CN111684514B - 图像处理装置、显示装置以及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明降低了液晶面板中的低灰度区域的色域的缩小，并且改善了其图像质量。为此，通过使用预定的系数，将针对由已通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的液晶显示面板的彩色图像信号转换成黑白图像信号。此外，对获得的黑白图像信号执行灰度值转换，以成为执行灰度区域上的灰度表达的信号，从而生成作为针对后方液晶盒的黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为当由彩色图像信号驱动前方液晶盒时色域改变大的灰度范围。另外，对彩色图像信号执行使用后方图像信号的计算处理，以生成作为针对前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号。

Description

图像处理装置、显示装置以及图像处理方法
技术领域
本发明涉及图像处理装置、显示装置以及图像处理方法，特别地涉及针对显示面板的图像信号的处理，在该显示面板中由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像。
背景技术
具有各种结构的液晶显示装置是已知的。作为这些结构中的一种，下面引用的专利文献1公开了一种双液晶盒液晶显示装置。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2015-191053
发明内容
本发明要解决的问题
液晶盒由于液晶特性而具有少量的光泄漏，并且由于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光谱的混合，存在色域尤其在低灰度中比在高灰度中更窄的现象。这降低了要显示的图像的图像质量。
在双液晶盒显示装置中，能够通过控制后方液晶盒中的灰度来增加对比度。本技术的目的是在使用双液晶盒显示装置的情况下维持低灰度区域中的色域并改善要显示的图像的图像质量。
问题的解决方案
根据本技术的图像处理装置包括：黑白转换单元，通过使用预定的系数将彩色图像信号转换成黑白图像信号，所述彩色图像信号是针对由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的显示面板的信号；灰度值转换单元，执行灰度值转换，使得在所述黑白转换单元中获得的黑白图像信号用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，并且生成用作针对所述后方液晶盒的黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域大大改变的灰度范围；以及前方图像生成单元，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号。
这种图像处理装置要处理的图像信号是针对双液晶盒液晶显示面板的。图像处理装置处理针对双液晶盒液晶显示面板的前方液晶盒和后方液晶盒中的每个液晶盒的图像信号。同时，由于R、G和B光谱的混合，液晶盒具有少量的光泄漏，并且色域尤其在低灰度区域中比在高灰度区域中更窄。鉴于此，图像处理装置生成在显示彩色图像的前方液晶盒中色域大大改变的灰度区域(例如低灰度区域)中执行灰度表达的后方图像信号。对前方图像信号进行算术处理，以在与基于该后方图像信号的后方图像组合时形成适当的图像。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述黑白转换单元可以通过执行计算来将所述彩色图像信号转换成所述黑白图像信号，所述计算使用通过使用针对所述彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数。
即，首先，设置彩色图像信号中包括的每种颜色(例如R、G或B)的灰度值的下限值。该下限值是前方图像信号的灰度值的下限值。通过使用该下限值，设置用于将彩色图像转换成黑白图像的系数。黑白转换单元通过使用该系数的计算来将彩色图像信号转换成黑白图像信号。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述彩色图像信号可以包括红色、绿色和蓝色的灰度值，并且所述黑白转换单元可以通过执行使用红色、绿色和蓝色的系数的计算来将所述彩色图像信号转换成所述黑白图像信号，所述系数中的每个系数是通过使用针对红色、绿色和蓝色中的每一个设置的灰度值的下限值计算的。
即，独立地设置彩色图像信号中包括的R、G和B的灰度值的下限值。通过使用该下限值，设置针对用于将彩色图像转换成黑白图像的R、G和B的灰度值的系数。黑白转换单元通过使用这些系数的计算来将彩色图像信号转换成黑白图像信号。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述下限值可以是红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度值，在该灰度值处色度在低灰度区域中改变为预定值。
例如，作为红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度色度，将色度值在高灰度区域中稳定并且在低灰度区域中变为预定值的灰度值设置为下限值。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述灰度值转换单元可以通过使用针对输入值存储了输出值的查找表来执行灰度值转换。
即，通过基于黑白图像信号的灰度值参考查找表(LUT)来获得后方图像信号的灰度值。
在上述根据本技术的图像处理装置中，可以设置所述彩色图像信号中包括的每种颜色的灰度值的下限值以及所述彩色图像信号的灰度值的目标输入灰度，并且可以设置所述查找表，使得当输入单色的具有目标输入灰度的彩色图像信号时，所述前方图像信号变成该单色的下限值。
当输入的彩色图像信号包括每种单色R、G或B的目标输入灰度时，执行LUT转换，使得前方图像信号的灰度值变为相应的单色的下限值。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述目标输入灰度可以被设置为人眼难以感知到色度改变的低灰度区域中的最大灰度值。
目标输入灰度是难以觉察到低于该目标输入灰度的灰度中的色度改变的灰度。
在上述根据本技术的图像处理装置中，所述前方图像生成单元可以通过将所述彩色图像信号除以所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
即，例如通过将彩色图像信号的R、G和B的灰度值分别除以后方图像信号的灰度值来获得前方图像信号的R、G和B灰度值。
在根据上述本技术的图像处理装置中，图像处理装置还可以包括光量校正单元，该光量校正单元将所述后方图像信号乘以与入射在所述前方液晶盒上的光量分量对应的校正系数，并且所述前方图像生成单元可以通过将所述彩色图像信号除以在所述光量校正单元中乘以所述校正系数后的所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
即，例如通过将彩色图像信号的R、G和B的灰度值分别除以根据入射在前方液晶盒上的光量分量给予了校正系数的后方图像信号的灰度值来获得前方图像信号的R、G和B灰度值。
