(57)【要約】 【課題】  表示品位を向上させることができる表示装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】  複数の発光素子を含む照明部６からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部を備える表示装置である。照明部６は、発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成されている。記憶部４には、前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴が記憶さており、補正部３は、前画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて前記発光素子の発光階調を算出する。発光素子制御部５は、算出された発光階調に基づいて照明部６を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置の制御方法であって、
前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶しておき、
前記発光素子の発光階調を算出する際に、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて算出することを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項２】
複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置であって、
前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶する記憶部と、
前記発光素子の発光階調を算出する際に、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて算出する算出部と、
算出された発光階調に基づいて前記照明部を制御する制御部とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記発光履歴に基づいて輝度の経時変化量を算出し、算出した経時変化量と、前記画像データに含まれる輝度とに基づいて前記発光素子の発光階調を算出することを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記算出部は、全ての発光素子群の前記経時変化量の平均値よりも所定の値以上小さい経時変化量を有する発光素子群に対しては発光階調が高くなるように発光階調を算出することを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等、自発光しない表示素子の光源として用いる照明装置の点灯制御に関し、特に、大型ディスプレイ用途に適する複数の光源から構成される照明装置およびそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、表示画素自身が発光しない、いわゆる非発光型ディスプレイであるが、駆動電圧の低さ、消費電力の低さ、多階調表示の容易さから、大型ディスプレイにも用途が拡大している。
【０００３】
非発光型ディスプレイには、太陽光や室内灯の光など外光の反射光を利用する反射型ディスプレイ、バックライトの光を利用する透過型ディスプレイ、外光とバックライトとを併用する半透過型ディスプレイなどがある。
【０００４】
バックライトなどの照明装置は、複数の発光素子を含んでなり、連続均一発光であるが、これを画像データ信号の輝度階調に合わせて、調光し部分的に発光階調を下げることで、省エネルギと表示品位の向上を図る技術が考案されている。
【０００５】
特許文献１記載の表示装置は、照明輝度に応じて変換された画像信号の階調を、周囲の照明領域の輝度情報に基づいて補正する階調補正部を備えており、画面内に大きな輝度傾斜があるような画像であっても高品位な表示を可能としている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２３１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
照明装置に用いられる発光素子は、発光輝度と発光時間とに応じて発光効率が変化し、同じ入力を与え続けたとしても発光量が変化する経時変化あるいは経時劣化と呼ばれる特性を有している。均一発光であれば、経時変化が生じても画面全体の輝度が一様に変化するだけであるので、発光効率が極端に低くならない限りは問題にはならない。
【０００８】
しかし、表示画面のサイズが大きいディスプレイの場合、表示画面を複数の領域に分割して各々独立に制御を行うため、各領域に対する発光素子間に稼動履歴の差があった場合は、経時変化により各領域の発光効率に差が生じて輝度ムラの原因となり表示品位を劣化させることになる。
【０００９】
このような表示品位の劣化は、写真画像など色調が連続して変化する自然画像を表示する場合はあまり目立たないが、案内板画像や情報表示画像など色調変化が不連続で、単色で塗られた部分（ベタ部分）を多く含む非自然画像を表示する場合は顕著になる。
【００１０】
本発明の目的は、表示品位を向上させることができる表示装置およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置の制御方法であって、
前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶しておき、
前記発光素子の発光階調を算出する際に、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて算出することを特徴とする表示装置の制御方法である。
【００１２】
また本発明は、複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置であって、
前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶する記憶部と、
前記発光素子の発光階調を算出する際に、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて算出する算出部と、
