JP6641028B2 - 輝度調整装置、表示装置及び輝度調整方法 - Google Patents
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Description
この問題を解決するために、例えば、輝度センサを用いてバックライトの輝度を測定し、その測定値が設定値になるようにバックライトの輝度を補正する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、輝度センサを用いる必要があるため高コストとなるとともに、輝度センサは、精密な光学部品のため、汚れ、変色及び変形などによる故障や誤動作が起こりやすい。
図1に示すように、表示装置1は、画質設定部2、映像解析部3、輝度調整装置4及び映像表示部5を備える。なお、映像表示部5は、表示部の一例であってよい。
映像解析部3は、映像表示部5に入力される映像信号を解析することで、その映像信号の映像特性を取得する。ここで、映像特性とは、例えば映像表示部5の表示画面内の明るさの平均値である。例えば、入力される映像が明るいときは光源の輝度を明るくし、入力される映像が暗いときは光源の輝度を暗くする光源電力の調光制御が実行される。例えば、入力される映像信号とは、パーソナルコンピュータやビデオなどの外部装置から入力される映像である。
映像表示部5は、輝度調整装置4からの制御に基づいて、映像解析部3からの映像を表示する。例えば、映像表示部5は、LCD(Liquid Crystal Display)やマイクロミラーデバイスなどの表示パネルと、その表示パネルを照明する光源であるバックライトを備える。
上述したように、BL駆動値を低下させると、映像表示部5の光源である、例えばLED(light emitting diode)素子(特にパッケージや封止樹脂、蛍光体)の劣化主因である「光量」と「温度」とが低下する。「光量」と「温度」とのそれぞれの変化による映像表示部5の劣化特性は、アレニウス則により次のように仮定できる。なお、図2は、「光量」における映像表示部5のBL駆動値と劣化速度との関係を示す図である。図3は、「温度」における映像表示部5のBL駆動値と劣化速度との関係を示す図である。
一方、図3に示すように、「温度」による劣化速度は、ほぼ二次関数となる。例えば、映像表示部5の光源であるLEDの温度が10度下がるごとに寿命2倍になる(BL電流100%時、LED温度上昇50度)。また、BL駆動値が最大の場合における温度を室温+50℃とすると、BL駆動値が20%下がるごとに劣化速度が半減する。
換言すると、BL駆動値が増加すると劣化速度が加速される。
輝度調整装置4は、初期BL駆動値生成部6(初期値生成部)、BL劣化補正部7(劣化補正部)、BL駆動部8、べき乗計算部9、時間計測部10及びストレス時間記録部11を備える。
例えば、初期BL駆動値生成部6は、ユーザにより設定された画質の設定値を、画質設定部2から取得する。また、初期BL駆動値生成部6は、映像解析部3から映像特性を取得する。そして、初期BL駆動値生成部6は、取得した画質の設定値及び映像特性に基づいて、BL駆動値の初期値I(0)を生成する。
初期BL駆動値生成部6は、生成したBL駆動値の初期値I(0)を、BL劣化補正部7に出力する。
そして、BL劣化補正部7は、補正した使用時間(以下、「ストレス時間値」ともいう)を積算した光源の積算使用時間を求める。次に、BL劣化補正部7は、この積算使用時間と、予め記憶された映像表示部5の特性(例えば、図7左の劣化特性)とを用いてBL駆動値を求める。この映像表示部5の特性とは、例えば、光源の使用時間と輝度との関係を示す輝度特性である。
劣化特性補正部71は、予め設定される劣化係数βと、ストレス時間値T(n)とに基づいて、映像表示部5における現在の輝度L(0〜1)を算出する。この劣化係数βは、BL駆動値が最大で映像表示部5を駆動した場合における輝度半減時間であって、以下に示す式で表すことができる。
β=−ln(0.5)/k …(1)
したがって、例えば、劣化特性補正部71は、予め設定される劣化係数βと、ストレス時間値T(n)とに基づいて、以下に示す式に基づいて、映像表示部5における現在の輝度L(0〜1)を算出することができる。
L=eβ×T(n) …(2)
式(2)は、光源の使用時間と輝度との関係を示す輝度特性の一例である。ここで、T(n)はバックライトの使用時間に対応する。
I(n)=Min(1,I(0)/L) …(3)
図1に戻り、駆動値算出部72は、算出したBL駆動値I(n)をBL駆動部8及びべき乗計算部9に出力する。
べき乗計算部9は、駆動値算出部72から出力された現在のBL駆動値I(n)を取得する。そして、べき乗計算部9は、BL駆動値I(n)の三乗値I3(n)を算出する。なお、BL駆動値I(n)は0から1であるため、その三乗値I3(n)も0から1となる。べき乗計算部9は、映像表示部5の駆動が開始されてから所定時間Δh経過ごとに、現在のBL駆動値I(n)の三乗値I3(n)を算出する。
具体的には、ストレス時間記録部11は、前回のストレス時間値T(n−1)を記録してから所定時間Δhが経過したことを示す計時完了信号を時間計測部10から受信する。そして、ストレス時間記録部11は、その計時完了信号を取得すると、べき乗計算部9から三乗値I3(n)を取得する。そして、ストレス時間記録部11は、以下に示す式に基づいて、ストレス時間値T(n)を更新し、記録する。換言すれば、この更新とは、光源を使用した時間をBL駆動値の三乗値I3(n)を用いて補正し、該補正した時間を積算して光源の積算使用時間を求めることである。
