JP2011065022A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル(表示部)2に設けられた複数の表示エリアと、バックライト装置(バックライト部)3に設定されるとともに、複数の表示エリアに対して、発光ダイオード(光源)の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアとを備えた液晶表示装置1において、入力された映像信号を用いて、バックライト装置3及び液晶パネル2の駆動制御を行う制御部を備え、制御部では、色信号補正部12が、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。
【選択図】図6
【解決手段】液晶パネル(表示部)2に設けられた複数の表示エリアと、バックライト装置(バックライト部)3に設定されるとともに、複数の表示エリアに対して、発光ダイオード(光源)の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアとを備えた液晶表示装置1において、入力された映像信号を用いて、バックライト装置3及び液晶パネル2の駆動制御を行う制御部を備え、制御部では、色信号補正部12が、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。
【選択図】図6
Description
本発明は、表示装置、特に液晶表示装置などの非発光型の表示装置に関する。
近年、例えば液晶表示装置は、在来のブラウン管に比べて薄型、軽量などの特長を有するフラットパネルディスプレイとして、液晶テレビ、モニター、携帯電話などに幅広く利用されている。このような液晶表示装置には、光を発光するバックライト装置と、バックライト装置に設けられた光源からの光に対しシャッターの役割を果たすことで所望画像を表示する液晶パネルとが含まれている。
また、上記のような従来の液晶表示装置には、例えば下記特許文献1に記載されているように、液晶パネルの表示面を48(=6×8)個の画像表示領域に分割し、かつ、バックライト装置の発光面を12(=3×4)個の照明領域に分割することが提案されている。また、この従来の液晶表示装置では、各照明領域に対して独立に輝度を制御するとともに、画像信号の階調を照明輝度に応じた階調に変換し、かつ、変換された階調を周囲の照明領域の輝度情報に基づいて補正することも提案されている。そして、この従来の液晶表示装置では、表示面に表示される画像において、黒情報及び白情報が多く含まれる場合にバックライト装置から発光される平面状の照明光全体をそれぞれ比較的暗く及び明るくする既存の液晶表示装置に比べて、表示のダイナミックレンジを拡大し、表示面に表示される画像に大きな輝度傾斜がある場合でも、高品位の画像表示を行えるとされていた。
また、従来の表示装置には、例えば下記特許文献2に記載されているように、表示画像に対して、画像データに基づいて予め決められた色の色領域の大きさを検出する手段を備え、当該色領域の大きさに応じて色領域の画像データを変換する手段を設けることが提案されている。そして、この従来の表示装置では、限られたダイナミックレンジの中でコントラスト感の高い画像を表示可能とされていた。
しかしながら、上記のような従来の表示装置では、表示画像によっては、画像データを適切に変換することができずに、表示品位を向上できないという問題点を生じることがあった。具体的にいえば、この従来の表示装置では、画像データから得られる平均輝度レベル(APL)を用いて、色領域の大きさを検出するとともに、その検出結果を基に対応する色の輝度が向上されるように、画像データを変換していた。ところが、この従来の表示装置では、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合に、当該画像において、青色系統の色の輝度が向上されずに、画像の表示品位もまた向上できないことがあった。
上記の課題を鑑み、本発明は、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、光源を有するバックライト部と、複数の画素を備えるとともに、前記バックライト部からの照明光を用いて、情報をカラー表示可能に構成された表示部を具備する表示装置であって、
前記表示部に設けられた複数の表示エリアと、
前記バックライト部に設定されるとともに、前記複数の表示エリアに対して、前記光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、
入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させることを特徴とするものである。
前記表示部に設けられた複数の表示エリアと、
前記バックライト部に設定されるとともに、前記複数の表示エリアに対して、前記光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、
入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させることを特徴とするものである。
上記のように構成された表示装置では、制御部が入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。これにより、上記従来例と異なり、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合でも、制御部は入力された映像信号に基づいて、その画像の輝度を適切に向上させることができる。この結果、上記従来例と異なり、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を構成することができる。
