JP2007140234A - 画像表示装置、液晶表示装置、及び視聴環境制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な処理によって、周囲の照明光に関わらず、忠実な色再現性を有する画像表示を実現することが可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】 入力映像信号に応じた画像を表示する表示パネル１を有する画像表示装置であって、周囲に設置された照明機器７に対する照明制御信号に基づいて、入力映像信号の色調整を行う色補正演算回路２３，２６，２７や、上記照明制御信号に基づいて、バックライト光源の発光輝度或いは色バランスを調整するバックライト調整回路２４，２５を設けて、周囲の照明光により画像表示が受ける影響を補償するように、前記表示パネル１による表示出力を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、調光制御可能な照明機器が周囲に設置された視聴環境において使用される画像表示装置、液晶表示装置に関するものである。

コンピュータやテレビジョン受像機のディスプレイの薄型化、軽量化によって、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）のようなフラットパネル型ディスプレイが普及している。例えば、液晶ディスプレイは、アドレス素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））を備えたＴＦＴ−ＬＣＤが多く用いられている。

このような表示パネルとしてＴＦＴ−ＬＣＤを用いた液晶表示装置について、図８とともに説明する。図８は従来の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。入力映像信号がタイミング制御部（ＴＣ）５に入力される。この入力映像信号は例えばＲＧＢ映像信号、クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号及びデータイネーブル信号等を含む信号である。タイミング制御部５では、垂直及び水平同期信号に応じて、ＲＧＢ映像信号をソースドライバ３に出力するとともに、ＴＦＴを走査するための走査線制御信号をゲートドライバ２に出力する。

ＴＦＴ−ＬＣＤ１の背面にはバックライトユニット４が配設されている。ソースドライバ３及びゲートドライバ２は、入力映像信号、同期信号をＴＦＴ−ＬＣＤ１に印加し、バックライトユニット４から放射される光の透過量を調整することで画像表示制御を行う。バックライトユニット４に用いられるバックライト光源としては、現在は主にＣＣＦＬ（冷陰極蛍光菅）が用いられているが、近年ではＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたものなども開発されている。

更に、近年ではテレビジョン受像機の更なる臨場感、没入感の追求によって、ディスプレイの大画面化はもちろんのこと、シアターシステムなどの視聴空間の提案も行われている。高臨場感を実現する方法として、大画面ディスプレイの周囲に照明機器などを配置し、ディスプレイの表示映像に合わせて視聴空間（壁、天井、床等）を照らすことで、視聴者があたかも映像世界の中にいるように感じさせる視聴環境制御システムも提案されている（例えば、特許文献１など）。

このような高臨場感を演出する視聴環境制御システムについて、図９とともに説明する。図９において、視聴空間の中央には画像表示装置６が配置され、この周囲には複数の照明機器７が画像表示装置６や壁、床等を照射することができるように配置されている。照明機器７は様々な色の光を照射することが可能であり、画像表示装置６に表示される映像に応じて可変制御される。

例えば、夕日が沈んでいくような映像を表示する際には、照明機器７より赤い光を照射し、部屋全体が夕日に照らされているような空間を作り出すことにより、高臨場感の視聴環境を実現することが可能である。複数の照明機器７はそれぞれ独立して個別の制御を行うことが可能となっており、例えば画像表示装置６の右側のみに光を照射するというような、部分的な照明光の制御も可能である。

尚、照明機材に関しては、近年、ＬＥＤライトの高効率化、低コスト化が進み様々な用途に使用されている。生活環境においてもリビングの照明器具として、蛍光灯からＬＥＤ照明に近い将来置き換わると予想されている。ＬＥＤ照明がリビング等の照明器具として使用されれば、照明の明るさや色味を自由に調光することが可能となる。

ところで、 画像表示装置を視聴する環境において、周囲の照明機器の明るさや、屋外での昼夜光の明るさ等の影響を受けることで、画像表示装置に表示された映像の輝度が異なった見え方をすることがある。例えば、暗室で見た場合は、表示映像が明るく感じられるが、明るいリビング等で見た場合は表示映像が暗く感じられる。

このような問題に対しては、周囲の明るさを検出し、周囲の明るさに応じてバックライトの出力輝度を調整するような技術が開発されている。例えば、特許文献２には、周囲の明るさを受光値として検出し、予め設定した受光量に対するバックライト輝度に基づいて、自動的にバックライト光源の輝度調節を行うものが提案されている。

さらに、周囲の光の明るさだけではなく、周囲の光の色味の影響を受けるという問題もあり、例えば、周囲の光が赤色の場合は、表示映像が赤味を帯びた色に感じられることがある。このような問題に対しては、周囲の光の色温度を検出し、この色温度に応じて表示映像の色温度、色相等を調整するような技術が開発されている。

