JP4294392B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像を表示する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶パネルを用いたカラー画像表示装置は、液晶パネル、カラーフィルタ、冷陰極管式白色バックライト及び信号処理回路で構成されている。信号処理回路は液晶パネルの光透過率を制御し、光透過率の違いによりバックライトからカラーフィルタへの光量を調節することでカラー画像表示を実現している。
【０００３】
このような表示装置では、ホワイトバランス（白色の色温度）は、冷陰極管の発光スペクトルとカラーフィルタの特性で決まるため、バックライトの発光する光のホワイトバランスを任意に調節することは難しい。
【０００４】
このため、従来はバックライトのホワイトバランスを変更せずに、液晶パネルの光透過率を調整することにより表示映像のホワイトバランスを調節している。
【０００５】
このような場合、ホワイトバランス調整のために光透過率のダイナミックレンジ全体を使えなくなるため、映像の振幅方向の階調表現性能を低下させてしまっている。
【０００６】
この課題に対して、例えば特許文献１の特開２００１−１３５１１８公報のように、白色冷陰極管バックライトではなく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの単色を発光する３種類ＬＥＤをバックライトとして採用し、ホワイトバランスを前記３種類ＬＥＤの発光する光量をそれぞれのＬＥＤ毎に調整することにより、光透過率の制御においてはダイナミックレンジ全体を使えるようにして映像の振幅方向における階調表現性能の低下を抑制するという方法が提案されている。
【０００７】
また、適正なホワイトバランスに調整する方法としては、例えば特許文献２の特開平１１−２９５６８９号公報が示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの単色を発光する３種類のバックライトを採用し、前記３種類の光に対応する３種類の光センサを備え、バックライトの発する光量を光センサで検出し、検出されたそれぞれの光量に応じて、各色のバックライトの発光量を制御することにより、ホワイトバランスが所定の値に保持する方法が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１３５１１８公報
【特許文献２】
特開平１１−２９５６８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＥＤや光センサなどのデバイスには温度特性があるため、周囲温度によって発光量が異なるため、周囲温度によりホワイトバランスが影響を受けてしまうという課題があった。
【００１０】
また、光センサを用いてホワイトバランスを監視するという上記従来の方法では、光センサの検出値（たとえばフォトトランジスタなら光検出電流値）の温度特性により、同じ光量を受光しても周囲温度によって検出結果が異なるため正確な光量検出が行えず、結果としてホワイトバランス調整をうまく行うことができないという課題があった。
【００１１】
さらに、いわゆる直視型フラットパネルとしての液晶表示装置においては、光センサの配置位置によっては、バックライトの発光する光だけでなく、周囲の光も併せて検出してしまうため正確な光量検出が行えず、結果としてホワイトバランス調整をうまく行うことができないという課題があった。
【００１２】
本発明の目的は、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化および周囲光の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明による請求項２記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを設定する統合制御手段と、前記統合制御手段により前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする液晶表示装置。
【００１６】
本発明による請求項３記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度及びホワイトバランス及び振幅特性変更手段を制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段からの制御信号に基づき前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明による請求項４記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段と前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明による請求項５記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御するとともに、前記駆動制御手段から前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還して前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明による請求項６記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、周囲光の光量を検出する周囲光検出手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴と前記周囲光検出手段で検出された光量に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記周囲光検出手段で検出された周囲光に応じて表示映像のホワイトバランスを決定して前記駆動制御手段を制御するとともに、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像の視覚上のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明による請求項７記載の液晶表示装置は、請求項１、２、３、６のうちいずれか一つの項に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御の基準値を発生する駆動制御基準値発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段と、前記電流量差分値に応じて決定されるオフセットを前記駆動制御基準値に加減算して駆動制御信号として出力する駆動制御信号演算手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明による請求項８記載の液晶表示装置は、請求項４または５に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を発生する駆動制御信号発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段を具備し、前記電流量差分値を前記統合制御手段へ伝達し、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変化させることを特徴とする。
【００２２】
本発明による請求項９記載の液晶表示装置は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記周囲光検出手段は、周囲光に含まれる３種類の異なる光成分について独立に光量を検出することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０５は統合制御部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１０９はＲＧＢガンマ補正部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１２はＬＥＤ駆動制御部、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。
【００２４】
以下、図１の動作について説明する。輝度（Ｙ）信号入力端子１０１から入力された輝度（Ｙ）信号は、特徴検出部１０４と、輝度信号増幅部１０６へ導かれる。色差（Ｃｂ）信号入力端子１０２から入力された色差（Ｃｂ）信号と、色差（Ｃｒ）信号入力端子１０３から入力された色差（Ｃｒ）信号は、ＲＧＢ変換部１０７へ導かれる。
【００２５】
前記特徴検出部１０４では、１フィールド毎にフィールド中での輝度（Ｙ）信号から、最大輝度値（ＭＡＸ）、最小輝度値（ＭＩＮ）、平均輝度値（ＡＰＬ）を検出し、その値を統合制御部１０５に出力する。出力する頻度は動画像中心の入力においては１フィールド毎が望ましいが、映像の特性に応じて例えば静止画像の多い映像では、複数フィールドに１回という頻度でもよいし、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値のいずれか１つでも変化したフィールドでのみ出力するとしてもよい。
【００２６】
前記統合制御部１０５は、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値に基づき、輝度信号増幅部１０６へゲイン量指定信号を出力するとともに、ＬＥＤ駆動制御部１１２へバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を出力する。前記ゲイン量指定信号は、例えば前記最大輝度値と前記最小輝度値の差を、前記輝度信号増幅部１０６の輝度信号出力のダイナミックレンジいっぱいになるように前記輝度信号増幅部１０６でのゲイン量を指定する。
【００２７】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２では前記バックライト輝度指定信号により前記平均輝度値が低い場合はバックライトの輝度を下げ、高い場合はバックライトの輝度を上げるようにバックライトの輝度を指定する。また前記ホワイトバランス指定信号により、前記ＬＥＤバックライト１１５の発光する光が前記液晶パネル１１１を通過して表示される際のホワイトバランスを、あらかじめ定められた設定値、もしくはユーザが指定した設定値になるように指定する。
【００２８】
前記輝度信号増幅部１０６は、上記のように前記輝度（Ｙ）信号を増幅し、前記ＲＧＢ変換部１０７へ出力する。前記ＲＧＢ変換部１０７は、前記増幅された輝度（Ｙ）信号と、前記色差（Ｃｂ）信号と前記色差（Ｃｒ）信号を所定の変換式に則り、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換し、ガンマ補正部１０９へ出力する。
【００２９】
