JP2012203065A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の色の数を限定することなく、表示したい画像と表示される画像の誤差を最小にすること。
【解決手段】 複数の光源を設定された強度で発光させた混合光が液晶パネルを透過した場合の透過光の色情報を推定し、入力映像信号を前記透過光の色情報に従って補正することで補正映像信号を求め、前記補正映像信号を前記液晶パネルに書き込んで前記液晶パネルに前記混合光を入射させた際に表示される表示画像を推定し、前記表示画像と入力画像との間の明るさ及び色の表示誤差を算出し、前記強度のうち前記表示誤差が最小となる強度を前記バックライトの発光強度として設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光源を有するバックライトを備えた液晶表示装置に関する。

複数色の光源を有するバックライトを持つ液晶表示装置がある。表示する映像のコントラストの向上、色再現域の拡大および消費電力の低減を目的として、映像信号に合わせてこの液晶表示装置のバックライトが発する光の輝度と色を制御する手法がある。この手法では、入力信号のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）各色成分の信号値の最大値に応じてＲＧＢ各色の光源の発光強度が設定されるとともに、各色の光源の光が光源色と異なる色の液晶セルから漏れてくることを考慮して液晶パネルの信号値が補正される。

しかし、上記の手法は入力信号のＲＧＢからなる色成分と光源の色が一対一に対応している場合を前提とするので、光源の色の数はＲＧＢ３色に限定される。

上記の手法では、ある色成分の信号値が最大の画素が存在すると、その色の光源の強度が最大強度に設定される。一方、液晶パネルの透過率の下限は０より大きい。そのため、当該色成分の信号値が０の画素を同時に表現することは出来ない。例えば、画面内に白（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）と赤（Ｒ＝２５５、Ｇ＝Ｂ＝０）が同時に存在する場合、上記の手法では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光源の強度がすべて最大強度に設定されるとともに、液晶パネルの信号値がＲＧＢともに最大値に設定される（透過率が最大になる）。その結果、白は正確に表示される。一方、赤を表示するためにＧとＢの光の成分は不要であるので、液晶パネルの信号値はＧ＝Ｂ＝０に設定される。しかし、実際にはＧ光源とＢ光源の光が漏れてくるため、所望の赤では表示されず、想定よりも白っぽく表示される。

特開２００８−１０２３７９号公報（米国特許出願公開第２００８／１５０８８０号明細書）

本発明が解決しようとする課題は、光源の色の数を限定することなく、表示したい画像と表示される画像の誤差を最小にすることができる液晶表示装置を提供することである。

実施形態の画像表示装置は、液晶パネル、バックライト、強度設定部、推定部、誤差算出部及び制御部を備える。バックライトは互いに異なるピーク波長を持つ光を放出し、それぞれ独立に発光強度を制御可能な複数の光源を有する。強度設定部は前記複数の光源のそれぞれの強度を設定する。推定部は前記設定された強度から、前記複数の光源を前記設定された強度で発光させた混合光が前記液晶パネルを透過した場合の透過光の色情報を推定する。誤差算出部は入力映像信号を前記透過光の色情報に従って補正することで補正映像信号を求め、前記補正映像信号を前記液晶パネルに書き込んで前記液晶パネルに前記混合光を入射させた際に表示される表示画像を推定し、前記表示画像と入力画像との間の明るさ及び色の表示誤差を算出する。制御部は前記強度のうち前記表示誤差が最小となる強度を前記バックライトの発光強度として設定する。

第１の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図 第１の実施形態のバックライト１１９の模式図 第１の実施形態のフローチャート 説明用の入力画像４００の例 入力画像４００の相対階調値のヒストグラム 比較例において白色を表示した場合の模式図 比較例において赤色を表示した場合の模式図 第１の実施形態の液晶表示装置１００が白色を表示した場合の模式図 第１の実施形態の液晶表示装置１００が赤色を表示した場合の模式図 第２の実施形態のバックライト１１９の模式図 第３の実施形態のバックライト１１９の模式図 第４の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図 第５の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図 第５の実施形態の畳み込み演算の概念図 第６の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図

（第１の実施形態）
図１は本実施形態の液晶表示装置１００のブロック図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、色変換部１０２、強度設定部１０４、色推定部１０６、信号補正部１０８、誤差算出部１１０、制御部１１２、液晶制御部１１４、光源制御部１１５及び画像表示部１２０を備える。

画像表示部１２０は、バックライト１１９と液晶パネル１１８とを有する。バックライト１１９は異なる発光ピーク波長を持つ複数色の光源を備える。バックライト１１９は全面一括で発光する光の強度を変調することが可能である。液晶パネル１１８はバックライト１１９からの光の透過率又は反射率を変調する。本実施形態では、バックライト１１９が独立に強度を制御可能なＲＧＢ３原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源を備える例について以下説明する。

色変換部１０２は、入力映像信号１０１をガンマ変換及び色変換して、映像信号１０３を得る。なお、入力映像信号１０１が液晶表示装置１００の外部で予めガンマ変換及び色変換される構成の場合、入力映像信号１０１をそのまま映像信号１０３として用いることができる。この場合、液晶表示装置１００に色変換部１０２は必ずしも必要ではない。

強度設定部１０４は、ルックアップテーブルに予め保持された各色の光源強度の組み合わせ情報から光源強度１０５を選択し、色推定部１０６と制御部１１２に送る。光源強度１０５は各色の光源の強度を示す情報のセットである。例えばＲＧＢ３原色の場合、光源強度１０５はＲ光源（赤色光源）の強度の情報とＧ光源（緑色光源）の強度の情報とＢ光源（青色光源）の強度の情報の組み合わせである。強度設定部１０４は複数の光源強度１０５を順次出力する。

色推定部１０６は、各色の光源が光源強度１０５に従って発光した場合の混合光が液晶パネルを透過した後の透過光の色情報１０７を推定し、信号補正部１０８に送る。信号補正部１０８は、まず映像信号１０３と透過光の色情報１０７から補正映像信号１０９を算出し、誤差算出部１１０と制御部１１２に送る。次に、誤差算出部１１０は補正映像信号１０９と映像信号１０３から、映像表示時に発生する誤差１１１を算出する。複数の光源強度１０５のそれぞれに対する誤差１１１が算出される。

制御部１１２は、複数の光源強度１０５の中で誤差１１１が最小となる光源強度１０５を光源の発光強度１１３として設定し、光源制御部１１５に送る。さらに、制御部１１２は、光源が発光強度１１３で発光する時の補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る。液晶制御部１１４は液晶制御信号１１６を生成し、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８に表示させる。光源制御部１１５は光源制御信号１１７を生成し、バックライト１１９を発光強度１１３で発光させる。

