WO2007046319A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007046319A1
WO2007046319A1 PCT/JP2006/320540 JP2006320540W WO2007046319A1 WO 2007046319 A1 WO2007046319 A1 WO 2007046319A1 JP 2006320540 W JP2006320540 W JP 2006320540W WO 2007046319 A1 WO2007046319 A1 WO 2007046319A1
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video signal
apl
liquid crystal
area
luminance
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PCT/JP2006/320540
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Inventor
Toshiyuki Fujine
Seiji Kohashikawa
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device that dynamically changes the luminance of a backlight light source in accordance with a video signal.
  • Japanese Patent Application No. 2005-39959 filed by the same applicant as the present application (original filing date; (May 6, 2004) describes an image display device that can eliminate the influence of unwanted additional information as much as possible and always obtain the optimum screen brightness.
  • the image display device is based on a liquid crystal panel that displays an input video signal using a backlight light source, a feature amount detection unit that detects a feature amount of the input video signal, and a feature amount detected by the feature amount detection unit.
  • a light source control means for dynamically variably controlling the light emission luminance of the backlight light source.
  • the feature amount detection means extracts a video signal of a predetermined area in the screen and detects a feature amount of the extracted video signal. This eliminates the influence of unwanted additional information contained in the input video signal as much as possible, and optimizes it according to the original video content.
  • the screen brightness (brightness) can be obtained.
  • Patent Document 2 WO03Z38799
  • a first technical means of the present invention includes a liquid crystal panel that displays an image based on an input video signal, and a light source that illuminates the liquid crystal panel, and features of the input video signal
  • the screen area of the video signal for measuring the feature value is automatically variably controlled according to the video displayed on the liquid crystal panel, by controlling the luminance of the light source based on the amount. It is characterized by.
  • the second technical means is characterized in that, in the first technical means, a non-video area included in the video signal is also excluded from a screen area force for detecting a feature amount.
  • the third technical means is characterized in that, in the second technical means, the luminance signal of the video signal is compared with a predetermined threshold, and the video area is detected as a non-video area lower than the threshold! It is a thing.
  • a fourth technical means is the first technical means of any one of the first to third technical means for determining a screen area for measuring a feature value based on genre information of a video displayed on the liquid crystal panel. It is characterized by that.
  • the area where the OS blueprint is displayed is defined as a feature amount. It is also characterized by excluding the range force for measuring.
  • the seventh technical means is a non-video area that inevitably arises in terms of the screen configuration when simultaneously displaying images of a plurality of screens on one screen in any one of the first to sixth technical means, It is characterized by excluding the range force for measuring the feature value.
  • An eighth technical means uses the average luminance level of at least one frame of the input video signal as the feature quantity of the input video signal in any one of the first to seventh technical means.
  • the ninth technical means is characterized in that, in any one of the first to eighth technical means, the input video signal is expanded and contracted and the light emission luminance of the light source is controlled.
  • a tenth technical means is the input video in any one of the first to eighth technical means. It is characterized by changing the tone conversion characteristics for the signal and controlling the light emission luminance of the light source.
  • the screen area for measuring the feature amount of the video signal is automatically variably controlled in accordance with the video to be displayed, so that a user does not need troublesome setting operation and is always optimal.
  • Video display with high display quality can be realized.
  • FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a backlight unit applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a genre code defined by digital broadcasting standards.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a control example of an APL measurement region for measuring APL.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining still another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining still another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining still another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of processing when determining an APL measurement region.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an example of luminance conversion characteristics for controlling the light emission luminance of the backlight.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining another example of the luminance conversion characteristic for controlling the light emission luminance of the backlight light source.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a luminance conversion table used when video display is performed by expanding and contracting the video signal simultaneously with the control of the light emission luminance of the light source.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining gradation characteristics. Explanation of symbols
  • an average picture level (APL) in one frame of the video signal is used as the feature amount of the video signal, and the APL
  • the light emission luminance of the backlight light source is controlled in accordance with the change of the light source.
  • the liquid crystal display device holds a luminance conversion table that defines the luminance conversion characteristics, and controls the light emission luminance of the backlight light source according to the luminance control characteristics based on the luminance conversion table.
  • the APL measurement area used for controlling the light emission brightness of the backlight light source is automatically extracted from the characteristics of the video signal, and the image of the extracted area is displayed.
  • the light emission luminance of the backlight source is controlled by the luminance control characteristics based on the luminance conversion table.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • the tuner 12 selects a broadcast signal received by the antenna 11.
  • the decoder 13 decodes and demultiplexes the broadcast signal selected by the tuner 12 and outputs a video signal for driving the liquid crystal panel 22 and genre information included in the electronic program information of the broadcast signal. To do.
  • the video signal separated by the decoder 13 is input to an LCD controller 21 that drives and controls the liquid crystal panel 22 after various video processes are performed by the video processing unit 20.
  • the LCD controller 21 outputs a liquid crystal drive signal to a gate driver and a source driver (not shown) of the liquid crystal panel 22 based on the input video signal, thereby displaying an image according to the video signal on the liquid crystal panel 22. Is done.
  • the video processing unit 20 includes an OSD processing unit.
  • the OSD processing unit generates OSD data such as characters and symbols specified by the character code included in the digital broadcast signal, and OSD data for channel display as OSD display information and superimposes it on the video signal. Output.
  • the video signal separated by the decoder 13 is input to the letter size detection unit 14.
  • the letter size detection unit 14 determines whether the video signal is sent in letter size.
  • the luminance signal of the video signal separated by the decoder 13 is detected, the luminance signal is compared with a predetermined threshold value, and a video region lower than the threshold value is detected as a non-video region. If the non-video area is detected as a black stripe with a certain width above and below the video area, it can be determined that the image is a letter-size video signal.
  • the microcomputer 23 controls the gate unit 15 according to the detection result of the letter size detection unit 14, and when the input video signal is a letter size signal, the range of the video signal to be output to the APL measurement unit 16 (screen area) To control. Further, as an index for determining the letter size, the chromaticity information and the color temperature information of the video signal obtained only by the luminance level of the video signal as described above may be used.
  • the gate unit 15 selects and extracts a video signal in a predetermined period of the vertical scanning period and the Z or horizontal scanning period of the input video signal in accordance with a control signal from the microcomputer 23, and outputs it to the APL measurement unit 16 To do.
  • the APL measurement unit 16 measures the APL for each frame of the video signal output from the gate unit 15.
  • This APL measurement area is a video signal of a specific area extracted by the gate section 15 as described above. Further, when the extraction control of the specific area in the gate unit 15 is not performed, the video signal separated by the decoder 13 is input to the APL measurement unit 16 as it is.
  • the APL measured by the APL measurement unit 16 is sent to the filter 17.
  • the APL corresponds to one of the image feature amounts of the present invention, and the emission luminance control of the backlight light source according to the APL is performed based on the luminance conversion characteristics of the luminance conversion table described later.
  • the filter 17 sets the followability to the APL change of the video signal.
  • the filter 17 is composed of, for example, a multistage digital filter.
  • the filter 17 inputs the APL for each frame measured by the APL measurement unit 16, and each frame is weighted with the APL for one or more frames in the past. Calculate the output APL by performing the weighted average operation according to the above.
  • the number of past frame steps to be reflected in the frame of interest can be variably set, and weights are set for each of the frame of interest and the past frame (for the set number of steps).
  • the input APL and the APL of the frame for the past number of used stages are weighted and averaged according to the respective weights, and the obtained AP Output L. This makes it possible to set the output APL follow-up according to the actual APL change as appropriate.
  • the number of filter stages and the weight value are set according to the genre code input to the microcomputer 23.
  • the number of stages and the weight value of the filter 17 can be set appropriately as described above, and the ON / OFF setting of the filter function is also possible.
  • the APL output from the filter 17 is input to the knock light control unit 18.
  • the knock light control unit 18 Based on the selected luminance conversion table 25, the knock light control unit 18 outputs a knock light luminance adjustment signal for adjusting the backlight luminance according to the input APL.
