうまでもない。複数のＬＥＤ２４は、全体として均一に白色光を出射するように配列されている。

保護パネル２２は、人の手、指、外側の何か等が液晶パネル２０に接触するのを防止する。保護パネル２２は、外装枠３０とオーバーラップしている箇所で外装枠３０に接着される。

ＬＥＤ２４から出射された光は直接又はリフレクタ２６により反射されて、導光板１６の入射端面１６ｃに入射する。導光板１６に入射した光は導光板１６の内部を伝播して、全体に均一に広がる。導光板１６の下面１６ｂの全体にはドット印刷がなされており、これが、導光板１６の内部で下面１６ｂに入射した光の一部を反射および拡散させる拡散手段として機能する。すなわち、導光板１６の内部で下面１６ｂに入射した光の一部は、拡散手段（下面１６ｂ）によって反射および拡散され、導光板１６の上面１６ａから出射され、光学シート１８に入射する。下面１６ｂを透過した光は反射シート１４で反射されて導光板１６に再入射する。最終的に、ＬＥＤ２４の出射光は、導光板１６の上面１６ａから光学シート１８に向け出射される。

光学シート１８は、拡散シート、保護シートおよびプリズムシート等から構成され、導光板１６から入射した光を拡散等して液晶パネル２０に向け出射する。液晶パネル２０は、基本的に、ＴＦＴアレイ基板、ＣＦ基板及びこれらの２枚の基板に狭持される液晶の３層構造からなる。ＴＦＴアレイ基板は、ガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成した構成からなる。ＣＦ基板は、ガラス基板上に着色層と遮光層を形成した構成からなる。ＴＦＴアレイ基板のスイッチング素子を駆動することによって、所望の画素の透過率を制御できる。これにより、所望の画像が表示される。

液晶パネル２０を透過した光の一部は、クロム等の金属材からなる反射材３４により反射されて、測光部３２に入射する。反射材３４は、反射塗料を塗布したものでも、レンズまたは金属材を使用したものでもよい。クッション材３６の内面３６ａに反射材３４と同様の反射性を付与しておくことで、反射材３４の反射光を測光部３２に集光でき、測光部３２への入射効率を高めることができる。また、クッション材３６の内面３６ａの反射により、測光部３２を、反射材３４からの光量を確保できる全反射角に依存しない位置に配置することが可能になる。すなわち、測光部３２の配置の自由度が増す。

測光部３２は、反射材３４で反射された液晶パネル２０の透過光を分光して各色成分の光強度を測光し、各色成分の強度値または輝度・色度値を示す測光信号を出力する。例えば、測光部３２は、入射光（ＬＣＤ透過光）を複数の色成分に分光して受光する受光素子を有し、赤色成分の測光信号Ｒ、青色成分の測光信号Ｂ、および緑色成分の測光信号Ｇに変換する。このような受光素子は、例えば、ＭＯＳ型撮像デバイスやＣＣＤ型撮像デバイスに色フィルタを取り付けた構成からなる。このための受光素子は、解像度の低いもの（画素数の少ないもの）で構わない。また、測光部３２は、テレビジョン方式に対応する測光信号Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙや、ＸＹＺ色空間に対応する測光信号Ｘ，Ｙ，Ｚを出力するものでも構わない。

詳細は後述するが、測光部３２の測光結果により液晶パネル２０およびＬＥＤ２４を帰還制御することで、液晶パネル２０とＬＥＤ２４の輝度特性・色度特性のばらつきを抑制できる。また、特殊な液晶パネルや大掛かりな構成を必要とせず、よりコンパクトな構成で、液晶パネル２０の表示性能、例えば、輝度・色度を制御できるようになる。

