JP2011128182A

JP2011128182A - 表示装置

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Publication number: JP2011128182A
Application number: JP2009283638A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Nonen; 智治能年
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】光源の発光輝度と映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、入力映像信号の状態に応じて低消費電力化を図りつつ、自然な表現で映像の階調性を維持する。
【解決手段】アドバンスト輝度変調部２では、ＡＰＬなどの映像特徴量から発光輝度レベルを選択し、その発光輝度レベルに連動させて視覚上の輝度を保つためのターゲットゲインを設定する。ピクセルベース処理部６では、入力映像信号をブロック分割し、ブロック内の最高階調を検出し、その最高階調が破綻しないレベルのリミットゲインを計算する。そして、ターゲットゲインがリミットゲインを超えた場合には、ターゲットゲインに代えてリミットゲインを選択する。ブロック毎に選択されたターゲットゲインまたはリミットゲインをフィルタリング処理し、画素毎のゲインを計算し、入力映像信号に適用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置、より詳細には、映像信号の特徴量に連動させて表示パネルを照明する光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを調整する機能を備えた表示装置に関する。

液晶テレビなどの液晶パネルを用いた表示装置においては、映像品位を保ちつつ消費電力を低減させるための対策として、液晶パネルを照射するバックライトの発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する機能をもつものが知られている。
例えば、映像信号の特徴量を検出して、低いダイナミックレンジの映像（暗い映像）の場合にはバックライトの発光輝度を低下させるとともに、バックライトの発光輝度の低下を補償するために映像のゲインを上げることによって、バックライトの消費電力を低下させつつ、表示画面の明るさを一定に保つようにしている。

このような映像信号の特徴量に応じたバックライトと映像ゲインの調整技術に関し、例えば、特許文献１には、映像信号のピークレベルを検出し、明るいシーンでは白ピーク輝度を向上させるようにバックライトを制御する一方、暗いシーンでは、映像振幅ゲインを調整することでピーク輝度を向上させるようにした表示装置が開示されている。

ＷＯ０３／０７５２５７号公報

上記のようなバックライトの発光輝度と映像信号とを連動して制御する機能を備えた表示装置では、低いダイナミックレンジの映像（暗い映像）の場合にはバックライトの発光輝度を低下させるとともに、バックライトの発光輝度の低下を補償するために映像のゲインを上げることによって、バックライトの消費電力を低下させつつ、表示画面の明るさを一定に保つようにしている。

