(57)【要約】【課題】表示される映像の劣化を招くことなく、後部面光源の消費電力を低減する。【解決手段】所定の期間を単位として映像信号２１の最大輝度値を示す最大輝度値信号２３を出力する最大輝度値検出部１４と、最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、最大輝度値信号２３に従って後部面光源４の輝度を変化させる光源輝度制御部１１と、映像信号２１の輝度と画素の透過率との対応関係を最大輝度値信号２３に従って変化させることにより、後部面光源４の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺する透過率比制御部１３とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源となる冷陰極管と冷陰極管からの光を面状に導光する導光板とからなる後部面光源からの光を透過させる画素の光の透過率を、映像信号に基づいて制御することにより映像の表示を行う映像表示装置において、
フィールドを単位として映像信号の輝度の最大値である最大輝度値を検出し、検出結果を最大輝度値信号として出力する最大輝度値検出部と、
最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従い、冷陰極管を駆動する駆動信号をＰＷＭ制御することでもって後部面光源の輝度を変化させる光源輝度制御部と、
映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従って変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺する透過率比制御部と、
映像信号に１フィールド期間の遅延を与える遅延部とを備え、
画素の光の透過率を遅延部により遅延された映像信号に基づいて制御することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
後部面光源からの光を透過させる画素の光の透過率を、映像信号に基づいて制御することにより映像の表示を行う映像表示装置において、
所定の期間を単位として前記映像信号の輝度の最大値である最大輝度値を検出し、検出結果を最大輝度値信号として出力する最大輝度値検出部と、
最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、最大輝度値信号に従って後部面光源の輝度を変化させる光源輝度制御部と、
映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を最大輝度値信号に従って変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺する透過率比制御部とを備えたことを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
映像信号に１フィールド期間の遅延を与える遅延部を備え、
最大輝度値検出部はフィールドを単位として最大輝度値信号を出力し、
光源輝度制御部は、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に基づいて後部面光源の輝度を制御し、
透過率比制御部は、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従って映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を制御し、
画素の光の透過率を遅延部により遅延された映像信号に基づいて制御することを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、後部面光源からの光を透過させる画素の光の透過率を、入力される映像信号に基づいて制御することにより映像の表示を行う映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受信装置やコンピュータの表示装置、あるいは、携帯電話機の表示器等に使用される液晶表示器では、面全体が一様な輝度で光る後部面光源からの光を、液晶の画素のそれぞれの透過率を制御することでもって、映像や文字を表示するようになっている。このため、後部面光源は、映像信号の輝度が変化するときにも、一定の輝度でもって発光するようなっている（第１の従来技術とする）。
【０００３】
