JP2018036403A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚のＬＣＤパネルを用い、コントラスト比を改善するとともに、色バランスを補正することで、特に暗部の色再現性を改善する。【解決手段】前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねて構成され、第２コントローラ３４は、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対してグレー画像信号Ｗ１を生成し、当該グレー画像信号Ｗ１を基にした信号Ｗ２から出力グレー画像信号Ｗ３を生成し、前記後面側ＬＣＤパネルに供給し、第１コントローラ３３は、前記グレー画像信号Ｗ１または前記信号Ｗ２を用いて、前記入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して色バランス補正処理を施しＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成し、前記ＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施し出力ＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３として前記前面側ＬＣＤパネルに供給する、画像表示装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、コントラスト比の改善とともに、色バランスの補正を行う画像表示装置および画像表示方法に関する。

従来のＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置においては、入力された画像に対し、パネルドライバーで折れ線ガンマによる補正を行うことで、目視における階調のリニアリティ特性を実現している。

しかしながら、実際には、液晶パネルをバックライトの照明が透過することで輝度表現を行っているため、特に、黒領域の階調特性が悪く、理想の輝度に比べて明るい方向に輝度が観測される、いわゆる黒浮きという現象が生じる。

この現象は、ＬＣＤパネルにおいて暗い領域を表示する際に、ＬＣＤパネルの遮光が完全でなく、バックライトの照明光が漏れるために発生するものである。従来のＣＲＴでは１００００：１程度、有機ＥＬパネルでは１００００００：１程度のコントラスト比が実現されている。しかしながら、本現象により、従来のＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置においては、コントラスト比が、１５００：１程度しか実現できていない。

そこで、このような１枚ＬＣＤ画像表示装置のコントラスト比改善のために、２枚のＬＣＤを使用した画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。いずれの画像表示装置も、ＬＣＤを２枚用いる構成とし、後ろ側のＬＣＤでバックライトの透過量を調整し、前側のＬＣＤでＲＧＢ表示を行わせることで、コントラスト比の改善を図っている。

特開平５−８８１９７号公報 国際公開第２００７／１０８１８３号

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、ＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置では、コントラスト比が、１５００：１程度しか実現できない問題がある。さらに、１枚のＬＣＤでは、暗い画像での色再現性の低下や、黒の品位低下により、画像の忠実再現が実現できていないことが大きな問題としてある。

一方、特許文献１、２のような２枚のＬＣＤパネルを用いた画像表示装置は、コントラスト向上と黒浮きの防止効果はある。しかしながら、色再現性の改善については、何ら言及されていない。

図１５は、２枚のＬＣＤパネルを用いた従来の画像表示装置１００における問題点を説明するための図である。後ろ側のバックライト１０３側のＬＣＤパネルを、ＬＶパネル（Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ Ｐａｎｅｌ）１０２と称し、画像を観る人間に近い側である前側のＬＣＤパネルを、ＲＧＢパネル１０１と称する。

図１５に示すように、ＲＧＢパネル１０１は、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブピクセルで構成されている。その一方で、ＬＶパネル１０２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブピクセルをまとめて１画素としている。つまり、ＲＧＢパネル１０１のサブピクセルをまとめた１画素に対して、ＬＶパネル１０２の１画素が共通であり、１：１の対応になっている。

従って、ＬＶパネル１０２の１画素を透過し、その後、ＲＧＢパネル１０１のそれぞれのサブピクセルを透過して合成された画像は、ＲＧＢまとめて輝度の調整が行われることとなる。このため、以下のような第１の問題点、および第２の問題点が生じる。

第１の問題点：暗部で光漏れによる色の白色化が発生する。
例えば、ＲＧＢいずれか１つを光らせる純色の場合に、Ｒだけを光らせＧＢは光らせないとき、ＧＢの光もれで、Ｒが白色化（白っぽくなること）する問題がある。

第２の問題点：色バランスがくずれる。
例えば、ＲＧＢ全部を光らせる混色の場合に、本来のＲＧＢのそれぞれの輝度値に見合ったＬＶ画素の輝度値、すなわちＬＶ値でなく、全てのサブピクセルに共通のＬＶ値となっている。このため、ＬＶパネルとＲＧＢパネルのそれぞれの透過率の掛け算としての透過後のＲＧＢの輝度値が、元のＲＧＢに対して異なることで、色バランスがくずれて変色して見える問題がある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、２枚のＬＣＤパネルを用い、コントラスト比を改善するとともに、色バランスを補正することで、特に暗部の色再現性を改善することのできる画像表示装置および画像表示方法を得ることを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、第１コントローラと第２コントローラを備え、前記第２コントローラは、入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、当該グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、当該出力グレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給し、前記第１コントローラは、前記グレー画像信号または前記グレー画像信号を基にした信号を用いて、前記入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する色バランスコントローラを備え、前記第１コントローラは、前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する第１ビット拡張回路を備え、前記ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前記前面側ＬＣＤパネルに対して供給する。

また、本発明に係る画像表示方法は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、当該グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、前記グレー画像信号または前記グレー画像信号を基にした信号を用いて、前記入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成し、前記ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前記前面側ＬＣＤパネルに対して供給し、当該出力グレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給する。

本発明によれば、２枚のＬＣＤパネルを用い、コントラスト比を改善するとともに、色バランスを補正することで、暗部の色再現性を改善することのできる画像表示装置および画像表示方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における画像表示装置の信号処理ブロック図である。 前記実施の形態１における画像表示装置に含まれるＲＧＢコントローラ、およびＬＶコントローラによる、より詳細な信号処理ブロック図である。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路の詳細構成図である。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路による局所的エッジホールド処理に関するフローチャートである。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路による局所的エッジホールド処理の動作結果を波形で示した図である。 前記実施の形態１における色バランスコントローラの説明図である。 前記実施の形態１の色バランスコントローラにおける補正係数に関する説明図である。 前記実施の形態１におけるビット拡張回路によるビット拡張処理の説明図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｒ）による階調変換特性を示した図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｗ）による階調変換特性を示した図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴによる暗部の色再現性向上の説明図である。 前記実施の形態１における２枚のＬＣＤパネルによるディスプレイ・モジュールの概略断面図である。 本発明の変形例における画像表示装置の信号処理ブロック図である。 前記実施の形態１および変形例の実験結果を示す説明図である。 ２枚のＬＣＤパネルを用いた従来の画像表示装置における問題点を説明するための図である。

