JP2005241678A

JP2005241678A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2005241678A
Application number: JP2004047265A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Tsuda; 賢治郎津田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】従来の液晶表示装置では、画面全体の特徴量を抽出してからしか、バックライトを制御できないため、画像信号の入力から、処理の完了までに遅延が発生する課題があった。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、複数のバックライト光源から構成され、各バックライト光源の配置に近い画素群を１つの領域として画面を分割し、分割した各領域の明るさの分布に応じて、バックライト光源毎に独立に明るさを制御することにより、画面内での画像データの分布に応じて、画質を損なうことなく、また、１画面分の画像特徴量の抽出を待つことなく、効果的に消費電力を低減することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバックライト光源で構成される液晶表示装置に関するものである。

従来の液晶表示装置は、１つまたは複数の光源で構成されるバックライトと、バックライトの光を変調して画像データを表示する液晶と、ホストシステムから入力された画像データに基づき、液晶の状態を変更して画素値を生成する駆動回路により構成される。こうした構成の場合、画像データの内容に関わらず、バックライト光源は点灯状態であり、常に消費電力が高い状態となる。

こうした消費電力の課題を解決するために、例えば、特許文献１のように、バックライト光源の明るさを、画像データに基づいて変更する方法が提案されている。しかし、この方法の場合、局所的に明るい部分を含む画像データであっても、バックライト光源全体の明るさを調整してしまうため、消費電力を効果的に低減させることができなかった。

こうした課題を解決するために、複数のバックライト光源の明るさを独立に制御する、特許文献２の液晶表示装置が提案されている。
特開平１１−６５５３１号公報特開２００２−１４６６０号公報

しかしながら、従来の液晶表示装置（特許文献２）では、画面全体の特徴量を抽出してからしか、バックライトを制御できないため、画像信号の入力から、処理の完了までに遅延が発生する課題があった。また、複数のバックライトが異なる明るさで点灯した場合の各画素への影響が考慮されておらず、画素値がばらついて、画質が低下してしまう課題がある。

上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、複数のバックライト光源と液晶パネルで構成された液晶表示装置であって、入力画像信号の画素位置を検出し画素位置情報を出力する画素位置検出手段と、前記画素位置情報と前記複数のバックライト光源の構成を示すバックライト構成情報から各バックライト光源と画素とを対応付けて、前記画素位置の走査に応じて、制御タイミングを切り替えるための切り替え制御信号を生成して出力する切り替え制御手段と、前記入力画像信号から前記バックライト光源に対応する領域の画像特徴量を抽出し、前記切り替え制御信号に基づいて、前記領域の画像特徴量情報を出力する画像特徴量抽出手段と、前記画像特徴量情報から制御される前記バックライト光源の明るさに応じて、画像データを補正するために必要な画像データ補正パラメータと、前記画像特徴量に基づく前記バックライト光源を最適な明るさに調整するためのバックライト点灯制御パラメータを算出し、前記切り替え制御信号に基づいて出力する制御パラメータ算出手段と、前記入力画像信号を前記画像データ補正パラメータに基づいて補正処理を施し、液晶パネル向け画像信号を前記液晶パネルに出力する画像データ補正手段と、前記点灯制御パラメータ情報に基づいて、各バックライトの明るさを決定し、前記切り替え制御信号に基づいてバックライト点灯制御信号を、前記複数のバックライト光源に出力するバックライト点灯制御手段とから構成される。

さらに、本発明の液晶表示装置は、前記制御パラメータ算出手段から出力されたバックライト点灯制御信号を保持し、バックライト点灯状況情報を制御パラメータ算出手段に出力するバックライト点灯状況保持手段をさらに備え、前記制御パラメータ算出手段は、前記画像特徴量情報と前記バックライト点灯状況情報より点灯制御パラメータ情報を算出する。

本発明の液晶表示装置は、複数のバックライト光源から構成され、各バックライト光源の配置に近い画素群を１つの領域として画面を分割し、分割した各領域の明るさの分布に応じて、バックライト光源バックライト光源毎に独立に明るさを制御することにより、画面内での画像データの分布に応じて、画質を損なうことなく、また、１画面分の画像特徴量の抽出を待つことなく、効果的に消費電力を低減することが可能となる。

