JP2011221172A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＧＢＹやＲＧＢＷなどの多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させる。
【解決手段】表示装置は、４色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネル（カラーフィルタ７及び液晶パネル本体８）と、表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源９と、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色（Ｒ，Ｇ，Ｂなど）を持つ原色画素を検出する映像処理回路３と、映像処理回路３により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が含まれる場合に、フレーム又はブロックに対して、入力映像信号の種類に応じて、バックライト光源９の輝度を高く制御する光源制御回路５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、ＲＧＢＹやＲＧＢＷなどの多原色表示に対応した表示装置に関する。

従来、情報や映像を表示する表示手段として、画素（ピクセル）により画像を形成する各種のディスプレイが製品化されている。例えば、１つの画素が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる３原色のサブピクセル（副画素）によって構成され、これによりカラー表示するものが一般的である。これらサブピクセルの実現には通常カラーフィルタが用いられる。このようなカラー表示の技術において、近年では表示品位を向上するために色再現範囲を拡大することが検討されている。

これに対して、３原色以外の新たな色を用いて原色数を４原色以上に増加させることにより、色度図上の領域を拡大したり（有彩色の場合）、輝度効率を向上させる（白の場合）ことができる所謂多原色ディスプレイが開発されている。例えば、特許文献１には、適正な輝度の画像を表示できるＲＧＢＷ型液晶表示装置が記載されている。これによれば、液晶パネルの輝度を定めるに際し、所定の演算の下、白（Ｗ）に対応する透明フィルタ部の画素の輝度を独立して適正に制御することにより、液晶パネルから出力される画像の輝度を向上させるようにしている。

特開２００１−１５４６３６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＲＧＢＷ型液晶表示装置によれば、ＲＧＢの３原色にＷを追加することで、白輝度を上げることはできるが、ＲＧＢ型液晶表示装置と比較すると、サブピクセル当りの輝度が減少するため、ＲＧＢ３原色の輝度が低下してしまう。この多原色ディスプレイの輝度低下の問題について以下に説明する。

多原色ディスプレイにおける輝度低下の原因は、大きく２種類あり、第１に、開口率の低下、すなわち、原色数が増えると、１サブピクセル当たりの面積が小さくなるため、その分サブピクセル当りの輝度が低下する。この場合、各原色のサブピクセルに対して電流を多く流せば、輝度を向上させることができる。また、第２に、ホワイトバランスの変化、すなわち、原色数が増えると、１原色当りの白に対する寄与率が小さくなるため、その分サブピクセル当りの輝度が低下する。

例えば、ＲＧＢ３色系の場合、最大白輝度を１００とすると、各原色の輝度は、例えば、Ｒ：２０、Ｇ：７０、Ｂ：１０（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝１００）となる。一方、ＲＧＢＷ４色系の場合、最大白輝度を１００とすると、例えば、Ｒ：１０、Ｇ：３５、Ｂ：５、Ｗ：５０（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＋Ｗ＝１００）となり、各原色の白に対する比率が下がるため、原色が暗くなる。また、混合色の色も映像信号で意図している色と異なることになる。つまり、白と原色のバランスが変化し、サブピクセル当りの輝度が低下する。

図８は、ＲＧＢ型液晶表示装置とＲＧＢＹ型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。本例は、説明の便宜上、ＣＩＥ（国際照明委員会）で規定されているｕ′ｖ′の色度座標に、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間を合わせたもので、縦軸にＬ^＊（輝度）、横軸にｕ′（色度座標）として示したものである。なお、横軸のｕ′は、ｕ′ｖ′平面のうち、ディスプレイ色域のＲＧを左右に取ったもので、説明の便宜上、ｕ′としている。図８（Ａ）はＲＧＢ型液晶表示装置のＬ^＊-ｕ′ｖ′の関係を示し、図８（Ｂ）はＲＧＢＹ型液晶表示装置のＬ^＊-ｕ′ｖ′の関係を示す。図８（Ａ），（Ｂ）に示す色空間の両端はＲとＧであり、このＲとＧの輝度を比較すると、ＲＧＢ型液晶表示装置と比べてＲＧＢＹ型液晶表示装置のほうが低いことがわかる。

また、図９は、ＲＧＢ型液晶表示装置とＲＧＢＷ型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。図９（Ａ）はＲＧＢ型液晶表示装置のＬ^＊-ｕ′ｖ′の関係を示し、図９（Ｂ）はＲＧＢＷ型液晶表示装置のＬ^＊-ｕ′ｖ′の関係を示す。上記の図７の例と同様であるが、図９（Ａ），（Ｂ）に示す色空間の両端はＲとＧであり、このＲとＧの輝度を比較すると、ＲＧＢ型液晶表示装置と比べてＲＧＢＷ型液晶表示装置のほうが低いことがわかる。

このように、多原色ディスプレイにおいては、前述の第２の原因により、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色（特にＲ，Ｇ）で十分な輝度が得られないため、これら高彩度の原色が含まれる映像の表示品位を劣化させてしまうという問題があった。

