JP5084948B2 - バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト装置、およびバックライト装置を用いる表示装置に関する。

液晶表示装置に代表される非自発光型の表示装置は、背面にバックライト装置（以下、単に「バックライト」ともいう）を有する。これらの表示装置は、バックライトから照射される光の反射量または透過量を画像信号に応じて調整する光変調部を介して画像を表示する。これらの表示装置においては、ホールド型駆動の表示装置にみられる動画ボケを改善するために、画像の走査に同期させて光源の間欠点灯が行われる。

一般に、このような間欠点灯としては、所定のタイミングでバックライトの発光エリア全面をフラッシュさせる方式（一般に「バックライトブリンク」と呼ばれる）と、バックライトの発光エリアを図１のように垂直方向に複数のスキャンエリアに分割し、図２に示すように画像の走査に同期して個々のスキャンエリアを順次フラッシュさせる方式（一般に「バックライトスキャン」と呼ばれる）とがある。

例えば特許文献１に記載されているバックライトブリンク方式の液晶表示装置では、入力画像が静止画か動画かを判別して光源の駆動デューティ（以下「デューティ」ともいう）および駆動電流（以下「波高値」ともいう）を制御する。

例えば特許文献２に記載されているバックライトスキャン方式の液晶表示装置では、画像の動きの大きさに応じてスキャンエリア単位で光源の駆動デューティを制御する。

特許第３５３５７９９号公報 特開２００６−３２３３００号公報

上記特許文献２記載の液晶表示装置においては、入力画像が動画であっても、一部のスキャンエリアに対応する一部の画像表示エリアにおける部分画像が動いていなければ、そのスキャンエリアについては駆動デューティを下げずに維持する。すなわち、一部のスキャンエリアでは駆動デューティを下げず、他のスキャンエリアでのみ駆動デューティを下げることにより、動画ボケを抑えて動画解像度を上げることができる。

この場合において、全スキャンエリアの輝度を同一に維持するためには、駆動デューティを下げるスキャンエリアについては駆動電流を相対的に増大させる必要がある。

しかしながら、このように動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合、平均輝度は変わらないものの、動きに応じて異なる駆動波形パターン（駆動デューティと駆動電流の組合せ）で光源を駆動することになる。そのため、同一輝度となる駆動波形パターンであっても、ある駆動波形から別の駆動波形に遷移させる際に、特定の条件の下でフリッカが発生し得るという問題がある。

一般に、人間の目の残像時間（約３０ミリ秒）の間に一定以上の輝度が変化があると、フリッカとして認識されることが知られている。本発明者は、同一輝度となる駆動波形パ
ターンであっても、駆動波形の変化時に特定の条件の下でフリッカが発生することを見出した。

例えば、図３Ａに示すように、駆動波形遷移中の期間の前後の平均輝度がともにＡだとしても、この駆動波形遷移中の期間の輝度はＡから乖離してＢとなる（Ａ≠Ｂ）。したがって、この乖離の度合いが大きい（例えば、波高値の変化量が大きい）と、人間の目の残像時間の間に輝度がＡ→Ｂ→Ａと変化し、一定以上の輝度変化が生じることになるため、フリッカとして認識され得る。

また、図３Ｂに示すように、駆動パルスの切替を滑らかにしても（例えば、波高値を段階的に滑らかに変化させたとしても）、切替周期（パルス切替のタイミングの間隔）が短かすぎると、同様の問題が発生し、やはり、フリッカとして認識され得る。

本発明の目的は、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合において、駆動波形の変化によるフリッカを防止して画質を改善することができるバックライト装置および表示装置を提供することである。

本発明のバックライト装置は、複数の発光エリアを有する発光部と、各々が少なくとも１つ以上の前記発光エリアに対応する複数の動きエリアの各々における画像の動き量を検出する動き量検出部と、前記複数の発光エリアの各々を発光させるための駆動パルスのデューティと波高値とを含む駆動条件を、検出された動き量に基づいて指定する駆動条件指定部と、指定された駆動条件に従って前記複数の発光エリアの各々を駆動する駆動部と、各々が少なくとも１つ以上の前記発光エリアに対応する複数の輝度エリアの各々における画像信号の特徴量を検出する特徴量検出部と、検出された特徴量に基づいて、前記輝度エリア毎に輝度指令値を決定する輝度指令値決定部とを有し、前記駆動条件指定部は、前記複数の発光エリアの各々に対し、前記検出された動き量に基づいて前記駆動パルスの波高値を決定し、決定した波高値に基づいて前記駆動パルスのデューティを仮決定した後、仮決定したデューティを、決定された輝度指令値に基づいて補正し、前記駆動条件が時間的に滑らかに変化するように前記駆動条件の調整を行い、前記駆動部は、決定された波高値と補正されたデューティとを含む駆動条件に従って、前記複数の発光エリアの各々を駆動することを特徴とする。

本発明の表示装置は、前記バックライト装置と、前記複数の発光エリアからの照明光を画像信号に応じて変調することにより、画像を表示する光変調部と、を有する。

本発明によれば、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合において、駆動波形の変化によるフリッカを防止して画質を改善することができる。

