JP2015132784A - image display device - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示部とバックライト光源部とを備えた画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an image display device including an image display unit and a backlight light source unit.
画像表示部としての液晶パネルに画像を表示する際には、入力画像信号が示す階調(輝度)に対応する駆動電圧を液晶に印加することによって、液晶に所望の光透過率を持たせる処理(画像書き換え処理)がフレームごとに繰り返される。駆動電圧を液晶に印加してから液晶の光透過率が所望の値に到達するまでには一定の時間を要するので、液晶パネルは、原理的には、変化の早い動画の表示に適していない。そこで、液晶パネルのバックライト光源部を複数の領域に分割し、入力画像信号に同期して行われる画像書き換え処理のタイミングに応じて、複数の領域の光源の各々を順次点灯及び消灯させる制御(バックライトスキャニング)を行う技術が提案されている。 When an image is displayed on a liquid crystal panel as an image display unit, a process for giving the liquid crystal a desired light transmittance by applying a driving voltage corresponding to the gradation (luminance) indicated by the input image signal to the liquid crystal. (Image rewriting process) is repeated for each frame. Since a certain amount of time is required until the light transmittance of the liquid crystal reaches a desired value after the drive voltage is applied to the liquid crystal, the liquid crystal panel is not suitable for displaying a moving image that changes quickly. . Therefore, the backlight light source unit of the liquid crystal panel is divided into a plurality of areas, and the light sources in the plurality of areas are sequentially turned on and off according to the timing of the image rewriting process performed in synchronization with the input image signal ( Technologies for performing backlight scanning have been proposed.
この技術においては、入力画像信号に対応する駆動電圧が液晶に印加された後、液晶の光透過率が所望の値に近づく時点までは、対応する領域の光源を消灯し続け、液晶の光透過率が所望の値に近づいた時点で対応する領域の光源を点灯するという制御が、入力画像信号の各フレームにおいて、複数の領域について繰り返し行われる。このような制御を行う液晶表示装置は、入力画像信号に対応する駆動電圧が液晶に印加された後、液晶の光透過率が所望の値に近づく時点までの期間において、対応する領域の光源を消灯して画像を表示させないので、変化の早い動画を表示する場合であっても、ぼやけの少ない動画を表示することができる。 In this technique, after the driving voltage corresponding to the input image signal is applied to the liquid crystal, the light source in the corresponding area is kept off until the light transmittance of the liquid crystal approaches a desired value, and the light transmission of the liquid crystal is continued. The control of turning on the light source in the corresponding area when the rate approaches a desired value is repeatedly performed for a plurality of areas in each frame of the input image signal. The liquid crystal display device that performs such control is configured to turn on the light source in the corresponding region in a period from when the driving voltage corresponding to the input image signal is applied to the liquid crystal until the light transmittance of the liquid crystal approaches a desired value. Since the image is turned off and no image is displayed, a moving image with less blur can be displayed even when displaying a moving image that changes quickly.
一方、バックライト光源部に備えられた光源の輝度は、温度に応じて変化し、及び、経年変化によって徐々に変化する。また、互いに異なる色の光を発する光源を備えたバックライト光源部において、各色の光源の輝度が変化すると、各色の光源から発せられる各色の光の光量の割合(光量バランス)が変化して、白色画像を表示したときの色温度が変化する。さらに、各色の光源の輝度の変化又は各色の光源から発せられる各色の光の光量の割合の変化が、画面の一部で生じた場合には、画面に表示された画像に輝度ムラ又は色ムラが生じることがある。 On the other hand, the luminance of the light source provided in the backlight light source unit changes according to the temperature and gradually changes with the passage of time. Further, in the backlight light source unit having light sources that emit light of different colors, when the luminance of the light source of each color changes, the ratio (light quantity balance) of the light amount of each color emitted from the light source of each color changes, The color temperature when a white image is displayed changes. Furthermore, when a change in the luminance of the light source of each color or a change in the ratio of the amount of light of each color emitted from the light source of each color occurs in a part of the screen, luminance unevenness or color unevenness appears in the image displayed on the screen. May occur.
特許文献1は、液晶パネルを背面から照明するための発光色が異なる3種類の光源と、3種類の光源の発光色に対応した3種類の光センサとを備え、液晶パネルが表示する画像のホワイトバランスが設定値と等しくなるように3種類の光源を動作させる液晶表示装置を提案している。
また、特許文献2は、複数の領域を含む発光面を有する発光部と、映像信号の特徴量を検出する検出部と、複数の領域の発光輝度値を、検出された特徴量に基づいて領域ごとに決定する決定部と、複数の領域における発光状態を、決定された発光輝度値に基づいて更新する駆動部とを備え、局所コントラスト制御を行うバックライト光源部(光源装置)を提案している。
しかしながら、複数の領域を含む発光面を有するバックライト光源部において、入力画像信号に応じて複数の領域の光源を、画像と同期して、短い期間で順次発光させる制御を行った場合には、光センサ(光検出部)は、検出対象の領域の光源から発せられた光だけでなく、隣接する領域で発せられた光をも検出するので、複数の領域の光源の各々の発光量を正確に検出することができない。そのため、画像表示装置は、光センサの検出値に基づいて、バックライト光源部の複数の領域の光源の発光量を適切に制御することができない。このため、バックライト光源部の複数の領域を順次発光させる従来の画像表示装置においては、バックライト光源部の輝度又は発光色を一定に保つことが難しく、また、輝度ムラ又は色ムラを生じることがあるという問題があった。 However, in the backlight light source unit having a light emitting surface including a plurality of regions, when the light sources of the plurality of regions are controlled to sequentially emit light in a short period in synchronization with the image, The optical sensor (light detection unit) detects not only the light emitted from the light source in the detection target area but also the light emitted in the adjacent area, so that the amount of light emitted from each of the light sources in the plurality of areas can be accurately determined. Cannot be detected. Therefore, the image display device cannot appropriately control the light emission amounts of the light sources in the plurality of regions of the backlight light source unit based on the detection value of the optical sensor. For this reason, in a conventional image display device that sequentially emits light from a plurality of regions of a backlight light source unit, it is difficult to keep the luminance or emission color of the backlight light source unit constant, and uneven brightness or color unevenness occurs. There was a problem that there was.
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、バックライト光源部の輝度及び発光色を一定に保つことができ、且つ、輝度ムラ又は色ムラを抑制することができる画像表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can maintain the luminance and emission color of the backlight light source unit at a constant level, and suppress luminance unevenness or color unevenness. An object of the present invention is to provide an image display device capable of performing the above.
本発明に係る画像表示装置は、画面と、入力画像信号に同期して予め決められた方向に前記画面を順次走査し、前記入力画像信号に応じて前記画面の光透過率を変化させる画面駆動部とを有する画像表示部と、複数の分割光源領域を有し、前記複数の分割光源領域から前記画面に向けて光を出射するバックライト光源部と、前記バックライト光源部から出射された光の強度を検出し、前記光の強度を示す光検出値を出力する光検出部と、前記光検出部から出力された前記光検出値に基づいて、前記複数の分割光源領域の各々の発光強度を制御する光源制御部と、前記入力画像信号に含まれる基準信号に基づいて、前記バックライト光源部を発光させる発光駆動信号と、前記光検出部による前記光強度の検出を有効にする光検出ゲート信号とを生成するタイミング生成部とを備え、前記タイミング生成部が生成する前記発光駆動信号は、前記画像表示部における前記走査に応じて前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の光源を順次点灯させると共に、前記光検出ゲート信号が前記光検出部の検出を有効にする検出期間において、前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の光源の全てを点灯させ、前記光検出ゲート信号が前記光検出部の検出を有効にする他の複数回の検出期間において、前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の内の選択された1つ分割光源領域の光源を点灯させ、他の分割光源領域の光源を消灯させることを特徴とする。 An image display device according to the present invention sequentially scans the screen in a predetermined direction in synchronization with a screen and an input image signal, and changes the light transmittance of the screen according to the input image signal. An image display unit including a plurality of divided light source regions, a backlight light source unit that emits light from the plurality of divided light source regions toward the screen, and light emitted from the backlight light source unit A light detection unit that detects a light intensity and outputs a light detection value indicating the light intensity; and a light emission intensity of each of the plurality of divided light source regions based on the light detection value output from the light detection unit A light source control unit that controls the light source, a light emission drive signal that causes the backlight light source unit to emit light based on a reference signal included in the input image signal, and light detection that enables detection of the light intensity by the light detection unit Gate signal and And the light emission drive signal generated by the timing generation unit sequentially turns on the light sources of the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit according to the scanning in the image display unit. In addition, in a detection period in which the light detection gate signal enables detection of the light detection unit, all of the light sources in the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit are turned on, and the light detection gate signal In another plurality of detection periods in which detection of the detection unit is enabled, the light source of the one divided light source region selected from the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit is turned on, and the other divided light sources The light source in the area is turned off.
本発明においては、バックライト光源部から出射される光の検出を複数の分割光源領域の光源の全てを点灯させた期間に行って第1の検出値を取得し、且つ、バックライト光源部から出射される光の検出を複数の分割光源領域の各々に含まれる光源を順に点灯させた各期間に行って複数の第2の検出値を取得し、光源制御部は、第1の検出値と複数の第2の検出値とに基づいて、バックライト光源部の複数の分割光源領域の各光源の発光強度を制御する。このため、本発明によれば、バックライト光源部の各分割光源領域の発光強度を制御するための光強度の検出を正確に行うことができ、正確な検出値に基づいて、バックライト光源部の輝度又は発光色を一定に保つ制御と、輝度ムラ又は色ムラを抑制する制御を行うことができる。 In the present invention, detection of light emitted from the backlight light source unit is performed during a period in which all of the light sources of the plurality of divided light source regions are turned on to obtain the first detection value, and from the backlight light source unit The emitted light is detected during each period in which the light sources included in each of the plurality of divided light source regions are sequentially turned on to obtain a plurality of second detection values, and the light source control unit includes the first detection values and Based on the plurality of second detection values, the light emission intensity of each light source in the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit is controlled. Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately detect the light intensity for controlling the emission intensity of each divided light source region of the backlight light source unit, and based on the accurate detection value, the backlight light source unit Control for keeping the luminance or emission color constant and control for suppressing luminance unevenness or color unevenness can be performed.
<1>実施の形態1.
<1−1>実施の形態1の構成.