また、上記表示装置において、前記複数の画素には、赤色、緑色、及び青色の画素が含まれ、
前記制御部には、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる色信号補正部が設けられていることが好ましい。
前記制御部には、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる色信号補正部が設けられていることが好ましい。
この場合、色信号補正部が上記赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断するので、表示画像に関わらず、表示品位を確実に向上させることができる。
また、上記表示装置において、前記色信号補正部は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別してもよい。
この場合、色信号補正部が少なくとも上記平均輝度及びヒストグラムを用いているので、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断を精度よく行うことが可能となり、表示品位をより確実に向上させることができる。
また、上記表示装置において、前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記複数の各照明エリアでの前記複数の光源の各点灯駆動を制御する点灯制御部が設けられるとともに、
前記点灯制御部は、前記色信号補正部からの指示信号に従って、対応する照明エリアに含まれた光源の輝度が高くなるように、当該光源の点灯駆動を制御してもよい。
前記点灯制御部は、前記色信号補正部からの指示信号に従って、対応する照明エリアに含まれた光源の輝度が高くなるように、当該光源の点灯駆動を制御してもよい。
この場合、照明エリアの輝度を確実に向上させることができる。
また、上記表示装置において、前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記表示部の駆動制御を画素単位に行う表示制御部が設けられ、
前記表示制御部は、予め設定されたPSF(点広がり関数)のデータを用いて、前記点灯制御部からの前記照明エリア毎の輝度値を補正してもよい。
前記表示制御部は、予め設定されたPSF(点広がり関数)のデータを用いて、前記点灯制御部からの前記照明エリア毎の輝度値を補正してもよい。
この場合、表示制御部は上記表示部に表示される情報をより適切な輝度で表示させることができ、表示品位を容易に高めることができる。
また、上記表示装置において、前記光源には、赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードが用いられていることが好ましい。
この場合、優れた色再現性及び長寿命で、コンパクトな光源を容易に構成することができ、高性能で小型化された表示装置を容易に構成することができる。
本発明によれば、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
図1は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置を説明する図である。図において、本実施形態の液晶表示装置1には、図の上側が視認側(表示面側)として設置される表示部としての液晶パネル2と、液晶パネル2の非表示面側(図の下側)に配置されて、当該液晶パネル2を照明する照明光を発生するバックライト部としてのバックライト装置3とが設けられている。また、本実施形態では、筐体4の内部に、液晶パネル2及びバックライト装置3が透過型の液晶表示装置1として一体化された状態で収容されている。さらに、本実施形態の液晶表示装置1では、外部から入力された映像信号を用いて、液晶パネル2及びバックライト装置3の駆動制御をそれぞれ行う表示制御部及び点灯制御部が設けられている(詳細は後述。)。
液晶パネル2は、一対の透明基板2a、2bと、これらの透明基板2a、2bとの間に設けられた液晶層2c及びカラーフィルタ(CF)2dとを備えている。また、液晶パネル2には、複数の画素が設けられており、バックライト装置3からの照明光を用いて、フルカラー画像にて文字や画像などの情報を表示可能に構成されている。さらには、液晶パネル2では、後に詳述するように、複数の表示エリアが表示面に設定されている。
バックライト装置3は光学シート群5及び拡散板6と、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の三色の発光ダイオードを含んだLEDユニット8を実装したLED基板7とを備えている。光学シート群5には、例えば偏光シート7及びプリズム(集光)シート8が含まれており、これらの光学シートによって、バックライト装置3からの上記照明光の輝度上昇などが適宜行われて、液晶パネル2の表示性能を向上させるようになっている。
バックライト装置3では、複数のLED基板7がマトリクス状に設けられており、各LED基板7には複数個のLEDユニット8が設置されている。また、バックライト装置3では、液晶パネル2に設けられた複数の表示エリアに対して、光源としての上記発光ダイオードの光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアが上記照明光を発光する複数のLED基板7に設定されており、照明エリア単位に発光ダイオードを点灯駆動させるエリアアクティブバックライト駆動が行われるようになっている。
