JP5450793B2 - 画像表示装置およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、バックライトの輝度を制御する機能(バックライト調光機能)を有する画像表示装置に関する。
液晶表示装置など、バックライトを備えた画像表示装置では、入力画像に基づきバックライトの輝度を制御することにより、バックライトの消費電力を抑制し、表示画像の画質を改善することができる。特に、画面を複数のエリアに分割し、エリア内の入力画像に基づき、当該エリアに対応したバックライト光源の輝度を制御することにより、さらなる低消費電力化と高画質化が可能となる。以下、このようにエリア内の入力画像に基づきバックライト光源の輝度を制御しながら、表示パネルを駆動する方法を「エリアアクティブ駆動」という。
エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置では、バックライト光源として、例えば、RGB3色のLED(Light Emitting Diode)や白色LEDが使用される。各エリアに対応したLEDの輝度(発光時の輝度)は、当該各エリア内の画素の輝度の最大値や平均値などに基づいて求められ、LEDデータとしてバックライト用の駆動回路に与えられる。また、そのLEDデータと入力画像とに基づいて表示用データ(液晶表示装置であれば、液晶の光透過率を制御するためのデータ)が生成され、当該表示用データは表示パネル用の駆動回路に与えられる。画面上における各画素の輝度は、液晶表示装置の場合には、バックライトからの光の輝度と表示用データに基づく光透過率との積になる。この表示用データは、全てのLEDが発光することによって各エリアに表示され得る最大輝度(以下、「表示輝度」という)と入力画像とに基づいて生成される。
以上のようにして生成された表示用データに基づいて表示パネル用の駆動回路が駆動され、上述のLEDデータに基づいてバックライト用の駆動回路が駆動されることにより、入力画像に基づく画像表示が行われる。
なお、本件発明に関連して、以下の先行技術文献が知られている。日本特開2004−184937号公報、日本特開2005−258403号公報、および日本特開2007−34251号公報には、画面を複数のエリアに分割してエリア毎に設けられたバックライトの発光輝度を制御することにより消費電力の低減を図っている表示装置の発明が開示されている。特に、日本特開2004−184937号公報に開示された液晶表示装置においては、非表示領域のバックライト光源の点灯を自動的に停止させることにより、消費電力の低減が図られている。
日本特開2004−184937号公報 日本特開2005−258403号公報 日本特開2007−34251号公報
ところが、エリアアクティブ駆動を行う従来の画像表示装置においては、部分表示が行われるとき(例えば、「4K2K」と呼ばれる高解像度の表示装置でフルHD規格の画像の表示が行われるとき)、表示エリアの大きさや形状などの条件が(偶然に)合致しない限り、表示エリアよりも広い範囲に対応するエリアでLEDの点灯が行われるのが一般的である。部分表示が行われる表示エリアを少しでも含むエリアのLEDは必ず点灯されるからである。
しかし、上記表示エリアを少ししか含んでいないエリアが多数生じる場合には、結果的に小さい領域を多くのLEDによって照らすことになる。そのため、無駄な電力消費が生じる。なお、少ししか含まれていないとしても、当該エリアに対応するLEDを非点灯とすることはできない。もし仮に非点灯とすると、表示が不能となるか少なくとも階調表示が正しく行われないなどの表示上の不具合が生じる。
そこで、本発明は、エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置において、表示上の不具合が生じないようにして、部分表示の際に点灯するLEDを低減させることにより低消費電力化を実現することを目的とする。
本発明の第1の局面は、バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有する画像表示装置であって、
光透過率を制御するための複数の表示素子を含み、前記表示画面を有する表示パネルと、
複数の光源を含むバックライトと、
前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御部と、
前記画面制御部により定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成部と、
前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
前記合成入力画像と前記発光輝度算出部により求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
を備え、
前記画面制御部は、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面を配置すべき位置および前記サブ画面の大きさの双方を設定するものであって、
予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の配置位置を、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記配置位置を設定するとともに、
前記サブ画面の配置位置を移動させることにより前記エリアの境界に合わせられた前記サブ画面の境界の位置を動かすことなく、当該境界とは反対側の前記サブ画面の境界を、当該エリアの対応する反対側の境界に合わせるよう、前記サブ画面の大きさを縮小するための演算を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定することを特徴とする。
本発明の第2の局面は、バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有する画像表示装置であって、
光透過率を制御するための複数の表示素子を含み、前記表示画面を有する表示パネルと、
複数の光源を含むバックライトと、
前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御部と、
前記画面制御部により定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成部と、
前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
前記合成入力画像と前記発光輝度算出部により求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
を備え、
前記画面制御部は、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面の大きさを設定するものであって、
予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の大きさを、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定するとともに、
前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小される場合、前記水平方向の縮小率および前記垂直方向の縮小率を演算し、前記エリアの辺の長さに対する前記サブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小されるよう前記大きさを設定することを特徴とする。
本発明の第3の局面は、バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有し、光透過率を制御するための複数の表示素子を含み前記表示画面を有する表示パネルと、複数の光源を含むバックライトとを備える画像表示装置の制御方法であって、
前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御ステップと、
前記画面制御ステップにおいて定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成ステップと、
前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
前記合成入力画像と前記発光輝度算出ステップにおいて求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
を備え、
前記画面制御ステップでは、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面を配置すべき位置および前記サブ画面の大きさの双方を設定するものであって、
予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の配置位置を、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記配置位置を設定するとともに、