図３は、本実施例において、測光部３２の測光結果によりＬＥＤ２４の発光特性及び液晶パネル２０の表示特性を制御する制御系の概略構成ブロック図を示す。５０は液晶パネル２０を駆動する液晶パネル駆動制御部である。５２はＬＥＤ２４を駆動して所望の輝度で発光させるＬＥＤ制御部である。５４は、測光部３２からの測光値又は測光信号から輝度色度値を算出する輝度色度演算部である。５６は、輝度色度演算部５４で得られた輝度色度を参照して、ＬＥＤ２４の輝度及び液晶パネル２０の発光特性を補正する補正信号を生成する補正演算部である。５８はＬＥＤ２４の輝度及び液晶パネル２０の発光特性の調整のために液晶パネル２０を制御する制御信号を生成する液晶制御信号生成部である。６０は、液晶パネル２０で表示する画像信号を生成する画像信号生成部である。

図３に示す制御系の動作を説明する。ＬＥＤ制御部５２は各ＬＥＤ２４の出力光量を制御する。液晶パネル駆動制御部５０は、液晶制御信号生成部５８からの制御信号と画像信号生成部６０からの画像信号に従い、液晶パネル２０を駆動する。これにより、液晶パネル２０は画像信号に従う画像を表示する。測光部３２は、先に説明したように、液晶パネル２０の表示画像（透過光）を測光して、測光結果を輝度色度演算部５４に供給する。輝度色度演算部５４は、測光部３２からの測光結果信号から演算した輝度色度値を補正演算部５６に供給する。補正演算部５６は、輝度色度演算部５４からの輝度色度値を基に算出した補正データを液晶制御信号生成部５８とＬＥＤ制御部５２に供給する。このような帰還制御ループにより、液晶パネル２０の表示（輝度と色度）と、ＬＥＤ２４の光量が、制御される。

輝度色度演算部５４は、測光部３２からのアナログ測光信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からのデジタル信号から色度・輝度を演算する演算部からなる。輝度色度演算部５４は、測光部３２による３色の測光値Ｒ，Ｇ，Ｂから輝度値を算出し、測光値Ｒ，Ｇ，ＢをＸＹＺ色空間の色度座標（ｘ，ｙ，ｚ）に変換して色度値を算出する。

補正演算部５６は、目標輝度値および目標色度軸に対し、輝度色度演算部５４からの輝度値と色度値から輝度差分値および色度差分値を算出し、ＬＥＤ２４および液晶パネル２０に対する補正値を算出する。補正演算部５６は、内蔵されたプログラムと目標輝度値および目標色度値に従い、測光輝度値および測光色度値からこれらの補正値を演算する。

液晶制御信号生成部５８は、液晶パネル２０を制御するための初期制御信号と、補正演算部５６からの補正値に基づく補正制御信号を液晶パネル駆動制御部５０に供給する。液晶パネル駆動制御部５０は、これらの制御信号に従い液晶パネル２０を駆動及び制御する。画像信号生成部６０は、通常の画像信号と測光用のテストパターン信号を液晶パネル駆動制御部５０に供給する。ＬＥＤ制御部５２は、補正演算部５６からの補正値に従い、ＬＥＤ２４に対する駆動信号を制御する。

輝度色度演算部５４、補正演算部５６、液晶制御信号生成部５８および画像信号生成部６０は、ＲＯＭ等の不揮発性メモリを内蔵し、このメモリに記憶されているプログラムに従って動作するマイクロプロセッサユニットからなる。輝度色度演算部５４、補正演算部５６、液晶制御信号生成部５８および画像信号生成部６０の１または複数を、個別のマイクロプロセッサで実現することもある。

図４は、本実施例のフィードバック処理のフローチャートを示す。液晶パネル２０は、高輝度テストパターンを表示する（Ｓ１）。高輝度テストパターンは、例えば、白１００％の画像データ（８ビットデータの場合で、２３５）である。ＬＥＤ２４の輝度、すなわち、バックライトの輝度を調整する（Ｓ２）。低輝度テストパターンを表示する（Ｓ３）。低輝度テストパターンは、例えば、全面黒の画像データ（８ビットデータの場合で、０）である。

