JP2005195832A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部に規則性なく発生するシミ、ムラといった画質不良について正確に補正すること。
【解決手段】本発明は、映像信号に基づく画像表示を行う表示部と、表示部に送る映像信号の階調補正を行うγ補正部１２と、表示部の画素位置に応じた階調補正の修正値を求める修正値演算部１４と、修正値演算部１４で求めた修正値をγ補正部１２で補正された映像信号に加算する加算部１３とを備える画像表示装置１である。また、本発明は、表示部に送る映像信号の階調補正を行う工程と、表示部の画素位置に応じた階調補正の修正値を求める工程と、階調補正後の映像信号に修正値を加算する工程とを備える画像表示方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号に対して階調補正を行い表示部に画像を表示させる画像表示装置および画像表示方法に関する。

液晶表示装置等の画像表示装置においては、表示部（画面）での表示特性としてコントラストや色の均一性（ユニフォーミティ）の高い出力が望まれる。近年では、表示部の大型化が進み、ユニフォーミティへの要求が益々厳しくなってきている。つまり、表示部が大きくなるほど不均一な表示が目立つようになるためである。

表示特性のうち、周期性、規則性のある画質欠陥については、例えば特許文献１に記載されるようなゴースト補正、縦スジ補正を行う技術が開示されている。この技術では、液晶表示装置におけるゴースト補正において、液晶パネルの同時書き込み相数に応じた段数だけ位相差を持つ２系統の信号を生成し、両信号の輝度レベル差と補正係数とに基づいてゴースト補正を行うにあたり、上記両信号の輝度レベル差に応じて補正係数を変化させるようにしている。

特開２００３−１５０１３１号公報

しかしながら、ゴーストや縦スジのような画質上の問題は規則性があるため、表示部のどの位置に発生するかといった場所が特定できるものの、シミ、ムラ、画素ムラといった画質不良については個々の表示部で発生場所が異なり、規則性なく発生する。

例えば、図１１に示すような表示部にシミ、ムラが存在すると、他の画素と同一の信号を書き込んでも色が統一されず、発色にシミやムラが発生してしまう。図１２に、電圧非印加時に透過率が最大となる液晶パネルを例に挙げて正常に動作している画素（正常画素）と欠陥画素との電圧-透過率特性(Ｖ−Ｔ特性)を示す。図１２において、実線（ａ）で示す特性が正常画素のＶ−Ｔ特性例であり、破線（ｂ）で示す特性が欠陥画素の特性例である。従来の技術では、このような規則性のないシミ、ムラといった画像不良を正確に補正するのは困難である。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、映像信号に基づく画像表示を行う表示部と、表示部に送る映像信号の階調補正を行う階調補正部と、表示部の画素位置に応じた階調補正の修正値を求める修正値演算部と、修正値演算部で求めた修正値を階調補正部で補正された映像信号に加算する加算部とを備える画像表示装置である。

また、本発明は、表示部に送る映像信号の階調補正を行う工程と、表示部の画素位置に応じた階調補正の修正値を求める工程と、階調補正後の映像信号に修正値を加算する工程とを備える画像表示方法である。

このような本発明では、表示部の画素位置に応じた階調補正を行うにあたり、階調補正後の映像信号に修正値を加算して個々の画素に対応した階調値を補正できるため、規則性のない画質不良であっても正確に補正できるようになる。

したがって、本発明によれば、表示部個々の画質不良に応じて画素単位で階調値を補正できるため、表示部全体のユニフォーミティを高めることが可能となる。また、周期性のないランダムな画質不良に対しても正確な補正が可能となる。これにより、製造上の余裕度が広がり、歩留まり向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像表示装置を説明するブロック図である。なお、本実施形態では、駆動対象として画素の集合体、具体的には例えば液晶セルを含む画素が行列状に配置されてなる液晶パネルである例を用いる。

すなわち、本実施形態に係る画像表示装置１は、映像信号を受けてホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス調整部１１、γ（ガンマ）補正部１２、加算部１３、修正値演算部１４、タイミングコントロール部１５および記憶部１６を備える構成となっている。

ホワイトバランス調整部１１は、入力される映像信号に対してゲインやブライトネス等のホワイトバランス調整を行う。このホワイトバランス調整後の映像信号はγ補正部１２に入力される。ここで、一般的に、映像表示デバイスの入力信号に対する出力は、人間の目に対して線形に変化しているように見えない。そこで、γ補正部１２においては、入力される映像信号に対して駆動の対象となる素子、本例では液晶のＶ−Ｔカーブから人の目の特性に合わせた入出力特性になるようにするためのγ補正が行われる。