算出された発光階調に基づいて前記照明部を制御する制御部とを有することを特徴とする表示装置である。
【００１３】
また本発明は、前記算出部は、前記発光履歴に基づいて輝度の経時変化量を算出し、算出した経時変化量と、前記画像データに含まれる輝度とに基づいて前記発光素子の発光階調を算出することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記算出部は、全ての発光素子群の前記経時変化量の平均値よりも所定の値以上小さい経時変化量を有する発光素子群に対しては発光階調が高くなるように発光階調を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置の制御方法である。
【００１６】
前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶しておき、前記発光素子の発光階調を算出する際に、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごとの前記発光履歴とに基づいて算出する。
【００１７】
これにより、発光履歴の違いによる輝度ムラの発生を抑えることができるので表示品位を向上させることができる。
【００１８】
また本発明によれば、複数の発光素子を含み、これら発光素子を２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部と、前記照明部からの照射光を利用して、入力された画像データに基づく画像を表示する表示部とを備える表示装置である。
【００１９】
記憶部には、前記発光素子群ごとに、過去の発光階調および発光時間の少なくとも一方を含む発光履歴を記憶しておき、算出部が、前記画像データに含まれる輝度と、前記発光素子群ごと前記発光履歴とに基づいて前記発光素子の発光階調を算出すると、制御部が、算出された発光階調に基づいて前記照明部を制御する。
【００２０】
これにより、発光履歴の違いによる輝度ムラの発生を抑えることができるので表示品位を向上させることができる。
【００２１】
また本発明によれば、前記算出部は、前記発光履歴に基づいて輝度の経時変化量を算出し、算出した経時変化量と、前記画像データに含まれる輝度とに基づいて前記発光素子の発光階調を算出する。これにより容易に表示品位を向上させることができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記算出部は、全ての発光素子群の前記経時変化量の平均値よりも所定の値以上小さい経時変化量を有する発光素子群に対しては発光階調が高くなるように発光階調を算出することを特徴とする。
【００２３】
全体の平均値よりも経時変化が小さいということは、過去の発光時間が短いと解されるので、高い発光階調で発光させることにより前記発光素子群間の経時変化量の差を小さくすることができるので、表示品位をさらに高めることができる。これによりさらに容易に表示品位を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の実施の一形態である表示装置１の構成を示すブロック図である。
表示装置１は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、ビデオデッキなどの録画装置、テレビジョン放送のアンテナケーブルなどと接続され、取り込んだ画像データに基づいて画像を表示する。
【００２５】
表示装置１は、制御部２、補正部３、記憶部４、発光素子制御部５、照明部６、表示素子制御部７、表示部８およびデータ取込部９を含んで構成される。
【００２６】
画像データは、データ取込部９によって取り込まれ、制御部２で表示方式などが変換されて、補正部３へと出力される。制御部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などで実現され、表示装置１全体の制御を行う。
【００２７】
補正部３では、後述のように、照明部６の発光履歴に基づいて、照明部６の発光階調および表示部８の表示階調の補正を行う。記憶部４は、画像データを一時的に保存したり、照明部６の発光履歴を保存したり、その他表示装置１を動作させるために必要な各種プログラムなどを保存する。
【００２８】
発光素子制御部５は、補正部３から指示された発光階調にしたがって照明部６の発光素子を制御する。表示素子制御部７は、補正部３から指示された表示階調にしたがって表示部８を制御する。
【００２９】
図２は、補正部３の構成を示すブロック図である。
補正部３は、画像領域分割部１０、発光階調算出部１１および表示階調補正部１２を含む。
【００３０】
画像領域分割部１０は、１フレームごとに、入力された画像データを、画素群からなる小領域に分割する。小領域は、２以上の発光素子群としてそれぞれ独立に制御可能に構成される照明部独立して制御可能な発光素子群が光を照射することによって表示される画素群を１つの小領域とする。
【００３１】
画像領域分割部１０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの信号処理用ハードウェアで実現するほうが処理速度の面でより望ましいが、制御部２を構成するＣＰＵがソフトウェアを利用して実現してもよい。
【００３２】
発光階調算出部１１は、入力された画像データに基づいて、小領域ごとに発光素子の発光階調を算出する。
【００３３】
記憶部４には、現在のフレームについての算出結果と、発光履歴として、これまでの全フレームの算出結果の和が小領域ごとに記憶される。
【００３４】
さらに発光階調算出部１１は、小領域ごとに発行階調の経時変化量を発光履歴に基づいて計算し、予め定められた許容値との比較を行う。経時変化量が許容値を越えている場合は、当該小領域の発光階調を補正するように、各発光素子に対して与える電力値を発光素子制御部５に出力する。
【００３５】
また、算出された発光階調は、表示階調補正部１２にも与えられ、補正後の全ての小領域での輝度の和が、入力された画像データの輝度の和と等しくなるように、表示階調が補正される。表示階調補正部１２は、表示階調を補正するように、各表示素子に対して与える電力値を表示素子制御部７に出力する。
