JP2019120774A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローカルディミングのための演算量を低減できる表示装置を実現する。【解決手段】液晶表示装置（１０）は、液晶パネルと、バックライトと、ＬＥＤ出力値算出部（１５１）と、照明輝度を算出する照明輝度算出部（１５２）とを備えている。照明輝度算出部（１５２）は、注目ブロックに含まれないＬＥＤユニットからの光によって対象表示素子が照明される輝度については、該輝度に近似する近似輝度を用いて、前記対象表示素子に関する照明輝度を算出する。【選択図】図３

Description

以下の開示は、バックライトを備える表示装置に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）等を用いたエリアアクティブな直下型バックライト制御技術によって、ローカルエリアでのバックライト制御が可能になっている。このようなバックライト制御を行う表示装置において、入力画像の画素に対応するバックライト輝度を計算し、画素の輝度をバックライト輝度で割ることによって、画素本来の輝度を確保するローカルディミングが提案されている。このような技術の一例が特許文献１に開示されている。

特開２００９−１９２９６３号公報（２００９年８月２７日公開）

ローカルディミングを行う場合、表示パネルに含まれる注目画素に影響を与える、バックライトユニットの照明輝度を算出する必要がある。従来、当該照明輝度を、ＰＳＦ（点広がり関数）を用いて計算していた。しかしながら、この計算は非常にリソースを消費するものだった。

本開示の一態様は、ローカルディミングのための演算量を低減できる表示装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る画像表示装置は、複数の表示素子を含み、表示データに基づいて駆動する表示パネルと、１以上の光源をそれぞれ含む複数のエリアに分割され、該エリアごとに前記光源の発光強度を変化させることができるバックライトと、入力画像に基づき前記各エリアの発光強度を決定する発光強度決定部と、前記発光強度に基づいて前記光源が発光することによって、前記複数の表示素子のそれぞれが照明される輝度である照明輝度を算出する照明輝度算出部と、前記入力画像および前記照明輝度に基づき前記表示データを生成する表示データ生成部とを備え、前記表示パネルを複数のブロックに分割し、該ブロックは１または複数の前記光源を該ブロックの内部または境界線上に含むものであり、該複数のブロックのうち、前記照明輝度の算出対象となる対象表示素子が属するブロックを注目ブロックとし、前記照明輝度算出部は、前記注目ブロックに含まれない前記光源からの光によって前記対象表示素子が照明される輝度については、該輝度に近似する近似輝度を用いて、前記対象表示素子に関する前記照明輝度を算出する。

本開示の一態様によれば、バックライト制御のための演算量を低減することができる。

実施形態１に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 液晶表示装置が備えるバックライトと液晶パネルの画素とを重畳させて平面視した状態を示す図である。 エリアアクティブ駆動処理部の構成を示すブロック図である。 ＬＥＤユニットの配置に基づいて規定されるブロックの設定方法の一例を示す図である。 上記ブロック内の座標（ｘ,ｙ）を示す図である。 Ｍ＝６０、α＝１の時の式（２）におけるＬ（Ｂ）の係数とｘとの関係を示すグラフである。 直線近似の場合の、ブロック内のｘ座標の位置と線光源２５Ｂによる照明の輝度との関係を示した図である。 直線近似の場合の、ブロック２６内のｘ座標の位置と線光源２５Ｄによる照明の輝度との関係を示した図である。 液晶表示装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、ブロックの設定方法の変更例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、ブロックの対角線を含む直線上に位置するＬＥＤユニットの取り扱い方法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ブロックの設定方法の変更例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、ブロックの設定方法の変更例を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、第１の実施形態について、詳細に説明する。以下では、液晶表示装置を例示して説明するが、本開示は、液晶表示装置に限らず、他の種類の画像表示装置にも適用できる。

図１は、実施形態１に係る液晶表示装置（画像表示装置）１０の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル（表示パネル）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（以下、駆動処理部１５と称する）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。

液晶表示装置１０には、入力画像３１が入力される。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データ３２と、バックライト１３の駆動に用いるバックライト発光輝度データ３３（以下、ＢＬ発光輝度データ３３と称する）とを求める。

液晶パネル１１は、表示データ３２に基づいて駆動するものであり、（ｍ×ｎ）個の表示素子２１を備えている。ｍおよびｎは２以上の整数である。表示素子２１は、行方向にｍ個ずつ、列方向に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、所定のパターンで（例えば、行方向に並べて）配置され、３個で１個の画素２２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、駆動処理部１５から出力された表示データ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の背面に照明光を照射する。

図２は、バックライト１３と液晶パネル１１とを重畳させて平面視した状態を示す図である。バックライト１３は、図２に示すように、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤユニット（光源）２３を含んでいる。図２では、説明の都合上、ＬＥＤユニット２３の位置に応じて、ＬＥＤユニット２３を示すシンボルを変えているが、バックライト１３が備えるＬＥＤユニット２３は、同一種のＬＥＤでよい。

バックライト１３は、１以上のＬＥＤユニット２３をそれぞれ含む複数のエリア２４に分割され、当該エリア２４ごとにＬＥＤユニット２３の発光強度を変化させることができる。図２に示す例では、各エリア２４には、１つのＬＥＤユニット２３が設けられているが、１つのエリア２４に複数のＬＥＤユニット２３が設けられてもよい。

