WO2019239918A1

WO2019239918A1 - 制御装置、表示装置および制御方法

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Publication number: WO2019239918A1
Application number: PCT/JP2019/021672
Authority: WO
Inventors: 塩見　誠
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2019-12-19
Also published as: JP2021144066A

Abstract

表示装置の消費電力を低減可能な制御装置を実現する。表示制御部は、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する領域情報生成部と、入力画像に基づいて光源の輝度を決定するバックライトデータ生成部と、を備え、バックライトデータ生成部は、光源が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である上限輝度以下の輝度の範囲内で、領域情報生成部が設定した低輝度領域に対応する光源の輝度を決定する。

Description

制御装置、表示装置および制御方法

　以下の開示は、表示装置を制御する制御装置、当該制御装置を備える表示装置、並びに表示装置の制御方法に関する。本出願は、２０１８年６月１５日に日本に出願された特願２０１８－１１４８５９号に優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　ＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）表示を行うときの画像表示装置の消費電力を低減する技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の発明では、ＨＤＲ表示が行われる領域が特定の領域に制限されることにより消費電力を低減している。特定の領域とは、例えば、ＨＤＲ表示をユーザが所望する画像領域である。

特開２０１７－４５０３０号公報（２０１７年３月２日公開）

　しかしながら、特許文献１には、情報を読み取るときの視認性を低下させることなく消費電力を低減する技術については開示されていない。

　本開示の一態様は、表示装置に表示された情報をユーザが読み取るときの視認性を損なわずに、消費電力を抑制することが可能な制御装置などを実現することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る制御装置は、独立制御可能な複数の光源を有する表示部を備えた表示装置の制御装置であって、入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する領域設定部と、前記入力画像に基づいて前記光源の輝度を決定する輝度決定部と、を備え、前記輝度決定部は、前記光源が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である上限輝度以下の輝度の範囲内で、前記領域設定部が設定した低輝度領域に対応する前記光源の輝度を決定する。

　また、本開示の一態様に係る制御方法は、独立制御可能な複数の光源を有する表示部を備えた表示装置の制御方法であって、入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する領域設定ステップと、前記入力画像に基づいて前記光源の輝度を決定する輝度決定ステップと、を含み、前記輝度決定ステップにおいて、前記光源が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である上限輝度以下の輝度の範囲内で、前記領域設定ステップにおいて設定された低輝度領域に対応する前記光源の輝度を決定する。

　本開示の一態様に係る制御装置などによれば、表示装置に表示された情報を読み取るときの視認性を損なわずに、消費電力を抑制することが可能な制御装置などを実現できる。

実施形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。（ａ）は、ローカルディミング機能を用いた画像処理の一例を説明するための図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した液晶データのＡ－Ａ線上における階調値を示すグラフである。実施形態１に係るバックライトデータ生成部および液晶データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。（ａ）は従来の表示装置における、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率および出力輝度を示すグラフであり、（ｂ）は実施形態１に係る表示装置における、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率および出力輝度を示すグラフである。実施形態１に係る表示装置の動作を示すフローチャートである。実施形態２に係る表示装置の構成を示すブロック図である。実施形態２に係るバックライトデータ生成部、液晶データ生成部および輝度縮小処理部の構成を示すブロック図である。実施形態２に係る表示装置における、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率および出力輝度を示すグラフである。実施形態２に係る表示装置における、輝度縮小処理部による処理前の画素の輝度と処理後の画素の輝度との関係の例を示すグラフである。実施形態２に係るバックライトデータ生成部、液晶データ生成部および輝度縮小処理部の、図７に示したものとは別の構成を示すブロック図である。実施形態２に係る表示装置における処理を示すフローチャートである。実施形態３に係る表示装置の構成を示すブロック図である。

　〔実施形態１〕
　以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。

　（表示装置１の構成）
　図１は、本実施形態に係る表示装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、表示装置１は、種々の入力画像を表示するものであり、主制御部２、表示部３、記憶部４、およびバッテリー５を備える。表示装置１は、例えば携帯情報端末である。

　主制御部２は、表示装置１を統括的に制御する。記憶部４は、主制御部２が処理するプログラム等を記憶する。バッテリー５は、表示装置１の各部に供給される電力を蓄える。つまり、表示装置１の各部はバッテリー５により駆動される。

