JP2010102017A

JP2010102017A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2010102017A
Application number: JP2008271922A
Authority: JP
Inventors: Isao Tsukaune; 勲塚畝
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】表示領域が複数のエリアに分割された液晶表示装置において、より効率の良い光源の発光制御を行う。
【解決手段】液晶表示装置１００において、生成手段（ＣＰＵ１２１、生成プログラム１２４ａ）は、エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成し、決定手段（ＣＰＵ１２１、決定プログラム１２４ｂ）は、生成手段により生成されたエリア毎の累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度を決定し、バックライト制御手段（ＣＰＵ１２１、バックライト制御プログラム１２４ｃ）は、各エリアに対応する各光源を、決定手段により決定された発光強度で発光させる制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置として、表示領域を複数のエリアに分割し、エリア毎に対応する光源を制御することで、消費電力の低減と画質の向上を図るものが知られている。
さらに、エリア毎に光源の輝度を制御した場合に、本来同じ明るさであるはずの隣り合うエリア同士の輝度が異なることを防止するため、画像信号を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２５８４０３号公報

ところで、上記した従来の技術では、各エリアに対応する光源の輝度を、そのエリア内の画像信号の最高輝度に合わせて決定する方式が一般的に採用されている。ところが、このような方式で各光源を制御すると、例えば、エリア内に１画素でも最高輝度の画素がある場合には、たとえ他の画素が低輝度であっても、その１画素を最高輝度で表示するために光源を最高輝度で発光させ、その一方で、最高輝度の１画素を除く他の全画素の画像信号を補正することで、目的の画像表示を実現している。

しかしながら、画像全体が暗く、局所的に高輝度画素を有する画像では、高輝度画素の輝度を若干暗くしたとしても、周辺画素の輝度との差から人間の目には十分な明るさに感じられることが判明している。すなわち、高輝度画素を局所的に有する画像では、各エリアの光源を、エリア内の画像信号の最高輝度より低い輝度で発光させても、目的の画像を表現可能である。一方、上述した各エリアの光源を、エリア内の画像信号の最高輝度で発光させる方式では、光源を最高輝度で発光させるとともに画像信号の補正量も増えることとなるため、効率性に欠いている。

本発明の課題は、表示領域が複数のエリアに分割された液晶表示装置において、より効率の良い光源の発光制御を行うことである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるＬＥＤバックライトと、を備える液晶表示装置において、
エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたエリア毎の前記累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度を決定する決定手段と、
各エリアに対応する各光源を、前記決定手段により決定された前記発光強度で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるＬＥＤバックライトと、を備える液晶表示装置において、
エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたエリア毎の前記累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度を決定する決定手段と、
各エリアに対応する各光源を、前記決定手段により決定された前記発光強度で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に対応した値となるように、前記発光強度を決定することを特徴とする。

本発明によれば、液晶表示装置において、生成手段により、エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムが生成され、決定手段により、生成手段により生成されたエリア毎の累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度が決定され、バックライト制御手段により、各エリアに対応する各光源を、決定手段により決定された発光強度で発光させる制御が行われる。
これにより、液晶表示装置において局所的に高輝度画素を有する画像を表示する場合に、エリア内の画像信号の最高輝度で発光させる方式に比べて、光源の発光強度が減るとともに、画像信号の補正量も減ることとなる。すなわち、表示領域が複数のエリアに分割された液晶表示装置において、各エリアに対応する光源が、そのエリアの画素の画像値に基づく累積ヒストグラムの解析処理により決定された発光強度で発光されることとなり、より効率の良い光源の発光制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は、本実施形態の液晶表示装置１００の要部構成を示すブロック図である。
本実施形態の液晶表示装置１００は、例えば、図１に示すように、信号入力部１、映像処理部２、タイミング制御部３、フレームメモリ４、生成手段としての生成部５、液晶パネル６、走査線駆動部７、信号線駆動部８、ＬＥＤバックライト９、バックライト制御手段としてのバックライト制御部１０、補正部１１、制御部１２等を備える。