なお、バックライト１３の光源は、ＬＥＤに限定されず、他の種類の発光装置、例えばレーザーバック光源を用いることもできる。これらの光源（発光ユニット）は、液晶パネル１１の下に配置してもよいし、表示ユニットの外側に配置して、必要なエリアに導光してもよい。また特定の色（例えば赤）に関してはレーザーを利用し、他の色に関してはＬＥＤを用いることもできる。その場合は、レーザーとＬＥＤとの散乱特性が異なるため、個別に散乱用の部材（例えば拡散レンズ）を用いて、各色の散乱レベルをそろえることが好ましい。

図１に示すように、駆動処理部１５は、バックライト１３に含まれるすべてのＬＥＤユニット２３の輝度を求め、求めた輝度を表すＢＬ発光輝度データ３３をバックライト駆動回路１４に対して出力する。

バックライト駆動回路１４は、駆動処理部１５から出力されたＢＬ発光輝度データ３３に基づき、バックライト１３に対してＬＥＤユニット２３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。あるＬＥＤユニット２３の輝度は、他のＬＥＤユニット２３の輝度とは独立して制御される。

図３は、駆動処理部１５の構成を示すブロック図である。図３に示すように、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（発光強度決定部）１５１、照明輝度算出部１５２およびＬＣＤデータ算出部（表示データ生成部）１５３を備えている。また、駆動処理部１５は、後述するＰＳＦ（点広がり関数）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１５４を備えている。

ＬＥＤ出力値算出部１５１は、入力画像３１に基づき、バックライト１３における各エリア２４に対応するＬＥＤユニット２３の発光輝度を決定し、ＢＬ発光輝度データ３３として出力する。

照明輝度算出部１５２は、ＢＬ発光輝度データ３３に基づいてＬＥＤユニット２３が発光することによって、複数の画素２２（または表示素子２１）のそれぞれが照明され得る（照明されると推測される）輝度（以下、照明輝度３４と称する）を算出する。

輝度拡散フィルタ１５４には、照明輝度３４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。

ＬＣＤデータ算出部１５３は、入力画像３１と照明輝度算出部１５２が算出した照明輝度３４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を求める。換言すれば、ＬＣＤデータ算出部１５３は、入力画像３１および前記照明輝度３４に基づき、液晶表示装置１０に表示される表示データを生成する。例えば、ＬＣＤデータ算出部１５３は、画素２２に照射される照明輝度３４が本来の１／２になっていれば、画素２２の透過率を２倍にすることで、入力画像本来の明るさを確保する。つまりＬＣＤデータ算出部１５３は、画素２２が、入力画像３１に対応する表示用画像を表示するために適した輝度を有するように、照明輝度３４に基づいて画素２２の透過率を算出する。

ここで、照明輝度算出部１５２における処理の詳細について説明する。説明のため、入力画像３１の画素サイズを１９２０＊１０８０ピクセルとし、ＬＥＤユニット２３の数を３２＊１８個とし、ＰＳＦの有効範囲を、各ＬＥＤユニット２３を中心とする４００＊４００ピクセルの範囲内とする。また、各エリア２４のサイズを６０＊６０ピクセルとする。

従来の方法であれば、全ての画素の照明輝度３４を算出するための主要な計算の回数は、３２＊１８＊４００＊４００で、およそ９２００万回に及ぶ。

これに対して、照明輝度算出部１５２は、一部のＬＥＤユニット２３からの光によって画素２２が照明される輝度については、近似値を使用することにより、従来よりも少ない計算回数で照明輝度３４を算出する。

図２は、バックライト１３と液晶パネル１１の画素２２とを重畳させて平面視した状態を示す図である。図２では、便宜上、画素２２については、照明輝度３４を算出する対象となる画素２２（以下、注目画素２２Ａと称する）のみを示している。図２は、液晶表示装置１０における注目画素２２ＡとＬＥＤユニット２３との相対位置関係を示すマップであるといえる。このマップにおいて、複数のＬＥＤユニット２３の配置に基づいて画定される四角の領域をブロック２６と称する。

図４は、ブロック２６の設定方法の一例を示す図である。図４に示すように、複数のブロック２６は、例えば、同一形状および同一の大きさの矩形としてのブロック２６がマトリクス状に配置されたものである。複数のブロック２６は、液晶パネル１１を、平面視した状態において、複数のＬＥＤユニット２３の配置に基づいて分割したものでもあり、ブロック２６のそれぞれには複数の画素２２が属している。

これら複数のブロック２６のそれぞれは、上記平面視した状態において、１または複数のＬＥＤユニット２３を当該ブロック２６の内部または境界線上に含む。図４に示した例は、図２に示す例と同様に、ブロック２６の各頂点上にＬＥＤユニット２３が位置している例である。後述するように、ブロック２６とＬＥＤユニット２３との位置関係には、様々なバリエーションが考えられる。

