JP5014768B2 - 表示装置及び輝度調整方法 - Google Patents
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また、画像データの値自体を操作することにより画像データが表す画像の輝度を変化させることにより、表示装置の輝度を制御する技術も知られている(たとえば、特許文献2)。
そこで、本発明は、できるだけ表示品質を劣化することなく、バックライトの過剰な高温化を招かないように表示装置の輝度調整を行うことを課題とする。
また、前記課題達成のために、本発明は、液晶パネルと、定電流PWM駆動によって電力が供給されるLEDを用いたバックライトを備えた表示装置に、所定の調整範囲内において、前記定電流PWM駆動に用いる定電流の値を調整することにより前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する定電流調整部と、所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する透過率調整部と、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整動作とを制御する輝度調整制御部とを備え、前記輝度調整制御部において、前記表示装置の輝度を減少する場合には、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、前記表示装置の輝度を増加する場合には、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われる形態で実行されるように、前記制御を行うようにしたものである。
さて、さらに、本発明は、併せて、液晶パネルと、バックライトを備えた表示装置であって、所定の調整範囲内において、前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第1輝度調整部と、所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第2輝度調整部と、前記第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作との制御を行う輝度調整制御部とを備えた表示装置を提供する。ここで、前記輝度調整制御部は、前記温度センサが検知した温度が、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より大きいときに、第2輝度調整部に前記表示装置の輝度が増加する方向への調整を行わせると共に、第1輝度調整部に前記表示装置の輝度が減少する方向への調整を行わせるものである。
なお、以上の各表示装置の構成は、適宜組み合わせて用いるようにしてよい。
図1に、本実施形態に係る表示システムの構成を示す。
図示するように、表示システムは、画像を表示する表示装置1と、表示装置1に表示する画像を表す画像データを格納するフレームメモリ2と、フレームメモリ格納された画像データを表示装置1に供給する表示制御装置3と、表示装置1に表示する画像の画像データをフレームメモリ2に格納する画像ソース機器4と、入力装置5と、温度センサ6と、環境光の明るさを検知する外光センサ7と、以上各部を制御する制御部8とを有している。
そして、表示装置1は、液晶パネル11、LEDをマトリックス状に配置して構成したバックライト12、バックライト12を駆動するバックライト12駆動部13、表示制御装置3から供給される画像データに基づいて液晶パネル11を駆動するLCD駆動部14より構成される。
さて、このような構成において、制御部8は、表示装置1の輝度を、次の三つの輝度制御を組み合わせて調整する。
第1の制御は、PWM駆動部133に、PWM駆動のデューティ比を変化させる制御であり、以下では、この制御を「バックライトPWMデューティ制御」と呼ぶ。
ここで、PWM駆動では、図2a1に示すパルス信号を生成し、このパルスがオンのときに、定電流源131から出力される定電流をバックライト12に供給し、バックライト12を構成する各LEDを点灯させる。したがって、デューティ比すなわちパルス信号のオンの期間とオフの期間の比率を制御することにより、バックライト12を構成する各LEDの点灯期間の消灯期間に対する比率を変化させ、これにより、バックライト12の実効的な明るさすなわち表示装置1の輝度を変化させることができる。たとえば、図2a2に示すように、パルス信号のオンの期間のオフの期間に対する比率を小さくすれば、バックライト12の明るさは低下し、表示装置1の輝度は減少する。
ここで、前述のようにPWM駆動では、パルス信号のパルスがオンのときに、図2b1に示すように、定電流源131から出力される定電流Iをバックライト12に供給し、バックライト12を構成する各LEDを点灯させる。したがって、定電流源131で生成する定電流Iを変化させることにより、各LEDに供給される電流値を変化させ、これにより、バックライト12の実効的な明るさすなわち表示装置1の輝度を変化させることができる。たとえば、定電流源131から出力される定電流Iを小さくすれば、図2b2に示すように、パルス信号のパルスがオンのときに、バックライト12に供給される電流値は減少してバックライト12の明るさは低下し、表示装置1の輝度は減少する。ただし、このバックライト供給定電流制御には、定電流値が小さくなると、バックライト12の発光色が変化する不利益がある。
