JP2008304907A - 液晶表示装置及びこれに用いる映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト装置を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎にバックライトの発光輝度を映像信号の明るさに応じて制御し、液晶パネルに表示される映像の品位を向上させる。
【解決手段】バックライト装置３５は複数の領域に区画され、複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出ることを許容する構造を有する。最大階調検出部１１は液晶パネル３４の複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号の最大階調を検出する。映像ゲイン演算部１２は領域毎の映像信号に乗じるゲインを求める。発光輝度演算部２２は演算式を用いてバックライト装置３５から発すべき光の発光輝度に基づいて個々の光源自体が発すべき光の発光輝度を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置を備える液晶表示装置、及び、バックライト装置におけるバックライトの発光輝度を制御しながら映像信号を表示する映像表示方法に関する。

液晶パネルを用いて画像表示する液晶表示装置においては、液晶パネル自体は発光しないので、液晶パネルの例えば背面にバックライト装置を設けている。液晶パネルは電圧を印加しない状態と印加した状態とで光を遮断するオフの状態と光を透過させるオンの状態とすることができる。そこで、液晶パネルに設けられている複数の画素に対する電圧の印加状態を制御することによって複数の画素を電気的なシャッタのように駆動し、バックライトから発せられる光が液晶パネルを透過する光量を制御して画像表示する。
バックライト装置に用いるバックライトとしては、従来は冷陰極管（ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp））が主流であり、ＣＣＦＬを用いたバックライト装置では液晶パネルに表示する映像信号の明るさにかかわらずＣＣＦＬを一定の点灯状態とするのが一般的であった。

液晶表示装置の消費電力の内、バックライト装置の消費電力が占める割合は大きく、バックライトを常に一定の点灯状態とする従来の液晶表示装置では、消費電力が大きいという問題点があった。この問題点を解決するため、バックライトとして発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））を用い、映像信号の明るさに応じてＬＥＤの発光輝度を可変させることが種々提案されている。
例えば下記非特許文献１や特許文献１〜３には、複数のＬＥＤを備えるバックライト装置を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎にバックライトの発光輝度を映像信号の明るさに応じて制御することが記載されている。なお、非特許文献１では、このような技術をアダプティブ・ディミング（Adaptive Dimming）と称している。

T. Shirai, S. Shimizukawa, T. Shiga, and S. Mikoshiba, 44.4: RGB-LED Backlights for LCD-TVs with 0D, 1D, and 2D Adaptive Dimming, 1520 SID 06 DIGEST 特開２００５−２５８４０３号公報 特開２００６−３０５８８号公報 特開２００６−１４５８８６号公報

上記非特許文献１に記載の従来の液晶表示装置においては、複数の領域に分割したバックライト装置それぞれの領域は光を遮蔽する壁で仕切られており、それぞれの領域のバックライトは、それぞれの領域毎に完全に独立した状態で映像信号の明るさに応じて発光輝度が制御される。ＬＥＤは素子の個体毎に明るさと色味を決める主波長にばらつきがあり、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の色毎でばらつきの程度も異なる。従って、バックライト装置のそれぞれの領域を互いに完全に分離すると、領域毎に明るさと色味にばらつきが生じ、その結果、液晶パネルに表示される映像が本来の映像の状態とは異なってしまうという問題点がある。

ＬＥＤの明るさと発光波長は温度依存性を有しており、特にＲのＬＥＤは素子の温度上昇に伴って光量が減少し、波長が大きく変化する。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの素子毎で経時変化による劣化の特性が異なる。従って、上記の問題点は、ＬＥＤの素子の温度変化や経時変化によって顕著に発生することになる。

それぞれの領域を完全に分離する構成では、隣接する領域の境界の上部に位置する画素がどちらの領域に属するのかを決めることが困難である。これは、バックライト装置の作り込み精度は液晶パネルの作り込み精度と比較して格段に劣るからである。従って、上記非特許文献１に記載のような構成を採用することはそもそも得策ではない。

また、上記非特許文献１や上記特許文献１〜３に記載のように、バックライト装置を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎にバックライトの発光輝度を映像信号の明るさに応じて制御する構成を採用することにより消費電力を削減することができるが、消費電力をさらに削減することが求められている。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、バックライト装置を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎にバックライトの発光輝度を映像信号の明るさに応じて制御する場合に、それぞれの領域毎の明るさや色味のばらつきを抑えることができ、液晶パネルに表示される映像の品位を向上させることができる液晶表示装置及びこれに用いる映像表示方法を提供することを目的とする。また、バックライト装置の消費電力をさらに削減することができる液晶表示装置及びこれに用いる映像表示方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、映像信号を表示する液晶パネル（３４）と、前記液晶パネルの背面側に配置され、複数の領域に区画されて前記複数の領域それぞれに前記液晶パネルに照射する光を発光する光源を備えると共に、前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出ることを許容する構造を有するバックライト装置（３５）と、前記バックライト装置の複数の領域に対応した前記液晶パネルの複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号の第１の最大階調を予め定めた単位時間毎に検出する最大階調検出部（１１）と、前記映像信号のビット数で決まる前記映像信号が取り得る第２の最大階調を前記第１の最大階調で除した値に基づいて、前記領域毎の映像信号に対するゲインを求める映像ゲイン演算部（１２）と、前記領域毎の映像信号に前記映像ゲイン演算部で求めた前記ゲインを乗じて、前記液晶パネルに表示する映像信号として出力する乗算器（１４）と、前記バックライト装置における前記複数の領域それぞれから発せられる光の輝度を前記光源の最大輝度に前記映像ゲイン演算部で求めた前記ゲインの逆数を乗じた第１の発光輝度とし、この第１の発光輝度を得るために前記バックライト装置における前記複数の領域の光源がそれぞれ単独で発光すべき光の輝度を第２の発光輝度としたとき、この第２の発光輝度を、前記第１の発光輝度に前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る光量に基づいた第１の係数を乗じる演算式を用いて求める際に、前記第２の発光輝度が計算上負の値となる場合に前記第２の発光輝度が０以上の値となるよう前記第１の発光輝度を補正した上で前記第２の発光輝度を求める発光輝度演算部（２２）とを備えることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
ここで、前記映像ゲイン演算部は、前記発光輝度演算部によって補正された前記第１の発光輝度に基づいて前記ゲインを求めることが好ましい。
また、前記演算式は、行列演算式であることが好ましい。
上記の構成において、前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを垂直方向に１次元的に区分けした領域であることが好ましい。
このとき、前記液晶パネルにおける１次元的に配列した複数の領域の垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にする非均一処理部（２１）を備えることが好ましい。
また、上記の構成において、前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを水平方向及び垂直方向双方に２次元的に区分けした領域であることが好ましい。
このとき、前記液晶パネルにおける２次元的に配列した複数の領域の水平方向の中央部に位置する領域から左右端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げると共に、垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にする非均一処理部（２１）を備えることが好ましい。
前記第２の係数は０．８以上１．０以下の値であることが好ましい。
前記バックライト装置の前記光源は発光ダイオードであることが好ましい。

さらに、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、液晶パネルに表示する映像信号を前記液晶パネル上に設定した複数の領域に対応した領域毎の映像信号とし、予め定めた単位時間毎に前記複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号の第１の最大階調を検出し、前記映像信号のビット数で決まる前記映像信号が取り得る第２の最大階調を前記第１の最大階調で除した値に基づいて、前記領域毎の映像信号に対するゲインを求め、前記領域毎の映像信号に前記ゲインを乗じて前記液晶パネルに供給し、前記液晶パネルのバックライト装置が前記液晶パネルの複数の領域に対応して複数の領域に区画されており、前記バックライト装置における前記複数の領域それぞれの光源から発せられる光の輝度を前記光源の最大輝度に前記ゲインの逆数を乗じた第１の発光輝度とし、この第１の発光輝度を得るために前記バックライト装置における前記複数の領域の光源がそれぞれ単独で発光すべき光の輝度を第２の発光輝度としたとき、この第２の発光輝度を、前記第１の発光輝度に前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る光量に基づいた第１の係数を乗じる演算式を用いて求める際に、前記第２の発光輝度が計算上負の値となる場合に前記第２の発光輝度が０以上の値となるよう前記第１の発光輝度を補正した上で前記第２の発光輝度を求め、前記バックライト装置における前記複数の領域それぞれの光源を前記第２の発光輝度で発光させながら、前記液晶パネルの複数の領域それぞれに前記ゲインを乗じた前記領域毎の映像信号を表示することを特徴とする映像表示方法を提供する。
ここで、補正された前記第１の発光輝度に基づいて前記ゲインを求めることが好ましい。
また、前記演算式は、行列演算式であることが好ましい。
上記の構成において、前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを垂直方向に１次元的に区分けした領域であることが好ましい。
このとき、前記液晶パネルにおける１次元的に配列した複数の領域の垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にすることが好ましい。
また、上記の構成において、前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを水平方向及び垂直方向双方に２次元的に区分けした領域であることが好ましい。
このとき、前記液晶パネルにおける２次元的に配列した複数の領域の水平方向の中央部に位置する領域から左右端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げると共に、垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にすることが好ましい。
前記第２の係数は０．８以上１．０以下の値であることが好ましい。
前記バックライト装置の前記光源は発光ダイオードであり、前記光源を前記第２の発光輝度に応じてパルス幅変調した駆動信号によって駆動することが好ましい。

本発明の液晶表示装置及びこれに用いる映像表示方法によれば、バックライト装置を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎にバックライトの発光輝度を映像信号の明るさに応じて制御する場合に、それぞれの領域毎の明るさや色味のばらつきを抑えることができ、液晶パネルに表示される映像の品位を向上させることができる。また、第１の発光輝度を非均一にするようにした場合には、バックライト装置の消費電力をさらに削減することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置及びこれに用いる映像表示方法について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、後述する液晶モジュール部３０内の液晶パネル３４に表示する映像信号は、映像信号処理部１０内の最大階調検出部１１及びフレームメモリ１３に供給される。後に詳述するように、バックライト装置３５は複数の領域に区画されており、液晶パネル３４はバックライト装置３５のそれぞれの領域に対応するように複数の領域に区分けされて、液晶パネル３４のそれぞれの領域毎にバックライトの明るさ（光量）が制御される。

図２は、液晶パネル３４とバックライト装置３５における領域分割の一例であり、液晶パネル３４の領域とバックライト装置３５の領域との対応関係を概略的に示す斜視図である。ここでは理解を容易にするため、液晶パネル３４とバックライト装置３５とを離間させた状態としている。図２に示すように、バックライト装置３５は領域３５ａ〜３５ｄに区画されており、領域３５ａ〜３５ｄはそれぞれバックライトを備える。液晶パネル３４は例えば水平方向１９２０画素、垂直方向１０８０画素よりなる複数の画素を備えており、この複数の画素を有する液晶パネル３４はバックライト装置３５の領域３５ａ〜３５ｄに対応して領域３４ａ〜３４ｄに区分けされている。この例では、液晶パネル３４が垂直方向の１次元的に４つの領域３４ａ〜３４ｄに区分けされているので、１つの領域には垂直方向２７０画素が含まれることになる。勿論、４つの領域３４ａ〜３４ｄで垂直方向の画素数に多少のばらつきがあってもよい。