例えば、特許文献３においては、外光の照度・色温度を検出し、照度に基づいて表示装置の輝度調整を行うとともに、色温度に基づいて表示部の色温度調整を行うことにより、如何なる環境条件下でも正常な色調を表示可能とするものが提案されている。
特開２０００−１７３７８３号公報 特開平４−３５２１２８号公報 特開２０００−７５２６７号公報

上述したような、高臨場感を得ることを目的として、画像表示装置の周囲に複数の照明機器が配置された視聴環境や、リビングなどのような天井に照明機器が配置された生活環境においては、画像表示装置や壁、床等に様々な色の光が照射されることになる。このような環境下において、画像表示装置に照明光が照射されると、画像表示装置の表示映像が本来表示すべき表示色と異なる色味に感じられてしまうことがある。

これは、画像表示装置に照射される光が画像表示装置の画面上で反射され、この反射輝度と画像表示装置が発光する出力輝度とが混ざり合うためであり、これによって、本来の表示されるべき表示色と異なる色味の映像表示がなされるという問題を招来する。

ここで、周囲の照明機器は、様々な色の光を照射することができるため、例えば、周囲の光に応じて表示映像の色補正を行う場合、周囲の明るさ、色温度のみではなく、詳細な輝度、色度情報（例えば、ＸＹＺ三刺激値）が必要であり、複雑な色補正処理が必要となる。

また、高臨場感を得ることを目的として、表示映像の内容に応じて周囲の照明機器を制御する視聴環境においては、照明機器の照射光の輝度、色相が、画像表示の映像内容に応じて頻繁に切り替えられることが予想される。この場合、照射光の切り替わりに対して、色補正に時間的ずれ（遅れ）があってはならず、照明光の切り替わりに同期して、リアルタイムに色補正処理を行う必要がある。

しかしながら、上述した従来の技術のように、周囲光の明るさや色温度などを光センサー（フォトセンサー）により検出し、この検出出力に基づいて表示出力の輝度や色を調整しようとすると、この調整のための複雑且つ多大な処理が必要となり、リアルタイムに忠実な色再現性を実現することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な処理によって、周囲の照明光に関わらず、忠実な色再現性を有する画像表示を実現することが可能な画像表示装置を提供することを目的とするものである。

また、簡単な処理によって、周囲の照明光に応じた、より臨場感のある映像表現を行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的とするものである。

本願の第１の発明は、入力映像信号に応じた画像を表示する表示手段を有する画像表示装置であって、周囲に設置された照明機器に対する照明制御信号に基づいて、前記表示手段による表示出力を調整する調整手段を備えたことを特徴とする。

本願の第２の発明は、前記調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記入力映像信号を調整するものであることを特徴とする。

本願の第３の発明は、前記調整手段が、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする。

本願の第４の発明は、前記表示手段が、その背面に設けられたバックライト光源より発光された光を前記入力映像信号に応じて変調することによって画像を表示する光変調表示パネルであり、前記調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光出力を調整するものであることを特徴とする。

本願の第５の発明は、前記調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光輝度を調整するものであることを特徴とする。

本願の第６の発明は、前記調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光色バランスを調整するものであることを特徴とする。

本願の第７の発明は、前記調整手段が、前記表示手段の表示画面を複数領域に分割し、この分割された領域毎に独立して前記表示手段による表示出力を調整するものであることを特徴とする。

本願の第８の発明は、前記第１乃至７のいずれかの発明に係る画像表示装置と、該画像表示装置の周囲に設置された照明機器とを備えたことを特徴とする。

本願の第９の発明は、前記照明機器の照明光が、前記画像表示装置に表示される映像に応じて可変制御されることを特徴とする。

本願の第１０の発明は、バックライト光源より発光された光を入力映像信号に応じて変調することによって画像を表示する液晶表示パネルを有する液晶表示装置であって、周囲に設置された照明機器に対する照明制御信号に基づいて、前記入力映像信号を調整する第１の調整手段と、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光出力を調整する第２の調整手段とを備えたことを特徴とする。

本願の第１１の発明は、前記第２の調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光輝度を調整するものであり、前記第１の調整手段が、前記照明制御信号と前記入力映像信号と前記第２の調整手段によるバックライト光源の調整出力信号とに基づいて、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする。

本願の第１２の発明は、前記第１の調整手段が、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記補正映像信号を生成するものであることを特徴とする。

本願の第１３の発明は、前記第２の調整手段が、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光色バランスを調整するものであり、前記第１の調整手段が、前記照明制御信号と前記入力映像信号と前記第２の調整手段によるバックライト光源の調整出力信号とに基づいて、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする。

本願の第１４の発明は、前記第１の調整手段が、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記補正映像信号を生成するものであることを特徴とする。

本願の第１５の発明は、前記第１及び第２の調整手段が、前記液晶表示パネルの表示画面を複数領域に分割し、この分割された領域毎に独立して前記液晶表示パネルによる表示出力を調整するものであることを特徴とする。