γ補正後の映像信号は、加算器１３の一方の加算入力になる。タイミングコントロール部１５は、水平同期信号をカウントする水平カウンタ１５ａ、垂直同期信号をカウントする垂直カウンタ１５ｂを有している。

このタイミングコントロール部１５において、水平カウンタ１５ａが水平画素位置に相当するマスタクロックをカウントし、垂直カウンタ１５ｂが水平同期信号をカウントする。これら水平および垂直のカウント値を修正値演算部１４に渡すと、修正部演算部１４では、例えば図２に示すような画素の位置（映像信号に対応した画素の座標）情報を得ることができる。

修正値演算部１４は、画素に対するγ補正の修正値を設定する。すなわち、修正値演算部１４では、γ補正部１２で用いる基準となるγ補正テーブルに対して各画素に応じた修正値を求め、加算器１３の他方の加算入力として供給する。修正値は、例えば記憶部１６に各画素に対応して予め記憶されている。したがって、修正値演算部１４は、タイミングコントロール部１５の水平カウンタ１５ａおよび垂直カウンタ１５ｂから得た各カウント値に基づき得た画素の位置情報から、その位置情報に対応する修正値を記憶部１６から読み出し、加算部１３へ供給する。

加算部１３においては、γ補正部１２から出力されたγ補正後の映像信号に、修正値演算部１４から供給された修正値を加算する処理を行う。このときの修正値としては正負両方の値をとることが可能である。

ここで、修正値値演算部１４で求める修正値について説明する。すなわち、入力された映像信号に対するγ補正の値は正常画素を基準として形成されているが（図３（ａ）実線参照）、ムラが発生している画素については正常画素のγ補正値とは異なるカーブを描くことになる（図３（ｂ）破線参照）。

このγ補正値の差は、入力される映像信号の階調レベルによって異なるため、この差に基づく修正値は入力映像信号の階調値に応じて図４に示すような値となる。したがって、正常画素については図４に示す修正値が入力映像信号の階調値にかかわらず「０」のままであるのに対し、ムラが発生している画素については、そのムラの状態に応じて図４に示すような入力階調に応じた修正値が決定される。修正値の決定は、入力映像信号のいくつか特定の階調について求め、線形あるいは非線形補間することで求められる。

図５は、修正値の検出について説明する模式図である。ここでは表示部としてスクリーンを用いており、画像表示装置１の液晶パネルを介して画像が投影されるスクリーンのシミやムラを検出する例となっている。この場合、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）２０から成る画像読取装置を用い、スクリーンに投影された画像をＣＣＤ２０で取り込んで、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）３０へ送る。スクリーンに投影する画像としては、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色で所定の階調に応じたものをそれぞれ投影する。

ＰＣ３０では、取り込んだスクリーンの画像を解析し、各画素の位置に対応した三原色各々のγ補正の修正値を求め、画素の座標と対応させて画像表示装置１の記憶部１６へ書き込む処理を行う。

次に、上記構成の本実施形態に係る画像表示装置の動作（画像表示方法）について説明する。先ず、入力される映像信号は、ホワイトバランス調整部１１でホワイトバランスの調整が行われた後、γ補正部１２において液晶のＶ−Ｔカーブから人の目の特性に合わせた入出力特性になるようにするためのγ補正が行われる。γ補正された映像信号は加算部１３へ渡される。

この信号処理と並行して、タイミングコントロール部１５が動作する。具体的には、水平カウンタ１５ａが水平画素位置に相当するマスタクロックをカウントし、垂直カウンタ１５ｂが水平同期信号をカウントする。そして、これらのカウント値を修正値演算部１４へ与える。

修正値演算部１４は、タイミングコントロール部１５の水平カウンタ１５ａおよび垂直カウンタ１５ｂから各々渡されたカウント値に基づき映像信号に対応した画素の座標を算出し、記憶部１６に予め記憶された画素の座標と対応する修正値を読み出す。読み出した修正値は加算部１３へ渡される。

加算部１３では、γ補正部１２でγ補正された映像信号と、修正値演算部１４から渡された修正値との加算を行い、γ補正に修正を加えた新たな映像信号を出力する。このような動作によって画素の位置に応じてγ補正に修正が加えられるため、シミやムラが発生する画素の映像信号に基準とは異なるγ補正が施される状態となり、表示部に表示される映像のシミやムラといった画質欠陥を抑制することが可能となる。

なお、上記においては、修正値演算部１４によって記憶部１６に記憶された画素と対応する修正値を読み出す例を説明したが、記憶部１６に記憶される画素毎の修正値に修正するか否かを示すフラグを設けておき、このフラグによって修正の必要な画素のみ修正値演算部１４が修正値を読み出すよう制御してもよい。これにより、修正値の演算処理が簡素化される。

