JP2012159604A - 表示装置及び表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部の分割領域毎に輝度制御を行いつつ、温度分布のばらつきを低減できる表示装置と表示制御方法を提供すること。
【解決手段】表示部１０７の光源部（ＬＥＤ部１０６）は制御エリア毎に発光制御される。ローカルディミング制御部１０１は映像入力信号に応じて制御エリア毎にＬＥＤの輝度制御値を算出する。ＢＬ（バックライト）制御エリア温度ムラ判定部１０３は輝度制御値から制御エリア毎に温度ばらつきが発生するか否かを判定する。ＢＬ制御エリアＯＦＦ制御計算部１０４は温度ばらつきが発生しないと判定された第１制御エリアについて輝度制御値を補正なしでＬＥＤ制御部１０５に出力し、また、温度ばらつきが発生すると判定された第２制御エリアについてはその輝度制御値が第１制御エリアに係る輝度制御値に近づくように再計算した補正後の輝度制御値をＬＥＤ制御部１０５に出力する。ＬＥＤ制御部１０５はＬＥＤ部１０６を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光素子を用いたバックライトを備える表示装置と表示制御方法に関するものである。

ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたバックライト装置では、映像入力信号の輝度レベルに応じて光源部の各分割領域（以下、ＢＬ制御エリアという）の輝度を変化させるローカルディミング制御技術が知られている。この制御を、静止画や動きの少ない映像を含むコンテンツの表示に適用した場合、ＢＬ制御エリア毎にＬＥＤの電流値が長時間に亘って異なる状態が発生する。ＢＬ制御エリア毎に発熱量の違う状態が長時間発生すると、温度分布にばらつきが生じる。また、ＬＥＤには温度に応じて輝度や色度が変化する特性がある。

温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持する方法として、周囲温度を検出し、所定の発光色となるようＬＥＤに流す電流値を調整すると共に、周囲温度をファンなどで制御する技術がある（特許文献１参照）。一方、映像信号が動画信号か静止画信号かを判定し、静止画信号の場合、黒挿入制御で発生する無駄な電力を抑えるために、バックライトの黒挿入制御を行わないようにする技術がある（特許文献２参照）。

特開２００７−８７８１６号公報 特開２００２−１２３２２３号公報

しかしながら、前記特許文献１のように、所定の発光色を得るためにＬＥＤの電流値を制御する方法では、ローカルディミング制御でＢＬ制御エリア毎に輝度が異なる場合、ＢＬ制御エリア毎に温度も異なる。当該温度を一定に保つためには、各ＢＬ制御エリアにファンなどの冷却手段を設ける必要があるので現実的ではない。また特許文献２の技術をローカルディミング制御処理に適用し、静止画表示の場合にローカルディミング制御をオフにすると、温度分布のばらつきは発生しないが、静止画表示にてローカルディミング制御を行うことができない。
そこで、本発明の目的は、光源部の分割領域毎に輝度制御を行いつつ、温度分布のばらつきを低減できる表示装置と表示制御方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明に係る装置は、複数の発光素子を備えた光源部と、画像を表示する表示部を備え、該光源部を複数の制御エリア毎に発光制御する表示装置であって、入力された映像信号から前記制御エリア毎に前記発光素子の発光強度の制御値を算出する制御値計算手段と、前記制御値計算手段が算出した発光強度の制御値から前記複数の制御エリア毎に温度分布のばらつきが発生するか否かを判定する温度ムラ判定手段と、前記複数の制御エリアのうち、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生しないと判定された第１制御エリアについては前記制御値計算手段が算出した前記制御値を出力し、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生すると判定された第２制御エリアについてはその制御値が、前記制御値計算手段の算出した前記第１制御エリアに係る制御値に近づくように再計算を行って補正後の制御値を出力する補正計算手段と、前記補正計算手段が出力する制御値に従って前記発光素子を制御する発光制御手段を備える。

本発明によれば、光源部の分割領域毎に輝度制御を行いつつ、温度分布のばらつきを低減することができる。

図２乃至６と併せて本発明の一実施形態を説明するために、表示装置の構成例を示したブロック図である。 映像入力信号とＢＬ制御エリアの時間的変化を示した模式図である。 ＢＬ制御エリアに対応する映像入力信号部分に階調変化があるか否かを判定する処理例を説明するフローチャートである。 ＢＬ制御エリア毎に温度ばらつきが発生するか否かを判定する処理の流れを例示したフローチャートである。 温度ばらつきを低減するために、ＢＬ制御エリア毎の輝度制御値を再計算する処理例を説明するフローチャートである。 温度ばらつきの低減制御を行った場合の温度および輝度制御値の変化を例示する模式図である。 図８と併せて第１実施形態の変形例を説明するために、コントラスト調整の計算処理例を説明するフローチャートである。 温度ばらつきの低減制御を行った場合にＢＬ制御エリアの輝度制御値に応じて映像出力信号を変化させる処理例を示す模式図である。 図１０と併せて本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成例を示したブロック図である。 検出したＬＥＤ温度から温度ばらつきが発生しているか否かを判定する処理例を説明するフローチャートである。

本発明の各実施形態を、添付図面に従って説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態および変形例並びに後述の第２実施形態に係る表示装置の構成をまとめて例示したブロック図である。表示装置は、発光素子にＬＥＤを用いたパネルモジュールと、ＬＥＤの発光制御を行う制御部を備える。
パネルモジュールの表示制御を行う制御部は、ローカルディミング制御部１０１、ＢＬ制御エリア階調変化判定部１０２、ＢＬ制御エリア温度ムラ判定部１０３、ＢＬ制御エリアＯＦＦ制御計算部１０４、ＬＥＤ制御部１０５で構成される。なお、領域コントラスト制御部３０１については後で詳述する。