ここで、一般的に液晶パネル11の各セルの透過率と、当該セルに印加される駆動電圧との関係はリニアな関係とならず、図3c1に示すように、ガンマカーブと呼ばれるカーブを描くものとなる。そこで、表示装置1の表示においては、予め画像データの値と駆動電圧の関係を、図3c2に示すようなガンマカーブの反対のカーブを描くガンマ補正カーブに従って補正するガンマ補正を行うことが一般的である。このようにすることにより、図中に点線で示すように、液晶パネル11の各セルの透過率と当該セルに表示すべき画像データの値との関係がリニアな関係となる。
そして、もう一つの手法は、LCD駆動電源141が生成する基準電圧を変化させる手法であり、この手法による場合、本実施形態では、制御部8は、LCD駆動電源141に生成するLCDの駆動用の基準電圧の大きさを変化させる。すなわち、たとえば、図3b1のようなガンマ補正カーブによるガンマ補正によって輝度100%を表す画像データの値に対応するLCDの駆動電圧V0、輝度50%を表す画像データの値に対応するLCDの駆動電圧V1とされている場合に、図3b2に示すように、LCDの駆動電圧V1が輝度100%を表す画像データの値に対応するLCDの駆動電圧として生成されるように、基準電圧を変化させれば表示装置1の輝度を1/2に減少することができる。
制御部表示装置の輝度調整のために、以下に示す調光制御処理を行う。
図4に、この調光制御処理の手順を示す。
図示するように、この処理では、まず、温度センサ6から液晶パネル11やバックライト12の周辺温度を取得する(ステップ402)。そして、設定輝度値が変化したかどうかを調べる(ステップ404)。
ここで、設定輝度値は、ユーザの入力装置5に対する輝度調整操作で指定された値に制御部8が変更する。また、制御部8は、外光センサ7を用いて環境光の明るさを監視し、環境光の明るさに応じて、設定輝度値を、当該環境光下での視認に適した表示装置1の輝度値に変更する制御も行う。すなわち、たとえば、制御部8は、環境光の明るさが所定のしきい値も暗い値に変化したときに、設定輝度値を所定レベル減少した値に変更し、環境光の明るさが前記しきい値以上明るい値に復帰したときに、設定輝度値を最大値または所定レベル増加した値に変更する処理などを行う。
一方、設定輝度値が変化している場合には、ステップ402で取得した温度と、変化を検出した設定輝度値の変化方向に応じて、輝度制御の優先順位を決定する(ステップ406)。ここで、輝度制御の優先順位とは、前述した、バックライトPWMデューティ制御、バックライト供給定電流制御、LCD透過率制御の優先順位である。
ここで、バックライトPWMデューティ制御は、画像の表示品質に対する影響は小さい。LCD透過率制御は、LCD透過率制御によって輝度を減少した場合には、階調数の減少を伴うことがあり、バックライト供給定電流制御は、バックライト供給定電流制御によって輝度を減少した場合には、バックライト12発光色の変化を生じることがある。そして、階調数の減少に比べ、バックライト12の色変化は、画像の表示品質劣化に対する影響が大きい。
そこで、図5に示すように、温度が常温で設定輝度値の変化方向が減少方向のときは、第1優先順位の輝度制御をバックライトPWMデューティ制御とし、第2優先順位の輝度制御をLCD透過率制御とし、第3優先順位の輝度制御をバックライト供給定電流制御とする。そして、温度が常温で設定輝度値の変化方向が増加方向のときは、逆に、第1優先順位の輝度制御をバックライト供給定電流制御とし、第2優先順位の輝度制御をLCD透過率制御とし、第3優先順位の輝度制御をバックライトPWMデューティ制御とする。
ここで、バックライト12の発熱量は、バックライト12への供給電力(バックライト12の消費電力)が大きいほど大きくなる。したがって、バックライトPWMデューティ制御やバックライト供給定電流制御によって輝度を減少すると、バックライト12の発熱量は小さくなる。一方、バックライト供給定電流制御によるバックライト12の色変化を考慮すると、バックライト供給定電流制御によって輝度を減少するよりも、バックライトPWMデューティ制御によって輝度を減少することの方が望ましい。
すなわち、前述のように、バックライトPWMデューティ制御やバックライト供給定電流制御によって輝度を減少すると、バックライト12の発熱量は小さくなるので、温度が高温で設定輝度値の変化方向が減少方向のときは、第1優先順位の輝度制御をバックライトPWMデューティ制御とし、第2優先順位の輝度制御をバックライト供給定電流制御とし、第3優先順位の輝度制御をLCD透過率制御とする。また、温度が高温で設定輝度値の変化方向が増加方向のときは、逆に、第1優先順位の輝度制御をLCD透過率制御とし、第2優先順位の輝度制御をバックライト供給定電流制御とし、第3優先順位の輝度制御をバックライトPWMデューティ制御とする。
次に、制御部8が表示装置1の温度を表示装置1の正常動作が保証される温度に維持するために行う動作温度維持処理について説明する。
図6に、この動作温度維持処理の手順を示す。
図示するように、この処理では、まず、温度センサ6が検知している液晶パネル11やバックライト12の周辺温度が、表示装置1の正常動作が保証される温度範囲Thmin-Thmaxからの逸脱するのを監視する(ステップ602、604、622)。
