特許第6013249号(P6013249)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6013249
(24)【登録日】2016年9月30日
(45)【発行日】2016年10月25日
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
   G09G 3/36 20060101AFI20161011BHJP
   G09G 3/20 20060101ALI20161011BHJP
   G09G 3/34 20060101ALI20161011BHJP
   G02F 1/133 20060101ALI20161011BHJP
   H04N 5/66 20060101ALI20161011BHJP
【FI】
   G09G3/36
   G09G3/20 612U
   G09G3/20 660V
   G09G3/20 660U
   G09G3/20 641T
   G09G3/34 J
   G09G3/20 611A
   G02F1/133 535
   H04N5/66 102Z
【請求項の数】3
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2013-65469(P2013-65469)
(22)【出願日】2013年3月27日
(65)【公開番号】特開2014-191131(P2014-191131A)
(43)【公開日】2014年10月6日
【審査請求日】2015年10月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100097113
【弁理士】
【氏名又は名称】堀 城之
(74)【代理人】
【識別番号】100162363
【弁理士】
【氏名又は名称】前島 幸彦
(72)【発明者】
【氏名】亀井 松雄
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 賢司
(72)【発明者】
【氏名】八木澤 秀人
(72)【発明者】
【氏名】白谷 洋二
(72)【発明者】
【氏名】新妻 亮介
(72)【発明者】
【氏名】松井 仁孝
【審査官】 西島 篤宏
(56)【参考文献】
【文献】 特開2006−154016(JP,A)
【文献】 特開2001−275051(JP,A)
【文献】 特開2012−008388(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09G 3/00 − 3/38
G02F 1/133
H04N 5/66
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示するべきコンテンツの入力ソースがチューナーであるか判断するソース確認部と、
前記入力ソースが前記チューナーである場合に、表示出力設定があらかじめ標準的なモードとして設定されているスタンダードモードであるか判断し、前記スタンダードモードである場合は、前記チューナーのコンテンツが動画である場合に、前記コンテンツのAPL、PL、又は、映像データのヒストグラムに基づいてバックライトの輝度制御のための特性パラメータを切り替えて、静止画である場合と比較して前記バックライトの輝度を下げる輝度制御を実行し、前記スタンダードモード以外のモードの場合には、前記輝度制御を実行しない表示制御部と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記表示制御部は、前記コンテンツの映像データの輝度レベルを取得し、ヒストグラムを算出し、所定の輝度レベル閾値より大きい前記輝度レベルのデータの検出量が所定の検出量閾値より少ない場合に、前記バックライトの輝度を下げる制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記表示制御部は、輝度を下げる前記輝度制御に対応して、前記コンテンツの映像データを補正して輝度低下分を補完する処理を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置に係り、特にバックライトの輝度制御を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置にあっては、近年、画面明るさを向上させるために、反射偏光シート(DBEF)が用いられる傾向にある。この反射偏光シートは、バックライト光源のLED化に伴い、輝度向上要望が強まり、液晶テレビなどにおける採用が拡大している。テレビ以外にも、省電力ニーズの強いスマートフォン向けパネルなどでも使用が拡大している。
【0003】
ところで、ユーザの認識する画面明るさを向上させる技術として従来より各種のものが提案されている。例えば、サブフィールド法により画像表示するPDP表示装置において、動画映像入力時には静止画表示に比し輝度を上げるようにする技術がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、映像の状態や種類に応じて使用者が予め用意された輝度特性データの中から任意に選択できるような装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
