(57)【要約】【課題】低温環境での画像の白ボケを防止できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】この液晶表示装置１は、液晶パネル３ａと、液晶パネル３ａを駆動する液晶駆動回路３ｂと、バックライト光を液晶パネル３ａに照射するバックライト装置３ｃと、液晶駆動装置３ｂおよびバックライト装置３ｃを制御する制御回路５とを備え、制御回路５は、画像の平均輝度に基づき前記バックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で液晶パネル３ａの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性を満たす様に、液晶駆動回路３ｂを介して液晶パネル３ａの各画素の印加電圧を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
液晶パネルを駆動する液晶駆動回路と、
バックライト光を前記液晶パネルに照射するバックライト装置と、
前記液晶駆動回路および前記バックライト装置を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、画像の平均輝度に基づき前記バックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で前記液晶パネルの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性となる様に、前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を調整することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記平均輝度が一定値以上の場合は、当該画像の各画素のうち、最高輝度を有する画素の階調を最高階調に読み替えて前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を調整すると共に、その最高輝度を有する画素の輝度が、読み替え前の階調での前記所定の階調−輝度特性に従った輝度となる様に、前記バックライト光の輝度を調整し、また最高輝度を有する画素の階調より低い階調の画素に対しては、その階調での輝度が前記所定の階調−輝度特性に従った輝度となる様にその階調を読み替えて、前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記平均輝度が一定値以下の場合は、前記バックライト光を前記平均輝度の一定倍の輝度に調整すると共に、当該画像の各画素のうち、前記平均輝度より高い輝度を有する画素に対しては、その階調での輝度が前記所定の階調−輝度特性に従った輝度に近づく様にその階調を上げる様に読み替えて、他方、前記平均輝度より低い輝度を有する画素に対しては、その階調での輝度が前記所定の階調−輝度特性に従った輝度となる様にその階調を調整する様に読み替えて、前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶パネルの温度を検出する温度センサを更に備え、
前記制御回路は、前記温度センサの検出温度が所定温度以下の場合に、請求項１，２または３に記載した前記制御回路の処理を行い、前記温度センサの検出温度が所定温度以上の場合は、画像信号に従って前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を制御すると共に、前記バックライト光の輝度が常温用の輝度になる様に前記バックライト装置を調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶パネルと前記液晶駆動回路と前記バックライト装置とにより液晶モジュールが構成されており、
前記温度センサは前記液晶モジュール内に内蔵されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記液晶駆動回路と一体化されたことを特徴とする請求項１または５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温環境での画像の白ボケを防止する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＮ型の液晶表示装置の様なノーマリーホワイトの液晶パネルでは、画素に電荷を充電することで、黒（最低階調）〜中間調の階調を作り出している。
【０００３】
一般にＴＮ型の液晶表示装置は、図１（ａ−１）の様な画素印加電圧−パネル透過率特性を持ち、この特性に対し、回路基板上で液晶パネルの階調−画素印加電圧特性を適切に設定して、図１（ｂ−１）の様に、２次曲線的に変化し、低階調側では低く高階調側では高くなる階調−輝度特性を実現している。
【０００４】
