JP2008286832A - 液晶表示装置及び液晶テレビジョン - Google Patents

Abstract

【課題】他励式のインバータ回路で点灯されるバックライトを備えた液晶表示装置及び液晶テレビジョンで、低輝度でのコントラスト向上を実現する。
【解決手段】マイコン５０は、輝度平均値検出回路２２から画像データの輝度平均値を取得して、取得した輝度平均値に対応するデューティ比での発振をインバータ回路６２に指示するとともに、取得した輝度平均値に対応するガンマ補正データでのガンマ補正を出力処理回路３３に指示する。マイコン５０は、輝度平均値が低下すると、出力するデューティ比を低下させてバックライト６１の輝度を低下させる。また、マイコン５０は、輝度平均値が低下すると輝度レンジを広げるガンマ補正データでのガンマ補正を指示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置及び液晶テレビジョンに関する。

液晶テレビ等の液晶表示装置では、駆動電圧−透過率特性がリニアになるようにガンマ補正を行うのが一般である。しかし、このような一般的なガンマ補正では、映像信号の輝度平均値レベルが高低いずれかに偏っている場合には輝度レベルの可変範囲が狭くなってしまい、表示画面のコントラストが低下するという問題があった。このような問題を解決するために、輝度の平均レベルに応じて動的にガンマ補正を行うことが知られている（例えば、特許文献２等。）。
その他、動的にガンマ補正を行う技術として、装置外部の周辺照度に応じてガンマ補正データを使い分けるもの（例えば特許文献１等。）も知られている。
特開平１１−２３４５３９号公報 特開平６−６８２０号公報 特開２００３−６６９２９号公報

ところで、液晶テレビジョンを始めとする液晶表示装置では、液晶セルの開口率制御でバックライトの透過率を調整しており、これにより各画素の輝度を決定している。そのため、周知のように、液晶セルは開口率を最小に絞ってもバックライトの透過を完全に遮断することが出来ず、完全な黒を表現することができない。このような物理的な制約のために、前述のような動的なガンマ補正を行ったとしても、低輝度（輝度０％付近）側でのコントラストの向上には限界があった。

その一方で、液晶パネルの非表示領域を認識して、認識された非表示領域に対応するランプへの電力供給を調整して節電を行う技術もある（例えば、特許文献３等）。つまり、１つのランプが光照射を担当する領域において、この領域の全ての液晶セルで映像表示が無い場合に、そのランプを減灯する技術である。しかしながら、この技術は、画面が明暗にはっきり分かれるような表示が行われる表示装置であれば有効であるが、映画やドラマ等の動画を表示するものには向かない。即ち、全画面に渡って連続的な映像が表示されるため、領域の設定が難しい。仮に特許文献３の治術を利用して輝度分布の偏った画像におけるコントラストの向上を実現するならば、画素に近いレベルで輝度を監視しなければならず、処理量が膨大になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、他励式のインバータ回路で点灯されるバックライトを備えた液晶表示装置及び液晶テレビジョンで、低輝度でのコントラスト向上を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる発明では、バックライトと、該バックライトにより背面から光を照射される液晶パネルと、入力された画像データから駆動信号を生成して前記液晶パネルを駆動する出力処理回路と、を備え、入力された画像データに基づく映像を前記液晶パネルの画面に表示する液晶表示装置において、前記画像データの輝度平均値を検出する輝度平均値検出手段と、前記バックライトの輝度を点灯時間のデューティ比の制御で調整する調光制御手段と、前記輝度平均値に合わせて輝度レンジを広げるガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記輝度平均値が所定階調よりも低下すると前記デューティ比を低下させて、前記バックライトの輝度を低下させる調光レベル設定手段と、を備える構成としてある。

前記構成によれば、輝度平均値検出手段が前記画像データの輝度平均値を検出し、検出された輝度平均値を取得したガンマ補正手段は前記輝度平均値に合わせて輝度レンジを広げるガンマ補正を前記画像データに施し、さらに、検出された輝度平均値を取得した調光レベル設定手段は前記輝度平均値が所定階調よりも低い場合に前記バックライトの輝度が低下するように前記デューティ比を低下させる。調光制御手段は、低下したデューティ比を入力されると該デューティ比に合わせて各デューティにおけるバックライトの点灯時間を減少し、前記バックライトの輝度を低下させる。

よって画面の平均輝度が所定階調よりも低い場合、バックライト輝度を低下することにより液晶パネルに表示される画像の輝度が全体的に低輝度側へシフトし、且つ、ガンマ補正で輝度レンジを拡張することにより、低輝度におけるコントラストが向上する。即ち、低輝度における表現能力が向上する。

