(57)【要約】【課題】光源を備える表示装置で発生する光漏れの目視を抑制する。【解決手段】本発明の表示装置１０は、表示する画像データの表示輝度を判定する画像判定部１６と、画像判定部１６により判定された表示輝度に基づいて、表示素子１４を照射する光源の光量を制御する制御手段１７とを備えている。これにより、暗い画像データを表示する際に、光源の光量を低下させることができるので、表示素子１４で発生する光漏れの光量を低下させ、光漏れの目視を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを所定の間隔に維持する間隔保持手段と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学材料とを備えている表示素子と、
前記表示素子を照射する光源と、
あらかじめ設定された表示輝度の設定値と表示する画像データの表示輝度とを比較して、前記画像データの表示輝度の高低を判定する判定手段と、
前記判定手段により表示輝度が低いと判定された場合、前記光源から照射される光量を予め設定した光量まで低下させる制御手段と、
を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記判定手段は、表示輝度の高さに応じて３段階以上の表示輝度を判定し、
前記制御手段は、判定された表示輝度の高い順に、表示画像データの表示輝度が低下するのに応じて、前記光源から照射される光量を段階的に低下させることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記判定手段により、前記画像データの表示輝度が低いと判定された場合に、画像データの階調数を、予め設定した階調数に高めるように補正する画像補正手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
光学材料を挟む２枚の基板間が、間隔保持手段によって所定の間隔に維持されている表示素子に対し、光照射を行う光源の光量を制御する光量制御方法であって、
あらかじめ設定された表示輝度の設定値と表示する画像データの表示輝度とを比較して、前記画像データの表示輝度の高低を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより表示輝度が低いと判定された場合、前記光源から照射される光量を予め設定した光量まで低下させる制御ステップと、
を有していることを特徴とする光量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に挟まれた液晶層の間隔を保持するスペーサ等の間隔保持手段を設けた表示装置に関し、特に、表示装置の光源の光量制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子をはじめとする平板タイプの表示素子では、２枚の基板間に挟持した光学材料に印加する電圧を制御して、材料の発光特性や透過特性を可変制御して所望の画像を表示している。このような表示素子では、基板間に配置された光学材料を一定の間隔に維持するために基板間隔を一定に維持することが必要である。このため、基板間に微小なスペーサーを配置することにより基板間の距離を一定に保っている。
たとえば特許文献１には、上記スペーサーにプラスチックビーズなどを利用しており、基板間隔の均一性の向上を図る製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３３３３０１公報（１９９３年１２月１７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようにスペーサーを使用する構成では、スペーサー又はその周辺領域において、所望の光学特性を示すことができず、表示品位が低下していた。この表示品位低下の原因としては、スペーサーの大きさや形状の不均一性や、スペーサー近傍に存在する光学材料の特性変化を挙げることができる。
【０００４】
なお、スペーサー近傍に存在する光学材料の特性変化は、基板に挟まれたスペーサーに製造段階で加えられる圧力、あるいはスペーサーと共に基板に挟持された光学材料とスペーサーとのアンマッチングに起因することが多い。
【０００５】
例えば図６は液晶パネル１を含む表示素子の断面を模式図としてあらわしたものである。
