CN103562990B - 显示装置和显示方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，具有计算单元（13）、背光驱动单元（15）、检测单元（16）和亮度调整单元（17、18）。对于多个背光颜色中的每一个，计算单元对于第一视频信号根据设定辉度计算所需辉度，并且也对于第二视频信号根据设定辉度计算所需辉度。基于所述计算结果，对于各个颜色，计算单元使用对应于第一视频信号的所需辉度或者对应于第二视频信号的所需辉度中较高的一个作为所述颜色的目标辉度。背光驱动单元根据所述颜色的目标辉度驱动各个颜色的背光。对于各个颜色，检测单元将所需辉度与目标辉度比较，以检测与具有比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度。根据所述检测的结果，对于各颜色，亮度调整单元（17、18）执行调整，使得根据具有比目标辉度低的所需辉度的视频信号的图像变暗。

Description

显示装置和显示方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，其中提供不同颜色的多个基色背光。
背景技术
在需要严格颜色再现的工业领域中，需要对应于照明环境再现对象的颜色。而且，例如在标准照明环境下，在印刷领域中的色温是5000K，而在HDTV（高清晰度电视）中是6500K，并随应用领域而改变。
为了在这些不同的应用领域中确认色调，需要在显示装置中在一个屏幕内同时显示具有不同白点设定的多个图像。
将以举例方式说明当作为对应于第一视频信号的屏幕的屏幕A的辉度(luminance)例如是80cd/m2，并且作为对应于第二视频信号的屏幕的屏幕B的辉度例如是70cd/m2时，在一个屏幕内同时显示具有不同白点辉度和色度的多个屏幕的显示装置。通常，在具有其中组合了不同颜色的背光的多色背光的显示装置中，通过改变各个背光的颜色的光输出来执行白点的辉度和色度（例如，辉度：80cd/m2并且色温：5000K）的调整。
因此，出于容易实施，考虑对具有最高设定辉度的屏幕A的辉度和色度调整背光，并且将具有较低辉度的屏幕组（屏幕B）的视频信号调整为变暗。
而且，下述专利文献1中描述了基于多个视频信号而在一个屏幕上显示两个图像的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]
专利文献1：日本未审专利申请，首次公布No.2004-094231
发明内容
[本发明解决的问题]
但是，在上述方案中，存在屏幕B的辉度下降并且色度不匹配，而且屏幕B所需的白点不能与屏幕A同时显示的问题。
以下将说明在一个显示装置上显示具有不同图像质量设定的屏幕A和B（图8）的一个实例。在这种情况下，在图6和7中示出具有较低辉度的屏幕，即屏幕B的显示状态。
图6是说明当通过一个显示装置显示两个屏幕的背光波长和光输出之间关系的图表。说明了在三种颜色，蓝色（B）、绿色（G）和红色（R）的情况下的背光的波长。
在图6中，说明了其中背光的辉度和色度匹配于屏幕A并且通过使屏幕B的图像变暗来调整辉度（这里是指绿光输出）的情况。在这种情况下，屏幕B上显示的白色中包含的R、G和B的光输出的比例不同于用户的白点设定值（屏幕B所需的辉度）。换言之，用户的白点设定值和屏幕B中的实际色度不匹配。这里，与屏幕B的所需辉度对应的光输出的状态（参考标记a，b和c）与当实际输出显示在屏幕B上的图像时的光输出的状态（参考标记e，f和g）不匹配。
图7是说明当通过进一步从图6的状态调整视频信号而使色度匹配于设定值时在背光的波长和光输出之间关系的图表。这里，屏幕B中显示的白色中包含的R、G和B的光输出（参考标记a，b和c）的比例与用户的白点设定值匹配，但是当实际显示在屏幕B上时，该颜色的光输出（参考标记d，e和f）明显不足且辉度下降。
引起这种问题的原因当计算屏幕的白色中包括的各个背光颜色的辉度时，即使屏幕A具有更高辉度，也存在比屏幕B暗的背光颜色。图8是说明各个屏幕所需的背光辉度的图表。如图8中所示，基于在与屏幕B的所需辉度对应的光输出（参考标记a，b和c）以及与屏幕A的所需辉度对应的光输出（参考标记d，e和f）中的与屏幕A的所需辉度对应的光输出（参考标记d，e和f）驱动背光。则对于蓝色来说，辉度不足，这是因为与屏幕B的所需辉度对应的光输出高于与屏幕A的所需辉度对应的光输出。
