JP2010113099A - 表示装置および表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力化の効果をより確実に得ることができ、かつ、高画質の表示装置、およびその制御方法を実現する。
【解決手段】液晶表示装置１００は、選択された少なくとも１つの画素ブロック１Ａに関して、液晶表示パネル１の表示領域に表示すべき画像の表示データから得られる、画素ブロック１Ａを構成する各画素に表示される画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度抽出部５１と、グレイレベル輝度抽出部５１が算出した、特定のグレイレベル輝度の画像が表示されることとなる画素数を、グレイレベル輝度毎に積算するヒストグラム作成部５２と、ヒストグラム作成部５２が積算した結果に応じて、選択された画素ブロック１Ａに対応するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を調整する輝度調整部５３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示部としての液晶表示パネルと、該液晶表示パネルに対応するように備えられたバックライトユニットと、を備えた、表示装置およびその制御方法に関する。

一般に、液晶表示装置の表示部としての液晶表示パネルは、液晶を介して対向配置される透明基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向に多数の画素が形成された構成である。また、該画素の各々には、電界を発生するための一対の電極が備えられている。そして、液晶表示パネルでは、各該電極から発生された電界に応じて、液晶の光透過率が制御されるようになっている。

一方、液晶表示パネルの背面には、光透過率が制御された各上記液晶に対して光を照射するための、すなわち、該液晶表示パネルを点灯させるための、光源となるバックライトユニットが備えられる。このバックライトユニットとしては従来、種々のものが知られている。中でも、近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Laser Emitter Diode）を配置させたバックライトユニットが主流になっている。

従来、上記バックライトユニットでは、液晶表示装置での表示時において、液晶表示パネルを常に高輝度で点灯させることで、消費電力が高くなっていたので、さらなる低消費電力化が要望されてきた。

バックライトユニットの低消費電力化のための技術としては、バックライトユニットを各々独立して輝度調整できる複数のサブユニットに分割し、それぞれのサブユニットが対応する液晶表示パネルの画素ブロックに入力される映像信号に応じて、輝度調整を動的に行う技術が種々提案されており、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている液晶表示装置では、液晶表示パネルの画素ブロックに入力される映像信号から最高輝度を算出する手段を備え、その大小に対応させて、その画素ブロックに対応するサブユニットが照射する光の輝度調整を行っている。

具体的に、特許文献１に開示されている液晶表示装置では、上記低消費電力化のための１つ目の技術として、各画素ブロック内の各画素に入力される表示データから、各画素に供給される映像信号のうち、最高となる輝度を算出し、各画素ブロックでの最高輝度の大小に対応させて対向するサブユニットの輝度を調整している。

また、特許文献１に開示されている液晶表示装置では、上記低消費電力化のための２つ目の技術として、各画素ブロック内の各画素に入力される表示データから、各画素に供給される映像信号のうち、最高となる輝度を算出し、各画素ブロックでの最高輝度の大小に対応させて画素ブロックの各画素に入力される表示データの輝度値を増大させ、各画素ブロックでの最高輝度の大小に対応させて画素ブロックに対向するサブユニットの輝度を低減させている。
特開２００４−１９１４９０号公報（２００４年７月８日公開）

しかしながら、特許文献１に開示されている液晶表示装置では、１つ目の技術および２つ目の技術の、いずれにおいても、画素ブロックに表示される画像の最高輝度に関する情報のみで、該画素ブロックに対して、対応するサブユニットが照射する光の輝度を調整している。

このため、画素ブロックに表示される画像において、例えば全体が黒い画面の中に１点だけ白い点があった場合にも、該画素ブロックに対応するサブユニットは、該画素ブロックを高輝度で点灯させることとなる。

上記の場合には、バックライトユニットが照射する光の輝度を低下させることによる、低消費電力化の効果が発揮されないだけでなく、黒い画面を高輝度で点灯することに起因する黒浮きが発生して、画質が著しく損なわれてしまう虞があるという問題が発生する。

本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、低消費電力化の効果をより確実に得ることができ、かつ、高画質の表示装置、およびその制御方法を提供することにある。

本発明に係る表示装置は、上記の問題を解決するために、表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示装置であって、選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出部と、上記グレイレベル輝度算出部が算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算部と、上記画素積算部が積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整部と、を備えることを特徴としている。

また、本発明に係る表示制御方法は、上記の問題を解決するために、表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示制御方法であって、選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出ステップと、上記グレイレベル輝度算出ステップにより算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算ステップと、上記画素積算ステップが積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整ステップと、を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、画素ブロックを構成する各画素に表示される画像のグレイレベル輝度を算出し、それらの輝度毎の画素数の積算結果に応じて、該画素ブロックに対応するサブユニットから照射する光の輝度を調整することができる。

