JP4306440B2

JP4306440B2 - バックライト装置

Info

Publication number: JP4306440B2
Application number: JP2003418429A
Authority: JP
Inventors: 芳道村上
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-12-16
Also published as: JP2005181441A

Description

本発明はバックライト装置に係り、特に液晶表示装置において画像を表示するために、光源として複数色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、液晶パネルに照明光を照射するバックライト装置に関する。

従来より、主に映像表示装置に用いられる液晶表示装置では、画像を表示するために液晶パネルに照明光を照射するバックライト装置が、液晶パネルの背後に設けられている。この従来のバックライト装置の中には、光源として異なる色の光又は異なる色度の光を発光する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、反射型平面表示装置へのフロントライト入力光(外部照明入力光)に対し、装置内部でＬＥＤ光量の増減を調整して入力光の色補正を行い、一定色度光(一般的に白色光)を出力するバックライト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この出力光補正を行うバックライト装置の制御技術は、一定白色光(ホワイトバランス)を得るために用いられている。

特開２００１−１３５１１８号公報

しかるに、上記の特許文献１記載の従来のバックライト装置は、反射型平面表示装置への外部照明入力光に対し、装置内部にて白色光を液晶表示装置から出力させるための色補正光源として用いているだけであるため、装置外部へ照射した出力光は液晶表示装置の設置場所の外光の影響を受け、液晶表示装置の視聴場所における白色光を正確に出射することができず、また、表示する映像信号に適した色度情報あるいは視聴者の希望する多様な色度情報に沿ってバックライト光量を動的に調整することができないという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、外光に影響されることなくバックライト光量を動的に所望の光量に調整し得るバックライト装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、映像信号に適した色度情報あるいは視聴者の希望する色度情報に沿ってバックライトの色度や輝度を動的に調整し得るバックライト装置を提供することにある。

上記の第１の目的を達成するため、第１の発明のバックライト装置は、画像を表示するために、液晶表示装置の液晶パネルに、発光ダイオードで発光した照明光を照射するバックライト装置において、液晶表示装置の設置場所における外光色度及び外光輝度をそれぞれ検出し、外光色度データ及び外光輝度データをそれぞれ出力する外光検出手段と、複数色の原色光の各原色光を別々に発光する３個の発光ダイオードを１セットとして、複数セットが配置されたバックライトパネルと、バックライトパネルから出射する光の内部色度及び内部輝度をそれぞれ検出し、内部色度データ及び内部輝度データをそれぞれ出力する内光検出手段と、外光色度データ、外光輝度データ、内部色度データ及び内部輝度データに基づいて、液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を、液晶パネルで表示される映像信号のフィールド又はフレーム単位に演算し、その色度・輝度を作成するのに必要な制御データを作成する補正色度・輝度演算処理部と、補正色度・輝度演算処理部から出力される制御データに基づいて、映像信号のフィールド又はフレームに同期して、バックライトパネルの複数セットの各原色光用の発光ダイオードを別々に駆動して、バックライトパネルから出射される光の色度及び輝度を動的に制御するＬＥＤ制御部とを有する構成としたものである。

この発明では、液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を検出し、その色度及び輝度に応じて、バックライトパネルの複数セットの各原色光用の発光ダイオードを別々に駆動して、バックライト光を動的に制御するようにしたため、液晶表示装置の外光による液晶パネルから出射される光への影響を極力排除できる。

