JP3953506B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置、より詳細には映像信号に応じてバックライト光源の輝度を動的に変化させるようにした液晶表示装置に関する。

映像信号に従って光源光を変調する液晶パネルと、その液晶パネルを照明するためのバックライト等の光源を備えた液晶表示装置において、映像信号に応じてバックライト光源の発光輝度を制御することにより、表示映像の品位を改善するようにした技術が提案されている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、入力映像信号の特徴量として平均輝度レベル（ＡＰＬ）を検出して、検出した平均輝度レベルが大きいときには光源輝度を下げ、小さいときには光源輝度を上げることで、同じ映像階調の表示であっても画面輝度を異ならせるようにし、表示する映像内容に応じて画面輝度を動的に変化させ、メリハリのある（ダイナミックコントラストが拡大された）高画質な動画表示を可能とするものが提案されている。

このような入力映像信号の特徴量を用いてバックライト光源の発光輝度を制御する技術に関し、例えば、本願と同一の出願人により出願された特願２００５−３９９５９号（原出願日；２００４年５月６日）には、不所望な付加情報による影響をできるだけ除去して、常に最適な画面輝度を得ることが可能な画像表示装置が記載されている。この画像表示装置は、バックライト光源を用いて入力映像信号を表示する液晶パネルと、入力映像信号の特徴量を検出する特徴量検出手段と、その特徴量検出手段で検出された特徴量に基づいてバックライト光源の発光輝度を動的に可変制御する光源制御手段とを備えている。

そして、上記の特徴量検出手段は、画面内における所定領域の映像信号を抽出し、抽出された映像信号の特徴量を検出する。これにより、入力映像信号に含まれる不所望な付加情報による影響をできるだけ除去して、本来の映像内容に応じた最適な画面輝度（明るさ）を得ることができるようになる。
特開平８−２０１８１２号公報 ＷＯ０３／３８７９９号公報

上記のように入力映像信号に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する場合、人間の目の視覚を考慮した最適な明るさの制御特性を選択する必要がある。ここで例えば、映像信号においては、その字幕や、スポーツ放送のスコア、あるいはＯＳＤ（On Screen Display）で表示するチャンネル情報等の付加情報は、本来の映像に比べて異質な輝度をもっている。

そして上記のように映像信号の特徴量に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する場合、上記のような付加情報とともに映像信号の特徴量を検出すると、付加情報の異質な輝度に影響されて特徴量が本来の映像信号による特徴量とならない。従って特徴量に応じたバックライト光源の発光輝度が最適化されず、表示映像の品位改善が十分行えない可能性が生じる。

このような課題に対して、上記特願２００５−３９９５９号のように、所望領域の映像信号を選択抽出することにより、不所望の付加情報による影響をなくすようにすることが考えられる。
しかしながら、上記技術では、特徴量を算出する映像信号の所定領域は、ユーザの指示入力に従って設定されるものであり、表示すべき映像の特徴を判別して所定領域を自動抽出し、その自動抽出した所定領域における映像信号の特徴量を用いてバックライト光源の発光輝度制御を行うようにしたものではなかった。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、表示すべき映像のジャンル情報に基づいて、映像信号の特徴量を測定する画面領域を自動抽出し、その抽出した画面領域における映像信号から特徴量を得て、その特徴量に応じてバックライト光源の発光輝度を制御することにより、最適な表示品位の映像表示を実現するようにした液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号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、入力映像信号の特徴量に基づいて光源の発光輝度を制御する液晶表示装置において、特徴量を測定する映像信号の画面領域を、液晶パネルに表示する映像のジャンル情報に基づいて自動的に可変制御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、ジャンル情報に基づいて、本来の映像信号に付加された付加情報が表示される可能性の高い領域を、特徴量を測定する画面領域から除外することを特徴としたものである。

本発明によれば、映像信号の特徴量を測定する画面領域を、表示すべき映像のジャンル情報に基づいて自動的に可変制御することにより、ユーザによる煩わしい設定操作を必要とせず、常に最適な表示品位の映像表示を実現することができる。

本発明に係る液晶表示装置の実施形態によれば、映像信号の特徴量として映像信号の１フレームにおける平均輝度レベル（ＡＰＬ；Average Picture Level）を使用し、ＡＰＬ
の変化に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する。この場合、液晶表示装置は、輝度変換特性を規定する輝度変換テーブルを保持し、その輝度変換テーブルによる輝度制御特性に従ってバックライト光源の発光輝度を制御する。

そして本発明に係る液晶表示装置の実施形態によれば、バックライト光源の発光輝度制御に使用するＡＰＬの測定領域を映像信号の特徴から自動抽出し、その抽出した領域の映像信号から測定したＡＰＬを使用して、輝度変換テーブルによる輝度制御特性によりバックライト光源の発光輝度を制御する。

