WO2010098020A1 - バックライト装置およびこれを用いた映像表示装置 - Google Patents

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WO2010098020A1
WO2010098020A1 PCT/JP2010/000723 JP2010000723W WO2010098020A1 WO 2010098020 A1 WO2010098020 A1 WO 2010098020A1 JP 2010000723 W JP2010000723 W JP 2010000723W WO 2010098020 A1 WO2010098020 A1 WO 2010098020A1
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WO
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light emitting
light
video signal
backlight device
light emission
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PCT/JP2010/000723
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English (en)
French (fr)
Inventor
大西敏輝
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G09G3/342—Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/16—Calculation or use of calculated indices related to luminance levels in display data

Definitions

  • the present invention relates to a backlight device and a video display device using the backlight device.
  • liquid crystal display device as a video display device illuminates a liquid crystal panel using an LED backlight in which light emitting diodes (LEDs) are arranged.
  • LEDs light emitting diodes
  • Patent Document 1 a technique called “local contrast control” is known (Patent Document 1, Patent Document 2).
  • LEDs are two-dimensionally arranged directly below a liquid crystal panel, and the brightness of the LEDs is controlled according to the brightness setting value of the video signal (hereinafter also simply referred to as “brightness value”), thereby Improve contrast etc.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device described in Patent Document 1.
  • a liquid crystal display device 10 shown in FIG. 1 includes a liquid crystal display panel 11 and a backlight unit 12.
  • the backlight unit 12 is divided into a plurality of subunits 13 (two subunits 13A and 13B are shown in FIG. 1) whose luminance can be independently adjusted on the surface facing the liquid crystal display panel 11. Yes.
  • the liquid crystal display section of the liquid crystal display panel 11 is divided into pixel blocks 14 (two pixel blocks 14A and 14B are shown in FIG. 1) for each surface facing each subunit.
  • the liquid crystal display device 10 includes first means 15 and second means 16.
  • the first means 15 calculates the maximum luminance from the display data input to each pixel in the pixel block 14.
  • the second means 16 adjusts the brightness of the opposing subunits 13 corresponding to the maximum brightness obtained by the first means 15.
  • the brightness value is updated in synchronization with the vertical synchronization signal (Vsync).
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal display device described in Patent Document 2.
  • the backlight has a plurality of light emitting regions 21A to 21D in which the light emission luminance can be controlled by the backlight luminance adjusting units 22A to 22D, respectively.
  • the light emission luminances of the light emitting regions 21A to 21D are set in accordance with the maximum display luminance of the corresponding display region of the liquid crystal panel 23, and the transmittance of the pixels in the liquid crystal panel 23 is the light emission luminance value for each of the light emitting regions 21A to 21D. Is set according to On the other hand, in the light emitting areas 21A to 21D, the luminance value is updated in accordance with the scanning of the video signal.
  • the following memory is required.
  • the first is a memory for storing the feature amount of the video signal in each display area.
  • the second is a memory for storing the backlight luminance setting value of the light emitting area corresponding to each display area, which is determined based on the feature amount of the stored video signal. Therefore, the larger the number of display areas, the more memory capacity is required.
  • the load for calculating the luminance setting value of the backlight from the feature amount of the video signal also increases (in some cases, the load for detecting the feature amount of the video signal is also included).
  • the load for transmitting these luminance setting values to the drive circuit increases, and the number of transmission lines also increases.
  • LED driving ICs are classified as follows in terms of luminance value setting for each channel.
  • the LED driving IC can (1) set a desired luminance value for one channel by a command for one channel, and (2) receive a command for all channels.
  • the brightness values of all the channels are set collectively.
  • the LED driving IC can be selected from (3) an IC for which a luminance value is desired to be set, and (4) these ICs are daisy chain connected to all channels of all ICs. If the command is not received, it will not be updated.
  • the problem becomes more problematic, for example, the calculation load and the transmission load described above.
  • it is usually considered to update the luminance value for each frame every G (G is a natural number of 2 or more) frames.
  • G is a natural number of 2 or more) frames.
  • the update load is still high in the frame to be updated. Therefore, after detecting the feature amount of the video signal for one screen during one frame and calculating the luminance setting value for the entire display area, a control signal corresponding to the luminance setting value is generated so as not to cause delay as much as possible. Needs to be transmitted to the driving IC.
  • the updating method described in Patent Document 1 has a problem as just described because it simply updates the luminance value of each subunit 13 in synchronization with the vertical synchronization signal (Vsync).
  • the luminance values of the light emitting areas 21A to 21D are updated in accordance with the scanning of the video signal, so that there is a margin compared to the method described in Patent Document 1.
  • the transmission conditions become more severe than the method described in Patent Document 1. This is because when the display screen of the liquid crystal panel 23 is divided into H (H is a natural number) in the vertical direction and updated H times during one frame in accordance with the scanning of the video signal, H times during one frame. This is because it is necessary to transmit data for the entire light emitting area.
  • An object of the present invention is to provide a backlight device capable of performing local contrast control with high quality while reducing transmission load.
  • the backlight device of the present invention emits illumination light individually and emits light including P light emission regions divided into Q groups (P is an integer of 2 or more, Q is an integer of 2 or more and P or less).
  • a light emitting unit that irradiates a light modulation unit with illumination light from the P light emitting regions, a feature amount detecting unit that detects a feature amount of a video signal, and a light emission luminance value of the P light emitting regions And a determination unit for determining each of the light emitting regions based on the detected feature amount, and driving the P light emitting regions, and the light emitting states in the P light emitting regions based on the determined light emission luminance values.
  • a drive unit that updates for each group, and the drive unit switches a group that updates a light emission state among the Q groups for every N frames (N is a natural number) of the video signal. .
  • local contrast control can be performed with high quality while reducing the transmission load.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a preferred example of grouping of light emitting regions in Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 5A is a schematic diagram showing an unfavorable example
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing a preferred example.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a preferable variation of grouping of light emitting regions in Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a preferable variation of grouping of light emitting regions in Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6A is a checkered pattern
  • FIG. 6B is a vertical stripe pattern
  • FIG. 6C is an oblique pattern
  • FIG. Schematic showing the case of forming each It is a figure for demonstrating an example of the update method of the luminance setting in Embodiment 1 of this invention
  • FIG. 7A is the schematic which shows an example of the conventional update method
  • FIG. 7B is an example of the update method in this Embodiment Schematic showing It is a figure for demonstrating the other example of the update method of the luminance setting in Embodiment 1 of this invention
  • FIG. 8A is the schematic which shows the other example of the conventional update method
  • FIG. 8B is in this Embodiment. Schematic showing another example of the update method FIG.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining still another example of the luminance setting update method according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an example of another possible update method
  • FIG. 9B is the present embodiment; Schematic showing yet another example of updating method
  • the block diagram which shows the modification of schematic structure of the video display apparatus using the backlight apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • the block diagram which shows another modification of schematic structure of the video display apparatus using the backlight apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a video display device using the backlight device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the video display device 100 shown in FIG. 3 controls the luminance of a backlight light source that emits illumination light from the back surface of the liquid crystal panel 110 according to the video signal, thereby expanding the dynamic range of the display video and increasing the contrast. I do. In addition, the video display device 100 can also save power of the device.
  • the video display device 100 roughly includes a liquid crystal panel 110, an illumination unit 120, an LED controller 130, a video signal correction unit 140, and a liquid crystal panel drive unit 150.
  • the illumination unit 120 includes an LED backlight panel (hereinafter simply referred to as “LED backlight”) 121 and a backlight driving unit 122.
  • the LED controller 130 includes a feature amount detection unit 131, a luminance calculation unit 132, a luminance storage memory 133, and a backlight control unit 134. Note that the backlight device includes an illumination unit 120 and an LED controller 130.
  • the liquid crystal panel 110 as a light modulation unit has a function of optically modulating the illumination light irradiated from the back surface of the liquid crystal panel 110 according to the video signal to form an image according to the video signal on the display surface.
  • the liquid crystal panel 110 is, for example, a known liquid crystal panel, and includes a polarizing plate, a liquid crystal cell, a color filter, and the like (not shown). As shown in FIG. 3, the display surface of the liquid crystal panel 110 is divided into a plurality of display areas (divided areas). In the present embodiment, since the light modulation section is configured by the liquid crystal panel 110, the video display device 100 is referred to as “liquid crystal display device 100” in the following description.
  • the illumination unit 120 irradiates illumination light for displaying an image on the liquid crystal panel 110 from the back surface of the liquid crystal panel 110.
  • the illumination unit 120 has the LED backlight 121 and the backlight drive unit 122 as described above.
  • the LED backlight 121 as a light emitting unit is disposed opposite to the back surface of the liquid crystal panel 110 and irradiates illumination light from the back surface of the liquid crystal panel 110.
  • the LED backlight 121 has a plurality of light emitting regions that irradiate each of the plurality of display regions of the liquid crystal panel 110, and is configured to be able to set the light emission luminance for each light emitting region.
  • Each light emitting area is disposed opposite to a corresponding display area of the liquid crystal panel 110 and mainly irradiates the opposite display area.
  • “mainly irradiate” is because a part of the illumination light may be irradiated even on a display area that is not opposed.
  • Each light emitting area has an LED 123 as a light source.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a main configuration of the LED backlight 121, and shows a specific arrangement example of the LEDs 123 in the LED backlight 121.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a main configuration of the LED backlight 121, and shows a specific arrangement example of the LEDs 123 in the LED backlight 121.
  • the LED backlight 121 is a direct-type backlight panel in which a large number of LEDs 123 are arranged on a substrate in a substantially planar shape toward the back surface of the liquid crystal panel 110.
  • the backlight drive unit 122 as a drive unit drives the LED backlight 121.
  • the backlight driving unit 122 can drive the LEDs 123 of the LED backlight 121 individually or in units of a plurality, thereby enabling luminance adjustment for each light emitting area of the LED backlight 121.
  • the backlight driving unit 122 uses one or a plurality of LED driving ICs so that the total number of channels is equal to or greater than the number of light emitting regions of the LED backlight 121.
  • the backlight driving unit 122 has a one-to-one relationship between individual channels of the LED driving IC in individual light emitting areas of the LED backlight 121 (that is, also in the display area of the liquid crystal panel 110).
  • each light emitting area can be independently controlled by the corresponding channel of the LED driving IC.
  • the LED driving ICs are classified into those with one channel (one channel output type) and those with multiple channels (multi channel output type).
  • each channel is connected to the LED 123 belonging to the corresponding light emitting area of the LED backlight 121.
  • the backlight driving unit 122 controls the luminance of the light source (LED 123) for each light emitting region of the LED backlight 121. At this time, all the LEDs 123 belonging to one light emitting region emit light with the same luminance in accordance with a signal from a corresponding channel of the LED driving IC.