液晶パネル２０を制御して、そのコントラストを調整する（Ｓ４）。中間輝度テストパターンを表示する（Ｓ５）。中間輝度テストパターンは、例えば、白６５％の画像データ（８ビットデータの場合で、１５３）である。液晶パネル２０を制御して、液晶パネル２０の色度を調整する（Ｓ６）。

図５は、本実施例の液晶表示装置を背面に組み込んだデジタルカメラの背面図を示す。Ｘを測光部３２の配置エリアとした場合、液晶パネル２０の測光部３２に近い表示領域Ｙに上述の３種類のテストパターンを表示する。この場合、メニューや動作状態を表示するキャラクタ表示をこれらのテストパターンのために使用してもよい。もちろん、テストパターンは、液晶パネル２０の表示領域全域に表示してもよい。

液晶パネル２０およびＬＥＤ２４をフィードバック制御するタイミングは、例えば、デジタルカメラ等のモバイル機器では、カメラ起動時、動作モード切替え時、または、再生モードでの再生画像切替え時などである。

図６は、図４のステップＳ２に示すバックライト輝度調整の詳細なフローチャートを示す。

測光部３２が、入射光、すなわち、液晶パネル２０の透過光を測光する（Ｓ１１）。輝度色度演算部５４が、測光部３２からの測光値から輝度値Ｙを算出する（Ｓ１２）。補正演算部５６が、目標輝度値と現在の輝度値との差分値ΔＹを算出する（Ｓ１３）。補正演算部５６が、差分値ΔＹからＬＥＤ制御部５２の駆動補正量を算出する（Ｓ１４）。ＬＥＤ制御部５２が、ＬＥＤ駆動補正量に従いＬＥＤ２４の輝度を補正する（Ｓ１５）。測光部３２が、再度、測光を行う（Ｓ１６）。輝度色度演算部５４が、測光部３２の測光値から輝度値Ｙを算出する（Ｓ１７）。輝度値Ｙが所定の誤差範囲内で目標輝度値と等しくなれば（Ｓ１８）、図６に示す処理を終了し、図４のステップＳ３に進む。輝度値が目標輝度値に達しないか、超えていたらステップＳ１３以降を繰り返す。

図７は、図４のステップＳ４の液晶パネルコントラスト調整の詳細なフローチャートを示す。

測光部３２が、その入射光、すなわち、液晶パネル２０の透過光を測光する（Ｓ２１）。輝度色度演算部５４が、測光部３２からの測光値から輝度値Ｙを算出する（Ｓ２２）。補正演算部５６が、目標輝度値と現在の輝度値との差分値ΔＹを算出する（Ｓ２３）。補正演算部５６が、差分値ΔＹから液晶パネル駆動制御部５０のコントラスト補正量を算出する（Ｓ２４）。液晶パネル駆動制御部５０が、コントラスト補正量に従い液晶パネル２０の輝度を補正する（Ｓ２５）。測光部３２が、再度、測光を行う（Ｓ２６）。輝度色度演算部５４が、測光部３２の測光値から輝度値Ｙを算出する（Ｓ２７）。輝度値Ｙが所定の誤差範囲内で目標輝度値と等しくなれば（Ｓ２８）、図７に示す処理を終了し、図４のステップＳ５に進む。輝度値が目標輝度値に達しないか、超えていたらステップＳ２３以降を繰り返す。

