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JP4305677B2 - 液晶表示装置およびその表示制御方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその表示制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、バックライトを用いて液晶パネルに画像を表示するように構成された液晶表示装置およびその表示制御方法に関する。
液晶パネル技術の進展と低コスト化に伴い、一般家庭への大型液晶テレビの普及が着実に進んでいる。このような大型液晶テレビによれば、特に映画やスポーツのような番組を視聴する場合に、より高い臨場感を得ることができる。しかしその一方において、このような大型テレビには、多くの電力を消費するという問題がある。液晶テレビでは、通常、液晶パネルを照明するためのバックライトが用いられるため、液晶パネルサイズが大型化すると、それに伴ってバックライトの消費電力が増大するからである。
この問題に関して、例えば下記の特許文献１には、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域に照明光が照射されるよう、発光手段を分割領域単位で駆動制御する技術が開示されている。これによれば、照明する必要のない画面領域に対しては照明光を照射しないようにすることが可能となり、照明に必要とされる消費電力を低減することができる。
なお、下記の特許文献２には、液晶表示画面を複数の表示エリアに区分し、表示エリア毎の輝度経時劣化を補正するという技術が開示されている。
特開２００１−１４２４０９号公報 特開２００６−３３０２２２号公報
ところで、テレビ放送番組の中には、大画面に適した映画やスポーツ等のジャンルとは異なり、必ずしも大画面を必要としないコンテンツ（例えばニュース番組や教養講座番組等）も存在する。そこで、上記の特許文献１の考え方を応用し、その種のコンテンツの場合には、画像を縮小した上でこの縮小画像を画面の一部に表示し、それ以外の画面領域に対してはバックライト照明をオフするという方法が考えられる。これにより、消費電力を削減することができる。
しかしながら、この方法においては、縮小画像の表示に利用される画面領域と、それ以外の画面領域とでは、バックライト点灯時間の積算値が異なることになる。その結果、点灯時間が長い領域のバックライトは、点灯時間が短い領域のバックライトに比べて発光特性が経時的に低下し、結果的に表示画像の輝度低下や色むら等の画質劣化が生じてしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされてもので、画質の経時的劣化を伴うことなく、大画面の一部を利用した部分画面表示を行うことで消費電力を削減することができる液晶表示装置およびその表示制御方法を提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、この液晶パネルの表示領域を複数に分割してなるサブ領域ごとに対応してそれぞれ設けられ、対応するサブ領域を選択的に照明するバックライトと、上記サブ領域ごとに、対応するバックライトの発光状態を監視する監視手段と、上記監視手段の監視結果に基づいていずれのサブ領域に映像を表示させるかを決定し、その決定されたサブ領域に表示映像を割り付けると共に、そのサブ領域に対応するバックライトを発光させるように制御する表示制御手段とを備えたものである。
本発明の液晶表示装置の表示制御方法は、液晶パネルと、上記液晶パネルの表示領域を複数に分割してなるサブ領域ごとに対応してそれぞれ設けられ、対応するサブ領域を選択的に照明するバックライトとを備えた液晶表示装置の表示制御方法であって、上記サブ領域ごとに、対応するバックライトの発光状態を監視し、上記バックライトの発光状態の監視結果に基づいていずれのサブ領域に映像を表示させるかを決定し、その決定されたサブ領域に表示映像を割り付けると共に、そのサブ領域に対応するバックライトを発光させるように制御したものである。
本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の表示制御方法では、各サブ領域ごとのバックライトの発光状態の監視結果に基づいて、映像表示に用いるべきサブ領域が決定され、その決定されたサブ領域に表示映像が割り当てられると共に、そのサブ領域に対応するバックライトが発光するように制御される。よって、バックライトの発光状態に応じて、映像を表示するサブ領域の切換えが可能となる。
