JP5335653B2 - 液晶表示装置及び液晶表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及び液晶表示方法に係り、特に、より効率的な消費電力削減と最適な画質の両立を可能とした液晶表示装置及び液晶表示方法に関する。

従来、液晶表示装置等における高品位、高画質化技術は、需要の急激な増加に伴い急速な進化を遂げつつある。ここで、液晶表示に採用されているバックライト光源として、従来から使用されている冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）は、水銀の使用や消費電力等の環境問題と、コントラストや色再現等の画質上の問題等により、数年後にはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）バックライトに全て切り替わろうとしている。

なお、ＬＥＤバックライトは、既に携帯電話やノートパソコン、小型モニタに至るまで各分野で採用が進んでおり、今後、中型から大型のＴＶ、ディスプレイへの採用が各社で計画されている。

ここで、従来における液晶表示装置の概略構成例について図を用いて説明する。図１は、従来における液晶表示装置の概略構成を示す図である。なお、図１（Ａ）は、従来のＣＣＦＬバックライトを用いた液晶表示装置の一例を示し、図１（Ｂ）は、ＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置の一例を示している。

図１（Ａ）に示す液晶表示装置１０−１は、信号処理部１１と、画質調整部１２と、液晶表示部としての液晶パネル１３と、電源部１４と、ＣＣＦＬバックライト部１５とを有するよう構成されている。また、図１（Ｂ）に示す液晶表示装置１０−２は、信号処理部１１と、画質調整部１２と、液晶パネル１３と、ＬＥＤドライバ１６と、ＬＥＤバックライト部１７とを有するよう構成されている。

なお、図１（Ａ）に示す液晶表示装置１０−１は、バックライト光源の輝度制御を目的としたものであり、主に信号系のみの単一制御系統で画質改善が行われる。具体的には、液晶表示装置１０−１は、例えば放送局等の提供者側から送信された映像信号を入力信号として入力すると、信号処理部１１は映像信号に含まれる画像が液晶パネル１３にて表示可能となるように、例えば液晶パネル１３の画素数に合わせた画像データを生成する等の信号処理を行う。

また、画質調整部１２は、信号処理部１１により得られた画像データに対してブライトネス、コントラスト、黒バランス及び白バランス等の所定の条件による画質改善のための調整を行う。

また、電源部１４は、ＣＣＦＬバックライト部１５に所定量の電力を供給する。また、ＣＣＦＬバックライト部１５は、冷陰極管を光源とした光により導光板等の端面での反射を繰り返すことにより、全面が均一に光るように調整されたバックライトを発光する。

図１（Ａ）に示す液晶表示装置１０−１は、このようにＣＣＦＬバックライト部１５からのバックライトにより液晶を表面から照明することで、入力信号に含まれる映像信号の表示を行う。

また、図１（Ｂ）に示す液晶表示装置１０−２は、バックライト光源の輝度制御を目的としたＬＥＤバックライトシステムである。なお、図１（Ｂ）における液晶表示装置１０−２において、信号処理部１１、画質調整部１２、及び液晶パネル１３は、上述した液晶表示装置１０−１と略同一の機能を有するため、同一部分についてのここでの説明は省略する。

図１（Ｂ）に示すようなＬＥＤ型のバックライトを有する場合では、通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のＬＥＤを用いたＬＥＤ群が所定の位置に配列されており、そのＬＥＤ群を光源としたバックライト照明により液晶を照明することで、映像信号の表示を行う。

具体的には、画質調整手段１２は、液晶パネル１３に表示する映像信号の情報をＬＥＤドライバ１６に出力し、ＬＥＤドライバ１６によりＬＥＤバックライト部１７に配列されたＬＥＤ群のうち、上述の映像信号に対応した部分のＬＥＤを発光させて液晶パネル１３のバックライトを実現している。

なお、上述したバックライト機能において、例えばＬＥＤバックライトによる動画像の画質を改善した液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２００８−１５４３０号公報

しかしながら、上述したＣＣＦＬバックライトシステムは、バックライト光源単体で画質を改善しようとしているため、信号系とのミスマッチによる（黒つぶれ、白つぶれ等）が散見され、期待した改善が得られないという問題がある。また、ＣＣＦＬバックライトシステムは、ＬＥＤバックライトシステムに比べて消費電力が大きい。

