(57)【要約】【課題】表示装置及び表示装置の駆動方法においては、バックライトに蛍光管を用いる構成を採用している。この蛍光管の応答速度及び残光特性のために、点灯ｄｕｔｙが小さい場合に正しい輝度で点灯することが困難になるという課題が生じる。また、蛍光管を採用し、例えば、ｄｕｔｙ比が３０％以下のような場合には、画面にフリッカが発生するという問題も生じる。【解決手段】バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低ｄｕｔｙの場合であっても適切な輝度で点灯することが可能になり、さらに、フリッカの発生を抑制することにより動画表示性能を向上した表示装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの背面に設置され、前記表示パネルを複数の領域に分割し、領域ごとに配置された、複数のＬＥＤにより構成されるバックライトユニットと、
前記複数の領域ごとに、１垂直期間内に前記ＬＥＤが消灯する消灯期間と点灯する点灯期間が設け、点灯期間において所定のＰＷＭ周波数により前記バックライトユニットを駆動する駆動手段、
前記複数の領域ごとに、画像の特徴量を検出する検出手段とを備え、
前記駆動手段は、前記検出手段により検出された画像の特徴量に応じて、各領域に応じて、前記ＰＷＭ周波数を可変にすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記検出手段は、各領域が静止画であるか動画であるか否かを検出することにより画像の特徴量を検出することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記検出手段により、領域が静止画により構成されていることを検出した場合には、前記ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数より高く設定し、一方、前記検出手段により、領域が動画により構成されていることを検出した場合には、前記ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数と同じ周波数に設定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】
前記駆動手段は、各領域が静止画及び動画のいずれの場合であっても、点灯期間と消灯期間の比である点灯ｄｕｔｙは同じであることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記検出手段は、各領域の映像信号の高周波成分が所定の閾値よりも多いか否かを検出することにより画像の特徴量を検出することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記検出手段は、さらに、映像信号の輪郭部分を検出する輪郭検出手段を備え、前記輪郭検出手段により、所定数以上の輪郭部分が存在する場合には、領域の映像信号の高周波成分が所定の閾値よりも多いと検出し、一方、前記輪郭検出手段により、所定数以上の輪郭部分が存在しない場合には、領域の映像信号の高周波成分が所定の閾値よりも少ないと検出することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記検出手段により、領域が高周波成分が所定の閾値よりも少ない画像により構成されていることを検出した場合には、前記ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数より高く設定し、一方、前記検出手段により、領域が高周波成分が所定の閾値よりも多い画像により構成されていることを検出した場合には、前記ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数と同じ周波数に設定することを特徴とする請求項５又は６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、各領域の映像信号の高周波成分が所定の閾値よりも多い場合、少ない場合のいずれの場合であっても、点灯期間と消灯期間の比である点灯ｄｕｔｙは同じであることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画表示性能を向上するための、表示パネルの背面に設置された複数のＬＥＤバックライトを備えた表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置においては、１垂直期間において蛍光ランプが消灯する期間と点灯する期間とを設け、点灯期間において、点灯及び消灯を繰り返すように蛍光ランプをＰＷＭ駆動（印加電圧の印加時間を制御することにより発光輝度を制御する駆動方式）する表示装置及び表示装置の駆動方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置においては、バックライトの点灯ｄｕｔｙ（点灯期間における点灯と消灯との比）を小さくするほど、動画表示性能を向上することが可能になることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９１４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した表示装置及び表示装置の駆動方法においては、バックライトに蛍光管を用いる構成を採用している。この蛍光管の応答速度及び残光特性のために、点灯ｄｕｔｙが小さい場合に正しい輝度で点灯することが困難になるという課題が生じる。また、蛍光管を採用し、例えば、ｄｕｔｙ比が３０％以下のような場合には、画面にフリッカが発生するという問題も生じる。
