(57)【要約】【課題】消費電力の増大を抑制しつつ、画像の輝度を上げて視認性を向上させる画像表示装置の提供をする。また、消費電力の増大を抑制しつつ周囲環境の明るさに影響されない輝度の高い、コントラストの良い画像を提供する画像表示装置を実現する。【解決手段】画像信号を用いて白色表示画素数を算出する白色表示画素数算出部２０と、周囲環境の輝度を検出する周囲環境輝度検出部７０と、前記白色表示画素数算出部２０が算出した白色表示画素数、あるいは、白色表示面積と、前記周囲環境輝度検出部７０が検出した周囲環境の輝度とを用いて、バックライト１５の発光強度を制御する発光強度制御回路３０とを備えた。【選択図】        図１１
2004294767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示する画像を構成する複数の画素を有する画像表示部と、
前記画像表示部に表示する画像を形成する画像信号を入力し、入力した画像信号を用いて画像を構成する複数の画素のうち白色を表示する画素の合計を示す白色表示画素数を算出する白色表示画素数算出部と、
前記白色表示画素数算出部が算出した白色表示画素数に基づいて前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御する表示画像輝度制御部と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示装置は、さらに、
前記画像表示部の全部の画素が白色を表示する全画素白色表示のときの画像の輝度を記憶するデータ記憶部を備え、
前記表示画像輝度制御部は、
前記データ記憶部の記憶する全画素白色表示のときの画像の輝度を参照して、前記画像表示部に表示する画像の輝度を全画素白色表示のときの画像の輝度以上に制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記データ記憶部は、
白色表示画素数と前記画像表示部に表示する画像の輝度との関係を示す関係データを記憶し、
前記表示画像輝度制御部は、
前記白色表示画素数算出部が算出した白色表示画素数と前記データ記憶部が記憶する関係データとを用いて前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記データ記憶部は、
白色表示画素数が減少するにつれて画像の輝度が増加する関係データを記憶することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部の周囲環境の輝度を検出する周囲環境輝度検出部と、
前記画像表示部の周囲環境の輝度と前記画像表示部に表示する画像の輝度との関係を示す関係データを記憶するデータ記憶部と、
前記周囲環境輝度検出部の検出した周囲環境の輝度と前記データ記憶部の記憶する関係データとを用いて前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御する表示画像輝度制御部と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示部は、
画像を構成する複数の画素を有し、
前記データ記憶部は、
前記画像表示部の周辺環境の輝度と前記画像表示部の全部の画素が白色を表示する全画素白色表示のときの輝度との関係を示す全画素白色表示データを関係データとしてを記憶し、
前記表示画像輝度制御部は、
周囲環境輝度検出部の検出した周囲環境の輝度と前記データ記憶部の記憶する全画素白色表示データとを用いて全画素白色表示のときの画像の輝度を決定し、決定した全画素白色表示のときの輝度以上に前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記データ記憶部は、
周囲環境の輝度が上昇するにつれて全画素白色表示の輝度が低下しないデータを全画素白色表示データとして記憶することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
表示する画像を構成する複数の画素を有する画像表示部と、
前記画像表示部に表示する画像を形成する画像信号を入力し、入力した画像信号を用いて画像を構成する複数の画素のうち白色を表示する画素の合計を示す白色表示画素数を算出する白色表示画素数算出部と、
前記画像表示部の周囲環境の輝度を検出する周囲環境輝度検出部と、
前記画像表示部の周囲環境の輝度と前記画像表示部に表示する画像の輝度との関係を示す関係データを記憶するデータ記憶部と、
前記白色表示画素数算出部が算出した白色表示画素数と、前記周囲環境輝度検出部が検出した周囲環境の輝度と、前記データ記憶部が記憶する関係データとを用いて、前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御する表示画像輝度制御部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示部は、
画像を構成する複数の画素を有する液晶表示部と、発光することにより前記液晶表示部を照射する光源とを備え、
前記表示画像輝度制御部は、
前記光源の発光する強さを変化させることにより前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記画像表示部は、
液晶表示部と有機ＥＬ（エレクトロニック・ルミネッセンス）表示部とプラズマディスプレイ表示部とフィールドエミッション表示部とのうちいずれかを備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
画像を構成する複数の画素を有する液晶表示部と、
電源から電力の供給を受けて前記液晶表示部を照射する光源と、
前記液晶表示部の複数の画素の全部が黒色表示のときに前記液晶表示部を照射する前記光源の電源を切る電源制御部と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