信号入力部１は、例えば、テレビジョン放送信号を受信するアンテナ及びチューナや、外部装置からの画像信号を受信する各種映像端子等を備えて構成され、入力される画像信号を受信して、映像処理部２に出力する。

映像処理部２は、Ａ／Ｄ変換回路、ＲＧＢ生成回路、画質調整回路等を備えて構成され、信号入力部１から供給される画像信号に基づいて、ＲＧＢのデジタル画像信号を生成し、液晶パネル６の画素数に応じたスケーリング処理を行って、１フレーム分の画像信号を生成する。さらに、１フレーム分の画像信号に対して、制御部１２から出力される画質調整信号に基づいて、ブライトネス、コントラスト、色の濃さ、色合い、シャープネス等の各種画質調整を行った後に、フレームメモリ４に出力する。

タイミング制御部３は、信号入力部１から供給される画像信号に基づいて、１ライン期間を示すタイミング信号と、１フレーム期間を示すタイミング信号とを生成して、液晶表示装置１００の各部に供給する。

フレームメモリ４は、映像処理部２から入力される画像信号をフレーム単位で蓄積する。

生成部５は、後述する生成プログラム１２４ａの実行において、フレームメモリ４に蓄積された１フレーム分の画像信号に基づいて、エリアＳ毎に、各エリアＳを構成する画素の画素値を算出し、さらに、算出した画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを、エリアＳ毎に生成する。
ここで、画素値とは、画素の画像信号に基づく値であり、例えば、輝度値であっても良く、また、輝度信号及び輝度信号以外の各種信号（例えば、色差信号）を含む画像信号の値等であっても良い。

液晶パネル６は、所定の間隔を隔てて配設された一対の基板の間に液晶が封入されて成る。これら一対の基板は、偏光軸が直交した２枚の偏光板で挟まれ、背面側にはＬＥＤバックライト９が配設されている。
基板の上面には、ｐ行の走査線Ｘ（Ｘ_１〜Ｘ_ｐ）及びｑ列の信号線Ｙ（Ｙ_１〜Ｙ_ｑ）が互いに直交するように配列されている。この液晶パネル６は、例えば、アクティブマトリクス駆動方式を採用しており、走査線Ｘと信号線Ｙの各交点の画素に、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ（TFT: Thin Film Transistor）が配設されている。各画素には画素電極が形成され、画素電極に対向して、対向する基板に対向電極が形成されている。また、画素電極と対向電極との対向面にはそれぞれ配向膜が形成されている。

走査線駆動部７は、液晶パネル６における走査線Ｘ（Ｘ_１〜Ｘ_ｐ）の各々に対応して設けられており、タイミング制御部３からのタイミング信号に従って、各走査線Ｘを順に選択して、同一の走査線Ｘ上に連なるＴＦＴをオン／オフさせる。
信号線駆動部８は、液晶パネル６における信号線Ｙ（Ｙ_１〜Ｙ_ｑ）の各々に対応して設けられており、走査線駆動部７による各走査線Ｘの走査に同期して、映像処理部２から入力される画像信号に応じた電圧を信号線Ｙに対して印加する。
走査線駆動部７及び信号線駆動部８により走査線Ｘと信号線Ｙとが駆動されると、それらの交点にある画素のＴＦＴがオンとなって画素電極に電荷が蓄積され、その画素電極と対向電極との間に挟持されている液晶の配列方向が変化して、配向膜と偏光板とともに、液晶パネル６の背面側に設けられたＬＥＤバックライト９から照射される光を画素単位で通過或いは遮断させる。

本実施形態において、液晶パネル６は複数のエリアＳに分割されている。
また、液晶パネル６の背面側に配置されているＬＥＤバックライト９が、液晶パネル６を構成する複数のエリアＳに一対一で対応する複数の光源Ｌから構成されている。

ここで、図２（ａ）は、本実施形態の液晶パネル６の表示領域を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤバックライト９を模式的に示す図である。
図２（ａ）に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶パネル６の表示領域が、縦ｎ個×横ｍ個のエリアＳ・・・にマトリクス状に等分割されている。また、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤバックライト９が、液晶パネル６を構成するエリアＳに一対一で対応する縦ｎ個×横ｍ個の光源Ｌ・・・から構成されている。