本願の第１６の発明は、前記前記第１０乃至１５のいずれかの発明に係る液晶表示装置と、該液晶表示装置の周囲に設置された照明機器とを備えたことを特徴とする。

本願の第１７の発明は、前記照明機器の照明光が、前記液晶表示装置に表示される映像に応じて可変制御されることを特徴とする。

本発明の画像表示装置、液晶表示装置によれば、調光可能な照明機器が配設された視聴環境下において、該照明機器を制御するための照明制御信号を用いて画像表示出力を調整する構成としているので、非常に簡単な処理にて、常に本来表示すべき表示色に対して、忠実な色再現を実現すること、或いは、コントラスト感が高くより臨場感のある映像表現を実現することが可能となる。

上述のように、周囲の照明光によって発生する画像表示装置の表示映像の色ズレに対して、忠実な色補正処理をリアルタイムに行うことが必要である。このため、本発明の実施形態においては、周囲の照明機器を制御するための制御装置から出力される照明制御信号（ＲＧＢ信号、同期信号）を用いて、画像表示装置への入力映像信号の色補正、またはバックライト光源の出力調整を行うことにより、表示出力調整のリアルタイム処理を実現し、照明光の切り替わりに対する表示出力調整の時間的ズレを解消している。

ここで、照明光が画像表示装置の画面上で反射して、本来の表示色に混ざり合うことにより、視聴者にとって本来の表示色とは異なる色に感じるため、画面上で反射する反射輝度成分を、本来表示されるべき表示輝度成分から差し引くような処理を施すことにより、忠実な色補正を行うことができる。この画面上での反射輝度成分は、周囲の照明機器に対する照明制御信号から得られる周囲光情報と画像表示装置の画面上の反射特性とから導出することが可能である。

すなわち、画像表示装置に入力される映像信号から、画像表示装置より表示出力される表示輝度を推定し、この表示輝度から上述の反射輝度成分を差し引いた値を映像信号に逆変換し、これを補正映像信号として表示パネルに出力する。これによって、如何なる視聴環境下においても、忠実な色再現を実現することが可能となる。

また、液晶表示装置のような非自発光ディスプレイの場合は、周囲の照明機器に対する照明制御信号から得られる周囲光の輝度情報を基に、バックライト光源の出力輝度の調整を行って表示出力を調整することにより、コントラスト感が高くより臨場感のある映像表現を実現することが可能となる。

さらに、色相調整可能なバックライト、例えばバックライト光源として複数の色を独立して発光制御することが可能なＬＥＤ（発光ダイオード）光源を用いたバックライトに対し、周囲の照明機器に対する照明制御信号から得られる周囲光の輝度情報及び色情報を基に、バックライト光源の出力輝度及び色相の調整を行って表示出力を行うことで、忠実な色再現を実現することが可能となる。

以下、本発明の画像表示装置の各実施の形態について、画像を表示するための表示手段として液晶表示パネル（ＴＦＴ−ＬＣＤ）を用いた液晶表示装置を例に、図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明では、視聴環境制御システムとして、画像表示装置と、該画像表示装置の周囲に設置された照明機器、及び該照明機器の照明制御を行う環境照明制御装置とを個別に備えものについて説明するが、これらは一体的に構成しても良いことは言うまでもない。

（第１の実施形態）
本発明の画像表示装置の第１実施形態について、図１乃至図３とともに説明するが、上記従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施形態は、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、液晶表示装置の色調整を行うものであり、図１は本実施形態の液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置における色補正演算回路を説明するための説明図、図３は本実施形態の液晶表示装置における色補正演算回路を説明するための説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、周囲に設置された照明機器７を制御するための環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置の画面上での反射輝度成分を推定するための反射輝度成分推定回路２２と、該反射輝度成分推定回路２２により推定された反射輝度成分に基づいて、入力映像信号から補正映像信号を生成する補正演算回路２３とを備えている。そして、この液晶表示装置と、照明機器７、環境照明制御装置２１とによって、視聴環境制御システムが構成されている。

周囲の照明機器７は、例えばＬＥＤライトが用いられる。ＬＥＤライトはＲ、Ｇ、Ｂの３原色光を出射する３種類のＬＥＤで構成されており、Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤは２５６段階の輝度調整が可能となっている。環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号は、例えば（Ｒs，Ｇs，Ｂs）＝（０，１２８，２５５）のような信号となる。ここで、環境照明制御装置２１は、液晶表示装置で表示すべき映像内容に連動して、照明機器７の明るさ、色相を自動に切り替えることが可能な構成としているが、ユーザーによって照明機器７を任意の明るさ、色相に調光することが可能な構成であってもよい。

反射輝度推定回路２２は、図２に示すように、環境照明制御装置２１から出力された照明制御信号（Ｒs，Ｇs，Ｂs）と、液晶表示装置の画面反射率とから演算して導出した反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）を出力する。ここで、この反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）は、例えば液晶表示装置の画面反射特性により決定されたマトリクスR(M)を用いて数式１に示す演算式により求められる。