前記サブ画面の配置位置を移動させることにより前記エリアの境界に合わせられた前記サブ画面の境界の位置を動かすことなく、当該境界とは反対側の前記サブ画面の境界を、当該エリアの対応する反対側の境界に合わせるよう、前記サブ画面の大きさを縮小するための演算を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定することを特徴とする。
本発明の第4の局面は、バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有し、光透過率を制御するための複数の表示素子を含み前記表示画面を有する表示パネルと、複数の光源を含むバックライトとを備える画像表示装置の制御方法であって、
前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御ステップと、
前記画面制御ステップにおいて定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成ステップと、
前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
前記合成入力画像と前記発光輝度算出ステップにおいて求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
を備え、
前記画面制御ステップでは、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面の大きさを設定するものであって、
予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の大きさを、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定するとともに、
前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小される場合、前記水平方向の縮小率および前記垂直方向の縮小率を演算し、前記エリアの辺の長さに対する前記サブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小されるよう前記大きさを設定することを特徴とする。
上記本発明の第1の局面によれば、画面制御部によって、エリアの境界にサブ画面の境界を合わせるよう、サブ画面を配置すべき位置およびサブ画面の大きさの双方が設定されるので、表示画面より小さいサブ画面を表示するために典型的には部分的に点灯されるバックライトの光源の数を低減させることができ、そのことにより表示上の不具合を生ずることなく低消費電力化を実現することができる。なお、この効果は、後述する本発明の第2の局面における効果と共通する。
また上記本発明の第1の局面によれば、画面制御部によって、移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算が行われ、当該演算結果に基づきサブ画面の配置位置が設定されるので、サブ画面の位置をできるだけ動かさないように処理が行われることになる。このことによって、サブ画面の位置を本来の表示位置から大きく動かすことで生じる可能性のある表示品質の低下を防止することができる。
さらに上記本発明の第1の局面によれば、画面制御部によって、画面の配置位置を移動させることによりエリアの境界に合わせられたサブ画面の境界の位置を動かすことなく、当該境界とは反対側のサブ画面の境界を当該エリアの対応する反対側の境界に合わせる。このことにより、サブ画面を単に動かすだけでは低減することができないバックライトの光源をさらに低減することができる。
上記本発明の第2の局面によれば、上記本発明の第1の局面における効果と共通の効果の他に、画面制御部によって、サブ画面の大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算が行われ、当該演算結果に基づきサブ画面の大きさが設定されるので、サブ画面の大きさを本来の大きさから大きく変化させることで生じる可能性のある表示品質の低下を防止することができる。
さらに上記本発明の第2の局面によれば、画面制御部によって、エリアの辺の長さに対するサブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、水平方向および垂直方向へサブ画面の大きさが縮小されるよう大きさが設定されるので、より多くのエリアに差し掛かる辺が動かされる結果、典型的には点灯されるバックライトの光源の数をより低減させることができ、そのことにより表示上の不具合を生ずることなく低消費電力化を実現することができる。
上記本発明の第3の局面によれば、上記本発明の第1の局面における効果と同様の効果を画像表示装置の制御方法において奏することができる。
上記本発明の第4の局面によれば、上記本発明の第2の局面における効果と同様の効果を画像表示装置の制御方法において奏することができる。
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるバックライトの詳細を示す図である。 上記実施形態におけるサブ画面制御部における補正動作の全体的な処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態において、サブ画面を移動させる補正を行わない場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。 上記実施形態における補正を行った場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。 上記実施形態におけるサブ画面を縮小する補正を行った場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。 上記実施形態におけるX座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態におけるY座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態におけるサブ画面の大きさの補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部の詳細な構成を示すブロック図である。 輝度拡散フィルタについて説明するための図である。 上記実施形態において、エリアアクティブ駆動処理部の処理を示すフローチャートである。 上記実施形態において、液晶データとLEDデータが得られるまでの経過を示す図である。 上記実施形態の第1の主たる変形例におけるX座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態における第2の主たる変形例におけるエリアとLEDユニットとの位置関係を簡略に示す図である。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
<1. 全体的な構成および動作概要>
図1は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置である液晶表示装置2の構成を示すブロック図である。図1に示す液晶表示装置2は、バックライト3、バックライト駆動回路4、パネル駆動回路6、液晶パネル7、エリアアクティブ駆動処理部5、サブ画面制御部10、およびマルチ画面生成部20を備えている。
この液晶表示装置2は、画面を複数のエリアに分割したときの各エリア内の(エリアアクティブ駆動処理部5に与えられる)マルチ画面入力画像Dvに基づいて、対応するバックライト光源の輝度を制御し、当該輝度に応じて液晶パネル7を駆動するエリアアクティブ駆動を行う。このようなマルチ画面表示は、例えば本液晶表示装置2が「4K2K」と呼ばれる高解像度の表示装置であって入力画像としてのフルHD規格の画像の表示が行われるときなどに採用される。
ここで上記各エリアは、説明の便宜上、表示画面を単純に分割することにより設定されているものとして説明するが、後述するようにこのエリアは周囲のエリアと重なる部分を含むように設定されてもよいし、各エリアの境界位置が(例えば入力画像や輝度計算処理などに応じて)変化するものであってもよい。
液晶表示装置2には、R画像、G画像およびB画像を含む第1から第3までのサブ画面入力画像Dv1〜Dv3を示す信号(以下ではこの信号もDv1〜Dv3という)が装置外部から入力される。なお、装置外部からの(または装置内部において生成される)サブ画面入力画像は1つ以上であればよいので、以下では表示画面全体の大きさよりも小さい第1のサブ画面入力画像Dv1と、この画像を表示するための画面である表示画面内の1つのサブ画面に着目して説明する。なお、本明細書におけるサブ画面とは、表示画面より小さい矩形の画像表示領域(または当該矩形画像)を指すものとし、必ずしもメイン画面等に対する優先関係や、画面としての表示態様などを要するものではない。
