JP4892036B2 - 液晶表示装置、及び映像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル等を照明するバックライト等発光手段の発光を制御する液晶表示装置、及び映像処理装置に関する。

現在、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話機などでは画像表示手段として液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置は液晶パネル自体が発光しないため、液晶パネルの背面側にバックライトを配置し、そのバックライトで液晶パネルを背面側から照明して画像を表示するようになっている。

バックライトを備えた従来の液晶表示装置において、消費電力低減の観点等からバックライトを構成する各光源と表示画面とを対応させて複数の領域に分割し、表示画面の領域（画面領域）ごとに各光源を制御するエリア制御を行う液晶表示装置が知られている。

この種の液晶表示装置に関し、例えば特許文献１には、次のような液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、入力される映像信号に基づいて、各画面領域の最高輝度を算出して、その算出された最高輝度に応じて光源の配置された光源領域ごとに光源を発光させるとともに、液晶パネルに供給される輝度情報を補正するようになっている。

特開２００４−１９１４９０号公報

ところで、エリア制御を行う液晶表示装置では、各光源を点灯させる点灯値と、液晶パネルを構成する各液晶素子の透過率とに相関性を持たせることによって、液晶パネルの輝度値を本来あるべき所望の輝度値になるように制御している。

しかしながら、前述したように、各光源を点灯させる点灯値と、液晶パネルを構成する各液晶素子の透過率とを相関させても、表示しようとする映像が明るさの急峻な変化を含む映像（以下「明度急変映像」といい、特に暗闇に小さな明かりだけが点灯していることを示すような映像など）の場合は、必要とする輝度で映像を表示できない場合があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、表示しようとする映像が明度急変映像であっても、必要とする輝度で表示できるようにした液晶表示装置、及び映像処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶パネルと、複数の光源領域にそれぞれ光源が配置され、その複数の光源を用いて前記液晶パネルを照明する発光手段と、前記光源領域毎に、当該光源領域と、前記発光手段の光源領域を仮想的に分割した領域のうち、当該光源領域の周囲に配置されている複数の仮想領域と、を含む領域を示した仮想光源領域に対応する、前記液晶パネルの領域に含まれる最大輝度値に基づいて、当該光源領域に配置された前記光源を点灯制御させるための仮想算出値を算出する仮想点灯値算出手段と、前記仮想点灯値算出手段により算出された前記仮想算出値を用いて、前記光源の明るさを制御する点灯値を前記光源領域ごとに算出する点灯値算出手段と、前記点灯値算出手段により算出された前記点灯値に応じて前記光源を点灯させる点灯制御部と、を有する。

以上詳述したように、本発明によれば、表示しようとする映像が明度急変映像であっても、必要とする輝度で表示できるようにした液晶表示装置、及び映像処理装置が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。 図２は、発光領域および光源の構成を示す斜視図である。 図３は、バックライト制御部の構成をバックライトおよび液晶パネルとともに示すブロック図である。 図４は、（ａ）はバックライトを分割単位ｔ１で分割した場合、（ｂ）はバックライトを仮想分割単位ｔ２で分割した構成を示す図である。 図５は、仮想光源領域の一例を示す図である。 図６は、図５の仮想光源領域を拡大して示す図である。 図７は、隣接する仮想光源領域の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１，２を参照して本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１００の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１００の構成を示す分解斜視図、図２は光源領域および光源の構成を示す斜視図である。

液晶表示装置１００は液晶テレビ等に用いられ、図１に示すように、バックライト１４０と、液晶パネル１５０とを有している。

バックライト１４０は、発光部（発光手段）１４１と、発光部１４１の前面に配置されたプリズムシート１４３を挟む一対の拡散板１４２，１４４とを有し、発光手段としての機能を有している。

発光部１４１は、パネル形状を有しており、複数の光源領域１４５がＭ行Ｎ列の縦横規則的に配置されたマトリクス構造を有している。なお、図１では、一例として５行８列の光源領域１４５を備えた発光部１４１を示している。