　表示部３は、表示制御部２０（制御装置）で処理された入力画像を表示する。本実施形態では、表示部３は、液晶ディスプレイである。具体的には、表示部３は、パネル駆動部３１、液晶表示パネル３２（液晶パネル）、バックライト３３、およびバックライト駆動部３４を備える。なお、本書の図中では、バックライトを「ＢＬ」と表現している。

　パネル駆動部３１は、表示制御部２０で処理された入力画像に基づく液晶データに従い、液晶表示パネル３２の駆動を制御する。液晶表示パネル３２は、当該入力画像を表示する。バックライト３３は、独立制御可能な複数の光源３３１（図２参照）を備える。バックライト駆動部３４は、表示制御部２０で処理された入力画像に基づくバックライトデータに従い、バックライト３３の点灯を制御する。

　主制御部２は、表示部３を制御する表示制御部２０を備える。表示制御部２０の具体的な構成については後述する。

　（ローカルディミング機能）
　本実施形態では、画像の表示処理を、液晶表示パネル３２の表示領域をマトリクス状に分割し、分割した分割領域（ローカルエリア、ブロック）毎にバックライト３３の各光源３３１の点灯制御を行うローカルディミング機能を用いて実現する。ここで、図２の（ａ）および（ｂ）を用いて、ローカルディミング機能を用いた画像処理の一例を説明する。

　図２の（ａ）は、当該画像処理の一例を説明するための図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＡ－Ａ線上における階調値を示すグラフである。図２の（ｂ）において、横軸はＡ－Ａ線上における位置を示し、縦軸は階調値を示す。

　図２の（ａ）に示す入力画像においては、より階調値が高い領域が、より白に近い色で示されている。また、液晶表示パネル３２の表示領域（つまり当該表示領域に対応するバックライト３３）は、複数の分割領域（ｍ×ｎ個）に分割されている。図２の（ａ）では、バックライト３３は、ｍ×ｎ個の分割領域に分割されている。各分割領域は、複数の光源３３１のうちの１つを含む。但し、各分割領域に、２以上の光源３３１が割り当てられても構わない。

　図２の（ａ）に示すように、ローカルディミング機能を用いた画像処理が行われる場合、入力画像の輝度値（または画素値）に基づき、バックライト３３の輝度を制御するバックライトデータが生成される。具体的には、入力画像を各分割領域に対応する領域に分割し、各領域の輝度値に応じて、バックライト３３の各分割領域に含まれる光源３３１の光源輝度値がバックライトデータとして決定される。本実施形態では、バックライトデータは、バックライトデータ生成部２３により生成される。

　このバックライトデータと、入力画像の輝度値とに基づき、液晶表示パネル３２を制御する液晶データが生成される。具体的には、バックライトデータ、および、光の拡散の仕方を数値で表したデータである輝度拡散関数（ＰＳＦ、Point Spread Function）に基づいて、バックライト３３の輝度分布が算出される。入力画像の輝度値（正規化した値）のそれぞれを、バックライト３３の輝度分布において対応する輝度値（正規化した値）で除算することで、液晶表示パネル３２の各絵素の出力値（液晶透過率）が決定される。この出力値を示すデータとして、図２の（ｂ）に示すような液晶データが生成される。本実施形態では、液晶データは、液晶データ生成部２４により生成される。

　パネル駆動部３１が、液晶データが示す出力値で液晶表示パネル３２を駆動させると共に、バックライト駆動部３４が、バックライトデータが示す光源輝度値でバックライト３３の点灯制御を行うことにより、液晶表示パネル３２に入力画像が表示される。

　本実施形態では、バックライトデータ生成部２３および液晶データ生成部２４のそれぞれは、入力画像を用いてバックライトデータおよび液晶データを生成する。また、後述する実施形態２においては、バックライトデータ生成部２３は、入力画像を用いてバックライトデータを生成するのに対し、液晶データ生成部２４は、入力画像を処理して得られる処理後画像を用いて液晶データを生成する。

　（表示制御部２０の詳細）
　図１に示すように、上記表示処理を実現するために、表示制御部２０は、領域情報生成部２１（領域設定部）、位置検出部２２、バックライトデータ生成部２３（輝度決定部）、および液晶データ生成部２４（液晶透過率決定部）を備える。バックライトデータ生成部２３、および液晶データ生成部２４は、ローカルディミング機能を有し、かつ液晶ディスプレイとしての表示部３を直接的に制御する液晶ディスプレイ制御部として機能する。

　領域情報生成部２１は、入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する。具体的には、領域情報生成部２１は、入力画像において、低輝度領域とする領域の位置を特定する情報（低輝度領域特定情報）を生成する。

