JP2018010060A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止画映像の画質劣化が目立たないような省電力制御を行う表示装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る表示装置は、映像信号に基づく画像がフレームごとに順次表示される映像表示エリアと、映像表示エリアの一部に設けられる補正エリアとを含む表示部と、補正エリアに表示される画像の輝度をフレームごとに補正する輝度補正制御部とを備え、輝度補正制御部は、補正エリアに画像を表示する映像信号から輝度情報を演算する輝度情報演算部と、輝度情報に基づき、輝度補正係数を算出する補正係数演算部と、補正エリアに画像を表示する映像信号を輝度補正係数で補正する補正演算部とを含み、表示部は、映像表示エリアに画像を表示するに際し、フレームごとに輝度補正制御部によって補正された映像信号に基づく画像を補正エリアに表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、特に表示装置が表示する映像の輝度補正制御技術に関する。

ＬＥＤを画素に用いて構成される表示装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）の技術発展と低コスト化により屋外、屋内の広告表示等に多く使用されている。これらＬＥＤ表示装置は、これまで、自然画またはアニメーションなど動画像の表示用途が主であった。近年では、画素ピッチの狭ピッチ化に伴い、視認距離が短い屋内用途のディスプレイ、例えば、会議室用ディスプレイや監視映像表示用ディスプレイなどにもＬＥＤ表示装置が使用されている。そのような屋内用途の表示装置のなかでも、監視用途のＬＥＤ表示装置は、パソコン画像のように表示エリアの一部に動画を、他の大部分には静止画を表示することが多い。

特許文献１には、電源容量の増大を抑えて省電力を実現する表示装置が開示されている。その特許文献１に記載の表示装置は、入力される映像信号に基づいて表示パネルに流れる電流値を予測する。そして、フレーム単位での電流値の総和等が予め決められた閾値以上となった場合、表示装置は映像信号処理つまり画像のコントラストやブライトネスを補正し、表示パネルに流れる電流値が所定の最大値を超えないように制御する。

特許第４８０８９１３号公報

特許文献１に記載の表示装置が行う電力制御では、表示パネルに表示する映像が動画の場合、補正による画質劣化は目立たないが、パソコン画像のように一部が動画で大部分が静止画である映像を補正する場合、補正の程度によっては画像の階調低下が生じ、画質劣化が目立つという問題がある。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、静止画映像の画質劣化が目立たないような省電力制御を行う表示装置の提供を目的とする。

本発明に係る表示装置は、映像信号に基づく画像がフレームごとに順次表示される映像表示エリアと、映像表示エリアの一部に設けられる補正エリアとを含む表示部と、補正エリアに表示される画像の輝度をフレームごとに補正する輝度補正制御部とを備え、輝度補正制御部は、補正エリアに画像を表示する映像信号から輝度情報を演算する輝度情報演算部と、輝度情報に基づき、輝度補正係数を算出する補正係数演算部と、補正エリアに画像を表示する映像信号を輝度補正係数で補正する補正演算部とを含み、表示部は、映像表示エリアに画像を表示するに際し、フレームごとに輝度補正制御部によって補正された映像信号に基づく画像を補正エリアに表示する。

本発明に係る表示装置によれば、静止画映像の画質劣化が目立たないような省電力制御を行う表示装置の提供が可能となる。

実施の形態１におけるＬＥＤ表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態１における映像表示エリアおよび補正エリアを示す図である。 実施の形態１における処理回路の構成を示す図である。 実施の形態１におけるＰＷＭ駆動の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１における輝度補正制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態１における輝度補正係数と平均画素値との関係を示す図である。 実施の形態１におけるフレームおよび補正エリアの輝度を示す模式図である。 実施の形態２におけるＬＥＤ表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態２における輝度補正制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態２における輝度補正制御動作を示すフローチャートである。

本発明に係る表示装置の実施の形態を説明する。以下に示す実施の形態１および実施の形態２では、本発明に係る表示装置の一例として、複数のＬＥＤをマトリクス状に配置し、個々のＬＥＤを点滅制御して映像情報を表示するＬＥＤ表示装置の実施の形態を説明する。

＜実施の形態１＞
（ＬＥＤ表示装置の構成）
図１は、本実施の形態１におけるＬＥＤ表示装置の内部構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置は、映像信号を外部から入力する入力端子１と、入力した映像信号から表示に必要な有効領域を抽出し、表示する画像のガンマ補正などの処理を行う映像信号処理回路２と、映像信号に基づく画像の輝度を補正する輝度補正制御回路１０と、画像や映像を表示する表示部２０と、その表示部２０を駆動する駆動回路３とを備える。

本実施の形態１において、表示部２０には、映像表示エリアに複数の画素がマトリックス状に配列されており、１組の画素は、それぞれ発光色の異なる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３個のＬＥＤで構成される。図１に示す表示部２０は、４画素×４画素＝１６画素からなる表示部を例示したものである。表示部２０が含む各画素は各画素値を有し、それら画素値は映像信号に基づく画像の輝度の階調に対応する。本実施の形態１においては、各画素を構成する各ＬＥＤもそれぞれ画素値を有する。