例えば（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）と（Ｙ信号、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）の関係は、次に示す（１）式に記載されているように与えられる。
【００３０】
【数１】
したがって、（Ｙ信号、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）から（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）を求めるには、上記式の逆変換を実行すればよい。またこの変換式の逆変換を忠実に変換してもよいし、演算の都合上近似式にて変換してもよい。
【００３１】
前記ガンマ補正部１０９では、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号に対しガンマ補正を施す。一般に液晶パネル１１１の入力対輝度特性は非線型な特性となっているため、入力対輝度特性を線形なものとして扱っている前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号を、液晶パネル１１１の特性に応じた非線型特性への変換が必要である。前記ガンマ補正部１０９には、この変換特性が設定されており、入力される前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号を前記変換特性に基づきガンマ補正を施した後、前記液晶駆動部１１０へ出力する。
【００３２】
前記液晶駆動部１１０は、前記ガンマ補正を施されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を所定のタイミングで、前記液晶パネル１１１へ導き、前記ガンマ補正を施されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の振幅に応じて、液晶の透過率を制御することにより、前記液晶パネル１１１上にカラー映像を表示させる。
【００３３】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２は、前記ＬＥＤ駆動部１１３、前記電流検出部１１４とにより、前記ＬＥＤバックライト１１５が所定の光量に発光するように、以下に示す制御をする。
【００３４】
まず、統合制御部１０５からのバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を基に、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値を、ＬＥＤ駆動部１１３へ出力する。ＬＥＤ駆動部１１３は、この３つのＬＥＤ制御値に基づき、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤを発光させるために所定の電圧を印加してＬＥＤに電流を供給する。
【００３５】
前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤは図１２に示すように電流値と発光量は比例関係となっている。つまり電流を多ければ明るく光り、電流が少なければ暗くなる。
【００３６】
しかし、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤは図１１に示すような温度特性をもつため、実際には同じ電圧値を与えても、周囲温度によって電流値が一意に決まらないという特性となっている。従って、バックライトでは白色光のホワイトバランスが正しく調整できていない。
【００３７】
このような動作に対処するために、本発明においては、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤに流れる電流を検知するための電流検出部１１４を設けている。
【００３８】
前記電流検出部１１４は、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤそれぞれに流れる電流量を独立に検出し、その検出電流量を前記ＬＥＤ駆動制御部１１２へ出力する。
【００３９】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２は、前記検出電流量に基づき、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値を補正して、前記ＬＥＤ駆動部１１３へ出力する。
【００４０】
上記のように、フィードバックループ制御を構成することにより、最終的に前記統合制御部１０５によって指定されたバックライト輝度とホワイトバランスを忠実に表現することが可能となる。
【００４１】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成を図５に示す。この構成では、前記Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの駆動方法として、直流電圧を印加して直流電流を供給する構成で説明する。それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は印加する直流電圧値の大小で行う。したがって、前記、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｇ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｂ−ＬＥＤ制御電圧値となる。
【００４２】
入力端子５０１から入力されたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値は、Ｒ−ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３に導かれる。
【００４３】
本発明においては、バックライトの光は、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤系の光と、Ｇ−ＬＥＤの発光する緑系の光と、Ｂ−ＬＥＤの発光する青系の光の混合によって生成される白色光で与えられるが、その白色光の輝度とホワイトバランスを、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤの光量をそれぞれ独立に制御することにより実現するものであり、その制御指標となるものを、あらかじめ求めておき、前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３に持たせている。
【００４４】
Ｒ−ＬＵＴ５３１は図８に示すような制御基準電圧値テーブルと、図９に示すような制御目標電流量テーブルを持っており、導かれたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値に応じて一意に決まる制御基準電圧値及び制御目標電流量を出力する。
【００４５】
たとえば、バックライト輝度指定値が１でホワイトバランス指定値が２５５の時、制御基準電圧値は図８に示すテーブルによって０．９１となる。同様に制御目標電流量は図９に示すテーブルによって０．４５となる。
【００４６】
Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御基準電圧値はＲ−電圧加算部５５１に導かれる。また、Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御目標電流量は、Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。また、検出電流量入力端子５２１からＲ−ＬＥＤに対する検出電流量も前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。
【００４７】
前記Ｒ−電流比較部５４１では、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その電流量差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）に応じた電圧補正値を前記Ｒ−電圧加算部５５１へ出力する。この差分値と電圧補正値の関係は、差分値が正側に大きければ、電圧補正値は負側に大きくなるようにし、差分値が負側に大きければ、電圧補正値も正側に大きくなるように制御する。その具体的な関係は、制御感度などを考え非線形関係とするが、線形関係としてもかまわない。
【００４８】
前記Ｒ−電圧加算部５５１は、前記Ｒ−ＬＵＴ５３１より導かれる前記制御基準電圧値と、前記Ｒ−電流比較部５４１より導かれる前記電圧補正値を演算してＲ−制御電圧発生し、出力端子５１１から図１の前記ＬＥＤ駆動部１１３へ出力し、Ｒ−ＬＥＤへの電流を制御する。
【００４９】
Ｇ信号系統であるＧ−ＬＵＴ５３２、Ｇ−電流比較部５４２、入力端子５２２、Ｇ−電圧加算部５５２、出力端子５１２の動作も上記のＲ信号系統の動作と同様である。
【００５０】
Ｂ信号系統であるＢ−ＬＵＴ５３３、Ｂ−電流比較部５４３、入力端子５２３、Ｂ−電圧加算部５５３、出力端子５１３の動作も上記のＲ信号系統の動作と同様である。
【００５１】
以上、前記ＬＥＤバックライト１１５の駆動方法として直流電圧を印加して直流電流を供給する場合の前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の例を説明してきたが、別な駆動方法として、インバータ制御された電圧を印加して電流を供給する構成も可能である。
【００５２】
この場合それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は、印加する電圧は一定のまま、デューティの大小で行う。したがって、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値となる。
【００５３】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成要素である前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３は、制御基準電圧値テーブルの代わりに、制御基準デューティテーブルとなる。さらに前記Ｒ−電流比較部５４１、前記Ｇ−電流比較部５４２、前記Ｂ−電流比較部５４３が出力する値は電圧値ではなくデューティ変化量であり、前記Ｒ−電圧加算部５５１、前記Ｇ−電圧加算部５５２、前記Ｂ−電圧加算部５５３が演算する値もデューティ設定値である。
【００５４】
このとき、前記ＬＥＤ駆動部１１３の動作としては、前記ＬＥＤ駆動制御部１１２からのＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値で指定されたデューティ比の電流をそれぞれのＬＥＤへ供給する。