本発明の液晶表示装置では、監視手段による発光状態の監視の態様として、例えば各サブ領域ごとにバックライトの累積発光時間を監視する方法が考えられる。この累積発光時間によって、各サブ領域ごとにバックライトの経時的劣化を間接的に検知することができる。あるいは、各サブ領域ごとにバックライトの輝度レベルを検出する検出手段を設け、これによって発光状態の経時的劣化を直接的に検知するようにしてもよい。
本発明の液晶表示装置およびその表示制御方法によれば、各サブ領域に対応して設けられたバックライトの発光状態を監視し、その監視結果に基づいていずれのサブ領域に映像を表示させるかを決定し、その決定されたサブ領域に表示映像を割り付け、対応するバックライトを発光させるようにしたので、液晶パネルの部分駆動表示を行うに際して、バックライトの発光特性が画面全体で均等になるように制御することも可能になる。その結果、画質の経時的劣化を伴うことなく、部分画面表示による消費電力の低減を図ることができる。
特に、監視手段による発光状態の監視態様として、各サブ領域ごとにバックライトの累積発光時間を監視するようにした場合には、この累積発光時間を通じて、各サブ領域ごとにバックライトの経時的劣化を間接的に検知することができる。この場合には、特別に輝度センサを設ける必要がなく、部品点数の増加を回避することができる。
また、現在のサブ領域から他のサブ領域への表示切換動作を、入力部に対する操作に同期して行うようにした場合には、切り換えに伴う違和感を低減することができる。
また、番組判定手段を設け、これによる番組内容判定結果に基づき、選局された番組のジャンルに応じて通常表示モードと縮小表示モードの切り換えを行うようにした場合には、自動的にモード切り換えができ、視聴者にとって大変便利である。
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を表すものである。この液晶表示装置１は、テレビジョン受像機として構成されたもので、受像アンテナ１１に接続された選局用のチューナ１２と、チューナ１２に接続されたデコーダ１３と、デコーダ１３に接続されたＩＰ変換器１４とを備えている。デコーダ１３は、チューナ１２で選局された符号化信号を復号化して映像信号、音声信号および付随データを取り出すためのものである。ＩＰ変換器１４はデコーダ１３によって取り出された映像信号をインターレース信号からプログレッシブ信号（ノンインターレース信号）に変換するためのものである。
液晶表示装置１はまた、ＩＰ変換器１４に接続されたスケーラ１５と、スケーラ１５に接続されたパネルＩ／Ｆ部１６と、パネルインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１６に接続された液晶セルアレイ１７とを備えている。スケーラ１５は、ＩＰ変換器１４から出力された映像信号を液晶セルアレイ１７における実際の表示領域（後述するサブ領域または全領域）に合致した形の映像信号に変換する画像プロセッサである。パネルＩ／Ｆ部１６は、スケーラ１５から出力された映像信号を液晶セルアレイ１７の仕様に合致した形式の信号に変換して液晶セルアレイ１７に供給するようになっている。
液晶表示装置１はさらに、スケーラ１５に接続された制御部１８と、制御部１８に接続されたバックライトドライバ（ＢＬドライバ）１９と、ＢＬドライバ１９に接続されたバックライト２０とを備えている。制御部１８は、この装置の各ブロックを制御するものであり、本発明における監視手段、表示制御手段およびモード切換手段の一具体例に対応する。制御部１８は、例えば、液晶セルアレイ１７の後述する各サブ領域ごとにバックライトの累積発光時間を監視したり、スケーラ１５に対して映像スケーリングの要否や種類を指示するスケーリング命令を発したり、ＢＬドライバ１９に対してバックライト制御命令を発するようになっている。制御部１８は、リモートコントロール（リモコン）装置２１から発せられる各種のＩＲ（赤外線）命令を受信するＩＲ受信部１８Ａと、各種の制御用データ等を記憶するメモリ１８Ｂとを有する。このメモリ１８Ｂに記憶されるデータとしては、後述するように、バックライト２０の各サブ領域ごとの累積発光時間を示すデータがある。なお、ＩＲ受信部１８Ａが本発明における入力部の一具体例に該当する。
