JP5321032B2 - 表示装置、輝度調整装置、輝度調整方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、表示装置、輝度調整装置、輝度調整方法及びプログラムに関する。

従来から、平面で薄型の表示装置として、液晶を用いた液晶表示装置、プラズマを用いたプラズマ表示装置等が実用化されている。

液晶表示装置は、バックライトを設け、電圧の印加によって液晶分子の配列を変化させることでバックライトからの光を通過させたり遮断したりすることで画像を表示する表示装置である。また、プラズマ表示装置は、基板内に封入されたガスに対して電圧を印加することでプラズマ状態となり、プラズマ状態から元の状態に戻る際に生じるエネルギーによって発生する紫外線が、蛍光体に照射されることで可視光となり、画像を表示する表示装置である。

一方、近年においては、電圧を印加すると素子自体が発光する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた自発光型の表示装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、電解によってエネルギーを受けると、基底状態から励起状態へ変化し、励起状態から基底状態に戻るときに、差分のエネルギーを光として放出する。有機ＥＬ表示装置は、この有機ＥＬ素子が放出する光を用いて画像を表示する表示装置である。

自発光型表示装置は、バックライトを必要とする液晶表示装置とは異なり、素子が自ら発光するためにバックライトを必要としないため、液晶表示装置に比べて薄く構成することが可能である。また、液晶表示装置と比べて、動画特性、視野角特性、色再現性等が優れているため、有機ＥＬ表示装置は次世代の平面薄型表示装置として注目されている。

このような状況の中、例えば下記の特許文献１に記載されているように、有機ＥＬディスプレイなどの自発光型表示パネルにおいて、パネル保護の観点から、パネルに流れる電流を最大電流以下に抑え、映像信号の情報からピーク輝度を低下させる技術が知られている。

特開２００７−１４７８６８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、消費電力の低減を目的として、電流値を最大電流以下に低減し、また、ピーク輝度を低下させている。このため、消費電力を低減することは可能であるが、暗い映像のときにユーザが自由に輝度を調整したり、消費電力のみを低下させたり、ある程度電力を落としながら輝度を保つなどの状況に応じた設定をすることは困難である。また、部屋の明るさに応じて消費電力とピーク輝度のバランスを取るなどの調整もすることができなかった。

また、液晶ディスプレイのような面光源を利用したシステムの場合、消費電力を低下させるためにバックライトの輝度を下げる一方で、映像信号を明るくすることが行われる。しかしながら、この場合、映像信号が持っている本来の質感や艶、コントラスト等の情報が失なわれることになる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ピーク輝度と消費電力を個別に調整することで、状況に応じた最適な映像を提供することが可能な、新規かつ改良された表示装置、輝度調整装置、輝度調整方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得する設定条件取得部と、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力を独立して設定可能な前記テーブルを演算するテーブル演算部と、フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出する平均輝度算出部と、前記平均輝度算出部で算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するゲイン算出部と、前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整する映像信号調整部と、映像信号に応じて自発光する複数の画素が配置され、前記映像信号調整部により調整された映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルと、を備える、表示装置が提供される。

上記構成によれば、映像信号のゲインを調整するための各種条件が取得され、取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルが演算される。このテーブルは、映像信号のピーク輝度と消費電力を独立して設定されたテーブルとされる。フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度が算出され、算出された平均輝度に基づいて、テーブルから映像信号のゲインが算出される。ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号が調整され、映像信号に応じて自発光する複数の画素が配置された表示パネルには、調整された映像信号に基づいて映像が表示される。ピーク輝度と消費電力を、各種条件に応じて独立して制御することが可能となるため、映像信号が本来持っているコントラスト感、物体または人肌の艶などを全て保った状態で、消費電力を削減することができる。また、ユーザの視聴環境に応じて最適な映像表現をすることが可能となり、各種条件に応じた最適な輝度及び消費電力で映像を表示させることが可能となる。

また、前記設定条件取得部は、表示装置の周辺の環境を表す環境情報、ユーザによって設定されるユーザ設定情報、前記表示パネルが許容する最大消費電力の情報、又は映像の種別を表すメタデータの情報を含む前記各種条件を取得するものであってもよい。

