CN105723445B - 显示装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实时计算每个分段区域的光源的发光亮度的最佳设定值的显示装置及其控制方法。通过图像数据获取部获取图像数据。根据图像数据获取部所获取的图像数据，由目标亮度计算部(40)计算每个分段区域的发光亮度的目标值即目标亮度。由逆滤波器获取部(41)获取表示每个分段区域的光源的发光分布特性的发光分布函数的逆滤波器。由设定值计算部(42)通过对每个分段区域的目标亮度卷积运算逆滤波器，从而计算每个分段区域的光源的发光亮度的设定值。根据设定值计算部所计算的每个分段区域的设定值，由光源控制部控制每个分段区域的光源的发光亮度。

Description

显示装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种独立控制每个分段区域的发光亮度的显示装置及其控制方法。
背景技术
平板电脑终端和智能手机等便携式终端、数码相机、电视及各种显示屏大多具备液晶显示装置(显示装置)。液晶显示装置具备能够调整每个像素的透光率的液晶面板及向该液晶面板照射光的背光(光源)。
众所周知，近些年有一种液晶显示装置，利用能够独立控制将液晶面板的显示区域分割为多个的每个分段区域的发光亮度的背光来进行背光局部调光(以下，简称为BLD)控制。背光中排列有向各分段区域分别进行个别照明的1个或多个发光二极管(以下，简称为LED)。另外，本说明书中所谓“显示亮度”是从液晶面板的像素(液晶元件)观测到的亮度，由像素的透射率与LED的发光亮度之积来确定。
BLD控制中，图像中包含局部亮度较低的暗部和局部亮度较高的亮部时，通过降低与该暗部对应的分段区域的发光亮度来减少暗部的黑色浮点。由此，显示在显示区域的显示图像的对比度比变高，因此在进行BLD控制的液晶显示装置(以下，简称为液晶显示装置)中显示图像的画质得到提高。
此外，液晶显示装置中，判别每个分段区域判别在像素的像素值上是否存在增益提升(光透射率的增加)的余裕，当存在余裕时，在降低LED的发光亮度的同时对像素值进行增益提升校正。例如，分段区域内的像素值的峰值为像素值所能取值的最大值的1/2时，将分段区域内的各像素的像素值增益提升至2倍的同时将LED的发光亮度设为1/2。由此，既能够减少耗电又能够提高显示图像的对比度比。
进行上述校正的液晶显示装置中，计算每个分段区域的LED的发光亮度的设定值(以下，称为LED设定值)，并根据该计算结果控制每个分段区域的LED的发光。在此，现有的液晶显示装置中是在假定某一分段区域的LED光不会泄漏到其周边的分段区域的基础上计算每个分段区域的LED设定值，但实现满足该假定情况的液晶显示装置是极为困难的。因此，液晶显示装置中使1个分段区域的LED发光时，会导致从该LED发出的光泄漏到周边的分段区域，因此在上述假定情况下确定适当的LED设定值比较困难。
因此，专利文献1中记载的液晶显示装置中，通过预先求出分段区域之间的LED的发光亮度的贡献率，并使用该贡献率来解联立方程式，从而计算每个分段区域的LED设定值。
此外，专利文献2中记载的液晶显示装置中，例如准备3个阶段(强、中、弱)的表示相邻分段区域之间的漏光量的区域系数，且以3个阶段的区域系数中的任意一个系数对某一分段区域的LED设定值进行校正。即，在该液晶显示装置中，对于某一分段区域加以从其周边的分段区域泄漏的漏光量，从而缓和相邻分段区域之间的亮度差。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-34251号公报
专利文献2：日本特开2011-248215号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
上述专利文献1的液晶显示装置中，通过解联立方程式来计算每个分段区域的LED设定值，但例如在进行动态图像显示时，需要按每个帧图像实时解联立方程式。然而，实际很难实时解联立方程式，且专利文献1中没有公开实时解联立方程式的方法。因此，专利文献1的液晶显示装置中，有可能产生图像显示的延迟。
此外，上述专利文献2的液晶显示装置中，以预先确定的3个阶段的区域系数中的任意一个系数来进行LED设定值的校正，因此根据图像数据的不同有时会有3个阶段的区域系数中任意一个不适的情况。因此，专利文献2的液晶显示装置中，有时无法求出理想的LED设定值。
本发明的目的在于，提供一种能够实时计算每个分段区域的光源的发光亮度的最佳设定值的显示装置及其控制方法。
用于解决技术课题的手段
用于实现本发明的目的的显示装置具备：非自发光显示面板；光源，独立控制将非自发光显示面板的显示区域分割为多个的每个分段区域的发光亮度；图像数据获取部，获取图像数据；目标亮度计算部，根据由图像数据获取部获取的图像数据计算每个分段区域的发光亮度的目标值即目标亮度；逆滤波器获取部，获取表示每个分段区域的光源的发光分布特性的发光分布函数的逆滤波器；设定值计算部，通过对由目标亮度计算部计算的每个分段区域的目标亮度卷积运算由逆滤波器获取部获取的逆滤波器，从而计算每个分段区域的光源的发光亮度的设定值；及光源控制部，根据由设定值计算部计算的每个分段区域的设定值，控制每个分段区域的光源的发光亮度。
根据本发明，能够实时计算将光源的发光分布特性即从某一分段区域泄漏到其周边的分段区域的漏光考虑在内的每个分段区域的光源的发光亮度的设定值。
优选逆滤波器获取部获取由逆滤波器计算部所计算的逆滤波器，所述逆滤波器使用维纳滤波器来计算发光分布函数的逆滤波器。维纳滤波器为使得与目标亮度之间的误差最小的滤波器，因此可计算能够有效抑制显示图像的灰度信息的丢失的逆滤波器(滤波器系数)。
优选具备高频限制处理部，对于由逆滤波器获取部获取的逆滤波器，实施限制比特定空间频率更高频侧的振幅的增加的高频限制处理，设定值计算部使用经过高频限制处理的逆滤波器来进行卷积运算。由此，能够抑制因背光亮度的亮度分布的紊乱引起的显示图像的灰度信息的丢失，换言之能够抑制因过增强引起的画质劣化的产生。
优选逆滤波器获取部获取通过高频限制处理部被施以高频限制处理的逆滤波器，所述高频限制处理部实施限制比获取特定空间频率更高频侧的振幅的增加的高频限制处理，设定值计算部使用经过高频限制处理的逆滤波器来进行卷积运算。由此，能够抑制因背光亮度的亮度分布的紊乱引起的显示图像的灰度信息的丢失，换言之能够抑制因过增强引起的画质劣化的产生。
优选具备窗函数乘法处理部，在由逆滤波器获取部获取的逆滤波器的滤波器系数上乘法窗函数，设定值计算部使用经过窗函数的乘法处理之后的逆滤波器来进行卷积运算。由此，能够极力抑制电路规模的扩大及处理延迟。
优选具备逆滤波器存放部，存放根据显示区域内的分段区域的位置及每个分段区域的光源的特性中的至少任一种而不同的多种发光分布函数的逆滤波器，逆滤波器获取部从逆滤波器存放部中获取多种逆滤波器，设定值计算部选择与每个分段区域相对应的逆滤波器来进行卷积运算。由此，能够高精度地抑制显示图像的灰度信息的信息丢失。
优选具备对应关系存储部，按每个分段区域存储分段区域和与该分段区域对应的逆滤波器之间的对应关系，设定值计算部参考对应关系存储部来选择与每个分段区域对应的逆滤波器。由此，能够高精度地抑制显示图像的灰度信息的信息丢失。
优选目标亮度计算部计算每个分段区域的图像数据的像素值的代表值，从而根据代表值的计算结果确定每个分段区域的目标亮度。能够按每个分段区域确定适当的目标亮度。
优选代表值为像素值的峰值。在峰值比较小的分段区域能够降低光源的发光亮度，因此可实现省电。
优选具备预测部，根据由设定值计算部计算的每个分段区域的设定值来预测显示区域的发光亮度；灰度校正部，根据预测部的预测结果来进行图像数据的像素值的灰度校正；及面板控制部，根据由灰度校正部进行灰度校正后的像素值来控制非自发光显示面板的像素的驱动。能够适当控制非自发光显示面板的显示亮度。
此外，一种用于实现本发明的目的的显示装置的控制方法，所述显示装置具备非自发光显示面板及独立控制将非自发光显示面板的显示区域分割为多个的每个分段区域的发光亮度的光源，其中，显示装置的控制方法具备如下步骤：图像数据获取步骤，获取图像数据；目标亮度计算步骤，根据在图像数据获取步骤中获取的图像数据来计算每个分段区域的发光亮度的目标值即目标亮度；逆滤波器获取步骤，获取表示每个分段区域的光源的发光分布特性的发光分布函数的逆滤波器；设定值计算步骤，通过对目标亮度计算步骤中所计算的每个分段区域的目标亮度卷积运算逆滤波器获取步骤中所获取的逆滤波器，从而计算每个分段区域的光源的发光亮度的设定值；及光源控制步骤，根据在设定值计算步骤中计算的每个分段区域的设定值来控制每个分段区域的光源的发光亮度。
