JP4960507B2 - 映像表示装置及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルを照明するバックライトの発光強度制御に関する。

ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）は、バックライトからの照明光を液晶パネルによって変調して所望の映像を表示する。バックライトに含まれる光源は、複数であってもよい。また、バックライトに含まれる各光源の発光強度は一様でなくてよく、個別制御されてよい。各光源の発光強度を個別制御することにより、表示ダイナミックレンジの拡大、低消費電力化などの効果が期待できる。

例えば、特許文献１記載の透過型ディスプレイ装置は、液晶パネルの表示画面を分割した複数の領域の各々に対応するバックライト輝度の制御を行う。具体的には、特許文献１記載の透過型ディスプレイ装置は、各領域内の映像信号の最大値に基づいて当該領域に対応するバックライト輝度を決定する。

特開２００８−１２２７１３号公報

特許文献１記載の透過型ディスプレイ装置は、バックライト輝度を個別制御可能な領域（発光領域）の各々において包含される映像信号から代表値を定め、当該代表値に基づいてバックライト輝度を決定している。このようなバックライト輝度の制御は、観察者に不自然な輝度変動を知覚させることがある。

例えば、打上げ花火の映像を表示する場合には、明るい（高輝度な）オブジェクト（以下、輝点と称する）が暗い（低輝度な）背景中を次第に移動する映像が表示対象となる。上記従来技術のバックライト輝度の制御によれば、輝点を包含する発光領域には高いバックライト輝度が与えられ、輝点を包含しない発光領域には低いバックライト輝度が与えられる。そして、移動に伴って輝点が発光領域の境界を跨ぐ度にバックライド輝度の高低の逆転が生じる。即ち、輝点が流入する発光領域のバックライト輝度は急激に上昇し、輝点が流出する発光領域のバックライト輝度は急激に下降する。このようなバックライト輝度変動は観察者によって知覚され得るため、違和感を与えるおそれがある。

従って、本発明は不自然な輝度変動の発生を抑制する映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る映像表示装置は、個別制御可能な第１の発光強度で点灯する複数の光源と、前記複数の光源からの照明光を変調して映像を表示領域において表示する液晶パネルと、前記複数の光源の空間的な配置に対応して前記表示領域を仮想的に分割した照明領域よりも細かく前記表示領域を空間的に分割した小領域の映像信号に基づいて、小領域の各々に割り当てられる第２の発光強度を算出する第１の算出部と、前記照明領域と複数の前記小領域との間の位置関係に基づいて、当該複数の小領域に割り当てられている複数の前記第２の発光強度を組み合わせて演算し、前記複数の光源の各々に割り当てられる前記第１の発光強度を算出する第２の算出部と、前記第１の発光強度に従って前記複数の光源の各々を点灯させる制御部とを具備する。

本発明によれば、不自然な輝度変動の発生を抑制する映像表示装置を提供できる。

第１の実施形態に係る液晶表示装置を示すブロック図。 図１のバックライトの態様の一例を示す図。 図１のバックライトの態様の一例を示す図。 図１のバックライトの態様の一例を示す図。 図１のバックライトの態様の一例を示す図。 図１の発光強度決定部を示す図。 図３の発光強度決定部の処理対象となる小領域及び照明領域を説明するための図。 図３の小領域発光強度算出部の一例を示す図。 図３の小領域発光強度算出部の一例を示す図。 図３の小領域発光強度算出部の一例を示す図。 図３の光源発光強度算出部による重み係数の割り当て態様を説明するための図。 図３の光源発光強度算出部によって割り当てられる重み係数の空間的分布を示すグラフ図。 図３の発光強度決定部による処理の効果を補足的に説明するための図。 図１０Ａの打上げ花火の各軌跡断面における、入力映像及び各点灯パターンの輝度分布を示す図。 図１の信号補正部を示す図。 図１のバックライトに含まれる光源によって照明される照明領域における輝度の空間的分布を示すグラフ図。 図１の液晶パネル及び液晶制御部を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る映像表示装置は、信号補正部１０、液晶制御部２０、液晶パネル３０、バックライト制御部４０、バックライト５０及び発光強度決定部１００を有する。

バックライト５０は、バックライト制御部４０からの制御に従って、液晶パネル３０を照明する。バックライト５０は、発光強度を個別制御可能な複数の光源５１を包含する。バックライト５０は、任意の既存または将来の構成によって実現されてよい。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、バックライト５０は、液晶パネル３０の背面を直接照明する点状の複数の光源５１を分布させて構成されてよい。または、図２Ｃに示すように、バックライト５０は、液晶パネル３０の背面を直接照明する板状の光源５１を並列させて構成されてよい。図２Ａ乃至図２Ｃのような光源５１の配置方式は、直下式と呼ばれる。一方、図２Ｄに示すように、いわゆるエッジライト式で光源５１が配置されてもよい。エッジライト式では、液晶パネル３０の背面でなく側面に光源５１が配置され、導光板またはリフレクタ（図２Ｄには示されていない）によって、光源５１からの照明光が液晶パネル３０の背面に導かれる。

