JP2019174742A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置において、更なるコントラストの向上を図る。【解決手段】液晶表示装置は、複数の表示パネルが重ね合わせて配置され、第１の画像を表示する第１の表示パネルと、第１の表示パネルの背面側に配置され第２の画像を表示する第２の表示パネルと、入力映像信号Ｄａｔａを受信し、入力映像信号Ｄａｔａに基づいて、第１の画像に対応する第１の画像データＤＡＴ１と、第２の画像に対応する第２の画像データＤＡＴ２とを生成する画像処理部３００と、を含み、画像処理部３００は、入力映像信号Ｄａｔａに含まれる、輝点を表す輝点信号を拡張させる輝点拡張部３２２と、輝点拡張部３２２における輝点信号の拡張率を調整する調整部３３１と、を含み、第２の表示パネルは、輝点拡張部３２２により輝点信号が拡張された第２の画像データＤＡＴ２を用いて、第２の画像を表示する。【選択図】図６

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、２枚の表示パネルを重ね合わせて、入力映像信号に基づいて、それぞれの表示パネルに画像を表示させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には例えば、表示面側に配置された第１の表示パネルにカラー画像（第１の画像）を表示し、背面側に配置された第２の表示パネルに白黒画像（第２の画像）を表示することにより、コントラストの向上を図るものである。また、上記液晶表示装置では、表示画面を斜め方向から見た場合でも画像ずれが起こらず所望の画像が視認されるように、白黒画像（第２の画像）における輝点の幅を拡張するフィルタ処理（拡張フィルタ処理）を行っている。例えば、上記拡張フィルタ処理では、３×３画素領域をフィルタサイズとして、このフィルタサイズ内の最大階調値をその画素領域の中央の画素（注目画素）の階調値に設定する処理を、各フレームの全ての画素に対して行っている。

ＷＯ２００７／０４０１３９号公報

上記従来の液晶表示装置では、更なるコントラストの向上が課題となっていた。即ち、上記従来の構成においては、表示画面を斜め方向から見た場合でも画像ずれが起こらず所望の画像が視認されるように、第２の画像における輝点の幅を拡張する拡張フィルタ処理を行っているため、黒浮きが多くなり、コントラストが低下してしまうことが課題となっていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置において、更なるコントラストの向上を図ることにある。

上記課題を解決するために、本開示に係る液晶表示装置は、複数の表示パネルが重ね合わせて配置され、それぞれの前記表示パネルに画像を表示する表示装置であって、第１の画像を表示する第１の表示パネルと、前記第１の表示パネルの背面側に配置され、第２の画像を表示する第２の表示パネルと、入力映像信号を受信し、前記入力映像信号に基づいて、前記第１の画像に対応する第１の画像データと、前記第２の画像に対応する第２の画像データと、を生成する画像処理部と、を含み、前記画像処理部は、前記入力映像信号に含まれる、輝点を表す輝点信号を拡張させる輝点拡張部と、前記輝点拡張部における前記輝点信号の拡張率を調整する調整部と、を含み、前記第２の表示パネルは、前記輝点拡張部により前記輝点信号が拡張された前記第２の画像データを用いて、前記第２の画像を表示する。

本発明に係る液晶表示装置によれば、更なるコントラストの向上を図ることが可能となる。

図１は第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 図２は第１の実施形態に係る第１の表示パネルの概略構成を示す平面図である。 図３は第１の実施形態に係る第２の表示パネルの概略構成を示す平面図である。 図４は図２及び図３のＡ−Ａ´断面図である。 図５は第１の実施形態に係る第１の表示パネル及び第２の表示パネルの画素配置の他の例を示す平面図である。 図６は第１の実施形態に係る画像処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 図７は第１の実施形態に係る輝点拡張処理を示す概念図である。 図８は第１の実施形態に係る輝点拡張処理を示す概念図である。 図９Ａは第１の実施形態に係る入力映像信号の行方向の位置に対する階調特性を示す図である。 図９Ｂは第１の実施形態に係る第２の画像データの行方向の位置に対する階調特性を示す図である。 図９Ｃは第１の実施形態に係る第２の画像データの行方向の位置に対する階調特性を示す図である。 図９Ｄは第１の実施形態に係る第１の画像データの行方向の位置に対する階調特性を示す図である。 図９Ｅは第１の実施形態に係る第１の画像データの行方向の位置に対する階調特性を示す図である。 図１０Ａは第１の実施形態に係る第２の画像の表示例を示す模式図である。 図１０Ｂは第１の実施形態に係る第２の画像の表示例を示す模式図である。 図１０Ｃは第１の実施形態に係る第２の画像の表示例を示す模式図である。 図１１は第１の実施形態に係る拡大処理を示す概念図である。