従来のスキャンエリアの一例を示す図 従来のバックライトスキャン方式を説明するための図 図３Ａは、駆動波形変化時におけるフリッカの発生原理を説明するための、駆動波形変化の一例を示す図、図３Ｂは、駆動波形変化時におけるフリッカの発生原理を説明するための、駆動波形変化の他の例を示す図 本発明の実施の形態１に係る表示装置としての液晶表示装置の構成を示すブロック図 本実施の形態における液晶パネルの画像表示エリアを示す図 本実施の形態における表示部の発光エリアおよびスキャンエリアを示す図 本実施の形態におけるＬＥＤドライバの構成を示すブロック図 本実施の形態における画像表示エリアから細分化されたマクロブロックを示す図 本実施の形態における動き量検出部の構成を示すブロック図 本実施の形態における波高値の変化量の制限ルールを説明するための図 本実施の形態における変化制御部の構成の一例を示すブロック図 本実施の形態における変化制御部の構成の他の例を示すブロック図 図１３Ａは、本実施の形態におけるスキャンコントローラにより制御されたＯＮ／ＯＦＦ信号波形の一例を示す図、図１３Ｂは、図１３Ａに示すＯＮ／ＯＦＦ信号のデューティを示す図 図１４Ａは、本実施の形態におけるスキャンコントローラにより制御されたＯＮ／ＯＦＦ信号波形の他の例を示す図、図１４Ｂは、図１４Ａに示すＯＮ／ＯＦＦ信号のデューティを示す図 図１５Ａは、本実施の形態における制御結果の第１の例を示す図、図１５Ｂは、本実施の形態における制御結果の第２の例を示す図、図１５Ｃは、本実施の形態における制御結果の第３の例を示す図、図１５Ｄは、本実施の形態における制御結果の第４の例を示す図、図１５Ｅは、本実施の形態における制御結果の第５の例を示す図、図１５Ｆは、本実施の形態における制御結果の第６の例を示す図 本発明の実施の形態２に係る表示装置としての液晶表示装置の構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、各実施の形態では、表示装置として、液晶パネルの背面からＬＥＤの光を直接照射するＬＥＤ直下型バックライト方式の液晶表示装置を例にとって説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。

本実施の形態では、バックライトスキャンにおいて、駆動波形変化時のフリッカを防止するために波高値の変化量および更新周期を抑制する場合について説明する。ここで、バックライトスキャンとは、上記のように、画像の走査に同期して個々のスキャンエリアを順次消灯させることにより残像（動画ボケ）を低減する技術である。

＜１−１．液晶表示装置の構成＞
まずは、液晶表示装置の構成について説明する。図４は、本実施の形態における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図４に示す液晶表示装置１００は、液晶パネル部１１０、照明部１２０および駆動制御部１３０を有する。照明部１２０および駆動制御部１３０の組合せは、バックライト装置を構成する。

以下、各部の構成について詳細に説明する。

＜１−１−１．液晶パネル部＞
液晶パネル部１１０は、液晶パネル１１１、ソースドライバ１１２、ゲートドライバ１１３および液晶コントローラ１１４を有する。

液晶パネル部１１０は、画像信号が入力されると、液晶コントローラ１１４により制御されたタイミングで、ソースドライバ１１２およびゲートドライバ１１３から、液晶パネル１１１の各画素に信号電圧が与えられ、透過率が制御される。よって、液晶パネル１１１は、液晶パネル１１１の背面から照射される照明光を画像信号に応じて変調することができ、これにより画像を多数の画素からなる画像表示エリアに表示させることができる。すなわち、液晶パネル部１１０は、光変調部を構成する。

ここで、図４において液晶パネル１１１の画像表示エリアが破線で区切られているが、これは、液晶パネル１１１が複数の画像表示エリアを有することを明示するものであり、液晶パネル１１１が構造的に分割されていたり画像中にこれらの線が表示されたりすることを意味するものではない。これは、他の図面においても同様である。

本実施の形態では、例えば、図５に示すように、液晶パネル１１１は、画面全体をマトリクス状に分割してなる１６（＝４×４）個の画像表示エリア１１〜４４を有するものとして説明を行う。

なお、液晶パネル１１１は、特に限定はしないが、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式やＶＡ（Vertical Alignment）方式などを用いることができる。

＜１−１−２．照明部＞
照明部１２０は、液晶パネル１１１に画像を表示させるための照明光を発光し、液晶パネル１１１の背面側から液晶パネル１１１に照明光を照射する。

照明部１２０は、発光部１２１を有する。発光部１２１は、いわゆる直下型の構成を採るものであり、液晶パネル１１１の背面に対向配置され、液晶パネル１１１に向けて発光するよう多数の点状光源を液晶パネル１１１の背面に沿って平面状に並べて配置することにより構成されている。よって、発光部１２１は、光源から発せられて背面側から入射された光を、前面側から出射する。

本実施の形態では、点状光源としてＬＥＤ１２２が用いられる。ＬＥＤ１２２は全て、白色光を発するものであり、互いに同一の駆動条件で駆動されれば互いに同一の輝度で発光するように構成されている。なお、各ＬＥＤ１２２は、単体で白色光を発するものであってもよいし、ＲＧＢの光を混色することにより白色光を発するように構成されたものであってもよい。

