JP5650422B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるエッジライト型の光源部を備えた液晶表示装置に関する。

近年、薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイとして、画素毎にＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）が多く用いられている。このような液晶表示装置では、一般に、画面上部から下部に向かって、各画素の補助容量素子および液晶素子に映像信号が線順次に書き込まれることにより各画素が駆動される。

液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、光源に冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）を用いたものが主流であるが、近年では発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いたものも登場してきている（例えば、特許文献１参照）。

このようなＬＥＤ等をバックライトとして用いた液晶表示装置では、従来より、光源部を複数の部分発光部に分割して構成し、この部分発光部単位で独立して発光動作を行う（部分発光動作を行う）ようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１５７４００号公報 特開２００１−１４２４０９号公報

ところで、近年では液晶表示装置全体としての薄型化を図るため、従来のいわゆる直下型のバックライトの代わりに、いわゆるエッジライト型のバックライトが採用され始めている（例えば、特許文献１参照）。このエッジライト型のバックライトでは、導光板の側面側にＬＥＤ等の光源が配置されており、導光板に光出射面が形成されるようになっている。

このようなエッジライト型のバックライトでは、一般に、全ての光源が同じ発光強度で発光した場合に、光出射面内の輝度むらがなるべく生じないように設計されている。したがって、そのような場合には、表示画面内でも表示輝度むらはほとんど生じないようになっている。

ところが、このエッジライト型のバックライトを用いた液晶表示装置において、低消費電力化や高コントラスト化を図ること等を目的として、従来の直下型のバックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合、以下の問題が生じると考えられる。

すなわち、まず、エッジライト型のバックライトにおいて従来の部分発光動作を行うと、光出射面において、光源からの距離に応じた輝度減少が発生する。例えば、光源から遠い位置である光出射面の中央部付近では、端部付近と比べて発光輝度が低くなってしまう。そして、このような光源からの距離に応じた輝度減少が生じると、映像表示の際に階調つぶれが発生し、表示画面内に表示輝度むらが発生してしまうことから、表示画質の低下を招くことになる。

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、部分発光動作を行うエッジライト型の光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させ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、光出射面およびその側面を有する導光板と、この導光板の側面側に配設された複数の光源とを含み、互いに独立して制御可能な複数の部分発光部が光出射面上に形成されるように構成された光源部と、複数の画素を含んで構成され、光源部から部分発光部単位で射出された光を、各画素の画素信号からなる入力映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、上記入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、発光パターン信号を用いて光源部の各光源に対する発光駆動を行うと共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルの各画素に対する表示駆動を行う表示制御部とを備えたものである。上記部分駆動化処理部は、入力映像信号における各画素信号に対して、その画素位置が光源から遠くなるのに従って値が増加するように設定された所定のゲイン係数を乗算するゲイン補正を行うと共に、このゲイン補正が行われた後の各画素信号に基づいて発光パターン信号を生成し、入力映像信号の信号レベルを、発光パターン信号に対する所定の拡散処理後の発光パターン信号で除算することにより、部分駆動用映像信号を生成する。

本発明の液晶表示装置では、導光板の側面側に配設された複数の光源により、互いに独立して制御可能な複数の部分発光部が、光源部の光出射面上に形成される。すなわち、光源部が、部分発光動作が可能なエッジライト型の構造となっている。また、各画素の画素信号からなる入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成される。そして、発光パターン信号を用いて光源部の各光源に対する発光駆動が行われると共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルの各画素に対する表示駆動が行われる。この際、上記入力映像信号における各画素信号に対して、その画素位置が光源から遠くなるのに従って値が増加するように設定された所定のゲイン係数を乗算するゲイン補正が行われ、このゲイン補正が行われた後の各画素信号に基づいて発光パターン信号が生成されると共に、入力映像信号の信号レベルが、発光パターン信号に対する所定の拡散処理後の発光パターン信号で除算されることにより、部分駆動用映像信号が生成される。これにより、部分発光動作を行うエッジライト型の光源部において、光出射面における光源からの距離に応じた輝度減少に起因した映像表示の際の階調つぶれが低減もしくは回避され、表示画面内の表示輝度むらが抑えられる。