図２は、入力解像度１９２０画素×１０８０画素を有する表示部２０の例であり、表示部２０は１９２０組×１０８０組のＬＥＤで構成されている。図２において、表示部２０は１９２０画素×１０８０画素の映像表示エリア２１を有し、その映像表示エリア２１には、映像信号に基づく画像がフレームごとに順次表示される。また、表示部２０は、映像表示エリア２１の一部に設けられる補正エリア２２を含む。図２の映像表示エリア２１内の位置を表す座標において、（６４０，３６０）から（１９２０，１０８０）を対角線とするエリアが補正エリア２２である。本実施の形態１において、補正エリア２２は、ユーザーにより指定可能である。ユーザーはＬＥＤ表示装置が備えるエリア入力部４より映像表示エリア２１内の所望のエリアを指定する。

次に、ＬＥＤ表示装置が、補正エリア２２に表示される画像の輝度またはダイナミックレンジをフレームごとに補正する機能を実現するための構成を説明する。図１に示すように、ＬＥＤ表示装置は、輝度補正制御回路１０を備える。輝度補正制御回路１０は、エリア入力部４によって指定されたエリアを補正エリア２２として設定するエリア設定部１１を含む。また輝度補正制御回路１０は、エリア設定部１１から出力される補正エリア２２の位置情報に基づき、映像信号処理回路２から入力する映像信号が補正エリア２２内に画像を表示する映像信号であるか否かを判定するエリア判定部をさらに含み、本実施の形態１では、輝度補正制御回路１０はそのエリア判定部の１つとして第１エリア判定回路１２を含む。なお、補正エリア２２は、予め定められたエリアであっても良く、その場合、ＬＥＤ表示装置はエリア入力部４とエリア設定部１１とを設ける必要はない。またその場合、第１エリア判定回路１２は予めメモリ等に保存されていた所定の補正エリアの位置情報を読み込んで判定動作に用いる。

また輝度補正制御回路１０は、第１エリア判定回路１２が出力する判定結果に基づいて、映像信号処理回路２から入力される映像信号のうち補正エリア２２に画像を表示する映像信号から輝度情報を演算する輝度情報演算部をさらに含み、本実施の形態１では、輝度補正制御回路１０はその輝度情報演算部として輝度情報演算回路１３を含む。その輝度情報演算回路１３が演算する輝度情報は、例えば、補正エリア２２に含まれる各画素が有する各画素値の総和または補正エリア２２内の平均画素値である。また、輝度補正制御回路１０は、輝度情報演算回路１３が出力する輝度情報に基づき、輝度補正係数を演算する補正係数演算部をさらに含み、本実施の形態１では、輝度補正制御回路１０は、その補正係数演算部としてとして補正係数演算回路１４を含む。

また、輝度補正制御回路１０は、映像信号処理回路２から出力される映像信号を一時的に格納し、表示部２０で必要となるタイミングにて読み出されるように制御されるフレームメモリ１５をさらに含む。また輝度補正制御回路１０は、フレームメモリ１５から読み出された映像信号が補正エリア２２に画像を表示する映像信号であるか否かを判定するエリア判定部をさらに含む。本実施の形態１において、輝度補正制御回路１０は第１エリア判定回路１２とは別に、エリア判定部として第２エリア判定回路１６を含む。また、輝度補正制御回路１０は、第２エリア判定回路１６の判定結果に基づいて、フレームメモリ１５から入力する映像信号のうち補正エリア２２に画像を表示する映像信号を、補正係数演算回路１４が出力する輝度補正係数によって補正する補正演算部をさらに含む。本実施の形態１では、輝度補正制御回路１０は、補正演算部として補正演算回路１７を含む。補正演算回路１７は、例えば、映像信号に含まれる輝度信号に輝度補正係数を乗算する。輝度信号とは、例えば、補正エリア２２に含まれる各画素が有する各画素値である。補正された映像信号は、駆動回路３へ出力される。駆動回路３は、表示部２０が映像表示エリア２１に画像を表示するに際し、輝度補正制御回路１０によってフレームごとに補正された映像信号に基づく画像を補正エリア２２に表示するよう、表示部２０を駆動する。

（輝度補正制御部）
図１に示す輝度補正制御回路１０は、上記のように、補正エリア２２に画像を表示する映像信号を輝度補正係数によって補正するための各回路を個別に含む。各回路が専用のハードウェアである場合、それら各回路は、例えば、プログラム化したプロセッサーや並列プログラム化したプロセッサーである。また、輝度補正制御回路１０は、各回路を１つにまとめた専用ハードウェアを備えることで、各回路が有する各機能を実現しても良い。

