JP2009205128A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の階調特性を実現させるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、入力映像信号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と、入力映像信号のガンマ調整を行うＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５と、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルとを備えて構成される。入力映像信号にゲインを設定する場合、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる液晶パネルの出力時の階調特性の形状が、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５における階調特性の形状と所定の中間階調まで類似する。
【選択図】図２

Description

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

従来、表示装置のコントラストを高めることを目的として、入力映像信号の輝度レベルに応じて入力映像信号のゲインを上げる技術が種々提案されている。
特許文献１には、ＣＲＴ方式の表示装置において、所定の輝度レベル以上の入力映像信号を検出すると、入力映像信号のゲインを上げてコントラストを高めることが示されている。しかし、単に入力映像信号のゲインを上げるだけでは、高階調領域（白側）のコントラストが小さくなることから、いわゆる「白つぶれ」現象を生じさせてしまうという問題がある。

これに対して、特許文献２では、入力映像信号のＡＰＬが低かった場合において、白つぶれを発生させることなくコントラスト感を改善させるため、入力映像信号のゲインを上げた後に、白つぶれを起こさないように高階調領域に対し非線形のガンマ補正を行うことが示されている。

さらに最近では、特に液晶表示装置において、入力映像信号のゲイン調整を行うだけではなく、入力映像信号のゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させることにより、消費電力を低減させるとともによりコントラスト感を高める技術が提案されている。
例えば、特許文献３，４には、映像信号のヒストグラムが表示可能帯域の所定比率以下である場合（輝度分布が暗い場合）に、バックライトの輝度を落とすとともに入力映像信号のゲインを上げて、映像表示輝度を保ちながらコントラスト感の向上を図ることが示されている。特に、特許文献４では、入力映像信号のゲインを上げたことによる白つぶれを生じさせないようにするために、特許文献２と同様に高階調領域に対して非線形の補正を行うことが示されている。

さらに、特許文献５には、映像信号の最大輝度レベル、最小輝度レベル、平均輝度レベルに応じて入力信号をダイナミックレンジ幅までゲインを上げるとともにバックライトの輝度を調節することが示されている。

ところで、一般的にガンマ調整（絵作り）とホワイトバランス調整は一体の処理系で調整を行われ、また、ホワイトバランス調整は階調変換処理の最後に処理することが望まれるため、特許文献１や特許文献２に記載されているように、入力映像信号のゲイン設定は、ガンマ調整（絵作り）の前に行う構成となっていた。

図１４は、従来の映像信号のゲイン調整を行った場合の階調特性を示す図である。ここでは、ゲインを１.１倍とした場合について示す。図１４（Ａ）はゲイン設定に用いる階調特性（ゲインカーブ）を示し、図中点線はゲイン１.０とした場合の階調特性、実線はゲイン１.１とした場合の階調特性を示す。図１４（Ｂ）はガンマ調整に用いる階調特性（ガンマカーブ）を示す。なお、図１４（Ａ），（Ｂ）において、横軸がデジタル入力、縦軸がデジタル出力とする。

また、図１４（Ｃ）は表示出力時の階調特性とガンマ調整時の階調特性とを比較して説明するための図である。ここでは、横軸がデジタル入力、縦軸が見かけ上の出力とする。なお、表示出力時の階調特性とは、液晶パネルを介して得られる表示輝度（縦軸の見かけ上の出力に相当）と、入力映像信号の輝度（横軸のデジタル入力に相当）とにより定まり、液晶パネルから見た光出力（デジタル出力ではない）として測定される。

図１４において、液晶表示装置は、入力映像信号に対して、図１４（Ａ）に示すゲイン設定（１.１倍）を行った後に、ゲイン設定後の映像信号を入力として図１４（Ｂ）に示すガンマ調整がなされる。そして、ガンマ調整後の映像信号を入力としたときに、図１４（Ｃ）の実線で示される表示出力時の階調特性ｇ_０が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_０は、液晶パネルに表示出力される際の見かけ上の階調特性であり、前述したように、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる。

図１４（Ｃ）において、点線は図１４（Ｂ）でガンマ調整に用いた階調特性（階調特性ｇ_１）の見かけ上の出力であり、液晶パネルの表示出力時（見かけ上）の階調特性ｇ_０とガンマ調整の階調特性ｇ_１とは一致せず、大きなズレが生じる。

図１５は、映像信号のゲイン調整及びバックライト輝度変調を行った場合の階調特性を示す図である。ここでは、ゲインを２.０倍、バックライト輝度を対応する輝度値（最大輝度の１／５）とした場合について示す。対応する輝度値は例えば後述の式（４）によって算出される。図１５（Ａ）はゲイン設定に用いる階調特性（ゲインカーブ）を示し、図中点線はゲイン１.０とした場合の階調特性、実線はゲイン２.０とした場合の階調特性を示す。なお、ここでは、ゲイン設定に加えてバックライト輝度変調（最大輝度の１／５に低減）を行うものとする。図１５（Ｂ）はガンマ調整に用いる階調特性（ガンマカーブ）を示す。また、図１５（Ｃ）は表示出力時の階調特性とガンマ調整時の階調特性とを比較して説明するための図である。

