WO2007091505A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007091505A1
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video signal
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Seiji Kohashikawa
Yuhya Sekiguchi
Yuhichiro Yamaguchi
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Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which the light emission luminance of a backlight light source is changed according to an input video signal.
  • a liquid crystal display device including a liquid crystal panel that modulates light source light according to a video signal and a knock light source for illuminating the liquid crystal panel
  • the light emission luminance of the backlight light source is adjusted according to the input video signal.
  • an average luminance level (Average Picture Level (hereinafter referred to as "APL") in one frame is calculated as the feature amount of the input video signal, and the emission luminance of the backlight light source is adjusted according to the APL.
  • APL Average luminance level
  • Patent Document 1 describes an image with optimal screen brightness for an observer by improving visual contrast and reproducing a high-quality image with glossiness while avoiding black floating interference.
  • a liquid crystal display device for providing the above is disclosed.
  • the liquid crystal display device of Patent Document 1 detects the APL of the input video signal and controls the luminance of the backlight light source according to the detected APL. Further, the peak value of the input video signal is detected, and the control characteristic of the light emission luminance of the backlight light source is corrected according to this peak value.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-258669
  • APL which is the feature quantity of video signals
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and when controlling the emission luminance of the knock light source according to the feature amount of the video signal, the power consumption is also reduced without reducing the display quality.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of realizing the reduction of the above.
  • a first technical means includes a liquid crystal panel for displaying an image and a light source for illuminating the liquid crystal panel, and the light emission brightness of the light source is determined according to the feature amount of the input video signal.
  • a liquid crystal display device that variably controls the degree of light, when the feature value is smaller than the first predetermined value C1, the light emission luminance decreases as the feature value becomes smaller, and the feature value becomes the second predetermined value C2. If larger, the light emission luminance of the light source decreases as the feature amount increases.
  • the second technical means is characterized in that, in the first technical means, the first predetermined value C1 and the second predetermined value C2 are equal.
  • the third technical means is the first or second technical means, wherein the feature amount is a first predetermined value.
  • a fourth technical means is the ratio of the average luminance level in one frame to the maximum luminance level of the input video signal in the first to third technical means.
  • the predetermined value C1 of the input video signal corresponds to the maximum luminance level of the input video signal.
  • the ratio of the average luminance level in one frame is set in the range of 2.0% to 12.2%.
  • the fifth technical means is the second to fourth technical means, wherein the change in the light emission luminance of the light source with respect to the feature amount when the feature amount is greater than a third predetermined value C3 (C3> C2).
  • the ratio is set to be larger than the ratio of the change to the feature amount when the feature amount is between the second predetermined value C2 and the third predetermined value C3.
  • a sixth technical means is the fifth technical means, wherein the feature amount of the input video signal is a ratio of an average luminance level within one frame to a maximum luminance level of the input video signal,
  • the predetermined value C3 is set such that the ratio of the average luminance level in one frame to the maximum luminance level of the input video signal is set in the range of 68.2% to 90.0%.
  • a seventh technical means changes the control characteristic of the light emission luminance of the light source with respect to the feature amount according to the dimming mode set by the user in any one of the first to sixth technical means. It is characterized by that.
  • the eighth technical means is characterized in that, in any one of the first to seventh technical means, the control characteristic of the light emission luminance of the light source with respect to the feature amount is changed according to ambient brightness.
  • a ninth technical means includes a liquid crystal panel for displaying an image and a light source for illuminating the liquid crystal panel, and when the feature amount of the input video signal is smaller than a first predetermined value C1, the feature amount
  • the liquid crystal display device variably controls the light emission luminance of the light source so as to decrease the light emission luminance of the light source, and the feature amount of the input video signal is within one frame with respect to the maximum luminance level of the input video signal.
  • the ratio of the average luminance level, and the first predetermined value C1 is set such that the ratio of the average luminance level in one frame to the maximum luminance level of the input video signal is within a range of 2.0% to 12.2%. It is characterized by that.
  • a tenth technical means includes a liquid crystal panel that displays an image and a light source that illuminates the liquid crystal panel, and when the feature amount of the input video signal is greater than a third predetermined value C3, the feature amount
  • the liquid crystal display device variably controls the light emission luminance of the light source so that the light emission luminance of the light source decreases as the value of the light source increases.
  • the feature amount of the input video signal is within one frame with respect to the maximum luminance level of the input video signal.
  • the ratio of the average luminance level, the third The predetermined value C3 is characterized in that the ratio of the average luminance level in one frame to the maximum luminance level of the input video signal is set within a range of 68.2% to 90.0%.
  • An eleventh technical means includes a liquid crystal panel that displays an image and a light source that illuminates the liquid crystal panel, and the feature amount when the feature amount of the input video signal is smaller than a first predetermined value C1.
  • the light emission brightness of the light source is variably controlled so that the light emission brightness of the light source decreases as the value of the light source decreases, and when the feature amount of the input video signal is greater than a third predetermined value C3, the light source increases as the feature amount increases.
  • the liquid crystal display device variably controls the light emission brightness of the light source so as to reduce the light emission brightness of the input video signal, wherein the feature quantity of the input video signal is an average brightness level within one frame with respect to the maximum brightness level of the input video signal.
  • the first predetermined value C1 is set such that the ratio of the average luminance level in one frame to the maximum luminance level of the input video signal is set within a range of 2.0% to 12.2%.
  • Third Constant value C3 is, the ratio of the average brightness level of one frame to the maximum luminance level of the input video signal is characterized in that it is in the range of 90.0% from 68.2%.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a backlight unit applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a backlight unit applicable to the liquid crystal display device of the invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of luminance control characteristics of a backlight light source using a luminance control table.
  • FIG. 5 is a histogram showing an example of APL distribution extracted from a broadcast program.
  • FIG. 6 A histogram showing an example of APL distribution extracted from a broadcast program of a movie genre.
  • FIG. 7 is another diagram showing an example of the luminance control characteristic of the backlight source using the luminance control table.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a setting example of luminance control characteristics used in accordance with the light control mode or the brightness around the liquid crystal display device.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of an operation in which a plurality of brightness control tables are prepared and the table number is changed to prevent a sudden brightness change of the backlight light source.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of an operation in which when the luminance control table number is changed, the operation is gradually shifted to the luminance control table after the change by calculation.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an operation of gradually changing to the brightness control characteristic of the table after the change by changing the brightness a predetermined number of times when the table number is changed.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the light emission luminance of the backlight light source and the video display quality.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the luminance control characteristic of the backlight light source and the power consumption reduction amount.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the relationship between video display quality and power reduction amount. Explanation of symbols
  • Liquid crystal display device 10--APL, 11 ⁇ antenna, 12 ⁇ tuner, 13 ⁇ decoder, 14 ••• APL measurement unit, 15 ⁇ filter, 16 ⁇ ⁇ Backlight control unit ⁇ 19- "LCD controller, 20 ⁇ , 23 ⁇ Brightness control table, 24 ⁇ Brightness sensor, 25 ⁇ Remote receiver, 26 ⁇ Multiplier, ⁇ 27 ⁇ Remote control device, 30 ⁇ Housing, 31 ⁇ Fluorescent tube, 32 ⁇ Diffusion Plate 41 ⁇ Red light source 42 ⁇ Green light source 43 ⁇ Blue light source
  • the average luminance level (APL: Average Picture Level) in one frame of the video signal is used as the feature quantity of the input video signal. use.
  • a brightness control table for controlling the light emission brightness of the backlight light source according to the APL is held.
  • the APL of the video signal to be displayed is detected, and the backlight is controlled using the luminance control characteristics of the luminance control table so that the light emission brightness corresponds to the detected APL.
  • the display quality of the displayed video is controlled by appropriately controlling the light emission brightness of the backlight source. Etc.) while reducing the power consumption of the knocklight.
  • the display quality (brightness, The power consumption of the knocklight is reduced while maintaining the contrast, merino, reflex, etc.).
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • the tuner 12 of the liquid crystal display device 1 selects the broadcast signal received by the antenna 11.
  • the decoder 13 decodes and demultiplexes the broadcast signal selected by the tuner 12 and outputs a video signal for driving the liquid crystal panel 20.
  • the video signal separated by the decoder 13 is input to an LCD controller 19 that drives and controls the liquid crystal panel 20 after various video processes are performed by the video processing unit 18.
  • the LCD controller 19 outputs a liquid crystal drive signal to a gate driver and a source driver (not shown) of the liquid crystal panel 20 based on the input video signal, thereby displaying an image according to the video signal on the liquid crystal panel 20. Is done.
  • the video signal separated by the decoder 13 is also output to the APL measurement unit 14.
  • the APL measurement unit 14 measures the APL for each frame of the video signal output from the decoder 13.
  • the measured APL is sent to filter 15.
  • APL corresponds to one of the feature quantities of the video signal in the present invention, and will be expressed as a ratio (%) to the maximum luminance level below.
  • the light emission luminance control of the backlight unit 17 according to the APL is performed based on the luminance control characteristics of the luminance control table 23.
  • the APL may be measured after the video processing by the video processing unit 18 in which the APL is measured by the video signal decoded by the decoder 13.
  • the video processing unit 18 may perform, for example, OSD (on-screen display) display processing, scaling processing, or letterbox display (screen area restriction by a black mask or the like) processing.
  • OSD on-screen display
  • the video signal power output from the decoder 13 is also converted into an input video signal that is not affected by the video processing by the video processing unit 18 by measuring APL.
  • the corresponding backlight brightness can be controlled. Therefore, it is better to measure APL from the video signal before video processing as shown in Fig. 1.
  • the backlight unit 17 includes a plurality of thin fluorescent tubes 31 arranged at equal intervals in a housing 30 attached to the back surface of the liquid crystal panel 20. Is done. Further, the diffusing plate 32 uniformly diffuses the illumination light emitted from the fluorescent tube 31.
  • the backlight unit 17 changes the signal period ratio (duty) of the high potential level and the low potential level of the rectangular wave in accordance with the backlight luminance adjustment signal input from the backlight control unit 16.
  • a dimming control circuit that outputs a pulse width modulation output as a dimming signal, and receives a dimming signal from the dimming control circuit force, generates an alternating voltage with a period and voltage corresponding to the dimming signal, Imprint on tube 31! And an inverter that is driven to light (none of which are shown).