また、ＬＥＤ表示装置は、上記の輝度補正制御回路１０が含む各回路の各機能をソフトウェアで実現しても良い。その場合、ＬＥＤ表示装置は、図３（ａ）に示すように処理回路１９を備え、処理回路１９は、例えば、図３（ｂ）に示すように互いが接続されたプロセッサー１９ａとメモリ１９ｂとを含む。処理回路１９は入力側を映像信号処理回路２に、出力側を駆動回路３に接続する。プロセッサー１９ａはメモリ１９ｂに格納されるプログラムを実行する機能を有する。そのメモリ１９ｂに格納されるプロブラムには、以下の輝度補正制御機能が記述される。処理回路１９は、エリア入力部４によって指定されたエリアを補正エリア２２として設定する。処理回路１９は、映像信号処理回路２から出力される映像信号を入力して、補正エリア２２内に画像を表示する映像信号であるか否かを判定する。処理回路１９は、その判定結果に基づいて、映像信号処理回路２から入力される映像信号のうち補正エリア２２に画像を表示する映像信号から輝度情報を演算する。処理回路１９は、演算したその輝度情報に基づき、輝度補正係数を演算する。処理回路１９は、フレームメモリ１５から読み出された映像信号が補正エリア２２に画像を表示する映像信号であるか否かを判定する。処理回路１９は、その判定結果に基づいて、フレームメモリ１５から入力される映像信号のうち補正エリア２２に画像を表示する映像信号を、先に演算した輝度補正係数で輝度を補正する。処理回路１９は、以上の輝度補正制御機能が記述されたプログラムをメモリ１９ｂより読み出し、プロセッサー１９ａで実行する。以上のようにして、ＬＥＤ表示装置は、輝度補正制御機能をソフトウェアで実現する。なお、フレームメモリ１５の機能は、メモリ１９ｂが代用する構成であっても良い。また、ＬＥＤ表示装置は、輝度補正制御回路１０が含む各機能および各動作について、その一部を専用ハードウェアで実現し、その一部をソフトウェアで実現しても良い。

（ＰＷＭによる輝度制御方法）
ＬＥＤ表示装置が表示部２０に画像を表示する際の輝度調整方法について述べる。本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の駆動回路３は、表示部２０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で駆動することにより輝度の調整を行う。図４はＰＷＭ駆動の一例を示すタイミングチャートである。図４（ａ）はＰＷＭの基本周期となる映像信号の１フレームを示す。図４（ｂ）は、駆動回路３がＬＥＤに通電する電流パルス幅のデューティ比が１００％の例を示しており、その電流パルス幅は、映像信号の１フレーム期間以下である。図４（ｃ）は、電流パルス幅のデューティ比が７５％の例を示している。図４（ｃ）のＰＷＭ駆動は、図４（ｂ）よりもデューティ比が小さく、１フレーム内におけるＬＥＤの通電時間が短いため輝度は暗くなる。ＬＥＤ表示装置は、１フレーム内の電流パルス幅のデューティ比を変えることで各ＬＥＤの輝度を調整する。また、図４（ｃ）のＰＷＭ駆動は、図４（ｂ）よりもＬＥＤへの通電時間が短いため消費電力が小さくなる。このように、ＰＷＭのデューティ比の大小は、輝度と電力消費量とに関係する。したがって、映像信号の輝度値が小さいほど、デューティ比は小さく、ＬＥＤで消費される消費電力は小さくなり、一方で、映像信号の輝度値が大きいほど、デューティ比は大きく、ＬＥＤで消費される消費電力は大きくなる。図４（ｃ）に示すデューティ比７５％のＰＷＭ駆動の際の消費電力は、図４（ｂ）に示すデューティ比１００％のＰＷＭ駆動の際の消費電力の７５％となる。

（輝度補正制御動作）
本実施の形態１におけるＬＥＤ表示装置の省電力制御のための輝度補正制御動作を、図１のブロック図と、図５のフローチャートとに従い説明する。図１に示すエリア入力部４より、ユーザーは画像の補正を所望するエリアを指定する。エリア入力部４はその指定されたエリアの位置情報をエリア設定部１１に出力し、エリア設定部１１はその指定されたエリアを補正エリア２２に設定する（ステップＳ１）。エリア設定部１１が設定した補正エリア２２の位置情報は、第１エリア判定回路１２と第２エリア判定回路１６とに出力される。

第１エリア判定回路１２およびフレームメモリ１５は映像信号処理回路２より映像信号を入力する（ステップＳ２）。

第１エリア判定回路１２は、エリア設定部１１から出力される補正エリア２２の位置情報に基づき、入力した映像信号が補正エリア２２内に画像を表示する映像信号であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３にてＮＯの場合、つまり映像信号が補正エリア２２とは異なる映像表示エリア２１内に画像を表示する映像信号であった場合、ＬＥＤ表示装置は本実施の形態１に記載の輝度補正制御動作を行わず、ステップＳ９へ移行する。ステップＳ３にてＹＥＳであった場合、つまり映像信号が補正エリア２２内に画像を表示する映像信号であった場合、第１エリア判定回路１２は、判定結果を映像信号とともに輝度情報演算回路１３に出力する。

輝度情報演算回路１３は、映像信号に含まれる各画素が有する各画素値から、補正エリア２２内の輝度情報をフレームごとに演算する（ステップＳ４）。本実施の形態１において、輝度情報は補正エリア２２に含まれるＬＥＤ１個当たりの平均画素値である。補正エリア２２に含まれる総画素数をｎｕｍ、補正エリア２２に含まれるＲ，ＧおよびＢの各ＬＥＤが有する各画素値を、それぞれＲｉ，ＧｉおよびＢｉとすると、平均画素値ＡｖｅＲＧＢは、式１により算出される。なお、本実施の形態１において、ＬＥＤ表示装置のＲ，ＧおよびＢの各ＬＥＤは８ｂｉｔの各画素値すなわち２５６階調の各画素値を有する。よって、平均画素値の取り得る最大値は２５５である。輝度情報演算回路１３は、演算した平均画素値を輝度情報として、補正係数演算回路１４に出力する。

