(57)【要約】【課題】領域境界における輝度段差の発生を抑えつつ、バックライトの消費電力を低減すること。【解決手段】領域内階調値検出部１０２は、サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、サブ領域内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して領域内最大階調レベルＰａを検出する。境界部階調値検出部１０３は、サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出する。バックライト制御値決定部１０４は、領域内最大階調レベルＰａと境界部最大階調レベルＰｂのいずれか大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定する。【選択図】図１
2011059177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号の階調レベルに応じて画素の透過率を制御する液晶パネルと、該液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置において、
前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されており、
該光源ブロックを個別に制御するためのバックライト制御回路を備え、該制御回路は、
前記各サブ領域において、隣接サブ領域との境界部における入力映像信号から第１最大階調レベルと、前記境界部以外の部分または当該サブ領域における入力映像信号から第２最大階調レベルを求め、
前記第１最大階調レベルと前記第２最大階調レベルのいずれか大きい方を用いて前記各光源ブロックの制御データを演算して各光源ブロックの明るさを個別に制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第１及び第２最大階調レベルは、それぞれ、前記境界部及び該境界部以外の部分または当該サブ領域における上位所定範囲の画素の最大階調レベルを除いて求められることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
入力映像信号の階調レベルに応じて画素の透過率を制御する液晶パネルと、該液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置において、
前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、
該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して領域内最大階調レベルＰａを検出する領域内階調値検出部と、
該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出する境界部階調値検出部と、
前記領域内最大階調レベルＰａと前記境界部最大階調レベルＰｂのいずれか大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定するバックライト制御値決定部と、
当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御するバックライト制御部とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
入力映像信号の階調レベルに応じて画素の透過率を制御する液晶パネルと、該液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置において、
前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、
該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから２通りの所定範囲（ｍ１％，ｍ２％）内の画素の階調レベルを除去して２通りの領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２を検出する領域内階調値検出部と、
該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出する境界部階調値検出部と、
前記境界部最大階調レベルＰｂに基づき、前記領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２の一方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定するバックライト制御値決定部と、
