JP2006113311A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
液晶ＴＶの高画質化を実現するための画像データ解析部内メモリ量を低減する。
また、画像表示の遅れと画質劣化を同時に改善する。
【解決手段】
複数の画素からなるライトバルブ部と、それを照射する照明部と、画像データを解析するデータ解析部と解析終了まで画像データを保存する画像メモリと解析結果を基にして保存されていた画像データを変換してライトバルブ部の表示データとする表示データ変換部と同じく解析結果を基に照明部の発光量を調節する照明調節部からなる制御部を有する表示装置において、
照明部はライトバルブ部において入力された画像データを表示する順方向に相当する方向に個別制御可能でｎ個に分割されており、
制御部におけるデータ変換量及び発光量の決定が１画面表示に際してｎ回繰り返され照明部の各領域及びそれに対応するライトバルブ部領域に適用されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は表示品質が良好な表示装置に関するものである。

近年の液晶表示装置においては、より美しい表示の実現のため、例えば〔特許文献１〕に記載されているように、表示すべく入力された画像データに応じて動的にコントラストの調整およびバックライトの輝度調節をすることで、ダイナミックレンジを拡大する技術や、〔特許文献２〕に記載されているように、同じく表示すべく入力された画像データを解析して、階調−輝度特性（以下、ガンマ特性）を制御させる事でメリハリのある映像を表示する例がある。

また、従来の液晶表示装置は液晶が電圧変化に応答して、表示が黒から白、若しくは白から黒に変わるまでの応答時間が１０〜３０ｍ秒と比較的遅い。また、白から中間調や黒から中間調への応答時間は２０〜５０ｍ秒と更に遅く、ＴＶ映像など中間調表示が多く、動きのある表示をした場合、後を引くような残像現象が発生してしまう。

また、これら液晶表示装置における表示方式はいずれも映像信号の１周期である１フレームの期間、同じ画像を出しつづける「ホールド型」と呼ばれる表示方式となっている。

このホールド型の液晶表示装置にＴＶなどの動画を表示すると、順次動いているはずの画像が、１フレームの間同じ位置で表示される。すなわち、表示としては１フレーム中のある瞬間には正しい位置にある画像を表示するが、別の時間には実際にその時点で存在する位置とは異なる場所にある画像を表示することになる。人間はそれらの画像を平均化してみるため、像がぼやけてしまう。

これらの問題のうち、応答速度については、例えば映像信号源からの画像データを１フレーム前の画像データと比較し、画像データに変化が有った場合、変化をより大きくするように画像データを変換して、次のフレームまでに当該画素の表示を当初の画像データに対応する値に変化させるという技術がある〔非特許文献１〕。この技術により、中間調応答の応答速度が白表示や黒表示の応答速度とほぼ同等となり、動画表示時の残像が改善される。

また、ホールド型発光による動画ボヤケ対策としては、例えば、液晶パネル全体を走査して液晶を応答させ、その後にバックライトを点灯することによって、前記平均化によるボケをなくす技術〔非特許文献２〕や、バックライトの領域を幾つかに分割し、液晶パネルに表示するための走査と同期して、各領域のバックライトを点灯させる〔特許文献３〕などがある。

特許第３２１５４００号 特開２００２−３３３８５８号 特開２０００−２７５６０４号 H. Okumura et al. SID 92 DIGEST p601(1992) IDRC 97 p.203(1997) Sueoka. et al

しかしながら、液晶表示装置を用いたＴＶ受信機、いわゆる液晶ＴＶを高画質化するために、〔特許文献１〕のように、入力された画像を解析して、バックライトを制御する場合や、〔特許文献２〕のように液晶のガンマ特性を制御する場合、まず第１フレーム期間において、入力された１フレーム分の画像データ全てを解析して、バックライト制御量やガンマ特性変化量を決定した後に、第２フレーム期間において、第１フレーム期間に入力された画像データに対して、ガンマ特性変換やバックライト制御をしながら表示をする必要がある。

このように第１フレーム期間に入力された画像データを変換して、第２フレーム期間で出力した場合には、入力された画像データに対して画像表示が遅れるという問題点がある。例えば、ゲームなどの画像表示出力とボタン入力タイミング等が非常に厳しい使用条件（表示が変わった瞬間に、ゲーム機のボタンを押すなど）下では、画像表示が１フレーム＝約１６.６ ミリ秒遅れることにより、正常に動作しない可能性がある。

一方、第１フレーム期間に入力された画像データに対して、前のフレームの画像データを解析した結果を元にした画像変換を行うと、画像表示の遅れを解消することはできるが、表示画質が劣化することとなる。

