WO2007046320A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007046320A1
WO2007046320A1 PCT/JP2006/320541 JP2006320541W WO2007046320A1 WO 2007046320 A1 WO2007046320 A1 WO 2007046320A1 JP 2006320541 W JP2006320541 W JP 2006320541W WO 2007046320 A1 WO2007046320 A1 WO 2007046320A1
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liquid crystal
apl
genre
video signal
light source
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PCT/JP2006/320541
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French (fr)
Inventor
Toshiyuki Fujine
Seiji Kohashikawa
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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    • H04N21/47—End-user applications

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device configured to control the light emission luminance of a backlight light source according to the genre of an image.
  • a liquid crystal display device including a liquid crystal panel that modulates light source light according to a video signal and a light source such as a knock light for illuminating the liquid crystal panel, the emission luminance of the light source is changed as the display image is changed.
  • a technology has been proposed that improves the quality of the displayed video by controlling it.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device that automatically controls contrast and backlight luminance so as to suit display contents.
  • this liquid crystal display device when the difference between the maximum luminance level and the minimum luminance level of the input video signal is large, the contrast of the display image is lowered, and when the difference is small, the contrast of the display image is increased.
  • the average value of the maximum and minimum luminance levels of the input video signal is high, the brightness of the knock light is decreased, and when the average value is low, the backlight luminance is increased. The display brightness should be obtained.
  • the timer time from when the display content is changed to when the contrast value or the brightness value of the backlight is controlled can be set arbitrarily, the screen display when the display content changes is complicated. Try to prevent flickering.
  • Patent Document 2 also discloses that when controlling the luminance of a light source in order to improve the degradation of display quality due to the floating black level of the image, the display image is uncomfortable due to the perception of a change in the luminance of the light source.
  • a video display device that improves the above is disclosed.
  • the APL detector of the liquid crystal display detects the APL (average luminance level) of the input video signal and outputs it as an APL signal.
  • the intermediate control signal creation unit creates an intermediate control signal that changes for each unit field period following the change in the APL of the input video signal.
  • the signal change control unit controls the change speed of the intermediate control signal based on the set time constant.
  • the control signal is converted to a signal with a slow rate of change and output as a light source control signal
  • the light emission luminance of the light source is slowly changed regardless of the change of the video signal.
  • the video scene changes to a dark scene. Improvements in display quality degradation such as black float due to the high luminance of the light source.
  • the quality of the displayed video can be improved as a whole by suppressing the unnaturalness caused by the brightness change of the light source when the video scene changes from a dark scene to a bright scene.
  • Patent Document 3 discloses a liquid crystal display device which improves the reliability of the device while improving the deterioration of the quality of the display image due to the lack of contrast and the occurrence of black float.
  • the APL detector of the liquid crystal display detects the APL for each unit field period of the input video signal.
  • the light source control data generation unit generates a light source control signal at the minimum level that can stably drive the light source when APL is 0% to a predetermined value A1 according to the APL detection result, and APL is a predetermined value A2 to: LOO%.
  • the light source control signal at the maximum level that can drive the light source stably is generated, and when the APL is between the predetermined value A1 and the predetermined value A2, a light source control signal that dynamically changes according to the APL is generated.
  • the light source control level is not allowed to follow even a minute change in APL. This is because it is not preferable to follow the light source control level for each minute change in APL because the disadvantage of reducing the reliability of the light source is greater than the advantage of improving the contrast.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-127608
  • Patent Document 2 JP 2002-357810 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-36063
  • the display video has different characteristics depending on the genre. There are many dark scenes compared to other genres, and there are many images with a certain level of brightness, such as lawn scenes in golf, but the brightness changes suddenly, such as the sky being reflected during tee shots. is there.
  • the rate of change is controlled by slowly changing the brightness of the light source in response to the change in the display image. In other cases, the luminance of the light source was not changed following the change in the displayed image below the specified level.
  • the follow-up of the light source luminance with respect to the change in the display image is uniformly changed regardless of the genre of the display image. While changing the brightness of the light source to suppress unnatural changes in screen brightness, for sudden changes in brightness in golf, quickly change the brightness of the light source to suppress the unnatural feeling of changes in screen brightness. Such a fine light source could not be controlled.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a liquid crystal display having a backlight control characteristic that realizes video display with an optimal display quality in accordance with the genre of the video to be displayed.
  • An object is to provide an apparatus.
  • the first technical means includes a liquid crystal panel that displays an image based on an input video signal and a light source that illuminates the liquid crystal panel, and is based on a feature amount of the input video signal.
  • a liquid crystal display device that controls the light emission luminance of the light source, the follow-up of the light emission luminance of the light source with respect to changes in the feature quantity of the input video signal is variably controlled according to the genre of the image displayed on the liquid crystal panel. Is.
  • a second technical means includes a feature amount measuring unit that measures a feature amount of an input video signal and a feature that controls a degree of change in the feature amount measured by the feature amount measuring unit in the first technical means.
  • the filter outputs a weighted average of the feature values in the past N frames (N is a natural number) including the current frame using a predetermined weighting coefficient, and outputs the filter. Is used to control the light emission luminance.
  • the constant used for the weighted average in the second technical means is a liquid crystal. It is characterized in that it is changed according to the genre of video displayed on the panel.
  • a fourth technical means is characterized in that in the third technical means, a storage means is provided for storing constants used for the weighted average in advance for each genre of video displayed on the liquid crystal panel. It is a thing.
  • the fifth technical means is a constant that varies the value of the constant force N used for the weighted average according to the genre of the image displayed on the liquid crystal panel in any one of the third or fourth technical means. It is characterized by being.
  • the sixth technical means is a constant that changes the constant force weighting coefficient used for the weighted average according to the genre of the image displayed on the liquid crystal panel in any one of the third or fourth technical means. It is characterized by being.
  • a seventh technical means uses the average luminance level of at least one frame of the input video signal as the feature quantity of the input video signal in any one of the first to sixth technical means.
  • V is characterized by that.
  • the eighth technical means is characterized in that, in any one of the first to seventh technical means, the input video signal is expanded and contracted and the light emission luminance of the light source is controlled.
  • the ninth technical means is characterized in that in any one of the first to seventh technical means, the gradation conversion characteristic for the input video signal is changed and the light emission luminance of the light source is controlled. It is a thing.
  • the follow-up property of the light emission luminance of the light source with respect to the change in the feature amount of the input video signal is variably controlled according to the genre of the video to be displayed. Can be realized.
  • 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 shows another configuration example of a backlight unit applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a genre code defined by digital broadcasting standards.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of a digital filter applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 6 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. 7 is a diagram for explaining an example of luminance conversion characteristics for controlling light emission luminance of a backlight light source.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining another example of the luminance conversion characteristic for controlling the light emission luminance of the knocklight light source.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of APL characteristics when a video signal of a golf genre is received for a certain period.
  • FIG. 10 is a diagram showing a setting example of the filter 15 in the golf genre.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of APL characteristics of a video signal of a movie genre.
  • FIG. 12 is a diagram showing the APL characteristics of video signals in other genres.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an APL measurement exclusion range.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a luminance conversion table used when video display is performed by expanding and contracting the video signal simultaneously with the control of the light emission luminance of the light source.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining gradation characteristics.
  • the average luminance level (APL; Average Picture Level) in one frame of the video signal is used as the feature amount of the video signal, and the back is changed according to the change of the APL. Controls the brightness of the light source.
  • the liquid crystal display device holds a luminance conversion table that defines the luminance conversion characteristics, and controls the emission luminance of the backlight light source according to the luminance control characteristics of the luminance conversion table.
  • 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 selects a 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 and genre information included in the electronic program information of the broadcast signal. To do.
  • 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, and thereby the video according to the video signal. An image is displayed on the liquid crystal panel 20.
  • 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.
  • the APL corresponds to one of the video feature amounts of the present invention, and the emission luminance control of the backlight light source according to the APL is performed based on the luminance conversion characteristics of the luminance conversion table described later.