更に、上述したＬＥＤバックライトシステムでは、例えば液晶パネルの表示画面を多分割してバックライトを制御するトップ（Ｔｏｐ）型バックライトでの領域輝度制御（Ｌｏｃａｌ Ｄｉｍｍｉｎｇ）技術において、分割された境界付近でのバックライト輝度変化と、映像信号成分とが不自然に時間ずれして重なり合うため、逆に画質を劣化させるという現象が起こる。

したがって、本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、効率的な消費電力削減と最適な画質の両立を可能とした液晶表示装置及び液晶表示方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、液晶表示部（３１）と、該液晶表示部（３１）の背面から光を照射するバックライト部（３０）とを備えた液晶表示装置（２０）において、予め設定された前記バックライト部の画面分割数により入力信号を複数のブロックに分割する信号処理部（２１）と、前記複数のブロック毎に前記入力信号の高周波成分を取得する高周波成分取得部（２２）と、前記複数のブロック毎に、前記入力信号の平均輝度、輝度ヒストグラム、色ヒストグラム、周波数ヒストグラム、黒レベル、及び白レベルのうち、少なくとも１つを分析し、輝度分布、コントラスト情報、色再現情報、及び周波数成分情報のうちの少なくとも１つを含む信号成分を取得する信号成分分析部（２３）と、前記複数のブロック毎に前記入力信号の低周波成分を取得する低周波成分取得部（２４）と、前記信号成分分析部（２３）及び前記低周波成分取得部（２４）により得られる信号に基づいて、前記バックライト部（３０）の駆動信号を生成する駆動信号生成部（２６）と、前記駆動信号生成部（２６）により得られる駆動信号を反転させる反転部（２７）と、前記入力信号と、前記高周波成分取得部（２２）により得られる前記入力信号の高周波成分と、前記反転部（２７）により得られる反転駆動信号とに基づいて前記液晶表示部（３１）に表示する信号を合成する合成部（２９）とを有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。

請求項２に記載された発明は、前記低周波成分取得部（２２）は、取得される周波数レベルを調整する第１調整部（２５）を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、任意に画面分割されるバックライトの分割数に応じてローパスフィルタの特性を段階的に変えて処理することで、より効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。

請求項３に記載された発明は、前記反転部（２７）は、前記駆動信号の反転レベルを調整する第２調整部（２８）を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、反転処理により得られる転駆動信号を調整することで、領域輝度制御時の輝度変化の不自然さを最適に補正することができる。

請求項４に記載された発明は、前記信号成分分析部（２３）は、前記入力信号の画面全体に対する前記信号成分を検出し、前記駆動信号生成部（２６）は、前記信号成分分析部（２３）により検出された信号成分に対応する基準電圧と、前記低周波成分取得部（２４）により得られる前記入力信号の低周波成分とを合成して得られた制御信号により前記バックライト部の駆動信号を生成することを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、映像等の入力信号の信号成分と低周波成分とに基づいてバックライトの駆動信号を制御することで、最適な画質制御を行うことができる。

請求項５に記載された発明は、前記合成部（２９）は、前記反転駆動信号と、前記入力信号の高周波成分とを合成して前記バックライト部の補正信号を生成することを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、反転された駆動信号と映像等の入力信号の高周波成分とからバックライト部の補正信号を生成することで、最適な画質制御を行うことができる。

請求項６に記載された発明は、前記合成部（２９）は、前記補正信号を前記駆動信号と関連付けてレベル制御し前記入力信号に重畳させることを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、バックライトと映像等の入力信号の双方に関連付けて制御することで最適な画質制御を行うことができる。

請求項７に記載された発明は、液晶表示部（３１）と、該液晶表示部（３１）の背面から光を照射するバックライト部（３０）とを備えた液晶表示装置における液晶表示方法において、予め設定された前記バックライト部の画面分割数により入力信号を複数のブロックに分割する信号処理ステップ（Ｓ０１）と、前記複数のブロック毎に前記入力信号の高周波成分を取得する高周波成分取得ステップ（Ｓ０２）と、前記複数のブロック毎に、前記入力信号の平均輝度、輝度ヒストグラム、色ヒストグラム、周波数ヒストグラム、黒レベル、及び白レベルのうち、少なくとも１つを分析し、輝度分布、コントラスト情報、色再現情報、及び周波数成分情報のうちの少なくとも１つを含む信号成分を取得する信号成分分析ステップ（Ｓ０３）と、前記複数のブロック毎に前記入力信号の低周波成分を取得する低周波成分取得ステップ（Ｓ０４）と、前記信号成分分析ステップ（Ｓ０３）及び前記低周波成分取得ステップ（Ｓ０４）により得られる信号に基づいて、前記バックライト部（３０）の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップ（Ｓ０５）と、前記駆動信号生成ステップにより得られる駆動信号を反転させる反転ステップ（Ｓ０６）と、前記入力信号と、前記高周波成分取得ステップ（Ｓ０２）により得られる前記入力信号の高周波成分と、前記反転ステップ（Ｓ０６）により得られる反転駆動信号とに基づいて前記液晶表示部（３１）に表示する信号を合成する合成ステップ（Ｓ０７）とを有することを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。