液晶パネル３４における領域３４ａ〜３４ｄはそれぞれの領域を物理的に分離するように区画しているということではなく、液晶パネル３４上には複数の領域（ここでは領域３４ａ〜３４ｄ）が設定されているということである。そして、液晶パネル３４に供給する映像信号は、液晶パネル３４上に設定した複数の領域に対応して、その複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号として処理される。液晶パネル３４に設定した複数の領域はそれぞれ、バックライトの明るさが個別に制御される。

図２に示す例では、液晶パネル３４を垂直方向に４つの領域に区分けし、これに対応してバックライト装置３５を垂直方向に４つの領域に区画しているが、さらに多くの領域に区分け（区画）してもよい。また、後述するように、液晶パネル３４を垂直方向と水平方向の双方で複数の領域に区分けし、これに対応してバックライト装置３５を垂直方向と水平方向の双方で複数の領域に区画してもよい。区分け（区画）する領域数は多い方が好ましく、垂直方向のみに区分け（区画）するよりも垂直方向と水平方向の双方で区分け（区画）する方が好ましい。ここでは説明を簡略化するため図２に示す垂直方向の４分割を例として図１の動作を説明する。

図１に戻り、最大階調検出部１１は、映像信号のフレーム毎に、液晶パネル３４のそれぞれの領域３４ａ〜３４ｄに表示する映像信号の最大階調を検出する。映像信号の１フレーム毎に最大階調を検出することが好ましいが、場合によっては２フレーム毎としてもよく、予め定めた単位時間毎に最大階調を検出すればよい。最大階調検出部１１で検出された領域３４ａ〜３４ｄ毎の最大階調を示すデータは、映像信号処理部１０内の映像ゲイン演算部１２とバックライト輝度制御部２０内の非均一化処理部２１とに供給される。映像ゲイン演算部１２に次のようにして領域３４ａ〜３４ｄに表示する映像信号に乗じるゲインを演算する。

図３は映像ゲイン演算部１２で求めるゲインの演算過程を説明するための図である。映像信号に乗じるゲインは液晶パネル３４の領域３４ａ〜３４ｄそれぞれに供給する映像信号毎に求められる。従って、以下説明するゲインの演算は、領域３４ａ〜３４ｄに供給するそれぞれの映像信号に対して行われる。なお、図３では、横軸に示す入力信号（映像信号）が８ビットで、入力信号が階調０〜２５５の値を取る場合を示している。また、縦軸に示す液晶パネル３４の表示輝度（表示階調）は液晶パネル３４の透過率を無視し、便宜上０〜２５５の値を取るとして説明する。映像信号のビット数は８ビットに限定されることはなく、例えば１０ビットでもよい。

図３（Ａ）に示す曲線Ｃｖ１は階調０〜２５５の入力信号が液晶パネル３４にどのような表示輝度で表示されるかを示している。曲線Ｃｖ１は、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙはｘの２．２乗〜２．４乗で表される曲線であり、一般的にガンマ２．２〜２．４と称されるガンマ曲線である。液晶パネル３４の種類によっては図３（Ａ）のガンマ曲線Ｃｖ１とは異なる場合もある。

ここで一例として、図３（Ｂ）に示すように、入力信号の最大階調が１２７であり、入力信号が階調０〜１２７の値を取る場合を考える。この場合の液晶パネル３４の表示輝度は曲線Ｃｖ２で表される曲線となり、表示輝度は０〜５６の値を取る。このとき、バックライトが最大輝度の階調２５５で発光していると考える。バックライトの最大輝度とは映像信号が最大階調２５５（即ち、白）であるときにバックライトが発光すべき輝度のことである。図３（Ｂ）に曲線Ｃｖ２で示す映像信号に約４．５のゲインを乗じると、図３（Ｃ）に示す曲線Ｃｖ３となる。ゲインの約４．５は２５５／５６から得られる。図３（Ｃ）の状態でもバックライトは最大輝度で発光していると考える。

この状態では、曲線Ｃｖ３で示す特性を有する映像信号は図３（Ｂ）に曲線Ｃｖ２で示す特性を有する本来の映像信号ではなく、また、バックライトで無駄な電力が消費されてしまうことになる。そこで、バックライトの発光輝度を最大輝度の約１／４．５倍とすると、図３（Ｄ）に示すように、表示輝度０〜２５５の曲線Ｃｖ３は表示輝度０〜５６の曲線Ｃｖ４となる。これにより、曲線Ｃｖ４で示す特性を有する映像信号は曲線Ｃｖ２で示す特性を有する本来の映像信号と実質的に等価となると共に、バックライトの消費電力が低減される。

即ち、領域３４ａ〜３４ｄにそれぞれ表示する映像信号の１フレーム期間内の最大階調をＧmax1とし、映像信号のビット数で決まる映像信号が取り得る最大階調をＧmax0とすると、映像ゲイン演算部１２は、領域３４ａ〜３４ｄ毎のＧmax0／Ｇmax1を領域３４ａ〜３４ｄに表示する映像信号に乗じるゲインとする。ゲインＧmax0／Ｇmax1の逆数であるＧmax1／Ｇmax0は、バックライト輝度制御部２０において、バックライトの輝度を制御する際に用いられる。領域３４ａ〜３４ｄに表示する映像信号の絵柄が異なれば当然ながら領域３４ａ〜３４ｄそれぞれの最大階調Ｇmax1は異なるので、Ｇmax0／Ｇmax1は領域３４ａ〜３４ｄ毎に異なることになる。バックライト輝度制御部２０の構成及び動作については後に詳述する。

図１において、映像ゲイン演算部１２で得られた領域３４ａ〜３４ｄ毎のゲインは乗算器１４に入力される。乗算器１４は、フレームメモリ１３より出力された領域３４ａ〜３４ｄに表示する映像信号にそれぞれのゲインを乗じて出力する。

乗算器１４より出力された映像信号は液晶モジュール部３０のタイミング制御部３１に供給される。液晶パネル３４は前述のような複数の画素３４１を備えており、画素３４１のデータ信号線にはデータ信号線駆動部３２が接続され、ゲート信号線にはゲート信号線駆動部３３が接続されている。タイミング制御部３１に入力された映像信号はデータ信号線駆動部３２へと供給される。タイミング制御部３１は、データ信号線駆動部３２とゲート信号線駆動部３３とによって映像信号を液晶パネル３４に書き込むタイミングを制御する。データ信号線駆動部３２に入力された映像信号の各ラインを構成する画素データは、ゲート信号線駆動部３３によるゲート信号線の駆動によって１ラインずつ順次各ラインの画素に書き込まれる。これにより映像信号の各フレームは順次液晶パネル３４に表示されることになる。

バックライト装置３５は液晶パネル３４の背面側に配置されている。バックライト装置３５としては、液晶パネル３４の直下に配置する直下型とバックライトから発せられた光を導光板に入射して液晶パネル３４に照射する導光板型とがあり、このいずれであってもよい。バックライト装置３５はバックライト駆動部３６によって駆動される。バックライト駆動部３６には電源部４０からバックライトを発光させるための電力が供給される。なお、電源部４０からは電力を必要とする回路の各部に電力が供給される。液晶モジュール部３０はバックライト装置３５の温度を検出する温度センサとバックライト装置３５から発せられる光の色温度を検出するカラーセンサを備える。

ここで、バックライト装置３５の具体的な構成例について説明する。図４は図２と同様、バックライト装置３５を垂直方向に４つの領域に区画した例を示している。図４に示すバックライト装置３５の第１構成例をバックライト装置３５Ａと称し、後述する図５に示すバックライト装置３５の第２構成例をバックライト装置３５Ｂと称することとする。また、バックライト装置３５は、バックライト装置３５Ａ，３５Ｂ及び他の構成例の総称であるとする。図４（Ａ）はバックライト装置３５Ａの上面図、図４（Ｂ）はバックライト装置３５Ａを垂直方向に切断した状態を示す断面図である。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、バックライト装置３５Ａは所定の深さを有する矩形の筐体３５１にバックライトの光源３５２を水平方向に配列させて取り付けた構成となっている。光源３５２は例えばＬＥＤである。領域３５ａ〜３５ｄは、筐体３５１の底面から光源３５２の最上面（頂部）よりも高い所定の高さで突出している区画壁３５３によって互いに区画されている。筐体３５１の内側及び区画壁３５３の表面は反射シートによって覆われている。

筐体３５１の上部には光を拡散させる拡散板３５４が装着され、拡散板３５４上には例えば３枚の光学シート類３５５が装着されている。光学シート類３５５は光を拡散させる拡散シート、プリズムシート、ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）と称されている輝度上昇フィルム等の複数のシートを組み合わせたものである。反射シートよりなる区画壁３５３の高さは拡散板３５４まで達していないので領域３５ａ〜３５ｄは完全に分離されておらず、互いに完全に独立した状態となっていない。即ち、バックライト装置３５Ａにおいては、領域３５ａ〜３５ｄそれぞれの光源３５２から発せられた光は他の領域に漏れ出ることを許容した構造となっている。後に詳述するように、第１実施形態では、それぞれの領域３５ａ〜３５ｄから他の領域に漏れ出る光量を考慮して、領域３５ａ〜３５ｄから発せられる光の輝度を制御する。

図５は、液晶パネル３４を垂直方向に４つの領域に区分けし、さらに水平方向に４つの領域に区分けした場合、即ち、液晶パネル３４を２次元的に１６の領域に区分けした場合の、バックライト装置３５の第２構成例であるバックライト装置３５Ｂを示している。図５（Ａ）はバックライト装置３５Ｂの上面図、図５（Ｂ）はバックライト装置３５Ｂを垂直方向に切断した状態を示す断面図、図５（Ｃ）はバックライト装置３５Ｂを水平方向に切断した状態を示す断面図である。ここでは、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の左端部の領域の列を切断した状態、図５（Ｃ）は図５（Ａ）の上端部の領域の行を切断した状態を示している。なお、図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することとする。

筐体３５１は水平方向及び垂直方向の区画壁３５３によって、領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4の１６の領域に区画されている。バックライト装置３５Ｂにおいても、領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4それぞれの光源３５２から発せられた光は他の領域に漏れ出ることを許容した構造となっている。第１実施形態では、それぞれの領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4から他の領域に漏れ出る光量を考慮して、領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4から発せられる光の輝度を制御する。

ＬＥＤは指向性の高い光源であるため、光源３５２としてＬＥＤを用いた場合には反射シートで覆われた区画壁３５３は図４，図５に記載の状態よりさらに低くしてもよく、場合によっては削除することも可能である。光源３５２の素子をドーム状のレンズによって覆うことによって区画壁３５３を設けるのと同様の効果を持たせることも可能である。バックライトの光源としてはＬＥＤ以外であってもよく、ＣＣＦＬや外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）等の他の光源を用いることも可能である。但し、ＬＥＤは発光輝度と発光面積の制御が容易であるので、第１実施形態で用いる光源３５２としてはＬＥＤが好適である。バックライト装置３５の具体的な構成は図４や図５に示す構成に限定されるものではない。

