JPWO2012164687A1

JPWO2012164687A1 - 表示装置、表示方法

Info

Publication number: JPWO2012164687A1
Application number: JP2013517746A
Authority: JP
Inventors: 勝之松井
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: JP5780614B2; WO2012164687A1

Abstract

異なる発光色を持つ原色の光源で構成されるバックライトを有し、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置（１）であって、第１の映像信号と第２の映像信号の２つの画像を１つの画面に表示する表示部と、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の白点の輝度及び色度を設定する輝度色度設定部（１４）と、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の輝度色度設定を基にバックライトと前記液晶パネルの補正値を計算する計算部（１５）と、前記複数のバックライトをそれぞれ駆動するバックライト駆動部（１６）と、前記複数のバックライトが同一の駆動レベルで駆動されたときの色度を推定する推定部（１２）と、を有する。

Description

本発明は、原色バックライトを有する表示装置、表示方法に関する。

医用画像を表示する際，レントゲンなど白黒画像は、白色度を問わず、高輝度であることが望ましく，内視鏡等のカラー画像は、輝度が下がったとしても、指定色度（例えば、6500Kなど）で表示することが望ましい。また、一覧性の観点から、1つの表示装置が、これら白黒画像とカラー画像との両方を、同じ画面上に同時に表示できることが望ましい。

すなわち、複数の白点輝度色度を1つの表示装置で同時表示できることが望ましい。例えば、画像Ａと画像Ｂとの両方を１つの表示装置の表示画面に表示する場合、画面Ａでは、輝度300cd/m²であり色度補正を行わず、画面Bでは、輝度が70cd/m²であり、色温度が6500Kである。

例えば、上述したような、２つの映像信号を入力し、１画面上に表示する技術が特許文献１に記載されている。

特開２００４−０９４２３１号公報

しかしながら、特に原色バックライトを用いる表示装置において、上記の同時表示は困難であった。すなわち、色度補正を行う画像と行わない画像という異なる状態の画像を１つのバックライトを適用して表示しようとすることに起因し、以下に示すような問題点がある。

原色バックライトの各色のバックライトを独立駆動レベルとし、色度補正を行う場合には、色度補正を行わない画面（上述の画面Ａ）の目標色度が定まらないという問題がある。これは、色度補正を行わない場合、この色度は、経年劣化や温度ドリフト、個体差で時々刻々と変化するため、固定値として扱うことが困難である。
また、この目標色度と本来の色度補正を行わない場合における色度とが異なる場合、最大輝度が低下する。例えば、平易に上述の画面Bの色度（6500K）と同一に設定した場合など、駆動レベルが最大に達しないバックライト色が発生する場合に、この問題が生じる。

一方、色度補正を行わない（原色バックライトの全色を同じ駆動レベルとした）場合には、上述した画面Bの目標色度（6500K）を維持することが困難である。これは、原色バックライトの色度が時々刻々と変化するためである。

例えば、図１に示すように、本発明は、バックライトが異なる発光色を持つ原色の光源で構成され、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置であって、第１の映像信号と第２の映像信号の２つの画像を１つの画面に表示する表示部と、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の白点の輝度及び色度を設定する輝度色度設定部と、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の輝度色度設定を基にバックライトと前記液晶パネルの補正値を計算する計算部と、前記複数のバックライトをそれぞれ駆動するバックライト駆動部と、前記複数のバックライトが同一の駆動レベルで駆動されたときの色度を推定する推定部と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、異なる発光色を持つ原色の光源で構成されるバックライトを有し、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置における表示方法であって、第１の映像信号と第２の映像信号の白点の輝度及び色度を設定し、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の輝度色度設定を基にバックライトと前記液晶パネルの補正値を計算し、前記複数のバックライトをそれぞれ駆動し、前記複数のバックライトが同一の駆動レベルで駆動されたときの色度を推定することを特徴とする。

第１の映像信号に応じた画面と、第２の映像信号に応じた画面のように、白点輝度色度設定の異なる複数映像を、１つの表示装置で所望の白点で同時に表示できる。また、色度補正を行いつつも、高輝度な状態で表示することができる。
また、経年劣化，個体差、温度ドリフトが生じ、Native白点が変化しても高輝度で表示することができる。

本実施形態における表示装置１の構成を表す概略ブロック図である。１つの画面上に２つの映像信号に対応した画像を表示する場合の一例を表す図である。原色バックライト１７の駆動状態を説明する図である。本実施形態における駆動レベルについて説明する図である。