換言すれば、本発明に係る表示装置、およびその制御方法では、画素ブロックに表示される画像のグレイレベル輝度の分布、すなわち、各グレイレベル輝度と、各グレイレベル輝度が算出された画素数と、の関係に関する情報を用いて、該画素ブロックに対して、対応するサブユニットが照射する光の輝度を調整している。

ここで、画素ブロックに表示される画像において、例えば全体が黒い画面の中に１点だけ白い点があった場合、該画素ブロックに表示される画像の、各グレイレベル輝度と、各グレイレベル輝度が算出された画素数と、の関係は、全体が黒い画面である場合の該関係とほとんど変わらない。従って、該画素ブロックに対応するサブユニットは、従来技術に係る表示装置において、全体が黒い画面である場合とほとんど同様に、該画素ブロックを低輝度で点灯させることが可能となる。

上記の場合には、バックライトユニットが照射する光の輝度を低下させることによる、低消費電力化の効果が、従来よりも確実に発揮され、かつ、黒い画面を高輝度で点灯することに起因する黒浮きの発生、およびそれに伴う画質の低下を抑制することができる。

従って、本発明に係る表示装置、およびその制御方法では、低消費電力化の効果をより確実に得ることができ、かつ、高画質の表示装置、およびその制御方法を実現することができる。

また、本発明に係る表示装置は、上記輝度調整部は、各上記サブユニットが照射する光の輝度の調整値を、白表示を示す輝度と黒表示を示す輝度との間にて、上記画素積算部が積算した結果に応じて割り振るものであることを特徴としている。

画素ブロック全体が白表示である場合は、全ての表示パターンの中で最も明るいため、この白表示を示す輝度を、サブユニットが照射する光の輝度の調整値のうち、最も大きな輝度として設定する。一方、画素ブロック全体が黒表示である場合は、全ての表示パターンの中で最も暗いため、この黒表示を示す輝度を、サブユニットが照射する光の輝度の調整値のうち、最も小さな輝度として設定する。これにより、最大および最小となる輝度の、見積もりおよび調整を簡単に行うことができ、さらに、白表示および／または黒表示を含む画像においては、明暗の逆転の発生を抑制できるため、より自然な映像を実現することができる。

また、輝度調整部が、サブユニットが照射する光の輝度の調整値を決定する要領の具体例として、本発明に係る表示装置は、上記輝度調整部は、上記グレイレベル輝度算出部が算出した各グレイレベル輝度に関して、該グレイレベル輝度が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の単位調整値と、該グレイレベル輝度が算出された画素数と、の積を、求める第１の演算と、上記第１の演算により求められた各上記積を、全て足し合わせる第２の演算と、を行うことにより、各上記サブユニットが照射する光の輝度の調整値を決定することを特徴としている。

上記の構成によれば、輝度調整部により調整された、サブユニットが照射する光の輝度の調整値は、対応する画素ブロックに表示される画像の、各グレイレベル輝度と、各グレイレベル輝度が算出された画素数と、の関係に関する情報を用いて、第１および第２の演算を行うことで、適宜決定することができる。

なお、第１および第２の演算により、サブユニットが照射する光の輝度の調整値を決定する場合、各上記単位調整値は、上記グレイレベル輝度の上昇に対して単調増加、さらに好ましくは比例となるように決定されているのが好ましい。

上記の構成によれば、各単位調整値は、グレイレベル輝度の上昇に応じて単調増加、さらに好ましくは比例となる関数とする。これによって、画素ブロックに表示される画像の明暗に対応して、画像が明るい画素ブロック部分においては該画素ブロックを明るく、画像が暗い画素ブロック部分においては該画素ブロックを暗く点灯させる、という対応を、より明確に施すことができる。

また、本発明に係る表示装置は、上記第２の演算では、上記第１の演算により求められた各上記積が、小さい上記グレイレベル輝度に関するものから順に足し合わされ、１つの上記積を足し合わせることで得られる加算演算値が、該加算演算値に対応する所定の最大値よりも大きくなった場合、該加算演算値は、対応する該最大値に置換されることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記単位調整値と、該単位調整値に対応するグレイレベル輝度が算出された画素数と、の積を、該グレイレベル輝度の小さいものから順に足し合わせることで得られる加算演算値が、該加算演算値に対応する所定の最大値よりも大きくなった場合、該加算演算値は、対応する該最大値に置換される。該加算演算値が、大きくなり過ぎる場合、第２の演算の完了時に得られる、サブユニットが照射する光の輝度の調整値は、非常に大きな値となってしまい、これにより、消費電力が高くなってしまう虞があるが、該加算演算値が取り得る値の最大値を各加算演算値において予め設定しておくことにより、該調整値が非常に大きくなってしまうこと、およびそれに伴い、消費電力が高くなってしまうことを抑制することができる。

