JP4237220B2 - 透過型ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の透過型ディスプレイ装置に関するものであり、特に、発光輝度の制御を可能とするアクティブバックライトを用いた透過型ディスプレイ装置に関するものである。

カラーディスプレイには様々な種類があり、それぞれ実用化がなされている。薄型ディスプレイを大別すると、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）のような自発光型ディスプレイと、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に代表される非発光型ディスプレイとに分類される。非発光型ディスプレイであるＬＣＤでは、液晶パネルの背面側にバックライトを配置する透過型ＬＣＤが知られている。

図８は、透過型ＬＣＤの一般的な構造を示す断面図である。この透過型ＬＣＤは、液晶パネル１００の背面にバックライト１１０を配置している。液晶パネル１００は、一対の透明基板１０１，１０２の間に液晶層１０３を配置し、一対の透明基板１０１，１０２の外側には偏光板１０４，１０５を備えた構成となっている。また、液晶パネル１００内にカラーフィルタ１０６を備えることでカラー表示が可能となる。

図示は省略するが、透明基板１０１，１０２の内側には、電極層および配向膜が形成されており、液晶層１０３への印加電圧を制御することによって、液晶パネル１００を透過する光の透過量が画素ごとに制御される。すなわち、透過型ＬＣＤは、バックライト１１０からの照射光を液晶パネル１１０で透過量制御を行うことによって表示制御を行う。

バックライト１１０は、カラーディスプレイに必要なＲＧＢ三色の波長を含む白色のバックライトが主に用いられ、カラーフィルタ１０６との組み合わせによって、ＲＧＢの各色の光の透過率をそれぞれ調整することで、画素としての輝度や色相を任意に設定することが可能である。尚、バックライト１１０としては、ＲＧＢの各色毎に光源を備えたものもある。

例えば、上記ＬＣＤにおいては、出力される表示情報は画素ごとに存在するＲＧＢそれぞれのカラーフィルタ１０６のついた液晶パネル１１０のシャッタ作用によって透過率がコントロールされ、０〜１００％の範囲を決められたステップで制御することで透過する光の強さを制御している。バックライト１１０の照射光を１００％透過する場合には、理想的には、バックライト光の該当色要素強度がそのまま出力されるので、この時が最大輝度となる。また、透過率が０％のときには黒色表示となる。このように、液晶パネル１１０のシャッタ作用によって表示制御を行う通常の透過型ＬＣＤの構成では、バックライト１１０は、ある一定の輝度で発光し続ける。

しかしながら、バックライト１１０の輝度を一定とする上記構成では、バックライト１１０による消費電力が大きいといった問題がある。すなわち、上記ＬＣＤが全体的に暗い画面表示を行っている場合であっても、バックライト１１０が最大輝度で発光しており、その照射光の多くが液晶パネル１００のシャッタ作用によって遮断されることとなる。このため、バックライト１１０における発光光量の無駄が多く、バックライト１１０の消費電力が大きくなる。ＬＣＤでは、消費電力の大部分をバックライトが占めるため、システム全体からみた場合、この無駄は非常に大きな損失となる。

このような問題に対し、特許文献１には、輝度調整可能なアクティブバックライトを用い、ＬＣＤの表示制御（輝度制御）を、液晶パネルの透過率とアクティブバックライトの輝度制御とによって行い、バックライトの消費電力の低減を図る技術が開示されている。図９に、特許文献１に記載のＬＣＤシステムの概略構成を示す。

図９に示すＬＣＤは、ＲＡＭ２０１に格納されている画像情報を、ＣＰＵ２０２がアクティブＢＬ（バックライト）コントローラ２０３に送る構成となっている。そして、アクティブＢＬコントローラ２０３が、液晶ドライバ２０４，２０５を介して液晶パネル２１０における透過率の制御を行うと共に、バックライト輝度調整部２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂを介して赤色バックライト２０７Ｒ，緑色バックライト２０７Ｇ，青色バックライト２０７Ｂの輝度制御を行う。すなわち、上記ＬＣＤにおいて、赤色バックライト２０７Ｒ，緑色バックライト２０７Ｇ，青色バックライト２０７Ｂのそれぞれが、その輝度を調整可能なアクティブバックライトである。

図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して、特許文献１におけるバックライトの消費電力削減効果について説明する。尚、以下では、説明を簡単にするため、４画素（１画素にＲＧＢの各色成分を含む）からなる領域での表示制御を例示する。

先ず、表示階調が２５６階調（０〜２５５）である時に、図１０（ａ）に示すような表示データにて表示を行う場合を考える。ここで、バックライトの輝度制御を行わない場合、バックライトの輝度は最大輝度（２５５とする）であり、液晶パネルの透過率のみが表示データに応じて制御される（図１０（ｂ）参照）。

一方、図１０（ｃ）に示すように、アクティブバックライトによる表示制御を行う場合、バックライトの輝度は表示データにおける最大輝度値に一致するように制御される。バックライトがＲＧＢ各色毎に設けられている場合は、各色のバックライトの輝度が、対応する色成分の最大輝度値に一致するように制御される。そして、液晶パネルの透過率は、その時のバックライトの輝度に合わせて透過率を調整される。例えば、図１０（ｃ）では、Ｒ＝１２８を表示するために、Ｒのバックライト輝度を１２８とし、液晶パネルの該当する画素の透過率を２５５（１００％）とすることで、１２８の表示輝度（＝輝度１２８×透過率１００％）を得ている。Ｒ＝１２８を表示するために、Ｒのバックライト輝度を２５５とし、液晶パネルの該当する画素の透過率を１２８（５０％）としている図１０（ｂ）の表示と比較すれば、バックライトの輝度は２５５から１２８に低減されている。