図２に示すように、複数のブロック２６のうち、前記照明輝度３４の算出対象となる表示素子２１（対象表示素子）が属するブロック２６を注目ブロック２６Ａと称する。図２に示す例では、ブロック２６（注目ブロック２６Ａ）は、注目ブロック２６Ａに属する注目画素２２Ａの最寄の４つのＬＥＤユニット２３を頂点とする正方形（６０＊６０ピクセル）として形成されている。便宜上、図２には、図４に示す複数のブロック２６のうち、ある注目画素２２Ａを囲むブロック２６（すなわち注目ブロック２６Ａ）のみを示している。

照明輝度算出部１５２は、注目画素２２Ａの照明輝度３４を算出するときに、注目ブロック２６Ａの内部に含まれるＬＥＤユニット２３および注目ブロック２６Ａの境界上のＬＥＤユニット２３については、注目画素２２Ａを照明する個々の光源として扱う。具体的には、これらのＬＥＤユニット２３からの光が注目画素２２Ａ（対象表示素子）を照明する輝度については、ＰＳＦを用いて算出する。図２に示す例では、ブロック２６の４頂点に位置するＬＥＤユニット２３がこの処理の対象である。このように、ＰＳＦを用いて照明輝度を算出する処理を、以下では精密算出処理と呼ぶ。

一方、照明輝度算出部１５２は、注目画素２２Ａの照明輝度３４を算出するときに、注目ブロック２６Ａに含まれないＬＥＤユニット２３からの光によって注目画素２２Ａ（対象表示素子）が照明される輝度については、該輝度に近似する近似輝度を用いて、注目画素２２Ａに関する前記照明輝度３４を算出する。具体的には、照明輝度算出部１５２は、注目ブロック２６Ａに含まれない複数のＬＥＤユニット２３の少なくとも一部を、当該注目ブロック２６Ａを形成する４辺に相当する線光源とみなし、当該線光源によって注目画素２２Ａが照明された場合の輝度を用いて、注目画素２２Ａの照明輝度３４を算出する。このように、近似により照明輝度を算出する処理を、以下では近似算出処理と呼ぶ。

このように照明輝度算出部１５２は、（ｉ）注目ブロック２６Ａの内部および注目ブロック２６Ａの境界上に含まれるＬＥＤユニット２３、および（ｉｉ）注目ブロック２６Ａの近似された４つの線光源により、注目画素２２Ａが照明されるときの照明輝度３４を算出する。

ＰＳＦの値は一般に、存在座標における値が最も大きく、その値は距離とともに急激に減衰する。従って、ＬＥＤユニット２３の近くの領域では、適切かつ効率的な近似計算が導けない。また、ＰＳＦはデバイス構造に大きく依存するため、注目画素２２Ａに近いＬＥＤユニット２３の輝度を近似することは、汎用性を考えても好ましくない。

発明者らは、公知のＰＳＦ計算と照明輝度の実測とを繰り返し検証した結果、ブロック２６の中心から離れるほど、その評価を単純化することが可能であることを見いだした。ブロック２６の中心を観察対象としたとき、観察対象を基準とする４領域に注目する。ここで４方向とは、ブロック２６の中心を始点とする４本の半直線で分割される４つの領域であり、これらの領域を光源分割領域と称する。図２では、注目ブロック２６Ａの中心を始点とする４本の半直線２７〜３０を示している。光源分割領域は具体的には、半直線２７および半直線２８より上の領域（以下、光源分割領域Ａと呼ぶ）、半直線２８および半直線２９より右の領域（以下、光源分割領域Ｂと呼ぶ）、半直線２９および半直線３０より下の領域（以下、光源分割領域Ｃと呼ぶ）、半直線３０および半直線２７より左の領域（以下、光源分割領域Ｄと呼ぶ）、の４つである。

観察対象の上側の光源分割領域、すなわち光源分割領域Ａに存在するＬＥＤユニット２３(図２のＬＥＤユニット２３Ａ)の影響は、適切な係数をかけて足し合わせると、線光源２５Ａが及ぼす影響と同等と見なすことができる。

すなわち、線光源２５Ａの輝度Ｌ(Ａ)は、次の式（１）で表すことができる。

Ｌ(Ａ)＝Σ（Ｋ(ｉ,ｊ)＊ＬＡ(ｉ,ｊ)）・・・（１）
Ｋ(ｉ,ｊ)は、座標(ｉ,ｊ)（ｉおよびｊは任意の数）に位置する点光源であるＬＥＤユニット２３Ａを線光源に変換するときに用いる係数であり、ＰＳＦに相当する係数である。このＫ(ｉ,ｊ)は、デバイス構成に依存する係数であり、これを求めるには実際の液晶表示装置１０においてＰＳＦを測定するか、実際に注目画素２２Ａにおける照明輝度を測定し、重回帰分析などにより決めればよい。決定した係数は、ルックアップテーブルに格納しておくことが効率上好ましい。本実施形態では、Ｋ(ｉ,ｊ)は、輝度拡散フィルタ１５４に含まれているものとする。

ＬＡ(ｉ,ｊ)は、光源分割領域Ａ内の座標(ｉ,ｊ)（ｉおよびｊは任意の数）に位置するＬＥＤユニット２３Ａからの照明の輝度を表している。

なお、図２上では半直線２７から３０上に位置するＬＥＤユニット２３は、光源分割領域ＡまたはＣに属するように記載しているが、これを光源分割領域ＢまたはＤに属するようにしてもよい。また、（光源分割領域Ａ＋光源分割領域Ｃ）、（光源分割領域Ｂ＋光源分割領域Ｄ）の各領域にＬＥＤユニット２３が適当な比率で属するように設定した場合でも、変換のための係数を適切に設定すれば、上述の他の例と同様に問題なく輝度を算出することができる。