複数の光源５１の各々は、単一の発光素子で構成されてもよいし、空間的に近接して配置された一群の発光素子で構成されてもよい。また、光源５１を構成する発光素子として、ＬＥＤ、冷陰極管、熱陰極管などを適用可能であるが、これらに限定されない。特に、ＬＥＤは発光可能な最大輝度及び最小輝度の幅が広く、広いダイナミックレンジを実現しやすいため、発光素子として好適である。光源５１の各々は、バックライト制御部４０によって発光強度（発光輝度）及び発光タイミングが個別制御される。

バックライト制御部４０は、発光強度決定部１００によって決定された各光源５１の発光強度に従って、各光源５１を所定の発光タイミングで点灯させる。

発光強度決定部１００は、入力される映像信号に基づいて各光源５１の発光強度を決定し、信号補正部１０及びバックライト制御部４０に入力する。具体的には、発光強度決定部１００は、２段階の発光強度算出処理を行うことにより、各光源５１の発光強度を決定する。発光強度決定部１００は、上記２段階の発光強度算出処理を夫々行うための小領域発光強度算出部１１０及び光源発光強度算出部１２０を含む。

小領域発光強度算出部１１０は、入力される映像信号に基づいて各小領域に割り当てられる発光強度を算出する。ここで、小領域とは、液晶パネル３０の表示領域を空間的に分割した領域を指す。一方、小領域に対する用語として照明領域という用語が本願明細書において用いられる。照明領域とは、各光源５１が液晶パネル３０を照明する領域を指す。尚、ここにいう「照明する」とは、「専ら照明する」程度の意味である。即ち、ある照明領域の一部が他の照明領域に対応する光源５１からの照明光によっても照明されてよい。換言すれば、照明領域は、光源５１の空間的な配置に従って、液晶パネル３０の表示領域を仮想的に分割した領域である。そして、上記小領域は、液晶パネル３０の表示領域を照明領域よりも細かく分割した領域である。

例えば、図４において、各光源５１に対応する照明領域４０１（中心を黒丸で表示）は、各光源５１の空間的な配置に従って、液晶パネル３０の表示領域を照明領域境界４０２（実線で表示）によって仮想的に分割した領域である。そして、小領域４０３（例えば、斜線塗りつぶし領域で表示）は、液晶パネル３０の表示領域を小領域境界４０４（破線で表示）によって上記照明領域４０１よりも細かく分割した領域である。

小領域発光強度算出部１１０は、この小領域に対応する算出領域の映像信号に基づいて当該小領域の発光強度を算出する。ここで、算出領域は小領域と同じ領域であってもよいし、小領域の一部分を含むものの他の部分を含まない領域であってもよいし、小領域全体及びその他の周辺領域を含む領域であってもよい。また、複数の小領域間で算出領域の決定手法が異なっていてもよい。換言すれば、算出領域は、小領域の発光強度を算出するための任意の領域である。

以下、図５を用いて小領域発光強度算出部１１０の一例を説明する。図５の小領域発光強度算出部１１０は、最大値算出部１１１及びガンマ変換部１１２を含む。
最大値算出部１１１は、各小領域に対応する算出領域内の映像信号の最大値を算出する。即ち、最大値算出部１１１は、算出領域内の最大映像信号値を算出する。最大値算出部１１１は、最大映像信号値をガンマ変換部１１２に入力する。

ガンマ変換部１１２は、最大値算出部１１１からの最大映像信号値に対してガンマ変換を施す。具体的には、ガンマ変換部１１２は、映像信号値を相対輝度に変換するためのガンマ変換を行う。例えば、映像信号値の変域が０以上２５５以下（８ビット値）であれば、ガンマ変換部１１２は次の数式（１）に従ってガンマ変換を行う。

数式（１）において、α及びγは定数を表し、Ｓは映像信号値（本例において、最大値算出部１１１からの最大映像信号値）を表し、Ｌは相対輝度を表す。尚、通常、α＝０．０、γ＝２．２と設定されるが、α及びγはこれらの値に限られない。また、ガンマ変換部１１２のハードウェア構成としては、乗算器などを組み合わせて実際に数式（１）の演算を行う態様であってもよいし、映像信号値Ｓに対応する相対輝度Ｌを検索可能なルックアップテーブル（ＬＵＴ）を利用する態様であってもよい。ガンマ変換部１１２は、相対輝度Ｌを小領域に割り当てられる発光強度として光源発光強度算出部１２０に入力する。

図５の小領域発光強度算出部１１０によれば、各小領域に対応する算出領域内の最大映像信号値に基づいて、各小領域に割り当てられる発光強度が算出される。
ところで、小領域発光強度算出部１１０は、各小領域に割り当てられる発光強度を算出可能な任意の構成であってよい。例えば、小領域発光強度算出部１１０は、図６に示す小領域発光強度算出部２１０及び図７に示す小領域発光強度算出部３１０に置き換えられてもよい。