本発明の液晶表示装置によれば、部分発光動作を行うエッジライト型の光源部を用いた映像表示の際に、入力映像信号における各画素信号に対して、その画素位置が光源から遠くなるのに従って値が増加するように設定された所定のゲイン係数を乗算するゲイン補正を行うと共に、このゲイン補正が行われた後の各画素信号に基づいて発光パターン信号を生成し、入力映像信号の信号レベルを発光パターン信号に対する所定の拡散処理後の発光パターン信号で除算することによって部分駆動用映像信号を生成するようにしたので、映像表示の際の階調つぶれを低減もしくは回避し、表示画面内の表示輝度むらを抑えることができる。よって、部分発光動作を行うエッジライト型の光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。

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ブロック図である。 図１に示した画素の詳細構成例を表す回路図である。 図１に示したバックライトの詳細構成を模式的に表す平面図である。 図１に示した液晶表示装置における部分発光領域および部分照射領域の一例を模式的に表す分解斜視図である。 図１に示した部分駆動化処理部の詳細構成を表すブロック図である。 図１に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を表す模式図である。 比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。 バックライトの光出射面における光源からの距離に応じた輝度減少について説明するための模式図である。 光出射面における輝度減少に起因した表示の際の階調つぶれについて説明するための特性図である。 図１に示した液晶表示装置におけるゲイン補正動作の一例について説明するための特性図である。 図１０に示したゲイン補正動作を利用した部分発光動作の一例を表す模式図である。 本発明の変形例１に係る部分発光動作の一例を表す模式図である。 本発明の変形例２に係る部分発光動作の例を表す模式図である。

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。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（入力映像信号に対して所定のゲイン補正を行った後に、発光パターン信号および部分駆動用映像信号を求める例）
２．変形例
変形例１（対向する一対の側面の各側の光源がともに発光する例）
変形例２（画素位置に応じて２つ以上の側面の各側の光源がともに発光する例）

＜実施の形態＞
［液晶表示装置１の全体構成］
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１）の全体のブロック構成を表すものである。

液晶表示装置１は、外部から入力される入力映像信号Ｄin（後述する各画素２０の画素信号からなる映像信号）に基づいて、映像表示を行うものである。この液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、バックライト３（光源部）、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２を有している。これらのうち、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２が、本発明における「表示制御部」の一具体例に対応している。

液晶表示パネル２は、後述するバックライト３から射出された光を入力映像信号Ｄinに基づいて変調することにより、この入力映像信号Ｄinに基づく映像表示を行うものである。この液晶表示パネル２は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素２０を含んでいる。

図２は、各画素２０内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素２０は、液晶素子２２、ＴＦＴ素子２１および補助容量素子２３を有している。この画素２０には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Ｇと、駆動対象の画素に対して映像電圧（後述するデータドライバ５１から供給される映像電圧）を供給するためのデータ線Ｄと、補助容量線Ｃｓとが接続されている。

液晶素子２２は、データ線ＤからＴＦＴ素子２１を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子２２は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードやＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶よりなる液晶層（図示せず）を、一対の電極（図示せず）で挟み込んだものである。液晶素子２２における一対の電極のうちの一方（一端）は、ＴＦＴ素子２１のドレインおよび補助容量素子２３の一端に接続され、他方（他端）は接地されている。補助容量素子２３は、液晶素子２２の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子２３の一端は、液晶素子２２の一端およびＴＦＴ素子２１のドレインに接続され、他端は補助容量線Ｃｓに接続されている。ＴＦＴ素子２１は、液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に対し、映像信号Ｄ１に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor）により構成されている。このＴＦＴ素子２１のゲートはゲート線Ｇ、ソースはデータ線Ｄにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に接続されている。

（バックライト３）
バックライト３は、液晶表示パネル２に対して光を照射する光源部であり、例えば発光素子（光源）として、ＣＣＦＬやＬＥＤなどを用いて構成されている。バックライト３は、後述するように、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じた発光駆動がなされるようになっている。

