表示装置
【課題】コスト上昇を抑えつつ、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、周囲環境の照度を検出する照度センサ３０と、入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路２１と、グレー画像フレームを生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路２４と、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路２２とを備えている。
【解決手段】表示装置は、周囲環境の照度を検出する照度センサ３０と、入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路２１と、グレー画像フレームを生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路２４と、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路２２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの表示装置に関し、特に、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置を明るい環境下で使用する場合、例えば、昼間の太陽光が入光する環境下で使用する場合に、外光が表示装置の表面で反射して視認性が低下する。そのような視認性の低下を防止するための方式として、透過型の表示装置において、バックライトの輝度を調整する方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、カラー表示装置の輝度を向上させるために、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３サブ画素で構成するのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ（白）の４サブ画素で構成する技術がある（例えば、特許文献２参照）。１画素がＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４サブ画素で構成されている表示装置では、周囲環境によらず輝度を向上させることによって、結果として、明るい環境下で使用されるときの視認性の低下を防止することができる。
【０００４】
また、動画像表示を行う液晶表示装置において、入力画像データのフレーム周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数で、画像データにもとづく信号を表示素子に印加するように構成された表示装置がある（例えば、特許文献３参照）。そのような表示装置では、入力画像データの各フレームの間に、所定のフレームが挿入される。挿入される所定のフレームは、例えば全面が黒である全面黒画像フレーム（黒画像フレーム）である。液晶表示装置において本来の各画像フレームが連続表示されると、画像ぼけが観察されることがあるが、１フレーム毎に黒画像フレームが挿入される場合には、画像ぼけが視認される可能性を低減することができる。また、視認される動画像の輝度の低下を防止する等の目的で、黒画像フレームに代えて、グレー画像フレームが使用されたり、全面が白である全白黒画像フレーム（白画像フレーム）が使用されたり、前後の本来の画像から補間処理によって生成された画像フレームが使用されることもある。なお、以下、入力画像データのフレーム周波数の２倍のフレーム周波数で表示素子に信号を印加する駆動の仕方を、倍速駆動という。また、グレー画像フレームは、特に断らない限り、黒画像フレームおよび白画像フレームを含むとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１１８７０号公報（段落００２６−００２７）
【特許文献２】特開２００７−９３８３２号公報（段落０００３−０００４）
【特許文献３】特開２００２−４１００２号公報（段落０００３，０００４，００４１，００４４、図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、バックライトの輝度を調整することによって視認性の低下を防止する方式を使用する場合には、明るい環境下ではバックライトの輝度を高くする必要があり、表示装置の消費電力が大きくなる。また、１画素をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４サブ画素で構成する場合には、入力されるＲ，Ｇ，Ｂの信号をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの信号に変換しなければならない。そのような変換は、一般に、駆動用ＩＣにおいて実現されるが、駆動用ＩＣに変換回路を実装する必要があるので、駆動用ＩＣのコストが高くなる。
【０００７】
また、倍速駆動を用いると画像ぼけが視認される可能性を低減することができるが、黒画像フレームを挿入すると、画像は暗く視認される。また、黒画像フレームではないグレー画像フレームや補間処理によって生成された画像フレームを挿入フレームとして使用する場合には、画像は明るく視認されるが、入力画像フレームが既に明るい画像である等の場合には、周囲環境が暗い環境であるときには、却って観察者に明るすぎる印象を与えてしまう。すなわち、周囲環境の照度の変化に対応して高い表示品質を維持することができないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、コスト上昇を抑えつつ、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表示装置は、周囲環境の照度を検出する照度センサと、入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路と、グレー画像フレーム（全面白画像フレームおよび全面黒画像フレームを含む。）を生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路と、照度センサが検出した照度と入力平均輝度検出回路が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
挿入輝度レベル発生回路が、照度センサが検出した照度が第１の所定値未満である第１領域（図４に示す例では、１００ｌｘ未満の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度よりも低い輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が第１の所定値以上であって第２の所定値未満である第２領域（図４に示す例では、１００ｌｘ以上１０００ｌｘ未満の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が第２の所定値以上である第３領域（図４に示す例では、１０００ｌｘ以上の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度以上の輝度をグレー画像フレームの輝度として決定するように構成されていてもよい。
【００１１】
挿入輝度レベル発生回路が、照度センサが検出した照度が第１領域または第３領域に含まれる場合に、照度センサが検出した照度が高いほど［グレー画像フレームの輝度／入力画像の平均輝度］の値が大きくなるようにグレー画像フレームの輝度を決定するように構成されていてもよい。
【００１２】
バックライトを駆動するバックライト駆動回路（図１に示す例では、入力平均輝度検出回路２１とＬＥＤドライバ４０とで実現される。）を備え、バックライト駆動回路は、照度センサが検出した照度が第１の境界値未満（図８に示す例では、１０ｌｘ未満）である場合に、バックライトの輝度が相対的に低い輝度になるようにバックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が第１の境界値以上であって第２の境界値未満（図８に示す例では、１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満）である場合に、バックライトの輝度が相対的に高い輝度になるようにバックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が第２の境界値以上（図８に示す例では、１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上）である場合に、バックライトの輝度が最大輝度になるようにバックライトを駆動するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コスト上昇を抑えつつ、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による表示装置の構成の一例を示すブロック図。