また、上記の第２の目的を達成するため、第２の発明は画像を表示するために、液晶表示装置の液晶パネルに、発光ダイオードで発光した照明光を照射するバックライト装置において、液晶表示装置の設置場所における外光色度及び外光輝度をそれぞれ検出し、外光色度データ及び外光輝度データをそれぞれ出力する外光検出手段と、液晶表示装置の視聴者個々の好みの映像色合い・明るさの視聴者情報の入力処理、及び液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の映像色度データの出力処理の少なくともいずれか一方の処理を行う処理手段と、複数色の原色光の各原色光を別々に発光する３個の発光ダイオードを１セットとして、複数セットが配置されたバックライトパネルと、バックライトパネルから出射する光の内部色度及び内部輝度をそれぞれ検出し、内部色度データ及び内部輝度データをそれぞれ出力する内光検出手段と、外光色度データ、外光輝度データ、内部色度データ及び内部輝度データと、処理手段からの視聴者情報及び映像色度データの少なくともいずれか一方に基づいて、液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を、液晶パネルで表示される映像信号のフィールド又はフレーム単位に演算し、その色度・輝度を作成するのに必要な制御データを作成する補正色度・輝度演算処理部と、補正色度・輝度演算処理部から出力される制御データに基づいて、映像信号のフィールド又はフレームに同期して、バックライトパネルの複数セットの各原色光用の発光ダイオードを別々に駆動して、バックライトパネルから出射される光の色度及び輝度を動的に制御するＬＥＤ制御部とを有する構成としたものである。

この発明では、外光色度データ、外光輝度データ、内部色度データ及び内部輝度データと、視聴者情報及び映像色度データの少なくともいずれか一方に基づいて、バックライト光を動的に制御するようにしたため、液晶パネルから出射される光を、視聴者の好みに応じた色度や輝度、あるいは映像信号に応じた色度や輝度を動的に制御することができる。

本発明によれば、液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を検出し、その色度及び輝度に応じて、バックライトパネルから出射されるバックライト光の色度及び輝度を動的に制御することにより、液晶表示装置の外光による液晶パネルから出射される光への影響を極力排除するようにしたため、外光の影響を受けることなく、液晶パネルから出射される光を常に所望の色度及び輝度に制御することができる。

また、本発明によれば、視聴者情報及び映像色度データの少なくともいずれか一方に基づいて、バックライト光の色度及び輝度を動的に制御することにより、液晶パネルから出射される光を、視聴者の好みに応じた色度や輝度、あるいは映像信号に応じた色度や輝度を動的に制御するようにしたため、視聴者の多様な好みの色合いや輝度に従う任意の色度・輝度出力光を作り出すことができる汎用性のあるバックライト装置を実現できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になるバックライト装置の第１の実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態は、画像を表示するために、液晶表示装置の液晶パネルに照明光を照射するに際し、外光色度が白色光ではない場合、液晶パネルからの出力光が白色光になるように補正を行うバックライト装置であり、光源として赤(Ｒ：波長＝700nm)、緑(Ｇ：波長＝545nm)及び青(Ｂ：波長＝400nm)の各原色光をそれぞれ発光する３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を１セットとして用い、ＬＥＤバックライトパネル１５にはこれら３個のＬＥＤを１セットとして、複数セットが配置されている。

図１において、内部色度検出部９は、液晶表示装置内部のバックライトパネル１５から出射する光の色度を検出して得た内部色度データを補正色度・輝度演算処理部１３に供給し、内部輝度検出部１０は、上記の液晶表示装置内部の光の輝度を検出して得た内部輝度データを補正色度・輝度演算処理部１３に供給する。

外部色度検出部１１は、本実施の形態が設けられている液晶表示装置の設置場所における外光色度を検出して得た外光色度データを補正色度・輝度演算処理部１３に供給する。また、外部輝度検出部１２は、本実施の形態が設けられている液晶表示装置の設置場所における外光輝度を検出して得た外部輝度データを補正色度・輝度演算処理部１３に供給する。補正色度・輝度演算処理部１３は、液晶表示装置にて表示する映像信号に同期した垂直同期信号のタイミングで、上記の内部色度データ、内部輝度データ、外光色度データ及び外部輝度データに基づき、ＬＥＤ制御信号を映像信号のフィールド又はフレーム単位に生成し、そのＬＥＤ制御信号をＬＥＤ制御部１４に供給する。

