特許第6256997号(P6256997)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6256997バックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6256997
(24)【登録日】2017年12月15日
(45)【発行日】2018年1月10日
(54)【発明の名称】バックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法
(51)【国際特許分類】
   G09G 3/36 20060101AFI20171227BHJP
   G09G 3/34 20060101ALI20171227BHJP
   G09G 3/20 20060101ALI20171227BHJP
   G02F 1/133 20060101ALI20171227BHJP
   F21V 23/00 20150101ALI20171227BHJP
   F21S 2/00 20160101ALI20171227BHJP
   H05B 37/02 20060101ALI20171227BHJP
【FI】
   G09G3/36
   G09G3/34 J
   G09G3/20 642L
   G09G3/20 612U
   G09G3/20 641P
   G02F1/133 535
   F21V23/00 110
   F21V23/00 140
   F21S2/00 444
   H05B37/02
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2015-517977(P2015-517977)
(86)(22)【出願日】2013年5月22日
(86)【国際出願番号】JP2013064181
(87)【国際公開番号】WO2014188531
(87)【国際公開日】20141127
【審査請求日】2015年11月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】300016765
【氏名又は名称】NECディスプレイソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100134544
【弁理士】
【氏名又は名称】森 隆一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(72)【発明者】
【氏名】松井 勝之
【審査官】 斎藤 厚志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2002−149135(JP,A)
【文献】 特開2010−153065(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/164692(WO,A1)
【文献】 国際公開第2008/127593(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09G 3/36
F21S 2/00
F21V 23/00
G02F 1/133
G09G 3/20
G09G 3/34
H05B 37/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光色が異なる2つの光源の発光部と、
前記2つの光源を独立に駆動する駆動部と、
前記2つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値と、色度図において前記2つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、に基づいて、前記混合された光の色度と前記目標色度の差が小さくなるように前記2つの光源の各々の駆動値を調整し、その後に前記差をさらに小さくするように自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、
を備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項2】
前記制御部は、
記差が最小になるように前記2つの光源の各々の駆動値を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。
【請求項3】
前記2つの光源の色度は、一方の光源が原色であり、かつ互いに補色の関係である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のバックライト装置。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか1項のバックライト装置を有する表示装置であって、
利用者の操作により前記目標色度が設定される操作部、
をさらに備えることを特徴とする表示装置。
【請求項5】
発光色が異なる2つの光源を独立に駆動する駆動手順と、
前記2つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出手順と、
前記検出手順により検出された検出値と、色度図において前記2つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、に基づいて、前記混合された光の色度と前記目標色度の差が小さくなるように前記2つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う第1調整手順と、