【0005】
さらに、すでに製品に投入されている技術として、図13に示すように、映像のAPL(平均輝度)を算出し、バックライトの輝度を動的に変化させる技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−350448号公報
【特許文献2】特開平09−281943号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、近年の表示装置においては、表示品位を確保しつつ、消費電力が低減された製品が要望されている。表示品位の向上、特に明るさに関しては上述のように各種の技術が提案され製品に搭載されるようになっている。しかしながら、反射偏光シート(DBEF)は高額部材でありコスト抑制の為、市場競争力の観点から全ての製品に搭載することは現実でなく、反射偏光シートを用いない場合であっても、所望の画面明るさを確保できる技術が求められていた。また、上述のように、消費電力低減の観点から、単純にバックライトの輝度を上げるといった対応はできなかった。当然に、反射偏光シートに用いた場合であっても、画面明るさの確保と消費電力低減の実現は重要な課題であった。また、図13に示した技術では、APLは映像全体の平均輝度であるため、背景が黒のWINDOWパターン(後述の図3(a)参照)のように低APLで高階調が多く存在する映像に対して、バックライトを低下させる処理が働いて、必要以上に暗くなってしまうことがあり別の技術が必要とされていた。
【0008】
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術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】
本発明の液晶表示装置は、表示するべきコンテンツの入力ソースが所定のソースであるか判断するソース確認部と、前記所定の入力ソースである場合に、表示出力設定がスタンダードモードであるか判断し、前記所定のソースのコンテンツが動画である場合に、静止画である場合と比較してバックライトの輝度を下げる制御を実行する表示制御部と、を備える。
前記表示制御部は、前記コンテンツの映像データの輝度レベルを取得し、ヒストグラムを算出し、輝度の高いデータの検出量が少ない場合に、輝度を下げる制御を実行してもよい。
また、前記表示制御部は、輝度を下げる制御に対応して、前記コンテンツの映像データを補正して輝度低下分を補完する処理を実行してもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の液晶表示装置は、表示するべきコンテンツの入力ソースがチューナーであるか判断するソース確認部と、前記入力ソースが前記チューナーである場合に、表示出力設定があらかじめ標準的なモードとして設定されているスタンダードモードであるか判断し、前記スタンダードモードである場合は、前記チューナーのコンテンツが動画である場合に、前記コンテンツのAPL、PL、又は、映像データのヒストグラムに基づいてバックライトの輝度制御のための特性パラメータを切り替えて、静止画である場合と比較して前記バックライトの輝度を下げる輝度制御を実行し、前記スタンダードモード以外のモードの場合には、前記輝度制御を実行しない表示制御部とを備える。
前記表示制御部は、前記コンテンツの映像データの輝度レベルを取得し、ヒストグラムを算出し、所定の輝度レベル閾値より大きい前記輝度レベルのデータの検出量が所定の検出量閾値より少ない場合に、前記バックライトの輝度を下げる制御を実行してもよい。
また、前記表示制御部は、輝度を下げる前記輝度制御に対応して、前記コンテンツの映像データを補正して輝度低下分を補完する処理を実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】実施形態に係る、液晶テレビの機能ブロックを示す図である。
図2】実施形態に係る、画像表示制御部の機能ブロックを示す図である。
図3】実施形態に係る、表示制御を施す映像例を示す図である。
図4】実施形態に係る、APLヒストグラムを用いた輝度制御の例を示す図である。
図5】実施形態に係る、所定の動画の輝度のヒストグラムの例を示す図である。
図6】実施形態に係る、所定の静止画(WINODWパターン)、その輝度のヒストグラム及び処理(特性パラメータ)を示す図である。
図7】実施形態に係る、所定の動画、その輝度のヒストグラム及び処理(特性パラメータ)を示す図である。
図8】実施形態に係る、所定の静止画(WINODWパターン)及び変形例の処理(特性パラメータ)を示す図である。
図9】実施形態に係る、所定の動画及び変形例の処理(特性パラメータ)を示す図である。
図10】実施形態に係る、表示制御を示すフローチャートである。
図11】実施形態に係る、図10の処理1を示すフローチャートである。
図12】実施形態に係る、図10の処理2を示すフローチャートである。
