JP2012118419A - Image display device - Google Patents

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Yuya Oki
佑哉 大木
Yasutaka Tsuru
康隆 都留
Kazuhiko Tanaka
和彦 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a display image in which a luminance level difference in a black image part is suppressed by minimizing the unwanted power of a backlight, in an image display device in which the backlight is divided into a plurality of backlight cells and the light intensity of the backlight cells can be individually controlled.SOLUTION: The image display device including a backlight 107 in which a plurality of backlight cells 601 whose light intensity can be individually controlled are two-dimensionally combined and a liquid crystal panel 108 which modulates the light of the backlight 107 for each pixel and displays an image includes a region histogram detection part 102 which detects a luminance histogram for each display region of the liquid crystal panel corresponding to each backlight cell from the input image signal of one frame, to detect maximum luminance information, a region black area detection part 101 which detects a region black area for each display region corresponding to each backlight cell, and a light control value determination part 103 which determines the light emission quantity of each backlight cell according to the detected maximum luminance information and region black area for each region.

Description

本発明は、バックライトを用いて画像の表示を行う画像表示装置に関し、特に、画像表示領域を複数の領域に分割し、個々の領域に対応するバックライトの明るさを個別に制御可能な画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device that displays an image using a backlight, and in particular, an image in which an image display area is divided into a plurality of areas and the brightness of the backlight corresponding to each area can be individually controlled. The present invention relates to a display device.

一般に、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような非発光型の表示装置では、液晶パネルに画像を形成するためにバックライトにより液晶パネル背面側から光を照射している。このとき、画像信号に関わらずバックライトは常に一定の明るさで発光させた場合、バックライトの明るさは通常、画面の明るさ(輝度とも呼ぶ)が最大となる条件に合わせているため、黒表示や暗い画像を表示する場合でも同じ明るさで発光することとなる。このため、表示に寄与しないバックライト電力が消費される。また、液晶パネルのコントラストが無限大ではないために(すなわち液晶の透過率を最小にした場合でも若干光が透過するため)、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなるという、黒浮きが生じる。   In general, in a non-light-emitting display device such as a liquid crystal display device using a liquid crystal panel as a display device, light is irradiated from the back side of the liquid crystal panel by a backlight in order to form an image on the liquid crystal panel. At this time, if the backlight always emits light at a constant brightness regardless of the image signal, the brightness of the backlight is usually matched to the condition that the screen brightness (also called luminance) is maximum. Even when a black display or a dark image is displayed, light is emitted with the same brightness. For this reason, backlight power that does not contribute to display is consumed. Further, since the contrast of the liquid crystal panel is not infinite (that is, light is slightly transmitted even when the transmittance of the liquid crystal is minimized), black floating occurs in which the black image portion becomes slightly bright due to light leakage.

そこで、黒浮き低減と、省電力を実現する為に、画像表示領域を複数の領域に分割し、該領域毎に対応する画像信号の特徴量に応じて、その画像信号に対応した領域のバックライトの輝度を分割領域単位毎に個別に制御する液晶表示装置が種々提案されている。このような部分的或いは局所的なバックライトの光強度の制御を、エリア調光、エリア制御、またはローカルディミングと呼ばれる。このような液晶表示装置では、黒画像領域に対応するバックライトを消灯することで黒浮きを抑制することが可能であるが、同一画像内に明るい部分と黒画像の双方を含む場合、ハローと呼ばれる、黒画像部分における輝度段差が視認されるという問題を有している。   Therefore, in order to reduce black float and save power, the image display area is divided into a plurality of areas, and the area corresponding to the image signal is backed according to the feature amount of the image signal corresponding to each area. Various liquid crystal display devices that individually control the luminance of light for each divided region have been proposed. Such partial or local control of the light intensity of the backlight is called area dimming, area control, or local dimming. In such a liquid crystal display device, it is possible to suppress black floating by turning off the backlight corresponding to the black image region. However, when both the bright part and the black image are included in the same image, the halo There is a problem that a luminance step called a black image portion is visually recognized.

かかる問題を解決するための従来技術として、例えば特許文献1には、隣接する領域の輝度段差を抑えるようにバックライトを点灯させ、黒画像部分における輝度段差を視認させないようにすることが開示されている。   As a conventional technique for solving such a problem, for example, Patent Document 1 discloses that a backlight is turned on so as to suppress a luminance step in an adjacent region so that a luminance step in a black image portion is not visually recognized. ing.

特開2008−51905号公報JP 2008-51905 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、隣接する領域の輝度段差を視認出来ない輝度となるようにバックライトを発光するため、表示に寄与しない不要な電力を多く消費するという問題を有している。   However, the conventional technique described in Patent Document 1 emits the backlight so that the luminance level difference between adjacent regions cannot be visually recognized, and thus has a problem of consuming unnecessary power that does not contribute to display. is doing.

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、バックライトの不要な電力を最小限に抑え、黒画像部分における輝度段差を抑制した表示画像を得ることを可能にするための技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technique for making it possible to obtain a display image in which unnecessary power of a backlight is minimized and a luminance step in a black image portion is suppressed. It is in.

本発明は、特許請求範囲に記載されている構成を特徴とするものである。具体的には、個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光にを画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、1フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する前記液晶パネルの表示領域毎に輝度のヒストグラム検出する領域ヒストグラム検出部と、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域黒面積を検出する領域黒面積検出部とを有し、前記検出された領域ヒストグラムと前記検出された領域黒面積に応じて、前記各バックライトセルの輝度制御値を決定することを特徴とする。   The present invention is characterized by the configurations described in the claims. Specifically, the backlight is configured by two-dimensionally combining a plurality of backlight cells whose light intensity can be individually controlled, and an image is obtained by modulating the light emitted from the backlight for each pixel. An image display device comprising a liquid crystal panel for display, an area histogram detection unit for detecting a histogram of luminance for each display area of the liquid crystal panel corresponding to each backlight cell from an input image signal of one frame, and each backlight A region black area detection unit for detecting a region black area for each display region corresponding to the cell, and brightness control of each backlight cell according to the detected region histogram and the detected region black area It is characterized by determining a value.

また、あるバックライトセルに対応する表示領域における、前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合、前記領域ヒストグラム検出部から得られるバックライト輝度制御値よりも、当該バックライトセルの発光輝度が低くなるよう当該バックライトセルの輝度制御値を決定してもよい。   Further, in the display area corresponding to a certain backlight cell, when the area black area value detected by the area black area detection unit is larger than a predetermined black area threshold, the backlight luminance control obtained from the area histogram detection unit The luminance control value of the backlight cell may be determined so that the emission luminance of the backlight cell is lower than the value.

また、前記領域黒面積値が第1面積値よりも大きい第2面積値の場合、当該バックライトセルの発光輝度を前記第1面積値のときよりも相対的に低くするよう前記バックライトの輝度制御値を決定してもよい。   Further, when the area black area value is a second area value larger than the first area value, the luminance of the backlight is set so that the emission luminance of the backlight cell is relatively lower than that of the first area value. The control value may be determined.

また、前記領域黒面積検出部に代えて、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域APLを検出する領域APL検出部を用いてもよい。   Further, instead of the region black area detection unit, a region APL detection unit that detects a region APL for each display region corresponding to each backlight cell may be used.

更にまた、1フレームの入力画像信号全体の黒面積及び/またはAPLに応じて、個々の領域に対応するバックライトセルの発光輝度の制御強度を切り替えるようにしてもよい。   Furthermore, the control intensity of the emission luminance of the backlight cell corresponding to each region may be switched according to the black area and / or APL of the entire input image signal of one frame.

上記本発明の構成によれば、領域毎の画像信号の特徴量に応じて、個々の領域のバックライトセルの明るさを制御することにより、バックライトにおける要な電力を低減し、黒画像部分における輝度段差を抑制した表示画像を得ることが可能となる。   According to the configuration of the present invention described above, the brightness of the backlight cell in each region is controlled according to the feature amount of the image signal for each region, thereby reducing the power required for the backlight and the black image portion. It is possible to obtain a display image in which the luminance step is suppressed.