また、前記ガンマ補正手段は、前記輝度平均値が所定値よりも低いときに低階調領域のコントラストを高めて白浮きを防止するガンマ補正を施す構成としてもよい。即ち、輝度レンジの拡張において、特に低階調領域のみでコントラストを高めるため、低階調領域を除いた階調領域の輝度に影響しないガンマ補正が行える。

また、前記輝度平均値と前記デューティ比を対応付けた対応データを備えており、前記調光レベル設定手段が、前記対応データで前記輝度平均値に対応付けられたデューティ比を前記調光制御手段に入力する構成としてもよい。即ち、予め輝度平均値とデューティ比とを対応付けた対応データを備えさせることにより、輝度平均値を対応データに照らし合わせるだけでデューティ比を決定できる。よって、デューティ比決定に要する処理を低減できる。

また、前記輝度平均値検出手段は、前記画面に予め設定された複数の領域に対応する画像データを取得して、取得した画像データの輝度を平均した輝度を輝度平均値とする構成としてもよい。即ち、予め画面上に設定された領域のみの画像データを輝度平均値の算出対象とすることにより、輝度平均値算出における処理を低減可能となる。

また、本発明のより具体的な構成例として、複数の冷陰極管を備えたバックライトと、前記バックライトの点灯時間をデューティ比にて制御するバックライト制御ユニットと、前記バックライトによって背面から光を照射される液晶パネルと、入力されたテレビ放送信号から映像信号を抽出して出力するチューナと、前記チューナから入力された映像信号から前記液晶パネルの画素数あわせた画像データを生成し、該画像データに画質調整を施して出力する映像処理部と、前記映像処理部から出力された前記画像データにガンマ補正を行い、ガンマ補正後の画像データから駆動信号を生成して前記液晶パネルを構成する複数の液晶セルを駆動する出力処理回路と、前記バックライト制御ユニットに前記デューティ比を指示し、前記出力処理回路にガンマ補正データを入力する制御部と、を備える液晶テレビジョンにおいて、前記制御部は、少なくとも前記液晶パネルの上３点と下３点と中３点に設定された領域に対応する映像信号の輝度データを前記映像処理部から取得し、取得した輝度データの輝度平均値をフレーム画像毎に算出し、前記フレーム画像の前記輝度平均値が１０％以下のときは、前記バックライト制御ユニットに指示する前記デューティ比を５０％として画面全体の輝度を低下させ、黒レベルの下限を下げることにより低階調における調整範囲を拡大し、さらに、黒レベルを伸張するガンマ補正データによるガンマ補正を前記出力処理回路に行わせて低階調におけるコントラストを拡大して低階調における表現能力を向上させ、前記フレーム画像の前記輝度平均値が１０〜３０％のときは、前記バックライト制御ユニットに指示するデューティ比を７０％として画面全体の輝度を低下させ、絶対的な黒レベルを下げて低階調における調整範囲を拡大しつつも、前記輝度平均値が１０％の時に比べて高階調における輝度低下を抑え、さらに、黒レベルを伸張するガンマ補正データによるガンマ補正を前記出力処理回路に行わせて低階調におけるコントラストを拡大して低階調における表現能力を向上させる構成としてもよい。

以上説明したように本発明によれば、低輝度におけるコントラストが向上し、低輝度における表現能力を向上することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
また請求項２にかかる発明によれば、低階調領域を除いた階調領域の輝度に影響しないガンマ補正が行える。
そして請求項３にかかる発明によれば、デューティ比決定に要する処理を低減できる。
さらに請求項４にかかる発明によれば、輝度平均値算出における処理を低減可能となる。
さらに請求項５のような、より具体的な構成において、上述した請求項１〜請求項４の各発明と同様の作用を奏することはいうまでもない。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）液晶テレビジョンの構成：
（２）インバータ回路の構成：
（３）輝度平均値の算出とガンマ補正：
（４）バックライト制御処理およびガンマ補正処理：
（５）まとめ：

