JP2023120976A - 表示装置及び表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示輝度の変化により面内の温度分布が変化した場合において、輝度補正の誤差を抑制する。
【解決手段】表示装置は、それぞれに光源が配置された複数の制御領域の前記光源を発光させるよう制御する発光手段と、前記光源から発せられた光を変調することで画像を表示する表示手段と、前記複数の制御領域のそれぞれの制御領域での温度を検出する検出手段と、前記制御領域での実際の輝度を推定する基準となる基準領域における検出温度の変化に応じた輝度変化、及び前記基準領域での検出温度に応じた輝度に対する前記制御領域での検出温度に応じた相対輝度の変化に基づいて、前記制御領域における実際の輝度を推定する輝度推定手段と、前記輝度推定手段によって推定された前記制御領域の推定輝度に基づいて、前記制御領域の前記光源の輝度を補正する輝度補正手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置及び表示装置の制御方法に関する。

液晶表示装置では、バックライトモジュールの光源として用いられるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の温度変化による当該ＬＥＤの輝度変化を抑える制御を行っている。この制御では、数百以上とある複数のＬＥＤのそれぞれの輝度変動を抑制するために、十数個の安価な輝度センサを用いて各ＬＥＤの明るさを検出している。

近年、ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）規格が制定され、ＨＤＲ規格に対応する表示装置で１０００ｎｉｔ以上の高輝度が要求されるようになってきた。ＨＤＲ規格に対応する液晶表示装置では、従来のＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｒａｎｇｅ）規格対応モデルよりもバックライトモジュールに用いるＬＥＤは増加する。

ＬＥＤを増やすと、バックライトモジュールに搭載された基板におけるＬＥＤの実装密度が増すため、基板上に複数の輝度センサを実装することが困難な場合がある。この場合、液晶表示装置は、輝度センサよりも小さい温度センサを基板上に搭載し、検出した温度に応じてＬＥＤの輝度変化を補正することが考えられる。

特許文献１では、面状光源に配列された複数の発光素子の位置情報に対する温度分布特性を示す補正テーブルを用意し、温度分布特性に基づいて発光素子の光度を制御する技術を開示している。

特開２０１３－５５０４０号公報

表示輝度（表示装置の光源として用いられるＬＥＤの発光輝度）の変化によってファンの回転数が上昇し放熱特性が変化した場合、温度センサによって検出される温度値は、実際のＬＥＤ発熱温度と異なることが想定される。高輝度表示では、低輝度表示よりも面内温度分布が大きく変化するため、ＬＥＤの実際の発熱温度は、検出温度と誤差が生じる。したがって、温度センサで検出された温度を用いて輝度を制御すると、面内の温度変化による温度センサへの影響が加味されず、安定した輝度制御は困難な場合がある。

本発明は、表示輝度の変化により面内の温度分布が変化した場合において、輝度補正の誤差を抑制する表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、
それぞれに光源が配置された複数の制御領域の前記光源を発光させるよう制御する発光手段と、
前記光源から発せられた光を変調することで画像を表示する表示手段と、
前記複数の制御領域のそれぞれの制御領域での温度を検出する検出手段と、
前記制御領域での実際の輝度を推定する基準となる基準領域における検出温度の変化に
応じた輝度変化、及び前記基準領域での検出温度に応じた輝度に対する前記制御領域での検出温度に応じた相対輝度の変化に基づいて、前記制御領域における実際の輝度を推定する輝度推定手段と、
前記輝度推定手段によって推定された前記制御領域の推定輝度に基づいて、前記制御領域の前記光源の輝度を補正する輝度補正手段と
を有することを特徴とする。

本発明によれば、表示輝度の変化により面内の温度分布が変化した場合において、輝度補正の誤差を抑制することができる。

実施形態１に係る表示装置のブロック図である。 実施形態１に係る制御領域の模式図である。 基準領域の温度に対する輝度変化特性を示すテーブルを例示する図である。 制御領域の温度に対する相対輝度特性を示すテーブルを例示する図である。 面内温度の温度変化を示す図である。 実施形態１の変形例３に係る表示装置のブロック図である。 実施形態２に係る表示装置のブロック図である。 実施形態２に係る相対輝度特性を示すテーブルを例示する図である。

＜実施形態１＞
一般にディスプレイ製品の温度特性として、ディスプレイの面内で温度ムラが発生することが知られている。温度ムラは、主にＬＥＤ光源から発生する熱が放熱板を介して外部に逃げていく際、面内の放熱特性が均一にならないために発生する。

例えば、ファンを用いて放熱する場合、ＬＥＤの発光輝度を上げると、面内温度の上昇に伴ってファンの回転数も上昇する。ファンの回転数が上昇することで、放熱特性は空気が流れる方向に沿って変化し、面内温度分布も放熱特性に応じて変化する。また、面内の温度差は、熱特性として画面の上下方向につくことが知られている。

このように表示輝度を上げるとファンの回転数が上昇し、放熱特性が変化することで、画面周辺部で発生した熱は逃げやすくなる。画面周辺部では熱が逃げやすいため画面中央部との温度差が大きくなり、画面周辺部で温度センサにより検出した温度（以下、検出温度、センサ温度とも称される）は、実際のＬＥＤ発熱温度とは異なる場合がある。実際のＬＥＤ発熱温度と検出温度との誤差がある場合、検出温度に基づいて補正した輝度は、実際のＬＥＤ発熱温度に基づいて補正した場合と誤差が生じてしまう。

