JP5309081B2 - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外光の輝度に応じて色補正を行うことができる表示装置に関する。 The present invention relates to a display device capable of performing color correction according to the brightness of external light.
表示装置は、たとえば屋外設置のデジタルサイネージ、つまり電子看板などの用途では、外光の輝度が表示装置の輝度を上回り、視認性が損なわれる問題がある。また、外光の影響を防ぐために表示装置の輝度を上げると、消費電力およびコストアップになるという問題がある。これらの問題を改善するために、半透過型液晶表示装置が提案されている。 For example, when the display device is used for outdoor digital signage, that is, an electronic signboard, the luminance of external light exceeds the luminance of the display device, and there is a problem that visibility is impaired. Further, when the luminance of the display device is increased in order to prevent the influence of external light, there is a problem that power consumption and cost are increased. In order to improve these problems, transflective liquid crystal display devices have been proposed.
半透過型液晶表示装置は、バックライト型などの透過型液晶表示装置と、反射型液晶表示装置とのハイブリッドタイプの液晶表示装置のことである。半透過型液晶表示装置は、日中は、太陽光などの外光の反射を利用して発色し、曇天時または夜間は、バックライトの透過によって発色するように、モード切換を行う。 The transflective liquid crystal display device is a hybrid type liquid crystal display device including a transmissive liquid crystal display device such as a backlight type and a reflective liquid crystal display device. The transflective liquid crystal display device performs mode switching so that the color is generated by reflection of external light such as sunlight during the daytime, and the color is generated by the transmission of the backlight during the cloudy day or at night.
静止画および動画などの映像コンテンツは、通常、透過型液晶表示装置を想定して作成されている。したがって、ハーフミラーを有する半透過型液晶表示装置もしくは反射型液晶表示装置は、外光に影響されて、色域およびホワイトバランスが変動し、コンテンツ作成者が意図した色と異なる色で映像コンテンツが表示されることがある。 Video contents such as still images and moving images are usually created assuming a transmissive liquid crystal display device. Therefore, a transflective liquid crystal display device or a reflective liquid crystal display device having a half mirror is affected by external light, and its color gamut and white balance fluctuate, so that the video content is different from the color intended by the content creator. May be displayed.
図15は、外光の影響による色ずれが発生したときのxy色度61を示す図である。xy色度61は、CIE(Commission Internationale de I'Eclairage)で規定されるXYZ表色系のxy色度であり、縦軸はxy色度のy色度であり、横軸はxy色度のx色度である。色域605は、CIE1931による等色関数の色域である。色域611は、外光による発色のときの色域であり、色域602は、バックライトによる発色のときの色域である。色域611は、色域602に対してずれており、色ずれが発生していることを示している。また、外光での白色点613は、バックライトでの白色点604とずれている。すなわち、バックライト透過時と外光反射時とで発色が異なる。
FIG. 15 is a diagram illustrating the
ハーフミラーを用いる半透過型液晶表示装置では、外光の反射率は、たとえば、外光輝度が数万(cd/m2)に対して、数(%)程度となることが知られている。これは、ハーフミラーで外光を反射する過程で、前面の保護ガラス、偏光板、液晶ディスプレイ(以下「LCD」という)パネル、カラーフィルタ等を透過する必要があり、吸収・拡散のために光が減衰してしまうことに起因する。すなわち、ハーフミラーを用いる半透過型液晶表示装置は、外光の反射率が低いため、輝度発生効率が低いことになる。 In a transflective liquid crystal display device using a half mirror, it is known that the reflectance of external light is, for example, about several (%) with respect to tens of thousands (cd / m 2 ) of external light luminance. . This is a process of reflecting external light with a half mirror, and it is necessary to pass through the front protective glass, polarizing plate, liquid crystal display (hereinafter “LCD”) panel, color filter, etc. Is caused by the attenuation. That is, a transflective liquid crystal display device using a half mirror has a low luminance generation efficiency because it has a low external light reflectance.
また、屋外に設置される表示装置は、画面が大型化すると、たとえば画面の大きさが100インチを越えると、外光の光が画面の一部の領域に当たって他の領域よりも明るくなることがある。すなわち、画面の領域ごとに外光条件が異なることで、該領域ごとの輝度および色度が異なってしまうことが起こりうる。 In addition, in a display device installed outdoors, when the screen is enlarged, for example, when the screen size exceeds 100 inches, the light from outside light hits a part of the screen and becomes brighter than other areas. is there. That is, when the external light conditions are different for each region of the screen, the luminance and chromaticity may be different for each region.
第1の従来の技術として、特許文献1に記載される環境適応型の画像表示システムがある。この環境適応型の画像表示システムは、色光センサで計測された画像表示領域の色光情報に基づいて、プロジェクタの入出力用プロファイルを補正する。具体的には、前処理で色光情報に基づいて求めた基準環境での色空間内の座標値と、実際の視環境での座標値とから補色対となる座標値を演算し、この補色対となる座標値から入出力用プロファイルを補正する。補色対となる座標値は、色空間における実際のプレゼンテーション環境での白色値の座標値の座標位置を示す束縛ベクトルの逆ベクトルを求めることによって得ることができる。
As a first conventional technique, there is an environment adaptive image display system described in
第2の従来の技術として、特許文献2に記載される画像観察装置がある。この画像観察装置は、反射型と透過型とを切り換えることができる。反射型が選択されると、外部センサによって取得した外光の色温度などの外光情報と表示対象である画像データに付加されている情報とに基づいて表示画像の色補正を行う。
As a second conventional technique, there is an image observation apparatus described in
第3の従来の技術として、特許文献3に記載される携帯型データ処理装置がある。この携帯型データ処理装置は、半透過型液晶表示デバイスを用いるものであり、半透過型液晶表示デバイスに入射する外部光量を計測するセンサの計測結果に応じて、半透過型液晶表示デバイスの後方から光を照射して液晶表示部にデータを表示させる液晶照明部の輝度を制御する。 As a third conventional technique, there is a portable data processing device described in Patent Document 3. This portable data processing apparatus uses a transflective liquid crystal display device, and the back of the transflective liquid crystal display device is determined according to the measurement result of a sensor that measures the amount of external light incident on the transflective liquid crystal display device. The luminance of the liquid crystal illumination unit that displays data on the liquid crystal display unit is controlled by irradiating light.
第4の従来の技術として、特許文献4に記載される液晶表示制御装置がある。この液晶表示制御装置は、液晶表示部に外部から照射される外光の光量を検出する照明検出部からの照度データに基づいて、バックライト輝度を調整し、照明検出部からの照度データ、および液晶表示部の温度を検出する温度検出部からの温度データに基づいて、コントラストを調整する。 As a fourth conventional technique, there is a liquid crystal display control device described in Patent Document 4. The liquid crystal display control device adjusts the backlight luminance based on the illuminance data from the illumination detection unit that detects the amount of external light emitted from the outside to the liquid crystal display unit, the illuminance data from the illumination detection unit, and The contrast is adjusted based on temperature data from a temperature detection unit that detects the temperature of the liquid crystal display unit.
第5の従来の技術として、特許文献5に記載される表示装置がある。この表示装置は、半透過型液晶表示装置であって、表示領域の周縁に設けられる光センサの出力に応じて、表示パネルの照明手段の発光強度を制御するものであり、光センサの分光感度を人の視感度特性に合致させる分光感度調整手段を有する。 As a fifth conventional technique, there is a display device described in Patent Document 5. This display device is a transflective liquid crystal display device that controls the light emission intensity of the illumination means of the display panel according to the output of the photosensor provided at the periphery of the display region. Has spectral sensitivity adjusting means for matching the visual sensitivity characteristics of a person.
第1の従来の技術は、プロジェクタに対して用いられるものであり、半透過型あるいは透過型の液晶表示装置に用いられるものではない。また、第2〜4の従来の技術は、いずれも外光の分光特性を用いるものではない。第5の従来の技術は、光センサの分光感度を調整するものであり、外光の分光特性を用いて、視認性を改善するものではない。また、いずれの従来の技術も領域ごとに異なる色ずれを補正することを解決するものではない。 The first conventional technique is used for a projector, and is not used for a transflective or transmissive liquid crystal display device. In addition, none of the second to fourth conventional techniques uses the spectral characteristics of external light. The fifth conventional technique adjusts the spectral sensitivity of the optical sensor, and does not improve the visibility using the spectral characteristics of external light. In addition, none of the conventional techniques solves the problem of correcting a color shift that varies from region to region.
本発明の目的は、外光の影響等による画面の領域ごとの色ずれを補正することができる高輝度表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a high brightness display device capable of correcting a color shift for each region of a screen due to the influence of external light or the like.
本発明は、複数の領域に分割される表示画面に画像情報を表示する表示手段の表示画面の背面側に設けられるバックライト手段が照射する照射光と、前記表示手段と前記バックライト手段との間に設けられるハーフミラーによる反射光もしくは前記表示手段の周縁部に設けられる複数の外光取得手段によって取得される取得外光とを、または前記反射光もしくは前記取得外光を、前記表示手段に設けられるカラーフィルタを透過させることによって画像情報の色を発色させる表示装置であって、
前記照射光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する第1の分光特性検出手段と、
前記表示手段の表示画面の周縁部に前記複数の領域のそれぞれに対応付けて設けられ、前記表示手段に外部から照射される外光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する複数の第2の分光特性検出手段と、
前記表示手段に表示すべき画像情報の色補正を行い、色補正が行われた画像情報を前記表示手段へ供給して、表示させる色補正手段と、
前記第1の分光特性検出手段に前記照射光の分光特性を検出させ、かつ前記複数の第2の分光特性検出手段に外光の分光特性を検出させ、前記第1の分光特性検出手段に検出させた照射光の分光特性および前記複数の第2の分光特性検出手段に検出させた外光の分光特性に基づいて、前記領域ごとの色補正情報を生成し、生成した色補正情報を前記色補正手段に供給し、供給した色補正情報に基づいて前記色補正手段に前記領域ごとに表示すべき画像情報の色補正を行わせる制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記複数の第2の分光特性検出手段のうち少なくともいずれか1つの第2の分光特性検出手段によって検出した外光の分光特性より求められる輝度値が、前記第1の分光特性検出手段によって検出した照射光の分光特性より求められる輝度値未満であるとき、前記バックライト手段に照射光を照射させ、
前記照射光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表すバックライト分光輝度行列をL1、前記外光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す外光分光輝度行列をL2、所定範囲の波長に対して波長ごとの分光透過率を表すカラーフィルタの分光透過率行列をC、所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す等色関数行列をSとすると、補正行列Aを下記式により算出し、
A={(S t ・(L1+L2)×C) t } −1 ・(S t ・L1×C) t
(上記式において、「t」は転置行列、「+」は行列の加算、「−1」は逆行列を表す演算記号である。)
前記領域ごとに算出した前記補正行列Aを、前記色補正情報として前記色補正手段に供給し、
前記色補正手段は、前記補正行列Aに基づいて、前記領域ごとに画像情報を表す色信号を補正して、前記照射光と前記反射光もしくは前記取得外光とを前記カラーフィルタに透過させるときに発色する画像情報の色を、前記照射光のみを前記カラーフィルタに透過させることによって発色する画像情報の色に一致させることを特徴とする表示装置である。
The present invention provides an irradiation light emitted by a backlight unit provided on a back side of a display screen of a display unit that displays image information on a display screen divided into a plurality of areas, and the display unit and the backlight unit. Reflected light from a half mirror provided in between, acquired external light acquired by a plurality of external light acquiring means provided at the peripheral edge of the display means, or reflected light or acquired external light to the display means A display device that develops the color of image information by transmitting through a provided color filter,
A first spectral characteristic detecting means for detecting a spectral characteristic represented by a predetermined wavelength interval in a predetermined wavelength range for the irradiation light;
Provided in correspondence to each of the plurality of regions on the periphery of the display screen of the display unit, the external light irradiated from the outside to the display means, the spectral characteristics represented by wavelength interval predetermined in the wavelength range of predetermined A plurality of second spectral characteristic detecting means for detecting;
Color correction means for performing color correction of image information to be displayed on the display means, and supplying the image information on which color correction has been performed to the display means;
Wherein to detect a spectral characteristic of the illumination light to the first spectral characteristic detecting means, and to detect the spectral characteristics of external light to the plurality of second spectral characteristic detecting unit, detecting the first spectral characteristic detecting means Based on the spectral characteristics of the irradiated light and the spectral characteristics of the external light detected by the plurality of second spectral characteristics detecting means, color correction information for each region is generated, and the generated color correction information is converted into the color Control means for supplying to the correction means, and causing the color correction means to perform color correction of image information to be displayed for each region based on the supplied color correction information ,
The control means includes
The luminance value obtained from the spectral characteristic of the external light detected by at least one second spectral characteristic detection unit among the plurality of second spectral characteristic detection units is detected by the first spectral characteristic detection unit. When it is less than the luminance value obtained from the spectral characteristics of the irradiation light, the backlight means is irradiated with the irradiation light,
A backlight spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths of the irradiation light is L1, and an external light spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to the predetermined range of wavelengths of the external light. L2, where C is a spectral transmittance matrix of a color filter representing spectral transmittance for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths, and S is a color matching function matrix representing luminance values for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths. The correction matrix A is calculated by the following formula,
A = {(S t · (L1 + L2) × C) t } −1 · (S t · L1 × C) t
(In the above equation, “t” is a transposed matrix, “+” is an addition of matrices, and “−1” is an operation symbol representing an inverse matrix.)