本発明の実施例1の全体ブロック図。1 is an overall block diagram of Embodiment 1 of the present invention. ヒストグラム検出結果とバックライトセル発光量の関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between a histogram detection result and the amount of light emission of a backlight cell. 領域毎黒面積検出部のブロック図。The block diagram of a black area detection part for every area | region. 黒面積とバックライトセル発光上限量の関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between a black area and the backlight cell light emission upper limit. 調光値決定部のブロック図。The block diagram of a light control value determination part. 表示領域とバックライトセルの模式図。The schematic diagram of a display area and a backlight cell. 入力画像の一例Example of input image 実施例1における図6の画像に対する領域毎ヒストグラム検出部(102)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the area | region histogram detection part (102) with respect to the image of FIG. 6 in Example 1. FIG. 実施例1における図6の画像に対する領域毎黒面積検出部(101)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the black area detection part (101) for every area | region with respect to the image of FIG. 6 in Example 1. FIG. 実施例1における図6の画像に対する最小値検出部(500)の出力の一例を示す図。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an output of a minimum value detection unit (500) for the image in FIG. 6 according to the first embodiment. 実施例1における図6の画像に対する調光値決定部(103)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the light control value determination part (103) with respect to the image of FIG. 6 in Example 1. FIG. 入力画像の一例Example of input image 実施例1における図12の画像に対する領域毎ヒストグラム検出部(102)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the area | region histogram detection part (102) with respect to the image of FIG. 12 in Example 1. FIG. 実施例1における図12の画像に対する調光値決定部(103)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the light control value determination part (103) with respect to the image of FIG. 12 in Example 1. FIG. 実施例1におけるx軸方向のバックライトの輝度分布を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a luminance distribution of a backlight in the x-axis direction in the first embodiment. 入力画像の一例Example of input image 実施例1における図16の画像に対する領域毎黒面積検出部(101)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the black area detection part (101) for every area | region with respect to the image of FIG. 16 in Example 1. FIG. 実施例1における図16の画像に対する調光値決定部(103)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the light control value determination part (103) with respect to the image of FIG. 16 in Example 1. FIG. 本発明の実施例2における図16の画像に対する調光値決定部(103)の出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the output of the light control value determination part (103) with respect to the image of FIG. 16 in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における領域毎黒面積検出部(101)のブロック図。The block diagram of the black area detection part (101) for every area | region in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の全体ブロック図。FIG. 10 is an overall block diagram of Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施例4における領域毎APL検出部(218)のブロック図。The block diagram of the APL detection part for every area | region (218) in Example 4 of this invention. 本発明の実施例5における領域毎黒面積検出部(101)のブロック図。The block diagram of the black area detection part (101) for every area | region in Example 5 of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例である液晶表示装置における、全体の回路ブロック図である。   FIG. 1 is an overall circuit block diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

この例の液晶表示装置は、画像フレーム受信部(100)と、領域毎黒面積検出部(101)と、領域毎ヒストグラム検出部(102)と、調光値決定部(103)と、フィルタ部(104)と、バックライト制御部(105)と、液晶制御部(106)と、バックライト部(107)と、液晶パネル(108)とを有して構成されている。該バックライト部(107)は、該液晶パネルの表示領域(600)に対応して分割されており、各領域に対し独立に光強度(発光量)が制御可能なバックライト(以降、バックライトセル(601)と呼ぶ)の集合体である。すなわち、バックライト部(107)は、複数のバックライトセル(601)を複数組み合わせて構成されており、より具体的には、複数のバックライトセル(601)をマトリクス状(二次元的に)配列して構成されているものとする。これにより、液晶パネル(108)における各表示領域の画像信号の特徴量に応じて当該表示領域(600)に位置的に対応するバックライトセル(601)の発光量を個別に制御することでエリア制御が可能となる。この詳細については後述する。   The liquid crystal display device of this example includes an image frame receiving unit (100), a black area detecting unit for each region (101), a histogram detecting unit for each region (102), a dimming value determining unit (103), and a filter unit. (104), a backlight control unit (105), a liquid crystal control unit (106), a backlight unit (107), and a liquid crystal panel (108). The backlight unit (107) is divided corresponding to the display area (600) of the liquid crystal panel, and a backlight (hereinafter referred to as a backlight) whose light intensity (light emission amount) can be controlled independently for each area. Cell (601)). That is, the backlight unit (107) is configured by combining a plurality of backlight cells (601), and more specifically, the plurality of backlight cells (601) are arranged in a matrix (two-dimensionally). Assume that they are arranged. As a result, according to the feature amount of the image signal of each display area in the liquid crystal panel (108), the light emission amount of the backlight cell (601) that corresponds to the display area (600) is controlled individually. Control becomes possible. Details of this will be described later.

また、本実施例においては、各バックライトセル(601)の光源は、白色光を放出する発光ダイオード(LED)を1または複数個(例えば3〜5個)用いるものとするが、赤、青、緑の光を放出する3色のLEDや、例えばレーザダイオードなど他の発光素子を用いてもよい。 前記画像フレーム受信部(100)が受信した画像フレームは、領域毎黒面積検出部(101)ならびに画像の特徴量を検出するための領域毎ヒストグラム検出部(102)へ送出される。   In this embodiment, the light source of each backlight cell (601) uses one or a plurality of light emitting diodes (LEDs) that emit white light (for example, 3 to 5). Other light-emitting elements such as three-color LEDs that emit green light and laser diodes may be used. The image frame received by the image frame receiving unit (100) is sent to the black area detecting unit for each region (101) and the histogram detecting unit for each region (102) for detecting the feature amount of the image.

領域毎ヒストグラム検出部(102)は、入力された前記画像フレームを領域毎に分解し、画素毎の輝度情報を基に当該領域における輝度分布(すなわち、複数の輝度範囲のそれぞれに対応する画素がどれくらい存在するか)を示すヒストグラム検出する。このヒストグラム検出結果に応じて、各バックライトセル(601)の発光量を決定し、前記調光値決定部(103)に制御信号(109)を送出する。   The histogram detection unit (102) for each region decomposes the input image frame for each region, and based on the luminance information for each pixel, the luminance distribution in the region (that is, the pixel corresponding to each of the plurality of luminance ranges is determined). Histogram showing how much is present). In accordance with the histogram detection result, the light emission amount of each backlight cell (601) is determined, and a control signal (109) is sent to the dimming value determination unit (103).

図2にバックライトセル(601)の発光量とヒストグラム検出結果の関係の一例を示す。このような特性を有するテーブル(LUT(Look up Table))を、図示しないメモリ(例えばROM等)の記憶部に予め保持しておき、該ヒストグラム検出結果に基づいてテーブルを参照することにより、バックライトセルの発光量を決定することが可能となる。ここで、画素毎の輝度情報とは、前記画像フレームの各画素における最大階調値もしくは階調値から求める液晶パネル上の輝度値であり、ヒストグラム検出結果とは、表示領域内において輝度情報値の頻度を検出し、輝度情報値の頻度上位5%から最大値(最大輝度情報値)までの任意の値を指す。すなわち、領域毎ヒストグラム検出部(102)は、各表示領域において実質的に最大階調(輝度)となる最大階調情報を検出するものである。   FIG. 2 shows an example of the relationship between the light emission amount of the backlight cell (601) and the histogram detection result. A table having such characteristics (LUT (Look up Table)) is held in advance in a storage unit (not shown) such as a ROM, and the table is referred to based on the histogram detection result. It is possible to determine the light emission amount of the light cell. Here, the luminance information for each pixel is a luminance value on the liquid crystal panel obtained from the maximum gradation value or gradation value in each pixel of the image frame, and the histogram detection result is a luminance information value in the display area. , And any value from the top 5% of the luminance information value frequency to the maximum value (maximum luminance information value) is indicated. That is, the area-specific histogram detection unit (102) detects maximum gradation information that substantially has the maximum gradation (luminance) in each display area.