  • 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
  • measuring the APL from the video signal output from the decoder 13 corresponds to a true video signal that is not affected by the video processing.
  • the luminance of the backlight light source can be controlled. Therefore, it is better to measure APL from the video signal before video processing as shown in Fig. 1.
  • the filter 15 sets the followability of the APL change of the video signal when the backlight luminance is controlled in accordance with the measured value of the APL, and is configured by, for example, a multistage digital filter. .
  • a specific configuration example of the filter 15 and a setting example of the filter 15 according to the genre of the display video will be described later.
  • the APL output from the filter 15 is input to the knock light control unit 16.
  • the knock light control unit 16 Based on the luminance conversion table 23 selected from the table storage memory 22, the knock light control unit 16 outputs a backlight luminance adjustment signal for adjusting the backlight luminance according to the input APL.
  • the knock light unit 17 controls the light emission luminance of the backlight light source in accordance with the backlight luminance adjustment signal output from the knock light control unit 16.
  • 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 has a backlight input from the knock control unit 16.
  • a dimming control circuit that outputs a pulse width modulation output in which the signal period ratio (duty) of the high potential level and the low potential level of the rectangular wave changes according to the Crite brightness adjustment signal, and a dimming control circuit power
  • a dimming control circuit power Upon receiving the dimming signal, an alternating voltage with a period and voltage corresponding to the dimming signal is generated and applied to the fluorescent tube 31!
  • 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.
  • the luminance of the light source is adjusted.
  • the knock light unit 17 includes 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 light emission brightness of the LED light source can be controlled by the LED current for each LED light source.Although not shown, the knock light unit 17 is a method using a combination of a fluorescent tube and an LED as described above. It can also be applied. Furthermore, 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 liquid crystal display device 1 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 constituted by a light receiving LED for receiving a remote control operation signal by infrared rays, for example.
  • 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 genre information of a broadcast program is, for example, a genre code in a part of electronic program information (hereinafter referred to as “EPG information”) transmitted superimposed on a broadcast signal of terrestrial digital broadcasting or BS / CS digital broadcasting.
  • EPG information electronic program information
  • the broadcast signal is received by the tuner 12 and decoded by the decoder 13.
  • a genre code is output as genre information demultiplexed from the broadcast signal.
  • this genre information is not limited to the case where the broadcast signal power selected by the tuner 12 is separated and acquired.
  • the genre information is displayed on the liquid crystal display device 1 on a DVD player or Blu-ray disc.
  • an external device such as a video player is connected and the video information played back by the external device is displayed on the liquid crystal display device 1, a flag indicating the genre added to the media medium such as a DVD (for example, ⁇ movie '')
  • the identification code indicating the genre the genre information can be acquired.
  • the broadcast signal is not limited to digital broadcast, and genre information can be acquired even with analog broadcast.
  • ADAMS-EPG is EPG information transmitted by being superimposed on analog broadcasting.
  • the genre information may be input simultaneously with the input video signal or may be input as sub information different from the video signal. At this time, even if the video signal and the genre information are input separately, the video information that the genre information indicates is associated and input.
  • XMLTV is an application that automatically obtains a TV program table published on the Web, and outputs it as an XML file. You can also get
  • the genre code as the genre information is defined by, for example, a terrestrial digital broadcasting standard as shown in FIG.
  • FIG. 4 "News Z News”, “Sports”, “Information Z Wide Show”, “Drama”, “Music”, “Variety”, “Movie”, “Anime Z Special Effects”, “Documentary Z
  • the genres of “Liberal Arts”, “Drama / Performance”, “Hobbies / Education”, and “Other” are defined in advance as major categories.
  • a plurality of medium categories are defined for each major category.
  • the major categories of “sports” are “sports-youth”, “baseball”, “soccer”, “golf”, “other ball games”, “sumo martial arts”, “olympic games”, “marathon” 'Land track' swimming, 'Motor sports', 'Marine' winter sports ',' Horse racing 'public sports', and 'Others' are defined as medium categories.
  • the display video when controlling the luminance of the backlight light source according to the APL of the video signal measured by the APL measurement unit 14, the display video can be viewed without a sense of incongruity.
  • the followability of the light emission luminance control of the backlight light source with respect to the feature amount of the video signal is set according to the genre.
  • the APL of the video signal measured by the APL measurement unit 14 is input to the filter 15, and the time By controlling the degree of change of APL on the inter-axis, it is possible to control the follow-up performance of the luminance control of the backlight source.
  • the genre corresponding to the video to be displayed is determined, and the constant used for the weighted average of the filter 15 is changed according to the determined genre, so that the knocklight light source that optimizes the display quality for each genre is used. It is possible to perform emission luminance control.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of a digital filter applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • a digital filter as shown in FIG. 5 can be applied as the filter 15 in FIG.
  • 51a to 51e denote delay frames
  • 52a to 52d denote weighting coefficient multipliers
  • 53 denotes an adder.
  • the APL for each frame output from the APL measurement unit 14 is input to the filter 15.
  • the output APL is calculated by performing a weighted average operation with respect to the APL for one or more frames (delayed frames) in the past according to the respective weights.
  • the filter 15 outputs the APL in the past N frames including the current frame (N is a natural number) by performing a weighted average calculation using a predetermined weighting coefficient, and uses the output APL. Controls the brightness of the backlight source.
  • N which is the number of past frames (the number of delay frames) to be reflected in the frame
  • N the number of past frames (the number of delay frames)
  • N the current frame and its past N frames (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.
  • the number of stages of the delay frame and the weighting coefficient are examples of constants used for the weighted average of the filter 15. Either the number of stages of the delay frame or the weighting coefficient can be set, or both can be set. But it is possible.
  • the number of stages of the delay frame is three, and the output APL is determined by calculating the current frame and the APL of the delay frame for three frames according to the respective weighting factors.
  • the weighting coefficient of the current frame is set to 0.6
  • the weighting coefficients of the respective delay frames are set to 0.2, 0.1, and 0.1, respectively.
  • the total APL for 4 frames From this point, the output is APL.
  • weighting is set as a coefficient that gives a sum of 1. Therefore, when taking a weighted average, the sum of the APLs multiplied by the coefficient may be taken.
  • the follow-up ability of the output APL according to the actual APL change can be changed by appropriately setting the number of stages and weight of the filter 15 according to the genre of the display video.
  • ONZOFF setting of the filter function is also possible.
  • a feedback type filter that feeds back the APL value after weighting multiplication of each delay frame to form a loop can be applied. As a result, it is possible to control so that the follow-up performance is lower with respect to changes in APL.
  • FIG. 6 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 (S15). If the set number is not reached, the count value c is updated once (S 17) Again, correct the current brightness to P 'using Equation 1 above.
  • the current table P is finally changed to the use table Q (S16).
  • the above example shows an example of gradually correcting the brightness table over 256 frames.
  • the power of the backlight source can be changed by changing the number of times when the genre code changes, not limited to 256 frames.
  • the switching time (trackability) of the luminance control characteristics can be changed.
  • the emission luminance control of the backlight light source is performed according to the APL of the input video signal, and the APL used at this time is a weighted average according to the weight of the filter 15 Controlled by A constant used for the weighted average of the filter 15 can be individually set for each genre of display video.
  • This constant (weighting coefficient and number of stages of delay frame to be used) is stored and held in storage means (not shown) such as ROM or RAM accessible by the microcomputer 21, for example.
  • the microcomputer 21 responds by extracting the constant stored in the storage means based on the acquired video genre information and setting it in the filter 15.
  • the control of the emission brightness of the knocklight light source is based on the brightness conversion table 23 selected from the table storage memory 22, and the knocklight for adjusting the knocklight brightness according to the APL of the video signal. This is done by outputting a brightness adjustment signal.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of luminance conversion characteristics for controlling the emission luminance of the knocklight light source.