［第１の実施形態］
本開示の第１の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は、画像を表示する複数の表示パネルと、それぞれの表示パネルを駆動する複数の駆動回路（複数のソースドライバ、複数のゲートドライバ）と、それぞれの駆動回路を制御する複数のタイミングコントローラと、外部から入力される入力映像信号に対して画像処理を行い、それぞれのタイミングコントローラに画像データを出力する画像処理部と、複数の表示パネルに背面側から光を照射するバックライトと、を含んでいる。表示パネルの数は限定されず２枚以上であればよい。また複数の表示パネルは、ユーザ側から見て前後方向に互いに重ね合わされて配置されており、それぞれが画像を表示する。以下では、２枚の表示パネルを備える液晶表示装置１０を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、液晶表示装置１０は、表示面側に配置された第１の表示パネル１００と、第１の表示パネル１００より背面側に配置された第２の表示パネル２００と、第１の表示パネル１００に設けられた第１のソースドライバ１２０及び第１のゲートドライバ１３０を制御する第１のタイミングコントローラ１４０と、第２の表示パネル２００に設けられた第２のソースドライバ２２０及び第２のゲートドライバ２３０を制御する第２のタイミングコントローラ２４０と、第１のタイミングコントローラ１４０及び第２のタイミングコントローラ２４０に画像データを出力する画像処理部３００と、を含んでいる。第１の表示パネル１００は入力映像信号に応じた第１の画像（本実施形態においてはカラー画像）を第１の画像表示領域１１０に表示し、第２の表示パネル２００は入力映像信号に応じた第２の画像（本実施形態においては白黒画像）を第２の画像表示領域２１０に表示する。画像処理部３００は、外部のシステム（図示せず）から送信された入力映像信号Ｄａｔａを受信し、後述する画像処理を実行した後、第１のタイミングコントローラ１４０に第１の画像データＤＡＴ１を出力し、第２のタイミングコントローラ２４０に第２の画像データＤＡＴ２を出力する。また画像処理部３００は、第１のタイミングコントローラ１４０及び第２のタイミングコントローラ２４０に同期信号等の制御信号（図１では省略）を出力する。第１の画像データＤＡＴ１は第１の画像表示用の画像データであり、第２の画像データＤＡＴ２は第２の画像表示用の画像データである。バックライト（図１では省略）は、第２の表示パネル２００の背面側に配置されている。画像処理部３００の具体的な構成は後述する。なお、本実施形態においては、第１の画像がカラー画像である例を説明するが、第１の画像が白黒画像であってもよい。

図２は第１の表示パネル１００の概略構成を示す平面図であり、図３は第２の表示パネル２００の概略構成を示す平面図である。図４は、図２及び図３のＡ−Ａ´断面図である。

図２及び図４を用いて、第１の表示パネル１００の構成について説明する。図４に示すように、第１の表示パネル１００は、バックライト４００側に配置された薄膜トランジスタ基板１０１（以下、ＴＦＴ基板という。）と、ＴＦＴ基板１０１よりも表示面側に配置され、ＴＦＴ基板１０１に対向するカラーフィルタ基板１０２（以下、ＣＦ基板という。）と、ＴＦＴ基板１０１及びＣＦ基板１０２の間に配置された液晶層１０３と、を含んでいる。第１の表示パネル１００のバックライト４００側には偏光板１０４が配置されており、表示面側には偏光板１０５が配置されている。

ＴＦＴ基板１０１には、図２に示すように、第１方向（例えば列方向）に延在する複数のデータ線１１１と、第１方向とは異なる第２方向（例えば行方向）に延在する複数のゲート線１１２とが形成され、複数のデータ線１１１と複数のゲート線１１２とのそれぞれの交差部近傍に薄膜トランジスタ１１３（以下、ＴＦＴという。）が形成されている。第１の表示パネル１００を平面的に見て、隣り合う２本のデータ線１１１と隣り合う２本のゲート線１１２とにより囲まれる領域が１つのサブ画素１１４として規定され、該サブ画素１１４がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のデータ線１１１は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線１１２は、列方向に等間隔で配置されている。ＴＦＴ基板１０１には、サブ画素１１４ごとに画素電極１１５が形成されており、複数のサブ画素１１４に共通する１つの共通電極（図示せず）が形成されている。ＴＦＴ１１３を構成するドレイン電極はデータ線１１１に電気的に接続され、ソース電極は画素電極１１５に電気的に接続され、ゲート電極はゲート線１１２に電気的に接続されている。

図４に示すように、ＣＦ基板１０２には、各サブ画素１１４に対応して複数の着色部１０２ａが形成されている。各着色部１０２ａは、光の透過を遮断するブラックマトリクス１０２ｂで囲まれており、例えば矩形状に形成されている。また、複数の着色部１０２ａは、赤色（Ｒ色）の材料で形成され、赤色の光を透過する赤色部と、緑色（Ｇ色）の材料で形成され、緑色の光を透過する緑色部と、青色（Ｂ色）の材料で形成され、青色の光を透過する青色部と、を含んでいる。赤色部、緑色部、及び青色部は、行方向にこの順に繰り返し配列され、同一色の着色部が列方向に配列され、行方向及び列方向に隣り合う着色部１０２ａの境界部分にブラックマトリクス１０２ｂが形成されている。各着色部１０２ａに対応して、複数のサブ画素１１４は、図２に示すように、赤色部に対応する赤色サブ画素１１４Ｒと、緑色部に対応する緑色サブ画素１１４Ｇと、青色部に対応する青色サブ画素１１４Ｂと、を含んでいる。尚、第１の表示パネル１００では、１つの赤色サブ画素１１４Ｒ、１つの緑色サブ画素１１４Ｇ及び１つの青色サブ画素１１４Ｂを含んで１つの画素１２４を構成し、複数の画素１２４がマトリクス状に配置されている。