The correction matrix A calculated for each region is supplied to the color correction unit as the color correction information,
The color correction unit corrects a color signal representing image information for each region based on the correction matrix A, and transmits the irradiation light and the reflected light or the acquired external light to the color filter. The display device is characterized in that the color of the image information that is colored is matched with the color of the image information that is colored by transmitting only the irradiation light through the color filter .
また本発明は、前記制御手段が、前記領域ごとに、
前記表示手段に外部から照射される外光の分光特性を、予め定める第1の時間間隔ごとに前記第2の分光特性検出手段に検出させ、
予め定める第1の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値と、該第1の時間から前記第1の時間間隔が経過した第2の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第1の閾値以上であるとき、第2の時間における前記外光の分光特性に基づいて新たに前記色補正情報を生成することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the control means is provided for each of the areas.
The spectral characteristics of external light irradiated from the outside to the display means, is detected in the second spectral characteristic detecting means for each first time interval predetermined,
A luminance value obtained from the spectral characteristics of the external light at the first time the predetermined luminance obtained from the spectral characteristics of the external light at the second time from said first time first time interval has elapsed When the difference from the value is greater than or equal to a predetermined first threshold, the color correction information is newly generated based on the spectral characteristics of the external light at the second time .
また本発明は、前記制御手段が、
前記バックライト手段からの照射光の分光特性を、予め定める時点、および該予め定める時点から所定期間経過するごとに、前記第1の分光特性検出手段に検出させ、
前記予め定める時点での分光特性より求められる輝度値と、前記予め定める時点から前記所定期間経過するごとに検出される分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第2の閾値以上であるとき、前記予め定める時点での分光特性、および輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの分光特性に基づいて、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの照射光によって発色する画像情報の色を、前記予め定める時点における照射光によって発色する画像情報の色に一致させるための前記色補正情報を生成し、生成した前記色補正情報を、前記色補正手段に供給することを特徴とする。
In the present invention, the control means includes
The spectral characteristic of the light emitted from the backlight unit is detected by the first spectral characteristic detection unit every time a predetermined period of time elapses from a predetermined time point and the predetermined time point,
The difference between the luminance value obtained from the spectral characteristic at the predetermined time point and the luminance value obtained from the spectral characteristic detected every time the predetermined period elapses from the predetermined time point is equal to or greater than a predetermined second threshold value. The difference in luminance value is equal to or greater than the second threshold based on the spectral characteristic at the predetermined time point and the spectral characteristic when the difference in luminance value is equal to or greater than the second threshold. the color of the image information to be colored by irradiation light when the generating the color correction information to match the color of the image information to be developed by the irradiation light at the time the predetermined, the generated the color correction information, the color The correction means is supplied.
また本発明は、前記制御手段が、前記予め定める波長範囲について前記予め定める波長間隔で、2つの分光特性より求められるそれぞれの輝度値の差を算出し、算出した該差の合計の平均を、前記輝度値の差とすることを特徴とする。 The present invention, said control means, said at wavelength intervals predetermined for the wavelength range predetermined calculates a difference between the respective luminance values obtained from the two spectral characteristics, the calculated average of the sum of the difference, The difference between the luminance values is used.
また本発明は、前記分光特性は、可視光領域における波長ごとに表わされる輝度特性であることを特徴とする。 Further, the invention is characterized in that the spectral characteristic is a luminance characteristic expressed for each wavelength in the visible light region.
また本発明は、前記照射光および前記取得外光を拡散する拡散板をさらに含み、
前記第1の分光特性検出手段および前記複数の第2の分光特性検出手段は、拡散板によって拡散された光の分光特性を検出することを特徴とする。
The present invention further includes a diffusing plate for diffusing the irradiation light and the acquired external light,
The first spectral characteristic detection unit and the plurality of second spectral characteristic detection units detect spectral characteristics of light diffused by a diffusion plate.
また本発明は、前記バックライト手段が照射する照射光の一部を前記第1の分光特性検出手段に導く光ファイバをさらに含むことを特徴とする。 The present invention is further characterized in that it further includes an optical fiber for guiding a part of the irradiation light emitted from the backlight means to the first spectral characteristic detection means.
また本発明は、前記光ファイバは、前記複数の外光取得手段によって取得される外光を前記第2の分光特性検出手段に導くことを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the optical fiber guides external light acquired by the plurality of external light acquisition means to the second spectral characteristic detection means.
また本発明は、前記表示手段、前記バックライト手段および前記ハーフミラーを含む半透過型液晶表示装置であることを特徴とする。 In addition, the present invention is a transflective liquid crystal display device including the display unit, the backlight unit, and the half mirror.
また本発明は、前記表示手段、前記バックライト手段および前記外光取得手段を含む透過型液晶表示装置であり、
前記外光取得手段は、前記バックライト手段の周縁部に設けられる外光取得用の開口部であり、
前記バックライト手段は、外光を導く導光板部を含み、
前記複数の第2の分光特性検出手段は、前記外光取得手段のそれぞれに近接してそれぞれ配置されることを特徴とする。
Further, the present invention is a transmissive liquid crystal display device including the display means, the backlight means and the external light acquisition means,
The external light acquisition means is an opening for acquiring external light provided at a peripheral portion of the backlight means,
The backlight means includes a light guide plate portion that guides external light,
The plurality of second spectral characteristic detection means are respectively disposed in proximity to the outside light acquisition means.
本発明によれば、複数の領域に分割される表示画面に画像情報を表示する表示手段の表示画面の背面側に設けられるバックライト手段が照射する照射光と、前記表示手段と前記バックライト手段との間に設けられるハーフミラーによる反射光もしくは前記表示手段の周縁部に設けられる外光取得手段によって取得される取得外光とを、または前記反射光もしくは前記取得外光を、前記表示手段に設けられるカラーフィルタを透過させることによって画像情報の色を発色させるにあたって、第1の分光特性検出手段は、前記照射光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する。複数の第2の分光特性検出手段は、前記表示手段の表示画面の周縁部に前記複数の領域のそれぞれに対応付けて設けられ、前記表示手段に外部から照射される外光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する。色補正手段は、前記表示手段に表示すべき画像情報の色補正を行い、色補正が行われた画像情報を前記表示手段へ供給して、表示させる。そして、制御手段は、前記第1の分光特性検出手段に前記照射光の分光特性を検出させ、かつ前記複数の第2の分光特性検出手段に外光の分光特性を検出させ、前記第1の分光特性検出手段に検出させた照射光の分光特性および前記複数の第2の分光特性検出手段に検出させた外光の分光特性に基づいて、前記領域ごとの色補正情報を生成し、生成した色補正情報を前記色補正手段に供給し、供給した色補正情報に基づいて前記色補正手段に前記領域ごとに表示すべき画像情報の色補正を行わせる。
具体的には、前記制御手段が、
前記照射光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表すバックライト分光輝度行列をL1、前記外光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す外光分光輝度行列をL2、所定範囲の波長に対して波長ごとの分光透過率を表すカラーフィルタの分光透過率行列をC、所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す等色関数行列をSとすると、補正行列Aを下記式により算出し、
A={(S t ・(L1+L2)×C) t } −1 ・(S t ・L1×C) t
(上記式において、「t」は転置行列、「+」は行列の加算、「−1」は逆行列を表す演算記号である。)
前記領域ごとに算出した前記補正行列Aを、前記色補正情報として前記色補正手段に供給し、
前記色補正手段は、前記補正行列Aに基づいて、前記領域ごとに画像情報を表す色信号を補正して、前記照射光と前記反射光もしくは前記取得外光とを前記カラーフィルタに透過させるときに発色する画像情報の色を、前記照射光のみを前記カラーフィルタに透過させることによって発色する画像情報の色に一致させる。
According to the present invention, the irradiation light emitted by the backlight means provided on the back side of the display screen of the display means for displaying the image information on the display screen divided into a plurality of areas, the display means and the backlight means The reflected light from the half mirror provided between the external light and the acquired external light acquired by the external light acquiring means provided at the periphery of the display means, or the reflected light or the acquired external light to the display means In developing the color of the image information by transmitting the provided color filter, the first spectral characteristic detecting means detects the spectral characteristic represented by a predetermined wavelength interval in a predetermined wavelength range for the irradiation light. The plurality of second spectral characteristic detection means are provided in correspondence with each of the plurality of regions on the peripheral edge of the display screen of the display means, and the wavelength determined in advance with respect to the external light irradiated on the display means from the outside Spectral characteristics represented by a predetermined wavelength interval in the range are detected. The color correction means performs color correction of image information to be displayed on the display means, and supplies the image information on which color correction has been performed to the display means for display. The control unit causes the first spectral characteristic detection unit to detect the spectral characteristic of the irradiation light , causes the plurality of second spectral characteristic detection units to detect the spectral characteristic of external light , and Based on the spectral characteristics of the irradiation light detected by the spectral characteristics detecting means and the spectral characteristics of the external light detected by the plurality of second spectral characteristics detecting means, color correction information for each region is generated and generated Color correction information is supplied to the color correction unit, and based on the supplied color correction information, the color correction unit performs color correction of image information to be displayed for each region.
Specifically, the control means is
A backlight spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths of the irradiation light is L1, and an external light spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to the predetermined range of wavelengths of the external light. L2, where C is a spectral transmittance matrix of a color filter representing spectral transmittance for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths, and S is a color matching function matrix representing luminance values for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths. The correction matrix A is calculated by the following formula,
A = {(S t · (L1 + L2) × C) t } −1 · (S t · L1 × C) t
(In the above equation, “t” is a transposed matrix, “+” is an addition of matrices, and “−1” is an operation symbol representing an inverse matrix.)
