JP4956686B2

JP4956686B2 - 表示装置

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Publication number: JP4956686B2
Application number: JP2011230263A
Authority: JP
Inventors: 智治能年; 俊之藤根
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-20
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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）にからなる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原色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原色輝度低下の原因は、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たりの輝度が低下する。この場合、液晶の駆動電圧を上げて液晶パネルの開口率を上げる方法や、バックライトへの供給電流あるいはバックライトデュティを変化させてバックライトの輝度を上げる方法などにより、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原色当た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た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、サブピクセル当たりの輝度が低下する。

図８は、３原色ディスプレイと４原色ディスプレイの白色に対する原色輝度比の違いを説明するための図である。図８（Ａ）は３原色ディスプレイの場合の白色に対する原色輝度比を示す図で、図８（Ｂ）は４原色ディスプレイの場合の白色に対する原色輝度比の例を示す図である。４原色におけるＷと他の色との比率が異なれば、図８（Ｂ）の数値はそれに応じて異なる。図８（Ａ）の例は、映像信号フォーマットの一つであるＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格に基づくＲＧＢ３原色の白色に対する原色輝度比について示しており、白色の白色輝度を１００％とした場合に、赤色（Ｒ）の輝度比が１９％、緑色（Ｇ）の輝度比が７０％、青色（Ｂ）の輝度比が１１％となっている。

これに対して、図８（Ｂ）の例は、４原色ディスプレイにおけるＲＧＢ３原色の白色に対する原色輝度比について示しており、白色輝度を１００％とした場合、赤色（Ｒ）の輝度比が１２％、緑色（Ｇ）の輝度比が３３％、青色（Ｂ）の輝度比が１０％となり、図８（Ａ）の３原色ディスプレイの場合と比較して、特に、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の原色輝度比が低くなっていることがわかる。このように、４原色などの多原色ディスプレイとした場合、３原色ディスプレイと比較して、白色に対する原色輝度比が低下するという問題がある。

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、白色に対する所望の原色輝度比を得られるようにすること、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を備えた表示装置であって、輝度信号及び色差信号からなる映像信号に対して、前記表示パネルに映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整する信号調整部を備え、該信号調整部は、前記映像信号を構成する輝度信号のガンマあるいはゲインを調整して該輝度信号の輝度レベルを低減する輝度レベル調整部と、前記映像信号を構成する色差信号のカラーゲインを上げる第１のカラーゲイン調整部と、前記色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整する第２のカラーゲイン調整部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、前記信号調整部は、ユーザの操作に従って、前記表示パネルに映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を調整することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記第１のカラーゲイン調整部は、前記輝度レベル調整部で輝度信号の輝度レベルが低減された映像信号に対して、該映像信号を構成する色差信号のカラーゲインを上げる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、前記第２のカラーゲイン調整部は、前記第１のカラーゲイン調整部で色差信号のカラーゲインを上げた映像信号に対して、前記色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整して前記白色に対する原色輝度比が前記所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整する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、前記信号調整部は、ＲＧＢ信号が入力された場合、該ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するＲＧＢ／ＹＣｂＣｒ変換部と、前記白色に対する原色輝度比が前記所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整されたＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換部とを備えた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、前記輝度レベル調整部による前記輝度信号の輝度レベルの低減は、前記表示パネルの画面上の白色輝度が所定値以上になるように低減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、前記輝度レベル調整部、前記第１のカラーゲイン調整部、及び前記第２のカラーゲイン調整部それぞれの信号調整の結果に基づいて、前記白色に対する原色輝度比を算出する原色輝度比算出部を備え、該原色輝度比算出部による算出結果を表示させながら、前記輝度レベル調整部、前記第１のカラーゲイン調整部、及び前記第２のカラーゲイン調整部それぞれの信号調整を行えるようにし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、前記所定の映像信号フォーマットで定められた値は、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格における白色に対する原色輝度比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、前記画素に含まれるサブピクセルは、少なくともＲＧＢの３原色を含み、前記白色に対する原色輝度比は、前記ＲＧＢの３原色の輝度比であることを特徴としたものである。

