WO2003034131A1 - Afficheur a cristaux liquides et son procede de correction - Google Patents

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Mitsuo Ohashi
Katsue Ueda
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Definitions

  • the present invention relates to a technology for realizing a liquid crystal display device having a function of precisely controlling the amount of light of a backlight and capturing information of a user image and illuminance on the liquid crystal display side, and a technology for calibrating the display device with high gradation. It is about. Background art
  • liquid crystal display devices have been widely used for home televisions, computers, videophones, and the like. Many of such liquid crystal display devices have a backlight.
  • a photodetector is provided on the back side of the liquid crystal display device to monitor the light intensity of the pack light and control the light intensity of the backlight.
  • the liquid crystal panel has a non-linear change in light transmission and transmission characteristics due to operating temperature and deterioration over time, there is a practical limit to increasing the gradation.
  • liquid crystal display devices equipped with a device that monitors the image and brightness of the user have been developed.However, an image sensor / photodetector can be placed behind or around the liquid crystal display device, or a movable sensor can be used. Often the calibration is done manually on the display screen. However, when the amount of light from the backlight is monitored by a photodetector provided inside the liquid crystal display device as in the conventional case, the amount of reflected light on the back side of the liquid crystal changes depending on whether the liquid crystal is in a transmission state or a non-transmission state. However, there is a problem that the monitor does not work properly.
  • the liquid crystal panel has a problem that optical transmission characteristics change due to aging and temperature characteristics, and even if the amount of light of the pack light is kept constant, the reproducibility of the gradation of the displayed image may be reduced, and the accuracy may be reduced. It is desired to establish a calibration method with high accuracy. Disclosure of the invention
  • the means of the present invention is to provide the liquid crystal display device of the present invention with a photodetector for monitoring the environment of the user, in addition to a photodetector for monitoring the amount of light of the pack light.
  • the first means is to install the photodetector on the back rather than on the front, and two methods are mainly used to monitor the environment on the user side.
  • One means is to monitor the amount of light from the pack light regardless of whether the liquid crystal is in a transmissive state or a non-transmissive state by attaching a polarizing plate to a photodetector that monitors the pack light in the liquid crystal display device. It is to be. Since there is a polarizing plate on the backlight side of the liquid crystal, the reflected light on the liquid crystal side has a characteristic that the polarization component greatly changes depending on the effect of the polarizing plate depending on whether the liquid crystal is in a transmission state or a non-transmission state.
  • each polarization component is monitored based on the signal intensity detected by a photodetector equipped with a polarizing plate orthogonal to the photodetector equipped with a polarizing plate having the same polarization characteristics as the polarizing plate. .
  • Another means is to install a photodetector or image sensor behind the liquid crystal display device as seen from the user side, make the liquid crystal transparent by making the liquid crystal transparent, and use the liquid crystal part to display the image of the user side and the like.
  • This is a configuration for monitoring brightness.
  • reflected light having a constant polarization component enters the photodetector or image sensor even in the transmission state.Therefore, the influence of the pack light is reduced by installing the above-mentioned polarizing plate.
  • Means can be provided. Of course, it is also possible to control the pack light intensity by combining it with a polarizer that is orthogonal to it.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device incorporating a photodetector according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a liquid crystal display device incorporating a photodetector according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates the principle of the method of detecting the amount of light of a pack light and the method of detecting external light when a different polarizing plate is mounted according to the second embodiment of the present invention. Indicates the case when the pack light is ON.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a liquid crystal display device incorporating a photodetector according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the principle of capturing an image of a user by the image sensor according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a liquid crystal display device having a built-in photodetector according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a principle diagram of capturing an image of a user by the image sensor when the pack light is ON in the fourth embodiment of the present invention, where A is when a horizontal polarizer is mounted, and B is when a vertical polarizer is mounted. Is the case.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal display device incorporating a photodetector.
  • Fig. 9 A is a configuration diagram for explaining the gradation calibration method of a liquid crystal display device using a photodetector installed on the display surface
  • B is a diagram showing the input video signal
  • C is the light transmission of the liquid crystal to the stepwise calibration signal
  • FIG. 4D is a diagram showing characteristics
  • FIG. 4D is a diagram showing an example of the progress of repeated tone calibration.
  • Fig. 1 OA is a configuration diagram for explaining a gradation calibration method of a liquid crystal display device using a light emitting diode provided on a display surface
  • B is a diagram showing an input video signal
  • C is a diagram showing a staircase calibration signal.
  • FIG. 4 is a diagram showing light transmission characteristics of a liquid crystal.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device having a built-in photodetector according to the first embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal layer 3 oriented and sandwiched between a transparent electrode surface 4 and an opposing electrode surface 2 including a TFT driver circuit is provided behind a liquid crystal panel 18 which is sandwiched between a polarizing plate 1 and a polarizing plate 5.
  • a backlight 6 and a light-shielding plate 7 are arranged, and a photodetector 9 is installed outside the light-shielding plate and a photodetector 8 is installed on the packlight side.
  • the image information input from the video signal input terminal 17 is sent to the transparent electrode surface 4 and the counter electrode surface 2 including the TFT driver circuit as drive signals by the liquid crystal drive circuit 15 in accordance with the voltage and scanning method required for driving the liquid crystal.
  • Can be The liquid crystal used here has the property of rotating the plane of polarization of incident light by 90 degrees.
  • a silicon PN junction diode is used for the photodetector.
  • the output current of the photodetector 8 changes according to the amount of light of the pack light.
  • the amount of light in the user environment also enters the photodetector 8 through the liquid crystal panel.
  • the photodetector 9 installed outside the light-shielding plate can indirectly monitor the light amount of the user environment. Therefore, the signal output from each photodetector is input from the amplifier (here, a current-to-voltage conversion type transimpedance amplifier is used) to the arithmetic circuit 13, and the signal is used from the light amount signal from the pack light.
  • the light quantity signal component of the user's environment multiplied by the coefficient is subtracted and the result is input to the amplifier 14 as the output of the arithmetic circuit.
  • the amplifier 14 calculates the difference from the backlight brightness set by the input terminal 16 and sends a signal to the backlight drive circuit 10 so that the desired light quantity for the knock light is obtained, and the power supplied to the backlight is reduced. It is to adjust.
  • the analog signal is treated as an analog signal.
  • an AD conversion can be performed after the amplifiers 11 and 12 and all signal processing including the operation circuit can be performed digitally.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a liquid crystal display device including a photodetector according to a second embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal layer 23 oriented between the transparent electrode surface 24 and the opposing electrode surface 22 including a TFT driver circuit is further sandwiched between a polarizing plate 21 (horizontal polarization characteristic) and a polarizing plate 25 (vertical polarization characteristic).