（１）液晶テレビジョンの構成：
図１は、本願発明の一実施形態にかかる液晶テレビジョンの概略構成を示している。
同図に示すように、液晶テレビジョン１００は、概略、チューナ１０と、ＲＧＢ信号生成回路２０と、ドライバ回路３０と、液晶パネル４０と、マイコン５０と、バックライト部６０とから構成される。同構成においてマイコン５０は、液晶テレビジョン１００を構成する各部とＩＩＣバス７０を介して接続しており、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５２５２やＲＡＭ５３などのメモリに書き込まれた各プログラムに従って、液晶テレビジョン１００全体を制御する。また、マイコン５０には、操作パネル５４と、リモコンＩ／Ｆ５５とが接続しており、同操作パネル５４を介しての入力信号や、リモコンＩ／Ｆ５５を介してなされるリモコンによる入力信号によって、液晶テレビジョン１００における種々の処理を制御できる。このマイコン５０が制御部を構成する。

チューナ１０は、マイコン５０の制御により、アンテナ１０ａを介してテレビ放送信号を受信する。そして、チューナ１０は、所定の信号増幅処理等を行いつつ、テレビ放送信号から中間周波信号としての合成映像信号を抽出し、ＲＧＢ信号生成回路２０のＡ／Ｄ変換回路２１へ出力する。また、チューナ１０は中間周波信号から同期信号を分離し、ＩＩＣバスを介して各回路に供給する。Ａ／Ｄ変換回路２１は、入力された合成映像信号を、その信号レベルに応じてデジタル信号化する。本実施形態においては、ＲＧＢ信号生成回路２０は輝度平均値検出回路２２を備えている。輝度平均値検出回路２２は、後述するように、映像信号の輝度の平均値（輝度平均値Ａｖｅ）を算出する処理を行う。

以下、デジタル信号化された合成映像信号に対する一般的な処理を説明する。まず、Ｙ／Ｃ分離回路２３が、デジタル化された合成映像信号に基づいて、輝度信号と色信号への分離を行う。分離された輝度信号は、画質調整回路２４に入力され、コントラスト調整等の所定の画質調整が行われた後、マトリクス回路２６に出力される。一方、分離された色信号は、色復調回路２５において、Ｒ‐Ｙ及びＢ‐Ｙの色差信号に復調された後、マトリクス回路２６に出力される。マトリクス回路２６においては、入力された輝度信号と色差信号とに基づいてマトリクス変換処理を行い、画像データとしてのＲＧＢ信号を生成する。

生成されたＲＧＢ信号はドライバ回路３０に出力される。ドライバ回路３０は、画素数変換回路３１と、画質調整回路３２と、出力処理回路３３と、フレームメモリ３４とを有している。画素数変換回路３１は、入力されたＲＧＢ信号に対して、スケーリング処理を行って、液晶パネル４０に表示される１画面分のＲＧＢ信号を生成する。そして、１画面分のＲＧＢ信号を画素情報としてフレームメモリ３４に格納する。

画質調整回路３２は、画素数変換回路３１によってスケーリング処理が施され、フレームメモリ３４に格納されたＲＧＢ信号に対して、ブライトネス、コントラスト、黒バランスおよび白バランスの調整を行う。出力処理回路３３は、画質調整回路３２によって画質調整が施されたＲＧＢ信号に対して、マイコン５０の制御に従って、ガンマ補正、ディザ処理等を行うとともに、背景信号、ＯＳＤ信号、ブランキング信号等を付加して液晶パネル４０に出力し、画像を表示させる。以上、出力処理回路３３を除いたＲＧＢ信号生成部２０とドライバ回路３０とが映像処理部を構成する。

バックライト部６０は、液晶パネル４０を背面から照射する光源の役割を果たすバックライト６１と、直流電圧を交流電圧に変換した上で、同交流電圧をバックライト６１に供給して点灯させるインバータ回路６２とからなる。また、インバータ回路６２はマイコン５０と接続している。インバータ回路６２は、マイコン５０から輝度制御信号としてのＰＷＭ信号を受信し、同ＰＷＭ信号に基づいてバックライト６１に供給する交流電圧を変化させて輝度を変化させる。例えば、デューティ比が上昇するとバックライト６１の発光輝度を上昇させ、デューティ比が低下するとバックライトの発光輝度を低下させる。

（２）インバータ回路の構成：
図２は、本実施形態にかかるインバータ回路６２のブロック構成図である。同図に示すように、インバータ回路６２は他励式であり、概略、平滑回路６２ａと、スイッチ回路６２ｂと、調光制御回路６２ｃと、ドライブ回路６２ｄと、昇圧トランス６２ｅと、から構成されている。同構成において、インバータ回路６２は、電源回路８０から入力された直流電圧Ｖｉｎで駆動され、制御回路に制御されたスイッチ回路で互いに反転した電圧を交互に昇圧トランスに印加して、昇圧トランスの二次側に交流電圧を発生させて冷陰極管を点灯する。