The correction matrix A calculated for each region is supplied to the color correction unit as the color correction information,
The color correction unit corrects a color signal representing image information for each region based on the correction matrix A, and transmits the irradiation light and the reflected light or the acquired external light to the color filter. The color of the image information that is colored is matched with the color of the image information that is colored by transmitting only the irradiation light through the color filter .
このように本発明によれば、前記制御手段が、前記第1の分光特性検出手段に検出させた照射光の分光特性および前記複数の第2の分光特性検出手段に検出させた外光の分光特性、前記表示手段に設けられるカラーフィルタの分光透過率、ならびに等色関数に基づいて、色補正のための補正行列Aを算出し、算出した補正行列Aを色補正情報とする。したがって、正確に色ずれの補正を行うことができる色補正情報である補正行列Aを算出することができるから、外光の影響等による画面の領域ごとの色ずれを補正することができる。特に、表示装置、たとえば半透過型液晶表示装置もしくは取得外光にて高輝度化を可能とした透過型液晶表示装置を使用するデジタルサイネージにて、第1の分光特性検出手段、たとえば第1分光放射輝度センサ16によって、バックライトからの照射光の分光特性を検出し、複数の第2の分光特性検出手段、たとえば第2分光放射輝度センサ18によって、外光の分光特性を検出し、検出した分光特性に基づいて、領域ごとに色補正を行うことによって、外光の影響もしくはバックライトの経時変化による視認性の低下を防ぎ、半透過型液晶表示装置もしくは透過型液晶表示装置で、バックライト照射モード、外光モード、およびバックライト照射および外光モードでの色ずれおよび輝度不足の問題を改善することができる。
As described above, according to the present invention, the control unit is configured to detect the spectral characteristics of the irradiation light detected by the first spectral characteristic detection unit and the spectrum of the external light detected by the plurality of second spectral characteristic detection units. Based on the characteristics, the spectral transmittance of the color filter provided in the display means, and the color matching function, a correction matrix A for color correction is calculated, and the calculated correction matrix A is used as color correction information. Therefore, since the correction matrix A, which is color correction information that can correct color misregistration accurately, can be calculated , color misregistration for each area of the screen due to the influence of external light or the like can be corrected. In particular, in a digital signage using a display device, for example, a transflective liquid crystal display device or a transmissive liquid crystal display device capable of increasing the brightness with external light, the first spectral characteristic detecting means, for example, the first spectral device. The spectral characteristic of the irradiation light from the backlight is detected by the
また、外光の影響を受ける屋外設置の場合およびバックライト照射に依存する屋内設置の場合のいずれでも、同じ画像を表示しても色ずれが発生しないので、観察者に対して色再現性における違和感を与えることがなく、屋外設置および屋内設置を兼用することができる表示装置とすることができる。
しかも前記制御手段は、前記複数の第2の分光特性検出手段のうち少なくともいずれか1つの第2の分光特性検出手段に検出させた外光の分光特性より求められる輝度値が、前記第1の分光特性検出手段によって検出した照射光の分光特性より求められる輝度値未満であるとき、前記バックライト手段に照射光を照射させる。そして、前記領域ごとに算出する前記補正行列Aを、画像情報を表す色信号を補正して、前記照射光と前記反射光もしくは前記取得外光とを前記カラーフィルタに透過させるときに発色する画像情報の色を、前記照射光のみを前記カラーフィルタに透過させることによって発色する画像情報の色に一致させるための色補正情報とする。したがって、外光の輝度が不足する場合に、バックライトによる照射光によって輝度を補充して、バックライトによる照射光と外光とを合せた光によって画像情報の色を発色することができるとともに、バックライトによる照射光のみのときと同等の発色表示を得ることができる。
In addition, in both outdoor installations affected by external light and indoor installations that depend on backlight illumination, there is no color shift even if the same image is displayed. The display device can be used both outdoors and indoors without giving a sense of incongruity.
In addition, the control means has a luminance value obtained from the spectral characteristic of the external light detected by at least one second spectral characteristic detection means among the plurality of second spectral characteristic detection means. When the luminance value is less than the luminance value obtained from the spectral characteristic of the irradiation light detected by the spectral characteristic detection means, the backlight means is irradiated with the irradiation light. Then, the correction matrix A calculated for each region corrects a color signal representing image information, and an image that develops color when transmitting the irradiation light and the reflected light or the extra-acquisition light to the color filter. The color of information is color correction information for matching the color of image information that is colored by transmitting only the irradiation light through the color filter. Therefore, when the luminance of the external light is insufficient, the luminance can be supplemented by the light irradiated by the backlight, and the color of the image information can be developed by the light that combines the light irradiated by the backlight and the external light, It is possible to obtain a color display equivalent to that when only irradiation light from the backlight is used.
また本発明によれば、前記制御手段が、前記領域ごとに、前記表示手段に外部から照射される外光の分光特性を、予め定める第1の時間間隔ごとに前記第2の分光特性検出手段に検出させる。そして、予め定める第1の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値と、該第1の時間から前記第1の時間間隔が経過した第2の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第1の閾値以上であるとき、第2の時間における前記外光の分光特性に基づいて新たに前記色補正情報を生成する。したがって、外光の時間変化に伴う性能低下による表示色の色ずれの程度が小さい場合には、色補正を行うための演算処理を省略することができるので、画面表示に遅延が起きない。 According to the present invention, the control means, for each of the regions, the spectral characteristics of external light irradiated from the outside to the display means, previously determined first of said every time interval the second spectral characteristic detecting means To detect. Then, determined from the spectral characteristics of the external light at the second time and the brightness values obtained from the spectral characteristics of the external light, which is the first time interval from the first time has elapsed in the first time the predetermined When the difference from the luminance value to be obtained is equal to or greater than a predetermined first threshold, the color correction information is newly generated based on the spectral characteristics of the external light at the second time . Accordingly, when the degree of color shift of the display color due to the performance degradation due to the time change of the external light is small, the calculation process for performing the color correction can be omitted, so that the screen display is not delayed.
また本発明によれば、前記制御手段が、前記バックライト手段からの照射光の分光特性を、予め定める時点、および該予め定める時点から所定期間経過するごとに、前記第1の分光特性検出手段に検出させる。そして、前記予め定める時点での分光特性より求められる輝度値と、前記予め定める時点から前記所定期間経過するごとに検出される分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第2の閾値以上であるとき、前記予め定める時点での分光特性、および、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの分光特性に基づいて、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの照射光によって発色する画像情報の色を、前記予め定める時点における照射光によって発色する画像情報の色に一致させるための色補正情報を生成し、生成した色補正情報を、前記色補正手段に供給する。 Further, according to the present invention, the control means determines the spectral characteristics of the light emitted from the backlight means at a predetermined time point and every time a predetermined period elapses from the predetermined time point, the first spectral characteristic detection means. To detect. The difference between the luminance value obtained from the spectral characteristic at the predetermined time point and the luminance value obtained from the spectral characteristic detected each time the predetermined period elapses from the predetermined time point is equal to or greater than a predetermined second threshold value. The difference in luminance value is greater than or equal to the second threshold based on the spectral characteristic at the predetermined time point and the spectral characteristic when the difference in luminance value is greater than or equal to the second threshold. the color of the image information to be developed by the irradiation light when it is configured to generate the color correction information to match the color of the image information to be developed by the irradiation light at the time the predetermined, the generated color correction information, the Supply to color correction means.
したがって、表示装置に使用されるバックライトによる照射光に経年変化による変化が発生しても、経年変化分の色補正を行うことによって、バックライトの性能低下に起因する色ずれを抑制し、表示装置の工場出荷当時の状態と同等の発色表示を維持することができる。 Therefore, even if the illumination light from the backlight used in the display device changes due to aging, color misregistration due to deterioration of the backlight performance is suppressed by performing color correction for the aging, and display is performed. It is possible to maintain the same color display as that when the device was shipped from the factory.
また本発明によれば、前記制御手段は、前記予め定める波長範囲について前記予め定める波長間隔で、2つの分光特性より求められるそれぞれの輝度値の差を算出し、算出した該差の合計の平均を、前記輝度値の差とする。したがって、輝度が波長に依存して変化しても、2つの分光特性から輝度値の差を求めることができる。 According to the present invention, the control means, wherein the wavelength interval predetermined for the wavelength range predetermined calculates a difference between the respective luminance values obtained from the two spectral characteristics, the average of the sum of the calculated the difference Is the difference between the luminance values . Therefore, even if the luminance changes depending on the wavelength, the difference between the luminance values can be obtained from the two spectral characteristics.
また本発明によれば、前記分光特性は、可視光領域(380〜780(nm))における波長ごとに表わされる輝度特性であるので、波長ごとに補正することができ、より正確に色ずれを補正することができる。 Further, according to the present invention, the spectral characteristic is a luminance characteristic expressed for each wavelength in the visible light region (380 to 780 (nm)), and therefore can be corrected for each wavelength, and color misregistration can be more accurately performed. It can be corrected.
また本発明によれば、前記照射光および前記取得外光を拡散する拡散板をさらに含み、
前記第1の分光特性検出手段および前記複数の第2の分光特性検出手段は、拡散板によって拡散された光の分光特性を検出するので、局所的に輝度の強弱があっても適正な輝度を検出することができる。
Further, according to the present invention, further comprising a diffusing plate that diffuses the irradiation light and the acquisition outside light,
The first spectral characteristic detecting means and the plurality of second spectral characteristic detecting means detect spectral characteristics of the light diffused by the diffusion plate, so that appropriate luminance can be obtained even if the luminance is locally high or low. Can be detected.
また本発明によれば、前記バックライト手段が照射する照射光の一部を前記第1の分光特性検出手段に導く光ファイバをさらに含むので、第1の分光特性検出手段を離して設けても、光の減衰を抑えることができる。 Further, according to the present invention, the optical system further includes an optical fiber that guides a part of the irradiation light emitted from the backlight unit to the first spectral characteristic detecting unit, so that the first spectral characteristic detecting unit may be provided separately. , Light attenuation can be suppressed.
また本発明によれば、前記光ファイバは、前記複数の外光取得手段によって取得される外光を前記第2の分光特性検出手段に導くので、外光についても光の減衰を抑えることができる。 Further, according to the present invention, the optical fiber guides the external light acquired by the plurality of external light acquisition means to the second spectral characteristic detection means, so that attenuation of light can be suppressed even for external light. .
また本発明によれば、表示装置は、前記表示手段、前記バックライト手段および前記ハーフミラーを含む半透過型液晶表示装置である。したがって、バックライト手段による照射光と反射外光とによる半透過型液晶表示装置として実現するとともに、外光による視認性の低下を防止し、外光による色ずれおよび輝度変化を抑制することができる。 According to the invention, the display device is a transflective liquid crystal display device including the display means, the backlight means, and the half mirror. Accordingly, it can be realized as a transflective liquid crystal display device by the light irradiated by the backlight means and the reflected external light, and it is possible to prevent the visibility from being deteriorated by the external light and to suppress the color shift and the luminance change due to the external light. .