所要解决的问题是当对应于多个视频信号的屏幕显示在一个显示装置的屏幕上时，不能同时显示所需白点。
[解决问题的手段]
本发明的特征在于一种显示装置，其中提供不同基色的多个背光，并且通过背光从显示背表面照射液晶显示面板以显示彩色图像，该显示装置包括：显示单元，其在一个屏幕上显示第一视频信号和第二视频信号的两个图像；辉度和色温设定单元，其设定第一视频信号和第二视频信号的白点的辉度和色温；计算单元，其对于第一视频信号和第二视频信号中的每一个，根据所设定的辉度，对于背光的颜色中的每一个计算所需辉度，并基于计算结果获得与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中较高的一个，作为各个颜色的目标辉度；背光驱动单元，其根据由计算单元获得的各个颜色的目标辉度来驱动各个颜色的背光；检测单元，其将所需辉度与目标辉度比较，并且对于各个颜色，检测具有在与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度；以及亮度调整单元(brightnessadjustmentunit)，其根据检测单元的检测结果对于各个颜色执行调整，使得具有在与第一视频信号对应的所需辉度以及与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的图像变暗。
而且，本发明的特征在于一种在显示装置中的显示方法，在该显示装置中提供不同基色的多个背光，并且通过背光从显示背表面照射液晶面板以显示彩色图像，该显示方法包括：接收输入以设定第一视频信号和第二视频信号的白点的辉度和色温；对于第一视频信号和第二视频信号中的每一个，根据所设定的辉度，对于背光的颜色中的每一个计算所需辉度，并基于计算结果获得与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中较高的一个，作为各个颜色的目标辉度；根据所获得的各个颜色的目标辉度来驱动各个颜色的背光；将所需辉度与目标辉度比较，并且对各个颜色，检测具有在与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度；根据检测结果对各个颜色执行调整，使得具有在与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的图像变暗；以及根据调整结果，在一个屏幕上显示第一视频信号和第二视频信号的两个图像。
[本发明的效果]
能根据所需白点在一个显示装置的显示屏幕上显示具有不同白点辉度和色度设定的多个图像。
附图说明
图1是说明本实施例中的显示装置的构造的示意框图。
图2是说明将要显示在显示装置上的屏幕的一个实例的示意图。
图3是说明通过多色辉度产生和比较单元从白色设定信息转换的所需多色辉度的示意图。
图4是说明各个屏幕的视频信号的亮度(brightness)的示意图。
图5是说明在与屏幕B中的所需辉度对应的光输出和显示单元上显示的屏幕B的光输出之间关系的示意图。
图6是说明当通过一个显示装置显示两个屏幕时，在背光的波长和光输出之间关系的示意图。
图7是说明当通过调整视频信号而使色度匹配于设定值时，在背光的波长和光输出之间关系的示意图。
图8是说明各个屏幕的所需背光辉度的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图说明本发明的显示装置。图1是说明本实施例中的显示装置1的构造的示意框图。
显示装置1是利用R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）的基色的背光从显示背表面照射液晶面板并显示彩色图像的显示装置。这里，显示装置1具有在一个显示屏幕上显示对应于第一视频信号的屏幕以及对应于第二视频信号的屏幕两者的功能。
图2是说明显示在显示装置1上的屏幕的一个实例的示意图。如图2中所示，显示装置1具有在一个显示屏幕上显示基于第一视频信号的屏幕（参考标记A）以及基于第二视频信号的屏幕（参考标记B）两者的功能。在图2中，说明了在相同屏幕上显示具有不同白点的多个屏幕的情况。基于第一视频信号以80cd/m2的辉度和5000K的色温在屏幕上显示图像（参考标记A），并且基于第二视频信号以70cd/m2的辉度和9300K的色温在屏幕上显示图像（参考标记B）。
