JP2008145644A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な明るさの使用環境において、ユーザに好適な表示画像を提供し、且つ、BLの消費電力を削減することを目的とする。
【解決手段】入力映像信号に応じて、受光型ディスプレイの光源の光量と、映像信号を補正する補正値とを、制御可能な表示装置において、前記光源の最大発光量を任意に設定し、任意に設定された前記光源の最大発光量を基準として、入力映像信号に応じて、前記光源の光量と映像信号を補正する補正値を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示方法、表示制御装置および表示装置に係り、より特定的には、液晶ディスプレイに代表される受光型表示デバイスへ、光源から光を照射して映像を表示する映像表示において、入力する映像信号に応じて、動的に映像信号の補正及び、光源の輝度調整を行う技術に関するものである。

従来のモバイル機器において、機器の消費電力を削減することで、長時間使用が可能、または、バッテリーを小型化できるため、モバイル機器として小型軽量化が可能になる。液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）を搭載したモバイル機器において、液晶パネルを照射するバックライト（以下、ＢＬ）の消費電力の占める割合が大きく、ＢＬの省電力化が求められている。

しかしながら、近年、モバイル機器に搭載されるＬＣＤは高画質を目的として、高解像度化、大画面化、高輝度化が進み、これまで以上にＢＬ輝度を高く設定しなければならず、ＢＬの消費電力は増大している。

以上のような状況から、モバイル機器に搭載されたＬＣＤのＢＬの省電力化は必須の課題となっている。

このようなＢＬの消費電力を削減する技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１に記載の液晶表示装置は、入力する映像信号レベルの最大値に応じて、液晶に供給される映像信号のレベルを制御し、同時にＢＬの明るさを制御することで、ＢＬの低消費電力化を図ろうとするものである。

特許文献1のような液晶表示装置にあっては、ＬＣＤ等の表示装置単体が元々持っているデバイスガンマ特性を画像処理回路などで補正した結果得られるシステムのガンマ特性(以下、システムガンマ特性)が考慮されていないため正確なコントラスト再現ができず、画質が劣化してしまうと言う課題がある。このような正確なコントラスト再現を行う技術として、特許文献2が開示されている。

図６は、前記特許文献２に記載された従来の液晶表示装置の構成を示すものである。

図６において、液晶表示装置は、入力映像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段６０１と、映像信号のレベルを調整する映像レベル調整手段６０２と、映像信号の利得を制限する映像レベル利得制限手段６０３と、映像レベル調整手段６０２に設定された利得にしたがって所定のガンマ補正を行う映像信号ガンマ補正手段６０６と、輝度レベル検出手段６０１の出力を基に映像信号ガンマ補正手段６０６を制御するガンマ制御手段６０５と、液晶ディスプレイを駆動するための信号処理および駆動パルスを発生する液晶駆動回路６０８と液晶ディスプレイ６０９と輝度レベル検出手段６０１の出力信号を、所定のＢＬ輝度が得られるように変換するＢＬガンマ補正手段６０４と、ＢＬの光量を所定の範囲に制限するＢＬ光量制限手段６０７と、入力信号に従ってＢＬ６１１を点灯駆動するＢＬ駆動回路６１０と、ＢＬ６１１とから構成される。
特開平11-109317号公報 特開2005-249891号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載の従来の液晶表示機器では、システムガンマ特性を、ガンマ２．２だけしか考慮しておらず、例えば、ユーザがメニュー操作によって、ＢＬの輝度設定値が変更された場合に、全体的に暗い印象の画像や色が薄い印象の画像が表示されてしまうと言う課題がある。この課題について以下に説明する。

例えば、テレビジョンシステムにおいては、一般的に、デバイスガンマ特性を２．２と想定し、ガンマ２．２の表示装置で正しいコントラスト表示が出来るように、撮像装置側で、ガンマ０．４５の補正をしている。したがって、近年、表示装置として一般的に使用される様になってきた液晶表示装置においても、ＬＣＤのデバイスガンマ特性を補正するガンマ補正回路を設けるなどして、システムガンマ特性が２．２となるように制御している。

しかしながら、このように表示装置のガンマ特性を２．２とすることで、正しいコントラスト再現を得ることは可能となるが、モバイル機器は、様々な使用環境の明るさに合わせて、ＢＬの明るさをユーザの好みによって数段階に調整できるように、ＢＬの輝度値を設定するメニューが用意されており、このＢＬの輝度値によっては、全体的に暗い/色が薄いなどの印象をユーザに与えてしまう。