図８は、図４のステップＳ６の液晶パネル色度調整の詳細なフローチャートを示す。

測光部３２が、その入射光、すなわち、液晶パネル２０の透過光を測光する（Ｓ３１）。輝度色度演算部５４が、測光部３２からの測光値から色度座標（ｘ，ｙ）を算出する（Ｓ３２）。補正演算部５６は、色度座標（ｘ，ｙ）を通り目標色度軸と直交する色度調整軸と目標色度軸との目標色度座標（ｘ’，ｙ’）を求め、現在の色度座標との距離Ｄｅｆを算出する（Ｓ３３）。補正演算部５６は、距離Ｄｅｆから液晶パネル駆動制御部５０の色度補正量を算出する（Ｓ３４）。液晶パネル駆動制御部５０は、色度補正量に従い液晶パネル２０の色度を補正する（Ｓ３５）。測光部３２が、再度、測光を行う（Ｓ３６）。輝度色度演算部５４は、測光部３２の測光値から色度座標（ｘ，ｙ）を算出する（Ｓ３７）。色度座標（ｘ，ｙ）が所定の誤差範囲内で目標色度座標（ｘ’，ｙ’）と等しければ（Ｓ３８）、フィードバック処理を終了する。色度座標（ｘ，ｙ）が所定の誤差以上に目標色度座標（ｘ’，ｙ’）から外れている場合（Ｓ３８）、ステップＳ３３以降を繰り返す。

本実施例では、特殊なＬＣＤや大掛かりな構成を必要とせず、コンパクトな構成で、液晶パネルの表示性能を適切な状態に制御できる。

上記実施例では、表示画面を正面から見た場合で、ＬＥＤ２４のアレイと測光部３２を同じ辺の側に配置したが、ＬＥＤ２４と測光部３２を異なる辺に沿って配置しても良い。

まず、測光部３２とＬＥＤ２４のアレイの配置例を説明する。図９は、表示画面の短辺に沿ってＬＥＤ２４のアレイを配置し、一方又は両方の長辺の中央付近に測光部３２を配置した構成の正面図を示す。測光部３２とＬＥＤ２４のアレイの配置を示すのに必要な要素のみを図示してある。表示画面の短辺に沿ったエリアＡ１にＬＥＤ２４のアレイを配置し、一方又は両方の長辺のエリアＢ１，Ｂ２の中央付近に測光部３２を配置する。

図１０は、表示画面の長辺に沿ってＬＥＤ２４のアレイを配置し、一方又は両方の短辺の中央付近に測光部３２を配置した構成の正面図を示す。測光部３２とＬＥＤ２４のアレイの配置を示すのに必要な要素のみを図示してある。表示画面の下側の長辺に沿ったエリアＡ２にＬＥＤ２４のアレイを配置し、一方又は両方の短辺のエリアＢ３又はＢ４の中央付近に測光部３２を配置する。

図１１は、図９に示す配置例に対応する液晶パネル２０とＬＥＤ２４の制御系の概略構成ブロック図を示す。図１１では、２つのＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙを有し、２つの測光部３２Ｘ，３２Ｙを有するとしているが、ＬＥＤは、３個以上でも良い。３２Ｘ，３２ＹはそれぞれＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙに対応した測光部である。５６ａは補正演算部、５２Ｘ，５２ＹはそれぞれＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙの輝度を制御するＬＥＤ制御部である。輝度色度演算部５４が、単一の測光部３２の測光結果に基づき輝度色度を演算するのに対し、輝度色度演算部５４ａは、２つの測光部３２Ｘ，３２Ｙの測光結果に従い輝度色度を演算する点が異なる。また、補正演算部５６が単一のＬＥＤ制御部５２に補正信号を供給するのに対して、補正演算部５６ａは、２つのＬＥＤ制御部５２Ｘ，５２Ｙに補正信号を供給する点が異なる。その他の構成要素５０，５８，６０の基本機能は、図３に示す回路構成の場合と同じである。

図３に示す制御系との相違点を主に説明する。ＬＥＤ制御部５２Ｘ，５２Ｙは、ＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙを制御する。液晶パネル駆動制御部５０は、液晶制御信号生成部５８から送られる制御信号と画像信号生成部６０から送られる画像信号に従い液晶パネル２０を駆動し、液晶パネル２０に画像を表示させる。

