JP2013148912A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライトの発光輝度の変化によりパネル温度が変化した場合でも、適切なオーバーシュート駆動を実行できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、入力映像信号を表示する液晶パネル5と、液晶パネル5を照射するバックライト10と、装置内の温度を検出する温度センサ13と、液晶パネル5の1垂直表示期間経過後に、液晶パネル5の透過率を入力映像信号の定める透過率に到達させるための強調変換パラメータを求め、強調変換パラメータに基づいて液晶パネル5への印加電圧信号を出力する強調変換部2と、バックライト10の発光輝度が変化したときに、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5のパネル温度を前記変化した発光輝度に基づいて補正するメインマイコン8とを備える。強調変換部2は、メインマイコン8により補正されたパネル温度に基づいて、強調変換パラメータを可変制御する。
【選択図】図2
【解決手段】液晶表示装置は、入力映像信号を表示する液晶パネル5と、液晶パネル5を照射するバックライト10と、装置内の温度を検出する温度センサ13と、液晶パネル5の1垂直表示期間経過後に、液晶パネル5の透過率を入力映像信号の定める透過率に到達させるための強調変換パラメータを求め、強調変換パラメータに基づいて液晶パネル5への印加電圧信号を出力する強調変換部2と、バックライト10の発光輝度が変化したときに、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5のパネル温度を前記変化した発光輝度に基づいて補正するメインマイコン8とを備える。強調変換部2は、メインマイコン8により補正されたパネル温度に基づいて、強調変換パラメータを可変制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、映像信号に対する液晶の応答速度を改善するオーバードライブ機能と、温度センサにより検出される温度に応じてガンマ特性を調整する機能とを備えた液晶表示装置に関する。
近年、パーソナルコンピュータやテレビ受像機などの表示装置として、これまで主として用いられてきた陰極線管(CRT:Cathode Ray Tube)に代わり、LCD(Liquid Crystal Display)などのフラットパネル型ディスプレイが普及している。このLCDは、二つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって所望の画像信号を得る表示装置である。この中でも薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いたTFT型LCDが主に用いられている。
最近では、LCDがテレビ受像機のディスプレイ装置として広く用いられているため、動画像を具現する必要があるが、これまでLCDは応答速度が遅く、動画像を具現するのは難しいという問題があった。
このような液晶の応答速度を改善するために、1フレーム前の入力画像信号と現フレームの入力画像信号の組み合わせに応じて、予め決められた現フレームの入力画像信号に対する階調電圧より高い駆動電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動(オーバードライブ)方式が知られている。以下、本明細書では、この駆動方式をオーバーシュート駆動というものとする。
また、液晶の応答速度は、温度依存性が非常に大きいことが知られているが、従来の液晶表示装置の中には、使用温度環境に応じて、オーバーシュートの駆動電圧を調整するようにしたものがある。この使用温度を計測するための温度センサ(サーミスタなど)は、その本来の目的から液晶表示パネル内に設けることが望ましいが、これは表示の妨げになる等の理由により困難であるため、回路基板などの他の部材に取り付けられる。
このため、バックライト光源を点灯駆動するためのインバータトランスや電源ユニット等の他の部材による発熱作用を最も受けにくい場所に温度センサを配置して、できるだけ正確に液晶表示パネルの温度を検出するようにしている。そして、液晶表示パネルの検出温度に対応した適切な強調変換パラメータを選択し、これにより適切な強調変換データ(書込階調データ)、すなわち、オーバーシュート駆動電圧(以下、OS駆動電圧という)を液晶表示パネルに供給するようにしている。
従来、液晶表示装置内の温度に応じて、OS駆動電圧を変更する技術に関し、例えば、特許文献1には、装置内温度を検出する温度センサと、装置の設置形態を検出する設置形態検出部とを備え、装置の設置形態に係らず、常に適切な強調変換データを求めて、液晶表示パネルに供給できるようにしたものが記載されている。
また、上記のような液晶表示装置では、画像をより自然に表示するために、あるいは、ユーザの好みに応じた品位で表示するために、入力されるデジタル画像データに対してガンマ補正を行うガンマ補正回路が設けられている。このようなガンマ補正回路の一例においては、例えば、使用される液晶パネルのガンマ特性に応じて設定される適切な変換データが、ROM等に設定されたルックアップテーブル(LUT)に予め記憶されている。そして、ガンマ補正回路は、入力されるデジタル画像データの階調値に対応した変換データを上記LUTから読み出すことによりガンマ補正を行うようにしている。
液晶の応答速度は、上述のように、温度依存性が非常に大きく、周囲温度の変化に応じてガンマカーブが変化してしまうことが知られている。この温度によるガンマカーブの変化(ガンマずれ)を補正し、ガンマカーブが一定に保たれるように、温度センサ(サーミスタなど)によって検出される周囲温度に応じて、液晶パネルに供給するゲート電圧を可変制御する方法が開示されている(例えば、特許文献2を参照)。
ここで、従来のオーバーシュート駆動方式では、バックライトの最大輝度時でのセンサ温度(周囲温度)とパネル表面温度との相関に基づいて、OS駆動電圧を決定している。具体的には、センサ温度とパネル表面温度との相関は、後述の図4(A)に示す3次の近似曲線で示すことができる。そして、センサ温度が変化したときに、これに追従してOS駆動電圧が変更されるようになっている。
しかしながら、例えば、ユーザ設定等により、バックライトの発光輝度を最大から最小に変化させたときに、パネル表面温度は早く変化するが、センサ温度がすぐには変化しない場合がある。このような場合では、パネル表面温度が変化しているため、OS駆動電圧を変更する必要があるが、センサ温度が変化しないため、これに追従しているOS駆動電圧を変更することができない。すなわち、パネル表面温度が低下したときにはOS駆動電圧を高くする必要があるが、本来のOS駆動電圧を液晶パネルに供給することができず、液晶の応答速度を低下させ、画質を劣化させてしまうという問題がある。
これに対して、上記特許文献1に記載の液晶表示装置では、バックライトの発光輝度の変化に伴うパネル表面温度の変化に対して考慮されていないため、上記の問題を解決することはできない。
また、前述した通り、上記の周囲温度を計測するための温度センサは、その本来の目的から液晶表示パネル内に設けることが望ましいが、これは表示の妨げになる等の理由により困難であるため、回路基板などの他の部材に取り付けられる。このため、バックライト光源を点灯駆動するためのインバータトランスや電源ユニット等の他の部材による発熱作用を最も受けにくい場所に温度センサを配置して、できるだけ正確に液晶表示パネルの温度を検出するようにしている。なお、センサ温度とパネル表面温度との相関は、後述の図4(A)に示す3次の近似曲線で示すことができる。
ここで、例えば、ユーザ設定等により、バックライトの発光輝度を最大から最小に変化させたときに、パネル表面温度は早く変化するが、センサ温度がすぐには変化しない場合がある。そして、バックライト輝度を最大から最小に変化させると、パネル表面温度の変化に応じてガンマ値が設定値(例えば2.2)よりずれることが分かっている。しかしながら、上記の特許文献2に記載の方法では、センサ温度に応じてゲート電圧を可変してガンマずれを調整しているため、上記のようにパネル表面温度が変化してもセンサ温度が変化しない場合には、ガンマずれを調整することはできない。
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、適切なオーバーシュート駆動を実行できる液晶表示装置を提供すること、を目的とする。
また、本発明は、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、適切なガンマ補正を実行できる液晶表示装置を提供すること、を目的とする。
また、本発明は、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、適切なガンマ補正を実行できる液晶表示装置を提供すること、を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、入力映像信号を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備えた液晶表示装置であって、該液晶表示装置内の温度を検出する温度検出部と、前記液晶パネルの光学応答特性を補償する強調変換パラメータを求め、該強調変換パラメータに基づいて前記液晶パネルへの印加電圧信号を出力する強調変換部と、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルのパネル表面温度を前記変化した発光輝度に基づいて補正するパネル温度補正部とを備え、前記強調変換部は、前記パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に基づいて、前記強調変換パラメータを可変制御することを特徴としたものである。