  • the LED driving IC is a one-channel output type, and if a smaller number of ICs than the number of light emitting areas is required, the LED driving IC is Channel output type.
  • the number of light emitting areas of the LED backlight 121 is large (for example, 64 to 1000), it is difficult to cope with only the one-channel output type. is there. Therefore, a configuration in which one or a plurality of multi-channel output type LED driving ICs is usually used. In this case, the total number of channels of one or a plurality of LED driving ICs is equal to or greater than the number of light emitting areas so that the light emitting areas can be independently driven.
  • the illumination unit 120 can control the brightness for each light emitting area.
  • the illumination unit 120 arranges the LED backlight 121 on the back side of the liquid crystal panel 110 and illuminates the liquid crystal panel 110 with white light (illumination light) emitted from the LED 123 whose luminance is controlled for each light emitting area. ing.
  • the light source of the LED backlight 121 is not limited to the LED 123, and may be any light source that is arranged so that the luminance of each light emitting area can be adjusted.
  • the light source of the LED backlight 121 may emit white by mixing RGB light.
  • the LED controller 130 has a function of calculating a light emission luminance value (brightness setting value) for each light emission region of the LED backlight 121 from the input video signal and outputting it to the backlight driving unit 122.
  • the LED controller 130 includes the feature amount detection unit 131, the luminance calculation unit 132, the luminance storage memory 133, and the backlight control unit 134.
  • the feature amount detector 131 detects the feature amount of the input video signal. Specifically, the feature amount detection unit 131 detects the feature amount of the input video signal for each display area of the liquid crystal panel 110.
  • the “feature amount” is a feature amount related to the luminance of the video signal for each display area of the liquid crystal panel 110. For example, the maximum luminance level, the minimum luminance level, the difference between the maximum luminance level and the minimum luminance level, the average luminance, or the like of the video signal for each display area of the liquid crystal panel 110 can be used as the feature amount.
  • the detected feature amount is output to the luminance calculation unit 132. Note that the video signal is input not only to the feature amount detection unit 131 but also to the video signal correction unit 140.
  • the luminance calculation unit 132 serving as a determination unit corresponds to each display region of the LED backlight 121.
  • the light emission luminance value in other words, the luminance setting value
  • the luminance calculation unit 132 uses a conversion table or a conversion function having predetermined characteristics to emit light emission areas corresponding to the display areas from the detected feature quantities for each display area.
  • a light emission luminance value that is, a luminance setting value
  • the calculated light emission luminance value is output to the luminance storage memory 133.
  • the luminance storage memory 133 temporarily stores the calculation result of the luminance calculation unit 132 (the emission luminance value of the light emission area of the LED backlight 121 corresponding to each display area of the liquid crystal panel 110).
  • the luminance storage memory 133 is composed of a register, for example.
  • the emission luminance value stored in the luminance storage memory 133 is output to the backlight control unit 134 and the video signal correction unit 140.
  • the backlight control unit 134 reads the light emission luminance value of the light emitting region corresponding to each display region from the luminance storage memory 133, and generates a control signal for the backlight driving unit 122. The generated control signal is output to the backlight driving unit 122.
  • the backlight drive unit 122 drives the LED backlight 121 as described above based on a control signal from the backlight control unit 134.
  • this control signal is generated based on the light emission luminance value calculated by the luminance calculation unit 132. Therefore, when the LED backlight 121 is driven based on this control signal, each light emitting area emits light according to the light emission luminance value corresponding to the feature amount of the video signal. That is, the light emission state of each light emitting region of the LED backlight 121 is updated by driving the LED backlight 121 (updating the luminance setting) using a control signal based on the light emission luminance value that is the luminance setting value.
  • the video signal correction unit 140 corrects the video signal input to the liquid crystal panel 110 based on the light emission luminance value calculated by the LED controller 130. Specifically, the video signal correction unit 140 reads the light emission luminance value for each light emission region of the LED backlight 121 from the luminance storage memory 133, and the video input to the liquid crystal panel 110 based on the read light emission luminance value. Correct the signal. Thus, the video signal input to the liquid crystal panel 110 is optimized according to the light emission luminance value of the light emission area of the LED backlight 121 corresponding to each display area. The corrected video signal is output to the liquid crystal panel driving unit 150. Note that the information used for correction may be, for example, a signal (that is, a feature amount) from the feature amount detection unit 131 instead of data (that is, a light emission luminance value) from the luminance storage memory 133.
  • the liquid crystal panel driving unit 150 drives the liquid crystal panel 110 based on the video signal corrected by the video signal correcting unit 140.
  • the video signal may be input to the liquid crystal panel driving unit 150 without correction.
  • the video signal input to the liquid crystal panel 110 is optimized in consideration of the light emission luminance of the LED backlight 121 that illuminates the back surface of the liquid crystal panel 110. It becomes possible to display a certain image. Conversely, the brightness setting value of the LED backlight 121 may be determined in anticipation of this correction.
  • the number of LEDs 123 is preferably set to a number that can be divided by the division number P of the display surface (P is an integer of 2 or more). .
  • P is an integer of 2 or more.
  • the number of LEDs 123 in the light emitting area corresponding to each display area is the same, and the LEDs 123 in each light emitting area are driven to the same luminance for each light emitting area.
  • a general-purpose LED driving IC used for driving an LED generally has a multi-channel current source, and can drive a connection load (here, LED 123) with different current values.
  • the LEDs are connected to one channel in correspondence with LEDs corresponding to one light emitting area and driven.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the setting of the luminance value is generally performed by receiving digital data from the control unit (here, the LED controller 130) by the transmission method such as SPI, I2C, or RSDS.
  • LED driving ICs are classified as follows in terms of luminance value setting for each channel.
  • the LED driving IC can (1) set a desired luminance value for one channel by a command for one channel, and (2) receive a command for all channels.
  • the brightness values of all the channels are set collectively.
  • the LED driving IC can be selected from (3) an IC for which a luminance value is desired to be set, and (4) these ICs are daisy chain connected to all channels of all ICs. If the command is not received, it will not be updated.
  • the calculation load is the calculation load of the luminance calculation unit 132 (including the calculation load of the feature amount detection unit 131 in some cases), and the transmission load is from the backlight control unit 134 to the backlight drive unit.
  • This is a transmission load of digital data to 122.
  • the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are not intended to reduce these loads in the first place. However, even if the update method described in Patent Document 1 and the update method described in Patent Document 2 are used as methods for reducing these loads, as described above, these update methods have certain limitations.
  • a plurality of light emitting areas are divided into a plurality of groups in order to reduce memory capacity, calculation load, and transmission load.
  • a group for updating the setting of light emission luminance (hereinafter also simply referred to as “brightness setting”) at a frequency of once every N frames (N is a natural number) of the video signal, in other words, the light emission state is changed.
  • the configuration is such that the group to be updated is switched.
  • each display area of the liquid crystal panel 110 and each light emitting area of the LED backlight 121 have a one-to-one correspondence and the number of both is the same. Equivalent to grouping. In the following, description will be made mainly using the light emitting area as a grouping target.
  • the P light emitting areas are divided into Q groups each having substantially the same number of light emitting areas (Q is an integer of 2 or more and P or less).
  • the Q groups have the same number of light emitting regions belonging to each other. Then, for each N frames (for example, one frame), the group for enabling the update of the luminance setting is switched.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of grouping of light emitting regions in the present embodiment
  • FIG. 5A is a schematic diagram showing an unfavorable example
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing a preferred example.
  • the light emitting areas of each group are fixed for each group (that is, clustered in one place) and are biased (that is, in a specific place).
  • a grouping that concentrates and lacks overall balance is not desirable.
  • the preferred grouping is a grouping in which the light emitting regions of each group are distributed substantially uniformly (uniformly) over the entire light emitting surface. Specifically, for example, when the center of the display surface of the liquid crystal panel 110 is taken as the origin, the light emitting area is selected and grouped so that the center of gravity of each group gathers near the origin.
  • each of the Q groups needs to be updated only once for each Q frame.
  • Each update load is 1 / Q times.
  • each group is distributed substantially uniformly over the entire light emitting surface, a smooth luminance update with little visual discomfort is possible.
  • the group for enabling the update of the brightness setting may be switched for each of a plurality of frames. Further, the luminance update itself may be performed intermittently for every plurality of frames. This update method is effective in reducing the load when updating the brightness setting while enjoying the benefits of local contrast control, for example, in the case of a still image or a video signal with little motion. .
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a preferable variation of grouping of light emitting regions in the present embodiment
  • FIG. 6A is a checkered pattern
  • FIG. 6B is a vertical stripe pattern
  • FIG. 6C is an oblique stripe pattern
  • FIG. The case where each pattern is formed is shown.
  • the light emitting areas belonging to the two groups A and B are arranged in a checkered pattern (a pattern in which squares of two colors are arranged alternately).
  • the light emitting areas belonging to the two groups A and B are arranged in a vertical stripe pattern.
  • the light emitting areas belonging to the two groups A and B are arranged in a diagonal stripe pattern.
  • the light emitting areas belonging to the two groups A and B are arranged in a concentric pattern. Incidentally, the example shown in FIG.
  • 5B is a case where the light emitting regions belonging to the two groups A and B are arranged in a horizontal stripe pattern.
  • the luminance settings of the light emitting areas belonging to the group A in the odd frame and the group B in the even frame are updated.
  • what kind of grouping method should be selected may be selected in consideration of, for example, the control of the LED driving IC, the convenience of wiring of the substrate on which the LED is mounted, and the like.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the brightness setting update method according to the present embodiment
  • FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example of a conventional update method
  • FIG. 7B is an illustration of the update method according to the present embodiment. It is the schematic which shows an example.
  • FIG. 7A shows a conventional update method in which the brightness setting is updated in synchronization with the vertical synchronization signal (Vsync).
  • the left side in the figure shows the state of scanning of the video signal in the liquid crystal panel 110, and the right side in the figure shows the state of updating the luminance setting in the LED backlight 121.
  • the light emitting area written as “Further” indicates the updated area from time to time (“Further” is an abbreviation for “Renewal”).
  • the brightness setting of all the light emitting areas is updated at once in synchronization with the vertical synchronization signal (Vsync), that is, every time scanning for one frame is completed. To do.
  • this updating method is performed in a frame sequential manner not in accordance with the scanning of the video signal.
  • the number of display areas in the vertical direction is set to be smaller than the number of vertical pixels (number of lines) of the liquid crystal panel 110. 7 to 9 including this figure appear to be the same number because it is a schematic diagram.
  • FIG. 7B shows an example of the updating method in the present embodiment.
  • the luminance setting is updated every odd frame
  • the luminance setting is updated every even frame.