測光部３２Ｘ，３２Ｙは、液晶パネル２０の表示画像（透過光）を測光し、測光信号を輝度色度演算部５４ａに供給する。輝度色度演算部５４ａは、測光部３２Ｘ，３２Ｙからの測光信号から輝度・色度データを演算し、補正演算部５６ａに供給する。補正演算部５６ａは、輝度色度演算部５４ａからの輝度データを基に補正データを算出してＬＥＤ制御部５２Ｘ，５２Ｙに供給する。ＬＥＤ制御部５２Ｘ，５２Ｙは、補正演算部５６からの補正信号に従い、それぞれ、ＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙの輝度を補正する制御を行う。

図１２は、図１１に示す制御系におけるバックライト輝度ムラ調整のフローチャートを示す。

まず、高輝度テストパターンを表示する（Ｓ４１）。高輝度パターンは、実施例１と同様、白１００％データ（８ビットデータの場合で２３５）である。測光部３２Ｘ，３２Ｙが、液晶パネル２０に表示される高輝度テストパターンを測光する（Ｓ４２）。輝度色度演算部５４ａが、測光部３２Ｘ，３２Ｙの各測光値から輝度値Ｙｘ，Ｙｙを算出する（Ｓ４３）。補正演算部５６ａは、測光部３２Ｘの測光値から得られた輝度値Ｙｘと、測光部３２Ｙの測光値から得られた輝度値Ｙｙを比較する。

輝度値Ｙｘが輝度値Ｙｙより大きい場合（Ｓ４４）、補正演算部５６ａは、両輝度値Ｙｘ，Ｙｙの差ΔＹｘｙ（＝Ｙｘ−Ｙｙ）を算出する（Ｓ４５）。補正演算部５６ａは、得られた輝度差ΔＹｘｙからＬＥＤ制御部５２Ｙの駆動補正量を算出する（Ｓ４６）。ＬＥＤ制御部５２Ｙは、補正演算部５６ａからのＬＥＤ駆動補正量に従いＬＥＤ２４Ｙの輝度を補正する（Ｓ４７）。

輝度値Ｙｙが輝度値Ｙｘ以上の場合（Ｓ４４）、補正演算部５６ａは、両輝度値Ｙｙ，Ｙｘの差ΔＹｙｘ（＝Ｙｙ−Ｙｘ）を算出する（Ｓ４８）。補正演算部５６ａは、得られた輝度差ΔＹｙｘからＬＥＤ制御部５２Ｘの駆動補正量を算出する（Ｓ４９）。ＬＥＤ制御部５２Ｘは、補正演算部５６ａからのＬＥＤ駆動補正量に従いＬＥＤ２４Ｘの輝度を補正する（Ｓ５０）。

測光部３２Ｘ，３２Ｙが、輝度調整されたＬＥＤ２４ｘ，２４Ｙのバックライトの下で、液晶パネル２０に表示される高輝度テストパターンを再び測光する（Ｓ５１）。輝度色度演算部５４ａが、測光部３２Ｘ，３２Ｙの各測光値から輝度値Ｙｘ，Ｙｙを算出する（Ｓ５２）。そして、補正演算部５６ａは、測光部３２Ｘの測光値から得られた輝度値Ｙｘと、測光部３２Ｙの測光値から得られた輝度値Ｙｙが所定の誤差範囲内で一致するかどうかを調べる（Ｓ５３）。両輝度値Ｙｘ，Ｙｙが実質的に一致する場合（Ｓ５３）、バックライト輝度ムラ調整のフィードバック処理を終了する。両輝度値Ｙｘ，Ｙｙが一致しない場合（Ｓ５３）、ステップＳ４４以降の輝度調整を繰り返す。

液晶パネル２０に表示するテストパターンの表示領域は、測光部３２Ｘ，３２Ｙによる測光が可能な領域を含めば良いことは明らかである。例えば、測光部３２Ｘ，３２Ｙが設置された位置に近い表示領域にテストパターンを表示すれば良い。もちろん、液晶パネル２０の全表示領域にテストパターンを表示しても良い。メニュー又はキャラクタの表示をテストパターンに流用してもよい。

