JPWO2014188531A1

JPWO2014188531A1 - バックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法

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Publication number: JPWO2014188531A1
Application number: JP2015517977A
Authority: JP
Inventors: 勝之松井
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2033-05-22
Also published as: JP6256997B2; WO2014188531A1

Abstract

バックライト装置は、発光色が異なる２つの光源の発光部と、２つの光源を独立に駆動する駆動部と、２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出部と、検出部が検出した検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。

Description

本発明は、バックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法に関する。

液晶表示装置は、液晶層、バックライト装置などで構成されている。このような液晶表示装置のバックライト装置は、白色光を用いる装置や、３原色（例えば、赤色、緑色、青色）を混合して白色光を発光させる装置がある。

さらに、２種類の光源によってバックライトを構成する表示装置が開発されている。このような表示装置では、例えば赤色と、赤色の補色であるシアン色との２種類の光源を用いることが提案されている。２色の光源によるバックライトでは、白色光より原色光源の色純度が高いため広色域が得やすく、また、同等の色域を持つ3原色のバックライト光源より光源が少ないため安価な特徴がある。

３色の光源を有するバックライトでは、３色のバランスを変化させてホワイトバランスの調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。これに対して、２色の光源を有するバックライトは、２色のバランスを変化させても利用者が希望するホワイトバランスに調整することが困難である。このため、２色の光源を有するバックライトは、共通の駆動値で駆動され、固有のホワイトバランスを持つ白色バックライトとして使用される。従って、２色の光源を有するバックライトを有する表示装置では、映像信号の輝度のみを調整して、画面のホワイトバランスを調整していた。

特開平５−１２７６２０号公報

しかしながら、上述の２色の光源を有するバックライトにおける技術は、画面のホワイトバランスを映像信号のみで調整するため、映像信号の輝度及び階調が、２％〜３０％程度低下する。これにより、２色の光源を有するバックライトにおける従来技術では、ホワイトバランス調整による輝度損失が大きいという課題がった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ホワイトバランス調整による輝度損失を低減できるバックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、発光色が異なる２つの光源の発光部と、前記２つの光源を独立に駆動する駆動部と、前記２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、上述のバックライト装置を有する表示装置であって、前記制御部は、前記駆動値の調整後に自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う。

上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト制御方法は、発光色が異なる２つの光源を独立に駆動する駆動手順と、前記２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出手順と、前記検出手順により検出された検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う第１調整手順と、前記第１調整手順後、自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う第２調整手順と、を含む。

本発明のバックライト装置は、ホワイトバランス調整による輝度損失を低減できる。

本実施形態に係るバックライト装置の概略構成のブロック図である。本実施形態に係るホワイトバランス調整処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るホワイトバランス調整処理により補正される色度を説明する図である。比較例における表示装置の概略構成のブロック図である。比較例におけるホワイトバランスの調整手順を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る表示装置１の概略構成のブロック図である。図１に示すように表示装置１は、操作部１１、記憶部１２、ホワイトバランス制御部１３、第１バックライト駆動部１４、第１バックライト１５、第２バックライト駆動部１６、第２バックライト１７、表示部１８、および色度検出部１９を備えている。

操作部１１は、利用者の操作により設定されたホワイトバランスの設定値（以下、ホワイトバランス設定値という）を受け付け、受け付けたホワイトバランス設定値を記憶部１２に記憶させる。操作部１１は、例えば、本体に設けられているスイッチやリモコン受光部を含む。

記憶部１２には、ホワイトバランス設定値が記憶されている。なお、記憶部１２に記憶されるホワイトバランス設定値は、複数の設定値であってもよい。複数の設定値とは、利用者が表示装置１を使用する環境に合わせた設定値であり、例えば使用される部屋毎の照明に合わせて設定した複数の設定値であってもよい。ここで、設定値とは、例えば、使用者が表示部１８の表示を見ながら、第１バックライト１５および第２バックライト１７の輝度が白色発光されていると使用者が感じるように調整し、操作部１１で決定された値である。

ホワイトバランス制御部１３は、色度検出部１９が出力する検出値と、記憶部１２に記憶されているホワイトバランス設定値とを比較する。ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、第１バックライト１５に対する第１の駆動値を生成し、生成した第１の駆動値を第１バックライト駆動部１４に出力する。また、ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、第２バックライト１７に対する第２の駆動値を生成し、生成した第２の駆動値を第２バックライト駆動部１６に出力する。また、ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、表示装置１に入力された映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部１８に出力する。なお、検出値とホワイトバランス設定値とは、同じ表色系で表現された値であり、例えばＣＩＥ（国際照明委員会）表色系で表現された値である。