【図２】入力画像フレームと出力画像フレームとの関係を示す波形図。
【図３】制御信号と倍速変換制御回路の制御状態との関係を示す説明図。
【図４】照度センサが検出した照度と挿入フレームの輝度との関係の一例を示す説明図。
【図５】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図６】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図７】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図８】照度センサが検出した照度とＬＥＤの駆動電流との関係の一例を示す説明図。
【図９】ＬＥＤの駆動電流を説明するための説明図。
【図１０】本発明による表示装置における表示素子を駆動を駆動する際の、ある画素における極性を説明するための説明図。
【図１１】倍速変換制御回路の動作を示すフローチャート。
【図１２】倍速駆動制御およびバックライト制御の模式的なタイミングを示す模式的タイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す例では、表示装置は、表示素子１２を有し駆動回路が実装されたドライバＩＣが搭載された液晶モジュール１０、倍速変換制御回路２０、液晶モジュール１０の近傍に設けられ、表示装置の周囲環境の照度を検出する照度センサ３０、ＬＥＤを用いたバックライト（図示せず）に駆動信号を与えるＬＥＤドライバ４０を備えている。なお、この実施の形態では、ＬＥＤを用いたバックライトを用いる場合を例にするが、バックライトがＬＥＤによるものであることは必須のことではない。
【００１６】
液晶モジュール１０における画素を有する表示素子は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示素子である。また、表示素子には、複数の行電極と複数の列電極とが交差するように設けられている。
【００１７】
倍速変換制御回路２０は、入力画像の平均輝度（ＡＰＬ：Average Picture Level ）を入力画像データから算出することによって入力画像のＡＰＬを検出する入力平均輝度検出回路２１、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が算出したＡＰＬとにもとづいて、入力画像フレームの間に挿入される挿入フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路２２、入力画像データを一時記憶する画像メモリ２３、倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときには挿入フレームと入力画像データによるフレーム（入力画像フレーム）とを交互に出力し、倍速駆動することを示す制御信号が入力されていないときには入力画像データのみを出力するフレーム挿入制御回路２４、および液晶モジュール１０における表示素子１２に設けられている電極に与えられる各信号を出力するタイミングコントロール回路２５を含む。なお、実際には、電極には、ドライバＩＣ１１を介して信号が印加される。
【００１８】
倍速駆動することを示す制御信号は、例えば、表示装置を内蔵した機器の制御部から出力される。その機器は、一例として、設置されているスイッチが倍速駆動する状態に設定されると、倍速駆動することを示す制御信号をオン状態にする。
【００１９】
また、図１に示された例では、入力平均輝度検出回路２１は常時ＡＰＬを算出する処理を実行し、挿入輝度レベル発生回路２２は常時挿入フレームの輝度を決定する処理を実行することになるが、フレーム挿入制御回路２４が倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときに倍速駆動の処理を実行するのと同様に、入力平均輝度検出回路２１および挿入輝度レベル発生回路２２も、倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときにのみ処理を実行するように構成されていてもよい。
【００２０】
また、この実施の形態では、一例として、入力画像データは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの明度が所定ビット数（例えば、６ビット）で表されるデータであるとする。
【００２１】
次に、本発明による表示装置における制御の前提を説明する。本発明では、環境に応じて輝度制御を行うように指示された場合には、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数（例えば、１２０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する。そのときに、倍速変換制御回路２０は、所定輝度のフレームを発生し、本来の入力画像フレームの前または後に所定輝度のフレームすなわち挿入フレームを挿入する。挿入フレームは、全画素が同輝度のグレーの画像（全黒画像および全白画像を含む。）である。以下、挿入フレームをグレーフレームということがある。また、環境に応じて輝度制御を行うように指示されていない場合には、入力画像フレームのみにもとづいて表示素子１２に設けられている電極を駆動する。
【００２２】
倍速変換制御回路２０は、図２の波形図に示すように、１／６０秒の周期で入力される１つの入力画像フレームに対して（図２（Ａ）参照）、図２（Ｂ）に示すように、１／１２０秒の期間のグレーフレームを生成する。そして、１／６０秒の期間において、グレーフレームと入力画像フレームとを、液晶モジュール１０に出力する。
【００２３】
なお、環境に応じて輝度制御を行う状態は、倍速駆動することを示す制御信号によって維持される。すなわち、図３（Ａ）の説明図に示すように、倍速駆動することを示す制御信号が出力されている状態が、環境に応じて輝度制御を行うように指示されている状態に相当する。また、以下の説明では、倍速駆動することを示す制御信号は、環境に応じて輝度制御を行うように指示する期間ではオン（ＯＮ）状態が維持され、環境に応じて輝度制御を行うように指示しない期間ではオフ（ＯＦＦ）状態に維持されることを想定するが、図３（Ｂ）に示すように、１パルス信号状の制御信号によって環境に応じた輝度制御の開始を指示し、環境に応じて輝度制御を行っているときに１パルス信号状の制御信号が入力されると、環境に応じて輝度制御を行う状態（倍速駆動する状態）から輝度制御を行わない状態（入力画像フレームのみ使用する状態）に移行するようにしてもよい。
【００２４】
図４は、照度センサ３０が検出した照度と、挿入フレーム（グレーフレーム）の輝度との関係の一例を示す説明図である。図４において、横軸は照度センサ３０が検出した照度を示し、縦軸はグレーフレームの輝度を示す。なお、図４において、横軸における目盛りは対数目盛である。また、図４では、グレーフレームの輝度は、入力画像のＡＰＬに対する輝度の相対値で表されている。以下、入力画像のＡＰＬに対する輝度の相対値であることを、「輝度（相対値）」と表現する。
【００２５】
図４に示す例では、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、照度に対して単調増加する値に設定される。なお、照度が０である場合には、グレーフレームを全面黒画像のフレームにする。また、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、１００％すなわち入力画像のＡＰＬと同じ値に設定される。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、１００％以上であって、照度に対して単調増加する値に設定される。
【００２６】
挿入輝度レベル発生回路２２は、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が検出したＡＰＬとを入力し、図４に例示された関係にもとづいて、挿入フレームの輝度を決定する。
【００２７】
図４に示すように、照度センサ３０が検出した照度が相対的に低い場合には、挿入されるグレーフレームの輝度は相対的に低い。照度センサ３０が検出した照度が相対的に中程度の場合（例えば、平均的な室内環境の場合）には、挿入されるグレーフレームの輝度は、入力画像のＡＰＬと同じになる。そして、照度センサ３０が検出した照度が相対的に高い場合には、挿入されるグレーフレームの輝度は相対的に高い。
【００２８】
倍速駆動されているときには、液晶モジュール１０における表示素子には、１フレーム毎にグレーフレームが表示されるので、すなわち、入力画像フレームとグレーフレームとが交互に表示されるので、照度センサ３０が検出した照度が相対的に低い場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度から低下する。すなわち、暗い環境下では、表示部の画面の輝度が低く設定されることになるので観察者が見やすい画面になる。照度センサ３０が検出した照度が相対的に中程度の場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度と同程度になる。そして、照度センサ３０が検出した照度が相対的に高い場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度よりも高くなる。すなわち、明るい環境下では、表示部の画面の輝度が高く設定されることになるので観察者が見やすい画面になる。