ＢＬドライバ１９は上側ドライバ１９Ａと下側ドライバ１９Ｂとを含み、バックライト２０は上側バックライト２０Ａと下側バックライト２０Ｂとを含んでいる。上側バックライト２０Ａは、液晶セルアレイ１７の上側半分領域に対応してその背後に設けられ、この上側半分領域を選択的に照明するようになっている。一方、下側バックライト２０Ｂは、液晶セルアレイ１７の下側半分領域に対応してその背後に設けられ、この下側半分領域を選択的に照明するようになっている。上側ドライバ１９Ａは上側バックライト２０Ａの発光制御を行い、下側ドライバ１９Ｂは下側バックライト２０Ｂの発光制御を行う。なお、上側バックライト２０Ａは、例えば、水平方向に伸びるＣＣＦＬ（冷陰極蛍光放電管）を画面の上下方向に複数本配列して構成されるが、これに代えて、例えば多数のＬＥＤ（発光ダイオード）をマトリックス状に配列して構成したり、有機ＥＬ（electro-luminescence）素子を用いて構成することもできる。下側バックライト２０Ｂもまた同様である。
次に、図２を参照して、以上のような構成の液晶表示装置１の動作を説明する。
受像アンテナ１１で受信した放送電波は、チューナ１２で選局されデコーダ１３に入力される。デコーダ１３は、チューナ１２で選局された符号化信号を復号化し、映像信号、音声信号および付随データを取り出す。デコーダ１３から出力された映像信号は、ＩＰ変換器１４によってインターレース信号からプログレッシブ信号へと変換され、スケーラ１５に入力される。
制御部１８は、上側バックライト２０Ａおよび下側バックライト２０Ｂの発光状態を監視し、上側バックライト２０Ａの累積発光時間ＴUと下側バックライト２０Ｂの累積発光時間ＴLとをメモリ１８Ｂに記憶する。累積発光時間ＴUは、液晶表示装置１が製造されてから現在に至るまでの上側バックライト２０Ａの発光時間の積算値であり、累積発光時間ＴLは、液晶表示装置１が製造されてから現在に至るまでの下側バックライト２０Ｂの発光時間の積算値である。
ここで、視聴者（図示せず）がリモコン装置２１を操作して表示モードを選択するためのモード選択命令を発すると、この命令はＩＲ受信部１８Ａを介して制御部１８に取り込まれる。モード選択命令が通常表示モード（全画面表示モード）を選択するものであった場合（ステップＳ１０１）、制御部１８は全画面表示命令を発する（ステップＳ１０２）。この全画面表示命令を受けたＢＬドライバ１９の上側ドライバ１９Ａおよび下側ドライバ１９Ｂは、上側バックライト２０Ａおよび下側バックライト２０Ｂを点灯させて全画面点灯状態とする（ステップＳ１０３）。これと同時にスケーラ１５は、映像信号を液晶セルアレイ１７の画面全体に割り当てる（ステップＳ１０４）。これにより、図３（Ａ）に示したように、液晶パネルの全画面に映像表示が行われる。このため、例えば番組が映画やスポーツ等のようなものである場合には、迫力と臨場感のある視聴が可能になる。
視聴中の番組が、例えばニュースや教養講座のように大画面を必要としないものであって、モード選択命令が部分画面表示モード（縮小表示モード）を選択するものであったとする（ステップＳ２０１）。この場合、制御部１８は、メモリ１８Ｂを参照して、上側バックライト２０Ａの累積発光時間ＴUと下側バックライト２０Ｂの累積発光時間ＴLとの差を調べる。その結果、累積発光時間ＴLが累積発光時間ＴUよりも大きく、かつ両者の差が予め設定されたしきい値ＴTLよりも大きくなったときは（ステップＳ２０２；Ｙ）、上側表示命令を発する（ステップＳ２０４）。この上側表示命令を受けたＢＬドライバ１９の上側ドライバ１９Ａは、上側バックライト２０Ａを点灯させて液晶セルアレイ１７の上側サブ領域を照明し（ステップＳ２０５）、下側ドライバ１９Ｂは下側バックライト２０Ｂを消灯状態とする。これと同時にスケーラ１５は、上側サブ領域に合致するように映像を縮小するスケーリング（上側スケーリング）を行い、映像信号を液晶セルアレイ１７の上側サブ領域に割り当てる（ステップＳ２０６）。これにより、図３（Ｂ）に示したように、液晶パネルの上側サブ領域に映像が表示される。この場合には、下側バックライト２０Ｂが消灯しているので、消費電力を節減することができる。
一方、累積発光時間ＴUが累積発光時間ＴLよりも大きく、かつ両者の差がしきい値ＴTLよりも大きくなったときは（ステップＳ２０２；Ｎ，ステップＳ２０３；Ｙ）、下側表示命令を発する（ステップＳ２０７）。この下側表示命令を受けたＢＬドライバ１９の下側ドライバ１９Ｂは、下側バックライト２０Ｂを点灯させて液晶セルアレイ１７の下側サブ領域を照明し（ステップＳ２０８）、上側ドライバ１９Ａは上側バックライト２０Ａを消灯状態とする。これと同時にスケーラ１５は、下側サブ領域に合致するように映像を縮小するスケーリング（下側スケーリング）を行い、映像信号を液晶セルアレイ１７の下側サブ領域に割り当てる（ステップＳ２０９）。これにより、図３（Ｃ）に示したように、液晶パネルの下側サブ領域に映像が表示される。この場合には、上側バックライト２０Ａが消灯しているので、消費電力を節減することができる。
