JP2011065022A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル（表示部）２に設けられた複数の表示エリアと、バックライト装置（バックライト部）３に設定されるとともに、複数の表示エリアに対して、発光ダイオード（光源）の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアとを備えた液晶表示装置１において、入力された映像信号を用いて、バックライト装置３及び液晶パネル２の駆動制御を行う制御部を備え、制御部では、色信号補正部１２が、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置、特に液晶表示装置などの非発光型の表示装置に関する。

近年、例えば液晶表示装置は、在来のブラウン管に比べて薄型、軽量などの特長を有するフラットパネルディスプレイとして、液晶テレビ、モニター、携帯電話などに幅広く利用されている。このような液晶表示装置には、光を発光するバックライト装置と、バックライト装置に設けられた光源からの光に対しシャッターの役割を果たすことで所望画像を表示する液晶パネルとが含まれている。

また、上記のような従来の液晶表示装置には、例えば下記特許文献１に記載されているように、液晶パネルの表示面を４８（＝６×８）個の画像表示領域に分割し、かつ、バックライト装置の発光面を１２（＝３×４）個の照明領域に分割することが提案されている。また、この従来の液晶表示装置では、各照明領域に対して独立に輝度を制御するとともに、画像信号の階調を照明輝度に応じた階調に変換し、かつ、変換された階調を周囲の照明領域の輝度情報に基づいて補正することも提案されている。そして、この従来の液晶表示装置では、表示面に表示される画像において、黒情報及び白情報が多く含まれる場合にバックライト装置から発光される平面状の照明光全体をそれぞれ比較的暗く及び明るくする既存の液晶表示装置に比べて、表示のダイナミックレンジを拡大し、表示面に表示される画像に大きな輝度傾斜がある場合でも、高品位の画像表示を行えるとされていた。

また、従来の表示装置には、例えば下記特許文献２に記載されているように、表示画像に対して、画像データに基づいて予め決められた色の色領域の大きさを検出する手段を備え、当該色領域の大きさに応じて色領域の画像データを変換する手段を設けることが提案されている。そして、この従来の表示装置では、限られたダイナミックレンジの中でコントラスト感の高い画像を表示可能とされていた。

特許第３５２３１７０号公報 特開２００６−２２１１４８号

しかしながら、上記のような従来の表示装置では、表示画像によっては、画像データを適切に変換することができずに、表示品位を向上できないという問題点を生じることがあった。具体的にいえば、この従来の表示装置では、画像データから得られる平均輝度レベル（ＡＰＬ）を用いて、色領域の大きさを検出するとともに、その検出結果を基に対応する色の輝度が向上されるように、画像データを変換していた。ところが、この従来の表示装置では、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合に、当該画像において、青色系統の色の輝度が向上されずに、画像の表示品位もまた向上できないことがあった。

上記の課題を鑑み、本発明は、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、光源を有するバックライト部と、複数の画素を備えるとともに、前記バックライト部からの照明光を用いて、情報をカラー表示可能に構成された表示部を具備する表示装置であって、
前記表示部に設けられた複数の表示エリアと、
前記バックライト部に設定されるとともに、前記複数の表示エリアに対して、前記光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、
入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させることを特徴とするものである。

上記のように構成された表示装置では、制御部が入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。これにより、上記従来例と異なり、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合でも、制御部は入力された映像信号に基づいて、その画像の輝度を適切に向上させることができる。この結果、上記従来例と異なり、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を構成することができる。

また、上記表示装置において、前記複数の画素には、赤色、緑色、及び青色の画素が含まれ、
前記制御部には、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる色信号補正部が設けられていることが好ましい。

この場合、色信号補正部が上記赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断するので、表示画像に関わらず、表示品位を確実に向上させることができる。

また、上記表示装置において、前記色信号補正部は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別してもよい。

この場合、色信号補正部が少なくとも上記平均輝度及びヒストグラムを用いているので、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断を精度よく行うことが可能となり、表示品位をより確実に向上させることができる。

また、上記表示装置において、前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記複数の各照明エリアでの前記複数の光源の各点灯駆動を制御する点灯制御部が設けられるとともに、
前記点灯制御部は、前記色信号補正部からの指示信号に従って、対応する照明エリアに含まれた光源の輝度が高くなるように、当該光源の点灯駆動を制御してもよい。

この場合、照明エリアの輝度を確実に向上させることができる。

また、上記表示装置において、前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記表示部の駆動制御を画素単位に行う表示制御部が設けられ、
前記表示制御部は、予め設定されたＰＳＦ（点広がり関数）のデータを用いて、前記点灯制御部からの前記照明エリア毎の輝度値を補正してもよい。

