JP2017003699A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光応答特性に差異のある蛍光体を使用した白色ＬＥＤを光源素子とし、色再現範囲を広げながら、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）による輝度調整時も、設定された色度仕様からの色変化の少ない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】白色ＬＥＤへの出力をＰＷＭ制御してバックライトの輝度を調整する発光ダイオード制御回路４を備え、表示制御回路４は、白色ＬＥＤをＰＷＭ制御した場合のデューティ比に応じた色度変化に対する階調補正データを予め準備し、液晶表示装置１へ入力する入力画像データに対し、その入力画像データとデューティ比とに応じて色度変化を補正するよう階調補正データを割り当て、その階調補正データと入力画像データとにより算出した出力画像データを画像信号として液晶表示素子１に出力する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に光源として白色発光ダイオードを採用したバックライトを備えた液晶表示装置に好適に使用することができる。

近年の情報電子機器の普及に伴い、薄型、軽量の液晶表示装置は、携帯電話やパソコン用のディスプレイ、産業用途で使用される各種の装置、車載の表示器、ハンディ端末や広告表示機として使用され、さらに券売機やＡＴＭ（現金自動預け払い機）の表示装置、携帯電話やタブレットＰＣ等のモバイル端末のように、液晶表示パネルの前面にタッチパネルなどの入力装置や、画面保護用の透明板を組み合わせた液晶表示装置も広く普及してきている。

それらの液晶表示装置の多くは、表示素子として、画素ごとにＲＧＢ（Ｒｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、青：Ｂｌｕｅ、光の３原色）のカラーフィルタを配置した透過型の液晶表示パネルを備え、その背面に配置したバックライトからの光で当該液晶表示パネル照射し、入力信号に応じて液晶へ印加する電圧を制御し、各画素における透過光量を調整することにより、画像の表示を行っている。

上記液晶表示パネルを供えた表示装置の一部においては、作業環境の明るさ（昼と夜での使用、事務所照明）や、バッテリーの消耗を抑えるためのモード設定等により、バックライトの輝度を調整する機能が必要とされ、その手段としては、光源素子に印加する電圧を制御し、光源素子に流す電流を調整して光源の発光照度を上下する方法と、光源素子への印加電圧は一定とし、光源素子への電圧印加を一定の周波数で間欠的にオン／オフさせ、その比率（デューティ比：Duty Ratio）により輝度を調整するパルス幅変調（以降、ＰＷＭと称す。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称）による方法が、一般的に用いられている。

バックライトに用いられる光源としては、主に青色発光ダイオード（以降、「発光ダイオード」をＬＥＤと称す。ＬＥＤはLight Emitting Diodeの略称）に黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤが用いられており、近年このＬＥＤの著しい高輝度化および高発光効率化が実現している。さらに当該白色ＬＥＤを採用して液晶表示装置の小型化、高輝度化、低消費電力化が進んでいる。しかし、上記仕様の白色ＬＥＤを光源素子として使用する場合、出射される光の波長特性上、特に波長の長い赤の表示において、鮮やかな色を再現することが難しかった。

そこで、発光色の異なるＲＧＢ−ＬＥＤを光源素子として使用することで色再現範囲を広げ、色の異なる光源から出射された光を、表示面を照射する導光板とは別に設けた混色用導光板に入射させ、十分な距離を伝播させることで、ＲＧＢの各色をムラ無く混色した上で、表示面を照射する導光板へ入射させる構造が周知である（特許文献１）。

一方、青色ＬＥＤ光源で励起された際、赤色領域の波長での発光特性を高めた蛍光体と、この蛍光体と青色ＬＥＤと組み合わせることにより、色再現範囲を広げたＬＥＤ素子も周知である（特許文献２）。

特許第４１５６９１９号公報 特開２０１４−２２７４９６号公報

特許文献１に記載された液晶表示装置においては、均一に混色されたバックライトからの出射光を得るために、混色用導光板や混色用導光板からの光を１８０°折り返すための反射部材が必要となるため、表示装置の寸法や重量が増大することに加え、部品点数が増加し、構造が複雑になるという問題があった。

また、ＲＧＢの各色ＬＥＤの温度、寿命特性の違いから、使用条件によらず仕様通りの色度を得るためには、ＲＧＢに対応したセンサーを備え、センサーからの信号をフィードバックして、各色のＬＥＤの出力を制御する必要があった。