また、液晶表示器に関して、表示におけるコントラストの低下を防止するために複数の行電極を同時に選択する構成、誤差拡散処理を行うことによって見かけの階調を増加させる構成、周囲の環境に応じて白黒の２値表示とカラー表示とを切り換える構成、および、階調数を変化させる構成を開示した技術（第２の従来技術とする）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２５８８０７号公報（第００９８〜第０１０５、第０２７７〜第０３２０、第０５５９段落）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来技術を用いた場合では、以下に示す問題が生じていた。すなわち、後部面光源の輝度は、映像信号により示される映像が低輝度の映像となるときにも、一定に維持される。このため、後部面光源が消費する電力は比較的大きな値となっていて、液晶表示装置としての消費電力を低減しようとするときのネックの１つとなっていた。
【０００６】
また、上記した第１の従来技術における問題、すなわち、後部面光源の消費電力を少なくすることでもって、液晶表示装置としての消費電力を少なくするという観点から見る場合、第２の従来技術は、適用することが困難な技術となっていた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため創案されたものであって、その目的は、表示される映像の劣化を招くことなく後部面光源の消費電力を低減することのでき、且つ、回路規模の増大の抑制と後部面光源の輝度の安定化とを行うことのでき、且つ、後部面光源の輝度の制御精度を高めることのできる映像表示装置を提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、所定の期間を単位として検出された映像信号の最大輝度に基づいて後部面光源の輝度を変化させるとともに、輝度と透過率との対応関係を変化させることでもって、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じた輝度変化を相殺することにより、表示される映像の劣化を招くことなく後部面光源の消費電力を低減することのできる映像表示装置を提供することにある。
【０００９】
また上記目的に加え、検出の単位をフィールドとすることにより、回路規模の増大の抑制と後部面光源の輝度の安定化とを行うことのできる映像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る映像表示装置は、発光源となる冷陰極管と冷陰極管からの光を面状に導光する導光板とからなる後部面光源からの光を透過させる画素の光の透過率を、映像信号に基づいて制御することにより映像の表示を行う映像表示装置に適用している。そして、フィールドを単位として映像信号の輝度の最大値である最大輝度値を検出し、検出結果を最大輝度値信号として出力する最大輝度値検出部と、最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従い、冷陰極管を駆動する駆動信号をＰＷＭ制御することでもって後部面光源の輝度を変化させる光源輝度制御部と、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従って変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺する透過率比制御部と、映像信号に１フィールド期間の遅延を与える遅延部とを備えており、画素の光の透過率を遅延部により遅延された映像信号に基づいて制御している。
【００１１】
すなわち、所定期間における映像信号の最大輝度値が小さくなるほどに、後部面光源の輝度が低くなるように制御される。つまり、後部面光源の消費電力が少なくなるように制御される。また、後部面光源の輝度の変化が画素の透過した光の輝度に与える影響は、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係の変化でもって相殺されている。また、遅延部は映像信号に１フィールドの遅延を与えるのみでよいので、遅延部を、１フィールド分の映像信号を記憶するメモリを主要部として構成することができる。また、１フィールドを単位とするときでは、後部面光源の輝度を、単位期間における表示の始まりの時刻から表示の終了の時刻までにおいて、輝度を同一に維持することが容易となる。また、冷陰極管の輝度については、ＰＷＭ制御を行うと、精度よく輝度を変化させることができる。
【００１２】
また本発明に係る映像表示装置は、後部面光源からの光を透過させる画素の光の透過率を、映像信号に基づいて制御することにより映像の表示を行う映像表示装置に適用している。そして、所定の期間を単位として映像信号の輝度の最大値である最大輝度値を検出し、検出結果を最大輝度値信号として出力する最大輝度値検出部と、最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、最大輝度値信号に従って後部面光源の輝度を変化させる光源輝度制御部と、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を最大輝度値信号に従って変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺する透過率比制御部とを備えている。