光源領域１４５は、図２に示すように、拡散板１４２等との重なり方向に延びる隔壁１４６によって四方を囲まれている。

また、各光源領域１４５には、ＲＧＢ三原色の３個のＬＥＤ１６１，１６２，１６３からなる光源１４８が配置されている。光源１４８は、赤色ＬＥＤ１６１、緑色ＬＥＤ１６２及び青色のＬＥＤ１６３によって構成され、赤緑青の３色を混ぜながら前面（液晶パネル１５０）に向けて光を出射する。各光源領域１４５からの出射光によって液晶パネル１５０の背面側が照明され、出射光の液晶パネル１５０の透過を調製して映像が表示される。

そして、液晶表示装置１００は各光源領域１４５に配置されている複数の光源１４８によってバックライト１４０が全面発光して、液晶パネル１５０に背面から光を照明する直下型方式になっている。

液晶パネル１５０は一対の偏光板１５５，１５７と、その偏光板１５５，１５７の間に挟まれた液晶１５６とを有している。

次に、図３を参照してバックライト制御部２００の構成について説明する。ここで、図３はバックライト制御部２００の構成をバックライト１４０および液晶パネル１５０とともに示すブロック図である。

バックライト制御部２００はバックライト１４０および液晶パネル１５０とともに液晶表示装置１００に備えられていて、バックライト１４０を構成する複数の光源１４８の発光を制御する発光制御装置としての機能を有している。

バックライト制御部２００は、フレームメモリ１０１と、入力信号補正処理部１０２と、点灯値算出部１０３と、仮想点灯値算出部１０４と、点灯制御部１０５と、液晶制御部１０６とを有している。

バックライト制御部２００は、液晶パネル１５０に映像を表示させるための映像信号Ｖｇを入力する。

映像信号Ｖｇはフレームメモリ１０１と、仮想点灯値算出部１０４とに入力される。フレームメモリ１０１は、映像信号Ｖｇをフレームごとに保存する。入力信号補正処理部１０２は、フレームメモリ１０１から読み出される映像信号Ｖｇｔを点灯値算出部１０３により算出された後述する算出点灯値Ｌｄにしたがい補正して液晶制御部１０６に出力する。このとき、入力信号補正処理部１０２は、フレームメモリ１０１から読み出される映像信号Ｖｇｔと、算出点灯値Ｌｄとの相関性を取りながら映像信号Ｖｇｔを補正する。液晶制御部１０６は補正された映像信号Ｖｇｔにしたがい液晶パネル１５０の透過率を制御する。この場合、バックライト制御部２００は、液晶パネル１５０による画像の表示タイミングと、光源１４８の点灯タイミングとを適合さている。

仮想点灯値算出部１０４は、入力される映像信号Ｖｇにしたがい、後述する仮想光源領域１２０ごとに光源１４８の点灯値（仮想算出値）Ｌｄ０を算出し、点灯値算出部１０３に出力する。そして、点灯値算出部１０３は仮想算出値Ｌｄ０を用いて各光源１４８の点灯値を算出し、その点灯値を算出点灯値Ｌｄとして点灯制御部１０５に出力する。点灯制御部１０５は算出点灯値Ｌｄにしたがい各光源領域１４５における光源１４８を点灯させてバックライト１４０を発光させる。

次に、以上の構成を有するバックライト制御部２００の動作内容について、仮想点灯値算出部１０４の動作内容を中心に図４〜図６を参照して説明する。

本実施の形態において、仮想光源領域とは、光源領域１４５よりも小さい大きさを１つの単位としてバックライト１４０を縦横規則的に分割して得られる仮想領域１２１と光源領域１４５とを含む領域として定められている。図４（ａ）、図５、図６に示すように、バックライト１４０は、バックライト１４０を一定の長さｔ１によって縦横規則的に分割した（区分けした）ときに得られる一つ一つの領域を光源領域１４５としている。本実施の形態では、バックライト１４０を複数の光源領域１４５に分割するときの長さｔ１を分割単位としている。点灯値算出部１０３は、光源領域１４５ごとに光源１４８の点灯値を算出する。

一方、図４（ｂ）、図５、図６に示すように、仮想点灯値算出部１０４では、分割単位ｔ１よりも大きさの小さい分割単位ｔ２（仮想分割単位）を仮想的に定め、その仮想分割単位ｔ２によって、バックライト１４０を縦横規則的に分割した場合を想定し、そのような仮想的な分割によって得られる仮想領域１２１を含む仮想光源領域１２０ごとに光源１４８の点灯値を算出する。仮想分割単位ｔ２によって縦横規則的に分割することにより、バックライト１４０は仮想的ではあるが、光源領域１４５よりも細かな領域に分割される。