補正係数演算回路１４は、輝度情報演算回路１３で算出した平均画素値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施の形態１の補正係数演算回路１４には、所定の閾値として、閾値平均画素値１９２が設定されている。

平均画素値が所定の閾値未満である場合、すなわちステップＳ６でＮＯの場合、補正係数演算回路１４は、映像信号の補正後も輝度が変わらない輝度補正係数を割り当てる（ステップＳ７）。図６は、本実施の形態１における補正係数演算回路１４が演算して出力する輝度補正係数の例であり、横軸は輝度情報演算回路１３で演算した平均画素値である。本実施の形態１において、平均画素値の閾値は、一例として１９２に設定されており、平均画素値が１９２未満の場合、補正係数演算回路１４は、図６に示すように輝度補正係数に１を割り当てる。これは、後述する補正演算回路１７で行う輝度補正が、輝度補正係数を映像信号に乗算する補正であるためで、輝度補正係数が１であれば、乗算しても補正後の輝度は変わらない。

一方で、平均画素値が所定の閾値以上である場合、すなわちステップＳ６でＹＥＳの場合、補正係数演算回路１４は、輝度補正係数を演算して割り当てる（ステップＳ８）。つまり、本実施の形態１においては、補正係数演算回路１４は平均画素値が１９２以上の場合に輝度補正係数を演算する。

本実施の形態１では、図６に示すように、平均画素値が１９２以上の場合、補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７による補正後に補正エリア２２に表示される画像の輝度を、補正前の映像信号に基づく画像の輝度よりも小さくする輝度補正係数を算出する。後述する補正演算回路１７による輝度補正では、輝度補正係数を映像信号に乗算して輝度を補正するため、補正係数演算回路１４は、輝度補正係数が１以下となるよう算出する。

また、本実施の形態１では、補正係数演算回路１４は、平均画素値が大きいほど輝度補正係数が小さくなるよう、平均画素値の大きさに応じて輝度補正係数を算出する。つまり図６に示すように、平均画素値が１９２から２５５へ増加するとともに、算出する輝度補正係数は徐々に小さくなる。

また、補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７によってフレームごとに補正した映像信号に基づく各画像の各輝度情報が所定の値となるよう、補正前の各輝度情報の値の大きさに応じて輝度補正係数を算出する。本実施の形態１においては、補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７による補正後の映像信号に基づく補正エリア２２内の各画像の各平均画素値が１９２となるように輝度補正係数を算出する。例えば、補正前の画像の平均画素値が２５５である場合、補正係数演算回路１４は輝度補正係数０．７５を算出し、また例えば、補正前の画像の平均画素値が２００である場合、補正係数演算回路１４は輝度補正係数０．９６を算出する。なお、これら演算は、例えば、補正係数演算回路１４が予めメモリ等に格納されていた所定の計算式や所定のテーブルを読み出して実行する。

例えば、輝度補正係数をＭｕｌとすると、Ｍｕｌは式２により算出される。

ステップＳ２において、映像信号処理回路２出力される映像信号は、映像信号の水平、垂直同期信号に従ってフレームメモリ１５にも記憶され、１フレーム後に駆動回路３が要求するタイミングにて読み出される。本実施の形態１では、フレームメモリ１５に映像が書き込まれてから、１フレーム後にデータが読み出され、第２エリア判定回路１６は、フレームメモリ１５からその映像信号を入力する（ステップＳ９）。

つづいて、第２エリア判定回路１６は、映像信号が補正エリア２２に画像を表示する映像信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。その補正エリア２２の位置情報は、ステップＳ１にてエリア設定部１１が出力した値である。映像信号が補正エリア２２とは異なる映像表示エリア２１内に画像を表示する映像信号であった場合、つまりステップＳ１０にてＮＯの場合、ＬＥＤ表示装置は輝度補正制御動作を行わないため、ステップＳ１２へ移行する。映像信号が補正エリア２２内に画像を表示する映像信号であった場合、つまりステップＳ１０にてＹＥＳであった場合、第２エリア判定回路１６は、判定結果とともに映像信号を補正演算回路１７に出力する。

補正演算回路１７は、第２エリア判定回路１６の判定結果に基づいて、フレームメモリ１５から出力され第２エリア判定回路１６を介して入力した映像信号のうち補正エリア２２に画像を表示する映像信号を、補正係数演算回路１４が出力する輝度補正係数で輝度を補正する（ステップＳ１１）。より具体的には、補正演算回路１７は、補正エリア２２に画像を表示する映像信号には、補正係数演算回路１４にて算出した輝度補正係数を乗算する。なお、本実施の形態１において、補正演算回路１７が輝度補正係数を乗算する映像信号とは、映像信号に含まれる輝度信号のことであり、または画像を表示するための輝度に関わる画像データのことである。その一例として、本実施の形態１においては、補正演算回路１７は各画素値に輝度補正係数を乗算する。

