JP5249703B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、映像品位を維持して所望の階調特性を実現させると共に、コントラストの高い映像表示を行うことができる表示装置に関する。

従来、表示装置のコントラストを高めることを目的として、入力映像信号の輝度レベルに応じて入力映像信号のゲインを上げる技術が種々提案されている。
例えば特許文献１には、 デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正した際のガンマ補正特性に起因して生ずるダイナミックレンジの問題を解消することを目的とした液晶表示装置が開示されている。ここでは、デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正して、液晶表示部の印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする。そしてそのデジタル画像データをＤＡ変換し、ゲインを与えて表示している。このとき入力デジタル画像データの階調値が最大に達する前に、ガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値に達する飽和（サチレーション）が生じたときに、ガンマ補正回路よりも前段側の前置回路にて、ゲインが低くなるように設定することにより、表示画像のダイナミックレンジを調整するようにしている。

また最近では、特に液晶表示装置において、入力映像信号のゲインを行うだけではなく、入力映像信号のゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させることにより、消費電力を低減させるとともによりコントラスト感を高める技術が提案されている。
例えば、特許文献２，３には、映像信号のヒストグラムが表示可能帯域の所定比率以下である場合（輝度分布が暗い場合）に、バックライトの輝度を落とすとともに入力映像信号のゲインを上げて、映像表示輝度を保ちながらコントラスト感の向上を図る技術が示されている。
特開平１０−３１９９２２号公報 特開２００６−２７６６７７号公報 米国特許出願公開２００６／０２７４０２６号公報

上記のような入力映像信号のゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させる技術に関し、映像の特徴量の一つであるヒストグラムに応じてバックライト光源の輝度と映像のゲインを調整することによって、低消費電力と映像のダイナミックレンジの増大を行うようにした技術が知られている。このような技術を用いた液晶表示装置では、ヒストグラムとして映像信号の輝度値のヒストグラムを算出し、各色のヒストグラムや色差ヒストグラムを算出せずに、輝度値ヒストグラムを使用してバックライト輝度とゲインの調整を行うようにしたものがある。

このような液晶表示装置では、映像信号のヒストグラムに応じてバックライト光源の輝度を決定し、その輝度に基づいて映像信号を伸張するためのゲインを決定している。
このときに映像信号を伸張するゲイン設定において、伸張後に表現できない出力値となる場合には、出力値に飽和（サチレーション）が生じる。例えば、２５６階調（０〜２５５）で出力表示を行う表示パネルにおいて、映像信号のＲＧＢの各信号にゲインを与えて伸張するときに、伸張後の出力値が２５５階調を越える場合には、全て２５５でクリップして２５５階調で出力されることになる。この部分が上記の飽和が生じる部分となる。
また、液晶表示装置によっては、上記のような映像信号を伸張するゲイン設定において、映像のピーク部分を目立たない範囲で飽和させるようにしているものもある。

一例として、輝度ヒストグラムに基づいて設定するゲインが２.０、映像信号のＲＧＢが（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２００，１００，５０）であるとき、ゲインを与えた後の映像信号は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（４００，２００，１００）となる。ここで２５６階調で映像表示を行う表示装置では、Ｒに飽和を生じ、クリップされて２５５となる。つまり（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２００，１００）となる。つまり、ゲインを与えたことによってこの映像信号部分の色相が変化してしまうことになる。
特に肌色の画像については、上記のようなゲイン設定時の飽和による色相の変化が、人間の目に感じやすく、映像品位の低下が目立つ。

このときにＲＧＢ各色ヒストグラム、または色差のヒストグラムがあれば、その値に基づいて、映像信号のピーク部分の飽和量を軽減させることができるが、輝度値のヒストグラムのみではこのような対応を行うことはできない。このため、輝度値のヒストグラムによって映像信号のゲインとバックライト光源の輝度とを調整する表示装置において、ゲイン設定時の映像品位の低下を改善することが求められている。

本発明は、上述のごとくの実情に鑑みてなされたものであり、入力映像信号の輝度ヒストグラムに基づいて映像信号のゲイン設定とバックライト光源の輝度とを連動して調整する表示装置において、ゲイン設定後の映像信号の色相の変化による映像品位の低下を抑え、かつ低消費電力を実現する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ために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを有し、光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、入力映像信号の特徴量に対する光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、入力映像信号の輝度値のヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、入力映像信号のヒストグラムから、光源の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部と、輝度レベル選択部で選択した発光輝度レベルと、輝度レベル設定部で設定した参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号のゲインを設定するゲイン設定部と、ヒストグラムの最大輝度値に応じた発光輝度レベルの下限値を定める制御特性を予め記憶する手段とを有し、輝度レベル選択部は、予め設定された液晶パネルの目標コントラストを使用し、入力映像信号のヒストグラムにおいて、目標コントラストのときに液晶パネルで表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な光源の発光輝度レベルの全てについて実行し、評価値の最も低い発光輝度レベルを、輝度レベル設定部で設定された参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で抽出し、制御特性を参照して、入力映像信号のヒストグラムの最大輝度値に応じた下限値が、抽出した発光輝度レベルより高ければ、下限値を前記選択した前記発光輝度レベルとして出力して、ヒストグラムの最大輝度値に応じた下限値よりも低い発光輝度レベルが選択されないように制限することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、発光輝度レベルの下限値を定める制御特性は、ヒストグラムの最大輝度値が取り得る範囲のうちの所定の高輝度側の範囲において、下限値が一定であることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、ゲイン設定部は、参照用の発光輝度レベルを選択した発光輝度レベルで除した後、１／γ乗することによって設定するゲインを算出することを特徴としたものである。

本発明によれば、入力映像信号の輝度ヒストグラムに基づいて映像信号のゲイン設定とバックライト光源の輝度とを連動して調整する表示装置において、ゲイン設定後の映像信号の色相の変化による映像品位の低下を抑え、かつ低消費電力を実現する表示装置を提供することができる。