パネルモジュールはＬＥＤ部１０６と表示部１０７を備える。ＬＥＤ部１０６は複数のＬＥＤを用いた光源部であり、バックライト装置が使用される。またＬＥＤ部１０６の光を用いて画像を表示する表示部１０７には液晶表示パネルが使用される。
映像信号（以下、IDnと記す）は、ローカルディミング制御部１０１、ＢＬ制御エリア階調変化判定部１０２に入力される。映像信号IDnにおける添え字nは、ｎ番目のＢＬ制御エリアに係る信号であることを表す。映像信号IDnは領域コントラスト制御部３０１を介して表示部１０７に送られるが、以下では映像信号IDnがそのまま表示部１０７に送られて画像表示される形態から説明する。また、目標輝度制御値（Mnと記す）については第２実施形態で説明する。
ローカルディミング制御部１０１は、入力された映像信号IDnからＢＬ制御エリア輝度制御値を算出する制御値計算手段である。ＢＬ制御エリア輝度制御値とは、ＬＥＤの発光強度の制御値、つまりＢＬ制御エリア毎のＬＥＤの明るさを制御する輝度制御値である。以下ではｎ番目のＢＬ制御エリアに係る輝度制御値をBDnと記す。

図２は、ローカルディミング制御部１０１に入力される映像信号の時間的変化を例示する模式図である。上段には画像１０１１乃至１０１６を時系列で示しており、左端の画像１０１１は、均一な暗い背景を表示する映像信号による表示画像である。また画像１０１２乃至１０１６は、背景が暗く画面中央に位置する風車の羽が時間経過につれて回転している状態を時々刻々と表示する映像信号による表示映像である。画像１０１１乃至１０１６の下段には、各画像に対応するＢＬ制御エリア（ＬＥＤ部１０６の分割領域）の点灯状態１０１７乃至１０２２をそれぞれ示す。例えば、画像１０１１の映像信号が表示装置に入力された場合、ローカルディミング制御部１０１は全ＢＬ制御エリアが点灯状態１０１７になるよう制御し、明るさを均一にする。その後、画像１０１２乃至１０１６にそれぞれ示す映像信号が表示装置に入力された場合、ローカルディミング制御部１０１はＢＬ制御エリアが点灯状態１０１８乃至１０２２となるように制御する。つまり、これらの点灯状態にて、斜線のハッチングを付して示す四角枠が暗い輝度制御値で点灯しているＢＬ制御エリア（以下、低輝度エリアという）を示す。白色で区別した四角枠（本例では中央部に位置する４つの分割領域）が明るい輝度制御値で点灯しているＢＬ制御エリア（以下、高輝度エリアという）を示す。ＢＬ制御エリアの点灯状態１０１８乃至１０２２は、風車の画像下にある高輝度エリアがその周囲よりも相対的に明るい輝度制御値で点灯した状態であり、時間が経過しても高輝度エリアはその周囲よりも明るく点灯するように制御が行われる。ローカルディミング制御部１０１は、ＢＬ制御エリアの輝度制御値BDnを、ＢＬ制御エリア温度ムラ判定部１０３とＢＬ制御エリアＯＦＦ制御計算部１０４へ出力する。

ＢＬ制御エリア階調変化判定部（以下、単に階調変化判定部という）１０２は、入力される映像信号をＢＬ制御エリア毎に時分割処理し、各ＢＬ制御エリアに対応する分割された映像信号部分（以下、映像信号エリアという）について階調値の変化を判定する。

図３は階調変化判定部１０２がフレーム毎に映像信号エリアについて階調値の変化を判定する手順を例示したフローチャートである。
まずＳ１０２１にて入力された映像信号は、ＢＬ制御エリアと対応した映像信号エリアに分割される。次のＳ１０２２では分割された映像信号エリア毎に、映像信号の平均階調値が算出される。Ｓ１０２３ではＳ１０２２で計算した、分割された映像信号エリア毎の平均階調値を不図示のメモリに保存する処理が行われる。Ｓ１０２４では分割された映像信号エリア毎に保存された前フレームの平均階調値と、現フレームで計算した平均階調値との差分絶対値が計算される。ｎ番目の分割された映像信号エリアに係る差分絶対値をAnと記す。

次のＳ１０２５では、Ｓ１０２４にて計算した差分絶対値Anが階調変化判定閾値（Uthと記す）より大きいか否かが判定され、Ｓ１０２６へ進む。この階調変化判定閾値Uthは映像信号エリアの階調値の変化が小さいか否かを判定するために設定される第１閾値である。第１閾値以下（An≦Uth）の場合、変化の小さい映像と判定され、An＞Uthの場合には変化の大きい映像と判定される。

次にＳ１０２６では、ＢＬ制御エリア毎にＳ１０２５での判定結果をもとに、階調変化判定値（Shnと記す）の計算処理が行われる。この階調変化判定値Shnは、ｎ番目のＢＬ制御エリアに対応した映像信号エリアでの階調変化が大きい映像か否かを示す情報である。An≦Uthの場合には階調変化判定値Shnが０に設定され、An＞Uthの場合には階調変化判定値Shnが１に設定される。次にＳ１０２７では、Ｓ１０２６で得た階調変化判定値Shnが、ＢＬ制御エリア温度ムラ判定部（以下、単に温度ムラ判定部という）１０３に出力される。

