JP4887912B2

JP4887912B2 - 表示装置および表示制御方法

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Inventors: 利孝河嶋; 和人木村
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Description

本発明は、表示装置および表示制御方法に関し、特に、画像のちらつきを低減させることができるようにする表示装置および表示制御方法に関する。

液晶表示装置（LCD: Liqued crystal display）は、R（Red）,G（Green）、またはB（Blue）の着色がされているカラーフィルタ基板、液晶層などを有する液晶パネルと、その背面側に配置されるバックライトなどにより構成される。

液晶表示装置では、電圧を変化させることにより液晶層の液晶分子のねじれが制御され、液晶分子のねじれに応じて液晶層を透過してきたバックライトの光がR,G、またはBの着色がされているカラーフィルタ基板を通過することによりR,G、またはBの色の光となって、画像が表示される。

なお、以下では、電圧を変化させることにより液晶分子のねじれを制御して光の透過率を変更することを、開口率の制御という。また、光源であるバックライトから出射された光の輝度を「発光輝度」と称し、表示される画像を視認する視聴者が感じる光の強度である、液晶パネルの前面から出射された光の輝度を「表示輝度」と称する。

従来、液晶表示装置においては、バックライトが液晶パネルの画面全体を均一かつ最大（ほぼ最大）の明るさで照明し、液晶パネルの各画素の開口率のみを制御することによって、画面の各画素において必要な表示輝度を得るような制御が行われていた。従って、例えば、画面全体が暗い場合においても、バックライトは最大の発光輝度で発光するので、消費電力が大きいという問題があった。

この問題に対して、例えば、画面を複数の領域に分割し、その分割された領域単位でバックライトの発光輝度を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

このようなバックライト制御について、図１を参照して説明する。

図１Aは、液晶表示装置に表示させる原画像P１を示している。原画像P１は、略中央部に楕円形状の最も暗い領域R１があり、領域R１から外周側になるほど徐々に明るい画像となっている。

図１Bは、バックライトの構造を簡略化して示した図である。

図１Bに示されるバックライトでは、発光領域が、水平方向（横方向）に４分割、垂直方向（縦方向）に６分割されることにより、２４分割されている。

図１Bのバックライトが原画像P１に対応する発光を行う場合、バックライトは、図１Bにおいて網掛けされている２つの領域の発光輝度を抑制して点灯する（減光する）。

その結果、バックライト全体では、図１Aの原画像P１に対して、図１Cに示されるような発光輝度の輝度分布を得ることができ、最も暗い領域R１に対応してバックライトの一部を減光するので、消費電力が低減される。

特開２００４−２１２５０３号公報特開２００４−２４６１１７号公報

しかしながら、例えば、図２に示される原画像P２のように、最も暗い領域R１内の一部に明るい輝度の領域R２が存在する場合もあり、この場合、領域R２の表示輝度が不足しないように、バックライトの発光輝度と画素の開口率を制御する必要がある。

即ち、原画像P１と原画像P２の領域R１は同一の表示輝度とされるが、明るい輝度の領域R２を表示させる分、バックライトの発光輝度は、原画像P２を表示するときの方が原画像P１を表示するときより明るく設定され、代わりに、領域R２周辺の領域R１の画素の開口率は、原画像P２を表示するときの方が原画像P１を表示するときより低く設定される。

液晶表示装置では、このようなバックライトの発光輝度の制御と画素の開口率の制御が、１枚の画像単位で行われる。この場合、バックライトの発光輝度と画素の開口率との関係が正しく設定されていなく、そこに誤差が含まれていると、複数枚の画像間で同一の表示輝度となるべき領域が異なる表示輝度で表示されることになり、視聴者が、それを画像のちらつきとして感じることがある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画像のちらつきを低減させることができるようにするものである。

本発明の一側面の表示装置は、画像信号に対応する画像を、所定の表示領域に表示する表示装置において、前記表示領域を分割した複数の領域に対応して個別に配置された複数の光源を有するバックライトと、前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネルと、前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とを、ランダムな周期で交互に行う制御手段とを備える。

