JP2010078690A - 表示装置、映像信号処理方法及び映像信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電源ノイズを除去するためのフィルタを不要とすることを可能とし、且つ、液晶表示される映像の色度が、バックライトの光源として用いられる半導体発光素子への供給電流の大きさの変化に起因して変化することを防ぐことができる表示装置、映像信号処理方法及び映像信号処理プログラムを提供する。
【解決手段】ＬＥＤバックライト駆動部１３が、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の輝度が、制御部１１により決定される目的となる輝度になるよう、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさを制御し、制御部１１が、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさの変化に起因する照射光の輝度変化に伴う表示映像の色度変化が打ち消されるように色度調整量を決定し、映像信号処理部１７が、決定された色度調整量の調整を映像信号の色度に対して行う。
【選択図】図３

Description

本願は、液晶を背面から照射するバックライトの光源に半導体発光素子を用い、供給電流の大きさを調節することによりバックライトの輝度を調節する表示装置、映像信号処理方法及び映像信号処理プログラムの技術分野に関する。

カラー液晶の表示装置には、映像の視認性の観点から必ずといって良いほどバックライトが用いられている。このバックライトの光源としては種々のものが用いられているが、現在の主流はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。

従来、ＬＥＤを光源としたバックライトの調光方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＬＥＤに供給される電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御し、このデューディー比を調節することでバックライトの輝度を調節する方法が挙げられる。

しかしながら、上記の調光方法では、ＰＷＭ制御により低周波の電源ノイズが発生する。このノイズを除去するためには時定数の大きいフィルタを用いる必要があるので、フィルタのサイズが大きくなるという問題がある。

調光方法の他の例としては、ＬＥＤに供給される電流の大きさを制御する方法が挙げられる。この電流値制御による調光方法によれば、ＰＷＭ制御に伴うノイズが発生しないので、電源に大きなフィルタを使用する必要がない。また、この方法では、回路に使用するコンデンサにセラミックコンデンサを使用することが可能となるので、表示装置の小型化・薄型化を実現することができる。ＰＷＭ制御による調光方法では、圧電現象によるコンデンサの振動でノイズが発生するので、これを抑えるためには電解コンデンサを使用することが必要である。
特開２００５−２８３７３５号公報

しかしながら、電流値制御による調光方法では、ＬＥＤに流れる電流の大きさを変化させると発光波長が変化するので、発光色の色度変化が生じる。従って、バックライトの輝度を変化させると、液晶表示される映像の色度が全体的に変化するという問題があった。

ＰＷＭ制御による調光方法では、単位時間当たりの発光時間を調節することで輝度を調整するものであり、また、電流を流している間の電流値は基本的に一定であるため、輝度の変化による色度変化は生じない。こうしたことから、電流値制御による調光方法は、バックライトの調光方法として採用しづらいという面があった。

本願は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その課題の一例は、電源ノイズを除去するためのフィルタを不要とすることを可能とし、且つ、液晶表示される映像の色度が、バックライトの光源として用いられる半導体発光素子への供給電流の大きさの変化に起因して変化することを防ぐことができる表示装置、映像信号処理方法及び映像信号処理プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力された映像信号に対応する映像を液晶表示する表示手段と、半導体発光素子を光源とし、前記表示手段を背面から照射する照射手段と、前記照射手段の照射光の輝度が、目的とする輝度になるよう、前記半導体発光素子に供給される電流の大きさを制御する電流制御手段と、前記電流の大きさの変化に起因する前記映像の色度変化を打ち消すように、前記映像信号の色度を調整する色度調整手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、入力された映像信号に対応する映像を液晶表示する表示手段と、半導体発光素子を光源とし、前記表示手段を背面から照射する照射手段と、を備え、前記照射手段の照射光の輝度が、目的とする輝度になるよう、前記半導体発光素子に供給される電流の大きさを制御する表示装置における映像信号処理方法であって、前記電流の大きさの変化に起因する前記映像の色度変化を打ち消すように、前記映像信号の色度を調整することを特徴とする。

以下、図面を参照して本願の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、バックライトの光源に半導体発光素子の一例としてのＬＥＤを採用した液晶表示装置に対して本願を適用した場合の実施形態である。