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像表示装置10の構成を概略的に示すブロック図である。画像表示装置10は、例えば、液晶表示装置であり、透過型の液晶パネルのような画像表示部17と、その背面側に備えられ、画像表示部の背面に向けて光を照射するバックライト光源装置10aとを有する。図1に示されるように、実施の形態1に係る画像表示装置10は、タイミング生成部11と、基準値記録部12と、1又は複数の光センサを有する光検出部13と、光源制御部14と、複数の光源を有するバックライト光源部15と、バックライト光源部15から出射された光を画像表示部17の背面に向けて出射する導光部としての導光板16とを備えている。タイミング生成部11、基準値記録部12、光検出部13、光源制御部14、バックライト光源部15、及び導光板16は、バックライト光源装置10aを構成する。バックライト光源部15は、複数の領域(以下「分割光源領域」と言う)、すなわち、n個の分割光源領域(nは2以上の整数)に分割されており、これら複数の分割光源領域の各々は1又は複数の光源を有している。なお、画像表示装置10は、各構成11〜15及び17を含む装置全体の動作を制御する制御部をも有する。
<1> First Embodiment
<1-1> Configuration of the first embodiment.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an image display apparatus 10 according to
実施の形態1に係る画像表示装置10においては、図1に白抜き矢印で示されるように、バックライト光源部15から発せられた光が導光板16に入射し、光強度分布が均一化された面状の光を画像表示部17の背面に向けて出射する。導光板16は、例えば、薄板状の光学部材であり、画像表示部17の背面に対向する光出射面(発光面)(図2(b)における16a)16aと、その反対側の光拡散面(図2(b)における16b)とを有する。画像表示部17が、入力画像信号I1に応じて光透過率を画素ごとに変化させる処理(画像書き換え処理)と並行して、導光板16の光出射面(図2(b)における16a)から出射された光(すなわち、光強度分布が均一化された面状の光)で画像表示部17の背面を照射する。このような動作によって、画像表示部17に入力画像信号I1に応じた画像が表示される。
In the image display device 10 according to the first embodiment, as shown by the white arrow in FIG. 1, the light emitted from the backlight
入力画像信号I1は、画像表示部17に入力される。また、入力画像信号I1に含まれる画像基準信号B0はタイミング生成部11に入力される。実施の形態1では、画像基準信号B0が入力画像信号I1に含まれる垂直同期信号Vである場合を説明する。なお、タイミング生成部11に入力画像信号I1が入力され、タイミング生成部11が入力画像信号I1から画像基準信号B0を抽出する構成であってもよい。
The input image signal I1 is input to the image display unit 17. In addition, the image reference signal B0 included in the input image signal I1 is input to the
タイミング生成部11は、画像基準信号B0に基づいて、光検出部13にバックライト光源部15の光強度を検出させる光検出ゲート信号GAを生成し、この光検出ゲート信号GAを光検出部13に供給する。タイミング生成部11は、光検出ゲート信号GAを用いて、光検出部13の動作を制御する。
The
また、タイミング生成部11は、画像基準信号B0に基づいて、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源を点灯及び消灯させる発光駆動信号P1〜Pnを生成し、生成された発光駆動信号P1〜Pnをバックライト光源部15に供給する。すなわち、タイミング生成部11は、発光駆動信号P1〜Pnを用いてバックライト光源部15の複数(n個)の分割光源領域の光源を、分割光源領域ごとに独立して制御する。発光駆動信号P1〜Pnは、バックライト光源部15のn個の分割光源領域のそれぞれの駆動信号である。
Further, the
基準値記録部12は、予め設定された基準光検出値MD及び基準発光強度値MEを保持するとともに、これらの値を光源制御部14に適宜出力する。保持されている基準光検出値MDの個数は、光検出部13の光センサの設置数と、光センサが検出可能な光の色数と、バックライト光源部15の分割光源領域の数nと分割光源領域の光源が全て点灯されたときの状態とを合わせた個数であるn+1個との組み合せ数に等しい個数である。保持されている基準発光強度値MEの個数は、バックライト光源部15の分割光源領域の数と、バックライト光源部15の光源の色数との組合せ数に等しい個数である。
The reference
次に、基準値記録部12に保持されるべき基準光検出値MD及び基準発光強度値MEの値の決定方法について説明する。まず、基準信号、例えば、全ての画素で全ての色が最大階調となる信号(全白信号)を、実施の形態1に係る画像表示装置10に入力して動作させ、外部に設置した輝度計又は面輝度計等によって輝度を測定し、画像表示部17の出力光が目的の輝度値、ホワイトバランス、色温度等になるように光源の各色の発光強度値を分割光源領域のそれぞれについて調整する。また、画像表示部17の画面の輝度又は画面の色が均一になるように、すなわち、輝度ムラ又は色ムラが無くなるように、複数の分割光源領域の各々の光源の発光強度値を調整する。
Next, a method for determining the reference light detection value MD and the reference light emission intensity value ME to be held in the reference
その後、基準値記録部12は、画像表示部17の画面からの出力光が目的の値に調整されたときの、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源が全て点灯した状態の光検出部13の光検出値を基準光検出値MDaとして保持し、各分割光源領域の光源に入力された発光強度値を基準発光強度値MEnとして保持する。
Thereafter, the reference
次に、基準値記録部12は、画像表示部17の出力光が目的の値に調整された状態で、バックライト光源部15のn個の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源を点灯させ且つ他の分割光源領域の光源を消灯し、それぞれ点灯したその分割光源領域の光源のみ点灯したときの、光検出部13の光検出値n個分を基準光検出値MDnとして保持する。
Next, the reference
なお、光源の輝度は、温度に応じて変化し又は経年変化によって徐々に変化するため、基準値記録部12は、温度条件又は光源の点灯の累積時間などに応じた基準光検出値MD及び基準発光強度値MEの値を保持してもよい。例えば、温度が低い場合の基準発光強度値MEと温度が高い場合の基準発光強度値MEと別々に決めて基準値記録部12に格納しておき、温度検出手段の検出結果に応じていずれかを選択して用いることによって、より早く目的の色に収束することができる。また、例えば、一般に光源が点灯している累積時間が大きくなるほど光源が暗くなるため、光源の累積点灯時間を計測及び記憶する累積点灯時間保持手段を設け、累積点灯時間の増加に応じて、基準値記録部12に格納される基準光検出値MDの値を低下させるように構成してもよい。具体例として、バックライト光源部15の光源を消灯する直前に、光源制御部14がバックライト光源部15へ出力する発光強度値Eを基準値記録部12に保持させて、次回点灯開始時に光源制御部14が当該発光強度値Eをバックライト光源部15へ出力するようにしてもよい。このように基準光検出値MDを決めておくことで、より早く目的の輝度及び色に収束することができる。なお、基準光検出値MD及び基準発光強度値MEの変化は、光源として用いるデバイスの特性に応じて決めればよい。
Since the luminance of the light source changes according to the temperature or gradually changes with time, the reference
また、基準値記録部12は、画像表示部17からの出力光に関して、目的の白色又は色温度ごとに、それぞれ基準光検出値MD及び基準発光強度値MEを記憶保持してもよい。このようにすることで、光源の発光強度の調整により色温度等の設定の切り替えができる効果がある。
The reference
光検出部13には、導光板16から出射した光(バックライト光源部15で生成された光)が入力される。光検出部13は、導光板16から出射した光の内の1色以上の光強度を検出することができるように1個以上の光センサを備える。光検出部13は、タイミング生成部11から出力された光検出ゲート信号GAが有意な期間、例えば、ハイ(H)レベル期間だけ、バックライト光源部15の光強度を検出する光検出動作を行う。光検出部13は、検出した結果の値を光検出値Dとして光源制御部14に供給する。光検出値Dは、例えば、バックライト光源部15の光強度に比例した電圧値などである。
Light output from the light guide plate 16 (light generated by the backlight light source unit 15) is input to the
光検出部13の光センサは、輝度値を検出することができる1つの輝度センサであってもよいし、又は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の光量を検出することができるカラー光センサ(すなわち、赤(R)色光センサ、緑(G)色光センサ、及び青(B)色光センサ)であってもよい。光センサとしては、種々のタイプの光センサが使用可能であり、例えば、光電セルを用いたセンサ、又は、フォトダイオードを用いたセンサ、又は、それらと光学フィルタとを組み合わせたセンサであってもよい。複数色の光を検出するカラー光センサを用いた場合は、検出する光の色の数に等しい個数の光検出値Dが出力される。
The light sensor of the
なお、光検出部13の光センサは、例えば、導光板16と画像表示部17との間に設置される。光センサの設置場所は、導光板16から出射される光を検出できる場所であれば特に限定されない。光センサは、1箇所に設置された1個のセンサであってもよく、複数箇所に設置された複数個のセンサであってもよい。実施の形態1において、複数個の光センサを複数の分割光源領域のそれぞれに対応させて設置した場合は、その設置場所に対応した、分割光源領域の光源の制御をそれぞれ行うことができる。光センサを複数個設置した場合は、光センサの個数に等しい個数の光検出値Dが出力される。実施の形態1では、光センサが1個だけの構成でも、バックライト光源部の発光色を一定に保つことができ、また、輝度ムラ又は色ムラ抑制することができる。また、光検出部13の光センサを複数個設置した場合は、より精度を向上することができる。
Note that the optical sensor of the
光源制御部14は、初期状態では、基準値記録部12に保持された基準発光強度値MEを発光強度値Eとしてバックライト光源部15へ出力する。その後、光源制御部14は、光検出部13で検出された光検出値Dと、基準値記録部12において予め設定された基準光検出値MDとに基づいて、バックライト光源部15の発光強度値Eを複数の分割光源領域の各々について決定する。
In the initial state, the light
具体的に、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の全て点灯した状態における光源制御部14の制御について述べる。光源制御部14は、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源を全て点灯した状態における光検出部13の光検出値Dが、基準値記録部12に格納されている対応する状態(複数の分割光源領域の光源の全てを点灯した状態)の基準光検出値MDaと同じになるように、発光強度値Eを決定し、バックライト光源部15へ出力する。ここで、発光強度値Eは、例えば、電流量であり、発光強度値Eが入力されたバックライト光源部15は、この入力された発光強度値Eに比例する光量で発光するように構成されている。例えば、光源制御部14は、バックライト光源部7の複数の分割光源領域の光源を全て点灯したときの光検出値Dが、同じ状態における基準光検出値MDaより低いときに、各分割光源領域に供給される発光強度値Eのそれぞれを一律に増加するように制御する。逆に、光源制御部14は、バックライト光源部7の複数の分割光源領域の光源を全て点灯したときの光検出値Dが、同じ状態における基準光検出値MDaより高ければ、各分割光源領域に供給される発光強度値Eのそれぞれを一律に小さくするように制御する。このように、光検出値Dが基準光検出値MDaに略等しくなるように光源制御部14により制御されることで、バックライト光源部15の出力光が、目的の値に調整されたときの状態と、複数の分割光源領域の光源が全て点灯した状態とを、同じ状態にすることができる。
Specifically, the control of the light
次に、光源制御部14のバックライト光源部15の複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみ点灯した状態の場合の制御について述べる。光源制御部14は、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみを点灯した状態の光検出部13の光検出値Dが、基準光検出値MDkと同じになるように、その点灯した分割光源領域kの発光強度値Ekを決定し、バックライト光源部15へ出力する。ここで、kは、1以上n以下の整数である。例えば、光源制御部14は、バックライト光源部15の分割光源領域151の光源のみを点灯したときの光検出値Dが、分割光源領域151の光源のみを点灯したときの基準光検出値MD1より低いとき、分割光源領域151の発光強度値E1を上げ、光検出値Dが基準光検出値MD1と同じになるように制御する。逆に、光源制御部14は、バックライト光源部15の分割光源領域151の光源のみを点灯したときの光検出値Dが基準光検出値MD1より高ければ、分割光源領域151の発光強度値E1を小さくするように制御する。このように光検出値Dが基準光検出値MDkに略等しくなるように光源制御部14により制御されることで、バックライト光源部15の出力光が目的の値に調整された状態と、複数の分割光源領域の光源の内の1つの分割光源領域の光源が点灯した状態とを、同じ状態にすることができる。
Next, control in the state where only the light source of one divided light source region among the plurality of divided light source regions of the backlight
なお、光源制御部14から出力される発光強度値Eは、例えば、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の数又は複数の分割光源領域の光源の数だけ出力される。光源から出射される光の色が複数であり、光センサによって検出される光の色が複数ある場合は、各色の光センサの光検出値Dに対する基準光検出値MDに等しくなるように各色の発光強度値Eを制御する。また、基準光検出値MDと光検出値Dの比較において、どの程度値が近くなれば略等しいと見なすかは、所望の輝度又は色の変化と調整の収束時間のバランスを考慮して設計時に決めればよい。
Note that the emission intensity value E output from the light
また、以上の説明では、光源制御部14は、光検出部13により検出された光検出値Dと、予め設定された基準光検出値MDとに基づいて、バックライト光源部15の発光強度を制御する例を説明した。しかし、本発明はこのような形態に限定されず、光源制御部14は、光検出部13により検出された光検出値Dから、所定の式を用いてバックライト光源部15の発光強度値Eを算出し、この算出された発光強度値Eとなるようにバックライト光源部15を制御するものであってもよい。
In the above description, the light
バックライト光源部15は、n個の分割光源領域からなり、n個の分割光源領域の各々に設けられた光源の色数は1色以上からなる。バックライト光源部15の複数の分割光源領域の各々の光源は、タイミング生成部11から出力された発光駆動信号P1〜Pnが示す期間だけ光源制御部14から出力された発光強度値Eに対応した光量で発光する。なお、以下においては、分割光源領域の光源が点灯及び消灯することを、分割光源領域の光源が点灯及び消灯するというように記載することもある。
The backlight
バックライト光源部15は、1種類の白色光の光源で構成してもよく、又は、複数色の光源の組合せ、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色光源の組合せ、若しくは、シアン(C)と赤(R)の2色光源の組合せで光混合して白色光を発生させる構成でもよい。光源の発光体の種類としては、種々のものが使用可能であり、例えば、発光ダイオード(LED)、レーザー、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)、それらの組合せ、又は、それらと蛍光材料との組み合わせであってもよい。
The backlight
バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源は、複数の分割光源領域の各々について独立に制御されるように構成されている。バックライト光源部15は、画像表示部17の直下に配置してもよいし、液晶パネルの左右端、あるいは上下端に配置してもよい。
The light sources of the plurality of divided light source regions of the backlight
バックライト光源部15は、発光駆動信号P1〜Pnによってパルス発光し、発光強度値Eによって発光強度が可変である。具体的には、発光駆動信号P1〜Pnはバックライト光源部の分割数(すなわち、分割光源領域の数n)と同じだけの数の信号によって構成されており、各分割光源領域の光源が、対応する発光駆動信号P1〜Pnが示す期間だけ、対応する発光強度値Eが示す光量で点灯する。例えば、各分割光源領域の光源は、発光駆動信号P1〜Pnのハイ(H)レベル期間は点灯するように制御され、ロー(L)レベル期間は消灯するように制御される。発光強度値Eは、分割光源領域の数であるn個と光源色の数であるm色の組合せ、すなわちn×m個から構成されていてもよいし、又は、光源色の数に等しいm個で構成してもよいし、又は、分割光源領域の数であるn個で構成してもよい。