このようなアクティブバックライトを用いた透過型ディスプレイ装置では、該アクティブバックライトの輝度制御は、画面全体を１つの領域として行うことも可能であるが、画面を複数の領域に分割し、個々の領域でバックライトの輝度制御を行えば、消費電力の削減効果をより大きくすることができる。
特開２００６−４７５９４号公報（２００６年２月１６日公開）

しかしながら一方で、表示画面を複数の領域に分割し、分割された各領域毎にバックライトの輝度制御を行った場合には、隣接する表示領域からの漏れ光によって表示領域の境界線が視認されてしまう虞がある。この不具合を図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明すると以下の通りである。

先ず、隣接する２つの表示領域において、図１１（ａ）に示すような表示データにて表示を行う場合を考える。ここでは、説明を簡単にするために、隣接する２つの表示領域は、それぞれ３つの画素からなっているとする。

図１１（ａ），（ｂ）に示した表示制御を行う場合、図１１（ａ）に示す表示データに基づいて制御されるバックライトの輝度および画素の透過率は、図１１（ｂ）に示すようなものとなる。この時、バックライトの各発光領域から照射される光は、完全な平行光でないため、ある発光領域から隣接する表示領域に入射する漏れ光（図中、実線の矢印で示す）が発生する。このような漏れ光は、図１１（ｃ）に示すように、表示領域の境界線付近の画素の表示輝度を不所望に増加させる。その結果、表示領域の境界線を挟んで接する画素同士において表示しようとする輝度が同じであっても、実際の表示輝度には差が生じ、上記境界線を視認させるおそれがある。

図１１（ａ），（ｂ）に示した表示制御を行う場合、図１１（ａ）に示す表示データに基づいて制御されるバックライトの輝度および画素の透過率は、図１１（ｂ）に示すようなものとなる。この時、バックライトの各発光領域から照射される光は、完全な平行光でないため、ある発光領域から隣接する表示領域に入射する漏れ光（図中、実線の矢印で示す）が発生する。このような漏れ光は、図１１（ｃ）に示すように、表示領域の境界線付近の画素の表示輝度を不所望に増加させる。その結果、表示領域の境界線を挟んで接する画素同士において、表示しようとする輝度が同じであっても、実際の表示輝度には差が生じ、この輝度差によって上記境界線を視認させるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示画面を複数の領域に分割し、分割された各領域毎にバックライトの輝度制御を行う透過型ディスプレイ装置において、隣接する表示領域の境界線が視認されてしまうといった不具合を軽減でき、画像を所望の輝度で表示できる透過型ディスプレイ装置を実現することにある。

本発明に係る透過型ディスプレイ装置は、上記課題を解決するために、バックライトと透過制御パネルとからなり、上記バックライトからの照射光の透過率を上記透過制御パネルによって制御して表示を行う透過型ディスプレイ装置において、上記バックライトは、それぞれに発光輝度を制御することが可能な複数の発光領域を有しており、上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を設定する発光輝度設定手段と、上記透過制御パネルにおける画素の透過率を、上記バックライトのそれぞれの発光領域毎の発光輝度に応じて設定する透過率設定手段とを備えており、上記発光輝度設定手段は、上記バックライトにおいて互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように上記発光輝度を設定することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記発光輝度設定手段によって設定される各発光領域におけるバックライトの発光輝度は、互いに隣接する発光領域間での差または比率が許容値以下となるように設定される。このため、隣接する領域間での漏れ光による不所望な輝度差が軽減され、領域間の境界線が視認されるといった不具合を抑制できる。

また、本発明に係る透過型ディスプレイ装置においては、上記発光輝度設定手段は、上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を、各発光領域内の最大輝度の画素を表示するのに必要な最小限の発光輝度に設定する初期発光輝度設定手段と、上記初期発光輝度設定手段によって設定された各発光領域の発光輝度を、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正する発光輝度補正手段とを備えている構成とすることができる。

また、本発明に係る透過型ディスプレイ装置においては、上記発光輝度補正手段は、上記初期発光輝度設定手段によって設定された発光輝度の中から、隣接する発光領域の発光輝度との差または比率が上記許容値以上である発光領域を抽出し、抽出された発光領域の発光輝度を増加させることによって、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正する構成とすることができる。

また、本発明に係る透過型ディスプレイ装置においては、上記発光輝度補正手段は、補正対象となる注目領域の発光輝度と、該注目領域と隣接する少なくとも一つの比較領域の発光輝度から許容値を引いた値または許容値を掛けた値とを比較し、比較された値の中から最大の値を該注目領域の補正後の発光輝度とする補正処理を繰り返すことで発光輝度を補正するものであり、上記補正処理は、上記注目領域を表示画面の左から右へ順次移動させながら行う第１の処理と、上記注目領域を表示画面の右から左へ順次移動させながら行う第２の処理と、上記注目領域を表示画面の上から下へ順次移動させながら行う第３の処理と、上記注目領域を表示画面の下から上へ順次移動させながら行う第４の処理とを含み、上記比較領域は、上記第１ないし第４の処理のそれぞれの処理中において、補正処理中の注目領域よりも前に注目領域として既に設定されている発光領域である構成とすることができる。