【００２９】
なお、図４に示された数値（特に、横軸の数値）は一例であって、図４に示された例ではグレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間は１００ｌｘ未満の区間および１０００ｌｘ以上の区間であったが、グレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間とグレーフレームの輝度（相対値）が変化しない区間との境界（図４に示す例では、１００ｌｘおよび１０００ｌｘ）は、図４に示す例の場合とは異なっていてもよい。例えば、第１の所定値（図４に示された例では、１００ｌｘ）を、１０ｌｘとしてもよい。
【００３０】
また、図４に示されたようにグレーフレームの輝度（相対値）を設定する場合に、後述するバックライトの制御は考慮されていない。バックライトの制御を併用する場合には、グレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間とグレーフレームの輝度（相対値）が変化しない区間との境界（図４に示す例では、１００ｌｘおよび１０００ｌｘ）を図４に示す例の場合と異ならせたり、グレーフレームの輝度（相対値）を示す直線の傾きを、図４に示す例の場合と異ならせたりすることができる。
【００３１】
図５〜図７は、照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図である。図５〜図７において、横軸は最大輝度（白画像の輝度）に対するＡＰＬの値を示し、縦軸は最大輝度（白画像の輝度）に対するグレーフレームの輝度の値を示す。図５に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度は入力画像のＡＰＬと同じになる。図６に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度はＡＰＬよりも小さい値になる。図７に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーフレームの輝度はＡＰＬよりも大きい値になる。ただし、当然であるが、グレーフレームの輝度が最大になったときには、すなわち、グレーフレームが全白画像のフレームになったときには、ＡＰＬの値が大きくなっても、グレーフレームの輝度は最大の値のままである。
【００３２】
図８は、照度センサ３０が検出した照度と、バックライトとしてのＬＥＤの駆動電流との関係の一例を示す説明図である。図８において、横軸は照度センサ３０が検出した照度を示し、縦軸はＬＥＤの駆動電流を示す。なお、図８において、横軸における目盛りは対数目盛である。また、図８では、ＬＥＤの駆動電流は、ＬＥＤの通電期間で表されている。本実施形態では、ＬＥＤの通電期間を調整することによって、バックライトの輝度を調整する。具体的には、図９（Ａ）の説明図に示すように、バックライトの輝度を最大にする場合には常時通電する。すなわち、デューティを１００％にする。バックライトの輝度を下げる場合には、図９（Ｂ）に示すように、通電期間を調整する。図９（Ｂ）には、通電期間が全体の半分（デューティ５０％とする。）の例が示されている。
【００３３】
ＬＥＤドライバ４０は、照度センサ３０が検出した照度を入力し、図８に例示された関係にもとづいて、ＬＥＤの駆動電流（この例では、デューティ）を決定する。
【００３４】
図８に示す例では、照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ未満である場合には、バックライトの輝度を下げるためにＬＥＤの駆動電流を小さくする。また、照度に対して単調増加するように駆動電流を大きくする。照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満である場合には、１０ｌｘ未満である場合に比べてバックライトの輝度を上げるためにＬＥＤの駆動電流を大きくする。また、照度に対して単調増加するように駆動電流を大きくする。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上である場合には、ＬＥＤの駆動電流は最大にされる。
【００３５】
図１０は、本発明による表示装置における表示素子を駆動を駆動する際の、ある画素における極性を説明するための説明図である。図１０（Ａ）に示すように、非倍速駆動時には、１フレーム毎に駆動信号の極性を反転する。また、図１０（Ｂ）に示すように、倍速駆動時には、２フレーム（１つのグレーフレームおよび１つの入力画像フレーム）毎に駆動信号の極性を反転する。
【００３６】
倍速駆動する場合に、１フレーム毎（１／１２０秒周期）に極性反転した場合には、入力画像と挿入画像との極性が異なり、選択時間が半分となっている関係上、十分に充放電ができなくなる可能性があり、図１０（Ｂ）に示すように、２フレーム毎に極性反転させることが好ましい。
【００３７】
図１０に示されたような極性反転を実現するために、例えば、タイミングコントロール回路２５が駆動の際の極性を示す極性反転信号を出力するように構成し、非倍速駆動時には、各フレームの開始時に極性反転信号の極性を変える。また、倍速駆動時には、（２ｎ＋１）フレーム（ｎ：０または自然数）の開始時に極性反転信号の極性を変える。
【００３８】
次に、図１１のフローチャートおよび図１２の模式的タイミング図を参照して、倍速変換制御回路２０の動作を説明する。
【００３９】
倍速変換制御回路２０において、フレーム挿入制御回路２４は、倍速駆動することを示す制御信号がオンしている場合には、倍速駆動制御を実行する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。また、倍速駆動することを示す制御信号がオンしていない場合には、非倍速駆動制御を実行する（ステップＳ１１，Ｓ１３）。
【００４０】
非倍速駆動制御は、グレーフレームの挿入を実行しない駆動制御であり、例えば、６０Ｈｚの周波数で入力画像フレームが入力される場合には、６０Ｈｚで、入力画像フレームに含まれる画像データにもとづいて液晶モジュール１０を駆動する一般的な駆動制御である。
【００４１】
図１２は、倍速駆動制御およびバックライト制御の模式的なタイミングを示す模式的タイミング図である。図１２において、横方向が時間経過を示す。
【００４２】
図１２に示すように、入力画像フレームが入力されると（図１２（Ａ））参照）、入力画像フレームは、入力平均輝度検出回路２１およびフレーム挿入制御回路２４に入力される。フレーム挿入制御回路２４は、入力画像フレームに含まれる画像データを画像メモリ２３に一次保存する（図１２（Ｂ））参照）。
【００４３】
入力平均輝度検出回路２１は、入力画像フレームのＡＰＬを算出する（図１２（Ｃ））参照）。例えば、画像フレーム中の各画素の輝度値を積算し、積算値を画素数で除算することによってＡＰＬを算出する。ただし、入力平均輝度検出回路２１がＡＰＬを算出する手法として、いずれの手法を用いてもよい。
【００４４】
そして、入力平均輝度検出回路２１は、算出したＡＰＬに応じて、バックライトとしてのＬＥＤの駆動電流を決定する（図１２（Ｄ））参照）。その際、入力平均輝度検出回路２１は、図８に例示されたようにＬＥＤの駆動電流を決定する。すなわち、照度を示すデータを照度センサ３０から入力し、照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ未満である場合には、バックライトの輝度を下げるためにＬＥＤの駆動電流（具体的には、通電期間）を小さくする。その際、駆動電流を、照度に対して単調増加するような値に設定する。照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満である場合には、１０ｌｘ未満である場合に比べてＬＥＤの駆動電流を大きくする。その際、駆動電流（具体的には、デューティ）を、照度に対して単調増加するような値に設定する。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上である場合には、ＬＥＤの駆動電流を最大にする。
【００４５】
入力平均輝度検出回路２１は、決定した駆動電流を示すデータ（具体的には、デューティを示すデータ）をＬＥＤドライバ４０に出力する。
【００４６】
ＬＥＤドライバ４０には、駆動電流を示すデータに従って、ＬＥＤの通電期間を制御する回路が内蔵されている。すなわち、駆動電流のデューティを制御する回路が内蔵されている。そして、ＬＥＤドライバ４０は、入力平均輝度検出回路２１が出力したデータに応じたデューティでＬＥＤに駆動電流を流す。
【００４７】