第１バックライト駆動部１４は、ホワイトバランス制御部１３が出力する第１の駆動信号に基づき、第１バックライト１５を駆動する。
第１バックライト１５は、第１バックライト駆動部１４が出力する駆動信号により第１色の光を発する光源である。第１色の光は、例えば赤色、緑色などの原色である。
第２バックライト駆動部１６は、ホワイトバランス制御部１３が出力する第２の駆動信号に基づき、第２バックライト１７を駆動する。なお、第１バックライト駆動部１４および第２バックライト駆動部１６は、ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；パルス幅変調）Ｄｕｔｙなどの駆動値により、第１バックライト１５および第２バックライト１７を各々駆動する。

第２バックライト１７は、第２バックライト駆動部１６が出力する駆動信号により第２色の光を発する光源である。第２色の光は、第１色の補色である。例えば第１色が赤色の場合、第２色はシアン色である。また第１色が緑色の場合、第２色は紫色である。なお、第１バックライト１５および第２バックライト１７は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、または半導体レーザーである。第２バックライト１７が紫色を発光するＬＥＤの場合、第２バックライト１７は、青色のＬＥＤに赤色の蛍光体を用いて構成されるようにしてもよい。

表示部１８は、ホワイトバランス制御部１３が出力した映像信号を表示する。表示部１８は、例えば液晶パネルである。表示部１８に搭載される表示素子は、液晶方式以外の表示素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示素子、無機エレクトロルミネッセンス表示素子、ＰＡＬＣ（ＰｌａｓｍａＡｄｄｒｅｓｓＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ；プラズマ・アドレス液晶）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）やＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）であってもよい。

色度検出部１９は、表示部１８の色度を検出し、検出した色度を示す検出値をホワイトバランス制御部１３に出力する。なお、色度検出部１９は、予め定められている周期で定期的に色度を検出してもよく、あるいは、利用者によりホワイトバランスの調整を行う要求がされた場合に検出するようにしてもよい。

図２は、本実施形態に係るホワイトバランス調整処理の手順を示すフローチャートである。なお、ホワイトバランス制御部１３は、以下のホワイトバランス調整処理を予め定められている周期で定期的に行ってもよく、あるいは、利用者によりホワイトバランス調整を行う要求がされた場合に行うようにしてもよい。
（ステップＳ１）操作部１１は、利用者により決定されたホワイトバランス設定値を記憶部１２に記憶させる。
（ステップＳ２）ホワイトバランス制御部１３は、色度検出部１９が出力した検出値を取得する。

（ステップＳ３）ホワイトバランス制御部１３は、記憶部１２に記憶されているホワイトバランス設定値と、色度検出部１９が出力した検出値とを比較する。
（ステップＳ４）ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように生成した第１の駆動値を第１バックライト駆動部１４に出力する。また、ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように生成した第２の駆動値を第２バックライト駆動部１６に出力する。次に、第１バックライト駆動部１４は、ホワイトバランス制御部１３が出力する第１の駆動信号に基づき、第１バックライト１５を駆動して、第１バックライト１５を点灯させる。また、第２バックライト駆動部１６は、ホワイトバランス制御部１３が出力する第２の駆動信号に基づき、第２バックライト１７を駆動して、第２バックライト１７を点灯させる。

（ステップＳ５）ホワイトバランス制御部１３は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、表示装置１に入力された映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部１８に表示する。
以上で、ホワイトバランス調整処理を終了する。

次に、ステップＳ３〜Ｓ５で行う調整について図３を用いて説明する。
図３は、本実施形態に係るホワイトバランス調整処理により補正される色度を説明する図である。図３は、ＣＩＥ１９３１（ＸＹＺ）表色系におけるＸＹ色度図であり、横軸はｘ、縦軸はｙを表す。図３に示すように、ＣＩＥ１９３１表色系における色度図では、略三角形２０１で囲まれた各頂点２１１〜２１３は、それぞれＧ（緑色）、Ｂ（藍色）、Ｒ（赤色）に対応する。また、略三角形２０１で囲まれた領域は、表示部１８が表現可能な色空間を表している。