この場合、低消費電力化のためにバックライトの発光輝度を低下させ、それに応じて映像信号のゲインを上げると、映像信号の高階調部分では飽和して所謂白あたりが生じ、階調表現ができなくなって映像破綻が生じる。ここでバックライトの発光輝度を低下させるための映像評価のパラメータは任意に設定することができ、より低消費電力を図るために、バックライトの発光輝度を下げる方向に設定することもできるが、これに応じて映像信号のゲインも大きくなり、飽和により映像破綻する画素も多くなる。特に黄色などの、ＲＧＢの階調値が大きくなる画素では、ゲインの適用により破綻が生じやすくなり、色相が変化してしまって映像品位が低下する。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを有し、光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、入力映像信号の状態に応じて低消費電力化を図りつつ、自然な表現で映像の階調性を維持できるようにする表示装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを備え、前記光源の発光輝度レベルと、前記液晶パネルに表示させる映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、入力映像信号のフレーム内のブロックの画素ごとに映像信号に適用するゲインを決定するピクセルベース処理部を有し、該ピクセルベース処理部は、前記ブロックの映像信号の最高階調に基づいて、当該ブロックの画素毎のゲインを決定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、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロック内の映像信号の最高階調を検出し、該検出した最高階調に基づいて決定したゲインを前記ブロックのリミットゲインとし、前記光源の発光輝度レベルに基づいて決定したゲインをターゲットゲインとし、前記リミットゲインより前記ターゲットゲインが大きい場合、前記リミットゲインを選択し、前記リミットゲインより前記ターゲットゲインが小さい場合、前記ターゲットゲインを選択し、該選択したリミットゲインまたはターゲットゲインをフィルタリング処理して画素毎のゲインを決定す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、前記ピクセルベース処理部は、前記入力映像信号をフレーム毎に複数のブロックに分割し、該分割したブロック毎に前記リミットゲインを決定し、前記ターゲットゲインと前記ブロック毎の前記リミットゲインとに基づいて、各前記ブロックの画素毎のゲインを決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２の技術手段において、前記ピクセルベース処理部は、前記入力映像信号のフレーム内で所定レベル以上の高階調画素を検出し、検出した高階調画素を所定量含む所定範囲のブロックを決定し、該決定したブロックについて前記リミットゲインを決定し、前記ターゲットゲインと前記リミットゲインとに基づいて、前記ブロックの画素毎のゲインを決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２〜４のいずれか１の技術手段において、前記ブロックの最高階調は、前記映像信号のサブピクセル単位で検出することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第２〜５のいずれか１の技術手段において、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロックから検出した最高階調の映像が破綻しない最高値のゲインを前記ブロックのリミットゲインとすることを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第２〜５のいずれか１の技術手段において、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロックから検出した最高階調の映像が破綻しない最高値のゲインに対して、所定量のゲインを加えた値を前記ブロックのリミットゲインとすることを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１〜７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に対する前記光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、前記光源の発光輝度の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部とを有し、該輝度レベル選択部は、前記入力映像信号のヒストグラムを用い、前記液晶パネルに設定した目標コントラストのときに表示可能な映像輝度範囲のうち、前記光源の発光輝度レベルに応じて変化するヒストグラム上の表現不可能な映像の頻度を評価し、該評価した値に基づいて、前記光源の発光輝度の制御に使用する発光輝度レベルを選択し、該輝度レベル選択部で選択された発光輝度レベルと、前記輝度レベル設定部から出力された参照用の発光輝度レベルとを用いて前記ターゲットゲインを決定することを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第８の技術手段において、前記輝度レベル選択部は、前記ヒストグラムにおいて、前記目標コントラストのときに表示可能な映像輝度範囲のうち、前記光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価し、選択可能な前記光源の発光輝度レベルの全てについて前記評価を実行し、前記評価によって得られた評価値が最も低い発光輝度レベルを、前記輝度レベル設定部で設定された前記参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で選択することを特徴としたものである。

本発明によれば、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを有し、光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、入力映像信号の状態に応じて低消費電力化を図りつつ、自然な表現で映像の階調性を維持することができるようになる。

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。１フレームの画像を分割してゲインを計算するときの処理例を説明するための図である。入力映像信号の１フレームのゲイン計算を説明するための図である。ピクセルベース処理部によるゲイン計算とフィルタリング処理を説明するための図である。

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

アドバンスト輝度変調処理では、映像特徴量からバックライト輝度を低減させるための発光輝度レベルを求める。また、ＡＰＬなどの映像特徴量から、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設定する。参照用の発光輝度レベルと、バックライト輝度を低減させるための発光輝度レベルと用いて、視覚上の輝度を保つためのゲインを設定する。

そして本発明に係る表示装置の実施形態においては、アドバンスト輝度変調により設定されたゲイン基づいて、映像信号を複数のブロックに分割したブロックごとに実際に適用するゲインを決定し、さらにフィルタによってブロックの境界部分のゲインを徐々に変化させるようにしてテクスチャを保ち、映像に違和感が生じないようにする。
ここでは、映像信号を複数のブロックに分割し、そのブロックごとに映像信号の階調特性を判断し、ブロックごとに映像信号が飽和しないようなゲインを設定することにより、映像を破綻させずに低消費電力化を図ることができるようになる。

＜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／ｍ²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／ｍ²、ＣＲ６０００の場合に０.０７５ｃｄ／ｍ²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０〜１８７（γ＝２.２）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１８７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１８７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１８７以下の輝度分布を示す場合を例に挙げて説明したが、上記の例以外でも、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。