  • a backlight 26 and a light shield 27 are arranged behind the liquid crystal panel 220 configured, and a photodetector 28 and a photodetector 29 are provided on the backlight side of the light shield, respectively, with a polarizing plate 218 (horizontal polarization characteristic), A polarizing plate 219 (vertical polarization characteristic) is provided.
  • the image information input from the video signal input terminal 217 is applied to the transparent electrode surface 24 and the opposite electrode surface 22 including the TFT driver circuit as drive signals by the liquid crystal drive circuit 215 in accordance with the voltage and scanning method required for driving the liquid crystal.
  • the liquid crystal used here is a liquid crystal that has the property of rotating the polarization direction of incident light by 90 degrees (for example, TN liquid crystal).
  • a silicon PN junction diode is used for the photodetector.
  • the output current of the photodetectors 28 and 29 changes according to the amount of light of the backlight.
  • external light in the user environment enters the photodetector 29 through the liquid crystal panel because the polarizing plate 219 having the same polarization direction as the polarizing plate 25 exists in the photodetector 29, but crosses the photodetector 28 directly. Since there is a polarizing plate 218 having a polarization direction, light cannot enter.
  • the amount of light in the user's environment can be directly monitored by calculating the signals of the photodetectors 28 and 29.
  • the signal output from each photodetector is input to the arithmetic circuit 213 from the amplifier (here, a current-voltage conversion type transimpedance amplifier is used), and the light intensity signal from the backlight is input. Then, a value obtained by multiplying the light amount signal component of the user environment by a coefficient is subtracted from the obtained value and used as an input of the amplifier 214 as an output of the arithmetic circuit. Since this coefficient is determined by the transmittance of the polarizing plate and the nonlinear transmittance of the liquid crystal, it can be determined by performing experimental calibration in advance.
  • the amplifier 214 calculates the difference between the brightness of the pack light set by the input terminal 216 and sends a signal to the pack light drive circuit 210 so that the desired light quantity for the knock light is obtained, and supplies the signal to the backlight. It adjusts the power.
  • AD conversion is performed after the amplifiers 211 and 212, and all signal processing including an arithmetic circuit is performed digitally is also possible using FIG. This will be described in more detail. First, the case where the pack light is OFF (Fig. 3A) will be described.
  • the external light becomes horizontal polarized light and can be transmitted through the photodetector A (photodetector A) equipped with a horizontal polarizing plate, but with a vertical polarizing plate
  • the photodetector B does not transmit.
  • the external light component can be detected only by the photodetector A (photodetector A).
  • the case when the pack light is ON (Fig. 3B) will be described.
  • the polarization direction of the polarizing plate on the back side of the liquid crystal panel is horizontal
  • the amount of light reflected from the liquid crystal panel changes depending on the transmission state of the liquid crystal panel, but the reflection component generally contains a large amount of horizontal polarization components.
  • Such reflected light can be transmitted and detected by the photodetector A equipped with a horizontal polarizer (photodetector A), but not detected by the photodetector B equipped with a vertical polarizer (optical detector B).
  • the external light component is the same as when the pack light is OFF.
  • the light quantity of the pack light can be monitored by a photodetector equipped with a vertical polarizing plate without being affected by reflected light or external light.
  • the external light component can be obtained by calculating the difference between the photodetector A (photodetector A) and the photodetector B (photodetector B).
  • the difference is simply described here to explain the principle, the amount of reflected light from the pack light is removed as a constant component, and a calculation is performed by multiplying the coefficient by the transmission coefficient of the actual polarizing plate or liquid crystal. Needless to say, accuracy can be improved. It is also possible to increase the visibility of the displayed image by varying the amount of backlight in accordance with the brightness of the use environment according to the magnitude of the external light obtained in this way. (Embodiment 3)
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a liquid crystal display device incorporating a photodetector according to a third embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal layer 43 that is aligned and sandwiched between a transparent electrode surface 44 and a counter electrode surface 42 including a TFT driver circuit is further sandwiched between a polarizing plate 41 (horizontal polarization characteristic) and a polarizing plate 45 (vertical polarization characteristic).
  • a polarizing plate 41 horizontal polarization characteristic
  • a polarizing plate 45 vertical polarization characteristic
  • a light 46 and a light-shielding plate 47 are arranged, and an image sensor 49 is installed behind a condenser lens 48 on the backlight side of the light-shielding plate.
  • the image signal input from the video signal input terminal 217 sends a drive signal to the liquid crystal panel 418 to the liquid crystal panel by the liquid crystal drive circuit 415 according to the voltage and scanning method required for driving the liquid crystal.
  • the liquid crystal used here had the property of rotating the polarization direction of the incident light by 90 degrees.
  • a silicon CCD or CMOS sensor is used for the image sensor. The procedure for controlling the backlight with this configuration will be described.
  • the output signal level of the image sensor 49 changes according to the light amount of the backlight.
  • the amount of external light of the user environment can be directly monitored through the liquid crystal panel. Therefore, a video signal from each image sensor is input to the arithmetic circuit 413, and a signal corresponding to luminance is input to the amplifier 414 as an output of the arithmetic circuit.
  • the contents of such calculations can be determined by performing experimental calibration in advance.However, it is also possible to create a look-up table with the amount of packed light and to refer to the table as the luminance signal amount of the image. it can.
  • the amplifier 414 calculates the difference from the brightness setting of the backlight set by the reference signal input terminal 416, sends a signal to the pack light drive circuit 410 so as to obtain a desired light amount for the backlight, and supplies the power supplied to the backlight. It is to adjust.
  • the signal is treated as an analog signal.
  • the signal processing of the image sensor control circuit 411 and the arithmetic circuit 412 can be performed digitally.
  • the backlight is off and the LCD panel is fully open, the outside image can be formed into a real image on the image sensor by the condenser lens, and the user's image information can be detected. This enables the backlight to operate intermittently or to function in the initial state when image display is started.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a liquid crystal display device incorporating a photodetector according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal layer 63 that is aligned and sandwiched between a transparent electrode surface 64 and a counter electrode surface 62 including a TFT driver circuit is further provided with a polarizing plate 61 (horizontal polarization characteristics).
  • a backlight 66 and a light shield 67 are arranged behind a liquid crystal panel 618 sandwiched between the LCD panel 618 and a polarizing plate 65 (vertical polarization characteristic). It is installed behind the polarizing plate 619.
  • the display video signal input from the video signal input terminals 6-7 is sent as a drive signal to the liquid crystal panel 618 by the liquid crystal drive circuit 615 in accordance with the voltage and scanning method required for driving the liquid crystal.
  • the liquid crystal used here was a liquid crystal having a property of rotating the polarization direction of incident light by 90 degrees.
  • the image sensor uses a silicon CCD or CMOS sensor.
  • the output signal level of the image sensor 69 changes according to the amount of light of the backlight.
  • the amount of external light of the user environment can be directly monitored through the liquid crystal panel. Therefore, a video signal from each image sensor can be input to the arithmetic circuit 613, and a signal corresponding to luminance can be input to the amplifier 614 as an output of the arithmetic circuit.
