JP2004078160A

JP2004078160A - Image display device

Info

Publication number: JP2004078160A
Application number: JP2003158446A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 山口　晃
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-03-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device with which the luminance unevenness of a display screen of a liquid crystal panel can be measured, downsizing is made possible and environmental light (external light) and back light can be easily measured by providing the liquid crystal display with optical sensors in a way as not to hinder the visual observation of the screen. <P>SOLUTION: The image display device has the liquid crystal panel formed with at least one optical sensors for outputting the electromotive force resulting from photoirradiation, pixel electrodes for driving liquid crystals and switching elements for switching the pixel electrodes in the form of thin films on the same transparent substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、医療用診断装置で撮影された画像等を表示する医用画像表示装置の技術分野に属し、詳しくは、医用画像を複数枚並べて可視像として表示することができる医用画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置、ＣＴ診断装置、ＭＲＩ診断装置、Ｘ線診断装置、ＦＣＲ（富士コンピューテッドラジオグラフィー）などのＣＲ装置等の医療用診断装置で撮影（測定）された医用画像は、必要に応じて各種の画像処理を施された後、通常は、レーザプリンタやサーマルプリンタ等のプリンタによって、フィルム状の記録材料に可視像として再生されて、ハードコピーとして出力される。
医用画像を再生したフィルムは、医療現場において、シャーカステンと呼ばれるライトボックスを用いて観察され、各種の診断に利用される。
【０００３】
また、近年では、医療用診断装置で撮影された医用画像を、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ
Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）や液晶ディスプレイ等の表示装置にソフトコピーとして再生して、診断することも行われている。さらに、ＣＲＴを備えた診断用ワークステーションと医療用診断装置とをネットワークで接続し、医療用診断装置と離れた診察室等で、撮影された医用画像を観察しながら診断することも行われるようになっている。
【０００４】
また、特に最近では、薄型の液晶ディスプレイは、高画質化が図られてきているため、ＣＲＴに代わって種々の表示分野で多用されてきている。液晶ディスプレイは、バックライトから照射される光を液晶に入射させるとともに、画像データに応じて対応する画素毎の液晶に印加する電圧を可変することによって、液晶を透過する光の透過率を可変させて表面側に画像を表示する。
【０００５】
特に、医療診断等の医用に使われる液晶ディスプレイでは、バックライトとして冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ”Ｃｏｌｄ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｌａｍｐｓ”）が使われている。このＣＣＦＬは、ランプ電流値を調節することによって輝度を調節できる原理になっている。また、このＣＣＦＬには、直下式の構造とエッジライト式の構造がある。
【０００６】
直下式のＣＣＦＬに用いられるものとしては、複数の直管、Ｕ字管またはＷ字管等の形状がある。この直下式のＣＣＦＬは、液晶を封入したアレイ基板の表示領域面の真下に配置され、直接的に表示領域の液晶に光を照射する構造である。なお、直下式のＣＣＦＬの上面には、ライトカーテンや拡散板を取りつけ、輝度ムラを低減するようになっている。
【０００７】
この直下式のＣＣＦＬは、直接的に表示領域の液晶に光を照射するため、光量を効率良く利用することができ、高輝度化が容易である。そのため、特に、高輝度が必要な医療分野のシャーカステンとして（いわゆる、電子シャーカステン）の画像表示では、この構造が主流である。すなわち、この直下式のＣＣＦＬを搭載した液晶ディスプレイは、後述するエッジライト式のＣＣＦＬを搭載した液晶ディスプレイに比べ、高輝度を得るのに適しているため、医療分野でのシャーカステンとして用いられることが多い。
【０００８】
一方、エッジライト式のＣＣＦＬに用いられるものとしては、直管、コ字管またはＬ字管等の形状がある。このエッジライト式のＣＣＦＬは、表示領域の液晶に対向させた導光板のエッジに配置され、その導光板を介して間接的に表示領域の液晶を照射する構造である。なお、ＣＣＦＬの近傍には、反射光を導光板に向けて集光するリフレクタが配置されている。また、導光板には、エッジからの入射光を表示領域の液晶に向けて反射する反射シートが設けられている。
【０００９】
このエッジライト式のＣＣＦＬを搭載した液晶ディスプレイも、ＣＣＦＬ自体の発光輝度を高輝度にすることにより、医療分野でのシャーカステン（電子シャーカステン）として用いられ得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、医療用診断装置を用いた診療では、より的確な診断を行うために、１回の診断に対して、撮影の条件や角度、さらには、部位を変更して、多数枚の画像を撮影するのが通常である。シャーカステンを用いる通常の診断では、このようにして撮影した医用画像を再生したフィルムを、複数枚、シャーカステンに並べ、各画像を比較観察しながら診断を行う。
【００１１】
ところが、医療用診断装置で撮影した複数枚の医用画像を複数台のＣＲＴや液晶ディスプレイに表示して診断を行う場合には、１台のＣＲＴや液晶ディスプレイの画面に１枚の画像を表示するのが一般的である。そのため、複数台のＣＲＴや液晶ディスプレイは、１台毎に輝度を調整しなければならない。
【００１２】
特に、直下式のＣＣＦＬを搭載した液晶ディスプレイでは、表示領域の液晶に対して複数の発光管が配置されるため、それぞれの発光管の光量を均一にしなければ、輝度ムラが発生してしまう。このように発生する輝度ムラは、特に医療分野においては、誤診に繋がる深刻な問題であり、速やかに輝度ムラを補償しなければならない。また、直下式またはエッジライト式のいずれのＣＣＦＬであっても、輝度の低下は、画像が見えにくくなり誤診に繋がる問題などを引き起こすため、適正な高輝度を保つ必要がある。
【００１３】
そのため、従来は、その都度、輝度計によって計測して輝度ムラを調整している。この場合には、その都度、輝度計を必要として不便であるため、液晶ディスプレイの裏側に穴をあけて光センサを設置して、バックライトの輝度を測定したり、液晶ディスプレイの前面側に光センサを設置して、輝度を測定したりしている。
【００１４】
しかしながら、液晶ディスプレイの裏側に穴をあける場合には、その穴によって輝度ムラを引き起こすことになり、また、液晶ディスプレイの前面側に光センサを設置する場合には、光センサのためのスペースが必要であり、画面目視の邪魔になるという問題点がある。
【００１５】
また、フィルムに再生した画像を用いて診断を行う場合には、言うなれば画像は固定されたものであり、シャーカステンの輝度や観察環境による若干の違いは有するものの、基本的に、同じ画像を観察して診断を行うことができる。
しかしながら、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等のディスプレイに表示された画像を用いて診断を行う場合には、固定されているのは画像データであって、表示画像、すなわち診断画像は、ディスプレイの種類や状態、経時的な変動等によって変わってしまう。このような画像の違いは、誤診の原因とも成り得る重大な問題である。そのため、ディスプレイ診断を行う場合には、ディスプレイの状態を適正に保つための品質管理（ＱＣ）が重要である。
【００１６】
ディスプレイの品質管理においては、観察条件、（輝度）階調特性、空間解像度、幾何学寸法等の様々な試験項目が設定されるが、これらの試験を実施するための重要な測定として、ディスプレイの最高輝度や最低輝度、周囲光によるディスプレイの表面反射輝度などの輝度測定が挙げられる。
【００１７】
このような輝度測定を行うためには、外部の輝度計を用いる必要があり、測定に手間がかかる。特に、高精度な輝度測定を行うためには、望遠輝度計を用いる必要があるが、望遠輝度計は高価であり、かつ、取り扱いにも手間がかかる。また、簡易な輝度測定を行える輝度計として、接触型の輝度計が知られているが、周知のように、ＬＣＤでは画像表示面に力がかかると、表示画像が変動してしまうため、接触型輝度計では適正な輝度測定を行うことができない。
さらに、ＤＩＣＯＭ（医療用画像データや波形データ等の伝送規格）に準拠して品質管理を行う場合には、観察条件における表面反射輝度の測定を望遠輝度計で測定する必要がある。
そのため、ディスプレイの品質管理作業が煩雑であるという問題点がある。
【００１８】
そこで、本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、バックライトの寿命などの理由に起因する液晶パネルの輝度ムラを測定する光センサが画面目視の邪魔にならず、小型化を図ることのでき、環境光（外光）やバックライトの測定を容易に行うことができる画像表示装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の第２の目的は、上記目的に加え、外部の輝度計を用いることなく、簡便に表面反射輝度、最高輝度や最低輝度の測定を行うことができ、ディスプレイの品質管理（ＱＣ）の作業性を大幅に向上できる画像表示装置、特に、医用画像の表示品質管理（ＱＣ）を容易に行うことができる医用画像表示装置およびシステムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光照射に起因した起電力を出力する少なくとも１つの光センサと、液晶を駆動する画素電極と、前記画素電極をスイッチングするスイッチング素子とを同一の透明基板に薄膜形成した液晶パネルを有することを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【００２１】
ここで、前記光センサと前記スイッチング素子とは、同一材料の薄膜で形成されているのが好ましい。
なお、同一材料とは、ｐ型やｎ型にするドーパントを除いた母材となる半導体が同一であり、光センサおよびスイッチング素子（ＴＦＴ）のｐｎ接合部を大幅な工程増加なしで、薄膜形成することができることを意味する。また、同一材料は、アモルファス・シリコンまたは多結晶シリコンであることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の画像表示装置において、さらに、前記光センサからの出力を監視する制御部を有するのが好ましい。
なお、さらに、前記光センサによって測定した結果をモニタに表示する表示手段または音声出力する音声出力手段を有するようにしてもよい。また、前記制御部は、前記表示手段および音声出力手段は、画像表示装置自体に設けるようにしても、また、画像表示装置を搭載する画像表示システム（例えば、医用画像表示の場合の電子シャーカステンシステム）側に設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、前記光センサは、表示裏側に配置したバックライトの照射光および画像の表示側から入射する環境光の少なくとも一方を感知できるようにするのが好ましい。
【００２４】