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記光源が最大発光輝度にあるときの前記温度検出部で検出される温度と前記液晶パネルのパネル表面温度との第1の相関データと、前記光源の発光輝度と前記液晶パネルの最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との第2の相関データとを記憶したメモリを備え、前記パネル温度補正部は、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記第1の相関データに基づいて、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルの最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、該パネル表面温度に対する前記発光輝度に基づく補正は、前記第2の相関データに基づいて行われることを特徴としたものである。
第3の技術手段は、第1の技術手段において、前記光源の各発光輝度毎に前記温度検出部で検出される温度と前記液晶パネルのパネル表面温度との相関データを記憶したメモリを備え、前記パネル温度補正部は、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記相関データに基づいて、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルのパネル表面温度を補正することを特徴としたものである。
第4の技術手段は、第1〜第3のいずれか1の技術手段において、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記温度検出部で検出される温度が変化しないと判定した場合に、前記パネル温度補正部は、前記補正を行うことを特徴としたものである。
第5の技術手段は、第1〜第4のいずれか1の技術手段において、前記液晶パネルを複数のエリアに分割するエリア分割部を備え、前記パネル温度補正部は、前記液晶パネルを分割した各エリア毎のパネル表面温度を、前記変化した発光輝度に基づいて補正し、前記強調変換部は、前記パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に基づいて、前記液晶パネルの各エリア毎に前記強調変換パラメータを可変制御することを特徴としたものである。
第6の技術手段は、第5の技術手段において、前記温度検出部は、前記複数のエリアの数よりも少ない数の温度計測点を有し、該温度計測点の温度に基づいて、各エリアの周囲温度を予測することを特徴としたものである。
第7の技術手段は、第5の技術手段において、前記温度検出部は、前記複数のエリアの数と同じ数の温度計測点を有し、該温度計測点の温度を、各エリアの周囲温度とすることを特徴としたものである。
本発明によれば、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、このパネル表面温度の変化に応じてオーバーシュート駆動電圧を変更することができるため、適切なオーバーシュート駆動を実行することができる。
また、本発明によれば、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、このパネル表面温度の変化に応じたガンマ値を算出することができるため、適切なガンマ補正を実行することができる。
また、本発明によれば、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、このパネル表面温度の変化に応じたガンマ値を算出することができるため、適切なガンマ補正を実行することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る液晶表示装置の好適な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトの構成例を示す図である。本例のバックライトは、アレイ型のLEDバックライトとして構成されている。
バックライト10は、シャーシ105上に、複数のLED基板101が配置されている。LED基板101は、横長矩形の短冊形状を有しており、矩形の長手方向が液晶表示装置の画面の水平方向に一致するように配置されている。
バックライト10は、シャーシ105上に、複数のLED基板101が配置されている。LED基板101は、横長矩形の短冊形状を有しており、矩形の長手方向が液晶表示装置の画面の水平方向に一致するように配置されている。
図1の例は、40インチの画面の液晶表示装置に適用されるアレイ型LEDバックライト10を例示している。ここでは、LED基板101が横方向に2分割され、各列2枚のLED基板101が縦方向に10列配置されている。横方向に2分割する理由として、一般に、LED基板101には、製造時における縦横の最大外形寸法、即ち定尺が存在する。定尺は、LED基板101の材料や製造装置によって異なるが、例えば縦が510mm、横が340mmなどとなっている。このため、LED基板101の縦横のいずれかの数法が定尺を超える場合は、そのLED基板101を幾つかに分割して作製される。
なお、本発明に係る実施形態では、このようなLED基板101の横方向への分割は必須ではなく、ここでは本発明の適用可能な構成例を示している。
なお、本発明に係る実施形態では、このようなLED基板101の横方向への分割は必須ではなく、ここでは本発明の適用可能な構成例を示している。
各LED基板101には、複数個(ここでは8個)のLED102が、直線状に並んで配置されている。つまり、図1のアレイ型LEDバックライト10には、画面全体で、合計160個のLED102が使用されている。また、全体としてLED102は、六方格子状に配置されている。六方格子配置では、あるLED102を中心として形成される仮想的な正六角形の頂点に他のLED102が配置されるようになっている。これにより、バックライト10は、液晶パネルに対し、均一なバックライト光を照射することができる。
各LED基板101に実装されたLED102は、各LED基板101に形成された配線パターン(図示せず)により、互いに直列に接続されている。また、水平方向に2分割したLED基板101間を接続するためにハーネス103が設けられ、さらに一方のLED基板101と外部のドライバ基板とを接続するためにハーネス104が設けられる。さらに、ハーネス103,104が接続されるコネクタ106が、各LED基板101に設置される。各LED基板101は、各コネクタ106の近傍に配置された図示しないネジにより、シャーシ105に固定されている。
バックライト10は、図示しないドライバ基板(駆動回路基板)上に搭載されたLEDドライバを備えている。LEDドライバは、直列接続されたLED102に電流を供給し、電流またはPWM(パルス幅変調)制御、あるいはこの両方により、LED102を駆動する。これにより、2枚を1列として縦方向に複数列並んだLED基板101の1列毎のユニットを、それぞれ独立して駆動することができる。
なお、通常、LEDの数は、画面の大きさに応じて異なる。上記の例では、40インチの画面の液晶表示装置では、2枚を1列としたLED基板101のユニット数は10であるが、例えば、32インチではユニット数は9であり、46インチではユニット数は12であって、適宜、画面の大きさや必要とする輝度等に応じてLED基板101のユニット数(つまりLEDの数)が変更される。これらLEDの数と1基板当たりのLED数は、その例を示すものであり、本発明では、LEDの数やユニット数を限定するものではない。
また、本発明に係る液晶表示装置では、バックライトとして上記のようなアレイ型のLEDバックライトのみならず、両面とほぼ同じ大きさの基板にLEDを敷き詰めたマトリクス型のLEDバックライトや、複数のCCFL(冷陰極管)を並列させたバックライトに対しても適用できる。以下の例では、アレイ型のLEDバックライトを用いるものとして説明する。
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。液晶表示装置は、フレーム周波数変換部1、強調変換部2、ROM3、電極駆動部4、液晶パネル5、フレームメモリ6、同期抽出部7、メインマイコン8、光源駆動部9、バックライト10、メモリ11、モニタマイコン12、温度センサ13、受光部14、及びエリア分割部15を備えている。
同期抽出部7は、入力画像信号(例えば、60Hzのプログレッシブスキャン信号)から垂直/水平同期信号を抽出する。メインマイコン8は、制御CPUを含み、同期抽出部7で抽出された垂直/水平同期信号に基づいて、各部の動作制御を行う。フレーム周波数変換部1は、メインマイコン8からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を例えば2倍(120Hz)に変換する。なお、本例では、フレーム周波数変換部1を備えるものとして説明するが、このフレーム周波数変換部1を含まない構成としてもよい。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。液晶表示装置は、フレーム周波数変換部1、強調変換部2、ROM3、電極駆動部4、液晶パネル5、フレームメモリ6、同期抽出部7、メインマイコン8、光源駆動部9、バックライト10、メモリ11、モニタマイコン12、温度センサ13、受光部14、及びエリア分割部15を備えている。