また、前記映像信号調整部の前段に設けられ、ゲインが乗算されるフレームの映像信号を一時的に保持するメモリを更に備えるものであってもよい。

また、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の色度を演算する色度演算部と、前記色度演算部で演算された色度を用いて映像信号の色度を調整する色度調整部と、を更に備えるものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得する設定条件取得部と、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力を独立して設定可能な前記テーブルを演算するテーブル演算部と、フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出する平均輝度算出部と、前記平均輝度算出部で算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するゲイン算出部と、前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整する映像信号調整部と、を備える輝度調整装置が提供される。

また、前記設定条件取得部は、表示装置の周辺の環境を表す環境情報、ユーザによって設定されるユーザ設定情報、前記表示パネルが許容する最大消費電力の情報、又は映像の種別を表すメタデータの情報を含む前記各種条件を取得するものであってもよい。

また、前記映像信号調整部の前段に設けられ、ゲインが乗算されるフレームの映像信号を一時的に保持するメモリを更に備えるものであってもよい。

また、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の色度を演算する色度演算部と、前記色度演算部で演算された色度を用いて映像信号の色度を調整する色度調整部と、を更に備えるものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得するステップと、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力を独立して設定可能な前記テーブルを演算するステップと、フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出するステップと、算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するステップと、前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整するステップと、を備える、輝度調整方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得するステップと、前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力を独立して設定可能な前記テーブルを演算するステップと、フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出するステップと、算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するステップと、前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、ピーク輝度と消費電力を個別に調整することで、状況に応じた最適な映像を提供することが可能な表示装置、輝度調整装置、輝度調整方法及びプログラムを提供することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本発明の一実施形態にかかる表示装置の構成
２．電流−輝度制御テーブルに保持されているテーブルの一例
３．映像ゲインを設定するための各種情報について
４．ピーク輝度と消費電力のそれぞれを制御する手法
５．電流−輝度テーブル演算部の構成の一例
６．映像信号の色度を調整する構成について
７．輝度調整方法の処理手順について
８．バックライト装置への適用について

［１．本発明の一実施形態にかかる表示装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置２００の構成を示す模式図である。表示装置２００は、例えばテレビ受像器などの装置であり、放送波から得られた映像信号に基づいて、テレビ番組等を表示するものである。表示装置２００は、輝度調整装置１００と表示パネル３００とを備えている。映像信号は、輝度調整装置１００へ入力され、輝度が調整されて表示パネル３００に送られる。表示パネル３００は、調整された映像信号に基づいて映像を表示する。

本実施形態において、表示パネル３００は、自発光型のパネルによって構成される。本実施形態では、表示パネル３００として有機ＥＬパネルを例示する。表示パネル３００は、輝度が調整された映像信号を入力し、入力した信号およびパルスに応じて、自発光素子の一例である有機ＥＬ素子を発光させて動画像や静止画像を表示するものである。表示パネル３００は、画像を表示する面の形状が平面である。有機ＥＬ素子は電圧を印加すると発光する自発光型の素子であり、その発光量は電圧に比例する。従って、有機ＥＬ素子のＩＬ特性（電流−発光量特性）も比例関係を有することとなる。

表示装置１００は、映像信号の供給を受けると、その映像信号に従って、表示パネル３００の内部に配置される画素を点灯することで、表示パネル３００を通じて映像を表示するものである。表示パネル３００には、所定の走査周期で画素を選択する走査線と、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線と、輝度情報に基づいて電流量を制御し、電流量に応じて発光素子である有機ＥＬ素子を発光させる画素回路とが、マトリクス状に配置されている。このように走査線、データ線および画素回路が構成されていることで、表示パネル３００は映像信号に従って映像を表示することができる。

図１に示すように、輝度調整装置１００は、映像信号メモリ１０２、映像ゲイン（Ｇａｉｎ）ブロック１０４、映像−平均輝度換算ブロック１０６、設定条件取得部１０８を備える。設定条件取得部１０８は、ピーク輝度（輝度の最大値）情報、消費電力情報、環境情報、その他の設定条件を取得する。また、輝度調整装置１００は、電流−輝度制御テーブル１１０、電流−輝度テーブル演算部１１２、色度演算部１１４、色度設定部１１６を備える。図１に示す各機能ブロックは、ハードウェア（回路）、または演算処理装置（ＣＰＵ）とこれを機能させるためのソフトウェア（プログラム）によって構成することができる。各機能ブロックを演算処理装置とソフトウェアから構成した場合、そのプログラムは、表示装置２００が備えるメモリ、または外部から挿入されるメモリ等の記録媒体に格納されることができる。また、例えば設定条件取得部１１０及び電流−輝度テーブル演算部１１２を演算処理装置とこれを機能させるためのソフトウェアから構成し、他の機能ブロックをハードウェアから構成しても良い。