前記第1調整手順後、前記差をさらに小さくするように自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う第2調整手順と、
を含むことを特徴とするバックライト制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、液晶層、バックライト装置などで構成されている。このような液晶表示装置のバックライト装置は、白色光を用いる装置や、3原色(例えば、赤色、緑色、青色)を混合して白色光を発光させる装置がある。
【0003】
さらに、2種類の光源によってバックライトを構成する表示装置が開発されている。このような表示装置では、例えば赤色と、赤色の補色であるシアン色との2種類の光源を用いることが提案されている。2色の光源によるバックライトでは、白色光より原色光源の色純度が高いため広色域が得やすく、また、同等の色域を持つ3原色のバックライト光源より光源が少ないため安価な特徴がある。
【0004】
3色の光源を有するバックライトでは、3色のバランスを変化させてホワイトバランスの調整を行っている(例えば、特許文献1参照)。これに対して、2色の光源を有するバックライトは、2色のバランスを変化させても利用者が希望するホワイトバランスに調整することが困難である。このため、2色の光源を有するバックライトは、共通の駆動値で駆動され、固有のホワイトバランスを持つ白色バックライトとして使用される。従って、2色の光源を有するバックライトを有する表示装置では、映像信号の輝度のみを調整して、画面のホワイトバランスを調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平5−127620号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述の2色の光源を有するバックライトにおける技術は、画面のホワイトバランスを映像信号のみで調整するため、映像信号の輝度及び階調が、2%〜30%程度低下する。これにより、2色の光源を有するバックライトにおける従来技術では、ホワイトバランス調整による輝度損失が大きいという課題がった。
【0007】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ホワイトバランス調整による輝度損失を低減できるバックライト装置、表示装置、及びバックライト制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、発光色が異なる2つの光源の発光部と、前記2つの光源を独立に駆動する駆動部と、前記2つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値と、色度図において前記2つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、に基づいて、前記混合された光の色度と前記目標色度の差が小さくなるように前記2つの光源の各々の駆動値を調整し、その後に前記差をさらに小さくするように自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。
【0009】
上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、上述のバックライト装置を有する表示装置であって、利用者の操作により前記目標色度が設定される操作部、をさらに備える
【0010】
上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト制御方法は、発光色が異なる2つの光源を独立に駆動する駆動手順と、前記2つの光源の光が混合された光の色度を検出する検出手順と、前記検出手順により検出された検出値と、色度図において前記2つの光源それぞれの色度を結ぶ線上にない目標色度と、に基づいて、前記混合された光の色度と前記目標色度の差が小さくなるように前記2つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う第1調整手順と、前記第1調整手順後、前記差をさらに小さくするように自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う第2調整手順と、を含む。
【発明の効果】
【0011】
本発明のバックライト装置は、ホワイトバランス調整による輝度損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本実施形態に係るバックライト装置の概略構成のブロック図である。
図2】本実施形態に係るホワイトバランス調整処理の手順を示すフローチャートである。
図3】本実施形態に係るホワイトバランス調整処理により補正される色度を説明する図である。
図4】比較例における表示装置の概略構成のブロック図である。
図5】比較例におけるホワイトバランスの調整手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る表示装置1の概略構成のブロック図である。図1に示すように表示装置1は、操作部11、記憶部12、ホワイトバランス制御部13、第1バックライト駆動部14、第1バックライト15、第2バックライト駆動部16、第2バックライト17、表示部18、および色度検出部19を備えている。