以下、本発明の画像表示装置および画像表示方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１における画像表示装置は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が後面側ＬＣＤパネル、前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、第１コントローラと第２コントローラを備え、第２コントローラは、入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、出力グレー画像信号を後面側ＬＣＤパネルに対して供給し、第１コントローラは、グレー画像信号またはグレー画像信号を基にした信号を用いて、入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する色バランスコントローラを備え、第１コントローラは、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する第１ビット拡張回路を備え、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前面側ＬＣＤパネルに対して供給する。

図１は、実施の形態１における画像表示装置の信号処理ブロック図である。図１に示した本実施の形態１における画像表示装置１０は、画像表示装置本体２０とＬＣＤモジュール３０を備えて構成されている。

画像表示装置本体２０は、画像処理エンジン２１を含んで構成されている。一方、ＬＣＤモジュール３０は、Ｉ／Ｆ（インタフェース）３１、ＲＧＢコントローラ（第１コントローラ）３３、ＬＶ（ライトバルブ）コントローラ（第２コントローラ）３４、ＲＧＢパネル（前面側ＬＣＤパネル）３５、およびＬＶパネル（後面側ＬＣＤパネル）３６を備えて構成されている。

画像表示装置本体２０内の画像処理エンジン２１は、ＲＧＢ画像を生成し、ＬＣＤモジュール３０に送信する。ＬＣＤモジュール３０内のＩ／Ｆ３１は、画像処理エンジン２１が生成したＲＧＢ画像を受信し、各画素におけるサブピクセルＲ、Ｇ、Ｂの各々の輝度値を、入力ＲＧＢ画像信号としてＲＧＢコントローラ３３とＬＶコントローラ３４に送信する。

図２は、実施の形態１における画像表示装置に含まれる、ＲＧＢコントローラ３３、およびＬＶコントローラ３４による、より詳細な信号処理ブロック図である。

ＲＧＢコントローラ３３は、図２に示すように、遅延回路３３１、色バランスコントローラ３３２、ＲＧＢビット拡張回路（第１ビット拡張回路）３３３、および、３つのＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）３３４１、３３４２、３３４３を有するＲＧＢ階調変換回路３３４を備えて構成されている。

一方、ＬＶコントローラ３４は、グレーコンバータ３４１、水平方向エッジホールド回路（エッジホールド回路）３４２、垂直方向エッジホールド回路（エッジホールド回路）３４３、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）回路３４４、ＬＶビット拡張回路（第２ビット拡張回路）３４５、および、１つのＬＵＴ３４６１を有するＬＶ階調変換回路（グレー階調変換回路）３４６を備えて構成されている。

以降、信号の流れの順に沿って、ＲＧＢコントローラ３３、ＬＶコントローラ３４の各構成要素を説明する。

ＬＶコントローラ３４内のグレーコンバータ３４１は、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１からグレースケール画像信号であるグレー画像信号Ｗ１を生成する。すなわち、グレーコンバータ３４１は、図１に示されるＩ／Ｆ３１から入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を受信し、受信した入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して、それぞれの画素について、ＲＧＢの各サブピクセルの輝度値、すなわち入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の中の最大値を選択し、これを代表値Ｗ１とすることで、グレー画像に変換する。

通常、グレースケールへの変換は、乗算器と加算器を用いて色マトリクス変換を行うことで、ルミナンスを求めることが多い。本実施の形態１におけるグレーコンバータ３４１は、ＲＧＢコントローラ３３内の色バランスコントローラ３３２において、ＲＧＢの色バランス補正を容易に行えるように、各画素における、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度値の最大値を検出し、これを代表値として出力することでハードウェアの簡略化も図っている。

もちろん、通常のマトリクス変換を採用した場合でも、色バランス補正処理は問題なく実行できることは言うまでもない。

グレーコンバータ３４１は、生成したグレー画像の各画素について、輝度値をグレー画像信号Ｗ１として、水平方向エッジホールド回路３４２へ送信する。

ＬＶコントローラ３４は、グレー画像信号Ｗ１に対して局所的エッジホールド処理を適用し、エッジホールド処理後のグレー画像信号を生成するエッジホールド回路として、水平方向に局所的エッジホールド処理を適用する水平方向エッジホールド回路３４２と、垂直方向に局所的エッジホールド処理を適用する垂直方向エッジホールド回路３４３を備えている。グレーコンバータ３４１によって送信されたグレー画像信号Ｗ１は、水平方向エッジホールド回路３４２によって受信される。

水平方向エッジホールド回路３４２は、画像のエッジ領域の局所的な拡大処理を行う。２枚のＬＣＤパネルに対して、正面視では問題ないが、水平方向において斜めから見たときには、パネルの厚みに起因して、前側と後ろ側の表示画像の位置が角度に応じてずれることで、２重像や色ずれが見える問題がある。この問題を解決するために、水平方向エッジホールド回路３４２は、ＬＶ画像に対して水平方向に視野角補正を実施する役割を果たしている。

図３は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４２の詳細構成図である。また、図４は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４２による局所的エッジホールド処理に関するフローチャートである。

図３、図４の例では、水平５タップの局所的エッジホールド処理を示している。水平のライン方向に入力された階調変換後のＬＶ画像の各画素の輝度値は、順次、Ｘ１からＸ５のレジスタに蓄積される。

そして、水平方向エッジホールド回路３４２は、センターのＸ３の画素の輝度値が、ライジング・エッジである、すなわち、Ｘ３の画素の輝度値がＸ３の左側の画素の輝度値よりも大きいことを検出した場合には、Ｘ３の左側の画素の輝度値をＸ３の画素の輝度値で置き換える処理を行う。また、水平方向エッジホールド回路３４２は、センターのＸ３の画素の輝度値が、フォーリング・エッジである、すなわち、Ｘ３の画素の輝度値がＸ３の右側の画素の輝度値よりも大きいことを検出した場合には、Ｘ３の右側の画素の輝度値をＸ３の画素の輝度値で置き換える処理を行う。

ただし、その処理は、Ｘ３が閾値３以上であり、かつエッジの大きさ（（Ｘ３−Ｘ２）または（Ｘ３−Ｘ４））が閾値４以上の場合に制限する。つまり、水平方向エッジホールド回路３４２は、輝度差がある程度以上ある場合に、局所的エッジホールド処理を行う。

図３の下段に示したＹ１からＹ５のレジスタ、および選択１から選択５は、上述した置き換えの動作を行い、さらに、一旦前の動作期間で置き換えられた画素がＸ３に対して小さい場合には、Ｘ３で置き換える動作を行っている。