前記制御手段には、前記バックライト部分制御と前記バックライト全体制御とを、一定枚数の画像ごとに交互に行わせることもできる。

本発明の一側面の表示制御方法は、所定の表示領域を分割した複数の領域ごとに個別に配置された複数の光源を有するバックライトと、前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネルとを備え、画像信号に対応する画像を前記表示領域に表示する表示装置の表示制御方法において、前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とを、ランダムな周期で交互に行うステップを含む。

本発明の一側面においては、複数の光源の輝度を画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された複数の光源の輝度に対応して、画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された複数の光源の輝度に対応して、画像信号に応じた画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とが、ランダムな周期で交互に行われる。

本発明の一側面によれば、画像を表示することができる。また、本発明の一側面によれば、画像のちらつきを低減させることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面の表示装置は、画像信号に対応する画像を、所定の表示領域に表示する表示装置（例えば、図６の液晶表示装置１０１）において、前記表示領域を分割した複数の領域に対応して個別に配置された複数の光源を有するバックライト（例えば、図６のバックライト１２）と、前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネル（例えば、図６の液晶パネル１１）と、前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とを、ランダムな周期で交互に行う制御手段（例えば、図６の液晶パネル制御回路１３１）とを備える。

本発明の一側面の表示制御方法は、所定の表示領域を分割した複数の領域ごとに個別に配置された複数の光源を有するバックライトと、前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネルとを備え、画像信号に対応する画像を前記表示領域に表示する表示装置の表示制御方法において、前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御（例えば、図７のステップＳ２３乃至Ｓ２７）と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御（例えば、図７のステップＳ２８乃至Ｓ３２）とを、ランダムな周期で交互に行うステップを含む。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

最初に、図３を参照して、本発明の基本となる液晶表示装置１について説明する。

図３の液晶表示装置１は、R,G、またはBの着色がされているカラーフィルタ基板、液晶層などを有する液晶パネル１１、液晶パネル１１の背面側に配置されるバックライト１２、液晶パネル１１およびバックライト１２を制御する制御部１３、およびメモリ１４により構成されている。液晶表示装置１は、入力される画像信号に対応する原画像を所定の表示領域（表示部２１）に表示する。なお、液晶表示装置１に入力される画像信号は、６０Hzのフレームレートの画像（以下、フィールド画像という）に対応する。

液晶パネル１１は、バックライト１２からの光を透過させる画素としての開口部が複数配列されている表示部２１、並びに、表示部２１を構成する各画素に１対１に対応して設けられている図示しないトランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）に駆動信号を送出するソースドライバ２２およびゲートドライバ２３により構成されている。

バックライト１２は、表示部２１に対応する所定の点灯領域において白色の光を発する。バックライト１２の点灯領域は複数の領域に分割されており、分割された複数の領域それぞれについて個別に点灯が制御される。

図３では、バックライト１２の点灯領域が、水平方向に５分割、垂直方向に６分割の計３０分割され、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆により構成されている。バックライト１２は、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆に対応する光源BL₁₁乃至BL₅₆を有する。

領域Ａ_ij（ｉ＝１乃至５，ｊ＝１乃至６）に配置されている光源BL_ijは、例えば、所定の順序で配列された赤色の発光ダイオード、緑色の発光ダイオード、および青色の発光ダイオードにより構成される。光源BL_ijは、光源制御回路３３から供給されるバックライト制御値BLctl_ijに対応する輝度で、赤色、緑色、および青色の混合により得られる白色の光を発生させる。

なお、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆は、バックライト１２の点灯領域を、仕切り板等を用いて物理的に分割したものではなく、光源BL₁₁乃至BL₅₆に対応する領域として仮想的に分割したものである。従って、光源BL_ijから出射された光は、図示しない散乱板や散乱シートによって拡散されて、光源BL_ijに対応する領域Ａ_ijだけでなく、その領域Ａ_ijの周辺の領域に対しても照射される。

制御部１３は、液晶パネル１１を制御する液晶パネル制御回路３１、メモリ３２、および、バックライト１２を制御する光源制御回路３３により構成される。

液晶パネル制御回路３１には、フィールド画像に対応する画像信号が他の装置から供給される。液晶パネル制御回路３１は、供給された画像信号からフィールド画像の輝度分布を求める。そして、液晶パネル制御回路３１は、フィールド画像の輝度分布から、領域Ａ_ijで必要な表示輝度Ａreq_ijを算出する。

