JP2009180934A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの発光輝度変化と入力映像信号のゲイン設定とを適切に連動させて、表示品位を高くした液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、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、光源の発光輝度を調節する光源制御部（ＢＬ輝度レベル設定部８及びディストーションモジュール５等で例示）と、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部（コンフィグレーションデザイン部１３で例示）とを備え、光源の発光輝度とゲイン設定とを連動して制御する。液晶表示装置は、光源制御部から出力される光源輝度信号又はゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量に応じて、ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値又は光源制御部から出力される光源輝度信号を遅延させて出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶パネルを照射する光源の発光輝度を調節することが可能な液晶表示装置に関する。

近年、映像信号の特徴量に応じて光源となるバックライトの発光輝度を変調させることにより、消費電力の低減を図るとともに表示コントラストを高め、表示品位の高い液晶表示装置の開発が盛んに行われている。

特許文献１には、入力映像信号のヒストグラムを検出し、検出したヒストグラムに応じてバックライトの発光輝度を変調させる技術が記載されており、特に、ヒストグラム分布が所定の分布状態にあるときはバックライトの発光輝度を固定し、逆にヒストグラム分布が所定の分布状態から外れるときはバックライトの発光輝度が連続的に増大するように制御することが記載されている。また、引用文献１には、バックライトの発光輝度を上げる場合と、下げる場合とで変化速度を変更してもよいことも記載されている。

また、特許文献２には、入力映像信号の平均輝度レベル（Average Picture Level：ＡＰＬ）に応じてバックライトの発光輝度を変調させる際に、表示映像が違和感なく視聴できるように、入力映像信号の特徴量の変化に対するバックライト発光輝度の変化の追従性を映像のジャンルに応じて設定させる技術が記載されている。

このように、入力映像信号のヒストグラムやＡＰＬなどに応じてバックライトの発光輝度を可変制御する液晶表示装置において、単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変調を行うだけではなく、時間的なフィルタを設けることによりバックライトの発光輝度を滑らかに変化させ、バックライトの発光輝度変化による表示のチラツキを無くし、より表示品位を高くすることが提案されている。

ところで、特許文献１や特許文献２に記載のような入力映像信号に応じてバックライトの発光輝度を変化させる液晶表示装置では、バックライトの発光輝度を下げた場合、表示画面から得られる輝度は所望の表示輝度に比べて低下することになる。そこで、最近では、バックライトの発光輝度の低下による表示輝度の低下を補うために、バックライトの発光輝度の低下量に応じて入力映像信号のゲインを上げる技術が開発されている。

特許文献３には、映像信号の輝度分布が全体に暗い場合についても、画像表示装置のダイナミックレンジに応じた階調性の高い画面を表示するために、映像信号の輝度分布をヒストグラム化し、そのヒストグラムにより得られる最低輝度が表示画面の表示可能なダイナミックレンジの所定比率以下（例えば１／２）である場合にバックライトの発光輝度を下げるとともに映像信号を持ち上げる制御を行う画像表示装置が記載されている。

さらに、バックライトの輝度制御を滑らかに行う技術として、特許文献４には、画面の半分が黒色で残り半分が白色の様な映像や、映像中に白色の文字テロップなどの情報がある画面においても、十分な黒浮き抑制効果を得るために、入力映像信号の輝度のヒストグラム分布と輝度信号レベル毎の暗さの度合いを表す暗さパラメータとに基づいて光量の調整を行い、光量制御量に応じて階調補正を行うことが記載されている。特許文献４には、シーン変化検出手段でシーン変化が検出されない場合にはローパスフィルタにより光量制御量を平滑化して、シーン変化が検出された場合にはローパスフィルタをオフにして、シーン変化に合わせた光量制御を行うことも記載されている。
特開２００４−１１００５０号公報 特開２００７−１４３１２２号公報 特開２００６−２７６６７７号公報 特開２００７−２７２０２３号公報

特許文献３や特許文献４に記載のごとき、バックライトの発光輝度制御と連動して映像信号をゲイン変換させる技術においても、バックライトの発光輝度を時間的に滑らかに変化させることで、バックライト輝度変化による表示のチラツキを無くし、より表示品位の高い液晶表示装置が可能になる。

しかしながら、このような構成の場合、バックライトの発光輝度とともにゲイン設定も同じく時間的に滑らかに変化させる（出力遅延量を合わせる）必要がある。

従って、バックライトの発光輝度を時間的に滑らかに変化させることのみ記載されている特許文献１及び特許文献２に記載の発明と、特許文献３及び特許文献４に記載の発明を単純に組み合わせたとしても、バックライト輝度変化の出力遅延量とゲイン設定値の出力遅延量表示がずれてしまうことになり、表示品位が低下することになる。

本発明は、上述のごとき実状に鑑みてなされたものであり、バックライトの発光輝度変化と入力映像信号のゲイン設定とを適切に連動させて、表示品位を高くした液晶表示装置を提供することを、その目的とする。

上述の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、該液晶パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を調節する光源制御部と、前記入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部とを備え、前記光源の発光輝度と前記ゲイン設定とを連動して制御する液晶表示装置において、前記光源制御部から出力される光源輝度信号の出力遅延量に応じて前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値を遅延させて出力するか、或いは、前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量に応じて前記光源制御部から出力される光源輝度信号を遅延させて出力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、前記光源制御部と前記ゲイン設定部とには、それぞれ同じ時定数のフィルタが設けられていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量に基づいてシーンチェンジか否かを検出するシーンチェンジ検出部を備え、該シーンチェンジ検出部でシーンチェンジが検出されたか否かによって、前記フィルタのフィルタ係数を変更することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量に基づいてシーンチェンジか否かを検出するシーンチェンジ検出部を備え、該シーンチェンジ検出部でシーンチェンジであると判定された場合は光源輝度信号及びゲイン設定値の出力遅延を行わず、シーンチェンジではないと判定された場合は光源輝度信号及びゲイン設定値の出力遅延を行うことを特徴としたものである。

第５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、該液晶パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を調節する光源制御部と、前記入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部とを備え、前記光源の発光輝度と前記ゲイン設定とを連動して制御する液晶表示装置において、前記光源制御部から出力される光源輝度信号の出力遅延量と前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することを特徴としたものである。

本発明の液晶表示装置によれば、バックライトの発光輝度変化と入力映像信号のゲイン設定とを適切に連動させて、表示品位を高くすることができる。

本発明に係る液晶表示装置は、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、バックライトの発光輝度を調節する光源制御部と、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部とを備え、バックライトの発光輝度とゲイン設定とを連動して制御するものである。なお、この光源は、バックライト光源、又はバックライトと呼ばれる。