なお、各上記加算演算値に関する上記グレイレベル輝度の上昇に対して、対応する各上記最大値は、単調増加、さらに好ましくは比例となるように決定されているのが好ましい。

上記の構成によれば、各上記最大値は、グレイレベル輝度の上昇に応じて単調増加、さらに好ましくは比例となる関数とする。これによって、画素ブロックに表示される画像の明暗に対応して、画像が明るい画素ブロック部分においては該画素ブロックを明るく、画像が暗い画素ブロック部分においては該画素ブロックを暗く点灯させる、という対応を、より明確に施すことができる。

また、本発明に係る表示装置は、上記グレイレベル輝度算出部、上記画素積算部、および上記輝度調整部は、複数の上記画素ブロック、および各該画素ブロックに対応する上記サブユニットに対して、上記の各処理を行うものであり、選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに対応するサブユニットが照射する光の輝度に応じて、該サブユニットに近接する他のサブユニットが照射する光の輝度を、２回以上調整することを特徴としている。

或る画素ブロックには、それに近接する画素ブロックに対応するサブユニットからの光が拡散によりさらに照射される。ここで、例えば、或る画素ブロックに近接する該画素ブロックに対応するサブユニットから照射される光の調整値が大きい（すなわち、該サブユニットが明るく光っている）場合には、該サブユニットから照射された光が、或る該画素ブロックにさらに照射されることとなるため、或る該画素ブロックに対応するサブユニットが照射する光の調整値を小さくしたとしても、所望の或る該画素ブロックの明るさを得ることができる。このように、近接する画素ブロックの値に応じて再度、画素ブロックの値を演算し、対応するサブユニットが照射する光の新たな調整値とすることで、より低消費電力化が可能となる。

また、本発明に係る表示装置は、上記バックライトユニットは、光を照射するための光源として、発光ダイオードを有していることを特徴とするのが好ましい。

以上のとおり、本発明に係る表示装置は、表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示装置であって、選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出部と、上記グレイレベル輝度算出部が算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算部と、上記画素積算部が積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整部と、を備える。

また、本発明に係る表示制御方法は、表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示制御方法であって、選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出ステップと、上記グレイレベル輝度算出ステップにより算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算ステップと、上記画素積算ステップが積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整ステップと、を有する。

従って、低消費電力化の効果をより確実に得ることができ、かつ、高画質であるという効果を奏する。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。

図１に示す液晶表示装置（表示装置）１００は、液晶表示パネル１、拡散手段としての拡散板２、およびバックライトユニット３を備える。

なお、液晶表示パネル１、拡散板２、およびバックライトユニット３は、液晶表示装置１００の閲覧者側からこの順番で、かつ、各々が対向するように、液晶表示装置１００に配置されている。

液晶表示パネル１は、液晶を介して対向配置される透明基板（図示しない）等を外囲器とし、該液晶の広がり方向、すなわち、ここでは液晶表示パネル１の面に対して略垂直な方向に多数の画素が形成された構成である。また、該画素の各々には、電界を発生するための一対の電極が備えられている。液晶表示パネル１では、各該電極から発生された電界に応じて、各該電極に各々対応する液晶の光透過率が制御される。また、液晶表示パネル１に、バックライトユニット３からの光が照射されると、該光は、液晶表示パネル１を透過して、液晶表示装置１００の閲覧者の眼に届くようになっている。

また、液晶表示装置１００は、表示領域となる液晶表示パネル１の周辺に、走査信号駆動回路および映像信号駆動回路（図示しない）等により構成される液晶駆動回路６を備える。

液晶表示装置１００の外部から入力される表示データ（表示領域に表示すべき画像のデータ）は、液晶駆動回路６に入力される。表示データ（例えば、映像信号）が入力されると、液晶駆動回路６は、該表示データに応じた、走査信号および映像信号を生成して、液晶表示パネル１に供給する。液晶表示パネル１には、液晶駆動回路６から供給された、走査信号によって順次選択された走査線に映像信号が与えられることにより、映像信号に応じた画像が表示される。

なお、液晶表示パネル１は、カラー表示が可能なものであり、各画素において互いに隣接して設けられている３つの画素には、それぞれ赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）のフィルタが内蔵されている。

バックライトユニット３は、液晶表示パネル１と略同じ大きさの基板上に形成されている。該基板は、液晶表示パネル１と、各々の面が対向するように配置されているが、該基板における液晶表示パネル１側の面には、多数の発光ダイオード４がマトリクス状に並設されている。

複数の発光ダイオード４の各々は、液晶表示パネル１の各画素に対応して配置されている必要はなく、例えば、液晶表示パネル１の隣接した複数の画素に対して、１個の発光ダイオード４が対向するように設けられていても良い。

拡散板２は、例えば光学シートからなり、バックライトユニット３から照射された各色の光を拡散させて、液晶表示パネル１側へと通過させるものである。

また、バックライトユニット３は、複数の発光ダイオード４を備える。

バックライトユニット３は、図１に示すとおり、互いに隣接する発光ダイオード４同士により構成される、サブユニット３Ａを単位として、複数のサブユニット３Ａに分割されている。すなわち、バックライトユニット３は、各々が、発光ダイオード４から発せられた光を、液晶表示パネル１に照射するための、複数のサブユニット３Ａに分割されている。そして、各サブユニット３Ａでは、１つのサブユニット３Ａ毎に、対応する発光ダイオード４から照射される光の輝度が、独立して調整可能になっている。