ここで、図2〜図4を参照して、本実施形態のLED基板7及びLEDユニット8について具体的に説明する。
図2は上記バックライト装置でのLED基板の配置例を示す平面図であり、図3は上記LED基板でのLEDユニットの配置例を示す平面図である。図4は、上記LEDユニットの具体的な構成例を説明する図である。
図2に例示するように、バックライト装置3には、2行、8列に設けられた合計16個のLED基板7(1)、7(2)、…、7(15)、7(16)(以下、"7"で総称する。)が設置されている。また、各LED基板7では、図3に例示するように、2行、16列、合計32個の領域に区画されており、各領域には、LEDユニット8が実装されている。また、32個の領域は、バックライト装置3に設定された上記照明エリアHa1、Ha2、…、Ha31、Ha32(以下、"Ha"で総称する。)をそれぞれ構成している。
尚、図3では、各照明エリアHaを明確に図示するために、同図に縦線及び横線にて互いに区切って示しているが、実際には、各照明エリアHaは境界線や仕切部材などによって互いに区切られていない。但し、例えばLED基板7上に仕切部材を設けて、各照明エリアHaを互いに区切った構成とすることもできる。
図4に例示するように、各照明エリアHaには、三角形の頂点位置に配置されたRGBの発光ダイオード8r、8g、8bを有する上記LEDユニット8が設けられている。また、この各照明エリアHaは、液晶パネル2の表示面に設定された上記表示エリアPaに対応するように設けられており、表示エリアPaに含まれる複数の画素Pに対して、LEDユニット8からの光を入射させるようになっている。なお、上記表示面には、例えば1920×1080画素が設けられており、1つの表示エリアPaには、4050個(=1920×1080÷512(=16×32))の画素が含まれている。
また、各発光ダイオード8r、8g、8bは光源を構成しており、これらの発光ダイオード8r、8g、8bは赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ対応する表示エリアPaに対して照射するようになっている。
尚、本実施形態のLEDユニット8の構成は図4に示したものに限定されるものではなく、例えば図5に例示するように、RGBの発光ダイオードでの発光効率を考慮して、1つの青色の発光ダイオード8bと、各々2個の赤色及び緑色の発光ダイオード8r1、8r2及び8g1、8g2とを有するLEDユニット8を使用することもできる。
また、上記の説明では、LED基板7を用いた場合について説明したが、例えば筐体4の内側表面上にLEDユニットを直接的に配置することによってLED基板7の設置を一体化して、より薄いバックライト装置とする。また、LED基板7やLEDユニット8の各設置数を適宜変更したり、1対1以外の比率で照明エリアHa及び表示エリアPaを設定したりすることもできる。
また、LEDユニット8の分割数は上記16×32個に限ることなく例えば10×20個であってもよい。
但し、発光ダイオードの個数が液晶パネル2の大きさに対し極端に少ない場合、表示面への光量不足や、LEDの特性ばらつき、隣のLEDユニットとの光学距離が広がることによる輝度分布のムラをLCDの補正演算でも防ぐことが出来なくなるため、例えば40〜70インチ程度の液晶パネル2に対しては、500個以上のLEDユニット8を配置することが好ましい。
次に、図6〜図8も参照して、本実施形態の液晶表示装置1の各部の駆動制御を行う、上記表示制御部及び点灯制御部について具体的に説明する。
図6は、上記液晶表示装置の要部構成を説明する図である。図7は、図6に示したデータ遅延処理部の具体的な構成を示すブロック図である。図8は、図6に示したバックライトデータ処理部の具体的な構成を示すブロック図である。
図6に示すように、液晶表示装置1には、外部から入力された映像信号を受け取り処理する映像信号入力部9と、所定のデータが予め格納されているLUT(Look-Up Table)10と、映像信号入力部9に接続されたRGB信号処理部11とが設けられている。また、液晶表示装置1には、RGB信号処理部11に順次接続された色信号補正部12、データ遅延処理部13、及びドライバ制御部14と、色信号補正部12とデータ遅延処理部13との間に接続されたバックライトデータ処理部15と、ドライバ制御部14に接続されたG(ゲート)ドライバ16及びS(ソース)ドライバ17とが設置されている。
そして、液晶表示装置1では、映像信号入力部9に入力された映像信号に応じて、ドライバ制御部14がGドライバ16及びSドライバ17に指示信号を出力することにより、液晶パネル2が画素単位に駆動され、かつ、バックライトデータ処理部15がバックライト装置3に指示信号を出力することにより、LEDユニット8の各発光ダイオード8r、8g、8bが点灯駆動するようになっている。
なお、液晶表示装置1では、映像信号入力部9と、LUT10と、RGB信号処理部11と、色信号補正部12と、データ遅延処理部13と、ドライバ制御部14と、バックライトデータ処理部15が、入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を構成している。