  • APL is expressed as a percentage, and APL is 0 when the display image is all black on the entire screen. If the entire screen of the displayed video is all white, the APL is 100%.
  • the horizontal axis represents APL (%) measured by the APL measurement unit.
  • the vertical axis in Fig. 7 shows the light emission luminance of the backlight light source in%, and represents 100% when the knocklight luminance is brightest and 0% when the knocklight is turned off.
  • the APL shown between A and B is low
  • the APL shown between B and C is an intermediate level
  • the APL shown between CD is high. Change control characteristics.
  • the emission luminance of the knock light source is set to a constant value of high level. Since the APL is low and the area is a video, it is less affected by screen glare and eye irritation. On the other hand, the emission brightness of the knock light source is set high so that the peak portion in the dark screen stands out and the gradation expression is improved.
  • the backlight source emits light.
  • the degree is set to a constant value at a low level to minimize the effects of screen glare and eye irritation.
  • the emission brightness of the knocklight light source is controlled to decrease as the APL increases with a predetermined level of inclination.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining another control example of the light emission luminance of the backlight light source using the luminance control table, and another example of the shape of the luminance control characteristic applicable to the present embodiment. It is shown.
  • the area between A and B with low APL (first APL area), the area between B and C with intermediate APL (second APL area), and between CD
  • the control characteristics of the knocklight light source are changed according to the high APL area shown in (3rd APL area), and the characteristic change point G is further provided in the second APL area at the intermediate level to control the brightness.
  • the slope of the characteristic is changed.
  • the brightness control characteristics in FIG. 8 are set with the intention of further reducing the power consumption of the knocklight light source while maintaining the image quality of the display video.
  • the characteristic change point B that exists on the lowest APL side is set at the position where the APL is 10%
  • the characteristic change point C that exists on the highest APL side is that the APL is 90%.
  • the characteristic change point B on the low APL side is the characteristic change point at which the emission intensity of the knocklight is maximized.
  • More than 95% of the broadcast video signal falls within the signal range of 10 to 90% APL.
  • the light source emission brightness is increased at a lower APL value (around 10%) to improve the contrast, and the light source emission brightness is reduced at a higher APL value (around 90%). To reduce unnecessary glare.
  • characteristic change point G is further set to change the rate of change.
  • region A-B In the 0 to 10% signal region (region A-B) where the APL is extremely low, the emission luminance decreases as the APL decreases from the characteristic change point B of the maximum luminance of the knock light source. And in the 90-100% signal area (area C-D) where the APL is extremely high, the emission luminance of the backlight source decreases as the APL increases.
  • the video signal itself has sufficient brightness, and there is no point in brightening the knocklight light source. Rather, the screen feels dazzling and may adversely affect the viewer's eyes. Therefore, in this signal area, the ratio of the change in the luminance of the backlight light source with respect to the APL is made larger than the ratio of the change in the APL in the signal area where the APL is 10 to 90%, so that the emission luminance of the knock light source is further increased. It can be reduced.
  • CRT Cathode-Ray Tube
  • APL APL exceeds about 50%
  • screen brightness decreases as the APL increases.
  • the emission luminance of the backlight light source is reduced in accordance with the increase of APL in the signal region where the APL is high (region CD), and conforms to the luminance characteristics of the CRT. , There is no sense of discomfort in viewing, and there is little deterioration in image quality.
  • the luminance conversion table is used to control the emission luminance of the backlight light source according to the APL of the video signal.
  • the follow-up property of the light emission luminance control of the backlight light source with respect to the feature amount of the input video signal is set according to the genre. For example, in sports programs, emphasis is placed on the power and speed of the video, and the follow-up of the light emission brightness control of the backlight light source is increased so that the light emission brightness can be quickly followed for APL conversion.
  • the power to reduce the number of past frames N used by the filter 15 to perform the weighted average calculation is performed. Either the power of setting the weight coefficient to a frame closer to the current frame or both is performed.
  • filter 15 performs a weighted average operation. Use the force to increase the value of the number of past frames N used for this, the force to set the weighting factor smaller for frames closer to the current frame, or both.
  • Fig. 9 is a diagram showing an example of APL characteristics when a video signal of a golf genre is received for an arbitrary period.
  • Fig. 9 (A) is a diagram showing the frequency (time) of APL as a histogram.
  • 9 (B) is a histogram showing the change in APL in the time axis direction.
  • the golf genre is classified as “sports” in the major category and “golf” in the middle category.
  • the backlight luminance is made to quickly follow the change in the APL of the video signal so as not to cause a sense of incongruity when the APL changes suddenly.
  • FIG. 10 is a diagram showing a setting example of the filter 15 in the golf genre.
  • the number of delay frames used is one (the APL of only one past frame is used).
  • the weighting coefficient at this time is set to 0.9 for the current frame APL and 0.1 for the first delayed frame.
  • the viewer can view the video without any sense of incongruity even if there is a sudden APL change in the video signal.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of APL characteristics of video signals of movie genres.
  • Movie Jiyang 4 is classified into a large classification power “movie” in the genre code of Fig. 4.
  • the content of the movie genre is mostly dark images with a low APL, but on the other hand, for example, an explosion scene is high. ⁇ ⁇ There is also an APL part.
  • the number of stages used for delay frames and the weighting coefficient should be set relatively large so that the follow-up of the light source emission brightness according to changes in the feature amount of the video signal is moderated to eliminate the viewer's discomfort.
  • Fig. 12 is a diagram showing the APL characteristics of video signals in other genres
  • Fig. 12 (A) is a diagram showing video signals whose genre code is classified as "News Z News”.
  • Fig. 12 (C) shows a video signal whose major category of the genre code is "Anime Z special effects”
  • Fig. 12 (C) shows a video signal whose major category of the genre code is "Sports" and whose middle category is "Soccer”.
  • FIG. 12D is a diagram showing a video signal in which the major category of the video genre code is “sports” and the middle category is “sumo martial arts”.
  • the followability set to the filter 15 (a constant such as a weighting coefficient or the number of stages of delay frames used) is set. It can be set appropriately according to the genre. As a result, the user can view the video without any discomfort, and can obtain a liquid crystal display with improved display quality.
  • the brightness conversion characteristics shown in Fig. 7 above are optimally set for each video genre, and combined with the optimal settings for the filter characteristics described above to achieve optimal display quality and low power consumption. can do.
  • APL is used as the video feature quantity of the input video signal, and the ability to control the follow-up performance of the filter 15 according to the APL.
  • the video feature quantity is not limited to the APL.
  • the peak luminance state (presence or absence) of one frame of the input video signal may be used.
  • the maximum and minimum brightness levels and the brightness distribution state (histogram) in a predetermined area (period) within one frame are used, or the image features obtained by combining these Depending on the amount, the luminance of the backlight source may be variably controlled.
  • the user can Since it is possible to use a luminance conversion characteristic having a desired follow-up property, it is possible to improve user parity.
  • the luminance conversion control as described above is performed not only in a direct-view type liquid crystal display device including the backlight unit 17 as shown in FIG. 2 or FIG. 3, but also in a projection type display device such as a liquid crystal projector. It can also be applied to. In this case as well, the image is displayed by irradiating the light source light on the back side of the liquid crystal panel, and the light emission luminance of the light source light is controlled according to the luminance conversion characteristics described above.
  • the power of the display device is simply to control the light emission luminance of the light source to be smaller as the APL of the input video signal is larger.
  • the video in addition to the light source control, the video It will be described that signal processing may be added.
  • FIG. 14 shows an example of a brightness control table for each genre (major category) according to the present embodiment.
  • the luminance conversion characteristic of the present embodiment becomes a luminance conversion characteristic that increases the light emission luminance of the light source as the APL as the video characteristic amount of the input video signal increases. This is because images with low APL can be said to be dark overall, so the brightness of the light source is lowered when dark and the video signal level is expanded to expand the dynamic range, thereby sufficiently increasing the black level. The purpose is to suppress and improve the contrast. Similarly, for video with a high APL, the video signal level is compressed and the luminance of the light source is increased to suppress the occurrence of white-out.