The backlight
導光板16には、バックライト光源部15から出射された光が入射する。導光板16は、入射した光を所定の導光領域にて面状に均一に拡散させた後、面状に均一に拡散した光を画像表示部17の背面に向けて出射する。また、バックライト光源部15が赤(R)、緑(G)、青(B)などのように複数の色の光源の組合せから構成されている場合には、導光板16は、それら複数の色の光を混合して白色光にする機能を有する。バックライト光源部15は、n個の分割光源領域に分割されているが、導光板16は、通常は、物理的に分割した構造である必要はなく、1枚の板状の光学部材を用いて全体に光を拡散させるような構造を持つ。すなわち、導光板16のn個の導光領域は、1枚の導光板16のn個の分割光源領域に対応する範囲を示す概念であり、互いに別個の部材ではなく、一体の光学部材である。
Light emitted from the backlight
画像表示部17は、例えば、カラーフィルタが配列された透過型の液晶パネルである。画像表示部17の画面駆動部17bに入力画像信号I1が入力されると、この入力画像信号I1に同期して画面17aの上から下(所定方向)に向けて順次走査することにより、入力画像信号I1の階調に応じて、自身の背面から前面に向かう光の光透過率を画素ごとに変化させる。これにより、画像表示部17に、入力画像信号I1に基づく画像が表示される。
The image display unit 17 is, for example, a transmissive liquid crystal panel in which color filters are arranged. When the input image signal I1 is input to the
図2(a)及び(b)は、実施の形態1に係る画像表示装置10のバックライト光源部15、導光板16、及び光検出部13の配置を概略的に示す正面図及び側面図である。図2(a)及び(b)に示す例では、画像表示部17の背面に、導光部の一種である導光板16が備えられ、導光板16の左側(画像表示部17の左端)にバックライト光源部15が配置されている。バックライト光源部15は、図2では導光板16の左端に配置されているが、導光板16の直下に配置してもよい。光検出部13は、ここでは平面視において導光板16の中央に配置されているが、導光板16と画像表示部17との間に配置されていれば任意の場所に配置することができる。
2A and 2B are a front view and a side view schematically showing the arrangement of the backlight
図2(a)及び(b)においては、バックライト光源部15は、垂直方向に配列されたn個の分割光源領域のそれぞれにおいて、独立に制御することができる光源(図2(a)では赤(R)、緑(G)、青(B)の3色光源)が配置されて構成されている。このバックライト光源部15が発した光は、導光板16によって面拡散され、平面視において画像表示部17の端から端まで導光される。この間に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色光源の光が混合して白色光となる。そして、この拡散した光が光検出部13により検出される。なお、例えば、図2(a)においてEr_1,Eg_1,Eb_1は、図2(a)上側の分割光源領域の赤色、緑色、青色の3色光源の発光強度値Eを意味し、Dr,Dg,Dbは、赤色、緑色、青色の3色の光検出値Dを意味する。
2A and 2B, the backlight
導光板16は、広範囲に光ムラが生じないように光を拡散させる機能を有する。バックライト光源部15の1つの分割光源領域の光源から発せられる光は、導光板16における対応する1つの導光領域(図2の導光板16上に示した点線で示した範囲)だけを光らせるのではなく、導光板16における隣接した導光領域又は、さらに離れた導光領域も多少光らせる。言い換えれば、導光板16の1つの導光領域は、対応する1つの分割光源領域の光源から発せられた光のみではなく、それと隣接する分割光源領域の光源又は、さらに離れた分割光源領域の光源から発せられる多少の光を全て合わせた光量で光ることになる。
The
<1−2>実施の形態1の動作.
次に、実施の形態1の画像表示装置10のさらに詳細な動作を説明する。図3は、画像表示装置10の画像表示部17の画面17aを示す図である。ここでは、図3に示すように、画像表示部17の画面17aが、水平方向には分割されずに垂直方向にn分割されている。そして、この分割により得られたn個の画面領域17a1〜17anと、バックライト光源部15の分割光源領域151〜15nとがそれぞれ対応しており、それぞれの画面領域の光源の点灯及び消灯が独立して制御可能となるように構成される。なお、画像表示部17の画面17aが水平方向にも分割されていた場合は、垂直方向の位置が同じ一群の画面領域が同じタイミングで点灯されるように、対応する一群の分割光源領域の光源の点灯を制御すればよい。
<1-2> Operation of the first embodiment.
Next, a more detailed operation of the image display device 10 according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a
図4は、実施の形態1に係る画像表示装置10における各フレームの期間T、各フレームの表示画像、及び画像表示部17である液晶パネルの複数の画面領域における光透過率の時間変化(液晶応答)を示すタイミングチャートである。図4の例では、画像表示部17に入力される入力画像信号I1は、説明の便宜上、全白画面と全黒画面を交互に表示するための信号となっている。図4は、横軸が時間を示しており、点線は画像表示部17の液晶の光透過率の変化を示す。 FIG. 4 shows temporal changes in the period T of each frame in the image display apparatus 10 according to the first embodiment, the display image of each frame, and the light transmittance in a plurality of screen regions of the liquid crystal panel as the image display unit 17 (liquid crystal It is a timing chart which shows (response). In the example of FIG. 4, the input image signal I1 input to the image display unit 17 is a signal for alternately displaying an all white screen and an all black screen for convenience of explanation. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the dotted line indicates the change in the light transmittance of the liquid crystal of the image display unit 17.
図4では、画像表示部17の画面上部から画面下部までの各画面領域について液晶の光透過率の変化が示されている。点A1は、画面最上部の画面領域において第1フレームの階調の書き込みが開始するタイミングを示し、点B1は、同領域において第2フレームの階調の書き込みが開始するタイミングを示す。点A2は、上から2番目の画面領域において1フレームの階調の書き込みが開始するタイミングを示し、点B1は、同領域において2フレームの階調の書き込みが開始するタイミングを示す。以下、点An,点Bnについても同様である。なお、図4の表示画像には、説明の便宜上、全白画面と全黒画面を交互に表示しているため、全ての画面領域についての点A1〜点An及び点B1〜点Bnが揃っている。 In FIG. 4, the change of the light transmittance of the liquid crystal is shown for each screen area from the upper part of the screen of the image display unit 17 to the lower part of the screen. Point A1 indicates the timing at which gradation writing of the first frame starts in the screen area at the top of the screen, and point B1 indicates the timing at which gradation writing of the second frame starts in the same area. Point A2 indicates the timing when writing of one frame of gradation starts in the second screen area from the top, and point B1 indicates the timing of starting writing of two frames of gradation in the same area. The same applies to the points An and Bn. In the display image of FIG. 4, for the sake of convenience of explanation, an all-white screen and an all-black screen are alternately displayed, so that points A1 to An and points B1 to Bn for all screen regions are aligned. Yes.
次に、各画面領域における階調の書き込み(画像書き込み処理)について詳細に説明する。まず、画面最上部の画面領域における液晶への書き込みについて説明する。図4の点A1のタイミングで第1フレームの白(厳密には領域に対応する階調)が、画面最上部の画面領域における液晶に書き込まれる。液晶は白を書き込まれたため、徐々に応答して光透過率が上がっていく。その後、点B1のタイミングで第2フレームの黒が、画面最上部の画面領域における液晶に書き込まれる。液晶は黒を書き込まれたため、徐々に応答して光透過率が下がっていく。図4に示されるように、点B1の直前、すなわち、第1フレームから第2フレームに切り替わる直前で液晶が十分応答し、第1フレームの白に対応した目的の光透過率に近くなっている。これは、液晶の応答が遅い場合の例であり、液晶の応答が十分早い場合は、それ以前に収束し光透過率は一定となる。このことより、液晶が十分応答した点B1の直前に、画面最上部の画面領域に対応する分割光源領域の光源を点灯すれば、目的の階調に到達した液晶の状態のみを表示することができる。 Next, gradation writing (image writing processing) in each screen area will be described in detail. First, writing to the liquid crystal in the screen area at the top of the screen will be described. At the timing of point A1 in FIG. 4, the first frame of white (strictly speaking, the gradation corresponding to the area) is written in the liquid crystal in the screen area at the top of the screen. Since the liquid crystal is written in white, the light transmittance gradually increases in response. Thereafter, black of the second frame is written into the liquid crystal in the screen area at the top of the screen at the timing of point B1. Since the liquid crystal is written black, the light transmittance gradually decreases in response. As shown in FIG. 4, the liquid crystal responds sufficiently immediately before the point B1, that is, immediately before switching from the first frame to the second frame, and is close to the target light transmittance corresponding to the white of the first frame. . This is an example in the case where the response of the liquid crystal is slow. If the response of the liquid crystal is sufficiently fast, it converges before that and the light transmittance is constant. Thus, if the light source of the divided light source region corresponding to the screen region at the top of the screen is turned on immediately before the point B1 at which the liquid crystal sufficiently responds, only the state of the liquid crystal that has reached the target gradation can be displayed. it can.
次に、画面最下部の画面領域における液晶への書き込みについて説明する。図4の点Anのタイミングで第1フレームの白(厳密には画面領域に対応する階調)が、画面最下部の画面領域における液晶に書き込まれる。なお、液晶パネルは上から下に向かって走査されるため、画面最下部の画面領域の書き込みタイミングを示す点Anは、画面最上部の書き込みタイミングを示す点A1よりも遅延している。その後、点Bnのタイミングで第2フレームの黒が、画面最下部の分割光源領域における液晶に書き込まれる。画面最下部においても、画面最上部と同様に、点Bnの直前、すなわち第1フレームから第2フレームに切り替わる直前で液晶が十分応答し、第1フレームの白に対応した目的の光透過率に近くなっている。このことより、液晶が十分応答した点Bnの直前に、画面最下部の画面領域に対応する分割光源領域の光源を点灯すれば、目的の階調に到達した液晶の状態のみを表示することができる。 Next, writing to the liquid crystal in the screen area at the bottom of the screen will be described. At the timing of the point An in FIG. 4, the white of the first frame (strictly, the gradation corresponding to the screen area) is written in the liquid crystal in the screen area at the bottom of the screen. Since the liquid crystal panel is scanned from the top to the bottom, the point An indicating the writing timing in the screen area at the bottom of the screen is delayed from the point A1 indicating the writing timing at the top of the screen. Thereafter, black of the second frame is written into the liquid crystal in the divided light source region at the bottom of the screen at the timing of the point Bn. At the bottom of the screen, like the top of the screen, the liquid crystal responds sufficiently immediately before the point Bn, that is, immediately before switching from the first frame to the second frame, and the desired light transmittance corresponding to the white of the first frame is achieved. It ’s close. Thus, if the light source of the divided light source region corresponding to the screen region at the bottom of the screen is turned on immediately before the point Bn at which the liquid crystal sufficiently responds, only the state of the liquid crystal that has reached the target gradation can be displayed. it can.
