JP2015194607A - 表示装置及び表示装置の駆動方法 - Google Patents

表示装置及び表示装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力を削減する。【解決手段】表示装置は、画素が配列される画像表示パネルと、画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、バックライトを制御する第１装置と、画像表示パネルを制御する第２装置と、を有し、第１装置は、画像信号を生成して第２装置に出力し、画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの画像信号と、予め記憶するバックライトの輝度分布情報とに基づいてバックライトの光源点灯量を決定し、光源点灯量によってバックライトを制御し、第２装置は、画像信号を入力し、画像信号を画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、画像表示パネルを制御する。【選択図】図１

Description

表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。
近年、表示装置では、画面の高精細化や色再現範囲の拡大等が進んでおり、このような高性能化に伴う消費電力の増大が問題となっている。この問題を解決するため、入力画像信号に応じてバックライトを分割駆動制御し、低消費電力化を図る技術が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００８−１３９５６９号公報
本発明は、消費電力を削減する表示装置及び表示装置の駆動方法を提供する。
本発明の一態様は、画素が配列される画像表示パネルと、画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、バックライトを制御する第１装置と、画像表示パネルを制御する第２装置と、を有し、第１装置は、画像信号を生成して第２装置に出力し、画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの画像信号と、予め記憶するバックライトの輝度分布情報とに基づいてバックライトの光源点灯量を決定し、光源点灯量によってバックライトを制御し、第２装置は、画像信号を入力し、画像信号を画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、画像表示パネルを制御する、表示装置である。
第１の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の画像表示パネルの画素配列例を示す図である。 第２の実施形態のバックライトの構成例を示す図である。 第２の実施形態の表示装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。 第２の実施形態の光源別ＬＵＴを示した図である。 第２の実施形態の表示装置の動作タイミングを示した図である。 第２の実施形態のデータ転送制御部の構成の一例を示した図である。 第２の実施形態のデータ転送処理の動作タイミングを示した図である。 第２の実施形態の表示装置で再現可能な再現ＨＳＶ色空間の概念図である。 第２の実施形態の表示装置のアプリケーション処理装置と画像処理装置の処理を示したフローチャートである。 第３の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。 第４の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまでも一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また、本発明と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
［第１の実施形態］
第１の実施形態の表示装置について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。図１に示す表示装置１は、第１装置２と、第２装置３と、画像表示パネル４と、バックライト６と、を有する。
第１装置２は、予め輝度分布情報２ｂを記憶する記憶部を有し、画像信号生成２ａと、光源点灯量決定２ｃの各処理を行う。そして、決定した光源点灯量でバックライト６を制御する。
第２装置３は、表示用信号変換３ａの処理を行い、変換した表示用信号によって画像表示パネル４を制御する。
画像表示パネル４は、Ｐ×Ｑ個の画素が行列状に配列されている。画像表示パネル４では、第２装置３から入力する表示用信号に基づいて表示面に画像を表示する。
バックライト６は、画像表示パネル４を背面から照明する。画像表示パネル４の表示面に対向する出射面から表示面に向け、例えば白色光を出射する。また、バックライト６は、光源点灯量を調整して輝度をブロックごとに制御する分割駆動制御が行われる。分割駆動制御では、例えば、独立して動作可能な複数の光源を有し、各光源の光源点灯量を調整した点灯パターンを決定し、点灯パターンに基づいて光源を駆動する。また、光源と画像表示パネル４との間に、光源からの出射光が画像表示パネル４に到達する量を調整する調整部を複数設けて行うとしてもよい。この場合、光源点灯量は一定とすることができる。以下の説明では、バックライト６は、複数の光源を備える構成とする。なお、調整部による光量の調整量についても光源点灯量と同様に決定することができる。
第１装置２及び第２装置３の各処理について説明する。
画像信号生成２ａでは、画像信号を生成し、第２装置３へ出力する。画像信号は、第１原色に対する画像信号値ｘ１(p,q)、第２原色に対する画像信号値ｘ２(p、q)及び第３原色に対する画像信号値ｘ３(p,q)を含む。
光源点灯量決定２ｃでは、画像表示パネル４の表示面を分割したブロックごとの画像信号と、輝度分布情報２ｂとに基づいてバックライト６の光源点灯量を決定する。輝度分布情報２ｂには、複数の光源それぞれについて、各光源を予め所定の光量で点灯したときに表示面において観測されるバックライト６の輝度情報が記憶されている。ところで、画像表示パネル４で表示を行うとき、表示の輝度は画像信号に応じて決まる。バックライト６の分割駆動制御では、ブロックごとに、画像信号から得られる表示に必要な輝度に応じてバックライト６の輝度を調整する。光源点灯量決定２ｃでは、画像信号から求められるブロックごとに必要な輝度に基づき、その輝度を得ることができる各光源の光源点灯量を輝度分布情報２ｂを用いて決定する。そして、決定した光源点灯量でバックライト６を制御する。
表示用信号変換３ａでは、第１装置２から画像信号を入力し、画像信号を画像表示パネル４の表示を制御する表示用信号に変換する。また、必要に応じて画像表示パネル４の表示設定に合うように補正処理を行う。
上記の構成の表示装置１では、第１装置２が生成する画像信号を用いて、画像表示パネル４を制御する表示用信号への変換処理を第２装置３で行い、バックライト６を制御する光源点灯量決定処理を第１装置２で行う。
例えば、画像信号が生成された後の表示制御処理、すなわち、画像表示パネル４の制御とバックライト６の制御とを第２装置３で全て行う構成とした場合、第２装置３にかかる負荷が重くなる。特に、バックライトの分割駆動制御では、膨大な輝度分布情報を必要とする光源点灯量決定処理が行われる。このため、表示用信号変換処理と並行して光源点灯量決定処理を行うことは、負荷の増大を招く。また、第２装置３は、画像信号を入力してから次のフレーム周期までにこれらの処理を終了しなければならず、所定のフレーム周期でこの２つの処理を行うためには、より高速に処理が可能なプロセッサが必要となる。一方、第１装置２は、膨大な画像信号生成処理のために高速に処理が可能なプロセッサが必要であるが、画像信号を生成した後は、次のフレーム周期までの負荷は軽い。両装置を高速処理が可能な構成とすると、表示装置全体の消費電力を上げることとなる。表示装置１では、画像信号生成処理の後に行われる光源点灯量決定処理の少なくとも一部を第１装置２でも行うことによって、一連の処理をすべて第２装置３で行う場合と比較し、第２装置３の負荷を軽減することができ、全体の消費電力を削減することができる。なお、第１装置２は、画像信号生成２ａが終了した後、次のフレーム周期までの負荷は比較的軽く、光源点灯量決定処理の少なくとも一部を行うことで画像信号生成に遅延が生じる恐れは少ない。また、処理の配分は適宜設定することができる。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の表示装置について説明する。まず、表示装置の構成について説明し、次に表示装置の行う処理について説明する。