請求項８に記載された発明は、前記低周波成分取得ステップ（Ｓ０４）は、取得される周波数レベルを調整する第１調整ステップを有することを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、任意に画面分割されるバックライトの分割数に応じてローパスフィルタの特性を段階的に変えて処理することで、より効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。

請求項９に記載された発明は、前記反転ステップ（Ｓ０６）は、前記駆動信号の反転レベルを調整する第２調整ステップを有することを特徴とする。

請求項９記載の発明によれば、反転処理により得られる転駆動信号を調整することで、領域輝度制御時の輝度変化の不自然さを最適に補正することができる。

請求項１０に記載された発明は、前記信号成分分析ステップ（Ｓ０３）は、前記入力信号の画面全体に対する前記信号成分を検出し、前記駆動信号生成ステップ（Ｓ０５）は、前記信号成分分析部により検出された信号成分に対応する基準電圧と、前記低周波成分取得ステップ（Ｓ０４）により得られる前記入力信号の低周波成分とを合成して得られた制御信号により前記バックライト部の駆動信号を生成することを特徴とする。

請求項１０記載の発明によれば、映像等の入力信号の信号成分と低周波成分とに基づいてバックライトの駆動信号を制御することで、最適な画質制御を行うことができる。

請求項１１に記載された発明は、前記合成ステップ（Ｓ０７）は、前記反転駆動信号と、前記入力信号の高周波成分とを合成して前記バックライト部（３０）の補正信号を生成することを特徴とする。

請求項１１記載の発明によれば、反転された駆動信号と映像等の入力信号の高周波成分とからバックライト部の補正信号を生成することで、最適な画質制御を行うことができる。

請求項１２に記載された発明は、前記合成ステップ（Ｓ０７）は、前記補正信号を前記駆動信号と関連付けてレベル制御し前記入力信号に重畳させることを特徴とする。

請求項１２記載の発明によれば、バックライトと映像等の入力信号の双方に関連付けて制御することで最適な画質制御を行うことができる。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。

従来における液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本実施形態における液晶表示装置の機能構成を説明するための図である。 本実施形態における領域輝度制御動作を示すフローチャートである。 本実施形態における信号波形の一例を示す図である。 液晶表示のバックライト動作例を説明するための図である。 本実施形態におけるＬＥＤバックライトの動作の一例を示す図である。

＜本発明について＞
本発明は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）−ＴＶ受像機等に使用される液晶表示装置に関する画質改善技術であり、バックライトブロックを任意に画面分割し、入力される映像（或いは画像）情報の信号成分と、ハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）及びローパスフィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）で得られた信号情報とを、バックライトと信号処理された映像信号とで関連付けて制御することで、最適な画質制御を行う領域輝度制御（Ｌｏｃａｌ Ｄｉｍｍｉｎｇ）型バックライト制御手法を提供する。

また、上述のバックライト制御としては、例えば任意に画面分割されるバックライトの分割数に応じてローパスフィルタの特性を段階的に変えて処理することで、より効率的な消費電力削減と最適な画質の両立を可能とした液晶表示制御手法を提供する。

以下に、本発明における液晶表示装置及び液晶表示方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。

＜液晶表示装置の機能構成及び動作例＞
まず、本実施形態における液晶表示装置の機能構成及び動作例について図を用いて説明する。なお、以下に示す実施形態では、ＬＥＤを用いたバックライト機構について説明するが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、他の発光素子等を用いたバックライト機構であってもよい。

図２は、本実施形態における液晶表示装置の機能構成を説明するための図である。また、図３は、本実施形態における領域輝度制御動作を示すフローチャートである。なお、図２における（Ａ）〜（Ｇ）の表記は、それぞれの区間における信号波形を説明するためのものであるが、信号波形の説明については後述する。

