JP2006323130A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの消費電力の削減に伴って、新たに発生するクロストークを安定化させる。
【解決手段】入力信号１は、信号処理回路１０で処理され、ＲＧＢバックライト光量１１とサブ画素透過率１２に分離される。ＲＧＢバックライト光量１１に基づいて、補正係数算出回路２２は補正係数２３を算出する。サブ画素透過率補正回路２４は、補正係数２３を入力してサブ画素透過率１２を補正し、補正したサブ画素透過率２５を出力する。補正したサブ画素透過率２５は、ＬＣＤパネル１８を駆動するＬＣＤ駆動回路１４に入力される。一方、ＲＧＢバックライト光量１１は、ＬＥＤバックライト１７を駆動するＬＥＤ駆動回路１３に入力される。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示装置にて、カラー画像を表示する画像表示装置及び画像表示方法に関わる。

カラー画像の表示装置として、バックライトと、画素毎の透過率制御を行う液晶パネルを組み合わせて表示を行う液晶ディスプレイがある。カラー画像を表示するには、バックライトは少なくともＲＧＢ３色成分を含み、液晶パネルに配置する画素は、ＲＧＢ３色のカラーフィルタを備えるサブ画素から構成することで、バックライト光量をＲＧＢサブ画素の透過率を制御することで全体として画像表示を行うことができる。

ここで、サブ画素はＲＧＢのいずれかのカラーフィルタを備えた最小単位の画素を指し、ＲＧＢの三つのサブ画素を組み合わせて画素を構成して、複数の画素を面内に多数配置することで画面を作る。

表示原理を簡単にまとめれば、バックライト光量を、サブ画素毎の液晶透過率で調整することで、サブ画素毎の濃淡を制御することができる。サブ画素には、カラーフィルタを付加することで、ＲＧＢの濃淡を表示できる。この表示出力は、バックライト光量と液晶透過率の掛け算の結果となる。なお、現実にはガンマ特性と呼ばれる非線形特性を含む場合があるが、ここでは信号特性は線形であるとする。

ここで、バックライトとして蛍光灯を常時点灯する構成では、バックライト光量が一定であるから、上記掛け算における変数は、サブ画素の液晶透過率になる。

下記特許文献１には、バックライト光量を制御することでコントラスト向上を実現する構成が記載されている。この場合の表示出力は、バックライト光量と液晶パネル透過率の両者を変数とする掛け算の関係にあるといえる。ここでは、バックライト光量を制御する要因として、表示信号の最大値と最小値を参照している。

また、下記特許文献２には、バックライトとサブ画素カラーフィルタの波長分布特性に着目することが記載されている。ここでは、バックライトの発光波長分布を、カラーフィルタの透過波長分布よりも狭くすることで、色域拡大の効果を実現できるとしている。そして、バックライトとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を利用している。
特許第３４３０９９８号公報 特開昭６０−１３０７１５号

背景技術においては、バックライトの工夫による画質向上の効果を示しているが、バックライトを駆動するためのエネルギー（消費電力）削減を課題としていない。

上記特許文献１は、バックライト光量を変動させる構成を示しているが、表示画面のコントラストを向上させることを目的として、消費電力の観点はない。また、特許文献２はＬＥＤバックライトを用いて画質向上する構成に言及している。しかし、消費電力の観点はない。このように特許文献１と特許文献２は、バックライトが消費するエネルギー（消費電力）を削減する観点はない。

本発明は、バックライトとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いる表示装置を対象にして、画質を維持しながらエネルギー（消費電力）削減することを第１の課題とする。

ところで、上記課題の解決を図る過程で、ＲＧＢ間の色漏れ（クロストーク）という現象が新たな課題となる。後述するようにクロストークは、バックライト光量と液晶パネル透過率のそれぞれの波長分布が相違する場合に、前記掛け算の関係がＲＧＢそれぞれ独立に計算できずに、ＲＧＢ間の相互作用が発生する現象である。この結果、バックライトの波長分布が変化することになる。