根据本技术的显示装置包括：显示面板，其中由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像；以及上述图像处理装置。
另外，在所述显示装置中，显示面板可以包括按光源单元、所述后方液晶盒、扩散层以及所述前方液晶盒的次序布置的光源单元、所述后方液晶盒、扩散层和所述前方液晶盒。
这形成了所谓的双液晶盒液晶显示面板。对这样的双液晶盒液晶显示面板进行用于减少低灰度区域中的色域改变的图像处理。
在根据本技术的图像处理方法中，作为由上述图像处理装置中的黑白转换单元、图像转换单元和前方图像生成单元执行的处理，执行黑白转换步骤、灰度值转换步骤和前方图像生成步骤。
发明的效果
本技术减少了由灰度造成的色域改变并扩展了较低灰度中的色域，从而改善了图像质量。
注意，本文中描述的效果不一定被限制，并且可以获得本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是根据本技术的实施例的显示装置的框图。
图2是根据实施例的前方液晶盒和后方液晶盒的说明图。
图3是根据实施例的液晶显示面板的布置的说明图。
图4是根据实施例的双盒图像处理单元的框图。
图5是根据实施例的双盒图像处理单元的主要部分的框图。
图6是由低灰度区域中的光泄漏造成的液晶的说明图。
图7是R、G和B中的每一个的灰度与色度之间的关系的说明图。
图8是实施例中用于R、G和B的灰度的说明图。
图9是在以2.2的伽玛将输入灰度设置为最大值的情况下获得的每种颜色的伽玛的说明图。
图10是根据实施例的查找表设置的说明图。
图11是根据实施例的后方液晶盒和前方液晶盒的输入/输出特性的说明图。
图12是根据实施例的低灰度区域中的色域扩展效果的说明图。
具体实施方式
在下文中，将按以下次序描述实施例。
<1.显示装置的配置>
<2.双盒图像处理单元的配置>
<3.实施例中的色域的改善>
<4.结论和变形例>
注意，为了描述起见，红色、绿色和蓝色这三原色分别由字母中的R、G和B表示。
<1.显示装置的配置>
图1图示了根据实施例的显示装置90的配置。显示装置90包括液晶显示面板1、图像处理装置10、前方液晶盒驱动单元20以及后方液晶盒驱动单元30。
液晶显示面板1是双盒液晶显示面板，并且包括前方液晶盒2、扩散层4、后方液晶盒3以及背光5。
在背光5的前侧，后方液晶盒3、扩散层4和前方液晶盒2按该次序布置以彼此重叠，并且观看者看到显示在前方液晶盒2的前侧的图像。
前方液晶盒2和后方液晶盒3各形成单个液晶显示面板。然而，在这个实施例中，将整个双液晶盒显示面板称为“液晶显示面板1”。
图像处理装置10对作为彩色图像信号(例如超高清(UHD)格式的信号等)输入的图像信号S1执行信号处理，以执行液晶显示面板1上的显示。
图像处理装置10包括显示图像处理单元11和双盒图像处理单元12。
显示图像处理单元11对输入的图像信号S1执行必要的解码处理、亮度处理、颜色处理、分辨率转换等，并且将经处理的图像信号Sig_in供应给双盒图像处理单元12。至少在这时，图像信号Sig_in是表示颜色R、G和B中的每一个的灰度值的彩色图像信号。
虽然稍后将描述细节，但是双盒图像处理单元12执行与双盒液晶显示面板1对应的处理。
即，双盒图像处理单元12对输入的图像信号Sig_in执行信号处理，从而生成并输出针对前方液晶盒2的图像信号(前方图像信号Sig_FR)和针对后方液晶盒3的图像信号(后方图像信号Sig_RE)。
前方图像信号Sig_FR是包括R、G和B的灰度值的彩色图像信号。同时，后方图像信号Sig_RE是包括灰阶灰度值的黑白(灰阶)图像信号。
前方图像信号Sig_FR被供应给前方液晶盒驱动单元20。前方液晶盒驱动单元20基于前方图像信号Sig_FR驱动前方液晶盒2以显示彩色图像。
后方图像信号Sig_RE被供应给后方液晶盒驱动单元30。后方液晶盒驱动单元30基于后方图像信号Sig_RE驱动后方液晶盒3以显示黑白图像。
图2的A图示了前方液晶盒驱动单元20和前方液晶盒2的结构的示例。
前方液晶盒驱动单元20包括显示控制单元21、垂直驱动单元22以及水平驱动单元23，并且用这些配置来驱动前方液晶盒2。
显示控制单元21基于前方图像信号Sig_FR将控制信号供应给垂直驱动单元22并还将图像信号(与R、G和B的灰度值对应的信号)和控制信号供应给水平驱动单元23，并且执行控制，使得垂直驱动单元22和水平驱动单元23彼此同步地操作。
基于从显示控制单元21供应的控制信号，垂直驱动单元22依次选择针对前方液晶盒2中的显示而要驱动的一条水平线。
基于从显示控制单元21供应的图像信号和控制信号，水平驱动单元23生成一条水平线的像素电压，并将该像素电压供应给垂直驱动单元22所选择的一条水平线的子像素26(26R、26G和26B)。
在前方液晶盒2中，多个像素25布置成矩阵。
每个像素25包括三个子像素26R、26G和26B。
子像素26R包括红色滤色器，子像素26G包括绿色滤色器，子像素26B包括蓝色滤色器。
像素电压从水平驱动单元23供应给子像素26R、26G和26B中的每个子像素。此外，子像素26R、26G和26B根据像素电压改变透光率。
图2的B图示了后方液晶盒驱动单元30和后方液晶盒3的结构的示例。
后方液晶盒驱动单元30包括显示控制单元31、垂直驱动单元32以及水平驱动单元33，并且用这些配置来驱动后方液晶盒3。
显示控制单元31基于后方图像信号Sig_RE将控制信号供应给垂直驱动单元32并还将图像信号(与灰阶灰度值对应的信号)和控制信号供应给水平驱动单元33，并且执行控制，使得垂直驱动单元32和水平驱动单元33彼此同步地操作。
基于从显示控制单元31供应的控制信号，垂直驱动单元32依次选择针对后方液晶盒3中的显示而要驱动的一条水平线。
基于从显示控制单元31供应的图像信号和控制信号，水平驱动单元33生成一条水平线的像素电压，并将该像素电压供应给垂直驱动单元32所选择的一条水平线的子像素36。
在后方液晶盒3中，多个像素35布置成矩阵。
每个像素35包括三个子像素36。每个子像素36不包括滤色器。即，前方液晶盒2中的子像素26R、26G和26B分别包括对应颜色的滤色器，但是后方液晶盒3中的每个子像素36不包括滤色器。
相同的像素电压从水平驱动单元33供应给属于一个像素35的三个子像素36。此外，每个子像素36根据像素电压改变透光率。
注意，后方液晶盒3的像素35可以包括上述三个子像素作为一个电极和黑色矩阵的一个像素。即，像素35可以不包括滤色器，并且，此外，可以不包括关于诸如薄膜晶体管(TFT)、透明电极、布线和黑色矩阵这样的液晶结构元件的子像素。在这种情况下，一个像素35与前方液晶盒2中的三个子像素26R、26G和26B对应。
这样的后方液晶盒3能够通过从能够显示彩色图像的通用液晶显示面板的制造步骤中省略滤色器形成步骤来制造。这使得与开发专用产品的情况相比可以减少显示装置90的开发成本和制造成本。
图1的背光5基于背光控制信号(未示出)发光。背光5布置在后方液晶盒3的后侧。
背光5例如包括使用发光二极管(LED)的发光单元来发光。
图3图示了液晶显示面板1的布置配置。
如图3中所示，液晶显示面板1包括背光5、后方液晶盒3、扩散层4和前方液晶盒2(按该次序布置)，并且图3中的前方液晶盒2的上表面用作显示面DP。
即，从背光5发射的光依次通过背光5、后方液晶盒3、扩散层4和前方液晶盒2，并到达观看者。