図２は、本実施形態のバックライト１１９の模式図である。バックライト１１９は、複数の光源１２１を備える。それぞれの光源１２１は、Ｒ光源１２２、Ｇ光源１２３及びＢ光源１２４を備える。Ｒ光源１２２、Ｇ光源１２３及びＢ光源１２４の発光強度はそれぞれ独立に制御可能である。ただし、バックライト１１９の光源１２１に含まれるすべてのＲ光源１２２に関して同じ発光強度が設定される。バックライト１１９の光源１２１に含まれるすべてのＧ光源１２３に関して同じ発光強度が設定される。バックライト１１９の光源１２１に含まれるすべてのＢ光源１２４に関して同じ発光強度が設定される。なお、図２はバックライトの構成の一例であり、その他の構成であってもよい。例えば、バックライト１１９の光源はＲＧＢ３色光源に限らず、ピーク波長の異なる４色以上の光源を備えても良いし、ピーク波長の異なる２色の光源を備えてもよい。

図３は、本実施形態の液晶表示装置１００の動作を示すフローチャートである。色変換部は入力映像信号１０１に対して色変換を行い、入力映像信号１０３を算出する（Ｓ２０１）。具体的には、色変換部１０２はまず入力映像信号１０１の各画素のＲ、Ｇ及びＢのサブピクセルのそれぞれの階調値に対して数式（１）のガンマ変換を行う。

数式（１）で、S_inR(x,y)、S_inG(x,y)、S_inB(x,y)は入力映像信号の座標(x,y)におけるＲＧＢ各色のサブピクセルの階調値であり、これらの階調値は８ビット(０〜２５５)で表現される。入力映像信号の階調値S_inR(x,y)、S_inG(x,y)、S_inB(x,y)に対してガンマ変換を行うと階調値L_inR(x,y)、L_inG(x,y)、L_inB(x,y)が得られる。階調値L_inR(x,y)、L_inG(x,y)、L_inB(x,y)は０から１の相対的な値で表現される。γはガンマ係数を表す。本実施形態では、数式（１）に従ってガンマ変換を行う構成としたが、入力映像信号の階調値とガンマ変換後の階調値とを対応付けたルックアップテーブルを予め用意しておき、ルックアップテーブルを参照することでガンマ変換の処理を行ってもよい。

色変換部１０２は、入力映像信号の全画素のＲ、Ｇ、Ｂの各サブピクセルの値に対して上記の変換を行う。色変換部１０２は、数式（２）に基づいて、入力映像の階調値L_inR(x,y)、L_inG(x,y)、L_inB(x,y)から三刺激値X_in(x,y)、Y_in(x,y)、Z_in(x,y)を求める。

数式（２）のＭは３×３の色変換マトリックスを示す。色変換マトリクスは色空間を変えるためのもので、出力デバイスの特性に応じて適宜選択される。三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))を算出するには、数式（２）の色変換マトリクスを用いて、入力映像の階調値(L_inR(x,y)，L_inG(x,y)，L_inB(x,y))から画素毎に算出してもよいし、ルックアップテーブルに色変換による三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と階調値(L_inR(x,y)，L_inG(x,y)，L_inB(x,y))の関係を保持しておき、ルックアップテーブルを参照して画素毎に三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))を求めてもよい。色変換された入力映像信号１０３は信号補正部１０８と誤差算出部１１０に入力される。

次に、強度設定部１０４はＲ、Ｇ、Ｂの光源強度１０５を設定して色推定部１０６に送る（Ｓ２０２）。本実施形態の強度設定部１０４は、ＲＧＢ各色の光源強度を最小値から最大値までの範囲内で変化させた複数の組み合わせを色推定部１０６に送る。例えば、各色の光源強度を８ビットで表現すると、各色の強度の段階数は２５６通りである。ＲＧＢ３色の強度の全組み合わせは（２^８)^３＝１６，７７７，２１６通りである。別の実施形態として、強度設定部１０４が入力映像信号１０３から、発光強度１０５の候補となる複数の各色の光源強度１０５を設定し、候補となる光源強度１０５を色推定部１０６に送る構成でもよい。すなわち、強度設定部１０４は、全ての組み合わせではなく、一部の組み合わせを色推定部１０６に送ってもよい。例えば、１０００通り（ＲＧＢ各色１０段階ずつ）程度でも構わない。また、強度設定部１０４が誤差１１１に従って、光源強度１０５を更新する構成でもよい。

色推定部１０６は、各色の光源からの混合光が液晶パネルを透過した後の透過光の色情報を推定する（Ｓ２０３）。色推定部１０６が推定する色情報は、液晶パネルのＲ画素（Ｒ＝２５５、Ｇ＝Ｂ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値、Ｇ画素（Ｇ＝２５５、Ｒ＝Ｂ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値、Ｂ画素（Ｂ＝２５５、Ｒ＝Ｇ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値である。具体的には、各色の光源が単色で発光した時の三刺激値を予め計測しておき、単色発光時の三刺激値に各色光源の発光強度を乗じた値を足し合わせることで、混合光の三刺激値を推定する。色推定部１０６は推定された三刺激値を信号補正部１０８に送る。ＲＧＢ各光源が強度（R_BL，G_BL，B_BL）で発光するときの混合光の三刺激値は、数式（３−１）（３−２）（３−３）のように算出される。数式（３−１）は、Ｒ画素（Ｒ＝２５５、Ｇ＝Ｂ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。数式（３−２）はＧ画素（Ｇ＝２５５、Ｒ＝Ｂ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。数式（３−３）はＢ画素（Ｂ＝２５５、Ｒ＝Ｇ＝０）に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。

X_RG，Y_RG，Z_RGはＲ画素を透過するＧ光源の光の三刺激値のX成分，Y成分，Z成分を表す。X_GB，Y_GB，Z_GBはＧ画素を透過するＢ光源の光の三刺激値のX成分，Y成分，Z成分を表す。X_BR，Y_BR，Z_BRはＢ画素を透過するＲ光源の光の三刺激値のX成分，Y成分，Z成分を表す。その他についても同様である。

次に、信号補正部１０８は透過光の色情報１０７に基づいて、透過光に対応する混合光が液晶パネル１１８に照射された場合の、入力映像信号１０３を表示するための補正映像信号１０９を求める（Ｓ２０４）。具体的には数式（４）のように、混合光の三刺激値と画素毎の入力映像の三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))から液晶パネルの補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))を算出する。

