JP5836869B2 - 表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及びその制御方法に関する。

従来、液晶表示装置において、画面を複数の分割領域に分割し、分割領域毎に、その分割領域に表示される画像の画素値の特徴量に応じてバックライトの発光輝度と液晶パネル（液晶パネルが有する液晶素子）の透過率を制御する技術がある（特許文献１）。そのような技術を用いることにより、画像の暗部の黒浮きを抑制することができ、ひいてはコントラストを向上することができる。
具体的には、輝度を忠実に再現する（画像の輝度を維持する）ことが求められる表示装置において、分割領域に表示される画像の最大画素値に応じて、当該分割領域のバックライトの発光輝度と液晶パネルの透過率を制御する技術がある。

しかし、画像の輝度が維持されるように制御を行うと、図３に示すように画像の暗部に小面積高輝度エリア（小面積且つ高輝度な領域）が存在している場合に、暗部に黒浮きが発生してしまう。具体的には、暗部のうち小面積高輝度エリアが存在する部分が表示される分割領域のバックライトの発光輝度が、小面積高輝度エリアが存在しない部分が表示される分割領域のバックライトの発光輝度よりも高く設定されてしまう。その結果、図１４に示すように、暗部のうち小面積高輝度エリアが存在する部分が、他の部分よりも明るく表示されてしまう（黒浮き）。

上記課題を解決するための従来技術は、例えば、特許文献２に開示されている。具体的には、特許文献２には、画面全体の平均輝度値とヒストグラムの形状からシーンを判定し、画面全体に対して白部分が極めて少ないシーンでは、バックライトの発光輝度を低くして白部分の重視度を下げることで黒表現の向上を図ることが開示されている。

しかしながら、特許文献２に開示の技術では、画面全体のバックライトの発光輝度が制御される。そのため、上記黒浮きを防ごうとすると画面上の輝度が全体的に低くなってしまい、輝度の忠実性が低減してしまう。

特開２００２−９９２５０号公報 国際公開第２００９／０９６３２９号パンフレット

本発明は、分割領域毎にバックライトの発光輝度を制御して、表示する画像のコントラストの向上を図る表示装置において、画面全体の輝度の低下、及び、黒浮きの発生を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、
画面の複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に表示される画像の最大画素値及び平均画素値を含む輝度特徴量を取得する取得手段と、
前記複数の分割領域のそれぞれについて、前記取得手段で取得された輝度特徴量に基づいて、特定エリアを含む分割領域であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果と、前記取得手段で取得された輝度特徴量とに基づいて、前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の発光輝度を決定する決定手段と、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、その分割領域に対応する発光輝度で発光する発光部と、
前記発光部からの光を透過することで画面に画像を表示する表示パネルと、
を有し、
前記判定手段は、
平均画素値が第１の閾値より大きい分割領域、及び、最大画素値から平均画素値を減算した値が第２の閾値未満である分割領域を、前記特定エリアを含まない分割領域として判定し、
平均画素値が前記第１の閾値以下であり、且つ、最大画素値から平均画素値を減算した値が前記第２の閾値以上である分割領域を、前記特定エリアを含む分割領域として判定し、
前記決定手段は、
前記特定エリアを含まない分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度とし、
前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とする
ことを特徴とする。

本発明の制御方法は、
発光部と、前記発光部からの光を透過することで画面に画像を表示する表示パネルと、を有する表示装置の制御方法であって、
画面の複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に表示される画像の最大画素値及び平均画素値を含む輝度特徴量を取得する取得ステップと、
前記複数の分割領域のそれぞれについて、前記取得ステップで取得された輝度特徴量に基づいて、特定エリアを含む分割領域であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定結果と、前記取得ステップで取得された輝度特徴量とに基づいて、前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の発光輝度を決定する決定ステップと、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、その分割領域に対応する発光輝度で発光するように前記発光部を制御する制御ステップと、
を有し、
前記判定ステップでは、
平均画素値が第１の閾値より大きい分割領域、及び、最大画素値から平均画素値を減算した値が第２の閾値未満である分割領域を、前記特定エリアを含まない分割領域として判定し、
平均画素値が前記第１の閾値以下であり、且つ、最大画素値から平均画素値を減算した値が前記第２の閾値以上である分割領域を、前記特定エリアを含む分割領域として判定し、
前記決定ステップでは、
前記特定エリアを含まない分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度とし、
前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とする
ことを特徴とする。

本発明によれば、分割領域毎にバックライトの発光輝度を制御して、表示する画像のコントラストの向上を図る表示装置において、画面全体の輝度の低下、及び、黒浮きの発生を抑制することができる。

実施例１に係る表示装置の機能構成の一例 実施例１に係る表示装置の処理フローの一例 実施例１に係る入力画像の一例 実施例１に係る分割領域の一例 実施例１に係る各分割領域の最大画素値の一例 実施例１に係る各分割領域の平均画素値の一例 実施例１に係る各分割領域の明部面積比の一例 実施例１に係る最大画素値とｇａｉｎＭの関係の一例 実施例１に係る各分割領域の補正前のバックライト制御値の一例 Ｓ１０４での各分割領域の判定結果の一例 実施例１に係るＷｂとｇａｉｎＷの関係の一例 実施例１に係るＡＰＬとｇａｉｎＡの関係の一例 実施例１に係る各分割領域の補正後のバックライト制御値の一例 従来技術の課題の一例 本発明の効果の一例 実施例２に係る表示装置の機能構成の一例 実施例２に係る表示装置の処理フローの一例 実施例３に係る表示装置の処理フローの一例 実施例４に係る表示装置の機能構成の一例 分割領域内の画像及び画像内の画素値の分布の一例 違和感のある画像の一例 実施例４に係る表示装置で表示される画像の一例

＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る表示装置及びその制御方法について説明する。
図１は、本実施例に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施例に係る表示装置は、特徴量検出部１０１、小面積高輝度エリア判定部１０２、バックライト制御値決定部１０３、バックライト制御値補正部１０４、伸長率決定部１０５、画像補正部１０６、液晶パネル部１０７、バックライト部１０８などを有する。なお、以下では表示装置として液晶表示装置を例示するが、カラーフィルタ方式の有機ＥＬ（有機ＥＬ発光素子とカラーフィルタを用いた方式）等、各種の表示パネルを使用可能である。

特徴量検出部１０１には入力画像信号（表示装置に入力された画像信号；入力画像）が入力される。特徴量検出部１０１は、画面を分割して得られる分割領域毎に、その分割領域に表示される画像（入力画像の一部）の特徴量として、当該分割領域に表示される画像の輝度の高さを表す特徴量を検出する。具体的には、特徴量検出部１０１は、特徴量として、分割領域に表示される画像の最大画素値（画素値の最大値）を検出する。特徴量検出部１０１は、分割領域に表示される画像の平均画素値（画素値の平均値）も検出する。また、特徴量検出部１０１は、分割領域に表示される画像中の全画素に対する、画素値が所定値以上の画素の占める割合（明部面積比）を検出（算出）する。
なお、特徴量（最大画素値）、平均画素値、明部面積比は、外部から取得されてもよい。

小面積高輝度エリア判定部１０２は、分割領域毎に、その分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含むか否かを判定する（小面積高輝度エリア判定）。具体的には、小面積高輝度エリア判定部１０２は、特徴量検出部１０１の検出結果に基づいて、分割領域毎に小面積高輝度エリア判定を行う。小面積高輝度エリアは、小面積且つ高輝度な領域である。ここで、「小面積」とは、分割領域内の高輝度な領域の総面積が小さいことを意味する。

バックライト制御値決定部１０３とバックライト制御値補正部１０４は、小面積高輝度エリア判定部１０２の判定結果と、特徴量検出部１０１で検出された特徴量とに基づいて、分割領域毎の発光輝度を決定する。
バックライト制御値決定部１０３は、分割領域毎に、その分割領域の特徴量に応じた発光輝度を求める。本実施例では、発光輝度を表すバックライト制御値が求められ、バックライト制御値補正部１０４に出力される。本実施例では、バックライト制御値は、発光輝度の増加に対して線形に増加する値であるものとするが、これに限らない。バックライト制御値は、発光輝度の増加に対して非線形に増加する値であってもよい。
バックライト制御値補正部１０４は、バックライト制御値決定部１０３で求められた発光輝度を補正する。本実施例では、バックライト制御値補正部１０４は、小面積高輝度エリア判定部１０２で小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域について、バックラ
イト制御値決定部１０３で求められた発光輝度を低くする補正を行う。具体的には、バックライト制御値補正部１０４は、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域について、発光輝度が低くなるように、バックライト制御値決定部１０３で求められたバックライト制御値を補正し、補正されたバックライト制御値を出力する。また、バックライト制御値補正部１０４は、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域については、発光輝度の補正を行わない。具体的には、バックライト制御値補正部１０４は、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域については、バックライト制御値決定部１０３で求められたバックライト制御値をそのまま（補正せずに）出力する。
このように、本実施例では、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度とされる。また、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とされる。
なお、バックライト制御値決定部１０３やバックライト制御値補正部１０４では、所定の演算により発光輝度（バックライト制御値）が算出されてもよいし、所定のテーブル等を用いて、予め定められた複数の値の中から発光輝度が選択されてもよい。

バックライト部１０８は、バックライトとバックライト駆動部を有する。バックライト部１０８の光源としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子が用いられる。
バックライト駆動部は、バックライト制御値補正部１０４から出力された分割領域毎のバックライト制御値に従って、バックライトを駆動する。それにより、バックライトは、分割領域毎に、決定されたその分割領域の発光輝度で発光するように、制御される。

伸長率決定部１０５は、分割領域毎に、その分割領域に対して決定された発光輝度に基づいて、伸長率を決定する。具体的には、分割領域毎に、バックライト制御値補正部１０４から出力されたその分割領域のバックライト制御値に基づいて、伸長率が決定される。伸長率は、バックライトの発光輝度の低下による画面上の輝度を抑制するために、画素値に乗算する値である。伸長率は、例えば、基準値に対するバックライト制御値の低減量が大きいほど大きい値である。具体的には、伸長率は、基準値に対するバックライト制御値の低下率の逆数である。伸長率は、演算により算出されるものであってもよいし、所定のテーブル等を用いて、予め定められた複数の値の中から選択されるものであってもよい。