第一屏幕白点设定信息存储单元10存储对于第一屏幕将设定的白色设定信息，该第一屏幕是对应于第一视频信号的屏幕。第二屏幕白点设定信息存储单元11存储对于第二屏幕将设定的白色设定信息，该第二屏幕是对应于第二视频信号的屏幕。这里，根据由显示装置1的用户输入的指令，将白色设定信息存储在第一屏幕白点设定信息存储单元10和第二屏幕白点设定信息存储单元11中。白色设定信息是指指示白点辉度和色度的信息。例如，辉度“80cd/m2”存储在第一白点设定信息存储单元10中，并且辉度“70cd/m2”存储在第二屏幕白点设定信息存储单元11中。这里，作为白色设定信息，色温“5000K”存储在第一屏幕白点设定信息存储单元10中，并且色温“9300K”存储在第二屏幕白点设定信息存储单元11中。
白点设定接收单元12读取存储在第一屏幕白点设定信息存储单元10中的白色设定信息(#0)以及存储在第二屏幕白点设定信息存储单元11中的白色设定信息(#1)。
多色辉度产生和比较单元13接收由白色设定接收单元12读取的白色设定信息（#0和#1），基于输入的白色设定信息中的每一个，将各个屏幕的白点设定信息转换成所需的多色辉度（#2），并且比较屏幕的所需辉度。这里，所需的多色辉度例如是背光的RGB所需辉度。这里，对各个屏幕和对背光的各个颜色获得所需辉度。
图3是说明通过多色辉度产生和比较单元13从白色设定信息转换的所需多色辉度的示意图。在图3中，竖轴指示光输出，并且横轴指示背光波长（B、G和R）。
多色辉度产生和比较单元13将存储在第一屏幕白点设定信息存储单元10中的白色设定信息转换成屏幕A的所需辉度。对于第一视频信号和第二视频信号中的每一个来说，多色辉度产生和比较单元13根据背光的各个颜色的设定辉度计算所需辉度，并基于计算结果获得与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中较高的一个作为各个颜色的目标辉度。
更具体来说，多色辉度产生和比较单元13获得蓝色背光的光输出（参考标记a）、绿色背光的光输出（参考标记b）以及红色背光的光输出（参考标记c）的值作为屏幕A中的所需辉度。
而且，多色辉度产生和比较单元13将存储在第二屏幕白点设定信息存储单元11中的白色设定信息转换成屏幕B的所需辉度。多色辉度产生和比较单元13获得蓝色背光的光输出（参考标记d），绿色背光的光输出（参考标记e）以及红色背光的光输出（参考标记f）的值，作为屏幕B中的所需辉度。
而且，多色辉度产生和比较单元13对于各个颜色比较对于屏幕获得的所需辉度，对于各个颜色选择最高辉度，并将最高辉度输出至背光辉度选择单元14，作为目标背光辉度。例如，在图3中，多色辉度产生和比较单元13对蓝色、绿色和红色中的每一个比较屏幕A和屏幕B的所需辉度，并且比较与屏幕A和屏幕B的所需辉度对应的光输出以检查哪个更大。在图3中，对于蓝色来说，与屏幕B的所需辉度对应的光输出（参考标记d）更大。对于绿色来说，与屏幕A的所需辉度对应的光输出（参考标记b）更大，并且对于红色来说，与屏幕A的所需辉度对应的光输出（参考标记c）更大。因此，在这种情况下，多色辉度产生和比较单元13在蓝色中确定屏幕B的所需辉度（参考标记d），在绿色中确定屏幕A的所需辉度（参考标记b），并且在红色中确定屏幕A的所需辉度（参考标记c）更高，并且将确定结果输出至背光选择单元14作为目标背光辉度。
而且，多色辉度产生和比较单元13将所需辉度与目标辉度比较，并且对于各个颜色检测具有在与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度。换言之，多色辉度产生和比较单元13对于各个颜色，将各个屏幕的所需辉度与上述获得的目标背光辉度比较，并检测其中所需辉度比目标背光辉度低的颜色。
在图3中，多色辉度产生和比较单元13检测屏幕A的蓝色光输出（参考标记a），屏幕B的绿色光输出（参考标记e）以及屏幕B的红色光输出（参考标记f）。多色辉度产生和比较单元13将检测结果输出至视频颜色亮度计算单元16。
背光辉度选择单元14获得从多色辉度产生和比较单元13输出的目标背光辉度，并将目标背光辉度输出至背光驱动电路15。
