KR20110044153A - 제어 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20110044153A
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히로사다 호리구찌
히로시 요시모또
다다시 야마다
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

전기 광학 장치 등의 표시 장치에서, 고품질의 화상을 표시 가능하게 한다. 제어 장치는, 표시 장치(100)에 대하여 입력되는 영상 신호와 함께, 상기 표시 장치에 광을 입사시키는 광원(500)의 휘도를 제어한다. 제어 장치는, 영상 신호의 해석을 행하는 영상 신호 해석 수단(211)과, 해석의 결과에 기초하여, 광원 휘도 제어 신호를 생성하는 광원 휘도 제어 신호 생성 수단(212)과, 광원 휘도 제어 신호에 의해서, 광원의 휘도를 제어하는 광원 휘도 제어 수단(221)과, 광원 휘도 제어 신호와 영상 보정량과의 관계를 기억하는 기억 수단(214)과, 광원 휘도 제어 신호에 기초하여, 영상 보정 신호를 생성하는 영상 보정 신호 생성 수단(213)과, 영상 보정 신호에 의해서, 영상 신호를 보정하는 영상 신호 보정 수단(231)과, 보정된 영상 신호를 표시 장치에 출력하는 영상 신호 출력 수단을 구비한다.

Description

제어 장치 및 전자 기기{CONTROL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 예를 들면 전기 광학 장치 등의 표시 장치를 제어하는 제어 장치, 및 그 제어 장치를 구비한, 예를 들면 액정 프로젝터 등의 전자 기기의 기술 분야에 관한 것이다.
이런 종류의 제어 장치로서, 예를 들면 액정 패널에 대하여 광원으로부터의 광을 입사시킴으로써 화상을 표시하는 액정 표시 장치를 제어하는 것이 있다. 이와 같은 액정 표시 장치에서는, 조광 수단을 이용하여 광원의 휘도를 제어한다고 하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 제어 장치는, 예를 들면 영상 신호에 따라서 조광 수단을 제어하고, 영상 신호에 적합한 휘도를 실현하도록 구성된다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-186111호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평5-66501호 공보
그러나, 상술한 기술과 같이 영상 신호에 따라서 휘도를 변화시키는 경우에는, 휘도가 변화하는 것에 기인하여, 광원이 발하는 광의 스펙트럼도 변화하게 되는 경우가 있다. 광의 스펙트럼이 변화하면, 표시되는 영상의 화이트 밸런스가 크게 변화한다. 즉, 상술한 기술에는, 휘도를 변화시킴으로써 화질의 저하를 초래하게 될 우려가 있다고 하는 기술적 문제점이 있다.
본 발명은, 예를 들면 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 전기 광학 장치 등의 표시 장치에서, 고품질의 영상을 표시시키는 것이 가능한 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 제어 장치는 상기 과제를 해결하기 위해, 표시 장치에 대하여 입력되는 영상 신호와 함께, 상기 표시 장치에 광을 입사시키는 광원의 휘도를 제어하는 제어 장치로서, 상기 영상 신호의 해석을 행하는 영상 신호 해석 수단과, 상기 해석의 결과에 기초하여, 상기 광원의 휘도를 제어하기 위한 광원 휘도 제어 신호를 생성하는 광원 휘도 제어 신호 생성 수단과, 상기 광원 휘도 제어 신호에 의해서, 상기 광원의 휘도를 제어하는 광원 휘도 제어 수단과, 상기 광원 휘도 제어 신호와 영상 보정량과의 관계를 기억하는 기억 수단과, 상기 기억 수단에 기억되어 있고, 상기 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 상기 영상 보정량에 기초하여, 상기 영상 신호를 보정하기 위한 영상 보정 신호를 생성하는 영상 보정 신호 생성 수단과, 상기 영상 보정 신호에 의해서, 상기 영상 신호를 보정하는 영상 신호 보정 수단과, 상기 보정된 영상 신호를 상기 표시 장치에 출력하는 영상 신호 출력 수단을 구비한다.
본 발명의 제어 장치에 따르면, 예를 들면 액정 패널 등에 광원으로부터의 광을 입사시킴으로써 영상을 표시하는 표시 장치가 제어된다. 표시 장치에는, 예를 들면 3개의 영상 신호가 입력되어 있고, 전형적으로는, 각 신호는 RGB의 3원색에 각각 대응하고 있다. 또한, 표시 장치에서의 액정 패널은, 3개의 영상 신호의 각각에 대응하여 3개 설치되어 있어도 되고, 필드 시퀀셜 등의 기술을 이용하여 1개의 패널에서 3개의 영상 신호에 대응하는 영상을 표시 가능하게 구성되어도 된다.
