JP5175534B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
従来から、液晶表示装置において、高コントラスト化、低消費電力化等の目的で、個別に発光輝度制御が可能な複数の光源を用いたバックライト輝度制御が行われている。
例えば、特開２００７−３４２５１号公報（特許文献１）では、バックライトを複数の光源で構成し、光源毎に発光輝度の制御を行っている。
特開２００７−３４２５１号公報
しかしながら、従来の液晶表示装置では、各光源の発光に応じて液晶パネルに入射される光強度の空間的な分布（以下、単に光源の発光輝度分布と呼ぶ）に関しては考慮されておらず、場合によっては、表示画像上で輝度ムラが知覚される、コントラスト改善効果が弱くなるといった問題を生じる。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、輝度ムラを抑制するとともにコントラスト改善効果が弱くなることを可及的に抑制することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、値が１以上の空間周波数領域において第１閾値以下であることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様による液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、空間周波数の値が０よりも大きくかつ１よりも小さい第１空間周波数以下の空間周波数領域において第２閾値以上であることを特徴とする。
また、本発明の第３の態様による液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、値が１以上の空間周波数領域において第１閾値以下でありかつ空間周波数の値が０よりも大きくかつ１よりも小さい第１空間周波数以下の空間周波数領域において第２閾値以上であることを特徴とする。
本発明によれば、輝度ムラを抑制することができるとともにコントラスト改善効果が弱くなることを可及的に抑制することができる。
以下に図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による液晶表示装置を、図１乃至図１９（ｆ）を参照して説明する。
本実施形態による液晶表示装置を図１に示す。本実施形態による液晶表示装置１は、画像処理部１２と、バックライト制御部１３と、バックライト１４と、液晶駆動部１５と、液晶パネル１６とを備えている。画像処理部１２には外部から映像信号が入力さる。画像処理部１２では入力された映像信号に基づいてバックライト１４の輝度の決定、および映像信号の補正が行われ、各々出力される。バックライト制御部１３は、画像処理部１２によって決定されたバックライト１４の輝度に基づいてバックライト１４を制御するバックライト制御信号を出力する。バックライト１４にはバックライト制御部１３からのバックライト制御信号が入力され、液晶パネル１６には画像処理部１２からの補正された映像信号が入力される。バックライト１４はバックライト制御信号にしたがって発光し、液晶表示装置１の表示面の背面から液晶パネル１６に光を照射する。液晶駆動部１５は、画像処理部１２によって補正された映像信号に基づいて液晶パネル１６を駆動する。液晶パネル１６は、液晶駆動部１５によって駆動され、映像信号にしたがって液晶パネル上の各画素の光透過率を変化させ、各画素を透過する光の量を変化させる。
以下に各部の詳細に説明する。
バックライト
バックライト１４は図２に示すように、複数の光源１４ａを有する。これらの光源１４ａはバックライト１４に入力されたバックライト制御信号に従って、個別にその発光強度が制御され、発光する。光源１４ａは図３に示すように、マトリクス状に配置しても良いし、図４に示すように、第１の行の光源１４ａを一定の間隔で配置し、この第１の行に隣接する第２の行の光源１４ａを第１の行の光源１４ａから上記一定の間隔の半分だけずらしかつ上記一定の間隔で配置しても良い。図２では、各光源は単一の発光素子から構成されるかのように示されているが、光源は図５に示すように単一の発光素子１４２により構成しても良いし、図６に示すように液晶パネル１６と平行な面に沿って複数の発光素子１４２をマトリクス状に配置しても良い。光源を構成する発光素子は、冷陰極管、ＬＥＤ、熱陰極管等を用いることができる。
液晶パネルおよび液晶駆動部