  • the knock unit 19 controls the light emission luminance of the backlight light source in accordance with the backlight luminance adjustment signal output from the knock light control unit 18.
  • the APL measured by the APL measuring unit 16 and the follow-up property thereof being controlled through the filter unit 15 is input to the knock light control unit 18 and used for controlling the emission luminance of the knock light source.
  • a brightness conversion table stored in advance is used to control the brightness of the backlight light source according to APL.
  • a luminance conversion table (look-up table) that defines the light emission luminance characteristics of the backlight light source according to the APL can be stored in a table storage memory 24 such as a ROM.
  • a plurality of the luminance conversion tables may be prepared for each genre of display video, and these may be stored in the table storage memory 24.
  • the luminance conversion table stored in the table storage memory 24 is selected on the basis of the genre information output by the decoder 13 after being demultiplexed from the video signal or acquired by another route,
  • the brightness conversion table 25 is used for light brightness control.
  • the luminance conversion table defines the relationship of the emission luminance of the backlight light source according to the video feature amount (APL in this case) of the input video signal.
  • a plurality of selectable brightness conversion tables are prepared and stored, and the brightness conversion table used for control can be selected by specifying the table number to be used according to the genre information.
  • the luminance adjustment coefficient is used to set the brightness of the entire screen in accordance with a user operation. For example, on the menu screen held by the liquid crystal display device 1, screen brightness adjustment items are set. The user can set an arbitrary screen brightness by operating the setting item.
  • the microcomputer 23 in FIG. 1 recognizes the brightness setting and outputs a brightness adjustment coefficient to the multiplier 26 according to the set brightness.
  • the multiplier 26 turns on the backlight light source with the brightness according to the brightness setting by multiplying the brightness conversion value by the brightness conversion table currently used by the brightness adjustment coefficient.
  • the luminance adjustment coefficient changes the slope of the luminance conversion characteristic of the luminance conversion table. In other words, when using a brightness adjustment coefficient that darkens the screen at a constant rate, the slope of the brightness conversion characteristics changes.
  • the backlight unit 19 includes a plurality of thin fluorescent tubes 31 arranged at equal intervals in a housing 30 attached to the back surface of the liquid crystal panel 22. Is done. Further, the diffusing plate 32 uniformly diffuses the illumination light emitted from the fluorescent tube 31.
  • the backlight unit 19 outputs a pulse width modulation output in which the signal period ratio (duty) of the high potential level and the low potential level of the rectangular wave changes according to the backlight luminance adjustment signal input from the knock control unit 18.
  • the dimming control circuit that outputs the dimming signal and the dimming signal of the dimming control circuit power are received, and an alternating voltage with a period and voltage corresponding to the dimming signal is generated, and this is applied to the fluorescent tube 31 ! And an inverter that is driven to light (none of which are shown).
  • the inverter operates when the output of the dimming control circuit is at a high potential level, stops operating when the output is at a low potential level, and performs an intermittent operation according to the output duty of the dimming control circuit. Thus, the luminance of the light source is adjusted.
  • the backlight unit 19 is attached to the back surface of the liquid crystal panel 22 as shown in FIG.
  • a plurality of LED light sources having three primary colors of red, green, and blue, that is, a red light source 41, a green light source 42, and a blue light source 43 may be arranged in the housing 30.
  • the luminance of the LED light source can be controlled by the LED current for each LED light source.
  • a backlight unit 17 that uses a combination of the above-described fluorescent tube and LED can also be applied.
  • the liquid crystal panel 20 may be illuminated by a so-called side edge type configuration in which light from a fluorescent tube or LED light source is made uniform by using a light guide plate.
  • the liquid crystal display device 1 includes a remote control light receiving unit 27 for receiving a remote control signal transmitted from the remote control device 29.
  • the remote control light receiving unit 27 is composed of, for example, a light receiving LED for receiving a remote control operation signal by infrared rays.
  • the remote control operation signal received by the remote control light receiving unit 27 is input to the microcomputer 23, and the microcomputer 23 performs predetermined control according to the input remote control operation signal.
  • Genre information of a broadcast program is, for example, a genre code in a part of electronic program information (hereinafter referred to as “EPG information”) transmitted by being superimposed on a broadcast signal of terrestrial digital broadcasting or BS / CS digital broadcasting.
  • EPG information electronic program information
  • the broadcast signal is received by the tuner 12 and decoded by the decoder 13.
  • a genre code is extracted and output as genre information from the broadcast signal.
  • This genre information is not limited to the case where the broadcast signal power selected by the tuner 12 is separated and acquired.
  • an external device such as a DVD player or a Blu-ray disc player is connected to the liquid crystal display device 1
  • the genre information can be acquired.
  • the broadcast signal is not limited to digital broadcast, and content information can be acquired even with analog broadcast.
  • ADAMS-EPG is EPG information that is transmitted superimposed on analog broadcasting.
  • the genre code as the genre information is defined by, for example, the terrestrial digital broadcasting standard as shown in FIG. In the example of Fig. 4, "News Z News”, “Sports”, “Information Z Wide Show”, “Drama”, “Music”, “Variety”, “Movie”, “Anime Z Special Effects”, “Documentary Z
  • the genres of “Liberal Arts”, “Drama / Performance”, “Hobbies / Education”, and “Other” are defined in advance as major categories.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • the backlight control is optimized by removing the caption area included in the video signal of the movie genre from the APL measurement area.
  • the area where the additional information such as characters and symbols is likely to be displayed is defined as the APL non-measurement range 101 and the APL measurement area force is also excluded. This makes it possible to perform optimal backlight brightness control.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining still another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • the number of characters and symbols displayed as OS blueprints It is intended to optimize the backlight control by removing the APL measurement domain force from the information domain.
  • the APL is measured including the OSD display with characters and symbols such as channel information
  • the APL of the video for which the brightness is to be optimized is affected, and a value different from the APL of the original video is used. It will occur. Therefore, as shown in Fig. 8, optimal backlight brightness control can be performed by excluding the area where additional information such as characters and symbols are displayed by OSD from the APL measurement area as the APL non-measurement area 101. become.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining still another control example of the APL measurement region for measuring APL.
  • the APL measurement is performed in the effective image area excluding black obi that is inevitably generated as a non-image area at the top and bottom of the display screen.
  • the detection of the luminance value level of the video signal to be displayed or the video signal Using Yanle information and OS blueprints, the effective APL measurement range can be determined. Thereby, it is possible to control the light emission luminance of the backlight light source so as to obtain an optimum display quality corresponding to the video signal.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a processing example when determining the APL measurement region.
  • step S3 it is determined whether or not the genre information power of the video signal is “foreign movie” (step S3).
  • the “foreign movie” genre is classified into the middle category of the major category “movie” of the genre code. If the genre information is not “movie”, the APL is measured according to the APL section determined in step S2.
  • the audio is not in two countries, reduce the APL measurement section.
  • the APL measurement section is reduced so as to exclude an area where there is a high possibility that additional information such as captions is displayed.
  • a region with a low APL between A and B (referred to as the first APL region) and a region with an APL between B and C at an intermediate level (referred to as the second APL region)
  • the control characteristics of the knock light source are changed according to the area where the APL shown between C and D is high (the third APL area).
  • the APL is low and the area is an image, even if the emission brightness of the knocklight light source is set high, there is little influence of screen glare or eye irritation. On the other hand, in the area where APL is low, the peak portion in the dark screen becomes conspicuous, and it is possible to obtain a beautiful image with a contrast.
  • FIG. 12 shows another control example of the light emission luminance of the backlight light source using the luminance control table. It is a figure for demonstrating, and shows the other example of the shape of the brightness
  • the area between A and B where the APL is low (first APL area)
  • the area between B and C where the APL is at an intermediate level (second APL area)
  • the control characteristics of the backlight source are changed according to the area where the APL is high (the third APL area), and the characteristic change point G is further provided in the second APL area at the intermediate level.
  • the inclination of is changed.