【００５５】
以上のように、本発明における第１の実施の形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、ＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながらバックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００５６】
次に本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。これらは図１に示す第１の実施の形態内での構成要素であるため説明は省略する。図１と異なるのは、統合制御部２０５、ガンマ補正部２０９、ＬＥＤ駆動制御部２１２である。
【００５７】
まず、前記ＬＥＤ駆動制御部２１２は、第１の実施形態と同様に、統合制御部２０５からのバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を基に、前記ＬＥＤバックライト１１５が所定の光量に発光するように制御する。さらに本実施の形態においては、前記電流検出部１１４から導かれる前記検出電流量に基づき、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値、Ｇ−ＬＥＤ電流差分値、Ｂ−ＬＥＤ電流差分値を算出し前記統合制御部２０５へ出力する。
【００５８】
前記統合制御部２０５では、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値に基づき、輝度信号増幅部１０６へゲイン量指定信号を出力するとともに、ＬＥＤ駆動制御部２１２へバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を出力する。さらに前記電流差分値に基づき、ホワイトバランス微調整量を決定し、ホワイトバランス微調整信号として前記ガンマ補正部２０９へ出力する。
【００５９】
前記ガンマ補正部２０９では、前記ホワイトバランス微調整信号に応じてＲ信号ガンマ特性、Ｇ信号ガンマ特性、Ｂ信号ガンマ特性をそれぞれ独立に変化させ、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号に対しガンマ補正を施した後、前記液晶駆動部１１０へ出力する。
【００６０】
前記ガンマ補正部２０９の動作について図１０を用いて説明する。図１０はガンマ補正部２０９における入力信号振幅と出力信号振幅の関係を示しており、横軸に入力信号振幅、縦軸に出力信号振幅をとったときのグラフである。
【００６１】
いま、Ｒ信号に関して考えると、まず基準となる設定をガンマ特性３の曲線とする。前記ＬＥＤ駆動制御部２１２で、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値が正側に大きい場合、前記Ｒ−ＬＥＤに流れる電流量が目標電流量よりも大きいため、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤色光が強くなりすぎている状態であり、ホワイトバランスが正しく調整できていない状態となる。
【００６２】
したがって、前記統合制御部２０５は前記ガンマ補正部２０９のＲ信号出力振幅を全体的に小さくする方向に制御するように前記ホワイトバランス微調整信号で前記ガンマ補正部２０９への設定を行う。
【００６３】
前記ガンマ補正部２０９は、前記ホワイトバランス微調整信号によりガンマ特性２へ、前記Ｒ−ＬＥＤ電流差分値がもっと大きい場合は、ガンマ特性１へとガンマ補正特性を切り替える。
【００６４】
逆に、前記ＬＥＤ駆動制御部２１２で、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値が負側に大きい場合、前記Ｒ−ＬＥＤに流れる電流量が目標電流量よりも小さいため、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤色光が弱くなりすぎている状態であり、ホワイトバランスが正しく調整できていない状態となる。
【００６５】
したがって、前記統合制御部２０５は前記ガンマ補正部２０９のＲ信号出力振幅を全体的に大きくする方向に制御するように前記ホワイトバランス微調整信号で前記ガンマ補正部２０９への設定を行う。
【００６６】
前記ガンマ補正部２０９は、前記ホワイトバランス微調整信号によりガンマ特性４へ、前記Ｒ−ＬＥＤ電流差分値がもっと大きい場合は、ガンマ特性５へとガンマ補正特性を切り替える。
【００６７】
なお、ガンマ特性の切り替えとしては、図１０に示すように基準特性に対し、ある実数値を乗じた特性への切り替えでもよいし、所定の直流値を加算した特性への切り替えでもよい。入力信号振幅と出力信号振幅の関係を示すグラフ上の複数のポイントを、直線で結んだ直線群で構成した非線形特性のガンマ特性では、すくなくとも１つ以上のポイントを変化させることによって得られる特性への切り替えでもよい。
【００６８】
前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の構成を図６に示す。この構成では、前記Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの駆動方法として、直流電圧を印加して直流電流を供給する構成で説明する。それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は印加する直流電圧値の大小で行う。したがって、前記、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｇ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｂ−ＬＥＤ制御電圧値となる。
【００６９】
入力端子５０１から入力されたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値は、Ｒ−ＬＵＴ５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３に導かれる。これらは第１の実施形態における前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成要素と同じである。
【００７０】
Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御基準電圧値は出力端子５１１に導かれ、前記ＬＥＤ駆動部１１３の制御電圧として出力される。Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御目標電流量は前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。また、検出電流量入力端子５２１から入力されるＲ−ＬＥＤに対する検出電流量も前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。
【００７１】
前記Ｒ−電流比較部５４１では、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）を差分値出力端子６５１へ出力する。
【００７２】
Ｇ信号系統であるＧ−ＬＵＴ５３２、Ｇ−電流比較部６４２、入力端子５２２、出力端子５１２、差分値出力端子６５２の動作も上記Ｒ信号系統の動作と同様である。
【００７３】
Ｂ信号系統であるＢ−ＬＵＴ５３３、Ｂ−電流比較部６４３、入力端子５２３、出力端子５１３、差分値出力端子６５３の動作も上記Ｒ信号系統の動作と同様である。
【００７４】
以上、前記ＬＥＤ部１１５の駆動方法として直流電圧を印加して直流電流を供給する場合の前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の例を説明してきたが、別な駆動方法として、インバータ制御された電圧を印加して電流を供給する構成も可能である。
【００７５】
この場合それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は、印加する電圧は一定のまま、デューティの大小で行う。したがって、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値となる。前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の構成要素である前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３は、制御基準電圧値テーブルの代わりに、制御基準デューティを指定するテーブルとなる。
【００７６】
このとき、前記ＬＥＤ駆動部１１３の動作としては、前記ＬＥＤ駆動制御部１１２からのＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値で指定されたデューティ比の電流をそれぞれのＬＥＤへ供給する。
【００７７】
以上のように、本発明における第２の実施形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、主にＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ガンマ特性を変更して微調整するフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、バックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００７８】
次に本発明における液晶表示装置の第３の実施形態を説明する。図３は本発明における液晶表示装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。また２０５は統合制御部、２０９はガンマ補正部である。これらは図２に示す第２の実施の形態内での構成要素であるため説明は省略する。図２と異なるのは、ＬＥＤ駆動制御部３１２である。
【００７９】
ＬＥＤ駆動制御部３１２の構成を図７に示す。入力端子５０１、入力端子５２１、入力端子５２２、入力端子５２３、Ｒ−ＬＵＴ５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３、Ｒ−電圧加算部５５１、Ｇ−電圧加算部５５２、Ｂ−電圧加算部５５３、出力端子５１１、出力端子５１２、出力端子５１３は第１の実施の形態における構成要素と同じであり、差分値出力端子５１１、差分値出力端子５１２、差分値出力端子５１３は第２の実施の形態における構成要素と同じであるため、説明は省略する。
【００８０】