表示輝度が変化した場合、環境温度（表示装置が置かれた場所の雰囲気温度）が変わることで、検出温度は、実際のＬＥＤ発熱温度と誤差を生じる場合がある。例えば、環境温度が２３℃で１００ｎｉｔの輝度で表示させた場合、及び環境温度が１５℃で１０００ｎｉｔの輝度で表示させた場合を検討する。

１０００ｎｉｔの輝度で表示すると面内温度が上昇するが、画面周辺部の検出温度は、ファンの回転数が上昇して放熱効率が向上することで画面中央部に比べて低くなる。１０００ｎｉｔの輝度で表示して環境温度が１５℃に下がった場合、画面周辺部の検出温度はさらに下がり、環境温度が２３℃で１００ｎｉｔの輝度で表示させた場合と略同じ検出温度になることが発生しうる。

１０００ｎｉｔで表示させていても、ファンの回転数が上昇し環境温度が下がると、検出温度は、１０００ｎｉｔよりも低い１００ｎｉｔの輝度で表示している場合の温度として検出される。検出温度に基づいて推定した輝度に基づいてＬＥＤの輝度補正をすると、輝度補正の誤差は大きくなってしまう。

実施形態１では、表示装置は、複数の光源を有するバックライトモジュールを備え、ユーザが決定した明るさ（表示輝度）に応じて変化する面内の温度変化に基づいて、各光源（ＬＥＤ）の実際の光量（輝度）を推定する。表示装置は、推定した輝度に基づいて、各光源の輝度を制御するための制御値を決定（補正）する。表示装置は、面内の温度情報に基づいて各光源の輝度変化を推定し、各光源の制御値を補正することで、光源輝度の温度特性変化を低減した表示が可能となる。

以下、液晶表示装置に本発明を適用した例を説明するが、本発明が適用可能な表示装置は液晶表示装置に限られない。例えば、液晶素子の代わりにＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）シャッターを用いたＭＥＭＳシャッター方式表示装置のような他の透過型表示装置に本発明を適用してもよい。有機ＥＬ表示装置やプラズマ表示装置などの自発光型表示装置に本発明を適用してもよい。

［表示装置の構成］
図１は、実施形態１に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。表示装置１０は、表示モジュール１００、温度センサ部１０３、温度取得部１０４、基準温度記憶部１０５、相対温度記憶部１０６、輝度推定部１０７、基準輝度記憶部１０８、補正値決定部１０９、輝度決定部１１０、輝度補正部１１１、ファン１１２を有する。

表示モジュール１００（表示手段）は、複数の光源を有し、当該複数の光源を入力画像信号（表示装置に入力された画像信号）に基づいて発光させて表示モジュール１００の表示面に画像を表示する。実施形態１では、表示モジュール１００は、液晶パネル１０１とバックライトモジュール１０２を有する。

液晶パネル１０１は、バックライトモジュール１０２から発せられた光を変調し、入力画像信号に基づく透過率（透過率分布）で透過することで、液晶パネル１０１の表示面（前面）に画像を表示する

バックライトモジュール１０２は、液晶パネル１０１の背面に光を照射する発光部（発光モジュール）である。バックライトモジュール１０２の発光領域（光が発せられる領域）は、複数の制御領域（複数の分割領域）からなり、バックライトモジュール１０２は、複数の制御領域にそれぞれ対応する複数の光源を有する。各光源は１つ以上の発光素子を有し、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられる。各光源は、輝度補正部１１１から出力された補正制御値に応じて駆動され、補正制御値に応じた輝度で発光する。

図２は、複数の制御領域の一例を示す模式図である。バックライトモジュール１０２は、複数の制御領域を含み、それぞれの領域に光源を有する。制御領域の配置、数、形状などは特に限定されないが、図２では、バックライトモジュール１０２の発光領域は、４行４列のマトリクス状に配置された１６個の制御領域からなる。

なお、自発光型表示装置の場合は、有機ＥＬ表示パネルやプラズマ表示パネルなどの自発光型表示パネルが表示モジュール１００となる。つまり、表示モジュール１００である自発光型表示パネルが、有機ＥＬ素子やプラズマ素子などの光源を有することになる。

温度センサ部１０３は、表示モジュール１００（表示領域；発光領域）の複数の位置にそれぞれ対応する複数の温度センサを有する。実施形態１では、温度センサ部１０３は、複数の制御領域にそれぞれ対応する複数の温度センサを有する。各温度センサは、対応する位置での表示モジュール１００の温度、具体的には対応する制御領域（光源）の温度を検出するために用いられる。温度センサ部１０３は、複数の温度センサによってそれぞれ検出された複数の温度（複数の検出温度）を、温度取得部１０４へ出力する。以後、ｍ行ｎ列目の制御領域のセンサ値を「センサ温度ＴＫｍｎ」と記載する。

温度取得部１０４は、複数のセンサ温度ＴＫｍｎを温度センサ部１０３から取得して複数のセンサ温度ＴＫｍｎとして輝度推定部１０７へ出力する処理を、所定の時間間隔Ｓで繰り返す。センサ温度ＴＫｍｎは、ｍ行ｎ列目の制御領域のセンサ温度である。時間間隔Ｓは特に限定されないが、実施形態１では１５秒であるとする。

時間間隔Ｓは温度センサの数に基づいて決定されることが好ましく、温度センサが多いほど時間間隔Ｓは長いことが好ましい。また、時間間隔Ｓは、表示モジュール１００（光源）の最大輝度（上限輝度）に基づいて決定されることが好ましい。最大輝度が高いほど単位時間当たりの表示モジュール１００の大きな温度変化が生じやすいため、最大輝度が高いほど時間間隔Ｓは短いことが好ましい。