  • the present invention is intended to improve the contrast of the displayed video by performing the expansion / contraction processing of the video signal at the same time as performing the light emission luminance control corresponding to the feature quantity of the input video signal. Even in the case where the invention may be applied, by performing optimal light source control for each content type, it is possible to reduce power consumption while maintaining a sense of contrast.
  • a combination of changes in tone conversion characteristics such as gamma correction and contrast correction can also be used for content. It is possible to perform optimum video expression for each type. For example, a movie has a low APL, so the tone conversion using the characteristics shown in curve D in Fig. 15 improves the expressiveness of the low-gradation part. In sports, the curve is high due to the high APL. The expressiveness of the high gradation part is improved by performing gradation conversion using the characteristics shown in E. In the case of News Z reports, the video can be displayed with the characteristics of line A in Fig. 15 without gradation conversion.
  • the reference gradation for driving the liquid crystal display panel corresponding to the input video signal is generated. What is necessary is just to comprise so that a voltage may be varied. Specifically, a plurality of predetermined reference gradation voltage data is stored, and these are switched and selected according to the genre of the video to be displayed. It is possible to perform Ntrust correction and the like.
  • the luminance conversion characteristic does not matter whether it is a linear characteristic such as A, B, or C in FIG. 15 or a non-linear characteristic such as D or E.

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Abstract

　表示すべき映像のジャンルに応じて最適な表示品位の映像表示を実現する。液晶表示装置は、ＡＰＬ測定部１４で測定した映像信号のＡＰＬに応じてバックライトの発光輝度を制御する際に、表示映像が違和感なく視聴できるように、映像信号の特徴量の変化に対するバックライト発光輝度の変化の追従性をジャンルに応じて設定する。すなわち、ＡＰＬ測定部１４で測定された映像信号のＡＰＬをフィルタ１５に入力し、時間軸上でのＡＰＬの変化の度合を加重平均制御することでバックライトの発光輝度制御の追従性を制御する。そしてこのときに、表示すべき映像のジャンルを判別し、判別したジャンルに応じて前記フィルタ１５の加重平均に使用する定数を変更することで、ジャンル毎の表示品位を最適化することができる。

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、より詳細には映像のジャンルに応じてバックライト光源の 発光輝度を制御するようにした液晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] 映像信号に従って光源光を変調する液晶パネルと、その液晶パネルを照明するた めのノ ックライト等の光源を備えた液晶表示装置において、表示映像の変更に伴つ て光源の発光輝度を制御することにより、表示映像の品位を改善するようにした技術 が提案されている。
[0003] 例えば、特許文献 1には、表示内容に適するようにコントラストとバックライト輝度を 自動的に制御する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、入力映 像信号の最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差が大き 、場合には、表示映像のコ ントラストを下げ、その差が小さい場合には表示映像のコントラストを上げる。また入力 映像信号の最大輝度レベルと最小輝度レベルの平均値が高 ヽ場合には、ノ ックライ トの輝度を下げ、平均値が低い場合にはバックライトの輝度を上げることで、常に一 定の表示輝度が得られるようにして 、る。
さらに、表示内容に変更があってから、コントラスト値あるいはバックライトの輝度値 の制御を行うまでのタイマー時間を任意に設定可能としているので、表示内容の変 更が煩雑に起こった場合の画面のちらつきを防止するようにして 、る。
[0004] また特許文献 2には、映像の黒レベルの浮きによる表示品位の低下を改善するた めに光源の発光輝度を制御するとき、光源の輝度変化が知覚されることによる表示 映像の違和感を改善するようにした映像表示装置が開示されている。液晶表示装置 の APL検出部は、入力映像信号の APL (平均輝度レベル)を検出して APL信号とし て出力する。また中間制御信号作成部は、入力映像信号の APLの変化に追従して 、単位フィールド期間毎に変化する中間制御信号を作成する。また信号変化制御部 は、設定された時定数に基づいて中間制御信号の変化速度を制御し、この中間制 御信号をゆっくりとした変化速度を持つ信号に変換し、光源制御信号として出力する
[0005] このようにして、光源の発光輝度を、映像信号の変化に関わらずゆっくりと変化させ る。このとき、光源の発光輝度が低くなる方向に制御するときの変化速度を、発光輝 度が高くなる方向に制御するときよりも速くすることで、映像シーンが暗いシーンに変 化したときの、光源の発光輝度が高いことによる黒浮きなどの表示品位の低下を改善 している。また一方では、映像シーンが暗いシーンから明るいシーンに変化する際の 光源の輝度変化による不自然さを抑えることで、表示映像の品位を全体として改善 することができるようにして!/、る。
[0006] また、特許文献 3では、コントラスト感の不足および黒浮きの発生による表示映像の 品位低下を改善するとともに装置の信頼性を向上させるようにした液晶表示装置が 開示されている。液晶表示装置の APL検出部は、入力映像信号の単位フィールド期 間毎の APLを検出する。また光源制御データ作成部は、 APL検出結果に応じ、 AP Lが 0%〜所定値 A1のときには光源を安定駆動できる最小レベルの光源制御信号 を生成し、 APLが所定値 A2〜： LOO%のときには光源を安定駆動できる最大レベル の光源制御信号を生成し、 APLが所定値 A1〜所定値 A2のときには APLに応じて 動的に変動する光源制御信号を生成する。
そしてこれらの光源制御信号に基づ 、て光源を駆動することで、微小な APLの変 ィ匕に対しては光源制御レベルを追従させな 、ようにして 、る。これは微小な APLの 変動に対してその都度光源制御レベルを追従させることは、コントラストを向上させる メリットよりも光源の信頼性が損なわれるデメリットの方が大きぐ好ましくないとされて いる。
特許文献 1：特開平 5 - 127608号公報
特許文献 2 :特開 2002— 357810号公報
特許文献 3：特開 2003 - 36063号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 一般的に、表示映像はジャンルによって異なる特徴を持っており、例えば、映画で は他のジャンルに比べて暗いシーンが多かったり、ゴルフでは芝生の場面などの一 定レベルの明るさの映像が多いが、ティーショット時には空が映るなど急激に明るさ が変化するようなことがある。