发明效果
本发明的显示装置及其控制方法能够实时计算每个分段区域的光源的发光亮度的最佳设定值。
附图说明
图1为液晶显示装置的立体图。
图2为液晶显示装置的显示部的分解立体图。
图3为液晶面板的放大图。
图4为表示第1实施方式的液晶显示装置的电构成的框图。
图5为用于说明不进行UM校正时的显示亮度的说明图。
图6为用于说明分段区域内的所有像素值的峰值的说明图。
图7为用于说明进行UM校正时的显示亮度的说明图。
图8为用于说明分段区域之间的漏光的说明图。
图9为用于说明LED设定值函数的说明图。
图10为用于说明发光分布函数的说明图。
图11为用于说明LED设定值函数与发光分布函数的卷积运算处理的说明图。
图12为LED设定值计算部的功能框图。
图13为表示液晶显示装置的图像显示处理的流程的流程图。
图14为用于说明考虑泄漏到周边的分段区域的光而计算LED设定值时的背光亮度的说明图。
图15为用于说明不考虑泄漏到周边的分段区域的光而计算LED设定值的比较例的背光亮度的说明图。
图16为用于说明将维纳滤波器直接用作逆滤波器时的背光亮度的亮度分布的紊乱的说明图。
图17为用于说明图16所示的背光亮度的亮度分布的紊乱的理由的说明图。
图18为表示第2实施方式的液晶显示装置的电构成的框图。
图19为用于说明高频限制特性函数的说明图。
图20为用于说明使用高频限制特性函数进行的高频限制处理的说明图。
图21为表示第2实施方式的另一实施例的液晶显示装置的电构成的框图。
图22为用于说明逆滤波器的滤波器系数的个数的说明图。
图23为表示第3实施方式的液晶显示装置的电构成的框图。
图24为用于说明使用窗函数来进行滤波器系数的个数的限制处理的说明图。
图25为用于说明多种发光分布函数的说明图。
图26为表示第4实施方式的液晶显示装置的电构成的框图。
图27为智能手机的立体图。
图28为表示智能手机的电构成的框图。
具体实施方式
[第1实施方式的液晶显示装置]
＜液晶显示装置的整体结构＞
如图1所示，具有BLD控制功能的液晶显示装置(显示装置)10从通过有线连接或无线连接的数码相机12获取静态图像或动态图像的图像数据I(x，y)以进行图像显示。在此，坐标(x，y)表示液晶面板15(参考图2)及图像的像素单位的坐标。另外，液晶显示装置10也可以取代数码相机12而经由便携式终端、因特网及电视广播波等获取图像数据I(x，y)以进行图像显示。
如图2所示，液晶显示装置10的显示部10a大致由液晶面板(非自发光显示面板)15、背光(光源)16、保护面板17构成。液晶面板15上排列有多个液晶元件。由此，液晶面板15能够调整每个像素的透光率。另外，在观赏立体图像(3D图像)的情况下，也可以使用具备柱面透镜等的支持立体观看的液晶面板15。
液晶面板15的显示区域被分割为m×n个(m、n均为2以上的自然数)分段区域S(m，n)。在此，坐标(m，n)表示像素q(x，y)所属的分段区域S(m，n)的坐标。例如，当液晶面板15的显示区域被分割为64个时，m＝1～8、n＝1～8。因此，分段区域S(m，n)也可表示为分段区域1、分段区域2、……分段区域m·n。
如图3所示，1个分段区域S(m，n)为水平K像素×垂直L像素(K、L均为任意的自然数)的区域。因此，1个分段区域S(m，n)中包括K×L个像素q(x，y)。
液晶面板15的像素q(x，y)的显示亮度V(x，y)如下式(1)以该像素q(x，y)的面板透射率P(x，y)与该像素位置上的背光亮度B(x，y)之积表示(参考图4)。另外，面板透射率P(x，y)取决于输入于该像素q(x，y)中的显示图像(图像数据I(x，y))的像素值，且背光亮度B(x，y)取决于该像素位置周边的分段区域S(m，n)的LED设定值等。
[数式1]
V(x，y)＝P(x，y)·B(x，y)···(1)
回到图2进行说明，背光16配置于液晶面板15的背面侧。该背光16独立控制每个分段区域S(m，n)的发光亮度。该背光16中排列有分别对各分段区域S(m，n)进行个别照明的n×m个LED19。各LED19的发光量能够独立控制，因此能够进行独立控制每个分段区域S(m，n)的发光亮度的BLD控制。例如对LED19的发光量进行PWM(Pulse Width Modulation)控制时，能够根据每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)来独立改变PWM的占空比，从而控制每个LED19的发光量。另外，图中在1个分段区域S(m，n)配置有1个LED19，但也可以配置多个LED19。此外，也可以利用LED以外的光源。
保护面板17为配置于液晶面板15的前面侧的透明板。该保护面板17保护液晶面板15的前面。另外，也可以取代保护面板17而使用通过用户(观众)的手指或手写笔来操作的检测一个或多个坐标的操作面板(触控面板)。
如图4所示，液晶显示装置10除了上述显示部10a之外还具有图像数据获取部21、亮度线性转换部22、发光分布函数存放部25、逆滤波器计算部26、逆滤波器存放部27、LED设定值计算部30、背光控制部(光源控制部)31、背光亮度预测部32、灰度校正部33、伽马校正部34及液晶面板控制部(面板控制部)35。
图像数据获取部21为与数码相机12(也可以是上述因特网等)连接的连接接口。该图像数据获取部21从数码相机12获取图像数据I(x，y)以输出到亮度线性转换部22。在此，“I(x，y)”的“(x，y)”表示与液晶面板15及显示图像的各像素q(x，y)对应的像素值。另外，本实施方式中将各像素值统一表示为0～1。例如，当像素值为“1”时，液晶面板15的像素q(x，y)的透射率变得最大，相反像素值为“0”时，像素q(x，y)的透射率变得最小。
亮度线性转换部22对从图像数据获取部21输入的图像数据I(x，y)实施亮度线性转换处理(再生灰度转换)，从而将该图像数据I(x，y)转换为亮度线性图像数据IL(x，y)。例如，用数码相机12等进行拍摄而获得图像数据I(x，y)被施以称为伽马校正的灰度转换处理(通常为0.45次方)。因此，亮度线性转换部22对图像数据I(x，y)实施0.45次方的倒数即2.2次方转换。亮度线性转换部22将图像数据IL(x，y)分别输出到LED设定值计算部30及灰度校正部33。
发光分布函数存放部25预先存放表示配置于每个分段区域S(m，n)的1个LED19的发光分布特性的发光分布函数f(x，y)。对于发光分布函数f(x，y)的详细内容将在后面进行叙述(参考图10)，其为在设计或制造液晶面板15时通过测定预先求出的已知的值。发光分布函数f(x，y)例如经由制造时的设定、经过通信网络的设定或经由用户的输入操作等进行的设定而存放到发光分布函数存放部25内。
对于逆滤波器计算部26的详细内容将在后面进行叙述，计算从发光分布函数存放部25读取的发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f-1(x，y)，并将该逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部27。若不考虑LED19的经时劣化，则发光分布函数f(x，y)为固定值，因此通过逆滤波器计算部26进行的逆滤波器f-1(x，y)的计算基本上进行1次即可。另外，也可以在每经过规定时间时反复进行将新的发光分布函数f(x，y)存放到发光分布函数存放部25中，并通过逆滤波器计算部计算26逆滤波器f-1(x，y)，从而更新逆滤波器存放部27内的逆滤波器f-1(x，y)。
对于LED设定值计算部30的详细内容将在后面进行叙述，根据从亮度线性转换部22输入的图像数据IL(x，y)和从逆滤波器存放部27读取的逆滤波器f-1(x，y)，计算每个分段区域S(m，n)的LED19的发光亮度的设定值即LED设定值E(m，n)。并且，LED设定值计算部30将LED设定值E(m，n)的计算结果分别输出到背光控制部31及背光亮度预测部32。
背光控制部31根据从LED设定值计算部30输入的LED设定值E(m，n)控制每个分段区域S(m，n)的LED19的发光亮度。由此，确定液晶面板15的各像素q(x，y)的位置上的背光亮度B(x，y)。
背光亮度预测部32根据从LED设定值计算部30输入的LED设定值E(m，n)预测背光16的亮度分布即液晶面板15的各像素q(x，y)的位置上的背光亮度B(x，y)。具体而言，背光亮度预测部32对根据LED设定值E(m，n)求出的LED设定值函数E(x，y)[参考图9]和从发光分布函数存放部25读取的发光分布函数f(x，y)进行卷积运算处理，从而计算预测背光亮度BP(x，y)(参考下式(12))。另外，预测背光亮度BP(x，y)被统一表示为0～1。背光亮度预测部32将背光亮度B(x，y)的预测结果即预测背光亮度BP(x，y)输出到灰度校正部33。
