JP5017885B2

JP5017885B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5017885B2
Application number: JP2006056582A
Authority: JP
Inventors: 和行篠崎
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: JP2007233173A

Description

本発明は、画像データに基づく画像の表示を行う液晶表示装置に関する。

一般的に、アナログテレビジョン放送信号は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ装置でのインターレース表示を前提として生成されている。従って、例えば、インターレース画像をキャプチャして液晶表示装置等に単純に表示した場合、ＣＲＴディスプレイ装置の特性と液晶表示装置等の特性が異なるために、液晶方式の表示画面には、画像のコントラストが適切に表現されないという問題があった。すなわち、テレビジョン放送信号が、ＣＲＴディスプレイ装置における残光特性や、人間の目の残像効果等を考慮して、ＣＲＴディスプレイの蛍光体の発光直後に最大となるように生成されている一方で、液晶表示装置は、バックライトからの光量を偏光板により制御しているため、ＣＲＴディスプレイに表示された画像と比べてコントラストが弱くなる傾向がある。

そこで、従来より、フィルタデバイス等による補正処理が行われているが、当該フィルタ処理は、輝度が動的に変化する画像データに対して一律的に補正を行うものであるため、画像全体が白っぽくなった印象を与える場合があるという問題があった。

そのため、例えば、特許文献１には、液晶表示装置等の受光型光変調素子を用いた画像表示装置において、バックライト光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に関わらず、各画素位置において所望の階調表示を行うことが可能な画像表示装置が開示されている。
また、特許文献２には、入力画像データの彩度情報により決定した彩度強調量に基づいて、各色成分に対する彩度強調を行うことで、少ない計算量で、色成分間のバランスが自然な彩度強調を行うことが可能な画像処理手法が開示されている。
さらに、特許文献３には、Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データもしくは、輝度データより任意期間での映像特性を求めて折れ線ポイントデータを生成し、当該折れ線ポイントデータと入力Ｒ、Ｇ、Ｂ映像データを用いて演算処理を行い、ポイント間の出力階調データを求めて表示パネルに出力することにより、映像データに応じて、適切なコントラストを得て、映像を鮮明に表示することができる液晶表示装置が開示されている。
また、特許文献４には、画素ごと或いは領域ごとに設定された輝度補正データを格納する補正テーブルを複数有し、当該補正テーブルのうちモータの位相情報に基づいて決定された補正テーブルから読み出した補正データに基づいて、ディジタル映像データを補正する投射型映像表示装置が開示されている。
また、特許文献５には、サブフィールドの前半にオン電圧を集中させるようにサブフィールドを制御するコードが格納されたＲＯＭと、階調数を増大させるようにサブフィールドを制御するコードが格納されたＲＯＭとを有し、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割して、表示データの各画素が動画のエッジ部分であるか否かを判別し、動画のエッジ部分では応答性に優れた表示を可能にするコードを、その他の部分では階調再現性に優れた表示を可能にするコードをＲＯＭから選択することで、応答性重視モードでの表示及び階調再現性重視モードでの表示を可能にした電気光学装置が開示されている。
特開２００５−２０４１３６号公報特開２００３−３０９３３８号公報特開２００１−３４３９５７号公報特開２００４−４６１９号公報特開２００３−１８６４４６号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示された技術では、演算処理が複雑となりコストが高くなるという問題があった。また、特許文献４に開示された技術では、フリッカを低減することはできるものの、画像表示装置の特性に応じて画面のコントラストを改善することはできないという問題があった。さらに、特許文献５に開示された技術は、装置自体を機械的に駆動する方式を採用しているため、コストがかかるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、輝度を動的に変化させることにより、液晶表示装置の特性に応じた適切なコントラスト表示を行うことができる液晶表示装置を、簡単な構成且つ低コストで提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、画像データに基づく画像の表示を行う液晶表示装置において、
１フレーム分の画像データにおける各画素データの輝度から算出した所定の統計値により、当該１フレーム分の画像データの代表輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記代表輝度に基づいて、前記各画素データの補正を行う補正手段と、
を備え、
前記決定手段は、
前記画像データにおける前記各画素データに基づいて輝度値を検出する輝度検出回路と、
該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生するパルス発生回路と、
当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントすべく、輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタと、
各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持するヒストグラムレジスタと、
該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記画像データの輝度の統計値としての中央値である輝度中央値を算出する算出手段とを備え、
前記補正手段は、
画素データにおける輝度と、当該輝度の補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルと、
前記各画素データの補正値を、前記補正値テーブルを参照して決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された前記補正値に基づいて、前記各画素データを補正する画像データ補正手段と、
を備え、
前記補正値テーブルは、各輝度レベルに対応する数が用意されたものであって、
前記算出手段により算出された前記輝度中央値を前記代表輝度とし、
輝度を動的に変化させることによりコントラスト表示を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、画像データに基づく画像の表示を行う液晶表示装置において、
１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データに分割して、分割された各ブロック画像データにおける各画素データの輝度から算出した所定の統計値により、ブロック画像データ毎の代表輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記ブロック画像データ毎の前記代表輝度に基づいて、前記各画素データの補正を行う補正手段と、
を備え、
前記決定手段は、