上記ＡＰＬを測定する映像信号の画面領域は、液晶パネルに表示する映像に応じて自動的に可変制御される。例えば、上記画面領域は、映像信号の輝度値等の所定の指標を用いて映像信号の有効領域を判別することにより決定することができ、あるいは入力映像信号に含まれるジャンル情報や、液晶表示装置がＯＳＤ表示を行うときのＯＳＤ表示情報に基づいて決定することができる。これにより、無映像部の領域や、特定のジャンルの映像信号のときに表示される付加情報、あるいは、ＯＳＤ表示される付加情報をＡＰＬを測定する画面領域から除外することができる。これにより、画面表示する映像に応じた最適な表示品位が得られるようにバックライト光源の発光輝度を制御することができる。

図１は、本発明による液晶表示装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。液晶表示装置１において、チューナ１２は、アンテナ１１により受信した放送信号を選局する。デコーダ１３は、チューナ１２で選局された放送信号をデコード処理して多重分離し、液晶パネル２２を駆動するための映像信号と、放送信号の電子番組情報等に含まれるジャンル情報とを出力する。

デコーダ１３で分離された映像信号は、映像処理部２０で各種の映像処理が行われた後、液晶パネル２２を駆動制御するＬＣＤコントローラ２１に入力する。ＬＣＤコントローラ２１では、入力した映像信号に基づいて液晶パネル２２の図示しないゲートドライバ及びソースドライバに対して液晶駆動信号を出力し、これにより映像信号に従う映像が液晶パネル２２に表示される。

映像処理部２０には、ＯＳＤ処理部が含まれる。ＯＳＤ処理部は、例えばデジタル放送信号に含まれる文字コードで指定された文字や記号等のＯＳＤデータや、チャンネル表示を行うためのＯＳＤデータをＯＳＤ表示情報として生成し、映像信号に重畳させて出力する。

また、デコーダ１３で分離された上記映像信号は、レターサイズ検出部１４に入力される。レターサイズ検出部１４は、映像信号がレターサイズで送られてきているかどうかを判別する。ここでは、デコーダ１３で分離された映像信号の輝度信号を検出し、その輝度信号を予め定めた閾値と比較し、閾値より低い映像領域を無映像の領域として検出する。そして無映像の領域が、映像領域の上下の一定幅の黒オビとして検出された場合には、レターサイズの映像信号であるものと判断できる。マイコン２３は、レターサイズ検出部１４の検出結果に従って、ゲート部１５を制御し、入力映像信号がレターサイズの信号である場合に、ＡＰＬ測定部１６に出力させる映像信号の範囲（画面領域）を制御する。またレターサイズを判別する指標として、上記のような映像信号の輝度レベルだけでなく、映像信号の色度情報や色温度情報を用いるようにしてもよい。

また、レターサイズ検出部１４においてレターサイズを検出する際、時間軸情報の条件を付加して、映像信号の黒オビ状の無映像領域が所定時間継続して検出されたときに、レターサイズ信号であるものとの判断するようにしてもよい。
また、後述するジャンル情報にレターサイズの情報が含まれている場合には、マイコン２３はそのレターサイズ情報に応じて、ゲート部１５による映像信号の出力範囲を制御することもできる。

ゲート部１５は、マイコン２３からの制御信号に従って、入力した映像信号の垂直走査期間及び／または水平走査期間の所定期間の映像信号を選択・抽出して、ＡＰＬ測定部１６に出力する。
マイコン２３からゲート部１５に対しては、上記のレターサイズ検出部１４による検出結果に基づく抽出領域のみならず、映像信号のジャンル情報に従って選択された抽出領域や、ＯＳＤ表示情報に従って選択された抽出領域に従う制御信号が入力される。そしてゲート部１５では、これら抽出領域を規定する制御信号に従って、映像信号から抽出する領域を選択する。

ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部１５から出力された映像信号の１フレームごとのＡＰＬを測定する。このＡＰＬの測定領域は、上記のようにゲート部１５で抽出された特定領域の映像信号である。また、ゲート部１５における特定領域の抽出制御が行われない場合は、デコーダ１３で分離された映像信号がそのままＡＰＬ測定部１６に入力する。

ＡＰＬ測定部１６で測定されたＡＰＬはフィルタ１７に送られる。ＡＰＬは、本発明の映像特徴量の一つに該当し、後述する輝度変換テーブルの輝度変換特性に基づき、ＡＰＬに応じたバックライト光源の発光輝度制御が行われる。

フィルタ１７は、ＡＰＬの測定値に応じてバックライト輝度を制御する際に、映像信号のＡＰＬ変化に対する追従性を設定する。フィルタ１７は、例えば多段式のデジタルフィルタにより構成されている。

