(57)【要約】      （修正有）【課題】バックライトを複数のバックライトセルに分割して、その光強度を個別に制御可能な映像表示装置において、バックライトの不要な電力を最小限に抑え、黒画像部分における輝度段差を抑制した表示画像を得る。【解決手段】個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセル601を二次元的に組み合わせたバックライト107と、バックライト107の光を画素毎に変調して画像を表示する液晶パネル108とを備え、１フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する液晶パネルの表示領域毎に輝度ヒストグラムを検出し最大輝度情報を検出する領域ヒストグラム検出部102と、各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域黒面積を検出する領域黒面積検出部101と、検出された領域毎の最大輝度情報と領域黒面積に応じて、各バックライトセルの発光量を決定する調光値決定部103とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光を画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、
１フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する前記液晶パネルの表示領域毎に最大輝度情報を検出する最大輝度情報検出部と、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域黒面積を検出する領域黒面積検出部と、前記検出された前記表示領域毎の画像の最大輝度情報と前記検出された表示領域毎の領域黒面積に応じて、前記各バックライトセルの発光量を決定する調光値決定部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べて当該バックライトセルの発光量が低くされることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べて、当該バックライトセルを中心とする周囲のバックライトセルの発光量を高くすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記最大輝度情報検出部は、前記表示領域毎に画像信号の輝度ヒストグラムを求め、該輝度ヒストグラムから前記最大階調情報を検出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置において、
１フレームの入力画像信号に対応する黒面積を検出をする全体黒面積検出部を更に備え、
前記調光値決定部は、前記全体黒面積検出手段における全体黒面積が所定の黒面積閾値よりも大きい場合は、小さい場合に比べ、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が同一の場合でも、当該バックライトセルの発光量を低くすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置において、
１フレームの入力画像信号に対応する全体平均輝度を検出する全体ＡＰＬ検出部を更に備え、
前記調光値決定部は、前記全体ＡＰＬ検出部で検出された全体ＡＰＬが所定のＡＰＬ閾値よりも小さい場合は、大きい場合に比べ、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が同一でも、当該バックライトセルの発光量を低くすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光を画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、
１フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する表示領域毎に最大輝度情報を検出する領域特徴量検出部と、
各バックライトセルに対応する表示領域毎に平均輝度を検出する領域ＡＰＬ検出部と、
前記検出された前記表示領域毎の最大輝度情報と前記検出された表示領域毎の平均輝度に応じて、前記各バックライトセルの発光量を決定する調光値決定部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像表示装置において、
前記調光値決定部は、あるバックライトセルに対応する表示領域において前記領域ＡＰＬ検出手段で検出された領域平均輝度が所定のＡＰＬ閾値よりも小さい場合は、大きい場合に比べて当該バックライトセルの発光量が低くされることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の画像表示装置において、