  • the inverter operates when the output of the dimming control circuit is at a high potential level, stops operating when the output is at a low potential level, and performs an intermittent operation according to the output duty of the dimming control circuit. Thus, the luminance of the light source is adjusted.
  • the knock light unit 17 is a multi-color LED light source having three primary color powers of red, green, and blue in a housing 30 attached to the back of the liquid crystal panel 20. That is, a red light source 41, a green light source 42, and a blue light source 43 may be provided. The luminous intensity of the LED light source can be controlled by the LED current for each LED light source.
  • the knock light unit 17 can be applied to a system using the above-described fluorescent tube and LED in combination.
  • the liquid crystal panel 20 may be illuminated by a so-called side edge type configuration in which light from a light source such as a fluorescent tube or LED is made uniform by using a light guide plate.
  • the luminance control table 23 defines the relationship of the light emission luminance of the backlight light source according to the feature amount (APL in this case) of the video signal of one frame unit of the input video signal. Then, the brightness control table 23 is stored in the table storage memory 22 such as ROM in advance, and the light emission brightness of the knock light unit 17 is determined by the brightness control table 23 according to the APL detected from the input video signal to be displayed. To control.
  • the filter 15 regulates the follow-up of the light emission luminance of the backlight light source to the APL change between frames when controlling the backlight luminance according to the measured value of APL.
  • the filter 15 is a multistage digital It consists of filters.
  • the filter 15 inputs the APL for each frame measured by the APL measurement unit 14, and weights each frame with the APL for one or more frames in the past.
  • the output APL is calculated by performing a weighted average operation accordingly.
  • the number of past frame steps to be reflected in the frame can be variably set, and a weight is set for each of the current frame and the past frame (for the set number of steps).
  • the APL of the current frame and the APL of the delay frame corresponding to the number of used stages are weighted and averaged according to the respective weights and output. This makes it possible to set the output APL follow-up according to the actual APL change as appropriate.
  • the APL output from the filter 15 is input to the knock light control unit 16.
  • the knock light control unit 16 outputs a backlight luminance adjustment signal for adjusting the backlight luminance according to the input APL based on the luminance control table 23 to be used, and controls the light source emission luminance of the knock light unit 17. .
  • the liquid crystal display device 1 also includes a remote control light receiving unit 25 for receiving a remote control signal transmitted from the remote control device 27.
  • the remote control light receiving unit 25 is composed of, for example, a light receiving LED for receiving a remote control operation signal using infrared rays.
  • the remote control operation signal received by the remote control light receiving unit 25 is input to the microcomputer 21, and the microcomputer 21 performs predetermined control according to the input remote control operation signal.
  • the liquid crystal display device 1 has a dimming mode function for dimming the brightness of the display screen of the liquid crystal panel 20 in response to a user operation on predetermined operation means such as the remote control device 27. .
  • the dimming mode function activates the light source of the backlight unit 17 according to the user operation.
  • the brightness of the display screen of the liquid crystal panel 20 is dimmed by changing the light brightness.
  • the microcomputer 21 outputs a luminance adjustment coefficient in response to a user operation for a predetermined operation.
  • the brightness adjustment coefficient is used to set the brightness of the entire screen according to user operations.
  • a screen brightness adjustment item is set on a menu screen or the like held by the liquid crystal display device 1.
  • the user can set an arbitrary screen brightness by operating the setting item.
  • the microcomputer 21 recognizes the brightness setting and outputs a brightness adjustment coefficient to the multiplier 26 according to the set brightness.
  • the multiplier 26 turns on the backlight unit 17 with the brightness according to the brightness setting by multiplying the brightness control value according to the brightness control table 23 currently used by the brightness adjustment coefficient.
  • a plurality of brightness control tables 23 corresponding to the brightness settings in the dimming mode are prepared in the table storage memory 22, and the microcomputer 21 recognizes the brightness settings in the dimming mode and performs back-up.
  • a brightness control table used for controlling the light unit 17 may be selected. Further, when changing the brightness control table, a plurality of brightness control tables may be obtained between the brightness control table after the change by calculation or the like, and the brightness control table may be changed step by step.
  • the liquid crystal display device 1 includes a brightness sensor 24 as brightness detection means for detecting the brightness around the liquid crystal display device 1 (ambient illuminance).
  • a brightness sensor 24 for example, a photodiode can be applied.
  • the brightness sensor 24 generates a DC voltage signal corresponding to the detected ambient light and outputs it to the microcomputer 21.
  • the microcomputer 21 outputs a brightness adjustment coefficient to the multiplier 26.
  • the multiplier 26 turns on the backlight unit 17 with the brightness according to the brightness of the surroundings of the device by multiplying the brightness control value according to the brightness control table 23 currently used by the brightness adjustment coefficient.
  • a plurality of luminance control tables 23 corresponding to the brightness around the device are prepared in the table storage memory 22, and the microcomputer 21 recognizes the brightness around the liquid crystal display device and knocks it.
  • the brightness control table used for controlling the crite unit 17 may be selected.
  • the brightness control table after the change is calculated by calculation or the like.
  • a plurality of brightness control tables may be obtained for each table and may be changed in stages.
  • FIG. 4 shows an example of the luminance control characteristic of the backlight light source using the luminance control table.
  • the horizontal axis represents APL as a percentage. When the display image is all black on the entire screen, APL is 0%, and when it is all white, APL is 100%.
  • the vertical axis represents the light emission luminance ratio of the backlight light source, which is 100% when the light emission luminance of the knock light source is the brightest and 0% when the backlight light source is turned off.
  • the luminance control characteristics shown in FIG. 4 are based on a signal region having a low APL indicated by A, a signal region having an intermediate level APL indicated by B and C, and a signal region having a high APL indicated by D.
  • the point at which the inclination of the brightness control characteristic of the knocklight light source changes with respect to the feature quantity of the video signal (APL in this example) is defined as the characteristic change point.
  • the intersections pi, p2, and p3 of the straight lines in the four areas A to D are characteristic change points
  • the APL value of pi is the first predetermined value C1 and the second predetermined value C2 in the present invention.
  • the APL value of p3 corresponds to the first predetermined value C3 in the present invention.
  • the brightness control characteristic shown in FIG. When there is an APL region (C1 to C2) where the light emission luminance of the backlight light source is constant at the maximum value, the APL value on the lowest APL side in the APL region is set to the first predetermined value.
  • the value C1 is set, and the APL value on the highest APL side is set as the second predetermined value C2.
  • C1 C2 because the APL that shows the maximum emission luminance of the knock light source is only one point.
  • region (region A) where the feature amount of the video signal is extremely small there are many videos that can maintain the display quality of the video even if the luminance of the backlight light source is lowered, as will be described later. This is because there are many images that have a low contrast and are not easily affected by backlight brightness on the entire screen. Also, such images tend to increase as the feature value of the video signal decreases. Therefore, the luminance of the backlight light source can be lowered as the feature amount of the video signal is smaller.
  • area A the emission luminance decreases as the APL decreases from the characteristic change point pi of the maximum luminance of the knock light source.
  • region D where the feature amount of the video signal is extremely large, there are many images that can maintain the display quality of the image even if the luminance of the backlight light source is lowered, as will be described later. Further, the feature amount of such a video signal tends to increase as the feature amount increases. This is because the brightness of the entire video increases as the feature quantity of the video signal increases, and sufficient video display quality can be maintained even if the brightness of the knocklight light source is reduced. Therefore, the luminance of the backlight light source can be lowered as the APL is larger. In region D, the emission luminance decreases as the APL increases due to the change in the luminance characteristics of the backlight source.
  • the light emission brightness of the backlight is increased near the feature change point pi to improve the contrast, and the backlight near the feature change point p3.
  • the emission brightness of the light source is reduced so that unnecessary glare can be reduced.
  • the luminance characteristics of the backlight source are determined as appropriate based on the contrast.
  • the power of whether or not it is necessary to increase the emission brightness of the knocklight light source was judged based on a five-point evaluation.
  • the criteria for the five-level evaluation were as follows. The experiment was performed by five subjects and the average was taken.
  • the results of the above experiment are shown in FIG.
  • the X-axis is the video APL value
  • the Y-axis is the video evaluation value
  • Images with an APL of around 30% need to have high brightness as much as images with an APL of around 25%, but when the APL changes from 30% to 90%, the screen gradually becomes dazzling.
  • the APL is around 68%, about half of the video does not need to have high brightness.
  • the APL is 90%, most of the video does not need to have high brightness. This seems to be because the need for low brightness increases. Also, the judgment of whether or not the video power requires high brightness will change depending on whether the APL is around 68% or more.
  • the APL value when the video evaluation value is 3 is 12.2%.
  • the first predetermined value C1 is set to 12.2% or less, it can be said that the minimum video display quality can be maintained.
  • the APL value when the video evaluation value is 3 is 68.2%. That is, if the third predetermined value C3 is set to 68.2% or more, it can be said that the minimum video display quality can be maintained.
  • the results of the above measurement are shown in FIG.
  • the X-axis is the CPL value that is the APL value of the feature change point pi
  • the luminance of the backlight light source should be reduced to maintain the video display quality.
  • the video evaluation value is an area where the emission brightness of the knocklight light source is not reduced, and there is no problem in the display quality of the video even if the emission brightness of the knocklight light source is reduced.
  • the emission brightness of the knock light source should be reduced.
  • the emission brightness of the knocklight light source is further reduced to reduce the power consumption while maintaining the display quality of the image. It becomes possible to reduce.
  • Video display quality may be the highest priority
  • power savings may be the highest priority. Therefore, we examine how much the values of C1 and C3 can be changed.
  • the optimum value of C1 that can maximize the amount of power reduction while maintaining the minimum video display quality is 12.2%.
  • the display quality of more images can be maintained by reducing the value of C1.
  • the number of images that can maintain the display quality of the image increases, and when the C1 value is set to 2%, the display quality is maintained for all images. can do. Therefore, it is preferable to set the value of C1 within the range of 2% to 12.2%.
  • the value of C1 can range from 2% to 12.2%, and the smaller the value, the better the display quality of the entire video.
  • the amount of power reduction increases as the value of C1 increases. That is, there is a trade-off relationship between video display quality and power reduction. Therefore, as an actual product, it is necessary to decide whether to place importance on video display quality or power saving, and set the C1 value accordingly.