フィルタ１７は、ＡＰＬ測定部１６で測定されたフレームごとのＡＰＬを入力し、各フレームに対してその過去の１または複数のフレーム分のＡＰＬとの間で、それぞれの重み付けに従って加重平均演算を行って、出力ＡＰＬを算出する。ここでは、注目フレームに対して反映させる過去のフレーム段数を可変設定可能とし、注目フレームと過去のフレーム（設定された段数分）のそれぞれに対して重み付けを設定しておく。
そして注目フレームのＡＰＬが入力したときに、その入力ＡＰＬと、過去の使用段数分のフレームのＡＰＬをそれぞれの重み付けに従って加重平均演算し、得られたＡＰＬを出力する。これにより、実際のＡＰＬ変化に従う出力ＡＰＬの追従性を適宜設定することができる。
ここでは、マイコン２３に入力されたジャンルコードに応じて、フィルタの段数や重み付け値を設定する。フィルタ１７の段数及び重み付け値は上記のように適宜設定可能で、フィルタ機能のＯＮ／ＯＦＦ設定も可能である。

フィルタ１７から出力されたＡＰＬは、バックライト制御部１８に入力する。バックライト制御部１８は、選択された輝度変換テーブル２５に基づき、入力ＡＰＬに応じてバックライト輝度を調整するためのバックライト輝度調整信号を出力する。バックライトユニット１９は、バックライト制御部１８から出力されたバックライト輝度調整信号に従ってバックライト光源の発光輝度を制御する。

上記のようにＡＰＬ測定部１６で測定され、フィルタ部１５を通ってその追従性が制御されたＡＰＬは、バックライト制御部１８に入力し、バックライト光源の発光輝度制御に使用される。本実施形態では、ＡＰＬに従ってバックライト光源の輝度制御を行うために、予め記憶した輝度変換テーブルを用いる。ここではＡＰＬに応じたバックライト光源の発光輝度特性を規定する輝度変換テーブル（ルックアップテーブル）をＲＯＭ等のテーブル格納メモリ２４に記憶させておくことができる。

またこのときに、上記の輝度変換テーブルを、表示映像のジャンルごとに複数用意し、これらを上記テーブル格納メモリ２４に記憶させておくようにしてもよい。
この場合は、デコーダ１３にて映像信号から多重分離されて出力されたもしくは他のルートで取得したジャンル情報に基づいて、テーブル格納メモリ２４に記憶させた輝度変換テーブルを選択し、バックライト輝度制御に使用する輝度変換テーブル２５とする。

輝度変換テーブルは、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光源の発光輝度の関係を定めるものである。そして予め選択可能な複数の輝度変換テーブルを用意して保持しておき、ジャンル情報等に応じて使用するテーブルＮｏを指定することにより、制御に使用する輝度変換テーブルを選択することができる。
あるいは輝度変換テーブルを選択して変更したときに、演算によって変更後の輝度変換テーブルを得るようにしてもよい。

また図１において、輝度調整係数は、ユーザ操作に応じて画面全体の明るさ設定を行うために使用される。例えば、液晶表示装置１が保持するメニュー画面において、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。図１のマイコン２３は、その明るさ設定を認識して、その設定された明るさに従って乗算器２６に対して輝度調整係数を出力する。乗算器２６では、現在使用している輝度変換テーブルによる輝度変換値に対して、輝度調整係数を乗算することにより、明るさ設定に応じた明るさでバックライト光源を点灯させる。

輝度調整係数は、輝度変換テーブルの輝度変換特性の傾きを変化させる。すなわち、一定の割合で画面を暗くする輝度調整係数を使用する場合は、輝度変換特性の傾きが小さくなる方向に変化する。

バックライト光源の発光輝度は、テーブル格納メモリ２４に格納された輝度変換テーブルの中から選択された輝度変換テーブル２５に基づいて制御され、その輝度変換テーブルの輝度変換特性値に対してユーザ設定に基づく上記輝度調整係数が乗算されてバックライト制御部１８に出力される。

バックライトユニット１９は、例えば図２に示すように、液晶パネル２２の背面に取り付けられる筐体３０内に、細管形状の複数の蛍光管３１を等間隔に配設して構成される。また拡散板３２によって蛍光管３１から発光された照明光を均一拡散する。
この場合、例えばバックライトユニット１９は、バックライト制御部１８から入力するバックライト輝度調整信号に従って、矩形波の高電位レベルと低電位レベルの信号期間比（デューティ）が変化するパルス幅変調出力を調光信号として出力する調光制御回路と、調光制御回路からの調光信号を受けてその調光信号に応じた周期及び電圧の交流電圧を発生し、これを蛍光管３１に印加して点灯駆動するインバータ（いずれも図示せず）とを含んでいる。インバータは、上記調光制御回路の出力が高電位レベルの時に動作し、低電位レベルの時は動作を停止して、調光制御回路の出力デューティに応じて間欠動作を行うことにより、光源の輝度が調節される。

またバックライトユニット１９は、図３に示すように、液晶パネル２２の背面に取り付けられる筐体３０内に、赤色，緑色，青色の３原色からなる複数色のＬＥＤ光源、すなわち赤色光源４１，緑色光源４２，及び青色光源４３を配設して構成してもよい。ＬＥＤ光源の発光輝度は、個々のＬＥＤ光源に対するＬＥＤ電流によって制御することができる。また図示しないが、バックライトユニット１７として上記のような蛍光管とＬＥＤとを併用した方式のものを適用することもできる。またこのときに、蛍光管やＬＥＤの光源からの光を、導光板を用いて面均一化とする、いわゆるサイドエッジ型と呼ばれる構成によって液晶パネル２０を照明するようにしてもよい。