同様に、観察対象の右側の光源分割領域、すなわち光源分割領域Ｂに位置するＬＥＤユニット２３Ｂを線光源２５Ｂとみなし、観察対象の下側の光源分割領域、すなわち光源分割領域Ｃに位置するＬＥＤユニット２３Ｃを線光源２５Ｃとみなし、観察対象の左側の光源分割領域、すなわち光源分割領域Ｄに位置するＬＥＤユニット２３Ｄを線光源２５Ｄとみなすことができる。

図５は、ブロック２６内の座標（ｘ,ｙ）を示す図である。図５に示す、ブロック２６内の座標（ｘ,ｙ）における線光源による輝度成分をＳ_ｌｉｎｅ(ｘ,ｙ) とする。（ｘ,ｙ）は画素２２のローカルアドレスであり、−Ｍ＜ｘ＜Ｍ、−Ｎ＜y＜Ｎ（ＭおよびＮは、０より大きい任意の数）である。線光源２５Ａの輝度は上記の通りＬ（Ａ）である。線光源２５Ｂ、２５Ｃおよび２５Ｄの輝度をそれぞれＬ（Ｂ）、Ｌ（Ｃ）およびＬ（Ｄ）とする。線光源２５Ａ〜Ｄによる輝度は距離に反比例すると近似すると、Ｓ_ｌｉｎｅ(ｘ,ｙ)は、次の式（２）で表すことができる。式（２）において、ｋ_Ａ、ｋ_Ｂ、ｋ_Ｃ、ｋ_Ｄ、α_Ａ、α_Ｂ、α_Ｃ、α_Ｄは所定の係数である。

Ｍ＝６０、α（α_Ｂ）＝１の時の式（２）におけるＬ（Ｂ）の係数とｘとの関係を図６に示す。縦軸は、後述する理由から、ｘ＝５９における算出輝度の値を基準にした相対輝度で示している。

全体のレベルをα、減衰の様子をｋで調整することができる。図６では、ｋ＝１、２、３、４の場合の相対輝度を示す曲線をｋ１〜ｋ４で示している。ｋは整数である必要は無く、１以上の任意の数値を用いることができる。また、ｋ＝５以上が好ましい場合は近似の直線式を設定してもよい。

なお、ｋ＝１の時は、ｘ＝６０の値は計算できないため、図６では、ｘ＝６０の場合の値を示していない。この場合、ｘ＝５９で算出した値をｘ＝６０でも用いればよい。ｋ＞１の場合は、ｘ＝６０の値を計算できるので、その値をそのまま用いればよい。またこのため、図６では上記の通りｘ＝５９における算出輝度の値を基準にした相対輝度で示している。

ｋ、αの値は、ＰＳＦ計算から得られた結果から算出してもよいし、実測輝度に合わせて回帰分析を行いフィッティングすることにより算出してもよい。ｋおよびαは、Ｌ（Ａ）、Ｌ（Ｂ）、Ｌ（Ｃ）、Ｌ（Ｄ）それぞれについて設定されるが、多くのデバイスでは、少なくともＬ（Ａ）およびＬ（Ｃ）、Ｌ（Ｂ）およびＬ（Ｄ）では同じパラメータが設定されることが好ましい。

また、これらの係数は毎回計算してもよいし、あらかじめ計算した結果をＬＵＴに保存し参照してもよい。

基本的にすべてのブロック２６で同じパラメータを使用してもよいが、画素の場所によって異なるパラメータを使用してもよい。特に液晶パネル１１の端付近では、想定したＬＥＤユニット２３が外側に存在しないため、異なるパラメータとなることがあるし、近似が難しい領域であれば、その部分ではＰＳＦを用いた計算としてもよい。

本実施形態では、ブロック２６を中心とした周囲４００＊４００画素分の範囲に存在するＬＥＤユニット２３を線光源２５Ａ〜Ｄとみなす。この範囲を以下では線光源計算領域と呼ぶ。図２に線光源計算領域３５を示す。線光源計算領域３５を４等分した領域にそれぞれ含まれるＬＥＤユニット２３を、個々の線光源として近似するために用いる。線光源として近似する対象となるＬＥＤユニット２３の個数は特に限定されない。注目画素２２Ａの照明輝度３４を適切に算出するために必要な範囲に位置するＬＥＤユニット２３を、近似の対象とすればよい。

この方式では、入力画像３１における輝度の不自然な偏りによって誤差が生じる恐れがある。例えば、線光源２５Ａの左半分が非常に明るく、右半分は非常に暗いときには、線光源２５Ａは均一な線光源として評価することができない時もある。

しかしながら、自然に存在するシーンから入力画像３１を形成した場合、上記のような偏りがあったとしても、線光源２５Ｂより線光源２５Ｄの線光源が明るく評価されることが多く、上記式（２）の中でほとんどの偏りは、不自然でない程度に吸収される。