液晶表示装置の用途は、多岐に渡り、その使用環境も拡大を続けている。最近では、液晶表示装置の動作保証範囲は、−３０℃〜８０℃まで広がっている。
【０００５】
しかし、液晶パネルの画素印加電圧−パネル透過率特性の曲線は、低温では、図１（ａ−２）の様に、中間調に対応する画素印加電圧の範囲で、常温の場合（図１（ａ−１））よりも高くなる傾向がある。その原因は、ＴＦＴの移動度の変化、液晶の誘電異方性の変化および屈折率異方性等により、充電能力が低下して画素に所定の電荷量を充電する事ができなくなるからである。
【０００６】
このため、液晶パネルの階調−輝度特性の曲線は、低温では、図１（ｂ−２）の様に、特に黒〜中間調の階調で、常温の場合（図１（ｂ−１））よりも高くなる傾向がある。これにより、表示画像は、全体的に白ボケしたものとなり、メリハリ感が無くなり、更に応答速度が遅いような印象を与えることもある。
【０００７】
尚、温度変化に対応して適切な表示画像を実現する液晶表示装置として特許文献１が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３１１３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、低温環境での画像の白ボケを防止できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為に、本発明の第１の形態は、液晶パネルと、液晶パネルを駆動する液晶駆動回路と、バックライト光を前記液晶パネルに照射するバックライト装置と、前記液晶駆動回路および前記バックライト装置を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、画像の平均輝度に基づき前記バックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で前記液晶パネルの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性となる様に、前記液晶駆動回路を介して前記液晶パネルの各画素の印加電圧を調整するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の形態によれば、制御回路は、画像の平均輝度に基づきバックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で液晶パネルの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性となる様に、液晶駆動回路を介して液晶パネルの各画素の印加電圧を調整するので、低温環境で液晶パネルの画素印加電圧−パネル透過率特性が変化しても、液晶パネルの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性（常温の場合の階調−輝度特性）となる様に調整されて、低温環境での画像の白ボケを防止できる。
【００１２】
またバックライト光の輝度の調整により液晶パネルの各画素の輝度を概略調整し、液晶パネルの各画素の印加電圧の調整により液晶パネルの各画素の輝度を微調整するので、適切に画像の白ボケを防止できる。
【００１３】
また画像の平均輝度に基づきバックライト光を調整するので、画像の状況に応じて適切に画像の白ボケを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
一般にノーマリーホワイトの液晶表示装置を低温環境で使用した場合は、液晶パネルの画素印加電圧−パネル透過率特性が図１（ａ−２）の様に変化するため、液晶パネルの階調−輝度特性の曲線が図１（ｂ−２）の様に浮き気味に変化し、これにより特に低中階調が明るく成り過ぎて表示画像が白ボケする。この現象の主な原因は、ＴＦＴの充電能力の低下や、液晶の誘電異方性の変化および屈折率異方性の変化である。
【００１５】
そこで、この実施の形態に係る液晶表示装置１は、低温環境でも表示画像を白ボケせずに表示するために、装置１内の温度情報に基づき、液晶パネルの特性変化を補償する様に液晶パネル用のバックライト光および各画素の印加電圧を調整して、表示画像の各画素の輝度を最適化する様にしたものである。
【００１６】
この液晶表示装置１は、図２の様に、液晶モジュール３と、装置１内の温度（即ち後述の液晶パネル３ａの温度）を測定する温度センサ４と、温度センサ４の検出温度に基づき液晶モジュール３を制御する制御回路５とを備えている。
【００１７】
液晶モジュール３は、液晶パネル３ａと、制御回路５からのパネル制御信号に基づき液晶パネル３ａを駆動する液晶駆動回路３ｂと、制御回路５からのバックライト制御信号に基づきバックライト光の輝度を調整する液晶パネル３ａ用のバックライト装置３ｃとを備えている。液晶駆動回路３ｂは、前記パネル制御信号で指定された各画素の階調に基づき、液晶パネル３ａの各画素に電圧を印加して各画素での液晶透過率を制御する。