また、液晶表示装置１は、リモコン装置２９から送信されるリモコン制御信号を受光するためのリモコン受光部２７を備えている。リモコン受光部２７は、例えば、赤外線によるリモコン操作信号を受信するための受光ＬＥＤにより構成されている。
リモコン受光部２７によって受信したリモコン操作信号は、マイコン２３に入力され、マイコン２３では入力したリモコン操作信号に従って所定の制御を行う。

放送番組のジャンル情報は、例えば、地上デジタル放送やＢＳ，ＣＳデジタル放送の放送信号に重畳して送信されてくる電子番組情報（以下「ＥＰＧ情報」と称す）の一部にジャンルコードとして含まれている。

上述のように放送信号はチューナ１２で受信され、デコーダ１３でデコード処理される。この放送信号の中からジャンル情報としてジャンルコードが抽出・出力される。なおこのジャンル情報は、チューナ１２で選局された放送信号から分離・取得する場合に限られず、例えば、液晶表示装置１にＤＶＤ再生機やブルーレイディスク再生機などの外部機器を接続し、その外部機器で再生した映像情報を液晶表示装置１で表示するときに、ＤＶＤ等のメディア媒体内に付加されたコンテンツ内容を表すフラグ（例えば「映画」を示す識別コード）を検出することにより、そのジャンル情報を取得することができる。

また、上記放送信号は、デジタル放送に限られず、アナログ放送であってもコンテンツ情報の取得が可能である。例えば、ＡＤＡＭＳ−ＥＰＧは、アナログ放送に重畳されて送信されるＥＰＧ情報である。

また、ジャンル情報は、入力映像信号と同時に入力される他、映像信号とは別のサブ情報として入力される場合がある。このとき、映像信号とジャンル情報が別々に入力されても、ジャンル情報がどの映像情報を示すのかが対応付けられ入力される。例えば、ＸＭＬＴＶとはＷｅｂ上で公開されているＴＶ番組表を自動的に取得し、ＸＭＬ化して出力するためのアプリケーションであり、これを利用してネットワーク上から表示映像のジャンル情報を取得することもできる。

ジャンル情報としてのジャンルコードは、例えば、図４に示すような地上デジタル放送の規格により定められている。図４の例では、「ニュース／報道」、「スポーツ」、「情報／ワイドショー」、「ドラマ」、「音楽」、「バラエティ」、「映画」、「アニメ／特撮」、「ドキュメンタリー／教養」、「演劇／公演」、「趣味／教育」、「その他」のジャンルが予め大分類として規定される。
また、大分類ごとに複数の中分類が規定されている。例えば、「スポーツ」の大分類においては、「スポーツニュース」、「野球」、「サッカー」、「ゴルフ」、「その他の球技」、「相撲・格闘技」、「オリンピック・国際大会」、「マラソン・陸上・水泳」、「モータースポーツ」、「マリン・ウィンタースポーツ」、「競馬・公営競技」、「その他」が中分類として規定されている。また「映画」の大分類には、「洋画」、「邦画」、「アニメ」（図示せず）が中分類として規定されている。

本発明に係る液晶表示装置の実施形態では、使用するＡＰＬを測定する映像信号の領域を表示映像の特徴から自動抽出し、その抽出した領域の映像信号から検出したＡＰＬを使用して、輝度変換テーブルによる輝度制御特性によりバックライト光源の発光輝度を制御する。ＡＰＬ測定を行わないＡＰＬ非測定範囲は、映像信号の字幕やＯＳＤ表示等付加情報、あるいはレターサイズ映像の表示や２画面表示を行うときに生じる黒オビ領域等が含まれるように設定される。すなわち、ＡＰＬ測定に影響を与えるような上記の付加情報や黒オビ領域を除外して、有効映像領域のみでＡＰＬを測定することにより、目的とするバックライト輝度制御を映像に合わせて有効に機能させることができる。

図５は、ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の制御例を説明するための図である。図５に示す例では、映像信号がレターサイズであるとき、表示画面の上下に無映像領域として生じる黒オビ部分をＡＰＬ非測定範囲１０１とし、そのＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた有効映像領域１００でＡＰＬ測定を行うようにする。

映像信号がレターサイズであるかどうかは、上述したようにレターサイズ検出部１４による検出結果により判別することができる。また外部機器等の他のルートから入力される映像信号からレターサイズを判別できる場合もある。あるいは、映像信号から取得したジャンル情報からレターサイズ情報が判別できる場合もある。
そして液晶表示装置１のマイコン２３は、ゲート部１５を制御し、図５に示すＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた領域（有効映像領域１００）を抽出させる。ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部で抽出された有効映像領域１００の映像信号に対してＡＰＬ測定を行う。