  • the contents of such calculations can be determined by performing calibration experimentally in advance, but it is also possible to create a look-up table with the amount of packed light and to refer to it as the luminance signal amount of the image. it can.
  • the amplifier 614 calculates the difference from the knock light luminance setting set by the reference signal input terminal 616, sends a signal to the backlight drive circuit 610 so that the desired light amount for the backlight is obtained, and supplies power to the pack light. It is to adjust Here, the signal is treated as an analog signal. However, it is needless to say that the signal processing of the image sensor control circuit 611 and the arithmetic circuit 612 can be performed digitally.
  • FIG. 7 The principle of capturing the user's image using this image sensor will be described with reference to FIG. 7 when the backlight is ON.
  • two image sensors are prepared, and a polarizing plate with horizontal and vertical polarization directions is mounted on each.
  • a horizontal polarizer is attached to the image sensor, as shown in Fig. 7A, the image of the user and the environment of use together with the amount of light from the pack light is converted to a real image on the image sensor by a condenser lens. tie.
  • the pack light will not be a real image.
  • a vertical polarizer is mounted on the image sensor, the amount of light from the knock light similarly enters the image sensor as shown in Fig. 7B.
  • the image of the user and the environment of use is not taken into the image sensor due to the orthogonality of the polarizing plate. If the latter is used, the light quantity of the pack light can be detected without the influence of external light. Also, by taking the difference between the video signals from the image sensor obtained by attaching these different polarizers, it is possible to obtain an image of the user and the use environment without the influence of the pack light. Prepare two such image sensors, or use a configuration that can change the polarization direction of the polarizing plate, such as mechanically rotating the polarizing plate, or creating the polarizing plate itself with a liquid crystal panel. If this is done, the functions described above can be realized with a single image sensor. Here, the difference is simply described to explain the principle, but it goes without saying that the accuracy can be improved by a calculation process multiplied by the transmission coefficient of the actual polarizing plate or liquid crystal.
  • FIG. 9A shows a method of calibrating an image signal in the liquid crystal display device described in the first, second, third, and fourth embodiments.
  • the photodetector 91 is mounted on the surface of the liquid crystal display device 92, and the light emitting diode or the semiconductor laser 96 is set from the back side of the liquid crystal panel to the display side.
  • the photodetector 91 uses a silicon PN diode, and the light emitting diode 96 uses four types of RGBW (red, green, blue, and white) side by side.
  • a 12-bit staircase signal for calibration (see Fig. 9B) is input from the video signal input terminal 93. The time width of this stair was set to 1 millisecond. At first, this signal is directly input to the liquid crystal drive circuit 910 without referring to the conversion table 94 described later, and the transmission state of the liquid crystal display device is changed.
  • Modulated signal generator 98 can be a signal of sine wave of different frequency (for example, ⁇ , 200KHz, 300KHz, and 400KHz, respectively), or four orthogonal patterns from a pseudo-random sequence (for example, obtained from Hadamard matrix).
  • the following 16-bit sequence is obtained: References: "CDMA with MATLAB / Simulink", Yukitoshi Sanada, Tokyo Denki University Press) And so on. These series become zero between different series if the product-sum operation is performed.
  • sine waves with different frequencies become zero if they are integrated in the interval of the least common multiple of the period. That is, they all have orthogonal properties.
  • each light emitting diode 96 through a driving circuit 99 to generate an optical modulation signal.
  • This light modulation signal is detected by a photodetector 91 provided from the back side of the liquid crystal panel toward the display side.
  • the detection signal from the photodetector is input to the correlation detection circuit 99.
  • the correlation detection circuit 99 can be regarded as a lock-in amplifier, and can synchronize at the same frequency to detect the amplitude of the optical modulation signal without surrounding noise.
  • the correlation detection circuit when the modulation signal is a pseudo-random sequence will be described.
  • the correlation between the AD converted value and the pseudo random sequence is obtained.
  • set 1 to +1 and 0 to -1 in the pseudo-random sequence (the above may be left in the Hadamard sequence)
  • take the product with the numerical value sampled by AD conversion and
  • the correlation value can be obtained by calculating the accumulation over an integral multiple of the period of the sequence. Since the frequencies and pseudo-random sequences assigned to the four RGBW colors are orthogonal to each other, the transmission coefficient can be calculated independently for each light emitting diode even when measured simultaneously.
  • a 12-bit staircase signal for calibration is input again to the video signal input terminal according to the flow shown in Fig. 9D, and a second-order LUT is created according to the same procedure. Generate the following conversion circuit. By repeating this, a predetermined transfer characteristic is gradually approached. The calibration is completed when the LUT conversion circuit is generated when this error is minimized. Complete. The photodetector also detects the amount of light in the backlight at the same time, increasing the background noise.Therefore, it is possible to increase the detection accuracy by turning off the backlight. Since components are removed when correlation is detected, LUT generation is possible even when the pack light is ON.
  • FIG. 10A shows a method of calibrating an image signal in the liquid crystal display device described in the first, second, third, and fourth embodiments.
  • the light source 101 is installed facing the liquid crystal display of the liquid crystal panel 102.
  • the light source 101 is stored inside a hood-shaped eave provided for the purpose of blocking external light to the liquid crystal panel, and can be prevented from obstructing the view.
  • three types of semiconductor lasers consisting of red, blue and green were used. Since a semiconductor laser can emit a certain amount of polarized light, there is an advantage that it can be transmitted through a liquid crystal panel very efficiently by matching the polarization direction with the display-side polarizing plate to be irradiated.
  • a 12-bit staircase signal for calibration (see Fig. 10B) is input from the video signal input terminal 93.
  • the time width of this stair was set to 1 ms.
  • the transmission state of the liquid crystal is changed by inputting this signal directly to the liquid crystal panel without referring to the conversion table described later.
  • the modulation signal generator 98 can be obtained from a modulation signal of a sine wave of different frequency (for example, K, 200 KHz, 300 KHz, respectively) or three patterns (for example, a Hadamard matrix) that are orthogonal from a pseudo random sequence. The following 16-bit sequence is obtained.)
  • the correlation detection circuit 99 can detect the optical modulation signal by eliminating the noise entering the photodetector by synchronizing with each frequency as a lock-in amplifier.
  • the operation of the correlation detection circuit when the modulation signal is a pseudo-random sequence will be described.
  • the correlation between the AD converted numerical value and the pseudo random sequence is obtained.
  • set 1 to +1 and 0 to -1 in the pseudo-random sequence (the Hadamard sequence may be left above), take the product with the numerical value sampled by AD conversion, and
  • the correlation value can be obtained by accumulating in a time interval that is an integral multiple of the series cycle.
