JP2008209508A - 光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさ（環境光）を考慮して表示映像の輝度分布を調整することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】外光センサ１６によって、装置周囲の外光（環境光Ｌｓ）を受光する。そして受光した環境光Ｌｓの光量に応じて、バックライト制御部１２が光源部１０内の各部分点灯部４の発光量をそれぞれ制御する。また、このような環境光Ｌｓの光量に加え、ＲＧＢプロセス処理部６０から供給されるＲＧＢ信号に含まれる映像の輝度情報を加味して各部分点灯部４の発光量をそれぞれ制御するようにしてもよい。
【選択図】図４

Description

本発明は、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源装置、およびそのような光源装置を用いた液晶表示装置に関する。

近年、液晶ＴＶやプラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）に代表されるようにディスプレイの薄型化が流れとしてあり、なかでもモバイル用ディスプレイの多くは液晶系であり、忠実な色の再現性が望まれている。また、液晶パネルのバックライトは蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが主流であるが、環境的に水銀レスが要求されてきており、ＣＣＦＬに変わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等が有望視されている。

このようなＬＥＤを用いたバックライト装置としては、例えば特許文献１，２に示したようなものが提案されている。

特開２００６−１４５８８６号公報 特開２００６−２４３２８３号公報

特許文献１には、外光を検出することにより、周囲の環境の明るさに応じてバックライト装置全体の輝度レベルを変化させるようにしたものが提案されている。

しかしながら、このようにバックライト装置全体の輝度レベルを一律に変化させた場合、表示映像の輝度分布によっては、必ずしも適切な処理とはならない場合も生じてしまっていた。そして適切な処理がなされない場合、環境光に応じて表示映像の見え方が異なり、画質が劣化してしまうことがある。

このように従来の技術では、表示映像の内容によらずに環境光に起因した画質劣化を抑えるのが困難であり、改善の余地があった。

なお、特許文献２には関連する技術として、液晶パネルの動画応答性を高めるために光源部を複数の部分点灯部に分割して構成すると共に、表示映像の輝度分布や環境光によらずにこれら複数の部分点灯部が順次点灯動作を行うようにすることにより、いわゆる黒挿入処理を行うようにしたものが開示されている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、表示映像の内容によらず、環境光を考慮して表示映像の輝度分布を調整することが可能な光源装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、表示映像の内容によらず、環境光に起因した画質劣化を抑えることが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明の光源装置は、入射光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルを備えた液晶表示装置に適用されるものであって、光源部と、駆動手段と、装置周囲の環境光を受光する受光素子と、駆動手段とを備えたものである。ここで、上記光源部は、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有すると共に各部分点灯部からの光を上記入射光として液晶パネルへ発するものである。また、上記駆動手段は、部分点灯部単位で点灯するように光源部を駆動するものである。また、上記制御手段は、受光素子により受光した環境光の光量および映像信号に含まれる表示映像の輝度分布に応じて駆動手段を制御し、各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御するものである。

本発明の液晶表示装置は、光を発する照明手段と、この照明手段から発せられた光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルとを備え、上記照明手段が、上記光源部と、上記駆動手段と、上記受光素子と、上記制御手段とを有するようにしたものである。

本発明の光源装置および液晶表示装置では、受光素子によって、装置周囲の環境光が受光される。そして受光された環境光の光量および表示映像の輝度分布に応じて、各部分点灯部の発光量がそれぞれ制御される。

本発明の光源装置では、上記制御手段が、環境光の光量が所定の閾値よりも少ない場合には所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が減少するように制御することが可能である。このように構成した場合、環境光の光量が閾値よりも少ない、すなわち装置の周囲が比較的暗い環境のときには、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光輝度が低下するため、その所定の輝度以上の部分点灯部とその周囲の部分点灯部との境界が見えにくくなる。

また、上記制御手段が、環境光の光量が所定の閾値よりも多い場合には所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が増加するように制御してもよい。このように構成した場合、環境光の光量が閾値よりも多い、すなわち装置の周囲が比較的明るい環境のときには、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光輝度が高まるため、そのような環境下でのコントラストの低下が従来と比べて抑えられる。

本発明の光源装置では、上記制御手段が、表示映像の輝度分布に基づいて映像表示領域のうちの高輝度領域に対応する領域の部分点灯部の発光量が他の部分点灯部の発光量よりも増加するように制御しつつ、環境光の光量に応じて各部分点灯部の発光量を制御するようにすることが可能である。このように構成した場合、高輝度領域の表示輝度がより高まるように各部分点灯部の発光量が制御されつつ、環境光の光量にも応じて各部分点灯部の発光量が制御される。すなわち、いわゆるコントラストエンハンサ処理を行いつつ、周囲の環境の明るさに応じた部分点灯部の発光量制御が可能となる。

