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JP2010002503A - 液晶表示装置 - Google Patents

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正敏 阿部
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Abstract

【課題】バックライト用光源の使用開始時から所定の期間までは高品位の画像を表示することができ、かつ表示装置の長寿命化を図った液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの背面から光を照射するバックライト用光源を有し、入力された映像信号を前記液晶表示パネルに表示する液晶表示装置において、前記液晶表示パネルの表示位置に応じて入力された映像信号の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段と、前記バックライト用光源の照度を前記液晶表示パネルの表示面の輝度が目標輝度となるように制御する照度制御手段と、前記輝度ムラ補正手段の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する液晶表示パネル駆動手段とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、CCFL等のバックライト用光源を有する液晶表示装置に関する。
バックライトを有する液晶表示装置においては、CCFL等のバックライト用光源の本数、形状、配置の工夫や拡散板等の光学部品の使用によっても液晶表示パネルの表示エリア全域にわたって輝度を一定にすることが困難である。そのため液晶表示装置では、一般に図2に示すように、液晶表示パネルの表示エリアの中央部が明るく周辺部は暗くなり、表示品位が低下する。
ここで、液晶表示装置の輝度とは、照明装置であるバックライトにより光を液晶表示パネルの背後から照射し、液晶表示パネルの前面から測定した明るさをさす。つまり、輝度は液晶パネルの透過率を含めた明るさとなる。
図2は液晶表示装置における液晶表示パネルの表示領域により明るさが異なる状態を示す模式図である。液晶表示パネルの中央部の最も明るい領域の輝度を100%としたときに各表示領域の明るさを図式すると、図2に示すように等高線状の輝度分布となる。
従来のこの種の液晶表示装置では映像信号処理回路により、液晶表示パネルの表示領域における表示場所に応じて映像信号の振幅を制御してこのような輝度ムラを補正している。
CCFLによるバックライトでは部分的に輝度を制御することが難しいため、この種の輝度ムラ補正回路では表示エリアの最も暗い部分の輝度と同等となるように他の明るい部分の映像信号の振幅を減少させることによりその目的を達成している。(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−219062号公報
CCFL等の照明装置は経年変化により照度が減少する。一般には照度維持率が50%となる時間を照明装置の寿命と定義している。図3にCCFLの寿命の例を示す。横軸の単位は時間であり、片対数グラフで示している。
液晶表示装置では、照明装置の寿命の末期に近くなり、照明装置(液晶表示装置ではバックライト)の照度が低下してくると、輝度ムラ補正による映像信号の振幅低減により目標の輝度を維持することができなくなる。
一方、照明装置の寿命末期の輝度を優先するために輝度ムラ補正量を減少させると輝度ムラが大きくなり、照明装置の照度に余裕がある使用開始時期に表示品位が低下するという問題が有った。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、照明装置としてのバックライト用光源の使用開始時から所定の期間までは高品位の画像を表示することができ、かつ表示装置の長寿命化を図った液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの背面から光を照射するバックライト用光源を有し、入力された映像信号を前記液晶表示パネルに表示する液晶表示装置において、前記液晶表示パネルの表示位置に応じて入力された映像信号の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段と、前記バックライト用光源の照度を前記液晶表示パネルの表示面の輝度が目標輝度となるように制御する照度制御手段と、前記輝度ムラ補正手段の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する液晶表示パネル駆動手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記照度制御手段は、前記バックライト用光源の照度を該バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、該所定時間経過時における照度となるように駆動制御し、且つ該所定期間経過後は、前記バックライト用光源を定格電流駆動すると共に、前記輝度ムラ補正手段は、前記バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、前記バックライト用光源により前記液晶表示パネルの背面から光を照射した際における前記液晶表示パネルの輝度分布に基づいて前記液晶表示パネルの各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、前記所定時間経過後は、時間経