［１．表示装置の構成及び機能］
先ず、本実施形態に係る表示装置１の構成及び機能について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る表示装置１の概要構成の一例を示す図である。また、図２（ａ）は、本実施形態に係る調光量決定テーブルに設定される情報の一例を示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態に係る色度調整量決定テーブルに設定される情報の一例を示す図である。

図１に示すように、表示装置１は、制御部１１と、バックライト電源入力部１２と、電流制御手段の一例としてのバックライト駆動部１３と、照射手段の一例としてのＬＥＤバックライト部１４と、外光・温度センサ部１５と、映像信号入力部１６と、映像信号処理部１７と、表示手段の一例としての液晶表示部１８と、を含んで構成されている。ここで、制御部１１及び映像信号処理部１７は、色度調整手段の一例を構成する。なお、電源ノイズを除去するためのフィルタは、表示装置１の構成に含めなくても良い。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶手段の一例としてのＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｄ／Ａコンバータ等により構成されており、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出し実行することにより、表示装置１全体を統括制御するようになっている。また、制御部１１は、後述するように、外光・温度センサ部１５からの情報に基づいて、ＬＥＤバックライト部１４の調光量を決定するとともに、液晶表示部１８に供給される映像信号の色度の調整量を決定するようになっている。

バックライト電源入力部１２は、商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換し、この電力をバックライト駆動部１３を介してＬＥＤバックライト部１４に供給するようになっている。なお、表示装置１は、車載用の表示装置として適用可能であり、この場合におけるバックライト電源入力部１２は、車載用のバッテリーから供給される直流電力を入力するためのアダプターである。

バックライト駆動部１３は、バックライト部１４を駆動するための電圧を生成してバックライト部１４に供給するとともに、制御部１１により決定された調光量に基づいて、バックライト電源入力部１２からバックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさを調節するようになっている。

ＬＥＤバックライト部１４は、光源としてのＬＥＤ（以下、「バックライト用ＬＥＤ」と称する）を含んで構成されており、液晶表示部１８をその背面から照射するバックライトである。ここで、バックライト用ＬＥＤは、バックライト駆動部１３から供給される電流の大きさに応じた輝度で発光するようになっている。

外光・温度センサ１５は、外光センサ（光センサ）及び温度センサ等により構成されており、表示装置１周辺の明るさ及びバックライト用ＬＥＤの温度を測定し、これらの測定結果を制御部１１に出力するようになっている。

映像信号入力部１６は、外部から入力されたコンポーネント映像信号等の映像信号を映像信号処理部１７に供給するようになっている。

映像信号処理部１７は、制御部１１により決定された色度の調整量に基づいて、映像信号入力部１６からの映像信号の色度を調整する他、各種の信号処理を行い、当該処理後の映像信号を液晶表示部１８に供給するようになっている。

液晶表示部１８は、液晶パネル及び液晶パネルを駆動する駆動回路等により構成されており、映像信号処理部１７から供給された映像信号に対応する映像を表示するようになっている。液晶パネルにおいては、画面の各画素に対応して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ着色されたカラーフィルタが配置されている。映像信号に含まれる各画素のＲ、Ｇ、Ｂの色相成分それぞれの輝度値に応じた電圧が、液晶パネルの各画素のＲ、Ｇ、Ｂに対応する液晶に印加される。これによって液晶分子の配向が制御されて液晶に対する照射光の透過率が調節される。液晶表示部１８の画面に表示される各画素の最終的な色度及び明度は、映像信号に含まれる各色相成分の輝度値と、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の色度及び明度と、で決定付けられる。

このような構成において、表示装置１は、装置周辺の明るさとバックライト用ＬＥＤの温度に応じて、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の輝度（バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさ）を調節する。具体的には、表示装置１の周りの明るさに応じて人の目の瞳孔の大きさが変化することにより、表示された映像の視覚を通じて人が実際に感じる明るさが変化するので、ＬＥＤバックライト部１４の輝度を調節することによってこの変化を少なくさせる。また、ＬＥＤの温度が高くなりすぎると、ＬＥＤの寿命が短くなってしまうため、高温にならないようＬＥＤバックライト部１４の輝度を低くさせる。