同期抽出部7は、入力画像信号(例えば、60Hzのプログレッシブスキャン信号)から垂直/水平同期信号を抽出する。メインマイコン8は、制御CPUを含み、同期抽出部7で抽出された垂直/水平同期信号に基づいて、各部の動作制御を行う。フレーム周波数変換部1は、メインマイコン8からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を例えば2倍(120Hz)に変換する。なお、本例では、フレーム周波数変換部1を備えるものとして説明するが、このフレーム周波数変換部1を含まない構成としてもよい。
フレーム周波数変換部1は、メインマイコン8からの制御信号に基づいて、2入力画像信号の1フレーム分の画像を倍のフレーム周波数(120Hz)となるように周波数変換を行う。これにより、液晶パネル5に対するフレーム表示周期(垂直表示周期)が1/120秒(約8.3msec)の画像信号を連続して出力する。
ROM3には、特定のパネル表面温度における、1フレーム期間(垂直表示期間=約8.3msec)内で現垂直表示期間の画像データ(Current Data)の目標階調に液晶を応答させるための強調変換パラメータが格納されている。ここでは、図3に示すように、1垂直表示期間前後における32階調毎の9つの代表階調についての強調変換パラメータからなるOS(オーバーシュート)設定値テーブルが格納されている。なお、これらの階調変換パラメータは液晶パネル5の光学応答特性の実測値により求められるものである。
フレームメモリ6には、液晶パネル5に対するフレーム表示周期(垂直表示周期=8.3msec)で画像データの書き込み/読み出しが行われ、現フレーム期間の画像データ(Current Data)が書き込まれると共に、1フレーム期間前の画像データ(Previous Data)が読み出されて、強調変換部2に出力される。
強調変換部2は、1フレーム期間前後における画像データの階調遷移から、ROM3のOS設定値テーブルを参照して、対応する階調変換パラメータを読み出し、この階調変換パラメータを用いて1フレーム期間の経過後に液晶が現画像データの定める透過率となる強調変換信号(書込階調データ)を求め、電極駆動部4に出力する。電極駆動部4は、入力画像信号の1フレーム周期で画像信号の書込走査を行う。
また、メインマイコン8は、同期抽出部7で抽出された垂直同期信号に基づいて、バックライト10の点灯・消灯を制御する制御信号を光源駆動部9に出力する。光源駆動部9は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され、メインマイコン8から出力された制御信号に従って、バックライト10の点灯制御を行う。
なお、本実施形態において、ROM3に強調変換パラメータを格納しているが、ROM3を用いる代わりに、例えば遷移前の階調と遷移後の階調とを変数とする2次元関数f(pre,cur)を用意しておき、これを用いて垂直表示周期(走査周期)に対する液晶パネル5の光学応答特性を補償する強調変換パラメータを求める構成としてもよい。
また、本実施形態のように、遷移前の階調と遷移後の階調とをアドレスとした2次元マトリクス状のテーブルを記憶したROM3を設けることにより、入力画像信号のフレーム周波数を任意のN(N=自然数)倍に変換し、1/Nに短縮された垂直表示期間前後における画像信号の階調遷移に基づいて、オーバーシュート駆動を行うことが可能である。
また、モニタマイコン12は、ユーザが操作するリモコン(図示せず)からの操作信号を受光する受光部14と接続されると共に、サーミスタ等の温度センサ13と接続される。温度センサ13は、例えば、液晶表示装置内の回路基板などに設置され、装置内温度を計測する。以下、この温度センサ13により計測される温度をセンサ温度という。また、モニタマイコン12は、メインマイコン8と接続され、リモコンからの操作信号や温度センサ13からのセンサ温度などをメインマイコン8へ伝送する。
また、メモリ11には、後述の図4に示す相関データ、すなわち、バックライト10が最大発光輝度にあるときの温度センサ13で検出される温度と液晶パネル5のパネル表面温度との第1の相関データと、バックライト10の発光輝度と液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との第2の相関データとが格納されており、メインマイコン8は、これらの相関データを必要に応じて参照することができる。
本発明の主たる特徴部分は、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、適切なオーバーシュート駆動を実行できるようにすることにある。このための構成として、液晶表示装置は、入力映像信号を表示する液晶パネル5と、液晶パネル5を照射する光源であるバックライト10と、バックライト10の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備える。この光源輝度制御部は、メインマイコン8及び光源駆動部9により実現される。
また、液晶表示装置は、液晶表示装置内の温度を検出する温度検出部に相当する温度センサ13と、液晶パネル5の1垂直表示期間経過後に、液晶パネル5の透過率を入力映像信号の定める透過率に到達させるための強調変換パラメータを求め、強調変換パラメータに基づいて液晶パネル5への印加電圧信号を出力する強調変換部2と、バックライト10の発光輝度が変化したときに、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5のパネル表面温度を、変化した発光輝度に基づいて補正するパネル温度補正部とを備え、強調変換部2は、パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に基づいて、強調変換パラメータを可変制御する。なお、パネル温度補正部はメインマイコン8により実現される。以下、本発明によるバックライト輝度の変化に応じたパネル表面温度推定方法の具体例について説明する。
図4は、センサ温度−パネル表面温度の相関を示す第1の相関データと、バックライト輝度−温度補正値の相関を示す第2の相関データとの一例を示す図である。図4(A)は、第1の相関データの例を示し、縦軸はパネル表面温度(単位:℃)、横軸はセンサ温度(単位:℃)である。この第1の相関データは、実際に、バックライト10を最大発光輝度(デュティ100%)にして、センサ温度とパネル表面温度との相関を取ったもので、関数T1=f1(Ts)で3次近似することができる。例えば、
y=(5×10−5)x3−0.004x2+1.230x−0.046 …式(1)
R2=0.999(R2は相関係数)
と表すことができる。
y=(5×10−5)x3−0.004x2+1.230x−0.046 …式(1)
R2=0.999(R2は相関係数)
と表すことができる。
また、図4(B)は、第2の相関データの例を示し、横軸はバックライト輝度(デュティ比、単位:%)、縦軸は温度補正値(パネル表面温度の変化量、単位:℃)である。この第2の相関データは、実際に、バックライト輝度(デュティ比)と最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との相関を取ったもので、関数ΔT=f2(B)で直線近似することができる。デュティ100%としたときの温度補正値を0とし、デュティ比を下げていくと直線的に温度補正値が下がっていくことがわかる。
図5は、バックライト輝度からパネル表面温度を推定する方法の一例を説明するための図である。本例の液晶表示装置では、ユーザによる操作で設定可能な項目として、「輝度(明るさ)」という項目が設けられている。ユーザが設定し易いように、バックライト輝度を+16(最大輝度)〜−16(最小輝度)までの33段階に分けて、各段階がそれぞれバックライトデュティに対応付けられている。例えば、ユーザがリモコン等により輝度「+14」を設定すると、バックライトデュティとして「95.0%」が設定される。
ここで、例えば、ユーザがリモコン等を操作して最大輝度+16から所望の輝度(例えば、+14)に変更すると、センサ温度は変化しないが、パネル表面温度は変化するため、以下の方法によりバックライトデュティからパネル表面温度を推定する。
前述の図2に示した液晶表示装置において、モニタマイコン12が、ユーザ操作によるバックライトデュティの変更を検知すると、温度センサ13のセンサ温度を検出する。そして、モニタマイコン12は、検出したセンサ温度をメインマイコン8に伝送する。メインマイコン8では、モニタマイコン12からセンサ温度を定期的に受け取っているため、デュティ変更時のセンサ温度とその直前のセンサ温度とを比較し、温度が変化したか否かを判定することができる。そして、メインマイコン8は、デュティ変更時のセンサ温度に基づいて、図4(A)に示す第1の相関データを参照し、デュティ100%時のセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このときのパネル表面温度が、図5におけるパネル表面温度の「A」に相当する。
