(57)【要約】【課題】テレビ等の表示装置において高品質かつ見易く視覚疲労を低減した動画質を実現する目的のバックライト発光制御およびプロジェクタ発光制御および自発光表示制御を適切に行うための安価で具体的な方法を可能とする。【解決手段】急激な発光強度の変化が緩和された表示発光のさせ方の目標データを、パルス密度変調制御データに変換することにより、一般の発光素子ドライバー回路の利用あるいはプロジェクタ光源の駆動また、直接自発光表示素子の駆動により実装し低コストに実現した。【選択図】図４
2016006454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光強度を１表示フレーム期間Tにおいて時間t（0＜ｔ＜＝T）で増加あるいは減少させる駆動を表示フレーム期間を分割した区間ごとの表示光強度の変化によって実現することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１において表示光強度を増加あるいは減少させる関数を指数関数とした表示装置。
【請求項３】
請求項１において表示光強度を１表示フレーム期間Tにおいて時間t（0＜ｔ＜＝T）で増加あるいは減少させる駆動を行う表示光強度変化の分割数を１０乃至１００００とした表示装置。
【請求項４】
請求項２において表示光強度を１表示フレーム期間Tにおいて時間t（0＜ｔ＜＝T）で増加あるいは減少させる駆動を行う表示光強度変化の分割数を１０乃至１００００とした表示装置。
【請求項５】
請求項１の表示装置をLCD表示装置のバックライトの発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項６】
請求項２の表示装置をLCD表示装置のバックライトの発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項７】
請求項３の表示装置をLCD表示装置のバックライトの発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項８】
請求項４の表示装置をLCD表示装置のバックライトの発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項９】
請求項１の表示装置をプロジェクタ表示装置の光源発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項１０】
請求項２の表示装置をプロジェクタ表示装置の光源発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項１１】
請求項３の表示装置をプロジェクタ表示装置の光源発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項１２】
請求項４の表示装置をプロジェクタ表示装置の光源発光強度の変化によって実現する表示装置。
【請求項１３】
請求項１の表示装置を自発光表示装置の発光強度を直接駆動する方法によって実現する表示装置。
【請求項１４】
請求項２の表示装置を自発光表示装置の発光強度を直接駆動する方法によって実現する表示装置。
【請求項１５】
請求項３の表示装置を自発光表示装置の発光強度を直接駆動する方法によって実現する表示装置。
【請求項１６】
請求項４の表示装置を自発光表示装置の発光強度を直接駆動する方法によって実現する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示品質を向上したバックライト発光制御方法ならびにプロジェクタ表示方法および自発光映像表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイの表示は、従来1秒間に３０フレームから６０フレーム程度の連続する画像に常時発光するバックライトを併用して実施されてきた。その表示品質においては、そうした表示方法に起因する動画ぼやけによる動画質劣化が顕著だった。そこで、特に近年の液晶テレビでは、補間画像を用いた毎秒１２０フレームから２４０フレームによる表示にバックライトを明滅させる方法を組み合わせた動画ぼやけ対策が実施されているものがある。そのバックライトの発光の仕方は、（特開2011-75800のように）時間応答性の高いLEDを用いて矩形波型の発光制御を行うものが多いが、その際、ジャーキネス（Jerkiness ：defined in ANSI T1.801.02-1996 as "Motion that was originally smooth and continuous is perceived as a series of distinct snapshots." ）と呼ばれる動画質劣化や画面のちらつきによる視覚疲労といった新たな課題が懸念されている。一方、視細胞には例えば文献（Biological Psychology: An Introduction to Behavioral, Cognitive, and Clinical Neuroscience, Second Edition, Sinauer Association, 1999, p.226）に示されているように急な光刺激の変化を与えられた直後にバースト状の神経活動を起こすことが知られている。