以上のように、第1フレームから第2フレームに切り替わる直前に、対応する分割光源領域の光源を点灯するように制御すれば、液晶が十分応答した状態の画像を表示することができる。すなわち、点B1〜Bn直前に、対応する分割光源領域の光源を発光させることは、動画ぼやけを抑制する観点から適切である。 As described above, if the light source in the corresponding divided light source region is controlled to be turned on immediately before switching from the first frame to the second frame, it is possible to display an image in a state where the liquid crystal is sufficiently responsive. That is, it is appropriate to emit light from the corresponding divided light source regions immediately before the points B1 to Bn from the viewpoint of suppressing moving image blur.
そこで、実施の形態1におけるタイミング生成部11は、画像表示部17における走査に応じてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の各々の光源を点灯させる発光駆動信号P1〜Pnを生成する。すなわち、タイミング生成部11は、第1フレームから第2フレームに切り替わる点B1〜Bn直前に、切り替えられつつある画面領域に対応する分割光源領域の光源を点灯する制御を行う。
Therefore, the
このような動作を実現する構成として、例えば、分割光源領域の光源の点灯タイミングを走査タイミング(書き込みタイミング)に同期させることにより、点灯タイミングを順次にシフトさせる構成が考えられる。 As a configuration for realizing such an operation, for example, a configuration in which the lighting timing is sequentially shifted by synchronizing the lighting timing of the light source in the divided light source region with the scanning timing (writing timing) is conceivable.
図5は、実施の形態1に係る画像表示装置10における各フレームの期間T、各フレームの表示画像、画像表示部17である液晶パネルの複数の画面領域における光透過率の時間変化、及び複数の分割光源領域の光源の発光駆動信号(ハイレベル期間)P1〜Pnを示すタイミングチャートである。図5に示す太線が発光駆動信号P1〜Pnである。図5に示す発光駆動信号P1〜Pnは、点B1〜Bn付近を立ち下がりエッジの基準とする信号である。タイミング生成部11は、このような発光駆動信号P1〜Pnを生成することにより、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の点灯タイミングを順次にシフトさせる。ここで、発光駆動信号P1〜Pnは、2値信号で表し、ロー(L)レベルがバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の消灯、ハイ(H)レベルがバックライト光源部15の複数の分割光源領域の各光源の点灯を表す。後述するように、発光駆動信号P1〜Pnの点灯タイミングのシフト量は、入力画像信号I1のフレーム周期Tとバックライト光源部15の垂直方向の分割光源領域の数nによって決定される。
FIG. 5 shows a time period T of each frame in the image display apparatus 10 according to the first embodiment, a display image of each frame, a temporal change in light transmittance in a plurality of screen regions of the liquid crystal panel which is the image display unit 17, and a plurality of It is a timing chart which shows the light emission drive signal (high level period) P1-Pn of the light source of each divided | segmented light source area | region. The thick lines shown in FIG. 5 are the light emission drive signals P1 to Pn. The light emission drive signals P1 to Pn shown in FIG. 5 are signals using the vicinity of the points B1 to Bn as the reference of the falling edge. The
図6は、入力画像信号I1と、画像表示部17の液晶の応答と、発光駆動信号P1〜Pnと、入力画像信号I1に含まれる垂直同期信号Vとのタイミング関係を示すタイミングチャートである。垂直同期信号Vは、フレームの先頭タイミングを示す信号であり、入力画像信号I1に同期している。図6の例では、1フレームの周期をTとしている。図6では、点線が液晶の応答、太い実線がバックライト光源部15に入力される発光駆動信号P1〜Pnである。なお、図6では、バックライト光源部15の分割光源領域の数が4の場合の例が示されている。
FIG. 6 is a timing chart showing the timing relationship between the input image signal I1, the liquid crystal response of the image display unit 17, the light emission drive signals P1 to Pn, and the vertical synchronization signal V included in the input image signal I1. The vertical synchronization signal V is a signal indicating the start timing of the frame and is synchronized with the input image signal I1. In the example of FIG. 6, the period of one frame is T. In FIG. 6, the dotted line represents the liquid crystal response, and the thick solid line represents the light emission drive signals P <b> 1 to Pn input to the backlight
図6に示す例では、タイミング生成部11は、画面最上部の分割光源領域に対応する発光駆動信号P1の立ち下がりエッジを点B1付近になるように制御する。そして、タイミング生成部11は、画面最上部の分割光源領域に隣接する分割光源領域に対応する発光駆動信号P2の立ち下がりエッジを、発光駆動信号P1の立ち下がりエッジから次式(1)で表される時間のシフト量Sだけ遅延された時点である点B2付近となるように制御する。
S=T/n (1)
In the example illustrated in FIG. 6, the
S = T / n (1)
すなわち、タイミング生成部11は、垂直同期信号Vの立ち上がりから時間Tだけ後に最初の発光駆動信号P1の立ち下がりを発生させ、上記式(1)で示したシフト量Sずつ時間シフトさせていくことにより、発光駆動信号P2〜Pnの立ち下がりを発生させる。例えば、図6で示したようにバックライト光源部15の分割光源領域の数が4の場合は、発光駆動信号P1の立ち下がりエッジは垂直同期信号Vから時間Tが経過した後であり、発光駆動信号P2の立ち下がりエッジは、T+T/4期間後である。
That is, the
発光駆動信号P1〜Pnのハイレベル期間が、分割光源領域の光源の発光期間になるため、タイミング生成部11は、輝度を明るくする場合は、発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりタイミングを変えずに、発光駆動信号P1〜Pnの立ち上がりタイミングを変化させて、発光駆動信号P1〜Pnのハイレベル期間を長くする。一方、タイミング生成部11は、輝度を暗くする場合は、発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりタイミングを変えずに、発光駆動信号P1〜Pnの立ち上がりタイミングを変化させて、発光駆動信号P1〜Pnのハイレベル期間を短くする。このように、タイミング生成部11は発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりタイミングを固定し、立ち上がりタイミングを調整することで輝度調整を行う。図6に示される両方向矢印は、立ち上がりタイミングを長くする調整と短くする調整とを示している。
Since the high level period of the light emission drive signals P1 to Pn becomes the light emission period of the light source in the divided light source region, the
ここで、光源の垂直方向の分割光源領域の数が少ない場合を考える。この場合、バックライト光源部15の1つの分割光源領域の垂直方向の幅が大きくなるため、対応する1つの画面領域の液晶を走査するタイミングが長くなる。その結果、1つの画面領域内であってもその上部と下部とでは液晶の走査タイミングが大きく異なる。
Here, consider a case where the number of divided light source regions in the vertical direction of the light source is small. In this case, since the vertical width of one divided light source region of the backlight
このような場合、図7に示すように、タイミング生成部11は、1つの画面領域の垂直幅の中央位置の走査開始時間を想定し、発光駆動信号P1〜Pnの位相を一律遅らせるようにシフトしてもよい。例えば、分割光源領域の数n=4の場合では、1フレームの垂直走査期間の1/4の期間が1つの領域の走査期間にあたる。このため、例えば、液晶の応答が速いものだと、目的の階調に達するのが速く、次フレームの応答開始の影響が早くでるため、早めのタイミングの方がよくなる場合がある。そのため、発光期間の位相を調整して走査タイミングのバランスをとってもよい。すなわち、図6では、発光駆動信号P4は画像の画面最下部の走査開始点として、発光駆動信号を生成されているが、図7は、垂直同期信号Vの立ち上がり、すなわち、画像の画面最上部の書き込み開始点から時間aだけ、発光駆動信号P1〜P4の位相を一律前にずらした例の図である。破線が、それぞれ、分割の開始点と、時間a1ずらした点と、最下点の液晶の応答を示す。破線の液晶の応答の重なりをみると、少し前にしたほうが、光源の分割の画面最上部の液晶の応答と、光源の画面最下部の液晶の応答の差のバランスが取れていることが分かる。
In such a case, as shown in FIG. 7, the
次フレームの書き換えによる応答の開始の位置を発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりエッジとなるように説明してきたが、次フレームの書き換えによる応答の開始の位置より前後に位相をずらして、分割数と液晶の応答の微調整をしてよい。このようにすることで、走査のタイミングの微調整が可能となる。このように、タイミング生成部11は、発光駆動信号P1〜Pnの位相も調整するように構成されてもよい。
The response start position by rewriting the next frame has been described so as to be the falling edge of the light emission drive signals P1 to Pn, but the phase is shifted before and after the response start position by rewriting the next frame, and the number of divisions You may fine-tune the response of the liquid crystal. In this way, fine adjustment of scanning timing becomes possible. Thus, the
以上に説明したように、タイミング生成部11は、画像表示部17における画像信号の走査に同期して、タイミング生成部11がバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源を順次点灯する制御を行う。これにより、液晶の応答に対応した適切なタイミングでバックライト光源部15の複数の分割光源領域の各々の光源を点灯することができる。したがって、画像表示部17の液晶が十分に応答した画面領域に対応する分割光源領域の光源を点灯する、すなわち、液晶が適切な状態下にある場合にバックライト光源部15を点灯することができるので、表示映像の動画ぼやけ(動きぼやけ)を抑制することができるという効果がある。
As described above, the
一方、レーザー又はLED等の発光体は、温度変化に応じて又は経年変化によって、発光強度が変化する性質を持っており、また、発光素子自体に発光量の個体差があるため、光源の輝度又は色バランスが変化し、表示される画像に意図しない輝度ムラ又は色ムラが起こることがある。このようなバックライト光源部15の光源の違いに対応するため、光検出部13にてバックライト光源部15の光強度を検出し、フィードバック制御によって輝度又は色の変化の補正を行う。
On the other hand, light emitters such as lasers and LEDs have the property that the light emission intensity changes according to temperature changes or due to secular changes, and the light emitting element itself has individual differences in the amount of light emission. Alternatively, the color balance may change, and unintended luminance unevenness or color unevenness may occur in the displayed image. In order to cope with such a difference in the light source of the backlight
上述の光検出を行うために、タイミング生成部11が光を検出する所定の期間を示すための光検出ゲート信号GAを生成して光検出部13に対して出力する。すなわち、タイミング生成部11は、上記所定の期間(以下「光検出期間Ta」と言う)において光検出部13の検出を有効にする光検出ゲート信号GAを生成し、当該光検出ゲート信号GAを光検出部13に対して出力する。光検出部13は、光検出ゲート信号GAが有意な光検出期間Taだけ光検出を行う、すなわち、導光板16からの光(バックライト光源部15の光)の光量を測定する。
In order to perform the above-described light detection, the
図8は、実施の形態1に係る画像表示装置10における、入力画像信号I1と、画像表示部17の液晶の応答と、発光駆動信号P1〜Pn及び光検出ゲート信号GAなどの各種信号とのタイミング関係の一例を示すタイミングチャートである。図8では分割光源領域n=4の例で示している。 FIG. 8 shows the input image signal I1, the liquid crystal response of the image display unit 17, and various signals such as the light emission drive signals P1 to Pn and the light detection gate signal GA in the image display device 10 according to the first embodiment. It is a timing chart which shows an example of timing relation. FIG. 8 shows an example in which the divided light source region n = 4.
