CN101859550A - 液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了液晶显示设备。一种液晶显示设备包括：获取单元，获取指示用户观看所显示图像的方向的观看方向信息；补偿单元，利用由获取单元获得的观看方向信息以及色偏量信息来适应性地补偿视频信号的色度点，该色偏量信息利用色差来将观看方向与显示光的色偏量相关联；以及液晶显示单元，基于经过补偿单元补偿的视频信号来执行视频显示。

Description

液晶显示设备
技术领域
本发明涉及改善了视角(viewing angle)特性的、执行视频显示的液晶显示设备。
背景技术
液晶显示设备通过利用对液晶的快门操作来调制来自背光的光从而执行视频显示。因此，当用户将角度(视角)从前面改变为斜方向时，液晶显示装置的亮度、对比度、色域等会变化。这是因为光在斜方向上从液晶显示面板泄露出来。
通过IPS(平面内切换)模式(一种液晶显示模式)或VA(垂直配向(vertical alignment))模式解决了该问题。另外，还通过观察以位相差膜(retardation film)为代表的角度补偿膜来光学地解决该问题(例如参见日本专利No.3724335)。
发明内容
在上面的位相差膜中，基于由液晶聚合物的取向引起的双衍射的差异来补偿透光率。然而，难以支持所有角度，因此，光可能不太可能以一定角度传播(前者的情况)或者仅具有一定波长的光分量可以传播(后者的情况)。
在前者的情况中，整体亮度减小。在后者的情况中，失去色彩平衡，从而导致色偏(color shift)。如上所述，通过液晶显示模式或光学膜(例如位相差膜)进行补偿具有限制，因此希望进一步改善视角特性。
希望提供改善了视角特性的液晶显示设备。
根据本发明的一个实施例，提供了一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：获取单元，该获取单元获取指示用户观看所显示图像的方向的观看方向信息；补偿单元，该补偿单元利用由所述获取单元获得的所述观看方向信息以及色偏量信息来适应性地补偿视频信号的色度点(chromaticitypoint)，所述色偏量信息利用色差来将所述观看方向与显示光的色偏量相关联；以及液晶显示单元，该液晶显示单元基于经过所述补偿单元补偿的视频信号来执行视频显示。观看方向指示例如相对于液晶显示单元的正前方(法线方向)的用户观看所显示图像的方向(角度)。
根据本发明实施例的液晶显示设备获取指示观看方向的观看方向信息，并且利用观看方向信息和色偏量信息来补偿视频信号的色度点。然后，基于经过补偿的视频信号来执行视频显示。这通过预先准备的色偏量信息适应性地抑制了响应于观看方向(观看角度)而产生的色偏。因此，与使用诸如视角补偿膜之类的光学膜的相关技术的方法相比，可以有效地抑制响应于观看方向而产生的色偏。
在根据本发明实施例的液晶显示设备中，通过指示观看方向的观看方向信息以及色偏量信息来适应性地补偿视频信号中的色度点，并且基于经过补偿的视频信号来执行视频显示，因此，与使用光学膜的方法相比，可以有效地抑制响应于观看方向而产生的色偏。因此，与从前相比，可以改善视角特性。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的液晶显示设备的应用的一个示例的透视图。
图2是示出根据本发明实施例的液晶显示设备的结构的一个示例的框图。
图3A和3B是示出具有各种驱动模式的显示设备的视角特性的示例的特性图。
图4A至4C是示出在各种图像质量模式中液晶显示设备的视角与色偏量之间的关系的示例的特性图。
图5A至5F是示出在白色显示期间在液晶显示设备的各种图像质量模式中波长与光谱强度之间的关系以及色度点与视角之间的关系的示例的特性图。
图6是示出对于每种色彩，在影院模式中取决于液晶显示设备的视角的光谱强度比与波长之间的关系的示例的特性图。
图7A至7C是示意性地示出响应于视角进行根据本发明实施例的色度点补偿的示图。
图8是示意性地示出图7A至7C的色度点补偿中的计算示例的示图。
图9是示出利用图8中的计算的色度点补偿的示例的示图。