【００１８】
制御回路５は、温度センサ４の検出温度および画像信号に基づき前記バックライト制御信号を作成し、そのバックライト制御信号によりバックライト装置３ｃのバックライト光の輝度を調整すると共に、温度センサ４の検出温度に基づき、画像信号で指定された各画素の階調を読み替えて前記パネル制御信号を作成し、そのパネル制御信号により液晶駆動回路３ｂを介して液晶パネル３ａの各画素の印加電圧を調整するものであり、前記パネル制御信号を作成するパネル制御信号作成部５ａと、前記バックライト制御信号を作成するバックライト制御信号作成部５ｂとを備えている。
【００１９】
パネル制御信号作成部５ａは、温度センサ４の検出温度が所定温度以下であるか否かの判定を行う。
【００２０】
その判定の結果、温度センサ４の検出温度が所定温度以上の場合（即ち常温の場合）は、バックライト制御信号作成部５ｂは、バックライト光の輝度が常温用の輝度α１に調整される様にバックライト制御信号を作成し、そのバックライト制御信号をバックライト装置３ｃに出力する。これにより、図３（ａ−１）の様に、バックライト光が常温用の輝度α１で発光される。
【００２１】
またこの場合（即ち常温の場合）、パネル制御信号作成部５ａは、画像信号で指定された各画素の階調に従ってパネル制御信号を作成し、そのパネル制御信号を液晶駆動回路３ｂに出力する。これにより、液晶駆動回路３ｂにより、画像信号で指定された各画素の階調に従って液晶パネル３ａの各画素に電圧が印加されて、各画素のパネル透過率が制御される。この場合、液晶パネル３ａの画素印加電圧−パネル透過率特性は、図１（ａ−１）の様になるので、液晶パネル３ａの階調−パネル透過率は、図３（ｂ−１）の様になる。この結果、液晶パネル３ａの階調−輝度特性の曲線は、図３（ｃ−１）（尚、図３（ｃ−１）と図１（ｂ−１）は同じである。）の様に、２次曲線的に変化し、低中階調では低く（従って白ボケが無く）、高階調では高くなる。
【００２２】
他方、上記の判定の結果、温度センサ４の検出温度が所定温度以下である場合（即ち低温の場合）は、バックライト制御信号作成部５ｂは、図３（ａ−２）の様に、バックライト光の輝度が常温用の輝度α１よりも低い低温用の輝度α２になる様にバックライト制御信号を作成し、このバックライト制御信号により液晶パネル３ａの各画素の輝度を概略調整し、他方、パネル制御信号作成部５ａは、画像信号で指定された各画素の階調を読み替えてパネル制御信号を作成し、このパネル制御信号により液晶パネル３ａの各画素の輝度を微調整する。
【００２３】
より詳細には、パネル制御信号作成部５ａは、１画面分の画像毎に、画像信号に基づき、その画像の全画素の輝度を求め、その平均輝度を求める。
【００２４】
そしてパネル制御信号作成部５ａは、前記平均輝度が一定値以上の場合（即ち画像の大半の画素が高階調の場合）は、その画像の各画素のうちの最高輝度を有するものの階調（例えば２００階調）を２５５階調（最高階調）に読み替えてパネル制御信号を作成する。
【００２５】
そしてバックライト制御信号作成部５ｂは、上記の階調の読み替えにより最高輝度を有する画素でのパネル透過率が上昇するので、最高輝度を有する画素の輝度が上記の階調の読み替え前の階調（２００階調）での適切な輝度（即ち図１（ｂ−１）の階調−輝度特性に従った輝度）となる様に、バックライト光の輝度を低減する様にバックライト制御信号を作成する。
【００２６】
尚、この場合（画像の大半の画素が高階調の場合）は、画像の白ボケは余り無く、従ってバックライト光を大幅に低減する必要はないので、上記の様に最高輝度の画素の階調に着目してバックライト光の輝度を調整することで、バックライト光の輝度の低減幅を小幅に止めている。
【００２７】
そしてパネル制御信号作成部５ａは、画像の他の画素のうち、最高輝度を有する画素の階調より高い階調の画素に対しては、その階調を２５５階調（最高階調）に読み替えてパネル制御信号を作成し、他方、最高輝度を有する画素の階調より低い階調の画素に対しては、上記の様に低減されたバックライト光の下で、その輝度がその階調での適切な輝度（即ち図１（ｂ−１）の階調−輝度特性に従った輝度）となる様にその階調を調整してパネル制御信号を作成する。例えば１００階調の画素に対しては、上記の様に低減されたバックライト光の下では、その輝度が１００階調での適切な輝度よりも低く（高く）なる場合は、その輝度が１００階調での適切な輝度となる様にその階調を上げる様に（下げる様に）読み替えてパネル制御信号を作成する。
【００２８】
この場合（即ち低温の場合）、液晶パネル３ａの階調−輝度特性は図１（ｂ−２）の様になるが、上記の階調の読み替えにより、液晶パネル３ａの階調（読替前の階調）−パネル透過率特性の曲線は、図３（ｂ−２）の様に、最高輝度に対応する階調ｈ１より高い階調では、一定になるが、低階調から階調ｈ１までは、常温の場合（図３（ａ−１））と同様に低くなる。この結果、液晶パネル３ａの階調−輝度特性の曲線は、図３（ｃ−２）の様に、階調ｈ１より高い階調では、一定になるが、低階調から階調ｈ１までは、常温の場合（図３（ｃ−１））と同様に低くなり、白ボケが防止される。