前方液晶盒2与后方液晶盒3彼此分离。此外，扩散层4布置在前方液晶盒2和后方液晶盒3之间的间隙8中。
前方液晶盒2包括基板122和124、液晶层123以及偏振板121和125。
基板122和124例如由玻璃基板制成，并且被布置为彼此面对。
在基板122的面向基板124的表面上针对每个子像素26形成有像素电极，并且由上述水平驱动单元23对像素电极施加像素电压。
在基板124的面向基板122的表面上形成有每个子像素26共用的电极。另外，在基板124上形成有滤色器和黑色矩阵。
液晶层123被密封在基板122和基板124之间，并且根据施加到基板122的像素电极的像素电压来改变透光率。
偏振板121附接到基板122的光入射侧，偏振板125附接到基板124的光出射侧。偏振板121的透射轴和偏振板125的透射轴彼此相交。
后方液晶盒3包括基板132和134、液晶层133以及偏振板131和135。
基板132和134例如由玻璃基板制成，并且被布置为彼此面对。
在基板132的面向基板134的表面上针对每个子像素26形成有像素电极，并且由上述水平驱动单元33对像素电极施加像素电压。
注意，如上所述，存在不包括子像素的结构。在这种情况下，针对每个像素35形成像素电极。
在基板134的面向基板132的表面上形成有每个子像素36共用的电极。另外，在基板134上形成有黑色矩阵。此外，与前方液晶盒2的基板124不同，没有在基板134上形成滤色器。
液晶层133被密封在基板132和基板134之间，并且根据施加到基板132的像素电极的像素电压来改变透光率。
偏振板131附接到基板132的光入射侧，偏振板135附接到基板134的光出射侧。偏振板131的透射轴和偏振板135的透射轴彼此相交。
扩散层4使从后方液晶盒3侧入射的光扩散。扩散层4例如能够是在树脂膜上或在树脂膜中随机散布有珠子(bead)的扩散膜。
扩散层4用于减少显示图像中的摩尔纹(moire)。即，由于作为两个液晶显示面板的前方液晶盒2和后方液晶盒3被布置为彼此重叠，所以在液晶显示面板1中的显示图像中可能产生摩尔纹。因此，在液晶显示面板1中，在前方液晶盒2和后方液晶盒3之间布置了扩散层4，从而减少摩尔纹并抑制图像质量的恶化。
扩散层4可以布置在间隙8中的任何位置处，但是期望如图3中所示布置在靠近前方液晶盒2的一侧。即，在面板间距离d中，期望扩散层4与前方液晶盒2之间的距离d1小于扩散层4与后方液晶盒3之间的距离d2(d1<d2)。
在这种情况下，可以在扩散层4和前方液晶盒2之间和/或在扩散层4和后方液晶盒3之间形成透明材料层。
另外，更期望将扩散层4布置为与前方液晶盒2相邻(d1＝0)。这是因为，扩散层4越靠近前方液晶盒2，能够越有效地抑制摩尔纹并且能够提高清晰度。
扩散层4的扩散度(雾度值)越高，能够越有效地抑制摩尔纹。例如，在雾度值为90％或更高的情况下，可以提高设计用于获得期望的图像质量的面板间距离d的自由度。然而，当雾度值增加时，担心亮度的降低。因此，期望降低后方液晶盒3的分辨率并从后方液晶盒3消除滤色器。
另外，即使在扩散层4具有低雾度值的情况下，也可以例如通过将扩散层4布置得靠近前方液晶盒2来获得期望的图像质量。
背光5不仅包括发光阵列42，而且还包括扩散板141。扩散板141使从发光阵列42发射的光扩散。
发光阵列42例如通过排列LED而形成。
<2.双盒图像处理单元的配置>
将参考图4和图5来描述双盒图像处理单元12的配置。
图4是双盒图像处理单元12的框图，图5是详细图示图4的后方图像生成单元51的内部的框图。
如图4中所示，双盒图像处理单元12包括RGB输入单元50、后方图像生成单元51、前方图像生成单元52、光量校正单元53、面板伽玛处理单元54和57、调整单元55和58、后方输出单元56以及前方输出单元59。
来自显示图像处理单元11的图像信号Sig_in输入到RGB输入单元50，并且从RGB输入单元50供应给后方图像生成单元51。
图像信号Sig_in例如是针对R、G和B中的每一个的10位的1024个灰度的信号。当然，1024个灰度(10位)的信号仅仅是为了描述方便的示例，并且可以使用具有更小或更大数量的灰度(位长度)的信号。
后方图像生成单元51在后述的处理中生成后方图像信号Sig_RE。后方图像信号Sig_RE例如是白色(W)的1024个灰度(10位：0至1023)的信号。
在面板伽玛处理单元54中对后方图像信号Sig_RE进行与后方液晶盒3对应的伽玛处理，然后在调整单元55中对其进行必要的调整处理。然后，在后方输出单元56中对后方图像信号Sig_RE进行延迟调整处理、与三个子像素36对应的并行化等，然后将其供应给后方液晶盒驱动单元30。
注意，在如上所述没有在后方液晶盒3中形成子像素的情况下，与前方液晶盒2中的三个子像素26R、26G和26B对应的三个定时处的前方图像信号Sig_FR对应地输出后方图像信号Sig_RE。
后方图像生成单元51中生成的后方图像信号Sig_RE还被供应给光量校正单元53。光量校正单元53将后方图像信号Sig_RE乘以用于校正入射在前方液晶盒2上的光量分量的光量校正系数kLC，并将该相乘后的信号输出到前方图像生成单元52。
光量校正系数kLC例如是固定值。然而，光量校正系数kLC可以是可变值。例如，可以根据图像适应性地计算光量校正系数kLC。
将图像信号Sig_in供应给前方图像生成单元52。前方图像生成单元52包括如图5中所示的除法单元52a，并且通过将输入的图像信号Sig_in除以后方图像信号Sig_RE来生成前方图像信号Sig_FR。
在双盒液晶显示面板1的情况下，将组合了后方液晶盒3中的图像和前方液晶盒2中的图像的图像视觉地识别为显示图像。即，对后方液晶盒3中的亮度和前方液晶盒2中的亮度相乘的图像进行显示。因此，当将前方图像信号Sig_FR的亮度除以后方图像信号Sig_RE的亮度时，可以针对每个像素执行根据原始图像信号Sig_in的亮度的显示。出于这样的原因，通过将图像信号Sig_in除以后方图像信号Sig_RE来生成前方图像信号Sig_FR。
然而，实际上，在从后方液晶盒3发射的光与入射在前方液晶盒2上的光之间产生了光量差，因此，确切地说，需要执行校正而不是单纯的除法。因此，在光量校正单元53中对后方图像信号Sig_RE进行了校正(Sig_RE·kLC)。
因此，前方图像生成单元52(除法单元52a)将前方图像信号Sig_FR计算如下：
Sig_FR＝Sig_in/(Sig_RE·kLC)。
在本文中，图像信号Sig_in是包括R、G和B的灰度值Sig_in(R)、Sig_in(G)和Sig_in(B)的信号。因此，更具体地，将前方图像信号Sig_FR的R、G和B的灰度值Sig_FR(R)、Sig_FR(G)和Sig_FR(B)生成如下：
Sig_FR(R)＝Sig_in(R)/(Sig_RE·kLC)
Sig_FR(G)＝Sig_in(G)/(Sig_RE·kLC)
Sig_FR(B)＝Sig_in(B)/(Sig_RE·kLC)。
R、G和B的灰度值Sig_FR(R)、Sig_FR(G)和Sig_FR(B)中的每个灰度值例如是10位的1024个灰度(0至1023)的信号。
注意，在液晶显示面板1不太需要执行光量校正的情况下或在其他情况下，可以在不提供光量校正系数kLC的情况下计算Sig_FR＝Sig_in/Sig_RE。