また、特許文献２に記載された蛍光体を使用したＬＥＤを光源とした液晶表示装置では、従来の青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせたＬＥＤを使用した液晶表示装置と同等の構造、色度均一性で、色再現性を改善することができる。しかしながら、上述のＰＷＭによる輝度制御を行った場合、各色の蛍光体が励起されて発光する時の立ち上がり、立ち下り特性の違いがあり、ＰＷＭ信号の周波数やデューティ比によっては、白色色度が設定された仕様に対して変化する場合があり、特に赤色蛍光体での残光特性により、ＰＷＭを用いて輝度調整を行った場合、白色色度が赤色側に変動し易いと言う課題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、発光の応答特性に差異のある蛍光体を使用した白色ＬＥＤを光源素子としながら、ＰＷＭによる光源輝度の調整時も色度変化少ない液晶表示装置を得ることを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、ＴＦＴ基板とから成る液晶表示素子と、この液晶表示素子の表示を制御する画像信号を生成する表示制御回路と、前記液晶表示素子の背面に配置され、少なくとも１個の白色発光ダイオードを有して、出射面より面状の光を出射するバックライトとを備えた液晶表示装置において、 前記白色発光ダイオードへの出力をＰＷＭ信号を用いて制御して前記バックライトの輝度を調整する発光ダイオード制御回路をさらに備え、 前記表示制御回路は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた色度変化に対する階調補正データが予め準備されており、 前記液晶表示装置へ入力する入力画像データに対し、その入力画像データと前記デューティ比とに応じて前記色度変化を補正するよう前記階調補正データを割り当て、その階調補正データと前記入力画像データとにより算出した出力画像データを前記画像信号として前記液晶表示素子に出力することを特徴とする。

本発明によれば、発光応答特性に差異のある蛍光体を使用した白色ＬＥＤを光源素子とし、色再現範囲を広げながら、ＰＷＭによる輝度調整時も、設定された色度仕様からの色変化の少ない液晶装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１ないし３に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 図１の液晶表示装置を組み立てた状態でＡ−Ａ方向から見た断面図である。 従来の白色ＬＥＤの発光スペクトル図である。 本発明の実施の形態１ないし３に係る白色ＬＥＤの発光スペクトル図である。 図４に示した白色ＬＥＤに矩形状の入力電圧が印加された場合の、赤色蛍光体による相対発光強度の応答特性を示す模式図である。 本発明の実施の形態１ないし３に係るＰＷＭにより白色ＬＥＤの明るさを調光するタイミング図である。 本発明の実施の形態１ないし３に係る白色ＬＥＤを図６に示した電圧入力信号で駆動した場合の、赤色蛍光体から発せられる相対発光強度と時間との相関図である。 図６に示したＰＷＭ信号のデューティ比を変えて輝度調整を行った場合の、白色ＬＥＤの色度の変化を表した色度図である。 ＬＥＤ駆動信号に対応する入力デューティ比と、赤色蛍光体の相対発光強度として得られる実行デューティ比の関係を表す相関図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置に搭載の制御回路基板のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るデータテーブルの内容を表す図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置に搭載の制御回路基板のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１における液晶表示装置の構成を説明する分解斜視図である。図２は、図１の液晶表示装置を組み立てた状態でＡ−Ａ方向から見た断面図である。

＜全体構成＞
図１および図２に示すように、本発明の液晶表示装置１００は、液晶表示素子１と、この液晶表示素子１を背面より照射するためのバックライト２と、前記液晶表示素子１およびバックライト２を内部に配置し、表示用開口部３ａを有するフロントフレーム３と、画像入力信号に応じ液晶表示素子１の各画素の透過率を制御する表示制御回路５（後述）を搭載した制御回路基板４とから構成されている。

次に、本発明における液晶表示装置１００を構成する上記各部材に関し、詳細に説明する。
＜液晶表示素子の構成＞
液晶表示素子１は、透過型または半透過型の液晶表示パネルであり、ガラスなどの絶縁性基板上にカラーフィルタ、遮光層、対向電極等が形成されたカラーフィルタ基板１１（第１の基板）と、ガラスなどの絶縁性基板上にスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと称す。ＴＦＴはThin Film Transistorの略称。）や画素電極等が形成されたＴＦＴ基板１２（第２の基板）とを備えている。