基準温度記憶部１０５は、温度取得部１０４で取得された基準領域でのセンサ温度に対する光源の輝度変化特性を示す基準温度テーブルを記憶する。輝度変化特性は、例えば、基準領域での検出温度の変化に応じた輝度変化を推定するための係数によって示される。

基準領域は、各制御領域での実際の輝度を推定するための基準となる領域（複数の制御領域から選択された領域）である。基準領域は、放熱されやすい画面周辺部よりも面内の温度が高い制御領域であることが好ましく、例えば、画面中央部の制御領域とすることができる。基準領域でのセンサ温度は、例えば、基準領域内に配置された温度センサの検出値としてもよく、基準領域内での平均温度としてもよい。

図３は、基準領域の温度に対する輝度変化特性を示す基準温度テーブルを例示する。基準温度テーブルは、基準領域での検出温度と輝度との対応関係を定義するテーブルである。基準温度テーブルは、検出温度ごとの輝度を推定するための係数を示す。図３の基準温度テーブルは、常温２３℃での輝度を１として正規化した場合の、他の温度に対応する輝度の値を示す。

検出温度がｎ℃である場合の輝度変化特性は、ＢＤ（ｎ）と記載される。図３の例では、ＢＤ（ｎ）は、２３℃での輝度を１とした場合のｎ℃での相対輝度を示す。基準温度テーブルは、光源の輝度を変化させて温度及び輝度を計測することで作成できる。

相対温度記憶部１０６は、温度取得部１０４で取得されたｍ行ｎ列目の制御領域（光源）のセンサ温度ＴＫｍｎに対応する光源の相対輝度特性を示す相対温度テーブルを記憶する。相対輝度特性は、例えば、基準領域での検出温度に応じた輝度に対する制御領域での検出温度に応じた相対輝度の変化を推定するための係数によって示される。

図４は、制御領域の温度に対する相対輝度特性を示す相対温度テーブルを例示する。相対温度テーブルは、制御領域での検出温度と、基準領域での輝度に対する制御領域の相対輝度との対応関係を定義するテーブルである。相対温度テーブルは、検出温度ごとに、基準領域での輝度に対する相対輝度を推定するための係数を示す。

図４の相対温度テーブルは、常温２３℃での輝度を１として正規化した場合の他の温度
に対応する相対輝度を推定する係数を示す。基準領域での輝度に対する相対輝度を推定するための係数は、表示モジュール１００の面内での温度分布のばらつきに応じて決定される。温度分布のばらつきが大きくなると、係数が取りうる値の範囲は大きくなり、温度分布のばらつきが小さくなると、係数が取りうる値の範囲は小さくなる。すなわち、制御領域での検出温度の変化に対して、基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度が変化する度合は、表示モジュール１００の面内での温度分布のばらつきに応じて変更される。

検出温度がｎ℃である場合の相対輝度特性は、ＢＳ（ｎ）と記載される。図４の例では、ＢＳ（ｎ）は、２３℃での相対輝度を１とした場合のｎ℃での相対輝度を示す。相対温度テーブルは、面内温度にばらつきが生じる輝度でバックライトモジュール１０２の光源を発光させた場合に、面内の温度と輝度を計測することで作成できる。例えば、相対温度テーブルは、放熱制御が最大となるようにバックライトモジュール１０２の表示輝度（各光源の輝度）を最大にして温度及び輝度を計測することで作成される。

なお、相対温度テーブルは、バックライトモジュール１０２の表示輝度を最大にして温度及び輝度を計測する場合に限られず、様々な表示輝度に応じて作成されてもよい。ただし、バックライトモジュール１０２の表示輝度を最大輝度から徐々に下げて相対温度テーブルを作成した場合、基準領域での輝度と補正対象の制御領域での輝度との差は相対的に減少する。このため、表示輝度を最大にして作成した相対輝度特性は、バックライトモジュール１０２の表示輝度を下げた場合にも適用可能である。

輝度推定部１０７は、温度取得部１０４から入力された複数の検出温度ＴＫｍｎのそれぞれについて、対応する輝度ＬＡｍｎを取得する。取得した輝度ＬＡｍｎは、ｍ行ｎ列目の制御領域での検出温度ＴＫｍｎから推定される推定輝度である。輝度推定部１０７は、以下の（式１）により推定輝度ＬＡｍｎを取得する。
ＬＡｍｎ＝ＢＤ（ＴＫｂａｓｅ）－｛ＢＳ（ＴＫｂａｓｅ）－ＢＳ（ＴＫｍｎ）｝
・・・（式１）

輝度推定部１０７は、まず、基準となる制御領域（基準領域）でのセンサ温度ＴＫｂａｓｅに対応する輝度変化特性ＢＤ（ＴＫｂａｓｅ）を取得する。輝度推定部１０７は、基準温度記憶部１０５の基準温度テーブルから、センサ温度ＴＫｂａｓｅに対応する輝度変化特性ＢＤ（ＴＫｂａｓｅ）を取得することができる。

輝度推定部１０７は、次に、基準領域でのセンサ温度ＴＫｂａｓｅに対応する相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｂａｓｅ）と、ｍ行ｎ列目の制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎに対応する相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｍｎ）との差分を取得する。輝度推定部１０７は、相対温度記憶部１０６の相対温度テーブルから、センサ温度ＴＫｂａｓｅに対応する相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｂａｓｅ）及びセンサ温度ＴＫｍｎに対応する相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｍｎ）を取得することができる。