バックライトユニット３は、例えば本実施例の場合、バックライトユニット３の基板面と平行であって、かつ互いに垂直となるｘ方向およびｙ方向の両方に、複数に分割されているが、ｘ方向およびｙ方向の一方のみに複数に分割されていてもよい。また、バックライトユニット３の分割数は、任意でよいが、該分割数を多くする方が好ましいことは言うまでもない。

さらに、液晶表示パネル１は、複数のサブユニット３Ａと各々対応する、複数の画素ブロック１Ａに区分されている。サブユニット３Ａからの光は、拡散板２を介して、該サブユニット３Ａに対応する画素ブロック１Ａに照射される。

ここで、注目すべき点として、液晶表示装置１００は、表示階調解析装置５を備える。表示階調解析装置５は、グレイレベル輝度抽出部（グレイレベル輝度算出部）５１、ヒストグラム作成部（画素積算部）５２、および輝度調整部５３を有している。

ここからは、上記構成を有する、表示階調解析装置５で実施される各処理ステップについて説明する。

なお、以下では、便宜上、或る１つの画素ブロック１Ａと、それに対応する（すなわち、対向する該或る１つの画素ブロック１Ａに対して光を照射する）１つのサブユニット３Ａと、からなる系を「単位表示系」と称する。

そして、本実施形態では、表示階調解析装置５の一実施例として、１つの単位表示系に対する、表示階調解析装置５の各処理ステップについての説明を行う。但し、表示階調解析装置５は、複数の単位表示系毎に、以下の処理ステップを行うものであっても構わない。なお、表示階調解析装置５は、液晶表示装置１００に存在する、全単位表示系毎に、以下の処理ステップを行うのが最も好ましい。

液晶駆動回路６に入力される、液晶表示装置１００の外部から入力される上記表示データは、さらに、表示階調解析装置５のグレイレベル輝度抽出部５１に入力される。

グレイレベル輝度抽出部５１は、入力された上記表示データから、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａについて、該画素ブロック１Ａを構成する画素に表示されることとなる、該表示データから得られる画像のグレイレベル輝度（以下、「画素のグレイレベル輝度」と称する）を、複数の画素毎に算出する（グレイレベル輝度算出ステップ）。

なお、グレイレベル輝度抽出部５１は、例えば以下（Ａ）〜（Ｃ）の要領で、算出対象となる画素のグレイレベル輝度を算出する。

（Ａ）画素に表示されることとなる画像の、ＲＧＢ（Red-Green-Blue）値のうち、最大となる値を、該画素のグレイレベル輝度とする。

（Ｂ）画素に表示されることとなる画像の、ＲＧＢ値の平均値を、該画素のグレイレベル輝度とする。

（Ｃ）画素に表示されることとなる画像の、ＹＣｂＣｒのＹ値を、該画素のグレイレベル輝度とする。

なお、ＹＣｂＣｒのＹ値は、ＲＧＢ値に基づいて、下記数式（１）により導出することができる。

Ｙ＝０．２９８９１×Ｒ＋０．５８６６１×Ｇ＋０．１１４４８×Ｂ ・・・（１）
ヒストグラム作成部５２は、グレイレベル輝度抽出部５１が算出した、特定のグレイレベル輝度の画像が表示されることとなる画素数を、グレイレベル輝度毎に積算して、積算結果を示すヒストグラムを作成する（画素積算ステップ）。

図２は、ヒストグラム作成部５２における、ヒストグラム作成例を示すヒストグラムである。

ヒストグラム作成部５２が作成するヒストグラムは、例えば、図２に示すとおり、横軸を画素のグレイレベル輝度とし、縦軸を画素の個数とし、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａにおける、グレイレベル輝度抽出部５１が算出した各グレイレベル輝度と、各グレイレベル輝度が算出された画素数と、の関係を示すものとすればよい。

図２に示すヒストグラムによれば、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａにおいて、グレイレベル輝度抽出部５１により、グレイレベル輝度Ｉ１が算出された画素数は、Ｎ１個である。同様に、グレイレベル輝度Ｉ２が算出された画素数はＮ２個、グレイレベル輝度Ｉ３が算出された画素数はＮ３個、グレイレベル輝度Ｉ４が算出された画素数はＮ４個、グレイレベル輝度Ｉ５が算出された画素数はＮ５個である。

但し、ヒストグラム作成部５２における「ヒストグラムを作成する」処理については、必須の処理でない。ヒストグラム作成部５２では、図２に示すようなヒストグラムを作成しなくても、グレイレベル輝度抽出部５１が算出した各グレイレベル輝度と、各グレイレベル輝度が算出された画素数と、の関係、すなわち、各グレイレベル輝度毎に算出された画素数が分かれば十分である。