上記のようなレターサイズの映像信号に含まれる黒オビ領域を除外することなくＡＰＬを測定してしまうと、明るさを最適化したい映像のＡＰＬが影響されてしまい、本来の映像のＡＰＬと異なる値を生じてしまう。従って図５に示すように、レターサイズの黒オビ領域をＡＰＬ非測定範囲１０１としてＡＰＬ測定領域から除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。

図６は、ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の他の制御例を説明するための図である。図６に示す例は、例えば映画ジャンルの映像信号に含まれる字幕領域をＡＰＬ測定領域から除くことにより、バックライト制御を最適化しようとするものである。
例えば、ジャンル情報が“映画”である映像信号を表示するとき、液晶表示装置１のマイコン２３は、デコーダ１３で分離されたもしくは他のルートで取得した“映画”を示すジャンル情報に基づいてゲート部１５を制御し、図６に示すＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた有効映像領域１００を抽出させる。ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部で抽出された有効映像領域１００の映像信号に対してＡＰＬ測定を行う。

図６に示すように、“映画”ジャンルの映像信号は、例えば映像の上下あるいは左右の周囲の領域に、字幕等の付加情報が表示される可能性が高い。これらの付加情報は、映画番組の放送コンテンツに予め重畳されている。
このような字幕表示を含めてＡＰＬを測定してしまうと、明るさを最適化したい映像のＡＰＬが影響されてしまい、本来の映像のＡＰＬと異なる値を生じてしまう。従って図６に示すように、ジャンル情報（ここでは“映画”）に従って、字幕等の付加情報が表示される可能性が高い領域をＡＰＬ非測定範囲１０１としてＡＰＬ測定領域から除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。

また、上記の“映画”ジャンルにおいてＡＰＬ測定範囲を制御するとき、より適確に字幕の可能性を判断するために、映像信号のジャンルの大分類が“映画”で、かつその中分類が“洋画”であり、さらに映像信号に付随する音声情報が２カ国語でない場合にのみ、図６に示すようなＡＰＬ非測定範囲１０１を設定するようにしてもよい。これは字幕が表示される映画が、“洋画”でかつ２カ国語音声ではない場合にほぼ限定されることを利用して、より確実に字幕領域のみを排除しようとするものである。

図７は、ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。図７に示す例は、例えば野球ジャンルの映像信号に含まれる文字や記号による付加情報領域をＡＰＬ測定領域から除くことにより、バックライト制御を最適化しようとするものである。
例えば、ジャンル情報の大分類が“スポーツ”で、中分類が“野球”である映像信号を表示するとき、液晶表示装置１のマイコン２３は、デコーダ１３で分離されたもしくは他のルートで取得した“野球”を示すジャンル情報に基づいてゲート部１５を制御し、図７に示すＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた有効映像領域１００を抽出させる。ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部で抽出された有効映像領域１００の映像信号に対してＡＰＬ測定を行う。

図７に示すように、“野球”ジャンルの映像信号は、例えば映像の左上の領域にスコアやカウント等の付加情報が表示される可能性が高い。また図７では示されていないが、映像の右下の領域にもスコア等の付加情報示が表示される可能性が高い。これらは例えば野球番組を放送する放送局側で野球映像に重畳されて送られてくる。
このようなスコアやカウント等の付加情報を含めてＡＰＬを測定してしまうと、本来映像の明るさを最適化したい野球の映像のＡＰＬが影響されてしまい、本来の映像のＡＰＬと異なる値を生じてしまう。従って図７に示すように、ジャンル情報（ここでは“野球”）に従って、文字や記号等の付加情報が表示される可能性が高い領域をＡＰＬ非測定範囲１０１としてＡＰＬ測定領域から除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。

図８は、ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。図８に示す例では、例えばＯＳＤ情報として表示される文字や記号による付加情報領域をＡＰＬ測定領域から除くことにより、バックライト制御を最適化しようとするものである。
例えば、ユーザ操作に従ってチャンネル番号等のＯＳＤ表示を行うとき、映像表示装置１のマイコン２３は、ユーザ操作により指示されたＯＳＤ表示制御を行うとともに、ゲート部１５を制御し、図８に示すＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた有効映像領域１００を抽出させる。マイコン２３は、ＯＳＤ表示制御を行うときに、ＯＳＤ表示を含む領域をＡＰＬ非測定範囲１０１として設定する。ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部１５で抽出された有効映像領域１００の映像信号に対してＡＰＬ測定を行う。

チャンネル情報のような文字や記号によるＯＳＤ表示を含めてＡＰＬを測定してしまうと、明るさを最適化したい映像のＡＰＬが影響されてしまい、本来の映像のＡＰＬと異なる値を生じてしまう。従って図８に示すように、文字や記号等の付加情報をＯＳＤにより表示する領域をＡＰＬ非測定範囲１０１としてＡＰＬ測定領域から除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。