画像補正部１０６は、分割領域毎に、その分割領域内に表示される画像の各画素値に、伸長率決定部１０５で決定された当該分割領域の伸長率を乗算する。それにより、入力画像信号が、バックライトの発光輝度の低下による画面上の輝度が抑制されるように補正される。また、補正後の画素値（画素値に伸長率を乗算した値）が、設定可能な画素値の上限値より大きくなる場合には、画像補正部１０６は、補正後の画素値を、設定可能な画素値の上限値に制限する。

液晶パネル部１０７は、液晶パネルと液晶駆動部を有する。
液晶駆動部は、画像補正部１０６から出力された画像信号（伸長率が乗算された入力画像信号）に応じて、液晶パネルが有する複数の液晶素子を駆動する。具体的には、複数の液晶素子は、開口率（透過率）が画像信号に応じた値となるように、駆動される。
バックライトからの光が液晶パネルを透過することにより、画面に画像が表示される。

以下に、本実施例に係る表示装置の処理フローについて、図２のフローチャートを用いて説明する。図２は、本実施例に係る表示装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、分割領域毎に繰り返し（または並列に）実行される。
なお、以下では、入力画像が図３の画像であった場合の例について説明する。図３の画像は夜景の画像である。図３の画像の場合には、例えば、星の領域が小面積高輝度エリア
となりうる。
また、以下では、図４に示すように分割領域が設定されているものとする。図４の破線で囲まれた領域が、分割領域である。なお、図４の例では、画面が水平方向７個×垂直方向５個の計３５個の分割領域に分割されているが、画面の分割方法や分割数はこれに限らない。例えば、分割領域は、画面を短冊状に分割して得られる領域であってもよい。分割領域の数は、３０個や４０個など、３５個より多くても少なくてもよい。

まず、特徴量検出部１０１が、入力画像から、処理対象の分割領域（対象分割領域）の、特徴量（最大画素値）、平均画素値、明部面積比を検出する（Ｓ１０１）。図３の画像から検出される各分割領域の最大画素値、平均画素値、明部面積比は、それぞれ、図５、図６、図７に示す値となる。図５，６，７において、実線で囲まれた領域が分割領域であり、分割領域に記載された数値が、その分割領域に対応する値（最大画素値、平均画素値、明部面積比）である。

次に、バックライト制御値決定部１０３が、対象分割領域の発光輝度（バックライト制御値）を算出する（Ｓ１０２）。具体的には、バックライト制御値決定部１０３は、バックライト制御値の基準値ｂｌＢａｓｅＬに、対象分割領域の特徴量に対応するゲイン値ｇａｉｎＭを乗算して、バックライト制御値を算出する。ゲイン値ｇａｉｎＭは、例えば、図８に示すように、特徴量（最大画素値ＭａｘＬ）の増加に対して線形に増加する値である。なお、ゲイン値ｇａｉｎＭは、特徴量の増加に対して非線形に増加する値であってもよい。ゲイン値ｇａｉｎＭは、特徴量の増加に対して連続的に増加する値であってもよいし、段階的に増加する値であってもよい。
各分割領域の最大画素値が図５の値であり、最大画素値が２５５のときのバックライト制御値が１００［％］、最大画素値が０のときのバックライト制御値が０［％］である場合の、各分割領域のバックライト制御値（Ｓ１０２で得られる値）を図９に示す。

そして、小面積高輝度エリア判定部１０２が、対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下か否かを判定する（Ｓ１０３）。対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下である場合には（Ｓ１０３：Ｔｒｕｅ）、Ｓ１０４へ処理が進められる。平均画素値ＡＰＬが高い場合には、対象分割領域に表示される画像の輝度が全体的に高い可能性が高い。対象分割領域に表示される画像の輝度が全体的に高い場合、対象分割領域に黒浮きが発生していたとしても、当該黒浮きによる妨害感は小さい。そこで、本実施例では、対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈより大きい場合に（Ｓ１０３：Ｆａｌｓｅ）、小面積高輝度エリア判定部１０２は、無条件に、対象分割領域に表示される画像は小面積高輝度エリアを含まないと判定する。そして、対象分割領域のバックライト制御値（Ｓ１０２で得られた値）の補正は行われずに、本フローが終了される。

Ｓ１０４では、小面積高輝度エリア判定部１０２が、対象分割領域の最大画素値ＭａｘＬから平均画素値ＡＰＬを減算した値が閾値ｄｅｌｔａＬ以上か否かを判定する。ｄｅｌｔａＬとしては、例えば、十分に大きな値が設定される。ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立つことは、対象分割領域に表示される画像中に、画素値が十分に大きい画素が含まれていることを意味する。更に、ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立つことは、上記画素値が十分に大きい画素の領域の総面積が、残りの面積に比べ十分に小さいことを意味する。そこで、本実施例では、ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立つ場合に（Ｓ１０４：Ｔｒｕｅ）、小面積高輝度エリア判定部１０２は、対象分割領域に表示される画像は小面積高輝度エリアを含むと判定する。そして、Ｓ１０５へ処理が進められる。ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立たない場合には（Ｓ１０４：Ｆａｌｓｅ）、小面積高輝度エリア判定部１０２は、対象分割領域に表示される画像は小面積高輝度エリアを含まないと判定する。そして、対象分割領域のバックライト制御値（Ｓ１０２で得られた値）の補正は行われずに、本フローが終了される。
なお、ｄｅｌｔａＬは固定値であってもよいし、固定値でなくてもよい。例えば、ｄｅｌｔａＬは、ＭａｘＬが大きいほど大きくなるように、ＭａｘＬの値に応じて変更されてもよい。
なお、Ｓ１０４の後にＳ１０３の処理が行われてもよい。Ｓ１０３の処理は省略してもよい。