以下では、液晶パネル６を構成するエリアＳのうち、左上端部に位置するエリアにＳ（１、１）、右上端部に位置するエリアにＳ（ｍ、１）、左下端部に位置するエリアにＳ（１、ｎ）、右下端部に位置するエリアにＳ（ｍ、ｎ）の符号を付して説明する。
また、ＬＥＤバックライト９を構成する光源Ｌのうち、エリアＳ（１、１）に対応する左上端部に位置する光源にＬ（１、１）、エリアＳ（ｍ、１）に対応する右上端部に位置する光源にＬ（ｍ、１）、エリアＳ（１、ｎ）に対応する左下端部に位置する光源にＬ（１、ｎ）、エリアＳ（ｍ、ｎ）に対応する右下端部に位置する光源にＬ（ｍ、ｎ）の符号を付して説明する。
また、その他のエリアＳ及び光源Ｌについても、同様の方法で符号を割り当てることとする。
上述した各エリアＳと各光源Ｌとの対応関係は、後述するＥＥＰＲＯＭ１２３内に予め記憶されている。

バックライト制御部１０は、制御部１２からの指示にしたがって、ＬＥＤバックライト９の各光源Ｌに備わるＬＥＤを駆動させ、各光源Ｌを発光させる制御を行う。

補正部１１は、制御部１２からの制御にしたがって、各エリアＳに属する画素の画像信号を、そのエリアＳに対応する光源Ｌの発光強度に応じて補正する。具体的には、補正部１１は、各エリアＳに属する各画素の画素値とそのエリアＳに対応する光源Ｌの発光強度とに基づいて、光源Ｌの発光強度が目標の輝度に達していない画素については、その画素の輝度を高くする補正を行うことで輝度の不足分を補填する。一方、光源Ｌの発光強度が目標の輝度を超える画素については、その画素の輝度を低くする補正を行うことで輝度の過多分を補填する。

制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１、ＣＰＵ１２１のワークエリアとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１２２、データの書換え及び消去が可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）１２３、ＣＰＵ１２１によって実行される各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１２４等を備えて構成される。

ＣＰＵ１２１は、液晶表示装置１００の各部から入力される入力信号に応じて、ＲＯＭ１２４に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいて各部に出力信号を出力することにより、液晶表示装置１００の動作全般を統括制御する。

ＲＯＭ１２４は、プログラム格納エリア内に、例えば、生成手段としての生成プログラム１２４ａ、決定手段としての決定プログラム１２４ｂ、バックライト制御手段としてのバックライト制御プログラム１２４ｃ等を備えている。

生成プログラム１２４ａは、例えば、ＣＰＵ１２１に、エリアＳ毎に、各エリアＳを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する機能を実現させるためのプログラムである。
具体的には、生成プログラム１２４ａを実行するＣＰＵ１２１は、初めに、生成部５において、フレームメモリ４から入力される映像信号に基づいて、液晶パネル６を構成するエリアＳ毎に、各エリアＳを構成する画素の画素値を算出する。
次に、ＣＰＵ１２１は、エリアＳ毎に算出した画素の画素値に基づいてヒストグラムを生成する。図３は、あるエリアＳを構成する画素の画素値に基づいて生成されたヒストグラムであり、横軸が画素値、縦軸が度数（画素数）を示している。
さらに、ＣＰＵ１２１は、生成したヒストグラムにおける各画素値の度数を降順に（すなわち、高画素値から順に）累積した累積和（累積度数）を算出し、算出した累積和に基づいて、累積ヒストグラムを生成する。図４は、あるエリアＳを構成する画素の画素値に基づいて生成された累積ヒストグラムの例示である。図４において横軸は画素の画素値を示しており、縦軸は累積度数、すなわち、各画素値の画素数を画素値が高い方から順に累積した累積画素数の全画素数に対する割合を示している。
ＣＰＵ１２１は、かかる生成プログラム１２４ａを実行することにより、生成部５とともに生成手段として機能する。

