JP2010098631A - 液晶表示装置およびその白色度調整方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその白色度調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 入力された画像信号を電気的に補正することで白色度の調整を行う「液晶表示装置およびその白色度調整方法」を提供する。
【解決手段】 本発明に係る液晶表示装置は、R、G、B信号を含む画像信号が入力されたとき、当該画像信号のR、G、B信号が一致するか否かを判定する判定回路120と、判定回路120によりR、G、B信号がすべて一致すると判定されたとき、白色度を調整するためにR、G、B信号の少なくとも1つを補正する補正処理部130と、補正処理部130から出力された画像信号に基づき液晶ディスプレイ50を駆動する駆動回路40とを有する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、液晶表示装置における白色度の調整方法に関する。
テレビやパーソナルコンピュータ等のカラーディスプレイとして液晶が利用されている。液晶表示装置は、通常、バックライト、液晶パネルおよびカラーフィルタ等を含んで構成されるが、バックライトに用いられるLEDの色度のバラツキや、カラーフィルタのR(赤)、G(緑)、B(青)の透過特性などによって表示される白色度が異なる。このような白色度の調整は、ホワイトバランス調整またはホワイトポイント調整として知られている。
特許文献1は、RGB表色系において、最高階調または最高輝度のホワイトポイントの色温度が設定できると共に、各階調における色温度がほぼ一定となるようなホワイトポイント調整装置を開示している。この特許文献1では、1つの色信号における最高階調からのオフセット量を各色温度毎に決定してホワイトポイントを設定する第1テーブルと、第1テーブルにより設定された各色温度毎に中間階調でのホワイトポイントを収束させるオフセット量を設定する第2テーブルと、第1テーブルおよび第2テーブルにより設定されるオフセット量を入力ビデオ信号に付加するホワイトポイント調整部とを備えている。
特開2001−119717号公報
R、G、B信号の輝度が等しいときまたはその階調レベルが等しいとき、白色が表示されるが、この白色度は、液晶表示装置毎に異なる一方で、顧客から白色度を指定されることが多い。例えばA社は、青系の白(色度x:0.300,y:0.300)を要求し、B社は、黄色系の白(色度x:0.330,y:0.330)を要求する。こうした要求の背景として、昨今の自動車1台当りに搭載される液晶表示装置の増加に伴い、各液晶表示装置間の白(白色度)の違いがデザイン上の大きな問題となる。このため、色度が同じになるような顧客からの強い要求が成されている。
従来の液晶表示装置の白色度の調整には、カラーフィルタの色度または透過特性を変更する方法がある。しかし、この方法は、液晶表示装置毎にカラーフィルタを変更しなければならないため、製造工程でのカラーフィルタの切り替えによる段取りのロスやカラーフィルタの材料費アップ等の理由により、現実的ではない。仮に、この方法で対応した場合には、大幅なコストアップと数量補償の問題が付きまとう。
もう1つに、バックライトに使われているLEDの色度を変える方法がある。LEDは、通常、色度によってランク分けされており、製造された全ランクの色度のLEDが使用されないと、LEDの価格がアップしてしまう。このため、液晶表示装置毎にLEDの色度を変更する方法も現実的ではない。
また、液晶を駆動する駆動回路において、RGBのγカーブを補正し、白色度を調整する方法がある。この方法を用いた場合、γカーブの傾きがゆがんでしまうため、白色度を望ましく調整できたとしても、白系色以外およびRGB単色がゆがんでしまい、色再現範囲がシフトされ、自然な色再現をすることができないという課題を有している。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、入力された画像信号を電気的に補正することで白色度の調整を行う液晶表示装置およびその白色度調整方法を提供することを目的とする。
本発明に係る液晶表示装置は、R、G、B信号を含む画像信号が入力されたとき、当該画像信号のR、G、B信号が一致するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によりR、G、B信号がすべて一致すると判定されたとき、白色度を調整するためにR、G、B信号の少なくとも1つを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された画像信号に基づき液晶ディスプレイを駆動する駆動手段とを有する。