図１５において、液晶表示装置は、入力映像信号に対して、図１５（Ａ）に示すゲイン設定（２.０倍）及びバックライト輝度変調（最大輝度の１／５に低減）を行った後に、ゲイン設定後の映像信号を入力として図１５（Ｂ）に示すガンマ調整がなされる。そして、ガンマ調整後の映像信号を入力としたときに、図１５（Ｃ）の実線で示される表示出力時の階調特性ｇ_０が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_０は、液晶パネルに表示出力される際の見かけ上の階調特性であり、前述したように、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる。

図１５（Ｃ）において、点線は図１５（Ｂ）でガンマ調整に用いた階調特性（階調特性ｇ_１）の見かけ上の出力であり、液晶パネルの表示出力時（見かけ上）の階調特性ｇ_０とガンマ調整の階調特性ｇ_１とは一致せず、大きなズレが生じる。
特開平６−６２２７７号公報 特開２００３−３０９７４１号公報 特開２００６−２７６６７７号公報 米国特許出願公開第２００６／０２７４０２６号明細書 特開２００１−２７８９０号公報

図１４（Ｃ）及び図１５（Ｃ）において、見かけ上の出力ズレは、線形のゲイン設定を行った後に、ゲインされた映像信号に対して非線形の絵作り用のガンマ調整を行うことに起因する。すなわち、ガンマ調整に用いる絵作り用ガンマカーブは非線形の関数であるため、ゲインされた映像信号を入力することで、このガンマカーブが大きく増幅されてしまうことになり、絵作り用ガンマカーブ（階調特性ｇ_１）とは一致せず、所望の表示品質を得ることができない。

このように、ガンマ調整（絵作り）は非線形の階調変換であるため、線形の階調変換を含むゲイン設定をガンマ調整（絵作り）の前に行うと、ガンマ調整（絵作り）を行ったにも関わらず、表示時の階調特性に反映されず、所望の表示画質が得られないという問題があった。特に、低階調（黒）の場合、階調数が少ないため、ゲイン設定により不用意に階調を伸張してしまうと、黒の階調性が損なわれ、画質を劣化させてしまう。

また、液晶表示装置においてバックライトの輝度変調とともに入力映像信号のゲイン設定を行う場合においては、通常のゲイン幅よりも大きくゲイン設定を行う。そのため、入力映像信号のゲイン設定をガンマ調整（絵作り）の前に行うという構成では、表示時の輝度特性がガンマ調整（絵作り）部で調整した所望の階調特性からさらに大きく外れることになり、画像品位を著しく低下させることになってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、所望の階調特性を実現させるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる表示装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部と、前記入力映像信号のガンマ調整を行うガンマ調整部と、前記入力映像信号による映像を表示する表示パネルとを備えた表示装置において、前記入力映像信号にゲインを設定する場合、前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性の形状が、前記ガンマ調整部における階調特性の形状と所定の中間階調まで類似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、前記表示パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備え、前記光源の発光輝度と前記入力映像信号のゲインとを連動して設定する場合、前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性の形状が、前記ガンマ調整部における階調特性の形状と所定の中間階調まで略同一であることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記ゲイン設定部は、前記入力映像信号の特徴量に基づき前記入力映像信号に対して１以上のゲインを設定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乃至第３のいずれか１の技術手段において、前記ゲイン設定部は、前記入力映像信号の特徴量に基づき前記入力映像信号の所定の中間階調までは線形のゲインを設定することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の１画面分の平均輝度レベルであることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の１画面分の輝度のヒストグラム分布であることを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の輝度のピーク値であることを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１乃至第７のいずれか１の技術手段において、前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性は、低階調領域で輝度レベルを低くし、中間階調領域で輝度レベルを高くする特性を持つことを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第１乃至第８のいずれか１の技術手段において、前記入力映像信号のホワイトバランス調整は前記ゲイン設定の後に行うことを特徴としたものである。

第１０の技術手段は、第１乃至第９のいずれか１の技術手段において、前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴としたものである。

本発明によれば、特に低階調部分の階調変化を抑えて、所望の階調特性を実現させることができるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の表示装置に係る好適な実施の形態について説明する。なお、本発明の表示装置としては、液晶表示装置を代表例として説明するが、これに限定されず、少なくともゲイン設定を行うことができる表示装置であれば本発明を適用することができる。
また、本発明の実施形態としては、ゲイン設定とバックライト輝度変調とを連動して行う実施形態と、ゲイン設定のみを行う実施形態とがある。以下では、まずゲイン設定をとバックライト輝度変調とを連動して行う実施形態に係るバックライト輝度変調処理の概要について説明する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５ではそのゲインに基づき映像信号の変換が施され、後述するようなアドバンスト輝度変調部２０で発光輝度レベルを低下させる制御に対して輝度低下分をゲインによって補償する。
ここで、低階調部分のノイズを抑えるため、この変換は、γ調整後であってＷＢ調整前に施すようにする（後述する第１及び第２の実施形態）。
あるいは他の実施形態では、ゲインを変更した後にγ調整を行う構成をもち、さらにここのときにゲイン変更の後にγ調整を行うことによる階調特性のずれを補正するために、ゲイン変更の前にさらに階調補正部を付与している（後述する第３及び第４の実施形態）。