輝度調整部５３は、ヒストグラム作成部５２が作成したヒストグラム（図２参照）に応じて、単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を調整する（輝度調整ステップ）。

ここからは、輝度調整部５３が、上記ヒストグラムに応じて、単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を調整するための演算を行う要領について、より詳細に説明する。

輝度調整部５３は、グレイレベル輝度抽出部５１が算出した、グレイレベル輝度の全種類を示す、グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘ（但し、ｘは自然数）に関し、以下の演算を行う。但し、グレイレベル輝度Ｉ１は、算出されたグレイレベル輝度のうち、その輝度が一番小さなものであり、グレイレベル輝度Ｉｘは、算出されたグレイレベル輝度のうち、その輝度が一番大きなものである。さらに、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘは、図２のヒストグラムにおいて、ｘ＝５である場合の一例を既に示しており、そのグレイレベル輝度の小さい順に、Ｉ１、・・・、Ｉｘとなっているものとする。

まず、選択されたグレイレベル輝度Ｉｙ（但し、ｙは自然数であり、かつ、１≦ｙ≦ｘとする）に関して、グレイレベル輝度Ｉｙが算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉｙ）と、グレイレベル輝度Ｉｙが算出された画素数Ｎｙと、の積Ｓｙを求める（第１の演算）。

続いては、積Ｓｙと、グレイレベル輝度Ｉ（ｙ−１）に関する上記演算結果として予め選択された、後述する加算演算値Ｋ（ｙ−１）および後述する最大値Ｍ（ｙ−１）のうちの一方と、を足し合わせ、加算演算値Ｋｙとする（第２の演算）。但し、ｙ＝１である場合、加算演算値Ｋｙ（すなわち、加算演算値Ｋ１）は、積Ｓｙ（すなわち、積Ｓ１）と等しくなる。また、グレイレベル輝度Ｉｙが算出された画素数Ｎｙが０である場合、加算演算値Ｋｙは、加算演算値Ｋ（ｙ−１）と等しくなる。

続いては、加算演算値Ｋｙと、加算演算値Ｋｙに対応する所定の最大値Ｍｙと、を比較する。このとき、加算演算値Ｋｙが最大値Ｍｙよりも大きい場合には、加算演算値Ｋｙを最大値Ｍｙに置換して、グレイレベル輝度Ｉｙに関する輝度調整部５３による演算結果（調整値）とする。

そして、グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘの全てに関し、上記の演算を行うことで、輝度調整部５３は、単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を決定する。

以下では、図２に示すヒストグラムに基づいて、該演算を行う要領について、図３を参照して、さらに具体的に説明する。

まずは、図２に示すヒストグラムにおいて、一番小さなグレイレベル輝度Ｉ１に関して、グレイレベル輝度Ｉ１が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉ１）と、グレイレベル輝度Ｉ１が算出された画素数Ｎ１と、の積Ｓ１を求める（第１の演算）。

続いては、積Ｓ１と、積Ｓ１に対応する所定の最大値Ｍ１と、を比較する。積Ｓ１が最大値Ｍ１よりも大きい場合、積Ｓ１を最大値Ｍ１に置換して、グレイレベル輝度Ｉ１に関する輝度調整部５３による演算結果（調整値）とするが、図３に示すグラフによれば、積Ｓ１は最大値Ｍ１よりも小さいため、グレイレベル輝度Ｉ１に関する輝度調整部５３による演算結果は積Ｓ１とする。

続いては、図２に示すヒストグラムにおいて、グレイレベル輝度Ｉ１の次に小さなグレイレベル輝度Ｉ２に関して、グレイレベル輝度Ｉ２が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉ２）と、グレイレベル輝度Ｉ２が算出された画素数Ｎ２と、の積Ｓ２を求める（第１の演算）。続いては、積Ｓ２と、グレイレベル輝度Ｉ１に関する上記演算結果として選択された、積Ｓ１と、を足し合わせ、加算演算値Ｋ２とする（第２の演算）。

続いては、加算演算値Ｋ２と、加算演算値Ｋ２に対応する所定の最大値Ｍ２と、を比較する。加算演算値Ｋ２が最大値Ｍ２よりも大きい場合、加算演算値Ｋ２を最大値Ｍ２に置換して、グレイレベル輝度Ｉ２に関する輝度調整部５３による演算結果（調整値）とするが、図３に示すグラフによれば、加算演算値Ｋ２は最大値Ｍ２よりも小さいため、グレイレベル輝度Ｉ２に関する輝度調整部５３による演算結果は加算演算値Ｋ２とする。