好ましくは前記補正手段は、R、G、B信号の少なくとも1つを予め決められた係数に従い補正する。また、前記補正手段は、R、G、B信号の少なくとも1つをR、G、B信号の階調に応じて補正してもよい。また、前記補正手段は、階調に応じて係数の変化を規定したテーブルを含み、当該テーブルを参照してR、G、B信号の少なくとも1つを補正してもよい。前記補正手段は、R、G、B信号が一致しないとき、入力された画像信号を補正することなく出力する。前記液晶ディスプレイは、液晶と、液晶からの光を透過するR、G、Bのカラーフィルタを含み、前記液晶は、前記駆動手段からの画像信号によって駆動される。好ましくは、前記液晶ディスプレイは車室内に配置され、前記補正手段は、車室内の色調に合うように前記画像信号の白色度の調整を行う。
本発明に係る白色度調整方法は、液晶と、液晶からの光を透過するR、G、Bのカラーフィルタを含み、画像信号に基づき液晶を駆動する液晶表示装置において行われるものであって、R、G、B信号を含む画像信号を入力するステップと、入力された画像信号のR、G、B信号が一致するか否かを判定するステップと、R、G、B信号がすべて一致すると判定されたとき、白色度を調整するためにR、G、B信号の少なくとも1つを補正するステップと、補正された画像信号に基づき液晶を駆動するステップとを有する。
本発明によれば、R、G、B信号が一致したとき、R、G、B信号の少なくとも1つを補正するようにしたので、電気的な補正により白色度の調整を行うことができ、従来のように液晶ディスプレイのカラーフィルタやバックライトの光源などの光学部材を変更する必要がない。このため、標準の液晶ディスプレイを提供することが可能になるため、白色度の調整を安価に行うことができ、各顧客からの要求に対応することができる。さらに、車載用の液晶ディスプレイであれば、車室内の色調にあわせた白の配色を行うことが可能になる。
本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1(a)は、本発明に係る液晶表示装置の白色度調整方法を説明する図である。本発明に係る白色度調整方法は、R、G、B信号を含む画像信号が入力されたとき、R=G=Bの白系色の画像信号である場合には、R、G、B信号の少なくとも1つを補正し、リアルタイムに任意のRGB階調色をもつ白色度が調整された画像信号を液晶ディスプレイ(LCD)に出力する。また、R≠G、またはG≠Bの画像信号である場合には、R、G、B信号の補正は一切行わず、そのまま画像信号を出力する。これに対し、γ補正による白色度調整方法は、図1(b)に示すように、入力される画像信号が白系色ときにも白系色以外のときにも、画像信号を補正処理する。このため、白系色以外およびRGB単色にゆがみを生じるが、本発明では、そのようなゆがみを生じさせない。
図2は、本発明の実施例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
本実施例の液晶表示装置は、コンピュータ装置やテレビ等からの画像信号を入力する画像信号入力部20と、入力された画像信号の白色度調整などを行う信号処理部30と、信号処理部30からの出力信号に基づき液晶ディスプレイを駆動する駆動回路40と、2次元マトリクス状に液晶を配列させた液晶ディスプレイ50とを含んで構成される。
図3に信号処理部の内部構成を示す。信号処理部30は、アナログ/ディジタル変換部100と、ディジタルRGB変換部110と、画像信号が白系色か否かを判定する判定回路120と、判定結果に応じてRGB信号の補正処理を行う補正処理部130とを有している。
アナログ/ディジタル変換部100は、入力される画像信号がアナログ信号であるとき、この画像信号をディジタル信号に変換し、これをディジタルRGB変換部110へ出力する。入力される画像信号がディジタル信号であるときには、この画像信号はディジタルRGB変換部110へ直接入力される。
ディジタルRGB変換部110は、入力したディジタル画像信号をR、G、B信号に変換する。画像信号は、液晶ディスプレイ50において表示可能な階調レベルに応じたビット数からなる。例えば、256階調のカラー表示をする場合には、画像信号は、24ビットデータからなり、R、G、B信号は、それぞれ8ビットデータから構成される。