当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御するバックライト制御部とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３に記載の液晶表示装置において、
前記境界部階調値検出部が検出対象とする領域境界部に属する画素群の階調レベルを、隣接するサブ領域の対向する画素群の階調レベルと比較し、その差分値が閾値よりも大きい画素については検出対象から除外する境界部階調値比較部を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置のバックライト制御方法において、
前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、
該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して領域内最大階調レベルＰａを検出し、
該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出し、
前記領域内最大階調レベルＰａと前記境界部最大階調レベルＰｂのいずれか大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定し、
当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御することを特徴とするバックライト制御方法。
【請求項７】
液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置のバックライト制御方法において、
前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、
該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから２通りの所定範囲（ｍ１％，ｍ２％）内の画素の階調レベルを除去して２通りの領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２を検出し、
該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出し、
前記境界部最大階調レベルＰｂに基づき、前記領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２の一方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定し、
当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御することを特徴とするバックライト制御方法。
【請求項８】
請求項６に記載のバックライト制御方法において、
前記境界部最大階調レベルＰｂを検出する際、前記領域境界部に属する画素群の階調レベルを隣接するサブ領域の対向する画素群の階調レベルと比較し、その差分値が閾値よりも大きい画素については検出対象から除外することを特徴とするバックライト制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を表示する液晶パネルを背面から照射するバックライトを備え、表示する映像信号に応じてバックライトの輝度調整を行う液晶表示装置及びバックライト制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やプラズマディスプレイパネルなどの自発光型の表示装置とは異なり、非発光の液晶パネル（光透過型の光変調素子）と、その裏面にパネルを照射するバックライトを備える構成となっている。通常、バックライトは映像信号に係わらず一定の明るさで発光させ、液晶パネルの光透過率を映像信号の明るさに応じて制御することで所望の明るさの映像を表示する。そのため、暗い映像であってもバックライト光源の電力は減少せず一定で消費されることになり、電力効率が良くない。この対策として、バックライトの明るさ（以下、輝度とも表現する）を可変とし、入力映像信号のレベルに応じて液晶パネルの階調レベルとバックライトの明るさを制御することで消費電力を低減し、画質を向上させる技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１の実施例１に記載される液晶表示装置は、バックライトを複数の領域（光源ブロック）に分割し、各領域において入力映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ毎に当該フレームにおける最も明るい階調レベルを検出し、この階調レベルが階調レベルの上限値と同一レベルになるように入力映像信号の階調レベルを変換すると共に、バックライトの点灯期間では、階調レベルの上限値に対する前記最も明るい階調レベルの割合に対応したデューティでバックライトを点滅させるようにしている。