図２に示す液晶表示装置２０は、信号処理部２１と、高周波成分取得部としてのＨＰＦ（ハイパスフィルタ）２２と、信号成分分析部２３と、低周波成分取得部としてのＬＰＦ（ローパスフィルタ）２４と、第１レベル調整部２５と、ＬＥＤ駆動信号生成部としてのＬＥＤドライバ２６と、反転部（インバータ）２７と、第２レベル調整部２８と、合成部２９と、ＬＥＤバックライト部３０と、液晶表示部としての液晶パネル３１とを有するよう構成されている。

図２に示す液晶表示装置２０において、入力信号が信号処理部２１に入力されると、信号処理部２１は、入力信号に含まれる映像（或いは画像）が液晶パネル３１にて表示可能となるように、例えば液晶パネル３１の画素数に合わせた画像データが連続する映像信号を生成する等の信号処理を行う（Ｓ０１）。

なお、Ｓ０１の処理において、信号処理部２１は、入力される信号に対して、予め設定された条件に基づいて画面分割を行う。なお、分割の条件とは、例えば本実施形態における領域輝度制御を行うためにＬＥＤバックライト部３０におけるバックライトの分割ブロック数に対応するものであり、ユーザが任意に設定してもよく、また入力信号の具体的な内容や液晶パネル３１に表示される画像サイズ、表示可能な画質精度、処理性能（時間等）に応じて任意に設定することができる。信号処理部２１は、処理された映像信号をＨＰＦ２２、信号成分分析部２３、ＬＰＦ２４、及び合成部２９に出力する。

ＨＰＦ２２は、信号処理部２１から得られる映像信号に対して、分割されたブロック毎に予め設定された周波数によりフィルタリングを行い、高周波成分を取得する（Ｓ０２）。また、ＨＰＦ２２は、得られた高周波信号（高域補正信号）を合成部２９に出力する。なお、ＨＰＦ２２から得られる高周波成分は、領域輝度制御時におけるバックライトの分割ブロック間に発生する画質の劣化を防止するための高周波成分の画質補正信号として、合成部２９により元の信号に重畳される。

また、信号成分分析部２３は、信号処理部２１により入力された映像信号の信号成分の内容を分析する（Ｓ０３）。具体的には、信号成分分析部２３は、例えば平均輝度（ＡＰＬ）や平均輝度に対する各種情報（例えば、電圧等）、輝度ヒストグラム等による輝度分布、色ヒストグラム等による色分布、周波数ヒストグラム等による周波数成分分布、黒レベル（例えば、輝度レベル１０％以下）、及び白レベル（例えば、輝度レベル９０％以上）等のうち、少なくとも１つを分析することができる。

つまり、信号成分分析部２３は、例えば入力信号解像度に連動した画素単位の輝度、色情報をヒストグラム分布として抽出し、抽出した輝度ヒストグラム分布特性データや、色度ヒストグラム分布データ、色彩ヒストグラム分布データ、周波数ヒストグラム分布データ等により輝度分布、コントラスト情報、色再現情報、周波数成分情報等の分析を行うことができる。これにより、後段のＬＥＤドライバ２６は、入力される映像信号の信号成分である輝度情報及び色度情報等を用いてより最適な画質制御を実現するバックライト駆動信号を生成することができる。

なお、本実施形態においては、例えば、それぞれの輝度ヒストグラム分布特性データや、色度ヒストグラム分布データ、色彩ヒストグラム分布データ、周波数ヒストグラム分布データに対応する複数のヒストグラム分布データパターンとそのパターンに対応する画質制御情報やバックライト駆動信号を定義したルックアップテーブル（ＬＵＴ）を予め設定しておくことができる。この場合、信号成分分析手段２３は、抽出した各ヒストグラム分布データを上述したＬＵＴのうち何れかのヒストグラム分布データパターンに対応させることで動的且つ効率的に各種情報を取得することもできる。

なお、信号成分分析部２３は、予め設定された条件に基づいて、映像信号に対して信号処理部２１により分割されたブロック間での信号成分を分析することもでき、また入力信号の画面全体の信号成分を分析することもできる。

信号成分分析部２３は、分析結果として得られた成分内容（例えば、平均輝度に対応する電圧等）をＬＥＤドライバ２６に出力する。

ＬＰＦ２４は、信号処理部２１から得られる映像信号に対して、分割されたブロック毎に予め設定された周波数によりフィルタリングを行い、低周波成分を取得する（Ｓ０４）。ここで、ＬＰＦ２４は、第１レベル調整部２５により、上述したフィルタリング対象の周波数を可変することができる。