  • the amount of power reduction was set to 1% or more.
  • the annual efficiency improvement target for factories under the Energy Conservation Law is set to 1% because 1% is a border.
  • the value of C1 is 10%. Therefore, in this embodiment, the value of C1 is set to 10% and will be described below.
  • FIG. 14 shows an image display quality value superimposed on FIG.
  • the video display quality is a value obtained by inverting the video evaluation value. 5 indicates that the display quality of all images can be maintained, and 1 indicates that the video that can maintain the video display quality is the fewest. . Therefore, if the C1 value is set to 25%, the display quality of all images cannot be maintained. In addition, decreasing the CI value from 25% will gradually increase the number of images that can maintain the display quality of the image, and if the C1 value is set to 2%, the display quality of all images will be maintained. It shows that you can do it.
  • the video evaluation value is 3 or more when the value of C1 is set within the range of 2% to 12.2%.
  • C3 will be examined in the same manner as C1.
  • the optimum value for C3 is 68.2.
  • the image evaluation value is 3 or less
  • the optimum value of C3 that can maximize the amount of power reduction while maintaining the minimum video display quality is 68.2%.
  • the power reduction effect is less on the high APL side than on the low APL side, in this example, the video display quality is maintained to the maximum, and the C3 value is set to 90%. This will be described below.
  • the characteristic change point pi that exists on the lowest APL side is set to a position where the APL is 10%, and the highest APL side is set.
  • Existing characteristic change p3 is set to the position where APL is 90%.
  • the characteristic change point p2 is set at the position where the APL force is 0%, and the characteristic change point pi where the APL is 10% is set as the characteristic change point where the light emission luminance of the backlight light source becomes maximum.
  • the feature amount of the video signal is extremely small! /
  • the luminance of the backlight light source in either or both of the image and the extremely large image is determined. It is characterized by reducing power consumption while keeping the image quality low. If these characteristics can be satisfied, the brightness control characteristics can be limited to the above example. Is not.
  • the display quality of the video can be improved.
  • the APL value (10%) in which the characteristic change point pi is set corresponds to the first predetermined value C1 of the present invention
  • the APL value (in which the characteristic change point p4 is set ( 20%) corresponds to the second predetermined value C2 of the present invention
  • the APL value (90%) in which the characteristic change point p3 is set corresponds to the third predetermined value C3 of the present invention.
  • the luminance control characteristic may be not only linear as described above but also a non-linear characteristic.
  • the linear brightness control characteristic is approximated by approximating the nonlinear brightness control characteristic to the linear brightness control characteristic and assuming the characteristic change point in the approximated linear brightness control characteristic.
  • the brightness control of the backlight source can be specified.
  • the light emission luminance of the light source is reduced by using the one that decreases the light emission luminance of the backlight light source as the APL decreases. Control and increase the amplitude of the video signal to suppress black float and improve contrast.
  • the liquid crystal display device 1 includes the dimming mode function for dimming the brightness of the display screen displayed on the liquid crystal panel 20 in accordance with a user operation with respect to predetermined operation means such as the remote control device 27, and the liquid crystal display. It has a function to detect the ambient brightness of device 1 (ambient illuminance).
  • the luminance control characteristic for controlling the emission luminance of the knock light source is changed in accordance with the setting of the dimming mode or in accordance with the change in ambient brightness.
  • the luminance control characteristic for controlling the emission luminance of the knock light source is changed in accordance with the setting of the dimming mode or in accordance with the change in ambient brightness.
  • it is possible to display an image with appropriate image quality and low power consumption according to changes in these conditions.
  • Even if such a change in luminance control characteristics is executed only in accordance with the dimming mode described above, Alternatively, it may be executed only in response to a change in ambient brightness. Further, it may be executed depending on both conditions of the light control mode and the brightness of the surroundings of the apparatus. Furthermore, make sure that the brightness control characteristics are different for each condition of the dimming mode and the brightness around the device.
  • the change in the luminance control characteristic at this time may be a configuration in which the luminance control value based on the luminance control table is corrected by the luminance adjustment coefficient as described above.
  • the brightness control table to be used may be selected according to conditions. Furthermore, when changing the brightness control table, a plurality of brightness control tables may be obtained between the brightness control table after the change by calculation or the like, and the brightness control table may be changed step by step.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a setting example of luminance control characteristics used in accordance with the setting of the dimming mode or the ambient brightness.
  • the brightness control characteristics of the plurality of brightness control tables are set as shown in FIG. In the example of Fig. 8, seven types of brightness control characteristics (I) to (VII) are set!
  • the brightness of the knock light source is reduced when the screen brightness is set to be dark in conjunction with the user's dimming mode setting operation.
  • the brightness of the knocklight light source is reduced as the brightness around the liquid crystal display device becomes darker. As a result, screen glare and eye irritation can be reduced, video can be displayed with appropriate brightness, and power consumption can be reduced.
  • the luminance control characteristic (IV) indicates a standard set value (initial value).
  • This luminance control characteristic (IV) uses the luminance control characteristic shown in FIG. Therefore, the idea of this standard luminance control characteristic is as described above, and it is a control characteristic that realizes low power consumption while maintaining image quality.
  • the luminance control of the backlight light source according to the APL is not performed.
  • the control of the dimming mode or the control according to the brightness around the device generally raises or lowers the backlight source to a certain emission brightness.
  • the emission luminance value is set to d. See you
  • d is the initial value (standard value) and d is the maximum brightness of the backlight source.
  • emission luminance control according to APL is added to the above specifications.
  • the emission luminance value obtained from the curve of the luminance control characteristic is defined as In that case, the control based on the brightness around the dimming mode Z device is added by the following formula, and the final emission brightness D of the backlight source is obtained.
  • dimming level d is greater than initial value d
  • the horizontal axis is APL
  • the vertical axis is the light emission luminance of the backlight light source, whereby the luminance control characteristics as shown in FIG. 8 can be obtained.
  • the brightness control characteristic (I) is set to the maximum light-emission brightness of the backlight light source.
  • the luminance control characteristic (I) is constant without depending on the APL that is the feature quantity of the video signal.
  • the brightness control characteristic (VII) is set to the minimum light-emission brightness of the backlight light source. Also in this case, the luminance control characteristic (VII) is constant without depending on the APL that is the feature quantity of the video signal.
  • the distance force S3 between each characteristic change point of the standard luminance control characteristic (IV) and the luminance control characteristic (I) is equally divided, and the characteristic change of the luminance control characteristic ( ⁇ ) and (III) is made respectively. Points are defined.
  • the distance between the standard brightness control characteristics (IV) and the brightness control characteristics (VII) is equally divided by S3, and the brightness control characteristics (V) and (VI) are changed. Is determined. From these brightness control characteristics (I) to (VII), the brightness control characteristics used for controlling the light emission brightness of the backlight light source are selected according to the dimming mode setting or ambient brightness ( (Or calculated by calculation).
  • the brightness control characteristics except for the brightness control characteristics (I) and (VII), which are set to the maximum Z minimum light emission brightness, it is always between the characteristic change points in one brightness control characteristic. An inclination is formed, and the user can feel the brightness change of the screen according to the APL change. For example, when the standard brightness control characteristic (IV) is translated in the direction of the light emission brightness, if the maximum light emission brightness or the minimum light emission brightness approaches, Will hit the maximum luminosity or minimum luminosity, resulting in a flat part.
  • the emission luminance of the knock light source does not change.
  • the luminance control characteristic is linked to the dimming mode, the emission luminance of the knocklight light source does not change even if dimming is performed, which is preferable because a case occurs!
  • the emission brightness is set at a plurality of steps at equal intervals between the initial value and the maximum light emission brightness of the backlight light source, and between the initial value and the minimum light emission brightness of the knock light source.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation example in which a plurality of brightness control tables are prepared and the table number is changed to prevent a sudden brightness change of the knock light source.
  • FIG. 9 an example of processing for changing the brightness control table according to the brightness around the liquid crystal display device will be described.
  • the current luminance control table M is selected among the plurality of luminance control tables having intermediate luminance control characteristics between the luminance control table N determined in S3 and the current luminance control table M.
  • the brightness control table n closest to the brightness control characteristic is selected and updated as the current brightness control table n (S4).
  • the current brightness control table n is the same table as the target brightness control table N (S5). If they are not the same table, after waiting for a certain time (for example, 5 frames) (S6), select the brightness control table n + 1 near the brightness control table N after the brightness control table n. (S7). Then, the selected brightness control table of n + 1 is updated as the current table n (where n + 1 is updated) (S4).
  • the stepwise change of the luminance control characteristic is repeated until the current luminance control table becomes the target luminance control table N, and when the current luminance control table becomes N, The brightness control table switching selection process according to changes in ambient brightness is completed.
  • step S2 it is determined whether there has been a change in screen brightness due to the dimming mode, and in step S3 above, the number of the brightness control table to be used is determined based on these change conditions. . This makes it possible to switch the luminance control characteristics step by step until the target luminance control table to be used is reached.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation example in which when the luminance control table number is changed, the operation is gradually shifted to the luminance control table after the change by calculation.
  • the loop R of the selected portion of the brightness control table shown in FIG. 1 is used.
  • the luminance (controlling the emission luminance of the backlight light source) with respect to the feature amount (APL in this case) of the video signal of the input video signal of the current luminance control table S and the determined luminance control table exactly Control value) is extracted, and it is determined whether or not the extracted difference is smaller than a predetermined threshold value m (S15).
  • a predetermined threshold value m S15
  • all control values for controlling the light emission brightness of the knocklight light source are compared, and the difference is obtained for each comparison result.
  • the light emission luminance characteristic of the current luminance control table S is corrected so as to approach the light emission luminance characteristic of the target luminance control table T by a predetermined value.
  • S be S '(S17).
  • S 18 After waiting for a certain time (for example, 5 frames) (S 18), the process returns to S 14 again, and the difference between the corrected current table S (S updated to S ') and the target brightness control table T is calculated. Extract and compare the extracted difference with the threshold m.
  • Step S13 determines whether or not the screen brightness has been changed by the dimming mode in S12, and these steps are performed in Step S13. Determine the brightness control table number to be used based on the change conditions. As a result, the luminance control characteristics can be switched step by step until the target luminance control table to be used is reached.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an operation of gradually changing to the brightness control characteristic of the table after the change by changing the brightness a predetermined number of times when the table number is changed.