推定輝度ＬＡｍｎは、（式１）に示すように、基準領域での輝度変化特性ＢＤ（ＴＫｂａｓｅ）から、相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｂａｓｅ）と相対輝度特性ＢＳ（ＴＫｍｎ）との差を減算することにより取得される。推定輝度ＬＡｍｎは、基準とする温度（図３及び図４では２３℃）での輝度を１とした場合の相対輝度として算出される。

基準輝度記憶部１０８は、バックライトモジュール１０２の制御領域（光源）を基準制御値で駆動した場合における当該制御領域の基準輝度ＬＡｔｍｎを、各制御領域について示す基準輝度テーブルを記憶する。基準輝度ＬＡｔｍｎは、ｍ行ｎ列目の制御領域の基準輝度であり、例えば、すべての制御領域を基準制御値で駆動した状態で輝度推定部１０７
により得られる推定輝度ＬＡｍｎである。基準制御値は、例えば、液晶パネル１０１の透過率を最大値（上限値）とした状態で表示面から発せられた光の輝度が所定輝度（例えば１００ｎｉｔ）となるような制御値である。基準制御値、所定輝度、基準輝度ＬＡｔｍｎなどは、表示装置ごとに自由に決定及び変更することができる。

補正値決定部１０９は、輝度推定部１０７から出力された複数の推定輝度ＬＡｍｎと、基準輝度記憶部１０８に予め格納された複数の基準輝度ＬＡｔｍｎとから、複数の補正値ＣＬｍｎを決定する。補正値ＣＬｍｎは、推定輝度ＬＡｍｎと基準輝度ＬＡｔｍｎから決定される補正値であり、輝度決定部１１０で決定された制御値Ｈｍｎを補正するための係数である。実施形態１では、補正値決定部１０９は、以下の（式２）を用いて補正値ＣＬｍｎを算出する。補正値決定部１０９は、決定した複数の補正値ＣＬｍｎを輝度補正部１１１へ出力する。
ＣＬｍｎ＝ＬＡｔｍｎ÷ＬＡｍｎ ・・・（式２）

輝度決定部１１０は、ユーザが決定した輝度に応じてバックライトモジュール１０２の各制御領域（各光源）の輝度を決定する。実施形態１では、輝度決定部１１０は、バックライトモジュール１０２の各制御領域（各光源）の輝度を制御するためのそれぞれの制御値として、ユーザが決定した輝度に応じて一律に同じ制御値を決定する。輝度決定部１１０は、決定した制御値を輝度補正部１１１へ出力する。以後、ｍ行ｎ列目の制御領域に対応する制御値（ｍ行ｎ列目の光源の輝度を制御するための制御値）を「制御値Ｈｍｎ」と記載する。

輝度補正部１１１は、バックライトモジュール１０２の各制御領域（各光源）の輝度を個別に補正する。実施形態１では、輝度補正部１１１は、各制御領域に対応する制御値Ｈｍｎ及び補正値ＣＬｍｎに基づいて、補正制御値ＨＢｍｎを取得する。

具体的には、輝度補正部１１１は、輝度決定部１１０から出力された複数の制御値Ｈｍｎを、補正値決定部１０９から出力された複数の補正値ＣＬｍｎでそれぞれ補正することにより、複数の補正制御値ＨＢｍｎを取得する。補正制御値ＨＢｍｎは、制御値Ｈｍｎを補正して得られた制御値であり、ｍ行ｎ列目の制御領域に対応する制御値（ｍ行ｎ列目の光源の輝度を制御するための制御値）である。実施形態１では、輝度補正部１１１は、以下の（式３）を用いて補正制御値ＨＢｍｎを算出する。輝度補正部１１１は、決定した複数の補正制御値ＨＢｍｎをバックライトモジュール１０２（複数の光源）へ出力する。
ＨＢｍｎ＝Ｈｍｎ×ＣＬｍｎ ・・・（式３）

ファン１１２は、表示モジュール１００を冷却するために表示装置１０に搭載される。表示装置１０は、複数のファン１１２（空冷ファン）を搭載してもよく、表示装置１０の外気温や内部温度の変化に対応できるようになっている。ファン１１２は、表示装置が３０℃以上の高温環境下におかれた場合に、表示装置１０が壊れないように高速回転することがある。ファン１１２が高速回転している場合と、ファン１１２が低速回転している場合とでは、面内での空気の流れが異なるため、表示モジュール１００の面内温度分布も変化する。このため、ファン１１２が高速回転している場合と、ファン１１２が低速回転している場合とで、センサ温度ＴＫｍｎに含まれる誤差（センサ温度ＴＫｍｎと実際のＬＥＤ発熱温度との差分）は大きく異なる。

［面内温度の温度変化］
図５を参照して、面内温度の温度変化について説明する。実施形態１では、ユーザがバックライトモジュール１０２の表示輝度を決定し、バックライトモジュール１０２の複数の光源（ＬＥＤ）は、表示輝度に応じて同等の輝度で発光する。バックライトモジュール１０２の表示輝度を変えた場合の、温度センサ部１０３の温度センサによる検出温度（セ
ンサ温度）と、実際のＬＥＤ発熱温度（実温度）との誤差について説明する。

図５（ａ）は、バックライトモジュール１０２の光源（ＬＥＤ）と、温度センサ部１０３の温度センサとの配置の一例を示す。図５（ａ）では、ＬＥＤ５０１に温度センサ５１１が対応付けられており、ＬＥＤ５０２に温度センサ５１２が対応付けられており、ＬＥＤ５０３に温度センサ５１３が対応付けられている。ＬＥＤ５０１は、画面中央部に配置されており、ＬＥＤ５０３は、画面周辺部に配置されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＬＥＤ５０１，５０２，５０３の位置に対応して、ＬＥＤ５０１～５０３の実温度と、温度センサ５１１～５１３のセンサ温度（センサ温度ＴＫｍｎ；検出温度）とを示すグラフである。縦軸は温度であり、横軸は画面の中心からの位置である。

