液晶表示装置
【課題】液晶表示装置のエリア制御において、エリア間のバックライト照明光の漏れ込みに起因する輝度不足と黒浮きを防止すること。
【解決手段】ピーク輝度検出部４は、輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出し、周辺輝度検出部５は、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、ピーク輝度補正部７は、周辺エリアの輝度レベルが第２の閾値以下の場合、ピーク輝度エリアのバックライトの光源輝度を増加させる。あるいはピーク輝度検出部４は、エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出し、周辺輝度検出部５は、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、ピーク輝度補正部７は、周辺エリアの輝度レベルが第５の閾値以上の場合、ピーク輝度エリアのバックライトの光源輝度を減少させる。
【解決手段】ピーク輝度検出部４は、輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出し、周辺輝度検出部５は、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、ピーク輝度補正部７は、周辺エリアの輝度レベルが第２の閾値以下の場合、ピーク輝度エリアのバックライトの光源輝度を増加させる。あるいはピーク輝度検出部４は、エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出し、周辺輝度検出部５は、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、ピーク輝度補正部７は、周辺エリアの輝度レベルが第５の閾値以上の場合、ピーク輝度エリアのバックライトの光源輝度を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画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、表示する画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に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、ＣＲＴ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、バックライトは画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画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画像を表示する。そのため、暗い画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、バックライト輝度とも表現する）を可変とし、入力画像信号の振幅レベルに応じてバックライトの明るさと液晶パネルの信号振幅（光透過率）の両方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。また、表示画面及びバックライトを複数の領域（エリア）に分割し、領域毎に画像信号に応じてバックライトの明るさを制御する技術も知られている（エリア制御、あるいはローカルディミングと呼ばれる）。
【０００３】
エリア制御における問題として、最大輝度のバックライト光源の隣に無点灯の光源が存在する場合、液晶パネルのコントラスト（光透過率の可変範囲）が無限大でなないため、不自然な黒浮きが生じるという現象がある。例えば特許文献１では、黒浮きの発生を防止することを目的に、画像信号に基づいて点灯された分割領域に隣接する非点灯領域の一定幅の隣接領域に対して、点灯された分割領域の輝度よりも小さい輝度にてバックライトを点灯させる隣接領域点灯手段を有する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
エリア制御の課題として、上記黒浮きの他に白ピーク輝度不足の現象がある。これは、黒背景（低輝度）の中に一部分だけ白画像（高輝度ピーク部分）が存在するとき、白画像に対するバックライトの輝度が不足して、白画像の鮮鋭感が不足する問題である。その原因は、エリア制御においては各エリア間で互いに照明光が漏れ込み、エリア間で相互に照明光を供給する構成となっているからである。この漏れ込み量は、画面内の輝度分布が均一な場合（例えば全画面白表示時）には、エリア間で相互に約５％程度の光を共有している。これに対し画面内の輝度分布が不均一な場合には、エリア間での漏れ込みは高輝度エリアから低輝度エリアへの一方向のみとなる。その結果、白画像と黒画像が隣接している場合には、白画像（高輝度エリア）に対し黒画像（低輝度エリア）から漏れ込む照明光が少なくなるので、白画像の輝度が不足するという問題が生じる。例えば１個の白画像エリアの周囲が全て黒画像である場合、隣接する４個の黒画像エリアからの漏れ光の供給がなくなるので、全白表示時と比較して白画像エリアではトータル２０％（４×５％）だけ輝度が低下することになる。
【０００６】
上述したエリア間での漏れ光の作用は、黒画像にとっては前記黒浮き現象を助長することにもなる。黒画像と白画像が隣接している場合には、黒画像の低輝度エリアに対し白画像の高輝度エリアから漏れ込む照明光が加算されるので、黒画像の輝度が十分下がらないからである。これは、黒画像が白背景に囲まれているとき特に顕著になり、隣接する４個の白画像エリアからトータル２０％の漏れ光が進入する。その結果、前記した液晶パネルのコントラスト特性と相まって、黒画像の浮きがより目立つようになる。
【０００７】
前記特許文献１の技術は、液晶パネルのコントラスト特性に起因する問題には有効であるが、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する問題に対しては考慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する輝度不足と黒浮きを防止する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像を表示する液晶パネルと、液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、バックライトはエリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、エリア内の輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、ピーク輝度補正部は、周辺エリアの輝度レベルの平均値が第２の閾値以下の場合、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正する。
【００１０】
また本発明は、画像を表示する液晶パネルと、液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、バックライトはエリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、ピーク輝度補正部は、周辺エリアの輝度レベルの平均値が第５の閾値以上の場合、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する輝度不足と黒浮きを防止する液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】液晶パネルとバックライトの構成例を示す図。
【図３】実施例１の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図。
【図４】実施例１の輝度制御を示す表示画面の他の例を示す図。
【図５】実施例１における表示画面の改善効果を示す図。
【図６】図５における高輝度エリアのバックライト輝度を比較した図。
【図７】実施例１の輝度制御を示すフローチャート。
【図８】実施例２の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図。