さらに特許文献１の実施例２では、当該フレームにおける最も明るい階調レベルを含む所定の範囲内の階調レベルの平均値を検出し、この平均値が階調レベルの上限値と同一レベルになるように入力映像信号の階調レベルを変換すると共に、バックライトの点灯期間では、階調レベルの上限値に対する前記平均値の割合に対応したデューティでバックライトを点滅させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の実施例１に記載の技術によれば、最も明るい階調レベルＰpeakが階調レベルの上限値Ｐmaxよりも小さい場合には、その比Ｐpeak／Ｐmaxを乗じた値にバックライトの明るさを低下させ、その分だけ消費電力が低減する。さらに特許文献１の実施例２に記載の技術（平均値法と呼ぶ）によれば、検出した平均値Ｐavは最も明るい階調レベルＰpeakよりも小さくなり、平均値Ｐavと階調レベルの上限値Ｐmaxとの比Ｐav／Ｐmaxを乗じた値にバックライトの明るさが低下するので、さらに消費電力が低減する。
【０００６】
しかしながら、上記平均値法による場合、平均値Ｐavが階調レベルの上限値Ｐmaxと同一レベルになるように入力映像信号の階調レベルを変換するので、平均値Ｐavよりも明るい階調レベルの入力映像信号については上限値Ｐmaxで階調レベルがクリップされる。その結果、クリップされた画素においては、本来の映像の明るさが表現できなくなる。以下、この現象を「階調つぶれ」と呼ぶことにする。
【０００７】
階調つぶれは画質劣化の要因となるが、劣化の目立ち易さ（視認度）は画面内の発生位置により異なる。複数の領域に分割したバックライトにおいて、領域中央部に発生した階調つぶれはさほど視認されにくい。しかし、領域境界部に階調つぶれが発生すると、隣接領域との明るさの連続性が保たれず、輝度段差となって視認されやすい。
【０００８】
図６は、階調つぶれによる輝度段差の発生を説明する図である。画面６００は領域６０１と６０２で分割され、符号６０３は境界線である。画面内に明るい部分６０４と暗い部分６０５が存在し、画面内の明るさは滑らかに変化するものとする。このとき、画面を横断する直線６０６における輝度の変化を輝度分布６１０として示す。領域６０１では輝度クリップレベル６１１により明るい部分６０４に階調つぶれ６１３が生じ、また領域６０２では輝度クリップレベル６１２により境界線６０３近傍に階調つぶれ６１４が生じる。階調つぶれの箇所では、いずれも輝度が本来の値よりも小さくなっている。領域の中央部に存在する階調つぶれ６１３は、周囲との輝度段差は生じなく視認されにくい。これに対し境界線６０３に接して存在する階調つぶれ６１４は、隣接する領域６０１との間で輝度段差６１５が発生し、例えば影部６０７のように視認される。その結果、視覚上無視できない画質劣化となる。
【０００９】
本発明の目的は、領域境界における輝度段差の発生を抑えつつ、バックライトの消費電力を低減する液晶表示装置及びバックライト制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、入力映像信号の階調レベルに応じて画素の透過率を制御する液晶パネルと、該液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置において、前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して領域内最大階調レベルＰａを検出する領域内階調値検出部と、該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出する境界部階調値検出部と、前記領域内最大階調レベルＰａと前記境界部最大階調レベルＰｂのいずれか大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定するバックライト制御値決定部と、当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御するバックライト制御部とを備える。
【００１１】