背光驱动电路15驱动背光的颜色R、G和B中的每一个，以具有根据背光辉度选择单元14输出的目标背光辉度的辉度。这里，使用屏幕B的所需辉度（图3中的参考标记d）作为蓝色的目标辉度，使用屏幕A的所需辉度（图3中的参考标记b）作为绿色的目标辉度并且使用屏幕A的所需辉度（参考标记c）作为红色的目标辉度，来驱动颜色R、G和B中的每一个以具有目标辉度。这种驱动方案可以是各种方案中的任何一种，但是例如，存在基于PWM（脉冲宽度调制）驱动要供应到背光的电力的方案。而且，这里，要被驱动的背光例如是对应于颜色R、G和B中的每一个的LED（发光二极管）。
视频颜色亮度计算单元16基于多色辉度产生和比较单元13的输出来调整各个颜色的视频信号，使得与具有比背光辉度低的所需辉度的背光的颜色对应的屏幕的视频信号变暗。例如，视频颜色亮度计算单元16调整视频信号，并且对于屏幕A的蓝色光输出（图3中的参考标记a）、屏幕B的绿色光输出（图3中的参考标记e）以及屏幕B的红色光输出（图3中的参考标记f）显示暗图像。
图4是说明各个屏幕的视频信号的亮度的图表。竖轴指示亮度，并且在这里指示信号输入-输出比（增益）。横轴指示视频信号的波长（蓝色、绿色和红色）。这里，在蓝色中使用屏幕B的所需辉度（图3中的参考标记d）、在绿色中使用屏幕B的所需辉度（图3中的参考标记b），并且在红色中使用屏幕A的所需辉度（参考标记c）作为目标背光辉度来驱动背光。因此，在蓝色中的屏幕B的亮度、绿色中的屏幕A的亮度以及红色中的屏幕A的亮度是1时，计算蓝色中的屏幕A的亮度、绿色中的屏幕B的亮度以及红色中的屏幕B的亮度，并且根据获得的亮度，计算使与蓝色中的屏幕A的视频信号、绿色中的屏幕B的视频信号以及红色中的屏幕B的视频信号对应的图像变暗的亮度。例如，对于发光颜色的颜色来说，以基于屏幕A和屏幕B的背光的光输出比使得视频信号的图像变暗的方式来执行计算。
亮度调整单元17基于视频颜色亮度计算单元16的计算结果来调整第一视频信号（例如，信号图像A）的亮度。例如，当从视频颜色亮度计算单元16输出使屏幕A的蓝色的亮度降低的计算结果时，亮度调整单元17调整视频信号，使得蓝色中的屏幕A（视频信号A）的亮度根据输出的计算结果而降低。
亮度调整单元18基于视频颜色亮度计算单元16的计算结果来调整第二视频信号（例如，信号图像B）的亮度。例如，当从视频颜色亮度计算单元16输出使屏幕B的绿色和屏幕B的红色的亮度降低的计算结果时，亮度调整单元18调整视频信号，使得屏幕A（视频信号B）的绿色的亮度和红色的亮度根据输出的计算结果而降低。
这里，当将图像调整为变暗时，半色调的改变成为一个问题。但是，亮度调整单元17和亮度调整单元18对于视频信号中包括的与R、G和B对应的视频信号，例如使用伽马LUT（Look-UpTable：查找表）来调整视频信号。因此，能通过对目标视频信号执行伽马校正使得图像变暗来抑制图像质量下降。而且，可以使用视频衰减器/亮度/对比度等的电路。而且，对与没有由视频颜色亮度计算单元16指令降低亮度的屏幕的颜色对应的视频信号，亮度调整单元17和亮度调整单元18可以不执行变暗校正。
显示单元19例如是液晶面板，并显示对应于由亮度调整单元17调整的视频信号A以及由亮度调整单元18调整的视频信号B的图像。
根据上述实施例，能以所需白点显示屏幕A和屏幕B两者。
图5是说明与屏幕B中的所需辉度对应的光输出和要显示在显示单元19上的屏幕B的光输出之间关系的图表。在图5中，比较屏幕B的白色中包括的R、G和B的光输出。这里，设定值（所需辉度）的光输出和实际显示在显示单元19上的图像的显示状态在各个颜色中都基本上匹配。换言之，即使在具有不同白点设定的多个屏幕（屏幕A和屏幕B）中的具有较低辉度的屏幕也能被正确地显示。
根据上述实施例，屏幕A和屏幕B的所需背光辉度中较高的一个是使得驱动背光的、背光的各个颜色的目标背光辉度。而且，将与较低的所需背光辉度对应的视频信号调整为变暗。因此，能在相同显示装置的一个显示屏幕中同时显示具有不同白点设定（例如，屏幕A的80cd/m2的辉度和5000K的色温以及屏幕B的70cd/m2的辉度和9300K的色温）的多个屏幕（例如图1）。
而且，根据上述实施例，能改进显示装置的图像质量、功耗以及老化特性，因为可在维持目标图像质量的同时最小化背光输出。
而且，在上述实施例中，能在上述多色辉度中选择包括颜色数量的任意色空间。与背光相同的颜色数量和色空间适于冗余消除，但是为了简化，可以采用CIE1931XYZ色空间等。