【図９】実施例２の輝度制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図である。液晶表示装置は入力する画像信号に従い画像を表示する液晶パネル１５と、液晶パネル１５を背面から照射するバックライト１１を備える。入力部には、画像信号が入力する画像信号入力部１と、入力した画像信号のエリア内の輝度レベルを検出するエリア内輝度検出部２と、画面全体の輝度レベルＡＰＬ（Average Picture Level）を算出するＡＰＬ算出部３、画面内でピーク輝度となるエリアを検出するピーク輝度検出部４、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部５を有する。バックライト１１の制御信号系として、バックライト１１へエリア毎の制御信号を生成するエリア制御部６と、バックライト１２を駆動するバックライト駆動部１０を有する。エリア制御部６には、ピーク輝度エリアの輝度信号を補正するピーク輝度補正部７、エリア間の輝度信号にフィルタ処理を施す空間フィルタ８を有する。また液晶パネル１５の画像信号系として、エリア毎の制御信号に基づきバックライト輝度（エリア毎の照明光の明るさ）を算出するバックライト輝度算出部１２と、バックライト輝度に応じて画像信号を補正する画像信号補正部１３を有し、液晶パネル制御部１４により液晶パネル１５を駆動する。コントローラとしてのマイコン１６は、ピーク輝度タイマー９を用いながら各部の動作を制御する。
【００１４】
本実施例におけるバックライト１１は、ＬＥＤ光源を有する複数の光源ブロック（バックライトセル）で構成し、それぞれのバックライトセルを異なる明るさ（バックライト輝度）で点灯させることが可能なエリア制御方式としている。そのためエリア制御部６は、エリア内輝度検出部２で検出したエリア毎の輝度レベルに基づき、対応するバックライトセルに対する照明強度を設定する。その際ピーク輝度補正部７は、ピーク輝度検出部４と周辺輝度検出部５の検出結果に基づき、周辺エリアとの輝度差の大きいエリア（ピーク輝度エリア）を検出する。なお、ピーク輝度エリアは高輝度エリア（白画像）と低輝度エリア（黒画像）の両方を対象とする。そして、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルについては、照明強度を増加または減少するよう補正し、ピーク輝度エリアの白画像または黒画像が本来の輝度で表示されるように調整する。
【００１５】
図２は、液晶パネルとバックライトの構成例を示す図であり、（ａ）は表示画面を、（ｂ）はバックライトを、（ｃ）はバックライトセルの断面を示す。
液晶パネルの表示画面は、複数の画素群からなるエリア２０に分割される。この例では、画面水平方向に６分割、画面垂直方向に５分割し、３０個の矩形状のエリア２０に分割している。
【００１６】
これに対応するバックライトは、バックライトセル２１をマトリクス状に画面水平方向に６個、垂直方向に５個配列させ、表示画面の対応するエリア２０を照射するように構成している。各バックライトセル２１の下部にはＬＥＤ光源２２（ここでは２個を１組としている）を有し、バックライトセル単位で光の強度を独立に制御している。
【００１７】
バックライトセル２１は、ＬＥＤ光源２２と導光板２３及び反射板２４を備える。ＬＥＤ光源２２から出射された光は導光板２３に入射し、反射板２４で反射されながら図面左方に（矢印２５で示す）出射して液晶パネルの照明光となる。ＬＥＤ光源２２の出射光の強度は、バックライト駆動部１０から供給するＬＥＤ駆動電流を変えることで制御する。
以下、本発明によるバックライトの輝度制御について、２つの実施例で説明する。
【実施例１】
【００１８】
実施例１では、低輝度背景画像内の高輝度画像表示における高輝度エリアの輝度制御について述べる。
【００１９】
図３は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図であり、１個の高輝度エリアが孤立して存在する場合である。
表示画面は１２×６のエリアに分割され、低輝度背景画像（黒画像）の中に高輝度画像（白画像）が表示されている。高輝度画像は１個のエリアＢに存在するものとし、このエリアＢを、「ピーク輝度エリア」と呼ぶことにする。また、ピーク輝度エリアＢに隣接する周辺の低輝度画像のエリアＣを、「周辺エリア」と呼ぶことにする。この画面例では４個の周辺エリアＣが存在する。なお、ピーク輝度エリアＢの斜め方向対角位置にあるエリアは、互いに光漏れはない（無視できる）ので周辺エリアには含めない。
【００２０】
この表示画面では、従来のエリア制御によれば、エリアＢのバックライト輝度は明るく、エリアＣのバックライト輝度は暗く点灯される。その結果、エリアＣからエリアＢへの漏れ光が少なくなり、エリアＢにおける本来のバックライトの輝度（明るさ）が得られない。１個のエリアＢに対し隣接する周辺エリアＣは４個存在するから、１個の隣接エリア当り５％低下するものとすれば、エリアＢの輝度は約８０％に低下する。そこで本実施例では、エリアＢにおけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を従来よりも増加させ、輝度不足を補うようにする。すなわち、画像信号から決まるバックライト輝度の設定値に対して、光源輝度を約２０％増加させるように補正する。この補正により、エリアＢにおけるバックライト輝度を所望の明るさ１００％に近付けることができる。
【００２１】
図４は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の他の例を示す図であり、複数個の高輝度エリアが連結して存在する場合である。
この場合も低輝度背景画像（黒画像）の中に高輝度画像（白画像）が表示されているが、高輝度画像は複数個（ここでは４個）のピーク輝度エリアＢに渡って存在するものとする。この４個のエリアＢは連結しており、これらをまとめて「連結エリアＢ’」と呼ぶことにする。この場合の周辺エリアは、連結エリアＢ’に隣接する周辺の低輝度エリアＣが該当する。この画面例では８個の周辺エリアが存在する。
【００２２】
この表示画面においても、従来のエリア制御によればエリアＣから連結エリアＢ’への漏れ光が少なくなり、エリアＢ’における輝度が低下する。ただしこの場合は本来の輝度の約９０％に低下する程度である。これは、１個のエリアＢに対し隣接する周辺エリアＣは２個に減少するからで、図３のように１個のエリアＢに対し周辺エリアＣが４個存在する場合よりも低下量は小さくなる。そこでこの例では、連結エリアＢ’におけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を約１０％増加させるように補正する。この補正により、連結エリアＢ’におけるバックライト輝度を所望の明るさ１００％に近付けることができる。
【００２３】
図５は、本実施例における表示画面の改善効果を示す図であり、（ａ）は従来のエリア制御の場合、（ｂ）は本実施例の場合である。ここでは高輝度エリアが孤立している場合を示すが、高輝度エリアが連結している場合も同様である。
従来の制御では、低輝度背景に囲まれた高輝度エリア５１のバックライト輝度が不足して、本来の明るさの高輝度画像を表示できなかった。これに対し本実施例では、高輝度エリア５２のバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を増加する補正を施すことで、高輝度画像を本来の明るさで鮮明に表示することができる。
【００２４】
図６は、図５における高輝度エリアのバックライト輝度を比較した図である。横軸は周辺エリアの画像信号の輝度レベルを、縦軸は高輝度エリアのバックライト輝度を示す。従来の制御では高輝度エリアのバックライト輝度が所望値よりも２０％低下したものを、本実施例の制御（光源輝度の増加補正）により所望の輝度まで回復させることができる。なお、本実施例の制御は、高輝度エリアと周辺エリアとの輝度レベルの差が大きい場合、すなわち周辺エリアの画像信号の輝度レベルが低い範囲にて、例えば２０％以下の範囲で適用すべきである。輝度レベルの差が小さい場合にも適用すると、高輝度エリアのバックライト輝度が過剰に補正されてしまうからである。これにより、周辺エリアの画像信号の輝度レベルの大きさに係わらず、高輝度エリアのバックライト輝度を常に所望のレベルに保つことができる。また、高輝度画像の輝度不足は、視覚的には画面全体の輝度レベルＡＰＬが関係する。すなわち、画面全体の輝度レベルＡＰＬが低くなるにつれて高輝度画像の輝度不足が目立つことから、本実施例の制御は画面全体の輝度レベルＡＰＬがあるレベル以下となる場合に適用するのが効果的である。