　領域情報生成部２１は、低輝度領域に設定する領域を、例えば当該領域に表示される情報の種類によって決定してもよい。具体的には、領域情報生成部２１は、例えば入力画像の一部に、ユーザに対する通知を行うために各種アプリケーションが生成する情報である通知情報を表示する場合に、当該通知情報が表示される領域を低輝度領域に設定してもよい。または、領域情報生成部２１は、当該通知情報が表示される領域以外の領域を低輝度領域に設定してもよい。この場合において、領域情報生成部２１は、表示装置１の状態（例えばロック状態または非ロック状態のいずれであるか）について判定する処理を先に実行し、判定結果に応じて、（ｉ）通知情報が表示される領域、または、（ｉｉ）通知情報が表示される領域以外の領域、のいずれを低輝度領域に設定するかを決定してもよい。

　また、領域情報生成部２１は、入力画像において情報が更新された領域以外の領域を低輝度領域に設定してもよい。また、表示部３が液晶表示パネル３２に重畳されたタッチパネルを備える場合には、領域情報生成部２１は、ユーザがタッチした領域またはそれ以外の領域のいずれかを低輝度領域に設定してもよい。また、アプリケーションにより表示される表示項目のそれぞれに、（ｉ）当該表示項目が不要である度合いを示す不要度、または（ｉｉ）当該表示項目が重要である度合いを示す重要度、が設定されている場合には、領域情報生成部２１は、不要度が高い項目または重要度が低い項目を低輝度領域に設定してもよい。

　位置検出部２２は、領域情報生成部２１が低輝度領域を設定するために表示位置を認識する必要のある画像の表示位置を検出する。例えば通知情報が表示される領域を低輝度領域に設定する場合、位置検出部２２は、当該通知情報を生成したアプリケーションから通知情報の表示位置を示す位置情報を取得することで、上記通知情報の表示位置を検出する。また、情報が更新された領域以外の領域を低輝度領域に設定する場合には、位置検出部２２は、情報が更新された領域の位置を示す位置情報を、入力画像を生成したアプリケーションから取得することで、上記情報が更新された領域の表示位置を検出する。また、不要度が高い項目または重要度が低い項目が表示される領域を低輝度領域に設定する場合には、位置検出部２２は、不要度が高い項目または重要度が低い項目の表示位置を示す位置情報を、入力画像を生成したアプリケーションから取得することで、上記不要度が高い項目または重要度が低い項目の表示位置を検出する。

　また、ユーザがタッチした領域またはそれ以外の領域のいずれかを領域情報生成部２１が低輝度領域に設定する場合には、位置検出部２２は、ユーザによるタッチ位置を示す位置情報を、タッチパネルを介して検出する。

　また、位置検出部２２は、取得した位置情報を一時的に保持する位置情報保持部２２１を備える。位置情報保持部２２１は、取得した位置情報に対応する入力画像を領域情報生成部２１が受信するタイミングで、当該位置情報を領域情報生成部２１に送信する。位置情報保持部２２１を備えることで、領域情報生成部２１による入力画像に対する画像処理時に、領域情報生成部２１に位置情報を提供できる。但し、画像処理時に領域情報生成部２１に位置情報を提供できる、または領域情報生成部２１で位置情報を保持できるのであれば、位置情報保持部２２１を備える必要は必ずしもない。

　領域情報生成部２１は、位置検出部２２が検出した位置情報に基づいて、低輝度領域特定情報を生成する。例えば領域情報生成部２１は、位置検出部２２が検出した、通知情報が表示される領域、情報が更新された領域以外の領域、あるいは、不要度が高い項目または重要度が低い項目が表示される領域を低輝度領域とする低輝度領域特定情報を生成する。また、領域情報生成部２１は、（ｉ）位置検出部２２が検出したタッチ位置に基づいて決定される所定の範囲の領域、または（ｉｉ）当該所定の範囲の領域以外の領域を低輝度領域とする低輝度領域特定情報を生成してもよい。

　バックライトデータ生成部２３は、入力画像、および、領域情報生成部２１により生成された低輝度領域特定情報に基づいて、バックライトデータを生成してバックライト駆動部３４および液晶データ生成部２４へ出力する。液晶データ生成部２４は、上述したとおり、入力画像、および、バックライトデータ生成部２３が生成したバックライトデータに基づいて、液晶データを生成する。