判定回路120は、RGB変換部120からR、G、B信号を受け取り、R、G、Bのそれぞれが一致するとき(R=G=B)、画像信号が白系色であると判定し、一致しないとき(R≠G≠B)、画像信号が白系色以外であると判定する。R、G、B信号がそれぞれ8ビットデータからなるとき、それらの最高階調もしくは最高輝度は、「11111111」で表され、最低階調もしくは最低輝度は、「00000000」で表される。これとは反対に、最高階調が「00000000」で表され、最低階調が「11111111」で表されてもよい。R、G、B信号の8ビットデータが等しくなる組み合わせは、図5に示すように、その階調数であり、全部で256通りである。判定回路120は、R、GおよびB信号が一致したと判定したとき、その判定結果を補正処理部130へ供給する。
補正処理部130は、画像信号が白系色であると判定されたとき、当該画像信号の白色度が調整されるようにR、G、B信号の少なくとも1つの補正を行う。画像信号が白色系以外であると判定されたとき、画像信号を補正することなくそのままディジタルRGB信号を出力する。
図4は、駆動回路の内部構成を示す図である。駆動回路40は、タイミングコントローラ140、カラムドライバ150およびロードライバ160を有する。タイミングコントローラ140は、信号処理部30から出力されるディジタルRGB信号を入力し、当該ディジタルRGB信号に対応したタイミング信号をカラムドライバ150およびロードライバ160へ出力する。カラムドライバ150およびロードライバ160は、タイミング信号に応じて液晶ディスプレイが1ラインずつスキャンされるように液晶ディスプレイを駆動する
液晶ディスプレイ50は、図7に示すように、バックライト52上に、対向する透明電極54、対向する透明電極54に挟まれた液晶56、おおびR、G、Bのカラーフィルタ58を有する。液晶54は、カラムドライバ150およびロードライバ160によって選択され、選択された液晶54には画像信号に応じた電界が与えられ、液晶54が変調される。液晶の変調度合いに応じてバックライトからの光の透過量が可変される液晶54からの光はさらに、対応するR、G、Bのフィルタを透過する。液晶ディスプレイ50の解像度は、VGA(640×480)、SVGA(800×600)、XGA(1,024×768)、SXGA(1,280×1,024)などから適宜選択される。
次に、図3に示した補正処理部の詳細について説明する。R、G、B信号の階調レベルまたは輝度が一致するとき、画像信号による表示は白系色となる。補正処理部130は、画像信号が白系色であるとき、要求された白色度に適合するように、R、G、B信号の少なくとも1つの階調レベルを任意の階調レベルに変更する。
本実施例の第1の補正方法は、R、G、B信号の階調レベルが一定の割合で減少または増加するような補正を行う。好ましくは、階調レベルを変更するための係数K、K、Kを設定し、R、G、B信号の階調レベルに係数を乗じる。補正後の画像信号を、Ra、Ga、Baとしたとき、Ra=K・R、Ga=K・G、Ba=K・Bとなるような補正を行う。すなわち、階調レベルを減少させる場合には、係数を「1」よりも小さく設定し、階調レベルを増加させる場合には、係数を「1」より大きく設定する。R、G、B信号の階調レベルを変更させない場合には、係数を「1」に設定する。なお、ここでは説明を分かり易くするために、アナログ的に係数を乗算したが、補正処理部130は、このような係数の乗算と均等となるように、R、G、B信号のビットデータを変更する。例えば、G信号「11111111」が、Ga信号「11111101」に変更され、この変更は、係数Kの乗算に等しい。
また、補正処理部130は、係数K、K、Kを必ずしもすべて設定する必要はない。R、G、B信号のいずれかについて変更しない場合には、当該信号についての係数を設定することは不要である。さらに、補正処理部130は、係数を予め設定することも可能であるが、例えば、プログラム可能なメモリを用いることで、係数を変更したり、後から設定することも可能である。これにより、個々の液晶表示装置の白色度の調整を容易に実行することができる。
次に、本実施例の第2の補正方法について説明する。第1の補正方法は、R、G、B信号の階調レベルにかかわらず一律に階調レベルを減少または増加させたが、第2の補正方法は、階調レベルに応じて係数を可変する。R、G、B信号の階調レベルが異なれば、白色の階調表示も異なり、それに応じた白色度の調整を行うことが望ましい場合がある。例えば、R、G、Bの階調レベルが最低であるとき、黒色の表示となるが、このような場合には、R、G、B信号の階調レベルを補正しても表示に影響がないので、必ずしも補正を行わなくてもよい。同様に、R、G、B信号の階調レベルが一定値より小さいときには、R、G、B信号の階調レベルの変更の割合を小さくし、階調レベルが一定値より大きいときに変更の割合を大きくするようにしてもよい。