なお、ＬＰＦ２４は、第１レベル調整部２５により、任意に画面分割されるＬＥＤバックライトの分割数に応じてローパスフィルタの特性を段階的に変えて処理することができる。具体的には、ＬＰＦ２４は、第１レベル調整部２５により、例えばＬＥＤバックライトの構成が１２ブロック（縦３ブロック×横４ブロック）の場合には、ｆ_Ｌ＝１５ＫＨｚ×（４／２）＝３０ＫＨｚと調整し、４８００ブロック（縦６０ブロック×横８０ブロック）の場合には、レベルｆ_Ｌ＝１５ＫＨｚ×（８０／２）＝６００ＫＨｚ等と調整する。このように、バックライトの分割数等の各種条件に応じて所望する周波数を取得することができ、これにより、より効率的に最適な画質を表示させることができる。

なお、図２では、第１レベル調整部２５の一例として可変抵抗回路を示しているが、本発明においてはこれに限定されず、フィルタリングする周波数レベルが調節できるような構成を有していればよい。ＬＰＦ２４は、フィルタリングにより得られた低周波信号（低域補正信号）をＬＥＤドライバ２６に出力する。

ＬＥＤドライバ２６は、信号成分分析部２３から得られる入力信号の画面全体の信号成分（例えば、平均輝度等）に対応する基準電圧とＬＰＦ２４から得られる低周波成分とを合成して得られた制御信号により、ＬＥＤバックライト部３０に配列されている赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色のＬＥＤを直接駆動（発光）させるためのＬＥＤドライバ（ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ）信号（バックライト駆動信号）を生成する（Ｓ０５）。

反転部（インバータ）２７は、ＬＥＤドライバ２６から得られたＬＥＤドライバ信号に対して、第２レベル調整部２８にて設定されたレベル情報に合わせて信号レベルの制御を行う。つまり、反転部２７は、ＬＥＤバックライトを制御している低周波成分の一部又は全部を予め設定されたレベル調整等の条件に基づいて反転させ（Ｓ０６）、反転駆動信号を生成する。なお、図２では、第２レベル調整部２８の一例として可変抵抗回路を示しているが、本発明においてはこれに限定されず、反転させるレベルが調節できるような構成を有していればよい。反転部２７から得られる低周波成分（反転駆動信号）は、領域輝度制御時の輝度変化の不自然さを補正することができる。

また、合成部２９は、信号処理部２１により得られる信号処理された画像信号と、ＨＰＦ２２により得られる高周波成分と、反転部２７より得られるレベル調整された低周波成分である反転駆動信号とを重畳して合成信号を生成する（Ｓ０７）。また、合成部２９は、上述した信号等を重畳することで得られる信号系映像情報とバックライト系映像情報とを含む合成信号を、液晶パネル３１に出力する。

つまり、合成部２９は、反転駆動信号と高周波成分とを合成してＬＥＤバックライト部３０の補正信号を生成する。また、合成部２９は、その補正信号をＬＥＤバックライト部３０の駆動信号と関連付けてレベル制御し、入力信号に重畳させることで液晶パネル３０に表示させるパネル駆動信号を生成する。

つまり、合成部２９によって、ＨＰＦ２２を通過した高周波信号と、ＬＥＤドライバ２６からバックライト信号が入力され、原信号と合成されて、その信号により液晶パネル３１を駆動する。

ＬＥＤバックライト部３０は、ＬＥＤドライバ２６により得られたＬＥＤ駆動信号により配列されたＬＥＤを駆動（発光）させ、バックパネルを表示する（Ｓ０８）。また、その発光した光をバックライトとして、液晶パネル３１の背面から光を照射し、液晶パネル３１に映像を表示する（Ｓ０９）。

つまり、液晶パネル３１は、合成部２９からの信号系映像情報とバックライト系映像情報とを入力し、入力した情報から液晶パネルを駆動させて入力信号に対応する画像を表示する。

上述したように、本実施形態では、入力された映像信号入力された映像信号を低周波成分と高周波成分とに分けて、低周波成分の制御量を最適化してＬＥＤバックライトを制御する。また、同時にＬＥＤバックライトを制御している低周波成分の一部を反転部により反転させ、高域強調補償を行うために上述した高周波成分と合成し、バックライトの制御として活用し、バックライト補正信号として元の映像信号に加える。