図３に示した例では、第１バックライト１５が緑色であり、第２バックライト１７が紫色であるとする。このため、第１バックライト１５の色度を点２１１に示すようにＧ＿ＢＬと表し、第２バックライト１７の色度を点２１４に示すようにＭ（Ｂ＋Ｒ）＿ＢＬと表す。第１バックライト駆動部１４および第２バックライト駆動部１６によって、第１バックライト１５および第２バックライト１７の発光比率を変化させると、点線２２１に示すように、点２１１と白色点と点２１４とを結ぶ直線上を色度が変化する。

また、図３において、点２３１は、利用者が操作部１１を操作して設定したホワイトバランス設定値を示している。
ホワイトバランス制御部１３は、第１バックライト１５および第２バックライト１７の発光比率を変化させて点線２２１上の色度を調整し、所望する画面のホワイトバランス設定値である点２３１に最も近い色度に対応する点２３２に調整する（ステップＳ４）。
バックライトの発光比率の調整後、ホワイトバランス制御部１３は、図３に示すように点２３２から点２３１になるように、映像信号の輝度を調整する（ステップＳ５）。図３の矢印２４１に示すように、映像信号の輝度の調整による色度の調整量は、ｄ_１である。

図４は、比較例における表示装置３００の概略構成のブロック図である。図５に示すように表示装置３００は、記憶部３０１、ホワイトバランス制御部３０２、バックライト駆動部３０３、第１バックライト３０４、第２バックライト３０５、および表示部３０６を備えている。

記憶部３０１には、利用者または予め設定されているホワイトバランス設定値が記憶されている。
ホワイトバランス制御部３０２は、記憶部３０１に記憶されているホワイトバランス設定値に基づいて、映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部３０６に出力する。

バックライト駆動部３０３は、予め定められている白点を示す値に基づいて、第１バックライト３０４および第２バックライト３０５を駆動する駆動信号を生成する。なお、バックライト駆動部３０３が生成する駆動信号の大きさは、第１バックライト３０４および第２バックライト３０５に対して同じ大きさである。バックライト駆動部３０３は、生成した駆動信号に基づき、第１バックライト３０４および第２バックライト３０５を駆動する。

第１バックライト３０４は、バックライト駆動部３０３が出力する駆動信号により緑色の光を発する光源である。第２バックライト３０５は、バックライト駆動部３０３が出力する駆動信号により紫色の光を発する光源である。
表示部３０６は、ホワイトバランス制御部３０２が出力した映像信号を表示する。表示部３０６は、例えば液晶パネルである。

図５は、比較例におけるホワイトバランスの調整手順を説明する図である。図５は、図３と同様にＣＩＥ１９３１（ＸＹＺ）表色系におけるＸＹ色度図であり、横軸はｘ、縦軸はｙを表す。

点４１１は、第１バックライト３０４の色度、点４１４は、第２バックライト３０５の色度を表す。また、点４３１は、記憶部３０１に記憶されているホワイトバランス設定値である。点４３２は、予め定められている白点の色度である。
ホワイトバランス制御部３０２は、図５に示すように点４３２から点４３１になるように、映像信号の輝度を調整する。図５の矢印４４１に示すように、映像信号の調整による色度の調整量は、ｄ_２である。

比較例では、このような映像信号による調整にともない、輝度を一定に保つために、バックライト駆動部３０３は、第１バックライト３０４および第２バックライト３０５の駆動値を上げる。これにより、比較例では、消費電力（発熱）が２％〜３０％程度悪化する。また長期使用時の光源劣化も発熱に比例するため、比較例では、輝度寿命も同様に悪化する。

また、比較例では、第１バックライト３０４と第２バックライト３０５に対して、同じ駆動値で駆動する。しかしながら、２つのバックライトの光源は、部材が異なるため、劣化速度も同一ではない。このため長期使用時には、２つのバックライトの光源の光量比が変化し、ディスプレイの白点色度が変化していく。すなわち、比較例では、映像信号のホワイトバランスを一定に保っていても、表示部３０６における画面のホワイトバランスを維持できない。

上述したように、本実施形態のバックライト装置は、発光色が異なる２つの光源の発光部と、２つの光源を独立に駆動する駆動部と、２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出部と、検出部が検出した検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。
また、制御部は、本実施形態のバックライト装置において、駆動値の調整後に自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う。

このような構成により、本実施形態の表示装置１は、第１バックライト駆動部１４と第２バックライト駆動部１６とを独立して調整できる。従って、本実施形態の表示装置１は、図３に示したように第１バックライト１５の色度と白色点と第２バックライト１７の色度を結ぶ線上を調整できる。そして、本実施形態の表示装置１は、第１バックライト駆動部１４と第２バックライト駆動部１６との、おのおのの駆動値をホワイトバランス設定値との色度の差が最も小さくなるように調整する。さらに、本実施形態の表示装置１は、バックライトの駆動値の調整後、映像信号に対して輝度の調整を行う。