  • the video signal itself has sufficient luminance, and there is no point in brightening the knocklight light source. Rather, the screen feels dazzling and may adversely affect the viewer's eyes. Therefore, in this signal domain, the ratio of the change in luminance of the backlight source to the APL is the AP in the signal domain where the APL is 10 to 90% By making it larger than the rate of change with respect to L, the emission brightness of the knock light source can be further reduced.
  • the emission luminance of the backlight light source is reduced in accordance with the increase of APL in the signal region where the APL is high (region CD), and conforms to the luminance characteristics of the CRT. , There is no sense of discomfort in viewing, and there is little deterioration in image quality.
  • the luminance conversion table is used to control the emission luminance of the backlight light source according to the APL of the video signal.
  • the knocklight luminance is controlled according to the luminance conversion characteristic as described above.
  • the control at this time is an APL value output from the filter 17 and input to the backlight control unit 18.
  • APL is used as the video feature quantity of the input video signal, and the luminance of the backlight light source is controlled according to the APL measured in the effective area determined by the microcomputer 23.
  • the video feature amount is not limited to APL.
  • the peak luminance state (presence or absence) in the effective area determined by one frame of the input video signal may be used.
  • the maximum brightness level, minimum brightness level, and luminance distribution state (histogram) in the effective area in one frame are used, or the video feature value obtained by combining these is used. Based on this, the emission brightness of the knock light source can be varied.
  • the luminance conversion control as described above can be applied not only to a direct-view type liquid crystal display device as shown in FIG. 2 or FIG. 3, but also to a projection type display device such as a liquid crystal projector.
  • the image on the back side of the liquid crystal panel is displayed by irradiating the light source light, and the light emission luminance of the light source light is controlled in accordance with the luminance conversion characteristics.
  • FIG. 13 shows an example of a brightness control table for each genre (major category) according to the present embodiment.
  • the present invention is intended to improve the contrast of the displayed video by performing the expansion / contraction processing of the video signal at the same time as performing the light emission luminance control corresponding to the feature amount of the input video signal. Even in the case where the invention may be applied, by performing optimal light source control for each content type, it is possible to reduce power consumption while maintaining a sense of contrast.
  • a combination of changes in tone conversion characteristics such as gamma correction and contrast correction can also be used for content. It is possible to perform optimum video expression for each type. For example, since movies have a low APL, gradation conversion is performed using the characteristics shown by curve D in Fig. 14 to improve the expressiveness of the low gradation part. In sports, since the video has a high APL, the expressiveness of the high gradation part is improved by converting the gradation using the characteristics shown in curve E. In the case of News Z reports, the video can be displayed with the characteristics of line A in Fig. 14 without gradation conversion.
  • gradation conversion processing is performed on the video signal, the number of gradations that can be expressed is reduced due to the above-described reason, so that the liquid crystal display panel is driven in response to the input video signal.
  • standard gradation voltage may be varied. Specifically, a plurality of predetermined reference gradation voltage data is stored, and these are switched and selected according to the genre of the video to be displayed. It is possible to perform Ntrust correction and the like.
  • the luminance conversion characteristic does not matter whether it is a linear characteristic such as A, B, or C in FIG. 14 or a nonlinear characteristic such as D or E.