图10是示出利用图8中的计算的色度点补偿的示例的示图。
图11是图示出根据对本发明实施例的一种修改的视角信息获取方法的示图。
图12A和12B是图示出根据对本发明实施例的另一修改的视角信息获取方法的示图。
具体实施方式
现在将在下面参考附图以如下顺序描述本发明的实施例。
1.实施例(响应于视角执行色度点补偿的液晶显示设备的示例)
2.修改
<1.实施例>
[液晶显示设备的整体结构示例]
图1示出了根据本发明实施例的液晶显示设备(液晶显示设备1)的应用示例。图2示出了液晶显示设备1的功能块的结构。如图1所示，液晶显示设备1响应于由图1中的法线方向P1和用户2的观看方向所形成的视角α，来执行稍后描述的色彩补偿(色度点补偿)，视角α是指示观看方向的观看方向信息。这种类型的液晶显示设备例如是液晶电视机、用于PC的液晶显示监视器以及用于移动装置的液晶显示屏。
如图2所示，液晶显示设备1具有Y信号处理单元11、C信号处理单元12、YCC/RGB转换器13、De-γ转换器14、接收单元15、色偏量信息保存单元16、色度点补偿单元17、面板γ补偿单元18以及液晶显示单元19。
Y信号处理单元11对YCC格式的视频信号Din执行亮度(Y)信号处理。这种类型的信号处理示例包括对比度改善处理和边缘改善处理。
C信号处理单元12对YCC格式的视频信号Din执行色度(C)信号处理。这种类型的信号处理示例包括通过对色彩信号插值进行的向上采样以及色调控制处理。
YCC/RGB转换器13将经过了Y信号处理单元11和C信号处理单元12的信号处理的(YCC格式的)视频信号转换为RGB格式的视频信号。
De-γ转换器14对由YCC/RGB转换器13提供来的RGB格式的视频信号执行逆伽马转换。下面将描述逆伽马(De-γ)转换。显示出来的相同视频信号的色彩可能取决于显示设备(CRT(阴极射线管)或液晶显示装置)而看起来不同。适合于显示设备的伽马补偿(γ补偿)被执行以将色差(color difference)减为最小。因此，当针对CRT进行了补偿的视频信号显示在液晶显示装置上时，需要逆转针对CRT的伽马补偿并且随后执行针对液晶显示的伽马补偿。这种类型的逆转称为逆伽马转换(逆伽马转换)。经过了这种逆伽马转换的视频信号被输出到色度点补偿单元17。
接收单元15获取与图1所示的用户2的观看角度α相对应的观看角度信息I1，并将其输出给色度点补偿单元17。在此情况中，接收单元15通过接收(检测)响应于用户2的操作从某一TV遥控器21或其它设备发送来的控制信号S1，来获取观看角度信息I1。即，是基于如下方向来检测观看角度α的：例如当电视机的电源开关被接通，或者音量水平或频道被改变时在该方向上发送了红外线。另一种通过遥控器21来获取观看角度信息I1的方法是将陀螺仪传感器(gyro sensor)或其它角度传感器包括在遥控器21中。
色偏量信息保存单元16将色偏量信息I2存储在某一存储器等中，其利用色差来将观看角度α与显示光的相对应色偏量相关联。色偏量信息I2是根据后面描述的液晶显示面板2的视角特性预先准备的，并且针对构成显示光的多个色光分量的每个设置色偏量。后面将详细描述色偏量信息I2。
色度点补偿单元17利用由接收单元15获得的视角信息I1以及保存在色偏量信息保存单元16中的色偏量信息I2，适应性地补偿从De-γ转换器14提供来的视频信号D1的色度点。经过了这种色度点补偿的视频信号作为视频信号D2被输出到面板γ补偿单元18。后面将详细描述色度点补偿单元17的补偿。
面板γ补偿单元18对从色度点补偿单元17提供来的视频信号D1执行适合于液晶显示单元19的γ特性的γ补偿。
液晶显示单元19包括液晶显示面板并且基于从面板γ补偿单元18提供来的视频信号D1执行视频显示。
接收单元15对应于根据本发明实施例的获取单元的具体示例，并且色度点补偿单元17对应于根据本发明实施例的补偿单元的具体示例。
[显示设备的视角特性的示例]
接下来，将参考图3至图6描述显示设备的视角特性(具体地，取决于视角的色偏)。