なお、上述したように、光源BL_ijから出射された光は、光源BL_ijの前方の領域Ａ_ijだけでなく、その領域Ａ_ijの周辺の領域に対しても照射される。逆に言うと、領域Ａ_ijで必要な表示輝度Ａreq_ijは、領域Ａ_ijの後方に配置されている光源BL_ijから出射された光と、領域Ａ_ijの周辺の領域にそれぞれ配置されている光源からの光との合成によって得られる。

液晶パネル制御回路３１は、光源BL_ijによる発光輝度の領域Ａ_ijに対する寄与分を光源BL₁₁乃至BL₅₆まで寄せ集めることにより領域Ａ_ijの表示輝度Ａreq_ijが得られるとする式を、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆それぞれについて立てた連立方程式（連立不等式）を解くことにより、光源BL₁₁乃至BL₅₆の発光輝度を設定する輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆を算出し、光源制御回路３３に供給する。

なお、光源BL_ijによる発光輝度の領域Ａ_ijに対する寄与分を光源BL₁₁乃至BL₅₆まで寄せ集めることにより領域Ａ_ijの表示輝度Ａreq_ijが得られるとする式は、光源BL₁₁乃至BL₅₆の輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆と、光源BL₁₁乃至BL₅₆の領域Ａ_ijに対する寄与率との積和が表示輝度Ａreq_ij（以上）であるとする式で表すことができる。ここで、光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれの領域Ａ_ijに対する寄与率は、領域Ａ_ijから照射される光に含まれる光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれの光の割合を表し、予めメモリ１４に記憶されている。

さらに、液晶パネル制御回路３１は、輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆が決定されると、メモリ１４に記憶されている設定階調変換テーブルに基づいて、輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆から、表示部２１を構成する各画素の設定階調Ｓ_data’を算出する。設定階調Ｓ_data’は、画素の開口率を決定する８ビットの値である。そして、液晶パネル制御回路３１は、算出された設定階調Ｓ_data’を駆動制御信号として、液晶パネル１１のソースドライバ２２およびゲートドライバ２３に供給する。

メモリ３２は、液晶パネル制御回路３１からの出力である、８ビット（bit）、２５６階調の輝度設定値BLsetを、バックライト１２が受け付け可能な制御信号である、１０ビット、１０２４階調のバックライト制御値BLctlに変換するバックライト制御値変換テーブルを記憶している。

光源制御回路３３は、液晶パネル制御回路３１から供給される輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆それぞれを、メモリ３２に記憶されているバックライト制御値変換テーブルに基づいて、バックライト制御値（光源制御値）BLctl₁₁乃至BLctl₅₆に変換し、バックライト１２に供給する。これにより、バックライト１２の領域Ａ_ijに配置されている光源BL_ijは、バックライト制御値BLctl_ijに応じた発光輝度で発光する。バックライト制御値BLctl_ijは、例えば、電流値またはPWM（Pulse Width Modulation）幅である。

メモリ１４は、上述したように、例えば、予め実験等により求められた、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆それぞれに対する光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれの寄与率を記憶する。また、メモリ１４は、輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆を設定階調Ｓ_data’に変換するための設定階調変換テーブルを記憶する。設定階調変換テーブルについては、図５を参照して後述する。

次に、図４のフローチャートを参照して、図３の液晶表示装置１の表示制御処理について説明する。

初めに、ステップＳ１において、液晶パネル制御回路３１は、他の装置から供給された画像信号を受信する。この画像信号は、１枚のフィールド画像に対応する。

ステップＳ２において、液晶パネル制御回路３１は、フィールド画像の輝度分布を求める。また、ステップＳ２において、液晶パネル制御回路３１は、フィールド画像の輝度分布から、領域Ａ_ijで必要な表示輝度Ａreq_ijを算出する。

ステップＳ３において、液晶パネル制御回路３１は、光源BL₁₁乃至BL₅₆の輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆と、光源BL₁₁乃至BL₅₆の領域Ａ_ijに対する寄与率との積和が表示輝度Ａreq_ijであるとした式を、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆それぞれについて立てた連立方程式を解くことにより、光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれの輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆を算出し、光源制御回路３３に供給する。

ステップＳ４において、液晶パネル制御回路３１は、メモリ１４に記憶されている設定階調変換テーブルに基づいて、輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆から、表示部２１の各画素の設定階調Ｓ_data’を算出する。