図２は、第２の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。
図２に示した表示装置１０は、アプリケーション処理装置２０と、画像処理装置３０と、画像表示パネル４０と、画像表示パネル駆動部５０と、バックライト６０と、光源駆動部７０と、を有する。表示装置１０は、図１に示した表示装置１の一実施形態である。
アプリケーション処理装置２０は、画像信号８１を画像処理装置３０に出力する。画像信号８１には、第１原色に対する画像信号値ｘ１(p,q)、第２原色に対する画像信号値ｘ２(p,q)、第３原色に対する画像信号値ｘ３(p,q)が含まれる。第２の実施形態では、第１原色は赤色、第２原色は緑色、第３原色は青色であるとする。また、バックライト６０を駆動する光源駆動部７０に接続し、バックライト６０の輝度をブロック単位に分割駆動する。アプリケーション処理装置２０は、第１装置２の一実施形態である。
画像処理装置３０は、画像表示パネル４０を駆動する画像表示パネル駆動部５０に接続する。そして、画像信号８１を、第４の色を表示する副画素を含む画素に表示する表示用信号８２に変換する。このとき、バックライト６０の画素ごとの輝度情報を表示用信号８２に反映する。表示用信号８２には、第１副画素の表示用信号値Ｘ１(p,q)、第２副画素の表示用信号値Ｘ２(p,q)、第３副画素の表示用信号値Ｘ３(p,q)に加え、第４の色を表示する第４副画素の表示用信号値Ｘ４(p,q)が含まれる。第２の実施形態では、第４の色は白色であるとする。画像処理装置３０は、第２装置３の一実施形態である。
画像表示パネル４０は、画素５８がＰ×Ｑ個、２次元の行列状に配列されている。画像表示パネル駆動部５０は、信号出力回路５１と、走査回路５２とを備え、画像表示パネル４０を駆動する。
バックライト６０は、画像表示パネル４０の背面に配置され、画像表示パネル４０に向けて光を照射することで、画像表示パネル４０を照明する。光源駆動部７０は、アプリケーション処理装置２０から出力される点灯パターン８３に基づいて、バックライト６０の輝度をブロックごとに制御する。
次に、画像表示パネル４０と、バックライト６０とについて、図３、４を用いて説明する。
まず、画像表示パネル４０について説明する。図３は、第２の実施形態の画像表示パネルの画素配列例を示す図である。
図３に示した画像表示パネル４０では、２次元の行列状に配列される画素５８は、第１副画素５９Ｒと、第２副画素５９Ｇと、第３副画素５９Ｂと、第４副画素５９Ｗとを有する。第２の実施形態では、第１副画素５９Ｒは赤色、第２副画素５９Ｇは緑色、第３副画素５９Ｂは青色、第４副画素５９Ｗは白色を表示する。第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂの色は、これに限定されず、補色など色が異なっていればよい。また、第４副画素５９Ｗの色は、白色に限られず、例えば、黄色等でもよいが、電力低減には白色が効果的である。なお、第４副画素５９Ｗは、同じ光源点灯量で照射された場合、第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂよりも明るいことが好ましい。以下において、第１副画素５９Ｒと、第２副画素５９Ｇと、第３副画素５９Ｂと、第４副画素５９Ｗとをそれぞれ区別する必要がないときは、副画素５９と表記する。
画像表示パネル４０は、より具体的には透過型のカラー液晶表示パネルであり、第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ、第３副画素５９Ｂと画像観察者との間には、それぞれ赤色、緑色、青色を通過させるカラーフィルタが配置されている。また、第４副画素５９Ｗと画像観察者との間にはカラーフィルタが配置されていない。第４副画素５９Ｗには、カラーフィルタの代わりに透明な樹脂層が備えられていてもよい。このように透明な樹脂層を設けることで、第４副画素５９Ｗにカラーフィルタを設けないことによって第４副画素５９Ｗに大きな段差が生じることを抑制することができる。
画像表示パネル駆動部５０を構成する信号出力回路５１と走査回路５２とは、それぞれ信号線ＤＴＬ及び信号線ＳＣＬを介して画像表示パネル４０の副画素５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂ及び５９Ｗと電気的に接続されている。副画素５９は、信号線ＤＴＬに接続するとともに、スイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタＴＦＴ；Thin Film Transistor）を介して信号線ＳＣＬに接続する。画像表示パネル駆動部５０は、走査回路５２によって副画素５９を選択し、信号出力回路５１から順に映像信号を出力することによって、副画素５９の動作（光透過率）を制御する。
次に、バックライト６０について図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態のバックライトの構成例を示す図である。
図４に示したバックライト６０は、導光板６４と、導光板６４の少なくとも一側面を入射面Ｅとして、この入射面Ｅに対向する位置に複数の光源６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ、６６Ｅ及び６６Ｆを配列したサイドライト光源６２と、を備えている。複数の光源６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ、６６Ｅ及び６６Ｆは、同色（例えば、白色）の発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）であり、個々に独立して電流又はデューティ比を制御することができる。以下において、光源６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ、６６Ｅ及び６６Ｆをそれぞれ区別する必要がないときは、光源６６と表記する。光源６６は、導光板６４の一側面に沿って並んでおり、光源６６が並ぶ方向を光源配列方向ＬＹとしたとき、光源配列方向ＬＹに直交する入光方向ＬＸに向けて、入射面Ｅから導光板６４へ光源６６の入射光が入光する。また、導光板６４へ入射した光は、画像表示パネル４０に対向する面から出射する。なお、光源６６は、配列された位置に応じて導光板６４から画像表示パネル４０の平面に照射される光の輝度分布が異なる。
光源駆動部７０は、アプリケーション処理装置２０から出力される点灯パターン８３に基づいて光源６６に供給する電流又はデューティ比を調整することで、光源６６の光量を制御し、バックライト６０の輝度（光の強度）を制御する。
次に、表示装置１０のハードウェア構成について説明する。図５は、第２の実施形態の表示装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
表示装置１０のアプリケーション処理装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１によって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１には、バス１０８を介してＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）１０３と複数の周辺機器が接続されている。
ＲＡＭ１０２は、アプリケーション処理装置２０の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１による処理に必要な各種データが格納される。
ＲＯＭ１０３は、読出し専用の半導体記憶装置で、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び書き替えをしない固定データが格納される。また、ＲＯＭ１０３の代わり、あるいはＲＯＭ１０３に加えて、二次記憶装置としてフラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。
バス１０８に接続されている周辺機器としては、表示用ドライバＩＣ（Integrated Circuit）１０４、ＬＥＤドライバＩＣ１０５、入力インタフェース１０６及び通信インタフェース１０７がある。