  • the left side in the figure shows how the video signal is scanned on the liquid crystal panel 110
  • the right side in the figure shows how the luminance setting is updated in the LED backlight 121. Yes.
  • the light emitting area written as “Further” indicates the updated area at that time.
  • the example shown in FIG. 7B is the same as the case of FIG. 7A in that the brightness setting is updated in synchronization with the vertical synchronization signal (Vsync).
  • the luminance setting is updated all at once when scanning of the odd-numbered frame is completed for the light emission area of group A, and every time scanning of the even-numbered frame is completed for the light emission area of group B.
  • the brightness setting is updated at once.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining another example of the brightness setting updating method in the present embodiment
  • FIG. 8A is a schematic diagram showing another example of the conventional updating method
  • FIG. 8B is the present embodiment. It is the schematic which shows the other example of the update method in.
  • FIG. 8A shows a conventional update method in which the brightness setting is updated in units of one display area width in the vertical direction in synchronization with scanning of the video signal.
  • the left side in the figure shows a state of scanning of a video signal in the liquid crystal panel 110
  • the right side in the figure shows a state of updating the luminance setting in the LED backlight 121.
  • a light emitting area written as “Further” indicates an updated area from time to time.
  • this conventional updating method regardless of whether the frame is an odd number frame or an even number frame, in the light emission area corresponding to one display area width in the vertical direction for each pixel scan corresponding to one display area width in the vertical direction in synchronization with the scanning of the video signal. Update the brightness setting at once.
  • This update method can be said to be a line-sequential update in the method of FIG. 7A.
  • FIG. 8B shows another example of the updating method in the present embodiment.
  • the luminance setting is updated every odd frame
  • the luminance setting is updated every even frame.
  • the left side in the figure shows the state of scanning of the video signal in the liquid crystal panel 110
  • the right side in the figure shows the state of updating the luminance setting in the LED backlight 121.
  • a light emitting area written as “Further” indicates an updated area from time to time.
  • the example shown in FIG. 8B is the same as that in FIG.
  • the brightness setting is updated in units of one display area width in the vertical direction in synchronization with the scanning of the video signal.
  • the luminance setting in the light emission area corresponding to the display area width is updated at once for each pixel scan corresponding to one display area width in the vertical direction of the odd frame.
  • the luminance setting in the light emission area corresponding to the display area width is updated at once for each pixel scan corresponding to one display area width in the vertical direction of the even frame.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining still another example of the brightness setting updating method according to the present embodiment.
  • FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an example of another possible updating method
  • FIG. 9B is a diagram illustrating the present embodiment. It is the schematic which shows the further another example of the update method in a form.
  • FIG. 9A shows another method for updating the brightness setting in synchronization with the scanning of the video signal.
  • the left side in the figure shows a state of scanning of a video signal in the liquid crystal panel 110
  • the right side in the figure shows a state of updating the luminance setting in the LED backlight 121.
  • a light emitting area written as “Further” indicates an updated area from time to time. “Further” written in italic bold letters in the figure indicates that this is an update in the light emitting area corresponding to the display area in which writing of the latest video signal is completed during the frame period.
  • This method corresponds to the case where the luminance information of the target display area is calculated based on the feature amount of the video signal in the target display area (each display area) and its peripheral display areas.
  • this update method regardless of whether the frame is an odd frame or an even frame, the luminance in the light emitting area corresponding to the number of display areas in the vertical direction is synchronized with the scanning of the video signal for each pixel scanning corresponding to the width of one display area in the vertical direction. Batch update settings.
  • this updating method is a modification example in which updating is performed in a line sequential manner in the vertical direction in accordance with the scanning of the video signal.
  • FIG. 9B shows still another example of the updating method in the present embodiment.
  • the luminance setting is updated every odd frame
  • the luminance setting is updated every even frame.
  • the left side in the figure shows the state of scanning of the video signal in the liquid crystal panel 110
  • the right side in the figure shows the state of updating the luminance setting in the LED backlight 121.
  • a light emitting area written as “Further” indicates an updated area from time to time.
  • “Further” written in italic bold in the figure is an update in the light emitting area corresponding to the display area in which writing of the latest video signal is completed during the frame period. Is shown.
  • the example shown in FIG. 9B is the same as that in FIG. 9A in that the brightness setting is updated in synchronization with the scanning of the video signal.
  • the luminance settings in the light emission areas corresponding to several vertical display area widths are collectively updated for every pixel scan corresponding to one vertical display area width of an odd frame.
  • the luminance setting in the light emission areas corresponding to several display area widths in the vertical direction is updated at once for each pixel scan corresponding to one display area width in the vertical direction of even frames.
  • the feature amount detection unit 131 may detect the feature amount of only the display region corresponding to the light emitting region of the group to be updated, or may detect the feature amount of the entire display region. Further, the luminance calculation unit 132 may calculate the luminance value of only the light emitting area of the group to be updated, or may calculate the luminance value of all the light emitting areas. Further, regarding the video signal correction unit 140, it is possible to select whether the video signal is not corrected or whether the video signal is corrected. In either case, selecting the latter may result in a more optimized video, but it is better to select the former when reducing the computational load or the required memory capacity. preferable.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device 100 having components (motion detection unit 160) for performing such motion vector analysis.
  • the brightness setting update frequency is increased for a fast moving part to optimize the contrast.
  • the light emitting area corresponding to the corresponding display area is divided into groups, and the light emitting area corresponding to the corresponding display area is changed to a single group. Change the grouping to the grouping to which it belongs.
  • the motion detection unit 160 may evaluate the magnitude of motion of the video on the entire screen instead of performing motion vector analysis in units of regions as described above. Then, the backlight control unit 134 changes the light emitting area belonging to each group according to the evaluation result, that is, according to the magnitude of the motion of the video. For example, when the movement of the image on the entire screen is small, the grouping is performed such that each light emitting area belongs to only one group out of the plurality of groups. Grouping is done so as to belong to all. Equivalently, when the motion of the video is small, the light emitting areas belonging to different groups are alternately subject to update of the brightness setting (alternate update), and when the motion of the video is large, all the light emitting areas are always set to the brightness.
  • the number of groups may be varied based on the magnitude of movement while keeping the group switching period constant. For example, the larger the movement, the smaller the number of groups, and the smaller the movement, the larger the number of groups. More specifically, when the movement increases, a specific group is merged into another group, or the specific group is divided and then merged into another plurality of groups. When the movement decreases, one or more specific groups are divided into a plurality of groups.
  • a large movement means that there is a high possibility that the optimum luminance value of each light emitting area changes. It is clear that this control is more advantageous considering that the smaller the number of groups, the more the entire screen is controlled to light emission brightness based on the latest video.
  • the group switching cycle may be varied based on the magnitude of movement. For example, the greater the movement, the shorter the period (higher frequency), and the smaller the movement, the longer the period (lower frequency). It is clear that this control is more advantageous in view of the fact that the shorter the period, the more the entire screen is controlled to light emission brightness based on the latest video.
  • the circuit scale may increase with the addition of a circuit for motion vector analysis.
  • many of recent television receivers include a circuit unit (frame rate conversion unit) for converting a video signal frame rate, and perform motion vector analysis therein. Therefore, if the vector information from this circuit is utilized, a large increase in circuit scale can be avoided.
  • the frame rate conversion unit converts the vertical scanning frequency of the video signal to X times (X is a real number greater than 1) by generating an intermediate frame from the video signal before being input to the liquid crystal panel 110. is there. Assuming an original video signal with a vertical scanning frequency of 60 Hz, for example, when the conversion magnification is double, the vertical scanning frequency of the video signal after the conversion processing is 120 Hz.
  • the conversion magnification may be larger than 2 times, for example, 3 times or 4 times, and may be smaller than 2 times, for example, 1.5 times.
  • This conversion process realizes a technique known as “double speed drive”, and provides an effect of smoothing the video and reducing the motion blur.
  • the transmission load and unnecessary radiation are minimized while performing local contrast control with high quality according to the video, particularly according to the magnitude of motion in the video obtained by motion vector analysis. Can be suppressed.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the configuration of the liquid crystal display device 100 for realizing this.
  • the LED controller 130 of the liquid crystal display device 100 includes a previous value storage memory 135 in addition to the luminance storage memory 133. Further, the LED controller 130 further includes a comparison unit 136 that calculates a difference between the output of the luminance storage memory 133 and the output of the previous value storage memory 135 for each light emitting area and compares the difference with a predetermined threshold value.
  • the output of the luminance storage memory 133 is the latest emission luminance value determined for each emission region by the luminance calculation unit 132 based on the latest video signal.
  • the output of the previous value storage memory 135 is a light emission luminance value indicating the current actual light emission state for each light emission region.
  • the comparison unit 136 outputs the latest light emission luminance value determined for the light emitting region together with the write command only when the difference for a certain light emitting region exceeds the threshold value.
  • this is the phase in which the brightness setting of group A is updated.
  • the light emission luminance values of the light emission regions belonging to the group A are written in the luminance storage memory 133.
  • the comparison unit 136 sequentially reads the light emission luminance of each light emission region belonging to the group A.
  • the previous value storage memory 135 stores the light emission luminance value of each light emission area of group A and the light emission luminance value of each light emission area of group B at the time of the previous update. That is, these are the light emission luminance values representing the current actual light emission state in the entire light emission region.
  • the comparison unit 136 sequentially reads out the light emission luminance values of the respective light emission regions belonging to the group A from the previous value storage memory 135.
  • the comparison unit 136 calculates a difference between values read from both the previous value storage memory 135 and the luminance storage memory 133 for the same light emitting area, and compares the difference with a threshold value. As a result of the comparison, when the difference with respect to the light emitting area is larger than the threshold value, the comparison unit 136 outputs the value read from the luminance storage memory 133 and the write command thereof. When the difference is smaller than the threshold value, the comparison unit 136 outputs nothing for the light emitting region.
  • the backlight control unit 134 When there is an output from the comparison unit 136, the backlight control unit 134 generates a control signal for the backlight drive unit 122 based on the light emission luminance value of each light emitting area output from the comparison unit 136, This is output to the backlight drive unit 122.
  • the backlight drive unit 122 drives the LED backlight 121 based on this control signal as described above. Therefore, when the difference calculated by the comparison unit 136 is large for a certain light emitting area, the brightness setting in the light emitting area is updated. On the other hand, when the difference calculated by the comparison unit 136 is small for a certain light emitting area, the update of the luminance setting in the light emitting area is avoided.
  • the previous value storage memory 135 always stores the value output from the comparison unit 136, that is, the latest light emission luminance value actually adopted.
  • this control is performed by the LEDs corresponding to (1) and (3) among the LED driving IC classifications (1) to (4) described above.