決定プログラム１２４ｂは、例えば、ＣＰＵ１２１に、生成プログラム１２４ａの実行により生成されたエリアＳ毎の累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値Ｔを超えたときの画素値に基づいて、エリアＳの光源Ｌの発光強度を決定する機能を実現させるためのプログラムである。
具体的には、決定プログラム１２４ｂを実行するＣＰＵ１２１は、生成プログラム１２４ａの実行において各エリアＳの累積ヒストグラムが生成されると、これらの累積ヒストグラムにおいて、最も高い画素値から順に画素数を累積していくときに累積度数が初めて所定の閾値Ｔを超える画素値を特定する。そして、特定した画素値をそのエリアＳの指標値Ｌ１とする。

ここで、所定の閾値Ｔは、画像を表現するために必要な光源Ｌの発光強度を算出するための指標値Ｌ１を特定するための値である。工場出荷時には、所定の閾値Ｔとして、個々の液晶表示装置１００に応じた値が設定されており、図示しない設定部によって任意の値に変更可能となっている。ここでは、例えば、累積度数の所定の閾値Ｔとして１％が設定されている場合について説明する。
ＣＰＵ１２１は、累積度数が所定の閾値Ｔとしての１％を超える指標値Ｌ１を特定すると、この指標値Ｌ１に基づく所定の演算処理を行うことで、そのエリアＳに対応する光源Ｌの発光強度を決定する。所定の演算処理とは、例えば、指標値Ｌ１に、光源Ｌの発光強度を算出するための予め定められた係数を掛ける処理である。なお、所定の演算処理を行うことなく、指標値Ｌ１をそのまま光源Ｌの発光強度として用いるように構成しても良い。
また、ＣＰＵ１２１は、上記の処理を液晶パネル６の全エリアＳについて行い、ＬＥＤバックライト９を構成する全光源Ｌ（１、１）〜Ｌ（ｍ、ｎ）の発光強度を決定する。
ＣＰＵ１２１は、かかる決定プログラム１２４ｂを実行することにより、決定手段として機能する。

バックライト制御プログラム１２４ｃは、例えば、ＣＰＵ１２１に、各エリアＳに対応する各光源Ｌを、決定プログラム１２４ｂの実行により決定された発光強度で発光させる制御を行う機能を実現させるためのプログラムである。
具体的には、バックライト制御プログラム１２４ｃを実行するＣＰＵ１２１は、バックライト制御部１０を介して、ＬＥＤバックライト９を構成する各光源Ｌを、決定プログラム１２４ｂの実行において対応するエリアＳの画素信号から生成された画素値の累積ヒストグラムに基づいて特定された発光強度で発光させる。
ＣＰＵ１２１は、かかるバックライト制御プログラム１２４ｃを実行することにより、バックライト制御部１０とともにバックライト制御手段として機能する。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、本実施形態において実行される映像表示処理の流れについて説明する。
初めに、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１において、入力される映像信号に基づいて、各エリアＳの画素の画素値を算出する。
次に、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ２において、エリアＳ毎に、各エリアＳを構成する画素の画素値の度数を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する。
次に、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ３において、各エリアＳの累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値Ｔを超える画素値を、指標値Ｌ１として特定する。
次に、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ４において、特定した指標値Ｌ１に基づいて所定の演算処理を行い、各エリアＳに対応する各光源Ｌの発光強度を決定する。
次に、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ５において、バックライト制御部１０により、決定された発光強度で各光源Ｌを発光させ、本処理を終了する。