なお、点状光源として、ＬＥＤ以外のものを用いてもよいし、白色以外の光を発するものを用いてもよい。

ここで、図４において発光部１２１の光出射面が実線で区切られているが、これは、発光部１２１が複数（ここでは４×４＝１６個）の発光エリア（図６参照）を有することを明示するものであり、発光部１２１が構造的に分割されていることを意味するものではない。これは、他の図面においても同様である。

具体的には、本実施の形態では、図６に示すように、発光部１２１は、光出射面全体をマトリクス状に分割してなる１６（＝４×４）個の発光エリア１１〜４４を有する。ここで、発光エリア１１〜１４はスキャンエリア１に含まれ、発光エリア２１〜２４はスキャンエリア２に含まれ、発光エリア３１〜３４はスキャンエリア３に含まれ、発光エリア４１〜４４はスキャンエリア４に含まれる。

また、照明部１２０は、ＬＥＤ１２２を駆動する駆動部としてＬＥＤドライバ１２３を有する。ＬＥＤドライバ１２３は、発光エリア毎に具備される。すなわち、発光エリアは、最小の駆動制御単位となる。

図７は、ＬＥＤドライバ１２３の構成の一例を示す。ＬＥＤドライバ１２３は、直列接続された複数のＬＥＤ１２２に電流を供給する定電流回路１４１と、定電流回路１４１に通知すべき波高値を示す電流値データを駆動制御部１３０から通信端子経由で受信する通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１４２と、電流値データをアナログ信号である電流指令信号に変換するディジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）１４３と、駆動制御部１３０からＯＮ／ＯＦＦ端子経由で与えられるＯＮ／ＯＦＦ信号に従って、ＤＡＣ１４３から定電流回路１４１への電流指令信号の入力を可能にしまたは遮断するスイッチ１４４と、を有する。すなわち、ＬＥＤドライバ１２３は、スイッチ１４４がオンのときには、電流指令信号の信号電圧に比例する電流が定電流回路１４１からＬＥ
Ｄ１２２に供給され、スイッチ１４４がオフのときには、その電流供給が遮断されるように、構成されている。本実施の形態では、この構成は発光エリア毎に装備される。

上記構成により、ＬＥＤドライバ１２３は、発光エリア毎に個別に指定された駆動パルスのデューティ（ＯＮデューティ）と波高値とを含む駆動条件に従って、複数の発光エリアを個別に駆動して発光させることができる。これにより、各発光エリアは、液晶パネル１１１に対応する画像表示エリアに対向配置された状態で、対向する画像表示エリアを主として表示する。ここで、「主として照射する」としたのは、対向していない画像表示エリアにも一部の照明光が照射されることがあるためである。

＜１−１−３．駆動制御部＞
駆動制御部１３０は、動き量検出部１３１、輝度制御部１３２およびスキャンコントローラ１３６を有する演算処理装置であり、画像表示エリア毎の入力画像信号に基づいて、発光エリア毎に駆動パルスのデューティと波高値とを含む駆動条件を制御する。輝度制御部１３２は、波高値決定部１３３、変化制御部１３４およびデューティ決定部１３５を有する。駆動制御部１３０において、輝度制御部１３２（波高値決定部１３３、変化制御部１３４およびデューティ決定部１３５）ならびにスキャンコントローラ１３６の組合せは、動き量に基づいて駆動条件を指定する駆動条件指定部を構成する。

＜１−１−３−１．動き量検出部＞
動き量検出部１３１は、入力画像信号に基づいて画像の動き量を検出する。動き量は、見た目の動画解像度と電力とを最適化するために、好ましくは、例えば５０％と１００％のような２値ではなく、３値以上の多値で算出する。

動き量検出方法としては、マクロブロック単位で全てのマクロブロックについて前フレームとのパターンマッチングにより動き量を求める方法などがある。ここで、マクロブロックとは、画像表示エリアを細分化することにより定義される個々のエリアである。図８は、液晶パネル１１１の画像表示エリア２４におけるマクロブロックを示す。なお、より簡易的な動き量検出方法としては、パターンマッチングの結果ではなく、同一画素位置における前フレームとの画像信号の差分の大きさを代用する方法などがある。

本実施の形態では、動き量検出部１３１は、前者の方法で求めた各マクロブロックの動き量の最大値を検出値として出力する構成を採る。すなわち、画像表示エリア全体で画像が動いている場合と一部分でのみ画像が動いている場合とで、動き量の最大値が同一であれば、同一の値が出力される。

図９は、動き量検出部１３１の構成を示す。動き量検出部１３１は、入力画像信号を１フレーム遅延させる１Ｖ遅延部１５１と、前フレームの画像信号を参照して、マクロブロック毎に画像の動き量を演算するマクロブロック動き量演算部１５２と、演算された動き量の中での最大値を算出する最大値算出部１５３と、を有する。この構成は、画像表示エリア毎に装備される。