図９は、ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。図９に示す例では、２画面表示を行うとき、表示画面の上下に必然的に無映像領域として生じる黒オビを除いた有効映像領域でＡＰＬ測定を行うようにする。
例えば、ユーザ操作に従って２画面表示を行うとき、映像表示装置１のマイコン２３は、２画面表示のための制御を行うとともに、ゲート部１５を制御し、図９に示すＡＰＬ非測定範囲１０１を除いた有効映像領域１００を抽出させる。ここでマイコン２３は、２画面表示の制御を行うときに、無映像表示される上下の黒オビ領域をＡＰＬ非測定範囲１０１として設定する。ＡＰＬ測定部１６では、ゲート部で抽出された有効映像領域１００の映像信号に対してＡＰＬ測定を行う。

２画面表示を行うときに、上下に発生する無映像の黒オビ領域を含めてＡＰＬを測定してしまうと、本来明るさを最適化したい映像のＡＰＬが影響されてしまい、本来の映像のＡＰＬと異なる値を生じてしまう。従って図９に示すように、２画面表示時の上下の黒オビ領域をＡＰＬ非測定範囲１０１としてＡＰＬ測定領域から除くことにより、最適なバックライト輝度制御を行うことができるようになる。

上記のように、表示する映像信号の輝度値レベルの検出、あるいは映像信号のジャンル情報やＯＳＤ情報を使用して、有効なＡＰＬの測定範囲を決定することができる。これにより、映像信号に応じた最適な表示品位が得られるようにバックライト光源の発光輝度を制御することができる。
有効なＡＰＬの測定範囲の決定は、この他、ＥＰＧから番組名を取得し、予め定めたキーワードから番組の特性を抽出して、その特性に応じて予め定めた領域をＡＰＬ非測定範囲として定めるような処理が考えられる。

図１０は、ＡＰＬ測定領域を決定するときの処理例について説明するためのフローチャートである。
まず、レターサイズを検出するために、「映像信号＜ＭＩＮ」の区間を測定する（ステップＳ１）。ここでは、映像信号の輝度値を予め定めたＭＩＮと比較し、ＭＩＮより低い輝度の映像信号の区間を測定する。すなわち、ＭＩＮは映像信号の有無を判別する閾値として理解できる。
そして上記ステップＳ１の測定結果に基づいて、ＡＰＬ測定区間を決定する（ステップＳ２）。すなわち、映像信号の１フレームにおいて、ＡＰＬを測定する範囲が決定される。上記ステップにより、レターサイズの映像信号における有効映像信号の範囲を決定することができる。

次に、映像信号のジャンル情報が“洋画”であるかどうか判別する（ステップＳ３）。“洋画”ジャンルは、ジャンルコードの大分類“映画”の中の中分類に分類されている。ここでジャンル情報が“映画”でない場合には、上記ステップＳ２で決定したＡＰＬ区間に従ってＡＰＬの測定を行う。

また、ジャンル情報が“映画”である場合、さらにその映像信号に付随する音声が２ヶ国語であるかどうかを判別する（ステップＳ４）。ここで音声が２ヶ国語である場合には、上記ステップＳ２で決定したＡＰＬ測定区間に従ってＡＰＬの測定を行う。
また、音声が２ヶ国でない場合には、ＡＰＬ測定区間を縮小する。この場合、上記図６で示したように、字幕等の付加情報が表示される可能性が高い領域を除くように、ＡＰＬ測定区間を縮小する。

次に、輝度変換テーブルにより制御されるバックライト光源の輝度変換特性の設定例を説明する。図１１は、バックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の一例を説明するための図である。ＡＰＬは百分率で表し、表示映像が画面全体で全て黒の場合、ＡＰＬは０である。また表示映像の画面全体が全て最高値の白である場合は、ＡＰＬは１００％である。

図１１において、横軸はＡＰＬ測定部で測定されたＡＰＬ（％）である。また図１１の縦軸はバックライト光源の発光輝度を％で示すもので、バックライト輝度を最も明るくしたときを１００％、バックライト光源を消灯したときを０％として表す。

図１１において、Ａ−Ｂ間で示すＡＰＬが低い領域（第１のＡＰＬ領域とする）と、Ｂ−Ｃ間で示すＡＰＬが中間レベルである領域（第２のＡＰＬ領域とする）と、Ｃ−Ｄ間で示すＡＰＬが高い領域（第３のＡＰＬ領域とする）に応じて、バックライト光源の制御特性を変更する。

入力映像信号のＡＰＬが低い第１のＡＰＬ領域（Ａ−Ｂ間）では、バックライト光源の発光輝度を高レベルの一定の値に設定しておく。
ＡＰＬが低い領域は暗い映像であるので、バックライト光源の発光輝度を高く設定しておいても、画面の眩しさや目への刺激等の影響が少ない。また一方では、ＡＰＬが低い領域では、暗い画面内のピーク部分が目立つようになって、コントラスト感のある美しい映像とすることができる。