過に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正することを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、さらに、前記バックライト用光源の照度を検出する照度センサを有し、前記照度制御手段は、前記照度センサの検出出力に基づいて前記バックライト用光源の照度が該バックライト用光源の使用開始時から所定時間経過時における照度以上である場合には、該所定時間経過時における照度となるように駆動制御し、且つ該所定時間経過時における照度以下の照度になった場合には、前記バックライト用光源を定格電流駆動すると共に、前記輝度ムラ補正手段は、前記バックライト用光源の照度が該バックライト用光源の使用開始時から所定時間経過時における照度以上である場合には、前記バックライト用光源により前記液晶表示パネルの背面から光を照射した際における前記液晶表示パネルの輝度分布に基づいて前記液晶表示パネルの各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、前記バックライト用光源の照度が前記定時間経過時における照度以下の照度になった場合には、前記バックライト用光源の照度の低下に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正することを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記輝度ムラ補正手段は、前記液晶表示パネルの全表示領域を、該液晶表示パネルの輝度分布に基づいてその中央部から同心円状に分割した各表示領域について中央部から外方に向かうに従って、小さくなるように設定された、前記液晶表示パネルの輝度ムラの補正量と各表示位置との対応関係が記憶されているルックアップテーブルと、入力された映像信号を、前記ルックアップテーブルを参照し、映像信号の表示位置に応じて輝度ムラの補正を行い、補正された映像信号を出力する輝度ムラ補正回路とを有することを特徴とする。
以上説明したように、本発明の液晶表示装置では、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面から光を照射するバックライト用光源を有し、入力された映像信号を前記液晶表示パネルに表示する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルの表示位置に応じて入力された映像信号の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段と、前記バックライト用光源の照度を前記液晶表示パネルの表示面の輝度が目標輝度となるように制御する照度制御手段と、前記輝度ムラ補正手段の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する液晶表示パネル駆動手段とを有している。
そして、前記照度制御手段は、前記バックライト用光源の照度を該バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、該所定時間経過時における照度となるように駆動制御し、且つ該所定期間経過後は、前記バックライト用光源を定格電流駆動すると共に、前記輝度ムラ補正手段は、前記バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、前記バックライト用光源により前記液晶表示パネルの背面から光を照射した際における前記液晶表示パネルの輝度分布に基づいて前記液晶表示パネルの各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、前記所定時間経過後は、時間経過に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正する。
したがって、照明装置としてのバックライト用光源の使用開始時から所定の期間までは輝度ムラ補正を最適化することにより高品位の画像を表示することができ、かつバックライト用光源の寿命末期では輝度ムラ補正値を徐々に減少させることにより液晶表示装置自体の長寿命化が図れる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図1に本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す。同図において、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置は、映像信号処理部10と、液晶表示パネル駆動部12と、液晶表示パネル14と、バックライト用光源16と、制御部18と、バックライト駆動部20とを有している。
また、映像信号処理部10は、A/D変換回路100と、表示位置データ抽出回路101と、輝度ムラ補正回路102と、ルックアップテーブル(LUT)104と、フレームメモリ106と、書き込み/読み出し制御回路108とを有している。
映像信号処理部10は、入力端子1より入力された映像信号をディジタル信号に変換し、液晶表示パネル14の表示位置に応じて輝度ムラ補正を行い、この輝度ムラ補正をした映像信号(画像データ)を液晶表示パネル駆動部12に出力する機能を有している。
A/D変換回路100は、入力端子1より入力されたアナログ映像信号をディジタル信号に変換する。なお、A/D変換回路100は、入力される映像信号がディジタル信号である場合は不要である。
表示位置データ抽出回路101は、入力端子1より入力されたアナログ映像信号から液晶表示パネル14の画面上の表示位置を示すデータを抽出し、輝度ムラ補正回路102に出力する。
