JP2006323311A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を増やすことなく、さらに安定した適切な補正を行うことができる表示装置を提供する。
【解決手段】 全ての画素を白表示とし、原稿からの反射光ではなく、照射されるバックライト光を液晶表示・読取パネル２０の受光素子で検出する。マイクロコントローラ６は、検出器２３から出力される検出電圧に基づいて、バックライト光の光量を算出し、算出された光量と、基準となる光量とを比較し、その差が小さくなるように、バックライト光の光量を補正する補正値を作成し、インバータ回路５に出力する。また、画素ごとに、輝度の平均値からの偏差を算出し、算出された偏差を相殺するように画素ごとに補正値を生成して画像補正部３に出力する。さらに、色ごとの輝度平均値のバランスが所定の値となるよう、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、入力された表示画像データの表示および原稿画像の読み取りが可能な表示装置に関する。

液晶表示装置に代表される表示装置は、単に静止画像、動画像を表示する表示機能だけではなく、他の機能を追加することで種々の目的に応じた高機能な表示装置を実現している。

表示装置に追加される機能としては、座標入力装置であるタッチパネルを用いた入力インターフェイス機能、画像読み取り装置であるイメージセンサを用いたイメージスキャナ機能などがある。

特許文献１記載のイメージセンサ付表示入力一体型装置は、座標入力装置と平面型表示装置を一体にした表示入力一体型装置に、透過型で平面型のイメージセンサを重ね合わせた構造となっている。この装置は、イメージセンサで紙の情報を読み取って画面に表示し、座標入力装置で画像に線を引いたりメモ書きを行うことができる。イメージセンサによる読み取り手順は、装置の画面上に読み取りたい紙を置き、液晶ディスプレイを全てＯＮ状態にして光が透過できる状態とし、バックライトを点灯して紙による反射光を検出する。

さらに、ＳＯＧ（システムオングラス）によって、液晶パネルに光センサ（イメージセンサ）を内蔵し、イメージセンサを別途重ね合わせることなく画像取り込みを可能とした液晶表示装置も開発されている。

このようなイメージスキャナ機能を備える表示装置においては、画像の表示および読み取りのいずれにおいても、バックライトなどの内蔵光源および周囲光に起因する輝度、色調のムラなど画像表示を補正する必要がある。

従来では、バックライト光量検出センサ、周囲光量検出センサを個別に設け、これらセンサからの検出結果に応じて、フィードバック制御による補正を行っている。

特開平５−１７３７０９号公報

光量検出センサを個別に設けることによって補正を行う場合、部品点数が増えることにより、製造工程の複雑化、装置規模の拡大、製造コストの上昇など多くの課題が残る。

また、光量検出センサを設ける位置および数などにより、安定した検出結果が得られず、適切な補正が行えないおそれがある。

本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、さらに安定した適切な補正を行うことができる表示装置を提供することである。

本発明は、画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、入力された表示画像データの表示および原稿画像の読み取りが可能な表示装置であって、
前記光源を駆動させる光源駆動手段と、
入力された表示画像データに基づいて、前記表示パネルに画像を表示させる表示制御手段と、
前記受光素子が前記光源から照射される光を受光することで、前記光源の照射光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする表示装置である。

また本発明は、画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、入力された表示画像データの表示および原稿画像の読み取りが可能な表示装置であって、
前記光源を駆動させる光源駆動手段と、
入力された表示画像データに基づいて、前記表示パネルに画像を表示させる表示制御手段と、
前記受光素子が、前記表示装置の外部から前記表示パネルに照射される外光を受光することで、前記外光の照射光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする表示装置である。

また本発明は、前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記表示パネルの各画素の輝度が一定となるように前記光源駆動手段の動作を制御することを特徴とする。

また本発明は、前記表示制御手段は、入力された表示画像データを変更するデータ変更部を含み、
前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記データ変更手段に表示画像データを変更させることを特徴とする。

また本発明は、前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、
前記光量検出手段は、前記表示パネルに内蔵される全ての受光素子を用いて検出を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、
前記光量検出手段は、画像の表示に関与しない画素の受光素子を用いて検出を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記光量検出手段は、前記光源の照射光量を検出する光源光検出部、または前記外光の照射光量を検出する外光検出部を含み、
前記光源光検出部は、画像の表示に関与しない画素の受光素子と、前記光源とは反対側に、当該受光素子を覆うように設けられる反射材と、当該反射材を覆うように設けられる遮光材とを有し、
前記外光検出部は、画像の表示に関与しない画素の受光素子と、前記光源と当該受光素子との間に当該受光素子を覆うように設けられる遮光材とを有することを特徴とする。

また本発明は、前記光量検出手段は、複数の受光素子から出力される出力値を検出結果として前記制御手段に出力し、
前記制御手段は、前記光量検出手段から入力された複数の出力値に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する際に、前記複数の平均値を算出し、算出した平均値との差が所定の値以上の出力値は、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作の制御に使用しないことを特徴とする。

