(57)【要約】【課題】バックライト並びに表示装置における局所調光機能を実現するための領域分割処理を複雑化させることなく、比較的簡易な回路で実現することが可能な技術を提供することである。【解決手段】  複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルを照明するバックライトであって、隣接する２つの光源間の距離が等しくなるように配置される複数の光源と、前記バックライトを複数の領域に分割し、該分割された複数の領域を各々独立して輝度を制御する制御回路とを有し、前記領域内にＮ個の前記光源が配置され、前記Ｎ個の光源は１つの制御線で接続され、前記複数の光源はＭ個の頂点を有する多角形の少なくとも頂点部に配置され、Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍ，Ｎは自然数）の関係が成り立つバックライトである。【選択図】図８
2010085947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルを照明するバックライトであって、
隣接する２つの光源間の距離が等しくなるように配置される複数の光源と、
前記バックライトを複数の領域に分割し、該分割された複数の領域を各々独立して輝度を制御する制御回路と
を有し、
前記領域内にＮ個の前記光源が配置され、
前記Ｎ個の光源は１つの制御線で接続され、
前記複数の光源はＭ個の頂点を有する多角形の少なくとも頂点部に配置され、
Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍ，Ｎは自然数）の関係が成り立つ
ことを特徴とするバックライト。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライトを備える表示装置であって、
外部システムからの映像データを前記表示パネルに表示する表示制御部と、
前記映像データの２次元的な特徴に応じて、前記複数のバックライトの領域の輝度を調整する領域別バックライト輝度算出部と
を備え、
領域別バックライト輝度算出部は、前記領域の形状情報と光源単体の輝度分布情報とに基づいて、前記複数のバックライトの領域の輝度を調整する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置であって、
Ｍ＝Ｎの関係が成り立つことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置であって、
Ｍ＝Ｎ＝３であることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示装置であって、
前記光源は三角形の頂点に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の表示装置であって、
Ｍ＝Ｎ＝４であることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置であって、
前記光源は平行四辺形の頂点に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項６に記載の表示装置であって、
前記光源はひし形の頂点に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項３に記載の表示装置であって、
Ｍ＝Ｎ＝６であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の表示装置であって、
前記光源は六角形の頂点に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の表示装置であって、
Ｍ＝４，Ｎ＝５であることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の表示装置であって、
前記光源は台形の頂点と該台形の一辺上に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の表示装置であって、
Ｍ＝６，Ｎ＝７であることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の表示装置であって、
前記光源のうちの６つ光源は六角形の頂点に配置され、１つの光源が六角形の中心部分に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項２に記載の表示装置であって、
内部にＮ＝ａ個の光源を配置した複数の領域と、
領域内にＮ＝ｂ個の光源を配置した複数の領域と
を有し、
ａ≠ｂ（ただし、ａ，ｂは自然数）の関係が成り立つことを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求項２乃至９の内のいずれかに記載の表示装置であって、
前記光源は発光ダイオードであり、
前記表示パネルは液晶表示パネルである
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光の透過率を調整することで映像の表示を行う表示パネルと前記表示パネルを照明するバックライトを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネルのバックライトの光源として冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）が広く用いられてきた。近年、ＣＣＦＬのかわりに発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてバックライトを構成する手法の研究開発が進められている。ＣＣＦＬは線光源であるのに対し、ＬＥＤは点光源であるため、ＬＥＤバックライトの制御方法や構成方法はＣＣＦＬバックライトのそれと異なるものとなる。
【０００３】