以下に説明する本発明に係る各実施形態では、液晶表示装置において、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度合い（ゲイン設定）を調整するもので、このときに、目標となるコントラスト比（ターゲットＣＲ；ＣＲはコントラスト比）を設定し、バックライト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。なお、本発明において、ゲイン設定は、このようなターゲットＣＲを設定して実行するに限らず、入力映像信号の映像特徴量（以下、単に特徴量という）に応じて実行されていればよい。さらに、ゲイン設定は、入力映像信号の特徴量に応じて行うことが、バックライト発光輝度との連動性の面でより効果的な輝度制御が可能となるため好ましいが、これに限ったものではなく、例えばＯＰＣ（Optical Picture Control；明るさセンサともいう）のみに応じたゲイン設定などを採用してもよい。

〈アドバンスト輝度変調処理の概要〉
映像を表示する場合の表示輝度は、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、表示輝度は理想的には０でなければならない。しかし、液晶パネルとバックライトを使用した映像表示装置の場合、現実には液晶パネルに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。

映像表示装置の重要な性能の一つとしてコントラスト比（ＣＲ）がある。映像表示装置において、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、最大輝度はバックライト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、バックライトの発光輝度が一定の場合、同一の液晶パネルにおいては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。入力階調レベルは、入力映像信号がとり得る画素値（ここでは映像信号の輝度値）を指す。最大輝度は共に同じ４５０ｃｄであるが、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。

また、アドバンスト輝度変調処理では、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バックライト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）等のヒストグラム情報）に応じて設定し、省電力化を図ると共に、設定した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する処理）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する処理である。

〈アドバンスト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調整部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、さらに上述のアドバンスト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。アドバンスト輝度変調部２０は、その処理の一部又は全部をソフトウェアで実現するよう構成してもよい。なお、上述したように、アドバンスト輝度変調処理は、ＡＰＬ等の特徴量に応じた動的なバックライトの発光輝度制御を行うだけでなく、その特徴量の所定の条件により決定されるバックライトの参照用発光輝度レベル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という進化した輝度変調処理である。

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、アドバンスト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バックライトを構成する。アドバンスト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（バックライトＤＵＴＹ））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（図２で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。ここでは、画質補正部１４から出力された映像信号に対するゲインが変更されるか、或いはＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５内でγ調整した後の映像信号に対するゲインが変更される。そして、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調整前に施すことが好ましい。

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（ゲイン設定値）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、後述するように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、入力映像信号が例えば（i）通常のエンコード出力範囲である最小値１６〜最大値２３５をとるような信号や、（ii）より黒を表現するために最小値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。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、上記（i）の場合には最小値１６〜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し、上記（ii）の場合には最小値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、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（決定）し、出力する。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。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。シーンチェンジ検出部６での検出結果は第１，第２のテンポラリフィルタ７，９で使用される。

第１のテンポラリフィルタ７は、本発明の主たる特徴となる部分である。概要を説明すると、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（バックライトＤＵＴＹ）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。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、スケーリング部１から出力された映像信号のＡＰＬ値により、また図示しないメインＣＰＵから出力されたＯＰＣ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発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refとなる。

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。

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と共に本発明の主たる特徴となる部分である。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（バックライトＤＵＴＹ）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ＢＬ_ref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は設けられている。第２のテンポラリフィルタ９を、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とすることで、急激な変化を無くすことができる。また、シーンチェンジ時には、第１のテンポラリフィルタ７の値の変化に追従させるために、シーンチェンジ検出部６からの検出結果に基づき、第２のテンポラリフィルタ９の値も変え、違和感のないようにすることが好ましい。

可変ディレイ１０は、映像出力部１７での映像出力とＢＬ調整部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（アドバンスト輝度変調部２０から出力されるバックライトＤＵＴＹを遅らせ）、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では、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、ゲイン設定値は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。

〈アドバンスト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アドバンスト輝度変調処理を実行する主要ブロックとして、ＢＬ輝度レベル設定部８、ディストーションモジュール５、コンフィグレーションデザイン部１３、及びＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５を、この順序で説明し、処理の具体例も挙げる。なお、本発明の主たる特徴である第２のテンポラリフィルタ９、第１のテンポラリフィルタ７、及びシーンチェンジ検出部６については、別途、フィルタ組込例として後述する。

《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。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。本実施形態においては、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。なお、入力映像信号の特徴量としてＡＰＬを採用した例を示したが、Ｙヒストグラム検出部２から得たピーク輝度値、或いはピーク輝度値及びＡＰＬを採用するなどしてもよい。また、ＢＬ輝度レベル設定部８は、その設定処理の一部又は全部をソフトウェアで実現するよう構成してもよい。

このようにしてＢＬ輝度レベル設定部８から出力され第２のテンポラリフィルタ９の作用で遅延された参照用発光輝度レベルＢＬ_refは、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。

《ディストーションモジュール５》
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処理の基本思想は、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と、目標（理想的ともいう）とするＣＲ（ターゲットＣＲ）を持つ液晶パネルにおいて表示可能な映像輝度範囲とを設定しておき、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をコントロールすることで、ターゲットＣＲを性能として持つ液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲に近づけるようにするものである。

ここでは、バックライトの発光輝度レベルを落とすのであるから、映像信号が高輝度の部分を含む場合には低減後のバックライト発光輝度で表現しきれない高輝度部分について白つぶれが発生する。また、映像信号に低輝度を含まない場合には、バックライトの発光輝度レベルを落とす必要はない。

そこで、ディストーションモジュール５では、バックライト輝度制御の判定基準として、或る発光輝度レベルにおいて表現できない低輝度部分、高輝度部分がどの程度あるかを、評価値（Distortion）として数値化する。ここではディストーションモジュール５は、予め定めたバックライトの輝度制御範囲においてこの数値化を行い、最も評価値が小さくなる発光輝度レベルを、発光輝度レベルＢＬ_reduced（バックライトＤＵＴＹ）として選択し出力することとする。バックライトの輝度制御範囲とは、ディストーションパラメータの一つであり、バックライトの発光輝度レベルとして許容する範囲を指す。例えば１０％〜１００％、２０％〜１００％などと、デフォルト設定やユーザ設定などにより予め決めておけばよい。

また、最も評価値が小さくなる発光輝度レベルが複数ある場合は、より低い発光輝度レベルを発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択する。液晶パネル上の映像表現品位として同等であれば、バックライトの発光輝度レベルを下げたほうが、省電力になるからである。

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、或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番に適用し、各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とし、この値を（図２の例では第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。

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、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、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％を選択し、出力することになる。

《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）

《ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５》
図８は、図２の液晶表示装置におけるアドバンスト輝度変調部から出力されるゲイン設定信号に基づきＲＧＢγ／ＷＢ調整部で設定される映像信号ゲインの例を示す図で、図９は、図２の液晶表示装置におけるＲＧＢγ／ＷＢ調整部での調整処理例を説明するための図である。