본 발명의 제어 장치의 동작 시에는, 우선 표시 장치에 입력되는 영상 신호가, 영상 신호 해석 수단에 의해서 해석된다. 영상 신호 해석 수단은, 구체적으로는, 영상 신호에 의해서 표시되는 영상의 밝기 등을 해석함으로써, 후술하는 광원 휘도 제어 신호를 생성하기 위한 정보나, 영상 신호에 대한 신장 처리를 행하기 위한 정보를 얻는다.
계속해서, 광원 휘도 제어 신호 생성 수단에서, 광원의 휘도(바꿔 말하면, 광원으로부터 표시 장치에 입사되는 광량)를 제어하기 위한 광원 휘도 제어 신호가 생성된다. 광원 휘도 제어 신호는, 광원을 제어하기 위한 제어값(예를 들면, 광원의 전력값)이 포함되는 신호이다. 광원 휘도 제어 신호 생성 수단은, 영상 신호 해석 수단에서의 해석의 결과에 기초하여, 광원 휘도 제어 신호를 생성한다. 이에 의해, 영상 신호에 따른 광원 휘도 제어 신호가 된다.
구체적으로는, 영상 신호가 비교적 밝은 영상을 표시시키는 것이었던 경우, 비교적 높은 제어값(즉, 광원을 밝게 하는 제어값)을 포함하는 광원 휘도 제어 신호가 생성되고, 영상 신호가 비교적 어두운 영상을 표시시키는 것이었던 경우, 비교적 낮은 제어값(즉, 광원을 어둡게 하는 제어값)을 포함하는 광원 휘도 제어 신호가 생성된다. 이와 같은, 영상 신호와 제어값과의 관계는, 실험적, 이론적 혹은 경험적으로 미리 구해지고 있다.
광원 휘도 제어 신호가 생성되면, 광원 휘도 제어 수단에 의해, 광원 휘도 제어 신호에 따른 광원의 휘도 제어가 행해진다. 이에 의해, 영상의 밝기에 따른 광이 표시 장치에 입사되므로, 높은 콘트라스트를 실현하는 것이 가능하게 된다.
다른 한편으로, 영상 보정 신호 생성 수단에서는, 영상 신호를 보정하기 위한 영상 보정 신호가 생성된다. 또한, 여기서의 「보정」은, 광원의 휘도를 변화시키는 것에 기인하는 광의 스펙트럼의 변화에 대응하기 위한 보정이며, 예를 들면 광의 스펙트럼이 변화함에 따른 화이트 밸런스의 변화를 작게 하는 효과를 갖는다. 영상 보정 신호는, 광원 휘도 제어 신호에 기초하여 생성된다. 즉, 광원의 밝기에 따른 영상 보정 신호가 생성된다. 이와 같은, 광원의 밝기와 영상 보정 신호와의 관계는, 실험적, 이론적 혹은 경험적으로 미리 구해지고 있다.
여기서 특히, 기억 수단에서는, 광원 휘도 제어 신호와 영상 보정량과의 관계가 기억되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면 광원 휘도 제어 신호에 포함되는 제어값과, 그 제어값에 대응하는 영상 보정량의 값과의 대응 관계를 나타내는 테이블 등이, 기억 수단의 일례인 메모리 등에 미리 기억되어 있다. 영상 보정량은, 광원 휘도 제어 신호에 포함되는 제어값에 의한 제어가 행해진 경우에, 보다 고품질의 영상을 표시 가능하다고 하기 위한 보정량(즉, 입력된 영상 신호를, 제어된 휘도에 적합한 영상 신호로 하기 위한 보정량)으로서, 대응지어져 있다.
영상 보정 신호 생성 수단에서는, 기억 수단에 기억된 영상 보정량의 값으로부터, 생성된 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 값을 선택함으로써, 영상 보정 신호가 생성된다. 이 때문에, 영상 보정 신호 생성 수단은, 예를 들면 광원 휘도 제어 신호에 포함되는 제어값 등을 이용한 복잡한 계산 등을 행하지 않아도, 용이하면서 적확하게 영상 보정 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 장치 구성이나 장치 제어를 보다 간단한 것으로 하는 것이 가능하다.
영상 보정 신호가 생성되면, 영상 신호 보정 수단에 의해서, 영상 보정 신호에 따른 영상 신호의 보정이 행해진다. 이에 의해, 광의 스펙트럼이 변화함에 따른 악영향을, 거의 혹은 전혀 없애는 것이 가능하게 된다. 또한, 영상 신호의 보정은, 예를 들면 3개의 영상 신호의 상대적인 비율을 변화시킴으로써 행해진다.