補正演算回路１７は、補正エリア２２内に補正済みの画像を、補正エリア２２外の映像表示エリア２１に補正なしの画像を表示するための制御信号を駆動回路３へ出力し、駆動回路３は、その制御信号に基づいて表示部２０を駆動する。つまり、駆動回路３は、表示部２０の各ＬＥＤを制御信号に基づいてＰＷＭ制御し、補正エリア２２内に補正済みの画像を、補正エリア２２外の映像表示エリア２１に補正なしの画像を表示する（ステップＳ１２）。

上述したように、本実施の形態１において、補正係数演算回路１４は、映像信号の補正後に補正エリア２２内に表示される各画像の各平均画素値が１９２になるように輝度補正係数を算出している。例えば、補正前の映像信号に含まれる平均画素値が、最大の２５５である場合、すなわち補正エリア２２内の全てのＬＥＤがデューティ比１００％で点灯する場合、補正係数演算回路１４が算出して割り当てる輝度補正係数は、図６に示すように０．７５である。補正演算回路１７による補正後は、補正エリア２２内の平均画素値が１９２となる。すなわち補正エリア２２内の全てのＬＥＤがデューティ比７５％で点灯する。その結果、補正エリア２２内のＬＥＤで消費される消費電流が補正前と比較して７５％に制限され、ＬＥＤ表示装置は消費電力を小さくすることができる。

（効果）
以上のように、ＬＥＤ表示装置は、ユーザーにより指定された補正エリア２２で映像信号の監視を行い、補正エリア２２内の平均画素値が予め設定された閾値より大きい場合は、消費電力が大きくなると判断し、消費電力が一定値以上にならないように制御することができる。従って、補正エリア２２の電力消費が増大した場合に、ＬＥＤ表示装置は、画像の輝度をフレームごとに所定の明るさへ瞬間的に低減させることができる。図７は、図２の映像表示エリア２１および補正エリア２２を含む９枚のフレームからなる映像を、フレームごとの画像に分離して時間順に並べた模式図である。例えば、中央に図示した３枚のフレームの補正エリア２２が明るすぎる場合もしくは消費電力が所定値以上の場合、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置は電力オーバー分だけ明るさを落とすことができる。これによりユーザーが明るさの低下を感じることなく、ＬＥＤ表示装置はピーク電力を抑えることができ、１日の稼働時間が長いような運用用途では従来よりも大きな省電力効果を発揮する。

また、監視用途でＬＥＤ表示装置を運用する場合、表示される映像の大部分は静止画であり、静止画像上の一部分に動画が表示される場合が多い。ＬＥＤ表示装置が表示する映像が静止画の場合に、映像表示エリア全体に画像を表示する映像信号の平均画素値に基づいて映像表示エリア全体の輝度を補正する電力制御をＬＥＤ表示装置が行った場合、ＬＥＤ表示装置の消費電力は小さくできる。しかしながら、ダイナミックレンジが狭くなることにより、映像表示エリアの輝度の出力階調がつぶれてしまい、静止画を表示する場合には視感的な問題が生じる。これに対して、映像表示エリアに表示する画像が動画像の場合、瞬間的に映像表示エリア全体の輝度が変化したり、ダイナミックレンジが狭くなったりしてもその問題は視認されにくい。このため、動画映像を表示するエリアを補正エリア２２としてユーザーが予め指定し、指定された補正エリア２２でＬＥＤ表示装置が輝度補正制御動作による電力制御を行うことにより、ＬＥＤ表示装置は静止画部分の映像品質を保ったまま電力制御を行うことが可能である。

さらに、映像表示エリアの静止画像上の一部分に動画が表示される場合に、補正エリアをユーザーが指定せず、ＬＥＤ表示装置が映像表示エリア全体の画像データに基づく平均画素値で電力制御を行うと、静止画領域の平均画素値が小さい場合は、映像表示エリア全体の平均画素値も小さくなる。そのため、動画領域の平均画素値が大きくなっても省電力制御は行われない。一方で、本実施の形態１のように補正エリア２２が設定されることにより、ＬＥＤ表示装置は補正エリア２２外の静止画部分の平均画素値に関係なく省電力制御を行うことができ効率よく省電力制御を行うことができる。また、本実施の形態１では、ＬＥＤ表示装置が、補正エリア２２に表示される画像の輝度をフレームごとに補正する例を示したが、同様の輝度補正制御動作によって、補正エリア２２に表示される映像のダイナミックレンジを補正し、電力制御を行っても良い。