輝度調整装置１００は、表示パネル３００に映像を表示するための映像信号が入力される。ここで、表示パネル３００に動画像を表示することを想定した場合、映像信号は動画像の１フレーム毎に入力される。輝度調整装置１００は、１フレーム毎の映像信号のそれぞれに対して映像ゲインブロック１０４にて輝度を調整し、また、色度設定部１１６にて色度を調整して、これらの調整がなされた映像信号を表示パネル３００に送る。

以下、図１に示す輝度調整装置１００の各機能ブロックについて説明する。映像信号メモリ１０２は、通常のフレームメモリから構成することができ、１フレーム毎に入力された映像信号を一時的に記憶する。映像−平均輝度換算ブロック１０４は、１フレーム毎の映像信号のそれぞれについて、全画素の輝度を平均して１フレームの平均輝度を算出する。算出された平均輝度は、電流−輝度制御テーブル１１０へ送られる。また、映像信号は、１フレーム毎に映像ゲインブロック１０４へ送られる。

また、映像−平均輝度換算ブロック１０４は、表示パネル３００に流れる電流を算出する。有機ＥＬパネル、ＬＥＤディスプレイのようなデバイスにおいては、電流と輝度がリニアな関係で一義的に定まるため、映像信号メモリ１０２に保存されている映像信号の輝度、又は色差信号、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号から消費電流を容易に算出することができる。

電流−輝度制御テーブル１１０は、平均輝度と映像ゲインとの関係を規定したテーブルを保持している。電流−輝度制御テーブル１１０は、最大輝度を制御するために映像信号から求めた平均輝度（平均映像信号レベル）、またはこれに準ずる電流値から、映像信号に乗算するゲイン量を換算するテーブルである。後で詳細に説明するが、このテーブルは、各種条件に応じて、電流−輝度テーブル演算部１１２により作成される。電流−輝度制御テーブル１１０では、このテーブルを用いて、映像−平均輝度換算ブロック１０４から送られた平均輝度または電流値に基づいて、映像ゲインを算出する。算出された映像ゲインは、映像ゲインブロック１０４へ送られる。

映像ゲインブロック１０４は、電流−輝度制御テーブル１１０で算出された映像ゲインを、映像信号メモリ１０２から入力された該当する映像信号に乗算する。これにより、映像信号の輝度が最適に調整される。このように、本実施形態では、映像信号メモリ１０２に映像信号を一時的に保持することで、あるフレームの平均輝度に基づいて算出された映像ゲインを用いて、そのフレームの映像信号を調整することができる。

なお、算出された映像ゲインを用いて、次のフレーム以降の映像信号を調整するように構成した場合は、映像信号メモリ１０２を設けずに、入力映像信号を映像ゲインブロック１０４と映像−平均輝度換算ブロック１０６に直接入力することができる。この場合、表示パネル３００を保護するための過電流制御機能を持つことが望ましい。

［２．電流−輝度制御テーブルに保持されているテーブルの一例］
図２は、電流−輝度制御テーブル１１０に保持されているテーブルの一例を示す特性図であり、横軸は映像の平均輝度を、縦軸は映像ゲインを示している。

図２中に実線で示す特性は、映像平均輝度と映像ゲインとの関係を示す特性であって、各種条件に応じて電流−輝度テーブル演算部１１２により作成される。この特性は、基本的には、平均輝度が大きくなるほど映像ゲインが小さくなるように設定されている。従って、映像が明るい映像であり、平均輝度が高い場合ほど、映像ゲインは小さい値に設定される。また、映像が暗い映像であり、平均輝度が低い場合ほど、映像ゲインは大きな値に設定される。

また、図２中に破線で示す特性は、表示パネル３００の消費電力の最大値を示しており、この特性は表示パネル３００の特性に基づいて予め定められている。実線で示される平均輝度及び映像ゲインの特性を破線の特性以下とすることで、表示パネル３００の消費電力を最大値以下とすることができ、表示パネル３００の劣化を抑えるとともに消費電力を抑制することが可能である。

そして、本実施形態において、図２に示す実線の特性は、ピーク輝度の情報（ピーク情報）、ユーザが設定する情報、消費電力情報、環境情報などの各種条件に応じて、所定のタイミング毎に書き換えられて、その都度設定される。設定条件取得部１０８は、これらの各種条件を取得する機能を有する。