以上のような入力平均輝度検出回路２１とＬＥＤドライバ４０との制御によって、表示装置の周囲環境が暗い場合には、バックライトの輝度は低下し、観察者に、液晶モジュール１０の表示面を見やすくさせる。また、表示装置が室内等に存在すると考えられる場合（例えば、周囲の照度が１０〜１０００ｌｘの場合）では、バックライトの輝度はやや上昇する。そして、昼間の屋外のような明るい環境下では、バックライトの輝度は最大になり、やはり、観察者に、液晶モジュール１０の表示面を見やすくさせることができる。
【００４８】
また、挿入輝度レベル発生回路２２は、入力平均輝度検出回路２１が算出したＡＰＬと照度センサ３０が検出した照度とにもとづいて、挿入されるグレーフレームの輝度（グレーレベル）を決定する（図１２（Ｅ））参照）。その際、挿入輝度レベル発生回路２２は、図４に例示されたようにグレーレベルを決定する。
【００４９】
すなわち、表示装置の周囲環境が暗い場合、例えば照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーレベル（相対値）を、照度に対して単調増加している値に決定する。なお、照度が０である場合には、グレーレベルとして全黒を選択する。また、表示装置が室内等に存在すると考えられる場合、例えば照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーレベル（相対値）を、入力画像のＡＰＬと同じ値に決定する。また、昼間の屋外のような明るい環境下、例えば照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーレベル（相対値）を、入力画像のＡＰＬ以上の値であって、照度に対して単調増加している値に決定する。なお、グレーレベル（相対値）は、ＡＰＬに対する比率である。
【００５０】
挿入輝度レベル発生回路２２は、決定したグレーレベル（相対値）と入力画像のＡＰＬとから、グレーレベルの絶対値を算出する。そして、挿入輝度レベル発生回路２２は、算出したグレーレベルの絶対値を、グレーレベルの値としてフレーム挿入制御回路２４に出力する。
【００５１】
フレーム挿入制御回路２４は、グレーフレームを出力する期間では、それぞれＲ，Ｇ，Ｂのサブ画素を含む全画素に対応するデータを、挿入輝度レベル発生回路２２から入力したグレーレベルの値にしてタイミングコントロール回路２５に出力する（図１２（Ｆ））参照）。また、入力画像フレームを出力する期間では、画像メモリ２３から画像データを読み出し、読み出した画像データをタイミングコントロール回路２５に出力する（図１２（Ｆ））参照）。
【００５２】
タイミングコントロール回路２５は、各フレームの開始を示す信号、極性反転信号、クロック信号、Ｒ，Ｇ，Ｂのデータ信号等を液晶モジュール１０に出力する。
【００５３】
以上のような制御が実行されることによって、倍速駆動時には、表示装置の周囲環境の照度と入力画像フレーム自体の輝度とに応じたグレーレベルの挿入フレームが各入力画像フレームの間に挿入される。例えば、周囲環境の照度が低い場合には、入力画像フレームのＡＰＬよりも低い輝度の挿入フレームが挿入される。また、表示装置が室内等に存在する場合には、入力画像フレームのＡＰＬと同輝度の挿入フレームが挿入される。そして、表示装置が屋外等に存在する場合には、入力画像フレームのＡＰＬよりも高い輝度の挿入フレームが挿入される。
【００５４】
よって、観察者は、表示装置が存在する環境によらず、常に、高い表示品位の画像を視認することができる。
【００５５】
また、上記の実施の形態では、ドライバＩＣ１１の外部に倍速変換制御回路２０が設けられているので、ドライバＩＣ１１として一般に使用可能なものを採用することができる。
【００５６】
なお、上記の実施の形態では、倍速駆動制御と、照度にもとづくバックライト制御とを併用したが、倍速駆動制御のみを実行するようにしてもよい。ただし、照度にもとづくバックライト制御を併用する場合には、倍速駆動制御におけるグレーレベルの設定をより細かく設定することができる。例えば、照度にもとづくバックライト制御によって表示の輝度を上げることができるので、図４に例示されたグレーレベル（相対値）における１０００ｌｘ以上の期間の直線の傾きを、図４に示された直線の傾きよりも小さくすることによって、グレーレベルの設定をより細かく設定することができる。
【００５７】
また、上記のように、ドライバＩＣ１１の外部に倍速変換制御回路２０が設けられている場合にはドライバＩＣ１１として一般に使用されるものを採用することができるが、倍速変換制御回路２０の機能をドライバＩＣに組み込んでもよい。すなわち、倍速変換制御回路２０の機能とドライバＩＣ１１の機能とを組み込んだＬＳＩを用いるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施の形態では、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数（例えば、１２０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する倍速駆動が実行される場合を例にしたが、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の４倍の周波数（例えば、２４０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する４倍速駆動を実行するようにしてもよい。４倍速駆動を実行する場合には、４フレームのうちの１つのフレームとして入力画像フレームを使用するが、他の３フレームのうちの１つのフレームをグレーフレームにし、その他のフレームを、補間画像にしたりグレーフレームにしたりする。
【００５９】
また、上記の実施の形態では、無彩色のグレーフレームが使用されたが、入力画像フレームにおける支配的な彩度を検出する回路を設け、その回路において主要な彩度が検出された場合には、輝度挿入レベル発生回路２２は、グレーにわずかな彩度を付加したＲ，Ｇ，Ｂデータを出力するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記の実施の形態では、アクティブマトリクス型液晶表示素子を有する液晶モジュール１０を例にしたが、パッシブマトリクス型液晶表示素子を有する液晶モジュールを用いる場合にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明を、屋外においても使用される機器における表示装置、自動車のインスツルメントパネルにおける計器類やインフォメーションディスプレイなどに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 液晶モジュール
１１ ドライバＩＣ
１２ 表示素子（表示部）
２０ 倍速変換制御回路
２１ 入力平均輝度検出回路
２２ 挿入輝度レベル発生回路
２３ 画像メモリ
２４ フレーム挿入制御回路
２５ タイミングコントロール回路
３０ 照度センサ
４０ ＬＥＤドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの表示装置に関し、特に、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置を明るい環境下で使用する場合、例えば、昼間の太陽光が入光する環境下で使用する場合に、外光が表示装置の表面で反射して視認性が低下する。そのような視認性の低下を防止するための方式として、透過型の表示装置において、バックライトの輝度を調整する方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、カラー表示装置の輝度を向上させるために、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３サブ画素で構成するのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ（白）の４サブ画素で構成する技術がある（例えば、特許文献２参照）。１画素がＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４サブ画素で構成されている表示装置では、周囲環境によらず輝度を向上させることによって、結果として、明るい環境下で使用されるときの視認性の低下を防止することができる。
【０００４】
また、動画像表示を行う液晶表示装置において、入力画像データのフレーム周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数で、画像データにもとづく信号を表示素子に印加するように構成された表示装置がある（例えば、特許文献３参照）。そのような表示装置では、入力画像データの各フレームの間に、所定のフレームが挿入される。挿入される所定のフレームは、例えば全面が黒である全面黒画像フレーム（黒画像フレーム）である。液晶表示装置において本来の各画像フレームが連続表示されると、画像ぼけが観察されることがあるが、１フレーム毎に黒画像フレームが挿入される場合には、画像ぼけが視認される可能性を低減することができる。また、視認される動画像の輝度の低下を防止する等の目的で、黒画像フレームに代えて、グレー画像フレームが使用されたり、全面が白である全白黒画像フレーム（白画像フレーム）が使用されたり、前後の本来の画像から補間処理によって生成された画像フレームが使用されることもある。なお、以下、入力画像データのフレーム周波数の２倍のフレーム周波数で表示素子に信号を印加する駆動の仕方を、倍速駆動という。また、グレー画像フレームは、特に断らない限り、黒画像フレームおよび白画像フレームを含むとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１１８７０号公報（段落００２６−００２７）