これらのサブ画面入力画像Dv1〜Dv3に含まれるR画像、G画像およびB画像は、いずれも(m×n)個以下の画素の輝度を含んでいる。ここで、上記mおよびnは2以上の整数、後述するiとjは1以上の整数、iとjのうち少なくとも一方は2以上の整数であるものとする。
サブ画面制御部10は、上記サブ画面の大きさや表示位置などの設定情報であるサブ画面設定データDsを受け取り、点灯するバックライト光源の数(エリア数)が少なくなるよう、サブ画面設定データDsに示される位置および大きさを(必要に応じて)補正する。この補正された位置および大きさを含む設定データはサブ画面制御情報Csとして出力される。本発明の特徴は、このサブ画面制御部10の補正動作にあるため、詳しく後述する。
なお、上記サブ画面設定データDsは、製造時から固定的に定められて、サブ画面制御部10(に含まれる図示されない不揮発性メモリ内)に予め記憶されていてもよいし、利用者により操作される図示されないリモートコントローラ等からの操作入力に基づき、装置の動作中に適宜定められてもよい。
マルチ画面生成部20は、上記サブ画面制御情報Csを受け取り、このサブ画面制御情報Csに示される位置および大きさで、上記サブ画面入力画像Dv1〜Dv3を表示画面内に同時に合成表示(マルチ表示)するためのマルチ画面を示すマルチ画面入力画像Dvを生成する。
ここで本明細書において、マルチ画面入力画像Dvのうちサブ画面入力画像Dv1〜Dv3により占められていない部分は黒表示であるものとして説明する。したがって、マルチ画面入力画像Dvのうちの当該黒表示部分に対応するエリアのバックライト光源は点灯されない。もっとも、この黒表示に代えて、サブ画面入力画像Dv1〜Dv3よりも(または所定の)暗い色を使用した(バック)表示がなされる構成であってもよい。この場合であってもバックライト光源は低輝度で点灯されるにすぎないため、後述する補正動作による消費電力低減効果を得ることができる。
なおサブ画面入力画像Dv1〜Dv3の表示上の優先関係は、予め定められていてもよいし、上記操作入力に基づき定められてもよい。また優先関係により各サブ画面入力画像Dv1〜Dv3が重ならないように配置する制御を行ってもよいし、優先関係が高い画像が隠れないように画像の表示態様を制御してもよい。さらに、予めまたは操作入力により同様に定められたガンマ値や輝度値なども表示時に使用される。このガンマ値に基づくガンマ補正や、表示輝度の設定のための動作は周知であるので説明を省略する。
エリアアクティブ駆動処理部5は、マルチ画面生成部20により生成されたマルチ表示用の合成画像であるマルチ画面入力画像Dvに基づき、液晶パネル7の駆動に用いる表示用データ(以下、液晶データDaという)と、バックライト3の駆動に用いるバックライト制御データ(以下、LEDデータDbという)とを求める(詳細は後述)。
液晶パネル7は、(m×n×3)個の表示素子Pを備えている。表示素子Pは、行方向(図1では横方向)に3m個ずつ、列方向(図1では縦方向)にn個ずつ、全体として2次元状に配置される。表示素子Pには、赤色光を透過するR表示素子、緑色光を透過するG表示素子、および、青色光を透過するB表示素子が含まれる。R表示素子、G表示素子およびB表示素子は、行方向に並べて配置され、3個で1個の画素を形成する。
パネル駆動回路6は、液晶パネル7の駆動回路である。パネル駆動回路6は、エリアアクティブ駆動処理部5から出力された液晶データDaに基づき、液晶パネル7に対して表示素子Pの光透過率を制御する信号(電圧信号)を出力する。パネル駆動回路6から出力された電圧は表示素子P内の画素電極(図示せず)に書き込まれ、表示素子Pの光透過率は画素電極に書き込まれた電圧に応じて変化する。
バックライト3は、液晶パネル7の背面側に設けられ、液晶パネル7の背面にバックライト光を照射する。図2は、バックライト3の詳細を示す図である。バックライト3は、図2に示すように、(i×j)個のLEDユニット32を含んでいる。LEDユニット32は、行方向にi個ずつ、列方向にj個ずつ、全体として2次元状に配置される。LEDユニット32は、赤色LED33、緑色LED34および青色LED35を1個ずつ含む。1個のLEDユニット32に含まれる3個のLED33〜35から出射された光は、液晶パネル7の背面の一部にあたる。
バックライト駆動回路4は、バックライト3の駆動回路である。バックライト駆動回路4は、エリアアクティブ駆動処理部5から出力されたLEDデータDbに基づき、バックライト3に対してLED33〜35の輝度を制御する信号(電圧信号または電流信号)を出力する。LED33〜35の輝度は、ユニット内およびユニット外のLEDの輝度とは独立して制御される。
液晶表示装置2の画面は(i×j)個のエリアを含み、1個のエリアには1個のLEDユニット32が対応づけられる。なお、1個のエリアに2個以上のLEDユニット32が対応づけられる構成であってもよい。また、説明の便宜上、以下では各エリアは画面を単純に分割することにより設定されているものとする点については前述したとおりである。
エリアアクティブ駆動処理部5は、(i×j)個のエリアのそれぞれについて、エリア内のR画像に基づき、当該エリアに対応した赤色LED33の輝度を求める。同様に、緑色LED34の輝度はエリア内のG画像に基づき決定され、青色LED35の輝度はエリア内のB画像に基づき決定される。エリアアクティブ駆動処理部5は、バックライト3に含まれるすべてのLED33〜35の輝度を求め、求めたLED輝度を表すLEDデータDbをバックライト駆動回路4に対して出力する。
また、エリアアクティブ駆動処理部5は、LEDデータDbに基づき、液晶パネル7に含まれるすべての表示素子Pにおけるバックライト光の輝度を求める。さらに、エリアアクティブ駆動処理部5は、マルチ画面入力画像Dvとバックライト光の輝度とに基づき、液晶パネル7に含まれるすべての表示素子Pの光透過率を求め、求めた光透過率を表す液晶データDaをパネル駆動回路6に対して出力する。なお、エリアアクティブ駆動処理部5におけるバックライト光の輝度の求め方についての詳しい説明は後述する。
液晶表示装置2では、R表示素子の輝度は、バックライト3から出射される赤色光の輝度とR表示素子の光透過率との積になる。1個の赤色LED33から出射された光は、対応する1個のエリアを中心として複数のエリアに当たる。したがって、R表示素子の輝度は、複数の赤色LED33から出射された光の輝度の合計とR表示素子の光透過率との積になる。同様に、G表示素子の輝度は複数の緑色LED34から出射された光の輝度の合計とG表示素子の光透過率との積になり、B表示素子の輝度は複数の青色LED35から出射された光の輝度の合計とB表示素子の光透過率との積になる。
以上のように構成された液晶表示装置2によれば、マルチ画面入力画像Dvに基づき好適な液晶データDaとLEDデータDbを求め、液晶データDaに基づき表示素子Pの光透過率を制御し、LEDデータDbに基づきLED33〜35の輝度を制御することにより、マルチ画面入力画像Dvを液晶パネル7に表示することができる。次に、サブ画面制御部10による、点灯するバックライト光源の数(エリア数)を少なくするための補正動作について説明する。
<2. サブ画面制御部の動作>
<2.1 補正動作の全体的な流れ>
図3は、本実施形態におけるサブ画面制御部10における補正動作の全体的な処理手順を示すフローチャートである。この図3に示されるステップS100において、サブ画面制御部10は、予め定められまたは利用者により設定されることによりサブ画面設定データDsに示される位置である各サブ画面の基準座標(ここではサブ画面の左上隅の頂点座標)のうち、(必要に応じて)まずX座標を補正する演算を行う。なお以下において、座標とは表示画面内の画素位置を指す。次に、ステップS200において、サブ画面制御部10は、上記基準座標のうち、必要に応じてY座標を補正する演算を行う。
これらのX座標およびY座標の補正演算の内容についての詳細は後述するが、これらの補正は、表示画面内において各サブ画面を(水平方向またはX軸方向である)右または左へ適宜移動させることにより、点灯するバックライト光源の数(エリア数)を少なくし、消費電力を低減させるためのものである。このことについて、図4および図5を参照して説明する。
図4は、サブ画面を移動させる補正を行わない場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。また、図5は、上記補正を行った場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。図4および図5において、太線で示される3つのサブ画面SUB1〜SUB3は、液晶パネル7の表示画面上に表示されており、サブ画面入力画像Dv1〜Dv3に相当する。また、細線で示される縦9個、横16個のLEDユニット32のうち、点灯しているユニットには斜線が付されている。