図４，図５に示す光源３５２は具体的には次のように構成される。図６（Ａ）に示す光源３５２の第１構成例は、基板３５６上にＧのＬＥＤ３５７Ｇ，ＲのＬＥＤ３５７Ｒ，ＢのＬＥＤ３５７Ｂ，ＧのＬＥＤ３５７Ｇをこの順で実装したものである。基板３５６は例えばアルミ基板またはガラスエポキシ基板である。図４，図５に示す光源３５２は、この図６（Ａ）の光源３５２を複数個一列に配列させたものに相当する。図６（Ｂ）に示す光源３５２の第２構成例は、基板３５６上にＲのＬＥＤ３５７Ｒ，ＧのＬＥＤ３５７Ｇ，ＢのＬＥＤ３５７Ｂ，ＧのＬＥＤ３５７Ｇを菱形状に実装したものである。図４，図５に示す光源３５２は、この図６（Ｂ）の光源３５２を複数個一列に配列させたものに相当する。

図６（Ｃ）に示す光源３５２の第３構成例は、基板３５６上にＲのＬＥＤ３５７Ｒ，ＧのＬＥＤ３５７Ｇ，ＢのＬＥＤ３５７Ｂを一体的に備えたＬＥＤチップ３５８を１２個実装したものである。図４，図５に示す光源３５２は、この図６（Ｃ）の光源３５２を複数個一列に配列させたものに相当する。図６（Ｄ）に示す光源３５２の第４構成例は、基板３５６上に白（Ｗ）のＬＥＤ３５７Ｗを２つ実装したものである。図４，図５に示す光源３５２は、この図６（Ｄ）の光源３５２を複数個一列に配列させたものに相当する。なお、ＬＥＤ３５７Ｗとしては、ＢのＬＥＤから放射される光で黄色の蛍光体を励起して白色の光を得るものと、ＬＥＤから放射される紫外線でＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を励起して白色の光を得るものとがあり、このいずれでもよい。

次に、図１に戻り、バックライト輝度制御部２０の構成及び動作について説明する。バックライト輝度制御部２０は非均一化処理部２１の他に、発光輝度演算部２２とホワイトバランス調整部２３とＰＷＭタイミング発生部２４とを備える。ここでも簡略化のため、バックライト装置３５は図４に示すバックライト装置３５Ａであるとして説明する。バックライトの最大輝度をＢmaxとすると、バックライト装置３５の領域３５ａ〜３５ｄそれぞれのバックライトが発光すべき輝度は、最大輝度Ｂmaxに領域３４ａ〜３４ｄ毎に求めたＧmax1／Ｇmax0を乗じればよい。非均一化処理部２１はこのようにして領域３５ａ〜３５ｄのバックライトが発光すべき輝度Ｂ₁〜Ｂ₄を求める。

この計算上の発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄は、バックライトである光源３５２が発光した場合の光源３５２直上の輝度ということではなく、バックライト装置３５から発せられる光の輝度ということである。即ち、図４，図５の構成例では、発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄は光学シート類３５５上の輝度である。なお、バックライト装置３５の１つの領域から発すべき計算上の発光輝度をＢと総称する。以下の説明では、バックライト装置の領域３５ａ〜３５ｄから発せられる光の輝度分布が各領域内でほぼ一様であるとして説明するが、１つの領域内で輝度分布が一様でない場合もある。この場合は、１つの領域内における任意の点上の明るさが発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄であればよい。

従来では、領域３４ａ〜３４ｄ全ての映像信号の階調が同じであれば、領域３５ａ〜３５ｄの発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄は全て同じである。即ち、これは、計算上の発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄をそのまま用いて実際の発光輝度とするということである。これに対して、第１実施形態では、非均一化処理部２１が計算上の発光輝度Ｂ₁〜Ｂ₄に非均一化係数ｐ₁〜ｐ₄を乗じて、領域３５ａ〜３５ｄから実際に発せられる光の発光輝度を、ｐ₁Ｂ₁，ｐ₂Ｂ₂，ｐ₃Ｂ₃，ｐ₄Ｂ₄とする。係数ｐ₁〜ｐ₄は０より大きく、１以下の値である。本発明者は、液晶パネル３４の画面全体でバックライトを計算上の発光輝度そのままで発光させるより、画面周辺部でバックライトを計算上の発光輝度より若干下げた発光輝度で発光させた方が液晶パネル３４に表示される映像の品位が向上することを見出した。

そこで、バックライト装置３５の領域を１次元的に４分割した図４の例では、領域３５ａ〜３５ｄの内、画面の上下端部に対応する領域３５ａ，３５ｄからの発光輝度Ｂ₁，Ｂ₄を領域３５ｂ，３５ｃからの発光輝度Ｂ₂，Ｂ₃よりも下げることが好ましい。具体的には、一例として、ｐ₁を０．８、ｐ₂，ｐ₃を１、ｐ₄を０．８とする。

液晶パネル３４の全体に白を表示した全白状態で、液晶パネル３４の領域３４ｂ，３４ｃの輝度が５００［ｃｄ／ｍ²］であったとすると、領域３４ａ，３４ｄでは４００［ｃｄ／ｍ²］となる。従って、バックライト装置３５の領域３５ａ，３５ｄにおける消費電力は２０％削減できる。このように、第１実施形態では、非均一化処理部２１を設けることにより、液晶パネル３４に表示される映像の品位を下げることなく、むしろ品位を向上させつつ、バックライト装置３５の消費電力を削減することが可能である。映像の品位と消費電力の削減との双方を考慮すると、係数ｐ₁〜ｐ₄は０．８以上１．０以下が好ましい。即ち、画面中心部ではバックライトの発光輝度に乗じる係数ｐを１とし、画面周辺部では発光輝度に乗じる係数ｐを下限値の０．８までの範囲で設定する。

さらに、液晶パネル３４及びバックライト装置３５を２次元的に領域分割した場合の非均一化係数ｐについて説明する。ここでは、水平方向及び垂直方向双方で８つの領域に分割した場合、即ち、２次元的に６４の領域に分割した場合を例とする。この場合のバックライト装置３５の領域は、図７に示すように、３５a1〜３５a8，３５b1〜３５b8，３５c1〜３５c8，３５d1〜３５d8，３５e1〜３５e8，３５f1〜３５f8，３５g1〜３５g8，３５h1〜３５h8となる。特に図示しないが、液晶パネル３４はバックライト装置３５の６４の領域に対応して６４に区分けされる。

図８（Ａ）は、バックライト装置３５の垂直方向の中央部の４行の領域３５c1〜３５c8，３５d1〜３５d8，３５e1〜３５e8，３５f1〜３５f8における水平方向の８つの領域それぞれの計算上の発光輝度に乗じる係数ｐの一例である。図８（Ａ）の左右方向は水平方向の位置であり、左側が画面左端部、右側が画面右端部である。この例では、水平方向の中央部である４つの領域に対して係数ｐを１とし、その左右に位置する領域に対して係数ｐを０．９とし、左右端部の領域に対して係数ｐを０．８としたものである。

係数ｐは係数ｐを１とする中央部から画面の左右端部に近付くに従って、順次段階的に小さくしていくことが好ましい。このとき、係数ｐが左右で対称となるようにすることが好ましい。ここでは、中央部の４つの領域における係数ｐを１としたが、中央部の２つの領域における係数ｐを１とし、２つの領域の左右に位置する領域から左右端部の領域まで係数ｐを１未満の値から０．８までの範囲で順次小さくするようにしてもよい。また、分割数が奇数の場合には、係数ｐを１とする水平方向の領域を１つのみとしてもよい。係数ｐの水平方向の特性は実際の画面で最も好ましい映像の品位となるように適宜設定すればよい。

図８（Ｂ）は、バックライト装置３５の水平方向の中央部の４列の領域３５a3〜３５h3，３５a4〜３５h4，３５a5〜３５h5，３５a6〜３５6における垂直方向の８つの領域それぞれの計算上の発光輝度に乗じる係数ｐの一例である。図８（Ｂ）の左右方向は垂直方向の位置であり、左側が画面上端部、右側が画面下端部である。この例では、垂直方向の中央部である４つの領域に対して係数ｐを１とし、その上下に位置する領域に対して係数ｐを０．９とし、上下端部の領域に対して係数ｐを０．８としたものである。

垂直方向においても、係数ｐは係数ｐを１とする中央部から画面の上下端部に近付くに従って、順次段階的に小さくしていくことが好ましい。このとき、係数ｐが上下で対称となるようにすることが好ましい。ここでは、中央部の４つの領域における係数ｐを１としたが、中央部の２つの領域における係数ｐを１とし、２つの領域の上下に位置する領域から上下端部の領域まで係数ｐを１未満の値から０．８までの範囲で順次小さくするようにしてもよい。また、分割数が奇数の場合には、係数ｐを１とする垂直方向の領域を１つのみとしてもよい。係数ｐの垂直方向の特性は実際の画面で最も好ましい映像の品位となるように適宜設定すればよい。なお、係数ｐの水平方向の特性と垂直方向の特性とを異ならせてもよい。

以上のようにして、図１の非均一化処理部２１からは、バックライト装置３５のそれぞれの領域から実際に発すべき光の発光輝度を示すデータが得られる。非均一化処理部２１で用いる係数ｐは制御部５０より供給される。制御部５０はマイクロコンピュータによって構成することができ、係数ｐは任意に可変可能である。この発光輝度を示すデータは発光輝度演算部２２に入力され、以下のようにそれぞれの光源３５２が発光すべき光の輝度が演算される。まず、バックライト装置３５が領域３５ａ〜３５ｄを有するバックライト装置３５Ａであり、領域３５ａ〜３５ｄから実際に発すべき光の発光輝度がｐ₁Ｂ₁，ｐ₂Ｂ₂，ｐ₃Ｂ₃，ｐ₄Ｂ₄の場合の光源３５２が発光すべき光の輝度の演算方法について説明する。

図９（Ａ）は図４（Ｂ）の断面図を横にした状態であり、ここでは光学シート類３５５を省略している。領域３５ａ〜３５ｄからの光の発光輝度はｐ₁Ｂ₁，ｐ₂Ｂ₂，ｐ₃Ｂ₃，ｐ₄Ｂ₄であり、ｐ₁Ｂ₁＝Ｂ₁’，ｐ₂Ｂ₂＝Ｂ₂’，ｐ₃Ｂ₃＝Ｂ₃’，ｐ₄Ｂ₄＝Ｂ₄’とする。「’」を付した発光輝度Ｂ’は非均一化処理部２１によって非均一化処理を施した発光輝度であり、「’」を付していない発光輝度Ｂは非均一化処理を施していない発光輝度を意味することとする。領域３５ａ〜３５ｄそれぞれの光源３５２が単独で発光したときの光源３５２直上の発光輝度をＢo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄とする。前述のように、領域３５ａ〜３５ｄそれぞれの光源３５２から発せられた光は他の領域に漏れ出ることを許容した構造となっているので、発光輝度Ｂ₁’，Ｂ₂’Ｂ₃’，Ｂ₄’は発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄と同じではない。なお、拡散板３５４や光学シート類３５５による光の減衰はごくわずかであり考慮しない。なお、バックライト装置３５の１つの領域の光源３５２が単独で発光したときの光源３５２直上の発光輝度をＢoと総称する。