本発明によれば、ＲＧＢＹやＲＧＢＷなどの多原色表示に対応した表示装置において、各種の信号調整処理を施すことにより、相対的に白色に対する原色輝度比を変化させることができるため、所望の原色輝度比を得ることができる。

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。信号調整部の構成例を示すブロック図である。信号調整部による原色輝度比調整方法の一例を説明するための図である。輝度信号を異なる割合で圧縮した場合の原色輝度比と白色輝度との対応関係の一例を示す図である。ユーザに輝度及び原色輝度比を選択させるためのダイアログ画面の一例を示す図である。３原色ディスプレイと４原色ディスプレイの原色輝度比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ＲＧＢＹ（赤緑青黄）型液晶表示装置を代表例として説明するが、ＲＧＢＷ（赤緑青白）型やＲＧＢＣ（赤緑青シアン）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、入力部２、信号調整部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を駆動させるための駆動信号を生成する。

入力部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、あるいは、ゲーム機やプレーヤ、レコーダ、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの外部機器を接続し、外部機器から映像信号を入力する外部インターフェイスである。信号調整部３は、入力部２から入力された映像信号に各種の信号調整処理を施す回路である。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。なお、信号調整部３は制御部４と一体的に構成するようにしてもよい。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。

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。

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）、黄（Ｙ）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Ｙ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、黄にそれぞれ対応するＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素、Ｙ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。以下では、各画素に含まれる副画素は、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を含み、白色に対する原色輝度比として、これらＲＧＢの３原色の輝度比を例示して説明する。

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、入力部２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，Ｙｏ）、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、黄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、Ｙ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、ＲＧＢＹの４原色に対応した出力原色信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｙｏ）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，Ｙｏ）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，Ｙｏ）、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，Ｙｏ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、Ｙ副画素形成部６１に接続されるデータ信号線Ｌｓには黄の原色信号Ｙｏ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Ｙ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黄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表示装置において、白色に対する所望の原色輝度比を得られるようにすることにある。すなわち、表示部６に映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を、所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整された値とする。このための構成として、図４に示すように、信号調整部３は、ゲイン調整部３２を備え、このゲイン調整部３２は、映像信号を構成する輝度信号の輝度レベルを低減する輝度レベル調整部の一例である輝度ガンマ調整部３３を備える。なお、この輝度レベル調整部としては、輝度信号のガンマを調整する輝度ガンマ調整部３３に限らず、輝度信号のゲインを調整する輝度ゲイン調整部であってもよい。

また、信号調整部３は、輝度ガンマ調整部３３で輝度信号の輝度レベルが低減された映像信号に対して、映像信号を構成する色差信号のカラーゲインを上げる第１のカラーゲイン調整部に相当するカラーゲイン調整部３４と、カラーゲイン調整部３４で色差信号のカラーゲインを上げた映像信号に対して、映像信号を構成する色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整して白色に対する原色輝度比が所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整する第２のカラーゲイン調整部に相当するＣＭＳ（カラーマネージメントシステム）部３５とを備える。なお、上記の処理の順番に関して、映像信号はＣＰＵ内部でも規格化されており、輝度信号の輝度レベルを低減する前、すなわち、輝度信号を圧縮する前にカラーゲインを上げると、クリップ（破綻）が発生してしまう場合がある。このため、一連の処理の最初に輝度信号を圧縮する必要がある。但し、この輝度信号圧縮後のカラーゲインとＣＭＳでの処理は、上記の順番に限定されず前後してもよい。

本発明では、例えば、ユーザがリモコンＲを操作して、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５による信号調整を行い、表示部６に映像を表示する際の白色に対する原色輝度比が所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整する。この所定の映像信号フォーマットで定められた値は、例えば、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格における白色に対する原色輝度比であり、以下の説明では目標値ともいう。

なお、本発明による信号調整処理は、ユーザによる操作に限らず、画質モードや入力信号の種類、番組のジャンル等に応じて自動的に実行できるようにしてもよい。例えば、表示装置には、表示映像の画質を調整するための複数の画質モードを設定できるようにしたものがある。このような画質モードは、表示装置の視聴環境やユーザの要求等を考慮して設定される。例えば、“ダイナミック（店頭）モード”、“スタンダード（標準）モード”、“映画モード”、“ゲームモード”などが設定される。これらの画質モードとそのモードの設定主旨等は、表示装置のメーカ毎に定められ、また、モードの名称も統一されたものではなく、メーカ毎に各種のモード名が用いられている。

