JP2013130744A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像とともに字幕などを表示する場合に、電力消費量を削減するとともに、その表示領域に対応するバックライト領域の発光輝度を適切に制御すること。
【解決手段】エリアアクティブ制御部３およびＬＥＤ制御部６が、第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトを複数の領域に分割し、分割した各領域に対応する第１の映像信号に応じて、分割した各領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を決定する第１の輝度制御を行うとともに、第１の輝度制御を行っている間に、第２の映像信号の表示指示を受け付けた場合に、第１の輝度制御とは独立に、第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、所定の時間、ＬＥＤの最大発光輝度未満で０より大きい値に制御する第２の輝度制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号を表示する映像表示装置に関する。

液晶パネルとバックライトを備える従来の映像表示装置では、液晶パネルの透過率を入力映像に応じて変調することにより映像を表示するとともに、液晶パネルをバックライトで照明している。このような映像表示装置の中には、バックライトを１００％の輝度で常に発光させるものがあったが、このような映像表示装置では、消費電力が大きくなるという問題がある。

また、近年、このバックライトの発光輝度を、例えば、ＡＰＬ（平均輝度レベル：Average Picture Level）などの映像信号の特徴量に基づいて制御する技術が開発されている。しかし、この技術では、映像中に字幕が表示されたり、消去されたりすると、字幕領域の輝度に影響されて映像信号の特徴量が変化してしまう。そして、この変化によりバックライトの発光輝度が影響を受け、フリッカー現象が生じるという問題がある。

そのため、特許文献１には、字幕が表示される領域を除外して映像信号の特徴量を測定することにより、バックライトの発光輝度が字幕の表示、消去に影響を受けないようにした液晶表示装置が開示されている。

また、ＡＰＬが大きい場合、映像そのものが明るいことになるので、バックライトの発光輝度をさらに大きくする必要はない。そのため、特許文献１の液晶表示装置は、ＡＰＬが極めて高い領域において、ＡＰＬが大きくなるほどバックライトの発光輝度を減少させる。これにより、電力消費量の低減が実現される。

特開２００７−１４０４８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の従来技術は、字幕領域以外の映像表示領域に対応するバックライトの発光輝度の制御についての技術であり、字幕領域に対応するバックライトの発光輝度を、電力消費を低減しつつ、いかに適切に制御するかという課題について解決法を示すものではなかった。

例えば、字幕領域と字幕領域以外の映像表示領域に対して同一の輝度制御を行うこととすると、字幕領域に対応するバックライト領域の発光輝度は、字幕領域を除外して測定された映像信号の特徴量により決定されることとなり、映像信号の特徴量によっては字幕領域に対応するバックライト領域の発光輝度が大きくなりすぎ、字幕領域に黒浮きが発生する可能性がある。

本発明は、上記実情に鑑み、映像とともに字幕などを表示する場合に、電力消費量を削減するとともに、その表示領域に対応するバックライト領域の発光輝度を適切に制御することが可能な映像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明の第１の技術手段は、映像信号を表示する映像表示装置であって、第１の映像信号および第２の映像信号を表示する表示パネルと、該表示パネルを照明する光源としてＬＥＤを使用したバックライトと、該バックライトのＬＥＤの発光輝度を制御する制御部と、前記第２の映像信号の表示指示を受け付ける表示指示受付部と、を備え、前記制御部は、前記第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトを複数の領域に分割し、該分割した各領域に対応する前記第１の映像信号に応じて、前記分割した各領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を決定する第１の輝度制御を行うとともに、該第１の輝度制御を行っている間に、前記表示指示受付部が前記第２の映像信号の表示指示を受け付けた場合に、前記第１の輝度制御とは独立に、前記第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、所定の時間、前記ＬＥＤの最大発光輝度未満で０より大きい値に制御する第２の輝度制御を行うことを特徴とする。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記第２の輝度制御は、前記第２の映像信号が表示され、該第２の映像信号が消去された後の前記第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、時間の経過に伴って徐々に変化させるよう制御するものであることを特徴とする。

本発明の第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記第１の輝度制御は、前記第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、前記ＬＥＤの駆動電流の合計値が所定の許容電流値以下となる範囲で、前記バックライトの点灯率、または、前記第１の映像信号に基づいて制御するものであることを特徴とする。