さらに、バックライトの点灯状況を保存し、制御対象となる領域の周囲のバックライトの点灯状況を参照して、制御対象領域のバックライト光源の明るさおよび画像データの補正パラメータを算出することにより、周囲のバックライト光源の影響を考慮した、均質な表示画質を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１のブロック図を示す。図１において、画素位置検出手段１０１は入力画像信号２０１から対象画素の画素位置を検出し、切替制御手段１０２は画素位置検出手段１０１の検出結果より、対象画素が含まれる領域の切替に応じて、切替制御信号２０４を生成し、画像特徴量抽出手段１０３は入力画像信号２０１からバックライト光源に対応する領域の画像特徴量を抽出し、制御パラメータ算出手段１０４は、画像特徴量抽出手段１０３より抽出された画像特徴量情報２０５より画像データを補正するためのパラメータとバックライト光源の明るさを調整するパラメータを算出し、バックライト点灯制御手段１０５は制御パラメータ算出手段１０４が算出した点灯制御パラメータ情報２０７に従ってバックライト光源群１０７を制御し、画像データ補正手段１０６は制御パラメータ算出手段１０４が算出した画像データ補正パラメータ２０６に従って入力画像信号２０１を補正して液晶パネル用画像信号２０９を生成し、液晶パネル１０８に出力する。

以下、図面を参照して、本実施の形態の液晶表示装置の動作について説明する。

画素位置検出手段１０１は、入力画像信号２０１から画素位置を検出し、画素位置情報２０２を切替制御手段１０２へ出力する。切替制御手段１０２は、画素位置情報２０２とバックライト光源の構成を示すバックライト構成情報２０３とから各バックライト光源に関連付けられた領域と画素とを対応付け、画素位置の走査に従って、対象画素が含まれる領域の切替に応じて、制御タイミングを切り替えるための切替制御信号２０４を生成して、画像特徴量抽出手段１０３、制御パラメータ算出手段１０４、バックライト点灯制御手段１０５へ出力する。

画像特徴量抽出手段１０３は、入力画像信号２０１からバックライト光源に対応する領域の画像特徴量を抽出して、切替制御信号２０４に基づいて、画像特徴量情報２０５を制御パラメータ算出手段１０４へ出力する。抽出する画像特徴量としては、例えば、バックライト光源に対応する領域内の画素データの最大値や分布の多い画素データ値等が考えられる。

図２は本発明と従来のバックライト光源の制御方法を示す説明図である。図２の（ａ）は従来の技術、（ｂ）は本発明におけるバックライト光源の制御を表している。図２に示すように、従来技術では画面全体を分析して画像特徴量情報を算出するのに対し、本発明では、各バックライト光源に対応する領域に画面を分割し、領域毎に画像特徴量情報２０５を算出する。これにより、画像特徴量情報２０５を抽出するために必要なフレームメモリの容量を削減することが可能となり、さらに画像特徴量抽出に必要な処理時間を低減し、従来技術に対して遅延の少ない処理が可能となる。

制御パラメータ算出手段１０４は、画像特徴量情報２０５より、制御されるバックライト光源の明るさに応じて、画像データを補正するために必要な画像データ補正パラメータ２０６と、画像特徴量に基づく最適な明るさにバックライト光源を調整するためのバックライト点灯制御パラメータ情報２０７を算出し、切替制御信号２０４に基づいて出力する。画像データ補正手段１０６は、入力画像信号２０１を画像データ補正パラメータ２０６に基づいて補正処理を施し、生成した液晶パネル用画像信号２０９を液晶パネル１０８に出力する。バックライト点灯制御手段１０５は、点灯制御パラメータ情報２０７に基づいて、各バックライト光源の明るさを決定し、切替制御信号２０４に基づいてバックライト点灯制御信号２０８を、複数のバックライト光源により構成されるバックライト光源群１０７へ出力する。

例えば、画像特徴量情報２０５が、領域内の輝度（８ビットデータと仮定）の最大値であり、最大値が１２８であった場合、バックライト光源の明るさは、１２８／２５５で約半分の明るさに調整し、画像データを輝度が２５５になるように補正すれば、見かけ上の画質を保持したまま、バックライト光源の明るさを抑制して、バックライト光源の消費電力を低減することが可能となる。

なお、実際の液晶パネルはガンマ特性等を有し、輝度値とバックライト光源の明るさとの対応が必ずしも線形でないため、制御パラメータ算出手段１０４においては、この点を考慮して画像データ補正パラメータ２０６およびバックライト点灯制御パラメータ情報２０７を算出する。

以上のように、本発明によれば、従来の技術に比べて、必要なメモリ容量が少なく、かつ遅延時間の少ない処理で、複数のバックライト光源を独立に制御し、画質を維持したままで、バックライト光源の消費電力を低減することが可能となる。

（実施の形態２）
図３に本発明の実施の形態２における液晶表示装置の構成を示すブロック図を示す。本発明の実施の形態２は、実施の形態１にバックライト点灯状況保持手段１０９を追加した構成であり、以下は、追加部分について説明する。