本発明の目的は、このような問題を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、入力された画像を解析してバックライトやガンマ特性等を制御する液晶表示装置において、画質を劣化すること画像表示の遅れを解消し、高性能な表示装置を提供することにある。

本発明を実現するため、一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ
（ｎは２以上の整数）ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、前記解析結果にに基づいて前記液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部とを有する液晶表示装置の構成をとる。

また、一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ(ｎは２以上の整数)ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、前記解析結果に基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、ｎ個の分割領域ごとに発光量を変更可能な照明部とを有する液晶表示装置の構成をとる。

ここで、照明部は前記液晶表示部において、入力された画像データを表示する順方向にｎ個に分割されている構成をもとる。

また、ライトバルブ部を有する液晶表示部と、前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ（ｎは２以上の整数）ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、前記解析結果に基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、光源からの光を回転調整するポリゴンミラーとを有する液晶表示装置の構成をとる。

ここで、ポリゴンミラーは光源からの光をｎ個の領域に配分する構成をとることもできる。

また、前記表示データ変換部におけるデータ変換量の出力と、前記階調設定電圧発生部における階調設定電圧の出力が１画面表示内でｎ（ｎは２以上の整数）回行われる構成をとる。

また、前記表示データ変換部におけるデータ変換量の出力と、前記照明調整部における発光量の出力が１画面表示内でｎ（ｎは２以上の整数）回行われる構成をとる。

また、複数の画素からなり各々の画素毎に光の反射や透過を制御するライトバルブ部と、ライトバルブ部を照射し発光量を制御可能な照明部と、ライトバルブ部に表示すべく入力された画像データを解析するデータ解析部と、解析終了まで画像データを保存する画像メモリと、解析結果を基にして前記保存されていた画像データを変換してライトバルブ部の表示データとする表示データ変換部と、解析結果を基にして照明部の発光量を調節する照明調節部からなる制御部を有する表示装置において、照明部が、ライトバルブ部において入力された画像データを表示する順方向に相当する方向に個別制御可能でｎ個に分割されており、制御部におけるデータ変換量及び発光量の決定が１画面表示に際してｎ回繰り返され、照明部の各領域及びそれに対応するライトバルブ部領域に適用されることを特徴とする構成をとる。

また、複数の画素からなり各々の画素毎に光の反射や透過を制御する液晶表示部と、液晶表示部を照射し発光量を制御可能な照明部と、液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部と、液晶表示部に表示すべく入力された画像データを解析するデータ解析部と、解析終了まで画像データを保存する画像メモリと、解析結果を基にして前記保存されていた画像データを変換して液晶表示部の表示データとする表示データ変換部と、解析結果を基にして照明部の発光量を調節する照明調節部からなる制御部を有する表示装置において、照明部は前記液晶表示部の垂直走査方向に相当する方向に個別制御可能でｎ個に分割されており、制御部におけるデータ変換量，発光量及び階調設定電圧の決定が１画面表示に際してｎ回繰り返され、照明部の各領域及びそれに対応する液晶表示部領域に適用されるとともに、階調設定電圧発生部における階調設定電圧出力が１画面表示内でｎ回変更されることを特徴とする構成をとる。

ここで、１画面表示に際してｎ回繰り返されるデータ変換量及び発光量の決定において、ｎ領域中のｍ番目の領域についての表示データ変換に、ｍ＋１番目の領域のデータ解析による発光量を反映させる事を特徴とする構成をとる。

また、蒸気の構成において、前記画像メモリの容量は１画面データ量の２／ｎであることを特徴とする構成をとる。

また、蒸気構成において、前記ｎは８以上１６以下であることを特徴とする構成をとる。

本発明を用いることにより、画質劣化することなく、画像表示の遅れを解消し、高品質の液晶表示装置を提供することが可能である。

本発明を実施するための形態を以下に説明する。

本実施例におけるブロック図を図１に示す。

本実施例における表示装置はデータ解析部１０１,照明調節部１０３,画像メモリ１０４，表示データ変換部１０５を含む制御部１００と液晶表示部１２０，照明部１３０，階調設定電圧発生部１４０から構成されている。ここで、液晶表示部１２０の表示領域は画像信号データの入力順方向である垂直同期方向に８分割した領域（領域ａ〜領域ｈ）に仮想的に分割されている。また、データ解析部１０１内には画像データの解析時にもちいるデータ解析部内メモリ１０２がある。