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Abstract

　表示すべき映像コンテンツの種別に応じて最適な表示品位の映像表示を実現する。液晶表示装置は、ＡＰＬ測定部１６で測定した映像信号のＡＰＬに応じてバックライト光源の発光輝度を制御する。ＡＰＬを測定する映像信号の範囲は、例えば、映像信号の輝度レベル等から決定することができ、あるいは入力映像信号に含まれるジャンル情報や、液晶表示装置１がＯＳＤ表示を行うときのＯＳＤ表示情報に基づいて決定することができる。図は、上下の無映像領域を除去して有効映領域を決定した状態を示す。これにより、特定のジャンルの映像信号のときに表示される付加情報や、ＯＳＤ表示される付加情報を除外することができ、映像信号に応じた最適な表示品位が得られるようにバックライト光源の発光輝度を制御することができる。

Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、液晶表示装置、より詳細には映像信号に応じてバックライト光源の輝度 を動的に変化させるようにした液晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] 映像信号に従って光源光を変調する液晶パネルと、その液晶パネルを照明するた めのノ ックライト等の光源を備えた液晶表示装置において、映像信号に応じてバック ライト光源の発光輝度を制御することにより、表示映像の品位を改善するようにした技 術が提案されている。
[0003] 例えば、特許文献 1及び特許文献 2には、入力映像信号の特徴量として平均輝度 レベル (APL)を検出して、検出した平均輝度レベルが大き ヽときには光源輝度を下 げ、小さいときには光源輝度を上げることで、同じ映像階調の表示であっても画面輝 度を異ならせるようにし、表示する映像内容に応じて画面輝度を動的に変化させ、メ リノ、リのある (ダイナミックコントラストが拡大された)高画質な動画表示を可能とするも のが提案されている。
[0004] このような入力映像信号の特徴量を用いてバックライト光源の発光輝度を制御する 技術に関し、例えば、本願と同一の出願人により出願された特願 2005— 39959号（ 原出願日； 2004年 5月 6日）には、不所望な付加情報による影響をできるだけ除去し て、常に最適な画面輝度を得ることが可能な画像表示装置が記載されている。この 画像表示装置は、バックライト光源を用いて入力映像信号を表示する液晶パネルと、 入力映像信号の特徴量を検出する特徴量検出手段と、その特徴量検出手段で検出 された特徴量に基づいてバックライト光源の発光輝度を動的に可変制御する光源制 御手段とを備えている。
[0005] そして、上記の特徴量検出手段は、画面内における所定領域の映像信号を抽出し 、抽出された映像信号の特徴量を検出する。これにより、入力映像信号に含まれる不 所望な付加情報による影響をできるだけ除去して、本来の映像内容に応じた最適な 画面輝度（明るさ）を得ることができるようになる。
特許文献 1：特開平 8— 201812号公報
特許文献 2 :WO03Z38799号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記のように入力映像信号に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する場合、 人間の目の視覚を考慮した最適な明るさの制御特性を選択する必要がある。ここで 例えば、映像信号においては、その字幕や、スポーツ放送のスコア、あるいは OSD ( On Screen Display)で表示するチャンネル情報等の付加情報は、本来の映像に比べ て異質な輝度をもっている。
[0007] そして上記のように映像信号の特徴量に応じてバックライト光源の発光輝度を制御 する場合、上記のような付加情報とともに映像信号の特徴量を検出すると、付加情報 の異質な輝度に影響されて特徴量が本来の映像信号による特徴量とならな ヽ。従つ て特徴量に応じたバックライト光源の発光輝度が最適化されず、表示映像の品位改 善が十分行えな 、可能性が生じる。
[0008] このような課題に対して、上記特願 2005— 39959号のように、所望領域の映像信 号を選択抽出することにより、不所望の付加情報による影響をなくすようにすることが 考えられる。
しかしながら、上記技術では、特徴量を算出する映像信号の所定領域は、ユーザ の指示入力に従って設定されるものであり、表示すべき映像の特徴を判別して所定 領域を自動抽出し、その自動抽出した所定領域における映像信号の特徴量を用い てバックライト光源の発光輝度制御を行うようにしたものではな力 た。
[0009] 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、表示すべき映像に応 じて、映像信号の特徴量を測定する画面領域を自動抽出し、その抽出した画面領域 における映像信号カゝら特徴量を得て、その特徴量に応じてバックライト光源の発光輝 度を制御することにより、最適な表示品位の映像表示を実現するようにした液晶表示 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 [0010] 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、入力映像信号の 特徴量に基づ ヽて光源の発光輝度を制御する液晶表示装置にぉ ヽて、特徴量を測 定する映像信号の画面領域を、液晶パネルに表示する映像に応じて自動的に可変 制御することを特徴としたものである。
[0011] 第 2の技術手段は、第 1の技術手段において、映像信号に含まれる無映像の領域 を、特徴量を検出する画面領域力も除外することを特徴としたものである。
[0012] 第 3の技術手段は、第 2の技術手段において、映像信号の輝度信号を予め定めた 閾値と比較し、閾値より低!、映像領域を無映像の領域として検出することを特徴とし たものである。
[0013] 第 4の技術手段は、第 1ないし第 3のいずれか 1の技術手段において、液晶パネル に表示する映像のジャンル情報に基づ 、て、特徴量を測定する画面領域を決定す ることを特徴としたものである。
[0014] 第 5の技術手段は、第 4の技術手段において、ジャンル情報に基づいて、本来の映 像信号に付加された付加情報が表示される可能性の高 ヽ領域を、特徴量を測定す る画面領域力 除外することを特徴としたものである。
[0015] 第 6の技術手段は、第 1ないし第 5のいずれか 1の技術手段において、 OSひ f青報の 表示を行う際に、 OSひ f青報が表示される領域を、特徴量を測定する範囲力も除外す ることを特徴としたものである。
[0016] 第 7の技術手段は、第 1ないし第 6のいずれか 1の技術手段において、複数画面の 映像を一画面に同時に表示する際に、画面構成上必然的に生じる無映像領域を、 特徴量を測定する範囲力 除外することを特徴としたものである。
[0017] 第 8の技術手段は、第 1ないし第 7のいずれか 1の技術手段において、入力映像信 号の特徴量として、少なくとも入力映像信号の 1フレーム単位の平均輝度レベルを用
V、ることを特徴としたものである。
[0018] 第 9の技術手段は、第 1ないし第 8のいずれか 1の技術手段において、入力映像信 号を伸縮するとともに、光源の発光輝度を制御することを特徴としたものである。
[0019] 第 10の技術手段は、第 1ないし第 8のいずれか 1の技術手段において、入力映像 信号に対する階調変換特性を変更するとともに、光源の発光輝度を制御することを 特徴としたものである。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、映像信号の特徴量を測定する画面領域を、表示すべき映像に応 じて自動的に可変制御することにより、ユーザによる煩わしい設定操作を必要とせず 、常に最適な表示品位の映像表示を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明による液晶表示装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図 である。
[図 2]本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトユニットの構成例を示す図で ある。
[図 3]本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトユニットの他の構成例を示す 図である。
[図 4]デジタル放送の規格で定められたジャンルコードの一例を示す図である。
[図 5]APLを測定する APL測定領域の制御例を説明するための図である。
[図 6]APLを測定する APL測定領域の他の制御例を説明するための図である。
[図 7]APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。
[図 8]APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。
[図 9]APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。
[図 10]APL測定領域を決定するときの処理例について説明するためのフローチヤ一 トである。
[図 11]バックライトの発光輝度を制御するための輝度変換特性の一例を説明するた めの図である。
[図 12]バックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の他の例を説明 するための図である。
