JP2006078736A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライトの輝度を制御することなく、周囲の明るさの違いによる液晶パネルの明るさの感じ方を改善する。
【解決手段】 映像信号に応じた映像を表示する液晶パネルを有する液晶表示装置２０と、液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正する映像処理部１０を備える。映像処理部１０は、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させることで液晶パネルの液晶の透過率を変化させ液晶パネルの輝度特性を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像信号に応じた映像を液晶パネルに表示する液晶表示装置を備えた画像表示装置に関する。

液晶パネルを備えた画像表示装置は、車載用ナビゲーション装置、テレビ、パーソナルコンピュータ等に広く利用されている。

このような画像表示装置は、周囲の明るさによってユーザの画面の明るさの感じ方が異なる。例えば、画像表示装置の画面に同じ明るさの映像が表示されていても、昼間のように周囲が明るければ画面は暗く感じられ、夜間のように周囲が暗ければ画面は明るく感じられる。

そこで、液晶パネルの周囲の照度を検出し、液晶パネルの周囲の照度に応じて液晶パネルのバックライトの輝度を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１７５２３２号公報

しかし、特許文献１に記載の発明のように、周囲の照度に応じて液晶パネルのバックライトの輝度を制御すると、バックライトの輝度を高くした場合に、バックライトの消費電流が増加し、液晶パネルの温度が上昇してしまうといった問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、バックライトの輝度を制御することなく、周囲の明るさの違いによる液晶パネルの明るさの感じ方を改善することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１〜５に記載の発明では、映像信号に応じた映像を液晶パネルに表示する液晶表示装置と、液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正する補正手段と、を備えたことを特徴としている。

このように、補正手段は、液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正するので、バックライトの輝度を制御することなく、周囲の明るさの違いによる液晶パネルの明るさの感じ方を改善することができる。

上記した補正手段は、請求項２に記載の発明のように、前記前記映像信号を前記明るさ情報により信号変換して前記液晶パネルの輝度特性を補正する映像処理手段とすることができる。

この場合、請求項３に記載の発明のように、映像処理手段は、液晶パネルの周囲が明るい場合には暗い場合と比較して、液晶パネルの輝度の低い領域の変化量を大きくするように映像信号を信号変換する。これにより、ＬＣＤパネルの輝度を全体的に明るくすることができる。また、請求項４に記載の発明のように、映像処理手段は、液晶パネルの周囲が暗い場合には明るい場合と比較して、液晶パネルの輝度の高い領域の変化量を大きくするように映像信号を信号変換する。これにより、ＬＣＤパネルの輝度を全体的に暗くすることができる。

また、請求項５に記載の発明では、映像処理手段は、明るさ情報と予め定められた複数の閾値とを比較して液晶パネルの周囲の明るさレベルを判定する明るさレベル判定手段と、明るさレベル毎に映像信号を信号変換する変換値を記憶した記憶手段とを備え、明るさレベル判定手段にて判定された明るさレベルに応じた変換値を用いて映像信号を信号変換することを特徴としている。

したがって、記憶手段に記憶した変換値により、映像信号を任意に信号変換することができる。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を図１に示す。画像表示装置１は、車両に搭載され、映像処理部（映像処理手段）１０と液晶表示装置２０を備えている。液晶表示装置２０は、映像信号として入力されるＮＴＳＣ信号に応じた映像を液晶パネルに表示する周知のものである。本実施形態では、明るさ情報に基づいてＮＴＳＣ信号を信号変換する映像処理部１０を設け、この映像処理部１０で信号変換されたＮＴＳＣ信号によって液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正する。

映像処理部１０には、液晶パネルの周囲の明るさを検出する明るさ情報として輝度センサから検知信号が入力される。なお、この輝度センサは、車室内の液晶表示装置２０の液晶パネルの近辺に設置されている。また、映像処理部１０には、映像信号としてテレビチューナー（図示せず）からＮＴＳＣ信号が入力される。

このＮＴＳＣ信号のレベル（電圧）と輝度レベルの関係は、図２に示すようになっている。なお、最高輝度の「白」と最低輝度の「黒」の間の輝度を中間調といい、中間調の段数の数を階調という。この階調は用途に応じて、１６階調、６４階調、２５６階調などが用いられる。