次に、本実施例における画像データの流れと表示シーケンスを図１，図２を用いて説明する。

パソコンやＴＶチューナー、あるいはＴＶ受信機内部に組み込まれた画像処理部などから出力された画像データは、まず制御部１００に入力される。入力された画像信号は画像メモリ１０４に逐次保存されると共にデータ解析部１０１で２×２画素毎にサンプリングされてヒストグラム解析される。このヒストグラム解析はデータ解析部内メモリ１０２で実現される。

１画面分の画像データの１／８（領域ａ分）まで入力された時点で、ヒストグラム解析を一度終了し、それまでに得られたヒストグラムデータより、最適な階調設定電圧と表示データ変換量を決定する。この階調設定電圧と表示データ変換量は、液晶表示部１２０における最初にデータ入力された画像データを表示する領域（領域ａ）に適用される。

液晶表示部１２０の領域ａへの表示データ変換及び表示データ出力は変換量決定直後より開始され、画像メモリ１０４内に保存されていた領域ａ用の画像データを、表示データ変換部１０５により、表示データに変換しながら液晶表示部１２０に出力する。また同時に、階調設定電圧発生部１４０より領域ａ用の階調設定電圧を発生させ、液晶表示部120に入力する。

一方、画像データは引き続き入力が続いており、次の領域ｂのデータが入力されている。この画像データも領域ａと同様に画像メモリ１０４に逐次保存されると共に、データ解析部１０１でヒストグラム解析されるが、以前のヒストグラムデータは、表示データ変換量などの決定直後に消去されているために、領域ｂの画像データのみでヒストグラム解析する。また画像メモリ１０４内のデータは、領域ａの画像データが出力される分と領域ｂの画像データが入力される分が等しいため、１画面の１／８分量の画像メモリがあれば足りる。ただし、入出力のバス幅やスピードが足らない場合にはその２倍量を使う事もありうる。

なお、上記では領域ａの画像データの直後に領域ｂの画像データが入力されると記載したが、実際には画像データ入力は１行毎に区切られており、画像データの入力に中断が発生する。この中断期間を利用してヒストグラム解析結果から階調設定電圧や照明部発光量の決定等をしている。

領域ｂに相当する画像データの入力が終了した時点で、領域ａと同じように、ヒストグラム解析を一度終了し、階調設定電圧と表示データ変換量を決定して、画像データを変換しながら領域ｂへの出力を開始する。同時に、領域ｂの階調設定電圧は、領域ａと同じように階調設定電圧発生部１４０によって制御され液晶表示部１２０に供給される。

以上のように、本実施例では液晶表示部１２０を画像信号データの入力順方向である垂直同期方向に仮想的に８分割し、入力された画像データの解析とそのデータ解析結果による階調設定電圧と表示データ変換量の決定を１画面表示に際して８回繰り返して、上記仮想的に８分割されたそれぞれの領域に適用するために、階調設定電圧発生部における階調設定電圧出力が１画面内で８回変更される。

これにより、画像劣化することなく、入力された画像データを表示データとして出力するまでの期間を１／８フレーム期間に短縮しており、画像遅延時間を非常に少なく抑えることが可能である。

また、画像データを８分割して、それぞれの領域ごとにデータ解析して高画質化のためのデータ変換処理をするために、１画面全体に対してデータ変換処理をする場合と比べて、より細かく分析して、領域ごとに細やかな制御が可能となるために、より高画質とすることが可能である。

さらに、本発明を用いることにより、データ解析部内メモリ１０２の必要量を削減し、低コスト化を実現することも可能である。

メモリの削減については、以下のことが言える。

本実施例のように、第１フレーム期間に入力された画像データを解析して、第２フレーム期間で出力する場合、１画面分の画像データを解析するためのデータ解析領域として、データ解析の種類や頻度に応じたメモリ領域が必要となる。一例として、１画面内の階調ヒストグラムを４画素毎にサンプリングして解析する場合には、各階調の出現数を記録するカウンタが、画素数割る４の数までカウントできる必要がある。画素数が１０２４×
７６８の場合、１９６，６０８までカウントが必要であるため、１８bit カウンタが必要であり、これが階調数（例：２５６）分必要であることから、４６０８個のフリップフロップ回路が必要となることとなる。ここで本実施例のように、入力された画像データの解析とそのデータ解析結果による階調設定電圧と表示データ変換量の決定を１画面表示に際して８回繰り返すことにより、ヒストグラム解析に用いるデータ解析部内メモリ１０２の必要量を、１画面全体を１回で解析する場合と比較して１／８とする事ができるのである。