[図 13]光源の発光輝度の制御と同時に映像信号も伸縮して映像表示を行う際に用 V、る輝度変換テーブルの例を示す図である。
[図 14]階調特性を説明するための図である。 符号の説明
[0022] 1…液晶表示装置、 11…アンテナ、 12· ··チューナ、 13· ··デコーダ、 14· ··レターサイ ズ検出部、 15· ··ゲート部、 16 -APL測定部、 17· ··フィルタ、 18· ··バックライト制御 部、 19…バックライト orバックライトユニット、 20· ··映像処理部、 21 -LCDコントロー ラ、 22· ··液晶パネル、 23· ··マイコン、 24· ··テーブル格納メモリ、 25· ··輝度変換テー ブル、 26…乗算器、 27· ··リモコン受光部、 30· ··筐体、 31· ··蛍光管、 32· ··拡散板、 4 1…赤色光源、 42…緑色光源、 43· ··青色光源、 100…有効映像領域、 101· ··非測 定範囲。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 本発明に係る液晶表示装置の実施形態によれば、映像信号の特徴量として映像 信号の 1フレームにおける平均輝度レベル（APL; Average Picture Level)を使用し、 APL
の変化に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する。この場合、液晶表示装置は 、輝度変換特性を規定する輝度変換テーブルを保持し、その輝度変換テーブルによ る輝度制御特性に従ってバックライト光源の発光輝度を制御する。
[0024] そして本発明に係る液晶表示装置の実施形態によれば、バックライト光源の発光輝 度制御に使用する APLの測定領域を映像信号の特徴から自動抽出し、その抽出し た領域の映像信号カゝら測定した APLを使用して、輝度変換テーブルによる輝度制御 特性によりバックライト光源の発光輝度を制御する。
[0025] 上記 APLを測定する映像信号の画面領域は、液晶パネルに表示する映像に応じ て自動的に可変制御される。例えば、上記画面領域は、映像信号の輝度値等の所 定の指標を用いて映像信号の有効領域を判別することにより決定することができ、あ るいは入力映像信号に含まれるジャンル情報や、液晶表示装置が OSD表示を行うと きの OSD表示情報に基づいて決定することができる。これにより、無映像部の領域 や、特定のジャンルの映像信号のときに表示される付加情報、あるいは、 OSD表示 される付加情報を APLを測定する画面領域力 除外することができる。これにより、 画面表示する映像に応じた最適な表示品位が得られるようにバックライト光源の発光 輝度を制御することができる。 [0026] 図 1は、本発明による液晶表示装置の一実施形態の構成を説明するためのブロッ ク図である。液晶表示装置 1において、チューナ 12は、アンテナ 11により受信した放 送信号を選局する。デコーダ 13は、チューナ 12で選局された放送信号をデコード処 理して多重分離し、液晶パネル 22を駆動するための映像信号と、放送信号の電子 番組情報等に含まれるジャンル情報とを出力する。
[0027] デコーダ 13で分離された映像信号は、映像処理部 20で各種の映像処理が行われ た後、液晶パネル 22を駆動制御する LCDコントローラ 21に入力する。 LCDコント口 ーラ 21では、入力した映像信号に基づいて液晶パネル 22の図示しないゲートドライ バ及びソースドライバに対して液晶駆動信号を出力し、これにより映像信号に従う映 像が液晶パネル 22に表示される。
[0028] 映像処理部 20には、 OSD処理部が含まれる。 OSD処理部は、例えばデジタル放 送信号に含まれる文字コードで指定された文字や記号等の OSDデータや、チャンネ ル表示を行うための OSDデータを OSD表示情報として生成し、映像信号に重畳さ せて出力する。
[0029] また、デコーダ 13で分離された上記映像信号は、レターサイズ検出部 14に入力さ れる。レターサイズ検出部 14は、映像信号がレターサイズで送られてきているかどう かを判別する。ここでは、デコーダ 13で分離された映像信号の輝度信号を検出し、 その輝度信号を予め定めた閾値と比較し、閾値より低 ヽ映像領域を無映像の領域と して検出する。そして無映像の領域が、映像領域の上下の一定幅の黒オビとして検 出された場合には、レターサイズの映像信号であるものと判断できる。マイコン 23は、 レターサイズ検出部 14の検出結果に従って、ゲート部 15を制御し、入力映像信号が レターサイズの信号である場合に、 APL測定部 16に出力させる映像信号の範囲（画 面領域)を制御する。またレターサイズを判別する指標として、上記のような映像信号 の輝度レベルだけでなぐ映像信号の色度情報や色温度情報を用いるようにしてもよ い。
[0030] また、レターサイズ検出部 14においてレターサイズを検出する際、時間軸情報の条 件を付加して、映像信号の黒オビ状の無映像領域が所定時間継続して検出されたと きに、レターサイズ信号であるものとの判断するようにしてもょ 、。 また、後述するジャンル情報にレターサイズの情報が含まれている場合には、マイ コン 23はそのレターサイズ情報に応じて、ゲート部 15による映像信号の出力範囲を 制御することちでさる。
[0031] ゲート部 15は、マイコン 23からの制御信号に従って、入力した映像信号の垂直走 查期間及び Zまたは水平走査期間の所定期間の映像信号を選択'抽出して、 APL 測定部 16に出力する。
マイコン 23からゲート部 15に対しては、上記のレターサイズ検出部 14による検出 結果に基づく抽出領域のみならず、映像信号のジャンル情報に従って選択された抽 出領域や、 OSD表示情報に従って選択された抽出領域に従う制御信号が入力され る。そしてゲート部 15では、これら抽出領域を規定する制御信号に従って、映像信号 から抽出する領域を選択する。
[0032] APL測定部 16では、ゲート部 15から出力された映像信号の 1フレームごとの APL を測定する。この APLの測定領域は、上記のようにゲート部 15で抽出された特定領 域の映像信号である。また、ゲート部 15における特定領域の抽出制御が行われない 場合は、デコーダ 13で分離された映像信号がそのまま APL測定部 16に入力する。
[0033] APL測定部 16で測定された APLはフィルタ 17に送られる。 APLは、本発明の映 像特徴量の一つに該当し、後述する輝度変換テーブルの輝度変換特性に基づき、 APLに応じたバックライト光源の発光輝度制御が行われる。
[0034] フィルタ 17は、 APLの測定値に応じてバックライト輝度を制御する際に、映像信号 の APL変化に対する追従性を設定する。フィルタ 17は、例えば多段式のデジタルフ ィルタにより構成されて 、る。
[0035] フィルタ 17は、 APL測定部 16で測定されたフレームごとの APLを入力し、各フレ ームに対してその過去の 1または複数のフレーム分の APLとの間で、それぞれの重 み付けに従って加重平均演算を行って、出力 APLを算出する。ここでは、注目フレ ームに対して反映させる過去のフレーム段数を可変設定可能とし、注目フレームと過 去のフレーム (設定された段数分)のそれぞれに対して重み付けを設定しておく。 そして注目フレームの APLが入力したときに、その入力 APLと、過去の使用段数 分のフレームの APLをそれぞれの重み付けに従って加重平均演算し、得られた AP Lを出力する。これにより、実際の APL変化に従う出力 APLの追従性を適宜設定す ることがでさる。
ここでは、マイコン 23に入力されたジャンルコードに応じて、フィルタの段数や重み 付け値を設定する。フィルタ 17の段数及び重み付け値は上記のように適宜設定可能 で、フィルタ機能の ONZOFF設定も可能である。
[0036] フィルタ 17から出力された APLは、ノ ックライト制御部 18に入力する。ノ ックライト 制御部 18は、選択された輝度変換テーブル 25に基づき、入力 APLに応じてバック ライト輝度を調整するためのノ ックライト輝度調整信号を出力する。ノ ックライトュニッ ト 19は、ノ ックライト制御部 18から出力されたバックライト輝度調整信号に従ってバッ クライト光源の発光輝度を制御する。
[0037] 上記のように APL測定部 16で測定され、フィルタ部 15を通ってその追従性が制御 された APLは、ノ ックライト制御部 18に入力し、ノ ックライト光源の発光輝度制御に 使用される。本実施形態では、 APLに従ってバックライト光源の輝度制御を行うため に、予め記憶した輝度変換テーブルを用いる。ここでは APLに応じたバックライト光 源の発光輝度特性を規定する輝度変換テーブル (ルックアップテーブル)を ROM等 のテーブル格納メモリ 24に記憶させておくことができる。
[0038] またこのときに、上記の輝度変換テーブルを、表示映像のジャンルごとに複数用意 し、これらを上記テーブル格納メモリ 24に記憶させておくようにしてもよい。
この場合は、デコーダ 13にて映像信号から多重分離されて出力されたもしくは他の ルートで取得したジャンル情報に基づ 、て、テーブル格納メモリ 24に記憶させた輝 度変換テーブルを選択し、バックライト輝度制御に使用する輝度変換テーブル 25と する。
[0039] 輝度変換テーブルは、入力映像信号の映像特徴量 (ここでは APL)に応じたバック ライト光源の発光輝度の関係を定めるものである。そして予め選択可能な複数の輝 度変換テーブルを用意して保持しておき、ジャンル情報等に応じて使用するテープ ル Noを指定することにより、制御に使用する輝度変換テーブルを選択することができ る。
あるいは輝度変換テーブルを選択して変更したときに、演算によって変更後の輝度 変換テーブルを得るようにしてもよ 、。