【００１３】
すなわち、所定期間における映像信号の最大輝度値が小さくなるほどに、後部面光源の輝度が低くなるように制御される。つまり、後部面光源の消費電力が少なくなるように制御される。また、後部面光源の輝度の変化が画素の透過した光の輝度に与える影響は、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係の変化でもって相殺される。
【００１４】
また上記構成に加え、映像信号に１フィールド期間の遅延を与える遅延部を備え、最大輝度値検出部はフィールドを単位として最大輝度値信号を出力し、光源輝度制御部は、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に基づいて後部面光源の輝度を制御し、透過率比制御部は、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値を示す最大輝度値信号に従って、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を制御し、画素の光の透過率を遅延部により遅延された映像信号に基づいて制御している。
【００１５】
すなわち、遅延部は映像信号に１フィールドの遅延を与えるのみでよいので、遅延部を、１フィールド分の映像信号を記憶するメモリを主要部として構成することができる。また、１フィールドを単位とするときでは、後部面光源の輝度を、単位期間における表示の始まりの時刻から表示の終了の時刻までにおいて、輝度を同一に維持することは容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る映像表示装置の一実施形態の電気的構成を示すブロック線図である。
【００１７】
図において、縦横の比率がほぼ３対４である長方形状に、輝度が一様な白色光を発する面光源である後部面光源４は、光源となる円筒状の冷陰極管１と、冷陰極管１を覆う反射板２と、白色の合成樹脂板である導光板３とでもって構成されている。そして、導光板３の前面側（図における上部側）には、画素のそれぞれが液晶により形成された液晶パネル５が設けられている。
【００１８】
最大輝度値検出部１４は、フィールドを単位として、映像信号（例えば、ＮＴＳＣ方式の映像信号）２１により示される輝度の最大値である最大輝度値を検出する。そして、検出した最大輝度値を示す最大輝度値信号２３を光源輝度制御部１１と表示回路１２とに出力する。遅延部１５は、Ａ／Ｄ変換器、フィールドメモリ、Ｄ／Ａ変換器、等からなり、映像信号２１に対して１フィールド期間の遅延を与える。そして、遅延を与えた映像信号２２を表示回路１２に送出する。
【００１９】
光源輝度制御部１１は、最大輝度値検出部１４によって検出された最大輝度値が小さくなるときには輝度が減少し、最大輝度値が大きくなるときには輝度が増大する方向に、最大輝度値信号２３に従って後部面光源４の輝度を変化させる。このため、パルス幅が最大輝度値信号２３に対応して変化するＰＷＭ信号によりスイッチングが制御される素子を介して、冷陰極管１に電源の供給を行う。すなわち、ＰＷＭ制御でもって後部面光源４の輝度の制御を行う。
【００２０】
表示回路１２は、遅延部１５から出力される映像信号２２を所定処理する。そして、所定処理により得られた信号でもって液晶パネル５の各画素の透過率を制御することにより、映像を表示する。また、後部面光源４の輝度が変化するときにも、画素を透過した光の強度には変化が現れないようにするため、透過率比制御部１３を内部に備えている。
【００２１】
透過率比制御部１３は、映像信号２２の輝度と画素の透過率との対応関係を最大輝度値信号２３に従って変化させる。すなわち、例えば、図２の３１により示される輝度と画素の透過率との対応関係、あるいは、３２により示される輝度と画素の透過率との対応関係、あるいは、３３により示される輝度と画素の透過率との対応関係、等のように、映像信号２２の輝度と画素の透過率との対応関係を、最大輝度値信号２３に従った関係に設定することでもって、後部面光源４の輝度が変化するときにも、画素を透過した光の強度には変化が現れないようにする。
【００２２】
なお、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を輝度透過率比によって示すとする。且つ、輝度透過率比を（輝度透過率比＝画素の所定の透過率値（例えば１００％）／映像信号の輝度値）として求まる値であるとし、映像信号の輝度がＭとなるときに、画素の透過率が１００％となるとき（３１の対応関係となるとき）の輝度透過率比の値を１とすると、３２の対応関係となるときの輝度透過率比は２、３３の対応関係となるときの輝度透過率比は４となる。
【００２３】
なお、遅延部１５における映像信号２１のデジタル化の階調数は、表示回路１２における輝度の階調数（画素の透過率の階調数）より多くなるように設定されている（本実施形態では４倍にしているが、その他の倍数とすることができる）。これは、映像が低輝度となるときに、液晶パネル５により表示される映像の階調が豊富となるようにするためである（後に詳述する）。