以下、インバータ回路６２の各構成要素について説明する。スイッチ回路６２ｂは、例えば、４つのＭＯＳ−ＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２をフルブリッジ結合した他励式のコンバータで構成される。本実施形態では、フルブリッジ回路にはＭＯＳ−ＦＥＴが用いられているが、むろん、その他のトランジスタ素子を用いても良い。

調光制御回路６２ｃには、発振のオンオフを指令する指令信号と、ＰＷＭ制御における点灯時間のデューティ比を指示するＰＷＭ信号と、がマイコン５０から入力されている。そして、発振オンを指令する指令信号とＰＷＭ信号が入力されると、ＰＷＭ信号に対応するデューティにあわせて所要のスイッチング周波数の周波数信号を発振してドライブ回路６２ｄに出力する。即ち、調光制御回路６２ｃは、ＰＷＭ信号においてデューティオンの期間は周波数信号の発振を行い、ＰＷＭ信号においてデューティオフの期間は周波数信号の発振を行わない。例えば、液晶テレビジョン１００において最大輝度での表示が選択されている場合は、デューティが１００％であり、調光制御回路６２ｃは常に周波数信号を発振することになる。

ドライブ回路６２ｄは、周波数信号に合わせて、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１１，Ｑ２２が略同一のタイミングでオン／オフすると共に、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１２，Ｑ２１が略同一のタイミングでオン／オフするように制御する。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１１，Ｑ１２が交互にオン／オフ動作を行い、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２が交互にオン／オフ動作を行うことになる。但し、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１１，Ｑ２２のオン／オフタイミング及び、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１２，Ｑ２１のオン／オフタイミングは、管電流や管電圧の変動を抑制するためのフェーズシフト制御が行われた場合は、スイッチング周波数の半周期分までの範囲内でずれることがある。フェーズシフト制御とは、フルブリッジ回路で略同一のタイミングでオン／オフするＭＯＳ−ＦＥＴにおいて、オン／オフタイミングの位相をずらすことで昇圧トランスに入力される交流信号のオンデューティを増減する制御である。

スイッチ回路６２ｂのオン／オフ動作に伴って、昇圧トランス６２ｅの一次巻線に所要の周波数で反転する電圧が印加され、昇圧トランス６２ｅの二次巻線に交流の二次電圧が発生する。この二次電圧で冷陰極管６１ａが点灯される。冷陰極管６１ａはバックライト６１の一部を構成するものであり、図２には冷陰極管６１ａのみを例示してあるが、通常は複数の冷陰極管を備えており、冷陰極管数に応じて昇圧トランスの数も増減する。むろん、スイッチ回路や帰還回路も、冷陰極管の増減に伴って、増減する。スイッチ回路６２ｂの切り替えは、調光制御回路６２ｃとドライブ回路６２ｄとで構成される制御回路によって制御される。

（３）輝度平均値の算出とガンマ補正：
輝度平均値検出回路２２は、ＲＧＢ信号生成部で処理される映像信号の輝度平均値Ａｖｅを算出する。この輝度平均値は、ＲＧＢ信号生成部の各回路で処理される映像信号のうち、どの段階の映像信号から算出されても構わないが、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路から出力された合成映像信号から輝度平均値を算出する例を採用して説明を行う。

図３は、合成映像信号からの輝度データの採取の仕方と、輝度平均値算出の仕方の一例を説明する図である。図３では合成映像信号Ｓがアナログ信号の形態で表現されているが、実際の処理においては、Ａ／Ｄ変換回路２１が合成映像信号Ｓを各信号レベルに応じた階調のデジタル信号に変換してある。そして、輝度平均値検出回路２２は、デジタル化された合成映像信号Ｓに基づいて、輝度平均値検出回路２２が上記輝度平均値Ａｖｅの算出処理を行う。輝度平均値Ａｖｅは、１画面分の合成映像信号毎にそれぞれ算出される。但し、近似的な平均値を求めるのであれば、１画面分の合成映像信号の全輝度を平均する必要は無い。従って、処理の高速化のために、画面を代表する要所に輝度採取領域を設定し、輝度採取領域に対応する合成映像信号の輝度を輝度平均値の算出に用いることも可能である。

図３に示すように、本実施形態では、９つに等分割された各画面の略中央、即ち、上３点、中３点、下３点にそれぞれ領域Ａ〜Ｉを設定し、これら領域Ａ〜Ｉに対応する合成映像信号から採取した輝度を平均して輝度平均値を算出する。むろん、輝度採取領域の設定のされ方としては、例えば、画面を複数に等分割して各分割画面の略中央付近や、画面の略中央と四隅に対応する位置等、様々ものが採用可能である。