  • the driving IC is used, the maximum effect is exhibited. This is because it is possible to realize execution or avoidance of luminance update for each light emitting area.
  • this method can be used in combination with control called backlight scanning. That is, this method can also be used for control known as backlight scanning in which afterimages are reduced by sequentially turning off part of the backlight sequentially in accordance with the scanning of the video signal.
  • the turn-off control is sequentially performed only for the group in which the luminance setting is updated (or not) in the corresponding frame.
  • a period for turning off the illumination unit 120 is provided in accordance with the scanning of the video signal, and the group to be turned off is switched for each turn-off period. In this way, it is possible to suppress a decrease in luminance due to the backlight being turned off (normally, the luminance during the lighting period is increased in order to ensure the luminance, but a load is applied to the light source and the power source accordingly) .
  • Some LED driving ICs can turn on and off the LED by a method other than sequentially turning off the LED and then turning it on again.
  • the LED driving IC controls the lighting and extinguishing of the LED by the luminance setting command or by the current source ON / OFF command of each channel or all channels sent by the same transmission method and line as the luminance setting command.
  • Such an LED driving IC is, for example, a driving IC that can be realized by simply controlling a certain dedicated pin to a high level or a low level.
  • the turn-off control can be easily applied sequentially to a group different from the group for updating the luminance setting. is there.
  • the update of the brightness setting aims to improve the contrast
  • the sequential turn-off control aims to improve the motion blur. Distributing these improvements to multiple groups reduces the load for control and transmission, while improving the contrast and video blurring not only for specific groups but also for the whole group. It is possible to show.
  • the LED to be turned off may be switched for each group. That is, in this case, a period for turning off the illumination unit 120 is provided for each frame, and the group to be turned off is switched for each turn-off period.
  • a plurality of light emitting areas are divided into a plurality of groups, and the group for updating the setting of the light emission luminance is switched every N frames (N is a natural number) of the video signal.
  • N is a natural number
  • the light source of the LED backlight 121 is a configuration in which white light is obtained by mixing three LEDs of R (red), G (green), and B (blue), renewal of these color mixture ratios is required.
  • This method may be applied. It is known that there are three patterns of local contrast control: luminance direction control, chromaticity direction control, and mixed control combining both.
  • luminance direction control not the luminance of the video signal but the feature amount is detected for each RGB signal level (also referred to as the luminance level of each color), the LED luminance of each color is calculated, and the LED luminance of each color is stored. .
  • image correction correction is performed for each of the R component, G component, and B component.
  • the outline is the same as the control of only the luminance (the video signal is an RGB signal or a color difference signal).
  • the video signal is an RGB signal or a color difference signal.
  • the calculation load and transmission load are generally heavier than in the case of only luminance.
  • this method is also used, the load can be reduced without significantly degrading the quality of the displayed video.
  • the backlight device according to the present invention has the effect of being able to perform local contrast control with high quality while reducing the transmission load, and is useful as, for example, a backlight of a video display device that requires a light source such as a liquid crystal display. It is.
  • a video display device using the backlight device can be used as a liquid crystal display device such as a liquid crystal television or a liquid crystal monitor.

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Abstract

　局所コントラスト制御を行うことができるバックライト装置を提供する。ＬＥＤバックライト１２１は、個別に照明光を発光し且つＱ個のグループに分けられたＰ個の発光領域を含む発光面を有し、Ｐ個の発光領域からの照明光を液晶パネル１１０に照射する。特徴量検出部１３１は、映像信号の特徴量を検出する。輝度演算部１３２は、Ｐ個の発光領域の発光輝度値を、検出された特徴量に基づいて発光領域毎に決定する。バックライト駆動部１２２は、Ｐ個の発光領域を駆動しつつ、Ｐ個の発光領域における発光状態を、決定された発光輝度値に基づいてグループ毎に更新する。また、バックライト駆動部１２２は、映像信号のＮフレーム毎に、Ｑ個のグループのうち発光状態を更新するグループの切り替えを行う。

Description

バックライト装置およびこれを用いた映像表示装置
　本発明は、バックライト装置およびこれを用いた映像表示装置に関する。
　映像表示装置としての液晶表示装置の一種に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を配列してなるＬＥＤバックライトを用いて液晶パネルを照明するものがある。
　特に、「局所コントラスト制御」と呼ばれる技術が知られている（特許文献１、特許文献２）。この技術は、液晶パネルの直下にＬＥＤを２次元的に配列し、映像信号の輝度設定値（以下単に「輝度値」ともいう）に応じてＬＥＤの明るさを制御することによって、表示映像のコントラストなどを向上させる。
　図１は、特許文献１に記載された液晶表示装置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１０は、液晶表示パネル１１と、バックライトユニット１２とからなる。バックライトユニット１２は、液晶表示パネル１１と対向する面にて独自に輝度を調整できる複数のサブユニット１３（図１には、２つのサブユニット１３Ａ、１３Ｂが示されている）に分割されている。液晶表示パネル１１の液晶表示部は、各サブユニットに対向する面毎の画素ブロック１４（図１には、２つの画素ブロック１４Ａ、１４Ｂが示されている）に区分けされている。液晶表示装置１０は、第１の手段１５と、第２の手段１６とを備える。第１の手段１５は、画素ブロック１４内の各画素に入力される表示データから最高輝度を演算する。第２の手段１６は、第１の手段１５により求められる最高輝度の大小に対応させて対向するサブユニット１３の輝度を調整する。一方で、各サブユニット１３においては、垂直同期信号（Ｖsync）に同期して輝度値の更新が行われる。
　図２は、特許文献２に記載された液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図２に示す液晶表示装置２０において、バックライトは、バックライト輝度調整部２２Ａ～２２Ｄによって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２１Ａ～２１Ｄを有する。発光領域２１Ａ～２１Ｄのそれぞれの発光輝度は、液晶パネル２３の対応する表示領域の最大表示輝度に合わせて設定され、液晶パネル２３における画素の透過率は、発光領域２１Ａ～２１Ｄ毎の発光輝度値に応じて設定される。一方で、発光領域２１Ａ～２１Ｄにおいては、映像信号の走査に合わせて輝度値の更新が行われる。