図６の小領域発光強度算出部２１０は、ＲＧＢ最大値算出部２１１、ガンマ変換部２１２、平均値算出部２１３及び乗算部２１４を有する。
ＲＧＢ最大値算出部２１１は、入力映像信号の各画素において、ＲＧＢ信号値（Ｒ（赤）信号値、Ｇ（緑）信号値及びＢ（青）信号値）の最大値（以下、単にＲＧＢ最大値と称する）を算出する。即ち、最大値算出部１１１は、算出領域を構成する各画素のＲＧＢ最大値を算出する。最大値算出部１１１は、算出領域を構成する各画素のＲＧＢ最大値をガンマ変換部２１２に入力する。

ガンマ変換部２１２は、ＲＧＢ最大値算出部２１１からの各ＲＧＢ最大値に対してガンマ変換を施す。具体的には、ガンマ変換部２１２は、各ＲＧＢ最大値を相対輝度に変換するためのガンマ変換を行う。例えば、ガンマ変換部２１２は、前述したガンマ変換部１１２と同一または類似のガンマ変換を行う。ガンマ変換部２１２は、相対輝度に変換された各ＲＧＢ最大値（以下、単に最大ＲＧＢ輝度と称する）を平均値算出部２１３に入力する。

平均値算出部２１３は、ガンマ変換部２１２からの各最大ＲＧＢ輝度の平均値（以下、単に平均相対輝度と称する）を算出する。例えば、平均値算出部２１３は、算出領域を構成する画素数によって最大ＲＧＢ輝度の総和を除算することにより平均相対輝度を算出する。平均値算出部２１３は、平均相対輝度を乗算部２１４に入力する。

乗算部２１４は、平均相対輝度に所定の定数を乗算して小領域に割り当てられる発光強度を算出する。尚、乗算部２１４のハードウェア構成は、乗算器などによって実際に定数乗算を行う態様であってもよいし、平均相対輝度に対応する発光強度を検索可能なＬＵＴを利用する態様であってもよい。乗算部２１４は、小領域に割り当てられる発光強度を光源発光強度算出部１２０に入力する。

図６の小領域発光強度算出部２１０によれば、各小領域に対応する算出領域における各画素の最大ＲＧＢ輝度の平均値に基づいて、各小領域に割り当てられる発光強度が算出される。

図７の小領域発光強度算出部３１０は、最大値／最小値算出部３１１、第１のガンマ変換部３１２、中心値算出部３１３、乗算部３１４及び第２のガンマ変換部３１５を有する。
最大値／最小値算出部３１１は、各小領域に対応する算出領域の映像信号の最大値及び最小値を夫々算出する。即ち、最大値／最小値算出部３１１は、算出領域内の最大映像信号値及び最小映像信号値を夫々算出する。最大値／最小値算出部３１１は、算出領域内の最大映像信号値及び最小映像信号値を第１のガンマ変換部３１２に入力する。

第１のガンマ変換部３１２は、最大値／最小値算出部３１１からの最大映像信号値及び最小映像信号値に対してガンマ変換を夫々施す。具体的には、第１のガンマ変換部３１２は、映像信号値を相対明度に変換するためのガンマ変換を行う。例えば、第１のガンマ変換部３１２は、α＝０．０、γ＝２．２／３．０に設定したうえで、数式（１）に従ってガンマ変換を行う。第１のガンマ変換部３１２は、最大映像信号値の変換結果である相対明度（以下、単に最大明度と称する）及び最大映像信号値の変換結果である相対明度（以下、単に最小明度と称する）を中心値算出部３１３に入力する。

中心値算出部３１３は、第１のガンマ変換部３１２からの最大明度及び最小明度の間の中心値を算出する。この中心値は、算出領域内の明度の中心値に相当する。例えば、中心値算出部３１３は、最大明度及び最小明度の平均値を中心値として算出する。中心値算出部３１３は、中心値を乗算部３１４に入力する。

乗算部３１４は、中心値算出部３１３からの中心値に所定の定数を乗算する。乗算部３１４は、この乗算結果（以下、単に明度変調率と称する）を第２のガンマ変換部３１５に入力する。

第２のガンマ変換部３１５は、乗算部３１４からの明度変調率に対してガンマ変換を施す。具体的には、第２のガンマ変換部３１５は、明度変調率を相対輝度に変換するためのガンマ変換を行う。例えば、第２のガンマ変換部３１５は、次の数式（２）に従ってガンマ変換を行う。

数式（２）において、α及びγは定数を表し、Ｌは相対輝度を表し、Ｌ*は明度変調率を表す。尚、通常、α＝０．０、γ＝３．０と設定されるが、α及びγはこれらの値に限られない。また、第２のガンマ変換部３１５のハードウェア構成としては、乗算器などを組み合わせて実際に数式（２）の演算を行う態様であってもよいし、明度変調率Ｌ*に対応する相対輝度Ｌを検索可能なＬＵＴを利用する態様であってもよい。第２のガンマ変換部３１５は、相対輝度Ｌを小領域に割り当てられる発光強度として光源発光強度算出部１２０に入力する。