また本発明によれば、表示装置は、前記表示手段、前記バックライト手段および前記外光取得手段を含む透過型液晶表示装置である。前記外光取得手段は、前記バックライト手段の周縁部に設けられる外光取得用の開口部であり、前記バックライト手段は、外光を導く導光板部を含む。そして、前記複数の第2の分光特性検出手段は、前記外光取得手段のそれぞれに近接してそれぞれ配置される。したがって、バックライト22による照射光と、複数の開口部および導光板による取得外光とによる透過型液晶表示装置2として実現するとともに、外光による視認性の低下を防止し、外光による色ずれおよび輝度変化を抑制することができる。
According to the invention, the display device is a transmissive liquid crystal display device including the display means, the backlight means, and the external light acquisition means. The external light acquisition means is an opening for acquiring external light provided at a peripheral portion of the backlight means, and the backlight means includes a light guide plate portion that guides external light. The plurality of second spectral characteristic detection means are arranged in proximity to each of the external light acquisition means. Accordingly, the transmission type liquid
図1は、本発明の第1の実施形態である半透過型液晶表示装置1の外観を模式的に示す側面図である。図2は、半透過型液晶表示装置1,1aの外観を模式的に示す正面図である。図1(a)は、半透過型液晶表示装置1を側面からみた外観を示す。表示装置である半透過型液晶表示装置1は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:略称LCD)モジュール11、ハーフミラー12、バックライト13、拡散板14,17、光ファイバ15、第1分光放射輝度センサ16および第2分光放射輝度センサ18を含んで構成される。
FIG. 1 is a side view schematically showing the appearance of a transflective liquid
表示手段であるLCDモジュール11は、たとえば液晶パネルによって構成され、画像情報を表示する。LCDモジュール11は、図示しないカラーフィルタを有し、背後からの光を、カラーフィルタを透過させることによって、表示する画像情報の色を発色する。ハーフミラー12は、LCDモジュール11の背後、つまりLCDモジュール11の表示画面の背面側に配置される。ハーフミラー12は、LCDモジュール11を透過してくる太陽光あるいは照明からの照明光などの外光を反射し、反射光をLCDモジュール11の背後から表示画面、つまり前面方向へ透過させる。
The
バックライト手段であるバックライト13は、ハーフミラー12の背後に配置される。すなわち、LCDモジュール11の前面側から、LCDモジュール11、ハーフミラー12およびバックライト13がこの順序で配列される。バックライト13は、図示しない光源を有し、該光源が発する照射光をハーフミラー12の方向に照射し、照射光をハーフミラー12の背後からLCDモジュール11の前面方向に透過させる。
The
拡散板14は、LCDモジュール11の画面の面方向に、バックライト13の下側に設けられ、バックライト13の光源が発する照射光を拡散、透過させることで、光ファイバ15に供給する。光ファイバ15は、拡散板14から供給された照射光を第1分光放射輝度センサ16に導いて、第1分光放射輝度センサ16に供給する。
The
第1分光放射輝度センサ16は、光ファイバ15から供給された照射光、つまりバックライト13の照射光の分光特性を検出する検出装置である。スペクトルである分光特性は、光の光量、つまり輝度を、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす特性である。予め定める波長範囲は、たとえば380nm〜780nmの波長範囲であり、予め定める波長間隔は、たとえば1nmの波長間隔である。
The first
拡散板17は、LCDモジュール11の前面側から拡散板17に照射される外光を拡散、透過することで、第2分光放射輝度センサ18に供給する。第2分光放射輝度センサ18は、拡散板17の背後に隣接して設けられ、拡散板17から供給される外光の分光特性を検出する検出装置である。拡散板17および第2分光放射輝度センサ18は、LCDモジュール11の画面の周縁部分に4つ設けられる。拡散板14,17は、第1分光放射輝度センサ16および第2分光放射輝度センサ18に対し、直接光入射による損傷防止、および各種結像による測定精度低下防止の目的で設けたものであり、必ずしも本構成に限られるものではない。
The
図2(a)は、半透過型液晶表示装置1の外観を模式的に示す正面図であり、図2(b)は、半透過型液晶表示装置1の変形例である半透過型液晶表示装置1aの外観を模式的に示す正面図である。図2(a),図2(b)は、4つの第2分光放射輝度センサ18の配置を示しており、各第2分光放射輝度センサ18のそれぞれに隣接して設けられる拡散板は図示を省略している。第2分光放射輝度センサ18は、図2(a)に示す第2分光放射輝度センサ18a〜18d、または図2(b)に示す第2分光放射輝度センサ18e〜18hの総称である。
FIG. 2A is a front view schematically showing the appearance of the transflective liquid
図2(a)に示した半透過型液晶表示装置1では、第2分光放射輝度センサ18a〜18dは、LCDモジュール11の画面の周縁部分の角部にそれぞれ1つずつ配置される。図2(a)に示したLCDモジュール11の表示画面は、横方向の長辺の中心を直交する直線および縦方向の短辺の中心を直交する直線によって、4つの領域R1a〜R1dに分割されている。第2分光放射輝度センサ18aは、領域R1aの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18bは、領域R1bの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18cは、領域R1cの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18dは、領域R1dの色補正を行うための分光放射輝度センサである。
In the transflective liquid
図2(b)に示した半透過型液晶表示装置1aでは、第2分光放射輝度センサ18e〜18hは、LCDモジュール11の画面の周縁部分の長辺方向の中央部および短辺方向の中央部にそれぞれ1つずつ配置される。図2(b)に示したLCDモジュール11の表示画面は、2つの対角線によって、4つの領域R1e〜R1hに分割されている。第2分光放射輝度センサ18eは、領域R1eの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18fは、領域R1fの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18gは、領域R1gの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ18hは、領域R1hの色補正を行うための分光放射輝度センサである。
In the transflective liquid
以下、図2(a)に示した半透過型液晶表示装置1を例にして説明するが、図2(b)に示した半透過型液晶表示装置1aでも領域および第2分光放射輝度センサ18の配置が異なるだけで、動作は同じである。
Hereinafter, the transflective liquid
図1(b)は、図1(a)に示した構成とは異なる光ファイバ15aおよび分光放射輝度センサ16aの例を模式的に示す図である。図1(b)に示した構成では、図1(a)に示した光ファイバ15、第1分光放射輝度センサ16および第2分光放射輝度センサ18に代えて、光ファイバ15a、分光放射輝度センサ16aおよび電子シャッター19a,19b1〜19b4を用いる。
FIG. 1B is a diagram schematically showing an example of an
光ファイバ15aは、拡散板14を通じて得られた照射光を分光放射輝度センサ16aに導いて供給するとともに、4つの拡散板17を通じて得られた外光を分光放射輝度センサ16aに導いて供給する。光ファイバ15aは、電子シャッター19aを介して拡散板14に接続されるとともに、電子シャッター19b1〜19b4を介して4つの拡散板17のそれぞれに接続される。電子シャッター19a,19b1〜19b4は、同時に開放されることはなく、全部閉じているか、いずれか1つのみが開放される。
The
分光放射輝度センサ16aは、光ファイバ15から供給される入射光の分光特性を検出する検出装置である。分光放射輝度センサ16aは、電子シャッター19aが開放しているときは、拡散板14を通じて得られた照射光の分光特性を検出し、電子シャッター19b1が開放しているときは、電子シャッター19b1が接続される拡散板17を通じて得られた外光の分光特性を検出し、電子シャッター19b2が開放しているときは、電子シャッター19b2が接続される拡散板17を通じて得られた外光の分光特性を検出し、電子シャッター19b3が開放しているときは、電子シャッター19b3が接続される拡散板17を通じて得られた外光の分光特性を検出し、電子シャッター19b4が開放しているときは、電子シャッター19b4が接続される拡散板17を通じて得られた外光の分光特性を検出する。
The
第1分光放射輝度センサ16、第2分光放射輝度センサ18および分光放射輝度センサ16aは、たとえば回折格子を用いるポリクロメータ方式の分光放射輝度計、あるいはフィルタ方式の色彩輝度計によって構成される。ポリクロメータ方式の分光放射輝度計は、測定対象の光をレンズで集光し、集光した光をグレーティング、つまり回折格子で波長ごとに分離し、波長ごとの輝度を複数のフォトセンサ、たとえばフォトダイオードアレイで測定するものである。フィルタ方式の色彩輝度計は、ポリクロメータ方式の分光放射輝度計よりも精度が劣る。第1分光放射輝度センサ16は、第1の分光特性検出手段であり、第2分光放射輝度センサ18は、第2の分光特性検出手段である。
The first
図1(a)に示した構成では、第1分光放射輝度センサ16および4つの第2分光放射輝度センサ18の5つの分光放射輝度センサを用いているが、図1(b)に示した構成は、1つの分光放射輝度センサ16aのみでよく、分光放射輝度センサの数を低減することができる。
In the configuration shown in FIG. 1A, the five spectral radiance sensors of the first
図2に示した例では、4つの第2分光放射輝度センサ18を用いる例を示したが、第2分光放射輝度センサ18の数は、4つに限定されるものではなく、たとえば表示画面の大きさに応じて、2つ、3つ、あるいは5つ以上とすることも可能である。
In the example shown in FIG. 2, the example using the four second
図3は、半透過型液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。半透過型液晶表示装置1は、図1(a)に示した第1分光放射輝度センサ16および第2分光放射輝度センサ18の他に、中央処理装置(Central Processing Unit:略称CPU)30、図示しない記憶装置、入力端子31、アナログデジタル(以下「AD」という)変換処理部32、映像信号処理部33、ドライバ処理部34および液晶パネル/光源部35を含んで構成される。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the transflective liquid
制御手段であるCPU30は、図示しない記憶装置に記憶されるプログラムを実行することによって、映像信号処理部33、ドライバ処理部34および液晶パネル/光源部35を制御する。図示しない記憶装置は、たとえば半導体メモリによって構成され、CPU30によって実行されるプログラム、およびCPU30が該プログラムを実行するときに用いる情報を記憶する。
The
入力端子31は、テレビジョン放送などを受信する受信装置が出力する画像情報、画像情報を録画および再生する録画再生装置によって再生された画像情報、あるいはコンピュータが再生した画像情報などが、アナログ信号として入力される端子である。AD変換処理部32は、入力端子に入力されたアナログ信号の画像情報を、アナログ信号からデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号の画像情報を映像信号処理部33に送る。ここで、入力端子31から入力される画像情報はデジタル信号であってもよい。この場合は、AD変換処理部32は不要となる。
The
色補正手段である映像信号処理部33は、CPU30からの命令によって、AD変換処理部32から受け取る画像情報の色補正を行い、色補正を行った画像情報をドライバ処理部34に送る。色補正については、後述する。ドライバ処理部34は、映像信号処理部33から受け取った画像情報を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号の画像情報を液晶パネル/光源部35に送る。また、ドライバ処理部34は、液晶パネル/光源部35に対する制御、たとえばLCDモジュール11、つまり液晶パネルにおける赤緑青(Red Green Blue:略称RGB)駆動制御、およびバックライト13の輝度調整制御などの制御を行う。