また、反射輝度推定回路２２は、環境照明制御装置２１から出力された照明制御信号（Ｒs，Ｇs，Ｂs）を入力として、反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）を出力とするＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて構成することもできる。

次に、色補正演算回路２３は、図３に示すように、反射輝度推定回路２２から出力される反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）と、入力映像信号（Ｒin，Ｇin，Ｂin）とからマトリクス演算により、補正映像信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）を出力する。

入力映像信号（Ｒin，Ｇin，Ｂin）がそのままＴＦＴ−ＬＣＤ１に入力された時に画面表示出力される表示輝度成分（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、数式２に示す演算式によって求められる。尚、マトリクスA(Ｍ)は、当該液晶表示装置の表示出力特性により決定される。

反射輝度推定回路２２から出力される反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）を、上述の表示輝度成分（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から差し引き、この値を再度映像信号レベルに変換し、補正映像信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）を出力する。補正映像信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）は、数式３に示す演算式によって求められる。ここで、A(M)^-1とは画像表示装置の出力特性によって決定されるA(Ｍ)の逆行列とする。

つまり、画像表示装置の出力特性に応じたマトリクスにて、入力映像信号を表示輝度成分に変換し、この表示輝度成分から反射輝度成分を差し引き、逆行列により再び映像信号に変換して、ＴＦＴ−ＬＣＤ１に出力する補正映像信号を生成する。

このように、周囲の照明機器に対する照明制御信号に基づいて、入力映像信号の補正を行うことで、非常に簡単な処理にて、周囲光の明るさのみではなく、周囲光の様々な色相による表示出力の影響を補償して、本来表示すべき画像に忠実な色再現を実現することが可能となる。

尚、上記本実施形態においては、３×３のマトリクスを用いた場合について説明したが、入力映像信号から出力輝度成分への変換を更に忠実に行う場合には、例えば３×６のマトリクスを設定するというように、画像表示装置の出力特性に合わせてマトリクスを設定することで、より忠実な色補正が可能となる。

また、上記本実施形態においては、３原色表示を行う表示装置について説明したが、例えば、６原色表示を行うものの場合には、６×３のマトリクスを設定するというように、画像表示装置の表示原色の個数に合わせてマトリクスを設定することで、多数の原色を使用する画像表示装置に対しても同様に補正することができる。

さらに、上述した画像表示装置の周囲に配置された複数の照明機器７は、それぞれ独立に照明制御することが可能である。例えば、画像表示装置の表示映像の中で画面右上に夕日が表示された場合は、画像表示装置の右上方に配置された照明機器のみを夕日色に点灯させる等の制御を行うことが可能である。

このように、周囲の照明機器７から画像表示装置に照射される光が画面位置によって異なる場合、画像表示装置の表示画面を複数の領域に分割して、それぞれの分割領域に対応する各照明機器の照明制御信号を用いて、表示画面の分割領域毎に色補正演算を行うことによって、画面位置に応じた最適な色調整を行うことができる。

尚、この場合、周囲の各照明機器７と表示画面における各分割領域との対応をあらかじめ調整設定しておく必要がある。この設定は、例えばユーザーが画像表示装置のリモコン（リモートコントロール装置）等を用いて任意に設定することが可能な構成としてもよいし、各照明機器の設置位置や方向に応じて、各照明機器により照明される画面領域を自動的に算出し設定することが可能な構成としてもよい。

（第２の実施形態）
本発明の画像表示装置の第２実施形態について、図４とともに説明するが、上記本発明の第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施形態は、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、液晶表示装置のバックライト輝度調整を行うものであり、図４は本実施形態の液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図４に示すように、周囲に設置された照明機器７を制御するための環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置のバックライトユニット４に設けられたバックライト光源の発光輝度を調整するバックライト調整回路２４を備えている。そして、この液晶表示装置と、照明機器７、環境照明制御装置２１とによって、視聴環境制御システムが構成されている。

周囲の照明機器７は、例えばＬＥＤライトが用いられる。ＬＥＤライトはＲ、Ｇ、Ｂの３原色光を出射する３種類のＬＥＤで構成されており、Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤは２５６段階の輝度調整が可能となっている。環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号は、例えば（Ｒs，Ｇs，Ｂs）＝（０，１２８，２５５）のような信号となる。ここで、環境照明制御装置２１は、液晶表示装置で表示すべき映像内容に連動して、照明機器７の明るさ、色相を自動に切り替えることが可能な構成としているが、ユーザーによって照明機器７を任意の明るさ、色相に調光することが可能な構成であってもよい。