この補正色度・輝度演算処理部１３の補正色度・輝度演算処理動作について、図２のｘ−ｙ色度図と共に更に詳細に説明する。ここで、図１中のＬＥＤバックライトパネル１５の３原色光を発光する１セット３個のＬＥＤに等電圧制御信号を与えると、液晶表示装置内にバックライト光が出射され、その色度点座標は図２中の黒丸印●で示され、その色度点座標を示す色度データは内部色度検出部９により得られる。仮に、ＬＥＤの色度点座標が経年や温度により変化したとしても、内部色度データと内部輝度データから補正色度・輝度演算処理部１３において、ＬＥＤの特性変化分を補正できるようになっているとする。また、上記の図２中の黒丸印●で示される色度点座標は、説明の簡略化のため、無彩色光（白色光）とする。また、このＬＥＤバックライトパネル１５から出力できる色度点は、図２中の破線Iで囲った三角形内部および境界線上であるものとする。

いま、外部色度検出部１１から供給される外光色度データを図２中の黒星印の★点とすると、補正色度・輝度演算処理部１３は図２中の無彩色光の色度点座標の黒丸印●に対し、上記の黒星印の★点に点対称な黒菱形の◆点(すなわち★点の補色点)の色度点を補正光色度点として計算する。同時に、補正色度・輝度演算処理部１３は外部輝度検出部１２から供給される輝度データから出力光量を計算し、所望の色度(本例では白色光)・輝度出力光となるようにＬＥＤ制御信号を生成する。

ただし、本実施の形態及び後述の各実施の形態では説明の簡略化のため、外光の液晶表示装置管面上での反射光量と、ＬＥＤバックライトパネル１５からの液晶表示装置管面への透過光量を1：1と仮定した場合である。

再び図１に戻って説明するに、補正色度・輝度演算処理部１３により生成されたＬＥＤ制御信号はＬＥＤ制御部１４に供給され、ここで前記垂直同期信号に同期した、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色光のＬＥＤ制御信号とされた後、ＬＥＤバックライトパネル１５に供給され、各原色光のＬＥＤをそれぞれ映像信号のフィールド又はフレーム単位に駆動し発光させる。

このようにして、本実施の形態によれば、内部色度、内部輝度、外部色度及び外部輝度に応じて、動的に制御して所望の輝度で、かつ、所望の白色光を液晶パネルから出力されるようなバックライトを、ＬＥＤバックライトパネル１５から発光させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明になるバックライト装置の第２の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に示す第２の実施の形態は、外光色度が白色光ではなく、かつ、視聴者が好みの映像色合い・明るさを設定した場合、液晶パネルからの出力光が視聴者の所望の色度・輝度となるように補正を行う実施の形態である。

この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に比べて、視聴者情報入力処理部１７を追加し、補正色度・輝度演算処理部１８及びＬＥＤ制御部１９の動作が第１の実施の形態と若干異なる。すなわち、図３において、視聴者情報入力処理部１７は、視聴者個々の好みの映像色合い・明るさの情報を入力するための処理部であり、この視聴者情報入力処理部１７により入力された映像色合い・明るさの情報を示す視聴者設定色度データは、補正色度・輝度演算処理部１８に供給される。

この補正色度・輝度演算処理部１８は、上記の視聴者設定色度データと、前述した内部色度データ、内部輝度データ、外部色度検出部１１からの外光色度データ及び外部輝度検出部１２からの外部輝度データとに基づき、垂直同期信号のタイミングでＬＥＤ制御信号を生成し、そのＬＥＤ制御信号をＬＥＤ制御部１９に供給する。