この場合、表示制御部は上記表示部に表示される情報をより適切な輝度で表示させることができ、表示品位を容易に高めることができる。

また、上記表示装置において、前記光源には、赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードが用いられていることが好ましい。

この場合、優れた色再現性及び長寿命で、コンパクトな光源を容易に構成することができ、高性能で小型化された表示装置を容易に構成することができる。

本発明によれば、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置を説明する図である。 図２は、上記バックライト装置でのＬＥＤ基板の配置例を示す平面図である。 図３は、上記ＬＥＤ基板でのＬＥＤユニットの配置例を示す平面図である。 図４は、上記ＬＥＤユニットの具体的な構成例を説明する図である。 図５は、上記ＬＥＤユニットの別の構成例を説明する図である。 図６は、上記液晶表示装置の要部構成を説明する図である。 図７は、図６に示したデータ遅延処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 図８は、図６に示したバックライトデータ処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 図９は、図６に示した色信号補正部での具体的な動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置を説明する図である。図において、本実施形態の液晶表示装置１には、図の上側が視認側（表示面側）として設置される表示部としての液晶パネル２と、液晶パネル２の非表示面側（図の下側）に配置されて、当該液晶パネル２を照明する照明光を発生するバックライト部としてのバックライト装置３とが設けられている。また、本実施形態では、筐体４の内部に、液晶パネル２及びバックライト装置３が透過型の液晶表示装置１として一体化された状態で収容されている。さらに、本実施形態の液晶表示装置１では、外部から入力された映像信号を用いて、液晶パネル２及びバックライト装置３の駆動制御をそれぞれ行う表示制御部及び点灯制御部が設けられている（詳細は後述。）。

液晶パネル２は、一対の透明基板２ａ、２ｂと、これらの透明基板２ａ、２ｂとの間に設けられた液晶層２ｃ及びカラーフィルタ（ＣＦ）２ｄとを備えている。また、液晶パネル２には、複数の画素が設けられており、バックライト装置３からの照明光を用いて、フルカラー画像にて文字や画像などの情報を表示可能に構成されている。さらには、液晶パネル２では、後に詳述するように、複数の表示エリアが表示面に設定されている。

バックライト装置３は光学シート群５及び拡散板６と、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の三色の発光ダイオードを含んだＬＥＤユニット８を実装したＬＥＤ基板７とを備えている。光学シート群５には、例えば偏光シート７及びプリズム（集光）シート８が含まれており、これらの光学シートによって、バックライト装置３からの上記照明光の輝度上昇などが適宜行われて、液晶パネル２の表示性能を向上させるようになっている。

バックライト装置３では、複数のＬＥＤ基板７がマトリクス状に設けられており、各ＬＥＤ基板７には複数個のＬＥＤユニット８が設置されている。また、バックライト装置３では、液晶パネル２に設けられた複数の表示エリアに対して、光源としての上記発光ダイオードの光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアが上記照明光を発光する複数のＬＥＤ基板７に設定されており、照明エリア単位に発光ダイオードを点灯駆動させるエリアアクティブバックライト駆動が行われるようになっている。

ここで、図２〜図４を参照して、本実施形態のＬＥＤ基板７及びＬＥＤユニット８について具体的に説明する。

図２は上記バックライト装置でのＬＥＤ基板の配置例を示す平面図であり、図３は上記ＬＥＤ基板でのＬＥＤユニットの配置例を示す平面図である。図４は、上記ＬＥＤユニットの具体的な構成例を説明する図である。

図２に例示するように、バックライト装置３には、２行、８列に設けられた合計１６個のＬＥＤ基板７（１）、７（２）、…、７（１５）、７（１６）（以下、"７"で総称する。）が設置されている。また、各ＬＥＤ基板７では、図３に例示するように、２行、１６列、合計３２個の領域に区画されており、各領域には、ＬＥＤユニット８が実装されている。また、３２個の領域は、バックライト装置３に設定された上記照明エリアＨａ１、Ｈａ２、…、Ｈａ３１、Ｈａ３２（以下、"Ｈａ"で総称する。）をそれぞれ構成している。

尚、図３では、各照明エリアＨａを明確に図示するために、同図に縦線及び横線にて互いに区切って示しているが、実際には、各照明エリアＨａは境界線や仕切部材などによって互いに区切られていない。但し、例えばＬＥＤ基板７上に仕切部材を設けて、各照明エリアＨａを互いに区切った構成とすることもできる。