表示用ドライバＩＣ１０４には、画像表示パネル駆動部５０が接続されている。表示用ドライバＩＣ１０４は、画像表示パネル駆動部５０に表示用信号８２を出力することによって画像表示パネル４０に画像を表示する。
ＬＥＤドライバＩＣ１０５には、サイドライト光源６２が接続されている。ＬＥＤドライバＩＣ１０５は、点灯パターン８３に応じてサイドライト光源６２を駆動し、バックライト６０の輝度を制御する。
入力インタフェース１０６には、利用者の指示を入力する入力装置が接続されている。例えば、キーボードや、ポインティングデバイスとして使用されるマウス、タッチパネル等の入力装置に接続される。入力インタフェース１０６は、入力装置から送られてくる信号をＣＰＵ１０１に送信する。
通信インタフェース１０７は、ネットワーク２００に接続されている。通信インタフェース１０７は、ネットワーク２００を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
以上のようなハードウェア構成によって、本実施形態の処理機能を実現することができる。上記構成は一例であり、構成は適宜変更される。
なお、図５に示したように、表示装置１０では、アプリケーション処理装置２０はＣＰＵ１０１によってその処理機能が実現される。また、画像処理装置３０は表示用ドライバＩＣ１０４によってその処理機能が実現される。一般には、ＣＰＵ１０１と表示用ドライバＩＣ１０４内のプロセッサとでは、ＣＰＵ１０１の方が高速処理を行うことができる。
次に、表示装置１０の機能構成について説明する。図６は、第２の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。
表示装置１０では、アプリケーション処理装置２０と画像処理装置３０とが、互いにデータを転送しながらそれぞれの処理を行っている。
アプリケーション処理装置２０は、データ転送制御部２１と、画像信号生成部２２と、光源別ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴ（LookUp Table）とする）記憶部２３と、点灯パターン決定部２４と、バックライト（以下、ＢＬ（Back Light）とする）輝度情報生成部２５と、を備える。また、画像処理装置３０は、データ転送制御部３１と、タイミング生成部３２と、要求輝度値算出部３３と、画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４と、画像処理部３５と、を備える。
アプリケーション処理装置２０の各部について説明する。
データ転送制御部２１は、画像処理装置３０に画像信号８１と、ＢＬ輝度情報８６とを転送し、画像処理装置３０から要求輝度値８５を入力するデータ転送を制御する。
画像信号生成部２２は、所定のフレーム周期ごとに画像信号８１を生成し、データ転送制御部２１に出力する。画像信号８１は、画像信号生成部２２が所定のフレーム周期ごとに生成する信号であり、第１原色、第２原色及び第３原色にそれぞれ対応する画像信号値ｘ１(p,q)、ｘ２(p,q)、ｘ３(p,q)を含む。画像信号８１は、所定のタイミングでデータ転送制御部２１から画像処理装置３０に転送される。
光源別ＬＵＴ記憶部２３は、各光源６６を所定の点灯量で点灯したときに、表示面の各領域で検出される輝度値を輝度分布情報として光源別に記憶する。輝度分布情報には、表示面を分割した所定の領域に含まれる画素を代表する代表画素の輝度値がテーブル形式で記録されている。光源別ＬＵＴは、表示装置１０に固有の情報であるので、事前に作成し、光源別ＬＵＴ記憶部２３に記憶しておく。
図７は、第２の実施形態の光源別ＬＵＴを示した図である。
光源別ＬＵＴ２３０は、光源６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ、６６Ｅ及び６６Ｆそれぞれについて用意する。ＬＵＴＡ２３１ａは、表示面をｍ×ｎに分割し、光源６６Ａを１灯だけ点灯したときに検出される分割領域の代表画素における輝度値をテーブル形式で記録したものである。同様に、光源６６Ｂから光源６６Ｆについて、同様のＬＵＴが設定される。図７は、光源６６ＥについてのＬＵＴＥ２３１ｅと、光源６６ＦについてのＬＵＴＦ２３１ｆを示している。所定の領域を代表する代表画素の輝度値によって構成すれば、全画素についての輝度値を登録する場合と比較して光源別ＬＵＴ２３０のサイズを小さくし、光源別ＬＵＴ記憶部２３の記憶用容量を低減することができる。画素ごとの輝度値が必要なときは、補間演算を行って算出することができる。なお、光源別ＬＵＴ２３０は、光源６６を１灯ずつ点灯したときの情報であるが、例えば、光源６６Ａ、６６Ｂの組、光源６６Ｃ、６６Ｄの組というように、それぞれを同時点灯した場合の光源別ＬＵＴを作成し、記憶しておくとしてもよい。これにより、光源別ＬＵＴの作成作業を省力化できるとともに、光源別ＬＵＴ記憶部２３の記憶容量を低減できる。このように１又は複数の光源の組を１つの光源単位と呼ぶ。光源別ＬＵＴ２３０は、光源単位に対応してそれぞれ用意する。また、光源別ＬＵＴ２３０には、輝度値が輝度ムラ補正に対応するように補正された状態で設定されている。このような光源別ＬＵＴ２３０を用いることにより、輝度ムラ補正も点灯パターンの決定と同時に行うことが可能となる。
図６に戻って説明する。
点灯パターン決定部２４は、画像処理装置３０から取得した要求輝度値８５と、光源別ＬＵＴ２３０とに基づき、サイドライト光源６２の点灯パターンを決定する。点灯パターンは、演算により求めてもよい。また、仮点灯パターンを設定し、仮点灯パターンにおけるバックライト６０全体の輝度情報を算出し、要求輝度値８５と比較して補正し、点灯パターンを決定してもよい。バックライト６０全体の輝度情報は、仮点灯パターンで各光源６６を点灯したときの各光源６６の輝度情報を光源別ＬＵＴ２３０に基づいて算出し、これらを合成して求めることができる。決定した点灯パターン８３は、光源駆動部７０に出力し、バックライト６０の制御を行う。
ＢＬ輝度情報生成部２５は、点灯パターン８３と光源別ＬＵＴ２３０とに基づき、点灯パターン８３でバックライト６０の光源６６を点灯したときのＢＬ輝度情報８６を生成する。このＢＬ輝度情報８６は、光源別ＬＵＴ２３０の代表画素における輝度情報である。ＢＬ輝度情報８６は、データ転送制御部２１に出力する。ＢＬ輝度情報８６は、所定のタイミングでデータ転送制御部２１から画像処理装置３０に転送される。
次に、画像処理装置３０の各部について説明する。
データ転送制御部３１は、アプリケーション処理装置２０から画像信号８１と、ＢＬ輝度情報８６とを入力し、アプリケーション処理装置２０に要求輝度値８５を出力する。
タイミング生成部３２は、画像信号８１に基づき、１フレームごとに画像表示パネル駆動部５０と、光源駆動部７０との動作タイミングを同期させるための同期信号８４を生成する。生成した同期信号８４は、画像表示パネル駆動部５０と、光源駆動部７０へ出力する。
要求輝度値算出部３３は、画像信号８１を入力し、画像信号８１を解析してバックライト６０の要求輝度値８５を算出する。第４副画素５９Ｗを備える画素５８では、画像信号８１を表示用信号８２に変換する際、画素の輝度を調整することができる。例えば、画素の輝度を向上させれば、その分バックライト６０の輝度を削減することができる。このように、画素の輝度を調整する指標と、バックライト６０の輝度を調整する指標とには対応関係がある。この画素の輝度を調整する指標は、画像信号８１に応じて決定する。要求輝度値算出部３３では、ブロックごとに画像信号８１を解析し、ブロックに対応する画素の輝度を調整する指標と、それに応じたバックライト６０の輝度を調整する指標とを算出する。ブロック単位でバックライト６０の輝度を調整する指標を、ここではブロック対応指標と呼ぶ。バックライト６０の分割駆動制御では、特に、画素の輝度が向上する指標と、それに応じたバックライト６０の輝度を削減する指標を求める。そして、バックライト６０の輝度を削減するブロック対応指標に基づいて、各ブロックの要求輝度値を算出する。算出した全ブロックの要求輝度値８５は、データ転送制御部３１を経由してアプリケーション処理装置２０に出力する。
画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４は、ＢＬ輝度情報８６を入力し、ＢＬ輝度情報８６から個々の画素の輝度情報を含む画素対応ＢＬ輝度情報８７を求め、画像処理部３５へ出力する。ＢＬ輝度情報８６が画素単位の輝度情報である場合には、ＢＬ輝度情報８６が画素対応ＢＬ輝度情報８７になる。ＢＬ輝度情報８６が代表画素の輝度情報であるときは、個々の画素の輝度情報を、隣接する代表画素の輝度値に基づいて補間演算を行うことによって算出する。補間演算は、線形補間あるいはキュービック補間などの多項式補間を行う。