なお、映像信号エリア毎の映像信号が階調変化の小さい映像か否かを判定する方法には、上記に限らず他の方法を用いてもよい。例えば一定の時間間隔で入力された映像信号について、映像信号エリア毎に平均階調値をサンプリングして保存しておき、所定期間に亘るＢＬ制御エリア毎の平均階調値が変化したか否かによって階調変化の少ない映像か否かを判定する方法がある。また別例として、映像信号エリア毎の平均階調値を複数のフレーム期間に亘って保存しておき、複数のフレーム期間に亘る平均階調値の変化が小さい場合に階調変化の少ない映像と判定する方法がある。さらに別例としては、ＢＬ制御エリア毎に輝度ヒストグラムを検出し、時間に対する変動値が一定以下の場合に階調変化の少ない映像と判定する方法がある。これらの例では複数のフレーム期間に亘る階調値から変化の判定が行われる。要はＢＬ制御エリア毎に、映像信号エリアについて階調変化の小さい映像であるか否かを判定できれば、如何なる方法を採用してもよい。

次に温度ムラ判定部１０３は階調変化判定部１０２からの階調変化判定値Shnと、ローカルディミング制御部１０１からのＢＬ制御エリアの輝度制御値BDnに基づいて、ＬＥＤの温度分布のばらつき（以下、温度ばらつきという）が発生するか否かを判定する。
図４はフレーム毎に行う、温度ばらつきが発生するか否かの検出手順を例示したフローチャートである。図４の処理を行う前に、全ＢＬ制御エリアの輝度制御値の平均値（Bavgと記す）が計算される。このBavgの計算はフレーム毎に１回だけ行われる。

Ｓ１０３１は、ＢＬ制御エリア毎に階調変化判定部１０２から入力された階調変化判定値Shnが１か否かの判定処理である。Shn値が１の場合、Ｓ１０３３へ進み、Shn値が０の場合、Ｓ１０３２へ進む。
Ｓ１０３２では、Ｓ１０３１にて階調変化判定値Shnが０であると判定されたＢＬ制御エリアの温度ばらつき発生判定値（Phnと記す）が０に設定される。この温度ばらつき発生判定値Phnはｎ番目のＢＬ制御エリアの温度ばらつきが発生するか否かを示す。複数のＢＬ制御エリアのうち、第１制御エリアにて温度ばらつきが発生しないと判定された場合、そのPhnに０が設定され、第２制御エリアにて温度ばらつきが発生すると判定された場合、そのPhnに１が設定されるものとする。Ｓ１０３２の後、Ｓ１０３６へ進む。

Ｓ１０３３では、Ｓ１０３１にて階調変化判定値Shnが１であると判定されたＢＬ制御エリアの輝度制御値BDnとBavgとの差分絶対値｜BDn−Bavg｜が算出される。この差分絶対値が第２閾値以上であるか否かが判定される。第２閾値として設定される温度ばらつき発生判定閾値（Kthと記す）は、差分絶対値｜BDn−Bavg｜に基づいて温度ばらつきが発生するか否かを判定するための閾値である。｜BDn−Bavg｜≧Kthの場合、温度ばらつきが発生すると判定され、Ｓ１０３４へ進む。｜BDn−Bavg｜＜Kthの場合、温度ばらつきが発生しないと判定され、Ｓ１０３５へ進む。なお、Kth値を大きく設定すれば、温度ばらつきを検出するまでに発生する、ばらつき温度が大きくなり、逆にKth値を小さくすれば、ばらつき温度が小さくなる。

Ｓ１０３４では、温度ばらつき発生判定値Phnに１が設定され、Ｓ１０３６へ進む。Ｓ１０３５では、温度ばらつき発生判定値Phnに０が設定され、Ｓ１０３６へ進む。Ｓ１０３６では、温度ばらつき発生判定値PhnがＢＬ制御エリアＯＦＦ制御計算部（以下、単にＯＦＦ制御計算部という）１０４に出力される。

こうして全ＢＬ制御エリアに対して図４の計算処理が繰り返し行われる。ＯＦＦ制御計算部１０４は輝度制御値に関する補正計算手段であり、温度ばらつきを低減すべくＢＬ制御エリアの輝度制御値を再計算する。輝度制御値の再計算には温度ムラ判定部１０３からの温度ばらつき発生判定値Phnと、ローカルディミング制御部１０１からのＢＬ制御エリアの輝度制御値BDnが使用される。

以下に、輝度制御値の再計算について図５のフローチャートと図６の模式図を用いて説明する。この再計算は、フレーム毎に温度ばらつき発生判定値Phnが１であって、温度ばらつきが発生すると判定されたＢＬ制御エリアについて行われ、計算結果に基づいて温度ばらつきを低減する補正制御が行われる。
図５は再計算手順を例示したフローチャートである。図５の処理を行う前に、温度ばらつき発生判定値Phnが０である全てのＢＬ制御エリアについての平均輝度制御値（Cavgと記す）が算出される。Cavgは、温度ばらつきが発生しない全ＢＬ制御エリアにおける輝度制御値の平均値であり、フレーム毎に１回だけ計算される。