映像信号入力部9には、図示しないアンテナなどから表示画像での表示色を示す色信号、画素単位の輝度を輝度信号、及び同期信号などを含んだ複合映像信号が入力される。また、RGB信号処理部11では、映像信号入力部9からの複合映像信号に対して、クロマ処理、マトリクス変換処理などを施してRGBセパレート信号に変換し、RGB信号処理部11は、変換したRGBセパレート信号を色信号補正部12に出力する。すなわち、RGB信号処理部11は、入力された複合映像信号からRGBの各表示階調値を示す、RGBセパレート信号を得て、色信号補正部12に出力する。
色信号補正部12では、上記RGBセパレート信号に対し、液晶パネル2での色再現範囲や表示モードなどを基に定められている、所定の補正処理を施して、補正後の映像信号(R’G’B’セパレート信号)に変換するようになっている。具体的にいえば、色信号補正部12には、液晶表示装置1に設けられた光センサ(図示せず)から外光の強度(光量)の測定結果が入力されるようになっており、色信号補正部12は、その測定結果を用いて、液晶パネル2での外光の影響による色再現範囲の変化を計算し、外光の状態で最適な表示色になるよう色変換処理を行う。
また、色信号補正部12は、人肌等の特定色の色信号を読み取り、よりユーザが好ましいと感じる色へと信号値を補正したり、液晶表示装置1に付随するリモートコントローラなどから入力された表示モードに応じて、表示面全面の輝度を上げ下げしたりするよう構成されている。そして、色信号補正部12は、上記R’G’B’セパレート信号をLUT10のγデータを参照してγ処理(リニア化)を施した後フレーム(表示画像)単位でデータ遅延処理部13及びバックライトデータ処理部15に出力するようになっている。
さらに、色信号補正部12は、入力されたRGBセパレート信号(RGBの各表示階調値)に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別するように、構成されている。そして、色信号補正部12は、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、バックライトデータ処理部15に対して、指示信号を出力することによって、当該表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるようになっている(詳細は後述。)。
データ遅延処理部13は、液晶パネル2の動作タイミングとバックライト装置3の動作タイミングを合致させるために、液晶パネル2側に出力される指示信号のデータを遅延する処理部であり、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)を用いて、構成されている。
具体的にいえば、データ遅延処理部13には、図7に示すように、遅延処理部18と、LED画像輝度作成部19と、目標色補正演算部20と、映像輝度信号出力部21とが設けられている。遅延処理部18には、色信号補正部12からのR’G’B’セパレート信号(映像信号)が入力されており、この映像信号を所定時間、遅延して、上記データの遅延処理を実質的に行うようになっている。
LED画像輝度作成部19には、バックライトデータ処理部15からの各LEDユニット8の輝度信号が入力されるようになっている。この各LEDユニット8の輝度信号には、対応するLEDユニット8に含まれた各発光ダイオード8r、8g、8bの輝度値が指示されている。また、LED画像輝度作成部19は、入力された上記LEDユニット8の輝度信号に対して、PSF(Point Spread Function;点広がり関数)のデータをLUT10から取得する。そして、LED画像輝度作成部19は、指示されている各発光ダイオード8r、8g、8bの輝度値と、取得したPSFのデータとを用いて、PSFのデータを考慮したLED輝度値、すなわち全ての画素(例えば1920×1080画素)に対応する各発光ダイオード8r、8g、8bの階調信号データを計算して、目標色補正演算部20に出力する。
尚、上記PSFのデータは、各発光ダイオード8r、8g、8bからの光が、光学シート群5などを含む液晶パネル2を通して見える光の広がりを測定若しくは計算して求められた数値であり、予めLUT10内に格納されている。また、このPSFのデータを用いることにより、液晶パネル(表示部)2に表示される情報をより適切な輝度で表示させることができ、表示品位を高めることができる。さらに、LUT10には、γデータや発光ダイオード8r、8g、8bの階調特性データ(リニア特性)などが格納されている。
目標色補正演算部20は、上記カラーフィルタ2dの所定のCF特性を用いて、入力された映像信号を補正するようになっている。具体的にいえば、目標色補正演算部20には、遅延処理部18からのR’G’B’セパレート信号(映像信号)と、LED画像輝度作成部19からの階調信号データとが入力されるようになっている。そして、目標色補正演算部20では、各画素のR’G’B’セパレート信号(分子)を、当該画素に対応する発光ダイオード8r、8g、8bの階調信号データ(分母)で割り算することにより、LCD信号ドライバ側から出力すべきR”G”B”映像輝度信号を得るようになっている。
映像輝度信号出力部21は、目標色補正演算部20からの補正後のR”G”B”映像輝度信号に対して、LUT10からγデータ(階調に対する白色温度データ)を取得して、γ階調補正を行う。そして、映像輝度信号出力部21は、映像輝度信号をドライバ制御部14に出力する。
尚、本実施形態では、TV放送信号を考慮して映像信号入力部9から入った映像信号は逆γ処理をされて入力されていると仮定している。そのため、もし映像信号入力部9から入ったTVなどの映像信号がリニア階調で入力されていれば、本実施形態の中に記載されているγ処理の実施を省略することもできる。