画像を構成する複数の画素を有する表示部と、
前記表示部の複数の画素の全部が黒色表示のとき、前記複数の画素の全部を消灯させる表示画像輝度制御部と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像表示装置に関する。また、表示部に表示される画像の輝度の制御に関する。例えば、バックライトを有する直視型液晶ディスプレイに表示される画像の輝度の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶がモニターからテレビにとして使用されるにつれ、画質に関してはＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）のテレビと比較され、特に、輝度の不足が指摘されている。
また、液晶ディスプレイの大型化に伴う消費電力の増大も大きな課題として指摘されている。液晶ディスプレイについては、バックライトを常時同じ発光強度で点灯する方式では、輝度を向上させるためにバックライトの明るさを増大させることも考えられる。しかし、この方式では大画面になるほど消費電力が増大し、大画面に不利となる。また、バックライトが常時点灯する液晶ディスプレイでは、黒画面でも僅かに光を透す（黒浮き）ことに起因して、黒レベルが浮いて、更に視認性が低下する。
【０００３】
従来の技術（例えば、特許文献１）では、ＡＰＬ検出回路がビデオ信号の平均レベルを検出し、バックライト制御器は、ビデオ信号の平均レベルが高いときはバックライトの輝度を下げ、一方、ビデオ信号の平均レベルが低いときはバックライトの輝度を上げる方式が開示されている。
また、別の従来の技術（例えば、特許文献２）では、外光モニターで外光を検知し、検知した外光を基にテーブルを用いて検知した外光に対応する輝度ｂを算出し、輝度ｂを用いて発光強度を制御する方式を開示している。
しかし、ビデオ信号の平均レベルが高い場合でも、画面を見やすくするために画面の輝度を上げたい場合もあるが、前記従来技術にそのような技術は開示されていない。また、外光を検知する前記従来技術では、輝度ｂは装置製作ごとにばらつく装置固有の特性に由来する値であり、製作のばらつきに起因したランダムな分布を持つものと考えられる。このため、ａ≦ｎ・ｂを満たすフィードバック制御回路を設けて輝度ｂを算出し、発光強度を制御するプロセスを必要としており、制御回路が複雑化している。さらに、消費電力の低減については開示されていない。
【０００４】
また、バックライトを有する直視型液晶ディスプレイでは、バックライトを常時同じ発光強度で点灯し、各画素の輝度は、液晶のガンマ特性（透過率―印加電圧特性）曲線に基づいた、印加電圧の制御による方法が主体である。
しかし、この方法は、ガンマ特性曲線の範囲内での制御となり、制御範囲すなわち、ダイナミックレンジが限定される。特に、ガンマ特性曲線における高い輝度の部分と低い輝度の部分では、ガンマ特性曲線の非線形領域を利用するため、印加電圧による輝度の制御範囲が限られ、さらに、透過率すなわち発光輝度の調整に精密かつ安定な電圧制御が必要となる。このような、いわゆるダイナミックレンジが狭いことに起因した問題に対し、これを広げる方法として、入力信号の平均輝度とガンマ調整値とを考慮に入れたバックライト調光制御の液晶表示装置が従来の技術として開示されている（特許文献３）。
この従来の技術では、ガンマ特性曲線に基づいた印加電圧の制御にバックライト調光制御を補正として加え、明るさの表現のダイナミックレンジを向上させる方法が開示されている。すなわち、入力信号の平均輝度レベルが低い場面ではバックライトを暗くし、入力信号の平均輝度レベルが高い場面ではバックライトを明るくすることにより、広いダイナミックレンジを利用した輝度調整を行うバックライトの調光制御の補正方法が示されている。
しかし、前記した従来技術（特許文献３）では、ダイナミックレンジが広がり、低い輝度領域を主体とした輝度制御の幅が広がることによるメリハリのついた画面が得られる効果があるが、輝度不足や消費電力の節約は課題として残っている。
【０００５】
本発明は、以上のような課題に鑑み、消費電力を節約しつつ、高い輝度と、周囲環境の明るさにあまり影響されずに良いコントラストを提供する画像表示装置を提供するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０１８１２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７４８０６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１０８３０５号公報
【特許文献４】
特開平４−３４３５２９号公報
【特許文献５】
特開２００１−４９７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、消費電力を増やさずに画像の輝度を上げて視認性を向上させる画像表示装置の提供を目的とする。
また、本発明は、大画面になるほど上昇する画像表示装置の消費電力の抑制をする画像表示装置の提供を目的とする。
また、本発明は、消費電力の増大を抑制しつつ周囲環境の明るさに影響されない輝度の高い、コントラストの良い画像を提供する画像表示装置の実現を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像表示装置は、
表示する画像を構成する複数の画素を有する画像表示部と、
前記画像表示部に表示する画像を形成する画像信号を入力し、入力した画像信号を用いて画像を構成する複数の画素のうち白色を表示する画素の合計を示す白色表示画素数を算出する白色表示画素数算出部と、