図９（Ａ）に示すように、領域３５ａ〜３５ｄ全ての光源３５２が発光しているとき、それぞれの光源３５２から発せられた光は発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄のｋ倍の漏れ光Ｌ₁となって隣接する領域に漏れ出る。ｋは光が漏れ出る際の減衰係数であり、０より大きい１未満の値である。光を発した領域以外の他の領域への漏れ光についてさらに検討する。図９（Ｂ）は、領域３５ａの光源３５２のみが発光している場合の領域３５ｂ〜３５ｄへの漏れ光の状態を示している。領域３５ａの光源３５２から発光輝度Ｂo₁で発せられた光は、輝度ｋＢo₁の漏れ光Ｌ₁となって領域３５ｂに漏れ出る。輝度ｋＢo₁の漏れ光Ｌ₁はさらにｋ倍の漏れ光となるので、輝度ｋ²Ｂo₁の漏れ光Ｌ₂となって領域３５ｃに漏れ出る。輝度ｋ²Ｂo₁の漏れ光Ｌ₂はまたさらにｋ倍の漏れ光となるので、輝度ｋ³Ｂo₁の漏れ光Ｌ₃となって領域３５ｄに漏れ出る。

この図９（Ｂ）の場合、領域３５ａからはほぼ発光輝度Ｂo₁の光が発せられ、領域３５ｂからは輝度ｋＢo₁の漏れ光Ｌ₁によって光が発せられ、領域３５ｃからは輝度ｋ²Ｂo₁の漏れ光Ｌ₂によって光が発せられ、領域３５ｄからは輝度ｋ³Ｂo₁の漏れ光Ｌ₃によって光が発せられる。

領域３５ａ〜３５ｄの光源３５２をそれぞれ単独で点灯したときの領域３５ａ〜３５ｄからの発せられる光の輝度は図１０に示す通りとなる。領域３５ａ〜３５ｄ全ての光源３５２を点灯した場合に領域３５ａ〜３５ｄそれぞれから発せられる光の輝度は図１０の表に示す輝度を縦方向に全て加算した合計の輝度となる。即ち、領域３５ａから発せられる光の輝度はＢo₁＋ｋＢo₂＋ｋ²Ｂo₃＋ｋ³Ｂo₄、領域３５ｂから発せられる光の輝度はｋＢo₁＋Ｂo₂＋ｋＢo₃＋ｋ²Ｂo₄となる。領域３５ｃから発せられる光の輝度はｋ²Ｂo₁＋ｋＢo₂＋Ｂo₃＋ｋＢo₄、領域３５ｄから発せられる光の輝度はｋ³Ｂo₁＋ｋ²Ｂo₂＋ｋＢo₃＋Ｂo₄となる。領域３５ａ〜３５ｄから発すべき光の発光輝度はＢ₁’〜Ｂ₄’であるので、領域３５ａではＢo₁＋ｋＢo₂＋ｋ²Ｂo₃＋ｋ³Ｂo₄をＢ₁’、領域３５ｂではｋＢo₁＋Ｂo₂＋ｋＢo₃＋ｋ²Ｂo₄をＢ₂’、領域３５ｃではｋ²Ｂo₁＋ｋＢo₂＋Ｂo₃＋ｋＢo₄をＢ₃’、領域３５ｄではｋ³Ｂo₁＋ｋ²Ｂo₂＋ｋＢo₃＋Ｂo₄をＢ₄’とすればよいことが分かる。

図１１（Ａ）に示す（１）式は、光源３５２から発せられる光の発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄から発光輝度Ｂ₁’，Ｂ₂’Ｂ₃’，Ｂ₄’を得るための変換式を行列演算式で表現したものである。図１１（Ｂ）に示す（２）式は、発光輝度Ｂ₁’，Ｂ₂’Ｂ₃’，Ｂ₄’から発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄を得るための変換式を行列演算式で表現したものである。図１１（Ｃ）に示す（３）式は、発光輝度演算部２２での回路上で計算しやすくするために（２）式を整理したものである。図１１（Ｄ）に示す（４）式は、（３）式の定数ａ，ｂ，ｃを示している。図１１（Ｃ）の（３）式より分かるように、発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄は、領域３５ａ〜３５ｄの光源３５２から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る光量に基づいた係数（変換係数）を発光輝度Ｂ₁’，Ｂ₂’Ｂ₃’，Ｂ₄’に乗じることによって求めることができる。

バックライト装置３５における１つの領域から隣接する領域への漏れ光Ｌ₁は計測することができるので、図９，図１０で説明した減衰係数ｋの値は予め求めておくことができる。従って、図１１（Ｃ）の（３）式及び図１１（Ｄ）の（４）式に基づいて、領域３５ａ〜３５ｄそれぞれの光源３５２が発すべき光の発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄を正確に計算することができる。

なお、隣接する領域への漏れ光の減衰係数ｋが小さいときには、ｋの２乗以上の項は無視できるほど小さくなる。この場合は、１つの領域から発せられた光が隣接する領域のみに漏れ出るとして近似的に計算してもよい。即ち、ｋの２乗以上の項を０として計算してもよい。また、バックライト装置３５の構造によっては、１つの領域から発せられた光がｋ²倍，…，ｋⁿ倍（ここではｎ＝３）とは異なる減衰の仕方で漏れ出ることもあるが、それぞれの領域への漏れ光は予め計測することができるので、この場合でも光源３５２が発すべき光の発光輝度Ｂo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄を正確に計算することが可能である。このことは領域分割の仕方が異なる図５や図７の場合でも同様である。

なお、バックライト装置３５を垂直方向に８分割した場合、８つの領域から発光すべき光の発光輝度がＢ₁’〜Ｂ₈’であり、８つの領域における光源３５２が単独で発光したときの光源３５２直上の発光輝度をＢo₁〜Ｂo₈とすると、発光輝度Ｂo₁〜Ｂo₈は図１２に示す（５）式によって計算することができる。さらに、垂直方向にｎ分割（ｎは２以上の整数）と一般化すると、発光輝度Ｂ₁’〜Ｂ_n’は図１３（Ａ）に示す（６）式で得られ、発光輝度Ｂo₁〜Ｂo_nは図１３（Ｂ）に示す（７）式によって計算することができる。

次に、バックライト装置３５が図５に示すバックライト装置３５Ｂの場合の光源３５２が発光すべき光の輝度の演算方法について説明する。図１４に示すように、バックライト装置３５Ｂの領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4の光源３５２から水平方向に隣接する領域に漏れ出る漏れ光は、光源３５２から発せられた光のｍ倍であるとする。水平方向の減衰係数ｍは０より大きい１未満の値である。垂直方向に隣接する領域に漏れ出る漏れ光は、バックライト装置３５Ａの場合と同様、光源３５２から発せられた光のｋ倍である。バックライト装置３５Ｂの領域３５a1〜３５a4，３５b1〜３５b4，３５c1〜３５c4，３５d1〜３５d4から実際に発すべき光の発光輝度を、Ｂ₁₁’〜Ｂ₁₄’，Ｂ₂₁’〜Ｂ₂₄’，Ｂ₃₁’〜Ｂ₃₄’，Ｂ₄₁’〜Ｂ₄₄’とする。この発光輝度Ｂ₁₁’〜Ｂ₁₄’，Ｂ₂₁’〜Ｂ₂₄’，Ｂ₃₁’〜Ｂ₃₄’，Ｂ₄₁’〜Ｂ₄₄’を得るために、それぞれの領域の光源３５２が発すべき光の発光輝度をＢo₁₁〜Ｂo₁₄，Ｂo₂₁〜Ｂo₂₄，Ｂo₃₁〜Ｂo₃₄，Ｂo₄₁〜Ｂo₄₄とする。

図９，図１０で説明した漏れ光を考慮した発光輝度の計算方法を水平方向にも適用すると、行列演算式は図１５に示す通りとなる。図１５（Ａ）に示す（８）式は、光源３５２から発せられる光の発光輝度Ｂo₁₁〜Ｂo₄₄から発光輝度Ｂ₁₁’〜Ｂ₄₄’を得るための行列演算式による変換式である。図１５（Ｂ）に示す（９）式は、発光輝度Ｂ₁₁’〜Ｂ₄₄’から発光輝度Ｂo₁₁〜Ｂo₄₄を得るための行列演算式による変換式である。（９）式を整理すると、図１５（Ｃ）に示す（１０）式となる。図１５（Ｄ）に示す（１１）式は、（１０）式の定数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを示している。図１４の場合も、減衰係数ｋ，ｍの値は予め求めておくことができるので、図１５（Ｃ）の（１０）式及び図１５（Ｄ）の（１１）式に基づいて、領域３５a1〜３５d4それぞれの光源３５２が発すべき光の発光輝度Ｂo₁₁〜Ｂo₄₄を正確に計算することができる。

バックライト装置３５を水平方向及び垂直方向双方で８つの領域に分割した場合、６４の領域から発光すべき光の発光輝度がＢ₁₁’〜Ｂ₈₈’であり、６４の領域における光源３５２が単独で発光したときの光源３５２直上の発光輝度をＢo₁₁〜Ｂo₈₈とすると、発光輝度Ｂ₁₁’〜Ｂ₈₈’は図１６（Ａ）に示す（１２）式で得られ、発光輝度Ｂo₁₁〜Ｂo₈₈は図１６（Ｂ）に示す（１３）式によって計算することができる。さらに、水平方向及び垂直方向双方でｎ分割（ｎは２以上の整数）と一般化すると、発光輝度Ｂo₁₁〜Ｂo_n,nは発光輝度がＢ₁₁’〜Ｂ_n,n’を用いて図１７に示す（１４）式によって計算することができる。図示は省略するが、水平方向にｎｈ分割（ｎｈは２以上の整数）、垂直方向にｎｖ分割（ｎｖは２以上の整数であり、ｎｈとは異なる値）の場合でも同様に行列演算式を用いることによって、それぞれの光源３５２が発すべき光の発光輝度を正確に計算することが可能である。

図１に戻り、発光輝度演算部２２で用いる減衰係数ｋ，ｍは制御部５０より供給される。減衰係数ｋ，ｍは任意に可変可能である。以上のようにして得られたバックライト装置３５の複数の領域におけるそれぞれの光源３５２が発すべき光の発光輝度を示すデータは、ホワイトバランス調整部２３に供給される。ホワイトバランス調整部２３には、温度センサ３７より出力されたバックライト装置３５の温度を示す温度データとカラーセンサ３８より出力されたバックライト装置３５から発せられる光の色温度を示す色温度データとが入力される。

