(57)【要約】【課題】  映像データの内容等に応じてバックライトの点灯期間を増減させた場合でも、充分な動画表示性能を得る。【解決手段】映像データ８００２の内容や外部装置からの設定情報８００３等に応じて表示パネル８０１０を照明するバックライト８０９０の点灯期間を増減させる回路８０５０、８０６０と、点灯期間の長短に応じてバックライトの点灯開始（並びに消灯）タイミングを調整する回路８０７０、８０８０とを設けた。【選択図】  図８
2009134237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列された表示パネルと、前記表示パネルを照明するバックライトとを備え、映像データを入力として受付けて前記表示パネルに表示する表示装置であって、
前記映像データの1フレーム時間内に前記バックライトの点灯と消灯を少なくとも1回以上行うバックライトの点灯駆動回路を備え、
前記バックライトの点灯時間は可変であり、前記表示パネルの前記バックライトが照明する領域の表示データを更新してから所定の待機時間が経過した後にバックライトを点灯し、更に、前記点灯時間が経過した後に前記バックライトを消灯する回路と、
前記所定の待機時間を前記バックライトの点灯時間の長短に応じて調整する回路を有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、
前記映像データの特徴を抽出する回路と、前記映像データの前記特徴に応じて前記バックライトの点灯時間の長短を調整する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記映像データを変換するデータ変換回路を備え、前記映像データの特徴を抽出する回路で抽出された前記映像データの特徴に応じて前記映像データを変換して前記表示パネルに表示する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記表示装置は、外部の装置からバックライトの明るさを調整するための外部設定輝度信号を入力として受付ける回路と、前記外部設定輝度信号に応じて前記バックライトの点灯時間の長短を調整する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記映像データを変換するデータ変換回路を備え、前記外部設定輝度信号に応じて前記映像データを変換して前記表示パネルに表示する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記バックライトの点灯時間内に更に複数回にわたり当該バックライトの点灯と消灯を行う回路と、前記バックライトの点灯と消灯により、バックライトの輝度を調整する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
映像データの輝度情報に基づいて前記バックライトの輝度を調整する回路と、前記バックライトの輝度が低くなるほど、前記バックライトの前記点灯駆動回路における前記バックライトの点灯時間が短くなるように制御する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
複数の画素が配列された表示パネルと、前記表示パネルを照明するバックライトとを備え、映像データを入力として受付けて前記表示パネルに表示する表示装置であって、
前記映像データの１フレーム時間内に前記バックライトの点灯と消灯を少なくとも１回以上行うバックライトの点灯駆動回路と、
前記表示パネルの前記バックライトが照明する領域の表示データを更新してから所定の待機時間が経過した後にバックライトを点灯し、更に前記点灯時間が経過した後に前記バックライトを消灯する回路を備え、
前記バックライトの点灯時間は可変であり、前記所定の待機時間を、前記バックライトの点灯時間の長短に応じて調整する回路を備え、
前記映像データの特徴、外部の装置によって設定される外部設定輝度信号、あるいはその両方の組み合わせによって調整された輝度情報を入力として受付け、前記輝度情報に応じて前記バックライトの点灯時間の長短を調整する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記輝度情報によって前記バックライトの輝度が低くなるほど、前記バックライトの前記点灯駆動回路における前記バックライトの点灯時間が短くなるように制御する回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
複数の画素が配列された表示パネルと、前記表示パネルを照明するバックライトと、映像データを入力として受付けて前記表示パネルに表示する駆動回路とを備える表示装置であって、
前記バックライトは、１フレーム期間内の当該バックライトの点灯時間の長短に応じて、前記画素に前記映像データが書き込まれてから当該バックライトが点灯を開始するまでの期間が変化する回路構成を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
複数の画素が配列された表示パネルと、前記表示パネルを照明するバックライトとを備え、映像データを入力として受付けて前記表示パネルに表示する表示装置であって、
前記バックライトは複数のバックライト領域から構成され、
これらバックライト領域は、前記表示パネルの複数の画素を照明するように対応づけられ、前記映像データの1フレーム時間内に前記バックライト領域の各々を少なくとも1回以上、点灯並びに消灯できるとともに、前記バックライト領域の各々の点灯時間を可変でき、前記バックライト領域が照明する前記複数の画素の表示データを更新してから所定の待機時間が経過した後に前記バックライト領域を点灯し、更に、前記点灯時間が経過した後に前記バックライト領域を消灯し、前記所定の待機時間を前記バックライト領域の点灯時間の長短に応じて調整し、更に、前記点灯時間における単位時間あたりの発光量を可変できる点灯駆動回路を備え、
前記点灯駆動回路は、前記映像データの1フレーム全体の特徴を抽出する回路と、前記映像データの前記バックライト領域が照明する複数の画素の特徴を前記バックライト領域毎に抽出する回路を備え、前記バックライトの点灯時間の長短は、前記映像データの1フレーム全体の特徴に応じて調整し、前記点灯時間における単位時間あたりの発光量は、前記バックライト領域毎の、前記バックライトが照明する複数の画素の特徴と前記映像データの1フレーム全体の特徴とに応じて調整することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記映像データの前記1フレーム全体の特徴は、前記１フレームに含まれる前記映像データの階調値の最大値であることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１１乃至１２の何れかにおいて、前記バックライト領域毎の前記バックライトが照明する複数の画素の特徴は、前記複数の画素に対応した映像データの階調値の最大値であることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記映像データの前記1フレーム全体の特徴は、前記１フレームに含まれる前記映像データの階調値の度数分布であることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれかにおいて、
前記バックライト領域毎の前記バックライトが照明する複数の画素の特徴は、前記複数の画素に対応した映像データの階調値の度数分布であることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求項１において、
ある領域の前記映像データの階調度数分布に未使用階調がある場合、前記映像データの階調度数分布が前記未使用階調に及ぶようにデータ変換をするとともに、前記領域に対応するバックライトの輝度を調整する回路を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１において、
ある領域の前記映像データ階調度数分布に未使用階調がない場合、前記映像データの階調度分布が使用階調を超えるようにデータ変換をするとともに、前記領域に対応するバックライトの輝度を調整する回路を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
請求項１において、
ある領域の前記映像データの階調度数分布に未使用階調がある場合、前記映像データの階調度数分布が前記未使用階調に及ぶようにデータ変換をするとともに、前記領域に対応するバックライトの輝度を調整する回路と、ある領域の前記映像データ階調度数分布に未使用階調がない場合、前記映像データの階調度分布が使用階調を超えるようにデータ変換をするとともに、前記領域に対応するバックライトの輝度を調整する回路を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光の透過率を調整することで映像の表示を行う表示パネルを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置を、特に動画表示特性の観点で分類した場合、インパルス型表示装置とホールド型表示装置に大別される。インパルス型表示装置とは、例えばブラウン管のように、走査された期間だけ走査された画素の輝度が高くなり、走査直後から輝度が低下するタイプであり、ホールド型表示装置とは、液晶表示装置のように、表示データに基づく輝度を次の走査まで保持し続けるタイプである。
【０００３】
ホールド型表示装置は、静止画を表示した場合にはチラツキのない良好な表示品質を得ることができるという長所を持つ一方、動画を表示した場合には移動する物体の周囲がぼやけて見える、所謂動画ぼやけが発生し、著しく表示品質が低下する。
【０００４】
図１は、ホールド型表示装置において発生する動画ぼやけの例を説明する図である。図１（ａ）は動画ぼやけを評価するための映像パターンの例である。ある階調（例えば白）の背景に別の階調（例えば黒）の矩形を表示する。このパターンの階調変化は、図１（ｂ）に示すようにステップ状となる。動画ぼやけの評価は、このような映像パターンを横方向にスクロールさせることで実施できる。
【０００５】
図１（ｃ）は上記パターンをホールド型表示装置に表示したものを人が観測した際に知覚される映像の例である。本来、鮮鋭な輪郭を持つはずの矩形の輪郭部が図示のようにぼやけて見える。このとき知覚される輝度変化は、図１（ｄ）に示すように輪郭がなまり、緩やかに変化したものとなる。図１（ｄ）に示したように知覚輝度を正規化し、前記正規化した知覚輝度が、例えば０．１から０．９まで（乃至は、０．９から０．１まで）変化する際の幅を動画ぼやけ幅と呼び、動画ぼやけの指標として用いることができる。
【０００６】
この動画ぼやけの発生は、物体の移動に伴って視線を移動する際、輝度のホールドされた表示画像に対して移動前後の表示を観測者の視覚が積分して知覚する、所謂網膜残像に起因するためで、表示装置の応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけは完全に解消しない。