一方、液晶表示装置には、デジタル放送信号を受信するチューナの他に、ゲーム機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）などを接続し、ゲーム機から入力される映像信号や、ＰＣから入力される映像信号などを表示できるようにしたものが知られている。前述の多原色ディスプレイにおいては、高彩度の原色が含まれる映像の表示品位を劣化させてしまう問題に対して、バックライト光源の輝度を高くすることが考えられるが、上記のゲーム機やＰＣから入力される映像信号の場合、比較的色数が少なく、低彩度の色が多いため、高彩度色の輝度低下がそれほど問題にならない。このため、バックライト光源の輝度を必要以上に高くする必要はないと考えられる。

これより、多原色ディスプレイでは、高彩度の原色を含む映像に対してバックライト光源の輝度を高くする際に、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、バックライト光源の輝度を調整できるほうが省エネの観点からも望ましいが、このような技術はこれまで実現されていない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、ＲＧＢＹやＲＧＢＷなどの多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させること、を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、４色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネルと、該表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源とを備えた表示装置であって、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段と、該原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、少なくとも一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記入力映像信号の種類に応じて、前記バックライト光源の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備えたことを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記表示装置に入力可能な入力映像信号の種類毎に、前記バックライト光源の輝度の調整量を記憶した輝度制御テーブルを備え、前記光源輝度制御手段は、前記入力映像信号の種類に基づき、前記輝度制御テーブルを参照し、前記バックライト光源の輝度の調整量を決定することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記表示装置に入力可能な入力映像信号の種類は、チューナから入力される第１の映像信号、情報処理装置から入力される第２の映像信号、ゲーム機から入力される第３の映像信号の少なくとも３種類であり、前記入力映像信号が第２の映像信号又は第３の映像信号の場合、前記バックライト光源の輝度の調整量は、前記入力映像信号が第１の映像信号の場合における前記バックライト光源の輝度の調整量よりも小さいことを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記入力映像信号が第１の映像信号であり、前記表示装置で再現可能な色域が前記第１の映像信号の色域よりも広い場合、前記バックライト光源の輝度の調整量を、前記表示装置で再現可能な色域と前記第１の映像信号の色域とが同じ場合における前記バックライト光源の輝度の調整量よりも小さくしたことを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記入力映像信号の種類に応じて、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１〜第５のいずれか１の技術手段において、前記原色画素検出手段は、前記入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、前記所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、該指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出し、該算出結果に基づいて、前記一定以上の彩度を持つ原色画素を検出することを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第１〜第６のいずれか１の技術手段において、前記バックライト光源の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、該フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるゲイン制御手段を備えたことを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１〜第７のいずれか１の技術手段において、前記バックライト光源は、ＬＥＤであることを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記所定の原色は、赤，緑，青のいずれか１以上であることを特徴としたものである。

本発明によれば、多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号からＲ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色を検出し、これら高彩度の原色が含まれる映像の場合のみ、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、バックライト輝度を上げることにより、映像の輝度を確保し表示品位を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。 表示部の構成例を模式的に示した図である。 図２に示した各副画素形成部の構成例を示す図である。 色相Ｒｅｄ（赤）における放送信号の３原色表示の場合の色域、４原色表示の場合の色域、広色域ディスプレイの色域の一例を示す図である。 複数のブロックに分割した入力映像信号の一例を示す図である。 映像処理回路による原色画素の検出処理の一例を説明するための図である。 本発明の液晶表示装置による低彩度部分の輝度ゲインを下げる方法の一例を説明するための図である。 ＲＧＢ型液晶表示装置とＲＧＢＹ型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。 ＲＧＢ型液晶表示装置とＲＧＢＷ型液晶表示装置における原色輝度の違いを説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の表示装置に係る好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。本例では表示装置としてＲＧＢＷ型液晶表示装置を代表例として説明するが、ＲＧＢＹ型などの他の多原色対応のディスプレイであっても基本的な構成は同様である。この液晶表示装置は、大きく分けて、駆動制御回路１、セレクタ２、映像処理回路３、制御部４、光源制御回路５、及び表示部６で構成される。表示部６はアクティブマトリクス型のカラー表示パネルを備え、駆動制御回路１は表示部６を駆動するための駆動信号を生成する。

セレクタ２は、デジタル放送信号を受信してこのデジタル放送信号に含まれる映像信号を入力するチューナ１５と、ゲーム機２１を接続してゲーム機２１から映像信号を入力する第１の外部Ｉ／Ｆ（Interface）１６と、情報処理装置の一例であるＰＣ２２を接続してＰＣ２２から映像信号を入力する第２の外部Ｉ／Ｆ１７とに接続される。セレクタ２は、制御部４からの制御指示に従って、チューナ１５、第１の外部Ｉ／Ｆ１６（ゲーム機２１）、第２の外部Ｉ／Ｆ１７（ＰＣ２２）のいずれかに入力を切り換える。以下ではこのセレクタ２を介して入力される映像信号を入力映像信号という。

