JP5388894B2

JP5388894B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP5388894B2
Application number: JP2010034613A
Authority: JP
Inventors: 幹夫荒木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: JP2011170160A

Description

この発明は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等、ガラス基板上に表示セルが画素単位でマトリクス状に形成された、特に車両に適用して好適な表示装置に関する。

薄型で高精細画像を表示可能な、ＬＣＤ、有機ＥＬ（Electro Luminescent）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitted Diode）を表示セルとして用いた表示装置がフラットパネル市場を席巻している。車両に搭載される表示装置についても同様、上記した表示セルを用いた表示装置が主流になっている。

車載表示装置において、例えば、図４（ａ）に示されるように、場所によって、あるいは移動に伴い、太陽光等の外光がパネル前面にスポット的に照射されることがあり、部分的に視認性が低下することが多々ある。この場合、図４（ｂ）に示されるように、表示装置の表示部周囲に設置された、単独もしくは複数の照度センサにより検出された情報に基づきγ補正による映像信号の適応制御を実施していた。

例えば、特許文献１には、周囲照度における適応制御の一例が、特許文献２には、入力映像の特徴に基づく適応制御の一例が開示されている。具体的に、特許文献１では、プロジェクタ本体の照度センサで外部照度を検出し、表示映像全体の画像補正を行っている。又、特許文献２では、所定の領域毎に分割された各々の領域毎に表示映像信号の映像特徴に最適化させて画像表示映像を補正している。

特開２００７−１８９３５９号公報特開２００７−２１９７９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、表示映像全体の画像補正が行われるため、外光が照射されていない箇所についても同様のコントラスト補正が反映され、従って極端な場合には画面全体が暗くなり、逆に視認性が低下することもある。

又、特許文献２に開示された技術は、高画質化を図るために、コントラストや色に対する適応制御の手法が開示されているだけであり、部分的な外光によるコントラスト調整や色調整について開示したものではない。特に、車載用表示装置では、移動に伴って都度視聴環境が変化することから、表示映像全体を照度センサの情報から環境適応制御することは適切ではない。

この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、例えば、太陽光等の外光がパネル前面に照射された場合でも適切なコントラストの適応制御により視認性の向上を図った表示装置を提供することを目的とする。

この発明は、ガラス基板上に表示セルが画素単位でマトリクス状に形成された表示装置であって、前記ガラス基板上に１または複数の画素を単位に埋め込まれ、該単位ごとの照度情報を検出する照度センサと、前記表示セルに供給される入力映像信号の前記単位ごとの特徴量を検出するとともに、１画面分の該特徴量と、前記照度センサから取得される１画面分の前記照度情報とに基づき、前記単位ごとの前記入力映像信号のコントラストを適応的に調整する信号処理を行う制御部とを備えたものである。

この発明によれば、例えば、太陽光等の外光がパネル前面に直接照射された場合でも適切なコントラストの適応制御により画面全体としての視認性の向上を図った表示装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る表示装置の表示パネルの実装構造を示す図である。この発明の実施の形態１に係る表示装置の動作を示すフローチャートである。表示パネルに表示された画面の一例、及びコントラスト調整の一例を模式的に示した図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本発明の実施の形態１に係る表示装置１０は、表示部１１と、制御部１２とにより構成される。

表示部１１は、例えば、ＬＣＤモジュールで構成され、表示セルマトリクス１１０と、照度センサ１２０とにより構成される。表示セルマトリクス１１０は、図２にその実装構造の一例が示されるように、ガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成される表示セルが、画素（画素電極１１１）単位でマトリクス状に複数形成されている。また、ガラス基板上には、画素を単位に照度センサ１２０としてのフォトセンサ（ＰＤ^＃１〜ＰＤ^＃ｎ）が設けられている。なお、表示セルにセンサが設けられる実装形態はタッチパネル等により周知である。ＰＤ^＃１〜ＰＤ^＃ｎは、センサゲート線１１３により制御され、データ線１１４を介して画素毎の照度データが読み出される。

表示セルマトリクス１１０には不図示の駆動回路も内蔵されており、例えば、制御部１２により供給される入力映像信号は、ＲＧＢ信号と、水平垂直同期信号（ＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ）に分離され、このうちＲＧＢ信号は、指定されたタイミングでＬＣＤパネルのカラム本数分並行に一度に出力される。ここで出力された信号は電圧から電流値に変換され、定電流回路によりカラムを定電流駆動する。また、ＨＳＹＮＶ，ＶＳＹＮＣはゲート駆動回路で所定の電圧に変換され、カラムで出力された定電流信号で選択された画素のオン・オフ状態を決定する。

例えば、横がｍ画素、縦がｎ画素で構成されるｍ×ｎの解像度を持つＬＣＤパネルを考える。このＬＣＤパネルは、ｍ個のソース電極１１５とｎ個のゲート電極１１６とを持つことになる。ｎ個のゲート電極１１６はソース電極１１５の１〜ｎ行を順次走査しており、ある動作時間のみソース電極１１１から送られてきた定電流信号により動作状態になる。このように、順次、１行目から最下位のｎ行目のゲート電極まで走査が切り替えられて１画面分のアドレスが完了する。表示パネルに連続的に画像を表示させるためにはこの画面走査を連続的に行う。