本発明によれば、画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、表示素子を用いて前記表示パネルに入力された表示画像データの表示を行い、受光素子を用いて前記表示パネルに置かれた原稿画像を読み取ることができる表示装置である。

前記光源は、光源駆動手段によって駆動され、表示制御手段は、入力される表示画像データに基づき、前記表示パネルに画像を表示させる。

前記受光素子が前記光源から照射される光を受光することで、光量検出手段が前記光源の照射光量を検出すると、制御手段は、この光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する。

これにより、原稿画像の読み取り用として表示パネルに内蔵されている受光素子を利用して、光源から表示パネルに照射される光量の変化などを検出するので、部品点数を増やすことなく、適切な画像表示の補正を行うことができる。

また本発明によれば、画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、表示素子を用いて前記表示パネルに入力された表示画像データの表示を行い、受光素子を用いて前記表示パネルに置かれた原稿画像を読み取ることができる表示装置である。

前記光源は、光源駆動手段によって駆動され、表示制御手段は、入力される表示画像データに基づき、前記表示パネルに画像を表示させる。

前記表示装置の外部から前記表示パネルに照射される外光を受光することで、前記受光素子が前記外光の照射光量を検出すると、制御手段は、この光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する。

これにより、原稿画像の読み取り用として表示パネルに内蔵されている受光素子を利用して、表示装置の外部から前記表示パネルに照射される外光の変化などを検出するので、部品点数を増やすことなく、装置周囲の明るさや色彩環境などに応じた適切な画像表示の補正を行うことができる。

また本発明によれば、前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記表示パネルの各画素の輝度が一定となるように前記光源駆動手段の動作を制御する。
これにより、表示パネルの輝度ムラを解消するような補正を行うことができる。

また本発明によれば、前記表示制御手段は、入力された表示画像データを変更するデータ変更部を含み、前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記データ変更手段に表示画像データを変更させる
これにより、表示画像データを変更することで前記表示パネルに表示する画像の色調を補正することができる。

また本発明によれば、前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、前記光量検出手段は、前記表示パネルに内蔵される全ての受光素子を用いて検出を行う。
これにより、表示パネル全面に渡って安定した適切な補正を行うことができる。

また本発明によれば、前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、前記光量検出手段は、画像の表示に関与しない画素の受光素子を用いて検出を行う。
これにより、画像の表示中であっても、画像表示の補正を行うことができる。

また本発明によれば、前記光量検出手段は、前記光源の照射光量を検出する光源光検出部、または前記外光の照射光量を検出する外光検出部を含む。

前記光源光検出部は、受光素子と、前記光源とは反対側に、当該受光素子を覆うように反射材と遮光材とを設けることで、前記外光の影響を排除して光源から照射される光の光量を検出することができる。

前記外光検出部は、前記光源と画像の表示に関与しない画素の受光素子との間に当該受光素子を覆うように設けられる遮光材とを設けることで、前記光源から照射される光の影響を排除して外光の光量を検出することができる。

また本発明によれば、前記光量検出手段は、複数の受光素子から出力される出力値を検出結果として前記制御手段に出力し、前記制御手段は、前記光量検出手段から入力された複数の出力値に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する。この際、前記制御手段は、前記複数の平均値を算出し、算出した平均値との差が所定の値以上の出力値は、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作の制御に使用しない。

受光素子から出力される出力値のうち、平均値との差が所定の値以上となるような出力値は、受光素子が何らかの原因で不良素子となっている可能性が高いので、このような出力値を排除することで、より高精度な画像表示の補正を行うことができる。

本発明は、たとえば画像の表示領域で原稿画像の読み取ることが可能なＴＦＴ（Thin
Film Transistor）型の液晶表示装置によって実現される。このような表示装置では、ＴＦＴのような表示素子と、画像を読み取るための受光素子とを表示パネルの同一基板上に形成している。画像を表示する場合は、ＴＦＴを動作させ、液晶の配向状態を変化させることで、光源であるバックライトから照射される光の光学特性を変化させる。画像を読み取る場合は、表示領域に配置された原稿にバックライトから光を照射し、その反射光を受光素子で検出する。

光源から照射される光にムラがあったり、導光板、反射板が不均一であった場合、表示領域の輝度にムラが生じたり、表示される画像に色調ずれが生じてしまう。本発明では、表示パネルに内蔵されている受光素子を用いて、バックライト光および装置周辺の外光を検出し、その検出結果に基づいて、少なくとも光源または表示素子の動作を制御することで、画像表示の補正を行っている。

図１は、本発明の第１の実施形態である表示装置１の構成を示すブロック図である。表示装置１は、入力される表示画像データに基づいて表示領域に画像を表示し、原稿から読み取った画像に基づいて読取画像データを出力する。ここで、表示画像データおよび読取画像データは、複数の画素から構成され、各画素は明度、濃度、色度などの画素値と画像データ内の位置を示す座標値とを有する。