数式（３−１）、（３−２）、（３−３）及び（４）では、液晶パネルに黒表示した時の光源の光の漏れが考慮されていない。光の漏れを考慮するために、以下の数式（５）〜（７）を用いてもよい。数式（５）に従って液晶パネルに黒表示した時の光の三刺激値(X_KW'，Y_KW'，Z_KW')を求める。黒表示した時の三刺激値(X_KW'，Y_KW'，Z_KW')と入力映像の三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))との関係は数式（６）で表される。補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))は数式（７）に従って算出される。

ただし、補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))の各要素の値が０〜１の範囲に収まらない場合、数式（８）に従って補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))の各要素の値を補正し、補正信号値(R'_LC(x,y)，G'_LC(x,y)，B'_LC(x,y))を得る。

誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する（Ｓ２０５）。光源が光源強度(R_BL，G_BL，B_BL)で発光し、かつ、補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))の各要素の値が０〜１の範囲に収まらない場合に、画面に表示される光の三刺激値(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))を数式（９）に従って算出する。補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))がいずれも０〜１の範囲に収まる場合、誤差算出部１１０は(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))を算出せず、誤差１１１を０に設定する。

誤差算出部１１０は、次に、入力映像信号１０３の三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と実際に表示される三刺激値(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))との誤差をCIELAB空間で算出する。入力映像信号１０３の三刺激値は理想画像の三刺激値である。また、実際に表示される三刺激値は表示画像の三刺激値である。具体的には、三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と三刺激値(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))をそれぞれ、数式（１０）に従ってLAB空間の(L_in(x,y)，a_in(x,y)，b_in(x,y))と(L'(x,y)，a'(x,y)，b'(x,y))に変換する。

数式（１０）の(X_n，Y_n，Z_n)はＲＧＢ光源を最大出力で点灯させた時（白色発光時）の三刺激値を表す。さらに、(L_in(x,y)，a_in(x,y)，b_in(x,y))と(L'(x,y)，a'(x,y)，b'(x,y))との表示誤差ΔE(x,y)を数式（１１）に従って算出する。

以上によって、光源が光源強度(R_BL，G_BL，B_BL)で発光する時の座標(x,y)における表示誤差ΔE(x,y)が算出される。CIELAB空間は均等色空間であり、表示誤差ΔE(x,y)は明るさと色を含んだ表示誤差を表す。誤差算出部１１０は、画面内の全画素の表示誤差ΔE(x,y)の最大値を、光源強度１０５に対応する誤差１１１として制御部１１２に入力する。本実施形態では、画面内の全画素の表示誤差ΔE(x,y)の最大値を誤差１１１として用いたが、表示誤差ΔE(x,y)の総和や平均値を誤差１１１として用いる構成でもよい。また、本実施形態では、画面内全画素における表示誤差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定したが、画面内の全画素から抽出した一部の画素の表示誤差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定してもよい。

制御部１１２は、光源設定部１０４によって設定された複数個の光源強度１０５のそれぞれに関する誤差１１１の中から最小値を求め、最小値に対応する光源強度１０５を発光強度１１３として設定する。制御部１１２は、発光強度１１３を光源制御部１１５に送る。制御部１１２は、発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る（Ｓ２０６）。発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９とは、誤差１１１が最小となる場合の補正映像信号１０９である。液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネルに送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する（Ｓ２０７）。

図４Ａ、図４Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは本実施形態の効果を説明する模式図である。図５Ａ及び図５Ｂは比較例の模式図である。

図４Ａは以下の説明に用いる入力画像の例である。入力画像４００の半分は白色領域４０１であり、残りの半分は赤色領域４０２である。図４Ｂは入力画像４００の相対階調値のヒストグラムである。相対階調値とは、０から１．０までの間の値で表現された階調値である。入力画像４００の場合、Ｒ成分の相対階調値は全ての画素で１．０である。Ｇ成分及びＢ成分の相対階調値は半分の画素で０であり、残りの半分の画素で１．０である。

比較例では、ＲＧＢ各色の光源強度は入力画像のＲＧＢの各成分の最大値に応じて設定される。光源強度が（BL_R，BL_G，BL_B）であるとすると、BL_R=1.0、BL_G=1.0、BL_B=1.0となる。

図５Ａは比較例で白色を表示した場合の模式図である。図５Ｂは比較例で赤色を表示する場合の模式図である。光源部５０１から光源強度（BL_R，BL_G，BL_B）に従った強度の光が放出され、液晶パネル５０２を透過する。グラフ５０３は表示される光の強度と表示誤差ΔＥの大きさを模式的に表す。白を表示する画素では、液晶パネルに供給する信号値を（LC_R(W)、LC_G(W)、LC_B(W)）とすると、LC_R(W)、=1.0、LC_G(W)＝1.0、LC_B(W)=1.0として、光源の光を透過させることで、想定している白を表示することが可能である。ここで図５Ａ及び図５Ｂにおいて、X_in(W)、Y_in(W)、Z_in(W)は、表示したい白色の三刺激値であり、X_out(W)、Y_out(W)、Z_out(W)は従来方式によって表示される白色の三刺激値を表し、X_out(Ｒ)、Y_out(Ｒ)、Z_out(Ｒ)は赤色の三刺激値を表す。

赤を表示する画素では、各色の光源強度がBL_R=1.0、BL_G=1.0、BL_B=1.0である場合、液晶パネルに供給する各色の信号値はLC_R(R)=1.0、LC_G(R)＝0.0、LC_B(R)=0.0に設定される。すなわち、Ｇ及びＢ光源の光を液晶セルで遮断することにより赤を表示する。しかし、液晶パネルのＧ、Ｂの信号値を０に設定しても、実際にはＧ、Ｂ光源から光がもれて表示誤差ΔＥが生じる。そのため、実際に表示される光は想定よりも、Ｇ成分の光とＢ成分の光が増加して赤が白っぽく見える。

図５Ｃは本実施形態で白色を表示した場合の模式図である。図５Ｄは本実施形態で赤色を表示した場合の模式図である。本実施形態では、光源強度をある値に設定した場合の表示画像の三刺激値と理想画像の三刺激値との誤差を推定して、誤差が最小になるような光源強度を設定する。そのため、図４Ａの入力画像４００が入力された場合、赤を表示するための表示誤差ΔＥと白を表示するための表示誤差ΔＥが同じ程度大きさで、かつ、最小になるようにＲＧＢ各色の光源強度が設定される。図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、従来方式よりもＧとＢの光の強度が弱くなるため、白の表示誤差がわずかに発生するものの、赤を表示した場合の誤差も小さい値に抑えることが出来るので、全体として想定している色に近い画像を表示することが可能である。図５Ｃ及び図５ＤにおいてX'_out(W)、Y'_out(W)、Z'_out(W)は本実施形態の液晶表示装置で表示される白色の三刺激値を表し、X'_out(Ｒ)、Y'_out(Ｒ)、Z'_out(Ｒ)は赤色の三刺激値を表す。