前記白色表示画素数算出部が算出した白色表示画素数に基づいて前記画像表示部に表示する画像の輝度を制御する表示画像輝度制御部と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態１では、必要とする消費電力を節約しつつ画面に表示される画像の輝度（以下、画面の輝度ともいう。）を上げて、画像の視認性を向上させる画像表示装置を提供するものである。
【００１０】
液晶パネルを有する液晶画像表示装置（以下、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）ともいう。）においては、液晶パネルを照射するバックライトを常時同じ発光強度で点灯している。このため、ＬＣＤは、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）に比べて輝度が不足し輝き感に欠けた画像となっている。特に、黒画面に白い文字を表示するなどの白色表示画素の面積が少ないときには、画面全体が暗くなり、視認性が低下する。この問題に対して、常時点灯しているバックライトの明るさを増大する方法が考えられるが、つぎのような課題がある。
１．消費電力が増大する。特に大画面になるほど消費電力が増大し、大画面化には不利である。
２．バックライトが常時点灯のＬＣＤでは黒画面でも僅かに光を透す（黒浮き）ことにより、いわゆる黒レベルが浮いて、視認性が低下する。
そこで、本実施の形態１では、消費電力を節約しつつ画面に表示される画像の輝度を上げて、視認性を向上させるために、次のような方法で液晶パネルを照射するバックライトの発光強度の制御を行う。
すなわち、バックライトの発光強度を画面に表示される画像の輝度の大きさに応じて制御する。すなわち、白色を表示する画素の合計である白色表示画素数に基づいて制御する。白色表示画素数が少ない輝度が低い表示画面では、黒レベルが浮かない程度にまでバックライトの発光強度を上げ、輝き感のある明るい画面にする。
一方、白色表示画素数の多い明るい画面では、バックライトの発光強度を適切なレベルまで下げることにより、消費電力の節約を図ると共に高い輝度の表示画面を保つ。
また、画像の輝度は、白色表示画素数の代わりに、白色表示面積に基づいて制御しても構わない。「白色表示面積」とは、白色表示画素の総和面積である。例えば、白色表示画素数と、一つの白色表示画素の面積とを、乗じて得られる値である。
白色表示面積に「基づいて」とは、白色表示面積を用いて制御する場合のほか、「白色表示面積」から一義的に得られる値を用いて制御する場合も含む意味である。例えば、「白色表示面積」に所定の定数を乗じて得られる数値を用いて、画像の輝度を制御するような場合も含む。このことは、上記の白色表示画素数に「基づいて」制御する場合も同様である。
さらに、画面の輝度は、白色表示画素数、白色表示面積の他にも、各画素の輝度の総和など、画像処理により定めて構わない。
バックライトの発光強度は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）電流、発光パルス幅（パルスデューティー）あるいは、発光パルス数の少なくとも一つを制御する方法により調整することができる。
【００１１】
図１から図３を用いて、実施の形態１に係る画像表示装置１００について説明する。
図１は、実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成図である。実施の形態１に係る画像表示装置１００の特徴は、後述する白色表示画素数算出部２０が画像信号１６を用いて白色表示画素数を算出し、算出した白色表示画素数に基づいて発光強度制御回路３０が画像の輝度を制御することにある。なお、ここで「画像の輝度を制御する」とは、画像の明るさを明るくし、あるいは暗くすることを意味し、画像の明るさを変えない場合も含む。
【００１２】
図１を説明する。図１は、画像表示装置１００の構成を示す。画像表示装置１００は、画像表示部１０と、白色表示画素数算出部２０と、発光強度制御回路３０と、データ記憶部４０とを備える。また、発光強度制御回路３０（表示画像輝度制御部の一例）は、電源制御部５０を備える。電源制御部５０はバックライト電源６０を制御する。
画像表示部１０は、液晶パネル制御回路１１と、ゲート線駆動回路１２と、データ線駆動回路１３と、液晶パネル１４（液晶表示部）と、バックライト１５（光源の一例）を備える。
【００１３】
以下、動作について説明する。
まず、白色表示画素数算出部２０が画像信号１６を入力する。白色表示画素数算出部２０は、入力した画像信号１６を用いて、この画像信号１６により画像表示部１０に表示される画像の白色表示画素数を算出する。そして、白色表示画素数算出部２０は、算出した白色表示画素数を発光強度制御回路３０（表示画像輝度制御部の一例）に出力する。
発光強度制御回路３０は、入力された白色表示画素数に基づいて前記画像表示部１０の液晶パネル１４に表示される画像の輝度を制御する。具体的には、データ記憶部４０が記憶している白色表示画素数と画像の輝度の関係を示す関係データを参照し、算出した前記白色表示画素数により画像の輝度を制御する。画像の輝度の制御は、液晶パネル１４を照射するバックライト１５の発光強度を制御することにより行う。
【００１４】
図２は、データ記憶部４０が記憶している白色表示画素数と画像の輝度の関係を示す関係データの一例である。関係データは、例えば、黒浮きを生じない実績値を用いることができる。図２において横軸は、液晶パネル１４の又は画像の全画素数に対する白色表示画素数の割合を示している。縦軸は、バックライト１５を全画素を白色表示したときを１．０とした相対値を示している。すなわち、横軸が白色表示画素数、縦軸がバックライト１５の発光強度であるが、横軸、縦軸ともに相対値で表示している。横軸は、液晶パネル１４の有する全部の画素が白色を表示する全画素白色表示のときを１として最大とする。例えば、白色表示画素数が０．５であれば、液晶パネル１４の有する全部の画素のうち半分が白色表示画素であることを意味する。なお、横軸は白色表示画素数の代わりに、白色表示面積としても構わない。