ここで、上記特許文献１は蛍光灯を白色光源として利用することが前提であり、発光の波長分布については考慮していない。また、上記特許文献２は、ＬＥＤをＲＧＢ原色にピークを持つ白色光源として利用しており、発光の波長分布が変動することは想定していない。そこで、本発明は、新たに発生するクロストークを第２の課題とする。

本発明は、前記第１の課題を解決するために、表示出力を得るために必要最小限のバックライト光量に基づいて、バックライトを白色光源としてのみ利用するのではなくバックライトをＲＧＢ独立に駆動する手段を備えて、消費電力削減を実現する。

また、本発明は、前記第１の課題と関連して前記第２の課題を解決するために、表示装置を構成するバックライトとカラーフィルタの波長分布特性に関するデータ、すなわち、バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性を記憶する記憶手段を備え、バックライト光量に基づいたサブ画素透過率とする。

また、ＲＧＢバックライト光量に基づきクロストーク係数を記憶する記憶手段を備え、この係数を用いてサブ画素の透過率を補正する手段を備える。そして、バックライト光量とバックライト光量の基づいて補正したサブ画素透過率を駆動信号に変換して表示出力を得る。

本発明は、バックライトとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて、バックライト光量と液晶パネル透過率の両者を制御する表示装置において、画質維持とエネルギー（消費電力）削減を両立できる効果がある。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係る画像表示装置の基本構成図であって、入力信号１を信号処理回路１０で、掛け算の関係にあるＲＧＢバックライト光量１１とＲＧＢサブ画素透過率１２に分離する。そして、ＲＧＢバックライト光量１１は、ＬＥＤ駆動回路１３を用いてＬＥＤ駆動信号１５に変換して、ＬＥＤバックライト１７を駆動する。

一方のＲＧＢサブ画素透過率１２は、ＬＣＤ駆動回路１４を用いてＬＣＤ駆動信号１６に変換して、ＬＣＤパネル１８を駆動する。こうして、最終的に、ＬＥＤバックライト１７とＬＣＤパネル１８を駆動することで、両者の組み合わせとして表示画像が形成される。
なお、各回路は、ＲＧＢ毎に備えられており、独立に動作する。また、ＲＧＢサブ画素透過率１２をＲＧＢ独立制御することは、従来の表示装置と同じ動作である。液晶のサブ画素とカラーフィルタの組み合わせを作ることで、波長分布を選択するスイッチのような動作をする。

本発明は、ＬＥＤバックライト１７をＲＧＢ独立制御することを特徴とする。これは、蛍光灯あるいはＬＥＤ全色点灯のバックライトが、白色光源としての固定的な波長分布を備えているのに対する基本的な相違点である。

図２は、掛け算の関係にあるＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率の説明図である。表示出力は、ＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率の掛け算の関係にあるとする。

図２において、一定の表示出力を得るためには、両者は反比例の関係にあることを示している。なお、ガンマ特性のような非線形要素を考慮していない。仮にガンマ特性がある場合は、逆ガンマ特性を掛けて線形特性に変換することで上記関係は成り立つ。

図２中に示したＡ、Ｂ、Ｃ点のいずれでも、取りうる信号範囲内であれば、二つの変数の掛け算の結果である表示出力は一定である。言い換えると、ＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率の選択方法に自由度が発生する。

ここで、点Ａは信号範囲内で、透過率最大とするバックライト光量を示している。つまり、サブ画素透過率による光量低下を最小限として、バックライト光量を最大限に利用して表示出力を作ることになる。本発明は、バックライトの消費電力を最小とするために点Ａを選択する。

画面が単一の画素で構成されている場合には、画素のみについて、上記条件を適用すればよい。しかし、実際の画面は多数の画素で構成されている。そこで、まず画面の構成に付いて説明する。

図３（ａ）は、画面構成と画素の関係を示している。サブ画素３０は、液晶素子による透過率制御が可能な最小の単位である。これに、ＲＧＢカラーフィルタのいずれかを付加することで、波長選択性を持たせた濃淡を制御することができる。そして、ＲＧＢ３種類のサブ画素を組み合わせて画素３１を構成することで、色再現が可能な最小の単位となる。さらに、画素３１を平面内に並置することで、画面３２を構成する。