図８を参照して、入力されるゲイン設定値（変換係数）とそこから得るゲインカーブの関係について説明する。図８（Ａ）に示すように、アドバンスト輝度変調部２０から出力される映像信号のゲイン設定が１.０の場合には全輝度について単純にその値を乗するゲインのまま、つまり線形のままで問題ない。しかし、ゲインが１.０以上の場合、図８（Ｂ）に示すように、高輝度部分が一律２５５の値となり、いわゆる白つぶれが発生する。アドバンスト輝度変調処理の基本思想は、少数の白輝度部分の白つぶれを犠牲にし黒をより引き締めるものであり、図８（Ｂ）のごときゲインでＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５が処理を実行してもよいが、高輝度部分があからさまに２５５の値で一定（頭打ち）になってしまうことは品位上避けた方がよい。

そこで、低中輝度については、ゲイン設定に応じた信号伸張を行い、高輝度については、ゲインカーブを非線形にすることによって、高輝度部分の階調性の低下を軽減することが好ましい。この手法は明るさと白つぶれのトレードオフの関係になる。非線形とする領域を狭めれば、正規の明るさを表現できる領域が増えるが、高輝度の階調性が低下する。逆に、非線形とする領域を広めれば正規の明るさを表現できる領域が減るが、高輝度の階調性が或る程度保たれることになる。実際の製品では非線形とする輝度は、ゲイン設定による出力の例えば９０％以上の部分や９５％以上の部分とするなどして、白つぶれの影響のある部分のみ非線形とすればよい。図８（Ｃ）には、ゲイン設定が１.２の場合に９０％以上の部分を非線形にするように補正したゲインカーブを示している。また、図８（Ｄ）には、ゲイン設定が１.６の場合に９０％以上の部分を非線形にするように補正したゲインカーブを示している。

また、上述のように、ゲイン設定が１.０を超えた場合に頭打ちを避けるためには、ゲインカーブを一部非線形にする必要がある。しかし、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定に基づき単純に比例計算により、このようなゲインカーブを算出ことができない。そのため、ゲイン設定ごとにゲインカーブをもつことも考えられるが、メモリ容量の関係から難しい。そこで、線形部分は、ゲイン設定値から単純に比例計算し、図８（Ｃ），（Ｄ）に例示したように９０％以上の部分については、補間等によって非線形部分を算出すればよい。なお、ゲイン設定は毎フレーム変化するので、その都度、ゲインカーブを計算している。

次に、図９、図１０を参照して、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５での各調整処理について説明する。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、上述のゲインカーブでゲインを得る処理、映像のγ調整処理、ＷＢ調整処理、さらにはＣＴ（色温度）等の調整も行う。また、ＣＴ調整処理は、ＷＢ調整処理と合わせて１つの調整カーブを参照して実行してもよい。

また、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理は、映像信号のＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれに対し独立して実行される。その際、γ調整処理、ゲインを得る処理については、Ｒ，Ｇ，Ｂで同一のカーブによる演算がなされ、ＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理についてはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ別個の特性のカーブによる演算がなされる。そして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理の順序としては、まずγ調整処理が施され、次いでゲインを得る処理が施され、最後にＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理を実行することが好ましい。

図９は、ゲイン処理、γ調整処理の順に階調変換処理を行った場合の出力時の階調特性を示すもので、（Ａ）はゲイン処理による階調特性、（Ｂ）はγ調整処理による階調特性、（Ｃ）は出力時（画面の見かけ上）の階調特性をそれぞれ示すものである。図１０は、γ調整処理、ゲイン処理の順に階調変換処理を行った場合の出力時の階調特性を示すもので、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に関しては、上記図９と同様である。また、図９、図１０の（Ｃ）中の点線は（Ｂ）のγ調整処理による階調特性を示すものである。

ここで、図９、図１０の出力時の階調特性（Ｃ）を比較すると、図９の方がγ調整処理の階調特性から大きくずれることが分かる。出力時の階調特性では、γ調整処理により調整された適切な階調特性を反映する必要があるが、図９のような処理順序では、それが大きくずれ、所望の画質をえることができない。従って、図１０のようなγ調整処理を行った後にゲイン処理を行うことによって、出力時の階調特性のずれを緩和することが可能になる。また、ＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理は、ゲイン処理の前などで行うと、ＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理したにも関わらず後のゲイン処理でずれてしまうことになるため、Ｒ，Ｇ，Ｂの階調変換が完了した最後に行うことで、適切に調整が可能になる。

アドバンスト輝度変調処理を実行する主要部であるＢＬ輝度レベル設定部８、ディストーションモジュール５、コンフィグレーションデザイン部１３、及びＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５を上述のような構成にすることによって、入力映像信号の特徴量に応じたバックライトの発光輝度、及び入力映像信号のゲイン設定値を求めることができ、表示品位の高い映像表示を可能にする。

次に、上記で説明したアドバンスト輝度変調処理の具体例を以下に説明する。

（具体例１）
具体例１のアドバンスト輝度変調処理に使用する設定値は以下の内容とする。また、第１，第２のテンポラリフィルタ７，９は考慮せずに、処理の傾向のみを概略的に説明する。

（１）パネルＣＲ（使用する液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（２）ターゲットＣＲ（目標とする液晶パネルのコントラスト比）：６０００
（３）入力される参照用発光輝度レベルＢＬ_ref：７０％
（４）バックライトの輝度制御範囲：２０％〜１００％
（５）入力映像：全白（ヒストグラムで２５５のみに頻度が分布する映像フレーム）

上記（１）、（２）、（４）は通常固定値であり、液晶表示装置に選択可能に設けられた画質モードによって、或いはジャンル等によって、設定を変更してもよい。上記（３）は映像のＡＰＬ値やＯＰＣやユーザ設定等によってフレーム単位で変化するものである。上記（５）は入力映像であり、本具体例では、白（２５５）の頻度が極めて大きい映像である。

本具体例では、映像のＡＰＬ等に基づき参照用発光輝度レベルＢＬ_refとして７０％が設定される。例えば、映像が明るく眩しさを軽減するためにバックライトの発光輝度レベルを７０％に落とすような制御により、設定される。

そして、参照用発光輝度レベルＢＬ_refが７０％としてディストーションモジュール５に入力される。同時に映像のヒストグラム値もヒストグラムストレッチング部４を通して入力される。なお、ヒストグラムストレッチング部４は、入力映像信号が０〜２５５ではなく１０〜２３５等の値の場合に０〜２５５に合わせるものであり、本具体例の入力映像は全白（２５５）であるため考慮する必要はない。