図３は、バックライト３の詳細構成を模式的に平面図で表したものである。このバックライト３は、光出射面を形成する例えば矩形状の導光板３０と、この導光板３０の側面（光出射面の側面）側に配設された複数の光源３１とを含んで構成されている。具体的には、図３（Ａ）に示した例では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（上下方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。また、図３（Ｂ）に示した例では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（左右方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。なお、本実施の形態では以下、図３（Ａ）に示したように、矩形状の導光板３０の上下方向の各側面側に複数の光源３１が配設されている例について説明する。

このような構成によりバックライト３では、例えば図３および図４に示したように、互いに独立して制御可能な複数の部分発光領域３６（部分発光部）が、導光板３０の光出射面上に形成されるようになっている。すなわち、このバックライト３は、部分駆動方式の（部分発光動作が可能な）エッジライト型のバックライトとなっている。具体的には、バックライト３における光出射面では、面内方向に発光領域が縦ｎ×横ｍ＝Ｋ個（ｎ，ｍ＝２以上の整数）に分割されている。なお、この分割数は、上記した液晶表示パネル２における画素２０よりも低解像度のものとなっている。また、図４に示したように、液晶表示パネル２には、各部分発光領域３６に対応する複数の部分照射領域２６が形成されるようになっている。

このバックライト３は、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じて、部分発光領域３６ごとに独立した発光制御が可能とされている。また、バックライト３における光源３１は、例えば、赤色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとの各色のＬＥＤを組み合わせて構成することができる。ただし、光源として用いられるＬＥＤの種類としてはこれには限られず、例えば白色光を発する白色ＬＥＤを用いるようにしてもよい。なお、各光源３１は、このような光源が少なくとも１つずつ用いられることにより構成されている。

映像信号処理部４１は、各画素２０の画素信号からなる入力映像信号Ｄinに対して、例えば高画質化のための所定の画像処理（例えば、シャープネス処理やガンマ補正処理など）を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成するものである。なお、このようにして生成される映像信号Ｄ１もまた、入力映像信号Ｄinと同様に各画素２０の画素信号により構成されている。

部分駆動化処理部４２は、映像信号処理部４１から供給される映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行うものである。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とをそれぞれ生成するようになっている。具体的には、本実施の形態では、部分駆動化処理部４２は、映像信号Ｄ１における各画素信号に対して後述する所定のゲイン係数αを乗算するゲイン補正を行うと共に、このゲイン補正が行われた後の各画素信号を用いて、発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４をそれぞれ生成している。なお、この部分駆動化処理部４２の詳細構成については後述する（図５）。

タイミング制御部４３は、バックライト駆動部５０、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１の駆動タイミングを制御すると共に、部分駆動化処理部４２から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４をデータドライバ５１へ供給するものである。

ゲートドライバ５２は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル２内の各画素２０を、前述したゲート線Ｇに沿って線順次駆動するものである。一方、データドライバ５１は、液晶表示パネル２の各画素２０へそれぞれ、タイミング制御部４３から供給される、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号（上記映像電圧）を生成し、各画素２０へ出力する。このようにして、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされるようになっている。

バックライト駆動部５０は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、部分駆動化処理部４２から出力される発光パターン信号ＢＬ１に基づく、バックライト３内の各光源３１（各部分発光領域３６）に対する発光駆動（点灯駆動）を行うものである。

［部分駆動化処理部４２の詳細構成］
次に、図５を参照して、部分駆動化処理部４２の詳細構成について説明する。図５は、部分駆動化処理部４２のブロック構成を表したものである。この部分駆動化処理部４２は、画素位置検出部４２０、ゲイン補正部４２１、低解像度化処理部４２２、ＢＬレベル算出部４２３、拡散部４２４およびＬＣＤレベル算出部４２５を有している。

画素位置検出部４２０は、映像信号Ｄ１における各画素信号の、表示画面内（光出射面内）の画素位置を検出するものである。なお、検出された各画素信号の画素位置は、位置検出データＤＦとしてゲイン補正部４２１へ出力されるようになっている。

ゲイン補正部４２１は、画素位置検出部４２０から供給される位置検出データＤＦを用いて、映像信号Ｄ１における各画素信号に対し、後述する所定のゲイン係数αを乗算するゲイン補正を行うものである。具体的には、映像信号Ｄ１における各画素信号に対して、その画素位置がバックライト３の光源３１から遠くなるのに従って値が増加するように設定されたゲイン係数α（後述する図１０（Ａ）参照）を乗算することにより、ゲイン補正を行う。なお、このゲイン補正部４２１の詳細動作については後述する。