首先，图3A和3B图示出了各种驱动模式的显示设备的视角特性；图3A图示出了具有0lx强度的光照中的视角特性，而图3B图示出了具有200lx强度的光照中的视角特性。图中的“VA1”和“VA2”的每个表示具有VA模式液晶显示的液晶显示设备。图中的“IPS1”、“IPS2”和“IPS3”表示具有IPS模式液晶显示的液晶显示设备。“PDP”表示PDP(等离子体显示面板)模式显示设备。
如图3A和3B所示，PDP模式显示设备和IPS模式液晶显示设备的色域的色偏小于VA模式液晶显示设备的色偏。在具有200lx强度的光照环境中，PDP模式显示设备的特性恶化。这种恶化很大程度上可能是由于表面反射所生成的外部光引起的。
针对每种色光分量来测量色差以检查在哪种波长的光中(在哪种色光分量中)产生色域改变(色偏)。将由表达式(1)定义的项(Δu′，v′)用作色差。通常，将ΔE用作色差，而将亮度分量的改变包括在ΔE中。因此，(Δu′，v′)仅用来测量色彩的改变。
[表达式1]
图4A至4C示出了在各种图像质量模式下的VA模式液晶显示设备的视角α与色偏(色差Δu′，v′)之间的关系的示例。图4A示出了影院模式中的特性，图4B示出了标准模式中的特性，而图4C示出了动态模式中的特性。图中的“红色”、“绿色”、“蓝色”和“白色”分别表示红色显示、绿色显示、蓝色显示和白色显示的特性。
与视角α相对应的测量角度在以正前方(0度)为中心的从-75度到75度的范围内。在极黑的环境(具有0lx的光照强度)中进行测量以消除外部环境的影响。同样用作后面描述的色度点补偿基准的色偏基准值(色差Δu′，v′)被设为0.015。对于从主观评估环境中获得的0.015的色偏量(参见IDW 2008 Announcement Overview中第2147页上的“Measurement ofColor Viewing Angle for Display”)，50％或更多的人对色彩感到不适。图中超过该基准值的部分用圆圈指示出。
参考图4A至4C，在影院模式中，如果视角α的绝对值等于或大于某一角度，则在红色显示和绿色显示中超过了基准值0.015。在标准模式和动态模式中，如果视角α的绝对值等于或大于某一角度，则在白色显示和绿色显示中超过了基准值。
接下来，将进行光谱测量以识别出在色偏期间泄露了哪些波长的光分量。图5A至5F图示出了在白色显示中对于液晶显示设备的各个图像质量模式的波长与光谱强度之间的关系以及色度点与视角α之间的关系的示例。图5A和5D示出了影院模式中的特性，图5B和5E示出了标准模式中的特性，而图5C和5F示出了动态模式中的特性。图5A至5C示出了显示光的波长与光谱强度之间的关系；视角α为0度(正前方)时的特性，视角α为75度时的特性，并且图示出了相对于视角α＝0度时的光谱强度进行了归一化的75度视角α时的光谱强度。图5C至5F在色度图(u′-v′色度图)中示出了视角α为0度和75度时的色域以及CIE(国际照明委员会)色域。图中的“W 0”表示视角α为0度时的白光分量的色度点，而“W 75”表示视角α为75度时的白光分量的色度点。
参考图5A至5F，在白色显示中，绿光分量在标准模式和动态模式中减少，如圆圈和箭头所指示的。即，预测出白光分量的色度点偏移，如色度图中的箭头所指示的，这是因为蓝光分量在视角α为75度时被过滤从而失去了色彩平衡。
虽然未在图中示出，然而，在红色显示时，在影院模式中观察光谱改变。即，出现在蓝光分量与绿光分量之间的波长区域中的峰值与红光分量相混合，引起了红光分量的色度点的偏移。这种类型的改变未出现在标准模式和动态模式中。
虽然未在图中示出，然而，在绿色显示时，出现在600nm附近的波长区域中的红光分量的峰值分量在所有图像质量模式中均增加，并且该峰值分量与绿光分量相混合，从而引起了绿光分量的色度点的偏移。
虽然未在图中示出，然而，在蓝色显示时，绿光分量在影院模式中略微增加，但是与其它色彩中的情况相比没有显著改变。
图6图示出对于每种色彩，在影院模式中取决于视角α的波长与光谱强度比(视角α为75度时的光谱分量/视角α为0度时的光谱分量)之间的关系。
如图6中由P2R、P2G和P2B所指示的，对于所有色彩均存在偏离基准值(＝1.00)的光谱的不纯分量。