【０００７】
このような動画ぼやけを解決するために、ホールド型表示装置において、表示面に設けたシャッタもしくは光源（バックライト）をオン・オフ制御することにより、表示装置の表示特性をインパルス型表示装置に近づける方法が提案されている（特許文献1参照）。更に、上述のバックライトを間欠的に点灯させる技術に関連し、映像表示データ等に連動してバックライトの点灯期間を増減させることでピーク輝度を変調させて画質向上を図る手法も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３２５７１５号公報
【特許文献２】特開２００４−６２１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バックライトを間欠点灯させて表示を行う表示装置において、点灯期間をある長さとした場合、動画ぼやけの発生の程度は、映像データの書込みからバックライトの点灯を開始するまでの時間によって増減する。すなわち、点灯時間が前記長さである場合に、動画ぼやけを最小にする最適点灯開始タイミングが存在する。更に、前記最適点灯開始タイミングは、点灯期間の前記長さによって異なる。そのため、映像データの内容等に応じてバックライトの点灯期間を増減させた場合、バックライトの点灯開始（ないし消灯）タイミングが固定であると、最適な点灯開始（ないし消灯）タイミングでバックライトを間欠点灯させることができず、充分な動画表示性能を得られないケースが発生する、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
バックライトを間欠点灯させる表示装置において、映像データの内容や外部装置からの設定情報等に応じてバックライトの点灯期間を増減させる回路と、前記点灯期間の長短に応じてバックライトの点灯開始（並びに消灯）タイミングを調整する回路とを設けた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホールド型の表示装置において、バックライトを間欠点灯させることでインパルス型表示装置の表示特性を実現し、動画ぼやけの少ない良好な表示品質を得ることができる。更に、本発明によれば、前記表示装置において、映像のコントラスト向上等の画質改善を目的に、映像データの内容等に応じてバックライトの点灯期間を増減させる場合においても、バックライトの点灯期間の長短によらず、動画ぼやけの発生の程度を常に最小に抑え、良好な表示品質を保つことができる。
【００１１】
また、バックライト間欠点灯においては、バックライトの点灯期間を短くするほど動画ぼやけの改善効果が高い。すなわち、本発明によれば、バックライトの点灯期間を増減する機能を設け、例えば、バックライトの点灯期間が短く画面が暗いが動画ぼやけの小さい動作モードと、バックライトの点灯期間が長く動画ぼやけは大きいが画面が明るい動作モードと、を設け、表示装置のユーザが好みに応じて前記動作モードを選択可能とする、といった利便性の高い表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態について説明するが、先ず、本発明の基本的な構成と動作を回折し、その後に具体的な発明の内容を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図２は、本発明を適用した表示装置における表示パネルとバックライトの一構成例を示す図である。表示パネル２００は、例えば液晶表示パネルであり、Ｍ列、Ｎ行の表示素子を画素（表示単位）としてマトリクス状に配列し、各々の画素について個別に透過率（液晶を透過する光の変調度）を制御できる構成とする（Ｍ、Ｎは各々１以上の整数）。バックライト２０１は、前記表示パネル２００を照明する役割を持ち、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ）、熱陰極管（ＨＣＦＬ)、発光ダイオード（ＬＥＤ)などを用いることができる。バックライトは、少なくとも１つ以上の照明領域をＰ列、Ｑ行に配列し、照明領域毎に輝度並びに点灯・消灯タイミングを制御できる構成とする（Ｐ、Ｑは各々１以上の整数、図１ではＰ＝１の例を示した)。表示装置の各画素の最終的な表示輝度は、表示パネル２００の各画素の透過率と、前記画素に対応するバックライト２０１の各領域の輝度とを乗算したものとなる。表示装置は、前記各画素の表示輝度の集合を表示装置の表示映像として観測者に提示する。
【００１４】
次に、図３並びに図４を用いて、本発明を適用した表示装置における動画ぼやけの低減の原理を説明する。図３（ａ）は、表示パネルを構成する表示素子における透過率の応答の例を示す図である。図３（ａ）において、横軸に時間、縦軸は透過率を示す。表示データ書換えによる透過率変化の前後の透過率を各々０と１として正規化して表示した。
【００１５】
表示装置は、所定の間隔で各表素子の表示データを書き換える。この書換え間隔を１フレーム期間Ｔｆとする。例えば、表示パネルを６０Ｈｚで駆動する（１秒あたり６０回表示データを書き換える)場合であれば、１フレーム期間Ｔｆは約１６．７ｍｓとなる。図３（ａ）に示したのは、時刻ｔまで透過率は０であり、時刻ｔに表示データが変化したことにより、表示素子が応答を始め、透過率が次第に変化して時刻ｔ＋Ｔｆに透過率が１になる、という応答の例である。
【００１６】
図３（ｂ）は、前記表示素子を照明するバックライトを間欠点灯させた際の輝度変化の例を示す図である。図３（ｂ）において、横軸に時間、縦軸はバックライトの輝度を示す。消灯時と点灯時のバックライトの輝度を各々０と１として正規化して表示した。図３（ｂ）には、データ書換えとバックライトの点灯までの点灯待機時間が０．６Ｔｆで点灯率が５０％(０．５Ｔｆ)である例を示した。ここで、点灯率とは、バックライトを点灯する期間をＴｏｎとした場合、Ｔｏｎ／Ｔｆ×１００(％)として定義する。
【００１７】
図３（ｂ）の例では、1フレーム期間Ｔｆの半分にあたる０．５Ｔｆの期間毎に点灯と消灯を切り替える。すなわち点灯率は５０％となる。また、各フレームにおいて、各フレームにおけるデータの書換え時刻から０．６Ｔｆだけ経過してからバックライトを点灯している（すなわち点灯待機時間は０．６Ｔｆとなる）。これは、表示素子が充分に応答するのを待ってからバックライトを点灯するためである。
【００１８】
図３（ｃ）は、バックライトの間欠点灯における表示装置の輝度変化の例を示す図である。図３（ｃ）において、横軸に時間、縦軸はパネル輝度を示す。表示データ書換えによる透過率変化の前後の透過率を各々０と１として正規化して表示した。表示装置の輝度変化は、図３（ａ）に示した前記パネルの透過率と、図３（ｂ）に示した前記バックライトの輝度を乗算したものとなる。
【００１９】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示したような応答特性をもつ表示装置において、図１（ａ）に示したような評価パターンを表示した場合に、観測者の目に知覚される輝度変化の例を示す図である。横軸はパネル上の位置、縦軸は知覚輝度を示す。表示データ書換えによる透過率変化の前後の知覚輝度を各々０と１として正規化して表示した。図３（ｄ）のような特性は、人間の視覚特性である視線追従積分効果を考慮して算出する。人間の視覚特性である視線追従積分効果は、図３（ｃ）のようなパネル輝度の変化波形について、１フレーム期間の範囲で移動平均をとることで模擬できる。
【００２０】
図３（ｄ）において、実線は、図３（ｃ）に示したように、点灯率５０％、待機時間０．６Ｔｆでバックライト間欠点灯駆動を行った場合の例を示す。また、比較のためにバックライト間欠点灯駆動を行わない場合（点灯率１００％）の例を破線で示した。バックライト間欠点灯駆動を行う場合の方が、行わない場合に比べて動画ぼやけ幅が低減できていることが分かる。
【００２１】
以上、図３を用いて動画ぼやけの発生の様子とバックライト間欠点灯駆動の効果について説明した。
【００２２】
次に、バックライト間欠点灯駆動において、バックライトを点灯するタイミング（すなわち前記点灯待機時間）が動画ぼやけの大きさに及ぼす影響について、図４を用いて説明する。図３の例においては、点灯率５０％、点灯待機時間０．６Ｔｆの場合であった。これに対し図４では、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示したように、点灯率を５０％と共通にする一方、点灯待機時間を０とした場合の例を示した。なお、図４は位相を異ならしめた点以外は、概ね図３と共通であるので各々の説明は省略する。図４（ｄ）において、実線は点灯待機時間を０とした場合における知覚輝度の変化の例を示す。一方、破線は図３（ｄ）と同じく点灯待機時間を０．６Ｔｆとした場合の例である。点灯待機時間を０とすると、点灯待機時間を０．６Ｔｆとした場合に比べ、動画ぼやけが大きくなっていることが分かる。このように、バックライトを間欠点灯する場合、バックライトの点灯待機時間が動画ぼやけの大きさに影響を及ぼす。
【００２３】
次に、バックライトの点灯タイミングと点灯率の関係について更に説明する。以後、本発明の表示装置においては、上記バックライトの点灯待機時間をバックライトの位相として取り扱う。ここで、位相とは、表示データの書換えから、バックライトを点灯するまでの時間をＴｌとし、１フレーム期間内の１フレームの有効データ期間（詳細は後述）をＴｖとした場合に、Ｔｌ／Ｔｖ×１００(％)として定義する。
【００２４】
前述のとおり、バックライトの点灯率を一定にしても、バックライトの位相（すなわち前記点灯待機時間に相当）によって、動画ぼやけの大きさは異なる。逆にいうと、点灯率をある値にした場合に、動画ぼやけを最小にする位相を定めることができる。このような位相を最適位相と呼ぶこととする。
【００２５】
図５は、バックライトの点灯率と最適位相の関係の例を示す図である。図５において、横軸は点灯率、縦軸は最適位相である。各点灯率毎に動画ぼやけを最小にする位相を最適位相として、実験的ないし、理論的に導出し、プロットして作成したグラフの例である。このグラフを用いると、例えば点灯率がｘである場合、動画ぼやけを最小にする最適な位相はｙである、と求めることができる。
【００２６】
図５が示すように、前記最適位相はバックライトの点灯率の大きさに応じて異なる。例えば点灯率が６０％であるときの最適位相の値はｕであり、あるいは例えば点灯率が３０％であるときの最適位相の値はｖとなる。ｕとｖは必ずしも同じ値とはならない。すなわち、バックライト間欠点灯駆動において、動画ぼやけの発生量を最小にし、最善の動画表示品質を得るためには、バックライトの点灯率に応じて、バックライトの位相を適切に制御する必要があることが分かる。
【００２７】
以上、図５を用いて、本発明を適用した表示装置におけるバックライトの点灯率と最適位相の関係について説明した。本発明の表示装置は、動画ぼやけの改善を目的としたバックライト間欠点灯駆動の機能を備え、更に、コントラストの向上等を目的として、映像データの内容等に応じて点灯率を変動させる場合においても、適宜位相を調整し、常に点灯率に応じた最適な位相でバックライトを点灯することで、常に動画ぼやけの少ない良好な動画表示品質を得ることができる。