図７の小領域発光強度算出部３１０によれば、各小領域に対応する算出領域内の明度の最大値及び最小値の間の中心値に基づいて、各小領域に割り当てられる発光強度が算出される。

光源発光強度算出部１２０は、各照明領域とその付近の複数の小領域との間の位置関係に基づいて、当該複数の小領域に割り当てられている複数の発光強度を組み合わせて演算し、各光源５１に割り当てられる発光強度を算出する。光源発光強度算出部１２０は、各光源５１に割り当てられる発光強度を信号補正部１０及びバックライト制御部４０に入力する。

例えば、光源発光強度算出部１２０は、各照明領域とその付近の複数の小領域との間の位置関係（例えば照明領域の中心からの距離）に基づいて当該複数の小領域の発光強度に重み係数を割り当て、重み付き平均を算出することにより各光源５１の発光強度を算出してよい。図８は、重み係数の割り当て態様の一例を示している。光源発光強度算出部１２０は、中心５０１の照明領域に対応する光源５１の発光強度を、当該中心５０１付近の範囲５０２に含まれる小領域の発光強度の各々に重み係数を割り当て、その重み付き平均として算出する。尚、図８において小領域は破線で分割された領域５０３などを指す。ここで、範囲５０２に含まれる小領域間で重み係数は異なっていてよい。例えば、図９に示すように照明領域の中心から離れるに従って次第に小さくなるような重み係数の分布は好適である。また、照明領域の中心に関して重み係数の分布を対称にすれば、複数の小領域に関して重み係数の乗算を共通化できるため、後述する重み付き平均の演算コストを削減できる。また、例えばガウシアンフィルタのような低域通過型の周波数特性を有する低域通過型フィルタ係数も重み係数として好適である。低域通過型フィルタ係数を重み係数として利用すれば、より滑らかに光源５１の発光強度を変化させることができるので、隣接する照明領域間を輝点などが移動する場合に生じやすい急激な輝度変動を緩和できる。

光源発光強度算出部１２０は、例えば次の数式（３）に従って、各光源５１の発光強度としての重み付き平均を算出する。

数式（３）において、Ｌc（x,y）は座標（ｘ，ｙ）に対応する光源５１の発光強度を表し、ｗ(Δx，Δy)は相対座標（Δx，Δy）における重み係数の分布値を表し、Ｌ_F(x+Δx，y+Δy)は座標（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ）に対応する小領域の発光強度を表し、ｒx及びｒyは重み係数の割り当てテーブル（本例では矩形状の範囲を指定しているが、これに限られない）の半径を表す。

また、光源発光強度算出部１２０は、別の手法により各光源５１の発光強度を算出してもよい。例えば、光源発光強度算出部１２０は、重み係数を空間フィルタ係数として利用し、各小領域の発光強度に対して空間フィルタ処理を施す。そして、光源発光強度算出部１２０は、空間フィルタ処理済みの各小領域の発光強度と照明領域との間の位置関係に基づいて補間処理（例えば線形補間処理）を行って、各光源５１の発光強度を算出する。このような補間処理に基づく算出手法によれば、各小領域の発光強度に一定の重み係数を割り当てるだけで前述した重み付き平均に基づく算出手法と同様の算出結果を得ることができる。例えば、前述した重み付き平均に基づく算出手法を適用する場合にはある小領域の発光強度に割り当てられる重み係数が複数の照明領域に関して夫々異なる場合が起こり得るが、この補間処理に基づく算出手法を適用する場合には複数の照明領域に関して共通の重み係数を各小領域の発光強度に割り当てることができる。

信号補正部１０は、入力される映像信号における各画素の光透過率（輝度）を、発光強度決定部１００からの各光源５１の発光強度に基づいて補正する。具体的には、信号補正部１０は、液晶パネル３０の表示領域を構成する画素単位で映像信号の光透過率を補正する。信号補正部１０は、光透過率に対する補正を反映した映像信号（以下、単に補正済み映像信号と称する）を液晶制御部２０に入力する。
以下、図１１を用いて信号補正部１０の一例を説明する。図１１の信号補正部１０は、輝度分布算出部１１、ガンマ変換部１２、除算部１３及びガンマ補正部１４を有する。

輝度分布算出部１１は、発光強度決定部１００からの各光源５１の発光強度に基づいて、液晶パネル３０の表示領域における輝度分布の予測値を算出する。即ち、輝度分布算出部１１は、発光強度決定部１００によって決定された発光強度に従って各光源５１を点灯させたときに、液晶パネル３０の表示領域に生じる輝度分布を算出する。輝度分布算出部１１は、算出した輝度分布を除算部１３に入力する。以下、輝度分布の算出手法の一例を説明する。