画像処理部３５は、画像信号８１と、画素対応ＢＬ輝度情報８７とを入力し、画像信号８１を表示用信号８２に変換する。上記のように、第４副画素５９Ｗを有する画素の表示用信号８２に変換する際に、画素の輝度を調整することができる。画像処理部３５では、対応する画素におけるバックライト６０の輝度を画素対応ＢＬ輝度情報８７から取得し、対応するバックライト６０の輝度情報に応じて画素の輝度を調整する。これにより、バックライト６０の輝度と画素の輝度とが適合する適切な表示を行うことができる。表示用信号８２は、画像表示パネル駆動部５０へ出力する。
画像表示パネル駆動部５０と光源駆動部７０は、タイミング生成部３２が出力する同期信号８４によって同期して画像表示パネル４０とバックライト６０を駆動する。画像表示パネル駆動部５０は、画像処理装置３０から入力した表示用信号８２によって画像表示パネル４０に表示を行う。光源駆動部７０は、これに同期してアプリケーション処理装置２０から入力した点灯パターン８３によってバックライト６０を駆動する。
このような構成の表示装置１０の動作を説明する。図８は、第２の実施形態の表示装置の動作タイミングを示した図である。
アプリケーション処理装置２０では、所定のフレーム周期で画像信号８１の生成が行われる。図８の例では、便宜的に、画像信号生成２２１で開始されるフレームをフレーム１、続く画像信号生成２２２で開始されるフレームをフレーム２、画像信号生成２２３で開始されるフレームをフレーム３とする。
フレーム１における動作について説明する。アプリケーション処理装置２０では、画像信号生成２２１によって生成した画像信号８１１を、データ転送制御部２１を経由して順次画像処理装置３０に出力する。画像信号生成２２１では、画像信号８１１が画素ごとにリアルタイムで生成され、そのまま画像処理装置３０に出力される。また、光源駆動部７０は、フレーム１の開始前に点灯パターン決定部２４によって決定した点灯パターン８３１でバックライト６０を駆動する。
画像処理装置３０には、画像信号８１１が順次入力する。画像処理装置３０では、データ転送制御部３１は、順次入力する画像信号８１１をタイミング生成部３２、要求輝度値算出部３３及び画像処理部３５の各処理部へ出力する。各処理部は、画像信号８１１の入力が開始されるとともに動作を開始する。
画像処理部３５は、画像信号８１１の入力開始とともに画像処理演算３５１を開始し、画像信号８１１をリアルタイムに表示用信号８２１に変換する。変換した表示用信号８２１は、画像表示パネル駆動部５０へ順次出力する。
要求輝度値算出部３３は、画像信号８１１の入力開始とともに要求輝度値算出３３１を開始する。要求輝度値は、画像信号８１１をブロックごとに解析して算出する。例えば、１ブロック分の画像信号８１１が入力されたときに、当該ブロックの要求輝度値を算出するとしてもよい。全ブロックの要求輝度値が決定した後、算出した要求輝度値８５１をデータ転送制御部３１へ出力する。データ転送制御部３１は、アプリケーション処理装置２０の画像信号８１１のデータ転送が終了してから次のフレーム２における画像信号８１２のデータ転送が開始されるまでの期間に、要求輝度値８５１を出力する。
アプリケーション処理装置２０は、要求輝度値８５１を入力し、要求輝度値８５１と、画像信号生成２２１で生成した画像信号８１１と、を用いて、点灯パターン決定部２４による点灯パターン決定２４１を行う。なお、画像信号８１１は、画像信号生成２２１で生成したデータを装置内に保持しておき、処理に用いる。決定した点灯パターン８３２は、フレーム２のバックライト６０の駆動時に用いられる。さらに、ＢＬ輝度情報生成部２５によってＢＬ輝度情報生成２５１が行われる。ＢＬ輝度情報生成部２５では、決定した点灯パターン８３２と光源別ＬＵＴ２３０とに基づいてＢＬ輝度情報８６１を生成し、データ転送制御部２１へ出力する。データ転送制御部２１は、所定のタイミングでＢＬ輝度情報８６１を画像処理装置３０に転送する。一連の処理は、フレーム２における画像信号生成２２２が開始される前に行う。
図８の例では、フレーム２の画像信号８１２の出力が開始される前に、ＢＬ輝度情報８６１が画像処理装置３０に転送されている。画像処理装置３０では、データ転送制御部３１がＢＬ輝度情報８６１を入力し、画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４に出力する。画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４は、ＢＬ輝度情報８６１を画素対応の情報に変換する。画素対応に変換した画素対応ＢＬ輝度情報８７は、画像処理部３５に出力される。
このように、フレーム１において、アプリケーション処理装置２０から順次データ転送される画像信号８１１に基づいて、画像処理装置３０では画像処理演算３５１と要求輝度値算出３３１とが並行して行われる。画像処理演算３５１が画像信号８１１を変換した表示用信号８２１は画像表示パネル駆動部５０に出力され、表示が行われる。また、要求輝度値算出３３１によって算出された要求輝度値８５１は、アプリケーション処理装置２０に転送され、点灯パターン決定２４１と、ＢＬ輝度情報生成２５１が行われる。ＢＬ輝度情報８６１は、フレーム２の開始前に、画像処理装置３０に転送される。
フレーム２における動作について説明する。アプリケーション処理装置２０では、画像信号生成２２２によって生成された画像信号８１２を、データ転送制御部２１を経由して順次画像処理装置３０に出力する。フレーム２における画像信号８１２は、順次画像処理装置３０に入力する。
画像処理装置３０では、画像処理部３５は、画像信号８１２の入力開始とともに画像処理演算３５２を開始し、画像信号８１２を表示用信号８２２に変換する。このとき、フレーム１の最後にアプリケーション処理装置２０から入力したＢＬ輝度情報８６１に基づく画素対応ＢＬ輝度情報を用いて、画素に対応するバックライト６０の輝度情報を表示用信号８２２に反映する。表示用信号８２２は、画像表示パネル駆動部５０へ順次出力し、画像表示パネル４０の表示制御を行う。また、画像処理演算３５２に並行して要求輝度値算出部３３は、要求輝度値算出３３２を開始し、要求輝度値８５２を算出する。要求輝度値８５２は、データ転送制御部３１が転送する。
アプリケーション処理装置２０では、要求輝度値８５２を入力し、要求輝度値８５２と画像信号８１２とを用いて、点灯パターン決定２４２と、ＢＬ輝度情報生成２５２とを行う。生成したＢＬ輝度情報８６２は、フレーム３の画像信号８１３転送の前に、画像処理装置３０へ出力する。なお、バックライト６０の制御は、リアルタイムで処理しなければならない画像表示パネル４０の表示制御とは異なり、リアルタイムで処理する必要はなく、画素側の輝度と合っていれば、表示性能には影響がない。
以下、同様の動作が繰り返される。
このように、画像処理装置３０は、入力する画像信号８１１の画像処理演算３５１と、要求輝度値算出３３１とをリアルタイムで並行して行う。一方、リアルタイムで処理を行う必要のない点灯パターン決定と、ＢＬ輝度情報生成とは、アプリケーション処理装置２０で行う。これにより、画像処理装置３０にかかる負荷を軽減することができる。また、一部の演算をアプリケーション処理装置２０で行うことによって、全体の処理速度の向上も可能となる。
なお、図８から明らかなように、バックライト６０を制御する例えば点灯パターン８３２は、１フレーム前の画像信号８１１に基づくものである。しかしながら、連続するフレームにおいて画像信号が大きく変わることは少ない。また、このときのバックライト６０のＢＬ輝度情報８６１は、画像処理装置３０に入力され、画素対応ＢＬ輝度情報に変換された後、画像処理部３５に入力するので、画像処理部３５において適宜輝度を調整することができる。
ここで、比較例として、画像処理装置３０において画像表示パネル４０の表示制御と、バックライト６０の駆動制御を行う構成における動作について述べる。このような構成では、点灯パターン決定２４１と、ＢＬ輝度情報生成２５１の処理は、画像処理装置３０において要求輝度値算出３３１の後に続けて行われる。上記のように、画像処理装置３０は、アプリケーション処理装置２０と比較してプロセッサの処理能力が低い場合が多い。また、これらの処理は画像処理演算３５１と並行して実行しなければならず、画像処理演算３５１の負荷は多大なものになる。このため、画像処理演算３５１の実行速度にも悪影響を及ぼし、リアルタイム処理が必要な表示用信号８２１への変換処理が遅延する恐れもある。