表示装置１は、画像表示・読取モジュール２、画像補正部３、タイミング生成部４、インバータ回路５、マイクロコントローラ６、および操作パネル７を含んで構成される。

画像表示・読取モジュール２は、液晶表示・読取パネル２０、ソースドライバ２１、ゲートドライバ２２、検出器２３およびバックライト２４を備える。

液晶表示・読取パネル２０は、既存のＴＦＴ型の液晶表示パネルにおいて、各画素領域に受光素子を形成したものである。ソースドライバ２１、ゲートドライバ２２は、タイミング生成部４から出力される表示データおよびラインシフトタイミングデータに基づいて、液晶表示・読取パネル２０のソースラインおよびゲートラインを所定の電圧およびタイミングで駆動させ、ＴＦＴを動作させる。検出器２３は、ソースラインに接続され、液晶表示・読取パネル２０の各受光素子で発生した光電流を増幅し、検出結果となる検出電圧をマイクロコントローラ６に出力する光量検出手段である。この検出電圧をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換した出力値が読取画像データの画素値、およびバックライト光または外光の検出値となる。バックライト２４は、液晶表示・読取パネル２０全体に背面側から光を照射する面発光の光源である。具体的には、光源となる蛍光ランプ（熱陰極管または冷陰極管）と、光源から照射された光を反射および拡散させて面状に発光するための導光板および拡散板とを組み合わせたものである。

画像補正部３は、マイクロコントローラ６から出力される表示画像補正用データに基づいて、入力される表示画像データの補正を行うデータ変更部である。タイミング生成部４は、画像補正部３とともに表示制御手段を構成し、画像補正部３で補正された表示画像データに基づいて、各ソースラインの駆動電圧を示す表示データを作成してソースドライバ２１へ出力し、ゲートラインを走査するタイミングを示すラインシフトタイミングデータを作成してゲートドライバ２２へ出力する。

インバータ回路５は、バックライト点灯用回路であり、マイクロコントローラ６から出力されるバックライト補正用データに基づいて、バックライト駆動用交流電圧を調整して出力する光源駆動手段である。

マイクロコントローラ６は、明度・色調補正値生成部６０および輝度補正値生成部６１を含み、検出器２３からの出力値に基づいて、読取画像データを生成して出力する制御手段である。明度・色調補正値生成部６０は、検出器２３からの出力値に基づいて、表示画像データ補正用の補正値を生成し、表示画像補正用データとして画像補正部３に出力する。輝度補正値生成部６１は、検出器２３からの出力値に基づいて、バックライト制御データ補正用の補正値を生成し、バックライト補正用データとしてインバータ回路５に出力する。

操作パネル７は、ユーザが表示装置１を操作するための指示を入力する入力手段であり、画像の表示および原稿の読取の開始指示、終了指示や画像表示データおよび読取画像データの選択、設定などがユーザによって入力される。

図２は、画像表示・読取モジュール２の回路構成を示す概略図である。ゲートドライバ２２には、複数のゲートラインＸ０，Ｘ１，・・・，Ｘｍ，Ｘｍ＋１が接続され、ソースドライバ２１には、複数のソースラインＹ１（Ｒ），Ｙ１（Ｇ），Ｙ１（Ｂ），Ｙ２（Ｒ），Ｙ２（Ｇ），Ｙ２（Ｂ），・・・，Ｙｎ（Ｒ），Ｙｎ（Ｇ），Ｙｎ（Ｂ）が接続される。ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれレッド、グリーン、ブルーを示す。ゲートラインＸとソースラインＹとの交差部分の画素領域Ｐには、ＴＦＴおよび受光素子などが設けられる。

図３は、ゲートラインＸｉとソースラインＹｉとの交差部分の画素領域Ｐの等価回路図である。ＴＦＴのゲート電極にはゲートラインＸｉが接続され、ソース電極にはソースラインＹｉが接続され、ドレイン電極には、透明画素電極が接続される。受光素子ＰＤは、バイアス電極Ｅ１とドレイン電極との間に設けられる。等価回路上液晶層は、コンデンサＣ１として働き、ドレイン電極と対向電極Ｅ２間の容量もコンデンサＣ２として働く。さらに、ドレイン電極とゲートラインＸｉ−１との間およびドレイン電極とゲートラインＸｉ＋１との間には、ドレイン−ゲート間寄生容量Ｃ３およびＣ４がそれぞれ発生する。