以下、本発明における表示装置ついて、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態における表示装置１の構成を表す概略ブロック図である。
ここで、本実施形態における表示装置１は、異なる発光色を持つ原色の光源で構成されるバックライトを有し、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置である。図２に示すように、１つの表示画面上に、第１の映像信号に基づく画面（符号Ａ）と、第２の映像信号に基づく画面（符号Ｂ）との両方を表示する機能を有する。この図では、異なる白点を持つ複数の画面が同じ画面上に表示された場合を表す。第１の映像信号に基づく画面（符号Ａ）は、輝度が３００ｃｄ／ｍ^２程度で表示することが望ましく、色度補正を行わなくてもよい画像である。第２の映像信号に基づく画面（符号Ｂ）は、輝度が７０ｃｄ／ｍ^２程度あればよいが、色温度が例えば、６５００Ｋ等予め決まった値に従って表示されることが望ましい画像である。

バックライト駆動レベル検出部１０は、例えば、電流センサ等であり、バックライトを駆動する駆動レベルを、各バックライト毎に検出する。駆動レベルとは、原色バックライト１７を駆動させるレベルであり、具体的には、例えば、PWM（パルス幅変調）のDuty比や、電流値、電圧値などである。

バックライト発光色検出部１１は、バックライトの発光色を検出する。このバックライト発光色検出部１１は、例えば、バックライトセンサであり、バックライトセンサによってバックライトセンサＲＧＢ値を検出する。なお、このバックライト発光色検出部１１は、画面白色のＸＹＺ値を検出してもよい。

Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２は、バックライト駆動レベル検出部１０から得られる検出結果と、バックライト発光色検出部１１によって得られる検出結果とに基づいて、原色バックライト１７のそれぞれの色（全色）のバックライトを、同一レベルで駆動した際の色度を推定する。

ここで、原色バックライト１７のバックライト全色を同一レベルで駆動した際の色度を推定する場合、Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２は、バックライトの発光色検出部１１から得られるバックライトセンサRGB値と、原色バックライト１７の各バックライト色の駆動レベルとを検出し、バックライト全色を同一レベルで駆動した際の発光色であるバックライトセンサRGB値を推定する。
例えば、Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２は、原色バックライト１７の各バックライト色の駆動レベルが、例えば、RGB duty 100,80,90 [%]である場合、バックライト全色を同一レベル（例えば、 RGB duty 100,100,100 [%]）で駆動した際のバックライトセンサRGB値を推定する。すなわち、この発光色の比、例えば、バックライトセンサ値のR、G、Bの値の比を用いて色度を推定する。

ここで、図３は、原色バックライト１７の駆動状態を説明する図である。
この図において、縦軸はバックライトの駆動レベル、横軸はバックライト色を表している。通常は、青色、緑色、赤色、のそれぞれのバックライトは、駆動レベルが異なる状態で点灯する。例えば、青色が最大で駆動し、（符号ａ）、緑色が青色よりも低い駆動レベルで駆動し（符号ｂ）、赤色が緑色よりも低い駆動レベルで駆動する（符号ｃ）。原色バックライトを備える表示装置は、通常、原色バックライトの各色の光出力を変化させることで白点の輝度色度（例えば、輝度７０ｃｄ／ｍ^２，色温度６５００Ｋ）の調節を行う。

これに対し、この実施形態において、目標色度を指定しない指示が入力された場合（後述する）には、原色バックライト１７のいずれの色のバックライトにおける駆動レベルについても、同じ駆動レベルにして駆動した場合の発光色を求め、色度の補正を行う。この図においては、青色、緑色、赤色、のいずれのバックライトも、最大の駆動レベルで駆動した場合が、符号ｄ、符号ｅ、符号ｆとして表されている。これにより、色度補正を行いつつも、図４に示すように、従来（符号ａ）より高輝度で表示を行うことができる（符号ｂ）。特に、駆動レベルを、各色のバックライトについて全て最大にすることにより、高輝度にすることができる。このように、原色バックライト１７の各色のＰＷＭのＤｕｔｙ比を全て最大（１００％）にすることにより、高輝度状態での色度補正を行うことができる。ここでは、原色バックライト１７の輝度を制御する際の駆動レベルを、ＰＷＭのＤｕｔｙ比によって制御する場合には、上述のようにＰＷＭのＤｕｔｙ比を各色について全て最大にすればよく、また、輝度を駆動レベルの電流値によって制御する場合には、各色の電流値を最大にすればよく、また、輝度を駆動レベルの電圧値によって制御する場合には、各色の電圧値を最大にすればよい。

