JP2011013458A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】消費電力の低減を図りつつ、画質の向上を行うこと。
【解決手段】入力される映像信号による映像を表示する液晶パネルと、当該液晶パネルを照射する複数の光源と、前記映像信号に応じて、前記複数の光源の発光輝度値を規定する輝度制御信号を、前記液晶パネルの所定の領域毎に生成する輝度制御部と、を備える液晶表示装置であって、前記領域毎に規定された輝度制御信号を、当該領域よりも小さいサブ領域に分割して、前記サブ領域毎の第１輝度制御信号を設定するサブ領域分割部と、前記第１輝度制御信号に対し、前記光源の輝度分布に応じた信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部にて処理された第１輝度制御信号を基に、前記液晶パネルが有する画素の光源輝度を推定する輝度推定部と、前記光源輝度と、前記映像信号と、に応じて、前記画素での補正量を算出する補正量算出部と、前記補正量に応じて、前記映像信号を補正する映像補正部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液晶表示装置に適用して好適な表示装置および表示方法に関するものである。
近年、静止画や、動画で構成される映像の表示が可能な液晶表示装置は、製造技術が進展したことによる価格の低下や、液晶表示装置自体の薄型軽量化及び、表示機能における高画質化技術の開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニター又は、デジタル放送波を受信し表示を行なうデジタルＴＶ等に広く用いられている。
上記のような液晶表示装置は、主に反射型液晶表示装置と、透過型液晶表示装置と、がある。この２つのうち、透過型液晶表示装置が一般的に広く用いられている。この透過型液晶表示装置は、例えば冷陰極管で構成されるバックライトと呼ばれる面状光源を備え、そこから照射される光を、液晶パネルにおいて空間変調し、所望する映像の表示を行なう。
上記のような従来の液晶表示装置において、例えば所望する映像が暗い映像である場合、液晶パネルにおける光の透過率を調整することで暗い映像を表現しており、バックライトの輝度調整を行なってはいない。そのため、このような暗い映像であったとしてもバックライトは、最大輝度で発光するため、消費電力が高い問題があった。さらに、液晶パネルの光の透過率も、完全に０とはならないため、暗い場面の映像においてもバックライトの光が漏れ白っぽく表示されてしまう、いわゆる黒浮きという現象が発生していた。
これに対してＬＥＤ等の光源を用いて画面を分割して局所的にバックライトの輝度を変える技術が提案されている。特許文献１では、領域内で他の領域の光源から来る光量が一定として扱う技術が開示されている。また、特許文献２においては、バックライト領域間の輝度分布を近似関数を用いて求める構成が記載されている。さらに、特許文献３では他の領域の光源の輝度レベルに応じて階調補正を行うことが開示されている。
特開２００７−０３４２５１号公報 特開２００５−２５８４０３号公報 特開２００２−９９２５０号公報
ところで、ＬＥＤ等の光源を用いて画面を分割して局所的にバックライトの輝度を変える技術を行う場合、映像信号と同等に表示する輝度を保つよう制御するためには各画素の発光輝度値がわからないと制御できない。さらに、他の領域の光源からくる光量を各画素毎に考慮しなければ各画素の発光輝度値はわからない。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、バックライトの制御に応じて、各画素における発光輝度値を推定し、当該発光輝度値に応じて映像信号を補正することで高品位な映像を表示しつつ、消費電力の低減を図ることができる表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、入力される映像信号による映像を表示する液晶パネルと、当該液晶パネルを照射する複数の光源と、前記映像信号に応じて、前記複数の光源の発光輝度値を規定する輝度制御信号を、前記液晶パネルの所定の領域毎に生成する輝度制御部と、を備える液晶表示装置であって、前記液晶パネルが有する画素と、前記領域のうち当該画素を含む領域と近傍の領域と、の距離を算出する距離算出部と、前記輝度制御信号と、前記距離算出部にて算出された距離と、に応じて、前記画素での光源輝度を推定する輝度推定部と、前記光源輝度と、前記映像信号と、に応じて、前記画素での補正量を算出する補正量算出部と、前記補正量に応じて、前記映像信号を補正する映像補正部と、を備えることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置によれば、従来の液晶表示装置に比べ、バックライト部を領域毎に発光を制御した場合であっても高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
本発明の実施の形態１における液晶表示装置を示す模式図 バックライト部２０の具体的な構成を示す図 制御部４０の具体的な構成を示す模式図 輝度推定部４２の具体的な構成を示す模式図 サブブロック分割部４２３の基本動作を説明するための図 補間部における補間処理を説明するための図 液晶表示装置に入力される映像信号の一例を示す図 本発明の実施の形態における映像信号に設定された透過率を示す図 図８で示される透過率を基に生成された輝度信号を示す図 サブブロック分割部４２３における発光領域２２の分割及び、輝度信号算出の数値例を示す図 輝度分布フィルタ部４２６において用いるフィルタの数値例を示す図 サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図 サブブロック毎の輝度信号を基に算出した画素毎の推定発光輝度値を示す図 輝度分布フィルタ部１４０１の構成を示す模式図 水平方向の発光特性を有するフィルタを説明するための図 サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図 本発明の実施の形態２における水平方向輝度分布フィルタ部からの出力結果を示す図 垂直方向の発光特性を有するフィルタを説明するための図 サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図 本発明の実施の形態２におけるフィルタ処理後のサブブロック毎の輝度信号を示す図 本発明の実施の形態３における輝度推定部２１０１を示す模式図 第１輝度分布フィルタ部２１０２において用いるフィルタ２２０１を示す図 発光領域毎に行うフィルタ処理を説明するための図 本発明の実施の形態３における第１輝度分布フィルタ部から出力される発光領域毎の輝度信号を示す図 サブブロック分割部４２３における発光領域２２の分割及び、輝度信号算出の数値例を示す図 第２輝度分布フィルタ部２１０３において用いるフィルタの数値例を示す図 サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図 本発明の実施形態３における第２輝度分布フィルタ部２１０３から出力されるサブブロック毎の輝度信号を示す図 バックライト部２０に反射板２９０１が設けられた構成を示す図 バックライト部がＲ，Ｇ，Ｂ独立に制御出来る場合の構成を示す図
＜目次＞
１．本発明の実施の形態１「発光領域毎の輝度信号をサブブロックに分割して、フィルタ処理を行なう」
１−１．液晶表示装置の構成
１−１−１．液晶パネル
１−１−２．バックライト部
１−１−３．バックライトドライバ
１−１−４．制御部
１−１−４−１．バックライト制御部
１−１−４−２．輝度推定部
１−１−４−２−１．ブロックメモリ制御部
１−１−４−２−２．ブロックメモリ
１−１−４−２−３．サブブロック分割部
１−１−４−２−３−１．発光領域の分割方法
１−１−４−２−３−２．サブブロックに対応する輝度信号の生成方法