前記最大輝度情報検出部は、前記画像信号の輝度ヒストグラムを求め、該輝度ヒストグラムから前記最大階調情報を検出することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトを用いて画像の表示を行う画像表示装置に関し、特に、画像表示領域を複数の領域に分割し、個々の領域に対応するバックライトの明るさを個別に制御可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような非発光型の表示装置では、液晶パネルに画像を形成するためにバックライトにより液晶パネル背面側から光を照射している。このとき、画像信号に関わらずバックライトは常に一定の明るさで発光させた場合、バックライトの明るさは通常、画面の明るさ（輝度とも呼ぶ）が最大となる条件に合わせているため、黒表示や暗い画像を表示する場合でも同じ明るさで発光することとなる。このため、表示に寄与しないバックライト電力が消費される。また、液晶パネルのコントラストが無限大ではないために（すなわち液晶の透過率を最小にした場合でも若干光が透過するため）、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなるという、黒浮きが生じる。
【０００３】
そこで、黒浮き低減と、省電力を実現する為に、画像表示領域を複数の領域に分割し、該領域毎に対応する画像信号の特徴量に応じて、その画像信号に対応した領域のバックライトの輝度を分割領域単位毎に個別に制御する液晶表示装置が種々提案されている。このような部分的或いは局所的なバックライトの光強度の制御を、エリア調光、エリア制御、またはローカルディミングと呼ばれる。このような液晶表示装置では、黒画像領域に対応するバックライトを消灯することで黒浮きを抑制することが可能であるが、同一画像内に明るい部分と黒画像の双方を含む場合、ハローと呼ばれる、黒画像部分における輝度段差が視認されるという問題を有している。
【０００４】
かかる問題を解決するための従来技術として、例えば特許文献１には、隣接する領域の輝度段差を抑えるようにバックライトを点灯させ、黒画像部分における輝度段差を視認させないようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、隣接する領域の輝度段差を視認出来ない輝度となるようにバックライトを発光するため、表示に寄与しない不要な電力を多く消費するという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、バックライトの不要な電力を最小限に抑え、黒画像部分における輝度段差を抑制した表示画像を得ることを可能にするための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、特許請求範囲に記載されている構成を特徴とするものである。具体的には、個別に光強度が制御可能な複数のバックライトセルを二次元的に組み合わせて構成されたバックライトと、該バックライトから照射された光にを画素毎に変調して画像を表示する液晶パネルとを備えた画像表示装置において、１フレームの入力画像信号から各バックライトセルに対応する前記液晶パネルの表示領域毎に輝度のヒストグラム検出する領域ヒストグラム検出部と、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域黒面積を検出する領域黒面積検出部とを有し、前記検出された領域ヒストグラムと前記検出された領域黒面積に応じて、前記各バックライトセルの輝度制御値を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、あるバックライトセルに対応する表示領域における、前記領域黒面積検出部で検出された領域黒面積値が所定の黒面積閾値よりも大きい場合、前記領域ヒストグラム検出部から得られるバックライト輝度制御値よりも、当該バックライトセルの発光輝度が低くなるよう当該バックライトセルの輝度制御値を決定してもよい。
【００１０】
また、前記領域黒面積値が第１面積値よりも大きい第２面積値の場合、当該バックライトセルの発光輝度を前記第１面積値のときよりも相対的に低くするよう前記バックライトの輝度制御値を決定してもよい。
【００１１】
また、前記領域黒面積検出部に代えて、前記各バックライトセルに対応する表示領域毎に領域ＡＰＬを検出する領域ＡＰＬ検出部を用いてもよい。
【００１２】
更にまた、１フレームの入力画像信号全体の黒面積及び／またはＡＰＬに応じて、個々の領域に対応するバックライトセルの発光輝度の制御強度を切り替えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の構成によれば、領域毎の画像信号の特徴量に応じて、個々の領域のバックライトセルの明るさを制御することにより、バックライトにおける要な電力を低減し、黒画像部分における輝度段差を抑制した表示画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の全体ブロック図。
【図２】ヒストグラム検出結果とバックライトセル発光量の関係を示す模式図。
【図３】領域毎黒面積検出部のブロック図。
【図４】黒面積とバックライトセル発光上限量の関係を示す模式図。
【図５】調光値決定部のブロック図。
【図６】表示領域とバックライトセルの模式図。
【図７】入力画像の一例
