JP2018085288A - Luminaire and control method thereof, and display device using luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、それぞれ複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いて光を照射する照明装置及びその制御方法、照明装置を用いた表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that emits light using a plurality of light-emitting elements corresponding to a plurality of different colors, a control method thereof, and a display device using the illumination device.
バックライトから照射された光を透過して画像を表示する表示装置がある。バックライトは、光源を備え、光源から発せられた光を液晶パネル等の透過型の表示パネルに照射する。表示装置の色再現域を広げるため、バックライトの光源として、複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いることがある。例えば、バックライトの光源として、赤色の光を発する発光素子、緑色の光を発する発光素子、青色の光を発する発光素子を用いることがある。バックライトは、各発光素子から発せられた光が混合することによって得られた白色光を、表示パネルに照射する。 There are display devices that display light by transmitting light emitted from a backlight. The backlight includes a light source and irradiates light emitted from the light source to a transmissive display panel such as a liquid crystal panel. In order to widen the color reproduction range of a display device, a plurality of light emitting elements corresponding to a plurality of different colors may be used as a light source of a backlight. For example, a light emitting element that emits red light, a light emitting element that emits green light, or a light emitting element that emits blue light may be used as the light source of the backlight. The backlight irradiates the display panel with white light obtained by mixing light emitted from each light emitting element.
複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いる場合、各発光素子の発光量を制御することによって、輝度およびホワイトバランスを調整する処理ことが可能である。特許文献1には、各発光素子の点灯期間および消灯期間をPWM制御することにより、各発光素子の発光量を制御することが開示されている。各発光素子の発光量の比率を変化させることで、バックライトから照射される光のホワイトバランスを調整することが可能となる。また、各発光素子の発光量の総量を変化させることで、バックライトから照射される光の輝度(照射輝度)を調整することが可能となる。
In the case of using a plurality of light emitting elements corresponding to a plurality of different colors, it is possible to adjust the luminance and white balance by controlling the light emission amount of each light emitting element.
近年、画像に含まれる明度の差が従来よりも広いHigh Dynamic Range(HDR)に対応した画像(HDR画像)を表示する場合がある。照射輝度を、ゼロに近く制御することで、よりHDR画像の表現性を高めるような場合があった。 In recent years, an image (HDR image) corresponding to High Dynamic Range (HDR) in which the difference in brightness included in the image is wider than in the past may be displayed. In some cases, the expression of the HDR image is further improved by controlling the irradiation brightness close to zero.
しかしながら、上述した従来の技術では、バックライトから照射される光(照射光)を、所定のホワイトバランスに制御し、かつ、照射輝度を低輝度に制御すると、複数の発光素子のうち発光量比が小さい発光素子の発光量が0となる場合があった。1つあるいは2つの発光素子の発光量がゼロとなると、バックライトから照射される光の色温度が大きく変化してしまうことがある。 However, in the conventional technology described above, when the light (irradiation light) emitted from the backlight is controlled to a predetermined white balance and the irradiation luminance is controlled to be low luminance, the light emission amount ratio among the plurality of light emitting elements. In some cases, the light emission amount of a light emitting element having a small value becomes zero. When the amount of light emitted from one or two light emitting elements becomes zero, the color temperature of light emitted from the backlight may change greatly.
そこで、本発明は、照射輝度を低減した場合に照射光の色温度の変化を抑制することが可能な照明装置及び照明装置の制御方法、照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lighting device, a lighting device control method, and a display device using the lighting device capable of suppressing a change in color temperature of irradiated light when irradiation luminance is reduced. To do.
上述した課題を解決するために、本発明は、複数色のLEDを備えた透過型液晶表示用バックライトであって、バックライト発光量の算出において、すべてのLEDの発光値がゼロである場合を除いて、発光値がゼロと算出されたLED色のPWM値を、ゼロに設定しないことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention is a backlight for a transmissive liquid crystal display provided with LEDs of a plurality of colors, and in the calculation of the backlight emission amount, the emission values of all LEDs are zero. Except for, the PWM value of the LED color whose light emission value is calculated to be zero is not set to zero.
本発明の照明装置及び照明装置の制御方法、照明装置を用いた表示装置によれば、照射輝度を低減した場合に照射光の色温度の変化を抑制することが可能となる。 According to the illumination device, the control method of the illumination device, and the display device using the illumination device of the present invention, it is possible to suppress the change in the color temperature of the irradiation light when the irradiation luminance is reduced.