続いては、図２に示すヒストグラムにおいて、グレイレベル輝度Ｉ２の次に小さなグレイレベル輝度Ｉ３に関して、グレイレベル輝度Ｉ３が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉ３）と、グレイレベル輝度Ｉ３が算出された画素数Ｎ３と、の積Ｓ３を求める（第１の演算）。続いては、積Ｓ３と、グレイレベル輝度Ｉ２に関する上記演算結果として選択された、加算演算値Ｋ２と、を足し合わせ、加算演算値Ｋ３とする（第２の演算）。

続いては、加算演算値Ｋ３と、加算演算値Ｋ３に対応する所定の最大値Ｍ３と、を比較する。加算演算値Ｋ３が最大値Ｍ３よりも大きい場合、加算演算値Ｋ３を最大値Ｍ３に置換して、グレイレベル輝度Ｉ３に関する輝度調整部５３による演算結果（調整値）とするが、図３に示すグラフによれば、加算演算値Ｋ３は最大値Ｍ３よりも小さいため、グレイレベル輝度Ｉ３に関する輝度調整部５３による演算結果は加算演算値Ｋ３とする。

続いては、図２に示すヒストグラムにおいて、グレイレベル輝度Ｉ３の次に小さなグレイレベル輝度Ｉ４に関して、グレイレベル輝度Ｉ４が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉ４）と、グレイレベル輝度Ｉ４が算出された画素数Ｎ４と、の積Ｓ４を求める（第１の演算）。続いては、積Ｓ４と、グレイレベル輝度Ｉ３に関する上記演算結果として選択された、加算演算値Ｋ３と、を足し合わせ、加算演算値Ｋ４とする（第２の演算）。

続いては、加算演算値Ｋ４と、加算演算値Ｋ４に対応する所定の最大値Ｍ４と、を比較する。

ここで、図３に示すグラフによれば、加算演算値Ｋ４は最大値Ｍ４よりも大きくなっている。このため、グレイレベル輝度Ｉ４に関する輝度調整部５３による演算結果は、加算演算値Ｋ４から最大値Ｍ４へと置換される。従って、グレイレベル輝度Ｉ４に関する輝度調整部５３による演算結果は、最大値Ｍ４となる。

続いては、図２に示すヒストグラムにおいて、一番大きなグレイレベル輝度Ｉ５に関して、グレイレベル輝度Ｉ５が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値（単位調整値）Ｆ（Ｉ５）と、グレイレベル輝度Ｉ５が算出された画素数Ｎ５と、の積Ｓ５を求める（第１の演算）。続いては、積Ｓ５と、グレイレベル輝度Ｉ４に関する上記演算結果として選択された、最大値Ｍ４と、を足し合わせ、加算演算値Ｋ５とする（第２の演算）。

続いては、加算演算値Ｋ５と、加算演算値Ｋ５に対応する所定の最大値Ｍ５と、を比較する。加算演算値Ｋ５が最大値Ｍ５よりも大きい場合、加算演算値Ｋ５を最大値Ｍ５に置換して、グレイレベル輝度Ｉ５に関する輝度調整部５３による演算結果（調整値）とするが、図３に示すグラフによれば、加算演算値Ｋ５は最大値Ｍ５よりも小さいため、グレイレベル輝度Ｉ５に関する輝度調整部５３による演算結果は加算演算値Ｋ５とする。

このようにして、表示階調解析装置５における、以上の処理ステップより算出された、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａに対して、同単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度の調整値は、バックライト駆動回路７に入力される。バックライト駆動回路７は、該調整値に応じて、該サブユニット３Ａが有している各発光ダイオード４の輝度を決定し、各該発光ダイオード４を発光させる。

バックライト駆動回路７は、各発光ダイオード４をパルス幅変調により制御する。具体的には、発光ダイオード４に流れる電流が上記調整値の変化に関らず一定である一方、各調整値に対応した、発光期間（高レベルのパルス）の長短（高レベルのパルスと低レベルのパルスとのデューティー比）を適宜変更させることで、各発光ダイオード４を発光させるときの輝度を制御する。なお、高レベルのパルスの長さは、該調整値に対して単調増加となっている。これにより、各発光ダイオード４における、最も高効率の電流条件を常に使用することとなるため、発光効率は向上し、結果、低消費電力化が可能となる。また、発光ダイオード４の輝度は、デューティー比との関係が、比例関係となるため、調整が容易となる。なお、このバックライト駆動回路７による各発光ダイオード４の駆動原理は、従来一般的に実施されているものである。

上記の構成によれば、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａを構成する各画素に表示される画像のグレイレベル輝度を、表示データから算出し、それらの積算結果に応じて、同単位表示系を構成するサブユニット３Ａから照射する光の輝度を調整することができる。

換言すれば、液晶表示装置１００では、画素ブロック１Ａに表示される画像のグレイレベル輝度の分布、すなわち、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘと、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘが算出された各画素数Ｎ１〜Ｎｘと、の関係に関する情報を用いて、対応するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を調整している。