さらに、液晶表示素子１のカラーフィルタ基板１１とＴＦＴ基板１２との間には、この２枚の基板間を所定の間隙に保持するためのスペーサ（非図示）、前記カラーフィルタ基板１１とＴＦＴ基板１２とを、その間に液晶を挟持すように貼り合わせるシール材（非図示）、その液晶を注入する注入口の封止材（非図示）、液晶を配光させる配向膜（非図示）が配置されている。また、前記両基板の外側面上には、偏光板（非図示）も配置されている。

また、ＴＦＴ基板１２の外周部には上記液晶の駆動信号を出力するドライバＩＣ１３がＣＯＧ（Chip On Glassの略称）実装されている。さらにＴＦＴ基板１２の端部には、ドライバＩＣ１３と表示制御基板４を接続する図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuitsの略称）が実装されている。

＜バックライトの構成＞
バックライト２は光を出射する光源部２ｅ、その光源部２ｅから出射された光を伝播する導光板２ｃ、この導光板２ｃから出射された光の分布や広がりを制御するために導光板２ｃの出射面２ｃ１に配置された光学シート２ｂ、導光板２ｃの反出射面２ｃ２へ抜けた光を導光板２ｃへ向かわせる反射シート２ｄ、およびそれらの部材を保持するリヤフレーム２ｆ等によって構成されている。

また、前記バックライト２は、液晶表示素子１を、その表示面と反対側であるＴＦＴ基板１２側に配置され、液晶表示素子１を背面側から照射している。

さらに、本実施の形態では、光源部２ｅとして、青色ＬＥＤに青色の光で励起される蛍光体を組み合わせ、青色ＬＥＤ自体からの光と蛍光体を通して出射される光の混色により、白色の光を発する白色ＬＥＤ２ｅ１を採用している。そして、この白色ＬＥＤ２ｅ１が光源基板２ｅ２上に複数配置されている。

ここで、白色ＬＥＤ２ｅ１を実装する光源基板２ｅ２として一般的なガラスエポキシ樹脂をベースにするものや、フレキシブルなフラットケーブルを使用してもよく、また放熱性を高めるために、アルミ等の金属やセラミックをベースとしたものを使用してもよい。

導光板２ｃは、透明なアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成され、導光板２ｃの反出射面２ｃ２または／および出射面２ｃ１には、光を出射させるとともに、表示面内の光の強度分布や出射方向を調整するための、散乱用ドットパターンやプリズム形状を備える。

さらに導光板２ｃ上には、出射光の強度分布や出射角度、均一性を調整するために、光学シート２ｂが配置されている。光学シート２ｂとしては、集光を目的としたレンズシート、光の均一化を目的とした拡散シート、視野角方向で輝度を調整する視野角調整シート等が、目的に応じて必要な枚数配置される。

ミドルフレーム２ａは、導光板２ｃの出射面２ｃ１からの光を出射させるための開口部を有し、上面側周辺には液晶表示素子１が搭載、位置決めされて保持される。ミドルフレーム２ａの材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属や、ＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene：アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の樹脂材料を用いることができる。

リヤフレーム２ｆは、上記ミドルフレーム２ａと嵌合するように構成され、勘合された内部に上記光源部２ｅ、導光板２ｃおよび反射シート２ｄが所定の順番で保持されている。
さらに、リヤフレーム２ｆには、光源部２ｅが位置決め、保持されている。そのため光源部２ｅから放出される熱を伝導させるために、リヤフレーム２ｆは熱伝導性が高い金属を使用することが望ましい。特に熱伝導性が高いアルミまたはアルミ合金筐体を用いることで、効率よく光源部２ｅからの熱を放熱して、バックライト２に熱がこもるのを防止することができる。

ただし、液晶表示装置１００の大きさや構造上の制約によっては、光源部２ｅは、リヤフレーム２ｆ以外の部材、例えばミドルフレーム２ａや導光板２ｃなどに取り付けても良い。

上記ミドルフレーム２ａ及びリヤフレーム２ｆは、一般にツメによる引っ掛け構造やネジ止めにより互いに嵌合するよう固定され、他のバックライト部材や液晶表示素子１、制御回路基板４等を保持するが、両者を一体化した構造としてもよい。