上記構成により、動き量検出部１３１は、画像表示エリア毎に画像の動き量を検出する。

＜１−１−３−２．輝度制御部＞
輝度制御部１３２は、動き量検出部１３１によって検出された動き量に基づいて、各発光エリアの発光波高値および発光デューティを決定する。本実施の形態では、ＬＥＤドライバ１２３における駆動パルスの波高値とデューティの調整分解能の差（一般には、波高値の調整分解能の方がデューティの調整分解能よりも低い）に起因する輝度変化を防止す
るため、調整分解能が低い方の発光波高値を先に決定した後、調整分解能が高い方のデューティを決定する。すなわち、動き量に基づいて発光波高値を決定した後、得られた波高値に基づいて発光デューティを決定する。そして、この場合、本実施の形態では、駆動波形変化時のフリッカを防止するために、先に決定する波高値の変化量および更新周期を抑制する。輝度制御部１３２は、波高値決定部１３３、変化制御部１３４およびデューティ決定部１３５を有する。

波高値決定部１３３は、動き量検出部１３１によって検出された動き量に基づいて、各発光エリアの発光波高値を決定する。具体的には、例えば、波高値決定部１３３は、画像表示エリア毎に検出された動き量に所定の変換式を適用することにより、発光エリア毎に発光波高値を算出し、これを発光エリア毎に指定する発光波高値として決定する。

変化制御部１３４は、駆動波形変化時のフリッカを防止するために、波高値決定部１３３によって決定された波高値の変化量および更新周期を、対応する所定の制限ルールに従ってそれぞれ抑制する。制限ルールは、波高値の変化量および更新周期のそれぞれについて、例えば、予め実験結果に基づいて設定されている。

今、動き量検出部１３１からの出力が変化して波高値ａから波高値ｂへ変化するような指令を受けたとする。この状態を表したのが図１０である。これらは、デューティ（前回更新時のデューティ）は同じで、波高値がそれぞれ波高値ａと波高値ｂである駆動パルスＡとＢである。このとき、駆動パルスＡの平均輝度αが駆動パルスＢの平均輝度βに対して所定値（例えば２％。望ましくは１％）以内の変化（｜α―β｜／α×１００≦２）となるような波高値の変化量（＝｜ａ−ｂ｜）となるように、更新毎の波高値の変化量を抑制する。後述するデューティ決定部１３５においてこの平均輝度の差は吸収されるが、フリッカとして現れることになる。したがって、フリッカが許容される波高値の変化量は、その時々のデューティによって異なることになる。すなわち、デューティが変化する毎に許容される波高値の変化量ｉ_ＤＵＴＹ（単位は例えば［ｍＡ］）を算出し、それを超えるような波高値変化の指令を受けた場合には、超過分をカットするようにすればよい。実用的には、デューティが大きいほど波高値の変化に対する平均輝度の変化が大きいため、デューティが最大の１００％となる時点での波高値許容変化量ｉ_１００で、全ての場合を規律すれば、制御は容易である。すなわち、波高値の変化量がｉ_１００以内であれば何ら制限を加えないが、ｉ_１００を超えていれば超過分をカットする。このようにして変化制御部１３４は、変化量が抑制された（つまり、補正された）波高値を制御波高値として出力する。この制御波高値は、照明部１２０のＬＥＤドライバ１２３およびデューティ決定部１３５にそれぞれ出力される。これにより、発光エリア毎に波高値が駆動条件として最終的に指定される。

また、変化制御部１３４は、更新周期を所定の制限ルールに従って制限する。例えば、変化制御部１３４は、更新周期を、人間の目の積分周期（残像時間）の半分（約１５ミリ秒）に抑制し、これよりも短い周期にはしない。すなわち、変化制御部１３４は、更新周期を所定値（例えば、１５ミリ秒）以上に設定する。具体的には、例えば、４８Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなどの画像信号のＶ周期（垂直周期）に合わせて駆動パルスの更新を行う場合、これらの周期は、最も短い６０Ｈｚでも１６.６ミリ秒であるため、もともと、上記の制限ルールを満たしている。これに対し、例えば、Ｖ周期が１２０Ｈｚの画像毎に動き量を検出して駆動パルスを変更する場合、１２０Ｈｚの周期は８.３ミリ秒であるため、このままでは上記の制限ルールを満たさない。そこで、この場合には、例えば、駆動パルスの更新周期を２Ｖに１回の更新周期に抑制し、結果として６０Ｈｚの場合と同じ更新周期とする。同様に、Ｖ周期が２４０Ｈｚの場合には、４Ｖに１回の周期で更新を行う。すなわち、変化制御部１３４は、出力更新間隔を画像信号のＶ周期またはＶ周期の整数倍に設定することにより、更新周期を所定の制限内に抑制する。このように、変化制御部
１３４は、更新周期をＶ単位とし（Ｖが等速の場合）、何Ｖ毎に更新を行うかを設定可能である。

なお、更新周期をＶ周期の整数倍に設定する代わりに、波高値の変化量を本来の許容変化量の整数分の１に制限することによっても、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる。例えば、１２０Ｈｚまたは２４０Ｈｚ毎に更新を行う場合は、更新周期を２Ｖに１回または４Ｖに１回に制限する代わりに、波高値の変化量を、本来の許容変化量の１／２または１／４に制限することによっても、同様の効果を得ることができる。但し、これは光源の波高値に対する輝度の非線形性を無視した場合である。しかし、許容変化量ｉ_ＤＵＴＹまたはｉ_１００は一般的に狭い波高値範囲であり、それに対応する輝度の変化幅も狭くなる。したがって、上記範囲において波高値と輝度との関係はほぼ線形であると看做すことができるため、上記理論が成り立つ。一方で、従来基準としていた輝度変化許容範囲である２％（望ましくは１％）を、１／２、１／４に制限して求めた波高値の許容変化量が、厳密な値となる。