本発明の光源装置によれば、受光素子によって装置周囲の環境光を受光すると共にこの受光した環境光の光量および表示映像の輝度分布に応じて各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御するようにしたので、表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさ（環境光）を考慮して表示映像の輝度分布を調整することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置によれば、受光素子によって装置周囲の環境光を受光すると共にこの受光した環境光の光量および表示映像の輝度分布に応じて各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御するようにしたので、照明手段において、表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさ（環境光）を考慮して表示映像の輝度分布を調整することができる。よって、表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさ（環境光）に起因した画質劣化を抑えることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

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

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

また、ＴＦＴ基板２１１にはマトリクス状の画素が構成され、各画素にはＴＦＴなどの駆動素子を含む画素電極２１２が形成されている。

バックライト装置１は、複数の色光（この場合、赤色光、緑色光および青色光）を混合して特定の色光（この場合、白色光）である照明光Ｌoutを得る加法混色方式のものであり、複数の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂを含む光源部（後述する光源部１０）を有している。

図２および図３は、バックライト装置１における各色ＬＥＤの配置構成の一例を表したものである。

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

また、このようにして構成された各部分点灯部４は、例えば図３に示したように、光源部１０においてマトリクス状に配置され、後述するように互いに独立して制御可能となっている。

次に、図４を参照して、上述した液晶表示パネル２および光源部１０の駆動および制御部分の構成について詳細に説明する。図４は、液晶表示装置３のブロック構成を表したものである。

図４に示したように、液晶表示パネル２を駆動して映像を表示するための駆動回路は、液晶表示パネル２内の各画素電極２１２へ映像信号に基づく駆動電圧を供給するＸドライバ（データドライバ）５１と、液用表示パネル２内の各画素電極２１２を図示しない走査線に沿って線順次駆動するＹドライバ（ゲートドライバ）５２と、これらＸドライバ５１およびＹドライバ５２を制御するタイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）６１と、外部からの映像信号を処理してＲＧＢ信号を生成するＲＧＢプロセス処理部６０（シグナル・ジェネレータ）と、このＲＧＢプロセス処理部６０からのＲＧＢ信号を記憶するフレームメモリである映像メモリ６２とから構成されている。

一方、バックライト装置１の光源部１０が点灯動作を行うための駆動および制御を行う部分は、バックライト駆動部１１と、バックライト制御部１２と、照明光センサ１３と、外光センサ１６と、Ｉ／Ｖ変換部１４，１７と、Ａ／Ｄ変換部１５，１８とから構成されている。

照明光センサ１３は、光源部１０からの照明光Ｌoutを受光して受光信号を得るものであり、複数の色光（この場合、赤色光、緑色光および青色光）を混合してなる混色光（この場合、白色光）の中から赤色光を抽出して選択的に受光する赤色光センサ１３Ｒと、緑色光を抽出して選択的に受光する緑色光センサ１３Ｇと、青色光を抽出して選択的に受光する青色光センサ１３Ｂとから構成されている。なお、この照明光センサ１３は、例えば光源部１０付近（光源部１０の下部や背面部など）に配置される。

外光センサ１６は、バックライト装置１の周囲の外光（環境光Ｌｓ）を受光して受光信号を得るものである。なお、この外光センサ１６は、例えば液晶表示装置３の筐体（図示せず）や側面など、光源部１０からの照明光Ｌoutの影響を受けないような場所に配置される。

Ｉ／Ｖ変換部１４は、受光センサ１３で得られた各色ごとの受光信号に対してＩ／Ｖ（電流／電圧）変換を施し、アナログの電圧信号である受光データを各色ごとに出力するものである。また、Ｉ／Ｖ変換部１７は、外光センサ１６で得られた受光信号に対してＩ／Ｖ変換を施し、アナログの電圧信号である受光データを出力するものである。

Ａ／Ｄ変換部１５は、Ｉ／Ｖ変換部１４から出力される各色ごとの受光データに対してそれぞれＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換を施し、ディジタルの電圧信号である受光データＤ１を各色ごとにバックライト制御部１２へ出力するものである。また、Ａ／Ｄ変換部１８は、Ｉ／Ｖ変換部１７から出力される受光データに対してＡ／Ｄ変換を施し、ディジタルの電圧信号である受光データＤ２をバックライト制御部１２へ出力するものである。