次に、メインマイコン8は、ユーザにより変更された輝度(+14)により、図4(B)に示す第2の相関データを参照し、バックライトデュティに対応する温度補正値を求める。図4(B)に示すように、バックライトデュティと温度補正値との関係は線形近似できるため、本例の場合、輝度を1段階変化させたときに、パネル表面温度がa℃変化するものとして説明する。本例の場合、デュティ100%の輝度(+16)から2段階下げた輝度(+14)に変更したため、パネル表面温度の変化量は「2a」となることがわかる。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度(+14)に対応するパネル表面温度を、「A−2a」℃として推定することができる。前述の関数で表すと、パネル表面温度Tp=T1+ΔT=f1(Ts)+f2(B)となる。すなわち、メインマイコン8は、バックライト10の発光輝度が変化したときに、メモリ11に格納された第1の相関データ(図4(A))に基づいて、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、このパネル表面温度に対して、メモリ11に格納された第2の相関データ(図4(B))に基づいて実際の発光輝度による補正を行う。これにより、輝度変化に対応した正確なパネル表面温度を推定することができる。
図6は、図3に示したOS設定値テーブルを切り替えるための強調変換パラメータ切替テーブルの一例を示す図である。この強調変換パラメータ切替テーブルはメモリ11(又はROM3)に格納されている。テーブル番号は例えば前述の図3に示す強調変換パラメータからなるOS設定値テーブルの番号であって、本例では0〜7のテーブル番号に対応した8種類のOS設定値テーブルがROM3に格納されている。
そして、これら8種類のOS設定値テーブルがそれぞれセンサ温度及びパネル表面温度に対応付けされており、この強調変換パラメータ切替テーブルにより切り替えることができる。このセンサ温度とパネル表面温度との関係は、前述の図4(A)に示した第1の相関データにより求めたものである。すなわち、デュティ100%(最大発光輝度)のときのセンサ温度とパネル表面温度との相関関係から求めたものである。
図6において、例えば、センサ温度が0℃〜1℃未満(パネル表面温度が0℃〜12℃未満)の場合、テーブル番号が「0」のOS設定値テーブルが選択され、センサ温度が1℃以上5℃未満(パネル表面温度が12℃以上17℃未満)の場合、テーブル番号が「1」のOS設定値テーブルが選択される。以下同様にして、センサ温度に応じて8種類のOS設定値テーブルのいずれかが選択される。
前述の図2において、メインマイコン8は、前述の図5で説明した本発明の方法により求めたパネル表面温度により、メモリ11に格納されている強調変換パラメータ切替テーブル(図6)を参照し、テーブル番号を決定し、このテーブル番号を強調変換部2に出力する。強調変換部2は、メインマイコン8からのテーブル番号に基づいて、ROM3のOS設定値テーブルを決定する。そして、強調変換部2は、1フレーム期間前後における画像データの階調遷移から、上記決定したOS設定値テーブルを参照して、対応する階調変換パラメータを読み出し、この階調変換パラメータを用いて1フレーム期間の経過後に液晶が現画像データの定める透過率となる強調変換信号(書込階調データ)を求め、電極駆動部4に出力する。電極駆動部4は、入力画像信号の1フレーム周期で画像信号の書込走査を行う。
このように、従来の方法では、センサ温度が変化しないと、OS設定値テーブルを切り替えることができなかったが、本発明の方法によれば、バックライトの発光輝度が変化したときに、最大発光輝度でのセンサ温度−パネル表面温度の相関データに基づいて、温度センサで検出した温度に対応する液晶パネルのパネル表面温度を求め、このパネル表面温度に対して、変化した発光輝度に基づく補正を行うことができるため、輝度変化に対応した正確なパネル表面温度を推定し、これによりOS設定値テーブルを切り替えることができる。
例えば、図6において、バックライト最大輝度では、センサ温度が5℃以上11℃未満の場合、パネル表面温度が17℃以上22℃未満と推定され、テーブル番号2のOS設定値テーブルが選択される。ここで、バックライト輝度が変化したときに、センサ温度が変化せずにパネル表面温度だけが例えば16℃に変化し、上記の17℃以上22℃未満の範囲を外れた場合、本来テーブル番号1のOS設定値テーブルに切り替える必要がある。従来方法では、センサ温度がすぐには変化しないため、テーブル番号1のテーブルに切り替えることはできないが、本発明の方法によれば、パネル表面温度の16℃を推定することができるため、テーブル番号1のテーブルに切り替えることができる。
図7は、図2に示した液晶表示装置により、バックライト輝度からパネル表面温度を推定する方法の一例を説明するためのフロー図である。まず、メインマイコン8は、ユーザ設定等により、バックライト10の輝度が変更されたか否かを判定し(ステップS1)、バックライト10の輝度が変更されないと判定した場合(NOの場合)、ステップS1で待機状態に移行する。また、ステップS1において、バックライト10の輝度が変更されたと判定した場合(YESの場合)、温度センサ13で検出したセンサ温度を検出する(ステップS2)。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度変化の前後において、センサ温度が変化したか否かを判定する(ステップS3)。このセンサ温度の変化は、例えば、所定値(例えば、2℃)以上変化したかを判定するようにしてもよい。このステップS3において、センサ温度が変化したと判定した場合(YESの場合)、変化したセンサ温度によりOS設定値テーブルの切り替えが必要か否かを判定する(ステップS4)。また、ステップS3において、センサ温度が変化していないと判定した場合(NOの場合)、センサ温度に基づいて第1の相関データ(図4(A))を参照し、対応するパネル表面温度を求める(ステップS5)。
次に、メインマイコン8は、ステップS5で求めたパネル表面温度を、図4(B)に示した第2の相関データを参照し、変更されたバックライトの発光輝度に基づいて補正する(ステップS6)。そして、メインマイコン8は、図6に示した強調変換パラメータ切替テーブルを参照し、補正後のパネル表面温度に対応するOS設定値テーブル(テーブル番号)を特定し(ステップS7)、テーブルの切り替えが必要か否かを判定する(ステップS8)。
そして、ステップS8において、OS設定値テーブルの切り替えが必要と判定した場合(YESの場合)、強調変換部2は、ROM3にアクセスし、切り替えられたOS設定値テーブルにより強調変換パラメータを求め(ステップS9)、強調変換パラメータに基づいて液晶パネル5への印加電圧信号を出力する(ステップS10)。また、ステップS8において、OS設定値テーブルの切り替えが必要でないと判定した場合(NOの場合)、強調変換部3は、ROM3にアクセスし、現在のOS設定値テーブルにより強調変換パラメータを求め(ステップS11)、ステップS10に移行する。
また、上記のステップS4において、変化したセンサ温度によりテーブルの切り替えが必要と判定した場合(YESの場合)、ステップS9に移行し、また、ステップS4において、テーブルの切り替えが必要ではないと判定した場合(NOの場合)、ステップS5に移行する。
ここで、本発明の他の実施形態について説明する。前述の図4(A)では、実際に、バックライト10を最大発光輝度(バックライトデュティ100%)にして、センサ温度とパネル表面温度との相関を取っているが、この相関を各バックライトデュティ毎に取っておいてもよい。例えば、図8に示すように、バックライトデュティ(輝度)100%,90%,80%,…というように相関データを求めておき、これら複数の相関データをメモリ11に記憶しておく。この輝度の間隔は10%に限定されず適宜設定すればよい。そして、メインマイコン8は、輝度が90%に変化した場合には、輝度90%の相関データを参照し、このときのセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このように、各発光輝度毎の相関データを用いた方法でも、前述の第1の相関データ及び第2の相関データを用いた方法と同様に、バックライト輝度の変化に応じたパネル表面温度を求めることができる。
本発明のさらに他の実施形態について説明する。これまで液晶パネル5の略中心付近のパネル表面温度を求めていたが、このパネル表面温度には液晶パネル5のエリアによってバラツキが存在する。このため、エリアによっては適切なOS駆動が実行されない可能性がある。そこで、本実施形態では、液晶パネル5を複数のエリアに分割し、各エリア毎にパネル表面温度を求める。そして、各エリア毎のパネル表面温度に対して、変化した発光輝度に基づく補正を行う。
図9は、液晶パネル5を分割した各エリア毎のパネル表面温度の分布状態の一例を示す図である。前述の図2に示した液晶表示装置は、液晶パネル5を複数のエリアに分割するエリア分割部15を備える。本例では液晶パネル5をエリア5a〜5iの9つのエリアに分割しているが、これらエリア5a〜5iそれぞれについて前述の図4(A)に示した第1の相関データ及び図4(B)に示した第2の相関データをメモリ11に格納する。つまり、各エリアに応じた第1の相関データ及び第2の相関データを予め準備し、これらをメモリ11に格納しておく。
図2において、メインマイコン8は、第1の相関データ及び第2の相関データに基づいて、液晶パネル5を分割した各エリア毎のパネル表面温度を、変化した発光輝度に基づいて補正し、強調変換部2は、メインマイコン8により補正されたパネル表面温度に基づいて、液晶パネル5の各エリア毎に強調変換パラメータを可変制御する。