まず、図4において、少しでもサブ画面に対応するエリアが重なっているLEDユニット32は点灯するため、点灯していないLEDユニット32は10個に過ぎない。しかし、図5に示すように、各サブ画面を適宜の位置へ移動させると、サブ画面に対応するエリアが重なっていたLEDユニット32が減少するため、点灯していないLEDユニット32は42個に増加する。このように、サブ画面の位置をエリアの端部に合わせるように適宜に移動させると、点灯しないLEDユニットの数を増加させることができ、消費電力を低減することができる。また、このような補正により表示画面が大きく変化しないように、補正前のサブ画面の位置からできるだけ移動させないように配慮された補正が行われる。詳しくは後述する。
続いて、ステップS300において、サブ画面制御部10は、サブ画面の大きさが固定されることを示す後述する大きさ固定フラグが立てられているか否か、すなわちステップS100,S200における処理によりこれ以上点灯するバックライト光源の数(エリア数)を少なくすることができない場合か否かを判定する。この判定の結果、これ以上点灯数を少なくすることができないためサブ画面の大きさが固定される場合(ステップS300においてYesである場合)、処理はそのまま終了し、さらに点灯数を少なくすることができるためサブ画面の大きさが固定されない場合(ステップS300においてNoである場合)、処理はステップS400に進む。
次に、ステップS400において、サブ画面制御部10は、ステップS100,S200における処理によりエリアの端部に合わせられている辺を当該端部から離すように動かさないで、点灯するバックライト光源の数(エリア数)が少なくなるよう、例えば図6に示されるようにサブ画面の大きさを適宜に縮小する補正演算を行う。なお、ステップS100,S200における処理と同様、このステップS300におけるサブ画面を縮小する補正処理により表示画面が大きく変化しないように、補正前のサブ画面の大きさからできるだけ縮小されないように配慮された補正演算が行われる。この点についても詳しく後述する。
図6は、サブ画面を縮小する補正を行った場合のサブ画面を含む表示画面例を示す図である。この図6を図4および図5と比較すればわかるように、図5に示される2つのサブ画面SUB1、SUB3は、全ての辺がエリアの端部に合わせられている。そのため、大きさを変化させる必要がない(上記ステップS400に示される大きさを変更する補正演算を行う必要がない)。しかし、サブ画面SUB2は全ての辺がエリアの端部に合わせられていない。そのため、大きさを変化させることによりさらに点灯数を減少させることができるので、大きさを変更することが好ましい。よって、図6に示されるようにサブ画面SUB2の大きさのみが(図では約9割程度の大きさになるよう)縮小されている。この縮小処理によって、サブ画面SUB2は全ての辺がエリアの端部に合わせられているため、図5におけるサブ画面SUB2に対応するエリアが重なっていたLEDユニット32が2つ減少し、点灯していないLEDユニット32は44個に増加する。よってさらに消費電力を低減することができる。
以下、図3に示す上記ステップS100におけるX座標の補正演算処理についての詳しい処理手順について、図7を参照して詳しく説明する。なお、以下では説明の便宜のため、サブ画面入力画像Dv1に対応する1つのサブ画面について補正演算が行われるものとするが、実際には表示される各サブ画面についてそれぞれ同様の補正演算が行われる。
<2.2 X座標の補正演算処理>
図7は、X座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。この図7に示されるステップS102において、サブ画面制御部10は、サブ画面入力画像Dv1に対応する補正前のサブ画面のX軸方向の大きさLxpが、エリアのX軸方向の大きさAxのk倍(kは自然数)であるか否かを判定する。判定の結果、k倍である場合(ステップS102においてYesである場合)、サブ画面制御部10は、ステップS104の処理へ進み、k倍でない場合(ステップS102においてNoである場合)、サブ画面制御部10は、ステップS112の処理へ進む。
なお、以下ではサブ画面やエリアの大きさは、表示画面における画素数で表されるものとし、座標は表示画面上の画素の座標であるものとする。また、前述したように、各エリアはここでは表示画面を同じ大きさで複数に分割することにより設定されるものとする。
このステップS102における判定は、サブ画面の大きさがちょうどエリアの大きさの整数倍である場合には、サブ画面を適宜に移動させればX軸方向における位置すなわちサブ画面の左辺および右辺がちょうどエリアの左辺および右辺の位置に重なるため、X軸方向におけるLEDユニット32の点灯数を少なくすることができることに着目したものである。
次にステップS104において、サブ画面制御部10は、サブ画面を右に動かすべきか否かを判定する。具体的には、サブ画面制御部10は、サブ画面入力画像Dv1に対応する補正前のサブ画面の基準座標(ここでは左上隅の座標)のうちのX座標をXpとし、このXpをエリアのX軸方向の大きさAxの整数p倍の値で割った時の(0以上の)最小の余りの値をXpsとするとき、次式(1)を満たす場合にはサブ画面を右に動かすべきであると判定する。
Xps>Ax/2 …(1)
ここで、上式(1)を満たす場合、サブ画面の基準座標は対応するエリアの中央よりも右に偏った位置にあると言えるので、サブ画面を右に動かす方が左へ動かすよりも移動距離が小さくて済む。そこで、上式(1)を満たす場合には右へ動かすべき場合であると判定される。
このように例えば右へ動かす方が移動距離が少なくなるため右へ動かすべき場合にはサブ画面を右に動かすことで、サブ画面の位置を本来の表示位置から大きく動かすことで生じる可能性のある(サブ画面の配置バランスの悪化などの)表示品質の低下を防止することができる。
上記ステップS104における判定の結果、右へ動かすべき場合(ステップS104においてYesである場合)、処理はステップS106へ進み、右へ動かすべきでない場合(ステップS104においてNoである場合)、処理はステップS108へ進む。
続くステップS106において、サブ画面制御部10は、サブ画面を右へ動かすよう補正後のサブ画面の基準座標のうちのX座標であるXを算出する。具体的には、例えば次式(2)によりXを算出する。その後、処理はステップS110へ進む。
X=(p+1)・Ax …(2)
またステップS108において、サブ画面制御部10は、サブ画面を左へ動かすかまたは動かさないよう補正後のサブ画面のX座標Xを算出する。具体的には、例えば次式(3)によりXを算出する。
X=p・Ax …(3)
次にステップS110において、サブ画面制御部10は、X軸方向(またはY軸方向)についてこれ以上点灯するバックライト光源の数(エリア数)を少なくすることができない場合であることを示す大きさ固定フラグを立てる。なお、ここで垂直方向であるY軸方向についてはまだ補正演算を行っていないが、このように大きさ固定フラグを立てるのは、もしサブ画面の大きさを変更すれば、上述した処理によりX軸方向において点灯するバックライト光源の数(エリア数)を最も少なくすることができているにもかかわらず、これを悪化させてしまうからである。ただし、X軸方向とY軸方向とでサブ画面の大きさの変化率(ここでは縮小率)が異なってもよい場合(すなわちサブ画面の縦横比が変化してもよい場合)には、上記大きさ固定フラグはX軸用とY軸用の2種類が設けられてもよい。その後一連のステップS100における処理は終了し、前述した図3に示すステップS200の処理へ進む。
なお前述したように上記大きさ固定フラグが立てられている場合には、ステップS300においてサブ画面の大きさが固定される場合(ステップS300においてYesである場合)となり、ステップS400におけるサブ画面の大きさを補正する処理が省略され、処理は終了する。
また(前述したステップS102においてLxp=k・Axでないと判定された場合)、ステップS112において、サブ画面制御部10は、サブ画面を右に動かすべきか否かを判定する。
具体的には、サブ画面制御部10は、サブ画面の大きさLxpを自然数b(ただしbはエリアのX軸方向の大きさAx以下)を用いて次式(4)のように表すとき、次式(5)を満たすか否かを判定する。
Lxp=k・Ax+b …(4)
b/2≧Ax−Xps …(5)
ここで、上式(4)に示されるように、サブ画面の大きさLxpはエリアの大きさのk倍よりもbだけ余分に大きい。そのため、サブ画面をこの余分な長さであるbの半分の値以下の適宜の値だけ右または左のいずれか適切な方向へ動かせば、最も少ない移動距離でサブ画面の右辺を対応するエリアの右辺と重なる位置へ、またはサブ画面の左辺を対応するエリアの左辺と重なる位置へ合わせることができる。したがって、例えばサブ画面を右に動かす場合、サブ画面の(元の)基準位置からエリアの右辺までの移動距離は(Ax−Xps)であるので、この移動距離がb/2以下であれば右へ動かすのが適切であることになる。そこで、上式(5)を満たす場合には、サブ画面の左辺(すなわち基準座標のうちのX座標)を対応するエリアの左辺に合わせるよう右に動かす方が、サブ画面の右辺をエリアの右辺に合わせるよう左へ動かすよりも移動距離が小さくて済むと言える。したがって、上式(5)を満たす場合には右へ動かすべき場合であると判定される。