バックライト制御部１２は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される各色ごとの受光データＤ１、Ａ／Ｄ変換部１８から供給される受光データＤ２およびＲＧＢプロセス処理部６０から供給されるＲＧＢ信号に基づいて後述する制御信号Ｄ３，Ｄ４を生成・出力し、バックライト駆動部１１の駆動動作を制御するものである。なお、このバックライト制御部１２の詳細な構成については、後述（図５）する。

バックライト駆動部１１は、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３，Ｄ４、およびタイミング制御部から供給される制御信号Ｄ０に基づいて、部分点灯部４単位で点灯動作を行うように光源部１０を駆動するものである。なお、このバックライト駆動部１１の詳細な構成についても、後述（図５）する。

次に、図５を参照して、上述したバックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成について説明する。図５は、バックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成、ならびに光源部１０、照明光センサ１３、外光センサ１６、Ｉ／Ｖ変換部１４，１７およびＡ／Ｄ変換部１５，１８の構成についてブロック図で表したものである。なお、受光データＤ１は、赤色受光データＤ１Ｒと、緑色受光データＤ１Ｇと、青色受光データＤ１Ｂとから構成され、制御信号Ｄ３は、赤色用制御信号Ｄ３Ｒと、緑色用制御信号Ｄ３Ｇと、青色用制御信号Ｄ３Ｂとから構成されているものとする。また、ここでは便宜上、光源部１０内において赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂが、全て互いに直列接続されたものとして表している。

バックライト駆動部１１は、電源部１１０と、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）に従って電源部１１０からの電源供給により光源部１０内の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂのアノード側へそれぞれ電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを供給する定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの各々のカソードと接地との間にそれぞれ接続されたスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ４およびタイミング制御部６１から供給される制御信号Ｄ０に従ってスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２ＢをそれぞれＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御するＰＷＭドライバ１１３とを有している。

バックライト制御部１２は、光量バランス制御部１２１と、光量制御部１２２とを有している。光量バランス制御部１２１は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される受光データＤ１（赤色受光データＤ１Ｒ、緑色受光データＤ１Ｇおよび青色受光データＤ１Ｂ）、ならびにＡ／Ｄ変換部１８から供給される受光データＤ２に基づいて定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに対する制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）をそれぞれ生成・出力することにより、光源部１０からの照明光Ｌoutの色バランス（白色光のホワイトバランス）が保たれつつ照明光Ｌoutの発光量が変化するように制御するものである。また、光量制御部１２２は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される受光データＤ１のうちの緑色受光データＤ１Ｇ、およびＡ／Ｄ変換部１８から供給される受光データＤ２に基づいてＰＷＭドライバ１１３に対する制御信号Ｄ４を生成・出力することにより、光源部１０からの照明光Ｌoutの発光量が変化するように制御するものである。なお、これら光量バランス制御部１２１Ａおよび光量制御部１２２Ａはそれぞれ、さらにＲＧＢ信号を入力するようになっており、照明光Ｌoutの光量に基づく受光データＤ１や環境光Ｌｓの光量に基づく受光データＤ２に加え、このＲＧＢ信号に含まれる表示映像の輝度分布をも加味して制御信号Ｄ３，Ｄ４を生成するようになっている。

ここで、バックライト駆動部１１が本発明における「駆動手段」の一具体例に対応し、バックライト制御部１２が本発明における「制御手段」の一具体例に対応し、外光センサ１６が本発明における「受光素子」の一具体例に対応する。

次に、このような構成からなる本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の動作について、詳細に説明する。

まず、図１〜図８を参照して、本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の基本動作について説明する。ここで、図６は、バックライト装置１の光源部１０における点灯動作をタイミング波形図で表したものであり、（Ａ）は赤色ＬＥＤ１Ｒに流れる電流ＩＲを、（Ｂ）は緑色ＬＥＤ１Ｇに流れる電流ＩＧを、（Ｃ）は青色ＬＥＤ１Ｂに流れる電流ＩＢを、それぞれ表している。また、図７は、液晶表示装置３全体の動作の概略をタイミング波形図で表したものであり、（Ａ）はＸドライバ５１から液晶表示パネル２内のある画素電極２１２へ印加される電圧（画素印加電圧、駆動電圧）を、（Ｂ）は液晶分子の応答性（画素電極２１２における実際の電位状態）を、（Ｃ）はＹドライバ５２から液晶表示パネル２内のＴＦＴ素子のゲートへ印加される電圧（画素ゲートパルス）を、それぞれ表している。

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

この際、タイミング制御部６１からバックライト駆動部１１へ制御信号Ｄ０が供給され、バックライト駆動部１１内のＰＷＭドライバ１１３からスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂへはこの制御信号Ｄ０に基づく制御信号Ｄ５がそれぞれ供給されるため、これによりスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、この制御信号Ｄ０に従ったタイミングでオン状態となり、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの点灯期間もこれに同期したものとなる。言い換えると、制御信号Ｄ５により、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１ＢがＰＷＭ駆動される。