第１の基板２ａおよび第２の基板２ｂは、不図示の透明電極を有するガラス基板であり、スペーサー３ａ〜３ｃは、光学材料である液晶材料４を挟み込むように、基板２ａ・２ｂを所定の間隔に維持する間隔保持手段である。液晶パネル１の一方に例えば光源手段である面光源５を配置すると同時に、上記透明電極に印加する電圧を制御して所望の画像を表示している。面光源５は、ＬＥＤ(不図示)と、ＬＥＤの点光源を平面光に変換する導光板(不図示)とからなっている。
【０００６】
スペーサー３ａ・３ｂはその大きさがほぼ均一であるが、まれにスペーサー３ｃのように相対的に大きなものが存在する。通常製造段階では、スペーサー３ａ〜３ｃと液晶材料４とを配置した状態で、この状態を固定するために基板２ａ・２ｂに圧力が加えられる。しかしながら、スペーサー３ｃのように大きなスペーサーが存在すると、スペーサー３ｃの周辺では、基板２ａ・２ｂに加えられる圧力により第１の基板２ａに歪みが生じる。
【０００７】
この状態では、液晶パネル１に光を遮蔽させる電圧を印加しても、スペーサー３ｃにより歪ませられた光学材料を通って、面光源５からの光が透過してしまう不具合、「光漏れ」が発生していた。光漏れは非常に小さい領域で生じるために、例えば記念写真のように明るい自然画像を表示した場合には、目につくことはないが、暗い画像、例えば夜景を表示した場合に光漏れが目立ち、表示品位を低下させていた。
【０００８】
また、スペーサーを配置する構成では、スペーサーによる歪みとは別の要因によって同様な光漏れが発生することもある。例えば、図６において、スペーサー３ａ〜３ｃがほぼ所定の大きさであっても、周囲の液晶材料４とのアンマッチングにより光漏れが発生し、表示品位を低下させる場合がある。これは、所定の電圧を印加しても、液晶材料４が所望の光学特性を得ることができないことに原因がある。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、暗い画像表示を行なう際の光漏れの目視を抑制し、表示品位の高い表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表示装置は、第１の基板と前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを所定の間隔に維持する間隔保持手段と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学材料とを備えている表示素子と、前記表示素子を照射する光源と、あらかじめ設定された表示輝度の設定値と表示する画像データの表示輝度とを比較して、前記画像データの表示輝度の高低を判定する判定手段と、前記判定手段により表示輝度が低いと判定された場合、前記光源から照射される光量を予め設定した光量まで低下させる制御手段とを有していることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、表示輝度が設定値より低い画像データである、言い換えると、表示する画像が暗いと、判定手段によって判定された場合に、制御手段は、表示素子を照射する光源の光量を、予め設定した光量まで下げる制御を行う。
【００１２】
したがって、間隔保持手段に起因した光漏れが起きる場合であっても、光源の光量を低下させることによって、光漏れの光量を下げることができる。この結果、明るい画像では、表示装置からの光漏れが元々目立たないことに加えて、暗い画像でも光漏れの目視を抑制することができるので、光漏れの目視を抑制した表示品位の高い表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、上記の構成において、前記判定手段は、表示輝度の高さに応じて３段階以上の表示輝度を判定し、前記制御手段は、判定された表示輝度の高い順に、表示画像データの表示輝度が低下するのに応じて、前記光源から照射される光量を段階的に低下させることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、光源の光量を表示輝度に応じて２段階で低下させるよりも、表示輝度に応じて３段階以上で多段階に低下させる方が、表示画面の明るさの変化量が小さくなる。したがって、観察者に違和感を与えない、より自然な表示を提供することができる。
【００１５】
また、上記の構成において、前記判定手段により、前記画像データの表示輝度が低いと判定された場合に、画像データの階調数を、予め設定した階調数に高めるように補正する画像補正手段を有していることが好ましい。
【００１６】
