JP2021047309A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディミング技術を用いた場合の光漏れと二重像による画質の劣化を抑制することができる画像表示装置を提供すること。【解決手段】画像表示装置のＤ−Ｃｅｌｌ処理部２００は、ＲＧＢデータに基づいてＲＧＢ画像の各画素に対応するグレースケール化を行って各画素のグレー値を決定するグレースケール化処理部２１０と、グレースケール化処理部２１０によって決定された各画素のグレー値を膨張フィルタに通すことにより着目画素のグレー値を置換するＤｉｌａｔｅフィルタ２１２と、Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２から出力される各画素のグレー値を周辺画素の画素値で平均化するローパルフィルタ２１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ディミング技術を用いて液晶表示装置のコントラスト比を改善するようにした画像表示装置に関する。

従来から、コントラスト比を高めるために、画像とディミング専用のセルを分けた画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像表示装置では、画像セルにはＲＧＢ値を出力し、ディミングセルにはグレー値を出力する。画像の暗領域ではディミングセルのシャッターを閉じ、明領域ではディミングセルのシャッターを開放することにより、高コントラスを実現している。また、コスト削減を図るため、ディミングセルの解像度を画像セルの解像度よりも落とすことが一般的になっている。

特開２０１８−５４６７９号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された画像表示装置では、画像セルとディミングセルとしての２枚のＬＣＤパネルが重ねて用いられるため、利用者の見る向きや表示する画像によっては、光漏れ（Ｈａｌｏ）や二重像が顕著になるという問題があった。特に、ディミングセルの解像度を落とすと、画像セルの１画素単位でディミングセルのグレー値を制御することができないため、光漏れと二重像がより目立ってしまい、画質が劣化しやすくなる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ディミング技術を用いた場合の光漏れと二重像による画質の劣化を抑制することができる画像表示装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、バックライトと、ＲＧＢ画像を表示する第１のＬＣＤパネルと、第１のＬＣＤパネルとバックライトの間に設けられてグレー画像を表示する第２のＬＣＤパネルを用いて画像表示を行う画像表示装置であって、第１のＬＣＤパネルに入力するＲＧＢ画像データに基づいて、ＲＧＢ画像の各画素に対応するグレースケール化を行って各画素のグレー値を決定するグレースケール化手段と、グレースケール化手段によって決定された各画素のグレー値を膨張フィルタに通すことにより着目画素のグレー値を置換する第１のフィルタ手段と、第１のフィルタ手段から出力される各画素のグレー値をローパスフィルタに通すことにより着目画素のグレー値を置換する第２のフィルタ手段とを備えている。

特に、上述したグレースケール化手段は、着目画素のＲＧＢの各値の中から最大値を抽出してグレー値を決定することが望ましい。また、上述した第１のフィルタ手段は、着目画素のグレー値を、この着目画素を含む第１の所定範囲の周辺画素の最大グレー値に置き換えることが望ましい。

ディミング技術を用いて画像表示を行う際に、グレースケール化した各画素のグレー値を膨張フィルタを通すことで、一番明るい周辺画素のグレー値に置き換えており、画像全体の明領域を膨張させることができるため、二重像による画質の劣化を抑制することが可能となる。

また、上述した第２のフィルタ手段は、着目画素のグレー値を、この着目画素を含む第２の所定範囲に含まれる各画素のグレー値を平均化したグレー値に置き換えることが望ましい。ローパスフィルタを通すことで、周辺画素を用いた平均化を行うことにより、画像全体の輪郭を滑らかにすることができるため、光漏れが目立たなくなり、光漏れによる画質の劣化を抑制することができる。

また、上述した第２のフィルタ手段の後段に設けられ、第２のフィルタ手段から出力される各画素のグレー値を用いた画像の縮小処理を行う画像縮小手段をさらに備えることが望ましい。あるいは、上述したグレースケール化手段と第１のフィルタ手段の間に設けられ、グレースケール化手段から出力される各画素のグレー値を用いた画像の縮小処理を行う画像縮小手段をさらに備えることが望ましい。

ＲＧＢ画像を表示する第１のＬＣＤパネルよりもグレー画像を表示する第２のＬＣＤパネルの解像度が低い場合に、画像の縮小処理を行うことにより、この低い解像度に合わせたグレー画像を得ることが可能となる。また、第２のフィルタ手段の後段に画像縮小手段を設けた場合には、解像度の高いグレー画像に対して第１および第２のフィルタ手段によるグレー値の置換を行うことができ、二重像と光漏れによる画質の劣化抑制の効果を高めることが可能となる。一方、グレースケール化手段と第１のフィルタ手段の間に画像縮小手段を設けた場合には、解像度の低いグレー画像に対して第１および第２のフィルタ手段によるグレー値の置換を行うことになるため、処理負担の軽減が可能となる。

また、上述した画像縮小手段は、アンチエイリアシングを行うことにより、隣接する画素間のグレー値の変化を滑らかにすることが望ましい。これにより、画像の輪郭を滑らかにして、二重像と光漏れによる画質の劣化をさらに抑制することが可能となる。

