JP6000601B2

JP6000601B2 - 液晶表示装置及びそのキャリブレーション方法

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Publication number: JP6000601B2
Application number: JP2012081181A
Authority: JP
Inventors: 大澤　誠司; 誠司大澤; 郁男高梨
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013210508A

Description

本発明は、液晶表示装置及びそのキャリブレーション方法に関するものである。

従来、液晶表示装置に表示された光を測色する光センサを設け、測色結果に基づき、液晶表示装置の液晶パネルとバックライトの輝度および色度の変動を抑制する技術が提案されている（特許文献１）。
さらに、液晶パネルにおける前記光センサの受光位置に測色用のパターンを表示し、測色用パターン以外の部分には通常作業用の画像を表示しながら、通常作業中に光センサで測色を行うことが提案されている（特許文献２）。

また、バックライトを複数の領域に分割し、入力された画像信号の特徴量に応じて、各領域の発光量を独立して制御できる（以下、この制御をローカルディミング制御と呼ぶ）液晶表示装置が提案されている（特許文献３）。
このような従来の技術を用い、ローカルディミング制御を行いながら、光センサで前記測色用パターンを測色することが可能である。
また、開閉可能なディスプレイにおいて、ディスプレイが閉じられたときにキャリブレーションを行い、その後省電力モードにする技術が開示されている（特許文献４）。

特開２０１０−１６９９９０号公報特開２００７−１５６２８４号公報特開２００８−９００７６号公報特開２０１１−１８０３８３号公報

上述した特許文献１、特許文献２および特許文献３の技術を組み合わせることにより、通常作業中に、ローカルディミング制御を行いながら測色を行い、ディスプレイの表示特性の校正（キャリブレーション）を行うことができる。
しかしローカルディミング制御を行っている場合、例えば光センサによる測色中に入力画像が変化すると、領域ごとのバックライトの発光量も変化することがある。その場合、光センサ周辺部のバックライトの発光量の変化の影響により、キャリブレーション精度が低下してしまうことがある。

ローカルディミング制御を行うディスプレイにおけるこのようなキャリブレーション精度の低下を抑制するために、特許文献４のように、ディスプレイが省電力モードになる前にキャリブレーションを行うようにすることが考えられる。
しかし、省電力モードになる前に常にキャリブレーションを行うと、キャリブレーションの実施に係る電力消費が増加するという課題があった。

本発明は、ローカルディミング制御を行う液晶表示装置において、キャリブレーションの実施に係る電力消費を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明は、表示パネルと、
発光量を独立に制御可能な複数の発光ブロックを有し前記表示パネルに光を照射する発光手段と、
を有する表示装置であって、
入力される画像データに基づき発光ブロックごとに発光量を制御する発光制御を行う第１制御手段と、
前記表示装置を通常モード又は省電力モードで動作させる第２制御手段と、
前記表示装置の測色値に基づいて表示特性のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
前記キャリブレーション手段によるキャリブレーションの実施履歴を記憶する記憶手段と、
を有し、
通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、前記表示装置が通常モードで動作していてかつ前記発光制御が行われていない状態で前記キャリブレーションが行われた履歴が前記実施履歴に存在しない場合、省電力モードに移行する前に、前記第1制御手段により前記発光制御が停止されるとともに前記キャリブレーション手段により前記キャリブレーションが行われることを特徴とする表示装置である。

本発明は、表示パネルと、
発光量を独立に制御可能な複数の発光ブロックを有し前記表示パネルに光を照射する発光手段と、
を有する表示装置のキャリブレーション方法であって、
入力される画像データに基づき発光ブロックごとに発光量を制御する発光制御を行う第１制御工程と、
前記表示装置を通常モード又は省電力モードで動作させる第２制御工程と、
前記表示装置の測色値に基づいて表示特性のキャリブレーションを行うキャリブレーション工程と、
前記キャリブレーション工程によるキャリブレーションの実施履歴を記憶手段から読み出す工程と、
を有し、
通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、前記表示装置が通常モードで動作していてかつ前記発光制御が行われていない状態で前記キャリブレーションが行われた履歴が前記実施履歴に存在しない場合、省電力モードに移行する前に、前記第１制御工程により前記発光制御が停止されるとともに前記キャリブレーション工程により前記キャリブレーションが行われることを特徴とする表示装置のキャリブレーション方法である。