例えば、ＢＬの輝度設定値が低い(暗い)場合は、全体的に暗い印象となり、逆に高い(明るい)場合は、全体的に色が薄い印象となってしまう。

すなわち、ＢＬの輝度設定値がある値の場合には、ガンマ２．２で良好な表示をユーザに提供することが可能だが、ＢＬの輝度設定値が変化した場合は、暗い/色が薄い等の画質が劣化した印象をユーザに与えてしまう。

また、使用環境の明るさに合わせて、ＢＬの明るさをいちいち設定するのは、ユーザにとって面倒なため、光センサーなどで検出した値に応じて、自動的にＢＬの輝度設定値を変更する方式もあるが、ＢＬの輝度設定値の変化が大きい場合や、大まかな照度しか検出できない安価なセンサーを使用した場合に、ＢＬの輝度設定値の変化が急峻となり、この変化に連動して、このＢＬの輝度設定値を超えない範囲で毎フレーム算出されるＢＬの発光量や映像信号の補正値も急峻な変化となり、この変化が「チラツキ」等の画質劣化となって発生してしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＢＬの輝度設定値に応じて、システムガンマ特性を変更し、変更したシステムガンマ特性と、映像信号の特徴に応じて、動的に光源の発光量および、映像信号の補正を行い、また、ＢＬの輝度設定値の変化を、緩やかな変化となるように補間することによって、ＢＬの輝度設定値の変化によるチラツキ等の画質劣化を抑制することを可能とすることにより、様々なユーザ設定および、様々な明るさの使用環境において、ユーザに好適な表示画像を提供し、且つ、ＢＬの消費電力を削減する。

前記従来の課題を解決するために、第1の発明にかかる表示装置は、光源と、光源の輝度設定値を受信する光源輝度受信部と、表示する映像信号の特徴を抽出する特徴抽出部と、光源輝度受信部で受信した光源の輝度設定値に基づいて決定される最大輝度値を超えない範囲で、特徴抽出部で抽出された特徴を基にして、光源の発光量と映像信号の補正値とを算出する制御部と、制御部で算出された映像信号の補正値を用いて、映像信号を補正する映像信号補正部と、制御部で算出された光源の発光量を用いて、光源を駆動する光源駆動部と、を備えたことを特徴とする。

本構成によって、様々な明るさの使用環境に応じて光源の輝度設定値を変更し、変更された輝度設定値に応じた、光源の発光量と映像信号の補正値を算出することが可能となり、ユーザに好適な表示画像を提供し、且つ、光源の消費電力を削減することができる。

第2の発明にかかる表示装置は、光源の輝度設定値に応じて、前記表示装置のガンマ特性を変更する。

本構成によって、表示装置のガンマ特性を、光源の輝度設定値に最適な特性に変更することが可能となり、より好適な表示画像を提供することが可能となる。

第3の発明にかかる表示装置は、最大輝度設定値の変化を緩やかな変化となるように制御する。

本構成によって、輝度設定値の変化を緩やかな変化となるように制御することにより、光源の輝度設定値の急峻な変化によるチラツキ等の画質劣化を抑制することが可能となる。

本発明の表示装置によれば、設定された光源の輝度設定値を超えない範囲で、映像信号の特徴に応じて、映像信号の補正及び、光源の発光量制御を行うことによって、様々な明るさの使用環境において、光源の輝度設定値が変化しても、ユーザに好適な表示画像を提供し、且つ、光源の消費電力を削減することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における構成を示すブロック図である。

図1において、光源輝度受信部100は、ユーザ操作または、光センサー等によって設定された光源の輝度設定値を受信する。映像信号保存部500は、液晶ディスプレイ420に表示する映像信号を保持しており、映像信号転送部310の命令によって、映像信号の特徴を抽出する特徴抽出部320、映像信号を補正する映像信号補正部330に映像信号を転送する。液晶駆動回路410は、映像信号補正部330によって補正された映像信号を基に液晶ディスプレイを駆動し、光源駆動部430は、設定された光源発光量にしたがって、光源440を点灯駆動する。制御部200は、光源輝度受信部100から入力される光源の輝度設定値に最適なガンマ特性(目標ガンマ特性)と、特徴量抽出部320から入力される特徴量、そして、予め用意してある、ＬＣＤのデバイスガンマ特性を基に、補正パラメータ・光源発光量生成部210で、前記特徴量に応じた、補正パラメータ、及び、光源の発光量を生成し、補正パラメータを映像信号補正部330に、光源の発光量を光源駆動部430へ転送する。