アドバンスト輝度変調部２０からのゲイン設定信号は、上述の液晶パネルへ出力すべき映像信号の画素値（映像信号レベル）を変換するための変換係数を示す信号である。このゲイン設定信号は、以下の例で示すように各映像信号レベル（この例では０〜２５５の値）に乗算するための共通の１つの変換係数とし、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元々最小値１０〜最大値２３５の値をとるような信号であった場合を想定する。このような場合には、ヒストグラムストレッチング部４は、ディストーションモジュール５での演算に合わせるために、最小値１０〜最大値２３５のそれぞれに対する頻度値を、最小値０〜最大値２５５のそれぞれに対する頻度値に当てはめるように引き伸ばすものである。

ディストーションモジュール５は、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）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。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

つまり、上式（１）の特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとして、選択可能な発光輝度レベルを順次適用し、発光輝度レベルごとに評価値を算出する。そして算出した評価値の中から、最も低い評価値をもつ発光輝度レベルを、選択した発光輝度レベルＢＬ_reducedとし、この値を第１のテンポラリフィルタ７に出力してバックライトの調光制御に用いるとともに、コンフィグレーションデザイン部１３に出力して映像ゲインの設定（算出）に用いる。

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

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

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

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

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

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線形のゲインカーブで問題ない。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では、例えば、少数の白輝度部分の白つぶれを犠牲にして、黒部分をより引き締めるようにゲイン設定してもよいが、白つぶれを起こす階調範囲が広い場合においては、表示品位を大きく低下させることになってしまう。

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（白つぶれを防ぐこと）。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。実際に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を超えた場合に生じる高輝度部分の白つぶれを避けるためには、ゲインカーブの高階調領域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を行うため、このようなゲインカーブを算出することができない。そのため、ゲイン設定ごとにゲインカーブをメモリに格納するようにしてもよいし、もしくは、ゲインカーブの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るようにしてもよい。なお、ゲイン設定はバックライトの輝度変化に応じて、フレームごとにゲインカーブが算出される場合もあれば、複数のフレーム単位で算出される場合もある。

次に、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、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。また他の実施形態では、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５では、まず階調補正処理が実行され、次いでゲインを設定する処理が施され、さらに絵作りのためのγ調整処理が施され、最後にＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理を実行する。階調補正処置は、ゲイン設定後にγ調整を行うときの階調特性のずれを補正するために、ゲインの設定処理の前に実行する。

以下に、図２に記載のＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理の順序について、各処理の階調特性を図示しながら説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る液晶表示装置は、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３と、入力映像信号のガンマ調整を行うガンマ調整部に相当するＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５と、入力映像信号による映像を表示する液晶パネル（図示せず）と、液晶パネルの照射するバックライト光源（図示せず）と、バックライト光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部に相当するＢＬ調光部１２とを備えて構成される。この構成により、バックライト光源の発光輝度と入力映像信号のゲインとを連動して設定する場合、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる液晶パネルの出力時の階調特性の形状が、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５における階調特性の形状と所定の中間階調まで略同一となるようにしている。

図９は、第１の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図で、入力映像信号に対してゲイン設定及びバックライト輝度変調を行う場合について説明するものとする。従来技術として説明した図１４のゲイン設定とガンマ調整の処理の順番を入れ替えたもので、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行されるガンマ調整、ゲイン設定において、ガンマ調整を先に行った後に、ゲイン設定を行うようにしている。

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、前述の図８に示したゲインカーブでゲインを得る処理、映像のガンマ調整処理、ＷＢ（ホワイトバランス）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。

図２において、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て、ガンマ調整を行う。このときの階調特性を図９（Ａ）に示す。ガンマ調整としては、低階調では伸張を抑え、中間階調ではより伸張するような階調特性としている。より具体的には、低階調では輝度レベルを低くし、中間階調では輝度レベルを高くするようなガンマカーブを持ち、このガンマカーブが図９（Ｃ）に示す出力時の階調特性ｇ_２に反映される。

なお、本例におけるガンマ調整とは、入力映像信号を最適な状態で表示させるための所謂絵作りのための処理であり、予めガンマ処理が施された放送信号のガンマ特性をリニアにするための逆ガンマ補正とは異なるものである。

