JP2006243576A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置において、輝度や色度のムラの改善を図る。
【解決手段】表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトと、ある複数の情報を記憶することが可能なメモリを有する液晶表示装置において、映像信号に関係なくメモリに記憶された情報によりバックライトの部分的箇所の輝度と色度を変化させ、表示画面の輝度や色度のムラの補正を行っているので、様々な映像信号に対して表示画面のムラを補正し均一な映像を表示することが可能となるものであり、輝度と色度を変化させることができる
【選択図】図１

Description

本発明は、輝度と色度を変化させることができるバックライトを有する液晶表示パネルを用いた液晶テレビ・や液晶モニターなどの液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置などの非発光型表示装置には、画像表示素子を背面から均一な光で照射するためのバックライトと呼ばれる照明装置が配置されている。このバックライトには、液晶表示装置などの薄型化に伴いサイドライト型という方式が用いられていたが、近年では液晶表示装置の大画面化、高精細化に伴い、より高輝度のバックライトが求められるようになって来た。このため、画像表示装置の直下に蛍光管などの光源を並べて面状の光源を得る、直下型のバックライトが用いられるようになり、また軽量化や低消費電力化のために、光源としてＲＧＢ各三原色の発光が可能なＬＥＤなども用いられるようになって来た。

液晶表示装置の大型化に伴い、ランプや液晶パネルなども大型化したことにより、バックライトで使用する数多くのランプやＬＥＤの輝度や色温度が同じものを使用することや、大面積の液晶パネルをムラなく製造することが困難なため、液晶表示装置の表示画面に輝度や色度のムラのない液晶表示装置を製造するのは非常に困難である。

このような問題を解決する方法として、例えば、特開平８−３１３８７９号公報には、表示画像のムラを検出器で検出して、表示させる映像にムラがなくなるように信号処理を行うことで、ムラ補正を行う技術が公開されている。この公報に開示されている従来のムラ補正方法は、液晶表示パネルで表示されている画面を複数に分割し、そのエリアごとの輝度と色度を検出器で検出して、各エリアの輝度と色度が同一となるように映像信号処理を行い各エリアの表示映像を補正することでムラの補正を行っている。
特開平８−３１３８７９号公報

しかしながら、従来ではムラの補正をする際、表示画面のムラ検出結果を基に、映像信号を補正して表示画像が均一になるようにしているが、例えば、映像信号が黒表示の場合映像信号でムラ補正を行うと、表示画面の平均輝度よりも明るい箇所を平均輝度に合わせるため映像信号をさらに下げることができないので、必然的に映像信号を上げ検出された各エリアの最も暗い箇所よりも明るい箇所に合わせて補正を行わなければならない。つまり、あるエリアでは本来表示できる黒の輝度よりも映像信号のレベルを上げ、明るく表示しなければならない。また、白を表示する場合も同様に、ムラを補正するためには各エリアの最も明るい箇所に輝度を合わせることができないので、映像信号を下げ検出された各エリアの最も暗い箇所に合わせて補正を行わなければならない。つまり、あるエリアでは本来表示できる白の輝度よりも映像信号のレベルを下げ、暗く表示しなければならない。これにより黒では表示画面の平均輝度が上がり、また白では表示画面の平均輝度が下がるため、コントラストが低下してしまうという影響が生じる。

この課題を解決するために本発明は、映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトと、ある情報を複数記憶することが可能なメモリと、前記メモリの値により前記バックライトを制御するバックライト制御手段を備え、
前記メモリに記憶された補正量に基づいて液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置

本願第１の発明による液晶表示装置を用いれば、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトとある複数の情報を記憶することが可能なメモリを有する液晶表示装置において、映像信号に関係なくメモリに記憶された情報によりバックライトの部分的箇所の輝度と色度を変化させ、表示画面の輝度や色度のムラの補正を行っているので、様々な映像信号に対して表示画面のムラを補正し均一な映像を表示することが可能となる。また液晶表示装置の生産において、液晶表示パネルやバックライトの不良率を減少させ生産効率の向上が可能となる。

本願第２の発明による液晶表示装置を用いれば、表示画面の輝度と色度のムラを検出する検出器により得た情報からそのムラの補正するための補正量をその都度求め、メモリに記憶する補正量を変更することにより、様々な状況下において変化する液晶表示画面のムラを補正し均一な映像を表示することが可能となる。