また、本発明に係る透過型ディスプレイ装置においては、上記発光輝度補正手段は、補正前の発光輝度が０である発光領域については、補正処理後の発光輝度も０に維持される構成とすることができる。

上記の構成によれば、補正前の発光輝度が０である発光領域については黒表示が行われることになるので、補正処理後の発光輝度も０に維持することで省電力化を図ることができる。

本発明に係る透過型ディスプレイ装置は、以上のように、バックライトと透過制御パネルとからなり、上記バックライトからの照射光の透過率を上記透過制御パネルによって制御して表示を行う透過型ディスプレイ装置において、上記バックライトは、それぞれに発光輝度を制御することが可能な複数の発光領域を有しており、上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を設定する発光輝度設定手段と、上記透過制御パネルにおける画素の透過率を、上記バックライトのそれぞれの発光領域毎の発光輝度に応じて設定する透過率設定手段とを備えており、上記発光輝度設定手段は、上記バックライトにおいて互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように上記発光輝度を設定する構成である。

それゆえ、上記発光輝度設定手段によって設定される各発光領域におけるバックライトの発光輝度は、互いに隣接する発光領域間での差または比率が許容値以下となるように設定され、隣接する領域間での漏れ光による不所望な輝度差が軽減されて、領域間の境界線が視認されるといった不具合を抑制できる。

本発明の一実施形態について図１ないし図７に基づいて説明すると以下の通りである。先ずは、本実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を図２を参照して説明する。

図２に示す液晶表示装置は、ＲＡＭ１１、ＣＰＵ１２、アクティブＢＬコントローラ１３、液晶ドライバ１４，１５、液晶パネル２０、バックライト輝度調整部１６、およびバックライト１７を備えた構成となっている。

上記液晶表示装置においては、ＲＡＭ１１に格納されている画像情報を、ＣＰＵ１２がアクティブＢＬ（バックライト）コントローラ１３に送る構成となっている。アクティブＢＬコントローラ１３は、液晶ドライバ１４，１５を介して液晶パネル２０における透過率の制御を行うと共に、バックライト輝度調整部１６を介してバックライト１７の輝度制御を行う。

ここで、バックライト１７は、ＲＧＢ三色の波長を含む白色のバックライトであり、かつ、液晶パネル２０の表示画面を４分割した各表示領域に対応して、４つの発光領域１７Ａ〜１７Ｄを有している。また、バックライト１７は、発光領域１７Ａ〜１７Ｄのそれぞれにおいて、個別にその輝度を調整可能なアクティブバックライトである。バックライト輝度調整部１６はバックライト輝度調整部１６Ａ〜１６Ｄを備えており、発光領域１７Ａ〜１７Ｄのそれぞれは、バックライト輝度調整部１６Ａ〜１６Ｄにおいて発光輝度を制御される。

すなわち、本実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶パネル２０における表示画面を複数の領域に分割し、分割された各領域毎に、液晶パネルの透過率とアクティブバックライトの輝度制御とに基づいて表示制御を行うものである。

図３（ａ），（ｂ）を参照して、図２に示す液晶表示装置におけるバックライトの消費電力削減効果について説明する。尚、以下では、説明を簡単にするため、表示画面を８画素（１画素にＲＧＢの各色成分を含む）からなるものとして、表示制御を例示する。

先ず、表示階調が２５６階調（０〜２５５）である時に、図３（ａ）に示すような表示データにて表示を行う場合を考える。ここで、上記表示画面は、２画素ずつを１領域として４つの領域に分割されるとする。図３（ａ），（ｂ）では、左上２画素を領域Ａ、右上２画素を領域Ｂ、左下２画素を領域Ｃ、右下２画素を領域Ｄとしている。

上記表示制御においては、図３（ｂ）に示すように、バックライトの輝度は、各領域Ａ〜Ｄ毎にその領域内の表示データにおける最大輝度値に一致するように制御される。そして、液晶パネルの透過率は、その時のバックライトの輝度に合わせて透過率を調整される。例えば、図３（ｂ）では、領域Ａの最大輝度値はＲ＝１２８であり、この領域Ａではバックライト輝度を１２８とする。領域Ａ内の画素の透過率は、バックライトの輝度値を１２８として所望の表示輝度が得られるように透過率が決定される。また、領域Ｂ〜Ｄでは、バックライトの輝度値は６０に設定される。

このように、上記液晶表示装置では、画面全体における最大輝度値が１２８であっても、その最大輝度値の画素を含む領域Ａのみにおいてバックライト輝度値を１２８に設定すればよく、他の領域Ｂ〜Ｄではそれよりも低いバックライト輝度値とすることができる。したがって、画面全体を１つの領域としてアクティブバックライトの輝度制御を行う特許文献１の構成に比べ、更なるバックライトの消費電力削減を図ることができる。

尚、上記説明においては、表示画面の分割数は４としたが、本発明はこれに限定されるものではなく分割される領域の数は任意である。また、分割される領域の大きさや形状は、全ての領域において同じであってもよく、それぞれ異なるものであってもよい。

