JP2011248215A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視聴環境や映像表示モードに応じてバックライトの制御を最適に設定する液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】エリア制御部６は、表示画面を分割した各エリアにおけるバックライトセルの照射強度（調光値）を個別に設定する。空間フィルタ７は、隣接するエリア間の調光値の分布が緩やかになるよう補正する。黒面積制御部８は、画面内の黒面積に基づいて調光値の最低値を設定する。パワー制御部９は、バックライトの消費電力が制限値を超えないよう調光値を補正する。シェーディング制御部１０は、画面周辺部の輝度を画面中央部の輝度よりも相対的に低くするよう調光値を補正する。マイコン１７は、ユーザの選択した映像表示モードに応じて複数の調光値補正部の動作を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像を表示する液晶パネルを背面から照射するバックライトを備え、表示する画像信号に応じてバックライトの輝度調整を行う液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、ＣＲＴやプラズマディスプレイパネルなどの自発光型の表示装置とは異なり、非発光の液晶パネル（光透過型の光変調素子）と、その裏面にパネルを照射するバックライトを備える構成となっている。通常、バックライトは画像信号に係わらず一定の明るさで発光させ、液晶パネルの光透過率を画像信号の明るさに応じて制御することで所望の明るさの画像を表示する。そのため、暗い画像であってもバックライト光源の電力は減少せず一定で消費されることになり、電力効率が良くない。この対策として、バックライトの明るさ（以下、輝度とも表現する）を可変とし、入力画像信号のレベルに応じて液晶パネルの階調レベルとバックライトの明るさを制御することで消費電力を低減し、画質を向上させる技術が提案されている。また、バックライトを複数の領域（エリア）に分割し、各領域毎に上記のバックライトの明るさを制御する技術も知られている（エリア制御、あるいはローカルディミングと呼ばれる）。

例えば特許文献１の実施例１に記載される液晶表示装置は、バックライトを複数の領域に分割し、各領域において入力画像信号のＲ，Ｇ，Ｂ毎に当該フレームにおける最も明るい階調レベルを検出し、この階調レベルが階調レベルの上限値と同一レベルになるように入力画像信号の階調レベルを変換すると共に、バックライトの点灯期間では、階調レベルの上限値に対する前記最も明るい階調レベルの割合に対応したデューティでバックライトを点滅させるようにしている。

特開２００８−１５４３０号公報

上記エリア制御によれば、エリア毎に消費電力を最適化できるので、バックライト全体の消費電力を最小化することができる。しかし、画面の絵柄によっては、エリア制御を施すことにより画質が劣化する場合がある。例えば、白色の背景に小さな黒色の領域が存在する画面では、バックライト輝度を絞るエリア数が少ないので電力低減の効果は小さい。逆に、黒ウィンドウエリアから周囲の白背景エリアに漏れ込むバックライト光がなくなるので、黒ウィンドウ周辺の白背景エリアの輝度低下が目立つようになる。よって、黒面積に応じてエリア制御を行うことが望ましい。

これ以外のバックライト制御による効果として、空間フィルタ採用による隣接エリア間の光漏れ対策、パワー制御による電力低減、シェーディング制御による視覚特性の改善等が挙げられる。

表示画面の画質とバックライトの電力低減は、視聴環境や映像表示モードによっても最適条件は異なってくる。例えば、店頭展示する場合には周囲環境が明るいので電力低減よりも高輝度、高画質化を優先すべきであり、家庭で視聴する場合には基本的には電力低減を優先すべきである。ただし、家庭で視聴する場合であっても映画等を視聴するときは高画質で視聴するのが好ましい。

本発明の目的は、視聴環境や映像表示モードに応じてバックライトの制御を最適に設定することのできる液晶表示装置を提供することである。

本発明は、液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応する前記バックライトセルの照射強度を個別に制御する調光値を設定するエリア制御部と、該エリア制御部にて設定された調光値を補正するための複数の調光値補正部と、前記エリア制御部と前記複数の調光値補正部の動作を制御するコントローラとを備え、該コントローラは、ユーザの選択した映像表示モードに応じて前記複数の調光値補正部の動作を切り替え、前記バックライトに照射を行わせる。