なお、本実施例ではデータ解析部１０１はハードウェア回路とし、データ解析部内メモリ１０２はカウンタで実装したが、データ解析部１０１をマイクロコントローラとし、ヒストグラム解析をソフトウェアで実行した場合でも、ヒストグラム解析に必要なデータ解析部内メモリ１０２は約１／８の量とすることができることは明白である。

ヒストグラム解析の結果より階調設定電圧と表示データ変換量を決定するやりかたは、〔特許文献２〕に記載してあるような方法がある。

なお、本実施例では画像データの解析としてヒストグラム解析のみをしたが、画像データに対して画面の垂直方向や水平方向に特定の階調の出現頻度を投影したデータを解析する事で映画表示などにおける字幕を検出する事ができ、上記液晶表示部１２０における字幕を表示する領域を、画像を表示する領域と切り分けて別々に調節することも可能である。また、本実施例ではＲＧＢ毎に上記の画像データ解析、及びデータ変換量と階調設定電圧の決定を行った。しかし、階調設定電圧発生部１４０がＲＧＢ独立制御可能でない場合などでは、明るさの項目についてのみ考慮して画像データ解析、及びデータ変換量と階調設定電圧の決定を行っても良い。

また本実施例では照明部１３０は画像データに合わせた発光調節をせず、手動操作による明るさ設定変化のみの調節となる。

図３に本実施例における表示装置のブロック図を示す。

実施例１との違いは、データ解析部と接続された階調設定電圧部を有さず、また照明部１３０が、液晶表示部１２０の表示領域を画像データの入力順方向である垂直同期方向に８分割した領域（領域ａ〜領域ｈ）に対応するように、８分割（領域ａ′〜領域ｈ′）され、それぞれが照明調節部１０３より独立に制御可能となっている点である。

次に、本実施例における画像データの流れと表示シーケンスを図３，図４を用いて説明する。

画像データを入力し、ヒストグラム解析を行う流れは実施例１と同様であるが、本実施例では、得られたヒストグラムデータを、最適な照明部発光量と表示データ変換量の決定に用いる点が異なる。

最初の表示データ変換量は、液晶表示部１２０における最初にデータ入力された画像データを表示する領域（領域ａ）に適用され、照明部発光量は照明部１３０の８分割された領域のうち、前記液晶表示部１２０の領域ａに対応する領域（領域ａ′）に適用される。液晶表示部１２０の領域ａへの表示データ変換及び表示データ出力は変換量決定直後より開始され、画像メモリ１０４内に保存されていた領域ａ用の画像データを、表示データ変換部１０５により、表示データに変換しながら液晶表示部１２０に出力する。なお、照明部１３０の領域ａ′の発光は照明調節部１０３によって制御され、液晶表示部１２０の領域ａの液晶が充分応答した時点より開始する。

領域ｂに相当する画像データの入力が終了した時点で、領域ａと同じように、ヒストグラム解析を一度終了し、照明部発光量と表示データ変換量を決定して、画像データを変換しながら領域ｂへの出力を開始する。照明部１３０の領域ｂ′の発光は、領域ａ′と同じように、照明調節部１０３によって制御され、液晶表示部１２０の領域ｂの液晶が充分応答した時点、つまり領域ａ′の発光から約１／８フレーム期間後より開始する。

以上のように、本実施例では照明部を画像データの入力順方向である垂直同期方向に個別制御可能で８分割してあり、入力された画像データの解析とそのデータ解析結果による照明部発光量と表示データ変換量の決定を１画面表示に際して８回繰り返して、上記８分割された照明部のそれぞれに適用される。

これにより、画像劣化することなく高画質な表示が可能で、入力された画像データを表示データとして出力するまでの期間を１／８フレーム期間に短縮しており、画像遅延時間を非常に少なく抑えている。特に本実施例においては、バックライトの分割制御を行っており、高度の解析を要するため、この効果は一層顕著となる。

また、本実施例では、画像データを８分割して、それぞれの領域ごとにデータ解析して高画質化のためのデータ変換処理をするために、１画面全体に対してデータ変換処理をする場合と比べて、より細かく分析して、領域ごとに細やかな制御が可能となるために、より高画質とすることが可能である。

また、本発明を用いることにより、データ解析部内メモリ１０２の必要量を削減し、低コスト化を実現できることは実施例１で述べた通りである。

ヒストグラム解析の結果より照明部発光量と表示データ変換量を決定するやりかたとしては、〔特許文献１〕に記載してあるようにデータ最大値と最小値、及び平均値より求める方法がある。より簡単にするには画像データの最大値のみを考慮して、そのデータ最大値が階調としての最大値となるように表示データを変換し、一方、照明部発光量をデータ最大値が示す階調程度まで低減するように決定する。しかし、この簡略方法ではノイズなどにより照明部発光量の増減が著しく、かつ表示画像によって最適な変換が得られないことがあるために、ヒストグラムにより表示画像を分類してデータ変換量と照明部発光量を補正している。なお、この表示データ変換量と照明部発光量の決定に際して、１画面前の同じ領域の照明部発光量や、外光センサによる外光環境の状態なども参照してもよい。