バックライト調整回路２４は、環境照明制御装置２１から出力された照明制御信号によって決定される照明機器７の照明輝度に応じて、バックライト調整信号を出力する。ここで、環境照明制御装置２１から出力された照明制御信号（Ｒs，Ｇs，Ｂs）に基づき、照明機器７の出力特性から決定されるマトリクスB(M)を用いて、照明機器７の出力輝度成分（Ｘs，Ｙs，Ｚs）を決定することができる。このうちのＹs（＝輝度）を用いてバックライト輝度の調整を行う。照明機器７の出力輝度成分（Ｘs，Ｙs，Ｚs）を求める演算式を数式４に示す。

ここでは、上述の照明機器７の輝度Ｙsを複数段階に分けて、この段階に応じたバックライト調整値Ｙbを設定しておく。例えば、照明機器の輝度Ｙsを入力とし、バックライト調整信号Ｙbを出力とするＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、このバックライト調整回路２４を構成することができる。

一般的に、画像表示装置による表示映像は、明室で視聴した場合より暗室で視聴した場合の方が明るく感じる。このため、暗室で視聴した場合は画像表示装置の暗（黒、低階調）表示部分が浮いたように見え、コントラストが低下したように感じられる。

従って、上述したように、環境照明制御装置２１より出力された照明制御信号から照明機器７の照明輝度を求め、これに基づいてバックライト調整を行うことにより、例えば照明機器７の照明輝度が低い（暗い）場合は、バックライト出力輝度を下げる等の制御を行うことができ、非常に簡単な処理にて、コントラスト感の高い臨場感のある映像表現を実現することが可能となる。

尚、ＴＦＴ−ＬＣＤの背面に複数の光源を並べて構成された直下式のバックライトユニットを用いることにより、画面位置によって周囲の複数の照明機器から照射される光が異なる場合であっても、各照明機器に対する照明制御信号を用いて、表示画面の分割領域毎に対応する各バックライト光源の発光輝度を独立して調整することが可能となり、画面位置に応じた最適なコントラスト調整を行うことができる。

（第３の実施形態）
本発明の画像表示装置の第３実施形態について、図５とともに説明するが、上記本発明の第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施形態は、特に照明光の色相が変更可能なバックライトを用いた液晶表示装置に適用可能なもので、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、液晶表示装置のバックライトの色バランス調整を行うものである。図５は本実施形態の液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図５に示すように、周囲に設置された照明機器７を制御するための環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置の表示画面上での反射輝度成分を推定するための反射輝度成分推定回路２２と、該反射輝度成分推定回路２２で推定された反射輝度成分に基づいて、当該液晶表示装置のバックライトユニット４に設けられたバックライト光源の発光色バランスを調整するバックライト調整回路２５とを備えている。そして、この液晶表示装置と、照明機器７、環境照明制御装置２１とによって、視聴環境制御システムが構成されている。

本実施形態のバックライトユニット４は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色をそれぞれ発光するＬＥＤ光源を用いて構成されており、各色を発光するＬＥＤ光源の出力輝度をそれぞれ個別に独立して制御することにより、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、バックライト光の色バランス調整を行うことが可能となっている。すなわち、バックライトユニット４のＲ，Ｇ，Ｂの３原色の出力バランスを変更することにより、当該液晶表示装置の表示出力の色相を調整することが可能である。

ここで、環境照明制御装置２１より出力された照明制御信号（Ｒs，Ｇs，Ｂs）に基づき、照明機器７の出力特性から決定されるマトリクスB(M)を用いて、照明機器７の出力輝度成分（Ｘs，Ｙs，Ｚs）を決定することができる。照明機器７の出力輝度成分（Ｘs，Ｙs，Ｚs）を求める演算式を数式５に示す。

この照明機器７の出力輝度成分（Ｘs，Ｙs，Ｚs）から当該液晶表示装置の表示画面上での反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）を推定することができる。液晶表示装置の最大白色つまりＲ，Ｇ，Ｂ各３原色のＬＥＤ光源が最大出力時（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，１，１））におけるこの液晶表示装置の出力輝度（Ｘm，Ｙm，Ｚm）は、当該液晶表示装置の出力特性から決定されるマトリクスC(M)を用いて数式６に示す演算式によって求められる。

最大白色輝度（Ｘm，Ｙm，Ｚm）から当該液晶表示装置の反射輝度成分（Ｘr，Ｙr，Ｚr）を差し引いた値に、当該液晶表示装置の出力特性から決定されるマトリクスC(M)の逆行列C(M)^-1を掛けた値を、Ｒ，Ｇ，Ｂ各３原色のＬＥＤ光源の発光調整値（Ｒb，Ｇb，Ｂb）（例えば（Ｒb，Ｇb，Ｂb）＝（0.9，1.0，0.8））とする。Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤ光源の調整値（Ｒb，Ｇb，Ｂb）を求める演算式を数式７に示す。