なお、本実施形態において、上述した低周波成分は、主にバックライトの制御として活用し、バックライトの制御レベルが不自然に大きすぎる場面では、このバックライト補正信号を動作させて、領域輝度制御（Ｌｏｃａｌ Ｄｉｍｍｉｎｇ）時の輝度変化の不自然さを補正することができる（低域補正信号）。また、上述した高周波成分は、画質補正信号として元の信号（原信号）に重畳させることで、領域輝度制御時のバックライトブロック間に発生する画質の劣化を防止することができる（高域補正信号）。

＜信号波形について＞
次に、図２に示す（Ａ）〜（Ｇ）の区間における信号波形について説明する。図４は、本実施形態における信号波形の一例を示す図である。まず、図４に示す区間（Ａ）の信号波形は、図２に示すように入力信号から信号処理部２１により信号処理された液晶パネル駆動用の原信号（映像信号）である。また、図４に示す区間（Ｂ）の信号波形は、図２に示すように信号処理部２１により信号処理された映像信号からＨＰＦ２２を通過して得られた高域補正信号である。なお、図２に示す区間（Ｃ）は、信号処理部２１により信号処理された映像信号から信号成分分析部２３によって平均輝度電圧を検出して得られた基準電圧である。

また、図４に示す区間（Ｄ）の信号波形は、図２に示すように信号処理部２１により信号処理された映像信号からＬＰＦ２４を通過して得られた低域補正信号である。また、図４の示す区間（Ｅ）の信号波形は、図２に示す区間（Ｃ）における基準電圧と区間（Ｄ）における低域補正信号とから生成されたバックライト駆動信号を反転部２７により反転して得られたバックライト補正信号である。

つまり、上述したバックライト駆動信号は、信号処理部２１により信号処理された映像信号を用いて信号成分分析部２３により検出された基準電圧に、低周波成分検出用のＬＰＦ２４からの通過信号を重畳させてインパルス（Ｉｍｐｕｌｓｅ）型バックライト（ＬＥＤバックライト等）を駆動させるものである。

また、図４に示す区間（Ｆ）の信号波形は、図２に示す区間（Ｃ）における基準電圧と区間（Ｄ）における低域補正信号とから生成されたバックライト駆動信号である。

更に、図４に示す区間（Ｇ）の信号波形は、区間（Ａ）,（Ｂ）,（Ｅ）の信号波形（Ｓｉｇｎａｌ）をマトリックス（Ｍａｔｒｉｘ）合成した信号系映像情報と、区間（Ｆ）におけるバックライト駆動信号から得られるバックライト系映像情報（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）（図４に示す（Ｉ））とを含むパネル駆動信号（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ）である。

つまり、上述したパネル駆動信号は、入力信号からＨＰＦ２２を通過して得られた高周波エッジ（Ｅｄｇｅ）信号と、ＬＥＤバックライト駆動信号を反転した反転バックライト信号とを加算させて元の原信号に重畳させ、更にバックライト系映像信号と合成させた信号である。このように、本実施形態によれば、各構成から得られる信号を用いて領域輝度制御時の輝度変化の不自然さを補正することができ、これにより、最適な画質を表示させることができる。

＜本実施形態における液晶表示のバックライト動作例について＞
次に、本実施形態における液晶表示のバックライト動作例について説明する。図５は、液晶表示のバックライト動作例を説明するための図である。ここで、図５（Ａ）は液晶表示におけるＣＣＦＬバックライト動作画面を説明するための図を示し、図５（Ｂ）はＬＥＤバックライトでの単純な領域輝度制御を説明するための図を示し、図５（Ｃ）はＬＥＤバックライトでの諧調制御を行う領域輝度制御を説明するための図を示し、図５（Ｄ）は本実施形態におけるＬＥＤバックライトでの領域輝度制御を説明するための図を示している。

つまり、図５は、トップ型ＬＥＤバックライトを用いた領域輝度制御（Ｌｏｃａｌ Ｄｉｍｍｉｎｇ）に関する技術を示しており、図５（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ山をイメージした映像情報が表示されている。このとき、図５（Ａ）に示すＣＣＦＬを用いたバックライトは、常に輝度一定で全面高輝度で発光しているものとする。

ここで、一般的なＬＥＤバックライトでの単純領域輝度制御されたバックライトの輝度は、予め設定された任意の分割数で表すことができる。このとき、図５（Ｂ）に示すように、例えば明るいバックライト（例えば空の映像）と暗いバックライト（山の映像）とが表示された場合では、バックライトの輝度レベルが高すぎると山の淵に違和感のある輝度変化が起こることがわかる。