映像処理回路３は、セレクタ２からの入力映像信号に対して各種の信号処理を実行する回路である。制御部４は、液晶表示装置の動作を制御するＣＰＵやメモリなどで構成される。光源制御回路５は、制御部４からの制御指令に従って、表示部６を構成するバックライト光源に供給する電力を制御してバックライト光源の輝度を調整する。

上記の第１の外部Ｉ／Ｆ１６、第２の外部Ｉ／Ｆ１７は、例えば、ＨＤＭＩ（High Definition Multimedia Interface）端子などで構成される。ＨＤＭＩ接続の場合、機器間を接続するためにＨＤＭＩケーブル（図示せず）が用いられ、このＨＤＭＩケーブルは、デジタル信号である映像・音声信号を差動方式で伝送するためのＴＭＤＳ(Transition Minimized Differential Signaling)ラインと、機器間で共通の制御信号であるＣＥＣ（Consumer Electronics Control）メッセージを伝送する双方向バスであるＣＥＣラインとを含んでいる。また、ＨＤＭＩ端子以外に、ＰＣ入力用のＤ−ｓｕｂ端子や、ゲーム入力用のＤ端子などであってもよい。

表示部６は、カラーフィルタ７と、液晶パネル本体８と、バックライト光源９とで構成される。液晶パネル本体８は、後述の図３に示すように、複数のデータ信号線Ｌｓと複数のデータ信号線Ｌｓに交差する複数の走査信号線Ｌｇとが形成されている。この液晶パネル本体８とカラーフィルタ７とにより、マトリクス状に配置された複数の画素形成部を含むカラー液晶パネルが構成される。バックライト光源９は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や冷陰極線管（ＣＣＦＬ:Cold Cathode Fluorescent Lamp）などが考えられるが、後述するブロック単位での制御ではＬＥＤを用いることが望ましい。

図２は、表示部６の構成例を模式的に示した図である。表示部６における各画素形成部６２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）にそれぞれ対応するＲ副画素形成部６１、Ｇ副画素形成部６１、Ｂ副画素形成部６１、及びＷ副画素形成部６１からなり、この表示部６によって表示されるカラー画像の各画素は、赤、緑、青、白にそれぞれ対応するＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素、Ｗ副画素からなる。なお、この副画素とサブピクセルとは同義であるものとする。

図３は、図２に示した各副画素形成部の構成例を示す図である。図３（Ａ）は表示部６における１つの副画素形成部６１の電気的構成を示す図で、図３（Ｂ）は副画素形成部６１の電気的構成を示す等価回路図である。図２,図３に示すように、各画素形成部６２は、カラー画像の表示のための原色数に等しい個数の副画素形成部６１から構成されており、各副画素形成部６１は、複数のデータ信号線Ｌｓと複数の走査信号線Ｌｇとの交差点に対応して設けられている。また、各走査信号線Ｌｇに平行に配置された補助容量線Ｌｃｓが設けられると共に、全ての副画素形成部６１に共通する共通電極Ｅｃｏｍが設けられている。

図３において、各副画素形成部６１は、それに対応する交差点を通過する走査信号線Ｌｇにゲート端子が接続されると共に、この交差点を通過するデータ信号線Ｌｓにソース端子が接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）６１ａと、このＴＦＴ６１ａのドレイン端子に接続された画素電極６１ｂと、この画素電極６１ｂとの間に補助容量Ｃｃｓが形成されるように配置された補助電極６１ｃとを含む。また、各副画素形成部６１は、全ての副画素形成部６１に共通に設けられた共通電極Ｅｃｏｍと、全ての副画素形成部６１に共通に設けられた画素電極６１ｂと共通電極Ｅｃｏｍとの間に挟持された電気光学素子としての液晶層とを含み、画素電極６１ｂと共通電極Ｅｃｏｍとそれらにより挟持された液晶層とによって液晶容量Ｃｌｃが形成されている。

駆動制御回路１は、表示制御回路１１と、データ信号線駆動回路１３と、走査信号線駆動回路１４とを備えている。表示制御回路１１は、映像処理回路３からデータ信号ＤＡＴ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、図示しないタイミングコントローラからタイミング制御信号ＴＳを受け取り、デジタル映像信号ＤＶ（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）、データスタートパルス信号ＳＳＰ、データクロック信号ＳＣＫ，ラッチストロープ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、及びゲートクロック信号ＧＣＫ等を出力する。

図２に示すように、表示部６の各画素形成部６１が、赤、緑、青、白にそれぞれ対応するＲ副画素形成部、Ｇ副画素形成部、Ｂ副画素形成部、Ｗ副画素形成部からなり、データ信号ＤＡＴは、赤、緑、青の３原色にそれぞれ対応する３つの原色信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）からなる。表示制御回路１１は、ＲＧＢの３原色に対応した入力原色信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を、ＲＧＢＷの４原色に対応した出力原色信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）に変換する変換回路１２を備える。デジタル映像信号ＤＶは、変換回路１２から出力される出力原色信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）であり、これにより表示部６に表示すべきカラー画像を表示する。