Ｒ−電流比較部７４１は、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その電流量差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）を求める。この電流量差分値を、前記ＬＥＤバックライト１１５の駆動電流を制御する成分である電圧補正参照値と、前記ガンマ補正部２０９のガンマ特性を変更する成分であるガンマ特性補正参照値に切り分ける。
【００８１】
例えば、電流量のダイナミックレンジのうち、１／４精度以上を電圧補正参照値とし、１／４精度未満をガンマ特性補正参照値とする。回路構成としては、電流量のダイナミックレンジが４ビット（１６階調）のデジタルデータとして表現される場合、上位２ビットが電圧補正参照値となり、下位２ビットをガンマ特性補正参照値となる。なお、上記１／４精度、４ビット、２ビットなどの値は、一例として挙げた値であり、他の値でもよい。
【００８２】
その後、Ｒ−電流比較部７４１は、前記電圧補正参照値に応じた電圧補正値を前記Ｒ−電圧加算部５５１へ出力し、前記ガンマ特性補正参照値を前記差分値出力端子１１５１から前記統合制御部２０５へ出力する。
【００８３】
Ｇ−電流比較部７４２、Ｂ−電流比較部７４３の動作は、前記Ｒ−電流比較部１７４１と同様であり、それぞれＧ信号、Ｂ信号に対する処理を行う。
【００８４】
以上のように、本発明における第３の実施の形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、主にＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御と、ガンマ特性を変更して微調整するフィードバック制御を併用してホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、バックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００８５】
次に本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【００８６】
表示装置上の映像を視聴する場合、表示装置の発する光だけでなく、視聴環境における周囲光が表示装置の表面で反射した光も一緒に視覚している。つまり、周囲光により、視覚上のホワイトバランスが変化してしまう。本実施の形態は、周囲光によらず視覚上のホワイトバランスを所定の値に保つ効果をもたせるものである。
【００８７】
図４において、図１に示す第１の実施の形態内での構成要素と同じものは同じ符号を用いている。図１と異なるのは、統合制御部３０５、周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８である。
【００８８】
第４の実施形態の動作は、まず、本発明の液晶表示装置の視聴環境における周囲光のＲＧＢ輝度分布を周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８で検出する。この周囲光とは、本発明の液晶表示装置の発する光以外の視聴環境自体の光である。また周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８は、周囲光に含まれる３種類の異なる光成分について独立に光量を検出する検出部である。
【００８９】
そして前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８の検出結果に応じて、統合制御部３０５が前記ＬＥＤ駆動制御部１１２へ出力するホワイトバランス指定値を切り替える。例えば、周囲光のＲＧＢ輝度分布において青（Ｂ）系が強ければ、バックライトのＢ−ＬＥＤの発光量を小さくし、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤの発光量を大きくするように、バックライトのホワイトバランス指定値を切り替えるように制御する。
【００９０】
なお、前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８は一般的にフォトトランジスタなどの半導体を用いるため温度特性があり、検出結果も温度特性をもつことになる。しかし、前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８の検出結果の使用目的は、周囲光に含まれるＲ光量、Ｇ光量、Ｂ光量の相対的強度関係の傾向を参照するためであり、前記統合制御部３０５での判断結果としては、温度の影響をほとんど受けない。
【００９１】
以上のように、本発明における第４の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様に、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、ＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながらバックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００９２】
さらに、周囲光の影響で視覚上のホワイトバランスが異なってしまうような環境においても、周囲光のＲＧＢ分布を検出しそれに応じて、バックライトのホワイトバランスを切り替えることにより、視覚上のホワイトバランスを本来画像が持っているホワイトバランスに近づけることが可能となる。
【００９３】
また、第４の実施の形態の構成では、周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８での検出結果から周囲光の白色輝度も求めることが可能であり、周囲光の輝度に応じてバックライトの全体の光量を制御することも可能である。これにより、視聴環境が暗い場合にバックライトの全体の光量を低下させることにより、このような環境ほど目立ちやすい映像中の暗い部分の黒浮きを抑えることができ、画質を向上するという効果も得られる。
【００９４】
また、視聴環境に応じてバックライトの全体の光量を低下させることにより、液晶表示装置の消費電力の低減を図ることができるという効果も得られる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を得ることができる。また本発明によれば、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化および周囲光の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明における液晶表示装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】図１のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図６】図２のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図７】図３のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図８】ＬＥＤ駆動制御部における制御基準電圧テーブルの例を示す図である。
【図９】ＬＥＤ駆動制御部における制御目標電流テーブルの例を示す図である。
【図１０】ＲＧＢ変換部における入出力振幅特性制御の例を示す図である。
【図１１】ＬＥＤの電圧―電流特性の例を示す図である。
【図１２】ＬＥＤの電流−発光量特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１：輝度信号（Ｙ）入力端子、１０２：色差信号（Ｃｂ）入力端子、１０３：色差信号（Ｃｂ）入力端子、１０４：特徴検出部、１０５：統合制御部、１０６：輝度信号増幅部、１０７：ＲＧＢ変換部、１０９：ガンマ補正部、１１０：液晶パネル駆動部、１１１：液晶パネル、１１２：ＬＥＤ駆動制御部、１１３：ＬＥＤ駆動部、１１４：電流検出部、１１５：ＬＥＤバックライト、２０５：統合制御部、２０９：ガンマ補正部、２１２：ＬＥＤ駆動制御部、３１２：ＬＥＤ駆動制御部、４０５：統合制御部、４１８：周囲光検出部、５０１：入力端子、５１１：出力端子（Ｒ系）、５１２：出力端子（Ｇ系）、５１３：出力端子（Ｂ系）、５２１：検出電流量入力端子（Ｒ系）、５２２：検出電流量入力端子（Ｇ系）、５２３：検出電流量入力端子（Ｂ系）、５３１：Ｒ−ＬＵＴ、５３２：Ｇ−ＬＵＴ、５３３：Ｂ−ＬＵＴ、５４１：Ｒ−電流比較部、５４２：Ｇ−電流比較部、５４３：Ｂ−電流比較部、５５１：Ｒ−電圧加算部、５５２：Ｇ−電圧加算部、５５３：Ｂ−電圧加算部、６４１：Ｒ−電流比較部、６４２：Ｇ−電流比較部、６４３：Ｂ−電流比較部、６５１：差分値出力端子（Ｒ系）、６５２：差分値出力端子（Ｇ系）、６５３：差分値出力端子（Ｂ系）、７４１：Ｒ−電流比較部、７４２：Ｇ−電流比較部、７４３：Ｂ−電流比較部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像を表示する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶パネルを用いたカラー画像表示装置は、液晶パネル、カラーフィルタ、冷陰極管式白色バックライト及び信号処理回路で構成されている。信号処理回路は液晶パネルの光透過率を制御し、光透過率の違いによりバックライトからカラーフィルタへの光量を調節することでカラー画像表示を実現している。
【０００３】
このような表示装置では、ホワイトバランス（白色の色温度）は、冷陰極管の発光スペクトルとカラーフィルタの特性で決まるため、バックライトの発光する光のホワイトバランスを任意に調節することは難しい。
【０００４】
このため、従来はバックライトのホワイトバランスを変更せずに、液晶パネルの光透過率を調整することにより表示映像のホワイトバランスを調節している。
【０００５】
このような場合、ホワイトバランス調整のために光透過率のダイナミックレンジ全体を使えなくなるため、映像の振幅方向の階調表現性能を低下させてしまっている。
【０００６】
この課題に対して、例えば特許文献１の特開２００１−１３５１１８公報のように、白色冷陰極管バックライトではなく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの単色を発光する３種類ＬＥＤをバックライトとして採用し、ホワイトバランスを前記３種類ＬＥＤの発光する光量をそれぞれのＬＥＤ毎に調整することにより、光透過率の制御においてはダイナミックレンジ全体を使えるようにして映像の振幅方向における階調表現性能の低下を抑制するという方法が提案されている。
【０００７】