本発明に係る実施形態では、入力映像信号の映像特徴量に応じて入力映像信号の増幅の度合い（ゲイン）を調整する。このときに、目標コントラスト（ターゲットＣＲ）を設定し、バックライト光源の発光輝度の制御と、ゲインの制御によりそのターゲットＣＲに近づけるように映像表現を行う。ここでは、ＡＰＬなどの映像特徴量から、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設定する。そして参照用の発光輝度レベルと映像ヒストグラムとを用いてバックライトの発光輝度レベルを決定するともに、その発光輝度レベルに連動させて視覚上の輝度を保つためのゲインを設定する。そしてそのゲイン基づいて、映像信号を複数のブロックに分割したブロックごとに実際に適用するゲインを決定する。このときにフィルタによってブロックの境界部分のゲインを徐々に変化させるようにして違和感が生じないようにする。

＜本発明に係る輝度変調処理を行う表示装置のシステム構成例＞
図２は、本発明に係る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で例示する表示装置は、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１、ＢＬ（バックライト）輝度レベル設定部２、アドバンスト輝度変調部３、画質補正部５、ピクセルベース処理部６、ＦＲＣ（Frame Rate Control）部７を備える。

アドバンスト輝度変調部３は、ディストーションモジュール３１、テンポラリフィルタ３２、コンフィグレーションデザイン部３３を有する。
アドバンスト輝度変調部３による処理は、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を選択する処理である。そして、発光輝度レベルＢＬ_reducedと、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refとに基づいて映像信号に適用するゲインが選択される。
アドバンスト輝度変調部３で選択されたゲインは、ピクセルベース処理部６に送られる。ピクセルベース処理部６では、入力映像信号のフレームを複数に分割し、アドバンスト輝度変調部３で選択されたゲインと分割領域の階調値に基づいてブロックごとのゲインを決定し、さらにブッロック境界のテクスチャを保つためのフィルタリングを行って、最終的に映像信号に適用するゲインを決定する。

まず、図２の表示装置における各ブロックの概要について説明する。
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、ある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２の表示装置は、このような映像信号のいずれかを取得可能なように構成しておけばよい。入力映像信号は、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、あるいはその映像フレームのアスペクト比を演算によりスケーリングしたものとすることができる。

ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１は、入力映像信号からＹヒストグラムと、ＡＰＬとを検出するブロックである。ヒストグラム検出においては、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。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。また、ＡＰＬ検出においては、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。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。

また、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１では、生成されたＹヒストグラムから、アドバンスト輝度変調部３で使用する範囲を設定するヒストグラムストレッチを行うことができる。例えば、ディストーションモジュール３１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、ディストーションモジュール３１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してストレッチする。

画質補正部５は、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１から出力された映像信号に対し必要に応じてＩＰ変換を行ったり、ノイズリダクションを施す。また、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。

ピクセルベース処理部６は、アドバンスト輝度変調部３の処理に基づいて生成されたゲインを入力するともに、画質補正部５から出力された映像信号を入力する。そして、入力映像信号をフレーム毎に複数ブロックに分割して、ブロック毎に最高階調を検出し、最高階調な破綻しない範囲のリミットゲインを算出する。さらにアドバンスト輝度変調部３から出力されたゲイン（ターゲットゲイン）と上記リミットゲインとに基づいて、ブロック毎のゲイン（スコア）を選択し、スコアをフィルタリングしてフレーム内の最終のゲインテーブルを生成する。このゲインテーブルを入力映像信号に適用して映像変換を行う。

また、ピクセルベース処理部６では、上述のゲインを適用する処理の他、映像の絵作りのためのγ調整処理、ＷＢ調整処理、さらにはＣＴ（色温度）等の調整も行うようにすることができる。

ＦＲＣ部７は、フレームレートコンバータであり、ピクセルベース処理部６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て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、もしくはそれ以上の表示周波数に変換するものである。ＦＲＣ部７から出力された映像信号は、液晶パネル駆動のための信号に変換され、液晶パネルに出力されて表示される。