図４に例示するように、各照明エリアＨａには、三角形の頂点位置に配置されたＲＧＢの発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂを有する上記ＬＥＤユニット８が設けられている。また、この各照明エリアＨａは、液晶パネル２の表示面に設定された上記表示エリアＰａに対応するように設けられており、表示エリアＰａに含まれる複数の画素Ｐに対して、ＬＥＤユニット８からの光を入射させるようになっている。なお、上記表示面には、例えば１９２０×１０８０画素が設けられており、１つの表示エリアＰａには、４０５０個（＝１９２０×１０８０÷５１２（＝１６×３２））の画素が含まれている。

また、各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂは光源を構成しており、これらの発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂは赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ対応する表示エリアＰａに対して照射するようになっている。

尚、本実施形態のＬＥＤユニット８の構成は図４に示したものに限定されるものではなく、例えば図５に例示するように、ＲＧＢの発光ダイオードでの発光効率を考慮して、１つの青色の発光ダイオード８ｂと、各々２個の赤色及び緑色の発光ダイオード８ｒ１、８ｒ２及び８ｇ１、８ｇ２とを有するＬＥＤユニット８を使用することもできる。

また、上記の説明では、ＬＥＤ基板７を用いた場合について説明したが、例えば筐体４の内側表面上にＬＥＤユニットを直接的に配置することによってＬＥＤ基板７の設置を一体化して、より薄いバックライト装置とする。また、ＬＥＤ基板７やＬＥＤユニット８の各設置数を適宜変更したり、１対１以外の比率で照明エリアＨａ及び表示エリアＰａを設定したりすることもできる。

また、ＬＥＤユニット８の分割数は上記１６×３２個に限ることなく例えば１０×２０個であってもよい。

但し、発光ダイオードの個数が液晶パネル２の大きさに対し極端に少ない場合、表示面への光量不足や、ＬＥＤの特性ばらつき、隣のＬＥＤユニットとの光学距離が広がることによる輝度分布のムラをＬＣＤの補正演算でも防ぐことが出来なくなるため、例えば４０〜７０インチ程度の液晶パネル２に対しては、５００個以上のＬＥＤユニット８を配置することが好ましい。

次に、図６〜図８も参照して、本実施形態の液晶表示装置１の各部の駆動制御を行う、上記表示制御部及び点灯制御部について具体的に説明する。

図６は、上記液晶表示装置の要部構成を説明する図である。図７は、図６に示したデータ遅延処理部の具体的な構成を示すブロック図である。図８は、図６に示したバックライトデータ処理部の具体的な構成を示すブロック図である。

図６に示すように、液晶表示装置１には、外部から入力された映像信号を受け取り処理する映像信号入力部９と、所定のデータが予め格納されているＬＵＴ（Look-Up Table）１０と、映像信号入力部９に接続されたＲＧＢ信号処理部１１とが設けられている。また、液晶表示装置１には、ＲＧＢ信号処理部１１に順次接続された色信号補正部１２、データ遅延処理部１３、及びドライバ制御部１４と、色信号補正部１２とデータ遅延処理部１３との間に接続されたバックライトデータ処理部１５と、ドライバ制御部１４に接続されたＧ（ゲート）ドライバ１６及びＳ（ソース）ドライバ１７とが設置されている。

そして、液晶表示装置１では、映像信号入力部９に入力された映像信号に応じて、ドライバ制御部１４がＧドライバ１６及びＳドライバ１７に指示信号を出力することにより、液晶パネル２が画素単位に駆動され、かつ、バックライトデータ処理部１５がバックライト装置３に指示信号を出力することにより、ＬＥＤユニット８の各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂが点灯駆動するようになっている。

なお、液晶表示装置１では、映像信号入力部９と、ＬＵＴ１０と、ＲＧＢ信号処理部１１と、色信号補正部１２と、データ遅延処理部１３と、ドライバ制御部１４と、バックライトデータ処理部１５が、入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を構成している。

映像信号入力部９には、図示しないアンテナなどから表示画像での表示色を示す色信号、画素単位の輝度を輝度信号、及び同期信号などを含んだ複合映像信号が入力される。また、ＲＧＢ信号処理部１１では、映像信号入力部９からの複合映像信号に対して、クロマ処理、マトリクス変換処理などを施してＲＧＢセパレート信号に変換し、ＲＧＢ信号処理部１１は、変換したＲＧＢセパレート信号を色信号補正部１２に出力する。すなわち、ＲＧＢ信号処理部１１は、入力された複合映像信号からＲＧＢの各表示階調値を示す、ＲＧＢセパレート信号を得て、色信号補正部１２に出力する。