また、上記説明の液晶表示装置においては、白色光源を備えたバックライトを用いた構成を例示している。この構成では、ＲＧＢの各色の輝度を一括して調整でき、バックライトの構成を簡素化することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ＲＧＢの各色毎に光源を備えたバックライトを用いる構成であっても良い。

図３の例では、領域Ｃにおける右側画素と領域Ｄにおける左側画素とは、表示しようとする輝度は等しいが、バックライト輝度および画素透過率の制御値は互いに異なっている。このため、領域Ｃと領域Ｄとの境界線が観察者に視認されてしまうおそれがある。また、このような不具合は、隣接する領域同士でバックライトの輝度差が大きいほど顕著であり、輝度差が小さければ目立たなくなる。

このため、本実施の形態に係る液晶表示装置では、隣接する領域間でのバックライト輝度差が所定値以下となるようにバックライト輝度を補正することに特徴を有している。以下に、バックライト輝度の補正方法について図４（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

図４（ａ）は、１画面を２５（＝５×５）個の領域に分割した場合の、各領域における補正前バックライト輝度値の例を示すものである。図４（ａ）に示す各領域のバックライト輝度値は、その領域内の最大輝度の画素を表示するのに必要な輝度値であり、各領域毎に必要最小限の値に設定されているが、隣接する領域間での輝度差は考慮されていない。また、図４（ａ）〜（ｅ）では、各領域におけるバックライト輝度値は０〜８の範囲で調節可能であるとする。

図４（ａ）に示す例では、隣接する領域間でのバックライト輝度差は考慮されておらず、最大で７の輝度差（１行２列目と２行２列目の領域間）が発生している。以下の説明においては、隣接する領域間でのバックライト輝度差の許容値を２として補正を行う場合を例示する。

図４（ｂ）では、ある注目領域のバックライト値を、該注目領域の左側にある比較領域のバックライト値と比較する。このとき、注目領域のバックライト値が比較領域のバックライト値よりも３以上小さければ、その差が２となるように注目領域のバックライト値を補正する（注目領域のバックライト値を増加させる）。具体的には、注目領域の左側にある比較領域のバックライト値から２を引いた値と、注目領域のバックライト値とを比較し、大きい方の値を注目領域の補正後のバックライト値として採用する。例えば、１行３列目の領域を注目領域とすると、該領域の左側にある比較領域のバックライト値から２を引いた値は６であり、注目領域の補正前のバックライト値は１であるため、該注目領域の補正後のバックライト値は６に設定される。

図４（ｂ）は、各行において上記注目領域を左から右へ移動させながら上記処理を行った場合の補正結果を示すものである。このとき、１列目の領域のさらに左には、バックライト値０の領域列が仮想的に存在するとする。この処理により、全ての領域のバックライト値は、その左側にある領域のバックライト値に比較して、３以上小さくなることは無い。

次に、図４（ｃ）は、各行において上記注目領域を右から左へ移動させながら同様の処理を行った場合の補正結果を示すものである。すなわち、この場合は、注目領域の右側にある比較領域のバックライト値から２を引いた値と、注目領域のバックライト値を比較し、大きい方の値を注目領域の補正後のバックライト値として採用する。この処理においては、５列目の領域のさらに右に、バックライト値０の領域列が仮想的に存在するとする。この処理により、全ての領域のバックライト値は、その右側にある領域のバックライト値に比較して、３以上小さくなることは無い。

次に、図４（ｄ）は、各列において上記注目領域を上から下へ移動させながら同様の処理を行った場合の補正結果を示すものであり、図４（ｅ）は、各列において上記注目領域を下から上へ移動させながら同様の処理を行った場合の補正結果を示すものである。これらの処理により、全ての領域のバックライト値は、その上または下側にある領域のバックライト値に比較して、３以上小さくなることは無い。

図４（ｂ）〜（ｅ）の処理により、全ての領域のバックライト値は、その隣接する領域（上下左右の何れにある領域）のバックライト値に比較して、３以上小さくなることは無い。言い換えれば、図４（ｂ）〜（ｅ）の処理は、隣接する領域のバックライト値との差が許容値以上である領域を抽出し、抽出された領域のバックライト値を増加させることによって、互いに隣接する領域間のバックライト輝度差を許容値以内とする処理である。

尚、上記図４（ｂ）〜（ｅ）の処理は、この順序で行う必要はなく、任意の順序で行っても良い。また、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、注目領域を行方向に移動させながら行う処理（図４（ｂ）または（ｃ）に示す処理）の何れか一方と、注目領域を列方向に移動させながら行う処理（図４（ｄ）または（ｅ）に示す処理）の何れか一方とを同時に行うことも可能である。

また、図４および図５に示す例では、互いに辺を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差が許容値内となるような補正を行っているが、さらに角を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差が許容値内となるような補正を行ってもよい。そのような場合の例を図６（ａ）〜（ｄ）を参照して説明すると以下の通りである。

この場合も、１画面が２５（＝５×５）個の領域に分割されていると仮定し、第１の処理では、図６（ａ）に示すように１行１列目の領域から５行５列目の領域に注目領域を移動させるものとする。この場合、注目領域と比較領域との関係は、図６（ｂ）に示すものとする。第２の処理では、図６（ｃ）に示すように５行５列目の領域から１行１列目の領域に注目領域を移動させるものとする。この場合、注目領域と比較領域との関係は図６（ｄ）に示すものとする。