本発明によれば、第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトを複数の領域に分割し、分割した各領域に対応する第１の映像信号に応じて、分割した各領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を決定する第１の輝度制御を行うとともに、第１の輝度制御を行っている間に、第２の映像信号の表示指示を受け付けた場合に、第１の輝度制御とは独立に、第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、所定の時間、ＬＥＤの最大発光輝度未満で０より大きい値に制御する第２の輝度制御を行うこととしたので、映像とともに字幕などを表示する場合に、電力消費量を削減するとともに、その表示領域に対応するバックライト領域の発光輝度を適切に制御することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示す図である。 液晶表示装置が備える処理部により処理された映像の一例を示す図である。 ＬＥＤバックライトのＬＥＤの最大発光輝度の設定方法について説明する図である。 字幕領域とその字幕領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤを示す図である。 字幕領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤに対して行われる輝度制御について説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の要部構成例を示す図であり、図２は、液晶表示装置１が備える処理部により処理された映像の一例を示す図である。図１に示すように、液晶表示装置１は、画像処理部２、エリアアクティブ制御部３、パネル制御部４、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）制御部６、ＬＥＤバックライト７を備える。

画像処理部２は、放送信号から分離した映像・音声信号や、外部機器からの映像・音声信号を受信し、符号化された映像・音声信号を復号するなどの映像信号処理を行う。図２（Ａ）には、画像処理部２に入力される映像信号の例が示されている。画像処理部２は、入力される映像信号に対して、例えば、ＩＰ変換、ノイズリダクション、スケーリング処理、γ調整、ホワイトバランス調整などを適宜実行する。

また、画像処理部２は、視聴者がリモコン（図示せず）などを用いて行った字幕やＯＳＤ情報などの映像信号の表示指示や、また、字幕やＯＳＤ情報などの映像信号の消去指示を受け付ける。

そして、画像処理部２は字幕やＯＳＤ情報などの映像信号の表示指示を受け付けた場合に、字幕やＯＳＤ情報（例えば、子画面や時計やメニュー画面など）などの映像信号を重畳した映像信号を生成し、生成した映像信号をエリアアクティブ制御部３に出力する。その際、画像処理部２は、重畳した字幕やＯＳＤ情報などの表示位置を示す制御信号を併せて出力する。

また、画像処理部２は、字幕やＯＳＤ情報などの映像信号の消去指示を受け付けた場合、字幕やＯＳＤ情報などの映像信号が重畳されていない映像信号をエリアアクティブ制御部３に出力する。画像処理部２は、特許請求の範囲における表示指示受付部に対応する。

エリアアクティブ制御部３は、ローカルディミング処理を実行する。具体的には、エリアアクティブ制御部３は、画像処理部２により入力された映像信号に従って、映像信号により表示される画像を所定領域に分割し、分割領域ごとに映像信号の最大階調値を抽出する。

そして、エリアアクティブ制御部３は、最大階調値が大きい領域では、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤの発光輝度を大きくし、最大階調値が小さい領域では、ＬＥＤの発光輝度を小さくするなどして、抽出した最大階調値に応じた発光輝度の制御を行う。

なお、ここでは、各分割領域の最大階調値を用いてＬＥＤの発光輝度を制御することとしたが、各分割領域の階調平均値などの他の特徴量を用いて、ＬＥＤの発光輝度を制御することとしてもよい。

さらに、エリアアクティブ制御部３は、ＬＥＤバックライト７の各ＬＥＤを点灯させる駆動電流の合計値を所定の許容電流値以下としつつ、ＬＥＤバックライト７の輝度をより高め、コントラストを向上させる電力リミット制御を行う。

具体的には、エリアアクティブ制御部３は、分割領域ごとに抽出された映像信号の最大階調値に基づき、各分割領域に対応するＬＥＤバックライト７の点灯率を計算する。この点灯率とは、映像信号が取り得る階調値に対する各分割領域における映像信号の最大階調値の割合である。

例えば、映像信号が取り得る階調値が２５６階調であり、分割領域が８つあり、８つの分割領域における映像信号の最大階調値が６４、２２４、１６０、３２、１２８、１９２、１９２、９６である場合、各分割領域に対応するＬＥＤバックライト７の点灯率はそれぞれ、２５．０％、８７．８％、６２．７％、１２．５％、５０．２％、７５．３％、７５．３％、３７．６％となる。

また、エリアアクティブ制御部３は、平均点灯率を算出する。上述した例では、平均点灯率は、５３．３％となる。そして、エリアアクティブ制御部３は、その平均点灯率を用いて、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤの最大発光輝度を設定する。

図３は、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤの最大発光輝度の設定方法について説明する図である。図３の横軸は、ＬＥＤバックライト７の平均点灯率である。平均点灯率は、各分割領域に対応するＬＥＤバックライト７の各領域のＬＥＤがすべて消灯した状態では０％となり、各分割領域に対応するＬＥＤバックライト７の各領域のＬＥＤがすべて点灯した状態では１００％となる。図３の縦軸は、各平均点灯率におけるＬＥＤバックライト７のＬＥＤの最大発光輝度を示す。