なお、前記光センサの表示側の上方に位置するブラックマトリックスに穴を設け、環境光を入射しやすくするのが好ましい。特に、前記穴に光透過部材を薄膜形成するのが好ましい。この時、例えば絶縁膜として使用する材料は、ＳｉＯ_２でよい。透明な材質であり電気的に上下層と絶縁できるからである。また、上または下に積層されたいずれかの層の材料を充填するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記少なくとも１つの光センサは、非表示領域に配置されるのが好ましい。
このように、非表示領域に光センサが配置されれば、表示領域での画像表示に影響を与えることもない。また、前記光センサは、アモルファス・シリコンまたは多結晶シリコンからなるダイオードとすればよい。特に、多結晶シリコンによって光センサを薄膜形成する場合には、回路の高密度化が図れるため、光センサを成膜する面積を狭くすることができ、従来の液晶パネルに比べて大型化することもない。
【００２６】
また、本発明の画像表示装置において、さらに、前記液晶パネルのバックライトと、前記バックライトを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記少なくとも１つの光センサによって環境光（外光）を測定するときには、前記バックライトを消灯し、前記少なくとも１つの光センサによって前記バックライトの照射光を測定するときは前記バックライトを点灯するのが好ましい。
また、予め、暗室下における前記液晶パネル（画像表示装置、すなわちその画像表示）の最高輝度と前記バックライト測定結果との関係、ならびに、暗室下における前記液晶パネルの最低輝度と前記バックライトの測定結果との関係を取得しておき、前記光センサによるバックライトの測定結果から、前記液晶パネルの最高輝度および最低輝度を検出するのが好ましく、さらに、予め、前記液晶パネルの表面反射輝度と前記外光の測定結果との関係を取得しておき、前記光センサによる環境光（外光）の測定結果から、前記液晶パネルの表面反射輝度を検出するのが好ましい。
【００２７】
また、本発明の画像表示装置は、前記液晶パネルに医用画像を表示する医用画像表示装置であるのが好ましい。
【００２８】
この発明の構成では、画素電極とスイッチング素子と同一のガラスや透明樹脂などの透明基板に光センサを薄膜形成する。特に、光センサは、同一工程によって、画素電極とスイッチング素子とともに透明基板に薄膜形成できる。つまり、画素電極やスイッチング素子のパターンに光センサのパターンを組み込んでおけば、レジスト、現像、エッチング、レジスト剥離等の工程を繰り返すことによって、画素電極やスイッチング素子とともに透明基板に光センサを容易に薄膜形成することができる。
【００２９】
したがって、本発明の構造によれば、別体の光センサを液晶パネルに設置したり、別体の輝度計を使用したりしなくても、環境光やバックライトの光量を計測することができるようになる。
【００３０】
また、光センサを透明基板に組み込んであるため、輝度計等の特別な計測装置をその都度用意しなくてもよく、リアルタイムに計測して輝度ムラを補償することができる。また、環境光（外光）やバックライトの光量を感知するための光センサを搭載した画像表示装置の小型化を図るのに有用な構造を提供することができる。
特に、本発明の画像表示装置は、環境光やバックライトの測定を容易に行うことができ、ディスプレイの品質管理（ＱＣ）の作業性を大幅に向上でき、特に、医用画像の表示品質管理（ＱＣ）を容易に行うことができるので、医用画像表示装置として有用である。
【００３１】
また、特に、複数のＣＣＦＬを配置する直下型バックライトの場合には、ＣＣＦＬ毎に光センサを配置して計測し、輝度が暗くなってきているＣＣＦＬに対して電流を制御することによって、輝度の均一性の経年変化を補償することができる。
【００３２】
なお、薄膜形成した光センサは、液晶パネルの前面側または後面側から入射する環境光を感知して、光量に応じた信号（例えば、電流値、電圧値または電力値）を出力する。そして、その定量的な判断は、液晶パネルと別体に設けた制御部（ＣＰＵ）が行うようにすればよい。また、前記制御部は、液晶パネル自体に薄膜形成されるようなものでもよい。
【００３３】
さらに、本発明は、前記画像表示装置毎に、前記光センサによって測定した結果をモニタへ表示する表示手段または音声出力する音声出力手段を有することを特徴とする画像表示システムを提供するものである。
なお、本発明の画像表示システムは、特に、医用画像表示システムとして有用である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像表示装置およびこれを用いる画像表示システムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。以下では、医用画像表示装置およびこれを用いる医用画像表示システムを代表例として説明するが、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【００３５】
図１は、本発明の医用画像表示装置に使用する液晶パネルの一実施例の要部構造を示す平面図である。参照符号１０は、液晶パネルである。この液晶パネル１０は、図１では、画素電極やスイッチング素子の駆動回路を形成するアレイ基板を主に表し、アレイ基板に対向して配置するカラーフィルタなどを形成した対向基板を省略してある。
【００３６】
この液晶パネル１０は、平板状のガラスからなるアレイ基板に、図示を省略する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））や透明な画素電極（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ））や配線パターンを薄膜形成した表示領域２０と、この表示領域２０の外側に設けた非表示領域３０とを有している。
【００３７】
そして、この非表示領域３０には、光センサ４０が薄膜形成してある。この光センサ４０は、ＴＦＴと同じアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）によって、ｐｎ接合した構造になっている。この光センサ４０は、光起電力効果を利用したセンサである。この光センサ４０は、ｐｎ接合の界面に光が照射されると、光生成キャリアが作られ、生じた電子と正孔が電界によって互いに反対方向にドリフトを受けて電荷の分離を引き起こし、受光に起因した起電力を生じる。
【００３８】
また、液晶パネル１０には、ＴＦＴのゲートを制御するゲートドライバ５０と表示される画像の画像データに応じて液晶パネル１０に印加する信号電圧レベルを制御するソースドライバ５１とが、ＴＡＢ６０によって電気的に接続されている。また、光センサ４０も同様に、ＴＡＢ６０によって上位に電気的に接続されている。
【００３９】
また、液晶パネル１０の裏側には、画素電極を透過させる光を発するバックライト７０が配置されている。このバックライト７０の近傍には、光センサ４０が配置されている。また、バックライト７０の発する光を導く図示しない導光板が表示領域２０の裏面に配置されている。
【００４０】
図２は、本発明の医用画像表示装置を含む医用画像表示システムの光計測処理および表示処理を説明する要部構成を示すブロック図である。
ここで、参照符号８０は、医用画像表示システムである。この医用画像表示システム８０は、光センサ４０と、この光センサ４０から送られてくる電圧値を増幅する増幅器８１と、この増幅器８１から送られてくるアナログ値としての電圧値をデジタル値としての光量データに変換するＡ／Ｄ変換器８２と、光量データをモニタする光量モニタ８３と、この光量モニタ８３からの信号を受けて光計測処理および表示処理を行う制御部８４と、制御部８４によって制御されるバックライト７０と、制御部８４とバックライト７０との間に配置されるバックライトドライバ７３とを有している。なお、制御部８４内には、外部の画像データ供給源（図示せず）からの画像データ信号Ｒを受信して液晶パネル１０の輝度階調を補正する階調補正部、すなわち階調補正用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）８７を有する。このＬＵＴ８７による階調補正およびＬＵＴ８７のキャリブレーションについては後述する。
【００４１】
つまり、この医用画像表示システム８０では、光センサ４０が環境光やバックライトの光を受けて起電力を発生すると、それに応じた電圧値が増幅器８１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器８２によってアナログ値としての電圧値をデジタル値としての光量データに変換する。
【００４２】
そして、光量モニタ８３が、リアルタイムに送られてくる光量データをモニタし、異常が発生すると、上位の制御部８４に異常信号を送る。制御部８４では、異常信号を受けると、ゲートドライバ５０またはソースドライバ５１を制御し、環境光（外光）またはバックライト７０の光量異常を液晶パネル１０に表示させるか、あるいは、図示しないスピーカから光量異常の警報を発するか、もしくは光量異常の表示および警報の両方を行う。
【００４３】
なお、バックライト７０が、電流によって明るさを調節することができるＣＣＦＬの場合には、制御部８４は、供給する電流値を制御してＣＣＦＬを調節するようにしてもよい。
【００４４】
図３（ａ）は、本発明の医用画像表示装置のアレイ基板の一実施例の要部構造を説明する断面図である。このアレイ基板は、絶縁膜９２、ｐ型ａ−Ｓｉ９４、ｎ型ａ−Ｓｉ９８および光センサ用電極１０２および１０２で構成する光センサ４０と、画素電極９９と、ゲート電極９１、絶縁膜９２、ノンドープａ−Ｓｉ膜９３、ｎ型ａ−Ｓｉ膜９６、９７、ソース電極１００およびドレイン電極１０１で構成するＴＦＴ２２とを同一の透明基板９０上に薄膜形成した構造になっている。特に、光センサ４０とＴＦＴ２２とは、ａ−Ｓｉという同一材料によって形成された構造となっている。なお、光センサ４０とＴＦＴ２２とを構成する同一材料としては、ａ−Ｓｉの他に、多結晶シリコンによってもよい。
なお、図示されていないが、光センサ４０とＴＦＴ２２との上層には、窒化珪素（ＳｉＮ_ｘ）　等よりなる保護膜が存在する。
【００４５】
また、光センサ４０の絶縁膜９２を無くし、透明基板９０上に直接ｐ型ａ−Ｓｉ９４を成膜するようにしてもよい。一般に、絶縁膜９２にはＳｉＯ_２が用いられ、その界面では光の入射時や射出時に反射が起きるため、光センサ４０へ入射する光量を減衰させてしまう。そのため、このように、透明基板９０に直接ｐ型ａ−Ｓｉを成膜すると、絶縁膜９２を介するよりも光の透過率を上げることが期待できる。
【００４６】
光センサ４０では、矢印α方向からの光（環境光）でも、矢印β方向からの光（バックライトからの光）でも、ｐ型ａ−Ｓｉ９４とｎ型ａ−Ｓｉ９８との接合面でキャリアの移動が起き、光照射に起因する起電力が発生する。その発生した起電力は、光センサ用電極１０２および１０２から外部に取り出すようになっている。
また、β方向からの光（バックライト７０からの光）を遮光したい場合、例えば、環境光（外光）のみを測定したい場合には、図３（ｂ）のように、ｐ型ａ−Ｓｉ９４の直下であって透明基板９０と絶縁膜９２との間に遮光のためのダミー電極９１ａを設けた構造とすれば良い。この遮光のためのダミー電極９１ａは、ゲート電極９１と同時に透明基板９０上に成膜して作製することができる。
【００４７】
図４および図５は、図３（ａ）に示すアレイ基板の製造工程を説明する工程図である。このアレイ基板では、金属膜形成、レジスト、マスク、露光、現像、エッチング、レジスト剥離という一連の工程を繰り返すことによって、画素電極９９やＴＦＴ２２とともに光センサ４０を薄膜形成する。まず、透明基板（ガラス基板）９０の上にゲート電極９１を形成し（図４Ａ参照）、絶縁膜９２を形成する（図４Ｂ参照）。
【００４８】
その後、ノンドープのａ−Ｓｉ膜９３を形成して（図４Ｃ参照）、ホウ素をドープしたｐ型ａ−Ｓｉ９４を形成して（図４Ｄ参照）、絶縁膜９５を形成し（図５Ｅ参照）、次に、リンをドープしたｎ型ａ−Ｓｉ膜９６、９７、９８を形成し（図５Ｆ参照）、続いて、画素電極９９を形成し（図５Ｇ参照）、次に、ソース電極１００とドレイン電極１０１と光センサ用電極１０２，１０２を形成して（図５Ｈ参照）、光センサ４０と画素電極９９とＴＦＴ２２とを同一の透明基板９０上に薄膜形成する。
【００４９】
図６は、本発明の医用画像表示装置の液晶パネルの一実施例の要部構造を示す概略図である。この液晶パネルは、光センサ４０とＴＦＴ２２と画素電極９９を薄膜形成した透明基板９０と、透明基板１とをシール部材４によって接着した構造をしている。透明基板９０と透明基板１との間には、図示しない液晶とスペーサが封入される。なお、図中、透明基板９０の下方には、光を照射するバックライト７０と、このバックライト７０の照射する光を透明基板９０のほぼ全面に渡って導く導光板７１と、この導光板７１によって導かれた光を拡散することによって輝度ムラを低減して透明基板９０側に入射させる拡散板５とが配置されている。
【００５０】
