(57)【要約】【課題】さまざまな映像信号において、視覚的コントラストの改善を図る。【解決手段】光源の色度を変化させることで表示画面の色度を変化することが可能な液晶表示装置において、ＲＧＢ輝度検出回路から得られる映像信号中のＲＧＢ輝度の情報に応じて光源の色度を変化させるとともに、それに対応し、映像信号のＲＧＢ比率を変化させるようにする。  光源の色温度を変化させることで表示画面の色温度を変化することが可能な液晶表示装置において、ＲＧＢ輝度検出回路から得られる映像信号中のＲＧＢ輝度の特徴量に応じて光源の色温度を変化させるとともに、それに対応し、映像信号のＲＧＢ比率を変化させるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号からＲＧＢ信号を生成する信号変換手段と、前記信号変換手段で生成されたＲＧＢ信号に基づいて画面を表示する液晶パネルと、色度を変更することが可能な構造を有し前記液晶パネルを照射するバックライトと、前記ＲＧＢ信号からＲＧＢそれぞれの輝度の情報を検出するＲＧＢ輝度検出手段と、前記ＲＧＢ輝度検出手段で生成された値に基づき前記信号変換手段及びバックライトを各々制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ＲＧＢ輝度検出手段によって検出された値に基づいて前記バックライトの色度及び前記ＲＧＢ信号の値を連動させて変化させることを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
液晶パネルがＶＡモードである請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶パネルがＴＮモードである請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
ＲＧＢ輝度検出手段はある特定のＲＧＢ輝度比を有する特定色を検出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色度を変化することが可能な光源を有する液晶表示パネルを用いた液晶テレビなどの液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、フラットな構造や低消費電力に特徴があり、電卓や時計はもちろん、車載用パネル、計測表示からＯＡ機器、テレビ等へと実用化が普及しつつある。特に近年、テレビでの利用においては大画面化や高画質化が進み、薄型の特徴を武器にＣＲＴを用いたテレビから液晶テレビへの置き換えも目立ってきている。しかしながら液晶テレビなどの液晶表示装置は非発光型である受光型光変調部（例えば液晶パネル）に画像を表示するものであるため、ＣＲＴ等の発光型の表示装置に比べ、画面が暗くなってしまう。このため、通常受光型の画像表示装置では、バックライトなどを設け視覚的輝度を上げている。この時一般的にバックライトの輝度を調節できるようにして、コントラストや輝度の調節ができるようになっている。基本的にはコントラストや光源の輝度はユーザーが手動操作で調節する内容に固定的に設定されるものであるが、近年、より映像を見易くするため、随時変化する入力映像信号に応じコントラストや光源の輝度の調節を動的に行う方法が、種々提案されている。
【０００３】
このコントラストやバックライトの調節を動的に行う方法としては、例えば、特開２００２−４１００７に開示されているものが存在する。この公報に開示されている従来の調整方法、入力映像信号の最大輝度レベル（ＭＡＸ）と最小輝度レベル（ＭＩＮ）とを検出し、最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差が大きい場合にコントラストを下げ、最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差が小さい場合にはコントラストを上げる。また、入力映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を検出して、予め定めた基準輝度レベルに対して平均輝度レベルが高い時にはバックライトの輝度を下げ、低い時にはバックライトの輝度を上げる。このコントラストの調整とバックライトの輝度調整とを相関性をもたせて行うことにより、視覚的コントラスト感の改善を行っている。