入力映像（入力画像）が全白であるため、バックライトの発光輝度を下げ、映像を伸張しようとしても映像は２５５以上にはならない。従って、ディストーションモジュール５は、評価値を算出して得た結果、発光輝度レベルＢＬ_reducedとして参照用発光輝度レベルＢＬ_refと同じ７０％を選択する。もし、入力映像が全白でなければディストーションモジュール５は７０％よりも低い値を選択する場合もある。そして、最終的にＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１へ出力されるデューティ信号（バックライトデューティインデックス）には７０％が出力される。

次に、映像のゲイン設定を行うコンフィグレーションデザイン部１３には、ＢＬ_reducedとＢＬ_refが入力され、上式（４）で示した（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γを計算する。本具体例では７０％／７０％であり、ゲインは１となる。つまり、本具体例は映像のゲインアップの制御を行わない例である。

（具体例２）
具体例２のアドバンスト輝度変調処理に使用する設定値は以下の内容とする。すなわち、具体例１と入力映像のみが異なる例である。

（１）パネルＣＲ（使用する液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（２）ターゲットＣＲ（目標とする液晶パネルのコントラスト比）：６０００
（３）入力される参照用発光輝度レベルＢＬ_ref：７０％
（４）バックライトの輝度制御範囲：２０％〜１００％
（５）入力映像：黒（０）の中に白（２５５）が数点のみ分布する映像フレーム

本具体例では、ディストーションモジュール５は、入力画像のヒストグラムから、白の頻度が極めて少ないと判断し、白つぶれを或る程度犠牲にして黒表現を優先する。より具体的には、参照用発光輝度レベルＢＬ_refよりも低い発光輝度レベルのうち、評価値を算出して評価値が最小となる発光輝度レベル（本具体例では５０％）を、発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択決定する。最終的にバックライトの発光輝度は５０％となる。

次に、映像のゲイン設定を行うコンフィグレーションデザイン部１３には、ＢＬ_reducedとＢＬ_refが入力され、上式（４）で計算する。本具体例では７０％／５０％であり、γ＝２.２とすると、ゲインは１.１６となる。

本具体例では、黒の頻度が多いため、頻度の少ない白を犠牲にして黒を優先し、参照用発光輝度レベルＢＬ_refより低い値を発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択している。このような選択による効果を、発光輝度レベル１００％，０％で制御した時の液晶パネルの明るさをそれぞれ４５０ｃｄ，０.１５ｃｄとした場合を例に説明する。

参照用発光輝度レベルＢＬ_refと同じ値の発光輝度レベルＢＬ_reduced（７０％）を選択した場合には、数点の最大値の白（２５５）は３１５ｃｄ（４５０×７０％）の明るさを持ち、黒（０）は０.１ｃｄ（０.１５×７０％）の明るさを持つことになる。

これに対し、アドバンスト輝度変調処理を施して、参照用発光輝度レベルＢＬ_refより低い値の発光輝度レベルＢＬ_reduced（５０％）を選択した場合には、数点の最大値の白（２５５）は２２５ｃｄ（４５０×５０％）の明るさを持ち、黒（０）は０.０７５ｃｄ（０.１５×５０％）の明るさを持つことになる。従って、数点の白については本来よりも暗く表現されてしまうが、黒表現については、より理想に近い明るさで表現できたことになる。これが、アドバンスト輝度変調処理の効果である。もちろん、数点の白がなければ、白つぶれ等の不都合を発生させることなく、黒表現を高めることができる。

（具体例３）
具体例３のアドバンスト輝度変調処理に使用する設定値は以下の内容とする。すなわち、具体例２とターゲットＣＲのみが異なる例である。

（１）パネルＣＲ（使用する液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（２）ターゲットＣＲ（目標とする液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（３）入力される参照用発光輝度レベルＢＬ_ref：７０％
（４）バックライトの輝度制御範囲：２０％〜１００％
（５）入力映像：黒（０）の中に白（２５５）が数点のみ分布する映像フレーム

具体例２と同様の参照用発光輝度レベルＢＬ_ref（７０％）、同様のヒストグラム（黒の中に数点の最大値の白）がディストーションモジュール５に入力されるが、パネルＣＲとターゲットＣＲが同一であるため、ディストーションモジュール５は、構成する各輝度値について白つぶれを発生させない発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。より具体的には、評価値を算出して評価値が最小となる発光輝度レベルを選択する。本具体例では数点の最大値の白についても、白つぶれ等が発生しないようにするので、発光輝度レベルＢＬ_reducedとして７０％を選択する。これは、参照用発光輝度レベルが７０％に設定されている為、その値を超えない範囲で発光輝度レベルＢＬ_reducedが選択される。従って、本具体例での映像信号のゲインは１となる。

（具体例４）
具体例４のアドバンスト輝度変調処理に使用する設定値は以下の内容とする。すなわち、具体例３と入力映像のみが異なる例である。

（１）パネルＣＲ（使用する液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（２）ターゲットＣＲ（目標とする液晶パネルのコントラスト比）：３０００
（３）入力される参照用発光輝度レベルＢＬ_ref：７０％
（４）バックライトの輝度制御範囲：２０％〜１００％
（５）入力映像：全黒（ヒストグラムで０のみに頻度が分布する映像フレーム）

本具体例では、具体例３と同様にパネルＣＲとターゲットＣＲが同一であるため、ディストーションモジュール５は、構成する各輝度値についてつぶれを発生させない発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。より具体的には、参照用発光輝度レベルＢＬ_refよりも低い発光輝度レベルのうち、評価値を算出して評価値が最小となる発光輝度レベルを、発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択決定する。

しかし、本具体例の画像は全黒のため、評価値が最小となる発光輝度レベルが複数選択される。換言すると、本具体例の画像は全黒のため、各輝度値のつぶれを発生することなく、バックライトの発光輝度を下げることができる。

本具体例では、バックライトの輝度制御範囲は２０〜１００％のレンジであるので、最も低い発光輝度レベルである２０％を選択する。従って、最終的な発光輝度レベルＢＬ_reducedは２０％であり、映像信号のゲインは１.７５となる。ここで、最も低い値を選択するのは、省電力上最も有利であるからである。このように、ディストーションモジュール５では、評価値が同じであれば、より低い発光輝度レベルを選択することが、省電力上、好ましい。

以上では、アドバンスト輝度変調処理の具体例を説明したが、次に、図２のアドバンスト輝度変調部２０に記載のシーンチェンジ検出部６、第１テンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９について、特にテンポラリフィルタの配置を考慮して具体的に説明する。