前記１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データに分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された前記ブロック画像データ毎に、各ブロック画像データにおける前記各画素データに基づいて輝度値を検出する輝度検出回路と、
該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生するパルス発生回路と、
当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントすべく、輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタと、
各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持するヒストグラムレジスタと、
該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記ブロック画像データ毎の輝度の統計値としての中央値である輝度中央値を算出する算出手段と、を備え、
前記補正手段は、
画素データにおける輝度と、当該輝度の補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルと、
前記各画素データの補正値を、前記補正値テーブルを参照して決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された前記補正値に基づいて、前記各画素データを補正する画像データ補正手段と、
を備え、
前記補正値テーブルは、各輝度レベルに対応する数が用意されたものであって、
前記算出手段により算出された前記輝度中央値を前記代表輝度とし、
輝度を動的に変化させることによりコントラスト表示を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、前記補正値テーブルは、
高輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルと、低輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルとでは、所定の画素データにおける輝度の各レベルに割り当てる補正値を段階的に異なるものとして、輝度レベルに対応して複数備えられ、
前記補正値決定手段は、
前記決定手段により決定された前記代表輝度に対応する補正値テーブルを、前記複数の補正値テーブルの中から決定し、決定した補正値テーブルにおける前記各画素データの輝度に対応する補正値を参照して、当該各画素データの前記補正値を決定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、輝度検出回路は、画像データの前記各画素データに基づいて輝度値を検出する。パルス発生回路は、該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生する。輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタは、当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントする。ヒストグラムレジスタは、各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持する。算出手段は、該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記画像データの輝度の統計値としての中央値である輝度中央値を算出し、補正手段は、算出手段により算出された輝度中央値に基づいて、各画素データの補正を行うので、複雑な統計処理に依ることなく、より簡単な構成且つ低コストで、液晶表示装置の特性に応じた適切なコントラスト表示を実現することができる。
さらに、画素データにおける輝度と、当該輝度を有する画素データの補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルを備え、補正値決定手段は、各画素データの補正値を、補正値テーブルを参照して決定し、画像データ補正手段は、補正値決定手段に基づいて決定された補正値に基づいて、各画素データを補正する。従って、各画素データの補正を、細かく設定することとなって、より適切なコントラスト表示を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、分割手段は、１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データに分割し、輝度検出回路は、分割手段により分割されたブロック画像データ毎に、各ブロック画像データにおける各画素データに基づいて輝度値を検出し、パルス発生回路は、該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生する。輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタは、当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントする。ヒストグラムレジスタは、各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持する。算出手段は、該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記ブロック画像データ毎の輝度の統計値としての中央値であるブロック画像データ毎の輝度中央値を算出する。また、補正手段は、算出手段により算出された輝度中央値に基づいて、各画素データの補正を行うので、複雑な統計処理に依ることなく、より簡単な構成且つ低コストで、液晶表示装置の特性に応じた適切なコントラスト表示を実現することができる。
さらに、画素データにおける輝度と、当該輝度を有する画素データの補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルを備え、補正値決定手段は、各画素データの補正値を、補正値テーブルを参照して決定し、画像データ補正手段は、補正値決定手段に基づいて決定された補正値に基づいて、各画素データを補正する。従って、各画素データの補正を、ブロック単位でより細かく設定することとなって、より適切なコントラスト表示を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果が得られるのは無論のこと、補正値テーブルは、高輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルと、低輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルとでは、所定の画素データにおける輝度の各レベルに割り当てる補正値を段階的に異なるものとして、輝度レベルに対応して複数備えられ、補正値決定手段は、決定手段により決定された輝度に対応する補正値テーブルを、複数の補正値テーブルの中から決定し、決定した補正値テーブルにおける各画素データの輝度に対応する補正値を参照して、当該各画素データの補正値を決定する。従って、各画素データの補正を、代表輝度に対応してより細かく設定できることとなって、より適切なコントラスト表示を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態は、ＣＲＴ（Cathode Ray Cube）ディスプレイでのインターレース表示を前提として生成されたテレビジョン放送信号に基づいて、コントラストを適切に表現することができる液晶表示装置１００について説明する。

