JP2011164464A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】RGBYやRGBWなどの多原色表示に対応した表示装置において、R,G,Bなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させる。
【解決手段】表示装置は、4色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネル(カラーフィルタ7及び液晶パネル本体8)と、表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源9と、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色(R,G,Bなど)を持つ原色画素を検出する映像処理回路3と、映像処理回路3により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、フレーム又はブロックに対して、バックライト光源9の輝度を高く制御する光源制御回路5とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】表示装置は、4色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネル(カラーフィルタ7及び液晶パネル本体8)と、表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源9と、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色(R,G,Bなど)を持つ原色画素を検出する映像処理回路3と、映像処理回路3により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、フレーム又はブロックに対して、バックライト光源9の輝度を高く制御する光源制御回路5とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置に関し、より詳細には、RGBYやRGBWなどの多原色表示に対応した表示装置に関する。
従来、情報や映像を表示する表示手段として、画素(ピクセル)により画像を形成する各種のディスプレイが製品化されている。例えば、1つの画素が赤(R)、緑(G)、及び青(B)からなる3原色のサブピクセル(副画素)によって構成され、これによりカラー表示するものが一般的である。これらサブピクセルの実現には通常カラーフィルタが用いられる。このようなカラー表示の技術において、近年では表示品位を向上するために色再現範囲を拡大することが検討されている。
これに対して、3原色以外の新たな色を用いて原色数を4原色以上に増加させることにより、色度図上の領域を拡大したり(有彩色の場合)、輝度効率を向上させる(白の場合)ことができる所謂多原色ディスプレイが開発されている。例えば、特許文献1には、適正な輝度の画像を表示できるRGBW型液晶表示装置が記載されている。これによれば、液晶パネルの輝度を定めるに際し、所定の演算の下、白(W)に対応する透明フィルタ部の画素の輝度を独立して適正に制御することにより、液晶パネルから出力される画像の輝度を向上させるようにしている。
しかしながら、上記特許文献1に記載のRGBW型液晶表示装置によれば、RGBの3原色にWを追加することで、白輝度を上げることはできるが、RGB型液晶表示装置と比較すると、サブピクセル当りの輝度が減少するため、RGB3原色の輝度が低下してしまう。この多原色ディスプレイの輝度低下の問題について以下に説明する。
多原色ディスプレイにおける輝度低下の原因は、大きく2種類あり、第1に、開口率の低下、すなわち、原色数が増えると、1サブピクセル当たりの面積が小さくなるため、その分サブピクセル当りの輝度が低下する。この場合、各原色のサブピクセルに対して電流を多く流せば、輝度を向上させることができる。また、第2に、ホワイトバランスの変化、すなわち、原色数が増えると、1原色当りの白に対する寄与率が小さくなるため、その分サブピクセル当りの輝度が低下する。
例えば、RGB3色系の場合、最大白輝度を100とすると、各原色の輝度は、例えば、R:20、G:70、B:10(R+G+B=100)となる。一方、RGBW4色系の場合、最大白輝度を100とすると、例えば、R:10、G:35、B:5、W:50(R+G+B+W=100)となり、各原色の白に対する比率が下がるため、原色が暗くなる。また、混合色の色も映像信号で意図している色と異なることになる。つまり、白と原色のバランスが変化し、サブピクセル当りの輝度が低下する。
図7は、RGB型液晶表示装置とRGBY型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。本例は、説明の便宜上、CIE(国際照明委員会)で規定されているu′v′の色度座標に、L*a*b*色空間を合わせたもので、縦軸にL*(輝度)、横軸にu′(色度座標)として示したものである。なお、横軸のu′は、u′v′平面のうち、ディスプレイ色域のRGを左右に取ったもので、説明の便宜上、u′としている。図7(A)はRGB型液晶表示装置のL*-u′v′の関係を示し、図7(B)はRGBY型液晶表示装置のL*-u′v′の関係を示す。図7(A),(B)に示す色空間の両端はRとGであり、このRとGの輝度を比較すると、RGB型液晶表示装置と比べてRGBY型液晶表示装置のほうが低いことがわかる。