보정된 영상 신호는, 영상 신호 출력 수단에 의해서 표시 장치에 출력된다. 따라서, 표시 장치에서는, 보정된 영상 신호에 의한 영상 표시가 행해진다. 보정된 영상 신호는, 상술한 바와 같이 광의 스펙트럼이 변화함에 따른 악영향이 저감되어 있기 때문에, 고품질의 영상을 표시하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제어 장치에 따르면, 광원의 휘도를 변화시키는 것에 기인하는 광의 스펙트럼의 변화에 대응하는 보정을 행하기 때문에, 전기 광학 장치 등의 표시 장치에서, 고품질의 영상을 표시시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제어 장치의 일 양태에서는, 상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 기억 수단에 상기 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 상기 영상 보정 신호의 값이 기억되어 있지 않은 경우에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 영상 보정 신호의 값을 보간함으로써, 상기 영상 보정 신호를 생성하도록 구성되어도 된다.
이와 같이 구성하면, 기억 수단에 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 영상 보정 신호의 값이 기억되어 있지 않은 경우라도, 기억된 값으로부터, 예를 들면 직선 근사 등을 이용하여 적절한 영상 보정 신호의 값을 도출할 수 있다. 바꿔 말하면, 이와 같이 영상 보정 신호의 값을 보간 가능하게 함으로써, 기억 수단에 극히 대량의 정보를 기억시키지 않아도 된다. 따라서, 보다 바람직하게 영상 보정 신호를 생성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 영상 신호 보정 수단은, 상기 표시 장치의 구동 주파수에 동기하도록, 상기 영상 신호를 보정한다.
이 양태에 따르면, 표시 장치와 영상 신호 보정 수단에서의 영상 신호의 보정이 동기하도록 행해진다. 또한, 여기서의 「동기」란, 표시 장치의 구동 주파수와 영상 신호의 보정의 실행 주파수가 완전히 일치하는 경우에 한정되는 것이 아니라, 영상 신호의 보정이, 표시 장치의 구동의 타이밍에 따라서 실행되는 다양한 경우를 포함한다.
표시 장치의 구동 주파수와 동기하도록 영상 신호를 보정함으로써, 보정을 행하는 것에 기인하는 새로운 문제점의 발생을 저감시키는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 예를 들면 스크롤 노이즈 등의 간섭에 의한 문제점이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보다 확실하게 고품질의 영상을 표시시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 영상 신호는, 적어도 3개의 신호로 이루어지고, 상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 적어도 3개의 신호의 각각에 대응하는 계수를 나타내는 신호로서 상기 영상 보정 신호를 생성한다.
이 양태에 따르면, 영상 보정 신호는, 적어도 3개의 영상 신호의 각각에 대응하는 계수를 나타내는 신호로서 생성된다. 즉, 영상 보정 신호는, 적어도 3개의 계수를 포함하는 신호로 된다. 또한, 각 계수는, 예를 들면 미리 설정된 소정의 수식 등을 이용하여 산출된다.
본 양태에서는, 영상 신호 보정 수단에서, 영상 보정 신호에 포함되는 계수를 이용하여 보정이 행해지는 것으로 된다. 구체적으로는, 영상 신호에 대하여 영상 보정 신호에 포함되는 계수를 이용한 연산 처리가 실시됨으로써, 각 영상 신호의 상대적인 비율이 변경된다. 따라서, 영상 신호를, 용이하면서 확실하게 보정할 수 있다.
상술한 각 영상 신호에 대응하는 계수를 나타내는 신호로서 영상 보정 신호를 생성하는 양태에서는, 상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 적어도 3개의 신호 중 1개를 기준으로서, 다른 2개의 신호에 대한 상기 계수를 각각 결정하도록 구성되어도 된다.
이 경우, 3개의 영상 신호에 대하여 3개의 계수를 결정하지 않아도, 기준으로 되는 영상 신호 이외의 신호에 대응하는 계수만을 결정하면 된다. 즉, 기준으로 되는 영상 신호를 결정해 둠으로써, 결정하는 계수를 2개로 할 수 있다. 따라서, 영상 신호에 대한 보정을, 보다 간단한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기 과제를 해결하기 위해, 적어도 3개의 영상 신호가 입력되는 표시 장치와, 상기 표시 장치에 광을 입사시키는 광원과, 상술한 본 발명의 제어 장치(단, 그 각종 양태도 포함함)를 구비한다.
본 발명의 전자 기기에 따르면, 상술한 본 발명에 따른 제어 장치를 구비하여 이루어지므로, 고품질의 표시를 행하는 것이 가능한, 투사형 표시 장치, 텔레비전 등의 각종 전자 기기를 실현할 수 있다.
본 발명의 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 발명을 실시하기 위한 형태로부터 명백하게 된다.
도 1은 실시 형태에 따른 액정 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 H-H'선 단면도.
도 3은 실시 형태에 따른 액정 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도.
도 4는 실시 형태에 따른 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 실시 형태에 따른 제어 장치의 동작의 흐름을 설명하는 플로우차트.
도 6은 광원 제어값과 보정 계수와의 대응 관계를 나타내는 테이블.