第１のタイミングコントローラ１４０は、周知の構成を備えている。例えば第１のタイミングコントローラ１４０は、画像処理部３００から出力される第１の画像データＤＡＴ１と第１制御信号ＣＳ１（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第１の画像データＤＡ１と、第１のソースドライバ１２０及び第１のゲートドライバ１３０の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ１、データクロックＤＣＫ１、ゲートスタートパルスＧＳＰ１、ゲートクロックＧＣＫ１）とを生成する（図２参照）。第１のタイミングコントローラ１４０は、第１の画像データＤＡ１と、データスタートパルスＤＳＰ１と、データクロックＤＣＫ１とを第１のソースドライバ１２０に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ１とゲートクロックＧＣＫ１とを第１のゲートドライバ１３０に出力する。

第１のソースドライバ１２０は、データスタートパルスＤＳＰ１及びデータクロックＤＣＫ１に基づいて、第１の画像データＤＡ１に応じたデータ信号（データ電圧）をデータ線１１１に出力する。第１のゲートドライバ１３０は、ゲートスタートパルスＧＳＰ１及びゲートクロックＧＣＫ１に基づいて、ゲート信号（ゲート電圧）をゲート線１１２に出力する。

各データ線１１１には、第１のソースドライバ１２０からデータ電圧が供給され、各ゲート線１１２には、第１のゲートドライバ１３０からゲート電圧が供給される。共通電極には、コモンドライバ（図示せず）から共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線１１２に供給されると、ゲート線１１２に接続されたＴＦＴ１１３がオンし、ＴＦＴ１１３に接続されたデータ線１１１を介して、データ電圧が画素電極１１５に供給される。画素電極１１５に供給されたデータ電圧と、共通電極に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライト４００の光の透過率を制御することによって画像表示を行う。第１の表示パネル１００では、赤色サブ画素１１４Ｒ、緑色サブ画素１１４Ｇ、青色サブ画素１１４Ｂそれぞれの画素電極１１５に接続されたデータ線１１１に、所望のデータ電圧を供給することにより、カラー画像表示が行われる。尚、第１の表示パネル１００は、周知の構成を適用することができる。

次に、図３及び図４を用いて、第２の表示パネル２００の構成について説明する。図４に示すように、第２の表示パネル２００は、バックライト４００側に配置されたＴＦＴ基板２０１と、ユーザ側に配置され、ＴＦＴ基板２０１に対向するＣＦ基板２０２と、ＴＦＴ基板２０１及びＣＦ基板２０２の間に配置された液晶層２０３と、を含んでいる。第２の表示パネル２００のバックライト４００側には偏光板２０４が配置されており、ユーザ側には偏光板２０５が配置されている。第１の表示パネル１００の偏光板１０４と、第２の表示パネル２００の偏光板２０５との間には、拡散シート３０１が配置されている。

ＴＦＴ基板２０１には、図３に示すように、列方向に延在する複数のデータ線２１１と、行方向に延在する複数のゲート線２１２とが形成され、複数のデータ線２１１と複数のゲート線２１２とのそれぞれの交差部近傍にＴＦＴ２１３が形成されている。第２の表示パネル２００を平面的に見て、隣り合う２本のデータ線２１１と隣り合う２本のゲート線２１２とにより囲まれる領域が１つの画素２１４として規定され、該画素２１４がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のデータ線２１１は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線２１２は、列方向に等間隔で配置されている。ＴＦＴ基板２０１には、画素２１４ごとに画素電極２１５が形成されており、複数の画素２１４に共通する１つの共通電極（図示せず）が形成されている。ＴＦＴ２１３を構成するドレイン電極はデータ線２１１に電気的に接続され、ソース電極は画素電極２１５に電気的に接続され、ゲート電極はゲート線２１２に電気的に接続されている。第１の表示パネル１００の各サブ画素１１４と、第２の表示パネル２００の各画素２１４とは、互いに１対１の関係で配置されており、平面視で互いに重なっている。例えば、図２に示す画素１２４を構成する赤色サブ画素１１４Ｒ、緑色サブ画素１１４Ｇ及び青色サブ画素１１４Ｂそれぞれと、図３に示す３個の画素２１４それぞれとが平面視で重なっている。尚、図５に示すように、第１の表示パネル１００の３個のサブ画素１１４（赤色サブ画素１１４Ｒ、緑色サブ画素１１４Ｇ、青色サブ画素１１４Ｂ）（図５（ａ）参照）と、第２の表示パネル２００の１個の画素２１４（図５（ｂ）参照）とが平面視で重なっていてもよい。

図４に示すように、ＣＦ基板２０２には、各画素２１４の境界部分に対応する位置に、光の透過を遮断するブラックマトリクス２０２ｂが形成されている。ブラックマトリクス２０２ｂで囲まれた領域２０２ａには、着色部は形成されておらず、例えばオーバーコート膜が形成されている。

第２のタイミングコントローラ２４０は、周知の構成を備えている。例えば第２のタイミングコントローラ２４０は、画像処理部３００から出力される第２の画像データＤＡＴ２と第２制御信号ＣＳ２（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第２の画像データＤＡ２と、第２のソースドライバ２２０及び第２のゲートドライバ２３０の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ２、データクロックＤＣＫ２、ゲートスタートパルスＧＳＰ２、ゲートクロックＧＣＫ２）とを生成する（図３参照）。第２のタイミングコントローラ２４０は、第２の画像データＤＡ２と、データスタートパルスＤＳＰ２と、データクロックＤＣＫ２とを第２のソースドライバ２２０に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ２とゲートクロックＧＣＫ２とを第２のゲートドライバ２３０に出力する。