また、図8は、RGB型液晶表示装置とRGBW型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。図8(A)はRGB型液晶表示装置のL*-u′v′の関係を示し、図8(B)はRGBW型液晶表示装置のL*-u′v′の関係を示す。上記の図7の例と同様であるが、図8(A),(B)に示す色空間の両端はRとGであり、このRとGの輝度を比較すると、RGB型液晶表示装置と比べてRGBW型液晶表示装置のほうが低いことがわかる。
このように、多原色ディスプレイにおいては、前述の第2の原因により、R,G,Bなどの高彩度の原色(特にR,G)で十分な輝度が得られないため、これら高彩度の原色が含まれる映像の表示品位を劣化させてしまうという問題があった。
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、RGBYやRGBWなどの多原色表示に対応した表示装置において、R,G,Bなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させること、を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、4色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネルと、該表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源とを備えた表示装置であって、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段と、該原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備えたことを特徴としたものである。
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴としたものである。
第3の技術手段は、第1の技術手段において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴としたものである。
第4の技術手段は、第1の技術手段において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴としたものである。
第5の技術手段は、第1〜第4のいずれか1の技術手段において、前記原色画素検出手段は、前記入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、前記所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、該指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出し、該算出結果に基づいて、前記一定以上の彩度を持つ原色画素を検出することを特徴としたものである。
第6の技術手段は、第1〜第5のいずれか1の技術手段において、前記バックライト光源の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、該フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるゲイン制御手段を備えたことを特徴としたものである。
第7の技術手段は、第1〜第6のいずれか1の技術手段において、前記バックライト光源は、LEDであることを特徴としたものである。
第8の技術手段は、第1〜第7のいずれか1の技術手段において、前記所定の原色は、赤,緑,青のいずれか1以上であることを特徴としたものである。
本発明によれば、多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号からR,G,Bなどの高彩度の原色を検出し、これら高彩度の原色が含まれる映像の場合のみ、バックライト輝度を上げることにより、映像の輝度を確保し表示品位を向上させることができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の表示装置に係る好適な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。本例では表示装置としてRGBW型液晶表示装置を代表例として説明するが、RGBY型などの他の多原色対応のディスプレイであっても基本的な構成は同様である。この液晶表示装置は、大きく分けて、駆動制御回路1、入力部2、映像処理回路3、制御部4、光源制御回路5、及び表示部6で構成される。表示部6はアクティブマトリクス型のカラー表示パネルを備え、駆動制御回路1は表示部6を駆動するための駆動信号を生成する。
入力部2は、デジタル放送信号などの映像信号を入力するためのインターフェイスである。以下ではこの入力部2から入力される映像信号を入力映像信号という。映像処理回路3は、入力部2からの入力映像信号に対して各種の信号処理を実行する回路である。制御部4は、液晶表示装置の動作を制御するCPUやメモリなどで構成される。光源制御回路5は、制御部4からの制御指令に従って、表示部6を構成するバックライト光源に供給する電力を制御してバックライト光源の輝度を調整する。
表示部6は、カラーフィルタ7と、液晶パネル本体8と、バックライト光源9とで構成される。液晶パネル本体8は、後述の図3に示すように、複数のデータ信号線Lsと複数のデータ信号線Lsに交差する複数の走査信号線Lgとが形成されている。この液晶パネル本体8とカラーフィルタ7とにより、マトリクス状に配置された複数の画素形成部を含むカラー液晶パネルが構成される。バックライト光源9は、例えば、LED(Light Emitting Diode)や冷陰極線管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)などが考えられるが、後述するブロック単位での制御ではLEDを用いることが望ましい。