而且，可以通过在计算机可读记录介质中记录实现图1中的显示装置1的功能的程序，并将记录在这种记录介质中的程序加载到要执行的计算机系统上，来执行辉度和色度管理。而且，本文所述的“计算机系统”包括OS或诸如外围设备的硬件。
而且，如果使用WWW系统，则“计算机系统”包括提供环境（或显示环境）的主页。
而且，“计算机可读记录介质”是指诸如软盘、磁光盘、ROM或CD-ROM的便携介质，或者诸如嵌入计算机系统的硬盘的存储装置。而且，“计算机可读记录介质”还包括将程序保持特定时间的记录介质，例如在包括服务器和客户端的计算机系统内部的易失性存储器。而且，程序可以是实现上述功能中的一些的程序，或可以是能通过与预先存储在计算机系统中的程序组合而实现上述功能的程序。而且，上述程序可以被存储在预定服务器中，并且可以根据来自另一装置的请求而经由通信线路分配（例如下载）。
虽然上述已经参考附图详细说明了本发明的实施例，但是具体构造不限于这些实施例，并且还包括不脱离本发明精神和范围的设计等。
工业适用性
本发明涉及一种显示装置，其能高精度地执行颜色再现且在图形设计、印刷厂、医疗等的显示领域中特别有效。
[附图标记说明]
1：显示装置
10：第一屏幕白点设定信息存储单元
11：第二屏幕白点设定信息存储单元
12：白点设定接收单元
13：多色辉度产生和比较单元
14：背光辉度选择单元
15：背光驱动电路
16：视频颜色亮度计算单元
17：亮度调整单元
18：亮度调整单元
19：显示单元

Claims (2)

1.一种显示装置，在所述显示装置中提供用于不同基色的背光单元，并且通过所述背光单元从显示背表面照射液晶显示面板以显示彩色图像，所述显示装置包括：
显示单元，所述显示单元在一个屏幕上显示第一视频信号和第二视频信号的两个图像；
辉度和色温设定单元，所述辉度和色温设定单元设定所述第一视频信号和所述第二视频信号的白点的辉度和色温；
计算单元，所述计算单元对于所述第一视频信号和所述第二视频信号中的每一个，根据所设定的辉度，对于所述背光单元的颜色中的每一个计算所需辉度，并基于计算结果获得与所述第一视频信号对应的所需辉度和与所述第二视频信号对应的所需辉度中较高的一个，作为各个颜色的目标辉度；
背光单元驱动单元，所述背光单元驱动单元根据由所述计算单元获得的各个颜色的目标辉度来驱动各个颜色的背光单元；
检测单元，所述检测单元将所述所需辉度与所述目标辉度比较，并且对于各个颜色，检测具有在与所述第一视频信号对应的所需辉度和与所述第二视频信号对应的所需辉度中比所述目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度；以及
亮度调整单元，所述亮度调整单元根据所述检测单元的检测结果对于各个颜色执行调整，使得具有在与所述第一视频信号对应的所需辉度和与所述第二视频信号对应的所需辉度中比所述目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的图像变暗。
2.一种在显示装置中的显示方法，在所述显示装置中提供用于不同基色的背光单元，并且通过所述背光单元从显示背表面照射液晶面板以显示彩色图像，所述显示方法包括：
接收输入以设定第一视频信号和第二视频信号的白点的辉度和色温；
对于所述第一视频信号和所述第二视频信号中的每一个，根据所设定的辉度，对于所述背光单元的颜色中的每一个计算所需辉度，并基于计算结果获得与所述第一视频信号对应的所需辉度和与所述第二视频信号对应的所需辉度中较高的一个，作为各个颜色的目标辉度；
根据所获得的各个颜色的目标辉度来驱动各个颜色的背光单元；
将所述所需辉度与所述目标辉度比较，并且对于各个颜色，检测具有在与第一视频信号对应的所需辉度和与第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的所需辉度；
根据检测结果对各个颜色执行调整，使得具有在与所述第一视频信号对应的所需辉度和与所述第二视频信号对应的所需辉度中比目标辉度低的所需辉度的视频信号对应的图像变暗；以及
根据调整结果，在一个屏幕上显示所述第一视频信号和所述第二视频信号的两个图像。
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