The video
液晶パネル/光源部35は、図1(a)に示したLCDモジュール11、ハーフミラー12およびバックライト13を含んで構成される。液晶パネル/光源部35は、ハーフミラー12からの反射光のみを、またはハーフミラー12からの反射光およびバックライト13からの照射光を、LCDモジュール11のカラーフィルタを透過させ、画像情報の色を発色させる。第1分光放射輝度センサ16は、検出した分光特性をCPU30に送り、第2分光放射輝度センサ18a〜18dは、それぞれが検出した分光特性をCPU30に送る。以下、分光特性のことを、分光放射輝度ともいう。
The liquid crystal panel /
CPU30は、第1分光放射輝度センサ16から受け取った分光放射輝度、および第2分光放射輝度センサ18a〜18dから受け取った分光放射輝度、ならびに後述するカラーフィルタの分光透過率、ハーフミラー12の分光反射率、およびXYZ表色系の後述する等色関数に基づいて、映像信号処理部33に行わせる色補正に必要な色補正情報であるパラメータ情報を、領域R1a〜R1dごとに生成する。CPU30は、領域R1a〜R1dごとに生成した4つのパラメータ情報を映像信号処理部33に送る。映像信号処理部33は、受け取った4つのパラメータ情報に基づいて、AD変換処理部32から受け取る画像情報に対して、領域R1a〜R1dごとに色補正を行う。第1分光放射輝度センサ16から受け取った分光放射輝度は、バックライト13からの照射光の分光放射輝度であり、以下、単に、バックライトの分光放射輝度あるいはバックライトの分光特性ともいう。
The
図4は、外光およびバックライトの光源分光輝度の一例を示すグラフ51である。グラフ51は、縦軸が輝度であり、横軸は波長(nm)である。光源分光輝度は、外光およびバックライト13などの光源の分光放射輝度のことである。輝度は、最大輝度に対する百分率(%)表示である。バックライトの光源分光輝度は、バックライト13などの光源の分光放射輝度のことである。グラフ51は、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nmごとに、バックライト13からの照射光の輝度(以下、単に、バックライトの輝度という)を第1分光放射輝度センサ16によって測定したバックライトの光源分光輝度511、および外光の輝度を第2分光放射輝度センサ18によって測定した外光の光源分光輝度512を示している。説明を簡略化するため、ハーフミラー12の分光反射率は、100%としており、以下の説明でも同様である。
FIG. 4 is a
バックライトの光源分光輝度511は、波長ごとに測定したバックライトの輝度のうち
最大の輝度を100%として、各波長でのバックライトの輝度を表わしている。また、外光の光源分光輝度512は、波長ごとに測定した外光の輝度のうち最大の輝度を100%として、各波長での外光の輝度を表わしている。外光の光源分光輝度512は、最大輝度に対して広い範囲で高い輝度となっているが、バックライトの光源分光輝度511は、最大輝度近辺を除く範囲で低い輝度となっている。
The light source
CPU30は、バックライト分光輝度行列L1を生成するとともに、外光分光輝度行列L2を領域R1a〜R1dごとに生成する。バックライト分光輝度行列L1は、第1分光放射輝度センサ16によって測定したバックライトの光源分光輝度511が示す波長ごとの輝度を表す行列である。領域R1a〜R1dごとに生成される外光分光輝度行列L2は、外光の輝度を第2分光放射輝度センサ18a〜18dによってそれぞれ測定した外光の光源分光輝度512が示す波長ごとの輝度を表す行列である。具体的には、バックライト分光輝度行列L1および外光分光輝度行列L2は、いずれも、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nm刻みの波長での輝度を表す401行×1列の行列である。
The
図5は、LCDモジュール11のカラーフィルタの分光透過率の一例を示すグラフ52である。縦軸が透過率であり、横軸は波長(nm)である。グラフ52は、カラーフィルタに照射する白色光の輝度を100%としたとき、カラーフィルタを透過させた白色光を、RGB系の赤、緑および青の3つの色に分離した各色の輝度を、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nmごとに、透過率として百分率(%)表示したグラフである。
FIG. 5 is a
分光透過率521は、赤色の光の透過率である。分光透過率522は、緑色の光の透過率である。分光透過率523は、青色の光の透過率である。LCDモジュール11のカラーフィルタの分光透過率は、装置に組み込まれる前に、予め専用の測定装置で測定されたものであり、測定結果であるカラーフィルタの分光透過率は、工場出荷前に図示しない記憶装置に記憶させておく。
The
CPU30は、半透過型液晶表示装置1の電源が投入された直後、図示しない記憶装置からカラーフィルタの分光透過率を読み出し、分光透過率行列Cを生成する。分光透過率行列Cは、赤色の光の分光透過率521、緑色の光の分光透過率522および青色の光の分光透過率523が示す波長ごとの輝度を表す行列である。具体的には、分光透過率行列Cは、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nm刻みの波長での輝度を、赤色の光について401行1列、緑色の光について401行1列、青色の光について401行1列の合計3列で表わす401行3列の行列である。
The
図6は、カラーフィルタ透過時におけるバックライト13の照射光の分光特性の一例を示すグラフ53である。縦軸が輝度であり、横軸は波長(nm)である。グラフ53は、カラーフィルタに照射する白色光の輝度を100%としたとき、カラーフィルタを透過させたバックライト13の照射光を赤、緑および青の3つの色に分離した各色の輝度を、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nmごとに百分率(%)表示したグラフである。
FIG. 6 is a
分光特性531は、赤色の光の特性である。分光特性532は、緑色の光の特性である。分光特性533は、青色の光の特性である。 The spectral characteristic 531 is a characteristic of red light. The spectral characteristic 532 is a characteristic of green light. The spectral characteristic 533 is a characteristic of blue light.
グラフ53の赤色の光の分光特性531、緑色の光の分光特性532および青色の光の分光特性533は、図4に示したバックライトの光源分光輝度511と、図5に示した赤色の光の分光透過率521、緑色の光の分光透過率522および青色の光の分光透過率523とから求めることができる。具体的には、CPU30は、バックライト分光輝度行列L1と分光透過率行列Cの各行列要素同士を乗算した行列、つまりL1×Cの演算結果の行列を求める。L1×Cの演算結果の行列の値をプロットしたものがグラフ53である。
The
図7は、カラーフィルタ透過時における外光の分光特性の一例を示すグラフ54である。縦軸が輝度であり、横軸は波長(nm)である。グラフ53は、カラーフィルタに照射する白色光の輝度を100%としたとき、カラーフィルタを透過させた外光を赤、緑および青の3つの色に分離した各色の輝度を、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nmごとに百分率(%)表示したグラフである。
FIG. 7 is a
分光特性541は、赤色の光の特性である。分光特性542は、緑色の光の特性である。分光特性543は、青色の光の特性である。 The spectral characteristic 541 is a characteristic of red light. The spectral characteristic 542 is a characteristic of green light. The spectral characteristic 543 is a characteristic of blue light.
グラフ54の赤色の光の分光特性541、緑色の光の分光特性542および青色の光の分光特性543は、図4に示した外光の光源分光輝度512と、図5に示した赤色の光の分光透過率521、緑色の光の分光透過率522および青色の光の分光透過率523とから求めることができる。具体的には、CPU30は、外光分光輝度行列L2と分光透過率行列Cの各行列要素同士を乗算した行列、つまりL2×Cの演算結果の行列を領域R1a〜R1dごとに求める。L2×Cの演算結果の行列の値をプロットしたものがグラフ54である。
The
図8は、等色関数の視感度特性を示すグラフ55である。縦軸は三刺激値であり、横軸は波長(nm)である。図8に示した等色関数は、XYZ表示色系の等色関数であり、規格CIE(Commission Internationale de I'Eclairage)1931で規定される測色標準観測者の等色関数であり、2°視野の視感度特性で規定される関数である。
FIG. 8 is a
赤色の光の視感度特性551は、波長約400nm〜約500nmの範囲で、三刺激値が波長約430nm付近で最大の約0.4になる凸型、および波長約500nm〜約680nmの範囲で、三刺激値が波長約590nm付近で最大の約1.1になる凸型の2つのピークを持つ視感度特性である。緑色の光の視感度特性552は、波長約420nm〜約680nmの範囲で、三刺激値が波長約560nm付近で最大の約1.0になる凸型の視感度特性である。青色の光の視感度特性553は、波長380nm〜約550nmの範囲で、三刺激値が波長約450nm付近で最大の約1.8になる凸型の視感度特性である。
The
CPU30は、等色関数を表す等色関数行列Sを生成する。具体的には、CPU30は、表示装置の電源が投入された直後、図示しない記憶装置から等色関数の視感度特性を読み出し、読み出した等色関数の視感度特性に基づいて等色関数行列Sを生成する。等色関数行列Sは、赤色の光の視感度特性551、緑色の光の視感度特性552および青色の光の視感度特性553が示す波長ごとの三刺激値を表す行列である。等色関数行列Sは、波長380nm〜780nmまでの波長範囲で、波長1nm刻みの波長での輝度を、赤色の光について401行1列、緑色の光について401行1列、青色の光について401行1列の合計3列で表わす401行3列の行列である。
The
入力端子31から入力される画像情報の色信号を、RGB系で関数f(R,G,B)で表わし、関数f(R,G,B)で表わされる色信号をバックライト13による照射光で発色させたときの色信号を、XYZ表色系で関数g1(X,Y,Z)で表わし、その変換行列をMで表わすと、式(1)の関係が成立する。
g1(X,Y,Z)=f(R,G,B)・M …(1)
The color signal of the image information input from the
g1 (X, Y, Z) = f (R, G, B) · M (1)
ここで、「・」は行列同士の乗算を表わす演算記号である。同様に、関数f(R,G,B)で表わされる色信号を外光で発色させたときの色信号を、XYZ表色系で関数g2(X,Y,Z)で表わし、その変換行列をNで表わすと、式(2)の関係が成立する。
g2(X,Y,Z)=f(R,G,B)・N …(2)
Here, “·” is an operation symbol representing multiplication between matrices. Similarly, a color signal when the color signal represented by the function f (R, G, B) is developed by external light is represented by the function g2 (X, Y, Z) in the XYZ color system, and its conversion matrix. If N is represented by N, the relationship of Formula (2) is established.
g2 (X, Y, Z) = f (R, G, B) · N (2)
変換行列Mは、等色関数行列Sを用いて式(3)で表わされ、変換行列Nは、等色関数行列Sを用いて式(4)で表わされる。
M=(St・L1×C)t …(3)
N=(St・L2×C)t …(4)
The conversion matrix M is expressed by the equation (3) using the color matching function matrix S, and the conversion matrix N is expressed by the equation (4) using the color matching function matrix S.
M = (S t · L1 × C) t (3)
N = (S t · L2 × C) t (4)
ここで、「×」は行列の要素同士の乗算を表わす演算記号である。また、「t」は転置行列を表わす演算記号である。変換行列M,Nは、3行3列の行列である。 Here, “×” is an operation symbol representing multiplication of elements of a matrix. “ T ” is an operation symbol representing a transposed matrix. The transformation matrices M and N are 3 × 3 matrices.