特許文献１には、液晶パネルに照射する照明光を発する光源となるＬＥＤを、複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置し、ＬＥＤ制御回路は映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域のみ照明光が照射されるよう、バックライトパネルにおけるＬＥＤを分割領域単位で駆動制御し、照明する必要のない画面領域に対しては基本的に照明光を照射しないことで、照明に必要とされる消費電力を低減させる制御方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、隣接する他の光源との間隔を、これら光源を配置する面内において２以上の配列方向に関して略等間隔に配置することにより互いに離間させて配置し、赤、緑及び青色の発光ダイオード等の光源を２次元的に略等間隔に配置することによって、輝度ムラや色ムラを抑える構成方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４２４０９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１００４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の消費電力低減技術は、ＬＥＤを格子状に配置したバックライトにおいては比較的容易である。しかし、前記特許文献２に記載のバックライトのように、ＬＥＤの配置が格子状でない場合は、前記消費電力低減技術の適用は容易ではない。領域分割処理が複雑化するためである。
【０００６】
本願発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、本願発明の目的は、バックライト並びに表示装置における局所調光機能を実現するための領域分割処理を複雑化させることなく、比較的簡易な回路で実現することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決すべく、複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルを照明するバックライトであって、隣接する２つの光源間の距離が等しくなるように配置される複数の光源と、前記バックライトを複数の領域に分割し、該分割された複数の領域を各々独立して輝度を制御する制御回路とを有し、前記領域内にＮ個の前記光源が配置され、前記Ｎ個の光源は１つの制御線で接続され、前記複数の光源はＭ個の頂点を有する多角形の少なくとも頂点部に配置され、Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍ，Ｎは自然数）の関係が成り立つバックライトである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バックライト及び表示装置における局所調光機能を実現するための領域分割処理の複雑化を避けて比較的簡易な回路で実現することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明が適用された実施形態の例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００１０】
以下、本発明の最良の実施形態について、基本的な構成と動作を解説し、その後に具体的な発明の内容を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
まず、本発明における表示装置の基本構成について説明する。
【００１２】
図１は本発明を適用した一実施形態の表示装置における表示パネルとバックライトの一構成例を示す図である。なお、構成部材を説明するため、各部材を分離した形で図示した。実際の表示装置はこれらの部材を組み立てた形状となる。
【００１３】
表示装置は、例えばテレビ受像機や、ＰＣ（パソコン）や携帯電話等の情報機器向けのディスプレイ装置であり、各種の映像データすなわち外部システムからの映像データを入力として受付け、表示する機能を備える液晶表示装置に代表されるものである。
【００１４】
本実施形態の表示装置は、表示パネル１４０並びにバックライト１００から構成される。表示パネル１４０は、例えば液晶表示パネルであり、複数の表示素子を画素（表示単位）としてマトリクス状に配列し、各々の画素について個別に透過率（液晶を透過する光の変調度）を制御できる構成とする。以下の説明では、表示パネルとして液晶表示パネルを用いる構成について説明するが、本発明の表示パネルは液晶表示パネルに限定されるものではない。
【００１５】
バックライト１００は、前記表示パネル１４０を照明する役割を持ち、複数の光源１１０、フレーム１２０、光学部材１３０などから構成する。光源１１０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源１１０はフレーム１２０上に、適度（所定の）な間隔をおいて配置する。光学部材１３０は、例えば光源１１０から照射された光の強度を均等化するための拡散シートや、光の取り出し効率を改善するための輝度上昇フィルム等の光学部材である。
【００１６】
本発明を適用した表示装置においては、バックライト１００から照射された光のうち、表示パネル１４０の各画素を透過した透過光の集合が、最終的な表示装置の表示映像となる。言い換えると表示装置の各画素の最終的な表示輝度は、表示パネルの各画素の透過率と、各画素に対応するバックライトの領域の輝度（照射光の強度）とを乗算したものとなる。なお、以降の説明においては、図１に示すように、表示装置の水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸、光の照射方向にｚ軸をとって説明する。
【００１７】