  • the transmission coefficient can be calculated independently for each light emitting diode even if they are measured simultaneously. If such a procedure is repeated for the next video signal staircase, and until the last grayscale staircase, the liquid crystal light transmission characteristics for the staircase-like calibration signal as shown in Fig. 10C become one color. Obtained for The distorted transfer curve shown in Fig. 10C is due to the fact that the liquid crystal has different transfer characteristics depending on the temperature and the degree of deterioration. This is input to the CPU 95, standardized at the predetermined maximum intensity required for the display device, compared with the staircase-like video signal for calibration, and a conversion table (LUT, Look Up Table) is created.
  • LUT Look Up Table
  • the obtained conversion table is input to the video signal conversion circuit 94 to generate a conversion circuit based on the primary LUT.
  • the 12-bit staircase signal for calibration is input again to the video signal input terminal in the flow shown in Fig. 9D.
  • a second-order LUT is created, and a second-order conversion circuit is generated.By repeating this process, the transfer characteristics are asymptotically approached.)
  • the final conversion circuit is generated based on the generation of the LUT conversion circuit at the time when this occurs.
  • the photodetector simultaneously detects the amount of light in the operating environment, which increases the background noise.However, this method removes the background noise component when detecting the correlation, so it is possible to generate an LUT in any usage condition. .
  • this method has been described in the procedure for calibration for each color, it goes without saying that calibration can be performed for the indication of the monochromatic aperture.
  • the semiconductor laser is used as the light emitting source 101, a light emitting diode can be used in the same manner.
  • the case where the light source is stored inside a hood-shaped eave provided for the purpose of blocking external light to the liquid crystal panel has been described, but a movable light source in which light sources are arranged in an array is mounted on the liquid crystal display screen.
  • the present invention it is possible to eliminate the influence of the external light on the photodetector for detecting the amount of backlight from the user side, and perform highly accurate pack light control.
  • An image sensor a type of photodetector, can be installed behind the LCD panel to capture user video information.
  • the backlight control and user image can be performed with higher precision by performing arithmetic processing from multiple signals with polarizing plates with different polarization directions attached to the photodetector image sensor using the property of polarized light transmitted through the liquid crystal panel. Can be captured.
  • the stabilization of the pack light according to the present invention enables high-precision calibration. It has extremely high industrial value.

Description

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明 細 書 液晶表示装置とその較正方法 技術分野
本発明は、 バックライ トの精密な光量の制御と液晶表示側の使用者イメージお よび照度の情報を取り込む機能を備えた液晶表示装置を実現する技術と同表示装 置を高階調で較正する技術に関するものである。 背景技術