図１１は、変化制御部１３４の構成の一例を示すブロック図である。本例では、変化制御部１３４は、波高値の変化量を制限する手段として、変化量リミッタを用いた構成をとっている。具体的には、変化制御部１３４は、前回の波高値（つまり、前回更新した際の波高値）との差分を検出する比較回路１６１と、検出された差分を所定値（ｉ_１００）以内に制限するリミッタ回路１６２と、所定値以内に制限された差分と前回の波高値とを加減算して制御波高値を生成する加算器１６３と、生成された制御波高値を一時保持し指示された所定の更新周期で通過させるラッチ回路１６４と、更新周期を設定して何Ｖ毎に更新を行うかを指示するＶカウンタ１６５と、を有する。なお、リミッタ１６２は、変化量リミッタを構成し、Ｖカウンタ１６５およびラッチ回路１６４の組合せは、出力更新間隔設定部を構成する。なお、許容変化量については、前回更新時のデューティに基づいて、更新毎にリミッタ上限値ｉ_ＤＵＴＹを算出してもよい。

図１２は、変化制御部１３４の構成の他の例を示すブロック図である。本例では、変化制御部１３４は、波高値の変化量を制限する手段として、時間方向のフィルタ１７１を用いた構成をとっている。フィルタ１７１は、入力（発光波高値）に対して時間軸方向のフィルタをかけるものである（出力は制御波高値）。フィルタ１７１としては、図１２に示すように、一般的な無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）フィルタ回路を用いることができる。なお、図１２では、便宜上、図１１に示すラッチ回路１６４およびＶカウンタ１６５は省略している。

また、デューティ決定部１３５は、変化制御部１３４によって変化量が制限された制御波高値に基づいて、各発光エリアの発光デューティを決定する。具体的には、例えば、デューティ決定部１３５は、発光エリア毎に決定された制御波高値に所定の変換式を適用することにより、発光エリア毎に発光デューティを算出し、これを発光エリア毎に指定する発光デューティとして決定する。所定の変換式は、例えば、測定から求めた理想の輝度保持曲線である。デューティ決定部１３５は、このような輝度保持曲線を用いて、発光エリア毎に決定された制御波高値から、輝度を同一に保持することができる発光デューティを算出する。

ここでは、輝度制御部１３２は、動き量が小さいほど発光デューティを大きく、動き量が大きいほど発光デューティを小さく制御するとともに、制御波高値と発光デューティの結果としての発光輝度を所定の値に保持するように、制御波高値と発光デューティを制御する。

動きが急に変わった場合は、動き量が短時間で大きく変動する可能性がある。また、入
力画像のシーンが変化するとき、あるいは、シーンが複雑であるときなども、動き量検出部１３１で動き検出エラーが発生する場合があるため、動き量が短時間で大きく変動する可能性がある。このような場合、駆動パルスのデューティおよび波高値といった駆動条件は動き量に応じて短時間で大きく変動することとなる。デューティ決定部１３５では、駆波高値が変化しても輝度が一定となるようにデューティが算出されるが、上記のように、同一輝度となる駆動波形であっても、駆動波形遷移中の期間において厳密には同一輝度を維持できない可能性がある。人間の目は輝度変化に対する感度が高いため、一瞬の、僅かな輝度変化でもフリッカとして認識されることとなる。

本実施の形態によれば、変化制御部１３４を設けて、波高値の変化量および更新周期を抑制するため、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる。

なお、本実施の形態では、波高値を先に決定した後、デューティを決定する場合を例にとって説明したが、これに限定されない。本発明は、デューティを先に決定した後、波高値を決定する場合についても適用可能である。この場合、駆動波形変化時のフリッカを防止するために、更新周期に加えて、先に決定されるデューティの変化量が抑制される。デューティの変化量を制限する場合にも、その制限ルールは、予め実験結果に基づいて設定すればよい。具体的には、１Ｖ前のディーティに対して２％以上デューティが変化しないようにリミッタをかけるようにすればよい。

＜１−１−３−３．スキャンコントローラ＞
スキャンコントローラ１３６は、発光エリア毎に決定された駆動デューティ（発光デューティ）に従って、垂直同期信号を基準とするタイミング（上記の設定された更新周期）で発光エリア毎のＯＮ／ＯＦＦ信号を生成し、生成したＯＮ／ＯＦＦ信号を照明部１２０のＬＥＤドライバ１２３に出力する。このようにして、発光エリア毎に駆動デューティが駆動条件として指定される。これにより、ＬＥＤドライバ１２３は、ある発光エリアについてのＯＮ／ＯＦＦ信号がオンのときにはその発光エリアを駆動して発光させ、そのＯＮ／ＯＦＦ信号がオフのときにはその発光エリアを駆動せず発光させないように、駆動パルスを生成して、その発光エリアに含まれるＬＥＤ１２２にこの駆動パルスを供給することになる。

また、スキャンコントローラ１３６は、液晶パネル１１１の書き込み１フレーム周期につき最大で１個のパルスを有するようにパルス駆動を行う。これにより、デューティ狭窄化による残像低減効果を最大化することができる。さらに、スキャンコントローラ１３６は、液晶パネル１１１の各画素が更新走査されるタイミングに上記パルス駆動のタイミングを同期したバックライトスキャンを行う。