【図８】実施例１における図６の画像に対する領域毎ヒストグラム検出部（１０２）の出力の一例を示す図。
【図９】実施例１における図６の画像に対する領域毎黒面積検出部（１０１）の出力の一例を示す図。
【図１０】実施例１における図６の画像に対する最小値検出部（５００）の出力の一例を示す図。
【図１１】実施例１における図６の画像に対する調光値決定部（１０３）の出力の一例を示す図。
【図１２】入力画像の一例
【図１３】実施例１における図１２の画像に対する領域毎ヒストグラム検出部（１０２）の出力の一例を示す図。
【図１４】実施例１における図１２の画像に対する調光値決定部（１０３）の出力の一例を示す図。
【図１５】実施例１におけるｘ軸方向のバックライトの輝度分布を示す図。
【図１６】入力画像の一例
【図１７】実施例１における図１６の画像に対する領域毎黒面積検出部（１０１）の出力の一例を示す図。
【図１８】実施例１における図１６の画像に対する調光値決定部（１０３）の出力の一例を示す図。
【図１９】本発明の実施例２における図１６の画像に対する調光値決定部（１０３）の出力の一例を示す図。
【図２０】本発明の実施例３における領域毎黒面積検出部（１０１）のブロック図。
【図２１】本発明の実施例４の全体ブロック図。
【図２２】本発明の実施例４における領域毎ＡＰＬ検出部（２１８）のブロック図。
【図２３】本発明の実施例５における領域毎黒面積検出部（１０１）のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例である液晶表示装置における、全体の回路ブロック図である。
【００１７】
この例の液晶表示装置は、画像フレーム受信部（１００）と、領域毎黒面積検出部（１０１）と、領域毎ヒストグラム検出部（１０２）と、調光値決定部（１０３）と、フィルタ部（１０４）と、バックライト制御部（１０５）と、液晶制御部（１０６）と、バックライト部（１０７）と、液晶パネル（１０８）とを有して構成されている。該バックライト部（１０７）は、該液晶パネルの表示領域（６００）に対応して分割されており、各領域に対し独立に光強度（発光量）が制御可能なバックライト（以降、バックライトセル（６０１）と呼ぶ）の集合体である。すなわち、バックライト部（１０７）は、複数のバックライトセル（６０１）を複数組み合わせて構成されており、より具体的には、複数のバックライトセル（６０１）をマトリクス状（二次元的に）配列して構成されているものとする。これにより、液晶パネル（１０８）における各表示領域の画像信号の特徴量に応じて当該表示領域（６００）に位置的に対応するバックライトセル（６０１）の発光量を個別に制御することでエリア制御が可能となる。この詳細については後述する。
【００１８】
また、本実施例においては、各バックライトセル（６０１）の光源は、白色光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）を１または複数個（例えば３〜５個）用いるものとするが、赤、青、緑の光を放出する３色のＬＥＤや、例えばレーザダイオードなど他の発光素子を用いてもよい。  前記画像フレーム受信部（１００）が受信した画像フレームは、領域毎黒面積検出部（１０１）ならびに画像の特徴量を検出するための領域毎ヒストグラム検出部（１０２）へ送出される。
【００１９】
領域毎ヒストグラム検出部（１０２）は、入力された前記画像フレームを領域毎に分解し、画素毎の輝度情報を基に当該領域における輝度分布（すなわち、複数の輝度範囲のそれぞれに対応する画素がどれくらい存在するか）を示すヒストグラム検出する。このヒストグラム検出結果に応じて、各バックライトセル（６０１）の発光量を決定し、前記調光値決定部（１０３）に制御信号（１０９）を送出する。
【００２０】
図２にバックライトセル（６０１）の発光量とヒストグラム検出結果の関係の一例を示す。このような特性を有するテーブル（ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ ｕｐ Ｔａｂｌｅ））を、図示しないメモリ（例えばＲＯＭ等）の記憶部に予め保持しておき、該ヒストグラム検出結果に基づいてテーブルを参照することにより、バックライトセルの発光量を決定することが可能となる。ここで、画素毎の輝度情報とは、前記画像フレームの各画素における最大階調値もしくは階調値から求める液晶パネル上の輝度値であり、ヒストグラム検出結果とは、表示領域内において輝度情報値の頻度を検出し、輝度情報値の頻度上位５％から最大値（最大輝度情報値）までの任意の値を指す。すなわち、領域毎ヒストグラム検出部（１０２）は、各表示領域において実質的に最大階調（輝度）となる最大階調情報を検出するものである。
【００２１】
また、図２のようなバックライトセルの発光量とヒストグラム検出結果の関係を表すテーブルを予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよいことは言うまでも無い。
【００２２】
次に、バックライトセルの発光上限量を決定する機能を有する、前記領域毎黒面積検出部（１０１）について、図３および図４を用いて説明する。図３は、前記領域毎黒面積検出部（１０１）の詳細ブロック図であり、図４はバックライトセルの発光上限量と黒面積の関係の一例を示すグラフである。