また、本発明によれば、輝度ヒストグラムに基づいて映像信号のゲイン設定とバックライト光源の輝度とを連動して調整する表示装置において、輝度ヒストグラムの特性に応じてバックイト光源の輝度の低下を制限することにより、暗い画像のときは、画質を損なうことなくより低消費電力化及び黒レベルの向上を十分に行うことができ、かつ、特に肌色の色相に変化が生じることなく、適正な映像表示を行いつつ、低消費電力と映像信号のダイナミックレンジのアップによる映像品位の向上を実現させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の表示装置に係る好適な実施の形態について説明する。以下に説明する本発明に係る実施形態は、光源としてのバックライトを備えた映像表示装置において、入力映像信号の映像特徴量に応じて入力映像信号の増幅の度合い（ゲイン）を調整するもので、このときに、目標コントラスト（ターゲットＣＲ）を設定し、バックライト光源の発光輝度の制御とゲインの制御によりそのターゲットＣＲに近づけるように映像表現を行う。このような映像信号とバックライトの輝度変調処理を本明細書ではアドバンスト輝度変調処理とする。

〈本発明に係る輝度変調処理の概要〉
表示装置から発せられる光量は、表示する映像信号のレベルを忠実に再現するのが理想である。つまり、黒画面を表示する場合、画面から発せられる光量は理想的には０でなければならない。しかし、現実の液晶表示装置では、若干の光漏れがあり、黒画面を表示する場合にも黒ではなくグレー表示となる。

表示装置の重要な性能の一つとしてコントラスト比（以下ＣＲともいう）がある。表示装置において、ＣＲは表示パネル上の最大輝度と最小輝度の比である。液晶表示装置の場合、最大輝度は光源の最大発光輝度で決まり、最小輝度は黒表示時の光漏れ量によって決まる。よって、光源の発光輝度が一定の場合、同一の液晶パネルにおいてコントラスト比は一定となる。

図１は、ＣＲが３０００と６０００の液晶パネルについて、入力階調（映像信号レベル）と液晶パネル上での輝度値との関係を示すグラフである。最大輝度は共に同じ４５０ｃｄであるが、入力階調（画素値）０での液晶パネル上の表示輝度（最小輝度）はＣＲ３０００の場合に０.１５ｃｄ、ＣＲ６０００の場合に０.０７５ｃｄとなり、２倍の差がある。

ここで、ＣＲ３０００の液晶パネル使用時に光源の発光輝度を５０％まで下げるとともにゲイン設定で入力映像信号を所定量増幅させると、入力映像信号の画素値と液晶パネルの表示輝度値との関係は、図１において点線で示すような関係となり、画素値０〜１２８においてはＣＲ６０００の液晶パネルに近い輝度表現をさせることが可能になる。しかしながら、画素値１２８より大きい映像は階調表現できず、いわゆる白つぶれを起こすことになる。従って、入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度の調節と、ゲイン設定を行う必要がある。

例えば、入力映像信号の輝度のヒストグラムが画素値１２８以下の輝度分布を示す場合に、上述の図１で示すようにバックライトの輝度を５０％まで下げるとともにゲイン設定で所定入力映像信号を所定量増幅させるような制御を行うようにすればよい。このように入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度の制御及びゲイン設定を行うことにより、コントラスト感を高めることができると同時にバックライトの発光輝度を下げることによる省電力化を図ることが可能になる。

上記では入力映像信号の輝度のヒストグラムが画素値１２８以下の輝度分布を示す場合を例に挙げ説明したが、上記例以外でも、例えば、映像中の白部分が極めて少ない場合には、白部分の重視度を下げ、黒表現の向上を同様にして図ることができる。このとき、重視しない部分の白つぶれは無視してもよいし、ターゲットＣＲを実現させるゲイン設定によっても白つぶれが緩和できるように、白側領域でのゲインを決めるようにしてもよい。

さらに本発明に係るバックライトの発光輝度の制御及びゲイン設定においては、ゲイン設定時のＲＧＢ出力値の飽和による色相の変化を抑えるために、映像信号のＹヒストグラムの最大値に従って、バックライトの発光輝度レベルの下限値を制限し、ゲインの上昇を抑えて色変化を抑制させるようにしている。

また、本発明に係る輝度変調処理では、省電力化を図るために、後述するように映像信号から得た映像のＡＰＬ等の特徴量に応じて動的に光源の発光輝度を抑える処理も併せて実行する。つまり、ゲイン設定及びバックライト光源の発光輝度レベルを設定するための参照用の発光輝度レベルをまず映像特徴量（ＡＰＬ，ピーク（最大輝度値），ヒストグラム情報等）に応じて設定し、省電力化を図ると共に、参照用の発光輝度レベルに対して、さらに上述のごときコントラスト感を出すための処理（すなわち発光輝度レベルを参照用の発光輝度レベル以下の適切な値に設定する）を実行して、ＣＲ向上及び更なる省電力化を図り、その処理と連動させて映像信号のゲインを設定して、視覚上の輝度を保つようにしている。

〈本発明に係る輝度変調処理を行う液晶表示装置のシステム構成例〉
図２は、本発明に係る液晶表示装置のシステム構成例を示すブロック図である。図２で例示する液晶表示装置は、スケーリング部１、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ（バックライト）輝度レベル設定部８、ＣＰＵ（Central Processing Unit）／ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）１１、ＢＬ調光部１２、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ（White Balance）調整部１５、ＦＲＣ（Frame Rate Control）部１６、及び映像出力部１７を備える。

図２で例示する液晶表示装置は、さらに本発明に係る輝度変調処理の主な部分を実行するアドバンスト輝度変調部２０を備える。アドバンスト輝度変調部２０は、ヒストグラムストレッチング部４、ディストーションモジュール５、シーンチェンジ検出部６、第１のテンポラリフィルタ７、第２のテンポラリフィルタ９、可変ディレイ１０、コンフィグレーションデザイン部１３を有する。なお、上述したように、本発明に係る輝度変調処理は、ＡＰＬ等の特徴量に応じた動的な光源の発光輝度制御を行うだけでなく、その映像特徴量の所定の条件により決定される光源の参照用の発光輝度レベルＢＬ_refに対しさらにコントラスト感を出すような発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択し、且つ映像信号のゲインも設定する輝度変調処理である。この処理を実行する部位を「アドバンスト」輝度変調部２０と呼んでいる。

まず、図２の液晶表示装置における各ブロックの概要について説明する。
映像出力部１７は、映像信号による映像を表示する液晶パネルと、映像信号を液晶パネル駆動のための信号に変換し液晶パネルに出力する液晶制御回路とを有する。その詳細は後述するが、映像信号は、アドバンスト輝度変調部２０で設定されたゲインを用いて変換された後、この映像出力部１７に入力される。つまり、本発明に係る輝度変調処理においては、この映像出力部１７で表示すべき映像を示す映像信号が処理対象となる。ゲイン及びその設定については後述する。