１画面内に部分的に設定される画素の輝度を取得は、次のように行われる。合成映像信号Ｓは、水平帰線区間と水平同期信号とを有し、それらの間に映像信号が合成されている。従って、１画面に含まれる各水平走査線から、所定のタイミングで輝度データを採取すると、領域Ａ〜Ｉに対応する合成映像信号の輝度データが採取される。このように取得された輝度データから、輝度平均値検出回路２２は、輝度平均値Ａｖｅを算出して、マイコン５０に出力する。

この輝度平均値の算出も、処理の高速化の為に１回のフレーム走査全ての走査線を処理対象とせず、１回のフィールド走査に含まれる水平走査線から輝度を取得しても良い。１回のフレーム走査に含まれるフィールド走査は、交互に配置されているため、何れか一方のフィールド走査でも画面全体の輝度を近似できるからである。

マイコン５０には、輝度平均値Ａｖｅに対応したガンマ補正データが複数記憶されている。マイコン５０に記憶されるガンマ補正データは、駆動電圧−透過率特性をリニアにするガンマ補正をベースとしつつ、輝度平均値が所定値よりも低いときには白レベルを伸張するガンマ補正が、輝度平均値が所定値よりも高いときには黒レベルを伸張するガンマ補正が、それぞれ行われるようになっている。即ち、輝度平均値に応じて、映像信号の輝度レベルの可変範囲が広くなり、コントラストを改善するガンマ補正が行われる。

（４）バックライト制御処理およびガンマ補正処理：
図４は、マイコン５０が実行するバックライト制御処理及びガンマ補正処理のフローチャートである。ガンマ補正処理とは、入力された輝度平均値に基づいて動的にガンマ補正を変更する処理であり、バックライト制御処理とは動的にバックライトの調光制御を実行する処理である。これらの処理は、例えば、「コントラスト改善」等の設定が有効になっている場合に実行される。以下、輝度平均値を入力されたマイコン５０の処理について説明する。

処理が開始されると、ステップＳ１０で、輝度平均値が入力されたか否かを判断する。即ち、輝度平均値が入力されていれば条件成立としてステップＳ１２に進み、輝度平均値が入力されていなければ輝度平均値が入力されるまでステップＳ１０を繰り返す。この輝度平均値は、フレーム画像毎に出力されるため、１フレーム画像あたりの表示時間が経過する毎に定期的に輝度平均値を取得することも可能である。その他、連続するフレーム画像同士では画像の変化度合いが小さく、輝度平均値レベルも近い値になることを考慮して、数フレーム置きに輝度平均値を取得する構成としてもよい。このように、輝度平均値の取得タイミングを最適化すれば、マイコン５０の処理量を低減することができる。

ステップＳ１２では、輝度平均値に対応するガンマ補正を出力処理回路３３に行わせる。即ち、ステップＳ１０で入力された輝度平均値に対応するガンマ補正データをＲＯＭ５２から読み出し、ガンマ補正データ記憶用の記憶媒体に記憶させる。ＲＯＭ５２には予めガンマ補正データと輝度平均値とを対応付けるγ変換テーブルが記憶されている。ガンマ補正データは、輝度平均値の算出元となる映像信号が出力処理回路３３で処理されるタイミングに合わせて記憶媒体に記憶される。このタイミングは、チューナから出力される同期信号を利用して合わせることが可能である。ガンマ補正データが記憶される記憶媒体には、様々なものが利用可能であり、出力処理回路３３からアクセス可能な専用のメモリを設けても良いし、フレームメモリの所定領域を利用してもよい。

出力処理回路３３は、記憶媒体に記憶されたガンマ補正データを取得し、フレームメモリから映像信号を読み出す。そして、出力処理回路３３は、読み出した映像信号に対して取得したガンマ補正データでガンマ補正を行い、ガンマ補正後の映像信号から駆動信号を生成して液晶パネルの各液晶セルを駆動する。

図５は黒レベルを伸張するガンマ補正を説明する図、図６は白レベルを伸張するガンマ補正を説明する図、である。ステップＳ１２で記憶媒体に記憶されるガンマ補正データは、以下のように選択される。画像全体が暗く、輝度平均値が低い画像データには、図５のように、黒レベルを伸張するガンマ補正を行って低階調でのコントラストを拡大してやる。一方、画像全体が明るく、輝度平均値が高い画像データには、図６のように、白レベルを伸張するガンマ補正を行って高階調でのコントラストを拡大してやる。このような白黒伸張を行うことで、画像データにおいて分布割合の高い輝度領域でのコントラストが高まり、映像が鮮やかになる。