図13】背景技術に係る、APLを用いた輝度制御の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。
【0013】
まず、本実施形態において特徴的な表示制御の概要は次の通りである。すなわち、次の処理(1)〜(4)を実行して、静止画では高輝度、動画では輝度確保しつつ消費電力を抑制する制御を行う。
【0014】
処理(1):
入力ソースがチューナー部30(デジタル放送用チューナー32又はアナログ放送用チューナー34)であるかを判別する。入力ソースがチューナー部30の場合、放送コンテンツがそれほど映像品位が高くない場合がある。つまり、解像度が高くない場合が多く、したがって、そのようなコンテンツに対して液晶テレビ10の処理能力を品位向上にフルで発揮しても、無駄になる可能性がある。一方で、DVDレコーダ等の外部機器のコンテンツの再生映像等を外部入力する場合には、非常に高品位な表示品位が求められることが多く、また、ユーザが独自に表示設定を行うことがある。そこで、液晶テレビ10(画像表示制御部50)は、チューナー部30からのコンテンツに対しては、所望の表示品位は維持しつつも消費電力低減を重視した表示制御を行う。
【0015】
処理(2):
表示モード(表示出力設定)がスタンダードか否かを判別する。液晶テレビ10の表示モードとして、例えば、液晶テレビ10の製造会社が予め標準的なモードとして設定するスタンダードモードや、明るさを重視したダイナミックモード、映画等のコンテンツに最適化されたムービーモード、ゲームの映像に最適化されたゲームモード等がある。さらに、番組ジャンルに応じた映像調整モードがある。液晶テレビ10に設定されている表示モードが、スタンダードモード以外の表示モードでは、ユーザがそれぞれ好みの表示制御を選択しているので、その選択を優先する。そして、スタンダードモードが設定されている場合は、本実施形態で特徴的な処理である表示制御を行う。
【0016】
処理(3):
処理(1)及び(2)の判定を踏まえ、信号タイプが静止画か動画かの判別を行う。じっくりと見ることが多い静止画に比べ、スタンダードモードにおける動画は多少暗くなっても、視聴に悪影響が少ないと想定されるため、動画時にだけ輝度を下げる制御を行う。
【0017】
処理(4):
PL(Peak Level)を所望に設定し、明るい画素のある映像では、バックライトを暗くせずに明るく点灯することで、違和感のない映像を表示する。また、映像のノイズによるPLの誤検出を防ぐためヒストグラムを使用する。
【0018】
図1は本実施形態に係る液晶テレビ10の概略構成を示す機能ブロックズ図であって、特に、表示制御(映像処理及び輝度制御)に着目して示している。
【0019】
図示のように、液晶テレビ10は、主制御部12と、電源部14と、ソース部20と、コンテンツ制御部40と、画像表示制御部50と、表示部70と、を備える。
【0020】
主制御部12は、液晶テレビ10の各構成要素を統括的に制御する。電源部14は、商用外部電源を取得して各構成要素に直流電力を供給する。
【0021】
ソース部20は、チューナー部30と、内蔵録画再生部22と、外部入出力部24とを備える。内蔵録画再生部22は、例えば内蔵HDD(Hard disk drive)等である。外部入出力部24は、外部機器16等接続し外部からコンテンツを取得する。
【0022】
チューナー部30は、デジタル放送用チューナー32とアナログ放送用チューナー34とを備えている。
【0023】
デジタル放送用チューナー32は、例えば、地上波デジタル放送を受信し、DeMux処理等を行い、MPEG−2ビデオ形式(MPEG動画データ)のコンテンツデータを抽出し、コンテンツ制御部40に出力する。アナログ放送用チューナー34は、NTSC方式の地上波アナログ放送を受信・復調し、コンテンツ制御部40に出力する。
【0024】
コンテンツ制御部40は、ソース部20から取得したコンテンツデータがMPEG動画データ等の符号化データである場合、その符号化データを復号する。また、コンテンツ制御部40は、必要に応じて、動画像にデータ放送画面を重畳させたり、設定されている表示設定内容に対応して、表示部70において表示すべき映像データを生成する。
【0025】
画像表示制御部50は、ユーザの指定や初期設定等に基づき、表示すべき映像の表示設定を行う。例えば、明るさ設定や色温度の設定等があり、更に、消費電力に関する設定も含まれる。画像表示制御部50の詳細構成は図2で後述する。
【0026】
表示部70は、液晶パネル及びその駆動回路を備えた表示パネル部72と、LED等の光源とその駆動回路を備えたバックライト部74とを備える。
【0027】
図2に画像表示制御部50の機能ブロック図を示す。画像表示制御部50は、コンテンツ処理部52と、バックライト制御部54と、コンテンツ解析部56と、パラメータ保持部58とを備える。
【0028】
コンテンツ処理部52は、表示部70に出力する表示データを生成するとともに、その際に表示設定に基づいた各種処理を施す。例えば、コントラスト設定や明るさ設定(輝度設定)、ガンマ設定などがある。さらに、後述のコンテンツ解析部56の処理にもとづいて、バックライト制御部54と協働し、ターゲット輝度変調処理やアドバンスド輝度変調処理等のアクティブバックライト制御を行う。