表示する画像が暗い場合に、光源の光量を低下させる本発明の構成では、表示輝度が低い低階調の画像データの再現性が悪くなるおそれがある。これに対し、上記の構成によれば、光源の光量を低下させる場合に、画像補正手段が、画像データの階調数を予め設定した階調数に高めるよう補正するため、再現性の高い表示を実現することが可能である。
【００１７】
本発明に係る光量制御方法は、光学材料を挟む２枚の基板間が、間隔保持手段によって所定の間隔に維持されている表示素子に対し、光照射を行う光源の光量を制御する光量制御方法であって、あらかじめ設定された表示輝度の設定値と表示する画像データの表示輝度とを比較して、前記画像データの表示輝度の高低を判定する判定ステップと、前記判定ステップにより表示輝度が低いと判定された場合、前記光源から照射される光量を予め設定した光量まで低下させる制御ステップと、を有していることを特徴としている。
【００１８】
これにより、上記表示装置について説明した効果と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る表示装置は、以上のように、あらかじめ設定された表示輝度の設定値と表示する画像データの表示輝度とを比較して、画像データの表示輝度の高低を判定する判定手段と、判定手段により表示輝度が低いと判定された場合、前記光源から照射される光量を予め設定した光量まで低下させる制御手段とを有していることを特徴としている。このため、暗い画像表示を行った際の光漏れの目視を抑制した、表示品位の高い表示装置を提供することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２１】
＜実施形態１＞
図１に、表示装置１０の構成を示すブロック図を示す。表示装置１０の総合的なプロセスを制御するコントローラー１１と、表示する画像の画像データを記憶するメモリ１２と、液晶表示素子である表示素子１４を制御するＬＣＤドライバ１３と、表示素子１４に配置されたＬＥＤへ電流を供給するＬＥＤドライバ１５と、表示する画像の明暗を判断する判定手段としての画像判定部１６と、画像判定部１６の判定結果に応じて、ＬＥＤドライバー１５がＬＥＤに供給する電流の値を制御する制御手段１７とからなる。
【００２２】
なお、上記ＬＥＤは、アレイ状に複数配列され、導光板などと組み合わせられることにより、前記図６に示したように、液晶パネル１に対して光を照射する面光源５として構成される。
【００２３】
ここで、面光源５と表示素子１４との位置関係の一例を図５に示す。このような位置関係にある面光源５は、サイドライト式バックライトと呼ばれる。図５の断面図に示すように、面光源５は、フレーム９内部に固定されたフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）８、ＦＰＣ８に光源として複数配列し実装したＬＥＤ６、光源から入射された光を面状に拡散させ均整化させる導光板７ａ、導光板７ａに設けられた反射板７ｂから構成されている。ＬＥＤ６から照射された光はＬＥＤ６の実装面と平行な方向に進み、導光板７ａに入射する。導光板７ａを透過した光はその後、反射板７ｂに反射され、均一な出射光として表示素子１４を照射する。表示素子１４は、すでに説明した図６のような構成であり、スペーサー３ａ〜３ｃのサイズのばらつきに起因する光漏れが発生しやすい構成である。
【００２４】
本実施形態では、少なくとも１フィールド分の画像データがはじめにメモリ１２に保存されている。このメモリ１２に保存された画像データは画像判定部１６に読み出され、所望の画像データが明るい画像（第１のモード）なのか暗い画像（第２のモード）なのかが判定される。この画像データの明るさ判定は、画像判定部１６が、画像データの表示輝度と設定値とを比較することによって行われる（本発明の表示制御方法における判定ステップ）。
【００２５】
ここで、メモリ１２から読み出された画像データが、表示輝度の設定値を基準として暗い画像（第２のモード）と判定された場合、図１における画像判定部１６は制御手段１７に対し制御信号を送信する。制御信号を受信した制御手段１７は、ＬＥＤドライバー１５に対し、所定の供給電流値Ｉ０より低いＩ１を供給することを命令する。これにより暗い画面表示を行う時は、表示素子１４に配置されたＬＥＤの電流値を下げることで、光源の光量を低下させる（本発明の表示制御方法における制御ステップ）。
【００２６】
したがって、表示素子１４において、スペーサーに起因した光漏れが起きる場合であっても、光源の光量を低下させることによって、光漏れの光量を下げることができる。この結果、明るい画像では、表示装置からの光漏れが元々目立たないことに加えて、暗い画像でも光漏れの目視を抑制することができるので、光漏れの目視を抑制した表示品位の高い表示装置を提供することができる。