【特許文献１】特開２００２−４１００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は映像信号の輝度レベルにて、特徴量を検出し、映像信号の変換とバックライトの輝度の変更を連動的に行うことで、視覚的コントラストの改善を図っていたが、さまざまな映像信号に対して輝度レベルで特徴量を検出した場合、必ずしも最適なコントラストの改善が図れるわけではない。例えば、従来では図２に示すように、映像信号の輝度レベルの範囲を０〜１とすると、ａのような入力映像信号の最大輝度レベルがＹ＝０．７、最小輝度レベルがＹ＝０．２でＡＰＬレベルがＹ＝０．６の場合、コントラストを改善するためにはｂのように映像信号がダイナミックレンジにおさまるようにして、さらに、ｃに示すようＡＰＬが変化しないようにバックライト輝度を抑えてＡＰＬを元に戻しコントラストの改善を図っている。しかしながら、さまざまな映像信号を表すのに輝度ＹをＲＧＢ各色に分解し、０〜１の範囲で変化するＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂを用いて表すと、輝度ＹはＹ＝０．３Ｅｒ＋０．５９Ｅｇ＋０．１１Ｅｂと表すことができる。このとき映像信号の最大輝度は次に示すようにいくつか考えることが出来る。例えば、第一の映像信号の各色のＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂの値をＥｒ＝Ｅｇ＝Ｅｂ＝０．７であるとすると、最大輝度はＹ＝０．７となる。また、Ｅｒ，Ｅｇ，Ｅｂ比の異なる信号として第二の映像信号のＥｒ，Ｅｇ，ＥｂをＥｒ＝０．９，Ｅｇ＝０．６，Ｅｂ＝０．６９であるとすると第二の信号の最大輝度もＹ＝０．７となる。この二種類の映像信号のゲインを上げようとすると、第一の信号の場合は最大輝度を最大４３％あげることが出来るのに対し、第二の信号の場合はゲインをあげるとＲの信号が上限にあたるので、最大輝度レベルを最大でも１１％しか上げることができない。またそれ以上にゲインをあげるとＲＧＢの輝度比が変わるため、色調の変化が生じる。つまり、色調の変化を発生させないためには、ＲＧＢ信号の各々の信号として１００％に近い信号が含まれている場合は、ゲインをかける割合を抑える、もしくは、信号変換を行わないようにしなければならい。そのため、十分な視覚的コントラスト感を改善するさまたげとなる。
【０００５】
また、液晶パネルには、液晶の有する液晶分子配列のため視野角により色が変わるという問題がある。これは液晶の有する分子配列のため視野角により入力階調−輝度特性が変化するためである。ある特定の色を表示した場合に、その色のＲＧＢの輝度比率が視野角により大きく変わるため、色調が変化し、正面での色と視野を変えて見た時の色が異なるという課題がある。その様子を図３を用いて説明する。図３は一般的に広く利用されているＶＡモードの視野角を変えた時の入力階調に対する相対的な輝度の特性を示す図で、入力階調が２５５の時の輝度を１とした図である。視野角６０°の特性は正面と比べて、中間調での入力階調−輝度特性が大きく変化していることがわかる。図に示すように、正面でＲＧＢ入力階調が（２５５、２００、１４０）の場合と視野角６０°でのＲＧＢ入力階調が（２５５、２００、１４０）の場合とではＲＧＢの相対的な輝度比率が変わることがわかる。このため視野角により色調が変化する。例えば、肌色などの色を、視野を振ってみると肌色が薄くなるという現象が生じる
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明は、入力された映像信号からＲＧＢ信号を生成する信号変換手段と、前記信号変換手段で生成されたＲＧＢ信号に基づいて画面を表示する液晶パネルと、色度を変更することが可能な構造を有し前記液晶パネルを照射するバックライトと、前記ＲＧＢ信号からＲＧＢそれぞれの輝度の情報を検出するＲＧＢ輝度検出手段と、前記ＲＧＢ輝度検出手段で生成された値に基づき前記信号変換手段及びバックライトを各々制御する制御手段とを備える。
【０００７】
そして、前記制御手段は、前記ＲＧＢ輝度検出手段によって検出された値に基づいて前記バックライトの色度及び前記ＲＧＢ信号の値を連動させて変化させることを特徴とした液晶表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による液晶表示装置を用いれば、さまざまな映像信号に対して、バックライトの色度と映像信号を連動させて制御することができ、さまざまな映像信号に対して十分な視覚的コントラスト感のある映像を表示することが可能となる。