ステップＳ５において、液晶パネル制御回路３１は、算出された設定階調Ｓ_data’を駆動制御信号として、液晶パネル１１のソースドライバ２２およびゲートドライバ２３に供給する。

ステップＳ６において、光源制御回路３３は、液晶パネル制御回路３１から供給された、８ビットの輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆それぞれを、メモリ３２に記憶されているバックライト制御値変換テーブルに基づいて、１０ビットのバックライト制御値BLctl₁₁乃至BLctl₅₆に変換し、バックライト１２に供給する。

ステップＳ７において、液晶パネル制御回路３１は、画像信号が供給されなくなったかを判定する。ステップＳ７で、画像信号が供給されたと判定された場合、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理が実行される。これにより、液晶表示装置１は、次のフィールド画像を表示する。

一方、ステップＳ７で、画像信号が供給されなくなったと判定された場合、処理は終了する。

以上のように、光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれがフィールド画像に対して最適な（最低限の）発光輝度となるようにバックライト１２を制御する方式を、以下では、バックライト部分制御という。これに対して、光源BL₁₁乃至BL₅₆がほぼ最大、かつ、同一の発光輝度となるようにバックライト１２を制御する従来の方式を、以下では、バックライト全体制御という。

具体的な数値例で、従来のバックライト全体制御と図３の液晶表示装置１によるバックライト部分制御とを簡単に説明する。なお、実際の制御は、R,G,Bそれぞれについて求められるが、簡単のため、０乃至２５５階調（８ビット）のグレイスケール（白黒）で説明する。

例えば、従来のバックライト全体制御において、供給された画像信号から、表示部２１の所定の画素PIXの表示輝度を１２８にする必要がある場合、バックライト１２は、表示部２１の全画素について均一に１００％の出力、即ち発光輝度２５５で発光させ、画素PIXについては開口率を５０％とすることによって１２８（２５５階調の５０％）の表示輝度を実現していた。

一方、図３の液晶表示装置１によるバックライト部分制御では、例えば、画素PIXが含まれる領域Ａ_ijの光源BL_ijの輝度設定値BLset_ijを１２８（即ち、光源BL_ijの５０％の出力）に設定し、画素PIXについては開口率を１００％とすることによって１２８の表示輝度を実現する。

これにより、光源BL_ijを最大の発光輝度２５５で発光させる必要がないので消費電力を低減させることが可能となる。なお、この例は、領域Ａ_ij内の画素の最大表示輝度が画素PIXの１２８である場合である。

バックライト部分制御において、画素PIXの開口率をバックライト全体制御と同様の５０％としたときの画素PIXの表示輝度は１２８の半分の６４であるが、バックライト部分制御では、液晶パネル制御回路３１が、画素PIXの開口率を５０％から１００％とすることによって、残りの６４の表示輝度を見かけ上発光させたと言える。このように、開口率をバックライト全体制御時の設定から変更することによって増大した輝度、換言すれば、開口率制御によって見かけ上発光した輝度を、本明細書では、液晶補正輝度という。

図５を参照して、従来のバックライト全体制御とバックライト部分制御についてさらに説明する。

図５は、開口率に対応する設定階調と表示輝度 [nit＝cd/m²]との関係を表す表示輝度特性を示している。

図５においては、設定階調が２５６階調とされており、例えば、設定階調を０に設定したときが開口率０％となり、設定階調を２５５に設定したときが開口率１００％となる。

図５において、実線の曲線で示される表示輝度特性ｆ₁は、バックライト全体制御における表示輝度特性を示している。即ち、表示輝度特性ｆ₁は、光源BL_ijが１００％の出力で照明されている状態において、設定階調を０乃至２５５にそれぞれ設定したときの表示輝度を表す。

一方、点線の曲線で示される表示輝度特性ｆ_LOWは、バックライト部分制御における表示輝度特性を示している。即ち、表示輝度特性ｆ_LOWは、光源BL_ijが１００％よりもε％だけ出力を抑制した輝度設定値BLset_ijで照明されている状態において、設定階調を０乃至２５５にそれぞれ設定したときの表示輝度を表す。