上記従来例のように、表示映像の変化に伴ってバックライト等の光源の明るさを制 御する場合、表示映像の変化に対してゆっくりと光源輝度を変化させるなど変化速度 を制御するもの、あるいは規定レベル以下の表示映像の変化に対しては光源輝度を 追従変化させな 、ようにしたものはあった。
しかし、上記従来例のものにおいては、表示映像の変化に対する光源輝度の追従 性を、表示映像のジャンルなどに関わらず一律に変化させるので、例えば映画の暗 いシーンでは字幕変化に対してゆっくりと光源の明るさを追従変化させて画面輝度 の不自然な変化を抑える一方、ゴルフでの急激な明るさ変化に対しては素早く光源 の明るさを追従変化させて画面の輝度変化の違和感を抑える等のきめ細かな光源 制御ができな力つた。
[0008] 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、表示すべき映像のジ ヤンルに応じて最適な表示品位の映像表示を実現するバックライト制御特性を備え 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、入力映像信号による映像を表示 する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを有し、入力映像信号の特徴量に 基づいて光源の発光輝度を制御する液晶表示装置において、入力映像信号の特徴 量の変化に対する光源の発光輝度の追従性を、液晶パネルに表示する映像のジャ ンルに応じて可変制御することを特徴としたものである。
[0010] 第 2の技術手段は、第 1の技術手段において、入力映像信号の特徴量を測定する 特徴量測定部と、特徴量測定部で測定された特徴量の変化の度合を制御するフィ ルタとを有し、フィルタは、現在のフレームを含む過去 Nフレーム（Nは自然数）にお ける特徴量に対して、予め定めた重み付け係数を用いて加重平均して出力し、フィ ルタの出力を用いて発光輝度の制御を行うことを特徴としたものである。
[0011] 第 3の技術手段は、第 2の技術手段において、加重平均に使用する定数が、液晶 パネルに表示する映像のジャンルに応じて変更されることを特徴としたものである。
[0012] 第 4の技術手段は、第 3の技術手段において、加重平均に使用する定数を、液晶 パネルに表示する映像のジャンル毎に予め記憶している記憶手段を備えたことを特 徴としたものである。
[0013] 第 5の技術手段は、第 3または第 4のいずれか 1の技術手段において、加重平均に 使用する定数力 Nの値を液晶パネルに表示する映像のジャンルに応じて可変する 定数であることを特徴としたものである。
[0014] 第 6の技術手段は、第 3または第 4のいずれか 1の技術手段において、加重平均に 使用する定数力 重み付け係数を液晶パネルに表示する映像のジャンルに応じて可 変する定数であることを特徴としたものである。
[0015] 第 7の技術手段は、第 1ないし第 6のいずれか 1の技術手段において、入力映像信 号の特徴量として、少なくとも入力映像信号の 1フレーム単位の平均輝度レベルを用
V、ることを特徴としたものである。
[0016] 第 8の技術手段は、第 1ないし第 7のいずれか 1の技術手段において、入力映像信 号を伸縮するとともに、光源の発光輝度を制御することを特徴としたものである。
[0017] 第 9の技術手段は、第 1ないし第 7のいずれか 1の技術手段において、入力映像信 号に対する階調変換特性を変更するとともに、光源の発光輝度を制御することを特 徴としたものである。
発明の効果
[0018] 本発明によれば、表示すべき映像のジャンルに応じて、入力映像信号の特徴量の 変化に対する光源の発光輝度の追従性を可変制御するので、最適な表示品位の映 像表示を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [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]本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトユニットの他の構成例を示す 図である。
[図 4]デジタル放送の規格で定められたジャンルコードの一例を示す図である。
[図 5]本発明の液晶表示装置に適用可能なデジタルフィルタの構成例を説明するた めの図である。
[図 6]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 7]バックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の一例を説明する ための図である。
[図 8]ノ ックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の他の例を説明す るための図である。
[図 9]ゴルフジャンルの映像信号を一定期間受信したときの APLの特性例を示す図 である。
[図 10]ゴルフジャンルにおけるフィルタ 15の設定例を示す図である。
[図 11]映画ジャンルの映像信号の APL特性の一例を示す図である。
[図 12]その他のジャンルにおける映像信号の APLの特性を示す図である。
[図 13]APLの測定除外範囲の一例を示す図である。
[図 14]光源の発光輝度の制御と同時に映像信号も伸縮して映像表示を行う際に用 V、る輝度変換テーブルの例を示す図である。
[図 15]階調特性を説明するための図である。
符号の説明
1…液晶表示装置、 11…アンテナ、 12· ··チューナ、 13· ··デコーダ、 14—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、 18· ··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· ··テーブル格納 メモリ、 23· ··輝度変換テーブル、 25· ··リモコン受光部、 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、 5 la〜51e…遅延フレーム、 52a〜52d…重み付け係数の乗算器、 53…力！]算器。 発明を実施するための最良の形態 [0021] 本発明に係る液晶表示装置の実施形態によれば、映像信号の特徴量として映像 信号の 1フレームにおける平均輝度レベル（APL; Average Picture Level)を使用し、 APLの変化に応じてバックライト光源の発光輝度を制御する。この場合、液晶表示装 置は、輝度変換特性を規定する輝度変換テーブルを保持し、その輝度変換テープ ルによる輝度制御特性に従ってバックライト光源の発光輝度を制御する。
[0022] ここで、バックライト光源の発光輝度制御に使用する APLの変化に対する追従性を 、デジタルフィルタを使用して可変設定可能とする。すなわち、デジタルフィルタを使 用して、映像信号のフレーム毎の APLと、その過去の 1または複数のフレーム（遅延 フレーム）の APLとを用い、それぞれのフレームに設定した重み付けを用いて加重平 均演算を行うことで出力 APLを算出する。
[0023] 上記各フレームの重み付けを変えて加重平均することで、映像信号に対する APL の時間軸方向の追従性が変化し、その出力 APLに従ってバックライト光源の発光輝 度を制御している。つまり、上記重み付けを適宜変更することによって、結果として、 入力映像信号の特徴量の変化に対する時間軸方向のバックライト光源の発光輝度 制御の追従性を可変設定することができる。
[0024] そして、上記 APLの変化に対するバックライト光源の発光輝度の追従性を、映像の ジャンルごとに設定することにより、ジャンルごとに固有の映像特性に応じた最適なバ ックライト光源の発光輝度制御を行うことができる。これにより、視聴者に違和感を生 じさせることなぐ表示品位が改善された映像表示を行うことができるようになる。
[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において、チューナ 12は、アンテナ 11により受信した放 送信号を選局する。デコーダ 13は、チューナ 12で選局された放送信号をデコード処 理して多重分離し、液晶パネル 20を駆動するための映像信号と、放送信号の電子 番組情報等に含まれるジャンル情報とを出力する。
[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。 A PL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、本発明の映像特徴量 の一つに該当し、後述する輝度変換テーブルの輝度変換特性に基づき、 APLに応 じたバックライト光源の発光輝度制御が行われる。
[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。この場合、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）映像信号カゝら APLを測定すると、こ れら映像処理による影響を受けることなぐ真の映像信号に対応したバックライト光源 の発光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] 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、映像信号 の APL変化の追従性を設定するものであり、例えば多段式のデジタルフィルタより構 成されている。フィルタ 15の具体的な構成例と、表示映像のジャンルに応じたフィル タ 15の設定例につ 、ては後述する。