画像表示の際には、このドレイン−ゲート間寄生容量が駆動電圧を変動させるため、予め変動電圧を考慮してゲートラインを駆動させる。しかし、最端に位置する２本のゲートラインについては、ドレイン−ゲート間寄生容量Ｃ３、Ｃ４のいずれか一方しか発生しないため、他のゲートラインとは変動電圧が異なることになる。したがって、最端に位置する２本のゲートラインについては、画像の表示に関与しない、いわゆるダミーラインとして扱う。本実施形態では、最端に位置する２本のゲートラインＸ０およびＸｍ＋１がダミーラインであり、ダミーラインが設けられている領域を非有効表示領域と呼ぶ。ゲートラインＸ１〜Ｘｍが画像表示に関与するゲートラインであり、これらが設けられている領域を有効表示領域と呼ぶ。

図４は、画像読取動作を説明するための図である。画像領域Ｐに設けられた受光素子ＰＤには、逆バイアス電圧Ｖｒ＝カソード側バイアス電圧Ｖｂ−画素電圧Ｖｐが印加されており、ここに光が照射されると光電流Ｉｐが発生する。発生した光電流Ｉｐは、ＴＦＴに接続されているソースラインを介して検出器２３に流れる。検出器２３は、入力抵抗Ｒｉ、オペアンプＡ、帰還抵抗Ｒｆからなる反転増幅回路を複数含み、光電流Ｉｐを検出電圧Ｖｏ＝−Ｉｐ×Ｒｆに変換して出力する。

表示装置１の画像表示機能について説明する。
図５は、画像表示時のタイミングチャートである。画像の表示は、ダミーラインを含めゲートラインを最上のゲートラインＸ０から順に走査するとともに、走査に合わせてソースラインに表示データに基づく駆動電圧を印加する表示期間と、最下のゲートラインＸｍ＋１の走査終了後、ゲートラインＸ０の走査を再び開始するまでの帰線期間とからなる。

表示期間においては、まずゲートラインＸ０に電圧が印加されてＯＮ状態になり、所定時間経過後放電されてＯＦＦ状態となる。ゲートラインＸ０がＯＦＦ状態になると同時にゲートラインＸ１に電圧が印加されてＯＮ状態になる。これをゲートラインＸｍ＋１がＯＦＦ状態となるまで繰り返す。このようなゲートラインの走査と同時に、ソースラインには、表示データに基づく駆動電圧が印加される。ダミーラインは画像の表示に関与しないので、ゲートラインＸ０がＯＮ状態であるときは、白表示または黒表示を示すＢＬＡＮＫデータに基づく電圧が全てのソースラインに印加される。ゲートラインＸ１がＯＮ状態になると、ゲートラインＸ１に接続される各ＴＦＴを動作させるために、ゲートラインＸ１上の画素の表示データであるＬＩＮＥ１データに基づく電圧が全てのソースラインに印加される。

表示期間および帰線期間において、バックライト２４は所定の光量で光の照射を行い、受光素子のバイアス電圧はＯＦＦ（ハイインピーダンス状態）とする。

以上のようにして、表示画像データのうち、１画面分（１フレーム分）の画像が表示される。

次に表示装置１の画像読取機能について説明する。
図６は、画像読取時のタイミングチャートである。画像の読取は、原稿からの反射光を受光素子が受光することができるように、全ての画素において光が透過する白表示状態となる初期化期間と、バックライト光を原稿に照射し、原稿からの反射光を受光する読取期間とからなる。

初期化期間は、全ての画素が白表示となるような表示データを用いて画像表示時の表示期間と同様の動作を行う。

読取期間では、全ての画素を白表示、すなわち光が透過可能な状態として、バックライト光を最大光量で照射する。受光素子のバイアス電圧は、読取期間中ＯＮにする。ゲートラインの走査は、初期化期間（表示期間）と同様に行い、ソースラインはハイインピーダンス状態とする。

検出器２３は、各画素で発生した光電流に基づいて検出電圧を出力し、マイクロコントローラ６は、検出電圧に基づいて、１画面分の原稿画像を読み取った読取画像データを生成する。

本発明では、このような画像読取機能に基づいて、バックライト光および装置の外部から液晶表示・読取パネル２０に照射される外光の光量を検出し、バックライトまたはＴＦＴの動作を制御して画像表示の補正を行う。

（実施例１）
実施例１では、全ての受光素子を用いてバックライトの光量を位置ごと、ＲＧＢの色ごとに検出し、検出結果に基づいて、適正な表示輝度となるようバックライト光量の補正を行うとともに、表示有効領域の輝度ムラ（バックライトの導光板・反射板の不均一性などに起因する）および色調のズレを補正するよう各画素の明度をＲＧＢの色ごとに調整する。

図７は、実施例１のタイミングチャートである。
実施例１の動作は、画像読取動作とほぼ同様であるので、図６と同様の表現である初期化期間および読取期間として説明する。

初期化期間において、全ての画素を白表示とし、バックライト光を、画像表示時と同じ光量で照射する。読取期間では、原稿からの反射光ではなく、照射されるバックライト光を受光素子で検出する。