また、このとき照明光センサ１３は、光源部１０からの照射光Ｌoutを受光する。具体的には、照明光センサ１３内の赤色光センサ１３Ｒ、緑色光センサ１３Ｇおよび青色光センサ１３Ｂにおいて、各色用のフォトダイオードによって、光源部１０からの照射光Ｌoutのうちの各色光がそれぞれ抽出されて各色光の光量に応じた電流が発生し、これにより電流値の受光データがＩ／Ｖ変換部１４へ供給される。そして各色ごとの電流値の受光データはそれぞれ、Ｉ／Ｖ変換部１４によってアナログ電圧値の受光データに変換され、さらにこれら各色ごとのアナログ電圧値の受光データは、Ａ／Ｄ変換部１５によってディジタル電圧値の受光データＤ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂに変換される。

ここで光源制御部１２では、Ａ／Ｄ変換部１５から供給された各色ごとの受光データＤ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂに基づいて、光量バランス制御部１２１から定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂへ制御信号Ｄ３Ｒ，Ｄ３Ｇ，Ｄ３Ｂがそれぞれ供給され、これにより照射光Ｌoutの輝度および色度（色バランス）が保たれるように、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ、すなわちＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光輝度が調整される（図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。また、光量制御部１２２では、Ａ／Ｄ変換部１５から供給された各色ごとの受光データＤ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂのうちの受光データＤ１Ｇに基づいて制御信号Ｄ４が生成されると共にＰＷＭドライバ１１３へ供給され、これによりスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂのオン期間、すなわち各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間ΔＴが調整される（図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。このようにして光源部１０からの照明光Ｌoutに基づいて、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ（ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光輝度）および点灯期間が制御され、これにより照明光Ｌoutの発光量が部分点灯部４単位で制御される。なお、ここでは光量制御部１２２は、制御信号Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１ＢのうちのＤ１Ｇのみを入力しているが、これは人間の視感度が緑色光に対して最も高いためであり、他の制御信号Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｂを入力するようにしてもよい。

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

具体的には、例えば図７（Ｃ）に示したように、Ｙドライバ５２から液晶表示パネル２内の１水平ライン分のＴＦＴ素子のゲートへ画素ゲートパルスが印加され、それと共に図７（Ａ）に示したように、Ｘドライバ５１からその１水平ライン分の画素電極２１２へ、映像信号に基づく画素印加電圧が印加される。このとき、図７（Ｂ）に示したように、画素印加電圧に対して画素電極２１２の実際の電位の応答（液晶の応答）は遅れるため（画素印加電圧がタイミングｔ１１で立ち上がったのに対し、実際の電位はタイミングｔ１２で立ち上がっている）、バックライト装置１では、実際の電位が画素印加電圧と等しくなっているタイミングｔ１２〜ｔ１３の期間内に点灯状態となり、これにより液晶表示装置３において映像信号に基づく映像表示がなされる。なお、図７においてタイミングｔ１１〜ｔ１３の期間が１水平期間（１フレーム期間）に対応し、その後のタイミングｔ１３〜ｔ１５の１水平期間においても、液晶の焼き付き防止等のために画素印加電圧が共通（コモン）電位Ｖcomに対して反転しているのを除き、タイミングｔ１１〜ｔ１３の１水平期間と同様の動作となる。

また、この液晶表示装置３では、ＲＧＢプロセス処理部６０から供給される信号（映像信号に基づく信号）を利用して、タイミング制御部６１からバックライト駆動部１１内のＰＷＭドライバ１１３へ制御信号Ｄ０が供給されるため、例えば図８に示したように、光源部１０では、液晶表示パネル２における映像表示領域（表示映像Ｐａが表示されている領域）に対応する領域の部分点灯部４のみが点灯して部分点灯領域Ｐｂが形成されるような動作（部分点灯動作）が可能となっている。

次に、図１〜図８に加えて図９〜図１７を参照して、本発明の特徴的部分の１つである外光（環境光）を考慮した制御動作（外光利用制御動作）について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。ここで、図１０は、比較例に係る従来のバックライト装置における部分点灯動作の一例を表したものであり、図１１は、本実施の形態のバックライト装置１における部分点灯動作（外光利用制御による部分点灯動作）を流れ図で表したものである。なお、ここでは例えば図９に示したように、液晶表示パネル２における映像表示領域（表示映像Ｐｃが表示されている領域）の大きさが部分点灯部４の大きさと比べて小さい場合、すなわち、対応する部分点灯領域Ｐｄが映像表示領域と比べて大きい場合について考える。