また、上記のデータスタートパルス信号ＳＳＰ、データクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、およびゲートクロック信号ＧＣＫ等は、表示部６に画像を表示するタイミングを制御するためのタイミング信号である。

データ信号線駆動回路１３は、表示制御回路１１から出力されたデジタル画像信号ＤＶ（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）、データスタートパルス信号ＳＳＰ、データクロック信号ＳＣＫ、およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、表示部６内の各副画素形成部６１における画素容量（Ｃｌｃ＋Ｃｃｓ）を充電するためにデータ信号電圧Ｖｓを駆動信号として各データ信号線Ｌｓに印加する。このとき、データ信号線駆動回路１３では、データクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各データ信号線Ｌｓに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号ＤＶが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号ＤＶがアナログ電圧に変換され、データ信号電圧Ｖｓとして表示部６における全てのデータ信号線Ｌｓに一斉に印加される。

ここで、データ信号線駆動回路１３は、デジタル映像信号ＤＶを構成する原色信号Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏに応じたアナログ電圧をデータ信号電圧Ｖｓとして生成し、Ｒ副画素形成部６１に接続されるデータ信号線Ｌｓには赤の原色信号Ｒｏに応じたデータ信号電圧Ｖｓを印加し、Ｇ副画素形成部６１に接続されるデータ信号線Ｌｓには緑の原色信号Ｇｏに応じたデータ信号電圧Ｖｓを印加し、Ｂ副画素形成部６１に接続されるデータ信号線Ｌｓには青の原色信号Ｂｏに応じたデータ信号電圧Ｖｓを印加し、Ｗ副画素形成部６１に接続されるデータ信号線Ｌｓには白の原色信号Ｗｏに応じたデータ信号電圧Ｖｓを印加する。

走査信号線駆動回路１４は、表示制御回路１１から出力されたゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、表示部６における走査信号線Ｌｇにアクティブな走査信号（ＴＦＴ６１ａをオンさせる走査信号電圧Ｖｇ）を順次印加する。

駆動制御回路１は、図示しない補助電極駆動回路および共通電極駆動回路をも含んでいる。補助電極駆動回路から各補助容量線Ｌｃｓに所定の補助電極電圧Ｖｃｓが印加され、共通電極駆動回路から共通電極Ｅｃｏｍに所定の共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。なお、補助電極電圧Ｖｃｓと共通電圧Ｖｃｏｍとを同一の電圧とし、補助電極駆動回路と共通電極駆動回路を共通化してもよい。

以上のようにして表示部６において、データ信号線Ｌｓにはデータ信号電圧Ｖｓが、走査信号線Ｌｇには走査信号電圧Ｖｇが、共通電極Ｅｃｏｍには共通電圧Ｖｃｏｍが、補助容量線Ｌｃｓには補助電極電圧Ｖｃｓがそれぞれ印加される。これにより、各副画素形成部６１の画素容量には、デジタル映像信号ＤＶに応じた電圧が保持されて液晶層に印加され、その結果、デジタル映像信号ＤＶの表すカラー画像が表示部６に表示される。

なお、このとき、各Ｒ副画素形成部６１は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて赤色光の透過量を制御し、各Ｇ副画素形成部６１は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて緑色光の透過量を制御し、各Ｂ副画素形成部６１は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて青色光の透過量を制御し、各Ｗ副画素形成部６１は、その内部の画素容量に保持される電圧に応じて白色光の透過量を制御する。

本発明の主たる特徴部分は、ＲＧＢＹやＲＧＢＷなどの多原色表示に対応した液晶表示装置において、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色が含まれる映像の輝度を確保し表示品位を向上させることにある。このための構成として、液晶表示装置は、４色以上の原色で構成されるサブピクセル（副画素）を含む画素により映像を表示する表示パネルと、表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源９とを備える。この表示パネルは、カラーフィルタ７及び液晶パネル本体８からなるカラー液晶パネルに相当する。

また、液晶表示装置は、入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段に相当する映像処理回路３と、映像処理回路３で原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、少なくとも一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数（この一定数は１以上の整数）以上含まれる場合に、そのフレーム又はブロックに対して、入力映像信号の種類に応じて、バックライト光源９の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備える。この光源輝度制御手段は、制御部４及び光源制御回路５により構成される。

液晶表示装置は、リモコン装置Ｒから送信されるリモコン制御信号を受光するためのリモコン受光部１８を備える。リモコン受光部１８は、例えば、赤外線によるリモコン操作信号を受信するための受光ＬＥＤにより構成されている。リモコン受光部１８によって受信したリモコン操作信号は制御部４に入力され、制御部４ではこのリモコン操作信号に従って所定の制御を行う。例えば、本実施形態では、ユーザは入力切換画面に表示される複数の入力ソース（チューナ１５、ゲーム機２１、ＰＣ２２）の中から、リモコン装置Ｒを用いて所望の入力ソースを選択することができる。