グラフ５６０は、ＬＥＤ５０１～５０３のそれぞれが１００ｎｉｔで発光した場合の温度特性（温度変化、温度分布）を示す。グラフ５６１は、ＬＥＤ５０１～５０３のそれぞれが１０００ｎｉｔで発光した場合の温度特性を示す。

ＬＥＤ５０１～５０３のそれぞれを１００ｎｉｔで発光させた場合、ファン１１２が高速に回転するほどの発熱は見られない。このためグラフ５６０に示されるように、温度センサ５１１のセンサ温度５５１は、ＬＥＤ５０１の実温度５４１と略同じになる。また、画面周辺部のＬＥＤ５０３の実温度５４３と、温度センサ５１３のセンサ温度５５３との差は、画面中央部のＬＥＤ５０１の実温度５４１と、温度センサ５１１のセンサ温度５５１との差と略同じである。

一方、ＬＥＤ５０１～５０３のそれぞれを１０００ｎｉｔで発光させた場合、発熱によりファン１１２は高速に回転する。このためグラフ５６１に示されるように、画面周辺部のＬＥＤ５０３の実温度５２３と、温度センサ５１３のセンサ温度５３３との差は、画面中央部のＬＥＤ５０１の実温度５２１と、温度センサ５１１のセンサ温度５３１との差よりも大きくなる。

ＬＥＤ５０１～５０３が同じ輝度で発光している場合、実温度５２１、５２３は、それぞれセンサ温度５３１、５３３と略同じであることが望ましい。しかしながら、ＬＥＤ５０１～５０３の発光輝度を上げることで、画面周辺部では、実温度とセンサ温度との温度差が大きくなる。ＬＥＤ５０１～５０３の発光輝度を上げた場合、ファン１１２の高速回転によって空気が流れやすくなり、画面周辺部の放熱効率が向上して、センサで温度が低下するためである。

［温度変化に応じた輝度推定］
本実施形態では、ＬＥＤの発光輝度は、ＬＥＤの実温度とセンサ温度との誤差を考慮して補正される。ＬＥＤの実温度とセンサ温度との誤差は、画面中央部と画面周辺部とでも異なる。

図５（ｂ）のグラフ５６１に示すように、１０００ｎｉｔで発光させた場合、画面中央部と画面周辺部とのセンサ温度の差は、センサ温度５３１とセンサ温度５３３との差となる。本実施形態では、センサ温度５３１とセンサ温度５３３との差分は、相対温度記憶部１０６の相対温度テーブルを用いて算出される（式１）第２項の相対輝度特性の差分によって補正される。また、（式１）第１項として、画面中央部の基準領域でのセンサ温度に対応する輝度は、基準温度記憶部１０５の基準温度テーブルを用いて算出される。

輝度推定部１０７は、基準領域のセンサ温度から推定した輝度（輝度変化特性）、及び
ｍ行ｎ列の制御領域のセンサ温度と基準領域のセンサ温度とに対応する輝度（相対輝度特性）の差分から、ｍ行ｎ列の制御領域での実際の輝度（推定輝度）を推定する。（式１）を用いて各制御領域での輝度を補正することで、放熱特性が変化して面内の温度ばらつきが変化しても、輝度推定部１０７は、温度ばらつきを考慮した補正輝度ＬＡｍｎを推定することが可能となる。

補正値決定部１０９は、推定輝度ＬＡｍｎを用いて、補正値ＣＬｍｎを決定し、輝度補正部１１１は、補正値ＣＬｍｎを用いて補正制御値ＨＢｍｎを算出する。これにより、表示装置１０は、輝度補正の誤差を低減し輝度ムラを抑制することが可能となる。

＜実施形態１の変形例１＞
以下、実施形態１の変形例１について説明する。実施形態１では、制御領域での輝度を推定するための基準となる基準領域は、画面周辺部よりも放熱されにくく、放熱特性があまり変化しない画面中央部の領域とした。変形例１では、基準領域は表示装置１０ごとに変更される。

表示装置１０は、画面周辺部よりも画面中央部のほうが放熱されにくい。表示装置１０を固定する治具が画面中央部の背面に設置されている場合、冷却するための空気は、画面中央部よりも画面周辺部から取り込まれることが多くなるためである。

しかし、表示装置１０を固定する位置は装置ごとに異なるため、画面中央部以外の位置で固定された場合、画面中央部の放熱特性は変化しやすくなり、画面中央部での温度変化と輝度変化との相関性は低下する。放熱特性が変化しやすい領域を基準領域とした場合、推定される推定輝度ＬＡｍｎは、誤差を含む可能性がある。

変形例１では、基準領域は、表示装置１０ごとに放熱特性が他の制御領域よりも変化しにくい領域に設定される。例えば、基準領域は、治具が設置されている位置等、空気の流れによる面内温度の変化の影響を受けない領域に設定されればよい。基準温度記憶部１０５の基準温度テーブルは、設定された基準領域で計測された温度及び輝度に基づいて作成することができる。放熱特性が変化しにくい領域を基準領域として基準温度テーブルを作成することで、検出温度の変化に応じた輝度変化の推定誤差は低減される。

このように、表示装置１０に合わせて基準領域を設定することで、輝度推定部１０７は、推定輝度ＬＡｍｎの推定誤差を低減し、バックライトモジュール１０２の光源の輝度を制御するための補正制御値ＨＢｍｎの誤差を低減することができる。