  • the operation for changing the luminance control characteristics over 256 frames will be described with reference to FIG.
  • the force of c 256 (the force obtained by correcting the brightness 256 times) is confirmed (S25). If the set number of times has not been reached, the count value c is updated once (S27). ) Again, the current brightness is corrected to P ′ by Equation 1 above. Then, the operation from S24 ⁇ S25 ⁇ S27 is repeated a predetermined number of times, and when the set number of times is corrected 256 times, the current table P is finally changed to the used table Q. In the above example, the power is gradually corrected over 256 frames.
  • the force is not limited to 256 frames, but the degree of change (transition time) can be adjusted by setting a predetermined number of times. Can do. In this way, when the brightness around the liquid crystal display changes, it prevents sudden changes in the light emission luminance of the light source. can do.
  • Step S23 determines whether or not the screen brightness has been changed by the dimming mode in S22, and these steps are performed in Step S23. Determine the brightness control table number to be used based on the change conditions. As a result, the luminance control characteristics can be switched gradually until the target luminance control table to be used is reached.
  • the luminance of the backlight light source is suppressed based on the APL, it is not necessary to obtain the average value of the luminance levels of the video signals of all the frames in order to obtain the APL.
  • An average value of the luminance levels of the video signal in the vicinity of the center excluding the above may be obtained and used as the feature amount of the video signal. For example, based on the genre information separated from the broadcast reception signal, gate control is performed so as to exclude the preset screen area (characters / symbols etc. are highly likely to be superimposed). The feature amount of the video signal only in a predetermined partial area may be measured.
  • APL is used as the feature amount of the input video signal, and the light emission luminance control according to the APL is performed.
  • the feature quantity of the video signal is not limited to APL.
  • the peak luminance state (presence or absence) of one frame of the input video signal may be used.
  • the maximum brightness level, the minimum brightness level, and the brightness distribution state (histogram) in a predetermined area (period) in one frame are used, or the feature quantity of the video signal obtained by combining these Based on the above, the brightness of the backlight can be varied.
  • the luminance control as described above is applied not only to a direct-viewing type liquid crystal display device including the backlight unit 17 as shown in FIG. 2 or FIG. 3, but also to a projection type display device such as a liquid crystal projector. It can also be applied to.
  • the back side force of the liquid crystal panel is also irradiated with the light source light, thereby displaying an image, and the light emission luminance of the light source light may be controlled in accordance with the luminance control characteristics.

Abstract

　表示品位を低下させることなく、映像信号の特徴量の変化に応じた最適な映像表現を行うとともに、消費電力の低減を実現する。映像特徴量として例えばＡＰＬを用い、その特徴量が第１の所定の値ｐ１より大きいときは、特徴量が大きくなるほど光源の発光輝度を小さくする。また特徴量が所定の値ｐ１より小さい領域においては、特徴量が小さくなるほど光源の発光輝度を小さくする。また特徴量が所定の値ｐ１のときに、光源の発光輝度が最大となるようにする。また特徴量が第２の所定の値ｐ２より大きいときは、特徴量が大きくなるほど、光源の発光輝度を小さくする割合を大きくする。さらにこのような特徴量に応じた発光輝度の制御特性を、ユーザにより設定された調光モードに応じて、もしくは装置周囲の明るさに応じて変化させる。

Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、液晶表示装置、より詳細には入力映像信号に応じてバックライト光源の 発光輝度を変化させるようにした液晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] 映像信号に応じ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 めのノ ックライト光源を備えた液晶表示装置において、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 術が知られている。
[0003] 例えば、入力映像信号の特徴量として 1フレームにおける平均輝度レベル (Averag e Picture Level (以下「APL」という）を算出し、その APLに応じてバックライト光源の 発光輝度を調整するものや、入力映像信号の 1フレームにおける画素の輝度レベル のうち、最大輝度レベル、最小輝度レベルに基づいてバックライト光源の発光輝度を 調整するもの、その他入力映像信号の輝度レベルのヒストグラム等を分析すること〖こ より、バックライト光源の発光輝度の調整を行うもの等が存在する。
[0004] 例えば、特許文献 1には、黒浮き妨害を回避しながら、視覚上のコントラスト感を向 上させ、また光沢感のある高品位映像を再現し、観察者に最適な画面輝度の映像を 提供するための液晶表示装置が開示されている。特許文献 1の液晶表示装置は、入 力映像信号の APLを検出し、検出した APLに応じてバックライト光源の輝度を制御 している。またさらに入力映像信号のピーク値を検出し、このピーク値に応じてバック ライト光源の発光輝度の制御特性を補正して 、る。
特許文献 1：特開 2004— 258669号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 近年の液晶表示装置は、装置の大型化に伴って表示品位の向上及びバックライト の消費電力の削減が大きな課題となっている。 例えば、映像信号の特徴量である APLのきわめて小さ 、映像やきわめて大き！/ヽ映 像を表示する場合は、表示品位を損なうことなぐノ ックライト光源の発光輝度を低下 させることが可會となる。
[0006] 従って、上記のような映像信号の特徴量である APLのきわめて小さい映像やきわ めて大きい映像を表示する場合は、ノ ックライト光源の発光輝度を適切に低減するこ とで、消費電力を削減することができる。
[0007] し力しながら、上記特許文献 1に記載のものにぉ 、ては、映像信号の特徴量に注 目して、表示映像の品位を維持しつつ消費電力を低減するという工夫技術思想は全 くなされておらず、表示品位を低下させることなぐ消費電力を低減することができな いという問題がある。
[0008] 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、映像信号の特徴量に応じて ノ ックライト光源の発光輝度を制御するときに、表示品位を低下させることなぐ併せ て消費電力の低減を実現することができ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。
課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するために、第 1の技術手段は、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備え、入力映像信号の特徴量に応じて光源の発光輝 度を可変制御する液晶表示装置において、特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいと きは特徴量が小さくなるほど光源の発光輝度を小さくすると共に、特徴量が第 2の所 定の値 C2より大きいときは特徴量が大きくなるほど光源の発光輝度を小さくすること を特徴とする。
[0010] 第 2の技術手段は、第 1の技術手段において、第 1の所定の値 C1と第 2の所定の 値 C2とが等 、ことを特徴とする。
[0011] 第 3の技術手段は、第 1または第 2の技術手段において、特徴量が第 1の所定の値
C1のときに、光源の発光輝度が最大となることを特徴とする。
[0012] 第 4の技術手段は、第 1乃至第 3の技術手段において、前記入力映像信号の特徴 量力 入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均輝度レベルの 割合であり、前記第 1の所定の値 C1が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対 する 1フレーム内の平均輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定され ていることを特徴とする。
[0013] 第 5の技術手段は、第 2乃至第 4の技術手段において、特徴量が第 3の所定の値 C 3 (C3 >C2)より大きいときの特徴量に対する光源の発光輝度の変化の割合を、特 徴量が第 2の所定の値 C2と第 3の所定の値 C3との間のときの特徴量に対する変化 の割合よりも大きくすることを特徴とする。
[0014] 第 6の技術手段は、第 5の技術手段において、前記入力映像信号の特徴量が、入 力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均輝度レベルの割合であり 、前記第 3の所定の値 C3が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されているこ とを特徴とする。