図１３Ａは、スキャンコントローラ１３６から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号波形の一例を示す。ここでは、図１３Ｂに示すように４つの発光エリア１１、２１、３１、４１について決定された駆動デューティがいずれも同一で５０％であるときに出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号が示されている。画像走査が、画像表示エリア１１、画像表示エリア２１、画像表示エリア３１、画像表示エリア４１の順番であるため、バックライトスキャンも、発光エリア１１、発光エリア２１、発光エリア３１、発光エリア４１の順番である。

図１３Ａに示す例では、各画像表示エリア１１、２１、３１、４１の画像走査期間において、対応する発光エリア１１、２１、３１、４１が消灯するタイミングが制御されているため、動画解像度を向上させることができる。

図１４Ａは、スキャンコントローラ１３６から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号波形の他の例を示す。ここでは、図１４Ｂに示すように４つの発光エリア１１、２１、３１、４１に
ついて決定された駆動デューティが互いに異なっているときに出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号が示されている。図１４Ａから分かるように、各発光エリア１１、２１、３１、４１の駆動デューティを変えるときは、各発光エリア１１、２１、３１、４１のＯＮ／ＯＦＦ信号において、立ち下がり位相を変えずに立ち上がり位相を変える。

以上、液晶表示装置１００の構成について説明した。

＜１−２．液晶表示装置の動作＞
次に、上記構成を有する液晶表示装置１００の全体において実行される動作（全体動作）について、本発明の特徴的な動作を中心に説明する。

＜１−２−１．全体動作＞
まず、動き量検出部１３１で、入力した画像信号に基づいて画像の動き量を検出する。検出された動き量は、輝度制御部１３２に出力される。

そして、輝度制御部１３２で、動き量検出部１３１で検出された動き量に基づいて、各発光エリアの制御波高値および発光デューティを決定する。その際、本実施の形態では、波高値の調整分解能が低いことに起因する画質低下を防止するため、まずは調整分解能が低い方の発光波高値を決定し、その後、調整分解能が高い方の発光デューティを決定する。そして、さらに、駆動波形変化時のフリッカを防止するために、駆動条件を変化させる際、駆動条件が時間的に滑らかに変化するよう、駆動条件の調整を行う。本実施の形態では、駆動波形変化時のフリッカを防止するために、先に決定する波高値の変化量および更新周期を抑制する。

具体的には、まず、波高値決定部１３３で、動き量検出部１３１で検出された動き量に所定の変換式を適用することにより、発光エリア毎に発光波高値を決定する。そして、変化制御部１３４で、波高値決定部１３３で決定された波高値の変化量および更新周期を、対応する所定の制限ルールに従ってそれぞれ抑制する。その後、デューティ決定部１３５で、変化制御部１３４で発光エリア毎に得られた更新毎の制御波高値に所定の変換式を適用することにより、発光エリア毎に発光デューティを決定する。ここでは、動き量が小さいほど発光デューティを大きく、動き量が大きいほど発光デューティを小さく制御するとともに、制御波高値と発光デューティの結果としての発光輝度を所定の値に保持するように、制御波高値と発光デューティを制御する。変化制御部１３４で得られた制御波高値は、照明部１２０のＬＥＤドライバ１２３に出力され、また、デューティ決定部１３５で決定された発光デューティは、スキャンコントローラ１３６に出力される。

そして、スキャンコントローラ１３６で、デューティ決定部１３５で発光エリア毎に決定された発光デューティに従って、垂直同期信号を基準とするタイミング（上記の設定された更新周期）で発光エリア毎のＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する。生成されたＯＮ／ＯＦＦ信号は、照明部１２０のＬＥＤドライバ１２３に出力される。

＜１−２−２．効果＞
上記動作により、例えば、図１５Ａ〜図１５Ｆに示すように駆動波形が制御され、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる（但し、図１５Ｂおよび図１５Ｄの場合を除く）。

具体的には、例えば、図１５Ａの場合は、波高値の最大変化量Ｃが所定値（ｉ_ＤＵＴＹ）以内であり、かつ、変更周期も充分大きいため、駆動波形の変化時にフリッカは発生しない。これに対し、図１５Ｂに示すように、更新周期が充分に大きくても、波高値の最大変化量Ｄが所定値（ｉ_ＤＵＴＹ）を超える場合は、駆動波形の変化時にフリッカが発生す
る。

また、図１５Ｃの場合は、波高値の最大変化量Ｃが所定値（ｉ_ＤＵＴＹ）以内であり、かつ、変更周期（１５ミリ秒）も所定値（１５ミリ秒）以上であるため、駆動波形の変化時にフリッカは発生しない。これに対し、図１５Ｄに示すように、波高値の最大変化量Ｄは所定値（ｉ_ＤＵＴＹ）以内であっても、更新周期（７.５ミリ秒）が所定値（１５ミリ秒）よりも短い場合は、駆動波形の変化時にフリッカが発生する。

しかし、図１５Ｄの場合に対して、例えば、図１５Ｅに示すように更新周期を２倍にしたり、あるいは、図１５Ｆに示すように、波高値の最大変化量を本来の許容変化量Ｃの１／２にすることによって、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる。