光源領域１４５は物理的に実際に存在するものであるが、仮想領域１２１は、仮想的に定められたものであり、実際に存在するものではない。バックライト１４０を分割単位ｔ２によって分割する場合、例えば、液晶パネル１５０に設けられている１画素を表示するための液晶素子の座標を目印として分割することができる。

そして、バックライト１４０を分割単位ｔ２で分割すると、図５、図６に示すように、点灯値算出の対象となる光源領域（対象領域１２３）の周囲に複数の仮想領域１２１が配置された仮想光源領域１２０を想定することができる。

図５に示すように、対象領域１２３を考える場合、通常、対象領域１２３に対応する映像信号の値から、必要な輝度で光源１４８を発光させるための点灯値を算出する。この算出方法は、特に指定しないが、映像信号Ｖｇのうちの対象領域１２３に対応した部分で最大となる輝度値を算出し、その最大輝度値に基づいて点灯値を算出する場合や、映像信号Ｖｇのうちの対象領域１２３に対応した部分での平均輝度値を算出して、その平均輝度値に基づいて点灯値を算出する場合などが挙げられる。

一方、仮想点灯値算出部１０４では、バックライト１４０を光源領域１４５の分割単位ｔ１よりも小さい分割単位ｔ２で細かく分割して仮想的に形成される仮想領域１２１を含んだ仮想光源領域１２０を対象としており、対象領域１２３の周辺に配置されている仮想領域１２１まで考慮して点灯値を算出することが可能となる。

これにより、仮想点灯値算出部１０４では、映像信号Ｖｇのうちの仮想領域１２１における輝度情報を反映させて点灯値を算出でき、光源１４８をより明るくする点灯させ得るようにして、点灯値を算出する効果を生み出す。この点について例を挙げれば以下のとおりである。

ここで、暗闇に面積比数％程度の大きさを備えた小さな矩形の２５５階調の表示部分（以下この部分を「小矩形部分」という）を含む映像があったとする。例えば、小さな漁船の明かりだけが白く映っている深夜の海辺の映像のような、暗闇に小さな明かりだけが点灯していることを示すような映像の場合である。この映像も、小矩形部分を境にして映像の明るさが急変するので明度急変映像となっている。

このような映像に対し、従来技術のように、光源領域１４５を対象にして点灯値の算出を行うとする。そして、光源領域１４５の周縁部分ぎりぎりの位置に、小矩形部分のエッジ部分が位置したとする。すると、映像のうちのエッジ部分のすぐ隣の部分は、黒表示の映像なので、その隣の部分に対応した光源領域１４５では、映像信号がないと判断され、光源１４８の点灯を要しないものとして点灯値が算出される。そのため、光源１４８が点灯されなくなってしまう。

光源１４８の発光量には限界があるため、ある特定の部分（上記の場合であれば、小矩形部分）だけを特に明るくした映像を表示する場合、その特定の部分に対応した光源領域１４５を点灯させるだけでは所望の明るさが得られないことがある。そのため、このような光量の不足は周辺の光源領域１４５に配置されている光源１４８の点灯によって補わねばならない。しかし、光源領域１４５を対象にして点灯値の算出を行うと、周辺の光源１４８が点灯しないので光量の不足を補うことはできなかった。そのため、前述した小矩形部分を含む映像では、エッジ部分での輝度が不足するため、小矩形部分におけるエッジ部分の明るさが低下し、暗くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、仮想点灯値算出部１０４を設けて、仮想領域１２１を含む仮想光源領域１２０を対象として点灯値を算出することにより、点灯値算出の際に考慮する領域を実際に区分けされている領域よりも拡張した大きさの領域としている。こうすることで、エッジ部分などの輝度不足を補足し、映像表示の輝度を本来の輝度で表現することが可能となる。

例えば、図７に示すように、隣接している対象領域１２３、１２４を考え、対象領域１２３が前述の小矩形部分であったとする。対象領域１２３、１２４それぞれの仮想領域１２１，１２５はそれぞれ図７のハッチングを付した部分、ドットを付した部分である。対象領域１２３の明るさが特に明るい場合、対象領域１２３に対応した光源領域１４５の光源１４８を点灯させるだけでは光量が不足することがある。