アドバンスト輝度変調部３のディストーションモジュール３１は、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１から出力されたヒストグラムと、後述するＢＬ輝度レベル設定部２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を選択する。選択は、予め定められた複数の発光輝度レベルの中からＢＬ輝度レベル設定部２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。ディストーションモジュール３１は、本発明の輝度レベル選択部に相当するブロックである。

テンポラリフィルタ３２は、ディストーションモジュール３１で選択された発光輝度レベル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。ここではローパスフィルタが用いられる。また、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ことがあるため、図示しないシーンチェンジ検出部を設け、シーンチェンジ検出信号により、テンポラリフィルタ３２の値を変えて、比較的早い変化ができるようにしてもよい。

ＢＬ輝度レベル設定部２は、本発明の輝度レベル設定部に相当するブロックで、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１から出力されたＡＰＬ及びヒストグラムなどの映像特徴量を参照して、バックライトの発光輝度レベルの最大値を決定する。このとき、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さらに参照して、上記発光輝度レベルの最大値を決めるようにしてもよい。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３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。本実施形態では、ＢＬ_refを決定するための映像特徴量としてＡＰＬを使用するものとする。

なお、ディストーションモジュール３１での選択が、ＢＬ輝度レベル設定部２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２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。また、ＢＬ輝度レベル設定部２とディストーションモジュール３１との間に図示しない他のテンポラリフィルタを設けてもよい。

ディストーションモジュール３１の後段のテンポラリフィルタ３２から出力された発光輝度レベルＢＬ_reducedは、図示しない光源ユニットに送られて、バックライト発光輝度が制御される。光源ユニットは、ＬＥＤや蛍光管等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）を構成する。本実施形態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輝度レベル設定部２で設定される発光輝度レベルＢＬ_ref、ディストーションモジュール３１で生成される発光輝度レベルＢＬ_reducedは、例えばデューティ信号である。光源ユニットでは、発光輝度レベルＢＬ_reducedに従って、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、バックライトの発光輝度を制御する。ランプとしては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を適用することができ、あるいは従来の蛍光管や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。

コンフィグレーションデザイン部３３は、ＢＬ輝度レベル設定部２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３１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（ターゲットとする）を決定する。なお、図２の例ではＢＬ_reducedはテンポラリフィルタ３２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、ターゲットのゲインは１となる。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ターゲットの設定を行う。

＜本発明に係る輝度変調処理を実行する主要ブロックの説明＞
図２の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２、ピクセルベース処理部６をさらに詳細に説明する。

<<ＢＬ輝度レベル設定部２>>
ＢＬ輝度レベル設定部２には、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１で検出された映像信号のＡＰＬが入力される。このときに、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を入力させて、これらを用いてさらにバックライト発光輝度を変化させることができる。
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・ＡＰＬ検出部１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２に入力される。

ＢＬ輝度レベル設定部２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２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２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用いる場合、その明るさを検出するための明るさセンサには、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２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、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２に輝度調整係数を出力する。

ＢＬ輝度レベル設定部２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２は、決定した輝度制御テーブルの輝度制御特性を使用し、ヒストグラム・ＡＰＬ検出部１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２から出力された参照用発光輝度レベルＢＬ_refは、ピクセルベース処理部６に入力し、ターゲット用の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３１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３１>>
図３は、図２の表示装置におけるディストーションモジュール３１で実行される評価値の演算処理例を説明するための図である。図３において、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３１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、ディストーションとして数値化を行う部分であり、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（ディストーション；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３１では、各発光輝度レベルに対して評価値を算出し、後述する手法によって評価値とゲインとの関係を算出し、評価値とゲインとの関係から、バックライトに設定すべき発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。発光輝度レベルＢＬ_reducedは、この後、テンポラリフィルタ３２を介してコンフィグレーションデザイン部３３に出力され、映像信号に適用するターゲットとなるゲインが決定される。上記の発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する際、ディストーションモジュール３１では、ＢＬ輝度レベル設定部２で設定された発光輝度レベルＢＬ_refを越えない範囲で、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３１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とゲインとの関係を算出する。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、この値をテンポラリフィルタ３２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３３に出力して、ターゲットとするゲイン設定に用いる。