特開２００４－１９１４９０号公報 特開２００８－７１６０３号公報
　一般に、液晶パネルの表示面を複数の表示領域に分割して、各表示領域に対応する位置のバックライトの輝度を制御する場合、次のようなメモリが必要である。第１は、各表示領域における映像信号の特徴量を記憶するメモリである。第２は、記憶された映像信号の特徴量に基づいて決定された、各表示領域に対応する発光領域のバックライト輝度設定値を記憶するメモリである。したがって、表示領域の数が多くなるほど、より多くのメモリ容量が必要である。また、表示領域の数が多くなるほど、映像信号の特徴量からバックライトの輝度設定値を演算する負荷も大きくなる（場合によっては、映像信号の特徴量を検出する負荷も含む）。さらには、表示領域の数が多くなるほど、それら輝度設定値を駆動回路に伝送するための負荷が大きくなり、伝送線の本数も多くなってしまう。
　一般に、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、チャンネル毎の輝度値設定の面で、次のように分類される。まず、個々のＩＣの機能に関して、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、（１）１チャンネル分の命令により、所望の１チャンネルの輝度値を設定可能であるもの、（２）全チャンネル分の命令を受信して、全チャンネルの輝度値を一括設定するもの、に分類される。また、複数の同一ＩＣを用いる場合に関して、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、（３）輝度値を設定したいＩＣを選択可能であるもの、（４）それらのＩＣがデイジーチェーン接続され、全ＩＣの全チャンネル分の命令を受信しないと更新されないもの、に分類される。
　ここで、表示領域の数が多くなるほど問題になってくるものとして、例えば、上記の演算負荷と伝送負荷がある。これらの負荷を軽減するために、通常、１フレーム毎の輝度値の更新を、Ｇ（Ｇは２以上の自然数）フレーム毎に行うことが考えられる。しかし、それでは画面全体の輝度最適化（つまり、コントラスト最適化）に遅延が発生する。また、更新を行うフレームにおいては、更新負荷は依然として高いままである。よって、１フレームの間に１画面分の映像信号の特徴量を検出して、全表示領域分の輝度設定値を演算した後に、遅延ができるだけ発生しないようにその輝度設定値に応じた制御信号を駆動ＩＣに伝送する必要がある。例えば、特許文献１に記載の更新方法では、ただ単に垂直同期信号（Ｖsync）に同期して各サブユニット１３の輝度値の更新を行うだけであるため、今述べた通りの問題がある。
　一方で、例えば、特許文献２に記載の更新方法では、映像信号の走査に合わせて各発光領域２１Ａ～２１Ｄの輝度値の更新を行うため、特許文献１に記載の方法よりは余裕がある。しかし、上記（４）のような仕様の駆動ＩＣを用いる場合には、特許文献１に記載の方法以上に伝送条件が厳しくなる。これは、液晶パネル２３の表示画面を垂直方向にＨ（Ｈは自然数）分割し、映像信号の走査に合わせて１フレームの間にＨ回の更新を行う場合に、１フレームの間にＨ回、全発光領域分のデータを送信する必要があるからである。また、上記（２）のような仕様の駆動ＩＣを用いる場合にも、特許文献１に記載の方法以上に伝送条件が厳しくなる。これに対応するために、例えば、送信機からパラレルでデータを伝送することも考えられるが、配線数や回路規模などが大きくなるという問題がある。また、単に送信周波数を高くするだけでは、クロックスキュー（clock skew）などの問題による伝送エラーが生じる可能性もあるほか、不要輻射によるＥＭＩ（Electromagnetic Interference）の増大も招く。また、ＳＰＩ（System Packet Interface）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＲＳＤＳ（Reduced Swing Differential Signaling）などの規格、ＩＣの許容受信周波数などの問題もある。
　したがって、表示面の各表示領域に対応する位置のバックライトの輝度を制御する場合に、少ないメモリ容量、演算負荷、および伝送負荷（配線数および不要輻射の課題も含む）で局所コントラスト制御を行うことができる液晶表示装置（特にバックライト装置）が求められている。
　本発明の目的は、伝送負荷を低減しつつ、品質良く局所コントラスト制御を行うことができるバックライト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、個別に照明光を発光し且つＱ個のグループに分けられたＰ個（Ｐは２以上の整数、Ｑは２以上且つＰ以下の整数）の発光領域を含む発光面を有し、前記Ｐ個の発光領域からの照明光を光変調部に照射する発光部と、映像信号の特徴量を検出する特徴量検出部と、前記Ｐ個の発光領域の発光輝度値を、検出された特徴量に基づいて発光領域毎に決定する決定部と、前記Ｐ個の発光領域を駆動しつつ、前記Ｐ個の発光領域における発光状態を、決定された発光輝度値に基づいてグループ毎に更新する駆動部と、を有し、前記駆動部は、前記映像信号のＮフレーム（Ｎは自然数）毎に、前記Ｑ個のグループのうち発光状態を更新するグループの切り替えを行う。
　本発明によれば、伝送負荷を低減しつつ、品質良く局所コントラスト制御を行うことができる。
従来の液晶表示装置の構成の一例を示すブロック図 従来の液晶表示装置の構成の他の例を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るバックライト装置を用いた映像表示装置の概略構成を示すブロック図 図３のＬＥＤバックライトの要部構成を示す概略図 本発明の実施の形態１における発光領域のグループ分けの好適な例を説明するための図であり、図５Ａは好ましくない一例を示す概略図、図５Ｂは好ましい一例を示す概略図 本発明の実施の形態１における発光領域のグループ分けの好適なバリエーションの例を示す概略図であり、図６Ａは市松模様、図６Ｂは縦縞模様、図６Ｃは斜め模様、図６Ｄは同心円模様をそれぞれ形成する場合を示す概略図 本発明の実施の形態１における輝度設定の更新方法の一例を説明するための図であり、図７Ａは従来の更新方法の一例を示す概略図、図７Ｂは本実施の形態における更新方法の一例を示す概略図 本発明の実施の形態１における輝度設定の更新方法の他の例を説明するための図であり、図８Ａは従来の更新方法の他の例を示す概略図、図８Ｂは本実施の形態における更新方法の他の例を示す概略図 本発明の実施の形態１における輝度設定の更新方法のさらに他の例を説明するための図であり、図９Ａは考えられる他の更新方法の例を示す概略図、図９Ｂは本実施の形態における更新方法のさらに他の例を示す概略図 本発明の実施の形態１に係るバックライト装置を用いた映像表示装置の概略構成の変形例を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るバックライト装置を用いた映像表示装置の概略構成の別の変形例を示すブロック図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態およびその変形例において、同一のまたは対応する構成要素については、詳細な説明の重複を回避するために同一の参照符号を付与する。
　図３は、本発明の実施の形態１に係るバックライト装置を用いた映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
　図３に示す映像表示装置１００は、液晶パネル１１０の背面から照明光を照射するバックライト光源の輝度を映像信号に応じて制御することにより、表示映像のダイナミックレンジの拡大およびコントラスト感の増大などを行う。また、映像表示装置１００は、装置の省電力化も可能である。この映像表示装置１００は、大別して、液晶パネル１１０、照明部１２０、ＬＥＤコントローラ１３０、映像信号補正部１４０、および液晶パネル駆動部１５０を有する。照明部１２０は、ＬＥＤバックライトパネル（以下単に「ＬＥＤバックライト」という）１２１およびバックライト駆動部１２２を有する。また、ＬＥＤコントローラ１３０は、特徴量検出部１３１、輝度演算部１３２、輝度保存メモリ１３３、およびバックライト制御部１３４を有する。なお、バックライト装置は、照明部１２０およびＬＥＤコントローラ１３０によって構成されている。
　光変調部としての液晶パネル１１０は、液晶パネル１１０の背面から照射される照明光を映像信号に応じて光学的に変調して表示面に映像信号に応じた映像を形成する機能を有する。液晶パネル１１０は、例えば、公知の液晶パネルであり、図示しないが、偏光板や液晶セル、カラーフィルタなどから構成されている。液晶パネル１１０の表示面は、図３に示すように、複数の表示領域（分割領域）に分割されている。なお、本実施の形態において光変調部は液晶パネル１１０によって構成されているため、以下の説明においては、映像表示装置１００を「液晶表示装置１００」という。
　照明部１２０は、液晶パネル１１０に対して映像を表示させるための照明光を液晶パネル１１０の背面から照射する。照明部１２０は、上記のように、ＬＥＤバックライト１２１およびバックライト駆動部１２２を有する。
　発光部としてのＬＥＤバックライト１２１は、液晶パネル１１０の背面に対向配置され、液晶パネル１１０の背面から照明光を照射する。ＬＥＤバックライト１２１は、液晶パネル１１０の複数の表示領域のそれぞれを照射する複数の発光領域を有し、発光領域毎に発光輝度を設定可能に構成されている。各発光領域は、液晶パネル１１０の対応する表示領域に対向配置され、対向する表示領域を主として照射する。ここで、「主として照射する」としたのは、対向していない表示領域にも一部の照明光が照射されることがあるためである。各発光領域は、光源としてＬＥＤ１２３を有する。
　図４は、ＬＥＤバックライト１２１の要部構成を示す概略図であって、ＬＥＤバックライト１２１におけるＬＥＤ１２３の具体的な配列例を示している。
　ＬＥＤバックライト１２１は、図４に示すように、多数（ここでは、便宜上、一例として、６×１０＝６０個）のＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）１２３を有する。ＬＥＤバックライト１２１は、これら多数のＬＥＤ１２３を基板上に略平面状に、液晶パネル１１０の背面に向けて配列してなる直下型のバックライトパネルである。
　駆動部としてのバックライト駆動部１２２は、ＬＥＤバックライト１２１を駆動する。具体的には、バックライト駆動部１２２は、ＬＥＤバックライト１２１のＬＥＤ１２３を個別にまたは複数個毎に駆動可能であり、これによって、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域毎の輝度調整を可能としている。例えば、バックライト駆動部１２２は、合計チャンネル数がＬＥＤバックライト１２１の発光領域の数以上となるように１個または複数個のＬＥＤ駆動用ＩＣを使用する。そして、バックライト駆動部１２２は、図示しないが、ＬＥＤ駆動用ＩＣの個々のチャンネルがＬＥＤバックライト１２１の個々の発光領域に（つまり、液晶パネル１１０の表示領域にも）１対１の関係で対応するような構成になっている。この構成により、ＬＥＤ駆動用ＩＣの対応するチャンネルによって個々の発光領域の輝度を独立に制御することができる。すなわち、ＬＥＤ駆動用ＩＣには、出力の数が１チャンネルのもの（１チャンネル出力型）と多チャンネルのもの（多チャンネル出力型）とがある。いずれのタイプも、個々のチャンネルは、ＬＥＤバックライト１２１の対応する発光領域に属するＬＥＤ１２３に接続されている。これによって、バックライト駆動部１２２は、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域毎に光源（ＬＥＤ１２３）の輝度を制御する。このとき、１つの発光領域に属するすべてのＬＥＤ１２３は、ＬＥＤ駆動用ＩＣの対応するチャンネルからの信号に従って、同じ輝度で発光する。
　なお、発光領域毎にＩＣが必要であれば、そのＬＥＤ駆動用ＩＣは１チャンネル出力型であり、発光領域の数よりも少ない個数のＩＣが必要であれば、そのＬＥＤ駆動用ＩＣは、多チャンネル出力型である。実用的には、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域の数（液晶パネル１１０の表示面の分割数に等しい）は多いため（例えば、６４～１０００）、１チャンネル出力型のみで対応することは困難である。そこで、通常は、多チャンネル出力型のＬＥＤ駆動用ＩＣを１個または複数個用いる構成が採られている。この場合、１個または複数個のＬＥＤ駆動用ＩＣのチャンネル数の合計は、発光領域毎に独立して駆動できるように、発光領域の数以上となる。
　上記の構成により、照明部１２０は、発光領域毎に輝度制御が可能である。照明部１２０は、ＬＥＤバックライト１２１を液晶パネル１１０の背面側に配置して、発光領域毎に輝度制御されたＬＥＤ１２３から発せられた白色光（照明光）によって液晶パネル１１０を照明するようになっている。