灰度校正部33根据从亮度线性转换部22输入的图像数据IL(x，y)和从背光亮度预测部32输入的预测背光亮度BP(x，y)来计算经过灰度校正的图像信号CL(x，y)(参考下式(8))，详细内容在后面叙述。该图像信号CL(x，y)经过规格化，像素值表示为0～1。之后，灰度校正部33将图像信号CL(x，y)输出到伽马校正部34。
伽马校正部34对于亮度线性图像信号CL(x，y)例如实施0.45(≈1/2.2)次方的伽马校正处理，从而再次转换为如图像数据I(x，y)一样被施以伽马校正的图像信号C(x，y)。伽马校正部34将图像信号C(x，y)输出到液晶面板控制部35。
液晶面板控制部35根据从伽马校正部34输入的图像信号C(x，y)控制液晶面板15的每个像素q(x，y)的面板透射率P(x，y)。由此，根据液晶面板15的特性来确定面板透射率P(x，y)。另外，面板透射率P(x，y)通常表示为下式(2)。
[数式2]
P(x，y)＝aPC(x，y)2.2+bP＝aPCL(x，y)+bP···(2)
在上式(2)中，aP、bP为取决于液晶面板15的特性的参数，aP表示液晶面板15的面板透射率系数，bP表示液晶面板15的面板黑色浮点透射率。一般的液晶面板15的bP为大于0的值，因此即便在图像信号CL(x，y)＝0的情况下，背光16的光也会透射液晶面板15。因此，让观察的人感觉在显示图像的暗部产生了黑色浮点。此外，图像信号CL(x，y)＝1的情况下该液晶面板15的透射率为最大，无法透射更亮的光。根据如上确定的面板透射率P(x，y)和背光亮度B(x，y)，并根据上式(1)确定显示亮度V(x，y)。
＜UM(Upper Margin)校正的概要＞
如上所述，在进行BLD控制的液晶显示装置10中，既减少耗电又提高显示图像的对比度比，因此在各像素q(x，y)的像素值存在增益提升(光透射率的增加)的余裕的情况下，在降低背光亮度B(x，y)的同时增加像素值。
如图5所示，LED设定值计算部30的代表值计算部38根据从亮度线性转换部22输入的图像数据IL(x，y)计算每个分段区域S(m，n)的图像数据IL(x，y)的代表值ILPEAK(m，n)。在此，所谓代表值ILPEAK(m，n)是分段区域S(m，n)内的K×L个像素q(x，y)的像素值的峰值。此外，如图6所示，在此所谓的“峰值”并不限于真正的峰值(图中的峰值1)，为了抑制对脉冲系统的噪音的影响等，例如可以将与自分段区域S(m，n)内的所有像素值的上位起的累计频率达1％的水平对应的像素值用作“峰值”(图中的峰值2)。代表值计算部38将每个分段区域S(m，n)的代表值ILPEAK(m，n)输出到UM计算部39。
UM计算部39(参考图4)根据从代表值计算部38输入的代表值ILPEAK(m，n)计算每个分段区域S(m，n)中代表值ILPEAK(m，n)相对于像素值所能取的最大值ILMAX(在此为1)有多少增益提升的余裕量。若将该每个分段区域S(m，n)的余裕量(Upper Margin)作为UM(m，n)，则UM计算部39使用下式(3)来计算UM(m，n)。UM(m，n)必定成为1以上的值[UM(m，n)≥1]。
[数式3]
UM(m，n)＝ILMAX/ILPEAK(m，n)···(3)
如图7所示，UM(m，n)＞1时，即便增益提升是相当于UM(m，n)的分段区域S(m，n)的各像素q(x，y)的像素值，也不会因为最大值达到顶点(像素值的顶点)而引起显示图像的高亮区域的灰度信息的信息丢失，而能够提高液晶面板15的透射率。而且，若进一步将该分段区域S(m，n)的背光亮度B(x，y)降低为1/UM(m，n)，则总显示亮度V(x，y)几乎不变，并且能够减少相当于所降低的背光亮度B(x，y)的耗电。以下，将这种控制称为UM校正。
如上述图5所示不进行UM校正时，液晶面板15的面板透射率P(x，y)根据图像数据IL(x，y)通过上式(2)来确定。但是，在此不进行UM校正因此也无需进行灰度校正，其结果IL(x，y)＝CL(x，y)。因此，显示亮度V(x，y)表示为下式(4)。另外，图5中，举例示出了B(x，y)＝1000、aP＝0.1、bP＝0.001的情况，在该情况下IL(x，y)＝0时的黑色浮点量成为1。此外，图5中为避免附图变复杂以一维方式表示(图7也相同)。
[数式4]
V(x，y)＝(aPIL(x，y)+bP)B(x，y)···(4)
另一方面，如上述图7所示进行UM校正时，分段区域S(m，n)的图像数据IL(x，y)的代表值ILPEAK(m，n)例如为0.5，则UM(m，n)＝1/0.5＝2。此时，进行将图像数据IL(x，y)的像素值设为2倍且将背光亮度B(x，y)设为1/UM(m，n)＝1/2倍的UM校正，显示亮度V(x，y)表示为下式(5)。
[数式5]
V(x,y)＝(aP·2·IL(x，y)+bP)·(B(x,y)/2)
＝(aP IL(x,y)+bP/2)·B(x,y)···(5)
上式(5)中表示的显示亮度V(x，y)与在上式(4)中表示的无UM校正的显示亮度V(x，y)相比黑色浮点量减半，因此能够让观察的人觉得黑色浮点较少。例如，在与上述图5相同条件的情况下，IL(x，y)＝0时的黑色浮点量被抑制在0.5。其另一方面，IL(x，y)较大时，亮度的绝对值较高，因此观察的人几乎感觉不到该黑色浮点的变化。具体而言，若在图5及图7的例子中，观察的人几乎感觉不到V(x，y)＝51与V(x，y)＝50.5的差异。这种人类的感知特性能够通过韦伯-费希纳定律来说明。
由以上内容可知，通过进行UM校正，能够让观察的人感觉显示于液晶显示装置10的图像的显示对比度被放大。此外，由于背光亮度B(x，y)减半，因此液晶显示装置10的耗电也得到抑制。通过对每个分段区域S(m，n)进行这种UM校正，既能够放大显示对比度又能够减少耗电。
＜理想条件下的LED设定值的计算及灰度校正＞
根据这种UM校正的概念，最理想的情况是由LED设定值计算部30计算LED设定值E(m，n)，以使在背光亮度B(x，y)在各分段区域S(m，n)中成为1/UM(m，n)。在此若假定“某一分段区域S(m，n)的LED发光不会泄漏到其周边的分段区域S(m，n)”，则能够通过下式(6)来表示每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)。由此，能够将背光亮度B(x，y)及上述预测背光亮度BP(x，y)设为如用下式(7)表示的理想条件。
[数式6]
E(m，n)＝EO/UM(m，n)···(6)
[数式7]
B(x，y)＝BP(x，y)＝BO/UM(m，n)···(7)
在此，E0为不进行UM校正时的LED设定值，在各分段区域S(m，n)中为相同值。此外，B0为基准背光亮度。例如LED设定值在所有分段区域S(m，n)中成为E0时，背光亮度同样成为B0。另外，式(7)中混合存在坐标(x，y)和(m，n)，但如上所述，坐标(x，y)表示液晶面板15及图像的像素单位的坐标，坐标(m，n)表示像素q(x，y)所属的分段区域S(m，n)的坐标。
上述灰度校正部33使用通过上式(7)求出的预测背光亮度BP(x，y)和下式(8)来计算图像信号CL(x，y)。另外，BP(x，y)＝0时，进行例外处理，以免除以0。
[数式8]
CL(x，y)＝BO·IL(x，y)/BP(x，y)-bP/aP···(8)
将上式(7)代入到上式(8)中，则图像信号CL(x，y)表示为下式(9)。在此，UM(m，n)为通过上式(3)求出的值，因此式(9)的右边第一项不会超过像素值所能取的最大值ILMAX(在此为1)。因此，图像信号CL(x，y)也不会超过最大值ILMAX而削波，且不会因灰度校正而引起高亮区域的灰度信息的信息丢失。
[数式9]
CL(x，y)＝IL(x，y)·UM(m，n)-bP/aP···(9)
将上式(9)代入到上式(2)，由此面板透射率P(x，y)表示为下式(10)。之后，进一步将该面板透射率P(x，y)代入到上式(1)，从而显示亮度V(x，y)表示为下式(11)。
[数式10]
P(x，y)＝aP·IL(x，y)·UM(m，n)···(10)
[数式11]
V(x，y)＝aP·IL(x，y)·UM(m,n)·BO/UM(m,n)
＝aP·IL(x，y)·BO
＝aP·I(x,y)2.2·BO···(11)