【００２５】
上記した例では、高輝度エリアが孤立している場合と４個連結している場合とを示したが、任意の複数個連結している場合も同様であり、連結数に応じてバックライト輝度の増加量を調整すればよい。
【００２６】
なお、輝度制御において高輝度エリアのバックライト輝度を増加させる際、次の点に注意する。バックライト光源ＬＥＤの電流値を増加させるとき、通常全白表示時の値を基準に２０〜３０％の増加を限度とする。これは、ピーク輝度を上げることでその分周辺エリアへのハローも広がるため、これを防止するためである。なお、全白表示時のバックライトの輝度（ＬＥＤ電流値）は、表示装置の消費電力やＬＥＤの温度仕様によって決まっているので、ＬＥＤの電流値の増加量はこれらの条件を考慮して決定する。また、ＬＥＤの電流値を増加し上限値近くで長時間使用する場合には、ＬＥＤの温度仕様や装置の温度仕様の許容範囲を超えてしまう恐れがある。よって、ピーク輝度タイマー９により継続使用時間を計測し、輝度増加状態が所定時間以上継続した場合にはＬＥＤ電流値を元の設定値に戻すようにする。
【００２７】
図７は、本実施例の輝度制御を示すフローチャートである。マイコン１６は、表示画面が切り替わる毎に以下の制御を行う。
【００２８】
Ｓ１０１では、画像信号入力部１に画像信号を入力する。
Ｓ１０２では、エリア内輝度検出部２はエリアｉ毎に画像信号の輝度レベルｘ（ｉ）を検出する。そして全てのエリアについて輝度レベルｘ（ｉ）を取得する。
Ｓ１０３では、ＡＰＬ算出部３は画面全体の輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ＡＰＬを算出する。
【００２９】
Ｓ１０４では、エリア制御部６はバックライトのエリア制御として、エリアｉ毎の輝度レベルｘ（ｉ）に応じてバックライト光源の輝度を設定する。例えば、各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）に比例させてバックライト光源の輝度を設定する。これを「通常設定」と呼ぶことにする。
Ｓ１０５では、エリア制御部６は画面全体の平均輝度レベルＡＰＬを閾値ａと比較する。ＡＰＬ≦ａであればＳ１０６へ進む。ＡＰＬ＞ａであればＳ１０１へ戻り、次の画面の制御を行う。閾値ａは例えば２０％とする（なお、画像信号の最大輝度レベルを１００％とする）。
【００３０】
Ｓ１０６では、ピーク輝度検出部４は各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）を閾値ｂと比較する。画面内にｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアが存在すればＳ１０７へ進む。画面内にｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアが存在しなければＳ１０１へ戻る。閾値ｂは例えば８０％とする。
Ｓ１０７では、ピーク輝度検出部４はｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアｉをピーク輝度エリアＢとして決定する。また複数のエリアＢが画面内で連結していれば、連結エリアＢ’として扱う。連結しているエリア数をｎ個とする。これより、エリアＢ（またはエリアＢ’）における輝度レベルｘ（Ｂ）≧ｂ、ｘ（Ｂ’）≧ｂとなる。
【００３１】
Ｓ１０８では、周辺輝度検出部５はエリアＢ（またはエリアＢ’）に隣接するエリアを周辺エリアＣとして決定する。周辺エリアＣは複数個存在し、孤立したエリアＢに対する周辺エリアＣは４個となる。
Ｓ１０９では、周辺輝度検出部５は複数個の周辺エリアＣの輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ｘ’（Ｃ）を算出する。
【００３２】
Ｓ１１０では、エリア制御部６は周辺エリアＣの輝度レベル平均値ｘ’（Ｃ）を閾値ｃと比較する。ｘ’（Ｃ）≦ｃであればＳ１１１へ進む。ｘ’（Ｃ）＞ｃであればＳ１０１へ戻る。閾値ｃは例えば１０％とする。
Ｓ１１１では、ピーク輝度補正部７はピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を増加させる。増加量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度増加させ、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度増加させる。
【００３３】
Ｓ１１２では、ピーク輝度タイマー９は光源輝度を増加して点灯させた継続時間ｔを計測し、所定時間ｔｍａｘと比較する。ｔ≧ｔｍａｘであればＳ１１３へ進む。ｔ＜ｔｍａｘであればＳ１０１へ戻る。ｔｍａｘは例えば１分程度とするが、光源輝度の増加量に応じて決定しても良い。
Ｓ１１３では、エリア制御部６は増加させた光源輝度を通常設定に戻し、Ｓ１０１へ戻る。
【００３４】
上記したフローチャートによれば、低輝度背景に囲まれた高輝度エリアのバックライト輝度を通常値よりも増加させるように輝度制御を行うことで、高輝度画像の輝度不足を解消することができる。その際の条件として、高輝度エリアの輝度レベルが閾値ｂ以上、周辺エリアの輝度レベルが閾値ｃ以下として両エリア境界での輝度差が大きい場合に実施する。また、画面全体の輝度平均値ＡＰＬが閾値ａ以下となる視覚的に画像の輝度不足が目立ちやすい場合に実施する。上記した各閾値ａ，ｂ，ｃの値は一例であり、表示装置の性能に合わせて適宜設定すればよい。
【実施例２】
【００３５】
実施例２では、高輝度背景画像内の低輝度画像表示における低輝度エリアの輝度制御について述べる。
【００３６】
図８は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図であり、１個の低輝度エリアが孤立して存在する場合である。
画面は１２×６のエリアに分割され、高輝度背景画像（白画像）の中に低輝度画像（黒画像）が表示されている。低輝度画像は１個のエリアＥに存在するものとし、このエリアＥを、「ピーク輝度エリア」と呼ぶことにする。また、ピーク輝度エリアＥに隣接する周辺の高輝度画像のエリアＦを、「周辺エリア」と呼ぶことにする。この画面例では４個の周辺エリアＦが存在する。
【００３７】
この表示画面では、従来のエリア制御によれば、エリアＥのバックライト輝度は暗く、エリアＦのバックライト輝度は明るく点灯される。その結果、エリアＦからエリアＥへの漏れ光が多くなり、エリアＥの画像が本来よりも明るくなる黒浮き現象が生じる。エリアＥに対し隣接する周辺エリアＦは４個存在するから、１個の隣接エリア当り５％漏れ込むものとすれば、エリアＥの輝度は約２０％増加する。そこで本実施例では、エリアＥにおけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を従来よりも減少させ、エリアＥの画像の黒浮きをなくすようにする。すなわち、画像信号から決まるバックライト輝度の設定値に対して、輝度レベルを約２０％減少させるように補正する。ただし、エリアＥに対するバックライト輝度の設定値が既に０％に近い場合は、エリアＥの光源輝度をさらに減少させることができない。その場合には、周辺エリアＦのバックライト輝度について従来よりも減少させる。この補正により、エリアＥにおけるバックライト輝度を所望の明るさ０％に近付けることができる。
【００３８】
上記した例では、低輝度エリアＥが孤立している場合を示したが、任意の複数個連結している場合も同様であり、連結数に応じてバックライト輝度の減少量を調整すればよい。
なお、本実施例の輝度制御においてはバックライト輝度（光源ＬＥＤの電流値）を減少させるものであるから、ＬＥＤの温度仕様や装置の温度仕様の許容範囲を新たに考慮する必要がない。よって、使用継続時間に制限を設ける必要がない。
【００３９】
図９は、本実施例の輝度制御を示すフローチャートである。マイコン１６は、表示画面が切り替わる毎に以下の制御を行う。
【００４０】
Ｓ２０１では、画像信号入力部１に画像信号を入力する。
Ｓ２０２では、エリア内輝度検出部２はエリアｉ毎に画像信号の輝度レベルｘ（ｉ）を検出する。そして全てのエリアについて輝度レベルｘ（ｉ）を取得する。