(実施例1)
実施例1の照明装置は、輝度制御値が所定の値以下にならないように各発光素子の輝度制御値を決定することにより、バックライトから照射される光の色温度の変化を抑制する。
Example 1
The illuminating device of Example 1 suppresses a change in the color temperature of light emitted from the backlight by determining the luminance control value of each light emitting element so that the luminance control value does not become a predetermined value or less.
図1は、実施例1の表示装置100の装置構成図である。表示装置100は、バックライトユニット101、表示パネル102、メモリ103、輝度センサ104、および制御回路基板110を備える。
FIG. 1 is a device configuration diagram of a
バックライトユニット101は、それぞれ異なる色の光を発する複数の発光素子を有する。バックライトユニット101は、表示パネル102に光を照射する。バックライトユニット101は、複数の発光領域を有し、発光領域ごとに発光量と色温度とを制御することが可能である。例えば、バックライトユニット101は、発光領域ごとに、赤色の光を発するLED(RLED)、緑色の光を発するLED(GLED)、青色の光を発するLED(BLED)を少なくとも1つずつ有するとする。図2は、各発光素子から発せられる光の色度点と、標準光の色度点とを示す表である。
The
なお、バックライトユニット101は、単一の発光領域に対して発光量と色温度とを制御可能な照明装置であってもよい。また、バックライトユニット101は、各発光素子から発せられた光を受けて、輝度を測定する輝度センサ104を備える。
Note that the
バックライトユニット101は、後述する制御回路基板110と合わせて、照明装置を構成する。
The
表示パネル102は、バックライトユニット101から照射された光を透過して画像を表示する透過型の表示パネルである。例えば、表示パネル102は、液晶素子の配向を制御することにより、光の透過率を制御し、画像を表示する液晶パネルであるとする。
The
図3は、実施例1に係る表示装置100の機能ブロックを示すブロック図である。表示装置100の制御回路基板110は、入力部111、画像信号処理部112、輝度決定部113、表示制御部114、およびバックライト制御部115を備える。画像信号処理部112、輝度決定部113、表示制御部114、およびバックライト制御部115の各機能は、制御回路基板110に設けられたプロセッサが、メモリ103に記憶されたプログラムを読み出して実行することで実現することも可能である。なお、1以上の機能ブロックは、電子回路によってその機能を発揮することも可能である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating functional blocks of the
入力部111は、表示装置100の外部の画像出力装置や、メモリ103から出力される、入力画像信号を取得し、画像信号処理部112に出力する。例えば、入力部111は、DisplayPort、HDMI(登録商標)、SDI、SATA等のうち、1つ以上の画像信号を伝送することができるインタフェースであるとする。
The
画像信号処理部112は、入力部111から入力された入力画像信号を、表示パネル102に表示するために適した表示画像信号に変換する画像処理を行う。例えば、画像処理は、インタレース信号をプログレッシブ信号に変換するIP変換、入力画像信号の画角サイズを表示パネル102の画角サイズに合うように変換するスケーリング等であるとする。
The image
また、画像信号処理部112は、表示画像信号の明るさを示す輝度情報を取得する。輝度情報は、例えば、表示画像信号の平均輝度(APL)であるとする。画像信号処理部112は、表示画像信号の画素情報と輝度情報とを、表示制御部114と輝度決定部113に出力する。
Further, the image
輝度決定部113は、画像信号処理部112から取得した表示画像信号の画素情報および輝度情報と、輝度センサ104から取得した輝度測定値とから、バックライトユニット101の各発光素子の発光量を決定する。バックライトの発光量の決定方法については、後で詳しく説明する。輝度決定部113は、バックライトの発光量算出結果を、画像信号処理部112に送る。画像信号処理部112は、バックライトユニットの発光量を、バックライト制御部115に送る。
The
表示制御部114は、画像信号処理部112から入力された表示画像信号の画素情報と輝度情報に基づき、表示パネル102を制御する。
The
バックライト制御部115は、画像信号処理部112から入力されたバックライトの発光量に基づき、バックライトユニット101を制御する。
The
輝度センサ104は、バックライトユニット101の輝度値を測定し、輝度決定部113に輝度測定値を送る。
The