すなわち、モニタマイコン12は、ユーザ操作によるバックライトデュティの変更を検知すると、温度センサ13のセンサ温度をエリア5a〜5iそれぞれについて検出する。ここで、温度センサ13は、複数のエリアの数よりも少ない数の温度計測点を有し、温度計測点の温度に基づいて、各エリアのセンサ温度(周囲温度)を予測するようにしてもよい。本例の場合、エリアの数は9つであるため、温度計測点は1〜8ヶ所の間で設定することができる。例えば、パネル中心のエリア5e近傍に温度計測点を設けた場合、この温度計測点の温度を、エリア5eのセンサ温度とする。そして、その他のエリア5a〜5d,5f〜5iのセンサ温度は、エリア5eのセンサ温度(すなわち、温度計測点の温度)から予測する。具体的には、エリア5a〜5d,5f〜5iそれぞれの温度と、エリア5eの温度との温度差を予め計測しておき、この温度差に基づいて予測することができる。また、温度センサ13は、複数のエリアの数と同じ数の温度計測点を有し、温度計測点の温度を、各エリアのセンサ温度としてもよい。本例の場合、エリアの数は9つであるため、温度計測点は9ヶ所となる。具体的には、9つのエリア5a〜5iの近傍に温度計測点を設け、各温度計測点の温度を、各エリア5a〜5iのセンサ温度とする。
モニタマイコン12は、上記により検出したエリア5a〜5iのセンサ温度をメインマイコン8に伝送する。メインマイコン8では、モニタマイコン12からエリア5a〜5iのセンサ温度を定期的に受け取っているため、各エリア毎にデュティ変更時のセンサ温度とその直前のセンサ温度とを比較し、温度が変化したか否かを判定することができる。そして、メインマイコン8は、例えば、エリア5aについて、デュティ変更時のセンサ温度に基づいて、図4(A)に示した第1の相関データを参照し、デュティ100%時のセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このときのパネル表面温度が、前述の図5におけるパネル表面温度の「A」に相当する。なお、パネル表面温度の「A」は、各エリアのセンサ温度に応じて変化する値であり、図9の例の場合、エリア5aのパネル表面温度は42.1℃である。
次に、メインマイコン8は、エリア5aについて、ユーザにより変更された輝度(+14)により、図4(B)に示した第2の相関データを参照し、バックライトデュティに対応する温度補正値を求める。図5の例の場合、デュティ100%の輝度(+16)から2段階下げた輝度(+14)に変更したため、パネル表面温度の変化量は「2a」となることがわかる。なお、このパネル表面温度の変化量の「a」は、輝度を1段階変化させたときにパネル表面温度がa℃変化することを示すが、これは各エリアに応じて異なる値となる。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度(+14)に対応するエリア5aのパネル表面温度を、「A−2a」℃として推定することができる。その他のエリア5b〜5iについても同様の方法で推定することができる。前述の関数で表すと、各エリアのパネル表面温度はTp=T1+ΔT=f1(Ts)+f2(B)となる。すなわち、メインマイコン8は、バックライト10の発光輝度が変化したときに、メモリ11に格納された第1の相関データ(図4(A))に基づいて、温度センサ13で検出された各エリア毎のセンサ温度に対応する液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、この各エリア毎のパネル表面温度に対して、メモリ11に格納された各エリア毎の第2の相関データ(図4(B))に基づいて実際の発光輝度による補正を行う。このようにして、液晶パネル5の各エリア毎に、輝度変化に対応した正確なパネル表面温度を推定することができる。
次に、メインマイコン8は、上記のようにして推定された各エリア毎のパネル表面温度により、前述の図6に示した強調変換パラメータ切替テーブルを参照し、テーブル番号を決定し、このテーブル番号を強調変換部2に出力する。強調変換部2での処理は前述した通りであるため、ここでの説明は省略する。
なお、以上においてはバックライトの輝度をユーザ設定により変化させるものとして説明したが、本発明は、液晶パネル(画面)の平均輝度(APL:Average Picture Level)に応じて、自動的にバックライト輝度を変化させるアクティブバックライト技術を適用した場合でも同様に実施可能であることは言うまでもない。
(第2の実施形態)
図10は、本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。液晶表示装置は、第1の実施形態と同様に、フレーム周波数変換部1、ROM3、電極駆動部4、液晶パネル5、同期抽出部7、メインマイコン8、光源駆動部9、バックライト10、メモリ11、モニタマイコン12、温度センサ13、受光部14、及びエリア分割部15を備え、さらに、ガンマ補正部16を備えている。なお、同じ符号が付された部分について繰り返しの説明は省略するものとする。
図10は、本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。液晶表示装置は、第1の実施形態と同様に、フレーム周波数変換部1、ROM3、電極駆動部4、液晶パネル5、同期抽出部7、メインマイコン8、光源駆動部9、バックライト10、メモリ11、モニタマイコン12、温度センサ13、受光部14、及びエリア分割部15を備え、さらに、ガンマ補正部16を備えている。なお、同じ符号が付された部分について繰り返しの説明は省略するものとする。
ROM3には、入力画像信号にガンマ補正を行うための変換データを有するLUTなどが格納されている。このLUTの例を図11に示す。ガンマ補正部16は、入力画像信号にガンマ補正を行う際に、図11のLUTを参照することにより、入力画像信号の階調値を変換し、変換後の画像信号を電極駆動部4に出力する。電極駆動部4は、入力画像信号の1フレーム周期で画像信号の書込走査を行う。
ここで、ガンマ補正を行う場合、ガンマ値をγ、ガンマ補正前の輝度値をbrb(0〜255)、ガンマ補正後の輝度値をbra(0〜255)とすると、補正式は、下記の式(2)で示される。
bra=(brb/255)1/γ・255 …式(2)
しかし、上記式(2)の計算を全ての画素に対して行うのは非効率的であるため、例えば、γ=2.2の場合について、上記式(2)の計算を予め行っておき、この計算結果を図11に示すようなLUTとして格納しておくことで、効率的に処理を行うことができる。なお、以下の説明では液晶表示装置(液晶パネル5)に予め設定されているガンマ設定値を2.2とする。
bra=(brb/255)1/γ・255 …式(2)
しかし、上記式(2)の計算を全ての画素に対して行うのは非効率的であるため、例えば、γ=2.2の場合について、上記式(2)の計算を予め行っておき、この計算結果を図11に示すようなLUTとして格納しておくことで、効率的に処理を行うことができる。なお、以下の説明では液晶表示装置(液晶パネル5)に予め設定されているガンマ設定値を2.2とする。
また、メインマイコン8は、同期抽出部7で抽出された垂直同期信号に基づいて、バックライト10の点灯・消灯を制御する制御信号を光源駆動部9に出力する。光源駆動部9は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され、メインマイコン8から出力された制御信号に従って、バックライト10の点灯制御を行う。
また、モニタマイコン12は、ユーザが操作するリモコン(図示せず)からの操作信号を受光する受光部14と接続されると共に、サーミスタ等の温度センサ13と接続される。温度センサ13は、例えば、液晶表示装置内の回路基板などに設置され、装置内温度を計測する。以下、この温度センサ13により計測される温度をセンサ温度という。また、モニタマイコン12は、メインマイコン8と接続され、リモコンからの操作信号や温度センサ13からのセンサ温度などをメインマイコン8へ伝送する。
また、メモリ11には、前述の図4に示した相関データ、すなわち、バックライト10が最大発光輝度にあるときの温度センサ13で検出される温度と液晶パネル5のパネル表面温度との第1の相関データと、バックライト10の発光輝度と液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との第2の相関データとが格納されており、メインマイコン8は、これらの相関データを必要に応じて参照することができる。
本発明の主たる特徴部分は、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、適切なガンマ補正を実行できるようにすることである。このための構成として、液晶表示装置は、入力映像信号を表示する液晶パネル5と、液晶パネル5を照射する光源であるバックライト10と、バックライト10の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備える。この光源輝度制御部は、メインマイコン8及び光源駆動部9により実現される。
また、液晶表示装置は、液晶表示装置内の温度を検出する温度検出部に相当する温度センサ13と、入力映像信号にガンマ補正を行うガンマ補正部16と、バックライト10の発光輝度が変化したときに、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5のパネル表面温度を、変化した発光輝度に基づいて補正するパネル温度補正部とを備え、ガンマ補正部16は、パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に対応するガンマ値を算出し、算出したガンマ値に従って入力映像信号の階調値を変換して出力する。なお、パネル温度補正部はメインマイコン8により実現される。