在图4的面板伽玛处理单元57中对在前方图像生成单元52中生成的前方图像信号Sig_FR进行与前方液晶盒2对应的伽玛处理，然后在调整单元58中对其进行必要的调整处理。然后，在前方输出单元59中对前方图像信号Sig_FR进行与三个子像素26R、26G和26B对应的并行化等，然后将其供应给前方液晶盒驱动单元20。
将参考图5描述后方图像生成单元51内部的配置。
后方图像生成单元51在灰阶转换单元70中将作为输入的彩色图像信号的图像信号Sig_in转换成灰阶信号(黑白图像信号)Gr。
通过使用系数kR、kG和kB来执行灰阶转换如下：
Gr＝kR·Sig_in(R)+kG·Sig_in(G)+kB·Sig_in(B)。
即，将用于R的系数kR、用于G的系数kG和用于B的系数kB乘以图像信号Sig_in中包括的R、G和B的各自的灰度值Sig_in(R)、Sig_in(G)和Sig_in(B)。然后，将结果值相加，成为灰阶信号Gr。灰阶信号Gr具有作为白色(W)的灰度值(0至1023)。
注意，稍后将描述设置系数kR、kG和kB的方法。
将这样的灰阶信号Gr供应给灰度转换单元72，并且进行灰度值转换。
灰度转换单元72包括查找表(LUT)73和伽玛转换单元74。伽玛转换单元74通过将输入的灰阶信号Gr的灰度值用作LUT输入信号LUT_in来参考LUT 73，从而获得对应的输出灰度值(LUT输出信号LUT_out)。然后，将输出灰度值(LUT输出信号LUT_out)供应给组合单元78。
在灰度转换单元72中，对灰阶信号Gr进行灰度值转换，以使其成为用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，该灰度区域被设置为在由彩色图像信号驱动前方液晶盒2的情况下色域大大改变的灰度范围。
虽然将稍后描述LUT 73的设置，但是在这个实施例中，特别地通过灰阶转换单元70中使用的系数kR、kG和kB以及LUT 73中的灰度值转换来实现低灰度区域中的色域扩展。
注意，在后方图像生成单元51中，设置了灰度维持单元75用于高灰度时的灰度再现。
灰度维持单元75检测图像信号Sig_in中的R、G和B的各自的灰度值Sig_in(R)、Sig_in(G)和Sig_in(B)之中的最大值，并且对检测到的最大值执行预定处理，从而生成信号M。信号M被供应给组合单元78。
在组合单元78中，关于某个时间点的图像信号Sig_in，在相同的定时供应信号M的灰度值和LUT输出信号LUT_out的灰度值，选择它们之间的较大的灰度值并用作后方图像信号Sig_RE的灰度值。
组合单元78的输出(后方图像信号Sig_RE)由空间处理单元79处理，然后从后方图像生成单元51输出。
据此，粗略地说，在输入针对高灰度区域中的像素的图像信号Sig_in的情况下，信号M的灰度值倾向于反映在后方图像信号Sig_RE中，并且，在输入针对低灰度区域中的像素的图像信号Sig_in的情况下，LUT输出信号LUT_out的灰度值倾向于反映在后方图像信号Sig_RE中。然而，不能无条件地这样说，因为LUT 73的输出灰度值并不是单纯地与图像信号Sig_in的灰度对应。
使用信号M是因为存在例如在输入单色R的1023个灰度的信号的情况下或在其他情况下信号由于灰阶转换和使用LUT 73的转换而未恢复到1023个灰度的可能性。这取决于系数kR、kG和kB以及LUT 73的设置。
对于这样的情况，为了维持灰度性能，在一些情况下使用基于最大值的信号M。
<3.实施例中的色域的改善>
将描述具有以上配置的双盒图像处理单元12的处理，特别是通过后方图像生成单元51的处理实现的低灰度区域中的色域的改善。
如上所述，一个液晶盒由于液晶特性而具有少量的光泄漏，因此不能再现完美的黑色。
图6图示了一个液晶盒的白色(W)的亮度的测量值wMD以及伽玛为2.2的曲线，其中横轴表示输入灰度，纵轴表示亮度([cd/m2])。
注意，本文中的“W”是R灰度、G灰度和B灰度相同的情况。例如，R灰度值＝G灰度值＝B灰度值＝“10”时获得的亮度的测量值是在输入灰度值为“10”的情况下获得的亮度值。
例如假设10位数据，横轴上的灰度示出了0到1023的1024个灰度中的0到1000的范围。
就性能而言，测量值wMD的曲线优选与2.2的伽玛匹配。然而，如图6中所示，在低灰度区域中亮度没有充分降低。这表明由于光泄漏而不能获得较低的亮度。
此外，如上所述，在低灰度中不能输出原始灰度，这导致对比度的降低。
另外，由于这种光泄漏，在低灰度时色度的改变增大(色域减小)，并且如图7中所示，在一些情况下R、G和B的特性彼此不同。
图7图示了通过使用作为色度图的轴的x、y、u′、v′和Δu′v′中的每一个的值来输出单色R、G和B中的每一个时色度相对于灰度的改变。横轴表示输入灰度，该输入灰度表示0到1023中的0到1000的范围。纵轴表示色度。
这些图表明，由于光泄漏的影响，在低灰度区域中色度的改变增大(实际上，颜色看起来较浅)。
另外，这些图还表明，这样的色度改变在R、G和B中不一致。
在这个实施例中通过采用双盒配置并使用上述图4和5的配置来解决如上所述由于使用一个液晶盒而造成的问题。
特别地，通过LUT转换来调整背光侧(黑白侧)的后方液晶盒3的显示灰度，使得仅使用用作彩色盒的前方液晶盒2的色域改变小的灰度范围。
具体地，作为针对后方液晶盒3的图像处理，将描述通过使用由灰阶转换单元70执行的灰阶转换以及由伽玛转换单元72和LUT 73执行的LUT灰度转换来改善灰度性能色域的方法，如下面的(1)至(5)所述。
(1)通过检查前方液晶盒2的单色灰度色度来设置下限值目标
设置在灰阶转换单元70中使用的各个颜色的系数kR、kB和kG。
为此，首先，检查一个盒(在这个实施例中为前方液晶盒2)中的每种单色的相对于输入灰度的输出色度特性。显示面板之间的特性不同，因此期望通过使用实际装置来检查特性。
然后，基于作为特性而获得的结果，设置色度改变小的输入灰度范围(下限值目标)。
图8以及图7图示了输出单色R、G和B中的每一个时色度相对于灰度的改变。
作为下限值目标，确定色度改变小的输入灰度范围的下限值。例如，在每种单色中，将下限值目标设置为直到Δu'v'＝0.033(10JND)的灰度范围。
在这种情况下，暂时设置下限值目标如下：
R_min灰度＝239/1023
G_min灰度＝127/1023
B_min灰度＝255/1023。
(2)针对后方液晶盒3的灰阶转换参数的暂时设置
将以上(1)中设置的各个灰度的下限值的倒数定义为参数系数kR、kG和kB。注意，将倒数除以分母，使得kR、kG和kB总计变为“1”。
kR＝1/R_min灰度/(1/R_min灰度+1/G_min灰度+1/B_min灰度)
kG＝1/G_min灰度/(1/R_min灰度+1/G_min灰度+1/B_min灰度)
kB＝1/B_min灰度/(1/R_min灰度+1/G_min灰度+1/B_min灰度)
当将上面暂时设置的R_min灰度、G_min灰度和B_min灰度代入这些表达式时，获得：
kR＝0.26
kG＝0.49
kB＝0.25。
以这种方式，暂时设置系数kR、kG和kB。
作为系数的趋势，具有较大目标下限值的颜色(在低灰度区域中大大改变的颜色)具有较小的系数值(较低的后方输出灰度)。
(3)目标输入灰度的设置
确定直到用作输入灰度的彩色图像信号Sig_in的哪个灰度值为止确保色域。
当亮度降低时，不仅是对液晶面板而言，人类也由于眼睛的色觉特性(称为暗视觉到中间视觉)而难以感知到颜色。