前述のように、バックライト装置３５の温度が変化するとＬＥＤ（特にＲのＬＥＤ）から発せられる光の輝度が変化する。そこで、ホワイトバランス調整部２３は、光源３５２が３色ＬＥＤの場合には温度データと色温度データとに基づいてＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤの光量を調整し、最適なホワイトバランスとなるよう調整する。なお、バックライト装置３５のホワイトバランスは、制御部５０から供給される外部制御信号Ｓctlによっても調整することができる。なお、ホワイトバランス調整部２３は光源３５２の温度変化や経時変化によるバックライトのホワイトバランスの変化が小さい場合には削除することも可能である。

ホワイトバランス調整部２３より出力されたバックライト装置３５の複数の領域におけるそれぞれの光源３５２が発すべき光の発光輝度を示すデータは、ＰＷＭタイミング発生部２４に供給される。光源３５２がＬＥＤの場合には各色のＬＥＤは例えばパルス幅が変調されたパルス幅変調信号によって発光が制御される。ＰＷＭタイミング発生部２４は、パルス幅変調信号を発生させるタイミングと、発光量（発光時間）を調整するためのパルス幅とを含むＰＷＭタイミングデータをバックライト駆動部３６に供給する。バックライト駆動部３６は入力されたＰＷＭタイミングデータに基づいてパルス幅変調信号である駆動信号を発生して、バックライト装置３５の光源３５２（ＬＥＤ）を駆動する。

ここではＬＥＤをパルス幅変調信号によって駆動する例を示したが、ＬＥＤに流す電流値を調整することによってＬＥＤの発光輝度を制御することも可能である。この場合は、ＰＷＭタイミング発生部２４の代わりにＬＥＤに電流を流すタイミングと電流値を決めるためのタイミングデータを発生するタイミング発生部を設ければよい。また、光源３５２がＬＥＤ以外の場合には光源の種類に応じた発光量の制御を行えばよく、光源の種類に応じたタイミングデータを発生するタイミング発生部を用いればよい。

図１では、バックライト輝度制御部２０を制御部５０と別体としているが、制御部５０にバックライト輝度制御部２０内の回路の全てまたは一部を設けることも可能である。また、図１の構成における例えば最大階調検出部１１と映像ゲイン演算部１２やバックライト輝度制御部２０の部分はハードウェアで構成してもソフトウェアで構成してもよく、両者を混在させた構成であってもよい。改めて説明するまでもないが、映像信号処理部１０より出力された映像信号の各フレームの液晶パネル３４での表示と、バックライト輝度制御部２０による各フレームの映像信号の最大輝度に応じたバックライト輝度の制御とは互いに同期が取られている。図１では両者の同期を取るための構成の図示を省略している。

図１８を用いて、以上説明した図１に示す液晶表示装置の動作、及び、図１に示す液晶表示装置で行われる映像表示方法の手順について改めて説明する。図１８において、最大階調検出部１１はステップＳ１１にて液晶パネル３４の複数の領域毎に映像信号の最大階調を検出する。映像ゲイン演算部１２はステップＳ１２にて液晶パネル３４のそれぞれの領域に表示する映像信号に乗じるゲインを演算する。液晶モジュール部３０はステップＳ１３にてゲインを乗じたそれぞれの領域の映像信号を液晶パネル３４に表示する。このステップＳ１２，Ｓ１３と並列的にステップＳ１４〜Ｓ１７が実行される。

非均一化処理部２１はステップＳ１４にてバックライト装置３５の複数の領域から発せられるべき光の発光輝度Ｂを求め、ステップＳ１５にて液晶パネル３４の複数の領域の輝度を非均一化するよう発光輝度Ｂに係数ｐを乗じて発光輝度Ｂ’とする。発光輝度演算部２２はステップＳ１６にてバックライト装置３５の複数の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度Ｂoを発光輝度Ｂ’と変換係数とを用いた演算式によって求める。そして、ＰＷＭタイミング発生部２４及びバックライト駆動部３６はステップＳ１７にて、ステップＳ１３と同期させた状態で、バックライト装置３５の複数の領域の光源３５２を発光輝度Ｂoで発光させる。

図１に示す構成においては、非均一化処理部２１で非均一化処理を施した発光輝度Ｂ’を求めて、発光輝度演算部２２はこの発光輝度Ｂ’に基づいて発光輝度Ｂoを求めているが、発光輝度演算部２２によって発光輝度Ｂoを求めた後に非均一化処理を施すようにしてもよい。即ち、非均一化処理部２１と発光輝度演算部２２とを入れ替えてもよい。この場合の動作及び手順について図１９を用いて説明する。

図１９において、ステップＳ２１〜Ｓ２３は図１８のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じである。発光輝度演算部２２はステップＳ２４にてバックライト装置３５の複数の領域から発せられるべき光の発光輝度Ｂを求め、ステップＳ２６にてバックライト装置３５の複数の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度Ｂoを発光輝度Ｂと変換係数とを用いた演算式によって求める。非均一化処理部２１はステップＳ２５にて発光輝度Ｂoに係数ｐを乗じて発光輝度Ｂo’とする。そして、ＰＷＭタイミング発生部２４及びバックライト駆動部３６はステップＳ２７にて、ステップＳ２３と同期させた状態で、バックライト装置３５の複数の領域の光源３５２を発光輝度Ｂo’で発光させる。

ところで、非均一化処理部２１による非均一化処理は、バックライト装置３５の消費電力を上記非特許文献１や上記特許文献１〜３に記載の構成よりもさらに削減したい場合には必要であるが、消費電力はそれらの文献に記載の構成と同等でよい場合には非均一化処理部２１を省略することも可能である。この場合の動作及び手順について図２０を用いて説明する。図２０において、ステップＳ３１〜Ｓ３３は図１８のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じである。発光輝度演算部２２はステップＳ３４にてバックライト装置３５の複数の領域から発せられるべき光の発光輝度Ｂを求め、ステップＳ３６にてバックライト装置３５の複数の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度Ｂoを発光輝度Ｂと変換係数とを用いた演算式によって求める。そして、ＰＷＭタイミング発生部２４及びバックライト駆動部３６はステップＳ３７にて、ステップＳ３３と同期させた状態で、バックライト装置３５の複数の領域の光源３５２を発光輝度Ｂoで発光させる。

以上説明したように、第１実施形態に係る液晶表示装置においては、バックライト装置３５は複数の領域それぞれの光源３５２から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出ることを許容する構造を有しているので、液晶パネル３４の領域とバックライト装置３５の領域とを高精度に対応付ける必要はない。また、バックライト装置３５の複数の領域それぞれから発すべき発光輝度Ｂを、それぞれの領域の光源３５２を単独で発光させた場合の光源３５２自体の発光輝度Ｂoによって正確に計算することができる。従って、液晶パネル３４上の複数の領域に照射するバックライトの輝度をその領域に表示する映像信号の明るさに応じて精度よく制御することができる。

さらに、バックライト装置３５のそれぞれの領域は完全に独立しておらず、光源３５２から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る構造を考慮した演算式を用いて発光輝度Ｂoを求めているので、液晶パネル３４上の複数の領域で明るさや色味にばらつきが生じにくく、液晶パネル３４に表示される映像の品位を向上させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
図２１は本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２１において図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、図２１においては、簡略化のため、図１における非均一化処理部２１を省略した構成としているが、第１実施形態と同様、非均一化処理部２１を備えた構成としてもよい。

上述したように、第１実施形態においては、発光輝度演算部２２によってバックライト装置３５の複数の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度Ｂoを求めて複数の領域の光源３５２を発光させる。この発光輝度Ｂoはそれぞれの領域の中心点における輝度値である。図２２（Ａ）は、図４（Ａ）のようにバックライト装置３５を垂直方向に４つの領域に区画したバックライト装置３５Ａにおける領域３５ｂのみが発光した場合の輝度分布を示している。領域３５ｂが図２２（Ａ）に示す発光輝度Ｂo₂で発光した場合、領域３５ａ，３５ｃでは発光輝度ｋＢo₂、領域３５ｄでは発光輝度ｋ²Ｂo₂となり、図示のような輝度分布となる。この場合の領域３５ｂの光源３５２から発光される光の発光量は、図２２（Ｂ）にハッチングを付した領域として示すことができる。即ち、図２２（Ｂ）に示す光の発光量は図２２（Ａ）の輝度分布で示される範囲の光（光束）の積分値として表すことができる。

複数の領域から発光すべき光の発光輝度Ｂは、それぞれの領域の光源３５２自体からの光の発光輝度Ｂoに基づいて求めるよりも、光源３５２から発光される積分値としての光の発光量に基づいて求めた方が好ましい。そこで、図２１に示す第２実施形態においては、発光輝度演算部２２とホワイトバランス調整部２３との間に、発光輝度Ｂoを積分値である発光量Ｂoigに変換する発光量演算部２５を設けている。発光量Ｂoigは、発光輝度Ｂoから発光量Ｂoigへ変換する演算式によって簡単に求めることができる。

図２３（Ａ）は一例としてバックライト装置３５Ａの場合の演算式である。図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）に示す（１５）式における定数ｓ₁〜ｓ₄であり、定数ｓ₁〜ｓ₄は減衰係数ｋを用いて（１６）式で表すことができる。なお、図２３（Ａ），（Ｂ）は発光輝度Ｂoから発光量Ｂoigへ変換する演算式を近似式で表したものである。例えばバックライト装置３５Ａにおける領域３５ａが発光した場合に液晶パネル３４に照射される光の積分値は、近似的に図２４に示す（１７）式で表すことができ、ｋ³の項は十分に小さいので無視すると（１８）式で表すことができる。また、バックライト装置３５Ａにおける領域３５ｂが発光した場合に液晶パネル３４に照射される光の積分値は近似的に（１９）式で表すことができ、（１９）式を書き換えると（２０）式となる。バックライト装置３５を垂直方向に複数の領域に分割した場合は、上下端部に位置する領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｓは１＋ｋであり、上下端部の領域に挟まれたそれぞれの領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｓは全て（１＋ｋ）／（１−ｋ）である。

図２５（Ａ）は、図５，図１４に示すバックライト装置３５Ｂの場合の、発光輝度Ｂoに基づいて発光量Ｂoigを求める演算式である。図２５（Ａ）に示す（２１）式における定数ｓ₁〜ｓ₄は図２３（Ｂ）に示す（１６）式であり、定数ｔ₁〜ｔ₄は減衰係数ｍを用いて図２５（Ｂ）の（２２）式で表すことができる。バックライト装置３５を水平方向及び垂直方向双方で複数の領域に分割した場合は、上下端部に位置する領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｓは１＋ｋであり、上下端部の領域に挟まれたそれぞれの領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｓは全て（１＋ｋ）／（１−ｋ）であり、左右端部に位置する領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｔは１＋ｍであり、左右端部の領域に挟まれたそれぞれの領域の発光輝度Ｂoに乗じる係数ｔは全て（１＋ｍ）／（１−ｍ）である。