以上の置き換えのための制御信号は、図３中のＳ１からＳ５であり、水平方向エッジホールド回路３４２は、制御信号が０のときには置き換えを行わないが、制御信号が１のときには置き換えを行う。

図５は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４２による局所的エッジホールド処理の動作結果を波形で示した図である。図５（ａ）は、水平方向エッジホールド回路３４２への入力波形であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の入力波形に対する出力波形である。図５中のそれぞれの白い丸は、グレーコンバータ３４１からの出力画像における各画素の輝度値に相当する。一方、図５（ｂ）中の黒い丸は、エッジホールド処理された画素の輝度値に相当する。

図５に示すように、局所的エッジホールド処理が実行されることにより、エッジ画素の値で、その前あるいは後の画素が置き換えられていることが分かる。このように、隣接する画素の輝度を上げる補正を施すことで、水平方向において斜めから見た際に、画像が暗くなってしまうことを防止することができる。

水平方向エッジホールド回路３４２は、水平方向エッジホールド処理後のグレー画像信号を、図２に示される垂直方向エッジホールド回路３４３へ送信する。

垂直方向エッジホールド回路３４３は、水平方向エッジホールド回路３４２から、水平方向エッジホールド処理後のグレー画像信号を受信し、垂直方向に視野角補正を実施する。垂直方向エッジホールド回路３４３は、水平方向エッジホールド回路３４２に関して上記したものと同様の構成により実現可能である。垂直方向エッジホールド回路３４３は、エッジホールド処理後のグレー画像信号を、ＬＰＦ回路３４４へと送信する。

ＬＰＦ回路３４４は、エッジホールド処理後のグレー画像信号を受信し、エッジホールド処理後のグレー画像信号に対してローパスフィルタを適用し、ローパスフィルタ適用グレー画像信号（グレー画像信号を基にした信号）Ｗ２を生成する。エッジホールド処理を行い視野角が補正された画像は、上記のように各画素の輝度値が調整されているが、この調整後の輝度値が、画像全体として自然にみえるように、ＬＰＦをかけることによって隣接する輝度値間の変化をなまらせている。

ＬＰＦ回路３４４は、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２を、ＲＧＢコントローラ３３の色バランスコントローラ３３２と、ＬＶビット拡張回路３４５へ送信する。

他方、ＲＧＢコントローラ３３においては、ＲＧＢコントローラ３３内の遅延回路３３１が、Ｉ／Ｆ３１から入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を受信する。遅延回路３３１は、受信した入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して、適切な遅延をかける。この「適切な遅延」とは、ＬＶコントローラ３４内でのグレーコンバータ３４１、水平方向エッジホールド回路３４２、垂直方向エッジホールド回路３４３、および、ＬＰＦ回路３４４による処理の遅延分を補償して、遅延回路３３１を介して色バランスコントローラ３３２へ送信される入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１と、ＬＶコントローラ３４から送信されるローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２との同期をとるためのものである。

ＲＧＢコントローラ３３内の色バランスコントローラ３３２は、遅延回路３３１によって遅延された入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対し、画素ごとに、ＬＶコントローラ３４から送信された対応するローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２に基づいて、補正係数を用いて色バランスを調整することにより、色バランスの補正を行う。

色バランスコントローラ３３２は、下式（１）〜（３）のように、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々をローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２で除算することで、輝度比率を算出し、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々に対してこの輝度比率を乗算することで、ＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´を生成する。
Ｒ２´＝Ｒ１×（Ｒ１／Ｗ２） （１）
Ｇ２´＝Ｇ１×（Ｇ１／Ｗ２） （２）
Ｂ２´＝Ｂ１×（Ｂ１／Ｗ２） （３）

このＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´をＲＧＢパネル３５へ表示することにより、上述した色バランスが崩れるという問題点を解決することが可能である。しかし、色バランスコントローラ３３２は、実際には、ＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´に対して更なる調整を施した、後述する式（４）〜（６）に従って生成されたＲＧＢ信号を、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２として後段へ出力している。ここではまず、色バランスが崩れるという問題点の解決について説明する。

図６は、色バランスコントローラ３３２の働きによる色バランスの調整に関する説明図である。すなわち、第２の問題点の原因および解決方法の原理図に相当する。

図６（ａ）に示すように、ＲＧＢがそれぞれ０でない混色（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）を表現する画素を表示する場合を例にして説明する。上記のように、グレーコンバータ３４１は、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対し、グレー画像を、画素ごとのＲＧＢの各サブピクセルの輝度値の最大値で代表されるように生成する。このため、輝度値が最大値のサブピクセルであるＲ１と同程度の輝度値Ｗ２を有するローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２が生成される。

これらの、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１と、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２を、合成透過した際においては、合成透過後のＲ１は、所望の輝度が得られるが、Ｇ１およびＢ１は、Ｇ１およびＢ１の表現に本来必要とされるグレー画像信号の輝度値よりも、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２が大きくなるため、色バランスが崩れてしまう。

色バランス補正後のＲＧＢ画像信号が、本来のＲＧＢの輝度を得るために本来必要なＬＶ画像の輝度値は、それぞれ、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の輝度値であるはずである。これを示したものが図６（ｂ）である。すなわち、本来のＧおよびＢの輝度を得るためには、図６（ｂ）に示したように、ＬＶ画像における輝度値をＲＧＢのそれぞれの色ごとに変える必要がある。しかしながら、ＬＶパネルの１画素は、ＲＧＢパネルのサブピクセル３個をまとめた大きさであるため、ＬＶ画像の各画素をＲＧＢのそれぞれの色ごとに変えることはできない。従って、全ての色で所望の合成透過率を得るために、ＬＶパネル側ではなく、ＲＧＢパネル側において、階調を調整する。

すなわち、調整前後のＲＧＢパネルとＬＶパネルとの合成透過率が等しくなるように、ＲＧＢパネル側の階調を調整して、調整後の輝度値を導出することを考える。このためには、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々に対し、Ｒ１／Ｗ２、Ｇ１／Ｗ２、Ｂ１／Ｗ２を輝度比率として乗算し、すなわち、上述した式（１）〜（３）でＲ２´、Ｇ２´、Ｂ２´を導出すればよいことがわかる。結果として、図６（ｃ）に示すように、Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´が、ＲＧＢパネル３５に表示された場合においては、Ｗ２がＬＶパネル３６に表示され、色バランスの調整が可能となる。