本願第３の発明による液晶表示装置を用いれば、入力された映像信号の平均輝度を検出し、その値に応じてバックライトの部分的箇所の輝度と色度を変化させ、表示画面の輝度や色度のムラの補正を行っているので、様々な映像信号に対して表示画面のムラを補正し均一な映像を表示することが可能となる。

本願第４の発明による液晶表示装置を用いれば、入力された映像信号の平均輝度を検出し、その値に応じてバックライトと映像信号が表示される表示画面の部分的箇所の輝度と色度を連動させて変化させ表示画面の輝度や色度のムラの補正を行っているので、様々な映像信号に対して表示画面のムラを補正し均一な映像を表示し、且つ消費電力の低減をすることが可能となる。

映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させるバックライトと、ある情報を複数記憶するメモリと、前記メモリの値により前記バックライトを制御するバックライト制御手段を備えた液晶表示装置において、
前記メモリに記憶された補正量に基づいて前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置である。

以下に、本願第１の発明の実施例について、図１を用いて説明する。

図１に示すこの液晶表示装置１００は映像信号を表示させる液晶表示パネル５１と、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させるバックライト５２と、ある情報を複数記憶するメモリ１０と、前記メモリの値により前記バックライトを制御するバックライト制御回路１１を備えている。

以上のような構成をした液晶表示装置において、例えば、液晶パネル５１に映像信号として映像信号レベル（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（１０％、１０％、１０％）のような映像信号ａが画面全体に表示された場合を考える。

まず、従来までの液晶表示画面のムラを補正する方法の詳細は特開平８−３１３８７９号公報に説明されているので、ここでは簡単に図２を用いて説明する。図２に示す液晶表示装置の構成は、本発明の液晶表示装置と基本的な構造は同様で本発明のバックライト制御回路が信号制御回路となっており映像信号を補正することでムラの補正を行っている。図２（ａ）に示す液晶表示装置の液晶パネル５１に前記映像信号ａが表示されている場合、例えば図２（ｂ）に示すように表示画面を４つに分割した時、前記液晶パネル５１固有のムラとして、各エリアの輝度比率が（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）＝（１：１．１：０．９：１）であったとすると、メモリ１０にはこのムラを補正するための補正量が記憶されている。この補正量により信号制御回路５００はエリアＢの輝度を下げ、またエリアＣの輝度を上げるようにエリアＢとエリアＣの信号処理が行われる。つまり、前記液晶表示パネル５１の各エリアごとの輝度比が異なる映像信号が表示し表示画像が均一になるようにしている。また、信号制御回路５００により映像信号画面全体の平均輝度に合わせるように補正が行われる。これにより輝度のムラを補正することができる。また、色度のムラも同様に信号のＲＧＢの比率を変えることで補正を行うことが可能である。

しかしながら映像信号として映像信号レベル（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（０％、０％、０％）のような黒の映像信号ｂが画面全体に表示された場合、前記液晶パネル５１固有の各エリアの輝度比率が（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）＝（１：１．１：０．９：１）であると、同様に補正処理を行うとエリアＢの輝度はこれ以上映像信号レベルを下げることができないので、ムラのない均一な表示をすることができない。またムラのない均一な表示をするためには、エリア内の最大輝度となるエリアＢの輝度に合わせて補正を行う必要がある。これにより画面全体の平均輝度が上がりコントラストが悪くなるという弊害が生じる。また映像信号レベルが（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（１００％、１００％、１００％）の白表示のときも同様に、ムラのない均一な表示をするためには画面全体の平均輝度を下げなければならない。

そこで、このような映像信号ｂが入力された場合について、本発明の液晶表示装置の動作を図１を用いて説明する。まず本発明の液晶装置の場合では、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトを用いている。表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトの駆動方法としては特開平８−１５２８５６号公報に説明されているようなＬＥＤバックライトなどがある。ここでは詳細な説明は省略する。これにより、映像信号レベルに影響されることなく表示画面のムラをバックライトの輝度をエリアごとに補正することでムラの補正が可能となる。詳しく説明すると、映像信号レベル（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（０％、０％、０％）のような黒の映像信号ｂが画面全体に表示された場合、液晶パネル５１固有のムラとして、各エリアの輝度比率が（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）＝（１：１．１：０．９：１）であったとすると、メモリ５１に記憶された補正量をもとにエリアＢの輝度を下げ、エリアＣの輝度を上げるように、バックライトの制御することで映像信号に影響することなく、コントラストを悪化させずにムラのない均一な表示をすることが可能でとなる。