図２１において、発光量演算部２５より出力された発光量Ｂoigを示すデータはホワイトバランス調整部２３を介してＰＷＭタイミング発生部２４に供給される。ＰＷＭタイミング発生部２４は、発光量Ｂoigを示すデータに基づいて、バックライト駆動部３６が発生するパルス幅変調信号のパルス幅を調整するＰＷＭタイミングデータを発生する。このように、第２実施形態においては、バックライト駆動部３６は、バックライト装置３５におけるそれぞれの領域の光源３５２で発光させるべき発光量Ｂoigに応じてそれぞれの領域の光源３５２を駆動するので、複数の領域から発光すべき光の発光輝度Ｂを第１実施形態よりも的確に制御することが可能となる。

なお、図２３〜図２５を用いて説明した発光輝度Ｂoから発光量Ｂoigへ変換する演算式は上記のように発光量Ｂoigを近似的に求める演算式であり、図２２（Ｂ）に示すハッチングを付した領域である光の積分値を完全に表すものではないが、近似的な演算式でも光の積分値に相当する発光量Ｂoigを得ることができる。さらに複雑な演算式を用いてより正確な光の積分値を求めるようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
図２６は本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２６において図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、図２６においては、簡略化のため、図１における非均一化処理部２１を省略した構成としているが、第１実施形態と同様、非均一化処理部２１を備えた構成としてもよい。また、図２６においては第２実施形態と同様の発光量演算部２５を備えた構成としているが、発光量演算部２５を削除した構成であってもよい。

図２７（Ａ）は、バックライト装置３５Ａの領域３５ａ〜３５ｄに対応して液晶パネル３４が領域３４ａ〜３４ｄに区分けされている場合で、領域３４ａ，３４ｂ，３４ｄの階調が０（即ち、黒）で領域３４ｃが最大階調２５５（即ち、白）の場合を示している。この場合のバックライト装置３５Ａの領域３５ａ〜３５ｄから発せられるべき光の発光輝度Ｂは、図２７（Ｂ）に示すようにＢ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄となる。この場合、バックライト装置３５Ａの領域３５ａ〜３５ｄの光源３５２自体が発すべき光の発光輝度Ｂoは、計算上では、図２７（Ｃ）に示すようにＢo₁，Ｂo₂，Ｂo₃，Ｂo₄となり、領域３５ａ，３５ｂ，３５ｄで負の値となってしまう。第３実施形態は、光源３５２を負の輝度値で発光させるというあり得ない状態が発生しないよう、発光輝度Ｂoを求める際に工夫を施したものである。

バックライト装置３５を垂直方向にｎの領域に区画した場合、上端部の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度をＢo₁、下端部の領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度をＢo_n、上下端部の領域に挟まれたそれぞれの領域の光源３５２自体が発すべき光の発光輝度をＢo_iとすると、Ｂo₁，Ｂo_i，Ｂo_nが計算上負の値となるのは、それぞれの領域から発せられるべき光の発光輝度Ｂ₁，Ｂ_i，Ｂ_nが図２８（Ａ）の（２３）式に示す条件に当てはまる場合である。（２３）式に示すように、発光輝度Ｂoが計算上負の値となる条件は減衰係数ｋによって決まる。

そこで、第３実施形態においては、発光輝度Ｂ₁〜Ｂ_nが（２３）式に示す条件に当てはまる場合には、発光輝度Ｂ₁〜Ｂ_nを図２８（Ｂ）の（２４）式を満たすような値に補正した上で発光輝度Ｂoを求める。発光輝度Ｂoが負の値とならないようにするには少なくとも図２８（Ｃ）の（２５）式を満たせばよい。（２４）式のように（２５）式よりも発光輝度Ｂの輝度値を増大させることを許容しているのは、発光輝度Ｂoが負の値とならないように発光輝度Ｂを補正するだけでなく、視覚上の悪影響がない範囲で意図的に発光輝度Ｂを増大させてもよいからである。

図２９は、バックライト装置３５を水平方向及び垂直方向双方で複数の領域に分割した場合の発光輝度Ｂoが負になる条件と発光輝度Ｂの補正値を示している。発光輝度Ｂに付した添え字のｉは垂直方向の任意のｉ番目の領域、ｊは水平方向の任意のｊ番目の領域を示している。図２９（Ａ）の（２６）式は、垂直方向に並んだそれぞれの領域で発光輝度Ｂoが計算上負の値となる発光輝度Ｂの条件を示している。発光輝度Ｂが（２６）式に示す条件に当てはまる場合には、発光輝度Ｂを図２９（Ｂ），（Ｃ）の（２７）式または（２８）式を満たすような値に補正した上で発光輝度Ｂoを求める。

さらに、図２９（Ｄ）の（２９）式は、水平方向に並んだそれぞれの領域で発光輝度Ｂoが計算上負の値となる発光輝度Ｂの条件を示している。（２９）式に示すように、水平方向の場合には発光輝度Ｂoが計算上負の値となる条件は減衰係数ｍによって決まる。発光輝度Ｂが（２９）式に示す条件に当てはまる場合には、発光輝度Ｂを図２９（Ｅ），（Ｆ）の（３０）式または（３１）式を満たすような値に補正した上で発光輝度Ｂoを求める。

図２７（Ｄ）は、図２７（Ｃ）のような負の値の発光輝度Ｂoが発生しないよう輝度値を補正した発光輝度Ｂを示している。この図２７（Ｄ）に示す発光輝度Ｂを用いて発光輝度Ｂoを求めれば、図２７（Ｅ）に示すように発光輝度Ｂoが負となることはない。なお、ここでは負の発光輝度Ｂoを輝度値０に補正するよう、発光輝度Ｂを図２８（Ｃ）の（２５）式によって補正した場合を示している。

図２６に戻り、第３実施形態の構成及び動作について説明する。図１に示す第１実施形態においては、映像ゲイン演算部１２は最大階調検出部１１から入力された液晶パネル３４のそれぞれの領域の最大階調を示すデータを用いてゲインを求めたが、図２６に示す第３実施形態においては、次のように構成している。図２６において、発光輝度演算部２２は、図２８，図２９で説明したように、発光輝度Ｂoが計算上負の値となる発光輝度Ｂの場合に発光輝度Ｂoが輝度値０以上となるよう発光輝度Ｂを補正する。そして、発光輝度演算部２２は、補正された発光輝度Ｂに基づいて発光輝度Ｂoを求めて発光量演算部２５に供給する。この補正された発光輝度Ｂは映像ゲイン演算部１２に供給される。映像ゲイン演算部１２は、補正された発光輝度Ｂに基づいて映像信号に乗じるゲインを演算する。

映像ゲイン演算部１２がそれぞれの領域の映像信号の最大階調を示すデータを用いてゲインを求める場合であっても、補正された発光輝度Ｂを用いてゲインを求める場合であっても、映像ゲイン演算部１２は、映像信号のビット数で決まる映像信号が取り得る最大階調をそれぞれの領域の映像信号の最大階調で除した値に相当する値を領域毎の映像信号に対するゲインとして求めていることになる。

この第３実施形態においては、最大階調検出部１１から映像ゲイン演算部１２へとそれぞれの領域の最大階調を示すデータを供給する必要はない。図２６に最大階調検出部１１から映像ゲイン演算部１２へと破線の矢印で示すように、１実施形態と同様、最大階調検出部１１から映像ゲイン演算部１２へとそれぞれの領域の最大階調を示すデータを供給してもよい。発光輝度Ｂoが計算上負の値となるのみ、最大階調を示すデータの代わりに補正された発光輝度Ｂを用いてゲインを求めるようにすることも可能である。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の全体構成は、上述した第１〜第３実施形態のいずれかである。第４実施形態は、バックライト装置３５の光源３５２から発せられる光の輝度分布特性をどのようにするのが好ましいかを検討し、その好ましい輝度分布特性を有する光源３５２を採用した構成である。

図３０（Ａ）は、バックライト装置３５における１つの領域の１つの光源３５２から発せられる光の輝度分布特性を示している。理解を容易にするため光源３５２は点光源であるとする。この図３０（Ａ）に示す輝度分布特性は、例えば図４，図５のバックライト装置３５Ａ，３５Ｂのそれぞれの領域を垂直方向に切断して見た場合の特性に相当する。図３０（Ａ）において、縦軸は輝度値であり、横軸は光源３５２からの距離である。ここでは輝度値の最大値（中心輝度）を１に正規化して図示している。Ｗは１つの領域の垂直方向の幅である。この輝度分布特性が表す曲線を輝度分布関数ｆ（ｘ）とする。

本発明者は、種々実験を行った結果、例えばバックライト装置３５の１つの領域を発光させた際に、輝度分布関数ｆ（ｘ）の状態によっては、液晶パネル３４上でその領域の境界が境界段差として視認され、液晶パネル３４に表示される画像の画質を損ねてしまうことを見出した。図３０（Ｂ）は、輝度分布関数ｆ（ｘ）を微分した微分関数ｆ’（ｘ）を示している。実験の結果、微分関数ｆ’（ｘ）の最大値（輝度分布関数ｆ（ｘ）の微分最大値）が境界段差の視認性に影響を与えることが判明した。

下記の表１に示すように、本発明者は輝度分布特性の異なる輝度分布関数ｆ（ｘ）であるｆc1〜ｆc8を有する複数の光源３５２を選択的にバックライト装置３５に用いて、境界段差の視認性の有無を調べた。

図３１（Ａ）には表１における輝度分布関数ｆc1〜ｆc8の内、ｆc1，ｆc3，ｆc5，ｆc7，ｆc8を示しており、図３１（Ｂ）には輝度分布関数ｆc1，ｆc3，ｆc5，ｆc7，ｆc8の微分関数ｆ’c1，ｆ’c3，ｆ’c5，ｆ’c7，ｆ’c8を示している。表１に示すように、領域の境界が境界段差として視認されないようにするには、微分関数ｆ’（ｘ）の絶対値｜ｆ’（ｘ）｜の最大値｜ｆ’（ｘ）max｜が２．０以下の輝度分布関数ｆ（ｘ）を示す輝度分布特性を有する光源３５２を用いることが必要である。当然のことながら、最大値｜ｆ’（ｘ）max｜の下限値は０を超えることが必要である。即ち、微分関数ｆ’（ｘ）の絶対値｜ｆ’（ｘ）｜の最大値｜ｆ’（ｘ）max｜は、０＜｜ｆ’（ｘ）max｜≦２．０を満たすことが必要である。

ここでは領域を垂直方向に切断して見た場合の特性について示したが、光源３５２からの光は光源３５２を中心として同心円状に光源３５２から離れるに従って減衰しながら広がるので、光源３５２からの光の輝度分布特性を垂直方向以外の水平方向やいずれの方向から見た場合でも同様である。

このように、第４実施形態の液晶表示装置においては、バックライト装置３５の光源３５２として、輝度分布特性の曲線が示す輝度分布関数ｆ（ｘ）の傾きの変化量を示す微分値の絶対値の最大値が２．０以下の光源を用いているので、バックライト装置３５の複数の領域の内、一部の領域のみを発光させた場合でも、領域の境界が境界段差として視認されることはなく、液晶パネル３４に表示される画像の画質を損ねてしまうことがない。