電力リミット制御では、ＬＥＤバックライト７の各ＬＥＤを点灯するための駆動電流の合計値は一定であるものとする。平均点灯率がＰよりも大きい範囲では、平均点灯率が大きくなるほど、１つの分割領域に供給できる電流は小さくなるため、最大発光輝度は小さくなる。

そして、平均点灯率が大きい領域では、映像が眩しく感じられるが、最大発光輝度が小さくなることにより、この眩しさが抑制される。また、平均点灯率がＰ付近である場合は、最大発光輝度が最も大きくなる。最大発光輝度が大きくなると、太陽やライトなどの光源の色の再現力が向上する。

平均点灯率がＰよりも小さい範囲では、最大発光輝度をより大きくすることも可能であるが、この範囲の映像は暗い映像であるので、最大発光輝度を小さくすることにより、引き締まった黒表現を実現し、黒浮きを抑制し、表示品位を保つようにする。

エリアアクティブ制御部３は、図３に示した関係を用いて、各分割領域の最終的な輝度を決定し、決定した輝度のデータをＬＥＤ制御部６に出力する。具体的には、エリアアクティブ制御部３は、ローカルディミング処理により最大階調値に応じて分割領域ごとに決定した輝度に、輝度増加率を乗算することにより、各分割領域の最終的な輝度を決定する。ここで、輝度増加率とは、ある平均点灯率における最大発光輝度をａとし、１００％の平均点灯率における最大発光輝度をｂとした場合の比ａ／ｂを意味する。

例えば、平均点灯率が６４．０％である場合の最大発光輝度が８００ｃｄ／ｍ^２であり、平均点灯率が１００％のときの最大発光輝度が５３３ｃｄ／ｍ^２であったとすると、輝度増加率ａ／ｂは、１．５となる。

この場合、エリアアクティブ制御部３は、ローカルディミング処理により最大階調値に応じて分割領域ごとに決定した輝度に、１．５を乗算することにより、各分割領域の最終的な輝度を決定する。なお、図３に示した最大輝度と平均点灯率との関係は、予め映像表示装置１が備える記憶部（図示せず）に記憶されているものとする。

また、エリアアクティブ制御部３は、映像表示のため、ＬＣＤパネル５を制御するための制御データをパネル制御部４に出力する。

さらに、エリアアクティブ制御部３は、画像処理部２から字幕やＯＳＤ情報などの映像信号を重畳した映像信号と、重畳した字幕やＯＳＤ情報などの表示位置を示す制御信号が出力された場合に、それらの信号に基づいて、字幕やＯＳＤ情報などの映像信号が表示される領域に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤの発光輝度を、字幕やＯＳＤ情報などの映像信号以外の映像信号が表示される領域に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤの発光輝度の制御処理とは独立に制御する。

図４は、字幕領域１０とその字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２を示す図である。図４（Ａ）には、字幕が表示される字幕領域１０と、通常の映像領域１１とが示されている。また、図４（Ｂ）には、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２と、通常の映像領域１１に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１３とが示されている。

そして、通常の映像領域１１に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１３に対しては、ローカルディミング処理および電力リミット制御による第１の輝度制御が行われ、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２に対しては、第１の輝度制御とは独立に、以下のような第２の輝度制御が行われる。

図５は、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２に対して行われる輝度制御について説明する図である。図５に示すように、エリアアクティブ制御部３は、字幕が表示されている間（時間ｔ１〜ｔ２、および、時間ｔ３〜ｔ４）、ＬＥＤ１２の輝度を、ＬＥＤ１２の最大発光輝度１００％より小さく、０％より大きい所定の値ＬＩＭＩＴとなるよう制御する。

また、エリアアクティブ制御部３は、字幕が表示された後（時間ｔ２〜ｔ３、および、時間ｔ４〜）、ＬＥＤ１２の輝度が、時間の経過に伴って徐々に低下するよう制御する。なお、図５では、ＬＥＤ１２の輝度が、時間の経過に伴って直線的に低下する場合が示されているが、２次曲線などの曲線に沿って低下するよう制御することとしてもよい。

以上のように、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２の発光輝度を、ＬＥＤ１２の最大発光輝度未満で、０より大きい所定の値ＬＩＭＩＴとなるよう制御することにより、電力消費量を削減するとともに、字幕領域１０が明るくなりすぎて黒浮きが発生することを抑制することができる。ここで、前述した電力リミット制御を行う際の所定の許容電流値は、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２が、輝度値ＬＩＭＩＴで発光できるような値に設定される。

また、これによって映像および字幕の明るさが急激に変化することを抑制することができる。この点について、暗い背景に明るい字幕が表示された場合を例として、図３を用いて説明する。図３において、字幕が表示された場合の平均点灯率がＡであり、字幕が消去された場合の平均点灯率がＢであるものとする。字幕が消去された場合に本発明の輝度制御が行われないこととすると、最大輝度がＬＡからＬＢにΔＬ（＝ＬＢ−ＬＡ）だけ変化するので、映像および字幕の明るさが急激に変化し、違和感が生じる。