このような場合、比較例に係る従来のバックライト装置では、装置の周囲の明るさに応じて表示映像Ｐｃの見え方が異なり、画質が劣化してしまうことがある。具体的には、周囲の環境が比較的暗い場合には、例えば図１０（Ａ）に示したように、所定の輝度以下である非点灯領域が暗く見えるために表示コントラストが本来の表示画像のものよりも向上するという利点があるものの、所定の輝度以上で発光する部分点灯領域が浮かび上がって見えるため、部分点灯部４における点灯領域とその周囲の非点灯領域との境界が見えてしまい、不自然な映像となってしまう場合がある。また、逆に周囲の環境が比較的明るい場合には、例えば図１０（Ｂ）に示したように、部分点灯部４における点灯領域とその周囲の非点灯領域との境界が見えにくくなるという利点があるものの、非点灯領域が明るく見えるため、表示コントラストが本来の表示映像のものよりも低下して表示画質が劣化してしまう場合がある。

そこで本実施の形態のバックライト装置１では、例えば図１１に示したようにして外光利用制御動作がなされる。まず、外光センサ１６によって装置周囲の外光（環境光Ｌｓ）を受光する（図１１のステップＳ１０１）。具体的には、外光センサ１６内のフォトダイオード（図示せず）において、環境光Ｌｓの光量に応じた電流が発生し、これにより電流値の受光データがＩ／Ｖ変換部１７へ供給される。そして電流値の受光データはＩ／Ｖ変換部１７によってアナログ電圧値の受光データに変換され、さらにこのアナログ電圧値の受光データは、Ａ／Ｄ変換部１８によってディジタル電圧値の受光データＤ２に変換され、バックライト制御部１２内の光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２へ供給される。

次に、光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２は、環境光Ｌｓの光量に基づく受光データＤ２に応じて、光源部１０の発光輝度の変更倍率αを算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、照明光Ｌoutの光量に基づく受光データＤ１に応じて設定された光源部１０の発光輝度Ｌ（発光光量）に対する変更倍率αを算出する。そして光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２は、光源部１０の発光輝度が（Ｌ×α）となるように制御信号Ｄ３，Ｄ４を設定し（ステップＳ１０３）、設定されたこれら制御信号Ｄ３，Ｄ４に基づいてバックライト駆動部１１内の定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１ＢおよびＰＷＭドライバ１３が光源部１０を駆動する（ステップＳ１０４）。

具体的には、周囲の環境が比較的暗い場合（環境光Ｌｓの光量が所定の閾値よりも少ない場合）、表示映像の輝度分布に基づき所定の輝度以上で発光していると判断された部分点灯部の発光量が減少する（発光輝度が低下）するように変更倍率αを設定（０＜α＜１）する。より具体的には、例えば図１２（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ１〜Ｐ３で示したように、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂのオン期間、すなわち各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間が短くなる（図１２では、点灯期間がＴ０（タイミングｔ２１〜ｔ２２の期間）からＴ１（タイミングｔ２１〜ｔ２４の期間）へと変化し、短くなっている）ように制御信号Ｄ４が調整されたり、あるいは例えば図１３（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ４〜Ｐ６に示したように、各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値が小さくなる（図１３では、電流ＩＲの値がＩＲ０からＩＲ１へと小さくなり、電流ＩＧの値がＩＧ０からＩＧ１へと小さくなり、電流ＩＢの値がＩＢ０からＩＢ１へと小さくなっている）ように制御信号Ｄ３が調整される。なお、これら電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値がそれぞれ変化しても、光量バランス制御部１２１によって照射光Ｌoutの色バランスは保たれるようになっている。このようにして周囲の環境が比較的暗い場合には、例えば図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の輝度以上で発光する部分点灯部（部分点灯領域Ｐｄ）の発光輝度が下がる（発光量が小さくなる）ように制御され、これにより図１４（Ｂ）に示したように、部分点灯部４において、所定の輝度以上である部分点灯領域Ｐｄと、その周辺であり所定の輝度未満である非点灯領域との境界が、比較例（図１０（Ａ），図１４（Ａ））と比べて見えにくくなる。