【００２３】
領域毎黒面積検出部（１０１）は輝度情報検出部（３００）において、入力された前記画像フレームの各画素における最大階調値、もしくは階調値から求める液晶パネル上（１０８）の輝度値を検出する。この輝度情報は、予め保持されている、または外部より設定可能な、閾値１と比較部（３０１）により比較される。入力される水平／垂直同期信号により、領域カウンタ（３０２）を制御する。該比較部（３０１）による閾値比較において、閾値１よりも該輝度情報が低い場合は該領域カウンタ（３０２）のカウンタを進ませることにより、当該表示領域において閾値１よりも輝度情報が低い画素の数、つまり黒画素の数をカウントする。最終的なカウンタ値（黒画素数）と、１つの表示領域に対応する液晶パネル（１０８）の画素数との関係から、各表示領域における黒画像が占める割合を求めることが可能となる。もちろん、該閾値比較において、該輝度情報が閾値１に比べ高い場合についてカウントし、黒画素以外の数を求めた後、全体の画素数との差分を算出して黒面積を求めてもよい。この各表示領域の黒面積に応じてＬＵＴ（３０３）を参照することにより、各領域に対応した各バックライトセル（６０１）の発光上限量（１１０）を決定し、前記調光値決定部（１０３）に制御信号として送出する。
【００２４】
ここで、ＬＵＴ（３０３）は図４に示すような特性が望ましい。すなわち、表示領域内の黒面積が１００％の場合の発光上限量を最小（Ｌ２）とし、Ｌ２の値は表示領域内の黒面積が０％の場合の発光上限量（Ｌ１）の１０〜４０％と設定する。つまり、この例では、ある表示領域が黒でもその表示領域に対応するバックライトセル（６０１）の発光上限量を０とはせずに若干の発光を許容するようにしている。領域内の黒面積が０％から、任意の値（Ｐ１）までの領域では、黒面積による発光量制限は機能させないことが望ましい。ここで、Ｐ１の値は例えば黒面積の６０〜９７％であることが望ましい。
【００２５】
また、図２と同様に、図４のようなバックライトセルの発光上限量と黒面積の関係を表すテーブルを予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよいことは言うまでも無い。
【００２６】
前記領域毎ヒストグラム検出部（１０２）で算出して出力されたバックライトセル発光量（１０９）と、前記領域毎黒面積検出部（１０１）で算出して出力されたバックライトセル発光上限量（１１０）は、前記調光値決定部（１０３）に送られ、対応するバックライトセル（６０１）の発光量が決定される。該調光値決定部（１０３）の構成例及び動作を図５〜図１９を用いて説明する。
【００２７】
図５は、該調光値決定部（１０３）の詳細ブロック図であり、図６は、液晶表示装置におけるバックライトセル模式図、図７は入力画像信号の例、図８は図７の入力画像信号が入力された際の域毎ヒストグラム検出部（１０２）出力、図９は領域毎黒面積検出部（１０１）出力、図１０は最小値検出部（５００）出力、及び図１１は調光値決定部（１０３）出力を示す模式図である。例として、バックライトセル（６０１）は縦方向（液晶パネル（１０８）の垂直方向）横方向（液晶パネル（１０８）の水平方向）にそれぞれ４つ配列され、これによりバックライト部（１０７）が計１６領域で構成されているものとする。前記入力画像信号は、黒画像（例えば８ｂｉｔ表現で０）領域と白画像（例えば８ｂｉｔ表現で２５５）領域で構成されているものとし、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域が２５％の割合で白画像を含むものとする。
【００２８】
この時、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域は白画像が含まれる為、図２の関係から、前記領域毎ヒストグラム検出部の出力は最大となる。一方、他のバックライトセルに対応する表示領域では白画像が検出されないので、前記領域毎ヒストグラム検出部（１０２）の出力は最低値（図８の例では１０）が出力され、図８に示されたバックライトセル発光量（１０９）を得る。
【００２９】
前記領域毎黒面積検出部（１０１）では、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域において黒面積が７５％であることを検出し、図４の関係に基づいてバックライトセル発光上限量（図９の例では「６０」）を出力する。一方、他のバックライトセル領域では黒面積が１００％であるので、Ｌ２（図９の例では「２５」）を出力し、図９に示されたバックライトセル発光上限量（１１０）を得る。
【００３０】
上記のようにして得られた前記バックライトセル発光量（１０９）と前記バックライトセル発光上限量（１１０）は、最小値選択部（５００）と差分検出部（５０１）に並列に入力される。該最小値選択部（５００）では、前記バックライトセル発光上限量（１１０）で前記バックライトセルの発光量を制限する為に、図１０に示されるように、各表示領域について、入力されたバックライトセル発光量（１０９）とバックライトセル発光上限量（１１０）のいずれか小さいほう（すなわち最小値）を選択し出力する。