도 7은 비교예에 따른 액정 장치에서의 화이트 밸런스의 변화를 나타내는 그래프.
도 8은 실시 형태에 따른 액정 장치에서의 화이트 밸런스의 변화를 나타내는 그래프.
도 9는 제어 장치 및 액정 장치를 적용한 전자 기기의 일례된 프로젝터의 구성을 도시하는 평면도.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
<표시 장치>
우선, 본 실시 형태에 따른 제어 장치에 의해서 제어되는 표시 장치의 구성에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 본 발명의 표시 장치의 일례로서 구동 회로 내장형의 TFT(Thin Film Transistor) 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 패널로 구성되는 액정 장치를 예로 들어 설명한다. 액정 패널은, 3개의 영상 신호의 각각에 대응하여 3개 설치되어 있어도 되고, 필드 시퀀셜 등의 기술을 이용하여 1개의 액정 패널에서 3개의 영상 신호에 대응하는 영상을 표시 가능하게 구성되어도 된다.
본 실시 형태에 따른 액정 장치의 전체 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 여기에 도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이며, 도 2는, 도 1의 H-H'선 단면도이다.
도 1 및 도 2에서, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(100)에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판(10)은, 예를 들면 석영 기판, 글래스 기판 등의 투명 기판이나, 실리콘 기판 등이다. 대향 기판(20)은, 예를 들면 석영 기판, 글래스 기판 등의 투명 기판이다. TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 사이에는, 액정층(50)이 봉입되어 있다. 액정층(50)은, 예를 들면 일종 또는 수종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어지고, 한 쌍의 배향막 사이에서 소정의 배향 상태를 취한다.
TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과는, 복수의 화소 전극이 설치된 화상 표시 영역(10a)의 주위에 위치하는 시일 영역에 설치된 시일재(52)에 의해, 서로 접착되어 있다.
시일재(52)는, 양쪽 기판을 접합하기 위한, 예를 들면 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등으로 이루어지고, 제조 프로세스에서 TFT 어레이 기판(10) 상에 도포된 후, 자외선 조사, 가열 등에 의해 경화시킨 것이다. 시일재(52) 속에는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 간격(즉, 기판간 갭)을 소정값으로 하기 위한 글래스 화이버 혹은 글래스 비즈 등의 갭재가 산포되어 있다. 또한, 갭 재를, 시일재(52)에 혼입한 것 외에 혹은 그 대신에, 화상 표시 영역(10a) 또는 화상 표시 영역(10a)의 주변에 위치하는 주변 영역에, 배치하도록 하여도 된다.
시일재(52)가 배치된 시일 영역의 내측에 병행하여, 화상 표시 영역(10a)의 액연 영역을 규정하는 차광성의 액연 차광막(53)이, 대향 기판(20)측에 설치되어 있다. 또한, 이와 같은 액연 차광막(53)의 일부 또는 전부는, TFT 어레이 기판(10)측에 내장 차광막으로서 형성되어도 된다.
주변 영역 중, 시일재(52)가 배치된 시일 영역의 외측에 위치하는 영역에는, 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 1변을 따라서 설치되어 있다. 주사선 구동 회로(104)는, 이 1변에 인접하는 2변을 따르고, 또한, 액연 차광막(53)에 덮여지도록 하여 형성되어 있다. 또한, 이와 같이 화상 표시 영역(10a)의 양측에 설치된 2개의 주사선 구동 회로(104) 사이를 연결하기 위해, TFT 어레이 기판(10)의 나머지 1변을 따르고, 또한, 액연 차광막(53)에 덮여지도록 하여 복수의 배선(105)이 형성되어 있다.
TFT 어레이 기판(10) 상에서의 대향 기판(20)의 4개의 코너부에 대향하는 영역에는, 양쪽 기판간을 상하 도통재로 접속하기 위한 상하 도통 단자(106)가 배치되어 있다. 이들에 의해, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 사이에서 전기적인 도통을 취할 수 있다.
도 2에서, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 구동 소자인 화소 스위칭용의 TFT나 주사선, 데이터선 등의 배선이 만들어 넣어진 적층 구조가 형성된다. 이 적층 구조의 상세한 구성에 대해서는 도 2에서는 도시를 생략하고 있지만, 이 적층 구조 상에, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 재료로 이루어지는 화소 전극(9a)이, 화소마다 소정의 패턴에 의해 섬 형상으로 형성되어 있다.
화소 전극(9a)은, 대향 전극(21)에 대향하도록, TFT 어레이 기판(10) 상의 화상 표시 영역(10a)에 형성되어 있다. TFT 어레이 기판(10)에서의 액정층(50)이 면하는 측의 표면, 즉 화소 전극(9a) 상에는, 배향막(16)이 화소 전극(9a)을 덮도록 형성되어 있다.