本発明によれば、ローカルディミング制御を行う液晶表示装置において、キャリブレーションの実施に係る電力消費を抑制する技術を提供することができる。

実施例１に係る液晶表示装置の構成を表すブロック図。実施例１の動作を示すフローチャートの一部。実施例１の動作を示すフローチャートの一部。実施例１の動作を示すフローチャートの一部。実施例２の動作を示すフローチャートの一部。実施例３の動作を示すフローチャートの一部。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置の構成を表すブロック図である。
図１において、液晶表示装置１は、複数の領域ごとに発光量を独立に制御可能なバックライト２および液晶パネル３を有している。液晶パネル３の背面からバックライト２により照射された光が液晶パネル３を透過することで画像が表示される。バックライト２における発光量を独立に制御可能な各領域を以下「発光ブロック」と称する。

図１において、画像信号はディミング部４に入力される。
ディミング部４は、入力される画像信号に基づく画像を複数の領域（分割領域）に分割する。複数の分割領域の各々は、バックライト２の複数の発光ブロックの各々に対応する。ディミング部４は、分割領域の各々に対応する画像信号の特徴量に応じて、バックライト２の発光ブロックの各々の発光量を決定し、当該発光量の情報を含むバックライト制御信号をバックライト２に出力する。

さらに、ディミング部４は、分割領域の各々に対応する画像信号の特徴量に応じて、分割領域ごとに入力画像信号に対し画像処理を施し、ディミング画像信号として出力する。
特徴量の一例としては、分割領域ごとの画像信号の最大階調値を用いることができる。

ディミング部４は、最大階調値が小さい分割領域に対応する発光ブロックの発光量を小さくし、当該分割領域の画像信号には１より大きいゲイン値を乗算する画像処理を施す。これにより、暗部の輝度を低下させて画像の表示コントラストを拡大できるとともに、消費電力を低下させることが可能となる。

図１で破線で囲まれたキャリブレーション部５は、画像補正部６、パターン生成部７、合成部８で構成され、キャリブレーションを実施する。
ディミング部４から出力されたディミング画像信号は、画像補正部６に入力され、記憶部９に記憶されている補正情報に基づいて補正され、補正画像信号として出力される。
補正情報としては、画像補正部６に入力されるディミング画像信号の階調値と、出力される補正画像信号の階調値との関係を示すルックアップテーブルなどがある。

画像補正部６では、例えば、階調値と表示画像の輝度がＩＴＵ−ＲＢＴ．７０９に規定されているような関係になるように、ディミング画像信号に補正を加える。
また、液晶表示装置１は、制御部１０を有しており、記憶部９への補正情報の記録を行う。
さらに制御部１０は、光センサ１１、パターン生成部７、電源部１２の動作制御、および、ディミング部４の動作の有効／無効の切り替えを行う。

光センサ１１は、液晶パネル３の表面に、受光面が液晶パネル３側を向いて設置されている。光センサ１１は、バックライト２から照射され液晶パネル３を透過した光を測色する。
制御部１０から光センサ１１にセンサ制御信号が出力されると、光センサ１１は液晶パネル３の透過光の測色動作を行い、制御部１０に測色結果を返す。
光センサ１１で測色する際、制御部１０は、液晶パネル３における光センサ１１の測色位置に測色用のパターンを表示させるため、測色用パターンを表示させる位置と表示させる階調値を含むパターン制御信号をパターン生成部７に出力する。