図2は、表示部6の構成例を模式的に示した図である。表示部6における各画素形成部62は、赤(R)、緑(G)、青(B)、白(W)にそれぞれ対応するR副画素形成部61、G副画素形成部61、B副画素形成部61、及びW副画素形成部61からなり、この表示部6によって表示されるカラー画像の各画素は、赤、緑、青、白にそれぞれ対応するR副画素、G副画素、B副画素、W副画素からなる。なお、この副画素とサブピクセルとは同義であるものとする。
図3は、図2に示した各副画素形成部の構成例を示す図である。図3(A)は表示部6における1つの副画素形成部61の電気的構成を示す図で、図3(B)は副画素形成部61の電気的構成を示す等価回路図である。図2,図3に示すように、各画素形成部62は、カラー画像の表示のための原色数に等しい個数の副画素形成部61から構成されており、各副画素形成部61は、複数のデータ信号線Lsと複数の走査信号線Lgとの交差点に対応して設けられている。また、各走査信号線Lgに平行に配置された補助容量線Lcsが設けられると共に、全ての副画素形成部61に共通する共通電極Ecomが設けられている。
図3において、各副画素形成部61は、それに対応する交差点を通過する走査信号線Lgにゲート端子が接続されると共に、この交差点を通過するデータ信号線Lsにソース端子が接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)61aと、このTFT61aのドレイン端子に接続された画素電極61bと、この画素電極61bとの間に補助容量Ccsが形成されるように配置された補助電極61cとを含む。また、各副画素形成部61は、全ての副画素形成部61に共通に設けられた共通電極Ecomと、全ての副画素形成部61に共通に設けられた画素電極61bと共通電極Ecomとの間に挟持された電気光学素子としての液晶層とを含み、画素電極61bと共通電極Ecomとそれらにより挟持された液晶層とによって液晶容量Clcが形成されている。
駆動制御回路1は、表示制御回路11と、データ信号線駆動回路13と、走査信号線駆動回路14とを備えている。表示制御回路11は、映像処理回路3からデータ信号DAT(Ri,Gi,Bi)と、図示しないタイミングコントローラからタイミング制御信号TSを受け取り、デジタル映像信号DV(Ro,Go,Bo,Wo)、データスタートパルス信号SSP、データクロック信号SCK,ラッチストロープ信号LS、ゲートスタートパルス信号GSP、及びゲートクロック信号GCK等を出力する。
図2に示すように、表示部6の各画素形成部61が、赤、緑、青、白にそれぞれ対応するR副画素形成部、G副画素形成部、B副画素形成部、W副画素形成部からなり、データ信号DATは、赤、緑、青の3原色にそれぞれ対応する3つの原色信号(Ri,Gi,Bi)からなる。表示制御回路11は、RGBの3原色に対応した入力原色信号(Ri,Gi,Bi)を、RGBWの4原色に対応した出力原色信号(Ro,Go,Bo,Wo)に変換する変換回路12を備える。デジタル映像信号DVは、変換回路12から出力される出力原色信号(Ro,Go,Bo,Wo)であり、これにより表示部6に表示すべきカラー画像を表示する。
また、上記のデータスタートパルス信号SSP、データクロック信号SCK、ラッチストローブ信号LS、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCK等は、表示部6に画像を表示するタイミングを制御するためのタイミング信号である。
データ信号線駆動回路13は、表示制御回路11から出力されたデジタル画像信号DV(Ro,Go,Bo,Wo)、データスタートパルス信号SSP、データクロック信号SCK、およびラッチストローブ信号LSを受け取り、表示部6内の各副画素形成部61における画素容量(Clc+Ccs)を充電するためにデータ信号電圧Vsを駆動信号として各データ信号線Lsに印加する。このとき、データ信号線駆動回路13では、データクロック信号SCKのパルスが発生するタイミングで、各データ信号線Lsに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号DVが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号LSのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号DVがアナログ電圧に変換され、データ信号電圧Vsとして表示部6における全てのデータ信号線Lsに一斉に印加される。
ここで、データ信号線駆動回路13は、デジタル映像信号DVを構成する原色信号Ro,Go,Bo,Woに応じたアナログ電圧をデータ信号電圧Vsとして生成し、R副画素形成部61に接続されるデータ信号線Lsには赤の原色信号Roに応じたデータ信号電圧Vsを印加し、G副画素形成部61に接続されるデータ信号線Lsには緑の原色信号Goに応じたデータ信号電圧Vsを印加し、B副画素形成部61に接続されるデータ信号線Lsには青の原色信号Boに応じたデータ信号電圧Vsを印加し、W副画素形成部61に接続されるデータ信号線Lsには白の原色信号Woに応じたデータ信号電圧Vsを印加する。