Ｓ１０４１でＯＦＦ制御計算部１０４は、ＢＬ制御エリア毎に温度ムラ判定部１０３から入力された温度ばらつき発生判定値Phnが１か否かを判定する。Phn値が１のＢＬ制御エリアの場合、Ｓ１０４３に進み、Phn値が０のＢＬ制御エリアの場合、Ｓ１０４２に進む。Ｓ１０４２では温度ばらつき補正制御を行う必要が無いため、当該ＢＬ制御エリアの補正後輝度制御値（Dnと記す）として、入力されたBDnがそのまま出力される。補正後輝度制御値Dnは、ｎ番目のＢＬ制御エリアの温度ばらつきを低減するための輝度制御値である。Ｓ１０４２の後、Ｓ１０４９へ進む。

Ｓ１０４３でＯＦＦ制御計算部１０４は、ＢＬ制御エリア毎に前フレームでも温度ばらつき発生判定値Phnが１であったか否かを判定する。前フレームでもPhn値が１であればＳ１０４５へ進み、前フレームでPhn値が０であればＳ１０４４へ進む。Ｓ１０４４で補正フレームカウント回数（Enと記す）が１に初期化され、Ｓ１０４６へ進む。補正フレームカウント回数Enは、ｎ番目のＢＬ制御エリアについて温度ばらつきを低減させる補正制御を何フレーム期間に亘って行ったかをカウントする変数である。Ｓ１０４５でのインクリメント処理により、下式（１）のように補正フレームカウント回数Enの値に１が加算された後、Ｓ１０４６へ進む。

Ｓ１０４６は補正フレームカウント回数Enとその閾値（Thと記す）の比較処理である。つまり、ＢＬ制御エリア毎にTh回以上の補正が行われたか否かについて判定される。このThは、温度ばらつき補正計算を行う期間を決める補正フレーム回数である。Th値を大きく設定すれば、長時間をかけて温度ばらつきを除去する制御が行われ、逆に小さく設定すれば、短時間で温度ばらつきを除去する制御が行われる。En≧Thの場合、温度ばらつき補正処理が完了したと判定され、Ｓ１０４８に進む。またEn＜Thの場合、温度ばらつき補正処理が完了していないと判断され、Ｓ１０４７へ進む。
Ｓ１０４７では、ＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値Dnが下式（２）に従って計算され、このDnは計算処理を行ったフレーム期間の次のフレーム期間での映像に対して適用される。

Ｓ１０４８ではTh回の温度ばらつき補正処理が完了しているので、ＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値DnがCavgに設定される。なお、上式（２）でEn=Thを代入すれば、Dn＝Cavgが得られる。
Ｓ１０４７、Ｓ１０４８の後、Ｓ１０４９に進み、計算された補正後輝度制御値DnがＬＥＤ制御部１０５へ出力される。こうして全ＢＬ制御エリアに対して図５の計算手順が繰り返し実行される。

入力される映像信号に応じて図５の計算手順を行った場合の温度ばらつきの補正効果について、図６の模式図を用いて説明する。図６は温度ばらつきを低減する補正制御を行った場合の模式図である。図６（Ａ）は横軸に時間Ｔをとり、縦軸にＢＬ制御エリアの温度をとって、ｔ１乃至ｔ６に示す時間経過に沿って温度変化を例示したグラフである。図６（Ｂ）は横軸に時間Ｔをとり、縦軸にＢＬ制御エリアの輝度制御値をとって、その時間変化を例示したグラフである。図６に示す期間ｔ１乃至ｔ６での映像信号に対応する画像は、図２の画像１０１１乃至１０１６としてそれぞれ表示されるものとする。図６(Ａ)に実線で示すグラフ線１０６２は、図２に示す点灯状態１０１７乃至１０２２の斜線部に示す低輝度エリアの温度を示し、図６(Ｂ)に実線で示すグラフ線１０６４は低輝度エリアの輝度制御値を示す。また図６(Ａ)の破線で示すグラフ線１０６１は図２の点灯状態１０１８乃至１０２２にて白地で表した高輝度エリアの温度変化を示し、図６(Ｂ)に破線で示すグラフ線１０６３は高輝度エリアの輝度制御値の変化を示す。

図２の点灯状態１０１７乃至１０２２に示す低輝度エリアでは、期間ｔ１乃至ｔ６に亘って輝度制御値が変化しないため、一定の輝度制御値で一定時間以上経過した場合には図６（Ａ）の実線のグラフ線１０６２に示すように温度が殆んど変化しない。
図２の点灯状態１０１８乃至１０２２に示す高輝度エリアでは、輝度制御値が期間ｔ１乃至ｔ６に亘って下記のように制御される。まず期間ｔ１からｔ２に変化すると、明るい風車の映像信号による画像１０１２が表示されるため、図２の点灯状態１０１８に白地で表した明るいＢＬ制御エリアが点灯する。期間ｔ２での輝度制御値は図６（Ｂ）の破線のグラフ線１０６３に示すように、明るい輝度制御値（Ｂ２参照）となる。また、高輝度エリアでは輝度制御値が高いため、図６（Ａ）の破線のグラフ線１０６１ａで示すように温度が上昇する。この期間ｔ２では図２の点灯状態１０１８に示す高輝度エリアにて温度ばらつきが発生すると判定される。