前記複数の調光値補正部には、隣接するエリア間での光漏れの影響を考慮して前記調光値の分布が緩やかになるよう補正する空間フィルタと、画面内の各画素の輝度信号が黒レベル以下となる画素数から黒面積を測定し、該黒面積を黒面積閾値と比較し該比較結果に基づいて前記調光値の最低値を設定する黒面積制御部と、前記バックライトの消費電力を算出し、消費電力が電力制限値を超えないよう前記調光値を補正するパワー制御部と、画面周辺部の輝度を画面中央部の輝度よりも相対的に低くするよう前記調光値を補正するシェーディング制御部のうち、少なくともいずれか２つを含む。

本発明によれば、視聴環境や映像表示モードに応じてバックライトの制御を最適に設定する液晶表示装置を提供することができる。

本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図。 液晶パネル１６とバックライト１２の構成例を示す図。 バックライトセル２０１の構成例を示す図。 バックライト制御の処理フローを示す図。 映像表示モードとバックライト制御の関係を示す図。 空間フィルタ７の動作を説明する図。 黒面積制御部８の動作を説明する図。 パワー制御部９の動作を示すフローチャート。 シェーディング制御部１０の動作を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図である。
液晶表示装置は、画像信号入力部１と、入力した画像信号の特徴量を検出する領域内階調値検出部２、境界部階調値検出部３、輝度レベル検出部４、黒面積検出部５を有する。バックライト調光部は、バックライト１２への制御信号（調光値）を生成するために、エリア制御部６、空間フィルタ７、黒面積制御部８、パワー制御部（ＡＰＣ：Auto Power Control）９、シェーディング制御部１０を有し、バックライト駆動部１１によりバックライト１２を駆動する。また液晶パネル１６への制御信号を生成するために、バックライト輝度算出部１３、画像信号補正部１４を有し、液晶パネル制御部１５により液晶パネル１６を駆動する。コントローラとしてのマイコン１７は各部の動作を制御し、ユーザの選択した映像表示モードに応じてバックライト１２の制御を行う。

バックライト１２はＬＥＤ光源を有する複数の光源ブロック（バックライトセル）で構成し、それぞれのバックライトセルは異なる明るさ（バックライト輝度）で点灯させることが可能である。バックライト１２の制御信号（調光値）は、入力する画像信号の輝度レベルに応じてエリア制御部６で設定され、さらに選択された映像表示モードに応じて空間フィルタ７、黒面積制御部８、パワー制御部９、シェーディング制御部１０にてそれぞれ補正される構成となっている。

次に、本実施例の液晶表示装置の各部の構成と動作を説明する。
図２は、液晶パネル１６とバックライト１２の構成例を示す図である。
液晶パネル１６の表示画面１００は、複数の画素群からなるサブ領域（エリア）１０１に分割される。この例では、画面水平方向に６分割、画面垂直方向に５分割し、３０個の矩形状のエリア１０１に分割している。

これに対するバックライト１２の照射面２００は、バックライトセル２０１をマトリクス状に複数配列して（画面水平方向に６個、垂直方向に５個）、液晶パネル１６（表示画面１００）の対応する各エリア１０１を照射するように構成している。各バックライトセル２０１の上部にはＬＥＤ光源２０２（ここでは２個を１組としている）を有し、バックライトセル単位で光の強度を独立に制御している。

図３は、バックライトセル２０１の構成例を示す図であり、図２の画面垂直方向（ｙ軸）の断面を示す。バックライトセル２０１は、ＬＥＤ光源２０２と導光板２０３及び反射板２０４を備えている。ＬＥＤ光源２０２から出射された光は導光板２０３の端部（図面左側）に入射し、導光板２０３は入射した光を図面上方の液晶パネル側に出射する（矢印２０５）。導光板２０３は、光の入射端部からその反対側の先端部（図面右側）に向って徐々に厚さが薄くなる楔形の形状とし、これによって、光入射端部から先端部にわたり光を上方に出射することができる。導光板２０３の背面に設けた反射板２０４は、導光板２０３に入射した光を効率的に上面側に反射させる。なお、本実施例では、ＬＥＤ光源２０２として、電極面と平行な方向に光を出射するサイドビュー型のＬＥＤを用いているが、電極面と直交する方向に光を出射するトップビュー型のＬＥＤを用いてもよい。