映像処理部１０は、明るさ情報に基づいて液晶表示装置２０の周囲の明るさのレベルを判定し、明るさのレベルに応じて映像信号として入力されるＮＴＳＣ信号を信号変換して液晶表示装置２０へ出力する。

液晶表示装置２０は、液晶駆動回路および液晶パネルを備え、映像処理部１０によって信号変換されたＮＴＳＣ信号に応じた映像を液晶パネルに表示する。

図３に、図２に示したＮＴＳＣ信号が映像処理部１０に入力された場合の液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性を示す。図３に示すように、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、液晶表示装置２０の周囲の明るさレベルに応じて５段階で切り替わる。

また、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、液晶表示装置２０の周囲が明るい場合、図３の1)に示すように、白を潰し気味にして中間調を明るく見せるような特性となり、液晶表示装置２０の周囲が暗い場合、図３の5)に示すように、黒を潰し気味にして中間調を暗く見せるような特性となる。

次に、映像処理部１０のブロック構成について説明する。映像処理部１０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ等を備えた通常のコンピュータとして構成されている。

図４に、映像処理部１０のブロック構成を示す。映像処理部１０は、Ａ／Ｄ変換部１１、演算処理部１２、Ｄ／Ａ変換部１３の各ブロックを備えている。Ａ／Ｄ変換部１１およびＤ／Ａ変換部１３のデジタル信号処理は、多ビットで処理するようになっているが、ここでは説明の簡略化のため、Ａ／Ｄ変換部１１によって変換されるデジタル信号のビット数を２ビット、Ｄ／Ａ変換部１３に入力されるデジタル信号のビット数を３ビットとして各ブロックの動作について説明する。

Ａ／Ｄ変換部１１は、図５に示すように映像信号として入力されるアナログのＮＴＳＣ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして２ビットのデジタル信号に変換する。

演算処理部１２は、輝度センサから入力される検知信号と予め定められた複数の閾値とを比較して車室内の明るさのレベルを判定する。

また、映像処理部１０のＲＯＭには、図６に示すように液晶表示装置２０の周囲の明るさのレベル毎に入力データ（２ビット）と出力データ（３ビット）の対応関係を示す変換テーブルが予め記憶されている。この変換テーブルは、映像信号を信号変換する変換値として映像処理部１０のＲＯＭ（記憶手段）に記憶されている。

演算処理部１２は、液晶表示装置２０の周囲の明るさのレベルに基づき、これらの変換テーブルを用いてデータ変換を行い、デジタル信号（３ビット）を出力する。演算処理部１２は、このように、ＮＴＳＣ信号を信号変換する。また、映像処理部１０のＲＯＭに記憶した変換値の設定により、映像信号を任意に信号変換することができるようになっている。

Ｄ／Ａ変換部１３は、図７に示すように演算処理部１２から入力されるデジタル信号（３ビット）をアナログ信号に変換して液晶表示装置２０へ出力する。

このように、映像処理部１０は、液晶表示装置２０の周囲の明るさのレベルに基づいて、映像信号を信号変換して液晶表示装置２０へ出力する。

図８に、液晶表示装置２０における液晶パネルの液晶の一対の電極間に印加される電圧Ｖに対する液晶パネルの液晶の透過率Ｔの特性（いわゆるＶ−Ｔ特性）を示す。図８に示すように、液晶パネルの液晶の透過率Ｔは電圧Ｖが小さいほど高く、電圧Ｖが大きいほど低くなっている。すなわち、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度は電圧Ｖが小さいほど明るく、電圧Ｖが大きいほど暗くなる。

なお、本実施形態において、液晶パネルの液晶の一方の電極には映像処理部１０によって信号変換されたＮＴＳＣ信号の電圧が印加され、液晶パネルの液晶の他方の電極（コモン電極）には一定パターンのコモン電圧が印加されるようになっており、液晶表示装置２０の液晶パネルの液晶の透過率は、映像処理部１０によって信号変換されたＮＴＳＣ信号に応じて変化するようになっている。

図９に、図４に示した演算処理部１２によるデータ変換処理のフローチャートを示す。映像処理部１０のＣＰＵは、画像表示装置１の電源がオンすると、定期的に図２に示すデータ変換処理を行う。