近年、 液晶表示装置は家庭用のテレビ、 コンピュータ、 テレビ電話などに数多 く使用されてきている。 このような液晶表示装置はバックライ トを備えるものが 多い。 特に印刷業や医療用などでは再現性を要求されるためフォ トデテクターを 液晶表示装置内の背面側に設けてパックライ トの光量をモニターしてバックライ 卜の光量の制御を行っている。 また、 液晶パネルは使用温度や経時劣化により光 の透過伝達特性が非線型で大きく変化するため、 階調を高めることに実用上の限 界があった。 また、 使用者側のイメージや明るさをモニターする装置を設置した 液晶表示装置も開発されているが、 イメージセンサーゃフォ トデテクターを液晶 表示装置の後背部や周辺部に置いたり、 可動のセンサーを表示画面に置いて手動 で較正することが多い。 しかしながら、 従来のようにバックライ トの光量を液晶表示装置の内部に設け たフォ トデテクターでモニタ一する場合には液晶が透過状態か非透過状態によつ て液晶背面側の反射光量が変化するので、 適切な光量モニターとならない問題が ある。 また周囲の明るさが暗い場合と明るい場合では液晶前面部からの外光入射 によりフォ トデテクターへのモニター信号の外乱となり、 バックライ トの適切な 輝度制御が行えない場合がある。 使用環境の照度もモニターすることが必要であ る。 このような使用環境の照度や使用者側のイメージをモニターするフォ トデテ クタ一やイメージセンサ一を液晶表示装置の前面部に設けると液晶表示装置のデ ザイン性を損なう問題がある。 また、 液晶パネルには経時劣化や温度特性により 光学的伝達特性が変化する問題があり、 パックライ トの光量を一定にしても表示 される画像の階調の再現性が低くなる場合があり、 精度の高い較正方法の確立が 望まれている。 発明の開示
本発明の液晶表示装置にはパックライ 卜の光量をモニターするフォ トデテクタ —と別に、 使用者側の環境をモニターするためのフォ トデテクターを設けること が本発明の手段である。 フォ トデテクターを前面部に設けず、 背面部に設置する 構成を第一の手段として、 使用者側の環境をモニターするために主として 2つの 手段を施している。
1つの手段は液晶表示装置内のパックライ トをモニターするフォ トデテクター に偏光板を装着することで液晶が透過状態であるか非透過状態であるかにかかわ らず、 パックライ トからの光量をモニタ一することである。 液晶のバックライ ト 側には偏光板が存在するため、 液晶側の反射光はその偏光板の影響により液晶が 透過状態か非透過状態かで偏光成分が大きく変化する特性がある。 従って、 偏光 板と同じ偏光特性を有する偏光板を装着したフォ トデテクタ一と直交する偏光板 を装着したフォ トデテクターで検出される信号強度により各々の偏光成分をモニ ターするように構成するものである。
もう 1つの手段は使用者側から見て液晶表示装置の背後にフォ トデテクターや イメージセンサ一を設置し、 液晶を透過状態にすることで液晶を透明状態にし、 液晶部を通して使用者側のイメージや明るさをモニターする構成である。 また、 パックライ トを備えた液晶表示装置では透過状態でも一定の偏光成分を有する反 射光がフォトデテクターやイメージセンサーに入ってくるので先に述べた偏光板 を装着することでパックライ トの影響を小さくできる手段を供すことができる。 無論、 それと直交する偏光板を装着したものと組み合わせてパックライ トの強度 を制御する手段も可能である。
更に上記の手段でパックライ ト光量の安定化された液晶パネルにおいて、 液晶 パネルの使用条件 (使用温度や経時特性) での適切な映像を得る手段が求められ g
る。 画面前面に可動式のフォ トデテクターを密着させた状態で、 特定の映像信号 (例えば段階的に増減させるような映像信号) を入力し、 フォ トデテクターの信 号を検出すれば、 その液晶パネルの光学的な伝達特性を知ることが出来る。 これ を基に映像信号を変換する関数または変換テーブルを用意することで本来表示し ようとする映像を再現することが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明における第 1の実施の形態のフォ トデテクターを内蔵する液晶表 示装置の構成図である。
図 2は本発明における第 2の実施の形態のフォ トデテクターを内蔵する液晶表 示装置の構成図である。
図 3は本発明における第 2の実施の形態における異なる偏光板を装着した場合 のパックライ ト光量の検出方法および外光検出方法の原理説明であって、 Aはパ ックライ ト O F F時の場合、 Bはパックライ ト O N時の場合である。
図 4は本発明における第 3の実施の形態のフォ トデテクターを内蔵する液晶表 示装置の構成図である。
図 5は本発明における第 5の実施の形態におけるイメージセンサーによる使用 者のイメージを取りこむ原理である。
図 6は本発明における第 4の実施の形態のフオ トデテクターを内蔵する液晶表 示装置の構成図である。
図 7は本発明における第 4の実施の形態におけるパックライ トが ONの場合の イメージセンサ一による使用者のイメージを取りこむ原理図で、 Aは水平偏光板 装着時、 Bは垂直偏光板装着時の場合である。
図 8は従来のフォトデテクターを内蔵する液晶表示装置の構成図である。 図 9 Aは表示面に設置したフォ トデテクターによる液晶表示装置の階調較正法 を説明するための構成図、 Bは入力映像信号を示す図、 Cは階段状較正信号に対 する液晶の光透過特性を示す図、 Dは繰返し階調較正の経過例を示す図である。 図 1 O Aは表示面に設けた発光ダイォ一ドによる液晶表示装置の階調較正法を 説明するための構成図、 Bは入力映像信号を示す図、 Cは階段状較正信号に対す る液晶の光透過特性を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面を参照して、 詳細に説明する。
(実施の形態 1 )
図 1は、 本発明における第 1の実施の形態のフォトデテクターを内蔵する液晶 表示装置の構成図である。 透明電極面 4と T F Tドライバー回路を含んだ対向電 極面 2で挟まれて配向された液晶層 3が、 更に偏光板 1と偏光板 5で挟まれて構 成される液晶パネル 18の後方にバックライ ト 6および遮光板 7が配置され、 遮 光板の外方にフォ トデテクター 9 とパックライ ト側にフォ トデテクター 8が設置 されているものである。 映像信号入力端子 17 より入力された画像情報は液晶駆 動に必要な電圧や走査方式に併せて液晶駆動回路 15 により駆動信号として透明 電極面 4と T F Tドライバー回路を含んだ対向電極面 2に送られる。 ここで使用 した液晶は入射光の偏波面を 90度回転させる性質を有する液晶を用いた。 また、 フォ トデテクターにはシリコン P N接合ダイォードを用いている。
この構成でバックライ トを制御する原理を説明する。 フォ トデテクター 8 はパ ックライ トの光量に応じて出力電流が変化する。 しかし、 使用者環境の光量も液 晶パネルを通してフォトデテクター 8 に入光する。 ここで遮光板の外方に設置さ れたフォ トデテクター 9 によって使用者環境の光量を間接的にモニターすること ができる。従って、各々のフォトデテクターからの信号を増幅器(ここでは電流 · 電圧変換型のトランスインピーダンスアンプを用いた) から出力される信号を演 算回路 13 に入力して、 パックライ トからの光量信号から使用者環境の光量信号 成分に係数を掛けたものを引いて演算回路の出力として増幅器 14の入力とする。 増幅器 14は入力端子 16によって設定されるバックライ トの輝度設定との差を取 り、 ノ ックライ トに対する所望の光量となるようにバックライ ト駆動回路 10 に 信号を送り、 バックライ トへの供給電力を調整するものである。 ここではアナ口 グ信号として扱ったが、 増幅器 11、 12の後に AD変換を行い、 演算回路を含め て全ての信号処理をデジタル的に行う構成も可能であることは言うまでもない。 (実施の形態 2 )