第２のソースドライバ２２０は、データスタートパルスＤＳＰ２及びデータクロックＤＣＫ２に基づいて、第２の画像データＤＡ２に応じたデータ電圧をデータ線２１１に出力する。第２のゲートドライバ２３０は、ゲートスタートパルスＧＳＰ２及びゲートクロックＧＣＫ２に基づいて、ゲート電圧をゲート線２１２に出力する。

各データ線２１１には、第２のソースドライバ２２０からデータ電圧が供給され、各ゲート線２１２には、第２のゲートドライバ２３０からゲート電圧が供給される。共通電極には、コモンドライバから共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線２１２に供給されると、ゲート線２１２に接続されたＴＦＴ２１３がオンし、ＴＦＴ２１３に接続されたデータ線２１１を介して、データ電圧が画素電極２１５に供給される。画素電極２１５に供給されたデータ電圧と、共通電極に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライト４００の光の透過率を制御することによって画像表示を行う。第２の表示パネル２００では、白黒画像表示が行われる。尚、第２の表示パネル２００は、周知の構成を適用することができる。

図６は、画像処理部３００の具体的な構成を示すブロック図である。画像処理部３００は、ガンマ処理部３１１、第２の画像生成部３２１、輝点拡張部３２２、平均値フィルタ処理部３２３、調整部３３１、画像判定部３３２、解析部３３３、画像変更部３４１、位置判定部３４２を含んでいる。画像処理部３００は、入力映像信号Ｄａｔａに基づいて以下の画像処理を行い、第１の表示パネル１００に表示される第１の画像に対応する第１の画像データＤＡＴ１（本実施形態においてはカラー画像データ）と、第２の表示パネル２００に表示される第２の画像に対応する第２の画像データＤＡＴ２（本実施形態においては白黒画像データ）とを生成する。

画像処理部３００は、外部のシステムから送信された入力映像信号Ｄａｔａを受信すると、入力映像信号Ｄａｔａが、ガンマ処理部３１１と第２の画像生成部３２１に送信される。尚、入力映像信号Ｄａｔａは、例えば輝度情報（階調情報）と色情報とを含んでいる。色情報は、色を指定するための情報であり、例えば、入力映像信号Ｄａｔａが８ビットの場合、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色を含む複数色それぞれの色を０〜２５５の値で表すことができる。上記複数色には、少なくともＲ色、Ｇ色及びＢ色を含み、さらにＷ（白）色及び／又はＹ（黄）色が含まれてもよい。以下では、一例として、上記複数色がＲ色、Ｇ色及びＢ色である場合を挙げる。また以下では、入力映像信号Ｄａｔａの色情報を、「ＲＧＢ値」（［Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値］）と称す。例えば、入力映像信号Ｄａｔａに対応する色が「白」の場合、Ｒ色の値（Ｒ値）は［２５５］で表され、Ｇ色の値（Ｇ値）は［２５５］で表され、Ｂ色の値（Ｂ値）は［２５５］で表される。すなわち、「ＲＧＢ値」は［２５５，２５５，２５５］で表される。また入力映像信号Ｄａｔａに対応する色が「赤」の場合、「ＲＧＢ値」は［２５５，０，０］で表され、上記色が「黒」の場合、「ＲＧＢ値」は［０，０，０］で表される。

第２の画像生成部３２１は、入力映像信号Ｄａｔａを取得すると、入力映像信号Ｄａｔａの輝度信号Ｙを用いて第２の画像に対応する第２の画像データを生成する。具体的には、第２の画像生成部３２１は、入力映像信号ＤａｔａのＲＧＢ値（［Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値］）から輝度信号Ｙを算出し、輝度信号Ｙに基づいて第２の画像データを生成する。輝度信号Ｙは、例えば以下に示す周知の変換式（１）により算出することができる。
Ｙ＝０．２９９×Ｒ値＋０．５８７×Ｇ値＋０．１１４×Ｂ値・・・（１）

第２の画像生成部３２１は、生成した第２の画像データを輝点拡張部３２２に出力する。

輝点拡張部３２２は、第２の画像データに含まれる、輝点を表す輝点信号を拡張させる。これは、輝点拡張部３２２は、入力映像信号Ｄａｔａに含まれる、輝点信号を拡張させることを意味する。即ち、第２の画像生成部３２１や、その他の回路部を経由した後であっても、輝点拡張部３２２が、入力映像信号Ｄａｔａに含まれる輝点信号を拡張することに変わりない。また、調整部３３１は、輝点拡張部３２２における輝点の拡張率を調整する。

本実施形態においては、輝点拡張部３２２が、第２の画像生成部３２１から取得した第２の画像データに対して最大値フィルタリング処理を行う最大値フィルタである例について説明する。

輝点拡張部３２２は、第２の画像生成部３２１から第２の画像データを取得すると、該第２の画像データに対して、各フレームにおいて全ての画素に共通のフィルタサイズで高輝度領域を拡張する最大値フィルタリング処理を実行する。