第２の実施形態では、画像信号生成２２１が終了し、負荷が軽くなった時間帯にアプリケーション処理装置２０が負担を分担するので、画像信号処理に影響を与えることはない。なおかつ、アプリケーション処理装置２０は画像処理装置３０と比較して高速な処理が可能な場合が多く、データ転送時間を考慮しても次のフレームの開始までには、処理を終わらせることができる。
次に、データ転送制御について図９、１０を用いて説明する。図９は、第２の実施形態のデータ転送制御部の構成の一例を示した図である。図９は、画像処理装置３０のデータ転送制御部３１を含む一部を抜き出した図である。
データ転送制御部３１は、Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３１１、画像カウント部３１２、ＢＬ輝度情報保持部３１３及び要求輝度値保持部３１４を有する。Ｖｓｙｎｃ及びＨｓｙｎｃは、動作タイミングを決める信号であり、ｄａｔａは転送されるデータである。
なお、図９では、データ転送制御部３１と、画像処理部３５及び要求輝度値算出部３３との間にγ変換３６を有している。γ変換３６は、アプリケーション処理装置２０から入力した画像データを画像処理装置３０内の内部処理フォーマットに変換する処理を行う。図６のタイミング生成部３２、画像処理部３５及び要求輝度値算出部３３に入力する画像信号も内部フォーマットへの変換が必要な場合には、γ変換を施す。
Ｉ／Ｆ部３１１は、Ｉ／Ｆのデータバスの切り替え制御を行う。要求輝度値保持部３１４に保持された要求輝度値８５を出力する際、データバスの切り替えを行う。
画像カウント部３１２は、Ｖｓｙｎｃ後、先頭のＨｓｙｎｃに付随するデータであるＢＬ輝度情報８６をＢＬ輝度情報保持部３１３にラッチする指示を出す。また、Ｈｓｙｎｃをカウントアップし、有効最終Ｈｓｙｎｃ後の結果を要求輝度値保持部３１４に取込・送出を指示し、Ｉ／Ｆ部３１１に保持データの転送を指示する。
ＢＬ輝度情報保持部３１３は、アプリケーション処理装置２０からのデータをＢＬ輝度情報８６として保持する。
要求輝度値保持部３１４は、要求輝度値算出部３３が算出した要求輝度値８５をアプリケーション処理装置２０に転送するまで保持する。
このような構成のデータ転送制御部３１の動作について説明する。図１０は、第２の実施形態のデータ転送処理の動作タイミングを示した図である。
データ転送制御部３１では、Ｖｓｙｎｃ後の先頭のＨｓｙｎｃに付随するデータであるＢＬ輝度情報８６１をＢＬ輝度情報保持部３１３にラッチする。ＢＬ輝度情報保持部３１３に保持された情報は、画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４が取り出して利用する。
画像カウント部３１２は、続くＨｓｙｎｃをカウントアップし、有効最終ＨｓｙｎｃまでのデータをＩ／Ｆ部３１１からγ変換３６へ順次送出する。これは、画像信号８１２としてγ変換３６で変換処理が行われた後、要求輝度値算出部３３及び画像処理部３５に送出される。
有効Ｈｓｙｎｃの後、要求輝度値保持部３１４を経由してアプリケーション処理装置２０に要求輝度値８５２を送出する。
このように、表示装置１０では、画像信号８１を転送していない期間を利用してＢＬ輝度情報８６と、要求輝度値８５の転送を行う。このため、データ転送用に別途信号線を設ける必要はない。図１０の例では、画像信号８１２を転送するフレームの前のフレームが終了した後の期間（バックポーチ期間）にアプリケーション処理装置２０から画像処理装置３０へのデータ転送であるＢＬ輝度情報８６１のデータ転送を行う。そして、次のフレームが開始されるまでの期間（フロントポート期間）に、画像処理装置３０からアプリケーション処理装置２０へのデータ転送である要求輝度値８５２のデータ転送を行う。
次に、画素の輝度を向上する指標、又はバックライト６０の輝度を削減する指標の一態様として、伸張係数αを指標に用いた場合について説明する。
表示装置１０では、画素５８に第４の色（白色）を出力する第４副画素５９Ｗを備えることによって、表示装置１０で再現可能な再現ＨＳＶ色空間における明度のダイナミックレンジを広げることができる。なお、Ｈは色相（Hue）、Ｓは彩度（Saturation）、Ｖは明度（Value）を表している。
図１１は、第２の実施形態の表示装置で再現可能な再現ＨＳＶ色空間の概念図である。図１１に示したように、第４の色を加えた再現ＨＳＶ色空間は、第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂが表示することのできる円柱形状のＨＳＶ色空間に、彩度Ｓが高くなるほど明度Ｖの最大値が低くなる略台形形状となる立体が載っている形状となる。画像処理装置３０には、第４の色を加えることで拡大された再現ＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）が記憶されている。つまり、画像処理装置３０は、図１１に示した再現ＨＳＶ色空間の立体形状について、彩度Ｓ及び色相Ｈの座標（値）ごとに明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）の値を記憶している。
なお、画像信号８１は、第１原色、第２原色及び第３原色に対応する画像信号値を有する信号であるため、画像信号８１のＨＳＶ色空間は、円柱形状、すなわち、図１１に示した再現ＨＳＶ色空間の円柱形状部分と同じ形状となる。したがって、表示用信号８２は、再現ＨＳＶ色空間に対し、画像信号８１を伸張した伸張画像信号として算出することができる。この伸張画像信号は、再現ＨＳＶ色空間における明度レベルを比較することで決定される伸張係数αによって伸張する。伸張係数αによって画像信号の信号レベルを伸張することで、第４副画素５９Ｗの値を大きくとることができ、画像全体の輝度を向上することができる。このとき、伸張係数αで画像全体の輝度が向上した分、バックライト６０の輝度を１／αに下げることで、画像信号８１と全く同じ輝度で表示することが可能となる。
次に、画像信号８１の伸張について説明する。
画像処理装置３０では、χを表示装置１０に依存した定数としたとき、第（ｐ，ｑ）番目の画素（又は第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂの組）への第１副画素５９Ｒの表示用信号であるＸ１(p,q)、第２副画素５９Ｇの表示用信号であるＸ２(p,q)及び第３副画素５９Ｂの表示用信号であるＸ３(p,q)は、伸張係数αと定数χを用いて、次のように表現することができる。χについては後述する。
Ｘ１(p,q)＝α・ｘ１(p,q)−χ・Ｘ４(p,q) ・・・（１）
Ｘ２(p,q)＝α・ｘ２(p,q)−χ・Ｘ４(p,q) ・・・（２）
Ｘ３(p,q)＝α・ｘ３(p,q)−χ・Ｘ４(p,q) ・・・（３）
また、表示用信号値Ｘ４(p,q)は、Ｍｉｎ(p,q)と伸張係数αとの積に基づき求めることができる。Ｍｉｎ(p,q)は、画像信号値ｘ１(p,q)、ｘ２(p,q)、ｘ３(p,q)のうちの最小値である。具体的には、下記の式（４）に基づいて、表示用信号値Ｘ４(p,q)を求めることができる。
Ｘ４(p,q)＝Ｍｉｎ(p,q)・α／χ ・・・（４）
なお、式（４）では、Ｍｉｎ(p,q)と伸張係数αとの積をχで除しているが、これに限定するものではない。また、伸張係数αは、１画像表示フレームごとに決定される。
以下、これらの点について説明する。
一般に、第（ｐ，ｑ）番目の画素において、第１原色の画像信号値ｘ１(p,q)、第２原色の画像信号値ｘ２(p,q)及び第３原色の画像信号値ｘ３(p,q)を含む画像信号８１に基づき、円柱のＨＳＶ色空間における彩度Ｓ(p,q)及び明度Ｖ（Ｓ）(p,q)は、次の式（５）、（６）から求めることができる。
Ｓ(p,q)＝（Ｍａｘ(p,q)−Ｍｉｎ(p,q)）／Ｍａｘ(p,q) ・・・（５）
Ｖ（Ｓ）(p,q)＝Ｍａｘ(p,q) ・・・（６）
なお、Ｍａｘ(p,q)は、画像信号の画像信号値ｘ１(p,q)、ｘ２(p,q)、ｘ３(p,q)のうちの最大値である。Ｍｉｎ(p,q)は、上記のように、３つの副画素の入力値のうちの最小値である。また、彩度Ｓは０から１までの値をとることができ、明度Ｖ（Ｓ）は０から（２n−１）までの値をとることができる。ｎは、表示階調ビット数である。