[0030] 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、テーブル格納メモリ 22から選択された輝度変換テーブル 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 力する。ノ ックライトユニット 17は、ノ ックライト制御部 16から出力されたバックライト輝 度調整信号に従ってバックライト光源の発光輝度を制御する。
[0031] 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。
この場合、例えばバックライトユニット 17は、ノ 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従って、矩形波の高電位レベルと低電位レベルの信号期間 比 (デューティ）が変化するパルス幅変調出力を調光信号として出力する調光制御回 路と、調光制御回路力 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。
[0032] 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 、。
[0033] 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従って所定の制御を行う。
[0034] 放送番組のジャンル情報は、例えば、地上デジタル放送や BS, CSデジタル放送 の放送信号に重畳して送信されてくる電子番組情報 (以下「EPG情報」と称す)の一 部にジャンルコードとして含まれている。
[0035] 上述のように放送信号はチューナ 12で受信され、デコーダ 13でデコード処理され る。この放送信号の中から多重分離されたジャンル情報としてジャンルコードが出力 される。なお、このジャンル情報は、チューナ 12で選局された放送信号力も分離 '取 得する場合に限られず、例えば、液晶表示装置 1に DVD再生機やブルーレイディス ク再生機などの外部機器を接続し、その外部機器で再生した映像情報を液晶表示 装置 1で表示するときに、 DVD等のメディア媒体内に付加されたジャンルを表すフラ グ (例えば「映画」を示す識別コード)を検出することにより、そのジャンル情報を取得 することができる。
[0036] また、上記放送信号は、デジタル放送に限られず、アナログ放送であってもジヤン ル情報の取得が可能である。例えば、 ADAMS—EPGは、アナログ放送に重畳され て送信される EPG情報である。
[0037] また、ジャンル情報は、入力映像信号と同時に入力される他、映像信号とは別のサ ブ情報として入力される場合がある。このとき、映像信号とジャンル情報が別々に入 力されても、ジャンル情報がどの映像情報を示すのかが対応付けられ入力される。例 えば、 XMLTVとは Web上で公開されている TV番組表を自動的に取得し、 XMLィ匕 して出力するためのアプリケーションであり、これを利用してネットワーク上力 表示映 像のジャンル情報を取得することもできる。
[0038] ジャンル情報としてのジャンルコードは、例えば、図 4に示すような地上デジタル放 送の規格により定められている。図 4の例では、「ニュース Z報道」、「スポーツ」、「情 報 Zワイドショー」、「ドラマ」、「音楽」、「バラエティ」、「映画」、「アニメ Z特撮」、「ドキ ュメンタリー Z教養」、「演劇/公演」、「趣味/教育」、「その他」のジャンルが予め大 分類として規定される。
また、大分類ごとに複数の中分類が規定されている。例えば、「スポーツ」の大分類 においては、「スポーツ-ユース」、「野球」、「サッカー」、「ゴルフ」、「その他の球技」、 「相撲'格闘技」、「オリンピック '国際大会」、「マラソン'陸上'水泳」、「モータースポ 一ッ」、「マリン'ウィンタースポーツ」、「競馬'公営競技」、「その他」が中分類として規 定されている。
[0039] 本発明に係る液晶表示装置の実施形態では、 APL測定部 14で測定した映像信号 の APLに応じてバックライト光源の発光輝度を制御する際に、表示映像が違和感な く視聴できるように、映像信号の特徴量に対するバックライト光源の発光輝度制御の 追従性をジャンルに応じて設定する。
[0040] すなわち、 APL測定部 14で測定された映像信号の APLをフィルタ 15に入力し、時 間軸上での APLの変化の度合を制御することでバックライト光源の発光輝度制御の 追従性を制御することができる。そしてこのときに表示すべき映像に対応したジャンル を判別し、判別したジャンルに応じてフィルタ 15の加重平均に使用する定数を変更 することで、ジャンル毎の表示品位を最適化するノ ックライト光源の発光輝度制御を 行うことが可能となる。
[0041] 図 5は、本発明の液晶表示装置に適用可能なデジタルフィルタの構成例を説明す るための図である。上記図 1のフィルタ 15として、図 5に示すようなデジタルフィルタを 適用することができる。図 5において、 51a〜51eは遅延フレームを示し、 52a〜52d は重み付け係数の乗算器を示し、 53は加算器を示す。
[0042] フィルタ 15に対しては、上述したように APL測定部 14から出力されたフレームごと の APLが入力される。そのフレームに対してその過去の 1または複数のフレーム（遅 延フレーム）分の APLとの間で、それぞれの重み付けに従って加重平均演算を行つ て、出力 APLを算出する。すなわち、フィルタ 15は、現在のフレームを含む過去の N フレーム (Nは自然数）における APLに対して、予め定めた重み付け係数を用いてカロ 重平均演算を行って出力し、その出力 APLを用いてバックライト光源の発光輝度を 制御する。
[0043] ここでは、フレームに対して反映させる過去のフレームの段数（遅延フレームの段数 )である Nの値を可変設定可能とし、現在のフレームとその過去の N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。そして現在のフレームの 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従って加重平均 し出力される。上記遅延フレームの段数と重み付け係数は、フィルタ 15の加重平均 に使用される定数の一例であり、遅延フレームの段数と重み付け係数のどちらか一 方を設定することでも、あるいは、両方を設定することでも対応が可能である。
[0044] 図 5の例では、遅延フレームの段数を 3段とし、現在のフレームと 3フレーム分の遅 延フレームの APLとを、それぞれの重み付け係数に従って演算して出力 APLを決 定している。ここでは、現在のフレームの重み付け係数を 0.6とし、それぞれの遅延フ レームの重み付け係数をそれぞれ、 0.2, 0.1, 0.1として、それぞれのフレームの AP Lに対して該当する重み付け係数を乗算し、得られた 4フレーム分の APLの総和をと ること〖こより、出力 APLとする。この場合、重み付けは、総和が 1となる係数として設定 されているため、加重平均をとる場合には係数を乗算した APLの総和をとればよい。
[0045] 上記のような構成により、表示映像のジャンルに応じて、フィルタ 15の段数及び重 み付けを適宜可変設定することで、実際の APL変化に従う出力 APLの追従性を可 変することができ、更にフィルタ機能の ONZOFF設定も可能である。
[0046] なお、上記のデジタルフィルタとしては、それぞれの遅延フレームの重み付け乗算 後の APL値を、フィードバックしてループを形成するフィードバック型のフィルタを適 用することもできる。これにより、 APLの変化に対してより追従性を低くするように制御 することができる。
[0047] 更に、テーブル No.を変更したときの例として、図 6に基づいて説明する。図 6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。以下 では、図 6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。
[0048] 現在参照しているテーブル No.力 である場合において（S11)、ジャンルコードの 変更があったことを検知したとき（S12)、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、テーブルの 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（S13)。そして以下の式（1)に従って 、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（S14)。
修正輝度 P，=P (1— cZ256) +Q 'cZ256 (式 1)
[0049] 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（S15 )、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 (S 17)、再度上記式 1に よって、現在輝度を P'に修正する。そして314→315→317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に変更される（S 16)。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フレームに限られるものではなぐジャンル コードの変更があつたときに設定回数を可変することにより、バックライト光源の発光 輝度制御特性の切替時間（追従性)を変化させることができる。 [0050] 本実施形態では、上述のように、入力映像信号の APLに応じたバックライト光源の 発光輝度制御が行われ、このときに使用される APLが上記フィルタ 15の重み付けに 従った加重平均により制御される。そして、表示映像のジャンルごとに、上記フィルタ 15の加重平均に使用する定数を個々に設定可能としている。この定数 (重み付け係 数や使用する遅延フレームの段数）は、例えば、マイコン 21がアクセス可能な ROM や RAM等の図示しな 、記憶手段に記憶させて保持させておく。そしてマイコン 21は 、取得した映像のジャンル情報に基づいて、上記記憶手段に記憶させた定数を抽出 し、フィルタ 15に設定することで対応される。