ここで、画素ブロック１Ａに表示される画像において、例えば全体が黒い画面の中に１点だけ白い点があった場合、該画素ブロック１Ａに表示される画像の、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘと、各画素数Ｎ１〜Ｎｘと、の関係は、全体が黒い画面である場合の該関係とほとんど変わらない。従って、該画素ブロック１Ａに対応するサブユニット３Ａは、従来技術に係る表示装置において、全体が黒い画面である場合とほとんど同様に、該画素ブロック１Ａを低輝度で点灯させることが可能となる。

上記の場合には、バックライトユニット３が照射する光の輝度を低下させることによる、低消費電力化の効果が、従来よりも確実に発揮され、かつ、黒い画面を高輝度で点灯することに起因する黒浮きの発生、およびそれに伴う画質の低下を抑制することができる。

また、上記輝度調整部５３は、単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度の調整値を、白表示を示す輝度と黒表示を示す輝度との間にて、ヒストグラム作成部５２が作成したヒストグラムに応じて割り振るものであるのが好ましい。画素ブロック１Ａ全体が白表示である場合は、全ての表示パターンの中で最も明るいため、この白表示を示す輝度を、サブユニット３Ａが照射する光の輝度の調整値のうち、最も大きな輝度として設定する。一方、画素ブロック１Ａ全体が黒表示である場合は、全ての表示パターンの中で最も暗いため、この黒表示を示す輝度を、サブユニット３Ａが照射する光の輝度の調整値のうち、最も小さな輝度として設定する。これにより、最大および最小となる輝度の、見積もりおよび調整を簡単に行うことができ、さらに、白表示および／または黒表示を含む画像においては、明暗の逆転の発生を抑制できるため、より自然な映像を実現することができる。

また、上記の構成によれば、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘに関して、各々対応する最大値Ｍ１〜Ｍｘよりも大きな、各加算演算値Ｋ１〜Ｋｘは、対応する最大値Ｍ１〜Ｍｘに置換される。各加算演算値Ｋ１〜Ｋｘが、大きくなり過ぎる場合、単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度の調整値は、非常に大きな値となってしまい、これにより、消費電力が高くなってしまう虞があるが、最大値Ｍ１〜Ｍｘを各加算演算値Ｋ１〜Ｋｘに対して設定することにより、該調整値が非常に大きくなってしまうこと、およびそれに伴い、消費電力が高くなってしまうことを抑制することができる。

また、各グレイレベル輝度Ｉ１〜Ｉｘが算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の調整値である、各単位調整値Ｆ（Ｉ１）〜Ｆ（Ｉｘ）と、加算演算値Ｋ１〜Ｋｘに対応する所定の最大値Ｍ１〜Ｍｘと、は、グレイレベル輝度Ｉ１からグレイレベル輝度Ｉｎへの上昇に対して単調増加となる関数とするのが好ましく、さらには比例となる関数とするのが好ましい。

これによって、単位表示系を構成する画素ブロック１Ａに表示される画像の明暗に対応して、画像が明るい画素ブロック１Ａ部分においては該画素ブロック１Ａを明るく、画像が暗い画素ブロック１Ａ部分においては該画素ブロック１Ａを暗く点灯させる、という対応を、より明確に施すことができるため都合が良い。

ところで、各単位調整値Ｆ（Ｉ１）〜Ｆ（Ｉｘ）は、小さな値にすると、例えば映像信号にノイズが重畳されている場合に、全体が黒い画面の中に１点だけ白い点があったときにもサブユニット３Ａから照射される光の輝度は暗いままになるため、黒浮きが少なく見やすい画像を得ることができる。しかし、各単位調整値Ｆ（Ｉ１）〜Ｆ（Ｉｘ）は、小さすぎると、比較的少ない画素数で明るく表示されている、星空および字幕の文字等が暗く表示されてしまうため、最適値を求める必要があり、実際には、各々対応する最大値Ｍ１〜Ｍｘの、８０分の１〜５０分の１程度の大きさとするのが好ましい。即ち、最大値Ｍｙは、対応する単位調整値Ｆ（Ｉｙ）の、５０〜８０倍程度の値とするのが好ましい。

またところで、或る単位表示系（以下、「対象単位表示系」と称する）を構成する画素ブロック１Ａには、対象単位表示系に近接する単位表示系（以下、「近接単位表示系」と称する）を構成するサブユニット３Ａからの光が、拡散によりさらに照射される。ここで、例えば、近接単位表示系を構成するサブユニット３Ａから照射される光の調整値が大きい（すなわち、近接単位表示系を構成するサブユニット３Ａが明るく光っている）場合には、近接単位表示系を構成するサブユニット３Ａから照射された光が、対象単位表示系を構成する画素ブロック１Ａにさらに照射される。このため、対象単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の調整値を小さくしたとしても、所望の対象単位表示系を構成する画素ブロック１Ａの明るさを得ることができる。