マイクロコントローラ６は、ＲＧＢの各色についてそれぞれの輝度の平均値を検出器２３から出力される検出電圧に基づいて算出する。なお、画像の表示を行う際には、各画素がそれぞれＲＧＢのいずれの色を表示するかは、予め定められているので、バックライト光を受光した画素の位置によって、いずれの色の輝度であるかがわかる。

色ごとに算出された平均値と、各画素の輝度との差を色ごとに算出し、差が予め定める値以上となる輝度については、受光素子が不良であるとして除外する。

表示装置１の輝度ムラ特性から著しく外れた値が検出された場合は、液晶表示・読取パネル２０または受光素子が不良であると考えられるので、その画素に関する輝度検出データは除外する必要がある。冷陰極管式バックライトでは、一般に輝度バラツキ特性が以下のように定義される。
δY＝Max(Y1, Y2, Y3,...Yn)／Min(Y1, Y2, Y3,...Yn)
Y1〜Yn: 全面白色表示において表示面上のn箇所で測定した輝度値

たとえば、表示装置１の仕様が、δY＝1.3であれば、輝度のバラツキは平均値に対して±15％以内と考えられるので、これを大きく超える値、たとえば平均値との差が±25％以上となる値が検出された場合は、液晶セルか受光素子のどちらかが不良と判断する。
除外しなかった残りの輝度に基づいて再度、色ごとの平均値を算出する。

こうして得られたＲＧＢ各色の輝度の平均値からバックライト光の光量を算出する。輝度補正値生成部６１は、算出された光量と、基準となる光量とを比較し、その差が小さくなるように、バックライト光の光量を補正する補正値を作成し、インバータ回路５に出力する。

画素ごとに、輝度の平均値からの偏差（輝度ムラ）を算出する。輝度が除外された画素については、周辺画素の輝度を代用する。

明度・色調補正値生成部６０は、算出された偏差を相殺するように画素ごとに補正値を生成して画像補正部３に出力する。さらに、色ごとの輝度平均値のバランスが所定の値となるよう、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。白色を正しく表示するＲ、Ｇ、Ｂの比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３０％：５９％：１１％であるので、この比率を基に、ＲＧＢのカラーフィルタの特性、受光素子の特性などを考慮して色ごとの輝度平均値のバランスを設定する。

画像表示動作を行う際は、インバータ回路５が補正値に基づいてバックライトの光量を調整し、画像補正部３が補正値に基づいて表示画像データを修正する。

図８は、輝度ムラの具体的な補正について示す概略図である。バックライト光の検出結果により、図８（ａ）に示すような輝度ムラが発生しているとすると、これを相殺するために、図８（ｂ）に示すように、輝度が暗い画素については補正を行わず、輝度が明るい画素については、輝度が暗くなるように補正する。

（実施例２）
実施例２では、全ての受光素子を用いて装置周囲の明るさをＲＧＢの色ごとに検出し、検出結果に基づいて、装置周囲の明るさおよび色彩環境に応じた表示輝度および色調となるように、バックライト光量の補正および各画素の明度をＲＧＢの色ごとに調整する。

図９は、実施例２のタイミングチャートである。
実施例２の動作は、画像読取動作とほぼ同様であるので、図６と同様の表現である初期化期間および読取期間として説明する。

初期化期間において、全ての画素を白表示とする。読取期間では、バックライト光の影響を排除するために、バックライトを消灯し、原稿からの反射光ではなく、外部から照射される光を受光素子で検出する。

マイクロコントローラ６は、ＲＧＢの各色についてそれぞれの輝度の平均値を検出器２３から出力される検出電圧に基づいて算出する。なお、画像の表示を行う際には、各画素がそれぞれＲＧＢのいずれの色を表示するかは、予め定められているので、外部から照射される光を受光した画素の位置によって、いずれの色の輝度であるかがわかる。

色ごとに算出された平均値と、各画素の輝度との差を色ごとに算出し、差が予め定める値以上となる輝度については、受光素子が不良であるとして除外する。除外しなかった残りの輝度に基づいて再度、色ごとの平均値を算出する。

こうして得られたＲＧＢ各色の輝度の平均値から外部から照射される光の光量を算出する。輝度補正値生成部６１は、算出された光量に適したバックライト光の光量となるように、バックライト光の光量補正する補正値を作成し、インバータ回路５に出力する。

明度・色調補正値生成部６０は、色ごとの輝度平均値に基づいて、装置周辺の色調を算出し、これに適した色調となるように、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。

画像表示動作を行う際は、インバータ回路５が補正値に基づいてバックライトの光量を調整し、画像補正部３が補正値に基づいて表示画像データを修正する。

実施例１および２のように、液晶表示・読取パネル２０全面で検出することによって、表示領域全体の輝度ムラを補正することができる。ただし、検出時には画面表示が白表示になるため、リアルタイムで頻繁に補正すると、表示画像が見にくくなってしまう。したがって、実施例１および２は、たとえば、操作パネル７などにより補正開始の指示が可能な構成とし、ユーザが補正の必要性を感じたときに指示を入力し、指示が入力されたときに補正を行うようにするのが望ましい。