このように、本実施の形態によれば、変化制御部１３４を設けて、波高値の変化量および更新周期を抑制するため、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる。したがって、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合において、駆動波形の変化によるフリッカを防止して画質を改善することができる。

なお、本実施の形態では、同一のスキャンエリア内において、水平方向に複数の異なる駆動デューティと駆動電流を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、水平方向に発光エリアが分割されていない（つまり、動き量検出も、水平に分割された画像表示エリアでは行わない）場合にも適用可能である。さらには、スキャンエリアは、点灯位相制御単位として、動き量検出の垂直方向分割単位と切り離してよい。この場合、画像表示エリアとバックライトスキャンのエリア境界線を重ね合わせ、その境界線に囲まれる新たなエリア単位で、ＬＥＤは駆動制御される必要がある。すなわち、上記重ね合わせた境界線が、新たな発光エリアの仮想的な境界線となる。これは以降の実施の形態においても同様である。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の液晶表示装置は、前述の実施の形態における液晶表示装置と同様の基本構成を有するものである。よって、前述の実施の形態において説明したものと同一のまたは対応する構成要素については同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略し、前述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、バックライトスキャンとローカルディミングとを組み合わせた構成において、駆動波形変化時のフリッカを防止するために波高値の変化量および更新周期を抑制する場合について説明する。ここで、ローカルディミングとは、画像に合わせて発光エリア毎に輝度を制御することによりコントラストを向上させる技術である。

＜２−１．液晶表示装置の構成＞
図１６は、本実施の形態における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１６に示す液晶表示装置２００は、駆動制御部１３０の代わりに駆動制御部２１０を有する。駆動制御部２１０は、動き量検出部１３１、輝度制御部１３２、特徴量検出部２１１、輝度指令値決定部２１２、デューティ補正部２１３およびスキャンコントローラ１３６ａを有する演算処理装置であり、画像表示エリア毎の入力画像信号に基づいて、発光エリア毎に駆動パルスのデューティと波高値とを含む駆動条件を制御する。輝度制御部１３２は、波高値決定部１３３、変化制御部１３４およびデューティ決定部１３５を有する。駆動制御部２１０において、輝度制御部１３２（波高値決定部１３３、変化制御部１３４およびデューティ決定部１３５）、デューティ補正部２１３ならびにスキャンコントローラ１３６ａの組合せは、動き量に基づいて駆動条件を指定する駆動条件指定部を構成する。

なお、スキャンエリアは、バックライトスキャンの制御単位であり、発光エリアは、ＬＥＤの駆動制御単位である。本実施の形態では、各スキャンエリアが複数の画像表示エリアに対応する場合を示している。

＜２−１−１．特徴量検出部＞
特徴量検出部２１１は、入力した画像信号の特徴量を検出する。具体的には、特徴量検出部２１１は、入力した画像信号の特徴量を、主に液晶パネル１１１の画像表示エリア毎に検出する。ここで、「特徴量」とは、液晶パネル１１１の画像表示エリア毎の画像信号の、輝度に関する特徴量である。特徴量としては、例えば、液晶パネル１１１の画像表示エリア毎の画像信号の、最大輝度レベルや、最小輝度レベル、最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差分、平均輝度などを用いることができる。また、上記で「主に」と述べたのは、画像信号全体としての特徴量や、求めたい画像表示エリアの周辺に配置された画像表示エリアの特徴量なども鑑みて、最終的な個々の画像エリアの特徴量を決定してもよいためである。

＜２−１−２．輝度指令値決定部＞
輝度指令値決定部２１２は、特徴量検出部２１１によって検出された特徴量に基づいて、各発光エリアの輝度指令値を決定する。具体的には、例えば、輝度指令値決定部２１２は、所定の特性を有する変換テーブルや変換関数などを用いて、検出された特徴量から、各発光エリアが発光すべき輝度値（輝度指令値）を算出する。輝度指令値は、発光デューティが１００％のときを基準としたものである。

＜２−１−３．デューティ補正部＞
デューティ補正部２１３は、輝度指令値決定部２１２によって決定された輝度指令値を、デューティ決定部１３５によって決定された発光デューティに基づいて補正する。具体的には、例えば、デューティ補正部２１３は、乗算器で構成されており、輝度指令値決定部２１２によって決定された輝度指令値に、デューティ決定部１３５によって決定された発光デューティを重畳（乗算）して、最終的な発光デューティである補正デューティを決定する。すなわち、デューティ補正部２１３は、動き量検出に基づいて得られた発光デューティを用いて、ローカルディミングで得られた輝度指令値に対する正規化（補正）を行い、結果を補正デューティとして出力する。

なお、上記の説明では、通常正規化の際に行われる除算動作に関しては、省略して述べていない。今、デューティ補正部２１３がディジタル入出力であるとして、例えば、輝度指令値デューティが８ビット、発光デューティが８ビットでそれぞれ入力し、スキャンコントローラ１３６ａに対して１６ビットで出力するという仕様であるとする。この場合、８ビットと８ビットの乗算結果は１６ビットとなるため、除算動作は発生しない。わざわざ乗算結果を８ビットに丸めた後に２の８乗を乗じて１６ビット化するのでは、無駄に丸め誤差を出すだけであり、ここではそのようなことはしない。出力がＸビットの場合は、輝度指令値と発光デューティとの乗算結果から、上位Ｘビットのみ配線して出力する。このように、デューティ補正部２１３の入出力がディジタルデータの場合には、特に除算器という機能ブロックを有する必要がない。出力ビット数に応じて下位ビットを切り捨てる形の除算動作が入るのみである。したがって、上記の説明では、デューティ補正部２１３は乗算器で構成されている、としている。