以上、本実施の形態によれば、光源の色の数を限定することなく、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ部分については説明を省略する。

図６は本実施形態のバックライト１１９の模式図である。本実施形態のバックライト１１９は複数の光源１２１を有する。本実施形態の光源１２１は、Ｒ光源１２２、Ｇ光源１２３、Ｂ光源１２４及び第４の光源としてＣｙ光源１２５（シアン）を備える。本実施形態では第４の光源としてシアン色のＣｙ光源１２５を使用する例を挙げるが、シアン以外の色の光源であってもよいし、光源の数は５色以上であってもよい。

本実施形態の強度設定部１０４は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙの光源強度１０５を設定して色推定部１０６に送る。色推定部１０６は、第１の実施形態と同様に、各色の光源からの混合光が液晶パネルを透過した後の光の三刺激値を推定する。本実施形態において混合光の三刺激値は具体的に数式（１２−１）、（１２−２）及び（１２−３）に従って算出する。数式（１２−１）はＲ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（１２−２）はＧ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（１２−３）はＢ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。

数式（１２−１）、（１２−２）及び（１２−３）において、X_RCはＲ画素を透過するCy光源の光のX成分、Y_RCはＲ画素を透過するCy光源の光のY成分、Z_RCはＲ画素を透過するCy光源の光のZ成分を表す。その他についても同様である。

次に、信号補正部１０８は透過光の色情報１０７に基づいて、透過光に対応する混合光が液晶パネル１１８に照射された場合の、入力映像信号１０３を表示するための補正映像信号１０９を求める。具体的には数式（１３）のように、液晶パネルの補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))を算出する。

数式（１２−１）、（１２−２）、（１２−３）及び（１３）では、液晶パネルに黒表示した時の光源の光の漏れが考慮されていない。光の漏れを考慮するために、以下の数式（１４）と第１の実施形態の数式（６）及び数式（７）を用いてもよい。数式（１４）に従って液晶パネルに黒表示した時の光の三刺激値(X_KW'，Y_KW'，Z_KW')を求める。黒表示した時の三刺激値(X_KW'，Y_KW'，Z_KW')と入力映像の三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))との関係は数式（６）で表される。補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))は数式（７）に従って算出される。

ただし、(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値が0〜1の範囲に収まらない場合、第1の実施形態と同様に(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値を補正し、(R'_LC(x,y)、G'_LC(x,y)、B'_LC(x,y))を得る。

次に、第１の実施形態と同様に、誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する。制御部１１２は、光源設定部１０４が設定した４色の光源強度１０５とそれに対応する誤差１１１を参照して、誤差１１１が最小となるような光源強度１０５を発光強度１１３として設定する。制御部１１２は発光強度１１３を光源制御部１１５に送る。制御部１１２は、発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る。発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９とは、誤差１１１が最小となる場合の補正映像信号１０９である。液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネル１１８に送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施の形態によれば、４色以上の光源を使用することで再現可能な色再現域を拡大しつつ、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。第１、第２の実施形態と同じ部分については説明を省略する。

図７は本実施形態のバックライト１１９の模式図である。本実施形態では、バックライト１１９の光源１２１が、第１の白色光源１２６と第２の白色光源１２７の２種類の光源を備える。第１の白色光源１２６と第２の白色光源１２７は、それぞれ異なる波長に発光ピークを持つ２種類の白色LEDである。本実施形態では、２種類の光源として、異なる波長に発光ピークを持つ２種類の白色LEDを使用したが、異なる波長に発光ピークを持つLEDであれば白色LEDに限るものではない。

以下では、第１の白色光源をＷ１、第２の白色光源をＷ２と表現する。本実施形態の強度設定部１０４は、Ｗ１、Ｗ２の光源強度１０５を設定して色推定部１０６に送る。色推定部１０６は、２種類の白色光源Ｗ１、Ｗ２がそれぞれ強度W1_BL、W2_BLで発光した場合の混合光が液晶パネルを透過した後の光の三刺激値を推定する。本実施形態において混合光の三刺激値は、数式（１５−１）、（１５−２）及び（１５−３）に従って算出される。数式（１５−１）はＲ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（１５−２）はＧ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（１５−３）はＢ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。

ただし、X_RW1はＲ画素を透過するW1光源の光のX成分、Y_RW1はＲ画素を透過するW1光源の光のY成分、Z_RW1はＲ画素を透過するW1光源の光のZ成分を表す。W2光源の光についても同様である。

次に、信号補正部１０８は透過光の色情報１０７に基づいて、透過光に対応する混合光が液晶パネル１１８に照射された場合の、入力映像信号１０３を表示するための補正映像信号１０９を求める。具体的には数式（１６）に従って、液晶パネルの補正信号値(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))を算出する。

数式（１５−１）、（１５−２）、（１５−３）及び（１６）では、液晶パネルに黒表示した時の光源の光の漏れが考慮されていない。光の漏れを考慮するために、以下の数式（１７）と第１の実施形態の数式（６）及び数式（７）を用いてもよい。数式（１７）に従って液晶パネルに黒表示した時の光の三刺激値(X_KW',，Y_KW'，Z_KW')を求める。黒表示したときの三刺激値(X_KW'，Y_KW'，Z_KW')と入力映像の三刺激値(X_in(x,y),Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))との関係は数式（６）で表される。補正信号値
(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))は数式（７）に従って算出される。

ただし、(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値が0〜1の範囲に収まらない場合、第１、第２の実施形態と同様に(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値を補正し、(R'_LC(x,y)、G'_LC(x,y)、B'_LC(x,y))を得る。

次に、第１、第２の実施形態と同様に、誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する。制御部１１２は、光源設定部１０４が設定した２色の光源強度１０５とそれに対応する誤差１１１を参照して、誤差１１１が最小となるような光源強度１０５を発光強度１１３として設定する。制御部１１２は発光強度１１３を光源制御部１１５に送る。制御部１１２は、発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る。液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネル１１８に送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施形態によれば、２色の光源を使用することで再現可能な色再現域を拡大し、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図である。本実施形態の液晶表示装置１００の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、強度設定部１０４が映像信号１０３に従って光源強度１０５の初期値を設定することと、制御部１１２から強度設定部１０４に入力される誤差情報１３０に従って、強度設定部１０４が光源強度１０５を更新することとが第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態と第１の実施形態との相違点に絞って詳細に説明する。