第2の補正方法では、図6(a)に示すように、係数K、K、Kを階調レベルに応じて線形に異ならせることができる。また、図6(b)に示すように、階調レベルが一定値以上になったときに、R、G、B信号を補正するようにしてもよい。この場合、一定値まで係数K、K、Kを「1」に設定し、一定値以上の階調レベルにおいて係数を変化させることができる。さらに図6(c)に示すように、係数K、K、Kは、線形の変化のほかに、階段状に変化するものであってもよい。このような係数K、K、Kの変化を数式によって表すことができる場合には、補正処理部130は、そのような数式に保持し、R、G、B信号の階調レベルを検出し、検出した階調レベルから係数を決定する。また、補正処理部130は、数式の他にも、階調レベルと係数の関係を規定したテーブルをメモリに格納しておき、検出されたR、G、B信号の階調レベルに対応する係数をテーブルから選択するようにしてもよい。
図7は、液晶表示装置の動作を説明する図である。液晶ディスプレイ50は、上記したようにバックライト52、透明電極54、液晶56、R、G、Bのカラーフィルタ58を有している。図7(a)に示すように、R、G、B信号が最高階調であるとき、R、G、Bフィルタを透過するR、G、Bの光の透過量は100%である。従って、液晶ディスプレイの画素は、最高輝度の白色を表示する。
本実施例による補正法を用いて白色度調整を行うと、図7(a)の透過状態から図7(b)に示す透過状態に補正される。図7(b)の例は、R信号の階調レベルを98%に減少し、G信号の階調レベルを変更せずに100%とし、B信号の階調レベルを93%に変更している。これにより、RのフィルタからのRの光の透過量は98%、GのフィルタからのGの光の透過量は100%、BのフィルタからのBの光の透過量は93%となり、これにより、液晶ディスプレイの画素は、黄色系の白色を表示するように調整される。このように、本実施例では、カラーフィルタやバックライトを調整することなく、R、G、B信号を電敵に補正することで白色度の調整を行うことができる。
図8(a)は、γ補正法を用いたときの色度図であり、Pは補正前の色再現領域、Qはγ補正後の色再現領域を示している。Nは、参考例としてCRTディスプレイによる色再現領域を示している。γ補正法では、色再現領域を変えることで、白色表示をWからW1へシフトさせている。一方、図8(b)は、本実施例の白色度調整を行ったときの色度図であり、Pは補正前の色再現領域、Qは補正後の色再現領域を示している。図からも明らかなように、本実施例では、補正の前後において色再現領域は変更されずに、白色表示をWをW1へシフトすることができる。従って、本実施例では、γ補正法のように白系色以外のRGB単色のゆがみを生じさせることがない。
次に、本実施例の信号処理部の他の構成例を図9に示す。信号処理部30Aは、ディジタルRGB変換部110から出力されたR、G、B信号を一時格納するRレジスタ130、Gレジスタ132、Bレジスタ134と、これらレジスタに格納されたR、G、B信号が一致するか否かを判定する判定回路120と、一致すると判定されたときにR、G、B信号の少なくとも1つを補正する補正処理部130と、マルチプレクサ(MUX)140、142、144とを有する。
判定回路120は、R、G、B信号が一致すると判定したとき論理H、一致しないと判定したとき論理Lの判定信号Sを、補正処理部130とマルチプレクサ140、142、144にそれぞれ出力する。マルチプレクサ140は、Rレジスタ130のR信号と補正処理部130から出力されたRa信号を入力する入力部と、判定信号Sに基づき選択された入力を出力する出力部とを有する。同様に、マルチプレクサ142は、Gレジスタ132からのG信号とGa信号を入力し、判定信号Sに基づきいずれか選択した信号を出力し、マルチプレクサ144は、Bレジスタ134からのB信号とBa信号を入力し、判定信号Sに基づきいずれか選択した信号を出力する。
補正処理部130は、判定回路120からの判定信号Sに応答して、画像信号が白系色であるとき、R、G、B信号を上記補正方法に従い補正し、マルチプレクサ140、142、144は、補正された信号Ra、Ga、Baを駆動回路40へ出力する。他方、画像信号が白系色以外であるとき、補正処理部130は、R、G、B信号の補正処理を行わない。マルチプレクサ140、142、144は、判定信号Sに応じて、Rレジスタ130、Gレジスタ132、Bレジスタ134からのR、G、B信号を駆動回路40へ出力する。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