また、適正なホワイトバランスに調整する方法としては、例えば特許文献２の特開平１１−２９５６８９号公報が示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの単色を発光する３種類のバックライトを採用し、前記３種類の光に対応する３種類の光センサを備え、バックライトの発する光量を光センサで検出し、検出されたそれぞれの光量に応じて、各色のバックライトの発光量を制御することにより、ホワイトバランスが所定の値に保持する方法が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１３５１１８公報
【特許文献２】
特開平１１−２９５６８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＥＤや光センサなどのデバイスには温度特性があるため、周囲温度によって発光量が異なるため、周囲温度によりホワイトバランスが影響を受けてしまうという課題があった。
【００１０】
また、光センサを用いてホワイトバランスを監視するという上記従来の方法では、光センサの検出値（たとえばフォトトランジスタなら光検出電流値）の温度特性により、同じ光量を受光しても周囲温度によって検出結果が異なるため正確な光量検出が行えず、結果としてホワイトバランス調整をうまく行うことができないという課題があった。
【００１１】
さらに、いわゆる直視型フラットパネルとしての液晶表示装置においては、光センサの配置位置によっては、バックライトの発光する光だけでなく、周囲の光も併せて検出してしまうため正確な光量検出が行えず、結果としてホワイトバランス調整をうまく行うことができないという課題があった。
【００１２】
本発明の目的は、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化および周囲光の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明による請求項２記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを設定する統合制御手段と、前記統合制御手段により前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする液晶表示装置。
【００１６】
本発明による請求項３記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度及びホワイトバランス及び振幅特性変更手段を制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段からの制御信号に基づき前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明による請求項４記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段と前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明による請求項５記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御するとともに、前記駆動制御手段から前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還して前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明による請求項６記載の液晶表示装置は、３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、周囲光の光量を検出する周囲光検出手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴と前記周囲光検出手段で検出された光量に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、前記周囲光検出手段で検出された周囲光に応じて表示映像のホワイトバランスを決定して前記駆動制御手段を制御するとともに、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像の視覚上のホワイトバランスを制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明による請求項７記載の液晶表示装置は、請求項１、２、３、６のうちいずれか一つの項に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御の基準値を発生する駆動制御基準値発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段と、前記電流量差分値に応じて決定されるオフセットを前記駆動制御基準値に加減算して駆動制御信号として出力する駆動制御信号演算手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明による請求項８記載の液晶表示装置は、請求項４または５に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を発生する駆動制御信号発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段を具備し、前記電流量差分値を前記統合制御手段へ伝達し、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変化させることを特徴とする。
【００２２】
本発明による請求項９記載の液晶表示装置は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記周囲光検出手段は、周囲光に含まれる３種類の異なる光成分について独立に光量を検出することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０５は統合制御部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１０９はＲＧＢガンマ補正部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１２はＬＥＤ駆動制御部、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。
【００２４】
以下、図１の動作について説明する。輝度（Ｙ）信号入力端子１０１から入力された輝度（Ｙ）信号は、特徴検出部１０４と、輝度信号増幅部１０６へ導かれる。色差（Ｃｂ）信号入力端子１０２から入力された色差（Ｃｂ）信号と、色差（Ｃｒ）信号入力端子１０３から入力された色差（Ｃｒ）信号は、ＲＧＢ変換部１０７へ導かれる。
【００２５】
前記特徴検出部１０４では、１フィールド毎にフィールド中での輝度（Ｙ）信号から、最大輝度値（ＭＡＸ）、最小輝度値（ＭＩＮ）、平均輝度値（ＡＰＬ）を検出し、その値を統合制御部１０５に出力する。出力する頻度は動画像中心の入力においては１フィールド毎が望ましいが、映像の特性に応じて例えば静止画像の多い映像では、複数フィールドに１回という頻度でもよいし、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値のいずれか１つでも変化したフィールドでのみ出力するとしてもよい。
【００２６】
前記統合制御部１０５は、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値に基づき、輝度信号増幅部１０６へゲイン量指定信号を出力するとともに、ＬＥＤ駆動制御部１１２へバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を出力する。前記ゲイン量指定信号は、例えば前記最大輝度値と前記最小輝度値の差を、前記輝度信号増幅部１０６の輝度信号出力のダイナミックレンジいっぱいになるように前記輝度信号増幅部１０６でのゲイン量を指定する。
【００２７】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２では前記バックライト輝度指定信号により前記平均輝度値が低い場合はバックライトの輝度を下げ、高い場合はバックライトの輝度を上げるようにバックライトの輝度を指定する。また前記ホワイトバランス指定信号により、前記ＬＥＤバックライト１１５の発光する光が前記液晶パネル１１１を通過して表示される際のホワイトバランスを、あらかじめ定められた設定値、もしくはユーザが指定した設定値になるように指定する。
【００２８】
前記輝度信号増幅部１０６は、上記のように前記輝度（Ｙ）信号を増幅し、前記ＲＧＢ変換部１０７へ出力する。前記ＲＧＢ変換部１０７は、前記増幅された輝度（Ｙ）信号と、前記色差（Ｃｂ）信号と前記色差（Ｃｒ）信号を所定の変換式に則り、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換し、ガンマ補正部１０９へ出力する。
【００２９】
例えば（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）と（Ｙ信号、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）の関係は、次に示す（１）式に記載されているように与えられる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
前記ガンマ補正部１０９では、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号に対しガンマ補正を施す。一般に液晶パネル１１１の入力対輝度特性は非線型な特性となっているため、入力対輝度特性を線形なものとして扱っている前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号を、液晶パネル１１１の特性に応じた非線型特性への変換が必要である。前記ガンマ補正部１０９には、この変換特性が設定されており、入力される前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号を前記変換特性に基づきガンマ補正を施した後、前記液晶駆動部１１０へ出力する。
【００３２】
前記液晶駆動部１１０は、前記ガンマ補正を施されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を所定のタイミングで、前記液晶パネル１１１へ導き、前記ガンマ補正を施されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の振幅に応じて、液晶の透過率を制御することにより、前記液晶パネル１１１上にカラー映像を表示させる。
【００３３】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２は、前記ＬＥＤ駆動部１１３、前記電流検出部１１４とにより、前記ＬＥＤバックライト１１５が所定の光量に発光するように、以下に示す制御をする。