パターン生成部７は、パターン制御信号で指定された位置および階調値の測色用パターンを生成する。
パターン生成部７で生成された測色用パターンは、合成部８にて補正画像信号に合成され、出力画像信号として液晶パネル３に出力され、出力画像信号に基づく画像が液晶パネル３に表示される。
制御部１０は、補正画像信号に合成された測色用パターンの表示を光センサ１１で測色して得られる測色値（測色結果）に基づいて、画像補正部６で補正を行うための補正情報を求め、記憶部９に記録する。

本実施例において、キャリブレーションとは、測色用パターンを光センサ１１で測色し、光センサ１１から取得される測色値と所定の目標値との比較結果に基づいて制御部１０が補正情報を求め、補正情報を記憶部９に記録する一連の動作を表すものとする。

電源部１２は、液晶表示装置１の各部への電力供給を行う。各部への電力供給や遮断の切り替えや、省電力モードへの移行や通常モードへの復帰などの動作は、制御部１０からの電源制御信号に基づいて制御される。
制御部１０は、ユーザの操作やタイマカウントなどに応じて、電源部１２に対して電源制御信号を出力する。

省電力モードは、例えば、画像信号が一定時間入力されない場合や、ユーザによる省電力モードへの移行を指示するスイッチ操作などにより開始される。省電力モードでは、液晶表示装置は、所定の機能を停止させて電力消費を抑える。例えば、入力された画像信号に基づく液晶パネルの透過率制御を停止したり、バックライトの輝度を落としたり、バックライトを消灯させたりする動作を行う。画像信号が入力された場合や、ユーザによる省電力モードからの復帰を指示するスイッチ操作などにより、省電力モードが解除され、通常モードへ復帰する。通常モードでは、液晶表示装置１は、入力される画像信号に基づく画像の表示を行う。

以上のように構成された液晶表示装置１において、本実施例１の動作を、図２〜図４のフローチャートを用いて説明する。これらのフローチャートで表される処理は、制御部１０によって実行される。
図２において、本実施例１の液晶表示装置１は、電源が投入され、動作が開始されると、まずキャリブレーションが実施されたか否かを示す実施フラグが０にセットされる（ステップＳ１）。

キャリブレーションの実施フラグは０，１，又は２のいずれかの値をとり、実施フラグの値が０の場合、キャリブレーションが実施されていないことを表す。実施フラグの値が他の値の場合については後述する。キャリブレーションの実施フラグは、液晶表示装置１が通常モードで動作しているときに行われたキャリブレーションの実施履歴の情報であり、制御部１０の内部の記憶手段に記憶される。記憶部９にキャリブレーションの実施フラグを記憶するようにしても良い。

次に、液晶表示装置１に測色用パターンを表示させ、光センサ１１で現在の表示特性を測色する処理が行われる（ステップＳ２）。
そして、ステップＳ２における測色結果と、規定（目標）の表示特性、すなわち、測色用パターンを液晶表示装置１で表示したときの表示特性の目標値（理論値）と、の差分が
計算される（ステップＳ３）。
ステップＳ３の差分の計算の後、処理は図３に示すフローに移行し、差分とあらかじめ設定された閾値との比較が行われる（ステップＳ４）。

比較の結果、差分が閾値以下の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、処理は図４に示すフローに移行し、後述するステップＳ９が実行される。
差分が閾値よりも大きかった場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、キャリブレーションが実施される（ステップＳ５）。液晶表示装置１が通常モードで動作中に実行されるこのキャリブレーションを「第一のキャリブレーション」と称する。
キャリブレーションは、通常の作業画面を表示している最中にも所定時間間隔、またはユーザ等により指定されたタイミングで実行される。

次に、ディミング部４によるローカルディミング制御が有効か無効かの判定がなされる（ステップＳ６）。
ディミング部４のローカルディミング制御が無効であった場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、キャリブレーション実施フラグが１にセットされる（ステップＳ７）。
ディミング部４のローカルディミング制御が有効であった場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、キャリブレーション実施フラグが２にセットされる（ステップＳ８）。