またヒトの神経応答は、上記同文献（p. 197）に示されているように刺激を受けた直後が大きく、その後次第に緩和していくことが知られている。すなわち、神経は急激な刺激の変化に敏感であることから、刺激の変化が時間的に滑らかであることが、生体において、平常時に近いより穏やかな反応をもたらすことが想定される。そして、上記の急激な光強度の変化がもたらす課題に対応する目的で、発光の時間特性に一定の関数形を適用した考案がなされている（特許4337673号）。しかしその考案で示された発光制御方法はアナログの電流制御を中心として記載され、PWM(Pulse Width Modulation)やPAM(Pulse Amplitude Modulation)による実施についてはそれによって実現してもよいとの一部の記述があるにとどめられ、そうしたデジタル発光制御方法の具体的な記載はなされていない。さらに、アナログの電流制御による発光制御を実現しようとすると例えばLED発光素子ドライバーIC、AN37011Bの電流制御を可能とする端子（IP_REF端子）で受けることのできる信号の時間応答性能が不足しフレーム期間中の発光強度の変化を与えることができず、新たな高速応答性を有するアナログ回路を開発する必要があり、駆動回路の設計が困難となりコストが高くなる問題があった。よって、容易に安価に具体的に実現し得るデジタル発光制御方法の考案が必要だった。
【０００３】
そこで、上述のような一般のLED発光素子ドライバーICで光速応答性を有しつつ受けることのできるデジタル信号入力に着目し、文献（視覚情報処理ハンドブック、朝倉書店、２０００、p. 219）にブロックの法則として記載されているような視覚に存在する20ミリ秒ほどの積分時間すなわち20ミリ秒より短い時間内に呈示された光刺激が足し合わされる性質、および文献（Mark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso: Neuroscience exploring the brain, Williams and Wilkins, pp. 245-246, 1996）に示されているような神経活動の最大頻度の時間間隔が１ミリ秒程度であることを考察に加え、PDM（Pulse Density Modulation）  による具体的な駆動方法を考案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７５８００号公報
【０００５】
【特許文献２】特許４３３７６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、テレビ等の表示装置において高品質かつ見易く視覚疲労を低減した動画質を実現する目的のバックライト発光制御ならびにプロジェクタ発光表示制御および自発光表示制御を適切に行うための安価で具体的な方法が実現していなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、表示装置の発光を動画質向上および見易さの向上の目的で適切に制御可能とするため、バックライト発光素子に供給するパルス密度変調（PDM, Pulse Density Modulation）信号またはプロジェクタ発光表示装置または自発光表示装置に供給する駆動信号を適切に生成しそれら表示装置を発光させることを最も主要な特徴とする。ここで、自発光表示装置とは、有機ELディスプレイ（http://ja.wikipedia.org/wiki/有機エレクトロルミネッセンス）やCrystal LEDディスプレイ（http://ja.wikipedia.org/wiki/Crystal_LED_Display）などに代表される表示素子自体が発光する表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるバックライト発光制御方法およびプロジェクタ発光表示制御方法および自発光表示制御方法は、動画ぼやけおよびジャーキネスと呼ばれる動画質劣化を低減し、急峻な輝度の変化が緩和された発光による見易く視覚疲労が少ない表示を、一般の発光素子ドライバー回路の利用あるいは直接自発光表示装置を駆動する実装を可能とし、そうした表示性能向上を低コストで実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施方法を示したブロック図である。（実施例１）
【図２】図２は実施方法を示したブロック図である。（実施例２）
【図３】図３は実施方法を示したブロック図である。（実施例３）
【図４】図４は実施方法を示した発光制御信号の例である。（実施例１、２および３に共通）
【図５】図５は実施方法を示したフローチャートの例である。（実施例１の場合）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