また、図５（Ｃ）に示すように、ブロック単位の輝度の諧調（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ
Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）、Ｄｉｔｈｅｒ（ディザ）等）を持たせて制御した場合では、山の淵に図５（Ｂ）に示す程の大きな違和感は出ないが、山の淵に対応するブロックにグレー部分となるブロックが存在するため、依然として違和感が拭いきれてはいない。

そこで、図５（Ｄ）に示す本実施形態におけるＬＥＤバックライトでの領域輝度制御手法では、１ブロック内においても輝度制御が行われて山の淵における輝度の違和感が少なくなり、より見やすい映像となる。また、本実施形態によれば、バックライトの不要な部分を駆動させることがないため効率的な消費電力削減を実現でき、また最適な画質を提供することができる。

ここで、図６は、本実施形態におけるＬＥＤバックライトの動作の一例を示す図である。なお、図６において、領域輝度ブロック（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｂｌｏｃｋ）であるＡａブロック，Ｂｂブロック，Ｃｃブロックは、それぞれ図５（Ｄ）に示した各領域に対応している。また、図６には、各ブロックに対するバックライト（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）、ＬＰＦ信号（Ｓｉｇｎａｌ）、ＨＰＦ信号（Ｓｉｇｎａｌ）の制御レベルが示されており、それぞれの信号波形は、図２及び図４に示す区間（Ｅ），（Ｄ），（Ｂ）に対応している。

図５（Ｄ）及び図６において、Ａａブロックは高輝度部であり、Ｃｃブロックは低輝度部である。そのため、このブロックでの制御は、単純にバックライトブロックをＯＮ／ＯＦＦ動作していることになる。

したがって、Ａａブロックでの領域輝度制御は、バックライト（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）を最大（Ｍａｘ １００％）（バックライトＯＮ状態）とし、ＬＰＦ、ＨＰＦは最小（ｍｉｎ）又は０％（フィルタリングしない）とする。また、Ｃｃブロックでの領域輝度制御は、バックライトを最小（Ｍｉｎ ０％）（バックライトＯＦＦ状態）とし、ＬＰＦ、ＨＰＦは最小（ｍｉｎ）又は０％（フィルタリングしない）として制御する。

また、Ｂｂブロックは、高輝度部と低輝度部とが混在しているブロックである。この場合、本実施形態では、まずＢｂブロックの信号成分の一例である平均輝度（ＡＰＬ）を検出し、ブロック全体の基準輝度を決定する。次に、その輝度変化の境界部を上述したＬＰＦにより取得し、信号系で補正すると同時に低輝度補正で劣化した分をＨＰＦから取得した高周波成分で信号系を補正する。

図６の例では、Ｂｂブロックに対してバックライトを２０％とし、予め設定されたレベルに基づくＬＰＦからの低域補正信号、ＨＰＦからの高域補正信号を付加（Ａｄｄ）して領域輝度制御を行っている。

上述した動作をバックライトブロックの分解数に応じて、それぞれの最適化レベルを見つけ出し、補正することで常に安定した高画質且つ低消費電力を容易に実現できる液晶表示の領域輝度制御を実現する。

上述したように本発明によれば、効率的な消費電力削減と最適な画質を両立させることができる。具体的に説明すると、例えば、液晶表示ディスプレイに関する画質制御技術で、近年話題となっているＬＥＤバックライトを使用したときのディスプレイ表示画面の画質品位を改善するために、信号系画質制御とバックライト系制御とを動的に画質制御させることで、消費電力の削減と高品位で高画質な映像を提供する。

例えば、ＬＣＤ−ＴＶ受像機等に使用される液晶表示ディスプレイに関する画質改善手法でバックライトブロックを任意の画面に分割して映像情報の信号成分（例えば、平均輝度（ＡＰＬ）等）とハイパスフィルタ、ローパスフィルタで得られた各信号情報とを、バックライト及び映像処理の双方に関連付けて制御することで最適な画質制御を行うことができる。したがって、本発明は、最適な領域輝度型バックライト制御を実現する。

また、バックライト制御において、入力信号からバックライトの分割数に応じてローバスフィルタの特性を段階的に変えることで、より効率的な消費電力削減と最適な画質を得られることができる液晶表示制御技術を提供することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０，２０ 液晶表示装置
１１，２１ 信号処理部
１２ 画質調整部
１３ 液晶パネル（液晶表示部）
１４ 電源部
１５ ＣＣＦＬバックライト部
１６ ＬＥＤドライバ
１７，３０ ＬＥＤバックライト部
２０ 液晶表示装置
２２ ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）
２３ 信号成分分析部
２４ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
２５ 第１レベル調整部
２６ ＬＥＤドライバ
２７ 反転部（インバータ）
２８ 第２レベル調整部
２９ 合成部
３１ 液晶パネル