キャリブレーション実施フラグの値が１の場合は、第一のキャリブレーションを行った際にディミング部４のローカルディミング制御が無効であったことを示す。キャリブレーション実施フラグの値が２の場合は、第一のキャリブレーションを行った際にディミング部４のローカルディミング制御が有効であったことを示す。すなわち、キャリブレーション実施フラグは、液晶表示装置１が通常モードで動作中に第一のキャリブレーションが行われたときにローカルディミング制御が行われていたか否かの情報を含むキャリブレーションの実施履歴を示す。

次に、処理は図４のフローに移り、ユーザの指示などにより、省電力モードへの移行要求があるか否かが判定される（ステップＳ９）。
省電力モードへの移行要求がなかった場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、一定時間のウエイト（ステップＳ１０）の後、処理はステップＳ２に戻る。
省電力モードへの移行要求があった場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、キャリブレーション実施フラグの値が２（ディミング部４によるローカルディミング制御が有効）であるか否かが判定される（ステップＳ１１）。キャリブレーション実施フラグの値が２でなかった場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、処理はステップＳ１４へ移る。

キャリブレーション実施フラグの値が２であった場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ディミング部４のローカルディミング制御が無効にされ（ステップＳ１２）、キャリブレーションが実施される（ステップＳ１３）。液晶表示装置１が通常モードから省電力モードする際に実行されるこのキャリブレーションを「第二のキャリブレーション」と称する。
そして、動作モードが省電力モードに移行し（ステップＳ１４）、フローチャートの処理が終了する。

本実施例では、ディミング部４のローカルディミング制御が有効であっても無効であっても、測色結果と理論値の差分が閾値以上であれば、ステップＳ５において第一のキャリブレーションが実施される。

ディミング部４のローカルディミング制御が有効であった場合は、ディミング部４に入力される画像信号の特徴量に応じてバックライト２の各発光ブロックの発光量が変化する。そのため、ディミング部４のローカルディミング制御が無効である場合に比べ、第一の
キャリブレーションの精度が低下する場合がある。

本実施例では、ローカルディミング制御が有効の状態で第一のキャリブレーションが実施された場合には、省電力モードに移行する前に、ディミング部４のローカルディミング制御を無効にして、第二のキャリブレーションが行われる。これにより、ローカルディミング制御が無効の状態でキャリブレーションが実施されることになるので、高精度のキャリブレーションを行うことが可能になる。

しかし、ステップＳ５の第一のキャリブレーション時にディミング部４のローカルディミング制御が無効であった場合は、ステップＳ５において行われた第一のキャリブレーションは十分高精度であったと考えられる。そのため、本実施例では、ローカルディミング制御が無効の状態でキャリブレーションが実施された履歴がある場合には、省電力モード移行時の第二のキャリブレーションは行われない。

したがって、ステップＳ１３の第二のキャリブレーションの実施が、第一のキャリブレーション実施時のディミング部４のローカルディミング制御が無効であった履歴が存在しない場合に限定される。その結果、第二のキャリブレーションが実施される回数が低減されるので、キャリブレーションの実施に係る電力消費を抑制することができる。

なお、ステップＳ１２でディミング部４のローカルディミング制御が無効にされる前に、画面全体に黒を表示するようにしてもよい。これにより、ディミング部４のローカルディミング制御が有効から無効に切り替わるときの表示の変化を視認されにくくすることができる。

（実施例２）
実施例１では、ディミング部４のローカルディミング制御が有効、無効に関わらず、測色結果と目標値との差分を、１つの閾値と比較し、差分が閾値よりも大きかった場合に第一のキャリブレーションを実施する構成となっている。

本実施例２では、ディミング部４のローカルディミング制御が有効であるか無効であるかによって、上記閾値を変えることで、第一のキャリブレーションを実施する頻度を変えるようにする。
実施例２では、実施例１のステップＳ１〜ステップＳ３、およびステップＳ９〜ステップＳ１４の動作は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