［３．映像ゲインを設定するための各種情報について］
以下、設定条件取得部１０８で取得される各種情報について説明する。ピーク輝度の情報は、図２中の実線の特性における最大輝度を設定するための条件である。ピーク輝度の情報は、主として、ユーザによって設定された情報（ユーザ設定情報）と、環境情報（表示装置２００が置かれている場所の温度、湿度、明るさ、色温度等の情報）とによって決定される情報である。

ユーザ設定情報は、ユーザが表示装置２００の操作ボタン（不図示）を操作することによって設定される情報であり、映像のブライトネス（輝度）、コントラスト、消費電力（ノーマルモード、省電力モード）、画質モード等の情報が挙げられる。ユーザは、操作ボタンを操作することによって、これらの情報を好みに応じた値に設定にすることができる。

例えば、ユーザ設定情報により、ユーザが映像のブライトネスを抑える設定をした場合、電流−輝度テーブル演算部１１２により、ピーク輝度が低くなるように図２の実線の特性が設定される。この場合、映像ゲインの最大値がより小さくなるように図２の実線の特性が変更される。

表示装置２００は、環境情報を取得するための温度センサ、湿度センサ、輝度センサ、色温度センサ等を備えることができ、環境情報はこれらのセンサから取得することができる。また、環境情報は、所定のデータベース４００から取得するようにしても良い。この場合、データベース４００と輝度調整装置１００とは、インターネット５００などのネットワークを介して接続されていても良い。

例えば、輝度センサにより表示装置２００が置かれている場所の外光が明るいと判断される場合、電流−輝度テーブル演算部１１２は、ピーク輝度がより高くなるように図２の実線の特性を設定する。これにより、明るい部屋内などにおいても、視聴者が見易い映像を表示パネル３００に表示することが可能となる。

また、映像信号は、設定条件取得部１０８にも入力される。映像信号の平均値等に基づいて、映像の輝度が高いと判断される場合、電流−輝度テーブル演算部１１２は、ピーク輝度が低くなるように図２の実線の特性を設定する。これにより、視聴者が眩しさを感じることを抑えることができる。

消費電力情報は、上述した図２中の破線の特性に対応する情報であって、表示パネル３００の特性に従って予め決定される。電流−輝度テーブル演算部１１２は、実線で示される平均輝度と映像ゲインの特性が破線の特性以下となるように設定する。これにより、パネル消費電力が許容範囲を超えてしまうことが抑止され、表示パネル３００の劣化を抑えることができる。また、表示装置２００の消費電力を最小限に抑えることも可能となる。電流−輝度テーブル演算部１１２は、実線で示される特性が破線の特性を超えてしまう場合は、超えた部分については、実線の特性が破線の特性と重なるように設定する。これにより、消費電力が許容範囲を超えてしまうことを確実に抑止できる。

また、設定条件取得部１０８は、その他の情報として、各種メタデータを取得する。メタデータは、例えば映像信号から取得される情報であり、映像のジャンル（ニュース番組、ドラマ、映画など）、映像のタイトル、現在の天気（映像が天気予報である場合）などの情報が挙げられる。また、各種メタデータは、データベース４００から取得しても良い。

電流−輝度テーブル演算部１１２は、映像信号またはデータベース４００から得られたメタデータから、映像がバラエティ番組であることが検知された場合、ピーク輝度が低くなるように特性を設定する。これにより、バラエティ番組など比較的平均輝度の高い番組を放映する際に、視聴者が過度な眩しさを感じることを抑えることができる。また、例えば星空の映像を表示する場合などにおいても、ピーク輝度を高くすることで、より鮮明な星空の映像を提供することが可能となる。

電流−輝度テーブル演算部１１２は、設定条件取得部１０８で取得された各種設定条件に基づいて演算を行い、図２の実線で示される特性を設定する。例えば、上述のように環境情報を取得する輝度センサにより表示装置２００が置かれている場所の外光輝度が高いことが検出された場合、ピーク輝度がより高くなるように図２中の実線の特性を設定する。また、ユーザにより省エネモードに設定された場合など、消費電力を低減する設定がされた場合は、消費電力がより低くなるように図２中の実線の特性を設定する。