ＢＬ調整部１２は、蛍光管で構成されるランプと、そのランプを駆動するランプ駆動回路とを有し、液晶パネルを背面や側面から照射する光源（バックライト光源、或いは単にバックライトともいう）を構成する。本発明に係る輝度変調処理においては、このランプが発光輝度制御の対象となる。

ＢＬ調整部１２は、ＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１で制御される。ＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１は、アドバンスト輝度変調部２０から出力された発光輝度レベルＢＬ_reducedを示す信号（例えばデューティ信号）に従って、ＢＬ調整部１２のランプ駆動回路（例えばインバータ回路）で実際に調光するための信号（例えばパルス幅変調等の駆動に適した信号）に変換して、ＢＬ調整部１２へ出力する。バックライト調光値を実際のバックライト調光のための信号に変換するものである。また、ランプとしては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されるものや、ＬＥＤと蛍光管の組み合わせで構成されるものを採用してもよく、同時にそれに対応したランプ駆動回路を設けておけばよい。

映像出力部１７へ出力する映像信号の処理、並びにＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１を介してＢＬ調整部１２の制御を行う部位が、スケーリング部１、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ輝度レベル設定部８、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５、ＦＲＣ部１６、及びアドバンスト輝度変調部２０である。

まず、スケーリング部１は、液晶パネルの解像度等に応じて、入力された映像信号（入力映像信号）が示す映像フレームの画素数、或いはその映像フレームのアスペクト比を、演算により変更する。

ここで、入力映像信号としては、例えば放送波として受信した映像信号を復調した信号、通信ネットワーク経由で受信した映像信号、内部記憶装置に記憶された映像信号を読み出した信号、各種レコーダや各種プレーヤやチューナ機器といった外部機器から受信した映像信号などが該当し、或いはそれら映像信号に対して各種映像処理を施した後の映像信号が該当する。図示しないが、図２の液晶表示装置は、このような映像信号のいずれかを取得可能なよう構成しておけばよい。

画質補正部１４は、スケーリング部１から出力された映像信号に対し、ユーザ設定等により、映像のコントラストや色味等を変更する。

ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、画質補正部１４から出力された映像信号に対し、映像のγ、ＷＢ（ホワイトバランス）／ＣＴ（色温度）等の調整を行う。さらに、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、アドバンスト輝度変調部２０（実際にはコンフィグレーションデザイン部１３）からのゲイン設定信号によって信号のゲインを変更する。

ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５ではそのゲインに基づき映像信号の変換が施され、後述するようなアドバンスト輝度変調部２０で発光輝度レベルを低下させる制御に対して輝度低下分をゲインによって補償する。ここで、低階調部分のノイズを抑えるため、この変換は、γ調整後であってＷＢ調整前に施すようにする。あるいは、ゲインを変更した後にγ調整を行う構成をもち、さらにここのときにゲイン変更の後にγ調整を行うことによる階調特性のずれを補正するために、ゲイン変更の前にさらに階調補正部を備えてもよい。

アドバンスト輝度変調部２０からのゲイン設定信号は、上述の液晶パネルへ出力すべき映像信号の画素値（映像信号レベル）を変換するための変換係数を示す信号である。このゲイン設定信号は、以下の例で示すように各映像信号レベル（この例では０〜２５５の値）に乗算するための共通の１つの変換係数とし、ゲインすることで頭打ちとなる映像信号レベルの範囲などに基づいて得た或る映像信号レベルの範囲に対しては、ゲインをＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で補正してもよい。

ＦＲＣ部１６は、フレームレートコンバータであり、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５から出力された調整後の映像信号に対し、映像の動きベクトルを検出し補完映像を生成することによって、通常６０Ｈｚの表示周波数から１２０Ｈｚの表示周波数に変換するものである。勿論、ＦＲＣ部１６での処理対象の表示周波数や処理後の表示周波数はこれに限ったものではない。図２の例では、映像出力部１７の液晶駆動回路は、ＦＲＣ部１６から出力された映像信号を液晶パネル駆動のための信号に変換し、液晶パネルに出力することになる。

Ｙヒストグラム検出部２は、映像フレームを画素単位等に分割し、各画素の輝度値の発生頻度を表したヒストグラムを生成する。Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムは、例えば輝度値（Ｙ）０〜２５５のそれぞれに対して頻度の値を持つ。
ＡＰＬ検出部３は、映像信号の平均輝度レベルを、映像フレーム毎に算出する。ＡＰＬ検出部３で算出される値としては、全画面で黒の場合には０％を示す値となり、全画面で白の場合には１００％を示す値となる。

ヒストグラムストレッチング部４は、Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムから、アドバンスト輝度変調部２０で使用する範囲を設定する。例えば、ディストーションモジュール５が最小値０〜最大値２５５で演算を実行するモジュールであり、且つ入力映像信号が元々最小値１０〜最大値２３５の値をとるような信号であった場合を想定する。このような場合には、ヒストグラムストレッチング部４は、ディストーションモジュール５での演算に合わせるために、最小値１０〜最大値２３５のそれぞれに対する頻度値を、最小値０〜最大値２５５のそれぞれに対する頻度値に当てはめるように引き伸ばすものである。

ディストーションモジュール５は、本発明の輝度レベル選択部に該当し、ヒストグラムストレッチング部４から入力されたヒストグラムと、後述するＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値ともいう）ＢＬ_refとから、実際に設定する発光輝度レベル（バックライト値ともいう）ＢＬ_reduced、すなわちバックライトの制御に使用する発光輝度レベルを選択する。選択は、予め定められた複数の発光輝度レベルの中からＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用発光輝度レベルＢＬ_refを超えない範囲で行う。また、ここでは、ターゲットＣＲをもつ液晶パネルにより近い表示映像を実現できるバックライト値ＢＬ_reducedを選択する。
このとき、ゲイン設定時のＲＧＢ出力値の飽和による色相の変化を抑えるために、映像信号のヒストグラムの最大値に応じた下限値に従って、バックライト値ＢＬ_reducedの低下を所定レベルに制限し、ゲインの上昇を抑えて色変化を抑制させるようにしている。ターゲットＣＲ等のディストーションパラメータは図示しないメインＣＰＵから設定すればよい。

シーンチェンジ検出部６では、１フレーム前のヒストグラムと現ヒストグラムの変化の程度からシーンチェンジの有無を検出する。例えば、各輝度値の頻度変化の累計値を算出し、特定の値よりも大きかった場合には場面が変わったと判定する。