１−１−４−２−４．サブロックメモリ制御部
１−１−４−２−５．サブブロックメモリ
１−１−４−２−６．輝度分布フィルタ部
１−１−４−２−７．補間部
１−１−４−３．信号補正部
１−１−４−４．映像補正部
１−２．液晶表示装置の動作
１−２−１．バックライト部の発光動作
１−２−２．輝度信号の分割及び、フィルタ処理動作
１−３．まとめ
２．実施の形態２（輝度分布フィルタ部の変形例）
２−１．輝度分布フィルタ部
２−１−１．水平方向輝度分布フィルタ部
２−１−２．垂直方向輝度分布フィルタ部
２−２．輝度分布フィルタ部の動作
２−３．まとめ
３．実施の形態３（輝度分布フィルタ部の変形例）
３−１．輝度推定部
３−１−１．第１輝度分布フィルタ部
３−１−２．第２輝度分布フィルタ部
３−２．輝度信号の分割及び、フィルタ処理動作
３−３．まとめ
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
＜１．実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
＜１−１.液晶表示装置の構成＞
まずは、液晶表示装置の構成に関して説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置を示す模式図である。
液晶表示装置１は、液晶パネル１０、バックライト部２０、バックライトドライバ３０、制御部４０とから構成される。以下、各部の構成について詳細に説明する。
＜１−１−１.液晶パネル＞
液晶パネル１０は、バックライト部２０によって背面から照射される照射光を、制御部４０から入力される制御信号に応じて変調し画像を表示する機能を有する。
また、液晶パネル１０は、ガラス基板に液晶層を挟み込んだ構成をしており、ゲートドライバ（図示せず）やソースドライバ（図示せず）などによって、各画素に対応する液晶層に信号電圧が与えられて透過率が制御される。液晶パネル１０が有するゲートドライバ若しくは、ソースドライバには制御部４０から制御信号が与えられる構成となっている。
また、液晶パネル１０は、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式を用いている。ＩＰＳ方式は、液晶分子がガラス基板と平行に回転するシンプルな動きにより、広視野角で、見る方向による色調変化や全階調での色調変化が少ないといった特徴を有する。なお、液晶パネル１０は、光変調を行うデバイスであればどのようなものを利用してもよく、例えば光変調の他方式としてＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式などを用いても良い。
＜１−１−２．バックライト部＞
バックライト部２０は、液晶パネル１０の背面に対して画像を表示させるための照射光を照射する機能を有するデバイスである。
バックライト部２０は、光源２１を有しており、複数の光源２１を単位とする発光領域を基本単位としてバックライトドライバから出力される発光制御信号に基づいて制御される。それぞれの発光領域は、液晶パネル１０の画像表示領域と対向して設けられており、対向する画像表示領域をそれぞれ主として照射する。ここで、「主として照射する」としたのは、対向していない画像表示領域にも一部の照明光が照射されることがあるためである。
なお、液晶パネル１０及び、バックライト部２０との間に拡散シートを設け、発光領域から照射される光が均一となるようにしても構わない。
ここで、光源２１は白色光を発するＬＥＤを用いるものとする。なお、光源２１は、直接白色光を発するものに限られない。例えばＲＧＢの光を混色して白色を発するものであっても構わない。
図２は、バックライト部２０の具体的な構成を示す図である。
バックライト部２０は、複数の光源２１が均等に配列された特徴を備え、８個の光源２１を１つの単位とする発光領域２２を備える。この光源２１は、発光領域２２が均一に発光するように拡散板が備えられる構成となっている。さらに、発光領域２２は８個の光源２１を、仮想的に１つの光源として扱えるように仮想光源２３が設定されている。また、図２に示すようにバックライト部２０が１６個の発光領域に分割されている構成となっている。
なお、図２に示すｘ軸方向を水平方向、ｙ軸方向を垂直方向と設定する。
制御部４０は、この仮想光源２３を制御することで、発光領域２２の制御を行う構成となっている。仮想光源２３は、図２より発光領域２２の中心部分に位置する構成となっているが、８個の光源２１を同時に制御する際、発光領域２２に対して均一に発光可能であればどのような配置でも構わない。
＜１−１−３．バックライトドライバ＞
バックライトドライバ３０は、制御部４０から入力される発光領域毎に発光効率が設定された輝度信号に基づいて、個々の光源２１を駆動制御する発光制御信号を生成して出力する。
＜１−１−４．制御部＞
制御部４０は、入力される映像信号に基づいて液晶パネル１０の各画素に対応する液晶層の透過率を規定する発光透過率及び、バックライト部２０が有する複数の発光領域毎に発光効率を規定した輝度信号を生成する機能を有する。
本発明の実施の形態１における制御部４０は、図２に示すようにバックライト部２０が１６分割されているため、輝度信号も入力信号の１フレームにつき１６個生成することになる。
図３は制御部４０の具体的な構成を示す模式図である。
制御部４０は具体的に、バックライト制御部４１、輝度推定部４２、信号補正部４３、映像補正部４４を備える構成となる。
＜１−１−４−１．バックライト制御部＞
バックライト制御部４１は、入力される映像信号に基づいて、輝度信号を生成する機能を有する。バックライト制御部４１は、生成した輝度信号をバックライトドライバ３０及び、輝度推定部４２に出力する。
なお、本発明の実施の形態１における輝度信号は、仮想光源２３毎の発光率を決める信号であって、各仮想光源の最大輝度値を基準にした発光輝度の割合を示している。なお、説明の便宜上、仮想光源２３の無発光輝度を０、最大輝度を２５５と設定し、当該最大輝度２５５を１と設定した場合の割合を輝度信号とする。例えば、発光輝度が１２８であれば、輝度信号は０．５となる。
＜１−１−４−２．輝度推定部＞
輝度推定部４２は、バックライト制御部４１から入力される輝度信号に基づいて、液晶パネル１０が有する各画素における表示輝度の推定値である推定発光輝度信号を生成する機能を有する。輝度推定部４２は、推定発光輝度信号を信号補正部４３に出力する。
以下、輝度推定部４２の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
図４は、輝度推定部４２の具体的な構成を示す模式図である。
輝度推定部４２は、ブロックメモリ制御部４２１、ブロックメモリ４２２、サブブロック分割部４２３、サブブロックメモリ制御部４２４、サブブロックメモリ４２５、輝度分布フィルタ部４２６、補間部４２７を備える構成となっている。
＜１−１−４−２−１．ブロックメモリ制御部＞
ブロックメモリ制御部４２１は、ブロックメモリ４２２に蓄積される情報のリード及び、ライトの機能と、サブブロック分割部４２３に対してブロックメモリ４２２からリードした情報を出力する機能を有する。
具体的にブロックメモリ制御部４２１は、バックライト制御部４１から輝度信号が入力されると、入力された輝度信号をブロックメモリ４２２に蓄積するよう制御を行う。なお、本発明の実施の形態１におけるブロックメモリ制御部４２１は、バックライト部２０の全発光領域における輝度信号を蓄積するように制御を行う。
また、ブロックメモリ制御部４２１は、ブロックメモリ４２２に蓄積される仮想光源２３に対応する輝度信号をサブブロック分割部４２３に出力する。
＜１−１−４−２−２．ブロックメモリ＞
ブロックメモリ４２２は、ブロックメモリ制御部４２１から入力される発光領域毎に設定された輝度信号を蓄積する機能を有する。
＜１−１−４−２−３．サブブロック分割部＞