本発明の表示装置の一実施形態である液晶表示装置は、前記のような基本構成を有し、更にバックライトを複数の領域に分け、該複数の領域毎にその輝度を制御する構成とし、バックライトの各領域の輝度を、入力された映像データの特徴に応じて個別に制御する。ただし、以降、本明細書中においては、前記制御を局所調光と呼ぶものとする。
【００１８】
また、前記入力された映像データの特徴とは、映像データの１画面全体の特徴だけでなく、前記画面を小領域に分割し、各々の小領域毎に特徴を抽出する構成とする。このような構成とすることにより、映像データの２次元的な特徴（例えば画面上部は明るく、画面下部に向かうにつれだんだんと暗くなっていく、といった輝度の分布度合いなど）を得ることできる。こういった２次元的な特徴を利用することにより、対応するバックライトの領域の輝度を詳細に制御する（前記の例では、画面上部のバックライト領域は輝度を高くし、画面下部のバックライト領域は輝度を低くする）ことが可能となり、高画質化や低消費電力化を図ることができる。
【００１９】
映像データの２次元的な特徴とは、例えば各領域内の入力映像データに含まれる階調の最大値、すなわち領域別最大階調値である。領域別最大階調値が、表示装置で表示可能な階調の最大値よりも小さい場合、バックライトの当該領域を最大に光らせる必要はなく、必要充分な光量が得られる程度まで、バックライトの当該領域の輝度を落とす（局所的に調光する）ことができる。バックライト当該領域の輝度を落とせば、その分消費電力を低減できる。
【００２０】
一般に、入力映像データの領域別最大階調は（画面全体に一様な階調を表示するといった特殊な場合を除き）、領域別に異なる場合が多い。例えば、自然画等の一般的な入力映像データの階調の分布は、画面全体で一様ではない。局所的に、高い階調を含む（すなわち領域別最大階調が大きい）領域もあれば、低い階調のみで構成される（すなわち領域別最大階調が小さい）領域もあることが普通である。
【００２１】
このような入力映像データを表示する場合、領域別の特徴（例えば最大階調値）に応じて、バックライトの各領域の輝度を個別に制御すること（局所調光）は消費電力低減に有効である。また、局所調光は、例えば液晶表示装置における黒画像表示時の輝度の低減、並びにコントラストの向上にも効果がある。
【００２２】
これは次の理由による。通常、液晶表示装置では、黒い画面を表示しようとしても、液晶を透過する光を完全に遮断することができず、光が漏れ、輝度を０（ゼロ）にすることはできない（この現象は、黒浮きがする、といった言い方がされることもある）。しかし、バックライトの光量を下げれば、当然光の漏れも小さくなるため、黒画面表示時の輝度も下がる。すなわち、黒浮きのない、より黒い黒画像を表示することができ、明るい階調と暗い階調のメリハリの利いた表示が可能となる。すなわち、コントラストが向上する。
【００２３】
以上、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の概念とその効果について説明した。なお、これまでの説明においては、入力映像データの特徴として最大階調値を例にとって説明したが、局所調光に用いる映像の特徴は、これに限定するものではない。
【００２４】
図２は本発明を適用した表示装置におけるバックライトの輝度を制御（調光）するためのバックライト制御回路の一構成例を示す図である。ただし、バックライトの調光は、光源の輝度を制御することで行う。
【００２５】
図２において、破線で囲んだ部分は光源群２１１，  ２１２，  ２１３である。ここでは、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する例を示したが、光源はＬＥＤに限定するものではない。バックライト制御回路は、例えば電源回路２３０、制御回路２４０、光源駆動回路２２１，  ２２２，  ２２３から構成する。
【００２６】
電源回路２３０は、バックライト光源２１１〜２１３に電力を供給する電源である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路などで構成した定電圧源を用いる。
【００２７】
光源駆動回路２２１，  ２２２，  ２２３は、バックライト光源２１１，  ２１２，  ２１３を駆動する回路である。光源駆動回路は、例えばＬＥＤに流す電流のオン・オフを切り替える周知のスイッチ回路や、該スイッチ回路のオン期間中にＬＥＤに流す電流量を制御する定電流回路などから構成される。
【００２８】
このとき、複数の光源を全て独立して駆動しようとすると、光源の個数と同じ数の光源駆動回路が必要となり、コスト高となる。そのため、一つの光源駆動回路で複数の光源を駆動できるように構成するのが好ましい。図２の一例のように、光源にＬＥＤを使用する場合は、複数のＬＥＤを直列に接続し（直列に接続したＬＥＤ群を、以後ストリングと呼ぶ）、ストリング単位で駆動する構成とするのが良い。なお、図２では、４つのＬＥＤを直列に接続したストリングを３本駆動するバックライト制御回路の例を示したが、光源の数並びにストリング数はこれに限定するものではない。また、局所調光をきめ細かく行うために、光源駆動回路は、ストリング毎に設けることが好ましい。
【００２９】
制御回路２４０は、入力された領域別輝度情報２５０を元に、光源駆動回路２２１，  ２２２，  ２２３を制御する周知の駆動回路である。
【００３０】
このように、本実施形態のバックライト制御回路では、入力された領域別輝度情報２５０（後述する領域別輝度情報７２１）に基づいて、制御回路２４０が各光源駆動回路２２１，２２２，２２３を制御することによって、バックライトの分割された領域に対応するストリング毎の発光量を制御する構成となっている。
【００３１】