【0014】
操作部11は、利用者の操作により設定されたホワイトバランスの設定値(以下、ホワイトバランス設定値という)を受け付け、受け付けたホワイトバランス設定値を記憶部12に記憶させる。操作部11は、例えば、本体に設けられているスイッチやリモコン受光部を含む。
【0015】
記憶部12には、ホワイトバランス設定値が記憶されている。なお、記憶部12に記憶されるホワイトバランス設定値は、複数の設定値であってもよい。複数の設定値とは、利用者が表示装置1を使用する環境に合わせた設定値であり、例えば使用される部屋毎の照明に合わせて設定した複数の設定値であってもよい。ここで、設定値とは、例えば、使用者が表示部18の表示を見ながら、第1バックライト15および第2バックライト17の輝度が白色発光されていると使用者が感じるように調整し、操作部11で決定された値である。
【0016】
ホワイトバランス制御部13は、色度検出部19が出力する検出値と、記憶部12に記憶されているホワイトバランス設定値とを比較する。ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、第1バックライト15に対する第1の駆動値を生成し、生成した第1の駆動値を第1バックライト駆動部14に出力する。また、ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、第2バックライト17に対する第2の駆動値を生成し、生成した第2の駆動値を第2バックライト駆動部16に出力する。また、ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、表示装置1に入力された映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部18に出力する。なお、検出値とホワイトバランス設定値とは、同じ表色系で表現された値であり、例えばCIE(国際照明 委員会)表色系で表現された値である。
【0017】
第1バックライト駆動部14は、ホワイトバランス制御部13が出力する第1の駆動信号に基づき、第1バックライト15を駆動する。
第1バックライト15は、第1バックライト駆動部14が出力する駆動信号により第1色の光を発する光源である。第1色の光は、例えば赤色、緑色などの原色である。
第2バックライト駆動部16は、ホワイトバランス制御部13が出力する第2の駆動信号に基づき、第2バックライト17を駆動する。なお、第1バックライト駆動部14および第2バックライト駆動部16は、PWM(pulse width modulation;パルス幅変調) Dutyなどの駆動値により、第1バックライト15および第2バックライト17を各々駆動する。
【0018】
第2バックライト17は、第2バックライト駆動部16が出力する駆動信号により第2色の光を発する光源である。第2色の光は、第1色の補色である。例えば第1色が赤色の場合、第2色はシアン色である。また第1色が緑色の場合、第2色は紫色である。なお、第1バックライト15および第2バックライト17は、例えば発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)、または半導体レーザーである。第2バックライト17が紫色を発光するLEDの場合、第2バックライト17は、青色のLEDに赤色の蛍光体を用いて構成されるようにしてもよい。
【0019】
表示部18は、ホワイトバランス制御部13が出力した映像信号を表示する。表示部18は、例えば液晶パネルである。表示部18に搭載される表示素子は、液晶方式以外の表示素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示素子、無機エレクトロルミネッセンス表示素子、PALC(Plasma Address Liquid Crystal;プラズマ・アドレス液晶)、PDP(Plasma Display Panel)やFED(Field Emission Display)であってもよい。
【0020】
色度検出部19は、表示部18の色度を検出し、検出した色度を示す検出値をホワイトバランス制御部13に出力する。なお、色度検出部19は、予め定められている周期で定期的に色度を検出してもよく、あるいは、利用者によりホワイトバランスの調整を行う要求がされた場合に検出するようにしてもよい。
【0021】
図2は、本実施形態に係るホワイトバランス調整処理の手順を示すフローチャートである。なお、ホワイトバランス制御部13は、以下のホワイトバランス調整処理を予め定められている周期で定期的に行ってもよく、あるいは、利用者によりホワイトバランス調整を行う要求がされた場合に行うようにしてもよい。
(ステップS1)操作部11は、利用者により決定されたホワイトバランス設定値を記憶部12に記憶させる。
(ステップS2)ホワイトバランス制御部13は、色度検出部19が出力した検出値を取得する。
【0022】
(ステップS3)ホワイトバランス制御部13は、記憶部12に記憶されているホワイトバランス設定値と、色度検出部19が出力した検出値とを比較する。