各光源５１の発光分布は、現実のハードウェア構成によって決まる。そして、各光源５１の点灯によって液晶パネル３０の背面に入射する照明光の強度分布は、各光源５１の発光分布に基づくものとなる。以降、照明光の強度分布をバックライト輝度または光源５１の輝度と称することがある。図１２において、単一の光源５１の輝度分布の一例が示されている。この輝度分布は、光源５１に対応する照明領域の中心に関して対称であって、この照明領域の中心から離れるにつれて減少する。単一の光源からの照明光に基づくバックライト輝度は、例えば次の数式（４）として表される。

数式（４）において、Ｌ_SET,nは第ｎ番目の光源（ｎは任意の整数であり、光源５１を一意に識別するための便宜的な番号（以降の説明では、１から光源の総数Ｎまでの連続整数のいずれか１つである）である）の発光強度を表し、Ｌ_P,n(x_n',y_n')は第ｎ番目の光源に対応する照明領域の中心からの相対座標（x_n',y_n'）における輝度分布値を表し、Ｌ_BL(x_n',y_n')は相対座標（x_n',y_n'）における第ｎ番目の光源からの照明光に基づくバックライト輝度を表す。尚、相対座標における輝度分布値は、光源５１の輝度分布を近似する任意の関数に相対座標（または距離）を代入することにより算出されてもよいし、相対座標（または距離）に対応する輝度分布値が検索可能なＬＵＴを利用することにより導出されてもよい。

尚、実際には、複数の光源５１からの照明光の間で重ね合わせが生じ得るため、液晶パネル３０の表示領域における座標（ｘ，ｙ）におけるバックライト輝度Ｌ_BL（ｘ，ｙ）は、次の数式（５）で表される。

数式（５）において、座標（x_0,n,y_0,n）は第ｎ番目の光源に対応する照明領域の中心位置の液晶パネル３０の表示領域上での座標を表す。尚、数式（５）では全ての光源５１をバックライト輝度の算出対象としているが、光源５１の輝度分布を考慮して算出対象を一部間引いてもよい。例えば、座標（ｘ，ｙ）から大きく離れた照明領域に対応する光源５１が、当該座標（ｘ，ｙ）におけるバックライト輝度の算出対象から除外されてよい。

ガンマ変換部１２は、入力される映像信号（ＲＧＢ形式）に対してガンマ変換を施す。具体的には、ガンマ変換部１２は、映像信号に含まれるＲ信号値、Ｇ信号値及びＢ信号値を光透過率に夫々変換するためのガンマ変換を行う。例えば、映像信号値の変域が０以上２５５以下（８ビット値）であれば、ガンマ変換部１２は次の数式（６）に従ってガンマ変換を行う。

数式（６）において、α₃及びγ₃は定数を表し、Ｓ_R、Ｓ_G及びＳ_Bは映像信号に含まれるＲ信号値、Ｇ信号値及びＢ信号値を夫々表し、Ｔ_R、Ｔ_G及びＴ_Bは各色（ＲＧＢ）の光透過率を夫々表す。尚、通常、α₃＝０．０、γ₃＝２．２と設定されるが、α₃及びγ₃はこれらの値に限られない。ガンマ変換部１２は、各画素の光透過率を除算部１３に入力する。

除算部１３は、液晶パネル３０の表示領域の各画素の光透過率を、当該画素における輝度分布値で除算する。除算部１３は、除算結果である光透過率（以下、単に補正済み光透過率と称する）をガンマ補正部１４に入力する。尚、除算部１３は、光透過率及び輝度分布値から対応する補正済み光透過率を検索可能なＬＵＴを利用してもよい。

ガンマ補正部１４は、除算部１３からの補正済み光透過率に対してガンマ補正を施す。具体的には、ガンマ補正部１４は、光透過率を再び映像信号値（ＲＧＢ形式）に変換するためのガンマ補正を行う。例えば、映像信号値の変域が０以上２５５以下（８ビット値）であれば、ガンマ補正部１４は次の数式（７）に従ってガンマ補正を行う。

数式（７）において、α₄及びγ₄は定数を表し、Ｔ_R'、Ｔ_G'及びT_B'は各色（ＲＧＢ）の補正済み光透過率を夫々表し、Ｓ_R'、Ｓ_G'及びＳ_B'はＲ信号値、Ｇ信号値及びＢ信号値を夫々表す。ガンマ補正部１４は、Ｓ_R'、Ｓ_G'及びＳ_B'を補正済み映像信号として液晶制御部２０に入力する。尚、通常、入力される映像信号に忠実な映像を表示するために、α₄として液晶パネル３０の最小光透過率、γ₄として液晶パネル３０のガンマ値が夫々設定されるが、α₄及びγ₄はこれらの値に限られない。また、ガンマ補正部１４によって行われるガンマ補正は数式（７）に基づく変換方式でなくてもよく、既存または将来の変換方式に代替されてよい。例えば、ガンマ補正部１４は、液晶パネル３０のガンマ変換テーブルに対応する逆変換をガンマ補正として行ってもよい。また、ガンマ補正部１４のハードウェア構成は、乗算器などによる演算を介してガンマ補正を実現する態様であってもよいし、適切なＬＵＴを利用してガンマ補正を実現する態様であってもよい。