例えば、輝点拡張部３２２は、第１のモードにおいては、図７に示すように、一つの画素２１４Ａを中心とし、７画素の幅に相当する半径を有する円形状の領域をフィルタサイズとし、このフィルタサイズ内に含まれる画素の輝度の最大値を、そのフィルタサイズ内に含まれる全ての画素の輝度に設定する処理を実行する。例えば、画素２１４Ａが輝点であり、フィルタサイズ内において最大値の輝度を有する場合、フィルタサイズ内における全ての画素の輝度が、この画素２１４Ａの輝度に設定される。また、輝点拡張部３２２は、第２のモードにおいては、図８に示すように、一つの画素２１４Ａを中心とし、４画素の幅に相当する半径を有する円形状の領域をフィルタサイズとし、このフィルタサイズ内に含まれる画素の輝度の最大値を、そのフィルタサイズ内に含まれる全ての画素の輝度に設定する処理を実行する。即ち、第２のモードにおける輝点の拡張率は、第１のモードにおける輝点の拡張率に比べて小さくなっている。なお、フィルタサイズは、上記領域に限定されない。またフィルタ形状は、円形に限定されず矩形状でもよい。なお、図７、８に示す例では、一つの画素２１４Ａを中心として、輝点を拡張させる例を示したが、輝点の１次元的な集合体（線状の輝点）や、輝点の２次元的集合体（面状の輝点）についても、同様のフィルタ処理を行う。

このような輝点拡張処理を行うことにより、画像処理部３００が、例えば、図９Ａに示すような、行方向の位置に対する階調特性を有する入力映像信号Ｄａｔａを取得した場合において、輝点拡張部３２２は、図９Ｂ、９Ｃに示すような、行方向の位置に対する階調特性を有する第２の画像データを得ることができる。図９Ｂは、第１のモードにおける第２の画像データの階調特性を示し、図９Ｃは、第２のモードにおける第２の画像データの階調特性を示す。図９Ｂ、図９Ｃ共に、図９Ａに示した入力映像信号Ｄａｔａの階調特性と比較して、輝点となる領域が行方向に拡張されていることがわかる。このような構成とすることにより、ユーザが、表示画面を斜め方向から見た場合でも画像ずれが少なく所望の画像が視認される。なお、図９Ａ、９Ｂ、９Ｃにおいては、図示の便宜上、行方向の位置に対する階調特性を示しているが、列方向の位置に対しても、同様の階調特性を有する構成としてもよい。

更に、調整部３３１が、この第１のモードと第２のモードとを切り替えることにより、コントラストの更なる向上を図ることが可能となる。即ち、第１のモードでは、図９Ｂに示したように、輝点となる領域が大きく拡張されているのに対し、第２のモードでは、図９Ｃに示したように、第１のモードと比較して、輝点となる領域の拡張幅が小さい構成としている。そのため、この第２のモードにおいては、輝点拡張処理に伴う黒浮きの発生を抑制することができ、その結果として、コントラストの更なる向上を図ることが可能となる。

以下、調整部３３１による、モード選択の例について説明する。

第１の例としては、調整部３３１が、液晶表示装置１０の表示方向を撮影した撮像画像を用いて、モード選択を行う例について説明する。なお、表示方向を撮影する撮像素子は、液晶表示装置１０が内蔵するカメラでもよく、液晶表示装置１０に外部接続されたカメラであってもよい。本実施形態においては、撮像素子が、液晶表示装置１０に外部接続されたカメラであり、撮像素子によって撮影された撮影画像データＳ１が、入力映像信号Ｄａｔａと同じ伝達経路で、画像処理部３００に取得される。なお、撮影画像データＳ１が、入力映像信号Ｄａｔａとは別の伝達経路で、直接、調整部３３１に入力される構成としてもよい。

本実施形態においては、調整部３３１が、当該撮影画像データＳ１から、ユーザの数を判定する画像判定部３３２を含む。画像判定部３３２は、例えば撮影画像の中から人間の顔の画像を検出することにより、ユーザの数を判定する。例えば、ユーザが２以上である場合は、調整部３３１が、第１のモードを選択する。このような構成とすることにより、複数のユーザが、斜め方向から一つの画像を見るような場合でも、画像ずれが少なく所望の画像が視認される。一方、ユーザが一人である場合は、ユーザが複数の場合と比較して、表示画像を斜め方向に見る必要性が少なくなるため、調整部３３１が、第２のモードを選択する。このような構成とすることにより、輝点拡張処理に伴う黒浮きの発生を抑制することができ、その結果として、コントラストの更なる向上を図ることが可能となる。

調整部３３１が、複数のモードの中から１つのモードを選択すると、当該選択結果が輝点拡張部３２２に送信される。輝点拡張部３２２は、調整部３３１により選択されたモードに従って、上述した輝点拡張処理を行う。

第２の例としては、調整部３３１が、特定の領域以外の輝度を閾値未満で表示し、表示画像における特定の領域を強調して表示する旨を指示する領域指定信号Ｓ２を受信した場合における、モード選択の例について説明する。