【００２７】
このときの判定処理を、例えば図２のようにして行うことができる。コントローラー１１が、画像判定部１６に画像の表示開始を指示すると、画像判定部１６における画像の明るさ判定処理がスタートする。
【００２８】
まず、画像判定部１６は、メモリ１２から１画素目の画像データを読み出す（ステップ１；以下、Ｓ１のように略記する）。例えば表示パネルの横軸をｘ座標、縦軸をy座標として各画素をＰ（ｘ，ｙ）と表した場合、画像Ｐの１画素目Ｐ(０,０)の画像データを読み出す。
次に、画像判定部１６は、読み出された画像データに含まれた１画素目の階調数が上記設定値としての閾値ＴＨ１より大きな値であるか比較を行う（Ｓ２）。
メモリ１２から読み出された画像データに含まれた１画素目の階調数がＴＨ１より大きい場合、画像判定部１６に含まれるカウンターＣ１をカウントＵＰする（Ｓ３）。例えば、ＴＨ１と比較して１画素目Ｐ（０,０）の階調数が大きい場合、Ｃ１=Ｃ１+１とする。一方、ＴＨ１と比較して１画素目Ｐ（０，０）の階調数が小さい場合、カウンターＣ１のカウントＵＰは行わない。
【００２９】
次に、画像判定部１６は、比較を行った画素が最後の画素であるかを判断する（Ｓ４）。最後の画素ではないと判定された場合は、Ｓ１へ処理を戻し、２画素目Ｐ(１,０)について順次同様の操作（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３）を行い、画像判定部１６はカウンターＣ１のカウントＵＰを続ける。
【００３０】
Ｓ４にて最後の画素Ｐ（Ｎ、Ｎ）と判定された場合、画像判定部１６は、最終的に得られたカウンターＣ１のカウント値について、あらかじめ設定しておいた閾値ＴＨ２と比較し、表示する画像が明るい画像（第１のモード）か暗い画像（第２のモード）かの判定を行う（ステップ５）。すなわち、カウンターＣ１のカウント値が閾値ＴＨ２以上であれば、明るい画素の数が多い画像データということになるので、表示する画像は明るいと判定される。一方、カウンターＣ１のカウント値が閾値ＴＨ２未満であれば、明るい画素の数が少ない画像データということになるので、表示する画像は暗いと判定される。
【００３１】
以上のステップにより画像判定部１６は所望の画像データについて明るい画像か暗い画像かの判定を行うことができる。
【００３２】
上記においてＴＨ１やＴＨ２の閾値や電流値I０・I１は使用する表示素子１４の光漏れの度合いや光源の特性によって適宜調整すればよく特に限定されるものではなく、光源の光量を示すモードに関しても３つ以上のモードを設定しても構わない。たとえば３段階のモードを設定する場合、ＴＨ２の閾値をＴＨ２α、ＴＨ２β（ＴＨ２α＞ＴＨ２β）と２段階に設定することで、最終的に得られたカウンターＣ１のカウント値の大きさと比較を行い、輝度を以下のように３段階に判定することが可能である。
第１のモード：Ｃ１＞ＴＨ２α、
第２のモード：ＴＨ２α＞Ｃ１＞ＴＨ２β、
第３のモード：ＴＨ２β＞Ｃ１。
【００３３】
また、本実施形態では、暗い画面または明るい画面の判定を、所定の画素の階調数をこえる画素が何画素あるかで判定しているが、これに限定されるものではなく、例えば全画素の階調数の総和や平均値を使用して、明るい画像か暗い画像かを判定してもよい。
【００３４】
＜実施形態２＞
本実施形態は、実施形態１を改善したものである。実施形態１では、暗い画像と判定した場合にＬＥＤ電流値をI０からI１（I０＞I１）に変更しているので、光源５の発光量が低下して画面全体が暗くなる。この結果、表示素子１４の階調再現能力が低下する場合がある。
【００３５】
例えば、表示素子１４に図４（ａ）のような画像を表示したい場合、通常ならこのまま表示されて図４（ｂ）のようになるが、暗い画像であることが判定されると、ＬＥＤ電流値がI０からI１に変更されることにより、画面全体の明るさが暗くなる。この結果、図４（ｃ）のように、表示した画像における暗い部分の階調がつぶれてしまうので、階調再現性が劣化する。
【００３６】
そこで、暗い画像であることが判定された場合には、表示素子１４に入力されるデータを変更して十分に階調を再現できるようにする必要がある。そこで本実施形態では、画像補正部を設けることで階調再現性の低下を抑制している。
【００３７】
ここで本実施形態の表示装置２０の構成を、図３に示すブロック図を用いて説明する。表示装置２０は、前記表示装置１０に比べて、画像判定部１６とコントローラー１１との間に画像補正部３６を設けた点のみが異なり、その他の点は表示装置１０と共通な構成である。