液晶制御部２０は、信号補正部１０からの補正済み映像信号に応じて液晶パネル３０を制御する。具体的には、液晶制御部２０は、補正済み映像信号に応じた映像を液晶パネル３０の表示領域に表示させるために、液晶パネル３０の光透過率を画素単位で制御する。

液晶パネル３０は、複数の画素で構成される表示領域を備え、当該表示領域において映像を表示する。具体的には、液晶パネル３０は、バックライト５０からの照明光を、液晶制御部２０によって制御される光透過率で変調することにより所望の映像を表示する。

以下、図１３を用いて液晶制御部２０及び液晶パネル３０の一例を説明する。
図１３の例において、液晶パネル３０はいわゆるアクティブマトリクス型である。液晶パネル３０は、アレイ基板３１を備える。アレイ基板３１上には垂直方向に配列される複数本の信号線３８とこれらに交差して水平方向に配列される複数本の走査線３９とが絶縁膜（図示しない）を介して配置されている。信号線３８及び走査線３９の交差領域の各々には画素３２が形成されている。画素３２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されるスイッチ素子３３、画素電極３４、液晶層３５、対向電極３６及び補助容量３７を有する。尚、全ての画素３２において対向電極３６は共通の電極である。

スイッチ素子３３は、液晶制御部２０によって制御される画像書き込み用のスイッチ素子である。スイッチ素子３３のゲート端子は複数の走査線３９のいずれか１つに接続され、スイッチ素子３３のソース端子は複数の信号線３８のいずれか１つに接続される。尚、スイッチ素子３３のゲート端子及びソース端子がいずれの走査線３９及び信号線３８に接続されるかは、当該スイッチ素子３３を含む画素３２の座標（垂直方向位置及び水平方向位置）によって決まる。また、スイッチ素子３３のドレイン端子は、当該スイッチ素子３３を含む画素３２における画素電極３４と、補助容量３７の一端とに並列に接続される。尚、各補助容量３７の他端は接地されている。

各画素電極３４は、アレイ基板３１上に形成されている。一方、各対向電極３６は、画素電極３４と電気的に相対し、アレイ基板３１とは別の対向基板（図示しない）上に形成されている。各対向電極３６には、図示しない対向電圧発生回路から所定の対向電圧が印加されている。画素電極３４及び対向電極３６の間には液晶層３５が保持され、アレイ基板３１及び対向基板の周囲に設けられるシール材（図示しない）によって封止されている。液晶層３５として用いられる液晶材料は、任意の液晶材料であってよいが、例えば、強誘電性液晶、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードの液晶などが好適である。

図１３の例において、液晶制御部２０は、各信号線３８の一端が接続される信号線駆動回路２１及び各走査線３９の一端が接続される走査線駆動回路２２を有する。信号線駆動回路２１は、各信号線３８を介して各スイッチ素子３３のソース端子に印加する電圧を制御する。また、走査線駆動回路２２は、各走査線３９を介して各スイッチ素子３３のゲート端子に印可する電圧を制御する。

信号線駆動回路２１は、例えばアナログスイッチ、シフトレジスタ、サンプルホールド回路及びビデオバスなどで構成される。信号線駆動回路２１には、図示しない表示比率制御部から水平スタート信号及び水平クロック信号が制御信号として入力されると共に、映像信号（本実施形態に係る映像表示装置においては、補正済み映像信号）が入力される。

走査線駆動回路２２は、例えばシフトレジスタ、レベルシフタ及びバッファ回路などで構成される。走査線駆動回路２２には、表示比率制御部から垂直スタート信号及び垂直クロック信号が制御信号として入力さる。走査線駆動回路２２は、制御信号に基づいて各走査線３９に行選択信号を出力する。

以上説明したように、本実施形態に係る映像表示装置は、バックライトに含まれる複数の光源の発光強度を各光源に対応する照明領域よりも細かく分割された小領域に割り当てられる発光強度に基づいて決定している。従って、本実施形態に係る映像表示装置によれば、照明領域よりも細かい小領域単位での映像信号の変動を反映して各光源の発光強度を段階的に変化させることができるため、各照明領域における不自然な輝度変動の発生を抑制できる。

以下、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて本実施形態に係る映像表示装置による各光源５１の発光強度決定処理の効果を補足的に説明する。図１０Ａには、５フレーム（フレーム＃２４，＃３２，＃４０，＃４８，＃５６）の入力映像信号に基づいて３種類の手法によって各光源の発光強度を決定した場合における、各光源の点灯パターンの様子を概念的に示している。図１０Ａにおいて、入力映像は概ね垂直方向に移動する打上げ花火の映像である。そして、図１０Ｂは、上記打上げ花火の軌跡断面における図１０Ａの入力映像及び各点灯パターンの輝度分布を示している。