因此，即使以等于或低于不能感知到颜色的灰度的低灰度再现颜色，也难以获得充分的图像质量改善效果。换句话说，即使在极低灰度中色域减小，也认为对图像质量的影响极小。
另外，在用于确保色域的灰度区域的增大与诸如双重图像的图像质量问题之间进行权衡。双重图像是由于后方液晶盒3的阴影而导致观看者感知到显示图像好像显示图像是双重的现象。
因此，执行通过视觉观察对实际装置进行的感官评估，以确定直到哪个输入灰度为止确保单色色域。
为了进行感官评估，使用液晶显示面板1，该液晶显示面板1即使在以2.2的面板伽玛将输入灰度设置为最大值时亮度为大约1000[cd/m2]并且低灰度时也能够确保足够的色域。
输入灰度的最大值是满足R灰度＝1023/1023、G灰度＝1023/1023且B灰度＝1023/1023的情况。
感官评估表明，在R、G和B单色的输入灰度等于或小于80/1023的情况下，色域的显著差异减小。
图9图示了在以2.2的面板伽玛将输入灰度设置为最大值的情况下获得的每种颜色的伽玛。
在由断线包围的输入灰度为80/1023或更小且亮度为3[cd/m2]或更小的范围内，人眼对颜色的敏感性低，因此即使色度改变也难以察觉到差异。即，在80/1023或更小的输入灰度中，难以获得宽色域的效果。
因此，将80/1023的输入灰度暂时设置为目标输入灰度。
(4)用于后方液晶盒3的伽玛转换的LUT的设置
根据以上(1)、(2)和(3)中的以上暂时设置值确定LUT值(曲线)，以满足条件。除目标灰度以外的前方液晶盒2和后方液晶盒3之间的灰度关系(色度特性)根据如何形成曲线而改变，但是这个实施例在本文中限于目标灰度的区域。
在本文中，将描述执行LUT转换设置以在以上(3)的单色目标输入灰度(80/1023)时获得前方液晶盒2的下限值目标灰度的示例。
下面的表达式如下。
单色R的单色目标输入灰度，即R值＝80/1023、G值＝0/1023且B值＝0/1023的输入被表达为“Sig_in(80,0,0)”。
单色G的单色目标输入灰度，即R值＝0/1023、G值＝80/1023且B值＝0/1023的输入被表达为“Sig_in(0,80,0)”。
单色B的单色目标输入灰度，即R值＝0/1023、G值＝0/1023且B值＝80/1023的输入被表达为“Sig_in(0,0,80)”。
来自灰阶转换单元70的灰阶信号Gr被表达为“Gr(*)”(“*”表示指示*/1023的灰度值的0到1023之间的值)。
后方图像信号Sig_RE的灰度值被表达为Sig_RE(*)。
LUT输入信号LUT_in和LUT输出信号LUT_out的灰度值被表达为LUT_in(*)和LUT_out(*)。
前方图像信号Sig_FR的灰度值被表达为Sig_FR(*,*,*)。“(*,*,*)”表示(R值，G值，B值)。
单色R的输入灰度值Sig_in(80,0,0)通过使用如上所述暂时设置的系数kR、kG和kB进行了灰阶转换，因此成为具有21/1023的灰度值的灰阶信号Gray(21)。
在本文中，将下限值目标暂时设置为R_min灰度＝239/1023。
为了获得前方图像信号Sig_FR＝Sig_F(239,0,0)，仅需要获得后方图像信号Sig_RE，使得除法单元52a中的R值的除法结果为“239”。因此，仅需要获得后方图像信号Sig_RE＝Sig_RE(342)(在本文中，为了简化说明，忽略光量校正单元53的系数)。
因此，仅需要将灰阶信号Gray(21)转换成后方图像信号Sig_RE(342)。因此，需要满足LUT_in(21)→LUT_out(342)(需要将灰度值21/1023转换成灰度值342/1023)作为单色R的条件。
单色G的输入灰度值Sig_in(0,80,0)通过使用暂时设置的系数kR、kG和kB进行了灰阶转换，因此成为灰度信号Gray(39)。
将下限值目标暂时设置为G_min灰度＝127/1023。
为了获得前方图像信号Sig_FR＝Sig_F(0,127,0)，仅需要获得后方图像信号Sig_RE(644)，使得除法单元52a中的G值的除法结果为“127”。
因此，仅需要将灰度信号Gray(39)转换成后方图像信号Sig_RE(644)，因此需要满足LUT_in(39)→LUT_out(644)(需要将灰度值39/1023转换成灰度值644/1023)作为单色G的条件。
单色B的输入灰度值Sig_in(0,0,80)通过使用暂时设置的系数kR、kG和kB进行了灰阶转换，因此成为灰度信号Gray(20)。
将下限值目标暂时设置为B_min灰度＝255/1023。
为了获得前方图像信号Sig_FR＝Sig_F(0,0,255)，仅需要获得后方图像信号Sig_RE(321)，使得除法单元52a中的B值的除法结果为“255”。
因此，仅需要将灰度信号Gray(20)转换成后方图像信号Sig_RE(321)，因此需要满足LUT_in(20)→LUT_out(321)(需要将灰度值20/1023转换成灰度值321/1023)作为单色B的条件。
综上所述，仅需要设计(暂时设置)LUT 73，使得执行转换以满足
LUT_in(21)→LUT_out(342)...R单色条件
LUT_in(39)→LUT_out(644)...G单色条件
LUT_in(20)→LUT_out(321)...B单色条件。
图10的B图示了暂时设置的LUT 73中的输入灰度(横轴)—输出灰度(纵轴)的转换曲线，并且图10的A是图10的B的一部分(由断线包围的部分)的放大图。
在图10的A中，在坐标上示出了点Rp、点Gp和点Bp。Rp点作为R单色条件示出LUT_in(21)→LUT_out(342)的坐标。类似地，点Gp和Bp分别示出表示上述G单色条件和B单色条件的LUT输入/输出值的坐标。
包括点Rp、Gp和Bp的近似曲线是LUT 73的暂时设置示例。
当通过使用近似值的函数来执行设置时，并不总是严格地满足以上条件，但是在大致满足条件的情况下该设置是有效的。
根据这个实施例的LUT 73的这样的输入/输出特性没有定义转换曲线的形状，而是用于确定低灰度时的前后灰度关系的参考。因此，当将LUT 73的输入/输出特性设置为满足以上条件时，在低灰度时获得了目标前灰度和色度，并且确保了色域。
另外，所述特性用作不仅影响色域而且还影响作为两个盒的图像质量中的问题的各种特性(诸如双重图像、眩光和对比度)的元素。
注意，在图10的B中的LUT 73的转换曲线中，在近似高输入灰度值的区域(例如400或更大的区域)中设置了输出灰度值＝1023/1023。这是因为，在高灰度区域中，仅由前方液晶盒2表达灰度，而后方液晶盒3是开路的。
如上所述，在一个液晶面板中，在低灰度区域中光泄漏和色度改变可能增加。在这个实施例中，通过前方液晶盒2和后方液晶盒3解决了光泄漏和色度改变。在这种情况下，后方液晶盒3用作受前方液晶盒2中的光泄漏和色度改变影响的低灰度区域的补充。因此，认为后方图像信号Sig_RE的输出伽玛特性优选地仅在低灰度区域中调整灰度，并且优选地在仅使用前方液晶盒2不会出现问题的高灰度区域中透射(白色)。因此，如图10的B中所示，执行LUT转换以在高灰度区域中使后方液晶盒3为开路。
(5)双电池配置中的输出等级的确认
图11图示了以上暂时设置条件(1)至(4)下的两个液晶盒之间的输出灰度关系。
图11的A图示了后方液晶盒3的输入/输出特性，其中横轴表示输入灰度值，并且纵轴表示输出灰度值。在本文中，示出了R、G、B和白色(W)。
图11的B图示了前方液晶盒2的输入/输出特性，其中横轴表示输入灰度值，并且纵轴表示输出灰度值。在本文中，示出了R、G和B。图11的C是图11的B中的由断线包围的低灰度区域的放大图。