透明基板１の上には、ＴＦＴ２２の上方を遮光するブラックマトリックス２と画素電極９９の上方に配置されるカラーフィルタ３とが主に成膜されている。光センサ４０の上方のブラックマトリックス２には、外部の環境光を取り入れる窓穴２ａが形成されている。なお、ブラックマトリックス２は、金属クロムによる単層膜、金属クロム／酸化クロムによる複合膜またはカーボンを混入させた樹脂膜等の材質が多用される。また、ブラックマトリックス２に形成した窓穴２ａには、透明なＳｉＯ_２等の絶縁物質を充填するのが好ましい。
【００５１】
なお、光センサ４０の部分が、シール部材４の外側になるようにしてもよい。この構成の場合には、環境光（外光）を取り入れるための窓穴２ａを形成しなくてもよい。また、バックライト７０からの光を計測する場合の構造では、窓穴２ａを形成しない方が好ましい。なお、環境光とバックライト７０からの光とを別々に計測する場合には、環境光を取り入れるための窓穴２ａを形成した光センサ４０と、バックライト７０からの光を計測するために窓穴２ａが形成されていない光センサ４０とを、別々の場所に設けておく。
【００５２】
また、ここでは、光センサが一つの場合を例に説明したが、複数の光センサを配置してより感度を上げるようにするのが好ましい。また、環境光測定用とバックライト光量測定用の光センサを別々に複数配置するのが好ましい。
【００５３】
図７は、本発明の医用画像表示装置に搭載する光センサのｐｎ接合を使わない別の実施例を説明する図である。図７（Ａ）には光センサの断面図を、図７（Ｂ）にはゲート電極の平面図を、図７（Ｃ）にはゲート電極の他の例の平面図を示す。図７（Ａ）において、参照符号１４０は、光センサである。この光センサ１４１は、ゲート電極９１と、絶縁膜９２と、ノンドープａ−Ｓｉ膜９３と、ｎ型ａ−Ｓｉ膜９６、９７と、ソース電極１００と、ドレイン電極１０１と、ゲート電極９１に穴をあけて充填した透明部材１４１とを透明基板９０上に薄膜形成した構造になっている。
【００５４】
なお、ここでは、ＴＦＴ２２の構成と同一のものには、同一符号を付してあることからも明らかなように、ＴＦＴ２２と光センサ１４０とは、ゲート電極９１に設けた透明部材１４１の有無が異なっている。この透明部材１４１は、透明基板９０側から透過してくるバックライト７０（ここでは図示省略）の光をａ−Ｓｉ膜９３に透過させる機能がある。これによって、ａ−Ｓｉ膜９３では、ｐｎ接合でなくても、光照射に起因したリーク電流による起電力が発生するため、ＴＦＴ２２の構造を持ちながら光センサ１４０の特性を生かすことができる。
【００５５】
また、透明部材１４１は、例えば図７（Ｂ）に示すように、円形状のゲート電極９１に対して同心円形状に形成すればよい。なお、図７（Ｃ）に示すように、ゲート電極９１には、Ｈ文字形状の透明部材１４２を形成してもよい。また、ここでは透明部材１４１、１４２の形状を例に挙げたが、これらの形状に限らなくてもよい。さらに、図７（Ｂ）および（Ｃ）の２点鎖線で示すように、ゲート電極９１が、矩形状であっても、その他の形状でもよい。
【００５６】
なお、透明部材１４１は、薄膜であることを考慮すれば、例えば、ＳｉＯ_２を積層するのが好ましい。
【００５７】
図１に示す液晶パネル１０を用いる医用画像表示装置を使用する、図２に示す本発明の医用画像表示システム８０の光計測処理および表示処理、特に、液晶パネル１０の輝度階調を補正する階調補正用ＬＵＴ（階調補正部）８７による階調補正およびＬＵＴ８７のキャリブレーションについて説明する。
【００５８】
図示例の医用画像表示システム８０において、液晶パネル１０による表示画像の画像データＲは、外部の画像データ供給源（図示せず）から制御部８４に供給され、ＬＵＴ（階調補正部）８７に供給される。
ＬＵＴ（階調補正部）８７は、（輝度階調）キャリブレーションによって作成（更新）された階調補正用ＬＵＴによって、画像データＲを補正して、所定の（輝度）階調特性の画像に対応する画像データとするブロックである。
【００５９】
図示例においては、一例として、ＬＵＴ８７は、表示画像が、ＤＩＣＯＭ
（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ「医療用画像データや波形データ等の伝送規格」）のＧＳＤＦ（Ｇｒａｙｓｃａｌｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ「グレースケール標準表示関数」）に対応する階調特性の画像となるように、供給された画像データＲを補正する。
ＬＵＴ８７で補正された画像データは、次いで、液晶パネル１０のＬＣＤドライバに供給される。
ＬＣＤドライバは、ゲートドライバ５０およびソースドライバ５１を含み、ＬＵＴ８７から供給された画像データを、液晶パネル１０に対応する駆動信号に変換して、ゲートドライバ５０およびソースドライバ５１に送り、液晶パネル１０の該当するＴＦＴ２２を駆動する。
【００６０】
図示例の医用画像表示システム８０においては、上述したような光計測処理をによって、環境光（以下、外光という）を測定して、液晶パネル１０（画像観察面）の表面反射輝度を検出し、また、バックライト７０の照射光を測定して、液晶パネル１０の最高輝度および最低輝度を検出する。
以下、この外光の測定による表面反射輝度検出、およびバックライト７０の照射光の測定による最高輝度および最低輝度検出、ならびにその際における制御部８４およびＬＵＴ８７作用を説明することにより、本発明の画像表示装置およびシステムならびに光計測処理方法について、より詳細に説明する。
【００６１】
外光の測定によって表面反射輝度を検出するために、予め、望遠輝度計と照度計とを用いて、液晶パネル１０に入射する外光の照度Ｅ［ｌｘ］と表面反射輝度Ｌ_ａｍｂ［ｃｄ／ｍ^２］との関係、および、同照度Ｅと光センサ４０（図６参照）の出力信号ｘ（デジタルデータ）との関係を調べる。
【００６２】
照度Ｅと表面反射輝度Ｌ_ａｍｂとの関係を調べる際には、制御部８４がＬＣＤドライバ（ゲートドライバ５０およびソースドライバ５１）およびバックライトドライバ７３に作用して（以下、制御部８４の作用は省略する）、液晶パネル１０を黒表示（液晶パネル１０の表示領域（有効画素領域）２０の全域が最低輝度（液晶が最も光を透過させない状態）となる表示状態をいう）とし、バックライトをｏｆｆとし、液晶パネル１０の表面に照度計を配置して、液晶パネル１０の表面における外光の照度Ｅを測定し、かつ、その際における液晶パネル１０の表面反射輝度Ｌ_ａｍｂを望遠輝度計で測定する。これを様々な光量の照明下で行い、照度Ｅと表面反射輝度Ｌ_ａｍｂとの関係を得る。
両者の関係は、拡散反射係数ρを用いて、「Ｌ_ａｍｂ＝ρＥ」で示され、すなわち、表面反射輝度Ｌ_ａｍｂは、照度Ｅに比例して大きくなる。
【００６３】
一方、照度Ｅと光センサ４０の出力信号ｘとの関係を調べる際には、バックライトをｏｆｆとし、同様にして液晶パネル１０の表面の照度Ｅを測定し、かつ、その際の外光（の光量）を光センサ４０で測定する。これを様々な光量の照明下で行い、照度Ｅと光センサ４０の出力信号ｘとの関係を得る。
前述のように、バックライトｏｆｆでは、光センサ４０の出力信号ｘは、液晶パネル１０に入射する外光の光量、すなわち照度Ｅに比例して大きくなる。この比例定数をｋ_１とすると、外光の照度Ｅと出力信号ｘとの関係は、「ｘ＝ｋ_１Ｅ」で示すことができる。
【００６４】
表面反射輝度Ｌ_ａｍｂは「Ｌ_ａｍｂ＝ρＥ」で示され、外光の照度Ｅに比例して大きくなる。また、光センサ４０の出力信号ｘも、「ｘ＝ｋ_１Ｅ」で、外光の照度Ｅに比例して大きくなる。従って、表面反射輝度Ｌ_ａｍｂと光センサ４０の出力信号ｘも、比例関係にある。
すなわち、「Ｅ＝ｘ／ｋ_１＝Ｌ_ａｍｂ／ρ」であるので「ｘ＝Ｌ_ａｍｂｋ_１／ρ」となり、「Ｌ_ａｍｂ＝（ρ／ｋ_１）ｘ」となる。（ρ／ｋ_１）をｋ_２とすれば、図８（Ａ）に示されるように「Ｌ_ａｍｂ＝ｋ_２ｘ」となる。
【００６５】
従って、予め、図８（Ａ）の関係や、比例定数ｋ_２（以下、反射輝度係数ｋ_２とする）を調べておき、前述のように、バックライトｏｆｆとして光センサ４０によって外光を測定することにより、この測定結果すなわち光センサ４０の出力信号ｘから、液晶パネル１０の表面反射輝度Ｌ_ａｍｂを測定することができる。
【００６６】
他方、前述したように、窓穴２ａが形成されていない、すなわちブラックマトリックス２で覆われた光センサ４０によるバックライト７０の照射光の測定によって、液晶パネル１０の最高輝度および最低輝度を検出するために、予め、望遠輝度計を用いて、最高輝度および最低輝度と、光センサ４０によるバックライト７０の照射光の測定結果との関係を調べる。
この関係を調べる際には、暗室下において、バックライト７０がｏｎの状態で光センサ４０の出力信号ｙを測定し、また、このバックライト輝度における、黒表示の際の液晶パネル１０の表示輝度（最低輝度Ｌ_ｍｉｎ）、および、白表示（液晶パネル１０の表示領域（有効画素領域）２０の全域が最高輝度（液晶が最大に光を透過する状態）となる表示状態をいう）の際の液晶パネル１０の表示輝度（最高輝度Ｌ_ｍａｘ）を望遠輝度計で測定する。この測定を、様々なバックライト輝度（バックライト７０の出力）で行うことにより、光センサ４０の出力信号ｙと、最高輝度Ｌ_ｍａｘおよび最低輝度Ｌ_ｍｉｎとの関係を調べる。
【００６７】
医用画像表示装置（液晶パネル１０）に変動がなければ、液晶パネル１０の最高輝度Ｌ_ｍａｘおよび最低輝度Ｌ_ｍｉｎは、図８（Ｂ）に示されるように、バックライト７０の輝度、すなわち光センサ４０の出力信号ｙに比例する。すなわち、最高輝度Ｌ_ｍａｘと出力信号ｙとの比例定数をａ、最低輝度Ｌ_ｍｉｎと出力信号ｙとの比例定数をｂとすると、「Ｌ_ｍａｘ＝ａｙ」、「Ｌ_ｍｉｎ＝ｂｙ」となる。
【００６８】
従って、予め、図８（Ｂ）の関係や、比例定数ａ（以下、最高輝度係数ａとする）および比例定数ｂ（以下、最低輝度係数ｂとする）を調べておき、前述のように、液晶パネル１０を黒表示、バックライト７０をｏｎとして光センサ４０によってバックライト７０の照射光を測定することにより、この測定結果すなわち光センサ４０の出力信号ｙから、液晶パネル１０の最高輝度Ｌ_ｍａｘおよび最低輝度Ｌ_ｍｉｎを検出することができる。
【００６９】
医用画像表示装置（液晶パネル１０）において、制御部８４は、前述のようにして算出した反射輝度係数ｋ_２、最高輝度係数ａおよび最低輝度係数ｂを記憶している。
制御部８４は、外部入力された指示等に応じて、バックライト７０をｏｆｆにして、光センサ４０で外光を測定して、出力信号ｘおよび反射輝度係数ｋ_２を用いて、液晶パネル１０（医用画像表示装置）の表面反射輝度Ｌ_ａｍｂを検出し、また、液晶パネル１０を黒表示、バックライト７０をｏｎにして、光センサ４０でバックライト７０の照射光を測定して、出力信号ｙならびに最高輝度係数ａおよび最低輝度係数ｂを用いて、液晶パネル１０の最高輝度Ｌ_ｍａｘおよび最低輝度Ｌ_ｍｉｎを検出する。
【００７０】
すなわち、本発明によれば、望遠輝度計等を用いることなく、環境光（外光）やバックライト７０の照射光を測定して、液晶パネル１０の表面反射輝度や液晶パネル１０の最高輝度および最低輝度を検出できるので、液晶パネル１０（医用画像表示装置）の品質管理（ＱＣ）を簡易な操作で簡便に行うことができる。
【００７１】
医用画像表示システム８０においては、（輝度階調）キャリブレーションを行う際には、制御部８４は、前述のようにして、液晶パネル１０の表面反射輝度Ｌ_ａｍｂ、ならびに、液晶パネル１０の最高輝度Ｌ_ｍａｘおよび最低輝度Ｌ_ｍｉｎを検出して、階調補正部の階調補正用ＬＵＴ８７を更新する。前述のように、医用画像表示装置は、ＤＩＣＯＭのＧＤＳＦ階調の画像表示を行うものであるので、制御部８４は、
Ｌ_ｍａｘ’＝Ｌ_ｍａｘ＋Ｌ_ａｍｂ
Ｌ_ｍｉｎ’＝Ｌ_ｍｉｎ＋Ｌ_ａｍｂ
によって、Ｌ_ｍｉｎ’〜Ｌ_ｍａｘ’の液晶パネル１０（医用画像表示装置）の輝度レンジを算出し、この輝度レンジでＧＳＤＦ階調となるように階調を割り当てて、階調補正部の階調補正用ＬＵＴ８７を更新して、キャリブレーションを行う。なお、この階調の割り当て等は、公知の方法によればよい。
【００７２】
すなわち、本発明によれば、望遠輝度計等を用いることなく、簡易な操作で医用画像表示装置のキャリブレーションを行うことができる。
例えば、以上の例では、液晶パネル１０の表面反射輝度、液晶パネル１０の最高輝度および最低輝度を検出するために、係数（関数）を用いていたが、本発明は、これに限定はされず、同様の測定によって作成したＬＵＴを用いて、表面反射輝度等を検出するようにしてもよい。
【００７３】
図９は、本発明の医用画像表示装置に使用する液晶パネルの他の実施例の要部構造を示す平面図である。参照符号１１０は、液晶パネルである。この液晶パネル１１０は、図９では、画素電極やスイッチング素子の駆動回路を形成するアレイ基板を主に表し、アレイ基板に対向して配置するカラーフィルタなどを形成する対向基板を省略するのものとする。
【００７４】
この液晶パネル１１０は、平板状のガラスからなるアレイ基板に、図示を省略する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や透明な画素電極（ＩＴＯ）や配線パターンを薄膜形成した表示領域２０と、この表示領域２０の外側に設けた非表示領域３０とを有している。