次に、液晶パネル１６とバックライト１２に対する制御系について説明する。
領域内階調値検出部２は、液晶パネル１６（表示画面１００）を構成する複数のエリア１０１毎に、領域内に属する画素群について入力画像信号の階調レベルを検出し、エリア毎の領域内最大階調レベルを求める。
境界部階調値検出部３は、液晶パネル１６（表示画面１００）を構成する複数のエリア１０１毎に、隣接するエリアとの境界部に属する画素群について入力画像信号の階調レベルを検出し、エリア１０１毎の境界部最大階調レベルを求める。

輝度レベル検出部４は、領域内最大階調レベルと境界部最大階調レベルの値から、そのエリアの最大輝度レベルを検出する。あるいは最大輝度レベルの代わりに平均輝度レベル（ＡＰＬ：Average Picture Level）を検出し、これを基に以下の処理を行ってもよい。
黒面積検出部５は、表示画面内の各画素の輝度信号レベルを黒レベル閾値と比較し、閾値以下となる画素数の割合から黒表示面積（黒面積）を測定する。

エリア制御部６は、輝度レベル検出部４で検出したエリア毎の最大輝度レベルに基づきエリア毎のバックライトセルの照射強度を設定する（エリア制御）。すなわち、上記最大輝度レベルに比例したバックライト輝度となるように、バックライトの駆動信号である制御値（以下、調光値とも言う）を設定する。
またエリア制御部６には、空間フィルタ７と黒面積制御部８を有し、上記設定した調光値を補正する。

空間フィルタ７は、隣接するエリア間での光漏れの影響を考慮して調光値の分布が緩やかになるよう補正する（空間フィルタ制御）。換言すれば、エリア制御の強度を変化させるものである。
黒面積制御部８は、黒面積検出部５で検出した黒面積を黒面積閾値と比較し、調光値の最低値を設定する。すなわち、黒面積が黒面積閾値より小さい場合には、全てのエリアの調光値を最大とする（エリア制御ＯＦＦ）。また黒面積閾値より大きい場合には、黒面積に応じて調光値の最低値を設定する（黒面積制御）。
さらに図示していないが、時間フィルタを設けてフリッカを防止する。これは、バックライト調光値のフレーム間の差分値が閾値を超えた場合、その変化分を抑制するものである。

パワー制御部（ＡＰＣ）９は、バックライト全体の消費電力を随時算出し、消費電力が制限値（閾値）を超えないよう制御する。消費電力が閾値を超える場合には、全エリアのバックライトの調光値を一律に低下させるものである（パワー制御）。
シェーディング制御部１０は、画面周辺部の輝度を画面中央部の輝度よりも相対的に低くするため、周辺部のバックライトの調光値を所定量低下させる処理を行うものである（シェーディング制御）。

バックライト駆動部１１は、各エリアに対するバックライト調光値を受け、当該エリアに対応するバックライトセル２０１（ＬＥＤ光源２０２）の輝度を制御する。ＬＥＤ光源２０２の輝度を調整するため、パルス幅変調（ＰＷＭ）や振幅変調を用いる。ＰＷＭの場合には、輝度最大のときデューティ比を１００％になるよう設定し、バックライト調光値に応じてデューティ比を変える。
バックライト輝度算出部１３では、エリア制御部６から送出された各エリアに対するバックライト調光値に基づき、表示画面上のバックライト輝度を算出する。画面上の任意の点Ａにおけるバックライト輝度は、各エリアのバックライトセルを１つずつ上記調光値で点灯させたときの点Ａの輝度を求め、全エリアのバックライトセルを点灯したときの輝度の総和をとることで求める。

画像信号補正部１４では、バックライト輝度算出部１３で算出されたバックライト輝度Ｂに基づき、各画素の画像信号（階調値）の補正を行う。この補正は、全エリアのバックライトセルを最大調光値で点灯した場合のバックライト輝度をＢｍａｘとしたとき、補正係数（Ｂｍａｘ／Ｂ）を掛けることで行う。
液晶パネル制御部１５では、入力された補正後の画像信号と水平および垂直同期信号に基づいて表示制御信号を生成し、Ｈ−ドライバからは表示信号が、Ｖ−ドライバからは走査信号が液晶パネル１６へ送出される。液晶パネル１６では、表示信号と走査信号を受けて、対応する画素領域に表示信号に対応した階調電圧を印加し、当該画素領域における液晶の透過率を制御する。