図２の構成から明らかなように、バックライト光源としてＬＥＤを用いた場合、例えば１ストリング当たり４個のＬＥＤを配置した場合には、約３Ｖ×４＝１２Ｖの電圧が電源回路２３０と光源駆動回路２２１，２２２，２２３との間に印可する必要が生じる。また、１ストリング当たり１０個のＬＥＤを配置した場合には、約３Ｖ×１０＝３０Ｖの電圧が電源回路２３０と光源駆動回路２２１，２２２，２２３との間に印可する必要が生じる。このように、１ストリング当たりのＬＥＤ数を増加させた場合、電源回路２３０と光源駆動回路２２１，２２２，２２３との間に印可する電圧も大きくなるために、バックライト制御回路の耐圧すなわちバックライト制御回路を構成する半導体素子の耐圧も大きなものが必要となり、バックライト制御回路を安価に製造できなくなってしまうことがある。すなわち、１ストリング当たりのＬＥＤ数には製造コストに伴う上限が存在している。
【００３２】
一方、バックライト制御回路の消費電力は、ＬＥＤでの消費電力が最大のものとなるが、光源駆動回路２２１，２２２，２２３における電圧降下も１Ｖ程度となるので、ＬＥＤに次ぐ消費電力量となる。このためバックライト制御回路の消費電力を低減させるためには、１ストリング当たりのＬＥＤ数を多くし、少ないストリング数すなわち光源駆動回路数でＬＥＤを駆動することにより、バックライト制御回路での消費電力の低減が可能となる。
【００３３】
さらには、表示装置に使用可能なＬＥＤ数はコストや重量に応じて、その上限値がある程度限られたものとなっている。
【００３４】
以上のことを勘案すると、１ストリング当たりのＬＥＤ数、すなわちＬＥＤ数が限られたバックライトにおける領域の分割数は限られてくると考えられる。
【００３５】
その結果、バックライトの分割領域における形状が限られたものと考えられ、本願発明の後述する実施例に示す１ストリング数に応じた形状が最適なものとなる。なお、各ストリング当たりのＬＥＤ数とそのＬＥＤ数に最適なＬＥＤの配置形状については、後に詳述する。
【００３６】
図３は本発明の実施形態の表示装置における光源からの照射光の強度分布の一例を説明するための図であり、特に図３（ａ）は光源の間隔が広い（粗に配置される）場合の照射光の強度分布を示す図であり、図３（ｂ）は光源の間隔が狭い（密に配置される）場合の照射光の強度分布を示す図である。なお、図３中において、横軸は図１中のｘ軸又はｙ軸すなわちバックライトの面内方向、縦軸に図１中のｚ軸方向すなわち表示パネル方向に照射される光の強度を示した。
【００３７】
図３において、３１０，  ３５０はバックライトのフレームである。また、３２１，  ３２２，  ３６１，  ３６２，  ３６３，  ３６４，  ３６５は光源であり、３３１，  ３３２，  ３７１，  ３７２  ，３７３，  ３７４，  ３７５は、各光源からの照射光の強度を示す。図３（ａ）（ｂ）から明らかなように、光源からの照射光の分布は、一般に均一ではない。光源の直上が最も強度が高く、光源からの距離が大きくなるについて強度は低くなる。そのため、バックライトの照射光をムラなく均一とするためには、光源間の距離が重要となる。
【００３８】
図３（ａ）の例のように、光源３２１，３２２間の距離Ｌを大きくすると、各光源３２１，３２２の直上と光源３２１，３２２の間で照射光の強度３３１，４３２が大きく異なり、バックライトにムラ（バックライト光の照射ムラ）を生じさせ、表示装置の画質劣化を招く。
【００３９】
そのため、図３（ｂ）の例のように、光源間の距離Ｌを充分小さくすると、各光源の直上と光源の間で照射光の強度が均一化され、バックライトのムラを抑止する効果がある。しかしながら、光源間距離Ｌを小さくすると、光源の密度が増す。すなわちバックライトに用いる光源の数が増加することとなりコスト高となる。そのためムラがなく、かつコストのバランスのとれた適切な光源間距離Ｌを設定する必要がある。
【００４０】
また、光源の距離Ｌは、局所調光におけるコントラスト向上効果にも影響を与える。例えば光源３６１，  ３６２，  ３６３はストリング１として接続され、光源３６４，  ３６５，  ３６６はストリング２として接続されているものとする。局所調光において、コントラストを高めるためには、必要な領域のみ発光させ、不要な領域は消灯する必要がある。例えばストリング１のみ発光させ、ストリング２は消灯させる等の構成である。
【００４１】
しかしながら、図３（ｂ）の例のように、ストリング１に属する光源３６１，３６２，３６３の照射光が、領域の境界３０１をまたぎ、ストリング２に属する領域にも分布することとなる。すなわち、本来照明が不要な領域にも光がもれてしまう。表示装置としてみると、例えば本来は黒色を表示したい領域が、所望の黒色にならず、灰色に表示される、という画質劣化を招く。この課題を解決するために、局所調光においては、光源の強度分布を把握し、光もれを補正するように、表示パネルの透過率を調整する処理を実施することが好ましい。
【００４２】
図４は表示装置におけるバックライト上の光源配置の例を説明するための図である。図４において、４０１，  ４０２，  ４０３，  ４０４等の図中に円で示したものは光源である。４１０，４１１等の太線で示したのは光源を接続してストリングを構成するストリング配線であり、ストリング配線で接続された複数の光源がひとつのストリングを構成する。
【００４３】
図４では、格子状に配置した６個の光源を１つのストリングとした場合の一例を示したものである。この場合、一つのストリングが照明する領域の形状は、破線で示したような長方形となる。図４に示した格子状配置の場合、ｘ軸やｙ軸の方向に隣接した光源間の距離Ｌ１，  Ｌ２よりも、斜め方向に隣接した光源間の距離Ｌ３の方が長くなるため、前記ムラを抑止するためには、距離Ｌ３が充分小さくなるように配置することとなる。
【００４４】
続いて、バックライトの領域の形状について説明する。
【００４５】
領域毎の特徴抽出処理を伴う局所調光には、バックライト領域形状の情報が必要となる。これは先に述べたように、入力映像データに対応するバックライト領域を識別するためである。ここで、バックライト領域の形状によって、前記識別処理の難易度が異なる。またバックライト領域の形状は、表示装置の画質の面においても、各種の影響を及ぼす。