このように、角を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差をも考慮する場合、角を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差の許容値は、辺を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差の許容値と同じであってもよく、異なる値であっても良い。例えば、辺を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差の許容値は２とし、角を接して隣接する領域間でのバックライト輝度差の許容値は３とすることも可能である。

また、隣接する領域間でのバックライト値の許容差は、上述のようなバックライト値の輝度差に限定されるものではなく、輝度値の相対的な比によって設定されるものであっても良い。

また、図４（ａ）に示すバックライト輝度値において、４行１列目の領域のバックライト値は補正前は０であるが、該領域における補正後のバックライト値は６に補正されている。これは、隣接する４行２列目の領域のバックライト値が８であることに伴って補正されたものであるが、補正前の時点でバックライト輝度が０ということは、該領域においては、全ての画素が黒表示であることを示している。黒表示の画素では、バックライトの輝度を０とすれば液晶の透過率はいくらであっても黒画像が表示されるべきであるが、まわりからの光もれの影響を考慮すると、液晶の透過率も０にすることが好ましい。そして、液晶透過率を０にしているのであれば、この領域に関してはバックライト輝度が０で隣接領域間での輝度差がいくらになっても実質的な影響はない。よって省電力化のためには、ある領域の補正前のバックライト輝度が０であれば、その領域については補正を行わず、最終結果のバックライト輝度も０にしてもよい。

図２に示す液晶表示装置において、液晶パネルの透過率およびアクティブバックライトの輝度は、アクティブＢＬコントローラ１３によって設定される。図１にアクティブＢＬコントローラ１３の構成例を示す。

アクティブＢＬコントローラ１３は、図１に示すように、画像データエリア分割部３１、エリア内画像メモリ３２ａ，３２ｂ、最大輝度抽出部３３ａ，３３ｂ、最大輝度記憶部３４ａ，３４ｂ、ＢＬ候補値算出部３５ａ，３５ｂ、ＢＬ輝度保持部３６ａ，３６ｂ、液晶透過率算出部３７ａ，３７ｂ、およびＢＬ輝度差調整部３８を備えて構成される。

画像データエリア分割部３１は、入力される画像データを、液晶パネル２０の表示画面を分割した各表示領域に振り分ける処理を行う。ここでは、説明を簡単にするため、表示画面が２つの領域に分割されているとする。そして、これらの領域に対応して分割された画像データのそれぞれは、エリア内画像メモリ３２ａ，３２ｂに記憶される。以後、添え字ａを付した機能部にて行われる処理と、添え字ｂを付した機能部にて行われる処理とは、対象とする領域が異なるのみで、処理の内容は同じであるため、添え字ａを付した機能部の説明のみを行う。

最大輝度抽出部３３ａは、エリア内画像メモリ３２ａに記憶されている全ての画素データの輝度値の中から最大の輝度値を抽出する。最大輝度記憶部３４ａは、その抽出された最大の輝度値を記憶する。

ＢＬ候補値算出部３５ａ，３５ｂおよびＢＬ輝度差調整部３８は、最大輝度記憶部３４ａ，３４ｂに記憶された最大輝度値に基づいて、対応領域におけるバックライトの発光輝度を決定する。

すなわち、ＢＬ候補値算出部３５ａ，３５ｂには、最初、最大輝度記憶部３４ａ，３４ｂに記憶された最大輝度値が書き込まれる。ＢＬ輝度差調整部３８は、最大輝度記憶部３４ａ，３４ｂからＢＬ候補値算出部３５ａ，３５ｂに書き込まれた最大輝度値を読み取って、例えば、図４または図５に示した処理に則って、これらの輝度値を比較および補正する処理を行う。例えば、図（ｂ）に示すような処理を行おうとする場合、ＢＬ輝度差調整部３８は、注目領域の輝度値および比較領域の輝度値を対応するＢＬ候補値算出部から読み取り、これらの比較結果から注目領域の輝度値が補正された場合には、補正された輝度値をＢＬ候補値算出部にフィードバックする。補正された輝度値のフィードバックを受けたＢＬ候補値算出部では、格納する輝度値を補正された輝度値に書き換える。こうして、全ての手順に沿った処理が終わった時に、ＢＬ候補値算出部３５ａ，３５ｂに格納されている輝度値が最終的なバックライト値として決定される。

以上の説明では、バックライトが白色である場合について説明している。しかしながら、バックライトが白色光源でなく、ＲＧＢの各色毎に光源を備えたカラーバックライトの場合にも本発明は適用可能である。この場合には、ＲＧＢの各色光源のバックライト輝度値に対して上記処理を行えばよい。例えば、ＲＧＢ３色のバックライトを独立に制御する場合には、隣接する領域のバックライトの輝度差はこの３色を制御する必要がある。よって、同色同士の輝度値を比較し、制御することで隣接領域のバックライト光を許容範囲に収めることが可能となる。例えば（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１００，１００，１００）の輝度値をもつ第１の領域と、これに隣接し（２００，１１０，８０）の輝度値をもつ第２の領域とで、ＲＧＢそれぞれの輝度値の差を例えば１０以内とするのであれば、第１の領域と第２の領域とのバックライト輝度はそれぞれ（１９０，１００，１００），（２００，１１０，９０）というように変化する。