点灯パターン１において各光源の発光強度は、光源の空間的な配置に対応して液晶パネルの表示領域を仮想的に分割した領域（前述した照明領域に相当する）に含まれる映像信号に基づいて決定されている。図１０Ａ及び図１０Ｂから明らかなように、点灯パターン１は、打上げ花火の移動に十分に追従できていない。具体的には、打上げ花火の位置が異なるにも関わらずフレーム＃２４及び＃３２における上記軌跡断面の輝度分布が一致し、フレーム＃４８及びフレーム＃５６においても同様である。また、フレーム＃３２及び＃４０の間と、フレーム＃４０及び＃４８の間とには夫々急激な輝度変動が生じている。故に、点灯パターン１によって入力映像を表示した場合には、観察者に不自然（不連続）な輝度変動が知覚されることになる。

点灯パターン２において各光源の発光強度は、点灯パターン１と同様の手法で得られた各光源の発光強度に対して低域通過型の空間フィルタ処理を施すことによって決定されている。図１０Ａ及び図１０Ｂから明らかなように、点灯パターン２は点灯パターン１に比べて各フレームにおいて輝度分布の空間的な隔たり（ムラ）が緩和されている。即ち、点灯パターン２によれば各フレームにおいて単一の照明領域がその周囲の照明領域に比べて非常に高い輝度を示すような事態は、点灯パターン１に比べて起こりにくいといえる。しかしながら、点灯パターン２は打上げ花火の移動に十分に追従できていないという点灯パターン１における根本的な問題点を解消していない（フレーム＃２４及び＃３２、フレーム＃４８及び＃５６を夫々参照）。

点灯パターン３において各光源の発光強度は、本実施形態に係る映像表示装置における発光強度決定処理に基づいて決定されている。図１０Ａ及び図１０Ｂから明らかなように、点灯パターン３は点灯パターン１及び２に比べて、打上げ花火の移動に追従しているといえる。点灯パターン３では、フレーム＃２４から＃５６まで各照明領域の輝度は滑らかに（段階的に）変化している。例えば、点灯パターン１及び２においてフレーム＃３２の点灯パターンはフレーム＃２４の点灯パターンと同じであったが、点灯パターン３においてフレーム＃３２の点灯パターンはフレーム＃２４及び＃４０の間の中間的なものとなる。また、点灯パターン１及び２においてフレーム＃４８の点灯パターンはフレーム＃５６の点灯パターンと同じであったが、点灯パターン３においてフレーム＃４８の点灯パターンはフレーム＃４０及び＃５６の間の中間的なものとなる。即ち、点灯パターン３によれば、各照明領域の輝度は打上げ花火の移動に追従して滑らかに変動するため、輝度変動に伴う違和感を観察者に与えにくい。

また、本実施形態に係る映像表示装置は、２段階の発光強度算出処理を行うことにより、各光源の発光強度を決定している。しかしながら、１段階目の発光強度算出処理を省略することも可能である。即ち、小領域及びこれに対応する算出領域という概念を使用せずに、照明領域と複数の画素との間の位置関係に基づいて、例えば重み係数を用いて当該複数の画素の映像信号値を組み合わせて演算することにより、各光源の発光強度を算出することができる。但し、このような変形は演算コストの観点からするとあまり好ましくない。２段階目の発光強度算出処理は、１段階目の発光強度算出処理に比べて演算コストが高く、算出対象が拡大すれば更に演算コストが増大する。これを鑑みるに、１段階目の発光強度算出処理は、２段階目の発光強度算出処理の算出対象を画素単位から小領域単位に圧縮する役割を果たしているといえる。即ち、１段階目の発光強度算出処理を行うことにより、各光源の発光強度を決定するために要する演算コストを削減することができる。

（第２の実施形態）
前述した第１の実施形態に係る映像表示装置において、バックライト５０に含まれる複数の光源５１の発光色（分光特性）は言及されていない。各光源５１の発光色が単一（例えば疑似白色）であれば上記第１の実施形態をそのまま適用可能である。一方、各光源５１の発光色が複数（例えば、ＲＧＢ（赤青緑））であれば、上記第１の実施形態を以下のように部分的に修正して適用することが望ましい。

発光強度決定部１００は、各光源５１の発光色毎に発光強度を決定することが望ましい。例えば、映像信号がＲＧＢ形式であって各光源５１の発光色もＲＧＢであれば、発光強度決定部１００は映像信号のＲ信号値に基づいて赤色光源の発光強度を決定し、Ｇ信号値に基づいて緑色光源の発光強度を決定し、Ｂ信号値に基づいて青色光源の発光強度を決定する。このように、映像信号の構成色と各光源５１の発光色とが一致するならば、発光強度決定部１００は映像信号の各色の信号値に基づいて、各光源５１の発光色毎の発光強度を決定すればよい。一方、映像信号の構成色と各光源５１の発光色とが一致しなければ、発光強度決定部１００は映像信号の表す色を各光源５１の複数の発光色の組み合わせに変換したうえで、各光源５１の発光色毎の発光強度を決定すればよい。