このように例えば右へ動かす方が移動距離が少なくなるため右へ動かすべき場合にはサブ画面を右に動かすことで、前述したように、サブ画面の位置を本来の表示位置から大きく動かすことで生じる可能性のある表示品質の低下を防止することができる。
上記ステップS112における判定の結果、右へ動かすべき場合(ステップS112においてYesの場合)、処理はステップS114へ進み、左へ動かすべき場合(ステップS112においてNoの場合)、処理はステップS120へ進む。
次にステップS114において、サブ画面制御部10は、サブ画面を右へ動かすよう補正後のサブ画面の基準座標のうちのX座標であるXを算出する。具体的には、前述した式(2)によりXを算出してもよいし、補正前のX座標Xpに上記移動距離(Ax−Xps)を加えることにより算出してもよい。
続いてステップS116において、サブ画面制御部10は、上記ステップS114における処理によりエリアの左辺に合わせられた辺である左辺を固定辺として記憶する。この固定辺を記憶するのは、後述するサブ画面の大きさを補正する処理において位置を変化させないようにするためであり、もしサブ画面の大きさを変更する際に固定辺の位置を動かせば、上述した処理によりX軸方向において点灯するバックライト光源の数(エリア数)を最も少なくすることができているにもかかわらず、これを悪化させてしまうからである。その後、図4に示す上記ステップS100におけるX座標の補正演算処理は終了し、続くステップS200におけるY座標の補正演算処理が開始される。
また(前述したステップS112において左へ動かすべき場合であると判定された場合)、ステップS120において、サブ画面制御部10は、サブ画面を左へ動かすよう補正後のサブ画面の基準座標のうちのX座標であるXを算出する。具体的には、前述した式(3)によりXを算出する。
続いてステップS122において、サブ画面制御部10は、上記ステップS120における処理によりエリアの右辺に合わせられた辺である右辺を固定辺として記憶する。この固定辺を記憶する理由については前述の通りである。その後、図4に示す上記ステップS100におけるX座標の補正演算処理は終了し、続くステップS200におけるY座標の補正演算処理が開始される。次に、このステップS200におけるY座標の補正演算処理についての詳しい処理手順について、図8を参照して詳しく説明する。
<2.3 Y座標の補正演算処理>
図8は、Y座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。この図8に示されるステップS202〜222の各処理は、比較すれば分かるように、図7に示されるステップS102〜122の各処理とほぼ同様の内容である。すなわち、X座標がY座標に置き換わり、右が下へ置き換わり、左が上へ置き換わるほか、処理内容は同様である。したがってこれらの処理の詳しい説明は省略する。
なお、X座標の補正演算処理(S100)と、Y座標の補正演算処理(S200)とは互いに関連することなく行うことができるので、Y座標の補正演算処理を先に行ってもよいし、これらの演算処理を同時に行ってもよい。また、これらのうち一方のみを行う構成であってもよい。一方の処理を行うだけでも、X軸方向またはY軸方向のエリアの点灯数を低減させることができるからである。次に、ステップS400におけるサブ画面の大きさの補正演算処理についての詳しい処理手順について、図9を参照して詳しく説明する。
<2.4 サブ画面の大きさの補正演算>
図9は、サブ画面の大きさの補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。この図9に示されるステップS402において、サブ画面制御部10は、ステップS116またはステップS122の処理において固定辺とされていない方の右辺または左辺を、大きさを縮小することにより対応するエリアの辺と重なるよう位置を定める場合のサブ画面のX軸方向の大きさLxを求める。
具体的には、補正前のサブ画面のX軸方向の大きさLxpを前述した式(4)を用いて表すとき、補正後のサブ画面の大きさLxは次式(6)により求めることができる。
Lx=k・Ax …(6)
次にステップS404において、サブ画面制御部10は、ステップS216またはステップS222の処理において固定辺とされていない方の上辺または下辺を、大きさを縮小することにより対応するエリアの辺と重なるよう位置を定める場合のサブ画面のY軸方向の大きさLyを求める。このLyもLxと同様に算出することができる。
続いてステップS406において、サブ画面制御部10は、Lx/LxpがLy/Lypより大きいか否かを判定する。これは、補正前に対する補正後のサブ画面のX軸方向の縮小率の値が補正前に対する補正後のサブ画面のY軸方向(垂直方向)の縮小率の値よりも大きいか否かを判定するものであり、言い換えればX軸方向(水平方向)の縮小率の値の方が大きいことによりX軸方向の大きさの変化がY軸方向の変化よりも小さい場合であるか否かを判定するものである。この判定の結果、X軸方向の縮小率の値の方が大きい(変化が小さい)場合(ステップS406においてYesである場合)、さらにステップS408において、サブ画面制御部10は、補正後のサブ画面のY軸方向の大きさをX軸方向の縮小率の値に合わせて次式(7)により求める。その後処理はステップS412へ進む。
Ly=Lyp・Lx/Lxp …(7)
また、X軸方向の縮小率の値の方が大きくない(変化が大きい)場合(ステップS406においてNoである場合)、さらにステップS410において、サブ画面制御部10は、補正後のサブ画面のX軸方向の大きさをY軸方向の縮小率の値に合わせて次式(8)により求める。その後処理はステップS412へ進む。
Lx=Lxp・Ly/Lyp …(8)
このように、サブ画面の大きさを変更する場合、X軸方向の大きさおよびY軸方向の大きさのうち、より変化が小さい方の縮小率で同じようにX軸方向およびY軸方向の大きさを縮小する処理が行われる。このようにすればサブ画面の縦横比が維持され、変形することなく表示することができる。また、変化が小さい方の縮小率が使用されるので大きさが大きく変化することによる表示品質の低下を防止することができる。さらに、単純にサブ画面を移動させるだけでは非点灯とすることができない点灯LED数を、固定辺を移動させずにその反対側の辺を(サブ画面の大きさを変化させるよう)移動させることで、さらに低減させることができる。
次にステップS412において、サブ画面制御部10は、固定辺が右辺または下辺である場合に(サブ画面の左上隅である)基準座標を算出する。なお、固定辺が左辺または上辺である場合には、ステップS116の処理により算出されたX座標およびステップS216の処理により算出されたY座標をそのまま使用することができるので、基準座標を算出する必要はない。
その後図4に示す補正処理は全て終了し、全てのサブ画面について同様の補正演算処理が行われると、次にいずれかの入力画像の位置または大きさが変更されるまで新たな補正演算処理は行われない。その間、マルチ画面生成部20は、サブ画面制御部10から受け取った補正された位置および大きさを含むサブ画面制御情報Csを記憶し、記憶された値に応じて新たな入力画像を含むサブ画面の位置および大きさを決定し、マルチ画面入力画像Dvを生成する。次にエリアアクティブ駆動処理部の構成および動作について図10を参照して説明する。
<3. エリアアクティブ駆動処理部の構成および動作>
<3.1 エリアアクティブ駆動処理部の構成>
図10は、本実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部5の詳細な構成を示すブロック図である。エリアアクティブ駆動処理部5は、所定の処理を実行するための構成要素として、LED出力値算出部15と、表示輝度算出部16と、LCDデータ算出部18とを備え、所定のデータを格納するための構成要素として、輝度拡散フィルタ17を備えている。ここで本実施形態においては、LED出力値算出部15によって発光輝度算出部が実現され、LCDデータ算出部18によって表示用データ算出部が実現されている。なお、LED出力値算出部15にも所定のデータを格納するための構成要素が含まれている。
LED出力値算出部15は、マルチ画面入力画像Dvを複数のエリアに(ここでは)分割し、各エリアに対応したLEDの発光時の輝度を示すLEDデータ(発光輝度データ)Dbを求める。なお、以下においては、LEDの発光時の輝度の値を「LED出力値」という。輝度拡散フィルタ17には、例えば図11に示すように、各エリアの表示輝度を算出するために光の拡散の仕方を数値で表したデータであるPSFデータが格納されている。
表示輝度算出部16は、LED出力値算出部15で求められたLEDデータDbと輝度拡散フィルタ17に格納されているPSFデータDpとに基づいて、各エリアの表示輝度Db’を算出する。