また、上記式（２）ではローカル座標に対し、線光源の輝度が一次の相関で変動するように考慮したが、ローカルアドレスに対し、各線光源の輝度の配分比を記述したルックアップテーブルを用意することも好ましい。この場合には、ルックアップテーブルのメモリ領域は消費するが、計算量は、上述した例とほとんど変わらない。

線光源２５の近似のための計算範囲（線光源計算領域３５）は、本実施形態の設定では、ブロック２６を中心とした周囲４００＊４００画素で十分である。上述の通り、本実施形態では、ＰＳＦの有効範囲を、各ＬＥＤユニット２３を中心とする４００＊４００ピクセルの範囲内としているためである。ただし、たかだかＬＥＤユニット２３の個数に比例して計算量が増大するだけであるため、ゆとりを持って計算範囲を設定することも可能である。

ここで本実施形態の効果について説明する。

上述の通り、従来の方法であれば、全ての画素の照明輝度を算出するための主要な計算の回数は、およそ９２００万回である。

これに対して、本実施形態では、ブロック２６内の照明輝度Ｓ（ｘ,ｙ）は、下記式（３）で表すことができる。

Ｓ（ｘ,ｙ）＝Ｓ_ＰＳＦ（ｘ,ｙ）＋Ｓ_ｌｉｎｅ（ｘ,ｙ）・・・（３）
Ｓ_ＰＳＦ（ｘ,ｙ）は、ブロック２６に含まれるＬＥＤユニット２３およびブロック２６の境界上のＬＥＤユニット２３による照明輝度を、ＰＳＦを用いて算出した輝度を表している。本実施形態では、ブロック２６の４頂点に位置するＬＥＤユニット２３がこの処理の対象である。あるブロック２６内の画素全部についてのＳ_ＰＳＦ（ｘ,ｙ）の主要な計算量は、４＊６０＊６０＝１４４００となる。

また、あるブロック２６内の画素全部についてのＳ_ｌｉｎｅ（ｘ,ｙ）の主要な計算量は、４つの線光源に関して式（２）の計算を行うことから、４＊６０＊６０＝１４４００となる。

以上より、本実施形態では、ブロック２６内の主要な計算量は、１４４００＋１４４００＝２８８００回である。ブロック２６は３２＊１８ブロックと想定している。そのためトータルの主要計算量は、２８８００＊３２＊１８＝およそ１６５９万回（従来の計算方法のおよそ１／５．５）となり、従来の計算方法の９８００万回から大幅に削減できた。

なお線光源の減衰が直線的に近似できるとき、Ｌ（Ｂ）およびＬ（Ｄ）の影響を組み合わせるとともに、Ｌ（Ａ）およびＬ（Ｃ）の影響を組み合わせることにより、かけ算計算を減らすことができ、計算量を大幅に節約できる。この方法の詳細について説明する。ここでいう直線近似とは、線光源による照明が線光源からの距離に応じて直線的に減衰する、と近似することを意味する。

まず、線光源２５Ｂによる照明の輝度を直線近似する場合について説明する。図７は、直線近似の場合の、ブロック２６内のｘ座標の位置と線光源２５Ｂによる照明の輝度との関係を示した図である。ブロック２６内の線光源２５Ｂの直上の位置、すなわちｘ＝Ｍの位置における線光源２５Ｂによる照明の輝度をＴＢ=ＬＢ×βとする。βは所定の定数である。βは、例えばある入力画像３１に関して計算された線光源２５Ｂの値ＬＢとｘ＝Ｍの位置における照明輝度の実測値ＴＢから定めることができる。なお、ブロック２６内であれば線光源２５Ｂによる照明の輝度はｙ座標の値によらないものとする。

図７に示すように、線光源２５Ｂから距離が離れるほど、線光源２５Ｂによる照明の輝度は直線的に減少すると近似する。ｘ＝０の位置における照明の輝度をＴＢ×γとする。γは照明の輝度の減少係数である。

ブロック２６内の任意のｘ座標における、線光源２５Ｂによる照明の輝度をＩＢ（ｘ）とすると、ＩＢ（ｘ）は以下のように表される。

次に線光源２５Ｄによる照明の輝度を直線近似する場合について説明する。図８は、直線近似の場合の、ブロック２６内のｘ座標の位置と線光源２５Ｄによる照明の輝度との関係を示した図である。ブロック２６内の線光源２５Ｄの直上の位置、すなわちｘ＝−Ｍの位置における線光源２５Ｂによる照明の輝度をＴＤ=ＬＤ×βとする。βは線光源２５Ｂの場合と同じ値である。なお、上記と同様に、ブロック２６内であれば線光源２５Ｄによる照明の輝度はｙ座標の値によらないものとする。

図８に示すように、線光源２５Ｄから距離が離れるほど、線光源２５Ｄによる照明の輝度は直線的に減少すると近似する。ｘ＝０の位置における照明の輝度をＴＤ×γとする。γは照明の輝度の減少係数であり、線光源２５Ｂの場合と同じ値である。

ブロック２６内の任意のｘ座標における、線光源２５Ｄによる照明の輝度をＩＤ（ｘ）とすると、ＩＤ（ｘ）は以下のように表される。

ブロック２６内の任意のｘ座標における、線光源２５Ｂおよび線光源２５Ｄによる照明の輝度ＩＢ（ｘ）＋ＩＤ（ｘ）は、上記式（４）および上記式（５）から以下のように表される。