また、本実施例では画像データの解析としてヒストグラム解析のみをしたが、画像データに対して画面の垂直方向や水平方向に特定の階調の出現頻度を投影したデータを解析する事で映画表示などにおける字幕を検出する事ができ、上記液晶表示部１２０や照明部
１３０における字幕を表示する領域を、画像を表示する領域と切り分けて別々に調節することも可能である。

なお、本実施例では表示装置の画像データ入力データフォーマット，液晶表示部１２０のサブ画素構成、及び照明部１３０の光源の全てが、光の３原色要素である赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）独立であったために、ＲＧＢ毎に上記の画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量の決定を行った。しかし、照明部１３０がＲＧＢ独立制御可能でない場合などでは、明るさの項目についてのみ考慮して画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量の決定を行っても良い。

なお、本実施例では照明部の分割数を８としたが、この分割数は１６でもよく３２でもよい。分割数を増やして、１画面表示内におけるデータ解析−表示データ変換と発光量の決定を同じく増やすことにより、解析部内のデータ解析に使用するメモリ容量をさらに低減する事が可能である（１６分割で１画面の１／１６、３２分割では１画面の１／３２分量となる。）。これに加えて画像データをより細かく分析して、領域ごとに細やかな制御が可能となるために、より高画質にでき、画像データ入力から表示データ出力までの時間をさらに短縮することができる。しかし、分割数の増大は照明部の領域制御数を増大させるためにスイッチなどの部品が増え、コストが若干上昇する。現在の部品コストにおいては、高画質化の兼ね合いにより分割数は８から１６程度が好ましいことから、本実施例では分割数を８として記載した。

なお、本実施例では、照明部１３０の各領域の発光タイミングをずらすことで、同一タイミングで発光する場合と比べて照明部用電源の電流付加を時間的に分散できるので、電源容量を小さくすることもできる。

図５に本実施例における表示装置のブロック図を示す。

本実施例は、実施例２の構成に階調設定電圧発生部１４０が加わった点が異なる。本実施例における画像データの流れと表示シーケンスを図５，図６を用いて説明する。

画像データを入力し、ヒストグラム解析を行う流れは実施例１，実施例２と同様であるが、本実施例では、得られたヒストグラムデータを、最適な照明部発光量と表示データ変換量、及び階調設定電圧の決定に用いる点が異なる。

１画面分の画像データの１／８（領域ａ分）まで入力された時点で、ヒストグラム解析を一度終了し、それまでに得られたヒストグラムデータより、最適な照明部発光量と表示データ変換量及び階調設定電圧を決定する。ここで決定された表示データ変換量と階調設定電圧は、液晶表示部１２０における最初にデータ入力された画像データを表示する領域（領域ａ）に適用され、照明部発光量は照明部１３０の８分割された領域のうち、前記液晶表示部１２０の領域ａに対応する領域（領域ａ′）に適用される。

液晶表示部１２０の領域ａへの表示データ変換及び表示データ出力は変換量決定直後より開始され、画像メモリ１０４内に保存されていた領域ａ用の画像データを、表示データ変換部１０５により、表示データに変換しながら液晶表示部１２０に出力する。また同時に、階調設定電圧発生部１４０より領域ａ用の階調設定電圧を発生させ、液晶表示部120に入力する。なお、照明部１３０の領域ａ′の発光は照明調節部１０３によって制御され、液晶表示部１２０の領域ａの液晶が充分応答した時点より開始する。領域ｂに相当する画像データの入力が終了した時点で、領域ａと同じように、ヒストグラム解析を一度終了し、照明部発光量と表示データ変換量及び階調設定電圧を決定して、画像データを変換しながら領域ｂへの出力を開始する。同時に、領域ｂの階調設定電圧は、領域ａと同じように階調設定電圧発生部１４０によって制御され液晶表示部１２０に供給される。照明部
１３０の領域ｂ′の発光は、領域ａ′と同じように、照明調節部１０３によって制御され、液晶表示部１２０の領域ｂの液晶が充分応答した時点、つまり領域ａ′の発光から約１／８フレーム期間後より開始する。