【０００５】
そこで、本発明では、バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低ｄｕｔｙの場合であっても適切な輝度で点灯することが可能になり、さらに、フリッカの発生を抑制することにより動画表示性能を向上した表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明における表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルの背面に設置され、表示パネルを複数の領域に分割し、領域ごとに配置された、複数のＬＥＤにより構成されるバックライトユニットと、複数の領域ごとに、１垂直期間内にＬＥＤが消灯する消灯期間と点灯する点灯期間が設け、点灯期間において所定のＰＷＭ周波数によりバックライトユニットを駆動する駆動手段、複数の領域ごとに、画像の特徴量を検出する検出手段とを備え、駆動手段は、検出手段により検出された画像の特徴量に応じて、各領域に応じて、ＰＷＭ周波数を可変にするものである。
【発明の効果】
【０００７】
上述した構成により、本発明においては、複数のＬＥＤにより構成されるバックライトユニットを備え、バックライトを駆動する駆動手段において、検出手段により検出された画像の特徴量に応じて、各領域に応じて、点灯期間におけるＰＷＭ周波数を可変にすることにより、フリッカの発生を抑制すると同時に、低ｄｕｔｙでの駆動を可能にしたことにより、動画表示性能を向上することが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１における表示装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるバックライトスキャンを示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるバックライトスキャンを示す図
【図４】蛍光管とＬＥＤとの特性を比較した図
【図５】蛍光管とＬＥＤとの特性を比較した図
【図６】本発明の実施の形態１における表示装置の動作を示す図
【図７】本発明の実施の形態１における動き検出手段の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２における表示装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２における周波数検出手段の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における表示装置の動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
本発明について、図１から図７を参照しながら、説明する。なお、本実施の形態において説明した表示装置及び表示装置の駆動方法はその一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
＜１、表示装置の全体構成について＞
最初に、図１の本発明の表示装置の全体構成を示すブロック図を参照しながら、本発明の表示装置の各構成について詳細に説明する。本発明の表示装置は、入力映像を表示する表示パネル１００と、その表示パネル１００の駆動を制御するパネル駆動手段１０２と、表示パネル１００の背面に設置され、複数のＬＥＤにより構成されたバックライトユニット１０４と、そのバックライトユニット１０４を、表示パネル１００を概念的に複数の領域に分割し、領域ごとに、１垂直期間内に前記ＬＥＤが消灯する消灯期間と点灯する点灯期間が設け、点灯期間において所定のＰＷＭ周波数によりＬＥＤを駆動する駆動手段１０６と、検出手段の一例として、入力映像の領域ごとの動き量を検出する動き検出手段１０８と、動き検出手段１０８により検出された動き量に応じて、領域のＰＷＭ周波数を決定するＰＷＭ周波数決定手段１１０と、入力映像の輝度を検出する輝度検出手段１１２とにより構成されている。
【００１０】
なお、上述した表示パネル１００を概念的に複数の領域に分割する方法としては、水平方向での分割又は垂直方向での分割のみならず、垂直及び水平方向により分割することも可能である。また、表示パネル１００としては、液晶パネルのみならず、バックライトユニットを必要とするパネルであれば、本発明を適用することが可能である。
＜２、表示装置の動作について＞
次に、以上のような構成における表示装置の具体的な動作について、図１から図７を参照しながら説明する。ここで、図２は、１垂直期間内に前記ＬＥＤが消灯する消灯期間と点灯する点灯期間が設けたバックライトスキャンについての概略を説明した図であり、図３は、そのバックライトスキャンを行った場合の輝度と時間の関係について説明した図であり、図４及び図５は、従来の蛍光管における発光と本発明のＬＥＤによる発光との比較により、本発明の優位性を説明した図であり、図６は、動画時と静止画時における本発明のバックライトユニットの点灯状態を説明した図であり、図７は、表示装置の一部を構成する動き検出手段の詳細な構成を示した図である。