図12は、最大発光輝度での温度センサ13によるセンサ温度とガンマ値との相関データの一例を示す図で、縦軸はガンマ値、横軸はセンサ温度(単位:℃)である。この実線で示す相関データは、実際に、バックライト10を最大発光輝度(デュティ100%)にして、センサ温度とガンマ値との相関(実測値)を取ったもので、3次近似することができる。なお、図10の液晶表示装置は、例えば、センサ温度が25℃(常温)で且つ最大発光輝度のときに、ガンマ値が2.2になるように設定されている。この相関データによれば、センサ温度が高くなると、ガンマ値が低くなる傾向があることがわかる。
図12に示す最大発光輝度での相関データはROM3に格納されており、ガンマ補正部16により適宜参照することができる。ガンマ補正部16は、センサ温度が変化した場合には、ROM3の相関データを参照し、対応するガンマ値を算出することができる。そして、ガンマ補正部16は、算出したガンマ値に従って入力画像信号を変換して出力する。このときのガンマ補正は、前述の式(2)を用いてもよいし、あるいは、代表的な複数のガンマ値のLUTを予めROM3に保持しておき、該当するLUTを参照することで行ってもよい。
ここで、ユーザ設定等により、バックライト10の発光輝度を最大から最小に変化させたときに、パネル表面温度は早く変化するが、センサ温度がすぐには変化しない場合がある。そして、前述したように、バックライト輝度を最大から最小に変化させると、図12の点線で示す相関データのように、同一センサ温度(25℃)において、ガンマ値が設定値(2.2)よりずれることが分かっている。
しかしながら、図12に示す最大発光輝度での相関データでは、センサ温度が変化しないと、ガンマ値の変化を検出することができない。このような場合でも適切なガンマ補正を行うためには、バックライト輝度の変化に応じたパネル表面温度を推定し、このパネル表面温度とガンマ値との相関を取る必要がある。
前述の図4において、センサ温度−パネル表面温度の相関を示す第1の相関データと、バックライト輝度−温度補正値の相関を示す第2の相関データとの一例を示す。図4(A)は、第1の相関データの例を示し、縦軸はパネル表面温度(単位:℃)、横軸はセンサ温度(単位:℃)である。この第1の相関データは、実際に、バックライト10を最大発光輝度(デュティ100%)にして、センサ温度とパネル表面温度との相関を取ったもので、関数T1=f1(Ts)で3次近似することができる。例えば、前述の式(1)で表すことができる。
また、図4(B)は、第2の相関データの例を示し、横軸はバックライト輝度(デュティ比、単位:%)、縦軸は温度補正値(パネル表面温度の変化量、単位:℃)である。この第2の相関データは、実際に、バックライト輝度(デュティ比)と最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との相関を取ったもので、関数ΔT=f2(B)で直線近似することができる。デュティ100%としたときの温度補正値を0とし、デュティ比を下げていくと直線的に温度補正値が下がっていくことがわかる。
ここで、前述の図5で説明したように、本例の液晶表示装置では、ユーザによる操作で設定可能な項目として、「輝度(明るさ)」という項目が設けられている。ユーザが設定し易いように、バックライト輝度を+16(最大輝度)〜−16(最小輝度)までの33段階に分けて、各段階がそれぞれバックライトデュティに対応付けられている。例えば、ユーザがリモコン等により輝度「+14」を設定すると、バックライトデュティとして「95.0%」が設定される。
ここで、例えば、ユーザがリモコン等を操作して最大輝度+16から所望の輝度(例えば、+14)に変更すると、センサ温度は変化しないが、パネル表面温度は変化するため、以下の方法によりバックライトデュティからパネル表面温度を推定する。
前述の図10に示した液晶表示装置において、モニタマイコン12が、ユーザ操作によるバックライトデュティの変更を検知すると、温度センサ13のセンサ温度を検出する。そして、モニタマイコン12は、検出したセンサ温度をメインマイコン8に伝送する。メインマイコン8では、モニタマイコン12からセンサ温度を定期的に受け取っているため、デュティ変更時のセンサ温度とその直前のセンサ温度とを比較し、温度が変化したか否かを判定することができる。そして、メインマイコン8は、デュティ変更時のセンサ温度に基づいて、図4(A)に示す第1の相関データを参照し、デュティ100%時のセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このときのパネル表面温度が、図5におけるパネル表面温度の「A」に相当する。
次に、メインマイコン8は、ユーザにより変更された輝度(+14)により、図4(B)に示す第2の相関データを参照し、バックライトデュティに対応する温度補正値を求める。図4(B)に示すように、バックライトデュティと温度補正値との関係は線形近似できるため、本例の場合、輝度を1段階変化させたときに、パネル表面温度がa℃変化するものとして説明する。本例の場合、デュティ100%の輝度(+16)から2段階下げた輝度(+14)に変更したため、パネル表面温度の変化量は「2a」となることがわかる。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度(+14)に対応するパネル表面温度を、「A−2a」℃として推定することができる。前述の関数で表すと、パネル表面温度Tp=T1+ΔT=f1(Ts)+f2(B)となる。すなわち、メインマイコン8は、バックライト10の発光輝度が変化したときに、メモリ11に格納された第1の相関データ(図4(A))に基づいて、温度センサ13で検出された温度に対応する液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、このパネル表面温度に対して、メモリ11に格納された第2の相関データ(図4(B))に基づいて実際の発光輝度による補正を行う。これにより、輝度変化に対応した正確なパネル表面温度を推定することができる。
図13は、パネル表面温度−ガンマ補正値の相関を示す第3の相関データの一例を示す図である。図中、横軸はパネル表面温度(単位:℃)、縦軸はガンマ補正値(ガンマ値の変化量)である。この第3の相関データは、実際に、液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度と、液晶表示装置に予め設定されているガンマ設定値(2.2)に対するガンマ補正値との相関を取ったもので、関数Δγ=f3(Tp)で3次近似することができる。ガンマ設定値(2.2)に対してずれ(変化)がないときのガンマ補正値を0としている。この第3の相関データはROM3に格納されており、ガンマ補正部16により適宜参照することができる。
前述の図10において、メインマイコン8は、前述した本発明の方法により求めたパネル表面温度をガンマ補正部16に伝送する。ガンマ補正部16は、メインマイコン8からのパネル表面温度に基づいて、ROM3に格納されている第3の相関データを参照し、ガンマ補正値を求める。そして、ガンマ補正部16は、この求めたガンマ補正値を、2.2(ガンマ設定値)に加算して補正すべきガンマ値を求める。すなわち、前述の図4,5の第1の相関データ及び第2の相関データにより、パネル表面温度Tp=f1(Ts)+f2(B)を推定し、この推定したパネル表面温度Tpに基づいて、図13の第3の相関データを参照し、ガンマ補正値Δγ=f3(Tp)を求める。そして、このガンマ補正値Δγを、2.2(ガンマ設定値)に加算して、補正すべきガンマ値γを得ることができる。
そして、このときのガンマ補正は、上記の補正すべきガンマ値γに対して、前述の式(2)を用いてもよいし、あるいは、代表的な複数のガンマ値のLUTを予めROM3に保持しておき、該当するLUTを参照することで行ってもよい。
ここで、メインマイコン8は、バックライト10の発光輝度がユーザの操作入力により変化したときに、ガンマ補正部16で算出されたガンマ算出値と、液晶表示装置に予め設定されているガンマ設定値(2.2)とが異なるか否かを判定するようにしてもよい。そして、判定の結果、ガンマ算出値とガンマ設定値とが異なる場合、バックライト10の発光輝度の変化と同時に、ガンマ設定値からガンマ算出値へ変化させるように制御する。本例では、バックライト10の発光輝度の変化に応じてガンマ値を同時に変化させているので、画質が急激に変化してしまうことが予想されるが、ユーザが意図的にバックライト10の発光輝度を変化させているため、画質の変化によりユーザに与える影響は少ないものと考えられる。
また、バックライト10の発光輝度が周囲の明るさの変化に応じて自動的に変化したときに、ガンマ補正部16で算出されたガンマ算出値と、液晶表示装置に予め設定されているガンマ設定値(2.2)とが異なるか否かを判定するようにしてもよい。この例の液晶表示装置は、図示しないOPC(Optical Picture Control)機能(明るさセンサともいう)を備え、これにより周囲の明るさを検出し、検出結果に応じてバックライト10の発光輝度を自動的に制御するように構成されている。そして、上記の判定の結果、ガンマ算出値とガンマ設定値とが異なる場合、ガンマ設定値からガンマ算出値へ徐々に変化させるように制御する。この例の場合、ユーザが意図的にバックライト10の発光輝度を変化させているわけではないので、ユーザに出来るだけ違和感を与えないように、ガンマ値を徐々に変化させるようにしている。なお、ガンマ値の変化のさせ方は、漸次的もしくは段階的のいずれであっても構わない。