以上のように、本実施例では照明部を画像信号データの入力順方向である垂直同期方向に個別制御可能で８分割してあり、入力された画像データの解析とそのデータ解析結果による照明部発光量と表示データ変換量及び階調設定電圧の決定を１画面表示に際して８回繰り返して、上記８分割された照明部１３０と液晶表示部１２０のそれぞれの領域に適用する。

これにより、画像劣化することなく高画質な表示が可能で、入力された画像データを表示データとして出力するまでの期間を１／８フレーム期間に短縮しており、画像遅延時間を非常に少なく抑えている。

また、本実施例では、画像データを８分割して、それぞれの領域ごとにデータ解析して高画質化のためのデータ変換処理をするために、１画面全体に対してデータ変換処理をする場合と比べて、より細かく分析して、領域ごとに細やかな制御が可能となるために、より高画質とすることが可能である。

また、ヒストグラム解析に用いるデータ解析部内メモリ１０２の必要量は、１画面全体を１回で解析する場合と比較して１／８とする事ができる。なお、本実施例においても、データ解析部１０１はハードウェア回路としたが、マイクロコントローラによるソフトウェア実行でも可能であることはいうまでもない。

尚、本実施例ではより解析量も多くなるため、上記効果は一層顕著となる。

さらに、データ解析方法についてもヒストグラムだけでなく投影データを用いたり、照明部発光量とデータ変換量及び階調設定電圧の決定に際して１画面前の同じ領域の照明部発光量や、外光センサによる外光環境の状態なども参照してもよい。

また本実施例では、表示装置の入力データフォーマット，液晶表示部１２０のサブ画素構成，照明部１３０の光源、及び階調設定電圧の全てが、光の３原色要素である赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）独立であったために、ＲＧＢ毎に上記の画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量の決定を行った。しかし、照明部１３０や階調設定電圧発生部などがＲＧＢ独立制御可能でない場合などでは、明るさの項目についてのみ考慮して画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量，階調設定電圧の決定を行っても良い。

以上のように、本実施例では、照明部１３０をデータ入力順の方向に８分割し、画像データ解析の結果による表示データ変換と発光量、及び階調設定電圧の決定を１画面内で８回繰り返すことで、解析部内のデータ解析に使用するメモリ容量を１画面データ量の８分の１に削減でき、低コスト化を実現できる。また各領域ごとに階調設置電圧を調整することでより高画質な表示装置を提供できる。

さらに、実施例１と同じように、実際の表示に使用するデータを保存しておくと同時にデータ解析して、その結果をもって保存されていた画像データを変換して表示することで画像劣化することなく高画質な表示が可能で、入力された画像データを表示データとして出力するまでの期間を１／８フレーム期間に短縮しており、画像遅延時間を非常に少なく抑えている。

本実施例は以下の用件を除けば実施例２と同じである。

本実施例における画像データの流れと表示シーケンスを図７を用いて説明する。

本実施例においては、画像処理部などから出力された画像データが、制御部１００に入力されてヒストグラム解析され、１画面分の画像データの１／８（領域ａ分）まで入力された時点で、ヒストグラム解析を一度終了し、それまでに得られたヒストグラムデータより、最適な照明部発光量と表示データ変換量を決定するまでは実施例２と同じである。

しかし、本実施例においては液晶表示部１２０の領域ａへの表示データ変換及び表示データ出力は変換量決定直後ではなく、次の領域ｂについてのデータ解析が終了し、照明部発光量が決定された後に、領域ａについての表示データ変換量を補正してからとなる。これは、照明部１３０の各領域の発光が、それぞれの領域外へも広がることを考慮し、領域ｂの発光量が領域ａに及ぼす影響を考えて、領域ａの表示データ変換量を補正するためである。また、領域ｂについても、領域ａの発光量（領域ｂのデータ解析終了時には決まっている）と領域ｃの発光量（領域ｃのデータ解析終了時に決定＝次の１／８フレーム後）を考慮して表示データ変換量を補正するため、領域ｂのデータ解析終了時より１／８フレーム後の領域Ｃについてのデータ解析終了後から液晶表示部１２０の領域ｂへの表示データ変換と表示データ出力を開始する。

この場合、画像データが入力されてから出力されるまでに２／８フレームとなり画像メモリ１０４に保存すべきデータ量は１画面の２／８分量となるため、本実施例では画像メモリ１０４のメモリ量は１画面の２／８分量となる。入出力のバス幅やスピードが足らない場合には、さらに２倍量を使う事がある点では実施例１と同じである。

以上のような変更点はあるものの、本実施例においても、画像遅延時間を短くすることや、低コスト化を実現できることは実施例２と同様である。尚、本実施例では、入力された画像データを表示データとして出力するまでの期間は２／８フレーム期間となる。