＜実施形態１の変形例２＞
以下、実施形態１の変形例２について説明する。実施形態１では、温度センサ部１０３は、制御領域ごとに温度センサを有し、当該制御領域での温度を検出する。変形例２は、複数の制御領域ごとに１つの温度センサを有し、検出した温度に基づいて各制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを推定する例である。

表示装置１０に用いられるバックライトモジュール１０２は、数十から数千個のＬＥＤを有する。ＬＥＤの数が増加すると、各制御領域に温度センサを設けることは、困難な場合がある。

変形例２では、複数の制御領域のうち一部の制御領域に温度センサが配置される。温度センサ部１０３は、制御領域内に温度センサが配置されている場合は、制御領域内の温度センサによって、制御領域の温度を検出する。また、温度センサ部１０３は、制御領域内に温度センサが配置されていない場合は、制御領域の周囲に配置されている複数の温度セ
ンサによって検出された温度で補間（例えば、線形補間）することによって、制御領域の温度を推定する。

このように、温度センサを表示モジュール１００の面内で間引いて配置した場合でも、温度センサ部１０３は、各制御領域のセンサ温度ＴＫｍｎを検出または推定することができる。したがって、バックライトモジュール１０２での温度センサの配置は、ＬＥＤの数、及び制御領域数に関わらず柔軟に変更することが可能となる。

＜実施形態１の変形例３＞
以下、実施形態１の変形例３について説明する。実施形態１では、温度センサ部１０３は、バックライトモジュール１０２の光源のそれぞれに対して温度センサを配置することで、各制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを検出する。変形例３では、表示装置１０は、表示モジュール１００の放熱を行う放熱部材及び放熱部材の温度（放熱温度）を検出する複数の温度センサをさらに有する。温度センサ部１０３は、放熱部材の複数の温度センサの検出温度に基づいて、各制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを推定する。

［表示装置の構成］
図６は、変形例３に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。変形例３に係る表示装置１０は、実施形態１（図１）に示す構成要素の他に、放熱部材６００と放熱温度センサ６０１をさらに有する。

放熱部材６００は、表示モジュール１００の放熱を行う部材であり、例えばバックライトモジュール１０２の背面に取り付けられたヒートシンクなどである。放熱温度センサ６０１は、放熱部材６００に取り付けられた温度センサであり、放熱部材６００の温度を検出する。放熱部材６００は、複数の放熱温度センサ６０１を有する。

放熱部材６００の温度特性（温度変化、温度分布）は、バックライトモジュール１０２の温度特性との相関性がある。このため、温度センサ部１０３は、放熱温度センサ６０１で検出された複数の検出温度に基づいて表示モジュール１００の面内の温度分布を推定し、各制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを推定することができる。輝度推定部１０７は、推定したセンサ温度ＴＫｍｎを用いて、（式１）により誤差を低減した推定輝度ＬＡｍｎを推定することができる。

＜実施形態１の変形例４＞
以下、実施形態１の変形例４について説明する。実施形態１では、温度センサ部１０３は、バックライトモジュール１０２の光源のそれぞれに対して温度センサを配置することで、各制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを検出する。変形例４では、表示装置１０は、表示モジュール１００を冷却するための複数のファン１１２をさらに有する。温度センサ部１０３は、複数のファン１１２の回転数または駆動電圧（ファン１１２に印加する電圧）に基づいて、各制御領域での温度を推定する。

表示装置１０は、バックライトモジュール１０２の背面にヒートシンクなどの放熱部材６００を有する。バックライトモジュール１０２の背面に取り付けられた放熱部材６００の温度は、表示装置１０の内部に搭載されたファン１１２の回転数及び駆動電圧と相関性がある。表示装置１０に搭載されたファン１１２は、表示装置１０で発生する熱による温度変化を制御するために駆動されるからである。

すなわち、ファン１１２の回転数または駆動電圧は、バックライトモジュール１０２の温度特性とも相関性を有する。このため、温度センサ部１０３は、複数のファン１１２の回転数または駆動電圧に基づいて表示モジュール１００の面内の温度分布を推定し、それ
ぞれの制御領域でのセンサ温度ＴＫｍｎを推定することができる。表示装置１０は、推定したセンサ温度ＴＫｍｎを用いて、（式１）により誤差を低減した推定輝度ＬＡｍｎを推定することができる。

＜実施形態１（各変形例を含む）の効果＞
以上述べたように、実施形態１では、輝度推定部１０７は、各制御領域における検出温度ＴＫｍｎに対し、表示モジュール１００の面内温度のばらつきに応じて推定輝度ＬＡｍｎを推定する。補正値決定部１０９は、推定輝度ＬＡｍｎから補正値ＣＬｍｎを算出し、輝度補正部１１１は、補正値ＣＬｍｎを用いて各制御領域（各光源）の輝度を補正する補正制御値ＨＢｍｎを取得する。

実施形態１によれば、実際のＬＥＤ発熱温度と温度センサ部１０３の温度センサによる検出温度との誤差を考慮することで、表示装置１０は、面内温度の変化による輝度変化を精度よく補正することが可能となる。

＜実施形態２＞
以下、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１では、表示装置１０は、ユーザが決定した明るさ（表示輝度）に応じて変化する面内の温度変化に基づいて、各光源（ＬＥＤ）の実際の光量（輝度）を推定する。これに対し、実施形態２では、表示装置１０は、入力された画像信号に応じて制御領域ごとに光源の輝度を決定し、制御領域ごとの輝度に応じて変化する面内の温度変化に基づいて、各光源（ＬＥＤ）の実際の光量（推定輝度ＬＡｍｎ）を推定する。補正輝度ＬＡｍｎを推定する際の基準領域は、他の制御領域よりも発光輝度が高く面内温度が高い領域とすることができる。