図１０Ａ、１０Ｂは、本実施形態における第２の画像の表示例を示す模式図である。図１０Ａは、画像処理部３００が、領域指定信号Ｓ２を受信していない通常状態の第２の画像の表示例であり、図１０Ｂは、画像処理部３００が、領域指定信号Ｓ２を受信した領域指定状態の第２の画像の表示例である。領域指定状態とは、ユーザが特定の領域を選択し、特定の領域以外の輝度を閾値未満で表示し、表示画像における特定の領域を強調して表示する状態を意味する。なお、ユーザが、特定領域を指定する方法としては、例えば液晶表示装置１０がタッチパネルと一体に構成されており、このタッチパネルにユーザが触れた箇所を特定領域として指定してもよく、専用のリモートコントローラや、液晶表示装置１０とネットワークを介して接続されたコンピュータに備え付けられたキーボードなどを用いて、特定領域を指定してもよい。

画像処理部３００の第２の画像生成部３２１が、領域指定信号Ｓ２を受信すると、図１０Ｂに示すように、ユーザが指定した第１の領域Ａ１の輝度は通常状態のままで、それ以外の第２の領域Ａ２の輝度を閾値未満とする第２の画像データを生成する。本実施形態においては、この領域指定信号Ｓ２が、入力映像信号Ｄａｔａと同じ伝達経路で、画像処理部３００に取得される。なお、第１の領域Ａ１の輝度は、通常状態と同じでもよく、通常状態よりも高く設定されてもよい。なお、領域指定信号Ｓ２が、入力映像信号Ｄａｔａとは別の伝達経路で、直接、調整部３３１に入力される構成としてもよい。

本実施形態においては、画像処理部３００が、この領域指定信号Ｓ２を取得すると、調整部３３１が、第２のモードを選択する。このような領域指定をユーザが選択している、ということは、ユーザが、斜め方向からの視認ではなく、正面から第１の領域Ａ１を直視している可能性が高い。そのため、画像処理部３００が、領域指定信号Ｓ２を受信した場合には、調整部３３１が、第２のモードを選択することにより、輝点拡張処理に伴う黒浮きの発生を抑制することができ、その結果として、コントラストの更なる向上を図ることが可能となる。

なお、調整部３３１は、輝点拡張部３２２が第１の領域Ａ１に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際にのみ、第２のモードを選択してもよく、表示画像の全ての領域に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際においても、第２のモードを選択してもよい。即ち、輝点拡張部３２２が第２の領域Ａ２に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際においては、第２のモードを選択してもよく、第１のモードを選択してもよい。

なお、図１０Ｂに示した例においては、ユーザが指定した第１の領域Ａ１の輝度のみならず、予め設定された第３の領域Ａ３の輝度についても通常状態と同じか、それ以上とし、それ以外の第２の領域Ａ２の輝度を閾値未満として、第２の画像生成部３２１が第２の画像データを生成する。第３の領域Ａ３の例としては、例えば日付や患者の氏名などの情報を表示する領域である。

画像処理部３００が、このような第３の領域Ａ３の輝度に関する設定を含む領域指定信号Ｓ２を受信した場合、調整部３３１は、輝点拡張部３２２が第３の領域に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際に、第１のモードを選択することが望ましい。ユーザは、第１の領域Ａ１を直視できる位置にいることが想定されるため、第３の領域Ａ３は、斜め方向から視認される可能性が高い。そのため、輝点拡張部３２２が第３の領域に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際には、調整部３３１が第１のモードを選択することにより、ユーザが、画像ずれの少ない所望の画像を視認することができる。

なお、上述した例においては、図１０Ｂに示したように、第１の領域Ａ１が一つの例を示したが、図１０Ｃに示すように、第１の領域Ａ１が複数ある構成であってもよい。即ち、ユーザによって、複数の第１の領域Ａ１が選択されるような構成であってもよい。

なお、上述した例においては、画像処理部３００が、領域指定信号Ｓ２を外部から受信した場合に、この領域指定信号Ｓ２に基づき、調整部３３１がモード選択をする例を説明したが、本開示は、これに限定されない。例えば、外部から受信する信号に、上述した領域指定信号Ｓ２が含まれていなくても、画像処理部３００が、入力映像信号Ｄａｔａを解析することによって、上述した領域指定状態であることを自発的に認識する構成としてもよい。

例えば、図６に示すように、調整部３３１が、解析部３３３を含む構成としてもよい。解析部３３３は、入力映像信号Ｄａｔａを解析し、入力映像信号Ｄａｔａにおける、入力階調が閾値未満である信号の割合を算出する。解析部３３３が、入力階調が閾値未満である信号が、所定の割合以上で含まれていると判断した場合、調整部３３１が、上述した領域指定状態であることを認識する。調整部３３１が、領域指定状態であることを認識すると、輝点拡張部３２２が少なくとも入力階調が閾値以上の領域、即ち、上述した第１の領域Ａ１に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際に、調整部３３１は第２のモードを選択する。

なお、輝点拡張部３２２が、入力階調が閾値以上の領域、即ち、上述した第１の領域Ａ１に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際にのみ、調整部３３１が第２のモードを選択してもよく、表示画像の全ての領域に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際においても、第２のモードを選択してもよい。即ち、輝点拡張部３２２が、入力階調が閾値未満の領域、即ち、上述した第２の領域に対応する第２の画像データの輝点信号を拡張させる際においては、第２のモードを選択してもよく、第１のモードを選択してもよい。