대향 기판(20)에서의 TFT 어레이 기판(10)과의 대향면 상에는, 차광막(23)이 형성되어 있다. 차광막(23)은, 예를 들면 대향 기판(20)에서의 대향면 상에 평면적으로 보아, 격자 형상으로 형성되어 있다. 대향 기판(20)에서, 차광막(23)에 의해 비개구 영역이 규정되고, 차광막(23)에 의해 구획된 영역이, 예를 들면 프로젝터용의 램프나 직시용의 백라이트로부터 출사된 광을 투과시키는 개구 영역으로 된다. 또한, 차광막(23)을 스트라이프 형상으로 형성하고, 그 차광막(23)과, TFT 어레이 기판(10)측에 설치된 데이터선 등의 각종 구성 요소에 의해, 비개구 영역을 규정하도록 하여도 된다.
차광막(23) 상에는, ITO 등의 투명 재료로 이루어지는 대향 전극(21)이 복수의 화소 전극(9a)과 대향하도록 형성되어 있다. 또한 차광막(23) 상에는, 화상 표시 영역(10a)에서 컬러 표시를 행하기 위해, 개구 영역 및 비개구 영역의 일부를 포함하는 영역에, 도 2에는 도시하지 않은 컬러 필터가 형성되도록 하여도 된다. 대향 기판(20)의 대향면 상에서의, 대향 전극(21) 상에는, 배향막(22)이 형성되어 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시한 TFT 어레이 기판(10) 상에는, 상술한 데이터선 구동 회로(101), 주사선 구동 회로(104) 등의 구동 회로 외에, 화상 신호선 상의 화상 신호를 샘플링하여 데이터선에 공급하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하 시의 그 액정 장치(100)의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하여도 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 화소부의 전기적인 구성에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 여기에 도 3은, 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도이다.
도 3에서, 화상 표시 영역(10a)을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소의 각각에는, 화소 전극(9a) 및 TFT(30)가 형성되어 있다. TFT(30)는, 화소 전극(9a)에 전기적으로 접속되어 있고, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(100)의 동작 시에 화소 전극(9a)을 스위칭 제어한다. 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)은, TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호 S1, S2, …, Sn은, 이 순서대로 선 순차적으로 공급하여도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대해, 그룹마다 공급하도록 하여도 된다.
TFT(30)의 게이트에는, 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(100)는, 소정의 타이밍에서, 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm을, 이 순서대로 선 순차적으로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9a)은, TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만큼 그 스위치를 닫음으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 소정의 타이밍에서 기입된다. 화소 전극(9a)을 통하여 전기 광학 물질의 일례로서의 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은, 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다.
액정층(50)(도 2 참조)을 구성하는 액정은, 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하고, 계조 표시를 가능하게 한다. 예를 들면, 노멀리 화이트 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라서 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라서 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체적으로 액정 장치(100)로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 광이 출사된다.
여기서 유지된 화상 신호가 리크하는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(9a)과 대향 전극(21)(도 2 참조)과의 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부가되어 있다. 축적 용량(70)은, 화상 신호의 공급에 따라서 각 화소 전극(9a)의 전위를 일시적으로 유지하는 축적 용량으로서 기능하는 용량 소자이다. 축적 용량(70)의 한쪽의 전극은, 화소 전극(9a)과 병렬로 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽의 전극은, 정전위로 되도록, 전위 고정의 용량선(300)에 전기적으로 접속되어 있다. 축적 용량(70)에 의하면, 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성이 향상되고, 콘트라스트 향상이나 플리커의 저감 등의 표시 특성의 향상이 가능하게 된다.
<제어 장치>
다음으로, 상술한 액정 장치를 제어하는 제어 장치에 대해서 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
우선, 본 실시 형태에 따른 제어 장치의 구성에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 여기에 도 4는, 본 실시 형태에 따른 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4에서, 본 실시 형태에 따른 제어 장치는, 영상 신호 해석 회로(210)와, 램프 구동 회로(220)와, 비디오 처리 회로(230)를 구비하여 구성되어 있다.
영상 신호 해석 회로(210)는, 예를 들면 1 또는 복수의 집적 회로를 포함하여 이루어지는 회로이며, 영상 신호 해석부(211), 광원 휘도 제어 신호 생성부(212), 영상 보정 신호 생성부(213) 및 메모리(214)를 구비하고 있다.
영상 신호 해석부(211)는, 본 발명의 「영상 신호 해석 수단」의 일례이며, 영상 신호 해석 회로(210)에 입력된 영상 신호를 해석하고, 예를 들면 영상 신호에 의해서 표시되는 영상의 밝기 등의 정보를 얻는다.