以上のとおり、本実施形態においては、画像表示装置の表示映像が周囲光の色に引き寄せられた見え方になる現象に対し、周囲光の明るさ、色相に応じて、バックライト光源の色バランスを調整することにより、本来表示されるべき色を忠実に再現することが可能となる。さらに、上述のような周囲光の明るさ、色相に応じたバックライト光源の色バランス調整によって、画像表示装置の表現可能な色再現範囲の調整も可能となる。

ここで、液晶表示装置は、ＴＦＴ−ＬＣＤでバックライトから照射される光の透過量が制御され、更にＴＦＴ−ＬＣＤのサブピクセルごとに配されたＲ，Ｇ，Ｂカラーフィルタを透過することで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の光を発光している。ただし、黒表示をする場合、ＴＦＴ−ＬＣＤはバックライトから照射される光を完全に遮断できないため微量の光が発せられる。

例えば、液晶表示装置の表示画面上に赤色（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０））を表示させた場合は、Ｒサブピクセルから透過された光と、Ｇ，Ｂサブピクセルから漏れた微量の光が混ざり合うため、赤（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０））の色再現範囲が低下することになる。

このような場合、バックライトのＲ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤ光源の出力輝度を調整することが可能であれば、表示画面上で赤色（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０））を表示させる時は、バックライトのＧ，ＢのＬＥＤ光源を消灯させることで、Ｇ，Ｂサブピクセルから漏れる光をなくすことができ、赤色の色再現範囲を拡大させることが可能となる。

このように、周囲の照明光に応じてＬＥＤバックライトの色バランスを調整することにより、周囲の照明光に応じた画像表示装置の色再現範囲の調整も可能となり、より忠実な色再現が実現可能となる。

尚、上述した本実施形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色のＬＥＤ光源を備えたバックライトを用いた場合について説明したが、これに限られず、異なる色を発光する複数種の光源を備え、バックライト光の色バランスが調整可能な種々のバックライトを用いることができることは明らかである。

また、ＴＦＴ−ＬＣＤの背面に異なる色を発光する複数種の光源を並べて構成された直下式のバックライトユニットを用いることにより、画面位置によって周囲の複数の照明機器から照射される光が異なる場合であっても、各照明機器に対する照明制御信号を用いて、表示画面の分割領域毎に対応する各バックライト光源の発光色バランスを独立して調整することが可能となり、画面位置に応じた最適な色調整を行うことができる。

（第４の実施形態）
本発明の画像表示装置の第４実施形態について、図６とともに説明するが、上記本発明の第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施形態は、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、映像信号の色調整を行うとともに、バックライトの輝度調整を行うことにより、液晶表示装置の表示出力を調整するもので、図６は本実施形態の液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図６に示すように、周囲に設置された照明機器７を制御するための環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置の画面上での反射輝度成分を推定するための反射輝度成分推定回路２２と、上記照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置のバックライトユニット４に設けられたバックライト光源の発光輝度を調整するバックライト調整回路２４と、上記反射輝度成分推定回路２２により推定された反射輝度成分と上記バックライト調整回路２４から出力されるバックライト制御信号とを用いて、入力映像信号から補正映像信号を生成する補正演算回路２６とを備えている。そして、この液晶表示装置と、照明機器７、環境照明制御装置２１とによって、視聴環境制御システムが構成されている。

反射輝度成分推定回路２２は、上記第１の実施形態で説明したとおり、周囲の照明機器７の照明制御信号を用いて、当該液晶表示装置の表示画面上における反射輝度成分を推定する。バックライト調整回路２４は、上記第２の実施形態で説明したとおり、周囲の照明機器７の照明制御信号を用いて、照明機器７の照明輝度に応じたバックライト出力輝度に調整する。

補正演算回路２６は、反射輝度成分推定回路２２から出力された当該液晶表示装置の反射輝度成分と、バックライト調整回路２４から出力されたバックライト制御信号とを用いて、周囲の照明光による表示出力への影響を補償した補正映像信号を生成し、ＴＦＴ−ＬＣＤ１に出力する。

尚、上述の第１の実施形態において、入力映像信号に応じた画像表示装置の出力表示輝度成分を求める演算式について説明したが、本実施形態では、バックライト調整が加わったことにより、バックライト光源の出力輝度に応じて画像表示装置の出力特性が変化する。従って、補正演算回路２６には、バックライト光源の調整値に応じた演算式中のマトリクスA(Ｍ)の値を用意しておく必要がある。

すなわち、バックライト光源の出力特性を（Ｘbout，Ｙbout，Ｚbout）とした時、バックライト光源の出力輝度を変化させた場合、Ｙboutのみが変化するだけではなく、Ｘbout，Ｚboutも非線形に変化することになる。従って、演算用マトリクスA(Ｍ)の値を調整する必要があり、これは、バックライト光源の出力輝度を変化させたときの画像表示装置の出力輝度を実測し、この結果に基づいて演算用マトリクスA(Ｍ)を作成することにより対応することができる。そして、マトリクスA(Ｍ)の決定は、バックライト調整値を入力として、補正演算マトリクスA(Ｍ)を出力とするＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いることにより実現することが可能である。