第１のテンポラリフィルタ７は、ディストーションモジュール５で選択された上述の実際に設定する発光輝度レベルＢＬ_reducedが急激に変化した場合に生じる、視覚上の違和感を防止するために設けられたものであり、発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化量を時間的に緩慢なものにした後、実際に設定する発光輝度レベルＢＬ_reducedとして後段に出力する。また、シーンチェンジ時には、緩慢な発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化を施すと返って違和感を持つため、シーンチェンジ検出部６によるシーンチェンジ検出信号により、第１のテンポラリフィルタ７の値を変え、比較的早い変化ができるようにする。

ＢＬ輝度レベル設定部８は、本発明の輝度レベル設定部に該当し、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬ値もしくはＹヒストグラム検出部２から出力されたヒストグラム情報などの映像特徴量、および図示しないメインＣＰＵから出力されたＯＰＣ（Optical Picture Control；明るさセンサともいう）の値やユーザ設定値などを参照して、バックライトの発光輝度レベルの最大値を決定する。例えば、ＡＰＬが高い場合にはバックライトの発光輝度レベルの最大値を低い値とすることで、眩しさを感じない映像とすることができる。このバックライトの発光輝度レベルの最大値が、アドバンスト輝度変調部２０で実行されるアドバンスト輝度変調の参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refとなる。参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを決定するための映像特徴量としては、上述のようにＡＰＬやヒストグラム情報を用いることができ、実施形態に応じて使用する特徴量が選択される。ヒストグラム情報には、映像のピーク値（最大輝度値）や、最大輝度より小さい所定輝度の間に含まれる映像信号の割合などが使用される。

なお、ディストーションモジュール５での選択が、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用発光輝度レベルＢＬ_refを超えない範囲で行われることから、ＢＬ輝度レベル設定部８では、参照用発光輝度レベルＢＬ_refとしてバックライトの発光輝度レベルの最大値が設定されると説明している。また、図２の例では、第２のテンポラリフィルタ９を経由した参照用発光輝度レベルをＢＬ_refとしている。

第２のテンポラリフィルタ９は、第１のテンポラリフィルタ７と同等の機能を持つフィルタである。概略を説明すると、ＡＰＬが急激に変化し、且つその変化がディストーションモジュール５での選択に影響を与えないような場合に、第１のテンポラリフィルタ７から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedはその時間的変化が緩和されている。しかし、ゲイン設定はＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用発光輝度レベルを元に計算するため、ゲインが変化してしまい、液晶パネル上の表示輝度が急激に変化してしまう。このような表示輝度の急激な変化を無くす或いは緩和するために、第２のテンポラリフィルタ９を設けている。

可変ディレイ１０は、映像出力部１７での映像出力とＢＬ調光部１２でのバックライト調光とのタイミングを取るための遅延部である。バックライト調光は、調光値が決定すれば比較的少ない処理後、バックライト輝度制御が行われる。それに対して、映像信号はアドバンスト輝度変調で映像のゲインが決定し、映像信号の輝度レベルを変更した後もＦＲＣ部１６でのフレームレート制御や、液晶制御回路でのパネル制御信号への変換など、多くの処理が行われるため、時間的な遅延が発生する。そうすると、本来同時におこなわれるべきバックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングがずれてしまい、バックライトと映像のバランスが崩れてしまうことになる。そこで、可変ディレイ１０によってバックライト調光をあえて遅らせ、バックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングを合わせるものである。

コンフィグレーションデザイン部１３は、本発明のゲイン設定部に該当するもので、ＢＬ輝度レベル設定部８で決定された参照用発光輝度レベルＢＬ_refとディストーションモジュール５によって選択された発光輝度レベルＢＬ_reducedとに基づき、映像信号のゲインを決定する。なお、図２の例では各レベルＢＬ_reduced，ＢＬ_refがそれぞれテンポラリフィルタ７，９を通過したレベルを用いている。参照用発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refと選択された発光輝度レベル（バックライト値）ＢＬ_reducedが同じであれば、映像信号の輝度レベルを変更する必要はなく、ゲインは１である。また、参照用発光輝度レベルよりも選択された発光輝度レベルが低い場合は、その値に応じて、映像信号の輝度レベルを上げる方向にゲイン設定を行う。

〈本発明に係る輝度変調処理を実行する主要ブロックの詳細説明〉
図２の液晶表示装置における主要ブロックとして、ＢＬ輝度レベル設定部８、コンフィグレーションデザイン部１３、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５を、この順序で説明する。

《ＢＬ輝度レベル設定部８》
ＢＬ輝度レベル設定部８には、ＡＰＬ検出部３で検出された映像信号のＡＰＬが入力されるとともに、周囲の明るさ（周囲の照度）を測定する図示しない明るさセンサの検出情報に基づく制御信号、及び液晶パネルの明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号が入力される。また、映像特徴量として、映像信号を仮に伸張したときに表現できない頻度、あるいは映像信号の最小輝度及び最大輝度などの情報を使用する場合には、ヒストグラム検出部２から、映像信号の画面単位（フレーム単位）で必要とするこれら情報（ヒストグラム情報とする）が入力される。また、ＡＰＬとヒストグラム情報の両方を使用する場合には、それぞれの情報がＢＬ輝度レベル設定部８に入力される。

そして、ＢＬ輝度レベル設定部８ではこれらの制御信号とＡＰＬとに基づいて、参照用発光輝度レベルＢＬ_refを出力する。より具体的には、画面単位（フレーム単位）で変化する入力映像信号のＡＰＬに応じて、バックライト輝度を動的に調整する方式を適用し、これにより得られた発光輝度レベルを参照用発光輝度レベルＢＬ_refとして出力する。

参照用発光輝度レベルＢＬ_refの生成には、ＢＬ輝度レベル設定部８に保持されている輝度制御テーブル（ルックアップテーブル）が用いられる。輝度制御テーブルは、入力映像信号の映像特徴量（ここではＡＰＬ）に応じたバックライトの発光輝度レベルの関係、すなわち輝度制御特性を定めるものである。そして予め選択可能な複数の輝度制御テーブルを用意し、ＢＬ輝度レベル設定部８が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）等のテーブル格納メモリに保持させておく。