映像信号１０３は信号補正部１０８、誤差算出部１１０及び強度設定部１０４に入力される。強度設定部１０４は映像信号１０３に従って光源強度１０５の初期値を算出する。入力映像から各色の光源強度を算出する複数の方法が考えられるが、例えば光源の数がＲＧＢ３原色の場合は数式（１８）のように３×３の色変換マトリクスＮを予め用意しておき、画面内の全画素の三刺激値の最大値(X_max、Y_max、Z_max)から光源強度(R_BL、G_BL、B_BL)に変換する方法がある。

初期値として設定された光源強度１０５は第１の実施形態と同様に色推定部１０６に入力される。色推定部１０６は透過光の三刺激値を推定する。信号補正部１０８は補正映像信号１０９を算出する。誤差算出部１１０は誤差１１１を算出して、誤差１１１を制御部１１２に入力する。誤差算出部１１０は第１の実施形態と同様に全画素で表示誤差ΔE(x,y)を算出し、表示誤差ΔE(x,y)の最大値ΔE_maxを求める。誤差算出部１１０は、表示誤差ΔE(x,y)が最大値ΔE_maxになる画素におけるＬ、ａ、ｂ成分それぞれについての表示画像と理想画像との誤差であるΔL_max、Δa_max、Δb_maxを求める。誤差算出部１１０は、最大値ΔE_max、ΔL_max、Δa_max及びΔb_maxを誤差１１１として制御部１１２に入力する。本実施形態では、色差ΔE(x,y)が最大値をとる画素のΔE(x,y)、ΔL(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)を誤差１１１として用いるが、各画素のΔE(x,y)、ΔL(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)の総和や平均値を誤差１１１とする構成でもよい。また、本実施形態では、画面内全画素における色差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定したが、画面内の全画素から抽出した一部の画素の色差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定する構成でもよい。

制御部１１２は予め設定された閾値と表示誤差ΔE_maxとを比較する。表示誤差ΔE_maxが閾値よりも小さければ、制御部１１２は表示誤差ΔE_maxが十分に小さいと判定する。
表示誤差ΔE_maxが十分に小さいと判定された場合、制御部１１２は表示誤差ΔE_maxに対応する光源強度１０５を発光強度１１３として光源制御部１１５へ入力するとともに、表示誤差ΔE_maxに対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に入力する。

表示誤差ΔE_maxが十分小さいと判定されなかった場合、制御部１１２は表示誤差ΔE_max、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxを誤差情報１３０として強度設定部１０４に入力する。強度設定部１０４は光源強度１０５と誤差情報１３０から光源強度１０５を更新して色推定部１０６に入力する。

以下、本実施形態での光源強度１０５の更新処理を説明する。本実施形態では、制御部１１２から誤差情報１３０として、CIELAB空間のL、a、bそれぞれについての表示画像と理想画像との表示誤差ΔE_max、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxが入力される。強度設定部１０４は表示誤差ΔE_max、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値に従って、各色の光源強度１０５の変化量を設定する。すなわち、光源の色の数がR、G、Bの３原色の場合、表示誤差ΔE_max、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxからRGB各色の強度の変化量ΔR_max、ΔG_max、ΔB_maxを算出し、数式（１９）に従って光源強度を更新する。ただし、R_BL ⁱ、G_BL ⁱ、B_BL ⁱはｉ回目の更新によって算出された光源強度であり、初期値はR_BL ⁰、G_BL ⁰、B_BL ⁰である。

本実施形態では、ΔE_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を求め、求められた(ΔR、ΔG、ΔB)を変化量(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)として設定する。または、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの絶対値である|ΔL_max|、|Δa_max|、|Δb_max|の最大値を求め、|ΔL_max|が最大の時は、ΔL_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を変化量(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)として設定し、|Δa_max|が最大の時は、Δa_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を変化量(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)として設定し、|Δb_max|が最大の時は、Δb_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を変化量(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)と設定してもよい。(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)は計算により求めても良いし、予め(ΔL_max、Δa_max、Δb_max)と(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)との関係をルックアップテーブルに保持しておき、ルックアップテーブルを参照することで、(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)を算出しても良い。表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値は各色の光源強度の過不足を反映する。例えば、Ｒ成分の光源強度が不足している場合の表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値に対して、正の値の変化量ΔRが対応付けられる。逆に、Ｒ成分の光源強度が過剰である場合の表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値に対して、負の値の変化量ΔRが対応付けられる。光源の数が３色以外である場合も同様である。本実施形態では、全面一括で発光する光の強度を変調することが可能なバックライトを使用し、画面内の全画素からΔE_maxを算出しバックライトの光源強度を更新したが、画面を分割した複数の照明領域毎に独立に各色の光源強度を制御可能なバックライトを使用し、照明領域毎にΔE_maxを算出し照明領域毎に光源強度を更新する構成であってもよい。

色推定部１０６、信号補正部１０８、誤差算出部１１０及び制御部１１２は、更新された光源強度１０５に基づいて上述した処理を行う。制御部１１２によって、表示誤差ΔE_maxが十分小さいと判定されるまで、更新処理は繰り返される。なお、予め設定された更新回数に到達した場合に、最後に更新した光源強度１０５を制御部１１２が発光強度１１３として設定する構成であってもよい。

液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネルに送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施の形態によれば、膨大な数の組み合わせの強度による誤差を算出し評価することなく少ない演算回数で、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、第１の実施形態の構成に加えて、バックライト１１９が、画面を分割した複数の領域毎に独立に各色の光源強度を制御可能な、異なる発光ピーク波長を持つ複数色の光源を備え、光源強度１０５から強度の空間的な分布である強度分布１３２を推定する強度分布推定部１３１を備える。本実施形態では、光源がRGB３色の場合について説明するが光源の色の数がこの限りではない。

本実施形態のバックライト１１９は第１の実施形態と基本的な構成は同じである。ただし、本実施形態のバックライト１１９は図２の光源１２１毎に、Ｒ光源１２２、G光源１２３、Ｂ光源１２４の強度を個別に制御することが可能である。光源１２１の各々の照明領域は液晶パネル１２０の表示領域の一部分であって、液晶パネル１２０の表示領域を仮想的に分割した領域のいずれかに対応する。光源１２１の各々の照明領域は、当該光源１２１のバックライト１１９上での空間的な配置に基づいて定められる。

それぞれの光源１２１の位置近傍に表示される入力映像信号１０３の照明領域を光源１２１毎にあらかじめ定めておく。強度設定部１０４は照明領域毎にＲ、Ｇ、Ｂの光源強度１０５を設定して強度分布推定部１３１に送る。