走査信号線駆動回路14は、表示制御回路11から出力されたゲートスタートパルス信号GSPとゲートクロック信号GCKとに基づいて、表示部6における走査信号線Lgにアクティブな走査信号(TFT61aをオンさせる走査信号電圧Vg)を順次印加する。
駆動制御回路1は、図示しない補助電極駆動回路および共通電極駆動回路をも含んでいる。補助電極駆動回路から各補助容量線Lcsに所定の補助電極電圧Vcsが印加され、共通電極駆動回路から共通電極Ecomに所定の共通電圧Vcomが印加される。なお、補助電極電圧Vcsと共通電圧Vcomとを同一の電圧とし、補助電極駆動回路と共通電極駆動回路を共通化してもよい。
以上のようにして表示部6において、データ信号線Lsにはデータ信号電圧Vsが、走査信号線Lgには走査信号電圧Vgが、共通電極Ecomには共通電圧Vcomが、補助容量線Lcsには補助電極電圧Vcsがそれぞれ印加される。これにより、各副画素形成部61の画素容量には、デジタル映像信号DVに応じた電圧が保持されて液晶層に印加され、その結果、デジタル映像信号DVの表すカラー画像が表示部6に表示される。
なお、このとき、各R副画素形成部61は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて赤色光の透過量を制御し、各G副画素形成部61は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて緑色光の透過量を制御し、各B副画素形成部61は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて青色光の透過量を制御し、各W副画素形成部61は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて白色光の透過量を制御する。
本発明の主たる特徴部分は、RGBYやRGBWなどの多原色表示に対応した液晶表示装置において、R,G,Bなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させることにある。このための構成として、液晶表示装置は、4色以上の原色で構成されるサブピクセル(副画素)を含む画素により映像を表示する表示パネルと、表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源9とを備える。この表示パネルは、カラーフィルタ7及び液晶パネル本体8からなるカラー液晶パネルに相当する。
また、液晶表示装置は、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段に相当する映像処理回路3と、映像処理回路3で原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、そのフレーム又はブロックに対して、バックライト光源9の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備える。この光源輝度制御手段は、制御部4及び光源制御回路5により構成される。
以下の説明では、入力映像信号のフレーム単位でバックライト光源9の輝度を制御する場合を例示して説明するが、ブロック単位であっても同様のバックライト光源9の輝度制御が可能である。なお、ブロック単位でバックライト光源9の輝度を制御する場合には光源としてLEDを用いることが望ましい。
映像処理回路3は、入力映像信号のフレームから、所定の原色として、例えば、赤,緑,青のいずれか1以上の原色を持つ原色画素を検出し、この検出結果を制御部4に出力する。そして制御部4は、映像処理回路3で原色画素を検出したフレームの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素(すなわち、高彩度の原色画素)が含まれるか否かを判定する。入力映像信号の各画素の色相、彩度、及び輝度は、例えば、入力映像信号のYCbCr信号のままで求めてもよいし、あるいは、入力映像信号のYCbCr信号が持つ値(0〜255)をRGB信号に変換し、さらに、変換後のRGB信号を周知の変換式を用いてu′v′色度座標に変換することで求めることもできる。また、一定以上の彩度の判定に使用する基準値は予め設定しておき、制御部4のメモリに格納しておけばよい。
そして制御部4は、上記の判定の結果、フレームの中に高彩度の原色画素が含まれると判定した場合、光源制御回路5に制御指令を出力し、バックライト光源9の輝度が高くなるように制御する。一方、フレームの中に高彩度の原色画素が含まれないと判定した場合、バックライト光源9の輝度は現在輝度のまま維持される。ここで、バックライト光源9の輝度をどの程度高く調整するかは特に限定するものではないが、例えば、ユーザによる設定により、現在のバックライト輝度より所定割合上げるなど、予め輝度調整量を設定しておくことが考えられる。この所定割合は、例えば、放送信号の意図するR原色輝度を実現するためには、RGBYで60%アップ程度、RGBWで2倍程度となる。また、RGBYの主観評価結果から、それなりの見た目を実現するためには、彩度の比較的低い画像なら5%アップ程度、高彩度の部分を含む画像なら30%アップ程度で、画像品位を高めることができる。
そして光源制御回路5は、制御部4からの制御指令に基づいて、バックライト光源9の輝度を決定し、決定した輝度に応じてバックライト光源9に供給する電力の制御値(例えば、PWM制御におけるデュティ比)を決定する。そして、光源制御回路5は、決定した制御値に応じた電力をバックライト光源9に供給し、バックライト光源9の輝度が高くなるように制御する。このようにしてバックライト光源9の輝度を制御することで、RGBW型液晶表示装置における原色輝度の低下を補償し、映像の輝度を確保し表示品位を向上させることができる。