ここでのテレビジョン放送信号は、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式を採用するものとする。ＮＴＳＣ方式は、アスペクト比（横縦比）４：３のＣＲＴディスプレイを有するテレビジョン受像機での、２：１インターレース走査を前提に生成され、送信されている。一方、本実施形態の液晶表示装置１００は、例えばハイビジョン放送に対応したアスペクト比１６：９の液晶方式の表示画面７１（図２参照）を有しており、この表示画面７１のアスペクト比や解像度に適合するよう、ＮＴＳＣ方式の放送信号に対して拡大縮小補正を行って画像データを変換するためのスケーラ５２（図１参照）を備えている。
本実施形態の液晶表示装置１００においては、例えば、スケーラ５２に、放送信号を構成する輝度信号Ｙに対して補正処理を行う機能を付加し、これにより、ＣＲＴディスプレイ用に生成された放送信号に基づいて、液晶表示装置１００の特性に応じた適切なコントラストの表示を実現することとした。

なお、以下の説明において、ブロック画像データＢとは、図２に示すように、１フレーム分の画像データのうち、分割された画像データの各々をいい、ブロック画像データＢ全体の輝度である代表輝度は、図３に示すように、符号Ｙｂで示す。
また、図２における画素データＰとは、１画素を構成する画像データのことをいい、それぞれの画素データＰの輝度は、図４に示すように、符号Ｙｐで示す。

まず、図１を参照しながら、本実施形態の液晶表示装置１００の要部構成について説明する。
本液晶表示装置１００は、装置本体１と、テレビジョン放送局より送信された放送信号を受信するアンテナ２と、当該アンテナ２より受信された放送信号のうちから所定の放送チャンネルの放送信号を選局するチューナ部３と、チューナ部３から出力された放送信号に対して所定の入力信号処理を行う入力信号処理部４と、入力信号処理部４を介して入力された画像データに対してスケーリング及びコントラスト補正処理を行う画像データ変換部５と、映像・音声信号に対して所定の出力信号処理を行う出力信号処理部６と、出力信号処理部６から入力された画像データに基づく映像を表示させる表示部７と、ユーザが各種指示を入力するためのリモコン等のキー入力部８と、装置本体１全体を統括制御する制御部９と、各部を接続する制御バス１０と、等を備えて構成されている。

アンテナ２は、例えば、屋外において所定の方向に向けて配置されており、図示しないテレビジョン放送局から発信される高周波（ＲＦ）のＲＦ信号を受信する。

チューナ部３は、例えば、図示は省略するが、高周波増幅回路と、局部発振回路及び混合回路から成る周波数変換回路と、を備えて構成されている。チューナ部３は、アンテナ２により受信された放送信号（ＲＦ信号）と、局部発振回路から出力される局部発振信号とを混合回路により混合し、当該放送信号の周波数を選局するための制御部９からの制御出力に応じて、特定周波数帯の放送信号を受信する。そして当該受信した放送信号を所定の中間周波数を有するＩＦ（中間周波：Intermediate Frequency）信号に変換して、入力信号処理部４に出力する。

入力信号処理部４は、例えば、輝度・色信号処理部４１、Ａ／Ｄ変換部４２等を備えて構成されている。

輝度・色信号処理部４１は、例えば、チューナ部３から供給されたＩＦ信号（コンポジットビデオ信号）を、ＲＧＢ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部４２に出力する。
具体的には、輝度・色信号処理部４１は、図示は省略するが、Ｙ／Ｃ分離回路、色信号復調回路及びマトリクス回路等を備えており、Ｙ／Ｃ分離回路において、輝度信号Ｙ、色信号Ｃ及び同期信号が複合されたコンポジットビデオ信号から、輝度信号Ｙと色信号Ｃを分離し、色信号復調回路において、色信号ＣをＲ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号の色差信号に復調する。マトリクス回路は、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙから、所定の導出式を用いてＧ−Ｙ信号を生成し、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、Ｇ−Ｙのそれぞれに輝度信号Ｙを加算することにより、ＲＧＢ信号を生成して、後段のＡ／Ｄ変換部４２に出力する。コンポジットビデオ信号に含まれる同期信号は、図示しない同期分離回路において分離されて、制御部９に対して出力される。

Ａ／Ｄ変換部４２は、輝度・色信号処理部４１から入力されたアナログＲＧＢ信号をデジタル変換し、生成したデジタルＲＧＢ信号を画像データ変換部５に出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部４２は、例えば、サンプル・ホールド回路において、放送信号の周波数で規定される所定のサンプリング周波数で標本化を行うことにより、アナログ／デジタル変換を行っている。

画像データ変換部５は、例えば、元画像メモリ５１と、スケーラ５２と、補正画像メモリ５３と、決定手段（算出手段）としてのヒストグラム検出部５４と、画像データ補正手段（補正手段）としての輝度補正値付与部５５と、等を備えて構成されている。当該画像データ変換部５は、異なる画像サイズのディスプレイ用に生成された画像データに対して、当該液晶表示装置１００の表示画面７１の解像度や画面サイズに合致するよう拡大補正するスケーリング処理を行うとともに、ＣＲＴディスプレイ用に生成された画像データに対して、コントラスト補正処理を行い、液晶方式の表示画面７１に表示される映像のコントラストを調整する。