また、縦軸は、全画素白色表示の場合におけるバックライト１５の発光強度を１として基準とする。
図２の特徴は、白色表示画素数が全画素白色表示のとき（横軸の値が１．０のとき）に、バックライト１５の発光強度を最小値と定めていることにある。また、全画素数に対する白色表示画素数の割合が１から０．７５，０．５，０．２５，０．１２５等と減少するに連れて、バックライト１５の発光強度が１．０，１．１２５，１．５，１．７５，２．０等と増加してゆくことにある。すなわち、全画素白色表示の時をバックライト１５の発光強度の最小値とし、白色表示画素数の減少につれ、バックライト１５の発光強度が増加する。したがって、白色表示画素数の減少につれて画面の輝度が増加する。
【００１５】
発光強度制御回路３０は、白色表示画素数算出部２０が算出した白色表示画素数と、データ記憶部４０の記憶する図２に示す白色表示画素数と画面に表示される画像の輝度との関係データとを用いて、バックライト１５の強度を決定する制御信号３１をバックライト１５に出力する。バックライト１５は、制御信号３１に従った発光強度で発光する。
【００１６】
一方、画像表示装置１００に入力した画像信号１６は、液晶パネル制御回路１１、ゲート線駆動回路１２、データ線駆動回路１３等により液晶パネル１４へ画像として形成される。この画像の輝度は、前記制御信号３１に従うバックライト１５の発光強度により制御される。
【００１７】
白色表示画素数を用いたバックライト１５の発光強度の制御を、図３（ａ）〜（ｄ）により、以下に具体的に説明する。
図３（ａ）は、白色表示画素数の時間変化を示す。全画素白色表示のときを１．０としている。発光強度制御回路３０は、図３（ｂ）、あるいは（ｃ）、あるいは（ｄ）のように、バックライト１５の発光強度を制御する。この制御により、消費電力を節約しつつ高い画像輝度を保つことができる。
まず、図３（ａ）と（ｂ）とを用いて説明する。図３（ａ）は、時間とともに白色表示画素数が１．０、０．５、０．１２５等と変化する様子を示している。白色表示画素数の数値は、便宜的に図２で述べた相対値を用いている。
図３（ｂ）は、全画素白色表示のときのバックライト１５の発光強度を基準値１．０（相対値）と設定した図である。図３（ｂ）は、白色表示画素数が全画素白色表示のときよりも小さくなれば図２の関係データに基づき、発光強度制御回路３０がバックライト１５の発光強度を上げて画面を明るくする。また、白色表示画素数が増大する場合には、図２の関係データに基づき、発光強度制御回路３０がバックライト１５の発光強度を下げる。なお、２０インチサイズ程度の液晶ディスプレイのバックライト１５の発光強度を１．０とすると、４０インチサイズ程度の大型液晶ディスプレイのバックライト１５の発光強度は、２．０程度と倍の値である。図３（ｂ）は、大型液晶ディスプレイを想定した図であり、消費電力が節約できることがわかる。また、発光強度制御回路３０は、液晶パネル１４の全部の画素が黒である全画素黒色表示のとき、あるいは、後述の「非表示時」にはバックライト１５のバックライト電源６０をＯＦＦとする。この場合、図１の発光強度制御回路３０に備えられた電源制御部５０は、画像信号１６を入力し入力した画像信号１６から全画素黒色表示と判断したときは、バックライト電源６０の電源をＯＦＦにする制御を行なう。そして、全画素黒色表示でなくなったときは、バックライト電源６０の電源をＯＮにする。このような発光強度の制御により、消費電力を節約しつつ高い輝度と視認性を保つことができる。
また、発光強度制御回路３０は、液晶パネル１４が画像を表示しない「非表示時」の状態のときは、バックライト１５のバックライト電源６０をＯＦＦにする。「非表示時」とは画像が表示されていない状態をいう。例えば、画像信号１６が入力されていない様な場合である。また、「非表示時」とは、次のような場合もある。すなわち、ある画像を液晶パネル１４に表示する場合には、スイッチングにおける遷移期間の間は、表示すべき画像が形成されておらず、画像は表示されない。すなわち、遷移期間は、画像が表示されていない「非表示時」である。このようなスイッチングにおける遷移期間にバックライト１５のバックライト電源６０をＯＦＦとする。
以上のような「非表示時」における制御により、消費電力の節約を図ることができる。
図３（ｃ）は、バックライト１５の発光強度の制御をパルス幅（デューティー）の調整により行った例を示す。パルス幅（デューティー）による制御は、図３（ｂ）に示す制御に比べて、点灯時間が約半分で先頭値が約２倍の大きさのパルス発光を示している。
図３（ｄ）は、バックライト１５の発光強度の制御をパルス数の調整により行った例を示しており、図３（ｃ）に比べて点灯時間が約半分で２倍のパルス数のバックライト発光を示している。これら図３（ｃ）、（ｄ）に示す発光パルスによる強度の調整は、発光パルスの繰り返し周波数を変える方法により、フリッカー発生の防止に有効である。
【００１８】
以上のような、発光強度の制御を受けるバックライト１５には、ＬＥＤ（その他ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの固体発光素子光源）など高速応答の光源が適しているが、冷陰極蛍光放電管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）でも可能である。このような液晶表示方式は、今後大画面化が進む液晶テレビや各種の液晶モニターだけでなく、自動車用ナビゲーションや携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）の表示部など、液晶を利用したあらゆる液晶表示装置に適用可能である。
また、本実施の形態１は、各種の直視型ディスプレイはもちろん、投射型液晶ディスプレイにも適用可能である。