[0015] 第 7の技術手段は、第 1乃至第 6のいずれかの技術手段において、ユーザにより設 定された調光モードに応じて、特徴量に対する光源の発光輝度の制御特性を変化さ せることを特徴とする。
[0016] 第 8の技術手段は、第 1乃至第 7のいずれかの技術手段において、周囲の明るさに 応じて、特徴量に対する光源の発光輝度の制御特性を変化させることを特徴とする。
[0017] 第 9の技術手段は、映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源 とを備え、入力映像信号の特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいときは該特徴量が 小さくなるほど前記光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変 制御する液晶表示装置であって、前記入力映像信号の特徴量が、入力映像信号の 最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均輝度レベルの割合であり、前記第 1の 所定の値 C1が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均 輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定されていることを特徴とする。
[0018] 第 10の技術手段は、映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源 とを備え、入力映像信号の特徴量が第 3の所定の値 C3より大きいときは該特徴量が 大きくなるほど前記光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変 制御する液晶表示装置であって、前記入力映像信号の特徴量が、入力映像信号の 最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均輝度レベルの割合であり、前記第 3の 所定の値 C3が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均 輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されていることを特徴とする
[0019] 第 11の技術手段は、映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源 とを備え、入力映像信号の特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいときは該特徴量が 小さくなるほど前記光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変 制御するとともに、入力映像信号の特徴量が第 3の所定の値 C3より大きいときは該 特徴量が大きくなるほど前記光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝 度を可変制御する液晶表示装置であって、前記入力映像信号の特徴量が、入力映 像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の平均輝度レベルの割合であり、前 記第 1の所定の値 C1が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム 内の平均輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定されており、前記第 3の所定の値 C3が、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレーム内の 平均輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されていることを特徴 とする。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、入力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 制御するときに、表示品位を低下させることなぐさらなる消費電力の低減を実現する ことができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]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。
[図 2]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。
[図 3]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。
[図 4]輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の輝度制御特性の一例を示す図 である。 [図 5]放送番組から抽出した APLの分布例を示すヒストグラムである。
[図 6]映画ジャンルの放送番組から抽出した APLの分布例を示すヒストグラムである。
[図 7]輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の輝度制御特性の一例を示す他 の図である。
[図 8]調光モードもしくは液晶表示装置周囲の明るさに応じて使用される輝度制御特 性の設定例を説明するための図である。
[図 9]輝度制御テーブルを複数用意し、そのテーブル No.を変更することにより、バッ クライト光源の急激な輝度変化を防止する動作例を示すフローチャートである。
[図 10]輝度制御テーブル No.を変更したときに、演算によって徐々に変更後の輝度 制御テーブルに移行する動作例を示すフローチャートである。
[図 11]テーブル No.を変更したときに、ある既定回数輝度を変更することによって徐 々に変更後のテーブルの輝度制御特性に移行する動作を示すフローチャートである
[図 12]バックライト光源の発光輝度と映像の表示品位との関係を説明するための説明 図である。
[図 13]バックライト光源の輝度制御特性と消費電力削減量との関係を説明するため の説明図である。
[図 14]映像の表示品位と電力削減量との関係を説明するための説明図である。 符号の説明
[0022] 1…液晶表示装置、 10- --APL, 11· ··アンテナ、 12· ··チューナ、 13· ··デコーダ、 14 •••APL測定部、 15· ··フィルタ、 16· ··バックライト制御部、 17· ··バックライトユニット、 1 8…映像処理部、 19- "LCDコントローラ、 20· ··液晶ノ ネル、 21· ··マイコン、 22· ··テ 一ブル格納メモリ、 23· ··輝度制御テーブル、 24· ··明るさセンサ、 25· ··リモコン受光 部、 26…乗算器、 27· ··リモコン装置、 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。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 本発明に関わる液晶表示装置の実施形態によれば、入力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 使用する。そして、 APLに応じてバックライト光源の発光輝度を制御するための輝度 制御テーブルを保持する。液晶表示装置では、表示すべき映像信号の APLを検出 し、輝度制御テーブルの輝度制御特性を用いて、検出した APLに対応した発光輝 度となるようにバックライトを制御する。このとき、 APLがきわめて小さい映像信号やき わめて大きい映像信号が入力されたときには、バックライト光源の発光輝度を適宜制 御することにより、表示映像の表示品位 (輝度、コントラスト、メリノ、リ感など)を維持し つつ、ノ ックライトの消費電力を低減させる。
[0024] さらに液晶表示装置の調光モードに従って、もしくは液晶表示装置周囲の明るさに 応じて、 APLに対するバックライト光源の発光輝度の制御特性を変化させることにより 、表示映像の表示品位 (輝度、コントラスト、メリノ、リ感など)を維持しつつ、ノ ックライト の消費電力を低減させる。
以下に添付された図面を参照しながら、本発明の実施形態をさらに詳細に説明す る。
[0025] 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のチューナ 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 20を駆動するための映像信号を出力する。
[0026] デコーダ 13で分離された映像信号は、映像処理部 18で各種の映像処理が行われ た後、液晶パネル 20を駆動制御する LCDコントローラ 19に入力する。 LCDコント口 ーラ 19では、入力した映像信号に基づいて液晶パネル 20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 20に表示される。
[0027] また、デコーダ 13で分離された上記映像信号は、 APL測定部 14にも出力される。
APL測定部 14では、デコーダ 13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。測定された APLはフィルタ 15に送られる。 APLは、本発明における映像 信号の特徴量の一つに該当し、以下では最大輝度レベルに対する割合（％)として 表記することとする。本実施形態においては、輝度制御テーブル 23の輝度制御特性 に基づき、 APLに応じたバックライトユニット 17の発光輝度制御が行われる。 [0028] なお、図 1に示す例では、デコーダ 13でデコード処理された映像信号により APLを 測定している力 映像処理部 18による映像処理の後に APLを測定するようにしても よい。ただし、映像処理部 18では、例えば OSD (オンスクリーンディスプレイ)表示を 行う処理や、スケーリング処理、あるいはレターボックス表示（黒マスク等による画面領 域の制限)処理を行う場合がある。ここで、デコーダ 13から出力された (すなわち映像 処理部 18による映像処理を行っていない）映像信号力も APLを測定することにより、 映像処理部 18による映像処理の影響を受けることなぐ入力映像信号に対応したバ ックライト輝度の制御を行うことができる。従って図 1のように映像処理を行う前の映像 信号から APLを測定する方がより好ま 、。
[0029] バックライトユニット 17は、例えば図 2に示すように、液晶パネル 20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。
[0030] この場合、例えばバックライトユニット 17は、バックライト制御部 16から入力するバッ クライト輝度調整信号に応じて、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、調光制御回路力 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に印力！]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べ 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 一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。
[0031] また、ノ ックライトユニット 17は、図 3に示すように、液晶パネル 20の背面に取り付け られる筐体 30内に、赤色，緑色，青色の 3原色力もなる複数色の 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、図示はしないが、ノ 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。更に、蛍光管や LED等の光源からの光 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つ て液晶パネル 20を照明するようにしてもょ 、。 [0032] 輝度制御テーブル 23は、入力映像信号の 1フレーム単位の映像信号の特徴量 (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 ROM等のテーブル格納メモリ 22に輝度制御テーブル 23を記憶させておき、表 示すべき入力映像信号カゝら検出された APLに応じて、輝度制御テーブル 23により ノ ックライトユニット 17の発光輝度を制御する。
[0033] フィルタ 15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、フレーム間 の APL変化に対するバックライト光源の発光輝度の追従性を規定するもので、例え ば多段式のデジタルフィルタより構成されて 、る。
[0034] フィルタ 15は、 APL測定部 14で測定された各フレームごとの 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 重み付けに応じて加重平均演算を行って、出力 APLを算出する。ここでは、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、現在フレームとその過 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 して現在フレームの APLと使用段数分の遅延フレームの APLをそれぞれの重み付 けに応じて加重平均し出力する。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。