本実施例では、表示画面の短辺に沿って配置したＬＥＤの光量を、２つの長辺に配置した測光部の測光結果により調整するので、単一の測光部の場合に比べ、より適切に輝度ムラを低減できる。ＬＥＤ２４Ｘ，２４Ｙと測光部３２Ｘ，３２Ｙの配置を図１０に示す例に対応させた場合も同様である。この場合には、表示画面の長辺に沿って配置したＬＥＤの光量を、２つの短辺に配置した測光部の測光結果により調整するので、単一の測光部の場合に比べ、より適切に輝度ムラを低減できる。

図１３は、本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の横断面図を示す。図１に示す構成と同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施例のパネル構成１０ａでは、反射材３４の代わりにハーフミラー３８を配置し、ハーフミラー３８の一部が外気に露出するように、外装枠３０ａに開口４０を設けてある。ハーフミラー３８と開口４０により、測光部３２は、液晶パネル２０の表示画像（透過光）だけでなく、外光を同時に測光できる。

図１４は、図１３に示す構成において、測光部３２の測光結果によりＬＥＤ２４の発光特性及び液晶パネル２０の表示特性を制御する制御系の概略構成ブロック図を示す。図３と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

ＬＥＤ制御部５２は一時的にＬＥＤ２４をオフにする。これにより、測光部３２は、外光輝度を測光する状態になり、その測光信号が輝度色度演算部５４に供給される。輝度色度演算部５４は、測光部３２からの測光信号から輝度・色度値を演算し、目標輝度設定部６２と補正演算部５６ｂに供給する。目標輝度設定部６２は、輝度色度演算部５４からの輝度・色度値から目標輝度値を算出して補正演算部５６ｂに供給する。ＬＥＤ制御部５２がＬＥＤ２４をオンにしているとき図１４に示す制御系の動作は、第１実施例と同じである。目標輝度設定部６２は、ＲＯＭ等の不揮発性メモリを内蔵し、メモリに記憶されているプログラムに従って動作するマイクロプロセッサユニットで構成されている。

図１５は、図１４に示す制御系による外光輝度測光時の動作フローチャートを示す。

画像信号生成部６０は、液晶パネル駆動制御部５０に送る映像信号を停止する（Ｓ６１）。その後、液晶制御信号生成部５８は、液晶パネル駆動制御部５０が液晶パネル２０に黒信号出力する状態に遷移する制御信号を液晶パネル駆動制御部５０に送る。これにより、液晶パネル２０は、ＬＥＤ２４からの入射光を遮光する状態となる。

ＬＥＤ制御部５２は、ＬＥＤ２４をオフにする（Ｓ６２）。測光部３２は測光を実行する（Ｓ６３）。輝度色度演算部５４が測光部３２からの測光信号から輝度値Ｙｄを算出し、補正演算部５６ｂが外光輝度値として輝度値Ｙｄをメモリ（不図示）に記憶する（Ｓ６４）。同時に、目標輝度設定部６２は、輝度色度演算部５４からの輝度値Ｙｄから目標輝度値Ｙｒｅｆを算出し、メモリ（不図示）に記憶する（Ｓ６５）。

ＬＥＤ制御部５２はＬＥＤ２４をオンにする（Ｓ６６）。液晶制御信号生成部５８は、液晶パネル駆動制御部５０の黒信号出力状態を解除して通常の画像出力状態に遷移する制御信号を液晶パネル駆動制御部５０に送る（Ｓ６７）。その後、画像信号生成部６０は、液晶パネル駆動制御部５０への画像信号出力を再開する。これにより、液晶パネル２０は画像を表示する。

図１５に示す処理の後、図１４に示す制御系は、図６及び図７を参照して説明したのと実質的に同じ方法で、ＬＥＤ２４の発光特性と液晶パネル２０の表示特性を調整する。ただし、補正演算部５６ｂによる目標輝度値と現在の輝度値との輝度差分値ΔＹの算出方法（図６のステップＳ１３、図７のステップＳ２３）が異なる。すなわち、本実施例では、補正演算部５６ｂは、輝度色度演算部５４からの輝度値Ｙから図１５に示すフローで記憶した外光輝度値Ｙｄを差し引いた結果と目標輝度値Ｙｒｅｆとの差分を輝度差分値ΔＹとする。