LCDデータ算出部18は、マルチ画面入力画像Dvと、表示輝度算出部16で求められた各エリアの表示輝度Db’とに基づいて、液晶パネル7に含まれるすべての表示素子Pの光透過率を表す液晶データDaを求める。
<3.2 エリアアクティブ駆動処理部の処理手順>
図12は、エリアアクティブ駆動処理部5の処理を示すフローチャートである。エリアアクティブ駆動処理部5には、マルチ画面入力画像Dvに含まれるある色成分(以下、色成分Cという)の画像が入力される(ステップS11)。色成分Cの入力画像には(m×n)個の画素の輝度が含まれる。
次に、エリアアクティブ駆動処理部5は、色成分Cの入力画像に対してサブサンプリング処理(平均化処理)を行い、(si×sj)個(sは2以上の整数)の画素の輝度を含む縮小画像を求める(ステップS12)。ステップS12では、色成分Cの入力画像は、横方向に(si/m)倍、縦方向に(sj/n)倍に縮小される。次に、エリアアクティブ駆動処理部5は、縮小画像を(i×j)個のエリアに分割する(ステップS13)。各エリアには(s×s)個の画素の輝度が含まれる。
次に、エリアアクティブ駆動処理部5は、(i×j)個のエリアのそれぞれについてのLED出力値(LEDの発光時の輝度の値)を求める(ステップS14)。ここで前述したように、マルチ画面入力画像Dvに含まれるサブ画面入力画像Dv1〜Dv3の位置および大きさは、各サブ画面の各辺が対応するエリアの各辺に重なるように設定されているので、(i×j)個のエリアのうち、LED出力値が0(非点灯状態)となるサブ画面が表示されないエリアの数は、上記補正演算前に比べて増加している。したがって、消費電力を低減することができる。
なお、このLED出力値を決定する方法としては、例えばエリア内の画素の輝度の最大値Maに基づいて決定する方法、エリア内の画素の輝度の平均値Meに基づいて決定する方法、またはエリア内の画素の輝度の最大値Maと平均値Meを加重平均することにより得られる値に基づいて決定する方法などが考えられる。また、ステップS11からステップS14までの処理は、エリアアクティブ駆動処理部5内のLED出力値算出部15で行われる。
次に、エリアアクティブ駆動処理部5は、ステップS14で求めた(i×j)個のLED出力値に対して輝度拡散フィルタ(点拡散フィルタ)155を適用することにより、(ti×tj)個(tは2以上の整数)の表示輝度を含む第1のバックライト輝度データを求める(ステップS15)。ステップS15では、(i×j)個のLED出力値が横方向と縦方向にそれぞれt倍に拡大されて、(ti×tj)個の表示輝度が求められている。なお、ステップS15の処理は、エリアアクティブ駆動処理部5内の表示輝度算出部16で行われる。
次に、エリアアクティブ駆動処理部5は、第1のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、(m×n)個の輝度を含む第2のバックライト輝度データを求める(ステップS16)。ステップS16では、第1のバックライト輝度データは、横方向に(m/ti)倍、縦方向に(n/tj)倍に拡大される。第2のバックライト輝度データは、(i×j)個の色成分CのLEDがステップS14で求めた輝度で発光したときに、(m×n)個の色成分Cの表示素子Pに入射する色成分Cのバックライト光の輝度を表す。
続いて、エリアアクティブ駆動処理部5は、色成分Cの入力画像に含まれる(m×n)個の画素の輝度を、それぞれ、第2のバックライト輝度データに含まれる(m×n)個の輝度で割ることにより、(m×n)個の色成分Cの表示素子Pの光透過率Tを求める(ステップS17)。
最後に、エリアアクティブ駆動処理部5は、色成分Cについて、ステップS17で求めた(m×n)個の光透過率を表す液晶データDaと、ステップS14で求めた(i×j)個のLED出力値を表すLEDデータDbとを出力する(ステップS18)。この際、液晶データDaとLEDデータDbは、パネル駆動回路6とバックライト駆動回路4の仕様に合わせて好適な範囲の値に変換される。
エリアアクティブ駆動処理部5は、R画像、G画像およびB画像に対して図12に示す処理を行うことにより、(m×n×3)個の画素の輝度を含むマルチ画面入力画像Dvに基づき、(m×n×3)個の透過率を表す液晶データDaと、(i×j×3)個のLED出力値を表すLEDデータDbとを求める。
図13は、m=1920、n=1080、i=32、j=16、s=10、t=5の場合について、液晶データとLEDデータが得られるまでの経過を示す図である。図13に示すように、(1920×1080)個の画素の輝度を含む色成分Cの入力画像に対してサブサンプリング処理を行うことにより、(320×160)個の画素の輝度を含む縮小画像が得られる。縮小画像は、(32×16)個のエリア(エリアサイズは(10×10)画素)に分割される。各エリアについて画素の輝度の最大値Maと平均値Meを求めることにより、(32×16)個の最大値を含む最大値データと、(32×16)個の平均値を含む平均値データが得られる。そして、最大値データに基づいて、あるいは、平均値データに基づいて、あるいは、最大値データと平均値データとの加重平均に基づいて、(32×16)個のLED輝度(LED出力値)を表す色成分CのLEDデータが得られる。
色成分CのLEDデータに輝度拡散フィルタ17を適用することにより、(160×80)個の表示輝度を含む第1のバックライト輝度データが得られる。そしてこの第1のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、(1920×1080)個の表示輝度を含む第2のバックライト輝度データが得られる。最後に、色成分Cの入力画像に含まれる画素の輝度を第2のバックライト輝度データに含まれる表示輝度で割るなどの(比較)演算を行うことにより、(1920×1080)個の光透過率を含む色成分Cの液晶データが得られる。
なお、図12では、説明を容易にするために、エリアアクティブ駆動処理部5は、各色成分の画像に対する処理を順に行うこととしたが、各色成分の画像に対する処理を時分割で行ってもよい。また、図12では、エリアアクティブ駆動処理部5は、ノイズ除去のために入力画像に対してサブサンプリング処理を行い、縮小画像に基づきエリアアクティブ駆動を行うこととしたが、元の入力画像に基づきエリアアクティブ駆動を行ってもよい。
<4. 効果>
以上のように、本実施形態のサブ画面制御部10によれば、マルチ画面入力画像Dvに含まれるサブ画面入力画像Dv1〜Dv3の位置および大きさは、各サブ画面の各辺が対応するエリアの各辺に重なるように設定されるので、部分表示の際に点灯するLEDを低減させることができ、そのことにより表示上の不具合を生ずることなく低消費電力化を実現することができる。なお、前述したように表示画面のうちマルチ画面以外の部分において暗い階調で表示がなされる場合であっても(点灯数が低減しないとしても所定輝度以上で点灯する光源数を低減できるため)同様に低消費電力化を実現することができる。
また、サブ画面の位置や大きさを変更する際には、できるだけ動かさないようにまたは変化させないように処理を行うことにより、前述したように、サブ画面の位置を本来の表示位置から大きく動かしたり、その大きさを大きく変化させることで生じる可能性のある表示品質の低下を防止することができる。
<5. 変形例>
<5.1 第1の主たる変形例>
上記実施形態において前述したように、図3に示されるステップS100〜S400のうち、ステップS100、S200における処理の少なくとも一方が行われるだけでも部分的な消費電力低減効果が得られる。ここで、ステップS100におけるX座標の補正演算のみが行われる場合について図14を参照して説明する。
図14は、本変形例におけるX座標の補正演算処理についての処理手順を示すフローチャートである。この図14に示されるステップS502〜S520の処理は、比較すれば分かるように、図7に示されるステップS102〜S120の処理とほぼ同様である。しかし、本変形例における処理は、上記実施形態の処理とは異なって、サブ画面の大きさの補正処理に関連するステップS110、S116、S122で、これらの追加された処理を中心に以下に説明し、その他の処理の説明は省略する。
この図14に示されるステップS518において、サブ画面制御部10は、サブ画面を左に動かすべきか否かを判定する。上記実施形態におけるステップS112では、右へ動かすべきでない場合(ステップS112においてNoの場合)は、左へ動かすべき場合であるとしていたが、ここでは右へ動かすべき場合でない場合であっても左へ動かすべき場合でない場合、すなわち右へも左へも動かすべきでない場合をさらに判定している。
具体的には、サブ画面制御部10は、サブ画面の大きさLxpを前述した式(4)のように表すとき、次式(9)および次式(10)の少なくとも一方を満たすか否かを判定する。
b/2<Ax−Xps≦b …(9)
b=1 …(10)