まず、輝度センサから入力される検知信号に基づいて明るさ情報を取得する（Ｓ２０２）。

次に、取得した明るさ情報と予め定められた複数の閾値を比較して、車室内の明るさレベルを判定する。具体的には、最も明るいレベルを「明るさレベル＝１」、最も暗いレベルを「明るさレベル＝５」として、車室内の明るさが５段階の明るさレベルの中のどのレベルに該当するかを判定する（Ｓ２０４）。なお、このステップ２０４の処理が、明るさ情報と予め定められた複数の閾値とを比較して液晶パネルの周囲の明るさレベルを判定する明るさレベル判定手段を構成している。

ここで、車室内の明るさが「明るさレベル＝１」に該当すると判定した場合、映像処理部１０のＲＯＭに記憶された変換テーブルの中から明るさレベル＝１に対応する変換テーブルを選択する（Ｓ２０５）。次に、選択した変換テーブル（明るさレベル＝１）に基づく信号変換を行い（Ｓ２１０）、本処理を終了する。

また、Ｓ２０４において、車室内の明るさが「明るさレベル＝２」に該当すると判定した場合、映像処理部１０のＲＯＭに記憶された変換テーブルの中から明るさレベル＝２に対応する変換テーブルを選択する（Ｓ２０６）。そして、選択した変換テーブル（明るさレベル＝２）に基づく信号変換を行い（Ｓ２１０）、本処理を終了する。

同様に、Ｓ２０４において、車室内の明るさが「明るさレベル＝３」、「明るさレベル＝４」、「明るさレベル＝５」に該当すると判定した場合、それぞれＳ２０７、Ｓ２０８、Ｓ２０９へ進み、明るさレベルに対応する変換テーブルを映像処理部１０のＲＯＭに記憶された変換テーブルの中から選択し（Ｓ２０９）、本処理を終了する。

次に、映像処理部１０から出力される映像信号と液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性の関係について説明する。

図１０に、図９のデータ変換処理によって信号変換された映像信号の電圧特性（左側）と液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性（右側）の関係を示す。（ａ）は、「明るさレベル＝３」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合、（ｂ）は、「明るさレベル＝１」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合、（ｃ）は、「明るさレベル＝５」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合における各特性を示している。

図１０（ａ）に示すように、「明るさレベル＝３」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合、映像処理部１０は、入力される映像信号と同様の特性の映像信号を出力する。この場合、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、図１０（ａ）の右側に示すような輝度特性となる。

また、図１０（ｂ）に示すように、「明るさレベル＝１」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合、映像処理部１０は、図１０（ｂ）の左側に示す特性の映像信号を出力する。このように液晶パネルの周囲が明るい場合、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、図１０（ｂ）の右側に示すような輝度の低い領域の変化量が大きく輝度の高い領域の変化量が小さくなるような特性となる。すなわち、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、白を潰し気味にして中間調を明るく見せるような特性となり、全体的に明るい特性となる。

また、図１０（ｃ）に示すように、「明るさレベル＝５」に対応する変換テーブルを用いてデータ変換された場合、映像処理部１０は、図１０（ｃ）の左側に示す特性の映像信号を出力する。このように液晶パネルの周囲が暗い場合、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、図１０（ｃ）の右側に示すような、輝度の低い領域の変化量が小さく輝度の高い領域の変化量が大きくなるような特性となる。すなわち、液晶表示装置２０の液晶パネルの輝度特性は、黒を潰し気味にして中間調を暗く見せるような特性となり、全体的に暗い特性となる。

上記したように、画像表示装置１は、映像信号に応じた映像を液晶パネルに表示する液晶表示装置２０と、液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正する映像処理部１０を備えている。

このように、映像処理部１０は、液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正するので、バックライトの輝度を制御することなく、周囲の明るさの違いによる液晶パネルの明るさの感じ方を改善することができる。

また、映像処理部１０は、液晶パネルの液晶の透過率を変化させるので、バックライトの輝度を制御する場合のような消費電流の増加や液晶パネルの温度上昇は問題とならない。

また、映像処理部１０のＣＰＵは、液晶パネルの周囲が明るい場合には暗い場合と比較して、液晶パネルの輝度の低い領域の変化量が大きくなるように映像信号を信号変換する。これにより、液晶パネルの輝度を全体的に明るくすることができる。