本発明は、液晶パネルを背面から照射するバックライトを備える液晶表示装置のバックライト制御方法において、前記液晶パネルはパネル上の画素を複数の画素群からなるサブ領域に分割され、前記バックライトは該サブ領域に対応した複数の光源ブロックで構成されるものであって、該サブ領域毎に入力映像信号の階調レベルを検出し、該サブ領域内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して領域内最大階調レベルＰａを検出し、該サブ領域内の領域境界部に属する画素群について、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して境界部最大階調レベルＰｂを検出し、前記領域内最大階調レベルＰａと前記境界部最大階調レベルＰｂのいずれか大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃに選択し、該最大階調レベルＰｃと階調レベル上限値Ｐmaxとの比からバックライト制御値Ｋを決定し、当該サブ領域を照射する光源ブロックに対して、前記バックライト制御値Ｋに基づくバックライト輝度で点灯制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、輝度段差に伴う画質劣化を抑えつつ、バックライトの消費電力を大幅に低減する液晶表示装置及びバックライト制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による液晶表示装置の第１の実施例を示すブロック図。
【図２】表示画面の領域分割を示す図。
【図３】サブ領域の領域境界部を示す図。
【図４】バックライト制御値の決定方法を示すフローチャート。
【図５Ａ】領域内ヒストグラムの一例を示す図。
【図５Ｂ】境界部ヒストグラムの一例を示す図。
【図６】階調つぶれによる輝度段差の発生を説明する図。
【図７】本発明による液晶表示装置の第２の実施例を示すブロック図。
【図８】本発明による液晶表示装置の第３の実施例を示すブロック図。
【図９】光源ブロックの一構成例を示す図。
【図１０】導光板の一構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による液晶表示装置の第１の実施例を示すブロック図である。
液晶表示装置は、映像入力部１０１と、領域内階調値検出部１０２と、境界部階調値検出部１０３と、バックライト制御値決定部１０４と、バックライト制御部１０５と、バックライト輝度算出部１０６、映像補正部１０７と、液晶パネル１０８、バックライト１０９を備えて構成される。液晶パネル１０８は、入力映像信号の階調レベルに応じて画素の透過率を制御し、バックライト１０９は液晶パネル１０８を背面から照射する。バックライト１０９はＬＥＤ等からなる複数の光源ブロックで構成し、それぞれの光源ブロックは異なる明るさ（バックライト輝度）で点灯することが可能である。
【００１６】
始めに、液晶パネル１０８の画面の領域分割について説明する。
図２は、表示画面の領域分割を示す図である。表示画面２００上の画素は複数の画素群からなるサブ領域２０１に分割される。ここでは、画面横方向にｉ分割、画面縦方向にｊ分割し、ｉ×ｊ個の矩形状のサブ領域２０１に分割している。各サブ領域２０１は、それぞれ光源ブロック２０２を備え、各光源ブロック２０２は独立に明るさの制御が可能である。なお、１個のサブ領域２０１が複数の光源ブロック２０２により照射される構成とすることもできる。
【００１７】
ここで図９は、各光源ブロック２０２の一構成例を示す図である。光源ブロック２０２のそれぞれは、一次光源としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）９０１が、ＬＥＤ駆動基板９０２の一方の面（液晶パネル９０６側の面）に実装されている。一方、ＬＥＤ駆動基板９０２の他方の面には、ＬＥＤ９０１に駆動電流を供給するためのＬＥＤドライバ９０７が実装されており、このＬＥＤドライバ９０７からＬＥＤ９０１へ供給される駆動電流が上記バックライト制御部１０５により制御される。ここで、ＬＥＤ９０１は、例えば白色光を出射するものであり、またＬＥＤの電極面に対して水平方向（この例ではＬＥＤ駆動基板９０２の主平面と平行な方向と等しい）に光を出射する、いわゆるサイドビュー型のＬＥＤを用いている。
【００１８】
このＬＥＤ９０１の光出射側には、ＬＥＤ９０１からの出射光（図９中では点線の矢印で示している）を前面側（液晶パネル９０６側）に導く導光板９０４が配置されている。ここで、ＬＥＤ９０１は、１枚の導光板９０４に対し複数個（例えば３個）用いられており、ここでは、複数のＬＥＤ９０１が紙面と直交する方向に一列に配列されているものとする。また導光板ブロック９０４の背面側には、導光板９０４に入射されたＬＥＤ９０１からの出射光を効率的に前面側に反射させるための反射シート９０３が設けられている。また反射シート９０３とＬＥＤ駆動基板９０２との間の空間には、光の反射のために白色にされた支持部材９０９が配置されており、この支持部材９０９により反射シート９０３及び導光板９０４をその背面側から支持する。