色信号補正部１２では、上記ＲＧＢセパレート信号に対し、液晶パネル２での色再現範囲や表示モードなどを基に定められている、所定の補正処理を施して、補正後の映像信号（Ｒ’Ｇ’Ｂ’セパレート信号）に変換するようになっている。具体的にいえば、色信号補正部１２には、液晶表示装置１に設けられた光センサ（図示せず）から外光の強度（光量）の測定結果が入力されるようになっており、色信号補正部１２は、その測定結果を用いて、液晶パネル２での外光の影響による色再現範囲の変化を計算し、外光の状態で最適な表示色になるよう色変換処理を行う。

また、色信号補正部１２は、人肌等の特定色の色信号を読み取り、よりユーザが好ましいと感じる色へと信号値を補正したり、液晶表示装置１に付随するリモートコントローラなどから入力された表示モードに応じて、表示面全面の輝度を上げ下げしたりするよう構成されている。そして、色信号補正部１２は、上記Ｒ’Ｇ’Ｂ’セパレート信号をＬＵＴ１０のγデータを参照してγ処理（リニア化）を施した後フレーム（表示画像）単位でデータ遅延処理部１３及びバックライトデータ処理部１５に出力するようになっている。

さらに、色信号補正部１２は、入力されたＲＧＢセパレート信号（ＲＧＢの各表示階調値）に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別するように、構成されている。そして、色信号補正部１２は、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、バックライトデータ処理部１５に対して、指示信号を出力することによって、当該表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるようになっている（詳細は後述。）。

データ遅延処理部１３は、液晶パネル２の動作タイミングとバックライト装置３の動作タイミングを合致させるために、液晶パネル２側に出力される指示信号のデータを遅延する処理部であり、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を用いて、構成されている。

具体的にいえば、データ遅延処理部１３には、図７に示すように、遅延処理部１８と、ＬＥＤ画像輝度作成部１９と、目標色補正演算部２０と、映像輝度信号出力部２１とが設けられている。遅延処理部１８には、色信号補正部１２からのＲ’Ｇ’Ｂ’セパレート信号（映像信号）が入力されており、この映像信号を所定時間、遅延して、上記データの遅延処理を実質的に行うようになっている。

ＬＥＤ画像輝度作成部１９には、バックライトデータ処理部１５からの各ＬＥＤユニット８の輝度信号が入力されるようになっている。この各ＬＥＤユニット８の輝度信号には、対応するＬＥＤユニット８に含まれた各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度値が指示されている。また、ＬＥＤ画像輝度作成部１９は、入力された上記ＬＥＤユニット８の輝度信号に対して、ＰＳＦ（Point Spread Function；点広がり関数）のデータをＬＵＴ１０から取得する。そして、ＬＥＤ画像輝度作成部１９は、指示されている各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度値と、取得したＰＳＦのデータとを用いて、ＰＳＦのデータを考慮したＬＥＤ輝度値、すなわち全ての画素（例えば１９２０×１０８０画素）に対応する各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの階調信号データを計算して、目標色補正演算部２０に出力する。

尚、上記ＰＳＦのデータは、各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂからの光が、光学シート群５などを含む液晶パネル２を通して見える光の広がりを測定若しくは計算して求められた数値であり、予めＬＵＴ１０内に格納されている。また、このＰＳＦのデータを用いることにより、液晶パネル（表示部）２に表示される情報をより適切な輝度で表示させることができ、表示品位を高めることができる。さらに、ＬＵＴ１０には、γデータや発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの階調特性データ（リニア特性）などが格納されている。

目標色補正演算部２０は、上記カラーフィルタ２ｄの所定のＣＦ特性を用いて、入力された映像信号を補正するようになっている。具体的にいえば、目標色補正演算部２０には、遅延処理部１８からのＲ’Ｇ’Ｂ’セパレート信号（映像信号）と、ＬＥＤ画像輝度作成部１９からの階調信号データとが入力されるようになっている。そして、目標色補正演算部２０では、各画素のＲ’Ｇ’Ｂ’セパレート信号（分子）を、当該画素に対応する発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの階調信号データ（分母）で割り算することにより、ＬＣＤ信号ドライバ側から出力すべきＲ”Ｇ”Ｂ”映像輝度信号を得るようになっている。

映像輝度信号出力部２１は、目標色補正演算部２０からの補正後のＲ”Ｇ”Ｂ”映像輝度信号に対して、ＬＵＴ１０からγデータ（階調に対する白色温度データ）を取得して、γ階調補正を行う。そして、映像輝度信号出力部２１は、映像輝度信号をドライバ制御部１４に出力する。