本液晶表示装置において、バックライト値の補正処理（例えば、図４（ａ）に示すバックライト輝度データを例えば、図４（ｅ）に示すバックライト輝度データに補正する処理）は、これをソフトウェアにて実現することも可能である。図７は、上記処理をソフトウェアで実現する場合のアルゴリズムを示したフローチャートである。

このアルゴリズムにおいて、Ｓ１では、表示画面における分割領域の縦分割数ｒｏｗおよび横分割数ｃｏｌｕｍｎ、領域間の輝度差許容値diffが設定されている。次に、Ｓ２では、各領域のバックライトの初期値が設定されている。各領域の白色バックライト輝度はＷ［ｒ，ｃ］（ただしｒは１〜ｒｏｗ，ｃは１〜ｃｏｌｕｍｎ）で示される変数に格納されており、カラーバックライトの場合には、ＷでなくＲ［ｒ，ｃ］，Ｇ［ｒ，ｃ］，Ｂ［ｒ，ｃ］に保存されている。以下では白色バックライトについて処理を説明するが、カラーバックライトの場合には、ＷでなくＲＧＢそれぞれに対して合計３回同じ処理を行なえばよい。
また、表示画面の外部で該表示画面に隣接すると考えられる仮想的な領域の輝度値は０として設定しておくのが処理の都合上好ましいが、境界を判定する方法で記憶域を削減してもよい。ここでは考え方をわかりやすく示すため、仮想的に存在する隣接エリアの輝度値は０とする。

Ｓ３〜Ｓ６では、図４（ｂ）〜（ｅ）の説明に相当する処理を行う。これらの処理の順序は問わないが、この例では右、左、下、上の各方向へ走査し処理を行なっている。これに沿って説明すると、まず、１行目の左端Ｗ［１，１］とその直前に処理したと想定する左隣のＷ［１，０］−ｄｉｆｆを比較する。このうち大きい値をＷ［１，１］の新しい値とする。これを次にその隣、Ｗ［１，２］とＷ［１，１］−ｄｉｆｆを比較し大きい値をＷ［１，２］の新しい値とする。このように１行目の右端にくるまでこの処理を繰り返す。おわったら、２行目、３行目と同様に最終行まで処理を行なう。

次にこの逆に、右端から順に左端まで全ての行について処理を行なう。今度は縦方向に同様の処理を行ない、往復する。上記、４回の走査がおわったら、その時点のＷ［ｒ，ｃ］の値をバックライト輝度値とする。この値は隣接エリアの輝度値と輝度差許容値ｄｉｆｆ以内しか差がない。

Ｓ３〜Ｓ６の処理において、ｄｉｆｆの値を０にすれば、全てのバックライト領域を単一のエリアとして扱った場合と同じ効果が得られ、またｄｉｆｆの値を輝度値の範囲の最大値（例えば８ビットなら２５５）とすれば、この処理を行なっても処理前の結果と同じく無調整の結果が得られる。

もちろん、最終の値を求める際に、入力時点で輝度値０であった領域をこの処理後に値を０にすることも先に説明したように（液晶透過率を０にしておけば）問題ないが、このフローチャートではこの処理は省略している。ＲＧＢ３色のバックライトの場合、この処理を行なうと、それぞれの色間で、差がｄｉｆｆ以内でしかなくなる。

また、ｘ［ｙ，ｚ］とｘ［ｙ−１，ｚ−１］のような角が接するような領域間の輝度差を値ｄｉｆｆ以内にしたい場合には、ｄｉｆｆ／２をｄｉｆｆとして設定すれば、図７のアルゴリズムがそのまま利用可能である。

上述したようにバックライトの輝度の違いによって、領域間の光もれがある場合、輝度の違いが大きいほど画質劣化につながるが、逆に領域間の輝度差を小さくすると領域分割してバックライト光を低減することによる消費電力削減効果が薄れる。実際に液晶やエリア間の光もれの程度により、許容される輝度値は実験やシミュレーションを通して決定することが重要である。

ここまで、隣接領域間の輝度差をある量以下にする手法について言及してきたが、輝度差の量でなく輝度の比が問題となることもある。たとえば、隣接する領域のバックライト輝度値が１と２の場合、両者の違いは値としては１しか違わないが、比率としては２倍の違いになる。同じ値１の差でもこれが輝度値１００と９９では１％の違いでしかなく、この輝度の違いは相対的により小さい。このように絶対量でなく隣接領域との輝度比が好ましい場合もあるため、次に隣接領域の輝度値との輝度比を一定以内にする手法について述べる。具体的には、例えば１０％以上の輝度差を許容しない場合、輝度値１０と輝度値８なら２０％の違いがあるので、より低い輝度値である８を９にするが、輝度値１００と輝度値９０であれば輝度値は９０％で許容範囲内であるため、そのままの輝度値とする、という具合である。

