JP2009192963A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部の全面において正しい階調表示を行うことができる、エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ出力値算出部１５１は、入力画像３１に基づき、各エリアに対応したＬＥＤの発光時の輝度を示すＬＥＤデータ３３を求める。表示輝度算出部１５２は、ＬＥＤデータ３３と輝度拡散フィルタ１５５とに基づいて、各エリアの表示輝度を算出する。表示輝度補正部１５３は、補正用フィルタ１５６に格納されている補正係数４４に基づき、表示輝度算出部１５２で算出された表示輝度４１に補正を施す。ＬＣＤデータ算出部１５４は、入力画像３１と補正後の表示輝度４２とに基づいて、液晶パネル１１内の表示素子２１の光透過率を表す液晶データ３２を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、バックライトの輝度を制御する機能（バックライト調光機能）を有する画像表示装置に関する。

液晶表示装置など、バックライトを備えた画像表示装置では、入力画像に基づきバックライトの輝度を制御することにより、バックライトの消費電力を抑制し、表示画像の画質を改善することができる。特に、画面を複数のエリアに分割し、エリア内の入力画像に基づき、当該エリアに対応したバックライト光源の輝度を制御することにより、さらなる低消費電力化と高画質化が可能となる。以下、このようにエリア内の入力画像に基づきバックライト光源の輝度を制御しながら、表示パネルを駆動する方法を「エリアアクティブ駆動」という。

エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置では、バックライト光源として、例えば、ＲＧＢ３色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）や白色ＬＥＤが使用される。各エリアに対応したＬＥＤの輝度（発光時の輝度）は、当該各エリア内の画素の輝度の最大値や平均値などに基づいて求められ、ＬＥＤデータとしてバックライト用の駆動回路に与えられる。また、そのＬＥＤデータと入力画像とに基づいて表示用データ（液晶表示装置であれば、液晶の光透過率を制御するためのデータ）が生成され、当該表示用データは表示パネル用の駆動回路に与えられる。画面上における各画素の輝度は、液晶表示装置の場合には、バックライトからの光の輝度と表示用データに基づく光透過率との積になる。

ところで、或るエリアのＬＥＤから出射された光は、当該エリアを照射するだけでなく、周囲のエリアをも照射する。逆に言うと、或るエリアには、当該エリアのＬＥＤから出射された光だけでなく、周囲のエリアのＬＥＤから出射された光も照射される。従って、全てのＬＥＤが発光することによって各エリアに表示される輝度は、各ＬＥＤから出射される光の拡散（広がり）を考慮して算出されなければならない。そこで、従来より、上述の表示用データの生成の際には、例えば図１０に示すような輝度拡散フィルタ１５５と呼ばれるものが用いられている。

輝度拡散フィルタ１５５には、或るエリアのＬＥＤから出射された光がどのように拡散するかを示す数値データ（以下、「ＰＳＦデータ」（Point Spread Filter Data）という。）が格納されている。詳しくは、或るエリアのＬＥＤが発光した時に当該エリアに現れる輝度の値を「１００」と仮定した場合における、当該エリアおよびその周囲のエリアに現れる輝度の値が、上記ＰＳＦデータとして輝度拡散フィルタ１５５に格納されている。そのＰＳＦデータに基づき、全てのＬＥＤが発光することによって各エリアに表示され得る（表示されると推測される）輝度（以下、「表示輝度」という。）が算出され、表示輝度と入力画像とに基づいて表示用データが生成される。なお、以下においては、ＰＳＦデータに基いて表示輝度を求める演算のことを「ＰＳＦ演算」という。

以上のようにして生成された表示用データに基づいて表示パネル用の駆動回路が駆動され、上述のＬＥＤデータに基づいてバックライト用の駆動回路が駆動されることにより、入力画像に基づく画像表示が行われる。

なお、本件発明に関連して、以下の先行技術文献が知られている。特開２００５−２５８４０３号公報には、画像信号を基にして領域毎の照明光の明るさを決定する輝度分布算出手段と当該輝度分布算出手段の決定に基づいて領域毎の照明光を制御するバックライト制御手段とを備えることにより消費電力の低減を図っている画像表示装置の発明が開示されている。特開２００７−３４２５１号公報には、各分割領域に対応して配置された各光源の発光輝度と表示画面の各部における表示輝度の最適値とのずれ量に基づいて表示部の各画素に対する補正量を算出し、その補正量に基づいて表示駆動信号を生成する表示装置の発明が開示されている。
特開２００５−２５８４０３号公報 特開２００７−３４２５１号公報