また、図2のようなバックライトセルの発光量とヒストグラム検出結果の関係を表すテーブルを予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよいことは言うまでも無い。   Also, several types of tables representing the relationship between the light emission amount of the backlight cell and the histogram detection result as shown in FIG. 2 are prepared in advance, the video mode set by the user, the video genre information of the input video, the ambient illuminance, the ambient Needless to say, the temperature may be switched according to the presence / absence of a person, the viewing position of the person, and the like.

次に、バックライトセルの発光上限量を決定する機能を有する、前記領域毎黒面積検出部(101)について、図3および図4を用いて説明する。図3は、前記領域毎黒面積検出部(101)の詳細ブロック図であり、図4はバックライトセルの発光上限量と黒面積の関係の一例を示すグラフである。   Next, the region-specific black area detection unit (101) having the function of determining the upper limit light emission amount of the backlight cell will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a detailed block diagram of the black area detection unit (101) for each region, and FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the upper limit light emission amount of the backlight cell and the black area.

領域毎黒面積検出部(101)は輝度情報検出部(300)において、入力された前記画像フレームの各画素における最大階調値、もしくは階調値から求める液晶パネル上(108)の輝度値を検出する。この輝度情報は、予め保持されている、または外部より設定可能な、閾値1と比較部(301)により比較される。入力される水平/垂直同期信号により、領域カウンタ(302)を制御する。該比較部(301)による閾値比較において、閾値1よりも該輝度情報が低い場合は該領域カウンタ(302)のカウンタを進ませることにより、当該表示領域において閾値1よりも輝度情報が低い画素の数、つまり黒画素の数をカウントする。最終的なカウンタ値(黒画素数)と、1つの表示領域に対応する液晶パネル(108)の画素数との関係から、各表示領域における黒画像が占める割合を求めることが可能となる。もちろん、該閾値比較において、該輝度情報が閾値1に比べ高い場合についてカウントし、黒画素以外の数を求めた後、全体の画素数との差分を算出して黒面積を求めてもよい。この各表示領域の黒面積に応じてLUT(303)を参照することにより、各領域に対応した各バックライトセル(601)の発光上限量(110)を決定し、前記調光値決定部(103)に制御信号として送出する。   The black area detection unit (101) for each region uses the luminance information detection unit (300) to calculate the maximum gradation value at each pixel of the input image frame or the luminance value on the liquid crystal panel (108) obtained from the gradation value. To detect. This luminance information is compared with the threshold value 1 held in advance or settable from the outside by the comparison unit (301). The area counter 302 is controlled by the input horizontal / vertical synchronization signal. In the threshold value comparison by the comparison unit (301), when the luminance information is lower than the threshold value 1, the counter of the region counter (302) is advanced so that the pixel whose luminance information is lower than the threshold value 1 in the display region. The number, that is, the number of black pixels is counted. From the relationship between the final counter value (the number of black pixels) and the number of pixels of the liquid crystal panel (108) corresponding to one display area, it is possible to determine the proportion of the black image in each display area. Of course, in the threshold comparison, the case where the luminance information is higher than the threshold 1 is counted, and after obtaining the number other than the black pixels, the difference from the total number of pixels may be calculated to obtain the black area. By referring to the LUT (303) according to the black area of each display area, the light emission upper limit (110) of each backlight cell (601) corresponding to each area is determined, and the dimming value determination unit ( 103) as a control signal.

ここで、LUT(303)は図4に示すような特性が望ましい。すなわち、表示領域内の黒面積が100%の場合の発光上限量を最小(L2)とし、L2の値は表示領域内の黒面積が0%の場合の発光上限量(L1)の10〜40%と設定する。つまり、この例では、ある表示領域が黒でもその表示領域に対応するバックライトセル(601)の発光上限量を0とはせずに若干の発光を許容するようにしている。領域内の黒面積が0%から、任意の値(P1)までの領域では、黒面積による発光量制限は機能させないことが望ましい。ここで、P1の値は例えば黒面積の60〜97%であることが望ましい。   Here, the characteristics as shown in FIG. 4 are desirable for the LUT (303). That is, the light emission upper limit when the black area in the display area is 100% is minimized (L2), and the value of L2 is 10 to 40 of the light emission upper limit (L1) when the black area in the display area is 0%. Set as%. That is, in this example, even if a certain display area is black, the light emission upper limit amount of the backlight cell (601) corresponding to the display area is not set to 0, and a slight light emission is allowed. In a region where the black area in the region is from 0% to an arbitrary value (P1), it is desirable that the light emission amount limitation by the black area is not functioned. Here, the value of P1 is preferably 60 to 97% of the black area, for example.

また、図2と同様に、図4のようなバックライトセルの発光上限量と黒面積の関係を表すテーブルを予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよいことは言うまでも無い。   Similarly to FIG. 2, several types of tables representing the relationship between the upper limit light emission amount of the backlight cell and the black area as shown in FIG. 4 are prepared in advance, the video mode set by the user, the video genre of the input video Needless to say, the information may be switched according to information, ambient illuminance, ambient temperature, presence / absence of a person, viewing position of a person, and the like.

前記領域毎ヒストグラム検出部(102)で算出して出力されたバックライトセル発光量(109)と、前記領域毎黒面積検出部(101)で算出して出力されたバックライトセル発光上限量(110)は、前記調光値決定部(103)に送られ、対応するバックライトセル(601)の発光量が決定される。該調光値決定部(103)の構成例及び動作を図5〜図19を用いて説明する。   The backlight cell emission amount (109) calculated and output by the histogram detection unit for each region (102), and the backlight cell emission upper limit amount calculated and output by the black area detection unit for each region (101) ( 110) is sent to the dimming value determination unit (103), and the light emission amount of the corresponding backlight cell (601) is determined. A configuration example and operation of the dimming value determination unit (103) will be described with reference to FIGS.

図5は、該調光値決定部(103)の詳細ブロック図であり、図6は、液晶表示装置におけるバックライトセル模式図、図7は入力画像信号の例、図8は図7の入力画像信号が入力された際の域毎ヒストグラム検出部(102)出力、図9は領域毎黒面積検出部(101)出力、図10は最小値検出部(500)出力、及び図11は調光値決定部(103)出力を示す模式図である。例として、バックライトセル(601)は縦方向(液晶パネル(108)の垂直方向)横方向(液晶パネル(108)の水平方向)にそれぞれ4つ配列され、これによりバックライト部(107)が計16領域で構成されているものとする。前記入力画像信号は、黒画像(例えば8bit表現で0)領域と白画像(例えば8bit表現で255)領域で構成されているものとし、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域が25%の割合で白画像を含むものとする。   5 is a detailed block diagram of the dimming value determining unit (103), FIG. 6 is a schematic diagram of a backlight cell in a liquid crystal display device, FIG. 7 is an example of an input image signal, and FIG. 8 is an input of FIG. FIG. 9 shows the output of the black area detection unit (101) for each region, FIG. 10 shows the output of the minimum value detection unit (500), and FIG. 11 shows the light control. It is a schematic diagram which shows a value determination part (103) output. As an example, four backlight cells (601) are arranged in the vertical direction (vertical direction of the liquid crystal panel (108)) and in the horizontal direction (horizontal direction of the liquid crystal panel (108)), whereby the backlight unit (107) is arranged. It is assumed that it consists of a total of 16 areas. The input image signal is composed of a black image (for example, 0 in 8-bit representation) region and a white image (for example, 255 in 8-bit representation) region, and each display corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3. Assume that the area includes a white image at a rate of 25%.

この時、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域は白画像が含まれる為、図2の関係から、前記領域毎ヒストグラム検出部の出力は最大となる。一方、他のバックライトセルに対応する表示領域では白画像が検出されないので、前記領域毎ヒストグラム検出部(102)の出力は最低値(図8の例では10)が出力され、図8に示されたバックライトセル発光量(109)を得る。   At this time, since each display area corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3 includes a white image, the output of the histogram detection unit for each area is maximized from the relationship of FIG. On the other hand, since no white image is detected in the display areas corresponding to the other backlight cells, the output of the histogram detection unit (102) for each area is the lowest value (10 in the example of FIG. 8), which is shown in FIG. The amount of light emitted from the backlight cell (109) is obtained.