[0040] また図 1において、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 1が保持するメニュー画面において 、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。図 1のマイコン 23は、その明る さ設定を認識して、その設定された明るさに従って乗算器 26に対して輝度調整係数 を出力する。乗算器 26では、現在使用している輝度変換テーブルによる輝度変換値 に対して、輝度調整係数を乗算することにより、明るさ設定に応じた明るさでバックラ イト光源を点灯させる。
[0041] 輝度調整係数は、輝度変換テーブルの輝度変換特性の傾きを変化させる。すなわ ち、一定の割合で画面を暗くする輝度調整係数を使用する場合は、輝度変換特性 の傾きが小さくなる方向に変化する。
[0042] ノ ックライト光源の発光輝度は、テーブル格納メモリ 24に格納された輝度変換テー ブルの中から選択された輝度変換テーブル 25に基づいて制御され、その輝度変換 テーブルの輝度変換特性値に対してユーザ設定に基づく上記輝度調整係数が乗算 されてバックライト制御部 18に出力される。
[0043] バックライトユニット 19は、例えば図 2に示すように、液晶パネル 22の背面に取り付 けられる筐体 30内に、細管形状の複数の蛍光管 31を等間隔に配設して構成される 。また拡散板 32によって蛍光管 31から発光された照明光を均一拡散する。
この場合、例えばバックライトユニット 19は、ノ ックライト制御部 18から入力するバッ クライト輝度調整信号に従って、矩形波の高電位レベルと低電位レベルの信号期間 比 (デューティ）が変化するパルス幅変調出力を調光信号として出力する調光制御回 路と、調光制御回路力 の調光信号を受けてその調光信号に応じた周期及び電圧 の交流電圧を発生し、これを蛍光管 31に印力！]して点灯駆動するインバータ (いずれ も図示せず)とを含んでいる。インバータは、上記調光制御回路の出力が高電位レべ ルの時に動作し、低電位レベルの時は動作を停止して、調光制御回路の出力デュ 一ティに応じて間欠動作を行うことにより、光源の輝度が調節される。
[0044] またバックライトユニット 19は、図 3に示すように、液晶パネル 22の背面に取り付けら れる筐体 30内に、赤色，緑色，青色の 3原色力 なる複数色の LED光源、すなわち 赤色光源 41,緑色光源 42,及び青色光源 43を配設して構成してもよい。 LED光源 の発光輝度は、個々の LED光源に対する LED電流によって制御することができる。 また図示しないが、バックライトユニット 17として上記のような蛍光管と LEDとを併用し た方式のものを適用することもできる。またこのときに、蛍光管や LEDの光源からの 光を、導光板を用いて面均一化とする、いわゆるサイドエッジ型と呼ばれる構成によ つて液晶パネル 20を照明するようにしてもょ 、。
[0045] また、液晶表示装置 1は、リモコン装置 29から送信されるリモコン制御信号を受光 するためのリモコン受光部 27を備えている。リモコン受光部 27は、例えば、赤外線に よるリモコン操作信号を受信するための受光 LEDにより構成されている。
リモコン受光部 27によって受信したリモコン操作信号は、マイコン 23に入力され、 マイコン 23では入力したリモコン操作信号に従って所定の制御を行う。
[0046] 放送番組のジャンル情報は、例えば、地上デジタル放送や BS, CSデジタル放送 の放送信号に重畳して送信されてくる電子番組情報 (以下「EPG情報」と称す)の一 部にジャンルコードとして含まれている。
[0047] 上述のように放送信号はチューナ 12で受信され、デコーダ 13でデコード処理され る。この放送信号の中からジャンル情報としてジャンルコードが抽出'出力される。な おこのジャンル情報は、チューナ 12で選局された放送信号力も分離'取得する場合 に限られず、例えば、液晶表示装置 1に DVD再生機やブルーレイディスク再生機な どの外部機器を接続し、その外部機器で再生した映像情報を液晶表示装置 1で表 示するときに、 DVD等のメディア媒体内に付加されたコンテンツ内容を表すフラグ（ 例えば「映画」を示す識別コード)を検出することにより、そのジャンル情報を取得する ことができる。
[0048] また、上記放送信号は、デジタル放送に限られず、アナログ放送であってもコンテ ンッ情報の取得が可能である。例えば、 ADAMS—EPGは、アナログ放送に重畳さ れて送信される EPG情報である。
[0049] また、ジャンル情報は、入力映像信号と同時に入力される他、映像信号とは別のサ ブ情報として入力される場合がある。このとき、映像信号とジャンル情報が別々に入 力されても、ジャンル情報がどの映像情報を示すのかが対応付けられ入力される。例 えば、 XMLTVとは Web上で公開されている TV番組表を自動的に取得し、 XMLィ匕 して出力するためのアプリケーションであり、これを利用してネットワーク上力 表示映 像のジャンル情報を取得することもできる。
[0050] ジャンル情報としてのジャンルコードは、例えば、図 4に示すような地上デジタル放 送の規格により定められている。図 4の例では、「ニュース Z報道」、「スポーツ」、「情 報 Zワイドショー」、「ドラマ」、「音楽」、「バラエティ」、「映画」、「アニメ Z特撮」、「ドキ ュメンタリー Z教養」、「演劇/公演」、「趣味/教育」、「その他」のジャンルが予め大 分類として規定される。
また、大分類ごとに複数の中分類が規定されている。例えば、「スポーツ」の大分類 においては、「スポーツ-ユース」、「野球」、「サッカー」、「ゴルフ」、「その他の球技」、 「相撲'格闘技」、「オリンピック '国際大会」、「マラソン'陸上'水泳」、「モータースポ 一ッ」、「マリン'ウィンタースポーツ」、「競馬'公営競技」、「その他」が中分類として規 定されている。また「映画」の大分類には、「洋画」、「邦画」、「アニメ」（図示せず）が 中分類として規定されている。
[0051] 本発明に係る液晶表示装置の実施形態では、使用する APLを測定する映像信号 の領域を表示映像の特徴から自動抽出し、その抽出した領域の映像信号力 検出し た APLを使用して、輝度変換テーブルによる輝度制御特性によりバックライト光源の 発光輝度を制御する。 APL測定を行わない APL非測定範囲は、映像信号の字幕や OSD表示等付加情報、あるいはレターサイズ映像の表示や 2画面表示を行うときに 生じる黒オビ領域等が含まれるように設定される。すなわち、 APL測定に影響を与え るような上記の付加情報や黒オビ領域を除外して、有効映像領域のみで APLを測定 することにより、目的とするバックライト輝度制御を映像に合わせて有効に機能させる ことができる。
[0052] 図 5は、 APLを測定する APL測定領域の制御例を説明するための図である。図 5 に示す例では、映像信号がレターサイズであるとき、表示画面の上下に無映像領域 として生じる黒オビ部分を APL非測定範囲 101とし、その APL非測定範囲 101を除 V、た有効映像領域 100で APL測定を行うようにする。 [0053] 映像信号がレターサイズであるかどうかは、上述したようにレターサイズ検出部 14に よる検出結果により判別することができる。また外部機器等の他のルートから入力さ れる映像信号からレターサイズを判別できる場合もある。あるいは、映像信号から取 得したジャンル情報からレターサイズ情報が判別できる場合もある。
そして液晶表示装置 1のマイコン 23は、ゲート部 15を制御し、図 5に示す APL非測 定範囲 101を除いた領域 (有効映像領域 100)を抽出させる。 APL測定部 16では、 ゲート部で抽出された有効映像領域 100の映像信号に対して APL測定を行う。
[0054] 上記のようなレターサイズの映像信号に含まれる黒オビ領域を除外することなく AP Lを測定してしまうと、明るさを最適化したい映像の APLが影響されてしまい、本来の 映像の APLと異なる値を生じてしまう。従って図 5に示すように、レターサイズの黒ォ ビ領域を APL非測定範囲 101として APL測定領域力も除くことにより、最適なバック ライト輝度制御を行うことができるようになる。
[0055] 図 6は、 APLを測定する APL測定領域の他の制御例を説明するための図である。
図 6に示す例は、例えば映画ジャンルの映像信号に含まれる字幕領域を APL測定 領域から除くことにより、バックライト制御を最適化しょうとするものである。
例えば、ジャンル情報が"映画"である映像信号を表示するとき、液晶表示装置 1の マイコン 23は、デコーダ 13で分離されたもしくは他のルートで取得した "映画"を示す ジャンル情報に基づ 、てゲート部 15を制御し、図 6に示す APL非測定範囲 101を除 いた有効映像領域 100を抽出させる。 APL測定部 16では、ゲート部で抽出された有 効映像領域 100の映像信号に対して APL測定を行う。
[0056] 図 6に示すように、 "映画"ジャンルの映像信号は、例えば映像の上下あるいは左右 の周囲の領域に、字幕等の付加情報が表示される可能性が高い。これらの付加情報 は、映画番組の放送コンテンツに予め重畳されている。
このような字幕表示を含めて APLを測定してしまうと、明るさを最適化したい映像の APLが影響されてしまい、本来の映像の APLと異なる値を生じてしまう。従って図 6 に示すように、ジャンル情報 (ここでは"映画"）に従って、字幕等の付加情報が表示さ れる可能性が高い領域を APL非測定範囲 101として APL測定領域から除くことによ り、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。 [0057] また、上記の"映画"ジャンルにおいて APL測定範囲を制御するとき、より適確に字 幕の可能性を判断するために、映像信号のジャンルの大分類が"映画"で、かつその 中分類が"洋画"であり、さらに映像信号に付随する音声情報が 2力国語でない場合 にのみ、図 6に示すような APL非測定範囲 101を設定するようにしてもよい。これは 字幕が表示される映画が、 "洋画"でかつ 2力国語音声ではない場合にほぼ限定され ることを利用して、より確実に字幕領域のみを排除しょうとするものである。