以上説明した本発明を適用した本実施形態の液晶表示装置１００によれば、ＣＰＵ１２１による生成プログラム１２４ａの実行により、エリアＳ毎に、各エリアＳを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムが生成される。また、決定プログラム１２４ｂの実行により、生成プログラム１２４ａの実行により生成されたエリアＳ毎の累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアＳの光源Ｌの発光強度が決定される。さらに、バックライト制御プログラム１２４ｃの実行により、各エリアＳに対応する各光源Ｌを決定プログラム１２４ｂにより決定された発光強度で発光させる制御が行われる。また、決定プログラム１２４ｂの実行において、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に対応した値となるように、発光強度が決定される。
これにより、液晶表示装置１００において局所的に高輝度画素を有する画像を表示する場合に、エリアＳ内の画像信号の最高輝度で発光させる方式に比べて、光源Ｌの発光強度が減るとともに、画像信号の補正量も減ることとなる。すなわち、表示領域が複数のエリアＳに分割された液晶表示装置１００において、各エリアＳに対応する光源Ｌが、そのエリアＳの画素の画像値に基づく累積ヒストグラムの解析処理により決定された発光強度で発光されることとなり、より効率の良い光源Ｌの発光制御を行うことができる。

すなわち、エリアＳ全体が低輝度で局部的に高輝度画素を有する画像と、エリアＳ全体が高輝度の画像とでは、前者の方が、光源Ｌの発光強度を決定するための指標値Ｌ１が低くなり、光源Ｌの発光強度としてより低い値が決定されることとなる。一方、後者の方が、光源Ｌの発光強度を決定するための指標値Ｌ１が高くなり、光源Ｌの発光強度としてより高い値が決定されることとなる。したがって、液晶パネル６上の画像表示に際して、局部的に高輝度画素を有するエリアＳ全体が低輝度のエリアＳに対応する光源Ｌは、より低い発光強度で発光され、一方、全体が高輝度のエリアＳに対応する光源Ｌは、より高い発光強度で発光されることとなる。
ここで、前述したように、全体が低輝度で局部的に高輝度画素を有する画像では、光源Ｌを画像信号の最高輝度よりも低い輝度で発光させても、目的の画像を表現することが可能である。そのため、本実施形態の液晶表示装置１００のように、エリアＳ毎に、目的の画像を表現するために必要な光源Ｌの発光強度を決定し、エリアＳ全体が低輝度で局部的に高輝度画素を有する画像では、光源Ｌの発光強度をエリアＳ内の画像信号の最高輝度より低い発光強度に抑え、一方、エリアＳ全体が高輝度の画像では、光源Ｌの発光強度を十分高い発光強度で発光させる制御を行うことにより、各エリアＳの光源ＬをエリアＳ内の画像信号の最高輝度で発光させる方式と比較して、効率の良いバックライト制御が行われることとなる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、液晶パネル６におけるエリアＳの分割態様は任意であり、例えば、等分割でなくとも良い。

本発明を適用した本実施形態の液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、本実施形態の液晶パネルの表示領域を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤバックライトを模式的に示す図である。一のエリア内の画素の画素信号に基づくヒストグラムの例示である。一のエリア内の画素の画素信号に基づく累積ヒストグラムの例示である。本実施形態の液晶表示装置において実行される映像表示処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１００液晶表示装置
５生成部（生成手段）
６液晶パネル
９ＬＥＤバックライト
１０バックライト制御部（バックライト制御手段）
１２１ＣＰＵ（生成手段、決定手段、バックライト制御手段）
１２４ａ生成プログラム（生成手段）
１２４ｂ決定プログラム（決定手段）
１２４ｃバックライト制御手段（バックライト制御プログラム）
Ｓ（Ｓ（１、１）〜Ｓ（ｍ、ｎ））エリア
Ｌ（Ｌ（１、１）〜Ｌ（ｍ、ｎ））光源

Claims

複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるＬＥＤバックライトと、を備える液晶表示装置において、
エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたエリア毎の前記累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度を決定する決定手段と、
各エリアに対応する各光源を、前記決定手段により決定された前記発光強度で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるＬＥＤバックライトと、を備える液晶表示装置において、
エリア毎に、各エリアを構成する各画素の画素値を降順に累積した累積ヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたエリア毎の前記累積ヒストグラムにおいて、累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に基づいて、当該エリアの光源の発光強度を決定する決定手段と、
各エリアに対応する各光源を、前記決定手段により決定された前記発光強度で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記累積度数が所定の閾値を超えたときの画素値に対応した値となるように、前記発光強度を決定することを特徴とする液晶表示装置。