前記領域毎黒面積検出部(101)では、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域において黒面積が75%であることを検出し、図4の関係に基づいてバックライトセル発光上限量(図9の例では「60」)を出力する。一方、他のバックライトセル領域では黒面積が100%であるので、L2(図9の例では「25」)を出力し、図9に示されたバックライトセル発光上限量(110)を得る。   The black area detection unit (101) for each area detects that the black area is 75% in each display area corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3, and the backlight is based on the relationship shown in FIG. The cell light emission upper limit (“60” in the example of FIG. 9) is output. On the other hand, since the black area is 100% in the other backlight cell regions, L2 (“25” in the example of FIG. 9) is output to obtain the backlight cell emission upper limit (110) shown in FIG. .

上記のようにして得られた前記バックライトセル発光量(109)と前記バックライトセル発光上限量(110)は、最小値選択部(500)と差分検出部(501)に並列に入力される。該最小値選択部(500)では、前記バックライトセル発光上限量(110)で前記バックライトセルの発光量を制限する為に、図10に示されるように、各表示領域について、入力されたバックライトセル発光量(109)とバックライトセル発光上限量(110)のいずれか小さいほう(すなわち最小値)を選択し出力する。   The backlight cell emission amount (109) and the backlight cell emission upper limit amount (110) obtained as described above are input in parallel to the minimum value selection unit (500) and the difference detection unit (501). . In the minimum value selection unit (500), in order to limit the light emission amount of the backlight cell by the backlight cell light emission upper limit amount (110), as shown in FIG. The smaller one (that is, the minimum value) of the backlight cell emission amount (109) and the backlight cell emission upper limit amount (110) is selected and output.

一方、差分検出部(501)では制限された発光量を検出する。つまり、各表示領域において本来の発光量である前記バックライトセルの発光量よりも、前記バックライトセル発光上限量(109)が小さい場合にその差分を検出する。この例では、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域において、それぞれ「40」(=100−60)が制限された発光量であり、他の領域は「0」である。各表示領域における差分は、全て領域分積和演算部(502)に入力されて積和演算し、画像フレームに対する発光量の不足分(40x4=160)が得られる。この不足分は分配処理部(503)において、各領域に分配処理される。この分配処理部(503)からの出力と上記最小値選択部(500)で選択されたバックライトセル発光量(109)とバックライトセル発光上限量(110)のいずれか小さいほうとを加算器(504)で加算することで、図11に示されるような調光値決定部(103)からの最終的な調光値が出力される。   On the other hand, the difference detection unit (501) detects a limited light emission amount. That is, the difference is detected when the backlight cell light emission upper limit (109) is smaller than the light emission amount of the backlight cell which is the original light emission amount in each display area. In this example, in each display area corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3, “40” (= 100−60) is a limited light emission amount, and the other areas are “0”. . Differences in each display area are all input to the area product-sum operation unit (502), and product-sum operation is performed to obtain an insufficient amount of light emission (40 × 4 = 160) for the image frame. This shortage is distributed to each area in the distribution processing unit (503). The output from the distribution processing unit (503) and the smaller one of the backlight cell emission amount (109) and the backlight cell emission upper limit (110) selected by the minimum value selection unit (500) are added. By adding in (504), the final dimming value from the dimming value determination unit (103) as shown in FIG. 11 is output.

このようの処理により、画面上の輝度の低下を抑えつつ、黒浮きを抑制した画像を得ることが可能となる。上記分配処理部(503)における分配処理は、この例では制限された発光量である160を16の表示領域で均等に再分配している。よって、この例では各表示領域に対して「10」の値が分配される。従って、図11に示されるように、例えばバックライトセルD4では、分配処理部(503)により分配された「10」と最小値選択部(500)で選択された「10」とが加算された「20」の調光値が得られる。   With such a process, it is possible to obtain an image in which black float is suppressed while suppressing a decrease in luminance on the screen. In the distribution processing in the distribution processing unit (503), 160, which is a limited light emission amount in this example, is evenly redistributed in 16 display areas. Therefore, in this example, the value “10” is distributed to each display area. Therefore, as shown in FIG. 11, in the backlight cell D4, for example, “10” distributed by the distribution processing unit (503) and “10” selected by the minimum value selection unit (500) are added. A dimming value of “20” is obtained.

次に、本実施例の効果について図6とは別の画面例を用いて説明する。ここで、説明の簡単化の為に、入力画像が図12の場合を考える。該入力画像は、バックライトセルA2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3に対応する各表示領域が25%の割合で白画像を含むものとする。図6〜図11で説明したものと同様の処理により、前記領域毎ヒストグラム検出部(102)は、例えば図13に示されるように、白画像を含む表示領域に対応するバックライトセルについてはバックライトセル発光量(109)として「100」、黒画像のみを含む表示領域に対応するバックライトセルについてはバックライトセル発光量(109)として「10」を出力する。前記差分検出部(501)は、その差分出力として白画像を含む表示領域に対応するバックライトセルについては「60」、黒画像のみを含む表示領域に対応するバックライトセルについては「10」を出力する。前記分配処理部(503)は、画像フレームに対する発光量の不足分(40x8=320)が入力され、16の領域で均等に再分配することにより、全ての領域について「20」(=320÷16)が加算器(504)によって最小値選択部(500)の出力と加算され、例えば図14に示すようなバックライトセル発光量を出力する。   Next, the effect of the present embodiment will be described using a screen example different from FIG. Here, for simplification of explanation, consider the case where the input image is shown in FIG. The input image includes white images at a ratio of 25% in each display area corresponding to the backlight cells A2, A3, B2, B3, C2, C3, D2, and D3. By the processing similar to that described with reference to FIGS. 6 to 11, the region-specific histogram detection unit (102) performs backlight processing for backlight cells corresponding to a display region including a white image, for example, as shown in FIG. “100” is output as the light cell emission amount (109), and “10” is output as the backlight cell emission amount (109) for the backlight cell corresponding to the display area including only the black image. The difference detection unit (501) sets “60” for the backlight cell corresponding to the display area including the white image and “10” for the backlight cell corresponding to the display area including only the black image as the difference output. Output. The distribution processing unit (503) receives the shortage of light emission amount (40 × 8 = 320) for the image frame, and redistributes the 16 areas evenly to obtain “20” (= 320 ÷ 16) for all areas. ) Is added to the output of the minimum value selection unit (500) by the adder (504) to output a backlight cell emission amount as shown in FIG. 14, for example.

図13でバックライトセル(601)を点灯制御した場合の、図中x軸方向の光の分布を図15(a)に、図14でバックライトセル(601)を点灯制御した場合の光の分布を図15(b)に示す。それぞれの図において、単一バックライトセルの光の分布は破線で示してあり、全てのバックライトセルを足し合わせた光分布を実線で示してある。図15(a)と図15(b)の黒画像領域におけるバックライト輝度差(700および701)および輝度勾配を比較すると、図15(a)の方が図15(b)に比べ大きく、急峻であることがわかる。   FIG. 15A shows the distribution of light in the x-axis direction when the backlight cell (601) is controlled to be turned on in FIG. 13, and FIG. 14 shows the light distribution when the backlight cell (601) is controlled to be turned on. The distribution is shown in FIG. In each figure, the light distribution of a single backlight cell is indicated by a broken line, and the light distribution obtained by adding all the backlight cells is indicated by a solid line. Comparing the backlight luminance difference (700 and 701) and the luminance gradient in the black image region of FIG. 15A and FIG. 15B, FIG. 15A is larger than FIG. It can be seen that it is.

このように、表示領域毎の画像信号の黒面積に応じて各バックライトセル(601)の発光輝度(発光量)の上限を設定し制御することで、黒画像領域における輝度段差を低く抑えることが可能となる。   In this way, by setting and controlling the upper limit of the light emission luminance (light emission amount) of each backlight cell (601) in accordance with the black area of the image signal for each display region, the luminance step in the black image region can be kept low. Is possible.