なお、バックライト制御値（調光値）を補正する空間フィルタ７、黒面積制御部８、パワー制御部９、およびシェーディング制御部１０については、その詳細な動作を後述する。

図４は、本実施例におけるバックライト制御の処理フローを示す図である。
Ｓ４０１では、マイコン１７はユーザの選択した映像表示モードを受け、Ｓ４０２ではバックライト制御の各処理部に対して、映像表示モードに応じた制御切替信号を送る。映像表示モードとしては、後述するように「店頭展示（スーパー）モード」、「電力低減（スタンダード）モード」、「高画質（シネマ）モード」などがある。

Ｓ４０３では、画像信号入力部１に画像信号を入力し、フレーム毎に以下の処理を行う。Ｓ４０４では、輝度レベル検出部４によりエリア毎にそのエリアの最大輝度レベルを検出する。あるいは代わりに平均輝度レベルを検出し、以下の処理を行ってもよい。

Ｓ４０５では、エリア制御部６にて、エリア毎のバックライトの調光値を算出する（これを初期調光値と呼ぶ）。初期調光値は、エリア毎のバックライト輝度がエリア毎の最大輝度レベルに比例するように決定する。Ｓ４０６では、黒面積検出部５にて、入力した画面全体（１フレーム）について画面内の各画素の輝度信号レベルを黒レベル閾値と比較し、閾値以下となる画素数から画面全体に対する黒面積の割合（％）を測定する。

Ｓ４０７では、黒面積制御部８にて、黒面積検出部５で測定された黒面積を黒面積閾値と比較し、調光値の最低値を設定する。黒面積が黒面積閾値より小さい場合には、全てのエリアの調光値を最大とする（エリア制御ＯＦＦ）。黒面積が黒面積閾値より大きい場合には、黒面積に応じて調光値の最低値を設定する（黒面積制御）。このときＳ４０２からの制御切替信号を受け、Ｓ４０７の黒面積制御を実行するか否かの切替（ＯＮ／ＯＦＦ）と、実行する場合の黒面積閾値の設定を行う。黒面積制御がＯＦＦの場合は、Ｓ４０７の処理をスキップする。

Ｓ４０８では、空間フィルタ７にて、エリア間の調光値の分布が緩やかになるよう補正する（空間フィルタ制御）。このときＳ４０２からの制御切替信号を受け、Ｓ４０８の空間フィルタの制御レベル（Ｈｉ／Ｍｉｄ／Ｌｏｗ）の切替を行う。ここで、制御レベル「Ｈｉ（強）」とは調光値の分布を急峻にすること、「Ｌｏｗ（弱）」とは調光値の分布を緩和させることである。

Ｓ４０９では、パワー制御部９にて、バックライト全体の消費電力を随時算出し、消費電力が制限値（閾値）を超えないよう制御する。消費電力が閾値を超える場合には、全エリアのバックライトの調光値を一律に低下させる（パワー制御）。このときＳ４０２からの制御切替信号を受け、Ｓ４０９のパワー制御を実行するか否かの切替（ＯＮ／ＯＦＦ）と、実行する場合の制限値の設定を行う。パワー制御がＯＦＦの場合は、Ｓ４０９の処理をスキップする。

Ｓ４１０では、シェーディング制御部１０にて、画面周辺部のバックライトの調光値を画面中央部よりも所定量低下させる（シェーディング制御）。このときＳ４０２からの制御切替信号を受け、Ｓ４１０のシェーディング制御を実行するか否かの切替（ＯＮ／ＯＦＦ）と、実行する場合の低下量の設定を行う。パワー制御がＯＦＦの場合は、Ｓ４１０の処理をスキップする。

Ｓ４１１では、バックライトの各エリアの最終調光値を決定する。この最終調光値により、バックライトを駆動する。

なお、Ｓ４０８の空間フィルタ制御を受けた各エリアの調光値に基づき、Ｓ４１２では、バックライト輝度算出部１３にて、表示画面上のバックライト輝度を算出する。Ｓ４１３では、画像信号補正部１４にて、Ｓ４１２で算出されたバックライト輝度に基づき、各画素の画像信号（階調値）の補正を行う。この補正された画像信号は、液晶パネルの表示信号となる。