尚、本実施形態では、ＴＶ放送信号を考慮して映像信号入力部９から入った映像信号は逆γ処理をされて入力されていると仮定している。そのため、もし映像信号入力部９から入ったＴＶなどの映像信号がリニア階調で入力されていれば、本実施形態の中に記載されているγ処理の実施を省略することもできる。

ドライバ制御部１４は、映像輝度信号出力部２１からの映像輝度信号を使用して、Ｇ（ゲート）ドライバ１６及びＳ（ソース）ドライバ１７への各指示信号を生成して出力する。また、Ｇドライバ１６及びＳドライバ１７には、液晶パネル２に設けられた複数のゲート線（図示せず）及び複数の信号線（図示せず）にそれぞれ接続されている。そして、Ｇドライバ１６及びＳドライバ１７は、ドライバ制御部１４からの指示信号に応じて、ゲート信号及びソース信号をゲート線及び信号線にそれぞれ出力することにより、液晶パネル２が画素単位に駆動されて、表示面に画像が表示される。

ＬＥＤ画像輝度作成部１９、目標色補正演算部２０、映像輝度信号出力部２１、及びドライバ制御部１４が、後述の点灯制御部（バックライトデータ処理部）からの照明エリア毎の輝度値を用いて、入力された映像信号を補正し、かつ、補正後の映像信号に基づき表示部（液晶パネル）の駆動制御を画素単位に行う表示制御部を構成している。

尚、上記の説明では、ＬＥＤ画像輝度作成部１９、目標色補正演算部２０、及び映像輝度信号出力部２１をデータ遅延処理部１３の内部に設置した場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば遅延処理部１８を別個に設けるとともに、ＬＥＤ画像輝度作成部１９、目標色補正演算部２０、及び映像輝度信号出力部２１とドライバ制御部１４とを表示制御部として一体的に設けてもよい。

また、色信号補正部１２には、図６に示したように、バックライトデータ処理部１５が接続されており、Ｒ'Ｇ'Ｂ'セパレート信号（映像信号）がバックライトデータ処理部１５に入力されるようになっている。

さらに、色信号補正部１２では、上述したように、ＲＧＢ信号処理部１１からのＲＧＢセパレート信号（ＲＧＢの各表示階調値）に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別する表示画像の判別処理を行うようになっている。そして、色信号補正部１２は、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、バックライトデータ処理部１５に対して、その表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させることを指示する指示信号を出力する。これにより、バックライトデータ処理部１５は、上記判別処理で判別された表示画像に対応する照明エリアにおいて、その照明エリアに含まれたＬＥＤユニット（光源）８の輝度が高くなるように、当該ＬＥＤユニット８の点灯駆動が行われて、当該照明エリアの輝度を確実に向上させることができるようになっている。

また、バックライトデータ処理部１５には、例えばＡＳＩＣが用いられており、バックライトデータ処理部１５は、入力された映像信号を用いて、複数の各照明エリアＨａから対応する表示エリアＰａに入射される光の輝度値を、上記光源（発光ダイオード）毎に決定して、バックライト装置３の駆動制御を行う点灯制御部を構成している。

つまり、バックライトデータ処理部１５は、入力された映像信号に対して、ＬＵＴ１０を参照して、各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂのＰＷＭ信号値をＬＥＤ基板７に出力するように構成されている。そして、本実施形態では、この点灯制御部と上記表示制御部とにより、冷陰極蛍光管などの放電管を有するバックライト装置を用いた液晶表示装置に比べて、高画質で、消費電力の少ないエリアアクティブ駆動対応の液晶表示装置１を構成できるようになっている。

具体的にいえば、バックライトデータ処理部１５には、図８に示すように、色信号補正部１２に順次接続された画像輝度抽出部２２、ＬＥＤ出力データ演算部２３、及びＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４が設けられている。

画像輝度抽出部２２では、Ｒ’Ｇ’Ｂ’画像信号に基づき、例えば各表示エリアＰａでの表示画像のＲＧＢの色毎の輝度最大値を抽出する。つまり、画像輝度抽出部２２は、Ｒ’Ｇ’Ｂ’画像信号から、各照明エリアＨａに対応する表示エリアＰａでのＲ’Ｇ’Ｂ’輝度信号の最大値を抽出して、対応する照明エリアＨａでの発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度値の基準指示値としてＬＥＤ出力データ演算部２３に出力する。