色バランスコントローラ３３２は、上記したような原理により、色バランスを補正制御するため、混色部においても本来の色を表示することができ、色再現性の改善を図ることが可能となる。この効果は、暗い領域はもちろんのこと、明るい領域でも発揮されることは言うまでもない。

しかし、上記のように、本実施の形態１においては、式（１）〜（３）によって得られたＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´ではなく、実際には、これに更なる調整を施したＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号として後段のＲＧＢビット拡張回路３３３へ出力している。これは、次の理由に因るものである。

上述した構成においては、上記のように、水平方向および垂直方向エッジホールド回路３４２、３４３によって視野角補正を行い、輝度差の大きい部分であるエッジを暗い方向に広げることで、明るく表示される領域が広げられている。この広げられたエッジ部分に相当する画素においては、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２は明るく調整されており、これを基に、色バランスコントローラ３３２によって色バランスが補正されてＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´が生成されている。すなわち、ＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´は、輝度値が最大のサブピクセルを除けば、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２とは逆に暗くなるように調整されるため、ＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´によって表示されるＲＧＢ画像は、部分的に暗くなるように補正されている。

ＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６によって、対応するＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´とローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２を出力表示されたものを、正面から人間が見た場合には、これらのパネル３５、３６を通過する光は、図６を用いて説明したように調整されているため、色再現性が良好な画像となっている。しかし、これを斜めから見た場合においては、ＲＧＢ信号Ｒ２´、Ｇ２´、Ｂ２´が部分的に暗くなるように補正されており、本来明るく表示されるべき領域が部分的に暗く表示されるため、エッジ部分に二重線が見える等の、副作用が生じる場合がある。

この副作用を和らげるために、本実施の形態１においては、上記式（１）〜（３）の代わりに、輝度比率の乗算効果を低減した関数Ｆ（ＲＧＢ個別の補正係数）を予め定めておき、この関数Ｆを入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々に対して乗算して、次の式（４）〜（６）のように、後段のＲＧＢビット拡張回路３３３へ出力される、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成している。
Ｒ２＝Ｒ１×Ｆ（Ｒ１、Ｗ２） （４）
Ｇ２＝Ｇ１×Ｆ（Ｇ１、Ｗ２） （５）
Ｂ２＝Ｂ１×Ｆ（Ｂ１、Ｗ２） （６）

本実施の形態１においては、ＲＧＢ個別の補正係数、すなわち関数Ｆは、次の式（７）〜（９）のように、１から所定の値ＴＨを減算することで得られる調整関数（１−ＴＨ）を、輝度比率に対して乗算し、更に所定の値ＴＨを加算することにより算出される。
Ｆ（Ｒ１、Ｗ２）＝（Ｒ１／Ｗ２）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （７）
Ｆ（Ｇ１、Ｗ２）＝（Ｇ１／Ｗ２）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （８）
Ｆ（Ｂ１、Ｗ２）＝（Ｂ１／Ｗ２）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （９）

図７は、式（７）〜（９）において、入力が輝度比率とした場合の関数Ｆを表すグラフである。図７からわかるように、関数Ｆ６１は、図７中６０で表される、式（１）〜（３）において入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して乗算されていた輝度比率Ｒ１／Ｗ２、Ｇ１／Ｗ２、Ｂ１／Ｗ２が、一定の値ＴＨ以上１以下の値となるようにクリッピングを行うものである。ここで、ＴＨが０の場合は、輝度比率に対してクリッピングを行わずに、輝度比率そのものを関数Ｆとして使用する場合であり、上記式（１）〜（３）をそのまま適用して、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成する場合である。

このように、本実施の形態１においては、色バランスコントローラ３３２は、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各サブピクセルの輝度値を、ローパスフィルタ適用グレー画像信号（グレー画像信号を基にした信号）Ｗ２により除算して得られる各サブピクセルの輝度比率Ｒ１／Ｗ２、Ｇ１／Ｗ２、Ｂ１／Ｗ２に対し、更に値域が０から１である調整関数（１−ＴＨ）を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを算出し、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各サブピクセルの輝度値に対して、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを乗算することで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成している。このようにして、式（１）〜（３）よりも輝度比率の変化の範囲を抑制することで、輝度比率が過剰に作用しないようにしており、これにより、色再現性を改善しながらも、二重線などの副作用を効果的に抑制している。

関数Ｆは、比較的簡単な構成の回路によって実現可能である。

色バランスコントローラ３３２は、上記のように生成した色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を、図２に示されるＲＧＢビット拡張回路３３３へ送信する。

ＲＧＢコントローラ３３のＲＧＢビット拡張回路（第１ビット拡張回路）３３３は、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する。ＲＧＢビット拡張回路３３３は、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各々毎に、対応するビット拡張回路３３３１、３３３２、３３３３を備えている。ここでは、画像信号Ｒ２に対応するビット拡張回路３３３１を説明する。画像信号Ｇ２、Ｂ２に対応するビット拡張回路３３３２、３３３３も、画像信号Ｒ２に対応するビット拡張回路３３３１と同様に構成されている。

ビット拡張回路３３３１は、入力されたＲＧＢ各８ビットの画像に対し、１２ビットへのビット拡張処理を行う。このビット拡張処理は、後段の処理でビット精度を落とさないようにするため、あらかじめビット長を精度よく拡張するものである。

本実施の形態１におけるビット拡張回路３３３１では、図８（ａ）に示されるように、８ビットデータ５０、すなわち８ビットの画像信号を、例えば１２ビットに拡張して１２ビットデータ５２とすることを想定する。本来、アナログである画像信号を８ビットに量子化する場合には、ビット解像度以下の変化については、丸められて捨てられている。しかしながら、画像は、隣接画素間の相関が高いため、次の手法を導入することで、ある程度の復元をすることができる。

図８（ｂ）は、処理対象となっている画素、すなわち注目画素Ｘ５の説明図であり、図８（ｃ）は、ビット拡張処理の手順をプログラム形式で表現した例である。ビット拡張回路３３３１は、図８に示すように、０に初期化された変数ｄｃに関して、注目画素Ｘ５の周辺で隣接する８画素（Ｘ１〜Ｘ４、Ｘ６〜Ｘ９）に対し、注目画素Ｘ５の輝度値が隣接するそれぞれの画素の輝度値に比べて小さいときは＋１、注目画素Ｘ５の輝度値が隣接するそれぞれの画素の輝度値に比べて大きいときは−１の演算を行う。

さらに、ビット拡張回路３３３１は、その合計値すなわちｄｃを８で割った値を小数点以下の重み５１として、注目画素Ｘ５に加算し、１６倍して丸め処理をすることで、８ビットから１２ビットへの拡張を行う。