　図３は、本実施形態に係るバックライトデータ生成部２３および液晶データ生成部２４の具体的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、バックライトデータ生成部２３は、ＬＥＤ出力値算出部２３１（輝度算出部）と、ＢＬ輝度縮小処理部２３２（輝度縮小処理部）とを備える。液晶データ生成部２４は、ＢＬ輝度分布データ生成部２４１と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）データ算出部２４４とを備える。

　ＬＥＤ出力値算出部２３１は、入力画像の輝度値に基づいて、バックライト３３の各領域における光源３３１の出力値（輝度）を算出し、ＢＬ輝度縮小処理部２３２へ出力する。ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、低輝度領域に対応する光源３３１の輝度が所定の上限輝度以下になるように、ＬＥＤ出力値算出部２３１から入力された光源３３１の輝度のうち、低輝度領域に対応するものに所定の係数（ファクター）を乗じることにより、光源３３１の輝度を補正する。具体的には、ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、０以上かつ１未満の係数を光源３３１の出力値に乗じることで光源３３１の輝度を補正すればよい。この場合において、上記係数は、光源３３１の輝度に依存しない一定の値であってもよく、光源３３１の輝度に応じて所定の関数に基づき変化する値、または段階的に変化する値でもよい。

　また、ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、光源３３１の輝度について、上記所定の上限輝度と、当該上限輝度よりも小さい閾値とを設定してもよい。その上で、ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、上記閾値を超える輝度について、当該閾値から上記上限輝度までの間の範囲内の値に圧縮することで光源３３１の輝度を補正してもよい。

　また、ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、低輝度領域に対応する光源３３１の輝度が所定の上限輝度よりも大きくなる場合に、当該光源３３１の輝度を所定の上限輝度に等しくなるように補正してもよい。

　ＢＬ輝度縮小処理部２３２は、このように補正した後の、光源３３１の出力値を示すデータを、バックライトデータとしてバックライト駆動部３４および液晶データ生成部２４へ出力する。すなわち、バックライトデータ生成部２３は、光源３３１が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である所定の上限輝度以下の輝度の範囲内で、領域情報生成部２１が設定した低輝度領域に対応する光源３３１の輝度を決定する。

　図４の（ａ）は、従来の表示装置における、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率および出力輝度を示すグラフである。従来の表示装置においては、光源３３１の輝度（バックライト輝度）は、入力信号の増加に伴って０から１まで単調増加する。ここで、光源３３１の輝度は、光源３３１が実現可能な最大の輝度で正規化された値で示されている。また、従来の表示装置においては、液晶表示パネル３２の液晶透過率も、入力信号の増加に伴って単調増加し、入力信号が１００％の時点で液晶透過率も１００％になる。

　図４の（ｂ）は、表示装置１における、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率、正しい表示輝度および出力輝度を示すグラフである。表示装置１においては、通知情報表示領域に対応する光源３３１の輝度に上限（上限輝度）が設けられている。光源３３１が上限輝度よりも明るく点灯しないよう、バックライトデータ生成部２３が光源３３１を制御することにより、表示装置１の消費電力を低減する。図４の（ｂ）に示す例では、表示装置１においては、バックライト３３の輝度（バックライト輝度）の上限値は、最大の輝度の半分（０．５）である。

　このような表示装置１においては、入力信号が１８％程度以上の場合に、バックライト３３の輝度の不足分を液晶透過率の増加で補うことができなくなるため、液晶透過率が１００％になる。そのため、入力信号が１８％程度以上の場合に、当該画素の階調を適切に表現できなくなる。このような状態は、本来は映像の不具合となる。しかし、本開示においては、低輝度領域に表示される情報は基本的にユーザにとって重要でない。このため、低輝度領域に表示される情報を、複雑な階調パターンを用いて表示する必要性は低い。したがって、多くの場合この輝度制限が映像の不具合を引き起こすことはない。なお、この問題の解決方法については、実施形態２において説明する。

　なお、１８％という値は、輝度を評価するためのテストパターンによって定めた一例であり、実際の使用環境に応じて変動し得る値である。上記使用環境としては、入力画像のパターン、低輝度領域の面積、低輝度領域と高輝度領域との位置関係、並びに、高輝度領域の平均輝度およびそれに関連する高輝度領域のバックライト輝度などが挙げられる。

　光源３３１の輝度に関する上記所定の上限輝度については、例えば表示装置１において実現したい消費電力量を決定し、当該消費電力量、および、バックライト３３の輝度と消費電力量との関係に基づいて設定すればよい。