[0058] 図 7は、 APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図で ある。図 7に示す例は、例えば野球ジャンルの映像信号に含まれる文字や記号によ る付加情報領域を APL測定領域力 除くことにより、バックライト制御を最適化しょう とするちのである。
例えば、ジャンル情報の大分類力 'スポーツ"で、中分類が"野球"である映像信号 を表示するとき、液晶表示装置 1のマイコン 23は、デコーダ 13で分離されたもしくは 他のルートで取得した"野球"を示すジャンル情報に基づいてゲート部 15を制御し、 図 7に示す APL非測定範囲 101を除 ヽた有効映像領域 100を抽出させる。 APL測 定部 16では、ゲート部で抽出された有効映像領域 100の映像信号に対して APL測 定を行う。
[0059] 図 7に示すように、 "野球"ジャンルの映像信号は、例えば映像の左上の領域にスコ ァゃカウント等の付加情報が表示される可能性が高 、。また図 7では示されて 、な ヽ 力 映像の右下の領域にもスコア等の付加情報示が表示される可能性が高い。これ らは例えば野球番組を放送する放送局側で野球映像に重畳されて送られてくる。 このようなスコアやカウント等の付加情報を含めて APLを測定してしまうと、本来映 像の明るさを最適化した 、野球の映像の APLが影響されてしま 、、本来の映像の A PLと異なる値を生じてしまう。従って図 7に示すように、ジャンル情報 (ここでは"野球" )に従って、文字や記号等の付加情報が表示される可能性が高い領域を APL非測 定範囲 101として APL測定領域力も除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行 うことがでさるよう〖こなる。
[0060] 図 8は、 APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図で ある。図 8に示す例では、例えば OSひ f青報として表示される文字や記号による付カロ 情報領域を APL測定領域力も除くことにより、バックライト制御を最適化しょうとするも のである。
例えば、ユーザ操作に従ってチャンネル番号等の OSD表示を行うとき、映像表示 装置 1のマイコン 23は、ユーザ操作により指示された OSD表示制御を行うとともに、 ゲート部 15を制御し、図 8に示す APL非測定範囲 101を除いた有効映像領域 100 を抽出させる。マイコン 23は、 OSD表示制御を行うときに、 OSD表示を含む領域を APL非測定範囲 101として設定する。 APL測定部 16では、ゲート部 15で抽出され た有効映像領域 100の映像信号に対して APL測定を行う。
[0061] チャンネル情報のような文字や記号による OSD表示を含めて APLを測定してしまう と、明るさを最適化したい映像の APLが影響されてしまい、本来の映像の APLと異 なる値を生じてしまう。従って図 8に示すように、文字や記号等の付加情報を OSDに より表示する領域を APL非測定範囲 101として APL測定領域から除くことにより、最 適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。
[0062] 図 9は、 APLを測定する APL測定領域の更に他の制御例を説明するための図で ある。図 9に示す例では、 2画面表示を行うとき、表示画面の上下に必然的に無映像 領域として生じる黒オビを除 ヽた有効映像領域で APL測定を行うようにする。
例えば、ユーザ操作に従って 2画面表示を行うとき、映像表示装置 1のマイコン 23 は、 2画面表示のための制御を行うとともに、ゲート部 15を制御し、図 9に示す APL 非測定範囲 101を除いた有効映像領域 100を抽出させる。ここでマイコン 23は、 2画 面表示の制御を行うときに、無映像表示される上下の黒オビ領域を APL非測定範囲 101として設定する。 APL測定部 16では、ゲート部で抽出された有効映像領域 100 の映像信号に対して APL測定を行う。
[0063] 2画面表示を行うときに、上下に発生する無映像の黒オビ領域を含めて APLを測 定してしまうと、本来明るさを最適化したい映像の APLが影響されてしまい、本来の 映像の APLと異なる値を生じてしまう。従って図 9に示すように、 2画面表示時の上下 の黒オビ領域を APL非測定範囲 101として APL測定領域力も除くことにより、最適な ノ ックライト輝度制御を行うことができるようになる。
[0064] 上記のように、表示する映像信号の輝度値レベルの検出、あるいは映像信号のジ ヤンル情報や OSひ f青報を使用して、有効な APLの測定範囲を決定することができる 。これにより、映像信号に応じた最適な表示品位が得られるようにバックライト光源の 発光輝度を制御することができる。
有効な APLの測定範囲の決定は、この他、 EPG力 番組名を取得し、予め定めた キーワードから番組の特性を抽出して、その特性に応じて予め定めた領域を APL非 測定範囲として定めるような処理が考えられる。
[0065] 図 10は、 APL測定領域を決定するときの処理例について説明するためのフローチ ヤートである。
まず、レターサイズを検出するために、「映像信号く MIN」の区間を測定する (ステ ップ Sl)。ここでは、映像信号の輝度値を予め定めた MINと比較し、 MINより低い輝 度の映像信号の区間を測定する。すなわち、 MINは映像信号の有無を判別する閾 値として理解できる。
そして上記ステップ S1の測定結果に基づいて、 APL測定区間を決定する (ステツ プ S2)。すなわち、映像信号の 1フレームにおいて、 APLを測定する範囲が決定され る。上記ステップにより、レターサイズの映像信号における有効映像信号の範囲を決 定することができる。
[0066] 次に、映像信号のジャンル情報力 洋画"であるかどうか判別する (ステップ S3)。 " 洋画"ジャンルは、ジャンルコードの大分類"映画"の中の中分類に分類されている。 ここでジャンル情報が"映画"でな 、場合には、上記ステップ S 2で決定した APL区間 に従って APLの測定を行う。
[0067] また、ジャンル情報が"映画"である場合、さらにその映像信号に付随する音声が 2 ケ国語であるかどうかを判別する (ステップ S4)。ここで音声が 2ケ国語である場合に は、上記ステップ S 2で決定した APL測定区間に従って APLの測定を行う。
また、音声が 2ケ国でない場合には、 APL測定区間を縮小する。この場合、上記図 6で示したように、字幕等の付加情報が表示される可能性が高い領域を除くように、 A PL測定区間を縮小する。
[0068] 次に、輝度変換テーブルにより制御されるノ ックライト光源の輝度変換特性の設定 例を説明する。図 11は、ノ ックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特 性の一例を説明するための図である。 APLは百分率で表し、表示映像が画面全体 で全て黒の場合、 APLは 0である。また表示映像の画面全体が全て最高値の白であ る場合は、 APLは 100%である。
[0069] 図 11にお 、て、横軸は APL測定部で測定された APL (%)である。また図 11の縦 軸はバックライト光源の発光輝度を0 /0で示すもので、ノ ックライト輝度を最も明るくした ときを 100%、バックライト光源を消灯したときを 0%として表す。
[0070] 図 11において、 A—B間で示す APLが低い領域（第 1の APL領域とする）と、 B— C 間で示す APLが中間レベルである領域 (第 2の APL領域とする）と、 C— D間で示す APLが高い領域 (第 3の APL領域とする）に応じて、ノ ックライト光源の制御特性を 変更する。
[0071] 入力映像信号の APLが低い第 1の APL領域 (A— B間）では、ノ ックライト光源の 発光輝度を高レベルの一定の値に設定しておく。
APLが低 、領域は喑 、映像であるので、ノ ックライト光源の発光輝度を高く設定し ておいても、画面の眩しさや目への刺激等の影響が少ない。また一方では、 APLが 低い領域では、暗い画面内のピーク部分が目立つようになって、コントラスト感のある 美 、映像とすることができる。
[0072] また、入力映像信号の APLが高い第 3の APL領域 (C— D間）では、ノ ックライト光 源の発光輝度を低レベルの一定の値に設定し、画面の眩しさ及び目への刺激への 影響を極力低減させるようにする。
また、上記第 1の APL領域と第 3の APL領域とを接続する第 2の APL領域は、所定 レベルの傾きをもって、 APLの増加に応じてバックライト光源の発光輝度が減少して いくように制御する。すなわち検出された映像信号の APLが高くなるほどバックライト 光源の発光輝度を小さくするように変化させて、画面の眩しさ及び目への刺激を低減 させて、映像を適切な輝度で表示させる。
[0073] 上記のように、第 1の APL領域 (黒側）では、輝度変換特性における最大輝度レべ ルでバックライト光源が発光するように制御され、第 3の APL領域（白側)では、輝度 変換特性における最小輝度レベルでバックライト光源が発光するように制御される。