＜フロントフレームの構成＞
フロントフレーム３は、液晶表示素子１、バックライト２、保護部材等（非図示）を保持する枠状の部材であり、アルミニウム、ステンレス、鉄等の薄板の金属あるいはＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene：アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の樹脂成型品等により構成され、ツメ状の固定構造あるいはネジ止め等により、バックライト２と嵌合するように固定される。フロントフレーム３は、一体で形成してもよいし、複数の部材を組み合わせることにより構成してもよく、側面、正面、背面、あるいは周辺部等に、当該液晶表示装置１００を取り付ける表示機器本体（非図示）への取り付け部（ネジ、取付穴等）を設けてもよい。

＜制御回路基板の構成＞
制御回路基板４は、表示制御回路５（後述）が搭載されており、液晶表示素子１や光源部２ｅを電気信号により制御するもので、通常ガラスエポキシ基板等に銅パターンが形成され、表面に電子部品がハンダ実装されている。図１、図２で示したように、制御回路基板４は、液晶表示装置１００の裏面側（光が出射されない側）に配置、固定されている。また、制御回路基板４を外部からの圧力や静電気から保護するために、アルミニウムやステンレス、亜鉛めっき鋼板等の金属、あるいはＰＥＴ（polyethylene terephthalate）等フィルム状の薄い樹脂から成る保護カバーを取り付けてもよい（非図示）。金属製の保護カバーを使用する場合は、制御回路基板４側には制御回路基板４や制御回路基板４上の電子部品との電気的接触を避けるためにＰＥＴ等の樹脂製シートを貼り付け、絶縁対策を行うことが望ましい（非図示）。

なお、上記制御回路基板４の液晶表示素子１を制御する回路部と、光源部２ｅを制御する回路部は、同一の基板上に設けてもよく、分割された異なる基板上に設けてもよい。さらに制御回路基板４は、上述の液晶表示素子１の端部に実装されたＦＰＣ上に所要の電子部品を実装した構成しても良い。

＜光源部の構成＞
上述したように、本実施の形態では、光源部２ｅの白色ＬＥＤ２ｅ１として、青色ＬＥＤに青色の光で励起される蛍光体を組み合わせ、青色ＬＥＤ自体からの光と蛍光体を通して出射される光の混色により、白色の光を発する白色ＬＥＤ２ｅ１を採用している。
特に本実施の形態では、白色ＬＥＤ２ｅ１として、青色ＬＥＤと緑および赤の波長領域に発光のピークを持つ蛍光体を組み合わせて色再現性を改善したＬＥＤを採用している。図４に、本実施の形態で採用した白色ＬＥＤ２ｅ１の発光スペクトル分布図を示す。図４に示した白色ＬＥＤでは、図３に示した従来の白色ＬＥＤの発光スペクトル分布図と比較し、緑および赤の波長領域に明確なピークを有するため、より広い範囲の色域を再現することが可能となり、特に図３に示した黄色蛍光体を用いた従来の白色ＬＥＤでは不利であった赤色の再現性においての改善効果が大きい。

＜表示制御回路の構成＞
図１０は、液晶表示装置１００に入力画像信号６を供給する表示機器から入力画像信号６および輝度調整信号７１を入力して、液晶表示素子１に画像出力データを出力する（出力画像データ）と共に、バックライト２にＬＥＤ駆動信号５４を出力する制御回路基板４のブロック図である。さらに詳しくは、制御回路基板４は、図中破線で示した表示制御回路５とＬＥＤ駆動回路７から構成され、前記制御回路基板４には前記入力画像信号６と前記輝度調整信号７１が入力する。すなわち前記輝度調整信号７１は、制御回路基板４内の配線を介してＬＥＤ駆動回路７に入力する。ここで、前記輝度調整信号７１は、上述したようにバックライト２の輝度を所望の値に調整するために、輝度に対応したデューティ比を持つＰＷＭ信号であり、そのＰＷＭ値の情報はＬＥＤ駆動回路７から出力し、制御回路基板４内の配線を介して色度演算処理部５１に入力する。