次に、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図９（Ａ）においてガンマ調整された映像信号に対して、ゲイン（ここでは２.０倍とした）を設定する。このときのゲインカーブを図９（Ｂ）に示す。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３で設定されたゲイン設定信号に基づいて、ガンマ調整された映像信号に対してゲインを設定する。ゲイン設定値は、１以上とし、上述の図８に示したように、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までは線形変換を行い、それ以降の高階調部分は非線形変換を行う。図９（Ｂ）では、点Ｐまでを線形変換の部分、それ以降を非線形変換の部分であることを示している。さらに、本実施形態では、上記のゲイン設定と共に、バックライト輝度変調処理を行う。ここで、ゲイン設定値は、バックライト輝度変調を伴うため、後述するゲイン設定のみの場合と比べて高い値（例えば、２.０倍程度）が設定され、バックライト輝度は対応する輝度値、例えば最大輝度の１／５に落とすように制御される。

このように、入力映像信号に対して、図９（Ａ）に示すガンマ調整、図９（Ｂ）に示すゲイン設定を順に行った結果、図９（Ｃ）の実線で示される表示出力時の階調特性ｇ_２が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_２は、液晶パネルに表示出力される見かけ上の階調特性であり、液晶パネルを介して得られる表示輝度（縦軸の見かけ上の出力に相当）と入力映像信号の輝度（横軸のデジタル入力に相当）とによりプロットされる。なお、表示出力時の階調特性は液晶パネルから見た光出力（デジタル出力ではない）として測定される。例えば、表示出力時の液晶パネルから見た光出力（デジタル出力ではない）は、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５での階調変換と、バックライトの発光輝度とにより、測定される。

図９（Ｃ）において、点線は図９（Ａ）でガンマ調整した階調特性（階調特性ｇ_１）であり、表示出力時の階調特性ｇ_２とガンマ調整の階調特性ｇ_１とは所定の中間階調（点Ｐ）まで略同一の形状となっている。

これは、非線形のガンマ調整（絵作り）を行った後に、点Ｐまで線形のゲイン設定を行うと、ガンマ調整された映像信号に対してゲインさせることになるため、非線形のガンマカーブ（絵作り）がゲイン分だけ線形増幅されることになる。そして、バックライト輝度変調により、バックライトの発光輝度は対応する輝度値（最大輝度の１／５）に低減される。すなわち、表示出力時の階調特性ｇ_２は、ガンマ調整の階調特性ｇ_１をゲイン分（ここでは２.０倍）だけ線形増幅された輝度を、バックライト輝度を対応する輝度値（最大輝度の１／５）に低減することで相殺することになり、この結果、点Ｐまでの形状が所望の階調特性ｇ_１と略同一となる。前述の図１４（Ｃ）の例、すなわち、ゲイン−ガンマ調整の順に行う非線形増幅の場合と異なり、所望のガンマ調整の階調特性ｇ_１と略同一となる。

なお、本明細書では、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状が所望のガンマ調整の階調特性ｇ_１の形状からゲイン分だけ増幅され、且つ、ゲインに応じてバックライト輝度が低減されている場合に、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状と所望のガンマ調整の階調特性ｇ_１の形状とが「略同一」というものとする。
ここで、一般的に人間は輝度に対して、輝度差が３％以上であれば輝度の違いを視認できるとされているため（人間の輝度に対する視覚分解能は約３％）、上記の「略同一」とは、表示出力時の階調特性ｇ_２とガンマ調整の階調特性ｇ_１とにおいて、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までの間で出力輝度差が３％以内の値であるものとする。

さらに、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図９（Ｂ）においてゲイン設定された映像信号に対してＷＢ（ホワイトバランス）調整／ＣＴ（色温度）調整を行う。このＷＢは、ＲＧＢそれぞれの階調特性が決定した後、すなわち、階調変換の最終段で調整される。ＷＢ調整／ＣＴ調整は、ゲイン設定の前などで行うと、ＷＢ調整／ＣＴ調整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、適切な調整が可能になる。

図１０は、本発明の第１の実施形態に係る階調特性と従来の階調特性とを比較して説明するための図である。ここでは、図１４（Ｃ）の表示出力時の階調特性ｇ_０（従来）、ガンマ調整の階調特性ｇ_１、図９（Ｃ）の表示出力時の階調特性ｇ_２（本発明）を同時に示したもので、ガンマ調整の階調特性ｇ_１に対して、本発明の表示出力時の階調特性ｇ_２は所定の中間階調（ゲインカーブの点Ｐ）まで略同一の形状となる。

ここで、コンフィグレーションデザイン部１３は、入力映像信号の特徴量に基づいて、入力映像信号に対して１以上のゲインを設定し、このゲイン設定信号をＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５に出力する。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、このゲイン設定信号を受けて、画質補正部１４から出力された映像信号に対してゲイン調整を行う。この際、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、所定の中間階調（点Ｐ）までは線形のゲインを設定し、点Ｐよりも高階調となる部分を非線形としてもよい。

なお、入力映像信号の特徴量としては、例えば、入力映像信号の１画面分の平均輝度レベル（ＡＰＬ）や、１画面分の輝度のヒストグラム分布、あるいは、入力映像信号の輝度のピーク値などを用いることができる。