【００７５】
そして、この非表示領域３０には、前述の光センサ４０と同様の光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅが薄膜形成してある。また、液晶パネル１１０には、ゲートドライバ５０とソースドライバ５１とが、ＴＡＢ６０によって電気的に接続している。また、光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅも同様に、ＴＡＢ６０によって上位に電気的に接続している。
【００７６】
また、液晶パネル１１０の裏側には、画素電極を透過させる光を発するバックライト７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅが配置されている。このバックライト７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅは、それぞれ光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅの近傍に配置されている。
【００７７】
図１０は、本発明の医用画像表示（装置）システムの光計測処理および表示処理を説明する要部構成の一実施例を示すブロック図である。参照符号１８０は、医用画像表示システムである。この医用画像表示システム１８０は、光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅと、この光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅから送られてくる電圧値を増幅する増幅器８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅと、この増幅器８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅから入力される電圧値を選択して出力する切替器８５と、この切替器８５から送られてくるアナログ値としての電圧値をデジタル値としての光量データに変換するＡ／Ｄ変換器８２と、光量データをモニタする光量モニタ８３と、この光量モニタ８３からの信号を受けて光計測処理および表示処理を行う制御部８６と、制御部８６によって制御される５本のバックライト７０ａ〜７０ｅと、制御部８６とバックライト７０ａ〜７０ｅとの間に配置されるバックライトドライバ７３ａ〜７３ｅとを有している。
なお、制御部８６は、切替器８５の切替動作も制御する。また、制御部８６内には、外部の画像データ供給源（図示せず）からの画像データ信号Ｒを受信して液晶パネル１１０の輝度階調を補正する階調補正用ＬＵＴ（階調補正部）８８を有する。この制御部８６のＬＵＴ８８による階調補正およびＬＵＴ８８のキャリブレーションは、上述したこの制御部８４のＬＵＴ８７による階調補正およびＬＵＴ８７のキャリブレーションと同様に行えば良い。
【００７８】
この医用画像表示システム１８０では、切替器８５が、光センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅからの出力を切り替えて、光量モニタ８３からの信号を制御部８６が判断する。なお、図２を用いて説明した同一の測定動作説明は省略する。制御部８６では、異常信号を受けると、ゲートドライバ５０またはソースドライバ５１を制御して、環境光（外光）またはバックライト７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅの光量異常を液晶パネル１０に表示させるか、あるいは図示しないスピーカから光量異常の警報を発するか、もしくは光量異常の表示および警報の両方を行う。さらに、バックライト７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅのいずれかを判断し、ＣＣＦＬの場合には、異常のバックライト７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅに供給する電流値を制御することによって、輝度調節を行っても良い。
【００７９】
以上、本発明の画像表示装置、特に、医用画像表示装置およびシステムならびに光計測処理方法について、詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００８０】
例えば、上述の例は、１つまたは５つの光センサを有するものであったが、本発明は、これに限定はされず、２、３または４つの光センサを有するものであってもよく、あるいは、６以上の光センサを有するものであってもよい。
【００８１】
また、上記実施例では、液晶パネル１０が一枚の場合を例に説明したが、複数枚の液晶パネル毎に光センサを設け、各液晶パネルのバックラトの輝度を測定して各液晶パネルの輝度が揃うように調節するのが好ましい。その液晶パネルは、例えば、図１１および図１２に示す電子シャーカステンとして使用することができる。
【００８２】
図１１に、本発明の医用画像表示装置を使用した電子シャーカステンの一実施例を示す。この電子シャーカステン２００は、上述した本発明の液晶パネルを組み込んだ液晶ディスプレイ２０１、２０２、２０３、２０４を制御装置２０５が制御するようになっている。
【００８３】
図１２は、本発明の医用画像表示装置を使用した電子シャーカステンの他の実施例を示す。この電子シャーカステン３００は、上述した本発明の液晶パネルを組み込んだ液晶ディスプレイ３０１、３０２、３０３、３０４を一体の制御装置３０５の筐体に組み込んだ構造になっている。
なお、上述した図２および図１０に示す実施例では、液晶パネル１０および１１０の輝度階調を補正する階調補正用ＬＵＴ（階調補正部）８７および８８を、それぞれ、制御部８４および８６内に有するものであるが、本発明は、これに限定されず、階調補正用ＬＵＴ（階調補正部）を、図１１および図１２に示す制御装置２０５および３０５内に設けて、ＬＵＴによる階調補正およびＬＵＴのキャリブレーションを行っても良い。
【００８４】
なお、上記実施の形態では、アクティブマトリクス液晶パネルとしてＴＦＴ方式を例に説明したが、回路の高密度化に適したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）　方式と呼ばれる構造でもよい。これは、スイッチング素子としてＴＦＴの代わりに、金属−絶縁体―金属（ＭＩＭ）による薄膜からなるスイッチング素子を形成した構造である。この場合には、画像の非表示領域外にａ−Ｓｉ等からなる光センサを薄膜形成する。したがって、光センサとＭＩＭとの形成手順をいずれが先でもよいが、いずれか一方を薄膜形成しているときには、他方側をマスクしておけばよい。
【００８５】
なお、上記実施の形態において、光センサ４０によって各発光管の光量を定量的に計測し、制御部８４または８６がその状態を報知するようにしてもよい。
【００８６】
またさらに、上記実施の形態において、制御部８４または８６には、バックライト（ＣＣＦＬ）７０の光量を調節する光量調節手段を設け、光量を調節することによって輝度ムラを補償するようにしてもよい。この光量調節手段は、光量を調節する複数のステップを有するプログラムと、このプログラムを書き込んだＲＯＭやＲＡＭ等の記憶媒体と、この記憶媒体から前記プログラムを読み出して実行するＣＰＵとによって実現することができる。
【００８７】
そのステップとしては、例えば、複数の光センサの出力同士を比較するステップと、その比較の結果、各光センサの出力同士が一致するように、各光センサのランプ電流を制御するステップとを有するもの、または、光センサの出力の閾値を予め設定しておき、その閾値と各光センサの出力とを比較するステップと、その比較の結果、閾値よりも低い光センサの出力が閾値以上の値（閾値に等しい値または閾値以上の任意の値）になるように、ランプ電流を制御するステップとを有するものが考えられるが、これらに限らない。
【００８８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、環境光やバックライトの光量を感知するための光センサと画素電極とスイッチング素子とを同一の透明基板に設けたため、光センサが画面目視に邪魔になることもなく、小型化を図れる、医用画像表示装置を提供することができる。
【００８９】
そのため、従来のように輝度計等の特別な計測装置をその都度用意しなくてもよく、リアルタイムに計測して輝度ムラを補償することができる。また、特に、画素電極とスイッチング素子とともに光センサを透明基板に同一材料で形成するようにすれば、大幅な工程増加なしに容易に薄膜形成できるため、光センサを搭載した医用画像表示装置を低コストで提供することができる。
【００９０】
また、本発明によれば、望遠輝度計などの外部の輝度計を用いることなく、簡便に表面反射輝度、最高輝度や最低輝度の測定を行うことができ、ディスプレイの品質管理の作業性を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医用画像表示装置に使用する液晶パネルの一実施例の要部構造を示す平面図である。
【図２】本発明の医用画像表示システムの光計測処理および表示処理を説明する要部構成の一実施例を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の医用画像表示装置のアレイ基板の一実施例の要部構造を説明する断面図であり、（Ｂ）は、他の実施例の要部構造を説明する断面図である。
【図４】図３（Ａ）に示すアレイ基板の製造工程を説明する工程図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、アレイ基板の各工程時における断面図である。
【図５】図３（Ａ）に示すアレイ基板の製造工程を説明する工程図である。（Ｅ）〜（Ｈ）は、アレイ基板の各工程時における断面図である。
【図６】本発明の医療画像表示装置の液晶パネルの要部構造を示す概略図である。
【図７】本発明の医療画像表示装置に搭載する光センサのｐｎ接合を使わない別の例を説明する図である。（Ａ）は、光センサの断面図である。（Ｂ）は、ゲート電極の平面図である。（Ｃ）は、ゲート電極の他の例の平面図である。
【図８】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明における表面反射輝度、最高輝度および最低輝度の検出を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の医用画像表示装置に使用する他の例の液晶パネルの要部構造を示す平面図である。
【図１０】本発明の医用画像表示システムの光計測処理を説明する要部構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の医用画像表示装置を使用した電子シャーカステンの一実施例を説明する図である。
【図１２】本発明の医用画像表示装置を使用した電子シャーカステンの他の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
１　透明基板
２　ブラックマトリックス
２ａ　窓穴
３　カラーフィルタ
４　シール部材
５　拡散板
１０，１１０　液晶パネル
２０　表示領域
２２　ＴＦＴ
３０　非表示領域
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，１４０　光センサ
５０　ゲートドライバ
５１　ソースドライバ
７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ　バックライト
７１　導光板
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ　（バックライト）ドライバ
８０，１８０　医用画像表示システム
８１　増幅器
８２　変換器
８３　光量モニタ
８４　制御部
８５　切替器
８６　制御部
８７，８８　ＬＵＴ（階調補正部）
１４１　透明部材
２００，３００　電子シャーカステン
２０１，２０２，２０３，２０４液晶ディスプレイ
２０５，３０５　制御装置
３０１，３０２，３０３，３０４　液晶ディスプレイ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device, and particularly belongs to the technical field of a medical image display device that displays an image or the like taken by a medical diagnostic device, and more specifically, displays a plurality of medical images as a visible image. The present invention relates to a medical image display apparatus capable of performing the above.