Claims (12)

1. 液晶表示部と、該液晶表示部の背面から光を照射するバックライト部とを備えた液晶表示装置において、
   予め設定された前記バックライト部の画面分割数により入力信号を複数のブロックに分割する信号処理部と、
   前記複数のブロック毎に前記入力信号の高周波成分を取得する高周波成分取得部と、
   前記複数のブロック毎に、前記入力信号の平均輝度、輝度ヒストグラム、色ヒストグラム、周波数ヒストグラム、黒レベル、及び白レベルのうち、少なくとも１つを分析し、輝度分布、コントラスト情報、色再現情報、及び周波数成分情報のうちの少なくとも１つを含む信号成分を取得する信号成分分析部と、
   前記複数のブロック毎に前記入力信号の低周波成分を取得する低周波成分取得部と、
   前記信号成分分析部及び前記低周波成分取得部により得られる信号に基づいて、前記バックライト部の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動信号生成部により得られる駆動信号を反転させる反転部と、
   前記入力信号と、前記高周波成分取得部により得られる前記入力信号の高周波成分と、前記反転部により得られる反転駆動信号とに基づいて前記液晶表示部に表示する信号を合成する合成部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記低周波成分取得部は、
   取得される周波数レベルを調整する第１調整部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記反転部は、
   前記駆動信号の反転レベルを調整する第２調整部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記信号成分分析部は、前記入力信号の画面全体に対する前記信号成分を検出し、
   前記駆動信号生成部は、前記信号成分分析部により検出された信号成分に対応する基準電圧と、前記低周波成分取得部により得られる前記入力信号の低周波成分とを合成して得られた制御信号により前記バックライト部の駆動信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記合成部は、
   前記反転駆動信号と、前記入力信号の高周波成分とを合成して前記バックライト部の補正信号を生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記合成部は、
   前記補正信号を前記駆動信号と関連付けてレベル制御し前記入力信号に重畳させることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 液晶表示部と、該液晶表示部の背面から光を照射するバックライト部とを備えた液晶表示装置における液晶表示方法において、
   予め設定された前記バックライト部の画面分割数により入力信号を複数のブロックに分割する信号処理ステップと、
   前記複数のブロック毎に前記入力信号の高周波成分を取得する高周波成分取得ステップと、
   前記複数のブロック毎に、前記入力信号の平均輝度、輝度ヒストグラム、色ヒストグラム、周波数ヒストグラム、黒レベル、及び白レベルのうち、少なくとも１つを分析し、輝度分布、コントラスト情報、色再現情報、及び周波数成分情報のうちの少なくとも１つを含む信号成分を取得する信号成分分析ステップと、
   前記複数のブロック毎に前記入力信号の低周波成分を取得する低周波成分取得ステップと、
   前記信号成分分析ステップ及び前記低周波成分取得ステップにより得られる信号に基づいて、前記バックライト部の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
   前記駆動信号生成ステップにより得られる駆動信号を反転させる反転ステップと、
   前記入力信号と、前記高周波成分取得ステップにより得られる前記入力信号の高周波成分と、前記反転ステップにより得られる反転駆動信号とに基づいて前記液晶表示部に表示する信号を合成する合成ステップとを有することを特徴とする液晶表示方法。
8. 前記低周波成分取得ステップは、
   取得される周波数レベルを調整する第１調整ステップを有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示方法。
9. 前記反転ステップは、
   前記駆動信号の反転レベルを調整する第２調整ステップを有することを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示方法。
10. 前記信号成分分析ステップは、前記入力信号の画面全体に対する前記信号成分を検出し、
    前記駆動信号生成ステップは、前記信号成分分析部により検出された信号成分に対応する基準電圧と、前記低周波成分取得ステップにより得られる前記入力信号の低周波成分とを合成して得られた制御信号により前記バックライト部の駆動信号を生成することを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の液晶表示方法。
11. 前記合成ステップは、
    前記反転駆動信号と、前記入力信号の高周波成分とを合成して前記バックライト部の補正信号を生成することを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の液晶表示方法。
12. 前記合成ステップは、
    前記補正信号を前記駆動信号と関連付けてレベル制御し前記入力信号に重畳させることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示方法。