[0051] ここで、ノ ックライト光源の発光輝度の制御は、テーブル格納メモリ 22から選択され た輝度変換テーブル 23に基づき、映像信号の APLに応じて、ノ ックライト輝度を調 整するためのノ ックライト輝度調整信号を出力することにより行われる。
[0052] 以下に、輝度変換テーブルにより制御されるノ ックライトの輝度変換特性の設定例 を説明する。図 7は、ノ ックライト光源の発光輝度を制御するための輝度変換特性の 一例を説明するための図である。なお、本発明がこの輝度変換特性に限られるもの ではないことは言うまでもない。 APLは百分率で表し、表示映像が画面全体で全て 黒の場合、 APLは 0である。また表示映像の画面全体が全て最高値の白である場合 は、 APLは 100%である。
[0053] 図 7にお 、て、横軸は APL測定部で測定された APL (%)である。また図 7の縦軸 はバックライト光源の発光輝度を％で示すもので、ノ ックライト輝度を最も明るくしたと きを 100%、ノ ックライトを消灯したときを 0%として表す。図 7の例では、 A— B間で示 す APLが低い領域と、 B— C間で示す APLが中間レベルである領域と、 C D間で 示す APLが高 、領域に応じて、バックライトの制御特性を変更する。
[0054] 例えば、入力映像信号の APLが低 、領域 (A—B間）では、ノ ックライト光源の発光 輝度を高レベルの一定の値に設定して 、る。 APLが低 、領域は喑 、映像であるの で、画面の眩しさや目への刺激等の影響が少ない。また一方では、暗い画面内のピ ーク部分が目立つように且つ階調表現を向上させるため、ノ ックライト光源の発光輝 度を高く設定している。
[0055] また入力映像信号の APLが高い領域 (C— D間）では、バックライト光源の発光輝 度を低レベルの一定の値に設定し、画面の眩しさ及び目への刺激への影響を極力 低減させるようにしている。
更に、入力映像信号の APLが中間付近の領域 (B— C間）では、所定のレベルの 傾きをもって APLの増加に応じてノ ックライト光源の発光輝度が減少していくように 制御している。
[0056] 図 8は、輝度制御テーブルを用いたバックライト光源の発光輝度の他の制御例を説 明するための図で、本実施形態に適用可能な輝度制御特性の形状の他の例を示す ものである。
図 8の例では、 A— B間で示す APLが低い領域（第 1の APL領域）と、 B— C間で示 す APLが中間レベルである領域（第 2の APL領域）と、 C D間で示す APLが高い 領域 (第 3の APL領域）に応じて、ノ ックライト光源の制御特性を変更し、また中間レ ベルの第 2の APL領域には、さらに特性変更点 Gを設けて輝度制御特性の傾きを変 えている。
[0057] 図 8の輝度制御特性は、表示映像の画質を維持しつつ、ノ ックライト光源のさらなる 低消費電力化を図ることを意図して設定されたものである。例えば、本例の輝度制御 特性において最も低 APL側に存在する特性変更点 Bは、 APLが 10%の位置に設 定され、最も高 APL側に存在する特性変更点 Cは APLが 90%の位置に設定される 。また低 APL側の特性変更点 Bを、ノ ックライトの発光輝度が最大となる特性変更点 とする。
[0058] 放送される映像信号の 95%以上は APLが 10〜90%の信号領域に収まる。この信 号領域では上述した従来技術と同様、より低 ヽ APL値（10%付近)で光源発光輝度 を上げ、コントラスト感を向上させ、より高い APL値 (90%付近)で光源発光輝度を下 げ、不要なまぶしさ感を軽減できるようにする。
[0059] すなわち、 APLが 10〜90%の信号領域 (領域 B— C)では、 APLが大きくなるに従 つてバックライト光源の発光輝度を低減させていく。この領域には、さらに特性変更点 Gを設定して、変化の割合を変更している。
そして、 APLが極めて低い 0〜10%の信号領域 (領域 A— B)では、ノ ックライト光 源の最大輝度の特性変更点 Bから、 APLが小さくなるほど発光輝度を減少させる。 そして APLが極めて高い 90〜100%の信号領域 (領域 C— D)では、さらに APLが 大きくなるほどバックライト光源の発光輝度を減少させる。
[0060] APLが極めて高い 90〜100%の信号領域では、映像信号そのものに十分な輝度 があり、ノ ックライト光源を明るくする意味はない。むしろ画面がまぶしく感じられて、 視聴者の目に悪影響を与えかねない。従ってこの信号領域では、 APLに対するバッ クライト光源の発光輝度の変化の割合を、 APLが 10〜90%の信号領域における AP Lに対する変化の割合よりも大きくして、ノ ックライト光源の発光輝度をより低減するこ とがでさる。
[0061] なお、上記輝度制御特性に関して、例えば代表的な表示手段である CRT(Cathod e-Ray Tube)では、 APLが 50%程度を超えると、 APLの増大に従って画面の輝度が 低下する特性を有している。
上記の輝度制御特性では、 APLが高い信号領域 (領域 C— D)において APLの増 加に応じてバックライト光源の発光輝度を低下させるようにしており、 CRTの輝度特 性に準じているので、視聴上の違和感は感じられず、画質の劣化も少ない。
このように、輝度変換テーブルを使用して、映像信号の APLに応じたバックライト光 源の発光輝度を制御して 、る。
[0062] 次に映像のジャンルに応じたバックライト制御の具体例を説明する。
上述のように、本実施形態では、入力映像信号の特徴量に対するバックライト光源 の発光輝度制御の追従性をジャンルに応じて設定する。例えば、スポーツ番組では 、その映像の迫力やスピード感を重視し、バックライト光源の発光輝度制御の追従性 を上げて、 APLの変換に対して発光輝度を素早く追従させるようにする。この場合、 フィルタ 15が加重平均演算を行うために用いる過去のフレーム数 Nの値を小さくする 力 現在のフレームに近いフレームほど重み係数を大きく設定するかのどちら力 あ るいは、両方を行う。
[0063] あるいは映画番組では、ノ ックライト輝度の過度の変化による表示画像の不自然さ や、視聴者の目の疲れを抑制し、また字幕輝度の変化による違和感を抑制するため に、ノ ックライト光源の発光輝度制御の追従性を下げて、 APLの変化に対して発光 輝度を緩やかに追従させるようにする。この場合、フィルタ 15が加重平均演算を行う ために用いる過去のフレーム数 Nの値を大きくする力、現在のフレームに近いフレー ムほど重み係数を小さく設定するかのどちら力、あるいは、両方を行う。
[0064] このように、表示映像のジャンルに応じてフィルタ 15の定数 (重み付け係数や使用 する過去のフレーム数 N)を設定することにより、コンテンツ種別（ジャンル）に特有な 映像特性に適応した最適なバックライト光源の発光輝度制御を実現することができる ようになる。
[0065] 図 9は、ゴルフジャンルの映像信号を任意の一定期間受信したときの APLの特性 例を示す図で、図 9 (A)は APLの頻度（時間）をヒストグラムで表した図、図 9 (B)は 時間軸方向の APLの変化をヒストグラムで表した図である。ゴルフジャンルは、図 4の ジャンルコードにおいて、大分類が"スポーツ"で中分類が"ゴルフ"に分類されるもの である。
[0066] ゴルフジャンルに分類されるゴルフ番組は、平均 APLが 49%であるが、例えばティ 一ショット時にティーグラウンド力も空の映像に切り替わったときに、 APLが急激に変 化する。
このようなゴルフ番組の映像信号では、フィルタ 15における遅延フレーム部分の重 み付けを大きくとると、映像信号の APLに対する追従性が緩やかになり、例えばティ 一ショットから空に切り替わって APLが急激に変化したときに、空のシーンの画面の 明るさが徐々に変化するため、視聴者にとって違和感が生じる。
[0067] 従って、ゴルフジャンルの映像信号では、急激な APLの変化時に違和感を生じな いようにするために、バックライト輝度を映像信号の APLの変化に迅速に追従させる ようにする。
図 10は、ゴルフジャンルにおけるフィルタ 15の設定例を示す図である。図 10に示 すように、ゴルフジャンルの場合は、遅延フレームの使用段数を一段 (過去の 1フレー ムのみの APLを使用する）とする。そしてこのときの重み付け係数は、現在のフレー ムの APLを 0.9とし、最初の遅延フレームの重み付け係数を 0.1とする。
このような重み付け係数の設定により、映像信号に急激な APL変化があっても、視 聴者は違和感なく映像を視聴することができる。
[0068] 図 11は、映画ジャンルの映像信号の APL特性の一例を示す図である。映画ジヤン ルは、図 4のジャンルコードにおいて、大分類力 '映画"に分類されるものである。 映画ジャンルのコンテンツは、全体に APLが低い暗い映像が多いが、一方では例 えば爆発のシーンなど高 ヽ APLの部分もある。