液晶表示装置周囲の明るさを測定する明るさセンサには、例えばフォトダイオードが適用される。明るさセンサは、検出した周囲光に応じた直流電圧信号を生成し、図示しないメインＣＰＵに出力する。メインＣＰＵは、周囲光に応じた直流電圧信号に応じて輝度制御テーブルを選択する制御信号をＢＬ輝度レベル設定部８に出力する。

さらに、メインＣＰＵは、液晶パネルの明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号として、輝度制御テーブルの輝度制御値を調整するための輝度調整係数を出力する。輝度調整係数は、ユーザ操作に応じて画面全体の明るさ設定を行うために使用される。例えば、液晶表示装置が保持するメニュー画面には、画面の明るさ調整項目が設定されている。ユーザは、その設定項目を操作することによって、任意の画面明るさを設定することができる。メインＣＰＵは、その明るさ設定を認識し、設定された明るさに従ってＢＬ輝度レベル設定部８に輝度調整係数を出力する。

ＢＬ輝度レベル設定部８では、明るさセンサの検出情報に従ってメインＣＰＵから出力された制御信号により、テーブルＮｏを指定して輝度制御テーブルを選択する。若しくは選択する輝度制御テーブルを演算によって生成するようにしてもよい。そして、選択した輝度制御テーブルの輝度変換値に対して、ユーザ設定に基づく制御信号として得た輝度調整係数を乗算し、輝度制御テーブルの輝度制御特性の傾きを変化させ、最終的に、参照用発光輝度レベルＢＬ_refの生成に使用する輝度制御テーブルを決定する。そして、ＢＬ輝度レベル設定部８は、決定した輝度制御テーブルの輝度制御特性を使用し、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬに応じて参照用発光輝度レベルＢＬ_refを生成して出力する。

輝度制御テーブルは、上述したように、入力映像信号の特徴量であるＡＰＬとバックライトの発光輝度レベルとの関係を定めるものであって、例えば、ＡＰＬが大きいときにはバックライトの発光輝度レベルが小さくなるように設定することで、高輝度の映像のときに眩しさを感じないようにバックライトの発光輝度を抑えるようにしている。輝度制御テーブルの輝度制御特性に従って、映像信号のＡＰＬの変化に応じて発光輝度レベルＢＬ_refが動的に変化する。本発明においては、輝度制御テーブルにおける輝度制御特性については特に限定されるものではなく、入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度レベルを動的に変化させる特性を規定するものを適宜適用することができる。

このようにしてＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用発光輝度レベルＢＬ_refは、第１のテンポラリフィルタ７の作用で遅延された後、コンフィグレーションデザイン部１３に入力し、映像ゲインの演算に使用されるとともに、ディストーションモジュール５に入力して、ヒストグラムに応じた発光輝度レベルＢＬ_reducedの決定に使用される。

以下にディストーションモジュールで実行されるバックライトの発光輝度レベルの選択処理例を説明する。
本発明では、上述したように、ゲイン設定時のＲＧＢ出力値の飽和による色相の変化を抑えるために、映像のヒストグラムの最大値に従って、バックライトの発光輝度レベルの下限値を制限し、ゲインの上昇を抑えて色変化を抑制させるようにしている。つまり、ディストーションモジュールで評価値をもとに計算されるバックライトの発光輝度レベルに対して、下限値を制限するようにしている。
以下では、まず、発光輝度レベルの下限値に制限を与える前に、映像のヒストグラムの評価値に基づいて発光輝度レベルを選択する処理を説明する。

図３は、図２の液晶表示装置におけるディストーションモジュールで実行される発光輝度レベル選択処理の一例を説明するための図である。ｈ１は映像信号のＹヒストグラムを示している。ここで横軸は映像信号の入力階調（映像信号としてとりうる画素値、又は映像信号レベルともいう）を示し、縦軸は各映像信号レベルの頻度を示している。

このような映像のヒストグラムｈ１に対して、使用する液晶パネルにおいてバックライトの発光輝度レベルが１００％の時に表示可能な映像輝度範囲をＡとする。また、ターゲットＣＲの液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲をＢとする。また、ディストーションモジュール５で選択可能な発光輝度レベルのうち、ある特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとする。そして、ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｃの両側で映像輝度範囲Ｂと重なる部分が、上述の数値化を行う対象となる部分であり、評価値算出部分である。この評価値算出部分のうち、低輝度部分をＤ１、高輝度部分をＤ２とする。

評価値（Distortion）は、選択可能な発光輝度レベルに対して、頻度と重み付けによって下式（１）によって算出する。
Distortion＝Σ｛（映像輝度範囲Ｄ１＋Ｄ２の頻度）×（距離重み）｝・・・（１）

重みとしては、評価値算出対象となる発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲Ｃから遠ざかる程大きくする距離重みを用いる。ここでは、低輝度部分Ｄ１の距離重みをＥ１、高輝度部分Ｄ２の距離重みをＥ２とする。従って、同じ頻度値であっても、表現できる範囲から遠いほうが、評価値は大きくなる。これは表現できる範囲から遠いほうが、映像として表現できない影響が大きいためである。頻度と重み付けによって算出した値はＦ１（低輝度部分）、Ｆ２（高輝度部分）である。評価値はＦ１とＦ２の面積（累計）を合計した値となる。

ディストーションモジュール５では、各発光輝度レベルに対して算出した評価値のうち、最も評価値が低い映像輝度範囲Ｃに対応する発光輝度レベルを、出力する発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択する。このとき、ディストーションモジュール５では、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定され、第２のテンポラリフィルタ９によって緩和された発光輝度レベルＢＬ_refを越えない範囲で、最も評価値が低い映像輝度範囲Ｃに対応する発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。

このような評価値の算出は、ディストーションモジュール５で、選択可能な発光輝度レベルの全てについて行うことが理想である。しかし、処理時間等の制限があるため、選択可能な発光輝度レベルの輝度制御範囲を均等に分け、例えば１０％程度毎の発光輝度レベルについて算出すればよい。

つまり、上式（１）の特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとして、選択可能な発光輝度レベルを順次適用し、発光輝度レベルごとに評価値を算出する。そして算出した評価値の中から、最も低い評価値をもつ発光輝度レベルを、選択した発光輝度レベルＢＬ_reducedとする。ここでヒストグラムの最大値に従う発光輝度レベルの下限値よりも選択した発光輝度レベルが高ければ、この値を第１のテンポラリフィルタ７に出力してバックライトの調光制御に用いるとともに、コンフィグレーションデザイン部１３に出力して映像ゲインの設定（算出）に用いる。
また、最も低い評価値をもつ発光輝度レベルが、ヒストグラムの最大値に従う発光輝度レベルの下限値よりも低くなってしまう場合には、その最大値に応じて定められた下限値をゲイン設定に使用する発光輝度レベルＢＬ_reducedとして出力する。