図示していないが画面３２を照明するバックライトを用意して、画面内にある複数のサブ画素３０の透過率を制御することで、画面全体として滑らかな階調変化のカラー画像を表示できるようになる。

本発明はこのような構成において、画面における表示出力が最大の画素を表示するに必要最小限のバックライト光量を設定することで、バックライト消費電力を最小にする。

図３（ｂ）は、画面内のＲＧＢ信号のヒストグラムを例示している。ここで、注目するのはＲＧＢ毎の最大値Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘであり、この最大値で画面単位のバックライト光量を設定する。設定されたバックライト光量を用いて、ＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率の掛け算の関係から、サブ画素の透過率を設定する。こうして画面全体のサブ画素について、破綻のないようにＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率を算出できる。

図４は、バックライト光量とサブ画素透過率と表示出力との波長分布特性の関係を示している。ここでは、それぞれのＲＧＢの波長分布特性を簡単のため凸型で示している。特に、バックライト光量とサブ画素透過率の波長分布特性が、一般的に異なっていることを示す。

バックライト光量の波長分布は、ＲＧＢ３種のＬＥＤの波長分布と、それぞれの駆動信号に依存して決まる。一方のサブ画素透過率の波長分布は、カラーフィルタに依存する。両者は全く異なる作成方法であるから、両者の波長分布を一致させることには困難がある。この波長分布の相違による表示出力への影響を説明する。

図４（ａ）は、バックライト光量とサブ画素透過率の全てを最大に設定することで、白色を表示出力する動作を示している。

図４（ｂ）は、青色（Ｂ）を表示出力する動作を示している。バックライト光量はＢのみ、サブ画素透過率はＲＧＢ全てを透過率最大としている。この両者の駆動の結果として、バックライト光量のＢが表示出力となる。

図４（ｃ）は、青色（Ｂ）を表示出力する動作を示している。バックライト光量はＲＧＢ全て、サブ画素透過率は青色（Ｂ）のみ透過率最大としている。ここで、表示出力は、バックライトＲＧＢとサブ画素Ｂの波長分布の組み合わせである。サブ画素Ｂの透過波長分布は、バックライトＢの発光波長分布と一致せず、バックライトＧの発光波長分布に及んでいる。この結果として、バックライトＧの光量がサブ画素Ｂを透過して表示出力に表れる。これが、ＲＧＢ間の色漏れ（クロストーク）である。

このように、表示方法の選択によって、表示される青色（Ｂ）の波長分布が異なることになる。同様に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）を表示する場合にも、クロストークによる波長分布の変化が発生する。

以上、整理すると、（１）バックライトをＲＧＢ独立制御する、（２）バックライトとサブ画素のＲＧＢ波長分布が不一致である、という二つの条件がある場合に、ＲＧＢ間で色漏れ（クロストーク）が発生する。

表示装置におけるＲＧＢ原色は、本来は固定されているべき基本特性である。しかし、クロストークの発生により、ＲＧＢ原色が変動することは、画質劣化の要因である。

本発明は、後述するように、クロストークを補正することで原色を固定して、画質を維持することを特徴とする。

図５は、ＲＧＢ原色の色度点を直線で結ぶことで表示できる色域の範囲を示している。原色の色度点が最も外側に広がる領域Ａは、ＲＧＢバックライトが単色発光する場合である。原色の色度点が最も内側に狭まる領域Ｂは、ＲＧＢバックライトが全色発光する場合である。

ここで、ＲＧＢバックライト光量を、図３（ｂ）に示すようにＲＧＢ毎の最大値Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘで設定する場合、画面内容に応じてＲＧＢの組み合わせは変化して、原色の色度点Ｒ，Ｇ，Ｂは、これらの最大領域Ａと最小色域Ｂ内を変動することになる。ＲＧＢ原色の組み合わせで作る色も変化することになり、安定した色再現ができないことになる。