＜２−１、バックライトスキャンについて＞
まず、本発明の表示装置においては、図２に示すように、１垂直期間内にバックライトユニット１０４が領域ごと（図２においては、４つの領域に分割）に消灯する消灯期間と点灯する点灯期間とを設けることにより、バックライトスキャンを実現している。具体的には、図２の１においては、画面最上段の領域についてのみバックライトユニット１０４のＬＥＤを点灯し、他の３つの領域についてはバックライトユニット１０４のＬＥＤを消灯している。同様に、図２の２においては、画面の上段から２段目の領域についてのみバックライトユニット１０４のＬＥＤを点灯し、他の３つの領域についてはバックライトユニット１０４のＬＥＤを消灯している。このように、画面を垂直方向に分割し、各領域にバックライトユニット１０４を構成するＬＥＤの発光タイミングをずらす処理を順次領域ごとに行う。このような構成により、例えば、図２の１においては、画面最上段の領域に映像を表示し、一方、それ以外の領域については黒色の画像を表示する際に、バックライトユニット１０４も連動して、消灯を行うことにより、動画視認性を改善することが可能になるものである。
【００１１】
このようなバックライトスキャンの処理を、時間の経過と輝度で表した図が図３である。図３では、上述した図２を参照して説明したバックライトスキャンについて、横軸に時間、縦軸にバックライトユニット１０４のＬＥＤの輝度を示した図である。この図３に示すように、図３のＡにおいては、第１の時間において、映像を表示する第１の領域の輝度が高くなっており、それ以外の領域については、輝度が０となっている。同様に、図３のＢにおいては、第２の時間において、映像を表示する第２の領域の輝度が高くなっており、第１の領域を含む、他の領域については輝度が０となっている。このように、画面を複数の領域に分割し、映像の表示と連動して、領域ごとにバックライトユニット１０４を構成するＬＥＤの発光タイミングをずらす処理を順次領域ごとに行う。
＜２−２、蛍光管とＬＥＤの比較について＞
次に、図４を参照しながら、上述したバックライトスキャンを行う際に、バックライトユニット１０４が従来の蛍光管の場合（図４のＡ）と、バックライトユニット１０４がＬＥＤの場合（図４のＢ）とを比較した図である。図４に示すように、点灯期間において、ＬＥＤと比較して蛍光管の場合には、点灯期間における、消灯状態から点灯状態への切り替わり及び点灯状態から消灯状態への切り替わりの応答時間が長くなっている。これにより、所定の輝度への到達時間が遅くなり、また、消灯後にも残光が残るという問題が生じる。これに対して、バックライトユニット１０４にＬＥＤを採用した場合には、応答時間が早いことから、所定の輝度への到達時間が早く、また、消灯後にも残光が残らない。
【００１２】
さらに、図５を参照しながら、バックライトユニット１０４に蛍光管を採用した場合の問題がより顕著になる低ｄｕｔｙの場合の処理について説明する。図５は、低ｄｕｔｙにおける上述したバックライトスキャンを行う際の、バックライトユニット１０４が従来の蛍光管の場合（図５のＡ）と、バックライトユニット１０４がＬＥＤの場合（図５のＢ）とを比較した図である。
上述したように、バックライトユニット１０４に従来のように蛍光管を採用した場合には、蛍光管の応答速度が遅いため、図５のＡに示すように、蛍光管は点灯期間が短い場合には、必要となる輝度で発光させることが困難となる。従って、点灯時間を短く設定することが困難となるため、調光範囲も狭くなり、結果として、表示装置において表現できる輝度が制限されることとなる。これに対して、バックライトユニット１０４にＬＥＤを採用した場合には、ＬＥＤの応答速度が速いため、図５のＢに示すように、インパルス駆動を行うことが可能になり、点灯期間が短い場合であっても、必要となる輝度で発光させることが可能になる。従って、点灯時間を短く設定することが可能になるため、調光範囲も広くなり、結果として、表示装置において表現できる輝度が制限されることがない。
＜２−３、動き検出部１０８及びＰＷＭ周波数決定手段１１０の動作について＞
次に、図１における動き検出手段１０８及びＰＷＭ周波数決定手段１１０の動作について、図６及び図７を参照しながら、説明する。まず、動き検出手段１０８の構成の一例について、図７を参照しながら説明する。
図７に示すように、動き検出手段１０８は、入力された入力映像を１フレーム分記録するフレームメモリ７００と、フレームメモリ７００から出力された映像と、現在入力された入力映像との動きベクトルの差分を領域ごとに計算する差分計算手段７０２と、差分計算手段７０２により計算された動きベクトルの差分を１フレーム分合計する合計手段７０４と、合計手段７０４により合計された動きベクトルの値と、予め設定された閾値とを比較する比較手段７０６とにより構成されている。
【００１３】
このような構成により、比較手段７０６による比較の結果、例えば、動きベクトルが予め設定された閾値よりも大きい場合には、入力された入力映像は動画であると判別し、一方、動きベクトルが予め設定された閾値よりも小さい場合には、入力された入力映像は静止画であると判別する。