【０００９】
また、液晶パネルがＶＡモードである時にさまざまな映像信号に対して、バックライトの色度と映像信号を連動させて制御することができ、さまざまな映像信号に対して視野による色調の変化を抑えることができる。
【００１０】
また、液晶パネルがＴＮモードである時にさまざまな映像信号に対して、バックライトの色度と映像信号を連動させて制御することができ、さまざまな映像信号に対して視野による色調の変化を抑えることができる。
【００１１】
また、映像信号の内にある特定色がある割合以上含まれている信号の場合に、その割合に応じてバックライトの色度と映像信号を連動させて制御する制御信号を求めることができ、視野による色調の変化を抑えることができる。また、検出回路を特定色のみを検出するようにすることにより、回路構成を簡略化することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の発明は、入力された映像信号からＲＧＢ信号を生成する信号変換手段と、前記信号変換手段で生成されたＲＧＢ信号に基づいて画面を表示する液晶パネルと、色度を変更することが可能な構造を有し前記液晶パネルを照射するバックライトと、前記ＲＧＢ信号からＲＧＢそれぞれの輝度の情報を検出するＲＧＢ輝度検出手段と、前記ＲＧＢ輝度検出手段で生成された値に基づき前記信号変換手段及びバックライトを各々制御する制御手段とを備える。
【００１３】
そして、前記制御手段は、前記ＲＧＢ輝度検出手段によって検出された値に基づいて前記バックライトの色度及び前記ＲＧＢ信号の値を連動させて変化させることを特徴とした液晶表示装置である。
【００１４】
（実施の形態１）
以下に、本願第１の発明に記載された発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すこの液晶表示装置１００は映像信号Ｉが供給される映像信号変換回路１と信号変換回路１の出力が供給される液晶パネル２と、映像信号Ｉを基に液晶パネル２に送られるＲＧＢ信号からそれぞれの輝度の情報を検出するＲＧＢ輝度検出回路３と、ＲＧＢ輝度検出回路３からの出力が供給されるＣＰＵ４と、ＣＰＵ４からの出力が供給されるバックライト制御回路５と、バックライト制御回路５からの出力により例えば、特開２０００−８１６０５などの色度を変更することが可能なバックライト６を備えている。
【００１６】
以上のような構成をした液晶表示装置において、例えば映像信号Ｉとして最大輝度レベルがＹ＝０．７、最小輝度レベルがＹ＝０．２でＡＰＬレベルがＹ＝０．６となるような信号が入力された場合を考える。また、ここで前記説明したようにさまざまな入力映像信号Ｉを表すのに、輝度ＹをＲＧＢに分解して０〜１の範囲で変化するＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂを用いＹ＝０．３Ｅｒ＋０．５９Ｅｇ＋０．１１Ｅｂと表すとする。Ｅｒ，Ｅｇ，Ｅｂ比が同じ第一の信号のＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂの値をＥｒ＝Ｅｇ＝Ｅｂ＝０．７とし、またＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂ比が異なる第二の映像信号のＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂの値をＥｒ＝０．９，Ｅｇ＝０．６，Ｅｂ＝０．６９とする。第一の信号と比較して第二の信号のように各色の比率が異なり、かつ、いずれかの色が１００％に近いような特徴的な映像信号が入力されたとする。そのときの信号の変換を図４を用いて説明する。図４はＲＧＢ各色の信号強度を示す図である。まず従来までのように輝度の特徴量のみを検出して、その値と連動させてバックライトの輝度を変更して、コントラストを改善する方法を説明する。第一、第二のような信号が入力されたとすると、輝度の情報は両方ともＹ＝０．７と同じ値となるので、コントラストを改善するため、信号を１．２倍すると仮定すると図４（ａ）に示すように第一のような信号ではＲＧＢの輝度比を変えることなく（色調を変化することなく）輝度を１．２倍することが出来る。そして、バックライトをＡＰＬが元の値となるように制御してコントラストの改善を図ることが出来る。しかし、図４（ｂ）に示すように、第二の信号の場合は同様にＲＧＢ輝度比を変えることなく１．２倍しようとするとＥｒ＝０．