次に、入力画像が図16の場合を考える。図16は図7に比べ白画像の位置が異なっており、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域が5%,15%,15%,65%の割合で白画像を含むものとする。図6〜図11の例と同様に、バックライトセルB2,B3,C2,C3に対応する各表示領域が白画像が含まれる為、前記領域毎ヒストグラム検出部(102)の出力は図8と同一となる
前記領域毎黒面積検出部(101)では、バックライトセルB2に対応する表示領域について黒面積が95%であることを検出し、図4に示された関係に基づいて、例えば図17に示されるようにバックライトセル発光上限量(図17の例では46)を出力する。同様にB3,C2,C3に対応する各表示領域についても黒面積の値に応じてバックライトセル発光上限量(図17例では「55」,「55」,「100」)を出力する。図6〜図11の例と同様に、積和演算部(502)で画像フレームに対する発光量の不足分を算出(54+45+45=144)し、制限された発光量である「144」を分配処理部(503)で16個の表示領域で均等に再分配し(この場合、1つの表示領域に対して「9」が分配される)、加算器(504)にて最小値選択部(500)の出力と加算すると図18に示されるような各バックライトセルに対応する調光値が得られる。
Next, consider the case where the input image is shown in FIG. FIG. 16 differs from FIG. 7 in the position of the white image, and the display area corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3 has a white image at a ratio of 5%, 15%, 15%, and 65%. Shall be included. Similar to the examples of FIGS. 6 to 11, since each display area corresponding to the backlight cells B2, B3, C2, and C3 includes a white image, the output of the per-area histogram detection unit (102) is as shown in FIG. The same black area detection unit (101) for each area detects that the black area is 95% for the display area corresponding to the backlight cell B2, and based on the relationship shown in FIG. As shown in FIG. 17, the backlight cell emission upper limit (46 in the example of FIG. 17) is output. Similarly, the backlight cell emission upper limit amount (“55”, “55”, “100” in the example of FIG. 17) is output for each display region corresponding to B3, C2, and C3 according to the value of the black area. Similar to the examples of FIGS. 6 to 11, the product-sum operation unit (502) calculates the shortage of the light emission amount for the image frame (54 + 45 + 45 = 144), and distributes the limited light emission amount “144”. (503) is redistributed equally in the 16 display areas (in this case, “9” is distributed to one display area), and the adder (504) of the minimum value selection unit (500) When added to the output, a dimming value corresponding to each backlight cell as shown in FIG. 18 is obtained.

このように、表示領域毎の黒面積に応じて各表示領域に対応するバックライトセルの発光輝度の上限を設定し制御することで、白画像を含む黒面積の大きい領域のバックライト輝度が低く抑えられ、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなる不自然な黒浮きを抑制し、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。また、同一APL画像においても、表示領域毎の黒面積の値に応じて発光輝度の上限を制御することで、表示領域毎に異なるバックライトセル発光量分布が得られることもできる。   In this way, by setting and controlling the upper limit of the light emission luminance of the backlight cell corresponding to each display region according to the black area for each display region, the backlight luminance of the region with a large black area including the white image is lowered. Therefore, it is possible to suppress unnatural black floating in which the black image portion becomes slightly bright due to light leakage, and to make it difficult to visually recognize the luminance step in the black image portion. Even in the same APL image, by controlling the upper limit of the light emission luminance in accordance with the value of the black area for each display region, a different backlight cell light emission amount distribution can be obtained for each display region.

尚、前記分配処理部(503)においてて上述した分配処理をするのが好ましいが、消費電力の観点から電力を優先し、再分配処理を行わない、もしくは再分配比率を減らす等をしてもよい。   The distribution processing unit (503) preferably performs the above-described distribution processing. However, power may be given priority from the viewpoint of power consumption, and the redistribution processing may not be performed or the redistribution ratio may be reduced. Good.

再び図1に戻り、フィルタ部(104)では、上述のようにして調光値決定部(103)で決定したバックライトセルの発光量に対し、急峻な輝度変動を抑えるように時間方向のフィルタ処理を行う。この処理は、例えば現在の画像信号のフレームのタイミングで得られた発光量と前フレームのタイミング、もしくは前フレームとその前のフレームのタイミングで得られた発光量との加重平均を求める処理である。また、フィルタ部(104)は時間方向の処理のみならず、空間的なフィルタ処理もすることができる。例えばあるバックライトセルの発光量と、それに上下及び/または左右方向に隣接するバックライトセルの発光量との変化が緩やかになるように積分処理をすることで空間的なフィルタ処理をすることもできる。   Returning to FIG. 1 again, the filter unit (104) filters in the time direction so as to suppress a steep luminance variation with respect to the light emission amount of the backlight cell determined by the dimming value determination unit (103) as described above. Process. This process is, for example, a process of obtaining a weighted average of the light emission amount obtained at the timing of the frame of the current image signal and the timing of the previous frame, or the light emission amount obtained at the timing of the previous frame and the previous frame. . In addition, the filter unit (104) can perform not only a time direction process but also a spatial filter process. For example, spatial filtering may be performed by performing integration processing so that the change in the amount of light emitted from a certain backlight cell and the amount of light emitted from a backlight cell adjacent in the vertical and / or horizontal direction is moderated. it can.

バックライト制御部(105)は、前記フィルタ部(104)で決定された最終的な発光量を受け、バックライト部(107)内のバックライトセルを点灯制御する。尚、バックライトを駆動する信号は、PWM(Pulse Width Modulation)信号、もしくは振幅変調信号である。PWM信号の場合、PWM周波数は一定とし、発光強度に応じてON期間とOFF期間の比(デューティ比)を変化させて、バックライトセル(602)のLEDを駆動する。また、PWM周波数は、液晶表示装置のフレーム周波数より高いもくしは同等程度であることが望ましい。   The backlight control unit (105) receives the final light emission amount determined by the filter unit (104) and controls lighting of the backlight cells in the backlight unit (107). The signal for driving the backlight is a PWM (Pulse Width Modulation) signal or an amplitude modulation signal. In the case of a PWM signal, the PWM frequency is constant, and the LED of the backlight cell (602) is driven by changing the ratio (duty ratio) between the ON period and the OFF period according to the light emission intensity. Further, it is desirable that the PWM frequency is equal to or higher than the frame frequency of the liquid crystal display device.

液晶制御部(106)では、フィルタ部(104)で決定された最終発光量を受け、液晶パネル(106)の直下における輝度分布を算出し、適切なゲイン量に基づき画像補正を行う。例えば、ここでは、液晶制御部(106)は、最終発光量が光源の最大輝度の半分程度に制御するものであれば画像信号の振幅を2倍にし、発光輝度を低下させることによる画像の輝度低下を相殺するように画像補正を行う。この補正された画像信号を液晶パネルに供給(108)し液晶パネル(108)を駆動する。   The liquid crystal control unit (106) receives the final light emission amount determined by the filter unit (104), calculates a luminance distribution immediately below the liquid crystal panel (106), and performs image correction based on an appropriate gain amount. For example, here, if the final light emission amount is controlled to about half of the maximum luminance of the light source, the liquid crystal control unit (106) doubles the amplitude of the image signal and reduces the luminance of the image by reducing the emission luminance. Image correction is performed so as to cancel out the decrease. The corrected image signal is supplied to the liquid crystal panel (108), and the liquid crystal panel (108) is driven.

このようにすることで、液晶パネル(108)は、その画素毎にバックライト部(107)から出射された光を変調し、が沿う信号に対応して画像を形成する。   By doing in this way, a liquid crystal panel (108) modulates the light radiate | emitted from the backlight part (107) for every pixel, and forms an image according to the signal which follows.

以上のように、本実施例によれば、各表示領域の輝度ヒストグラムで対応するバックライトセルの発光量を制御し、かつ各表示領域の黒面積に応じて対応するバックライトセルの発光輝度の上限を設定するようにしているので、白画像を含む黒面積の大きい領域のバックライト輝度が低く抑えられ、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなる不自然な黒浮きを抑制することができるとともに、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。従って、本実施例によれば、バックライトの消費電力を抑えつつ黒浮きが少ない高画質な画像を提供うすることが可能となる。   As described above, according to this embodiment, the light emission amount of the corresponding backlight cell is controlled by the luminance histogram of each display region, and the light emission luminance of the corresponding backlight cell is determined according to the black area of each display region. Since the upper limit is set, the backlight luminance of a large black area including a white image can be suppressed low, and the unnatural black float that makes the black image portion slightly bright due to light leakage can be suppressed. Thus, it is possible to make it difficult to visually recognize the luminance step in the black image portion. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a high-quality image with less black floating while suppressing the power consumption of the backlight.