また、映像処理部１０のＣＰＵは、外部環境が暗い場合には明るい場合と比較して、液晶パネルの輝度の高い領域の変化量が大きくなるように映像信号を信号変換する。これにより、液晶パネルの輝度を全体的に暗くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、車両に搭載される画像表示装置を例に示したが、例えば、携帯型の画像表示装置や据置型の画像表示装置に適用してもよい。

また、上記実施形態では、車室内の液晶表示装置２０の近辺に輝度センサが設置された例を示したが、例えば、画像表示装置の一部に輝度センサが設けられた構成としてもよい。また、液晶パネルの周囲の明るさ情報として、輝度センサからの検知信号を用いた例を示したが、輝度センサに限定されるものではなく、例えば、照度センサ、日射センサ等からの信号を用いてもよい。

また、上記実施形態では、液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて液晶パネルの輝度特性を補正する補正手段として、映像信号を明るさ情報により信号変換する映像処理部１０を用いるものを示したが、液晶パネルの周囲の明るさ情報に基づいて液晶パネルの液晶のコモン電極のコモン電圧を変化させる手段を用いるようにしてもよい。この場合、例えば、明るさレベルに基づいて液晶パネルの液晶のコモン電極のコモン電圧を変化させる回路を備えるように構成すればよい。

また、上記実施形態において、画像表示装置１に映像信号としてテレビチューナからＮＴＳＣ信号が入力される例を示したが、テレビチューナからの映像信号に限定されるものではなく、例えば、ナビゲーション装置の地図表示のための映像信号が入力されるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、車室内の明るさレベルを５段階で判定する例を示したが、これらの段数の限定されるものではない。

また、上記実施形態において、変換テーブルを用いて映像信号を信号変換する例を示したが、明るさ情報に応じて予め用意された複数の補正係数を用いて映像信号を信号変換してもよい。

なお、図９に示すフローチャートの各ステップの処理は、それぞれの機能を実現する手段として把握されるものであり、信号処理部１０としては、上記した実施形態に示すようなソフトウェアによって構成されるものに限らず、ハードウェアにより構成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。 映像信号としてのＮＴＳＣ信号の輝度レベル特性を示す図である。 液晶表示装置の液晶パネルの輝度特性を示す図である。 映像処理部１０のブロック構成を示す図である。 Ａ／Ｄ変換部によるＡ／Ｄ変換についての説明図である。 変換テーブルの説明図である。 演算処理部から出力されるデジタル信号の電圧特性を示す図である。 液晶表示装置の液晶パネルの液晶のＶ−Ｔ特性を示す図である。 演算処理部によるデータ変換処理を示すフローチャートチャートである。 映像出力信号の電圧特性と液晶表示装置の液晶パネルの輝度特性の関係を示す図である。

符号の説明

１…画像表示装置、１０…映像処理部、１１…Ａ／Ｄ変換部、１２…演算処理部、
１３…Ｄ／Ａ変換部、２０…液晶パネル。

Claims (5)

1. 映像信号に応じた映像を液晶パネルに表示する液晶表示装置と、
   前記液晶パネルの周囲の明るさを検出するセンサからの明るさ情報に基づき、前記液晶パネルの液晶の一対の電極間の電圧を変化させて前記液晶パネルの輝度特性を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記補正手段は、前記映像信号を前記明るさ情報により信号変換して前記液晶パネルの輝度特性を補正する映像処理手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記映像処理手段は、前記液晶パネルの周囲が明るい場合には暗い場合と比較して、前記液晶パネルの輝度の低い領域の変化量を大きくするように前記映像信号を信号変換することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記映像処理手段は、前記液晶パネルの周囲が暗い場合には明るい場合と比較して、前記液晶パネルの輝度の高い領域の変化量を大きくするように前記映像信号を信号変換することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
5. 前記映像処理手段は、前記明るさ情報と予め定められた複数の閾値とを比較して前記液晶パネルの周囲の明るさレベルを判定する明るさレベル判定手段と、前記明るさレベル毎に前記映像信号を信号変換する変換値を記憶した記憶手段とを備え、前記明るさレベル判定手段にて判定された明るさレベルに応じた前記変換値を用いて前記映像信号を信号変換することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の画像表示装置。

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