上述のように、周囲の照明光に応じて、バックライト光源の発光輝度を調整するとともに、表示パネルに出力する映像信号の色調整を行うことにより、如何なる環境下においても、忠実な色再現を実現することができ、かつコントラスト感の高いより臨場感のある映像表現が可能となる。

尚、ＴＦＴ−ＬＣＤの背面に複数の光源を並べて構成された直下式のバックライトユニットを用いることにより、画面位置によって周囲の複数の照明機器から照射される光が異なる場合であっても、各照明機器に対する照明制御信号を用いて、表示画面の分割領域毎に対応する各バックライト光源の発光輝度を独立して調整することが可能となり、画面位置に応じた最適なコントラスト調整を行うことができるとともに、表示画面の分割領域毎に色補正演算を行うことによって、画面位置に応じた最適な色調整を行うことができる。

（第５の実施形態）
本発明の画像表示装置の第５実施形態について、図７とともに説明するが、上記本発明の第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施形態は、周囲の照明機器を制御する照明制御信号を用いて、映像信号の色調整を行うとともに、バックライトの色バランス調整を行うことにより、液晶表示装置の表示出力を調整するもので、図７は本実施形態の液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。

上述の第１の実施形態においては、映像信号がＲ，Ｇ，Ｂ各色０〜２５５段階しか表現できないため、この範囲を超えた補正は行うことができない。例えば、赤（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０））を更に赤味方向へ補正するのは不可能であり、つまり、画像表示装置の表現可能な色再現範囲内でしか表示出力の調整（色補正）を行うことができない。そこで、本実施形態は、バックライトの色バランスを調整することにより、画像表示装置の表現可能な色再現範囲を超えた色調整を可能とするものである。

本実施形態の液晶表示装置は、図７に示すように、周囲に設置された照明機器７を制御するための環境照明制御装置２１から出力される照明制御信号に基づいて、当該液晶表示装置の画面上での反射輝度成分を推定するための反射輝度成分推定回路２２と、該反射輝度成分推定回路２２により推定された反射輝度成分に基づいて、当該液晶表示装置のバックライトユニット４に設けられたバックライト光源の発光色バランスを調整するバックライト調整回路２５と、上記反射輝度成分推定回路２２により推定された反射輝度成分と上記バックライト調整回路２５から出力されるバックライト制御信号とを用いて、入力映像信号から補正映像信号を生成する補正演算回路２７とを備えている。そして、この液晶表示装置と、照明機器７、環境照明制御装置２１とによって、視聴環境制御システムが構成されている。

ここで、本実施形態のバックライトユニット４は、上記第３の実施形態と同様、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色をそれぞれ発光するＬＥＤ光源を用いて構成され、バックライト光の色バランス調整を行うことが可能なものとする。すなわち、バックライト調整回路２５により、周囲の照明光に応じて各ＬＥＤ光源の発光輝度を調整することにより、バックライト光の色バランスを調整し、当該液晶表示装置の色再現範囲を可変することができる。

そして、補正演算回路２７は、反射輝度成分推定回路２２から出力された当該液晶表示装置の反射輝度成分と、バックライト調整回路２５から出力されたバックライトの色バランス調整を行うための制御信号とを用いて、周囲の照明光による表示出力への影響を補償した補正映像信号を生成し、ＴＦＴ−ＬＣＤ１に出力する。

ここで、バックライトのＲ，Ｇ，Ｂ各色の出力値の調整を行うため、バックライト調整回路２５からは、例えば調整値（Ｒb，Ｇb，Ｂb）のような３つの値が出力されることになる。従って、上述したようなバックライト輝度調整値に対する画像表示装置の出力特性マトリクスA(Ｍ)の決定が困難となる。

しかしながら、ＬＥＤバックライトのようにＲ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤ光源をそれぞれ独立に調整することが可能であれば、それぞれの調整値による画像表示装置の出力輝度と、入力映像信号（Ｒin，Ｇin，Ｂin）によって決定される出力輝度とを、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色それぞれ独立に対応付けることができる。

例えば、入力映像信号Ｒinに応じて出力される表示輝度は、ＬＥＤバックライトのＲの出力値に影響を受け変動する。逆に入力映像信号Ｇin，Ｂinに応じて出力される表示輝度は、ＬＥＤバックライトのＲの出力値には影響を受けない。従って、上記第１の実施形態において説明した入力映像信号に応じた画像表示装置の出力表示輝度成分を求める演算式を、数式８で示す演算式に置き換えることで補正映像信号の演算を実現することができる。

上述のように、バックライト光源の色バランスを調整することにより、周囲の照明光に応じた色再現範囲を調整することができ、更にこの色再現範囲の中で周囲の照明光に応じた映像信号の色調整を行うことで、本来の画像表示装置の色再現範囲を超えたより忠実な色再現を実現することが可能となる。同時に、周囲の照明光に応じてバックライト輝度も調整することにより、コントラスト感の高いより臨場感のある映像表現が可能となる。