本発明の第2の実施例について図19を参照して説明する。この第2の実施例は、調光値決定部(103)における分配処理の方法が実施例1と異なっている。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the distribution processing method in the dimming value determination unit (103).

例えば入力画像が図16の場合を考える。この場合、領域毎ヒストグラム検出部(102)と領域毎黒面積検出部(101)の出力は、それぞれ図8、図17と同一となる。   For example, consider the case where the input image is shown in FIG. In this case, the outputs of the per-region histogram detection unit (102) and the per-region black area detection unit (101) are the same as those in FIGS. 8 and 17, respectively.

ここで、各バックライトセル(601)に対して制限された発光量を、当該制限された表示領域を中心とする周囲の表示領域に対応するバックライトセルに分配する。表示領域B2を例にして考えると、表示領域B2について制限された発光量は「54」(=100−46)であり、この制限された発光量を、B2を中心として該B2に隣接するA1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3の計9領域に対応するバックライトセルに分配する。均等分配とすると、各表示領域に対応するバックライトセルに分配される発光量は「6」(=54÷9)である。同様に表示領域B3について計算すると、B3を中心とする9領域に対応するバックライトセルには、それぞれ発光量「5」(=45÷9)が分配される。表示領域C2についても同様の処理が行われ、最終的に図19に示されるようなバックライトセル発光量が得られる。   Here, the light emission amount restricted for each backlight cell (601) is distributed to the backlight cells corresponding to the surrounding display regions around the restricted display region. Considering the display area B2 as an example, the light emission amount restricted for the display region B2 is “54” (= 100−46), and this restricted light emission amount is set to A1 adjacent to the B2 with the B2 as the center. , A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, and C3 are distributed to backlight cells corresponding to a total of nine regions. In the case of uniform distribution, the light emission amount distributed to the backlight cells corresponding to the respective display areas is “6” (= 54 ÷ 9). Similarly, when calculating the display area B3, the light emission amount “5” (= 45 ÷ 9) is distributed to the backlight cells corresponding to the nine areas centered on B3. A similar process is performed on the display area C2, and the backlight cell emission amount as shown in FIG. 19 is finally obtained.

このように、発光量を制限した領域を中心に、発光量の再分配をすることで、黒画像が多く、光漏れによる黒浮きを発生し易い領域(この例では表示領域B2)の周囲の発光量を、黒画像が少なく、光漏れによる黒浮きを発生し難い領域(この例では表示領域C3)の周囲の発光量よりも相対的に高く持ち上げることが可能となり、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。   In this way, by redistributing the light emission amount around the region where the light emission amount is limited, there are many black images, and the area around the region (in this example, the display region B2) where black floating is likely to occur due to light leakage. It is possible to raise the light emission amount relatively higher than the light emission amount around the area (in this example, the display area C3) where there is little black image and hardly causes black floating due to light leakage. Can be made difficult to visually recognize.

本発明の第3の実施例について図20を参照して説明する。この第3の実施例は、画像フレーム全体の黒面積率を考慮に入れて制御することが、実施例1および実施例2と異なっている。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the control is performed taking into account the black area ratio of the entire image frame.

図20は、図3に示された領域毎黒面積検出部(101)に、画像フレーム全体の黒面積検出し、該黒面積の値に応じて、LUT(303)で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための制御系(210)を加えたものである。制御系(210)以外の図3と同じ符号が付されている要素については図3で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。   FIG. 20 shows the black area of the entire image frame detected by the area black area detection unit (101) shown in FIG. 3, and the backlight cell obtained by the LUT (303) according to the value of the black area. A control system (210) for multiplying the upper limit of light emission by a constant is added. Elements other than the control system (210) that have the same reference numerals as those in FIG. 3 are the same as those described in FIG.

図20の制御系(210)において、輝度情報検出部(300)にて、入力された画像フレームの各画素における最大階調値、もしくは階調値から求める液晶パネル(108)上の輝度値を検出する。この輝度情報は、予め保持されている、または外部より設定可能な、閾値2と閾値比較部(211)で比較される。この比較において、閾値2よりも輝度情報が低いと判定された場合は全体カウンタ(212)を動作させて閾値2よりも低い輝度情報を持つ画素の数、つまり黒画素の数を計数する。最終的なカウンタ値(黒画素数)と、液晶パネル(108)の画素数との関係から、1つの画像フレーム全体における黒画像が占める割合を求めることが可能となる。もちろん、閾値比較部(211)で閾値2よりも高い画素を全体カウンタ(212)でカウントし、黒画素以外の画素数を求めてこれを全体の画素から差し引くことにより黒面積を求めてもよい。この求められた黒面積に応じてLUT(213)を参照することにより、LUT(303)で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための強度係数1(214)を決定する。このLUT(213)を参照して得られた強度係数1(214)と、LUT(303)で得られたバックライトセル発光上限量とが、乗算器(215)によって乗算されて最終的なバックライトセル発光上限量(110)として出力される。   In the control system (210) of FIG. 20, the luminance information detection unit (300) determines the maximum gradation value in each pixel of the input image frame or the luminance value on the liquid crystal panel (108) obtained from the gradation value. To detect. The luminance information is compared by the threshold value 2 and the threshold value comparison unit (211), which is held in advance or can be set from the outside. In this comparison, when it is determined that the luminance information is lower than the threshold value 2, the overall counter (212) is operated to count the number of pixels having luminance information lower than the threshold value 2, that is, the number of black pixels. From the relationship between the final counter value (the number of black pixels) and the number of pixels of the liquid crystal panel (108), it is possible to obtain the ratio of the black image in one entire image frame. Of course, the threshold value comparison unit (211) may count pixels higher than the threshold value 2 with the overall counter (212), determine the number of pixels other than black pixels, and subtract this from the total pixels to determine the black area. . By referring to the LUT (213) according to the obtained black area, the intensity coefficient 1 (214) for multiplying the backlight cell emission upper limit obtained by the LUT (303) by a constant is determined. The multiplier coefficient (215) multiplies the intensity coefficient 1 (214) obtained with reference to the LUT (213) and the backlight cell emission upper limit amount obtained by the LUT (303) to obtain the final backlight. It is output as the light cell emission upper limit (110).

例として、図7の入力画像における表示領域B2およびB3の白画像が全て黒画像の場合を考える。この画像は、画面全体の黒面積は図7の場合と異なるが、表示領域C2およびC3の黒面積は同一である。   As an example, consider a case where the white images in the display areas B2 and B3 in the input image of FIG. 7 are all black images. In this image, the black area of the entire screen is different from that in FIG. 7, but the black areas of the display areas C2 and C3 are the same.

画面全体では黒面積が大きくなるため、人間の目に入射する光量が減少し、視覚系の感度が上昇することで、黒画像部分における輝度段差が視認し易くなる。このため、画面全体で黒面積が大きくなる場合には、バックライトの輝度を落とすことが望ましい。   Since the black area of the entire screen increases, the amount of light incident on the human eye decreases, and the sensitivity of the visual system increases, making it easier to visually recognize the luminance step in the black image portion. For this reason, when the black area increases on the entire screen, it is desirable to reduce the luminance of the backlight.

そこで本実施例では、上記の強度係数1を、画像フレーム全体における黒画像の占める割合が所定の閾値より大きい場合は、小さい場合に比べて相対的に小さい値に設定することで、バックライトセル発光上限量を小さくするよう制御する。   Therefore, in the present embodiment, the above-described intensity coefficient 1 is set to a relatively small value when the ratio of the black image in the entire image frame is larger than a predetermined threshold value, as compared with the case where it is small. Control is performed to reduce the upper limit of light emission.