図8において、発光駆動信号P1〜Pnの細い実線は順次点灯のための点灯タイミングを示し、太い実線は光検出のための点灯タイミングを示す。また、ハッチングされた矩形部分は消灯させるタイミングを示す。図8によると、発光駆動信号P1〜Pnの点灯タイミングのうち太い実線で示された点灯タイミングとハッチングされた矩形部分の消灯タイミングが、光検出ゲート信号GAと同じタイミングで示されている。太い実線で示される点灯タイミングの期間は必ず点灯するように制御し、ハッチングされた矩形部分で示される消灯タイミング期間では、必ず消灯するように制御する。もし、細い実線で示される点灯タイミングの期間中と、太い実線で示される点灯タイミング期間が重なった場合は、そのまま点灯させ、ハッチングされた矩形部分で示される消灯タイミング期間が重なった場合は、点灯タイミング中であっても、消灯させる。 In FIG. 8, thin solid lines of the light emission drive signals P1 to Pn indicate lighting timings for sequential lighting, and thick solid lines indicate lighting timings for light detection. A hatched rectangular portion indicates the timing to turn off the light. According to FIG. 8, the lighting timing indicated by the thick solid line and the lighting timing of the hatched rectangular portion among the lighting timings of the light emission drive signals P1 to Pn are shown at the same timing as the light detection gate signal GA. Control is performed so that the light is always turned on during a lighting timing period indicated by a thick solid line, and control is performed so that the light is always turned off during a light-off timing period indicated by a hatched rectangular portion. If the lighting timing period indicated by the thin solid line and the lighting timing period indicated by the thick solid line overlap, the light is turned on as it is, and if the extinguishing timing period indicated by the hatched rectangular part overlaps, the light turns on Even during the timing, turn it off.
発光駆動信号P1〜Pn及び光検出ゲート信号GAの発生タイミングの説明をする。第1のステップでは、タイミング生成部11は光検出をするのに十分な短い光検出期間Taだけ光検出ゲート信号GAを有意になるように制御するのと同時に、バックライト光源部15の全ての分割光源領域の発光駆動信号P1〜Pnを光検出期間Taだけ点灯するように制御する。すなわち、第1のステップでは、タイミング生成部11は、光検出部13が光の検出を実行している光検出期間Taに、バックライト光源部15の全ての分割光源領域の光源が点灯するように発光駆動信号P1〜Pnを生成する。前述したように、もし、各発光駆動信号の細い実線で示される点灯タイミングの期間中と、太い実線で示される点灯タイミング期間が重なった場合は、そのまま点灯させ、消灯タイミング期間中であれば、光検出期間Taだけ点灯させるように制御する。
The generation timing of the light emission drive signals P1 to Pn and the light detection gate signal GA will be described. In the first step, the
第2のステップでは、タイミング生成部11は光検出をするのに十分な短い光検出期間Taだけ光検出ゲート信号GAを有意になるように制御するのと同時に、バックライト光源部15の分割光源領域の第1の領域である画面最上部の発光駆動信号P1を光検出期間Taだけ点灯するように制御し、かつ、分割光源領域の第1の領域以外の分割光源領域は光検出期間Taだけ消灯する。すなわち、タイミング生成部11は、光検出部13が光の検出を実行している光検出期間Taに、バックライト光源部15の分割光源領域の第1の領域である画面最上部の光源のみが点灯するように発光駆動信号P1〜Pnを生成する。前述したように、もし、各発光駆動信号の細い実線で示される点灯タイミングの期間中と、太い実線で示される点灯タイミング期間が重なった場合は、そのまま点灯させ、ハッチングされた矩形部分で示される消灯タイミングが重なった場合は光検出期間Taだけ消灯させる。また、消灯タイミング期間中に太い実線で示される点灯タイミング期間がある場合は、光検出期間Taだけ点灯させ、ハッチングされた矩形部分で示される消灯タイミングが重なった場合は、そのまま消灯させるように制御する。
In the second step, the
第3のステップでは、タイミング生成部11は光検出をするのに十分な短い光検出期間Taだけ光検出ゲート信号GAを有意になるように制御するのと同時に、バックライト光源部15の分割光源領域の第2の領域の発光駆動信号P2を光検出期間Taだけ点灯するように制御し、かつ、分割光源領域の第2の領域以外の分割光源領域は光検出期間Taだけ消灯する。すなわち、タイミング生成部11は、光検出部13が光の検出を実行している光検出期間Taに、バックライト光源部15の分割光源領域の第2の領域の光源のみが点灯するように発光駆動信号P1〜Pnを生成する。
In the third step, the
同様にして、第n+1のステップでは、同様に、タイミング生成部11は光検出をするのに十分な短い光検出期間Taだけ光検出ゲート信号GAを有意になるように制御するのと同時に、バックライト光源部15の分割光源領域の第nの領域の発光駆動信号P1〜Pnを光検出期間Taだけ点灯するように制御し、かつ、分割光源領域の第nの領域以外の分割光源領域は光検出期間Taだけ消灯する。すなわち、タイミング生成部11は、光検出部13が光の検出を実行している光検出期間Taに、バックライト光源部15の分割光源領域の第nの領域の光源のみが点灯するように発光駆動信号P1〜Pnを生成する。
Similarly, in the (n + 1) th step, similarly, the
このようにして、実施の形態1に係るタイミング生成部11は、画像表示部17における走査に応じてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の各々を点灯させつつ、光検出期間Taにおいてはバックライト光源部15の全ての分割光源領域と、バックライト光源部15のそれぞれの分割光源領域の光源のみ点灯させる発光駆動信号P1〜Pnを生成する。また、タイミング生成部11は、光検出期間Taにおいて光検出部13の検出を有効にする光検出ゲート信号GAを生成する。
In this way, the
以上の説明では、バックライト光源部15が複数色の光源を使用した場合、それぞれの分割光源領域の光源のみ全て点灯させるのみならず、それぞれの分割光源領域のバックライト光源部15の色数のうち1色のみ点灯させるようにステップを追加して制御してもよい。すなわち、基準値記録部12に記録した状態と同じ数のステップを実施する。
In the above description, when the backlight
この光検出タイミングの検出発生間隔又はステップの間隔は、1フレームごとでも、数フレームごとでも、数秒ごとでもよい。バックライト光源部15の光源の時間変化又は温度変化に十分対応することができる間隔で実施すればよい。また、ステップの順番は、上記に示した順番に限定されない。
The light detection timing detection generation interval or step interval may be every frame, every few frames, or every few seconds. What is necessary is just to implement at the space | interval which can fully respond to the time change or temperature change of the light source of the backlight
図9は、比較例の画像表示装置における各フレームの期間、液晶パネルの複数の画面領域における光透過率の時間変化、複数の分割光源領域の光源の発光駆動信号(ハイレベル期間)、及び光検出部の検出ゲートを示すタイミングチャートである。図8の場合とは別の構成として、分割光源領域の光源が順次点灯のための点灯タイミングと同じタイミングでそれぞれの分割光源領域の光源の光検出を個別に行う構成について説明する。図9は、この構成において生成される発光駆動信号P1〜Pnのタイミング関係を示すタイミングチャートである。図9に示される発光駆動信号P1〜Pnによれば、細い実線で示した順次点灯のための点灯タイミング内の期間で、それぞれの分割光源領域の光源の光検出(太い実線で図示)が行われる。すなわち、図9に示される発光駆動信号P1〜Pnには、図8のように光検出のための光検出期間Taが別途設けられておらず、順次点灯と同じタイミングで光検出用の点灯が行われる。この場合、タイミング生成部11は、それぞれの分割光源領域の光源の光を点灯するタイミングで光検出ゲート信号GAを有意になるように制御するように構成される。
FIG. 9 shows a period of each frame in the image display device of the comparative example, a temporal change in light transmittance in a plurality of screen areas of the liquid crystal panel, a light emission drive signal (high level period) of light sources in a plurality of divided light source areas, and light. It is a timing chart which shows the detection gate of a detection part. As a configuration different from the case of FIG. 8, a configuration will be described in which light detection of the light sources of each divided light source region is individually performed at the same timing as the lighting timing for sequentially lighting the light sources of the divided light source regions. FIG. 9 is a timing chart showing the timing relationship of the light emission drive signals P1 to Pn generated in this configuration. According to the light emission drive signals P1 to Pn shown in FIG. 9, light detection (illustrated by thick solid lines) of the light sources in the respective divided light source regions is performed in the period within the lighting timing for sequential lighting indicated by thin solid lines. Is called. That is, the light emission drive signals P1 to Pn shown in FIG. 9 do not have a separate light detection period Ta for light detection as shown in FIG. 8, and light detection lighting is performed at the same timing as sequential lighting. Done. In this case, the
図9に示したタイミング関係では、1つの分割光源領域の光源の光量を検出しているタイミングにおいて、1つの分割光源領域の光源が点灯しているだけでなく、隣接する分割光源領域の光源も点灯している。例えば、図9では、発光駆動信号P1に対応する分割光源領域の光検出期間Taにおいて、隣接する分割光源領域の発光駆動信号P2も有意である。前述したように、導光板16は、広範囲に光を拡散させる効果があるため、ある分割光源領域の光源によって発せられた光は、導光板16の各導光領域に対応する領域だけでなく、それに隣接する領域、あるいはさらに遠い領域にも到達する。したがって、光検出期間Taにおいて検出される光量は、発光駆動信号P1によって点灯する分割光源領域の光源に加え、発光駆動信号P2によって点灯する分割光源領域の光源の光の量も含まれることになり、1つの分割光源領域の光源の光量を正確に検出することができないという問題がある。
In the timing relationship shown in FIG. 9, not only the light source of one divided light source region is lit but also the light source of the adjacent divided light source region at the timing of detecting the light amount of the light source of one divided light source region. Lights up. For example, in FIG. 9, the light emission drive signal P2 of the adjacent divided light source region is also significant in the light detection period Ta of the divided light source region corresponding to the light emission drive signal P1. As described above, since the
図10は、比較例の画像表示装置における各フレームの期間、液晶パネルの複数の画面領域における光透過率の時間変化、複数の分割光源領域の光源の発光駆動信号(ハイレベル期間)、及び光検出部の検出ゲートを示すタイミングチャートである。前述したように輝度を変更する場合、例えば、ユーザーによって輝度が低くなるように制御されると、図10に示すように順次点灯のための発光期間が短くなる。図10の場合、光検出期間Taにおいて検出される光量は、発光駆動信号P1に対応する領域の光源から発せられる光のみであり、隣接する領域からの光の影響はなくなる。しかし、ユーザーによって輝度が高くなるように制御されると、光検出期間Taにおいて検出対象とする分割光源領域だけでなく隣接する分割光源領域の光源も点灯するため、図9に示した構成と同様の問題が生じる。 FIG. 10 shows a period of each frame in the image display device of the comparative example, a temporal change in light transmittance in a plurality of screen areas of the liquid crystal panel, a light emission drive signal (high level period) of light sources in a plurality of divided light source areas, and light. It is a timing chart which shows the detection gate of a detection part. When the luminance is changed as described above, for example, when the user controls the luminance to be low, the light emission period for sequential lighting is shortened as shown in FIG. In the case of FIG. 10, the amount of light detected in the light detection period Ta is only the light emitted from the light source in the region corresponding to the light emission drive signal P1, and the influence of the light from the adjacent region is eliminated. However, when the brightness is controlled by the user to be high, not only the divided light source regions to be detected but also the light sources of the adjacent divided light source regions are turned on in the light detection period Ta, so that the configuration shown in FIG. Problem arises.