そこで、グレイレベル輝度抽出部５１、ヒストグラム作成部５２、および輝度調整部５３は、複数の画素ブロック１Ａ、および各該画素ブロック１Ａに対応するサブユニット３Ａに対して、上述の一連の処理を行うものであり、近接単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度に応じて、対象単位表示系を構成するサブユニット３Ａが照射する光の輝度を、２回以上調整するのが好ましい。このように、近接する画素ブロック１Ａの値に応じて再度、画素ブロック１Ａの値を演算し、対応するサブユニット３Ａが照射する光の新たな調整値とすることで、より低消費電力化が可能となる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、表示部としての液晶表示パネルと、該液晶表示パネルに対応するように備えられたバックライトユニットと、を備えた表示装置において、低消費電力化の効果をより確実に得ることができ、かつ、高画質であるという効果を奏する。従って、本発明は、種々の液晶表示装置に適用することができるものである。

本発明の一実施の形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。 上記表示装置のヒストグラム作成部における、ヒストグラム作成例を示すヒストグラムである。 上記ヒストグラムから、サブユニットが対応する画素ブロックに照射する光の調整値を求めるための計算要領の一例を説明するグラフである。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
１Ａ 画素ブロック
３ バックライトユニット
３Ａ サブユニット
４ 発光ダイオード
５ 表示階調解析装置
５１ グレイレベル輝度抽出部（グレイレベル輝度算出部）
５２ ヒストグラム作成部（画素積算部）
５３ 輝度調整部
１００ 液晶表示装置
Ｆ（Ｉ１）〜Ｆ（Ｉｘ） 単位調整値
Ｉ１〜Ｉｘ グレイレベル輝度
Ｋ１〜Ｋｘ 加算演算値
Ｍ１〜Ｍｘ 最大値
Ｎ１〜Ｎｘ 画素数

Claims (11)

1. 表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示装置であって、
   選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出部と、
   上記グレイレベル輝度算出部が算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算部と、
   上記画素積算部が積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整部と、を備えることを特徴とする表示装置。
2. 上記輝度調整部は、
   各上記サブユニットが照射する光の輝度の調整値を、白表示を示す輝度と黒表示を示す輝度との間にて、上記画素積算部が積算した結果に応じて割り振るものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記輝度調整部は、
   上記グレイレベル輝度算出部が算出した各グレイレベル輝度に関して、該グレイレベル輝度が算出された１画素に対して与えるべき、光の輝度の単位調整値と、該グレイレベル輝度が算出された画素数と、の積を、求める第１の演算と、
   上記第１の演算により求められた各上記積を、全て足し合わせる第２の演算と、を行うことにより、各上記サブユニットが照射する光の輝度の調整値を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 上記第２の演算では、上記第１の演算により求められた各上記積が、小さい上記グレイレベル輝度に関するものから順に足し合わされ、
   １つの上記積を足し合わせることで得られる加算演算値が、該加算演算値に対応する所定の最大値よりも大きくなった場合、該加算演算値は、対応する該最大値に置換されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 各上記加算演算値に関する上記グレイレベル輝度の上昇に対して、対応する各上記最大値が単調増加となるように決定されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 各上記加算演算値に関する上記グレイレベル輝度の上昇に対して、対応する各上記最大値が比例となるように決定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の表示装置。
7. 各上記単位調整値は、上記グレイレベル輝度の上昇に対して単調増加となるように決定されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 各上記単位調整値は、上記グレイレベル輝度の上昇に対して比例となるように決定されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 上記グレイレベル輝度算出部、上記画素積算部、および上記輝度調整部は、
   複数の上記画素ブロック、および各該画素ブロックに対応する上記サブユニットに対して、上記の各処理を行うものであり、
   選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに対応するサブユニットが照射する光の輝度に応じて、該サブユニットに近接する他のサブユニットが照射する光の輝度を、２回以上調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 上記バックライトユニットは、光を照射するための光源として、発光ダイオードを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 表示領域が、複数の画素ブロックに区分された液晶表示パネルと、複数の画素ブロック毎に光を照射するための、複数のサブユニットに分割されたバックライトユニットと、を備え、各サブユニットは、対応する各画素ブロックに照射する光の輝度を、独立して調整可能となっている表示制御方法であって、
    選択された少なくとも１つの上記画素ブロックに関して、上記液晶表示パネルの表示領域に表示すべき画像のデータから得られる、該画素ブロックを構成する各画素に表示される該画像のグレイレベル輝度を算出するグレイレベル輝度算出ステップと、
    上記グレイレベル輝度算出ステップにより算出したグレイレベル輝度毎に、該グレイレベル輝度が算出された画素数を積算する画素積算ステップと、
    上記画素積算ステップが積算した結果に応じて、選択された上記画素ブロックに対応する各サブユニットが照射する光の輝度を調整する輝度調整ステップと、を有することを特徴とする表示制御方法。

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