一般に、画像の隣接する画素は、輝度値が似ているという性質があり、例えば、注目画素Ｘ５の輝度値に対して周辺の画素の輝度値が全て大きい場合には、各画素の輝度値が８ビットに丸められる前の本来の値であるアナログ値における波形は連続した凹の形状になっており、注目画素Ｘ５の輝度値の本来の値であるアナログ値は、８ビットに丸められたデータよりも大きいであろうことが推定される。

一方、逆に、注目画素Ｘ５の輝度値に対して周辺の画素の輝度値が全て小さい場合には、各画素の輝度値が８ビットに丸められる前の本来の値であるアナログ値における波形は連続した凸の形状になっており、注目画素Ｘ５の輝度値の本来の値であるアナログ値は、８ビットに丸められたデータよりも小さいであろうことが推定される。そこで、ビット拡張回路３３３１は、このような根拠に基づいて、上述した図８のようなビット拡張処理を行うこととなる。

なお、ビット拡張の手法については、ここで説明した方法以外の手法を導入してもかまわない。

他方、ＬＶコントローラ３４においては、図２に示されるＬＶビット拡張回路（第２ビット拡張回路）３４５が、ローパスフィルタ適用グレー画像信号（グレー画像信号を基にした信号）Ｗ２に対して第２ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のグレー画像信号を生成する。ＬＶビット拡張回路３４５は、ビット拡張回路３３３１と同様な構成を備えている１つのビット拡張回路３４５１を備えており、これにより、ビット拡張回路３３３１に関して説明したものと同様な手順で、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２をビット拡張する。

ＲＧＢビット拡張回路３３３は、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を、ＲＧＢ階調変換回路３３４に送信する。また、ＬＶビット拡張回路３４５は、ビット拡張後のグレー画像信号をＬＶ階調変換回路３４６に送信する。

次に、ＲＧＢコントローラ３３のＲＧＢ階調変換回路３３４、及び、ＬＶコントローラ３４のＬＶ階調変換回路３４６を説明する。ＲＧＢ階調変換回路３３４は、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ＬＵＴ３３４１、３３４２、３３４３を、ＲＧＢの各サブピクセルの輝度値に対して個別に記憶し、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号に対して第１ＬＵＴ３３４１、３３４２、３３４３を適用して第１階調変換を行うことで、出力ＲＧＢ画像信号（ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号）Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成する。また、ＬＶ階調変換回路３４６は、グレースケール画像信号に対して第２階調変換を行う第２ＬＵＴ３４６１を記憶し、ビット拡張後のグレー画像信号に対して第２ＬＵＴ３４６１を適用して第２階調変換を行うことで、出力グレー画像信号（ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号）Ｗ３を生成する。

本実施の形態１においては、４種類のＬＵＴ、すなわち、サブピクセルＲ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｒ）、サブピクセルＧ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｇ）、サブピクセルＢ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｂ）、および、グレー画像用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｗ）を使用している。ＲＧＢコントローラ３３内のＲＧＢ階調変換回路３３４は、第１ＬＵＴとして、各々１つのＬＵＴ（Ｒ）３３４１、ＬＵＴ（Ｇ）３３４２、ＬＵＴ（Ｂ）３３４３を備えている。ＬＶコントローラ３４内のＬＶ階調変換回路３４６は、第２ＬＵＴとして、ＬＵＴ（Ｗ）３４６１を備えている。

図９は、実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｒ）３３４１による階調変換特性を示した図である。ＬＵＴ（Ｇ）３３４２、ＬＵＴ（Ｂ）３３４３についても、基本的にはＬＵＴ（Ｒ）３３４１と同様な階調変換特性を備えているが、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのサブピクセルにおける光の透過効率が異なるため、特性は互いに、微妙に異なっている。また、図１０は、実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｗ）３４６１による階調変換特性を示した図である。

実験の結果、これら図９、図１０に示すような階調変換特性を採用することで、暗部の黒表現および純色の色再現性が向上し、純色において白色化するという問題が改善されることが分かった。

図９に示したＬＵＴ（Ｒ）３３４１の階調変換特性は、例えば、γ＝０．５のガンマカーブ（Ｙ＝Ｘ^γ）で実現される。これに対して、図１０に示したＬＵＴ（Ｗ）３４６１の階調変換特性は、ＲＧＢの値に対し、ＬＶの値を変化させながら２枚のＬＣＤパネルの透過光を実測して、最終的な合成結果が人の視覚特性に見合うγ＝２．２になるよう、ＬＶの入出力特性を決めたものである。

図１１は、実施の形態１におけるＲＧＢ階調変換回路３３４、ＬＶ階調変換回路３４６の働きによる暗部の色再現性向上の説明図である。すなわち、第１の問題点の原因および解決方法の原理図に相当する。

図１１（ａ）に示すように、Ｒの値が１６、ＧおよびＢの値が０であるような暗い赤を表現する画素を表示する場合を例に、暗部の色再現性向上方法について説明する。従来のように、ＬＶ画像の値のみでコントラスト比を改善する方法では、ＬＶパネル３６の対応する画素の輝度値を、例えば２１８に設定する必要があったとする。

この場合、図１１（ａ）に示すように、サブピクセル中で最も輝度が大きなＲが適正に表示されるようにＬＶパネル３６の輝度値が設定されているため、合成透過後のＲの輝度は、所望の値になる。しかしながら、本来０であるはずのＧおよびＢの輝度は、バックライトからＬＶパネル３６を通過する光量が大きく、ＲＧＢパネル３５におけるＧおよびＢの光漏れのために、ＧおよびＢが発光し、全体として白っぽい（灰色がかった）赤を示すことになる。

これに対し、例えば図１１（ｂ）に示すように、Ｒの輝度値を本来よりも大きい値（例えば２１８）に、なおかつ、ＬＶ画像の値を１６という小さい値にして、ＬＶパネルを通過する光量を小さくすることで、合成透過後のＲは、所望の輝度を示した上で、ＧおよびＢは、光漏れがごく小さくなって、赤がくすまず、純粋な暗い赤を示すようにすることができる。

この現象を積極的に利用し、ＲＧＢ階調変換回路３３４の、ＬＵＴ（Ｒ）３３４１、ＬＵＴ（Ｇ）３３４２、ＬＵＴ（Ｂ）３３４３を特に暗部において、リニアな特性から上に持ち上げるように設定し、それに対応して、ＬＶ階調変換回路３４６内のＬＶ用のＬＵＴ（Ｗ）３４６１を、従来よりも下に落とすように設定したものが、先の図９、図１０に示した階調変換特性に相当する。