尚、ＴＦＴ−ＬＣＤの背面に異なる色を発光する複数種の光源を並べて構成された直下式のバックライトユニットを用いることにより、画面位置によって周囲の複数の照明機器から照射される光が異なる場合であっても、各照明機器に対する照明制御信号を用いて、表示画面の分割領域毎に対応する各バックライト光源の発光色バランスを独立して調整するとともに、表示画面の分割領域毎に色補正演算を行うことが可能となり、画面位置に応じた最適な色調整を行うことができる。

ここで、上述した第１乃至第５の各実施の形態においては、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、例えばプラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）などの各種表示パネル（表示手段）を用いた画像表示装置に適応できることは言うまでもない。また、バックライト光源からの照射光を映像信号に応じて変調する光変調表示パネル（ライトバルブ）として液晶表示パネル以外のものを用いた画像表示装置であってもよい。

さらに、視聴環境制御システムとしては、上述した本発明の主旨を逸脱しない範囲で、様々な実施形態により実現することが可能である。例えば、環境照明制御装置は画像表示装置内に設けられてもよく、入力映像信号に含まれる種々の情報に基づいて、外部の照明機器を制御することができるような構成としてもよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置に用いられる色補正演算回路を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置に用いられる色補正演算回路を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。 視聴環境制御システムの一例を説明するための説明図である。

符号の説明

１…ＴＦＴ−ＬＣＤ（液晶表示パネル）
２…ゲートドライバ
３…ソースドライバ
４…バックライトユニット
５…タイミング制御部（ＴＣ）
６…画像表示装置
７…照明機器
２１…環境照明制御装置
２２…反射輝度推定回路
２３，２６，２７…色補正演算回路
２４，２５…バックライト調整回路

Claims (17)

1. 入力映像信号に応じた画像を表示する表示手段を有する画像表示装置であって、
   周囲に設置された照明機器に対する照明制御信号に基づいて、前記表示手段による表示出力を調整する調整手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記入力映像信号を調整するものであることを特徴とする前記請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記調整手段は、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする前記請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記表示手段は、その背面に設けられたバックライト光源より発光された光を前記入力映像信号に応じて変調することによって画像を表示する光変調表示パネルであり、
   前記調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光出力を調整するものであることを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
5. 前記調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光輝度を調整するものであることを特徴とする前記請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光色バランスを調整するものであることを特徴とする前記請求項４に記載の画像表示装置。
7. 前記調整手段は、前記表示手段の表示画面を複数領域に分割し、この分割された領域毎に独立して前記表示手段による表示出力を調整するものであることを特徴とする前記請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
8. 前記請求項１乃至７のいずれかに記載の画像表示装置と、該画像表示装置の周囲に設置された照明機器とを備えたことを特徴とする視聴環境制御システム。
9. 前記照明機器の照明光は、前記画像表示装置に表示される映像に応じて可変制御されることを特徴とする前記請求項８に記載の視聴環境制御システム。
10. バックライト光源より発光された光を入力映像信号に応じて変調することによって画像を表示する液晶表示パネルを有する液晶表示装置であって、
    周囲に設置された照明機器に対する照明制御信号に基づいて、前記入力映像信号を調整する第１の調整手段と、
    前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光出力を調整する第２の調整手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
11. 前記第２の調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光輝度を調整するものであり、
    前記第１の調整手段は、前記照明制御信号と前記入力映像信号と前記第２の調整手段によるバックライト光源の調整出力信号とに基づいて、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする前記請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１の調整手段は、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記補正映像信号を生成するものであることを特徴とする前記請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第２の調整手段は、前記照明制御信号に基づいて、前記バックライト光源の発光色バランスを調整するものであり、
    前記第１の調整手段は、前記照明制御信号と前記入力映像信号と前記第２の調整手段によるバックライト光源の調整出力信号とに基づいて、前記表示手段に出力する補正映像信号を生成するものであることを特徴とする前記請求項１０に記載の液晶表示装置。
14. 前記第１の調整手段は、前記照明制御信号と前記入力映像信号とからマトリクス演算することによって、前記補正映像信号を生成するものであることを特徴とする前記請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記第１及び第２の調整手段は、前記液晶表示パネルの表示画面を複数領域に分割し、この分割された領域毎に独立して前記液晶表示パネルによる表示出力を調整するものであることを特徴とする前記請求項１０乃至１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
16. 前記請求項１０乃至１５のいずれかに記載の液晶表示装置と、該液晶表示装置の周囲に設置された照明機器とを備えたことを特徴とする視聴環境制御システム。
17. 前記照明機器の照明光は、前記画像表示装置に表示される映像に応じて可変制御されることを特徴とする前記請求項１６に記載の視聴環境制御システム。
    
    
    

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