サブブロック分割部４２３は、発光領域２２をサブブロック単位に分割すると共に、当該サブブロック毎に輝度信号を生成する機能を有する。つまり、サブブロック分割部４２３は、発光領域２２を、当該発光領域よりも小さい複数の領域に分割する。
図５は、サブブロック分割部４２３の基本動作を説明するための図である。図５は、１つの発光領域２２に対して、９個のサブブロック５１に分割する動作を示している。
なお、本発明の実施の形態１においては、１つの発光領域２２を９個のサブブロック５１に分割したが、演算精度や処理量等を考慮し分割数を増やしても構わないし、減少させても構わない。
例えば、バックライト制御部４１によってバックライト部２０が１６分割制御され、１６個の輝度信号が生成される場合、サブブロック分割部４２３は、図５に示すように１つの発光領域をサブブロック５１単位に９分割すると共に、当該サブブロック５１毎に輝度信号を算出する。結果として、サブブロック分割部４２３はバックライト部２０全体で１４４個の輝度信号を生成する。
サブブロック分割部４２３は、発光領域の分割数、分割方法等の発光領域の分割に関する分割情報及び、当該サブブロック毎に算出した輝度信号をサブブロックメモリ制御部４２４に出力する。
以下、サブブロック分割部４２３の発光領域の分割方法及び、サブブロックに対応する輝度信号の生成方法に関して説明する。
＜１−１−４−２−３−１．発光領域の分割方法＞
１つの発光領域をサブブロックに分割する際、サブブロック分割部４２３は、サブブロック５１が略正方形状になるよう分割するように構成する。ここで、略正方形状としたのは、１：１．３等の厳密には正方形状ではないものでも構わないためである。例えば、サブブロック分割部４２３は、発光領域２２の縦横比が９：１６である場合、略正方形状のサブブロックで１４４分割する構成となる。
例えば４×２と水平方向に広がりを持つように、発光領域２２内の光源２１が配設されているとしても、略正方形状のサブブロックに分割することで、水平方向及び、垂直方向に同じ数だけ光源２１が配設されている発光領域と同様の扱いをすることが可能となる。そのため、各光源２１の光の拡散度合い、各光源２１の配設方法、発光領域２２に含まれる光源２１の個数が変化する場合であっても、詳細に発光領域における輝度信号を設定することが可能となる効果を奏する。
なお、サブブロック分割部４２３は発光領域２２に含まれる光源２１の個数分だけ、当該発光領域２２を分割する構成にしても構わない。具体的に、サブブロック分割部４２３は発光領域２２に８個の光源２１が含まれていると判断した場合、当該発光領域を８個のサブブロック５１に分割する構成となる。この場合、光源２１単位で制御を行うのと同様に扱うことが可能となるため、詳細に発光領域における輝度信号を設定することが可能となる効果を奏する。
＜１−１−４−２−３−２．サブブロックに対応する輝度信号の生成方法＞
サブブロック毎に輝度信号を算出する際、サブブロック分割部４２３は、１つの発光領域内のサブブロック全てに対して、発光領域の輝度信号を設定する構成でも構わない。例えば、発光領域の輝度信号が０．５である場合、当該発光領域内のサブブロックの輝度信号は全て０．５と設定する。
なお、サブブロック分割部４２３は、サブブロック毎に輝度信号を算出する際、当該サブブロックに対してフィルタ処理を行なう構成にしても構わない。フィルタ処理を行なう際のフィルタ係数は、各光源２１の光の拡散度合い、各光源２１の配設方法、発光領域２２に含まれる光源２１の個数によって設定される値である。また、拡散板が設けられている場合は、当該拡散板の光拡散特性を基にフィルタ係数を設定しても構わない。
例えば４×２と水平方向に広がりを持つように、発光領域２２内の光源２１が配設されている場合、仮想光源２３が発光領域の中心にあるとすると、当該仮想光源２３を中心として略楕円形状に輝度信号が変化していくようにフィルタ係数を設定するようになる。
上記のように構成することで、発光領域２２内の詳細な光特性を表現することが可能となるため、適切に輝度信号を算出することが可能となる。
＜１−１−４−２−４．サブブロックメモリ制御部＞
サブブロックメモリ制御部４２４は、サブブロックメモリ４２５に蓄積される情報のリード及び、サブブロックメモリ制御部４２４から入力されるサブブロックに関する情報のライトの機能と、サブブロック分割部４２３に対してブロックメモリ４２２からリードした情報を出力する機能を有する。
具体的にサブブロックメモリ制御部４２４は、サブブロック分割部４２３から、分割情報及び、サブブロック毎に設定された輝度信号が入力されると、当該分割情報及び、当該輝度信号をサブブロックメモリ４２５に蓄積するよう制御を行う。なお、本発明の実施の形態１におけるサブブロックメモリ制御部４２４は、バックライト部２０の全発光領域における輝度信号を蓄積するように制御を行う。
また、サブブロックメモリ制御部４２４は、サブブロックメモリ４２５に蓄積される分割情報及び、サブブロック毎に設定された輝度信号を輝度分布フィルタ部４２６に出力する。
＜１−１−４−２−５．サブブロックメモリ＞
サブブロックメモリ４２５は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力される分割情報及び、サブブロック毎に設定された輝度信号を蓄積する機能を有する。
＜１−１−４−２−６．輝度分布フィルタ部＞
輝度分布フィルタ部４２６は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力される分割情報及び、サブブロック毎の輝度信号に対してフィルタ処理を行なう機能を有する。また、輝度分布フィルタ部４２６は、フィルタ処理して得られるサブブロック毎の輝度信号を補間部４２７に出力する。
フィルタ処理を行なう際のフィルタは、２次元のフィルタとして設定されており、仮想光源２３における輝度分布特性を有する。つまり、サブブロック毎に算出された輝度信号に当該フィルタを用いてフィルタ処理することで、注目する仮想光源２３における輝度信号の影響に加えて、当該注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響を考慮した輝度信号に変換することが可能となる。ここで、注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響とは、例えば隣接する発光領域から漏れこむ光、光源２１がＬＥＤの場合であれば、ＬＥＤレンズの光拡散特性等の影響である。
なお、フィルタサイズは、サブブロック分割部４２３において分割される分割数に応じて設定されるサイズであっても構わないし、分割数よりも大きなサイズで設定されるものであっても構わない。例えば、バックライト部２０を８行８列のサブブロックに分割した場合であれば、フィルタサイズは１５行１５列のサイズで設定されることになる。
なお、輝度分布フィルタ部４２６において使用されるフィルタは、当該輝度分布フィルタ部において保持する構成でも構わないし、外部メモリに保持しておきフィルタ処理を行なう際に読み出す構成にしても構わない。
＜１−１−４−２−７．補間部＞
補間部４２７は、輝度分布フィルタ部４２６から入力されるサブブロック毎に算出された輝度信号を基に、液晶パネル１０が有する画素毎の推定発光輝度値を算出する機能を有する。ここで、推定発光輝度値とは、映像信号に基づいて算出される発光領域毎の輝度信号から推定される、液晶パネル１０が有する画素における発光輝度値である。
図６は、補間部における補間処理を説明するための図である。図６においては、９個のサブブロック５１に分割されている発光領域２２において、当該サブブロック５１を画素６１毎に分割することを示している。なお、サブブロック５１には、６個の画素６１が含まれていると設定しているが、サブブロック５１に含まれる画素数はどのような値を用いても構わない。
具体的に補間部４２７は、サブブロック５１に輝度信号が０．５と設定されている場合、当該サブブロック５１に含まれる画素全ての推定発光輝度値を０．５と設定する動作となる。