図２に示される、ＲＧＢコントローラ３３のＲＧＢ階調変換回路３３４は、階調変換後のＲＧＢ画像信号を、出力ＲＧＢ画像信号（ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号）Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３として、図１に示されるＲＧＢパネル３５へ送信する。また、ＬＶコントローラ３４のＬＶ階調変換回路３４６は、階調変換後のグレー画像信号を、出力グレー画像信号（ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号）Ｗ３として、ＬＶパネル３６へ送信する。

ＲＧＢパネル３５は、出力ＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を受信して表示する。また、ＬＶパネル３６は、出力グレー画像信号Ｗ３を受信して表示する。

図１２は、実施の形態１における２枚のＬＣＤパネルによるディスプレイ・モジュールの概略断面図である。図１２に示したディスプレイ・モジュールは、ＲＧＢパネル３５、ＬＶパネル３６、バックライトユニット３７、およびＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６を接合するラミネーション３８を含んで構成されている。

ＲＧＢパネル３５は、カラーフィルタ基板３５ｂ、ＴＦＴ基板３５ｃ、偏光フィルム３５ａ、駆動ＩＣ３５ｄを備えている。カラーフィルタ基板３５ｂは、ブラックマトリクスやＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを配列し、共通電極などが形成された基板である。ＴＦＴ基板３５ｃは、液晶側にＴＦＴや電極などを形成した基板である。

偏光フィルム３５ａは、バックライトユニット３７から照射される光を偏光させる。駆動ＩＣ３５ｄは、ＲＧＢコントローラ３３によって処理されたＲＧＢ画像を、ＴＦＴ基板３５ｃを駆動させることによってＲＧＢパネル３５に表示する。

一方、ＬＶパネル３６は、ガラス基板３６ａ、ＴＦＴ基板３６ｂ、偏光フィルム３６ｃ、駆動ＩＣ３６ｄを備えている。ガラス基板３６ａは、ＲＧＢパネル３５におけるカラーフィルタ基板３５ｂに対応するものであるが、カラーフィルタ基板３５ｂとは異なり、ブラックマトリクスやカラーフィルタを有さない。これは、ＬＶパネル３６が、ＬＶ画像、つまり白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールの画像を表示することに基づくものである。

ＴＦＴ基板３６ｂ、偏光フィルム３６ｃは、ＲＧＢパネル３５のＴＦＴ基板３５ｃ、偏光フィルム３５ａと同様のものである。駆動ＩＣ３６ｄは、ＬＶコントローラ３４によって処理されたＬＶ画像を、ＴＦＴ基板３６ｂを駆動させることによってＬＶパネル３６に表示する。

ＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６は、正面から見た場合に、対応する画素が重なって表示されるように、互いに重ねて配置される。

バックライトユニット３７は、光ガイドパネル３７ａと光源３７ｂを備える。光源３７ｂは、光ガイドパネル３７ａに対し光を照射する。光ガイドパネル３７ａは、光源３７ｂから照射された光を屈折させて、ＬＶパネル３６に照射する。光ガイドパネル３７ａから照射された光は、重ねられたＬＶパネル３６、およびＲＧＢパネル３５を順に通過して、画像表示装置を視聴する人間の眼に届く。

ＲＧＢパネル３５およびＬＶパネル３６のそれぞれのコントラスト比は、従来の１枚ＬＣＤパネルと同様に、１５００：１である。しかしながら、図１２に示すような２枚ＬＣＤパネル構造とすることで、コントラスト比が２，２５０，０００：１に改善される。

さらに、実施の形態１においては、ＲＧＢコントローラ３３とＬＶコントローラ３４が協調して、階調変換および色バランス制御を行うことで、特に黒領域の階調特性が改善され、いわゆるＬＣＤパネルの黒浮き現象をなくし、締まった黒の表現が実現でき、低輝度（暗部）での色再現性を改善することができる。

次に、上記の実施の形態１として説明した画像表示装置を使用した、画像表示方法を、図１乃至図１２を用いて説明する。

本画像表示方法は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が後面側ＬＣＤパネル、前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、グレー画像信号またはグレー画像信号を基にした信号を用いて、入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成し、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前面側ＬＣＤパネルに対して供給し、出力グレー画像信号を後面側ＬＣＤパネルに対して供給する。また、グレー画像信号を基にした信号に対して第２ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のグレー画像信号を生成し、ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号を出力グレー画像信号として後面側ＬＣＤパネルに対して供給する。

まず、ＬＶコントローラ３４内のグレーコンバータ３４１が、Ｉ／Ｆ３１から入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を受信し、受信した入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して、それぞれの画素について、ＲＧＢの各サブピクセルの輝度値、すなわち入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の中の最大値を選択し、これを代表値Ｗ１とすることで、グレー画像に変換する。グレーコンバータ３４１は、生成したグレー画像の各画素について、輝度値をグレー画像信号Ｗ１として、水平方向エッジホールド回路３４２へ送信する。

水平方向エッジホールド回路３４２は、グレー画像信号Ｗ１を受信し、水平方向に局所的エッジホールド処理を適用して、画像のエッジ領域の局所的な拡大処理を行う。更に、垂直方向エッジホールド回路３４３が垂直方向に局所的エッジホールド処理を適用した後、ＬＰＦ回路３４４がローパスフィルタを適用し、ローパスフィルタ適用グレー画像信号（グレー画像信号を基にした信号）Ｗ２を生成する。ＬＰＦ回路３４４は、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２を、ＲＧＢコントローラ３３の色バランスコントローラ３３２と、ＬＶコントローラ３４のＬＶビット拡張回路３４５へ送信する。

ＬＶビット拡張回路（第２ビット拡張回路）３４５は、ローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２を受信し、これに第２ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のグレー画像信号を生成する。ＬＶビット拡張回路３４５は、ビット拡張後のグレー画像信号をＬＶ階調変換回路３４６に送信する。

ＬＶ階調変換回路３４６は、ビット拡張後のグレー画像信号を受信し、第２ＬＵＴ３４６１を適用して第２階調変換を行い、階調変換後のグレー画像信号を、出力グレー画像信号（ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号）Ｗ３として、ＬＶパネル３６へ送信する。