さらに、バックライト装置３５の消費電力の削減効果を考慮した好ましい輝度分布特性について説明する。図３２は図３０（Ａ）と同様の輝度分布関数ｆ（ｘ）である。図３２に示すように、光源３５２の中心輝度を１に正規化したとき、その光源３５２からの光は減衰係数ｋで隣接する領域に漏れ出るので、隣接する領域の中心輝度はｋとなる。図３３は、減衰係数ｋと消費電力相対値との関係を示す図である。図３３において、横軸は減衰係数ｋ、縦軸は消費電力相対値であり、バックライト装置３５を映像信号の階調にかかわらず最大の発光輝度で発光させたときの消費電力を１００％とする。また、図３３において、Ｉmg1とＩmg2は互いに絵柄が異なる静止画における減衰係数ｋと消費電力相対値との関係を示す特性である。

図３３に示すように、第１実施形態で説明したようなバックライト装置３５の輝度制御を行うことによって消費電力は削減される。このとき、図３３より分かるように、減衰係数ｋが０．３以下の範囲では減衰係数ｋが増加しても消費電力はさほど大きく変化しないが、減衰係数ｋが０．３を超える範囲では減衰係数ｋの増加に伴って消費電力が比較的大きく増大する。従って、バックライト装置３５の消費電力の削減効果を考慮すれば、減衰係数ｋは０．３以下であることが好ましいと言える。ここでは垂直方向の減衰係数ｋについて示したが、水平方向の減衰係数ｍについても同様である。即ち、複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域に水平方向または垂直方向に隣接する領域に漏れ出る際、自己の領域の中心輝度を１としたとき隣接する領域の中心輝度が０を越え０．３以下であることが好ましい。

＜第５実施形態＞
図３４は本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図３４において図１，図２１，図２６と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、図３４においては、簡略化のため、図１における非均一化処理部２１を省略した構成としているが、第１実施形態と同様、非均一化処理部２１を備えた構成としてもよい。また、図３４においては第２，第３実施形態と同様の発光量演算部２５を備えた構成としているが、発光量演算部２５を削除した構成であってもよい。

第５実施形態は、液晶パネル３４に照射される光の輝度分布特性を考慮して、映像ゲイン演算部１２においてそれぞれの領域に表示する映像信号に乗じるゲインを、領域内の位置に応じて（例えば画素単位で）演算するように構成したものである。これを実現するため、第５実施形態においては、映像信号処理部１０の代わりに、輝度ビットマップ保持部１５を有する映像信号処理部１００を備えている。

図３４において、最大階調検出部１１に入力される映像信号をＤin(x, y)と表すこととする。液晶パネル３４に配列されている複数の画素における最上端・最左端の画素を原点(0, 0)とし、(x, y)におけるxは液晶パネル３４上の水平方向の画素の位置、yは液晶パネル３４上の垂直方向の画素の位置を表す。映像信号Ｄin(x, y)は、ガンマ２．２を有する陰極線管で正しく映像が表示されるようにガンマ補正が施されたデータである。よって、映像信号Ｄin(x, y)の入力階調に対する液晶パネル３４上の明るさはガンマ０．４５の曲線となる。

映像信号Ｄin(x, y)を入力階調と明るさとの関係が線形になるよう変換したデータをｄout(x, y)とする。Ｇ^-1[ ]を、逆ガンマ補正を施す演算式とし、液晶パネル３４上の任意の点Ｐ(x, y)におけるバックライト装置３５の発光輝度をＢ(x, y)とする。ｄout(x, y)は、図３５（Ａ）に示す（３２）式で表される。逆ガンマ補正を施す演算式Ｇ^-1[ ]は入力されたデータを約２．２乗するものである。図３４の乗算器１４から出力される映像信号をＤout(x, y)とすると、映像信号Ｄout(x, y)は、図３５（Ｂ）に示す（３３）式で表される。Ｇ[ ]はガンマ補正を施す演算式であり、入力されたデータを約０．４５乗するものである。逆ガンマ補正やガンマ補正の際の乗数は液晶パネル３４の特性によって多少の違いがあってもよい。（３３）式に（３２）式を代入すると、映像信号Ｄout(x, y)は図３５（Ｃ）に示す（３４）式となる。

図３４における映像ゲイン演算部１２は、（３４）式におけるＢ(x, y)に対して逆ガンマ補正を施し、その逆数を求める演算を行っていることになる。そして、乗算器１４は、Ｂ(x, y)に逆ガンマ補正を施した逆数に対して入力映像信号Ｄin(x, y)を乗算する演算を行っていることになる。第５実施形態においては、（３４）式より分かるように、入力映像信号Ｄin(x, y)を線形なデータに変換することなく、液晶モジュール部３０に供給する任意の点Ｐ(x, y)における映像信号Ｄout(x, y)が得られる。なお、上述した第１〜第４実施形態においてはこのような数式を用いて説明していないが、線形なデータに変換していないという点は第１〜第４実施形態でも同様である。

図３０を用いて説明したように、バックライト装置３５から発せられた光の輝度分布特性は液晶パネル３４の１つの領域内で均一ではない。そこで、第５実施形態においては、輝度ビットマップ保持部１５を設けることによって、バックライト装置３５からの光の輝度分布特性を考慮して、それぞれの領域に表示する映像信号に乗じるゲインを画素単位で演算するよう構成している。図３４に示すように、輝度ビットマップ保持部１５は液晶パネル３４のそれぞれの領域内の光の輝度分布特性ｆ_mn(x, y)で表される輝度ビットマップを備えており、この輝度分布特性ｆ_m,n(x, y)を映像ゲイン演算部１２に供給する。輝度分布特性ｆの添え字ｍは領域の水平方向に順に付した数（1, 2, …, m）であり、添え字ｎは領域の垂直方向に順に付した数（1, 2, …, n）である。例えば液晶パネル３４及びバックライト装置３５を水平方向及び垂直方向の双方で４つの領域に区分けして１６分割した場合には、輝度ビットマップ保持部１５は輝度分布特性ｆ₁₁(x, y)〜ｆ₄₄(x, y)を保持する。

輝度ビットマップ保持部１５がそれぞれの領域に対応して設定した輝度分布特性を保持することが好ましいが、複数の領域の内のいずれかの領域の輝度分布特性ｆ_mn(x, y)を代表の輝度分布特性として保持してもよい。また、複数の領域の平均的な輝度分布特性を保持してもよい。任意の輝度分布特性ｆ_mn(x, y)をｆ(x, y)と総称することとする。なお、輝度ビットマップ保持部１５が保持する輝度ビットマップの量子化ビット数は８ビット以上であることが好ましい。

図３６は、液晶パネル３４の１つの領域及びその領域に隣接する領域内の光の輝度分布特性ｆ_mn(x, y)の一例を示している。ｘは水平方向の画素の座標を示しており、ｙは垂直方向の画素の座標を示している。ここでは、１つの領域の水平方向の幅と垂直方向の幅をそれぞれ１としており、水平及び垂直方向それぞれ、-0.5〜+0.5の範囲が１つの領域となる。従って、(x, y)が(0, 0)なる点が１つの領域の中心位置である。中心位置(0, 0)での発光輝度Ｂoを１に正規化している。中心位置(0, 0)の輝度分布特性ｆ(0, 0)と、(x, y)が(-1, 0)なる点での輝度分布特性ｆ(-1, 0)または(1, 0)なる点での輝度分布特性ｆ(1, 0)との比は水平方向の減衰係数ｍである。輝度分布特性ｆ(0, 0)と、(x, y)が(0, -1)なる点での輝度分布特性ｆ(0, -1)または(0, 1)なる点での輝度分布特性ｆ(0, 1)との比は垂直方向の減衰係数ｋである。この図３６に示す輝度ビットマップの輝度値（ｆ(x, y)の値）は線形のデータとなっている。

図３４に示す第５実施形態においては、映像ゲイン演算部１２には発光輝度演算部２２より発光輝度Ｂoが入力される。映像ゲイン演算部１２は図３７に示す（３５）式により画素単位での発光輝度Ｂ(x, y)を演算し、この画素単位での発光輝度Ｂ(x, y)に基づいて画素単位で映像信号に乗じるゲインを演算する。

図３７に示す（３５）式に示す演算について図３８を用いて説明する。図３８において、バックライト装置３５は、領域３５₁₁，３５₁₂，…，３５₂₁，３５₂₂，…，３５₃₁，３５₃₂，…，３５₄₁，３５₄₂，…を備えている。それぞれの領域の中心点の座標は、(x₁₁, y₁₁)，(x₁₂, y₁₂)，…，(x₂₁, y₂₁)，(x₂₂, y₂₂)，…，(x₃₁, y₃₁)，(x₃₂, y₃₂)，…，(x₄₁, y₄₁)，(x₄₂, y₄₂)，…である。例えば領域３５₂₂内の任意の位置Ｐ(x, y)における発光輝度Ｂ(x, y)は、破線にて示しているように、それぞれの領域から発せられる光の発光輝度Ｂoの影響を受ける。上記のように液晶パネル３４に配列されている複数の画素における最上端・最左端の画素を原点(0, 0)とし、それぞれの領域内での輝度分布特性ｆ(x, y)は中心位置が原点(0, 0)となっていることから、領域３５₂₂内の位置Ｐ(x, y)に対するそれぞれの領域からの発光による明るさの寄与は、発光輝度Ｂoと輝度分布特性ｆ(x, y)とを用いて次のように表される。

領域３５₁₁からの発光による明るさの寄与はＢo₁₁×ｆ₁₁(x-x₁₁, y-y₁₁)、領域３５₁₂からの発光による明るさの寄与はＢo₁₂×ｆ₁₂(x-x₁₂, y-y₁₂)、領域３５₁₃からの発光による明るさの寄与はＢo₁₃×ｆ₁₃(x-x₁₃, y-y₁₃)、領域３５₁₄からの発光による明るさの寄与はＢo₁₄×ｆ₁₄(x-x₁₄, y-y₁₄)となる。領域３５₂₁からの発光による明るさの寄与はＢo₂₁×ｆ₂₁(x-x₂₁, y-y₂₁)、領域３５₂₂からの発光による明るさの寄与はＢo₂₂×ｆ₂₂(x-x₂₂, y-y₂₂)、領域３５₂₃からの発光による明るさの寄与はＢo₂₃×ｆ₂₃(x-x₂₃, y-y₂₃)、領域３５₂₄からの発光による明るさの寄与はＢo₂₄×ｆ₂₄(x-x₂₄, y-y₂₄)となる。

領域３５₃₁からの発光による明るさの寄与はＢo₃₁×ｆ₃₁(x-x₃₁, y-y₃₁)、領域３５₃₂からの発光による明るさの寄与はＢo₃₂×ｆ₃₂(x-x₃₂, y-y₃₂)、領域３５₃₃からの発光による明るさの寄与はＢo₃₃×ｆ₃₃(x-x₃₃, y-y₃₃)、領域３５₃₄からの発光による明るさの寄与はＢo₃₄×ｆ₃₄(x-x₃₄, y-y₃₄)となる。領域３５₄₁からの発光による明るさの寄与はＢo₄₁×ｆ₄₁(x-x₄₁, y-y₄₁)、領域３５₄₂からの発光による明るさの寄与はＢo₄₂×ｆ₄₂(x-x₄₂, y-y₄₂)、領域３５₄₃からの発光による明るさの寄与はＢo₄₃×ｆ₄₃(x-x₄₃, y-y₄₃)、領域３５₄₄からの発光による明るさの寄与はＢo₄₄×ｆ₄₄(x-x₄₄, y-y₄₄)となる。