【００２８】
図６は、本発明を適用した表示装置の動作例を説明するタイミングチャートである。図６において、横軸は時間の経過を示す。図６には、表示装置の入力信号に対する表示パネルの「画面走査」と、「バックライトの点灯動作」と、「バックライトの制御信号」との時間的な関係を例示してある。なお、図中、垂直同期信号は映像データの１フレーム期間Ｔｆを規定する信号である。映像データはフレーム毎の映像を時系列に並べて構成する。各フレームの間には、有効データが存在しない期間（垂直帰線期間と呼ぶ）が存在する。１フレーム期間のうち、垂直帰線期間を除いた期間を１フレームデータ有効期間Ｔｖとする（すなわちＴｖ≦Ｔｆとなる）。
【００２９】
図６における「画面走査」は、表示装置に映像データを表示する際の、表示パネルの動作の様子を示す。表示パネルを構成するＮ行のラインに属する各々の画素に対し、当該画素に表示すべき表示データを１ラインからＮラインまで順次書込む。一般に、Ｎラインのデータを全て書き込むためには、１フレーム有効データ期間Ｔｖに相当する期間を充てる。「バックライト点灯動作」は、バックライトを間欠点灯駆動する際の、バックライトの各領域の動作の様子を示す。Ｑ行の領域を順次点灯・消灯制御する。
【００３０】
バックライトの１つの領域は、表示パネルにおいて、少なくとも１つ以上のラインに対応づける（すなわち、バックライトの１つの領域は、表示装置の少なくとも１つ以上のラインを照明する）。なお、コストが許容できれば、表示品質の観点からは、バックライトの領域と表示パネルのラインが１：１に対応するように構成することが好ましい。
【００３１】
前述したとおり、バックライトの各領域に対応する表示パネルのライン群のデータを書き込んだ後、当該ラインの画素の表示素子が充分に応答するまで所定の時間だけ待機した後、バックライトを点灯する。図６の例では、時刻ｔ０にフレームが始まり、表示パネルを１ラインから順次走査して行く。時刻ｔ１にはバックライトの領域１に対応するラインの走査が完了し、時刻ｔ２にはバックライトの領域２に対応するラインの走査が完了する。以降、同様にＮラインに至るまで走査を継続する。
【００３２】
領域１のバックライトは、時刻t1から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ３に点灯を開始し、時刻ｔ３から点灯率で規定した時間が経過した時刻ｔ５に消灯する。同様に領域2のバックライトは、時刻ｔ２から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ４に点灯を開始し、時刻ｔ４から点灯率で規定した時間が経過した時刻ｔ６に消灯する。以降、同様に領域Qに至るまで点灯・消灯動作を継続する。
【００３３】
バックライト制御信号は、バックライトの各領域の点灯・消灯を制御するための信号である。図５の例では、バックライト制御信号としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いる構成を例に挙げて示した。ＰＷＭ信号を用いたバックライト制御は、例えばバックライト制御信号をＨｉｇｈとＬｏｗの２値を持つ信号とし、信号値がＨｉｇｈの時に点灯、Ｌｏｗの時に消灯するようにバックライトを構成し、信号値がＨｉｇｈである期間とＬｏｗである期間の各々の長さ（すなわち、両期間の時間的比率）を調節することで行うことで実現できる。
【００３４】
このとき、ＰＷＭ信号によるバックライト制御信号をＱ本個別に用意し、Ｑ行のバックライト領域に各々対応づけて、各領域を個別に制御可能とすることが好ましい。なお、バックライト制御信号を実現する方式は、特にＰＷＭ信号に限定するものではない。例えば、位相や点灯率などの値をデジタル的にバックライトに指示する方式や、バックライトの制御タイミングを計り、点灯指示や消灯指示をコマンドとして適時バックライトに送信、指示する方式などを用いることもできる。また、電流値や電圧値などを用いてアナログ的に制御する方式などを用いてもよい。
【００３５】
以上、本発明を適用した表示装置において、バックライト間欠点灯駆動を行った場合の動作例について図６を用いて説明した。次に、バックライトの点灯率に応じて本発明を適用した表示装置がどのようにその動作を変えるかについて、図７を用いて説明する。
【００３６】
図７は、本発明を適用した表示装置の動作例を示すタイミングチャートである。図７において、バックライトの点灯率は３０％とした。図６においては、バックライトの点灯率は６０％であった点が異なる。なお、比較のために、点灯率を６０％とした場合のバックライトの点灯動作（図６相当）を併記した。なお、図７は、点灯率を異ならしめた点以外は、概ね図６と共通であるので各々の説明は重複するので省略する。
【００３７】
表示パネルの走査に関しては、点灯率３０％の例においても、点灯率６０％の例と同様に、時刻ｔ０にフレームが始まり、表示パネルを１ラインから順次走査して行く。時刻ｔ１にはバックライトの領域１に対応するラインの走査が完了し、時刻ｔ２にはバックライトの領域２に対応するラインの走査が完了する。以降、同様にＮラインに至るまで走査を継続する。
【００３８】
一方、領域１のバックライトは、時刻ｔ１から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ７に点灯を開始し、時刻ｔ７から点灯率で規定した時間が経過した時刻ｔ９に消灯する。同様に領域２のバックライトは、時刻ｔ２から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ８に点灯を開始し、時刻ｔ８から点灯率で規定した時間が経過した時刻ｔ１０に消灯する。以降、同様に領域Ｑに至るまで点灯・消灯動作を継続する。
【００３９】
ここで、バックライトの領域１並びに領域２の点灯開始時刻である時刻ｔ７並びに時刻ｔ８は、図５に示したように、点灯率に対応する最適位相の関係から算出する。よって、図７に示す時刻ｔ７は、図６に示す時刻ｔ３と必ずしも一致しない。また、図７に示す時刻ｔ８は、図６に示す時刻ｔ４と必ずしも一致しない。他の領域についても同様である。
【００４０】
また、バックライトの領域１並びに領域２の消灯時刻に関しても、図７におけるｔ９、ｔ１０と、図６におけるｔ５、ｔ６とは各々必ずしも一致しない。他の領域についても同様である。
【００４１】
このように、従来の表示装置においてはバックライトの点灯ないし消灯の時刻を固定していたのに対し、本発明の表示装置においては、点灯率に応じてバックライトの位相を調整することで、常に動画ぼやけを最小にし、良好な動画表示品質を得ることが可能となる。
【００４２】
以上、バックライト間欠点灯駆動における点灯率並びに位相と動画ぼやけの関係について説明し、続いて、本発明の表示装置の特長である、点灯率に応じて位相を適切に制御することで、動画ぼやけを最小にすることを可能とするバックライトの駆動方法について説明した。
【００４３】
次に、バックライトの前記駆動方法を実現可能とする本発明の表示装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４４】
図８は、本発明の実施例１を説明する表示装置の構成図である。この表示装置は、例えばテレビ受像機や、ＰＣ（パソコン）や携帯電話等の情報機器向けのディスプレイ装置であり、各種の映像データを入力として受付け、表示する機能を備える液晶表示装置に代表されるものである。
【００４５】
表示装置は、表示パネル８０１０、パネル制御部８０２０、映像特徴抽出部８０３０、映像連動輝度調整部８０４０、間欠点灯輝度調整部８０５０、点灯率算出部８０６０、位相算出部８０７０、バックライト制御信号生成部８０８０、バックライト８０９０を備える。表示装置は、外部装置（図示せず）から、同期信号８００１と映像データ８００２とを入力として受付ける。同期信号８００１は、例えば映像データ８００２の１フレーム期間（１画面分を表示する期間）を規定する垂直同期信号、１水平走査期間（１ライン分を表示する期間）を規定する水平同期信号、映像データの有効期間を規定するデータ有効期間信号、及び映像データと同期した基準クロック信号等で構成する。
【００４６】
表示パネル８０１０は、入力されるデータに応じた映像を表示する機能を備える。表示パネル８０１０は、例えば、個別に透過率を制御可能な液晶表示素子を画素としてＭ列×Ｎ行のマトリクス状に配列し、バックライト８０９０からの透過光を画素毎に制御することで映像を表示する液晶表示パネルを適用することができる。
【００４７】
パネル制御部８０２０は、同期信号８００１と映像データ８００２を入力として受付け、これらの信号から表示パネル８０１０を制御するための各種のパネル制御信号８０２１を生成し、表示パネル８０１０が適切な表示を行えるよう制御する機能を備える。映像特徴抽出部８０３０は、同期信号８００１と映像データ８００２を入力として受付け、映像データ８００２の各種特徴量８０３１を抽出する機能を備える。
【００４８】
各種特徴量８０３１とは、例えば各フレームの最大輝度（階調）、最小輝度（階調）、平均輝度（階調）、輝度（階調）の度数分布（ヒストグラム）、輝度（階調）の空間的な分布具合、色あい、動きの有無、動きの大きさ、などである。
【００４９】
図９は、本発明の実施例１を説明する図８における映像特徴抽出部８０３０の一構成例を示す図である。なお、後述の実施例２の構成を説明する図１０、実施例３の構成を説明する図１２、実施例４の構成を説明する図１３における映像特徴抽出部の構成も同じであるので、当該後述する各実施例では繰り返しの説明はしない。図９において、映像特徴抽出部８０３０は、例えば、最大階調測定部１３０１０と、平均階調算出部１３０２０と、最小階調測定部１３０３０と、度数分布生成部１３０４０と、色調測定部１３０５０と、動き測定部１３０６０と、フレームメモリ１３０７０とを備える。
【００５０】
最大階調測定部１３０１０は、映像データ８００２の各フレームに含まれる階調の最大値を測定し、最大階調値１３０１１として出力する。平均階調算出部１３０２０は、映像データ８００２の各フレームに含まれる階調の平均値を算出し、平均階調値１３０２１として出力する。最小階調測定部１３０３０は、映像データ８００２の各フレームに含まれる階調の最小値を測定し、最小階調値１３０３１として出力する。
【００５１】
度数分布生成部１３０４０は、映像データ８００２の各階調毎に、各フレームに含まれる画素数を計測し、度数分布（ヒストグラム）１３０４１として出力する。色調測定部１３０５０は、各フレームの色調を測定して色調情報１３０５１として出力する。色調情報とは、例えば赤みがかった画像であるとか、緑が濃い画像であるといった、画像の特徴をあらわす指標である。色調情報は、例えばＲＧＢの色別にヒストグラムを生成し、そのヒストグラムに基づいてＲＧＢ各色のバランスを算出する、といった手法で算出することができる。フレームメモリ１３０７０は、映像データ８００２を特定の時間、例えば1フレーム分保持して遅延させて出力する。例えば、１３０７１は、1フレーム前の映像データである。