図 2は、 本発明における第 2の実施の形態のフォ トデテクターを内蔵する液晶 表示装置の構成図である。 透明電極面 24 と T F Tドライバ一回路を含んだ対向 電極面 22で挟まれて配向された液晶層 23が、 更に偏光板 21 (水平偏光特性) と偏光板 25 (垂直偏光特性) で挟まれて構成される液晶パネル 220の後方にパ ックライ ト 26および遮光板 27が配置され、遮光板のバックライ ト側にフォトデ テクター 28およぴフォ トデテクター 29とが各々に偏光板 218 (水平偏光特性)、 偏光板 219 (垂直偏光特性)が設置されているものである。映像信号入力端子 217 より入力された画像情報は液晶駆動に必要な電圧や走査方式に併せて液晶駆動回 路 215により駆動信号として透明電極面 24と T F Tドライバー回路を含んだ対 向電極面 22に送られる。 ここで使用した液晶は入射光の偏波方向を 90度回転す る性質を有する液晶を (例えば T N液晶) 用いた。 また、 フォ トデテクターには シリコン P N接合ダイォードを用いている。
この構成でバックライ トを制御する手順を説明する。 フォ トデテクター 28およ ぴ 29 はバックライ トの光量に応じて出力電流が変化する。 ここで、 使用者環境 の外光は液晶パネルを通してフォ トデテクター 29には偏光板 25と同一の偏波方 向を有する偏光板 219 が存在するので入光するが、 フォ トデテクター 28 には直 交する偏波方向を有する偏光板 218が存在するので入光することができない。 こ こでフォ トデテクター 28と 29の信号の演算によって使用者環境の光量を直接的 にモニターすることができる。 従って、 各々のフォ トデテクターからの信号を増 幅器 (ここでは電流 ·電圧変換型のトランスインピーダンスアンプを用いた) か ら出力される信号を演算回路 213に入力して、 バックライ トからの光量信号から 使用者環境の光量信号成分に係数を掛けたものを引いて演算回路の出力として増 幅器 214の入力とする。 この係数は偏光板の透過率や液晶の非線形な透過率によ つて決まるものであるため、 予め実験的に較正を行って決めることが出来る。 増 幅器 214は入力端子 216によって設定されるパックライ トの輝度設定との差を取 り、 ノ ックライ トに対する所望の光量となるようにパックライ ト駆動回路 210に 信号を送り、 バックライ トへの供給電力を調整するものである。 ここではアナ口 グ信号として扱ったが、 増幅器 211、 212の後に AD変換を行い、 演算回路を含 めて全ての信号処理をデジタル的に行う構成も可能であることは言うまでもない この原理を図 3を用いて更に詳細に説明する。先ずパックライ トが OFFの場合 (図 3 A) について説明する。 液晶パネルの背面側の偏光板の偏光方向が水平で あれば、 外光は水平偏光となって水平偏光板を装着したフォ トデテクター A (光 検出器 A) では透過できるが、 垂直偏光板を装着したフォ トデテクター B (光検 出器 B) では透過されない。 ここでは外光成分はフォ トデテクター A (光検出器 A) のみよつて検出できる。
次にパックライ ト ONの場合 (図 3 B ) について説明する。 液晶パネルの背面 側の偏光板の偏光方向が水平であれば、 液晶パネルが透過状態によって液晶パネ ルからの反射光量が変化するが、 概ね反射成分には水平偏光成分を多く含むもの となる。 このような反射光は水平偏光板を装着したフォ トデテクター A (光検出 器 A) では透過検出できるが、 垂直偏光板を装着したフォ トデテクター B (光検 出器 B) では透過検出されない。 ここでは外光成分はパックライ ト OFFの場合 と同じである。 従ってパックライ トの光量は垂直偏光板を装着したフォ トデテク タ一によって反射光や外光の影響なくモニターすることができる。 また、 フォ ト デテクター A (光検出器 A) とフォ トデテクター B (光検出器 B) の差を求めるこ とで外光成分を求めることが出来る。 ここでは原理を説明するために単に差と述 ベたが、 パックライ トの反射光量を一定の成分として除去し、 実際の偏光板や液 晶の透過係数によつて係数を掛けた演算処理によつて精度を高められることは言 うまでもない。 このようにして求められた外光の大きさによつて使用環境が明る さに応じてバックライ ト光量を可変させ、 表示画像の視認性を高めることも可能 である。 (実施の形態 3 )
図 4は、 本発明における第 3の実施の形態のフォトデテクターを内蔵する液晶 表示装置の構成図である。 透明電極面 44 と T F Tドライバー回路を含んだ対向 電極面 42で挟まれて配向された液晶層 43が、 更に偏光板 41 (水平偏光特性) と偏光板 45 (垂直偏光特性) で挟まれて構成される液晶パネル 418 の後方にパ γ
ックライ ト 46および遮光板 47が配置され、遮光板のバックライ ト側にイメージ センサー 49が集光レンズ 48の後方に設置されているものである。 映像信号入力 端子 217より入力された画像信号は液晶駆動に必要な電圧や走査方式に合わせて 液晶駆動回路 415により液晶パネルへ 418へ駆動信号を送る。 ここで使用した液 晶は入射光の偏波方向を 90度回転させる性質を有した液晶を用いた。 また、 ィ メージセンサーにはシリコン CCDまたは CMOSによるものを用いている。 この構成でバックライ トを制御する手順を説明する。 イメージセンサ一 49はバ ックライ トの光量に応じて出力信号レベルが変化する。 ここで、 使用者環境の外 光は液晶パネルを通して光量を直接的にモニターすることができる。従って、各々 のイメージセンサーからの映像信号を演算回路 413に入力し、 輝度に相当する信 号を演算回路の出力として増幅器 414へ入力する。 このような演算の内容は予め 実験的に較正を行って決めることが出来るが、 パックライ ト光量とのルックアツ プテーブルを作成しておいて、 それを参照してイメージの輝度信号量とすること もできる。増幅器 414は基準信号入力端子 416によって設定されるバックライ ト の輝度設定との差を取り、 バックライ トに対する所望の光量となるようにパック ライ ト駆動回路 410に信号を送り、 バックライ トへの供給電力を調整するもので ある。 ここではアナログ信号として扱ったが、 イメージセンサー制御回路 411や 演算回路 412の信号処理をデジタル的に行う構成が可能であることは言うまでも ない。
このイメージセンサーによる使用者のイメージを取りこむ原理を図 5を用いて 説明する。 バックライ トが OFF の場合で、 かつ液晶パネルを全て開放の状態で あれば、 外のイメージは集光レンズによりイメージセンサー上に実像を結び、 使 用者の画像情報を検出できる。 これはバックライ トを間欠的に動作させることや 画像表示を開始する初期の状態で機能させることができる。
(実施の形態 4 )
図 6は、 本発明における第 4の実施の形態のフォ トデテクターを内蔵する液晶 '表示装置の構成図である。 透明電極面 64 と T F Tドライバ一回路を含んだ対向 電極面 62で挟まれて配向された液晶層 63が、 更に偏光板 61 (水平偏光特性) g
と偏光板 65 (垂直偏光特性) で挟まれて構成される液晶パネル 618 の後方にバ ックライ ト 66および遮光板 67が配置され、遮光板のパックライ ト側にイメージ センサー 69が集光レンズ 68および偏光板 619の後方に設置されているものであ る。映像信号入力端子 6Γ7より入力された表示の映像信号は液晶駆動回路 615に より液晶駆動に必要な電圧や走査方式に合わせて液晶パネル 618へ駆動信号とし て送られる。使用者 618への画像情報はここで使用した液晶は入射光の偏波方向 を 90度回転させる性質を有した液晶を用いた。 また、 イメージセンサーにはシ リコン CCDまたは CMOSによるものを用いている。