ここで、表示装置1の正常動作が保証される温度範囲とは、たとえば、液晶パネル11の応答速度が実用上問題となる程度に劣化する温度と、液晶パネル11やバックライト12の高温からの保護上支障が生じる温度との間の温度範囲とする。すなわち、この場合には、たとえば、Thminを摂氏5度、Thmaxを摂氏70度とする。
そして、ステップ638で、一旦、バックライトPWMデューティ制御と、バックライト供給定電流制御と、LCD透過率制御の各輝度制御の制御状態を初期状態にリセットした上で、図5の常温時の輝度制御の優先順位に従った輝度制御を、図4に示した調光制御処理のステップ408-416と同様に行って、表示装置1の輝度値を、その時点で設定されている設定輝度値に制御し、ステップ602、604、622の監視に戻る。
以上のような動作温度維持処理によれば、バックライトPWMデューティ制御、バックライト供給定電流制御、LCD透過率制御の三つの輝度制御を組み合わせ適用することにより、できるだけ輝度変化を招くことなく、表示装置1の温度を、表示装置1の正常動作が保証される温度範囲内に維持することができるようになる。
Claims (6)
- 液晶パネルとバックライトを備えた表示装置であって、
前記表示装置の温度を検知する温度センサと、
所定の調整範囲内において、前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第1輝度調整部と、
所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、当該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第2輝度調整部と、
前記第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作との制御を行って、前記表示装置の輝度を目標とする輝度に調整する輝度調整制御部とを有し、
前記輝度調整制御部は、前記温度センサが検知した温度が、低温識別用に予め定めた温度である低温しきい値より小さいときに、前記表示装置の輝度を減少方向に調整する際には、第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整が前記第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整に優先して行われるように、前記制御を行い、前記温度センサが検知した温度が、前記低温しきい値より小さいときに、前記表示装置の輝度を増加する方向に調整する際には、第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整が前記第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整に優先して行われるように、前記制御を行うことを特徴とする表示装置。 - 液晶パネルとバックライトを備えた表示装置であって、
前記表示装置の温度を検知する温度センサと、
所定の調整範囲内において、前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第1輝度調整部と、
所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、当該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する第2輝度調整部と、
前記第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整動作との制御を行って、前記表示装置の輝度を目標とする輝度に調整する輝度調整制御部とを有し、
前記輝度調整制御部は、前記温度センサが検知した温度が、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より大きいときに、前記表示装置の輝度を減少方向に調整する際には、第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整が前記第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整に優先して行われるように、前記制御を行い、前記温度センサが検知した温度が、前記高温しきい値より大きいときに、前記表示装置の輝度を増加する方向に調整する際には第2輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整が前記第1輝度調整部による前記表示装置の輝度の調整に優先して行われるように、前記制御を行うことを特徴とする表示装置。 - 液晶パネルと、定電流PWM駆動によって電力が供給されるLEDを用いたバックライトを備えた表示装置であって、
前記表示装置の温度を検知する温度センサと、
所定の調整範囲内において、前記定電流PWM駆動に用いる定電流の値を調整することにより前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する定電流調整部と、
所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、当該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する透過率調整部と、
前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整動作とを制御する輝度調整制御部とを有し、