Ｓ２０３では、ＡＰＬ算出部３は画面全体の輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ＡＰＬを算出する。
【００４１】
Ｓ２０４では、エリア制御部６はバックライトのエリア制御として、エリアｉ毎の輝度レベルｘ（ｉ）に応じてバックライト光源の輝度を設定する。例えば、各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）に比例させてバックライト光源の輝度を設定する。これを「通常設定」と呼ぶことにする。
Ｓ２０５では、エリア制御部６は画面全体の平均輝度レベルＡＰＬを閾値ｄと比較する。ＡＰＬ≧ｄであればＳ２０６へ進む。ＡＰＬ＜ｄであればＳ２０１へ戻り、次の画面の制御を行う。閾値ｄは例えば８０％とする。
【００４２】
Ｓ２０６では、ピーク輝度検出部４は各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）を閾値ｅと比較する。画面内にｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアが存在すればＳ２０７へ進む。画面内にｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアが存在しなければＳ２０１へ戻る。閾値ｅは例えば２０％とする。
Ｓ２０７では、ピーク輝度検出部４はｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアｉをピーク輝度エリアＥとして決定する。また複数のエリアＥが画面内で連結していれば、連結エリアＥ’として扱う。連結しているエリア数をｎ個とする。これより、エリアＥ（またはエリアＥ’）における輝度レベルｘ（Ｅ）≦ｅ、ｘ（Ｅ’）≦ｅとなる。
【００４３】
Ｓ２０８では、周辺輝度検出部５はエリアＥ（またはエリアＥ’）に隣接するエリアを周辺エリアＦとして決定する。周辺エリアＦは複数個存在し、孤立したエリアＥに対する周辺エリアＦは４個となる。
Ｓ２０９では、周辺輝度検出部５は複数個の周辺エリアＦの輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ｘ’（Ｆ）を算出する。
【００４４】
Ｓ２１０では、エリア制御部６は周辺エリアＦの輝度レベル平均値ｘ’（Ｆ）を閾値ｆと比較する。ｘ’（Ｆ）≧ｆであればＳ２１１へ進む。ｘ’（Ｆ）＜ｆであればＳ２０１へ戻る。閾値ｆは例えば９０％とする。
Ｓ２１１では、ピーク輝度補正部７はピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度の低減が可能かどうか判定する。すなわち、Ｓ２０４での通常設定が０％程度であれば低減不可能である。可能であればＳ２１２へ進む。不可能であればＳ２１３へ進む。
【００４５】
Ｓ２１２では、ピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を減少させる。減少量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度減少させる、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度減少させる。そしてＳ２０１へ戻る。
Ｓ２１３では、周辺エリアＦのバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を減少させる。減少量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度減少させる、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度減少させる。そしてＳ２０１へ戻る。
【００４６】
上記したフローチャートによれば、高輝度背景に囲まれた低輝度エリア、または低輝度エリアに隣接する周辺エリアのバックライト輝度を通常値よりも減少させるように輝度制御を行うことで、低輝度画像の黒浮きを解消することができる。その際の条件として、低輝度エリアの輝度レベルが閾値ｅ以下、周辺エリアの輝度レベルが閾値ｆ以上として両エリア境界での輝度差が大きい場合に実施する。また、画面全体の輝度平均値ＡＰＬが閾値ｄ以上となる視覚的に画像の黒浮きが目立ちやすい場合に実施する。上記した各閾値ｄ，ｅ，ｆの値は一例であり、表示装置の性能に合わせて適宜設定すればよい。
【００４７】
以上の説明では、本発明によるバックライトの輝度制御を、低輝度背景画像内の高輝度画像表示と、高輝度背景画像内の低輝度画像表示の２つの実施例に分けて説明したが、これらの２つの輝度制御は単独でもあるいは組み合わせても可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１…画像信号入力部、
２…エリア内輝度検出部、
３…ＡＰＬ検出部、
４…ピーク輝度検出部、
５…周辺輝度検出部、
６…エリア制御部、
７…ピーク輝度補正部、
８…空間フィルタ、
９…ピーク輝度タイマー、
１０…バックライト駆動部、
１１…バックライト、
１２…バックライト輝度算出部、
１３…画像信号補正部、
１４…液晶パネル制御部、
１５…液晶パネル、
１６…マイコン（コントローラ）、
２０…エリア、
２１…バックライトセル、
２２…ＬＥＤ光源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画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、表示する画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に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、ＣＲＴ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、バックライトは画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画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画像を表示する。そのため、暗い画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、バックライト輝度とも表現する）を可変とし、入力画像信号の振幅レベルに応じてバックライトの明るさと液晶パネルの信号振幅（光透過率）の両方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。また、表示画面及びバックライトを複数の領域（エリア）に分割し、領域毎に画像信号に応じてバックライトの明るさを制御する技術も知られている（エリア制御、あるいはローカルディミングと呼ばれる）。
【０００３】
エリア制御における問題として、最大輝度のバックライト光源の隣に無点灯の光源が存在する場合、液晶パネルのコントラスト（光透過率の可変範囲）が無限大でなないため、不自然な黒浮きが生じるという現象がある。例えば特許文献１では、黒浮きの発生を防止することを目的に、画像信号に基づいて点灯された分割領域に隣接する非点灯領域の一定幅の隣接領域に対して、点灯された分割領域の輝度よりも小さい輝度にてバックライトを点灯させる隣接領域点灯手段を有する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
エリア制御の課題として、上記黒浮きの他に白ピーク輝度不足の現象がある。これは、黒背景（低輝度）の中に一部分だけ白画像（高輝度ピーク部分）が存在するとき、白画像に対するバックライトの輝度が不足して、白画像の鮮鋭感が不足する問題である。その原因は、エリア制御においては各エリア間で互いに照明光が漏れ込み、エリア間で相互に照明光を供給する構成となっているからである。この漏れ込み量は、画面内の輝度分布が均一な場合（例えば全画面白表示時）には、エリア間で相互に約５％程度の光を共有している。これに対し画面内の輝度分布が不均一な場合には、エリア間での漏れ込みは高輝度エリアから低輝度エリアへの一方向のみとなる。その結果、白画像と黒画像が隣接している場合には、白画像（高輝度エリア）に対し黒画像（低輝度エリア）から漏れ込む照明光が少なくなるので、白画像の輝度が不足するという問題が生じる。例えば１個の白画像エリアの周囲が全て黒画像である場合、隣接する４個の黒画像エリアからの漏れ光の供給がなくなるので、全白表示時と比較して白画像エリアではトータル２０％（４×５％）だけ輝度が低下することになる。
