JP2008083439A - 液晶表示装置及びホワイトバランス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの輝度が変化した場合にも均一なホワイトバランスをとることができるようにする。
【解決手段】変数ｎ＝０，ｍａｘ＝３２とおき（Ｓ１）バックライトの調光レベル設定ｎ＝１とする（Ｓ２）。そしてその調光レベルにおいてホワイトバランス調整を行い（Ｓ３）、調整値を調光レベルｎ用調整値として保存する（Ｓ４）。そして現在の調光レベル設定ｎがｎ＝Ｍａｘ（３２）であるかどうかを判別する（Ｓ５）。ｎ＝Ｍａｘでなければ調光レベル設定をｎ＋１として（Ｓ６）、再度ホワイトバランス調整を行う（Ｓ３）。現在の調光レベル設定ｎがＭａｘに等しい場合、全ての調光レベルについてホワイトバランス調整が実行されたため処理を終了する。実際にユーザが視聴中に調光レベルが変更された場合、調光レベルに応じて保存したホワイトレベルの調整値を用いて映像信号を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置及びホワイトバランス調整方法に関し、より詳細には、バックライトの発光輝度を可変設定できる液晶表示装置において、バックライトの発光輝度に応じてホワイトトバランス調整を行う技術に関する。

テレビジョン受像機などの表示装置においては、その製造工程においてホワイトバランス調整が行われる。ここではＲＧＢ各色の発色具合を調整し、表示画面において適正な白色を表示できるようにしている。

ホワイトバランスの調整技術に関し例えば特許文献１では、液晶カラーディスプレイのホワイトバランスをバックライトの色調によって予め定めることにより、ホワイトバランスを簡単に調整できるようにしたカラーバランス調整装置が開示されている。ここではＲＧＢ独立光源のバックライトシステムを使用し、ＲＧＢそれぞれの出力を変えてホワイトバランスをとるようにしている。

また特許文献２には、表示装置の各種調整の実施において、製品に内蔵された光源から液晶パネルに向かって光照射の際の光源に起因する輝度のバラツキをキャンセルし、光源からの光強度が異常のときでもガンマ補正を正確に設定することにより高品質の表示装置を実現するための技術が開示されている。

また特許文献３には、消費電力及び信号処理のためのビット精度を増加させることなく、良好なコントラストが得られるようにした映像表示を可能とする表示装置が開示されている。この表示装置ではガンマ補正用に２系統のＬＵＴを用いている。
特開平１−１７９９１３号公報 特開平１１−３１６５７７号公報 特開２００５−２６０３２９号公報

液晶テレビなどの液晶表示装置においては、液晶パネルを照明するためのバックライトが用いられる。そしてバックライトによる照明光を液晶パネルにより変調することにより画像表示が行われる。バックライトには一般に冷陰極管による蛍光管が用いられている。またこの他、ＬＥＤを使用したバックライトや、蛍光管とＬＥＤとを併用したハイブリッドタイプのバックライトも知られている。

上記のようなバックライトを備える液晶表示装置において、生産工程中でそのホワイトバランスを調整する場合、通常はバックライトの輝度を最高レベルに設定した上で、最適な白色色度が得られるようにホワイトバランス調整を行っている。

一方、液晶テレビなどの液晶表示装置では、ユーザ設定に応じてバックライトの発光輝度を可変設定することができる。これは例えば液晶テレビに用意された調光モードなどを利用して、ユーザは任意の明るさとなるようにバックライトの輝度を調整することができる。この場合、例えばバックライトの調光レベルとして複数段階の明るさが予め設定され、ユーザ操作によって任意の段階の明るさを設定することができる。あるいは液晶表示装置の周囲の明るさを検出する明るさセンサを使用して、装置周囲の明るさに応じて自動的にバックライトの発光輝度を調整するものもある。