　また、上記所定の上限輝度については、例えば低輝度領域において階調表現力を維持したい入力信号の上限（図４の（ｂ）に示す例では、１８％）に基づいて設定してもよい。この場合、低輝度領域に含まれる画素のうち、入力画像における輝度が上記上限輝度以下である画素については、表示用画像の輝度を液晶表示パネル３２の液晶透過率によって制御することができるため、輝度を高精度に制御できる。

　ＢＬ輝度分布データ生成部２４１は、輝度拡散処理部２４２および線形補間部２４３を備える。輝度拡散処理部２４２は、ＬＥＤの出力値、および所定の輝度拡散関数（ＰＳＦ）に基づいて、個々の光源３３１による輝度分布データを算出する。線形補間部２４３は、個々の光源３３１による輝度分布データを線形補間することにより、バックライト３３全体の輝度分布データを算出する。ＬＣＤデータ算出部２４４は、バックライト３３全体の輝度分布データ、および入力画像に基づいて、液晶データを算出する。ＬＣＤデータ算出部２４４は、算出した液晶データをパネル駆動部３１へ出力する。

　このように、バックライトデータ生成部２３および液晶データ生成部２４のそれぞれが、位置検出部２２が検出した表示位置に従ってバックライトデータおよび液晶データを生成することで、表示制御部２０は、表示位置に従った前記表示処理を行うことができる。

　図５は、表示装置１の動作を示すフローチャートである。

　表示装置１においては、まず、領域情報生成部２１が入力画像を取得し（Ｓ１１）、当該入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を、位置検出部２２が検出した位置情報に基づいて設定する（Ｓ１２、領域設定ステップ）。バックライトデータ生成部２３は、入力画像、並びに、低輝度領域特定情報に基づいて光源３３１の輝度を決定する（Ｓ１３、輝度決定ステップ）。具体的には、バックライトデータ生成部２３において、ＬＥＤ出力値算出部２３１が光源３３１の出力値を算出した後、ＢＬ輝度縮小処理部２３２が、低輝度領域に対応する光源３３１の輝度を所定の上限輝度まで低下させたバックライトデータを生成する。さらに、液晶データ生成部２４は入力画像およびバックライトデータに基づいて液晶データを生成し（Ｓ１４）、表示部３は、生成されたバックライトデータおよび液晶データを用いて画像を表示する（Ｓ１５）。

　なお、表示装置１の状況によっては、ステップＳ１２において、低輝度領域として設定される領域が存在しないことも考えられる。その場合には、ステップＳ１３では、バックライトデータ生成部２３は、いずれの光源３３１についても輝度の上限を制限しないバックライトデータを生成する。

　なお、本実施形態に係る表示部３は、例えば、光源の前に輝度調整専用の液晶パネル（モノクロ）と、色および輝度の決定用の液晶パネル（カラー）と、を積層した積層型プロジェクターであってもよい。積層型プロジェクターによれば、輝度のみを決定する液晶パネルと、色および輝度を決定する液晶パネルと、を分けることによって、広いダイナミックレンジで画像を表示する場合における、液晶パネルの解像度負担を低減することができる。表示部３が積層型プロジェクターである場合には、輝度調整専用の液晶パネルがバックライト３３に対応し、色および輝度の決定用の液晶パネルが液晶表示パネル３２に対応する。ただし、積層型プロジェクターにおいては、上記２種の液晶パネルの積層順は不問であり、輝度調整専用の液晶パネルが色および輝度の決定用の液晶パネルよりも手前側に積層されていてもよい。

　また、積層型プロジェクターは、上記２種の液晶パネルを透過した光を投影する構成の他、直視するタイプの表示装置のバックライトとして上記積層型プロジェクターを用いる構成（すなわちリアプロジェクターと透過パネルとの組み合わせ）を有していてもよい。

　さらに、積層型プロジェクターは、表示部３の表示画面のサイズに近い液晶パネルと、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）パネルとを積層した構成を有していてもよい。この構成において、明るさを重視する場合には、ＯＬＥＤパネルを多原色ＯＬＥＤとしてもよい。

　また、積層型プロジェクターにおいて、２種類の液晶パネルがともに高解像度（例えば一方が４Ｋ、他方が８Ｋ）である場合には、４Ｋの液晶パネルで色および輝度を決定し、８Ｋの液晶パネルで高精細な輝度情報を付加することが好ましい。これに対し、２種類の液晶パネルのうちの一方の解像度が、他方に比べて極端に低い（例えば一方が１０００分割、他方が８Ｋ）場合には、上述したように、解像度が低い液晶パネルを輝度調整専用とし、高解像度のパネルで色および輝度を決定することが好ましい。