このように制御することで、黒画像部分における輝度段差が目立ち易い、すなわち画面全体に黒い部分が多い画像では、バックライトセルの発光上限量を低くなるよう制御して輝度段差を抑制することが可能となる。一方、輝度段差が目立ち難い、すなわち画面全体に黒い部分が少ない画像ではバックライトセルの発光上限量を高く制御することが可能となり、よりメリハリのある画像を提供することが出来る。   By controlling in this way, the luminance step in the black image portion is easily noticeable, that is, in an image with many black portions on the entire screen, the luminance step can be suppressed by controlling the light emission upper limit of the backlight cell to be low. It becomes possible. On the other hand, in the case where the luminance difference is not conspicuous, that is, the image has a small black portion on the entire screen, the upper limit light emission amount of the backlight cell can be controlled to be high, and a sharper image can be provided.

本発明の第4の実施例について図21及び22を参照して説明する。この第4の実施例は、バックライトセルの発光上限量を表示領域毎のAPLを用いて制御することが、実施例1および実施例2と異なっている。   A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fourth embodiment is different from the first and second embodiments in that the upper limit light emission amount of the backlight cell is controlled using the APL for each display area.

図21は、本発明の第4の実施例である液晶表示装置における、全体の回路ブロック図である。本実施例の液晶表示装置は、実施例1における領域毎黒面積検出部(101)を領域毎APL検出部(218)に置き換えたもの、他のブロックの動作は実施例1と同一であるため、その説明は省略する。以下、該領域毎APL検出部の詳細及び動作について図22を用いて説明する。   FIG. 21 is an overall circuit block diagram of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment of the present invention. In the liquid crystal display device of this embodiment, the black area detection unit (101) for each area in the first embodiment is replaced with the APL detection section (218) for each area, and the operation of other blocks is the same as that of the first embodiment. The description is omitted. Hereinafter, details and operations of the APL detection unit for each region will be described with reference to FIG.

図22に示された領域毎APL検出部(218)において、画像フレーム受信部(100)にて受信された画像フレームが入力され、輝度値検出部(220)において階調値から求める液晶パネル(108)上の輝度値を検出する。この輝度情報は、入力される水平/垂直同期信号に基づき表示領域毎に積和演算部(221)で積和演算される。最終的な積和値と、1つの表示領域に対応する液晶表示パネルの全体の画素数との関係(例えば積和値と全体の画素数との比率。比率が高いほどAPLが高いものとする)から、APL演算回路(222)にて各領域のAPLを求めることが可能となる。この表示領域毎に求められたAPLを用いてLUT(203)を参照することにより、各表示領域に対応した各バックライトセルの発光上限量を決定し、調光値決定部(103)に制御信号(219)を送出する。   In the area-specific APL detection unit (218) shown in FIG. 22, the image frame received by the image frame reception unit (100) is input, and the luminance value detection unit (220) obtains the liquid crystal panel (from the gradation value). 108) The above luminance value is detected. This luminance information is subjected to a product-sum operation by a product-sum operation unit (221) for each display area based on the input horizontal / vertical synchronization signal. The relationship between the final product-sum value and the total number of pixels of the liquid crystal display panel corresponding to one display area (for example, the ratio between the product-sum value and the total number of pixels. The higher the ratio, the higher the APL. ), The APL of each region can be obtained by the APL arithmetic circuit (222). By referring to the LUT (203) using the APL obtained for each display area, the light emission upper limit amount of each backlight cell corresponding to each display area is determined and controlled by the dimming value determination unit (103). A signal (219) is sent out.

このように、バックライトセルの発光上限量の算出にAPLを用いることで、暗い領域を検出することが可能となる。このAPLの低い領域のバックライト輝度を低く抑えることで、黒画像部分における輝度段差を抑制することが可能となる。   In this way, it is possible to detect a dark region by using APL to calculate the upper limit light emission amount of the backlight cell. By suppressing the backlight luminance in the low APL region, it is possible to suppress the luminance step in the black image portion.

本発明の第5の実施例について図23を参照して説明する。この第5の実施例は、画像フレーム全体のAPLを考慮に入れてバックライトセルの発光量を制御することが実施例3と異なっている。   A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is different from the third embodiment in that the amount of light emitted from the backlight cell is controlled in consideration of the APL of the entire image frame.

図23は、図20に示された領域毎黒面積検出部(101)に画像フレーム全体の黒面積検出して制御する制御系(210)に代えて、画像フレーム全体のAPL検出して制御する制御系(239)を加えたものである。制御系(239)以外の図3または図10と同じ符号が付されている要素については図3または図10で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。   23, instead of the control system (210) for detecting and controlling the black area of the entire image frame by the black area detection unit (101) for each area shown in FIG. 20, APL detection and control is performed for the entire image frame. A control system (239) is added. Elements other than the control system (239) and having the same reference numerals as in FIG. 3 or FIG. 10 are the same as those described in FIG. 3 or FIG.

領域毎APL検出部(218)は、画像フレーム受信部(100)にて受信された画像フレームが入力され、輝度値検出部(220)において、階調値から求める液晶パネル(108)上の輝度値を検出する。この輝度情報は積和演算部(230)により積和演算され、最終的な積和値と、液晶パネル(108)の全体の画素数との関係(例えば積和値と全体の画素数との比率。比率が高いほどAPLが高いものとする)から、APL演算回路(231)にて画像フレーム全体のAPLを求めることが可能となる。このAPLを用いてLUT(232)を参照することにより、LUT(303)で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための強度係数2(233)を決定する。このLUT(233)を参照して得られた強度係数2(233)と、LUT(303)で得られたバックライトセル発光上限量とが、乗算器(234)によって乗算されて最終的なバックライトセル発光上限量(110)として出力される。   The area-specific APL detection unit (218) receives the image frame received by the image frame reception unit (100), and the luminance value detection unit (220) obtains the luminance on the liquid crystal panel (108) from the gradation value. Detect value. This luminance information is subjected to product-sum operation by the product-sum operation unit (230), and the relationship between the final product-sum value and the total number of pixels of the liquid crystal panel (108) (for example, the product-sum value and the total number of pixels). From the ratio (the higher the ratio, the higher the APL), the APL calculation circuit (231) can determine the APL of the entire image frame. By referring to the LUT (232) using this APL, the intensity coefficient 2 (233) for multiplying the backlight cell light emission upper limit obtained by the LUT (303) by a constant is determined. The multiplier (234) multiplies the intensity coefficient 2 (233) obtained by referring to the LUT (233) and the backlight cell light emission upper limit obtained by the LUT (303) to obtain the final backlight. It is output as the light cell emission upper limit (110).

例として、図7の入力画像における、表示領域B2およびB3の白画像が全て黒画像の場合を考える。この時、画面全体のAPLは図7の場合と異なるが、表示領域C2およびC3の黒面積は変化しない。   As an example, consider a case where all the white images in the display areas B2 and B3 in the input image of FIG. 7 are black images. At this time, the APL of the entire screen is different from that in FIG. 7, but the black areas of the display areas C2 and C3 do not change.

しかし、画面全体ではAPLが低くなるため、人間の目に入射する光量が減少し、視覚系の感度が上昇することで、黒画像部分における輝度段差が視認し易くなる。このため、画面全体でAPLが低くなる場合には、バックライトの輝度を落とすことが望ましい。   However, since the APL is low on the entire screen, the amount of light incident on the human eye is reduced, and the sensitivity of the visual system is increased, so that the luminance step in the black image portion is easily visible. For this reason, it is desirable to reduce the luminance of the backlight when the APL is lowered over the entire screen.

そこで本実施例では、強度係数2(233)を、画像フレーム全体のAPLが所定の閾値より小さい場合は、大きい場合に比べ相対的に小さい値に設定することで、バックライトセル発光上限量を小さくするよう制御する。   Therefore, in this embodiment, the intensity coefficient 2 (233) is set to a relatively small value when the APL of the entire image frame is smaller than a predetermined threshold value, so that the backlight cell emission upper limit amount is set. Control to make it smaller.