ドライバ制御部14は、映像輝度信号出力部21からの映像輝度信号を使用して、G(ゲート)ドライバ16及びS(ソース)ドライバ17への各指示信号を生成して出力する。また、Gドライバ16及びSドライバ17には、液晶パネル2に設けられた複数のゲート線(図示せず)及び複数の信号線(図示せず)にそれぞれ接続されている。そして、Gドライバ16及びSドライバ17は、ドライバ制御部14からの指示信号に応じて、ゲート信号及びソース信号をゲート線及び信号線にそれぞれ出力することにより、液晶パネル2が画素単位に駆動されて、表示面に画像が表示される。
LED画像輝度作成部19、目標色補正演算部20、映像輝度信号出力部21、及びドライバ制御部14が、後述の点灯制御部(バックライトデータ処理部)からの照明エリア毎の輝度値を用いて、入力された映像信号を補正し、かつ、補正後の映像信号に基づき表示部(液晶パネル)の駆動制御を画素単位に行う表示制御部を構成している。
尚、上記の説明では、LED画像輝度作成部19、目標色補正演算部20、及び映像輝度信号出力部21をデータ遅延処理部13の内部に設置した場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば遅延処理部18を別個に設けるとともに、LED画像輝度作成部19、目標色補正演算部20、及び映像輝度信号出力部21とドライバ制御部14とを表示制御部として一体的に設けてもよい。
また、色信号補正部12には、図6に示したように、バックライトデータ処理部15が接続されており、R'G'B'セパレート信号(映像信号)がバックライトデータ処理部15に入力されるようになっている。
さらに、色信号補正部12では、上述したように、RGB信号処理部11からのRGBセパレート信号(RGBの各表示階調値)に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別する表示画像の判別処理を行うようになっている。そして、色信号補正部12は、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、バックライトデータ処理部15に対して、その表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させることを指示する指示信号を出力する。これにより、バックライトデータ処理部15は、上記判別処理で判別された表示画像に対応する照明エリアにおいて、その照明エリアに含まれたLEDユニット(光源)8の輝度が高くなるように、当該LEDユニット8の点灯駆動が行われて、当該照明エリアの輝度を確実に向上させることができるようになっている。
また、バックライトデータ処理部15には、例えばASICが用いられており、バックライトデータ処理部15は、入力された映像信号を用いて、複数の各照明エリアHaから対応する表示エリアPaに入射される光の輝度値を、上記光源(発光ダイオード)毎に決定して、バックライト装置3の駆動制御を行う点灯制御部を構成している。
つまり、バックライトデータ処理部15は、入力された映像信号に対して、LUT10を参照して、各発光ダイオード8r、8g、8bのPWM信号値をLED基板7に出力するように構成されている。そして、本実施形態では、この点灯制御部と上記表示制御部とにより、冷陰極蛍光管などの放電管を有するバックライト装置を用いた液晶表示装置に比べて、高画質で、消費電力の少ないエリアアクティブ駆動対応の液晶表示装置1を構成できるようになっている。
具体的にいえば、バックライトデータ処理部15には、図8に示すように、色信号補正部12に順次接続された画像輝度抽出部22、LED出力データ演算部23、及びLED(PWM)出力部24が設けられている。
画像輝度抽出部22では、R’G’B’画像信号に基づき、例えば各表示エリアPaでの表示画像のRGBの色毎の輝度最大値を抽出する。つまり、画像輝度抽出部22は、R’G’B’画像信号から、各照明エリアHaに対応する表示エリアPaでのR’G’B’輝度信号の最大値を抽出して、対応する照明エリアHaでの発光ダイオード8r、8g、8bの輝度値の基準指示値としてLED出力データ演算部23に出力する。
尚、上記の説明以外に、画像輝度抽出部22がR’G’B’画像信号を基に、表示エリアPa毎に、対応する照明エリアHaでのRGBの各色の輝度平均値を計算して、当該照明エリアでの発光ダイオード8r、8g、8bの輝度値の基準指示値とすることもできる。さらには、画像輝度抽出部22は、輝度最大値及び輝度平均値の双方を混合平均化し、上記基準指示値としてLED出力データ演算部23に出力することもできる。但し、上記のように、輝度最大値を基準指示値として用いる場合の方が、表示画像にピーク輝度を持たせ易くすることができる点で好ましい。
また、外部から入力された映像にノイズが含まれている場合、表示エリアPaのR’G’B’輝度信号の最大値を抽出する際に、ノイズ信号(例えば最大の輝度信号値)を拾ってしまい、正確な輝度信号の最大値を抽出できない。そのため、ノイズ信号の除去(緩和)方法として、例えば表示エリアPa内の画素を20画素毎に分割し、それぞれ平均化させた値の最大値を、上記表示エリアPaでのR’G’B’輝度信号の最大値とすることもできる。
LED出力データ演算部23は、画像輝度抽出部22からの照明エリアHa毎のR’G’B’輝度信号の最大値(輝度最大値)に基づいて、対応するLEDユニット8の発光ダイオード8r、8g、8bの輝度信号を求めるとともに、求めた発光ダイオード8r、8g、8bの輝度信号に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。