映画ジャンルの場合は、映像信号の変化に対する追従性を高くとると、上記のゴル フの例とは逆に、例えば字幕の明るさが目立って変化してしまい、視聴者にとって違 和感が生じることになる。従って、映画ジャンルの場合は、遅延フレームの使用段数 や重み付け係数を相対的に大きくとり、映像信号の特徴量の変化に応じた光源発光 輝度の追従性を緩やかにして視聴者の違和感をなくすようにする。
[0069] 上記のように、ジャンル毎にその映像特性に適応した最適なバックライト光源の輝 度制御を実現することが可能となる。
図 12は、その他のジャンルにおける映像信号の APLの特性を示す図で、図 12 (A )は、ジャンルコードの大分類が「ニュース Z報道」である映像信号を示す図、図 12 ( B)はジャンルコードの大分類が「アニメ Z特撮」である映像信号を示す図、図 12 (C) は映像のジャンルコードの大分類が「スポーツ」で中分類が「サッカー」である映像信 号を示す図、図 12 (D)は映像のジャンルコードの大分類が「スポーツ」で中分類が「 相撲 ·格闘技」である映像信号を示す図である。
[0070] 図 12に示すように、ジャンルに応じてその APL特性に特徴を有しているため、フィ ルタ 15に設定する追従性 (重み付け係数や遅延フレームの使用段数等の定数)をそ のジャンルに応じて適宜設定することができる。これにより、ユーザはどのようなジヤン ルであっても違和感なく視聴することができるようになり、表示品位が改善された液晶 表示を得ることができる。
また、上記図 7に示したような輝度変換特性を、映像のジャンル毎に個々に最適に 設定し、上記のフィルタ特性の最適設定と組み合わせることで、最適な表示品位と低 消費電力化を実現することができる。
[0071] 上述したようなジャンル別の輝度変換特性の制御に関し、現在のデジタル放送の 規格にお 、て、ジャンルコードとして「大分類」及び「中分類」のみが規定されて!ヽる 力 S、今後の規格の変更やバージョン ·アップによっては小分類の規格も規定されるこ とが予想される。この場合には、小分類ごとの事情に応じた光源の発光輝度の制御 を行うようにすることにより、より細かで適切な映像表示を行うことができる。
[0072] なお、上記のようにジャンル情報に応じて光源の発光輝度を制御できる場合はよい 力 ジャンル情報が得られない場合もあり得る。また、ジャンルコードの大分類が「そ の他
」のときは、ジャンル情報が得られないに等しい。このような場合には、ユーザの視聴 履歴を参照し、過去にユーザがよく視聴しているジャンルを、表示すべき映像のジャ ンルであるものと推定することにより、推定したジャンルに対応するフィルタの定数を 用いて、ノ ックライト光源の発光輝度を制御する APLを得るようにしてもょ 、。
[0073] また、上記の例では入力映像信号の映像特徴量として APLを使用し、 APLに応じ てフィルタ 15の追従性を制御している力 上記映像特徴量は 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。
あるいは入力映像信号の映像特徴量として、 1フレーム内の所定領域 (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特徴量に基づき、バックライト光源の発光輝度を可 変制御するようにしてもょ ヽ。
[0074] また、 APLを用いる場合、 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、放送受信信号力 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特徴量を測定するようにしてもよい。 図 13には、ジャンルが中分類で「野球」を仮定した場合の APLの測定除外範囲の概 念を示したが、右上、左下も含めた四隅全てを除外範囲としてもよい。
[0075] また、ジャンル情報に応じてフィルタ 15に設定する定数を自動的に切り換えること に加えて、ユーザがリモコンなどにより、メニュー設定画面から上記定数を選択するよ うな構成としておけば、ユーザが所望する追従性をもった輝度変換特性を利用するこ とができるため、ユーザピリティを向上させることができる。 [0076] なお、上記のような輝度変換制御は、図 2あるいは図 3に示すようなバックライトュ- ット 17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 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変換特 性に従って制御すればょ 、。
[0077] <第 2の実施形態 >
次に、本発明の第 2の実施形態について説明する。第 1の実施形態においては、 入力映像信号の APLが大きいほど光源の発光輝度を小さくするように制御するのみ の表示装置についての説明であった力 本実施形態においては光源制御に加えて 、映像信号の処理を加えてもよいことを説明する。
[0078] 図 14に本実施形態に係るジャンル (大分類)ごとの輝度制御テーブルの例を示す。
本実施形態の輝度変換特性は、第 1の実施形態と異なり、入力映像信号の映像特 徴量としての APLが大き ヽほど光源の発光輝度を高くする輝度変換特性となって!/ヽ る。これは、 APLが低い映像は全体的に暗い映像と言えるから、暗い映像のときに光 源輝度を低くするとともに、映像信号レベルを伸張してダイナミックレンジを拡大する ことにより、黒レベルを十分に抑えてコントラスト感を向上させることを目的としている。 同様に、 APLが高い映像に対しては、映像信号レベルを圧縮するとともに、光源の 発光輝度を大きくして、白潰れの発生を抑制している。
[0079] このように、入力映像信号の特徴量に対応して光源の発光輝度制御を行うと同時 に、映像信号の伸縮処理を行うことにより、表示映像のコントラスト感を向上させるも のにおいて本発明を適用してもよぐこの場合も、コンテンツ種別毎に最適な光源制 御を行うことにより、コントラスト感を維持しつつ、消費電力を低減することが可能とな る。
[0080] また、上記実施形態にお!ヽて、光源の発光輝度の適切な制御に加えて、ガンマ補 正やコントラスト補正等の階調変換特性の変更を組み合わせることによつても、コンテ ンッ種別毎に最適な映像表現を行うことが可能である。例えば、映画では APLが低 い映像であるため図 15の曲線 Dに示すような特性を用いて階調変換することにより 低階調部分の表現力を向上させる。スポーツでは、 APLが高い映像であるため曲線 Eに示すような特性を用いて階調変換することにより高階調部分の表現力を向上させ る。ニュース Z報道の場合は、階調変換することなく図 15の直線 Aの特性で映像表 示すればよい。
このとき、映像信号に対する階調変換処理を行うと、上述した理由により、表現可能 な階調数の低減を招来するので、入力映像信号に対応して液晶表示パネルを駆動 するための基準階調電圧を可変するように構成すればよい。具体的には、予め定め られた複数の基準階調電圧データを格納しておき、これらを表示すべき映像のジャ ンルに応じて切り替え選択することにより、コンテンツ種別毎に最適なガンマ補正ゃコ ントラスト補正等を行うことが可能である。
なお、本実施形態においても輝度変換特性は、図 15の A、 B、 Cのような線形の特 性であるか、 D、 Eのような非線形の特性であるかは問わない。

Claims

請求の範囲
[1] 入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源 とを有し、前記入力映像信号の特徴量に基づいて前記光源の発光輝度を制御する 液晶表示装置において、
前記入力映像信号の特徴量の変化に対する前記光源の発光輝度の追従性を、前 記液晶パネルに表示する映像のジャンルに応じて可変制御することを特徴とする液 晶表示装置。
[2] 前記入力映像信号の特徴量を測定する特徴量測定部と、該特徴量測定部で測定 された前記特徴量の変化の度合を制御するフィルタとを有し、
該フィルタは、現在のフレームを含む過去 Nフレーム (Nは自然数）における特徴量 に対して、予め定めた重み付け係数を用いて加重平均して出力し、
前記フィルタの出力を用いて前記発光輝度の制御を行うことを特徴とする請求項 1 に記載の液晶表示装置。
[3] 前記加重平均に使用する定数が、前記液晶パネルに表示する映像のジャンルに 応じて変更されることを特徴とする請求項 2に記載の液晶表示装置。
[4] 前記加重平均に使用する定数を、前記液晶パネルに表示する映像のジャンル毎 に予め記憶している記憶手段を備えたことを特徴とする請求項 3に記載の液晶表示 装置。
[5] 前記加重平均に使用する定数が、前記 Nの値を前記液晶パネルに表示する映像 のジャンルに応じて可変する定数であることを特徴とする請求項 3又は 4のいずれか に記載の液晶表示装置。
[6] 前記加重平均に使用する定数が、前記重み付け係数を前記液晶パネルに表示す る映像のジャンルに応じて可変する定数であることを特徴とする請求項 3又は 4のい ずれかに記載の液晶表示装置。
[7] 前記入力映像信号の特徴量として、少なくとも入力映像信号の 1フレーム単位の平 均輝度レベルを用いることを特徴とする請求項 1な 、し 6 、ずれか 1に記載の液晶表 示装置。
[8] 前記入力映像信号を伸縮するとともに、前記光源の発光輝度を制御することを特 徴とする請求項 1な 、し 7の 、ずれか 1に記載の液晶表示装置。
前記入力映像信号に対する階調変換特性を変更するとともに、前記光源の発光輝 度を制御することを特徴とする請求項 1な ヽし 7の ヽずれか 1に記載の液晶表示装置
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