【００２９】
この様に画像の大半の画素が高階調の場合は、上記の様に低減したバックライト光の下で、上記の様に各画素の階調を読み替えることで、高階調側の輝度の低減を抑えつつ低中階調の輝度を低減して、コントラストの低下を防止しつつ白ボケを防止している。尚、このときの表示画像内で実現されるコントラストは、液晶パネル３ａが低温で実現できる最大コントラストである。またバックライト光の輝度を低減するので、消費電力を削減できる。
【００３０】
他方、パネル制御信号作成部５ａが求めた前記平均輝度が一定値以下の場合（即ち画像の大半の画素が中低階調の場合）は、バックライト制御信号作成部５ｂは、画像の各画素のうちの２５５階調（最高階調）の画素の輝度が前記平均輝度の一定倍の輝度（常温時の２５５階調の輝度より低く且つ前記平均輝度よりも高い輝度）α３になる様にバックライト光の輝度を低減する様にバックライト制御信号を作成し、そのバックライト制御信号をバックライト装置３ｃに出力する。これにより、図４（ａ−２）の様に、バックライト光が前記平均輝度の一定倍の輝度α３で発光される。
【００３１】
尚、この場合（画像の大半の画素が中低階調の場合）は、画像の白ボケが顕著となり、従ってバックライト光を大幅に低減する必要があるので、上記の様にバックライト光の輝度を前記平均輝度の一定倍に低減することで、バックライト光の輝度を大幅に低減している。
【００３２】
そしてこの場合、パネル制御信号作成部５ａは、前記平均輝度より高い輝度を有する画素に対しては、その輝度が上記の様に低減されたバックライト光の下では大幅に低減するので、その画素の階調での適切な輝度（即ち図１（ｂ−１）の階調−輝度特性に従った輝度）に近づく様にその階調を上げる様に読み替えてパネル制御信号を作成する。
【００３３】
尚この場合、バックライト光の輝度が大幅に低減されるので、その分、適切な輝度を実現するのに、高階調の画素では、その階調を大幅に上げる様に読み替える必要があるが、上げる余白が余り無いので、上記の階調の読み替えにより、階調（読替前の階調）−パネル透過率特性の曲線は、図４（ｂ−２）の様に、高階調側では、鈍化して潰れた形になる。
【００３４】
他方、パネル制御信号作成部５ａは、前記平均輝度より低い輝度を有する画素に対しては、その輝度がその画素の階調での適切な輝度（即ち図１（ｂ−１）の階調−輝度特性に従った輝度）となる様にその階調を調整する様にパネル制御信号を作成する。
【００３５】
この場合（即ち低温の場合）、液晶パネル３ａの階調−輝度特性は図１（ｂ−２）の様になるが、上記の階調の読み替えにより、液晶パネル３ａの階調（読替前の階調）−パネル透過率特性の曲線は、図４（ｂ−２）の様に、低階調から前記平均輝度に対応する階調ｈ２までは、２次曲線状に増加するが、階調ｈ２より高い階調では、その増加率が鈍化して潰れた形の曲線になる。この結果、液晶パネル３ａの階調−輝度特性の曲線は、図４（ｃ−２）の様に、高階調側では、その増加率が鈍化するが、低中階調までは、常温の場合（図４（ｃ−１）（尚、図４（ｃ−１）は図１（ｂ−１）と同じである。））と同様に低くになり、白ボケが防止される。
【００３６】
この様に画像の大半の画素が低中階調の場合は、低中階調での表現能力を重視して上記の様にバックライト光を大幅に低減し、この状態で、上記の様に各画素の階調を読み替えることで、低中階調での階調の輝度を低減して、白ボケを防止している。この場合、高階調側の輝度は適切な輝度よりも低くなるが、高階調の画素は少数なので、コントラストの低下は殆ど目立たず問題にならない。
【００３７】
以上の様に構成された液晶表示装置１によれば、制御回路５は、画像の平均輝度に基づきバックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で液晶パネル３ａの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性（ここでは図１（ｂ−１）の階調−輝度特性）となる様に、液晶駆動回路３ｂを介して液晶パネル３ａの各画素の印加電圧を調整するので、低温環境で液晶パネル３ａの画素印加電圧−パネル透過率特性が変化しても、液晶パネル３ａの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性となる様に調整されて、低温環境での画像の白ボケを防止できる。
【００３８】
またバックライト光の輝度の調整により液晶パネル３ａの各画素の輝度を概略調整し、液晶パネル３ａの各画素の印加電圧の調整により液晶パネルの各画素の輝度を微調整するので、適切に画像の白ボケを防止できる。
【００３９】
また画像の平均輝度に基づきバックライト光を調整するので、画像の状況に応じて適切に画像の白ボケを防止できる。
【００４０】