【００３８】
表示装置２０において、実施形態１で説明したように、メモリ１２から画像判定部１６に読み出された所望の画像データが、明るい画像（第１のモード）なのか暗い画像（第２のモード）なのかが画像判定部１６によって判定される。
【００３９】
ここで所望の画像データが暗い画像（第２のモード）と判定された場合、図３における画像判定部１６は制御手段１７に対し制御信号を送信するとともに、画像補正部３６に対し、画像データの補正を命じる画像補正信号を送信する。制御信号を受信した制御手段１７は、ＬＥＤドライバー１５に対し、所定の供給電流値Ｉ０より低いＩ１を表示素子１４に供給することを命令する。
【００４０】
これにより暗い画面表示を行う時は、表示素子１４に配置されたＬＥＤの電流値を下げることで、光源の光量を低下させる。表示装置２０の画像の判定方法およびＬＥＤ電流値の制御方法は実施形態１と同等であるので省略する。
【００４１】
一方、画像補正信号を受信した画像補正部３６は、各画素の階調数にある一定値α（α＞１）を掛け算することによって増大させた階調数をコントローラー１１へ送信する。その後、補正後の画像データはＬＣＤドライバ１３、表示素子１４へ転送され、明るく補正された画像として表示されることになる。
【００４２】
このとき画像補正部３６の補正は、以下のように行うことができる。例えば表示する画像Ｐの任意の画素Ｐ(ｘ,ｙ)の階調数Ｑ(ｘ,ｙ)に対して画像補正部３６によりＱ(ｘ,ｙ)＝ Ｑ(ｘ,ｙ)×αにより画素の階調数を高い階調数へ補正する。
【００４３】
また、本実施形態では画像補正部３６の補正処理として、一定値αを掛ける処理を行っているが、一定値β（β＞０）を加算する処理でもよい。このように画像データの階調数を一律に高めるやり方は、補正処理を簡素化するというメリットがあるが、画像の再現性をより良好にするためには、画素の階調数に応じて、これらαやβを可変する処理を行なうことが好ましい。また、その他の様々の関数処理であってもよく、使用する表示素子１４や光源５の特性によって、αやβの各種設定方法を適宜併用し、変更することが好適である。
【００４４】
また、画素の階調数に応じてαやβを可変するためには、表示画面をいくつかの表示領域に分割し、各表示領域に属する画像データの表示輝度の高低を画像判定部１６が判定し、各表示領域の表示輝度の高低に応じて、αやβの値を適宜割り振ることが好ましい。
【００４５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、光源を備え、その光源の光を光学材料の特性を利用して変調することによって表示を行う表示装置全般に適用することができ、光学材料を挟持する基板間の間隔を保持するスペーサーや異物による光漏れの発生を抑制することができ、表示品位の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態１を示すものであり、表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の画像判定部の判定方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２を示すものであり、表示装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態２に従って実行される補正処理を、表示画像を用いて説明する図である。
【図５】本発明の表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】表示装置の光漏れの原因を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      液晶パネル（表示素子）
２ａ    第１の基板
２ｂ    第２の基板
３ａ〜３ｃ    スペーサー（間隔保持手段）
４      光学材料
６      ＬＥＤ（光源）
７ａ    導光板（光源）
７ｂ    反射板（光源）
１０    表示装置
１４    表示素子
１５    ＬＥＤドライバー
１６    画像判定部（判定手段）
１７    制御手段
３６    画像補正部（画像補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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