上記のように生産工程では、バックライトの発光輝度を最高レベルに設定した状態でホワイトバランスの調整を行っているが、ユーザ操作等に応じてバックライトの発光輝度が変化したときに、バックライト自体の色味が変化してしまう。そしてこの結果、ホワイトバランスが変化して最適な白色色度が得られなくなり、画像表示色が変化してしまうという問題が生じる。このような問題は、上記の各特許文献においても解決されるものではない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、バックライトを備えた液晶表示装置において、調光レベル設定の変化などによりバックライトの輝度が変化した場合にも均一なホワイトバランスをとることができるようにした液晶表示装置及びホワイトバランス調整方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、バックライトによる照明光によって画像を表示する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、液晶表示装置が、液晶表示装置に予め設定されたバックライトの発光輝度レベルに応じて、ホワイトバランスを調整するために使用する調整値を変化させ、調整値に基づいてホワイトバランスを自動的に調整する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、液晶表示装置が、液晶表示装置に設定可能なバックライトの発光輝度レベルのうちの複数レベルについて、調整値を予め保持し、発光輝度レベルが変化したときに、変化した発光輝度レベルに応じた調整値を抽出してホワイトバランスを自動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２の技術手段において、上記の複数のレベルが、液晶表示装置に設定可能な全ての発光輝度レベルであることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１ないし第３のいずれかの技術手段において、上記の調整値が、入力映像信号の階調に対する出力映像信号の階調を規定するガンマ補正特性のゲイン及びカットオフを調整した調整値であることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１ないし第３のいずれかの技術手段において、上記の調整値が、入力映像信号の階調に対する出力映像信号の階調を規定するガンマテーブルのテーブルデータの調整値であることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、バックライトによる照明光によって画像を表示する液晶パネルを備えた液晶表示装置におけるホワイトバランスの調整方法であって、液晶表示装置が、液晶表示装置に予め設定されたバックライトの発光輝度レベルに応じて、ホワイトバランスを調整するために使用する調整値を変化させ、調整値に基づいてホワイトバランスを自動的に調整することを特徴としたものである。

本発明によれば、バックライトを備えた液晶表示装置において、調光レベル設定の変化などによりバックライトの輝度が変化した場合にも均一なホワイトバランスをとることができるようにすることができる。

本発明に係る液晶表示装置は、バックライトの発光輝度に応じてホワイトバランス調整値を変化させることにより、液晶表示装置が設定できる異なるバックライトの発光輝度レベルにおいて均一なホワイトバランスをとることができるようになる。

図１は、本発明に係る液晶表示の構成例を説明するためのブロック図で、本発明の液晶表示装置を液晶テレビに適用した例を示すものである。液晶表示装置１は、装置本体部１０と表示装置２０とを有している。またリモコン装置３０を付属品として備えている。
液晶表示装置１において、チューナ１１はＲＦ入力端子から入力した映像信号を受信する。Ａ／Ｄコンバータ１２は、チューナで受信した映像信号あるいはビデオ入力端子から入力する映像信号をＡ／Ｄ変換する。映像処理部１３では、Ａ／Ｄ変換された映像信号の映像処理、例えば色補正処理、サイズ変更処理、ＦＲＣ処理、同期検出処理、ＯＳＤ表示処理等などを適宜必要に応じて実行し、スケーリング１４で表示装置の解像度に合わせたスケーリング処理を行う。

ホワイトバランス調整部１５は、スケーリングされた映像信号を入力し、バックライト２２の発光輝度に応じた調整値を使用してＲＧＢのホワイトバランスの自動調整を行う。そしてこれにより、バックライト２２の発光輝度が変化しても均一なホワイトバランスを得ることができる。ホワイトバランスの調整値は、液晶表示装置の生産工程においてバックライト２２の各発光輝度レベルに応じて設定され、不揮発メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ１８に保持させておく。

マイコン１７は装置全体を制御する制御部である。マイコン１７は、表示装置２０が備えるバックライト２２の発光輝度レベルに従って、ＥＥＰＲＯＭ１８に保持させた調整値に基づくガンマ補正用のデータをホワイトバランス調整部１５に設定する。ホワイトバランス調整部１５では、設定されたデータを使用してＲＧＢの入力映像信号に対してガンマ補正を行う。

表示装置２０は、液晶パネルを用いた表示デバイス２１とバックライト２２とを備えている。表示デバイス２１は、ホワイトバランス調整部１５で最適にガンマ補正された映像信号に従って液晶を駆動することにより映像を表示する。
またバックライト２２は駆動回路と発光体とを備え、マイコン１７からの指令により駆動回路によって発光体を駆動する。発光体としては、一般的な蛍光管（ＣＣＦＬ）やＬＥＤを適用することができる。また蛍光管とＬＥＤを併用したハイブリッドタイプのものであってもよい。