表示为上式(11)的显示亮度V(x，y)与在没有黑色浮点的液晶面板15输入图像数据IL(x，y)且将背光亮度B(x，y)设为均匀的亮度B0时的显示亮度相同。即，通过进行如上UM校正，能够在不会因上述最大值的削波而引起高亮区域的灰度信息的信息丢失的基础上减少黑色浮点，从而放大显示对比度。此外，与此同时背光亮度B(x，y)在各分段区域S(m，n)中相当于减少了1/UM(m，n)，因此耗电得到抑制。
能够通过上述UM校正来实现BLD控制，但在此通常很难实现上述假定的“某一分段区域S(m，n)的LED发光不泄漏到其周边的分段区域S(m，n)”的这一结构。因此如图8中用虚线所示的，若使以分段区域1、分段区域2、分段区域3、……表示的分段区域S(m，n)中的1个分段区域2发光，则会导致该光泄漏到周边的分段区域1、3。因此，液晶面板15的某一点处的背光亮度B(x，y)及预测背光亮度BP(x，y)不是仅由包括该点的分段区域2的LED设定值E(m，n)而定，而是受到周边的分段区域1、3的LED设定值E(m，n)等的影响。以一般的形式表现这一现象，则可以用下式(12)表示。另外，图8中的实线为合成每个分段区域S(m，n)的发光亮度的背光亮度B(x，y)。此外，该图中的虚线表示将LED设定值E(m，n)设定为E0时的各分段区域S(m，n)的发光分布。
[数式12]
B(x，y)＝BP(x，y)＝E(x，y)*f(x，y)···(12)
在此，式(12)中的“*”表示卷积运算。此外，E(x，y)如图9以及图11中的符号300及符号301所示取各个分段区域S(m，n)的中心的按每个分段区域S(m，n)设定的LED设定值E(m，n)的值，其他位置均为0的LED设定值函数。而且，f(x，y)如图10及图11中的符号302所示，为表示1个LED19的发光分布特性的发光分布函数，涉及多个分段区域而使得发光发送。另外，图11中为了防止附图变复杂以一维方式表示。
如图11中的符号303所示，图中用单点划线表示的背光亮度B(x，y)由LED设定值函数E(x，y)与发光分布函数f(x，y)的卷积运算来确定。
此时，通常UM(m，n)按每个分段区域S(m，n)而不同，因此LED设定值E(m，n)也按每个分段区域S(m，n)不同。因此，通过如上式(6)那样简单的LED设定值E(m，n)的运算方法，合成了每个分段区域S(m，n)的发光亮度的背光亮度B(x，y)会成为如图中的单点划线一样，因此无法满足如上式(7)的理想条件。因此，本发明的LED设定值计算部30计算能获得近似理想条件的背光亮度B(x，y)的LED设定值E(m，n)。
＜LED设定值计算部的结构＞
如图12所示，LED设定值计算部30除了上述代表值计算部38及UM计算部39以外，还具有目标背光亮度计算部(目标亮度计算部)40、逆滤波器获取部41及设定值计算部42。
目标背光亮度计算部40根据由UM计算部39计算的每个分段区域S(m，n)的UM(m，n)，使用下式(13)来计算每个分段区域S(m，n)的显示亮度的目标亮度(目标值)即目标背光亮度Bd(x，y)。在此，式(13)与上式(7)基本相同，因此省略详细说明，但目标背光亮度Bd(x，y)成为按每个分段区域S(m，n)具有一定的亮度的分布函数。目标背光亮度计算部40将每个分段区域S(m，n)的目标背光亮度Bd(x，y)的计算结果输出到设定值计算部42。
[数式13]
Bd(x，y)＝BO/UM(m，n)···(13)
逆滤波器获取部41从逆滤波器存放部27获取后述逆滤波器f-1(x，y)，并将该逆滤波器f-1(x，y)输出到设定值计算部42。
设定值计算部42根据从目标背光亮度计算部40及逆滤波器获取部41分别输入的目标背光亮度Bd(x，y)及逆滤波器f-1(x，y)来计算每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)。具体而言，设定值计算部42以上述背光亮度预测部32根据LED设定值E(m，n)计算的预测背光亮度BP(x，y)极力趋近目标背光亮度Bd(x，y)的方式计算LED设定值E(m，n)。即，设定值计算部42以将预测背光亮度BP(x，y)与目标背光亮度Bd(x，y)的平方误差[(Bd(x，y)-BP(x，y))2]最小化的方式计算每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)。
在此，预测背光亮度BP(x，y)能够通过上式(12)计算。此外，如上所述，发光分布函数f(x，y)通过设计液晶显示装置10时进行的测定等而预先求出之后存放到发光分布函数存放部25。因此，满足将式(12)的BP(x，y)置换为Bd(x，y)的式[Bd(x，y)＝E(x，y)*f(x，y)]的E(x，y)成为将上述平方误差最小化的E(x，y)。因此，通过预先计算发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f-1(x，y)来进行下式(14)的运算处理，从而能够计算出将上述平方误差最小化的E(x，y)。
[数式14]
E(x，y)＝Bd(x，y)*f-1(x，y)···(14)
逆滤波器f-1(x，y)的计算由上述逆滤波器计算部26来进行。逆滤波器计算部26作为将上述平方误差最小化的解法使用维纳滤波器来计算逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数。即，逆滤波器计算部26将维纳滤波器计算为逆滤波器f-1(x，y)。具体而言，逆滤波器计算部26将通过下式(15)计算的F-1(u，v)傅立叶逆转换，从而计算逆滤波器f-1(x，y)。在此，F-1(u，v)为将f-1(x，y)傅立叶转换的函数，F(u，v)为将f(x，y)傅立叶转换的函数，F*(u，v)为F(u，v)的复共轭，G为参数。由逆滤波器计算部26计算的逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部27。由此，设定值计算部42能够经由逆滤波器获取部41获取逆滤波器f-1(x，y)。
[数式15]
F-1(u，v)＝(F*(u，v))/(|F(u，v)|2+G)···(15)
设定值计算部42根据上式(14)对目标背光亮度Bd(x，y)和逆滤波器f-1(x，y)进行卷积运算处理，以按每个分段区域S(m，n)计算LED设定值函数E(x，y)。由此，能够求出用于获得近似于目标背光亮度Bd(x，y)的背光特性的LED设定值函数E(x，y)。
接着，设定值计算部42按每个分段区域S(m，n)将LED设定值函数E(x，y)转换为LED设定值E(m，n)。另外，进行“E(x，y)”至“E(m，n)”的转换时，例如使用按每个分段区域S(m，n)计算LED设定值函数E(x，y)的平均值等方法。以上，结束通过设定值计算部42进行的LED设定值E(m，n)的计算。LED设定值E(m，n)分别输出到背光控制部31与背光亮度预测部32。
[第1实施方式的液晶显示装置的作用]
接着，利用图13对上述结构的液晶显示装置10的作用进行说明。逆滤波器计算部26预先将发光分布函数存放部25内的发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f-1(x，y)使用维纳滤波器(参考式(15))来计算，并将该逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部27(步骤S1)。
液晶显示装置10与数码相机12一旦被连接，则图像数据获取部21从数码相机12获取图像数据I(x，y)，并将该图像数据I(x，y)输出到亮度线性转换部22(步骤S2，图像数据获取步骤)。亮度线性转换部22对图像数据I(x，y)实施亮度线性转换处理以生成图像数据IL(x，y)，并将该图像数据IL(x，y)分别输出到LED设定值计算部30及灰度校正部33(步骤S3)。
LED设定值计算部30接受来自亮度线性转换部22的图像数据IL(x，y)的输入之后开始计算LED设定值E(m，n)(步骤S4)。
首先，代表值计算部38根据从亮度线性转换部22输入的图像数据IL(x，y)计算每个分段区域S(m，n)的代表值ILPEAK(m，n)，并将各代表值ILPEAK(m，n)的计算结果输出到UM计算部39(步骤S5)。接着，UM计算部39根据从代表值计算部38输入的代表值ILPEAK(m，n)，使用上式(3)来计算每个分段区域S(m，n)的UM(m，n)，并将UM(m，n)的计算结果输出到目标背光亮度计算部40(步骤S6)。
目标背光亮度计算部40根据从UM计算部39输入的UM(m，n)，使用上式(13)计算每个分段区域S(m，n)的目标背光亮度Bd(x，y)(步骤S7，目标亮度计算步骤)。之后，目标背光亮度计算部40将目标背光亮度Bd(x，y)的计算结果输出到设定值计算部42。