小面積高輝度エリア判定部１０２は、分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含むと判定した場合には、判定結果として“１”を出力する。また、小面積高輝度エリア判定部１０２は、分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定した場合には、判定結果として“０”を出力する。
各分割領域の最大画素値、平均画素値が、それぞれ、図５、図６の値であり、ＡＰＬＴｈ＝５０、ｄｅｌｔａＬ＝１６０である場合の、各分割領域のＳ１０４での判定結果を図１０に示す。図１０の例では、位置（水平方向位置Ｘ，垂直方向位置Ｙ）＝（１，０）の分割領域Ａ、位置（２，１）の分割領域Ｂ、位置（５，０）の分割領域Ｃの３つの分割領域が、表示される画像が小面積高輝度エリアを含むと判定される。そして、残りの分割領域は、表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定される。

Ｓ１０５，Ｓ１０６では、バックライト制御値補正部１０４が、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度（Ｓ１０２で算出されたバックライト制御値）を補正する。

具体的には、Ｓ１０５では、バックライト制御値補正部１０４が、Ｓ１０２で算出されたバックライト制御値に、対象分割領域の明部面積比Ｗｂに対応するゲイン値ｇａｉｎＷを乗算して、バックライト制御値を補正する。
ゲイン値ｇａｉｎＷは、例えば、図１１（Ａ）に示すように、明部面積比Ｗｂの増加に対して非線形に増加する値である。
ｇａｉｎＷの最小値ｇａｉｎＷｍｉｎは、例えば、目標とするコントラストに応じて決定される。具体的には、液晶のネイティブコントラストが５００：１のパネルで、目標のコントラストがその３倍であるならば、バックライトの発光輝度の最低値を基準値の１／３にすればよいので、ｇａｉｎＷｍｉｎ＝１／３となる。ただし、分割領域間でバックライトの発光輝度が異なる場合、分割領域のバックライトの明るさが他の分割領域のバックライトからの光（漏れ光）の影響を受ける。そのため、１つの分割領域だけｇａｉｎＷ＝１／３としても、コントラストが３倍に上昇するわけではない。そこで、バックライトからの光の拡散係数を考慮し、ｇａｉｎＷｍｉｎとして、１／３より小さい値を設定してもよい。

なお、図１１（Ｂ）に示すように、ゲイン値ｇａｉｎＷは、明部面積比Ｗｂの増加に対して線形に増加する値であってもよい。図１１（Ｃ）に示すように、ゲイン値ｇａｉｎＷは固定値であってもよい。また、明部面積比Ｗｂの増加に対して連続的に増加する値であってもよいし、段階的に増加する値であってもよい。
なお、図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）ではＷｂ＝Ｔｈ１でｇａｉｎＷが１に飽和するように、ｇａｉｎＷが変化するものとしているが、ｇａｉｎＷは、飽和せずに、Ｗｂの増加に対して増加するものであってもよい。
なお、ゲイン値ｇａｉｎＷと明部面積比Ｗｂの関係は、目的（黒浮きの抑制度合い等）に応じて図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）に示すような複数の関係の中から選択されてもよい。例えば、黒浮きの抑制度合いが“高”の場合に図１１（Ａ）、黒浮きの抑制度合いが“中”の場合に図１１（Ｂ）、黒浮きの抑制度合いが“低”の場合に図１１（Ｃ）の関係が選択される。

Ｓ１０５の処理により、小面積高輝度エリアの面積が小さいときのほうが、面積が大きいときよりも大きい低減量（高い低下率）で、Ｓ１０２で算出されたバックライト制御値が小さくされる。即ち、本実施例では、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度と、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度との差が、当該小面積高輝度エリアの面積が小さいときのほうが、面積が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度が決定される。

ここで、明部面積比を使用する理由を以下に示す。
分割領域内の黒浮きは、当該分割領域内に表示される小面積高輝度エリアの画素数が少ないほどより目立つ。そのため、小面積高輝度エリアの画素数が少ないほど（面積が小さい程）バックライト制御値の低減量を大きくすることで、黒浮きを目立たなくすることができる。明部面積比は、分割領域に表示される小面積高輝度エリアの画素数と等価であるため、本実施例では明部面積比を使用してバックライト制御値を補正する。