そして液晶表示装置では、リモコン受光部１６で受信したリモコン装置３０からの操作信号、あるいは図示しない本体のハードキー群やタッチパネルに対する所定の操作入力に従って、バックライト２２の発光輝度を変更することができる。
また装置周囲の明るさに応じてバックライトの発光輝度を変化させる構成を持つ場合、マイコン１７は、図示しない明るさセンサによる明るさの検出結果に応じてバックライト２２の発光輝度を制御する。
これらの処理によってバックライト２２の発光輝度が変化した場合、マイコン１７は、このときの発光輝度レベルに応じた調整値をＥＥＰＲＯＭ１８から読み出してホワイトバランス調整部１５に設定する。

図２は、本発明の表示装置におけるホワイトバランス調整処理を説明するための図である。本発明では、上述のように液晶表示装置が設定可能なバックライトの発光輝度レベル（調光レベルとする）に応じて、映像信号のホワイトバランスを調整するための調整値を設定する。本発明に適用するホワイトバランスの調整方法として、調光レベルごとに、Ｒ／Ｇ／Ｂのゲインとカットオフ値とを設定し、これらの値をホワイトバランス調整値として不揮発メモリに記憶保持させるようにする。

例えば液晶表示装置のバックライトの調光レベルが３３段階（＋１６〜−１６）あったものとする。本発明に係る一実施形態では、これらの３３段階の全てについて、ホワイトバランスの調整値を設定する。この例では、ホワイトバランスの調整装置には、ＲＧＢごとのガンマ補正特性（Ａ）がデフォルトで保持される。そしてデフォルトのガンマ補正特性（Ａ）に対して、ホワイトバランスが最適となるようにゲイン及びカットオフ値を調整し、調整後のガンマ補正特性（Ｂ）を得る。このときのホワイトバランスの調整はＲＧＢの各色に対して行われ、ＲＧＢの出力バランスを設定する。

そして調整したカットオフとゲインの値は、そのときのバックライトの輝度設定レベルに対応付けて液晶表示装置の不揮発メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ１８）に記憶させる。そしてこのようなホワイトバランス調整を調光レベルごとに実施し、全ての調光レベルにおけるホワイトバランスの調整値を液晶表示装置の不揮発メモリに記憶しておく。

実際のユーザ視聴時には、図１の液晶表示装置のマイコン１７は、そのときのバックライト２２の調光レベルに対応したカットオフ及びゲインの値をＥＥＰＲＯＭ１８から読み出して、これらのデータに基づくガンマ補正特性をホワイトバランス調整部１５に設定する。ホワイトバランス調整部１５では設定されたガンマ補正特性に従って、入力映像信号にガンマ補正を加えて出力させる。なおガンマ補正特性は入力映像信号の階調に対する出力映像信号の階調を規定するものでＲＧＢの個々について定められる。

図３は、本発明の表示装置におけるホワイトバランス調整処理の他の例を説明するための図である。図３に示すホワイトバランスの調整方法として、調光レベルごとにＲ／Ｇ／Ｂで独立して設けられるガンマテーブルのデータを調整し、そのガンマテーブルデータをホワイトバランス調整値として記憶保持させるようにする。
この例では、ホワイトバランスを調整する装置にはＲＧＢごとにガンマテーブルデータがデフォルトで保持される。そしてデフォルトのガンマテーブルデータから得られるガンマ補正特性（Ａ）に対してそのテーブルデータを調整し、調整後のガンマ補正特性（Ｂ）を得る。調整したガンマテーブルデータは、そのときのバックライトの調光レベルに対応付けて液晶表示装置の不揮発メモリに記憶保持する。このようなホワイトバランス調整をバックライトの調光レベルごとに実施し、全ての調光レベルにおいてホワイトバランス調整を行ってその調整値を記憶しておく。

実際の視聴時のホワイトバランス調整において、図１の液晶表示装置のマイコン１７は、そのときのバックライト輝度設定レベルに対応したガンマテーブルデータの調整値をＥＥＰＲＯＭ１８から読み出して、これらのデータから使用すべきガンマテーブルデータを生成し、ホワイトバランス調整部１５に設定する。ホワイトバランス調整部１５では設定されたガンマテーブルデータを使用して、入力映像信号にガンマ補正を加えて出力させる。