此外，逆滤波器获取部41从逆滤波器存放部27中获取逆滤波器f-1(x，y)，从而将该逆滤波器f-1(x，y)输出到设定值计算部42(步骤S8，逆滤波器获取步骤)。
设定值计算部42将分别从目标背光亮度计算部40及逆滤波器获取部41输入的目标背光亮度Bd(x，y)及逆滤波器f-1(x，y)代入到上式(14)而进行卷积运算处理。由此，计算每个分段区域S(m，n)的LED设定值函数E(x，y)。
接着，设定值计算部42将每个分段区域S(m，n)的LED设定值函数E(x，y)转换为LED设定值E(m，n)。由此，计算每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)(步骤S9，设定值计算步骤)。之后，设定值计算部42将LED设定值E(m，n)的计算结果分别输出到背光亮度预测部32和背光控制部31。
背光亮度预测部32根据从设定值计算部42输入的LED设定值E(m，n)，使用上式(12)计算每个分段区域S(m，n)的预测背光亮度BP(x，y)(步骤S10)。之后，背光亮度预测部32将预测背光亮度BP(x，y)的计算结果输出到灰度校正部33。
灰度校正部33根据从背光亮度预测部32输入的预测背光亮度BP(x，y)，使用上式(8)对从亮度线性转换部22输入的图像数据IL(x，y)实施灰度校正处理。由此，计算每个分段区域S(m，n)的被施以灰度校正处理的图像信号CL(x，y)(步骤S11)。之后，灰度校正部33将图像信号CL(x，y)输出到伽马校正部34。
伽马校正部34对从灰度校正部33输入的每个分段区域S(m，n)的图像信号CL(x，y)施加伽马校正处理，从而生成被施以伽马校正的图像信号C(x，y)(步骤S12)。之后，伽马校正部34将图像信号C(x，y)输出到液晶面板控制部35。
液晶面板控制部35根据图像信号C(x，y)控制液晶面板15的各像素q(x，y)的透射率，并且背光控制部31根据LED设定值E(m，n)控制背光16(各LED19)的发光(步骤S13，光源控制步骤)。由此，在显示部10a中显示基于图像数据I(x，y)的图像(步骤S14)。
如图14所示，本发明中由于考虑泄漏到周边的分段区域S(m，n)的光(参考图8至图11)而进行了LED设定值E(m，n)的计算，因此背光亮度B(x，y)显示出近似于目标背光亮度Bd(x，y)的特性。另外，图14中用实线描绘的曲线为设定LED设定值E(m，n)时的各分段区域S(m，n)的发光分布(图15也相同)。
而相比之下，在表示比较例的图15中，在没有考虑泄漏到周边的分段区域S(m，n)的光的理想条件下计算的LED设定值E(m，n)的情况下，背光亮度B(x，y)无法满足如上式(7)所示的理想条件。具体而言，由于没有将泄漏的光考虑在内，因此经常出现背光亮度B(x，y)低于理想条件的情况。在这种情况下利用预测背光亮度BP(x，y)并通过上式(8)进行灰度校正时，会导致图像信号CL(x，y)超过1。即便图像信号CL(x，y)超过1，由上式(2)确定的面板透射率P(x，y)也无法超过液晶面板15所具有的最大透射率，因此导致图像信号CL(x，y)削波为最大值1。其结果，导致因该削波而使得在显示图像的高亮区域丢失灰度信息的画质劣化问题。
本发明中，针对这种比较例，考虑泄漏到周边的分段区域S(m，n)的光而计算LED设定值E(m，n)，从而能够极力抑制高亮区域内的灰度信息的丢失。
回到图13的说明，根据其他图像数据I(x，y)进行图像显示时，反复执行上述步骤S2至步骤S14为止的处理(步骤S15中为是)。
＜第1实施方式的液晶显示装置的作用效果＞
如上所述，本发明中使用维纳滤波器预先计算逆滤波器f-1(x，y)，以使用该逆滤波器f-1(x，y)来进行上式(14)所示的卷积运算处理，从而进行将光的泄漏考虑在内的LED设定值E(m，n)计算。其结果，与如上述专利文献1那样解联立方程式方法不同，能够实时计算LED设定值E(m，n)。
[第2实施方式的液晶显示装置]
接着，对本发明的第2实施方式的液晶显示装置进行说明。上述第1实施方式的液晶显示装置10中，将维纳滤波器直接用作了逆滤波器f-1(x，y)，但此时可能会产生背光亮度分布紊乱。
例如，如图16中的符号306所示，对于中心变亮的目标背光亮度Bd(x，y)的亮度分布，最理想的是获得如符号307所示的背光亮度B(x，y)的亮度分布。但是，根据从维纳滤波器直接求出滤波器系数而获得的逆滤波器f-1(x，y)来计算LED设定值E(m，n)时，如符号308所示，反倒会产生获得中心变暗的背光亮度B(x，y)的亮度分布的情况。
利用图17对产生这种现象的理由进行说明。维纳滤波器[逆滤波器f-1(x，y)]通过上式(15)而计算，但发光分布函数f(x，y)及维纳滤波器各自的频率振幅特性F、F-1例如用图中的实线及虚线(细线)表示。此外，最终获得的背光亮度B(x，y)的亮度特性(以下，称为背光亮度特性)，即背光亮度B(x，y)如上式(12)中所示的那样以发光分布函数f(x，y)与逆滤波器f-1(x，y)的卷积表示，因此在频率特性上成为F与F-1之积F·F-1，且以图中的虚线(粗线)表示。
通过维纳滤波器的效果，背光亮度特性F·F-1成为接近图中以双点划线表示的目标背光亮度Bd(x，y)的亮度特性(以下，称为目标背光亮度特性)Fd的函数。而且，尤其在低频下使背光亮度特性F·F-1接近目标背光亮度特性Fd，在缩小目标背光亮度Bd(x，y)与背光亮度B(x，y)之间的误差的方面上有效。
然而，发光分布函数f(x，y)一般高频侧的振幅较小，因此在该高频侧获得的维纳滤波器的特性不稳定，因此具有过分的强度特性和衰减特性的倾向。其结果，导致在经过逆滤波器处理之后获得的背光亮度特性上混入假信号成分，从而产生如图16中符号308所示的亮度分布的紊乱。
因此，如图18所示，在本发明的第2实施方式的液晶显示装置60中，对于逆滤波器f-1(x，y)实施限制比特定空间频率更高频侧的振幅的高频限制处理。在此所谓“特定空间频率”是因目标背光亮度Bd(x，y)与背光亮度B(x，y)之间的误差带来的影响变少的高频区域的下限。例如，如图17所示，逆滤波器f-1(x，y)具有随着空间频率的增加而使振幅逐渐减少之后又逐渐增加的频率振幅特性时，将振幅从减转为增的空间频率作为“特定空间频率”，来限制比该空间频率更高频侧的振幅。另外，“特定空间频率”为通过实验或模拟等来确定的值。
第2实施方式的液晶显示装置60除了具备存放高频限制特性函数FL的高频限制特性函数存放部62，并且在LED设定值计算部30上设置有高频限制处理部63这点之外，与上述第1实施方式的液晶显示装置10的结构基本相同。因此，对于与上述第1实施方式相同的功能/结构，通过标注相同符号来省略其说明。
如图19所示，高频限制特性函数FL通过在频率空间上乘以F-1[逆滤波器f-1(x，y)]，从而具有限制比逆滤波器f-1(x，y)的“特定空间频率”更高频侧的振幅的高频限制特性。因此，通过高频限制特性函数FL乘以F-1，从而获得被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)。另外，图中的符号“Fr-1”表示被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)的频率振幅特性。
回到图18的说明，高频限制处理部63从高频限制特性函数存放部62读取高频限制特性函数FL，从而进行将该高频限制特性函数FL乘以从逆滤波器获取部41输入的逆滤波器f-1(x，y)的处理。具体而言，一旦将逆滤波器f-1(x，y)进行傅立叶转换而转换为频率空间上的函数之后，在该函数上乘以高频限制特性函数FL，并对该乘法结果进行傅立叶逆转换处理。由此，可获得具有频率振幅特性Fr-1的逆滤波器f-1(x，y)。
设定值计算部42将目标背光亮度Bd(x，y)和被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)代入到上式(14)来计算LED设定值函数E(x，y)之后，将LED设定值函数E(x，y)转换为LED设定值E(m，n)。
＜第2实施方式的液晶显示装置的效果＞
如图20所示，通过在逆滤波器f-1(x，y)上施加高频限制处理来获得的背光亮度特性F·Fr-1在高频侧不具有不良的假信号成分，而在低频侧接近目标背光亮度特性Fd。由此，不会产生背光亮度特性F·Fr-1的紊乱，即可有效地抑制高亮区域的灰度信息的信息丢失。
＜第2实施方式的另一实施例＞