図２（ａ）は、制御部１１のＲＯＭに記憶されている調光量決定テーブルに設定される情報の内容の一例を示す図である。図２（ａ）に示すように、調光量決定テーブルには、外光・温度センサ１５の外光センサからの情報の１つである表示装置１周辺の明るさを示す明度値と、外光・温度センサ１５の温度センサからの情報の他の１つであるバックライト用ＬＥＤの温度を示す温度値と、の組に対応して、調光量が設定されている。なお、同図において、明度値と温度値については、それぞれ１６進表記で示されており、調光量については、百分率で示されている。

外光・温度センサ１５から出力される明度値は、０ｘ００〜０ｘ００Fの範囲で設定され、０ｘ００は最も暗いことを意味し、０ｘ０Ｆは最も明るいことを意味する。また、外光・温度センサ１５から出力される温度値も、０ｘ００〜０ｘ００Fの範囲で設定され、０ｘ００は最も温度が低いことを意味し、０ｘ０Ｆは最も温度が高いことを意味する。調光量は、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の明るさの度合いを、最大輝度を１００％とした場合における割合で示した情報である。

調光量決定テーブルにおいて、明度値０ｘ０Ｆに対応する調光量は、温度値に応じて５０％〜１００％が設定されている。具体的に、温度値が０ｘ０Ａ以下である場合には、調光量として１００％が設定され、温度値が０ｘ０Ｂである場合には、調光量として９０％が設定され、温度値が０ｘ０Ｃである場合には、調光量として８０％が設定されている。また、温度値が０ｘ０Ｄである場合には、調光量として７０％が設定され、温度値が０ｘ０Ｅである場合には、調光量として６０％が設定され、温度値が０ｘ０Ｆである場合には、調光量として５０％が設定されている。

明度値０ｘ０Ｅに対応する調光量は、温度値に応じて５０％〜９０％が設定されている。具体的に、温度値が０ｘ０Ａ以下である場合には、調光量として９０％が設定されている。また、温度値が０ｘ０Ｂ〜０ｘ０Ｆである場合については、明度値が０ｘ０Ｆである場合と同一の調光量が設定されている。

明度値０ｘ０Ｄに対応する調光量は、温度値に応じて５０％〜８０％が設定されている。具体的に、温度値が０ｘ０Ａ以下である場合と０ｘ０Ｂである場合には、調光量として８０％が設定されている。また、温度値が０ｘ０Ｃ〜０ｘ０Ｆである場合については、明度値が０ｘ０Ｆである場合と同一の調光量が設定されている。明度値が０ｘ０Ｃ〜０ｘ００である場合についても、温度値毎に適切な調光量が設定されている。

制御部１１は、外光・温度センサ１５から出力された明度値及び温度値に対応する調光量を調光量決定テーブルから取得することによって、ＬＥＤバックライト部１４の調光量を決定する。そして、制御部１１は、決定した調光量に相当する調光量制御命令（指示された調光量の一例）をバックライト駆動部１３に出力する。バックライト駆動部１３は、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の輝度が調光量制御命令に対応する輝度となるよう、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさを、調光量制御命令に対応した大きさに調節する。

バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさが変化すると、この変化に起因して発光色の色度が変化するので、表示装置１は、画面表示される映像の色度が変化することを防止すべく、映像信号の色度を調整する。

図２（ｂ）は、制御部１１のＲＯＭに記憶されている色度調整量決定テーブルに設定される情報の内容の一例を示す図である。図２（ｂ）に示すように、色度調整量決定テーブルには、照射光の輝度を示す情報の一例としての調光量に対応して、調整量の一例の一例としての色度調整量が設定されている。色度調整量には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色相毎にその色相の輝度の調整量が設定されている。同図において、各色相の輝度の調整量は、１６進表記で示されている。

具体的に、色度調整量決定テーブルには、調光量１００％に対して、［０ｘ００、０ｘ００、０ｘ００］が設定されている。なお、前記括弧内の数値の意味するところは、前方から、Ｒ成分の輝度調整量、Ｇ成分の輝度調整量、Ｂ成分の輝度調整量、である。ここでは、映像信号のどの色相成分に対しても輝度の調整を行わないことを示している。