［４．ピーク輝度と消費電力のそれぞれを制御する手法］
図３及び図４は、図２の実線の特性において、ピーク輝度と消費電力のそれぞれを制御する手法を示す模式図である。ここで、図３はピーク輝度を制御する手法を示しており、図４は消費電力を制御する手法を示している。

図３に示すように、ピーク輝度を制御する場合は、消費電力を保った状態で、図３中の矢印に示す方向に特性を変更し、ピーク輝度のみを制御する。一方、図４に示すように、消費電力を制御する場合は、ピーク輝度を保った状態で、図４中の矢印に示す方向に特性を変更し、消費電力のみを変更する。このように、図３及び図４に示す手法でピーク輝度または消費電力を制御することで、ピーク輝度と消費電力を個別に制御することが可能となる。

従って、本実施形態によれば、図２中の破線の特性を超えない範囲において、ピーク輝度と消費電力を個別に制御することで、表示パネル３００が許容する最大消費電力以下の範囲において、映像信号の輝度を最適に調整することが可能となる。

電流−輝度テーブル演算部１１２による演算は、例えば２００［ｍｓ］〜１［ｓ］毎に行われ、その都度、図２中に実線で示すテーブルの特性が書き換えられる。なお、１フレーム毎に特性を書き換えるようにしても良い。

［５．電流−輝度テーブル演算部の構成の一例］
図５は、電流−輝度テーブル演算部１１２の構成の一例を示す模式図である。図５に示すように、電流−輝度テーブル演算部１１２は、外光係数設定部１１２ａ、温度係数設定部１１２ｂ、色度係数設定部１１２ｃ、ジャンルテーブル１１２ｄ、ユーザ係数設定部１１２ｅ、電流−輝度テーブル演算器１１２ｆを備えている。外光係数設定部１１２ａは、環境情報として入力された外光の輝度に基づく係数を設定する。温度係数設定部１１２ｂは、環境情報として入力された温度に基づく係数を設定する。色度係数設定部１１２ｃは、環境情報として入力された色度に基づく係数を設定する。ジャンルテーブル１１２ｄは、メタデータとして入力された映像のジャンルに基づく係数を設定する。ユーザ係数設定部１１２ｅは、ユーザによって設定された設定値に基づく係数を設定する。

電流−輝度テーブル演算器１１２ｆは、外光係数設定部１１２ａ、温度係数設定部１１２ｂ、色度係数設定部１１２ｃ、ジャンルテーブル１１２ｄ、ユーザ係数設定部１１２ｅにより設定された各係数に基づいて、図２に示す実線の特性を演算する。

以上のように、本実施形態に係る輝度調整装置１００によれば、電流−輝度調整テーブルにおけるピーク輝度と消費電力を、各種条件に応じて個別に制御することが可能となる。これにより、映像信号が本来持っているコントラスト感、物体または人肌の艶などを全て保った状態で、消費電力を削減することができる。また、ユーザの視聴環境に応じて最適な映像表現をすることが可能となる。従って、各種条件に応じた最適な輝度及び消費電力で映像を表示させることが可能となる。

［６．映像信号の色度を調整する構成について］
次に、本実施形態に係る輝度調整装置１００において、映像信号の色度を調整する色度演算部１１４、及び色度設定部１１６について説明する。色度演算部１１４は、設定条件取得部１０８で取得された各設定条件に応じて、各フレームの映像信号に対して最適な色度を算出し、色度設定部１１６へ送る。色度設定部１１６は、色度演算部１１４で演算された色度に基づいて、映像信号の色度を設定する。色度設定部１１６により色度が設定された映像信号は、表示パネル３００へ送られる。ここで色度は色温度を含む概念であり、色度設定部１１６は、映像データの色温度の調整をするとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂの色合いの調整も行う。

図６は、色度演算部１１４の具体的な構成を示す模式図である。図６に示すように、色度演算部１１４は、外光係数設定部１１４ａ、温度係数設定部１１４ｂ、色度係数設定部１１４ｃ、ジャンルテーブル１１４ｄ、ユーザ係数設定部１１４ｅ、色度演算部１１４ｆを備えている。外光係数設定部１１４ａは、環境情報として入力された外光の輝度に基づく色度の係数を設定する。温度係数設定部１１４ｂは、環境情報として入力された温度に基づく係数を設定する。色度係数設定部１１４ｃは、環境情報として入力された色度に基づく係数を設定する。ジャンルテーブル１１４ｄは、メタデータとして入力された映像のジャンルに基づく係数を設定する。ユーザ設定部１１４ｅは、ユーザによって設定された設定値に基づく係数を設定する。