本実施形態の画像表示装置の構成を示す図である。 Ｄｉｌａｔｅフィルタによる画素値の置き換えの説明図である。 ローパスフィルタの具体例を示す図である。 画像表示装置の変形例の構成を示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の画像表示装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の画像表示装置は、ＬＣＤ（液晶表示装置）パネル１００、１０２、バックライト１０４、Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００、ドライバ２２０、２２２を備えている。

ＬＣＤパネル１００は、所定の解像度を有し、ＲＧＢ画像を表示する。ＬＣＤパネル１０２は、ＬＣＤパネル１００よりも低い解像度を有し、グレー画像を表示する。バックライト１０４は、ＬＣＤパネル１０２を挟んでＬＣＤパネル１００と反対側に設けられており、これらのＬＣＤパネル１００、１０２に対して裏側から照明する。本実施形態では、ディミング技術を用いて画像表示を行っており、ＬＣＤパネル１００が画像セルとして用いられ、ＬＣＤパネル１０２がディミングセルとして用いられる。

Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００は、ＲＧＢ画像の各画素に対応するＲＧＢデータから、グレー画像の各画素に対応するグレーデータを生成する。一方のドライバ２２０は、ＲＧＢデータに基づいてＬＣＤパネル１００を駆動する。他方のドライバ２２２は、Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００から出力されるグレーデータに基づいてＬＣＤパネル１０２を駆動する。

Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００は、グレースケール化処理部２１０、Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２、ローパスフィルタ２１４、画像縮小処理部２１６、ガンマ補正部２１８を備えている。

グレースケール化処理部２１０は、ＬＣＤパネル１００に入力するＲＧＢデータに基づいて、ＲＧＢ画像の各画素に対応するグレースケール化を行って各画素のグレー値を決定する。具体的には、グレースケール化処理部２１０は、ＲＧＢ毎の明るさを均一にするために、ＲＧＢの各値の最大値を抽出し、この最大値に対応するグレー値を決定する。このとき、このグレー値のビット数（諧調）は、Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００から出力されるグレー値（グレーデータ）のビット数に合わせる。

Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２は、膨張フィルタであって、グレースケール化処理部２１０から出力される各着目画素のグレー値を、この着目画素を含む所定範囲（第１の所定範囲）の周辺画素の最大グレー値（一番明るい画素のグレー値）に置き換える。

図２は、Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２による画素値の置き換えの説明図である。図２（Ａ）にはこの置き換え処理前の各画素のグレー値が、図２（Ｂ）には置き換え処理後の各画素のグレー値が示されている。また、図２では、説明を簡単にするためにグレー値のビット数を１とし、白抜きで明るい画素を示し、黒塗りで暗い画素を示している。例えば、着目画素を中心にして３×３画素の中から最も明るい画素が選択され、この選択された明るい画素のグレー値が、中心の着目画素のグレー値に置き換わる。このような処理を各画素について行うことにより、画像に含まれる明るい画素からなる明領域が、その周囲に向けて膨張する。なお、上述した３×３画素を単位とした処理は一例であって、それ以外の範囲を単位として処理を行うようにしてもよい。

ローパスフィルタ２１４は、Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２から出力される各着目画素のグレー値を、この着目画素を含む所定範囲（第２の所定範囲）に含まれる各画素のグレー値を平均化したグレー値に置き換える。

図３は、ローパスフィルタ２１４の具体例を示す図である。図３（Ａ）には、着目画素を含む３×３画素を対象とし、各画素値（グレー値）に１／９の係数を乗算して各乗算値を加算することにより着目画素の画素値を得るローパスフィルタが示されている。また、図３（Ｂ）には、着目画素を含む５×５画素を対象とし、各画素値（グレー値）に１／２５の係数を乗算して各乗算値を加算することにより着目画素の画素値を得るローパスフィルタが示されている。なお、これらは一例であって、それ以外の範囲を対象として平滑化（平均化）するようにしてもよい。

画像縮小処理部２１６は、ローパスフィルタ２１４から出力される各画素のグレー値を用いた画像の縮小処理を行う。これにより、ＲＧＢ画像の高い解像度をグレー画像の低い解像度に合わせた画素数の調整が行われる。解像度が低いグレー画像を用いることは、安価なＬＣＤパネル１０２の使用が可能になるため、コスト削減には有効である。また、この画像の縮小処理に際して、アンチエイリアシングが行われる。

ガンマ補正部２１８は、画像縮小処理部２１６から出力される各着目画素のグレー値に対してガンマ特性（γカーブ）を用いた補正を行う。補正後の各画素のグレー値が、Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部２００から出力されるグレーデータとなる。例えば、トーンカーブ調整や、ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）を用いて、グレー値の変換が行われる。

上述したグレースケール化処理部２１０がグレースケール化手段に、Ｄｉｌａｔｅフィルタ２１２が第１のフィルタ手段に、ローパスフィルタ２１４が第２のフィルタ手段に、画像縮小処理部２１６が画像縮小手段にそれぞれ対応する。