ここで、白色を表示する第４副画素５９Ｗには、カラーフィルタが配置されていない。第４の色を表示する第４副画素５９Ｗは、同じ光源点灯量で照射された場合、第１原色を表示する第１副画素５９Ｒ、第２原色を表示する第２副画素５９Ｇ及び第３原色を表示する第３副画素５９Ｂよりも明るい。第１副画素５９Ｒに第１副画素５９Ｒの表示用信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力され、第２副画素５９Ｇに第２副画素５９Ｇの表示用信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力され、第３副画素５９Ｂに第３副画素５９Ｂの表示用信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力されたときの画素５８又は画素５８の群が備える第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂの集合体の輝度をＢＮ1-3とする。また、画素５８又は画素５８の群が備える第４副画素５９Ｗの表示用信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力されたときの第４副画素５９Ｗの輝度をＢＮ4としたときを想定する。すなわち、第１副画素５９Ｒ、第２副画素５９Ｇ及び第３副画素５９Ｂの集合体によって最大輝度の白色が表示され、この白色の輝度がＢＮ1-3で表される。すると、表示装置１０に依存した定数χは、χ＝ＢＮ4／ＢＮ1-3で表される。
ところで、表示用信号値Ｘ４(p,q)が、上記の式（４）で与えられる場合、再現ＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）は、次の式（７）、（８）で表すことができる。
Ｓ≦Ｓ0の場合、
Ｖｍａｘ（Ｓ）＝（χ＋１）・（２n−１） ・・・（７）
Ｓ0＜Ｓ≦１の場合、
Ｖｍａｘ（Ｓ）＝（２n−１）・（１／Ｓ） ・・・（８）
ここで、Ｓ0＝１／（χ＋１）である。
このようにして得られた、第４の色を加えることによって再現ＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）が、例えば、画像処理装置３０に一種のルックアップテーブルとして記憶されている。あるいは、再現ＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）は、都度、画像処理装置３０において求められる。
伸張係数αは、ＨＳＶ色空間における明度Ｖ（Ｓ）を再現ＨＳＶ色空間に伸張する係数であり、次の式（９）で表すことができる。
α（Ｓ）＝Ｖｍａｘ（Ｓ）／Ｖ（Ｓ） ・・・（９）
伸張演算では、例えば、複数の画素５８において求められたα（Ｓ）に基づき、伸張係数αを決定する。
次に、画像処理装置３０における伸張係数αを用いた信号処理について説明する。なお、以下の処理は、（第１副画素５９Ｒ＋第４副画素５９Ｗ）によって表示される第１原色の輝度、（第２副画素５９Ｇ＋第４副画素５９Ｗ）によって表示される第２原色の輝度、（第３副画素５９Ｂ＋第４副画素５９Ｗ）によって表示される第３原色の輝度の比を保つように行われる。しかも、色調を保持（維持）するように行われる。さらには、階調−輝度特性（ガンマ（γ）特性）を保持（維持）するように行われる。また、いずれかの画素５８又は画素５８の群において、画像信号値のすべてが０である場合、又は小さい場合には、このような画素５８又は画素５８の群を含めることなく伸張係数αを算出するとしてもよい。
要求輝度値算出部３３における処理について説明する。要求輝度値算出部３３では、ブロックごとに、ブロックに含まれる複数の画素５８の画像信号８１に基づき、これらの複数の画素５８における彩度Ｓ及び明度Ｖ（Ｓ）を求める。具体的には、第（ｐ，ｑ）番目の画素における画像信号の画像信号値ｘ１(p,q)、ｘ２(p,q)、ｘ３(p,q)を用いて、式（５）、（６）からＳ(p,q)、Ｖ（Ｓ）(p,q)を求める。この処理をブロック内のすべての画素に対して行う。これにより、（Ｓ(p,q)，Ｖ（Ｓ）(p,q)）の組が、ブロックの画素数分得られる。次いで、要求輝度値算出部３３は、ブロック内の画素において求められたα（Ｓ）の値のうち、少なくとも１つの値に基づいて伸張係数αを求める。例えば、ブロック内の画素について求められたα（Ｓ）のうち、最も小さい値をブロックの伸張係数αとする。こうしてブロックの伸張係数αが算出される。
この手順をブロックごとに繰り返し、すべてのブロックの伸張係数αを算出する。ブロックで必要とされる輝度は、伸張係数αの逆数である１／αによって算出することができる。
このように、伸張係数αを用いてバックライト６０の輝度の分割駆動制御と、画像表示パネル４０への画像表示制御と、を行うことにより、バックライト６０の輝度を、表示装置１０の再現ＨＳＶ色空間において色再現か可能な最も低い値とすることができる。これにより、表示装置１０の電力消費を削減することが可能となる。また、バックライト６０の画素単位の輝度に合わせて画像表示を制御することにより、画質の維持及びコントラストの向上が可能となる。
なお、上記の説明では、要求輝度値算出部３３における要求輝度値の算出に伸張係数αを用いるとしたが、画像処理部３５における表示用信号８２の生成においても同様の処理を行うことができる。画像処理部３５では、画像信号８１を解析し、伸張係数αを求め、表示用信号８２を式（１）、（２）、（３）、（４）を用いて算出する。こうして表示用信号８２の算出に用いた伸張係数αと、要求輝度値算出部３３が算出した伸張係数αとは同一ではない。そこで、画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４が算出した画素対応ＢＬ輝度情報８７を用いて表示用信号８２を調整することにより、より適切な表示を行うことができる。
次に、表示装置１０の表示制御処理について、図１２を用いて説明する。
図１２は、第２の実施形態の表示装置のアプリケーション処理装置と画像処理装置の処理を示したフローチャートである。
アプリケーション処理装置２０は、所定のフレーム周期ごとに処理を開始する。
［ステップＳ０１］データ転送制御部２１は、ＢＬ輝度情報生成部２５が生成したＢＬ輝度情報８６を画像処理装置３０に転送する。ＢＬ輝度情報８６は、前回フレームの画像信号８１によって算出した情報である。
［ステップＳ０２］画像信号生成部２２は、画像信号８１を生成する。
［ステップＳ０３］データ転送制御部２１は、画像信号生成部２２が生成した画像信号８１を画像処理装置３０に転送する。
［ステップＳ０４］データ転送制御部２１は、画像処理装置３０から要求輝度値８５を入力する。この要求輝度値８５は、ステップＳ０３において画像処理装置３０に転送した画像信号８１に基づいて算出されたものである。
［ステップＳ０５］点灯パターン決定部２４は、ステップＳ０４で入力した要求輝度値８５と、光源別ＬＵＴ記憶部２３に記憶される光源別ＬＵＴ２３０とに基づき、バックライト６０の光源６６の点灯パターン８３を決定する。点灯パターン８３には、サイドライト光源６２をなす各光源６６それぞれの点灯量が決められている。決定した点灯パターン８３は、光源駆動部７０に出力する。
［ステップＳ０６］ＢＬ輝度情報生成部２５は、ステップＳ０５で決定した点灯パターン８３と、光源別ＬＵＴ２３０とに基づき、バックライト６０の光源６６を点灯パターン８３で駆動したときのバックライト６０の輝度値を示すＢＬ輝度情報８６を生成する。生成したＢＬ輝度情報８６は、画像処理装置３０に転送されるまで保持する。
以上の処理手順が実行され、アプリケーション処理装置２０では、フレーム周期ごとに実行する画像信号生成処理の間に、バックライト６０の光源６６の点灯パターン８３を決定し、バックライト６０を制御する。
画像処理装置３０の動作について説明する。
［ステップＳ１１］データ転送制御部３１は、アプリケーション処理装置２０が転送したＢＬ輝度情報８６を入力する。
［ステップＳ１２］データ転送制御部３１は、アプリケーション処理装置２０が転送した画像信号８１を入力する。
［ステップＳ１３］要求輝度値算出部３３は、ステップＳ１２で入力した画像信号８１に基づいて、ブロックごとの要求輝度値８５を算出する。
［ステップＳ１４］データ転送制御部３１は、アプリケーション処理装置２０からの画像信号８１の転送が終了した後、要求輝度値算出部３３が生成した要求輝度値８５をアプリケーション処理装置２０に転送する。
［ステップＳ１５］画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４は、取得したＢＬ輝度情報８６に基づいて画素ごとの輝度情報を示す画素対応ＢＬ輝度情報８７を生成する。ＢＬ輝度情報８６の代表画素の輝度値を補間演算して画素ごとの輝度情報を求め、画素対応ＢＬ輝度情報８７を生成する。