【００１９】
導光板９０４は、液晶パネル９０６の垂直方向（図９の紙面左右方向）の断面が、図９に示されるように光が入射される入射端面から、その入射端面と対向する先端部にかけて次第に厚さが薄くなる楔形の形状をなしている。更に導光板９０４の背面側には反射シート９０３が設けられている。このため、導光板９０４に入射したＬＥＤ９０１からの出射光は上記した導光板９０４の楔形の形状、及び反射シート９０３の反射作用により導光板９０４内部で上方向（液晶パネル９０６側の方向）に屈曲される。さらに、導光板９０４の底面（反射シート９０３側の面）あるいは光出射面（液晶パネル９０６側の面）に設けられた拡散反射パターンの作用によって、入射光輝度レベルがほぼ均一な面状の光として、例えば図９の点線の矢印で示されるように、上方（液晶パネル９０６側の方向）に出射される。
【００２０】
拡散板９０５は、導光板９０４から出射された光を拡散してさらに空間的に均一な面状の光として液晶パネル９０６に出射する。液晶パネル９０６は、入力映像信号に基づきピクセル毎に光透過率が制御され、拡散版９０５からの光を空間的に変調して映像を形成する。これにより、図中の紙面上方を向かう矢印に示す映像光が液晶表示装置の前面側に出力される。
【００２１】
この例では、ＬＥＤ１０１として白色光を出射するＬＥＤを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば赤、青、緑の三色の光をそれぞれ放出する３つのＬＥＤの組を複数用いてもよい。
【００２２】
このような構成の光源ブロック２０２が、液晶パネルの背面において画面の水平及び垂直方向に二次元状に複数配列されている。そして、各光源ブロック２０２に対してそれぞれ設けられているＬＥＤ１０１（ここでは３個一組）を個別に制御することで、サブ領域２０１の明るさを独立して制御可能にされている。
【００２３】
図１０は、導光板９０４の一構成例を示す図である。１つの光源ブロック２０２に対して１つの導光板を用いてもよいが、例えば図１０に示されるように、画面水平方向（横方向、図９の奥行き方向と等しい）に複数（図１０では４個）の導光板を結合して一体化し、４つの光源ブロック２０２に対して１つの一体型導光板９１０を用いるようにしてもよい。この一体型導光板９１０を画面水平方向及び垂直方向に複数配列することで液晶パネル全面をカバーする導光板を構成する。このとき、一体化導光板９１０には画面垂直方向に延びる溝９１１が形成されており、これにより一体化導光板９１０が、それぞれが光源ブロック２０２に対応する複数の導光板ブロック９１２に分割される。これとは逆に、図示しないが、画面垂直方向に複数の導光板を結合して一体化してもよい。
【００２４】
図３は、表示画面の各サブ領域の領域境界部を示す図である。ここで、サブ領域２０１は、縦方向の境界線３０１と横方向の境界線３０２で囲まれている。そして、サブ領域内を、境界線から離れた中央部３０４と、境界線に接する領域境界部３０５（以下、単に境界部とも言う）とに分ける。ここで境界部３０５とは、各境界線から領域内側に例えば１〜２画素の幅に含まれる枠状の領域である。また、中央部３０４と境界部３０５を含む領域を領域内３０３と呼ぶ。
【００２５】
次に、各部の動作を説明する。
領域内階調値検出部１０２は、液晶パネルを構成する複数のサブ領域２０１毎に、領域内３０３に属する画素群について入力映像信号の階調レベルを検出し、検出結果から階調レベルの領域内ヒストグラム（頻度表）を作成する。そして、サブ領域２０１内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルを求め、領域内最大階調レベルＰａとする。
【００２６】
境界部階調値検出部１０３は、液晶パネルを構成する複数のサブ領域２０１毎に、当該サブ領域内の境界部３０５に属する画素群について入力映像信号の階調レベルを検出し、検出結果から階調レベルの境界部ヒストグラム（頻度表）を作成する。そして、境界部３０５内で最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルを求め、境界部最大階調レベルＰｂとする。
【００２７】
バックライト制御値決定部１０４は、各光源ブロック２０２に対応する制御データをバックライト制御部１０５に与える制御データ演算部であり、領域内階調値検出部１０２で検出された領域内最大階調レベルＰａと、境界部階調値検出部１０３で検出された境界部最大階調レベルＰｂとを比較し、階調レベルの大きい方を当該サブ領域２０１の最大階調レベルＰｃとして決定する。そして、決定した最大階調レベルＰｃと階調レベルの上限値Ｐmaxとの比から当該サブ領域２０１に対するバックライト制御値Ｋを求める。