説明を図１に戻す。制御部１２は、映像特徴検出部１２１と、適応制御部１２２と、信号処理部１２３と、主制御部１３０とにより構成される。

映像特徴検出部１２１は、入力映像信号から適応制御に必要な特徴量を検出する機能を有する。ここで、適応制御に必要な特徴量とは、例えば、輝度の特徴量（最大値、最小値）であり、色の特徴量（彩度の平均値）である。いずれも詳細は後述する。

適応制御部１２２は、映像特徴検出部１２１および照度センサ１２０から出力される情報に基づいて、入力映像信号を画素毎の照度に適応した映像信号に変換して信号処理部１２３へ出力する。信号処理部１２３は、適応制御部１２２により適応制御された映像信号を表示セルマトリクス１１０に表示可能な信号形式に変換して表示部１１に供給する。

なお、主制御部１３０は、表示セルマトリクス１１０に供給される入力映像信号の特徴量を検出し、検出された特徴量と、照度センサ１２０から取得される照度情報とに基づき、入力映像信号のコントラストを適応的に制御する信号処理を行うために、上述した映像特徴抽出部１２１と、適応制御部１２２と、信号処理部１２３のシーケンス制御を行う。

図３はこの発明の実施の形態１に係る表示装置１０の動作を示すフローチャートである。以下、図３のフローチャートを参照しながら、図１に示す実施の形態１に係る表示装置１０の制御部１２の動作について詳細に説明する。

図３によれば、主制御部１３０は、まず、画素位置を特定するためにプログラム上に設定される変数Ｘ、Ｙを初期化する（ステップＳＴ１０１）。次に、変数Ｙに＋１加算し（ステップＳＴ１０２）、変数Ｘに＋１加算して（ステップＳＴ１０３）、表示部１１のセンサゲート線１１３を介して画素Ｘ，Ｙに該当する照度センサ１２０（ＰＤ^＃１〜^＃ｎ）の輝度情報を取得し（ステップＳＴ１０４）、取得した照度情報Ｌ（Ｘ，Ｙ）を内蔵のメモリに記憶する（ステップＳＴ１０５）。

以上の動作は、変数Ｘが水平解像度分の画素値を示す値になるまで繰り返し実行される。画素（Ｘ，Ｙ）の照度情報の取り込み、及び記憶が水平解像度に達すると（ステップＳＴ１０６“ＹＥＳ”）、変数Ｘを初期化する（ステップＳＴ１０７）。また、水平解像度に達していなければ（ステップＳＴ１０６“ＮＯ”）、変数Ｙを＋１更新して（ステップＳＴ１０２）、画素（Ｘ，Ｙ）の照度情報の取得、及び記憶が垂直解像度分の画素値を示す値になるまで、ステップＳＴ１０３のＸ＋１更新処理〜ステップＳＴ１０７のＸ初期化処理に至る一連の処理を繰り返し実行する。

変数Ｙが水平解像度に達すると（ステップＳＴ１０８“ＹＥＳ”）、主制御部１３０は、変数Ｙを初期化して映像特徴検出部１２１を起動する（ステップＳＴ１０９）。これを受けて映像特徴検出部１２１は、入力映像信号の特徴を検出する（ステップＳＴ１１０）。映像特徴検出部１２１は、特徴を検出するにあたり、入力映像信号の輝度のヒストグラムを生成し、その最大値、最小値、あるいは平均値等からなる適応制御に必要な輝度特徴信号を生成する。又は、入力映像信号から検出されるＲＧＢ信号から、色相、彩度、明度を示す信号に変換し、ここで変換された特徴量である、彩度の平均値を生成して、それぞれ適応制御部１２２に引き渡す。

続いて主制御部１３０は、変数Ｙに＋１加算する（ステップＳＴ１１１）。また、変数Ｘに＋１を加算して適応制御部１２２を起動する（ステップＳＴ１１２）。これを受けて適応制御部１２２は、映像特徴検出部１２１から引き渡された入力映像信号の特徴量と、先に内蔵メモリに記憶した照度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）とに基づく適応制御を実行し、主制御部１３０経由で信号処理部１２３を起動する（ステップＳＴ１１３）。

尚、ここでいう適応制御とは従来周知の制御方法であり、例えば、入力映像信号から検出される最大値、最小値、平均値等の輝度特徴量を隣接する画素の輝度特徴量と比較して調整量を決定し、輝度調整を行うことをいう。ここで決定される調整量は予めテーブルとして内蔵のメモリに保持してあるものとする。あるいは、入力映像信号から検出されるＲＧＢ信号から、色相、彩度、明度に変換し、ここで変換された特徴量である、例えば、彩度の平均値に応じて補正強度を算出し、それによって算出される補正係数によりγ処理することをいう。