ここで、上記の方法によれば、入力映像信号のフレームから、例えば、高彩度のR,Gを持つ原色画素が検出された場合には常にバックライト光源9の輝度が高く制御されるが、通常の放送信号では無彩色付近が多く、高彩色が比較的少ないため、このような制御でもバックライト光源9による消費電力が極端に増大することはないと考えられる。しかしながら、液晶表示装置における消費電力を低減することを目的として、映像処理回路3で原色画素を検出したフレームの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合、または、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が含まれる場合、または、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、バックライト光源9の輝度を高く制御するようにしてもよい。
すなわち、高彩度の原色画素であっても数が少ない場合、または、高彩度の原色画素であっても輝度が低い(暗い)原色画素の場合、または、高彩度且つ高輝度の原色画素であっても数が少ない場合には、バックライト光源9の輝度を高くする制御は行わない。このようにバックライト光源9の輝度を制御することにより液晶表示装置における消費電力を低減することができるため、表示品位を向上させつつ省エネを図ることが可能となる。
なお、上記例の映像処理回路3は、入力映像信号のフレーム毎に原色画素を検出していたが、図4に示すように入力映像信号を複数のブロックに分割し、ブロック毎に原色画素を検出してもよい。この場合、制御部4は、映像処理回路3により原色画素を検出したブロックの中に、一定以上の彩度を持つ高彩度の原色画素が含まれる場合に、そのブロックに対して、バックライト光源9の輝度を高く制御することができる。図4において、B1は高彩度の原色画素が含まれるブロックを示すが、このブロックB1に対してバックライト光源9の輝度が高く制御される。なお、前述したように、バックライト光源9をLEDにすることによりブロック単位での光源輝度制御を容易に行うことができる。
図5は、映像処理回路3による原色画素の検出処理の一例を説明するための図である。図5に示す色相環を使用した公知の方法により、高彩度の原色画素を検出することができる。図中、縦軸が色差Cr、横軸が色差Cbを示し、色相環の点Pから外周に向けて彩度が設定され、外周に向かうほど高彩度となる。また、色相環の円周方向に沿って色相が設定され、R,G,Bは原色,C,M,Yは中間色を示す。映像処理回路3は、入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出する。そして、この輝度ヒストグラムの算出結果に基づいて、一定以上の彩度を持つ原色画素を検出する。
具体的には、所定の原色の色相として、例えば、赤(R),緑(G)の色相について一定以上の彩度(例えば、80%以上)を指定する。すなわち、図5に示す色相環のR,Gを含む色相について一定以上の彩度(80%以上)となる範囲15を指定し、指定した範囲15の輝度ヒストグラムを求める。そして、高彩度(80%以上)のR,Gの輝度ヒストグラムが算出された場合には、入力映像信号のフレーム又はブロックの中に、高彩度のR,Gが含まれると判定され、フレーム単位又はブロック単位でバックライト光源9の輝度を高く制御する。
図5の方法によれば、ユーザによる操作に従って、色相環上で色相及び彩度の範囲を指定し、指定した範囲の輝度ヒストグラムを算出することができるため、高彩度の原色画素だけではなく、高彩度且つ高輝度の原色画素を検出することが可能となる。
ここで、バックライト光源9の輝度を高く制御することで原色画素以外の他の色の画素の輝度も同時に上がってしまう。特に低彩度の白画素の輝度が上がってしまうと、必要以上に明るくなり、視聴者に違和感を与えることが考えられる。そこで、バックライト光源9の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるようにしてもよい。具体的には、下記の図6で説明する方法により特定の色相の輝度ゲインを低下させることができる。
図6は、本発明の液晶表示装置による低彩度部分の輝度ゲインを下げる方法の一例を説明するための図である。図6(A)は光源輝度を制御する前後での入力映像信号の輝度特性を示し、Ylは光源輝度を高く制御する前の入力映像信号の輝度特性、Yhは光源輝度を高く制御した後の入力映像信号の輝度特性、ΔYは輝度ゲイン調整量を示し、縦軸が輝度(Y)、横軸が彩度(S:Saturation)である。図6(B)は図6(A)に示す輝度特性に対応した色相環を示す。図6(B)の色相環におけるS(彩度)=0は白(W)を示し、S(彩度)=1はR,G,Bなどの原色(C1,C2)の最大彩度を示し、図6(A)におけるS=0,S=1にそれぞれ対応している。
本例における液晶表示装置は、バックライト光源9の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、フレーム又はブロックの低彩度部分のゲイン(輝度ゲイン)を下げることで低下させるゲイン制御手段を備える。このゲイン制御手段は、映像処理回路3及び制御部4により構成される。すなわち、高彩度の原色画素を含むフレーム又はブロックに対して、光源制御回路5は、制御部4からの制御指令に従って、バックライト光源9の輝度を高く制御し、映像処理回路3は、制御部4からの制御指令に従って、低彩度部分の輝度ゲインを下げる制御を行う。