また、液晶表示装置は、液晶表示装置に入力可能な映像信号の種類毎に、バックライト光源９の輝度の調整量を記憶した輝度制御テーブル１９を備える。上記の光源輝度制御手段を構成する制御部４は、入力映像信号の種類に基づき、輝度制御テーブル１９を参照し、バックライト光源９の輝度の調整量を決定する。なお、入力映像信号の種類は、例えば、選択されている入力ソースにより判定することができる。入力ソースとしてチューナ１５が選択されている場合、入力映像信号はテレビ映像信号となる。また、入力ソースとして第１の外部Ｉ／Ｆ１６が選択されている場合、入力映像信号はゲーム映像信号となる。また、入力ソースとして第２の外部Ｉ／Ｆ１７が選択されている場合、入力映像信号はＰＣ映像信号となる。

上記において、第１の外部Ｉ／Ｆ１６にゲーム機２１が接続され、第２の外部Ｉ／Ｆ１７にＰＣ２２が接続されていることを予め対応付けておけばよいが、ＨＤＭＩ接続の場合、ＨＤＭＩ−ＣＥＣの機器間通信機能により、液晶表示装置に対して、第１の外部Ｉ／Ｆ１６にゲーム機２１が接続され、第２の外部Ｉ／Ｆ１７にＰＣ２２が接続されていることを認識させることができる。

以下の説明では、入力映像信号のフレーム単位でバックライト光源９の輝度を制御する場合を例示して説明するが、ブロック単位であっても同様のバックライト光源９の輝度制御が可能である。なお、ブロック単位でバックライト光源９の輝度を制御する場合には光源としてＬＥＤを用いることが望ましい。

映像処理回路３は、入力映像信号のフレームから、所定の原色として、例えば、赤，緑，青のいずれか１以上の原色を持つ原色画素を検出し、この検出結果を制御部４に出力する。そして制御部４は、映像処理回路３で原色画素を検出したフレームの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素（すなわち、高彩度の原色画素）が一定数以上含まれるか否かを判定する。入力映像信号の各画素の色相、彩度、及び輝度は、例えば、入力映像信号のＹＣｂＣｒ信号のままで求めてもよいし、あるいは、入力映像信号のＹＣｂＣｒ信号が持つ値（０〜２５５）をＲＧＢ信号に変換し、さらに、変換後のＲＧＢ信号を周知の変換式を用いてｕ′ｖ′色度座標に変換することで求めることもできる。また、一定以上の彩度の判定に使用する基準値は予め設定しておき、制御部４のメモリに格納しておけばよい。

そして制御部４は、上記の判定の結果、フレームの中に高彩度の原色画素が含まれると判定した場合、光源制御回路５に制御指令を出力し、入力映像信号の種類に応じて、バックライト光源９の輝度が高くなるように制御する。一方、フレームの中に高彩度の原色画素が含まれないと判定した場合、バックライト光源９の輝度は現在輝度のまま維持される。

ここで、フレームの中に高彩度の原色画素が含まれる場合にバックライト光源９の輝度をどの程度高く調整するかは、入力映像信号の種類に応じて異なる。液晶表示装置に入力可能な映像信号の種類が、チューナ１５から入力される第１の映像信号に相当するテレビ映像信号、ＰＣ２２から入力される第２の映像信号に相当するＰＣ映像信号、ゲーム機２１から入力される第３の映像信号に相当するゲーム映像信号の３種類である場合について、各入力映像信号の種類毎のバックライト光源９の輝度調整例について説明する。

なお、各入力映像信号の種類毎のバックライト光源９の輝度調整量は輝度制御テーブル１９に予め格納しておく。制御部４は、輝度制御テーブル１９により決定されるバックライト光源９の輝度の調整量に基づいて、バックライト光源９の輝度が現在輝度よりも高くなるように制御する。

入力映像信号がテレビ映像信号の場合、例えば、テレビ放送信号の意図するＲ原色輝度を実現するためには、ＲＧＢＹで６０％アップ程度、ＲＧＢＷで２倍程度となる。また、ＲＧＢＹの主観評価結果から、それなりの見た目を実現するためには、彩度の比較的低い画像なら５％アップ程度、高彩度の部分を含む画像なら３０％アップ程度で、画像品位を高めることができる。

入力映像信号がＰＣ映像信号又はゲーム映像信号の場合、比較的低彩度色が多いため、彩度を忠実に再現できなくてもそれほど問題となることはないと考えられる。従って、バックライト光源９の輝度の調整量を、入力映像信号がテレビ映像信号の場合におけるバックライト光源９の輝度の調整量よりも小さくする。例えば、テレビ映像信号で３０％アップに設定されていれば、ＰＣ映像信号又はゲーム映像信号で１０％アップ程度に設定すればよい。これにより、省エネ化を図りつつ、高彩度の原色輝度をある程度上げるようにする。