Ｋ＝Ｐｃ／Ｐmax（Ｋ≦１）
また、バックライト制御値Ｋによりバックライトの輝度Ｂを、
Ｂ＝Ｋ×Ｂmax（Ｂmaxはバックライトの最大輝度）
に低下させ、バックライトの消費電力を低減する。
【００２８】
バックライト制御部１０５は、バックライト制御値決定部１０４で決定した各サブ領域に対するバックライト制御値Ｋを受け、当該サブ領域に属するバックライト１０９（光源ブロック）に対して光源（ＬＥＤ）を点灯させるため制御を行う。光源の輝度を調整するため、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）や振幅変調で制御する。ＰＷＭの場合には、輝度最大のときデューティ比を１００％になるよう設定し、バックライト制御値Ｋに応じてデューティ比を変える。また、ＰＷＭ周波数は、液晶表示装置のフレーム周波数より高いことが望ましい。
【００２９】
バックライト輝度算出部１０６では、バックライト制御値決定部１０４から送出された各サブ領域に対するバックライト制御値Ｋに基づき、画面上のバックライト輝度を算出する。画面上の任意の点Ａにおけるバックライト輝度Ｂsumは、各サブ領域のバックライト（光源ブロック）を１つずつ前記バックライト制御値Ｋで点灯させたときの点Ａの輝度を求め、その総和をとることで求める。
【００３０】
映像補正部１０７では、バックライト輝度算出部１０６で算出されたバックライト輝度Ｂsumに基づき、各画素の映像信号（階調値）の補正を行う。バックライト輝度Ｂsumが１００％点灯した場合のバックライト輝度をＢmax、入力映像信号の補正前の階調値をＰinとしたとき、補正後の階調値Ｐoutは、
Ｐout＝Ｐin×Ｂmax／Ｂsum
となるよう補正する。補正された映像信号を液晶パネル１０８へ送出する。
【００３１】
液晶パネル部１０８では、入力された補正後の映像信号に基づいて階調電圧制御信号と駆動制御信号を生成し、パネル上の画素回路へ階調電圧を印加し、当該画素領域における液晶の透過率を制御する。
【００３２】
上述した領域内階調知検出部１０２、境界部階調値検出部１０３、バックライト制御値決定部１０４、バックライト制御部１０５、バックライト輝度算出部１０６、及び映像補正部１０７の各要素を例えば集積化し、１つのバックライト制御回路として構成してもよい。このバックライト制御回路は、例えばリモコンからのユーザの指令に応答して液晶表示装置全体を制御するための中央処理装置（ＣＰＵ）に組み込んでもよいし、またこのＣＰＵとは別のバックライト制御専用のＩＣもしくはＬＳＩとして構成してもよい。
【００３３】
図１では省略したが、バックライト制御値決定部１０４の後段には空間フィルタと時間フィルタを挿入しても良い。
空間フィルタは、隣接するサブ領域間での光漏れの影響を考慮してバックライト制御値Ｋを補正する。すなわち、隣接するサブ領域間での漏れ量を示す領域係数を用いて周囲の領域からの光漏れ量を加算し、当該サブ領域のバックライト輝度が所望の値になるようにバックライト制御値ＫをＫ’に補正するものである。
【００３４】
また時間フィルタは、フリッカ防止用のものである。各サブ領域のバックライト制御値Ｋを数フレーム分保持しておき、前記空間フィルタで補正された各領域のバックライト制御値Ｋ’と比較する。その差分がある閾値よりも大きい場合、バックライト制御値として補正した制御値Ｋ’ではなく、保持している制御値Ｋを僅かに増減させた値で置き換える。
【００３５】
本実施例では、サブ領域２０１内における最大階調レベルＰａとともに、サブ領域内の境界部３０５における最大階調レベルＰｂを求め、階調レベルの大きい方を最大階調レベルＰｃとして採用する。よって、階調レベルの大きな画素が境界部３０５に偏って存在するとき、これを優先して最大階調レベルＰｃを決定できる。その結果、境界部３０５における階調つぶれが小さくなり、これに伴う輝度段差を抑えることができる。
【００３６】
図４は、本実施例におけるバックライト制御値の決定方法を示すフローチャートである。各サブ領域２０１毎に、以下の手順でバックライト制御値Ｋを決定する。
Ｓ４０１では、入力映像信号に基づいて、領域内３０３の対象画素の画素値を検出する。そのとき、ＲＧＢの各画素値のうちで最大階調の画素値を選択する。その後、選択した画素値をディスプレイの特性に合わせたガンマ変換を行う。なお、ガンマ変換は、後述のヒストグラム作成後の工程（Ｓ４０７〜Ｓ４０９）で行っても良い。
【００３７】
Ｓ４０２では、ガンマ変換後の画素値を予め定めた複数の階調レベルに区分する。例えば、最大階調値が２５５のとき、これを階調幅１６で１６段階のレベル（後述図５Ａ，図５ＢにおけるＨ１〜Ｈ１６）を設定し、どのレベルに属するかを判定する。