【特許文献２】特開２００７−９３８３２号公報（段落０００３−０００４）
【特許文献３】特開２００２−４１００２号公報（段落０００３，０００４，００４１，００４４、図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、バックライトの輝度を調整することによって視認性の低下を防止する方式を使用する場合には、明るい環境下ではバックライトの輝度を高くする必要があり、表示装置の消費電力が大きくなる。また、１画素をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４サブ画素で構成する場合には、入力されるＲ，Ｇ，Ｂの信号をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの信号に変換しなければならない。そのような変換は、一般に、駆動用ＩＣにおいて実現されるが、駆動用ＩＣに変換回路を実装する必要があるので、駆動用ＩＣのコストが高くなる。
【０００７】
また、倍速駆動を用いると画像ぼけが視認される可能性を低減することができるが、黒画像フレームを挿入すると、画像は暗く視認される。また、黒画像フレームではないグレー画像フレームや補間処理によって生成された画像フレームを挿入フレームとして使用する場合には、画像は明るく視認されるが、入力画像フレームが既に明るい画像である等の場合には、周囲環境が暗い環境であるときには、却って観察者に明るすぎる印象を与えてしまう。すなわち、周囲環境の照度の変化に対応して高い表示品質を維持することができないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、コスト上昇を抑えつつ、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表示装置は、周囲環境の照度を検出する照度センサと、入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路と、グレー画像フレーム（全面白画像フレームおよび全面黒画像フレームを含む。）を生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路と、照度センサが検出した照度と入力平均輝度検出回路が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
挿入輝度レベル発生回路が、照度センサが検出した照度が第１の所定値未満である第１領域（図４に示す例では、１００ｌｘ未満の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度よりも低い輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が第１の所定値以上であって第２の所定値未満である第２領域（図４に示す例では、１００ｌｘ以上１０００ｌｘ未満の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が第２の所定値以上である第３領域（図４に示す例では、１０００ｌｘ以上の領域に相当）に含まれる場合に、入力画像の平均輝度以上の輝度をグレー画像フレームの輝度として決定するように構成されていてもよい。
【００１１】
挿入輝度レベル発生回路が、照度センサが検出した照度が第１領域または第３領域に含まれる場合に、照度センサが検出した照度が高いほど［グレー画像フレームの輝度／入力画像の平均輝度］の値が大きくなるようにグレー画像フレームの輝度を決定するように構成されていてもよい。
【００１２】
バックライトを駆動するバックライト駆動回路（図１に示す例では、入力平均輝度検出回路２１とＬＥＤドライバ４０とで実現される。）を備え、バックライト駆動回路は、照度センサが検出した照度が第１の境界値未満（図８に示す例では、１０ｌｘ未満）である場合に、バックライトの輝度が相対的に低い輝度になるようにバックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が第１の境界値以上であって第２の境界値未満（図８に示す例では、１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満）である場合に、バックライトの輝度が相対的に高い輝度になるようにバックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が第２の境界値以上（図８に示す例では、１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上）である場合に、バックライトの輝度が最大輝度になるようにバックライトを駆動するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コスト上昇を抑えつつ、周囲環境の照度が変化しても観察者が視認する表示品質を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による表示装置の構成の一例を示すブロック図。
【図２】入力画像フレームと出力画像フレームとの関係を示す波形図。
【図３】制御信号と倍速変換制御回路の制御状態との関係を示す説明図。
【図４】照度センサが検出した照度と挿入フレームの輝度との関係の一例を示す説明図。
【図５】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図６】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図７】照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図。
【図８】照度センサが検出した照度とＬＥＤの駆動電流との関係の一例を示す説明図。
【図９】ＬＥＤの駆動電流を説明するための説明図。
【図１０】本発明による表示装置における表示素子を駆動を駆動する際の、ある画素における極性を説明するための説明図。
【図１１】倍速変換制御回路の動作を示すフローチャート。
【図１２】倍速駆動制御およびバックライト制御の模式的なタイミングを示す模式的タイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す例では、表示装置は、表示素子１２を有し駆動回路が実装されたドライバＩＣが搭載された液晶モジュール１０、倍速変換制御回路２０、液晶モジュール１０の近傍に設けられ、表示装置の周囲環境の照度を検出する照度センサ３０、ＬＥＤを用いたバックライト（図示せず）に駆動信号を与えるＬＥＤドライバ４０を備えている。なお、この実施の形態では、ＬＥＤを用いたバックライトを用いる場合を例にするが、バックライトがＬＥＤによるものであることは必須のことではない。
【００１６】
液晶モジュール１０における画素を有する表示素子は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示素子である。また、表示素子には、複数の行電極と複数の列電極とが交差するように設けられている。
【００１７】
倍速変換制御回路２０は、入力画像の平均輝度（ＡＰＬ：Average Picture Level ）を入力画像データから算出することによって入力画像のＡＰＬを検出する入力平均輝度検出回路２１、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が算出したＡＰＬとにもとづいて、入力画像フレームの間に挿入される挿入フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路２２、入力画像データを一時記憶する画像メモリ２３、倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときには挿入フレームと入力画像データによるフレーム（入力画像フレーム）とを交互に出力し、倍速駆動することを示す制御信号が入力されていないときには入力画像データのみを出力するフレーム挿入制御回路２４、および液晶モジュール１０における表示素子１２に設けられている電極に与えられる各信号を出力するタイミングコントロール回路２５を含む。なお、実際には、電極には、ドライバＩＣ１１を介して信号が印加される。
【００１８】