ＬＶパネル３６は、出力グレー画像信号Ｗ３を受信して表示する。

他方、ＲＧＢコントローラ３３においては、色バランスコントローラ３３２が、遅延回路３３１を介して入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を受信し、画素ごとに、ＬＶコントローラ３４から送信された対応するローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２に基づいて、補正係数を用いて色バランスを調整することにより、色バランスの補正を行う。色バランスコントローラ３３２は、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を、ＲＧＢビット拡張回路３３３へ送信する。

ＲＧＢビット拡張回路３３３は、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する。ＲＧＢビット拡張回路３３３は、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を、ＲＧＢ階調変換回路３３４に送信する。

ＲＧＢ階調変換回路３３４は、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を受信し、これに対して第１ＬＵＴ３３４１、３３４２、３３４３を適用して第１階調変換を行い、階調変換後のＲＧＢ画像信号を、出力ＲＧＢ画像信号（ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号）Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３として、ＲＧＢパネル３５へ送信する。

ＲＧＢパネル３５は、出力ＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を受信して表示する。

ＬＶパネル３６に表示された出力グレー画像信号Ｗ３と、ＲＧＢパネル３５に表示された出力ＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３は、基本的に、図６（ｃ）を用いて説明したような関係にあるため、ＲＧＢの各サブピクセルは、適切な輝度値で表示される。

次に、上記の画像表示装置および画像表示方法の効果について説明する。

上記のような構成によれば、ＲＧＢコントローラ３３の色バランスコントローラ３３２は、図６を用いて説明したように色バランスを補正制御するため、混色部においても本来の色を表示することができ、色バランスの崩れをなくし、色再現性の改善を図ることが可能となる。また、ＲＧＢ階調変換回路３３４、ＬＶ階調変換回路３４６が、図９、図１０に示すような階調変換特性を備えているため、上記のように、黒表現および純色の色再現性が向上し、純色において白色化するという問題が改善される。

特に、本実施の形態１においては、色バランスコントローラ３３２によって色バランス補正を行った後に、ＲＧＢ階調変換回路３３４において、ＲＧＢパネル３５に表示出力するために必要な階調変換処理を行っている。すなわち、色バランス補正を、図９、１０のように階調変換される前のリニアな状態で行うことができるため、輝度にかかわらず色の特性を良好に保ち、効果的に、色再現性を改善することができる。

また、ＲＧＢ階調変換回路３３４、ＬＶ階調変換回路３４６が、ＲＧＢコントローラ３３、ＬＶコントローラ３４の各々の最終段の処理となるように位置づけられ、これに伴い、ＲＧＢ階調変換回路３３４、ＬＶ階調変換回路３４６における階調変換の精度を高めるためのビット拡張処理を行う、ＲＧＢビット拡張回路３３３、ＬＶビット拡張回路３４５が、その直前に位置付けられている。すなわち、ビット拡張処理前までの、色バランス補正を含む主要な処理はすべて、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１と同じビット幅である８ビットで処理されており、色バランス補正処理後のできるだけ後段においてビット拡張を行っている。これにより、例えば、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を受信した直後にビット拡張処理を設けた場合に比べると、遅延回路３３１に要するメモリの容量や、色バランス処理、エッジホールド処理等の各演算に要する回路規模を大きく低減することができる。

また、上記のように回路規模を低減できるため、消費電力を低減することが可能である。

また、上記のような構成によれば、色バランスコントローラ３３２は、輝度比率に対して値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを算出し、本補正係数Ｆを用いて色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成している。このように、調整関数によって輝度比率の変化の範囲を抑制することで、輝度比率が過剰に作用しないようにしており、これにより、色再現性を改善しながらも、二重線などの副作用が効果的に抑制される。

［変形例］
次に、上記実施の形態１として示した画像表示装置及び画像表示方法の変形例を説明する。図１３に、本変形例におけるＲＧＢコントローラ７３とＬＶコントローラ７４の構成を示す。本変形例は、上記実施の形態１として示したＲＧＢコントローラ３３、ＬＶコントローラ３４とは、ＬＶコントローラ７４がＲＧＢコントローラ７３の色バランスコントローラ７３２へ送信する信号と、色バランスコントローラ７３２における処理内容、および、ＲＧＢコントローラ７３における遅延回路７３１と色バランスコントローラ７３２の処理順序が異なっている。

まず、ＬＶコントローラ７４に関しては、ＲＧＢコントローラ７３の色バランスコントローラ７３２に対して、ＬＰＦ回路３４４の出力するローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２ではなく、グレーコンバータ３４１の出力するグレー画像信号Ｗ１を送信している。色バランスコントローラ７３２は、グレー画像信号Ｗ１を受信し、これを用いて、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成している。

また、上記実施の形態１において説明した色バランスコントローラ３３２においては、式（４）〜（６）で示したような、１から所定の値ＴＨを減算することで得られる調整関数（１−ＴＨ）を、輝度比率に対して乗算し、更に所定の値ＴＨを加算することにより算出された関数Ｆを、ＲＧＢ個別の補正係数として、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々に乗算していたが、色バランスコントローラ７３２においては、輝度比率には調整関数Ｆは乗算されない。すなわち、色バランスコントローラ７３２においては、式（１）〜（３）に対して、Ｗ２をＷ１と置き換えた、次の式（１０）〜（１２）によって表されるＲＧＢ信号が、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２として出力されている。
Ｒ２＝Ｒ１×（Ｒ１／Ｗ１） （１０）
Ｇ２＝Ｇ１×（Ｇ１／Ｗ１） （１１）
Ｂ２＝Ｂ１×（Ｂ１／Ｗ１） （１２）

ＲＧＢコントローラ７３の遅延回路７３１は、色バランスコントローラ７３２の出力した色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を受信して、これに対して、適切な遅延をかける。本変形例における「適切な遅延」とは、ＬＶコントローラ７４内での水平方向エッジホールド回路３４２、垂直方向エッジホールド回路３４３、および、ＬＰＦ回路３４４による処理時間の総計と、ＲＧＢコントローラ７３内での色バランスコントローラ７３２の処理時間の差分に相当するものであり、遅延回路７３１を介してＲＧＢビット拡張回路３３３へ送信される色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２と、ＬＰＦ回路３４４からＬＶビット拡張回路３４５へ送信されるローパスフィルタ適用グレー画像信号Ｗ２の同期をとるためのものである。