また制御回路５は、温度センサ４の検出温度が所定温度以下の場合に、画像の平均輝度に基づきバックライト光の輝度を調整すると共に、その調整したバックライト光の下で液晶パネル３ａの階調−輝度特性が所定の階調−輝度特性（ここでは図１（ｂ−１）の階調−輝度特性）となる様に、液晶駆動回路３ｂを介して液晶パネル３ａの各画素の印加電圧を調整し、他方、温度センサ４の検出温度が所定温度以上の場合は、画像信号に従って液晶駆動回路３ｂを介して液晶パネル３ａの各画素の印加電圧を制御すると共に、バックライト光の輝度を常温用の輝度になる様に調整するので、常温環境でも低温温度でも白ボケを防止して最適な輝度を実現できる。
【００４１】
尚この実施の形態では、１画面毎にバックライト光の調整および各画素の階調の読み替えを行ったが、液晶表示装置１の起動後の最初の画像に対してだけ、バックライト光の調整および各画素の階調の読み替えを行って、以降の画像に対しては、最初の画像でのバックライト光の調整および各画素の階調の読み替えをそのまま用いても良い。
【００４２】
またこの実施の形態において、前記平均輝度が一定値以下の場合、更に１つ以上の閾値輝度を設定し、それらの閾値輝度との大小比較により前記平均輝度を場合分けして、バックライト光の調整および各画素の階調の読み替えの設定を更に細かく行っても良い。この様にすれば、低温時のパネル特性の変化に対し、より適切に、バックライト光の調整および各画素の階調の読み替えを行える。
【００４３】
実施の形態２．
この実施の形態に係る液晶表示装置１Ｂは、図５の様に、実施の形態１において、制御回路５と温度センサ４とを液晶モジュール３内に内蔵し、更に制御回路５を液晶駆動回路３ｂと一体化したものである。
【００４４】
この様に温度センサ４を液晶モジュール３ｂ内に内蔵することで、液晶パネル３ａの温度をより正確に検出できる。
【００４５】
また制御回路５を液晶駆動回路３ｂと一体化することで、実施の形態１の様に各画素の階調の読み替えにより画素印加電圧を調整する代わりに、液晶駆動回路３ｂの内部の参照電圧Ｖrefの調整により画素印加電圧を調整できる。この場合は、実施の形態１の場合よりも小型化および低コスト化できると共に、より細かい階調表現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ−１）常温の場合の液晶パネルの画素印加電圧−パネル透過率特性の一例図であり、（ａ−２）低温の場合の液晶パネルの画素印加電圧−パネル透過率特性の一例図であり、（ｂ−１）常温の場合の液晶パネルの階調−輝度特性の一例図であり、（ｂ−２）低温の場合の液晶パネルの階調−輝度特性の一例図である。
【図２】実施の形態１に係る液晶表示装置の構成概略図である。
【図３】（ａ−１）常温の場合の階調−バックライト光の特性の一例図であり、（ａ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が高階調の場合の階調−バックライト光の特性の一例図であり、（ｂ−１）常温の場合の液晶パネルの階調−パネル透過率特性の一例図であり、（ｂ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が高階調の場合の階調−パネル透過率特性の一例図であり、（ｃ−１）常温の場合の液晶パネルの階調−輝度率特性の一例図であり、（ｃ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が高階調の場合の液晶パネルの階調−輝度率特性の一例図である。
【図４】（ａ−１）常温の場合の階調−バックライト光の特性の一例図であり、（ａ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が低中階調の場合の階調−バックライト光の特性の一例図であり、（ｂ−１）常温の場合の液晶パネルの階調−パネル透過率特性の一例図であり、（ｂ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が低中階調の場合の階調−パネル透過率特性の一例図であり、（ｃ−１）常温の場合の液晶パネルの階調−輝度率特性の一例図であり、（ｃ−２）低温の場合且つ画像の大半の画素が低中階調の場合の液晶パネルの階調−輝度率特性の一例図である。
【図５】実施の形態２に係る液晶表示装置の構成概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  液晶表示装置、３  液晶モジュール、３ａ  液晶パネル、３ｂ  液晶駆動回路、３ｃ  バックライト光、４  温度センサ、５  制御回路、５ａ  パネル制御信号作成部、５ｂ  バックライト制御信号作成部。
【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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