【0029】
ここでターゲット輝度変調処理とは、映像のAPLを取得し、APLに応じてバックライト部74を動的に変化させる機能であり、例えば特開2007−47733号公報に開示されている。また、アドバンスド輝度変調処理とは、例えば特許5091955号に開示されている技術である。具体的には、アドバンスト輝度変調処理は、省電力化を図りつつ目標とするコントラスト比(ターゲットCR)に近づけるように、バックライト光源の発光輝度を抑え、それと連動させて、映像信号のゲインを設定しそのゲイン設定を用いて映像信号を伸張することで、バックライト光源の発光輝度の低下分を映像信号の液晶パネルへの出力値で補償する。
【0030】
バックライト制御部54は、コンテンツ解析部56の解析結果に基づいてコンテンツ処理部52と協働しバックライト部74を制御する。その際に、バックライト制御部54は必要に応じてパラメータ保持部58を参照する。
【0031】
コンテンツ解析部56は、コンテンツ制御部40を介してソース部20から取得したコンテンツを解析する。具体的には、コンテンツ解析部56は、取得したコンテンツが静止画であるか動画であるかを判別したり、信号タイプが2Dか3Dかを判別したりする。さらに、図4に示すように、映像が動画である場合において(図4(a))、映像(コンテンツ)のAPLのヒストグラムを算出する(図4(b))。更に、コンテンツ解析部56は、算出したヒストグラムから所定の範囲の輝度、ここでは特に所定階調値以上の画素数(図4(c)の領域W1)を算出する。
【0032】
パラメータ保持部58は、表示設定に関する各種の特性パラメータを保持する。ここで、図4(d)に示すように、本実施形態に特徴的な処理を実行するために、パラメータ保持部58は、APLと輝度Dutyとの対応が記述されたパラメータとして、白検出量が大きい場合の特性パラメータと、白検出量が小さい場合の特性パラメータとの2種類を備える。当然に、さらに細分化して3種類以上の特性パラメータが備わってもよい。さらに、通常(ノーマル)動作やエコモード動作をする場合に参照する各種のテーブル(バックライト輝度テーブル、ガンマテーブル、コントラストテーブル、ターゲット輝度変調テーブル、アドバンスド輝度変調テーブル等)が保持されている。
【0033】
ここで、本実施形態に特徴的な処理の詳細について図3図9を参照して説明する。図3は本実施形態における表示制御処理において適用する画像に関して便宜的に示す静止画(図3(a))と動画(図3(b))である。図3(a)の静止画は9点WINDOWパターンの画像である。この種の画像では、高階調(白)の映像が多いがAPLは低くなる傾向がある。そのため従来行っていたターゲット輝度変調では、バックライト部74の輝度を下げる処理を行う。そのため、白のWINDOWパターンが暗くなってしまう。なお、図示では、WINDOWサイズ合計17%であるので、全画面が白の場合のAPLを100%とすると、この9点WINDOWパターンのAPLは17%となる。
【0034】
本実施形態では、このような画像、つまり、低APLで白の割合が高い場合はバックライト部74(輝度)を低下させず、一般放送で表示されるような動画ではAPLに応じてバックライト部74(輝度)を変化させる。
【0035】
図5は、所定の動画のYsignal頻度分布とASL/ALLの関係を示したグラフである。図5(a)は、ASL/ALLの頻度を示し、図5(b)はYsignalの頻度分布を示している。
【0036】
例えば、Ysignalの頻度分布では、頻度について上から10%に対応するYsignalは74%である、上から20%に対応するYsignalは55%である。したがって、白検出量を設定しても、動画の場合には検出量が小さくなる。
【0037】
図6は、所定の静止画(WINODWパターン)、そのヒストグラム及び処理(特性パラメータ)を示す図である。図6(a)に示す9点のWINODWパターンの静止画に関して、図6(b)にYsignalの輝度値を正規化して頻度を測定したグラフを示す。図示のように、輝度分布は、輝度100%と0%とに分かれて現れる。そして、白検出量及びAPLともに17%である。このような場合、白検出量が「大」と判断し、上述のように、輝度を下げると暗くなり過ぎるおそれがあるので、図6(c)の様に、特性パラメータとして、APLが低いレンジにおいても輝度DUTYを大幅に下げることはしない。
【0038】
図7は、動画のヒストグラム及び処理を示す図である。図7(a)に示す動画に関して、図7(b)にYsignalの輝度値を正規化して頻度を測定したグラフを示す。図示のように、白検出量は0.5%であり、APLは25%である。このような場合、白検出量が「小」と判断し、特性パラメータを白検出量「大」の場合と比較して、APLが低いレンジで輝度DUTYを下げたものを適用する。
【0039】
なお、図8は、静止画(WINODWパターン)及び変形例の処理を示し、図9は動画及び変形例の処理を示す。図示のように、単に映像が静止画であるか動画であるかを判断して、それぞれの場合に専用の特性パラメータを適応してもよい。