また、ステップＳ１２では、輝度平均値に基づいた、バックライトの調光レベルの決定も行われる。即ち、ステップＳ１２では、ステップＳ１０で入力された輝度平均値に対応する調光レベルをＲＯＭ５２から読み出す。ＲＯＭ５２には、予め、輝度平均値と調光レベルとを対応付けた調光レベル変換テーブルが記憶されている。この調光レベル変換テーブルは、輝度平均値が低いほど、調光レベルが低くなるように作成されている。

図７は、調光レベル変換テーブルの一例である。同図に示すように、輝度平均値が１０％であれば調光レベルを５０％、即ち輝度制御信号として入力されるＰＷＭのデューティ比を５０％に決定する。また、輝度平均値が１０〜３０％のときは、調光レベルを７０％、即ちＰＷＭのデューティ比を７０％に決定する。ガンマ補正データの記憶と調光レベルの決定とが終了すると、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で決定された調光レベルに対応する調光制御信号を生成して調光制御回路６２ｃに出力する。すると調光制御回路６２ｃは、調光レベルに合わせたスイッチング制御を行う。

図８は、デューティ比５０％のＰＷＭ信号が入力された時の輝度を説明する図である。例えば、全体的に輝度の低い映像信号をそのまま画面に表示するとバックライトの漏れ光による白浮きが目立つようになるが、ＰＷＭ信号のデューティ比を５０％にすると、図８のように画像全体の輝度が約５０％に低下し、暗い部分がより暗く（黒く）表示されるようになる。即ち、バックライト自体を暗くするため、漏れ光が低下して白浮きが抑えられ、低輝度（黒）の表現力が高まる。むろん、同時に、高輝度側の画像データも輝度も５０％に低下するが、画像データの輝度は１０％付近に集中しているので高輝度側の画像データで輝度が低下しても、画像全体に対する影響は少ない。

図９は、デューティ比７０％のＰＷＭ信号が入力された時の輝度を説明する図である。デューティ比７０％のＰＷＭが入力されると、図９のように画像全体の輝度が約７０％に低下し、輝度平均値１０％の時と同様に暗い部分がより黒く表示されることになる。むろん、輝度平均値１０％のときに比べるとデューティ比低下の効果は少ないが、輝度平均値１０％のときに比べて画面全体が明るいため白浮きは目立ちにくい。よって、黒レベル（低階調領域）の再現性と、中階調から高階調にかけての再現性とのバランスが取れた調光が行われる。ステップＳ１４を終了すると、ステップＳ１０に戻り、次の輝度平均値の入力を待機する。

以上、ステップＳ１０で輝度平均値検出回路２２から出力された輝度平均値を入力されるマイコン５０が画像データの輝度平均値を検出する輝度平均値検出手段を構成し、ステップＳ１２で輝度平均値に合わせたガンマ補正データを取得して記憶媒体に記憶させるマイコン５０がガンマ補正手段を構成し、ステップＳ１４で輝度平均値の低下に合わせてインバータ回路６２に入力するＰＷＭ信号のデューティ比を低下させるマイコン５０が調光レベル設定手段を構成する。また、本発明のバックライト制御処理に限らず、インバータ回路６２に輝度制御信号としてのＰＷＭ信号を出力するマイコン５０が調光制御手段を構成する。また、マイコン５０から入力されたＰＷＭ信号のデューティ比で発振を制御してバックライトの点灯を制御するインバータ回路６２がバックライト制御ユニットを構成する。また、調光レベル変換テーブルが対応データに相当する。

以下、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
ユーザがリモコン操作を行って「コントラスト改善」の設定を有効にすると、マイコン５０がバックライト制御処理及びガンマ補正処理を開始する。まず、マイコン５０は、輝度平均値検出回路から、１フレームあたりの輝度平均値を取得する。次に、ＲＯＭ５２のγ変換テーブルと調光レベル変換テーブルとを参照して、輝度平均値に対応したγ補正値と調光レベルとを取得する。そして、取得した調光レベルに対応したＰＷＭ信号を生成してインバータ回路に出力すると共に、取得したガンマ補正データは記憶媒体に記憶させる。

この結果、例えば、輝度平均値が１０％であれば、インバータ回路６２に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が５０％になり、スイッチ回路はＰＷＭ信号の１周期の５０％だけスイッチング動作を行う。従って、画面全体の輝度が低下し、表示される画像の黒レベルが下がる。よって低輝度側へ調整範囲を拡大することが出来る。