しかし、本発明では、図５に示したように、字幕が消去された後に、字幕領域１０に対応するＬＥＤバックライト７のＬＥＤ１２の輝度を徐々に低下させることにより、映像および字幕の明るさが急激に変化することを抑制することができる。また、次に字幕が表示される場合にも、映像および字幕の明るさが急激に変化することが緩和される。

なお、明るい背景に暗い字幕が表示される場合、ローカルディミング処理が行われると、字幕領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤの輝度が小さくなるため、平均点灯率も小さくなり、その字幕が消去されると、平均点灯率は大きくなる。例えば、図３において、字幕が表示された場合の平均点灯率がＢであり、字幕が消去された場合の平均点灯率がＡであるものとする。このような場合は、字幕が消去された後に、字幕領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤの輝度を徐々に大きくすることにより、映像および字幕の明るさが急激に変化することを抑制する。

パネル制御部４は、エリアアクティブ制御部３により出力された制御データを用いて、ＬＣＤパネル５における映像の表示を制御する。図２（Ｂ）には、ＬＣＤパネル５に出力される映像信号の例が示されている。ＬＣＤパネル５は、液晶パネルなどの表示パネルであり、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤにより照明されて映像を表示する。

ＬＥＤ制御部６は、エリアアクティブ制御部３により出力された輝度のデータを用いて、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤの発光輝度を制御する。エリアアクティブ制御部３およびＬＥＤ制御部６は、特許請求の範囲における制御部に対応する。図２（Ｃ）には、ＬＥＤバックライト７のＬＥＤ発光輝度の制御の例が示されている。

ＬＥＤバックライト７は、ＬＣＤパネル５を照明する光源としてＬＥＤを使用したバックライトである。図２（Ｄ）には、ＬＥＤバックライト７によりＬＣＤパネル５が照明された結果得られる映像の一例が示されている。ＬＥＤバックライト７のＬＥＤの輝度制御は、ＰＷＭ制御で行われるが、電流制御もしくはこれらの組み合わせによって所望の値となるように制御することとしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能である。

例えば、上記実施形態では、ＬＥＤバックライト７の点灯率を用いて輝度を制御する場合について説明したが、映像信号のＡＰＬ（平均輝度レベル：Average Picture Level）を用いても同様の制御を行うことができる。

ＡＰＬは映像信号全体（通常の映像信号と字幕やＯＳＤ情報などの映像信号を含む）の輝度の平均値であるため、ＡＰＬとＬＥＤの最大輝度との関係は、図３に示したものと同様の傾向を示すものと考えられる。すなわち、映像信号のＡＰＬが低ければ、ＬＥＤバックライト７の点灯率も低く、映像信号のＡＰＬが高ければ、ＬＥＤバックライト７の点灯率も高くなる。従って、図３の横軸をＡＰＬにした場合でも同様の制御を行うことができる。

１…液晶表示装置、２…画像処理部、３…エリアアクティブ制御部、４…パネル制御部、５…ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、６…ＬＥＤ（Light Emitting Diode）制御部、７…ＬＥＤバックライト、１０…字幕領域、１１…通常の映像領域、１２…字幕領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤ、１３…通常の映像領域に対応するＬＥＤバックライトのＬＥＤ

Claims (3)

1. 映像信号を表示する映像表示装置であって、
   第１の映像信号および第２の映像信号を表示する表示パネルと、
   該表示パネルを照明する光源としてＬＥＤを使用したバックライトと、
   該バックライトのＬＥＤの発光輝度を制御する制御部と、
   前記第２の映像信号の表示指示を受け付ける表示指示受付部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトを複数の領域に分割し、該分割した各領域に対応する前記第１の映像信号に応じて、前記分割した各領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を決定する第１の輝度制御を行うとともに、該第１の輝度制御を行っている間に、前記表示指示受付部が前記第２の映像信号の表示指示を受け付けた場合に、前記第１の輝度制御とは独立に、前記第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、所定の時間、前記ＬＥＤの最大発光輝度未満で０より大きい値に制御する第２の輝度制御を行うことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記第２の輝度制御は、前記第２の映像信号が表示され、該第２の映像信号が消去された後の前記第２の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、時間の経過に伴って徐々に変化させるよう制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記第１の輝度制御は、前記第１の映像信号の表示領域に対応するバックライトのＬＥＤの発光輝度を、前記ＬＥＤの駆動電流の合計値が所定の許容電流値以下となる範囲で、前記バックライトの点灯率、または、前記第１の映像信号に基づいて制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。