＜白色ＬＥＤの特性＞
図５は、本実施の形態にて使用する白色ＬＥＤ２ｅ１に、ＬＥＤ駆動信号５４が印加された場合の赤色蛍光体による相対的な発光強度と時間の応答特性図である。青色ＬＥＤ自身、および青色ＬＥＤの光に対して応答性のよい緑色蛍光体が励起されて光が発せられる場合、ＬＥＤ駆動信号５４に対する発光強度の応答性には、顕著な遅れは生じない。しかし、青色ＬＥＤの光に対して赤色蛍光体が励起されて光が発せられる場合、発光強度の時間的特性は図５に示したように、入力信号に対する遅れが生じる。この遅れは、赤色蛍光体として使用される蛍光体の材料特性に起因している。

＜輝度調整動作＞
図６は、白色ＬＥＤ２ｅ１を光源として使用するバックライト２の輝度を、ＰＷＭにより調整する場合の白色ＬＥＤ２ｅ１へのＬＥＤ駆動信号５４の波形図である。

白色ＬＥＤを光源として使用したバックライト２の輝度を調整する場合、一般的には１００Ｈｚから１０００Ｈｚの範囲の一定の周波数を持つ矩形波の、出力オンとオフの比率（＝デューティ比）を変えることにより、所望の輝度に調整するＰＷＭを用いた輝度調整方法が採用される。本実施の形態でも当該ＰＷＭを用いた輝度調整を採用しており、図６に例示した波形は、周波数２００Ｈｚ、デューティ比５０％（＝輝度５０％）時のＬＥＤ駆動信号５４の波形図である。さらに図７は、図６に示したＬＥＤ駆動信号５４で、図４に示した白色ＬＥＤ２ｅ１を連続点灯させた場合の、赤色蛍光体が励起されて発せられる光の強度と時間との応答特性図である。

デューティ比１００％で白色ＬＥＤ２ｅ１を点灯させた場合は、蛍光体が励起されて発光する際の応答性の違いの影響は生じず、液晶表示装置１００としての設定された仕様通りの色度が得られる。しかし、白色ＬＥＤ２ｅ１のＰＷＭ駆動による光源部２ｅの輝度調整を行った場合は、応答性の悪い蛍光体の発光色に関しては、ＬＥＤ駆動信号５４の波形と、実際の発光強度の応答波形に違いが生じ、図５および図７に示したように、ＬＥＤ駆動信号５４がオフ（Ｏｆｆ）時にも、発光が残る特性が強い場合は、デューティ比１００％時を基準に設定された色度に対して、赤色が相対的に強く表示され、バックライト２の白色色度のずれが生じてしまう。その白色色度ずれの結果、液晶表示装置１００の色度ずれが生じる。

図８は、ＬＥＤ駆動信号５４のデューティ比を変えて輝度調整を行った場合の、白色ＬＥＤの色度の変化を表した色度図である。図９は、ＬＥＤ駆動信号５４に対応する入力デューティ比と、赤色蛍光体の相対発光強度として得られる実行デューティ比の関係を表す相関図である。

図８は、図４に示した発光スペクトル分布特性と、図５に示した赤色蛍光体の応答特性を持つ白色ＬＥＤ２ｅ１を光源とした液晶表示装置１００において、ＬＥＤ駆動信号５４のデューティ比を変えて輝度調整を行った場合の、白色ＬＥＤの色度の変化を表した色度図である。図８において、ｄ１００はデューティ比１００％時の色度であり、さらにｄ１００＞ｄ１＞ｄ２＞ｄ３へとデューティ比を減少させた場合（図９中の矢印方向）、デューティ比が小さくなるほど、当初の色度からのずれが大きくなる。

上記白色ＬＥＤの色度ずれ現象は、図９に示したように、０％から１００％までの入力デューティ比で当該白色ＬＥＤ２ｅ１を駆動した場合、実施に赤色蛍光体の相対発光強度として得られる実行デューティ比が、０％，１００％の両端部を除く中央部で盛り上がっていることに起因している。この現象は、図５、図７に示したように、赤色蛍光体の応答特性がオン（Ｏｎ）応答に比べて、オフ応答が悪いことに起因している。なお、図９中に一点鎖線で示した直線が、白色ＬＥＤ２ｅ１の赤色蛍光体の応答遅れが無い場合の理想的なＬＥＤの場合の実行デューティ比である。（一対一のリニアな相関関係を表す。）

図８に示したように、駆動デューティ比が１００％から小さくなると色度が赤色方向にずれるため、そのずれ量に相当するデューティ比が駆動デューティ比に加わったことになる。図９中、実線が入力する駆動デューティ比と、赤色の実行デューティ比との関係を表す（ノンリニアな曲線）相関図であり、特定の駆動デューティ比時における前記一点鎖線と実線の差分が、何らかの補正が必要な値となる。