本変形例として示した画像表示装置および画像表示方法が、上記実施の形態１として示した画像表示装置および画像表示方法と同様の効果を奏することは、いうまでもない。

特に、本変形例として示した画像表示装置および画像表示方法においては、色バランスコントローラ７３２がＬＶコントローラ７４から受信する信号Ｗ１は、水平方向エッジホールド回路３４２、垂直方向エッジホールド回路３４３によって視野角補正が行われる前のものである。すなわち、グレーコンバータ３４１の出力するグレー画像信号Ｗ１に対して、ＲＧＢコントローラ７３においては色バランス補正処理が、ＬＶコントローラ７４においては視野角補正処理が、それぞれ独立に行われている。これにより、エッジ部分に表れていた二重線等の副作用が軽減される。

このために、上記のように、色バランスコントローラ７３２における色バランス補正処理において、輝度比率に対する調整関数Ｆの乗算が不要となる場合がある。したがって、上記実施の形態１の場合に比べ、更に回路規模を低減することが可能である。

次に、上記実施の形態１と変形例に関する実験効果について説明する。図１４は、暗い背景に明るい格子を描画した画像を実機に表示した結果の写真である。図１４（ａ）は、上記実施の形態１においてＴＨを０、すなわち、調整関数を効かせず、輝度比率による補正効果を１００％にして画像を表示した場合に、実機を正面から見た場合の写真である。図１４（ｂ）は、上記実施の形態１においてＴＨを０．７５、すなわち、輝度比率による補正効果を２５％に抑えて画像を表示した場合に、実機を正面から見た場合の写真である。図１４（ｃ）は、上記変形例において、実機を正面から見た場合の写真である。図１４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々において、実機を水平方向斜めから見た場合の写真である。

正面視した場合においては、いずれも問題のない画質となっている。

斜め方向から見た場合においては、図１４（ｄ）においては特に、二重線が目立って表示されている。図１４（ｅ）においては、二重線は緩和されて表示されている。図１４（ｆ）においては、二重線は更に目立たなくなっている。

このように、上記実施の形態１において、調整関数を効かせない場合においては顕著に表れていた二重線が、調整関数を効かせることにより緩和されて表示されている。上記変形例においては、調整関数による乗算を行わないにもかかわらず、上記実施の形態１よりも良好な画質を実現できている。

なお、本発明の画像表示装置および画像表示方法は、図面を参照して説明した上述の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、各ＬＵＴの階調変換特性は、図９、図１０に示されたような特性に限られず、他の特性を備えていてもよいことは言うまでもない。
また、入力ＲＧＢ画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は８ビットとしているが、これは、１０ビット等、他のビット幅であっても構わない。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態及び変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１ 入力ＲＧＢ画像信号
Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２ 色バランス補正後のＲＧＢ画像信号
Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３ 出力ＲＧＢ画像信号（ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号）
Ｗ１ グレー画像信号
Ｗ２ ローパスフィルタ適用グレー画像信号（グレー画像信号を基にした信号）
Ｗ３ 出力グレー画像信号（ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号）
３３、７３ ＲＧＢコントローラ（第１コントローラ）
３３１、７３１ 遅延回路
３３２、７３２ 色バランスコントローラ
３３３ ＲＧＢビット拡張回路（第１ビット拡張回路）
３３４ ＲＧＢ階調変換回路
３４、７４ ＬＶコントローラ（第２コントローラ）
３４１ グレーコンバータ
３４２ 水平方向エッジホールド回路（エッジホールド回路）
３４３ 垂直方向エッジホールド回路（エッジホールド回路）
３４４ ＬＰＦ回路
３４５ ＬＶビット拡張回路（第２ビット拡張回路）
３４６ ＬＶ階調変換回路（グレー階調変換回路）
３５ ＲＧＢパネル（前面側ＬＣＤパネル）
３６ ＬＶパネル（後面側ＬＣＤパネル）

Claims (10)

1. 前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、
   第１コントローラと第２コントローラを備え、
   前記第２コントローラは、入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、当該グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、当該出力グレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給し、
   前記第１コントローラは、前記グレー画像信号または前記グレー画像信号を基にした信号を用いて、前記入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する色バランスコントローラを備え、
   前記第１コントローラは、前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する第１ビット拡張回路を備え、前記ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前記前面側ＬＣＤパネルに対して供給する、画像表示装置。
2. 前記第１コントローラは、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルを、ＲＧＢの各サブピクセルの輝度値に対して個別に記憶し、前記ビット拡張後のＲＧＢ画像信号に対して前記第１ルックアップテーブルを適用して前記第１階調変換を行うことで、前記出力ＲＧＢ画像信号を生成するＲＧＢ階調変換回路を備えている、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第２コントローラは、前記グレー画像信号を基にした信号に対して第２ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のグレー画像信号を生成する第２ビット拡張回路を備え、前記ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号を前記出力グレー画像信号として前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給する、請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記第２コントローラは、グレースケール画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルを記憶し、前記ビット拡張後のグレー画像信号に対して前記第２ルックアップテーブルを適用して前記第２階調変換を行うことで、前記出力グレー画像信号を生成するグレー階調変換回路を備えている、請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記第２コントローラは、前記入力ＲＧＢ画像信号からグレースケール画像信号である前記グレー画像信号を生成するグレーコンバータを備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記グレーコンバータは、前記入力ＲＧＢ画像信号に対して、それぞれの画素についてＲＧＢの各サブピクセルの輝度値の最大値を代表値とすることで、前記グレー画像信号を生成する、請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記第２コントローラは、前記グレー画像信号に対して局所的エッジホールド処理を適用し、エッジホールド処理後のグレー画像信号を生成するエッジホールド回路と、
   該エッジホールド処理後のグレー画像信号に対してローパスフィルタを適用し、前記グレー画像信号を基にした信号を生成するローパスフィルタ回路と、を備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
8. 前記エッジホールド回路は、水平方向に局所的エッジホールド処理を適用する水平方向エッジホールド回路と、垂直方向に局所的エッジホールド処理を適用する垂直方向エッジホールド回路を備えている、請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、
   入力ＲＧＢ画像信号に対してグレー画像信号を生成した後、当該グレー画像信号を基にした信号から出力グレー画像信号を生成し、
   前記グレー画像信号または前記グレー画像信号を基にした信号を用いて、前記入力ＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、
   前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度値に対して第１ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成し、
   前記ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を基にした信号を出力ＲＧＢ画像信号として前記前面側ＬＣＤパネルに対して供給し、
   当該出力グレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給する、画像表示方法。
10. 前記グレー画像信号を基にした信号に対して第２ビット拡張処理を施して、ビット拡張後のグレー画像信号を生成し、前記ビット拡張後のグレー画像信号を基にした信号を前記出力グレー画像信号として前記後面側ＬＣＤパネルに対して供給する、請求項９に記載の画像表示方法。