以上をまとめると、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置は、映像信号に基づく画像がフレームごとに順次表示される映像表示エリア２１と、映像表示エリア２１の一部に設けられる補正エリア２２とを含む表示部２０と、補正エリア２２に表示される画像の輝度をフレームごとに補正する輝度補正制御回路１０とを備え、輝度補正制御回路１０は、補正エリア２２に画像を表示する映像信号から輝度情報を演算する輝度情報演算回路１３と、輝度情報に基づき、輝度補正係数を演算する補正係数演算回路１４と、補正エリア２２に画像を表示する映像信号を輝度補正係数で補正する補正演算回路１７とを含み、表示部２０は、映像表示エリア２１に画像を表示するに際し、フレームごとに輝度補正制御回路１０によって補正された映像信号に基づく画像を補正エリア２２に表示する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、静止画映像の階調低下による画質劣化が目立たないような省電力制御を行うことが可能となる。省電力制御のために、ＬＥＤ表示装置は、映像信号に含まれるフレーム単位で補正エリア２２の輝度補正制御を行うため、パソコン画像のような静止画に近い映像であっても補正後の画質劣化が目立たない。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７による補正後に補正エリア２２に表示される画像の輝度を、補正前の画像の輝度よりも小さくする輝度補正係数を算出する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、映像表示エリア２１の画質劣化を抑制しながら補正エリア２２に表示される画像の輝度を暗くすることができ、省電力化が可能となる。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の補正係数演算回路１４は、輝度情報の値が大きいほど輝度補正係数が小さくなるよう、輝度情報の値の大きさに応じて輝度補正係数を算出する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２の画像の輝度が明るいほど、補正演算回路１７によって輝度を暗く補正できるため、映像表示エリア２１に表示される画像の画質劣化を抑制しながら省電力化が可能となる。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７によってフレームごとに補正した映像信号に基づく各画像の各輝度情報が所定の値となるよう、補正前の各輝度情報の値の大きさに応じて輝度補正係数を算出する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２の画像の輝度が明るいほど、補正演算回路１７によって輝度を暗く補正でき、映像表示エリア２１に表示される画像の画質劣化を抑制しながら省電力化が可能となる。またＬＥＤ表示装置は、消費電力の最大値も一定値に低減することができる。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の輝度補正制御回路１０は、輝度情報が所定の閾値以上である場合に、補正エリア２２に表示される画像の輝度を補正する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２の輝度が明るすぎる場合もしくは消費電力が所定値以上である場合、電力オーバー分だけ補正エリア２２内の明るさを落とすことができる。これによりユーザーが映像表示エリア２１全体の明るさの低下を感じることなく、ＬＥＤ表示装置はピーク電力を抑えることができる。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の輝度補正制御回路１０は、補正エリア２２を設定するエリア設定部１１と、入力する映像信号が、エリア設定部１１により設定された補正エリア２２に表示する画像の映像信号か否かを判定する第１エリア判定回路１２とをさらに含み、輝度情報演算回路１３は、第１エリア判定回路１２の判定に基づき、エリア設定部１１により設定された補正エリア２２に表示する画像の映像信号から輝度情報を演算する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は静止画部分の映像品質を保ったまま動画部分の輝度を補正し省電力制御を行うことが可能である。なお本実施の形態１では、図２に示すように、補正エリア２２が１つだけ設定されていたが、必ずしも補正エリア２２は１つである必要はない。エリア設定部１１が複数の補正エリアを指定し、ＬＥＤ表示装置は、その複数の補正エリアに対し上記の輝度補正動作を行っても良い。それにより、ＬＥＤ表示装置の省電力効果が増加する。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の表示部２０は、映像表示エリア２１に配列して設けられ、映像信号に基づく画像の輝度に対応する画素値を有する複数の画素を含み、輝度情報演算回路１３が演算する輝度情報は、補正エリア２２内の平均画素値であり、補正演算回路１７は、補正エリア２２に含まれる画素が有する画素値を輝度補正係数で補正する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、輝度測定のための装置を付加することなく、画素値を用いて輝度情報と輝度補正係数とを容易に算出できる。また、ＬＥＤ表示装置は、画素ごとに補正後の画素値を正確に設定できるため、画質の劣化を伴わず省電力化が可能である。なお、本実施の形態１において、輝度情報演算回路１３は、補正エリア２２内の平均輝度に対応する平均画素値を輝度情報として算出していたが、補正エリア２２内の画素が有する画素値の総和を輝度情報として算出しても良い。その場合、ＬＥＤ表示装置の表示部２０は、映像表示エリア２１に配列して設けられ、映像信号に基づく画像の輝度に対応する画素値を有する複数の画素を含み、輝度情報演算回路１３が演算する輝度情報は、補正エリア２２に含まれる画素が有する画素値の総和であり、補正演算回路１７は、補正エリア２２に含まれる画素が有する画素値を輝度補正係数で補正する。また、輝度情報演算回路１３は、各画素が有する各色のＬＥＤがそれぞれ有する画素値の総和を算出しても良い。ＬＥＤ表示装置が、それら画素値の総和を用いて輝度補正制御動作を行っても、上記と同様の効果を奏する。

また、本実施の形態１のＬＥＤ表示装置の表示部２０の各画素は、発光色の異なる複数のＬＥＤの組からなり、各ＬＥＤは各画素値を有し、補正演算回路１７は、ＬＥＤの点灯制御に係るデューティ比を輝度補正係数に基づいて補正する。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置が、ＰＷＭ制御を行うフルカラーの表示装置であっても、静止画部分の映像品質を保ったまま動画部分の輝度を補正し省電力制御を行うことが可能である。