以上に説明したように、第１の実施形態によれば、ゲイン設定をガンマ調整の後で行うことで、特に低階調部分の階調変化を抑えて、所望の階調特性を実現させることができるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる。

（第２の実施形態）
以上では、第１の実施形態として、ゲイン設定とバックライト輝度変調とを連動して行う液晶表示装置について、図２に記載のＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理の順序について説明したが、本発明は、第１の実施形態に限られることはなく、例えば、ゲイン設定のみを行う（バックライトの輝度変調を行わない）ような表示装置であっても、上記第１の実施形態の液晶表示装置において得られる効果と同様の効果を得ることができる。

以下に、第２の実施形態として、ゲイン設定のみを行う（バックライトの輝度変調を行わない）表示装置について、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理の順序について説明する。

第２の実施形態に係る液晶表示装置は、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３と、入力映像信号のガンマ調整を行うガンマ調整部に相当するＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５と、入力映像信号による映像を表示する液晶パネル（図示せず）とを備えて構成される。この構成により、入力映像信号にゲインを設定する場合、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる液晶パネルの出力時の階調特性の形状が、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５における階調特性の形状と所定の中間階調まで類似するようにしている。

図１１は、本発明の第２の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図で、入力映像信号に対してバックライト輝度変調を行わず、ゲイン設定のみを行う場合について説明するものとする。本例は、従来技術として説明した図１４のゲイン設定とガンマ調整の処理の順番を入れ替えたもので、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行されるガンマ調整、ゲイン設定において、ガンマ調整を先に行った後に、ゲイン設定を行うようにしている。

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、前述の図８に示したゲインカーブでゲインを得る処理、映像のガンマ調整処理、ＷＢ（ホワイトバランス）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。

図１１において、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て、ガンマ調整を行う。このときの階調特性を図１１（Ａ）に示す。ガンマ調整としては、低階調では伸張を抑え、中間階調ではより伸張するような階調特性としている。より具体的には、低階調では輝度レベルを低くし、中間階調では輝度レベルを高くするようなガンマカーブを持ち、このガンマカーブが図１１（Ｃ）に示す表示出力時の階調特性ｇ_２に反映される。

次に、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図１１（Ａ）においてガンマ調整された映像信号に対して、ゲイン（ここでは１.１倍とした）を設定する。このときのゲインカーブを図１１（Ｂ）に示す。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３で設定されたゲイン設定信号に基づいて、ガンマ調整された映像信号に対してゲインを設定する。ゲイン設定値は、１以上とし、上述の図８に示したように、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までは線形変換を行い、それ以降の高階調部分は非線形変換を行う。図１１（Ｂ）では、点Ｐまでを線形変換の部分、それ以降を非線形変換の部分であることを示している。ここで、ゲイン設定値は、前述したバックライト輝度変調を伴う場合と比べて低い値（例えば、１.１倍程度）が設定される。

このように、入力映像信号に対して、図１１（Ａ）に示すガンマ調整、図１１（Ｂ）に示すゲイン設定を順に行った結果、図１１（Ｃ）の実線で示される表示出力時の階調特性ｇ_２が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_２は、液晶パネルに表示出力される見かけ上の階調特性であり、液晶パネルを介して得られる表示輝度（縦軸の見かけ上の出力に相当）と入力映像信号の輝度（横軸のデジタル入力に相当）とによりプロットされる。なお、例えば、表示出力時の階調特性は液晶パネルから見た光出力（デジタル出力ではない）として測定される。

図１１（Ｃ）において、点線は図１１（Ａ）でガンマ調整した階調特性（階調特性ｇ_１）であり、表示出力時の階調特性ｇ_２とガンマ調整の階調特性ｇ_１とは所定の中間階調（点Ｐ）まで類似した形状となっている。

これは、最初に非線形のガンマ調整（絵作り）を行った後に、点Ｐまで線形のゲイン設定を行うと、ガンマ調整された映像信号に対してゲインさせることになるため、非線形のガンマカーブ（絵作り）がゲイン分だけ線形増幅されることになる。すなわち、表示出力時の階調特性ｇ_２は、ガンマ調整の階調特性ｇ_１をゲイン分（ここでは１.１倍）だけ線形増幅したものとなるが、前述の図１４（Ｃ）の例、すなわち、ゲイン−ガンマ調整の順に行う非線形増幅の場合と異なり、所望のガンマ調整の階調特性ｇ_１から大きくずれることがない。

なお、本明細書では、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状が所望の階調特性ｇ_１の形状からゲイン分だけ増幅されている場合に、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状と所望のガンマ調整階調特性ｇ_１の形状とが「類似」しているというものとする。
言い換えれば、「類似」とは、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までにおいて、所望のガンマ調整時の階調特性ｇ_１の形状に対して、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状が、出力輝度方向（ｇ_２の場合は液晶パネルに表示出力される見かけ上輝度）に、ゲインさせた分だけ等倍された形状を描くことである。例えば、所望のガンマ調整時の階調特性ｇ_１の形状と、表示出力時の階調特性ｇ_２の形状とを比較して、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までの間で、各入力階調に対する出力輝度値が等倍であった場合には、本明細書でいう「類似」に該当する。