[0002]
[Prior art]
Medical images taken (measured) by medical diagnostic devices such as ultrasonic diagnostic devices, CT diagnostic devices, MRI diagnostic devices, X-ray diagnostic devices, CR devices such as FCR (Fuji Computed Radiography) are necessary After various image processing is performed accordingly, the image is usually reproduced as a visible image on a film-like recording material and output as a hard copy by a printer such as a laser printer or a thermal printer.
A film on which a medical image is reproduced is observed at a medical site using a light box called a Schaukasten and used for various diagnoses.
[0003]
In recent years, medical images taken with a medical diagnostic apparatus have been used for CRT (Cathode).
Reproduction as a soft copy on a display device such as a Ray Tube or a liquid crystal display and diagnosis is also performed. Furthermore, a diagnosis workstation equipped with a CRT and a medical diagnosis apparatus are connected by a network, and diagnosis is performed while observing a medical image taken in an examination room or the like separated from the medical diagnosis apparatus. It has become.
[0004]
In recent years, in particular, thin liquid crystal displays have been used in various display fields in place of CRTs because of high image quality. A liquid crystal display makes light emitted from a backlight incident on the liquid crystal and varies the voltage applied to the liquid crystal for each pixel corresponding to the image data, thereby varying the transmittance of the light transmitted through the liquid crystal. Display the image on the front side.
[0005]
In particular, in a liquid crystal display used for medical purposes such as medical diagnosis, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL “Cold Cathode Fluorescent Lamps”) is used as a backlight. This CCFL is based on the principle that the brightness can be adjusted by adjusting the lamp current value. The CCFL has a direct structure and an edge light structure.
[0006]
As a type used for a direct type CCFL, there are a plurality of shapes such as a straight tube, a U-shaped tube or a W-shaped tube. This direct type CCFL is arranged directly under the display area surface of the array substrate in which liquid crystal is sealed, and directly irradiates the liquid crystal in the display area. In addition, a light curtain or a diffusion plate is attached to the upper surface of the direct type CCFL to reduce luminance unevenness.
[0007]
Since this direct type CCFL directly irradiates the liquid crystal in the display area with light, the amount of light can be used efficiently, and high luminance can be easily achieved. For this reason, this structure is mainly used in the image display of a so-called “sherkasten” (so-called electronic “sherkasten”) in the medical field that requires high brightness. That is, a liquid crystal display equipped with this direct type CCFL is suitable for obtaining a higher luminance than a liquid crystal display equipped with an edge light type CCFL described later, and therefore can be used as a schaukasten in the medical field. Many.
[0008]
On the other hand, those used for the edge light type CCFL include shapes such as a straight tube, a U-shaped tube, or an L-shaped tube. The edge light type CCFL is arranged at the edge of the light guide plate facing the liquid crystal in the display area, and indirectly irradiates the liquid crystal in the display area through the light guide plate. A reflector that collects the reflected light toward the light guide plate is disposed in the vicinity of the CCFL. Further, the light guide plate is provided with a reflection sheet that reflects incident light from the edge toward the liquid crystal in the display region.
[0009]
A liquid crystal display equipped with this edge light type CCFL can also be used as a Schaukasten (electronic Schaukasten) in the medical field by increasing the emission luminance of the CCFL itself.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in a medical treatment using a medical diagnostic apparatus, in order to perform a more accurate diagnosis, a large number of images can be obtained by changing the imaging conditions and angle, and also the region for one diagnosis. It is normal to shoot. In a normal diagnosis using Sherkasten, a plurality of films on which medical images taken in this way are reproduced are arranged on a Sherkasten, and a diagnosis is performed while comparing and observing each image.
[0011]
However, when diagnosis is performed by displaying a plurality of medical images taken by a medical diagnostic apparatus on a plurality of CRTs or liquid crystal displays, one image is displayed on the screen of one CRT or liquid crystal display. It is common. For this reason, the brightness of each of a plurality of CRTs and liquid crystal displays must be adjusted.
[0012]
In particular, in a liquid crystal display equipped with a direct-type CCFL, a plurality of arc tubes are arranged for the liquid crystal in the display region. Therefore, luminance unevenness occurs unless the light quantity of each arc tube is uniform. The luminance unevenness generated in this way is a serious problem that leads to misdiagnosis, particularly in the medical field, and it is necessary to quickly compensate for the luminance unevenness. In addition, in any of the direct-type or edge-light type CCFLs, a decrease in luminance causes a problem such as an image being difficult to see and misdiagnosis, and thus it is necessary to maintain an appropriate high luminance.
[0013]
Therefore, conventionally, luminance unevenness is adjusted by measuring with a luminance meter each time. In this case, it is inconvenient to require a luminance meter each time, so a light sensor is installed by drilling a hole on the back side of the liquid crystal display to measure the brightness of the backlight, or to the front side of the liquid crystal display. Sensors are installed to measure brightness.
[0014]
However, when a hole is made on the back side of the liquid crystal display, brightness unevenness is caused by the hole, and when a photo sensor is installed on the front side of the liquid crystal display, a space for the photo sensor is required. However, there is a problem that the screen is obstructed.
[0015]
In addition, when making a diagnosis using images reproduced on a film, the images are fixed, and basically the same image is obtained although there are some differences depending on the luminance of the Schaukasten and the observation environment. Diagnosis can be made by observation.
However, when diagnosis is performed using an image displayed on a display such as a CRT or a liquid crystal display, it is image data that is fixed, and the display image, that is, the diagnostic image is the type and state of the display, It will change due to changes over time. Such a difference in images is a serious problem that can cause misdiagnosis. Therefore, when performing display diagnosis, quality control (QC) for keeping the display state appropriate is important.
[0016]
In the quality control of displays, various test items such as viewing conditions, (luminance) gradation characteristics, spatial resolution, geometric dimensions, etc. are set. As an important measurement for carrying out these tests, Examples include luminance measurement such as maximum luminance, minimum luminance, and surface reflection luminance of the display by ambient light.
[0017]
In order to perform such luminance measurement, it is necessary to use an external luminance meter, which takes time. In particular, it is necessary to use a telephotometer in order to perform highly accurate luminance measurement. However, the telephotometer is expensive and takes time and effort. In addition, a contact-type luminance meter is known as a luminance meter that can perform simple luminance measurement. As is well known, when a force is applied to the image display surface of an LCD, the display image fluctuates. Appropriate luminance measurement cannot be performed with the type luminance meter.
Furthermore, when quality control is performed in accordance with DICOM (transmission standards for medical image data, waveform data, etc.), it is necessary to measure the surface reflection luminance under observation conditions with a telephotometer.
Therefore, there is a problem that the quality control work of the display is complicated.
[0018]
Therefore, the first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the optical sensor for measuring the luminance unevenness of the liquid crystal panel due to reasons such as the lifetime of the backlight does not disturb the screen viewing. An object of the present invention is to provide an image display device that can be reduced in size and can easily measure ambient light (external light) and backlight.
[0019]
In addition to the above object, the second object of the present invention is to easily measure the surface reflection luminance, the maximum luminance and the minimum luminance without using an external luminance meter. ), And in particular, a medical image display apparatus and system capable of easily performing quality control (QC) of medical images.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, at least one photosensor that outputs an electromotive force caused by light irradiation, a pixel electrode that drives liquid crystal, and a switching element that switches the pixel electrode are made the same transparent. An image display device characterized by having a liquid crystal panel in which a thin film is formed on a substrate is provided.
[0021]
Here, the optical sensor and the switching element are preferably formed of a thin film of the same material.
Note that the same material is the same semiconductor as the base material excluding the p-type and n-type dopants, and the pn junctions of the optical sensor and the switching element (TFT) can be formed without significant increase in the number of processes. Means that you can. The same material is preferably amorphous silicon or polycrystalline silicon.
[0022]
The image display device of the present invention preferably further includes a control unit that monitors the output from the optical sensor.
In addition, you may make it have a display means to display the result measured by the said optical sensor on a monitor, or an audio | voice output means to output an audio | voice. The control unit may be configured such that the display unit and the sound output unit are provided in the image display device itself, or an image display system (for example, an electronic Schacusten system in the case of medical image display) mounted with the image display device. ) Side.
[0023]
Moreover, it is preferable that the optical sensor can detect at least one of illumination light from a backlight disposed on the display back side and ambient light incident from the image display side.
[0024]
In addition, it is preferable to provide a hole in a black matrix located above the display side of the photosensor so that ambient light can be easily incident. In particular, it is preferable to form a thin film of a light transmitting member in the hole. At this time, for example, the material used as the insulating film is SiO₂It's okay. This is because it is a transparent material and can be electrically insulated from the upper and lower layers. Moreover, you may make it fill with the material of either layer laminated | stacked on the upper or lower side.
[0025]
The at least one photosensor is preferably arranged in a non-display area.
As described above, if the optical sensor is arranged in the non-display area, the image display in the display area is not affected. The optical sensor may be a diode made of amorphous silicon or polycrystalline silicon. In particular, when the optical sensor is formed into a thin film using polycrystalline silicon, the area of the optical sensor can be reduced because the circuit density can be increased, and the size of the optical sensor can be increased compared to conventional liquid crystal panels. Nor.
[0026]
The image display device of the present invention further includes a backlight of the liquid crystal panel and a control unit that controls the backlight, and the control unit is configured to emit ambient light (external light) by the at least one photosensor. ) Is measured, the backlight is turned off, and when the irradiation light of the backlight is measured by the at least one optical sensor, the backlight is preferably turned on.