以上のように、図9及び図10の比較例で説明したように、分割光源領域の光源を順次点灯するための点灯タイミングと同じタイミングでそれぞれの分割光源領域の光源の光検出を個別に行った場合、輝度設定の条件によって光検出部13で検出される光量が一定にならないという問題がある。また、図10に示した点灯タイミング及び光検出期間Taで固定する別の構成も考えられるが、この構成では、これ以上輝度を高めることができなくなる。
As described above, as described in the comparative examples of FIGS. 9 and 10, the light detection of the light sources of each divided light source region is individually performed at the same timing as the lighting timing for sequentially lighting the light sources of the divided light source regions. In this case, there is a problem that the amount of light detected by the
これに対して、実施の形態1に係る画像表示装置10では、図8に示したように、光検出部13が光検出を行うタイミングにおいてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の全てを点灯する制御と、複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみを点灯させる制御をする。これにより、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の各々の発光強度を制御するための光強度の検出を、安定かつ正確に行うことができる。さらに、画像表示部17における走査に応じてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の各々を点灯する。これにより、動画ぼやけを抑制することができる。
On the other hand, in the image display device 10 according to the first embodiment, as illustrated in FIG. 8, the light source of the plurality of divided light source regions of the backlight
図11は、実施の形態1に係る画像表示装置10における各フレームの期間、複数の分割光源領域の光源の発光駆動信号(ハイレベル期間)、及び光検出部の検出ゲートを示すタイミングチャートである。図11に示したように、ユーザーが輝度を最大限高めた設定をした場合、すなわち、バックライト光源部を100%点灯するようにした場合でも、実施の形態1ように、複数の分割光源領域の1つの分割光源領域のみを点灯する制御をすることで、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の各々の発光強度を制御するための光強度の検出を、安定かつ正確に行うことができる。
FIG. 11 is a timing chart showing the period of each frame, the light emission drive signal (high level period) of the light sources in the plurality of divided light source regions, and the detection gate of the light detection unit in the image display apparatus 10 according to the first embodiment. . As shown in FIG. 11, even when the user sets the brightness to the maximum, that is, when the backlight light source unit is turned on 100%, a plurality of divided light source regions are used as in the first embodiment. By controlling to turn on only one of the divided light source regions, it is possible to stably and accurately detect the light intensity for controlling the light emission intensity of each of the plurality of divided light source regions of the backlight
<1−3>実施の形態1の効果.
以上に説明したように、実施の形態1に係る画像表示装置10によれば、光検出部13が光検出を行うタイミングにおいてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源の全てを点灯する制御をすることで、光源制御部14に検出された光検出値Dを入力し、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源が全て点灯した状態の基準光検出値MDaと比較して発光強度値Eを決定するように制御することにより、画像表示部17の表示される輝度又は色の変化を抑制することができる。
<1-3> Effects of the first embodiment.
As described above, according to the image display device 10 according to the first embodiment, all of the light sources in the plurality of divided light source regions of the backlight
さらに、光検出部13が光検出を行うタイミングにおいてバックライト光源部15の複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみを点灯する制御をすることで、光源制御部14に検出された光検出値Dを入力し、バックライト光源部15の複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみが点灯したときの発光強度値を基準発光強度値MEnと比較して発光強度値Enを決定するように制御することにより、画像表示部17の各分割光源領域の表示される輝度又は色の変化を抑制することができ、画像表示部17の部分的な輝度ムラ又は色ムラを抑制することができる。
Further, the light
なお、図8に示すように制御した場合、複数の分割光源領域の各々の光源が順次点灯するタイミング以外の期間で、光検出のための発光期間が生じることになる。そこで、光検出のための発光期間(光検出期間Ta)は光検出部13(光センサ)が有意な光を検出することができるだけの短い期間であって、画像の表示品質には影響しない期間、すなわち、ユーザーが感知することができないほどの一瞬の期間であることが望ましい。 When the control is performed as shown in FIG. 8, a light emission period for light detection occurs in a period other than the timing at which the light sources of the plurality of divided light source regions are sequentially turned on. Therefore, the light emission period (light detection period Ta) for light detection is a short period in which the light detection unit 13 (light sensor) can detect significant light and does not affect the display quality of the image. In other words, it is desirable that the period be momentary that the user cannot perceive.
また、実施の形態1によれば、導光板16は、入射した光を広範囲に光ムラが生じないように拡散する機能を持っており、複数の分割光源領域の光源の全てを同時に点灯させた期間に光量を検出するため、光検出部13を画像表示部17と導光板16との間のいかなる場所に配置しても安定して光量を検出することが可能となる。したがって、配置自由度が増す効果が得られる。
Further, according to the first embodiment, the
また、実施の形態1では、光センサが1個だけの構成でも、複数の分割光源領域の光源の全てを同時に点灯させた期間に光量を検出するため、バックライト光源部の輝度又は発光色を一定に保つことができ、また、複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域のみを点灯させた期間に光量を検出するため、輝度ムラ又は色ムラ抑制することができる。 Further, in the first embodiment, even when only one optical sensor is configured, the luminance or emission color of the backlight light source unit is detected in order to detect the amount of light during the period when all the light sources in the plurality of divided light source regions are turned on simultaneously. Since the amount of light is detected during a period in which only one divided light source region of the plurality of divided light source regions is turned on, luminance unevenness or color unevenness can be suppressed.
また、光検出部13の光センサを複数個設置した場合は、光検出での検出精度を向上することができ、より輝度ムラ又は色ムラの抑制をすることができる。
In addition, when a plurality of optical sensors of the
<1−4>実施の形態1の変形例.
なお、以上の説明では、複数の分割光源領域の光源を一斉に点灯する制御と、複数の分割光源領域の内の1つの分割光源領域の光源のみを点灯する制御が可能な発光駆動信号P1〜Pn、及び、その期間に光検出する制御が可能な光検出ゲート信号GAの制御、並びに、輝度と色の調整方法を説明したが、これらの光の点灯及び検出並びに輝度と色の調整は、毎フレームごとに行われてもよい。あるいは、当該調整は、数フレームごと、あるいは、数秒又は数分ごとに行われてもよい。すなわち、光検出期間Taにおけるバックライト光源部15の点灯及び光検出部13の光検出動作間隔は、バックライト光源部15の光源の時間変化又は温度変化に十分対応することができる間隔で実施すればよく、画像信号の1フレームより長い所定の周期ごとに行われるものであってもよい。このように毎フレームごとに点灯及び検出を行うのではなく、間隔をあけて行えば、光検出及び輝度と色の調整のための処理量を低減することが可能である。
<1-4> Modified example of the first embodiment.
In the above description, the light emission drive signals P1 to P1 that can be controlled to turn on the light sources of the plurality of divided light source regions all at once and control to turn on only the light sources of one divided light source region of the plurality of divided light source regions Pn and the control of the light detection gate signal GA that can be controlled to detect light during that period, and the method of adjusting the brightness and color have been described. It may be performed every frame. Alternatively, the adjustment may be performed every few frames, or every few seconds or minutes. That is, the light source operation of the backlight
<2>実施の形態2.
<2−1>実施の形態2の構成.
図12は、本発明の実施の形態2に係る画像表示装置20の構成を概略的に示すブロック図である。図12において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。画像表示装置20は、例えば、液晶表示装置であり、透過型の液晶パネルのような画像表示部17と、その背面側に備えられ、画像表示部の背面に向けて光を照射するバックライト光源装置20aとを有する。実施の形態2に係る画像表示装置20は、タイミング生成部21の動作の点において、実施の形態1に係る画像表示装置と異なる。実施の形態1では、タイミング生成部11は、入力画像信号I1に含まれる垂直同期信号Vに基づいて、発光駆動信号P1〜Pn及び光検出ゲート信号GAを生成していた。それに対して、実施の形態2では、タイミング生成部21は、入力画像信号I1に含まれる画像有効信号DEに基づいて、発光駆動信号P1〜Pn及び光検出ゲート信号GAを生成する。なお、実施の形態2に係る画像表示装置20においては、タイミング生成部21以外の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
<2>
<2-1> Configuration of the second embodiment.
FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the image display apparatus 20 according to
画像有効信号DEは、画像の1フレーム期間のうち、実際の画像データが送信される期間を示す信号である。この画像有効信号DEが有意な期間(画像有効期間)Tdeに、画像の階調が画像表示部17の液晶に書き込まれる。画像の1フレーム期間Tは、この画像有効期間Tdeとブランキング期間b1と和に等しい。ブランキング期間とは、画像の書き込みがない期間のことを言う。例えば、標準的なハイビジョン信号の場合、垂直1080ラインが画像有効期間であるが、垂直周期の総ライン数は1125ラインである。この差の45ライン分がブランキング期間である。 The image valid signal DE is a signal indicating a period during which actual image data is transmitted in one frame period of the image. The gradation of the image is written in the liquid crystal of the image display unit 17 during a period (image effective period) Tde in which the image effective signal DE is significant. One frame period T of the image is equal to the sum of the image effective period Tde and the blanking period b1. The blanking period is a period in which no image is written. For example, in the case of a standard high-definition signal, the vertical 1080 lines are the image effective period, but the total number of lines in the vertical period is 1125 lines. The 45 lines of this difference is the blanking period.
<2−2>実施の形態2の動作.
次に、実施の形態2に係る画像表示装置20の詳細な動作について図13を用いて説明する。図13は、実施の形態2に係る画像表示装置20における、入力画像信号I1と、画像表示部17の液晶の応答と、入力画像信号I1に含まれる垂直同期信号V及び画像有効信号DEなどの各種信号とのタイミング関係を示すタイミングチャートである。図13の例では、画像有効信号DEがハイレベルの期間が有意な期間、すなわち、画像データが有効な画像有効期間であることを示しており、画像有効信号DEがローレベル期間はブランキング期間を示している。
<2-2> Operation of the second embodiment.
Next, a detailed operation of the image display device 20 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows the input image signal I1, the response of the liquid crystal of the image display unit 17, and the vertical synchronization signal V and the image valid signal DE included in the input image signal I1 in the image display device 20 according to the second embodiment. It is a timing chart which shows the timing relationship with various signals. In the example of FIG. 13, a period in which the image valid signal DE is at a high level is a significant period, that is, an image valid period in which the image data is valid. Is shown.
図13において、点線は液晶の応答を示し、太い実線は、バックライト光源部15が点灯する発光駆動信号P1〜Pnを示す。図13では、バックライト光源部15の垂直方向の分割光源領域の数nが4(n=4)の例を示している。発光駆動信号P1〜Pnのシフト量Sは、次式(2)に示されるように、画像有効信号DEの画像有効期間Tdeとバックライト光源部15の垂直方向の分割光源領域の数nとで決まる。
S=Tde/n (2)
In FIG. 13, the dotted line indicates the response of the liquid crystal, and the thick solid line indicates the light emission drive signals P <b> 1 to Pn for turning on the backlight
S = Tde / n (2)
図13に示すように、タイミング生成部21は、発光駆動信号P1〜Pnの各分割光源領域の光源を順次に点灯するタイミングに関して、その立ち下がりタイミングを、シフト量Sずつ時間シフトさせる。具体的には、発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりタイミングを、画像有効信号DEの立ち上がりを基準に、シフト量Sで時間シフトさせる。発光駆動信号P1〜Pnのハイレベル期間が、分割光源領域の光源の発光期間になるため、タイミング生成部21は、輝度を明るくする場合は立ち下がりタイミングを変えずに、立ち上がりタイミングを変化させて、ハイレベル期間を長くする。一方、タイミング生成部21は、輝度を暗くする場合は立ち下がりタイミングを変えずに、立ち上がりタイミングを変化させて、ハイレベル期間を短くする。このように、タイミング生成部21は、発光駆動信号P1〜Pnの立ち下がりタイミングを固定し、立ち上がりタイミングを調整することで輝度調整をする。図13に示される両方向矢印は、立ち上がりタイミングを長くする調整と短くする調整とを示している。 As illustrated in FIG. 13, the timing generation unit 21 shifts the falling timing by the shift amount S by time with respect to the timing for sequentially lighting the light sources in the divided light source regions of the light emission drive signals P1 to Pn. Specifically, the falling timings of the light emission drive signals P1 to Pn are time-shifted by the shift amount S with reference to the rising edge of the image valid signal DE. Since the high level period of the light emission drive signals P1 to Pn is the light emission period of the light source in the divided light source region, the timing generation unit 21 changes the rise timing without changing the fall timing when increasing the luminance. , Make the high level period longer. On the other hand, when darkening the luminance, the timing generation unit 21 changes the rising timing without changing the falling timing to shorten the high level period. Thus, the timing generation unit 21 adjusts the luminance by fixing the falling timing of the light emission drive signals P1 to Pn and adjusting the rising timing. A double-headed arrow shown in FIG. 13 indicates an adjustment for increasing and shortening the rising timing.