倍速駆動することを示す制御信号は、例えば、表示装置を内蔵した機器の制御部から出力される。その機器は、一例として、設置されているスイッチが倍速駆動する状態に設定されると、倍速駆動することを示す制御信号をオン状態にする。
【００１９】
また、図１に示された例では、入力平均輝度検出回路２１は常時ＡＰＬを算出する処理を実行し、挿入輝度レベル発生回路２２は常時挿入フレームの輝度を決定する処理を実行することになるが、フレーム挿入制御回路２４が倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときに倍速駆動の処理を実行するのと同様に、入力平均輝度検出回路２１および挿入輝度レベル発生回路２２も、倍速駆動することを示す制御信号が入力されているときにのみ処理を実行するように構成されていてもよい。
【００２０】
また、この実施の形態では、一例として、入力画像データは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの明度が所定ビット数（例えば、６ビット）で表されるデータであるとする。
【００２１】
次に、本発明による表示装置における制御の前提を説明する。本発明では、環境に応じて輝度制御を行うように指示された場合には、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数（例えば、１２０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する。そのときに、倍速変換制御回路２０は、所定輝度のフレームを発生し、本来の入力画像フレームの前または後に所定輝度のフレームすなわち挿入フレームを挿入する。挿入フレームは、全画素が同輝度のグレーの画像（全黒画像および全白画像を含む。）である。以下、挿入フレームをグレーフレームということがある。また、環境に応じて輝度制御を行うように指示されていない場合には、入力画像フレームのみにもとづいて表示素子１２に設けられている電極を駆動する。
【００２２】
倍速変換制御回路２０は、図２の波形図に示すように、１／６０秒の周期で入力される１つの入力画像フレームに対して（図２（Ａ）参照）、図２（Ｂ）に示すように、１／１２０秒の期間のグレーフレームを生成する。そして、１／６０秒の期間において、グレーフレームと入力画像フレームとを、液晶モジュール１０に出力する。
【００２３】
なお、環境に応じて輝度制御を行う状態は、倍速駆動することを示す制御信号によって維持される。すなわち、図３（Ａ）の説明図に示すように、倍速駆動することを示す制御信号が出力されている状態が、環境に応じて輝度制御を行うように指示されている状態に相当する。また、以下の説明では、倍速駆動することを示す制御信号は、環境に応じて輝度制御を行うように指示する期間ではオン（ＯＮ）状態が維持され、環境に応じて輝度制御を行うように指示しない期間ではオフ（ＯＦＦ）状態に維持されることを想定するが、図３（Ｂ）に示すように、１パルス信号状の制御信号によって環境に応じた輝度制御の開始を指示し、環境に応じて輝度制御を行っているときに１パルス信号状の制御信号が入力されると、環境に応じて輝度制御を行う状態（倍速駆動する状態）から輝度制御を行わない状態（入力画像フレームのみ使用する状態）に移行するようにしてもよい。
【００２４】
図４は、照度センサ３０が検出した照度と、挿入フレーム（グレーフレーム）の輝度との関係の一例を示す説明図である。図４において、横軸は照度センサ３０が検出した照度を示し、縦軸はグレーフレームの輝度を示す。なお、図４において、横軸における目盛りは対数目盛である。また、図４では、グレーフレームの輝度は、入力画像のＡＰＬに対する輝度の相対値で表されている。以下、入力画像のＡＰＬに対する輝度の相対値であることを、「輝度（相対値）」と表現する。
【００２５】
図４に示す例では、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、照度に対して単調増加する値に設定される。なお、照度が０である場合には、グレーフレームを全面黒画像のフレームにする。また、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、１００％すなわち入力画像のＡＰＬと同じ値に設定される。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーフレームの輝度（相対値）は、１００％以上であって、照度に対して単調増加する値に設定される。
【００２６】
挿入輝度レベル発生回路２２は、照度センサ３０が検出した照度と入力平均輝度検出回路２１が検出したＡＰＬとを入力し、図４に例示された関係にもとづいて、挿入フレームの輝度を決定する。
【００２７】
図４に示すように、照度センサ３０が検出した照度が相対的に低い場合には、挿入されるグレーフレームの輝度は相対的に低い。照度センサ３０が検出した照度が相対的に中程度の場合（例えば、平均的な室内環境の場合）には、挿入されるグレーフレームの輝度は、入力画像のＡＰＬと同じになる。そして、照度センサ３０が検出した照度が相対的に高い場合には、挿入されるグレーフレームの輝度は相対的に高い。
【００２８】
倍速駆動されているときには、液晶モジュール１０における表示素子には、１フレーム毎にグレーフレームが表示されるので、すなわち、入力画像フレームとグレーフレームとが交互に表示されるので、照度センサ３０が検出した照度が相対的に低い場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度から低下する。すなわち、暗い環境下では、表示部の画面の輝度が低く設定されることになるので観察者が見やすい画面になる。照度センサ３０が検出した照度が相対的に中程度の場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度と同程度になる。そして、照度センサ３０が検出した照度が相対的に高い場合には、視認される動画像の輝度は、入力画像の平均輝度よりも高くなる。すなわち、明るい環境下では、表示部の画面の輝度が高く設定されることになるので観察者が見やすい画面になる。
【００２９】
なお、図４に示された数値（特に、横軸の数値）は一例であって、図４に示された例ではグレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間は１００ｌｘ未満の区間および１０００ｌｘ以上の区間であったが、グレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間とグレーフレームの輝度（相対値）が変化しない区間との境界（図４に示す例では、１００ｌｘおよび１０００ｌｘ）は、図４に示す例の場合とは異なっていてもよい。例えば、第１の所定値（図４に示された例では、１００ｌｘ）を、１０ｌｘとしてもよい。
【００３０】
また、図４に示されたようにグレーフレームの輝度（相対値）を設定する場合に、後述するバックライトの制御は考慮されていない。バックライトの制御を併用する場合には、グレーフレームの輝度（相対値）が増加する区間とグレーフレームの輝度（相対値）が変化しない区間との境界（図４に示す例では、１００ｌｘおよび１０００ｌｘ）を図４に示す例の場合と異ならせたり、グレーフレームの輝度（相対値）を示す直線の傾きを、図４に示す例の場合と異ならせたりすることができる。
【００３１】
図５〜図７は、照度の違いに応じたＡＰＬとグレーフレームの輝度との関係を説明するための説明図である。図５〜図７において、横軸は最大輝度（白画像の輝度）に対するＡＰＬの値を示し、縦軸は最大輝度（白画像の輝度）に対するグレーフレームの輝度の値を示す。図５に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度は入力画像のＡＰＬと同じになる。図６に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーフレームの輝度はＡＰＬよりも小さい値になる。図７に示すように、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーフレームの輝度はＡＰＬよりも大きい値になる。ただし、当然であるが、グレーフレームの輝度が最大になったときには、すなわち、グレーフレームが全白画像のフレームになったときには、ＡＰＬの値が大きくなっても、グレーフレームの輝度は最大の値のままである。
【００３２】
図８は、照度センサ３０が検出した照度と、バックライトとしてのＬＥＤの駆動電流との関係の一例を示す説明図である。図８において、横軸は照度センサ３０が検出した照度を示し、縦軸はＬＥＤの駆動電流を示す。なお、図８において、横軸における目盛りは対数目盛である。また、図８では、ＬＥＤの駆動電流は、ＬＥＤの通電期間で表されている。本実施形態では、ＬＥＤの通電期間を調整することによって、バックライトの輝度を調整する。具体的には、図９（Ａ）の説明図に示すように、バックライトの輝度を最大にする場合には常時通電する。すなわち、デューティを１００％にする。バックライトの輝度を下げる場合には、図９（Ｂ）に示すように、通電期間を調整する。図９（Ｂ）には、通電期間が全体の半分（デューティ５０％とする。）の例が示されている。