図３の液晶表示装置１では、上述したように、領域Ａ_ijで必要な表示輝度Ａreq_ijから光源BL₁₁乃至BL₅₆それぞれの輝度設定値BLset₁₁乃至BLset₅₆が求められる。

いま、画素PIXにおいて表示輝度をL_dataにすることを考えると、光源BL_ijを１００％の出力で照明するバックライト全体制御においては、表示輝度特性ｆ₁に従い、設定階調を６５（＝S_data）に設定すればよいことが分かる。

一方、バックライト部分制御では、光源BL_ijは、ε％だけ出力を抑制した輝度設定値BLset_ijで照明しているので、画素PIXにおいて表示輝度をL_dataにするためには、図５に示されるように、設定階調を１６５（＝S_data'）とする必要がある。

実際には、液晶表示装置１では、表示輝度特性ｆ₁に対応する設定階調変換テーブルのみがメモリ１４に記憶されており、液晶パネル制御回路３１は、その表示輝度特性ｆ₁に対応する設定階調変換テーブルから、以下のようにして、設定階調Ｓ_data’を算出する。

まず、液晶パネル制御回路３１は、光源BL_ijの出力の比率を算出する。即ち、液晶パネル制御回路３１は、開口率についてはともに１００％の同一条件とし、光源BL_ijを１００％の出力で照明したときの表示輝度L_peakと、光源BL_ijをε％だけ出力を抑制した輝度設定値BLset_ijで照明したときの表示輝度Ｌ_set_ijとの比γ_ijを、式（１）により求める。

γ_ij＝Ｌ_peak/Ｌ_set_ij・・・・・（１）

次に、液晶パネル制御回路３１は、画素PIXの設定階調Ｓ_data’を、表示輝度L_peakと表示輝度Ｌ_set_ijとの比γ_ij及び表示輝度L_dataに基づいて、式（２）により算出する。

Ｓ_data’=ｆ^-1（γ_ij×Ｌ_data）・・・・・（２）

式（２）は、バックライト部分制御において、ε％だけ抑制して出力している光源BL_ijによって表示輝度L_dataとするためには、光源BL_ijが１００％で出力したときに表示輝度を（γ_ij×Ｌ_data）にするときと同一の設定階調S_data'（＝１６５）にする必要があることを表している。

以上のように、表示輝度は、バックライトの発光輝度と画素の開口率によって決定されるが、液晶表示装置１では、液晶パネル制御回路３１に１フィールド画像分の画像信号が供給されるごとに、バックライトの発光輝度と画素の開口率を求める処理、即ちステップＳ１乃至Ｓ７の処理が繰り返し実行される。

従って、原画像の所定の画素または複数の画素からなる領域（以下、所定領域と称する）において、原画像自体の輝度は複数枚のフィールド画像間で変わらない場合であっても、所定領域の周辺の輝度の影響により、複数枚のフィールド画像それぞれの所定領域の表示輝度が、異なる光源BL₁₁乃至BL₅₆の発光輝度と各画素の開口率の組み合わせによって実現されることが多い。

この場合、開口率に対応する設定階調と表示輝度との関係を表す表示輝度特性ｆ₁に対応して設定した設定階調変換テーブルに誤差（以下、設定誤差という）が含まれていると、複数枚の画像間で同一の表示輝度となるべき領域が異なる表示輝度で表示されることになり、それが低周期で発生すると、視聴者には、所謂フリッカと呼ばれる画像のちらつきとして視認されるおそれがある。

そこで、図６は、画像のちらつきをより低減させるようにした液晶表示装置の構成例を示している。即ち、図６は、本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示す図である。

なお、図６において、図３と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図６の液晶表示装置１０１は、図３の液晶表示装置１と同様に、液晶パネル１１、バックライト１２、制御部１３、およびメモリ１４により構成されている。

制御部１３は、液晶パネル制御回路１３１、光源制御回路３３、およびメモリ３２により構成されている。即ち、制御部１３は、液晶パネル制御回路３１に代えて、液晶パネル制御回路１３１が設けられている点において、図３の液晶表示装置１と相違する。

液晶パネル制御回路１３１には、液晶パネル制御回路３１と同様の画像信号が供給される。液晶パネル制御回路１３１は、１秒間当たり６０枚のフィールド画像に対して、バックライト部分制御と、バックライト全体制御を交互に実行する。