如上所述，每个波长的光谱改变是由色偏引起的，并且可以定量地获得强度改变量(比)。具体地，如图7B和7C所示，可以基于显示色彩的色光分量的色度点值的差异来定量地获得色偏。取决于视角的色度点值的差异引起了色偏，例如图7A中由箭头P3R和P3G所指示的。
如上所述，在本实施例中，基于表示由(色差Δu′，v′)定义的色偏与显示光的散射谱之间的关系的测量结果，来针对每个显示设备预先创建并准备上述的色偏量信息I2。具体地，如上所述，通过识别光谱强度取决于视角而增加或减小的趋势以及相对应的波长区域来创建色偏量信息I2。色偏量信息I2包括针对构成显示光的多个色光分量中的每个色光分量由(色差Δu′，v′)定义的色偏。
[色度点补偿示例]
在根据本实施例的液晶显示设备1中，色度点补偿单元17利用色偏量信息I2，以规则的角度间隔来补偿散射谱的增加/减少。这可以逆转被改变的色度点，并且改善色偏，如图7A中由箭头P4R和P4G所示的。
具体地，色度点补偿单元17利用包括例如如图8中的表达式(2)所示的输入视频信号D1的CSC(色彩空间转换)系数在内的色偏量信息I2来补偿视频信号D1。即，用于矩阵操作(将色差信号转换为RGB信号的)的CSC(色彩空间转换)系数被调节，以使得可以抵消散射谱的增加/减少。
一般地，根据γ特性或面板色度点来执行CSC以进行调节。近来，可通过购买获得具有这样的液晶显示面板的电视机，该液晶显示面板具有比HD(高清晰)广播色域(BT709)宽的色域。宽色域CCFL(冷阴极荧光灯)或LED(发光二极管)被用作背光的光源来扩宽色域。因此，为了在宽色域电视机上显示当前信号波，需要将面板的色度点调节为BT709。这种调节通过上面的CSC矩阵计算来执行。在本实施例中，CSC系数用来执行甚至针对色偏的补偿，该色偏是取决于视角α的色度点的改变。在CSC系数中，优选地，响应于光谱的增加/减少以规则的角度间隔(例如，以5度的角度间隔)来设置值。
具体地，在表达式(2)中，用于计算任意视角α的绝对值|α|处的RGB信号的矩阵M(|α|)是由取决于绝对值|α|的色域表I2(|α|)(与色偏量信息I2相对应的变量)与基本BT709的色域表(常数)的相乘来定义的。液晶面板的最大色域被用于正前方(|α|＝0度)，故在这种情况下使用液晶面板的最大色度点作为变量项。作为每个角度的值(|α|＞0度的值)，使用了从基于视角α的色度点获得的变量项。每个角度的值被预先测得，被计算作为三色激励值X、Y和Z，并且通过3×3矩阵被转换为RGB信号。
[液晶显示设备1的操作示例]
接下来，在下面将描述根据本实施例的液晶显示设备1的操作。
在液晶显示设备1中，Y信号处理单元11和C信号处理单元12接收视频信号Din并且执行Y信号处理和C信号处理，并且YCC/RGB转换器13将YCC格式的视频信号转换为RGB格式的视频信号。接下来，De-γ转换器14对经转换的视频信号执行预定转换，并且将视频信号作为视频信号D1输入到色度点补偿单元17中。色度点补偿单元17执行下述的色度点补偿，并且将经过补偿的视频信号D2输入给面板γ补偿单元18。面板γ补偿单元18对视频信号D2进行补偿，并且液晶显示单元19基于经过补偿的视频信号来执行视频显示。
此时，当接收单元15接收响应于用户2的操作从遥控器21发送来的控制信号S1时，接收单元15获取与用户2的视角α有关的信息(视角信息I1)。
接下来，色度点补偿单元17基于此视角信息I1以及保存在色偏量信息保存单元16中的色偏量信息I2来适应性地补偿视频信号D1的色度点，并且色度点补偿单元17生成视频信号D2。
具体地，色度点补偿单元17通过图8中的表达式(2)来补偿视频信号D1。
即，当|α|等于0度时，例如利用图9中的表达式(3)所示的CSC的系数来执行矩阵计算。当|α|等于75度时，例如利用图10中的表达式(4)所示的CSC的系数来执行矩阵计算。
如上所述，在本实施例中，通过视角信息I1和色偏量信息I2来适应性地补偿视频信号D1的色度点，并且基于经过补偿的视频信号D2执行视频显示。与使用诸如视角补偿膜之类的光学膜的相关技术的补偿相比，这适应性地抑制了随着视角产生的色偏。