前記温度センサが検知した温度が、低温識別用に予め定めた温度である低温しきい値より大きく、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より小さいときに、前記輝度調整制御部は、前記表示装置の輝度を減少する場合には、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、前記表示装置の輝度を増加する場合には、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われる形態で実行されるように、前記制御を行うことを特徴とする表示装置。 - 液晶パネルと、PWM駆動によって電力が供給されるLEDを用いたバックライトを備えた表示装置であって、
前記表示装置の温度を検知する温度センサと、
所定の調整範囲内において、前記PWM駆動のデューティ比を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整するデューティ調整部と、
所定の調整範囲内において、前記液晶パネルの透過率と、当該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する透過率調整部と、
前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整動作とを制御する輝度調整制御部とを有し、
前記温度センサが検知した温度が、低温識別用に予め定めた温度である低温しきい値より大きく、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より小さいときに、前記輝度調整制御部は、前記表示装置の輝度を減少する場合には、前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、前記表示装置の輝度を増加する場合には、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われる形態で実行されるように、前記制御を行うことを特徴とする表示装置。 - 請求項4記載の表示装置であって、
前記バックライトは、定電流PWM駆動によって電力が供給されるLEDを用いたバックライトであって、
所定の調整範囲内において、前記定電流PWM駆動に用いる定電流の値を調整することにより前記バックライトへの供給電力を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより、当該表示装置の輝度を調整する定電流調整部を有し、
前記輝度調整制御部は、前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整動作と、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整とを組み合わせた前記表示装置の輝度の調整動作とを制御し、
前記温度センサが検知した温度が、前記低温しきい値より大きく、前記高温しきい値より小さいときに、前記輝度調整制御部は、前記表示装置の輝度を減少する場合には、前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、かつ、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、前記表示装置の輝度を増加する場合には、前記定電流調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われ、かつ、前記透過率調整部による前記表示装置の輝度の調整が、前記デューティ調整部による前記表示装置の輝度の調整よりも優先して行われる形態で実行されるように、前記制御を行うことを特徴とする表示装置。 - 液晶パネルと、定電流PWM駆動によって電力が供給されるLEDを用いたバックライトを備えた表示装置の輝度を調整する輝度調整方法であって、
前記表示装置の温度を検知するステップと、
前記検知した表示装置の温度が、低温識別用に予め定めた温度である低温しきい値より大きく、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より小さいときに、前記表示装置の輝度を減少する場合に、前記定電流PWM駆動のデューティ比を調整して、当該バックライトの明るさを調整することにより当該表示装置の輝度を調整する第1の調整を、前記液晶パネルの透過率と、当該表示装置に表示する画像を表す画像データの値との対応を調整することにより当該表示装置の輝度を調整する第2の調整より優先して適用し、前記第2の調整を、前記定電流PWM駆動に用いる定電流の値を調整して、前記バックライトの明るさを調整することにより前記表示装置の輝度を調整する第3の調整より優先して適用する形態で、前記表示装置の輝度を減少する調整を行うステップと、
前記検知した表示装置の温度が、低温識別用に予め定めた温度である低温しきい値より大きく、高温識別用に予め定めた温度である高温しきい値より小さいときに、前記表示装置の輝度を増加する場合に、前記第3の調整を前記第2の調整より優先して適用し、前記第2の調整を前記第1の調整より優先して適用する形態で、前記表示装置の輝度を増加する調整を行うステップとを有することを特徴とする輝度調整方法。
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