また、LED出力データ演算部23は、LED(PWM)出力部24及びデータ遅延処理部13に対して、所定の補正処理後の各LEDユニット8の輝度信号を出力する。
LED(PWM)出力部24は、LED出力データ演算部23からの各LEDユニット8の輝度信号と、LUT10からのPWM制御データとを用いて、対応するLEDユニット8の各発光ダイオード8r、8g、8bを駆動させるPWM信号を生成して、対応するLED基板7に出力する。これにより、LED基板7では、PWM信号に応じて、各発光ダイオード8r、8g、8bが発光される。
また、LED(PWM)出力部24は、色信号補正部12からバックライトデータ処理部15に対して、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させることを指示する指示信号が入力されている場合、LED(PWM)出力部24は、対応する照明エリアに含まれたLEDユニット8の各発光ダイオード8r、8g、8bへのPWM信号を生成する際に、これらの発光ダイオード8r、8g、8bからの各色光の輝度が所定の上昇率(例えば、30%)で大きくなるように、当該PWM信号を生成する。
尚、上記の説明では、PWM信号を用いたPWM調光によって各発光ダイオード8r、8g、8bを駆動する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば電流調光(ここではLED電流値を入力階調信号によって変動させることによる階調制御方式をいう)を用いて各発光ダイオード8r、8g、8bを駆動してもよい。
但し、上記のように、PWM調光を用いる場合の方が、電流調光を使用する場合よりも好ましい。すなわち、LEDの色温度は、動作電流に依存するという特性があり、所望の輝度を得ながら、忠実な色再現を維持するには、PWM信号を使ってLEDを駆動し、色の変化を抑えることが必要となるからである。
また、上記の説明以外に、LED(PWM)出力部24に液晶表示装置1に設けられた温度センサやタイマーなどのセンサ手段の検出結果を用いて、LED出力データ演算部23からの輝度信号を補正する構成を設けてもよい。つまり、LED(PWM)出力部24が、温度センサの検出結果を使用して、周囲温度の変化による各発光ダイオード8r、8g、8bの発光効率の変化を是正したり、タイマーからの点灯時間の計測結果を用いて、経年変化による各発光ダイオード8r、8g、8bの発光効率の変化や色変化などを是正したりする機能を追加した構成でもよい。
以下、図9を参照して、本実施形態の液晶表示装置1の動作について説明する。尚、以下の説明では、色信号補正部12での表示画像の判別処理について主に説明する。
図9は、図6に示した色信号補正部での具体的な動作例を示すフローチャートである。
図9のステップS1に示すように、色信号補正部12では、入力された1フレームの映像信号に基づき、全ての表示エリア(すなわち、液晶パネル2の表示面全面)において、未確認の画像があるか否かについて判別する。そして、色信号補正部12は、未確認の画像がないことを判別したときには、後述のステップS6に進む。
一方、ステップS1で未確認の画像があることを判別したときには、色信号補正部12は、その画像が最小分割サイズをオーバーしているか否かについて判別し、最小分割サイズをオーバーしていることを判別したときには、ステップS1に戻る。
一方、画像が最小分割サイズをオーバーしていないことを判別したときには、色信号補正部12は、その画像を画像Aと画像Bとに2分割する(ステップS3)。
続いて、色信号補正部12は、分割した画像A、Bの特性比較を行い、これらの画像A、Bが互いに類似しているか否かについて判別する(ステップS4)。具体的にいえば、色信号補正部12は、画像A、Bにおいて、その入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、当該画像A、Bが互いに類似または相違しているかどうかについて判断する。つまり、色信号補正部12は、画像A、Bの平均輝度が所定の範囲内にあり、かつ、画像A、Bのヒストグラム(RGBの各輝度分布)が所定の範囲内にあるときに、画像A、Bは互いに類似していると判断し、これ以外のときでは画像A、Bは相違していると判断する。そして、画像A、Bが相違していると判断したときは、ステップS2に戻る。
一方、画像A、Bは互いに類似していると判断したときは、色信号補正部12は、画像A、Bを分割前の画像に戻して、そのデータを図示しないメモリに一時保管させて(ステップS5)、ステップS1に戻る。
また、上記ステップS1において、未確認の画像がないことを判別したときには、色信号補正部12は、ステップS5にてメモリに一時保管した画像の特性を順次比較する(ステップS6)。すなわち、色信号補正部12は、一時保管している画像の少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、相互比較を行い、全ての比較が終了すれば、色信号補正部12は、表示画像の判別処理を終了する。
一方、ステップS7において、全ての比較が終了していなければ、色信号補正部12は、比較対象の画像が隣同士か否かについて判別し(ステップS8)、隣同士でなければステップS7に戻る。
一方、比較対象の画像が隣同士であることを判別すると、色信号補正部12は、ステップS4と同様に、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、これらの画像が互いに類似しているか否かについて判別し(ステップS9)、類似していなければステップS7に戻る。