Ｓ４０３では、領域内ヒストグラムにおいて、Ｓ４０２で取得した階調レベルに対する頻度値としてカウントする。
【００３８】
Ｓ４０４では、対象画素が境界部３０５に属するかどうかを判定する。境界部３０５に属していれば、Ｓ４０５へ進み、属していなければ（すなわち中央部３０４であれば）Ｓ４０６へ進む。
Ｓ４０５では、境界部ヒストグラムにおいて、Ｓ４０２で取得した階調レベルに対する頻度値としてカウントする。
Ｓ４０６では，領域内３０３の全画素の処理を終了したかどうかを判定する。終了していなければＳ４０１へ戻り、残りの対象画素について処理を繰り返す。終了していればＳ４０７へ進む。
【００３９】
Ｓ４０７では、領域内ヒストグラムを参照し領域内最大階調レベルＰａを決定する。領域内ヒストグラムの中で、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｍ％）内の画素の階調レベルを除去して、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルを求め、領域内最大階調レベルＰａとする。
Ｓ４０８では、境界部ヒストグラムを参照し境界部最大階調レベルＰｂを決定する。境界部ヒストグラムの中で、最も明るい階調レベルから上位所定範囲（ｎ％）内の画素の階調レベルを除去して、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルを求め、境界部最大階調レベルＰｂとする。
【００４０】
Ｓ４０９では、領域内最大階調レベルＰａと境界部最大階調レベルＰｂとを比較し、階調レベルの大きい方を当該サブ領域の最大階調レベルＰｃとする。
Ｓ４１０では、最大階調レベルＰｃと階調レベルの上限値Ｐmaxとの比Ｐｃ／Ｐmaxを求めて、当該サブ領域２０１に対するバックライト制御値Ｋとする。
【００４１】
図５Ａと図５Ｂは、作成したヒストグラムの一例を示す図である。
図５Ａは領域内ヒストグラムの一例で、階調レベルＨ１〜Ｈ１６に対する頻度を示す。また比率とは、各階調レベルにて存在する画素数を最も明るい階調レベルを起点に累積値として示したものである。領域内最大階調レベルＰａを求めるには、上記比率が所定範囲、例えばｍ＝３％となる範囲の階調レベル（Ｈ１６〜Ｈ１３）を除去する。そして、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルであるＨ１２を領域内最大階調レベルＰａとする。
【００４２】
一方図５Ｂは境界部ヒストグラムの一例で、同様に階調レベルＨ１〜Ｈ１６に対する頻度と比率を示す。境界部の画素数は領域全体の画素数よりはるかに少ないので、母数は小さくなっている。境界部最大階調レベルＰｂを求めるには、上記比率が所定範囲、例えばｎ＝３％となる範囲の階調レベル（Ｈ１６〜Ｈ１４）を除去し、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルであるＨ１３を境界部最大階調レベルＰｂとする。
【００４３】
この場合、領域内最大階調レベルＰａはＨ１２、境界部最大階調レベルＰｂはＨ１３であり、当該サブ領域の最大階調レベルＰｃとして階調レベルの大きい方であるＨ１３を採用する。これに従い、バックライト制御値Ｋは、Ｋ＝Ｐｃ／Ｐmax＝Ｈ１３／Ｈ１６＝０．８１と決定する。
【００４４】
なお、領域内ヒストグラムで除去する画素の範囲（ｍ％）と、境界部ヒストグラムで除去する画素の範囲（ｎ％）は、画質劣化の許容値に応じて適宜設定し、またｍ値とｎ値を異なる範囲に設定しても良い。
【００４５】
本実施例によれば、最も明るい階調レベルから所定範囲のレベルを除去して最大階調レベルＰｃを決定するので、バックライトの消費電力を大幅に低減することができる。その際、境界部に階調レベルの大きな画素が存在するとき、これを優先して最大階調レベルＰｃを決定する。よって、図６で示したような境界部６０３における階調つぶれ６１４が小さくなり、これに伴う輝度段差６１５及び影部６０７の発生を抑えることができる。
【実施例２】
【００４６】
図７は、本発明による液晶表示装置の第２の実施例を示すブロック図である。その構成は前記第１の実施例（図１）を基本としており、同一要素には同一符号を付す。図１と異なる箇所について説明する。
【００４７】
領域内階調値検出部１０２は、入力映像信号の階調レベルを検出し、検出結果から階調レベルの領域内ヒストグラムを作成する。そして、サブ領域２０１内で最も明るい階調レベルから２通りの所定範囲（ｍ１％，ｍ２％）内の画素の階調レベルを除去して、残りの階調レベルのうちで最も明るい階調レベルを求め、２通りの領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２を求める。このとき、ｍ１＜ｍ２に設定すると、Ｐａ１≧Ｐａ２となる。例えば、ｍ１＝１％、ｍ２＝３％などとする。