また、映像信号転送部310に、映像信号保存部500に保存されている映像信号を、特徴抽出部320、映像信号補正部330に転送する命令を発行する。

図２は、補正パラメータ・光源発光量生成部210内部における、処理フローを示す。

図２を用いて、制御部２００及び、補正パラメータ・光源発光量生成部２１０の処理フローを説明する。まず、Step101で図１の光源輝度受信部100より渡された輝度設定値の変化の有無を評価する。最大輝度値に変化があった場合、Step102においてStep101で変更された最大輝度値に応じた目標ガンマ特性を決定する。次にStep103では、Step102で決定した目標ガンマ特性とＬＣＤのデバイスガンマ特性から、システムガンマ特性が目標ガンマ特性と一致するようなガンマ補正テーブルを生成する(詳細は後述)。次にStep104では、映像信号の特徴に応じた、光源発光量およびゲイン値を決定する光源/ゲイン値テーブルを、目標ガンマ特性を用いて生成する。そして、Step105では、Step103で生成したガンマ補正テーブルを映像信号補正部330へロードする。次にStep106では、映像信号転送部310へ映像信号の転送命令を発行する。次にStep107では、映像信号の特徴量を受信し、Step108で受信した特徴量を基にStep104で生成した光源/ゲイン値テーブルを参照し、Step109で光源の発光量を光源駆動部430へ、Step110でゲイン値を映像信号補正部330へ渡す。Step101で最大輝度値の変化が無い場合はStep106〜Step110を繰り返す。

次に図５を用いて、Step103のガンマ補正テーブルの生成方法について説明する。まず、目標ガンマ特性を用いて、入力映像信号Ａに対する出力値Ｂをもとめる。次に、液晶ディスプレイのデバイスガンマ特性を用いて、出力値Ｂに対する入力値Ａ’を逆引きする。この操作を入力映像信号Ａのすべて（Ａ＝０〜２５５）に実施することで、ガンマ補正テーブルを生成する。

Step8の光源/ゲイン値テーブル（図示せず）は、目標ガンマ特性から算出する、目標ガンマ特性のｙ軸の値を光源の発光量、「２５５/ｘ軸の値」をゲインとする。

そして、Step110で映像信号補正部330に渡されたゲイン値は、入力映像信号と乗算し、乗算結果でガンマ補正テーブルを参照する。

これにより、使用環境の明るさに応じた光源の最大輝度設定値を超えない範囲で、入力映像信号の特徴に応じた、光源発光量と映像信号の補正およびガンマ補正とを行うことによって、様々な明るさの使用環境において、ユーザに好適な表示画像を提供し、且つ、光源の消費電力を削減することができる。

（実施の形態２）
次に図３、４を用いて、実施の形態２について説明する。まず、実施の形態２は、基本的には、実施の形態１の考え方を踏襲する。そして、実施の形態２では、光源輝度受信部100によって受信された光源の輝度設定値の変化によって、表示装置に表示される映像がチラツクなどの画質劣化が発生する場合、すなわち光源の輝度設定値の変化が大きい場合、画質劣化が発生しないように、最大輝度値の変化を緩やかに補間することにより、画質劣化を抑制する。具体的には、図３に示すように、t1、t2フレームでそれぞれ光源の輝度設定値がＮ−１→Ｎ→Ｎ＋１と変化した場合、それぞれ、輝度設定値を補間し、各補間後の輝度設定値を最大値として、光源の発光量/ゲイン値を生成する。すなわち、図4のフローに示すように、Step201で最大輝度値の変化が有った場合、Step202でその変化幅を予め用意した閾値と比較し、閾値以下の場合は、実施の形態1と同様の処理を行う、しかし、閾値を超える場合は、Step203で最大輝度値の変化幅を閾値以下となるように補間し、補間後の最大輝度値を変化前の最大輝度値に近い方から出力し、変化後の最大輝度値となるまで繰り返す。しかし、図３に示すように最大輝度値がＮとなる前に、ユーザ又は光センサーによって、変更された場合は、変更時点での最大輝度値と最大輝度値Ｎ＋１の変化幅を求めて、Step202以降同様の処理を行う。