【００３１】
一方、差分検出部（５０１）では制限された発光量を検出する。つまり、各表示領域において本来の発光量である前記バックライトセルの発光量よりも、前記バックライトセル発光上限量（１０９）が小さい場合にその差分を検出する。この例では、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域において、それぞれ「４０」（＝１００−６０）が制限された発光量であり、他の領域は「０」である。各表示領域における差分は、全て領域分積和演算部（５０２）に入力されて積和演算し、画像フレームに対する発光量の不足分（４０ｘ４＝１６０）が得られる。この不足分は分配処理部（５０３）において、各領域に分配処理される。この分配処理部（５０３）からの出力と上記最小値選択部（５００）で選択されたバックライトセル発光量（１０９）とバックライトセル発光上限量（１１０）のいずれか小さいほうとを加算器（５０４）で加算することで、図１１に示されるような調光値決定部（１０３）からの最終的な調光値が出力される。
【００３２】
このようの処理により、画面上の輝度の低下を抑えつつ、黒浮きを抑制した画像を得ることが可能となる。上記分配処理部（５０３）における分配処理は、この例では制限された発光量である１６０を１６の表示領域で均等に再分配している。よって、この例では各表示領域に対して「１０」の値が分配される。従って、図１１に示されるように、例えばバックライトセルＤ４では、分配処理部（５０３）により分配された「１０」と最小値選択部（５００）で選択された「１０」とが加算された「２０」の調光値が得られる。
【００３３】
次に、本実施例の効果について図６とは別の画面例を用いて説明する。ここで、説明の簡単化の為に、入力画像が図１２の場合を考える。該入力画像は、バックライトセルＡ２，Ａ３，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３，Ｄ２，Ｄ３に対応する各表示領域が２５％の割合で白画像を含むものとする。図６〜図１１で説明したものと同様の処理により、前記領域毎ヒストグラム検出部（１０２）は、例えば図１３に示されるように、白画像を含む表示領域に対応するバックライトセルについてはバックライトセル発光量（１０９）として「１００」、黒画像のみを含む表示領域に対応するバックライトセルについてはバックライトセル発光量（１０９）として「１０」を出力する。前記差分検出部（５０１）は、その差分出力として白画像を含む表示領域に対応するバックライトセルについては「６０」、黒画像のみを含む表示領域に対応するバックライトセルについては「１０」を出力する。前記分配処理部（５０３）は、画像フレームに対する発光量の不足分（４０ｘ８＝３２０）が入力され、１６の領域で均等に再分配することにより、全ての領域について「２０」（＝３２０÷１６）が加算器（５０４）によって最小値選択部（５００）の出力と加算され、例えば図１４に示すようなバックライトセル発光量を出力する。
【００３４】
図１３でバックライトセル（６０１）を点灯制御した場合の、図中ｘ軸方向の光の分布を図１５（ａ）に、図１４でバックライトセル（６０１）を点灯制御した場合の光の分布を図１５（ｂ）に示す。それぞれの図において、単一バックライトセルの光の分布は破線で示してあり、全てのバックライトセルを足し合わせた光分布を実線で示してある。図１５（ａ）と図１５（ｂ）の黒画像領域におけるバックライト輝度差（７００および７０１）および輝度勾配を比較すると、図１５（ａ）の方が図１５（ｂ）に比べ大きく、急峻であることがわかる。
【００３５】
このように、表示領域毎の画像信号の黒面積に応じて各バックライトセル（６０１）の発光輝度（発光量）の上限を設定し制御することで、黒画像領域における輝度段差を低く抑えることが可能となる。
【００３６】
次に、入力画像が図１６の場合を考える。図１６は図７に比べ白画像の位置が異なっており、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域が５％，１５％，１５％，６５％の割合で白画像を含むものとする。図６〜図１１の例と同様に、バックライトセルＢ２，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域が白画像が含まれる為、前記領域毎ヒストグラム検出部（１０２）の出力は図８と同一となる
前記領域毎黒面積検出部（１０１）では、バックライトセルＢ２に対応する表示領域について黒面積が９５％であることを検出し、図４に示された関係に基づいて、例えば図１７に示されるようにバックライトセル発光上限量（図１７の例では４６）を出力する。同様にＢ３，Ｃ２，Ｃ３に対応する各表示領域についても黒面積の値に応じてバックライトセル発光上限量（図１７例では「５５」，「５５」，「１００」）を出力する。図６〜図１１の例と同様に、積和演算部（５０２）で画像フレームに対する発光量の不足分を算出（５４＋４５＋４５＝１４４）し、制限された発光量である「１４４」を分配処理部（５０３）で１６個の表示領域で均等に再分配し（この場合、１つの表示領域に対して「９」が分配される）、加算器（５０４）にて最小値選択部（５００）の出力と加算すると図１８に示されるような各バックライトセルに対応する調光値が得られる。