ディストーションモジュール５での選択処理を、図４〜図７を参照し具体的な数値で説明する。図４は、本発明に係る液晶表示装置における輝度変調処理の具体例を説明するための図で、映像ヒストグラムにおけるパネルＣＲとターゲットＣＲとの関係の一例を示す図である。ここでは、使用する液晶パネルのＣＲ（パネルＣＲ）が２０００、ターゲットＣＲが３５００、バックライトの輝度制御範囲が２０〜１００％で、バックライト輝度１００％のときの液晶パネルの最大輝度は４５０ｃｄとする。また、図４における各アルファベット記号は図３に準拠する。

この例において、使用する液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲Ａは、４５０ｃｄ〜０.２２５ｃｄである。また、目標とする液晶パネルの表示可能な映像輝度範囲Ｂは、４５０ｃｄ〜０.１２８ｃｄである。そして、各映像信号レベル０〜２５５に対する頻度を映像輝度範囲Ｂに合わせるように割り付ける。この場合、映像輝度範囲Ａと映像輝度範囲Ｂとの差は５デジット程度である。

ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｂと映像輝度範囲Ａとの差の部分に映像があれば、バックライトの発光輝度レベルを下げることで、よりターゲットＣＲに近い輝度表現が可能になる。しかし、高輝度側にも映像が分布していると、バックライトの発光輝度レベルを下げることで表現できない部分が発生する。そこで、上述したように、評価値を算出して最適な発光輝度レベルＢＬ_reducedを求める。

図５は、選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図６は、選択対象の一つである発光輝度レベル７０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図７は、選択対象の一つである発光輝度レベル５０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。図５〜図７における各アルファベット記号は図３に準拠する。

図５で示したように、発光輝度レベルが１００％を示すものである場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には或る程度の値があり、高輝度部分の評価値Ｆ２には値がない。また、図６で示したように、発光輝度レベルを７０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１及び高輝度部分の評価値Ｆ２ともに、低い値を持つ。また、図７で示したように、発光輝度レベルを５０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には値がなく、高輝度部分の評価値Ｆ２には大きな値を持つ。図５〜図７で例示した各発光輝度レベルでの評価値算出結果の面積（累積）を比較してみると、発光輝度レベルが７０％のときが最も低い。従って、ディストーションモジュール５では発光輝度レベル７０％を選択する。

そして、ディストーションモジュール５は、選択した発光輝度レベル７０％の値が、評価したヒストグラムの最大値に従って定められた発光輝度レベルの下限値以上であれば、選択した発光輝度レベル７０％の値を発光輝度レベルとして出力する。また、選択した発光輝度レベル７０％の値が、評価したヒストグラムの最大値に従って定められた発光輝度レベルの下限値より低ければ、下限値として定められた発光輝度レベルの値を発光輝度レベルとして出力する。

《コンフィグレーションデザイン部１３》
液晶パネルへ入力される画素値と液晶パネルでの表示輝度との関係を示す基本的なモデルは、下式（２）により示される。ここで、Ｙは液晶パネルでの表示輝度、ＢＬはバックライトの発光輝度レベル（バックライトＤＵＴＹ）、ＣＶ（Code Value）は液晶パネルへ入力される画素値である。また、この例では映像信号の階調は０〜２５５で量子化されているものとする。
Ｙ＝ＢＬ（ＣＶ／２５５）^γ ・・・（２）

コンフィグレーションデザイン部１３は、ディストーションモジュール５で選択された発光輝度レベルＢＬ_reducedによってバックライトの発光輝度が低下したときに、画面上の輝度を上げるように、映像ゲインを調整する。ゲインをかけた画素値をＣＶ_reduced とするとき、発光輝度レベルを低下させたときの画面の明るさ（液晶パネルでの表示輝度）は、ＢＬ_reduced（ＣＶ_reduced／２５５）^γである。一方で、参照用発光輝度レベルＢＬ_refでバックライトを制御したときの画面の明るさは、ＢＬ_ref（ＣＶ_ref／２５５）^γとなる。これらの値を等しくさせ、発光輝度レベルＢＬ_reducedによって生じるバックライトの発光輝度の低下分を補償するように、画素値を決定すればよい。つまり、コンフィグレーションデザイン部１３は、下式（３）を満たすようなゲイン設定を行えばよい。
Ｙ＝ＢＬ_reduced（ＣＶ_reduced／２５５）^γ＝ＢＬ_ref（ＣＶ_ref／２５５）^γ・・・（３）

従って、ゲイン（Ｇとする）は、下式（４）のようになる。例えば、参照用発光輝度レベルＢＬ_refが１００％のときには、下式（５）のようになる。なお、ＢＬ_refとＢＬ_reducedとの関係をルックアップテーブルとしてコンフィグレーションデザイン部１３のＲＯＭなどに格納しておき、下式（４）の演算処理を高速に実行させることが好ましい。

Ｇ＝ＣＶ_reduced／ＣＶ_ref＝（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γ・・・（４）
Ｇ＝（１／ＢＬ_reduced）^１／γ ・・・（５）

（バックライトの発光輝度レベルの下限値を用いた輝度変調制御例）
バックライトの発光輝度レベルと映像信号のゲイン調整とを連動して実行する場合、例えば１つの傾向として、映像のＲＧＢの最大値とＹ値との差が大きいときに出力値の飽和（サチレーション）が生じやすくなる。ＲＧＢの最大値の値が高く、相対的に少ないゲインでも飽和を生じやすくなるためである。また、映像信号のＡＰＬの変化に応じてバックライトの発光輝度レベルＢＬ_refを動的に変化させるときに、暗い画面ほどバックライトの発光輝度レベルを上げる制御を行うように設定している場合には、映像信号のＹ値が低いほど発光輝度レベルＢＬ_refが高くなり、上記（４）式からゲインの設定値が高くなる傾向が生じる。

ここで、映像のＲＧＢの最大値とＹ値との差が大きく、かつゲイン設定時の色変化が大きいＲＧＢ値を考える。上記の差が最大になるのは、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，２５５）のときになるが、単色の映像の場合には飽和は生じない。
色変化は、ゲインを設定することにより生じる。アドバンスト輝度変調により設定するゲインＧは、上記（４）式のように、Ｇ＝（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γである。