［ステップＳ１６］画像処理部３５は、画像信号８１と、画素対応ＢＬ輝度情報８７とに基づいて、表示用信号８２を生成し、画像表示パネル駆動部５０に出力する。
以上の処理手順が実行され、画像処理装置３０では、表示用信号８２を生成し、画像表示パネル４０の表示制御を行う。なお、図１２では、要求輝度値算出処理と、表示用信号生成処理とを順番に行うとして説明したが、処理は並行して実行される。
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の表示装置について説明する。第２の実施形態では、画像処理装置３０の画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４において画素対応ＢＬ輝度情報８７を生成したが、この処理をアプリケーション処理装置２０で行うようにしてもよい。
図１３は、第３の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。
第３の実施形態の表示装置では、アプリケーション処理装置２０ａは、データ転送制御部２１と、画像信号生成部２２と、光源別ＬＵＴ記憶部２３と、点灯パターン決定部２４と、ＢＬ輝度情報生成部２５と、画素対応ＢＬ輝度情報演算部２６と、を有している。
画素対応ＢＬ輝度情報演算部２６は、ＢＬ輝度情報生成部２５が生成した代表画素の輝度情報からなるＢＬ輝度情報８６に基づき、補間演算を行って画素ごとの画素対応ＢＬ輝度情報８７を得る。画素対応ＢＬ輝度情報８７は、図６に示した画像処理装置３０の画素対応ＢＬ輝度情報演算部３４と同様の処理を行う。生成した画素対応ＢＬ輝度情報８７は、データ転送制御部２１が画像処理装置３０ａに出力する。データ転送制御部２１は、第２の実施形態のＢＬ輝度情報８６と同様に、バックポーチ期間に転送する。すなわち、図８に示した動作タイミングでは、ＢＬ輝度情報生成２５１、２５２が、ＢＬ輝度情報生成部２５及び画素対応ＢＬ輝度情報演算部２６による処理に置き換わる。また、ＢＬ輝度情報８６１、８６２が、画素対応ＢＬ輝度情報８７に置き換わる。他の処理については、第２の実施形態と同様である。
画像処理装置３０ａでは、データ転送制御部３１が入力した画素対応ＢＬ輝度情報８７は、画像処理部３５が画像信号８１を表示用信号８２に変換する際に用いる。
このように、画素対応ＢＬ輝度情報８７を生成する演算をアプリケーション処理装置２０ａで行うことにより、画像処理装置３０ａの負荷をより軽減することができる。
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態の表示装置について説明する。第３の実施形態では、画像処理装置３０ａの要求輝度値算出部３３においてバックライト６０の要求輝度値を算出していたが、この処理をアプリケーション処理装置２０ａで行うようにしてもよい。
図１４は、第４の実施形態の表示装置の機能構成を示したブロック図である。
第４の実施形態の表示装置では、アプリケーション処理装置２０ｂは、データ転送制御部２１と、画像信号生成部２２と、光源別ＬＵＴ記憶部２３と、点灯パターン決定部２４と、ＢＬ輝度情報生成部２５と、画素対応ＢＬ輝度情報演算部２６と、要求輝度値算出部２７と、を有している。
要求輝度値算出部２７は、画像信号生成部２２が生成した画像信号８１に基づき、バックライト６０のブロックごとの要求輝度値８５を算出する。要求輝度値８５は、図６に示した画像処理装置３０の要求輝度値算出部３３と同様にして求める。要求輝度値８５は、点灯パターン決定部２４において用いる。
画像処理装置３０ｂでは、データ転送制御部３１が、画素対応ＢＬ輝度情報８７を入力し、画像処理部３５へ出力する。画像処理部３５では、取得した画素対応ＢＬ輝度情報８７と、画像信号８１とに基づき、画像表示パネル４０に表示する表示用信号８２を生成する。
なお、第４の実施形態では、アプリケーション処理装置２０ｂが要求輝度値算出部２７を有しているので、図８に示す要求輝度値８５１、８５２のデータ転送は行わない。アプリケーション処理装置２０ｂでは、点灯パターン決定２４１、２４２の前に要求輝度値算出を行う。画素対応ＢＬ輝度情報８７の画像処理装置３０ｂへのデータ転送は、第３の実施形態と同様に行う。
このように、要求輝度値算出をアプリケーション処理装置２０ｂで行うことにより、画像処理装置３０ｂの負荷をより軽減することができる。
以上、実施形態としてバックライト６０の制御をアプリケーション処理装置２０で行うとし、バックライト６０の制御に伴う要求輝度値算出処理、ＢＬ輝度情報生成処理及び画素対応ＢＬ輝度情報処理をアプリケーション処理装置２０と画像処理装置３０とで分担する構成の一例を示した。これらの構成は、画素数、アプリケーション処理装置２０及び画像処理装置３０が搭載するプロセッサの処理能力等により、選択することができる。また、分担する処理の組み合わせは、上記構成に限定されない。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、表示装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Hard Disk Drive）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムにしたがった処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムにしたがった処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムにしたがった処理を実行することもできる。
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することもできる。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
（１）開示される発明の一態様は、画素が配列される画像表示パネルと、
前記画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、
前記バックライトを制御する第１装置と、
前記画像表示パネルを制御する第２装置と、
を有し、
前記第１装置は、画像信号を生成して前記第２装置に出力し、前記画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの前記画像信号と、予め記憶する前記バックライトの輝度分布情報とに基づいて前記バックライトの光源点灯量を決定し、前記光源点灯量によって前記バックライトを制御し、
前記第２装置は、前記画像信号を入力し、前記画像信号を前記画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、前記画像表示パネルを制御する、
表示装置である。
（２）開示される発明の一態様は、前記バックライトは、独立して動作可能な複数の光源を備え、前記輝度分布情報には前記複数の光源のうちの１又は２以上の光源の組を１つの光源単位とする光源単位別の輝度分布情報が記憶されており、
前記第１装置は、前記光源単位別の輝度分布情報に基づいてそれぞれの前記光源単位の光源点灯量を調整した点灯パターンを決定し、前記点灯パターンに基づいて前記バックライトを制御する、
（１）記載の表示装置である。
（３）開示される発明の一態様は、前記第２装置は、前記ブロックの前記画像信号の彩度及び明度の少なくとも一方に基づいて当該ブロックに対応する前記バックライトの輝度を調整するブロック対応指標を算出し、前記ブロック対応指標に基づいて要求輝度値を算出して前記第１装置に出力し、
前記第１装置は、前記要求輝度値に基づいて前記光源点灯量を決定する、
（１）又は（２）記載の表示装置である。
（４）開示される発明の一態様は、前記第１装置は、所定の周期で前記画像信号を前記第２装置に出力し、
前記第２装置は、前記画像信号の入力が終了してから次の周期の前記画像信号が入力されるまでの期間に前記要求輝度値を前記第１装置に出力する、
（３）記載の表示装置である。
（５）開示される発明の一態様は、前記第１装置は、前記光源点灯量と前記輝度分布情報に基づいて、前記バックライトを前記光源点灯量で駆動したときのバックライト輝度情報を生成して前記第２装置に出力し、
前記第２装置は、前記バックライト輝度情報を入力し、前記バックライト輝度情報が前記表示面の所定の領域の画素を代表する代表画素における輝度情報であるときは、補間演算によって前記画素の輝度情報を算出して画素対応バックライト輝度情報を生成し、前記画素対応バックライト輝度情報と前記画像信号とに基づいて前記表示用信号を生成する、 （１）乃至（４）のいずれか一に記載の表示装置である。