【００１９】
以上、実施の形態１に係る画像表示装置１００は、消費電力を節約しつつ画像の輝度を上げて視認性を向上させることができる。
【００２０】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、バックライト１５の発光強度を制御するので、大画面になるほど上昇する画像表示装置１００の消費電力の抑制を図ることができる。
【００２１】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を最小とするので、消費電力を節約しつつ、輝度の高い画像を提供することができる。
【００２２】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、データ記憶部４０に、黒浮きしない程度までの発光強度の実績データを記憶することにより、黒浮きを抑制しつつコントラストの良い画像を提供することができる。
【００２３】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度をもっとも低い値として基準とし、白色表示画素数が少なくなればそれに対応してバックライト１５の発光強度を上げ、白ピークを上げて明るく輝き感のある画像を保ち、白色表示画素数が多くなればそれに対応してバックライト１５の発光強度を下げるけれども全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度よりも低くすることはないので、高輝度を実現するとともに消費電力の増大を抑制することができる。
【００２４】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、白色表示画素数に基づいて画像の輝度を制御するので、白色画素数は少ないが、明るい色の画素が多く、平均輝度レベルが高いときに、バックライト１５の発光強度を上げて、輝き感のある画像を提供することができる。また、白色表示画素数は多いが、白色輝度や多色の輝度が低く平均輝度レベルが低いときには、バックライト１５の発光強度は低くなる方向に制御されるが、最低でも全画素白色表示時の画像輝度よりは高い輝度に制御されるので、輝き感のある画像を提供することができる。
【００２５】
実施の形態１に係る画像表示装置１００は、バックライト１５の発光強度の制御をパルス幅、あるいはパルス数で行うので、フリッカーの発生を防止することができる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態２に係る画像表示装置１００は、画像表示部１０（液晶パネル１４）の周囲環境の輝度を検出して、検出した周囲環境の輝度から、直接に液晶パネル１４に表示される画像の輝度を制御することを特徴とする。以下、図４〜図１０を用いて説明する。
【００２７】
図４は、実施の形態２に係る画像表示装置１００の構成を示す図である。
図４は、実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成を示す図１に対して、白色表示画素数算出部２０と電源制御部５０とバックライト電源６０とをなくし、一方、周囲環境輝度検出部７０を備えた構成である。
【００２８】
図５（出典：ｆｌａｔ−ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ２００３，ｐ８２）は、周囲の明るさ（周囲環境の輝度）とコントラスト比との関係を示す図である。横軸は、周囲の明るさをルクス（ｌｘ）で示している。例えば３００ｌｘは、家庭のリビングにおける明るさ程度である。図５に示すように、バックライト１５を常時同じ発光強度で点灯しているＬＣＤは、ＣＲＴに比べて、明るい周囲環境（明室）でのコントラスト比（ＣＲ）は高いが、暗い周囲環境（暗室）ではいわゆる黒浮きが視認され、コントラスト比が低下する。これは、バックライト１５が常時点灯のＬＣＤでは黒画面でも僅かに光を透す（黒浮き）ことに起因しており、特に暗室ではこの影響が大きいためである。この問題は、次のように、バックライト１５の発光強度の制御で改善可能である。
【００２９】
本実施の形態２では、周囲環境の明るさにあまり影響されず、よいコントラストを保つために、次のようなバックライト１５の発光強度の制御を行う。
【００３０】
周囲環境の輝度（明るさ）を常時モニターできるセンサー（周囲環境輝度検出部７０）を設けて、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を制御する。すなわち、明るい周囲環境の時（周囲環境の輝度が高いとき）には全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を上げる。一方、暗い周囲環境のとき（周囲環境の輝度が低い）は、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を下げる。バックライト１５の発光強度は、実施の形態１の場合と同様に、例えば、ＬＥＤ電流、発光パルス幅（パルスデューティー）あるいは繰り返し発光パルス数のうち少なくとも一つを制御する方法により調整することができるが、これに限られない。なお、実施の形態２に係る画像表示装置１００では、白色表示画素数の変化に伴う画像輝度の制御を行なわない場合を想定する。したがって、白色表示画素数が変化しても、全画素白色表示のときのバックライト１５の強度は、変わらない。周囲環境輝度の変化に加え白色表示画素数の変化にともないバックライト１５の発光強度の制御を考慮する構成は、実施の形態３で説明する。
【００３１】
周囲環境の輝度を用いた具体的な制御方法について図６を用いて説明する。図６の横軸は周囲環境輝度である。縦軸は、全画素白色表示の場合におけるバックライト１５の発光強度（相対値）である。