ところが、上述したＰＳＦ演算によって求められる表示輝度（以下、「演算輝度」という。）と実際に測定することにより得られる輝度（以下、「実測輝度」という。）とが一致しないことがある。これについて、図１１を参照しつつ説明する。図１１（ａ）には、各エリアについての演算輝度を示しており、図１１（ｂ）には、各エリアについての実測輝度の一例を示している。なお、ここでは、各エリアについてＰＳＦ演算で得られる値を仮に「１００」としている。図１１（ａ）および（ｂ）によれば、表示パネルのエッジ近傍（特に四隅）において、実測輝度が演算輝度よりも大きくなっている。この原因は、ＬＥＤから出射された光が表示パネルのエッジ部分で反射するにもかかわらず、そのような反射がＰＳＦ演算では考慮されていないからである。このため、実際に画像表示が行われると、エッジ部分に対応するエリアの各画素の輝度は、本来表示されるべき輝度よりも大きくなる。その結果、例えば全面均一輝度の入力画像に基づいて画像表示が行われると、図１２に示すように、表示パネルのエッジ部分では、本来表示されるべき輝度とは異なる輝度の表示が行われる。なお、このような現象は「階調ずれ」とも呼ばれている。また、表示パネルに設けられている光学フィルムのたわみやムラ等についてもＰＳＦ演算では考慮されていないので、演算輝度と実測輝度との間に不一致が生じ、輝度ムラが現れることがある。以上のように、エリアアクティブ駆動を行う画像処理装置において、正しい階調表示が行われないことがある。

そこで、本発明は、表示部の全面において正しい階調表示を行うことができる、エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、バックライトの輝度を制御する機能を有する画像表示装置であって、
複数の表示素子を含む表示パネルと、
複数の光源を含むバックライトと、
入力画像を複数のエリアに分割し、前記入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
各エリアにつき、当該各エリアについての前記発光輝度データと当該各エリアの周囲の所定のエリアについての前記発光輝度データとに基づき、当該各エリアに表示され得る輝度である表示輝度を求める表示輝度算出部と、
前記表示輝度を補正するために各エリアに対応するように設けられた数値である補正値を格納する補正値格納部と、
前記補正値に基づき、前記表示輝度算出部によって求められた各エリアの表示輝度を補正する表示輝度補正部と、
前記入力画像と前記表示輝度補正部による補正後の表示輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記補正値は、エリア毎に定められる係数である補正係数であって、
前記表示輝度補正部は、各エリアについて、前記補正係数を前記表示輝度算出部によって求められた表示輝度に乗ずることによって該表示輝度を補正することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記表示パネルのエッジ近傍のエリアに対応する補正係数が１よりも大きな数値であることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、
前記複数のエリアに対応する補正係数のうち前記表示パネルの四隅のエリアに対応する補正係数が最も大きな数値であることを特徴とする。

第５の発明は、第２から第４までのいずれかの発明において、
前記表示パネルのエッジ近傍以外のエリアに対応する補正係数に関し、前記表示パネルの横方向または縦方向に、１よりも小さな所定の数値である第１補正係数値と１よりも大きな所定の数値である第２補正係数値とが交互に複数回繰り返されていることを特徴とする。

第６の発明は、第１から第５までのいずれかの発明において、
前記表示パネル近傍の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された検出温度に応じて、前記補正値格納部に格納されている補正値の値を変更する補正値変更部と
を更に備えることを特徴とする。

第７の発明は、複数の表示素子を含む表示パネルと複数の光源を含むバックライトとを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
入力画像を複数のエリアに分割し、前記入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
各エリアにつき、当該各エリアについての前記発光輝度データと当該各エリアの周囲の所定のエリアについての前記発光輝度データとに基づき、当該各エリアに表示され得る輝度である表示輝度を求める表示輝度算出ステップと、
所定の補正値格納部に格納され各エリアに対応するように設けられた数値である補正値に基づき、前記表示輝度算出ステップで求められた各エリアの表示輝度を補正する表示輝度補正ステップと、
前記入力画像と前記表示輝度補正ステップによる補正後の表示輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
を備えることを特徴とする。

また、第７の発明において実施形態および図面を参照することにより把握される変形例が、課題を解決するための手段として考えられる。

上記第１の発明によれば、各エリアに表示され得る輝度（表示輝度）が表示輝度算出部によって求められた後、当該表示輝度は、補正値格納部に格納された補正値に基づいて補正される。このため、各エリアについての補正値を好適に定めることにより、従来より生じている演算輝度（表示輝度算出部によって求められる表示輝度）と実測輝度（実際に測定することにより得られる輝度）との不一致の発生が抑制される。これにより、表示パネル全面において、正しい階調表示を行うことができる。

上記第２の発明によれば、表示輝度算出部によって求められる表示輝度と本来表示されるべき輝度との比を補正係数とすれば良いので、各エリアについての補正値を比較的容易に決定することができる。

上記第３の発明によれば、表示パネルのうちエッジ近傍のエリアについての表示輝度が補正により高められる。このため、補正後の表示輝度は、表示パネルのエッジ部分での光の反射が考慮されたものとなる。これにより、表示パネルのエッジ近傍のエリアにおける演算輝度と実測輝度との不一致が解消され、エッジ近傍において正しい階調表示が行われる。