輝度ムラ補正回路102は、液晶表示パネル14の表示画面上における表示位置に応じて、入力された映像信号の輝度ムラを補正する機能を有している。
ルックアップテーブル(LUT)104には、液晶表示パネル14の全表示領域を、該液晶表示パネルの輝度分布に基づいてその中央部から同心円状に分割した各表示領域について中央部から外方に向かうに従って、小さくなるように設定された、液晶表示パネル14の輝度ムラの補正量と各表示位置との対応関係が記憶されている。
なお、このルックアップテーブル(LUT)104は必ずしも全画素について輝度ムラの補正量を示すデータ保有する必要はなく、表示エリアを複数のブロックに分割し、各ブロック毎に中央に位置する代表的な輝度ムラ補正量を保有しておき、他の画素については補間して求める構成としてもよい。
輝度ムラ補正回路102は、入力された映像信号を、ルックアップテーブル104を参照し、映像信号の液晶表示パネル14の表示画面上の表示位置に応じて輝度ムラの補正を行い、補正された映像信号を出力する。
輝度ムラ補正回路102及びルックアップテーブル(LUT)104は、本発明の輝度ムラ補正手段に相当する。
フレームメモリ106は、複数フレーム分のメモリ容量を有し、輝度ムラ補正回路102により輝度ムラ補正された映像信号(画像データ)が、1フレーム分、書き込まれると同時に、既に書き込まれた映像信号が読み出されるようになっている。ここで、フレームメモリ106の後に画素数を任意の倍率で拡大または縮小するスケーリング回路を設けてもよい。
書き込み/読出し制御回路108は、輝度ムラ補正回路102から出力された映像信号をフレームメモリ106に書き込み、またフレームメモリ106に既に書き込まれている映像信号を読み出すように制御すると共に、液晶表示パネル駆動部12に同期信号等の各種制御信号を出力する機能を有している。
なお、図1の構成において、フレームメモリ106及び書き込み/読出し制御回路108を省略するように構成してもよい。
また、輝度ムラ補正回路102とフレームメモリ106の位置を入れ替えてもよい。すなわち、映像信号をフレームメモリ106に書き込んだ後に、その書き込んだ映像信号について輝度ムラ補正回路102により輝度ムラ補正を行うようにしてもよい。
液晶表示パネル駆動部12は、フレームメモリ106から読み出された映像信号出力および書き込み/読出し制御回路108から出力される制御信号に基づいて前記液晶表示パネル14を駆動し、画像表示する機能を有している。
バックライト用光源16は、例えば、CCFLであり、バックライト用光源16の照度は制御部18の制御下にバックライト駆動部20により駆動されるようになっている。
制御部18は、映像信号処理部10の各部の制御を行うと共に、バックライト駆動部20の駆動制御を行う機能を有している。
制御部18は、液晶表示パネル14の表示面の輝度が目標輝度となるようにバックライト用光源16の照度をバックライト駆動部20により駆動制御する機能を有している。制御部18は、本発明の照度制御手段に相当する。
また、制御部18は、タイマ19を内蔵しており、制御部18は、タイマ19により計測されるバックライト用光源の使用時間に応じてバックライト用光源の照度を制御する機能も有している。
上記構成において、映像信号が入力端子1より入力されると、A/D変換回路100は、入力端子1より入力されたアナログ映像信号をディジタル信号に変換し、輝度ムラ補正回路102に出力する。
このとき、同時には、入力端子1より入力されたアナログ映像信号から液晶表示パネル14の画面上の表示位置を示すデータを抽出し、輝度ムラ補正回路102に出力する。
輝度ムラ補正回路102は、入力されたディジタル映像信号を、ルックアップテーブル104を参照し、表示位置データ抽出回路101から入力された液晶表示パネル14の画面上の表示位置を示すデータに基づいて映像信号の液晶表示パネル14の表示画面上の表示位置に応じて輝度ムラの補正を行い、補正された映像信号をフレームメモリ106に出力する。
輝度ムラ補正された映像信号(画像データ)は、書き込み/読出し制御回路108の制御下にフレームメモリ105に書き込まれる共に、既に書き込まれた映像信号は、液晶表示パネル駆動部12を介して液晶表示パネル14に出力され、表示される。
一方、制御部18は、バックライト用光源16の照度が液晶表示パネル14の表示面の輝度が目標輝度となるようにバックライト駆動部20を駆動制御する。
図4はバックライト用光源16の照度維持グラフの寿命末期部分を拡大して示したものである。使用開始から所定時間経過時における時刻t1に至るまではバックライト用光源16の照度が十分に高いため、輝度ムラ補正量を最大にすることができる。
図4に示す例では、時刻t1における照度維持率は70%であり、時刻t2では60%である。
また、図2に示す例では液晶表示パネル14の表示画面における中央部の輝度を100%としたときに周辺輝度比は80%なので、輝度ムラ補正回路102及びルックアップテーブル104により最大20%の輝度ムラ補正を行えば、液晶表示パネル14の表示画面全体において均等な輝度を得ることができる。
最大輝度ムラ補正を行った場合、時刻t1における液晶表示パネル14の表示画面における輝度はおおむね輝度ムラ補正しない時の初期値に対して70%×(1−20%)=56%となる。
液晶表示パネル14の表示画面における目標輝度をバックライト用光源16の初期照度の時の輝度のおよそ半分に対応する値に設定する場合、制御部18は、バックライト用光源16の使用開始時から所定時間経過した時刻t1に至るまでの期間ではバックライト用光源16の照度を70%に変化させて駆動することができる。