図５は、映像表示モードとバックライト制御の関係を示す図である。選択した映像表示モードに対し、バックライトの制御をどのように組み合わせて実行するかの一例を示す。本実施例では、映像表示モードとして、（ａ）店頭展示（スーパー）モード、（ｂ）電力低減（スタンダード）モード、（ｃ）高画質（シネマ）モードを備え、ユーザが選択することができる。またバックライトの制御機能として、（１）空間フィルタ制御、（２）黒面積制御、（３）パワー制御、（４）シェーディング制御を備える。バックライトの各制御機能の切替（ＯＮ／ＯＦＦ、Ｈｉ／Ｌｏｗ）は、ユーザによる映像表示モードの選択に連動して行われ、各制御機能で用いる閾値等は、ユーザが選択することができる。

具体的な制御切替を説明する。（ａ）の店頭展示モードでは、周囲環境が明るいので表示画面の輝度を最大化するのが望ましい。よって、パワー制御とシェーディング制御をＯＦＦとする。なお、シェーディング制御をＯＮとし、そのときの消費電力を増加させてもよい。（ｂ）の電力低減モードでは、消費電力の低減を優先させる。よって、パワー制御とシェーディング制御をＯＮとし、黒面積制御をＯＦＦとする。このときユーザは、パワー制御とシェーディング制御における閾値（消費電力の節電量）を選択することができる。（ｃ）の高画質モードでは、表示画面の輝度やコントラストといった画質を優先させる。よって、空間フィルタ制御をＨｉ（またはＭｉｄ）として、液晶表示特有の黒浮きを抑えるのが有効である。

以上の制御により、ユーザの選択した映像表示モードに応じてバックライトの各制御機能を最適化し、目的に沿った画像表示を行うことができる。なお、図５に示した制御の組み合わせは一例であり、視聴環境に応じて制御条件を適宜変更して適用すればよい。ここではユーザの選択した映像表示モードを取り上げたが、さらに、照度センサを付加して、周囲環境（明るさ）に応じて自動的にバックライトの制御を行うことも可能である。例えば、周囲（例えば液晶表示装置が置かれている部屋の照明）が明るいときは、映像を明るくして見せ易くするために、パワー制御をＯＦＦ、シェーディング制御をＯＦＦとすることもできる。逆に周囲が暗いときは、周囲が明るいときよりも映像を明るくする必要がないので、パワー制御をＯＮ、シェーディング制御をＯＮとしてもよい。

このように本実施形態では、ユーザの指示及び／または周囲環境に応じてバックライト調光部によるエリア制御のモードを切換制御するように構成されているので、高画質な映像を表示し現消費電力を低減させることが可能となる。

以下、バックライト制御機能として取り上げた空間フィルタ制御、黒面積制御、パワー制御、およびシェーディング制御について詳細に説明する。

図６は、空間フィルタ７の動作を説明する図である。
まず、バックライト（バックライトセル）から出射された光の分布を説明する。出射光はその１００％が対応するエリアを照射するのではなく、いくらかは隣接するエリアに漏れる構造となっている。例えば画面６００ａのように、８０％は当該エリアを照射するが、残りの２０％は隣接エリア（上下左右方向）に漏れることになる。全てのバックライトセルを最大輝度で点灯する場合は、各エリアはこの漏れ光を互いに受け取ることで、どのエリアにおいても輝度は１００％を維持することができる。しかし、エリア制御によればバックライトセルの輝度はエリア毎に異なるので、表示される画像の明るさは周囲のエリアの影響を受けることになる。

例えば画面６００ｂのように、画面中央の明るい画像６０１が暗い背景画像６０２の中に存在する場合を考える。このときの通常のエリア制御を行ったバックライトの画面を６００ｃに示す。中央エリア６０３では明るい画像６０１に合わせてバックライト輝度を高くし、周囲エリア６０４ではバックライト輝度を低く設定する。その結果、周囲エリア６０４から中央エリア３０３への光漏れ量が少なくなり、中央エリア６０３の画像６０１は本来の明るさより暗い画像となる。

この対策として空間フィルタ７を用いる。画面６００ｄは、周囲エリア６０４のバックライト輝度を中央エリア６０３と同等に高めたものである。その結果、周囲エリア６０４から中央エリア６０３への光漏れ量が増加し、中央エリア６０３の画像６０１を本来の明るさに近付けることができる。空間フィルタ７はこの処理を行うもので、隣接するエリア間での光漏れ量を示す領域係数を用いて周囲の領域からの光漏れ量を加算し、当該エリアのバックライト輝度が所望の値になるよう調光値を補正するものである。言い換えれば、エリア毎のバックライトの輝度分布に対して、隣接エリア間の輝度差を緩和させる処理である。空間フィルタ７のレベルは例えば３段階とし、強／中／弱（Ｈｉ／Ｍｉｄ／Ｌｏｗ）の切替えを可能とする。画面６００ｃは「強」の場合、画面６００ｄは「弱」の場合である。