ＩＢ(ｘ)+ＩＤ(ｘ)＝(１-γ)(ＴＢ-ＴＤ)/Ｍ×ｘ+γ(ＴＢ-ＴＤ)・・・（６）
上記式（６）に示すように、ＩＢ(ｘ)＋ＩＤ(ｘ)はｘの１次関数として表される。２つの係数(１−γ)(ＴＢ−ＴＤ)／Ｍおよびγ(ＴＢ-ＴＤ)は、ブロック２６ごとに１回だけ計算すればよい。従って主要な計算量はｘに関する掛け算のみとなる。

線光源２５Ａおよび線光源２５Ｃについても、同様の計算を適用できる。線光源２５Ａによる照明の輝度をＩＡ（ｙ）、線光源２５Ｃによる照明の輝度をＩＣ（ｙ）とすると、それぞれ以下のように表される。なお、上記と同様に、ブロック２６内であれば線光源２５Ａおよび線光源２５Ｃによる照明の輝度はｘ座標の値によらないものとする。

ここで、ＴＡ＝ＬＡ×β、ＴＣ＝ＬＣ×βである。

ブロック２６内の任意のｙ座標における、線光源２５Ａおよび線光源２５Ｃによる照明の輝度ＩＡ（ｙ）＋ＩＣ（ｙ）は、式（７）および式（８）から以下のように表される。

ＩＡ(ｙ)+ＩＣ(ｙ)＝(1-γ)(ＴＡ-ＴＣ)/Ｍ×ｙ+γ(ＴＡ+ＴＣ)・・・（９）
上記式（９）に示すように、ＩＡ(ｙ)＋ＩＣ(ｙ)はｙの１次関数として表される。２つの係数(１−γ)(ＴＡ−ＴＣ)／Ｍおよびγ(ＴＡ＋ＴＣ)は、ブロック２６ごとに１回だけ計算すればよい。従って主要な計算量はｙに関する掛け算のみとなる。

直線近似した場合の線光源２５Ａ〜２５Ｄによる照明の輝度をＳ_ｌｉｎｅ’(ｘ，ｙ)とすると、上記の式（４）〜（９）より以下の式（１０）のように表される。

１つの画素に関してのＳ_ｌｉｎｅ’(ｘ,ｙ)の主要な計算量は、ｘの掛け算とｙの掛け算との２回である。従って、あるブロック２６内の画素全部についてのＳ_ｌｉｎｅ’(ｘ,ｙ)の主要な計算量は、２＊６０＊６０＝７２００である。Ｓ_ＰＳＦ（ｘ,ｙ）の計算量１４４００と合わせると、ブロック２６内の主要な計算量は、１４４００＋７２００＝２１６００回である。トータルの主要計算量は、２１６００＊３２＊１８＝およそ１２４４万回（従来の計算方法のおよそ１／８）となり、従来の計算方法の９８００万回からさらに大幅に削減できた。

また、液晶パネル１１の面積が同じという前提で、本実施形態と従来技術とを比較してみる。従来の計算量オーダーは、（ブロックの数）＊（ＰＳＦの有効範囲の画素数）に依存するため、画素分解能の増大とあわせて、エリアアクティブ制御の精度を高めるためにＬＥＤユニット２３の数を増やすと計算量が爆発的に増大する。

一方、本実施形態の計算量オーダーは、（ブロック２６の数）＊（ブロック２６内の画素数）に依存する。そのため、画素分解能の増大に対する影響は従来と変わらないが、ブロック２６の数を増やすと、それに応じてブロック２６内の画素２２が減少するために、同じ計算量でより高精度のエリアアクティブ制御が実現できる。

また、画面内にＨＤＲ画像、ＳＤＲ画像、データ画像などが混在するときも、計算量を増大させずに個別に輝度計算が可能となり、多くのディスプレイ応用場面で広く利用できるようになった。

図９は、液晶表示装置１０における処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず駆動処理部１５には、入力画像３１が入力される（Ｓ１）。

ＬＥＤ出力値算出部１５１は、入力画像３１に基づき、バックライト１３における各エリア２４に対応するＬＥＤユニット２３の発光輝度（ＢＬ発光輝度データ３３）を求める。ここで、各エリア２４に対応する、液晶パネル１１の領域をパネル分割領域と称する。注目するエリア２４についてのＢＬ発光輝度データ３３を決定する方法としては、例えば、注目するエリア２４に対応するパネル分割領域内の画素２２の輝度の最大値Ｍａに基づいて決定する方法、上記パネル分割領域内の画素２２の輝度の平均値Ｍｅに基づいて決定する方法、および、上記パネル分割領域内の画素２２の輝度の最大値Ｍａと平均値Ｍｅと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。

ＬＥＤ出力値算出部１５１は、算出したＢＬ発光輝度データ３３をバックライト駆動回路１４および照明輝度算出部１５２に出力する（Ｓ２）。

照明輝度算出部１５２は、受信したＢＬ発光輝度データ３３に基づいて、ブロック２６内の表示素子２１のそれぞれが照明される照明輝度３４を、上述したように、輝度拡散フィルタ１５４を用いて算出する（Ｓ３）。照明輝度算出部１５２は、この照明輝度３４の算出を全てのブロック２６について行う。ブロック２６がどのように設定されているかを示すデータは、照明輝度算出部１５２が参照可能な記憶部（例えば、輝度拡散フィルタ１５４）に格納されている。