本発明では、画質モードに応じて、信号調整を行い、その画質モードに最適な原色輝度比で映像表示できるようにしてもよい。具体的には、画質モード毎に、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５により一連の原色輝度比調整処理を行って、この調整結果を画質モード毎に図示しないメモリに格納しておくとよい。例えば、“ダイナミック（店頭）モード”や“映画モード”の場合、原色をより鮮やかに見せたいと考えられるため、白色に対する原色輝度比をある程度高くすることが考えられる。従って、原色輝度比の調整量を、他の画質モードにおける原色輝度比の調整量よりも大きくすればよい。

また、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ある。本発明では、入力映像信号の種類（テレビ映像信号、ゲーム映像信号、ＰＣ映像信号）に応じて、信号調整を行い、その入力映像信号に最適な原色輝度比で映像表示できるようにしてもよい。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、白色に対する原色輝度比をそれ程高くしなくてもよいと考えられる。従って、原色輝度比の調整量を、入力映像信号がテレビ映像信号の場合における原色輝度比の調整量よりも小さくすればよい。

また、デジタル放送信号には“映画”や“スポーツ”などの番組のジャンル情報が付加されている。本発明では、入力映像の番組ジャンルに応じて、信号調整を行い、その入力映像の番組ジャンルに最適な原色輝度比で映像表示できるようにしてもよい。例えば、入力映像の番組ジャンルが“映画”の場合、原色をより鮮やかに見せたいと考えられるため、白色に対する原色輝度比をある程度高くすることが考えられる。従って。原色輝度比の調整量を、他の番組ジャンルの場合における原色輝度比の調整量よりも大きくすればよい。

ここで、信号調整部３は、ＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するＲＧＢ／ＹＣｂＣｒ変換部３１を備え、輝度ガンマ調整部３３は、ＲＧＢ／ＹＣｂＣｒ変換部３１で変換されたＹＣｂＣｒ信号を入力し、そのＹＣｂＣｒ信号を構成する輝度信号のガンマを調整することで輝度信号の輝度レベルを低減する。また、信号調整部３は、ゲイン調整部３２でユーザが白色に対する原色輝度比を調整した後のＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換部３６を備える。つまり、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５における処理は、ＹＣｂＣｒ信号を構成する輝度信号（Ｙ）及び色差信号（ＣｂＣｒ）に対して実行される。

図５は、信号調整部３による原色輝度比調整方法の一例を説明するための図である。変換回路１２で変換された映像信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｙｏ）は、前述の図８（Ｂ）に示したように、白色（Ｗ）の最大輝度を１００％とした場合、この白色（Ｗ）に対する原色輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１２％：３３％：１０％となり、図８（Ａ）に示したＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格の原色輝度比（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％）と比較して、特に赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の比率が低くなってしまう。そこで、本例では、規格上の原色輝度比（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％）を目標値として、４原色表示の際の原色輝度比（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１２％：３３％：１０％）を調整するものとする。

ここで、輝度信号を大きく低減すると、カラーゲインの増幅は小さくてすむが、この場合、十分な白輝度を確保できないことがある。また、逆に、輝度信号をあまり低減せず、白輝度を優先する場合、カラーゲインの増幅を大きくする必要がある。しかし、カラー信号は０から２５５等の有限の数値であることから、カラー信号の増幅量には限界があり、所望の原色輝度比を確保できなくなる場合がある。そこで、信号調整部３では、輝度信号をある程度低減し、白輝度を落とすことで、相対的に原色輝度比を上げる処理と、カラー成分全体のゲインを調整するカラーゲイン調整及び各カラー成分毎にゲインを調整するＣＭＳにより原色輝度比を調整する処理とを実行することで、信号調整のみで、白輝度をある程度確保しつつ、所望の原色輝度比が得られるようにしている。