接着，利用图21来对本发明的第2实施方式的另一实施例的液晶显示装置60a进行说明。上述第2实施方式的液晶显示装置60对由逆滤波器获取部41所获取的逆滤波器f-1(x，y)施加高频限制处理，但在液晶显示装置60a中，计算(设计)逆滤波器f-1(x，y)时计算预先被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)。
液晶显示装置60a除了具备与第1实施方式的逆滤波器计算部26不同的逆滤波器计算部26a这一点之外，与上述第1实施方式的液晶显示装置10的结构基本相同。因此，对于与上述第1实施方式相同的功能/结构，通过标注相同符号来省略其说明。
逆滤波器计算部26a具备傅立叶转换部65、维纳滤波器运算/高频限制处理部66及逆滤波器转换部67。在此，维纳滤波器运算/高频限制处理部66发挥本发明的高频限制处理部的功能。
傅立叶转换部65在从上述发光分布函数存放部25获取的发光分布函数f(x，y)施加傅立叶转换处理来计算频率空间上的函数即F(u，v)，并将该计算结果输出到维纳滤波器运算/高频限制处理部66。
维纳滤波器运算/高频限制处理部66首先将从傅立叶转换部65获取的F(u，v)代入到上式(15)，从而使用维纳滤波器来计算F-1(u，v)。接着，维纳滤波器运算/高频限制处理部66进行在F-1(u，v)进行乘以从高频限制特性函数存放部62等获取的高频限制特性函数FL的处理，从而计算被施以高频限制处理的Fr-1(u，v)。之后，维纳滤波器运算/高频限制处理部66将Fr-1(u，v)的计算结果输出到逆滤波器转换部67。
逆滤波器转换部67对从维纳滤波器运算/高频限制处理部66输入的Fr-1(u，v)施加傅立叶逆转换处理，从而将Fr-1(u，v)转换为实体空间的函数。即，计算被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)。之后，逆滤波器转换部67将被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部27。由此，能够通过预先计算被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)来存放到逆滤波器存放部27。
设定值计算部42根据由逆滤波器获取部41从逆滤波器存放部27获取的逆滤波器f-1(x，y)来进行LED设定值E(m，n)的计算。
＜第2实施方式的另一实施例的效果＞
如上所述，液晶显示装置60a也根据“被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)”进行LED设定值E(m，n)的计算，因此可获得与第2实施方式中说明的效果相同的效果。
此外，在上述第2实施方式的液晶显示装置60中，计算逆滤波器f-1(x，y)之后进行高频限制处理，因此需要将实体空间的函数即逆滤波器f-1(x，y)转换为频率空间上的函数之后进行乘以高频限制特性函数FL的处理。相比之下，液晶显示装置60a中在计算逆滤波器f-1(x，y)的上一阶段进行，即对频率空间上的函数即F(u，v)进行乘以高频限制特性函数FL的处理，因此如第2实施方式能够节省即将逆滤波器f-1(x，y)转换为频率空间上的函数的工时。
＜第2实施方式的其他内容＞
在上述第2实施方式及其另一实施例中，在频率空间上对逆滤波器f-1(x，y)进行乘以高频限制特性函数FL的处理，但也可以通过在实体空间上进行具有与高频限制特性函数FL同等特性的数字滤波器处理来实现高频限制处理。此外，也可以利用公知的各种方法来进行高频限制处理。
[第3实施方式的液晶显示装置]
接着，对本发明的第3实施方式的液晶显示装置进行说明。通过上述第1实施方式的逆滤波器f-1(x，y)进行的逆滤波器处理为在实体空间上进行的数字滤波器处理，但通过上式(15)获得的维纳滤波器为频率空间上的滤波器系数。因此，需要对通过式(15)获得的维纳滤波器进行傅立叶逆转换之后获得实体空间上的逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数。在此获得的滤波器系数的样品数等于计算维纳滤波器时的频率样品数。
在表示将维纳滤波器傅立叶逆转换之后的逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数的1维上的例子的图22中，该例子中滤波器系数的样品数为31个。这些31个滤波器系数为高精度地表示逆滤波器f-1(x，y)的特性的系数，但是若使用这31个所有的滤波器系数，则需要31个1维的滤波器系数，31×31＝961个2维的滤波器系数，因此导致电路规模变得庞大。此外，若滤波器系数的数变多，则会产生相应的处理延迟，因此可能会产生显示延迟。
因此，在第3实施方式的液晶显示装置中，为了在极力保留逆滤波器f-1(x，y)的特性的同时极力减少滤波器系数，通过窗函数FW来进行限制。
如图23所示，第3实施方式的液晶显示装置70除了具备存放窗函数FW的窗函数存放部72，并且在LED设定值计算部30上设置有窗函数乘法处理部73这点之外，与上述第1实施方式的液晶显示装置10的结构基本相同。因此，对于与上述第1实施方式相同的功能/结构，通过标注相同符号来省略其说明。
窗函数FW为如图22所示在某一有限区间以外成为0的函数。该有限区间的范围通过实验或模拟等被适当地确定。此外，窗函数FW的上限值为1。另外，作为窗函数FW提出具有各种特性的窗函数，使用汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯瑟窗等。
如图24所示，窗函数乘法处理部73从窗函数存放部72读取窗函数FW，从而进行将该窗函数FW乘以从逆滤波器获取部41输入的逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数的处理。由此，31个滤波器系数在图中的两端部成为0，因此实际的1维的滤波器系数例如达到15个，2维的滤波器系数例如达到15×15＝225个。其结果，能够减少逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数。
＜第3实施方式的液晶显示装置的效果＞
如此在第3实施方式的液晶显示装置70中，进行在逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数上乘以窗函数FW的处理以限制滤波器系数的数，从而能够极力抑制电路规模的扩大及处理延迟。
＜第3实施方式的另一实施例＞
另外，上述第2实施方式的液晶显示装置60也与第3实施方式相同，也可以进行逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数乘以窗函数FW的处理以限制滤波器系数的数。
[第4实施方式的液晶显示装置]
接着，对第4实施方式的液晶显示装置进行说明。在上述各实施方式中，假定各分段区域S(m，n)的发光分布函数f(x，y)相同，但根据背光16的结构的不同，不能保证在哪一分段区域S(m，n)中发光分布函数f(x，y)都相同。
例如，如图25中的符号310及符号311所示，存在由LED19的特性引起的不均时，发光分布函数f(x，y)会成为宽度不同的函数。此外，位于显示画面的周边部的分段区域S(m，n)中，因为画面框的反射特性，如符号312所示，有时还获得具有旋转非对称的特性的发光分布函数f(x，y)。因此，优选对于用于计算LED设定值E(m，n)的逆滤波器f-1(x，y)也采用与每个分段区域S(m，n)最适宜的函数。
因此，如图26所示，第4实施方式的液晶显示装置80中，使用最佳逆滤波器f-1(x，y)来对每个分段区域S(m，n)进行LED设定值E(m，n)的计算。液晶显示装置80除了具备发光分布函数存放部82、逆滤波器计算部83、逆滤波器存放部84、对应关系存储部85、逆滤波器获取部86及设定值计算部87这点之外，与上述第1实施方式的液晶显示装置10的结构基本相同。因此，对于与上述第1实施方式相同的功能/结构，通过标注相同符号来省略其说明。
发光分布函数存放部82预先存放每个分段区域S(m，n)的发光分布函数f(x，y)[发光分布函数1、发光分布函数2、发光分布函数3、……]。各发光分布函数f(x，y)为在设计或制造液晶面板15时通过测定预先求出的已知值。
逆滤波器计算部83使用上式(15)分别计算存放于发光分布函数存放部82的各发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f-1(x，y)[逆滤波器1、逆滤波器2、逆滤波器3、……]，并将这些逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部84。另外，逆滤波器存放部84除了存放多种逆滤波器f-1(x，y)这点之外，与第1实施方式的逆滤波器存放部27相同。