なお、上記の動作に限定されるものではなく、画素６１毎に推定発光輝度値を算出する際に一般的に用いられている補間処理を使用する構成でも構わない。また、上記のように画素毎に推定発光輝度値を算出した後、例えばローパスフィルタ等のフィルタ処理を行なう構成にしても構わない。画素毎に分割した後、ローパスフィルタを用いてフィルタ処理することにより、視覚される輝度特性が滑らかになるため、液晶パネルを通じて自然な映像を表示することが可能となる効果を奏する。また、上記のフィルタ処理に用いられるフィルタは、ローパスフィルタに限定されるものではなく、バックライト部２０の発光特性等に合わせて設定されたフィルタを用いても構わない。
＜１−１−４−３．信号補正部＞
信号補正部４３は、入力される映像信号の特性を検出し、当該特性に合わせて輝度推定部４２において推定された推定発光輝度値の特性変換を行う機能を備える。例えば、入力される映像信号がガンマ変換されている場合は、推定発光輝度値に対してガンマ変換を行う構成となる。具体的な変換方法に関しては、変換テーブルを用いても構わない。
＜１−１−４−４．映像補正部＞
映像補正部４４は、信号補正部４３から出力される液晶パネル１０における注目画素の推定発光輝度値と、入力される映像信号が有する注目画素の透過率とを基に、当該透過率を補正し、補正した透過率を出力する機能を有する。
バックライト部２０において発光領域毎の輝度制御を行った場合、液晶パネル１０及び、バックライト部２０に入力される信号が同じ映像信号に基づいて生成されていたとしても、その映像を表示する表示領域を照明する発光領域の輝度の変化に応じて、表示される画像の輝度が異なる。そのため、表示される映像が不自然に視認される場合がある。この問題は、入力される映像信号が、バックライト部２０における光源が一定で発光することを前提として生成されているからである。
これを低減するため、映像補正部４４は、発光領域の輝度信号から生成されたある画素における推定発光輝度値に連動して液晶パネル１０に表示する画像のコントラストゲインが変更されるように、映像信号において規定される画素における透過率を補正する必要がある。
ここで、注目画素における透過率Ｔは、（数１）に示すように映像信号において規定される注目画素における表示輝度値Ｙを発光輝度値Ｌで除算した関係を有する。
発光領域の輝度信号が変化する状況で、画素における表示輝度値を一定にするためには、液晶パネル１０における画素での透過率を補正する必要がある。そこで、映像補正部４４は、信号補正部４３から出力された推定発光輝度値チルダーＬを発光輝度値Ｌとして（数１）に基づいて透過率の補正を行う。
また、映像補正部４４は、補正した推定発光輝度値を映像補正部４５に出力する。
なお、映像信号に含まれるＲＧＢ信号それぞれに対して透過率の補正を行うものとする。
＜１−２．液晶表示装置の動作＞
次に、上記構成に基づいた液晶表示装置の表示動作の具体的な一例について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態１では、バックライト部２０の周囲においては、仮想光源２３が照射する光の反射はないものとする。
図７は、液晶表示装置に入力される映像信号の一例を示す図である。黒背景上に大小２つの矩形パターンが配置されている。なお、図７において白の格子線は、液晶パネル１０の画素の枠を示すものであり、実際の画像には含まれない。
図７に示す矩形パターンは、図８に示すような画素毎における透過率を有しているものとする。図７に表される矩形パターンでは、３行７列目及び、４行７列目の画素における輝度が最も高く、その周辺に従って輝度が小さくなっていく。ここで、映像信号の透過率は、最大発光輝度２５５に対して１が設定され、無発光状態０に対して０が設定されているものとする。
＜１−２−１．バックライト部の発光動作＞
まず、図８に示す透過率はバックライト制御部４１に入力され、バックライト部２０が有する複数発光領域毎に発光効率を規定した輝度信号の生成を行なう。
図９は、図８で示される透過率を基に生成された輝度信号を示す図である。
図９に示す輝度信号は、バックライトドライバ３０に入力され発光制御信号が生成される。そして、生成した発光制御信号に基づいてバックライト部２０における光源２１が駆動され、バックライト部２０が発光する。
＜１−２−２．輝度信号の分割及び、フィルタ処理動作＞
まず、バックライト制御部４１で生成された輝度信号が、ブロックメモリ制御部４２１に入力される。
そして、ブロックメモリ制御部４２１は、入力された輝度信号を、ブロックメモリ４２２に一時的に記憶するよう制御を行う。
さらに、ブロックメモリ制御部４２１は、輝度信号の記憶が完了すると、サブブロック分割部４２３に対して、ブロックメモリ４２２に蓄積された発光領域２２毎の輝度信号を出力する。
次に、サブブロック分割部４２３は、発光領域２２をサブブロック毎に分割し、当該サブブロック毎に輝度信号を算出する。
図１０は、サブブロック分割部４２３における発光領域２２の分割及び、輝度信号算出の数値例を示す図である。
図１０に示す数値例においてサブブロック分割部４２３は、１つの発光領域２２を、まず４つのサブブロック５１に分割する。さらに、発光領域２２毎に設定された１６個の輝度信号に基づいて、サブブロック５１に対応する６４個の輝度信号を生成する。＜１−２−２＞における数値例では、発光領域２２に設定された輝度信号の値をそのまま使用する構成としている。
次に、サブブロック分割部４２３は算出したサブブロック毎の輝度信号を、サブブロックメモリ制御部４２４に出力する。
そして、サブブロックメモリ制御部４２４は入力されたサブブロック毎の輝度信号を、サブブロックメモリ４２５に一時的に記憶するよう制御を行う。
次に、サブブロックメモリ制御部４２４は、輝度信号の記憶が完了すると、輝度分布フィルタ部４２６に対して、サブブロックメモリ４２５に蓄積されたサブブロック毎の輝度信号を出力する。
次に、輝度分布フィルタ部４２６は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力されるサブロック毎の輝度信号に対して、フィルタ処理を行ない他の発光領域からの光漏れを考慮にいれたサブブロック毎の輝度信号を算出する。
図１１は、輝度分布フィルタ部４２６において用いるフィルタの数値例を示す図である。
図１１に示すフィルタの係数は、例えばバックライト部２０内の光源２１の配設方法によって決定される値であって、本実施の形態１においては縦横均等に光の広がりを持つ発光特性を持つフィルタ係数となっている。このフィルタを用いて、サブブロック毎に算出された輝度信号のフィルタ処理を行なう。
図１２は、サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図である。ここで、図１２に示すフィルタにおいて、フィルタ係数１．０００の位置座標を（０，０）と設定する。また、フィルタ処理を行なうサブブロックの位置座標を（ｉ０、ｊ０）と設定し、バックライト部２０におけるサブブロックの位置座標を、図１２に示すようにバックライト部２０の左上を（０，０）と設定するものとする。また、サブブロックにおける輝度信号をＬ（ｉ，ｊ）とし、図１１に示すフィルタのフィルタ係数をＦ（ｉ，ｊ）とする。さらに、フィルタ処理後のサブブロックにおける輝度信号をチルダーＬ(i,j)とする。
上記のように設定した場合、フィルタ処理後の輝度信号チルダーＬ(i0,j0)は (数２)を基に算出することができる。
ここで、チルダーＬmaxは、光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合の発光輝度値の最大値を示す。つまり、サブブロックの各輝度信号は、チルダーＬmaxに関して正規化されることになる。なお、チルダーＬmaxは光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合に限定されるものではなく、バックライト部が実際に照射できる輝度値の範囲であれば良い。