外光測光時のタイミングは、例えば、デジタルカメラ等のモバイル機器では、カメラ起動時、動作モード切替え時又は再生モードでの再生画像切替え時などである。

本実施例では、同一の測光部で外光とＬＣＤの透過光の両方を測光できる。これにより、外光を考慮して、バックグランド光の輝度ムラと、液晶パネルの表示特性を調整できる。

図１６は、本発明に係る液晶表示装置の別の実施例の横断面図を示す。図１３と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１６に示すパネル構成１０ｂでは、図１３に示す構成のハーフミラー３８に代えて、反射と透過を制御できる透過反射手段としての測光補助用液晶パネル４２を配置してある。すなわち、測光部３２の正面に測光補助用液晶パネル４２と開口４０が位置する。測光補助用液晶パネル４２は、通電の有無より開口４０を通って入射する外光を透過する透過状態と、外光を遮光する状態とを切替え可能である。測光補助用液晶パネル４２は、外光の遮光状態では、液晶パネル２０からの透過光を反射する。測光補助用液晶パネル４２は、画素数を問わず、単画素でも構わない。図１５に示すフローで外光測光時にＬＥＤ２４をオン／オフする代わりに、本実施例では、測光補助用液晶パネル４２の通電を制御する。

図１７は、本実施例の制御系の概略構成ブロック図を示す。測光補助用液晶パネル制御部６４が、測光補助用液晶パネル４２の通電を制御する。

本実施例の基本的動作を説明する。ＬＥＤ制御部５２がＬＥＤ２４をオフにしているとき、測光補助用液晶パネル制御部６４は測光補助用液晶パネル４２を透過状態にする。この状態で、測光部３２は、外光輝度を測光する。ＬＥＤ制御部５２がＬＥＤ２４をオンにしているとき、測光補助用液晶パネル制御部６４は測光補助用液晶パネル４２を遮光状態とする。この状態で、測光部３２は、液晶パネル２０の透過光を測光する。測光補助用液晶パネル制御部６４は、測光補助用液晶パネル４２の通電／非通電により透過状態／遮光状態を切り替えることができる。測光補助用液晶パネル制御部６４は、ＲＯＭ等の不揮発性メモリを内蔵し、メモリに記憶されているプログラムに従って動作するマイクロプロセッサユニットで構成されていても良い。

図１８は、本実施例の外光輝度測光時の動作フローチャートである。画像信号生成部６０は、液晶パネル駆動制御部５０への画像信号を停止する（Ｓ７１）。その後、液晶制御信号生成部５８は、液晶パネル駆動制御部５０が液晶パネル２０に黒信号出力する状態に遷移する制御信号を液晶パネル駆動制御部５０に送る。これにより、液晶パネル２０はＬＥＤ２４からの入射光を遮光する状態となる。

ＬＥＤ制御部５２はＬＥＤ２４をオフにする（Ｓ７２）。測光補助用液晶パネル制御部６４は、測光補助用液晶パネル４２を透過状態にする（Ｓ７３）。この状態で、測光部３２は測光を実行する（Ｓ７４）。輝度色度演算部５４は、測光部３２からの測光値から外光の輝度値Ｙｄを算出する（Ｓ７５）。目標輝度設定部６２は、輝度色度演算部５４からの輝度値Ｙｄから目標輝度値Ｙｒｅｆを決定し、メモリ（不図示）に記憶する（Ｓ７６）。

ＬＥＤ制御部５２はＬＥＤ２４をオンにする（Ｓ７７）。液晶制御信号生成部５８は、液晶パネル駆動制御部５０の黒信号出力状態を解除して通常の画像出力状態に遷移する制御信号を液晶パネル駆動制御部５０に送る（Ｓ７８）。その後、画像信号生成部６０は、液晶パネル駆動制御部５０への画像信号の出力を再開する。これにより、液晶パネル２０は画像を表示する。