<2−3>実施の形態2の効果.
以上に説明したように、実施の形態2に係る画像表示装置20によれば、画像有効信号DEに基づいて発光駆動信号P1〜Pnのタイミング制御を行うため、画像の書き込み走査と厳密に同期が取れるタイミングでバックライト光源部15の複数の分割光源領域の光源を順次点灯することができる。したがって、実施の形態2に係る画像表示装置20によれば、画像表示部17の液晶が十分に応答した画面領域に対応する分割光源領域の光源を点灯する、すなわち、液晶が適切な状態下にある場合にバックライト光源部15を点灯することができるので、表示映像の動画ぼやけを抑制することができるという効果がある。
<2-3> Effects of the second embodiment.
As described above, according to the image display device 20 according to the second embodiment, since the timing control of the light emission drive signals P1 to Pn is performed based on the image valid signal DE, it is strictly synchronized with the image writing scan. The light sources in the plurality of divided light source regions of the backlight
<3>実施の形態3.
<3−1>実施の形態3の構成.
図14は、本発明の実施の形態3に係る画像表示装置30の構成を概略的に示すブロック図である。図14において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。画像表示装置30は、例えば、液晶表示装置であり、透過型の液晶パネルのような画像表示部17と、その背面側に備えられ、画像表示部の背面に向けて光を照射するバックライト光源装置30aとを有する。実施の形態3に係る画像表示装置30は、画像信号分析部32を備えた点、及び、タイミング生成部31の動作の点において、実施の形態1に係る画像表示装置10と異なる。実施の形態3に係る画像表示装置30においては、画像信号分析部32とタイミング生成部31以外の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
<3> Third Embodiment
<3-1> Configuration of the third embodiment.
FIG. 14 is a block diagram schematically showing the configuration of the image display device 30 according to the third embodiment of the present invention. 14, components that are the same as or correspond to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those shown in FIG. The image display device 30 is, for example, a liquid crystal display device, and is provided on the image display unit 17 such as a transmissive liquid crystal panel and on the back side thereof, and a backlight light source that emits light toward the back surface of the image display unit. Device 30a. The image display device 30 according to the third embodiment is different from the image display device 10 according to the first embodiment in that it includes an image
実施の形態3に係る画像表示装置30においては、入力画像信号I1は、画像信号分析部32及び画像表示部17に入力される。また、入力画像信号I1に含まれる画像基準信号B0はタイミング生成部31に入力される。すなわち、入力画像信号I1が画像信号分析部32に入力されることを除けば、実施の形態3における入力画像信号I1及び画像基準信号B0の入力は、実施の形態1と同様である。
In the image display device 30 according to Embodiment 3, the input image signal I1 is input to the image
画像信号分析部32は、バックライト光源部35の複数の分割光源領域1511〜151m,1521〜152m(例えば、1511〜1514,1521〜1524)の各々に関して入力画像信号I1の輝度(ここでは輝度情報)を分析し、その分析結果を示す画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24を生成してタイミング生成部31へ出力する。すなわち、画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24には、分割光源領域の数に等しい個数の信号Y11〜Y14,Y21〜Y24が含まれる。
The image
タイミング生成部31は、基本的には、実施の形態1で説明したタイミング生成部11と同様の機能を有する。タイミング生成部31は、画像基準信号B0に基づいて、光検出部13にバックライト光源部35の光強度を検出させる光検出ゲート信号GAを生成し、この光検出ゲート信号GAを光検出部13へ出力する。また、タイミング生成部31は、画像基準信号B0に基づいて、バックライト光源部35を点灯及び消灯させる発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24を生成し、生成された発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24をバックライト光源部35へ出力する。発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24は、バックライト光源部35の分割光源領域の数と同数の信号を含んでいる。
The
図15(a)及び(b)は、実施の形態3に係る画像表示装置30のバックライト光源部35、導光板16、及び光検出部13の配置を概略的に示す正面図及び側面図である。図15(a)及び(b)に示す例では、画像表示部17の背面に、導光部の一種である導光板16が配置され、導光板16の左側(画像表示部17の左端及び右端)にバックライト光源部35が配置されている。バックライト光源部35は図15(a)及び(b)では左右端に配置されているが、導光板16直下に配置してもよい。光検出部13は、ここでは平面視において導光板の中央に配置されているが、上述と同様に導光板16と画像表示部17との間に配置されていれば任意の場所に配置してよい。
15A and 15B are a front view and a side view schematically showing the arrangement of the backlight light source unit 35, the
図15(a)及び(b)では、バックライト光源部35は、水平方向に2個、垂直方向にm個からなるn(=2×m)個の分割光源領域のそれぞれにおいて、独立に制御することができる光源(図15(a)及び(b)では赤(R)、緑(G)、青(B)の3色光源)が配置されて構成されている。バックライト光源部35が発した光は、導光板16によって面拡散され、平面視において液晶パネルの端から端まで導光される。この間に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の光源の光が混合して白色光となる。そして、拡散した光が光検出部13により検出される。なお、図15(a)及び(b)においてEr_11,Eg_11,Eb_11は、図15(a)の左上側の分割光源領域の赤色、緑色、青色の3色の光源の発光強度値Eを意味し、Dr,Dg,Dbは、赤色、緑色、青色の3色の光の光検出値Dを意味する。
In FIGS. 15A and 15B, the backlight source 35 is independently controlled in each of n (= 2 × m) divided light source regions, which are two in the horizontal direction and m in the vertical direction. Light sources that can be used (in FIG. 15A and FIG. 15B, three color light sources of red (R), green (G), and blue (B)) are arranged. The light emitted from the backlight light source unit 35 is diffused by the
導光板16は、広範囲に光ムラが生じないように入射した光を拡散させる機能を持っているため、バックライト光源部35の1つの分割光源領域の光源から発せられる光は、導光板16における対応する1つの導光領域(図15(a)の導光板16上に点線で示した範囲)だけを光らせるのではなく、導光板16における隣接した導光領域、又は、さらに離れた導光領域も多少光らせる。言い換えれば、導光板16の1つの導光領域は、バックライト光源部35の対応する1つの分割光源領域の光源から発せられた光のみではなく、それと隣接する分割光源領域の光源、又は、さらに離れた分割光源領域の光源から発せられる多少の光を全て合わせた光量で光ることになる。
Since the
<3−2>実施の形態3の動作.
次に、実施の形態3に係る画像表示装置30の動作を詳細に説明する。まず、画像信号分析部32の動作について具体的な動作の一例を挙げて詳細に説明する。はじめに、画像信号分析部32は、入力画像信号I1の画面全体の平均輝度HYaを算出する。次に、画像信号分析部32は、分割光源領域に対応した入力画像の画面領域ごとの平均輝度HY1,HY2〜HYnを算出する。例えば、画像信号分析部32は、図15(a)に示すように画面領域が水平2分割、垂直4分割されていた場合には、水平1/2、垂直1/4からなる8個の画面領域のそれぞれについて平均輝度を算出する。そして、画像信号分析部32は、全体の平均輝度HYaと画面領域ごとの平均輝度HYnとに基づいて画像分析情報Ynを生成する。この画像分析情報Ynは、例えば、全体の平均輝度HYaと、画面領域ごとの平均輝度HYnとの比較結果、又は、次式(3)に示すような差分である。
Yn=g×(Hyn−Hya) (3)
<3-2> Operation of the third embodiment.
Next, the operation of the image display device 30 according to Embodiment 3 will be described in detail. First, the operation of the image
Yn = g × (Hyn−Hya) (3)
ここで、gは平均輝度の差が画像分析情報Ynに及ぼす影響を決定するためのゲイン情報である。画像分析情報Ynの単位は、例えば、最低平均輝度値を0%、最大平均輝度値を100%とした百分率で表してもよく、又は、複数ビットの階調値(8ビットであれば0〜255の範囲の値)で表してもよい。また、画像分析情報Ynは、ある正規化された輝度レベルに割り当ててもよい。 Here, g is gain information for determining the influence of the difference in average luminance on the image analysis information Yn. The unit of the image analysis information Yn may be expressed, for example, as a percentage where the minimum average luminance value is 0% and the maximum average luminance value is 100%, or a multi-bit gradation value (0 to 8 for 8 bits). (Value in the range of 255). Further, the image analysis information Yn may be assigned to a certain normalized luminance level.
図16(a)及び(b)に、具体的な入力画像信号I1の例を挙げてさらに詳細に説明する。図16(a)及び(b)の例では、バックライト光源部35が水平2分割、垂直4分割されているものを例示する。図16(a)及び(b)において、点線は分割光源領域に対応する画面領域の境界線を示す。図16(a)には、入力画像信号I1が示す画像の一例として、空に明るい太陽と暗い雲がある画像が示されている。 FIGS. 16A and 16B will be described in more detail with reference to specific examples of the input image signal I1. In the examples of FIGS. 16A and 16B, the backlight light source unit 35 is divided into two horizontal parts and four vertical parts. In FIGS. 16A and 16B, a dotted line indicates a boundary line of the screen area corresponding to the divided light source area. FIG. 16A shows an image having a bright sun and dark clouds in the sky as an example of the image indicated by the input image signal I1.
図16(b)には、画像信号分析部32が図16(a)の画像を示す入力画像信号I1に対して生成する画像分析情報Ynの一例が示されている。ここでは、画面領域ごと(バックライト光源部35の分割光源領域ごと)の画像の平均輝度が、簡単のために、5段階のレベルで示されている。図16(b)の例では、輝度レベルL1が最も平均輝度レベルが低く、輝度レベルL5が最も平均輝度レベルが高い。また、図16(b)の例では、画面全体の平均輝度HYaは輝度レベルL3である。
FIG. 16B shows an example of image analysis information Yn generated by the image
例えば、画像信号分析部32は、左側の画面最上部の画面領域の平均輝度は全体の平均輝度と同じため、その画面領域(分割光源領域)に関して画像分析情報Y11=0を生成する。また、例えば、画像信号分析部32は、太陽が表示されている右側の上から2番目の画面領域の平均輝度は全体の平均輝度よりも高いため、その画面領域(分割光源領域)に関して画像分析情報Y22=+2を生成する。また、例えば、画像信号分析部32は、暗い雲が表示されている左側の画面最下部の画面領域の平均輝度は全体の平均輝度よりも小さいため、その画面領域(分割光源領域)に関して画像分析情報Y14=−2を生成する。
For example, the image
このように構成された画像信号分析部32は、画面領域の平均輝度と全体の平均輝度とを比較して画像分析情報Ynとして出力する。そして、画像信号分析部32は、全体の平均輝度よりも平均輝度が高い画面領域に対応する分割光源領域に関しては、値が大きい画像分析情報Ynを生成し、全体の平均輝度よりも平均輝度が低い画面領域に対応する分割光源領域に関しては、値が小さい画像分析情報Ynを生成する。なお、上記の例では、画像の輝度情報を用いて画像分析情報Ynを求めたが、例えば、画像信号の赤(R)、緑(G)、青(B)の内の最も階調の高い信号の平均値に置き換えて画像分析情報Ynを求めてもよい。
The
次に、タイミング生成部31の動作について詳細に説明する。図17は、図15(a)及び(b)のような画像を示す入力画像信号I1が入力された場合における、入力画像信号I1と、画像表示部17の液晶の応答と、発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24及び光検出ゲート信号GAなどの各種信号とのタイミング関係の一例を示すタイミングチャートである。垂直同期信号Vは、フレームの先頭タイミングを示す信号であり、入力画像信号I1に同期している。図17の例では、1フレームの周期をTとしている。図17では、図6と同様に、太い実線がバックライト光源部35に入力される発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24であり、バックライト光源部35の分割光源領域の数が8の場合(バックライト光源部35が水平方向に2分割、垂直方向に4分割されている場合)の例を示している。
Next, the operation of the
実施の形態1で説明したタイミング生成部11と同様に、タイミング生成部31は、次のフレームの画像データが液晶パネルに書き込まることの開始直前に、発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24が立ち下がる(点灯期間が終了する)ように制御することで、液晶の応答を考慮した適切なタイミングでバックライト光源部35を発光させることができる。
Similar to the
具体的には、垂直方向において同じ位置にある分割光源領域(水平方向に隣接する分割光源領域)では、液晶パネルへの画像データの書き込みがほぼ同じタイミングで発生するため、タイミング生成部31は、それら分割光源領域に対応する発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24を、同じタイミングで立ち下がるように制御する。 Specifically, in the divided light source regions at the same position in the vertical direction (divided light source regions adjacent in the horizontal direction), the writing of image data to the liquid crystal panel occurs at almost the same timing. The light emission drive signals P11 to P14 and P21 to P24 corresponding to the divided light source regions are controlled to fall at the same timing.