上記第４の発明によれば、表示パネルのうち四隅のエリアについての表示輝度が補正により最も高められる。このため、補正後の表示輝度は、表示パネルの四隅での光の反射が考慮されたものとなる。これにより、従来演算輝度と実測輝度との間の差が大きかった表示パネルの四隅において、正しい階調表示が行われる。

上記第５の発明によれば、表示パネルの横方向または縦方向に連続する複数のエリアについて、「１」よりも小さな補正係数と「１」よりも大きな補正係数とが交互に割り当てられる。このため、規則的な輝度ムラを引き起こすような演算輝度と実測輝度との不一致を、補正係数を好適に定めることによって、解消することができる。

上記第６の発明によれば、表示パネル近傍の温度に応じて、補正係数の値に変更が施される。このため、温度変化があった際に、演算輝度と実測輝度との間に差が生じることを抑制することができる。これにより、温度変化があった際の階調ずれが抑制される。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

＜１．第１の実施形態＞
＜１．１ 全体的な構成および動作概要＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル１１、パネル駆動回路１２、バックライト１３、バックライト駆動回路１４、および、エリアアクティブ駆動処理部１５を備えている。液晶表示装置１０は、画面を複数のエリアに分割し、エリア内の入力画像に基づきバックライト光源の輝度を制御しながら、液晶パネル１１を駆動するエリアアクティブ駆動を行う。以下、ｍとｎは２以上の整数、ｐとｑは１以上の整数、ｐとｑのうち少なくとも一方は２以上の整数であるとする。

液晶表示装置１０には、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像を含む入力画像３１が入力される。Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像は、いずれも（ｍ×ｎ）個の画素の輝度を含んでいる。エリアアクティブ駆動処理部１５は、入力画像３１に基づき、液晶パネル１１の駆動に用いる表示用データ（以下、液晶データ３２という）と、バックライト１３の駆動に用いるバックライト制御データ（以下、ＬＥＤデータ３３という）とを求める（詳細は後述）。

液晶パネル１１は、（ｍ×ｎ×３）個の表示素子２１を備えている。表示素子２１は、行方向（図２では横方向）に３ｍ個ずつ、列方向（図２では縦方向）にｎ個ずつ、全体として２次元状に配置される。表示素子２１には、赤色光を透過するＲ表示素子、緑色光を透過するＧ表示素子、および、青色光を透過するＢ表示素子が含まれる。Ｒ表示素子、Ｇ表示素子およびＢ表示素子は、行方向に並べて配置され、３個で１個の画素を形成する。

パネル駆動回路１２は、液晶パネル１１の駆動回路である。パネル駆動回路１２は、エリアアクティブ駆動処理部１５から出力された液晶データ３２に基づき、液晶パネル１１に対して表示素子２１の光透過率を制御する信号（電圧信号）を出力する。パネル駆動回路１２から出力された電圧は表示素子２１内の画素電極（図示せず）に書き込まれ、表示素子２１の光透過率は画素電極に書き込まれた電圧に応じて変化する。

バックライト１３は、液晶パネル１１の背面側に設けられ、液晶パネル１１の背面にバックライト光を照射する。図３は、バックライト１３の詳細を示す図である。バックライト１３は、図３に示すように、（ｐ×ｑ）個のＬＥＤユニット２２を含んでいる。ＬＥＤユニット２２は、行方向にｐ個ずつ、列方向にｑ個ずつ、全体として２次元状に配置される。ＬＥＤユニット２２は、赤色ＬＥＤ２３、緑色ＬＥＤ２４および青色ＬＥＤ２５を１個ずつ含む。１個のＬＥＤユニット２２に含まれる３個のＬＥＤ２３〜２５から出射された光は、液晶パネル１１の背面の一部に当たる。

バックライト駆動回路１４は、バックライト１３の駆動回路である。バックライト駆動回路１４は、エリアアクティブ駆動処理部１５から出力されたＬＥＤデータ３３に基づき、バックライト１３に対してＬＥＤ２３〜２５の輝度を制御する信号（電圧信号または電流信号）を出力する。ＬＥＤ２３〜２５の輝度は、ユニット内およびユニット外のＬＥＤの輝度とは独立して制御される。

液晶表示装置１０の画面は（ｐ×ｑ）個のエリアに分割され、１個のエリアには１個のＬＥＤユニット２２が対応づけられる。エリアアクティブ駆動処理部１５は、（ｐ×ｑ）個のエリアのそれぞれについて、エリア内のＲ画像に基づき、当該エリアに対応した赤色ＬＥＤ２３の輝度を求める。同様に、緑色ＬＥＤ２４の輝度はエリア内のＧ画像に基づき決定され、青色ＬＥＤ２５の輝度はエリア内のＢ画像に基づき決定される。エリアアクティブ駆動処理部１５は、バックライト１３に含まれるすべてのＬＥＤ２３〜２５の輝度を求め、求めたＬＥＤ輝度を表すＬＥＤデータ３３をバックライト駆動回路１４に対して出力する。