そこで、クロストーク補正とは、この変動を抑えることで色再現を安定化することを目的とする。このために、本発明は、最小色域Ｂの内部に、安定的な原色の色度点を設定する。そして、ＲＧＢバックライト光量の設定に依存して変化する色域を、安定色域Ｂにマッピングすることで、クロストーク補正を実現する。

本発明は、信号処理の基本手順として、画面単位で設定するＲＧＢバックライト光量からクロストーク補正のためのクロストーク係数を算出し、このクロストーク係数を用いてサブ画素透過率を補正することで、安定色域へのマッピングを行う。

クロストーク補正方法を説明する前に、数式を用いてクロストークの発生原理を整理する。下記数式１を用いて、波長方向の分布特性を、等色関数を用いて数値データに変換して関係付ける。等色関数は、色彩工学の分野では周知であり、視覚特性から導いた３種類の波長感度曲線である。

この数式１において、例えば、バックライト青色の波長分布（ｂｉｎ）に、３種類の波長感度曲線（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を掛け合わせたものを、３つの数値（Ｘｂｉｎ、Ｙｂｉｎ、Ｚｂｉｎ）で表す。すなわち、バックライトの赤青緑（ＲＧＢ）の３種の波長分布（ｒｉｎ、ｇｉｎ、ｂｉｎ）から３組の数値（Ｘｒｉｎ、Ｙｒｉｎ、Ｚｒｉｎ）（Ｘｇｉｎ、Ｙｇｉｎ、Ｚｇｉｎ）（Ｘｂｉｎ、Ｙｂｉｎ、Ｚｂｉｎ）が得られる。

そこで、バックライト光量をＲＧＢ独立に制御するということは、これらの３組の数値に係数（ｒｌｅｄ、ｇｌｅｄ、ｂｌｅｄ）を掛けることに相当して、ｒｌｅｄ・（Ｘｒｉｎ、Ｙｒｉｎ、Ｚｒｉｎ）、ｇｌｅｄ・（Ｘｇｉｎ、Ｙｇｉｎ、Ｚｇｉｎ）、ｂｌｅｄ・（Ｘｂｉｎ、Ｙｂｉｎ、Ｚｂｉｎ）となる。

ここで、ＲＧＢ独立制御（ｒｌｅｄ、ｇｌｅｄ、ｂｌｅｄ）は、ＲＧＢ独立の駆動信号のことであり、波長特性を持たない係数なので対角マトリクスで表せる。このバックライト光量を、サブ画素カラーフィルタに通すことでＲＧＢ間のクロストークが発生する。

クロストークは、バックライトのＲＧＢとカラーフィルタのＲＧＢとの組み合わせの関係であり、これらの波長分布の関係を３×３のマトリクス形式のクロストーク係数Ｃｎｎ（ｎ＝ｒ、ｇ、ｂ）で表す。

これらの掛け算の結果がサブ画素に入力することになるので、サブ画素透過率（ｒｌｃｄ、ｇｌｃｄ、ｂｌｃｄ）を掛けることで、数式１の左辺の表示出力（Ｘｒｏｕｔ、Ｙｒｏｕｔ、Ｚｒｏｕｔ）（Ｘｇｏｕｔ、Ｙｇｏｕｔ、Ｚｇｏｕｔ）（Ｘｂｏｕｔ、Ｙｂｏｕｔ、Ｚｂｏｕｔ）が得られることになる。この表示出力は、ＲＧＢ成分を等色関数ＸＹＺ表記で示している。なお、サブ画素の透過率（ｒｌｃｄ、ｇｌｃｄ、ｂｌｃｄ）は、波長特性を持たない係数なので対角マトリクスとしている。

ここで、バックライトのＲＧＢ独立駆動による原色変動は、サブ画素透過率（ｒｌｃｄ、ｇｌｃｄ、ｂｌｃｄ）より右側の項で示される。言い換えると、原色が変動するバックライトＲＧＢに、サブ画素透過率（ｒｌｃｄ、ｇｌｃｄ、ｂｌｃｄ）を掛ける関係となる。
クロストーク補正するには、バックライト光量に基づいて、サブ画素透過率（ｒｌｃｄ、ｇｌｃｄ、ｂｌｃｄ）を補正処理することで実現できる。