次に、この動き検出手段１０８の判別結果（動画、静止画）を用いたＰＷＭ周波数決定手段１１０の動作について、図６を参照しながら説明する。図６のＡは、上述した動き検出手段１０８において、動画と判定された場合の処理を示しており、一方、図６のＢは、上述した動き検出手段１０８において、静止画と判定された場合の処理について示している。この図６のＡに示すように、動画と判定された場合には、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数と同じ周波数に設定する。これにより、図６のＡに示すように、１垂直期間内にＰＷＭを１回行うこととなる。一方、図６のＢに示すように、静止画と判定された場合には、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数よりも高く設定する。図６のＢにおいては、ＰＷＭ周波数を垂直同期周波数の３倍に設定していることから、１垂直期間内にＰＷＭを３回行うこととなる。これは、静止画の場合には、動画と比較してフリッカが目立ちやすいため、静止画の場合に、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数よりも高く設定することにより、フリッカを防止するものである。
ここで、図６のＡとＢから明らかなように、ＰＷＭ周波数は静止画と動画により異なる周波数が設定されるものの、点灯ｄｕｔｙ（点灯期間と消灯期間との比率）は、同じ値となっているため、１垂直期間内における点灯時間の総和は変化しない。このような処理により、画面自体の明るさは変化することなく、静止画と動画においてＰＷＭ周波数を変更することが可能になるものである。
【００１４】
以上のように、本発明では、バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低ｄｕｔｙの場合であっても適切な輝度で点灯することが可能になり、さらに、フリッカの発生を抑制することにより動画表示性能を向上した表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することが可能になるものである。さらに、点灯ｄｕｔｙ（点灯期間と消灯期間との比率）は、静止画の場合であっても動画の場合であっても同じ値となっていることから、画面自体の明るさは変化することがなく、ユーザーに輝度の変化による違和感を生じさせることを防止することが可能になるものである。
【００１５】
（実施の形態２）
次に、本発明の別の表示装置について図８から図１０を参照しながら説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１において採用した動き検出手段１０８に代えて、周波数検出手段８０８の構成を採用した点のみが異なるものである。従って、上述した実施の形態１に記載された内容と重複する説明については、その説明を省略する。
＜１、表示装置の全体構成について＞
最初に、図８の本発明の表示装置の全体構成を示すブロック図を参照しながら、本発明の表示装置の各構成について詳細に説明する。本発明の表示装置は、入力映像を表示する表示パネル１００と、その表示パネル１００の駆動を制御するパネル駆動手段１０２と、表示パネル１００の背面に設置され、複数のＬＥＤにより構成されたバックライトユニット１０４と、そのバックライトユニット１０４を、表示パネル１００を概念的に複数の領域に分割し、領域ごとに、１垂直期間内に前記ＬＥＤが消灯する消灯期間と点灯する点灯期間が設け、点灯期間において所定のＰＷＭ周波数によりＬＥＤを駆動する駆動手段１０６と、検出手段の一例として、入力映像の領域ごとの画像周波数を検出する周波数検出手段８０８と、周波数検出手段８０８により検出された画像周波数に応じて、領域のＰＷＭ周波数を決定するＰＷＭ周波数決定手段８１０と、入力映像の領域ごとの輝度を検出する輝度検出手段１１２とにより構成されている。
＜２、表示装置の動作について＞
上述した＜２−１、バックライトスキャンについて＞及び＜２−２、蛍光管とＬＥＤの比較について＞については、上述した内容と同様の内容であるため、その説明を省略する。
＜２−１、周波数検出手段８０８及びＰＷＭ周波数決定手段８１０の動作について＞
次に、図８における周波数検出手段８０８及びＰＷＭ周波数決定手段８１０の動作について、図９及び図１０を参照しながら、説明する。まず、周波数検出手段８０８の構成の一例について、図９を参照しながら説明する。
【００１６】
ここで、周波数検出手段８０８について、図９を参照しながら、より詳細に説明する。図９に示すように、周波数検出手段８０８は、上述した領域ごとに、入力された入力映像の輪郭部分を検出する輪郭検出手段９００と、輪郭検出手段９００により検出された輪郭部分の数を領域内で合計する合計手段９０２と、合計手段９０２により合計された輪郭部分の数と、予め設定された閾値とを比較する比較手段９０４とにより構成されている。
【００１７】
このような構成により、比較手段９０４による比較の結果、輪郭部分の数が予め設定された閾値よりも大きい場合には、入力された入力映像は高周波画像であると判別し、一方、輪郭部分の数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、入力された入力映像は低周波画像であると判別する。