急激な輝度の変化が緩和された表示発光のさせ方を一般の発光素子ドライバー回路の利用あるいは直接自発光表示素子の駆動により低コストに実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明装置の１実施例のブロック図であって、  １は映像入力および画質等初段信号処理回路、２はデジタル波形信号発生回路および記憶回路、３はリモートコントロール、４はLED等発光素子駆動回路、５はLED等バックライト、６はLCD（液晶ディスプレイ）、７は映像信号供給回路タイミングコントローラおよびLCD駆動回路である。
【００１２】
映像入力および画質等初段信号処理回路１は映像信号を受け取り、ガンマ補正等画質に関する信号処理を行い、映像の同期信号をデジタル波形信号発生回路および記憶回路２に送出する。また映像信号と同期信号を映像信号供給回路タイミングコントローラおよびLCD駆動回路７に送出する。デジタル波形信号発生回路および記憶回路２は、受け取った同期信号にあわせて、バックライトを発光させる波形信号を生成し、またその信号を記憶し選択して読み出す機能を有する。こうした波形信号は、リモートコントロール３により与えられる。リモートコントロール３は本例ではPC等により実装されている。LED等発光素子駆動回路４は、２より受け取った波形信号を、７が駆動するLCD表示タイミングに同期してLED等バックライト５に供給しこれをLCD表示と整合するように発光させる。
【実施例２】
【００１３】
図２の実施例２は、図１で示した実施例１のLCDとバックライトによって構成される表示部をプロジェクタに置き換えたものである。ここで、１１は映像入力および画質等初段信号処理回路、１２はデジタル波形信号発生回路および記憶回路、１３はリモートコントロール、１４は光源駆動回路、１５は光源ランプ、１６は映像信号供給回路タイミングコントローラおよび表示デバイス駆動回路、１７は反射型液晶等表示デバイス、１８はプロジェクションのための光学系である。光源の発光強度に変化を与えることにより実施例１と同様の効果をもたらす。
【実施例３】
【００１４】
図３の実施例３は、図１で示した実施例１のLCDとバックライトによって構成される表示部を自発光ディスプレイパネルに置き換えたものである。ここで、２１は映像入力および画質等初段信号処理回路、２２はデジタル波形信号発生回路および記憶回路、２３はリモートコントロール、２４は表示信号生成および駆動回路、２５は自発光ディスプレイパネル、２６は映像信号供給回路タイミングコントローラである。発光素子そのものに発光強度の変化を与えることにより実施例１、実施例２と同様の効果をもたらす。
【００１５】
図４のグラフは、実施例１、実施例２および実施例３に共通する、時間（ステップ番号）と発光強度の関係を示す。ここで横軸は時間（ステップ番号）、縦軸は発光強度（単位は任意）である。３１は目標とする発光強度、３２はそれに対応したパルス発光のデータである。
【００１６】
図５は、実施例１に対応したバックライト制御フローチャートの例であって、  ４１は１フレーム期間の発光プロファイル（時間tに対する発光強度の関数Ft）を定義するブロック、４２は上記発光プロファイルを時間分割数Nにおいて量子化し発光強度デジタル値Vi（添字iはステップ番号）を得るブロック、４３は１フレーム期間をD個に均等分割しその小領域(番号m, m=0からD-1)それぞれにおいてステップ番号j( j=0からN/D-1) を定義しN/D個の発光強度デジタル値を加算し小計Sm=Σ（Vj）を得るブロック、４４は上記小領域それぞれにおいて小計Smを発光プロファイルピーク値Hで割った数値として同小領域ごとの発光パルス発生比率Prm = Sm / Hを得るブロック、４５は上記小領域それぞれにおいてj% (int)(1.0 / Prm) = 0（%は割り算の余りを求める演算、（int）は整数化演算）が成立するときに１それ以外は0となるような全領域についての1ビットデータ列Bを生成するブロック、４６は上記データBを2進数から8進数等PC等の制御装置において送信しやすい形式に変換しディスプレイのバックライト制御回路へ伝送するブロック、４７はディスプレイ側では、必要に応じて表示のスキャンに対応したバックライトのブロック分割を用意し、バックライト全体またはそのブロックごとにデータをビット列に展開し、1と0をフレーム毎にそれぞれ発光素子の発光on/offに割り当てバックライトを発光するブロックである。
【００１７】
このように目標とするフレーム期間中の発光強度の変化を、フレーム期間を分割した単位時間あたりの発光強度と同等になるパルス発光の密度に変換することにより、一般の表示装置の発光素子ドライバーや光源あるいは発光素子そのものが保有する入力特性に適合する信号を得ることができる。
【００１８】