なお上記の例では、全ての調光レベルごとにＲ／Ｇ／Ｂのホワイトバランス調整値を行い、これらの調整値を液晶表示装置の不揮発メモリに記憶保持させるようにしているが、全ての調光レベルではなく、液晶表示装置に設定可能な調光レベルのうちの複数の調光レベルについてホワイトバランスの調整値を記憶保持させておくようにしてもよい。
実際のユーザ視聴時に調光レベルが設定されたとき、その調光レベルに該当する調整値があれば、その調整値を使用してホワイトバランスを調整することができる。また設定された調光レベルに該当する調整値がない場合、調整値が設定されている調光レベルのうち、現在の調光レベルに最も近い調光レベルに該当する調整値を使用してホワイトバランスを調整する。

また上記の例では、段階的に変化する調光レベルに応じてホワイトバランスの調整値を保存する例を説明したが、調光レベルは予め決められた範囲で無段階に変化（調光）できるように構成してもよい。この場合、無段階の調光レベルを所定の間隔で複数段階の調光レベルに分け、その複数段階の調光レベルに対して上記の例を適用して、調光レベルごとにホワイトバランスの調整を行うようにすることができる。

次に上記の実施形態に適用可能なホワイトバランスの調整方法の一例を説明する。液晶表示装置の生産工程において、液晶表示装置の複数段階のバックライトの調光レベルのうち、最初のバックライトの調光レベルに設定する。
そして所定階調の映像を液晶表示装置の画面に表示し、その表示画面をセンサで検出してＣＩＥ色度図上の座標ｘ，ｙを測定する。工程中でホワイトバランス調整を行う作業者は、測定された上記座標値に基づいてその座標値が所定の目標値となるように画質を調整する。

液晶表示装置には目標とする色度が定められている。すなわち上記の所定階調の映像には目標とする座標値ｘ、ｙが定められている。このときのホワイトバランスの調整に際して、所定階調の映像において目標となる座標値ｘ、ｙとなるようにＲＧＢのそれぞれについてカットオフとゲインの調整を行う。

例えば一例として調整用画面にやや暗いグレー（例えば画像の階調が８ビット２５６階調であるときに１２８階調）と明るいグレー（例えば２００階調）とを表示し、やや暗いグレーの表示画面においてカットオフ値を調整する。そして次に明るいグレーを表示して、ゲイン値を調整する。カットオフを調整した場合、その階調におけるデフォルトのガンマ特性の出力値が移動し、階調１２８以下ではガンマ特性の傾きが変化し、１２８より上の階調では出力値が平行移動する。出力値には所定の上限が設定されている。
またゲインを調整した場合、その階調におけるガンマ特性の出力値が移動し、これに応じてガンマ特性の傾きが変化する。このときすでに設定したカットオフ値は変化せず、階調１２８から２００の間で傾きが変化する。このようにして、カットオフとゲインを調整することで、ガンマ補正特性を調整することができる。

またガンマテーブルデータを調整する場合、上記やや暗いグレーと明るいグレーのそれぞれにおいて、ガンマテーブルデータを調整する。ここでは各調光レベルにおいて、入力階調に対する出力階調をＲＧＢごとに調整する。例えば調光レベルが＋１６のとき、入力階調１２８に対するＲの出力階調は１２０、Ｇの出力階調は１２８、Ｂの出力階調は１２５などのように定め、また入力階調２００に対するＲの出力階調は１９５、Ｇの出力階調は２００、Ｂの出力階調は２００などのように定めることができる。そして例えばこれら２点のガンマテーブルデータを直線補間することで、目的のガンマ補正特性が得られるようにする。このような調整処理を他の調光レベルに対しても同様に実行する。

なお上述の例はホワイトバランス調整の一例である。本発明はバックライトの複数の調光レベルごとにホワイトバランスの調整値データを持つことを特徴とするもので、ホワイトバランスの調整方法自体を限定するものではなく、従来公知の方法や新規な調整方法を適宜適用することができる。

図４は、本発明によるホワイトバランス調整方法の一例を説明するためのフローチャートで、調光レベルごとのホワイトバランスの調整値の設定処理例を示すものである。ここでは液晶表示時装置に設定可能なバックライトの調光レベルは、０〜３２の３３段階であるものとする。
まず、変数ｎ＝０，ｍａｘ＝３２とおく（ステップＳ１）。そしてバックライトの調光レベル設定ｎ＝１とし（ステップＳ２）、その調光レベルにおいてホワイトバランス調整を行う（ステップＳ３）。ホワイトバランス調整は、上記のようにデフォルトのガンマ補正特性に対するカットオフ、ゲインの調整や、ガンマテーブルデータの調整などにより実行することができる。