強度分布算出部１３１は、光源強度１０５に従ってバックライト１１９が光を液晶パネル１１８に照射する光の強度分布１３２を光源の色ごとに算出する。具体的には、各照明領域の光源強度１０５と予め求められた光源の各色の発光強度分布を数式（２０）に示す畳み込み演算を行うことで、位置(x,y)における光源の強度分布１３２を求める。

数式（２０）で、M及びNは奇数であり、R_d(x,y)はＲ光源１２２の光の強度分布であり、G_d(x,y)はＧ光源１２３の光の強度分布であり、B_d(x,y)はＢ光源１２４の光の強度分布である。M、Nはそれぞれ発光強度分布の水平方向と垂直方向のサイズを示す奇数であり、R_BL(x,y)、G_BL(x,y)及びB_BL(x,y)は座標(x,y)が含まれる領域のＲ光源１２２、Ｇ光源１２３及びＢ光源１２４の光源強度を示し、P_R(i,j)、P_G(i,j)及びP_B(i,j)は位置(i,j)におけるＲ光、Ｇ光及びＢ光の発光強度分布の強度を示す。

畳み込み演算の例を図１０に示す。画像上に複数の照明領域１０００が設定される。黒丸１０００は座標(x,y)の画素位置にあり、強度分布R_d(x,y)を算出する対象の画素位置である。発光強度分布１００１はＭ×Ｎ画素の矩形領域である。白丸１００２は、発光強度分布１００１内の相対座標(i,j)に位置し、画像における画素の座標では(x-(M-1)/2+i,y-(N-1)/2+j)に位置する。また、画像の外郭部にあたる領域に関しては、光源強度１０５を鏡面反射させることで、式(２０）の畳み込み演算を行い、強度分布１３２であるR_d(x,y)、G_d(x,y)、B_d(x,y)を求める。

強度分布算出部１３１で算出された強度分布１３２は、色推定部１０６に入力される。本実施形態では、全画素位置における強度分布を算出するが、本実施形態の簡易的な構成として各領域内の画素には当該領域の光源の発光強度と同じ強度の光が入射するとして強度分布を推定しても良い。すなわち、数式（２１）のように強度分布を推定する構成でもよい。数式（２１）で、R_BL(x,y)は座標(x,y)が含まれる領域の光源Ｒ１２２の光源強度である。

次に、色推定部１０６は、液晶パネルの各画素位置に照射された各色の光源からの混合光が液晶パネルを透過した後の光の三刺激値を推定する。本実施形態において座標(x,y)における混合光の三刺激値は、座標(x,y)における強度(R_d(x,y)、G_d(x,y)、B_d(x,y))から、数式（２２−１）、（２２−２）及び（２２−３）に従って算出される。数式（２２−１）はＲ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（２２−２）はＧ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式であり、数式（２２−３）はＢ画素に混合光を照射した場合の透過光の三刺激値を求める式である。

上記の数式で、例えばX_RGはＲ画素を透過するＧ光源の光のX成分、Y_RGはＲ画素を透過するＧ光源の光のY成分、Z_RGはＲ画素を透過するＧ光源の光のZ成分を表す。その他についても同様な意味である。

次に、信号補正部１０８は混合光の下で、入力映像信号１０３を表示するための補正映像信号１０９を求め誤差算出部１１０に入力する。具体的には数式（２３）に従って、液晶パネルの補正信号値(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))を算出する。

数式（２２−１）、（２２−２）、（２２−３）及び（２３）では、液晶パネルに黒表示した時の光源の光の漏れが考慮されていない。光の漏れを考慮するために、以下の数式（２４）と第１の実施形態の数式（６）及び（７）を用いてもよい。数式（２７）に従って、液晶パネルに黒表示した時の光の三刺激値(X_KW',Y_KW',Z_KW')を求める。黒表示したときの三刺激値(X_KW',Y_KW',Z_KW')と入力映像の三刺激値(X_in(x,y),Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と補正信号値(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))との関係は数式（６）で表される。補正信号値(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))は数式（７）に従って算出される。

ただし、(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値が0〜1の範囲に収まらない場合、第１、第２の実施形態と同様に(R_LC(x,y)、G_LC(x,y)、B_LC(x,y))の値を補正し、(R'_LC(x,y)、G'_LC(x,y)、B'_LC(x,y))を得る。

次に、誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する。座標(x,y)における補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))の値が０〜１の範囲に収まらない場合に、画面に表示される光の三刺激値(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))を数式（２５）に従って算出する。補正信号値(R_LC(x,y)，G_LC(x,y)，B_LC(x,y))がいずれも０〜１の範囲に収まる場合は、(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))は算出せず、誤差１１１は０とする。

次に、理想画像と表示画像との誤差を求める。すなわち、座標(x,y)における入力映像信号１０３の三刺激値(X_in(x,y)，Y_in(x,y)，Z_in(x,y))と実際に表示される三刺激値(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z'(x,y))との誤差をCIELAB空間で算出する。具体的には、まず数式（２６）に従って、(X_in(x,y)，Y_in(x,y)、Z_in(x,y))と(X'(x,y)，Y'(x,y)，Z' (x,y))をそれぞれ、LAB空間の(L_in(x,y)，a_in(x,y)，b_in(x,y))と(L'(x,y)，a'(x,y)，b'(x,y))に変換する。

ここで、(X_n,，Y_n，Z_n)はRGB光源を最大出力で点灯させた時(白色発光時)の三刺激値を表す。さらに、(L_in(x,y)，a_in(x,y)，b_in(x,y))と(L'(x,y)，a'(x,y)，b'(x,y))の表示誤差ΔE(x,y)を数式（２７）に従って算出する。

また、L、a、ｂ各成分の表示誤差ΔL(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)を数式（２８）に従って算出する。

誤差算出部１１０は、画面内の全画素の表示誤差ΔE(x,y)の最大値ΔE_maxを求める。誤差算出部１１０は、表示誤差ΔEが最大値ΔE_maxになる画素でのＬ成分、ａ成分及びｂ成分それぞれの誤差であるΔL_max、Δa_max及びΔb_maxを求める。誤差算出部１１０は、ΔE_max、ΔL_max、Δa_max及びΔb_maxを光源強度１０５に対応する誤差１１１として制御部１１２に入力する。

本実施形態では、色差ΔE(x,y)が最大値をとる画素のΔE(x,y)、ΔL(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)を誤差１１１として用いるが、各画素のΔE(x,y)、ΔL(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)の総和や平均値を誤差１１１とする構成でもよい。また、本実施形態では、画面内全画素における色差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定したが、画面内の全画素から抽出した一部の画素の色差ΔE(x,y)から誤差１１１を設定する構成でもよい。

次に、制御部１１２は予め設定された閾値と表示誤差ΔE_maxとを比較する。表示誤差ΔE_maxが閾値よりも小さければ、制御部１１２は表示誤差ΔE_maxが十分に小さいと判定する。