In addition, the relationship between the maximum luminance of the liquid crystal panel (image display device, that is, the image display thereof) in the dark room and the backlight measurement result, and the minimum luminance of the liquid crystal panel and measurement of the backlight in the dark room in advance. It is preferable to obtain the relationship with the result, and to detect the highest luminance and the lowest luminance of the liquid crystal panel from the measurement result of the backlight by the optical sensor, and further, in advance, the surface reflection luminance of the liquid crystal panel and the It is preferable to obtain the relationship with the measurement result of the external light and detect the surface reflection luminance of the liquid crystal panel from the measurement result of the ambient light (external light) by the optical sensor.
[0027]
The image display device of the present invention is preferably a medical image display device that displays a medical image on the liquid crystal panel.
[0028]
In the configuration of the present invention, the optical sensor is formed in a thin film on a transparent substrate such as the same glass or transparent resin as the pixel electrode and the switching element. In particular, the optical sensor can be formed into a thin film on the transparent substrate together with the pixel electrode and the switching element by the same process. In other words, if the pattern of the photosensor is incorporated in the pattern of the pixel electrode and the switching element, the photosensor can be easily mounted on the transparent substrate together with the pixel electrode and the switching element by repeating processes such as resist, development, etching, and resist stripping. A thin film can be formed.
[0029]
Therefore, according to the structure of the present invention, it is possible to measure the amount of ambient light and the amount of backlight without installing a separate optical sensor on the liquid crystal panel or using a separate luminance meter. It becomes like this.
[0030]
Further, since the optical sensor is incorporated in the transparent substrate, it is not necessary to prepare a special measuring device such as a luminance meter each time, and the luminance unevenness can be compensated by measuring in real time. In addition, it is possible to provide a structure useful for reducing the size of an image display device equipped with an optical sensor for sensing the amount of ambient light (external light) and the amount of backlight.
In particular, the image display apparatus of the present invention can easily measure ambient light and backlight, greatly improve the workability of display quality control (QC), and in particular, display quality control of medical images ( Since QC) can be easily performed, it is useful as a medical image display apparatus.
[0031]
In particular, in the case of a direct type backlight in which a plurality of CCFLs are arranged, the luminance is measured by arranging an optical sensor for each CCFL and controlling the current with respect to the CCFL whose luminance is getting darker. It is possible to compensate for the secular change of uniformity.
[0032]
The photosensor formed with a thin film senses ambient light incident from the front side or the rear side of the liquid crystal panel, and outputs a signal (for example, a current value, a voltage value, or a power value) corresponding to the light amount. The quantitative determination may be made by a control unit (CPU) provided separately from the liquid crystal panel. The control unit may be a thin film formed on the liquid crystal panel itself.
[0033]
Furthermore, the present invention provides an image display system characterized in that each image display device has display means for displaying a result measured by the optical sensor on a monitor or sound output means for outputting sound. .
The image display system of the present invention is particularly useful as a medical image display system.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image display device and an image display system using the same according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. In the following, a medical image display apparatus and a medical image display system using the same will be described as representative examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.
[0035]
FIG. 1 is a plan view showing the main structure of an embodiment of a liquid crystal panel used in the medical image display apparatus of the present invention. Reference numeral 10 denotes a liquid crystal panel. In FIG. 1, the liquid crystal panel 10 mainly represents an array substrate on which pixel electrodes and switching element drive circuits are formed, and a counter substrate on which a color filter and the like are arranged facing the array substrate is omitted.
[0036]
In the liquid crystal panel 10, thin film transistors (TFTs (Thin Film Transistors)), transparent pixel electrodes (ITOs (Indium Tin-Oxides)) and wiring patterns are formed on an array substrate made of flat glass. It has a display area 20 and a non-display area 30 provided outside the display area 20.
[0037]
In the non-display area 30, the optical sensor 40 is formed as a thin film. The optical sensor 40 has a structure in which a pn junction is formed by the same amorphous silicon (a-Si) as the TFT. This optical sensor 40 is a sensor using the photovoltaic effect. In this optical sensor 40, when light is irradiated on the interface of the pn junction, photogenerated carriers are created, and the generated electrons and holes are drifted in opposite directions by the electric field, causing charge separation, and receiving light. The resulting electromotive force is generated.
[0038]
The liquid crystal panel 10 includes a gate driver 50 for controlling the gate of the TFT and a source driver 51 for controlling a signal voltage level applied to the liquid crystal panel 10 in accordance with image data of a displayed image. It is connected to the. Similarly, the optical sensor 40 is electrically connected to the upper level by the TAB 60.
[0039]
Further, a backlight 70 that emits light that passes through the pixel electrodes is disposed on the back side of the liquid crystal panel 10. An optical sensor 40 is disposed in the vicinity of the backlight 70. A light guide plate (not shown) that guides light emitted from the backlight 70 is disposed on the back surface of the display region 20.
[0040]
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration for explaining the optical measurement processing and display processing of the medical image display system including the medical image display device of the present invention.
Here, reference numeral 80 is a medical image display system. The medical image display system 80 includes an optical sensor 40, an amplifier 81 that amplifies a voltage value sent from the optical sensor 40, and an analog voltage value sent from the amplifier 81 as a digital value. An A / D converter 82 that converts light amount data, a light amount monitor 83 that monitors light amount data, a control unit 84 that receives a signal from the light amount monitor 83 and performs light measurement processing and display processing, and a control unit 84 The backlight 70 is controlled, and the backlight driver 73 is disposed between the controller 84 and the backlight 70. In the control unit 84, a gradation correction unit that receives an image data signal R from an external image data supply source (not shown) and corrects the luminance gradation of the liquid crystal panel 10, that is, for gradation correction. An LUT (Look Up Table) 87 is included. The gradation correction by the LUT 87 and the calibration of the LUT 87 will be described later.
[0041]
That is, in this medical image display system 80, when the optical sensor 40 receives an ambient light or a backlight light and generates an electromotive force, the voltage value corresponding to the light sensor 40 is amplified by the amplifier 81 and analog-converted by the A / D converter 82. The voltage value as a value is converted into light amount data as a digital value.
[0042]
The light quantity monitor 83 monitors the light quantity data sent in real time, and sends an abnormality signal to the upper control unit 84 when an abnormality occurs. Upon receiving the abnormal signal, the control unit 84 controls the gate driver 50 or the source driver 51 to display the ambient light (external light) or the abnormal light quantity of the backlight 70 on the liquid crystal panel 10 or from a speaker (not shown). Either issue a warning for abnormal light quantity, or both display and alert for abnormal light quantity.
[0043]
In the case where the backlight 70 is a CCFL whose brightness can be adjusted by current, the control unit 84 may control the current value to be supplied to adjust the CCFL.
[0044]
FIG. 3A is a cross-sectional view for explaining the main structure of an embodiment of the array substrate of the medical image display apparatus of the present invention. This array substrate includes an insulating film 92, p-type a-Si 94, n-type a-Si 98, and photosensor electrodes 102 and 102, a pixel electrode 99, a gate electrode 91, an insulating film 92, and a non-doped layer. The TFT 22 composed of the a-Si film 93, the n-type a-Si films 96 and 97, the source electrode 100, and the drain electrode 101 is thinly formed on the same transparent substrate 90. In particular, the optical sensor 40 and the TFT 22 have a structure formed of the same material called a-Si. Note that the same material constituting the optical sensor 40 and the TFT 22 may be polycrystalline silicon in addition to a-Si.
Although not shown, silicon nitride (SiN) is formed on the upper layer of the optical sensor 40 and the TFT 22._x) There is a protective film consisting of etc.
[0045]
Alternatively, the insulating film 92 of the optical sensor 40 may be eliminated, and the p-type a-Si 94 may be directly formed on the transparent substrate 90. Generally, the insulating film 92 is made of SiO.₂Is used, and reflection occurs at the interface when light enters or exits, so that the amount of light incident on the optical sensor 40 is attenuated. Therefore, when the p-type a-Si is directly formed on the transparent substrate 90 as described above, it can be expected that the light transmittance is higher than that through the insulating film 92.
[0046]
In the optical sensor 40, the light from the arrow α direction (environmental light) or the light from the arrow β direction (light from the backlight) can be used for the carrier at the junction surface of the p-type a-Si 94 and the n-type a-Si 98. Movement occurs, and an electromotive force is generated due to light irradiation. The generated electromotive force is extracted from the photosensor electrodes 102 and 102 to the outside.
Further, when it is desired to block light from the β direction (light from the backlight 70), for example, when it is desired to measure only ambient light (external light), as shown in FIG. 3B, p-type a-Si94. A dummy electrode 91a for light shielding may be provided between the transparent substrate 90 and the insulating film 92. The dummy electrode 91 a for shielding light can be formed by forming a film on the transparent substrate 90 simultaneously with the gate electrode 91.
[0047]
4 and 5 are process diagrams for explaining the manufacturing process of the array substrate shown in FIG. In this array substrate, a thin film of the optical sensor 40 is formed together with the pixel electrode 99 and the TFT 22 by repeating a series of steps of metal film formation, resist, mask, exposure, development, etching, and resist peeling. First, a gate electrode 91 is formed on a transparent substrate (glass substrate) 90 (see FIG. 4A), and an insulating film 92 is formed (see FIG. 4B).
[0048]
Thereafter, a non-doped a-Si film 93 is formed (see FIG. 4C), boron-doped p-type a-Si 94 is formed (see FIG. 4D), and an insulating film 95 is formed (see FIG. 5E). Next, n-type a-Si films 96, 97, and 98 doped with phosphorus are formed (see FIG. 5F), then a pixel electrode 99 is formed (see FIG. 5G), and then the source electrode 100 and the drain are formed. The electrode 101 and the photosensor electrodes 102 and 102 are formed (see FIG. 5H), and the photosensor 40, the pixel electrode 99, and the TFT 22 are formed as a thin film on the same transparent substrate 90.
[0049]
FIG. 6 is a schematic view showing the main structure of an embodiment of the liquid crystal panel of the medical image display apparatus of the present invention. This liquid crystal panel has a structure in which a transparent substrate 90 on which a photosensor 40, a TFT 22, and a pixel electrode 99 are formed as a thin film, and the transparent substrate 1 are bonded together by a seal member 4. A liquid crystal and a spacer (not shown) are sealed between the transparent substrate 90 and the transparent substrate 1. In the figure, below the transparent substrate 90, a backlight 70 that emits light, a light guide plate 71 that guides the light emitted from the backlight 70 over almost the entire surface of the transparent substrate 90, and the light guide plate 71. A diffusion plate 5 is disposed that diffuses the light guided by, thereby reducing luminance unevenness and making it incident on the transparent substrate 90 side.
[0050]
On the transparent substrate 1, a black matrix 2 that shields light above the TFT 22 and a color filter 3 disposed above the pixel electrode 99 are mainly formed. In the black matrix 2 above the photosensor 40, a window hole 2a for taking in external ambient light is formed. The black matrix 2 is often made of a material such as a single layer film made of metal chromium, a composite film made of metal chromium / chromium oxide, or a resin film mixed with carbon. The window hole 2a formed in the black matrix 2 has a transparent SiO 2₂It is preferable to fill with an insulating material such as.