期間ｔ３では、期間ｔ２で計算されたＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値が適用される。図６（Ｂ）の破線のグラフ線１０６３に示すように、Ｂ２よりも少し暗い輝度制御値（Ｂ３参照）となるため、図６（Ａ）の破線のグラフ線１０６１ｂに示すように温度上昇が緩やかになる。期間ｔ４では、期間ｔ３で計算されたＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値が適用される。図６（Ｂ）の破線のグラフ線１０６３に示すように、Ｂ３よりも少し暗い輝度制御値（Ｂ４参照）となるため、図６（Ａ）の破線のグラフ線１０６１ｃに示すように温度が下降し始める。期間ｔ５では、期間ｔ４で計算されたＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値が適用される。この場合、図６（Ｂ）の破線のグラフ線１０６３に示すように、温度ばらつきが発生しない実線のグラフ線１０６４と同じ輝度制御値となるため、図６（Ａ）の破線のグラフ線１０６１ｄに示すように、さらに温度が下降する。期間ｔ６では、期間ｔ５で計算されたＢＬ制御エリア毎の補正後輝度制御値が適用され、図６（Ｂ）の実線のグラフ線１０６４と同じ輝度制御値となるため、図６（Ａ）に示すように温度が実線のグラフ線１０６２の示す温度と同じになる。

このように、図５に示すフローチャートに従う計算により制御を行うと、ＢＬ制御エリアの温度ばらつきが低減される。ＬＥＤ制御部１０５はＯＦＦ制御計算部１０４から入力された補正後輝度制御値Dnに基づいて、ＬＥＤ部１０６を発光制御する。ＬＥＤ部１０６を構成する各ＬＥＤはＢＬ制御エリア毎に指定された電流値で発光する。表示部１０７は、入力された映像信号IDnに従って画像を表示する。

以上のように、第１実施形態に係る表示装置は、ＢＬ制御エリアに対応する映像信号部分の階調変化を検出する。温度ばらつきが発生すると判定されたＢＬ制御エリアについては、その輝度制御値を徐々に低下させ、温度ばらつきが発生しないと判定されたＢＬ制御エリアの輝度制御値と同じ値になるように発光制御が行われる。したがって、ローカルディミング制御を行っても、ＢＬ制御エリア毎のＬＥＤ部の温度ばらつきを低減することができる。

［変形例］
次に、第１実施形態の変形例を説明する。本形態に係る表示装置では、温度ばらつきを低減する為のＢＬ制御エリア毎の輝度制御値に合わせて映像信号のコントラストを制御する。図１に示す領域コントラスト制御部３０１は映像信号IDnを処理して、ＢＬ制御エリア毎に対応した映像信号のコントラストを調整し、調整後の映像信号を表示部１０７に出力する。コントラスト調整は、温度ムラ判定部１０３からの温度ばらつき発生判定値Phn、ＯＦＦ制御計算部１０４からの補正後輝度制御値Dn、およびローカルディミング制御部１０１からのＢＬ制御エリアの輝度制御値BDnに基づいて行われる。領域コントラスト制御部３０１はＢＬ制御エリア毎に温度ばらつきを低減するために輝度制御を行う場合でも、表示部１０７の表示画面のコントラスト変化が小さくなるよう制御する。以下、本制御について図７のフローチャートおよび図８の模式図を用いて説明する。

図７はＢＬ制御エリア毎に対応する映像信号のコントラスト調整に関する計算手順を例示したフローチャートである。
まずＳ３０４１で領域コントラスト制御部３０１は、ＢＬ制御エリア毎の温度ばらつき発生判定値Phnが１であるか否かを判定する。この判定処理は映像信号のフレーム毎に行われる。Phn値が１であるＢＬ制御エリアの場合、Ｓ３０４３に進み、Phn値が０であるＢＬ制御エリアの場合、Ｓ３０４２に進む。

Ｓ３０４２では温度ばらつきが発生しないと判定されたＢＬ制御エリアの映像出力信号（ODnと記す）が計算される。映像出力信号ODnはｎ番目のＢＬ制御エリアに対応して出力される映像信号である。温度ばらつきが発生しないと判定されたＢＬ制御エリアの映像出力信号ODnについては、入力映像信号IDnのまま出力信号となり、Ｓ３０４８に進む。
Ｓ３０４３で領域コントラスト制御部３０１は、温度ばらつき補正前の輝度制御値BDnに対する補正後輝度制御値Dnの割合（Hnと記す）を下式（３）のようにＢＬ制御エリア毎に計算する。Hnはｎ番目のＢＬ制御エリアにおける補正前後での輝度制御値の変化率を示す。そしてＳ３０４４に進む。

Ｓ３０４４ではＢＬ制御エリア毎に映像信号オフセット量（OFSTnと記す）が下式（４）により計算される。OFSTnはｎ番目のＢＬ制御エリアの映像信号オフセット量を示す。そしてＳ３０４５に進む。

Ｓ３０４５はＳ３０４４で計算したOFSTnが１より小さいか否かの判定処理である。OFSTn＜１の場合、Ｓ３０４６へ進み、OFSTn≧１の場合、Ｓ３０４７へ進む。
Ｓ３０４６では温度ばらつきを補正するためにＢＬ制御エリアの輝度を徐々に下げる場合の映像出力信号ODnが下式（５）で計算された後、Ｓ３０４８へ進む。

上式中のβは、ローカルディミング制御を行う場合に表示パネルの輝度ダイナミックレンジを決める値である。β値を１に設定するとローカルディミング制御を行った際にピーク輝度値が変化しないように制御できる。DKnは黒輝度設定値であり、ｎ番目のＢＬ制御エリアでの黒輝度を決める値である。
Ｓ３０４７では温度ばらつきを補正するためにＢＬ制御エリアの輝度を徐々に上げる場合の映像出力信号ODnが下式（６）で計算された後、Ｓ３０４８へ進む。