また、入力映像信号のＡＰＬが高い第３のＡＰＬ領域（Ｃ−Ｄ間）では、バックライト光源の発光輝度を低レベルの一定の値に設定し、画面の眩しさ及び目への刺激への影響を極力低減させるようにする。
また、上記第１のＡＰＬ領域と第３のＡＰＬ領域とを接続する第２のＡＰＬ領域は、所定レベルの傾きをもって、ＡＰＬの増加に応じてバックライト光源の発光輝度が減少していくように制御する。すなわち検出された映像信号のＡＰＬが高くなるほどバックライト光源の発光輝度を小さくするように変化させて、画面の眩しさ及び目への刺激を低減させて、映像を適切な輝度で表示させる。

上記のように、第１のＡＰＬ領域（黒側）では、輝度変換特性における最大輝度レベルでバックライト光源が発光するように制御され、第３のＡＰＬ領域（白側）では、輝度変換特性における最小輝度レベルでバックライト光源が発光するように制御される。

図１２は、輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の発光輝度の他の制御例を説明するための図で、本実施形態に適用可能な輝度制御特性の形状の他の例を示すものである。
図１２の例では、Ａ−Ｂ間で示すＡＰＬが低い領域（第１のＡＰＬ領域）と、Ｂ−Ｃ間で示すＡＰＬが中間レベルである領域（第２のＡＰＬ領域）と、Ｃ−Ｄ間で示すＡＰＬが高い領域（第３のＡＰＬ領域）に応じて、バックライト光源の制御特性を変更し、また中間レベルの第２のＡＰＬ領域には、さらに特性変更点Ｇを設けて輝度制御特性の傾きを変えている。

図１２の輝度制御特性は、表示映像の画質を維持しつつ、バックライト光源のさらなる低消費電力化を図ることを意図して設定されたものである。例えば、本例の輝度制御特性において最も低ＡＰＬ側に存在する特性変更点Ｂは、ＡＰＬが１０％の位置に設定され、最も高ＡＰＬ側に存在する特性変更点ＣはＡＰＬが９０％の位置に設定される。また低ＡＰＬ側の特性変更点Ｂを、バックライトの発光輝度が最大となる特性変更点とする。

放送される映像信号の９５％以上はＡＰＬが１０〜９０％の信号領域に収まる。この信号領域では上述した従来技術と同様、より低いＡＰＬ値（１０％付近）で光源発光輝度を上げ、コントラスト感を向上させ、より高いＡＰＬ値（９０％付近）で光源発光輝度を下げ、不要なまぶしさ感を軽減できるようにする。
すなわち、ＡＰＬが１０〜９０％の信号領域（領域Ｂ−Ｃ）では、ＡＰＬが大きくなるに従ってバックライト光源の発光輝度を低減させていく。この領域には、さらに特性変更点Ｇを設定して、変化の割合を変更している。

そして、ＡＰＬが極めて低い０〜１０％の信号領域（領域Ａ−Ｂ）では、バックライト光源の最大輝度の特性変更点Ｂから、ＡＰＬが小さくなるほど発光輝度を減少させる。
そしてＡＰＬが極めて高い９０〜１００％の信号領域（領域Ｃ−Ｄ）では、さらにＡＰＬが大きくなるほどバックライト光源の発光輝度を減少させる。

ＡＰＬが極めて高い９０〜１００％の信号領域では、映像信号そのものに十分な輝度があり、バックライト光源を明るくする意味はない。むしろ画面がまぶしく感じられて、視聴者の目に悪影響を与えかねない。従ってこの信号領域では、ＡＰＬに対するバックライト光源の発光輝度の変化の割合を、ＡＰＬが１０〜９０％の信号領域におけるＡＰＬに対する変化の割合よりも大きくして、バックライト光源の発光輝度をより低減することができる。

なお、上記輝度制御特性に関して、例えば代表的な表示手段であるＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）では、ＡＰＬが５０％程度を超えると、ＡＰＬの増大に従って画面の輝度が低下する特性を有している。
上記の輝度制御特性では、ＡＰＬが高い信号領域（領域Ｃ−Ｄ）においてＡＰＬの増加に応じてバックライト光源の発光輝度を低下させるようにしており、ＣＲＴの輝度特性に準じているので、視聴上の違和感は感じられず、画質の劣化も少ない。
このように、輝度変換テーブルを使用して、映像信号のＡＰＬに応じたバックライト光源の発光輝度を制御している。

バックライト輝度は、上記のような輝度変換特性に従って制御される。このときの制御は、フィルタ１７から出力されバックライト制御部１８に入力するＡＰＬ値である。

なお上記の例では、入力映像信号の映像特徴量としてＡＰＬを使用し、マイコン２３によって判断された有効領域で測定されたＡＰＬに応じて、バックライト光源の発光輝度を制御しているが、上記映像特徴量はＡＰＬに限ることなく、例えば、入力映像信号の１フレームで判別された上記有効領域におけるピーク輝度の状態（有無または多少）を利用するようにしてもよい。
あるいは、入力映像信号の映像特徴量として、１フレーム内の上記有効領域における最大輝度レベルや最小輝度レベル、輝度分布状態（ヒストグラム）を用いたり、これらを組み合わせて求めた映像特徴量に基づき、バックライト光源の発光輝度を可変制御するようにしてもよい。