そしてそのときのホワイトバランス調整値を、調光レベルｎ用調整値として保存する（ステップＳ４）。そして現在の調光レベル設定ｎについて、ｎ＝Ｍａｘ（＝３２）であるかどうかを判別する（ステップＳ５）。ｎ＝Ｍａｘでなければ、調光レベル設定をｎ＋１として（ステップＳ６）、再度ホワイトバランス調整を行う（ステップＳ３）。また現在の調光レベル設定ｎがＭａｘに等しい場合、全ての調光レベルについてホワイトバランス調整が実行されたため、処理を終了する。

こうして液晶表示装置で設定可能な全ての調光レベルについてホワイトバランスを調整し、その調整値を液晶表示装置に記憶させる。ここで全ての調光レベルではなく、複数の調光レベルについてホワイトバランス調整を行う場合、上記ステップＳ６で調光レベル設定を例えば“ｎ＋２”にすることにより、１つおきの調光レベルごとにホワイトバランス調整が可能となる。

図５は、本発明によるホワイトバランス調整方法の他の例を説明するためのフローチャートで、ユーザが実際視聴している時に調光レベルの設定が変更されたときの処理例を示すものである。
まず所定のユーザ操作や明るさセンサに基づく処理などによりバックライトの調光レベル設定がｎ→ｎ´に変更された場合（ステップＳ１１）、液晶表示装置のマイコンは、調光レベル設定ｎ´用のホワイトバランス調整値を不揮発メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）から取得する（ステップＳ１２）。
そしてマイコンは、取得した調整値を実際のホワイトバランス調整値に反映させる（ステップＳ１３）。ここでは上記の例のように、調光レベルに関連付けて記憶されているカットオフ，ゲイン値や、ガンマテーブルデータを調整値として取得し、これら調整値に基づくガンマ補正特性をホワイトバランス調整部に設定して映像信号の補正を行わせる。そしてバックライトの調光設定をｎ´のレベルに設定する（ステップＳ１４）。

本発明に係る液晶表示の構成例を説明するためのブロック図である。 本発明の表示装置におけるホワイトバランス調整処理を説明するための図である。 本発明の表示装置におけるホワイトバランス調整処理の他の例を説明するための図である。 本発明によるホワイトバランス調整方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明によるホワイトバランス調整方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…装置本体部、１１…チューナ、１２…Ａ／Ｄコンバータ、１３…映像処理部、１４…スケーリング、１５…ホワイトバランス調整部、１６…リモコン受光部、１７…マイコン、１８…ＥＥＰＲＯＭ、２０…表示装置、２１…表示デバイス、２２…バックライト、３０…リモコン装置。

Claims (6)

1. バックライトによる照明光によって画像を表示する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、該液晶表示装置は、該液晶表示装置に予め設定された前記バックライトの発光輝度レベルに応じて、ホワイトバランスを調整するために使用する調整値を変化させ、該調整値に基づいてホワイトバランスを自動的に調整することを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、該液晶表示装置は、該液晶表示装置に設定可能なバックライトの発光輝度レベルのうちの複数レベルについて、前記調整値を予め保持し、前記発光輝度レベルが変化したときに、該変化した発光輝度レベルに応じた調整値を抽出してホワイトバランスを自動調整することを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置において、前記複数のレベルは、前記液晶表示装置に設定可能な全ての発光輝度レベルであることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１に記載の液晶表示装置において、前記調整値は、入力映像信号の階調に対する出力映像信号の階調を規定するガンマ補正特性のゲイン及びカットオフを調整した調整値であることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１に記載の液晶表示装置において、前記調整値は、入力映像信号の階調に対する出力映像信号の階調を規定するガンマテーブルのテーブルデータの調整値であることを特徴とする液晶表示装置。
6. バックライトによる照明光によって画像を表示する液晶パネルを備えた液晶表示装置におけるホワイトバランスの調整方法であって、該液晶表示装置は、該液晶表示装置に予め設定された前記バックライトの発光輝度レベルに応じて、ホワイトバランスを調整するために使用する調整値を変化させ、該調整値に基づいてホワイトバランスを自動的に調整することを特徴とするホワイトバランスの調整方法。

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