このパルス発光のデータは、1フレーム期間を本例で示したように４０９６分割するような時間分解によって生成されるため、例えば1フレーム期間を１/２４０秒とする場合、１ステップはマイクロ秒のオーダーとなる。この発光パルスのデータは駆動回路が保有する時定数により自然に低域通過型のフィルターを通したように滑らかに変化する信号となることがあるが、それはより滑らかな発光強度の変化を得るために有利である。一方駆動回路の時間分解能が高い場合には低域通過型フィルターを追加しても良い。さらに前述のように視覚特性においてミリ秒オーダーの低域通過型フィルターに匹敵する効果があるため、マイクロ秒オーダーの細かい時間変動が残っていても加算平均されて大局的な強度変化として知覚されることが知られている。1フレーム期間を通常の日本やアメリカのテレビ方式すなわち1／６０秒としてミリ秒単位に分割すると分割数はおよそ１０程度となり、これを十分細かくまた一般の駆動回路のパルス駆動の最大周波数を考慮すると分割数は１００００程度となる。
【００１９】
また、上記において目標とする発光強度の変化は動画質劣化を低減し見易く視覚疲労の少ない映像を提供するために与えるものであるので、一様増加または一様減少であって良い。図４で示した例では、光強度の立ち下がりに指数関数的な減少を与えたものである。これは、ヒトの神経活動は外界からの刺激に対して指数関数的な応答を示す事が一般に知られており、そのことから刺激そのものにも指数関数的な変化を与えることがヒトにとって親和性が高まる可能性があることを考慮して試みた例であるが、与える発光強度の変化は線形関数の変化であっても良い。
【００２０】
上記のフローチャートで示した手続きは、分割する区間を任意にずらして複数回得られたパルスデータの密度を平均化する方法で、フレーム期間全体により滑らかなパルス密度の変化データを得ることができる。
【００２１】
上記のフローチャートで示した手続きは、その主たる発光パルス密度を算出するところが実施例２および実施例３の場合に共通するため、それらについてのフローチャートは省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
テレビやコンピュータモニター、モバイルディスプレイ、車載用ディスプレイ、広告用ディスプレイ、医療用ディスプレイ等の表示品質を向上することができるので広く適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１      映像入力および画質等初段信号処理回路
２      デジタル波形信号発生回路および記憶回路
３      リモートコントロール
４      LED等発光素子駆動回路
５      LED等バックライト
６      LCD（液晶ディスプレイ）
７      映像信号供給回路タイミングコントローラおよびLCD駆動回路
１１      映像入力および画質等初段信号処理回路
１２      デジタル波形信号発生回路および記憶回路
１３      リモートコントロール
１４      光源駆動回路
１５      光源ランプ
１６      映像信号供給回路タイミングコントローラおよび表示デバイス駆動回路
１７      反射型液晶等表示デバイス
１８      光学系
２１    映像入力および画質等初段信号処理回路
２２    デジタル波形信号発生回路および記憶回路
２３    リモートコントロール
２４    表示信号生成および駆動回路
２５    自発光ディスプレイパネル
２６    映像信号供給回路タイミングコントローラ
３１    目標発光強度グラフ
３２    パルス発光グラフ
４１    １フレーム期間の発光プロファイル（時間tに対する発光強度の関数Ft）を定義するブロック
４２    上記発光プロファイルを時間分割数Nにおいて量子化し発光強度デジタル値Viを得るブロック（ここで添字iは分割ステップ番号（i=0からN-1）をあらわす）
４３    １フレーム期間をD個に均等分割しその小領域(番号m, m=0からD-1)それぞれにおいてステップ番号j( j=0からN/D-1) を定義しN/D個の発光強度デジタル値を加算し小計Sm=Σ（Vj）を得るブロック
４４    上記小領域それぞれにおいて小計Smを発光プロファイルピーク値Hで割った数値として同小領域ごとの発光パルス発生比率Prm = Sm / Hを得るブロック
４５    上記小領域それぞれにおいてj% (int)(1.0 / Prm) = 0が成立するときに１それ以外は0となるような全領域についての1ビットデータ列Bを生成するブロック（ここで、％は割り算の余りを求める演算、(int)は整数化演算をあらわす）
４６    上記データBを2進数から8進数等PC等の制御装置において送信しやすい形式に変換しディスプレイのバックライト制御回路へ伝送するブロック
４７    ディスプレイ側では、必要に応じて表示のスキャンに対応したバックライトのブロック分割を用意し、バックライト全体またはそのブロックごとにデータをビット列に展開し、1と0をフレーム毎にそれぞれ発光素子の発光on/offに割り当てバックライトを発光するブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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