まず、シーンチェンジ検出部６の具体的動作について説明する。図１１は映像信号のＹヒストグラム及びその遷移を説明するための図で、図１１（Ａ）は前フレームのＹヒストグラムの一例を示す図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に続く現フレームのＹヒストグラムの一例を示す図、図１１（Ｃ）は、図１１０（Ａ）と図１１（Ｂ）に示す各フレームのヒストグラムを合成し、頻度変化部分を示した図である。図１２は、図２の液晶表示装置におけるシーンチェンジ検出部６の構成例を示すブロック図である。

通常、映像のシーンは例えば映像制作者（脚本家や演出家など）の意図により、一連の場面設定に基づく一区切りの映像とされ、シーンチェンジ（映像内容の変化）に伴って、映像信号の輝度分布も大きく変わると考えられる。シーンチェンジ検出部６は、これを利用してシーンチェンジを検出するもので、具体的には、映像信号の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。なお、シーンチェンジ検出部６でのシーンチェンジ検出をヒストグラム変化により実行するものとして説明しているが、例えばＡＰＬ検出部３で検出されたＡＰＬやヒストグラム検出時に得られるピーク輝度値等、映像信号の他の特徴量に基づいて（特徴量の変化により）実行してもよい。

図１２に示すように、シーンチェンジ検出部６は、ヒストグラムバッファ６１とヒストグラム変化検出部６２とを有する。ヒストグラムバッファ６１は、１フレーム前のヒストグラムデータを記憶するものである。ヒストグラム変化検出部６２は、ヒストグラムストレッチング部４からの出力に基づき、現フレームと前フレームのヒストグラムデータを比較し、その頻度変化の累計値を算出し、特定の値よりも大きいときにシーンチェンジと判定し、判定結果を出力する。

図２に示すような、第１テンポラリフィルタ７及び第２テンポラリフィルタ９の配置例（テンポラリフィルタ配置例１）では、シーンチェンジ検出部６は、シーンチェンジ検出結果を、第１のテンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９に出力するように組み込まれている。

図１１で示すような場合、ヒストグラムバッファ６１には図１１（Ａ）のヒストグラムデータが記憶されている。ヒストグラム変化検出部６２は、ヒストグラムバッファ６１のデータと現フレームのヒストグラムデータ図１１（Ｂ）を比較し、その頻度変化を検出する。図１１（Ｃ）の斜線部分が頻度変化部分である。ヒストグラム変化検出部６２では、この頻度変化部分の累積値、言い換えれば面積を算出し、予め設定された特定の値よりも大きい場合はシーン変化が発生したと判定する。そして、ヒストグラム変化検出部６２は、その判定結果を出力する。

次に、第１のテンポラリフィルタ７の動作について具体的に説明する。
図１３は、図２の液晶表示装置における第１のテンポラリフィルタ７の構成例を示す図である。第１のテンポラリフィルタ７は、例えば、巡回型ローパスフィルタであり、図１３に示すように、重み付け係数１−ａを入力される現フレームｎの値（バックライトＤＵＴＹ）Ｘ_ｎに乗算する乗算器、重み付け係数ａを前フレームｎ−１に対する出力値（バックライトＤＵＴＹ）Ｙ_n-1に乗算する乗算器、及びそれらの乗算器からの出力を加算する加算器を備える。ここで、ｎを自然数、ａを１未満の係数（フィルタ係数）とする。第１のテンポラリフィルタ７のこのような構成を式で表すと、下式（６）となる。
Ｙ_n＝ａＹ_n-1＋（１−ａ）Ｘ_n ・・・（６）

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処理では、バックライトの発光輝度レベルを動的に変化させるが、１フレーム単位でバックライトの発光輝度レベルが大きく変動すると違和感を感じる場合もある。そこで、第１のテンポラリフィルタ７として、１秒程度の時定数のローパスフィルタを用い、該第１のテンポラリフィルタ７にディストーションモジュール５で決定された発光輝度レベルＢＬ_reduced（バックライトＤＵＴＹ）を通すことによって、バックライト輝度変動を時間的に滑らかにし、違和感を無くすようにしている。テンポラリフィルタ配置例１では、第１のテンポラリフィルタ７が、ディストーションモジュール５の出力を時間的にフィルタリングして後段のコンフィグレーションデザイン部１３及び可変ディレイ１０へ出力するように組み込まれている。

また、シーンチェンジ時には、映像自体が大きく変化しているので、バックライトの発光輝度レベルを急激に変化させても違和感を生じることが少ないと考えられる。そこで、例えば、シーンチェンジ時には第１のテンポラリフィルタ７の係数ａを小さくすることによってバックライト輝度変化を速めている。具体的には、シーンチェンジが検出されたフレームのみ、式（６）の係数ａを十分小さくし、次のフレームからは係数ａの値を元に戻す。このようにすることで、入力に近い値が第１のテンポラリフィルタ７の出力となり、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化を速めたことになる。このように、第１のテンポラリフィルタ７は、シーンチェンジ検出部６でシーンチェンジが検出されたか否かによって、係数ａを変更することが好ましい。

次に、第２のテンポラリフィルタ９の動作について具体的に説明する。
図２で例示した第２のテンポラリフィルタ９について説明するが、その効果をより的確に説明するために、図１４に示すような図２から第２のテンポラリフィルタ９を除いた構成を持つ液晶表示装置を用いて説明する。

図１４は、従来の液晶表示装置の部分的な構成例を示す図で、図１５は、映像信号のＡＰＬ及びヒストグラムの変化の例を示す図である。また、図１６は、図１４の液晶表示装置において図１５のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。

図１４のごとき第２のテンポラリフィルタ９を除いた構成を持つ液晶表示装置において、例えば図１５のようにＡＰＬが小から大に急激に変化し、且つディストーションモジュール５での判定結果に影響が無かった場合について、図１６を参照して考察する。

図１５のようにＡＰＬが小から大に急激に変化し、図１６（Ａ）に示すように目標となる参照用発光輝度レベルＢＬ_refが１００％から５０％へと低く変更されたとする。ディストーションモジュール５の評価は変わらない場合を想定しているので、発光輝度レベルＢＬ_reducedとしては５０％をそのまま出力し、図１６（Ｂ）のように第１のテンポラリフィルタ７によって時間的変化が緩和された発光輝度レベルＢＬ_reduced（バックライトＤＵＴＹ）が出力される。ところが、コンフィグレーションデザイン部１３において、ゲインが発光輝度レベルＢＬ_reducedだけでなく参照用発光輝度レベルＢＬ_refを基に計算されるため、図１６（Ｃ）の楕円Ｐ内の実線で示すようにゲイン設定値が急激に変化してしまう。そのため、本来最終的な液晶パネル上の表示輝度は、図１６（Ｄ）の点線Ｑのように徐々に変化させたいにも拘わらず、図１６（Ｄ）の実線で図示したように急激に変化してしまう。