また、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ＬＥＤデータ３３に基づき、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１におけるバックライト光の輝度を求める。さらに、エリアアクティブ駆動処理部１５は、入力画像３１とバックライト光の輝度とに基づき、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１の光透過率を求め、求めた光透過率を表す液晶データ３２をパネル駆動回路１２に対して出力する。なお、エリアアクティブ駆動処理部１５におけるバックライト光の輝度の求め方についての詳しい説明は後述する。

液晶表示装置１０では、Ｒ表示素子の輝度は、バックライト１３から出射される赤色光の輝度とＲ表示素子の光透過率との積になる。１個の赤色ＬＥＤ２３から出射された光は、対応する１個のエリアを中心として複数のエリアに当たる。したがって、Ｒ表示素子の輝度は、複数の赤色ＬＥＤ２３から出射された光の輝度の合計とＲ表示素子の光透過率との積になる。同様に、Ｇ表示素子の輝度は複数の緑色ＬＥＤ２４から出射された光の輝度の合計とＧ表示素子の光透過率との積になり、Ｂ表示素子の輝度は複数の青色ＬＥＤ２５から出射された光の輝度の合計とＢ表示素子の光透過率との積になる。

以上のように構成された液晶表示装置１０によれば、入力画像３１に基づき好適な液晶データ３２とＬＥＤデータ３３を求め、液晶データ３２に基づき表示素子２１の光透過率を制御し、ＬＥＤデータ３３に基づきＬＥＤ２３〜２５の輝度を制御することにより、入力画像３１を液晶パネル１１に表示することができる。また、エリア内の画素の輝度が小さいときには、当該エリアに対応したＬＥＤ２３〜２５の輝度を小さくすることにより、バックライト１３の消費電力を低減することができる。また、エリア内の画素の輝度が小さいときには、当該エリアに対応した表示素子２１の輝度をより少数のレベル間で切り替えることにより、画像の分解能を高め、表示画像の画質を改善することができる。

＜１．２ エリアアクティブ駆動処理部の構成＞
図１は、本実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部１５の詳細な構成を示すブロック図である。エリアアクティブ駆動処理部１５は、所定の処理を実行するための構成要素として、ＬＥＤ出力値算出部１５１と表示輝度算出部１５２と表示輝度補正部１５３とＬＣＤデータ算出部１５４とを備え、所定のデータを格納するための構成要素として、輝度拡散フィルタ１５５と補正用フィルタ１５６とを備えている。なお、本実施形態においては、ＬＥＤ出力値算出部１５１によって発光輝度算出部が実現され、ＬＣＤデータ算出部１５４によって表示用データ算出部が実現され、補正用フィルタ１５６によって補正値格納部が実現されている。

ＬＥＤ出力値算出部１５１は、入力画像を複数のエリアに分割し、各エリアに対応したＬＥＤの発光時の輝度を示すＬＥＤデータ（発光輝度データ）３３を求める。なお、以下においては、ＬＥＤの発光時の輝度の値を「ＬＥＤ出力値」という。輝度拡散フィルタ１５５には、例えば図１０に示すように、各エリアの表示輝度を算出するために光の拡散の仕方を数値で表したデータであるＰＳＦデータが格納されている。表示輝度算出部１５２は、ＬＥＤ出力値算出部１５１で求められたＬＥＤデータ３３と輝度拡散フィルタ１５５に格納されているＰＳＦデータ４３とに基づいて、各エリアの表示輝度を算出する。

補正用フィルタ１５６には、表示輝度算出部１５２によって算出された表示輝度を補正するためのデータが格納されている。本実施形態においては、補正用フィルタ１５６は図４に示すようなものとなっている。この補正用フィルタ１５６には、各エリアに対応するように、当該各エリアの表示輝度を補正するためのデータが「係数」の形式で格納されている。なお、以下においては、補正用フィルタ１５６に格納されているデータのことを「補正係数」という。

本実施形態においては、図４に示すように、「１．０」以上で「１．５」以下の補正係数が各エリアに割り当てられている。具体的には、液晶パネル１１のエッジ近傍のエリアには「１」よりも大きな補正係数が割り当てられている。特に、液晶パネル１１の四隅に対応するエリアには、本実施形態における最大の補正係数である「１．５」が割り当てられている。また、液晶パネル１１のエッジ近傍のエリアよりも内側の大半のエリアについては、補正係数として「１．０」が割り当てられている。