本実施の形態では、液晶パネル制御回路１３１は、１秒間に供給される６０枚の画像のうち、奇数フィールドの画像に対してはバックライト部分制御を行い、偶数フィールドの画像に対してはバックライト全体制御を行うこととする。バックライト全体制御を行う場合、液晶パネル制御回路１３１は、光源BL₁₁乃至BL₅₆が同一の発光輝度で発光するように同一の輝度設定値BLset’（＝BLset’₁₁乃至BLset’₅₆）を光源制御回路３３に供給する。ここで、輝度設定値BLset’は、例えば、光源BL₁₁乃至BL₅₆が発光可能な最大の輝度となる輝度設定値である。

バックライト全体制御では、光源制御回路３３に対して同一の輝度設定値BLset’が常に供給されるため、所定の表示輝度を表示するための輝度設定値BLset’と開口率に対応する設定階調との組は一意に決まり、画像のちらつきは生じない。

図７のフローチャートを参照して、図５の液晶表示装置１０１の表示制御処理について説明する。

初めに、ステップＳ２１において、液晶パネル制御回路１３１は、他の装置から供給された画像信号を受信する。この画像信号は、１枚のフィールド画像に対応する。

ステップＳ２２において、液晶パネル制御回路１３１は、受信した画像信号からなるフィールド画像が奇数フィールドの画像であるかを判定する。

ステップＳ２２で、フィールド画像が奇数フィールドの画像であると判定された場合、処理はステップＳ２３に進み、液晶表示装置１０１は、ステップＳ２３乃至Ｓ２７の処理を実行し、バックライト部分制御によるフィールド画像の表示を行う。

なお、ステップＳ２３乃至Ｓ２７の処理は、上述した図４のステップＳ２乃至Ｓ６の処理とそれぞれ同様であるので、その説明は省略する。

一方、ステップＳ２２で、フィールド画像が奇数フィールドの画像ではない、即ち、フィールド画像が偶数フィールドの画像であると判定された場合、処理はステップＳ２８に進み、液晶表示装置１０１は、ステップＳ２８乃至Ｓ３２の処理を実行し、バックライト全体制御によるフィールド画像の表示を行う。

即ち、ステップＳ２８において、液晶パネル制御回路１３１は、フィールド画像の輝度分布を求める。また、ステップＳ２８において、液晶パネル制御回路１３１は、フィールド画像の輝度分布から、領域Ａ_ijで必要な表示輝度Ａreq_ijを算出する。

ステップＳ２９において、液晶パネル制御回路１３１は、輝度設定値BLset’₁₁乃至BLset’₅₆として同一の輝度設定値BLset’を光源制御回路３３に供給する。

ステップＳ３０において、液晶パネル制御回路１３１は、輝度設定値BLset’に応じて、表示部２１の各画素の設定階調Ｓ_data’を算出する。

ステップＳ３１において、液晶パネル制御回路１３１は、算出された設定階調Ｓ_data’に対応する駆動制御信号を、液晶パネル１１のソースドライバ２２およびゲートドライバ２３に供給する。

ステップＳ３２において、光源制御回路３３は、液晶パネル制御回路１３１から供給される輝度設定値BLset’を、バックライト制御値変換テーブルに基づいてバックライト制御値BLctl₁₁乃至BLctl₅₆に変換し、バックライト１２に供給する。

ステップＳ２７またはＳ３２の処理後、ステップＳ３３において、液晶パネル制御回路１３１は、画像信号が供給されなくなったかを判定する。ステップＳ３３で、画像信号が供給されたと判定された場合、処理はステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１乃至Ｓ３３の処理が実行される。これにより、液晶表示装置１０１は、次のフィールド画像を表示する。

一方、ステップＳ３３で、画像信号が供給されなくなったと判定された場合、処理は終了する。

次に、図８乃至図１１を参照して、図５の液晶表示装置１０１によるちらつきの低減効果について説明する。

図８を参照して、ちらつきの低減効果を検証するために使用した検証用動画像を説明する。

画像２０１は、隙間の空いた壁を撮影した検証用動画像の１枚であり、壁に相当する暗部Ｃ１と、太陽光がのぞき見える壁の隙間に相当する明部Ｃ２からなる。検証用動画像は、画像２０１と同一の景色を定点撮影したものであり、太陽の変化、カメラの微動等により、フィールド画像ごとの各画素の輝度は僅かに異なる場合もあるが、基本的に、同一の輝度である。