T(n)=T(n−1)+Δh×I3(n) …(4)
したがって、劣化特性補正部71では、この更新されたストレス時間値T(n)に基づいて、式(2)を用いて、現在の輝度L(0〜1)が算出される。換言すれば、劣化特性補正部71では、BL駆動値の三乗値I3(n)を用いて光源を使用した時間を補正し、該補正した時間を積算して光源の積算使用時間を求める。
そして、劣化特性補正部71は、求めた光源の積算使用時間を輝度特性(式(2))の使用時間(T(n))としたときの該使用時間に対応する輝度Lを輝度特性(式(2))から求め、該求めた輝度LとBL駆動値の初期値I(0)とに基づいて新たなBL駆動値を求める。
図6は、本発明の一実施形態に係る輝度調整装置4の処理の流れについて、説明する図である。
ユーザにより映像表示部5の電源がONされると(ステップS101)、初期BL駆動値生成部6は、映像表示部5の使用状態に基づいて、BL駆動値の初期値I(0)を生成する(ステップS102)。
べき乗計算部9は、映像表示部5の駆動が開始されてから所定時間Δhが経過したか否かを判定し(ステップS107)、所定時間Δhが経過した場合には、現在のBL駆動値I(n)の三乗値I3(n)を算出する(ステップS108)。ここで、例えば、べき乗計算部9は、時間計測部10から計時完了信号を受信することで、映像表示部5の駆動が開始されてから所定時間Δhが経過したと判定してよい。
なお、電源OFFの処理は、ステップS107の処理の中で割り込み処理等により実行されてもよい。また、電源OFFの処理では、ステップS106の処理において計測された時間を記憶して電源OFFし、再度電源ONされた後にステップS106で記憶した計測時間を読み出して、読み出した計測時間から時間計測を開始してもよい。
図7は、輝度センサを用いない、従来の輝度補正方法により補正された輝度変化を説明する図である。
一方、本発明の一実施形態に係る輝度調整装置4は、画面の使用状態に基づいて、劣化速度を予測し、BL駆動値の三乗値と映像表示部5の駆動時間の積算値とをその予測の基準とする。これにより、ユーザが画面の輝度を下げた一般的な使用状態においても、正確に劣化速度を予測し、輝度の過補正又補正不足を抑制することができる。
図8は、本発明の一実施形態に係る輝度調整装置4の主要な構成を説明する図である。
図8に示すように、輝度調整装置4は、BL劣化補正部7を備える。
この表示装置1Aは、映像表示部5におけるBLを画面内で分割し、明るい映像信号のエリアではBL駆動値を大きく、暗い映像信号のエリアではBL駆動値を小さくするように自動制御する。そして、表示装置1Aは、上記分割されたBLごとに経年劣化も独立補正するため、分割されたBLごとに輝度調整装置4を設け、ステップS102からステップS109の処理をそれぞれ独立して実施する。
2 画質設定部
3 映像解析部
4 輝度調整装置
5 映像表示部
6 初期BL駆動値生成部(初期値生成部)
7 BL劣化補正部(劣化補正部)
8 BL駆動部
9 べき乗計算部
10 時間計測部
11 ストレス時間記録部
71 劣化特性補正部
72 駆動値算出部
Claims (8)
- 表示部が備える光源を駆動する駆動値を目標値になるように制御することで前記光源の輝度を調整する輝度調整装置であって、
前記光源を使用した時間を前記駆動値の三乗値を用いて補正し、該補正した時間を積算して前記光源の積算使用時間を求め、予め記憶された前記光源の使用時間と輝度との関係を示す輝度特性と前記積算使用時間とに基づいて前記駆動値を求める劣化補正部を備える輝度調整装置。 - 前記表示部の使用状態に基づいて、前記駆動値の初期値を設定する初期値生成部をさらに備え、
前記劣化補正部は、前記積算使用時間を前記輝度特性の使用時間としたときの該使用時間に対応する輝度を前記輝度特性から求め、該求めた輝度と前記駆動値の初期値とに基づいて前記駆動値を求める請求項1に記載の輝度調整装置。 - 前記表示部の使用状態は、前記表示部における画質の設定値と、前記表示部に入力される映像の映像特性との少なくともいずれか一方から設定される請求項2に記載の輝度調整装置。
- 前記駆動値および前記輝度は、前記光源を用いて前記表示部に入力される映像を表示するときの最大値を1に正規化した値である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の輝度調整装置。
- 前記劣化補正部は、所定時間が経過するごとに、前記光源を使用した時間を前記駆動値の三乗値を用いて補正し、該補正した時間を前記積算使用時間に積算することで前記積算使用時間を更新する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の輝度調整装置。
- 前記輝度を維持するように調整する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の輝度調整装置。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の輝度調整装置と、
前記表示部と、
を備える表示装置。 - 表示部が備える光源を駆動する駆動値を目標値になるように制御することで前記光源の輝度を調整する輝度調整方法であって、
前記光源を使用した時間を前記駆動値の三乗値を用いて補正し、該補正した時間を積算して前記光源の積算使用時間を求め、予め記憶された前記光源の使用時間と輝度との関係を示す輝度特性と前記積算使用時間とに基づいて前記駆動値を求めるステップを含む輝度調整方法。
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