低解像度化処理部４２２は、ゲイン補正部４２１から供給されるゲイン補正後の映像信号Ｄ２（＝α×Ｄ１）に対して所定の低解像度化処理を行うことにより、前述した発光パターン信号ＢＬ１の基となる映像信号Ｄ３を生成するものである。具体的には、画素２０単位の輝度レベル信号（画素信号）により構成される映像信号Ｄ２を、画素２０と比べて低解像度である部分発光領域３６単位での輝度レベル信号に再構成することにより、映像信号Ｄ３を生成する。

ＢＬレベル算出部４２３は、部分発光領域３６単位での輝度レベル信号である映像信号Ｄ３に基づいて、部分発光領域３６ごとの発光輝度レベルを算出することにより、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１を生成するものである。具体的には、部分発光領域３６ごとに映像信号Ｄ３の輝度レベルを解析することにより、各領域の輝度レベルに応じた発光パターンを得ることが可能となっている。

拡散部４２４は、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１に対して所定の拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力するものであり、部分発光領域３６単位の信号から画素２０単位の信号への変換を行っている。この拡散処理は、バックライト３内の実際の光源３１における輝度分布（光源からの光の拡散分布：後述する図８（Ｂ），図１０（Ｂ）参照）を考慮してなされる処理である。

ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ４を生成するものである。具体的には、映像信号Ｄ１の信号レベルを拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２で除算することにより、映像信号Ｄ４を生成している。詳細には、ＬＣＤレベル算出部４２５は以下の（１）式を用いて、映像信号Ｄ４を生成する（後述する図９参照）。
Ｄ４＝（Ｄ１／ＢＬ２） ……（１）

ここで、上記（１）式により、原信号（映像信号Ｄ１）＝（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）という関係が得られる。このうち、（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）の物理的意味は、ある発光パターンで点灯されたバックライト３における各部分発光領域３６の画像イメージに、部分駆動用映像信号Ｄ４の画像イメージを重ね合わせるというものである。これにより、液晶表示パネル２における透過光の明暗分布を相殺し、本来の表示（原信号による表示）を目視することと等価となる。

［液晶表示装置１の作用・効果］
続いて、本実施の形態の液晶表示装置１の作用および効果について説明する。

（１．部分発光動作の概要）
この液晶表示装置１では、図１に示したように、まず、映像信号処理部４１が入力映像信号Ｄinに対して所定の画像処理を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成する。次に、部分駆動化処理部４２は、この映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行う。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とが、それぞれ生成される。

次いで、このようにして生成された部分駆動用映像信号Ｄ４および発光パターン信号ＢＬ１はそれぞれ、タイミング制御部４３へ入力される。このうち、部分駆動用映像信号Ｄ４は、タイミング制御部４３からデータドライバ５１へ供給される。データドライバ５１は、この部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１から出力される各画素２０への駆動電圧によって表示駆動動作がなされる。これにより、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされる。

具体的には、図２に示したように、ゲートドライバ５２からゲート線Ｇを介して供給される選択信号に応じて、ＴＦＴ素子２１のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Ｄと液晶素子２２および補助容量素子２３との間が選択的に導通される。その結果、データドライバ５１から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧が液晶素子２２へと供給され、線順次の表示駆動動作がなされる。

一方、発光パターン信号ＢＬ１は、タイミング制御部４３からバックライト駆動部５０へ供給される。バックライト駆動部５０は、この発光パターン信号ＢＬ１に基づいて、バックライト３内の各光源３１に対する発光駆動（部分駆動動作）を行う。これによりバックライト３では、導光板３０の側面側に配設された複数の光源３１によって、互いに独立して制御可能な複数の部分発光領域３６が、光出射面上に形成される。

このとき、映像電圧が供給された画素２０では、バックライト３からの照明光が液晶表示パネル２において変調され、表示光として出射される。これにより、入力映像信号Ｄinに基づく映像表示が、液晶表示装置１において行われる。