【００３４】
まず、統合制御部１０５からのバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を基に、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値を、ＬＥＤ駆動部１１３へ出力する。ＬＥＤ駆動部１１３は、この３つのＬＥＤ制御値に基づき、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤを発光させるために所定の電圧を印加してＬＥＤに電流を供給する。
【００３５】
前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤは図１２に示すように電流値と発光量は比例関係となっている。つまり電流を多ければ明るく光り、電流が少なければ暗くなる。
【００３６】
しかし、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤは図１１に示すような温度特性をもつため、実際には同じ電圧値を与えても、周囲温度によって電流値が一意に決まらないという特性となっている。従って、バックライトでは白色光のホワイトバランスが正しく調整できていない。
【００３７】
このような動作に対処するために、本発明においては、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤに流れる電流を検知するための電流検出部１１４を設けている。
【００３８】
前記電流検出部１１４は、前記ＬＥＤバックライト１１５のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤそれぞれに流れる電流量を独立に検出し、その検出電流量を前記ＬＥＤ駆動制御部１１２へ出力する。
【００３９】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２は、前記検出電流量に基づき、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値を補正して、前記ＬＥＤ駆動部１１３へ出力する。
【００４０】
上記のように、フィードバックループ制御を構成することにより、最終的に前記統合制御部１０５によって指定されたバックライト輝度とホワイトバランスを忠実に表現することが可能となる。
【００４１】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成を図５に示す。この構成では、前記Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの駆動方法として、直流電圧を印加して直流電流を供給する構成で説明する。それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は印加する直流電圧値の大小で行う。したがって、前記、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｇ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｂ−ＬＥＤ制御電圧値となる。
【００４２】
入力端子５０１から入力されたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値は、Ｒ−ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３に導かれる。
【００４３】
本発明においては、バックライトの光は、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤系の光と、Ｇ−ＬＥＤの発光する緑系の光と、Ｂ−ＬＥＤの発光する青系の光の混合によって生成される白色光で与えられるが、その白色光の輝度とホワイトバランスを、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤの光量をそれぞれ独立に制御することにより実現するものであり、その制御指標となるものを、あらかじめ求めておき、前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３に持たせている。
【００４４】
Ｒ−ＬＵＴ５３１は図８に示すような制御基準電圧値テーブルと、図９に示すような制御目標電流量テーブルを持っており、導かれたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値に応じて一意に決まる制御基準電圧値及び制御目標電流量を出力する。
【００４５】
たとえば、バックライト輝度指定値が１でホワイトバランス指定値が２５５の時、制御基準電圧値は図８に示すテーブルによって０．９１となる。同様に制御目標電流量は図９に示すテーブルによって０．４５となる。
【００４６】
Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御基準電圧値はＲ−電圧加算部５５１に導かれる。また、Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御目標電流量は、Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。また、検出電流量入力端子５２１からＲ−ＬＥＤに対する検出電流量も前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。
【００４７】
前記Ｒ−電流比較部５４１では、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その電流量差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）に応じた電圧補正値を前記Ｒ−電圧加算部５５１へ出力する。この差分値と電圧補正値の関係は、差分値が正側に大きければ、電圧補正値は負側に大きくなるようにし、差分値が負側に大きければ、電圧補正値も正側に大きくなるように制御する。その具体的な関係は、制御感度などを考え非線形関係とするが、線形関係としてもかまわない。
【００４８】
前記Ｒ−電圧加算部５５１は、前記Ｒ−ＬＵＴ５３１より導かれる前記制御基準電圧値と、前記Ｒ−電流比較部５４１より導かれる前記電圧補正値を演算してＲ−制御電圧発生し、出力端子５１１から図１の前記ＬＥＤ駆動部１１３へ出力し、Ｒ−ＬＥＤへの電流を制御する。
【００４９】
Ｇ信号系統であるＧ−ＬＵＴ５３２、Ｇ−電流比較部５４２、入力端子５２２、Ｇ−電圧加算部５５２、出力端子５１２の動作も上記のＲ信号系統の動作と同様である。
【００５０】
Ｂ信号系統であるＢ−ＬＵＴ５３３、Ｂ−電流比較部５４３、入力端子５２３、Ｂ−電圧加算部５５３、出力端子５１３の動作も上記のＲ信号系統の動作と同様である。
【００５１】
以上、前記ＬＥＤバックライト１１５の駆動方法として直流電圧を印加して直流電流を供給する場合の前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の例を説明してきたが、別な駆動方法として、インバータ制御された電圧を印加して電流を供給する構成も可能である。
【００５２】
この場合それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は、印加する電圧は一定のまま、デューティの大小で行う。したがって、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値となる。
【００５３】
前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成要素である前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３は、制御基準電圧値テーブルの代わりに、制御基準デューティテーブルとなる。さらに前記Ｒ−電流比較部５４１、前記Ｇ−電流比較部５４２、前記Ｂ−電流比較部５４３が出力する値は電圧値ではなくデューティ変化量であり、前記Ｒ−電圧加算部５５１、前記Ｇ−電圧加算部５５２、前記Ｂ−電圧加算部５５３が演算する値もデューティ設定値である。
【００５４】
このとき、前記ＬＥＤ駆動部１１３の動作としては、前記ＬＥＤ駆動制御部１１２からのＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値で指定されたデューティ比の電流をそれぞれのＬＥＤへ供給する。
【００５５】
以上のように、本発明における第１の実施の形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、ＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながらバックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００５６】
次に本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。これらは図１に示す第１の実施の形態内での構成要素であるため説明は省略する。図１と異なるのは、統合制御部２０５、ガンマ補正部２０９、ＬＥＤ駆動制御部２１２である。
【００５７】
まず、前記ＬＥＤ駆動制御部２１２は、第１の実施形態と同様に、統合制御部２０５からのバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を基に、前記ＬＥＤバックライト１１５が所定の光量に発光するように制御する。さらに本実施の形態においては、前記電流検出部１１４から導かれる前記検出電流量に基づき、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値、Ｇ−ＬＥＤ電流差分値、Ｂ−ＬＥＤ電流差分値を算出し前記統合制御部２０５へ出力する。
【００５８】
前記統合制御部２０５では、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記平均輝度値に基づき、輝度信号増幅部１０６へゲイン量指定信号を出力するとともに、ＬＥＤ駆動制御部２１２へバックライト輝度指定信号と、ホワイトバランス指定信号を出力する。さらに前記電流差分値に基づき、ホワイトバランス微調整量を決定し、ホワイトバランス微調整信号として前記ガンマ補正部２０９へ出力する。
【００５９】
前記ガンマ補正部２０９では、前記ホワイトバランス微調整信号に応じてＲ信号ガンマ特性、Ｇ信号ガンマ特性、Ｂ信号ガンマ特性をそれぞれ独立に変化させ、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号、前記Ｂ信号に対しガンマ補正を施した後、前記液晶駆動部１１０へ出力する。