また、入力映像信号がテレビ映像信号であっても、液晶表示装置で再現可能な色域がテレビ映像信号の色域よりも広い場合、バックライト光源９の輝度の調整量を、液晶表示装置で再現可能な色域とテレビ映像信号の色域とが同じ場合におけるバックライト光源９の輝度の調整量よりも小さくしてもよい。ここで、テレビ映像信号の色域はＨＤＴＶであれば規格に基づきｓＲＧＢと判定することができるが、テレビ映像信号の属性データに色域情報が含まれている場合にはこれを利用してもよい。また、液晶表示装置で再現可能な色域情報は装置内のメモリに予め保存されているため、液晶表示装置は、テレビ映像信号の色域と、液晶表示装置の持つ色域とを比較し、色域の大小を判定することができる。

図４は、色相Ｒｅｄ（赤）における放送信号の３原色表示の場合の色域、４原色表示の場合の色域、広色域ディスプレイの色域の一例を示す図である。図中、２３は放送信号の３原色表示の場合の色域、２４は放送信号の４原色表示の場合の色域、２５は広色域ディスプレイの色域を示し、縦軸をＬ^＊（輝度）、横軸をＣｕ′ｖ′（彩度）とする。例えば、上記のテレビ映像信号である放送信号の色域がｓＲＧＢであり、液晶表示装置の色域がｓＲＧＢよりも広い場合、３原色表示の色域２３は４原色表示の色域２４に変換され、さらに、この色域２４が液晶表示装置の持つ色域２５にマッピングされる。

上記のマッピング処理は、実際の色を忠実に再現するわけではなく、単に鮮明な色を割り付けただけであるため、バックライト光源９の輝度を必要以上に高くしても彩度を忠実に再現できるわけではない。従って、このような場合には、バックライト光源９の輝度の上げ幅を小さくし、省エネ化を図りつつ、高彩度の原色輝度をある程度上げるようにする。例えば、液晶表示装置で再現可能な色域とテレビ映像信号の色域とが同じ場合におけるバックライト光源９の輝度の調整量が３０％とすれば、１０％アップ程度に設定すればよい。

なお、液晶表示装置の入力ソースは、レコーダやプレーヤなどであってもよい。レコーダあるいはプレーヤは、液晶表示装置と例えばＨＤＭＩ接続され、ＨＤＭＩ―ＣＥＣの機器間通信により、レコーダあるいはプレーヤから出力される映像信号の色域情報を液晶表示装置に通知することができる。そして、液晶表示装置では、レコーダあるいはプレーヤから入力される映像信号の色域と、液晶表示装置の持つ色域とを比較し、色域の大小を判定することができる。

図１において、光源制御回路５は、制御部４からの制御指令に基づいて、バックライト光源９の輝度を決定し、決定した輝度に応じてバックライト光源９に供給する電力の制御値（例えば、ＰＷＭ制御におけるデュティ比）を決定する。そして、光源制御回路５は、決定した制御値に応じた電力をバックライト光源９に供給し、入力映像信号の種類に応じて、バックライト光源９の輝度が高くなるように制御する。このように入力映像信号の種類に応じてバックライト光源９の輝度を制御することで、ＲＧＢＷ型液晶表示装置における原色輝度の低下を補償し、映像の輝度を確保し表示品位を向上させることができる。

ここで、上記の方法によれば、入力映像信号のフレームから、例えば、高彩度のＲ，Ｇを持つ原色画素が１つでも検出された場合には常に入力映像信号の種類に応じてバックライト光源９の輝度が高く制御されるが、通常の放送信号では無彩色付近が多く、高彩色が比較的少ないため、このような制御でもバックライト光源９による消費電力が極端に増大することはないと考えられる。しかしながら、液晶表示装置における消費電力を低減することを目的として、映像処理回路３で原色画素を検出したフレームの中に、一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上（例えば１０以上）含まれる場合、または、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数（この一定数は１以上の整数）以上含まれる場合に、バックライト光源９の輝度を高く制御するようにしてもよい。

すなわち、高彩度の原色画素であっても数が少ない場合、または、高彩度の原色画素であっても輝度が低い（暗い）原色画素の場合、または、高彩度且つ高輝度の原色画素であっても数が少ない場合には、バックライト光源９の輝度を高くする制御は行わない。このようにバックライト光源９の輝度を入力映像信号の種類に応じて制御することにより液晶表示装置における消費電力を低減することができるため、表示品位を向上させつつ省エネを図ることが可能となる。

なお、上記例の映像処理回路３は、入力映像信号のフレーム毎に原色画素を検出していたが、図５に示すように入力映像信号を複数のブロックに分割し、ブロック毎に原色画素を検出してもよい。この場合、制御部４は、映像処理回路３により原色画素を検出したブロックの中に、少なくとも一定以上の彩度を持つ高彩度の原色画素が一定数以上含まれる場合に、そのブロックに対して、入力映像信号の種類に応じて、バックライト光源９の輝度を高く制御することができる。図４において、Ｂ１は高彩度の原色画素が含まれるブロックを示すが、このブロックＢ１に対して入力映像信号の種類に応じてバックライト光源９の輝度が高く制御される。なお、前述したように、バックライト光源９をＬＥＤにすることによりブロック単位での光源輝度制御を容易に行うことができる。