具体的には、例えば図６に示したように、バックライト３の各部分発光領域３６による発光面イメージ７１と、表示パネル２単独によるパネル面イメージ７２とが物理的に重ね合わせられた（掛け算的に合成された）合成イメージ７３が、液晶表示装置１全体として最終的に観察される映像となる。

（２．エッジライト型のバックライトに適合した部分発光動作）
次に、図７〜図１１を参照して、本発明の特徴的部分の１つである、エッジライト型のバックライト３に適合した部分発光動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

（２−１．比較例の部分発光動作）
図７は、比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部（部分駆動化処理部１０４）のブロック構成を表したものである。この比較例の部分駆動化処理部１０４は、図５に示した本実施の形態の部分駆動化処理部４２において、画素位置検出部４２０およびゲイン補正部４２１を省いた（設けないようにした）構成となっている。すなわち、この比較例は、エッジライト型のバックライトを用いた液晶表示装置において、従来の（直下型の）バックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合に相当している。

したがって、この部分駆動化処理部１０４では、まず、低解像度化処理部４２２において、映像信号Ｄ１に対して低解像度化処理を行い、映像信号Ｄ１０３を生成する。次いで、ＢＬレベル算出部４２３がこの映像信号Ｄ１０３に基づいて、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１０１を生成する。また、拡散部４２４では、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１０１に対して拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力する。そして、ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ１０４を生成する。具体的には、ＬＣＤレベル算出部４２５は、本実施の形態と同様にして以下の（２）式を用いることにより、映像信号Ｄ１０４を生成する。
Ｄ１０４＝（Ｄ１／ＢＬ１０２） ……（２）

ここで、エッジライト型のバックライトでは、例えば図８（Ａ）に示したように、全ての光源３１が同じ発光強度で発光した場合には、光出射面内の輝度むらがなるべく生じないように設計されている。したがって、この場合、表示画面内でも表示輝度むらはほとんど生じない。なお、図中の右側に示した発光の際の輝度レベルは、図中の導光板３０の光出射面上のＩＩ−ＩＩ線に沿った各位置の輝度レベルを示しており、以下の図８（Ｂ）においても同様である。

ところが、このエッジライト型のバックライトを用いた液晶表示装置において、低消費電力化や高コントラスト化を図ること等を目的として、従来の（直下型の）バックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合、以下の問題が生じると考えられる。

すなわち、まず、エッジライト型のバックライトにおいて従来の部分発光動作を行うと、例えば図８（Ｂ）に示したように、導光板３０の光出射面において、光源３１からの距離に応じた輝度減少が発生する。具体的には、この例では、光源３１から遠い位置である光出射面の中央部（センター）付近および対面側において、光源３１の近傍と比べて発光輝度が低くなってしまう（光源３１からの距離が大きくなるのに従って、発光輝度が徐々に低くなっている）。

そして、バックライト３において、このような光源３１からの距離に応じた輝度減少が生じると、以下の理由により映像表示の際に階調つぶれが発生し、表示画面内に表示輝度むらが発生してしまうことになる。すなわち、前述したように、ＬＣＤレベル算出部４２５では、映像信号Ｄ１と拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ１０４を生成する際に、上記（２）式で示される除算を行う。つまり、映像信号Ｄ１の信号レベルを拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２で除算することにより、映像信号Ｄ１０４を生成する。

このため、例えば図９に示したように、発光パターン信号ＢＬ１０２における輝度レベルが低い場合（例えば、光出射面内の光源３１から遠い領域）では、例えば図中の符号Ｐ１で示したように、生成される映像信号Ｄ１０４の輝度レベルが相対的に高くなる。ところが、この映像信号Ｄ１０４の輝度レベルは、実際には無制限に（無限大まで）高くすることができるわけではなく、デバイス（液晶表示パネル２）の特性等により、ある上限値以下に制限される。その結果、この比較例では、上記のようにバックライト３において光源３１からの距離に応じた輝度減少が生じると、発光パターン信号ＢＬ１０２における輝度レベルが低い領域（光源３１から遠い領域）において、映像表示の際に階調つぶれが発生する。そして、このような階調つぶれが生じると、表示画面内に表示輝度むらが発生してしまうため、表示画質の低下を招くことになる。