輝度決定部113の各発光素子に対する発光量の決定方法について、説明する。輝度決定部113は、輝度情報に基づいて、バックライトユニット101が照射する光の輝度(照射輝度)を決定する。例えば、照射輝度は、8ビットデータで示される0〜255の値で表されるとする。
A method of determining the light emission amount for each light emitting element of the
また、輝度決定部113は、決定された照射輝度と、予め設定された設定ホワイトバランス(WB)とに基づいて、各LEDの発光量を仮決定する。さらに、輝度決定部113は、仮決定された各LEDの発光量のうち、1つまたは2つのLEDの発光量が所定の値以下である場合に、仮決定された発光量が所定の値以下である1つまたは2つのLEDの発光量を、所定の値よりも大きい発光量に調整する。
The
具体的には、輝度決定部113は、設定WBに基づいて、各LEDの発光量のバランスを決定し、照射輝度に基づいて各LEDの発光量の強度を決定する。例えば、輝度決定部113は、表示画像信号が明るい画像であるほど、照射輝度が高くなるように照射輝度を決定するとする。
Specifically, the
輝度決定部113は、各LEDの発光量を、8ビットデータで示される0〜255の階調値で制御するものとする。例えば、全てのLEDを最大の発光量で点灯する場合、各LEDの発光量は、(R,G,B)=(255,255,255)と表されるとする。また、黒(非点灯)の場合、各LEDの発光量は、(R,G,B)=(0,0,0)と表されるとする。8ビットデータで示される0〜255の階調値は、各LEDの発光量を示す輝度制御値である。
The
なお、輝度決定部113は、画像信号処理部112から取得した画素情報と輝度情報とに、液晶表示部106の透過率によって減光される量を考慮して、輝度制御値とする。さらに、輝度決定部113は、輝度センサ104から取得した輝度測定値から、ホワイトバランスを補正して、各LEDの発光量のバランスを決定するとする。
Note that the
図4は、各LEDの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す表である。図4(a)は、本実施例の制御を行わない場合の各LEDの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す。また、図4(b)は、本実施例の制御を行った場合の各LEDの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す。図4はそれぞれ、上側が、照射輝度が高い場合の各LEDの輝度制御値と照射光の色度点との関係を示す。 FIG. 4 is a table showing the relationship between the brightness control value of each LED and the chromaticity point of the irradiated light. FIG. 4A shows the relationship between the brightness control value of each LED and the chromaticity point of the irradiated light when the control of this embodiment is not performed. FIG. 4B shows the relationship between the brightness control value of each LED and the chromaticity point of the irradiated light when the control of this embodiment is performed. FIG. 4 shows the relationship between the brightness control value of each LED and the chromaticity point of the irradiation light when the irradiation luminance is high.
輝度センサ104の輝度測定値に基づいて、予め定められたホワイトバランス(設定WB)でバックライトユニット101から光を照射する場合の、各LEDの発光量の比が、(R,G,B)=(a−2,a,a−2)(aは0以上の整数)で表されるとする。バックライトユニット101の設定WBは、メモリ103に記憶された製造時に予め設定された複数のホワイトバランスからユーザが設定するとする。また、ユーザが任意に設定WBを設定することも可能である。
Based on the luminance measurement value of the
輝度決定部113は、各LEDの発光量のうちもっとも大きい発光量を示す階調値が、照射輝度を表す階調値と同様に成るように、照射輝度から各LEDの発光量を仮決定する。例えば、上述の設定WBで照射輝度を制御する場合、照射輝度127に対応する各LEDの発光量は、(R,G,B)=(125,127,125)であるとする。
The