なお、発光色と駆動レベルの相関は、温度ドリフトや経年劣化により、短期的にも長期的にも一定ではない。そこで、時定数の大きな検出値を用い、雑音となる電源投入直後や輝度変更直後などの過渡値を除外することが望ましい。
なお、Ｎａｔｉｖｅ設定とは一般的には色度補正OFFを示し、表示装置が最も高輝度となる状態である（色度補正を行うと輝度が低下するため）。

次に、このＮａｔｉｖｅ白色色度推定部１２の推定について、更に説明する。ここでは、Ｎａｔｉｖｅ白点時、すなわちバックライト全色を同一レベル（もしくは最大レベル）で駆動した際の発光色を求める。例えば、光の加法混色性を用いた複数の手法が考えられるが、以下に２つの手法を説明する。

（１）単色発光輝度を合計する手法
例えばR、G、Bのバックライトが単色で発光したときの発光色（例えばXYZ値）を求め、これを駆動レベルが同一（もしくは最大）となる比で加算する。

（２）行列変換を用いて推定する手法
各色バックライトのDuty比と表示色の相互変換Matrix（例えばRGBからXYZ変換を行う３×３の行列）を作成し、同一RGB駆動レベルを入力すれば対応する表示色XYZを求められる。
次に、発光色の輝度成分を除去し色度を求める。例えば発光色がXYZ値だった場合はCIE1931xy値やCIE1976u’v’値，発光色がRGBであったときにはRGB比などに変換する。
この（１）や（２）ようにして求められた色度値が、Native白点時の推定色度である。Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２は、この得られた推定色度を、目標色度選択部１３へ出力する。

目標色度選択部１３は、目標色度を指定するか否かを表す指示を入力し、その指示に応じた目標色度を選択する。ここで目標色度を指定する指示とは、色度補正を行うことを表す指示であり、目標色度を指定しない指示とは、色度補正を行わないことを表す指示である。この指示は、例えば、表示装置１のボタンや、表示装置１に接続されたコンピュータから入力される。なお、目標色度を指定する指示が入力されていない場合、目標色度を指定しない指示が入力されているものとしてもよい。
目標色度選択部１３は、目標色度を指定しない指示が入力された場合には、Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２から出力される目標色度を選択し、目標色度を指定する指示が入力された場合には、白色設定情報記憶部１４に記憶された目標色度を読み出して、これを選択する。
このように、目標色度選択部１３は、色度補正を行わないことが指定されると、Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２によって得られた目標色度を選択し、色度補正を行うことが指定されると、白色設定情報記憶部１４に記憶された目標色度を選択する。

白点設定情報記憶部１４は、輝度や色度の目標値である白点設定情報を記憶する。目標値は、例えば、輝度が７０ｃｄ／ｍ^２であり、色度が９３００Ｋ等であり、予め記憶されている。

色度補正値計算部１５は、目標色度選択部１３によって選択された目標色度と、バックライト発光色検出部１１によって検出された検出結果に基づいて、色度補正値を計算する。色度補正値は、一般的な色度補正値の算出方法（既存技術）を用いることで得られる。

バックライト駆動回路１６は、色度補正値計算部１５によって得られた補正値に従って、原色バックライトの各色の原色バックライトのそれぞれを駆動する。この原色バックライトは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）である。また、バックライト駆動回路１６は、目標色度を指定しない指示が入力された場合には、各色のバックライトの駆動レベルを同一（例えば最大）にする駆動信号を出力して、原色バックライト１７を駆動する。一方、バックライト駆動回路１６は、目標色度を指定する指示が入力された場合には、例えば、原色バックライト１７の各色のバックライトの駆動レベルを異なる駆動レベルにし、通常の輝度（例えば、７０ｃｄ／ｍ^２程度）となるように原色バックライト１７を駆動する。

原色バックライト１７は、バックライト駆動回路１６からの駆動信号に応じて発光する。この原色バックライト１７は、異なる発光色を持つ原色の光源で構成され、例えば、Ｒ（赤色）を発光するバックライト、Ｇ（緑色）を発光するバックライト、Ｂ（青色）を発光するバックライトから構成されており、それぞれの色毎に、バックライト駆動回路１６からの駆動信号に応じて駆動することにより、発光する。