また、バックライトの発光輝度レベルの調整範囲は、無制限に設定できるものではなく、下限値が設けられる。例えば、バックライトとして使用するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）では、調光レベルを下げすぎると不安定になり輝度むらが発生する。このような下限値のレベルの一例は、調光レベル２０％程度である。このため、アドバンスト輝度変調を実施する際にも、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedは、最低２０％〜最大１００％までの範囲で設定するようにしている。

このようなバックライトの調整範囲に従えば、本アドバンスト輝度変調で取りうる最大のゲインは、γを２.２とするとき、
Ｇ_ｍａｘ＝（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γ ＝（１００／２０）^{１／２.２} ＝２.０７
となる。つまり、ゲインが２を越える程度の値をとることもあり得る。また、ＣＰＵなどのハードウェアの制約から上限が２程度のゲインまでしか対応できない場合もある。

上記のような例では、入力映像のＲＧＢの値が全て１２８以下であれば、ゲインを最大の２に設定したとしても飽和が生じない（表現階調が０〜２５５の場合）。従って、ゲイン設定時に色変化が生じることはない。逆に言えば、ＲＧＢのいずれか値が１２８より大きい場合に、ゲイン設定によっては飽和が生じる。従って、映像のＲＧＢの最大値とＹ値との差が大きいときに出力値の飽和が生じやすくなる表示パネルでは、ＲＧＢのいずれかの値が１２８以上で、かつＹ値が相対的に小さいときに飽和が起こりやすくなり、このときに色変化が生じる。

本発明に係る実施形態においては、ゲイン設定時の出力値の飽和による色変化を抑制する目的で、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの下限値をＹヒストグラムの最大値に応じて決めている。つまり映像の特徴に応じて、発光輝度レベルＢＬ_reducedを所定の下限値より低い値に低下させないようにすることにより、ゲインが高くなることを防ぎ、飽和が生じないようにしている。

ここで本発明に係る実施形態では、人間の目で変化を感じやすい肌色に着目し、ゲイン設定時に肌色の色変化が生じないような制御を行う。
例えば肌色を示すＲＧＢ値の例として、明るい肌色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２３９，１９３，１４３），中間の明るさの肌色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２３０，１６０，８０），暗い肌色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１５０，１００，９０）を考えるものとする。
これらの肌色についてＩＴＵＴ−Ｒ ＢＴ.６０１に従う変換式でＹ値を算出すると、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２３９，１９３，１４３）ではＹ＝２０１、（２３０，１６０，８０）ではＹ＝１７１、（１５０，１００，９０）ではＹ＝１１３となる。

上記の暗い肌色、つまり（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１５０，１００，９０）を考える。ここでＹ＝１１３のときに、ＲＧＢの最大値であるＲの値は１５０である。このときＲが飽和しないゲイン設定値は、２５５／１５０＝１.７となる。
１.７のゲインを得るためには、ＢＬ_refが１００％のとき、ＢＬ_reducedの値（limitとする）は、（１００／limit）^{１／２.２}＝１.７ と表すことができる。これよりlimit＝７９％となる。

つまり、暗い肌色の例では、飽和を起こさないゲイン１.７以下に抑えるためには、バックライトの発光輝度レベルを７９％より落とさないようにする必要がある。
アドバンスト輝度変調においては、Ｙヒストグラムの状態に応じて、バックライトの輝度制御範囲のなかで最もディストーションの少ない発光輝度レベルが選択されるが、暗い肌色のような色の変化を抑えるために、バックライトの発光輝度レベルを下限値より低い値には落とさないように制御する。
ここでは、暗い肌色に着目して、制御範囲を定めるものとする。明るい肌色のときには画像も明るめであって、輝度ヒストグラムの最大値が高いので、見た目にはそれほど問題にならない。これに対して暗い肌色は、飽和したときの色変化が目立ちやすいためである。

図８は、バックライトの発光輝度レベルの下限値制御の一例を説明するための図である。上述のように、本発明に係る実施形態では、アドバンスト輝度変調制御において、ヒストグラムの最大値に従ってバックライトの発光輝度レベルの下限値を設定し、バックライトの発光輝度レベルを下限値より低い値に下げないようにする。これにより、ゲインの上昇によるＲＧＢ出力値の飽和を抑えて、ゲイン設定時の色変化（特に肌色変化）が目立たないようにしている。

具体的には、図８に示すように、ヒストグラム（Ｙヒストグラム）の最大値に従って、アドバンス輝度変調時のバックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの下限値を設定し、その制御範囲を制限する。ヒストグラムの最大値とは、ヒストグラムにカウントされる輝度値の最大値である。
図８の例では、ヒストグラムの最大値が１００〜２５５の範囲では、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの下限値を８０％に設定している。これにより、この範囲では、ヒストグラムから得られるディストーションに応じてバックライト発光輝度レベルＢＬ_reducedを決定するときに８０％より小さい値には設定せず、８０〜１００％の範囲で制御する。

つまり、ディストーションモジュール５では、上記のごとくの処理によって各発光輝度レベルに対して算出した評価値のうち、最も評価値が低い映像輝度範囲に対応する発光輝度レベルをＢＬ_reducedとして選択するが、このときに、ヒストグラムの最大値が１００〜２５５の範囲のときには、評価値に従って選択したＢＬ_reducedが８０％より低い場合には全て８０％に設定して出力し、８０％より下げないようにする。
そしてコンフィグレーションデザイン部１３では、設定したＢＬ_reducedを用い、Ｇ＝（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γに従って、ゲインＧを決定する。これにより、ゲインの上昇によるＲＧＢ値の飽和を抑え、ゲイン設定時の色変化を抑制することができる。

ＢＬ_reducedを８０％より小さい値に下げないようにすることにより、例えば、上記の暗い肌色（Ｙ＝１１３）の例でも飽和が起きない７９％より大きい値に維持することができ、ゲイン設定時の色変化を抑えることができる。

また、ヒストグラムの最大値が１００より小さい場合には、図８の点線に示すように、バックライトの発光輝度レベルの下限値を最大値０に向かって直線的に低減させて制御させるようにする。最大値が低く暗い画像では、ＲＧＢ値が低いためにゲインを上げても飽和しにくい。従って、下限値より低くならない範囲でディストーションの評価値に応じてバックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedを低下させ、これに応じてゲインを上げるようにする。