一方、比較対象の画像が互いに類似していることを判別すると、色信号補正部12は、これらの比較対象の画像を結合する(ステップS10)。さらに、色信号補正部12は、結合した画像の明るさ及び領域の大きさに基づいて、対応する照明エリアでの輝度を変更する(ステップS11)。
具体的にいえば、色信号補正部12は、結合した画像の明るさが所定の明るさ以上で、かつ、その画像の領域の面積が所定の面積以下かどうかについて判別する。そして、色信号補正部12は、結合した画像の明るさが所定の明るさ未満であるとき、及びその結合した画像の面積が所定の面積を超えるときの少なくとも一方であるときには、その画像に対応した照明エリアでの輝度を変更しない。
一方、結合した画像の明るさが所定の明るさ以上で、かつ、その結合した画像の領域の面積が所定の面積以下であることを判別すると、色信号補正部12は、その画像に対応した照明エリアでの輝度を向上させることを指示する指示信号をバックライトデータ処理部15に出力する。これにより、その画像に対応する照明エリアにおいて、その照明エリアに含まれたLEDユニット(光源)8の輝度が高くなるように、当該LEDユニット8の点灯駆動が行われる。
以上のように構成された本実施形態では、色信号補正部(制御部)12が入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合でも、色信号補正部12は入力された映像信号に基づいて、その画像の輝度を適切に向上させることができる。この結果、本実施形態では、上記従来例と異なり、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる液晶表示装置1を構成することができる。
また、本実施形態では、図9に示したように、色信号補正部12は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別している。この結果、本実施形態では、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断を精度よく行うことが可能となり、表示品位をより確実に向上させることができる。さらに、輝度を持つ表示画像が画面の中である程度の大きさを持つものは、その輝度を向上させても、画面全体で見た場合、輝度の向上感は少ない。本実施形態では、面積によって輝度の向上の判断を行うことができるので、面積の大きいものに関しては輝度を変えず、無駄に電力を消費することを防ぐことができる。
尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、上記の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明のバックライト装置はこれに限定されるものではなく、光源の光を利用して、画像、文字などの情報を表示する非発光型の表示部を備えた各種表示装置に適用することができる。具体的には、半透過型の液晶表示装置、あるいは上記液晶パネルをライトバルブに用いたリアプロジェクションなどの投写型表示装置に本発明の表示装置を好適に用いることができる。
また、上記の説明では、色信号補正部が入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる構成について説明したが、本発明の表示装置は、表示部に設けられた複数の表示エリアと、バックライト部に設定されるとともに、複数の表示エリアに対して、光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、入力された映像信号を用いて、バックライト部及び表示部の駆動制御を行う制御部を備え、制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させるものであれば、何等限定されるものではなく、例えば色信号補正部とは別個に設けられた判断部によって、対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断させてもよい。
また、上記の説明では、直下型のバックライト装置を構成した場合について説明したが、本発明のバックライト装置(バックライト部)はこれに限定されるものでなく、例えばエッジライト型や照明エリア毎に光源からの光を導く導光板を備えたタンデム型の他の形式のバックライト装置を構成することもできる。
また、上記の説明では、光源にRGBの発光ダイオードを用いた場合について説明したが、本発明は複数の色からなるカラーフィルタの色に対応した色の光を発光する複数の光源を用いたものであればよく、有機EL(Electronic Luminescence)などの他の発光素子やPDP(Plasma Display Panel)等の他の点光源や放電管などを使用することもできる。また、点光源や放電管を混在させたハイブリッドな光源を用いることもできる。
但し、上記のように、赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードを使用する場合の方が、色再現性やコスト力に優れるとともに、長寿命でコンパクトな光源を容易に構成可能となって、高性能で小型化されたバックライト装置を容易に構成することができる点で好ましい。さらに、色再現性に優れたバックライト装置を容易に構成することができる点でも好ましい。