この検証では、バックライト部分制御を常時実行する液晶表示装置１（図３）、バックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行する液晶表示装置１０１（図５）、および、バックライト全面制御を常時実行する図示せぬ従来の液晶表示装置（以下、従来液晶表示装置と称する）の３つの液晶表示装置それぞれに、検証用動画像を表示させ、図８の画像２０１において白丸で示されている所定領域Ｑの表示輝度をフォトディテクタ（以下、ＰＤと称する）によって測定した。

図９は、液晶表示装置１、液晶表示装置１０１、および従来液晶表示装置で検証用動画像を表示させたときの、所定領域ＱにおけるＰＤの測定値を示している。

図９Aは、従来液晶表示装置で検証用動画像を表示させたときの、所定領域ＱにおけるＰＤの測定値を示している。

図９Bは、液晶表示装置１で検証用動画像を表示させたときの、所定領域ＱにおけるＰＤの測定値を示している。

図９Cは、液晶表示装置１０１で検証用動画像を表示させたときの、所定領域ＱにおけるＰＤの測定値を示している。

図９A乃至図９Cのいずれも、横軸は、測定時間[秒（sec）]を表し、縦軸は、ＰＤの測定値[ボルト（V）]を表す。

図９A乃至図９Cでは、ＰＤの測定値そのものを生データとして黒線で示している。

また、図９A乃至図９Cでは、生データのうちの５０Hz以上のデータをカットしたローパスフィルタ（Low-Pass Filter）後のデータを、白線で示している。図１０は人間の目の感度特性グラフを示しており、人間の目の感度は、周波数が大きくなるほど鈍くなり、５０Hz以上については無視することができるとみなすことができるため、生データのうちの５０Hz以上のデータだけにしたものが白線で示されるデータである。

図１１は、図９に示した生データを周波数解析（FFT：Fast Fourier Transform)した結果を示している。

即ち、図１１A乃至図１１Cは、それぞれ、図９A乃至図９Cに示した生データを周波数解析した結果をそれぞれ表す。図１１A乃至図１１Cにおいて、横軸は周波数ｇ_jを表し、縦軸は、各周波数ｇ_jにおけるレベル（強度｜ｃ_j｜）を表す。

図１１A乃至図１１Cのいずれにおいても、６０Hzの成分が最も多く含まれている。これは、光源制御回路３３によるバックライト１２のブリンキング処理によるものである。即ち、６０Hzの成分は、光源制御回路３３が、バックライト１２の点灯をフレームレートと同一の６０Hzの間隔で休止（ブリンキング）する制御によるものである。この６０Hzの成分は、図１０を参照して説明したように、人間の目の感度では、無視することができる成分であるため、問題にならない。

図１１A乃至図１１Cにおいて点線の丸で囲まれている、人間の目の感度で敏感な２０Hz以下の成分（低周波成分）について考察する。

バックライト全面制御を常時実行する従来液晶表示装置では、図１１Aに示されるように、低いレベルに抑えられているのに対し、バックライト部分制御を常時行う液晶表示装置１では、図１１Bに示されるように、レベルが高くなっており、この成分がちらつき発生の原因となっている。

バックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行する液晶表示装置１０１によれば、図１１Cに示されるように、図１１Aよりも若干レベルが高いものの、図１１Bよりも明らかにレベルが低くなっている。即ち、ちらつき発生の原因となる低周波成分が抑えられている。

なお、図１１Cに示される解析結果では、６０Hzの半分に相当する３０Hzの成分のレベルが図１１Aや図１１Bよりも高くなっているが、人間の目の感度特性から、図１１Bに示される低周波成分の多い状態よりも、ちらつきがより改善されていると言える。

以上のように、図５の液晶表示装置１０１によれば、バックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行することにより、画像のちらつきを低減させることができる。

上述した例では、図５の液晶表示装置１０１は、１フィールド画像ごとに、バックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行するようにしたが、複数フィールド画像ごと、または、ランダムな枚数のフィールド画像ごとに、バックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行するようにしてもよい。即ち、所定の周期でバックライト部分制御とバックライト全体制御を交互に実行すればよい。