＜２−１−４．スキャンコントローラ＞
スキャンコントローラ１３６ａは、発光エリア毎に決定された補正デューティに従って、垂直同期信号を基準とするタイミング（上記の設定された更新周期）で発光エリア毎のＯＮ／ＯＦＦ信号を生成し、生成したＯＮ／ＯＦＦ信号を照明部１２０のＬＥＤドライバ
１２３に出力する。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１の場合と同様に、変化制御部１３４を設けて、波高値の変化量および更新周期を抑制するため、駆動波形変化時のフリッカを防止することができる。したがって、バックライトスキャンとローカルディミングとを組み合わせた構成において、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合においても、駆動波形の変化によるフリッカを防止して画質を改善することができる。

なお、本実施の形態では、動き量検出とローカルディミングのための特徴量検出における参照画像表示エリアが同様の分割単位であったが、これは双方で異なってもよい。この場合、前者のエリアを動きエリア、後者のエリアを輝度エリアと便宜上呼ぶことにする。そうすると、画像表示エリアは動きエリアの仮想的な境界と、輝度エリアの仮想的な境界とを重ね合わせた境界線に囲まれたエリアとして定義される。実施の形態１においては、画像表示エリアと動きエリアは等しい。実施の形態２においては、画像表示エリア、動きエリア、および輝度エリアは等しい。そして、ＬＥＤ駆動制御単位である発光エリアは、画像表示エリアの境界と、スキャンエリアの境界とを重ね合わせた際、その境界線に囲まれるエリアとなる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。すなわち、上記各実施の形態において説明した装置の構成および動作は単なる例示であり、これらを本発明の範囲において部分的に変更、追加および削除できることは明らかである。

例えば、上記各実施の形態では、本発明を液晶表示装置に適用した場合を例にとって説明している。しかし、光変調部が、液晶パネルとは異なる表示部を有するものであっても、非自発光型の構成であれば、他の構成を採用することもできる。すなわち、本発明は、液晶表示装置以外の非自発光型の表示装置にも適用可能である。

２００９年１０月２日出願の特願２００９−２３０７３４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明のバックライト装置および表示装置は、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する場合において、駆動波形の変化によるフリッカを防止して画質を改善することができるという効果を有し、動きに応じて駆動デューティおよび駆動電流を制御する方式のバックライト装置および表示装置として有用である。

１００、２００ 液晶表示装置
１１０ 液晶パネル部
１１１ 液晶パネル
１１２ ソースドライバ
１１３ ゲートドライバ
１１４ 液晶コントローラ
１２０ 照明部
１２１ 発光部
１２２ ＬＥＤ
１２３ ＬＥＤドライバ
１３０、２１０ 駆動制御部
１３１ 動き量検出部
１３２ 輝度制御部
１３３ 波高値決定部
１３４ 変化制御部
１３５ デューティ決定部
１３６、１３６ａ スキャンコントローラ
２１１ 特徴量検出部
２１２ 輝度指令値決定部
２１３ デューティ補正部
１４１ 定電流回路
１４２ 通信Ｉ／Ｆ
１４３ ＤＡＣ
１４４ スイッチ
１５１ １Ｖ遅延部
１５２ マクロブロック動き量演算部
１５３ 最大値算出部
１６１ 比較回路
１６２ リミッタ回路
１６３ 加算器
１６４ ラッチ回路
１６５ Ｖカウンタ
１７１ 時間方向フィルタ

Claims (1)

1. 複数の発光エリアを有する発光部と、
   各々が少なくとも１つ以上の前記発光エリアに対応する複数の動きエリアの各々における画像の動き量を検出する動き量検出部と、
   前記複数の発光エリアの各々を発光させるための駆動パルスのデューティと波高値とを含む駆動条件を、検出された動き量に基づいて指定する駆動条件指定部と、
   指定された駆動条件に従って前記複数の発光エリアの各々を駆動する駆動部と、
   各々が少なくとも１つ以上の前記発光エリアに対応する複数の輝度エリアの各々における画像信号の特徴量を検出する特徴量検出部と、
   検出された特徴量に基づいて、前記輝度エリア毎に輝度指令値を決定する輝度指令値決定部とを有し、
   前記駆動条件指定部は、前記複数の発光エリアの各々に対し、前記検出された動き量に基づいて前記駆動パルスの波高値を決定し、決定した波高値に基づいて前記駆動パルスのデューティを仮決定した後、仮決定したデューティを、決定された輝度指令値に基づいて補正し、前記駆動条件が時間的に滑らかに変化するように前記駆動条件の調整を行い、
   前記駆動部は、決定された波高値と補正されたデューティとを含む駆動条件に従って、前記複数の発光エリアの各々を駆動する、
   ことを特徴とするバックライト装置。

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