(ステップS4)ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように生成した第1の駆動値を第1バックライト駆動部14に出力する。また、ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように生成した第2の駆動値を第2バックライト駆動部16に出力する。次に、第1バックライト駆動部14は、ホワイトバランス制御部13が出力する第1の駆動信号に基づき、第1バックライト15を駆動して、第1バックライト15を点灯させる。また、第2バックライト駆動部16は、ホワイトバランス制御部13が出力する第2の駆動信号に基づき、第2バックライト17を駆動して、第2バックライト17を点灯させる。
【0023】
(ステップS5)ホワイトバランス制御部13は、検出値とホワイトバランス設定値との値が、予め定められている閾値以下になるように、表示装置1に入力された映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部18に表示する。
以上で、ホワイトバランス調整処理を終了する。
【0024】
次に、ステップS3〜S5で行う調整について図3を用いて説明する。
図3は、本実施形態に係るホワイトバランス調整処理により補正される色度を説明する図である。図3は、CIE1931(XYZ)表色系におけるXY色度図であり、横軸はx、縦軸はyを表す。図3に示すように、CIE1931表色系における色度図では、略三角形201で囲まれた各頂点211〜213は、それぞれG(緑色)、B(藍色)、R(赤色)に対応する。また、略三角形201で囲まれた領域は、表示部18が表現可能な色空間を表している。
【0025】
図3に示した例では、第1バックライト15が緑色であり、第2バックライト17が紫色であるとする。このため、第1バックライト15の色度を点211に示すようにG_BLと表し、第2バックライト17の色度を点214に示すようにM(B+R)_BLと表す。第1バックライト駆動部14および第2バックライト駆動部16によって、第1バックライト15および第2バックライト17の発光比率を変化させると、点線221に示すように、点211と白色点と点214とを結ぶ直線上を色度が変化する。
【0026】
また、図3において、点231は、利用者が操作部11を操作して設定したホワイトバランス設定値を示している。
ホワイトバランス制御部13は、第1バックライト15および第2バックライト17の発光比率を変化させて点線221上の色度を調整し、所望する画面のホワイトバランス設定値である点231に最も近い色度に対応する点232に調整する(ステップS4)。
バックライトの発光比率の調整後、ホワイトバランス制御部13は、図3に示すように点232から点231になるように、映像信号の輝度を調整する(ステップS5)。図3の矢印241に示すように、映像信号の輝度の調整による色度の調整量は、dである。
【0027】
図4は、比較例における表示装置300の概略構成のブロック図である。図5に示すように表示装置300は、記憶部301、ホワイトバランス制御部302、バックライト駆動部303、第1バックライト304、第2バックライト305、および表示部306を備えている。
【0028】
記憶部301には、利用者または予め設定されているホワイトバランス設定値が記憶されている。
ホワイトバランス制御部302は、記憶部301に記憶されているホワイトバランス設定値に基づいて、映像信号の輝度を調整し、調整した映像信号を表示部306に出力する。
【0029】
バックライト駆動部303は、予め定められている白点を示す値に基づいて、第1バックライト304および第2バックライト305を駆動する駆動信号を生成する。なお、バックライト駆動部303が生成する駆動信号の大きさは、第1バックライト304および第2バックライト305に対して同じ大きさである。バックライト駆動部303は、生成した駆動信号に基づき、第1バックライト304および第2バックライト305を駆動する。
【0030】
第1バックライト304は、バックライト駆動部303が出力する駆動信号により緑色の光を発する光源である。第2バックライト305は、バックライト駆動部303が出力する駆動信号により紫色の光を発する光源である。
表示部306は、ホワイトバランス制御部302が出力した映像信号を表示する。表示部306は、例えば液晶パネルである。
【0031】
図5は、比較例におけるホワイトバランスの調整手順を説明する図である。図5は、図3と同様にCIE1931(XYZ)表色系におけるXY色度図であり、横軸はx、縦軸はyを表す。
【0032】
点411は、第1バックライト304の色度、点414は、第2バックライト305の色度を表す。また、点431は、記憶部301に記憶されているホワイトバランス設定値である。点432は、予め定められている白点の色度である。
ホワイトバランス制御部302は、図5に示すように点432から点431になるように、映像信号の輝度を調整する。図5の矢印441に示すように、映像信号の調整による色度の調整量は、dである。
【0033】
比較例では、このような映像信号による調整にともない、輝度を一定に保つために、バックライト駆動部303は、第1バックライト304および第2バックライト305の駆動値を上げる。これにより、比較例では、消費電力(発熱)が2%〜30%程度悪化する。また長期使用時の光源劣化も発熱に比例するため、比較例では、輝度寿命も同様に悪化する。
【0034】