【０００６】
上述したエリア間での漏れ光の作用は、黒画像にとっては前記黒浮き現象を助長することにもなる。黒画像と白画像が隣接している場合には、黒画像の低輝度エリアに対し白画像の高輝度エリアから漏れ込む照明光が加算されるので、黒画像の輝度が十分下がらないからである。これは、黒画像が白背景に囲まれているとき特に顕著になり、隣接する４個の白画像エリアからトータル２０％の漏れ光が進入する。その結果、前記した液晶パネルのコントラスト特性と相まって、黒画像の浮きがより目立つようになる。
【０００７】
前記特許文献１の技術は、液晶パネルのコントラスト特性に起因する問題には有効であるが、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する問題に対しては考慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する輝度不足と黒浮きを防止する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像を表示する液晶パネルと、液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、バックライトはエリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、エリア内の輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、ピーク輝度補正部は、周辺エリアの輝度レベルの平均値が第２の閾値以下の場合、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正する。
【００１０】
また本発明は、画像を表示する液晶パネルと、液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、バックライトはエリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、ピーク輝度補正部は、周辺エリアの輝度レベルの平均値が第５の閾値以上の場合、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エリア間の照明光の漏れ込みに起因する輝度不足と黒浮きを防止する液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】液晶パネルとバックライトの構成例を示す図。
【図３】実施例１の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図。
【図４】実施例１の輝度制御を示す表示画面の他の例を示す図。
【図５】実施例１における表示画面の改善効果を示す図。
【図６】図５における高輝度エリアのバックライト輝度を比較した図。
【図７】実施例１の輝度制御を示すフローチャート。
【図８】実施例２の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図。
【図９】実施例２の輝度制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示すブロック図である。液晶表示装置は入力する画像信号に従い画像を表示する液晶パネル１５と、液晶パネル１５を背面から照射するバックライト１１を備える。入力部には、画像信号が入力する画像信号入力部１と、入力した画像信号のエリア内の輝度レベルを検出するエリア内輝度検出部２と、画面全体の輝度レベルＡＰＬ（Average Picture Level）を算出するＡＰＬ算出部３、画面内でピーク輝度となるエリアを検出するピーク輝度検出部４、ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部５を有する。バックライト１１の制御信号系として、バックライト１１へエリア毎の制御信号を生成するエリア制御部６と、バックライト１２を駆動するバックライト駆動部１０を有する。エリア制御部６には、ピーク輝度エリアの輝度信号を補正するピーク輝度補正部７、エリア間の輝度信号にフィルタ処理を施す空間フィルタ８を有する。また液晶パネル１５の画像信号系として、エリア毎の制御信号に基づきバックライト輝度（エリア毎の照明光の明るさ）を算出するバックライト輝度算出部１２と、バックライト輝度に応じて画像信号を補正する画像信号補正部１３を有し、液晶パネル制御部１４により液晶パネル１５を駆動する。コントローラとしてのマイコン１６は、ピーク輝度タイマー９を用いながら各部の動作を制御する。
【００１４】
本実施例におけるバックライト１１は、ＬＥＤ光源を有する複数の光源ブロック（バックライトセル）で構成し、それぞれのバックライトセルを異なる明るさ（バックライト輝度）で点灯させることが可能なエリア制御方式としている。そのためエリア制御部６は、エリア内輝度検出部２で検出したエリア毎の輝度レベルに基づき、対応するバックライトセルに対する照明強度を設定する。その際ピーク輝度補正部７は、ピーク輝度検出部４と周辺輝度検出部５の検出結果に基づき、周辺エリアとの輝度差の大きいエリア（ピーク輝度エリア）を検出する。なお、ピーク輝度エリアは高輝度エリア（白画像）と低輝度エリア（黒画像）の両方を対象とする。そして、ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルについては、照明強度を増加または減少するよう補正し、ピーク輝度エリアの白画像または黒画像が本来の輝度で表示されるように調整する。
【００１５】
図２は、液晶パネルとバックライトの構成例を示す図であり、（ａ）は表示画面を、（ｂ）はバックライトを、（ｃ）はバックライトセルの断面を示す。
液晶パネルの表示画面は、複数の画素群からなるエリア２０に分割される。この例では、画面水平方向に６分割、画面垂直方向に５分割し、３０個の矩形状のエリア２０に分割している。
【００１６】
これに対応するバックライトは、バックライトセル２１をマトリクス状に画面水平方向に６個、垂直方向に５個配列させ、表示画面の対応するエリア２０を照射するように構成している。各バックライトセル２１の下部にはＬＥＤ光源２２（ここでは２個を１組としている）を有し、バックライトセル単位で光の強度を独立に制御している。
【００１７】
バックライトセル２１は、ＬＥＤ光源２２と導光板２３及び反射板２４を備える。ＬＥＤ光源２２から出射された光は導光板２３に入射し、反射板２４で反射されながら図面左方に（矢印２５で示す）出射して液晶パネルの照明光となる。ＬＥＤ光源２２の出射光の強度は、バックライト駆動部１０から供給するＬＥＤ駆動電流を変えることで制御する。
以下、本発明によるバックライトの輝度制御について、２つの実施例で説明する。
【実施例１】
【００１８】
実施例１では、低輝度背景画像内の高輝度画像表示における高輝度エリアの輝度制御について述べる。
【００１９】
図３は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図であり、１個の高輝度エリアが孤立して存在する場合である。
表示画面は１２×６のエリアに分割され、低輝度背景画像（黒画像）の中に高輝度画像（白画像）が表示されている。高輝度画像は１個のエリアＢに存在するものとし、このエリアＢを、「ピーク輝度エリア」と呼ぶことにする。また、ピーク輝度エリアＢに隣接する周辺の低輝度画像のエリアＣを、「周辺エリア」と呼ぶことにする。この画面例では４個の周辺エリアＣが存在する。なお、ピーク輝度エリアＢの斜め方向対角位置にあるエリアは、互いに光漏れはない（無視できる）ので周辺エリアには含めない。
【００２０】
この表示画面では、従来のエリア制御によれば、エリアＢのバックライト輝度は明るく、エリアＣのバックライト輝度は暗く点灯される。その結果、エリアＣからエリアＢへの漏れ光が少なくなり、エリアＢにおける本来のバックライトの輝度（明るさ）が得られない。１個のエリアＢに対し隣接する周辺エリアＣは４個存在するから、１個の隣接エリア当り５％低下するものとすれば、エリアＢの輝度は約８０％に低下する。そこで本実施例では、エリアＢにおけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を従来よりも増加させ、輝度不足を補うようにする。すなわち、画像信号から決まるバックライト輝度の設定値に対して、光源輝度を約２０％増加させるように補正する。この補正により、エリアＢにおけるバックライト輝度を所望の明るさ１００％に近付けることができる。