調光量９０％以下においては、調光量１００％における照射光の色度を基準として、色度調整量が設定されている。具体的に、調光量９０％に対しては、［０ｘ００、０ｘ０１、０ｘ０１］が設定されている。これは、Ｇ成分の輝度とＢ成分の輝度とをそれぞれ１上げることを意味している。調光量８０％に対しては、［０ｘ００、０ｘ０２、０ｘ０２］が設定されている。これは、Ｇ成分の輝度とＢ成分の輝度とをそれぞれ２上げることを意味している。また、調光量７０％に対しては、［０ｘ００、０ｘ０３、０ｘ０２］が設定され、調光量６０％に対しては、［０ｘ００、０ｘ０４、０ｘ０３］が設定されている。同様にして、調光量５０％以下についても適切な色度調整量が設定されている。

これらの色度調整量は、ＬＥＤの特性によって異なるため、例えば、製造者等がＬＥＤバックライト部１４の発光試験を行うことにより決定する。この試験においては、例えば、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の輝度毎における色度が測定され、基準となる輝度（本実施形態では最大輝度）からの輝度の変化に伴う色度の変化量が求められる。そして、照射光の色度の変化量と映像信号の色度の調整量とが相殺するように（変化量と調整量との和がゼロになるように）、色度調整量が決定される。つまり、基準となる輝度における照射光の色度から、測定により得られた色度を差し引いた分に相当する色度が色度調整量とされる。なお、色度調整量決定テーブルにおいては、Ｇ成分及びＢ成分の輝度を上げる代わりに、Ｒ成分の輝度を下げるように、色度調整量が設定されても良い。

制御部１１は、決定した調光量に対応する色度調整量を色度調整量決定テーブルから取得し、取得した色度調整量を含む信号処理設定命令を映像信号処理部１７に出力する。映像信号処理部１７は、映像信号入力部１６からの映像信号に対して、信号処理設定命令に含まれる色度調整量に相当する量の色度の調整を行う。具体的に、映像信号処理部１７は、各画素のＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度に、色度調整量に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度調整量をそれぞれ加算する。そして、映像信号処理部１７は、調整後の映像信号を液晶表示部１８に供給する。これにより、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の色度の変化と、映像信号の色度の調整による液晶表示部１８の画面の各画素におけるＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応する照射量の透過量の変化による色度の変化とが相殺されるので、照射光の輝度、すなわち、液晶表示部１８の画面の明るさが変化しても、表示される映像の色度は変化しない。

［２．表示装置の動作］
次に、表示装置１の動作について、図３を用いて説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る表示装置１の制御部１１の処理例を示すフローチャートである。

図３に示すように、制御部１１は、外光・温度センサ１５から明度値及び温度値の情報を取得する（ステップＳ１）。次いで、制御部１１は、取得した明度値及び温度値と、調光量決定テーブルとに基づいて、調光量を決定する（ステップＳ２）。

次いで、制御部１１は、決定した調光量と現在の調光量とが一致するか否かを判定する（ステップＳ３）。このとき、制御部１１は、決定した調光量と現在の調光量とが一致する場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、現状を維持し（ステップＳ４）、ステップＳ７に移行する。ここで現状維持とは、現在の調光量と当該調光量に対応する色度調整量に基づいて、ＬＥＤバックライト駆動部１３と映像信号処理部１７とが動作することを意味する。

一方、制御部１１は、決定した調光量と現在の調光量とが一致しない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、決定した調光量でＬＥＤバックライト１４の輝度を調整すべく、バックライト駆動部１３を制御する（ステップＳ５）。具体的に、制御部１１は、決定した調光量に相当する調光量制御命令をバックライト駆動部１３に出力する。これによってバックライト駆動部１３は、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさを、調光量制御命令に応じて調整し直す。また、制御部１１は、決定した調光量で現在の調光量を更新する。

次いで、制御部１１は、決定した調光量に対応する色度調整量分、映像信号の色度を調整すべく、映像信号処理部１７を制御する（ステップＳ６）。具体的に、制御部１１は、決定した調光量に対応する色度調整量を色度調整量決定テーブルから取得し、取得した色度調整量を含む信号処理設定命令を映像信号処理部１７に出力する。これによって映像信号処理部１７は、映像信号の色度を調整する量を設定し直す。