[0051]
The portion of the optical sensor 40 may be outside the seal member 4. In the case of this configuration, it is not necessary to form the window hole 2a for taking in ambient light (external light). Moreover, in the structure in the case of measuring the light from the backlight 70, it is preferable not to form the window hole 2a. When the ambient light and the light from the backlight 70 are separately measured, the optical sensor 40 having the window hole 2a for taking in the ambient light and the window for measuring the light from the backlight 70 are used. The optical sensor 40 in which the hole 2a is not formed is provided in a separate place.
[0052]
Here, the case where there is one optical sensor has been described as an example. However, it is preferable to increase the sensitivity by arranging a plurality of optical sensors. In addition, it is preferable that a plurality of optical sensors for measuring ambient light and for measuring the amount of backlight light are separately arranged.
[0053]
FIG. 7 is a diagram for explaining another embodiment that does not use the pn junction of the optical sensor mounted on the medical image display apparatus of the present invention. 7A is a cross-sectional view of the photosensor, FIG. 7B is a plan view of the gate electrode, and FIG. 7C is a plan view of another example of the gate electrode. In FIG. 7A, reference numeral 140 is an optical sensor. This optical sensor 141 includes a gate electrode 91, an insulating film 92, a non-doped a-Si film 93, n-type a-Si films 96 and 97, a source electrode 100, a drain electrode 101, and a hole in the gate electrode 91. The transparent member 141 filled with a gap is formed on the transparent substrate 90 as a thin film.
[0054]
Here, as is clear from the fact that the same reference numerals are given to the same components as those of the TFT 22, the TFT 22 and the optical sensor 140 have the presence or absence of the transparent member 141 provided on the gate electrode 91. Is different. The transparent member 141 has a function of transmitting the light of the backlight 70 (not shown here) transmitted from the transparent substrate 90 side to the a-Si film 93. As a result, even if the a-Si film 93 is not a pn junction, an electromotive force is generated due to a leakage current caused by light irradiation. Therefore, the characteristics of the optical sensor 140 can be utilized while having the structure of the TFT 22.
[0055]
Further, the transparent member 141 may be formed concentrically with respect to the circular gate electrode 91 as shown in FIG. 7B, for example. As shown in FIG. 7C, an H-shaped transparent member 142 may be formed on the gate electrode 91. Moreover, although the shape of the transparent members 141 and 142 was mentioned here as an example, it is not limited to these shapes. Further, as shown by a two-dot chain line in FIGS. 7B and 7C, the gate electrode 91 may have a rectangular shape or other shapes.
[0056]
In consideration of the fact that the transparent member 141 is a thin film, for example, SiO 2₂Are preferably laminated.
[0057]
The medical image display apparatus using the liquid crystal panel 10 shown in FIG. 1 is used, and the optical measurement processing and display processing of the medical image display system 80 of the present invention shown in FIG. The tone correction by the tone correction LUT (tone correction unit) 87 and the calibration of the LUT 87 will be described.
[0058]
In the illustrated medical image display system 80, image data R of an image displayed by the liquid crystal panel 10 is supplied from an external image data supply source (not shown) to the control unit 84 and is supplied to an LUT (tone correction unit) 87. Supplied.
An LUT (gradation correction unit) 87 corrects the image data R with a gradation correction LUT created (updated) by (luminance gradation) calibration to obtain an image having a predetermined (luminance) gradation characteristic. It is a block to be the corresponding image data.
[0059]
In the illustrated example, as an example, the LUT 87 displays the display image as DICOM.
Supplied to be an image with gradation characteristics corresponding to GSDF (Grayscale Standard Display Function “Grayscale Standard Display Function”) of (Digital Imaging and Communications in Medicine “Transmission Standard for Medical Image Data and Waveform Data”) Corrected image data R is corrected.
The image data corrected by the LUT 87 is then supplied to the LCD driver of the liquid crystal panel 10.
The LCD driver includes a gate driver 50 and a source driver 51, converts the image data supplied from the LUT 87 into a drive signal corresponding to the liquid crystal panel 10, and sends the drive signal to the gate driver 50 and the source driver 51. The corresponding TFT 22 is driven.
[0060]
In the illustrated medical image display system 80, the ambient light (hereinafter referred to as external light) is measured by the optical measurement process as described above, and the surface reflection luminance of the liquid crystal panel 10 (image observation surface) is detected. Further, the irradiation light of the backlight 70 is measured to detect the maximum luminance and the minimum luminance of the liquid crystal panel 10.
The image of the present invention will be described below by explaining the surface reflection luminance detection by measuring the external light, the maximum luminance and the minimum luminance detection by measuring the irradiation light of the backlight 70, and the operation of the control unit 84 and the LUT 87 at that time. The display device and system and the optical measurement processing method will be described in more detail.
[0061]
In order to detect the surface reflection luminance by measuring the external light, the illuminance E [lx] of the external light incident on the liquid crystal panel 10 and the surface reflection luminance L using a telephotometer and an illuminometer in advance._amb[Cd / m²] And the relationship between the illuminance E and the output signal x (digital data) of the optical sensor 40 (see FIG. 6).
[0062]
Illuminance E and surface reflection brightness L_amb, The control unit 84 operates on the LCD driver (the gate driver 50 and the source driver 51) and the backlight driver 73 (hereinafter, the operation of the control unit 84 is omitted), and the liquid crystal panel 10 is operated. Black display (display state in which the entire display area (effective pixel area) 20 of the liquid crystal panel 10 has the lowest luminance (a state in which the liquid crystal transmits the most light), the backlight is turned off, and the surface of the liquid crystal panel 10 An illuminance meter is disposed on the surface of the liquid crystal panel 10 to measure the illuminance E of external light on the surface of the liquid crystal panel 10, and the surface reflection luminance L of the liquid crystal panel 10 at that time_ambMeasure with a telephotometer. This is done under illumination of various light quantities, and the illuminance E and the surface reflection luminance L_ambGet a relationship with.
The relationship between the two is expressed as “L” using the diffuse reflection coefficient ρ._amb= ΡE ”, that is, the surface reflection luminance L_ambIncreases in proportion to the illuminance E.
[0063]
On the other hand, when investigating the relationship between the illuminance E and the output signal x of the optical sensor 40, the backlight is turned off, the illuminance E on the surface of the liquid crystal panel 10 is measured in the same manner, and external light ( ) Is measured by the optical sensor 40. This is performed under illumination with various amounts of light, and the relationship between the illuminance E and the output signal x of the optical sensor 40 is obtained.
As described above, in the backlight off, the output signal x of the optical sensor 40 increases in proportion to the amount of external light incident on the liquid crystal panel 10, that is, the illuminance E. This proportionality constant is k₁Then, the relationship between the illuminance E of external light and the output signal x is “x = k₁E ".
[0064]
Surface reflection brightness L_ambIs "L_amb= ΡE ”, which increases in proportion to the illuminance E of external light. The output signal x of the optical sensor 40 is also “x = k₁E "increases in proportion to the illuminance E of external light. Therefore, the surface reflection luminance L_ambAnd the output signal x of the optical sensor 40 are also in a proportional relationship.
That is, “E = x / k₁= L_amb/ Ρ ”, so“ x = L_ambk₁/ Ρ ”and“ L_amb= (Ρ / k₁) X ". (Ρ / k₁) K₂Then, as shown in FIG._amb= K₂x ".
[0065]
Therefore, in advance, the relationship of FIG.₂(Hereafter, the reflection luminance coefficient k₂And the external light is measured by the optical sensor 40 as the backlight off as described above, and the surface reflection luminance L of the liquid crystal panel 10 is obtained from this measurement result, that is, the output signal x of the optical sensor 40._ambCan be measured.
[0066]
On the other hand, as described above, the highest luminance and the lowest luminance of the liquid crystal panel 10 are detected by measuring the irradiation light of the backlight 70 by the optical sensor 40 in which the window hole 2a is not formed, that is, covered with the black matrix 2. Therefore, the relationship between the maximum luminance and the minimum luminance and the measurement result of the irradiation light of the backlight 70 by the optical sensor 40 is examined in advance using a telephotometer.
When examining this relationship, the output signal y of the optical sensor 40 is measured in a dark room with the backlight 70 turned on, and the display luminance of the liquid crystal panel 10 at the time of black display at this backlight luminance. (Minimum luminance L_min) And display on the liquid crystal panel 10 in white display (a display state in which the entire display area (effective pixel area) 20 of the liquid crystal panel 10 has the highest luminance (a state in which the liquid crystal transmits light at a maximum)). Luminance (maximum luminance L_max) Using a telephotometer. By performing this measurement at various backlight luminances (output of the backlight 70), the output signal y of the optical sensor 40 and the maximum luminance L_maxAnd minimum brightness L_minExamine the relationship with.
[0067]
If there is no change in the medical image display device (liquid crystal panel 10), the maximum luminance L of the liquid crystal panel 10_maxAnd minimum brightness L_minIs proportional to the luminance of the backlight 70, that is, the output signal y of the optical sensor 40, as shown in FIG. That is, the maximum luminance L_maxAnd a proportional constant between the output signal y and the minimum luminance L_minIf the proportional constant between the output signal y and the output signal y is b, “L_max= Ay "," L_min= By ".
[0068]
Therefore, the relationship in FIG. 8B, the proportionality constant a (hereinafter referred to as the maximum luminance coefficient a) and the proportionality constant b (hereinafter referred to as the minimum luminance coefficient b) are examined in advance, and as described above, The liquid crystal panel 10 is displayed in black, the backlight 70 is turned on, and the irradiation light of the backlight 70 is measured by the optical sensor 40. From this measurement result, that is, the output signal y of the optical sensor 40, the maximum luminance L of the liquid crystal panel 10 is obtained._maxAnd minimum brightness L_minCan be detected.
[0069]
In the medical image display apparatus (liquid crystal panel 10), the control unit 84 calculates the reflection luminance coefficient k calculated as described above.₂The maximum luminance coefficient a and the minimum luminance coefficient b are stored.
The control unit 84 turns off the backlight 70 in accordance with an externally input instruction or the like, measures the external light with the optical sensor 40, and outputs the output signal x and the reflection luminance coefficient k.₂The surface reflection luminance L of the liquid crystal panel 10 (medical image display device) is used._ambIn addition, the liquid crystal panel 10 is displayed black, the backlight 70 is turned on, the light emitted from the backlight 70 is measured by the optical sensor 40, and the output signal y, the highest luminance coefficient a and the lowest luminance coefficient b are obtained. The maximum luminance L of the liquid crystal panel 10_maxAnd minimum brightness L_minIs detected.
[0070]
That is, according to the present invention, the ambient light (external light) and the illumination light of the backlight 70 are measured without using a telephotometer or the like, and the surface reflection luminance of the liquid crystal panel 10 and the maximum luminance of the liquid crystal panel 10 Since the minimum luminance can be detected, quality control (QC) of the liquid crystal panel 10 (medical image display apparatus) can be easily performed with a simple operation.