表示誤差ΔE_maxが十分に小さいと判定された場合、制御部１１２は表示誤差ΔE_maxに対応する光源強度１０５を発光強度１１３として光源制御部１１５へ入力するとともに、表示誤差ΔE_maxにに対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に入力する。

表示誤差ΔE_maxが十分小さいと判定されなかった場合、制御部１１２は表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_max及びΔE_maxが発生する領域の位置情報を誤差情報１３０として強度設定部１０４に入力する。強度設定部１０４は光源強度１０５と誤差情報１３０から光源強度１０５を更新して色推定部１０６に入力する。

以下、本実施形態での光源強度１０５の更新処理を説明する。本実施形態では、制御部１１２から誤差情報１３０として、CIELAB空間のL、a、bそれぞれについての表示画像と理想画像との表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxとが入力される。強度設定部１０４はこのΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値にしたがって、照明領域毎の各色の光源強度１０５の変化量を設定する。

光源の色の数がR、G、Bの３原色の場合、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxから、各照明領域のRGB各色の強度変化量であるΔR(k)、ΔG(k)、ΔB(k)を算出し、光源強度１０５を更新する。まず、表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxに対する強度変化量ΔR_max、ΔG_max、ΔB_maxを求める。変化量(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)の算出方法は、ΔE_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)と設定する。または、ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの絶対値である|ΔL_max|、|Δa_max|、|Δb_max|の最大値を求め、|ΔL_max|が最大の時は、ΔL_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)とし、|Δa_max|が最大の時は、Δa_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)とし、|Δb_max|が最大の時は、Δb_maxを最も効率よく小さくすることの出来る(ΔR、ΔG、ΔB)を(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)と設定してもよい。(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)は計算により求めても良いし、予め(ΔL_max、Δa_max、Δb_max)と(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)との関係をルックアップテーブルに保持しておき、ルックアップテーブルを参照することで、(ΔR_max、ΔG_max、ΔB_max)を算出しても良い。表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値は各色の光源強度の過不足を反映する。例えば、Ｒ成分の光源強度が不足している場合の表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値に対して、正の値の変化量ΔR_maxが対応付けられる。逆に、Ｒ成分の光源強度が過剰である場合の表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxの値に対して、負の値の変化量ΔR_maxが対応付けられる。光源の数が３色以外である場合も同様である。

次に、表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxに対する強度変化量ΔR_max、ΔG_max、ΔB_maxと、各色光源の発光強度分布P_R(i,j)、P_G(i,j)、P_B(i,j)と、各領域とΔL_max、Δa_max、Δb_maxが発生する領域の位置に従って、強度設定部１０４は各領域の各色光源の強度変化量を設定する。例えば領域kの強度変化量は数式(２９)に従って設定される。

ただし、ΔR(k)、ΔG(k)、ΔB(k)は照明領域kの強度変化量である。R_BL(k)ⁱ、G_BL(k)ⁱ、B_BL(k)ⁱはｉ回目の更新によって算出された照明領域kの光源強度であり、初期値はR_BL(k)⁰、G_BL(k)⁰、B_BL(k)⁰である。またm,nはそれぞれ、照明領域kの中心位置のx座標とy座標を表す。P_R(i,j)は位置(i,j)におけるR光の発光強度分布の強度を示し、x_max、y_maxはそれぞれ表示誤差ΔL_max、Δa_max、Δb_maxが発生する画素位置のx座標、y座要を表す。G光とB光の発光強度分布について同様である。さらに、ΔR(k)、ΔG(k)、ΔB(k)から光源強度値R_BL(k)ⁱ、G_BL(k)ⁱ、B_BL(k)ⁱを数式（３０）に従って更新する。

本実施形態では光源の色は３色だが、光源の色が３色以外である時も同様である。

強度分布推定部１３１、色推定部１０６、信号補正部１０８、誤差算出部１１０及び制御部１１２は、更新された光源強度１０５に基づいて上述した処理を行う。制御部１１２によって、表示誤差ΔE_maxが十分小さいと判定されるまで、更新処理は繰り返される。なお、予め設定された更新回数に到達した場合に、最後に更新した光源強度１０５を制御部１１２が発光強度１１３として設定する構成であってもよい。

液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネルに送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施の形態によれば、画面を複数の領域に分割することでより細かく光源強度と映像信号を制御することで、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態について説明する。第１の実施形態と同じ部分については説明を省略する。図１１は、第３’の実施形態の液晶表示装置１００のブロック図である。本実施形態の液晶表示装置１００の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、強度設定部１０４が映像信号１０３に従って光源強度１０５を設定することが第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態と第１の実施形態との相違点に絞って詳細に説明する。本実施形態では、光源がRGBCy４色の場合について説明するが光源の色の数がこの限りではない。

本実施の形態の強度設定部１０４は映像信号１０３に従って光源強度１０５を設定する。入力映像から各色の光源強度を算出するには複数の方法が考えられるが、例として画面内の全画素の三刺激値の最大値(X_max、Y_max、Z_max)から光源強度(R_BL、G_BL、B_BL、C_BL)に変換する方法について説明する。(X_max、Y_max、Z_max)と(R_BL、G_BL、B_BL、C_BL)の関係は３ｘ４の三刺激値マトリックスを用いて、数式（３１）のように表すことが出来る。

ここで、(X_R、Y_R、Z_R)はR光源が最大強度で発光した時の三刺激値、(X_G、Y_G、Z_G)はG光源が最大強度で発光した時の三刺激値、(X_B、Y_B、Z_B)はB光源が最大強度で発光した時の三刺激値、(X_C、Y_C、Z_C)はCy光源が最大強度で発光した時の三刺激値を表す。

(X_max、Y_max、Z_max)は要素が３つであるのに対して、(R_BL、G_BL、B_BL、C_BL)は要素が４つであるため、数式（３１）には自由度があり数式（３１）を満たす(R_BL、G_BL、B_BL、C_BL)は一意に定まらない。そこで、ある１色の光源の強度に複数通りの値を設定し、それぞれの場合に数式（３１）を満たす他の３色の光源の強度を算出することで、数式（３１）を満たす複数の光源強度の組み合わせを算出し、光源強度１０５とする。強度設定部１０４は、光源強度１０５を色推定部１０６に送る。色推定部１０６は、第１の実施形態と同様に、各色の光源からの混合光が液晶パネルを透過した後の光の三刺激値を推定する。次に、信号補正部１０８は透過光の色情報１０７と映像信号１０３から補正映像信号１０９を算出し誤差算出部１１０に送る。

誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する。制御部１１２は、光源設定部１０４が設定した光源強度１０５とそれに対応する誤差１１１を参照して、誤差１１１が最小となるような光源強度１０５を発光強度１１３として設定する。制御部１１２は発光強度１１３を光源制御部１１５に送る。制御部１１２は、発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る。液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネル１１８に送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施形態によれば、膨大な数の組み合わせの強度による誤差を算出し評価することなく少ない演算回数で、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（第７の実施形態）
本実施形態の液晶表示装置１００は、第１の実施形態の構成に加えて、バックライト１１９が、画面を分割した複数の領域毎に独立に各色の光源強度を制御可能な、異なる発光ピーク波長を持つ複数色の光源を備える。本実施形態では、光源がRGB３色の場合について説明するが光源の色の数がこの限りではない。

本実施形態のバックライト１１９は第１の実施形態と基本的な構成は同じである。ただし、本実施形態のバックライト１１９は図２の光源１２１毎に、Ｒ光源１２２、G光源１２３、Ｂ光源１２４の強度を個別に制御することが可能である。光源１２１の各々の照明領域は液晶パネル１２０の表示領域の一部分であって、液晶パネル１２０の表示領域を仮想的に分割した領域のいずれかに対応する。光源１２１の各々の照明領域は、当該光源１２１のバックライト１１９上での空間的な配置に基づいて定められる。

それぞれの光源１２１の位置近傍に表示される入力映像信号１０３の照明領域を光源１２１毎にあらかじめ定めておく。強度設定部１０４は照明領域毎にＲ、Ｇ、Ｂの光源強度１０５を設定して色推定部１０６に送る。

次に、色推定部１０６は、照明領域毎に液晶パネルの各画素位置に照射された各色の光源からの混合光が液晶パネルを透過した後の光の三刺激値を推定する。本実施の形態では、各領域内の画素には当該領域の光源の発光強度と同じ強度の光が照射され、他領域の光源の光は照射されないとして、透過光の三刺激値を推定する。信号補正部１０８は透過光の色情報１０７と映像信号１０３から補正映像信号１０９を算出し誤差算出部１１０に送る。

次に、第１の実施形態と同様に、誤差算出部１１０は、補正映像信号１０９と入力映像信号１０３から、誤差１１１を算出する。本実施の形態においては、照明領域毎に当該照明領域内の画素の中で表示誤差ΔE(x,y)が最大となる画素の表示誤差ΔE(x,y)を誤差１１１として制御部１１２に送る。制御部１１２は、照明領域毎に光源設定部１０４が設定した光源強度１０５とそれに対応する誤差１１１を参照して、照明領域毎に誤差１１１が最小となるような光源強度１０５を当該照明領域の光源の発光強度１１３として設定する。制御部１１２は発光強度１１３を光源制御部１１５に送る。制御部１１２は、発光強度１１３に対応する補正映像信号１０９を液晶制御部１１４に送る。液晶制御部１１４は、液晶制御信号１１６を液晶パネル１１８に送り、補正映像信号１０９を液晶パネル１１８上の表示領域に表示する。また、光源制御部１１５は、光源制御信号１１７をバックライト１１９に送り、発光強度１１３に従った強度の光をバックライト１１９が照射するように制御する。

以上、本実施形態によれば、画面を複数の領域に分割することでより細かく光源強度と映像信号を制御することで、表示したい画像と実際に表示される画像の誤差を最小にして画像を表示することが可能になる。

（変形例）
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものである。本発明は、上記した各実施形態には限定されず、種々変形して実施できることは言うまでもない。要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００ 液晶表示装置、 １０１ 入力映像信号、 １０２ 色変換部
１０３ 映像信号、 １０４ 強度設定部、 １０５ 光源強度
１０６ 色推定部、 １０７ 透過光の色情報、 １０８ 信号補正部
１０９ 補正映像信号、 １１０ 誤差算出部、 １１１ 誤差
１１２ 制御部、 １１３ 発光強度、 １１４ 液晶制御部
１１５ 光源制御部、 １１６ 液晶制御信号、 １１７ 光源制御信号
１１８ 液晶パネル、 １１９ バックライト、 １３０ 誤差情報
１３１ 強度分布推定部、 １３２ 強度分布
１２１ 光源、 １２２ Ｒ光源、 １２３ Ｇ光源
１２４ Ｂ光源、 １２５ Ｃｙ光源、 １２６ 第１の白色光源
１２７ 第２の白色光源

Claims (8)

1. 液晶パネルと、
   互いに異なるピーク波長を持つ光を放出し、それぞれ独立に発光強度を制御可能な複数の光源を有するバックライトと、
   前記複数の光源のそれぞれの強度を設定する強度設定部と、
   前記設定された強度から、前記複数の光源を前記設定された強度で発光させた混合光が前記液晶パネルを透過した場合の透過光の色情報を推定する推定部と、
   入力映像信号を前記透過光の色情報に従って補正することで補正映像信号を求め、前記補正映像信号を前記液晶パネルに書き込んで前記液晶パネルに前記混合光を入射させた際に表示される表示画像を推定し、前記表示画像と入力画像との間の明るさ及び色の表示誤差を算出する誤差算出部と、
   前記強度のうち前記表示誤差が最小となる強度を前記バックライトの発光強度として設定する制御部と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記誤差算出部は、前記入力画像と前記表示画像との間の誤差を複数の画素について算出し、算出された誤差のうちの最大値を前記表示誤差として用いること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記誤差算出部が、前記表示誤差を均等色空間における色の誤差と明るさの誤差を合わせた誤差として算出すること、
   を特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記推定部は、前記光源が単色で発光した時の色情報の計測値を予め記憶し、前記計測値に各光源の前記強度を乗じた値を足し合わせることで前記透過光の色情報を推定すること、
   を特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記バックライトは、画面内の複数の領域のそれぞれに対応付けられた複数の単位光源を有し、前記単位光源のそれぞれは前記複数の光源を有し、前記発光強度は前記単位光源毎に制御可能であること、及び、
   前記強度設定部は、前記単位光源毎に強度を設定すること、
   を特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記強度設定部は、前記入力映像信号に従って前記光源の強度を設定すること、
   を特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
7. 前記強度設定部は、前記表示誤差に従って、前記光源の強度を再設定すること、
   を特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記強度設定部は、前記強度を予め定められた階調数で変えながら、前記複数の光源の全て対する全ての強度の組み合わせを順次出力し、
   前記推定部は前記強度の全ての組み合わせのそれぞれについて前記色情報を推定し、
   前記誤差算出部は前記強度の全ての組み合わせのそれぞれについて表示誤差を算出すること、
   を特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。

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