元画像メモリ５１は、入力信号処理部４から入力されたＲＧＢ信号である画像データを、フレーム単位で一旦記憶する。具体的には、元画像メモリ５１は、少なくとも２フィールド分の画像データを記憶可能に構成されており、２フィールド分の画像信号が入力されると、１フレーム分の画像データとして２次元状に記憶する。
当該元画像メモリ５１への画像データの書き込みは、図示しないＰＬＬ回路において、放送信号を構成する同期信号に応じた発振周波数で発振される書き込みクロックに同期して行われる。

スケーラ５２は、元画像メモリ５１にフレーム単位で記憶された画像データを読み出して、本液晶表示装置１００の表示画面７１の画像サイズに合わせて画素数の変換等の拡大補正を行い、後段の補正画像メモリ５３に出力する。

補正画像メモリ５３は、スケーラ５２において拡大補正された画像データをフレーム単位で一時的に記憶し、制御部９からの制御出力に応じて、記憶した画像データを所定のタイミングで後段の出力信号処理部６に出力する。
当該補正画像メモリ５３からの画像データの読み出しは、図示しないＰＬＬ回路において、画像データの出力先である表示画面７１に応じた固定周波数で発振される読み出しクロックに同期して行われる。

ヒストグラム検出部５４は、例えば、元画像メモリ５１から、フレーム単位で記憶された画像データを読み出し、読み出した１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割する。ここでのヒストグラム検出部５４は、１フレーム単位の画像データを、例えば４分割するものとして以下の説明を行うが、分割数は９分割、１６分割或いはそれ以上であっても良い。
ヒストグラム検出部５４は、１フレーム分の画像データを分割して得られたブロック画像データＢにおける各画素データＰの輝度信号Ｙ（輝度）に基づいて、輝度のヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づくデータを制御部９に対して出力する。当該ヒストグラムは、各ブロック画像データＢの輝度信号Ｙに基づいてそれぞれ作成され、ここでは１フレーム分の画像データから４つのヒストグラムが生成されることとなる。
なお、ヒストグラム検出部５４は、ＲＧＢの各色信号ごとの輝度信号Ｙに基づいてヒストグラムを作成しても良く、その場合には、１フレーム分の画像データから１２個のヒストグラムが生成されることとなる。

具体的には、ヒストグラム検出部５４は、図示しない輝度検出回路、パルス発生回路、輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタ及びヒストグラムレジスタ等を備え、ブロック画像データＢであるＲＧＢ信号における輝度信号Ｙの出現頻度数を、輝度のレベル別に算出する。
各画素データＰを成すＲＧＢ信号は、例えば、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の各色信号が８ビットから構成されており、当該ＲＧＢ信号に基づいて、輝度検出回路において、ＲＧＢの各色信号の輝度値をそれぞれ検出し、当該検出した各輝度値に基づいて、Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂの計算式により、ＲＧＢ信号の輝度信号Ｙの値が求められる。パルス発生回路は、輝度検出回路において、ＲＧＢ信号から算出された輝度信号Ｙに基づいてパルスを発生し、カウンタは当該パルス信号をそれぞれカウントする。ヒストグラムレジスタは、各々のカウンタでカウントされたカウント値を保持し、これにより、輝度信号Ｙに基づくヒストグラムが生成される。図３（ａ）は、当該ヒストグラム検出部５４により、ブロック画像データＢの輝度信号Ｙに基づいて生成されたヒストグラムの例であり、Ｘ軸が輝度レベル（例えば、２５６階調）、Ｙ軸が出現頻度数を表している。

輝度補正値付与部５５は、例えば、後述する補正値決定プログラム９４ｂの実行により決定された各画素データＰの輝度Ｙｐの補正値を、補正画像メモリ５３から読み出された画像データの各画素データＰに対してそれぞれ加算することにより、補正画像メモリ５３に格納された画像データを補正する。
具体的には、輝度補正値付与部５５は、ＣＰＵ９２による補正値決定プログラム９４ｂの実行により、各画素データＰの輝度Ｙｐに対応する補正値が、補正値テーブル９３１から読み出されて出力されると、それぞれの補正値に基づいて、補正画像メモリ５３から出力される画像データを構成する画素データＰの輝度Ｙｐの各々に補正値を加算することにより、各画素データＰの輝度Ｙｐを補正する。

出力信号処理部６は、例えば、ＬＶＤＳ（Low-Voltage Differential Signaling：低電圧作動方式）インターフェース６１等を備えて構成され、画像データ変換部５から入力された画像データをＬＶＤＳ形式に変換して、表示部７に出力する。