位置Ｐ(x, y)における発光輝度Ｂ(x, y)は、自己の領域と周囲の領域からの発光輝度を足し合わせたものになるので、上記のそれぞれの領域の発光による明るさの寄与を足し合わせたものとなる。従って、位置Ｐ(x, y)における発光輝度Ｂ(x, y)は、図３７に示す（３５）式となる。なお、（３５）式は、図１５（Ａ）の（８）式を、任意の輝度分布特性ｆ(x, y)を有する光源に対応するよう積分形式で表したものに相当する。発光輝度を足し合わせる複数の領域は図３８の数に限定されるものではない。自己の領域とこれを取り囲む８個の領域との合計９個の領域からの発光輝度を足し合わせてもよいし、さらに周囲の領域を含む２５個の領域からの発光輝度を足し合わせてもよい。９個以上の領域からの発光輝度を足し合わせることが好ましい。

図３６に示す輝度分布特性ｆ(x, y)を示す輝度ビットマップとしては、漏れ光の明るさが無視できるほど輝度が小さくなる範囲までデータを有することが好ましいが、回路規模を削減するという点では、画質に影響がない程度に制限した範囲のデータを有することが好ましい。少なくとも漏れ光の比率として中心輝度の５％以上となる範囲のデータを有することが好ましい。５％未満の範囲は０で近似してもよい。

以上によって、映像ゲイン演算部１２からは[G[B(x, y)]]^-1なるそれぞれの画素データに乗じるゲインが出力される。ゲイン[G[B(x, y)]]^-1は、発光輝度演算部２２によって求めた複数の領域の光源がそれぞれ単独で発光すべき光の発光輝度Ｂoと輝度ビットマップにおける任意の位置Ｐ(x, y)に対応したデータとをそれぞれ乗算して積算した値をガンマ補正し、このガンマ補正した値の逆数である。そして、乗算器１４からは図３５（Ｃ）の（３４）式に示す映像信号Ｄout(x, y)が得られることとなる。

第５実施形態においては、映像信号の画素単位での発光輝度Ｂ(x, y)を演算し、この画素単位での発光輝度Ｂ(x, y)に基づいて画素単位で映像信号に乗じるゲインを演算するよう構成しているが、輝度ビットマップのデータを画素単位よりも荒くすることにより、複数画素単位で映像信号に乗じるゲインを演算するよう構成してもよい。即ち、映像ゲイン演算部１２は、液晶パネル３４のそれぞれの領域で一定のゲインとするのではなく、輝度ビットマップに基づいて、複数の領域それぞれで領域内の位置に応じて異なる値を有するゲインを求めればよい。但し、画質を向上させるためには画素単位でゲインを演算することが好ましい。

本発明は以上説明した第１〜第５実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。第１〜第５実施形態では液晶パネル３４及びバックライト装置３５の複数の領域の面積を同一としたが、意図的に面積を異ならせてもよい。また、液晶表示装置以外でバックライト装置が必要な画像表示装置が登場した場合には、当然のことながら、本発明はそのような画像表示装置でも採用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 液晶パネル３４の領域とバックライト装置３５の領域との対応関係を概略的に示す斜視図である。 図１の映像ゲイン演算部１２で求めるゲインの演算過程を説明するための図である。 バックライト装置３５の第１構成例を示す図である。 バックライト装置３５の第２構成例を示す図である。 バックライト装置３５の光源３５２の構成例を示す平面図である。 バックライト装置３５の２次元的な領域分割の例を示す図である。 図１の非均一化処理部２１における非均一化処理を説明するための図である。 バックライト装置３５の領域における漏れ光を説明するための図である。 バックライト装置３５のそれぞれの領域が単独で点灯したときのそれぞれの領域上の輝度を示す図である。 バックライト装置３５を１次元的に領域分割した場合の第１〜第４実施形態で用いる行列演算式を示す図である。 バックライト装置３５を１次元的に領域分割した場合の第１〜第４実施形態で用いる行列演算式を示す図である。 図１１，図１２の行列演算式を一般化した行列演算式を示す図である。 バックライト装置３５を２次元的に領域分割した場合の漏れ光を説明するための図である。 バックライト装置３５を２次元的に領域分割した場合の第１〜第４実施形態で用いる行列演算式を示す図である。 バックライト装置３５を２次元的に領域分割した場合の第１〜第４実施形態で用いる行列演算式を示す図である。 図１５，図１６の行列演算式を一般化した行列演算式を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の動作及び映像表示方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の動作及び映像表示方法の手順の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の動作及び映像表示方法の手順の他の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態を説明するための図である。 光源の発光輝度を発光量に変換する行列演算式を示す図である。 図２３の行列演算式を説明するための計算式を示す図である。 光源の発光輝度を発光量に変換する行列演算式を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態を説明するための図である。 本発明の第３実施形態における発光輝度の補正を説明するための図である。 本発明の第３実施形態における発光輝度の補正を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置を説明するための特性図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置を説明するための特性図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置を説明するための特性図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置における減衰係数ｋと消費電力相対値との関係を示す特性図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態を説明するための演算式を示す図である。 図３４の輝度ビットマップ保持部１５が保持する輝度ビットマップの特性例を示す図である。 本発明の第５実施形態を説明するための演算式を示す図である。 本発明の第５実施形態を説明するための図である。

符号の説明

１０，１００ 映像信号処理部
１１ 最大階調検出部
１２ 映像ゲイン演算部
１３ フレームメモリ
１４ 乗算器
１５ 輝度ビットマップ保持部
２０，２００ バックライト輝度制御部
２１ 非均一処理部
２２ 発光輝度演算部
２３ ホワイトバランス調整部
２４ ＰＷＭタイミング発生部
２５ 発光量演算部
３０ 液晶モジュール部
３１ タイミング制御部
３２ データ信号線駆動部
３３ ゲート信号線駆動部
３４ 液晶パネル
３５ バックライト装置
３６ バックライト駆動部
３７ 温度センサ
３８ カラーセンサ
４０ 電源部
５０ 制御部

Claims (16)

1. 映像信号を表示する液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背面側に配置され、複数の領域に区画されて前記複数の領域それぞれに前記液晶パネルに照射する光を発光する光源を備えると共に、前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出ることを許容する構造を有するバックライト装置と、
   前記バックライト装置の複数の領域に対応した前記液晶パネルの複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号の第１の最大階調を予め定めた単位時間毎に検出する最大階調検出部と、
   前記映像信号のビット数で決まる前記映像信号が取り得る第２の最大階調を前記第１の最大階調で除した値に基づいて、前記領域毎の映像信号に対するゲインを求める映像ゲイン演算部と、
   前記領域毎の映像信号に前記映像ゲイン演算部で求めた前記ゲインを乗じて、前記液晶パネルに表示する映像信号として出力する乗算器と、
   前記バックライト装置における前記複数の領域それぞれから発せられる光の輝度を前記光源の最大輝度に前記映像ゲイン演算部で求めた前記ゲインの逆数を乗じた第１の発光輝度とし、この第１の発光輝度を得るために前記バックライト装置における前記複数の領域の光源がそれぞれ単独で発光すべき光の輝度を第２の発光輝度としたとき、この第２の発光輝度を、前記第１の発光輝度に前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る光量に基づいた第１の係数を乗じる演算式を用いて求める発光輝度演算部と
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記演算式は、行列演算式であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを垂直方向に１次元的に区分けした領域であ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。
4. 前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを水平方向及び垂直方向双方に２次元的に区分けした領域であ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。
5. 前記液晶パネルにおける１次元的に配列した複数の領域の垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にする非均一処理部を備えることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶パネルにおける２次元的に配列した複数の領域の水平方向の中央部に位置する領域から左右端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げると共に、垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にする非均一処理部を備えることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
7. 前記第２の係数は０．８以上１．０以下の値であることを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示装置。
8. 前記バックライト装置の前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 液晶パネルに表示する映像信号を前記液晶パネル上に設定した複数の領域に対応した領域毎の映像信号とし、予め定めた単位時間毎に前記複数の領域それぞれに表示する領域毎の映像信号の第１の最大階調を検出し、
   前記映像信号のビット数で決まる前記映像信号が取り得る第２の最大階調を前記第１の最大階調で除した値に基づいて、前記領域毎の映像信号に対するゲインを求め、
   前記領域毎の映像信号に前記ゲインを乗じて前記液晶パネルに供給し、
   前記液晶パネルのバックライト装置が前記液晶パネルの複数の領域に対応して複数の領域に区画されており、前記バックライト装置における前記複数の領域それぞれの光源から発せられる光の輝度を前記光源の最大輝度に前記ゲインの逆数を乗じた第１の発光輝度とし、この第１の発光輝度を得るために前記バックライト装置における前記複数の領域の光源がそれぞれ単独で発光すべき光の輝度を第２の発光輝度としたとき、この第２の発光輝度を、前記第１の発光輝度に前記複数の領域それぞれの光源から発せられた光が自己の領域以外の他の領域に漏れ出る光量に基づいた第１の係数を乗じる演算式を用いて求め、
   前記バックライト装置の複数の領域それぞれの光源を前記第２の発光輝度で発光させながら、前記液晶パネルの複数の領域それぞれに前記ゲインを乗じた前記領域毎の映像信号を表示する
   ことを特徴とする映像表示方法。
10. 前記演算式は、行列演算式であることを特徴とする請求項９記載の映像表示方法。
11. 前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを垂直方向に１次元的に区分けした領域であることを特徴とする請求項９または１０に記載の映像表示方法。
12. 前記液晶パネルの複数の領域は、前記液晶パネルを水平方向及び垂直方向双方に２次元的に区分けした領域であることを特徴とする請求項９または１０に記載の映像表示方法。
13. 前記液晶パネルにおける１次元的に配列した複数の領域の垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にすることを特徴とする請求項１１記載の映像表示方法。
14. 前記液晶パネルにおける２次元的に配列した複数の領域の水平方向の中央部に位置する領域から左右端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げると共に、垂直方向の中央部に位置する領域から上下端部に位置する領域まで前記液晶パネル上の輝度を段階的に下げるよう、前記バックライト装置の複数の領域それぞれにおける前記第１の発光輝度に第２の係数を乗じて前記第１の発光輝度を非均一にすることを特徴とする請求項１２記載の映像表示方法。
15. 前記第２の係数は０．８以上１．０以下の値であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の映像表示方法。
16. 前記バックライト装置の前記光源は発光ダイオードであり、前記光源を前記第２の発光輝度に応じてパルス幅変調した駆動信号によって駆動することを特徴とする請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の映像表示方法。

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