[0074] 図 12は、輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の発光輝度の他の制御例を 説明するための図で、本実施形態に適用可能な輝度制御特性の形状の他の例を示 すものである。
図 12の例では、 A—B間で示す APLが低い領域（第 1の APL領域）と、 B— C間で 示す APLが中間レベルである領域（第 2の APL領域）と、 C D間で示す APLが高 い領域 (第 3の APL領域）に応じて、バックライト光源の制御特性を変更し、また中間 レベルの第 2の APL領域には、さらに特性変更点 Gを設けて輝度制御特性の傾きを 変えている。
[0075] 図 12の輝度制御特性は、表示映像の画質を維持しつつ、ノ ックライト光源のさらな る低消費電力化を図ることを意図して設定されたものである。例えば、本例の輝度制 御特性において最も低 APL側に存在する特性変更点 Bは、 APLが 10%の位置に 設定され、最も高 APL側に存在する特性変更点 Cは APLが 90%の位置に設定され る。また低 APL側の特性変更点 Bを、ノ ックライトの発光輝度が最大となる特性変更 点とする。
[0076] 放送される映像信号の 95%以上は APLが 10〜90%の信号領域に収まる。この信 号領域では上述した従来技術と同様、より低 ヽ APL値（10%付近)で光源発光輝度 を上げ、コントラスト感を向上させ、より高い APL値 (90%付近)で光源発光輝度を下 げ、不要なまぶしさ感を軽減できるようにする。
すなわち、 APLが 10〜90%の信号領域 (領域 B— C)では、 APLが大きくなるに従 つてバックライト光源の発光輝度を低減させていく。この領域には、さらに特性変更点 Gを設定して、変化の割合を変更している。
[0077] そして、 APLが極めて低い 0〜10%の信号領域 (領域 A— B)では、バックライト光 源の最大輝度の特性変更点 Bから、 APLが小さくなるほど発光輝度を減少させる。 そして APLが極めて高い 90〜100%の信号領域 (領域 C— D)では、さらに APLが 大きくなるほどバックライト光源の発光輝度を減少させる。
[0078] APLが極めて高い 90〜100%の信号領域では、映像信号そのものに十分な輝度 があり、ノ ックライト光源を明るくする意味はない。むしろ画面がまぶしく感じられて、 視聴者の目に悪影響を与えかねない。従ってこの信号領域では、 APLに対するバッ クライト光源の発光輝度の変化の割合を、 APLが 10〜90%の信号領域における AP Lに対する変化の割合よりも大きくして、ノ ックライト光源の発光輝度をより低減するこ とがでさる。
[0079] なお、上記輝度制御特性に関して、例えば代表的な表示手段である CRT(Cathod e-Ray Tube)では、 APLが 50%程度を超えると、 APLの増大に従って画面の輝度が 低下する特性を有している。
上記の輝度制御特性では、 APLが高い信号領域 (領域 C— D)において APLの増 加に応じてバックライト光源の発光輝度を低下させるようにしており、 CRTの輝度特 性に準じているので、視聴上の違和感は感じられず、画質の劣化も少ない。
このように、輝度変換テーブルを使用して、映像信号の APLに応じたバックライト光 源の発光輝度を制御して 、る。
[0080] ノ ックライト輝度は、上記のような輝度変換特性に従って制御される。このときの制 御は、フィルタ 17から出力されバックライト制御部 18に入力する APL値である。
[0081] なお上記の例では、入力映像信号の映像特徴量として APLを使用し、マイコン 23 によって判断された有効領域で測定された APLに応じて、バックライト光源の発光輝 度を制御しているが、上記映像特徴量は APLに限ることなぐ例えば、入力映像信 号の 1フレームで判別された上記有効領域におけるピーク輝度の状態 (有無または 多少）を利用するようにしてもょ 、。
あるいは、入力映像信号の映像特徴量として、 1フレーム内の上記有効領域におけ る最大輝度レベルや最小輝度レベル、輝度分布状態 (ヒストグラム）を用いたり、これ らを組み合わせて求めた映像特徴量に基づき、ノ ックライト光源の発光輝度を可変 帘 IJ御するようにしてもよ ヽ。
[0082] なお、上記のような輝度変換制御は、図 2あるいは図 3に示すような直視型の液晶 表示装置のみならず、液晶プロジェクタのような投影型表示装置に対しても適用でき る。この場合も液晶パネルの背面側力も光源光を照射することによって、映像表示が 行われ、この光源光の発光輝度を上記の輝度変換特性に従って制御する。
[0083] <第 2の実施形態 >
次に、本発明の第 2の実施形態について説明する。第 1の実施形態においては、 入力映像信号の APLが大きいほど光源の発光輝度を小さくするように制御するのみ の表示装置についての説明であった力 本実施形態においては光源制御に加えて 、映像信号の処理を加えてもよいことを説明する。
[0084] 図 13に本実施形態に係るジャンル (大分類)ごとの輝度制御テーブルの例を示す。
本実施形態の輝度変換特性は、第 1の実施形態と異なり、入力映像信号の映像特 徴量としての APLが大き ヽほど光源の発光輝度を高くする輝度変換特性となって!/ヽ る。これは、 APLが低い映像は全体的に暗い映像と言えるから、暗い映像のときに光 源輝度を低くするとともに、映像信号レベルを伸張してダイナミックレンジを拡大する ことにより、黒レベルを十分に抑えてコントラスト感を向上させることを目的としている。 同様に、 APLが高い映像に対しては、映像信号レベルを圧縮するとともに、光源の 発光輝度を大きくして、白潰れの発生を抑制している。
[0085] このように、入力映像信号の特徴量に対応して光源の発光輝度制御を行うと同時 に、映像信号の伸縮処理を行うことにより、表示映像のコントラスト感を向上させるも のにおいて本発明を適用してもよぐこの場合も、コンテンツ種別毎に最適な光源制 御を行うことにより、コントラスト感を維持しつつ、消費電力を低減することが可能とな る。
[0086] また、上記実施形態にお!ヽて、光源の発光輝度の適切な制御に加えて、ガンマ補 正やコントラスト補正等の階調変換特性の変更を組み合わせることによつても、コンテ ンッ種別毎に最適な映像表現を行うことが可能である。例えば、映画では APLが低 い映像であるため図 14の曲線 Dに示すような特性を用いて階調変換することにより 低階調部分の表現力を向上させる。スポーツでは、 APLが高い映像であるため曲線 Eに示すような特性を用いて階調変換することにより高階調部分の表現力を向上させ る。ニュース Z報道の場合は、階調変換することなく図 14の直線 Aの特性で映像表 示すればよい。
[0087] このとき、映像信号に対する階調変換処理を行うと、上述した理由により、表現可能 な階調数の低減を招来するので、入力映像信号に対応して液晶表示パネルを駆動 するための基準階調電圧を可変するように構成すればよい。具体的には、予め定め られた複数の基準階調電圧データを格納しておき、これらを表示すべき映像のジャ ンルに応じて切り替え選択することにより、コンテンツ種別毎に最適なガンマ補正ゃコ ントラスト補正等を行うことが可能である。
なお、本実施形態においても輝度変換特性は、図 14の A、 B、 Cのような線形の特 性であるか、 D、 Eのような非線形の特性であるかは問わない。

Claims

請求の範囲
[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、前記入力映像信号の特徴量に基づいて前記光源の発光輝度を制御する 液晶表示装置において、
前記特徴量を測定する映像信号の画面領域を、前記液晶パネルに表示する映像 に応じて自動的に可変制御することを特徴とする液晶表示装置。
[2] 前記映像信号に含まれる無映像の領域を、前記特徴量を検出する画面領域から 除外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] 前記映像信号の輝度信号を予め定めた閾値と比較し、該閾値より低！、映像領域を 前記無映像の領域として検出することを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置
[4] 前記液晶パネルに表示する映像のジャンル情報に基づいて、前記特徴量を測定 する画面領域を決定することを特徴とする請求項 1な!ヽし 3の ヽずれか 1に記載の液 晶表示装置。
[5] 前記ジャンル情報に基づ 、て、本来の映像信号に付加された付加情報が表示され る可能性の高 、領域を、前記特徴量を測定する画面領域力 除外することを特徴と する請求項 4に記載の液晶表示装置。
[6] OSひ f青報の表示を行う際に、該 OSひ f青報が表示される領域を、前記特徴量を測 定する範囲から除外することを特徴とする請求項 1な ヽし 5の ヽずれか 1に記載の液 晶表示装置。
[7] 複数画面の映像を同時に表示する際に生じる無映像領域を、前記特徴量を測定 する範囲から除外することを特徴とする請求項 1な!ヽし 6の ヽずれか 1に記載の液晶 表示装置。
[8] 前記入力映像信号の特徴量として、少なくとも入力映像信号の 1フレーム単位の平 均輝度レベルを用いることを特徴とする請求項 1な 、し 7の 、ずれか 1に記載の液晶 表示装置。
[9] 前記入力映像信号を伸縮するとともに、前記光源の発光輝度を制御することを特 徴とする請求項 1な 、し 8の 、ずれか 1に記載の液晶表示装置。 前記入力映像信号に対する階調変換特性を変更するとともに、前記光源の発光輝 度を制御することを特徴とする請求項 1な ヽし 8の ヽずれか 1に記載の液晶表示装置
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