（数２）を用いて算出すると、サブブロックにおける輝度信号は、図１３に示すような値となる。フィルタ処理後におけるサブブロック毎の輝度信号は、補間部４２７に入力される。
補間部４２７は、フィルタ処理後におけるサブブロック毎の輝度信号が入力されると、当該輝度信号を基に画素における推定発光輝度値を算出する。
次に信号補正部４３は、入力された推定発光輝度値のガンマ変換を行い、ガンマ変換した信号を映像補正部４４に入力する。
映像補正部４４は、入力された推定発光輝度値に基づいて、液晶パネルにおける画素の透過率を生成する。
＜１−３．まとめ＞
上記のような構成により、本発明の実施の形態１における液晶表示装置は、バックライト制御部４１から出力される輝度信号を基に、液晶パネルにおける画素の推定発光輝度値を、バックライト制御部４１において生成される輝度信号を基に、当該輝度信号をサブブロック単位の輝度信号に分割し、さらに当該輝度信号に対してフィルタ処理を行なうことで、仮想光源２３の輝度特性を考慮した推定発光輝度値を算出することが可能となる。これより、入力画像信号の表示輝度を補正する際、画素毎に適切な透過率を設定することができるため、従来の液晶表示装置に比べ、バックライト部を領域毎に発光を制御した場合であっても高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
＜２．実施の形態２（輝度分布フィルタ部の変形例）＞
以下、輝度分布フィルタ部の変形例である本発明の実施の形態２について説明していく。＜１−１−４−２−６＞で説明した輝度分布フィルタ部は、仮想光源２３における発光輝度を考慮した２次元のフィルタを用いてフィルタ処理を行なう構成となっていた。
しかし、輝度分布フィルタ部において２次元フィルタを用いてフィルタ処理する場合、バックライト部２０に設定されたサブブロック数ｎに対してｎ×ｎだけの計算量が必要となる。
そこで、本発明の実施の形態２においては、輝度分布フィルタ部において、サブブロック毎に設定された輝度信号に対してフィルタ処理を行なう際、水平方向の１次元フィルタ及び、垂直方向の１次元フィルタを用いることを特徴としている。
上記のように構成することで、例えば、バックライト部２０に設定されたサブブロック数ｎに対するフィルタ処理の計算量を２ｎまで削減することが可能となり、比較的計算処理速度の低いＣＰＵであっても、画素毎に適切な透過率を設定することができ、従来の液晶表示装置に比べ、高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
なお、本発明の実施の形態１における液晶表示装置との相違点は、輝度分布フィルタ部におけるフィルタ処理が、水平方向の１次元フィルタ及び、垂直方向の１次元フィルタを用いてフィルタ処理を行なう構成となった点である。その他に関しては同様の構成となる。そのため、本実施の形態２においては輝度分布フィルタ部の構成及び、当該輝度分布フィルタ部におけるフィルタ処理方法を中心に説明を行う。
なお、本発明の実施の形態２において、実施の形態１と機能が同じものに関しては同じ番号を付し、その説明を省略する。
以下、本発明の実施の形態１における液晶表示装置との相違点に関して図面を参照しながら説明する。
＜２−１．輝度分布フィルタ部＞
図１４は、輝度分布フィルタ部１４０１の構成を示す模式図である。
輝度分布フィルタ部１４０１は、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２、垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３を備える構成となっている。
＜２−１−１．水平方向輝度分布フィルタ部＞
水平方向輝度分布フィルタ部１４０２は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力される分割情報及び、サブブロック毎の輝度信号に基づいて、当該輝度信号に対して水平方向のフィルタ処理を行なう機能を有する。また、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２は、フィルタ処理して得られるサブブロック毎の輝度信号を垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３に出力する。
フィルタ処理を行なう際のフィルタは、１次元のフィルタとして設定されており、仮想光源２３における水平方向の輝度分布特性を有する。つまり、サブブロック毎に算出された輝度信号に当該フィルタを用いてフィルタ処理することで、注目する仮想光源２３における輝度信号の水平方向の影響に加えて、当該注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの水平方向における影響を考慮した輝度信号に変換することが可能となる。ここで、注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響とは、例えば隣接する発光領域から漏れこむ光、光源２１がＬＥＤの場合であれば、ＬＥＤレンズの光拡散特性等の影響である。
なお、フィルタサイズは、サブブロック分割部４２３において分割される分割数に応じて設定されるサイズであっても構わないし、分割数よりも大きなサイズで設定されるものであっても構わない。例えば、バックライト部２０を８行８列のサブブロックに分割した場合であれば、フィルタサイズは１行１５列のサイズで設定されることになる。
なお、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２において使用されるフィルタは、当該輝度分布フィルタ部において保持する構成でも構わないし、外部メモリに保持しておきフィルタ処理を行なう際に読み出す構成にしても構わない。
＜２−１−２．垂直方向輝度分布フィルタ部＞
垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３は、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２から入力される水平方向にフィルタ処理されたサブブロック毎の輝度信号に基づいて、当該輝度信号に対して垂直方向のフィルタ処理を行なう機能を有する。また、垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３は、フィルタ処理して得られるサブブロック毎の輝度信号を補間部４２７に出力する。
フィルタ処理を行なう際のフィルタは、１次元のフィルタとして設定されており、仮想光源２３における垂直方向の輝度分布特性を有する。つまり、サブブロック毎に算出された輝度信号に当該フィルタを用いてフィルタ処理することで、注目する仮想光源２３における輝度信号の垂直方向の影響に加えて、当該注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの垂直方向における影響を考慮した輝度信号に変換することが可能となる。ここで、注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響とは、例えば隣接する発光領域から漏れこむ光、光源２１がＬＥＤの場合であれば、ＬＥＤレンズの光拡散特性等の影響である。
なお、フィルタサイズは、サブブロック分割部４２３において分割される分割数に応じて設定されるサイズであっても構わないし、分割数よりも大きなサイズで設定されるものであっても構わない。例えば、バックライト部２０を８行８列のサブブロックに分割した場合であれば、フィルタサイズは１５行１列のサイズで設定されることになる。
なお、垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３において使用されるフィルタは、当該輝度分布フィルタ部において保持する構成でも構わないし、外部メモリに保持しておきフィルタ処理を行なう際に読み出す構成にしても構わない。