ここで、前述した式(4)に示されるように、サブ画面の大きさLxpはエリアの大きさのk倍よりもbだけ大きいため、例えばサブ画面を左に動かす場合、前述した移動距離がb/2以下であれば左へ動かすのが適切であるはずである。しかし、このように動かすことによりサブ画面の左辺がエリアの左辺を越えてその左隣のエリアにかかってしまう場合には、当該左隣のエリアに対応するバックライト光源が点灯するため、結局バックライト光源の点灯数を低減することができない。このように左隣のエリアにかからない条件は、Xpsが(Ax−b)以上である場合である。このことから上式(9)を導くことができる。また、b=1である場合にはサブ画面を左右方向にどのように移動させてもバックライト光源の点灯数を減少させることができない。このことから上式(10)を導くことができる。
上記ステップS518における判定の結果、左へ動かすべき場合(ステップS518においてYesの場合)、処理は(ステップS120と同様の処理を行う)ステップS520へ進み、左へ動かすべきでない、すなわち移動させるべきでない場合(ステップS518においてNoの場合)、処理はステップS519へ進む。
次にステップS519において、サブ画面制御部10は、サブ画面を移動させてもバックライト光源の点灯数を低減できないことから、補正前のサブ画面の基準座標のうちのX座標であるXpをそのまま補正後のX座標Xとして算出する。
その後、全てのサブ画面について同様の補正演算処理が行われると、次にいずれかの入力画像の位置(X座標)が変更されるまで新たな補正演算処理は行われない。その間、マルチ画面生成部20は、サブ画面制御部10から受け取った補正された位置を含むサブ画面制御情報Csを記憶し、記憶された値に応じて新たな入力画像を含むサブ画面の位置を決定し、マルチ画面入力画像Dvを生成する。
以上のように、サブ画面を左右方向にどのように移動させてもバックライト光源の点灯数を減少させることができない場合には、サブ画面を動かさない処理を行うことにより、前述したように、サブ画面の位置を本来の表示位置から大きく動かすことで生じる可能性のある表示品質の低下を防止することができる。
<5.2 第2の主たる変形例>
上記実施形態において上記エリアは、前述したように画面を単純に分割することにより設定されているが、本変形例では、上記エリアは周囲のエリアと重なる部分を含むように設定される。このようなエリアは単純な分割エリアと区別するために探索エリアとも呼ばれる。以下、このようなエリアと対応するLEDユニット32との位置関係について、図15を参照して説明する。
図15は、本変形例におけるエリアとLEDユニットとの位置関係を簡略に示す図である。バックライト3に含まれる各LEDユニット32は、ここでは各エリアに1対1で対応しており、そのエリアは図中の点線で示されている。この図15を参照すれば分かるように、エリアは周囲のエリアと重なる部分を含むように設定されている。図中の斜線はこの重なり具合をわかりやすく示すためのものである。
このように各エリアが設定されている場合、例えばサブ画面を右方向へ移動させることによりサブ画面の左辺を対応するエリア(ここでは図中のエリアA1)の左辺に合わせる場合(ステップS114における処理の場合)、左側に隣接するエリア(ここでは図中のエリアA2)の右辺は未だ越えていない(すなわち当該隣接するエリアA2内である)ため、補正演算により消灯しようとしている当該バックライト光源が点灯してしまうことになる。
しかしこのような場合、当該対応するエリアA1の左辺よりも右側にある、左側に隣接するエリアA2の右辺を、上記ステップS114における当該対応するエリアA1の左辺とみなして補正演算を行えばよい。また、その他の辺も同様にして補正演算を行う。そうすれば、上記実施形態の場合と同様の補正演算を行うことができるので、同様の効果を得ることができる。
<5.3 その他の変形例>
上記実施形態では、この図9に示されるステップS406において、補正前に対する補正後のサブ画面のX軸方向の縮小率の値が補正前に対する補正後のサブ画面のY軸方向の縮小率の値よりも大きい(すなわち大きさの変化が小さい)か否かを判定し、大きさの変化が小さい縮小率でX軸方向およびY軸方向に縮小するが、この判定に代えて、Y軸方向におけるエリアの長さに対するサブ画面の対応する長さの割合が、X軸方向におけるエリアの長さに対するサブ画面の対応する長さの割合より大きいか否かを判定してもよい。
すなわち、エリアの長さに対するサブ画面の対応する長さの割合がより大きい方の辺は、小さい方の辺に比べて、サブ画面の辺が差し掛かるエリアの数が少なくなる。例えば、水平方向(X軸方向)に長いサブ画面と垂直方向(Y軸方向)に長いエリアとが設けられる構成(すなわち、Lx/Ax>Ly/Ayとなる場合)では、サブ画面における水平方向の辺(例えば上辺)が差し掛かるエリア数は、垂直方向の辺(例えば左辺)が差し掛かるエリア数よりも多くなる。したがって、サブ画面の大きさを縮小するために動かす辺は、差し掛かるエリアが多い辺であるほうが、より多くのバックライト光源を消灯させることができる。したがって、この場合は、(水平方向に直交する)垂直方向へサブ画面の大きさを縮小する場合の縮小率で、水平方向へサブ画面の大きさを縮小する方が、その逆の場合よりも多くのバックライト光源を消灯させることができるため、好適であると言える。そこで、上記ステップS406に代えて、上記の判定方法を使用すると、上記例では、(ステップS406においてNoと判定される場合と同様の結果となって)、ステップS410における処理によりサブ画面の大きさはLy/Lypの縮小率で縮小されることになる。
このように、エリアの辺の長さに対するサブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、水平方向および垂直方向へサブ画面の大きさが縮小されるよう大きさを設定すれば、より多くのバックライト光源を消灯させることができ、低消費電力化を実現することができる。
上記第1の主たる変形例では、X座標の補正演算のみが行われる場合について説明したが、同様にサブ画面の大きさの補正演算処理(ステップS400)のみが行われる場合であっても、同様に部分的な効果が得られる。
もっともこの場合には上記のような座標補正演算処理が省略されるため、(ステップS116またはステップS122の処理における)固定辺に相当する辺が得られない。そこで、第1の大きさの補正演算処理を行うことにより、サブ画面の大きさが縮小されエリアの辺と重ねられたサブ画面の(左右方向または上下方向の)一方の辺を固定辺として、さらにこの固定辺に対向する辺を、第2の大きさの補正演算処理を行うことで、サブ画面の大きさを縮小することによりエリアの辺と重ねる。そうすれば(左右方向または上下方向において)上記実施形態と同一の結果が得られるため、全く同一の効果を得ることができる。
上記実施形態における座標補正演算処理(ステップS100、S200)および大きさの補正演算処理(ステップS400)では、最も近い対応するエリアの辺にサブ画面の辺を合わせる構成であるが、所定の近傍範囲内のエリアの対応する辺にサブ画面の辺を合わせる構成であってもよい。
上記実施形態ではX軸方向およびY軸方向にLEDユニットが配置される直下型またはタンデム型のバックライト装置を例に説明したが、X軸方向(またはY軸方向)のみに光源が配置されるエッジライト型のバックライト装置であっても、X軸方向(またはY軸方向)に直列されるように設けられるエリアを使用したエリアアクティブ制御がなされる限り同様に本発明を適用することができる。
また上記実施形態では、光透過率を制御可能な表示素子であれば、液晶以外の素材を使用した表示素子を採用してもよく、このような表示素子を備える画像表示装置にも上記エリアアクティブ制御がなされる限り同様に本発明を適用することができる。
本発明は、バックライトを備える画像表示装置に適用されるものであって、バックライトの輝度を複数のエリア毎に制御する機能を有する液晶表示装置などの画像表示装置に適している。
2…液晶表示装置
3…バックライト
4…バックライト駆動回路
5…エリアアクティブ駆動処理部
6…パネル駆動回路
7…液晶パネル
10…サブ画面制御部
15…LED出力値算出部
16…表示輝度算出部
17…輝度拡散フィルタ
18…LCDデータ算出部
20…マルチ画面生成部
32…LEDユニット
Dv1〜3…サブ画面入力画像
Dv…マルチ画面入力画像
Da…LCDデータ
Db…LEDデータ

Claims (4)

  1. バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有する画像表示装置であって、
    光透過率を制御するための複数の表示素子を含み、前記表示画面を有する表示パネルと、
    複数の光源を含むバックライトと、
    前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御部と、
    前記画面制御部により定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成部と、