【００２４】
図３は、主要信号の波形等の変化を示すタイミグチャートである。必要に応じて同図を参照しつつ、実施形態の動作を説明する。
【００２５】
いま、入力される映像信号２１が、図３の２１により示す波形になっているとする（説明を簡明とするため、水平同期信号および色信号は図示が省略されている）。また、期間ｔ１〜ｔ３のそれぞれの期間は、１垂直走査期間を示している。また、期間ｔ１における映像信号２１の最大輝度値は１００％、期間ｔ２における映像信号２１の最大輝度値は５０％であるとする。
【００２６】
最大輝度値検出部１４は、１垂直走査期間が終了する毎に、終了した垂直走査期間において検出した最大輝度値を示す最大輝度値信号２３を、垂直同期信号の始まりのタイミングにおいて出力する（例えば、期間ｔ１において検出した最大輝度値を示す最大輝度値信号２３を時刻Ｔ２において出力する）。従って、時刻Ｔ２において出力される最大輝度値信号２３は、最大輝度値が１００％であることを示す信号となる。そして、期間ｔ２が終了する時刻Ｔ３となったとき、期間ｔ２において検出した最大輝度値を示す最大輝度値信号２３を出力する。このため、時刻Ｔ３において出力される最大輝度値信号２３の値は、５０％を示す信号となる。すなわち、最大輝度値信号２３の値は、時刻Ｔ３において、１００％を示す値から５０％を示す値に変化する。
【００２７】
一方、光源輝度制御部１１は、最大輝度値信号２３の値が１００％を示すときには、後部面光源４の輝度を１００％に設定し、最大輝度値信号２３の値が５０％を示すときには、後部面光源４の輝度を５０％に設定する。このため、期間ｔ１，ｔ２では、後部面光源４の輝度は１００％に設定され、期間ｔ３では、後部面光源４の輝度は５０％に設定される。従って、期間ｔ３では、後部面光源４の消費電力は、期間ｔ２の場合（従来技術の場合）に比して約１／２となる。
【００２８】
また、透過率比制御部１３は、最大輝度値信号２３が１００％を示すときには、映像信号２２の輝度が図２のＭとなるときに、画素の透過率が１００％となるように映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を設定する（輝度透過率比を１に設定する）。従って、このときでは、映像信号２２の輝度と画素の透過率との対応関係は、３１により示す関係に設定される。
【００２９】
そして、最大輝度値信号２３が５０％を示すときには、映像信号２２の輝度値が図２のＭ／２となるときに、画素の透過率が１００％となるように映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を設定する（輝度透過率比を２に設定する）。従って、このときでは、映像信号２２の輝度と画素の透過率との対応関係は、３２により示す関係に設定される。このことは、映像信号２２の輝度と画素の透過率との対応関係を示す輝度透過率比が、期間ｔ３では、期間ｔ２に比して２倍となることを意味している。
【００３０】
以上のことから、期間ｔ１に映像信号２１に現れた映像は、期間ｔ２において、後部面光源４の輝度が１００％、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係が３１に示す関係となる状態でもって、液晶パネル５により表示される。従って、画素の透過率の最大値は１００％となる。一方、期間ｔ２に映像信号２１に現れた映像は、期間ｔ３において、後部面光源４の輝度が５０％、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係が３２に示す関係となる状態でもって、液晶パネル５により表示される。その結果、表示されている映像信号の最大輝度値は５０％と少なくなっているにもかかわらず、画素の透過率の最大値は１００％となる。このことは、５０％の灰色から０％近傍までの黒の階調が、画素の透過率の１００％から０％までの変化でもって表示されるということを意味している。
【００３１】
また、遅延部１５から出力される映像信号２２の輝度の階調数は、表示回路１２の輝度の階調数（画素の透過率の階調数）の４倍となっているので、０％〜５０％の輝度の範囲であっても、十分な階調数を有している。従って、液晶パネル５による表示の輝度の階調数は２倍と豊富になり、低輝度における画質を良好なものとすることができる。
【００３２】