表示輝度補正部１５３は、補正用フィルタ１５６に格納された補正係数４４に基づき、表示輝度算出部１５２によって算出された表示輝度４１に補正を施す。この補正は、表示輝度４１に補正係数４４を乗ずることによって行われる。すなわち、表示輝度算出部１５２によって算出された表示輝度４１と補正係数４４との積が、補正後の表示輝度４２となる。例えば、図４で参照符号６１で示すエリアの表示輝度については、表示輝度算出部１５２によって算出された表示輝度４１に「１．３」を乗ずることによって得られる値が、補正後の表示輝度４２となる。また、図４で参照符号６２で示すエリアの表示輝度については、補正係数４４が「１．０」であるので、表示輝度算出部１５２によって算出された表示輝度４１そのものが、補正後の表示輝度４２となる。

ＬＣＤデータ算出部１５４は、入力画像３１と表示輝度補正部１５３による補正後の表示輝度４２とに基づいて、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１の光透過率を表す液晶データ３２を求める。

＜１．３ エリアアクティブ駆動処理部の処理手順＞
図５は、エリアアクティブ駆動処理部１５の処理を示すフローチャートである。エリアアクティブ駆動処理部１５には、入力画像３１に含まれるある色成分（以下、色成分Ｃという）の画像が入力される（ステップＳ１１）。色成分Ｃの入力画像には（ｍ×ｎ）個の画素の輝度が含まれる。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃの入力画像に対してサブサンプリング処理（平均化処理）を行い、（ｓｐ×ｓｑ）個（ｓは２以上の整数）の画素の輝度を含む縮小画像を求める（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、色成分Ｃの入力画像は、横方向に（ｓｐ／ｍ）倍、縦方向に（ｓｑ／ｎ）倍に縮小される。次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、縮小画像を（ｐ×ｑ）個のエリアに分割する（ステップＳ１３）。各エリアには（ｓ×ｓ）個の画素の輝度が含まれる。次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、（ｐ×ｑ）個のエリアのそれぞれについて、エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａと、エリア内の画素の輝度の平均値Ｍｅとを求める（ステップＳ１４）。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、（ｐ×ｑ）個のエリアのそれぞれについてのＬＥＤ出力値（ＬＥＤの発光時の輝度の値）を求める（ステップＳ１５）。このＬＥＤ出力値を決定する方法としては、例えば、エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａに基づいて決定する方法、エリア内の画素の輝度の平均値Ｍｅに基づいて決定する方法、および、エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａと平均値Ｍｅを加重平均することにより得られる値に基づいて決定する方法などがある。なお、ステップＳ１１からステップＳ１５までの処理は、エリアアクティブ駆動処理部１５内のＬＥＤ出力値算出部１５１で行われる。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ステップＳ１５で求めた（ｐ×ｑ）個のＬＥＤ出力値に対して輝度拡散フィルタ（点拡散フィルタ）１５５を適用することにより、（ｔｐ×ｔｑ）個（ｔは２以上の整数）の表示輝度を含む第１のバックライト輝度データを求める（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、（ｐ×ｑ）個のＬＥＤ出力値が横方向と縦方向にそれぞれｔ倍に拡大されて、（ｔｐ×ｔｑ）個の表示輝度が求められている。なお、ステップＳ１６の処理は、エリアアクティブ駆動処理部１５内の表示輝度算出部１５２で行われる。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ステップＳ１６で求めた各エリアの表示輝度に対して補正用フィルタ１５６を適用することにより、当該各エリアの表示輝度を補正する（ステップＳ１７）。この補正は、各エリアについて、ステップＳ１６で求められた表示輝度に補正用フィルタ１５６に格納されている補正係数を乗ずることによって行われる。すなわち、ステップＳ１６で求められた表示輝度と補正係数との積が、補正後の表示輝度となる。ステップＳ１７の終了時点には、第１のバックライト輝度データには各エリアについての補正後の表示輝度が含まれることになる。なお、ステップＳ１７の処理は、エリアアクティブ駆動処理部１５内の表示輝度補正部１５３で行われる。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、第１のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、（ｍ×ｎ）個の輝度を含む第２のバックライト輝度データを求める（ステップＳ１８）。ステップＳ１８では、第１のバックライト輝度データは、横方向に（ｍ／ｔｐ）倍、横方向に（ｎ／ｔｑ）倍に拡大される。第２のバックライト輝度データは、（ｐ×ｑ）個の色成分ＣのＬＥＤがステップＳ１５で求めた輝度で発光したときに、（ｍ×ｎ）個の色成分Ｃの表示素子２１に入射する色成分Ｃのバックライト光の輝度を表す。

次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃの入力画像に含まれる（ｍ×ｎ）個の画素の輝度を、それぞれ、第２のバックライト輝度データに含まれる（ｍ×ｎ）個の輝度で割ることにより、（ｍ×ｎ）個の色成分Ｃの表示素子２１の光透過率Ｔを求める（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１８およびステップＳ１９の処理は、エリアアクティブ駆動処理部１５内のＬＣＤデータ算出部１５４で行われる。