尚、上記の説明以外に、画像輝度抽出部２２がＲ’Ｇ’Ｂ’画像信号を基に、表示エリアＰａ毎に、対応する照明エリアＨａでのＲＧＢの各色の輝度平均値を計算して、当該照明エリアでの発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度値の基準指示値とすることもできる。さらには、画像輝度抽出部２２は、輝度最大値及び輝度平均値の双方を混合平均化し、上記基準指示値としてＬＥＤ出力データ演算部２３に出力することもできる。但し、上記のように、輝度最大値を基準指示値として用いる場合の方が、表示画像にピーク輝度を持たせ易くすることができる点で好ましい。

また、外部から入力された映像にノイズが含まれている場合、表示エリアＰａのＲ’Ｇ’Ｂ’輝度信号の最大値を抽出する際に、ノイズ信号（例えば最大の輝度信号値）を拾ってしまい、正確な輝度信号の最大値を抽出できない。そのため、ノイズ信号の除去（緩和）方法として、例えば表示エリアＰａ内の画素を２０画素毎に分割し、それぞれ平均化させた値の最大値を、上記表示エリアＰａでのＲ’Ｇ’Ｂ’輝度信号の最大値とすることもできる。

ＬＥＤ出力データ演算部２３は、画像輝度抽出部２２からの照明エリアＨａ毎のＲ’Ｇ’Ｂ’輝度信号の最大値（輝度最大値）に基づいて、対応するＬＥＤユニット８の発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度信号を求めるとともに、求めた発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの輝度信号に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。

また、ＬＥＤ出力データ演算部２３は、ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４及びデータ遅延処理部１３に対して、所定の補正処理後の各ＬＥＤユニット８の輝度信号を出力する。

ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４は、ＬＥＤ出力データ演算部２３からの各ＬＥＤユニット８の輝度信号と、ＬＵＴ１０からのＰＷＭ制御データとを用いて、対応するＬＥＤユニット８の各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂを駆動させるＰＷＭ信号を生成して、対応するＬＥＤ基板７に出力する。これにより、ＬＥＤ基板７では、ＰＷＭ信号に応じて、各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂが発光される。

また、ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４は、色信号補正部１２からバックライトデータ処理部１５に対して、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させることを指示する指示信号が入力されている場合、ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４は、対応する照明エリアに含まれたＬＥＤユニット８の各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂへのＰＷＭ信号を生成する際に、これらの発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂからの各色光の輝度が所定の上昇率（例えば、３０％）で大きくなるように、当該ＰＷＭ信号を生成する。

尚、上記の説明では、ＰＷＭ信号を用いたＰＷＭ調光によって各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂを駆動する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば電流調光（ここではＬＥＤ電流値を入力階調信号によって変動させることによる階調制御方式をいう）を用いて各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂを駆動してもよい。

但し、上記のように、ＰＷＭ調光を用いる場合の方が、電流調光を使用する場合よりも好ましい。すなわち、ＬＥＤの色温度は、動作電流に依存するという特性があり、所望の輝度を得ながら、忠実な色再現を維持するには、ＰＷＭ信号を使ってＬＥＤを駆動し、色の変化を抑えることが必要となるからである。

また、上記の説明以外に、ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４に液晶表示装置１に設けられた温度センサやタイマーなどのセンサ手段の検出結果を用いて、ＬＥＤ出力データ演算部２３からの輝度信号を補正する構成を設けてもよい。つまり、ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部２４が、温度センサの検出結果を使用して、周囲温度の変化による各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの発光効率の変化を是正したり、タイマーからの点灯時間の計測結果を用いて、経年変化による各発光ダイオード８ｒ、８ｇ、８ｂの発光効率の変化や色変化などを是正したりする機能を追加した構成でもよい。

以下、図９を参照して、本実施形態の液晶表示装置１の動作について説明する。尚、以下の説明では、色信号補正部１２での表示画像の判別処理について主に説明する。

図９は、図６に示した色信号補正部での具体的な動作例を示すフローチャートである。

図９のステップＳ１に示すように、色信号補正部１２では、入力された１フレームの映像信号に基づき、全ての表示エリア（すなわち、液晶パネル２の表示面全面）において、未確認の画像があるか否かについて判別する。そして、色信号補正部１２は、未確認の画像がないことを判別したときには、後述のステップＳ６に進む。

一方、ステップＳ１で未確認の画像があることを判別したときには、色信号補正部１２は、その画像が最小分割サイズをオーバーしているか否かについて判別し、最小分割サイズをオーバーしていることを判別したときには、ステップＳ１に戻る。