（２−２．本実施の形態の部分発光動作）
これに対し、本実施の形態では、部分駆動化処理部４２内のゲイン補正部４２１において、位置検出データＤＦを用いて映像信号Ｄ１における各画素信号に対し、所定のゲイン係数αを乗算するゲイン補正を行い、映像信号Ｄ２を生成する（以下の（３）式参照）。具体的には、映像信号Ｄ１における各画素信号に対し、例えば図１０（Ａ）に示したように、その画素位置がバックライト３の光源３１から遠くなるのに従って値が増加するように設定されたゲイン係数αを乗算することにより、ゲイン補正を行う。以下、図１０および図１１を参照して、このようなゲイン補正を用いた本実施の形態の部分発光動作について、詳細に説明する。
Ｄ２＝α×Ｄ１ ……（３）

ここで、図１０（Ａ）は、画面内の画素位置（光源３１からの距離）と、ゲイン係数αの値との関係の一例を表したものである。また、図１０（Ｂ）は、ゲイン補正の際の、画面内の垂直方向（Ｖ方向）の画素位置（光源からの距離）と、光出射面上の発光輝度レベルとの関係の一例を表したものであり、図中の上側が画面内の上端を、下側が画面内の下端をそれぞれ示している。一方、図１１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、全体的に暗い（グレーレベルの）背景内に、小さな明るい物体が２つ（図中の符号Ｗａ，Ｗｂ参照）が存在している静止映像において、本実施の形態のゲイン補正を用いた部分発光動作を行う例を模式的に示したものである。なお、ここでは、符号Ｗａで示した物体の画素位置は、符号Ｗｂで示した物体の画素位置と比べ、導光板３０の上側の側面の光源３１に近くなっている（光源３１からの距離が相対的に短い）ものとする。具体的には、図１１（Ａ）に示したように、符号Ｗａで示した物体の光源３１Ａからの距離ｄ１は、符号Ｗｂで示した物体の光源３１Ｂからの距離ｄ２よりも短くなっている。

したがって、この例では、ゲイン補正部４２１はゲイン補正の際に、例えば図１０（Ａ）および図１１（Ａ）にそれぞれ示したようにして、ゲイン係数αを適用する。すなわち、符号Ｗａで示した物体に対応する画素位置（距離ｄ１）の映像信号Ｄ１に適用するゲイン係数α１と比べ、符号Ｗｂで示した物体に対応する画素位置（距離ｄ２（＞ｄ１））の映像信号Ｄ１に適用するゲイン係数α２のほうが、値が大きくなるようにする（α２＞α１）。なお、図１１（Ａ）中の右側に示したゲイン補正後の映像信号Ｄ２の輝度レベルはそれぞれ、図中の導光板３０の光出射面上のＩＩＩ−ＩＩＩ線，ＩＶ−ＩＶ線に沿った各位置の輝度レベルを示している。

次いで、ＢＬレベル算出部４２３は、このゲイン補正後の映像信号Ｄ２に基づく映像信号Ｄ３を用いて、発光パターン信号ＢＬ１を生成する。また、このゲイン補正後の映像信号Ｄ２に基づいて求められた発光パターン信号ＢＬ１を用いて、拡散部４２４が発光パターン信号ＢＬ２を生成すると共に、ＬＣＤレベル算出部４２５が部分駆動用映像信号Ｄ４を生成する。そして、これらの発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４に基づいて、部分発光動作および表示動作がなされる。

これにより、図１１（Ａ）に示した、符号Ｗａで示した物体の画素位置（距離ｄ１）に対応する部分発光領域３６Ａ（照射領域２６Ａ）、および符号Ｗｂで示した物体の画素位置（距離ｄ２）に対応する部分発光領域３６Ｂ（照射領域２６Ｂ）ではそれぞれ、以下のような部分発光動作がなされる。すなわち、例えば図１０（Ｂ）および図１１（Ａ）に示したように、部分発光領域３６Ａの形成に用いられる光源３１Ａと比べ、部分発光領域３６Ｂの形成に用いられる光源３１Ｂのほうが、発光輝度レベルが相対的に高くなるように、発光駆動がなされる。