【００４６】
図５は表示装置における領域形状が長方形（ないし正方形）である場合を説明するための図である。図５において、破線で区切ったのは表示パネルの画素である。なお、図５中において、表示パネルの水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸をとった。図５に示したのは、表示パネルのパックライト領域内における画素数が横１０画素、縦１０画素を１つのバックライト領域に対応づけて構成した例であるが、表示パネルのバックライト領域内における画素数はこれに限定されるものでない。
【００４７】
ここで、前記の各処理を行うためには、表示パネルの画素Ｐを照明するのがバックライトのどの領域かを判定する必要がある。これは、複数のバックライト領域毎に、その領域内に画素Ｐが含まれるか否かを判定することで実現できる。
【００４８】
図５に示すように、バックライト領域の４つの頂点をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすれば、画素Ｐが四角形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの内側に配置される画素か、外側に配置される画素かを判定することで実現可能である。例えば、Ｐの座標を（ｘ，ｙ）、頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標をそれぞれ（ｘ１，  ｙ１），  （ｘ２，  ｙ１），  （ｘ１，  ｙ２），  （ｘ２，  ｙ２）とした場合、ｘ１≦ｘ＜ｘ２かつ、ｙ１≦ｙ＜ｙ２の関係が成り立ては、頂点Ｐは領域の内側である、と判定できる。更には、前記判定処理を全てのバックライト領域で実施すれば、全ての画素に対して、その所属する領域を判定できる。該判定処理を行う回路は、座標の比較を行う比較回路を構成することで容易に実装することができるという利点がある。すなわち、領域形状が長方形（ないし正方形）であれば、前記判定処理は容易に構成できる。
【００４９】
このように、光源の配置が図４に示したような格子状であれば、領域形状を長方形（ないし正方形）とすることは容易である。しかしながら、前述するように、光源の配置を格子状に配置する構成とした場合、隣接する光源間の間隔が均一でなくなり、輝度ムラが生じやすいため、光源を１行ごとにずらして配置する、いわゆる千鳥配置が有効である。
【００５０】
図１５は表示装置における千鳥配置をしたバックライトの一例である。図４と同様に、１５０１，  １５０２，  １５０３等の図中に円で示したものは光源である。同様に、太線で示した１５１０は光源を接続するストリング配線であり、ストリング配線で接続された複数の光源がひとつのストリングを構成する。
【００５１】
千鳥配置では、隣接する光源間の間隔が均一となる。例えばｘ軸方向に隣接する光源１５０１，１５０２の距離をＬ４とすれば、斜め方向に隣接する１５０１，  １５０３の距離もＬ４となる。よって、光源を格子配置するよりもムラが生じにくい。
【００５２】
しかしながら、格子配置と異なり、千鳥配置においては、領域形状は長方形（ないし正方形）にはならないという課題がある。領域形状を四角形に近づけるためには光源の数を増やす必要がある。例えば、図１５に示すように、ひとつの領域内に配置する光源の数を増やせば、領域形状は四角形に近づくため、領域形状を四角形と近似して領域の判定計算を行っても大きな問題はなくなるが、この場合にはコストが増加する。
【００５３】
バックライトのコストアップ（コスト上昇）を避けるためには、ＬＥＤの使用数を減らす必要がある。しかしながら、千鳥配置においては、ＬＥＤを減らすと前述のとおり、領域形状が長方形でなくなる。よって図５を用いて説明したような、簡易な領域判定は行えなくなり、適切な領域判定手法を設ける必要が生じる。
【００５４】
そこで、本発明の表示装置における、領域判定手法の例について説明する。図６は表示装置における領域形状が三角形である場合の例である。なお、図６において、領域形状以外は図５の例と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００５５】
領域形状が三角形である場合、バックライト領域の３つの頂点をそれぞれＥ，Ｆ，Ｇとすれば、画素Ｐが、三角形ＥＦＧの内側か、外側かを判定することになる。例えば、Ｐの座標を（ｘ，ｙ）、頂点Ｅ，Ｆ，Ｇの座標をそれぞれ（ｘ３，  ｙ３），  （ｘ５，  ｙ３），  （ｘ４，  ｙ４）とした場合、下記の式１〜式３の３つの式全てが成り立てば、Ｐは三角形ＥＦＧの内側であると判定する。
【００５６】
（数式）
ｙ３≦ｙ  ・・・式１
ｙ≦（ｙ３−ｙ４）／（ｘ５−ｘ４）×（ｘ−ｘ４）＋ｙ４  ・・・式２
ｙ≦（ｙ４−ｙ３）／（ｘ４−ｘ３）×（ｘ−ｘ３）＋ｙ３  ・・・式３
なお、上記の式は、Ｐと線分ＥＦ、線分ＧＦ、線分ＥＧとの位置関係を識別する式である。
【００５７】
このように領域形状が長方形でない場合は、上記のように、領域の頂点座標ないし、境界となる線分の情報を用いて、領域形状を識別する。ここでは、領域形状が三角形の場合を説明したが、異なる多角形であっても同様に計算によって判定処理を行うことが可能である。
【００５８】
図７は本発明を適用した表示装置として液晶表示装置の場合を一例として示すものであり、本発明の実施形態の液晶表示装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
【００５９】
本実施形態の表示装置は、表示パネル７６０、バックライト７３０、領域別特徴抽出回路７１０、領域別バックライト輝度算出回路７２０、バックライト輝度分布算出回路７４０、データ補正回路７５０から構成される。また、本実施形態の表示装置は、図示しない外部装置（外部システム）から、映像データ７０１を入力として受付ける構成となっている。
【００６０】