一方、画像が最小分割サイズをオーバーしていないことを判別したときには、色信号補正部１２は、その画像を画像Ａと画像Ｂとに２分割する（ステップＳ３）。

続いて、色信号補正部１２は、分割した画像Ａ、Ｂの特性比較を行い、これらの画像Ａ、Ｂが互いに類似しているか否かについて判別する（ステップＳ４）。具体的にいえば、色信号補正部１２は、画像Ａ、Ｂにおいて、その入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、当該画像Ａ、Ｂが互いに類似または相違しているかどうかについて判断する。つまり、色信号補正部１２は、画像Ａ、Ｂの平均輝度が所定の範囲内にあり、かつ、画像Ａ、Ｂのヒストグラム（ＲＧＢの各輝度分布）が所定の範囲内にあるときに、画像Ａ、Ｂは互いに類似していると判断し、これ以外のときでは画像Ａ、Ｂは相違していると判断する。そして、画像Ａ、Ｂが相違していると判断したときは、ステップＳ２に戻る。

一方、画像Ａ、Ｂは互いに類似していると判断したときは、色信号補正部１２は、画像Ａ、Ｂを分割前の画像に戻して、そのデータを図示しないメモリに一時保管させて（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。

また、上記ステップＳ１において、未確認の画像がないことを判別したときには、色信号補正部１２は、ステップＳ５にてメモリに一時保管した画像の特性を順次比較する（ステップＳ６）。すなわち、色信号補正部１２は、一時保管している画像の少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、相互比較を行い、全ての比較が終了すれば、色信号補正部１２は、表示画像の判別処理を終了する。

一方、ステップＳ７において、全ての比較が終了していなければ、色信号補正部１２は、比較対象の画像が隣同士か否かについて判別し（ステップＳ８）、隣同士でなければステップＳ７に戻る。

一方、比較対象の画像が隣同士であることを判別すると、色信号補正部１２は、ステップＳ４と同様に、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、これらの画像が互いに類似しているか否かについて判別し（ステップＳ９）、類似していなければステップＳ７に戻る。

一方、比較対象の画像が互いに類似していることを判別すると、色信号補正部１２は、これらの比較対象の画像を結合する（ステップＳ１０）。さらに、色信号補正部１２は、結合した画像の明るさ及び領域の大きさに基づいて、対応する照明エリアでの輝度を変更する（ステップＳ１１）。

具体的にいえば、色信号補正部１２は、結合した画像の明るさが所定の明るさ以上で、かつ、その画像の領域の面積が所定の面積以下かどうかについて判別する。そして、色信号補正部１２は、結合した画像の明るさが所定の明るさ未満であるとき、及びその結合した画像の面積が所定の面積を超えるときの少なくとも一方であるときには、その画像に対応した照明エリアでの輝度を変更しない。

一方、結合した画像の明るさが所定の明るさ以上で、かつ、その結合した画像の領域の面積が所定の面積以下であることを判別すると、色信号補正部１２は、その画像に対応した照明エリアでの輝度を向上させることを指示する指示信号をバックライトデータ処理部１５に出力する。これにより、その画像に対応する照明エリアにおいて、その照明エリアに含まれたＬＥＤユニット（光源）８の輝度が高くなるように、当該ＬＥＤユニット８の点灯駆動が行われる。

以上のように構成された本実施形態では、色信号補正部（制御部）１２が入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、輝度が比較的低い色、例えば青色系統の色を含んだ画像を表示する場合でも、色信号補正部１２は入力された映像信号に基づいて、その画像の輝度を適切に向上させることができる。この結果、本実施形態では、上記従来例と異なり、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる液晶表示装置１を構成することができる。

また、本実施形態では、図９に示したように、色信号補正部１２は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別している。この結果、本実施形態では、表示画像に対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断を精度よく行うことが可能となり、表示品位をより確実に向上させることができる。さらに、輝度を持つ表示画像が画面の中である程度の大きさを持つものは、その輝度を向上させても、画面全体で見た場合、輝度の向上感は少ない。本実施形態では、面積によって輝度の向上の判断を行うことができるので、面積の大きいものに関しては輝度を変えず、無駄に電力を消費することを防ぐことができる。

尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明のバックライト装置はこれに限定されるものではなく、光源の光を利用して、画像、文字などの情報を表示する非発光型の表示部を備えた各種表示装置に適用することができる。具体的には、半透過型の液晶表示装置、あるいは上記液晶パネルをライトバルブに用いたリアプロジェクションなどの投写型表示装置に本発明の表示装置を好適に用いることができる。

また、上記の説明では、色信号補正部が入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる構成について説明したが、本発明の表示装置は、表示部に設けられた複数の表示エリアと、バックライト部に設定されるとともに、複数の表示エリアに対して、光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、入力された映像信号を用いて、バックライト部及び表示部の駆動制御を行う制御部を備え、制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させるものであれば、何等限定されるものではなく、例えば色信号補正部とは別個に設けられた判断部によって、対応する照明エリアの輝度を向上させるか否かについて判断させてもよい。