【００５２】
動き測定部１３０６０は、映像データ８００３と1フレーム前の映像データ１３０７１とを比較し、動きの有無や動きの大きさを動き情報１３０６１として出力する。映像特徴抽出部８０３０は、これらの一部のみを備える構成としても良いし、映像データの他の特徴を抽出する機能を備えていても良い。各種特徴量８０３１は、前記最大階調値１３０１１、平均階調値１３０２１、最小階調値１３０３１、度数分布１３０４１、色調情報１３０５１、動き情報１３０６１などで構成する。
【００５３】
また、前記の各種特徴量を全画面で計測するだけでなく、画面を小領域に分割し、前記各小領域毎に各種特徴量を抽出する構成とすることもできる。こういった構成とすることにより、映像データの２次元的な特徴（例えば画面上部は明るく、画面下部に向かうにつれだんだんと暗くなっていく、といった輝度の分布度合いなど）を更に得ることできる。こういった２次元的な特徴を利用することにより、対応するバックライトの領域の輝度を更に詳細に制御する（前記の例では、画面上部のバックライト領域は輝度を高くし、画面下部のバックライト領域は輝度を低くする）ことが可能となり、高画質化や低消費電力化に有益な情報となる。同期信号８００１は、各特徴量の算出において、各フレームの区切りを識別したり、画像上の位置を計測するために用いる。
【００５４】
映像連動輝度調整部８０４０は、映像特徴抽出部８０３０において抽出された特徴量８０３１から、映像に応じてバックライト８０９０の輝度を調節するための映像連動輝度調整用の点灯率８０４１を算出する。例えば、バックライトの輝度を調節するための特徴量８０３１として、映像の平均輝度を用いることができる。例えば、平均輝度の高い（すなわち明るい）映像のフレームではバックライトの輝度を低くし、平均輝度の低い（すなわち暗い）映像のフレームではバックライト８０９０の輝度を高くする、といった制御を行うことで、表示映像のコントラストを高め、良好な画質を得る、といった手法をとることができる。もちろん、点灯率８０４１の算出には、平均輝度以外の特徴を用いても良いし、複数の特徴を組み合わせて用いても良い。
【００５５】
間欠点灯輝度調整部８０５０は、バックライト８０９０の間欠点灯駆動を行う際の基準となる輝度を算出し、バックライト間欠点灯用の点灯率８０５１を出力する。外部設定輝度信号８００３は、外部装置（図示せず）から入力されるもので、外部装置によって設定される表示装置の輝度情報である。例えば、ユーザの利便性を向上するため、表示装置の明るさレベルをユーザが好みに応じて選択できるように構成することが想定できる。前記のように表示装置を構成した場合、ユーザの選択した明るさレベルが外部設定輝度信号８００３に相当する。この外部設定輝度信号８００３を、バックライト８０９０の輝度調整に反映するように表示装置を構成することで、上記機能を実現できる。具体的には、前記外部設定輝度信号８００３を点灯率算出部８０６０での合成点灯率８０６１の算出に織り込む。
【００５６】
あるいは、例えば表示装置に、表示装置の設置された周囲の環境の明るさを計測する光センサを設け、光センサで得られた周囲の明るさ情報を元に、表示装置の明るさレベルをユーザが見やすいように自動的に制御するように構成することが想定できる。前記のように表示装置を構成した場合、光センサで得られた周囲の明るさ情報が外部設定輝度信号８００３に相当する。前記外部設定輝度信号８００３を、バックライト８０９０の輝度調整に反映するように表示装置を構成することで、上記機能を実現できる。具体的には、前記外部設定輝度信号８００３を点灯率算出部８０６０での合成点灯率８０６１算出に織り込む。
【００５７】
点灯率算出部８０６０は、前記映像連動輝度調整用の点灯率８０４１と、バックライト間欠点灯駆動用の点灯率８０５１と、外部設定輝度信号８００３とから、バックライト８０９０に要求される輝度を総合的に算出し、当該輝度を得るためにバックライト８０９０を点灯すべき合成点灯率８０６１を算出する。具体的には、例えば外部設定輝度信号８００３から外部設定用の点灯率を算出した後、前記映像連動輝度調整用の点灯率８０４１と、前記バックライト間欠点灯駆動用の点灯率８０５１と、前記外部設定用の点灯率とを全て乗算した結果を合成点灯率８０６１とすることができる。
【００５８】
位相算出部８０７０は、前記合成点灯率８０６１から、バックライト８０９０の最適位相８０７１を算出し、出力する。最適位相８０７１の算出には図５に例示したような特性情報を用いる。
【００５９】
位相算出部８０７０は、具体的には、例えば図５に示した点灯率−最適位相の特性をルックアップテーブルとして用意しておき、点灯率算出部８０６０において算出された合成点灯率８０６１に対して、前記ルックアップテーブルを参照することで最適位相８０７１を得るように構成することができる。あるいは、位相算出部８０７０は、点灯率−最適位相の特性を点灯率の関数として近似し、前記関数式を計算することで前記合成点灯率８０６１に対する最適位相８０７１を得るように構成しても良い。
【００６０】
バックライト制御信号生成部８０８０は、同期信号８００１と、合成点灯率８０６１と、最適位相８０７１と、書込みライン情報８０２２とから、バックライト８０９０の領域毎にバックライト制御信号８０８１を生成して出力する。書込みライン情報８０２２とは、例えば、表示パネル８０１０の何ライン目までラインを書き込んだかを計測するカウンタ値などである。
【００６１】
バックライト制御信号生成部８０８０は、前記書込みライン情報８０２２を元に表示パネル８０１０の書込みライン時刻を計り、あるバックライト領域に属するラインの書込みが終了した時刻から、最適位相８０７１によって規定される時間だけ待機した後、前記バックライト領域を点灯するような制御信号８０８１を生成して出力する。そして合成点灯率８０６１によって規定される時間だけバックライト領域を点灯させた後、前記バックライト領域を消灯するような制御信号８０８１を生成して出力する。表示データ書込み、待機、点灯、消灯からなる前記一連の処理を各バックライト領域に対して個別に行うことで、バックライト８０９０の間欠点灯駆動を実現できる。
【００６２】
バックライト８０９０は、表示パネルを照明する機能を備える。前述のとおり、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ）、熱陰極管（ＨＣＦＬ)、発光ダイオード（ＬＥＤ)などを用いることができる。
【００６３】
以上、本発明を適用した表示装置の実施例１について図８を用いて説明した。このように表示装置を構成することで、図４に示したような、バックライト間欠点灯駆動を実現でき、動画ぼやけを低減した良好な画質を得ることができる。続いて本発明の実施例２の表示装置の構成について図９並びに図１０を用いて説明する。
【実施例２】
【００６４】
図１０は、本発明の実施例２の表示装置の一構成図である。実施例２の表示装置は、図８に示した実施例１の構成に、内部設定輝度調整部９１００を増設したものである。その他の点については図８に示した構成と概ね同様であるので説明を省略する。図９において、内部設定輝度調整部９１００は、表示装置内部で予め指定した輝度調整を行うための内部設定輝度調整情報９１０１を出力する。例えば、バックライト９０９０に白色光源以外の多色光源を用いることができる。例えば、バックライト９０９０の光源をＬＥＤとする場合、白色のＬＥＤを用いるかわりに、赤、緑、青の３原色のＬＥＤを用いることができる。このような多色光源を用いることで、白色光源を用いる場合に比べ、表示可能な色の範囲を向上させることができる利点がある。ただし、３原色のＬＥＤで白色を発色するためには、３色のＬＥＤの光を混ぜる必要がある。このとき、３色の光を混ぜて得られる白色の色あい（色温度）は、各色の強度によって、変動する。
【００６５】
すなわち、所望の色温度を得るためには、赤、緑、青のＬＥＤの発光強度を色毎に個別に調整する必要がある。例えば、赤、緑、青の発光強度を３：２：１にする、といった制御が必要となる。この色温度調整のような仕組みを実現するのが内部設定輝度調整部９１００である。
【００６６】
前記のような内部設定輝度を前記ＰＷＭ方式による制御信号で実現するためには、各色毎に点灯率を異ならしめることが必要となる。この場合、前記内部設定輝度情報９１０１は前記各色毎の点灯率となる。図８に示した構成例において、このような制御を最も単純に追加する方法は、まず前記合成点灯率８０６１を色別に用意し、独立に算出できる構成とした上で、内部設定輝度調整部で算出した内部設定輝度調整用の色別の点灯率を前記点灯率算出部８０６０に入力し、前記合成点灯率８０６１を色別に算出する際には、前記映像連動輝度調整用の点灯率８０４１と、前記バックライト間欠点灯用の点灯率８０５１と、前記外部設定用の点灯率と、更に内部設定輝度調整用の色別の点灯率を全て乗算する構成とし、色別にバックライト８０９０を間欠点灯駆動することである。
【００６７】
しかし、前述のような構成には課題がある。この課題とは、色別に合成点灯率を計算し、個別に制御する方式とするため、色別にバックライト８０９０の間欠点灯率が異なる場合が発生し得る、という点である。色別にバックライト８０９０の間欠点灯率が異なるということは、すなわち色別に動画ぼやけの幅が異なる、という結果を招く。色別に動画ぼやけの幅が異なるということは、例えば前記図１のような映像パターンを表示した際に、動く表示物の輪郭部に、本来映像データ上にあるはずのない偽色が知覚される、という現象を起こし、画質劣化を招く。
【００６８】
前記のような課題を回避するためには、図１０に示したように、多色光源の色調整を目的とした内部設定輝度調整用の点灯率は、前記点灯率算出部８０６０とは独立させ、前記合成点灯率８０６１の算出に影響を与えないように構成することが好ましい。
【００６９】
次に、前記内部設定輝度調整の実現方法の例について説明する。図１１は、図１０に示した構成例に示した内部設定輝度調整を行うバックライト制御信号９０８１の例を示したタイミングチャートである。図１１においても、バックライト制御信号をＰＷＭ方式で実装した例を示した。
【００７０】
制御信号Ａは、内部設定輝度調整を１００％とした例である。合成点灯率で規定される期間すべて点灯する。制御信号Ｂは、内部設定輝度調整を３０％とした例である。合成点灯率で規定される期間内を更に複数に分割し、前記分割した小期間（前記小期間を内部周期とよぶ）を単位に点灯と消灯を繰り返す構成とする。更に前記内部周期に占める点灯期間の割合が３０％となるように制御する。
【００７１】
このようにバックライト制御信号９０８１を構成すれば、前記の偽色のような課題は発生しない。なぜなら、人間の視覚は、前記内部周期のような微小な時間で行われる点滅を知覚することはできず、合成点灯率で規定された期間、継続して発光したように知覚されるからである。このとき、動画ぼやけの大きさは内部設定輝度調整を１００％とした場合と変わらない。すなわち、内部設定輝度調整が動画ぼやけの大きさに影響を及ぼすことはなく、偽色は生じない。その一方、内部周期の点滅は知覚できずとも、網膜に入射する光の総量は減っているため、知覚される輝度は低下し、輝度調整の要求を満たすことができる。