まず、クロストークの現象を表現するために、要因であるバックライト光量から結果であるクロストーク量を関係付けるモデルを使う。例えば、（１）バックライトとサブ画素カラーフィルタの波長分布、（２）上記（１）に等色関数ＸＹＺを掛けた数値、（３）バックライト光量とクロストーク発生量を関係付けたテーブル、（４）マトリクス表現したクロストーク係数等がある。

例えば、上記（３）の作り方としては、ＲＧＢバックライト光量の全ての組み合わせを変化させた場合のクロストーク発生量を計算あるいは測定実験で得て、テーブルにまとめることで実現できる。また上記（４）は数式１を利用できる。

クロストーク補正をするための補正係数は、上記のモデルを逆算することで得られる。例えば、上記（３）のテーブル内容を逆変換することで、補正係数のテーブルを作ることができる。また、上記（４）のマトリクス表現の数式では、逆行列の計算をすることで、補正のためのマトリクス係数を算出することができる。こうして要因であるバックライト光量から結果であるクロストーク量を補正するための係数を対応付ける。

以上、本発明は、クロストークによる色域変動を信号処理により補正することを特徴とする。上記したように、クロストークが発生する条件の一つとして、バックライトとサブ画素のＲＧＢ波長分布特性の不一致がある。すなわち、使用するバックライトのＬＥＤとサブ画素のカラーフィルタとに依存して波長分布は変化するから、これらの波長分布に関わる情報を用意しておかなければ、クロストークの大きさを判断することができない。

本発明は図６に示すように、クロストーク補正のための信号処理を行うために、図１に示す画像表示装置に、バックライト光量とサブ画素透過率の波長分布特性に関わる情報を記憶する記憶手段としての特性レジスタ２０を用意することを特徴とする。

特性レジスタ２０は、データの読み書きができる記憶手段である。特性レジスタ２０へ書き込む特性信号２１は、例えば、バックライトのＬＥＤとサブ画素のカラーフィルタの波長分布特性、あるいはバックライトのＬＥＤとサブ画素のカラーフィルタの波長分布に等色関数を掛け合わせた数値、あるいはＲＧＢバックライト光量とクロストーク係数の関係を示すデータ等である。

特性レジスタ２０に特性信号２１を書き込むタイミングは、装置構成に依存して設定する。例えば、表示に関わる回路を全て一つの筐体に組み込むような装置形態では、これらの装置を組み立てる時点で特性信号２１を特性レジスタ２０に書き込めばよい。あるいはバックライト等の部品を交換できるような装置形態では、交換後の部品に関わる特性信号２１を特性レジスタ２０に書き込むことが望ましい。したがって、特性レジスタ２０は、書き換え可能であり書き込んだ内容を保持できるメモリ機能を備えるようにする。具体的には、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、電池バックアップ付きのＳＲＡＭ等を利用できる。特性レジスタ２０に書き込まれた特性信号２１は、クロストーク補正を行うために利用する。

クロストーク補正を含む信号処理手順の一例を以下（１）から（７）に示す。（１）画像データの入力と、画面内のＲＧＢごとの最大値Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘの算出、（２）画面のＲＧＢバックライト光量を設定する、（３）画面のＲＧＢサブ画素透過率を設定する、（４）特性レジスタからＲＧＢバックライト光量とクロストーク係数との関係を示すデータを読み出す、（５）ＲＧＢバックライト光量からクロストーク係数を算出する、（６）クロストーク係数を用いてＲＧＢサブ画素透過率を補正する、（７）ＲＧＢバックライト光量と補正したＲＧＢサブ画素透過率を出力する。

ここで、上記手順（４）において、ＲＧＢバックライト光量の３つの組み合わせ数は、ＲＧＢ各８ビットの場合には２の２４乗となり、補正係数のデータ量が大きい。そこで、より少ないデータ形式を採用するために、以下の方法（１）（２）（３）を採用することができる。