表示部７は、液晶方式の表示画面７１を備えて構成されており、図示は省略するが、ガラス基板と、このガラス基板に対して所定の間隔を隔てて配設された対向基板とを張り合わせ、これらを２枚の偏光板で挟んだ構成となっている。ガラス基板と対向基板の間には、液晶層等が保持され、背面側には光ランプ、導光板、反射シート等で構成されるバックライトが配設されている。ガラス基板の上には、複数の画素がマトリクス状に配設されており、一方、対向基板上には対向電極が形成されている。
当該画素は、各々が信号線及び走査線と接続するよう形成された画素電極と、これを駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と等を備えて構成されており、画素電極と対向電極との間に封入された領域の液晶が、電極間の電界の変動を受けて配列方向を変え、偏光板と、画素電極及び対向電極上に形成された配向膜とともに動作して、光を通過或いは遮断させ、信号線及び走査線に送られた画像データに基づく映像を、表示画面７１に表示させることとなる。また、対向基板側にはＲＧＢのカラーフィルタが配設されており、背面側のバックライトから照射される光が当該カラーフィルタを介することにより、カラー表示がされる。

制御部９は、I／Ｏ（Input/Output）ポート９１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９２と、メモリ部９３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）９４と、等を備えて構成されている。

ＣＰＵ９２は、装置本体１の各部からＩ／Ｏポート９１を介して入力された入力信号及びキー入力部８の各種キーの押下操作によってＩ／Ｏポート９１を介して入力された入力操作信号等に応じて、ＲＯＭ９４に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいてＩ／Ｏポート９１を介して各部に出力信号を出力することにより、液晶表示装置１００の動作全般を統括制御する。

メモリ部９３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリからなるワークエリア（図示省略）に、ＣＰＵ９２によって各種プログラムが実行される際に生じる処理結果や、入力されたデータ等を一時的に記憶するとともに、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリからなるデータエリア（図示省略）に、複数の補正値テーブル（補正手段）９３１を格納している。
当該補正値テーブル９３１は、輝度レベルに対応して複数設けられており、例えば、代表輝度Ｙｂの輝度レベルが２５６階調で表される場合に、輝度レベル０〜３１、３２〜６３、６４〜９５、９６〜１２７、１２８〜１５９、１６０〜１９１、１９２〜２２３、２２４〜２５５の代表輝度Ｙｂに対応する８つの補正値テーブル９３１Ａ〜９３１Ｈが設けられている。
ここで、代表輝度Ｙｂとは、ヒストグラム検出部５４において作成された、各ブロック画像データＢにおける各画素データＰの輝度Ｙｐに基づくヒストグラムから算出されるブロック画像データＢ毎の輝度中央値（統計値）である。詳細については後述する。

図４は、例えば、輝度レベルが０〜３１の代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１Ａの例である。当該補正値テーブル９３１Ａは、ブロック画像データＢを構成する画素データＰにおける輝度Ｙｐの各レベル（２５６階調）に、当該輝度Ｙｐを有する画素データＰに所定の補正値を加算するための当該輝度Ｙｐの補正値（例えば、補正値０Ａ〜２５５Ａ）を、それぞれ対応付けて格納している。
各補正値テーブル９３１には、高輝度レベルの画素データＰに対しては輝度Ｙｐを上げるとともに、低輝度レベルの画素データＰに対しては輝度Ｙｐを下げるような補正値が格納されており、輝度補正値付与部５５において、各画素データＰの輝度Ｙｐに対して、当該輝度Ｙｂに対応する補正値がそれぞれ付与されることにより、画像データのハイライト輝度と黒レベル輝度との比（コントラスト比）が大きくなって、表示画面７１に表示される映像のコントラストが改善されることとなる。
また、輝度レベルに対応して設けられた複数の補正値テーブル９３１は、高輝度レベルの代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１（例えば、補正値テーブル９３１Ａ）と、低輝度レベルの代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル（例えば、補正値テーブル９３１Ｈ）とでは、画素データＰにおける輝度Ｙｐの各レベルに割り当てる補正値を、段階的に異ならせており、輝度補正値付与部５５において、それぞれの代表輝度Ｙｂに応じた補正値テーブル９３１に基づく補正が行われることにより、より適切な補正値が付与されることとなり、画像データのハイライト輝度と黒レベル輝度との比（コントラスト比）が更に大きくなって、コントラストの表示がより適切なものとなる。

ＲＯＭ９４は、例えば、輝度決定プログラム９４ａ、補正値決定プログラム９４ｂ、画像データ補正プログラム９４ｃ等の各種プログラムを格納している。

輝度決定プログラム９４ａは、例えば、ＣＰＵ９２に、ヒストグラム検出部５４において、１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割して、分割されたブロック画像データＢ毎に、各ブロック画像データＢにおける各画素データＰの輝度Ｙｐに基づくヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムからブロック画像データＢ毎の輝度中央値（統計値）を算出することにより、前記ブロック画像データＢ毎の代表輝度Ｙｂを決定する機能を実現するプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ９２は、ヒストグラム検出部５４において、元画像メモリ５１からフレーム単位で記憶された画像データを読み出すと、１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割する。さらに、分割して得られた各ブロック画像データＢの輝度信号Ｙに基づいて、それぞれ輝度のヒストグラムを作成し（図３（ａ）参照）、作成したヒストグラムに基づいて、輝度中央値を算出する。そして、当該算出された輝度中央値を、当該ブロック画像データＢの代表輝度Ｙｂとして決定する。
ＣＰＵ９２は、かかる輝度決定プログラム９４ａを実行することにより、決定手段、分割手段及び算出手段として機能する。