しかしながら、対象領域１２３に隣接する対象領域１２４の周囲に仮想領域１２５を設けると、仮想点灯値算出部１０４が点灯値を算出する際に、対象領域１２３の明るさを反映させることができる。つまり、対象領域１２４を対象とした点灯値の算出に、仮想領域１２５の輝度情報を反映させることができ、仮想領域１２５のうちの対象領域１２３の部分が特に明るいということを反映させることができる。こうして、対象領域１２４に対応した光源１４８をも点灯させることができ、光量不足を解消できる。

以上の実施の形態では、光源領域１４５の分割単位ｔ１を仮想分割単位ｔ２の２倍になっている場合を想定しているが、分割単位ｔ１を仮想分割単位ｔ２の２倍よりも大きく（例えば３倍）にすることもできる。

以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。

１００…液晶表示装置、１０１…フレームメモリ、１０２…入力信号補正処理部、１０３…点灯値算出部、１０４…仮想点灯値算出部、１０５…点灯制御部、１０６…点灯制御部、１２０…仮想光源領域、１２１，１２５…仮想領域、１２３，１２４…対象領域、１４０…バックライト、１４１…発光部、１４５…光源領域、１４８…光源、１５０…液晶パネル、２００…バックライト制御部。

Claims (6)

1. 液晶パネルと、
   複数の光源領域にそれぞれ光源が配置され、その複数の光源を用いて前記液晶パネルを
   照明する発光手段と、
   前記光源領域毎に、当該光源領域と、前記発光手段の光源領域を仮想的に分割した領域
   のうち、当該光源領域の周囲に配置されている複数の仮想領域と、を含む領域を示した仮
   想光源領域に対応する、前記液晶パネルの領域に含まれる最大輝度値に基づいて、当該光
   源領域に配置された前記光源を点灯制御させる点灯値を求めるために用いられる仮想算出
   値を算出する仮想算出値算出手段と、
   前記仮想算出値算出手段により算出された前記仮想算出値を用いて、前記光源の明るさ
   を制御する点灯値を前記光源領域ごとに算出する点灯値算出手段と、
   前記点灯値算出手段により算出された前記点灯値に応じて前記光源を点灯させる点灯制
   御部と、を有する液晶表示装置。
2. 前記発光手段に前記光源が配置された前記光源領域が、矩形領域であり、
   前記仮想算出値算出手段による前記仮想算出値の算出で用いられる、前記仮想光源領域
   は、当該光源領域の隣接及び斜め隣に配置されている全ての前記仮想領域を含んでいるこ
   と、
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記仮想算出値算出手段による前記仮想算出値の算出で用いられる、前記仮想光源領域
   に含まれる前記仮想領域は、前記発光手段を光源領域よりも小さいサイズ毎に仮想的に分
   割されたこと、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記仮想算出値算出手段による前記仮想算出値の算出で用いられる、前記仮想光源領域
   に含まれる前記仮想領域は、前記発光手段を光源領域の１／２以下のサイズ毎に仮想的に
   分割されたこと、
   を特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 入力される映像信号をフレーム単位に記憶する映像信号記憶手段と、
   前記点灯値算出手段により算出された前記算出点灯値に応じて、前記映像信号記憶手段
   に記憶されている前記映像信号を補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された補正映像信号に応じて前記液晶パネルを制御する液晶制
   御部と、
   をさらに有する請求項１乃至４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. 複数の光源領域にそれぞれ光源が配置され、その複数の光源を用いてパネルを照明する
   発光手段を、制御する映像処理装置であって、
   前記光源領域毎に、当該光源領域と、前記発光手段の光源領域を仮想的に分割した領域
   のうち、当該光源領域の周囲に配置されている複数の仮想領域と、を含む領域を示した仮
   想光源領域に対応する、前記パネルの領域に含まれる最大輝度値に基づいて、当該光源領
   域に配置された前記光源を点灯制御させる点灯値を求めるために用いられる仮想算出値を
   算出する仮想算出値算出手段と、
   前記仮想算出値算出手段により算出された前記仮想算出値を用いて、前記光源の明るさ
   を制御する点灯値を前記光源領域ごとに算出する点灯値算出手段と、
   前記点灯値算出手段により算出された前記点灯値に応じて前記光源を点灯させる点灯制
   御部と、
   を有する映像処理装置。

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