図１０は、本発明の第２の実施形態である表示装置の画像表示・読取モジュール８を示す斜視図である。なお、本実施の形態の画像表示・読取モジュール８以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、図示および説明を省略する。

本実施形態では、液晶表示・読取パネル８０の有効表示領域である表示・読取部８１の受光素子は、画像表示の補正に使用せず、非有効表示領域のダミーラインに接続された受光素子のみを使用する。ダミーラインに接続された受光素子のみを使用することで、画像を表示している状態であっても、バックライト光および外光の検出を行うことができる。ここで、パネル上端部の非有効表示領域には、外光検出部８２が設けられ、パネル下端部の非有効表示領域には、光源光検出部であるバックライト光検出部８３が設けられる。

外光検出部８２では、液晶表示・読取パネル８０上端部の非有効表示領域の前面にフィルタ８４が、バックライト８５と非有効表示領域との間に遮光材８６が、非有効表示領域を覆うように設けられる。画像表示中は、バックライト８５が点灯しているので、遮光材８６を設けることで、外光の検出に与えるバックライト光の影響を排除することができる。さらに、外光検出部８２を液晶表示・読取パネル８０上端部に設けることで、ユーザの手や頭部の影による影響を排除することができる。

バックライト光検出部８３では、液晶表示・読取パネル８０下端部の非有効表示領域の前面には、反射材８７が非有効表示領域を覆うように設けられ、この反射材８７の外側には、遮光材８８が反射材８７を覆うように設けられる。遮光材８８が外光を遮光し、反射材８７で反射された光を検出することで、バックライト光の検出に与える外光の影響を排除することができる。

（実施例３および実施例４）
実施例３では、画像表示動作中に、ダミーラインに接続された受光素子を用いてバックライトの光量を位置ごと、ＲＧＢの色ごとに検出し、検出結果に基づいて、適正な表示輝度となるようバックライト光量の補正を行うとともに、表示有効領域の輝度ムラ（光源の中央部と端部との光量の差に起因する）および色調のズレを補正するよう各画素の明度をＲＧＢの色ごとに調整する。

実施例４では、画像表示中動作に、ダミーラインに接続された受光素子を用いて装置周囲の明るさをＲＧＢの色ごとに検出し、検出結果に基づいて、装置周囲の明るさおよび色彩環境に応じた表示輝度および色調となるように、バックライト光量の補正および各画素の明度をＲＧＢの色ごとに調整する。

図１１は、実施例３および実施例４のタイミングチャートである。
表示期間において、２本のダミーラインの画素を白表示とし、他の画素については画像の表示を行う。

帰線期間では、まず、ダミーラインであるゲートラインＸ０をＯＮ状態とし、受光素子のバイアス電圧をＯＮにして外光検出部８２で外部から照射される光を受光素子で検出する。

続いて、ダミーラインであるゲートラインＸｍ＋１をＯＮ状態とし、受光素子のバイアス電圧をＯＮ状態に維持してバックライト光検出部８３でバックライト光を受光素子で検出する。

マイクロコントローラ６は、ＲＧＢの各色についてそれぞれの輝度の平均値を検出器２３から出力される検出電圧に基づいて算出する。なお、画像の表示を行う際には、各画素がそれぞれＲＧＢのいずれの色を表示するかは、予め定められているので、バックライト光を受光した画素の位置によって、いずれの色の輝度であるかがわかる。

色ごとに算出された平均値と、各画素の輝度との差を色ごとに算出し、差が予め定める値以上となる輝度については、受光素子が不良であるとして除外する。除外しなかった残りの輝度に基づいて再度、色ごとの平均値を算出する。

こうして得られたＲＧＢ各色の輝度の平均値から、バックライト光の光量および外部から照射される光の光量を算出する。輝度補正値生成部６１は、算出されたバックライト光量と、基準となる光量とを比較し、その差が小さくなるように、かつ、算出された外光の光量に適したバックライト光の光量となるように、バックライト光の光量を補正する補正値を作成し、インバータ回路５に出力する。

画素ごとに、輝度の平均値からの偏差（水平方向の輝度ムラ）を算出する。輝度が除外された画素については、周辺画素の輝度を代用する。

明度・色調補正値生成部６０は、算出された偏差を相殺するように、かつ装置周辺の色調に適した色調となるように、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。さらに、色ごとの輝度平均値のバランスが所定の値となるよう、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。