（１）ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を利用する方法で、入力のＲＧＢバックライト光量と出力の補正係数の関係をテーブルにまとめておく。ここで、入力はとびとびに離れた数値として、出力は補間することで、テーブルを小さくすることができる。

（２）多項式近似を利用する方法で、ＲＧＢバックライト光量を変数として、演算結果が補正係数となる関係を多項式で近似して用意する。この多項式の次数を高くすることで近似の精度を高めることができる。なお、多項式の演算には、精度の高い掛け算処理が必要となる。

（３）エミュレートによる方法で、クロストークの発生原理を数値計算でエミュレートする手段を用意する。例えば、前記数式１をモデルとして、クロストークを補正するための係数を算出して、補正処理に利用する。

図７は、上記信号処理手順を実行する回路構成図であって、クロストーク補正に関わる補正手段としてのクロストーク補正回路２６に着目して説明する。他の構成は図１と同様である。ＲＧＢバックライト光量１１は、画面内の最大値に基づいて算出されて出力される。補正係数算出回路２２は、ＲＧＢバックライト光量１１を入力して、補正係数２３を出力する。そして、サブ画素透過率補正回路２４は、補正係数２３に基づいてサブ画素透過率１２の補正処理を行い、補正したサブ画素透過率２５を出力する。

図８は、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）によるクロストーク補正の回路構成図であって、補正係数算出回路２２をメモリで構成して、クロストーク補正に用いるＬＵＴ（ルックアップテーブル）として動作させる。

ＬＵＴのデータは、図６に示す特性レジスタ２０に書き込まれた特性信号２１から算出する。あるいは、特性信号２１自体が、ＬＵＴデータであってもよい。

図８において、ＬＵＴは、ＲＧＢバックライト光量（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）をメモリアクセス用のアドレスとして使い、メモリから読み出したデータを補正係数２３として出力する。そして、この補正係数２３とＲＧＢサブ画素透過率（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）を、ＲＧＢサブ画素透過率補正回路（２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ）で演算することにより、補正したＲＧＢサブ画素透過率（２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ）を出力する。

このように、ＬＵＴを用いることで、高速かつ任意の変換が行える特徴がある。さらに、クロストークとは異なるガンマ特性等を含めて一括変換するようにデータを書き込んでおくこともできる。

なお、特性レジスタ２０は、具体的には補正係数を算出するための近似多項式であってよい。この構成の場合には、特性レジスタ２０へ書き込む特性信号２１としては、近似多項式の係数値とする。多項式は、べき乗関数、サインコサイン関数等の組み合わせで作ることができる。例えば、係数をＡＢＣＤ、変数をＸとすれば、出力Ｙを、Ｙ＝（Ａ＋Ｂ・Ｘ＋Ｃ・Ｘ・Ｘ＋Ｄ・Ｘ・Ｘ・Ｘ）として演算する。

図８において、多項式近似を用いたクロストーク補正を行う場合には、補正係数算出回路２２に、ＲＧＢバックライト光量（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）を変数として入力して、補正係数を出力する多項式演算回路を備える。演算結果である補正係数２３は、サブ画素透過率補正回路２４に入力する。そして、ＲＧＢサブ画素透過率（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）と補正係数２３を、ＲＧＢサブ画素透過率補正回路（２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ）で演算することにより、補正したＲＧＢサブ画素透過率（２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ）を出力する。この多項式により補正係数算出を行うことで、ＬＵＴ方式で必要としたメモリを排除することができる。

図９は、パソコン５０と表示パネル５１をケーブルで接続した、いわゆるパソコンテレビの構成図であって、外部装置であるパソコン５０の本体には、主としてＣＰＵ５２、メモリ５３、図示しないハードディスクを有し、また、テレビ画像受信のためのＴＶチューナ５４、画像を表示するためのＧＰＵ５５、グラフィックメモリ５６を備えている。一方の表示パネル５１には、バックライト１７とＬＣＤパネル１８を内蔵する。