ＬＣＤデータ算出部１５３は、入力画像３１および前記照明輝度３４に基づき、液晶表示装置１０に表示される表示データ３２を生成し、パネル駆動回路１２に出力する（Ｓ４）。

パネル駆動回路１２は、受信した表示データ３２に基づいて、液晶パネル１１を駆動する（Ｓ５）。

〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１０の（ａ）〜（ｃ）は、ブロック２６の設定方法の変更例を示す図である。ブロック２６の設定方法は、求められる照明輝度算出の精度、ブロック２６の境界の処理方法、ＬＥＤユニット２３の配置などに応じて変更可能である。

ブロック２６が大きくなり、その中に含まれるＬＥＤユニット２３が増えるほど照明輝度計算の精度は向上し、その代わりに計算量が増大するというトレードオフの関係がある。

また、ＬＥＤユニット２３の配置密度が増大し、画素２２に対して影響を及ぼすＬＥＤユニット２３が増えるほど、本実施形態での計算量の節約効果は増大する一方で、線光源２５Ａ〜Ｄとして複数のＬＥＤユニット２３の輝度を近似するときの誤差は増大する。このことを鑑みてブロック２６の内部領域サイズを設計すればよい。

図１０の（ａ）に示すように、目的座標の周囲に存在する一番内側の４個のＬＥＤユニット２３のみを用いるブロック２６の設定方法では、４個のＬＥＤユニット２３のみについてＰＳＦ計算を行う。そのため、ＰＳＦの計算量が最小となり、計算量を低減するという趣旨から考えると当該設定方法は最良である。なお、図１０の（ａ）に示すブロック２６の設定方法は、ブロック２６の境界上にＬＥＤユニット２３が存在し、ブロック２６の内部にはＬＥＤユニット２３は存在していないという設定方法に相当する。

図１０の（ｂ）に示す例では、ブロック２６の境界線上のＬＥＤユニット２３に加え、ブロック２６の内部における１個のＬＥＤユニット２３に対するＰＳＦ計算が必要となる。図１０の（ｃ）に示す例では、ブロック２６の境界線上のＬＥＤユニット２３に加え、ブロック２６の内部における５個のＬＥＤユニット２３に対するＰＳＦ計算が必要である。しかし、その計算範囲は、ブロック２６の内部に限定されるため、図１０の（ｂ）および（ｃ）に示す例では、通常のＰＳＦ計算より簡易である。

図１１の（ａ）および（ｂ）は、ブロック２６の対角線を含む直線上に位置するＬＥＤユニット２３の取り扱い方法を説明するための図である。図１１の（ａ）および（ｂ）に示す、光源分割領域を規定する破線３６上に位置するＬＥＤユニット２３をどの線光源に属させるかについては、以下のような扱いが考えられる。
１．どちらの光源分割領域にも属しており、どちらでも評価する。
２．どちらの光源分割領域にも属しておらず、どちらでも評価しない。
３．一定のルールの基づき、各ＬＥＤユニット２３をどちらかの光源分割領域に振り分ける。
４．上記「１．」において、ＬＥＤユニット２３の列に対する破線３６の角度を４５°より大きくし、９０°よりも大きい交差角を有する２組の破線３６でそれぞれ規定される複数の光源分割領域を互いに重ねることで、両方の光源分割領域に属するＬＥＤユニット２３を多くする。

いずれの扱い方でも、本実施形態の所望の効果は実現できる。上記式（２）における係数ｋおよびαを変更することにより、破線３６の交差角を変更することができる。

４．の方法では、（ｉ）無駄になる情報が少ない、（ｉｉ）イレギュラーな状況（特定のＬＥＤユニット２３が十分に光らない状況など）に対し、係数パラメータの再設定などを行うときの設計上のマージンが多いという利点がある。

なお、ＬＥＤユニット２３の列に対する破線３６の角度は、０、４５、９０°に限定されない。また、ＬＥＤユニット２３の配置が正方配置（縦横等間隔）でない場合、計算式の都合上、上記角度が変わることがある。

〔実施形態３〕
図１２および図１３は、ブロック２６の設定方法の変更例を示す図である。図１２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ブロック２６の境界上にＬＥＤユニット２３が存在せず、ブロック２６の内部にＬＥＤユニット２３が少なくとも１つ存在するようにブロック２６を設定してもよい。

また、図１３の（ａ）および（ｂ）に示すように、ブロック２６の辺上にはＬＥＤユニット２３が位置するが、ブロック２６の頂点には位置しないようにブロック２６を設定してもよい。このようにブロック２６を設定すると、ブロック２６外のＬＥＤユニット２３に関して最近傍の線光源を一意に決めることができる。

なお、図１３の（ａ）に示すブロック２６の設定方法は、ブロック２６の境界上および内部にＬＥＤユニット２３が存在しているという設定方法に相当する。また、図１３の（ｂ）に示すブロック２６の設定方法は、ブロック２６の境界上にＬＥＤユニット２３が存在し、ブロック２６の内部にはＬＥＤユニット２３は存在していないという設定方法に相当する。