【００７２】
制御信号Ｃは、内部設定輝度調整を６０％とした例である。制御信号Ｂと同様に、内部周期に占める点灯時間の割合が６０％となるように制御することで実現できる。制御信号Ｄは、内部設定輝度調整を３０％とした場合の、制御信号Ｂとは別の例である。特定の周期を基準として点灯・消灯を繰り返すのではなく、乱数的に点灯・消灯を行いつつ、前記合成点灯率で規定された期間内に占める点灯期間の割合が３０％となるように制御することで実現する。
【００７３】
このように制御することで、各バックライト領域が一斉に同時に点灯・消灯することを防ぎ、電流の流れる時刻を分散させ、回路に瞬間的に大電流が流れることを防ぐ効果や、電磁的雑音の周波数スペクトルを拡散させる効果が得られると期待できる。以上、本発明を適用した表示装置の実施例２の構成について図１０並びに図１１を用いて説明した。続いて本発明の実施例３の表示装置の構成について図１２を用いて説明する。
【実施例３】
【００７４】
図１２は、本発明の実施例３の表示装置の構成図である。実施例３は、図１０に示した構成例に、データ変換部１１１１０を増設し、外部設定輝度信号１１００３を点灯率算出部１１０６０の他に前記データ変換部１１１１０にも入力する構成としている点が異なる。その他の点については図１０に示した構成と概ね同様であるので説明を省略する。
【００７５】
データ変換部１１１１０は、映像特徴抽出部１１０３０によって抽出された映像データの特徴量１１０３０や、前記外部設定輝度信号１１００３に基づき、映像データ１１００２に各種データ変換を施して出力する機能を備える。符号１１１１２は、前記データ変換を施した映像データを示し、符号１１１１１は、前記データ変換を施した映像データに同期した同期信号を示す。
【００７６】
前記データ変換の一つの例として、消費電力の低減を目的としたデータ変換手法がある。前記データ変換手法の動作は例えば次のとおりである。表示装置において、ある輝度Ｂ１を表示する場合に、基準状態ではバックライトは輝度Ｂｌ１であり、表示パネルは透過率Ｔｒ１であったとすると、Ｂ１＝Ｂｌ１×Ｔｒ１の関係が成り立つ。
【００７７】
これに対し、前記データ変換手法では、基準状態よりもバックライト１１０９０の点灯率を小さくしてバックライト輝度Ｂｌ２を下げる（Ｂｌ１＞Ｂｌ２)一方で、通常よりも表示パネルの透過率Ｔｒ２を大きくする（Ｔｒ１＜Ｔｒ２）ように表示データを変換する。この場合に観測される輝度はＢ２＝Ｂｌ２×Ｔｒ２となる。ここで、バックライト輝度Ｂｌ２と透過率Ｔｒ２を適切に調整すれば、基準状態と同等の輝度を実現できる（すなわち、Ｂ１＝Ｂ２となる）。
【００７８】
前記処理において、映像連動輝度調整部１１０４０は、前記映像データの特徴量１１０３１を用いてバックライト輝度Ｂｌ２を調整する。また、データ変換部１１１１０は、前記映像データの特徴量１１０３１を用いて適切な透過率Ｔｒ２が得られるように映像データ１１００２をデータ変換する。
【００７９】
前記手法では、前述のように前記基準状態に比べてバックライト１１０９０の輝度を下げることができるため、バックライトの消費電力を大きく削減でき、表示装置の省電力化に効果が高い。あるいは、図８において説明したように、例えば、表示装置の周囲の明るさを計測する光センサを設け、光センサで得られた周囲の明るさ情報を外部設定輝度信号８００３として使用し、表示装置の明るさレベルをユーザが見やすいように自動的に制御するように構成した場合に、光センサで得られた周囲の明るさ情報に応じてバックライト１１０９０の輝度を調整するだけでなく、より見やすい表示となるように映像データ１１００２をデータ変換する、といった手法を適用することができる。以上、本発明を適用した表示装置の実施例３の構成について図１２を用いて説明した。続いて、本発明の実施例４の表示装置の構成について図１３を用いて説明する。
【００８０】
一般に、図１２を用いて説明したような、映像データから特徴量を抽出する処理や映像データを変換する処理は複雑であり、これを実現するには相当のコストがかかる。そのため、例えば表示パネルとバックライトのような必要最低限の部品によって構成される表示装置に、前記特徴抽出処理などを追加するのは、表示装置の大幅なコストアップを招く。そこで、本発明のバックライト間欠点灯駆動を適用しつつコストアップを抑える表示装置の構成法について以下に説明する。
【実施例４】
【００８１】
図１３は、本発明の実施例４の表示装置の構成図である。実施例４は、図１２に示した構成例を基に、信号処理装置１２２００と表示装置１２０００とに分け、図１２における表示装置が備えていた機能の一部を信号処理装置１２２００側に移したものである。表示装置１２０００は、信号処理装置１２２００から、合成点灯率１２１２１とデータ変換部で変化された映像データ１２１１２と、前記映像データに同期した同期信号１２１１１と、を入力として受付ける。
【００８２】
信号処理装置１２２００は、映像データ１２００２に各種信号処理を施す機能（図示せず）を備える。各種信号処理とは、例えば色調の調整処理や、拡大・縮小処理や、インターレース・プログレッシブ変換処理や、ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ)処理などの各種映像信号処理であり、テレビ受像機や携帯電話等の情報端末には一般的に既に搭載されている。また、これらの処理を実施する信号処理装置１２２００は、先に述べた映像特徴抽出の機能などを既に備えていることが多い。
【００８３】
つまり、前述した映像特徴抽出やデータ変換処理を信号処理装置において行う構成とすることで、同様の機能を表示装置に全く新規に追加した構成とするよりも表示システムとしてのコストを相対的に低くすることが可能となる。すなわち、信号処理装置１２２００が、映像特徴抽出部１２０３０と、映像連動輝度調整部１２０４０と、点灯率算出部１２１２０と、データ変換部１２１１０とを備えるように構成する。
【００８４】
点灯率算出部１２１２０は、前記映像連動輝度調整用の点灯率１２０４１と、外部設定輝度信号１２００３とから、表示装置１２０００のバックライト１２０９０に要求する輝度を算出し、当該輝度を得るためにバックライト１２０９０を点灯すべき合成点灯率１２１２１を算出する。このとき、バックライト間欠点灯駆動は、表示装置１２０００が担当する機能であるため、信号処理装置１２２００は関知する必要はない。そのため、バックライト間欠点灯駆動用の点灯率１２０５１を、合成点灯率１２１２１の算出に織り込む必要はない。その一方で、表示装置１２０００側に備えた点灯率算出部１２０６０は、信号処理装置１２２００から入力された合成点灯率１２１２１とバックライト間欠点灯駆動用の点灯率１２０５１とから、最終的な合成点灯率１２０６１を算出する。
【００８５】
ここで、表示装置１２０００に入力する合成点灯率１２１２１の信号形式は、デジタル的に数値を表現したデジタル形式や、前記のようなＰＷＭ形式や、電圧値や電流値を用いたアナログ方式などを用いることができる。
【００８６】
その他の点については図１２に示した構成と概ね同様であるので説明を省略する。図１２のように構成することで、表示装置１２０００を低コストに提供することができる。以上、本発明を適用した表示装置の一構成例について図１３を用いて説明した。
【００８７】
以上のように、本発明の表示装置によれば、動画ぼやけの改善を目的としたバックライト間欠点灯駆動の機能を提供し、更に、コントラストの向上等を目的として、映像データの内容等に応じて点灯率を変動させる場合においても、適宜位相を調整し、常に点灯率に応じた最適な位相でバックライトを点灯することで、常に動画ぼやけの少ない良好な動画表示品質を得ることができる。
【実施例５】
【００８８】
次に、本発明の第5の実施例について説明する。上述の実施例までは、複数の領域に分割したバックライトを備えた表示装置において、間欠点灯制御の実現方法について主に説明してきた。本実施例においては、前記間欠点灯制御に、局所調光制御を組み合わせた表示装置の実現方法について説明する。
【００８９】
ここで、局所調光制御とは、複数の領域に分かれたバックライトであって、各領域毎にその輝度を制御可能なバックライトを備えた本発明の表示装置において、前記バックライトの各領域の輝度を、入力映像データの特徴に応じて個別に制御する技術をいう。
【００９０】
前記特徴としては、例えば、入力映像データの１画面全体の最大階調を用いることができる。例えば、入力映像データに高い階調が含まれない場合、バックライトを最大に光らせる必要はなく、必要充分な光量が得られる程度まで、バックライトの輝度を落とす（調光する）ことができる。バックライトの輝度を落とせば、その分消費電力を低減できる効果を奏する。すなわち、１画面全体の入力映像データに含まれる階調の最大値が、表示装置で表示可能な階調の最大値よりも小さい場合、消費電力を低減できる。このとき、消費電力の低減の程度は、１画面全体の入力映像データの最大階調に依存する。１画面全体の最大階調が低いほど、消費電力低減の効果は高まる。
【００９１】
以下、本明細書では、このように１画面全体の入力映像データの特徴によってバックライトの輝度を制御する方式を、全体調光と呼ぶ。
【００９２】
更に、前記全体調光の概念を拡張し、バックライトを複数の領域に分割し、前記制御を画面全体ではなく、バックライト領域のそれぞれについて行うことができる。すなわち、バックライトの各領域の輝度を、入力映像データの1画面全体の最大階調値を基に定めるのではなく、各領域内の入力映像データに含まれる階調の最大値、すなわち領域別最大階調値によって定めるように構成する。
【００９３】
前記領域別最大階調値が、表示装置で表示可能な階調の最大値よりも小さい場合、バックライトの当該領域を最大に光らせる必要はなく、必要充分な光量が得られる程度まで、バックライトの当該領域の輝度を落とす（局所的に調光する）ことができる。バックライト当該領域の輝度を落とせば、その分消費電力を低減できる。
【００９４】
一般に、入力映像データの領域別最大階調は（画面全体に一様な階調を表示するといった特殊な場合を除き）、領域別に異なる場合が多い。例えば自然画等の一般的な入力映像データの階調の分布は、画面全体で一様ではない。局所的に、高い階調を含む（すなわち領域別最大階調が大きい）領域もあれば、低い階調のみで構成される（すなわち領域別最大階調が小さい）領域もあるのが普通である。
【００９５】
このような入力映像データを表示する場合、領域別の特徴（例えば最大階調値）に応じて、バックライトの各領域の輝度を個別に制御すること（局所調光）が更なる消費電力低減に有効である。例えば、領域別最大階調と1画面全体の最大階調の間には、常に領域別最大階調≦1画面全体の最大階調の関係が成り立つ。そのため、バックライトのある領域の輝度を定めるにあたっては、全体調光の方式によって求まる値よりも、局所調光の方式によって求まる値の方が小さくなる。すなわち、全体調光の消費電力よりも、局所調光の消費電力の方が小さくなる。言い換えれば、局所調光を適用することにより、全体調光を適用する場合に比べて表示装置の消費電力の低減効果を高めることができる。