図７は、黒面積制御部８の動作を説明する図である。
黒面積制御部８では、黒面積検出部５の検出した画面の黒面積に応じて、エリア制御の強度を制御するものである。具体的には、黒面積Ｓを黒面積閾値Ｓ０と比較して、バックライトの調光値の下限値（最低調光値）を設定する。黒面積Ｓが黒面積閾値Ｓ０以下の場合には、最低調光値Ｋｍｉｎとして調光値の取りえる最大値を与える（ケースＡ）。黒面積Ｓが閾値Ｓ０以上の場合には、Ｋｍｉｎとして黒面積Ｓに応じて予め定められた中間調光値を与える（ケースＢ）。黒面積Ｓが画面全体（ほぼ１００％）の場合には、Ｋｍｉｎとして全黒用調光値を与える（ケースＣ）。ここに、黒面積閾値Ｓ０とケースＢで用いる中間調光値については、映像表示モードの選択により異なる値を切り替えて設定することができる。

これより、ケースＡのように黒面積が小さい場合には、全てのエリアの調光値は最大の調光値（バックライト輝度の最大値）に設定されることで（エリア制御ＯＦＦ）、画像の輝度は本来の明るさで表示される。一方ケースＢやケースＣのように黒面積が増加した場合には、最低調光値Ｋｍｉｎを下げてエリア制御を強めることで電力低減を実現することができる。

図８は、パワー制御部９の動作を示すフローチャートである。パワー制御部９は、バックライト全体の消費電力を算出し、消費電力が制限値を超えないよう制御する。
Ｓ８０１では、各エリアのバックライト（光源ブロック）の調光値Ｋを取得する。Ｓ８０２では、バックライト全体で消費される電力Ｐを算出する。調光値と消費電力が比例関係にあれば、全ての光源ブロックに対する調光値Ｋを合計することで、バックライト全体の消費電力Ｐを算出できる。調光値と消費電力が比例関係にない場合においても、それらの関係式を用いて各光源ブロックの消費電力を演算し、それらを合計すればよい。

Ｓ８０３では、算出した消費電力Ｐを制限値（閾値）Ｐｍａｘと比較する。消費電力Ｐが閾値Ｐｍａｘを超える場合には、Ｓ８０４にて調光値Ｋに対する減衰係数αを求める。例えば減衰係数α＝Ｐｍａｘ／Ｐとすればよい。消費電力Ｐが閾値Ｐｍａｘ以下の場合は、Ｓ８０５にて減衰係数α＝１とする。

Ｓ８０６では、各エリアのバックライトの調光値Ｋに対し一律に減衰係数αを乗算し、新たな調光値Ｋ’＝αＫに補正する。Ｓ８０７では、補正後の調光値Ｋ’を用いてバックライトを点灯させる（すなわち、消費電力Ｐが閾値Ｐｍａｘ以下の場合は調光値Ｋをそのまま用いる）。これにより、消費電力を閾値Ｐｍａｘ以下に制限することができる。

また上記処理を随時（フレーム毎）繰り返して実行することで、入力画像が急変しても常に消費電力を閾値以下に抑えることができる。なお、この閾値Ｐｍａｘは消費電力の節電量に合わせて設定可能である。

図９は、シェーディング制御部１０の動作を示す図である。ここでは、シェーディング処理後の表示画面内の輝度分布を示し、符号９０１は画面水平方向（ｘ方向）、符号９０２は画面垂直方向（ｙ方向）の分布である。いずれも、画面周辺部（左右端部、上下端部）の輝度が、画面中央部よりも相対的に低くなるように補正する。シェーディング処理によれば、人間の視覚特性（有効視野が画面中央部であること）に合わせ、表示画像の臨場感を向上させるとともに、電力低減の効果がある。この処理では、エリア制御により求めたバックライト輝度分布（調光値の分布）に対して、画面中央部の輝度を１（相対値）としたとき周辺部の輝度をβ（＜１）に低下させるような重み付け補正を行えばよい。シェーディング制御を施すことでバックライトの消費電力は低減するので、シェーディングの強度（β値）を消費電力の低減量で表すことができる。