外光で発色させたときの色信号を表わす関数g2(X,Y,Z)を、バックライト13による照射光で発色させたときの色信号を表わす関数g1(X,Y,Z)に一致させれば、外光で発色させたときの色信号が、バックライト13による照射光で発色させたときの色信号に一致する。外光で発色させたときの色信号を表わす関数g2(X,Y,Z)を関数g1(X,Y,Z)に一致させるための補正行列をAとすると、式(5)の関係が成立する。
g2(X,Y,Z)・A=g1(X,Y,Z) …(5)
The function g2 (X, Y, Z) representing the color signal when colored by external light matches the function g1 (X, Y, Z) representing the color signal when colored by the irradiation light from the
g2 (X, Y, Z) · A = g1 (X, Y, Z) (5)
式(2)の両辺の各項に行列(N−1×M)を右側から乗算すると、式(2)は、式(6)となる。ここで、「−1」は逆行列を表わす演算記号である。
g2(X,Y,Z)・N−1・M=f(R,G,B)・N・N−1・M
=f(R,G,B)・M …(6)
When each term on both sides of Equation (2) is multiplied by a matrix (N −1 × M) from the right side, Equation (2) becomes Equation (6). Here, “ −1 ” is an operation symbol representing an inverse matrix.
g2 (X, Y, Z) · N −1 · M = f (R, G, B) · N · N −1 · M
= F (R, G, B) · M (6)
式(6)は、式(1)から式(7)に変形することができる。
g2(X,Y,Z)・N−1・M=g1(X,Y,Z) …(7)
Equation (6) can be transformed from Equation (1) to Equation (7).
g2 (X, Y, Z) · N −1 · M = g1 (X, Y, Z) (7)
式(5)と式(7)とから、補正行列Aは、A=N−1・Mとなる。
CPU30は、補正行列Aをパラメータ情報として映像信号処理部33に送る。映像信号処理部33は、受け取ったパラメータ情報に基づいて色補正を行う。具体的には、映像信号処理部33は、画像情報が表す画像を構成する各画素に対して補正行列Aを右側から乗算して、色補正を行う。
From Equation (5) and Equation (7), the correction matrix A is A = N −1 · M.
The
図9は、外光の変化を検出するための評価方法を説明するための図である。縦軸は分光法社輝度実測値(mW/(sr・m2・nm))であり、横軸は波長(nm)である。 FIG. 9 is a diagram for explaining an evaluation method for detecting a change in external light. The vertical axis represents the actual brightness value (mW / (sr · m 2 · nm)) of Spectroscopic Co., Ltd., and the horizontal axis represents the wavelength (nm).
図9(a)は、時点t1での輝度を波長ごとに表す分光放射輝度561、および時点t2での輝度を波長ごとに表す分光放射輝度562を示している。図9(b)は、図9(a)に示した分光放射輝度561および分光放射輝度562のうち範囲57の部分を拡大した図である。時点t2は、たとえば、時点t1から予め定める第1の時間間隔が経過した時点である。
FIG. 9A shows a
時点t2における分光放射輝度から時点t1における分光放射輝度の差分は、波長380nm〜780nmの区間で波長1nmごとの各波長における差分(絶対値)の合計の平均(以下「相加平均」という)enで表わすものとする。すなわち、各波長における輝度値の差分(絶対値)をei(i=1〜401)で表わすと、相加平均enは、式(8)で表される。 The difference between the spectral radiance at time t2 and the spectral radiance at time t1 is the average of the differences (absolute values) at each wavelength for each wavelength of 1 nm in the wavelength range of 380 nm to 780 nm (hereinafter referred to as “arithmetic mean”) en It shall be expressed as That is, when the difference (absolute value) of the luminance value at each wavelength is represented by ei (i = 1 to 401), the arithmetic mean en is represented by Expression (8).
図9(b)には、波長161nmでの差分e161および波長171nmでの差分e171を代表に示している。 In FIG. 9B, the difference e161 at a wavelength of 161 nm and the difference e171 at a wavelength of 171 nm are shown as representatives.
CPU30は、予め定める第1の時間間隔ごと、たとえば1時間ごとに、外光の分光放射輝度を検出し、相加平均enが予め定める第1の閾値である第1評価判定値、たとえば時点t1の最大の輝度の10%以上であるとき、外光が変化したと判定し、新たにパラメータ情報を算出し、算出したパラメータ情報を映像信号処理部33に送り、パラメータ情報に基づいて色補正を行わせる。
The
CPU30は相加平均enが第1評価判定値以上であるときのみ補正行列を演算するので、毎回パラメータ情報を生成する必要がなく、補正行列を演算する必要がないとき、処理時間を短縮することができる。
Since the
また、CPU30は、予め定める第1の時間間隔ごとに、外光の分光放射輝度を検出し、検出した外光の分光放射輝度(W/(sr・m2・nm)から輝度値(cd/m2)に換算し、バックライトの分光放射輝度から輝度値に換算した値に対し、第2評価判定値以上の比率、たとえば、外光の輝度がバックライトの輝度の2倍以上の比率であるとき、バックライト13を消灯し、外光のみで表示する。バックライトの輝度値に対する外光の輝度値の比率が第2評価判定値未満であるとき、バックライト13を点灯し、外光およびバックライト13の照射光で表示する。分光放射輝度から輝度値への換算は、380nm〜780nmにおける分光放射輝度の積分値により得られる。
Further, the
図10は、バックライト13を消灯して色補正を行う第1の色補正処理の処理手順を示すフローチャートである。第1の色補正処理は、外光の輝度に応じて、外光のみで表示するか否かを切り換える場合の処理である。CPU30は、半透過型液晶表示装置1の電源が投入され、動作可能状態になると、ステップA1に移る。また、外光の分光放射輝度が工場出荷時点のバックライトの分光放射輝度未満になったときも、ステップA1に移る。CPU30は、領域R1a〜R1dごとに第1の色補正処理を行う。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of a first color correction process in which the
ステップA1では、CPU30は、液晶パネル/光源部35にバックライト13の点灯を指示し、バックライト13を点灯する。ステップA2では、CPU30は、予め定める第1の時間間隔ごとに、第2分光放射輝度センサ18a〜18dによって外光の分光放射輝度を検出する。ステップA3では、CPU30は、第2分光放射輝度センサ18a〜18dによって検出されたすべての外光の分光放射輝度が工場出荷時点のバックライトの分光放射輝度よりも大きいとき、ステップA4に進む。第2分光放射輝度センサ18a〜18dのうち少なくともいずれか1つによって検出された外光の分光放射輝度が工場出荷時点のバックライトの分光放射輝度以下であるとき、ステップA1に戻る。
In step A <b> 1, the
ステップA4では、CPU30は、液晶パネル/光源部35にバックライト13の消灯を指示し、バックライト13を消灯する。ステップA5では、CPU30は、外光による発色、つまりハーフミラー12による反射光による発色が、バックライト13の照射光のみによる発色に一致するように、領域R1a〜R1dごとに、XYZ表色系の補正演算処理、つまりパラメータ情報の生成を行う。そして、生成したパラメータ情報を映像信号処理部33に送り、パラメータ情報に基づいて色補正を行わせて、第1の色補正処理を終了する。
In step A4, the
図11は、バックライト13を併用して色補正を行う第2の色補正処理の処理手順を示すフローチャートである。第2の色補正処理は、外光の輝度に依存せず、常にバックライト13を併用する場合の処理である。CPU30は、半透過型液晶表示装置1の電源が投入され、動作可能状態になると、ステップB1に移る。また、予め定める第1の時間が経過するたびに、ステップB1に移る。CPU30は、領域R1a〜R1dごとに第2の色補正処理を行う。
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of a second color correction process for performing color correction using the
ステップB1では、CPU30は、第2分光放射輝度センサ18によって外光の分光放射輝度を検出する。ステップB2では、CPU30は、第1分光放射輝度センサ16によってバックライトの分光放射輝度を検出する。ステップB3では、CPU30は、外光およびバックライト13を併用したときの発色が、工場出荷時点のバックライト13の照射光のみによる発色に一致するように、XYZ表色系の補正演算処理、つまりパラメータ情報の生成を行う。そして、生成したパラメータ情報を映像信号処理部33に送り、パラメータ情報に基づいて色補正を行わせて、第2の色補正処理を終了する。
In step B <b> 1, the
この場合、上述の式(4)はバックライト分光輝度行列L1および外光分光輝度行列L2を用いて、式(9)のように表わされることになる。
N’=(St・(L1+L2)×C)t …(9)
In this case, the above-described equation (4) is expressed as equation (9) using the backlight spectral luminance matrix L1 and the external light spectral luminance matrix L2.
N ′ = (S t · (L1 + L2) × C) t (9)
この結果、補正行列A’=N’−1・Mとなる。ここで、「+」は行列同士の加算を表わす演算記号である。 As a result, the correction matrix A ′ = N′− 1 · M. Here, “+” is an operation symbol representing addition of matrices.
バックライト13の経時変化を考慮する場合は、CPU30は、バックライト13について、予め定める時点、たとえば工場出荷時点、および該予め定める時点の後予め定める第2の時間間隔、たとえば1か月ごとに、第1分光放射輝度センサ16によって分光放射輝度を検出する。そして、検出した分光放射輝度と工場出荷時点の分光放射輝度との差分(絶対値)の相加平均enが、予め定める第2の閾値である第3評価判定値、たとえば工場出荷時点の最大の輝度の10%以上であるとき、バックライト13に経時変化があったと判定する。バックライト13に経時変化があったと判定すると、CPU30は、検出したバックライトの分光放射輝度、および工場出荷時点のバックライトの分光放射輝度に基づいて、バックライト13に経時変化に伴う色ずれを補正するための補正行列Bを生成する。バックライトの経時変化により、L1→L1’に変化したとすると、上述の式(3)を変形し、式(10)の補正行列M’も考慮することになる。
M’=(St・L1’×C)t …(10)
When considering the temporal change of the
M ′ = (S t · L1 ′ × C) t (10)
この結果、経時変化を考慮した補正行列Bは、B=N−1・M’ −1・Mとなる。ステップB3では、この経時変化補正行列Bをパラメータ情報として映像信号処理部33に送り、パラメータ情報に基づいて色補正を行わせて、第2の色補正処理を終了する。
As a result, the correction matrix B considering the change with time is B = N− 1 · M′− 1 · M. In step B3, the temporal change correction matrix B is sent as parameter information to the video
図12は、半透過型液晶表示装置1で色補正を行ったときのxy色度60を示す。xy色度60は、CIEで規定されるXYZ表色系のxy色度であり、縦軸はxy色度のy色度であり、横軸はxy色度のx色度である。色域605は、CIE1931による等色関数の色域である。
FIG. 12 shows xy
色域601は、半透過型液晶表示装置1で、外光での発色に対して色補正を行ったとき色域であり、色域602は、バックライト13のみの発色のときの色域である。色域601の境界線と色域602の境界線とは一致しているので実際には重なるが、図12ではわかりやすくするために、ずらして示している。また、半透過型液晶表示装置1で外光での発色に対して色補正を行ったときの白色点603は、バックライト13のみの白色点604と一致している。
The
図13は、本発明の第2の実施形態である透過型液晶表示装置2の外観を模式的に示す側面図である。図14は、透過型液晶表示装置2,2aの外観を模式的に示す正面図である。表示装置である透過型液晶表示装置2は、LCDモジュール21、バックライト22、拡散板23、光ファイバ24および分光放射輝度センサ25,28a〜28dを含んで構成される。LCDモジュール21、拡散板23、光ファイバ24および分光放射輝度センサ25は、それぞれ図1(a)に示したLCDモジュール11、拡散板14、光ファイバ15および第1分光放射輝度センサ16と同じ構成であり、重複を避けるために説明は省略する。また、図14に示した第2分光放射輝度センサ28a〜28dは、第2分光放射輝度センサ18と同じ構成であり、それぞれに拡散板17が設けられるが図13,図14では拡散板17を図示していない。
FIG. 13 is a side view schematically showing the appearance of the transmissive liquid
バックライト22は、たとえばエッジライト式のバックライトによって構成され、図示しない光源および図示しない導光板を含んで構成される。バックライト22は、バックライト22の周縁部221に、4つの外光取入口222および4つの第2分光放射輝度センサ28が設けられる。各第2分光放射輝度センサ28は、各外光取入口222に隣接して1つずつ設けられる。各第2分光放射輝度センサ28は、隣接する外光取入口222付近に照射される外光の分光放射輝度を検出し、それぞれ検出した外光の分光放射輝度をCPU30に送る。
The