この構成でバックライ トを制御する手順を説明する。 イメージセンサー 69はバ ックライ トの光量に応じて出力信号レベルが変化する。 ここで、 使用者環境の外 光は液晶パネルを通して光量を直接的にモニターすることができる。従って、各々 のイメージセンサ一からの映像信号を演算回路 613に入力し、輝度に相当する信 号を演算回路の出力として増幅器 614へ入力することができる。 このような演算 の内容は予め実験的に較正を行って決めることが出来るが、 パックライ ト光量と のルックアップテーブルを作成しておいて、 それを参照してイメージの輝度信号 量とすることもできる。増幅器 614は基準信号入力端子 616によって設定される ノ ックライ トの輝度設定との差を取り、 バックライ トに対する所望の光量となる ようにバックライ ト駆動回路 610に信号を送り、 パックライ トへの供給電力を調 整するものである。 ここではアナログ信号として扱ったが、 イメージセンサー制 御回路 611や演算回路 612の信号処理をデジタル的に行う構成が可能であること は言うまでもない。
このイメージセンサーによる使用者のイメージを取りこむ原理をバックライ ト が ONの場合に図 7を用いて説明する。 ここではイメージセンサ一を 2つ用意し、 各々に水平と垂直の偏光方向を持つ偏光板を装着する。 ィメ一ジセンサーに水平 偏光板を装着した場合には、 図 7 Aに示すように、 パックライ トからの光量とと もに使用者および使用環境のイメージは集光レンズによりイメージセンサー上に 実像を結ぶ。 この時レンズの位置が使用者にピントが合っていれば、 パックライ トは実像とならない。また、 イメージセンサーに垂直偏光板を装着した場合には、 図 7 Bに示すように、 ノ ックライ 卜からの光量は同様にイメージセンサ一に入射 するが、 使用者および使用環境のイメージは偏光板の直交性からイメージセンサ 一に取りこまれることはない。 後者を用いればパックライ トの光量を外光の影響 なく検出できる。 また、 これらの異なる偏光板を装着して得られたイメージセン サ一からの映像信号の差を取れば、 使用者および使用環境のイメージをパックラ イ トの影響を除外して得ることができる。 このようなイメージセンサ一を 2つ用 意しておきするか、 偏光板の偏光方向を変えられるよな構成、 例えば偏光板を機 械的に回転させたり、 偏光板そのものを液晶パネルで作成しておけば、 一枚のィ メージセンサーで上述のような機能を実現できる。 ここでは原理を説明するため に単に差と述べたが、 実際の偏光板や液晶の透過係数によって係数を掛けた演算 処理によって精度を高められることは言うまでもない。
(実施の形態 5 )
図 9 Aは実施の形態 1 , 2 , 3, 4、 で述べられた液晶表示装置において、 画 像信号の較正を行う方法を示したものである。フォ トデテクタ一91を液晶表示装 置 92表面に装着し、発光ダイォードまたは半導体レーザ 96を液晶パネル背面側 から表示側に向けて設置する。ここでフォ トデテクター 91はシリコン PNダイォ ードを用い、 発光ダイオード 96は R G B W (赤、 緑、 青、 白) の 4種を並べて 用いる。 映像信号入力端子 93より較正用の 12ビッ トの階段状の信号 (図 9 B参 照) を入力する。 この階段の時間幅は 1 ミリ秒とした。 最初はこの信号を後で述 ベる変換テーブル 94を参照せず、 そのまま液晶駆動回路 910に入力し、 液晶表 示装置の透過状態を変化させる。
変調信号発生器 98は周波数の異なる正弦波 (例えば、 それぞれ ΙΟΟΚΗζ, 200KHz, 300KHz, 400KHzの 4種類) の信号、 または擬似ランダム系列の中か ら直交する 4つのパターン (例えば、 アダマール行列から得られる以下のような 16bitの系列が得られる。 参考文献:「MATLAB/Simulinkによる CDMA」、 真田 幸俊著、 東京電機大学出版局) などである。 これらの系列は積和演算を行えば、 異なる系列間ではゼロになる。 無論、 周波数の異なる正弦波も周期の最小公倍数程度の区間で積分すればゼロと なるのは自明である。 即ちこれらは全て直交する性質を持っている。 1を on、 -1 を off とするようなパルス変調信号を作り、 4つの発光ダイォードに割り当てる。 ここで、 最小パルスの時間幅は 1マイクロ秒とした。 これらの変調信号は駆動回 路 99を通して、 各発光ダイオード 96に入力し、 光変調信号を発生する。 この光 変調信号を液晶パネル背面側より表示側へ向けて設けられたフォ トデテクター 91で検出する。 フォトデテクターからの検出信号は相関検出回路 99に入力され る。 変調信号が正弦波の場合、 相関検出回路 99はロックインアンプとみなせて、 同一の周波数で同期を取ることで、 周囲の雑音を除外して光変調信号の振幅を検 出できる。 変調信号が擬似ランダム系列の場合における相関検出回路の動作を説 明する。 サンプリング周波数 10MHzで、 AD変換した数値と擬似ランダム系列 との相関を取る。このような相関を取るには例えば擬似ランダム系列の 1を +1に、 0を- 1として (アダマール系列では上のままでよい)、 AD変換でサンプリングさ れた数値と積を取り、 擬似ランダム系列の周期の整数倍の時間に渡って累積を求 めることで相関値が得られる。 R G B Wの 4色に割り当てた周波数や擬似ランダ ム系列は、 それぞれが直交するので、 同時に測定した場合でも各々の発光ダイォ ―ドに対して独立に透過係数を算出することができる。 このような手順を次の映 像信号の階段状態で繰り返し、 最後の階調となる階段まで行えば、 図 9 Cに示す ような階段状の較正信号に対する液晶の光透過特性が 1つの色に対して得られる。 図 9 Cに見られる歪んだ伝達カーブは液晶が温度や劣化の程度によつて伝達特性 が異なる性質があるためである。 これを CPU 95に入力し、 表示装置に要望され る所定の最大強度で規格化し、 較正のための階段状の映像信号と比較し、 その変 換テーブル (LUT, Look Up Table) を作成する。 得られた変換テーブルを映像信 号変換回路 94に入力し、 第 1次の LUTに基ずく変換回路を生成する。 これ以降 は図 9 Dに示すような流れで、 再度、 較正用の 12ビッ トの階段状の信号を映像 信号入力端子に入力し、 同様の手順に従って第 2次の LUTを作成し、 第 2次の 変換回路を生成する。 これを繰り返すことで所定の伝達特性に漸近してゆく。 こ の誤差が最小になるようになった時点の LUT変換回路の生成をもって較正を終 了する。 フォ トデテクターではバックライ トの光量も同時に検出され、 バックグ ラウ'ンド雑音が大きくなるので、 バックライ トを OFFにして検出精度を高める こともできるが、 本方法は光変調信号を復調する際にバックグラウンド成分は相 関検出時に除去されるので、 パックライ トの ON状態でも LUT生成が可能であ る。 本方法はカラーの各色についての較正についての手順で述べたが、 モノクロ 表示につい較正が行えることは言うまでもない。
(実施の形態 6 )
図 10Aは実施の形態 1 , 2 , 3 , 4、 で述べられた液晶表示装置において、 画 像信号の較正を行う方法を示したものである。光源 101を液晶パネル 102の液晶 表示画商に向けて設置している。 ここで光源 101は液晶パネルへの外光を遮光す る目的で設けたフード状の庇の内部に格納され、 視界の妨げとならないようにす ることができる。 ここでは赤、 青、 緑からなる 3種の半導体レーザを用いた。 半 導体レーザは一定の偏光を出光できるので、 照射される表示側の偏光板と偏光方 向を一致させることで、 極めて効率良く液晶パネルを透過させることができる利 点がある。 更に、 偏光方向の異なる偏光板を装着した 2つフォ トデテクターを半 導体レーザの照射位置に設置する。映像信号入力端子 93より較正用の 12ビッ ト の階段状の信号 (図 1 0 B参照) を入力する。 この階段の時間幅は 1 ミリ秒とし た。 最初はこの信号を後で述べる変換テーブルを参照せず、 そのまま液晶パネル に入力することで液晶の透過状態を変化させる。