　また、本実施形態に係る表示部３は、プロジェクターと液晶表示パネルとの複合、多原色ＯＬＥＤ／ＬＣＤ、半透過ディスプレイ、透明ディスプレイ、またはレーザーアレイであってもよい。また、表示部３は、複数の光源３３１からの光の透過率を別個に制御可能な、液晶表示パネル３２とは別の部材を有していてもよい。すなわち、表示部３は、輝度を複数の領域について別個に制御可能な光源と、当該領域内の輝度を画素ごとに調整する部材と、を備えていればよい。

　〔実施形態２〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

　図６は、本実施形態に係る表示装置１Ａの構成を示すブロック図である。図６に示すように、表示装置１Ａは、表示装置１の構成に加えて、輝度縮小処理部２５（画像処理部）をさらに備える。

　図７は、本実施形態に係るバックライトデータ生成部２３、液晶データ生成部２４および輝度縮小処理部２５の構成を示すブロック図である。輝度縮小処理部２５は、低輝度領域を表示するときの液晶表示パネル３２の液晶透過率を考慮して定められた所定の様式に従って、入力画像における低輝度領域の輝度を低下させた処理後画像を生成する。

　既に図４を用いて説明したように、バックライト３３の輝度の上限を５０％に制限し、かつ入力画像の輝度値に基づいて液晶データを生成する場合、入力画像の入力信号の強度（例えば、階調値）が最大強度の１８％程度で液晶透過率が１００％になる。このように、バックライト輝度の上限を設けた上で入力画像をそのまま表示した場合に液晶透過率が１００％に達し、当該入力画像の画素の輝度に応じて液晶透過率が増加しない状況を、液晶透過率が飽和していると称する。液晶透過率が飽和した状態では、液晶による高精度な階調表現ができなくなる。表示装置１の通常使用において、液晶透過率の飽和が深刻な映像の不具合を起こさないことは、既に述べた通りである。しかし、ユーザの使用形態によっては、階調情報を維持することが好ましい状況も十分に有り得る。

　そこで、輝度縮小処理部２５は、液晶透過率が飽和しないように、低輝度領域に含まれる画素に対応する液晶表示パネル３２の液晶透過率が所定値以上である入力画像の画素（ただし、最大の輝度を有する画素を除く）の輝度を、当該画素に対応する液晶パネルの液晶透過率が１００％よりも小さくなるように低下させる。上記所定値は、例えば８０％としてもよい。図４の（ｂ）に示した例では、入力画像の入力信号の強度が１０％程度で液晶透過率は８０％になる。

　図８は、表示装置１Ａにおける、入力信号の強度に対するバックライト輝度、液晶透過率および出力輝度を示すグラフである。輝度縮小処理部２５は、入力画像のうち、低輝度領域に含まれ、かつ入力信号の強度が閾値（図８に示す例では１０％）よりも大きい画素について、その輝度を低下させた処理後画像を生成する。処理後画像における入力信号の強度と液晶透過率との関係は、図８のカーブＬ１が示すものである。すなわち、輝度縮小処理部２５は、処理後画像における入力信号の強度と液晶透過率との関係が、カーブＬ１が示す関係（所定の関係）となるように、入力画像の低輝度領域に含まれ、かつ入力信号の強度が１０％よりも大きい各画素の輝度を低下させる。

　図９は、表示装置１Ａにおける、輝度縮小処理部２５による処理前の画素の輝度と処理後の画素の輝度との関係の例を示すグラフである。図９のグラフにおける輝度の値は、０以上かつ１以下の範囲に正規化された輝度値である。例えば、輝度縮小処理部２５は、処理前の画素の輝度と、処理後の画素の輝度とが図９のグラフが示す関係になるように、入力画像における低輝度領域の画素の輝度を低下させる。より詳細には、輝度縮小処理部２５は、処理前の画素の輝度が０以上、かつＡ以下である場合には、下記（１）式を適用し、処理前の画素の輝度がＡより大きく、かつ１以下である場合には、下記（２）式を適用する。図９に示す例では、Ａ値は、図８の例における上記閾値（１０％）に対応する値（０．１）である。