さらに、制御部18は、制御部18に内蔵されているタイマ19により計測される時間の経過とともにバックライト用光源16の照度を初期値の70%に維持することができる。このようにバックライト用光源16の照度自体を制御すると、映像信号の振幅のみを減少させて表示装置の輝度を制御する方法に比べて消費電力を削減することが可能となる。
制御部18は、時刻t1以降はバックライト用光源16を定格電流駆動とし、時間の経過とともに輝度ムラ補正量を徐々に減少させる。例えば時刻t2(照度維持率60%)では輝度ムラ補正量を10%とすれば時刻t2における液晶表示パネル14の表示画面における輝度は初期値に対して60%×(1−10%)=54%程度となる。
図5は液晶表示パネル14の表示画面の水平中央部における輝度ムラ補正を表す模式図である。図中の実線部はバックライト用光源16の使用開始時から所定時間経過時における時刻t1までの期間の映像信号の振幅を表し、破線部は時刻t2における映像信号の振幅を表している。
このように、制御部18は、バックライト用光源16の照度を該バックライト用光源の使用開始時から所定期間経過時の時刻t1までは、該所定時間経過時t1における照度となるように駆動制御し、且つ該所定期間経過後は、前記バックライト用光源を定格電流駆動する。
また、輝度ムラ補正回路102は、バックライト用光源16の使用開始時から所定期間経過時の時刻t1までは、バックライト用光源16により液晶表示パネル14の背面から光を照射した際における液晶表示パネル14の輝度分布に基づいて液晶表示パネル14の各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、上記所定時間経過後は、時間経過に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正する。
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置によれば、照明装置としてのバックライト用光源の使用開始時から所定の期間までは輝度ムラ補正を最適化することで高品位の画像を表示することができ、バックライト用光源の寿命末期では輝度ムラ補正量を減少させることにより表示装置の長寿命化が図れる。
なお、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置では、最大輝度ムラ補正を行った場合、時刻t1における液晶表示パネル14の表示画面における輝度はおおむね輝度ムラ補正しない時の初期値に対して70%×(1−20%)=56%としているが、70%×(1−28.5714…%)=50%として、定格電流駆動して50%を維持できるようにしてもよい。その方が、輝度ムラをなくす最適処理をしている時間が長くなる、という効果が有る。
また、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト用光源16の使用開始時より所定時間経過後はバックライト用光源16を定格電流駆動するようにしているが、これに限らず、液晶表示パネル14の表示画面における輝度が50%を切りそうになった時点で、輝度ムラ補正を緩和して上記輝度が50%以上になるようにし、その輝度から経時変化で液晶表示パネル14の表示画面における輝度が50%になったら、またさらに輝度ムラ補正を緩和する、というように段階的に輝度ムラ補正制御を行うようにしてもよい。
本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の要部の構成を図6に示す。本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置が第1実施形態に係る液晶表示装置と構成上、異なるのは、第1実施形態に係る液晶表示装置では、制御部18に内蔵されているタイマ19により計測される経過時間から、バックライト用光源16の照度を推測して、バックライト用光源16の照度を制御するようにしているが、第2実施形態に係る液晶表示装置では、タイマを使用せずに、バックライト用光源16の照度を照度センサ22により直接、検出し、照度センサ22の検出出力に基づいてバックライト用光源16の照度を制御するようにした点であり、その他の構成は第1実施形態に係る液晶表示装置と同一であるので、重複する説明は省略する。
図6において、照度センサ22の検出出力に基づいてバックライト用光源16の照度がバックライト用光源16の使用開始時から所定時間経過時t1における照度以上である場合には、該所定時間経過時t1における照度となるように駆動制御し、且つ該所定時間経過時t1における照度以下の照度になった場合には、前記バックライト用光源を定格電流駆動する。
輝度ムラ補正回路102は、照度センサ22の検出出力に基づいてバックライト用光源16の照度が該バックライト用光源16の使用開始時から所定時間経過時における照度以上である場合には、バックライト用光源16により液晶表示パネル14の背面から光を照射した際における液晶表示パネル14の輝度分布に基づいて液晶表示パネル14の各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、バックライト用光源16の照度が前記定時間経過時における照度以下の照度になった場合には、バックライト用光源16の照度の低下に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正する。