【００１８】
なお、上述した実施の形態の形態においては、輪郭部分の数により画像の周波数を判別する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、濃度ヒストグラム、周波数ヒストグラム等の構成を採用することも可能である。
次に、この周波数検出手段８０８の判別結果（高周波画像、低周波画像）を用いたＰＷＭ周波数決定手段８１０の動作について、図１０を参照しながら説明する。図１０のＡは、上述した周波数検出手段８０８において、高周波画像と判定された場合の処理を示しており、一方、図１０のＢは、上述した周波数検出手段８０８において、低周波画像と判定された場合の処理について示している。
この図１０のＡに示すように、高周波画像と判定された場合には、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数と同じ周波数に設定する。これにより、図１０のＡに示すように、１垂直期間内にＰＷＭを１回行うこととなる。一方、図１０のＢに示すように、低周波画像と判定された場合には、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数よりも高く設定する。図１０のＢにおいては、ＰＷＭ周波数を垂直同期周波数の３倍に設定していることから、１垂直期間内にＰＷＭを３回行うこととなる。これは、低周波画像の場合には、高周波画像と比較してフリッカが目立ちやすいため、低周波画像の場合に、ＰＷＭ周波数を映像の垂直同期周波数よりも高く設定することにより、フリッカを防止するものである。
ここで、図１０のＡとＢから明らかなように、ＰＷＭ周波数は高周波画像と低周波画像により異なる周波数が設定されるものの、点灯ｄｕｔｙ（点灯期間と消灯期間との比率）は、同じ値となっているため、１垂直期間内における点灯時間の総和は変化しない。このような処理により、画面自体の明るさは変化することなく、高周波画像と低周波画像においてＰＷＭ周波数を変更することが可能になるものである。
【００１９】
以上のように、本発明では、バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低ｄｕｔｙの場合であっても適切な輝度で点灯することが可能になり、さらに、フリッカの発生を抑制することにより動画表示性能を向上した表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することが可能になるものである。さらに、点灯ｄｕｔｙ（点灯期間と消灯期間との比率）は、高周波画像の場合であっても低周波画像の場合であっても同じ値となっていることから、画面自体の明るさは変化することがなく、ユーザーに輝度の変化による違和感を生じさせることを防止することが可能になるものである。
【００２０】
なお、上述した実施の形態においては、動き検出手段１０８又は周波数検出手段８０８のいずれかに基づいて、ＰＷＭ周波数を決定する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動き検出手段１０８及び周波数検出手段８０８の両方の検出結果に基づいて、ＰＷＭ周波数を決定する構成とすることも可能である。
【００２１】
また、上述した実施に形態においては、画面を複数の領域に分割して制御する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤごとに同様の制御を行うことも可能である。これにより、さらに精細な処理を行うことが可能になるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明では、バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低ｄｕｔｙの場合であっても適切な輝度で点灯することが可能になり、さらに、フリッカの発生を抑制することにより動画表示性能を向上した表示装置及び表示装置の駆動方法に有用である。
【符号の説明】
【００２３】
１００    表示パネル
１０２    パネル駆動手段
１０４    バックライトユニット
１０６    駆動手段
１０８    動き検出手段
１１０    ＰＷＭ周波数決定手段
１１２    領域輝度決定手段
７００    フレームメモリ
７０２    差分計算手段
７０４    合計手段
７０６    比較手段
８０８    周波数検出手段
８１０    ＰＷＭ周波数決定手段
９００    輪郭検出手段
９０２    合計手段
９０４    閾値判定手段
【図１】
2012137508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012137508.tif 000007
【図６】
2012137508.tif 000008
【図７】
2012137508.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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