【００２１】
図４は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の他の例を示す図であり、複数個の高輝度エリアが連結して存在する場合である。
この場合も低輝度背景画像（黒画像）の中に高輝度画像（白画像）が表示されているが、高輝度画像は複数個（ここでは４個）のピーク輝度エリアＢに渡って存在するものとする。この４個のエリアＢは連結しており、これらをまとめて「連結エリアＢ’」と呼ぶことにする。この場合の周辺エリアは、連結エリアＢ’に隣接する周辺の低輝度エリアＣが該当する。この画面例では８個の周辺エリアが存在する。
【００２２】
この表示画面においても、従来のエリア制御によればエリアＣから連結エリアＢ’への漏れ光が少なくなり、エリアＢ’における輝度が低下する。ただしこの場合は本来の輝度の約９０％に低下する程度である。これは、１個のエリアＢに対し隣接する周辺エリアＣは２個に減少するからで、図３のように１個のエリアＢに対し周辺エリアＣが４個存在する場合よりも低下量は小さくなる。そこでこの例では、連結エリアＢ’におけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を約１０％増加させるように補正する。この補正により、連結エリアＢ’におけるバックライト輝度を所望の明るさ１００％に近付けることができる。
【００２３】
図５は、本実施例における表示画面の改善効果を示す図であり、（ａ）は従来のエリア制御の場合、（ｂ）は本実施例の場合である。ここでは高輝度エリアが孤立している場合を示すが、高輝度エリアが連結している場合も同様である。
従来の制御では、低輝度背景に囲まれた高輝度エリア５１のバックライト輝度が不足して、本来の明るさの高輝度画像を表示できなかった。これに対し本実施例では、高輝度エリア５２のバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を増加する補正を施すことで、高輝度画像を本来の明るさで鮮明に表示することができる。
【００２４】
図６は、図５における高輝度エリアのバックライト輝度を比較した図である。横軸は周辺エリアの画像信号の輝度レベルを、縦軸は高輝度エリアのバックライト輝度を示す。従来の制御では高輝度エリアのバックライト輝度が所望値よりも２０％低下したものを、本実施例の制御（光源輝度の増加補正）により所望の輝度まで回復させることができる。なお、本実施例の制御は、高輝度エリアと周辺エリアとの輝度レベルの差が大きい場合、すなわち周辺エリアの画像信号の輝度レベルが低い範囲にて、例えば２０％以下の範囲で適用すべきである。輝度レベルの差が小さい場合にも適用すると、高輝度エリアのバックライト輝度が過剰に補正されてしまうからである。これにより、周辺エリアの画像信号の輝度レベルの大きさに係わらず、高輝度エリアのバックライト輝度を常に所望のレベルに保つことができる。また、高輝度画像の輝度不足は、視覚的には画面全体の輝度レベルＡＰＬが関係する。すなわち、画面全体の輝度レベルＡＰＬが低くなるにつれて高輝度画像の輝度不足が目立つことから、本実施例の制御は画面全体の輝度レベルＡＰＬがあるレベル以下となる場合に適用するのが効果的である。
【００２５】
上記した例では、高輝度エリアが孤立している場合と４個連結している場合とを示したが、任意の複数個連結している場合も同様であり、連結数に応じてバックライト輝度の増加量を調整すればよい。
【００２６】
なお、輝度制御において高輝度エリアのバックライト輝度を増加させる際、次の点に注意する。バックライト光源ＬＥＤの電流値を増加させるとき、通常全白表示時の値を基準に２０〜３０％の増加を限度とする。これは、ピーク輝度を上げることでその分周辺エリアへのハローも広がるため、これを防止するためである。なお、全白表示時のバックライトの輝度（ＬＥＤ電流値）は、表示装置の消費電力やＬＥＤの温度仕様によって決まっているので、ＬＥＤの電流値の増加量はこれらの条件を考慮して決定する。また、ＬＥＤの電流値を増加し上限値近くで長時間使用する場合には、ＬＥＤの温度仕様や装置の温度仕様の許容範囲を超えてしまう恐れがある。よって、ピーク輝度タイマー９により継続使用時間を計測し、輝度増加状態が所定時間以上継続した場合にはＬＥＤ電流値を元の設定値に戻すようにする。
【００２７】
図７は、本実施例の輝度制御を示すフローチャートである。マイコン１６は、表示画面が切り替わる毎に以下の制御を行う。
【００２８】
Ｓ１０１では、画像信号入力部１に画像信号を入力する。
Ｓ１０２では、エリア内輝度検出部２はエリアｉ毎に画像信号の輝度レベルｘ（ｉ）を検出する。そして全てのエリアについて輝度レベルｘ（ｉ）を取得する。
Ｓ１０３では、ＡＰＬ算出部３は画面全体の輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ＡＰＬを算出する。
【００２９】
Ｓ１０４では、エリア制御部６はバックライトのエリア制御として、エリアｉ毎の輝度レベルｘ（ｉ）に応じてバックライト光源の輝度を設定する。例えば、各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）に比例させてバックライト光源の輝度を設定する。これを「通常設定」と呼ぶことにする。
Ｓ１０５では、エリア制御部６は画面全体の平均輝度レベルＡＰＬを閾値ａと比較する。ＡＰＬ≦ａであればＳ１０６へ進む。ＡＰＬ＞ａであればＳ１０１へ戻り、次の画面の制御を行う。閾値ａは例えば２０％とする（なお、画像信号の最大輝度レベルを１００％とする）。
【００３０】
Ｓ１０６では、ピーク輝度検出部４は各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）を閾値ｂと比較する。画面内にｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアが存在すればＳ１０７へ進む。画面内にｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアが存在しなければＳ１０１へ戻る。閾値ｂは例えば８０％とする。
Ｓ１０７では、ピーク輝度検出部４はｘ（ｉ）≧ｂとなるエリアｉをピーク輝度エリアＢとして決定する。また複数のエリアＢが画面内で連結していれば、連結エリアＢ’として扱う。連結しているエリア数をｎ個とする。これより、エリアＢ（またはエリアＢ’）における輝度レベルｘ（Ｂ）≧ｂ、ｘ（Ｂ’）≧ｂとなる。
【００３１】
Ｓ１０８では、周辺輝度検出部５はエリアＢ（またはエリアＢ’）に隣接するエリアを周辺エリアＣとして決定する。周辺エリアＣは複数個存在し、孤立したエリアＢに対する周辺エリアＣは４個となる。
Ｓ１０９では、周辺輝度検出部５は複数個の周辺エリアＣの輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ｘ’（Ｃ）を算出する。
【００３２】
Ｓ１１０では、エリア制御部６は周辺エリアＣの輝度レベル平均値ｘ’（Ｃ）を閾値ｃと比較する。ｘ’（Ｃ）≦ｃであればＳ１１１へ進む。ｘ’（Ｃ）＞ｃであればＳ１０１へ戻る。閾値ｃは例えば１０％とする。
Ｓ１１１では、ピーク輝度補正部７はピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を増加させる。増加量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度増加させ、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度増加させる。
【００３３】
Ｓ１１２では、ピーク輝度タイマー９は光源輝度を増加して点灯させた継続時間ｔを計測し、所定時間ｔｍａｘと比較する。ｔ≧ｔｍａｘであればＳ１１３へ進む。ｔ＜ｔｍａｘであればＳ１０１へ戻る。ｔｍａｘは例えば１分程度とするが、光源輝度の増加量に応じて決定しても良い。
Ｓ１１３では、エリア制御部６は増加させた光源輝度を通常設定に戻し、Ｓ１０１へ戻る。
【００３４】