累積発光時間ＴUと累積発光時間ＴLとの差がしきい値ＴTLを越えていないときは（ステップＳ２０２；Ｎ，ステップＳ２０３；Ｎ）、上側サブ領域と下側サブ領域との間での表示切り換えは行われない。
こうして、液晶表示装置１では、上側バックライト２０Ａの累積発光時間ＴUと下側バックライト２０Ｂの累積発光時間ＴLとを比較し、両者の差がしきい値ＴTLよりも大きくなったときに、累積発光時間が少ない方のサブ領域に画像を表示するように切り換えが行われる。この結果、上側バックライト２０Ａと下側バックライト２０Ｂの各累積発光時間の差が常にしきい値ＴTL以下に制御されることとなるため、上側バックライト２０Ａと下側バックライト２０Ｂとの間で、発光特性の経時劣化状態の格差が小さく保たれる。したがって、液晶パネルの上側サブ領域と下側サブ領域との間で、輝度劣化や色度変化に基づく輝度むらや色むらが生じにくく、液晶パネル全体としての画質劣化を抑制することができる。
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、上側と下側の累積発光時間の差がしきい値ＴTLを越えたときに直ちに累積発光時間の少ない方のサブ領域へと画像表示を切り換えるようにしたが、このような制御に限定されるものではない。例えば、上側と下側の累積発光時間の差がしきい値ＴTLを越え、かつ、その後視聴者によって何らかの操作（例えば、チャンネル変更や、電源オフ後の電源オン）が行われたときに、この操作に同期して、表示に用いるサブ領域を切り換えるようにしてもよい。このようにすれば、サブ領域の切り換えに伴う違和感を軽減することができる。
また、本実施の形態では、全画面表示モードと部分画面表示モードとの間のモード切り換えを視聴者によるリモコン操作により行うようにしたが、番組のジャンルに応じて自動的に切り換えを行うようにしてもよい。この場合には、例えば図４に示したように、番組判定手段としてＥＰＧ（Electric Program Guide；電子番組ガイド）制御部２２を設け、チューナ１２で選局されている番組の内容を判定する。その結果、選局番組が、例えば映画やスポーツ番組等のジャンルであったときは、ＥＰＧ制御部２２が全画面表示モード選択命令をスケーラ１５に発する。一方、選局番組が、例えばニュースや教養番組等のジャンルであったときは、ＥＰＧ制御部２２が部分画面表示モード選択命令をスケーラ１５に発する。これ以降の動作は上記の場合（図２）と同様である。なお、図４に示した液晶表示装置１Ａは、ＥＰＧ制御部２２が設けられている点を除き、図１に示した液晶表示装置１の構成と同様である。
また、本実施の形態では、液晶パネルの全画面を上側サブ領域と下側サブ領域の２つに分割する場合について説明したが、これには限定されず、例えば図５（Ａ）に示したように、上下左右に４つのサブ領域に分割し、各サブ領域に対応してその背後にそれぞれバックライトを設けるようにしてもよい。あるいは、例えば図５（Ｂ）に示したように、左右方向に３つのサブ領域に分割し、各サブ領域に対応してその背後にそれぞれバックライトを設けるようにしてもよい。これらの場合には、累積発光時間の最も少ないバックライトと累積発光時間の最も多いバックライトとの差を監視し、その差がしきい値を越えた場合に、その累積発光時間の最も少ないバックライトを点灯して対応するサブ領域に映像を表示する。これにより、４つ（３つ）のサブ領域にそれぞれ対応する４つ（３つ）のバックライトの中で、最も少ない累積発光時間のバックライトと最も多い累積発光時間のバックライトとの差が所定のしきい値以下となるように制御される。この結果、発光特性の経時劣化状態の格差を低減することができ、液晶パネル全体としての画質劣化を抑制することができる。また、この場合には、各サブ領域におけるバックライトの累積発光時間が図３の場合よりも少なく抑えられるので、バックライト２０全体としての寿命が伸びる。なお、これらの場合のように、左右方向にもバックライトを分割する場合には、複数のＬＥＤを配列して各サブ領域ごとのバックライトを構成するのが好適である。ＬＥＤアレイの場合の方が、ＣＣＦＬを用いた場合と比べて、左右方向においてサブ領域間の境目が目立ちにくくできるからである。
また、本実施の形態では、各サブ領域ごとにバックライトの累積発光時間を監視することによって間接的に各バックライトの劣化状態を検知するようにしたが、これに代えて、各サブ領域ごとにその対応するバックライトの発光状態（輝度や分光特性）を検知するセンサを設け、そのセンサ出力に基づいて各バックライトの劣化状態を直接的に検知するようにしてもよい。この場合には、バックライトの経時的劣化状態をより高精度に監視できるので、液晶パネル全体としての画質むらをより少なくすることができる。