画像表示動作を行う際は、インバータ回路５が補正値に基づいてバックライトの光量を調整し、画像補正部３が補正値に基づいて表示画像データを修正する。

図１２は、実施例３における輝度ムラの補正について示す概略図である。実施例３では、ダミーラインに接続する受光素子を用いてバックライト光量を検出するため、水平方向の輝度ムラが検出される。したがって、検出した水平方向の輝度ムラに基づいて液晶表示・読取パネル８０の全面を補正する場合、垂直方向には輝度ムラが無いもの、すなわち図１２に示すような水平方向の輝度ムラを垂直方向に平行移動させたものとして補正する。

また、光源となる蛍光ランプは、細長い直管形状のものを用いるが、その配置は、縦方向配置と横方向配置とがある。実施例３のように、ダミーラインに接続する受光素子を用いてバックライト光量を検出する構成である場合、より適切な補正を行うために、蛍光ランプの配置は、ダミーライン、すなわちゲートラインに平行な横方向の配置とすることが望ましい。

（実施例５）
実施例５は、実施例３および実施例４と類似の構成であり、外光検出部８２に遮光材８６を設けず、装置周囲の明るさを検出するときにバックライトを消灯することでバックライト光の影響を排除する。

図１３は、実施例５のタイミングチャートである。
表示期間において、２本のダミーラインの画素を白表示とし、他の画素については画像の表示を行う。

帰線期間では、まず、ダミーラインであるゲートラインＸ０をＯＮ状態とし、受光素子のバイアス電圧をＯＮにするとともに、バックライトを消灯して外光検出部８２で外部から照射される光を受光素子で検出する。

続いて、ダミーラインであるゲートラインＸｍ＋１をＯＮ状態とし、受光素子のバイアス電圧をＯＮ状態に維持してバックライト光検出部８３でバックライト光を受光素子で検出する。

マイクロコントローラ６は、ＲＧＢの各色についてそれぞれの輝度の平均値を検出器２３から出力される検出電圧に基づいて算出する。なお、画像の表示を行う際には、各画素がそれぞれＲＧＢのいずれの色を表示するかは、予め定められているので、バックライト光を受光した画素の位置によって、いずれの色の輝度であるかがわかる。

色ごとに算出された平均値と、各画素の輝度との差を色ごとに算出し、差が予め定める値以上となる輝度については、受光素子が不良であるとして除外する。除外しなかった残りの輝度に基づいて再度、色ごとの平均値を算出する。

こうして得られたＲＧＢ各色の輝度の平均値から、バックライト光の光量および外部から照射される光の光量を算出する。輝度補正値生成部６１は、算出されたバックライト光量と、基準となる光量とを比較し、その差が小さくなるように、かつ、算出された外光の光量に適したバックライト光の光量となるように、バックライト光の光量を補正する補正値を作成し、インバータ回路５に出力する。

画素ごとに、輝度の平均値からの偏差（水平方向の輝度ムラ）を算出する。輝度が除外された画素については、周辺画素の輝度を代用する。

明度・色調補正値生成部６０は、算出された偏差を相殺するように、かつ装置周辺の色調に適した色調となるように、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。さらに、色ごとの輝度平均値のバランスが所定の値となるよう、表示画像データのＲＧＢ各色の明度を補正する補正値を生成して画像補正部３に出力する。

画像表示動作を行う際は、インバータ回路５が補正値に基づいてバックライトの光量を調整し、画像補正部３が補正値に基づいて表示画像データを修正する。

上記では、実施例３および実施例４、または実施例４および実施例５を１つの表示装置で同時に実施しているが、表示装置が外光検出部およびバックライト光検出部のいずれか一方のみを備え、装置周囲の明るさの検出か、またはバックライト光の検出のみを行うようにしてもよい。

実施例３〜５は、画像表示動作中にバックライト光量の検出を行うことが可能であるので、ユーザの指示が入力されたときに補正を行うだけでなく、ユーザの指示が無くとも、所定のタイミングで自動補正を行うようにすることが望ましい。

バックライト光源として冷陰極管を用いた場合、自動補正を行う適切なタイミングとしては以下のように設定することが望ましい。

冷陰極管を点灯させる際、予め通電されておらず十分に冷えている冷陰極管を安定して放電開始させるためには、始動直後は通常より高い電圧を印加する必要がある。たとえば、通常の印加電圧を７００Ｖｒｍｓとすると、点灯開始時点での印加電圧は１２００Ｖｒｍｓとする必要がある。また、冷陰極管の特性ばらつきや環境温度により、放電が安定するまでの時間は一定ではないので、高電圧印加時間は約１秒間と長めに設定する必要がある。この高電圧印加期間中に冷陰極管が安定してしまうと、安定化後から通常の印加電圧に戻るまでの間は輝度が高くなってしまう。すなわち、点灯開始直後に一瞬通常よりも明るく見えてしまう場合がある。また、冷陰極管を連続点灯すると、温度上昇に伴って光量が徐々に低下する。光量の低下は温度が飽和するまでの数時間に渡って起こる。低下の度合いは、たとえば、３時間で１０％程度である。