如上所述，在本实施例中，色度点补偿单元17基于与视角α相对应的视角信息I1以及色偏量信息I2适应性地补偿视频信号D1的色度点，并且基于经过补偿的视频信号D2执行视频显示，以有效地防止随着视角产生色偏。因此，与以前相比，可以改善视角特性。
用户2可以观看具有较少色偏的显示图像，而不管位置如何。
另外，根据本实施例的液晶显示设备可以解决光学膜的视角改善效果未能校正的问题。由于改变计算系数就足够，因此，成本低于利用光学膜的补偿。
另外，色偏量信息I2是基于响应于用户2的操作从遥控器21发送来的控制信号S1而获得的，因此，可以使用现有的遥控器21，从而使得操作更容易。
<2.修改>
上面描述了本发明的实施例，然而，这不是一种限制；可以进行各种修改。
例如，在上面的实施例中，当用户2位于某个视角时，利用该视角所对应的设置来自动地调节色偏。然而，还可以仅在某个视角的色偏超过预定阈值时进行补偿。即，可以仅在色偏量超过预定上限(例如，上面所示的0.015)时进行补偿。
在上面的实施例中，视角信息I1是通过接收响应于用户2的操作从遥控器21发送来的控制信号S1而获得，然而，视角信息I1的获取不限于这种方法。具体地，例如如图11所示，可以通过包括在液晶显示设备1中的相机151、IR(红外)传感器152、RF(射频)传感器(未示出)来获得视角信息I1。此外，这些功能可被组合。
通常，诸如电视机等之类的液晶显示设备1被放置在例如图12A和12B所示的房间的角落或墙31附近；用户坐在沙发32上观看所显示的图像。因此，如图所示，视角极大地取决于液晶显示设备1的位置或者沙发32上的位置(参见图中的用户2A和2B以及视角α、α21和α22)。当出现任意数目的用户(例如，两个用户2A和2B)时，如上所述，可以通过包括在液晶显示设备1中的相机151、IR传感器152等来获取视角信息I1。
在上面的实施例中，描述了所谓的直视型(direct view)液晶显示设备，然而，本发明还可应用于前投型(front projection)或背投型(rearprojection)液晶显示设备(液晶投影仪)。
本申请包含与2009年1月22日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-011927中公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (6)

1.一种液晶显示设备，包括：
获取单元，该获取单元获取指示用户观看所显示图像的方向的观看方向信息；
补偿单元，该补偿单元利用由所述获取单元获得的所述观看方向信息以及色偏量信息来适应性地补偿视频信号的色度点，所述色偏量信息利用色差来将所述观看方向与显示光的色偏量相关联；以及
液晶显示单元，该液晶显示单元基于经过所述补偿单元补偿的视频信号来执行视频显示。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述补偿单元在与所述观看方向信息相对应的观看方向上的所述色偏量等于或大于预定阈值时，对色度点进行补偿。
3.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述色偏量信息包括针对构成所述显示光的多个色光分量中的每个色光分量而设置的色偏量。
4.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述色偏量信息包括用于视频信号的色彩空间转换的系数。
5.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述色偏量信息是通过基于指示所述色偏量与显示光的散射谱之间的关系的测量结果，识别光谱强度根据视角而增加或减小的趋势以及相对应的波长区域来创建的。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的液晶显示设备，其中，所述获取单元通过检测响应于用户操作而从预定遥控器发送来的信号，来获取所述观看方向信息。
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