輝点拡張部３２２によって輝点信号が拡張された第２の画像データは、平均値フィルタ処理部３２３に伝達される。

平均値フィルタ処理部３２３は、輝点拡張部３２２によって輝点信号が拡張された第２の画像データを取得すると、この第２の画像データに対して、各フレームにおいて全ての画素２１４に共通の平均値フィルタを用いて平滑化処理を実行する。例えば、平均値フィルタ処理部３２３は、各画素２１４について、その画素２１４を中心とする１９×１９画素領域をフィルタサイズとして、このフィルタサイズ内の輝度の平均値を算出し、当該平均値を、その画素２１４の輝度として設定する処理を実行する。フィルタサイズは、１９×１９画素領域に限定されないが、各フレームにおいて全ての画素２１４に対して共通のフィルタサイズに設定される。またフィルタ形状は、正方形に限定されず円形でもよい。上記平滑化処理によれば、高周波成分が削除されるため輝度変化を滑らかにすることができる。平均値フィルタ処理部３２３は、上記平滑化処理を施した第２の画像データを、ガンマ処理部３１１に出力する。

ガンマ処理部３１１は、取得した入力映像信号Ｄａｔａに対して、平均値フィルタ処理部３２３から取得した第２の画像データに基づいて、第１の表示パネル１００で表示する第１の画像データのガンマ処理を実行する。例えば、ガンマ処理部３１１は、第２の画像と第１の画像とを合成した表示画像の合成ガンマ値が２．２になるように、第１の画像のガンマ値を設定する。

図９Ｄ、図９Ｅは、行方向の位置に対する第１の画像データの階調特性を示す。図９Ｄは、第１のモードにおける第１の画像データの階調特性を示し、図９Ｅは、第２のモードにおける第１の画像データの階調特性を示す。図９Ｄに示す第１のモードにおける第１の画像データの階調特性は、図９Ｅに示す第２のモードにおける第１の画像データの階調特性よりも、各行方向位置において階調が低くなっていることがわかる。これは、ガンマ処理部３１１は、上述した通り、第２の画像と第１の画像とを合成した表示画像の合成ガンマ値が２．２となるように第１の画像のガンマ値を設定する。そのため、第２の画像データにおいて輝点信号の拡張率が大きい第１のモードでは、第２のモードと比較して、第１の画像データにおける階調が低くなる。

ガンマ処理部３１１は、上記ガンマ処理を施した第１の画像データＤＡＴ１を第１のタイミングコントローラ１４０に出力する。

更に、本実施形態においては、図６に示すように、画像処理部３００が画像変更部３４１を含む。画像変更部３４１には、平均値フィルタ処理部３２３から、平滑化処理が施された第２の画像データを取得する。

画像変更部３４１は、位置判定部３４２を含み、位置判定部３４２は、液晶表示装置１０の表示方向を撮影した撮影画像データＳ１から、ユーザの位置（例えばユーザーの顔の位置）を判定する。撮影画像データＳ１は、上述した調整部３３１に含まれる画像判定部３３２から直接取得してもよいし、第２の画像データが伝達される経路で入手してもよい。

画像変更部３４１は、位置判定部３４２が判定したユーザの位置に基づき変更倍率を決定し、この変更倍率に基づき、上述した第２の画像における、第１の領域Ａ１に表示する画像を拡大する拡大処理を行う。図１１は、画像変更部の処理を示す概念図である。図１１に示すように、ユーザが離れた位置にいる場合は、変更倍率は１に近くなり、ユーザが表示画面に近い位置にいる場合は、変更倍率は大きくなる。画像変更部３４１は、第１の領域Ａ１における中心点Ｃを中心として、上述した拡大処理を行う。

この画像変更部３４１による拡大処理が、上述した輝点拡張部３２２による輝点拡張処理と異なるのは、輝点拡張処理が、輝点のみを拡張したのに対して、拡大処理は、輝点のみならず、階調を問わず輝点、滅点双方を含む画像全体を拡大する点である。

なお、画像変更部３４１が、このように第２の画像における、第１の領域Ａ１に表示する画像を拡大して表示する場合、一つの第２の画像表示領域２１０内に、第２の画像全体を表示するために、第２の画像における第２の領域の少なくとも一部に表示する画像を縮小する縮小処理を行ってもよい。あるいは、第２の画像における第２の領域の少なくとも一部に表示する画像を省略する省略処理を行ってもよい。特に、図１０Ｃに示したように、第２の画像表示領域２１０が、複数の第１の領域Ａ１を含む第２の画像を表示するような場合においては、複数の第１の領域Ａ１に挟まれた領域に表示される画像を縮小、又は省略する処理を行うことが望ましい。

画像変更部３４１は、この拡大処理がなされ、且つ上述した輝点拡張処理がなされた第２の画像データＤＡＴ２を第２のタイミングコントローラ２４０に出力する。第２の表示パネル２００は、上述した輝点拡張処理がなされた第２の画像データＤＡＴ２を用いて、第２の画像を表示する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施形態から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