　ｙ＝ｘ・・・（１）

　上記の式（１）および（２）を用いた処理は一例である。輝度縮小処理部２５による処理は、このような直線的な処理の他、任意の好ましいカーブに基づくルックアップテーブルを用いて行うこともできる。ただし、上述したとおり、輝度縮小処理部２５による処理の正確さは、表示装置１Ａの通常の使用形態においては重要ではない。

　入力画像の画素値がＲ，Ｇ，Ｂで表現されている場合には、輝度縮小処理部２５は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの値に対して上述の処理を行ってもよい。または、輝度縮小処理部２５は、ＲＧＢのいずれか一つを選択して上述の処理を行い、他の色については選択した色の縮小比率に合わせて当該他の色の輝度を縮小してもよい。このような処理は、低輝度領域における色味変化を最小限に抑えることが必要な場合には好適である。選択する１色は、例えば予め決定されたいずれか１色（例えばＧ）であってもよく、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち最大の階調である色であってもよい。または、輝度縮小処理部２５は、Ｒ，Ｇ，Ｂの値を輝度値と色度値とに変換し、輝度値に対して上述の処理を行ってもよい。

　本実施形態では、液晶データ生成部２４は、低輝度領域の輝度が入力画像よりも低下された処理後画像に基づいて液晶データを生成する。換言すれば、液晶データ生成部２４は、上記処理後画像に基づいて、低輝度領域を表示するときの液晶表示パネル３２の液晶透過率を決定する。

　仮に液晶データ生成部２４が、入力画像における正規化輝度がＡ以上である低輝度領域の画素について、処理後画像ではなく入力画像に基づいて液晶データを生成するのであれば、当該画素に対応する液晶表示パネル３２の画素の液晶透過率は１００％となる。しかし、液晶データ生成部２４は、処理後画像に基づいて液晶データを生成するため、液晶透過率は１００％よりも小さくなる。このため、表示装置１Ａによれば、液晶表示パネル３２の液晶透過率が飽和することを抑制できる。

　したがって、本実施形態における表示装置１Ａによれば、（ｉ）消費電力を低減し、かつ（ｉｉ）入力画像の輝度が高い場合にも液晶による高精度な階調表現力を有する表示装置を実現することができる。

　なお、輝度縮小処理部２５において、入力画像の輝度を低減させるか否かを決定する液晶透過率の上記所定値は、８０％に限定されず、適宜設定されればよい。

　ところで、繰り返しになるが本開示に係る表示装置は、低輝度領域を生成することでデバイスの消費電力を低減し、かつ、低輝度領域でも視認性を最大限確保することにある。ここで、消費電力の低減に関わる処理は、図７のＢＬ輝度縮小処理部２３２における処理のみであって、輝度縮小処理部２５における処理は消費電力の低減には寄与せず、視認性に寄与するのみである。一方で、これも上述したことであるが、低輝度領域における正確な階調輝度表示の重要性は低い。すなわち、輝度縮小処理部２５における処理は、低輝度領域の視認性だけを考慮したものであればいいとも言える。

　図９を参照して説明した輝度縮小処理では，低輝度領域のバックライト輝度の上限が５０％であるという前提で（すなわち５０％以下では正確な階調輝度表示が可能であるように）入力画像の輝度を縮小している。しかしながら、バックライト輝度が５０％より小さい場合には、正確な階調で表現すべき入力輝度の上限も必然的に小さくなる。このため、入力輝度の圧縮率を高めなくても視認性を高める事が可能となる。

　図１０は、本実施形態に係るバックライトデータ生成部２３、液晶データ生成部２４および輝度縮小処理部２５の、図７に示したものとは別の構成を示すブロック図である。図１０に示す構成では、低輝度領域のＢＬ輝度情報が、ＢＬ輝度縮小処理部２３２から輝度縮小処理部２５に出力される。そのため、表示装置１Ａの低消費電力を保ったまま、より表示を最適化することができる。

　図１１は、表示装置１Ａにおける処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、表示装置１Ａにおける処理は、表示装置１における処理と比較して、ステップＳ１３とＳ１４との間にステップＳ２１が実行される点でのみ相違する。

　表示装置１Ａにおいては、ステップＳ１３においてバックライトデータが生成された後、輝度縮小処理部２５が、低輝度領域に含まれる画素のうち、液晶透過率が所定の割合以上になる画素について、輝度を低下させる（Ｓ２１）。その後、液晶データ生成部２４は、輝度縮小処理部２５により輝度が低下された処理後画像、および、バックライトデータに基づいて液晶データを生成する（Ｓ１４）。