最後に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃについて、ステップＳ１９で求めた（ｍ×ｎ）個の光透過率を表す液晶データ３２と、ステップＳ１５で求めた（ｐ×ｑ）個のＬＥＤ出力値を表すＬＥＤデータ３３とを出力する（ステップＳ２０）。この際、液晶データ３２とＬＥＤデータ３３は、パネル駆動回路１２とバックライト駆動回路１４の仕様に合わせて好適な範囲の値に変換される。

エリアアクティブ駆動処理部１５は、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像に対して図５に示す処理を行うことにより、（ｍ×ｎ×３）個の画素の輝度を含む入力画像３１に基づき、（ｍ×ｎ×３）個の透過率を表す液晶データ３２と、（ｐ×ｑ×３）個のＬＥＤ出力値を表すＬＥＤデータ３３とを求める。

図６は、ｍ＝１９２０、ｎ＝１０８０、ｐ＝３２、ｑ＝１６、ｓ＝１０、ｔ＝５の場合について、液晶データとＬＥＤデータが得られるまでの経過を示す図である。図６に示すように、（１９２０×１０８０）個の画素の輝度を含む色成分Ｃの入力画像に対してサブサンプリング処理を行うことにより、（３２０×１６０）個の画素の輝度を含む縮小画像が得られる。縮小画像は、（３２×１６）個のエリア（エリアサイズは（１０×１０）画素）に分割される。各エリアについて画素の輝度の最大値Ｍａと平均値Ｍｅを求めることにより、（３２×１６）個の最大値を含む最大値データと、（３２×１６）個の平均値を含む平均値データが得られる。そして、最大値データに基づいて、あるいは、平均値データに基づいて、あるいは、最大値データと平均値データとの加重平均に基づいて、（３２×１６）個のＬＥＤ輝度（ＬＥＤ出力値）を表す色成分ＣのＬＥＤデータが得られる。

色成分ＣのＬＥＤデータに輝度拡散フィルタ１５５を適用することにより、（１６０×８０）個の表示輝度を含む第１のバックライト輝度データが得られる。第１のバックライト輝度データに補正用フィルタ１５６を適用することにより、第１のバックライト輝度データに含まれる表示輝度に補正が施される。第１のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、（１９２０×１０８０）個の表示輝度を含む第２のバックライト輝度データが得られる。最後に、入力画像に含まれる画素の輝度を第２のバックライト輝度データに含まれる表示輝度で割ることにより、（１９２０×１０８０）個の光透過率を含む色成分Ｃの液晶データが得られる。

なお、図５では、説明を容易にするために、エリアアクティブ駆動処理部１５は、各色成分の画像に対する処理を順に行うこととしたが、各色成分の画像に対する処理を時分割で行ってもよい。また、図５では、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ノイズ除去のために入力画像に対してサブサンプリング処理を行い、縮小画像に基づきエリアアクティブ駆動を行うこととしたが、元の入力画像に基づきエリアアクティブ駆動を行ってもよい。

＜１．４ 効果＞
本実施形態によれば、各エリアに表示され得る輝度である表示輝度がＰＳＦ演算によって求められた後、当該表示輝度が補正用フィルタ１５６に基づいて補正される。補正は、各エリアについて、補正用フィルタ１５６に格納されている補正係数４４を表示輝度に乗ずることによって行われる。ここで、本実施形態においては、液晶パネル１１のエッジ近傍のエリアには「１」よりも大きな補正係数４４が割り当てられており、液晶パネル１１のエッジ近傍のエリアよりも内側のエリアには補正係数４４として「１．０」が割り当てられている。このため、液晶パネル１１全体のうちエッジ近傍に対応するエリアについてのみ表示輝度の値が高められる。このように、ＬＥＤから出射された光の液晶パネル１１のエッジ部分での反射を考慮した表示輝度が求められる。その結果、液晶パネル１１のエッジ近傍のエリアにおける演算輝度と実測輝度との不一致が解消され、エッジ近傍において正しい階調表示が行われる。

＜１．５ 変形例＞
上記実施形態においては、補正用フィルタ１５６は図４に示すようなものになっていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補正用フィルタ１５６は図７に示すようなものであっても良い。図７に示す補正用フィルタ１５６においては、エッジ近傍のエリアについては、図４に示す補正用フィルタ１５６と同様、「１」よりも大きな補正係数が割り当てられている。一方、液晶パネル１１の中心に近いエリアの補正係数については、横方向に着目すると、「０．９」と「１．１」とが交互に割り当てられている。このように、「１」よりも小さな補正係数（第１補正係数値）と「１」よりも大きな補正係数（第２補正係数値）とが液晶パネル１１の横方向（あるいは縦方向）に交互に複数回繰り返し割り当てられても良い。