[0035] フィルタ 15から出力された APLは、ノ ックライト制御部 16に入力する。ノ ックライト 制御部 16は、使用する輝度制御テーブル 23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し、ノ ックライトユニット 17の 光源発光輝度を制御する。
[0036] また液晶表示装置 1は、リモコン装置 27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 25を備えている。リモコン受光部 25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 25によって受信したリモコン操作信号は、マイコン 21に入力され、 マイコン 21では入力したリモコン操作信号に応じて所定の制御を行う。
[0037] また液晶表示装置 1は、上記リモコン装置 27などの所定の操作手段に対するユー ザ操作に応じて、液晶パネル 20の表示画面の明るさを調光する調光モード機能を 有している。調光モード機能は、ユーザ操作に応じてバックライトユニット 17の光源発 光輝度を変化させることにより、液晶パネル 20の表示画面の明るさを調光する。
[0038] 具体的には、マイコン 21は、所定の操作に対するユーザ操作に応じて輝度調整係 数を出力する。輝度調整係数は、ユーザ操作に応じて画面全体の明るさ設定を行う ために使用される。例えば、液晶表示装置 1が保持するメニュー画面等において、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 つて、任意の画面明るさを設定することができる。マイコン 21は、その明るさ設定を認 識して、その設定された明るさに応じて乗算器 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制御テーブル 23による輝度制御値に対し 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ュ- ット 17を点灯させる。
[0039] あるいは、テーブル格納メモリ 22に調光モードの明るさ設定に応じた複数の輝度制 御テーブル 23を用意しておき、マイコン 21は、調光モードによる明るさ設定を認識し て、バックライトユニット 17の制御に使用する輝度制御テーブルを選択するようにして もよい。さらに輝度制御テーブルを変更する場合、演算等によって変更後の輝度制 御テーブルとの間に複数の輝度制御テーブルを得るようにし、段階的に変更するよう にしてもよい。
[0040] また液晶表示装置 1は、液晶表示装置 1の周囲の明るさ (周囲の照度)を検出する ための明るさ検出手段として明るさセンサ 24を備えている。明るさセンサ 24としては、 例えばフォトダイオードが適用できる。そして明るさセンサ 24では、検出した周囲光に 応じた直流電圧信号が生成され、マイコン 21に対して出力される。
マイコン 21は、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 ヽる輝度制御テーブル 23による輝度制御値に対して、輝度調整係数を乗 算することにより、装置周囲の明るさに応じた明るさでバックライトユニット 17を点灯さ せる。
[0041] あるいは、テーブル格納メモリ 22に装置周囲の明るさに応じた複数の輝度制御テ 一ブル 23を用意しておき、マイコン 21は、液晶表示装置周囲の明るさを認識して、 ノ ックライトユニット 17の制御に使用する輝度制御テーブルを選択するようにしてもよ い。さらに輝度制御テーブルを変更する場合、演算等によって変更後の輝度制御テ 一ブルとの間に複数の輝度制御テーブルを得るようにし、段階的に変更するようにし てもよい。
[0042] 図 4は、輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の輝度制御特性の一例を示す ものである。図 4において横軸は APLを百分率で表したものであり、表示映像が画面 全体で全て黒の場合 APLは 0%で、全て白である場合 APLは 100%である。また縦 軸はバックライト光源の発光輝度比を表すもので、ノ ックライト光源の発光輝度を最も 明るくしたときが 100%、バックライト光源を消灯したときが 0%である。
[0043] 図 4に示す輝度制御特性は、 Aで示す APLが低い信号領域と、 B, Cで示す APL が中間レベルである信号領域と、 Dで示す APLが高い信号領域とに応じて、 APLに 対するノ ックライト光源の輝度制御特性を変更することを表して 、る。そしてここでは 、映像信号の特徴量 (本例では APL)に対するノ ックライト光源の輝度制御特性の傾 きが変わる点を特性変更点と定義する。図 4においては、 4つの領域 A〜Dの各直線 の交点 pi, p2, p3が特性変更点となり、 piの APL値が本発明における第 1の所定 の値 C1及び第 2の所定の値 C2に、 p3の APL値が本発明における第 1の所定の値 C3に対応する。なお、図 4では特徴変更点 piが設定される APL値（ = C1)の 1点で ノ ックライト光源の発光輝度が最大になる輝度制御特性を表しているが、例えば図 7 に示す輝度制御特性のように、バックライト光源の発光輝度が最大値で一定となる A PL領域 (C1〜C2)が存在する場合には、その APL領域における最も低 APL側の A PL値を第 1の所定の値 C1とし、最も高 APL側の APL値を第 2の所定の値 C2とする 。すなわち、図 4の輝度制御特性の場合は、ノ ックライト光源の発光輝度が最大値を 示す APLは 1点のみであるので、 C1 = C2となる。
[0044] 映像信号の特徴量が極めて小さい領域 (領域 A)では、後述するようにバックライト 光源の輝度を低下させても映像の表示品位を維持できる映像が多数存在する。これ は、画面全体としてコントラスト感が低くバックライト輝度の影響を受け難い映像が多 いためである。また、そのような映像は映像信号の特徴量が小さくなるほど増える傾 向にある。よって、映像信号の特徴量が小さいほどバックライト光源の輝度を低下さ せることが可能となる。そして領域 Aでは、ノ ックライト光源の最大輝度の特性変更点 piから、 APLが小さくなるほど発光輝度を減少させている。 [0045] 次に、映像信号の特徴量が極めて大きい領域 (領域 D)では、後述するようにバック ライト光源の輝度を低下させても映像の表示品位を維持できる映像が多数存在する 。また、そのような映像信号の特徴量が大きくなるほど増える傾向にある。これは、映 像信号の特徴量が増えるほど映像全体の明るさが増し、ノ ックライト光源の輝度を低 下させても十分な映像の表示品位を維持することが可能となるからである。よって、 A PLが大き 、ほどバックライト光源の輝度を低下させることが可能となる。そして領域 D では、バックライト光源の輝度の特性変更点 から、 APLが大きくなるほど発光輝度 を減少させている。
[0046] 次に、領域 B, Dでは、上述した従来技術と同様、特徴変更点 pi付近でバックライト 光源の発光輝度を増大して、コントラスト感を向上させ、特徴変更点 p3付近でバック ライト光源の発光輝度を低減して、不要なまぶしさ感を軽減できるようにする。特徴変 更点 p 1、 p3の間はコントラスト感等によって適宜バックライト光源の輝度特性を決定 する。
[0047] 特性変更点 pi及び p3を決定するにあたり、ノ ックライト光源の発光輝度と映像の表 示品位との関係についての主観実験を行い、ノ ックライト光源の輝度制御特性と消 費電力との関係について検討を行った。主観実験は、入力映像信号の APL値とそ の入力映像信号を表示出力する際におけるバックライト光源の発光輝度の影響との 関係を数値化した。
[0048] 具体的には、各 APL値の映像を任意に複数用意し、それぞれの映像を表示しなが ら、ノ ックライト光源の発光輝度を高輝度、低輝度に切り替えた場合の映像表示品位 を観測し、ノ ックライト光源の発光輝度を高輝度にする必要があるか否力を 5段階評 価で判断した。 5段階評価の基準は、以下の通りとし、実験は 5人の被験者により行 い、その平均を取った。
5 明らかに高輝度が必要
4 ある程度高輝度が必要
3 どちらともいえない
2 あまり高輝度は必要ない
1 明らかに高輝度は不必要 [0049] 上記実験の結果を図 12に示す。 X軸は映像の APL値、 Y軸は映像評価値であり、 映像表示品位に関する主観評価値の平均値である。 Y軸の値が高くなるほど映像の 表示品位を維持するために、ノ ックライト光源の発光輝度を高輝度にする必要がある ことを示している。
[0050] まず、 APLが 2%以下、 90%以上の領域では映像評価値 1で、評価上明らかに高 輝度は不必要であると判断された。つまり、この範囲に属するすべての映像で高輝度 は不必要ということである。これは、 APLが 2%以下は映像として認識されず、 APLが 90%以上の映像はほぼ全画面真っ白のため、高輝度の必要が感じられないと判断 されたためと思われる。
[0051] 次に、 APLが 2%から 25%までの領域は APL値の増加に従い、ほぼ直線状に高 輝度の必要性が増大し、 APLが 12%付近で、高輝度の必要性のある映像が半分程 度となった。これは、 APLが 12%付近以下では、高輝度を必要とする映像が少なぐ APLが 12%付近以上では、高輝度を必要とする映像が多いためと思われる。
[0052] そして、 APLが 25%付近では、ほぼすベての映像が高輝度の必要性がある。これ は、映像として細部までコントラストが必要であるため、ほとんどすべての映像が高輝 度を必要とするためと思われる。
[0053] 次に、 APLが 30%から 90%までの領域は、徐々に高輝度の必要性が減少する。
APLが 30%付近の映像も APLが 25%付近の映像と同じぐほとんどの映像が高輝 度の必要性があるが、 APLが 30%から 90%に推移すると、徐々に画面の眩しさが 気になる映像が増大し、 APLが 68%付近では約半分の映像が高輝度の必要が無く なり、 APLが 90%ではほとんどの映像が高輝度の必要がなくなり、逆に眩しさの点か ら低輝度にする必要性が高くなるためと思われる。また、 APLが 68%付近以上かどう かによつて高輝度を必要とする映像力否かの判断が変わってくると考えられる。
[0054] 次に、低 APL領域と高 APL領域とにおける映像表示品位に関する評価結果を直 線又は 2次曲線で近似した。 APL25%以下を 1次の直線で近似すると、
y=0.20x+0.61
となり、映像評価値 3の時の APL値は 12.2%である。すなわち、第 1の所定値 C1を 1 2.2%以下に設定すれば、最低限の映像表示品位を維持することができると言える。 [0055] APL30%から 90%までを 2次曲線で近似すると、
y= -0.0008x"2 + 0.030x+4.71
となり、映像評価値 3の時の APL値は 68.2%である。すなわち、第 3の所定値 C3を 6 8.2%以上に設定すれば、最低限の映像表示品位を維持することができると言える。
[0056] 次に、バックライト光源の輝度制御特性と消費電力との関係について説明する。任 意の映像力も抽出した APLの分布を基に、ノ ックライト光源の輝度制御特性におけ る特徴変更点 piの値を 0から 25まで変化させたときの電力削減量を算出した。特徴 変更点 piより低 APL側 (領域 A)におけるノ ックライト光源の輝度減少量は APL10 %変化あたり 15%とした。これは、 APL10%変化あたりのバックライト光源の輝度変 化が 15%を超えると輝度変化が急激となり、視聴者に違和感を与える恐れがあるか らである。測定対象の映像は映画とした。映画は、視聴者が最も映像品位を気にする 映像コンテンツであり、低 APLの頻度が他のコンテンツよりも大きいからである。
[0057] 上記測定の結果を図 13に示す。 X軸は特徴変更点 piの APL値である C1の値、 Y 軸は C1の値が 0の場合を基準にした電力削減量である。図 13から、 C1 = 0の時は 削減量ゼロ、 C1が大きくなるに応じて電力削減量も増大し、 C1の値を 10%にすると 電力削減量が約 1%となり、 C1の値をさらに高 APL側にすることで、非線形に電力 削減量は増大し、 C1の値が 25%のとき、電力削減量は約 7.7%程度となることが分 かる。
[0058] 上述の実験及び電力算出結果について考察する。この種の製品において、消費 電力の削減、映像の表示品位の向上は共に重要な課題である。そこで、映像の表示 品位を落とすことなく消費電力の削減を図るためには、映像の表示品位を維持する ためにバックライト光源の発光輝度を低下させるべきでな ヽ映像が多!、領域である、 映像評価値が 3以上の領域については、ノ ックライト光源の発光輝度を低下させず、 ノ ックライト光源の発光輝度を低下させても映像の表示品位上問題がない領域であ る、映像評価値が 3以下の領域については、ノ ックライト光源の発光輝度を低下させ ればよい。
[0059] 具体的には、 APLが 12.2%以下、 68.2%以上の映像に対しては、ノ ックライト光 源の発光輝度をより低下させることにより、映像の表示品位を維持しつつ消費電力を 削減することが可能となる。