この補正色度・輝度演算処理部１８の補正色度・輝度演算処理動作について、図４のｘ−ｙ色度図と共に更に詳細に説明する。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。視聴者情報入力処理部１７から得られる視聴者設定色度データが、図４中に黒三角印の▲点で示されるものとすると、補正色度・輝度演算処理部１８ではこの▲点と前述した外光色度点を示す★点とを通る線分II上にある、▲点を中心として★点に対して点対称な位置にある黒菱形印で示す◆点（すなわち★点の補色点）の色度点を計算する。同時に、補正色度・輝度演算処理部１８は、外部輝度検出部１２からの外部輝度データと視聴者明るさ設定値から出力光量を計算し、所望の色度・輝度出力光となるようにＬＥＤ制御信号を生成する。なお、図４中、黒丸印は、内部色度検出部９から得られた、液晶表示装置から出力される色度点座標を示す。

再び図３に戻って説明するに、補正色度・輝度演算処理部１８により生成されたＬＥＤ制御信号はＬＥＤ制御部１９に供給され、ここで前記垂直同期信号に同期した、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色光のＬＥＤ制御信号とされた後、ＬＥＤバックライトパネル１５に供給され、各原色光のＬＥＤをそれぞれ駆動し発光させる。このようにして、本実施の形態によれば、視聴者が設定した好みの色度、明るさに制御した光を液晶パネルから出力させるようなバックライトを、ＬＥＤバックライトパネル１５から発光させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は本発明になるバックライト装置の第３の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５に示す第３の実施の形態は、外光色度が白色光ではなく、かつ、視聴者が好みの映像色合い・明るさを設定し、かつ、液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の色度データ（例えばフィールド又はフレーム内の各画素色度点分布の重心色度点）を考慮して、液晶パネルからの出力光が所望の色度・輝度となるように補正を行う実施の形態である。

この第３の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に比べて、映像信号処理部２０を追加し、補正色度・輝度演算処理部２１及びＬＥＤ制御部２２の動作が第１及び第２の実施の形態と若干異なる。すなわち、図５において、映像信号処理部２０は、液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の色度データを出力するための処理部であり、この映像信号処理部２０から出力された色度データは、補正色度・輝度演算処理部２１に供給される。

この補正色度・輝度演算処理部２１は、上記の色度データと、前述した内部色度検出部９からの内部色度データ、内部輝度検出部１０からの内部輝度データ、外部色度検出部１１からの外光色度データ、外部輝度検出部１２からの外部輝度データ及び視聴者情報入力部１７からの視聴者設定色度データとに基づき、垂直同期信号のタイミングでＬＥＤ制御信号を生成し、そのＬＥＤ制御信号をＬＥＤ制御部２２に供給する。

この補正色度・輝度演算処理部２１の補正色度・輝度演算処理動作について、図６のｘ−ｙ色度図と共に更に詳細に説明する。同図中、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。映像信号処理部２０から得られる液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の色度データが、図６中に黒四角印の■点で示されるものとすると、補正色度・輝度演算処理部２１は、この■点と前述した内部光の色度点を示す●点とを結ぶ直線IIIと、前述した外光色度点を示す★点と前述した視聴者設定色度点を示す▲点とを結ぶ直線IIの交点の、黒菱形印◆で示す色度点を計算する。

同時に、補正色度・輝度演算処理部２１は、外部輝度検出部１２からの外部輝度データと視聴者明るさ設定値、及び各フィールドまたはフレーム毎の平均輝度データから出力光量を計算し、所望の色度・輝度出力光となるようにＬＥＤ制御信号を生成する。

再び図４に戻って説明するに、補正色度・輝度演算処理部２１により生成されたＬＥＤ制御信号はＬＥＤ制御部２２に供給され、ここで前記垂直同期信号に同期した、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色光のＬＥＤ制御信号とされた後、ＬＥＤバックライトパネル１５に供給され、各原色光のＬＥＤをそれぞれ駆動し発光させる。

このようにして、本実施の形態によれば、視聴者が好みの映像色合い・明るさを設定し、かつ、液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の色度データを考慮して動的に制御した光を、液晶パネルから出力させるバックライトを、ＬＥＤバックライトパネル１５から発光させることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図３の視聴者情報入力処理部１７に替えて映像信号処理部２０を設けるようにしてもよい。