具体的には、例えば図１０（Ｂ）中の符号Ｇ０で示したような、光源３１からの距離に応じた輝度減少特性が補償されるように、符号Ｗａ，Ｗｂで示した各物体に対応する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂでの発光輝度レベルが設定される。詳細には、この例では、符号Ｗａで示した物体に対応する部分発光領域３６Ａ（図中の点Ｐａ参照）では、ゲイン係数α１によるゲイン補正により、符号Ｇ１で示した輝度減少曲線上の点Ｐａ’の輝度レベルとなる。また、符号Ｗｂで示した物体に対応する部分発光領域３６Ｂ（図中の点Ｐｂ参照）では、ゲイン係数α２（＞α１）によるゲイン補正により、符号Ｇ２で示した輝度減少曲線上の点Ｐｂ’の輝度レベルとなる。すなわち、ここでは、光源３１の近傍（上端）の画素位置での輝度レベル（図中の点Ｐ０）と、符号Ｗａ，Ｗｂで示した各物体の画素位置でのゲイン補正後の輝度レベル（図中点Ｐａ’，Ｐｂ’）とがそれぞれ、略同一となるように、ゲイン補正がなされる。換言すると、この例では、光源３１からの距離に応じた輝度減少特性Ｇ０が完全に補償されるように、ゲイン係数αの値が設定されている。

このようにして本実施の形態では、例えば図１１（Ｂ）中の符号Ｐ１で示したように、符号Ｗａ，Ｗｂで示した各物体の画素位置において、バックライト３の光出射面上の輝度レベルがそれぞれ、略同一となる。すなわち、部分発光動作を行うエッジライト型のバックライト３において、光出射面における光源３１からの距離に応じた輝度減少が低減もしくは回避される。これにより、上記比較例とは異なり、このようなバックライト３の光出射面における光源３１からの距離に応じた輝度減少に起因した、映像表示の際の階調つぶれが低減もしくは回避され、表示画面内の表示輝度むらが抑えられる。

以上のように本実施の形態では、部分発光動作を行うエッジライト型のバックライト３を用いた映像表示の際に、映像信号Ｄ１における各画素信号に対して、その画素位置が光源３１から遠くなるのに従って値が増加するように設定された所定のゲイン係数αを乗算するゲイン補正を行うと共に、このゲイン補正が行われた後の各画素信号（映像信号Ｄ２）を用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４をそれぞれ生成するようにしたので、映像表示の際の階調つぶれを低減もしくは回避し、表示画面内の表示輝度むらを抑えることができる。よって、部分発光動作を行うエッジライト型のバックライトを用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。

また、上記のように、表示画面内の表示輝度むらを抑えることができることから、エッジライト型のバックライト３を用いた液晶表示装置１において、液晶表示パネル２の大型化（大画面化）を図った場合においても、画質低下を最小限に抑えつつ部分発光動作を適用することができるようになり、低消費電力化および高コントラスト化を図ることが可能となる。

＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。なお、実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を適宜省略する。

（変形例１）
図１２は、変形例１に係る部分発光動作の一例を模式的に表したものである。本変形例では、図中に示したように、導光板３０における対向する１対の側面（ここでは上下方向の側面）の各側の光源３１がともに発光するように、部分発光動作を行っている。なお、図中の右側に示した発光の際の輝度レベルは、導光板３０の光出射面上のＶ−Ｖ線に沿った各位置の輝度レベルを示している。

このような部分発光動作を行う本変形例においても、上記実施の形態と同様にしてゲイン補正を利用することにより（図中の矢印参照）、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、バックライト３の光出射面における光源３１からの距離に応じた輝度減少を低減もしくは回避することができ、表示画面内の表示輝度むらを抑えることが可能となる。

（変形例２）
図１３（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、変形例２に係る部分発光動作例を模式的に表したものである。本変形例では、対象とする物体の表示画面内での画素位置に応じて、導光板３０における２つ以上の側面の各側の光源３１がともに発光するようになっている。

具体的には、図１３（Ａ）に示した例では、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した例において、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ（部分照射領域２６Ａ，２６Ｂ）を担当する光源３１Ａ，３１Ｂに加え、光源３１Ｂの対向側に位置する光源３１Ｃもが発光動作を行っている。すなわち、ここでは符号Ｗｂで示した物体の画素位置が、対向する側面（光源３１Ｃ側）にもある程度近い位置（中間付近）であることから、その対向側の側面に設けられた光源３１Ｃもが発光動作を行っている。