Ｓ１０６では、バックライト制御値補正部１０４が、Ｓ１０５で算出されたバックライト制御値に、対象分割領域の平均画素値ＡＰＬに対応するゲイン値ｇａｉｎＡを乗算して、バックライト制御値を補正する。ゲイン値ｇａｉｎＡは、例えば、図１２に示すように、平均画素値の増加に対して線形に増加する値である。なお、ゲイン値ｇａｉｎＡは、平均画素値の増加に対して非線形に増加する値であってもよい。ゲイン値ｇａｉｎＡは、平均画素値の増加に対して連続的に増加する値であってもよいし、段階的に増加する値であってもよい。なお、図１２ではＡＰＬ＝Ｔｈ２でｇａｉｎＡが１に飽和するように、ｇａｉｎＡが変化するものとしているが、ｇａｉｎＡは、飽和せずに、ＡＰＬの増加に対して増加するものであってもよい。

Ｓ１０６の処理により、平均画素値が小さいときのほうが、平均画素値が大きいときよりも大きい低減量（高い低下率）で、Ｓ１０５で算出されたバックライト制御値が小さくされる。即ち、本実施例では、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度と、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度との差が、当該分割領域に表示される画像の平均画素値が小さいときのほうが、平均画素値が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度が決定される。

平均画素値を使用する理由を以下に示す。
分割領域内の黒浮きは、分割領域内に表示される画像内の小面積高輝度エリア以外の領域の画素値が小さいほど目立つ。これは、小面積高輝度エリアの画素値の影響により、バックライト制御値が、小面積高輝度エリア以外の領域に適さない値となるためである。平均画素値が小さいときのほうが、大きいときよりも、小面積高輝度エリア以外の領域の画素値が小さいと考えられる。そのため、平均画素値が小さいほどバックライト制御値の低減量を大きくすることで、黒浮きを目立たなくすることができる。本実施例では、このような理由から、平均画素値を使用してバックライト制御値を補正する。

各分割領域のＳ１０４での判定結果が図１０に示す結果であり、各分割領域の補正前のバックライト制御値（Ｓ１０２で得られる値）が図９に示す値である場合の、各分割領域の補正後のバックライト制御値（Ｓ１０６で得られる値）を図１３に示す。図９に示すように、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域Ａ〜Ｃの補正前のバックライト制御値は１である。図１３は、バックライト制御値“１”に対応するｇａｉｎＷ×ｇａｉｎＡが０．２である場合の例である。

本実施例の構成により期待される効果について説明する。
従来の構成では、分割領域毎に、特徴量に応じた発光輝度が設定される。すなわち、従来の構成では、図３の画像が入力された場合、図９に示すバックライト制御値でバックラ
イトが制御される。図９では、小面積高輝度エリアを含む分割領域Ａ〜Ｃでのバックライト制御値が大きい。そのため、図１４に示すように、分割領域Ａ〜Ｃに対応する部分に目立った黒浮きが発生してしまう。
一方、本実施例の構成では、バックライト制御値は、図１３に示す値となる。具体的には、分割領域Ａ〜Ｃのバックライト制御値が、図９の値よりも低い値となる。それにより、画像の暗部のうち、小面積高輝度エリアが存在する部分が表示される分割領域と、小面積高輝度エリアが存在しない部分が表示される分割領域との間の発光輝度の差が低減される。その結果、図１５に示すように、分割領域Ａ〜Ｃに対応する部分で発生する黒浮きを低減することができる。また、分割領域Ａ〜Ｃ以外は特徴量に応じた発光輝度とされるため、画面の輝度の低下を抑制することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度とされる。そして、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とされる。それにより、分割領域毎にバックライトの発光輝度を制御して、表示する画像のコントラストの向上を図る表示装置において、画面全体の輝度の低下、及び、黒浮きの発生を抑制することができる。

なお、フィルタ処理などにより、分割領域毎の特徴量に基づき求めた発光輝度（図２の処理フローで決定された発光輝度；図１３のバックライト制御値）を、ばらつきが小さくなるように補正することにより、分割領域毎の最終的な発光輝度が決定されてもよい。それにより、分割領域間の発光輝度の違いによるハローの発生を抑制できる。また、バックライトの発光輝度の制御が数フレーム遅延する場合であっても、明るい物体が移動する動画を表示する際に、当該物体の輝度が低輝度になることを抑制することができる。
なお、本実施例では、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域に対し、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度が求められ、その後に、その値を小さくする補正が行われるものとしたが、この構成に限らない。小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域に対しては、特徴量に応じた発光輝度を求めずに、当該発光輝度より低い発光輝度が求められてもよい。
なお、本実施例では、小面積高輝度エリアの面積と、平均画素値とに基づいて小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度を決定する構成としたが、この構成に限らない。小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度として、特徴量に応じた発光輝度より低い値が決定されれば、発光輝度はどのように決定されてもよい。例えば、Ｓ１０５とＳ１０６のいずれか一方の処理のみを行い、発光輝度が決定されてもよい。面積や平均画素値は考慮せずに、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の特徴量に応じた発光輝度を所定の割合で低減させた発光輝度が、当該分割領域の発光輝度として決定されてもよい。
なお、本実施例では、特徴量が最大画素値である場合の例を示したが、特徴量は最大画素値に限らない。例えば、特徴量は、最大画素値に依存する値であってもよい。具体的には、特徴量は、分割領域に表示される画像の平均画素値であってもよい。特徴量がそのような特徴量である場合には、本実施例の構成を用いることで、上記効果に順じた効果を得ることができる。

＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係る表示装置及びその制御方法について説明する。
図１６は、本実施例に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施例に係る表示装置は、実施例１のバックライト制御値決定部１０３とバックライト制御値補正部１０４の変わりにバックライト制御値決定部２００を有する。
バックライト制御値決定部２００は、小面積高輝度エリア判定部１０２の判定結果と、特徴量検出部１０１で検出された特徴量とに基づいて、分割領域毎の発光輝度を決定する
。
他の機能部は実施例１と同様のため、その説明は省略する。

以下に、本実施例に係る表示装置の処理フローについて、図１７のフローチャートを用いて説明する。図１７は、本実施例に係る表示装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。図１７のフローチャートは、分割領域毎に繰り返し（または並列に）実行される。

まず、特徴量検出部１０１が、入力画像から、処理対象の分割領域（対象分割領域）の、特徴量（最大画素値）、平均画素値、明部面積比を検出する（Ｓ２０１）。
次に、小面積高輝度エリア判定部１０２が、対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下か否かを判定する（Ｓ２０２）。対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下である場合には（Ｓ２０２：Ｔｒｕｅ）、Ｓ２０３へ処理が進められる。対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈより大きい場合には（Ｓ２０２：Ｆａｌｓｅ）、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定され、Ｓ２０４へ処理が進められる。

Ｓ２０３では、小面積高輝度エリア判定部１０２が、対象分割領域の最大画素値ＭａｘＬから平均画素値ＡＰＬを減算した値が閾値ｄｅｌｔａＬ以上か否かを判定する。ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立たない場合には（Ｓ２０３：Ｆａｌｓｅ）、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定され、Ｓ２０４へ処理が進められる。ＭａｘＬ−ＡＰＬ≧ｄｅｌｔａＬが成り立つ場合には（Ｓ２０３：Ｔｒｕｅ）、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含むと判定され、Ｓ２０５へ処理が進められる。

Ｓ２０４では、バックライト制御値決定部２００が、バックライト制御値の基準値ｂｌＢａｓｅＬに、対象分割領域の特徴量に対応するゲイン値ｇａｉｎＭを乗算して、バックライト制御値を算出する。
Ｓ２０５では、バックライト制御値決定部２００が、バックライト制御値の基準値ｂｌＢａｓｅＬに、対象分割領域の明部面積比Ｗｂに対応するゲイン値ｇａｉｎＷを乗算して、バックライト制御値を算出する。Ｓ２０５では、ゲイン値ｇａｉｎＷを用いることにより、ゲイン値ｇａｉｎＭを用いた場合よりも小さい値が得られる。

本実施例によれば、実施例１と同様に、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度とされる。そして、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とされる。それにより、分割領域毎にバックライトの発光輝
度を制御して、表示する画像のコントラストの向上を図る表示装置において、画面全体の輝度の低下、及び、黒浮きの発生を抑制することができる。

＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３に係る表示装置及びその制御方法について説明する。
本実施例に係る表示装置の機能構成は実施例２と同様である。ただし、本実施例では、画素値が所定値以上の画素からなる小面積の領域を、小面積高輝度エリアとする。
以下に、本実施例に係る表示装置の処理フローについて、図１８のフローチャートを用いて説明する。図１８は、本実施例に係る表示装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。図１８のフローチャートは、分割領域毎に繰り返し（または並列に）実行される。

まず、特徴量検出部１０１が、入力画像から、処理対象の分割領域（対象分割領域）の、特徴量（最大画素値）、平均画素値、明部面積比を検出する（Ｓ３０１）。
次に、小面積高輝度エリア判定部１０２が、対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下か否かを判定する（Ｓ３０２）。対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈ以下である場合には（Ｓ３０２：Ｔｒｕｅ）、Ｓ３０３へ処理が進められる。対象分割領域の平均画素値ＡＰＬが閾値ＡＰＬＴｈより大きい場合には（Ｓ３０２：Ｆａｌｓｅ）、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定され、Ｓ３０４へ処理が進められる。

Ｓ３０３では、小面積高輝度エリア判定部１０２が、明部面積比Ｗｂ（画像中の全画素に対する、画素値が所定値以上の画素の占める割合）が閾値Ｔｈｂ以下か否かを判定する。対象分割領域の明部面積比Ｗｂが閾値Ｔｈｂより大きい場合には（Ｓ３０３：Ｆａｌｓｅ）、小面積高輝度エリア判定部１０２は、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含まないと判定する。そして、Ｓ３０４へ処理が進められる。対象分割領域の明部面積比Ｗｂが閾値Ｔｈｂ以下である場合に（Ｓ３０３：Ｔｒｕｅ）、小面積高輝度エリア判定部１０２は、対象分割領域に表示される画像が小面積高輝度エリアを含むと判定する。そして、Ｓ３０５へ処理が進められる。

Ｓ３０４では、バックライト制御値決定部２００が、バックライト制御値の基準値ｂｌＢａｓｅＬに、対象分割領域の特徴量に対応するゲイン値ｇａｉｎＭを乗算して、バックライト制御値を算出する。
Ｓ３０５では、バックライト制御値決定部２００が、バックライト制御値の基準値ｂｌＢａｓｅＬに、対象分割領域の明部面積比Ｗｂに対応するゲイン値ｇａｉｎＷを乗算して、バックライト制御値を算出する。Ｓ３０５では、ゲイン値ｇａｉｎＷを用いることにより、ゲイン値ｇａｉｎＭを用いた場合よりも小さい値が得られる。