バックライト部分制御とバックライト全体制御を何枚のフィールド画像ごとに実行するかによって、図１１Cに示した解析結果において３０Hz付近に出ていたピークを他の周波数成分に移動させることができる。また、バックライト部分制御とバックライト全体制御をランダムな枚数のフィールド画像ごとに実行することによって、図１１Cの３０Hz付近のピークを全周波数帯域に分散させることができる。

その意味では、図５の液晶表示装置１０１は、低周期の輝度変動を、より高域側にずらす、あるいは、全周波数帯域に分散させることで、ちらつきを低減させるとも言える。

また、上述した例では、液晶表示装置１０１は６０Hzのフレームレートで画像を表示したが、液晶表示装置１０１が表示する画像のフレームレート（表示レート）は、６０Hzに限らず、６０Hzより小さい、または、６０Hzより大きくてもよい。液晶表示装置１０１が６０Hzより大きいフレームレートで画像を表示する場合、図１１Cの６０Hzおよび３０Hzのピークは、より高い周波数帯域に移動するので、人間の目の感度特性から見て、ちらつきをより低減させることができる。

また、図５の液晶表示装置１０１は、バックライト部分制御においてバックライト１２を点灯させない時間がある分、バックライト全面制御を常時実行する従来液晶表示装置と比べて、消費電力を抑制することができる。さらに、バックライト１２を点灯させない場合には、バックライト１２を点灯させて画素の開口率をゼロにする場合よりも、より暗い表示することができるので、図５の液晶表示装置１０１は、バックライト全面制御を常時実行する従来液晶表示装置と比べて、ダイナミックレンジが拡大し、コントラストが向上する。

なお、上述した例では、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆は、バックライト１２の点灯領域を仮想的に分割した領域としたが、領域Ａ₁₁乃至Ａ₅₆それぞれの間に仕切り板等を設け、物理的に分割したものとしてもよい。

本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明は、分割された複数の領域個別に点灯が制御可能なバックライト１２が表示パネル１１の背面側に配置され、バックライト１２のバックライト部分制御と、表示パネル１１の画素の開口率の制御により、画像を表示する液晶表示装置に適用することができる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

従来のバックライトの制御について説明する図である。従来のバックライトの制御について説明する図である。本発明の基本となる液晶表示装置の構成例を示す図である。図３の液晶表示装置の表示制御処理を説明するフローチャートである。バックライト全体制御とバックライト部分制御について説明する図である。本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示す図である。図５の液晶表示装置の表示制御処理を説明するフローチャートである。ちらつきの低減効果の検証に使用した画像を示す図である。ちらつきの低減効果について検証した結果について説明する図である。人間の目の感度特性グラフを示す図である。ちらつきの低減効果について検証した結果について説明する図である。

符号の説明

１液晶表示装置，１１液晶パネル，１２バックライト，１３制御部，１４メモリ，２１表示部，３１液晶パネル制御回路，３２メモリ，３３光源制御回路，１０１液晶表示装置，１３１液晶パネル制御回路

Claims

画像信号に対応する画像を、所定の表示領域に表示する表示装置において、
前記表示領域を分割した複数の領域に対応して個別に配置された複数の光源を有するバックライトと、
前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネルと、
前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とを、ランダムな周期で交互に行う制御手段と
を備える表示装置。
前記制御手段は、前記バックライト部分制御と前記バックライト全体制御とを、一定枚数の画像ごとに交互に行う制御もできる
請求項１に記載の表示装置。
所定の表示領域を分割した複数の領域ごとに個別に配置された複数の光源を有するバックライトと、前記表示領域に対応する複数の画素を有し、画素単位で前記光源からの光の透過率を変更するパネルとを備え、画像信号に対応する画像を前記表示領域に表示する表示装置の表示制御方法において、
前記複数の光源の輝度を前記画像信号に応じて個別に設定するとともに、個別に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画素の光の透過率を設定するバックライト部分制御と、前記複数の光源の輝度を同一に設定するとともに、同一に設定された前記複数の光源の輝度に対応して、前記画像信号に応じた前記画素の光の透過率を設定するバックライト全体制御とを、ランダムな周期で交互に行う
ステップを含む表示制御方法。