図７において、表示パネル７６０は、補正後映像データ７５１を入力として受付け、補正後映像データ７５１に応じた映像を表示する機能を備える。表示パネル７６０は、例えば、個別に透過率を制御可能な液晶表示素子を画素としてマトリクス状に配列し、バックライトからの照射光を画素毎に制御することで映像を表示する液晶表示パネルを適用することができる。なお、表示パネル７６０は液晶表示パネルに限定されることはなく、例えば、画素の開口量を制御することによってバックライトの透過率を制御する表示パネル等でもよい。
【００６１】
バックライト７３０は、表示パネル７６０を照明する機能を備える。前述のとおり、光源として例えばＬＥＤなどを用いることができる。また、バックライト７３０は複数の領域に分割され、前記領域毎に輝度を制御する構成となっている。
【００６２】
領域別特徴抽出回路７１０は、映像データ７０１を入力として受付け、映像データを複数の領域に分割し、前記領域ごとの各種特徴量、すなわち領域別特徴量７１１を抽出する機能を備える。なお、映像データを複数の領域に分割するにあたっては、バックライト領域形状情報７０２を用いる。バックライト領域形状情報７０２は、前記バックライトの領域の形状（例えば頂点や境界線の位置）ならびに光源の位置を記述する。ただし、前記領域別特徴量７１１とは、例えば各領域の最大輝度（階調）、最小輝度（階調）、平均輝度（階調）、輝度（階調）の度数分布（ヒストグラム）、色あい、動きの有無、動きの大きさ、などである。また、バックライト領域形状情報７０２は予め周知の不揮発性メモリ等に格納された情報である。
【００６３】
領域別バックライト輝度算出回路７２０は、前記領域別特徴量７２０を用いて、バックライト領域別に必要な光量（輝度）を算出し、領域別輝度情報７２１として、バックライト７３０並びにバックライト輝度分布算出回路７４０に送る。前期領域別輝度情報の算出は、バックライト領域形状情報７０２と光源輝度分布情報７０３に基づいて行う。単体光源輝度分布情報７０３は、光源単体の輝度分布を記述する。単体光源輝度分布情報７０３は、例えば光源からの距離の関数として記述しても良いし、ルックアップテーブルを用いて記述しても良い。
【００６４】
バックライト輝度分布算出回路７４０は、領域別輝度情報７２１と、バックライト領域形状情報７０２と、単体光源輝度分布情報７０３とから、バックライトの各位置での輝度、すなわちバックライト輝度分布情報７４１を算出する。
【００６５】
データ補正回路７５０は、映像データ７０１を入力として受付け、バックライト輝度分布情報７４１に基づいて、光もれやムラを補正するように映像データ７０１を補正するデータ補正処理を施し、補正後映像データ７５１として表示パネル７６０に出力する。
【００６６】
具体的には、例えば、映像データ７０１の画素毎に、その画素を照明するバックライトの輝度をバックライト輝度分布情報７４１に基づいて算出し、映像データ７０１を前記バックライト輝度で除算した値を補正後映像データ７５１とする、といった処理を行うように構成することができる。
【００６７】
このように構成される本実施形態の表示装置では、図示しない外部装置から入力された映像データ７０１は、データ補正回路７５０と領域別特徴抽出回路７１０に入力される。領域別特徴抽出回路７１０ではバックライト領域形状情報７０２に基づいて、入力された映像データが複数の領域に分割され、各分割された領域毎に領域別特徴量７１１が抽出され領域別バックライト輝度算出回路７２０に出力される。領域別バックライト輝度算出回路７２０では入力された領域別特徴量７２０とバックライト領域形状情報７０２と単体光源輝度分布情報７０３とを用いて、バックライト領域別に必要な光量（輝度）が算出され、領域別輝度情報７２１としてバックライト７３０の発光量を制御する図示しない（前述する）制御回路に出力され、各バックライト領域別のバックライトの発光量制御がなされる。
【００６８】
この時、本実施形態の表示装置では、領域別バックライト輝度算出回路７２０で算出された領域別輝度情報７２１はバックライト輝度分布算出回路７４０にも出力される構成となっている。バックライト輝度分布算出回路７４０では、領域別輝度情報７２１とバックライト領域形状情報７０２と単体光源輝度分布情報７０３とを用いて、バックライトの各位置での輝度であるバックライト輝度分布情報７４１が算出され、データ補正回路７５０に出力される。データ補正回路７５０ではバックライト輝度分布情報７４１に基づいて映像データ７０１をデータ補正処理し、補正処理された補正後映像データ７５１が表示パネル７６０に出力され、各バックライト領域別に発光量制御がなされた画像表示が行われる。
【００６９】
以上説明したように、本願発明の実施形態の表示装置では、バックライトを複数の領域に分割し、入力された映像データの２次元的特徴に応じて複数のバックライトの領域の輝度を個別に制御する局所調光機能を備え、領域内の光源の接続方法と領域の形状を、領域内の光源の数に応じて最適化し、更に領域形状情報に基づいて領域判定を行う構成となっている。
【００７０】
従って、バックライト及び表示装置における局所調光機能を実現するための領域分割処理を複雑化させることなく、比較的簡易な回路で実現することができる。
【００７１】
以上、本願発明の実施形態の表示装置について説明した。次に、実施例により本願発明をより具体的に説明する。ただし、本願発明は、下記実施例に限定されない。
【実施例１】
【００７２】
図８は本発明の一実施形態の表示装置における実施例１の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を３とした場合の領域形状を示す図である。
【００７３】
図８に示すように、１ストリングあたりの光源接続数は３であり、３つの光源を三角形の頂点に配置した構成となっている。また、ストリング配線は、三角形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【００７４】