従って、液晶表示装置１００の白色表示時において、白色ＬＥＤをＰＷＭ駆動して輝度調整を行った場合、駆動デューティ比に応じて、白色表示の色度変化が生じる。ここで白色表示時とは、液晶表示素子１の、ＲＧＢ各画素の透過率を最大とした場合である。本実施の形態では、表示機器本体から入力する入力画像信号６がＲＧＢ各８ビットのデータ構成となっており、０〜２５５階調を取り得る。

＜白色色度補正の方法＞
これら白色表示時（＝ＲＧＢ各色の階調が２５５階調の時）の色度変化の現象の対策として、本実施の形態においては、予め蛍光体が励起され発光する際の応答性を把握したうえで、液晶表示素子１の画素へ入力される本来の入力画像信号６に対し、補正データを加えて電圧を入力することで色度変化を抑える。

本実施の形態における例示では、白色表示時の上記色度の変化が、主に白色ＬＥＤの赤色蛍光体の応答遅れに起因しているので、ＲＧＢの３色から成る入力画像信号６の内、赤（Ｒｅｄ）の画像信号にのみ補正を行う。

具体的には、まず第１ステップとして、白色表示時において、白色ＬＥＤをＰＷＭ駆動での各デューティ比に対する色度変化の内、赤色成分の誤差データを測定あるいはシミュレーションにより把握する。

具体的には、上述の各デューティ比において、前記赤色成分の誤差データに対して、前記色度変化の要因となっている発光色（本実施の形態においては、赤色）の入力画像信号６の各階調に応じた補正データ（階調補正データ）を求める。

本実施の形態では、補正データを測定するデューティ比を１０％刻みとした。従ってデューティ比０％（常に白色ＬＥＤが点灯しない状態）と１００％（白色ＬＥＤが連続点灯状態）を除く、１０〜９０％まで９種類の補正データを測定する。具体的には、デューティ比を測定する値の固定して、液晶表示装置１００に白色表示を表示し（ＲＧＢとも最大階調値すなわち２５５階調時）、赤の画像信号の階調値を最大階調値から減少させて行き、デューティ比１００％時の色度値に最も近似するよう減少幅を測定し、補正データとして記録する。以後、同様にデューティ比を１０％刻みで変えながら上記減少幅を測定、記録し、合計９種類の補正データを得る。

同様に、白色表示時のＲＧＢの各色の階調を一斉に１ビット減少させて２５４階調とし、上述の第１ステップを実施して、２５４階調表示時の１０％〜９０％のデューティ比にて白色ＬＥＤ駆動時の赤の補データを得る。以降、同様に２５３階調〜１階調まで繰り返して、９種類のデューティ比に対応した２５６の赤の階調補正データを得る（０階調すなわち全黒時は補正不要なので２５５個でも良いが補正データを０として保持しておく。）。

次に第２ステップとして、上記９種類のデューティ比に対応して、入力画像信号の階調に応じた補正値を保持する９個の番号を持つデータテーブル１０を準備し、デューティ比をテーブル番号と対応付けて２５６個の補正値を保持しておく。すなわち、特定のデューティ比を指定すれば、入力画像信号６の０〜２５５の階調値に応じた赤色画像信号の補正値を読み出すことが可能となる。

図１１に、上記データテーブル１０の一例を図示する。同図に示したように、デューティ比１０％〜９０％毎に分かれて２５６個の階調値に対応した補正値が保存されている（２０％、３０％、７０％、８０％デューティ比は図示を省略した。）。すなわち、特定のデューティ比を指定すれば、入力画像信号６の０〜２５５の階調値に応じた赤色画像信号の階調補正データを読み出すことが可能となる。

次の第３ステップが実際に液晶表示素子１に画像表示を行うためのステップとなる。このステップでは、バックライト２の輝度調整値の情報、すなわちＰＷＭ信号に関する情報（デューティ比に関する情報）に応じ、画像入力に対する補正を行う。

＜表示制御回路の動作＞
表示制御回路５は、表示機器からの入力画像信号６に対して、色度演算処理部５１において、ＬＥＤ駆動回路７（輝度制御部）から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に関する情報に応じて、予め書き込まれた階調補正データに基づき、ＰＷＭで色度変化の生じる色に関し演算処理を行い、補正された画像信号を生成し、表示素子駆動部５３へ映像データとして出力する。