これらのことより、冷陰極管を用いた場合、
点灯開始後の１秒間は、数十〜数百ミリ秒ごとに自動補正を行い、それ以降は数分ごとに自動補正を行うことが望ましい。

また、装置周囲の明るさの検出も画像表示動作中に行うことが可能であるので、ユーザの指示が入力されたときに補正を行うだけでなく、ユーザの指示が無くとも、所定のタイミングで自動補正を行うようにすることが望ましい。装置周囲の明るさに対する自動補正は、数秒ごとに行うことが望ましい。これは、たとえば表示装置の前を人が横切って一瞬照明を遮るといった、瞬間的な変化にまで反応して補正を行う必要は無いからである。

バックライト光源として蛍光ランプではなく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた場合、長時間使用するとバックライトの色調が変化する。ＬＥＤをバックライト光源として使用するには、発光色がそれぞれＲＧＢの３色である３種類のＬＥＤを使用する。ＬＥＤは使用時間の経過に伴って特性が変化し、この特性の変化が発光色によって異なるので、長時間使用すると、バックライトの色調が変化するのである。したがって、ＲＧＢの色ごとの光量を検出し、ＬＥＤごとに光量の補正を行う必要がある。

なお、上記では光源としてバックライトを用いる場合について説明したが、これに限らず、サイドライトまたはフロントライトを用いる場合であってもこれらから照射される光の光量を検出することで本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態である表示装置１の構成を示すブロック図である。 画像表示・読取モジュール２の回路構成を示す概略図である。 ゲートラインＸｉとソースラインＹｉとの交差部分の画素領域Ｐの等価回路図である。 画像読取動作を説明するための図である。 画像表示時のタイミングチャートである。 画像読取時のタイミングチャートである。 実施例１のタイミングチャートである。 輝度ムラの具体的な補正について示す概略図である。 実施例２のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態である表示装置の画像表示・読取モジュール８を示す斜視図である。 実施例３および実施例４のタイミングチャートである。 実施例３における輝度ムラの補正について示す概略図である。 実施例５のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 表示装置
２ 画像表示・読取モジュール
３ 画像補正部
４ タイミング生成部
５ インバータ回路
６ マイクロコントローラ
７ 操作パネル
２０ 液晶表示・読取パネル
２１ ソースドライバ
２２ ゲートドライバ
２３ 検出器
２４ バックライト
６０ 明度・色調補正値生成部
６１ 輝度補正値生成部

Claims (8)

1. 画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、入力された表示画像データの表示および原稿画像の読み取りが可能な表示装置であって、
   前記光源を駆動させる光源駆動手段と、
   入力された表示画像データに基づいて、前記表示パネルに画像を表示させる表示制御手段と、
   前記受光素子が前記光源から照射される光を受光することで、前記光源の照射光量を検出する光量検出手段と、
   前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする表示装置。
2. 画像を表示するための表示素子および光を受光する受光素子を内蔵する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するための光源とを備え、入力された表示画像データの表示および原稿画像の読み取りが可能な表示装置であって、
   前記光源を駆動させる光源駆動手段と、
   入力された表示画像データに基づいて、前記表示パネルに画像を表示させる表示制御手段と、
   前記受光素子が、前記表示装置の外部から前記表示パネルに照射される外光を受光することで、前記外光の照射光量を検出する光量検出手段と、
   前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする表示装置。
3. 前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記表示パネルの各画素の輝度が一定となるように前記光源駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. 前記表示制御手段は、入力された表示画像データを変更するデータ変更部を含み、
   前記制御手段は、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記データ変更手段に表示画像データを変更させることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
5. 前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、
   前記光量検出手段は、前記表示パネルに内蔵される全ての受光素子を用いて検出を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
6. 前記表示パネルは、画素ごとに表示素子と受光素子とを有し、
   前記光量検出手段は、画像の表示に関与しない画素の受光素子を用いて検出を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
7. 前記光量検出手段は、前記光源の照射光量を検出する光源光検出部、または前記外光の照射光量を検出する外光検出部を含み、
   前記光源光検出部は、画像の表示に関与しない画素の受光素子と、前記光源とは反対側に、当該受光素子を覆うように設けられる反射材と、当該反射材を覆うように設けられる遮光材とを有し、
   前記外光検出部は、画像の表示に関与しない画素の受光素子と、前記光源と当該受光素子との間に当該受光素子を覆うように設けられる遮光材とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示装置。
8. 前記光量検出手段は、複数の受光素子から出力される出力値を検出結果として前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記光量検出手段から入力された複数の出力値に基づいて、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作を制御する際に、前記複数の平均値を算出し、算出した平均値との差が所定の値以上の出力値は、前記光源駆動手段および前記表示制御手段の動作の制御に使用しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の表示装置。

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