設定WBを維持したまま、発光輝度を黒(非点灯)に近づけていく場合、輝度決定部113は、図4(a)に示すように、各LEDの発光量を(R,G,B)=(3,5,3)→(2,4,2)→(1,3,1)→(0,2,0)と仮決定する。各LEDの発光量が(R,G,B)=(1,3,1)から(R,G,B)=(0,2,0)に変化した場合、GLED以外のLEDが消灯することから、バックライトユニット101から照射される光の色温度の偏差Δu’v’が大きく変化する。
When the emission luminance is made closer to black (not lit) while maintaining the setting WB, the
本実施例における輝度決定部113は、仮決定された発光量が所定の値以下であるLEDの発光量を、所定の値よりも大きい値に調整する。例えば、所定の値は0であるとする。調整した結果、図4(b)に示すように、輝度決定部113は、発光輝度を黒(非点灯)に近づけていく場合、(R,G,B)=(3,5,3)→(2,4,2)→(1,3,1)→(1,2,1)とする。これにより、発光量が低い場合においても、Δu’v’の変化を低減することが可能となる。
In this embodiment, the
なお、仮決定された各LEDの発光量が(R,G,B)=(0,0,0)である場合、輝度決定部113は、この調整処理を実行しない。1または2のLEDの仮決定された発光量が所定の値以下である場合に、上述の調整処理が実行される。
If the light emission amount of each LED that is provisionally determined is (R, G, B) = (0, 0, 0), the
輝度決定部113は、バックライトユニット101の各LEDの発光量を示す輝度制御値を、画像信号処理部112に送る。
The
画像信号処理部112は、輝度決定部113は、取得したバックライトユニット101の各LEDの発光量を示す輝度制御値を、バックライト制御部115に送る。
In the image
バックライト制御部115は、画像信号処理部112から入力されたバックライトユニット101の各LEDの発光量を示す輝度制御値に基づき、バックライトユニット101を制御する。ここで、バックライト制御部115は、バックライトユニット101の各LEDの点灯期間および消灯期間をPWM制御することで、各LEDの発光量を制御し、バックライトユニット101から照射される光の輝度およびホワイトバランスを制御する。
The
図5は、輝度決定部113が各LEDの発光量を決定する処理を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process in which the
ステップS401において、輝度決定部113は、画像信号処理部112から画素情報と輝度情報とを取得し、輝度センサ104から輝度測定値を取得する。処理は、ステップS402へ進む。
In step S <b> 401, the
ステップS402において、輝度決定部113は、画像信号処理部112から取得した画素情報と輝度情報と輝度測定値を用いて、照射光量を算出する。また、輝度決定部113は、照射光量と設定WBとに基づいて、各LEDの発光量を取得する。具体的には、輝度決定部113は、各LEDの輝度制御値を取得する。処理は、ステップS403へ進む。
In step S <b> 402, the
ステップS403において、輝度決定部113は、S402で取得された各LEDの発光量(輝度制御値)に基づいて、発光量(輝度制御値)がゼロと算出されたLEDの有無を判定する。発光量(輝度制御値)がゼロと算出されたLEDが無い場合は、ステップS405へ進む。発光量(輝度制御値)がゼロと算出されたLEDが有る場合は、ステップS404へ進む。
In step S403, the
ステップS404において、輝度決定部113は、発光量(輝度制御値)がゼロと算出されたLED色の発光量(輝度制御値)を、ゼロ以外の値に置換える。処理は、ステップS405へ進む。
In step S404, the
ステップS405において、輝度決定部113は、各LEDの発光量(輝度制御値)を、画像信号処理部112に出力する。処理は、ステップS406へ進みフローが終了する。
In step S <b> 405, the
上述のように、各LEDの輝度制御値を決定することにより、それぞれ複数の異なる色に対応する複数のLED(発光素子)を用いて光を照射するバックライトにおいて、照射輝度を低減した場合にバックライトの色温度の変化を抑制することが可能となる。 As described above, by determining the brightness control value of each LED, when the illumination brightness is reduced in the backlight that irradiates light using a plurality of LEDs (light emitting elements) each corresponding to a plurality of different colors. It is possible to suppress a change in the color temperature of the backlight.