例えば、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（６４，６４，２５５）の画像は、Ｙ＝８５である。この画像に対して例えばゲイン１.７を与えると、ゲイン設定後は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１０８，１０８，２５５）となる。つまりＢが飽和して２５５のままとなる。この場合には、ゲイン設定により色が変化してしまう。変化の度合いは、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの下限値とのトレードオフになる。つまり下限値のレベルが高ければ、ゲインの上昇が抑えられ、飽和による色変化の度合いが小さくなる。
しかしながら、上記のような画像は、肌色ほど色変化が目立たない。上記のようにゲイン１.７を与えた場合にも、色が変わるが少し薄くなる程度で、見た目にはそれほど気にならないレベルである。

つまり上記の制御を行うことにより、ゲイン設定による色変化を全ての色について抑えることはできないものの、人間の目に敏感に感じ取ることができる肌色の色変化を効果的に抑えることができる。そして輝度が低い画像では、バックライトの発光輝度レベルを十分に下げることで、映像品位を保ちつつ省電力化を実現できる。

図９は、バックライトの発光輝度レベルの下限値制御の他の例を説明するための図である。図９の制御例では、ヒストグラムの最大値が１００〜２５５の範囲では、バックライトの発光輝度ＢＬ_reducedの下限値を８０％としていたが、本例では、この範囲のＢＬ_reducedを常に１００％としている。つまり本制御例の場合には、ヒストグラムの最大値が１００〜２５５の場合には、評価値にかかわらずＢＬ_reducedを１００％にして低下させないようにする。これにより１より大きいゲインが付与されることはなく、明るい映像の色変化を完全に抑えることができ、特に肌色については、明るい肌色であっても暗い肌色であってもその色変化を完全に抑えることができる。

上記図８及び図９の各例において、ヒストグラムの最大値が１００より小さい範囲では、各図の点線に示すような直線的な制御特性のみならず、最大値１００から０に向かって段階的に傾きを変えながら下限値を落としていくような制御でもよく、あるいは最大値１００より小さい範囲では、ＢＬ_reducedの下限値を付与することなく、評価値に従ってＢＬ_reducedを設定するような制御特性であってもよい。また、ヒストグラムの下限値を一定とした範囲を１００〜２５５としたのは制御の一例であることはいうまでもなく、適宜その範囲を設定することができる。

また、ヒストグラムの最大値の検出に際して、上記の例では例えば０〜２５５階調の輝度値の最大値を検出するようにしているが、制御を簡略化して、０〜２５５を複数領域に分割し（１６分割、３２分割等）、輝度値の最大値が含まれる分割領域を検出し、その分割領域ごとにバックライトの発光輝度レベルの下限値を定めるようにしてもよい。

あるいは、最大値を検出するときに、同一輝度値の値が所定数あったときに、その輝度値を最大値として検出するようにしてもよい。例えば同一輝度値に２つ、あるいは３つ以上のカウントがあったときにその輝度値を最大値として検出するように定めることができる。あるいは全体の所定％以上のカウントがあったときに最大値として検出する等の制御を行ってもよい。そしてこのときに、上記のように０〜２５５の階調を複数領域に分割し、その領域内のヒストグラムのカウントが、所定数（１つ、２つ、３つ以上、所定％以上など）あったときに、その領域を最大値の領域として検出し、その領域に応じて定められた下限値の制御特性に従ってＢＬ_reducedを決定するようにしてもよい。

ＣＲが３０００と６０００の液晶パネルについて、入力階調レベル（映像信号レベル）と液晶パネル上での輝度値との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のシステム構成例を示すブロック図である。 図２の液晶表示装置におけるディストーションモジュールで実行される発光輝度レベル選択処理の一例を説明するための図である。 図２の液晶表示装置におけるアドバンスト輝度変調処理の具体例を説明するための図である。 選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。 選択対象の一つである発光輝度レベル７０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。 選択対象の一つである発光輝度レベル５０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。 バックライトの発光輝度レベルの下限値制御の一例を説明するための図である。 バックライトの発光輝度レベルの下限値制御の他の例を説明するための図である。

符号の説明

１…スケーリング部、２…Ｙヒストグラム検出部、３…ＡＰＬ検出部、４…ヒストグラムストレッチング部、５…ディストーションモジュール、６…シーンチェンジ検出部、７…第１のテンポラリフィルタ、８…ＢＬ輝度レベル設定部、９…第２のテンポラリフィルタ、９ａ…第３のテンポラリフィルタ、１０…可変ディレイ、１１…ＣＰＵ／ＣＰＬＤ、１２…ＢＬ調光部、１３…コンフィグレーションデザイン部、１４…画質補正部、１５…ＲＧＢγ／ＷＢ調整部、１６…ＦＲＣ部、１７…映像出力部、２０…アドバンスト輝度変調部。

Claims (3)

1. 入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを有し、前記光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、
   入力映像信号の特徴量に対する前記光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、
   入力映像信号の輝度値のヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、
   前記ヒストグラムから、前記光源の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部と、
   該輝度レベル選択部で選択した発光輝度レベルと、前記輝度レベル設定部で設定した前記参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号のゲインを設定するゲイン設定部と、
   前記ヒストグラムの最大輝度値に応じた前記発光輝度レベルの下限値を定める制御特性を予め記憶する手段とを有し、
   前記輝度レベル選択部は、予め設定された前記液晶パネルの目標コントラストを使用し、前記入力映像信号のヒストグラムにおいて、前記目標コントラストのときに前記液晶パネルで表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、前記光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な前記光源の発光輝度レベルの全てについて実行し、前記評価値の最も低い発光輝度レベルを、前記輝度レベル設定部で設定された前記参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で抽出し、
   前記制御特性を参照して、入力映像信号のヒストグラムの最大輝度値に応じた下限値が、前記抽出した発光輝度レベルより高ければ、前記下限値を前記選択した前記発光輝度レベルとして出力して、前記ヒストグラムの最大輝度値に応じた下限値よりも低い発光輝度レベルが選択されないように制限することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、前記発光輝度レベルの下限値を定める制御特性は、前記ヒストグラムの最大輝度値が取り得る範囲のうちの所定の高輝度側の範囲において、前記下限値が一定であることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または２に記載の表示装置において、前記ゲイン設定部は、前記参照用の発光輝度レベルを前記選択した発光輝度レベルで除した後、１／γ乗することによって前記設定するゲインを算出することを特徴とする表示装置。

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