色度演算器１１４ｆは、外光係数設定部１１４ａ、温度係数設定部１１４ｂ、色度係数設定部１１４ｃ、ジャンルテーブル１１４ｄ、ユーザ係数設定部１１４ｅにより設定された各係数に基づいて、最適な色度を演算する。

以上のように、本実施形態に係る輝度調整装置１００によれば、ユーザ設定、環境条件などの各種条件に基づいて、映像信号の色度を各フレーム毎に最適に調整することが可能となる。従って、ピーク輝度と消費電力を個別に制御するとともに、色度を最適に制御することで、各種条件に応じた最適な映像を表示することが可能である。

［７．輝度調整方法の処理手順について］
次に、輝度調整装置１００で行われる処理について説明する。図７は、輝度調整装置１００で行われる処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、設定条件取得部１０８により、各種設定条件が取得される。次のステップＳ１２では、電流−輝度制御テーブル演算部１１２により、各種設定条件に基づいて、ピーク輝度と消費電力が個別に設定されて、図２に示すテーブルが演算される。演算されたテーブルは、電流−輝度制御テーブル１１０として格納される。

次のステップＳ１４では、色度演算部１１４により、各種設定条件に基づいて映像信号の色度が演算される。次のステップＳ１６では、映像信号メモリ１０２に１フレームの映像信号が記憶される。次のステップＳ１８では、映像−平均輝度換算ブロック１０４により、映像信号メモリ１０２に記憶された１フレームの映像信号の全画素の輝度が平均され、１フレームの平均輝度が算出される。

次のステップＳ２０では、ステップＳ１８で算出された平均輝度が電流−輝度制御テーブル１１０に入力されて、平均輝度から映像ゲインが算出される。次のステップＳ２２では、映像信号メモリ１０２に記憶された１フレームの映像信号が映像ゲインブロック１０４に送られて、ステップＳ２０で算出された映像ゲインが乗算される。次のステップＳ２４では、映像ゲインが乗算された映像信号が色度設定部１１６に送られて、映像信号の色度がステップＳ１４で演算された色度に設定される。

以上の処理は、表示装置２００の内部の記録媒体に予め当該処理を実行するように作成されたコンピュータプログラムを記録しておき、当該コンピュータプログラムを演算装置（例えばＣＰＵ）が順次読み出して実行することによって行ってもよい。

［８．バックライト装置への適用について］
次に、本発明をバックライト装置に適用した実施形態について説明する。上述の例では、有機ＥＬパネルを備える表示装置２００の輝度調整装置１００において、ピーク輝度と消費電力を個別に制御する構成について説明した。一方、同様の構成で液晶表示装置等に用いられるバックライト装置を構成することも可能である。図８は、バックライト装置を備える表示装置１０００の構成を示す機能ブロック図である。図８において、バックライト装置１０００は液晶表示装置から構成される。

図８に示すように、表示装置１０００は、カラーフィルタ基板、液晶層などを有する表示パネル１２００、表示パネル１２００の背面側に配置される面光源１３００、表示パネル１２００及び面光源１３００を制御する制御部１４００、電源供給部１４１０を備える。なお、制御部１４００、電源供給部１４１０については、表示装置１１００と一体に構成されていても良いし、表示装置１１００とは別体に構成されていても良い。

表示装置１１００は、画像信号に対応する原画像を所定の表示領域（表示パネル１２００の表示部１２０２に対応する領域）に表示する。なお、表示装置１１００に入力される入力画像信号は、例えば、６０Ｈｚのフレームレートの画像（フレーム画像）に対応するものである。

表示パネル１２００は、面光源１３００からの白色光を透過させる開口部が複数配列されている表示部１２０２を備えている。また、表示パネル１２００は、表示部１２０２の開口部それぞれに設けられているトランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（不図示））に駆動信号を送出するソースドライバ１２０４及びゲートドライバ１２０６を備えている。

表示部１２０２の開口部を通過した白色光は、カラーフィルタ基板（不図示）上に形成されているカラーフィルタによって赤色、緑色、または青色の光に変換される。この赤色、緑色、および青色の光を発する３つの開口部からなる組が表示部１２０２の１画素に対応する。