[0060] ところで、映像の表示品位と電力削減量との優先度は状況によって変化する。映像 の表示品位が最優先であることもあるし、電力削減量が最優先であることもある。そこ で、 C1及び C3の値をどの程度変更できるかについて検討する。
[0061] 上述のように、最低限の映像表示品位を維持しつつ電力削減量を最大化すること が可能な C1の最適値は 12.2%である。一方、映像評価値が 3以下の領域にも少数 ではあるが、バックライト光源の発光輝度を低下させると映像の表示品位が低下する 映像が存在する。従って、 C1の値を小さくすることによって、より多くの映像の表示品 位を維持することができる。具体的には、 C1の値を 12.2%から小さくしていくことで、 映像の表示品位を維持できる映像が増え、 C1の値を 2%とした場合に、すべての映 像について表示品位を維持することができる。従って、 C1の値は 2%から 12.2%の 範囲内で設定することが好ましい。
[0062] 以上のように、 C1の値は 2%から 12.2%の範囲をとることができ、値が小さいほど 映像全体の表示品位はよくなる。それに対して、電力削減量は C1の値を大きくする ほど増大する。つまり、映像の表示品位と電力削減量とはトレードオフの関係になる。 従って、実際の製品としては、映像の表示品位に重きを置くか、省電力に重きを置く かを決定し、それに応じて C1の値を設定する必要がある。
[0063] 今日では、電子機器の省電力化は必須事項であり、製品として省電力の効果を主 張する場合、少なくとも 1%以上の効果が必要であると考えられるため、本実施例で は電力削減量を 1%以上と設定した。例えば、省エネ法での毎年の工場の効率改善 目標が 1%とされているのも 1%をボーダーとしているためと考えられる。電力削減量 を 1%以上に設定した場合、 C1の値は 10%となる。よって、本実施例では C1の値を 10%に設定することとして、以下説明する。
[0064] ここで、上述の内容を明確にするために、図 13に映像表示品位の値を重ねたもの を図 14に示す。映像表示品位は映像評価値を反転した値であり、 5はすべての映像 の表示品位を維持することができ、 1は映像の表示品位を維持することができる映像 が最も少ないことを表している。従って、 C1の値が 25%に設定された場合は、すべ ての映像の表示品位を維持できな 、。 また、 CIの値を 25%から低下することで徐々に映像の表示品位を維持できる映像 が増加し、 C1の値が 2%に設定された場合は、すべての映像の表示品位を維持す ることができることを表している。特に、映像評価値が 3以上となるのは、 C1の値が 2 %から 12.2%の範囲内に設定されたときであり、一方、電力削減量を 1%以上にする ためには、 C1の値を 10%以上に設定する必要があることを表している。
[0065] C3についても、 C1と同様に検討する。 C3の最適値は 68.2である。また、映像評価 値が 3以下の領域にも少数ではあるが、バックライト光源の発光輝度を低下させると 映像の表示品位が低下する映像が存在する。従って、 C3の値を大きくすることによ つて、より多くの映像の表示品位を維持することができる。
[0066] 具体的には、 C3の値を 68.2%力も大きくしていくことで、映像の表示品位を維持で きる映像が増え、 C3の値を 90%とした場合に、すべての映像について表示品位を 維持することができる。従って、 C3の値は 68.2%から 90%の範囲内で設定すること が望ましい。
[0067] 上述のように、最低限の映像表示品位を維持しつつ電力削減量を最大化すること が可能な C3の最適値は 68.2%である。しかしながら、高 APL側では低 APL側に比 ベて電力削減の効果が少ないなどの理由から、本実施例では最大限に映像の表示 品位を維持することとし、 C3の値を 90%に設定することとして、以下説明する。
[0068] 上述のように、本実施形態の例では、輝度制御特性にぉ ヽて最も低 APL側に存在 する特性変更点 piを、 APLが 10%の位置に設定し、最も高 APL側に存在する特性 変更点 p3を APLが 90%の位置に設定する。
また、上述した従来技術と同様、より低い APL値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値で光源発光輝度を下げ、不要なまぶしさ感を軽減す るために、 APL力 0%の位置に特性変更点 p2を設定し、 APLが 10%の特性変更 点 piを、バックライト光源の発光輝度が最大となる特性変更点とする。
[0069] 以上のように、本実施形態では、上記のように映像信号の特徴量が極めて小さ!/、映 像と、極めて大きい映像とのいずれかまたは両方におけるバックライト光源の発光輝 度を低く抑えて、画質を維持しながら消費電力を低減させることを特徴としている。 このような特徴を満足できるのであれば、輝度制御特性が上記の例に限定されるこ とはない。例えば、図 7に示すように、最も低 APL側の特性変更点 piより APLが大き V、信号領域で、ノ ックライト光源の発光輝度値が一定となる信号領域 qが存在しても よい。信号領域 qを広げることは、ノ ックライト光源の発光輝度がより高い領域を増や すことになり、よりコントラスト感の高い映像を得ることができる領域を増やすことになる 。よって、映像の表示品位を向上させることができる。図 7の輝度制御特性において は、特性変更点 piを設定した APLの値（10%)が本発明の第 1の所定の値 C1に該 当し、特性変更点 p4を設定した APLの値（20%)が本発明の第 2の所定の値 C2に 該当し、特性変更点 p3を設定した APLの値 (90%)が本発明の第 3の所定の値 C3 に該当する。
[0070] また輝度制御特性は、上記のような線形のみならず、非線形の特性であってもよい 。輝度制御特性が非線形である場合、非線形の輝度制御特性を線形の輝度制御特 性に近似し、近似した線形の輝度制御特性における特性変更点を想定することによ つて、上述した線形の輝度制御特性と同様にバックライト光源の輝度制御を規定する ことができる。
さらに、 APLが第 1の所定の値 C1と第 3の所定の値 C3との間における輝度制御特 性として、 APLが小さくなるほどバックライト光源の発光輝度を小さくするものを用い て光源発光輝度を制御するとともに、映像信号の振幅を大きくすることにより、黒浮き を抑えてコントラストを向上させるようにしてもょ 、。
[0071] 次に、液晶表示装置の調光モード、及び液晶表示装置周囲の明るさに応じてバッ クライト光源の発光輝度特性を変更するための制御例について説明する。
上述のように、液晶表示装置 1は、リモコン装置 27などの所定の操作手段に対する ユーザ操作に応じて、液晶パネル 20に表示する表示画面の明るさを調光する調光 モード機能、及び液晶表示装置 1の周囲の明るさ (周囲の照度)を検出する機能を備 えている。
[0072] ここでは、上記調光モードの設定に伴って、もしくは周囲の明るさの変化に伴って、 ノ ックライト光源の発光輝度を制御するための輝度制御特性を変更する。これにより 、これらの条件の変化に応じて、適切な画質でかつ低消費電力で画像表示を可能と する。このような輝度制御特性の変更は、上記の調光モードにのみ応じて実行しても よぐまた周囲の明るさの変化にのみ応じて実行してもよい。また調光モードと装置周 囲の明るさの両方の条件に依存させて実行するようにしてもよい。さらには、調光モ ードと装置周囲の明るさとの各条件において、別々の輝度制御特性となるようにして ちょい。
[0073] またこのときの輝度制御特性の変更は、上述したように、輝度調整係数によって輝 度制御テーブルに基づく輝度制御値を補正する構成であってもよぐまた複数の輝 度制御テーブル 23を用意して、条件に応じて使用する輝度制御テーブルを選択す るようにしてもよい。さらに輝度制御テーブルを変更する場合、演算等によって変更 後の輝度制御テーブルとの間に複数の輝度制御テーブルを得るようにし、段階的に 変更するようにしてもよ ヽ。
[0074] 図 8は、調光モードの設定もしくは周囲の明るさに応じて使用される輝度制御特性 の設定例を説明するための図である。
上記複数の輝度制御テーブルの輝度制御特性は、図 8のように設定される。図 8の 例では、 7種類の輝度制御特性 (I)〜 (VII)が設定されて!ヽる。
ここでは、基本的にユーザーによる調光モードの設定操作に連動して、画面の明る さを暗くする設定では、ノ ックライト光源の発光輝度を減少させる。あるいは液晶表示 装置周囲の明るさが暗くなるに応じて、ノ ックライト光源の発光輝度を減少させる。こ れにより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 、また消費電力を低減させることができる。
[0075] 図 8にお ヽて、輝度制御特性 (IV)は、標準設定値 (初期値)を示す。この輝度制御 特性 (IV)は、上記図 4に示した輝度制御特性を用いている。従ってこの標準輝度制 御特性の思想は上述したごとくのもので、画質を維持しつつ低消費電力化を実現し た制御特性となっている。
[0076] ここでまず、 APLに応じたバックライト光源の発光輝度制御を行なわな ヽ場合を考 えるものとする。 APLに応じた発光輝度制御がない場合、一般的に調光モードによる 制御や、装置周囲の明るさに応じた制御では、単純にバックライト光源をある発光輝 度に上げたり下げたりする。ここでその発光輝度値 (調光レベル)を dとおく。またそ
2
の中で初期値 (標準値)を dとし、バックライト光源の最大発光可能輝度を d とし、 最小発光可能輝度を d
mmとする。
[0077] そして上記の仕様に対して、 APLに応じた発光輝度制御が追加されたものとする。
そして輝度制御特性のカーブカゝら求まった発光輝度値を とする。その場合、次式 により調光モード Z装置周囲の明るさに基づく制御を加え、最終的なバックライト光 源の発光輝度 Dが求められる。
[0078] 調光レベル dが初期値 dよりも大きい場合
2 0
D = d + (d -d ){ (d -d ) / (d -d )} · ' · (1)
2 0 max 1 max 0
調光レベル d
2が初期値 d
0よりも小さい場合
D = d - (d -d ){ (d -d ) / (d -d )} · · · (2)
1 0 2 1 min 0 min
[0079] 上記の式（1) , (2)に応じて、横軸を APLとし、縦軸をバックライト光源の発光輝度 とすることで、図 8のような輝度制御特性が得られる。
[0080] すなわち、輝度制御特性 (I)は、バックライト光源の最大発光可能輝度に設定され る。この場合は、輝度制御特性 (I)は、映像信号の特徴量である APLに依存すること なく一定となる。また輝度制御特性 (VII)は、バックライト光源の最小発光可能輝度に 設定される。この場合にも、輝度制御特性 (VII)は、映像信号の特徴量である APLに 依存することなく一定となる。
[0081] そして、標準の輝度制御特性 (IV)の各特性変更点と、輝度制御特性 (I)との距離 力 S3等分されて、それぞれ輝度制御特性 (Π)、 （III)の特性変更点が定められる。また 同様に、標準の輝度制御特性 (IV)の各特性変更点と、輝度制御特性 (VII)との距離 力 S3等分されて、それぞれ輝度制御特性 (V)、 （VI)の特性変更点が定められる。 これらの輝度制御特性 (I)〜 (VII)のうちから、調光モードの設定に応じて、もしくは 周囲の明るさに応じて、バックライト光源の発光輝度制御に使用する輝度制御特性 が選択 (もしくは演算により算出）される。
[0082] 輝度制御特性を設定することにより、最大 Z最小発光可能輝度に設定される輝度 制御特性 (I) , (VII)を除いては、一つの輝度制御特性における特性変更点間で常 に傾きが形成され、ユーザは、 APL変化に従う画面の明るさ変化を感じることができ る。例えば、標準の輝度制御特性 (IV)を発光輝度方向に平行移動させた場合、最 大発光可能輝度または最小発光可能輝度に近くなると、輝度制御特性の突出部分 が最大発光可能輝度または最小発光可能輝度に当たってしまって平坦部分ができ てしまう。
[0083] この場合には、 APLが変化してもノ ックライト光源の発光輝度が変化しなくなる。ま たこのときに複数の輝度制御特性において、発光輝度レベルが重複する部分が生じ ること〖こなる。このような場合、特に調光モードに輝度制御特性を連動させると、調光 を行ってもノ ックライト光源の発光輝度が変化しな 、ケースが生じて好ましくな!/、。
[0084] 上記のように、初期値とバックライト光源の最大発光可能輝度との間、及び初期値と ノ ックライト光源の最小発光可能輝度の間で、それぞれ等間隔の複数段階で発光輝 度を変化させることにより、ユーザが調光レベルを調整する際、もしくは装置周囲の 明るさに応じて画面の明るさを調整する際に、どのような映像を見ながらでも明るさの 変化を感じながら調整することができる。
[0085] 図 9は、輝度制御テーブルを複数用意し、そのテーブル No.を変更することにより、 ノ ックライト光源の急激な輝度変化を防止する動作例を示すフローチャートである。こ こでは、液晶表示装置周囲の明るさに応じた輝度制御テーブルの変更処理例を説 明する。
まず現在参照している輝度制御テーブルの No.が Mである場合において（S1)、明 るさセンサにより液晶表示装置周囲の明るさが変化したとき（S2)、その明るさに基づ く輝度制御テーブルの使用テーブルの No.が「N」に決定される（S3)。