以上説明したように、本実施形態に係る映像表示装置は、バックライトに含まれる複数の光源の発光強度を各光源に対応する照明領域よりも細かく分割された小領域に割り当てられる発光強度に基づいて、発光色毎に決定している。従って、本実施形態に係る映像表示装置によれば、複数の発光色を有する光源を利用する場合にも各照明領域における不自然な輝度変動の発生を抑制できる。

尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０・・・信号補正部
１１・・・輝度分布算出部
１２・・・ガンマ変換部
１３・・・除算部
１４・・・ガンマ補正部
２０・・・液晶制御部
２１・・・信号線駆動回路
２２・・・走査線駆動回路
３０・・・液晶パネル
３１・・・アレイ基板
３２・・・画素
３３・・・スイッチ素子
３４・・・画素電極
３５・・・液晶層
３６・・・対向電極
３７・・・補助容量
３８・・・信号線
３９・・・走査線
４０・・・バックライト制御部
５０・・・バックライト
５１・・・光源
１００・・・発光強度決定部
１１０・・・小領域発光強度算出部
１１１・・・最大値算出部
１１２・・・ガンマ変換部
１２０・・・光源発光強度算出部
２１０・・・小領域発光強度算出部
２１１・・・ＲＧＢ最大値算出部
２１２・・・ガンマ変換部
２１３・・・平均値算出部
２１４・・・乗算部
３１０・・・小領域発光強度算出部
３１１・・・最大値／最小値算出部
３１２・・・第１のガンマ変換部
３１３・・・中心値算出部
３１４・・・乗算部
３１５・・・第２のガンマ変換部

Claims (6)

1. 個別制御可能な第１の発光強度で点灯する複数の光源と、
   前記複数の光源からの照明光を変調して映像を表示領域において画素単位で表示可能な液晶パネルと、
   前記複数の光源の空間的な配置に対応して前記表示領域を仮想的に分割した照明領域よりも細かく、かつ、前記画素よりも粗く、前記表示領域を空間的に分割した小領域の映像信号に基づいて、前記小領域の各々に割り当てられる第２の発光強度を算出する第１の算出部と、
   前記照明領域と複数の前記小領域との間の位置関係に基づいて、当該複数の小領域に割り当てられている複数の前記第２の発光強度を組み合わせて演算し、前記複数の光源の各々に割り当てられる前記第１の発光強度を算出する第２の算出部と、
   前記第１の発光強度に従って前記複数の光源の各々を点灯させる制御部と、
   を具備し、
   前記第２の算出部は、前記照明領域と前記複数の小領域との位置関係に基づいて与えられる重み係数を用いて、前記複数の第２の発光強度の重み付き平均から前記第１の発光強度を算出する、
   映像表示装置。
2. 前記重み係数は、前記照明領域の中心から前記小領域への空間的な距離が大きくなるに従って小さくなる請求項１記載の映像表示装置。
3. 前記第１の算出部は、前記小領域の各々に対応する算出領域に含まれる複数の映像信号の最大値に基づいて前記複数の第２の発光強度の各々を算出する請求項２記載の映像表示装置。
4. 前記第１の算出部は、前記小領域の各々に対応する算出領域に含まれる複数の映像信号における明度の最大値及び最小値の間の中心値に基づいて前記複数の第２の発光強度の各々を算出する請求項２記載の映像表示装置。
5. 前記第１の算出部は、前記小領域の各々に含まれる複数の映像信号における輝度の平均値に基づいて前記第２の発光強度の各々を算出する請求項２記載の映像表示装置。
6. 個別制御可能な第１の発光強度で点灯する複数の光源と、前記複数の光源からの照明光を変調して映像を表示領域において画素単位で表示可能な液晶パネルとを有する表示装置を制御する制御装置において、
   前記複数の光源の空間的な配置に対応して前記表示領域を仮想的に分割した照明領域よりも細かく、かつ、前記画素よりも粗く、前記表示領域を空間的に分割した小領域の映像信号に基づいて、前記小領域の各々に割り当てられる第２の発光強度を算出する第１の算出部と、
   前記照明領域と複数の前記小領域との間の位置関係に基づいて、当該複数の小領域に割り当てられている複数の前記第２の発光強度を組み合わせて演算し、前記複数の光源の各々に割り当てられる前記第１の発光強度を算出する第２の算出部と、
   前記第１の発光強度に従って前記複数の光源の各々を点灯させる制御部と、
   を具備し、
   前記第２の算出部は、前記照明領域と前記複数の小領域との位置関係に基づいて与えられる重み係数を用いて、前記複数の第２の発光強度の重み付き平均から前記第１の発光強度を算出する、
   制御装置。

Images