    前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
    前記合成入力画像と前記発光輝度算出部により求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
    前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
    前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
    を備え、
    前記画面制御部は、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面を配置すべき位置および前記サブ画面の大きさの双方を設定するものであって、
    予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の配置位置を、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記配置位置を設定するとともに、
    前記サブ画面の配置位置を移動させることにより前記エリアの境界に合わせられた前記サブ画面の境界の位置を動かすことなく、当該境界とは反対側の前記サブ画面の境界を、当該エリアの対応する反対側の境界に合わせるよう、前記サブ画面の大きさを縮小するための演算を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定することを特徴とする、画像表示装置。
  2. バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有する画像表示装置であって、
    光透過率を制御するための複数の表示素子を含み、前記表示画面を有する表示パネルと、
    複数の光源を含むバックライトと、
    前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御部と、
    前記画面制御部により定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成部と、
    前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
    前記合成入力画像と前記発光輝度算出部により求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
    前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
    前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
    を備え、
    前記画面制御部は、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面の大きさを設定するものであって、
    予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の大きさを、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定するとともに、
    前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小される場合、前記水平方向の縮小率および前記垂直方向の縮小率を演算し、前記エリアの辺の長さに対する前記サブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小されるよう前記大きさを設定することを特徴とする、画像表示装置。
  3. バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有し、光透過率を制御するための複数の表示素子を含み前記表示画面を有する表示パネルと、複数の光源を含むバックライトとを備える画像表示装置の制御方法であって、
    前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御ステップと、
    前記画面制御ステップにおいて定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成ステップと、
    前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
    前記合成入力画像と前記発光輝度算出ステップにおいて求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
    前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
    前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
    を備え、
    前記画面制御ステップでは、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面を配置すべき位置および前記サブ画面の大きさの双方を設定するものであって、
    予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の配置位置を、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち移動距離がより小さくなる移動方向へ移動させるための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記配置位置を設定するとともに、
    前記サブ画面の配置位置を移動させることにより前記エリアの境界に合わせられた前記サブ画面の境界の位置を動かすことなく、当該境界とは反対側の前記サブ画面の境界を、当該エリアの対応する反対側の境界に合わせるよう、前記サブ画面の大きさを縮小するための演算を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定することを特徴とする、画像表示装置の制御方法。
  4. バックライトの輝度を制御する機能と、1つ以上の入力画像を示す1つ以上の矩形のサブ画面を表示画面内に表示する機能とを有し、光透過率を制御するための複数の表示素子を含み前記表示画面を有する表示パネルと、複数の光源を含むバックライトとを備える画像表示装置の制御方法であって、
    前記表示画面内において前記1つ以上のサブ画面を配置すべき位置および当該サブ画面の大きさの少なくとも一方を定める画面制御ステップと、
    前記画面制御ステップにおいて定められた位置および大きさの少なくとも一方で前記1つ以上の入力画像を配置した合成入力画像を生成する画面生成ステップと、
    前記合成入力画像に対して前記複数の光源に対応する複数のエリアを設定し、設定された前記エリア毎の前記合成入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
    前記合成入力画像と前記発光輝度算出ステップにおいて求められた前記発光輝度データとに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
    前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
    前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
    を備え、
    前記画面制御ステップでは、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるよう、前記サブ画面の大きさを設定するものであって、
    予め設定されまたは外部から受け取った前記サブ画面の大きさを、前記エリアの境界に前記サブ画面の境界を合わせるように、前記表示画面の水平方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算、および前記表示画面の垂直方向のうち前記大きさの変化が小さい方向へ縮小するための演算の少なくとも一方を行い、当該演算結果に基づき前記大きさを設定するとともに、
    前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小される場合、前記水平方向の縮小率および前記垂直方向の縮小率を演算し、前記エリアの辺の長さに対する前記サブ画面の対応する辺の長さの割合がより大きい方の辺に直交する方向の縮小率で、前記水平方向および前記垂直方向へ前記サブ画面の大きさが縮小されるよう前記大きさを設定することを特徴とする、画像表示装置の制御方法。
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