前述するように、千鳥配置においてＬＥＤ個数を削減すると、図８のような構成となる。このとき、領域形状は例えば破線に示したような三角形とすることができる。また、光源接続数を６，１０，１５などとした際も、領域形状は三角形とすることができる。この場合の光源配置では、領域形状がＭ個の頂点を有する多角形であり、領域内の光源の数をＮとすると（Ｍ，Ｎは自然数）、Ｍ≦Ｎの関係が成り立つことが明らかである。ここで、Ｎ個の光源のうち、Ｍ個は領域の頂点に配置するものとする。
【実施例２】
【００７５】
図９は本発明の一実施形態の表示装置における実施例２の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を４とした場合の領域形状を示す図である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００７６】
図９に示すように、４つの光源は平行四辺形の頂点に配置した構成となっており、領域形状は平行四辺形となる。ストリング配線は平行四辺形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【００７７】
また、光源接続数が偶数であれば、４以外の数でも領域形状は同様に平行四辺形となる。なお、光源接続数を２とすると、ストリング配線は２つの光源を直線で結ぶこととなる。
【実施例３】
【００７８】
図１０は本発明の一実施形態の表示装置における実施例３の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を４とした場合の領域形状を示す図である。本実施例３では、１ストリングあたりの光源接続数を４とした場合の配置の実施例２とは別の例である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
図１０に示すように、４つの光源は、ひし形の頂点に配置した構成となっており、領域形状はひし形となる。ストリング配線は上記ひし形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【００８０】
ただし、他に光源接続数を９や１６としても領域形状は同様にひし形となる。
【実施例４】
【００８１】
図１１は本発明の一実施形態の表示装置における実施例４の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を５とした場合の領域形状を示す図である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００８２】
図１１に示すように、５つの光源のうち４つは台形の頂点に配置した構成となっており、領域形状は台形となる。また、ストリング配線は上記台形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【００８３】
ただし、光源接続数が奇数であれば、５以外の数でも領域形状を同様に台形とすることとができる。
【実施例５】
【００８４】
図１２は本発明の一実施形態の表示装置における実施例５の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を６とした場合の領域形状を示す図である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００８５】
図１２に示すように、６つの光源は六角形の頂点に配置される構成となっており、領域形状は凹部のある六角形となる。また、ストリング配線は上記六角形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【実施例６】
【００８６】
図１３は本発明の一実施形態の表示装置における実施例６の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を７とした場合の領域形状を示す図である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００８７】
図１３に示すように、７つの光源のうち６つは六角形の頂点に配置される構成となっており、残りの１つは六角形の中心部分に配置される構成であり、領域形状は六角形となる。また、ストリング配線は六角形の頂点を一筆書き状に結ぶ構成となっている。
【実施例７】
【００８８】
図１４は本発明の一実施形態の表示装置における実施例７の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を７とした場合の領域形状を示す図である。本実施例３では、１ストリングあたりの光源接続数を７とした場合の配置の実施例６とは別の例である。なお、光源接続数とその形状を除く他の部分は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
図１４に示すように、７つの光源のうち６つは六角形の頂点に配置された第１の領域となる。また、光源接続数が２であり、２つの光源を直線状に接続した第２の領域を、第１の領域の間隙に配置する構成となっている。また、ストリング配線は第１の領域と第２の領域それぞれで異なる形状となる。
【００９０】
なお、以上に示す実施例１〜７の光源の領域形状は、バックライトの周辺部を除く領域の形状であり、バックライトの周辺部では図１６に示すように、光源の領域形状に属さない光源１６０１ができてしまう。従って、バックライトの周辺部のみ、他の領域と異なる光源１６０１を含めた領域形状とし、この領域のみを他の領域と異なるバックライト領域形状情報を用いた制御を行うことにより、他の領域と同様に、比較的簡易な構成で局所調光を実現することができる。
【００９１】