なお、表示装置は、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５それぞれの信号調整の結果に基づいて、表示部６に映像を表示させる際の白色に対する原色輝度比を算出する原色輝度比算出部を備え、原色輝度比算出部による算出結果を表示させながら、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５それぞれの信号調整を行えるようにしている。この原色輝度比算出部としての機能は制御部４により実現される。具体的には、例えば、制御部４内の図示しないメモリに、輝度信号と色差信号からなるＹＣｂＣｒ信号からＲＧＢＹ（赤緑青黄）の各原色信号へ変換するための変換式を予め格納しておくことが考えられる。

図５（Ａ）において、輝度ガンマ調整部３３は、ＲＧＢ／ＹＣｂＣｒ変換部３１で変換されたＹＣｂＣｒ信号のうち輝度信号のガンマを調整して輝度レベルを低減する。これは、輝度信号のガンマを調整するためのＯＳＤ（On Screen Display）を表示させ、ユーザがリモコンＲを操作することで実現可能である。なお、輝度レベルの調整に応じて、白色に対する原色輝度比が変化するが、このときの原色輝度比は制御部４により算出され、その結果がＯＳＤ表示される。例えば、図８（Ｂ）における白色（Ｗ）の最大輝度１００％を８０％にして２０％低下させた場合、輝度成分の多い緑色（Ｇ）の輝度比は３３％から２８％に低下するが、輝度成分の少ない赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の輝度比は、赤色（Ｒ）で１２％から１１．５％、青色（Ｂ）で１０％から９．８％となり、本実施例では、ほとんど変化がない。

さらに、輝度ガンマ調整部３３は、白色（Ｗ）について規格化を行う。これは、便宜上、輝度レベル８０％を基準にするために、この８０％を１００％とみなす処理である。この規格化に伴い、ＲＧＢの原色輝度比も変化する。具体的には、赤色（Ｒ）で１１．５％から１４．３％、緑色（Ｇ）で２８％から３５％、青色（Ｂ）で９．８％から１２．３％となる。

次に、図５（Ｂ）において、カラーゲイン調整部３４は、ＹＣｂＣｒ信号のうち色差信号のカラーゲインを高く調整する。これは、色差信号のカラーゲインを調整するためのＯＳＤ（On Screen Display）を表示させ、ユーザがリモコンＲを操作することで実現可能である。なお、カラーゲインの調整に応じて、白色に対する原色輝度比が変化するが、このときの原色輝度比は制御部４により算出され、その結果がＯＳＤ表示される。これにより、ＲＧＢの原色輝度比が高くなるが、カラーゲインを上げることで、輝度成分をあまり含まない赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）が飽和してしまい、これらの輝度比が高くなり過ぎる場合がある。図５（Ｂ）の例では、赤色（Ｒ）で１８．６％、緑色（Ｇ）で４１％、青色（Ｂ）で１５．１％となり、青色（Ｂ）の輝度比が目標値（１１％）より高くなっている。

次に、図５（Ｃ）において、ＣＭＳ部３５は、ＹＣｂＣｒ信号のうち色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整する。これは、色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整するためのＯＳＤ（On Screen Display）を表示させ、ユーザがリモコンＲを操作することで実現可能である。なお、各カラー成分毎のゲイン調整に応じて、白色に対する原色輝度比が変化するが、この原色輝度比は制御部４により算出され、その結果がＯＳＤ表示される。このＣＭＳ処理は、例えば、特開２００４−６４１９８号公報に記載されているように、公知の技術であるため、ここでの具体的な説明は省略する。一般にＣＭＳは設定可能なレンジが狭く、且つ、大きく動かすとカラーノイズが発生するため、カラーゲイン調整部３３で一律にカラーゲインを上げてから、ＣＭＳで各色相毎に微調整を行う。

図５（Ｂ）の例では、赤色（Ｒ）の輝度比は１８．６％で、ほぼ目標値（１９％）に近い値が得られているが、緑色（Ｇ）の輝度比は４１％で、目標値（７０％）に対して不足し、また、青色（Ｂ）の輝度比は１５．１％で、目標値（１１％）に対して高くなり過ぎている。従って、図５（Ｃ）に示すように、ＣＭＳ部３５を用いて、赤色（Ｒ）のゲインを微調整して輝度比を目標値の１９％とし、緑色（Ｇ）のゲインを上げて輝度比を５６％とし、青色（Ｂ）のゲインを下げて輝度比を目標値の１１％とする。