図６は、他の実施形態に係る画像表示装置を説明するブロック図である。この画像表示装置１は、ホワイトバランス調整部１１、γ補正部１２、加算部１３、修正値演算部１４、タイミングコントロール部１５を備える点で先の実施形態と同様であるが、記憶部１６（図１参照）の代わりにＣＣＤ２０が設けられている点で相違する。

先に説明したように、修正値演算部１４は、画素に対するγ補正の修正値を設定する処理を行う。この実施形態に係る画像表示装置１では、修正値演算部１４がγ補正の修正値を設定するにあたり、記憶部１６に記憶されている画素位置に対応した修正値の代わりに、ＣＣＤ２０で取り込んだ表示部の表示状態を参照し、その表示状態から画素位置に対応した修正値を演算するようにしている。

この修正値の演算は、予めＲＧＢに対応した基準画像を表示部に表示し、この表示画像をＣＣＤ２０で取り込むことで行われる。修正値演算部１４で演算した画素ごとの修正値は内部のメモリ（図示せず）に記憶しておき、画像表示の際に用いられる。また、修正値の演算および記憶は、適宜のタイミングで行うようにする。例えば、画像表示装置１を設置して表示部に画像を表示する際、ユーザ等の指示によって行うようにしたり、メイン電源スイッチおよびサブ電源スイッチがある際、メイン電源スイッチがＯＦＦからＯＮになった際に行うようにしたり、サブ電源スイッチがＯＦＦからＯＮになった際に行うようにするなど、適宜のタイミングで行うようにする。

このようにＣＣＤ２０によって表示部の表示状態を取り込み、画素毎のγ補正の修正値を設定を演算するようにすれば、表示素子に起因する表示ムラのほか、スクリーンなどに投影する画像表示装置では、そのスクリーン自体の色ムラがあっても、それらを含む最終的な表示ムラに対してγ補正の修正値を適応的に設定できるようになる。

以上説明した上記実施形態に係る画像表示装置は、一例として、３板式液晶投影映像表示装置の主として信号処理系に用いることができる。図７に、３板式液晶投影映像表示装置の構成の概略を示す。

この３板式液晶投影映像表示装置は、液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、これらパネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを駆動する液晶ドライバ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを駆動するための各種のタイミングパルスを発生するタイミングジェネレータ２３と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各映像信号を処理する映像信号処理回路２４とを有する構成となっている。

液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、２枚の透明絶縁基板（例えば、ガラス基板）間に液晶材料が封入されることによって作製され、行列状に配置された各単位画素上にＲ，Ｇ，Ｂの各カラーフィルタが配された構成となっている。これら液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂには、走査系を構成するシフトレジスタが内蔵されている。

図８に、単位画素の周辺回路の構成例を示す。同図から明らかなように、単位画素は、互いに並列に接続され、対向電極がＣｓ線３４に接続された液晶セル３１と、この液晶セル３１に対して並列に接続された保持容量３２と、液晶３１の画素電極にドレイン電極が、データ線（信号線）３５にソース電極が、ゲート線３６にゲート電極がそれぞれ接続された画素トランジスタ３３とを有する構成となっている。

図９に、３板式液晶投影映像表示装置の光学系の構成を示す。図９において、白色ランプ等の光源４１から発せられる白色光は、ダイクロイックミラー４２で特定の色成分、例えばＲの光成分のみが反射され、残りの色の光成分は当該ダイクロイックミラー４２を透過する。第１のダイクロイックミラー４２で反射されたＲの光成分は、ダイクロイックミラー４３で光路が変更され、偏光板４４Ｒを通してＲの液晶パネルモジュール２１Ｒに入射する。

ダイクロイックミラー４２を透過した光成分については、ダイクロイックミラー４５で例えばＧの光成分が反射され、Ｂの光成分が当該ダイクロイックミラー４５を透過する。ダイクロイックミラー４５で反射されたＧの光成分は、偏光板４４Ｇを通してＧの液晶パネルモジュール２１Ｇに入射する。ダイクロイックミラー４５を透過したＢの光成分は、ダイクロイックミラー４６，４７で光路が偏光され、偏光板４４Ｂを通してＢの液晶パネルモジュール２１Ｂに入射する。

液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂをそれぞれ経由したＲ，Ｇ，Ｂの各光成分は、偏光板４８Ｒ，４８Ｇ，４８Ｂを通してダイクロイックプリズム４９に入射し、このダイクロイックプリズム４９で合成される。そして、このダイクロイックプリズム４９から出射される合成光は、投射レンズ５０によってスクリーン（図示せず）に投射される。