以上のように、本願発明の実施形態におけるバックライト及び表示装置では、ＬＥＤのような点光源を２次元的に等間隔に配置したバックライトを備え、バックライトを複数の領域に分割し、入力された映像データの２次元的特徴に応じて複数のバックライトの領域の輝度を個別に制御する局所調光機能を備え、領域内の光源の接続方法と領域の形状を、領域内の光源の数に応じて最適化し、更に領域形状情報に基づいて領域判定を行う構成としている。従って、バックライト及び表示装置における局所調光機能を実現するための領域分割処理を複雑化させることなく、比較的簡易な回路で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明を適用した一実施形態の表示装置における表示パネルとバックライトの一構成例を示す図である。
【図２】本発明を適用した表示装置におけるバックライトの輝度を制御するためのバックライト制御回路の一構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の表示装置における光源からの照射光の強度分布の一例を説明するための図である。
【図４】表示装置におけるバックライト上の光源配置の例を説明するための図である。
【図５】表示装置における領域形状が長方形（ないし正方形）である場合を説明するための図である。
【図６】表示装置における領域形状が三角形である場合の例である。
【図７】本発明を適用した表示装置として液晶表示装置の場合を一例として示すものであり、本発明の実施形態の液晶表示装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態の表示装置における実施例１の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を３とした場合の領域形状を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の表示装置における実施例２の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を４とした場合の領域形状を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の表示装置における実施例３の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を４とした場合の領域形状を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の表示装置における実施例４の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を５とした場合の領域形状を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の表示装置における実施例５の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を６とした場合の領域形状を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態の表示装置における実施例６の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を７とした場合の領域形状を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の表示装置における実施例７の光源配置の一例であり、１ストリングあたりの光源接続数を７とした場合の領域形状を示す図である。
【図１５】表示装置における千鳥配置をしたバックライトの一例である。
【図１６】図１０に示す光源配置におけるバックライト周辺部における光源位置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９３】
１００・・・バックライト、１１０・・・光源、１２０・・・フレーム
１３０・・・光学部材、１４０・・・表示パネル、２１１、２１２、２１３・・・光源群
２２１、２２２、２２３・・・光源駆動回路、２３０・・・電源回路
２４０・・・制御回路、２４１，２４２，２４３・・・光源駆動回路制御信号
２５０・・・領域別輝度情報、３１０，３５０・・・フレーム
３２１，３２２，３６１、３６２，３６３，３６４，３６５・・・光源
３３１、３３２，３３３，３７１、３７２，３７３、３７４，３７５・・・照射光の強度
４０１、４０２、４０３、４０４、１５０１，１５０２、１５０３・・・光源
４１０、１５１０・・・ストリング配線、７０１・・・映像データ
７０２・・・バックライト領域形状情報、７０３・・・単体光源輝度分布情報
７１０・・・領域別特徴抽出回路、７１１・・・領域別特徴量
７２０・・・領域別バックライト輝度算出回路、７２１・・・領域別輝度情報
７３０・・・バックライト、７４０・・・バックライト輝度分布算出回路
７４１・・・バックライト輝度分布情報、７５０・・・データ補正回路
７５１・・・補正後映像データ、７６０・・・表示パネル
１６０１・・・他の領域と異なる光源
【図１】
2010085947.tif 000003
【図２】
2010085947.tif 000004
【図３】
2010085947.tif 000005
【図４】
2010085947.tif 000006
【図５】
2010085947.tif 000007
【図６】
2010085947.tif 000008
【図７】
2010085947.tif 000009
【図８】
2010085947.tif 000010
【図９】
2010085947.tif 000011
【図１０】
2010085947.tif 000012
【図１１】
2010085947.tif 000013
【図１２】
2010085947.tif 000014
【図１３】
2010085947.tif 000015
【図１４】
2010085947.tif 000016
【図１５】
2010085947.tif 000017
【図１６】
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