＜２−２．輝度分布フィルタ部の動作＞
次に、上記構成に基づいた輝度分布フィルタ部１４０１の具体的な一例について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態２では、バックライト部２０の周囲においては、仮想光源２３が照射する光の反射はないものとする。
まず、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２は、サブブロックメモリ制御部４２４から、図１０に示すような６４個のサブブロック毎に設定された輝度信号が入力される。
次に、水平方向輝度分布フィルタ部１４０２は、水平方向の発光特性を有するフィルタを用いて、入力されたサブブロック毎の輝度信号に対してフィルタ処理を行なう。
以下、具体的な水平方向輝度分布フィルタ部１４０２のフィルタ処理に関して、図面を参照しながら説明する。
図１５は、水平方向の発光特性を有するフィルタを説明するための図である。
図１５に示すフィルタの係数は、例えばバックライト部２０内の光源２１の配設方法によって決定される値であって、本実施の形態２においては水平方向に光が広がるにつれ、減光していく発光特性を持つフィルタ係数となっている。このフィルタを用いて、サブブロック毎に算出された輝度信号のフィルタ処理を行なう。
図１６は、サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図である。ここで、図１５に示すフィルタにおいて、フィルタ係数１．０００の位置座標を（０，０）と設定する。また、フィルタ処理を行なうサブブロックの位置座標を（ｉ０、ｊ０）と設定し、バックライト部２０におけるサブブロックの位置座標を、図１２に示すようにバックライト部２０の左上を（０，０）と設定するものとする。また、サブブロックにおける輝度信号をＬ（ｉ，ｊ）とし、図１５に示すフィルタのフィルタ係数をＦｈ（０，ｊ）とする。さらに、水平方向のフィルタを用いたフィルタ処理後のサブブロックにおける輝度信号をチルダーＬh(i,j)とする。
上記のように設定した場合、水平方向のフィルタを用いたフィルタ処理後の輝度信号チルダーＬh(i0,j0)は (数３)を基に算出することができる。
（数３）を用いて算出すると、サブブロックにおける輝度信号は、図１７に示すような値となる。フィルタ処理後におけるサブブロック毎の輝度信号は、垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３に入力される。
次に、垂直方向輝度分布フィルタ部１４０３は、垂直方向の発光特性を有するフィルタを用いて、入力されたサブブロック毎の輝度信号に対してフィルタ処理を行なう。
以下、具体的な水平方向輝度分布フィルタ部１４０２のフィルタ処理に関して、図面を参照しながら説明する。
図１８は、垂直方向の発光特性を有するフィルタを説明するための図である。
図１８に示すフィルタの係数は、例えばバックライト部２０内の光源２１の配設方法によって決定される値であって、本実施の形態２においては垂直方向に光が広がるにつれ、減光していく発光特性を持つフィルタ係数となっている。このフィルタを用いて、サブブロック毎に算出された輝度信号のフィルタ処理を行なう。
図１９は、サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図である。ここで、図１８に示すフィルタにおいて、フィルタ係数１．０００の位置座標を（０，０）と設定する。また、フィルタ処理を行なうサブブロックの位置座標を（ｉ０、ｊ０）と設定し、バックライト部２０におけるサブブロックの位置座標を、図１２に示すようにバックライト部２０の左上を（０，０）と設定するものとする。また、サブブロックにおける輝度信号をチルダーＬh(i,j)とし、図１５に示すフィルタのフィルタ係数をＦｖ（ｉ，０）とする。さらに、水平方向のフィルタを用いたフィルタ処理後のサブブロックにおける輝度信号をチルダーＬ(i,j)とする。
上記のように設定した場合、水平方向のフィルタを用いたフィルタ処理後の輝度信号チルダーＬ(i0,j0)は (数４)を基に算出することができる。
ここで、チルダーＬmaxは、光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合の発光輝度値の最大値を示す。つまり、サブブロックの各輝度信号は、チルダーＬmaxに関して正規化されることになる。なお、チルダーＬmaxは光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合に限定されるものではなく、バックライト部が実際に照射できる輝度値の範囲であれば良い。
（数４）を用いて算出すると、サブブロックにおける輝度信号は、図２０に示すような値となる。フィルタ処理後におけるサブブロック毎の輝度信号は、補間部４２７に入力される。
以降の処理に関しては、本発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
＜２−３．まとめ＞
上記のような構成により、本発明の実施の形態２における液晶表示装置は、バックライト制御部４１から出力される輝度信号を基に、液晶パネルにおける画素の推定発光輝度値を、バックライト制御部４１において生成される輝度信号を基に、当該輝度信号をサブブロック単位の輝度信号に分割する。さらに、輝度分布フィルタ部において、サブブロック毎に設定された輝度信号に対して水平方向の１次元フィルタ及び、垂直方向の１次元フィルタを用いフィルタ処理を行ない、フィルタ処理後の輝度信号から推定発光輝度値を算出する。上記のように、輝度フィルタ部においてフィルタ処理を行なう際、１次元のフィルタを用いることで、バックライト部２０に設定されたサブブロック数ｎに対するフィルタ処理の計算量を、２次元のフィルタを用いたフィルタ処理に比べて削減することが可能となり、比較的計算処理速度の低いＣＰＵであっても、画素毎に適切な透過率を設定することができ、従来の液晶表示装置に比べ、高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
なお、本発明の実施の形態２においては、水平方向のフィルタ処理を行なった後、垂直方向のフィルタ処理を行なう構成としたが、逆の構成にしても構わない。
＜３．実施の形態３（輝度分布フィルタ部の変形例）＞
以下、輝度分布フィルタ部の変形例である本発明の実施の形態３について説明していく。＜１−１−４−２−６＞で説明した輝度分布フィルタ部は、仮想光源２３における発光輝度を考慮した２次元のフィルタを用いてフィルタ処理を行なう構成となっていた。
しかし、輝度分布フィルタ部において２次元フィルタを用いてフィルタ処理する場合、バックライト部２０に設定されたサブブロック数ｎに対してｎ×ｎだけの計算量が必要となる。
そこで、本発明の実施の形態３においては、発光領域毎に設定された輝度信号にフィルタ処理を行なう第１輝度分布フィルタ部及び、サブブロック毎に設定された輝度信号に対してフィルタ処理を行なう第２輝度分布フィルタ部を新たに備える構成となっている。ここで、第１輝度分布フィルタ部は、サブブロックに分割する前の輝度信号に対して広域的にフィルタ処理を行なうことを特徴する。さらに、第２輝度分布フィルタ部は、サブブロックに分割した後の輝度信号に対して局所的にフィルタ処理を行なうことを特徴とする。このように構成することで、液晶表示装置が行うフィルタ処理の処理量を削減することができるため、比較的計算処理速度の低いＣＰＵであっても、画素毎に適切な透過率を設定することができ、従来の液晶表示装置に比べ、高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