(実施例2)
以下、本発明の実施例2の表示装置100について、図5を参照して説明する。表示装置100の構成、および表示装置100が有する機能ブロックは、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
(Example 2)
Hereinafter, the
実施例2の表示装置100は、輝度決定部113の動作が実施例1と異なる。
In the
図6は、実施例2の輝度決定部113が決定した各LEDの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す表である。図6の上側は、照射輝度が高い場合の各LEDの輝度制御値と照射光の色度点との関係を示す。
FIG. 6 is a table showing the relationship between the luminance control value of each LED determined by the
実施例2における輝度決定部113は、発光値がゼロと算出されたLED色が存在する場合、すべての光源の発光値を、色温度の偏差の変化が最小となる設定に置き換える。具体的には、輝度決定部113は、図6に示すように、仮決定されたバックライト発光量(R,G,B)=(0,2,0)を、より高い照射輝度に対応する(R,G,B)=(1,3,1)に置換える。これにより、Δu’v’の変化を低減することができる。
When there is an LED color whose light emission value is calculated to be zero, the
100 表示装置
101 バックライトユニット
102 表示パネル
110 制御回路基板
111 入力部
112 画像信号処理部
113 輝度制御値決定部
114 表示制御部
115 バックライト制御部
104 輝度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各発光素子の発光量を決定する決定手段と、
前記決定手段が決定した各発光素子の発光量に基づいて、各発光素子の発光を制御する制御手段と、
を備え、
前記決定手段は、
各発光素子の発光量を仮決定し、
仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値以下である場合、もしくは、仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値よりも大きい場合、仮決定された各発光素子の発光量を出力し、
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも1つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも1つ存在する場合、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子の仮決定された発光量を、所定の値より大きくなるように補正することを特徴とする照明装置。 A plurality of light emitting elements corresponding to a plurality of colors;
Determining means for determining the light emission amount of each light emitting element;
Control means for controlling the light emission of each light emitting element based on the light emission amount of each light emitting element determined by the determining means;
With
The determining means includes
Tentatively determine the amount of light emitted from each light-emitting element,
When all the light emission amounts of the light-emitting elements that are provisionally determined are less than or equal to the predetermined value, or when all light emission amounts of the light-emitting elements that are temporarily determined are greater than the predetermined value, Outputs the amount of emitted light,
Among the plurality of light emitting elements, there is at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is greater than a predetermined value, and at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is equal to or less than a predetermined value. An illumination device, wherein, when present, the provisionally determined light emission amount of a light emitting element having a temporarily determined light emission amount equal to or less than a predetermined value is corrected to be larger than a predetermined value.
前記決定手段は、前記設定手段が設定した前記照射光の輝度で前記設定手段が設定した色温度の光を発するように、各発光素子の発光量を仮決定することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The determining means includes a setting means for setting the luminance of the irradiation light emitted from the illumination device and the color temperature of the irradiation light,
2. The deciding means tentatively decides a light emission amount of each light emitting element so as to emit light having a color temperature set by the setting means at a luminance of the irradiation light set by the setting means. The lighting device described in 1.
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも1つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも1つ存在する場合、前記設定手段が設定した前記照射光の輝度よりも高い輝度を照射光の輝度に対応する各発光素子の発光量を、前記制御手段に出力することを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 The determining means includes
Among the plurality of light emitting elements, there is at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is greater than a predetermined value, and at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is equal to or less than a predetermined value. 3. The light emission amount of each light emitting element corresponding to the luminance of the irradiation light, which is higher than the luminance of the irradiation light set by the setting unit, is output to the control unit when present. The lighting device described.
前記照明装置から照射された光を透過して画像を表示するための表示手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3,
Display means for transmitting light emitted from the illumination device and displaying an image;
A display device comprising:
各発光素子の発光量を決定する決定工程と、
前記決定手段が決定した各発光素子の発光量に基づいて、各発光素子の発光を制御する制御工程と、
を備え、
前記決定工程は、
各発光素子の発光量を仮決定し、
仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値以下である場合、もしくは、仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値よりも大きい場合、仮決定された各発光素子の発光量を出力し、
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも1つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも1つ存在する場合、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子の仮決定された発光量を、所定の値より大きくなるように補正することを特徴とする照明装置の制御方法。 A method for controlling an illumination device including a plurality of light emitting elements corresponding to a plurality of colors,
A determination step of determining the light emission amount of each light emitting element;
A control step of controlling the light emission of each light emitting element based on the light emission amount of each light emitting element determined by the determining means;
With
The determination step includes
Tentatively determine the amount of light emitted from each light-emitting element,
When all the light emission amounts of the light-emitting elements that are provisionally determined are less than or equal to the predetermined value, or when all light emission amounts of the light-emitting elements that are temporarily determined are greater than the predetermined value, Outputs the amount of emitted light,
Among the plurality of light emitting elements, there is at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is greater than a predetermined value, and at least one light emitting element whose tentatively determined amount of light emission is equal to or less than a predetermined value. A lighting device control method, comprising: correcting a provisionally determined light emission amount of a light emitting element having a provisionally determined light emission amount equal to or less than a predetermined value when it exists.
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