変調信号発生器 98は周波数の異なる正弦波 (例えば、 それぞれ ΙΟΟΚΗζ, 200KHz, 300KHz, の 3種類) の変調信号、 または擬似ランダム系列の中から直 交する 3つのパターン(例えば、アダマール行列から得られる以下のような 16bit の系列が得られる。)
などである。 これらの系列は積和演算を行えば、 異なる系列との間ではゼロにな る。 無論、 周波数の異なる正弦波も周期の最小公倍数程度の区間で積分すればゼ ^
口となるのは自明である。 即ちこれらは全て直交する性質を持っている。 1を on、 -1を off とするようなパルス変調信号を作り、 3つの発光ダイォ一ドに割り当て る。 ここで、 最小パルスの時間幅は 1マイクロ秒とした。 これらの変調信号は駆 動回路 99を通して、 各半導体レーザに入力し、 光変調信号を発生する。 この光 変調信号を実施の形態 2で述べたバックライ ト輝度検出のためのフォ トデテクタ 一 91で検出する。実施の形態 2で述べたように、 この 2つのフォ トデテクターの 出力信号の差分を差動増幅器で取ることでバックライ ト光の主成分をキャンセル し、 半導体レーザ光の成分を測定することができる。 差動増幅器の出力信号は相 関検出回路 99に入力される。 変調信号が正弦波の場合、 相関検出回路 99はロッ クインアンプとして、 各々の周波数と同期を取ることで、 フォ トデテクターに入 つて来る雑音を除外して光変調信号を検出できる。 変調信号が擬似ランダム系列 の場合について、 相関検出回路の動作を説明する。 サンプリング周波数 10MHz で、 AD変換した数値と擬似ランダム系列との相関を取る。 このような相関を取 るには例えば擬似ランダム系列の 1を +1に、 0を- 1として (アダマール系列では 上のままでよい)、 AD変換でサンプルされた数値と積を取り、 擬似ランダム系列 の周期の整数倍の時間区間で累積することで相関値が得られる。 R G Bの 3色に 割り当てた異なる周波数や異なる擬似ランダム系列は直交するので、 同時に測定 しても各々の発光ダイォードに対して独立に透過係数を算出することができる。 このような手順を次の映像信号の階段状態で繰り返し、 最後の階調となる階段ま で行えば、 図 1 0 Cに示すような階段状の較正信号に対する液晶の光透過特性が 1つの色に対して得られる。 図 1 0 Cに見られる歪んだ伝達カーブは液晶が温度 や劣化の程度によって伝達特性が異なる性質があるためである。 これを CPU 95 に入力し、 表示装置に要望される所定の最大強度で規格化し、 較正のための階段 状の映像信号と比較し、 その変換テーブル (LUT, Look Up Table) を作成する。 得られた変換テーブルを映像信号変換回路 94に入力し、第 1次の LUTに基ずく 変換回路を生成する。 これ以降は実施の指令形態の説明図 9に述べたのと同様に (図 9 Dに示すような流れで、 再度、 較正用の 12ビッ トの階段状の信号を映像 信号入力端子に入力し、 第 2次の LUTを作成し、 第 2次の変換回路を生成する。 これを繰り返すことで所定の伝達特性に漸近してゆく。)、 この誤差が最小になる ようになった時点の LUT変換回路の生成をもって最終的な変換回路を生成する。 フォ トデテクターでは使用環境の光量も同時に検出されるので、 パックグラウン ド雑音が大きくなるが、 本方法ではバックグラウンド雑音成分は相関検出時に除 去されるので、 如何なる使用状態でも LUT生成が可能である。 本方法はカラー の各色についての較正についての手順で述べたが、 モノク口表示につい較正が行 えることは言うまでもない。 また、 発光源 101は半導体レーザを使用したが、 発 光ダイオードであっても同様に使用できる。 更に同光源は液晶パネルへの外光を 遮光する目的で設けたフード状の庇の内部に格納される場合について述べたが、 光源をアレイ状に並べた可動の光源を液晶表示画面に装着して較正を行うことが 可能なのは言うまでもない。 本発明を用いると、 使用者側から外光によるバックライ ト光量の検出のための フォ トデテクターへの影響を解消し、 精度の高いパックライ ト制御をおこなうこ とができる。 また、 フォ トデテクターの 1種であるイメージセンサーを液晶パネ ルの背面側に設置して使用者の映像情報を取り込むことができる。 いづれの場合 も液晶パネルを透過する偏光の性質を利用してフォトデテクターゃィメージセン サ一に偏光方向の異なる偏光板を装着した複数の信号から演算処理によってより 高い精度でバックライ ト制御や使用者イメージを取り込むことが可能となる。 ま た、 本発明によるパックライ 卜の安定化によって精度の高い較正が可能となり、 高い階調性や再現性を要求される医療用液晶ディスプレイやデザィン用の高精 度 ·光階調度の液晶ディスプレイにおいて極めて工業価値が高いものである。

Claims

WO 03/034131 -^^ PCT/JP01/09062 請 求 の 範 囲
1 . 液晶表示装置の背面側にバックライ ト側に向けて設置されたフォ トデテク ターとバックライ ト側と異なる方向に向けて設置されたフォ トデテクターとによ り検出される 2つ以上の信号を演算して得られる信号に基づいてパックライ トの 光量を制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶表示装置の背面側にあって、液晶を挟むパックライ ト側の偏光板と同一 の偏光方向を有する偏光板および直交する偏光性を有する偏光板の一方または両 方を装着したフォトデテク夕一を備え、 これらのフォトデテクターにより検出さ れる 2つ以上の信号を演算して得られる信号に基づいてバックライ トの光量を制 御することを特徴とする液晶表示装置。
3 . 液晶表示装置の背面側より表示方向に向けたイメージセンサ一を設置し、 液 晶を光透過するよう設定された状態で表示側方向のイメージまたは照度情報を取 り込む機能を備えた液晶表示装置。
4 . 液晶表示装置において、 液晶を挟むパックライ ト側の偏光板と同一の偏光方 向を有する偏光板が装着されたイメージセンサ一が背面側より表示方向に向けて 設置され、 液晶を光透過するよう設定された状態で表示側方向のイメージまたは 照度情報を取り込む機能を備えた液晶表示装置。
5 . 上記フォ トデテクターまたはイメージセンサーにより、 液晶表示側から透過 する光量で周囲照度を検出し、 液晶表示背面側から反射される光量によりバック ライ トの光強度を検出することにより、 バックライ トの光量を制御することを特 徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項の何れかに記載の液晶表示装置。
6 . 請求の範囲第 1項〜第 4項の何れかに記載の液晶表示装置の表示背面側に第 2の光源と表示画面側に第二のフォ トデテクターを設置し、 液晶表示装置に較正 用の映像信号を入力した状態で前記第 2の光源を変調し、 透過光を第 2のフォ ト デテクターにより検出し、 その変調信号を復調することで液晶の光学的伝達特性 を求め、 較正用の映像信号の変換関数または変換テーブルを求めることで画像表 示を補正することを特徴とする液晶表示装置の較正法。
7 . 請求の範囲第 1項〜第 4項の何れかに記載の液晶表示装置の画面側に表示画 面へ向けて偏光方向が表示側の液晶パネルの偏光方向と一致して出光する発光ダ ィォードまたは半導体レーザからなる第 3の光源を設置し、 液晶表示装置に較正 用の映像信号を入力した状態で光源を変調し、 上記液晶表示装置内の背面側に設 置されたフォトデテクターまたはイメージセンサーにより検出される変調信号を 復調することで液晶の光学的伝達特性を求め、 較正用の映像信号の変換関数また は変換テーブルを求めることで画像表示を補正することを特徴とする液晶表示装 置の較正法。
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