　なお、ＬＥＤバックライト１２１の光源は、ＬＥＤ１２３に限定されず、発光領域毎の輝度調整が可能であるように配置された光源であればよい。例えば、ＬＥＤバックライト１２１の光源は、ＲＧＢの光を混色して白色を発するものであってもよい。
　ＬＥＤコントローラ１３０は、入力した映像信号からＬＥＤバックライト１２１の発光領域毎の発光輝度値（輝度設定値）を算出してバックライト駆動部１２２に出力する機能を有する。ＬＥＤコントローラ１３０は、上記のように、特徴量検出部１３１、輝度演算部１３２、輝度保存メモリ１３３、およびバックライト制御部１３４を有する。
　特徴量検出部１３１は、入力した映像信号の特徴量を検出する。具体的には、特徴量検出部１３１は、入力した映像信号の特徴量を、液晶パネル１１０の表示領域毎に検出する。ここで、「特徴量」とは、液晶パネル１１０の表示領域毎の映像信号の、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１１０の表示領域毎の映像信号の、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。検出された特徴量は、輝度演算部１３２に出力される。なお、映像信号は、特徴量検出部１３１のみならず映像信号補正部１４０にも入力される。
　決定部としての輝度演算部１３２は、特徴量検出部１３１の検出結果（液晶パネル１１０の表示領域毎の、映像信号の特徴量）に基づいて、各表示領域に対応する、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域の発光輝度値（言い換えれば、輝度設定値）を算出することにより、発光領域毎の発光輝度値の決定を行う。具体的には、例えば、輝度演算部１３２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、検出された表示領域毎の特徴量から、各表示領域に対応する発光領域が発光すべき輝度を示す発光輝度値（つまり、輝度設定値）を算出する。算出された発光輝度値は、輝度保存メモリ１３３に出力される。
　輝度保存メモリ１３３は、輝度演算部１３２の算出結果（液晶パネル１１０の各表示領域に対応する、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域の発光輝度値）を一時的に記憶する。輝度保存メモリ１３３は、例えば、レジスタで構成されている。輝度保存メモリ１３３に記憶された発光輝度値は、バックライト制御部１３４および映像信号補正部１４０に出力される。
　バックライト制御部１３４は、輝度保存メモリ１３３から各表示領域に対応する発光領域の発光輝度値を読み出して、バックライト駆動部１２２に対する制御信号を生成する。生成された制御信号は、バックライト駆動部１２２に出力される。
　なお、バックライト駆動部１２２は、バックライト制御部１３４からの制御信号に基づいて、上記のようにＬＥＤバックライト１２１を駆動する。上記のとおり、この制御信号は、輝度演算部１３２により算出された発光輝度値に基づいて生成されたものである。よって、ＬＥＤバックライト１２１がこの制御信号に基づいて駆動されると、各発光領域は、映像信号の特徴量に応じた発光輝度値に従って発光する。すなわち、ＬＥＤバックライト１２１の各発光領域の発光状態は、輝度設定値である発光輝度値に基づく制御信号を用いたＬＥＤバックライト１２１の駆動（輝度設定の更新）によって、更新される。
　映像信号補正部１４０は、ＬＥＤコントローラ１３０によって算出された発光輝度値に基づいて、液晶パネル１１０に入力される映像信号を補正する。具体的には、映像信号補正部１４０は、輝度保存メモリ１３３から、ＬＥＤバックライト１２１の発光領域毎の発光輝度値を読み出し、読み出した発光輝度値に基づいて、液晶パネル１１０に入力される映像信号を補正する。このように液晶パネル１１０に入力される映像信号は、各表示領域に対応するＬＥＤバックライト１２１の発光領域の発光輝度値に応じて、最適化される。補正された映像信号は、液晶パネル駆動部１５０に出力される。なお、補正に用いる情報は、輝度保存メモリ１３３からのデータ（つまり、発光輝度値）でなく、例えば、特徴量検出部１３１からの信号（つまり、特徴量）であってもよい。
　液晶パネル駆動部１５０は、映像信号補正部１４０によって補正された映像信号に基づいて、液晶パネル１１０を駆動する。
　なお、液晶パネル駆動部１５０には映像信号を補正なしで入力してもよい。しかし、上記のように、液晶パネル１１０の背面を照明するＬＥＤバックライト１２１の発光輝度を勘案して、液晶パネル１１０に入力される映像信号を最適化することによって、よりコントラスト感や諧調感などがある映像を表示することが可能となる。逆に、この補正を見越して、ＬＥＤバックライト１２１の輝度設定値を決定するようにしてもよい。
　次に、上記構成を有する液晶表示装置１００におけるＬＥＤバックライト１２１のＬＥＤ制御方法について説明する。
　上記のようにＬＥＤバックライト１２１の光源として多数配置したＬＥＤ１２３を考えた場合、ＬＥＤ１２３の個数は、表示面の分割数Ｐ（Ｐは２以上の整数）で割り切れる数に設定されていることが好ましい。このとき、各表示領域に対応する発光領域内のＬＥＤ１２３の個数はすべて同数となり、各発光領域内のＬＥＤ１２３は、発光領域毎に同一輝度に駆動される。
　ＬＥＤの駆動に用いられる汎用のＬＥＤ駆動用ＩＣは、一般に多チャンネルの電流源を有し、各々異なる電流値で接続負荷（ここでは、ＬＥＤ１２３）を駆動可能である。ＬＥＤは、１チャンネルに１発光領域分のＬＥＤという対応関係で接続され、駆動される。しかし、全ＩＣで電流値を共通とし、チャンネル毎のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動により、チャンネル毎の輝度値を変更する方式が、より一般的である。この輝度値の設定は、上記したＳＰＩやＩ２Ｃ、ＲＳＤＳなどの伝送方式により、制御部（ここでは、ＬＥＤコントローラ１３０）からのディジタルデータを受信することによって行われるのが一般的である。
　上記のように、一般に、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、チャンネル毎の輝度値設定の面で、次の様に分類される。まず、個々のＩＣの機能に関して、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、（１）１チャンネル分の命令により、所望の１チャンネルの輝度値を設定可能であるもの、（２）全チャンネル分の命令を受信して、全チャンネルの輝度値を一括設定するもの、に分類される。また、複数の同一ＩＣを用いる場合に関して、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、（３）輝度値を設定したいＩＣを選択可能であるもの、（４）それらのＩＣがデイジーチェーン接続され、全ＩＣの全チャンネル分の命令を受信しないと更新されないもの、に分類される。
　ここで、表示領域の数が多くなるほど問題になってくるものとして、メモリ容量のほかに、上記のように、演算負荷と伝送負荷とがある。図３の例において、演算負荷は、輝度演算部１３２の演算負荷（場合によっては、特徴量検出部１３１の演算負荷も含む）であり、伝送負荷は、バックライト制御部１３４からバックライト駆動部１２２へのディジタルデータの伝送負荷である。特許文献１および特許文献２にそれぞれ記載の技術はそもそもこれらの負荷の軽減を目的としたものではない。しかし、これらの負荷を軽減する方法として特許文献１に記載の更新方法および特許文献２に記載の更新方法を用いたとしても、上記のように、これらの更新方法には一定の限界がある。
　そこで、本発明では、メモリ容量、演算負荷、および伝送負荷を低減するために、複数の発光領域を複数のグループに分ける。そして、本発明では、映像信号のＮフレーム（Ｎは自然数）毎に１回の頻度で、発光輝度の設定（以下単に「輝度設定」ともいう）を更新するグループを、言い換えれば、発光状態を更新するグループを切り替える、構成を採っている。なお、上記のように液晶パネル１１０の各表示領域とＬＥＤバックライト１２１の各発光領域とは１対１で対応しており両者の個数も同じであるため、発光領域のグループ分けは表示領域のグループ分けと等価である。以下では、グループ分けの対象として主に発光領域を用いて説明を行うことにする。
　具体的には、本実施の形態では、Ｐ個の発光領域を、各々ほぼ同数の発光領域からなるＱ個のグループに分ける（Ｑは２以上且つＰ以下の整数）。好ましくは、Ｑ個のグループは、互いに、属する発光領域の数が同じである。そして、Ｎフレーム（例えば、１フレーム）毎に、輝度設定の更新を有効にするグループを切り替える。
　以下では、まずグループの配置について説明する。なお、ここでは、簡単化のため、６×４の２４個の発光領域を、属する発光領域が同数の２個のグループ（グループＡとグループＢ）に分け、１フレーム毎にグループを切り替える場合を例にとって説明する。
　図５は、本実施の形態における発光領域のグループ分けの例を説明するための図であり、図５Ａは好ましくない一例を示す概略図、図５Ｂは好ましい一例を示す概略図である。
　まず、図５Ａに示すように、全発光領域によって構成される発光面において、各グループの発光領域がグループ毎に固まって（つまり、一箇所に群がって）、偏った（つまり、特定の場所にだけ集中して全体の均衡を欠く）ようなグループ分けは好ましくない。好ましいグループ分けは、図５Ｂに示すように、各グループの発光領域が、発光面全体にわたって、ほぼ均一（一様）に分布するようなグループ分けである。具体的には、例えば、液晶パネル１１０の表示面の中央を原点に取ったときに、各グループの重心がこの原点付近に集まるように発光領域を選択してグループ分けを行う。これによって、例えば、上記（１）のＩＣまたは（２）と（３）とを組み合わせたＩＣを使用する場合、Ｑ個のグループはそれぞれＱフレームに１回のみ更新を行えばよいため、１フレーム毎の更新負荷は１／Ｑ倍となる。また、各グループが発光面全体に略一様に分布しているため、視覚上違和感が少ない、滑らかな輝度更新が可能である。
　一方で、切り替えに余裕を持たせたい場合には、複数フレーム毎に、輝度設定の更新を有効にするグループを切り替えてもよい。また、輝度更新自体を複数フレーム毎に間欠で行うようにしてもよい。この更新方法は、例えば、静止画の場合や、動きが少ない映像信号の場合などには、局所コントラスト制御の恩恵を享受しつつ、輝度設定を更新する際の負荷を軽減するのに有効である。
　図６は、本実施の形態における発光領域のグループ分けの好適なバリエーションの例を示す概略図であり、図６Ａは市松模様、図６Ｂは縦縞模様、図６Ｃは斜め縞模様、図６Ｄは同心円模様をそれぞれ形成する場合を示している。
　すなわち、図６Ａに示す例では、２個のグループＡ、Ｂに属する発光領域が市松模様（２つの色の四角形を互い違いに並べた模様）状に配置されている。図６Ｂに示す例では、２個のグループＡ、Ｂに属する発光領域が縦縞模様状に配置されている。図６Ｃに示す例では、２個のグループＡ、Ｂに属する発光領域が斜め縞模様状に配置されている。図６Ｄに示す例では、２個のグループＡ、Ｂに属する発光領域が同心円模様状に配置されている。ちなみに、図５Ｂに示す例は、２個のグループＡ、Ｂに属する発光領域が横縞模様状に配置された場合である。これらの例では、例えば、１フレーム毎にグループを切り替える場合、奇数フレームではグループＡ、偶数フレームではグループＢにそれぞれ属する発光領域の輝度設定を更新することになる。なお、どのようなグループ分け方法を選択するかは、例えば、ＬＥＤ駆動用ＩＣの制御や、ＬＥＤを実装する基板の配線の利便性などを考慮して選択すればよい。
　次に、グループの更新方法（タイミング）について説明する。なお、ここでは、図６Ａに示すように市松模様状のグループ分けを行った場合を例にとって説明する。
　図７は、本実施の形態における輝度設定の更新方法の一例を説明するための図であり、図７Ａは従来の更新方法の一例を示す概略図、図７Ｂは本実施の形態における更新方法の一例を示す概略図である。
　具体的には、図７Ａは、垂直同期信号（Ｖsync）に同期して輝度設定の更新を行う従来の更新方法を示している。図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している（「更」は「更新」の略記である）。この従来の更新方法では、奇数フレームか偶数フレームかに関係なく、垂直同期信号（Ｖsync）に同期して、つまり、１フレーム分の走査が完了する度に、全発光領域の輝度設定を一括更新する。すなわち、この更新方法は、映像信号の走査に合わせず、面順次で更新を行うものである。なお、一般に、垂直方向の表示領域数は、液晶パネル１１０の垂直画素数（ライン数）よりも少なく設定される。この図を含めて図７～図９では両者が同数であるように見えるが、これは概略図であるためである。