上記したフローチャートによれば、低輝度背景に囲まれた高輝度エリアのバックライト輝度を通常値よりも増加させるように輝度制御を行うことで、高輝度画像の輝度不足を解消することができる。その際の条件として、高輝度エリアの輝度レベルが閾値ｂ以上、周辺エリアの輝度レベルが閾値ｃ以下として両エリア境界での輝度差が大きい場合に実施する。また、画面全体の輝度平均値ＡＰＬが閾値ａ以下となる視覚的に画像の輝度不足が目立ちやすい場合に実施する。上記した各閾値ａ，ｂ，ｃの値は一例であり、表示装置の性能に合わせて適宜設定すればよい。
【実施例２】
【００３５】
実施例２では、高輝度背景画像内の低輝度画像表示における低輝度エリアの輝度制御について述べる。
【００３６】
図８は、本実施例の輝度制御を示す表示画面の一例を示す図であり、１個の低輝度エリアが孤立して存在する場合である。
画面は１２×６のエリアに分割され、高輝度背景画像（白画像）の中に低輝度画像（黒画像）が表示されている。低輝度画像は１個のエリアＥに存在するものとし、このエリアＥを、「ピーク輝度エリア」と呼ぶことにする。また、ピーク輝度エリアＥに隣接する周辺の高輝度画像のエリアＦを、「周辺エリア」と呼ぶことにする。この画面例では４個の周辺エリアＦが存在する。
【００３７】
この表示画面では、従来のエリア制御によれば、エリアＥのバックライト輝度は暗く、エリアＦのバックライト輝度は明るく点灯される。その結果、エリアＦからエリアＥへの漏れ光が多くなり、エリアＥの画像が本来よりも明るくなる黒浮き現象が生じる。エリアＥに対し隣接する周辺エリアＦは４個存在するから、１個の隣接エリア当り５％漏れ込むものとすれば、エリアＥの輝度は約２０％増加する。そこで本実施例では、エリアＥにおけるバックライト輝度（ＬＥＤ光源の電流値）を従来よりも減少させ、エリアＥの画像の黒浮きをなくすようにする。すなわち、画像信号から決まるバックライト輝度の設定値に対して、輝度レベルを約２０％減少させるように補正する。ただし、エリアＥに対するバックライト輝度の設定値が既に０％に近い場合は、エリアＥの光源輝度をさらに減少させることができない。その場合には、周辺エリアＦのバックライト輝度について従来よりも減少させる。この補正により、エリアＥにおけるバックライト輝度を所望の明るさ０％に近付けることができる。
【００３８】
上記した例では、低輝度エリアＥが孤立している場合を示したが、任意の複数個連結している場合も同様であり、連結数に応じてバックライト輝度の減少量を調整すればよい。
なお、本実施例の輝度制御においてはバックライト輝度（光源ＬＥＤの電流値）を減少させるものであるから、ＬＥＤの温度仕様や装置の温度仕様の許容範囲を新たに考慮する必要がない。よって、使用継続時間に制限を設ける必要がない。
【００３９】
図９は、本実施例の輝度制御を示すフローチャートである。マイコン１６は、表示画面が切り替わる毎に以下の制御を行う。
【００４０】
Ｓ２０１では、画像信号入力部１に画像信号を入力する。
Ｓ２０２では、エリア内輝度検出部２はエリアｉ毎に画像信号の輝度レベルｘ（ｉ）を検出する。そして全てのエリアについて輝度レベルｘ（ｉ）を取得する。
Ｓ２０３では、ＡＰＬ算出部３は画面全体の輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ＡＰＬを算出する。
【００４１】
Ｓ２０４では、エリア制御部６はバックライトのエリア制御として、エリアｉ毎の輝度レベルｘ（ｉ）に応じてバックライト光源の輝度を設定する。例えば、各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）に比例させてバックライト光源の輝度を設定する。これを「通常設定」と呼ぶことにする。
Ｓ２０５では、エリア制御部６は画面全体の平均輝度レベルＡＰＬを閾値ｄと比較する。ＡＰＬ≧ｄであればＳ２０６へ進む。ＡＰＬ＜ｄであればＳ２０１へ戻り、次の画面の制御を行う。閾値ｄは例えば８０％とする。
【００４２】
Ｓ２０６では、ピーク輝度検出部４は各エリアの輝度レベルｘ（ｉ）を閾値ｅと比較する。画面内にｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアが存在すればＳ２０７へ進む。画面内にｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアが存在しなければＳ２０１へ戻る。閾値ｅは例えば２０％とする。
Ｓ２０７では、ピーク輝度検出部４はｘ（ｉ）≦ｅとなるエリアｉをピーク輝度エリアＥとして決定する。また複数のエリアＥが画面内で連結していれば、連結エリアＥ’として扱う。連結しているエリア数をｎ個とする。これより、エリアＥ（またはエリアＥ’）における輝度レベルｘ（Ｅ）≦ｅ、ｘ（Ｅ’）≦ｅとなる。
【００４３】
Ｓ２０８では、周辺輝度検出部５はエリアＥ（またはエリアＥ’）に隣接するエリアを周辺エリアＦとして決定する。周辺エリアＦは複数個存在し、孤立したエリアＥに対する周辺エリアＦは４個となる。
Ｓ２０９では、周辺輝度検出部５は複数個の周辺エリアＦの輝度レベルｘ（ｉ）の平均値ｘ’（Ｆ）を算出する。
【００４４】
Ｓ２１０では、エリア制御部６は周辺エリアＦの輝度レベル平均値ｘ’（Ｆ）を閾値ｆと比較する。ｘ’（Ｆ）≧ｆであればＳ２１１へ進む。ｘ’（Ｆ）＜ｆであればＳ２０１へ戻る。閾値ｆは例えば９０％とする。
Ｓ２１１では、ピーク輝度補正部７はピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度の低減が可能かどうか判定する。すなわち、Ｓ２０４での通常設定が０％程度であれば低減不可能である。可能であればＳ２１２へ進む。不可能であればＳ２１３へ進む。
【００４５】
Ｓ２１２では、ピーク輝度エリアＢ（またはエリアＢ’）のバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を減少させる。減少量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度減少させる、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度減少させる。そしてＳ２０１へ戻る。
Ｓ２１３では、周辺エリアＦのバックライト輝度、すなわちＬＥＤ光源の電流値を減少させる。減少量は連結数ｎに応じて決定し、ｎ＝１であれば通常設定よりも２０％程度減少させる、ｎ＝４であれば通常設定よりも１０％程度減少させる。そしてＳ２０１へ戻る。
【００４６】
上記したフローチャートによれば、高輝度背景に囲まれた低輝度エリア、または低輝度エリアに隣接する周辺エリアのバックライト輝度を通常値よりも減少させるように輝度制御を行うことで、低輝度画像の黒浮きを解消することができる。その際の条件として、低輝度エリアの輝度レベルが閾値ｅ以下、周辺エリアの輝度レベルが閾値ｆ以上として両エリア境界での輝度差が大きい場合に実施する。また、画面全体の輝度平均値ＡＰＬが閾値ｄ以上となる視覚的に画像の黒浮きが目立ちやすい場合に実施する。上記した各閾値ｄ，ｅ，ｆの値は一例であり、表示装置の性能に合わせて適宜設定すればよい。
【００４７】
以上の説明では、本発明によるバックライトの輝度制御を、低輝度背景画像内の高輝度画像表示と、高輝度背景画像内の低輝度画像表示の２つの実施例に分けて説明したが、これらの２つの輝度制御は単独でもあるいは組み合わせても可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１…画像信号入力部、
２…エリア内輝度検出部、
３…ＡＰＬ検出部、
４…ピーク輝度検出部、
５…周辺輝度検出部、
６…エリア制御部、
７…ピーク輝度補正部、
８…空間フィルタ、
９…ピーク輝度タイマー、
１０…バックライト駆動部、
１１…バックライト、
１２…バックライト輝度算出部、
１３…画像信号補正部、
１４…液晶パネル制御部、
１５…液晶パネル、
１６…マイコン（コントローラ）、
２０…エリア、
２１…バックライトセル、
２２…ＬＥＤ光源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
前記液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、
エリア内の輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、
前記ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、