図３と図５に示すように、調整量ｄ_１は、調整量ｄ_２より少ない量である。すなわち、本実施形態によれば、比較例に示した表示装置３００においてホワイトバランス調整を行ったときより、調整量が少なくてすむ。本実施形態によれば、調整量が少ないため、ホワイトバランス調整による画質劣化（階調数、コントラスト比）を改善することができる。また、本実施形態によれば、調整量が少ないため、消費電力（発熱）や長期使用時の光源劣化も改善することができる。
また、本実施形態によれば、２つバックライトの光源の駆動値を別々に変化させることで、それぞれの光源の輝度劣化を補い光量バランスを維持する。このため、本実施形態によれば、画面のホワイトバランスを長期間維持し、再調節の手間を削減できる。

なお、本実施形態では、第１バックライト１５が緑色の光源、第２バックライト１７がＣＩＥ色度における緑色の補色である紫色の光源の例を説明したが、これに限られない。第１バックライト１５が紫色の光源、第２バックライト１７がＣＩＥ色度における紫色の補色である緑色の光源であってもよい。あるいは、第１バックライト１５が青色の光源、第２バックライト１７がＣＩＥ色度における青色の補色の光源であってもよい。また、第１バックライト１５が赤色の光源、第２バックライト１７がＣＩＥ色度における赤色の補色の光源であってもよい。さらに、各バックライトの光源は、ＲＧＢ以外の色、例えばＣＭＹＧ（シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン）の色の光源であってもよい。この場合であっても、第１バックライト１５と第２バックライト１７とが互いに補色であればよい。

また、本実施形態では、第１バックライト１５および第２バックライトを表示装置１のバックライトに用いる例を説明したが、これに限られない。第１バックライト１５および第２バックライト１７は、例えば、プロジェクタの光源、レーザーテレビ等の光源に用いてもよい。この場合であっても、表示装置１は、２つの光源の色が互いに補色であり、２つの光源を独立して駆動できればよい。そして、表示装置１は、この光源の光が混合された光の色度を検出し、検出した検出値と目標値であるホワイトバランス設定値を近づけるように調整するようにしてもよい。また、本実施形態の表示装置１は、携帯情報端末、ナビゲーションシステム、公告表示灯、電子看板（デジタルサイネージ；ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｇｅ）等にも適用してもよい。

なお、本実施形態のバックライト部を液晶表示装置に用いる場合、第１バックライト１５および第２バックライト１７は、複数のブロックに分割され、分割された複数のブロックそれぞれについて個別に点灯を制御するようにしてもよい。なお、バックライト部とは、第１バックライト駆動部１４、第１バックライト１５、第２バックライト駆動部１６、および第２バックライト１７である。

なお、実施形態の図１のホワイトバランス制御部１３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

１…表示装置、１１…操作部、１２…記憶部、１３…ホワイトバランス制御部、１４…第１バックライト駆動部、１５…第１バックライト、１６…第１バックライト駆動部、１７…第２バックライト、１８…表示部、１９…色度検出部

上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、発光色が異なる２つの光源の発光部と、前記２つの光源を独立に駆動する駆動部と、前記２つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値と、色度図において前記２つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、の色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整し、さらに自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、上述のバックライト装置を有する表示装置であって、利用者の操作により前記目標色度が設定される操作部、をさらに備える。

上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト制御方法は、発光色が異なる２つの光源を独立に駆動する駆動手順と、前記２つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出手順と、前記検出手順により検出された検出値と、色度図において前記２つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、の色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う第１調整手順と、前記第１調整手順後、自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う第２調整手順と、を含む。

Claims

発光色が異なる２つの光源の発光部と、
前記２つの光源を独立に駆動する駆動部と、
前記２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、
を備えることを特徴とするバックライト装置。
前記制御部は、
色度の差が最小になるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記２つの光源の色度は、一方の光源が原色であり、かつ互いに補色の関係である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項のバックライト装置を有する表示装置であって、
前記制御部は、
前記駆動値の調整後に自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う
ことを特徴とする表示装置。
発光色が異なる２つの光源を独立に駆動する駆動手順と、
前記２つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出手順と、
前記検出手順により検出された検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように前記２つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う第１調整手順と、
前記第１調整手順後、自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う第２調整手順と、
を含むことを特徴とするバックライト制御方法。