ディストーションモジュール３１での選択処理を、図４〜図７を参照して具体的な数値で説明する。図４は、本発明に係る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３１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３３>>
コンフィグレーションデザイン部３３では、画素ごとに適用する最終ゲインを決定するために用いるターゲットとなるゲインを計算する。
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３３は、ディストーションモジュール３１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な映像ゲイン（ターゲットとなる）を決定する。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、ピクセルベース処理部６は、下式（３）を満たすようなターゲットの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、ターゲットのゲイン（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３３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）

<<ピクセルベース処理部６>>
ピクセルベース処理部６では、アドバンスト輝度変調部３のコンフィグレーションデザイン部３３により生成されたゲインと、画質補正部５から出力された映像信号とを入力する。そして、入力映像信号のフレームを複数ブロックに分割して各ブロックの画素毎にゲインを計算し、計算したゲインを入力映像信号に適用して出力させる処理を行う。

この場合、まずピクセルベース処理部６は、各ブロックに含まれる画素のなかで最も高い階調を検出する。この検出は、画素（ピクセル）を構成するサブピクセル単位で行う。例えば、ＲＧＢのサブピクセルで構成される画素では、ＲＧＢのそれぞれのサブピクセル単位で、ブロック内の最も高い階調を検出する。
アドバンスト輝度変調部３のディストーションモジュール３１で選択されたターゲットとなるゲインを適用したときに、ブロック内の最高階調が飽和しなければ破綻による色変化が生じることはない。従って、ブロック内のサブピクセルの最高階調を用いて、そのブロックで色変化が生じない最大ゲインを算出する。

例えば、あるブロック内のＲＧＢの最高階調が２００であって、０〜２５５の８ビットの階調値による表現を行う場合、最高階調２００が破綻しない最高のゲインは、２５５÷２００＝１.２７５（倍）になる。このように、ブロックごとの最高階調から計算したゲインをリミットとする。また、ディストーションモジュール３１で選択され、テンポラリフィルタ３２から出力された発光輝度レベルＢＬ_reducedをターゲットのゲインとする。
そして、各ブロックにおいてリミットとターゲットとを比較し、ターゲットがリミットを超えない場合には、そのターゲットをそのブロックのスコアとする。一方、ターゲットがリミットを超える場合には、リミットをそのブロックのスコアとする。こうして、フレームの各ブロック毎にゲインのスコアを決定する。

例えば、上記の例であるブロックのリミットが１.２７５であって、ターゲットのゲインが１.５（倍）のときには、このブロックのスコアは１.２７５（倍）となる。一方、同じブロックでターゲットのゲインが１.１（倍）のときには、このブロックのスコアは１.１（倍）となる。こうして、ブロック毎にサブピクセルの最高階調を検出し、できるだけターゲットのゲインに近く、かつ映像が破綻しないゲイン（スコア）をブロック毎に決定していく。

最後に、各ブロックのスコアを使用して、画素毎のゲインを計算する。ここでは、各ブロックの全ての画素にスコアを適用すると画像が崩れて違和感が生じるため、ブロックのスコアにフィルタをかけてブロック間で徐々にゲインを変化させ、画像の違和感が生じないようにする。フィルタ処理においては、ある画素に注目したときに、その画素のゲインは、その画素が含まれるブロックのスコアと、そのブロックに隣接するブロックのスコアに距離重みを付けて計算する。
ピクセルベース処理部６は、このようにして得られた各フレームの画素ごとのゲインを示すゲインテーブルを入力映像信号に適用して、ゲインをかけた映像信号を出力する。