本発明は、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置に対して有用である。
1 液晶表示装置(表示装置)
2 液晶パネル(表示部)
3 バックライト装置(バックライト部)
8 LEDユニット(光源)
8r、8r1、8r2 赤色の発光ダイオード(光源)
8g、8g1、8g2 緑色の発光ダイオード(光源)
8b 青色の発光ダイオード(光源)
9 映像信号入力部(制御部)
10 LUT(制御部)
11 RGB信号処理部(制御部)
12 色信号補正部(制御部)
13 データ遅延処理部(制御部、表示制御部)
14 ドライバ制御部(制御部、表示制御部)
15 バックライトデータ処理部(制御部、点灯制御部)
18 遅延処理部(制御部、表示制御部)
19 LED画像輝度作成部(制御部、表示制御部)
20 目標色補正演算部(制御部、表示制御部)
21 映像輝度信号出力部(制御部、表示制御部)
22 画像輝度抽出部(制御部、点灯制御部)
23 LED出力データ演算部(制御部、点灯制御部)
24 LED(PWM)出力部(制御部、点灯制御部)
Ha、Ha1〜Ha32 照明エリア
Pa 表示エリア
P 画素
2 液晶パネル(表示部)
3 バックライト装置(バックライト部)
8 LEDユニット(光源)
8r、8r1、8r2 赤色の発光ダイオード(光源)
8g、8g1、8g2 緑色の発光ダイオード(光源)
8b 青色の発光ダイオード(光源)
9 映像信号入力部(制御部)
10 LUT(制御部)
11 RGB信号処理部(制御部)
12 色信号補正部(制御部)
13 データ遅延処理部(制御部、表示制御部)
14 ドライバ制御部(制御部、表示制御部)
15 バックライトデータ処理部(制御部、点灯制御部)
18 遅延処理部(制御部、表示制御部)
19 LED画像輝度作成部(制御部、表示制御部)
20 目標色補正演算部(制御部、表示制御部)
21 映像輝度信号出力部(制御部、表示制御部)
22 画像輝度抽出部(制御部、点灯制御部)
23 LED出力データ演算部(制御部、点灯制御部)
24 LED(PWM)出力部(制御部、点灯制御部)
Ha、Ha1〜Ha32 照明エリア
Pa 表示エリア
P 画素
Claims (6)
- 光源を有するバックライト部と、複数の画素を備えるとともに、前記バックライト部からの照明光を用いて、情報をカラー表示可能に構成された表示部を具備する表示装置であって、
前記表示部に設けられた複数の表示エリアと、
前記バックライト部に設定されるとともに、前記複数の表示エリアに対して、前記光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、
入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記複数の画素には、赤色、緑色、及び青色の画素が含まれ、
前記制御部には、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる色信号補正部が設けられている請求項1に記載の表示装置。 - 前記色信号補正部は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別する請求項2に記載の表示装置。
- 前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記複数の各照明エリアでの前記複数の光源の各点灯駆動を制御する点灯制御部が設けられるとともに、
前記点灯制御部は、前記色信号補正部からの指示信号に従って、対応する照明エリアに含まれた光源の輝度が高くなるように、当該光源の点灯駆動を制御する請求項2または3に記載の表示装置。 - 前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記表示部の駆動制御を画素単位に行う表示制御部が設けられ、
前記表示制御部は、予め設定されたPSF(点広がり関数)のデータを用いて、前記点灯制御部からの前記照明エリア毎の輝度値を補正する請求項4に記載の表示装置。 - 前記光源には、赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードが用いられている請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009216915A JP2011065022A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009216915A JP2011065022A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011065022A true JP2011065022A (ja) | 2011-03-31 |
Family
ID=43951308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009216915A Withdrawn JP2011065022A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2011065022A (ja) |
-
2009
- 2009-09-18 JP JP2009216915A patent/JP2011065022A/ja not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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