１０ 液晶表示装置、１００ 第１の表示パネル、１１０ 第１の画像表示領域、１１１ データ線、１１２ ゲート線、１１３ 薄膜トランジスタ、１１４ サブ画素、１１５ 画素電極、１２０ 第１のソースドライバ、１２４ 画素、１３０ 第１のゲートドライバ、１４０ 第１のタイミングコントローラ、２００ 第２の表示パネル、２１０ 第２の画像表示領域、２１１ データ線、２１２ ゲート線、２１４ 画素、２１４Ａ 画素、２１５ 画素電極、２２０ 第２のソースドライバ、２３０ 第２のゲートドライバ、２４０ 第２のタイミングコントローラ、３００ 画像処理部、３１１ ガンマ処理部、３２１ 第２の画像生成部、３２２ 輝点拡張部、３２３ 平均値フィルタ処理部、３３１ 調整部、３３２ 画像判定部、３３３ 解析部、３４１ 画像変更部、３４２ 位置判定部、４００ バックライト、Ａ１ 第１の領域、Ａ２ 第２の領域、Ａ３ 第３の領域、Ｃ 中心点、Ｄａｔａ 入力映像信号、ＤＡＴ１ 第１の画像データ、ＤＡＴ２ 第２の画像データ。

Claims (13)

1. 複数の表示パネルが重ね合わせて配置され、それぞれの前記表示パネルに画像を表示する表示装置であって、
   第１の画像を表示する第１の表示パネルと、
   前記第１の表示パネルの背面側に配置され、第２の画像を表示する第２の表示パネルと、
   入力映像信号を受信し、前記入力映像信号に基づいて、前記第１の画像に対応する第１の画像データと、前記第２の画像に対応する第２の画像データと、を生成する画像処理部と、を含み、
   前記画像処理部は、
   前記入力映像信号に含まれる、輝点を表す輝点信号を拡張させる輝点拡張部と、
   前記輝点拡張部における前記輝点信号の拡張率を調整する調整部と、を含み、
   前記第２の表示パネルは、前記輝点拡張部により前記輝点信号が拡張された前記第２の画像データを用いて、前記第２の画像を表示する、
   液晶表示装置。
2. 前記調整部は、
   前記輝点拡張部が、第１の拡張率で前記輝点信号を拡張させる第１のモードと、
   前記輝点拡張部が、前記第１の拡張率よりも小さい第２の拡張率で前記輝点信号を拡張させる第２のモードと、を少なくとも含む複数のモードを切り替える、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記調整部は、
   前記液晶表示装置の表示方向を撮影した撮影画像データから、ユーザの数を判定する画像判定部を含み、
   前記画像判定部が、前記ユーザの数が２以上であると判定した場合には、前記第１のモードを選択し、
   前記画像判定部が、前記ユーザの数が１であると判定した場合には、前記第２のモードを選択する、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記画像処理部が、前記第２の画像における、ユーザに指定された第１の領域を除く第２の領域の輝度を、閾値未満で表示する旨を指示する領域指定信号を受信した場合、
   前記輝点拡張部が前記第１の領域に対応する前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第２のモードを選択する、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記画像処理部が、前記第２の画像における、ユーザに指定された第１の領域を除く第２の領域の輝度を、閾値未満で表示する旨を指示する領域指定信号を受信した場合、
   前記輝点拡張部が前記第２の領域に対応する前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第１のモードを選択する、
   請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記画像処理部が、前記第２の画像における、ユーザに指定された第１の領域、及び予め設定された第３の領域を除く第２の領域の輝度を、閾値未満で表示する旨を指示する領域指定信号を受信した場合、
   前記輝点拡張部が前記第１の領域に対応する前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第２のモードを選択し、
   前記輝点拡張部が前記第３の領域に対応する前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第１のモードを選択する、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
7. 前記画像処理部が、前記入力映像信号を解析し、前記入力映像信号における、入力階調が閾値未満である信号の割合を算出する解析部を更に含み、
   前記解析部が、前記割合が所定の割合以上であると判断した場合、
   前記輝点拡張部が、前記入力階調が閾値以上の領域に対応する前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第２のモードを選択する、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
8. 前記解析部が、前記割合が所定の割合以上であると判断した場合、
   前記起点拡張部が、前記入力階調が閾値未満である領域に対応する前記前記入力画像信号の前記輝点信号を拡張させる際に、前記調整部は前記第１のモードを選択する、
   請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記画像処理部が、
   前記液晶表示装置の表示方向を撮影した撮影画像データからユーザの位置を判定し、前記ユーザの位置に基づき変更倍率を決定し、前記変更倍率に基づき、前記第２の画像における前記第１の領域に表示する画像を拡大する拡大処理を行う画像変更部と、
   を更に含む、
   請求項４に記載の液晶表示装置。
10. 前記画像変更部は、前記第１の領域における中心点を中心として、前記変更倍率に基づき前記第１の領域に表示する画像を拡大する前記拡大処理を行う、
    請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記画像変更部は、前記第２の画像における前記第２の領域の少なくとも一部に表示する画像を縮小する縮小処理を行う、
    請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 前記画像変更部は、前記第２の画像における前記第２の領域の少なくとも一部を省略する省略処理を行う、
    請求項９に記載の液晶表示装置。
13. 前記輝点拡張部は、前記第２の画像データに対して最大値フィルタリング処理を行う最大値フィルタを含み、
    前記調整部が前記第１のモードを選択した場合における、前記最大値フィルタリング処理の範囲が、前記調整部が前記第２のモードを選択した場合における、前記最大値フィルタリング処理の範囲よりも広い、
    請求項２に記載の液晶表示装置。