面光源１３００は、表示部１２０２に対応する発光領域において白色光を発する。面光源１３００の発光領域は、複数のブロック（領域）に分割されており、分割された複数のブロックのそれぞれについて個別に発光が制御される。

制御部１４００は、表示輝度算出部１４０２、光源制御部１４０４、および表示パネル制御部１４０６により構成される。表示輝度算出部１４０２には、各フレーム画像に対応する画像信号が供給される。表示輝度算出部１４０２は、供給された画像信号からフレーム画像の輝度分布を求め、さらにフレーム画像の輝度分布から、ブロックごとに、必要な表示輝度を算出する。算出された表示輝度は、光源制御部１４０４及び表示パネル制御部１４０６に供給される。

光源制御部１４０４は、表示輝度算出部４０２から供給された各ブロックの表示輝度に基づいて、面光源１３００の各ブロックにおけるバックライト輝度を算出する。そして、光源制御部１４０４は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、算出されたバックライト輝度となるように、各ブロックの発光ダイオード１３３０の発光量を制御する。このように、入力画像信号に応じて面光源１３００の発光輝度をブロック毎に制御することができるため、表示パネル１２００に表示される画像に応じた最適な発光が可能となる。なお、入力画像信号に応じて面光源１３００の発光輝度をブロック毎に制御することを分割発光駆動または部分発光駆動と称する場合がある。

また、光源制御部１４０４は、バックライト１３００内に配置されているセンサによって検出された各ブロックの発光輝度または色度に基づいて、発光輝度または色度の補正を行うための発光制御も行う。ここで、センサは、照度センサまたはカラーセンサなどである。

光源制御部１４０４で算出された面光源１３００の各ブロックのバックライト輝度は、表示パネル制御部１４０６に供給される。表示パネル制御部１４０６は、表示輝度算出部１４０２から供給されるブロック毎の表示輝度と、光源制御部１４０４から供給されるブロックごとのバックライト輝度に基づいて、表示部１２０２の各画素の液晶開口率を算出する。そして、表示パネル制御部１４０６は、算出された液晶開口率となるように、表示パネル２００のソースドライバ１２０４およびゲートドライバ１２０６に駆動信号を供給し、表示部２０２の各画素のＴＦＴを駆動制御する。また、電源供給部１４１０は、表示装置１００の各部に所定の電源を供給する。

図９は、光源制御部１４０４と面光源１３００とから構成されるバックライト装置１５００の構成を示す模式図である。光源制御部１４０４は、図１で説明した輝度制御装置１００と同様の構成を備える。すなわち、光源制御部１４０４は、メモリ１０２、ゲインブロック１０４、平均輝度換算ブロック１０６、設定条件取得部１０８を備える。また、輝度調整装置１００は、電流−輝度制御テーブル１１０を備える。図９に示す各機能ブロックは、ハードウェア（回路）または、演算処理装置（ＣＰＵ）と、これを機能させるためのソフトウェア（プログラム）によって構成することができる。各機能ブロックを演算処理装置とソフトウェアから構成した場合、そのプログラムは、表示装置２００が備えるメモリ、または外部から挿入されるメモリ等の記録媒体に格納されることができる。

メモリ１０２には、光源制御部１４０４にて算出された、面光源１３００の各ブロックにおけるバックライト輝度が入力される。映像−平均輝度換算ブロック１０４は、１フレーム毎の輝度信号のそれぞれについて、各ブロックの輝度を平均して１フレームの平均輝度を算出する。算出された平均輝度は、電流−輝度制御テーブル１１０へ送られる。また、輝度信号は、１フレーム毎にゲインブロック１０４へ送られる。

電流−輝度制御テーブル１１０は、平均輝度とゲインとの関係を規定したテーブルを保持している。電流−輝度制御テーブル１１０は、最大輝度を制御するために映像信号から求めた平均輝度（平均映像信号レベル）、またはこれに準ずる電流値から、映像信号に乗算するゲイン量を換算するテーブルである。このテーブルは、各種条件に応じて、電流−輝度テーブル演算部１１２により作成される。

電流−輝度制御テーブル１１０では、作成されたテーブルを用いて、映像−平均輝度換算ブロック１０４から送られた平均輝度に基づいて、映像ゲインを算出する。算出された映像ゲインは、映像ゲインブロック１０４へ送られる。

ゲインブロック１０４は、電流−輝度制御テーブル１１０で算出されたゲインを、メモリ１０２から入力された該当する輝度信号に乗算する。これにより、面光源１３００の輝度が最適に調整される。