さらに、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図１１（Ｂ）においてゲイン設定された映像信号に対してＷＢ（ホワイトバランス）調整／ＣＴ（色温度）調整を行う。このＷＢは、ＲＧＢそれぞれの階調特性が決定した後、すなわち、階調変換の最終段で調整される。ＷＢ調整／ＣＴ調整は、ゲイン設定の前などで行うと、ＷＢ調整／ＣＴ調整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、適切な調整が可能になる。

図１２は、本発明の第１の実施形態に係る階調特性と従来の階調特性とを比較して説明するための図である。ここでは、図１４（Ｃ）の表示出力時の階調特性ｇ_０（従来）、ガンマ調整の階調特性ｇ_１、図１１（Ｃ）の表示出力時の階調特性ｇ_２（本発明）を同時に示したもので、ガンマ調整の階調特性ｇ_１に対して、本発明の表示出力時階調特性ｇ_２は所定の中間階調（ゲインカーブの点Ｐ）まで類似の形状となる。

以上に説明したように、第２の実施形態によれば、ゲイン設定をガンマ調整の後で行うことで、特に低階調部分の階調変化を抑えて、所望の階調特性に近い階調特性を実現させることができるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る液晶表示装置は、入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３と、入力映像信号のガンマ調整を行うガンマ調整部に相当するＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５と、入力映像信号による映像を表示する液晶パネル（図示せず）と、液晶パネルの照射するバックライト光源（図示せず）と、バックライト光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部に相当するＢＬ調光部１２とを備えて構成される。この構成により、バックライト光源の発光輝度と入力映像信号のゲインとを連動して設定する場合、液晶パネルを介して得られる表示輝度と入力映像信号の輝度とにより定まる液晶パネルの出力時の階調特性の形状が、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５における階調特性の形状と所定の中間階調まで略同一となるようにしている。

そして、第３の実施形態では、入力映像信号のゲイン設定を絵作りのためのγ調整の前に行うという構成を維持したまま、表示時の輝度特性が絵作りのγ調整部で調整した所望の階調特性から大きく外れることを防ぐために、ゲイン設定の前にさらに階調特性を補正する階調補正部を設ける。階調補正部もまたＬＵＴ（ルックアップテーブル）にて実現することができる。

ここでは、入力映像信号に対して、階調補正、ゲイン設定、γ調整（絵作り）を順に実行し、最終の表示パネルの出力時の階調特性の形状が上記第１の実施形態のときと同じになるようにする。つまり、ゲイン設定と絵作り用のγ調整とによって得られる階調特性をゲインの前段の階調補正により補正して、第１の実施形態で得られる階調特性が得られるようにする。

ここでは、第１の実施形態により、絵作り用のγ調整を行った後にゲイン設定を行ったときに得られる階調特性をＧａｉｎ（Ｐｉｃ（ｘ））とする。つまりγ調整（Ｐｉｃ（ｘ）の結果にＧａｉｎを設定することにより第１の実施形態の結果が得られる。
そして本実施形態では、ゲインの前段の階調補正をＹ（ｘ）とするとき、階調調整、ゲイン設定、絵作りのγ調整を順に実行した結果は、Ｐｉｃ（Ｇａｉｎ（Ｙ（ｘ）））となる。そして、ここでは、
Ｐｉｃ（Ｇａｉｎ（Ｙ（ｘ）））＝Ｇａｉｎ（Ｐｉｃ（ｘ））
となるように、Ｙ（ｘ）を規定するＬＵＴを生成する。

階調補正を行うＬＵＴは、ゲイン設定に応じてその都度作成する。つまり、コンフィグレーションデザイン部１３により、映像信号のフレームごとにもしくは複数のフレーム単位でゲインが設定されると、そのゲインと、予め設定されている絵作り用のγ調整値とから、階調補正を行うＬＵＴを生成する。これにより、ゲイン前段の階調補正では、ゲインの変化に応じた最適な補正特性を得るようにしている。

図１３は、第３の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図で、入力映像信号に対してゲイン設定及びバックライト輝度変調を行う場合について説明するものとする。本実施形態では、上述のようにＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５では、映像信号に対して階調補正、ゲイン設定、絵作り用のγ調整を順に施すようにしている。

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、階調補正処理、前述の図８に示したゲインカーブでゲインを得る処理、ガンマ調整処理（絵作り）、ＷＢ（ホワイトバランス）調整処理、さらにはＣＴ（色温度）等の調整を行う。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。

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て、まず階調補正（Ｙ（ｘ））を行う。このときの階調特性を図１３（Ａ）に示す。
階調補正（Ｙ（ｘ））用のＬＵＴは、上述のように、Ｐｉｃ（Ｇａｉｎ（Ｙ（ｘ）））＝Ｇａｉｎ（Ｐｉｃ（ｘ））となるようにその都度生成されるものである。