一方、周囲の環境が比較的明るい場合（環境光Ｌｓの光量が所定の閾値よりも多い場合）、表示映像の輝度分布に基づき所定の輝度以上で発光していると判断された部分点灯部の発光量が増加する（発光輝度が向上）するように変更倍率αを設定（１＜α）する。より具体的には、例えば図１５（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ１０〜Ｐ１２で示したように、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂのオン期間、すなわち各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間が長くなる（図１５では、点灯期間がＴ０（タイミングｔ４１〜ｔ４２の期間）からＴ２（タイミングｔ４１〜ｔ４４の期間）へと変化し、長くなっている）ように制御信号Ｄ４が調整されたり、あるいは例えば図１６（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ１３〜Ｐ１５に示したように、各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値が大きくなる（図１６では、電流ＩＲの値がＩＲ０からＩＲ２へと大きくなり、電流ＩＧの値がＩＧ０からＩＧ２へと大きくなり、電流ＩＢの値がＩＢ０からＩＢ２へと大きくなっている）ように制御信号Ｄ３が調整される。なお、この際にも電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値がそれぞれ変化しても、光量バランス制御部１２１によって照射光Ｌoutの色バランスは保たれるようになっている。このようにして周囲の環境が比較的明るい場合には、例えば図１７（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の輝度以上で発光する部分点灯部（部分点灯領域Ｐｄ）の発光輝度が上がる（発光量が大きくなる）ように制御され、これにより図１７（Ｂ）に示したように、表示コントラストが比較例（図１０（Ｂ），図１７（Ａ））と比べて向上する（言い換えると、表示コントラストの低下が比較例と比べて抑えられる）。

以上のように本実施の形態では、外光センサ１６によって装置周囲の外光（環境光Ｌｓ）を受光すると共にこの受光した環境光Ｌｓの光量およびＲＧＢ信号に含まれる表示映像の輝度分布に応じて光源部１０内の各部分点灯部４の発光量をそれぞれ制御するようにしたので、表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさ（環境光）を考慮して表示映像の輝度分布を調整する（点灯動作を行う）ことが可能となる。

具体的には、周囲の環境が比較的暗い場合（環境光Ｌｓの光量が所定の閾値よりも少ない場合）には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部（部分点灯領域Ｐｄ）の発光量が減少する（発光輝度が低下）するようにしたので、所定の輝度以上である部分点灯領域Ｐｄと、その周辺であり所定の輝度未満である非点灯領域との境界を、従来と比べて見えにくくすることが可能となる。

一方、周囲の環境が比較的明るい場合（環境光Ｌｓの光量が所定の閾値よりも多い場合）には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部（部分点灯領域Ｐｄ）の発光量が増加する（発光輝度が向上）するようにしたので、表示コントラストを従来と比べて向上させる（言い換えると、表示コントラストの低下を従来と比べて抑える）ことが可能となる。

また、このようなバックライト装置１を液晶表示装置３のバックライト（液晶用照明装置）として用いるようにしたので、表示映像の内容によらず、周囲の環境の明るさに起因した画質劣化（周囲の環境の明るさに起因して部分点灯部４間の境界が見えてしまい不自然な表示映像となってしまうことや、表示コントラストが低下してしまうこと）を抑えることができ、表示映像の画質を向上させることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態のバックライト装置１は、第１の実施の形態で説明した外光（環境光Ｌｓ）の光量に加え、ＲＧＢ信号に含まれる映像の輝度情報をも加味して各部分点灯部４の発光量を制御するようにしたものである。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

したがって、例えば図１８に示したように、ＣＲＴを用いた表示装置におけるいわゆる突き上げ処理（表示映像のうちの明るい部分をより明るくするというコントラストエンハンサ処理）の場合のように、液晶表示パネル２における表示映像Ｐｅのうちの明るい（輝度が高い）部分（高輝度領域）の表示映像Ｐｆに対応する領域Ｐｇの部分点灯部４の発光量が、他の部分点灯部Ｐｇの発光量よりも増加するような擬似突き上げ処理（コントラストエンハンサ処理）を行いつつ、第１の実施の形態で説明した外光利用制御動作を行うことも可能となる。

具体的には、光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２は、ＲＧＢプロセス処理部６０からＲＧＢ信号を取得すると（図１９のステップＳ２０１）、このＲＧＢ信号に含まれる映像信号の輝度情報に基づくエンハンサ処理機能により、光源部１０の発光輝度の変更倍率α１を算出する（ステップＳ２０２）。具体的には、照明光Ｌoutの光量に基づく受光データＤ１に応じて設定された光源部１０の発光輝度Ｌ（発光光量）に対する変更倍率α１を算出する。そしてその後は第１の実施の形態で説明した外光利用制御動作（図１１のステップＳ１０１〜Ｓ１０４）と同様に、外光センサ１６によって環境光Ｌｓの光量を検出し（ステップＳ２０３）、光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２が、環境光Ｌｓの光量に基づく受光データＤ２に応じて光源部１０の発光輝度の変更倍率α２を算出し（ステップＳ２０４）、光源部１０の発光輝度が（Ｌ×α１×α２）となるように制御信号Ｄ３，Ｄ４を設定し（ステップＳ２０５）、設定されたこれら制御信号Ｄ３，Ｄ４に基づいてバックライト駆動部１１内の定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１ＢおよびＰＷＭドライバ１３が光源部１０を駆動する（ステップＳ２０６）。