さらに、輝度平均値が１０％以下のときは、記憶媒体には黒レベルを伸張するガンマ補正データが記憶される。つまり、輝度０％付近のコントラストを高めて、輝度平均値付近での表現能力を向上させる。黒レベル伸張が行われることにより、調光レベルの制御で調整範囲が拡大された黒レベルが活用されることになり、低階調における輝度の階調表現がより細かく行えるようになる。

一方、輝度平均値が１０〜３０％のときは、インバータ回路に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が７０％になり、スイッチ回路はＰＷＭ信号の１周期の７０％だけスイッチング制御を行う。従って、画面全体の輝度は、輝度平均値１０％の時ほどでは無いが低下し、表示される画像の黒レベルが下がる。よって、画面全体の輝度を低下させて表示される画像の黒レベルを低下させて黒レベルを下げつつも、画面全体の輝度低下を抑えることにより中高輝度の輝度低下を抑える。よって、低輝度への調整範囲を拡大と、中高輝度の輝度低下抑制とのバランスが取れた調光制御が行われる。

さらに、輝度平均値が１０〜３０％のときも、輝度平均値１０％のときと同様に記憶媒体には黒レベルを伸張するガンマ補正データが記憶される。即ち、輝度平均値１０〜３０％のときも、黒レベル伸張が行われることにより、調光レベルの制御で調整範囲が拡大された黒レベルが活用されることになり、低階調における輝度の階調表現がより細かく行えるようになる。

（５）まとめ：
以上のように、マイコン５０は、輝度平均値検出回路２２から画像データの輝度平均値を取得して、取得した輝度平均値に対応するデューティ比での発振をインバータ回路６２に指示するとともに、取得した輝度平均値に対応するガンマ補正データでのガンマ補正を出力処理回路３３に指示する。マイコン５０は、輝度平均値が低下すると、出力するデューティ比を低下させてバックライト６１の輝度を低下させる。また、マイコン５０は、輝度平均値が低下すると輝度レンジを広げるガンマ補正データでのガンマ補正を指示する。このようなマイコン５０の処理により、他励式のインバータ回路で点灯されるバックライトを備えた液晶表示装置及び液晶テレビジョンで、低輝度でのコントラスト向上が実現される。

ところで、本発明では、以下のような変形も可能である。

・輝度平均値検出回路２２は、例えば、マトリクス回路でマトリクス化された映像信号からマトリクスの所定の位置を指定して映像信号の階調値を輝度データとして取得し、この輝度データを利用して輝度平均値を算出しても構わない。また、輝度平均値検出回路２２は、ドライバ回路のフレームメモリに記憶された画像データ、即ちスケーリング処理が施された後の画像データから所定の位置の画素に対応するデータを取得して、輝度平均値を算出しても構わない。

・ガンマ補正処理とバックライト制御処理とが、同時に実行されるように記載したが、むろん、これらの処理を別々に実行しても構わない。

・前述した実施形態では、輝度平均値が低いときには、バックライトの明るさを低下させて、黒レベルの再現性を高めるようにした。しかしながら、輝度平均値が低くても部分的に高輝度の明るい部分が存在する可能性がある。このような可能性に対応するために、バックライトの明るさを低下させて白浮きを防止する必要が生じた場合には、予めバックライトの明るさ低下を補うようなガンマ補正を行ってもよい。

例えば、バックライトを５０％の明るさに調光する場合には、画面全体の明るさが半減する。そこで、各輝度に対するセル開口率（透過率特性）が、通常の２倍になるようにガンマ補正を行う。すると黒レベルの再現性が損なわれること無く、輝度５０％以下の画像データが正しい輝度で表示されることになる。むろん、輝度５０％を超える画像データは、セル開口率が飽和するため、全て同じ輝度で表示されることになるが、輝度分布の主要部分の再現性は十分に確保される。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

液晶テレビジョンの概略構成を示すブロック図である。 インバータ回路のブロック構成図である。 合成映像信号からの輝度データの採取の仕方と、輝度平均値算出の仕方の一例を説明する図である。 マイコンが実行するバックライト制御処理及びガンマ補正処理のフローチャートである。 黒レベルを伸張するガンマ補正を説明する図である。 白レベルを伸張するガンマ補正を説明する図である。 調光レベル変換テーブルの一例である。 デューティ比５０％のＰＷＭ信号が入力された時の輝度を説明する図である。 デューティ比７０％のＰＷＭ信号が入力された時の輝度を説明する図である。