図14(a)は、透過型液晶表示装置2の外観を模式的に示す正面図であり、図14(b)は、透過型液晶表示装置2の変形例である透過型液晶表示装置2aの外観を模式的に示す正面図である。図14(a),図14(b)は、4つの外光取入口222および4つの第2分光放射輝度センサ28の配置を示している。外光取得手段である外光取入口222は、図14(a)に示した外光取入口222a〜222d、または図14(b)に示した外光取入口222e〜222hの総称である。第2分光放射輝度センサ28は、図14(a)に示した第2分光放射輝度センサ28a〜28d、または図14(b)に示した第2分光放射輝度センサ28e〜28hの総称である。
FIG. 14A is a front view schematically showing the appearance of the transmissive liquid
図14(a)に示した透過型液晶表示装置2は、4つの外光取入口222および4つの第2分光放射輝度センサ28が、バックライト22の周縁部221の各角部に1組ずつ配置される。図14(a)に示したLCDモジュール21の表示画面は、横方向の長辺の中心を直交する直線および縦方向の短辺の中心を直交する直線によって、4つの領域R2a〜R2dに分割されている。第2分光放射輝度センサ28aは、領域R2aの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28bは、領域R2bの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28cは、領域R2cの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28dは、領域R2dの色補正を行うための分光放射輝度センサである。
In the transmissive liquid
図14(b)に示した透過型液晶表示装置2aは、4つの外光取入口222および4つの第2分光放射輝度センサ28が、バックライト22の周縁部221の長辺方向および短辺方向のそれぞれの中央部に1組ずつ配置される。図14(b)に示したLCDモジュール21の表示画面は、2つの対角線によって、4つの領域R2e〜R2hに分割されている。第2分光放射輝度センサ28eは、領域R2eの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28fは、領域R2fの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28gは、領域R2gの色補正を行うための分光放射輝度センサであり、第2分光放射輝度センサ28hは、領域R2hの色補正を行うための分光放射輝度センサである。
In the transmissive liquid
以下、図14(a)に示した透過型液晶表示装置2を例にして説明するが、図14(b)に示した透過型液晶表示装置2aは、領域、外光取入口222および第2分光放射輝度センサ28の配置が異なるだけで、動作は同じである。
Hereinafter, the transmissive liquid
各外光取入口222は、それぞれLCDモジュール21の前面側から到来する外光を取り入れる。各外光取入口222から取り入れられた外光は、それぞれ導光板に供給される。また、バックライト22の光源から発せられる照射光も導光板に供給される。バックライト22は、各外光取入口222から取り入れられた外光、および光源が発する照射光を、導光板から出射し、LCDモジュール21の背後からLCDモジュール21の前面側に透過させる。外光取入口222から取り入れられた外光は、取得外光である。
Each external
拡散板23は、LCDモジュール21の画面の面方向にバックライト22の下側に設けられ、導光板に接続される。拡散板23は、導光板から出射される外光取入口222から取り入れられた外光、および光源が発する照射光を拡散、透過することで、外光および照射光を光ファイバ24に供給する。分光放射輝度センサ25は、光ファイバ24から供給される外光および照射光の分光特性を検出する。
The
CPU30は、図11に示した第2の色補正処理と同じ処理を行うので、重複を避けるために説明は省略する。また、外光の分光放射輝度を測定するとき、バックライト22を消灯して、外光のみの分光放射輝度を検出して、第1の色補正処理と同じ処理を行うことも可能である。
Since the
透過型液晶表示装置2,2aは、領域毎に異なる補正行列による色補正によって、各領域の境界線を挟んだ両側で、発色する色に色ずれが発生する可能性があるので、境界線に近接する両側の画素については、加重平均によってさらに補正を加えてもよい。
In the transmissive liquid
透過型液晶表示装置2は、図1に示した第1分光放射輝度センサ16の代わりに分光放射輝度センサ25を用い、第2分光放射輝度センサ18の代わりに、第2分光放射輝度センサ28を用いる。また、透過型液晶表示装置2では、液晶パネル/光源部35は、図13に示したLCDモジュール21およびバックライト22を含んで構成され、ハーフミラー12は含まない。
The transmissive liquid
図1(a)に示したハーフミラー12は、外光がLCDモジュール11によって減衰するので、ハーフミラー12による反射光は弱いが、図13に示した透過型液晶表示装置2では、外光取入口222を設けて、外光自体をバックライトとして利用できるようにしたものであるので、ハーフミラー12による反射光よりも強い光をLCDモジュール21に供給することができる。
In the
図14に示した例では、4つの外光取入口222および4つの第2分光放射輝度センサ28を用いる例を示したが、外光取入口222および第2分光放射輝度センサ18の数は、いずれも4つに限定されるものではなく、たとえば表示画面の大きさに応じて、それぞれ2つ、3つ、あるいは5つ以上とすることも可能である。
In the example shown in FIG. 14, an example in which four
上述した実施形態では、相加平均を用いて、外光の変化およびバックライト13の経時変化を検出したが、代表的な波長、たとえば波長550nmでの輝度に基づいて判定することも可能である。
In the embodiment described above, an arithmetic mean is used to detect a change in external light and a change in the
このように、複数の領域に分割される表示画面に画像情報を表示するLCDモジュール11の表示画面の背面側に設けられるバックライト13が照射する照射光と、LCDモジュール11とバックライト13との間に設けられるハーフミラー12による反射光もしくはLCDモジュール11の周縁部に設けられる外光取入口222によって取得される取得外光とを、または前記反射光もしくは前記取得外光を、LCDモジュール11に設けられるカラーフィルタを透過させることによって画像情報の色を発色させるにあたって、第1分光放射輝度センサ16は、前記照射光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する。複数の第2分光放射輝度センサ18は、LCDモジュール11の表示画面の周縁部に前記複数の領域のそれぞれに対応付けて設けられ、LCDモジュール11に外部から照射される外光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する。映像信号処理部33は、LCDモジュール11に表示すべき画像情報の色補正を行い、色補正が行われた画像情報をLCDモジュール11へ供給して、表示させる。そして、CPU30は、第1分光放射輝度センサ16に前記照射光の分光特性を検出させ、かつ第2分光放射輝度センサ18に外光の分光特性を検出させ、第1分光放射輝度センサ16に検出させた照射光の分光特性より求められる輝度値および前記複数の第2分光放射輝度センサ18に検出させた外光の分光特性より求められる輝度値に基づいて、前記領域ごとのパラメータ情報を生成し、生成したパラメータ情報を映像信号処理部33に供給し、供給したパラメータ情報に基づいて映像信号処理部33に前記領域ごとに表示すべき画像情報の色補正を行わせる。透過型液晶表示装置2の場合、LCDモジュール11は、LCDモジュール21であり、バックライト13はバックライト22であり、第1分光放射輝度センサ16および第2分光放射輝度センサ18は、分光放射輝度センサ25であり、以下についても同様である。
As described above, the irradiation light emitted from the
したがって、外光の影響等による画面の領域ごとの色ずれを補正することができる。特に、表示装置、たとえば半透過型液晶表示装置1もしくは取得外光にて高輝度化を可能とした透過型液晶表示装置2を使用するデジタルサイネージにて、第1の分光特性検出手段、たとえば第1分光放射輝度センサ16によって、バックライト13からの照射光の分光特性を検出し、複数の第2の分光特性検出手段、たとえば第2分光放射輝度センサ18によって、外光の分光特性を検出し、検出した分光特性に基づいて、領域ごとに色補正を行うことによって、外光の影響もしくはバックライト13の経時変化による視認性の低下を防ぎ、半透過型液晶表示装置1もしくは透過型液晶表示装置2で、バックライト照射モード、外光モード、およびバックライト照射および外光モードでの色ずれおよび輝度不足の問題を改善することができる。
Therefore, it is possible to correct color misregistration for each area of the screen due to the influence of external light or the like. In particular, in the digital signage using the display device, for example, the transflective liquid
また、外光の影響を受ける屋外設置の場合およびバックライト照射に依存する屋内設置の場合のいずれでも、同じ画像を表示しても色ずれが発生しないので、観察者に対して色再現性における違和感を与えることがなく、屋外設置および屋内設置を兼用することができる表示装置とすることができる。 In addition, in both outdoor installations affected by external light and indoor installations that depend on backlight illumination, there is no color shift even if the same image is displayed. The display device can be used both outdoors and indoors without giving a sense of incongruity.
さらに、CPU30は、前記領域ごとに、第1分光放射輝度センサ16に検出させた照射光の分光特性および第2分光放射輝度センサ18に検出させた外光の分光特性、LCDモジュール11に設けられるカラーフィルタの分光透過率、ならびに等色関数に基づいて、色補正のための補正行列を算出し、算出した補正行列をパラメータ情報とする。したがって、より正確に色ずれの補正を行うことができるパラメータ情報である補正行列を領域ごとに算出することができる。
Further, the
さらに、CPU30は、前記領域ごとに、LCDモジュール11に外部から照射される外光の分光特性を予め定める第1の時間間隔ごとに第2分光放射輝度センサ18に検出させる。そして、予め定める第1の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値と該第1の時間から前記第1の時間間隔の経過時点における外光の分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第1の閾値以上であるとき、パラメータ情報を生成する。したがって、外光の時間変化に伴う性能低下による表示色の色ずれの程度が小さい場合には、色補正を行うための演算処理を省略することができるので、画面表示に遅延が起きない。
Further, the
さらに、CPU30は、バックライト13からの照射光の分光特性を、予め定める時点、および該予め定める時点から所定期間経過するごとに、第1分光放射輝度センサ16に検出させる。そして、前記予め定める時点での分光特性より求められる輝度値と、前記予め定める時点から前記所定期間経過するごとに検出される分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第2の閾値以上であるとき、前記予め定める時点での分光特性、および、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの分光特性に基づいて、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの照射光によって発色する画像情報の色を、前記予め定める時点における照射光によって発色する画像情報の色に一致させるための色補正情報を生成し、生成した色補正情報を映像信号処理部33に供給する。
Further, the
したがって、表示装置に使用されるバックライト13による照射光に経年変化による変化が発生しても、経年変化分の色補正を行うことによって、バックライト13の性能低下に起因する色ずれを抑制し、表示装置の工場出荷当時の状態と同等の発色表示を維持することができる。
Therefore, even if a change due to aging occurs in the light irradiated by the
さらに、CPU30は、前記複数の第2分光放射輝度センサ18のうち少なくともいずれか1つの第2分光放射輝度センサ18に検出させた外光の分光特性より求められる輝度値が、第1分光放射輝度センサ16によって検出した照射光の分光特性より求められる輝度値未満であるとき、バックライト13に照射光を照射させる。そして、第1分光放射輝度センサ16に検出させた照射光の分光特性および前記複数の第2分光放射輝度センサ18に検出させた外光の分光特性に基づいて、前記照射光と前記反射光もしくは前記取得外光とを前記カラーフィルタに透過させるときに発色する画像情報の色を、バックライト13からの照射光のみを前記カラーフィルタに透過させることによって発色する画像情報の色に一致させるためのパラメータ情報を、前記領域ごとに生成する。
Further, the
したがって、外光の輝度が不足する場合に、バックライト13による照射光によって輝度を補充して、バックライト13による照射光と外光とを合せた光によって画像情報の色を発色することができる。バックライト13による照射光および外光の分光特性に基づいて、色補正を行うためのパラメータ情報、たとえば補正行列を、領域ごとに求めて色補正を行うので、バックライト13による照射光のみのときと同等の発色表示を得ることができる。
Therefore, when the luminance of the external light is insufficient, the luminance can be supplemented by the light emitted from the
さらに、CPU30は、前記予め定める波長範囲について前記予め定める波長間隔で、2つの分光特性より求められるそれぞれの輝度値の差を算出し、算出した該差の合計の平均を、前記輝度値の差とする。したがって、輝度が波長に依存して変化しても、2つの分光特性の差を求めることができる。
Further,
さらに、分光特性は、可視光領域(380〜780(nm))における波長ごとに表わされる輝度特性であるので、波長ごとに補正することができ、より正確に色ずれを補正することができる。 Furthermore, since the spectral characteristic is a luminance characteristic expressed for each wavelength in the visible light region (380 to 780 (nm)), it can be corrected for each wavelength, and color misregistration can be corrected more accurately.