以上説明したように、液晶表示装置などのバックライト装置１５００において、輝度信号に基づいてゲインを調整する際に、ピーク輝度と消費電力を個別に制御することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す模式図である。 電流−輝度制御テーブルに保持されているテーブルの一例を示す特性図である。 図２の実線の特性において、ピーク輝度と消費電力のそれぞれを制御する手法を示す模式図である。 図２の実線の特性において、ピーク輝度と消費電力のそれぞれを制御する手法を示す模式図である。 電流−輝度テーブル演算部の構成の一例を示す模式図である。 色度演算部の具体的な構成を示す模式図である。 輝度調整装置で行われる処理を示すフローチャートである。 図８は、バックライト装置を備える表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 光源制御部と面光源とから構成されるバックライト装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１００ 輝度調整装置
１０４ 映像ゲインブロック
１０６ 映像−平均輝度換算ブロック
１０８ 設定条件取得部
１１０ 電流−輝度制御テーブル
１１２ 電流−輝度テーブル演算部
２００ 表示装置
３００ 表示パネル

Claims (10)

1. 映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得する設定条件取得部と、
   前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力のいずれか一方の大きさを保ちつつ他方の大きさを個別に設定可能な前記テーブルを前記各種条件に基づいて演算して設定するテーブル演算部と、
   フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出する平均輝度算出部と、
   前記平均輝度算出部で算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するゲイン算出部と、
   前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整する映像信号調整部と、
   映像信号に応じて自発光する複数の画素が配置され、前記映像信号調整部により調整された映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルと、
   を備える、表示装置。
2. 前記設定条件取得部は、表示装置の周辺の環境を表す環境情報、ユーザによって設定されるユーザ設定情報、前記表示パネルが許容する最大消費電力の情報、又は映像の種別を表すメタデータの情報を含む前記各種条件を取得する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記映像信号調整部の前段に設けられ、ゲインが乗算されるフレームの映像信号を一時的に保持するメモリを更に備える、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の色度を演算する色度演算部と、
   前記色度演算部で演算された色度を用いて映像信号の色度を調整する色度調整部と、
   を更に備える、請求項１に記載の表示装置。
5. 映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得する設定条件取得部と、
   前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力のいずれか一方の大きさを保ちつつ他方の大きさを個別に設定可能な前記テーブルを前記各種条件に基づいて演算して設定するテーブル演算部と、
   フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出する平均輝度算出部と、
   前記平均輝度算出部で算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するゲイン算出部と、
   前記ゲイン算出部で算出されたゲインを用いて映像信号を調整する映像信号調整部と、
   を備える輝度調整装置。
6. 前記設定条件取得部は、表示装置の周辺の環境を表す環境情報、ユーザによって設定されるユーザ設定情報、表示パネルが許容する最大消費電力の情報、又は映像の種別を表すメタデータの情報を含む前記各種条件を取得する、請求項５に記載の輝度調整装置。
7. 前記映像信号調整部の前段に設けられ、ゲインが乗算されるフレームの映像信号を一時的に保持するメモリを更に備える、請求項５に記載の輝度調整装置。
8. 前記設定条件取得部で取得された各種条件に基づいて、映像信号の色度を演算する色度演算部と、
   前記色度演算部で演算された色度を用いて映像信号の色度を調整する色度調整部と、
   を更に備える、請求項５に記載の輝度調整装置。
9. 映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得するステップと、
   取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力のいずれか一方の大きさを保ちつつ他方の大きさを個別に設定可能な前記テーブルを前記各種条件に基づいて演算して設定するステップと、
   フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出するステップと、
   算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するステップと、
   算出されたゲインを用いて映像信号を調整するステップと、
   を備える、輝度調整方法。
10. 映像信号のゲインを調整するための各種条件を取得するステップと、
    取得された各種条件に基づいて、映像信号の平均輝度とゲインとの関係を表すテーブルを演算し、映像信号のピーク輝度と消費電力のいずれか一方の大きさを保ちつつ他方の大きさを個別に設定可能な前記テーブルを前記各種条件に基づいて演算して設定するステップと、
    フレーム毎に入力される映像信号の平均輝度を算出するステップと、
    算出された前記平均輝度に基づいて、前記テーブルから映像信号のゲインを算出するステップと、
    算出されたゲインを用いて映像信号を調整するステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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