前記エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、
該ピーク輝度補正部は、前記周辺エリアの輝度レベルの平均値が第２の閾値以下の場合、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正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、
表示画面全体の画像信号の輝度レベル（ＡＰＬ）を検出するＡＰＬ検出部を備え、
前記ピーク輝度補正部は、前記ＡＰＬが第３の閾値以下の場合に、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度検出部は、検出した前記ピーク輝度エリアがｎ個連結して存在するときこれを連結エリアとして扱い、
前記周辺輝度検出部は、前記連結エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、
前記ピーク輝度補正部は、前記連結エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を連結数ｎに応じて増加させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記バックライトセルの光源輝度を増加させて継続使用した時間を計測するタイマーを備え、
前記エリア制御部は、前記バックライトセルの輝度増加状態が所定時間以上継続した場合、該バックライトセルの光源輝度を元の設定値に戻すことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
前記液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、
エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、
前記ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、
前記エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、
該ピーク輝度補正部は、前記周辺エリアの輝度レベルの平均値が第５の閾値以上の場合、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置において、
表示画面全体の画像信号の輝度レベル（ＡＰＬ）を検出するＡＰＬ検出部を備え、
前記ピーク輝度補正部は、前記ＡＰＬが第６の閾値以上の場合に、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度検出部は、検出した前記ピーク輝度エリアがｎ個連結して存在するときこれを連結エリアとして扱い、
前記周辺輝度検出部は、前記連結エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、
前記ピーク輝度補正部は、前記連結エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を連結数ｎに応じて減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度補正部は、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少できないとき、前記周辺エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
前記液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、
エリア内の輝度レベルが第１の閾値以上となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、
前記ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、
前記エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、
該ピーク輝度補正部は、前記周辺エリアの輝度レベルの平均値が第２の閾値以下の場合、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正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、
表示画面全体の画像信号の輝度レベル（ＡＰＬ）を検出するＡＰＬ検出部を備え、
前記ピーク輝度補正部は、前記ＡＰＬが第３の閾値以下の場合に、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を増加させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度検出部は、検出した前記ピーク輝度エリアがｎ個連結して存在するときこれを連結エリアとして扱い、
前記周辺輝度検出部は、前記連結エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、
前記ピーク輝度補正部は、前記連結エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を連結数ｎに応じて増加させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記バックライトセルの光源輝度を増加させて継続使用した時間を計測するタイマーを備え、
前記エリア制御部は、前記バックライトセルの輝度増加状態が所定時間以上継続した場合、該バックライトセルの光源輝度を元の設定値に戻すことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、
前記液晶パネルは表示画面を複数のエリアに分割され、前記バックライトは該エリアに対応した複数のバックライトセルで構成されており、
前記各エリアにおける画像信号の輝度レベルに基づいて対応するバックライトセルの光源輝度を個別に設定するエリア制御部と、
エリア内の輝度レベルが第４の閾値以下となるピーク輝度エリアを検出するピーク輝度検出部と、
前記ピーク輝度エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出する周辺輝度検出部と、
前記エリア制御部が設定するバックライトセルの光源輝度を補正するピーク輝度補正部を備え、
該ピーク輝度補正部は、前記周辺エリアの輝度レベルの平均値が第５の閾値以上の場合、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置において、
表示画面全体の画像信号の輝度レベル（ＡＰＬ）を検出するＡＰＬ検出部を備え、
前記ピーク輝度補正部は、前記ＡＰＬが第６の閾値以上の場合に、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度検出部は、検出した前記ピーク輝度エリアがｎ個連結して存在するときこれを連結エリアとして扱い、
前記周辺輝度検出部は、前記連結エリアに隣接する周辺エリアの輝度レベルを検出し、
前記ピーク輝度補正部は、前記連結エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を連結数ｎに応じて減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記ピーク輝度補正部は、前記ピーク輝度エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少できないとき、前記周辺エリアに対応するバックライトセルの光源輝度を減少させるよう補正することを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２３１００（Ｐ２０１２−１２３１００Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２５８６（Ｐ２０１０−２７２５８６）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
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