データ記憶部４０は、図６に示す周囲環境輝度とバックライト１５の発光強度との関係を示す関係データを記憶している。実績データとして、図は例えば周囲環境輝度が３００ルクス以下の領域ではコントラストがあまり下がらないレベルまでバックライト１５の強度を下げ、３００ルクスからは発光強度を一定とするデータを採用する。かかる発光強度の制御により、消費電力の節約を図る。図７は、周囲が次第に暗くなっていく場合のバックライト１５の発光強度の時間変化を示す図である。図７の時刻０〜時刻Ｔ１の間では、周囲環境輝度検出部７０の検出した周囲環境輝度は図６の明室の輝度であり発光強度は１．５である。時刻Ｔ１〜Ｔ２では、検出した周囲環境輝度は基準輝度（発光強度１．０）のため、発光強度は１．０であり、時刻Ｔ２〜Ｔ３では検出した周囲輝度は暗室を示す０．５であったことを示している。以上のように、発光強度制御回路３０は、周囲環境輝度検出部７０の検出した周囲環境輝度とデータ記憶部４０に記憶した図６の関係データとを用いて図７に示すような制御を行なう。
【００３２】
以下に、周囲環境輝度とコントラストの関係をさらに具体的に述べる。
図８は、ノーマリー・ホワイトの場合における、液晶パネル１４の駆動電圧に対する透過輝度の相対値を示す特性曲線（ガンマ特性）を示すものである。図８において、最も高い透過輝度（相対値）をＢＬ  （すなわち発光輝度）、最も低い透過輝度（相対値）をＢＴ  （以下、最低透過輝度という。）とする。周囲の照明等（外光）による輝度をＢＥ  （以下、周囲環境輝度という。）とすると、外光による輝度レベルを示す点線ＢＥ１はＢＴ  より明るい場合を示し、外光による輝度レベルを示す点線ＢＥ２はＢＴ  より暗い場合を示している。
【００３３】
図９は、周囲環境輝度（ＢＥ  ／ＢＴ  ）とコントラスト比ＣＲ（相対値）との関係を示す図である。ここで、コントラスト比ＣＲは、
ＣＲ＝ＢＬ  ／（ＢＴ  ＋ＢＥ  ）＝（ＢＬ  ／ＢＴ  ）／〔１＋（ＢＥ  ／ＢＴ  ）〕（式１）
で表される。ＢＬ  ，ＢＴ  を一定とすれば（式１）のＣＲは、ＢＥ  のみの関数となり、外光がまったくない場合のＣＲ（すなわちＢＬ  ／ＢＴ  ）の相対値を１とすると、外光がある場合ＣＲは、図９のように、周囲環境輝度ＢＥ  の増大と共に減少する。すなわち、図９からは、周囲環境が明るくなると、コントラストが低下することがわかる。
【００３４】
図１０は、バックライト１５の発光強度に対するコントラスト比を示す図である。
ＢＬ  ，ＢＴ  がバックライト１５の発光強度（ＰＢ  とおく。）に比例すると仮定すれば、
ＢＬ  ＝ＣＬ  ・ＰＢ  、ＢＴ  ＝ＣＴ  ・ＰＢ  （ここで、ＣＬ  、ＣＴ  は定数）
とすると、ＣＲは（式１）により、次の（式２）のように表される。
すなわち、
ＣＲ＝（ＣＬ  ／ＣＴ  ）／〔１＋（ＢＥ  ／ＣＴ  ）／ＰＢ  〕＝ＣＬ  ／〔ＣＴ  ＋（ＢＥ  ／ＰＢ  ）〕（式２）
周囲環境輝度ＢＥ  が一定の条件のもとでは、図１０に示すように、ＣＲはバックライト１５の発光強度ＰＢ  とともに大きくなる（（ＢＬ  ／ＢＴ  ）の値に近づく）。
しかし、図１０に示すように、発光強度ＰＢ  が一定条件のもとで周囲環境輝度ＢＥ  が大きくなるとＣＲが低下する。したがって、発光強度ＰＢ  を上げて（ＢＥ  ／ＰＢ  ）を一定に保つことにより、ＣＲの低下を防ぐことができる。すなわち、バックライト１５の発光強度を上昇することで、周囲環境輝度に影響されない良いコントラストを得ることができる。
【００３５】
実施の形態２に係る画像表示装置１００は、周囲環境輝度検出部７０と発光強度制御回路３０とを備えたので、周囲環境輝度に影響されないコントラストのよい画像を提供することができる。
【００３６】
実施の形態２に係る画像表示装置１００は、データ記憶部４０を備えたので、データ記憶部４０に、周囲環境輝度とバックライト１５の発光強度との黒浮きしない程度までの実績データを記憶することにより、黒浮きを抑制しつつコントラストの良い画像を提供するとともに消費電力の増大の抑制を図ることができる。
【００３７】
実施の形態２に係る画像表示装置１００は、周囲環境輝度のみでバックライト１５の発光強度を制御するデータをデータ記憶部４０に記憶するので、画像表示装置１００のばらつきに関係なくバックライト１５の発光強度を直接に制御することができる。また、フィードバック回路を必要とせず簡単な制御回路でバックライト１５の発光強度を制御することができる。
【００３８】
実施の形態２に係る画像表示装置１００は、周囲環境輝度とバックライト１５の発光強度との関係において、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を基準に制御するので輝度の高い画像を提供することができるとともに、消費電力の増大抑制を図ることができる。
【００３９】
実施の形態３．
図１１〜図１８を用いて実施の形態３を説明する。
実施の形態３に係る画像表示装置１００は、実施の形態１に係る画像表示装置１００と実施の形態２に係る画像表示装置１００との機能を合わせた機能を有する。すなわち、実施の形態３に係る画像表示装置１００は、白色表示画素数を用いて画像の輝度を制御するとともに、周囲環境輝度を検出して検出した周囲環境輝度を用いて画像の輝度を制御するものである。
【００４０】
図１１は、実施の形態３に係る画像表示装置１００の構成を示す構成図である。図１１は、実施の形態１の構成を示す図１に対して周囲環境輝度検出部７０を備えた構成である。
【００４１】
データ記憶部４０は、白色表示画素数と画像の輝度（バックライト１５の発光強度）との関係を示す関係データと、周囲環境輝度とバックライト１５の発光強度との関係を示す関係データとを記憶している。これらの関係データと白色表示画素数、検出した周囲環境輝度を用いてバックライト１５の強度を制御する。
【００４２】