従来より、液晶パネル１１に設けられている光学フィルムにたわみが生じると、実測輝度が演算輝度よりも大きくなるエリアと実測輝度が演算輝度よりも小さくなるエリアとが液晶パネル１１の中央付近において交互に現れることがある。本変形例によれば、そのような演算輝度と実測輝度との不一致が解消されるように補正係数が定められているので、光学フィルムにたわみが生じた部分のエリアについても、正しい階調表示が行われる。

＜２．第２の実施形態＞
＜２．１ 全体的な構成および動作概要＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、上記第１の実施形態における構成要素に加えて、温度センサ（温度検出部）１６が設けられている。この温度センサ１６は、液晶パネル１１近傍の温度を検出し、検出した温度を検出温度データ３４として出力する。検出温度データ３４は、エリアアクティブ駆動処理部１５に与えられる。エリアアクティブ駆動処理部１５では、この検出温度データ３４と入力画像３１とに基づいて、液晶データ３２とＬＥＤデータ３３とが生成される。

図９は、本実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部１５の詳細な構成を示すブロック図である。本実施形態においては、上記第１の実施形態における構成要素に加えて、補正係数変更部１５７が設けられている。この補正係数変更部１５７は、検出温度データ３４に基づいて、補正用フィルタ１５６に格納されている補正係数４４を変更する。例えば、「０度、１５度、３０度、・・・」というように１５度おきに閾値を定めておき、検出温度に閾値をまたがるような変化が生じた時に、補正係数変更部１５７が補正係数４４を変更する。

補正係数４４の変更は、所定のエリアに対してのみ行われても良いし、全てのエリアに共通的に行われても良い。例えば、検出温度に所定の変化が生じた時に、液晶パネル１１の中央部近傍に対応するエリアについてのみ補正係数４４を「０．９」から「０．８」、「１．１」から「１．２」などのように変更させることができる。

＜２．２ 効果＞
本実施形態によれば、液晶パネル１１近傍の温度の変化に応じて、補正用フィルタ１５６に格納されている補正係数４４の値の変更が行われる。このため、例えば温度上昇に伴い光学フィルムにたわみが生じても、そのことに起因する輝度変化を考慮して、ＰＳＦ演算で求められた表示輝度に補正を施すことができる。このため、液晶パネル１１近傍の温度にかかわらず、正しい階調表示を行うことができる。

＜３．その他＞
上記各実施形態では、バックライト１３は赤色ＬＥＤ２３、緑色ＬＥＤ２４および青色ＬＥＤ２５で構成されているが、バックライトを白色ＬＥＤや冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp ）などで構成してもよい。バックライトを白色ＬＥＤで構成した場合には、エリアアクティブ駆動処理部１５は、例えば、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像に基づきＹ画像（輝度画像）を生成し、図５に示す処理のうちステップＳ１１〜Ｓ１８をＹ画像に対して行い、ステップＳ１９を３色の画像のそれぞれとＹ画像の組合せに対して行えばよい。

また、上記各実施形態では、ＬＥＤユニット２２は赤色ＬＥＤ２３、緑色ＬＥＤ２４および青色ＬＥＤ２５を１個ずつ含むこととしたが、ＬＥＤユニット２２に含まれる３色のＬＥＤの個数はこれ以外でもよい。例えば、ＬＥＤユニット２２は赤色ＬＥＤ２３と青色ＬＥＤ２５を１個ずつ含み、緑色ＬＥＤ２４を２個含んでいてもよい。この場合、バックライト駆動回路１４は、２個の緑色ＬＥＤ２４の輝度の合計がステップＳ１５で決定されたＬＥＤ輝度になるように、２個の緑色ＬＥＤ２４を制御すればよい。

また、液晶表示装置におけるフレームレートは任意でよく、例えば、３０Ｈｚでも６０Ｈｚでも１２０Ｈｚでもそれ以上でもよい。フレームレートが高いほど、ＬＥＤの輝度はより小さな単位で変化するので、フリッカはより目立たなくなる。また、バックライトを備えた任意の画像表示装置において上述のように表示輝度の補正を行うことにより、液晶表示装置の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置において、エリアアクティブ駆動処理部の詳細な構成を示すブロック図である。 上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図２に示すバックライトの詳細を示す図である。 上記第１の実施形態において、補正用フィルタについて説明するための図である。 上記第１の実施形態において、エリアアクティブ駆動処理部の処理を示すフローチャートである。 上記第１の実施形態において、液晶データとＬＥＤデータが得られるまでの経過を示す図である。 上記第１の実施形態の変形例における補正用フィルタを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記第２の実施形態において、エリアアクティブ駆動処理部の詳細な構成を示すブロック図である。 輝度拡散フィルタについて説明するための図である。 従来例において、輝度の演算値と実測値との不一致について説明するための図である。 従来例において、「階調ずれ」について説明するための図である。