点線Ｑのように徐々に表示輝度を変化させるためには、このようなＡＰＬの変化に対しても、ゲイン設定値が図１６（Ｃ）の楕円Ｐ内の点線で示すように一定に推移するように出力される必要がある。

上記の問題に対し、第２のテンポラリフィルタ９を設けることにより解決できる。図１７は、図２の液晶表示装置（テンポラリフィルタ配置例１）において図１５のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。

テンポラリフィルタ配置例１において、第２のテンポラリフィルタ９は、シーンチェンジ検出部６から受けたシーンチェンジ検出結果に基づき、ＢＬ輝度レベル設定部８からの出力を時間的にフィルタリングしてコンフィグレーションデザイン部１３へ出力するように配置されている。第２のテンポラリフィルタ９は、例えば図１３の第１のテンポラリフィルタ７のようなフィルタで構成すればよい。

このような第２のテンポラリフィルタ９の組み込みにより、コンフィグレーションデザイン部１３に入る信号である参照用発光輝度レベルＢＬ_refと発光輝度レベルＢＬ_reducedとが同一の時間的な遅延量になるので、図１６（Ｄ）で説明したような表示輝度の急激な変化を無くすことができる。つまり、第２のテンポラリフィルタ９を、第１のテンポラリフィルタ７と同等の機能・特性（時定数、係数ａ、及び係数ａの変更も同じとする）を持つフィルタとすること、すなわちシーンチェンジ時に第１のテンポラリフィルタ７の値の変化に追従させることで、上述のようなＡＰＬの変化に対しても、ゲイン設定値を図１７（Ｃ）の楕円Ｒ内で示すように一定に推移するように設定することができる。その結果として、図１７（Ｄ）の実線Ｓで示すように、表示輝度の急激な変化を無くすことができる。言い換えれば、第１のテンポラリフィルタと第２のテンポラリフィルタとを設けることにより、ディストーションモジュール５から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量と、コンフィグレーションデザイン部１３から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することになる。

このように、第２のテンポラリフィルタ９の時定数と第１のテンポラリフィルタ７の時定数とを同じにして、双方のフィルタリング対象のフレームを合わせること、すなわちバックライト輝度変調に用いる発光輝度レベルＢＬ_reducedとゲイン設定との出力時定数を合わせることが好ましい。また、第２のテンポラリフィルタ９の係数と第１のテンポラリフィルタ７の係数ａとを同じにして、双方の現フレームの重みを合わせることが好ましい。また、第２のテンポラリフィルタ９も、第１のテンポラリフィルタ７での係数ａの変更と合わせて、シーンチェンジ検出部６でシーンチェンジが検出されたか否かによって係数を変更することが好ましい。

また、時定数及び係数ａを第１のテンポラリフィルタ７と同じにしなくても、シーンチェンジ検出結果に基づき係数ａと同傾向の変更を第２のテンポラリフィルタ９の係数に加えることで、図１６（Ｄ）で説明したような表示輝度の急激な変化を、無くすことはできなくても緩和することは可能である。

また、第１，第２のテンポラリフィルタ７，９における係数ａの変更について説明したが、その例に限らず、各テンポラリフィルタ７，９は、シーンチェンジ検出部６でシーンチェンジであると判定された場合にのみ、発光輝度レベルＢＬ_reduced（バックライトＤＵＴＹ）及びゲイン設定値の出力遅延を行わず、シーンチェンジではないと判定された場合には発光輝度レベルＢＬ_reduced及びゲイン設定値の出力遅延を行うようにしてもよい。

テンポラリフィルタ配置例１として説明したように、本発明では、（I）ＢＬ輝度レベル設定部８及びディストーションモジュール５等で構成される光源制御部から出力される光源輝度信号（発光輝度レベルＢＬ_reduced、つまりバックライトＤＵＴＹ）の出力遅延量に応じて、コンフィグレーションデザイン部１３等で構成されるゲイン設定部から出力されるゲイン設定値を遅延させて出力するか、或いは、（II）ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量に応じて光源制御部から出力される光源輝度信号を遅延させて出力することになる。上記（I），（II）のいずれの構成においても、一方の出力遅延量が他方の出力遅延量に連動（時間的に追従）するものであり、光源制御部から出力される光源輝度信号の出力遅延量とゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することになる。なお、ここでの遅延は上述した通りであり、可変ディレイ１０で実行される、映像出力部１７での映像出力とＢＬ調整部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とは別のものである。

このように、本発明の液晶表示装置によれば、バックライトの発光輝度変化と入力映像信号のゲイン設定とを適切に連動させて、表示品位を高くすることができる。

本発明の上記（I），（II）のような構成は、テンポラリフィルタ配置例１として前述しテンポラリフィルタ配置例２〜４として後述するように、第１のテンポラリフィルタ７（光源制御部側のフィルタ）、第２のテンポラリフィルタ９（ゲイン設定部側のフィルタ）を挿入することで実現できるが、それに限ったものではない。テンポラリフィルタ配置例１は、時定数や係数ａや係数ａの変更を２つのテンポラリフィルタ７，９で合わせることで、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量とゲイン設定値の出力遅延量とを同じにすることが可能となる、好適な例に過ぎない。

なお、シーンチェンジ検出部６は必須ではなく、第１のテンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９をテンポラリフィルタ配置例１のように配置することのみによっても、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量とゲイン設定値の出力遅延量とを同じにすることが可能となる。また、シーンチェンジ検出部６が、シーンチェンジ検出結果を第１のテンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９に出力するものとして説明した。しかし、シーンチェンジ検出部６は、シーンチェンジ検出結果を第１のテンポラリフィルタ７又は第２のテンポラリフィルタ９に出力し、検出信号を受けた側のフィルタが他方のフィルタにそれを伝えてもよいし、単に一方を緩和するだけと考えれば、一方にシーンチェンジ検出信号を出力するだけの構成を採用してもよい。また、シーンチェンジを検出して、その判定結果をテンポラリフィルタに反映させるに限られることはなく、もっと他の判定材料を基準にしてテンポラリフィルタを制御させるようにしてもよい。

以上では、図２に記載のテンポラリフィルタ配置例１を基に説明を行ってきた。以下では、他のテンポラリフィルタ配置例を挙げ説明する。
図１８は、図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の配置例（テンポラリフィルタ配置例２）を示す部分的なブロック図である。図１８を参照して説明するテンポラリフィルタ配置例２は、テンポラリフィルタ配置例１において、第２のテンポラリフィルタ９の配置が異なるものであり、その他の部分は、係数や係数の変更に関する応用例やシーンチェンジ検出部６を具備しない応用例も含め、同様である。