また、本実施の形態では、部分画面表示モードが選択されている場合には、縮小スケーリングを実行し、これにより得られた縮小映像をサブ領域に表示するようにしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、全映像のうちの一部を縮小せずにそのまま切り取ってサブ領域に表示するようにしてもよい。
本発明の一実施の形態における液晶表示装置の構成を表すブロック図である。 図１に示した液晶表示装置の動作を説明するための流れ図である。 図１に示した液晶表示装置における画面表示の一例を示す図である。 図１に示した液晶表示装置の変形例を表すブロック図である。 図１または図４に示した液晶表示装置における画面表示の他の例を示す図である。
符号の説明
１，１Ａ…液晶表示装置、１２…チューナ、１５…スケーラ、１７…液晶セルアレイ、１８…制御部、１８Ａ…ＩＲ受信部、１８Ｂ…メモリ、１９…バックライトドライバ、１９Ａ…上側ドライバ、１９Ｂ…下側ドライバ、２０…バックライト、２０Ａ…上側バックライト、２０Ｂ…下側バックライト、２１…リモコン装置、２２…ＥＰＧ制御部

Claims (7)

  1. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルの表示領域を複数に分割してなるサブ領域ごとに対応してそれぞれ設けられ、対応するサブ領域を選択的に照明するバックライトと、
    前記サブ領域ごとに、対応するバックライトの発光状態を監視する監視手段と、
    前記監視手段の監視結果に基づいていずれのサブ領域に映像を表示させるかを決定し、その決定されたサブ領域に表示映像を割り付けると共に、そのサブ領域に対応するバックライトを発光させるように制御する表示制御手段と
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記監視手段は、各サブ領域ごとにバックライトの累積発光時間を監視し、前記表示制御手段は、最も少ない累積発光時間のバックライトと、最も多い累積発光時間のバックライトとの差が所定のしきい値以下となるようにバックライトの発光を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記表示制御手段は、入力映像を基に縮小映像を生成して前記決定されたサブ領域に割り付ける
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 利用者による操作を受け付ける入力部をさらに備え、
    前記表示制御手段は、前記決定されたサブ領域が現在の表示に使用されている現サブ領域とは異なる場合に、現サブ領域から前記決定されたサブ領域への切換動作を、前記入力部に対する操作に同期して行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 前記液晶パネルの表示領域全体に映像を表示する通常表示モードと、前記サブ領域に縮小映像を表示する縮小表示モードとを選択的に切り換えるモード切換手段をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 放送番組を受信する受信手段と、
    受信されて選局された番組内容を判定する番組判定手段と
    をさらに備え、
    前記モード切換手段は、前記番組判定手段による判定結果に基づき、選局された番組のジャンルに応じて前記通常表示モードと縮小表示モードの切り換えを行う
    ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 液晶パネルと、前記液晶パネルの表示領域を複数に分割してなるサブ領域ごとに対応してそれぞれ設けられ、対応するサブ領域を選択的に照明するバックライトとを備えた液晶表示装置の表示制御方法であって、
    前記サブ領域ごとに、対応するバックライトの発光状態を監視し、
    前記バックライトの発光状態の監視結果に基づいていずれのサブ領域に映像を表示させるかを決定し、その決定されたサブ領域に表示映像を割り付けると共に、そのサブ領域に対応するバックライトを発光させるように制御する
    ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
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