[0071]
In the medical image display system 80, when (luminance gradation) calibration is performed, the control unit 84 performs the surface reflection luminance L of the liquid crystal panel 10 as described above._ambAnd the maximum luminance L of the liquid crystal panel 10_maxAnd minimum brightness L_minAnd the tone correction LUT 87 of the tone correction unit is updated. As described above, since the medical image display device displays an image of DICOM GDSF gradation, the control unit 84
L_max'= L_max+ L_amb
L_min'= L_min+ L_amb
By L_min'~ L_maxThe brightness range of the liquid crystal panel 10 (medical image display device) of 'is calculated, a gradation is assigned so as to be a GSDF gradation in this brightness range, and the gradation correction LUT 87 of the gradation correction unit is updated, Perform calibration. It should be noted that this gradation assignment or the like may be performed by a known method.
[0072]
That is, according to the present invention, the medical image display apparatus can be calibrated by a simple operation without using a telephotometer or the like.
For example, in the above example, the coefficient (function) is used to detect the surface reflection luminance of the liquid crystal panel 10 and the maximum luminance and the minimum luminance of the liquid crystal panel 10, but the present invention is not limited to this. The surface reflection luminance or the like may be detected using an LUT created by the same measurement.
[0073]
FIG. 9 is a plan view showing the main structure of another embodiment of the liquid crystal panel used in the medical image display apparatus of the present invention. Reference numeral 110 is a liquid crystal panel. In FIG. 9, the liquid crystal panel 110 mainly represents an array substrate that forms a drive circuit for pixel electrodes and switching elements, and omits a counter substrate that forms a color filter and the like disposed to face the array substrate. To do.
[0074]
The liquid crystal panel 110 includes a display region 20 in which thin film transistors (TFT), transparent pixel electrodes (ITO) and wiring patterns (not shown) are formed on an array substrate made of flat glass, and an outer side of the display region 20. And a non-display area 30 provided in the area.
[0075]
In the non-display area 30, optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e similar to the optical sensor 40 described above are formed as a thin film. Further, the gate driver 50 and the source driver 51 are electrically connected to the liquid crystal panel 110 by the TAB 60. Similarly, the optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e are electrically connected to the upper level by the TAB 60.
[0076]
On the back side of the liquid crystal panel 110, backlights 70a, 70b, 70c, 70d, and 70e that emit light that passes through the pixel electrodes are disposed. The backlights 70a, 70b, 70c, 70d, and 70e are disposed in the vicinity of the optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e, respectively.
[0077]
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of a main part configuration for explaining optical measurement processing and display processing of the medical image display (apparatus) system of the present invention. Reference numeral 180 is a medical image display system. This medical image display system 180 includes optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e, and amplifiers 81a, 81b, 81c, and amplifying voltage values sent from the optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e. 81d, 81e, a switch 85 for selecting and outputting a voltage value input from the amplifiers 81a, 81b, 81c, 81d, 81e, and an analog value sent from the switch 85 as a digital value. An A / D converter 82 that converts light quantity data as a value, a light quantity monitor 83 that monitors the light quantity data, a control unit 86 that receives a signal from the light quantity monitor 83 and performs light measurement processing and display processing, and control The five backlights 70a to 70e controlled by the unit 86 and the control unit 86 and the backlights 70a to 70e are arranged. And a backlight driver 73a~73e.
The control unit 86 also controls the switching operation of the switch 85. Further, in the control unit 86, a gradation correction LUT (gradation correction unit) that receives an image data signal R from an external image data supply source (not shown) and corrects the luminance gradation of the liquid crystal panel 110. ) 88. The tone correction and calibration of the LUT 88 by the LUT 88 of the control unit 86 may be performed in the same manner as the tone correction and calibration of the LUT 87 by the LUT 87 of the control unit 84 described above.
[0078]
In this medical image display system 180, the switch 85 switches the output from the optical sensors 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e, and the control unit 86 determines the signal from the light amount monitor 83. The description of the same measurement operation described with reference to FIG. 2 is omitted. In response to the abnormal signal, the control unit 86 controls the gate driver 50 or the source driver 51 to display the ambient light (external light) or the abnormal light quantity of the backlights 70a, 70b, 70c, 70d, 70e on the liquid crystal panel 10. Or an alarm for an abnormal amount of light is issued from a speaker (not shown), or both an indication and an alarm for an abnormal amount of light are performed. Further, by determining one of the backlights 70a, 70b, 70c, 70d, 70e, in the case of CCFL, by controlling the current value supplied to the abnormal backlights 70a, 70b, 70c, 70d, 70e, Brightness adjustment may be performed.
[0079]
The image display device of the present invention, in particular, the medical image display device and system, and the optical measurement processing method have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various improvements and changes may be made.
[0080]
For example, although the above example has one or five light sensors, the present invention is not limited to this, and may have two, three or four light sensors, Or you may have a 6 or more optical sensor.
[0081]
In the above embodiment, the case where the number of the liquid crystal panels 10 is one has been described as an example. However, a light sensor is provided for each of the plurality of liquid crystal panels, and the brightness of each liquid crystal panel is measured to measure the brightness of each liquid crystal panel. It is preferable to adjust so that they are aligned. The liquid crystal panel can be used, for example, as an electronic schaukasten shown in FIGS.
[0082]
FIG. 11 shows an embodiment of an electronic Schaukasten using the medical image display device of the present invention. In this electronic Schaukasten 200, a control device 205 controls liquid crystal displays 201, 202, 203, and 204 incorporating the above-described liquid crystal panel of the present invention.
[0083]
FIG. 12 shows another embodiment of an electronic Schaukasten using the medical image display device of the present invention. This electronic Schaukasten 300 has a structure in which the liquid crystal displays 301, 302, 303, and 304 incorporating the above-described liquid crystal panel of the present invention are incorporated in the housing of the integrated control device 305.
2 and 10 described above, the gradation correction LUTs (gradation correction units) 87 and 88 for correcting the luminance gradation of the liquid crystal panels 10 and 110 are replaced with the control units 84 and 86, respectively. However, the present invention is not limited to this, and a gradation correction LUT (gradation correction unit) is provided in the control devices 205 and 305 shown in FIGS. Tone correction and LUT calibration may be performed.
[0084]
In the above-described embodiment, the TFT method has been described as an example of the active matrix liquid crystal panel. However, a structure called a MIM (Metal Insulator Metal) method suitable for high circuit density may be used. This is a structure in which a switching element made of a thin film of metal-insulator-metal (MIM) is formed as a switching element instead of a TFT. In this case, an optical sensor made of a-Si or the like is formed in a thin film outside the non-display area of the image. Accordingly, either one of the formation procedures of the optical sensor and the MIM may be performed first, but when either one is formed as a thin film, the other side may be masked.
[0085]
In the above embodiment, the light amount of each arc tube may be quantitatively measured by the optical sensor 40, and the controller 84 or 86 may notify the state.
[0086]
Furthermore, in the above embodiment, the control unit 84 or 86 may be provided with a light amount adjusting means for adjusting the light amount of the backlight (CCFL) 70, and the luminance unevenness may be compensated by adjusting the light amount. . The light amount adjusting means can be realized by a program having a plurality of steps for adjusting the light amount, a storage medium such as a ROM or a RAM in which the program is written, and a CPU that reads and executes the program from the storage medium. it can.
[0087]
The steps include, for example, comparing the outputs of a plurality of photosensors and controlling the lamp current of each photosensor so that the outputs of each photosensor match as a result of the comparison. Or a threshold value of the output of the optical sensor is set in advance, and the threshold value is compared with the output of each optical sensor, and as a result of the comparison, the output of the optical sensor lower than the threshold value is equal to or greater than the threshold value. Although what has a step which controls a lamp current so that it may become (a value equal to a threshold or arbitrary values beyond a threshold) can be considered, it is not restricted to these.
[0088]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the optical sensor for sensing the amount of ambient light and the amount of light from the backlight, the pixel electrode, and the switching element are provided on the same transparent substrate. Therefore, it is possible to provide a medical image display apparatus that can be reduced in size without being disturbed.
[0089]
Therefore, it is not necessary to prepare a special measuring device such as a luminance meter each time as in the prior art, and luminance unevenness can be compensated by measuring in real time. In particular, if the optical sensor is formed of the same material on the transparent substrate together with the pixel electrode and the switching element, a thin film can be easily formed without a significant increase in the number of processes, so that a medical image display device equipped with the optical sensor can be reduced. Can be provided at a cost.
[0090]
In addition, according to the present invention, it is possible to easily measure the surface reflection luminance, the maximum luminance, and the minimum luminance without using an external luminance meter such as a telephoto luminance meter, thereby greatly improving the workability of display quality control. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a main part structure of an embodiment of a liquid crystal panel used in a medical image display apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a main part configuration for explaining optical measurement processing and display processing of the medical image display system of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating the main structure of an embodiment of the array substrate of the medical image display apparatus of the present invention, and FIG. 3B illustrates the main structure of another embodiment. FIG.
4 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the array substrate shown in FIG. (A)-(D) are sectional drawings at the time of each process of an array substrate.
5 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the array substrate shown in FIG. (E)-(H) are sectional drawings at the time of each process of an array substrate.
FIG. 6 is a schematic view showing the main structure of a liquid crystal panel of the medical image display device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating another example in which the pn junction of the optical sensor mounted on the medical image display device of the present invention is not used. (A) is sectional drawing of an optical sensor. FIG. 4B is a plan view of the gate electrode. FIG. 6C is a plan view of another example of the gate electrode.
FIGS. 8A and 8B are graphs for explaining detection of surface reflection luminance, maximum luminance, and minimum luminance in the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing the main structure of a liquid crystal panel of another example used in the medical image display apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a main configuration for explaining an optical measurement process of the medical image display system of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining an embodiment of an electronic Schaukasten using the medical image display device of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining another embodiment of an electronic Schaukasten using the medical image display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Transparent substrate
2 Black matrix
2a Window hole
3 Color filter
4 Seal material
5 Diffusion plate
10,110 LCD panel
20 display area
22 TFT
30 non-display area
40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 140 Optical sensor
50 Gate driver
51 Source driver
70, 70a, 70b, 70c, 70d, 70e Backlight
71 Light guide plate
73, 73a, 73b, 73c, 73d, 73e (backlight) drivers
80, 180 medical image display system
81 Amplifier
82 Converter
83 Light intensity monitor
84 Control unit
85 switcher
86 Control unit
87,88 LUT (gradation correction unit)
141 transparent material
200,300 Electronic Shakasten
201, 202, 203, 204 liquid crystal display
205,305 Control device
301, 302, 303, 304 Liquid crystal display

Claims

It has a liquid crystal panel in which at least one photosensor that outputs an electromotive force caused by light irradiation, a pixel electrode that drives liquid crystal, and a switching element that switches the pixel electrode are formed on the same transparent substrate as a thin film. An image display device.

The image display device according to claim 1, wherein the optical sensor and the switching element are formed of a thin film of the same material.

The image display device according to claim 1 or 2,
The image display device further comprises a control unit that monitors the output from the optical sensor.

The image display device according to claim 1, wherein the optical sensor detects at least one of illumination light from a backlight disposed on a display back side and ambient light incident from an image display side. .

The image display device according to claim 1, wherein the at least one photosensor is disposed in a non-display area.

The image display device according to any one of claims 1 to 5,
Furthermore, it has a backlight of the liquid crystal panel, and a control means for controlling the backlight,
The control means turns off the backlight when the ambient light is measured by the at least one light sensor, and turns on the backlight when the irradiation light of the backlight is measured by the at least one light sensor. An image display device characterized by that.