補正値決定プログラム９４ｂは、例えば、ＣＰＵ９２に、輝度決定プログラム９４ａの実行により決定された代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１を、メモリ部９３に格納された複数の補正値テーブル９３１（例えば、９３１Ａ〜９３１Ｈ）の中から決定し、決定した補正値テーブル９３１における各画素データＰの輝度Ｙｐに対応する補正値を参照して、当該各画素データＰの補正値を決定する機能を実現するプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ９２は、輝度決定プログラム９４ａの実行により、ヒストグラム検出部５４において生成されたヒストグラムに基づいてブロック画像データＢ毎の代表輝度Ｙｂが決定されると、当該代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１を、メモリ部９３に格納された複数の補正値テーブル９３１Ａ〜９３１Ｈの中から決定し、当該補正値テーブル９３１（例えば、補正値テーブル９３１Ａ）において、ブロック画像データＢを構成するそれぞれの画素データＰについて、その輝度Ｙｐに対応する補正値を読み出すことにより、ブロック画像データＢを構成する各画素データＰの補正値を決定する。
ＣＰＵ９２は、かかる補正値決定プログラム９４ｂを実行することにより、補正値決定手段、補正手段として機能する。

画像データ補正プログラム９４ｃは、例えば、ＣＰＵ９２に、補正値決定プログラム９４ｂの実行に基づいて決定された補正値に基づいて、各画素データＰを補正する機能を実現するプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ９２は、補正値決定プログラム９４ｂの実行により、補正値テーブル９３１から各画素データＰの輝度Ｙｐに対応する補正値が読み出され、各画素データＰの補正値が決定されると、当該補正値を、輝度補正値付与部５５に対して出力する。輝度補正値付与部５５は、補正画像メモリ５３から入力された画像データの各画素データＰに対して、当該補正値をそれぞれ加算する演算処理を行うことにより、各画素データＰの輝度Ｙｐを補正し、画像データのコントラストを調整する。
ＣＰＵ９２は、かかる画像データ補正プログラム９４ｃを実行することにより、輝度補正値付与部５５とともに、画像データ補正手段、補正手段として機能する。

ここで、輝度決定プログラム９４ａ、補正値決定プログラム９４ｂ、画像データ補正プログラム９４ｃにおけるＣＰＵ９２の処理について、より具体的に説明する。
例えば、ＣＰＵ９２は、ヒストグラム検出部５４において、元画像メモリ５１からフレーム単位で記憶された画像データを読み出すと、１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割し、各々のブロック画像データＢにおける画素データＰの輝度信号Ｙに基づいて、輝度のヒストグラムを作成し、作成したヒストグラムに基づいて輝度中央値（例えば、３０）を算出する。そして、当該算出された輝度中央値（例えば、３０）を、当該ブロック画像データＢの代表輝度Ｙｂとして決定する。
次に、ＣＰＵ９２は、ブロック画像データＢの代表輝度Ｙｂが決定されると、当該代表輝度Ｙｂ（例えば、Ｙｂ＝３０）に対応する補正値テーブル９３１（例えば、補正値テーブル９３１Ａ）を、メモリ部９３に格納された複数の補正値テーブル９３１Ａ〜９３１Ｈの中から決定し、当該補正値テーブル９３１（例えば、補正値テーブル９３１Ａ）において、当該ブロック画像データＢを構成する画素データＰの輝度Ｙｐ（例えば、Ｙｐ＝２）に対応する補正値（例えば、補正値２Ａ）を、画素データＰの各々について読み出すことにより、ブロック画像データＢを構成する各画素データＰの補正値を決定する。
さらに、ＣＰＵ９２は、補正値テーブル９３１（例えば、補正値テーブル９３１Ａ）から各画素データＰの輝度Ｙｐ（例えば、Ｙｐ＝２）に対応する補正値（例えば、補正値２Ａ）が読み出されることにより、各画素データＰの補正値が決定されると、決定された各補正値（例えば、補正値２Ａ）を、輝度補正値付与部５５に対して出力する。そして、ＣＰＵ９２は、輝度補正値付与部５５において、補正画像メモリ５３から入力された画像データの各画素データＰに対して、補正値をそれぞれ加算する演算処理を行うことにより、画像データにおける各画素データＰの輝度Ｙｐを補正して、表示画面７１に表示される画像のコントラストを調整する。