このように、本実施形態の画像表示装置では、ディミング技術を用いて画像表示を行う際に、グレースケール化した各画素のグレー値をＤｉｌａｔｅフィルタ２１２を通すことで、一番明るい周辺画素のグレー値に置き換えており、画像全体の明領域を膨張させることができるため、二重像による画質の劣化を抑制し、かつ、高コントラストの画像を実現することが可能となる。

また、ローパスフィルタ２１４を通すことで、周辺画素を用いた平均化を行うことにより、画像全体の輪郭を滑らかにすることができるため、光漏れ（Ｈａｌｏ）が目立たなくなり、光漏れによる画質の劣化を抑制することができる。

ＲＧＢ画像を表示するＬＣＤパネル１００よりもグレー画像を表示するＬＣＤパネル１０２の解像度が低い場合に、画像縮小処理部２１６によって画像の縮小処理を行うことにより、この低い解像度に合わせたグレー画像を得ることが可能となる。また、ローパスフィルタ２１４の後段に画像縮小処理部２１６を設けた場合には、解像度の高いグレー画像に対してＤｉｌａｔｅフィルタ２１２やローパスフィルタ２１４によるグレー値の置換を行うことになるため、二重像と光漏れによる画質の劣化抑制の効果を高めることが可能となる。

また、画像縮小処理部２１６によるアンチエイリアシングによって、隣接する画素間のグレー値の変化を滑らかにすることにより、画像の輪郭を滑らかにして、二重像と光漏れによる画質の劣化をさらに抑制することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ローパスフィルタ２１４の後段に画像縮小処理部２１６を設けたが、図４に示すように、グレースケール化処理部２１０とＤｉｌａｔｅフィルタ２１２の間に画像縮小処理部２１６を設けるようにしてもよい。これにより、解像度の低いグレー画像に対してＤｉｌａｔｅフィルタ２１２とローパスフィルタ２１４によるグレー値の置換を行うことができるため、処理負担の軽減が可能となる。

また、上述した実施形態では、ＲＧＢ画像を表示するＬＣＤパネル１００よりもグレー画像を表示するＬＣＤ１０２の解像度の方が低い場合について説明したが、ＬＣＤパネル１００、１０２が同じ解像度を有する場合であっても本発明を適用することができる。この場合は、画像縮小処理部２１６を省略すればよい。

また、上述した実施形態では、ガンマ補正部２１８を用いてガンマ特性を用いた補正を行ったが、ガンマ特性を用いた補正が行われた後のＲＧＢデータが入力される場合には、このガンマ補正部２１８を省略するようにしてもよい。

上述したように、本発明によれば、ディミング技術を用いて画像表示を行う際に、グレースケール化した各画素のグレー値を膨張フィルタを通すことで、一番明るい周辺画素のグレー値に置き換えており、画像全体の明領域を膨張させることができるため、二重像による画質の劣化を抑制することが可能となる。

１００、１０２ ＬＣＤパネル
１０４ バックライト
２００ Ｄ−Ｃｅｌｌ処理部
２１０ グレースケール化処理部
２１２ Ｄｉｌａｔｅフィルタ
２１４ ローパスフィルタ
２１６ 画像縮小処理部
２１８ ガンマ補正部
２２０、２２２ ドライバ

Claims (7)

1. バックライトと、ＲＧＢ画像を表示する第１のＬＣＤパネルと、前記第１のＬＣＤパネルと前記バックライトの間に設けられてグレー画像を表示する第２のＬＣＤパネルを用いて画像表示を行う画像表示装置であって、
   前記第１のＬＣＤパネルに入力するＲＧＢ画像データに基づいて、ＲＧＢ画像の各画素に対応するグレースケール化を行って各画素のグレー値を決定するグレースケール化手段と、
   前記グレースケール化手段によって決定された各画素のグレー値を膨張フィルタに通すことにより着目画素のグレー値を置換する第１のフィルタ手段と、
   前記第１のフィルタ手段から出力される各画素のグレー値をローパスフィルタに通すことにより着目画素のグレー値を置換する第２のフィルタ手段と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記グレースケール化手段は、着目画素のＲＧＢの各値の中から最大値を抽出してグレー値を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１のフィルタ手段は、着目画素のグレー値を、この着目画素を含む第１の所定範囲の周辺画素の最大グレー値に置き換えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記第２のフィルタ手段は、着目画素のグレー値を、この着目画素を含む第２の所定範囲に含まれる各画素のグレー値を平均化したグレー値に置き換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記第２のフィルタ手段の後段に設けられ、前記第２のフィルタ手段から出力される各画素のグレー値を用いた画像の縮小処理を行う画像縮小手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記グレースケール化手段と前記第１のフィルタ手段の間に設けられ、前記グレースケール化手段から出力される各画素のグレー値を用いた画像の縮小処理を行う画像縮小手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
7. 前記画像縮小手段は、アンチエイリアシングを行うことにより、隣接する画素間のグレー値の変化を滑らかにすることを特徴とする請求項５または６に記載の画像表示装置。

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