また、例えば、最大輝度値が２５％である場合、後部面光源４の輝度は２５％に設定される。また、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係は３３に示す関係となるように設定される（輝度透過率比が４に設定される）。その結果、冷陰極管１の消費電力は、輝度を１００％とした場合に比して、約１／４となる。また、表示されている映像信号の最大輝度値が２５％であるにもかかわらず、画素の透過率の最大値は１００％となる。すなわち、２５％の灰色から０％近傍までの黒の階調が、画素の透過率の１００％から０％までの変化でもって表示されることになる。従って、輝度の階調が４倍と豊富になり、低輝度における画質を特に良好なものとすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、最大輝度値信号２３のレベルを、垂直同期信号が始まるタイミングにおいて変化させ、最大輝度値信号が変化した後、次のフィールドの画像を示す信号が現れるまでの期間を長く確保するようになっている。従って、後部面光源４の輝度を変化させる制御が行われたとき（例えば、時刻Ｔ１〜Ｔ４）から、画像を示す信号が現れるまでの期間（例えば、期間ｔ６等）が長くなるので、この長くなった期間において、冷陰極管１の明るさが、残光特性があるにもかかわらず、新しく設定された明るさに落ち着くことになる。つまり、後部面光源４の輝度の制御の精度が高まることになる。
【００３４】
また、後部面光源４については、冷陰極管１、反射板２、導光板３からなる構成とした場合について説明したが、発光ダイオードを用いた構成とする場合にも、同様に適用することができる。
【００３５】
また、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係については、一次的な対応関係となる場合について示したが、二次的等の、その他の対応関係となる場合にも、同様に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、フィールドを単位として映像信号の最大輝度値を検出し、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値に従い、冷陰極管をＰＷＭ制御することでもって後部面光源の輝度を変化させるともに、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺している。このため、１フィールド期間における映像信号の最大輝度値が小さくなるほどに、後部面光源の消費電力が少なくなる。また、後部面光源の輝度の変化が画素の透過した光の輝度に与える影響は、輝度透過率比の変化でもって相殺される。且つ、遅延部を１フィールド分の映像信号を記憶するメモリを主要部として構成することができる。また、後部面光源の輝度を、単位期間における表示の始まりの時刻から表示の終了の時刻までにおいて、後部面光源の輝度を精度よく所定値に維持できる。このため、表示される映像の劣化を招くことなく後部面光源の消費電力を低減することができ、且つ、回路規模の増大の抑制と後部面光源の輝度の安定化とを行うことができ、且つ、後部面光源の輝度の制御精度を高めることができる。
【００３７】
また本発明では、所定の期間を単位として映像信号の最大輝度値を検出し、最大輝度値信号に従って後部面光源の輝度を変化させている。また、映像信号の輝度と画素の透過率との対応関係を最大輝度値信号に従って変化させることにより、後部面光源の輝度の変化によって画素を透過した光に生じる輝度の変化を相殺している。このため、所定期間における映像信号の最大輝度値が小さくなるほどに、後部面光源の消費電力が少なくなるように制御される。また、後部面光源の輝度の変化が画素の透過した光の輝度に与える影響は、輝度透過率比の変化でもって相殺される。このため、表示される映像の劣化を招くことなく、後部面光源の消費電力を低減することができる。また、最大輝度値が小さくなるときでは、低輝度領域の階調を豊富なものにすることができるという効果も併せて得られることになる。
【００３８】
またさらに、１フィールドを単位として、そのときのフィールドより１つ前のフィールドにおいて検出された最大輝度値に基づいて制御を行っている。このため、遅延部を１フィールド分の映像信号を記憶するメモリを主要部として構成することができる。また、後部面光源の輝度を、単位期間における表示の始まりの時刻から表示の終了の時刻までにおいて、輝度を同一に維持することが容易となるので、回路規模の増大を抑制できるとともに後部面光源の輝度を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る映像表示装置の一実施形態の電気的構成を示すブロック線図である。
【図２】映像信号の輝度と画素の透過率との関係を示す説明図である。
【図３】主要信号の波形等の変化を示すタイミグチャートである。
【符号の説明】
１  冷陰極管
３  導光板
４  後部面光源
５  液晶パネル
１１  光源輝度制御部
１３  透過率比制御部
１４  最大輝度値検出部
１５  遅延部
２１  映像信号
２２  遅延された映像信号
２３  最大輝度値信号
【図１】
2004245896.tif 000003
【図２】
2004245896.tif 000004
【図３】
2004245896.tif 000005