図６は、映像処理回路３による原色画素の検出処理の一例を説明するための図である。図６に示す色相環を使用した公知の方法により、高彩度の原色画素を検出することができる。図中、縦軸が色差Ｃｒ、横軸が色差Ｃｂを示し、色相環の点Ｐから外周に向けて彩度が設定され、外周に向かうほど高彩度となる。また、色相環の円周方向に沿って色相が設定され、Ｒ，Ｇ，Ｂは原色，Ｃ，Ｍ，Ｙは中間色を示す。映像処理回路３は、入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出する。そして、この輝度ヒストグラムの算出結果に基づいて、一定以上の彩度を持つ原色画素を検出する。

具体的には、所定の原色の色相として、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ）の色相について一定以上の彩度（例えば、８０％以上）を指定する。すなわち、図６に示す色相環のＲ，Ｇを含む色相について一定以上の彩度（８０％以上）となる範囲２６を指定し、指定した範囲２６の輝度ヒストグラムを求める。そして、高彩度（８０％以上）のＲ，Ｇの輝度ヒストグラムが算出された場合には、入力映像信号のフレーム又はブロックの中に、高彩度のＲ，Ｇが含まれると判定され、フレーム単位又はブロック単位でバックライト光源９の輝度を高く制御する。

図６の方法によれば、ユーザによる操作に従って、色相環上で色相及び彩度の範囲を指定し、指定した範囲の輝度ヒストグラムを算出することができるため、高彩度の原色画素だけではなく、高彩度且つ高輝度の原色画素を検出することが可能となる。

ここで、バックライト光源９の輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御することで原色画素以外の他の色の画素の輝度も同時に上がってしまう。特に低彩度の白画素の輝度が上がってしまうと、必要以上に明るくなり、視聴者に違和感を与えることが考えられる。そこで、バックライト光源９の輝度が入力映像信号の種類に応じて高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるようにしてもよい。具体的には、下記の図７で説明する方法により特定の色相の輝度ゲインを低下させることができる。

図７は、本発明の液晶表示装置による低彩度部分の輝度ゲインを下げる方法の一例を説明するための図である。図７（Ａ）は光源輝度を制御する前後での入力映像信号の輝度特性を示し、Ｙｌは光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御する前の入力映像信号の輝度特性、Ｙｈは光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御した後の入力映像信号の輝度特性、ΔＹは輝度ゲイン調整量を示し、縦軸が輝度（Ｙ）、横軸が彩度（Ｓ：Saturation）である。図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す輝度特性に対応した色相環を示す。図７（Ｂ）の色相環におけるＳ（彩度）＝０は白（Ｗ）を示し、Ｓ（彩度）＝１はＲ，Ｇ，Ｂなどの原色（Ｃ１，Ｃ２）の最大彩度を示し、図７（Ａ）におけるＳ＝０，Ｓ＝１にそれぞれ対応している。

本例における液晶表示装置は、バックライト光源９の輝度が入力映像信号の種類に応じて高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、フレーム又はブロックの低彩度部分のゲイン（輝度ゲイン）を下げることで低下させるゲイン制御手段を備える。このゲイン制御手段は、映像処理回路３及び制御部４により構成される。すなわち、高彩度の原色画素を含むフレーム又はブロックに対して、光源制御回路５は、制御部４からの制御指令に従って、バックライト光源９の輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御し、映像処理回路３は、制御部４からの制御指令に従って、低彩度部分の輝度ゲインを下げる制御を行う。

具体的には、下記の式（１）を用いて、入力映像信号に対する映像処理により低彩度部分の輝度ゲインを下げる。
ΔＹ＝（Ｙｈ−Ｙｌ）×（１−Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ） …式（１）
但し、Ｙｌは光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御する前の入力映像信号の輝度特性、Ｙｈは光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御した後の入力映像信号の輝度特性、ΔＹは輝度ゲイン調整量、Saturationは入力映像信号の任意の彩度を示す。

図６（Ａ）において、輝度特性Ｙｌを持つ入力映像信号に対して、バックライト光源９の輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御することにより、各色の輝度が持ち上げられるため、この輝度特性Ｙｌが輝度特性Ｙｈに変化する。そして、持ち上げられた輝度特性Ｙｈに対して、上記式（１）を用いて白を含む低彩度部分の輝度ゲインを下げる。具体的には、式（１）の「Saturation」に、白（Ｗ）に対応するＳ＝０を代入すると、ΔＹ＝Ｙｈ−Ｙｌとなり、光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御する前の輝度特性Ｙｌにおける白（Ｗ′）の輝度に調整される。また、Ｓ＝０からＳ＝１に向けて彩度が高くなり、Ｓ＝１はそれぞれ原色Ｃ１，Ｃ２の最大彩度となるが、式（１）の「Saturation」に、原色（Ｃ１，Ｃ２）に対応するＳ＝１を代入すると、ΔＹ＝０となり、光源輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御した後の輝度特性Ｙｈのまま輝度が維持される。