ＬＣＤパネル色補正回路１８は、色度補正値計算部１５によって得られた色度補正値に従って、ＬＣＤパネルの色度を補正する。

以上説明した実施形態においては、バックライト発光色検出部１１、色度補正値計算部１５バックライト駆動回路１６、原色バックライト１７で構成される一般的な光学フィードバックループに加え、バックライト駆動レベル検出部１０、Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部１２、目標色度選択部１３、色度補正値計算部１５、バックライト駆動回路１６、原色バックライト１７で構成される色度フィードバックループを持つ二重フィードバック構成とした。ここでは、上述の光学フィードバックに対し、時定数の大きい色度フィードバックを加えている。

以上説明した実施形態によれば、“色度補正なし（目標色度を指定しない指示が入力された場合）”設定と“色度補正あり（目標色度を指定する指示が入力された場合）”設定とを含む複数画面を１つの表示画面内に、同時に表示することができる。例えば、上述の図２に示すように、画面Ａは、輝度300cd/m²であり、色度補正を行わないが、Native設定にて表示が行われ、一方、画面Bは、輝度70cd/m²、色度6500Kにて表示が行われる。また、“色度補正なし”設定側の画面は、より高い輝度が表示可能であり、色度補正なし時（例えば、バックライト駆動レベルがR、G、Bにおいて同一値）と類似した色味が得られる。すなわち、色度補正を行う指示が入力されても、色度補正を行わない指示が入力されても、常に同一の色味が得られる。

また、図１における表示装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより輝度及び色度の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上記のプログラムを所定のサーバに記憶させておき、他の装置からの要求に応じて、当該プログラムを通信回線を介して配信（ダウンロード等）させるようにしてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

また、上述した実施形態においては、異なる２つの映像信号に異なる２つの色度設定を適用し、同時に１つの表示画面に表示する場合について説明した。ここでは、１つの映像信号（同一の表示内容）に異なる２つの色度設定を適用し、それぞれの色度設定をしたそれぞれの画面を、同時に１つの画面に表示するようにしてもよい。

本発明は、高精度な色再現を行う表示装置に関するものであり、特に、グラフィックデザイン・印刷所・医療用ディスプレイ等の分野において有効である。

１０バックライト駆動レベル検出部
１１バックライト発光色検出部
１２Ｎａｔｉｖｅ白色色度推定部
１３目標色度選択部
１４白点設定情報記憶部
１５色度補正値計算部
１６バックライト駆動回路群
１７原色バックライト群
１８ＬＣＤパネル色補正回路

Claims

異なる発光色を持つ原色の光源で構成されるバックライトを有し、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置であって、
第１の映像信号と第２の映像信号の２つの画像を１つの画面に表示する表示部と、
前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の白点の輝度及び色度を設定する輝度色度設定部と、
前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の輝度色度設定を基にバックライトと前記液晶パネルの補正値を計算する計算部と、
前記複数のバックライトをそれぞれ駆動するバックライト駆動部と、
前記複数のバックライトが同一の駆動レベルで駆動されたときの色度を推定する推定部と、
を有することを特徴とする表示装置。
前記原色のバックライトのそれぞれの駆動レベルを検出する検出部と、
前記検出された原色バックライトの各色の駆動レベルの比に基づいて、前記原色のバックライトを同一の駆動レベルで駆動した場合における色度を推定する推定部と、を有し、
前記補正部は、前記推定部によって推定された色度に基づいて、前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号の補正を行い、
前記バックライト駆動部は、前記同一の駆動レベルにて駆動する
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記補正部は、白色度補正を行わない指示が外部から入力された場合に、前記補正を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の表示装置。
異なる発光色を持つ原色の光源で構成されるバックライトを有し、当該バックライトによって液晶パネルを表示背面から照明してカラー画像を表示する表示装置における表示方法であって、
第１の映像信号と第２の映像信号の白点の輝度及び色度を設定し、
前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の輝度色度設定を基にバックライトと前記液晶パネルの補正値を計算し、
前記複数のバックライトをそれぞれ駆動し、
前記複数のバックライトが同一の駆動レベルで駆動されたときの色度を推定する
ことを特徴とする表示方法。