図５は、実施例２における、実施例１の図３（ステップＳ４〜ステップＳ８）に対応する部分の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ３で測色結果と理論値との差分が計算された後、ステップＳ１５にて、ディミング部４のローカルディミング制御が有効であるか無効であるかの判定が行われる。

ディミング部４のローカルディミング制御が無効であった場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、測色結果と理論値の差分と、あらかじめ設定された第二の閾値との比較が行われる（ステップＳ１６）。
比較の結果、差分が第二の閾値以下であれば（ステップＳ１６：Ｎｏ）、処理は図４のステップＳ９に移る。
比較の結果、差分が第二の閾値よりも大きい場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、第一のキャリブレーションが実施され（ステップＳ１７）、キャリブレーション実施フラグが１にセットされ（ステップＳ１８）、処理はステップＳ９以降に移る。

ステップＳ１５において、ディミング部４のローカルディミング制御が有効と判定され
ると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、測色結果と目標値の差分と、あらかじめ設定された第三の閾値との比較が行われる（ステップＳ１９）。
第二の閾値と第三の閾値は、異なる値を設定することが可能である。
例えば、第二の閾値よりも第三の閾値を大きくすることで、ディミング部４のローカルディミング制御が有効な場合に第一のキャリブレーションが実施される頻度を少なくすることがでる。

ステップＳ１９で、測色結果と目標値との差分が、第三の閾値以下の場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）は、処理は図４のステップＳ９以降に移る。
差分が第三の閾値よりも大きかった場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、第一のキャリブレーションが実施され（ステップＳ２０）、キャリブレーション実施フラグが２にセットされ（ステップＳ２１）、処理はステップＳ９以降に移る。

以上のように、ディミング部４のローカルディミング制御が有効であるか無効であるかにより、測色結果と目標値との差分と比較する閾値を異ならせることで、第一のキャリブレーションの実施頻度を変えることが可能になる。
このとき、第三の閾値の値を大きくすることで、ディミング部４のローカルディミング制御が有効な場合の、精度が比較的低い第一のキャリブレーションの実施頻度を低減させることができる。

なお、ステップＳ２０を省略し、ディミング部４のローカルディミング制御が有効なときの、精度が比較的低い第一のキャリブレーションを行わないようにすることも可能である。
ステップＳ２０でキャリブレーションが行われない場合でも、測色結果と目標値の差分が第三の閾値よりも大きくなったときはキャリブレーション実施フラグが２に設定される。
したがって、ステップＳ１３の第二のキャリブレーションは実施され、表示の精度を保つことができる。

（実施例３）
実施例１、２では、省電力モードへの移行要求があった場合、キャリブレーション実施フラグの値が２であれば第二のキャリブレーションを実施するように動作する。
本実施例３では、キャリブレーション実施フラグが２であった場合は、再度光センサによる測色を行い、測色結果と目標値の差分が大きかった場合のみ第二のキャリブレーションを実施することで、さらに消費電力を抑制する。

実施例３では、実施例１のステップＳ１〜ステップＳ１１の動作は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
図６は、実施例１の図４（ステップＳ９〜ステップＳ１４）に対応する部分における、実施例３の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳ１１にて、キャリブレーション実施フラグが２であると判定されると、測色用パターンの表示が行われ、光センサ１１による現在の表示特性の測色が行われる（ステップＳ２２）。

次に、測色結果と理論値との差分が計算され（ステップＳ２３）、その差分とあらかじめ設定された閾値の比較が行われる（ステップＳ２４）。
比較の結果、差分が閾値以下の場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、処理はステップＳ１４に移り、省電力モードへの移行が行われる。
差分が閾値よりも大きかった場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２にて、ディミング部４のローカルディミング制御が無効にされ、第二のキャリブレーションが実
施される（ステップＳ１３）。

本実施例によれば、省電力モードへの移行要求があり、更にキャリブレーション実施フラグが２であった場合でも、常に第二のキャリブレーションが実施されるわけではなく、測色結果と目標値の差分が大きかった場合のみ第二のキャリブレーションが実施される。これにより、キャリブレーションの実施に係る電力消費を抑制することができる。