【００３７】
このように、表示領域毎の黒面積に応じて各表示領域に対応するバックライトセルの発光輝度の上限を設定し制御することで、白画像を含む黒面積の大きい領域のバックライト輝度が低く抑えられ、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなる不自然な黒浮きを抑制し、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。また、同一ＡＰＬ画像においても、表示領域毎の黒面積の値に応じて発光輝度の上限を制御することで、表示領域毎に異なるバックライトセル発光量分布が得られることもできる。
【００３８】
尚、前記分配処理部（５０３）においてて上述した分配処理をするのが好ましいが、消費電力の観点から電力を優先し、再分配処理を行わない、もしくは再分配比率を減らす等をしてもよい。
【００３９】
再び図１に戻り、フィルタ部（１０４）では、上述のようにして調光値決定部（１０３）で決定したバックライトセルの発光量に対し、急峻な輝度変動を抑えるように時間方向のフィルタ処理を行う。この処理は、例えば現在の画像信号のフレームのタイミングで得られた発光量と前フレームのタイミング、もしくは前フレームとその前のフレームのタイミングで得られた発光量との加重平均を求める処理である。また、フィルタ部（１０４）は時間方向の処理のみならず、空間的なフィルタ処理もすることができる。例えばあるバックライトセルの発光量と、それに上下及び／または左右方向に隣接するバックライトセルの発光量との変化が緩やかになるように積分処理をすることで空間的なフィルタ処理をすることもできる。
【００４０】
バックライト制御部（１０５）は、前記フィルタ部（１０４）で決定された最終的な発光量を受け、バックライト部（１０７）内のバックライトセルを点灯制御する。尚、バックライトを駆動する信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号、もしくは振幅変調信号である。ＰＷＭ信号の場合、ＰＷＭ周波数は一定とし、発光強度に応じてＯＮ期間とＯＦＦ期間の比（デューティ比）を変化させて、バックライトセル（６０２）のＬＥＤを駆動する。また、ＰＷＭ周波数は、液晶表示装置のフレーム周波数より高いもくしは同等程度であることが望ましい。
【００４１】
液晶制御部（１０６）では、フィルタ部（１０４）で決定された最終発光量を受け、液晶パネル（１０６）の直下における輝度分布を算出し、適切なゲイン量に基づき画像補正を行う。例えば、ここでは、液晶制御部（１０６）は、最終発光量が光源の最大輝度の半分程度に制御するものであれば画像信号の振幅を２倍にし、発光輝度を低下させることによる画像の輝度低下を相殺するように画像補正を行う。この補正された画像信号を液晶パネルに供給（１０８）し液晶パネル（１０８）を駆動する。
【００４２】
このようにすることで、液晶パネル（１０８）は、その画素毎にバックライト部（１０７）から出射された光を変調し、が沿う信号に対応して画像を形成する。
【００４３】
以上のように、本実施例によれば、各表示領域の輝度ヒストグラムで対応するバックライトセルの発光量を制御し、かつ各表示領域の黒面積に応じて対応するバックライトセルの発光輝度の上限を設定するようにしているので、白画像を含む黒面積の大きい領域のバックライト輝度が低く抑えられ、黒画像部分が光漏れにより若干明るくなる不自然な黒浮きを抑制することができるとともに、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。従って、本実施例によれば、バックライトの消費電力を抑えつつ黒浮きが少ない高画質な画像を提供うすることが可能となる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第２の実施例について図１９を参照して説明する。この第２の実施例は、調光値決定部（１０３）における分配処理の方法が実施例１と異なっている。
【００４５】
例えば入力画像が図１６の場合を考える。この場合、領域毎ヒストグラム検出部（１０２）と領域毎黒面積検出部（１０１）の出力は、それぞれ図８、図１７と同一となる。
【００４６】
ここで、各バックライトセル（６０１）に対して制限された発光量を、当該制限された表示領域を中心とする周囲の表示領域に対応するバックライトセルに分配する。表示領域Ｂ２を例にして考えると、表示領域Ｂ２について制限された発光量は「５４」（＝１００−４６）であり、この制限された発光量を、Ｂ２を中心として該Ｂ２に隣接するＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の計９領域に対応するバックライトセルに分配する。均等分配とすると、各表示領域に対応するバックライトセルに分配される発光量は「６」（＝５４÷９）である。同様に表示領域Ｂ３について計算すると、Ｂ３を中心とする９領域に対応するバックライトセルには、それぞれ発光量「５」（＝４５÷９）が分配される。表示領域Ｃ２についても同様の処理が行われ、最終的に図１９に示されるようなバックライトセル発光量が得られる。