【００３６】
なお、小領域について、全て同じ形および大きさであってもよく、それぞれが異なる形および異なる大きさであってもよい。
【００３７】
また、照明部６を構成する発光素子は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＣＣＦＬ（
Cold Cathode Fluorescent Lighting）およびＥＬ（Electro Luminescence)などを用いることができる。
【００３８】
また、発光素子制御部５および表示素子制御部７は、照明部６および表示部８の機能部に組み込まれていてもよい。
【００３９】
図３は、表示装置１の表示制御処理を示すフローチャートである。
以下の表示制御処理は１フレーム分のフローチャートであり、フレームが変わるたびに処理を行う必要がある。
【００４０】
まずステップＳ１では、画像領域分割部１０に入力された画像データを、複数の小領域に分割する。
【００４１】
次にステップＳ２では、発光階調算出部１１が、各小領域に対応する画像データおよび隣接する小領域に対応する画像データから、その小領域に対応する発光素子の発光階調を算出する。このとき、画像データの最大輝度に従い発光階調を決定することで調光による省エネルギー効果は最大になる。
【００４２】
ステップＳ３では、各小領域での輝度の経時変化量を発光履歴に基づいて計算し、予め定められた許容値よりも大きいか否かを判断する。
α＝（ΔＩ−ΔＩＡＶＥ）−ＩＴＨ
ΔＩ＝Ｆ1（∫Ｆ２Ｉｔ・ｄｔ)
ΔＩ：輝度の経時変化量
ΔＩＡＶＥ：輝度の平均経時変化量
ＩＴＨ：輝度変化差許容値
Ｆ1、Ｆ２：過去の発光階調および発光時間より素子発光効率の
経時変化特性を表す発光素子の特性関数
Ｉｔ：過去の発光輝度
ｔ：時間
【００４３】
上記計算式において、αが正となった場合、輝度の経時変化量が許容値を超えているので、ステップＳ４に進み、当該小領域の発光階調を補正する。当該小領域に属する発光素子への供給電力を調整するよう発光素子制御部５に指示する。
【００４４】
なお、輝度変化差許容値ＩＴＨは、人間の視覚により判別できる輝度差から導かれる値であり、時刻や履歴に応じて変化することのない一定値である。特性関数Ｆ１は、発光素子の半導体結晶の欠損が発光量に与える影響を表す関数であり、特性関数Ｆ２は、発光素子に与えたエネルギの内、光として照射されなかったエネルギが熱となって半導体結晶に与えるダメージの寄与を表す関数である。これらの許容値、特性関数は、記憶部４に予め記憶されている。
【００４５】
多くの場合、経時変化は、発光素子の発光効率が下がり、発光量が低下する方向に変化するため、経時変化が顕著になった場合は、より多くの電力を供給するような指示を行うすなわち、画像データに基づく階調よりも高階調となるような発光階調を発光素子制御部５に出力することになる。
【００４６】
ステップＳ５では、小領域ごとに輝度の経時変化量の平均値を求める。
ステップＳ６では、小領域ごとに経時変化量および平均値を集計し、その分布状態に基づいて経時変化にばらつきがあるか否かを判断する。
【００４７】
たとえば、全領域の平均値を算出し、その平均値に対して一定値以上低い平均値となる小領域があれば、ステップＳ７において、当該小領域の階調をより高くする。こうすることで、当該小領域の経時変化を促進し、経時変化の均一化を図る。
【００４８】
分割された小領域間で経時変化の差が大きすぎると、ステップＳ４で補正を行っても小領域間の輝度むらが目立つことになるので、全体の経時変化を均一化することでより補正しやすくなる。
【００４９】
同様に、全領域の平均値に対して一定値以上高い平均値となる小領域があれば、当該小領域以外の領域の階調をより高くし、経時変化の均一化を図る。
【００５０】
補正後の各小領域の発光階調および補正前の発光階調の発光履歴を記憶部４に記憶する。
【００５１】
記憶部４にハードディスクドライブやフラッシュメモリのような不揮発性の記憶媒体を使用する場合、これらは概して書き込み速度が低速であり高速動画を処理する場合には1フレームごとに発光階調を書き込むことが困難であるため、複数フレームの発光階調を高速なメモリに一旦蓄積し、あらためて発光履歴を記憶することが望ましい。
【００５２】
ステップＳ８では、各小領域の発光階調に基づいて表示階調の補正を行う。
本実施形態のような非自発光の表示装置において、画像データの画素の階調、すなわち表示部８から出力される光の階調は、照明部の発光階調と表示部の表示階調とに比例する。したがって、補正により発光階調を高くした場合は、表示階調を低くする必要があり、補正により発光階調を低くした場合は、表示階調を高くする必要がある。
【００５３】
発光階調の低下量が大きい場合は、表示階調の補正を行う際に人間の視覚特性を考慮したγ補正を行うことが望ましい。
【００５４】
ステップＳ９で、これまでに算出された発光階調および表示階調に従い、発光素子制御部５および表示素子制御部７が、照明部６および表示部８をそれぞれ駆動させる。
【００５５】
このとき、発光素子の制御においては、発光素子の発光輝度を変えてもよいし、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）やＰＷＭ（Pulse Width Modulation）に代表されるデューティー制御による感知光量を変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の一形態である表示装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】補正部３の構成を示すブロック図である。
【図３】表示装置１の表示制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  表示装置
２  制御部
３  補正部
４  記憶部
５  発光素子制御部
６  照明部
７  表示素子制御部
８  表示部
９  データ取込部
１０  画像領域分割部
１１  発光階調算出部
１２  表示階調補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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