图11的A和B中的后方液晶盒3和前方液晶盒2的输出灰度曲线按以上图10的B中的LUT 73的转换曲线改变。如从图11的C的放大图能够看出的，前方图像信号Sig_FR在输入目标灰度(80/1023)中变为针对每种单色设置的最小灰度附近的输出，并且在等于或大于输入目标灰度的输入灰度中变为等于或大于最小设置灰度的输出。
例如，在单色R的输入目标灰度为(80/1023)的情况下，输出灰度接近R_min灰度＝239/1023。
在单色G的输入目标灰度为(80/1023)的情况下，输出灰度接近G_min灰度＝127/1023。
在单色B的输入目标灰度为(80/1023)的情况下，输出灰度接近B_min灰度＝255/1023。
因此，色度的改变被抑制在设定的范围内，并且确保了目标色域。
同时，如图11的A中所示，低灰度区域中的灰度由后方液晶盒3表达。
即，作为概念，如图8中所示，设置了单色灰度色度的下限值目标，使得在前方液晶盒2中，抑制了在颜色R、G和B中的每一个中色度大大改变并且它们之间改变的程度不同的低灰度区域中的颜色表达。此外，在单色R、G、B中每一个的输入目标灰度的情况下，在前方液晶盒2中获得(接近)下限值目标灰度的输出。低灰度区域中的灰度表达由后方液晶盒3执行。
根据以上考虑，如上所述设置灰阶转换的系数kR、kG和kB以及LUT 73的特性，以使用前方液晶盒2中色度改变小的灰度范围。这抑制了色域的改变。
如上所述，这个实施例设置了用于灰阶转换单元70中的灰阶转换处理的系数kR、kG和kB，并使用LUT 73执行转换，从而减少了由灰度造成的色域的改变。这导致较低灰度中的色域增加，从而改善了图像质量。
图12的A和B图示了改善效果的示例。
图12的A图示了比较例和这个实施例中的DCI覆盖率。比较例是具有一个液晶盒的液晶显示面板的情况。
在本文中，示出了亮度级别为100IRE、10IRE和5IRE的覆盖率。
图12的B以u'v'色度图图示了色域Cg1、Cg2、Cg3、Cg4和Cg5。色域Cg1表示100IRE的情况，色域Cg2表示比较例(10IRE)的情况，色域Cg3表示比较例(5IRE)的情况，色域Cg4表示实施例(10IRE)的情况，色域Cg5表示实施例(5IRE)的情况。
根据这些图，在这个实施例中可以确认低灰度中的色域的显著改善。
<4.结论和变形例>
在以上实施例中，能够获得以下效果。
实施例的图像处理装置(双盒图像处理单元12)包括灰阶转换单元70(黑白转换单元)，该灰阶转换单元70通过使用预定的系数kR、kG和kB，将用作针对由通过后方液晶盒3和前方液晶盒2的光生成显示图像的液晶显示面板1的彩色图像信号的图像信号Sig_in转换成灰度信号Gr(黑白图像信号)。另外，双盒图像处理单元12包括灰度值转换单元72，该灰度值转换单元72执行灰度值转换，使得由灰阶转换单元70获得的灰阶信号Gr用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，从而生成用作针对后方液晶盒3的黑白图像信号的后方图像信号Sig_RE，所述灰度区域被设置为在由彩色图像信号驱动前方液晶盒2的情况下色域大大改变的灰度范围。另外，双盒图像处理单元12包括前方图像生成单元52，该前方图像生成单元52使用后方图像信号Sig_RE对图像信号Sig_in执行算术处理，从而生成用作针对前方液晶盒2的彩色图像信号的前方图像信号Sig_FR。
利用这种配置，例如，当能够通过后方图像信号Sig_RE在低灰度区域中充分执行灰度表达时，可以实现关于前方图像信号Sig_FR，色域大大改变的低灰度区域中的灰度值不需要贡献于灰度表达的状态。换句话说，即使在前方图像信号Sig_FR中不使用色域大大改变的低灰度区域中的灰度值，也可以获得在液晶显示面板1中在低灰度区域中也充分执行灰度表达的显示图像。因此，在该实施例中，关于前方图像信号Sig_FR，不使用色域窄的灰度区域。这使得即使在低灰度区域中也可以维持色域。即，由于减少了由灰度造成的色域的改变并且增大了较低灰度中的色域，所以可以改善图像质量。
另外，通过执行使用LUT 73的灰度值转换并设置用于灰阶转换单元70中的灰阶转换的系数kR、kG和kB，能够维持与必要的灰度色域权衡的双重图像的平衡。
根据实施例的灰阶转换单元70通过执行计算来将彩色图像信号转换成黑白图像信号，该计算使用通过使用针对彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数。
即，首先，设置彩色图像信号中包括的各个颜色(例如R、G和B)的灰度值的下限值(R_min灰度、G_min灰度和B_min灰度)。即，每个下限值是前方图像信号Sig_FR的灰度值的下限值。通过使用这些下限值，设置用于将彩色图像转换成黑白图像的系数(kR、kG和kB)。黑白转换单元通过使用这些系数的计算来将彩色图像信号Sig_in转换成黑白图像信号(灰阶信号Gr)。
当以这种方式将彩色图像信号转换成黑白图像信号时，实现了反映了前方图像信号Sig_FR的灰度值的下限值的图像处理。即，在将色域改变小的灰度区域用作前方图像信号Sig_FR的情况下，可以设置该灰度区域的下限。当适当地选择灰度区域中的下限值时，适当地展示出减小色域改变的效果。
特别地，该实施例示出了一个示例，其中灰阶转换单元70通过分别使用R、G和B的系数kR、kG和kB执行计算而将彩色图像信号转换成黑白图像信号，每个系数是通过使用针对R、G和B中的每一个设置的灰度值的下限值而计算的。
即，独立地设置彩色图像信号中包括的R、G和B的灰度值的下限值(R_min灰度、G_min灰度和B_min灰度)。通过使用下限值，设置用于将彩色图像转换成黑白图像的针对R、G和B的灰度值的系数(kR、kG和kB)。黑白转换单元通过使用这些系数的计算来将彩色图像信号Sig_in转换成黑白图像信号(灰度信号Gr)。
颜色R、G和B在低灰度区域中的色度改变程度上彼此不同。因此，期望单独地设置R、G和B的灰度值的下限值。当基于R、G和B的各自的灰度值的下限值来设置针对R、G和B的各自的灰度值的系数并且通过使用这些系数来执行灰阶转换时，可以执行考虑了颜色之间的色度改变的差异的图像处理。即，可以根据前方液晶盒3中的R、G和B中每一个的色域灰度范围的实际值来设置处理。
另外，实施例中描述的下限值是低灰度区域中色度改变为预定值的R、G和B中的每一个的灰度值。
在该实施例的情况下，R、G和B的灰度值的下限值(R_min灰度、G_min灰度和B_min灰度)是满足Δu'v'＝0.033(10JND)的灰度值。当通过使用这样的参考来设置R、G和B的下限值时，可以根据R、G和B中的每一个中的低灰度区域中的色度改变来设置系数。这使得可以提高图像处理的准确性，从而减小低灰度区域中的色度改变。
在该实施例中，灰度值转换单元72通过使用针对输入值存储了输出值的LUT 73来执行灰度值转换。
通过LUT 73的设计，可以以高自由度适当地设置针对LUT输入信号LUT_in的LUT输出信号LUT_out。这使得可以准确且容易地实现后方图像信号用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号的灰度值转换，该灰度区域被设置为前方液晶盒中色域大大改变的灰度范围。