광원 휘도 제어 신호 생성부(212)는, 본 발명의 「광원 휘도 제어 신호 생성 수단」의 일례이며, 영상 신호 해석부(211)에서의 해석 결과에 기초하여, 광원 휘도 제어 신호를 생성한다. 구체적으로는, 영상 신호에 의해서 표시되는 영상의 밝기에 따른 광원 제어값(즉, 광원의 출력을 제어하기 위한 값)을 포함한 신호를 생성한다. 여기서 생성된 광원 휘도 제어 신호는, 램프 구동 회로(220)에서의 광원 휘도 제어부(211)에 출력된다.
영상 보정 신호 생성부(213)는, 본 발명의 「영상 보정 신호 생성 수단」의 일례이며, 광원 휘도 제어 신호에 포함되는 제어값에 기초하여, 영상 신호를 보정하기 위한 영상 보정 신호를 생성한다. 여기서 생성된 영상 보정 신호는, 비디오 처리 회로(230)에서의 영상 신호 보정부(231)에 출력된다. 영상 보정 신호의 상세에 대해서는 후술한다.
메모리(214)는, 본 발명의 「기억 수단」의 일례이며, 광원 휘도 제어 신호 생성부(212)에서 생성되는 광원 휘도 제어 신호와, 영상 보정 신호 생성부(213)에서 생성되는 영상 보정 신호와의 관계를 기억하고 있다.
또한, 영상 신호 해석 회로(210)에서는, 영상 신호의 해석 외에, 영상 신호의 신장 처리가 행해진다. 신장 처리가 행해진 영상 신호는, 비디오 처리 회로(230)에 출력된다.
램프 구동 회로(220)는, 예를 들면 1 또는 복수의 집적 회로를 포함하여 이루어지는 회로이며, 본 발명의 「광원 휘도 제어 수단」의 일례인 광원 휘도 제어부(221)를 구비하고 있다. 광원 휘도 제어부(221)는, 광원 휘도 제어 신호에 기초하여, 본 발명의 「광원」의 일례인 초고압 수은 램프(500)의 휘도를 제어한다. 구체적으로는, 초고압 수은 램프(500)에서의 소비 전력을 조절함으로써 휘도가 제어된다.
비디오 처리 회로(230)는, 예를 들면 1 또는 복수의 집적 회로를 포함하여 이루어지는 회로이며, 본 발명의 「영상 신호 보정 수단」의 일례인 영상 신호 보정부(231)를 구비하고 있다. 영상 신호 보정부(231)는, 영상 보정 신호에 기초하여, 영상 신호를 보정한다. 여기서의 구체적인 보정 방법에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
또한, 비디오 처리 회로(230)는, 전형적으로는, 상술한 영상 신호 보정부(231) 외에도, 영상 신호에 대하여 각종 처리를 행하는 복수의 회로를 포함하고 있다.
계속해서, 본 실시 형태에 따른 제어 장치의 동작 및 효과에 대해서, 도 4 외에, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 여기에 도 5는, 본 실시 형태에 따른 제어 장치의 동작의 흐름을 설명하는 플로우차트이며, 도 6은, 광원 제어값과 보정 계수와의 대응 관계를 나타내는 테이블이다. 또한 도 7은, 비교예에 따른 액정 장치에서의 화이트 밸런스의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 8은, 본 실시 형태에 따른 액정 장치에서의 화이트 밸런스의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5에서, 본 실시 형태에 따른 제어 장치는, 영상 신호 해석 회로(210)에 영상 신호가 입력되면, 영상 신호 해석부(211)가 영상 신호의 해석을 행한다(스텝 S1). 이 해석에 따르면, 해석된 영상 신호에 의해서 표시되는 영상의 밝기 등에 대한 정보가 얻어진다.
계속해서, 광원 휘도 제어 신호 생성부(212)가, 영상 신호의 해석 결과에 기초하여, 광원 휘도 제어 신호를 생성한다(스텝 S2). 광원 휘도 제어 신호는, 예를 들면 해석된 영상 신호에 의해서 표시되는 영상이 비교적 밝은 경우는 높은 광원 제어값, 반대로 표시되는 영상이 비교적 어두운 경우는 낮은 광원 제어값을 포함하는 광원 휘도 제어 신호를 생성한다. 또한, 영상 신호의 해석 결과와 광원 제어값과의 대응 관계는, 미리 기억된 데이터 등에 기초하여 결정되어도 되고, 리얼타임으로 산출되는 것이어도 된다.
광원 휘도 제어 신호가 생성되면, 영상 보정 신호 생성부(213)가, 영상 신호를 보정하기 위한 영상 보정 신호를 생성한다(스텝 S3). 영상 보정 신호 생성부(213)는, 메모리(214)에 미리 기억된 테이블을 이용하여 영상 보정 신호를 생성한다.