【００４７】
このように、発光量を制限した領域を中心に、発光量の再分配をすることで、黒画像が多く、光漏れによる黒浮きを発生し易い領域（この例では表示領域Ｂ２）の周囲の発光量を、黒画像が少なく、光漏れによる黒浮きを発生し難い領域（この例では表示領域Ｃ３）の周囲の発光量よりも相対的に高く持ち上げることが可能となり、黒画像部分における輝度段差を視認させ難くすることが可能となる。
【実施例３】
【００４８】
本発明の第３の実施例について図２０を参照して説明する。この第３の実施例は、画像フレーム全体の黒面積率を考慮に入れて制御することが、実施例１および実施例２と異なっている。
【００４９】
図２０は、図３に示された領域毎黒面積検出部（１０１）に、画像フレーム全体の黒面積検出し、該黒面積の値に応じて、ＬＵＴ（３０３）で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための制御系（２１０）を加えたものである。制御系（２１０）以外の図３と同じ符号が付されている要素については図３で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００５０】
図２０の制御系（２１０）において、輝度情報検出部（３００）にて、入力された画像フレームの各画素における最大階調値、もしくは階調値から求める液晶パネル（１０８）上の輝度値を検出する。この輝度情報は、予め保持されている、または外部より設定可能な、閾値２と閾値比較部（２１１）で比較される。この比較において、閾値２よりも輝度情報が低いと判定された場合は全体カウンタ（２１２）を動作させて閾値２よりも低い輝度情報を持つ画素の数、つまり黒画素の数を計数する。最終的なカウンタ値（黒画素数）と、液晶パネル（１０８）の画素数との関係から、１つの画像フレーム全体における黒画像が占める割合を求めることが可能となる。もちろん、閾値比較部（２１１）で閾値２よりも高い画素を全体カウンタ（２１２）でカウントし、黒画素以外の画素数を求めてこれを全体の画素から差し引くことにより黒面積を求めてもよい。この求められた黒面積に応じてＬＵＴ（２１３）を参照することにより、ＬＵＴ（３０３）で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための強度係数１（２１４）を決定する。このＬＵＴ（２１３）を参照して得られた強度係数１（２１４）と、ＬＵＴ（３０３）で得られたバックライトセル発光上限量とが、乗算器（２１５）によって乗算されて最終的なバックライトセル発光上限量（１１０）として出力される。
【００５１】
例として、図７の入力画像における表示領域Ｂ２およびＢ３の白画像が全て黒画像の場合を考える。この画像は、画面全体の黒面積は図７の場合と異なるが、表示領域Ｃ２およびＣ３の黒面積は同一である。
【００５２】
画面全体では黒面積が大きくなるため、人間の目に入射する光量が減少し、視覚系の感度が上昇することで、黒画像部分における輝度段差が視認し易くなる。このため、画面全体で黒面積が大きくなる場合には、バックライトの輝度を落とすことが望ましい。
【００５３】
そこで本実施例では、上記の強度係数１を、画像フレーム全体における黒画像の占める割合が所定の閾値より大きい場合は、小さい場合に比べて相対的に小さい値に設定することで、バックライトセル発光上限量を小さくするよう制御する。
【００５４】
このように制御することで、黒画像部分における輝度段差が目立ち易い、すなわち画面全体に黒い部分が多い画像では、バックライトセルの発光上限量を低くなるよう制御して輝度段差を抑制することが可能となる。一方、輝度段差が目立ち難い、すなわち画面全体に黒い部分が少ない画像ではバックライトセルの発光上限量を高く制御することが可能となり、よりメリハリのある画像を提供することが出来る。
【実施例４】
【００５５】
本発明の第４の実施例について図２１及び２２を参照して説明する。この第４の実施例は、バックライトセルの発光上限量を表示領域毎のＡＰＬを用いて制御することが、実施例１および実施例２と異なっている。
【００５６】
図２１は、本発明の第４の実施例である液晶表示装置における、全体の回路ブロック図である。本実施例の液晶表示装置は、実施例１における領域毎黒面積検出部（１０１）を領域毎ＡＰＬ検出部（２１８）に置き換えたもの、他のブロックの動作は実施例１と同一であるため、その説明は省略する。以下、該領域毎ＡＰＬ検出部の詳細及び動作について図２２を用いて説明する。
【００５７】
図２２に示された領域毎ＡＰＬ検出部（２１８）において、画像フレーム受信部（１００）にて受信された画像フレームが入力され、輝度値検出部（２２０）において階調値から求める液晶パネル（１０８）上の輝度値を検出する。この輝度情報は、入力される水平／垂直同期信号に基づき表示領域毎に積和演算部（２２１）で積和演算される。最終的な積和値と、１つの表示領域に対応する液晶表示パネルの全体の画素数との関係（例えば積和値と全体の画素数との比率。比率が高いほどＡＰＬが高いものとする）から、ＡＰＬ演算回路（２２２）にて各領域のＡＰＬを求めることが可能となる。この表示領域毎に求められたＡＰＬを用いてＬＵＴ（２０３）を参照することにより、各表示領域に対応した各バックライトセルの発光上限量を決定し、調光値決定部（１０３）に制御信号（２１９）を送出する。