具体的には、４行４列の１６分割された発光領域毎に輝度信号が設定されたバックライト部２０を、６４個のサブブロックに分割し、分割後の輝度信号に対して３行３列のフィルタを用いてフィルタ処理を行なう場合、フィルタ処理に係る計算量の合計は、２５６＋６４×９＝８３２となる。なお、６４個のサブブロックに分割された輝度信号に８行８列のフィルタを用いる場合、６４×６４＝４０９６であるため、約１／５に計算量を減らすことが可能となる。
なお、本発明の実施の形態１及び２における液晶表示装置との相違点は、輝度推定部が第１輝度分布フィルタ部と、第２輝度分布フィルタ部を備える点である。
なお、本発明の実施の形態３において、実施の形態１及び、２と機能が同じものに関しては同じ番号を付し、その説明を省略する。
以下、本発明の実施の形態３における液晶表示装置との相違点に関して図面を参照しながら説明する。
＜３−１．輝度推定部＞
図２１は、本発明の実施の形態３における輝度推定部２１０１を示す模式図である。輝度推定部２１０１は、新たに第１輝度分布フィルタ部２１０２、第２輝度分布フィルタ部２１０３を備える構成となっている。
＜３−１−１．第１輝度分布フィルタ部＞
第１輝度分布フィルタ部２１０２は、ブロックメモリ制御部４２１から入力される発光領域毎の輝度信号に対してフィルタ処理を行なう機能を有する。また、第１輝度分布フィルタ部２１０２は、フィルタ処理して得られる発光領域毎の輝度信号をサブブロック分割部４２３に出力する。
フィルタ処理を行なう際のフィルタは、２次元のフィルタとして設定されており、仮想光源２３における広域的な輝度分布特性を有する。つまり、サブブロック毎に算出された輝度信号に当該フィルタを用いてフィルタ処理することで、注目する仮想光源２３における輝度信号の影響に加えて、当該注目する仮想光源の周辺に広域的に配設される仮想光源からの影響を考慮した輝度信号に変換することが可能となる。ここで、注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響とは、例えば隣接する発光領域から漏れこむ光、光源２１がＬＥＤの場合であれば、ＬＥＤレンズの光拡散特性等の影響である。
なお、フィルタサイズは、発光領域の領域数に応じて設定されるサイズであっても構わないし、当該領域数よりも大きなサイズで設定されるものであっても構わない。例えば、バックライト部２０を４行４列の発光領域で制御する場合であれば、フィルタサイズは７行７列のサイズで設定されることになる。
なお、第１輝度分布フィルタ部２１０２において使用されるフィルタは、当該第１輝度分布フィルタ部において保持する構成でも構わないし、外部メモリに保持しておきフィルタ処理を行なう際に読み出す構成にしても構わない。
＜３−１−２．第２輝度分布フィルタ部＞
第２輝度分布フィルタ部２１０３は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力されるサブブロック毎の輝度信号に対してフィルタ処理を行なう機能を有する。また、第２輝度分布フィルタ部２１０３は、フィルタ処理して得られるサブブロック毎の輝度信号を補間部４２７に出力する。
フィルタ処理を行なう際のフィルタは、２次元のフィルタとして設定されており、仮想光源２３における局所的な輝度分布特性を有する。つまり、サブブロック毎に算出された輝度信号に当該フィルタを用いてフィルタ処理することで、注目する仮想光源２３における輝度信号の影響に加えて、当該注目する仮想光源の周辺に局所的に配設される仮想光源からの影響を考慮した輝度信号に変換することが可能となる。ここで、注目する仮想光源の周辺に配設される仮想光源からの影響とは、例えば隣接する発光領域から漏れこむ光、光源２１がＬＥＤの場合であれば、ＬＥＤレンズの光拡散特性等の影響である。
なお、フィルタサイズは、実施の形態１における輝度分布フィルタ部において設定されるフィルタサイズよりも小さいものを使用する。なお、第１輝度分布フィルタ部２０１２において広域的な仮想光源の発光特性を考慮しているため、第２輝度分布フィルタ部２１０３において小さいサイズのフィルタを設定したとしても適切に周辺に配設される仮想光源の影響を考慮した輝度信号を算出することが可能となる。
なお、第２輝度分布フィルタ部２１０３において使用されるフィルタは、当該第２輝度分布フィルタ部において保持する構成でも構わないし、外部メモリに保持しておきフィルタ処理を行なう際に読み出す構成にしても構わない。
＜３−２．輝度信号の分割及び、フィルタ処理動作＞
まず、バックライト制御部４１で生成された輝度信号が、ブロックメモリ制御部４２１に入力される。
そして、ブロックメモリ制御部４２１は、入力された輝度信号を、ブロックメモリ４２２に一時的に記憶するよう制御を行う。
さらに、ブロックメモリ制御部４２１は、輝度信号の記憶が完了すると、第１輝度分布フィルタ部２１０２に対して、ブロックメモリ４２２に蓄積された発光領域２２毎の輝度信号を出力する。
次に、第１輝度分布フィルタ部２１０２は、発光領域２２毎の輝度信号に対して、仮想光源２３における広域的な輝度分布特性を有するフィルタを用いたフィルタ処理を行なう。
図２２は、第１輝度分布フィルタ部２１０２において用いるフィルタ２２０１を示す図である。
図２２に示すフィルタ２２０１は、発光領域の広域的な発光特性を考慮するために、フィルタの中心部分、つまりフィルタ係数が１．０００から距離が離れるにつれ、減光していく発光特性を持つフィルタ係数となっている。また、フィルタサイズは、バックライト部２０に設定される仮想光源２３全ての影響を考慮できるサイズとなっている。本実施の形態３においては、バックライト部２０が４行４列の発光領域に分割されるので、第１輝度分布フィルタ部２１０２は、７行７列のフィルタを有することになる。
図２３は、発光領域毎に行うフィルタ処理を説明するための図である。ここで、図２２に示すフィルタにおいて、フィルタ係数１．０００の位置座標を（０，０）と設定する。また、フィルタ処理を行なう発行領域の位置座標を（ｉ０、ｊ０）と設定し、バックライト部２０における発光領域の位置座標を、図２３に示すようにバックライト部２０の左上を（０，０）と設定するものとする。また、フィルタ処理前の発光領域における輝度信号をＬ1とし、図２２に示すフィルタ２２０１のフィルタ係数をＦ１（ｉ，ｊ）とする。さらに、フィルタ２２０１を用いたフィルタ処理後のサブブロックにおける輝度信号をチルダーＬ1とする。
上記のように設定した場合、フィルタ２２０１を用いたフィルタ処理後の輝度信号チルダーＬ1は (数５)を基に算出することができる。
実際に、図９で示す輝度信号が入力された場合に、第１輝度分布フィルタ部２１０２から出力される輝度信号は、図２４に示す輝度信号となる。この輝度信号は、周辺の仮想光源２３から漏れこむ光を考慮した輝度信号となっている。
第１輝度分布フィルタ部２１０２は、フィルタ処理を行なった輝度信号をサブブロック分割部４２３に出力する。
次に、サブブロック分割部４２３は、発光領域２２をサブブロック毎に分割し、当該サブブロック毎に輝度信号を算出する。
図２５は、サブブロック分割部４２３における発光領域２２の分割及び、輝度信号算出の数値例を示す図である。
図２５に示す数値例においてサブブロック分割部４２３は、１つの発光領域２２を、まず４つのサブブロックに分割する。さらに、発光領域２２毎に設定された１６個の輝度信号に基づいて、サブブロックに対応する６４個の輝度信号を生成する。なお、本発明の実施の形態３においては、発光領域２２に設定された輝度信号の値をそのまま使用する構成としている。
次に、サブブロック分割部４２３は算出したサブブロック毎の輝度信号を、サブブロックメモリ制御部４２４に出力する。
そして、サブブロックメモリ制御部４２４は入力されたサブブロック毎の輝度信号を、サブブロックメモリ４２５に一時的に記憶するよう制御を行う。
次に、サブブロックメモリ制御部４２４は、輝度信号の記憶が完了すると、第２輝度分布フィルタ部２１０３に対して、サブブロックメモリ４２５に蓄積されたサブブロック毎の輝度信号を出力する。