以上説明した本発明にかかる液晶表示装置１００によれば、ＣＰＵ９２による輝度決定プログラム９４ａの実行により、１フレーム分の画像データが複数のブロック画像データＢに分割され、分割されたブロック画像データＢ毎に、各ブロック画像データＢにおける各画素データＰの輝度Ｙｐに基づくヒストグラムが作成され、当該ヒストグラムからブロック画像データＢ毎の輝度中央値が算出されることにより、ブロック画像データＢ毎の代表輝度Ｙｂが決定される。また、画素データＰにおける輝度Ｙｐと、当該輝度Ｙｐを有する画素データＰの補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブル９３１が、輝度レベルに対応して複数備えられており、ＣＰＵ９２による補正値決定プログラム９４ｂの実行により、ブロック画像データＢ毎に、輝度決定プログラム９４ａの実行により決定された代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１が、複数の補正値テーブル９３１の中から決定され、決定された補正値テーブル９３１における各画素データＰの輝度Ｙｐに対応する補正値が参照されて、当該各画素データＰの補正値が決定され、ＣＰＵ９２による画像データ補正プログラム９４ｃの実行により、補正値決定プログラム９４ｂの実行に基づいて決定された補正値に基づいて、各画素データＰが補正される。
従って、各画素データＰの輝度が動的に変化する場合に、画素データＰ毎に、より適切な補正値に基づく補正が行われることとなって、液晶表示装置１００の特性に応じた適切なコントラスト表示を行うことができ、しかも、ブロック画像データＢ単位で算出した代表輝度Ｙｂに基づいて画素データＰの補正を行うので、複雑な演算処理に依ることなく、より簡単な構成且つ低コストで、適切なコントラスト表示を行うことができる液晶表示装置１００を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、本実施形態では、１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割して、それぞれのブロック画像データＢ毎に代表輝度Ｙｂを決定する例を用いて説明したが、画像データをブロックに分割することなく、１フレーム分の画像データ毎に代表輝度Ｙｂを決定し、当該１フレーム毎の代表輝度Ｙｂに基づいて補正値テーブル９３１を決定し、各画素データＰの補正を行う構成であっても良い。
また、例えば、本実施形態において、８つの補正値テーブル９３１Ａ〜９３１Ｈを設ける例について説明したが、０〜２５５の各輝度レベルに対応する２５６個の補正値テーブル９３１が用意されている構成であっても良い。
また、例えば、ＲＧＢ信号に変換された画像データに対して、コントラスト補正処理を行う構成について説明したが、ＲＧＢ信号に変換前の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ等の、他の形式の画像データに対して、コントラスト補正処理を行う構成であっても良い。
また、放送信号は、ＮＴＳＣ方式に限られず、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式、ＳＥＣＡＭ（SEquential Colour And Memory）方式等であっても良い。
また、統計値は、輝度中央値に限られることなく、平均値、最頻値等であっても良い。
また、例えば、本実施形態の液晶表示装置１００では、スケーラ５２に、コントラストの調整機能を付加する例を用いて説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば、コントラストの調整を行うコントラスト調整部を、スケーラ部とは別に設ける構成であっても良い。

ここで、図５を参照しながら、本発明の他の実施例である液晶表示装置３００について、より具体的に説明する。なお、図５に示す液晶表示装置３００を説明するに当たり、図１に示した液晶表示装置１００と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
液晶表示装置３００では、Ａ／Ｄ変換部４２によりデジタル変換されたデジタル画像データが、表示画面７１に合わせて画素数変換処理等を行うスケーラ部５ａと、コントラストの調整を行うコントラスト調整部５ｂとに、別々に入力されるようになっている。ＣＰＵ９２ａは、コントラスト調整部５ｂに入力された画像データを、元画像メモリ５１ａとは別に設けられたフレームメモリ５６ａに、フレーム単位で一旦記憶させ、ヒストグラム検出部５４ａにおいて、フレームメモリ５６ａからフレーム単位で記憶された画像データを読み出す。そして、読み出した１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データＢに分割し、各ブロック画像データＢ毎に、各画素データＰの輝度信号Ｙに基づく輝度のヒストグラムを作成する。さらに、ＣＰＵ９２ａは、それぞれのヒストグラムに基づいて、各ブロック画像データＢ毎の輝度中央値を算出し、当該輝度中央値を、ブロック画像データＢの代表輝度Ｙｂとして決定する。ＣＰＵ９２ａは、各ブロック画像データＢの代表輝度Ｙｂが決定されると、当該代表輝度Ｙｂに対応する補正値テーブル９３１を決定し、決定した補正値テーブル９３１における各画素データＰの輝度Ｙｐに対応する補正値を参照して、各画素データＰの補正値を決定する。ＣＰＵ９２は、各画素データＰの補正値が決定されると、当該補正値を輝度補正値付与部５５ａに対して出力し、スケーラ部５ａから入力されるスケーリング処理等が行われた画像データに対して、当該補正値をそれぞれ加算する演算処理を行うことにより、各画素データＰの輝度Ｙｐを補正し、よって、表示画面７１に表示される画像のコントラストがより適切なものとなる。
この構成によれば、従来の液晶表示装置に対して、新たにコントラスト調整部５ｂを追加するだけで、本発明における適切なコントラスト表示を行うことができる液晶表示装置３００を実現することができる。