図１２（ａ）、（ｂ）は、明室と暗室における全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を示す図である。
図１２（ａ）は時間とともに、白色表示画素数が変化する様子を示す図である。
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）が示す白色表示画素数の変化のもとにおける、周囲環境の輝度が、基準輝度（図６で説明）の場合、暗室の場合、明室の場合を示す図である。
周囲環境輝度が基準輝度の場合、全画素白色表示におけるバックライト１５の発光強度は１．０であるので、図１２における発光強度の変化は、時間とともに、符号１〜符号６のように発光強度制御回路３０により制御される。
また、周囲環境輝度が暗室の場合、全画素白色表示におけるバックライト１５の発光強度は０．５であるので（図６）、図１２における発光強度の変化は、時間とともに、符号１ａ〜符号６ａのように、発光強度制御回路３０により制御される。
さらに、周囲環境輝度が明室の場合、全画素白色表示におけるバックライト１５の発光強度は１．５であるので（図６）、図１２における発光強度の変化は、時間とともに、符号１Ａ〜符号６Ａのように、発光強度制御回路３０により制御される。
【００４３】
以上は、周囲環境輝度が、それぞれ基準輝度、暗室、明室と固定的な場合を説明したが、周囲環境輝度は固定的でなくても構わないのはもちろんである。例えば、周囲環境輝度が、基準輝度、暗室、明室と順に変化した場合は、発光強度制御回路３０は、図１２において発光強度が、符号１、２ａ、３Ａのように変化させる制御をする。
【００４４】
以上のように、本実施の形態３では、周囲環境の明るさ（周囲環境輝度）を常時モニターできるセンサーである周囲環境輝度検出部７０を設けて、全画素白色表示時のバックライト１５の発光強度を制御するともに、バックライト１５の発光強度を画像の輝度の大きさに応じて制御する。すなわち、白色表示画素数が少ない輝度が低い表示画面では、黒レベルが浮かない程度までバックライト１５の発光強度を上げて画面全体を明るくし、逆に白色表示画素数が多い明るい画面では、バックライト１５の発光強度を適切なレベルまで下げることにより、消費電力の節約を図るとともに、高い輝度の表示画面を持つ。発光強度の制御は、バックライトの電流、発光パルス幅（パルスデューティー）、あるいは発光パルス数の少なくとも一つを制御する方法により調整する。
【００４５】
実施の形態４．
実施の形態１、２、３は、画像表示部が液晶の場合について説明してきたが、画像輝度の制御は、液晶表示装置の他、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、フィールドエミッション表示装置等にも適用が可能である。以下、実施の形態４として、これらＥＬ表示装置等について説明する。
これらの表示装置への適用について以下に説明する。
【００４６】
本実施の形態１、２、３は、液晶表示装置のみならず、ＥＬ表示装置（以下、ＥＬＤという）、プラズマ表示装置（以下、ＰＤＰという）、フィールドエミッション表示装置（以下、ＦＥＤという）にも適用可能である。
【００４７】
図１３は、実施の形態３をＥＬＤに適用した場合の発光制御方式の構成を示す。
各画素ＥＬの発光制御回路として、スイッチング用ＴＦＴ８２と駆動用ＴＦＴ８３の２個の薄膜トランジスタを利用した最も基本的な画素制御回路を示す。
図１４に、駆動用ＴＦＴ８３のソース電圧Ｖｓをパラメータとし、駆動用ＴＦＴ８３のドレイン電源、即ち、各画素ＥＬを流れるＥＬ電流ＩＥＬとゲート−ソース間電圧ＶＧＳとの関係を示す。各画素のＥＬ電流ＩＥＬはＶＧＳにより制御され、ＩＥＬは次式で決定される。
ＩＥＬ＝（ＶＳ−ＶＥＬＣ）／（ＲＥＬ＋ＲＴＦＴ）（式３）
ここで、ＶＥＬＣはＥＬのカソード側電圧、ＲＥＬはＥＬの抵抗、ＲＴＦＴはＴＦＴの抵抗である。式３から分かるように、ＶＥＬＣが一定の場合ＩＥＬはソース電圧Ｖｓにより制御可能である。ＥＬの発光強度はＩＥＬに比例するので、図１４に示したように、ＶＧＳの制御によりＥＬの発光強度を制御しつつ、パラメータＶｓの値を変えることによりＥＬ発光強度のレベルを変えることができる。同様に、ＶＥＬＣを変えることにより、ＥＬ発光強度のレベルを変えることもできる。
以上により、ＥＬＤにおいても実施の形態１、２、３の適用が可能である。
なお、発光強度制御回路３０は、ＥＬ発光強度のレベルを変えることの１つの態様として、ＥＬ画像表示部８１の複数の画素の全部が黒色表示のときは、前記複数の画素の全部を消灯させる制御を行う。このような制御により、消費電力の節約を図ることができる。
【００４８】
図１５、図１６に、ＰＤＰの基本構造と制御回路構成を示す。
ＰＤＰは、放電が発する紫外線を受けて蛍光体が発光する特性を利用した表示装置であり、カラーＰＤＰでは１画素が３色の蛍光体発光部（副画素）で構成されている。各副画素は、表示電極Ｘと表示電極Ｙとの間の放電と、これに基づいた蛍光体の発光により３原色を発光する。ＰＤＰの階調制御では、１フレームが複数（８ビットの階調制御では８つ）のサブフィールドに分割され、フィールドシーケンシャルで画面が形成される。各サブフィールドにおいて、各画素はオン（発光）かオフ（非発光）のいずれかにディジタル的に制御され、オン時の画素輝度は同一で、その相対比が１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８：２８＝２５６となるように設定される。各サブフィールドは、アドレス期間と表示期間とに役割分割されており、アドレス期間では点灯発光する画素が指定され、表示期間では点灯発光のパルス数が指定されて、上記発光輝度が制御される。即ち、アドレス期間では、アドレス駆動回路からのアドレスパルスと一方の表示電極（Ｙ）との間の交差画素に３μｓ程度の時間幅の微小パルス放電を発生させ、交差画素の誘電体層に壁電荷を蓄積させることにより画素の指定を行う。表示期間では、表示電極Ｘ−Ｙ間へのサステインパルス電圧の印加により、指定画素に蓄積された壁電荷を表示電極Ｘ−Ｙ間で移動放電させ、紫外線を発して発光体を発光させる。それぞれのサブフィールドにおけるオン時の画素輝度は、表示電極Ｘ−Ｙ電極間のサステインパルス数、即ち、発光パルス数の指定により変えることができる。