　これに対し、図７Ｂは、本実施の形態における更新方法の一例を示している。この場合、グループＡに属する発光領域では、奇数フレーム毎に輝度設定が更新され、グループＢに属する発光領域では、偶数フレーム毎に輝度設定が更新される。ここでも、奇数と偶数の各フレームにおいて、図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している。図７Ｂに示す例は、垂直同期信号（Ｖsync）に同期して輝度設定の更新を行う点は、図７Ａの場合と同様である。しかし、図７Ｂに示す例では、グループＡの発光領域については、奇数フレームの走査が完了する度に、輝度設定を一括更新し、グループＢの発光領域については、偶数フレームの走査が完了する度に、輝度設定を一括更新する。
　図８は、本実施の形態における輝度設定の更新方法の他の例を説明するための図であり、図８Ａは従来の更新方法の他の例を示す概略図、図８Ｂは本実施の形態における更新方法の他の例を示す概略図である。
　具体的には、図８Ａは、映像信号の走査に同期して垂直方向に１表示領域幅単位で輝度設定の更新を行う従来の更新方法を示している。なお、図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。また、「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している。この従来の更新方法では、奇数フレームか偶数フレームかに関係なく、映像信号の走査に同期して、垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、垂直方向１表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。この更新方法は、図７Ａの方法において線順次で更新を行うものであるといえる。
　これに対し、図８Ｂは、本実施の形態における更新方法の他の例を示している。この場合も、図７Ｂと同様に、グループＡに属する発光領域では、奇数フレーム毎に輝度設定が更新され、グループＢに属する発光領域では、偶数フレーム毎に輝度設定が更新される。また、奇数と偶数の各フレームにおいて、図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。また、「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している。図８Ｂに示す例は、映像信号の走査に同期して垂直方向に１表示領域幅単位で輝度設定の更新を行う点では、図８Ａの場合と同様である。しかし、図８Ｂに示す例では、グループＡの発光領域については、奇数フレームの垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、その表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。そして、グループＢの発光領域については、偶数フレームの垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、その表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。
　図９は、本実施の形態における輝度設定の更新方法のさらに他の例を説明するための図であり、図９Ａは考えられる他の更新方法の例を示す概略図、図９Ｂは本実施の形態における更新方法のさらに他の例を示す概略図である。
　具体的には、図９Ａは、映像信号の走査に同期して輝度設定の更新を行う他の方法を示している。なお、図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。また、「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している。図中に斜体の太字で書かれた「更」は、そのフレーム期間中において、最新の映像信号の書き込みが終了した表示領域に対応する発光領域における更新であることを示している。この方法は、対象表示領域（各表示領域）およびその周辺表示領域の映像信号の特徴量に基づいて対象表示領域の輝度情報を演算する場合に対応している。この更新方法では、奇数フレームか偶数フレームかに関係なく、映像信号の走査に同期して、垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、垂直方向の数表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。すなわち、この更新方法は、映像信号の走査に合わせて垂直方向に線順次で更新を行う場合の一変形例である。
　これに対し、図９Ｂは、本実施の形態における更新方法のさらに他の例を示している。この場合も、図７Ｂと同様に、グループＡに属する発光領域では、奇数フレーム毎に輝度設定が更新され、グループＢに属する発光領域では、偶数フレーム毎に輝度設定が更新される。また、奇数と偶数の各フレームにおいて、図中の左側は、液晶パネル１１０における映像信号の走査の様子を示し、図中の右側は、ＬＥＤバックライト１２１における輝度設定の更新の様子を示している。また、「更」と書かれた発光領域は、その時々の更新領域を示している。また、図９Ａと同様に、図中に斜体の太字で書かれた「更」は、そのフレーム期間中において、最新の映像信号の書き込みが終了した表示領域に対応する発光領域における更新であることを示している。図９Ｂに示す例は、映像信号の走査に同期して輝度設定の更新を行う点では、図９Ａの場合と同様である。しかし、図９Ｂに示す例では、グループＡの発光領域については、奇数フレームの垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、垂直方向の数表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。そして、グループＢの発光領域については、偶数フレームの垂直方向１表示領域幅分の画素走査毎に、垂直方向の数表示領域幅分の発光領域における輝度設定を一括更新する。
　一方で、輝度設定値の伝送までの過程には次のような自由度がある。特徴量検出部１３１は、更新するグループの発光領域に対応する表示領域のみの特徴量を検出してもよいし、あるいは、全表示領域の特徴量を検出してもよい。また、輝度演算部１３２は、更新するグループの発光領域のみの輝度値を算出してもよいし、あるいは、全発光領域の輝度値を算出してもよい。また、映像信号補正部１４０に関しては、映像信号を補正しないか、あるいは、映像信号を補正するかの選択が可能である。いずれにおいても、後者を選択した方が、より最適化された映像が得られる可能性があるものの、演算負荷や必要なメモリ容量の大きさなどを削減する場合には、前者を選択する方が好ましい。
　また、特定の表示領域に対応する発光領域を、複数のグループに属するような設定も可能である。すなわち、複数の発光領域の少なくとも一部が、複数のグループのうち少なくとも２個以上のグループに同時に属するように構成してもよい。例えば、映像の動きベクトル解析により動きが速いと判断された箇所に該当する表示領域に対応する発光領域が複数のグループに属するように、動的に発光領域のグループ分けを変更する。図１０は、このような動きベクトル解析を行うための構成要素（動き検出部１６０）を有する液晶表示装置１００の構成を示すブロック図である。このような構成を採用することにより、動きが速い箇所に対しては、輝度設定の更新頻度を上げて、コントラストの最適化を図る。そして、シーンなどが変わって該当表示領域の動きが小さくなった場合には、該当表示領域に対応する発光領域が複数グループに属するグループ分けから、該当表示領域に対応する発光領域が単一グループに属するグループ分けに、グループ分けを変更する。
　なお、動き検出部１６０は、前述のように領域単位で動きベクトル解析を行う代わりに、画面全体での映像の動きの大きさを評価してもよい。そして、バックライト制御部１３４は、その評価結果に応じて、つまり映像の動きの大きさに応じて、各グループに属する発光領域を変える。例えば、画面全体での映像の動きが小さい場合に、各発光領域が複数グループのうちの１グループのみに属するようなグループ分けがなされ、映像の動きが大きい場合に、全発光領域が複数グループの全てに属するようなグループ分けがなされる。これは等価的に、映像の動きが小さい場合には別々のグループに属する発光領域が交互に輝度設定の更新対象となり（交互更新）、映像の動きが大きい場合には全発光領域が常時輝度設定の更新対象となる（全体更新）を意味する。このような２値制御を採用する場合、つまり交互更新と全体更新との間での切り替えを行う場合は、ヒステリシス回路または時間フィルタ回路を併用することによって、切り替え時に観測されやすい弊害を回避することが望ましい。
　また、同一目的を実現し得る別の制御例として、動きの大きさに基づいてグループ数を、グループ切り替えの周期を一定に維持したまま可変してもよい。例えば、動きが大きいほどグループ数を少なくし、動きが小さいほどグループ数を多くする。より具体的には、動きが増大したときには、特定のグループを別の１グループに併合させたり、その特定のグループを分割させたうえで別の複数グループにそれぞれ併合させたりする。また、動きが減少したときには、特定の１つ以上のグループをそれぞれ複数グループに分割させたりする。動きが大きいということは、各発光領域の最適な輝度値が変化する可能性が高いことを意味する。グループ数が少ないほど画面全体が最新の映像に基づいた発光輝度に制御されることを考慮すると、この制御が有利であることは明らかである。
　また、さらに別の制御例として、動きの大きさに基づいてグループ切り替えの周期を可変してもよい。例えば、動きが大きいほど周期を短く（頻度を高く）、動きが小さいほど周期を長く（頻度を低く）する。周期を短くするほど画面全体が最新の映像に基づいた発光輝度に制御されることを考慮すると、この制御が有利であることは明らかである。
　ここで、動き量を求める精度によっては、動きベクトル解析のための回路追加に伴って回路規模の増大を招く場合がある。しかしながら、昨今のテレビ受像機の多くは、映像信号のフレームレート変換のための回路部（フレームレート変換部）を備えており、その内部で動きベクトル解析を行っている。よって、この回路からのベクトル情報を活用すれば、回路規模の大幅な増大を回避することができる。なお、フレームレート変換部は、液晶パネル１１０に入力される前の映像信号から中間フレームを生成することによって、映像信号の垂直走査周波数をＸ倍（Ｘは１より大きい実数）に変換するものである。垂直走査周波数６０Ｈｚの原映像信号を前提とすると、例えば変換倍率が２倍の場合には、変換処理後の映像信号の垂直走査周波数は１２０Ｈｚとなる。変換倍率は、例えば３倍や４倍のように２倍よりも大きい場合もあれば、例えば１．５倍のように２倍よりも小さい場合もある。この変換処理により、「倍速駆動」として知られている技術が実現され、映像を滑らかにして動画ボケを低減するという効果が得られる。
　前述した幾つかの制御例では、映像に応じて、特に、動きベクトル解析によって求められる映像における動きの大きさに応じて、品質良く局所コントラスト制御を行いつつ伝送負荷および不要輻射を必要最小限に抑制することができる。
　ただし、同様の効果は、動きベクトル解析を用いなくても実現可能である。図１１は、これを実現するための液晶表示装置１００の構成の変形例を示すブロック図である。この構成において、液晶表示装置１００のＬＥＤコントローラ１３０は、輝度保存メモリ１３３とは別に、前回値保存メモリ１３５を有する。また、ＬＥＤコントローラ１３０は、各発光領域について、輝度保存メモリ１３３の出力と前回値保存メモリ１３５の出力との差分を算出し、その差分を所定の閾値と比較する比較部１３６をさらに有する。輝度保存メモリ１３３の出力は、最新の映像信号に基づいて輝度演算部１３２により発光領域毎に決定された最新の発光輝度値である。前回値保存メモリ１３５の出力は、発光領域毎の現在の実際の発光状態を示す発光輝度値である。比較部１３６は、ある発光領域についての差分が閾値を上回った場合に限り、その発光領域について決定された最新の発光輝度値を、書き込み命令とともに出力する。
　以下、図１１に示す液晶表示装置１００における制御例について、発光領域がグループＡ、Ｂの２グループに分けられ、映像信号１フレーム毎に輝度設定の更新が行われる場合を例にとって説明する。
　今、グループＡの輝度設定を更新するフェーズであるとする。このとき、輝度保存メモリ１３３には、グループＡに属する発光領域の発光輝度値が書き込まれる。比較部１３６は、グループＡに属する各発光領域の発光輝度を順次読み出す。
　一方、前回値保存メモリ１３５には、前回更新時の、グループＡの各発光領域の発光輝度値とグループＢの各発光領域の発光輝度値とが保存されている。つまり、これらは全発光領域における現在の実際の発光状態を表す発光輝度値そのものである。比較部１３６は、これらのうちグループＡに属する各発光領域の発光輝度値を前回値保存メモリ１３５から順次読み出す。