本願第２の発明は、第１の発明のメモリの値には、表示画面の輝度と色度分布を検出する輝度・色度検出手段と、前記検出手段から前記液晶表示画面の輝度と色度を補正するための補正量を検出する補正量検出手段により得られる補正量を複数記憶することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明の液晶表示装置のムラを補正する方法は実施例１で説明したものと同様であるので補正方法についての説明は省略し、メモリに記憶するデータの検出方法について図３を用いて説明する。液晶パネル５１の表示画面の輝度と色度の分布を輝度・色度検出器８０により検出し、検出されたデータよりムラ特徴量検出回路８１によりムラを補正するための補正量を算出する。算出されたムラ補正量をメモリ１０に記憶させる。このメモリに記憶する補正量をその都度求め、メモリに記憶する補正量を随時変更することにより、様々な状況下において変化する液晶表示画面のムラを補正することができ、均一な映像を表示することが可能となる。

本願第３の発明は、映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトと、ある情報を複数記憶することが可能なメモリと、入力された映像信号より前記液晶表示パネルで表示される映像の輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記メモリで記憶されている補正量と前記輝度検出手段から得られる輝度情報をもとにバックライトを制御する制御手段を備えた液晶表示装置において、前記制御手段は前記輝度情報検出手段から得られる輝度情報に応じて、前記メモリに記憶された最適な補正量を抽出し、前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置である。

本発明の液晶表示装置は実施例１で説明した液晶表示装置に入力された映像信号Ｉの輝度を検出する輝度検出手段１２と得られた輝度情報により、メモリ１０から適切な補正量を抽出して、バックライト制御手段１１を制御する制御手段１３を追加したものである。そのため、ムラの補正方法に関する説明は実施例１で説明したものと同様であるので省略する。

液晶画面に表示されるムラには、液晶パネルを製造する際に起因するムラや、光源に用いるランプやＬＥＤの発光特性のバラツキによる不均一性から来るムラなど様々である。その中でも、一般的に使用されている液晶表示パネルの中には表示する映像信号のレベルにより表示画面のムラの分布が変化するものがある。このような液晶表示パネルの場合、本発明による液晶表示装置によりムラの補正を行うことが可能である。その方法としては、メモリ１０に様々な信号レベルの映像を表示した際に発生するムラを補正するための補正量をあらかじめ記憶しておく。入力された映像信号Ｉの輝度の情報を輝度検出回路１２で検出する。検出された輝度の情報を基に、制御手段１３は各エリアの平均輝度が、検出された輝度になるようなバックライトの補正量をメモリから抽出する。この抽出された補正量によりバックライトを制御し均一な映像を表示することが可能となる。つまり、入力された映像信号Ｉの信号レベルの変化によりムラの分布が変化するような液晶表示パネルの場合でも、様々な映像信号Ｉに対して均一な表示をすることが可能となる。

本願第４の発明は、入力された映像信号を変換する映像変換手段と、変換された映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトと、ある情報を複数記憶することが可能なメモリと、入力された映像信号より前記液晶表示パネルで表示される映像の輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記メモリで記憶されている補正量と前記輝度検出手段から得られる輝度情報をもとにバックライト制御手段と映像信号変換手段を制御する制御手段を備えた液晶表示装置において、前記制御手段は前記輝度情報検出手段から得られる輝度情報に応じて、前記メモリに記憶された最適な補正量を抽出し、前記バックライト制御手段と前記映像信号変換手段を連動させて制御し、前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置である。