制御部１１は、ステップＳ４またはＳ６の処理を終えると、電源スイッチ（図示せず）の操作状態に基づいて、電源ＯＦＦを行うか否かを判定する（ステップＳ７）。

このとき、制御部１１は、電源ＯＦＦを行わない場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ１に移行し、電源ＯＦＦを行う場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理を終了させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＬＥＤバックライト駆動部１３が、ＬＥＤバックライト部１４の照射光の輝度が、制御部１１により決定される目的となる輝度になるよう、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさを制御し、制御部１１が、バックライト用ＬＥＤに供給される電流の大きさの変化に起因する照射光の輝度変化に伴う表示映像の色度変化が打ち消されるように色度調整量を決定し、映像信号処理部１７が、決定された色度調整量の調整を映像信号の色度に対して行うので、バックライト用ＬＥＤへの供給電流の大きさを制御することによってバックライト部１４の照射光の輝度を調節するようにしても、液晶表示部１８の画面に表示される映像の色度変化を防ぐことができる。

また、制御部１１のＲＯＭには、調光量と、基準となる色度から当該調光量における照射光の色度を差し引いた分に相当する色度調整量と、を対応付けて示す色度調整量決定テーブルが記憶されており、制御部１１が、決定した調光量に対応する色度調整量を調光量決定テーブルから取得し、映像信号処理部１７が、取得した色度調整量に相当する色度を映像信号の色度に加算するので、簡易な方法で、画面に表示される映像の色度変化を防ぐことができる。

なお、本実施形態において、調光量決定テーブル及び色度調整量決定テーブルに設定される調光量として、照射光の輝度を示す情報を適用していたが、例えば、バックライト用ＬＥＤに供給する電流の大きさを示す情報を適用しても良い。

また、本実施形態において、表示装置１は、周辺の明るさとバックライト用ＬＥＤの温度とに基づいて、調光量を決定していたが、例えば、利用者からのバックライトの明るさの指定の入力を受け、この指定に基づいて調光量を決定しても良い。

一実施形態に係る表示装置１の概要構成の一例を示す図である。 （ａ）は、一実施形態に係る調光量決定テーブルに設定される情報の一例を示す図であり、（ｂ）は、一実施形態に係る色度調整量決定テーブルに設定される情報の一例を示す図である。 一実施形態に係る表示装置１の制御部１１の処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 表示装置
１１ 制御部
１２ バックライト電源入力部
１３ バックライト駆動部
１４ ＬＥＤバックライト部
１５ 外光・温度センサ部
１６ 映像信号入力部
１７ 映像信号処理部
１８ 液晶表示部

Claims (4)

1. 入力された映像信号に対応する映像を液晶表示する表示手段と、
   半導体発光素子を光源とし、前記表示手段を背面から照射する照射手段と、
   前記照射手段の照射光の輝度が、目的とする輝度になるよう、前記半導体発光素子に供給される電流の大きさを制御する電流制御手段と、
   前記電流の大きさの変化に起因する前記映像の色度変化を打ち消すように、前記映像信号の色度を調整する色度調整手段と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記照射光の輝度または前記電流の大きさの少なくとも何れか一方を示す情報と、基準となる色度から当該輝度または当該電流の大きさにおける前記照射光の色度を差し引いた分に相当する調整量と、を対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記色度調整手段は、前記目的とする輝度に対応する前記調整量に相当する色度を前記映像信号の色度に加算すことを特徴とする表示装置。
3. 入力された映像信号に対応する映像を液晶表示する表示手段と、半導体発光素子を光源とし、前記表示手段を背面から照射する照射手段と、を備え、前記照射手段の照射光の輝度が、目的とする輝度になるよう、前記半導体発光素子に供給される電流の大きさを制御する表示装置における映像信号処理方法であって、
   前記電流の大きさの変化に起因する前記映像の色度変化を打ち消すように、前記映像信号の色度を調整することを特徴とする映像信号処理方法。
4. 入力された映像信号に対応する映像を液晶表示する表示手段と、半導体発光素子を光源とし、前記表示手段を背面から照射する照射手段と、を備え、前記照射手段の照射光の輝度が、目的とする輝度になるよう、前記半導体発光素子に供給される電流の大きさを制御する表示装置に含まれるコンピュータを、
   前記電流の大きさの変化に起因する前記映像の色度変化を打ち消すように、前記映像信号の色度を調整する色度調整手段として機能させることを特徴とする映像信号処理プログラム。

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