次に、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図１３（Ａ）において階調補正がなされた映像信号に対して、ゲインを設定する。このときのゲインカーブの一例を図１３（Ｂ）に示す。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３で設定されたゲイン設定信号に基づいて、補正用のガンマ調整がなされた映像信号に対してゲインを設定する。ゲイン設定値は、１以上とし、上述の図８に示したように、所定の中間階調（すなわち、点Ｐ）までは線形変換を行い、それ以降の高階調部分は非線形変換を行う。

図１３（Ｂ）では、点Ｐまでは線形変換の部分、それ以降が非線形変換の部分であることを示している。さらに、本実施形態では、上記のゲイン設定と共に、バックライト輝度変調処理を行う。ここで、ゲイン設定値は、バックライト輝度変調を伴うため、第２の実施形態や後述する第４の実施形態のゲイン設定のみの場合と比べて高い値（例えば、２.０倍程度）が設定され、バックライト輝度は対応する輝度値、例えば最大輝度の１／５に落とすように制御される。

次に図１３（Ｂ）においてゲイン設定がなされた映像信号に対して、図１３（Ｃ）に示す絵作り用のガンマ（γ）調整を行う。ガンマ調整としては、低階調では伸張を抑え、中間階調ではより伸張するような階調特性としている。より具体的には、低階調では輝度レベルを低くし、中間階調では輝度レベルを高くするようなガンマカーブを持っている。
このガンマ調整とは、入力映像信号を最適な状態で表示させるための絵作りのための処理であり、予めガンマ処理が施された放送信号のガンマ特性をリニアにするための逆ガンマ補正とは異なるものである。

このように、入力映像信号に対して、図１３（Ａ）に示す階調補正、図１３（Ｂ）に示すゲイン設定、及び図１３（Ｃ）に示すガンマ調整を順に行った結果、図示しない表示出力時の階調特性（ｇ_３とする）が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_３は、液晶パネルに表示出力される見かけ上の階調特性であって、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５での階調変換と、バックライトの発光輝度とにより測定される。

そして階調特性ｇ_３と、図１３（Ｃ）に示すガンマ調整の階調特性（ｇ_４とする）とは所定の中間階調（点Ｐ）まで略同一の形状となっている。

これは、階調補正を行った後、ゲイン設定を行い、ガンマ調整（絵作り）を行うことで、第１の実施形態により非線形のガンマ調整（絵作り）を行った後に、点Ｐまで線形のゲイン設定を行う処理と同じ結果が得られる。この場合、第１の実施形態によりガンマ調整された映像信号に対してゲインさせたものと同じ結果になるため、非線形のガンマカーブ（絵作り）がゲイン分だけ線形増幅されることになる。そして、バックライト輝度変調により、バックライトの発光輝度は対応する輝度値（例えば最大輝度の１／５）に低減される。すなわち、表示出力時の階調特性ｇ_３は、ガンマ調整の階調特性ｇ_４をゲイン（例えば２.０）分だけ線形増幅された輝度を、バックライト輝度を対応する輝度値（最大輝度の１／５）に低減することで相殺することになり、この結果、点Ｐまでの形状が所望の階調特性ｇ_４と略同一となる。これは第１の実施形態の図９（Ｃ）で説明した表示出力時の階調特性ｇ_２と絵作り用のガンマ調整の階調特性ｇ_１との関係と同様となる。

そして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、図１３（Ｃ）においてガンマ調整された映像信号に対してＷＢ（ホワイトバランス）調整／ＣＴ（色温度）調整を行う。このＷＢは、ＲＧＢそれぞれの階調特性が決定した後、すなわち、階調変換の最終段で調整される。

（第４の実施形態）
第３の実施形態のように、入力映像信号に対して、階調補正、ゲイン設定、絵作り用のγ調整を順に実行する構成は、ゲイン設定のみを行う（バックライトの輝度変調を行わない）ような表示装置にも適用することができる。つまり本実施形態は、上記第２の実施形態のようにゲイン設定のみを行う表示装置において、第３の実施形態のような階調補正、ゲイン設定、絵作り用のγ調整を順に実行し、最終の表示パネルの出力時の階調特性の形状が上記第２の実施形態のときと同じになるようにするものである。つまり、ゲイン設定と絵作り用のγ調整とによって得られる階調特性を補正して、第２の実施形態で得られる階調特性が得られるようゲインの前段で階調補正を行う。

ここでは、第２の実施形態により、絵作り用のγ調整を行った後にゲイン設定を行ったときに得られる階調特性をＧａｉｎ（Ｐｉｃ（ｘ））とする。つまりγ調整（Ｐｉｃ（ｘ）の結果にＧａｉｎを設定することにより第１の実施形態の結果が得られる。そして本実施形態では、補正用のγ調整をＹ（ｘ）とするとき、補正用のγ調整、ゲイン設定、絵作り用のγ調整を順に実行した結果は、Ｐｉｃ（Ｇａｉｎ（Ｙ（ｘ）））となる。そして、
Ｐｉｃ（Ｇａｉｎ（Ｙ（ｘ）））＝Ｇａｉｎ（Ｐｉｃ（ｘ））
となるように、Ｙ（ｘ）を規定するＬＵＴを生成する。