より具体的には、例えば図２０（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ１９〜Ｐ２１で示したように、各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間を長くして（図２０では、点灯期間がＴ０（タイミングｔ６１〜ｔ６２の期間）からＴ３（タイミングｔ６１〜ｔ６４の期間）へと変化し、長くなっている）コントラストエンハンサ処理を行いつつ、図中の矢印で示したようにさらに点灯期間を調整して外光利用制御を行うように制御信号Ｄ４が調整したり、例えば図２１（Ａ）〜（Ｃ）中の符号Ｐ２２〜Ｐ２４に示したように、各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値を大きくして（図２３では、電流ＩＲの値がＩＲ０からＩＲ３へと大きくなり、電流ＩＧの値がＩＧ０からＩＧ３へと大きくなり、電流ＩＢの値がＩＢ０からＩＢ３へと大きくなっている）コントラストエンハンサ処理を行いつつ、図中の矢印で示したようにさらに電流の値を調整して外光利用制御を行うように制御信号Ｄ３を調整する。なお、この際にも電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの値がそれぞれ変化しても、光量バランス制御部１２１によって照射光Ｌoutの色バランスは保たれるようになっている。

このようにして本実施の形態では、ＲＧＢ信号に含まれる映像の輝度情報を加味して各部分点灯部４の発光量をそれぞれ制御するようにしたので、この輝度情報に基づいて映像表示領域のうちの高輝度領域に対応する領域の部分点灯部の発光量が他の部分点灯部の発光量よりも増加するように制御しつつ、環境光Ｌｓの光量に応じて各部分点灯部４の発光量を制御するようにすることができる。すなわち、映像の輝度情報に基づいて高輝度領域の表示輝度がより高まるように各部分点灯部４の発光量を制御しつつ環境光Ｌｓの光量にも応じて各部分点灯部４の発光量を制御することができるので、第１の実施の形態における効果に加え、いわゆるコントラストエンハンサ処理を行いつつ周囲の環境の明るさに応じた部分点灯部４の発光量制御を行うことが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態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に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間ΔＴまたは各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢを調整することによって光源部１０内の各部分点灯部４の発光量（発光輝度）を制御する場合について説明したが、より一般的には、これら点灯期間ΔＴおよび電流の大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢのうちの少なくとも一方を調整することによって光源部１０内の各部分点灯部４の発光量（発光輝度）を制御するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、１つの照明光センサ１３および１つの外光センサ１６からの受光データを用いてバックライト駆動部１１の制御を行っているが、例えば光源部１０に対して互いに異なる位置等に複数の照明光センサや外光センサを設け、それら複数の照明光センサや外光センサからの受光データの平均値などを取ってバックライト駆動部１１の制御を行うようにしてもよい。

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

また、上記実施の形態では、光源部１０が複数の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂを含むようにし、複数の色光（赤色光、緑色光および青色光）を混合して特定の色光（白色光）である照明光Ｌoutを得る加法混色方式のバックライト装置１について説明したが、１種類のＬＥＤによって光源部を構成し、単色の照明光を発するバックライト装置としてもよい。このように構成した場合でも、照明光の輝度の変動について、簡易な構成でより低減することが可能である。

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

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表す斜視図である。 図１に示したバックライト装置内の光源部の単位ユニット（部分点灯部）の構成例を表す平面模式図である。 光源部内の部分点灯部の配置構成例を表す平面模式図である。 図１に示した液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。 図４に示した光源部の駆動および制御部分の構成を詳細に表したブロック図である。 光源部の駆動パルス信号について説明するためのタイミング波形図である。 図１に示した液晶表示パネルおよびバックライト装置の駆動方法の一例について説明するためのタイミング波形図である。 映像表示領域と部分点灯領域との配置関係の一例について説明するための斜視図である。 映像表示領域と部分点灯領域との配置関係の他の例について説明するための斜視図である。 比較例における外光（環境光）の光量と表示画質との関係について説明するための平面模式図である。 第１の実施の形態に係る外光利用制御動作の一例を表す流れ図である。 図１１において発光輝度を下げる場合の外光利用制御動作の一例を表すタイミング波形図である。 図１１において発光輝度を下げる場合の外光利用制御動作の他の例を表すタイミング波形図である。 図１１において発光輝度を下げる場合の表示画質の変化について説明するための平面模式図である。 図１１において発光輝度を上げる場合の外光利用制御動作の一例を表すタイミング波形図である。 図１１において発光輝度を上げる場合の外光利用制御動作の他の例を表すタイミング波形図である。 図１１において発光輝度を上げる場合の表示画質の変化について説明するための平面模式図である。 第２の実施の形態に係る表示映像の輝度のエンハンス動作について説明するための斜視図である。 第２の実施の形態に係る外光利用制御動作の一例を表す流れ図である。 図１９に示した外光利用制御動作の一例を表すタイミング波形図である。 図１９に示した外光利用制御動作の他の例を表すタイミング波形図である。