さらに、各領域間の照明量のクロストークを考慮して表示データ変換しているために、実施例２と比べて高画質な表示装置を提供できる。

ここで、本実施例においても実施例３のように階調設定電圧発生部１４０を構成に加えて、階調設定電圧を領域ごとに変化させることが有効であることは言うまでもない。

本実施例は以下の用件を除けば実施例４と同じである。

図８に本実施例における表示装置のブロック図を示す。

本実施例における表示装置は、実施例４と同じく、データ解析部１０１，照明調節部
１０３，画像メモリ１０４，表示データ変換部１０５を含む制御部１００と液晶表示部
１２０，照明部１３０を含んでいるが、照明部１３０は実施例１や４における直下配置ではなく、光源１３１，レンズ１３２，ポリゴンミラー１３３，レンズ１３４からなるスクロール型照明であり、実施例４のような直視型表示装置ではなく、照明部１３０からの光を液晶表示部１２０をライトバルブとして使用して投射光学系１５０により投影表示するプロジェクション型の表示装置である。

光源１３１からの光はレンズ１３２で集光されポリゴンミラー１３３により反射されて再度レンズ１３４を通って、ほぼ平行光となって液晶表示部１２０に照射される。ここで、ある時点において照明部１３０によって照射される領域は、液晶表示部１２０の表示領域を画像信号データの入力順方向である垂直同期方向に８分割した領域(領域ａ〜領域ｈ)と等しく、かつ、ポリゴンミラー１３３が液晶表示部１２０の画像書き換え周期と同期して回転しているために、この照射している領域が液晶表示部１２０の画像書き換え周期と同期して移動する事になる。この照射領域移動と同期して１画面走査内で光源１３１の発光量を８回制御することで、液晶表示部１２０の各領域を照射する発光量を変更することが可能である。

各領域ごとのデータ解析や表示データ変換量，照明部発光量の決定は実施例４と同じであるが、照明調節部１０３は光源１３１の発光量とポリゴンミラー１３３の回転調節をすることにより各領域への照射光量を調節する。

以上のように、本実施例では液晶表示部１２０の画面表示と同期して、その垂直走査方向に照明部１３０による光照射の走査が行われており、１画面表示に際して、データ解析結果による照明部発光量と表示データ変換量の決定を８回繰り返し、これに伴って上記光照射量を１画面走査内で８回制御している。また、ポリゴンミラー１３３によって照明領域と画像書き換え周期との同期を取っている点が本実施例の特徴である。

以上のように、本実施例では実施例４のような直視型表示装置ではなく、プロジェクタ型表示装置であるものの、画像遅延時間を短くすることや、低コスト化を実現できることは実施例２と同様である。

なお、本実施例においても、ＲＧＢ毎に上記の画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量の決定を行った。しかし、照明部１３０がＲＧＢ独立制御可能でない場合などでは、明るさの項目についてのみ考慮して画像データ解析、及びデータ変換量と照明部発光量の決定を行っても良い。

また、本実施例においても実施例３のように階調設定電圧発生部１４０を構成に加えて、階調設定電圧を領域ごとに変化させることが有効であることは言うまでもない。

また、本実施例では液晶表示部１２０を光透過型のライトバルブとして用いているが、投射光学系１５０の構成を一部変更した上で、光反射型の液晶をライトバルブとして用いてもよい。さらに言えば、各画素毎に光反射角度を変えることによってライトバルブ制御をするマイクロミラーデバイスなども使用可能である。

実施例１における表示装置のブロック図。 実施例１における表示データの流れと表示シーケンスを示す図。 実施例２における表示装置のブロック図。 実施例２における表示データの流れと表示シーケンスを示す図。 実施例３における表示装置のブロック図。 実施例３における表示データの流れと表示シーケンスを示す図。 実施例４における表示データの流れと表示シーケンスを示す図。 実施例５における表示装置のブロック図。

符号の説明

１００…制御部、１０１…データ解析部、１０２…データ解析部内メモリ、１０３…照明調節部、１０４…画像メモリ、１０５…表示データ変換部、１２０…液晶表示部、130…照明部、１３１…光源、１３２，１３４…レンズ、１３３…ポリゴンミラー、１４０…階調設定電圧発生部、１５０…投射光学系。

Claims (18)

1. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
   前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
   前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ（ｎは２以上の整数）ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
   前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
   前記解析結果にに基づいて前記液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部とを有する液晶表示装置。
2. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
   前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
   前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ（ｎは２以上の整数）ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
   前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
   前記解析結果にに基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、
   ｎ個の分割領域ごとに発光量を変更可能な照明部とを有する液晶表示装置。
3. 前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部とを有する請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記照明部は前記液晶表示部において、入力された画像データを表示する順方向にｎ個に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
   前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
   前記液晶表示部の１画面データの１／ｎ（ｎは２以上の整数）ごとに画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
   前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
   前記解析結果に基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、
   光源からの光を回転調整するポリゴンミラーとを有する液晶表示装置。
6. 前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部とを有する請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記ポリゴンミラーは光源からの光をｎ個の領域に配分することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
   前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
   前記液晶表示部の画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
   前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
   前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部とを有する液晶表示装置であって、
   前記表示データ変換部におけるデータ変換量の出力と、前記階調設定電圧発生部における階調設定電圧の出力が１画面表示内でｎ（ｎは２以上の整数）回行われることを特徴とする液晶表示装置。
9. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
   前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
   前記液晶表示部の画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
   前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
   前記解析結果に基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、
   照明部とを有する液晶表示装置であって、
   前記表示データ変換部におけるデータ変換量の出力と、前記照明調整部における発光量の出力が１画面表示内でｎ（ｎは２以上の整数）回行われることを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記照明部はｎ個の分割領域ごとに発光量を変更可能であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 一対の基板に挟まれた液晶層を有する液晶表示部と、
    前記液晶表示部の画像データを保存する画像メモリと、
    前記液晶表示部の画像データを解析し、該解析結果を出力するデータ解析部と、
    前記画像メモリに保存された画像データと前記解析結果に基づいて前記液晶表示部の表示データを生成して出力する表示データ変換部と、
    前記解析結果に基づいて照明部の発光量を調整することができる照明調整部と、
    光源からの光を回転調整するポリゴンミラーとを有する液晶表示装置であって、
    前記表示データ変換部におけるデータ変換量の出力と、前記照明調整部における発光量の出力が１画面表示内でｎ（ｎは２以上の整数）回行われることを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記ポリゴンミラーは光源からの光をｎ個の領域に配分することを特徴とする請求項
    １１に記載の液晶表示装置。
13. 複数の画素からなり各々の画素毎に光の反射や透過を制御するライトバルブ部と、ライトバルブ部を照射し発光量を制御可能な照明部と、
    ライトバルブ部に表示すべく入力された画像データを解析するデータ解析部と、
    解析終了まで画像データを保存する画像メモリと、
    解析結果を基にして前記保存されていた画像データを変換してライトバルブ部の表示データとする表示データ変換部と、
    解析結果を基にして照明部の発光量を調節する照明調節部からなる制御部を有する表示装置において、
    照明部が、ライトバルブ部において入力された画像データを表示する順方向に相当する方向に個別制御可能でｎ個に分割されており、
    制御部におけるデータ変換量及び発光量の決定が１画面表示に際してｎ回繰り返され、
    照明部の各領域及びそれに対応するライトバルブ部領域に適用されることを特徴とする表示装置。
14. 複数の画素からなり各々の画素毎に光の反射や透過を制御する液晶表示部と、
    液晶表示部を照射し発光量を制御可能な照明部と、
    液晶表示部の階調設定電圧を制御可能な階調設定電圧発生部と、
    液晶表示部に表示すべく入力された画像データを解析するデータ解析部と、
    解析終了まで画像データを保存する画像メモリと、
    解析結果を基にして前記保存されていた画像データを変換して液晶表示部の表示データとする表示データ変換部と、
    解析結果を基にして照明部の発光量を調節する照明調節部からなる制御部を有する表示装置において、
    照明部は前記液晶表示部の垂直走査方向に相当する方向に個別制御可能でｎ個に分割されており、
    制御部におけるデータ変換量，発光量及び階調設定電圧の決定が１画面表示に際してｎ回繰り返され、
    照明部の各領域及びそれに対応する液晶表示部領域に適用されるとともに、
    階調設定電圧発生部における階調設定電圧出力が１画面表示内でｎ回変更されることを特徴とする表示装置。
15. 請求項９，１１，１３，１４に記載の表示装置であって、１画面表示に際してｎ回繰り返されるデータ変換量及び発光量の決定において、ｎ領域中のｍ番目の領域についての表示データ変換に、ｍ＋１番目の領域のデータ解析による発光量を反映させる事を特徴とする液晶表示装置。
16. 前記画像メモリの容量は１画面データ量の１／ｎであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置。
17. 前記画像メモリの容量は１画面データ量の２／ｎであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置。
18. 前記ｎは８以上１６以下であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置。
    

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