ここで、表示パネル５１のバックライト１７をＲＧＢ独立制御するための信号処理を、パソコン５０のＣＰＵ５２で行うとする。表示パネル５１の構成部品であるバックライト１７とサブ画素カラーフィルタの波長分布に関わるデータとを、表示パネル５１からパソコン５０へ伝達しなければ、クロストーク補正処理等の波長分布に関わる信号処理を行うことができない。また、パソコン５０に接続する表示パネル５１は任意の機種を接続できることが望ましい。

そこで、表示パネル５１には、パネルに内蔵する部品であるバックライトとＬＣＤパネルの波長分布特性を記憶する特性レジスタ２０を備える。そして、表示パネル５１からパソコン５０へと表示パネル５１の波長分布に関わる特性信号２１を伝達する手段を用意する。パソコン５０は、例えば、メモリの５３一部領域を特性レジスタ２０’として利用する。

このように、本発明は、波長分布に関わるデータを記憶する特性レジスタ（２０、２０’）を、表示パネル５１とパソコン５０とに用意して、それぞれの特性レジスタ（２０、２０’）間でのデータ通信手段を備えることを特徴とする。

なお、特性レジスタ（２０、２０’）間でのデータ通信は、表示パネル５１の機種変更時、あるいは電源ＯＮ時、あるいは操作者の指示に従って動作させる。例えば、パソコン５０から表示パネル５１へ画像信号を伝達する信号ケーブルを兼用して、表示パネル５１からパソコン５０側へ表示パネル５１の波長分布に関わるデータを伝達することができる。あるいはＵＳＢ等の汎用インタフェースを用いてパソコン５０から表示パネル５１を接続して、表示パネル５１からパソコン５０側へデータ伝送する。

パソコン５０が行う信号処理手順は、以下（１）から（６）のとおりである。（１）画像信号を入力して、（２）画面単位のバックライト光量とサブ画素単位の液晶透過率を算出して、（３）バックライト光量に基づくクロストーク補正係数を算出して、（４）液晶透過率の補正処理を行い、（５）バックライト光量と液晶透過率を表示パネル５１へ伝送して、（６）表示出力を得る。これらの信号処理は、パソコン５０に搭載されているＣＰＵ５２を用いて、プログラム制御で演算することができる。

ここで、上記信号処理手順（５）における伝送は、従来の映像信号と異なる信号形式となる。例えば、画面の帰線期間において画面単位のバックライト光量を、映像期間に画素単位の液晶透過率を設定して伝送するならば、信号ケーブルの電気物理的な特性は互換性を保って信号伝送することができる。しかし信号内容は互換でないので、従来の表示装置（例えばＣＲＴ）で表示するならば画質は保てない。あらかじめ機器種別を確認する手段を備えることで、ＣＲＴであるならば従来どおりの信号伝送を行うように切り替えることで、破綻なく表示出力を実現することができる。

なお、パソコン５０での信号処理としては、画面単位のバックライト光量と画素単位の液晶透過率を、画面画素の信号として扱うことが便利である。具体的には、グラフィックメモリ５６上の画素データとして、プログラムで読み書きできるメリットがある。また、表示パネル５１へ画素データとして伝送できる。

また、特性信号２１の信号形式と、信号インタフェースの構成について説明する。最も基本的な信号形式として、バックライトのＬＥＤとサブ画素のカラーフィルタの波長分布特性をそのままデータとして記述する方法がある。分布特性ではデータ量が増加することから、等色関数を掛け合わせた数値データに変換して記述することができる。ここで、等色関数は、視角の波長分布特性に基づいたＸＹＺと呼ばれる３種類の波長特性である。これらの信号形式を利用するには、まず信号形式の選択を示すデータに引き続いて具体的なデータを連続することで、受信側においてデータ種別を区別して利用できる。

以上、本発明は、バックライト光量をＲＧＢ独立に制御する液晶ディスプレイに適用できる。また、液晶ディスプレイを利用するテレビジョン受像器、パソコン、モニタ装置等に適用できる。