すなわち、式（１）によれば、Ｓ＝０（白）からＳ＝１（高彩度の原色）に向けて彩度が高くなるに従って、白色を含む低彩度部分では輝度ゲイン調整量ΔＹが連続的に減少し、最大彩度の原色では輝度ゲイン調整量ΔＹが０となり輝度がそのまま維持されることになる。このようにして低彩度部分のゲインを調整した後の入力映像信号の輝度特性は、図６（Ａ）に示す輝度特性Ｙ′のようになる。これにより、バックライト光源９の輝度を入力映像信号の種類に応じて高く制御した場合でも、高彩度の原色画素は高輝度のまま維持され、白色を含む低彩度部分の画素の輝度だけを下げることができるため、視聴者に白色輝度を抑えた自然な映像を提供することができる。

このように、ＲＧＢＷやＲＧＢＹなどの多原色表示に対応した表示装置において、入力映像信号からＲ，Ｇ，Ｂなどの高彩度の原色を検出し、これら高彩度の原色が含まれる映像の場合のみ、入力映像信号の種類（テレビ映像、ＰＣ映像、ゲーム映像など）に応じて、バックライト輝度を上げると共に、入力映像信号の低彩度部分のゲインを下げることにより、高彩度の原色輝度を上げつつ、低彩度部分の輝度を下げることができるため、各入力映像信号の種類毎に、映像の輝度を確保して表示品位を向上させることができる。

１…駆動制御回路、２…入力部、３…映像処理回路、４…制御部、５…光源制御回路、６…表示部、７…カラーフィルタ、８…液晶パネル本体、９…バックライト光源、１１…変換回路、１２…表示制御回路、１３…データ信号線駆動回路、１４…走査信号線駆動回路、１５…チューナ、１６…第１の外部Ｉ／Ｆ、１７…第２の外部Ｉ／Ｆ、１８…リモコン受光部、１９…輝度制御テーブル。

Claims (9)

1. ４色以上の原色で構成されるサブピクセルを含む画素により映像を表示する表示パネルと、該表示パネルの背面から光を照射するバックライト光源とを備えた表示装置であって、
   入力映像信号のフレーム毎又は入力映像信号を分割したブロック毎に所定の原色を持つ原色画素を検出する原色画素検出手段と、該原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、少なくとも一定以上の彩度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記入力映像信号の種類に応じて、前記バックライト光源の輝度を高く制御する光源輝度制御手段とを備えた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、該表示装置に入力可能な映像信号の種類毎に、前記バックライト光源の輝度の調整量を記憶した輝度制御テーブルを備え、前記光源輝度制御手段は、前記入力映像信号の種類に基づき、前記輝度制御テーブルを参照し、前記バックライト光源の輝度の調整量を決定することを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、該表示装置に入力可能な映像信号の種類は、チューナから入力される第１の映像信号、情報処理装置から入力される第２の映像信号、ゲーム機から入力される第３の映像信号の少なくとも３種類であり、前記入力映像信号が第２の映像信号又は第３の映像信号の場合、前記バックライト光源の輝度の調整量を、前記入力映像信号が第１の映像信号の場合における前記バックライト光源の輝度の調整量よりも小さくしたことを特徴とする表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置において、前記入力映像信号が第１の映像信号であり、前記表示装置で再現可能な色域が前記第１の映像信号の色域よりも広い場合、前記バックライト光源の輝度の調整量を、前記表示装置で再現可能な色域と前記第１の映像信号の色域とが同じ場合における前記バックライト光源の輝度の調整量よりも小さくしたことを特徴とする表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置において、前記光源輝度制御手段は、前記原色画素検出手段により原色画素を検出したフレーム又はブロックの中に、一定以上の彩度及び輝度を持つ原色画素が一定数以上含まれる場合に、該フレーム又はブロックに対して、前記入力映像信号の種類に応じて、前記バックライト光源の輝度を高く制御することを特徴とする表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置において、前記原色画素検出手段は、前記入力映像信号のフレーム又はブロックに対して、前記所定の原色の色相について一定以上の彩度を指定し、該指定した色相、彩度に応じた範囲の輝度ヒストグラムを算出し、該算出結果に基づいて、前記一定以上の彩度を持つ原色画素を検出することを特徴とする表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置において、前記バックライト光源の輝度が高く制御されたフレーム又はブロックの低彩度部分の画素の輝度を、該フレーム又はブロックの低彩度部分の輝度ゲインを下げることで低下させるゲイン制御手段を備えたことを特徴とする表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置において、前記バックライト光源は、ＬＥＤであることを特徴とする表示装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、前記所定の原色は、赤，緑，青のいずれか１以上であることを特徴とする表示装置。