【００６０】
前記ガンマ補正部２０９の動作について図１０を用いて説明する。図１０はガンマ補正部２０９における入力信号振幅と出力信号振幅の関係を示しており、横軸に入力信号振幅、縦軸に出力信号振幅をとったときのグラフである。
【００６１】
いま、Ｒ信号に関して考えると、まず基準となる設定をガンマ特性３の曲線とする。前記ＬＥＤ駆動制御部２１２で、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値が正側に大きい場合、前記Ｒ−ＬＥＤに流れる電流量が目標電流量よりも大きいため、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤色光が強くなりすぎている状態であり、ホワイトバランスが正しく調整できていない状態となる。
【００６２】
したがって、前記統合制御部２０５は前記ガンマ補正部２０９のＲ信号出力振幅を全体的に小さくする方向に制御するように前記ホワイトバランス微調整信号で前記ガンマ補正部２０９への設定を行う。
【００６３】
前記ガンマ補正部２０９は、前記ホワイトバランス微調整信号によりガンマ特性２へ、前記Ｒ−ＬＥＤ電流差分値がもっと大きい場合は、ガンマ特性１へとガンマ補正特性を切り替える。
【００６４】
逆に、前記ＬＥＤ駆動制御部２１２で、Ｒ−ＬＥＤ電流差分値が負側に大きい場合、前記Ｒ−ＬＥＤに流れる電流量が目標電流量よりも小さいため、Ｒ−ＬＥＤの発光する赤色光が弱くなりすぎている状態であり、ホワイトバランスが正しく調整できていない状態となる。
【００６５】
したがって、前記統合制御部２０５は前記ガンマ補正部２０９のＲ信号出力振幅を全体的に大きくする方向に制御するように前記ホワイトバランス微調整信号で前記ガンマ補正部２０９への設定を行う。
【００６６】
前記ガンマ補正部２０９は、前記ホワイトバランス微調整信号によりガンマ特性４へ、前記Ｒ−ＬＥＤ電流差分値がもっと大きい場合は、ガンマ特性５へとガンマ補正特性を切り替える。
【００６７】
なお、ガンマ特性の切り替えとしては、図１０に示すように基準特性に対し、ある実数値を乗じた特性への切り替えでもよいし、所定の直流値を加算した特性への切り替えでもよい。入力信号振幅と出力信号振幅の関係を示すグラフ上の複数のポイントを、直線で結んだ直線群で構成した非線形特性のガンマ特性では、すくなくとも１つ以上のポイントを変化させることによって得られる特性への切り替えでもよい。
【００６８】
前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の構成を図６に示す。この構成では、前記Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの駆動方法として、直流電圧を印加して直流電流を供給する構成で説明する。それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は印加する直流電圧値の大小で行う。したがって、前記、Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｇ−ＬＥＤ制御電圧値、Ｂ−ＬＥＤ制御電圧値となる。
【００６９】
入力端子５０１から入力されたバックライト輝度指定値、ホワイトバランス指定値は、Ｒ−ＬＵＴ５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３に導かれる。これらは第１の実施形態における前記ＬＥＤ駆動制御部１１２の構成要素と同じである。
【００７０】
Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御基準電圧値は出力端子５１１に導かれ、前記ＬＥＤ駆動部１１３の制御電圧として出力される。Ｒ−ＬＵＴ５３１の出力する前記制御目標電流量は前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。また、検出電流量入力端子５２１から入力されるＲ−ＬＥＤに対する検出電流量も前記Ｒ−電流比較部５４１へ導かれる。
【００７１】
前記Ｒ−電流比較部５４１では、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）を差分値出力端子６５１へ出力する。
【００７２】
Ｇ信号系統であるＧ−ＬＵＴ５３２、Ｇ−電流比較部６４２、入力端子５２２、出力端子５１２、差分値出力端子６５２の動作も上記Ｒ信号系統の動作と同様である。
【００７３】
Ｂ信号系統であるＢ−ＬＵＴ５３３、Ｂ−電流比較部６４３、入力端子５２３、出力端子５１３、差分値出力端子６５３の動作も上記Ｒ信号系統の動作と同様である。
【００７４】
以上、前記ＬＥＤ部１１５の駆動方法として直流電圧を印加して直流電流を供給する場合の前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の例を説明してきたが、別な駆動方法として、インバータ制御された電圧を印加して電流を供給する構成も可能である。
【００７５】
この場合それぞれのＬＥＤにおける発光量の制御は、印加する電圧は一定のまま、デューティの大小で行う。したがって、前記Ｒ−ＬＥＤ制御値、Ｇ−ＬＥＤ制御値、Ｂ−ＬＥＤ制御値は、それぞれＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値となる。前記ＬＥＤ駆動制御部２１２の構成要素である前記Ｒ−ＬＵＴ５３１、前記Ｇ−ＬＵＴ５３２、前記Ｂ−ＬＵＴ５３３は、制御基準電圧値テーブルの代わりに、制御基準デューティを指定するテーブルとなる。
【００７６】
このとき、前記ＬＥＤ駆動部１１３の動作としては、前記ＬＥＤ駆動制御部１１２からのＲ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｇ−ＬＥＤ制御デューティ設定値、Ｂ−ＬＥＤ制御デューティ設定値で指定されたデューティ比の電流をそれぞれのＬＥＤへ供給する。
【００７７】
以上のように、本発明における第２の実施形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、主にＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ガンマ特性を変更して微調整するフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、バックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００７８】
次に本発明における液晶表示装置の第３の実施形態を説明する。図３は本発明における液晶表示装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。１０１は輝度（Ｙ）信号入力端子、１０２は色差（Ｃｂ）信号入力端子、１０３は色差（Ｃｒ）信号入力端子、１０４は特徴検出部、１０６は輝度信号増幅部、１０７はＲＧＢ変換部、１１０は液晶駆動部、１１１は液晶パネル、１１３はＬＥＤ駆動部、１１４は電流検出部、１１５はＬＥＤバックライトである。また２０５は統合制御部、２０９はガンマ補正部である。これらは図２に示す第２の実施の形態内での構成要素であるため説明は省略する。図２と異なるのは、ＬＥＤ駆動制御部３１２である。
【００７９】
ＬＥＤ駆動制御部３１２の構成を図７に示す。入力端子５０１、入力端子５２１、入力端子５２２、入力端子５２３、Ｒ−ＬＵＴ５３１、Ｇ−ＬＵＴ５３２、Ｂ−ＬＵＴ５３３、Ｒ−電圧加算部５５１、Ｇ−電圧加算部５５２、Ｂ−電圧加算部５５３、出力端子５１１、出力端子５１２、出力端子５１３は第１の実施の形態における構成要素と同じであり、差分値出力端子５１１、差分値出力端子５１２、差分値出力端子５１３は第２の実施の形態における構成要素と同じであるため、説明は省略する。
【００８０】
Ｒ−電流比較部７４１は、前記制御目標電流量と前記検出電流量とを比較し、その電流量差分値（前記検出電流量−前記制御目標電流量）を求める。この電流量差分値を、前記ＬＥＤバックライト１１５の駆動電流を制御する成分である電圧補正参照値と、前記ガンマ補正部２０９のガンマ特性を変更する成分であるガンマ特性補正参照値に切り分ける。
【００８１】
例えば、電流量のダイナミックレンジのうち、１／４精度以上を電圧補正参照値とし、１／４精度未満をガンマ特性補正参照値とする。回路構成としては、電流量のダイナミックレンジが４ビット（１６階調）のデジタルデータとして表現される場合、上位２ビットが電圧補正参照値となり、下位２ビットをガンマ特性補正参照値となる。なお、上記１／４精度、４ビット、２ビットなどの値は、一例として挙げた値であり、他の値でもよい。
【００８２】
その後、Ｒ−電流比較部７４１は、前記電圧補正参照値に応じた電圧補正値を前記Ｒ−電圧加算部５５１へ出力し、前記ガンマ特性補正参照値を前記差分値出力端子１１５１から前記統合制御部２０５へ出力する。
【００８３】
Ｇ−電流比較部７４２、Ｂ−電流比較部７４３の動作は、前記Ｒ−電流比較部１７４１と同様であり、それぞれＧ信号、Ｂ信号に対する処理を行う。
【００８４】
以上のように、本発明における第３の実施の形態によれば、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、主にＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御と、ガンマ特性を変更して微調整するフィードバック制御を併用してホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、バックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００８５】
次に本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【００８６】
表示装置上の映像を視聴する場合、表示装置の発する光だけでなく、視聴環境における周囲光が表示装置の表面で反射した光も一緒に視覚している。つまり、周囲光により、視覚上のホワイトバランスが変化してしまう。本実施の形態は、周囲光によらず視覚上のホワイトバランスを所定の値に保つ効果をもたせるものである。
【００８７】
図４において、図１に示す第１の実施の形態内での構成要素と同じものは同じ符号を用いている。図１と異なるのは、統合制御部３０５、周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８である。
【００８８】
第４の実施形態の動作は、まず、本発明の液晶表示装置の視聴環境における周囲光のＲＧＢ輝度分布を周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８で検出する。この周囲光とは、本発明の液晶表示装置の発する光以外の視聴環境自体の光である。また周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８は、周囲光に含まれる３種類の異なる光成分について独立に光量を検出する検出部である。