[0086] そして、上記 S3で決定された輝度制御テーブル Nと、現在の輝度制御テーブル M との間で、中間の輝度制御特性を有する複数の輝度制御テーブルのうち、現在の輝 度制御テーブル Mの輝度制御特性に最も近 ヽ輝度制御テーブル nを選択し、それを 現在の輝度制御テーブル nとして更新する（S4)。
[0087] そして、現在の輝度制御テーブル nが、目的の輝度制御テーブル Nと同じテーブル であるかどうかを判断する（S5)。ここで同じテーブルでない場合は、一定時間（例え ば 5フレーム)待機した後（S6)、輝度制御特性が輝度制御テーブル nの次に輝度制 御テーブル Nに近 ヽ輝度制御テーブル n+ 1を選択する（S7)。そして選択した n+ 1 の輝度制御テーブルを現在のテーブル n (n+ 1が更新されたもの）として更新する（S 4)。 [0088] 上記のような処理により、現在の輝度制御テーブルが目的の輝度制御テーブル N になるまで、輝度制御特性の段階的な変化を繰り返し、現在の輝度制御テーブルが Nとなった時点で、周囲の明るさの変化に応じた輝度制御テーブルの切り換え選択 処理が終了する。
[0089] なお、上記の例では、液晶表示装置の周囲の明るさに応じた輝度制御テーブルの 切り換え選択処理例にっ 、て説明したが、調光モード時のユーザ操作に応じて輝度 制御テーブルを切り換える場合、上記 S2で、調光モードによる画面の明るさの変更 があったかどうかを判別し、上記ステップ S3でこれらの変更条件に基づ 、て使用す べき輝度制御テーブルの No.を決定する。これにより、 目的の使用すべき輝度制御 テーブルに到るまでに段階的に輝度制御特性を切り換えることができるようになる。
[0090] 図 10は、輝度制御テーブル No.を変更したときに、演算によって徐々に変更後の 輝度制御テーブルに移行する動作例を示すフローチャートである。ここでは、図 1に 示す輝度制御テーブルの選択部分のループ Rが使用される。
まず現在参照している輝度制御テーブル No.が Sである場合において（S 11)、明る さセンサにより液晶表示装置周囲の明るさが変化したとき (S12)、その明るさに基づ く輝度制御テーブルの使用テーブルの No.が決定される（S13) (ここでは、使用テー ブルの No.が「T」に決定されたものとする）。
[0091] そして、現在の輝度制御テーブル Sと、決定された輝度制御テーブル丁との、入力 映像信号の映像信号の特徴量 (ここでは APL)に対する輝度 (バックライト光源の発 光輝度を制御するための制御値)の差分を抽出し、抽出した差分が予め定められた 閾値 mより小さいかどうかを判断する（S15)。ここでは、輝度制御テーブル Sと Tにつ いて、ノ ックライト光源の発光輝度を制御するための制御値を全て比較し、個々の比 較結果について差分をとる。
[0092] そして上記差分が閾値 m以上であると判断したときは、現在の輝度制御テーブル S の発光輝度特性を、 目的の輝度制御テーブル Tの発光輝度特性に所定値だけ近づ けるように修正し Sを S'とする（S17)。そして一定時間（例えば 5フレーム)待機した後 (S 18)、再び S 14に戻って修正後の現在テーブル S (S'に更新後の S)と、 目的の輝 度制御テーブル Tとの差分を抽出し、抽出した差分と閾値 mとを比較する。 [0093] 上記のように、輝度制御特性の段階的な変化を繰り返し、現在の輝度制御テープ ル Sと、目的の輝度制御テーブルとの差分が、閾値 mより小さくなつた時点で、現在 の輝度制御テーブル Sを輝度制御テーブル Tに変更し (S 16)、周囲の明るさの変化 に応じた輝度制御テーブルの切り換え選択処理が終了する。
[0094] なお、上記の例でも同様に、調光モードにより輝度制御テーブルを切り換える場合 、上記 S12で調光モードによる画面の明るさの変更があった力どうかを判別し、上記 ステップ S13でこれらの変更条件に基づいて使用すべき輝度制御テーブルの No.を 決定する。これにより、目的の使用すべき輝度制御テーブルに到るまでに段階的に 輝度制御特性を切り換えることができるようになる。
[0095] 図 11は、テーブル No.を変更したときに、ある既定回数輝度を変更することによつ て徐々に変更後のテーブルの輝度制御特性に移行する動作を示すフローチャート である。以下では、図 11を参照し、 256フレームかけて輝度制御特性を変更する動 作を説明する。
現在参照しているテーブル No.が Pである場合において（S21)、明るさセンサにより 液晶表示装置周囲の明るさが変化したことを検知したとき (S22)、それに伴って変更 後のジャンルコードに対応した使用テーブルの No.が決定される（ここでは、テープ ルの No.が Qに決定されたとする)。同時に、変更回数 cを 1に設定する（S23)。そし て以下の式（3)に応じて、現在のテーブル Pと前記決定された使用テーブル Qとの重 み付けによる変更輝度を算出し、輝度を修正する（S24)。
修正輝度 P， = (Q ' c + P (256— c) ) Z256 … (3)
[0096] そして、 c = 256である力 (設定回数である 256回輝度を修正した力）を確認し（S25 )、設定回数に達していないときは、カウント値 cを 1回更新し (S27)、再度上記式 1に よって、現在輝度を P'に修正する。そして S24→S25→S27の動作を、所定回数だ け繰り返し、設定回数である 256回修正を行った場合は、最終的に現在のテーブル Pを使用テーブル Qに変更する。上記例では 256フレームかけて輝度テーブルを徐 々に修正する例を示した力 256フレームに限らず、所定回数を設定することにより、 変化のゆるや力さの度合い (遷移時間）を調整することができる。こうして、液晶表示 装置の周囲の明るさが変化したときに、光源の発光輝度の急激な切り替わりを防止 することができる。
[0097] なお、上記の例でも同様に、調光モードにより輝度制御テーブルを切り換える場合 、上記 S22で調光モードによる画面の明るさの変更があった力どうかを判別し、上記 ステップ S23でこれらの変更条件に基づいて使用すべき輝度制御テーブルの Noを 決定する。これにより、目的の使用すべき輝度制御テーブルに到るまでにゆるやかに 輝度制御特性を切り換えることができるようになる。
[0098] なお APLに基づいてバックライト光源の発光輝度を抑制するときに、 APLを求める ために 1フレーム全ての映像信号の輝度レベルの平均値を求める必要はなぐ例え ば、表示映像の端部を除外した中央付近の映像信号の輝度レベルの平均値を求め て、これを映像信号の特徴量として用いるようにしてもよい。例えば、放送受信信号か ら分離 '取得されたジャンル情報に基づいて、予め設定された (文字 ·記号等が重畳 されて 、る可能性が高 、)画面領域を除外するようにゲート制御して、所定の一部領 域のみの映像信号の特徴量を測定するようにしてもよい。
以上、本発明に関して図面を参照しながら例示してきたが、上述した各例では入力 映像信号の特徴量として APLを使用し、 APLに応じてバックライトの発光輝度の制 御を行っている力 上記映像信号の特徴量は APLに限ることなぐ例えば、入力映 像信号の 1フレームのピーク輝度の状態 (有無または多少）を利用するようにしてもよ い。
同様に、入力映像信号の特徴量として、 1フレーム内の所定領域 (期間）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信号の特徴量に基づき、バックライトの発光輝度を可変 帘 IJ御するようにしてもよ ヽ。
[0099] なお、上記のような輝度制御は、図 2あるいは図 3に示すようなバックライトユニット 1 7を備えた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力も光源光を照射する こと〖こよって、映像表示が行われ、この光源光の発光輝度を上記の輝度制御特性に 応じて制御すればよい。

Claims

請求の範囲
[1] 映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを備え、入力映像 信号の特徴量に応じて前記光源の発光輝度を可変制御する液晶表示装置におい て、
前記特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいときは該特徴量が小さくなるほど前記光 源の発光輝度を小さくすると共に、前記特徴量が第 2の所定の値 C2より大きいときは 該特徴量が大きくなるほど前記光源の発光輝度を小さくすることを特徴とする液晶表 示装置。
[2] 前記第 1の所定の値 C1と前記第 2の所定の値 C2が等しいことを特徴とする請求項
1に記載の液晶表示装置。
[3] 前記特徴量が前記第 1の所定の値 C1のときに、前記光源の発光輝度が最大となる ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の液晶表示装置。
[4] 前記入力映像信号の特徴量は、入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レべノレの割合であり、
前記第 1の所定の値 C1は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定されて!ヽること を特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の液晶表示装置。
[5] 前記特徴量が第 3の所定の値 C3 (C3 >C2)より大きいときの前記特徴量に対する 前記光源の発光輝度の変化の割合を、前記特徴量が第 2の所定の値 C2と第 3の所 定の値 C3との間のときの前記特徴量に対する変化の割合よりも大きくすることを特徴 とする請求項 2乃至 4のいずれかに記載の液晶表示装置。
[6] 前記入力映像信号の特徴量は、入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レべノレの割合であり、
前記第 3の所定の値 C3は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されているこ とを特徴とする請求項 5に記載の液晶表示装置。
[7] ユーザにより設定された調光モードに応じて、前記特徴量に対する前記光源の発 光輝度の制御特性を変化させることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載 の液晶表示装置。
[8] 周囲の明るさに応じて、前記特徴量に対する前記光源の発光輝度の制御特性を変 化させることを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに記載の液晶表示装置。
[9] 映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを備え、入力映像 信号の特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいときは該特徴量が小さくなるほど前記 光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変制御する液晶表示装 置であって、
前記入力映像信号の特徴量は、入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レべノレの割合であり、
前記第 1の所定の値 C1は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定されて!ヽること を特徴とする液晶表示装置。
[10] 映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを備え、入力映像 信号の特徴量が第 3の所定の値 C3より大きいときは該特徴量が大きくなるほど前記 光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変制御する液晶表示装 置であって、
前記入力映像信号の特徴量は、入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レべノレの割合であり、
前記第 3の所定の値 C3は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されているこ とを特徴とする液晶表示装置。
[11] 映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを備え、入力映像 信号の特徴量が第 1の所定の値 C1より小さいときは該特徴量が小さくなるほど前記 光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変制御するとともに、入 力映像信号の特徴量が第 3の所定の値 C3より大きいときは該特徴量が大きくなるほ ど前記光源の発光輝度を小さくするように前記光源の発光輝度を可変制御する液晶 表示装置であって、
前記入力映像信号の特徴量は、入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レべノレの割合であり、
前記第 1の所定の値 C1は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 2.0%から 12.2%の範囲内に設定されており、 前記第 3の所定の値 C3は、前記入力映像信号の最大輝度レベルに対する 1フレ ーム内の平均輝度レベルの割合が 68.2%から 90.0%の範囲内に設定されているこ とを特徴とする液晶表示装置。
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