【００９６】
また、局所調光は、例えば液晶表示装置における黒画像表示時の輝度の低減、並びにコントラストの向上にも効果がある。これは次の理由による。通常、液晶表示装置では、黒い画面を表示しようとしても、液晶を透過する光を完全に遮断することができず、光が漏れ、輝度を０にすることはできない（この現象は、黒浮きがする、といった言い方がされることもある）。しかし、バックライトの光量を下げれば、当然光漏れも小さくなるため、黒画面表示時の輝度も下がる。すなわち、黒浮きのない、より黒い黒画像を表示することができ、明るい階調と暗い階調のメリハリの利いた表示が可能となり、コントラストが向上する。
【００９７】
以上、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の概念とその効果について説明した。なお、これまでの説明においては、入力映像データの特徴として最大階調値を例にとって説明したが、局所調光に用いる映像の特徴は、これに限定するものではない。次に、前記局所調光の方式の例について、図２０、図２１を用いてより詳細に説明する。
【００９８】
図２０は、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の方式の一例であって階調再現局所調光方式を説明する図である。図２０（ａ）は、入力映像データのある領域における階調度数分布の例を示す図である。横軸に階調をとり、縦軸に階調毎の度数（その階調をもつ画素の数）をプロットした。このとき、前記領域を照明するバックライトは、１００％の明るさで点灯しているものとする。図２０（ａ）の例では、前記領域内の入力映像データの階調の最大値はDmax％であり、Ｄmax＜１００の関係が成りたっている。言い換えれば、Ｄmax％から１００％までの階調は使用されない階調（未使用階調）である。例えば、このような映像データが入力されたとき、データ変換により入力映像データの階調を１００／Ｄmax倍する。
【００９９】
図２０（ｂ）は、前記データ変換を施した映像データの階調度数分布である。このデータを用いてそのまま表示を行うと映像は不必要に明るい映像となってしまうが、前記領域を照明するバックライトの輝度を調整（バックライト調光）することで、元の映像データの明るさを再現することが可能となる。具体的には、前記領域を照明するバックライトの輝度をＤmax／１００倍する。図２０（ｃ）は、前記データ変換と前記バックライト調光を施した映像データの表示結果の階調度数分布である。前記処理により、図２０（ａ）に示した元来の入力映像データが再現される。このように、階調再現局所調光方式では、表示装置に表示される映像は、元来の入力映像データから変化させずに、バックライトの該当領域の輝度を低減させることが可能となり、バックライトの消費電力を削減できる。しかし、階調再現局所調光方式では、入力映像データの最大階調Ｄmaxが１００％より小さい場合については消費電力を削減できる一方で、最大階調Ｄmaxが１００％に等しい場合は、消費電力削減効果を得られない、という課題がある。
【０１００】
以上、図２０を用いて、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の一例として階調再現局所調光方式を説明した。次に、図２１を用いて、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光方式の別の例を説明する。
【０１０１】
図２１は、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の方式の階調再現局所調光方式とは別の例である、消費電力優先局所調光方式を説明する図である。ここで、消費電力優先局所調光方式とは、前述の階調再現局所調光方式と異なり、最大階調Ｄmaxが１００％に等しい場合であっても、消費電力削減効果が得られる方式である。
【０１０２】
図２１（ａ）は、入力映像データのある領域における階調度数分布の例を示す図である。横軸に階調をとり、縦軸に階調毎の度数（その階調をもつ画素の数）をプロットした。このとき、前記領域を照明するバックライトは、１００％の明るさで点灯しているものとする。図２１（ａ）の例では、前記領域内の入力映像データの階調の最大値は１００％である。前述のとおり、階調再現局所調光方式ではこのような入力映像データにおいては、消費電力低減効果を得ることはできない。そこで、消費電力優先局所調光方式では、若干の階調情報を失うこと（色つぶれ）を許容して、消費電力を削減する。例えば、階調情報を失うことを許容する程度を、許容閾値Ｔｈとして定める。領域内の画素を、その階調値の高いものから降順に並べ、度数において上位からＴｈ％番目の画素を探索する。例えば、領域内の画素数が２００個あり、Ｔｈ＝５であれば、Ｔｈ％番目の画素とは、上位から１０（＝２００×Ｔｈ/１００＝２００×５÷１００）番目の画素である。次にその画素の階調を閾値階調Ｄthとする。そしてデータ変換により、入力映像データの階調を１００／Ｄth倍する。前記データ変換によって１００％を超えてしまう階調については、例えば階調値を１００％とするあふれ処置を行う。
【０１０３】
図２１（ｂ）は、前記データ変換を施した映像データの階調度数分布である。このデータを用いて表示を行うと映像は不必要に明るい映像となってしまうが、前記領域を照明するバックライトの輝度を調整（バックライト調光）することで、元の映像データの明るさをほぼ再現することが可能となる。具体的には、前記領域を照明するバックライトの輝度をＤth/１００倍する。図２１（ｃ）は、前記データ変換と前記バックライト調光を施した映像データの表示結果の階調度数分布である。前記処理により、図２１（ａ）に示した元来の入力映像データがほぼ再現される。ただし、入力映像データにおいて、閾値階調Ｄthより大きな階調をもっていた画素の階調は一律Ｄth％となる。すなわち、消費電力優先局所調光方式においては、上位Ｔｈ％の画素の階調情報は失われることとなるが、その一方で、階調再現局所調光方式では消費電力を削減できなかった入力映像データにおいても、消費電力を削減することができる。許容閾値Ｔｈは、階調情報が失われることによる画質劣化と、消費電力低減効果のトレードオフを考慮して適切に決定する。消費電力優先局所調光方式は、例えば携帯電話等の、低消費電力であることが非常に重要視される用途に向く。以上、本発明の表示装置における局所調光の方式の例について説明した。
【０１０４】
次に、前記局所調光の実現方法について、例をあげて説明する。以下の説明においては、局所調光方式として、前記階調再現局所調光方式を採用した場合の例を主に説明するが、前記消費電力優先局所調光方式を採用することもできるし、他の方式を採用してもよい。
【０１０５】
図１４は、本発明の表示装置におけるバックライトの局所調光の概念を説明する図である。図中符号１４０００は表示パネル、符号１４００１はバックライトを示している。バックライト１４００１について、図2の例では、Ｐ＝１、Ｑ＝４であり、垂直方向にのみ領域を分割する場合の例を示したが、図１４に示した例では、Ｐ＝５、Ｑ＝４であり、水平方向にも領域を分割した点が異なる。ただし、前記の分割数は一例であって、本発明の適用にあたっては、分割数をこれらの例に限るものではなく、他の値をとってもよい。表示パネル１４０００、バックライト１４０００１については、上記分割数を除いては、図２を用いて説明したものと概ね同一であるので説明は省略する。
【０１０６】
符号１４０１０は表示パネルに入力する入力映像データの例を示す。ここでは、例えば、日没時の空を撮影した風景画のように、画面下部から上部にかけて、次第に暗くなるような映像を例にとった。
【０１０７】
本発明の表示装置では、このような映像に対し、バックライトの各領域が照明を担当する入力映像データの領域毎に、領域内の最大階調を測定する。本表示装置では、入力映像データから、領域別最大階調と全体最大階調を測定する。
【０１０８】
領域別最大階調１４０２０は、映像データ１４０１０において、入力映像データの領域別の最大階調を測定した結果の例である。表示装置で表示可能な最大階調を１００％とした場合の比率で示した。以後、本明細書中においては、階調値の表現を、表示装置で表示可能な最大階調に対する割合で表記することとする。
【０１０９】
例えば、図１４に示すように、領域A1の領域別最大階調は０％であり、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４の領域別最大階調はそれぞれ２０％、４０％、６０％（にあたる値）であったとする。
【０１１０】
領域別最大階調は、バックライトの領域毎に対応づけて測定するため、その個数は、バックライトの分割数と同じＰ×Ｑ個測定する。
【０１１１】
全体最大階調（不図示）は、複数の領域別最大階調１４０２０の中の最大値である。図１４の例では、領域Ａ４やＢ４の６０％が全体最大階調にあたる。
【０１１２】
上記のような入力映像データに全体調光を適用する場合、例えば、全体最大階調の値（６０％）を元に、各領域のバックライトの輝度を６０％に調整する。
【０１１３】
一方、同様の入力映像データに局所調光を適用する場合、例えば領域Ａ１は、バックライトの輝度を０％にし、同様に領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４のバックライトの輝度を２０％、４０％、６０％に調整する。前記のように、局所調光では、きめ細かくバックライトの光量を制御することが可能となり、結果としてバックライト、ひいては表示装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１１４】
ここで、実施例１〜４で説明したような、バックライトの間欠点灯機能を備えた表示装置に、上記局所調光を適用する場合を考える。
【０１１５】
間欠点灯機能を備えた表示装置に局所調光を組み込む最も単純な実現方法は、前記の間欠点灯の点灯時間を、領域毎に変更できるように構成することである。
【０１１６】
しかし、上記の構成では、動画表示時の画質が劣化するという不具合が発生する。本不具合の原因は、動画ぼやけの発生量が領域毎に異なるようになることにある。
【０１１７】
以下に本不具合のメカニズムを説明する。先に述べたとおり、間欠点灯においては、動画ぼやけの発生量は点灯時間が短いほど小さくなる。すなわち、例えば点灯率２０％の領域と点灯率４０％の領域では、点灯率２０％の領域の方が動画ぼやけは小さくなる。しかし、ここで図14に示した例のとおり、点灯率２０％の領域Ａ２と点灯率４０％の領域A3が隣接している場合、この現象は好ましくない。なぜなら、領域毎に動画ぼやけの大きさが異なることにより、例えば領域Ａ２と領域Ａ３をまたがる大きさの移動物体を表示した場合、領域Ａ２と領域Ａ３の境界において、前記物体の輪郭に段差が知覚される、といった不具合（画質劣化）が発生するからである。以下、本明細書では前記不具合の例を領域段差と呼ぶこととする。