도 6에서, 메모리(214)에는, 예를 들면 도면에 도시한 바와 같은 테이블이 기억되어 있다. 또한, 여기서의 광원 제어값은, 초고압 수은 램프(500)의 출력(바꿔 말하면, 소비 전력)을, 백분률을 이용하여 제어하기 위한 값으로 되어 있다. 그리고 테이블에는, 광원 제어값에 대응하는 값으로서, R(적) G(녹) B(청)의 3개의 영상 신호를 각각 보정하기 위한 보정 계수가 기억되어 있다. RGB에 각각 대응하는 보정 계수는, 예를 들면 이하에 기재하는 방법으로 도출할 수 있다.
우선, 광원의 출력을 제어하였을 때의 W(백), 및 RGB의 색 특성 X, Y, Z를 측정한다. 여기서, W와 RGB와의 사이에는, 이하의 수학식 1의 관계가 성립된다.
Figure pat00001
그리고 W의 색 특성 XW, YW, ZW와, R의 색 특성 XR, YR, ZR과, G의 색 특성 XG, YG, ZG와, B의 색 특성 XB, YB, ZB와의 관계는, 계수 a 및 b를 이용하여, 이하의 수학식 2 내지 4로 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
여기서, 이하의 수학식 5 및 6으로 나타내는 계수 x 및 y를 생각한다.
Figure pat00005
Figure pat00006
그리고, 이 계수 x 및 y의 값이 초기값으로부터 변하지 않는 계수 a 및 b를 계산한다. 이 때의 a가 R용 보정 계수, 1이 G용 보정 계수, b가 B용 보정 계수로 된다. 또한, a 또는 b의 값이 "1"을 초과한 경우에는, 큰 쪽의 값으로 다른 2개의 계수를 나눈 것이 보정 계수로 된다. 예를 들면, a>b 또한 a>1의 경우, R용 보정 계수는 a/a=1, G용 보정 계수는 1/a, B용 보정 계수는 b/a로 된다.
이와 같이, 어느 1개의 영상 신호에 대한 계수가 "1"로 되도록 하면, 보정에 따른 처리를 비교적 간단한 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시한 테이블에서는, B용 보정 계수가 기준으로서 "1"로 되도록 설정되어 있기 때문에, 실질적으로는, R 및 G의 2개의 영상 신호를 보정하면 된다.
또한 테이블에는, 광원 제어값을 취할 수 있는 값 전부에 대해서, 보정 계수가 기억되어 있지 않아도 된다. 만약, 기억 수단에 기억되어 있지 않은 광원 제어값이 결정된 경우라도, 예를 들면 직선 근사 등을 이용하여 값을 보간함으로써, 적절한 보정 계수를 도출할 수 있다.
도 4 및 도 5로 되돌아가서, 영상 보정 신호가 생성되면, 광원 휘도 제어부(221)에서의 광원 휘도의 제어(스텝 S4), 및 영상 신호 보정부(231)에서의 영상 신호의 보정(스텝 S5)이 행해진다. 여기서 특히, 광원 휘도의 제어 및 영상 신호의 보정은, 서로 동기하도록 행해진다. 이에 의해, 예를 들면 스크롤 노이즈 등의 간섭에 의한 문제점이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있다.
보정된 영상 신호는, 액정 장치(100)에 출력된다(스텝 S6). 보정된 영상 신호에 따르면, 광원의 휘도를 변화시키는 것에 기인하는 광의 스펙트럼의 변화에 대응할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 광의 스펙트럼이 변화함에 따른 화이트 밸런스의 변화를 작게 할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 만약 상술한 바와 같은 영상 신호의 보정을 행하지 않고 광원의 휘도를 제어하면, 액정 장치(100)의 백의 색도 좌표는, 직선적으로 변화한다. 즉, 광원의 휘도에 맞춰서 화이트 밸런스가 변화한다. 따라서, 표시되는 영상의 품질이 저하하게 될 우려가 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 제어 장치에 의해 영상 신호를 보정한 경우에는, 액정 장치(100)의 백의 색도 좌표는, 거의 변화하지 않는다. 즉, 광원의 휘도를 변화시켰다고 하여도, 화이트 밸런스는 대략 일정하다. 따라서, 표시되는 영상의 품질이 저하하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 제어 장치에 따르면, 광원의 휘도를 변화시키는 것에 기인하는 광의 스펙트럼의 변화에 대응하는 보정을 행하므로, 액정 장치 등의 표시 장치에서, 고품질의 영상을 표시시키는 것이 가능하다.
<전자 기기>
다음으로, 상술한 제어 장치 및 액정 장치를 구비하는 전자 기기에 대하여 설명한다. 여기에 도 9는, 프로젝터의 구성예를 도시하는 평면도이다. 이하에서는, 이 액정 장치를 라이트 밸브로서 이용한 프로젝터에 대해서 설명한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 프로젝터(1100) 내부에는, 초고압 수은 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛(1102)이 설치되어 있다. 이 램프 유닛(1102)으로부터 사출된 투사광은, 라이트 가이드(1104) 내에 배치된 4매의 미러(1106) 및 2매의 다이크로익 미러(1108)에 의해 RGB의 3원색으로 분리되고, 각 원색에 대응하는 라이트 밸브로서의 액정 패널(1110R, 1110B 및 1110G)에 입사된다.