【００４８】
境界部階調値検出部１０３は、図１と同様に境界部最大階調レベルＰｂを求める。バックライト制御値決定部１０４は、領域内階調値検出部１０２で求めた２通りの領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２を入力し、境界部階調値検出部１０３から入力する境界部最大階調レベルＰｂに基づき、領域内最大階調レベルＰａ１，Ｐａ２の一方を選択する。すなわち、ＰｂがＰａ２よりも大きいときは階調レベルが大きい方のＰａ１を選択し、ＰｂがＰａ２よりも小さいときは階調レベルが小さい方のＰａ２を選択して最大階調レベルＰｃとする。
【００４９】
本実施例によれば、境界部に階調レベルの大きな画素が存在するとき、ヒストグラムの上位から除去される範囲が狭くなるので（ｍ１％を採用）、境界部における階調つぶれが小さくなり、これに伴う輝度段差の発生を抑えることができる。
【実施例３】
【００５０】
図８は、本発明による液晶表示装置の第３の実施例を示すブロック図である。その構成は前記第１の実施例（図１）を基本としており、同一要素には同一符号を付す。図１と異なる箇所について説明する。
【００５１】
領域内階調値検出部１０２は、図１と同様に領域内最大階調レベルＰａを求める。境界部階調値検出部１０３は、図１と同様に境界部最大階調レベルＰｂを求める。
【００５２】
新たに設けた境界部階調値比較部１１０は、境界部階調値検出部１０２が検出対象とする境界部３０５に属する画素群の階調レベルを、隣接するサブ領域の対向する画素群の階調レベルと比較し、その差分値が閾値よりも大きい画素については検出対象から除外するように境界部階調値検出部１０３に対しカウント指令信号Ｓｃを送る。
【００５３】
すなわち、図３を用いて説明すると、境界部３０５に属する各画素の階調レベル（Ｑ１，Ｑ２・・・）について、隣接するサブ領域の対向位置にある各画素の階調レベル（Ｑ１’，Ｑ２’・・・）とそれぞれ比較する。階調レベルの差分｜Ｑ１−Ｑ１’｜，｜Ｑ２−Ｑ２’｜が閾値以下であれば、カウント指令信号ＳｃをＯＮ（実行）、閾値より大きければカウント指令信号ＳｃをＯＦＦ（非実行）とする。境界部階調値検出部１０３は、指令信号Ｓｃに従い境界部ヒストグラムへのカウント動作を実行する。閾値は階調レベルのダイナミックレンジ（上限値と下限値の差分）の例えば３％以下となるように設定する。
【００５４】
本実施例によれば、境界部階調値検出部１０３は、境界線の両側の階調レベルが近接している画素についてのみ境界部ヒストグラムへのカウントを行うことになる。輝度段差は、境界両側の輝度が近接している場合に目立ちやすいので、輝度段差の発生をより確実に抑える効果がある。
【００５５】
なお、上記本発明の実施形態の説明においては、サブ領域毎に、サブ領域内全体の最大階調レベルＰａとこのサブ領域の隣接サブ領域との境界部の最大階調レベルＰｂを求めたが、これに限られるものではない。例えば、サブ領域の境界部の階調レベルとこの境界部を除く中央部の最大階調レベルとを求めるようにしてもよい。また、サブ領域内全体のヒストグラムを求め、これから中央部のヒストグラムを除くことにより、境界部の最大階調レベルを求めるようにしてもよい。すなわち、あるサブ領域を全体的に見たとき（すなわち境界部を除く中央部もしくは該中央部を含むサブ領域全体）の最大階調レベルと、そのサブ領域の境界部における最大階調レベルを求めることができるならば、どのような方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０１…映像入力部、
１０２…領域内階調値検出部、
１０３…境界部階調値検出部、
１０４…バックライト制御値決定部、
１０５…バックライト制御部、
１０６…バックライト輝度算出部、
１０７…映像補正部、
１０８，９０６…液晶パネル、
１０９…バックライト、
１１０…境界部階調値比較部、
２００…表示画面、
２０１…サブ領域、
２０２…光源ブロック、
３０３…領域内、
３０５…領域境界部、
６１３，６１４…階調つぶれ、
６１５…輝度段差、
９０１…発光ダイオード（ＬＥＤ）、
９０４…導光板、
Ｐａ…領域内最大階調レベル、
Ｐｂ…境界部最大階調レベル、
Ｐｃ…最大階調レベル、
Ｋ…バックライト制御値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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