【０１１８】
本発明の実施例５では、間欠点灯と局所調光を組み合わせても、前記領域段差を発生させない表示装置を提供する。
【０１１９】
前述のとおり、領域段差の発生原因は、領域毎に動画ぼやけの発生量が異なる点である。よって、本不具合を解決するためには、領域毎の動画ぼやけの発生量を同一にすればよい。すなわち、間欠点灯と局所調光の組み合わせる場合においても、前記点灯時間を、全ての領域で同じ値とするように表示装置を構成すればよい。
【０１２０】
以下に、間欠点灯と局所調光を備えた表示装置において、前記点灯時間を全ての領域で同じ値とするように構成した本発明の表示装置の動作の例について説明する。
【０１２１】
図１５は、本発明の第５の実施例を適用した表示装置の動作を示すタイミングチャートの例である。表示装置の入力信号に対する、表示パネルの画面走査と、バックライトの点灯動作との時間的な関係を例示した。図６に示した例と概ね同様であるので、共通する箇所の説明は省略し、相違点のみを説明する。
【０１２２】
実施例5の表示装置は、バックライトの各領域において、その点灯率（すなわち点灯時間）は、共通とする一方で、点灯時間内のバックライトの単位時間当たりの光量を、領域毎に個別に制御する点が、これまで説明した他の実施例と異なる。
【０１２３】
前述したとおり、本発明の表示装置は、間欠点灯機能を備え、バックライトの各領域に対応する表示パネルのライン群のデータを書き込んだ後、当該ラインの画素の表示素子が充分に応答するまで所定の時間だけ待機した後、バックライトを点灯する。
【０１２４】
図１５に示した領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４は、図１４に示したバックライトの領域に対応し、それぞれの点灯動作の様子を表す。図６の例では、時刻ｔ０にフレームが始まり、表示パネルを１ラインから順次走査して行く。時刻ｔ１にはバックライトの領域Ａ１に対応するラインの走査が完了し、時刻ｔ２にはバックライトの領域Ａ２に対応するラインの走査が完了する。以降、同様にＮラインに至るまで走査を継続する。
【０１２５】
領域Ａ１のバックライトは、時刻t1から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ１１に点灯を開始し、時刻ｔ１１から点灯率で規定した点灯時間が経過した時刻ｔ１３に消灯する。同様に領域Ａ２のバックライトは、時刻ｔ２から位相で規定した時間が経過した時刻ｔ１２に点灯を開始し、時刻ｔ１２から点灯率で規定した点灯時間が経過した時刻ｔ１４に消灯する。以降、同様に領域Ａ４に至るまで点灯・消灯動作を継続する。
【０１２６】
前述のとおり、階調段差の発生を防ぐため、点灯率は全ての領域で同じ値とする必要がある。しかし、それだけでは、全ての領域の輝度が等しくなるため、各領域別の輝度制御(すなわち局所調光)は実現できない。そこで、バックライトの輝度は、点灯時間と単位時間あたりの光量の積となることを利用する。点灯時間が同じであっても、単位時間あたりの光量を大きくすれば輝度は大きくなり、反対に単位時間あたりの光量を小さくすれば輝度は小さくなる。すなわち、単位時間あたりの光量を領域別に制御すれば、点灯時間を同一にしたまま、領域別の輝度制御がが可能となる。すなわち、階調段差の発生を防ぎつつ、間欠点灯による動画性能の向上と、局所調光による消費電力低減の両方の効果を得ることが可能となる。
【０１２７】
ここで、前述のとおり、点灯率は、バックライト全体で共通である。よって点灯率を定めるにあたっては、入力映像データの１画面全体の特徴を考慮して判断する必要がある。具体的には、入力映像データの１画面全体の最大階調値を利用することが好ましい。１画面全体の最大階調が小さいほど、点灯率が小さくなるように制御する。例えば、図１４に示した入力表示データ１４０１０においては、１画面全体の最大階調は６０％であるため、領域Ａ１〜領域Ａ４の点灯率は全て６０％で同一とする。すなわち点灯時間も同一となる。
【０１２８】
一方で、点灯時間内における、単位時間あたりの光量は、領域毎に異ならしめる。ここで、領域別に定める単位時間あたりの光量は、前記1画面全体の特徴に加え、入力映像データのうち、対応する領域に含まれる映像データの特徴を考慮して判断する必要がある。具体的には、入力映像データの領域別の最大階調値を利用することが好ましい。領域別の最大階調値が小さいほど、単位時間あたりの光量が小さくなるように制御する。
【０１２９】
また、各領域の単位時間あたりの光量は、入力映像データから測定する各領域毎のバックライト輝度の目標値と、点灯率とから計算する。例えば、単位時間あたりの光量は、目標輝度値÷点灯率という式で計算できる。ここで、前記目標輝度値は、例えば領域別最大階調値から求める。また、点灯率は例えば前述のとおり１画面全体の最大階調値から求める。
【０１３０】
例えば、図１４に示した入力表示データ１４０１０においては、領域別最大階調値は、領域Ａ１では０％であり、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４の領域別最大階調はそれぞれ２０％、４０％、６０％である。また、１画面全体の最大階調は６０％である。
【０１３１】
そこで、例えば、図１４に示した入力表示データ１４０１０を表示するにあたっては、領域Ａ１のバックライトの単位時間あたりの光量を０％とする。領域Ａ１の領域別最大階調は０％、1画面全体の最大階調は６０％であるため、０％ ÷６０％ ＝ ０％となるからである。同様に、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４の光量はそれぞれ３３％（＝２０％÷６０％）、６６％ （＝４０％÷６０％）、１００％（＝６０％÷６０％）とする。
【０１３２】
このとき、領域Ａ１の点灯率は６０％、単位時間あたりの光量０％であるから、最終的なバックライトの輝度は、６０％×０％＝０％となる。同様に、領域Ａ２のバックライト輝度は、６０％×３３％=３０％となり、領域Ａ３のバックライト輝度は、６０％×６６％=４０％となり、領域Ａ３のバックライト輝度は、６０％×１００％＝６０％となる。
【０１３３】
このように、点灯率と単位時間あたりの光量の両方を制御することで、図１４の例で示した各領域毎のバックライト輝度値を実現できる。
【０１３４】
以上、本発明の表示装置の動作について説明した。このように、本発明の表示装置は、バックライトの各領域において、点灯率（すなわち点灯時間）を共通とする一方で、点灯時間内のバックライトの単位時間当たりの光量を各領域毎に個別に制御することで、間欠点灯と局所調光を組み合わせても、前記領域段差を発生させないように動作する。
【０１３５】
次に、本発明の第５の実施例を適用した表示装置の構成方法の例について説明する。
【０１３６】
図１６は、本発明の第５の実施例を適用した表示装置の構成を示す図である。図１２に示した実施例３と概ね同様であるので、共通する箇所の説明は省略し、相違点のみを説明する。
【０１３７】
図１２に示した例と比べると、映像特徴抽出部１６０３０に全体映像特徴抽出部１６１３０と領域別映像特徴抽出部１６１４０を設け、更に、全体映像連動輝度調整部１６０４０と、領域別映像連動輝度調整部１６１５０と、領域別光量算出部１６１６０と、を設けた点が主要な相違点である。
【０１３８】
全体映像特徴抽出部１６１３０は、入力映像データ１６００２の１画面分（１フレーム）全体の映像から、その画面の全体映像特徴量１６１３１を抽出して出力する。例えば、全体映像特徴量１６１３１として、前述のとおり、１画面全体に含まれる階調の最大値を用いることができる。全体映像連動輝度調整部１６０４０は、全体映像特徴抽出部１６１３０において抽出された全体映像特徴量１６１３１から、バックライト１６０９０の輝度を調節するための全体映像連動輝度調整用の点灯率１６０４１を算出する。
【０１３９】
点灯率算出部１６０６０は、前記全体映像連動輝度調整用の点灯率１６０４１と、バックライト間欠点灯駆動用の点灯率１６０５１と、外部設定輝度信号１６００３とから、バックライト１６０９０に要求される輝度を総合的に算出し、当該輝度を得るためにバックライト１６０９０を点灯する基準となる合成点灯率１６０６１を算出する。位相算出部１６０７０は、前記合成点灯率１６０６１から、バックライト１６０９０の最適位相１６０７１を算出し、出力する。最適位相１６０７１の算出には図５に例示したような特性情報を用いる。
【０１４０】
領域別映像特徴抽出部１６４１０は、入力映像データ１６００２の１画面（１フレーム）分の映像を複数の領域に分割し、前記各領域別に、当該領域内に含まれる映像の特徴量を抽出する。更に、領域別映像特徴量１６１４１として出力する。ここで、前記領域は、複数の領域に分割したバックライトの領域と対応づけることが好ましい。前記領域別映像特徴量１６１４１としては、例えば、映像データの当該領域に含まれる階調の最大値を用いることができる。
【０１４１】
領域別映像連動輝度調整部１６１５０は、領域別映像特徴抽出部１６４１０において抽出された領域別映像特徴量１６１４１から、バックライト１６０９０の輝度を領域別に調節するための領域別映像連動輝度調整用の点灯率１６１５１を算出する。例えば、全体映像特徴量１６１３１として、前述のとおり、１画面全体に含まれる階調の最大値を用いることができる。
【０１４２】
領域別光量算出部１６１６０は、合成点灯率１６０６１と、領域別映像連動輝度調整用の点灯率１６１５１と、内部設定輝度調整情報１６１０１とから、バックライト１６０９０の領域毎に対して、領域別単位時間あたりの光量１６１６１を算出する。領域別単位時間あたりの光量１６１６１の算出にあたっては、例えば先に図１４や図１５を用いて説明したような方法に基づいて計算を行う。
【０１４３】
バックライト制御信号生成部１６０８０は、合成点灯率１６０６１と、最適位相１６０７１と、領域別単位時間あたりの光量１６１６１と、同期信号１６１１１と、書込みライン情報１６０２２とから、バックライト１６０９０の輝度を領域毎に制御するためのバックライト制御信号１６０９０を生成して出力する。
【０１４４】
前記バックライト制御信号１６０９０は、あるバックライト領域に属するラインの書込みが終了した時刻から、最適位相１６０７１によって規定される時間だけ待機した後、前記バックライト領域を点灯し、合成点灯率１６０６１によって規定される時間だけ前記バックライト領域を点灯させた後、前記バックライト領域を消灯するように構成し、更に、前記バックライト制御信号１６０９０は、前記点灯時間の間は、前記バックライト１６０９０の領域が、前記領域別単位時間あたりの光量１６１６１で規定される光量で発光するように構成する。
【０１４５】
以上、本発明を適用した表示装置の構成例について説明した。次に、先に説明した単位時間あたりのバックライトの光量を領域別に調整するためのバックライトの駆動方法について、例をあげて説明する。
【０１４６】