このように本発明によれば、センサ温度の変化に応じてガンマ補正を行うのみならず、バックライトの発光輝度の変化によりパネル表面温度が変化した場合でも、最大発光輝度でのセンサ温度とパネル表面温度との第1の相関データと、バックライトの発光輝度と最大発光輝度でのパネル表面温度に対する温度補正値との第2の相関データと、最大発光輝度でのパネル表面温度とガンマ設定値(2.2)に対するガンマ補正値との第3の相関データとに基づいて、パネル表面温度の変化に応じたガンマ値を算出することができるため、適切なガンマ補正を実行することができる。
図14は、図10に示した液晶表示装置により、バックライト輝度からパネル表面温度を推定しガンマ補正を行う方法の一例を説明するためのフロー図である。まず、メインマイコン8は、ユーザ設定等により、バックライト10の輝度が変更されたか否かを判定し(ステップS11)、バックライト10の輝度が変更されないと判定した場合(NOの場合)、ステップS11で待機状態に移行する。また、ステップS11において、バックライト10の輝度が変更されたと判定した場合(YESの場合)、温度センサ13で検出したセンサ温度を検出する(ステップS12)。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度変化の前後において、センサ温度が所定値以上変化したか否かを判定する(ステップS13)。この所定値は適宜設定すればよいが、本例では2℃以上変化したかを判定する。このステップS13において、センサ温度が変化したと判定した場合(YESの場合)、変化したセンサ温度に基づいて、図12の相関データを参照し、対応するガンマ値を算出し(ステップS14)、ステップS19に移行する。また、ステップS13において、センサ温度が変化していないと判定した場合(NOの場合)、センサ温度に基づいて第1の相関データ(図4(A))を参照し、対応するパネル表面温度を求める(ステップS15)。
次に、メインマイコン8は、ステップS15で求めたパネル表面温度を、図4(B)に示した第2の相関データを参照し、変更されたバックライトの発光輝度に基づいて補正する(ステップS16)。そして、ガンマ補正部16は、メインマイコン8から伝送された補正後のパネル表面温度に基づいて、図13に示した第3の相関データ(ROM3)を参照し、補正後のパネル表面温度に対応するガンマ値を算出し(ステップS17)、算出したガンマ値が2.2(設定値)であるか否かを判定する(ステップS18)。
そして、ステップS18において、ステップS17で算出したガンマ値が2.2でないと判定した場合(NOの場合)、ガンマ補正部16は、ステップS17で算出したガンマ値を使用してガンマ補正を行う(ステップS19)。また、ステップS18において、ステップS17で算出したガンマ値が2.2であると判定した場合(YESの場合)、ガンマ補正部16は、ガンマ設定値(2.2)を使用してガンマ補正を行う(ステップS20)。
ここで、本発明の他の実施形態について説明する。前述の図4(A)では、実際に、バックライト10を最大発光輝度(バックライトデュティ100%)にして、センサ温度とパネル表面温度との相関を取っているが、この相関を各バックライトデュティ毎に取っておいてもよい。例えば、前述の図8に示したように、バックライトデュティ(輝度)100%,90%,80%,…というように相関データを求めておき、これら複数の相関データをメモリ11記憶しておく。この輝度の間隔は10%に限定されず適宜設定すればよい。そして、メインマイコン8は、輝度が90%に変化した場合には、輝度90%の相関データを参照し、このときのセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このように、各発光輝度毎の相関データを用いた方法でも、前述の第1の相関データ及び第2の相関データを用いた方法と同様に、バックライト輝度の変化に応じたパネル表面温度を求めることができる。
これまで説明したガンマ補正方法により、パネル表面温度の変化に応じて白(W)のガンマ値を調整することができる。ここで、液晶表示装置の色は加法混色であるため、白(W)の輝度は、赤(R),緑(G),青(B)の各輝度を加算したものとなる。そして、Wを構成するR,G,Bの輝度比率は、おおよそ、R:G:B=20:65:15となっている。これより、Wのガンマ値とGのガンマ値とは略等しくなると考えられる。上記のガンマ補正方法によりWのガンマ値を調整すると、Gのガンマ値が変化し、その結果、R,G,Bのガンマ値がずれてしまい、色度ずれが発生するという問題がある。
この色度ずれを補正するために、前述の図10に示したガンマ補正部16は、メインマイコン8により補正されたパネル表面温度に対応するガンマ値を、W、R、G、B毎に算出し、Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しいと判定された場合、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しいか否かを判定する。そして、ガンマ補正部16は、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しくないと判定された場合、R及びBそれぞれのガンマ値を、Gのガンマ値になるように調整する。すなわち、R,G,Bのガンマ値の比率が変化した場合に、R及びBのガンマ値をGのガンマ値に合わせるようにする。これにより、Wのガンマ値を変化させることなく、色度ずれを解消することができる。なお、ここでいう「等しい」とは、完全に一致する場合のみならず、略一致する場合も含むものとする。略一致を判定する場合、例えば、2つガンマ値(Wのガンマ値とGのガンマ値、Rのガンマ値とGのガンマ値、Bのガンマ値とGのガンマ値)のずれ量が所定範囲内(例えば、0.1以内など)にあるか否かを判定すればよい。
図15は、本発明による色度ずれ補正方法の一例を説明するためのフロー図である。まず、ガンマ補正部16は、Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しいか否かを判定する(ステップS21)。Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しい場合(YESの場合)、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しいか否かを判定する(ステップS22)。また、ステップS21において、Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しくない場合(NOの場合)、色度ずれ補正を行わずにそのまま終了する。これは、Wのガンマ値とGのガンマ値とが大きくずれている場合、Gのガンマ値に合わせてRとBのガンマ値を変化させると、輝度、色度を大きく変化させてしまう恐れがあり、好ましくない。このため、Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しくない場合には、色度ずれ補正を行わない。
次に、ステップS22において、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しい場合(YESの場合)、色度ずれ補正の必要がないため、そのまま終了する。また、ステップS22において、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しくない場合(NOの場合)、R及びBのガンマ値を、Gのガンマ値になるように調整する(ステップS23)。これにより、Wのガンマ値を変化させることなく、色度ずれ補正を行うことができる。
本発明のさらに他の実施形態について説明する。これまで液晶パネル5の略中心付近のパネル表面温度を求めていたが、このパネル表面温度には液晶パネル5のエリアによってバラツキが存在する。このため、エリアによっては適切なガンマ補正が実行されない可能性がある。そこで、本実施形態では、液晶パネル5を複数のエリアに分割し、各エリア毎にパネル表面温度を求める。そして、各エリア毎のパネル表面温度に対して、変化した発光輝度に基づく補正を行う。
図16は、液晶パネル5を分割した各エリア毎のパネル表面温度の分布状態の一例を示す図である。前述の図10に示した液晶表示装置は、液晶パネル5を複数のエリアに分割するエリア分割部15を備える。本例では液晶パネル5をエリア5a′〜5i′の9つのエリアに分割しているが、これらエリア5a′〜5i′それぞれについて前述の図4(A)に示した第1の相関データ、図4(B)に示した第2の相関データをメモリ11に格納し、図13に示した第3の相関データをROM3に格納する。つまり、各エリアに応じた第1の相関データ及び第2の相関データを予め準備し、これらをメモリ11に格納し、各エリアに応じた第3の相関データを予め準備し、これをROM3に格納しておく。
図10において、メインマイコン8は、第1の相関データ及び第2の相関データに基づいて、液晶パネル5を分割した各エリア毎のパネル表面温度を、変化した発光輝度に基づいて補正し、ガンマ補正部16は、メインマイコン8により補正されたパネル表面温度に基づいて、液晶パネル5の各エリア毎にガンマ値を算出し、算出したガンマ値に従って入力映像信号の階調値を各エリア毎に変換して出力する。なお、センサ温度が変化した場合には、前述の図12の相関データにより、対応するガンマ値を算出することができる。この場合、各エリア毎に、最大発光輝度での温度センサ13によるセンサ温度とガンマ値との相関データをROM3に格納しておけばよい。