对应关系存储部85中存放有对应关系信息89。该对应关系信息89表示各个分段区域S(m，n)[分段区域1、分段区域2、分段区域3、……]和与各个分段区域S(m，n)相对应的发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f-1(x，y)之间的对应关系。因此，通过参考对应关系信息89能够判别与各分段区域S(m，n)分别相适的逆滤波器f-1(x，y)。
逆滤波器获取部86获取存放于逆滤波器存放部84的多种逆滤波器f-1(x，y)，以将这些逆滤波器f-1(x，y)分别输出到设定值计算部87。
设定值计算部87参考对应关系存储部85内的对应关系信息89，以从多种逆滤波器f-1(x，y)中选择与每个分段区域S(m，n)相对应的逆滤波器f-1(x，y)。接着，设定值计算部87按每个分段区域S(m，n)对目标背光亮度Bd(x，y)和之前所选的逆滤波器f-1(x，y)进行卷积运算处理(参考上式(14))，从而计算每个分段区域S(m，n)的LED设定值E(m，n)。由此，能够按每个分段区域S(m，n)使用最佳逆滤波器f-1(x，y)来计算LED设定值E(m，n)。
＜第4实施方式的液晶显示装置的效果＞
如此在第4实施方式的液晶显示装置80中，能够根据实际的背光结构的发光分布特性即分段区域S(m，n)的显示画面内的位置、LED19的特性来选择最佳逆滤波器f-1(x，y)以计算LED设定值E(m，n)。其结果，能够进一步高精度地抑制高亮区域的灰度信息的信息丢失。
＜第4实施方式的另一实施例＞
在上述第4实施方式中，与每个分段区域S(m，n)分别对应不同的逆滤波器f-1(x，y)，但也可以根据分段区域S(m，n)的显示画面内的位置等，在多个分段区域S(m，n)对应同一个逆滤波器f-1(x，y)。
另外，上述第2实施方式的液晶显示装置60及第3实施方式的液晶显示装置70也与第4实施方式相同，也可以按每个分段区域S(m，n)选择最佳逆滤波器f-1(x，y)。
[智能手机的应用例]
在上述各实施方式中作为本发明的显示装置例举电视(显示屏)型液晶显示装置来进行了说明，但例如也可以将本发明应用到具有摄影功能的移动电话和智能手机、PDA(Personal Digital Assistants)、平板电脑终端、便携式游戏机等中。以下，以智能手机为例，参考附图进行详细说明。
图27为表示智能手机500的外观的图。智能手机500具有平板状的框体501。在框体501的其中一个面具备显示输入部502、扬声器503、扩音器504、操作部505及相机部506。另外，框体501的结构并不限于此，例如，也可以采用显示部与输入部相互独立的结构、折叠结构和具有滑动机构的结构。此外，还有一个相机部506设置在框体501的另一面。
显示输入部502显示图像(静态图像及动态图像)和文字信息等。此外，显示输入部502具有检测用户对于所显示的信息的操作的所谓触控面板结构。该显示输入部502由液晶面板510、背光511(参考图28)及操作面板512构成。
液晶面板510及背光511与上述液晶面板15及背光16基本相同。操作面板512具有透光性，且载置于液晶面板510的显示面上。该操作面板512为通过用户的手指和手写笔来操作的一个或多个坐标的设备。用户通过手指或手写笔来操作该设备，则将由操作产生的检测信号输出到智能手机500的CPU。CPU根据接收的检测信号检测液晶面板510上的操作位置(坐标)。作为在这种操作面板512上采用的位置检测方式，可举出矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电电容方式。
如图28所示，智能手机500除了显示输入部502、扬声器503、扩音器504、操作部505、相机部506、CPU507、显示处理部508之外，还具备无线通信部515、通话部516、存储部517、外部输入输出部518、GPS(Global Positioning System)接收部519、动作传感器部520及电源部521。
操作部505为例如使用按钮式开关和十字键等的硬件键，其接受用户的命令。该操作部505例如搭载于框体501的显示部的下部或框体501的侧面。
相机部506利用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型的成像元件和CCD(Charge-Coupled Device)型成像元件等各种成像元件来进行电子摄影。能够将通过该电子摄影获得的图像数据转换成各种压缩图像数据而存储到存储部517，或通过外部输入输出部518或无线通信部515进行输出。
显示处理部508按照CPU507的命令在显示输入部502显示图像和文字信息。该显示处理部508发挥上述图4所示的图像数据获取部21、亮度线性转换部22、发光分布函数存放部25、逆滤波器计算部26、逆滤波器存放部27、LED设定值计算部30、背光控制部31、背光亮度预测部32、灰度校正部33、伽马校正部34及液晶面板控制部35的功能。
无线通信部515按照CPU507的命令与容纳于移动通信网中的基站装置进行无线通信。使用该无线通信来收发语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等，和接收Web数据、流数据等。
通话部516具备扬声器503和扩音器504。通话部516将通过扩音器504输入的用户的语音转换为语音数据以输出到CPU507，或对通过无线通信部515等接收的语音数据进行解码来从扬声器503输出。
存储部517存储将CPU507的控制程序和控制数据、应用软件、联系通信对象的名称和电话号等的地址数据、收发的电子邮件数据等，或暂存流数据等。此外，存储部517由内置于智能手机的内部存储部517a和具有拆装自如的外部存储器插槽的外部存储部517b构成。另外，作为内部存储部517a和外部存储部517b可使用闪存类型、硬盘类型等公知的各种存储介质。
外部输入输出部518发挥与智能手机500连结的所有外部设备之间的接口的作用，且用于通过通信等于其他外部设备直接连接或间接连接。
GPS接收部519接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，并根据所接收的多个GPS信号来执行测位运算处理，并检测由智能手机500的纬度、经度、高度构成的位置。该检测结果将输出到CPU507。
动作传感器部520例如具备3轴加速度传感器等，其检测智能手机500的物理动态。由此，检测智能手机500的移动方向和加速度。该检测结果将输出到CPU507。此外，电源部521将蓄积在未图示的电池中的电力供给到智能手机500的各部。
CPU507按照从存储部517读取的控制程序和控制数据而进行工作，并统一控制智能手机500的各部。此外，CPU507对液晶面板510执行显示控制及执行检测通过操作部505或操作面板512进行的用户操作的操作检测控制等。
通过执行显示控制，CPU507显示用于启动应用软件的图标、滚动条等软件键，或在液晶面板510显示用于编辑电子邮件的窗口等。另外，所谓滚动条是用于对没有收入在液晶面板510的显示区域内的大型图像等，接受移动图像的显示部分的命令的软件键。
此外，通过执行操作检测控制，CPU507检测通过操作部505进行的用户操作，或通过操作面板512接受对于上述图标的操作或对于上述窗口的输入栏的文字列的输入，或接受通过滚动条进行的显示图像的滚动要求。
而且，通过执行操作检测控制，CPU507判定对操作面板512进行的操作位置是否为与液晶面板510相重的重叠部分(显示区域)还是与其他液晶面板510不相重的外缘部分(非显示区域)，且具备控制操作面板512的感应区域或软件键的显示位置的触控面板控制功能。
此外，CPU507能够检测对操作面板512进行的手势操作，并根据所检测的手势操作来执行预先设定的功能。所谓手势操作不是以往的单纯的触控操作，而表示通过手指等描绘轨迹，或同时指定多个位置，或组合这些操作来从多个位置对至少1个描绘轨迹的操作。
上述结构的智能手机500的液晶面板510、背光511及显示处理部508的结构与上述各实施方式的液晶显示装置基本相同，因此可获得与上述各实施方式相同的效果。
[其他]