【００３３】
ＬＥＤドライバ４０は、照度センサ３０が検出した照度を入力し、図８に例示された関係にもとづいて、ＬＥＤの駆動電流（この例では、デューティ）を決定する。
【００３４】
図８に示す例では、照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ未満である場合には、バックライトの輝度を下げるためにＬＥＤの駆動電流を小さくする。また、照度に対して単調増加するように駆動電流を大きくする。照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満である場合には、１０ｌｘ未満である場合に比べてバックライトの輝度を上げるためにＬＥＤの駆動電流を大きくする。また、照度に対して単調増加するように駆動電流を大きくする。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上である場合には、ＬＥＤの駆動電流は最大にされる。
【００３５】
図１０は、本発明による表示装置における表示素子を駆動を駆動する際の、ある画素における極性を説明するための説明図である。図１０（Ａ）に示すように、非倍速駆動時には、１フレーム毎に駆動信号の極性を反転する。また、図１０（Ｂ）に示すように、倍速駆動時には、２フレーム（１つのグレーフレームおよび１つの入力画像フレーム）毎に駆動信号の極性を反転する。
【００３６】
倍速駆動する場合に、１フレーム毎（１／１２０秒周期）に極性反転した場合には、入力画像と挿入画像との極性が異なり、選択時間が半分となっている関係上、十分に充放電ができなくなる可能性があり、図１０（Ｂ）に示すように、２フレーム毎に極性反転させることが好ましい。
【００３７】
図１０に示されたような極性反転を実現するために、例えば、タイミングコントロール回路２５が駆動の際の極性を示す極性反転信号を出力するように構成し、非倍速駆動時には、各フレームの開始時に極性反転信号の極性を変える。また、倍速駆動時には、（２ｎ＋１）フレーム（ｎ：０または自然数）の開始時に極性反転信号の極性を変える。
【００３８】
次に、図１１のフローチャートおよび図１２の模式的タイミング図を参照して、倍速変換制御回路２０の動作を説明する。
【００３９】
倍速変換制御回路２０において、フレーム挿入制御回路２４は、倍速駆動することを示す制御信号がオンしている場合には、倍速駆動制御を実行する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。また、倍速駆動することを示す制御信号がオンしていない場合には、非倍速駆動制御を実行する（ステップＳ１１，Ｓ１３）。
【００４０】
非倍速駆動制御は、グレーフレームの挿入を実行しない駆動制御であり、例えば、６０Ｈｚの周波数で入力画像フレームが入力される場合には、６０Ｈｚで、入力画像フレームに含まれる画像データにもとづいて液晶モジュール１０を駆動する一般的な駆動制御である。
【００４１】
図１２は、倍速駆動制御およびバックライト制御の模式的なタイミングを示す模式的タイミング図である。図１２において、横方向が時間経過を示す。
【００４２】
図１２に示すように、入力画像フレームが入力されると（図１２（Ａ））参照）、入力画像フレームは、入力平均輝度検出回路２１およびフレーム挿入制御回路２４に入力される。フレーム挿入制御回路２４は、入力画像フレームに含まれる画像データを画像メモリ２３に一次保存する（図１２（Ｂ））参照）。
【００４３】
入力平均輝度検出回路２１は、入力画像フレームのＡＰＬを算出する（図１２（Ｃ））参照）。例えば、画像フレーム中の各画素の輝度値を積算し、積算値を画素数で除算することによってＡＰＬを算出する。ただし、入力平均輝度検出回路２１がＡＰＬを算出する手法として、いずれの手法を用いてもよい。
【００４４】
そして、入力平均輝度検出回路２１は、算出したＡＰＬに応じて、バックライトとしてのＬＥＤの駆動電流を決定する（図１２（Ｄ））参照）。その際、入力平均輝度検出回路２１は、図８に例示されたようにＬＥＤの駆動電流を決定する。すなわち、照度を示すデータを照度センサ３０から入力し、照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ未満である場合には、バックライトの輝度を下げるためにＬＥＤの駆動電流（具体的には、通電期間）を小さくする。その際、駆動電流を、照度に対して単調増加するような値に設定する。照度センサ３０が検出した照度が１０ｌｘ以上で１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）未満である場合には、１０ｌｘ未満である場合に比べてＬＥＤの駆動電流を大きくする。その際、駆動電流（具体的には、デューティ）を、照度に対して単調増加するような値に設定する。また、照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘよりも低い所定値（例えば、５００ｌｘ）以上である場合には、ＬＥＤの駆動電流を最大にする。
【００４５】
入力平均輝度検出回路２１は、決定した駆動電流を示すデータ（具体的には、デューティを示すデータ）をＬＥＤドライバ４０に出力する。
【００４６】
ＬＥＤドライバ４０には、駆動電流を示すデータに従って、ＬＥＤの通電期間を制御する回路が内蔵されている。すなわち、駆動電流のデューティを制御する回路が内蔵されている。そして、ＬＥＤドライバ４０は、入力平均輝度検出回路２１が出力したデータに応じたデューティでＬＥＤに駆動電流を流す。
【００４７】
以上のような入力平均輝度検出回路２１とＬＥＤドライバ４０との制御によって、表示装置の周囲環境が暗い場合には、バックライトの輝度は低下し、観察者に、液晶モジュール１０の表示面を見やすくさせる。また、表示装置が室内等に存在すると考えられる場合（例えば、周囲の照度が１０〜１０００ｌｘの場合）では、バックライトの輝度はやや上昇する。そして、昼間の屋外のような明るい環境下では、バックライトの輝度は最大になり、やはり、観察者に、液晶モジュール１０の表示面を見やすくさせることができる。
【００４８】
また、挿入輝度レベル発生回路２２は、入力平均輝度検出回路２１が算出したＡＰＬと照度センサ３０が検出した照度とにもとづいて、挿入されるグレーフレームの輝度（グレーレベル）を決定する（図１２（Ｅ））参照）。その際、挿入輝度レベル発生回路２２は、図４に例示されたようにグレーレベルを決定する。
【００４９】
すなわち、表示装置の周囲環境が暗い場合、例えば照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ未満である場合には、グレーレベル（相対値）を、照度に対して単調増加している値に決定する。なお、照度が０である場合には、グレーレベルとして全黒を選択する。また、表示装置が室内等に存在すると考えられる場合、例えば照度センサ３０が検出した照度が１００ｌｘ以上で１０００ｌｘ未満である場合には、グレーレベル（相対値）を、入力画像のＡＰＬと同じ値に決定する。また、昼間の屋外のような明るい環境下、例えば照度センサ３０が検出した照度が１０００ｌｘ以上である場合には、グレーレベル（相対値）を、入力画像のＡＰＬ以上の値であって、照度に対して単調増加している値に決定する。なお、グレーレベル（相対値）は、ＡＰＬに対する比率である。
【００５０】
挿入輝度レベル発生回路２２は、決定したグレーレベル（相対値）と入力画像のＡＰＬとから、グレーレベルの絶対値を算出する。そして、挿入輝度レベル発生回路２２は、算出したグレーレベルの絶対値を、グレーレベルの値としてフレーム挿入制御回路２４に出力する。
【００５１】
フレーム挿入制御回路２４は、グレーフレームを出力する期間では、それぞれＲ，Ｇ，Ｂのサブ画素を含む全画素に対応するデータを、挿入輝度レベル発生回路２２から入力したグレーレベルの値にしてタイミングコントロール回路２５に出力する（図１２（Ｆ））参照）。また、入力画像フレームを出力する期間では、画像メモリ２３から画像データを読み出し、読み出した画像データをタイミングコントロール回路２５に出力する（図１２（Ｆ））参照）。
【００５２】
タイミングコントロール回路２５は、各フレームの開始を示す信号、極性反転信号、クロック信号、Ｒ，Ｇ，Ｂのデータ信号等を液晶モジュール１０に出力する。
【００５３】
以上のような制御が実行されることによって、倍速駆動時には、表示装置の周囲環境の照度と入力画像フレーム自体の輝度とに応じたグレーレベルの挿入フレームが各入力画像フレームの間に挿入される。例えば、周囲環境の照度が低い場合には、入力画像フレームのＡＰＬよりも低い輝度の挿入フレームが挿入される。また、表示装置が室内等に存在する場合には、入力画像フレームのＡＰＬと同輝度の挿入フレームが挿入される。そして、表示装置が屋外等に存在する場合には、入力画像フレームのＡＰＬよりも高い輝度の挿入フレームが挿入される。
【００５４】
よって、観察者は、表示装置が存在する環境によらず、常に、高い表示品位の画像を視認することができる。
【００５５】