なお、実施形態２において、推定輝度ＬＡｍｎに基づいて各光源の輝度を制御する制御値を決定（補正）する処理は、実施形態１と同様である。以下では、実施形態１と異なる点（構成や処理など）について詳しく説明し、実施形態１と同様の点については適宜説明を省略する。

図７は、実施形態２に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。実施形態２では、輝度決定部７０１の処理は、実施形態１の輝度決定部１１０の処理と異なる。また、輝度推定部１０７は、実施形態１とは、相対輝度特性が異なる相対温度テーブルを用いて推定輝度ＬＡｍｎを推定する。

輝度決定部７０１は、入力画像信号に応じてバックライトモジュール１０２の各制御領域（各光源）の輝度を個別に決定する。各制御領域の輝度は、種々の従来技術を用いて決定できる。例えば、表示領域（表示面のうち画像が表示される領域）を構成する複数の部分表示領域が複数の制御領域にそれぞれ対応付けられている。そして、輝度決定部７０１は、入力画像信号のうち、部分表示領域での表示に用いられる画像信号に応じて、当該部分表示領域に対応する制御領域の輝度を決定する。このような処理が、各制御領域について個別に行われる。

実施形態２では、輝度決定部７０１は、入力画像信号に応じて、バックライトモジュール１０２の制御領域（光源）の輝度を制御するための制御値として、複数の制御領域にそれぞれ対応する複数の制御値を決定する。輝度決定部７０１は、決定した複数の制御値を輝度補正部１１１へ出力する。

輝度推定部１０７は、図４の相対温度テーブルとは異なる相対輝度特性（相対輝度特性を示す係数）の相対温度テーブルを参照して、（式１）の推定輝度ＬＡｍｎを推定する。

図８は、実施形態２に係る相対輝度特性を示すテーブル（相対温度テーブル）を例示する。図８に示す相対温度テーブルは、制御領域での検出温度の変化に対して、基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度が変化する度合が、図４に示す相対温度テーブルよりも大きくなるように相対輝度特性を示す係数を定義している。すなわち、相対輝度特性を示す係数が取りうる値の範囲は、入力画像信号に応じて表示領域の輝度を決定しない場合よりも大きくなるように設定されている。これは、入力画像信号に応じて表示領域の輝度を制御した場合、入力画像信号に応じて表示領域の輝度を制御しない場合よりも、温度変化に対する輝度変化の度合が大きくなるためである。

入力画像信号に応じて面内輝度を変化させると、面内で発熱する領域と発熱しない領域が発生する。発熱しない領域があると、表示装置１０の放熱性能に余力が生まれ、発熱領域の熱は発熱しない領域へ伝わる。発熱領域の温度が低くなるため、入力画像信号に応じて各光源の輝度を決定した場合、画面全体を同じ輝度で発光させた場合に比べて面内温度は低くなる。

入力画像信号に応じて面内輝度を変化させると、面内温度のばらつきは、画面全体を同じ輝度で発光させた場合よりも小さくなる。したがって、画面全体を同じ輝度で発光させた場合と同じ相対輝度特性に基づいて推定輝度ＬＡｍｎを算出すると、温度センサ部１０３が検出した温度との実際のＬＥＤ発熱温度との誤差が生じた状態で、推定輝度ＬＡｍｎを推定することになる。

実施形態２では、輝度推定部１０７は、入力画像信号に応じて光源の輝度を制御するか否かで、制御領域での検出温度と、基準領域での輝度に対する制御領域の相対輝度との対応関係を示す相対温度テーブルを異ならせる。図８に示す相対温度テーブルでは、相対輝度特性を示す係数が取りうる値の範囲は、実施形態１における相対輝度特性よりも大きくなるように設定される。

実施形態２に係る相対温度テーブルは、例えば、画面全体を同じ輝度で発光させた場合よりも、表示モジュール１００の面内温度のばらつきが大きくなる画像信号を表示させて温度及び輝度を計測することで作成できる。

＜実施形態２の変形例＞
以下、実施形態２の変形例について説明する。実施形態２では、表示装置１０は、入力された画像信号に応じて制御領域ごとに光源の輝度を決定する場合、検出温度の変化に対する相対輝度の変化の度合がより大きくなるように定義された相対温度テーブルに切り替えて、補正輝度ＬＡｍｎを推定する。

変形例では、表示装置１０は、ローカルディミング制御（ＬＤ制御）のオンにするかオフにするかで相対温度テーブルを異ならせる。ＬＤ制御とは、画像信号の輝度レベルに応じてバックライトモジュール１０２の各分割領域の輝度を個別に制御する技術である。ユーザはＯＳＤ（Ｏｎ－Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）メニューを操作することでＬＤ制御のオン／オフを切り替えることができる。また、表示装置１０は、ＬＤ制御のオン／オフに応じて、基準領域を変更してもよい。ＬＤ制御がオンの場合、基準領域は、他の制御領域よりも発光輝度が高く面内温度が高い領域とすることができる。

輝度推定部１０７は、例えば、ＬＤ制御がオフの場合には、図４に示す相対温度テーブルを参照し、ＬＤ制御がオンの場合には、図８に示す相対温度テーブルを参照して補正輝度ＬＡｍｎを推定することができる。ＬＤ制御に応じて、参照する相対温度テーブルを切り替えることで、表示装置１０は、ＬＤ制御のオン／オフに関わらず、表示モジュール１００の面内温度のばらつきに応じた補正輝度ＬＡｍｎの推定が可能となる。