図1(a)は本発明の白色度調整方法を説明する図であり、図1(b)はγ補正による白色度調整方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図2に示す補正処理部の構成を示す図である。 図2に示す駆動回路の構成を示す図である。 R、G、B信号が一致する例を示す図である。 補正処理部の係数の設定例を説明する図である。 本実施例による液晶表示装置の動作を説明する図である。 図8(a)はγ補正法による色度図、図8(b)は本実施例による白色度調整を行ったときの色度図である。 本実施例の信号処理部の他の構成例を示す図である。
符号の説明
10:液晶表示装置 20:画像信号入力部
30:信号処理部 40:駆動回路
50:液晶ディスプレイ 100:アナログ/ディジタル変換部
110:ディジタルRGB変換部 120:判定回路
130:補正処理部

Claims (12)

  1. R、G、B信号を含む画像信号が入力されたとき、当該画像信号のR、G、B信号が一致するか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段によりR、G、B信号がすべて一致すると判定されたとき、白色度を調整するためにR、G、B信号の少なくとも1つを補正する補正手段と、
    前記補正手段により補正された画像信号に基づき液晶ディスプレイを駆動する駆動手段と、
    を有する液晶表示装置。
  2. 前記補正手段は、R、G、B信号の少なくとも1つを予め決められた係数に従い補正する、請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記補正手段は、R、G、B信号の少なくとも1つをR、G、B信号の階調に応じて補正する、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記補正手段は、階調に応じて係数の変化を規定したテーブルを含み、当該テーブルを参照してR、G、B信号の少なくとも1つを補正する、請求項2または3に記載の液晶表示装置。
  5. 前記補正手段は、R、G、B信号が一致しないと判定されたとき、入力された画像信号を補正することなく出力する、請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 前記液晶ディスプレイは、液晶と、液晶からの光を透過するR、G、Bのカラーフィルタを含み、前記液晶は、前記駆動手段からの画像信号によって駆動される、請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. 前記液晶ディスプレイは車室内に配置され、前記補正手段は、車室内の色調に合うように前記画像信号の白色度の調整を行う、請求項1ないし6いずれか1つに記載の液晶表示装置。
  8. 液晶と、液晶からの光を透過するR、G、Bのカラーフィルタを含み、画像信号に基づき液晶を駆動する液晶表示装置の白色度調整方法であって、
    R、G、B信号を含む画像信号を入力するステップと、
    入力された画像信号のR、G、B信号が一致するか否かを判定するステップと、
    R、G、B信号がすべて一致すると判定されたとき、白色度を調整するためにR、G、B信号の少なくとも1つを補正するステップと、
    補正された画像信号に基づき液晶を駆動するステップと、
    を有する白色度調整方法。
  9. 前記補正するステップは、R、G、B信号の少なくとも1つを予め決められた係数に従い補正する、請求項8に記載の白色度調整方法。
  10. 前記補正するステップは、R、G、B信号の少なくとも1つをR、G、B信号の階調に応じて補正する、請求項8または9に記載の白色度調整方法。
  11. 前記補正するステップは、階調に応じて係数の変化を規定したテーブルを含み、当該テーブルを参照してR、G、B信号の少なくとも1つを補正する、請求項9または10に記載の白色度調整方法。
  12. 白色度調整方法はさらに、R、G、B信号が一致しないと判定されたき、入力された画像信号を補正することなくそのまま出力するステップを有する、請求項8に記載の白色度調整方法。
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