これについても上記とほぼ同様の手法で実現可能である。例えば、図７のフローチャートで右から左にスキャンする場合には、白色バックライトの場合、
Ｗ［ｒ，ｃ］＝ｍａｘ（（Ｗ［ｒ，（ｃ−１）］−ｄｉｆｆ），Ｗ［ｒ，ｃ］）
という式を用いるが、差でなく割合で隣接輝度を調整したい場合には、
Ｗ［ｒ，ｃ］＝ｍａｘ（（Ｗ［ｒ，（ｃ−１）］×ｄｉｆｆ），Ｗ［ｒ，ｃ］）
のようにする。ここで、ｄｉｆｆは隣接輝度の割合をどこまで許容するかというパラメータで、例えば上記例のように９０％まで許容するのであれば、ｄｉｆｆに０．９という値を設定すればよい。もちろん上記輝度値許容差の場合と同じくカラーバックライトの場合には同様の処理をＲＧＢそれぞれについて行なうことはいうまでもない。

ｘ［ｙ，ｚ］とｘ［ｙ−１，ｚ−１］のような角が接するような領域間の輝度割合を値ｄｉｆｆ以内にしたい場合には、ｄｉｆｆの２の平方根をｄｉｆｆとして設定すれば、図７のアルゴリズムがそのまま利用できる。この場合、ｄｉｆｆの値を０にすれば、全てのバックライト領域を単一の領域として扱った場合と同じ効果が得られ、またｄｉｆｆの値を１（１００％）とすれば、この処理を行なっても処理前の結果と同じく無調整の結果が得られる。

また先に示した領域間の輝度差を保証する場合と同様、この「割合」を保証する場合においても、元のある領域の輝度が０であれば、最終結果の輝度値を０とすることも可能である。

以上説明した画像照合のための処理機能は、プログラムで実現される。本実施の形態では、このプログラムはコンピュータで読取可能な記録媒体に格納される。

本実施の形態では、この記録媒体として、図２に示されているコンピュータで処理が行なわれるために必要なメモリ、たとえばＲＡＭ１１のようなそのものがプログラムメディアであってもよいし、また該コンピュータの外部記憶装置に着脱自在に装着されて、そこに記録されたプログラムが該外部記憶装置を介して読取り可能な記録媒体であってもよい。このような外部記憶装置としては、磁気テープ装置、ＦＤ駆動装置およびＣＤ−ＲＯＭ駆動装置など（図示せず）であり、該記録媒体としては磁気テープ、ＦＤおよびＣＤ−ＲＯＭなど（図示せず）である。いずれの場合においても、各記録媒体に記録されているプログラムはＣＰＵ１２がアクセスして実行させる構成であってもよいし、あるいはいずれの場合もプログラムが該記録媒体から一旦読出されて所定のプログラム記憶エリア、たとえばＲＡＭ１１のプログラム記憶エリアにロードされて、ＣＰＵ１２により読出されて実行される方式であってもよい。このロード用のプログラムは、予め当該コンピュータに格納されているものとする。

ここで、上述の記録媒体はコンピュータ本体と分離可能に構成される。このような記録媒体としては、固定的にプログラムを担持する媒体が適用可能である。具体的には、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、ＦＤや固定ディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically ＥＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭなどによる半導体メモリが適用可能である。また、通信ネットワークからプログラムがダウンロードされて流動的にプログラムを担持する記録媒体であってもよい。なお、通信ネットワークからプログラムがダウンロードされる場合には、ダウンロード用プログラムは予め当該コンピュータ本体に格納されていてもよく、あるいは別の記録媒体から予め当該コンピュータ本体にインストールされてもよい。

なお記録媒体に格納されている内容としてはプログラムに限定されず、データであってもよい。

また、上記実施の形態の説明においては、液晶ディスプレイに本発明を適用した場合について記載しているが、透過型ディスプレイ一般についても同様の手法で持って本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置におけるアクティブＢＬコントローラの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は、図１に示す液晶表示装置における表示データ例を示す図であり、図２（ｂ）は、上記表示デ―タ例に基づいて表示を行う時の液晶の透過率とバックライトの輝度とを示す図である。 図４（ａ）〜（ｅ）は、バックライトの輝度値を補正する手順を示す図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、バックライトの輝度値を補正する手順を示す図である。 バックライトの輝度値を補正する手順を示す図であり、図６（ａ），（ｃ）は注目領域の移動順序、図６（ｂ），（ｄ）は注目領域と比較領域との対応関係を示す図である。 アルゴリズムを示すフローチャートである。 透過型液晶表示装置の一般的な構成を示す断面図である。 アクティブバックライトを用いた従来の液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 図１０（ａ）は、液晶表示装置における表示データ例を示す図であり、図１０（ｂ）は、アクティブバックライトを用いない液晶表示装置において上記表示デ―タ例に基づいて表示を行う時の液晶の透過率とバックライトの輝度とを示す図であり、図１０（ｃ）は、アクティブバックライトを用いた従来の液晶表示装置において上記表示デ―タ例に基づいて表示を行う時の液晶の透過率とバックライトの輝度とを示す図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は、アクティブバックライトを用いた液晶表示装置において、隣接する表示領域間での漏れ光による輝度増加を示す図である。

符号の説明

１１ ＲＡＭ
１２ ＣＰＵ
１３ アクティブＢＬコントローラ（発光輝度設定手段，透過率設定手段）
１４，１５ 液晶ドライバ
１６ バックライト輝度調整部
１７ バックライト
２０ 液晶パネル（透過制御パネル）
３１ 画像データエリア分割部
３２ａ，３２ｂ エリア内画像メモリ
３３ａ，３３ｂ 最大輝度抽出部（初期発光輝度設定手段）
３４ａ，３４ｂ 最大輝度記憶部（初期発光輝度設定手段）
３５ａ，３５ｂ ＢＬ候補値算出部（発光輝度補正手段）
３６ａ，３６ｂ ＢＬ輝度保持部
３７ａ，３７ｂ 液晶透過率算出部
３８ ＢＬ輝度差調整部（発光輝度補正手段）