在该实施例中，设置了彩色图像信号中包括的每种颜色的灰度值的下限值和彩色图像信号的灰度值的目标输入灰度(例如80/1023)，并且设置了LUT 73，使得当输入单色的具有目标输入灰度的彩色图像信号时，前方图像信号Sig_FR变为该单色的下限值。
当亮度减小时，由于眼睛的色觉特性，人类难以感知到颜色。因此，在极低灰度的情况下，该实施例的图像处理在一些情况下是没有用的。因此，将目标输入灰度设置为能够感知到颜色的最小灰度，并且设置LUT 73使得在目标输入灰度的情况下具有下限值。这使得可以改善显著灰度区域中的色域。
另外，目标输入灰度被设置为人眼难以感知到色度变化的低灰度区域中的最大灰度值。
例如，当通过感官评估将人眼难以感知到色域改变的灰度设置为目标输入灰度时，可以防止在色域扩展没有用的灰度区域中实际执行不必要的处理。
在该实施例中，前方图像生成单元52通过将图像信号Sig_in除以后方图像信号Sig_RE来生成前方图像信号。
即，例如通过将用作彩色图像信号的图像信号Sig_in的R、G和B的灰度值分别除以后方图像信号Sig_RE的灰度值来获得前方图像信号的R、G和B灰度值。
通过将彩色图像信号除以后方图像信号，可以获得适当的灰度，作为重叠了后方液晶盒3和前方液晶盒2的图像。
该实施例示出了双盒图像处理单元12包括将后方图像信号Sig_RE乘以与入射到前方液晶盒2上的光量分量对应的校正系数kLC的光量校正单元53的示例，并且前方图像生成单元52通过将信号Sig_in除以与校正系数kLC相乘后的后方图像信号Sig_RE来生成前方图像信号Sig_FR。
可以获得考虑了从后方液晶盒3入射到前方液晶盒2上的光量分量的前方图像信号Sig_FR，并且获得适当的灰度作为重叠了后方液晶盒3和前方液晶盒2的图像。
根据实施例的显示装置90包括：双盒液晶显示面板1，其中由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像；以及上述双盒图像处理单元12。
液晶显示面板1包括背光5、后方液晶盒3、扩散层4和前方液晶盒2(按该次序布置)。
在这样的双液晶盒液晶显示面板1中，由双盒图像处理单元12实现用于减小低灰度区域中的色域改变的图像处理。
注意，这个实施例中公开的技术不限于根据以上实施例的配置和设置方法。可以以各种方式修改双盒图像处理单元12的配置示例、灰阶转换单元70中使用的系数kR、kG和kB系数的设置示例、LUT 73的设置示例等。
另外，这个实施例的技术适用于在低灰度区域中色域大大改变的液晶面板。然而，这个实施例的技术不仅适用于低灰度区域，而且还适用于色域发生改变的特定灰度区域。
注意，本说明书中描述的效果仅是示例性的而不是限制性的。另外，可以获得附加的效果。
注意，本技术也能够如下配置。
(1)
一种图像处理装置，包括：
黑白转换单元，通过使用预定的系数将彩色图像信号转换成黑白图像信号，所述彩色图像信号是针对由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的显示面板的信号；
灰度值转换单元，执行灰度值转换，使得在所述黑白转换单元中获得的黑白图像信号用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，并且生成用作针对所述后方液晶盒的黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域大大改变的灰度范围；以及
前方图像生成单元，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号。
(2)
根据(1)所述的图像处理装置，其中
所述黑白转换单元通过执行计算来将所述彩色图像信号转换成所述黑白图像信号，所述计算使用通过使用针对所述彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数。
(3)
根据(2)所述的图像处理装置，其中
所述彩色图像信号包括红色、绿色和蓝色的灰度值；并且
所述黑白转换单元通过执行使用红色、绿色和蓝色的系数的计算来将所述彩色图像信号转换成所述黑白图像信号，所述系数中的每个系数是通过使用针对红色、绿色和蓝色中的每一个设置的灰度值的下限值计算的。
(4)
根据(3)所述的图像处理装置，其中
所述下限值是红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度值，在该灰度值处色度在低灰度区域中改变为预定值。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的图像处理装置，其中
所述灰度值转换单元通过使用针对输入值存储了输出值的查找表来执行灰度值转换。
(6)
根据(5)所述的图像处理装置，其中
设置了所述彩色图像信号中包括的每种颜色的灰度值的下限值以及所述彩色图像信号的灰度值的目标输入灰度；并且
设置了所述查找表，使得当输入单色的具有目标输入灰度的彩色图像信号时，所述前方图像信号变成该单色的下限值。
(7)
根据(6)所述的图像处理装置，其中
所述目标输入灰度被设置为人眼难以感知到色度的改变的低灰度区域中的最大灰度值。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的图像处理装置，其中
所述前方图像生成单元通过将所述彩色图像信号除以所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
(9)
根据(1)至(7)中任一项所述的图像处理装置，还包括
光量校正单元，将所述后方图像信号乘以与入射在所述前方液晶盒上的光量分量对应的校正系数，其中
所述前方图像生成单元通过将所述彩色图像信号除以在所述光量校正单元中乘以所述校正系数后的所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
(10)
一种显示装置，包括：
显示面板，其中由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像；
黑白转换单元，通过使用预定的系数将针对所述显示面板的彩色图像信号转换成黑白图像信号；
灰度值转换单元，执行灰度值转换，使得在所述黑白转换单元中获得的黑白图像信号用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，并且生成用作针对所述后方液晶盒的黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域大大改变的灰度范围；以及
前方图像生成单元，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号。
(11)
根据(10)所述的显示装置，其中
显示面板包括
按光源单元、所述后方液晶盒、扩散层以及所述前方液晶盒的次序布置的光源单元、所述后方液晶盒、扩散层以及所述前方液晶盒。
(12)
一种由图像处理装置执行的图像处理方法，该方法包括：
黑白转换步骤，通过使用预定的系数将彩色图像信号转换成黑白图像信号，所述彩色图像信号是针对由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的显示面板的信号；
灰度值转换步骤，执行灰度值转换，使得在所述黑白转换步骤中获得的黑白图像信号用作用于执行灰度区域中的灰度表达的信号，并且生成用作针对所述后方液晶盒的黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域大大改变的灰度范围；以及