上式中のGDmaxは、表示パネルで表示できる最大信号階調を示す。例えば、８bit階調の場合には最大信号階調は２５５となる。
Ｓ３０４８では表示部１０７に対して映像出力信号ODnが出力され、コントラスト調整された画像が表示される。

映像信号IDnに応じて図７で説明した計算を行った場合に、表示輝度の変化が低減される効果について図８及び図６（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて以下に説明する。
図８は温度ばらつきを低減させる補正制御を行った場合に、ＢＬ制御エリアの輝度制御値に応じて信号処理される出力信号を示すグラフである。横軸に映像信号IDnのレベルを示し、縦軸には映像出力信号ODnのレベルを示す。図８（Ａ）の実線のグラフ線３１０１は基準特性を示し、IDnとODnが比例関係にあることを表している。

図８（Ａ）および（Ｂ）に破線で示すグラフ線３１０２は、図６の期間ｔ２に対応する映像出力信号ODnの特性を示す。図８（Ｂ）に破線で示すグラフ線３１０５は、図６の期間ｔ５に対応する映像出力信号ODnの特性を示す。図６の期間ｔ２では、ＢＬ輝度制御値が増加方向に変化する（Ｂ２参照）のに合わせてＢＬ制御エリアに対応する映像信号の出力特性が、図８（Ａ)の破線のグラフ線３１０２のようになる。すなわち、元の出力信号特性を示すグラフ線３１０１に比べてコントラストを低下させる制御が行われる。

期間ｔ３、ｔ４にて図６（Ｂ）に示すように輝度制御値（Ｂ３、Ｂ４参照）は減少方向に変化する。そして期間ｔ５では、映像信号の出力特性が図８（Ｂ）の１点鎖線のグラフ線３１０５のようになる。期間ｔ５では温度ばらつき補正を行うためにＢＬ制御エリアの輝度制御値が低く設定される（図６（Ｂ）のグラフ線１０６４参照）。図７に示す計算によって、図８（Ｂ）のグラフ線３１０５に示すようにコントラストを上昇させる処理が行われる。つまりこの信号処理ではＢＬ制御エリアの輝度降下に合わせて信号処理の最大信号階調値が上昇するので、表示パネルの最大輝度値を維持できる。また表示パネルの最小輝度値もＢＬ制御エリアの輝度降下に合わせて上昇するので、最小輝度も維持可能となる。

図６（Ｃ）は温度ばらつきを低減させる輝度制御値の変化に合わせてコントラスト調整を行った場合のパネル輝度ダイナミックレンジの変化を例示するグラフである。期間ｔ１乃至ｔ６におけるパネル輝度ダイナミックレンジ幅３２０１は、各期間における最大輝度値と最小輝度値との差をそれぞれ示す。図示のように表示パネルの輝度ダイナミックレンジを一定に保ちながら、温度ばらつきを低減する制御が実現される。

本変形例によれば、温度ばらつき補正を行うためにＢＬ制御エリアの輝度を変化させても表示パネル上では輝度のダイナミックレンジを維持できる。よって、ユーザにとって違和感の少ない温度ばらつき補正制御が実現可能となる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、温度ばらつきを低減する為の輝度制御値を外部から設定可能な表示装置および表示制御方法について説明する。

図１の表示装置にて温度ムラ判定部１０３とＯＦＦ制御計算部１０４には目標輝度制御値Mnが入力される。目標輝度制御値Mnは、温度ばらつきを低減するためにｎ番目のＢＬ制御エリアに設定する輝度制御値であり、例えば不図示の外部装置から設定される。パーソナルコンピュータ等の映像再生装置内に予め保存された写真データをスライドショーで表示させる場合、表示される映像によって引き起こされる温度ばらつきは事前に検出しておくことができる。つまり、発生する温度ばらつきが予め検出可能な場合には、外部装置からの目標輝度制御値Mnを、温度ばらつきの低減に最適な値として設定できる。また、予めＢＬ制御エリア毎に目標輝度制御値Mnを設定する事例としては、バックライト装置の位置によって、周囲環境が異なる場合が挙げられる。例えば、あるＢＬ制御エリアではその近くに発熱量の大きな基板が配置され、また別のＢＬ制御エリアは冷却ファンによる影響を受け易い位置であるといった状況にて、ＢＬ制御エリア毎に最適なMn値が設定される。

温度ムラ判定部１０３は、階調変化判定部１０２からの階調変化判定値Shnと、ローカルディミング制御部１０１からの輝度制御値BDnと、目標輝度制御値Mnを用いて、ＢＬ制御エリアの温度ばらつきが発生するか否かを判定する。ＯＦＦ制御計算部１０４には、温度ムラ判定部１０３からの温度ばらつき発生判定値Phnと、ローカルディミング制御部１０１からの輝度制御値BDnと、目標輝度制御値Mnが入力され、ＢＬ制御エリアの輝度制御値を再計算する。