例えば、タイミング生成部31は、画面最上部の画面領域に対応する分割光源領域の発光駆動信号P11及びP21が同時に立ち下がるように制御する。また、例えば、これら分割光源領域とそれぞれ垂直方向に隣接する分割光源領域の発光駆動信号P21及びP22が、発光駆動信号P11及びP21から上記の式(1)で表される時間のシフト量Sだけ遅延された時間で立ち下がるように制御する。
For example, the
すなわち、タイミング生成部31は、垂直同期信号Vの立ち上がりから時間Tだけ後に最初の発光駆動信号P11及びP21の立ち下がりエッジを発生させ、上記式(1)で示したシフト量Sずつ時間シフトさせていくことにより、発光駆動信号P21及びP22,P31及びP32、…、Pm1及びPm2(mは正の整数)の立ち下がりエッジを発生させる。例えば、図17で示したようにバックライト光源部35の垂直方向の分割光源領域の数が4の場合は、発光駆動信号P11及びP21の立ち下がりエッジは垂直同期信号Vから時間Tが経過した後であり、発光駆動信号P21及びP22の立ち下がりエッジは、T+T/4期間経過した後である。
That is, the
発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間が、分割光源領域の光源の発光期間になるため、タイミング生成部31は、輝度を明るくする場合は立ち下がりタイミングを変えずに、立ち上がりタイミングを変化させて、ハイレベル期間を長くする。一方、タイミング生成部11は、輝度を暗くする場合は立ち下がりタイミングを変えずに、立ち上がりタイミングを変化させて、ハイレベル期間を短くする。このように、タイミング生成部31は、発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24の立ち下がりタイミングを固定し、立ち上がりタイミングを調整することで輝度調整を行う。
Since the high-level period of the light emission drive signals P11 to P14 and P21 to P24 is the light emission period of the light source in the divided light source region, the
ここで、タイミング生成部31は、画像信号分析部32から出力される画像分析情報Ynに基づいて発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間を変化させる。すなわち、タイミング生成部31は、画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24に基づいて、画像表示部17における走査に応じたバックライト光源部35の複数の分割光源領域1511〜151m,1521〜152mの各々のハイレベル期間(点灯期間)を制御する。
Here, the
ここでは、画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24は、上述したように画面全体の平均輝度と、それぞれの画面領域の平均輝度とに基づいて生成される。そこで、タイミング生成部31は、ユーザーによって設定可能な画面全体の輝度設定値に対応する発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間を基準とし、画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24に基づいて発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間を増減させる。
Here, the image analysis information Y11 to Y14 and Y21 to Y24 are generated based on the average luminance of the entire screen and the average luminance of each screen area as described above. Therefore, the
具体的には、タイミング生成部31は、画面領域の画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24の値が画面全体の平均輝度値よりも大きい場合には、対応する分割光源領域の発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間を、上記基準のハイレベル期間よりも長くして、その画面領域における輝度を明るくするように制御する。逆に、タイミング生成部31は、画面領域の画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24の値が画面全体の平均輝度値よりも小さい場合には、対応する分割光源領域の発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間を、上記基準のハイレベル期間よりも短くして、その画面領域における輝度を暗くするように制御する。
Specifically, when the values of the image analysis information Y11 to Y14 and Y21 to Y24 of the screen area are larger than the average luminance value of the entire screen, the
図17には、画像分析情報Y11〜Y14,Y21〜Y24によってそれぞれ対応する分割光源領域の発光駆動信号P11〜P14,P21〜P24のハイレベル期間が変化している様子が示されている。図15(a)に示される左側の画面最上部の画面領域では、画像分析情報Y11=0であるため、タイミング生成部31は、対応する分割光源領域の発光駆動信号P11を、基準のハイレベル期間だけハイレベルにするように制御する。図15(a)に示される右側の画面最上部の画面領域では、画像分析情報Y21=+1であるため、タイミング生成部31は、対応する分割光源領域の発光駆動信号P21を、基準のハイレベル期間よりも少し長い期間だけハイレベルするように制御する。また、図15(a)に示される右側の画面最下部の画面領域では、画像分析情報Y24=−2であるため、タイミング生成部31は、対応する分割光源領域の発光駆動信号P24を、基準のハイレベル期間よりも短い期間だけハイレベルするように制御する。
FIG. 17 shows how the high-level periods of the light emission drive signals P11 to P14 and P21 to P24 in the corresponding divided light source regions are changed by the image analysis information Y11 to Y14 and Y21 to Y24, respectively. In the screen area at the top of the left screen shown in FIG. 15A, since the image analysis information Y11 = 0, the
<3−3>実施の形態3の効果.
以上に説明したように、実施の形態3に係る画像表示装置30によれば、全体の平均輝度HYaよりも画面領域の平均輝度HYnが大きければ、対応する分割光源領域の輝度を高くすることができ、全体の平均輝度HYaよりも画面領域の平均輝度HYnが小さければ、対応する分割光源領域の輝度を低くすることができる。したがって、実施の形態3に係る画像表示装置30によれば、入力画像信号I1の画面領域ごとの輝度に応じて、バックライト光源部35の分割光源領域の輝度を変化させることができるため、表示画像のコントラストを高めることができる。
<3-3> Effects of the third embodiment.
As described above, according to the image display device 30 according to the third embodiment, if the average luminance HYn of the screen region is larger than the overall average luminance HYa, the luminance of the corresponding divided light source region can be increased. If the average brightness HYn of the screen area is smaller than the overall average brightness HYa, the brightness of the corresponding divided light source area can be lowered. Therefore, according to the image display device 30 according to the third embodiment, since the luminance of the divided light source region of the backlight light source unit 35 can be changed according to the luminance of each screen region of the input image signal I1, display The contrast of the image can be increased.
なお、実施の形態3におけるタイミング生成部31は、この動作に加えて、実施の形態1に係るタイミング生成部11と同様の動作も行う。例えば、タイミング生成部31は、画像表示部17における走査に応じてバックライト光源部35の複数の分割光源領域の各々の光源を点灯させつつ、光検出期間Taにおいてはバックライト光源部35の全ての分割光源領域の光源を点灯する制御と、複数の分割光源領域の1つの分割光源領域の光源のみを点灯させ、他の分割光源領域の光源を消灯させる制御を行う。そして、タイミング生成部31は、光検出期間Taにおいて光検出部13の検出を有効にする光検出ゲート信号GAを生成する。したがって、実施の形態3に係る画像表示装置30によれば、実施の形態1と同様、バックライト光源部35の複数の分割光源領域の各々の発光強度を制御するための光強度の検出を、安定かつ正確に行うことができ、かつ、動画ぼやけを抑制することができる。
In addition to the above operation, the
<4>変形例.
本発明の実施の形態を以上に説明したが、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の構成を組み合わせること、並びに、各実施の形態の構成を適宜変形又は省略することが可能である。
<4> Modifications.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be combined with the configurations of the embodiments within the scope of the invention, and the configurations of the embodiments can be appropriately modified or omitted. Is possible.
10,20,30 画像表示装置、 10a,20a,30a バックライト光源装置、 11,21,31 タイミング生成部、 12 基準値記録部、 13 光検出部、 14 光源制御部、 15,35 バックライト光源部、 16 導光板、 17 画像表示部、 32 画像信号分析部。 10, 20, 30 Image display device, 10a, 20a, 30a Backlight light source device, 11, 21, 31 Timing generation unit, 12 Reference value recording unit, 13 Light detection unit, 14 Light source control unit, 15, 35 Back light source Part, 16 light guide plate, 17 image display part, 32 image signal analysis part.
Claims (6)
複数の分割光源領域を有し、前記複数の分割光源領域から前記画面に向けて光を出射するバックライト光源部と、
前記バックライト光源部から出射された光の強度を検出し、前記光の強度を示す光検出値を出力する光検出部と、
前記光検出部から出力された前記光検出値に基づいて、前記複数の分割光源領域の各々の発光強度を制御する光源制御部と、
前記入力画像信号に含まれる基準信号に基づいて、前記バックライト光源部を発光させる発光駆動信号と、前記光検出部による前記光強度の検出を有効にする光検出ゲート信号とを生成するタイミング生成部と
を備え、
前記タイミング生成部が生成する前記発光駆動信号は、
前記画像表示部における前記走査に応じて前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の光源を順次点灯させると共に、
前記光検出ゲート信号が前記光検出部の検出を有効にする検出期間において、前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の光源の全てを点灯させ、前記光検出ゲート信号が前記光検出部の検出を有効にする他の複数回の検出期間において、前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の内の選択された1つ分割光源領域の光源を点灯させ、他の分割光源領域の光源を消灯させる
ことを特徴とする画像表示装置。 An image display unit having a screen and a screen driving unit that sequentially scans the screen in a predetermined direction in synchronization with the input image signal and changes the light transmittance of the screen according to the input image signal;
A backlight light source unit that has a plurality of divided light source regions and emits light from the plurality of divided light source regions toward the screen;
A light detection unit that detects the intensity of light emitted from the backlight light source unit and outputs a light detection value indicating the intensity of the light;
A light source control unit that controls light emission intensity of each of the plurality of divided light source regions based on the light detection value output from the light detection unit;
Timing generation for generating a light emission drive signal for causing the backlight light source unit to emit light and a light detection gate signal for enabling detection of the light intensity by the light detection unit based on a reference signal included in the input image signal The department and
The light emission drive signal generated by the timing generation unit is:
While sequentially turning on the light sources of the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit according to the scanning in the image display unit,
In the detection period in which the light detection gate signal enables detection of the light detection unit, all of the light sources in the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit are turned on, and the light detection gate signal is the light detection unit. In a plurality of other detection periods that enable detection of the light source, the light source of the one divided light source region selected from the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit is turned on, and the other divided light source regions An image display device characterized in that the light source is turned off.
前記光検出部は、前記画像表示部と前記導光部との間に設置される
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 A light guide unit that converts light emitted from the backlight light source unit into light directed to the screen of the image display unit;
The image display device according to claim 1, wherein the light detection unit is installed between the image display unit and the light guide unit.
前記タイミング生成部は、前記画像分析情報に基づいて、前記走査に応じた前記バックライト光源部の前記複数の分割光源領域の各々の点灯期間を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。 Analyzing the luminance of the image signal for each of the divided light source regions, further comprising an image signal analysis unit for generating image analysis information indicating the analysis result,
The timing generation unit controls a lighting period of each of the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit according to the scanning based on the image analysis information. The image display device described.
The light detection gate signal turns on and off the light sources in the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit in the detection period in which the detection of the light detection unit is validated according to the scanning in the image display unit. 6. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is executed in preference to sequential lighting of the light sources of the plurality of divided light source regions of the backlight light source unit to be performed.
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