【００５８】
このように、バックライトセルの発光上限量の算出にＡＰＬを用いることで、暗い領域を検出することが可能となる。このＡＰＬの低い領域のバックライト輝度を低く抑えることで、黒画像部分における輝度段差を抑制することが可能となる。
【実施例５】
【００５９】
本発明の第５の実施例について図２３を参照して説明する。この第５の実施例は、画像フレーム全体のＡＰＬを考慮に入れてバックライトセルの発光量を制御することが実施例３と異なっている。
【００６０】
図２３は、図２０に示された領域毎黒面積検出部（１０１）に画像フレーム全体の黒面積検出して制御する制御系（２１０）に代えて、画像フレーム全体のＡＰＬ検出して制御する制御系（２３９）を加えたものである。制御系（２３９）以外の図３または図１０と同じ符号が付されている要素については図３または図１０で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００６１】
領域毎ＡＰＬ検出部（２１８）は、画像フレーム受信部（１００）にて受信された画像フレームが入力され、輝度値検出部（２２０）において、階調値から求める液晶パネル（１０８）上の輝度値を検出する。この輝度情報は積和演算部（２３０）により積和演算され、最終的な積和値と、液晶パネル（１０８）の全体の画素数との関係（例えば積和値と全体の画素数との比率。比率が高いほどＡＰＬが高いものとする）から、ＡＰＬ演算回路（２３１）にて画像フレーム全体のＡＰＬを求めることが可能となる。このＡＰＬを用いてＬＵＴ（２３２）を参照することにより、ＬＵＴ（３０３）で得られたバックライトセル発光上限量を定数倍するための強度係数２（２３３）を決定する。このＬＵＴ（２３３）を参照して得られた強度係数２（２３３）と、ＬＵＴ（３０３）で得られたバックライトセル発光上限量とが、乗算器（２３４）によって乗算されて最終的なバックライトセル発光上限量（１１０）として出力される。
【００６２】
例として、図７の入力画像における、表示領域Ｂ２およびＢ３の白画像が全て黒画像の場合を考える。この時、画面全体のＡＰＬは図７の場合と異なるが、表示領域Ｃ２およびＣ３の黒面積は変化しない。
【００６３】
しかし、画面全体ではＡＰＬが低くなるため、人間の目に入射する光量が減少し、視覚系の感度が上昇することで、黒画像部分における輝度段差が視認し易くなる。このため、画面全体でＡＰＬが低くなる場合には、バックライトの輝度を落とすことが望ましい。
【００６４】
そこで本実施例では、強度係数２（２３３）を、画像フレーム全体のＡＰＬが所定の閾値より小さい場合は、大きい場合に比べ相対的に小さい値に設定することで、バックライトセル発光上限量を小さくするよう制御する。
【００６５】
このように制御することで、黒浮きが目立ち易い、すなわち画面全体のＡＰＬが低い画像では、バックライトセルの発光上限量を低くなるよう制御して輝度段差を抑制することができる。一方、輝度段差が目立ち難い、すなわちＡＰＬが高い画像ではバックライトセルの発光上限量を高く制御することが可能となり、メリハリのある画像を提供することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、バックライトを複数の領域に分割して個別に制御するように構成された液晶表示装置、例えば液晶テレビや携帯ディスプレイに適用して好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  画像フレーム受信部
１０１  領域毎ヒストグラム検出部
１０２  領域毎黒面積検出部
１０３  調光値決定部
１０４  フィルタ部
１０５  バックライト制御部
１０６  液晶制御部
１０７  バックライト部
１０８  液晶パネル
１０９  バックライトセル発光量
１１０  バックライトセル発光上限量
３００  輝度情報検出部
３０１  閾値比較部
３０２  領域カウンタ
３０３  ＬＵＴ
５００  最小値選択部
５０１  差分検出部
５０２  積和演算部
５０３  分配処理部
６００  表示領域
６０１  バックライトセル
７００  黒画像領域における輝度差
７０１  黒画像領域における輝度差
２１２  全体カウンタ
２１３  ＬＵＴ
２１４  強度係数１
２１８  領域毎ＡＰＬ検出部
２１９  バックライトセル発光上限量
２２０  輝度値検出部
２２１  領域積和演算部
２２２  ＡＰＬ演算回路
２２３  ＬＵＴ
２３０  積和演算部
２３１  ＡＰＬ演算回路
２２３２  ＬＵＴ
２３３  強度係数２
【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５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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