本例では、緑色（Ｇ）の輝度比が５６％となり目標値の７０％から若干ずれている。これは、原色輝度比と白色輝度とがトレードオフの関係にあることに起因する。これについて図６に基づいて具体的に説明する。

図６は、輝度信号を異なる割合で圧縮した場合の原色輝度比と白色輝度との対応関係の一例を示す図である。図６の例は、輝度信号１００％のときの原色輝度比をＲ：Ｇ：Ｂ＝１２％：３３％：１０％とし、輝度信号を６０％，７０％，８０％に低減した場合に、それぞれの画面上の白色輝度の測定値及び原色輝度比を示したものである。なお、画面上の白色輝度（以下、画面白色輝度という）の測定は、輝度計（株式会社トプコンテクノハウス製、超低輝度分光放射計ＳＲ-ＵＬ１Ｒ）により行った。また、原色輝度比の目標値を、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格に基づく原色輝度比（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％）とした。

図６において、第１の例として、輝度信号を６０％に低減すると、画面白色輝度の測定値は１４４ｃｄ／ｍ^２となり、原色輝度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７２％：１１％に調整される。また、第２の例として、輝度信号を７０％に低減すると、画面白色輝度の測定値は２１０ｃｄ／ｍ^２となり、原色輝度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％に調整される。また、第３の例として、輝度信号を８０％に低減すると、画面白色輝度の測定値は２８４ｃｄ／ｍ^２となり、原色輝度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：５６％：１１％に調整される。

上記において、第１及び第２の例では、原色輝度比はＩＴＵ-Ｒ．ＢＴ７０９規格と略同様の値が得られているが、輝度信号の輝度レベルを比較的大きく下げたため画面白色輝度がやや不足している。これに対して、第３の例では、原色輝度比はＩＴＵ-Ｒ．ＢＴ７０９規格から若干ずれているが、輝度信号の輝度レベルをあまり下げていないため、家庭で視聴する際の一般的な白色輝度である２８０ｃｄ／ｍ^２以上となっている。従って、十分な画面白色輝度が得られているといえる。第３の例のように信号調整することで、ある程度の画面白色輝度を確保しつつ、所望の原色輝度比に近い輝度比を得ることができる。このように、輝度ガンマ調整部３３を用いて、画面上の白色輝度が所定値以上（例えば、２８０ｃｄ／ｍ^２以上）になるようにガンマを調整して輝度信号の輝度レベルを低減するようにしてもよい。

上記のようにして、信号調整部３で白色に対する原色輝度比が調整されたＲＧＢ信号は、後段の変換回路１２に送られ、変換回路１２では、信号調整部３からのＲＧＢ信号をＲＧＢＹ信号に変換して表示部６に出力する。この際、ＲＧＢＹ信号は白色に対する原色輝度比が所望の値に調整されているため、４原色表示においても、例えば、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格と同等の原色輝度比を得ることができる。

なお、これまでＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の白色に対する原色輝度比を調整する場合について説明したが、これ以外の原色、例えば、Ｙ（黄色），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ）についても、同様な方法により、表示部６に映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を調整することができる。

以上、ＲＧＢＹ型液晶表示装置による原色輝度比調整方法について説明したが、例えば、製品出荷前に、輝度ガンマ調整部３３、カラーゲイン調整部３４、及びＣＭＳ部３５により一連の原色輝度比調整処理を行って、この調整結果をデフォルト設定として図示しないメモリに格納しておくとよい。これにより、製品出荷後、ユーザがこの原色輝度比調整処理を行う必要がなく、白色に対して最適な原色輝度比により映像を視聴することができる。