また、上記の説明では、直下型のバックライト装置を構成した場合について説明したが、本発明のバックライト装置（バックライト部）はこれに限定されるものでなく、例えばエッジライト型や照明エリア毎に光源からの光を導く導光板を備えたタンデム型の他の形式のバックライト装置を構成することもできる。

また、上記の説明では、光源にＲＧＢの発光ダイオードを用いた場合について説明したが、本発明は複数の色からなるカラーフィルタの色に対応した色の光を発光する複数の光源を用いたものであればよく、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）などの他の発光素子やＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の他の点光源や放電管などを使用することもできる。また、点光源や放電管を混在させたハイブリッドな光源を用いることもできる。

但し、上記のように、赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードを使用する場合の方が、色再現性やコスト力に優れるとともに、長寿命でコンパクトな光源を容易に構成可能となって、高性能で小型化されたバックライト装置を容易に構成することができる点で好ましい。さらに、色再現性に優れたバックライト装置を容易に構成することができる点でも好ましい。

本発明は、表示画像に関わらず、表示品位を向上させることができる表示装置に対して有用である。

１ 液晶表示装置（表示装置）
２ 液晶パネル（表示部）
３ バックライト装置（バックライト部）
８ ＬＥＤユニット（光源）
８ｒ、８ｒ１、８ｒ２ 赤色の発光ダイオード（光源）
８ｇ、８ｇ１、８ｇ２ 緑色の発光ダイオード（光源）
８ｂ 青色の発光ダイオード（光源）
９ 映像信号入力部（制御部）
１０ ＬＵＴ（制御部）
１１ ＲＧＢ信号処理部（制御部）
１２ 色信号補正部（制御部）
１３ データ遅延処理部（制御部、表示制御部）
１４ ドライバ制御部（制御部、表示制御部）
１５ バックライトデータ処理部（制御部、点灯制御部）
１８ 遅延処理部（制御部、表示制御部）
１９ ＬＥＤ画像輝度作成部（制御部、表示制御部）
２０ 目標色補正演算部（制御部、表示制御部）
２１ 映像輝度信号出力部（制御部、表示制御部）
２２ 画像輝度抽出部（制御部、点灯制御部）
２３ ＬＥＤ出力データ演算部（制御部、点灯制御部）
２４ ＬＥＤ（ＰＷＭ）出力部（制御部、点灯制御部）
Ｈａ、Ｈａ１〜Ｈａ３２ 照明エリア
Ｐａ 表示エリア
Ｐ 画素

Claims (6)

1. 光源を有するバックライト部と、複数の画素を備えるとともに、前記バックライト部からの照明光を用いて、情報をカラー表示可能に構成された表示部を具備する表示装置であって、
   前記表示部に設けられた複数の表示エリアと、
   前記バックライト部に設定されるとともに、前記複数の表示エリアに対して、前記光源の光をそれぞれ入射させる複数の照明エリアと、
   入力された映像信号を用いて、前記バックライト部及び前記表示部の駆動制御を行う制御部を備え、
   前記制御部は、入力された映像信号に基づいて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記複数の画素には、赤色、緑色、及び青色の画素が含まれ、
   前記制御部には、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値に基づき、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であることを判別したときに、対応する照明エリアの輝度を向上させる色信号補正部が設けられている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記色信号補正部は、入力された映像信号に含まれた赤色、緑色、及び青色の各表示階調値から得られる、少なくとも平均輝度及びヒストグラムを用いて、表示画像が所定の明るさ以上で、かつ、所定の面積以下であるか否かについて判別する請求項２に記載の表示装置。
4. 前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記複数の各照明エリアでの前記複数の光源の各点灯駆動を制御する点灯制御部が設けられるとともに、
   前記点灯制御部は、前記色信号補正部からの指示信号に従って、対応する照明エリアに含まれた光源の輝度が高くなるように、当該光源の点灯駆動を制御する請求項２または３に記載の表示装置。
5. 前記制御部には、入力された映像信号を用いて、前記表示部の駆動制御を画素単位に行う表示制御部が設けられ、
   前記表示制御部は、予め設定されたＰＳＦ（点広がり関数）のデータを用いて、前記点灯制御部からの前記照明エリア毎の輝度値を補正する請求項４に記載の表示装置。
6. 前記光源には、赤色、緑色、及び青色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードが用いられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。

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