また、図１２の（ａ）〜（ｃ）および図１３の（ａ）および（ｂ）に示す例は、ブロック２６の各頂点にはＬＥＤユニット２３が存在しないようにブロック２６が規定されている例であるとも表現できる。

〔実施形態４〕
上述の実施形態１においては、照明輝度算出部１５２において注目画素２２Ａの照明輝度３４を算出する際に、注目ブロック２６Ａの境界上のＬＥＤユニット２３については、精密算出処理を行った。しかし、本実施形態においては、注目ブロック２６Ａの境界上のＬＥＤユニット２３を線光源近似の対象に含める。図２あるいは図１０の（ａ）に示したブロック２６の設定方法の場合、精密算出処理の対象となるＬＥＤユニット２３は無くなり、近似算出処理のみで照明輝度３４が算出される。この場合、精密算出処理を行わなくなることから、さらに計算量を削減できる。照明輝度３４の誤差は大きくなる。しかし、十分光源配置密度が高いときには誤差は相対的に小さいことから、本設定方法は有効である。

図１０の（ｂ）に示したブロック２６の設定方法の場合、本実施形態の計算方法によれば、ブロック２６の内部における１個のＬＥＤユニット２３に対しては精密算出処理を行い、それ以外のＬＥＤユニット２３に対しては近似算出処理を行う。

図１０の（ｃ）に示したブロック２６の設定方法の場合、本実施形態の計算方法によれば、ブロック２６の内部における５個のＬＥＤユニット２３に対しては精密算出処理を行い、それ以外のＬＥＤユニット２３に対しては近似算出処理を行う。

図１２の（ａ）〜（ｃ）に示したブロック２６の設定方法の場合、ブロック２６の境界上にＬＥＤユニット２３が存在しないことから、実施形態１の計算方法でも本実施形態の計算方法でも同じ計算が行われる。

図１３の（ａ）に示したブロック２６の設定方法の場合、本実施形態の計算方法によれば、ブロック２６の内部における２個のＬＥＤユニット２３に対しては精密算出処理を行い、それ以外のＬＥＤユニット２３に対しては近似算出処理を行う。

図１３の（ｂ）に示したブロック２６の設定方法の場合、本実施形態の計算方法によれば、精密算出処理の対象となるＬＥＤユニット２３は無く、近似算出処理のみで照明輝度３４が算出される。

〔ソフトウェアによる実現例〕
液晶表示装置１０の制御ブロック（特に駆動処理部１５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、液晶表示装置１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１０ 液晶表示装置
１１ 液晶パネル（表示パネル）
１３ バックライト
１５ エリアアクティブ駆動処理部
２１ 表示素子
２２ 画素
２２Ａ 注目画素
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ ＬＥＤユニット（光源）
２４ エリア
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ 線光源
２６ ブロック
２６Ａ 注目ブロック
２７、２８、２９、３０ 半直線
３１ 入力画像
３２ 表示データ
３３ ＢＬ発光輝度データ
３４ 照明輝度
３５ 線光源計算領域
１５１ ＬＥＤ出力値算出部（発光強度決定部）
１５２ 照明輝度算出部
１５３ ＬＣＤデータ算出部（表示データ生成部）
１５４ 輝度拡散フィルタ

Claims (8)

1. 複数の表示素子を含み、表示データに基づいて駆動する表示パネルと、
   １以上の光源をそれぞれ含む複数のエリアに分割され、該エリアごとに前記光源の発光強度を変化させることができるバックライトと、
   入力画像に基づき前記各エリアの発光強度を決定する発光強度決定部と、
   前記発光強度に基づいて前記光源が発光することによって、前記複数の表示素子のそれぞれが照明される輝度である照明輝度を算出する照明輝度算出部と、
   前記入力画像および前記照明輝度に基づき前記表示データを生成する表示データ生成部とを備え、
   前記表示パネルを複数のブロックに分割し、該ブロックは１または複数の前記光源を該ブロックの内部または境界線上に含むものであり、該複数のブロックのうち、前記照明輝度の算出対象となる対象表示素子が属するブロックを注目ブロックとし、
   前記照明輝度算出部は、前記注目ブロックに含まれない前記光源からの光によって前記対象表示素子が照明される輝度については、該輝度に近似する近似輝度を用いて、前記対象表示素子に関する前記照明輝度を算出する画像表示装置。
2. 前記照明輝度算出部は、前記注目ブロックの境界上の前記光源からの光を、前記近似輝度を算出するためにさらに用いる請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記照明輝度算出部は、前記注目ブロックに含まれない複数の光源の一部を線光源とみなし、前記線光源によって前記対象表示素子が照明された場合の輝度を用いて照明輝度を算出する請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記ブロックの境界上に前記光源が存在し、前記ブロックの内部には前記光源は存在していない請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記ブロックの境界上に前記光源が存在せず、前記ブロックの内部に前記光源が少なくとも１つ存在している請求項１または３に記載の画像表示装置。
6. 前記ブロックの境界上および前記ブロックの内部に前記光源が存在している請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記ブロックの各頂点に前記光源が存在している請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記ブロックの各頂点には前記光源が存在しないように前記ブロックが規定されている請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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