符号の説明

１…バックライト装置、１Ｒ…赤色ＬＥＤ、１Ｇ…緑色ＬＥＤ、１Ｂ…青色ＬＥＤ、１０…光源部、１１…バックライト駆動部、１１０…電源部、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…定電流ドライバ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…スイッチング素子、１１３…ＰＷＭドライバ、１２…バックライト制御部、１２１…光量制御部、１２２…光量バランス制御部、１３…照明光センサ、１３Ｒ…赤色光センサ、１３Ｇ…緑色光センサ、１３Ｂ…青色光センサ、１４，１７…Ｉ／Ｖ変換部、１５，１８…Ａ／Ｄ変換部、１６…外光センサ、２…液晶表示パネル、２０…液晶層、２１０，２２０…偏光板、２１１…ＴＦＴ基板、２１２…画素電極、２２１…対向電極基板、３…液晶表示装置、４…単位ユニット（部分点灯部）、４１，４２…単位セル、５１…Ｘドライバ、５２…Ｙドライバ、６０…ＲＧＢプロセス処理部、６１…タイミング制御部、６２…映像メモリ、Ｌout…照明光、Ｄout…表示光、Ｌs…外光（環境光）、ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ…カラーフィルタ、Ｄ０，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…制御データ、Ｄ１，Ｄ２…受光データ、ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ…電流、Ｖcom…共通（コモン）電位、ｔ１〜ｔ３，ｔ１１〜ｔ１５，ｔ２１〜ｔ２４，ｔ３１〜ｔ３３，ｔ４１〜ｔ４４，ｔ５１〜ｔ５３，ｔ６１〜ｔ６４，ｔ７１〜ｔ７３…タイミング、Ｐａ，Ｐｃ，Ｐｅ，Ｐｆ…表示映像、Ｐｂ，Ｐｄ，Ｐｇ，Ｐｈ…部分点灯領域、ΔＴ，Ｔ０〜Ｔ３…パルス幅、ΔＩＲ，ＩＲ０，ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３，ΔＩＧ，ＩＧ０，ＩＧ１，ＩＧ２，ＩＧ３，ΔＩＢ，ＩＢ０，ＩＢ１，ＩＢ２，ＩＢ３…電流値（パルスの高さ）。

Claims (7)

1. 入射光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルを備えた液晶表示装置に適用される光源装置であって、
   互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有すると共に各部分点灯部からの光を前記入射光として前記液晶パネルへ発する光源部と、
   前記部分点灯部単位で点灯するように前記光源部を駆動する駆動手段と、
   装置周囲の環境光を受光する受光素子と、
   前記受光素子により受光した環境光の光量および前記映像信号に含まれる表示映像の輝度分布に応じて前記駆動手段を制御し、各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記制御手段は、前記環境光の光量が所定の閾値よりも少ない場合には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が減少するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記制御手段は、前記環境光の光量が前記閾値よりも多い場合には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が増加するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記制御手段は、前記環境光の光量が所定の閾値よりも少ない場合には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が減少するように制御する一方、前記環境光の光量が前記閾値よりも多い場合には、所定の輝度以上で発光する部分点灯部の発光量が増加するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 前記駆動手段は、前記光源部の各部分点灯部をパルス信号により駆動し、
   前記制御手段は、前記パルス信号の幅および高さのうちの少なくとも一方を変化させることによって各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 前記制御手段は、前記表示映像の輝度分布に基づいて映像表示領域のうちの高輝度領域に対応する領域の部分点灯部の発光量が他の部分点灯部の発光量よりも増加するように制御しつつ、前記環境光の光量に応じて各部分点灯部の発光量を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
7. 光を発する照明手段と、
   前記照明手段から発せられた光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと
   を備え、
   前記照明手段は、
   互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、
   前記部分点灯部単位で点灯するように前記光源部を駆動する駆動手段と、
   装置周囲の環境光を受光する受光素子と、
   前記受光素子により受光した環境光の光量および前記映像信号に含まれる表示映像の輝度分布に応じて前記駆動手段を制御し、各部分点灯部の発光量をそれぞれ制御する制御手段とを有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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