尚、ガンマ補正テーブルの生成は、ＬＳＩ300内の映像信号補正部330で行っても構わない。この場合、光源輝度受信部100から制御部200を経由して、光源の輝度設定値を映像信号補正部330に入力し、この光源の輝度設定値に対応する目標ガンマ特性を映像信号補正部330で決定し、映像信号補正部330に予めデバイスガンマ特性を用意しておけば、実施の形態１で説明した、ガンマ補正テーブルの生成方法（図５参照）と同様の手続きで、ガンマ補正テーブルを生成することが可能となる。制御部200でのソフトウエアによる処理付加が重い場合に効果的である。特に輝度設定値を補間して毎フレーム変更する場合は、効果的である。

尚、光源/ゲイン値テーブルは、目標ガンマ特性を基に、光源の発光量と映像信号のゲイン値が互いに相関を持って生成される。しかし、光源駆動部430における光源発光量の階調数やゲイン値パラメータの精度等によっては、光源/ゲイン値テーブル参照後、光源発光量の階調数やゲイン値パラメータの精度に合わせて、丸め計算をする必要がある、このとき、丸め計算の結果として、光源の発光量は変化するが、ゲイン値は変化しない、またはその逆の状況が発生し、光源の発光量と映像信号のゲイン値との相関が維持できていない場合もあるが、参照された、光源/ゲイン値テーブルは、相関を持っているため、丸め計算による多少の誤差は画質に影響しない。特に光源発光量の階調数が極端に少ない場合は、光源発光量は変化させず、ゲイン値を変化させる制御を追加することで、チラツキ等の画質劣化を抑制することが可能となる。

本発明にかかる表示方法、表示制御装置および表示装置は、液晶ディスプレイなどの受光型ディスプレイの表示デバイスの制御分野などにおいて有用である。また、受光型ディスプレイを搭載した携帯電話などのモバイル機器の用途に最適である。

本発明の実施の形態１における表示装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１におけるフローを示す図 本発明の実施の形態１において、補間するパラメータの相関関係を示す図 本発明の実施の形態２におけるフローを示す図 本発明における、ガンマ補正テーブル生成方法を示す図 従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００ 光源輝度受信部
２００ 制御部
２１０ 補正パラメータ・光源発光量生成部
３００ LSI
３１０ 映像信号転送部
３２０ 特徴抽出部
３３０ 映像信号補正部
４００ ディスプレイ
４１０ 液晶駆動回路
４２０ 液晶ディスプレイ
４３０ 光源駆動部
４４０ 光源
５００ 映像信号保存部
６０１ 輝度レベル検出手段
６０２ 映像レベル調整手段
６０３ 映像レベル利得制御手段
６０４ BLガンマ補正手段
６０５ ガンマ制御手段
６０６ 映像信号ガンマ補正手段
６０７ BL光量制御手段
６０８ 液晶駆動回路
６０９ 液晶ディスプレイ
６１０ BL駆動回路
６１１ BL

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源の輝度設定値を受信する光源輝度受信部と、
   表示する映像信号の特徴を抽出する特徴抽出部と、
   前記光源輝度受信部で受信した光源の輝度設定値に基づいて決定される最大輝度値を超えない範囲で、前記特徴抽出部で抽出された特徴を基にして、光源の発光量と映像信号の補正値とを算出する制御部と、
   前記制御部で算出された映像信号の補正値を用いて、映像信号を補正する映像信号補正部と、
   前記制御部で算出された光源の発光量を用いて、光源を駆動する光源駆動部と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記制御部は、前記光源輝度受信部で受信した輝度設定値に基づいて決定される最大輝度値に応じて、
   表示装置のガンマ特性を変更し、変更したガンマ特性に応じて、光源の発光量と映像信号の補正値とを算出する請求項1記載の表示装置。
3. 輝度設定値の変化が所定の範囲内の場合には、最大輝度値として、輝度設定値の値を用いる請求項１または２記載の表示装置。
4. 輝度設定値の変化が所定の範囲を超える場合には、
   最大輝度値として、現在の輝度設定値から新たな輝度設定値に向かって、輝度設定値の変化よりも緩やかに変化する値を用いる請求項１、２または３記載の表示装置。
5. 輝度設定値の変化が所定の範囲を超える場合には、
   最大輝度値として、現在の最大輝度値から新たな輝度設定値に向かって、輝度設定値の変化よりも緩やかに変化する値を用いる請求項１、２または３記載の表示装置。

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