続いて信号処理部１２３は、適応制御に基づく表示のための信号処理を実施してコントラスト調整された映像出力信号を生成し、表示部１１へ出力する（ステップＳＴ１１４）。そして、主制御部１３０は、信号処理部１２３による信号処理が水平解像度値に達したかを判定し（ステップＳＴ１１５）、未だ達していない場合は（ステップＳＴ１１５“ＮＯ”）、ステップＳＴ１１２のＸ＋１更新処理に戻り、入力映像信号の特徴及び照度情報Ｌ（Ｘ，Ｙ）に基づく画素（Ｘ，Ｙ）の適応制御（ステップＳＴ１１３）、及び画素（Ｘ，Ｙ）の信号処理（ステップＳＴ１１４）を繰り返し実行する。

以上の動作が水平解像度値分繰り返し実行されると（ステップＳＴ１１５“ＹＥＳ”）、主制御部１３０は、変数Ｘを初期化し（ステップＳＴ１１６）、更に、画素（Ｘ，Ｙ）の照度情報の取得及び内蔵メモリへの記憶が垂直解像度値分に達したか否かを判定する（ステップＳＴ１１７）。ここで、垂直解像度分の照度情報の取得及び記憶が未済の場合は（ステップＳＴ１１７“ＮＯ”）、ステップＳＴ１１２のＸ＋１更新処理に戻り、未済の垂直解像度値分の照度情報の取得及び記憶処理を繰り返し実行する。上述した処理が終了すると（ステップＳＴ１１７“ＹＥＳ”）、主制御部１３０は、変数Ｙを初期化し（ステップＳＴ１１８）、信号処理部１２３により信号処理された映像出力信号を表示部１１に供給し、コントラスト調整された映像を表示する（ステップＳＴ１１９）。

この発明の実施の形態１に係る表示装置１０によれば、表示部１１には、表示部１１を構成する画素を単位に照度センサ１２０が設けられており、この照度センサ１２０により測定された照度情報が画素毎に検出されるため、有効画面における全領域の照度情報が検出可能になる。そして、その照度情報に基づき、該当位置における画素を単位にコントラストの適応制御を実施することにより、例えば、太陽光等の外光が表示部１１の前面に直接照射された場合に、コントラスト調整がその照射領域にのみ反映され、画面全体としての視認性が向上する。又、そのコントラスト調整が他の領域には反映されないため、従来のように部分的なコントラスト調整が他の領域にも反映されて画面全体が暗くなるといった不都合が回避される。

尚、上述した実施の形態１に係る表示装置１０によれば、表示部１１として、画素を単位に照度センサ１２０を埋め込んだＬＣＤモジュールを例示して説明したが、画素単位でなく、隣接した複数画素を単位に照度センサ１２０を埋め込み、この複数画素単位でコントラスト調整を行っても良い。又、表示デバイスについてもＬＣＤに制限されるものでなく、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ等、ガラス基板上に発光素子がマトリクス状に配列されたフラットパネルの全てに適用が可能である。

又、車載用に限らず、一般のテレビジョン受像機等にも適用が可能である。尚、一般のテレビジョン受像機において、直下型バックライトを用いた場合、所定位置のバックライトの輝度制御を施す応用も考えられる。

尚、上述した実施の形態１において、制御部１２が有する機能は、全てをソフトウェアによって実現しても、あるいは少なくともその一部をハードウェアで実現してもよい。例えば、制御部１２が、照度センサ１２０から取得される照度情報に基づき、該当位置の表示セルに供給される入力映像のコントラスト調整を行なうデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現しても良く、また、少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。

この発明の表示装置は、１または複数の画素を単位に照度センサ１２０が設けられた表示モジュールを表示部１２として用い、この照度センサ１２０により測定される照度情報が画素毎に検出されるため、制御部１２では、前記単位に該当する位置の１または複数の画素毎に適応制御を実施することで、部分的なコントラストの調整を行うものである。このため、有効画面全体としての画質改善をはかる用途に利用して好適であり、特に、移動に伴い太陽光等の外光による照射により視聴環境が時々刻々変化する車載装置を含む移動体用の表示装置に用いて顕著な効果が得られる。

１０表示装置、１１表示部、１２制御部、１１０ガラス基板、１１１画素電極、１１３センサゲート線、１１４データ線、１１５ソース電極、１１６ゲート電極、１２０照度センサ（ＰＤ^＃１〜^＃ｎ）、１２１映像特徴検出部、１２２適応制御部、１２３信号処理部、１３０主制御部。

Claims

ガラス基板上に表示セルが画素単位でマトリクス状に形成された表示装置であって、
前記ガラス基板上に１または複数の画素を単位に埋め込まれ、該単位ごとの照度情報を検出する照度センサと、
前記表示セルに供給される入力映像信号の前記単位ごとの特徴量を検出するとともに、１画面分の該特徴量と、前記照度センサから取得される１画面分の前記照度情報とに基づき、前記単位ごとの前記入力映像信号のコントラストを適応的に調整する信号処理を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記制御部は、前記入力映像信号から輝度の特徴量を検出し、隣接する１または複数の表示セルの輝度特徴量と比較して調整量を決定し、輝度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記制御部は、前記入力映像信号から色の特徴量を検出し、隣接する１または複数の表示セルの色特徴量と比較してγ値を決定し、γ調整を行うことを特徴とする請求項１記載の表示装置。