本実施形態の液晶表示装置の要部構成を例示するブロック図である。ブロック画像データ及び画素データを説明するための説明図である。ブロック画像データの輝度信号に基づくヒストグラムを例示する図である。補正値テーブルを例示する図である。本発明の他の実施例における液晶表示装置の要部構成を例示するブロック図である。

符号の説明

１００、３００液晶表示装置
５４、５４ａヒストグラム検出部（決定手段、算出手段）
５５、５５ａ輝度補正値付与部（画像データ補正手段、補正手段）
７１表示画面
９２、９２ａＣＰＵ（決定手段、分割手段、算出手段、補正手段、補正値決定手段、画像データ補正手段）
９３１（９３１Ａ〜９３１Ｈ）補正値テーブル（補正手段）
９４ａ輝度決定プログラム（決定手段、分割手段、算出手段）
９４ｂ輝度補正値決定プログラム（補正手段、補正値決定手段）
９４ｃ画像データ補正プログラム（補正手段、画像データ補正手段）
Ｂブロック画像データ
Ｐ画素データ

Claims

画像データに基づく画像の表示を行う液晶表示装置において、
１フレーム分の画像データにおける各画素データの輝度から算出した所定の統計値により、当該１フレーム分の画像データの代表輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記代表輝度に基づいて、前記各画素データの補正を行う補正手段と、
を備え、
前記決定手段は、
前記画像データにおける前記各画素データに基づいて輝度値を検出する輝度検出回路と、
該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生するパルス発生回路と、
当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントすべく、輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタと、
各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持するヒストグラムレジスタと、
該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記画像データの輝度の統計値としての中央値である輝度中央値を算出する算出手段とを備え、
前記補正手段は、
画素データにおける輝度と、当該輝度の補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルと、
前記各画素データの補正値を、前記補正値テーブルを参照して決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された前記補正値に基づいて、前記各画素データを補正する画像データ補正手段と、
を備え、
前記補正値テーブルは、各輝度レベルに対応する数が用意されたものであって、
前記算出手段により算出された前記輝度中央値を前記代表輝度とし、
輝度を動的に変化させることによりコントラスト表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
画像データに基づく画像の表示を行う液晶表示装置において、
１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データに分割して、分割された各ブロック画像データにおける各画素データの輝度から算出した所定の統計値により、ブロック画像データ毎の代表輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記ブロック画像データ毎の前記代表輝度に基づいて、前記各画素データの補正を行う補正手段と、
を備え、
前記決定手段は、
前記１フレーム分の画像データを複数のブロック画像データに分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された前記ブロック画像データ毎に、各ブロック画像データにおける前記各画素データに基づいて輝度値を検出する輝度検出回路と、
該輝度検出回路が検出した輝度値に基づいてパルスを発生するパルス発生回路と、
当該パルス発生回路が発生したパルス信号をそれぞれカウントすべく、輝度のレベル数と同数だけ設けられた複数のヒストグラムカウンタと、
各々のヒストグラムカウンタでカウントされたカウント値を保持するヒストグラムレジスタと、
該ヒストグラムレジスタによって生成されたヒストグラムから前記ブロック画像データ毎の輝度の統計値としての中央値である輝度中央値を算出する算出手段と、を備え、
前記補正手段は、
画素データにおける輝度と、当該輝度の補正値であって、高輝度レベルの画素データに対しては輝度を上げるとともに、低輝度レベルの画素データに対しては輝度を下げるような補正値とを対応付けて記憶する補正値テーブルと、
前記各画素データの補正値を、前記補正値テーブルを参照して決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された前記補正値に基づいて、前記各画素データを補正する画像データ補正手段と、
を備え、
前記補正値テーブルは、各輝度レベルに対応する数が用意されたものであって、
前記算出手段により算出された前記輝度中央値を前記代表輝度とし、
輝度を動的に変化させることによりコントラスト表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
前記補正値テーブルは、
高輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルと、低輝度レベルの代表輝度に対応する補正値テーブルとでは、所定の画素データにおける輝度の各レベルに割り当てる補正値を段階的に異なるものとして、輝度レベルに対応して複数備えられ、
前記補正値決定手段は、
前記決定手段により決定された前記代表輝度に対応する補正値テーブルを、前記複数の補正値テーブルの中から決定し、決定した補正値テーブルにおける前記各画素データの輝度に対応する補正値を参照して、当該各画素データの前記補正値を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。