액정 패널(1110R, 1110B 및 1110G)의 구성은, 상술한 액정 장치와 동등하며, 화상 신호 처리 회로로부터 공급되는 R, G, B의 원색 신호로 각각 구동되는 것이다. 그리고, 이들의 액정 패널에 의해 변조된 광은, 다이크로익 프리즘(1112)에 3방향으로부터 입사된다. 이 다이크로익 프리즘(1112)에서는, R 및 B의 광이 90도로 굴절하는 한편, G의 광이 직진한다. 따라서, 각 색의 화상이 합성되는 결과, 투사 렌즈(1114)를 통하여, 스크린 등에 컬러 화상이 투사되게 된다.
여기서, 각 액정 패널(1110R, 1110B 및 1110G)에 의한 표시상에 대해서 주목하면, 액정 패널(1110G)에 의한 표시상은, 액정 패널(1110R, 1110B)에 의한 표시상에 대하여 좌우 반전하는 것이 필요하게 된다.
또한, 도 9를 참조하여 설명한 전자 기기 외에도, 모바일형의 퍼스널 컴퓨터나, 휴대 전화, 액정 텔레비전이나, 뷰 파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 영상 전화, POS 단말기, 터치 패널을 구비한 장치 등을 들 수 있다. 그리고, 이들의 각종 전자 기기에 적용 가능한 것은 물론이다.
또한, 본 발명은 상술한 각 실시 형태에서 설명한 액정 장치 이외에도 반사형 액정 장치(LCOS), 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD), 전기 영동 장치 등에도 적용 가능하다.
본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위 및 명세서 전체로부터 이해되는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하며, 그와 같은 변경을 수반하는 제어 장치, 및 그 제어 장치를 구비한 전자 기기도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
3a : 주사선
6a : 데이터선
9a : 화소 전극
10 : TFT 어레이 기판
10a : 화상 표시 영역
20 : 대향 기판
30 : TFT
50 : 액정층
100 : 액정 장치
101 : 데이터선 구동 회로
102 : 외부 회로 접속 단자
104 : 주사선 구동 회로
210 : 영상 신호 해석 회로
211 : 영상 신호 해석부
212 : 광원 휘도 제어 신호 생성부
213 : 영상 보정 신호 생성부
220 : 램프 구동 회로
221 : 광원 휘도 제어부
230 : 비디오 처리 회로
231 : 영상 신호 보정부
500 : 초고압 수은 램프

Claims (6)

  1. 표시 장치에 대하여 입력되는 영상 신호와 함께, 상기 표시 장치에 광을 입사시키는 광원의 휘도를 제어하는 제어 장치로서,
    상기 영상 신호의 해석을 행하는 영상 신호 해석 수단과,
    상기 해석의 결과에 기초하여, 상기 광원의 휘도를 제어하기 위한 광원 휘도 제어 신호를 생성하는 광원 휘도 제어 신호 생성 수단과,
    상기 광원 휘도 제어 신호에 의해서, 상기 광원의 휘도를 제어하는 광원 휘도 제어 수단과,
    상기 광원 휘도 제어 신호와 영상 보정량과의 관계를 기억하는 기억 수단과,
    상기 기억 수단에 기억되어 있고, 상기 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 상기 영상 보정량에 기초하여, 상기 영상 신호를 보정하기 위한 영상 보정 신호를 생성하는 영상 보정 신호 생성 수단과,
    상기 영상 보정 신호에 의해서, 상기 영상 신호를 보정하는 영상 신호 보정 수단과,
    상기 보정된 영상 신호를 상기 표시 장치에 출력하는 영상 신호 출력 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 기억 수단에 상기 광원 휘도 제어 신호에 대응하는 상기 영상 보정 신호의 값이 기억되어 있지 않은 경우에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 영상 보정 신호의 값을 보간함으로써, 상기 영상 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 영상 신호 보정 수단은, 상기 표시 장치의 구동 주파수에 동기하도록, 상기 영상 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 신호는, 적어도 3개의 신호로 이루어지고,
    상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 적어도 3개의 신호의 각각에 대응하는 계수를 나타내는 신호로서 상기 영상 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 영상 보정 신호 생성 수단은, 상기 적어도 3개의 신호 중 1개를 기준으로서, 다른 2개의 신호에 대한 상기 계수를 각각 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 적어도 3개의 영상 신호가 입력되는 표시 장치와,
    상기 표시 장치에 광을 입사시키는 광원과,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 제어 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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