フレーム毎に行われる温度ばらつきの発生検出手順にて図４と相違する処理はＳ１０３３であるため、その処理のみ説明する。
Ｓ１０３１で階調変化判定値Shnが１の場合、Ｓ１０３３へ進む。Ｓ１０３３ではＢＬ制御エリア毎に、輝度制御値BDnと目標輝度制御値Mnとの差分絶対値｜BDn-Mn｜が温度ばらつき発生判定閾値Kth以上であるか否かが判定される。｜BDn-Mn｜≧Kthの場合、温度ばらつきが発生すると判定されてＳ１０３４へ進み、｜BDn-Mn｜＜Kthの場合、温度ばらつきが発生しないと判定されてＳ１０３５へ進む。

ＯＦＦ制御計算部１０４は第１実施形態と同様に、フレーム毎に図５のフローチャートに示す手順で計算を実行する。この場合、Cavgは、目標輝度制御値Mnに置き換えて計算される。このようにCavgを目標輝度制御値Mnに置き換えることで、画面全体の温度ばらつきをなくすための輝度制御値を外部装置等から任意に設定可能となる。つまり表示される映像が予め把握できて、どのような温度ばらつきが発生するかを計算できる場合には、温度ばらつきを低減する最適な目標輝度制御値Mnを事前に設定できる。
第２実施形態によれば、温度ばらつきを低減する目標輝度制御値Mnの設定により、入力された映像信号に対して最適化した温度ばらつき低減制御が実現される。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、温度ばらつき低減制御の開始時に実際のＬＥＤ温度を検出して制御を行う表示装置を説明する。
図９は第３実施形態に係る表示装置の構成例を示したブロック図である。以下、図１に示す構成との相違点を説明し、前記実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることでそれらの詳細な説明を省略する。

パネルモジュールにはＬＥＤ温度検出部４０１が設けられており、ＬＥＤ部１０６の温度をＢＬ制御エリア毎に検出する。温度検出信号はＢＬ制御エリア許容温度判定部（以下、単に許容温度判定部という）４０２に送出される。許容温度判定部４０２はＢＬ制御エリア毎の温度分布を示す温度検出信号に基づいて、温度ばらつきが発生するか否かを判定し、判定結果を温度ムラ判定部１０３に出力する。第３実施形態の場合、階調変化判定部１０２は無いが、必要に応じて領域コントラスト制御部３０１を設けることができる。

以上のように構成された表示装置について、以下では第１実施形態の動作との違いを説明する。
ＬＥＤ温度検出部４０１はＬＥＤ部１０６のＢＬ制御エリア毎のＬＥＤ温度値（OTnと記す）を検出して許容温度判定部４０２へ出力する。OTnはｎ番目のＢＬ制御エリアのＬＥＤ温度値を示す。許容温度判定部４０２はＢＬ制御エリア毎のＬＥＤ温度値OTnに基づいて、温度ばらつきが発生しているか否かを判定する。

図１０はフレーム毎に行われる温度ばらつきの発生検出手順を例示したフローチャートである。この処理を行う前に、全ＢＬ制御エリアのＬＥＤ温度値の平均値（Javgと記す）を計算する処理が行われる。このJavgの計算はフレーム毎に１回だけ計算される。
まずＳ４０３１では、ＢＬ制御エリア毎のＬＥＤ温度値OTnと平均値Javgとの差分絶対値｜OTn−Javg｜が計算され、判定閾値（Jthと記す）以上であるか否かが判定される。判定閾値JthはＢＬ制御エリア毎に温度ばらつきが発生しているか否かを判定するための閾値である。判定閾値Jthを大きく設定すれば、温度ばらつき低減制御が開始するまでに発生するばらつき温度が大きくなる。逆に判定閾値Jthを小さく設定すれば、発生するばらつき温度が小さくなる。｜OTn−Javg｜≧Jthの場合、温度ばらつきが発生していると判定されてＳ４０３２へ進む。｜OTn−Javg｜＜Jthの場合、温度ばらつきが発生していないと判定されてＳ４０３３へ進む。

Ｓ４０３２で温度ムラ判定部１０３は、Ｓ４０３１での判定結果をもとに温度ばらつき発生判定値Phnを１としてＳ４０３４へ進む。またＳ４０３３で温度ムラ判定部１０３はＳ４０３１での判定結果をもとに温度ばらつき発生判定値Phnを０としてＳ４０３４へ進む。Ｓ４０３４では、温度ばらつき発生判定値PhnがＯＦＦ制御計算部１０４に出力される。
第３実施形態では、実際のＬＥＤ温度を計測して温度ばらつきが発生しているか否かを判定することで、温度ばらつきの補正タイミングを正確に検出できる。つまり実際に温度ばらつきが発生する場合に温度ばらつきの低減制御が開始するので、制御精度が高まる。

１０１ ローカルディミング制御部
１０２ ＢＬ制御エリア階調変化判定部
１０３ ＢＬ制御エリア温度ムラ判定部
１０４ ＢＬ制御エリアＯＦＦ制御計算部
１０５ ＬＥＤ制御部
１０６ ＬＥＤ部
１０７ 表示部
３０１ 領域コントラスト制御部
４０１ ＬＥＤ温度検出部

Claims (8)