なお、上記のような輝度変換制御は、図２あるいは図３に示すような直視型の液晶表示装置のみならず、液晶プロジェクタのような投影型表示装置に対しても適用できる。この場合も液晶パネルの背面側から光源光を照射することによって、映像表示が行われ、この光源光の発光輝度を上記の輝度変換特性に従って制御する。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、入力映像信号のＡＰＬが大きいほど光源の発光輝度を小さくするように制御するのみの表示装置についての説明であったが、本実施形態においては光源制御に加えて、映像信号の処理を加えてもよいことを説明する。

図１３に本実施形態に係るジャンル（大分類）ごとの輝度制御テーブルの例を示す。本実施形態の輝度変換特性は、第１の実施形態と異なり、入力映像信号の映像特徴量としてのＡＰＬが大きいほど光源の発光輝度を高くする輝度変換特性となっている。これは、ＡＰＬが低い映像は全体的に暗い映像と言えるから、暗い映像のときに光源輝度を低くするとともに、映像信号レベルを伸張してダイナミックレンジを拡大することにより、黒レベルを十分に抑えてコントラスト感を向上させることを目的としている。同様に、ＡＰＬが高い映像に対しては、映像信号レベルを圧縮するとともに、光源の発光輝度を大きくして、白潰れの発生を抑制している。

このように、入力映像信号の特徴量に対応して光源の発光輝度制御を行うと同時に、映像信号の伸縮処理を行うことにより、表示映像のコントラスト感を向上させるものにおいて本発明を適用してもよく、この場合も、コンテンツ種別毎に最適な光源制御を行うことにより、コントラスト感を維持しつつ、消費電力を低減することが可能となる。

また、上記実施形態において、光源の発光輝度の適切な制御に加えて、ガンマ補正やコントラスト補正等の階調変換特性の変更を組み合わせることによっても、コンテンツ種別毎に最適な映像表現を行うことが可能である。例えば、映画ではＡＰＬが低い映像であるため図１４の曲線Ｄに示すような特性を用いて階調変換することにより低階調部分の表現力を向上させる。スポーツでは、ＡＰＬが高い映像であるため曲線Ｅに示すような特性を用いて階調変換することにより高階調部分の表現力を向上させる。ニュース／報道の場合は、階調変換することなく図１４の直線Ａの特性で映像表示すればよい。

このとき、映像信号に対する階調変換処理を行うと、上述した理由により、表現可能な階調数の低減を招来するので、入力映像信号に対応して液晶表示パネルを駆動するための基準階調電圧を可変するように構成すればよい。具体的には、予め定められた複数の基準階調電圧データを格納しておき、これらを表示すべき映像のジャンルに応じて切り替え選択することにより、コンテンツ種別毎に最適なガンマ補正やコントラスト補正等を行うことが可能である。
なお、本実施形態においても輝度変換特性は、図１４のＡ、Ｂ、Ｃのような線形の特性であるか、Ｄ、Ｅのような非線形の特性であるかは問わない。

本発明による液晶表示装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトユニットの構成例を示す図である。 本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトユニットの他の構成例を示す図である。 デジタル放送の規格で定められたジャンルコードの一例を示す図である。 ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の制御例を説明するための図である。 ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の他の制御例を説明するための図である。 ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。 ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。 ＡＰＬを測定するＡＰＬ測定領域の更に他の制御例を説明するための図である。 ＡＰＬ測定領域を決定するときの処理例について説明するためのフローチャートである。 バックライトの発光輝度を制御するための輝度変換特性の一例を説明するための図である。 バックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の他の例を説明するための図である。 光源の発光輝度の制御と同時に映像信号も伸縮して映像表示を行う際に用いる輝度変換テーブルの例を示す図である。 階調特性を説明するための図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１１…アンテナ、１２…チューナ、１３…デコーダ、１４…レターサイズ検出部、１５…ゲート部、１６…ＡＰＬ測定部、１７…フィルタ、１８…バックライト制御部、１９…バックライトｏｒバックライトユニット、２０…映像処理部、２１…ＬＣＤコントローラ、２２…液晶パネル、２３…マイコン、２４…テーブル格納メモリ、２５…輝度変換テーブル、２６…乗算器、２７…リモコン受光部、３０…筐体、３１…蛍光管、３２…拡散板、４１…赤色光源、４２…緑色光源、４３…青色光源、１００…有効映像領域、１０１…非測定範囲。

Claims (2)

1. 入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを有し、前記入力映像信号の特徴量に基づいて前記光源の発光輝度を制御する液晶表示装置において、
   前記特徴量を測定する映像信号の画面領域を、前記液晶パネルに表示する映像のジャンル情報に基づいて自動的に可変制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ジャンル情報に基づいて、本来の映像信号に付加された付加情報が表示される可能性の高い領域を、前記特徴量を測定する画面領域から除外することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

Images