９なのでＲが上限で当たってしまう。そのためＲＧＢの輝度比を変えることなく、輝度を１．２倍することはできない。そこで、第二のような信号が入力された場合、まずＲＧＢ輝度検出回路はＲＧＢそれぞれの輝度情報を検出する。検出した値ｂに応じてＣＰＵ４は映像信号変換回路１とバックライト制御回路５を制御する制御信号ｃ、ｄを出力する。この時制御信号ｃ、ｄはコントラストを改善するような制御信号にする。この様子を図５を用いて説明する。ここではＲＧＢ各色の輝度を示す図を用いて説明する。図４で示したようにＧ，Ｂに関してはＥｇ，Ｅｂを従来どおりに１．２倍することが可能だが、Ｅｒは１以上の値をとることができないので、Ｅｒ＝１とする。この状態ではＲの輝度は１．２倍になっていないので、輝度を１．２倍にするために足らない分をＲのバックライトの輝度を上げることで補正し１．２倍になるようにする。そして最後に、全体のＡＰＬが初めと同じになるように各色のバックライトの輝度を制御するようにする。結果として、従来、さまざまな映像信号において第二の信号のようなＲＧＢ信号の比が異なり、かつ、いずれかの色が１００％に近いような特徴的な信号が含まれる場合、色調の変化が生じてしまうことや、色調の変化を生じさせないようにするためコントラストの改善効果を抑える必要が生じる等の問題を改善することが可能となり、どんな種類の信号においても十分な視覚的コントラスト感のある映像を表示することが可能となる。
【００１７】
（実施の形態２）
本願第２の発明は、液晶パネルがＶＡモードであることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
以下に述べる本願第２の発明の実施の形態では、図１に示す実施の形態１記載の液晶表示装置１００の液晶パネルがＶＡモードの特性を示す液晶表示装置である。その他の構成は実施の形態１記載の液晶表示装置１００と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００１９】
以上のような構成をした液晶表示装置において、例えばＲＧＢ輝度比がＲ１００％、Ｇ５０％、Ｂ２０％となる図６に示すような信号を含む映像信号Ｉが入力された場合を考える。この場合のＲＧＢ信号は（ｒ１、ｇ１、ｂ１）とする。前記説明したようにＶＡモードの液晶ではＲＧＢ輝度比が異なるような色の場合、視野角６０°となるとＲに対してＧ、ＢがＢｕｐ、Ｇｕｐ分割合が増えるのでＲＧＢ輝度比がＲ１００％、Ｇ６０％、Ｂ４５％となる。よって、視野角によりＲＧＢ輝度比が変わり、色調が変化するという問題が生じる。このような映像信号Ｉが入力されると、まずＲＧＢ輝度検出回路３はその映像信号ＩのうちＲＧＢそれぞれの輝度情報を検出する。検出した値ｂに応じてＣＰＵ４は映像信号変換回路１とバックライト制御信号変換回路５を制御する制御信号ｃ、ｄを出力する。この時、その制御信号ｃ、ｄは、視野角によって色調が変化するのを抑えるような制御信号になるように制御する。制御の具体例をあげると、図６のＧ８０％、Ｂ６０％のグラフに示すようにバックライトのＲＧＢ輝度比率を例えばＲ１００％、Ｇ８０％、Ｂ６０％になるように変更し、入力階調−輝度特性がＲＧＢ各色で異なるようにする制御信号ｃを出力する。この場合、映像信号変換回路１に出力される制御信号ｄは、まずバックライトのＲＧＢ比率が変化したので、正面視での色調が変わらないようにＲＧＢ信号を制御する制御信号を出力しなければならない。そのため、バックライトのＲＧＢ輝度比率がＲ１００％、Ｇ１００％、Ｂ１００％での正面視のＲＧＢ輝度比率になるようにＲＧＢ信号の入力階調を変更する制御信号ｄを出力する。この場合、図６に示すように、ＲＧＢ入力階調は（ｒ２、ｇ２、ｂ２）となるような制御信号ｄが出力されるようにする。この制御信号ｃ、ｄに基づいてバックライト制御信号変換回路５はバックライト６を、映像信号変換回路１は液晶パネル２を制御する。結果として、正面でのＲＧＢ輝度比は変わらず、また、図７のＢｕｐ２、Ｇｕｐ２に示すように、視野角によってＲＧＢの輝度比率がＲ１００％、Ｇ５３％、Ｂ３２％に抑えられ、視野による色調の変化を抑えることが出来る。このように本発明による回路を用いることで、視野による色調変化が抑えることが出来る。
【００２０】
（実施の形態３）
本願第３の発明は、液晶パネルがＴＮモードである事を特徴とする液晶表示装置である。
【００２１】