本発明の液晶表示装置は実施例３で説明した液晶表示装置の構成に、入力された映像信号を変換する映像信号変換手段１４を追加したものである。そのため、本発明の液晶表示装置の動作に関する説明で実施例１または実施例３で説明したものと同様の部分は省略する。本発明の液晶表示装置の動作について、図５を用いて説明する。制御手段１３は実施例３の場合、輝度検出手段１２で得られた輝度情報をもとに、メモリ１０から適切な補正量を抽出し、その補正量によりバックライトを制御していた。本発明の制御手段１３は輝度検出手段１２で得られた輝度情報をもとに、メモリ１０から適切な補正量を抽出し、その補正量と輝度情報を基にバックライト制御手段１１と映像信号変換手段１４を連動させて制御して均一な映像表示を実現する。図６を用いて、具体的な動作の説明をする。図６は液晶表示画面のある箇所を４つのエリアに分割したものである。液晶表示パネル固有の特性として、映像信号ａの信号レベルが（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（０％、０％、０％）の黒表示の時、各エリアの輝度比が（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）＝（１：１．１：０．９：１）で、また映像信号ｃの信号レベルが（ｒ１、ｇ１、ｂ１）＝（１０％、１０％、１０％）の表示の時、各エリアの輝度比が（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）＝（１：１．１：１：０．９）であったとする。実施例３で説明した液晶表示装置では、
映像信号ａが入力された場合、エリアＢの輝度を下げ、エリアＡの輝度を上げるようにバックライトが制御され、ムラの補正を行っている。また映像信号ｂが入力された場合、エリアＢの輝度を下げ、エリアＤの輝度を上げるようにバックライトが制御され、ムラの補正を行っている。本発明の請求項４記載の液晶表示装置では、映像信号ａが入力された場合では、実施例１または実施例３と同様にエリアＢの輝度を下げ、エリアＡの輝度を上げるようにバックライトを制御し、ムラの補正を行うが、映像信号ｂが入力された場合は異なる制御を行う。映像信号ｂが入力された場合、まず、エリアＢは輝度を下げるようにエリアＢのバックライトの輝度を下げるが、エリアＤではエリアＤの輝度が上がるようにエリアＤの映像信号のゲインを上げ輝度が上がるように制御を行う。これにより、エリアＤのバックライトの輝度を上げずに、映像信号のゲインを上げることで輝度を上げ、均一な表示をすることが可能となる。さらに、通常、エリアＤではバックライトの輝度を上げてムラの補正を行っていたが、バックライトの輝度を上げずに映像信号を上げるようにして、バックライトと映像信号を連動させムラ補正をすることによりバックライト電力を低減することが可能になる。

本発明にかかる液晶表示装置は、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させることが可能なバックライトと、ある複数の情報を記憶することが可能なメモリを有する液晶表示装置において、映像信号に関係なくメモリに記憶された情報によりバックライトの部分的箇所の輝度と色度を変化させ、表示画面の輝度や色度のムラの補正を行っているので、様々な映像信号に対して表示画面のムラを補正し均一な映像を表示することが可能となるものであり、輝度と色度を変化させることができるバックライトを有する液晶表示パネルを用いた液晶テレビ・や液晶モニターなどの液晶表示装置等において有用である。

本発明の実施例１におけるムラの補正行うための回路動作を説明する図 従来のムラ補正を行うための回路動作を説明する図 本発明の実施例２におけるムラの補正行うための回路動作を説明する図 本発明の実施例３におけるムラの補正行うための回路動作を説明する図 本発明の実施例４におけるムラの補正行うための回路動作を説明する図 本発明の実施例４に回路動作を説明する参考図

符号の説明

１０ メモリ
１１ バックライト制御回路
１２ 輝度検出回路
１３ ＣＰＵ
１４ 映像信号変換回路
５１ 液晶パネル
５２ バックライト
８０ 輝度・色度分布検出器
８１ ムラ特徴量検出回路

Claims (4)

1. 映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させるバックライトと、前記輝度と前記色度の補正量を複数記憶するメモリと、前記補正量により前記バックライトを制御するバックライト制御手段を備えた液晶表示装置において、
   前記制御手段は前記補正量に基づいて前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置。
2. 前記メモリには、表示画面の輝度と色度分布を検出する輝度・色度検出手段と、前記検出手段から前記液晶表示画面の輝度と色度を補正するための補正量を検出する補正量検出手段により得られる補正量を複数記憶することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させるバックライトと、前記輝度と前記色度の補正量を複数記憶するメモリと、前記映像信号より前記液晶表示パネルで表示される映像の輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記補正量と前記輝度検出手段から得られる前記輝度情報をもとにバックライトを制御する制御手段を備えた液晶表示装置において、
   前記制御手段は前記輝度情報検出手段から得られる前記輝度情報に応じた前記補正量をメモリから抽出し、前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置。
4. 入力された映像信号を変換する映像変換手段と、変換された映像信号を表示させる液晶表示パネルと、表示画面の部分的箇所の輝度と色度を変化させるバックライトと、前記輝度と前記色度の補正量を複数記憶することが可能なメモリと、前記映像信号より前記液晶表示パネルで表示される映像の輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記メモリで記憶されている前記補正量と前記輝度検出手段から得られる前記輝度情報をもとにバックライト制御手段と映像信号変換手段を制御する制御手段を備えた液晶表示装置において、
   前記制御手段は前記輝度情報検出手段から得られる前記輝度情報に応じた補正量を前記メモリから抽出し、前記バックライト制御手段と前記映像信号変換手段を連動させて制御し、前記液晶表示パネルの表示画面の輝度と色度を調整することを特徴とした液晶表示装置。

Images