本発明装置の第１の実施の形態のブロック図である。図１中の補正色度・輝度演算処理部の動作説明用ｘ−ｙ色度図である。本発明装置の第２の実施の形態のブロック図である。図３中の補正色度・輝度演算処理部の動作説明用ｘ−ｙ色度図である。本発明装置の第３の実施の形態のブロック図である。図５中の補正色度・輝度演算処理部の動作説明用ｘ−ｙ色度図である。

符号の説明

９内部色度検出部
１０内部輝度検出部
１１外部色度検出部
１２外部輝度検出部
１３、１８、２１補正色度・輝度演算処理部
１４、１９、２２ＬＥＤ制御部
１５ＬＥＤバックライトパネル
１７視聴者情報入力処理部
２０映像信号処理部

Claims

画像を表示するために、液晶表示装置の液晶パネルに、発光ダイオードで発光した照明光を照射するバックライト装置において、
前記液晶表示装置の設置場所における外光色度及び外光輝度をそれぞれ検出し、外光色度データ及び外光輝度データをそれぞれ出力する外光検出手段と、
複数色の原色光の各原色光を別々に発光する複数個の発光ダイオードを１セットとして、複数セットが配置されたバックライトパネルと、
前記バックライトパネルから出射する光の内部色度及び内部輝度をそれぞれ検出し、内部色度データ及び内部輝度データをそれぞれ出力する内光検出手段と、
前記外光色度データ、前記外光輝度データ、前記内部色度データ及び前記内部輝度データに基づいて、前記液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を、前記液晶パネルで表示される映像信号のフィールド又はフレーム単位に演算し、その色度・輝度を作成するのに必要な制御データを作成する補正色度・輝度演算処理部と、
前記補正色度・輝度演算処理部から出力される前記制御データに基づいて、前記映像信号のフィールド又はフレームに同期して、前記バックライトパネルの前記複数セットの各原色光用の発光ダイオードを別々に駆動して、前記バックライトパネルから出射される光の色度及び輝度を動的に制御するＬＥＤ制御部と
を有することを特徴とするバックライト装置。
画像を表示するために、液晶表示装置の液晶パネルに、発光ダイオードで発光した照明光を照射するバックライト装置において、
前記液晶表示装置の設置場所における外光色度及び外光輝度をそれぞれ検出し、外光色度データ及び外光輝度データをそれぞれ出力する外光検出手段と、
前記液晶表示装置の視聴者個々の好みの映像色合い・明るさの視聴者情報の入力処理、及び前記液晶表示装置で表示する映像信号の各フィールド又はフレーム毎の映像色度データの出力処理の少なくともいずれか一方の処理を行う処理手段と、
複数色の原色光の各原色光を別々に発光する複数個の発光ダイオードを１セットとして、複数セットが配置されたバックライトパネルと、
前記バックライトパネルから出射する光の内部色度及び内部輝度をそれぞれ検出し、内部色度データ及び内部輝度データをそれぞれ出力する内光検出手段と、
前記外光色度データ、前記外光輝度データ、前記内部色度データ及び前記内部輝度データと、前記処理手段からの前記視聴者情報及び前記映像色度データの少なくともいずれか一方に基づいて、前記液晶表示装置の液晶パネルから出射される光の色度及び輝度を、前記液晶パネルで表示される映像信号のフィールド又はフレーム単位に演算し、その色度・輝度を作成するのに必要な制御データを作成する補正色度・輝度演算処理部と、
前記補正色度・輝度演算処理部から出力される前記制御データに基づいて、前記映像信号のフィールド又はフレームに同期して、前記バックライトパネルの前記複数セットの各原色光用の発光ダイオードを別々に駆動して、前記バックライトパネルから出射される光の色度及び輝度を動的に制御するＬＥＤ制御部と
を有することを特徴とするバックライト装置。