さらに、照射光および外光を拡散する拡散板14,17をさらに含み、第1分光放射輝度センサ16および第1分光放射輝度センサ18は、拡散板14,17によって拡散された光の分光特性を検出するので、局所的に輝度の強弱があっても適正な輝度を検出することができる。
Furthermore, it further includes
さらに、バックライト13が照射する照射光の一部を第1分光放射輝度センサ16に導く光ファイバ15をさらに含むので、第1分光放射輝度センサ16を離して設けても、光の減衰を抑えることができる。
Further, since the
さらに、光ファイバ24は、複数の外光取入口222によって取得される外光を分光放射輝度センサ25に導くので、外光についても光の減衰を抑えることができる。
Furthermore, since the
さらに、表示装置は、LCDモジュール11、バックライト13およびハーフミラー12を含む半透過型液晶表示装置1である。したがって、バックライト13による照射光と反射外光とによる半透過型液晶表示装置1として実現するとともに、外光による視認性の低下を防止し、外光による色ずれおよび輝度変化を抑制することができる。
Further, the display device is a transflective liquid
さらに、表示装置は、LCDモジュール21、バックライト22および外光取入口222を含む透過型液晶表示装置2である。外光取入口222は、バックライト22の周縁部に設けられる外光取得用の開口部であり、バックライト22は、外光を導く導光板部を含む。そして、前記複数の第2分光放射輝度センサ18は、外光取入口222のそれぞれに近接してそれぞれ配置される。したがって、バックライト22による照射光と、複数の開口部および導光板による取得外光とによる透過型液晶表示装置2として実現するとともに、外光による視認性の低下を防止し、外光による色ずれおよび輝度変化を抑制することができる。
Further, the display device is a transmissive liquid
1 半透過型液晶表示装置
2 透過型液晶表示装置
11,21 LCDモジュール
12 ハーフミラー
13,22 バックライト
14,17,23 拡散板
15,15a,24 光ファイバ
16 第1分光放射輝度センサ
16a,25 分光放射輝度センサ
18 第2分光放射輝度センサ
19a,19b 電子シャッター
30 CPU
31 入力端子
32 AD変換処理部
33 映像信号処理部
34 ドライバ処理部
35 液晶パネル/光源部
DESCRIPTION OF
31
Claims (10)
前記照射光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する第1の分光特性検出手段と、
前記表示手段の表示画面の周縁部に前記複数の領域のそれぞれに対応付けて設けられ、前記表示手段に外部から照射される外光について、予め定める波長範囲で予め定める波長間隔で表わす分光特性を検出する複数の第2の分光特性検出手段と、
前記表示手段に表示すべき画像情報の色補正を行い、色補正が行われた画像情報を前記表示手段へ供給して、表示させる色補正手段と、
前記第1の分光特性検出手段に前記照射光の分光特性を検出させ、かつ前記複数の第2の分光特性検出手段に外光の分光特性を検出させ、前記第1の分光特性検出手段に検出させた照射光の分光特性および前記複数の第2の分光特性検出手段に検出させた外光の分光特性に基づいて、前記領域ごとの色補正情報を生成し、生成した色補正情報を前記色補正手段に供給し、供給した色補正情報に基づいて前記色補正手段に前記領域ごとに表示すべき画像情報の色補正を行わせる制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記複数の第2の分光特性検出手段のうち少なくともいずれか1つの第2の分光特性検出手段によって検出した外光の分光特性より求められる輝度値が、前記第1の分光特性検出手段によって検出した照射光の分光特性より求められる輝度値未満であるとき、前記バックライト手段に照射光を照射させ、
前記照射光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表すバックライト分光輝度行列をL1、前記外光の所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す外光分光輝度行列をL2、所定範囲の波長に対して波長ごとの分光透過率を表すカラーフィルタの分光透過率行列をC、所定範囲の波長に対して波長ごとの輝度値を表す等色関数行列をSとすると、補正行列Aを下記式により算出し、
A={(S t ・(L1+L2)×C) t } −1 ・(S t ・L1×C) t
(上記式において、「t」は転置行列、「+」は行列の加算、「−1」は逆行列を表す演算記号である。)
前記領域ごとに算出した前記補正行列Aを、前記色補正情報として前記色補正手段に供給し、
前記色補正手段は、前記補正行列Aに基づいて、前記領域ごとに画像情報を表す色信号を補正して、前記照射光と前記反射光もしくは前記取得外光とを前記カラーフィルタに透過させるときに発色する画像情報の色を、前記照射光のみを前記カラーフィルタに透過させることによって発色する画像情報の色に一致させることを特徴とする表示装置。 Provided between the display means and the backlight means, the irradiation light emitted by the backlight means provided on the back side of the display screen of the display means for displaying the image information on the display screen divided into a plurality of areas. A color filter provided on the display means by reflected light from a half mirror or obtained outside light obtained by a plurality of outside light obtaining means provided at a peripheral portion of the display means, or the reflected light or obtained outside light. A display device that develops the color of image information by transmitting
A first spectral characteristic detecting means for detecting a spectral characteristic represented by a predetermined wavelength interval in a predetermined wavelength range for the irradiation light;
Provided in correspondence to each of the plural areas on the periphery of display screen of the display unit, the external light irradiated from the outside to the display means, the spectral characteristics represented by wavelength interval predetermined in the wavelength range of predetermined A plurality of second spectral characteristic detecting means for detecting;
Color correction means for performing color correction of image information to be displayed on the display means, and supplying the image information on which color correction has been performed to the display means;
Wherein to detect a spectral characteristic of the illumination light to the first spectral characteristic detecting means, and to detect the spectral characteristics of external light to the plurality of second spectroscopic characteristic detection means, detecting the first spectral characteristic detecting means Based on the spectral characteristics of the irradiated light and the spectral characteristics of the external light detected by the plurality of second spectral characteristics detecting means, color correction information for each region is generated, and the generated color correction information is converted into the color Control means for supplying to the correction means, and causing the color correction means to perform color correction of image information to be displayed for each region based on the supplied color correction information ,
The control means includes
The luminance value obtained from the spectral characteristic of the external light detected by at least one second spectral characteristic detection unit among the plurality of second spectral characteristic detection units is detected by the first spectral characteristic detection unit. When it is less than the luminance value obtained from the spectral characteristics of the irradiation light, the backlight means is irradiated with the irradiation light,
A backlight spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths of the irradiation light is L1, and an external light spectral luminance matrix representing a luminance value for each wavelength with respect to the predetermined range of wavelengths of the external light. L2, where C is a spectral transmittance matrix of a color filter representing spectral transmittance for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths, and S is a color matching function matrix representing luminance values for each wavelength with respect to a predetermined range of wavelengths. The correction matrix A is calculated by the following formula,
A = {(S t · (L1 + L2) × C) t } −1 · (S t · L1 × C) t
(In the above equation, “t” is a transposed matrix, “+” is an addition of matrices, and “−1” is an operation symbol representing an inverse matrix.)
The correction matrix A calculated for each region is supplied to the color correction unit as the color correction information,
The color correction unit corrects a color signal representing image information for each region based on the correction matrix A, and transmits the irradiation light and the reflected light or the acquired external light to the color filter. The display device is characterized in that the color of the image information that is colored is matched with the color of the image information that is colored by transmitting only the irradiation light through the color filter .
前記表示手段に外部から照射される外光の分光特性を、予め定める第1の時間間隔ごとに前記第2の分光特性検出手段に検出させ、
予め定める第1の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値と、該第1の時間から前記第1の時間間隔が経過した第2の時間における前記外光の分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第1の閾値以上であるとき、第2の時間における前記外光の分光特性に基づいて新たに前記色補正情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The control means is provided for each region.
The spectral characteristics of external light irradiated from the outside to the display means, is detected in the second spectral characteristic detecting means for each first time interval predetermined,
A luminance value obtained from the spectral characteristics of the external light at the first time the predetermined luminance obtained from the spectral characteristics of the external light at the second time from said first time first time interval has elapsed The color correction information is newly generated based on a spectral characteristic of the external light at a second time when a difference from a value is equal to or greater than a predetermined first threshold. Display device.
前記バックライト手段からの照射光の分光特性を、予め定める時点、および該予め定める時点から所定期間経過するごとに、前記第1の分光特性検出手段に検出させ、
前記予め定める時点での分光特性より求められる輝度値と、前記予め定める時点から前記所定期間経過するごとに検出される分光特性より求められる輝度値との差が予め定める第2の閾値以上であるとき、前記予め定める時点での分光特性、および輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの分光特性に基づいて、輝度値の前記差が前記第2の閾値以上になったときの照射光によって発色する画像情報の色を、前記予め定める時点における照射光によって発色する画像情報の色に一致させるための前記色補正情報を生成し、生成した前記色補正情報を、前記色補正手段に供給することを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。 The control means includes
The spectral characteristic of the light emitted from the backlight unit is detected by the first spectral characteristic detection unit every time a predetermined period of time elapses from a predetermined time point and the predetermined time point,
The difference between the luminance value obtained from the spectral characteristic at the predetermined time point and the luminance value obtained from the spectral characteristic detected every time the predetermined period elapses from the predetermined time point is equal to or greater than a predetermined second threshold value. The difference in luminance value is equal to or greater than the second threshold based on the spectral characteristic at the predetermined time point and the spectral characteristic when the difference in luminance value is equal to or greater than the second threshold. the color of the image information to be colored by irradiation light when the generating the color correction information to match the color of the image information to be developed by the irradiation light at the time the predetermined, the generated the color correction information, the color the display device according to claim 1 or 2, characterized in that to supply to the correction unit.
前記第1の分光特性検出手段および前記複数の第2の分光特性検出手段は、拡散板によって拡散された光の分光特性を検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の表示装置。 A diffusion plate for diffusing the irradiation light and the acquisition external light;
The first spectral characteristic detection unit and the plurality of second spectral characteristic detection units detect spectral characteristics of light diffused by a diffuser plate, according to any one of claims 1 to 5. The display device described.
前記外光取得手段は、前記バックライト手段の周縁部に設けられる外光取得用の開口部であり、
前記バックライト手段は、外光を導く導光板部を含み、
前記複数の第2の分光特性検出手段は、前記外光取得手段のそれぞれに近接してそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の表示装置。 A transmissive liquid crystal display device including the display means, the backlight means and the external light acquisition means;
The external light acquisition means is an opening for acquiring external light provided at a peripheral portion of the backlight means,
The backlight means includes a light guide plate portion that guides external light,
It said plurality of second spectral characteristic detecting means, a display device according to any one of claims 1-8, characterized in that respectively arranged in proximity to each of the external light acquiring means.
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