（実施の形態１の変形例）
本実施の形態１の変形例では、補正係数演算回路１４が演算して算出する輝度補正係数の変形例を示す。輝度補正制御回路１０は、必ずしも輝度情報の閾値判定を行う必要はなく、いずれの平均画素値を取る場合にも、補正エリア２２に画像を表示する映像信号を補正する輝度補正制御を行ってもよい。その場合、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ６が省略される。例えば、図６において、補正係数演算回路１４は、平均画素値０から２５５にかけて徐々に小さくなる輝度補正係数を割り当て、補正演算回路１７はその輝度補正係数により映像信号を補正する。このような構成のＬＥＤ表示装置でも、補正エリア２２内の画像の輝度を小さくすることができ消費電力を低減することができる。

また、他の変形例として、補正係数演算回路１４は、平均画素値の大きさに対して、一定の輝度補正係数を割り当て、補正演算回路１７は、その輝度補正係数により映像信号を補正しても良い。例えば、補正係数演算回路１４は、平均画素値１９２以上の場合に、一定の輝度補正係数０．７５を算出しても良い。このような構成でも、ＬＥＤ表示装置は省電力化が可能である。

また、上記の実施の形態１では、補正係数演算回路１４は、補正演算回路１７による補正後の映像信号に基づく補正エリア２２内の各画像の各平均画素値が１９２となるように輝度補正係数を算出したが、必ずしも補正後の各平均画素値が一定値に補正される必要はない。例えば、図６において、補正係数演算回路１４は、平均画素値１９２のとき輝度補正係数１を算出し、平均画素値２５５のとき輝度補正係数０．９を算出し、その間の輝度補正係数を補間するように算出しても良い。このような構成でも、ＬＥＤ表示装置は省電力化が可能である。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２におけるＬＥＤ表示装置について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作等については説明を省略する。実施の形態１のＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２に表示される画像の平均画素値に基づいて輝度補正係数を算出し、その輝度補正係数を用いて映像信号を補正していた。本実施の形態２のＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２に表示される映像が動画と判定される場合に映像信号の補正を行う機能をさらに有する。

図８は、本実施の形態２におけるＬＥＤ表示装置の構成を示す機能ブロック図である。輝度補正制御回路１０は動画判定部をさらに含み、本実施の形態２では輝度補正制御回路１０は、その動画判定部として動画判定回路１８を含む。動画判定回路１８は、輝度情報演算回路１３がフレームごとに演算する各輝度情報を入力し、その各輝度情報の差分が所定の差分以上であるか否かを判定する。動画判定回路１８は、輝度情報演算回路１３にてフレームごとに演算される補正エリア２２の平均画素値を時間的に観測する。例えば、動画判定回路１８は、フレームタイミングｔにおける平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ）と、その１つ前のフレームタイミング（ｔ−１）における平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ−１）との差分を算出する。動画判定回路１８は、その差分が所定の差分以上の場合、補正エリア２２に画像を表示するための映像信号として動画が入力されている判定し、その差分が所定の差分未満の場合、静止画が入力されていると判定する。動画判定回路１８により動画と判定された場合、実施の形態１と同様の方法にて、補正係数演算回路１４が輝度補正係数を算出し、補正演算回路１７が輝度補正制御を行う。

動画判定回路１８は、実施の形態１に示した他の回路と同様に、例えば、プログラム化されたプロセッサーや並列プログラム化されたプロセッサーである。また、本実施の形態２のＬＥＤ表示装置は、動画判定回路１８の機能を、実施の形態１と同様にソフトウェアで実現しても良い。その場合、上記のフレームごとに演算される各輝度情報の差分が所定の差分以上であるか否かを判定する機能はプログラムに記述される。そのプロブラムは処理回路１９のメモリ１９ｂに格納され、プロセッサー１９ａにより実行される。

本実施の形態２におけるＬＥＤ表示装置の省電力制御のための輝度補正制御動作を図８のブロック図と、図９および図１０のフローチャートとに従い説明する。輝度情報演算回路１３が平均画素値を算出するステップＳ４までは実施の形態１と同様である。本実施の形態２においては、動画判定回路１８は、輝度情報演算回路１３によってフレームごとに算出される各平均画素値の差分が所定の差分以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。所定の差分は、例えば予めメモリなどに格納されており、動画判定回路１８が必要に応じて読み出す。本実施の形態２においては、その所定の差分をＤとして、平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ）と、平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ−１）とが以下に示す式３を満たすとき、動画判定回路１８は補正エリア２２の映像が動画であると判定する。

ステップＳ５においてＮＯと判定された場合、つまり映像が動画ではないと判定された場合、ＬＥＤ表示装置は輝度補正制御動作を行わないため、ステップＳ９へ移行する。ステップＳ５にてＹＥＳと判定された場合、つまり映像が動画であると判定された場合、動画判定回路１８は、平均画素値を補正係数演算回路１４へ出力する。補正係数演算回路１４は、平均画素値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。以後のステップは実施の形態１に記載したＬＥＤ表示装置が行う輝度補正制御動作と同様である。