在上述第1实施方式中，通过液晶显示装置10内的逆滤波器计算部26计算逆滤波器f-1(x，y)，但是也可以在外部进行逆滤波器f-1(x，y)的计算，并将在外部计算的逆滤波器f-1(x，y)存放到逆滤波器存放部27。此外，也可以由逆滤波器获取部41经由通信网直接获取在外部计算的逆滤波器f-1(x，y)。另外，对于其他实施方式也一样。而且，例如图21所示的第2实施方式的另一实施例，也可以在外部进行被施以高频限制处理的逆滤波器f-1(x，y)的计算，且为第3实施方式时，对逆滤波器f-1(x，y)的滤波器系数也可以在外部进行窗函数FW的乘法处理。
在上述各实施方式中，使用维纳滤波器来进行了逆滤波器f-1(x，y)的计算，但是一般也可以使用逆滤波器、参数维纳滤波器、射影滤波器、部分射影滤波器等来进行逆滤波器f-1(x，y)的计算。
在上述各实施方式中，举例说明了具备液晶面板15、配置于液晶面板15的背面侧的背光16的透射型液晶显示装置，但也能够将本发明应用到在液晶面板15的侧面侧配置光源的液晶显示装置。此外，也能够将本发明应用到具备能够按每个像素控制反射率的液晶面板的反射型液晶显示装置中。
在上述各实施方式中，举例说明了具备液晶面板15的液晶显示装置，但也能够将本发明应用到具备能够通过控制各个像素的驱动以按每个像素调整透射率或反射滤的各种非自发光显示面板的显示装置中。
符号说明
10、60、60a、70、80-液晶显示装置，15-液晶面板，16-背光，21-图像获取部，26-逆滤波器计算部，27-逆滤波器存放部，30-LED设定值计算部，31-背光控制部，32-背光亮度预测部，33-灰度校正部，35-液晶面板控制部，38-代表值计算部，39-UM计算部，40-目标背光亮度计算部，41、86-逆滤波器获取部，42、87-设定值计算部，63-高频限制处理部，73-窗函数乘法处理部。

Claims (11)

1.一种显示装置，具备：
非自发光显示面板；
光源，独立控制在将所述非自发光显示面板的显示区域分割成多个而成的每个分段区域配置的照明的各自的发光亮度；
图像数据获取部，获取图像数据；
目标亮度计算部，根据由所述图像数据获取部获取的所述图像数据，按每个在所述分段区域配置的照明，计算以某一分段区域的发光不会泄漏到其周边的分段区域的理想条件为前提的发光亮度的目标值即目标背光亮度Bd(x，y)；
逆滤波器获取部，获取对在所述每个分段区域配置的照明的涉及多个分段区域而进行发送的发光分布特性进行表示的发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f－1(x，y)；
设定值计算部，通过对由所述目标亮度计算部计算出的所述每个分段区域的所述目标背光亮度Bd(x，y)卷积运算由所述逆滤波器获取部获取的所述逆滤波器f－1(x，y)，从而计算预测背光亮度BP(x，y)与所述目标背光亮度Bd(x，y)的平方误差(Bd(x，y)－BP(x，y))2被最小化的所述每个分段区域的所述照明的发光亮度的设定值，该预测背光亮度BP(x，y)是受到周边的分段区域的照明的发光亮度的设定值的影响后的所述照明的发光亮度的预测值；及
光源控制部，根据由所述设定值计算部计算出的所述每个分段区域的所述设定值，控制所述每个分段区域的所述照明的发光亮度，
所述逆滤波器f－1(x，y)通过对F－1(u，v)进行傅立叶逆转换而被计算得出，该F－1(u，v)通过F－1(u，v)＝F*(u，v)/(|F(u，v)|2+G)而被计算得出，在此，F－1(u，v)是对f－1(x，y)进行傅立叶转换而得到的，F(u，v)是对f(x，y)进行傅立叶转换而得到的，F*(u，v)是F(u，v)的复共轭，G是参数。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述逆滤波器获取部获取由逆滤波器计算部计算出的所述逆滤波器，所述逆滤波器计算部使用维纳滤波器来计算所述发光分布函数的所述逆滤波器。
3.根据权利要求1所述的显示装置，
所述显示装置具备高频限制处理部，该高频限制处理部对于由所述逆滤波器获取部获取的所述逆滤波器，实施限制比特定空间频率更高频侧的振幅的增加的高频限制处理，
所述设定值计算部使用经过所述高频限制处理后的所述逆滤波器来进行所述卷积运算。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述逆滤波器获取部获取通过高频限制处理部被施以所述高频限制处理后的所述逆滤波器，所述高频限制处理部实施限制比特定空间频率更高频侧的振幅的增加的高频限制处理，
所述设定值计算部使用经过所述高频限制处理后的所述逆滤波器来进行所述卷积运算。
5.根据权利要求1所述的显示装置，
所述显示装置具备窗函数乘法处理部，该窗函数乘法处理部对由所述逆滤波器获取部获取的所述逆滤波器的滤波器系数乘以窗函数，
所述设定值计算部使用经过所述窗函数的乘法处理之后的所述逆滤波器来进行所述卷积运算。
6.根据权利要求1所述的显示装置，
所述显示装置具备逆滤波器存放部，该逆滤波器存放部存放根据所述显示区域内的所述分段区域的位置及所述每个分段区域的所述光源的特性中的至少任一种而不同的多种所述发光分布函数的所述逆滤波器，
所述逆滤波器获取部从所述逆滤波器存放部中获取多种所述逆滤波器，
所述设定值计算部选择与所述每个分段区域相对应的所述逆滤波器来进行所述卷积运算。
7.根据权利要求6所述的显示装置，
所述显示装置具备对应关系存储部，该对应关系存储部按所述每个分段区域存储所述分段区域和与该分段区域对应的所述逆滤波器之间的对应关系，
所述设定值计算部参考所述对应关系存储部来选择与所述每个分段区域对应的所述逆滤波器。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述目标亮度计算部计算所述每个分段区域的所述图像数据的像素值的代表值，从而根据所述代表值的计算结果以及所述每个分段区域的像素值的可取最大值，计算所述每个分段区域的增益提升的余裕量，根据所计算出的所述每个分段区域的增益提升的余裕量，计算所述每个分段区域的所述目标背光亮度，所述设定值计算部对所计算出的所述每个分段区域的所述目标背光亮度与所述发光分布函数的逆滤波器进行卷积运算，来计算所述每个分段区域的所述照明的发光亮度的设定值。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，
所述代表值为所述像素值的峰值。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示装置，具备：
预测部，根据由所述设定值计算部计算出的所述每个分段区域的所述设定值来预测所述显示区域的发光亮度；
灰度校正部，根据所述预测部的预测结果来进行所述图像数据的像素值的灰度校正；及
面板控制部，根据由所述灰度校正部进行灰度校正后的所述像素值来控制所述非自发光显示面板的像素的驱动。
11.一种显示装置的控制方法，所述显示装置具备非自发光显示面板；及光源，独立控制在将所述非自发光显示面板的显示区域分割成多个而成的每个分段区域配置的照明的各自的发光亮度，其中，显示装置的控制方法具有如下步骤：
图像数据获取步骤，获取图像数据；
目标亮度计算步骤，根据在所述图像数据获取步骤中获取的所述图像数据，按在所述分段区域配置的每个照明，来计算以某一分段区域的发光不会泄漏到其周边的分段区域的理想条件为前提的发光亮度的目标值即目标背光亮度Bd(x，y)；
逆滤波器获取步骤，获取对在所述每个分段区域配置的照明的涉及多个分段区域而进行发送的发光分布特性进行表示的发光分布函数f(x，y)的逆滤波器f－1(x，y)；
设定值计算步骤，通过对所述目标亮度计算步骤中所计算出的所述每个分段区域的所述目标背光亮度Bd(x，y)卷积运算所述逆滤波器获取步骤中所获取的所述逆滤波器f－1(x，y)，从而计算预测背光亮度BP(x，y)与所述目标背光亮度Bd(x，y)的平方误差(Bd(x，y)－BP(x，y))2被最小化的所述每个分段区域的所述照明的发光亮度的设定值，该预测背光亮度BP(x，y)是受到周边的分段区域的照明的发光亮度的设定值的影响后的所述照明的发光亮度的预测值；及
光源控制步骤，根据在所述设定值计算步骤中计算的所述每个分段区域的所述设定值来控制所述每个分段区域的所述照明的发光亮度，
所述逆滤波器f－1(x，y)通过对F－1(u，v)进行傅立叶逆转换而被计算得出，该F－1(u，v)通过F－1(u，v)＝F*(u，v)/(|F(u，v)|2+G)而被计算得出，在此，F－1(u，v)是对f－1(x，y)进行傅立叶转换而得到的，F(u，v)是对f(x，y)进行傅立叶转换而得到的，F*(u，v)是F(u，v)的复共轭，G是参数。
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