Claims (4)

1. バックライトと透過制御パネルとからなり、上記バックライトからの照射光の透過率を上記透過制御パネルによって制御して表示を行う透過型ディスプレイ装置において、
   上記バックライトは、それぞれに発光輝度を制御することが可能な複数の発光領域を有しており、
   上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を設定する発光輝度設定手段と、
   上記透過制御パネルにおける画素の透過率を、上記バックライトのそれぞれの発光領域毎の発光輝度に応じて設定する透過率設定手段とを備えており、
   上記発光輝度設定手段は、上記バックライトにおいて互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように上記発光輝度を設定しており、
   上記発光輝度設定手段は、
   上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を、各発光領域内の最大輝度の画素を表示するのに必要な最小限の発光輝度に設定する初期発光輝度設定手段と、
   上記初期発光輝度設定手段によって設定された各発光領域の発光輝度を、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正する発光輝度補正手段とを備えており、
   上記発光輝度補正手段は、
   上記初期発光輝度設定手段によって設定された発光輝度の中から、隣接する発光領域の発光輝度との差または比率が上記許容値以上である発光領域を抽出し、抽出された発光領域の発光輝度を増加させることによって、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正しており、
   上記発光輝度補正手段は、補正対象となる注目領域の発光輝度と、該注目領域と隣接する少なくとも一つの比較領域の発光輝度から許容値を引いた値または許容値を掛けた値とを比較し、比較された値の中から最大の値を該注目領域の補正後の発光輝度とする補正処理を繰り返すことで発光輝度を補正するものであり、
   上記補正処理は、上記注目領域を表示画面の左から右へ順次移動させながら行う第１の処理と、上記注目領域を表示画面の右から左へ順次移動させながら行う第２の処理と、上記注目領域を表示画面の上から下へ順次移動させながら行う第３の処理と、上記注目領域を表示画面の下から上へ順次移動させながら行う第４の処理とを含み、
   上記比較領域は、上記第１ないし第４の処理のそれぞれの処理中において、補正処理中の注目領域よりも前に注目領域として既に設定されている発光領域であることを特徴とする透過型ディスプレイ装置。
2. バックライトと透過制御パネルとからなり、上記バックライトからの照射光の透過率を上記透過制御パネルによって制御して表示を行う透過型ディスプレイ装置において、
   上記バックライトは、それぞれに発光輝度を制御することが可能な複数の発光領域を有しており、
   上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を設定する発光輝度設定手段と、
   上記透過制御パネルにおける画素の透過率を、上記バックライトのそれぞれの発光領域毎の発光輝度に応じて設定する透過率設定手段とを備えており、
   上記発光輝度設定手段は、上記バックライトにおいて互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように上記発光輝度を設定しており、
   上記発光輝度設定手段は、
   上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を、各発光領域内の最大輝度の画素を表示するのに必要な最小限の発光輝度に設定する初期発光輝度設定手段と、
   上記初期発光輝度設定手段によって設定された各発光領域の発光輝度を、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正する発光輝度補正手段とを備えており、
   上記発光輝度補正手段は、補正前の発光輝度が０である発光領域については、補正処理後の発光輝度も０に維持されるようにすることを特徴とする透過型ディスプレイ装置。
3. バックライトと透過制御パネルとからなり、上記バックライトからの照射光の透過率を上記透過制御パネルによって制御して表示を行う透過型ディスプレイ装置の表示制御方法において、
   上記バックライトは、それぞれに発光輝度を制御することが可能な複数の発光領域を有しており、
   上記バックライトのそれぞれの発光領域における発光輝度を、各発光領域内の最大輝度の画素を表示するのに必要な最小限の発光輝度に設定する初期発光輝度設定工程と、
   上記初期発光輝度設定手段によって設定された各発光領域の発光輝度を、互いに隣接する発光領域の発光輝度の差または比率が許容値以下となるように補正する発光輝度補正工程とを備えており、
   上記発光輝度補正工程は、
   補正対象となる注目領域の発光輝度と、該注目領域と隣接する少なくとも一つの比較領域の発光輝度から許容値を引いた値または許容値を掛けた値とを比較し、比較された値の中から最大の値を該注目領域の補正後の発光輝度とする補正処理を繰り返すことで発光輝度を補正するものであり、
   上記補正処理は、上記注目領域を表示画面の左から右へ順次移動させながら行う第１の処理と、上記注目領域を表示画面の右から左へ順次移動させながら行う第２の処理と、上記注目領域を表示画面の上から下へ順次移動させながら行う第３の処理と、上記注目領域を表示画面の下から上へ順次移動させながら行う第４の処理とを含み、
   上記比較領域は、上記第１ないし第４の処理のそれぞれの処理中において、補正処理中の注目領域よりも前に既に注目領域として設定されている発光領域であることを特徴とする透過型ディスプレイ装置の表示制御方法。
4. 上記請求項３に記載の透過型ディスプレイ装置の表示制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための表示制御プログラム。

Images