図８は、１フレームの画像を分割してゲインを計算するときの処理例を説明するための図である。ピクセルベース処理部６では、まず１フレームの画像を複数のブロックにメッシュ状に分割する。
１フレームの画像は、横方向（ｘ方向とする）にＸ画素、縦方向（ｙ方向とする）にＹ画素あるものとする。このＸ×Ｙ画素の画像は、Ｍ×Ｎブロックに分割される。１ブロックは、Ｗ×Ｈ画素からなる。従って、Ｘ＝Ｍ×Ｗ、Ｙ＝Ｎ×Ｈになる。
ここでブロック毎のゲインをＧ（ｍ，ｎ）、画素のゲインをｇ（ｘ，ｙ）と定義する。ｍはｘ方向のブロックの位置（ｘ方向に何番目のブロックか）、ｎはｙ方向のブロックの位置（ｙ方向に何番目のブロックか）を示している。

Ｇ（ｍ、ｎ）は、そのブロックのスコアの値である。このスコアの値Ｇ（ｍ，ｎ）から、各画素のゲインｇ（ｘ、ｙ）を計算する処理を以下に示す。

（処理１）
まず、ｘ方向のゲインｇ（ｘ、ｎＨ）の計算を行う。図９は、ｘ方向のゲイン計算を説明する図を示す。ここでは、ｘ方向に隣接する２つのブロックが示される。左側のブロックの中心位置は（ｍＷ，ｎＨ）であり、右側のブロックの中心位置は、（（ｍ＋１）Ｗ、ｎＨ）である。ここで、ブロック内の注目画素（ｘ，ｙ）に割り当てるゲインをｇ（ｘ、ｙ）とするとき、以下の式が得られる。この場合、ｙ＝ｎＨである。

ここで、

とし、画像のｘ方向の両端の部分は隣接ブロックがなく計算できないため、フィルタリングしないこととする。

処理１によって、ｇ（ｘ，ｎＨ）のゲイン計算を行った後、ｙ方向の計算を行う。つまり、処理１では、図９のラインＬに相当する画素のゲインｇ（ｘ，ｎＨ）を計算し、この後ｙ方向に計算を拡げて、ブロック内の画素のゲイン（ｘ、ｙ）を計算する。

（処理２）

ここで、

とし、画像のｙ方向の縁の部分は隣接ブロックがなく計算できないため、フィルタリングしない。

上記のような処理１、処理２を行うことで、各ブロックの画素ごとにゲインを決定することができる。ここでは、フィルタリング処理によりブロック間で徐々にゲインを変化させ、画像の違和感が生じないようにする。

図１０は、ピクセルベース処理部によるゲイン計算とフィルタリング処理をより具体的に説明するための図である。この例では、１ブロックの画素数は５×５であって、隣接するブロックをＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４として示す。ここでは簡単のため、ｘ方向のブロック数Ｍを２つとして説明するが、実際には５×５画素のブロック数はフレームの画素数に応じてより大きい値となる。
また、フィルタリング処理の前段では、上述のように、ターゲットとリミットのゲインの比較結果に従ってブロック毎にスコアが計算されているものとする。

ピクセルベース処理部６では、入力映像信号が、ｘ方向にＭブロック×ｙ方向に１ブロック（ブロックＢ１，Ｂ２）分溜まると、そのＭ×１ブロックのｘ方向にフィルタリングしたゲインテーブルを計算する。ここでは、ｙ方向に中央の画素についてｘ方向（ラインＬ１）のゲインテーブルを計算する。この場合、各ブロックＢ１，Ｂ２の中央の画素ｃ１，ｃ２のゲインが、そのブロックのスコアを１００％反映させたものとなる。そして中央の画素ｃ１とｃ２との間は、フィルタリングによってｃ１とｃ２のゲイン（スコア）を徐々に変化させたものとなる。ｃ１より左側では、ブロックＢ１の左側に隣接ブロックがないため、フィルタリングは行われない。同様にｃ２より右側では、ブロックＢ２の右側に隣接ブロックがないため、フィルタリングは行われない。