【0040】
以上の構成の液晶テレビ10における表示制御について図10図12のフローチャートを参照して説明する。
【0041】
画像表示制御部50のコンテンツ解析部56は、まず、コンテンツ(映像)の入力ソースがチューナー部30であるか否かを判断する(S10)。入力ソースがチューナー部30でない場合(S10のN)、後述する処理1が実行される(S22)。
【0042】
入力ソースがチューナー部30の場合(S10のY)、コンテンツ解析部56はコンテンツが2D映像か3D映像かを判断する(S12)。3D映像の場合(S12のN)、後述する処理1が実行される(S22)。
【0043】
2D映像の場合(S12のY)、コンテンツ解析部56はコンテンツが動画であるか否かを判断する(S14)。静止画である場合には(S14のN)、後述する処理1が実行される(S22)。
【0044】
動画である場合には(S14のY)、コンテンツ解析部56はコンテンツのPL(Peak Level)を取得する(S16)。
【0045】
つづいて、コンテンツ解析部56は、現在の動作状況が消費電力低減用のエコモードであるか特に消費電力を考慮していないモードであるか否かを判断する(S18)。
【0046】
エコモードである場合(S18のY)、コンテンツ解析部56は取得したPLが所定の閾値Th1より大きいか否かを判断する(S20)。閾値Th1より大きい場合(S20のY)、後述する処理1が実行される(S22)。閾値Th1以下の場合(S20のN)、特別な処理はなされず、本フローの処理は終了する。
【0047】
S18の処理でエコモードではない(S18のN)、コンテンツ解析部56はPLが第2の閾値Th2以下であるか否かを判断する(S24)。第2の閾値Th2より大きい場合(S24のN)、つまり、コンテンツが暗い場合、特別な処理はなされず、本フローの処理は終了する。
【0048】
第2の閾値Th2以下である場合(S24のY)、つまり、コンテンツが明るい場合、後述する処理2が実行される(S26)。
【0049】
つぎに図11のフローチャートを参照して処理1を具体的に説明する。まず、処理1が開始されると、コンテンツ処理部52は、パラメータ保持部58を参照して、参照バックライトテーブルをノーマルに設定し(S30)、同じく、参照ガンマテーブルや参照コントラストテーブルをノーマルに設定する(S32)。さらに、コンテンツ処理部52は、参照ターゲット輝度変調テーブルをノーマルに設定し(S34)、参照アドバンスド輝度変調テーブルをノーマルに設定する(S36)。
【0050】
つぎに図12のフローチャートを参照して処理2を具体的に説明する。この処理2では、簡単に説明すると、バックライト部74のDUTY(輝度)を下げつつ、その下げた分をガンマ補正やコントラスト補正で補正することで、詳細に観察した場合には若干表示品位は低下するおそれはあるも一般的な視聴レベルでは十分の表示品位を確保しつつ、トータルの消費電力を削減しようとする処理である。
【0051】
まず、処理2が開始されると、コンテンツ処理部52は、パラメータ保持部58を参照して、参照バックライトテーブルをエコに設定し(S40)、同じく、参照ガンマテーブルや参照コントラストテーブルをエコに設定する(S42)。さらに、コンテンツ処理部52は、参照ターゲット輝度変調テーブルをエコに設定し(S44)、参照アドバンスド輝度変調テーブルをエコに設定する(S46)。なお、処理2において「エコ」とは、表示モードがエコモードに設定されている状態とは異なるものであって、あくまでも表示モードがスタンダードである場合においても、さらにコンテンツの特性に応じて輝度を下げつつ画像処理で補完する等の処理を行うことを示しているものである。
【0052】
このような処理を行うことで、表示モードがエコモードで無い表示モード(一般にはスタンダードモード又はノーマルモード)、つまり消費電力低減を特別に意識した表示モードでないモードであり、所定の入力ソース(ここではチューナー部30)のコンテンツを表示する場合であっても、一定の表示品位を維持しつつも消費電力を削減できる。特に、表示部70に反射偏光板(DBEF)が用いられない構成においては、所望の品位を確保するためには、従来技術ではバックライト部74の輝度を上げる必要があった。しかし、本実施形態を採用することで反射偏光板(DBEF)が無い場合でも、消費電力低減と表示品位の確保の両立が容易になる。
【0053】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【0054】
10 液晶テレビ
12 主制御部
20 ソース部
30 チューナー部
32 デジタル放送用チューナー
34 アナログ放送用チューナー
40 コンテンツ制御部
50 画像表示制御部
52 コンテンツ処理部
54 バックライト制御部
56 コンテンツ解析部
58 パラメータ保持部
70 表示部
72 表示パネル部
74 バックライト部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13