1. 複数の発光素子を備えた光源部と、画像を表示する表示部を備え、該光源部を複数の制御エリア毎に発光制御する表示装置であって、
   入力された映像信号から前記制御エリア毎に前記発光素子の発光強度の制御値を算出する制御値計算手段と、
   前記制御値計算手段が算出した発光強度の制御値から前記複数の制御エリア毎に温度分布のばらつきが発生するか否かを判定する温度ムラ判定手段と、
   前記複数の制御エリアのうち、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生しないと判定された第１制御エリアについては前記制御値計算手段が算出した前記制御値を出力し、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生すると判定された第２制御エリアについてはその制御値が、前記制御値計算手段の算出した前記第１制御エリアに係る制御値に近づくように再計算を行って補正後の制御値を出力する補正計算手段と、
   前記補正計算手段が出力する制御値に従って前記発光素子を制御する発光制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
2. 入力された映像信号を前記複数の制御エリアに応じて分割し、分割された映像信号部分の階調変化が第１閾値より大きいか否かを判定する階調変化判定手段をさらに備え、
   前記温度ムラ判定手段は、前記階調変化判定手段によって前記階調変化が第１閾値より大きいと判定された前記制御エリアについて、前記制御値計算手段が計算した制御値と、全ての制御エリアに係る前記制御値の平均値との差分を算出し、該差分が第２閾値より小さい場合、当該制御エリアを前記第１制御エリアと判定し、該差分が第２閾値以上である場合、当該制御エリアを前記第２制御エリアと判定することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記温度ムラ判定手段は、前記階調変化判定手段によって階調変化が第１閾値以下であると判定された前記制御エリアを前記第１制御エリアと判定することを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記表示部の表示画面にて前記制御エリアに対応する映像信号部分のコントラストを調整する領域コントラスト制御手段をさらに備え、
   前記領域コントラスト制御手段は、前記補正計算手段が前記第２制御エリアについて再計算した制御値が増加方向に変化する場合、当該第２制御エリアに対応する映像信号部分のコントラストを低下させ、また、再計算された制御値が減少方向に変化する場合、当該第２制御エリアに対応する映像信号部分のコントラストを上昇させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の表示装置。
5. 入力された映像信号を前記複数の制御エリアに応じて分割し、分割された映像信号部分の階調変化が第１閾値より大きいか否かを判定する階調変化判定手段をさらに備え、
   前記温度ムラ判定手段は、前記発光素子の発光強度として設定される目標輝度制御値を受け付け、前記階調変化判定手段によって前記階調変化が第１閾値より大きいと判定された前記制御エリアに対し、前記制御値計算手段が計算した制御値と前記目標輝度制御値との差分を算出し、該差分が第２閾値より小さい場合、当該制御エリアを前記第１制御エリアと判定し、該差分が第２閾値以上である場合、当該制御エリアを前記第２制御エリアと判定することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
6. 複数の発光素子を備えた光源部と、画像を表示する表示部を備え、該光源部を複数の制御エリア毎に発光制御する表示装置であって、
   入力された映像信号から前記制御エリア毎に前記発光素子の発光強度の制御値を算出する制御値計算手段と、
   前記発光素子の温度を前記制御エリア毎に検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出信号から前記複数の制御エリア毎に温度分布のばらつきが発生しているか否かを判定する温度ムラ判定手段と、
   前記複数の制御エリアのうち、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生していないと判定された第１制御エリアについては前記制御値計算手段が算出した前記制御値を出力し、前記温度ムラ判定手段により温度分布のばらつきが発生していると判定された第２制御エリアについてはその制御値が、前記制御値計算手段の算出した前記第１制御エリアに係る制御値に近づくように再計算を行って補正後の制御値を出力する補正計算手段と、
   前記補正計算手段が出力する制御値に従って前記発光素子を制御する発光制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
7. 複数の発光素子を備えた光源部と、画像を表示する表示部を備え、該光源部を複数の制御エリア毎に発光制御する表示装置にて実行される表示制御方法であって、
   入力された映像信号から前記制御エリア毎に前記発光素子の発光強度の制御値を算出する制御値計算ステップと、
   算出された発光強度の制御値から前記複数の制御エリア毎に温度分布のばらつきが発生するか否かを判定する温度ムラ判定ステップと、
   前記複数の制御エリアのうち、前記温度ムラ判定ステップにて温度分布のばらつきが発生しないと判定された第１制御エリアについては前記制御値計算ステップで計算した前記制御値を出力し、前記温度ムラ判定ステップにて温度分布のばらつきが発生すると判定された第２制御エリアについてはその制御値が、前記制御値計算ステップで算出した前記第１制御エリアに係る制御値に近づくように再計算を行って補正後の制御値を出力する補正計算ステップと、
   前記補正計算ステップで出力する制御値に従って前記発光素子を制御する発光制御ステップを有することを特徴とする表示制御方法。
8. 複数の発光素子を備えた光源部と、画像を表示する表示部を備え、該光源部を複数の制御エリア毎に発光制御する表示装置にて実行される表示制御方法であって、
   入力された映像信号から前記制御エリア毎に前記発光素子の発光強度の制御値を算出する制御値計算ステップと、
   前記発光素子の温度を前記制御エリア毎に検出して前記複数の制御エリア毎に温度分布のばらつきが発生しているか否かを判定する温度ムラ判定ステップと、
   前記複数の制御エリアのうち、前記温度ムラ判定ステップにて温度分布のばらつきが発生していないと判定された第１制御エリアについては前記制御値計算ステップで計算した前記制御値を出力し、前記温度ムラ判定ステップにて温度分布のばらつきが発生していると判定された第２制御エリアについてはその制御値が、前記制御値計算ステップで算出した前記第１制御エリアに係る制御値に近づくように再計算を行って補正後の制御値を出力する補正計算ステップと、
   前記補正計算ステップで出力する制御値に従って前記発光素子を制御する発光制御ステップを有することを特徴とする表示制御方法。

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