上記構成の３板式液晶投影映像表示装置において、映像信号処理回路２４として、先述した実施形態に係る画像表示装置が用いられる。これにより、外部から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号に対して、映像信号処理回路２４で液晶のＶ−Ｔカーブに修正値を重畳したγ補正がかけられて出力される。映像信号処理回路２４を経たＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号は、液晶ドライブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで液晶を交流反転するような駆動波形に変換される（図１０参照）。

この交流駆動化された映像信号は、液晶パネルモジュール２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに入力され、タイミングジェネレータ２３から出力される各パネルの表示領域に合ったタイミングパルスによって特定の画素数ずつ信号線に電圧が書き込まれていく。これらの処理が光の三原色Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれによって行われ、図９に示す光学系に従って３色が合成されて投影されることになる。

なお、上記実施形態では、液晶投射映像表示装置に適用した場合を例に挙げて説明してきたが、本発明は投射型に限らず一般的な液晶表示装置、さらには液晶表示装置に限らず、ＥＬ(Electro Luminescence;エレクトロルミネッセンス)素子を表示エレメントとして用いたＥＬ表示装置、プラズマ表示装置など、画素を制御する素子を有する表示装置全般に対して適用可能である。

本実施形態に係る画像表示装置を説明するブロック図である。 画素の位置を説明する模式図である。 γ補正の例を説明する図である。 入力値と修正値との関係の一例を説明する図である。 修正値の検出について説明する模式図である。 他の実施形態に係る画像表示装置を説明するブロック図である。 ３板式液晶投影映像表示装置の構成の概略を示すブロック図である。 単位画素の周辺回路の構成例を示す図である。 ３板式液晶投影映像表示装置の光学系の構成を示す模式図である。 液晶の駆動波形を示す図である。 表示部のシミ、ムラの例を示す模式図である。 電圧と透過率との関係を示す図である。

符号の説明

１…画像表示装置、１１…ホワイトバランス調整部、１２…γ補正回路、１３…加算部、１４…修正値演算部、１５…タイミングコントロール部、１６…記憶部、２０…ＣＣＤ

Claims (9)

1. 映像信号に基づく画像表示を行う表示部と、
   前記表示部に送る前記映像信号の階調補正を行う階調補正部と、
   前記表示部の画素位置に応じた階調補正の修正値を求める修正値演算部と、
   前記修正値演算部で求めた修正値を前記階調補正部で補正された映像信号に加算する加算部と
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記表示部が水平方向および垂直方向に沿って画像表示を行う場合、
   前記映像信号に対応する水平同期信号から画像の水平位置を検出する水平カウンタと、
   前記映像信号に対応する垂直同期信号から画像の垂直位置を検出する垂直カウンタとを備えており、
   前記修正値演算部は、前記水平カウンタおよび前記垂直カウンタから送られる水平位置および垂直位置の情報に基づき前記画素位置を得る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記表示部における画像表示の状態から予め前記画素位置に応じた階調補正の修正値を備えた記憶部を備えており、
   前記修正値演算部は、前記記憶部から前記画素位置に応じた階調補正の修正値を求める
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記表示部における画像表示の状態から予め前記画素位置に応じた修正値の有無を示すフラグと、前記フラグの示す必要な画素位置における階調補正の修正値とを備えた記憶部を備えており、
   前記修正値演算部は、前記記憶部から前記フラグを参照し、前記フラグの示す画素位置のみその画素位置に応じた前記修正値を求める
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. 前記表示部における画像表示の状態を検出する画像読取部を備えており、
   前記修正値演算部は、前記画像読取部によって検出した画像表示の状態から画素位置に応じた前記階調補正の修正値を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. 表示部に送る映像信号の階調補正を行う工程と、
   前記表示部の画素位置に応じた前記階調補正の修正値を求める工程と、
   前記階調補正後の映像信号に前記修正値を加算する工程と
   を備えることを特徴とする画像表示方法。
7. 前記修正値は、予め前記画素位置に応じた階調補正の修正値を備えた記憶部から読み出して求める
   ことを特徴とする請求項６記載の画像表示方法。
8. 前記修正値は、予め前記画素位置に応じた階調補正の修正値の有無を示すフラグを参照し、前記フラグに対応した画素位置のみその画素位置に応じた前記修正値を求める
   ことを特徴とする請求項６記載の画像表示方法。
9. 前記表示部における画像表示の状態を検出し、その検出結果から前記画素位置に応じた前記階調補正の修正値を算出する
   ことを特徴とする請求項６記載の画像表示方法。

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