本発明の液晶表示装置の基本的な動作は実施の形態２で説明したものと同様で液晶パネルがＴＮモードの特性を示す場合であり省略する。ここでは信号変換の方法のみの説明をするにとどめる。図８にＴＮモードの正面と上視野６０°での入力階調−輝度特性を表す図を示す。ＴＮモードの場合では上視野６０°になると正面と比較して高階調で輝度の反転が生じる。例えば、図９に示すＲＧＢ輝度比がＲ４４％、Ｇ０％、Ｂ１００％となる信号が入力信号Ｉとして入力された場合を考える。この時のＲＧＢ入力階調を（ｒ、０、ｇ１）とする。上視野６０°ではＲＧＢ輝度比はＲ１２０％、Ｇ０％、Ｂ１００％となり、Ｒが正面でＢより輝度が低かったのが、上視野６０°ではＢよりも輝度が高くなっている。これにより色調が変化する。このような信号をＲＧＢ輝度検出回路３で検出した場合、例えば図８のＢ１３０％で示すようにＢのバックライトのみを元の１３０％まで上げるよう変更し、Ｂのみの入力階調−輝度特性を変えるような制御信号ｃを出力した場合を考える。この場合映像信号変換回路に出力される制御信号ｄは、まずバックライトのＲＧＢ輝度比が変化したので、正面視での色調が変わらないようにＲＧＢ信号を出力するようにしなければならない。ここではＢのバックライトのみが１３０％になっているので、バックライト１００％時、入力階調ｂ１での輝度と同じとなるようにＢの入力信号を変更するようにする。この場合、図８に示すｂ２となるようＢの入力階調を変更する制御信号ｄが出力されるようにする。この結果、ＲＧＢの輝度比率が正面では元と同様にＲ４４％、Ｇ０％、Ｂ１００％で上視野６０°では図８のバックライト１３０％時、上６０°のでのＢの波形からＲ１２０％、Ｇ０％、Ｂ１７４％となる。Ｂに対するＲの輝度は６９％となり色調の変化を抑えることができる。このように本発明による回路を用いることで視野による色調変化を抑えることが出来る。
【００２２】
（実施の形態４）
本願第４の発明は、  ＲＧＢ輝度検出手段はある特定のＲＧＢ輝度比を有する特定色を検出する液晶表示装置である。
【００２３】
以下に本願第４の発明の実施の形態について、図９を用いて説明する。
【００２４】
図９に示すこの液晶表示装置１０１は実施の形態１記載の液晶表示装置１００のＲＧＢ輝度検出回路が特定色検出回路に置き換わったもので、その他の構成は実施の形態１記載の液晶表示装置１００と同様である。
【００２５】
詳細な説明は実施の形態２で説明したものと同様でＲＧＢ輝度検出手段が特定色のみを検出する場合であるので、その他の動作の説明は省略する。特定色検出回路は、例えば、肌色のような人の目に敏感な色が、ある割合以上含まれる映像信号が入力された場合に、その割合を検出し、その割合に応じて実施の形態２で示したように視野により色が変化するのを抑えるようにする。この液晶表示装置により、ある特定色の表示画像がある割合以上の信号に対して、特定色の視野による色調変化が抑えることが出来る。また、検出する色を特定色に限定することにより回路構成を簡略化することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る液晶表示装置は、さまざまな映像信号に対してバックライトの色度と映像信号を連動させて制御することができ、その結果さまざまな映像信号に対して十分な視覚的コントラスト感のある映像を表示することが可能となる効果を有し、色度を変化することが可能な光源を有する液晶表示パネルを用いた液晶テレビなどの液晶表示装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における視覚的コントラストの改善を行うための回路の動作を説明する図
【図２】従来コントラスト改善例のグラフ
【図３】ＶＡモードの視野角特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態１の動作を示す図
【図５】本発明の実施の形態１の動作を示す図
【図６】本発明の実施の形態２の動作を示す図
【図７】本発明の実施の形態２の動作を示す図
【図８】本発明の実施の形態３の動作を示す図
【図９】本発明の実施の形態２における視野角改善を行うための回路の動作を説明する図
【符号の説明】
【００２８】
１    映像信号変換回路
２    液晶パネル
３    ＲＧＢ輝度検出回路
４    ＣＰＵ
５    バックライト制御回路
６    バックライト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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