図７は、ユーザに輝度及び原色輝度比を選択させるためのダイアログ画面の一例を示す図である。例えば、設計段階において、上記の調整結果として、白色（Ｗ）の最大輝度毎に、白色（Ｗ）に対する原色輝度比を対応付けてデータテーブルとして保持しておくことが考えられる。白色（Ｗ）の最大輝度１００％での原色輝度比をＲ：Ｇ：Ｂ＝１２％：３３％：１０％とした場合、図６の例から、白色（Ｗ）の最大輝度８０％での原色輝度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：５６％：１１％となり、白色（Ｗ）の最大輝度７０％での原色輝度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％となる。

ユーザは、白色（Ｗ）に対する原色輝度比を変更したい場合に、図７のダイアログ画面を表示させ、このダイアログ画面から、所望の最大輝度及び原色輝度比を選択することができる。具体的には、ユーザが明るさを優先させたい場合には、「最大輝度１００％明るさ優先」を選択すればよい。この場合、原色輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１２％：３３％：１０％となり、明るいが赤（Ｒ），緑（Ｇ）の彩度の低い映像となる。また、明るさに色忠実度を加味したい場合には、「最大輝度８０％色忠実加味」を選択すればよい。この場合、原色輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：５６％：１１％となり、若干明るさは低下するが、緑（Ｇ）の彩度が向上し、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格に近い彩度の映像を得ることができる。また、色忠実度を優先したい場合には、「最大輝度７０％色忠実優先」を選択すればよい。この場合、原色輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１９％：７０％：１１％となり、明るさは低下するが、緑（Ｇ）の彩度がさらに向上し、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格に準じた彩度の映像を得ることができる。

１…駆動制御回路、２…入力部、３…信号調整部、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…表示制御回路、１２…変換回路、１３…データ信号線駆動回路、１４…走査信号線駆動回路、１５…リモコン受光部。

Claims

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を備えた表示装置であって、
輝度信号及び色差信号からなる映像信号に対して、前記表示パネルに映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整する信号調整部を備え、
該信号調整部は、前記映像信号を構成する輝度信号のガンマあるいはゲインを調整して該輝度信号の輝度レベルを低減する輝度レベル調整部と、前記映像信号を構成する色差信号のカラーゲインを上げる第１のカラーゲイン調整部と、前記色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整する第２のカラーゲイン調整部とを備えたことを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、前記信号調整部は、ユーザの操作に従って、前記表示パネルに映像を表示する際の白色に対する原色輝度比を調整することを特徴とする表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、前記第１のカラーゲイン調整部は、前記輝度レベル調整部で輝度信号の輝度レベルが低減された映像信号に対して、該映像信号を構成する色差信号のカラーゲインを上げることを特徴とする表示装置。
請求項３に記載の表示装置において、前記第２のカラーゲイン調整部は、前記第１のカラーゲイン調整部で色差信号のカラーゲインを上げた映像信号に対して、前記色差信号の各カラー成分毎にゲインを調整して前記白色に対する原色輝度比が前記所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整することを特徴とする表示装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置において、前記信号調整部は、ＲＧＢ信号が入力された場合、該ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するＲＧＢ／ＹＣｂＣｒ変換部と、前記白色に対する原色輝度比が前記所定の映像信号フォーマットで定められた値に近づくように調整されたＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換部とを備えたことを特徴とする表示装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置において、前記輝度レベル調整部による前記輝度信号の輝度レベルの低減は、前記表示パネルの画面上の白色輝度が所定値以上になるように低減することを特徴とする表示装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置において、前記輝度レベル調整部、前記第１のカラーゲイン調整部、及び前記第２のカラーゲイン調整部それぞれの信号調整の結果に基づいて、前記白色に対する原色輝度比を算出する原色輝度比算出部を備え、該原色輝度比算出部による算出結果を表示させながら、前記輝度レベル調整部、前記第１のカラーゲイン調整部、及び前記第２のカラーゲイン調整部それぞれの信号調整を行えるようにしたことを特徴とする表示装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置において、前記所定の映像信号フォーマットで定められた値は、ＩＴＵ−Ｒ．ＢＴ７０９規格における白色に対する原色輝度比であることを特徴とする表示装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、前記画素に含まれるサブピクセルは、少なくともＲＧＢの３原色を含み、前記白色に対する原色輝度比は、前記ＲＧＢの３原色の輝度比であることを特徴とする表示装置。