すなわち、モニタマイコン12は、ユーザ操作によるバックライトデュティの変更を検知すると、温度センサ13のセンサ温度をエリア5a′〜5i′それぞれについて検出する。ここで、温度センサ13は、複数のエリアの数よりも少ない数の温度計測点を有し、温度計測点の温度に基づいて、各エリアのセンサ温度(周囲温度)を予測するようにしてもよい。本例の場合、エリアの数は9つであるため、温度計測点は1〜8ヶ所の間で設定することができる。例えば、パネル中心のエリア5e′近傍に温度計測点を設けた場合、この温度計測点の温度を、エリア5e′のセンサ温度とする。そして、その他のエリア5a′〜5d′,5f′〜5i′のセンサ温度は、エリア5e′のセンサ温度(すなわち、温度計測点の温度)から予測する。具体的には、エリア5a′〜5d′,5f′〜5i′それぞれの温度と、エリア5e′の温度との温度差を予め計測しておき、この温度差に基づいて予測することができる。また、温度センサ13は、複数のエリアの数と同じ数の温度計測点を有し、温度計測点の温度を、各エリアのセンサ温度としてもよい。本例の場合、エリアの数は9つであるため、温度計測点は9ヶ所となる。具体的には、9つのエリア5a′〜5i′の近傍に温度計測点を設け、各温度計測点の温度を、各エリア5a′〜5i′のセンサ温度とする。
モニタマイコン12は、上記により検出したエリア5a′〜5i′のセンサ温度をメインマイコン8に伝送する。メインマイコン8では、モニタマイコン12からエリア5a′〜5i′のセンサ温度を定期的に受け取っているため、各エリア毎にデュティ変更時のセンサ温度とその直前のセンサ温度とを比較し、温度が変化したか否かを判定することができる。そして、メインマイコン8は、例えば、エリア5a′について、デュティ変更時のセンサ温度に基づいて、図4(A)に示した第1の相関データを参照し、デュティ100%時のセンサ温度に対応するパネル表面温度を求める。このときのパネル表面温度が、前述の図5におけるパネル表面温度の「A」に相当する。なお、パネル表面温度の「A」は、各エリアのセンサ温度に応じて変化する値であり、図16の例の場合、エリア5a′のパネル表面温度は52.1℃である。
次に、メインマイコン8は、エリア5a′について、ユーザにより変更された輝度(+14)により、図4(B)に示した第2の相関データを参照し、バックライトデュティに対応する温度補正値を求める。図5の例の場合、デュティ100%の輝度(+16)から2段階下げた輝度(+14)に変更したため、パネル表面温度の変化量は「2a」となることがわかる。なお、このパネル表面温度の変化量の「a」は、輝度を1段階変化させたときにパネル表面温度がa℃変化することを示すが、これは各エリアに応じて異なる値となる。
そして、メインマイコン8は、バックライト10の輝度(+14)に対応するエリア5a′のパネル表面温度を、「A−2a」℃として推定することができる。その他のエリア5b′〜5i′についても同様の方法で推定することができる。前述の関数で表すと、各エリアのパネル表面温度はTp=T1+ΔT=f1(Ts)+f2(B)となる。すなわち、メインマイコン8は、バックライト10の発光輝度が変化したときに、メモリ11に格納された第1の相関データ(図4(A))に基づいて、温度センサ13で検出された各エリア毎のセンサ温度に対応する液晶パネル5の最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、この各エリア毎のパネル表面温度に対して、メモリ11に格納された各エリア毎の第2の相関データ(図4(B))に基づいて実際の発光輝度による補正を行う。このようにして、液晶パネル5の各エリア毎に、輝度変化に対応した正確なパネル表面温度を推定することができる。
次に、ガンマ補正部16は、上記のようにして推定された各エリア毎のパネル表面温度により、前述の図13に示した第3の相関データを参照し、各エリア毎に対応するガンマ補正値(Δγ)を求める。そして、このガンマ補正値(Δγ)を2.2(ガンマ設定値)に加算して、各エリア毎に、補正すべきガンマ値γを得ることができる。
なお、図15で説明した色度ずれ補正方法を各エリア毎に実行するようにしてもよい。すなわち、ガンマ補正部16は、メインマイコン8により補正されたパネル表面温度に対応するガンマ値を、各エリアについて、W、R、G、B毎に算出し、Wのガンマ値とGのガンマ値とが等しいと判定された場合、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しいか否かを各エリア毎に判定する。そして、ガンマ補正部16は、R及びBそれぞれのガンマ値とGのガンマ値とが等しくないと判定された場合、各エリア毎に、R及びBそれぞれのガンマ値を、Gのガンマ値になるように調整する。
なお、以上においてはバックライトの輝度をユーザ設定により変化させるものとして説明したが、本発明は、液晶パネル(画面)の平均輝度(APL:Average Picture Level)に応じて、自動的にバックライト輝度を変化させるアクティブバックライト技術を適用した場合でも同様に実施可能であることは言うまでもない。
1…フレーム周波数変換部、2…強調変換部、3…ROM、4…電極駆動部、5…液晶パネル、6…フレームメモリ、7…同期抽出部、8…メインマイコン、9…光源駆動部、10…バックライト、11…メモリ、12…モニタマイコン、13…温度センサ、14…受光部、15…エリア分割部、16…ガンマ補正部、101…LED基板、102…LED、103,104…ハーネス、105,106…コネクタ。
Claims (7)
- 入力映像信号を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備えた液晶表示装置であって、
該液晶表示装置内の温度を検出する温度検出部と、前記液晶パネルの光学応答特性を補償する強調変換パラメータを求め、該強調変換パラメータに基づいて前記液晶パネルへの印加電圧信号を出力する強調変換部と、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルのパネル表面温度を前記変化した発光輝度に基づいて補正するパネル温度補正部とを備え、
前記強調変換部は、前記パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に基づいて、前記強調変換パラメータを可変制御することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記光源が最大発光輝度にあるときの前記温度検出部で検出される温度と前記液晶パネルのパネル表面温度との第1の相関データと、前記光源の発光輝度と前記液晶パネルの最大発光輝度でのパネル表面温度に対する補正値との第2の相関データとを記憶したメモリを備え、前記パネル温度補正部は、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記第1の相関データに基づいて、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルの最大発光輝度でのパネル表面温度を求め、該パネル表面温度に対する前記発光輝度に基づく補正は、前記第2の相関データに基づいて行われることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記光源の各発光輝度毎に前記温度検出部で検出される温度と前記液晶パネルのパネル表面温度との相関データを記憶したメモリを備え、前記パネル温度補正部は、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記相関データに基づいて、前記温度検出部で検出された温度に対応する前記液晶パネルのパネル表面温度を補正することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、前記光源の発光輝度が変化したときに、前記温度検出部で検出される温度が変化しないと判定した場合に、前記パネル温度補正部は、前記補正を行うことを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、前記液晶パネルを複数のエリアに分割するエリア分割部を備え、前記パネル温度補正部は、前記液晶パネルを分割した各エリア毎のパネル表面温度を、前記変化した発光輝度に基づいて補正し、前記強調変換部は、前記パネル温度補正部により補正されたパネル表面温度に基づいて、前記液晶パネルの各エリア毎に前記強調変換パラメータを可変制御することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項5に記載の液晶表示装置において、前記温度検出部は、前記複数のエリアの数よりも少ない数の温度計測点を有し、該温度計測点の温度に基づいて、各エリアの周囲温度を予測することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項5に記載の液晶表示装置において、前記温度検出部は、前記複数のエリアの数と同じ数の温度計測点を有し、該温度計測点の温度を、各エリアの周囲温度とすることを特徴とする液晶表示装置。
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