更に、図１３（Ｂ）に示した例では、導光板３０の４つの側面の各側に光源３１が配設されると共に、この導光板３０における３つ以上の側面の各側の光源３１がともに発光するようになっている。詳細には、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ（部分照射領域２６Ａ，２６Ｂ）を担当する光源３１Ａ，３１Ｂに加え、光源３１Ｃ，３１Ｄもが発光動作を行っている。これは、ここでは符号Ｗｂで示した物体の画素位置が、光源３１Ｄ側の側面にもある程度近い位置となっているためである。

このようにして本変形例では、対象とする物体の表示画面内での画素位置に応じて、導光板３０における２つ以上の側面の各側の光源３１がともに発光するようにしたので、上記実施の形態における効果に加え、表示画面内の表示輝度むらを更に抑えることが可能となる。

（その他の変形例）
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、バックライトが、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含んで構成されている場合について説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発する光源を含んで構成するようにしてもよい。例えば、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、上記実施の形態等では、導光板が矩形状のものである場合を例に挙げて説明したが、導光板の形状は矩形状には限られず、導光板における複数の側面のうちの少なくとも１つの側面の側に光源が設けられていればよい。

更に、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、２０…画素、２１…ＴＦＴ素子、２２…液晶素子、２３…補助容量素子、２６，２６Ａ，２６Ｂ…部分照射領域、３…バックライト、３０…導光板、３１，３１Ａ〜３１Ｄ…光源、３６，３６Ａ，３６Ｂ…部分発光領域、４１…映像信号処理部、４２…部分駆動化処理部、４２０…画素位置検出部、４２１…ゲイン補正部、４２２…低解像度化処理部、４２３…ＢＬレベル算出部、４２４…拡散部、４２５…ＬＣＤレベル算出部、４３…タイミング制御部、５０…バックライト駆動部、５１…データドライバ、５２…ゲートドライバ、７１…発光面イメージ、７２…パネル面イメージ、７３…合成イメージ、Ｄin…入力映像信号、Ｄ１〜Ｄ３…映像信号、Ｄ４…部分駆動用映像信号、ＢＬ１，ＢＬ２…発光パターン信号、ＤＰ…位置検出データ、α，α１，α２…ゲイン係数、ｄ１，ｄ２…距離、Ｄ…データ線、Ｇ…ゲート線、Ｃｓ…補助容量線。

Claims (5)

1. 光出射面および側面を有する導光板と、この導光板の前記側面側に配設された複数の光源とを含み、互いに独立して制御可能な複数の部分発光部が前記光出射面上に形成されるように構成された光源部と、
   複数の画素を含んで構成され、前記光源部から前記部分発光部単位で射出された光を、各画素の画素信号からなる入力映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、
   前記入力映像信号に基づいて、前記光源部における前記部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、前記発光パターン信号を用いて前記光源部の各光源に対する発光駆動を行うと共に、前記部分駆動用映像信号を用いて前記液晶表示パネルの各画素に対する表示駆動を行う表示制御部と
   を備え、
   前記部分駆動化処理部は、
   前記入力映像信号における各画素信号に対して、その画素位置が前記光源から遠くなるのに従って値が増加するように設定された所定のゲイン係数を乗算するゲイン補正を行うと共に、
   前記ゲイン補正が行われた後の各画素信号に基づいて前記発光パターン信号を生成し、
   前記入力映像信号の信号レベルを、前記発光パターン信号に対する所定の拡散処理後の発光パターン信号で除算することにより、前記部分駆動用映像信号を生成する
   液晶表示装置。
2. 前記光出射面における前記光源からの距離に応じた輝度減少特性が補償されるように、前記ゲイン係数の値が設定されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光源が、前記導光板における対向する１対の側面の各側に配設され、
   前記表示制御部は、前記一対の側面の各側の光源がともに発光するように、前記発光駆動を行う
   請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記光源が、前記導光板における４つの側面の各側に配設され、
   前記表示制御部は、前記４つの側面のうちの３つ以上の側面の各側の光源がともに発光するように、前記発光駆動を行う
   請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）である
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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