このように制御することで、黒浮きが目立ち易い、すなわち画面全体のAPLが低い画像では、バックライトセルの発光上限量を低くなるよう制御して輝度段差を抑制することができる。一方、輝度段差が目立ち難い、すなわちAPLが高い画像ではバックライトセルの発光上限量を高く制御することが可能となり、メリハリのある画像を提供することが出来る。   By controlling in this way, in an image where black floating is conspicuous, that is, the APL of the entire screen is low, it is possible to suppress the luminance step by controlling the light emission upper limit amount of the backlight cell to be low. On the other hand, it is possible to control the light emission upper limit amount of the backlight cell to be high for an image in which the luminance difference is not conspicuous, that is, the APL is high, and a sharp image can be provided.

本発明は、バックライトを複数の領域に分割して個別に制御するように構成された液晶表示装置、例えば液晶テレビや携帯ディスプレイに適用して好適である。   The present invention is suitable for application to a liquid crystal display device configured to divide a backlight into a plurality of regions and individually control the backlight, for example, a liquid crystal television or a portable display.

100 画像フレーム受信部
101 領域毎ヒストグラム検出部
102 領域毎黒面積検出部
103 調光値決定部
104 フィルタ部
105 バックライト制御部
106 液晶制御部
107 バックライト部
108 液晶パネル
109 バックライトセル発光量
110 バックライトセル発光上限量
300 輝度情報検出部
301 閾値比較部
302 領域カウンタ
303 LUT
500 最小値選択部
501 差分検出部
502 積和演算部
503 分配処理部
600 表示領域
601 バックライトセル
700 黒画像領域における輝度差
701 黒画像領域における輝度差
212 全体カウンタ
213 LUT
214 強度係数1
218 領域毎APL検出部
219 バックライトセル発光上限量
220 輝度値検出部
221 領域積和演算部
222 APL演算回路
223 LUT
230 積和演算部
231 APL演算回路
2232 LUT
233 強度係数2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image frame receiving part 101 Histogram detection part for every area | region 102 Black area detection part for every area | region 103 Dimming value determination part 104 Filter part 105 Backlight control part 106 Liquid crystal control part 107 Backlight part 108 Liquid crystal panel 109 Backlight cell light emission 110 Backlight cell emission upper limit 300 Brightness information detection unit 301 Threshold comparison unit 302 Area counter 303 LUT
500 Minimum value selection unit 501 Difference detection unit 502 Product-sum operation unit 503 Distribution processing unit 600 Display area 601 Backlight cell 700 Luminance difference in black image area 701 Luminance difference in black image area 212 Overall counter 213 LUT
214 Strength coefficient 1
218 APL detection unit for each region 219 Backlight cell light emission upper limit 220 Brightness value detection unit 221 Region product sum operation unit 222 APL operation circuit 223 LUT
230 Product-sum operation unit 231 APL operation circuit 2232 LUT
233 Strength coefficient 2

Claims (9)

個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光を画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、
1フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する前記液晶パネルの表示領域毎に最大輝度情報を検出する最大輝度情報検出部と、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域黒面積を検出する領域黒面積検出部と、前記検出された前記表示領域毎の画像の最大輝度情報と前記検出された表示領域毎の領域黒面積に応じて、前記各バックライトセルの発光量を決定する調光値決定部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
A backlight configured by two-dimensionally combining a plurality of backlight cells whose light intensity can be individually controlled, and a liquid crystal panel that displays light by modulating light emitted from the backlight for each pixel In the provided image display device,
A maximum luminance information detector for detecting maximum luminance information for each display area of the liquid crystal panel corresponding to each backlight cell from one frame of the input image signal; and a black area for each display area corresponding to each backlight cell The area black area detection unit for detecting the amount of light emitted from each backlight cell is determined according to the detected maximum luminance information of the image for each display area and the area black area for each detected display area. A dimming value determination unit for
An image display device comprising:
請求項1記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べて当該バックライトセルの発光量が低くされることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 1,
When the area black area value detected by the area black area detection unit in a display area corresponding to a certain backlight cell is larger than a predetermined black area threshold, the dimming value determination unit An image display device characterized in that a light emission amount of a backlight cell is lowered.
請求項1記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べて、当該バックライトセルを中心とする周囲のバックライトセルの発光量を高くすることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 1,
When the area black area value detected by the area black area detection unit in a display area corresponding to a certain backlight cell is larger than a predetermined black area threshold, the dimming value determination unit is smaller than An image display device characterized in that the amount of light emitted from surrounding backlight cells centering on the backlight cell is increased.
請求項1乃至3のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記最大輝度情報検出部は、前記表示領域毎に画像信号の輝度ヒストグラムを求め、該輝度ヒストグラムから前記最大階調情報を検出することを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to any one of claims 1 to 3,
The maximum luminance information detection unit obtains a luminance histogram of an image signal for each display area, and detects the maximum gradation information from the luminance histogram.
請求項1乃至4のいずれかに記載の画像表示装置において、
1フレームの入力画像信号に対応する黒面積を検出をする全体黒面積検出部を更に備え、
前記調光値決定部は、前記全体黒面積検出手段における全体黒面積が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べ、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が同一の場合でも、当該バックライトセルの発光量を低くすることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to any one of claims 1 to 4,
An overall black area detector that detects a black area corresponding to one frame of the input image signal;
The dimming value determination unit detects the area black area in a display area corresponding to a certain backlight cell, when the total black area in the total black area detection unit is larger than a predetermined black area threshold, compared to a case where it is small Even if the area black area value detected in the part is the same, the light emission amount of the backlight cell is reduced.
請求項1乃至4のいずれかに記載の画像表示装置において、
1フレームの入力画像信号に対応する全体平均輝度を検出する全体APL検出部を更に備え、
前記調光値決定部は、前記全体APL検出部で検出された全体APLが所定のAPL閾値よりも小さい場合は、大きい場合に比べ、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が同一でも、当該バックライトセルの発光量を低くすることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to any one of claims 1 to 4,
An overall APL detection unit for detecting an overall average luminance corresponding to one frame of the input image signal;
The dimming value determination unit detects the area black area in a display area corresponding to a certain backlight cell, when the total APL detected by the total APL detection unit is smaller than a predetermined APL threshold, compared to a case where the total APL is large. Even if the area black area value detected in the part is the same, the light emission amount of the backlight cell is reduced.
個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光を画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、
1フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する表示領域毎に最大輝度情報を検出する領域特徴量検出部と、
各バックライトセルに対応する表示領域毎に平均輝度を検出する領域APL検出部と、
前記検出された前記表示領域毎の最大輝度情報と前記検出された表示領域毎の平均輝度に応じて、前記各バックライトセルの発光量を決定する調光値決定部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
A backlight configured by two-dimensionally combining a plurality of backlight cells whose light intensity can be individually controlled, and a liquid crystal panel that displays light by modulating light emitted from the backlight for each pixel In the provided image display device,
An area feature amount detection unit that detects maximum luminance information for each display area corresponding to each backlight cell from one frame of the input image signal;
An area APL detection unit that detects average luminance for each display area corresponding to each backlight cell;
A dimming value determining unit that determines the light emission amount of each backlight cell according to the detected maximum luminance information for each display region and the average luminance for each detected display region;
An image display device comprising:
請求項7記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域APL検出手段で検出された領域平均輝度が所定のAPL閾値よりも小さい場合は、大きい場合に比べて当該バックライトセルの発光量が低くされることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 7,
In the display area corresponding to a certain backlight cell, the dimming value determination unit is configured so that when the area average luminance detected by the area APL detection unit is smaller than a predetermined APL threshold, the backlight cell An image display device characterized in that the amount of emitted light is reduced.
請求項7または8記載の画像表示装置において、
前記最大輝度情報検出部は、前記画像信号の輝度ヒストグラムを求め、該輝度ヒストグラムから前記最大階調情報を検出することを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 7 or 8,
The image display apparatus, wherein the maximum luminance information detecting unit obtains a luminance histogram of the image signal and detects the maximum gradation information from the luminance histogram.
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