本発明に係る画像表示装置の構成図 バックライト光量とサブ画素透過率との掛け算の関係図 画面構成と表示出力頻度との説明図 ＲＧＢバックライト光量とＲＧＢサブ画素透過率の波長分布特性図 色域変化の説明図 本発明に係る画像表示装置の別の構成図 本発明に係る画像表示装置のさらに別の構成図 本発明に係る画像表示装置におけるクロストーク補正回路図 パソコンテレビの実装構成図

符号の説明

１…入力信号、１０…信号処理回路、１１…ＲＧＢバックライト光量、１１Ｒ…Ｒバックライト光量、１１Ｇ…Ｇバックライト光量、１１Ｂ…Ｂバックライト光量、１２…ＲＧＢサブ画素透過率、１２Ｒ…Ｒサブ画素透過率、１２Ｇ…Ｇサブ画素透過率、１２Ｂ…Ｂサブ画素透過率、１３…ＬＥＤ駆動回路、１４…ＬＣＤ駆動回路、１５…ＬＥＤ駆動信号、１６…ＬＣＤ駆動信号、１７…ＬＥＤバックライト、１８…ＬＣＤパネル、２０…特性レジスタ、２１…特性信号、２２…補正係数算出回路、２３…補正係数、２４…サブ画素透過率補正回路、２４Ｒ…Ｒサブ画素透過率補正回路、２４Ｇ…Ｇサブ画素透過率補正回路、
２４Ｂ…Ｂサブ画素透過率補正回路、２５…補正したサブ画素透過率、２５Ｒ…補正したＲサブ画素透過率、２５Ｇ…補正したＧサブ画素透過率、２５Ｂ…補正したＢサブ画素透過率、２６…クロストーク補正回路、３０…サブ画素（ＲＧＢのいずれか）、３１…画素、３２…画面、５０…外部パソコン、５１…表示パネル、５２…ＣＰＵ、５３…メモリ、５４…ＴＶチューナ、５５…ＧＰＵ、５６…グラフィックメモリ

Claims (9)

1. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性とを記憶する記憶手段を備え、
   前記記憶手段から発光波長分布特性と透過波長分布特性とを読み出して、バックライト光量に基づいたサブ画素透過率とすることを特徴とする画像表示装置
2. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性との不一致によるクロストーク係数を記憶する記憶手段を備え、
   前記記憶手段からクロストーク係数を読み出して、バックライト光量に基いたサブ画素透過率とすることを特徴とする画像表示装置
3. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性との不一致を補正する補正手段を備え、
   前記補正手段は、バックライト光量に基づいてサブ画素透過率を補正することを特徴とする画像表示装置
4. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性とを記憶する記憶手段と、
   前記バックライト光量を各色独立に駆動する駆動手段とを備え、
   前記記憶手段から発光波長分布特性と透過波長分布特性を読み出して、各色のバックライト光量に基いた各色のサブ画素透過率とすることを特徴とする画像表示装置
5. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量に基づいて補正係数を算出する手段と、前記補正係数を用いてサブ画素透過率を補正する手段とを備えることを特徴とする画像表示装置
6. 少なくとも３色のＬＥＤバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量を各色独立に駆動する駆動手段と、
   前記サブ画素透過率を制御する駆動手段と、
   前記バックライト光量に基づいて補正係数を算出する手段と、
   前記補正係数を用いてサブ画素透過率を補正する手段と
   を備えることを特徴とする画像表示装置
7. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性と液晶透過率の透過波長分布特性とを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段と外部の記憶手段との間で、発光波長分布特性と透過波長分布特性とを伝送するデータ通信手段と
   を備えることを特徴とする画像表示装置
8. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示装置において、
   前記バックライト光量とサブ画素透過率とを外部の画像記憶手段に記憶させて処理させることを特徴とする画像表示装置
9. 少なくとも３色のバックライト光量と少なくとも３色のサブ画素透過率とを組み合わせた表示出力で画像を形成する画像表示方法において、
   前記バックライト光量の発光波長分布特性とサブ画素透過率の透過波長分布特性とを記憶させ、読み出して、バックライト光量に基いたサブ画素透過率とすることを特徴とする画像表示方法
   

Images