次に、入力映像信号がピクセルベース処理部６に２×Ｍブロック（ブロックＢ３，Ｂ４）分溜まると、ブロックＢ１，Ｂ２と同様に、ブロックのｙ方向に中央の画素についてｘ方向（ラインＬ２）のゲインテーブルを計算する。
そして、ブロックＢ１，Ｂ２のラインＬ１と、ブロックＢ３，Ｂ４のラインＬ２のゲインテーブルが計算できると、これらのゲインテーブルからｙ方向のゲインテーブルを計算する。この場合、ラインＬ１のゲインと、ラインＬ２のゲインとの間のｙ方向のゲインは、フィルタリングにより徐々に変化するものとなる。また、Ｌ１より上側の画素では、ブロックＢ１，Ｂ２の上側に隣接ブロックがないため、ラインＬ１の値をそのままｙ方向のゲインに用いる。

こうして、ピクセルベース処理部６に入力した映像信号に応じて、ゲインテーブルを計算する処理を進めていく。ここでは、ゲインテーブルが計算できた画素について、順次映像信号に適用してゲインをかけた映像信号として出力していくようにすることができる。
この場合、２×Ｍブロックまでの映像信号が溜まってゲインテーブルを計算し、ブロックＢ１，Ｂ２のデータを順次出力していったときに、最初の０.５×Ｍブロック分のデータの出力が終わった時点で、次の３×Ｍブロック（Ｂ５，Ｂ６）のデータが半分溜まるので、同様の計算を進めていくことができる。

なお、上記の例では、各ブロック毎のリミットの値として、ブロック内の最高階調値に基づいてそのブロック内の画像が破綻しない最大のゲインを選択しているが、ある程度の破綻が生じる範囲でゲインを上乗せし、映像信号の輝度を重視するようにしてもよい。例えば、ブロックの破綻が全く生じないリミットのゲインと、ターゲットとなるゲインとに大きな齟齬があるような場合、バックライトの発光輝度レベルの低下を十分に補償できるほど映像輝度が上がらないこともある。このような場合に、選択したリミットのゲインに所定量のゲインを付加し、映像の輝度を上げるようにしてもよい。この場合には、ゲインを付加した分だけ少なくとも一部の映像に破綻が生じることになるが、この場合には、一部の映像破綻よりも映像輝度を重視した制御を行うことになる。ゲインを上乗せする量は、任意に定めることができる。

さらに上記の例では、１フレーム内の画像を均等に複数のブロックに分割し、各ブロックについてリミットのゲインを計算するようにしていたが、例えば、１フレームの全ての入力画像データの階調値を検出し、特に階調が高い画素がある領域を特定して、その領域にのみ上記のような処理を行うようにしてもよい。
この場合、ピクセルベース処理部６では、１フレームごとに画像データ全体を検査し、予め定めた階調よりも高い階調をもつ部分をブロックとして指定する。あるいは、予め定めた階調よりも高い階調をもつ画素が所定数以上ある部分をブロックとして指定するような処理でもよい。ブロックの大きさは予め定めたものであってもよく、あるいは高階調画素の分布に応じて可変させるものであってもよい。

そして、指定したブロックから最も高階調の値を検出し、リミットのゲインを計算する。このリミットの値をそのフレームのターゲットと比較して、スコアを計算し、ブロック内のスコアをフィルタリングして最終のゲインテーブルを作成する。この場合には、ブロック内のゲイン計算に適用するフィルタとして、円対称にガウス関数に従って重みが変化するガウシンアンフィルタなどを使用することができる。

上記のように、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を低下させながら、映像信号のゲインを上げて発光輝度低下分を補償するようにしたアドバンスト輝度変調処理において、特徴量を用いて設定した発光輝度レベルに連動させて生成したターゲットゲインと、入力映像信号のフレームを分割したブロックごとに映像破綻を生じないように設定したリミットゲインとを比較して、リミットゲインを超えることなくターゲットゲインにできるだけ近いゲインをブロック毎に設定して映像信号に適用することで、入力映像信号の状態に応じて低消費電力化を図りつつ、自然な表現で映像の階調性を維持できるようにすることができるようになる。