具体的には、本実施の形態では、赤色蛍光体の応答遅れを補正しており、入力した赤色の入力画像信号６から、その階調値に応じて、前記デューティ比をパラメータとして上記データテーブル１０に保持された階調補正データを読み出し、前記入力階調値から階調補正データ分を減算して表示素子駆動部５３へ赤の映像データとして出力する。

次に、該映像データを受けた表示素子駆動部５３は、当該赤の階調補正済みの画像出力データと他の補正しない青や緑の画像データや、他のタイミング信号等（非図示）を用いて液晶表示素子１を駆動する。

こうして蛍光体の励起、発光時の応答特性、ＰＷＭ信号のデューティ比によらず、一定の色度の表示を得ることが出来る。

＜作用＞
上記階調補正された液晶表示素子への出力データにより、実際に表示される画像においては、ＰＷＭによる輝度調整で生じるバックライトの白色ＬＥＤ光源の色度変化が、当該色の画素の階調補正により相殺され、輝度によらず一定の色度を維持することが可能となる。

上記説明したとおり、本発明の液晶表示装置１００によれば、青色ＬＥＤと、緑色および赤色の波長領域に発光のピークを持つ蛍光体を組み合わせた広色再現範囲対応の白色ＬＥＤを使用し、バックライト２の輝度をＰＷＭにより調整した場合においても、ＬＥＤ蛍光体の応答特性に起因する色度変化を、画像入力データに対する階調補正を行うことにより、表示の明るさ設定によらず本来の製品仕様としての色度を維持することが出来る。

なお、上述の実施の形態１においては、白色ＬＥＤ２ｅ１は光源基板２ｅ２上に複数配置されているとしたが、特に白色ＬＥＤは複数である必要はなく、光量が十分であれば、１個だけでもよい。

＜変形例＞
上述の実施の形態１においては、図１に示したように導光板２ｃの側面２ｃ３に光源部２ｅを配置した、エッジ入光タイプのバックライトについて例示したが、導光板２ｃを備えず、液晶表示素子１の裏面と対向するリヤフレーム２ｆの底面の概ね全面に光源を一定の間隔で配置した、いわゆる直下型バックライトに対しても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、上記階調補正データは、白色ＬＥＤを駆動する信号のＰＷＭの各デューティ比に対応して、定量化された数値データをデータテーブル化して、表示制御回路５に保持していたが、本実施の形態２では、図１２に示したように、実施の形態１における構成に加えて、バックライト２内または近傍に色度センサー８をさらに設置し、該色度センサー８での色度測定値を色成分分析回路９で赤色成分を抽出し（赤色を通過させるフィルタ処理）、表示制御回路５へ赤色強度情報（赤色強度データ）をフィードバック信号として入力する。表示制御回路５内の色度演算処理部５１にて、その赤色強度情報を取り込み、本来の色度仕様と比較し階調補正値を演算処理により求めることで、液晶表示素子１への出力を求める。

その際、上述の実施の形態１にて説明したＰＷＭ情報は、上記演算時に数値演算の階調補正データの初期値を決めることに使用される。色度演算処理部５１において、ＬＥＤ駆動回路７から入力したＰＷＭ情報に基づいて、数値演算時の階調補正データ初期値を決定し、さらに前記赤色強度情報に基づいて、所定の白色色度に合わせこんで行く。

具体的には、色度演算処理部５１にて赤色強度情報を、表示素子駆動部５３から出力する画像出力データの赤の階調補正にフィードバックする。すなわちＰＷＭ信号のデューティ比および入力階調値をパラメータとした上記データテーブル１０のメモリ値を階調補正データの初期値とし、前記赤色強度情報と仕様により求められる所定の赤色強度とを比較して、前記赤色強度情報が大きい場合は前記初期の階調補正データ値を１階調増加させる処理（＝赤色表示階調値を１減ずる）を行い、逆に前記赤色強度情報が小さい場合は前記初期の階調補正データ値を１階調減ずる処理（＝赤色表示階調値を１増やす）を行う。この補正動作（補正データの増減動作）を繰り返し行うことにより前記赤色強度情報が前記所定の赤色強度と合致する。