本実施例によれば、実施例２と同様に、小面積高輝度エリアを含まないと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度とされる。そして、小面積高輝度エリアを含むと判定された分割領域の発光輝度が、当該分割領域の特徴量に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とされる。それにより、分割領域毎にバックライトの発光輝度を制御して、表示する画像のコントラストの向上を図る表示装置において、画面全体の輝度の低下、及び、黒浮きの発生を抑制することができる。
なお、図２のＳ１０４において、図１８のＳ３０３の処理が行われてもよい。

＜実施例４＞
以下、本発明の実施例４に係る表示装置及びその制御方法について説明する。
実施例１〜３では、補正後の画素値（画素値に伸長率を乗算した値）が、設定可能な画素値の上限値より大きくなる場合に、補正後の画素値が、設定可能な画素値の上限値に制限されるものとした。
そのため、小面積高輝度エリア内の多くの画素の画素値が上限値に制限され、違和感のある画像が表示されてしまうことがある。図２０（Ａ）は、図４の分割領域Ａ（１，０）の拡大図である。図２０（Ａ）の破線Ｂ−Ｂ上の伸長前の画素値の分布を、図２０（Ｂ）に示す。分割領域Ａでの伸長率が５（倍）であったとすると、分割領域Ａでの伸長後の画素値の分布は図２０（Ｃ）中の点線で示す分布となる。しかし、点線で示す分布の一部は、８ビットの上限値２５５を超過する。そのため、当該一部の画素値は、２５５に制限され、画素値の分布は図２０（Ｃ）中の実線で示す分布となる。具体的には、小面積高輝度エリア内（星部分）の多くの画素値が上限値に制限され、図２１に示すように、違和感のある画像が表示されてしまう。

本実施例では、補正後の画素値が上限値を超えないように伸長率を制御することで、違和感のある画像の表示を抑制する例について説明する。
本実施例に係る表示装置の機能構成の一例を図１９に示す。本実施例に係る表示装置は、実施例１の構成（図１）に加え、伸長率制限部１０９をさらに有する。なお、実施例２，３の構成（図１６）に伸長率制限部１０９を加えてもよい。
伸長率制限部１０９は、伸長率を乗算した後の画素値が、設定可能な画素値の上限値よりも大きくならないように、伸長率を決定する。具体的には、伸長率制限部１０９は、分割領域毎に、その分割領域の最大画素値の逆数から、伸長率の制限値（最大画素値を上限値に変換する伸長率）を算出する。そして、伸長率決定部１０５で決定された伸長率が制限値よりも大きい場合に、伸長率を制限値に置き換える。

図５に示すように、分割領域Ａの最大画素値は２５０である。また、画素値の上限値は２５５である。そのため、分割領域Ａの制限値（伸長率の制限値）は１．０２（＝２５５／２５０）となる。そして、伸長率決定部１０５で決定された伸長率は５であるため、１．０２が最終的な伸長率とされる。
その結果、分割領域Ａでの伸長後の画素値の分布は図２０（Ｄ）の実線で示す分布となる（図２０（Ｂ）の分布の形状を維持したまま、最大画素値が２５５とされる）。図２０（Ｂ）の分布の形状を維持したまま、最大画素値が２５５となるように各画素値が伸長されるため、図２２に示すように違和感のない画像を表示することができるとともに、輝度の低下を抑制することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、伸長率を乗算した後の画素値が、設定可能な画素値の上限値よりも大きくならないように、伸長率が決定される。それにより、画像の明部に違和感のある領域が発生することを抑制することができる。
なお、本実施例では、伸長率の制限値は、最大画素値を上限値に変換する伸長率に限らない。制限値は、伸長率を乗算した後の画素値が、設定可能な画素値の上限値よりも大きくならないような伸長率であればよい。すなわち、制限値は、最大画素値を上限値に変換する伸長率より小さくてもよい。
なお、補正後の画素値が上限値より大きくなる画素の数が少ない場合には、画像の違和感は小さい（視覚的に見極めにくい）。そのため、そのような場合には、伸長率決定部１０５で決定された伸長率が使用されてもよい。すなわち、補正後の画素値が上限値より大きくなる画素の数が少ない場合には、伸長率を制限値に置き換えなくてもよい。
なお、本実施例では、分割領域内の全ての画素について、伸長率を制限値に置き換えるものとしたが、その構成に限らない。例えば、置き換えにより得られる効果が大きい領域を検出し、検出した領域内の画素に対してのみ伸長率の置き換えが行われてもよい。例えば、伸長率制限部１０９が、伸長率が制限値以上である画素からなる領域であって、画素数がしきい値以上の領域を、置き換えにより得られる効果が大きい領域として検出し、当該領域内の画素に対してのみ伸長率の置き換えが行われてもよい。そのような構成とすれば、画素毎に伸長率を設定し、画素毎に伸長率の置き換える構成の場合に、処理時間を低減できる。