【００８９】
そして前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８の検出結果に応じて、統合制御部３０５が前記ＬＥＤ駆動制御部１１２へ出力するホワイトバランス指定値を切り替える。例えば、周囲光のＲＧＢ輝度分布において青（Ｂ）系が強ければ、バックライトのＢ−ＬＥＤの発光量を小さくし、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤの発光量を大きくするように、バックライトのホワイトバランス指定値を切り替えるように制御する。
【００９０】
なお、前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８は一般的にフォトトランジスタなどの半導体を用いるため温度特性があり、検出結果も温度特性をもつことになる。しかし、前記周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８の検出結果の使用目的は、周囲光に含まれるＲ光量、Ｇ光量、Ｂ光量の相対的強度関係の傾向を参照するためであり、前記統合制御部３０５での判断結果としては、温度の影響をほとんど受けない。
【００９１】
以上のように、本発明における第４の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様に、バックライトの輝度に応じたホワイトバランス調整を、ＬＥＤ型バックライトにおける各色のＬＥＤの光量制御で行い、ＬＥＤを駆動する電流量を観測することにより、ＬＥＤの駆動電流量を目標値に近づけるフィードバック制御でホワイトバランス制御誤差分を抑圧することができる。これにより、光透過率のダイナミックレンジ全体を使って映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながらバックライト発光量の変動を抑えたホワイトバランス調整を忠実に行うことができる。
【００９２】
さらに、周囲光の影響で視覚上のホワイトバランスが異なってしまうような環境においても、周囲光のＲＧＢ分布を検出しそれに応じて、バックライトのホワイトバランスを切り替えることにより、視覚上のホワイトバランスを本来画像が持っているホワイトバランスに近づけることが可能となる。
【００９３】
また、第４の実施の形態の構成では、周囲光ＲＧＢ輝度検出部３１８での検出結果から周囲光の白色輝度も求めることが可能であり、周囲光の輝度に応じてバックライトの全体の光量を制御することも可能である。これにより、視聴環境が暗い場合にバックライトの全体の光量を低下させることにより、このような環境ほど目立ちやすい映像中の暗い部分の黒浮きを抑えることができ、画質を向上するという効果も得られる。
【００９４】
また、視聴環境に応じてバックライトの全体の光量を低下させることにより、液晶表示装置の消費電力の低減を図ることができるという効果も得られる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を得ることができる。また本発明によれば、映像の振幅方向における階調表現性能を実質低下させないで、温度変化および周囲光の影響を抑えながら、ホワイトバランス調整を行うことが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明における液晶表示装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明における液晶表示装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明における液晶表示装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】図１のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図６】図２のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図７】図３のＬＥＤ駆動制御部の構成を示す図である。
【図８】ＬＥＤ駆動制御部における制御基準電圧テーブルの例を示す図である。
【図９】ＬＥＤ駆動制御部における制御目標電流テーブルの例を示す図である。
【図１０】ＲＧＢ変換部における入出力振幅特性制御の例を示す図である。
【図１１】ＬＥＤの電圧―電流特性の例を示す図である。
【図１２】ＬＥＤの電流−発光量特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１：輝度信号（Ｙ）入力端子、１０２：色差信号（Ｃｂ）入力端子、１０３：色差信号（Ｃｂ）入力端子、１０４：特徴検出部、１０５：統合制御部、１０６：輝度信号増幅部、１０７：ＲＧＢ変換部、１０９：ガンマ補正部、１１０：液晶パネル駆動部、１１１：液晶パネル、１１２：ＬＥＤ駆動制御部、１１３：ＬＥＤ駆動部、１１４：電流検出部、１１５：ＬＥＤバックライト、２０５：統合制御部、２０９：ガンマ補正部、２１２：ＬＥＤ駆動制御部、３１２：ＬＥＤ駆動制御部、４０５：統合制御部、４１８：周囲光検出部、５０１：入力端子、５１１：出力端子（Ｒ系）、５１２：出力端子（Ｇ系）、５１３：出力端子（Ｂ系）、５２１：検出電流量入力端子（Ｒ系）、５２２：検出電流量入力端子（Ｇ系）、５２３：検出電流量入力端子（Ｂ系）、５３１：Ｒ−ＬＵＴ、５３２：Ｇ−ＬＵＴ、５３３：Ｂ−ＬＵＴ、５４１：Ｒ−電流比較部、５４２：Ｇ−電流比較部、５４３：Ｂ−電流比較部、５５１：Ｒ−電圧加算部、５５２：Ｇ−電圧加算部、５５３：Ｂ−電圧加算部、６４１：Ｒ−電流比較部、６４２：Ｇ−電流比較部、６４３：Ｂ−電流比較部、６５１：差分値出力端子（Ｒ系）、６５２：差分値出力端子（Ｇ系）、６５３：差分値出力端子（Ｂ系）、７４１：Ｒ−電流比較部、７４２：Ｇ−電流比較部、７４３：Ｂ−電流比較部。
Claims (6)
- ３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、
入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、
前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段と前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする液晶表示装置。 - ３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、
入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、前記入力する映像信号をＲＧＢ形式の映像信号に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換されたＲＧＢ形式の映像信号に対して入力対出力の振幅特性を変化させる振幅特性変更手段と、前記振幅特性変更手段の出力する映像信号を前記液晶パネル上に画像として表示する液晶駆動手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、
前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御するとともに、前記駆動制御手段から前記統合制御手段を経由して前記振幅特性変更手段へ帰還して前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変えることで、表示映像のホワイトバランスを制御することを特徴とする液晶表示装置。 - ３色の発光デバイスと液晶パネルを具備し、前記３色の発光デバイスの光を合成して生成した白色光をバックライトとして用いる液晶表示装置において、
入力する映像信号の特徴を検出する特徴検出手段と、周囲光の光量を検出する周囲光検出手段と、あらかじめ定められた映像表示時のホワイトバランス値と前記特徴検出手段で検出した画像の特徴と前記周囲光検出手段で検出された光量に応じてバックライトの輝度およびホワイトバランスを制御するための制御信号を出力する統合制御手段と、前記統合制御手段から制御信号に応じて前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、前記駆動制御信号に応じて前記３色の発光デバイスへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動電流の量を検出する駆動電流検出手段を具備し、
前記周囲光検出手段で検出された周囲光に応じて表示映像のホワイトバランスを決定して前記駆動制御手段を制御するとともに、前記駆動電流検出手段で検出した駆動電流の量を前記駆動制御手段へ帰還し、前記帰還した駆動電流の量と所定の電流量と比較した結果に基づき、駆動制御信号を変化させて前記３色の発光デバイスの発光量を制御することで、表示映像の視覚上のホワイトバランスを制御することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項３に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御の基準値を発生する駆動制御基準値発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段と、前記電流量差分値に応じて決定されるオフセットを前記駆動制御基準値に加減算して駆動制御信号として出力する駆動制御信号演算手段を具備することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項１または２に記載の液晶表示装置において、前記駆動制御手段は、前記３色の発光デバイスを駆動するための駆動制御信号を発生する駆動制御信号発生手段と、前記３色の発光デバイスへの駆動電流の目標値を発生する駆動電流目標値発生手段と、前記駆動電流検出手段で検出された電流量と前記駆動電流の目標値との比較してその電流量差分値を検出する電流量比較手段を具備し、前記電流量差分値を前記統合制御手段へ伝達し、前記統合制御手段からの制御信号に応じて前記振幅特性変更手段の入力対出力の振幅特性を変化させることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項３に記載の液晶表示装置において、前記周囲光検出手段は、周囲光に含まれる３種類の異なる光成分について独立に光量を検出することを特徴とする液晶表示装置。
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