このように、バックライト２内または近傍に色度センサー８および色成分分析回路９を具備し、色度演算処理部５１において、ＰＷＭ情報と赤色強度情報を演算処理に用いることにより、液晶表示装置１００の白色色度を所定の値に素早く、またバラつきが少なく、正確に合わせこむことができる。

なお、上述の実施の形態２では、バックライト２の赤色成分の強度を測定するために、色度センサー８および色成分分析回路９を用いたが、赤色の波長成分のみを通過させる光学フィルタ（赤色フィルタ）と、その波長に反応するフォトレジスタや、受光センサ（光学センサに該当する）の組み合わせでも同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
さらに上述の実施の形態１における構成に加えて、液晶表示素子１の前面に、外部より画面に対する位置信号入力を行うためのタッチパネルおよびタッチパネルを保護するための概ね透明の保護部材（共に非図示）、後面には制御回路基板４を保護するためのカバー（非図示）を備えてもよい。

＜タッチパネル＞
タッチパネル（非図示）は、透明な基板上に形成された透明電極による回路により外部（使用者）から入力された位置座標に関する情報を電気信号に変換し、端部に接続された出力配線部を介して最終製品の制御回路へ伝達する。出力配線部としては、薄さと柔軟性による接続の自由度から、フィルム上の基材に配線を形成したＦＰＣが用いられるが、同等の機能、特性を有するものであれば、異なる材料、構造から成るものでもよい。

また、タッチパネルは、入力面側からの加圧や接触による損傷、変形、磨耗、汚れ等を防止するために、ガラスあるいはプラスチック等の透明材料からなる保護部材（非図示）を、前面側に備えてもよく、保護部材の表面あるいは裏面の周辺部へは、遮光あるいは意匠上の目的により、印刷を付加することもできる。

上記実施の形態１ないし３に係る説明では、白色ＬＥＤに使用された応答の悪い蛍光体により、設定された色度仕様から変化する成分として赤色と仮定して説明したが、応答の悪い蛍光体は、赤色に限定する必要はなく、他の色を発する蛍光体であってもよく、さらには、一色に限定する必要はなく複数の色に対応した階調補正データを準備可能であれば、複数の色に蛍光体でも対応可能である。

１ 液晶表示素子
１１ カラーフィルタ基板
１２ ＴＦＴ基板
１３ ドライバＩＣ
２ バックライト
２ａ ミドルフレーム
２ｂ 光学シート
２ｃ 導光板
２ｃ１ 出射面
２ｃ２ 反出射面
２ｄ 反射シート
２ｅ 光源部
２ｅ１ 白色ＬＥＤ
２ｅ２ 光源基板
２ｆ リヤフレーム
３ フロントフレーム
３ａ 表示用開口部
４ 制御回路基板
５ 表示制御回路
５１ 色度演算処理部
５３ 表示素子駆動部
５４ ＬＥＤ駆動信号
６ 入力画像信号
７ ＬＥＤ駆動回路
８ 色度センサー
９ 色度分析回路
１０ データテーブル
７１ 輝度調整信号
１００ 液晶表示装置

Claims (3)

1. カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とから成る液晶表示素子と、該液晶表示素子の表示を制御する画像信号を生成する表示制御回路と、前記液晶表示素子の背面に配置され、少なくとも１個の白色発光ダイオードを有して、出射面より面状の光を出射するバックライトと、を備えた液晶表示装置において、
   前記白色発光ダイオードへの出力をパルス幅変調信号を用いて前記バックライトの輝度を調整する発光ダイオード制御回路をさらに備え、
   前記表示制御回路は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に応じた色度変化に対する階調補正データが予め準備されており、
   前記液晶表示装置へ入力する入力画像データに対し、該入力画像データと前記デューティ比とに応じて前記色度変化を補正するよう前記階調補正データを割り当て、
   該階調補正データと前記入力画像データとにより算出した出力画像データを前記画像信号として前記液晶表示素子に出力することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表示制御回路は、前記階調補正データと前記入力画像データとにより算出した出力画像データを赤色画素への画像信号として前記該液晶表示素子に出力することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記バックライトから出射する光の強度を測る光学センサーと赤色を抽出するフィルタを組み合わせて赤色強度データを生成し、
   該赤色強度データにより、前記階調補正データを増減することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。

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