また、上記の実施の形態では、ドライバＩＣ１１の外部に倍速変換制御回路２０が設けられているので、ドライバＩＣ１１として一般に使用可能なものを採用することができる。
【００５６】
なお、上記の実施の形態では、倍速駆動制御と、照度にもとづくバックライト制御とを併用したが、倍速駆動制御のみを実行するようにしてもよい。ただし、照度にもとづくバックライト制御を併用する場合には、倍速駆動制御におけるグレーレベルの設定をより細かく設定することができる。例えば、照度にもとづくバックライト制御によって表示の輝度を上げることができるので、図４に例示されたグレーレベル（相対値）における１０００ｌｘ以上の期間の直線の傾きを、図４に示された直線の傾きよりも小さくすることによって、グレーレベルの設定をより細かく設定することができる。
【００５７】
また、上記のように、ドライバＩＣ１１の外部に倍速変換制御回路２０が設けられている場合にはドライバＩＣ１１として一般に使用されるものを採用することができるが、倍速変換制御回路２０の機能をドライバＩＣに組み込んでもよい。すなわち、倍速変換制御回路２０の機能とドライバＩＣ１１の機能とを組み込んだＬＳＩを用いるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施の形態では、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の２倍のフレーム周波数（例えば、１２０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する倍速駆動が実行される場合を例にしたが、入力画像フレームの周波数（例えば、６０Ｈｚ）の４倍の周波数（例えば、２４０Ｈｚ）で表示素子１２に設けられている電極を駆動する４倍速駆動を実行するようにしてもよい。４倍速駆動を実行する場合には、４フレームのうちの１つのフレームとして入力画像フレームを使用するが、他の３フレームのうちの１つのフレームをグレーフレームにし、その他のフレームを、補間画像にしたりグレーフレームにしたりする。
【００５９】
また、上記の実施の形態では、無彩色のグレーフレームが使用されたが、入力画像フレームにおける支配的な彩度を検出する回路を設け、その回路において主要な彩度が検出された場合には、輝度挿入レベル発生回路２２は、グレーにわずかな彩度を付加したＲ，Ｇ，Ｂデータを出力するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記の実施の形態では、アクティブマトリクス型液晶表示素子を有する液晶モジュール１０を例にしたが、パッシブマトリクス型液晶表示素子を有する液晶モジュールを用いる場合にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明を、屋外においても使用される機器における表示装置、自動車のインスツルメントパネルにおける計器類やインフォメーションディスプレイなどに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 液晶モジュール
１１ ドライバＩＣ
１２ 表示素子（表示部）
２０ 倍速変換制御回路
２１ 入力平均輝度検出回路
２２ 挿入輝度レベル発生回路
２３ 画像メモリ
２４ フレーム挿入制御回路
２５ タイミングコントロール回路
３０ 照度センサ
４０ ＬＥＤドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲環境の照度を検出する照度センサと、
入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路と、
グレー画像フレームを生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路と、
前記照度センサが検出した照度と前記入力平均輝度検出回路が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
挿入輝度レベル発生回路は、照度センサが検出した照度が第１の所定値未満である第１領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度よりも低い輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が前記第１の所定値以上であって第２の所定値未満である第２領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が前記第２の所定値以上である第３領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度以上の輝度をグレー画像フレームの輝度として決定する
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
挿入輝度レベル発生回路は、照度センサが検出した照度が第１領域または第３領域に含まれる場合に、前記照度センサが検出した照度が高いほど［グレー画像フレームの輝度／入力画像の平均輝度］の値が大きくなるようにグレー画像フレームの輝度を決定する
請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
バックライトを駆動するバックライト駆動回路を備え、
前記バックライト駆動回路は、照度センサが検出した照度が第１の境界値未満である場合に、バックライトの輝度が相対的に低い輝度になるように前記バックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が前記第１の境界値以上であって第２の境界値未満である場合に、バックライトの輝度が相対的に高い輝度になるように前記バックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が前記第２の境界値以上である場合に、バックライトの輝度が最大輝度になるように前記バックライトを駆動する
請求項１、２または３記載の表示装置。
【請求項１】
周囲環境の照度を検出する照度センサと、
入力画像の平均輝度を検出する入力平均輝度検出回路と、
グレー画像フレームを生成し、生成したグレー画像フレームを、入力画像フレームとその次に入力される入力画像フレームとの間に挿入するフレーム挿入制御回路と、
前記照度センサが検出した照度と前記入力平均輝度検出回路が検出した入力画像の平均輝度とに応じて、グレー画像フレームの輝度を決定する挿入輝度レベル発生回路と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
挿入輝度レベル発生回路は、照度センサが検出した照度が第１の所定値未満である第１領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度よりも低い輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が前記第１の所定値以上であって第２の所定値未満である第２領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度をグレー画像フレームの輝度として決定し、照度センサが検出した照度が前記第２の所定値以上である第３領域に含まれる場合に、入力画像の平均輝度以上の輝度をグレー画像フレームの輝度として決定する
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
挿入輝度レベル発生回路は、照度センサが検出した照度が第１領域または第３領域に含まれる場合に、前記照度センサが検出した照度が高いほど［グレー画像フレームの輝度／入力画像の平均輝度］の値が大きくなるようにグレー画像フレームの輝度を決定する
請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
バックライトを駆動するバックライト駆動回路を備え、
前記バックライト駆動回路は、照度センサが検出した照度が第１の境界値未満である場合に、バックライトの輝度が相対的に低い輝度になるように前記バックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が前記第１の境界値以上であって第２の境界値未満である場合に、バックライトの輝度が相対的に高い輝度になるように前記バックライトを駆動し、照度センサが検出した照度が前記第２の境界値以上である場合に、バックライトの輝度が最大輝度になるように前記バックライトを駆動する
請求項１、２または３記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−５３２３７（Ｐ２０１１−５３２３７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９１７４（Ｐ２００９−１９９１７４）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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