前方图像生成步骤，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号。
附图标记列表
1 液晶显示面板
2 前方液晶盒
3 后方液晶盒
4 扩散层
5 背光
20 前方液晶盒驱动单元
30 后方液晶盒驱动单元
51 后方图像生成单元
52 前方图像生成单元
53 光量校正单元
54，57 面板伽玛处理单元
55、58 调整单元
56 后方输出单元
57 前方输出单元
70 灰阶转换单元
72 灰度值转换单元
73 LUT
74 伽玛转换单元
75 灰度维持单元
78 组合单元
79 空间处理单元
90 显示装置

Claims (9)

1.一种图像处理装置，包括：
黑白转换单元，通过使用预定的系数将彩色图像信号转换成第一黑白图像信号，所述彩色图像信号是针对由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的显示面板的信号；
灰度值转换单元，执行灰度值转换，使得基于在所述黑白转换单元中获得的第一黑白图像信号在灰度区域中执行灰度表达，并且生成用作针对所述后方液晶盒的第二黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域比其他灰度区域更窄的灰度区域；以及
前方图像生成单元，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号，其中，
所述黑白转换单元通过执行计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述计算使用通过使用针对所述彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数，其中，
所述彩色图像信号包括红色、绿色和蓝色的灰度值，并且
所述黑白转换单元通过执行使用红色、绿色和蓝色的系数的计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述系数中的每个系数是通过使用针对红色、绿色和蓝色中的每一个设置的灰度值的下限值计算的，其中，
所述下限值是红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度值，在该灰度值处色度在所述灰度区域中改变为预定值。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述灰度值转换单元通过使用针对输入值存储了输出值的查找表来执行灰度值转换。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，
设置了所述彩色图像信号中包括的每种颜色的灰度值的下限值以及所述彩色图像信号的灰度值的目标输入灰度；并且
设置了所述查找表，使得当输入单色的具有目标输入灰度的彩色图像信号时，所述前方图像信号变成该单色的下限值。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，其中，
所述目标输入灰度被设置为人眼难以感知到色度的改变的所述灰度区域中的最大灰度值。
5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述前方图像生成单元通过将所述彩色图像信号除以所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
6.根据权利要求1所述的图像处理装置，还包括
光量校正单元，将所述后方图像信号乘以用于校正入射在所述前方液晶盒上的光量分量的校正系数，其中，
所述前方图像生成单元通过将所述彩色图像信号除以在所述光量校正单元中乘以所述校正系数后的所述后方图像信号来生成所述前方图像信号。
7.一种显示装置，包括：
显示面板，其中由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像；
黑白转换单元，通过使用预定的系数将针对所述显示面板的彩色图像信号转换成第一黑白图像信号；
灰度值转换单元，执行灰度值转换，使得基于在所述黑白转换单元中获得的第一黑白图像信号在灰度区域中执行灰度表达，并且生成用作针对所述后方液晶盒的第二黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域比其他灰度区域更窄的灰度区域；以及
前方图像生成单元，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号，其中，
所述黑白转换单元通过执行计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述计算使用通过使用针对所述彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数，其中，
所述彩色图像信号包括红色、绿色和蓝色的灰度值，并且
所述黑白转换单元通过执行使用红色、绿色和蓝色的系数的计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述系数中的每个系数是通过使用针对红色、绿色和蓝色中的每一个设置的灰度值的下限值计算的，其中，
所述下限值是红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度值，在该灰度值处色度在所述灰度区域中改变为预定值。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，
所述显示面板包括
按光源单元、所述后方液晶盒、扩散层以及所述前方液晶盒的次序布置的光源单元、所述后方液晶盒、扩散层以及所述前方液晶盒。
9.一种由图像处理装置执行的图像处理方法，该方法包括：
黑白转换步骤，通过使用预定的系数将彩色图像信号转换成第一黑白图像信号，所述彩色图像信号是针对由通过后方液晶盒和前方液晶盒的光生成显示图像的显示面板的信号；
灰度值转换步骤，执行灰度值转换，使得基于在所述黑白转换步骤中获得的第一黑白图像信号在灰度区域中执行灰度表达，并且生成用作针对所述后方液晶盒的第二黑白图像信号的后方图像信号，所述灰度区域被设置为在由所述彩色图像信号驱动所述前方液晶盒的情况下色域比其他灰度区域更窄的灰度区域；以及
前方图像生成步骤，通过使用所述后方图像信号来对所述彩色图像信号执行算术处理，以生成用作针对所述前方液晶盒的彩色图像信号的前方图像信号，其中，
在所述黑白转换步骤中，通过执行计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述计算使用通过使用针对所述彩色图像信号中包括的每种颜色设置的灰度值的下限值计算的系数，其中，
所述彩色图像信号包括红色、绿色和蓝色的灰度值，并且
在所述黑白转换步骤中，通过执行使用红色、绿色和蓝色的系数的计算来将所述彩色图像信号转换成所述第一黑白图像信号，所述系数中的每个系数是通过使用针对红色、绿色和蓝色中的每一个设置的灰度值的下限值计算的，其中，
所述下限值是红色、绿色和蓝色中的每一个的灰度值，在该灰度值处色度在所述灰度区域中改变为预定值。
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