また、比較例では、第1バックライト304と第2バックライト305に対して、同じ駆動値で駆動する。しかしながら、2つのバックライトの光源は、部材が異なるため、劣化速度も同一ではない。このため長期使用時には、2つのバックライトの光源の光量比が変化し、ディスプレイの白点色度が変化していく。すなわち、比較例では、映像信号のホワイトバランスを一定に保っていても、表示部306における画面のホワイトバランスを維持できない。
【0035】
上述したように、本実施形態のバックライト装置は、発光色が異なる2つの光源の発光部と、2つの光源を独立に駆動する駆動部と、2つの光源の光が混合され発光された光の色度を検出する検出部と、検出部が検出した検出値と目標とする色度である目標色度との色度の差が小さくなるように2つの光源の各々の駆動値を調整することでホワイトバランスの調整を行う制御部と、を備える。
また、制御部は、本実施形態のバックライト装置において、駆動値の調整後に自装置に入力された映像信号を調整することでホワイトバランスの調整を行う。
【0036】
このような構成により、本実施形態の表示装置1は、第1バックライト駆動部14と第2バックライト駆動部16とを独立して調整できる。従って、本実施形態の表示装置1は、図3に示したように第1バックライト15の色度と白色点と第2バックライト17の色度を結ぶ線上を調整できる。そして、本実施形態の表示装置1は、第1バックライト駆動部14と第2バックライト駆動部16との、おのおのの駆動値をホワイトバランス設定値との色度の差が最も小さくなるように調整する。さらに、本実施形態の表示装置1は、バックライトの駆動値の調整後、映像信号に対して輝度の調整を行う。
【0037】
図3図5に示すように、調整量dは、調整量dより少ない量である。すなわち、本実施形態によれば、比較例に示した表示装置300においてホワイトバランス調整を行ったときより、調整量が少なくてすむ。本実施形態によれば、調整量が少ないため、ホワイトバランス調整による画質劣化(階調数、コントラスト比)を改善することができる。また、本実施形態によれば、調整量が少ないため、消費電力(発熱)や長期使用時の光源劣化も改善することができる。
また、本実施形態によれば、2つバックライトの光源の駆動値を別々に変化させることで、それぞれの光源の輝度劣化を補い光量バランスを維持する。このため、本実施形態によれば、画面のホワイトバランスを長期間維持し、再調節の手間を削減できる。
【0038】
なお、本実施形態では、第1バックライト15が緑色の光源、第2バックライト17がCIE色度における緑色の補色である紫色の光源の例を説明したが、これに限られない。第1バックライト15が紫色の光源、第2バックライト17がCIE色度における紫色の補色である緑色の光源であってもよい。あるいは、第1バックライト15が青色の光源、第2バックライト17がCIE色度における青色の補色の光源であってもよい。また、第1バックライト15が赤色の光源、第2バックライト17がCIE色度における赤色の補色の光源であってもよい。さらに、各バックライトの光源は、RGB以外の色、例えばCMYG(シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン)の色の光源であってもよい。この場合であっても、第1バックライト15と第2バックライト17とが互いに補色であればよい。
【0039】
また、本実施形態では、第1バックライト15および第2バックライトを表示装置1のバックライトに用いる例を説明したが、これに限られない。第1バックライト15および第2バックライト17は、例えば、プロジェクタの光源、レーザーテレビ等の光源に用いてもよい。この場合であっても、表示装置1は、2つの光源の色が互いに補色であり、2つの光源を独立して駆動できればよい。そして、表示装置1は、この光源の光が混合された光の色度を検出し、検出した検出値と目標値であるホワイトバランス設定値を近づけるように調整するようにしてもよい。また、本実施形態の表示装置1は、携帯情報端末、ナビゲーションシステム、公告表示灯、電子看板(デジタルサイネージ;Digital Signage)等にも適用してもよい。
【0040】
なお、本実施形態のバックライト部を液晶表示装置に用いる場合、第1バックライト15および第2バックライト17は、複数のブロックに分割され、分割された複数のブロックそれぞれについて個別に点灯を制御するようにしてもよい。なお、バックライト部とは、第1バックライト駆動部14、第1バックライト15、第2バックライト駆動部16、および第2バックライト17である。
【0041】
なお、実施形態の図1のホワイトバランス制御部13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各部の処理を行ってもよい。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(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリ、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も含むものとする。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良い。
【符号の説明】
【0042】
1…表示装置、11…操作部、12…記憶部、13…ホワイトバランス制御部、14…第1バックライト駆動部、15…第1バックライト、16…第1バックライト駆動部、17…第2バックライト、18…表示部、19…色度検出部
図1
図2
図3
図4
図5