１０１ 特徴量検出部
１０２ 小面積高輝度エリア判定部
１０３，２００ バックライト制御値決定部
１０４ バックライト制御値補正部
１０７ 液晶パネル部
１０８ バックライト部

Claims (14)

1. 画面の複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に表示される画像の最大画素値及び平均画素値を含む輝度特徴量を取得する取得手段と、
   前記複数の分割領域のそれぞれについて、前記取得手段で取得された輝度特徴量に基づいて、特定エリアを含む分割領域であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段による判定結果と、前記取得手段で取得された輝度特徴量とに基づいて、前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の発光輝度を決定する決定手段と、
   前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、その分割領域に対応する発光輝度で発光する発光部と、
   前記発光部からの光を透過することで画面に画像を表示する表示パネルと、
   を有し、
   前記判定手段は、
   平均画素値が第１の閾値より大きい分割領域、及び、最大画素値から平均画素値を減算した値が第２の閾値未満である分割領域を、前記特定エリアを含まない分割領域として判定し、
   平均画素値が前記第１の閾値以下であり、且つ、最大画素値から平均画素値を減算した値が前記第２の閾値以上である分割領域を、前記特定エリアを含む分割領域として判定し、
   前記決定手段は、
   前記特定エリアを含まない分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度とし、
   前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とする
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記決定手段は、前記特定エリアを含む分割領域に対し、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度を求めた後、その発光輝度を小さくする補正を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記決定手段は、前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度と、当該分割領域の最大画
   素値に応じた発光輝度との差が、前記特定エリアの面積が小さいときのほうが、前記特定エリアの面積が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記決定手段は、前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度と、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度との差が、当該分割領域の平均画素値が小さいときのほうが、当該分割領域の平均画素値が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記決定手段は、前記特定エリアを含む分割領域の最大画素値に応じた発光輝度を所定の割合で低減させた発光輝度を、当該分割領域の発光輝度として決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
6. 前記決定手段は、前記輝度特徴量に基づき求めた各分割領域の発光輝度を、ばらつきが小さくなるように補正することにより、各分割領域の最終的な発光輝度を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に対して決定された発光輝度に基づいて伸長率を決定し、当該分割領域内に表示される画像の各画素値に前記決定した伸長率を乗算することにより、発光輝度の低下による画面上の輝度の低下を抑制する画像補正手段をさらに有し、
   前記画像補正手段は、伸長率を乗算した後の画素値が、設定可能な画素値の上限値よりも大きくならないように、伸長率を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 発光部と、前記発光部からの光を透過することで画面に画像を表示する表示パネルと、を有する表示装置の制御方法であって、
   画面の複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に表示される画像の最大画素値及び平均画素値を含む輝度特徴量を取得する取得ステップと、
   前記複数の分割領域のそれぞれについて、前記取得ステップで取得された輝度特徴量に基づいて、特定エリアを含む分割領域であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによる判定結果と、前記取得ステップで取得された輝度特徴量とに基づいて、前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の発光輝度を決定する決定ステップと、
   前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、その分割領域に対応する発光輝度で発光するように前記発光部を制御する制御ステップと、
   を有し、
   前記判定ステップでは、
   平均画素値が第１の閾値より大きい分割領域、及び、最大画素値から平均画素値を減算した値が第２の閾値未満である分割領域を、前記特定エリアを含まない分割領域として判定し、
   平均画素値が前記第１の閾値以下であり、且つ、最大画素値から平均画素値を減算した値が前記第２の閾値以上である分割領域を、前記特定エリアを含む分割領域として判定し、
   前記決定ステップでは、
   前記特定エリアを含まない分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度とし、
   前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度を、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度よりも低い発光輝度とする
   ことを特徴とする表示装置の制御方法。
9. 前記決定ステップでは、前記特定エリアを含む分割領域に対し、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度を求めた後、その発光輝度を小さくする補正を行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置の制御方法。
10. 前記決定ステップでは、前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度と、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度との差が、前記特定エリアの面積が小さいときのほうが、前記特定エリアの面積が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度を決定する
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置の制御方法。
11. 前記決定ステップでは、前記特定エリアを含む分割領域の発光輝度と、当該分割領域の最大画素値に応じた発光輝度との差が、当該分割領域の平均画素値が小さいときのほうが、当該分割領域の平均画素値が大きいときよりも大きくなるように、当該分割領域の発光輝度を決定する
    ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
12. 前記決定ステップでは、前記特定エリアを含む分割領域の最大画素値に応じた発光輝度を所定の割合で低減させた発光輝度を、当該分割領域の発光輝度として決定する
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置の制御方法。
13. 前記決定ステップでは、前記輝度特徴量に基づき求めた各分割領域の発光輝度を、ばらつきが小さくなるように補正することにより、各分割領域の最終的な発光輝度を決定することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
14. 前記複数の分割領域のそれぞれについて、その分割領域に対して決定された発光輝度に基づいて伸長率を決定し、当該分割領域内に表示される画像の各画素値に前記決定した伸長率を乗算することにより、発光輝度の低下による画面上の輝度の低下を抑制する画像補正ステップをさらに有し、
    前記画像補正ステップでは、伸長率を乗算した後の画素値が、設定可能な画素値の上限値よりも大きくならないように、伸長率を決定する
    ことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。

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