本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置においても、第1実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果が得られる。
なお、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト用光源16の照度を照度センサ22により直接、検出し、照度センサ22の検出出力に基づいてバックライト用光源16の照度を制御するようにしているが、照度センサ22の代わりに液晶表示パネル14の前面から輝度を測定する輝度センサを設け、該輝度センサの出力に基づいてバックライト用光源16の照度を制御するようにしてもよい。
また、輝度ムラの補正と同時に色ムラの補正を行うようにしてもよい。この場合、色度を測定して補正するには輝度のみを検知する輝度センサではなく、輝度及び色度を測定できるRGBセンサ(フォトセンサ)を使用する必要が有る。
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図。 液晶表示パネルの表示画面上における輝度分布を示す図。 CCFLの寿命特性を示す図。 バックライト用光源の照度維持特性における寿命末期部分を示す特性図。 液晶表示パネルの表示画面上における輝度ムラ補正の特性を示す図。 本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図。
符号の説明
1…入力端子、10…映像信号処理部、12…液晶表示パネル駆動部、14…液晶表示パネル、16…バックライト用光源、18…制御部、19…タイマ、20…バックライト駆動部、22…照度センサ、100…A/D変換回路、102…輝度ムラ補正回路104…ルックアップテーブル(LUT)、106…フレームメモリ、108…書き込み/読出し制御回路108

Claims (4)

  1. 液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの背面から光を照射するバックライト用光源を有し、入力された映像信号を前記液晶表示パネルに表示する液晶表示装置において、
    前記液晶表示パネルの表示位置に応じて入力された映像信号の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段と、
    前記バックライト用光源の照度を前記液晶表示パネルの表示面の輝度が目標輝度となるように制御する照度制御手段と、
    前記輝度ムラ補正手段の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する液晶表示パネル駆動手段と、
    を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記照度制御手段は、前記バックライト用光源の照度が該バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、該所定時間経過時における照度となるように駆動制御し、且つ該所定期間経過後は、前記バックライト用光源を定格電流駆動すると共に、
    前記輝度ムラ補正手段は、前記バックライト用光源の使用開始時から所定期間までは、前記バックライト用光源により前記液晶表示パネルの背面から光を照射した際における前記液晶表示パネルの輝度分布に基づいて前記液晶表示パネルの各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、前記所定時間経過後は、時間経過に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. さらに、前記バックライト用光源の照度を検出する照度センサを有し、
    前記照度制御手段は、前記照度センサの検出出力に基づいて前記バックライト用光源の照度が該バックライト用光源の使用開始時から所定時間経過時における照度以上である場合には、該所定時間経過時における照度となるように駆動制御し、且つ該所定時間経過時における照度以下の照度になった場合には、前記バックライト用光源を定格電流駆動すると共に、
    前記輝度ムラ補正手段は、前記バックライト用光源の照度が該バックライト用光源の使用開始時から所定時間経過時における照度以上である場合には、前記バックライト用光源により前記液晶表示パネルの背面から光を照射した際における前記液晶表示パネルの輝度分布に基づいて前記液晶表示パネルの各表示位置における輝度ムラをなくすように映像信号の輝度を最適に補正し、
    前記バックライト用光源の照度が前記定時間経過時における照度以下の照度になった場合には、前記バックライト用光源の照度の低下に伴って輝度ムラの補正値の最大値を徐々に減少させるように映像信号の輝度を補正することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記輝度ムラ補正手段は、
    前記液晶表示パネルの全表示領域を、該液晶表示パネルの輝度分布に基づいてその中央部から同心円状に分割した各表示領域について中央部から外方に向かうに従って、小さくなるように設定された、前記液晶表示パネルの輝度ムラの補正量と各表示位置との対応関係が記憶されているルックアップテーブルと、
    入力された映像信号を、前記ルックアップテーブルを参照し、映像信号の表示位置に応じて輝度ムラの補正を行い、補正された映像信号を出力する輝度ムラ補正回路と、
    を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。
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