　〔実施形態３〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。

　図１２は、本実施形態に係る表示装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１２に示すように、表示装置１Ｂは、表示装置１の構成に加えて、視線センサ６を備える。視線センサ６は、ユーザの視線の方向を検出し、当該方向を示す信号を表示制御部２０へ送信する。

　表示制御部２０において、領域情報生成部２１は、ユーザの視線が向けられている領域以外の領域を低輝度領域に設定してもよい。例えば、表示装置１Ｂが複数のメッセージを表示するアプリケーションを実行している場合に、領域情報生成部２１は、ユーザの視線が向けられているメッセージの領域以外の領域を暗領域に設定してもよい。または、バックライトデータ生成部２３が、ユーザの視線が向けられているメッセージの領域以外の領域に対応する光源３３１を点灯させないようにしてもよい。

　また、視線センサ６は、ユーザの視線の方向を検出していない場合には、そのことを示す信号を表示制御部２０へ送信する。視線センサ６がユーザの視線を検出していない場合、すなわち、ユーザが画面を見ていない場合（例えば表示装置１または１Ａが通話機能を有し、ユーザが当該通話機能を利用するために表示装置１または１Ａを耳に当てている場合）には、領域情報生成部２１は表示部３の表示画面の全体を暗領域に設定してもよい。または、バックライトデータ生成部２３が、全ての光源３３１を点灯させないようにしてもよい。

　なお、本実施形態に係る表示装置１Ｂは、表示装置１Ａの構成に加えて視線センサ６を備える構成を有していてもよい。

　〔ソフトウェアによる実現例〕
　表示装置１、１Ａの制御ブロック（特に表示制御部２０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

　後者の場合、表示装置１、１Ａは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本開示の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

　上記の各実施形態においては、バッテリー５により表示装置に電力を供給していた。バッテリー駆動の表示装置の場合、消費電力を低減させ駆動時間を長くする要請が高いためである。しかしながら、本開示の技術を、外部から電力を供給する表示装置に用いても良い。その場合であっても、本開示の技術により、当該表示装置の消費電力を低減させる効果が得られる事は言うまでも無い。

　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

Claims

　独立制御可能な複数の光源を有する表示部を備えた表示装置の制御装置であって、
　入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する領域設定部と、
　前記入力画像に基づいて前記光源の輝度を決定する輝度決定部と、を備え、
　前記輝度決定部は、前記光源が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である上限輝度以下の輝度の範囲内で、前記領域設定部が設定した低輝度領域に対応する前記光源の輝度を決定する制御装置。
　前記輝度決定部は、
　前記入力画像に基づいて前記光源の輝度を算出する輝度算出部と、
　前記輝度算出部が算出した前記光源の前記輝度のうち、前記低輝度領域に対応する前記光源の前記輝度に０以上1未満の所定の係数を乗じて、前記光源の前記輝度を補正する輝度縮小処理部と
　を備える、請求項１に記載の制御装置。
　前記表示装置は、液晶パネルを備え、
　前記制御装置は、
　前記入力画像および前記光源の輝度に基づいて、前記液晶パネルの液晶透過率を決定する液晶透過率決定部をさらに備える請求項１または２に記載の制御装置。
　前記表示装置は、液晶パネルを備え、
　前記制御装置は、
　前記低輝度領域を表示するときの前記液晶パネルの液晶透過率を考慮して定められた所定の様式に従って、前記入力画像における前記低輝度領域の輝度を低下させた処理後画像を生成する画像処理部と、
　前記処理後画像および前記光源の輝度に基づいて、前記液晶パネルの液晶透過率を決定する液晶透過率決定部と、をさらに備える請求項１または２に記載の制御装置。
　前記画像処理部は、前記入力画像において、前記低輝度領域に含まれる画素に対応する液晶パネルの液晶透過率が所定値以上である画素の輝度を、当該画素に対応する液晶パネルの液晶透過率が１００％よりも小さくなるように低下させる、請求項４に記載の制御装置。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置を備えた表示装置。
　独立制御可能な複数の光源を有する表示部を備えた表示装置の制御方法であって、
　入力画像において、輝度を低下させて表示する低輝度領域を設定する領域設定ステップと、
　前記入力画像に基づいて前記光源の輝度を決定する輝度決定ステップと、を含み、
　前記輝度決定ステップにおいて、前記光源が実現可能な最大の輝度よりも小さい輝度である上限輝度以下の輝度の範囲内で、前記領域設定ステップにおいて設定された低輝度領域に対応する前記光源の輝度を決定する制御方法。