符号の説明

１０…チューナ、１０ａ…アンテナ、２０…ＲＧＢ信号生成回路、２１…Ａ／Ｄ変換回路、２２…輝度平均値検出回路、２３…Ｙ／Ｃ分離回路、２４…画質調整回路、２５…色復調回路、２６…マトリクス回路、３０…ドライバ回路、３１…画素数変換回路、３２…画質調整回路、３３…出力処理回路、３４…フレームメモリ、４０…液晶パネル、５０…マイコン、５１…ＣＰＵ、５２…ＲＯＭ、５４…操作パネル、５５…リモコンＩ／Ｆ、６０…バックライト部、６１…バックライト、６１ａ…冷陰極管、６２…インバータ回路、６２ａ…平滑回路、６２ｂ…スイッチ回路、６２ｃ…調光制御回路、６２ｄ…ドライブ回路、６２ｅ…昇圧トランス、７０…ＩＩＣバス、８０…電源回路、１００…液晶テレビジョン

Claims (5)

1. バックライトと、該バックライトにより背面から光を照射される液晶パネルと、入力された画像データから駆動信号を生成して前記液晶パネルを駆動する出力処理回路と、を備え、入力された画像データに基づく映像を前記液晶パネルの画面に表示する液晶表示装置において、
   前記画像データの輝度平均値を検出する輝度平均値検出手段と、
   前記バックライトの輝度を点灯時間のデューティ比の制御で調整する調光制御手段と、
   前記輝度平均値に合わせて輝度レンジを広げるガンマ補正を施すガンマ補正手段と、
   前記輝度平均値が所定階調よりも低下すると前記デューティ比を低下させて、前記バックライトの輝度を低下させる調光レベル設定手段と、
   を備えること特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ガンマ補正手段は、前記輝度平均値が所定値よりも低いときに低階調領域のコントラストを高めて白浮きを防止するガンマ補正を施す請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記輝度平均値と前記デューティ比を対応付けた対応データを備えており、
   前記調光レベル設定手段が、前記対応データで前記輝度平均値に対応付けられたデューティ比を前記調光制御手段に入力する請求項１または請求項２の何れか一項に記載の液晶表示装置。
4. 前記輝度平均値検出手段は、前記画面に予め設定された複数の領域に対応する画像データを取得して、取得した画像データの輝度を平均した輝度を輝度平均値とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の液晶表示装置。
5. 複数の冷陰極管を備えたバックライトと、
   前記バックライトの点灯時間をデューティ比にて制御するバックライト制御ユニットと、
   前記バックライトによって背面から光を照射される液晶パネルと、
   入力されたテレビ放送信号から映像信号を抽出して出力するチューナと、
   前記チューナから入力された映像信号から前記液晶パネルの画素数あわせた画像データを生成し、該画像データに画質調整を施して出力する映像処理部と、
   前記映像処理部から出力された前記画像データにガンマ補正を行い、ガンマ補正後の画像データから駆動信号を生成して前記液晶パネルを構成する複数の液晶セルを駆動する出力処理回路と、
   前記バックライト制御ユニットに前記デューティ比を指示し、前記出力処理回路にガンマ補正データを入力する制御部と、
   を備える液晶テレビジョンにおいて、
   前記制御部は、
   少なくとも前記液晶パネルの上３点と下３点と中３点に設定された領域に対応する映像信号の輝度データを前記映像処理部から取得し、取得した輝度データの輝度平均値をフレーム画像毎に算出し、
   前記フレーム画像の前記輝度平均値が１０％以下のときは、前記バックライト制御ユニットに指示する前記デューティ比を５０％として画面全体の輝度を低下させ、黒レベルの下限を下げることにより低階調における調整範囲を拡大し、さらに、黒レベルを伸張するガンマ補正データによるガンマ補正を前記出力処理回路に行わせて低階調におけるコントラストを拡大して低階調における表現能力を向上させ、
   前記フレーム画像の前記輝度平均値が１０〜３０％のときは、前記バックライト制御ユニットに指示するデューティ比を７０％として画面全体の輝度を低下させ、絶対的な黒レベルを下げて低階調における調整範囲を拡大しつつも、前記輝度平均値が１０％の時に比べて高階調における輝度低下を抑え、さらに、黒レベルを伸張するガンマ補正データによるガンマ補正を前記出力処理回路に行わせて低階調におけるコントラストを拡大して低階調における表現能力を向上させることを特徴とする液晶テレビジョン。

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