図１９は、液晶パネル２０の透過光を測光している時の、測光補助用液晶パネル制御部６４の動作フローチャートである。測光補助用液晶パネル制御部６４は、測光補助用液晶パネル４２を遮光状態にする（Ｓ８１）。

図１８に示すフローの後、図４に示す制御フローと同等の制御により、ＬＥＤ２４の発光特性と液晶パネル２０の表示特性を調整する。

本発明の一実施例である液晶表示装置の横断面図を示す。図１のＡ−Ａ線から見た断面図を示す。本実施例における制御系の概略構成ブロック図である。本実施例のフィードバック処理のフローチャートを示す。本実施例の液晶表示装置を背面に組み込んだデジタルカメラの背面図を示す。図４のステップＳ２に示すバックライト輝度調整の詳細なフローチャートを示す。図４のステップＳ４の液晶パネルコントラスト調整の詳細なフローチャートを示す。図４のステップＳ６の液晶パネル色度調整の詳細なフローチャートを示す。ＬＥＤと測光部の配置例である。ＬＥＤと測光部の別の配置例である。図９に示す配置例に対応する液晶パネル２０とＬＥＤ２４の制御系の概略構成ブロック図を示す。図１１に示す制御系におけるバックライト輝度ムラ調整のフローチャートを示す。本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の横断面図を示す。図１３に示す構成に対する制御系の概略構成ブロック図を示す。図１４に示す制御系による外光輝度測光時の動作フローチャートを示す。本発明に係る液晶表示装置の別のパネル構成の横断面図を示す。図１６に示すパネル構成の制御系の概略構成ブロック図を示す。図１７に示す制御系の外光輝度測光時の動作フローチャートである。液晶パネル２０の透過光を測光している時の、測光補助用液晶パネル制御部６４の動作フローチャートである。

１０，１０ａ，１０ｂ：パネル構成
１２：バックライトフレーム
１４：反射シート
１６：導光板
１６ａ：上面
１６ｂ：下面（拡散手段）
１６ｃ：バックライト光入射面
１８：光学シート
２０：液晶パネル
２２：保護パネル
２４，２４Ｘ，２４Ｙ：ＬＥＤ（発光ダイオード）
２６：リフレクタ
２８：ＬＣＤフレーム
３０：外装枠
３２，３２Ｘ，３２Ｙ：測光部
３４：反射材
３６：クッション材
３６ａ：内面（反射面）
３８：ハーフミラー
４０：開口
４２：測光補助用液晶パネル
５０：液晶パネル駆動制御部
５２，５２Ｘ，５２Ｙ：ＬＥＤ制御部
５４，５４ａ：輝度色度演算部
５６，５６ａ，５６ｂ：補正演算部
５８：液晶制御信号生成部
６０：画像信号生成部
６２：目標輝度設定部
６４：測光補助用液晶パネル制御部

Claims

画像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトであって、個別に発光する複数の発光素子を有するバックライトと、
前記バックライトから出力され前記液晶パネルを透過した透過光を測光する測光部と、
前記液晶パネルの前記透過光の一部を反射して前記測光部に供給し、且つ、外光を透過して前記測光部に供給する位置に配置された反射手段と、
前記測光部からの測光信号に従い、前記発光素子の発光特性及び前記液晶パネルの輝度、色度、又は、輝度と色度の両方を制御する制御手段
とを有し、
前記複数の発光素子が、前記液晶パネルの短辺に沿って配置され、前記測光部が、前記液晶パネルの１又は両方の長辺に沿って配置される
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記反射手段は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記反射手段は、液晶素子であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記反射手段が、前記液晶パネルの１又は両方の長辺に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記測光部は、前記液晶パネルを保持する保持手段上に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記反射手段は、前記液晶パネルを保持する保持手段上に配置された測光部に、前記液晶表示装置の外装に設けられた開口部からの外光を透過させて供給することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。