符号の説明

１０…液晶表示装置
１１…液晶パネル
１２…パネル駆動回路
１３…バックライト
１４…バックライト駆動回路
１５…エリアアクティブ駆動処理部
１６…温度センサ
２１…表示素子
２２…ＬＥＤユニット
３１…入力画像
３２…液晶データ
３３…ＬＥＤデータ
３４…検出温度データ
４１…表示輝度
４２…補正後の表示輝度
４３…ＰＳＦデータ
４４…補正係数
１５１…ＬＥＤ出力値算出部
１５２…表示輝度算出部
１５３…表示輝度補正部
１５４…ＬＣＤデータ算出部
１５５…輝度拡散フィルタ
１５６…補正用フィルタ

Claims (12)

1. バックライトの輝度を制御する機能を有する画像表示装置であって、
   複数の表示素子を含む表示パネルと、
   複数の光源を含むバックライトと、
   入力画像を複数のエリアに分割し、前記入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出部と、
   各エリアにつき、当該各エリアについての前記発光輝度データと当該各エリアの周囲の所定のエリアについての前記発光輝度データとに基づき、当該各エリアに表示され得る輝度である表示輝度を求める表示輝度算出部と、
   前記表示輝度を補正するために各エリアに対応するように設けられた数値である補正値を格納する補正値格納部と、
   前記補正値に基づき、前記表示輝度算出部によって求められた各エリアの表示輝度を補正する表示輝度補正部と、
   前記入力画像と前記表示輝度補正部による補正後の表示輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
   前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
   前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
   を備えることを特徴とする、画像表示装置。
2. 前記補正値は、エリア毎に定められる係数である補正係数であって、
   前記表示輝度補正部は、各エリアについて、前記補正係数を前記表示輝度算出部によって求められた表示輝度に乗ずることによって該表示輝度を補正することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記表示パネルのエッジ近傍のエリアに対応する補正係数が１よりも大きな数値であることを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記複数のエリアに対応する補正係数のうち前記表示パネルの四隅のエリアに対応する補正係数が最も大きな数値であることを特徴とする、請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記表示パネルのエッジ近傍以外のエリアに対応する補正係数に関し、前記表示パネルの横方向または縦方向に、１よりも小さな所定の数値である第１補正係数値と１よりも大きな所定の数値である第２補正係数値とが交互に複数回繰り返されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記表示パネル近傍の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部によって検出された検出温度に応じて、前記補正値格納部に格納されている補正値の値を変更する補正値変更部と
   を更に備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 複数の表示素子を含む表示パネルと複数の光源を含むバックライトとを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
   入力画像を複数のエリアに分割し、前記入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光時の輝度を示す発光輝度データを求める発光輝度算出ステップと、
   各エリアにつき、当該各エリアについての前記発光輝度データと当該各エリアの周囲の所定のエリアについての前記発光輝度データとに基づき、当該各エリアに表示され得る輝度である表示輝度を求める表示輝度算出ステップと、
   所定の補正値格納部に格納され各エリアに対応するように設けられた数値である補正値に基づき、前記表示輝度算出ステップで求められた各エリアの表示輝度を補正する表示輝度補正ステップと、
   前記入力画像と前記表示輝度補正ステップによる補正後の表示輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
   前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
   前記発光輝度データに基づき、前記バックライトに対して前記光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
   を備えることを特徴とする、画像表示方法。
8. 前記補正値は、エリア毎に定められる係数である補正係数であって、
   前記表示輝度補正ステップでは、各エリアについて、前記補正係数を前記表示輝度算出ステップで求められた表示輝度に乗ずることによって該表示輝度が補正されることを特徴とする、請求項７に記載の画像表示方法。
9. 前記表示パネルのエッジ近傍のエリアに対応する補正係数が１よりも大きな数値であることを特徴とする、請求項８に記載の画像表示方法。
10. 前記複数のエリアに対応する補正係数のうち前記表示パネルの四隅のエリアに対応する補正係数が最も大きな数値であることを特徴とする、請求項９に記載の画像表示方法。
11. 前記表示パネルのエッジ近傍以外のエリアに対応する補正係数に関し、前記表示パネルの横方向または縦方向に、１よりも小さな所定の数値である第１補正係数値と１よりも大きな所定の数値である第２補正係数値とが交互に複数回繰り返されていることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項に記載の画像表示方法。
12. 前記表示パネル近傍の温度を検出する温度検出ステップと、
    前記温度検出ステップで検出された検出温度に応じて、前記補正値格納部に格納されている補正値の値を変更する補正値変更ステップと
    を更に備えることを特徴とする、請求項７から１１までのいずれか１項に記載の画像表示方法。

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