ただし、バックライトの構造が、図３に示すようなエッジライト型のバックライトセル２０１である場合には、バックライトセル２０１からの出射光の輝度分布はＬＥＤ光源２０２の位置に依存して非対称になる（ＬＥＤ光源２０２側が暗くなる）。その結果、図２に示すようにバックライトセル２０１を配置した場合には、各バックライトセル２０１を同一の輝度で点灯させたとしても、画面垂直方向の輝度分布が非対称になってしまう（画面上部が暗くなる）。そこで、この非対称性を解消するため、画面垂直方向（ｙ方向）の重み付け補正を符号９０３（破線）のように修正することで、垂直方向の対称性を得ることができる。なお、図２の配置では水平方向は元々対称となるので、符号９０１に示す補正でよい。

以上述べたように、本実施例の構成によれば、ユーザの選択した映像表示モードに応じてバックライトの各制御機能を最適化し、目的に沿った画像表示を行うことができる。上記説明ではバックライト制御機能として、空間フィルタ制御、黒面積制御、パワー制御、およびシェーディング制御を取り上げたが、これらの組み合わせは一例であり、視聴環境に応じて適宜変更して適用すればよい。

また、上記実施例においては、エリア制御部６、空間フィルタ７、黒面積制御部８、パワー制御部９及びシェーディング制御部１０を有するバックライト調光部と、このバックライト調光部を制御するためのコントローラであるマイコン１１とを別の回路要素で構成しているが、これらを一体化して（各検出部２、３及び５も含めて）１つの集積回路で構成してもよい。

２…領域内階調値検出部、
３…境界部階調値検出部、
４…輝度レベル検出部、
５…黒面積検出部、
６…エリア制御部、
７…空間フィルタ、
８…黒面積制御部、
９…パワー制御部、
１０…シェーディング制御部、
１１…バックライト駆動部、
１２…バックライト、
１３…バックライト輝度算出部、
１４…画像信号補正部、
１５…液晶パネル制御部、
１６…液晶パネル、
１７…マイコン（コントローラ）、
１０１…サブ領域（エリア）、
２０１…バックライトセル、
２０２…ＬＥＤ光源。

Claims (6)

1. 液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
   前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
   前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応する前記バックライトセルの照射強度を個別に制御するためのエリア制御を行うバックライト調光部と、該バックライト調光部を制御するためのコントローラとを備え、
   前記バックライト調光部は複数のエリア制御モードを有しており、前記コントローラは、ユーザの選択した映像表示モードに応じて、前記エリア制御モードを切り替えるように前記バックライト調光部を制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
   前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
   前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応する前記バックライトセルの照射強度（以下、調光値）を個別に設定するエリア制御部と、
   該エリア制御部にて設定された調光値を補正するための複数の調光値補正部と、
   前記エリア制御部と前記複数の調光値補正部の動作を制御するコントローラとを備え、
   該コントローラは、ユーザの選択した映像表示モードに応じて前記複数の調光値補正部の動作を切り替え、前記バックライトに照射を行わせることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置において、
   前記複数の調光値補正部には、
   隣接するエリア間での光漏れの影響を考慮して前記調光値の分布が緩やかになるよう補正する空間フィルタと、
   画面内の各画素の輝度信号が黒レベル以下となる画素数から黒面積を測定し、該黒面積を黒面積閾値と比較し該比較結果に基づいて前記調光値の最低値を設定する黒面積制御部と、
   前記バックライトの消費電力を算出し、消費電力が電力制限値を超えないよう前記調光値を補正するパワー制御部と、
   画面周辺部の輝度を画面中央部の輝度よりも相対的に低くするよう前記調光値を補正するシェーディング制御部のうち、
   少なくともいずれか２つを含むことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置において、
   前記コントローラは、ユーザの選択に応じて、前記黒面積制御部における黒面積閾値と、前記パワー制御部における電力制限値と、前記シェーディング制御部における電力低減値を設定することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項２に記載の液晶表示装置において、
   前記ユーザの選択する映像表示モードとして、店頭展示モードと、電力低減モードと、高画質モードを含むことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項２に記載の液晶表示装置において、
   当該装置の周囲の明るさを検出する照度センサを備え、
   前記コントローラは、該照度センサの検出値に応じて前記複数の調光値補正部の動作を切り替え、前記バックライトに照射を行わせることを特徴とする液晶表示装置。

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