１：液晶表示装置、２：バックライト、３：液晶パネル、４：ディミング部、５：キャリブレーション部、９：記憶部、１０：制御部

Claims

表示パネルと、
発光量を独立に制御可能な複数の発光ブロックを有し前記表示パネルに光を照射する発光手段と、
を有する表示装置であって、
入力される画像データに基づき発光ブロックごとに発光量を制御する発光制御を行う第１制御手段と、
前記表示装置を通常モード又は省電力モードで動作させる第２制御手段と、
前記表示装置の測色値に基づいて表示特性のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
前記キャリブレーション手段によるキャリブレーションの実施履歴を記憶する記憶手段と、
を有し、
通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、前記表示装置が通常モードで動作していてかつ前記発光制御が行われていない状態で前記キャリブレーションが行われた履歴が前記実施履歴に存在しない場合、省電力モードに移行する前に、前記第1制御手段により前記発光制御が停止されるとともに前記キャリブレーション手段により前記キャリブレーションが行われることを特徴とする表示装置。
前記キャリブレーション手段は、前記表示パネルからの透過光の測色値と目標値との比較に基づき前記キャリブレーションを行う請求項１に記載の表示装置。
前記キャリブレーション手段は、前記表示装置が通常モードのときに、一定の時間間隔で前記キャリブレーションを行う請求項１又は２に記載の表示装置。
前記キャリブレーション手段は、前記表示装置が通常モードのときに、前記測色値と前記目標値との差分が閾値より大きい場合に、前記キャリブレーションを行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記閾値は、前記発光制御が行われている場合と行われていない場合とで異なる値が用いられる請求項４に記載の表示装置。
前記閾値は、前記発光制御が行われている場合に用いられる閾値の方が、前記発光制御が行われていない場合に用いられる閾値よりも大きい請求項５に記載の表示装置。
前記キャリブレーション手段は、前記表示装置が通常モードで動作していてかつ前記発光制御が行われている状態では前記キャリブレーションを行わない請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
前記キャリブレーション手段は、通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、省電力モードに移行する前の前記キャリブレーションを常に行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
前記キャリブレーション手段は、通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、省電力モードに移行する前の前記キャリブレーションを、前記測色値と前記目標値との差分が閾値より大きい場合に行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
前記発光手段は、液晶表示装置に用いられるバックライトである請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置。
前記通常モードは、入力される画像データに基づく画像が表示されるモードであり、前記省電力モードは所定の機能を停止させて電力消費を抑えるモードである
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。
前記表示パネルは、透過率を制御できる液晶パネルであり、
前記発光手段はバックライトであり、
前記省電力モードは、入力された画像データに基づく液晶パネルの透過率制御を停止するか、バックライトの輝度を落とすか、バックライトを消灯することで、電力消費を抑えるモードである
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。
表示パネルと、
発光量を独立に制御可能な複数の発光ブロックを有し前記表示パネルに光を照射する発光手段と、
を有する表示装置のキャリブレーション方法であって、
入力される画像データに基づき発光ブロックごとに発光量を制御する発光制御を行う第１制御工程と、
前記表示装置を通常モード又は省電力モードで動作させる第２制御工程と、
前記表示装置の測色値に基づいて表示特性のキャリブレーションを行うキャリブレーション工程と、
前記キャリブレーション工程によるキャリブレーションの実施履歴を記憶手段から読み出す工程と、
を有し、
通常モードから省電力モードへの移行要求があったときに、前記表示装置が通常モードで動作していてかつ前記発光制御が行われていない状態で前記キャリブレーションが行われた履歴が前記実施履歴に存在しない場合、省電力モードに移行する前に、前記第１制御工程により前記発光制御が停止されるとともに前記キャリブレーション工程により前記キャリブレーションが行われることを特徴とする表示装置のキャリブレーション方法。