図１８で部分的に示される液晶表示装置は、図２における第２のテンポラリフィルタ９の代わりに同じ第２のテンポラリフィルタ（符号は９ａとする）が別の位置に設けられている。つまり、テンポラリフィルタ配置例２において、第２のテンポラリフィルタ９ａは、シーンチェンジ検出部６から受けたシーンチェンジ検出結果に基づき、ＢＬ輝度レベル設定部８からの出力を時間的にフィルタリングして、コンフィグレーションデザイン部１３及びディストーションモジュール５へ出力するように組み込まれている。つまり、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に対応する発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択することになる。このようなテンポラリフィルタ配置例２は、例えば、ＢＬ輝度レベル設定部８で選択された参照用発光輝度レベルＢＬ_refがソフトウェア処理によりディストーションモジュール５及びコンフィグレーションデザイン部１３へ一括して設定（入力）される場合に用いられる。

また、テンポラリフィルタ配置例２においては、シーンチェンジ検出部６が、ヒストグラムストレッチング部４からの出力に基づき得たシーンチェンジ検出結果を、第１のテンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９ａに出力するように、第１のテンポラリフィルタ７が、ディストーションモジュール５の出力を時間的にフィルタリングして後段のコンフィグレーションデザイン部１３及び可変ディレイ１０へ出力するように組み込まれている。

テンポラリフィルタ配置例２では、テンポラリフィルタ配置例１での時定数に関する応用例については必ずしも最適とは言えない。すなわち、テンポラリフィルタ配置例２では第１のテンポラリフィルタ７と第２のテンポラリフィルタ９とは同じ時定数を採用してもよいが、より好適には、第２のテンポラリフィルタ９ａの出力遅延量を第１のテンポラリフィルタ７の出力遅延量の数分の１程度にするなどにより、合計２箇所でフィルタリングされる発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量と１箇所でフィルタリングされるＢＬ_refの出力遅延量とを、適宜、合わせるようにしてもよい。

図１９は、図１８の液晶表示装置において図１５のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。

第１のテンポラリフィルタ７に対するこのような第２のテンポラリフィルタ９ａの組み込みにより、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量とゲイン設定値の出力遅延量のズレを緩和することができ、その結果、図１６（Ｄ）で説明したような表示輝度の急激な変化を緩和することができる。つまり、第２のテンポラリフィルタ９ａを、第１のテンポラリフィルタ７と同等の機能・特性（ここでは係数ａ及びその変更も同じとする）を持つフィルタとすること、すなわちシーンチェンジ時に第１のテンポラリフィルタ７の値の変化に追従させることで、上述のようなＡＰＬの変化に対しても、ゲイン設定値を図１９（Ｃ）の楕円Ｕ内で示すように一定ではないが図１６（Ｃ）に比べて変化が少なく（変化を軽減させて）推移するように設定することができる。その結果として、図１９（Ｄ）の点線Ｖで示すように完全に急激な変化を無くすことはできないものの、図１９（Ｄ）の実線で示すように、表示輝度の急激な変化を軽微な変化へと緩和することができる。言い換えれば、テンポラリフィルタ配置例２においても、第１のテンポラリフィルタと第２のテンポラリフィルタとを設けることにより、ディストーションモジュール５から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量と、コンフィグレーションデザイン部１３から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することになる。

このように、テンポラリフィルタ配置例２で示した液晶表示装置でも、バックライトの発光輝度変化と入力映像信号のゲイン設定とを適切に連動させて、表示品位を高くすることができる。また、係数ａを第１のテンポラリフィルタ７と同じにしなくても、シーンチェンジ検出結果に基づき係数ａと同傾向の変更を第２のテンポラリフィルタ９の係数に施すことで、図１６（Ｄ）で説明したような表示輝度の急激な変化を、図１９（Ｄ）の実線で示すまでは緩和されないものの、やや軽微な変化へと緩和することは可能である。

また、ディストーションモジュール５の入力に第２テンポラリフィルタ９ａのようなフィルタを設けたテンポラリフィルタ配置例２は、参照用発光輝度レベルＢＬ_refの変化を緩和してディストーションモジュール５での評価を行えるだけでなく、ディストーションモジュール５及びコンフィグレーションデザイン部１３をソフトウェアにより構成した場合に特に有益となる。つまり、テンポラリフィルタ配置例２では、ディストーションモジュール５とコンフィグレーションデザイン部１３とに、ソフトウェアにより一括して同じ参照用発光輝度レベルＢＬ_ref（入力ＤＵＴＹ）が設定でき、またその設定だけで第２テンポラリフィルタ９ａでフィルタリングも両方に一括してかけることができる。そのため、テンポラリフィルタ配置例２の構成の方がテンポラリフィルタ配置例１等の構成に比べて簡易に設計することができる。

以上では、テンポラリフィルタ配置例２について説明したが、以下に、さらに他のテンポラリフィルタ配置例としてテンポラリフィルタ配置例３を説明する。
図２０は、図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の配置例を示す部分的なブロック図である。図２０を参照して説明するテンポラリフィルタ配置例３は、テンポラリフィルタ配置例１において、さらに第３のテンポラリフィルタ９ｂを設けたものであり、その他の部分は、時定数や係数や係数の変更に関する応用例、シーンチェンジ検出部６を具備しない応用例も含め、同様に適用できる。但し、ここで言う時定数、係数、係数の変更とは、第１のテンポラリフィルタ７と第２のテンポラリフィルタ９とのものとなり、第３のテンポラリフィルタ９ｂの時定数、係数、係数の変更は基本的に無関係である。

図２０で部分的に示されるテンポラリフィルタ配置例３の液晶表示装置は、テンポラリフィルタ配置例１において、第３のテンポラリフィルタ９ｂは、シーンチェンジ検出部６から受けたシーンチェンジ検出結果に基づき、ＢＬ輝度レベル設定部８からの出力を時間的にフィルタリングして、第２のテンポラリフィルタ９及びディストーションモジュール５へ出力するように組み込まれている。また、第２のテンポラリフィルタ９は、シーンチェンジ検出部６から受けたシーンチェンジ検出結果に基づき、第３のテンポラリフィルタ９ｂからの出力を時間的にフィルタリングして、コンフィグレーションデザイン部１３へ出力するように組み込まれている。また、シーンチェンジ検出部６が、ヒストグラムストレッチング部４からの出力に基づき得たシーンチェンジ検出結果を、第１のテンポラリフィルタ７及び第２のテンポラリフィルタ９に出力するように、第１のテンポラリフィルタ７が、ディストーションモジュール５の出力を時間的にフィルタリングして後段のコンフィグレーションデザイン部１３及び可変ディレイ１０へ出力するように組み込まれている。