（６）開示される発明の一態様は、前記第１装置は、前記ブロックの前記画像信号の彩度及び明度の少なくとも一方に基づいて当該ブロックに対応する前記バックライトの輝度を調整するブロック対応指標を算出し、前記ブロック対応指標に基づいて要求輝度値を算出し、前記要求輝度値に基づいて前記光源点灯量を決定する、
（１）又は（２）記載の表示装置である。
（７）開示される発明の一態様は、前記第１装置は、前記光源点灯量と前記輝度分布情報に基づいて、前記バックライトを前記光源点灯量で駆動したときのバックライト輝度情報を生成し、前記バックライト輝度情報が前記表示面の所定の領域の画素を代表する代表画素における輝度情報であるときは、補間演算によって前記画素の輝度情報を算出して画素対応バックライト輝度情報を生成し、前記画素対応バックライト輝度情報を前記第２装置に出力し、
前記第２装置は、前記画素対応バックライト輝度情報を入力し、前記画素対応バックライト輝度情報と前記画像信号とに基づいて前記表示用信号を生成する、
（１）乃至（４）又は（６）のいずれか一に記載の表示装置である。
（８）開示される発明の一態様は、前記画素は、第１原色を表示する第１副画素、第２原色を表示する第２副画素及び第３原色を表示する第３副画素と、第４の色を表示する第４副画素とを備え、
前記第２装置は、前記画像信号に基づき、前記画像信号に応じた前記第１原色の明度、前記第２原色の明度及び前記第３原色の明度の少なくとも１つに基づいて前記第４副画素の信号値を算出し、前記第４副画素の信号値に応じて前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素の信号値を算出して、前記画像信号を前記表示用信号に変換する、
（１）乃至（７）のいずれか一に記載の表示装置である。
（９）開示される発明の一態様は、画素が配列される画像表示パネルと、前記画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、第１装置と、第２装置と、を有する表示装置の駆動方法において、
前記第１装置が、画像信号を生成して前記第２装置に出力し、前記画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの前記画像信号と、予め記憶する前記バックライトの輝度分布情報とに基づいて前記バックライトの光源点灯量を決定し、前記光源点灯量によって前記バックライトを制御し、
前記第２装置が、前記画像信号を入力し、前記画像信号を前記画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、前記画像表示パネルを制御する、
表示装置の駆動方法である。
１ 表示装置
２ 第１装置
３ 第２装置
４ 画像表示パネル
６ バックライト
１０ 表示装置
２０ アプリケーション処理装置
３０ 画像処理装置
４０ 画像表示パネル
５０ 画像表示パネル駆動部
５１ 信号出力回路
５２ 走査回路
５８ 画素
６０ バックライト
７０ 光源駆動部

Claims (9)

  1. 画素が配列される画像表示パネルと、
    前記画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、
    前記バックライトを制御する第１装置と、
    前記画像表示パネルを制御する第２装置と、
    を有し、
    前記第１装置は、画像信号を生成して前記第２装置に出力し、前記画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの前記画像信号と、予め記憶する前記バックライトの輝度分布情報とに基づいて前記バックライトの光源点灯量を決定し、前記光源点灯量によって前記バックライトを制御し、
    前記第２装置は、前記画像信号を入力し、前記画像信号を前記画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、前記画像表示パネルを制御する、
    表示装置。
  2. 前記バックライトは、独立して動作可能な複数の光源を備え、前記輝度分布情報には前記複数の光源のうちの１又は２以上の光源の組を１つの光源単位とする光源単位別の輝度分布情報が記憶されており、
    前記第１装置は、前記光源単位別の輝度分布情報に基づいてそれぞれの前記光源単位の光源点灯量を調整した点灯パターンを決定し、前記点灯パターンに基づいて前記バックライトを制御する、
    請求項１記載の表示装置。
  3. 前記第２装置は、前記ブロックの前記画像信号の彩度及び明度の少なくとも一方に基づいて当該ブロックに対応する前記バックライトの輝度を調整するブロック対応指標を算出し、前記ブロック対応指標に基づいて要求輝度値を算出して前記第１装置に出力し、
    前記第１装置は、前記要求輝度値に基づいて前記光源点灯量を決定する、
    請求項１又は２記載の表示装置。
  4. 前記第１装置は、所定の周期で前記画像信号を前記第２装置に出力し、
    前記第２装置は、前記画像信号の入力が終了してから次の周期の前記画像信号が入力されるまでの期間に前記要求輝度値を前記第１装置に出力する、
    請求項３記載の表示装置。
  5. 前記第１装置は、前記光源点灯量と前記輝度分布情報に基づいて、前記バックライトを前記光源点灯量で駆動したときのバックライト輝度情報を生成して前記第２装置に出力し、
    前記第２装置は、前記バックライト輝度情報を入力し、前記バックライト輝度情報が前記表示面の所定の領域の画素を代表する代表画素における輝度情報であるときは、補間演算によって前記画素の輝度情報を算出して画素対応バックライト輝度情報を生成し、前記画素対応バックライト輝度情報と前記画像信号とに基づいて前記表示用信号を生成する、
    請求項１乃至４のいずれか一に記載の表示装置。
  6. 前記第１装置は、前記ブロックの前記画像信号の彩度及び明度の少なくとも一方に基づいて当該ブロックに対応する前記バックライトの輝度を調整するブロック対応指標を算出し、前記ブロック対応指標に基づいて要求輝度値を算出し、前記要求輝度値に基づいて前記光源点灯量を決定する、
    請求項１又は２記載の表示装置。
  7. 前記第１装置は、前記光源点灯量と前記輝度分布情報に基づいて、前記バックライトを前記光源点灯量で駆動したときのバックライト輝度情報を生成し、前記バックライト輝度情報が前記表示面の所定の領域の画素を代表する代表画素における輝度情報であるときは、補間演算によって前記画素の輝度情報を算出して画素対応バックライト輝度情報を生成し、前記画素対応バックライト輝度情報を前記第２装置に出力し、
    前記第２装置は、前記画素対応バックライト輝度情報を入力し、前記画素対応バックライト輝度情報と前記画像信号とに基づいて前記表示用信号を生成する、
    請求項１乃至４又は６のいずれか一に記載の表示装置。
  8. 前記画素は、第１原色を表示する第１副画素、第２原色を表示する第２副画素及び第３原色を表示する第３副画素と、第４の色を表示する第４副画素とを備え、
    前記第２装置は、前記画像信号に基づき、前記画像信号に応じた前記第１原色の明度、前記第２原色の明度及び前記第３原色の明度の少なくとも１つに基づいて前記第４副画素の信号値を算出し、前記第４副画素の信号値に応じて前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素の信号値を算出して、前記画像信号を前記表示用信号に変換する、
    請求項１乃至７のいずれか一に記載の表示装置。
  9. 画素が配列される画像表示パネルと、前記画像表示パネルを背面から照明するバックライトと、第１装置と、第２装置と、を有する表示装置の駆動方法において、
    前記第１装置が、画像信号を生成して前記第２装置に出力し、前記画像表示パネルの表示面を分割したブロックごとの前記画像信号と、予め記憶する前記バックライトの輝度分布情報とに基づいて前記バックライトの光源点灯量を決定し、前記光源点灯量によって前記バックライトを制御し、
    前記第２装置が、前記画像信号を入力し、前記画像信号を前記画像表示パネルの表示を制御する表示用信号に変換し、前記画像表示パネルを制御する、
    表示装置の駆動方法。
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