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、階調補正処理、ゲイン設定処理、ガンマ調整処理、ＷＢ（ホワイトバランス）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。

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て、階調補正を行う。次に、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、階調補正された映像信号に対して、ゲインを設定する。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定部に相当するコンフィグレーションデザイン部１３で設定されたゲイン設定信号に基づいて、ガンマ調整された映像信号に対してゲインを設定する。ゲイン設定値は、１以上とし、所定の中間階調までは線形変換を行い、それ以降の高階調部分は非線形変換を行う。ここで、ゲイン設定値は、バックライト輝度変調を伴う場合と比べて低い値（例えば、１.１倍程度）が設定される。

ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲインが設定された映像信号に対してガンマ調整（絵作り）を行う。ガンマ調整としては、低階調では伸張を抑え、中間階調ではより伸張するような階調特性としている。より具体的には、低階調では輝度レベルを低くし、中間階調では輝度レベルを高くするようなガンマカーブを持つ。

このように、入力映像信号に対して、階調補正、ゲイン設定、及びガンマ調整を順に行った結果、図示しない表示出力時の階調特性（ｇ_５とする）が得られる。この表示出力時の階調特性ｇ_５は、液晶パネルに表示出力される見かけ上の階調特性であり、液晶パネルから見た光出力（デジタル出力ではない）として測定される。

そして階調特性ｇ_５と、ガンマ調整の階調特性（ｇ_６とする）とは、所定の中間階調まで類似した形状となっている。
これは、階調補正を行った後、ゲイン設定を行い、ガンマ調整（絵作り）を行うことで、第２の実施形態と同様に非線形のガンマ調整（絵作り）を行った後に、所定の中間階調まで線形のゲイン設定を行う処理と同じ結果が得られる。この場合、第２の実施形態と同様にガンマ調整された映像信号に対してゲインさせたものと同じ結果になるため、非線形のガンマカーブ（絵作り）がゲイン分だけ線形増幅されることになる。すなわち、表示出力時の階調特性ｇ_２は、ガンマ調整の階調特性ｇ_１をゲイン分（例えば１．１倍）だけ線形増幅したものとなる。

そして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ガンマ調整された映像信号に対してＷＢ（ホワイトバランス）調整／ＣＴ（色温度）調整を行う。このＷＢは、ＲＧＢそれぞれの階調特性が決定した後、すなわち、階調変換の最終段で調整される。

上記第３の実施形態及び第４の実施形態によれば、ゲイン設定をガンマ調整（絵作り）の前に行う構成においても、ゲイン設定の更に前段に階調補正部を設けることにより、第１及び第２の実施形態と同様に、特に低階調部分の階調変化を抑えて、所望の階調特性に近い階調特性を実現させることができるとともに、コントラストの高い映像表示を行うことができる。

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。 本発明の第１の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る階調特性と従来の階調特性とを比較して説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る階調特性と従来の階調特性とを比較して説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る階調特性の一例を説明するための図である。 従来の映像信号のゲイン調整を行った場合の階調特性を示す図である。 映像信号のゲイン調整及びバックライト輝度変調を行った場合の階調特性を示す図である。

符号の説明

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

Claims (10)

1. 入力映像信号のゲイン設定を行うゲイン設定部と、前記入力映像信号のガンマ調整を行うガンマ調整部と、前記入力映像信号による映像を表示する表示パネルとを備えた表示装置において、
   前記入力映像信号にゲインを設定する場合、前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性の形状が、前記ガンマ調整部における階調特性の形状と所定の中間階調まで類似することを特徴とする表示装置。
2. 前記表示パネルを照射する光源と、該光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備え、
   前記光源の発光輝度と前記入力映像信号のゲインとを連動して設定する場合、前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性の形状が、前記ガンマ調整部における階調特性の形状と所定の中間階調まで略同一であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ゲイン設定部は、前記入力映像信号の特徴量に基づき前記入力映像信号に対して１以上のゲインを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記ゲイン設定部は、前記入力映像信号の特徴量に基づき前記入力映像信号の所定の中間階調までは線形のゲインを設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の１画面分の平均輝度レベルであることを特徴とする請求項３又は４に記載の表示装置。
6. 前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の１画面分の輝度のヒストグラム分布であることを特徴とする請求項３又は４に記載の表示装置。
7. 前記入力映像信号の特徴量とは、前記入力映像信号の輝度のピーク値であることを特徴とする請求項３又は４に記載の表示装置。
8. 前記表示パネルを介して得られる表示輝度と前記入力映像信号の輝度とにより定まる前記表示パネルの出力時の階調特性は、低階調領域で輝度レベルを低くし、中間階調領域で輝度レベルを高くする特性を持つことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記入力映像信号のホワイトバランス調整は前記ゲイン設定の後に行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。

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