　そして、比較部１３６は、同一発光領域について前回値保存メモリ１３５および輝度保存メモリ１３３の双方から読み出された値の差分を算出し、その差分を閾値と比較する。比較の結果、その発光領域についての差分が閾値よりも大きい場合には、比較部１３６は、輝度保存メモリ１３３から読み出された値とその書き込み命令とを出力する。差分が閾値よりも小さい場合には、比較部１３６は、その発光領域については何も出力しない。
　比較部１３６からの出力があった場合には、バックライト制御部１３４は、比較部１３６から出力された各発光領域の発光輝度値に基づいて、バックライト駆動部１２２に対する制御信号を生成し、これをバックライト駆動部１２２に出力する。バックライト駆動部１２２は、この制御信号に基づいて前述のようにＬＥＤバックライト１２１を駆動する。よって、ある発光領域について、比較部１３６により算出された差分が大きい場合には、その発光領域における輝度設定の更新が実行される。一方で、ある発光領域について、比較部１３６により算出された差分が小さい場合には、その発光領域における輝度設定の更新が回避される。
　また、比較部１３６からの出力があった場合には、前回値保存メモリ１３５には、比較部１３６から出力された値、つまり、実際に採用された最新の発光輝度値が常に保存される。
　これにより、ＬＥＤ駆動用ＩＣに対する通信を必要最小限に抑制することができる。
　今、複数のＬＥＤ駆動用ＩＣを用いることを前提とすると、この制御は、前述したＬＥＤ駆動用ＩＣの分類（１）～（４）のうち（１）且つ（３）に該当するようなＬＥＤ駆動用ＩＣを用いる場合に、最大限の効果を発揮する。何故ならば、１発光領域単位で輝度更新の実行または回避の選択を実現できるためである。
　ただし、上記以外のタイプのＬＥＤ駆動用ＩＣを用いる場合にも、この制御は有効である。
　例えば（２）且つ（３）に該当するようなタイプであっても、１発光領域に１個のＩＣを割り当てる場合には、１発光領域単位での輝度更新の実行または回避の選択が可能である。また、１個のＩＣで複数発光領域のＬＥＤを駆動する構成の場合でも、次のようにすればよい。すなわち、そのＩＣが対応する複数発光領域のうち、いずれの発光領域の値も更新不要と判定された場合に限って、そのＩＣの通信を行わないようにすればよい。最適化の度合いが低下するが、同様の恩恵を受けることができる。
　また、（２）且つ（４）に該当するようなＬＥＤ駆動用ＩＣを用いる場合には、あるグループの更新時に、そのグループに属する全発光領域の値が更新不要と判定された場合に限って通信を行わないようにすればよい。これにより、最適化の度合いが低下するが、同様の恩恵を受けることができる。
　また、本手法は、バックライトスキャンと呼ばれる制御との併用も可能である。すなわち、映像信号の走査に合わせてバックライトの一部を一時的に順次消灯させることによって残像を低減するバックライトスキャンとして知られている制御に対しても、この手法を用いることができる。この場合、該当フレームにおいて輝度設定の更新を行う（または行わない）グループに対してのみ、順次消灯制御を行う。具体的には、映像信号の走査に合わせて照明部１２０を消灯する期間を設け、この消灯期間毎に、消灯させるグループを切り替える。このようにすれば、バックライト消灯による輝度の低下を抑制することができる（通常は、輝度を確保するために、点灯期間中の輝度を上昇させるが、その分光源や電源に負荷がかかる）。
　ここで、輝度設定の更新を行わないグループに対して、順次消灯制御を行う場合について説明する。ＬＥＤ駆動用ＩＣには、順次消灯させた後に再点灯させる以外の方法で、ＬＥＤを点灯させたり消灯させたりすることができるものもある。例えば、ＬＥＤ駆動用ＩＣは、輝度設定命令によって、または、輝度設定命令と同じ伝送方式および線路で送られる各チャンネルもしくは全チャンネルの電流源ＯＮ／ＯＦＦ命令によって、ＬＥＤの点灯および消灯の制御を行う。このようなＬＥＤ駆動用ＩＣは、例えば、ある専用ピンを単純にハイ（High）レベルまたはロー（Low）レベルにコントロールすることによって実現できる駆動ＩＣである。この場合、電流源ＯＮ／ＯＦＦ命令の送信線は輝度設定命令の送信線と同じではないため、輝度設定の更新を行うグループとは別のグループに対して、順次消灯制御を容易に適用可能である。輝度設定の更新はコントラスト感の改善、順次消灯制御は動画ボケの改善をそれぞれ狙ったものである。これらの改善効果を複数のグループに散らすことによって、制御と伝送のための負荷を低減しつつ、特定のグループのみならず、全体としてもコントラスト感と動画ボケの両者が改善されたように映像を見せることが可能である。
　また、１フレーム毎にバックライト全体をある一定時間全消灯させて、動画ボケを改善する制御が知られている。この場合も、上記と同様に、消灯させるＬＥＤをグループ毎に切り替えてよい。すなわち、この場合には、１フレーム毎に照明部１２０を消灯する期間を設け、この消灯期間毎に、消灯させるグループを切り替える。
　このように、本実施の形態によれば、複数の発光領域を複数のグループに分け、映像信号のＮフレーム（Ｎは自然数）毎に、発光輝度の設定を更新するグループを切り替えるため、メモリ容量、演算負荷、および伝送負荷を低減しつつ、品質良く局所コントラスト制御を行うことができる。
　また、上記のバックライトスキャン技術と組み合わせた場合には、少ないメモリ容量、演算負荷、および伝送負荷で、光源の制御と液晶パネルの制御とを組み合わせた高品質な映像表示が可能である。
　なお、ＬＥＤバックライト１２１の光源がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤを混色して白色光を得る構成の場合には、これらの混色比の更新に対して本手法を適用してもよい。局所コントラスト制御には、輝度方向の制御、色度方向の制御、および両者を組み合わせた混合制御という３つのパターンがあることが知られている。特に混合制御に関しては、映像信号の輝度ではなく、ＲＧＢ各々の信号レベル（各色の輝度レベルとも言える）毎に、特徴量を検出し、各色のＬＥＤ輝度を演算し、各色のＬＥＤ輝度を保存する。映像補正に関しても、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分毎に補正をかける。流れとしては、輝度のみの制御と概要は全く同じである（映像信号は、ＲＧＢ信号であったり、色差信号であったりする）。伝送に関しては、同じ発光領域内のＬＥＤであっても、色毎に異なるデータを伝送することになる。したがって、混合制御の場合には、総じて演算負荷および伝送負荷が、輝度のみの場合に比べて重いのは明らかである。しかし、これも本手法を用いれば、表示映像の品質を大きく損ねることなく、負荷を軽減可能である。
　本実施の形態において説明した構成および制御についての幾つかの変形例は、適宜組み合わせて実施することができる。
　２００９年２月２６日出願の特願２００９－０４４５８６の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明に係るバックライト装置は、伝送負荷を低減しつつ、品質良く局所コントラスト制御を行うことができるという効果を奏し、例えば、液晶ディスプレイなどの光源を必要とする映像表示装置のバックライトとして有用である。また、このバックライト装置を用いた映像表示装置は、例えば、液晶テレビや液晶モニタなどの液晶表示装置として利用することができる。
　１００　映像表示装置
　１１０　液晶パネル
　１２０　照明部
　１２１　ＬＥＤバックライト
　１２２　バックライト駆動部
　１２３　ＬＥＤ
　１３０　ＬＥＤコントローラ
　１３１　特徴量検出部
　１３２　輝度演算部
　１３３　輝度保存メモリ
　１３４　バックライト制御部
　１３５　前回値保存メモリ
　１３６　比較部
　１４０　映像信号補正部
　１５０　液晶パネル駆動部
　１６０　動き検出部

Claims (17)

  1. 　個別に照明光を発光し且つＱ個のグループに分けられたＰ個（Ｐは２以上の整数、Ｑは２以上且つＰ以下の整数）の発光領域を含む発光面を有し、前記Ｐ個の発光領域からの照明光を光変調部に照射する発光部と、
    　映像信号の特徴量を検出する特徴量検出部と、
    　前記Ｐ個の発光領域の発光輝度値を、検出された特徴量に基づいて発光領域毎に決定する決定部と、
    　前記Ｐ個の発光領域を駆動しつつ、前記Ｐ個の発光領域における発光状態を、決定された発光輝度値に基づいてグループ毎に更新する駆動部と、を有し、
    　前記駆動部は、前記映像信号のＮフレーム（Ｎは自然数）毎に、前記Ｑ個のグループのうち発光状態を更新するグループの切り替えを行う、
    　バックライト装置。
  2. 　前記光変調部は、Ｐ個の表示領域を含む表示面を有し、前記Ｐ個の発光領域から照射された照明光を前記映像信号に応じて変調することにより、前記表示面に映像を表示し、
    　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｐ個の表示領域をそれぞれ照射するように、前記Ｐ個の表示領域にそれぞれ対応する位置に配置され、
    　前記Ｐ個の発光領域は、複数の発光領域が前記Ｑ個のグループの各々に属し且つ前記発光面全体にわたって一様に分布して配置されるように、分けられる、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  3. 　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｑ個のグループにそれぞれ同数の発光領域が属するように、分けられる、
    　請求項２記載のバックライト装置。
  4. 　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｐ個の発光領域の少なくとも一部の発光領域が同時に異なるグループに属するように、分けられる、
    　請求項２記載のバックライト装置。
  5. 　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｑ個のグループの各々に属する前記複数の発光領域が市松模様状に分布して配置されるように、分けられる、
    　請求項２記載のバックライト装置。
  6. 　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｑ個のグループの各々に属する前記複数の発光領域が縦縞模様状、横縞模様状、および斜め縞模様状のいずれかに配置されるように、分けられる、
    　請求項２記載のバックライト装置。
  7. 　前記Ｐ個の発光領域は、前記Ｑ個のグループの各々に属する前記複数の発光領域が同心円状に分布して配置されるように、分けられる、
    　請求項２記載のバックライト装置。
  8. 　前記駆動部は、
    　前記発光状態の更新を、前記映像信号の走査に合わせず、面順次で行う、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  9. 　前記駆動部は、
    　前記発光状態の更新を、前記映像信号の走査に合わせて、垂直方向に線順次で行う、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  10. 　前記駆動部は、
    　前記映像信号の１フレーム期間毎に前記発光部を消灯する期間を設け、前記消灯期間毎に、消灯させるグループを切り替える、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  11. 　前記駆動部は、
    　前記映像信号の走査に合わせて前記発光部を消灯する期間を設け、前記消灯期間毎に、消灯させるグループを切り替える、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  12. 　前記発光部は、光源として発光ダイオードを用いる、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  13. 　前記映像信号の動き量を検出する動き検出部をさらに有し、
    　前記駆動部は、前記切り替えの周期を、検出された動き量に基づいて動的に制御する、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  14. 　前記映像信号の動き量を検出する動き検出部をさらに有し、
    　前記駆動部は、異なるグループに同時に属する発光領域を、検出された動き量に基づいて動的に制御する、
    　請求項４記載のバックライト装置。
  15. 　前記映像信号の動き量を検出する動き検出部をさらに有し、
    　前記駆動部は、前記グループの数Ｑを、検出された動き量に基づいて動的に制御する、
    　請求項４記載のバックライト装置。
  16. 　前記駆動部は、特定の発光領域における現在の発光状態を表す発光輝度値と前記特定の発光領域について新たに決定された発光輝度値との差分に応じて、前記特定の発光領域における発光状態の更新を実行または回避する、
    　請求項１記載のバックライト装置。
  17. 　請求項１記載のバックライト装置と、
    　前記光変調部と、
    　を有する映像表示装置。
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