図１７は、単位時間あたりのバックライトの光量を領域別に調整するためのバックライト駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。ここで、表示装置の入力信号は垂直同期信号を代表として採り上げ、またバックライトを構成する発光素子としては、例えばＬＥＤを用いる場合の例を取り上げた。ＬＥＤは、電流を流すことで発光する発光素子であり、電流値が一定であっても、前述のように電流を流す時間の長短を調節することで、発光量、すなわち輝度を調節することが可能である（ＰＷＭ形式）。
【０１４７】
図１７には、表示装置の入力信号に対する、バックライトの駆動電流波形との時間的な関係を例示した。横軸は時間の経過を示す。垂直同期信号の縦軸は電圧値であり、バックライト駆動電流波形の縦軸は電流値である。図１７の例では、バックライトを発光させるときは電流値Ｉの電流を流し、バックライトを消灯するときは電流値を０とするように構成したバックライトにおける輝度調整方法の例を示した。また、１画面全体の最高階調値から求まる点灯率は、６０％とした。この場合、前述の間欠点灯の制御方法に則り、例えば1フレーム期間の６０％にあたる期間、バックライトを点灯する。これは、領域別最大階調値に関わらず、全ての領域で共通とする。このとき、単位時間あたりの光量を１００％としたい場合のバックライト駆動波形は、点灯時間の更に１００％にあたる時間だけ電流Iを流すようにする。すなわち、前記点灯時間の間は全て電流Ｉを流すようにする。あるいは例えば単位時間あたりの光量を０％としたい場合のバックライト駆動波形は、点灯時間の更に０％にあたる時間だけ電流Ｉを流すようにする。すなわち、前記点灯時間の間も電流を流さない。あるいは例えば単位時間あたりの光量を６６％としたい場合のバックライトの駆動波形は、点灯時間の更に６６％にあたる時間だけ、電流Ｉを流すようにする。本制御の実現にあたっては、例えば、点灯・消灯動作の基準となる周期を設け、その周期の一定の割合（ここでは６６％）だけ点灯するように基本波形を構成し、以後、その基本波形を前記周期で繰り返すように構成することができる。同様に、例えば単位時間あたりの光量を３３％としたい場合は、前記点灯時間の更に３３％にあたる時間だけ、電流Ｉを流すようにする。単位時間あたりの光量が他の値をとる場合も、この方式で対応できる。
【０１４８】
図１８は、単位時間あたりのバックライトの光量を領域別に調整するためのバックライトの駆動方法の図１７とは別の例を示すタイミングチャートである。
【０１４９】
図１７に示した駆動方法の例と概ね同様であるので、共通する箇所の説明は省略し、相違点のみを説明する。図１７の例では、光量を調整するにあたり、基準となる波形を所定の周期で繰り返す方法について説明したが、図１８の例では、基準となる周期を設けず、乱数的に点灯・消灯を行うように構成する点が異なる。ただし、この場合も、例えば、単位時間あたりの光量を６６％としたい場合は、乱数的に点灯する（電流Ｉを流す）点灯時間の総和は、前記点灯時間の６６％にあたるように構成する。同様に、例えば、単位時間あたりの光量を３３％としたい場合は、乱数的に点灯する（電流Ｉを流す）点灯時間の総和は、前記点灯時間の３３％にあたるように構成する。単位時間あたりの光量が他の値をとる場合も、この方式で対応できる。このように制御することで、各バックライト領域が一斉に同時に点灯・消灯することを防ぎ、電流の流れる時刻を分散させ、回路に瞬間的に大電流が流れることを防ぐ効果や、電磁的雑音の周波数スペクトルを拡散させる効果が得られると期待できる。
【０１５０】
図１９は、単位時間あたりのバックライトの光量を領域別に調整するためのバックライト駆動方法の図１７並びに図１８とは別の例を示すタイミングチャートである。図１７に示した駆動方法の例と概ね同様であるので、共通する箇所の説明は省略し、相違点のみを説明する。図１７の例では、バックライトを点灯するときの電流値Ｉを一定にしたまま、電流を流す時間の長短を調節することでバックライトの光量を調節するPWM方式について説明した。図１９の例では、電流を流す時間を一定にしたまま、電流値を調節することでバックライトの光量を調節する電流調光方式を採っている点が異なる。このとき、単位時間あたりの光量を１００％としたい場合のバックライト駆動波形は、点灯時間の間、電流Ｉを流すようにする。あるいは例えば単位時間あたりの光量を０％としたい場合のバックライト駆動波形は、点灯時間の間、電流Ｉの０％にあたる電流を流すようにする。すなわち、前記点灯時間の間も電流を流さない。あるいは例えば単位時間あたりの光量を６６％としたい場合のバックライトの駆動波形は、点灯時間の間、電流Ｉの６６％にあたる電流を流すようにする。同様に、例えば単位時間あたりの光量を３３％としたい場合は、前記点灯時間の間、電流Ｉの３３％にあたる電流を流すようにする。光量が他の値をとる場合も、この方式で対応できる。なお、ここでは説明の簡略化のため、発光素子における電流量と発光量線形な特性をもつことを仮定して説明した。発光素子の電流量と発光量の関係が線形でない場合は、適切な光量が得られるように電流値を選ぶ必要がある。
【０１５１】
以上のように、本発明の表示装置によれば、動画ぼやけの改善を目的としたバックライト間欠点灯駆動の機能を提供し、映像データの内容等に応じて点灯率を変動させる場合においても、適宜位相を調整し、常に点灯率に応じた最適な位相でバックライトを点灯することで、動画ぼやけを低減できる。更に、消費電力の低減等を目的として、映像データの内容等に応じてバックライトの領域別に輝度を制御する局所調光制御を組み合わせる場合においても、領域段差の発生させることなく、良好な表示品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】ホールド型表示装置において発生する動画ぼやけの例を示す図である。
【図２】本発明を適用した表示装置における表示パネルとバックライトの構成例を示す図である。
【図３】バックライト間欠点灯駆動における動画ぼやけ低減の原理を説明する図である。
【図４】バックライト間欠点灯駆動における点灯待機時間が動画ぼやけに及ぼす影響を説明する図である。
【図５】バックライト間欠点灯駆動におけるバックライトの点灯率と最適位相の関係の例を示す図である。
【図６】本発明を適用した表示装置の動作を示すタイミングチャートの例である。
【図７】本発明を適用した表示装置の動作を示すタイミングチャートの図６とは別の例である。
【図８】本発明の実施例１の表示装置の構成図である。
【図９】本発明の実施例１を説明する図８における映像特徴抽出部の一構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２の表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施例３の表示装置におけるバックライト制御信号の例を示したタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施例３の表示装置の構成図である。
【図１３】本発明の実施例４の表示装置の構成図である
【図１４】本発明の実施例５の表示装置におけるバックライトの局所調光の概念を説明する図である。
【図１５】本発明の実施例５の表示装置の動作を示すタイミングチャートの例である。
【図１６】本発明の実施例５の表示装置の構成図である。
【図１７】本発明の実施例５の表示装置におけるバックライト駆動方法を示すタイミングチャートの例である。
【図１８】本発明の実施例５の表示装置におけるバックライト駆動方法を示すタイミングチャートの図１７とは別の例である。
【図１９】本発明の実施例５の表示装置におけるバックライト駆動方法を示すタイミングチャートの図１７並びに図１８とは別の例である。
【図２０】本発明の実施例５の表示装置における階調再現局所調光方式を説明する図である。
【図２１】本発明の実施例５の表示装置における消費電力優先局所調光方式を説明する図である。
【符号の説明】
【０１５３】
８００１，９００１，１１００１，１２００１，１６００１・・・同期信号、８００２，９００２，１１００２，１２００２，１６００２・・・映像データ、８００３，９００３，１１００３，１２００３，１６００３・・・外部設定輝度信号、８０１０，９０１０，１１０１０，１２０１０，１６０１０・・・表示パネル、８０２０，９０２０，１１０２０，１２０２０，１６０２０・・・パネル制御部、８０２１，９０２１，１１０２１，１２０２１，１６０２１・・・パネル制御信号、８０２２，９０２２，１１０２２，１２０２２，１６０２２・・・書込みライン情報、８０３０，９０３０，１１０３０，１２０３０，１６０３０・・・映像特徴抽出部、１６１３０・・・全体映像特徴抽出部，１６１４０・・・領域別映像特徴抽出部，８０３１，９０３１，１１０３１，１２０３１・・・特徴量、１６１３１・・・全体映像特徴量、１６１４１・・・領域別映像特徴量、８０４０，９０４０，１１０４０，１２０４０・・・映像連動輝度調整部、１６１４０・・・全体映像連動輝度調整部、１６１４０・・・領域別映像連動輝度調整部、８０４１，９０４１，１１０４１，１２０４１・・・映像連動輝度調整用の点灯率、１６１４１・・・全体映像連動輝度調整用の点灯率、１６１５１・・・領域別映像連動輝度調整用の点灯率、８０５０，９０５０，１１０５０，１２０５０，１６０５０・・・間欠点灯輝度調整部、８０５１，９０５１，１１０５１，１２０５１，１６０５１・・・間欠点灯輝度調整用の点灯率、８０６０，９０６０，1１０６０，１２０６０，１２１２０，１６０６０・・・点灯率算出部、８０６１，９０６１，１１０６１,１２０６１，１６０６１・・・合成点灯率、８０７０，９０７０，１１０７０，１２０７０，１６０７０・・位相算出部、８０７１，９０７１，１１０７１，１２０７１，１６０７１・・・最適位相、１６１６０・・・領域別光量算出部、１６１６０・・・領域別単位時間あたりの光量、８０８０，９０８０，１１０８０，１２０８０，１６０８０・・・バックライト制御信号生成部、８０８１，９０８１，１１０８１，１２０８１，１６０８１・・・バックライト制御信号、８０９０，９０９０，１１０９０，１２０９０，１６０９０・・・バックライト、９１００，１１１００，１２１００，１６１００・・・内部設定輝度調整部、９１０１，１１１０１，１２１０１，１６１０１・・・内部設定輝度調整情報、１１１１０，１２１１０，１６１１０・・・データ変換部、１１１１１，１２１１１，１６１１１・・・データ変換後の同期信号、１１１１２，１２１１２，１６１１２・・・データ変換後の映像データ、１２０００・・・表示装置、１２２００・・・信号処理装置、１３０１０・・・最大階調測定部、１３０１１・・・最大階調値、１３０２０・・・平均階調算出部、１３０２１・・・平均階調値、１３０３０・・・最小階調測定部、１３０３１・・・最小階調値、１３０４０・・・度数分布生成部、１３０４１・・・度数分布（ヒストグラム）、１３０５０・・・色調測定部、１３０５１・・・色調情報、１３０７０・・・フレームメモリ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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