バックライト点灯状況保持手段１０９は、制御パラメータ算出手段１０４から出力された点灯制御パラメータ情報２０７を入力して、バックライト点灯状況情報２１０を更新して、制御パラメータ算出手段１０４へ出力する。

図４に、バックライト点灯状況情報の一例に関する説明図を示す。図４では、８ビット精度（２５６段階）でバックライト光源の明るさが制御可能な場合で、バックライト光源が４つで構成される場合の例である。

制御パラメータ算出手段１０４では、画像特徴量情報２０５から制御されたバックライトの明るさに応じて、画像データを補正するために必要な画像データ補正パラメータ２０６と、画像特徴量に基づく最適な明るさに調整するためのバックライト点灯制御パラメータ情報２０７を算出する際に、バックライト点灯状況情報２１０を参照し、対象領域の周囲の領域に対応するバックライトからの影響を考慮する。

図５に、周囲のバックライト光源からの影響を考慮する方法に関する説明図を示す。図中の（ａ）は周囲（上下左右）からの影響を考慮する場合、（ｂ）は周囲（上下左右斜め）からの影響を考慮する場合に関する説明である。太字で囲まれた領域をパラメータ算出対象領域とすると、矢印の方向からのバックライト点灯状況を参照して、画像補正パラメータ情報と、対象領域のバックライトの明るさを決定する。

図６に、周囲のバックライト光源からの影響を考慮したパラメータ算出に関する説明図を示す。図中の太字で囲まれた領域がパラメータ算出対象領域で、補正対象画素Ｐとした場合、Ｐへのバックライト光源の影響を、各バックライトに対応するパラメータ算出用光源重心位置からの距離と明るさに応じて算出する。距離が遠いほど、影響は少なくなるため、距離に反比例するような係数を算出して、４点からの加重平均等で算出する。

以上のように、本発明では、バックライトの点灯状況を保存し、制御対象となる領域の周囲のバックライトの点灯状況を参照して、制御対象領域のバックライト光源の明るさおよび画像データの補正パラメータを算出することにより、周囲のバックライト光源の影響を考慮した、均質な表示画質を実現することが可能となる。

本発明の液晶表示装置は、複数のバックライトの明るさを個別に制御することにより、画質を維持したまま消費電力を低減した画面表示用途として有用である。

本発明の実施の形態１における液晶表示装置の構成を示すブロック図本発明と従来の技術におけるバックライト光源方法を説明する説明図本発明の実施の形態２における液晶表示装置の構成を示すブロック図バックライト点灯状況情報の一例に関する説明図周囲のバックライト光源からの影響を考慮する方法に関する説明図周囲のバックライト光源からの影響を考慮したパラメータ算出に関する説明図

符号の説明

１０１画素位置検出手段
１０２切替制御手段
１０３画像特徴量抽出手段
１０４制御パラメータ算出手段
１０５バックライト点灯制御手段
１０６画像データ補正手段
１０７バックライト光源群
１０８液晶パネル
１０９バックライト点灯状況保持手段

Claims

複数のバックライト光源と液晶パネルで構成された液晶表示装置であって、
入力画像信号の画素位置を検出し画素位置情報を出力する画素位置検出手段と、
前記画素位置情報と前記複数のバックライト光源の構成を示すバックライト構成情報から各バックライト光源と画素とを対応付けて、前記画素位置の走査に応じて、制御タイミングを切り替えるための切り替え制御信号を生成して出力する切り替え制御手段と、
前記入力画像信号から前記バックライト光源に対応する領域の画像特徴量を抽出し、前記切り替え制御信号に基づいて、前記領域の画像特徴量情報を出力する画像特徴量抽出手段と、
前記画像特徴量情報から制御される前記バックライト光源の明るさに応じて、画像データを補正するために必要な画像データ補正パラメータと、前記画像特徴量に基づく前記バックライト光源を最適な明るさに調整するためのバックライト点灯制御パラメータを算出し、前記切り替え制御信号に基づいて出力する制御パラメータ算出手段と、
前記入力画像信号を前記画像データ補正パラメータに基づいて補正処理を施し、液晶パネル向け画像信号を前記液晶パネルに出力する画像データ補正手段と、
前記点灯制御パラメータ情報に基づいて、各バックライトの明るさを決定し、前記切り替え制御信号に基づいてバックライト点灯制御信号を、前記複数のバックライト光源に出力するバックライト点灯制御手段とから構成される液晶表示装置。
前記制御パラメータ算出手段から出力されたバックライト点灯制御信号を保持し、バックライト点灯状況情報を制御パラメータ算出手段に出力するバックライト点灯状況保持手段をさらに備え、
前記制御パラメータ算出手段は、前記画像特徴量情報と前記バックライト点灯状況情報より点灯制御パラメータ情報を算出することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。