このような第２のテンポラリフィルタ９の組み込みにより、コンフィグレーションデザイン部１３に入る信号である参照用発光輝度レベルＢＬ_refと発光輝度レベルＢＬ_reducedとが同一のディレイで入ることになるので、図１７で示したように、図１６（Ｄ）で説明したような表示輝度の急激な変化を無くすこと（ゲイン設定時の第１のテンポラリフィルタ７による誤動作を回避すること）ができる。さらに、テンポラリフィルタ配置例３では、フテンポラリフィルタ配置例１において、参照用発光輝度レベルＢＬ_refの変化を緩和してディストーションモジュール５での評価を行えるようになる。言い換えれば、テンポラリフィルタ配置例３においても、第１のテンポラリフィルタ、第２のテンポラリフィルタ、第３のテンポラリフィルタを設けることにより、ディストーションモジュール５から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量と、コンフィグレーションデザイン部１３から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することになる。

ここで例示したように、本発明ではフィルタの個数は２つに限ったものではなく、バックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量とゲイン設定値の出力遅延量が関連する（好ましくは同じになる）ように構成すればよい。

以上では、テンポラリフィルタ配置例３について説明したが、以下に、さらに他のテンポラリフィルタ配置例としてテンポラリフィルタ配置例４を説明する。
図２１は、図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の組込例を示す部分的なブロック図である。図２１を参照して説明するテンポラリフィルタ配置例４は、テンポラリフィルタ配置例１において、第１のテンポラリフィルタ７（符号は７ａとする）及び第２のテンポラリフィルタ９（符号は９ｃとする）の配置が異なるものであり、その他の部分は、時定数や係数や係数の変更に関する応用例、シーンチェンジ検出部６を具備しない応用例も含め、同様である。

図２１で部分的に示されるテンポラリフィルタ配置例４の液晶表示装置は、フィルタ組込例１において第１，第２のテンポラリフィルタ７，９を取り除き、第１のテンポラリフィルタ７ａが、ディストーションモジュール５の出力を時間的にフィルタリングして後段の可変ディレイ１０へ出力するように組み込まれている。さらに、第２のテンポラリフィルタ９ｃが、シーンチェンジ検出部６から受けたシーンチェンジ検出結果に基づき、コンフィグレーションデザイン部１３からの出力であるゲイン設定値を時間的にフィルタリングして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５へ出力するように組み込まれている。ここで、シーンチェンジ検出部６は、ヒストグラムストレッチング部４からの出力に基づき得たシーンチェンジ検出結果を、第１のテンポラリフィルタ７ａ及び第２のテンポラリフィルタ９ｃに出力するように組み込まれている。

このような第１，第２のテンポラリフィルタ７ａ，９ｃの組み込み方法を採用することにより、コンフィグレーションデザイン部１３に入る信号である参照用発光輝度レベルＢＬ_refと発光輝度レベルＢＬ_reducedとが元々時間的に同一であるため、図１６（Ｃ）で説明したようなゲイン設定値の急激な変化が生じない。そして、最終的な液晶パネル上の表示輝度は、第１のテンポラリフィルタ７ａによりシーンチェンジ検出の有無などによるバックライト輝度変動の違和感を無くすようにしているが、第２のテンポラリフィルタ９ｃではゲイン設定後にフィルタリングするので、図１６（Ｄ）の実線で示したような表示輝度の急激な変化を無くし、図１６（Ｄ）の点線Ｑや図１７（Ｄ）の実線Ｓのように徐々に表示輝度を変化させることができる。言い換えれば、テンポラリフィルタ配置例４においても、第１のテンポラリフィルタと第２のテンポラリフィルタとを設けることにより、ディストーションモジュール５から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedの出力遅延量と、コンフィグレーションデザイン部１３から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することになる。

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。 図２の液晶表示装置におけるアドバンスト輝度変調部から出力されるゲイン設定信号に基づきＲＧＢγ／ＷＢ調整部で設定される映像信号ゲインの例を示す図である。 図２の液晶表示装置におけるＲＧＢγ／ＷＢ調整部での調整処理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ＲＧＢγ／ＷＢ調整部での調整処理例を説明するための図である。 映像信号のＹヒストグラム及びその遷移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シーンチェンジ検出部の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第１のテンポラリフィルタの構成例を示す図である。 従来の液晶表示装置の部分的な構成例を示す図である。 映像信号のＡＰＬ及びヒストグラムの変化の例を示す図である。 図１３の液晶表示装置において図１４のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。 図２の液晶表示装置において図１４のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。 図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の組込例を示す部分的なブロック図である。 図１７の液晶表示装置において図１４のような映像信号の変化が生じたときの、参照用発光輝度レベルＢＬ_ref、発光輝度レベルＢＬ_reduced、ゲイン設定値、及び液晶パネル上の表示輝度の変化を説明するための模式図である。 図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の組込例を示す部分的なブロック図である。 図２の液晶表示装置におけるテンポラリフィルタの別の組込例を示す部分的なブロック図である。

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、７，７ａ…第１のテンポラリフィルタ、８…ＢＬ輝度レベル設定部、９，９ａ，９ｃ…第２のテンポラリフィルタ、９ｂ…第３のテンポラリフィルタ、１０…可変ディレイ、１１…ＣＰＵ／ＣＰＬＤ、１２…ＢＬ調整部、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、６１…ヒストグラムバッファ、６２…ヒストグラム変化検出部。

Claims (5)

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、該光源の発光輝度を調節する光源制御部と、前記入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部とを備え、前記光源の発光輝度と前記ゲイン設定とを連動して制御する液晶表示装置において、
   前記光源制御部から出力される光源輝度信号の出力遅延量に応じて前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値を遅延させて出力するか、或いは、前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量に応じて前記光源制御部から出力される光源輝度信号を遅延させて出力することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光源制御部と前記ゲイン設定部とには、それぞれ同じ時定数のフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記入力映像信号の特徴量に基づいてシーンチェンジか否かを検出するシーンチェンジ検出部を備え、該シーンチェンジ検出部でシーンチェンジが検出されたか否かによって、前記フィルタのフィルタ係数を変更することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記入力映像信号の特徴量に基づいてシーンチェンジか否かを検出するシーンチェンジ検出部を備え、該シーンチェンジ検出部でシーンチェンジであると判定された場合は光源輝度信号及びゲイン設定値の出力遅延を行わず、シーンチェンジではないと判定された場合は光源輝度信号及びゲイン設定値の出力遅延を行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 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、該光源の発光輝度を調節する光源制御部と、前記入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部とを備え、前記光源の発光輝度と前記ゲイン設定とを連動して制御する液晶表示装置において、
   前記光源制御部から出力される光源輝度信号の出力遅延量と前記ゲイン設定部から出力されるゲイン設定値の出力遅延量とが相関することを特徴とする液晶表示装置。

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