１…ヒストグラム・ＡＰＬ検出部、２…ＢＬ輝度レベル設定部、３…アドバンスト輝度変調部、５…画質補正部、６…ＲＧＢ調整部、７…ＦＲＣ部、３１…ディストーションモジュール、３２…テンポラリフィルタ、３３…コンフィグレーションデザイン部。

Claims

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備え、前記光源の発光輝度レベルと、前記液晶パネルに表示させる映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、
入力映像信号のフレーム内のブロックの画素ごとに映像信号に適用するゲインを決定するピクセルベース処理部を有し、
該ピクセルベース処理部は、前記ブロックの映像信号の最高階調に基づいて、当該ブロックの画素毎のゲインを決定することを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロック内の映像信号の最高階調を検出し、該検出した最高階調に基づいて決定したゲインを前記ブロックのリミットゲインとし、前記光源の発光輝度レベルに基づいて決定したゲインをターゲットゲインとし、
前記リミットゲインより前記ターゲットゲインが大きい場合、前記リミットゲインを選択し、前記リミットゲインより前記ターゲットゲインが小さい場合、前記ターゲットゲインを選択し、該選択したリミットゲインまたはターゲットゲインをフィルタリング処理して画素毎のゲインを決定することを特徴とする表示装置。
請求項２に記載の表示装置において、前記ピクセルベース処理部は、前記入力映像信号をフレーム毎に複数のブロックに分割し、該分割したブロック毎に前記リミットゲインを決定し、前記ターゲットゲインと前記ブロック毎の前記リミットゲインとに基づいて、各前記ブロックの画素毎のゲインを決定することを特徴とする表示装置。
請求項２に記載の表示装置において、前記ピクセルベース処理部は、前記入力映像信号のフレーム内で所定レベル以上の高階調画素を検出し、検出した高階調画素を所定量含む所定範囲のブロックを決定し、該決定したブロックについて前記リミットゲインを決定し、前記ターゲットゲインと前記リミットゲインとに基づいて、前記ブロックの画素毎のゲインを決定することを特徴とする表示装置。
請求項２〜４のいずれか１に記載の表示装置において、前記ブロックの最高階調は、前記映像信号のサブピクセル単位で検出することを特徴とする表示装置。
請求項２〜５のいずれか１に記載の表示装置において、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロックから検出した最高階調の映像が破綻しない最高値のゲインを前記ブロックのリミットゲインとすることを特徴とする表示装置。
請求項２〜５のいずれか１に記載の表示装置において、前記ピクセルベース処理部は、前記ブロックから検出した最高階調の映像が破綻しない最高値のゲインに対して、所定量のゲインを加えた値を前記ブロックのリミットゲインとすることを特徴とする表示装置。
請求項１〜７のいずれか１に記載の表示装置において、入力映像信号の特徴量に対する前記光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、前記光源の発光輝度の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部とを有し、
該輝度レベル選択部は、前記入力映像信号のヒストグラムを用い、前記液晶パネルに設定した目標コントラストのときに表示可能な映像輝度範囲のうち、前記光源の発光輝度レベルに応じて変化するヒストグラム上の表現不可能な映像の頻度を評価し、該評価した値に基づいて、前記光源の発光輝度の制御に使用する発光輝度レベルを選択し、
該輝度レベル選択部で選択された発光輝度レベルと、前記輝度レベル設定部から出力された参照用の発光輝度レベルとを用いて前記ターゲットゲインを決定することを特徴とする表示装置。
請求項８に記載の表示装置において、前記輝度レベル選択部は、前記ヒストグラムにおいて、前記目標コントラストのときに表示可能な映像輝度範囲のうち、前記光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価し、選択可能な前記光源の発光輝度レベルの全てについて前記評価を実行し、前記評価によって得られた評価値が最も低い発光輝度レベルを、前記輝度レベル設定部で設定された前記参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で選択することを特徴とする表示装置。