次に、第２輝度分布フィルタ部２１０３は、サブブロックメモリ制御部４２４から入力されるサブロック毎の輝度信号に対して、局所的な発光特性を考慮したフィルタを用いてフィルタ処理を行ない、他の発光領域からの光漏れを考慮にいれたサブブロック毎の輝度信号を算出する。
図２６は、第２輝度分布フィルタ部２１０３において用いるフィルタの数値例を示す図である。
図２６に示すフィルタの係数は、例えばバックライト部２０内の光源２１の配設方法によって決定される値であって、本実施の形態１においては縦横均等に光の広がりを持つ発光特性を持つフィルタ係数となっている。このフィルタを用いて、サブブロック毎に算出された輝度信号のフィルタ処理を行なう。また、フィルタサイズは、全てのサブブロックのうち、局所的な領域のみを考慮するサイズとなっている。本発明の実施の形態３においては、注目するサブブロックに対して２つ向こうのサブブロックまでを考慮するサイズとなっている。
図２７は、サブブロック毎に行うフィルタ処理を説明するための図である。ここで、図２６に示すフィルタにおいて、フィルタ係数１．０００の位置座標を（０，０）と設定する。また、フィルタ処理を行なうサブブロックの位置座標を（ｉ０、ｊ０）と設定し、バックライト部２０におけるサブブロックの位置座標を、図２７に示すようにバックライト部２０の左上を（０，０）と設定するものとする。また、サブブロックにおける輝度信号をチルダーＬ1(i,j)とし、図２６に示すフィルタのフィルタ係数をＦ２（ｉ，ｊ）とする。さらに、フィルタ処理後のサブブロックにおける輝度信号をチルダーＬ(i,j)とする。
上記のように設定した場合、フィルタ処理後の輝度信号チルダーＬ(i0,j0)は (数６)を基に算出することができる。
ここで、チルダーＬmaxは、光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合の発光輝度値の最大値を示す。つまり、サブブロックの各輝度信号は、チルダーＬmaxに関して正規化されることになる。なお、チルダーＬmaxは光源２１を全て最大輝度値で発光させた場合に限定されるものではなく、バックライト部が実際に照射できる輝度値の範囲であれば良い。また、チルダーＬmaxによる正規化は、第２輝度分布フィルタ部でのみではなく、第１輝度分布フィルタ部でも行っても良い。
（数６）を用いて算出すると、サブブロックにおける輝度信号は、図２８に示すような値となる。フィルタ処理後におけるサブブロック毎の輝度信号は、補間部４２７に入力される。
以降の処理に関しては、本発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
＜３−３．まとめ＞
上記のような構成により、本発明の実施の形態３における液晶表示装置は、バックライト制御部４１から出力される輝度信号に対して、バックライト部２０に設定される仮想光源２３の広域的な影響を考慮したフィルタ処理を行なった後、サブブロック毎に分割し輝度信号を生成する構成となる。さらに、分割した輝度信号に対して仮想光源２３の局所的な影響を考慮したフィルタ処理を行ない、推定発光輝度値を算出する構成となっている。このように、広域的なフィルタと、局所的なフィルタの２つを用いることで、液晶表示装置が行うフィルタ処理の処理量を削減することができるため、比較的計算処理速度の低いＣＰＵであっても、画素毎に適切な透過率を設定することができ、従来の液晶表示装置に比べ、高品位な映像を表示することが可能となる効果を奏する。
＜その他の実施形態＞
以下、その他の実施の形態に関して説明する。
本発明の実施の形態１から３において、バックライト部２０の側面部に仮想光源２３からの照射光を反射する反射板２９０１を設ける構成にしても構わない。図２９は、バックライト部２０に反射板２９０１が設けられた構成を示す図である。バックライト部２０に反射板２９０１が設定されると、仮想的にバックライト部２０が拡大されたような挙動を示す。つまり、バックライト部２０の周辺に仮想的なバックライト部２９０２、２９０３、２９０４を備える構成とみなされる。
本発明の実施の形態におけるフィルタ処理は、仮想的に設定されたバックライト部２０に対しても処理する構成となる。
上記のような構成を行うことで、さらに精度よく注目画素における推定発光輝度値を算出することが可能となる。
本発明の実施の形態１から３において、光源２１は白色光を発するＬＥＤを用いるとしたが、ＲＧＢの光を混色して白色を発するものでＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの発光輝度を制御できるものであっても良い。図３０はＲ，Ｇ，Ｂが独立して制御できるバックライトを有する液晶表示装置の制御部の構成を示す図である。バックライト制御部４１からはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応する輝度信号が出力される。輝度推定部および信号補正部に関してはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応するように３系統設けられている。このように構成することでＲ，Ｇ，Ｂ毎の推定発光輝度値を算出することになる。
上記のような構成を行うことで、Ｒ，Ｇ、Ｂが独立して発光輝度が制御できる場合であっても精度良く注目画素における推定発光輝度値を算出することが可能となる。
なお、上記の実施の形態１から実施の形態３を組み合わせて用いても構わない。また、その他の実施の形態を実施の形態１から実施の形態３と組み合わせて用いても構わない。
本発明にかかる表示装置および表示方法は、よれば、高品位な映像を表示しつつ、消費電力の低減を図ることが可能になるので、液晶表示装置に適用して好適な表示装置および表示方法等として有用である。
１０ 液晶パネル
２０ バックライト部
２１ 光源
２２ 発光領域
２３ 仮想光源
３０ バックライトドライバ
４０ 制御部
４１ バックライト制御部
４２ 輝度推定部
４３ 信号補正部
４４ 映像補正部
５１ サブブロック
６１ 画素
４２１ ブロックメモリ制御部
４２２ ブロックメモリ
４２３ サブブロック分割部
４２４ サブブロックメモリ制御部
４２５ サブブロックメモリ
４２６、１４０１ 輝度分布フィルタ部
４２７ 補間部
１１０１ 注目のサブブロック
１１０２ 輝度分布フィルタ部におけるフィルタ
１４０２ 水平方向輝度分布フィルタ部
１４０３ 垂直方向輝度分布フィルタ部
１５０５ 水平方向の輝度分布特性を示す１次元フィルタ
１８０１ 垂直方向の輝度分布特性を示す１次元フィルタ
２１０１ 輝度推定部
２１０２ 第１輝度分布フィルタ部
２１０３ 第２輝度分布フィルタ部
２２０１ 第１輝度分布フィルタ部におけるフィルタ
２６０１ 第２輝度分布フィルタ部におけるフィルタ
２７０１ フィルタ処理範囲
２９０１ 反射板
２９０２、２９０３、２９０４ 仮想的なバックライト部

Claims (1)

  1. 入力される映像信号による映像を表示する液晶パネルと、
    当該液晶パネルを照射する複数の光源と、
    前記映像信号に応じて、前記複数の光源における発光輝度を規定する輝度制御信号を、前記液晶パネルの所定の領域毎に生成する輝度制御部と、を備える液晶表示装置であって、
    前記領域毎に規定された輝度制御信号を、当該領域よりも小さいサブ領域に分割すると共に、前記サブ領域毎の第１輝度制御信号を設定するサブ領域分割部と、
    前記第１輝度制御信号に対し、前記光源の輝度分布に応じた信号処理を行う信号処理部と、
    前記信号処理部にて処理された第１輝度制御信号を基に、前記液晶パネルが有する画素の光源輝度を推定する輝度推定部と、
    前記光源輝度と、前記映像信号と、に応じて、前記画素での補正量を算出する補正量算出部と、
    前記補正量に応じて、前記映像信号を補正する映像補正部と、を備える、
    液晶表示装置。
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