＜実施形態２（変形例を含む）の効果＞
以上述べたように、実施形態２では、輝度決定部７０１は、表示装置１０に入力される画像信号に応じてバックライトモジュール１０２の各光源の輝度を決定する。輝度推定部１０７は、各制御領域における検出温度ＴＫｍｎに対し、図８で説明した相対温度テーブルを用いて推定輝度ＬＡｍｎを推定する。

補正値決定部１０９は、推定輝度ＬＡｍｎから補正値ＣＬｍｎを算出し、輝度補正部１１１は、補正値ＣＬｍｎを用いて各制御領域（各光源）の輝度を補正する補正制御値ＨＢｍｎを取得する。これにより、表示装置１０は、入力画像信号に応じて制御領域ごとに光源の輝度を決定する場合でも、面内温度の変化による輝度変化を精度よく補正することが可能となる。

なお、実施形態１、２（各変形例を含む）の各構成要素は、個別のハードウェアであってもよいし、そうでなくてもよい。２つ以上のブロックの機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。１つのブロックの複数の機能のそれぞれが、個別のハードウェアによって実現されてもよい。１つのブロックの２つ以上の機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。また、各ブロックは、ハードウェアによって実現されてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、装置が、プロセッサと、制御プログラムが格納されたメモリとを有していてもよい。そして、装置が有する少なくとも一部のブロックの機能が、プロセッサがメモリから制御プログラムを読み出して実行することにより実現されてもよい。

なお、実施形態１、２（変形例を含む）はあくまで一例であり、本発明の要旨の範囲内で実施形態１、２の構成を適宜変形したり変更したりすることにより得られる構成も、本発明に含まれる。実施形態１、２の構成を適宜組み合わせて得られる構成も、本発明に含まれる。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：表示モジュール、１０２：バックライトモジュール、１０３：温度センサ部、１０７：輝度推定部、１１１：輝度補正部

Claims (14)

1. それぞれに光源が配置された複数の制御領域の前記光源を発光させるよう制御する発光手段と、
   前記光源から発せられた光を変調することで画像を表示する表示手段と、
   前記複数の制御領域のそれぞれの制御領域での温度を検出する検出手段と、
   前記制御領域での実際の輝度を推定する基準となる基準領域における検出温度の変化に応じた輝度変化、及び前記基準領域での検出温度に応じた輝度に対する前記制御領域での検出温度に応じた相対輝度の変化に基づいて、前記制御領域における実際の輝度を推定する輝度推定手段と、
   前記輝度推定手段によって推定された前記制御領域の推定輝度に基づいて、前記制御領域の前記光源の輝度を補正する輝度補正手段と
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記輝度推定手段は、前記基準領域での検出温度と輝度との対応関係、及び前記制御領域での検出温度と前記基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度との対応関係に基づいて、前記推定輝度を推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御領域での検出温度と前記基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度との対応関係は、前記表示手段の面内での温度分布のばらつきに応じて決定される
   ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記基準領域での検出温度と輝度との対応関係は、前記基準領域で前記光源の輝度を変化させて計測される温度及び輝度に基づいて決定される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
5. 前記基準領域は、放熱特性が変化しにくい領域に設定される
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記検出手段は、それぞれの前記制御領域に温度センサを配置して、前記制御領域の温度を検出する
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記検出手段は、一部の前記制御領域に温度センサを配置し、
   前記制御領域に前記温度センサが配置されている場合は、前記温度センサによって前記制御領域の温度を検出し、
   前記制御領域に前記温度センサが配置されていない場合は、前記制御領域の周囲に配置されている複数の前記温度センサによって検出された温度で補間することによって、前記制御領域の温度を推定する
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記輝度推定手段は、前記表示手段に入力された画像信号に応じて前記光源の輝度を制御するか否かで、前記制御領域での検出温度と前記基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度との対応関係を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記画像信号に応じて前記光源の輝度を制御する場合、前記制御領域での検出温度の変化に対して、前記基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度が変化する度合は、前記画像信号に応じて前記光源の輝度を制御しない場合よりも大きくなる
   ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記輝度推定手段は、ローカルディミング制御のオンにするかオフにするかで、前記制御領域での検出温度と前記基準領域での輝度に対する前記制御領域の相対輝度との対応関係を異ならせる
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記表示手段の放熱を行う放熱部材と、
    前記放熱部材の温度を検出する複数のセンサと、
    をさらに有し、
    前記検出手段は、前記複数のセンサで検出された温度に基づいて前記表示手段の面内の温度分布を推定し、前記制御領域での温度を推定する
    ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記表示手段を冷却する複数のファンをさらに有し、
    前記検出手段は、前記複数のファンの回転数または駆動電圧に基づいて前記表示手段の面内の温度分布を推定し、前記制御領域での温度を推定する
    ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の表示装置。
13. それぞれに光源が配置された複数の制御領域の前記光源を発光させるよう制御する発光ステップと、
    前記光源から発せられた光を変調することで画像を表示する表示ステップと、
    前記複数の制御領域のそれぞれの制御領域での温度を検出する検出ステップと、
    前記制御領域での実際の輝度を推定する基準となる基準領域における検出温度の変化に応じた輝度変化、及び前記基準領域での検出温度に応じた輝度に対する前記制御領域での検出温度に応じた相対輝度の変化に基づいて、前記制御領域における実際の輝度を推定する輝度推定ステップと、
    前記輝度推定ステップにおいて推定された前記制御領域の推定輝度に基づいて、前記制御領域の前記光源の輝度を補正する輝度補正ステップと
    を有することを特徴とする表示装置の制御方法。
14. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の表示装置の各手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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