従って、表示電極Ｘ−Ｙ間のサステインパルスの幅や電圧を変えることにより、画素の発光強度のレベルを変えることができる。
したがって、本実施の形態１、２、３は、ＰＤＰにも適用可能である。
なお、発光強度制御回路３０は、画素の発光強度のレベルを変えることの１つの態様として、ＰＤＰ表示部８５の複数の画素の全部が黒色表示のときは、前記複数の画素の全部を消灯させる制御を行う。このような制御により、消費電力の節約を図ることができる。
【００４９】
本実施の形態１、２、３は、ＦＥＤにも適用可能である。ＦＥＤの発光の基本原理は、ＣＲＴと同じである。即ち、蛍光体に電子をあてることによる発光を利用した表示方式である。しかし、ＦＥＤは、電子ビームを走査するＣＲＴと異なり、図１７のＦＥＤの基本構造が示すように、多数の画素を有し、各画素における蛍光体の発光を利用している。各画素は、エミッタ（カソード）とゲート電極を備え、ゲート電圧（ＶＧ）印加に基づく電界放出により電子が発生されるとともに、カソード−アノード間の電界で電子が加速され、蛍光体に衝突して発光する。図１８に示したように、各画素の放流電流、即ち、発光強度は、ＶＧの時間幅（輝度信号）により制御可能であるが、ＶＧの値を変えて動作点を変え、発光強度のレベルを変えることができる。或いは、カソード−アノード間の印加電圧の変化、更には、これとＶＧとの組み合わせ制御により発光強度のレベルを変えることができる。したがって、ＦＥＤについても、本実施の形態１、２、３が適用可能である。
なお、発光強度制御回路３０は、発光強度のレベルを変えることの１つの態様として、ＦＥＤ表示部の複数の画素の全部が黒色表示のときは、前記複数の画素の全部を消灯させる制御を行う。このような制御により、消費電力の節約を図ることができる。
【００５０】
以上、実施の形態１、２、３に係る画像表示装置１００は、液晶表示装置に限らず、ＥＬ表示装置、ＰＤＰ表示装置、ＦＥＤ表示装置にも適用することがきる。これらの表示装置についても、大画面化に伴う消費電力の増大を抑制しつつ、画像の輝度を上げて視認性を向上させることができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、白色表示画素数算出部と発光強度制御回路（表示画像輝度制御部の一例）とを備えたので、消費電力の増大を抑制しつつ、画像の輝度を上げて視認性を向上させることができる。
また、本発明は、白色表示画素数算出部と発光強度制御回路（表示画像輝度制御部の一例）とを備えたので、大画面になるほど上昇する画像表示装置の消費電力の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成図である。
【図２】白色表示画素数とバックライト強度との関係を示す図である。
【図３】白色表示画素数の時間変化に対応した発光強度の制御を示す図である。
【図４】実施の形態２に係る画像表示装置１００の構成図である。
【図５】周囲の明るさによるコントラストの変化を示す図である。
【図６】周囲環境輝度と全画素白色表示における発光強度との関係を示す図である。
【図７】全画素白色表示における発光強度の時間変化を示す図である。
【図８】液晶パネルの透過輝度特性を示す図である。
【図９】周囲環境輝度のコントラスト比への影響を示す図である。
【図１０】バックライトの発光強度に対するコントラスト比を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る画像表示装置１００の構成図である。
【図１２】明室と暗室における全画素白色表示時の発光強度を示す図である。
【図１３】ＥＬ発光制御方式のブロック図である。
【図１４】ＥＬ電流ＩＥＬと駆動用ＴＦＴのＶＧＳとの関係を示す図である。
【図１５】３電極面放電方式カラーＰＤＰの基本構造を示す図である。
【図１６】プラズマ表示装置の基本構造と制御回路構成を示す図である。
【図１７】ＦＥＤの基本構造を示す図である。
【図１８】ＦＥＤの動作特性を示す図である。
【符号の説明】
１０  画像表示部、２０  白色表示画素数算出部、３０  発光強度制御回路、４０  データ記憶部、５０  電源制御部、６０  バックライト電源、７０  周囲環境輝度検出部、８１  ＥＬ表示部、８２  スイッチング用ＴＦＴ、８３  駆動用ＴＦＴ、８５  ＰＤＰ表示部、８６  Ｘサステイン回路、８７  Ｙサステイン回路、８８  アドレス駆動回路、１００  画像表示装置。
【図１】
2004294767.tif 000003
【図２】
2004294767.tif 000004
【図３】
2004294767.tif 000005
【図４】
2004294767.tif 000006
【図５】
2004294767.tif 000007
【図６】
2004294767.tif 000008
【図７】
2004294767.tif 000009
【図８】
2004294767.tif 000010
【図９】
2004294767.tif 000011
【図１０】
2004294767.tif 000012
【図１１】
2004294767.tif 000013
【図１２】
2004294767.tif 000014
【図１３】
2004294767.tif 000015
【図１４】
2004294767.tif 000016
【図１５】
2004294767.tif 000017
【図１６】
2004294767.tif 000018
【図１７】
2004294767.tif 000019
【図１８】
2004294767.tif 000020