（効果）
以上をまとめると、本実施の形態２のＬＥＤ表示装置の輝度補正制御回路１０は、輝度情報演算回路１３によりフレームごとに演算される各輝度情報の差分が所定の差分以上であるか否かを判定する動画判定回路１８をさらに備え、補正演算回路１７は、動画判定回路１８が所定の差分以上であると判定した場合に、補正エリア２２に画像を表示する映像信号の補正を行う。以上のような構成により、ＬＥＤ表示装置は、補正エリア２２に表示される映像が動画と判定される場合に、上記の輝度補正制御動作によって電力制御を行うことができる。実施の形態１に記載のＬＥＤ表示装置では、補正エリア２２に表示される映像が静止画であっても、平均画素値が大きい場合、輝度補正制御動作を行うが、本実施の形態２に記載のＬＥＤ表示装置は、そのような場合、動画判定回路１８が動画であるとは判定しないので、輝度補正制御動作を行わない。よって、本実施の形態２のＬＥＤ表示装置は、静止画部分の映像品質を保ったまま電力制御を行うことが可能である。

なお本実施の形態２のＬＥＤ表示装置の動画判定回路１８は、動画または静止画の判定をフレームタイミングｔにおける平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ）と、その１つ前のフレームタイミング（ｔ−１）における平均画素値ＡｖｅＲＧＢ（ｔ−１）との２フレーム間の差分によって判定しているが、動画判定回路１８は、動画または静止画の判定を３フレーム以上の平均画素値を比較することにより判定してもよい。その場合も、ＬＥＤ表示装置は本実施の形態２と同様の効果を奏する。

以上、本発明に係る実施の形態１または実施の形態２における表示装置は、表示部２０の画素が複数のＬＥＤの組からなるＬＥＤ表示装置を例に説明したが、その画素がＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）など、その他の発光素子で構成される表示装置であっても、その表示装置は実施の形態１または実施の形態２と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ 輝度補正制御回路、１１ エリア設定部、１２ 第１エリア判定回路、１３ 輝度情報演算回路、１４ 補正係数演算回路、１５ フレームメモリ、１６ 第２エリア判定回路、１７ 補正演算回路、１８ 動画判定回路、２０ 表示部、２１ 映像表示エリア、２２ 補正エリア。

Claims (9)

1. 映像信号に基づく画像がフレームごとに順次表示される映像表示エリアと、前記映像表示エリアの一部に設けられる補正エリアとを含む表示部と、
   前記補正エリアに表示される画像の輝度を前記フレームごとに補正する輝度補正制御部とを備え、
   前記輝度補正制御部は、
   前記補正エリアに画像を表示する前記映像信号から輝度情報を演算する輝度情報演算部と、
   前記輝度情報に基づき、輝度補正係数を算出する補正係数演算部と、
   前記補正エリアに画像を表示する前記映像信号を前記輝度補正係数で補正する補正演算部とを含み、
   前記表示部は、前記映像表示エリアに画像を表示するに際し、前記フレームごとに前記輝度補正制御部によって補正された前記映像信号に基づく画像を前記補正エリアに表示することを特徴とする表示装置。
2. 前記補正係数演算部は、前記補正演算部による補正後に前記補正エリアに表示される画像の輝度を、補正前の映像信号に基づく画像の輝度よりも小さくする前記輝度補正係数を算出する請求項１に記載の表示装置。
3. 前記補正係数演算部は、前記輝度情報の値が大きいほど前記輝度補正係数が小さくなるよう、前記輝度情報の値の大きさに応じて前記輝度補正係数を算出する請求項２に記載の表示装置。
4. 前記補正係数演算部は、前記補正演算部によって前記フレームごとに補正した映像信号に基づく各画像の各輝度情報が所定の値となるよう、補正前の各前記輝度情報の値の大きさに応じて前記輝度補正係数を算出する請求項３に記載の表示装置。
5. 前記輝度補正制御部は、前記輝度情報が所定の閾値以上である場合に、前記補正エリアに表示される画像の輝度を補正する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記輝度補正制御部は、
   前記補正エリアを設定するエリア設定部と、
   入力する前記映像信号が、前記エリア設定部により設定された前記補正エリアに表示する画像の前記映像信号か否かを判定するエリア判定部とをさらに含み、
   前記輝度情報演算部は、前記エリア判定部の判定に基づき、前記エリア設定部により設定された前記補正エリアに表示する画像の前記映像信号から前記輝度情報を演算する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記輝度補正制御部は、前記輝度情報演算部によりフレームごとに演算される各前記輝度情報の差分が所定の差分以上であるか否かを判定する動画判定部をさらに備え、
   前記補正演算部は、前記動画判定部が所定の差分以上であると判定した場合に、前記補正エリアに画像を表示する前記映像信号の補正を行う請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 前記表示部は、前記映像表示エリアに配列して設けられ前記映像信号に基づく画像の輝度に対応する画素値を有する複数の画素を含み、
   前記輝度情報演算部が演算する前記輝度情報は、前記補正エリアに含まれる前記画素が有する前記画素値の総和または前記補正エリア内の平均画素値であり、
   前記補正演算部は、前記補正エリアに含まれる前記画素が有する前記画素値を前記輝度補正係数で補正する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表示装置。
9. 前記表示部の各前記画素は、発光色の異なる複数の発光素子の組からなり、
   各前記発光素子は各画素値を有し、
   前記補正演算部は、前記発光素子の点灯制御に係るデューティ比を前記輝度補正係数に基づいて補正する請求項８に記載の表示装置。

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