具体的には、下記の式(1)を用いて、入力映像信号に対する映像処理により低彩度部分の輝度ゲインを下げる。
ΔY=(Yh−Yl)×(1−Saturation) …式(1)
但し、Ylは光源輝度を高く制御する前の入力映像信号の輝度特性、Yhは光源輝度を高く制御した後の入力映像信号の輝度特性、ΔYは輝度ゲイン調整量、Saturationは入力映像信号の任意の彩度を示す。
ΔY=(Yh−Yl)×(1−Saturation) …式(1)
但し、Ylは光源輝度を高く制御する前の入力映像信号の輝度特性、Yhは光源輝度を高く制御した後の入力映像信号の輝度特性、ΔYは輝度ゲイン調整量、Saturationは入力映像信号の任意の彩度を示す。
図6(A)において、輝度特性Ylを持つ入力映像信号に対して、バックライト光源9の輝度を高く制御することにより、各色の輝度が持ち上げられるため、この輝度特性Ylが輝度特性Yhに変化する。そして、持ち上げられた輝度特性Yhに対して、上記式(1)を用いて白を含む低彩度部分の輝度ゲインを下げる。具体的には、式(1)の「Saturation」に、白(W)に対応するS=0を代入すると、ΔY=Yh−Ylとなり、光源輝度を高く制御する前の輝度特性Ylにおける白(W′)の輝度に調整される。また、S=0からS=1に向けて彩度が高くなり、S=1はそれぞれ原色C1,C2の最大彩度となるが、式(1)の「Saturation」に、原色(C1,C2)に対応するS=1を代入すると、ΔY=0となり、光源輝度を高く制御した後の輝度特性Yhのまま輝度が維持される。
すなわち、式(1)によれば、S=0(白)からS=1(高彩度の原色)に向けて彩度が高くなるに従って、白色を含む低彩度部分では輝度ゲイン調整量ΔYが連続的に減少し、最大彩度の原色では輝度ゲイン調整量ΔYが0となり輝度がそのまま維持されることになる。このようにして低彩度部分のゲインを調整した後の入力映像信号の輝度特性は、図6(A)に示す輝度特性Y′のようになる。これにより、バックライト光源9の輝度を高く制御した場合でも、高彩度の原色画素は高輝度のまま維持され、白色を含む低彩度部分の画素の輝度だけを下げることができるため、視聴者に白色輝度を抑えた自然な映像を提供することができる。
このように、RGBWやRGBYなどの多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号からR,G,Bなどの高彩度の原色を検出し、これら高彩度の原色が含まれる映像の場合のみ、バックライト輝度を上げると共に、入力映像信号の低彩度部分のゲインを下げることにより、高彩度の原色輝度を上げつつ、低彩度部分の輝度を下げることができるため、映像の輝度を確保して表示品位を向上させることができる。
1…駆動制御回路、2…入力部、3…映像処理回路、4…制御部、5…光源制御回路、6…表示部、7…カラーフィルタ、8…液晶パネル本体、9…バックライト光源、11…変換回路、12…表示制御回路、13…データ信号線駆動回路、14…走査信号線駆動回路。
Claims (8)
- 4色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネルと、該表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源とを備えた表示装置であって、
入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段と、該原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備えたことを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴とする表示装置。
- 請求項1に記載の表示装置において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴とする表示装置。
- 請求項1に記載の表示装置において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置において、前記原色画素検出手段は、前記入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、前記所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、該指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出し、該算出結果に基づいて、前記一定以上の彩度を持つ原色画素を検出することを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置において、前記バックライト光源の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、該フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるゲイン制御手段を備えたことを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の表示装置において、前記バックライト光源は、LEDであることを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置において、前記所定の原色は、赤,緑,青のいずれか1以上であることを特徴とする表示装置。
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