液晶パネル１６は、本実施形態ではアクティブマトリクス型のものであり、図７に示すように、アレイ基板２０上に複数本の信号線２２およびこれと交差する複数本の走査線２４が図示しない絶縁膜を介してマトリクス状に配置されており、両線の各交差部には画素３０が形成されている。信号線２２および走査線２４の端部は、信号線駆動回路４０および走査線駆動回路４２にそれぞれ接続されている。
画素３０において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチ素子３１は、映像信号書込み用のスイッチ素子であり、そのゲートは１水平ライン毎に共通に走査線２４に接続され、ソースは１垂直ライン毎に信号線２２に共通に接続されている。さらに、ドレインは画素電極３２に接続されるとともに、この画素電極３２と電気的に並列に配置された補助容量３４に接続されている。
画素電極３２は、アレイ基板２０上に形成され、この画素電極３２と電気的に相対する対向電極３５は、図示しない対向基板上に形成されている。対向電極３５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与えられている。また画素電極３２と対向電極３５との間には液晶層３３が保持され、アレイ基板２０と上記対向基板の周囲は図示しないシール材により封止されている。なお、液晶層３３に用いる液晶材料は、どのようなものでも良いが、例えば、強誘電性液晶やＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モードの液晶等が好適である。
走査線駆動回路４２は、図示しないシフトレジスタ、レベルシフタ及びバッファ回路等から構成されている。この走査線駆動回路４２は、図示しない表示比率制御部から制御信号として出力された垂直スタート信号や垂直クロック信号に基づいて、各走査線に行選択信号を出力する。
信号線駆動回路４０は、図示しないアナログスイッチ、シフトレジスタ、サンプルホールド回路、ビデオバス等から構成されている。この信号線駆動回路４０には、上記表示比率制御部から制御信号として出力された水平スタート信号及び水平クロック信号が入力されるとともに、映像信号が入力されている。
画像処理部
画像処理部１２には外部から映像信号が入力さる。画像処理部１２では入力された映像信号に基づいてバックライト１４の輝度の決定、映像信号の補正が行われ、各々出力される。
図８に本実施形態に係る画像処理部１２の一具体例の構成を示す。この具体例の画像処理部１２は、輝度設定値算出部１２ａと、映像信号補正部１２ｂとを備えている。輝度設定値算出部１２ａには画像処理部１２に入力された映像信号が入力される。輝度設定値算出部１２ａは入力された映像信号に基づいてバックライト１４上の各光源の輝度設定値を算出する。映像信号補正部１２ｂには、画像処理部１２に入力された映像信号および輝度設定値算出部１２ａで算出された各光源の輝度設定値が入力される。映像信号補正部１２ｂは、各光源の輝度設定値に基づいて映像信号を補正し、出力する。
輝度設定値算出部１２ａで算出された各光源の輝度設定値は、バックライト制御部１３によってバックライト制御信号に変換され、バックライト１４に入力される。バックライト１４はこのバックライト制御信号に基づいてバックライト制御部１３によって駆動される。映像信号補正部１２ｂで補正された映像信号は、液晶駆動部１５に入力され、液晶駆動部１５は補正された映像信号に基づいて液晶パネル１６を駆動する。
以下に、輝度設定値算出部１２ａ、映像信号補正部１２ｂの動作の概略を説明する。
輝度設定値算出部の動作
図９を参照して輝度設定値算出部１２ａの動作の概略を説明する。例えば、図９に示すように、暗い背景１７１に明るい物体１７２が写っている映像を液晶パネル１６に表示する際、輝度設定値算出部１２ａは、図９に示すように、暗い背景１７１の直下にある光源１４ａ１は暗く、明るい物体１７２の直下にある光源１４ａ２は明るく点灯するように、各光源の輝度の設定値を算出する。例えば、入力された映像信号から、各光源の直上に位置する画素およびその周辺に位置する画素の輝度の平均値を算出し、算出された輝度の平均値に基づいて各光源の輝度設定値を算出する。あるいは、入力された映像信号から、各光源の直上に位置する画素およびその周辺に位置する画素の輝度の最大値を算出し、算出された輝度の最大値に基づいて各光源の輝度設定値を算出する。各光源の輝度設定値の算出は、その他公知の手法を用いて算出することもできる。
一般に液晶パネルの光透過率は、液晶パネルの特性上、「０」にすることが非常に困難である。従って、光源毎の輝度制御が行えず、全光源を同一の輝度でしか点灯させられない場合には、例え真っ暗な部分を表示しようとしても、その部分の輝度を十分に暗くすることはできない。液晶パネルの光透過率を「０」にすることができないため、バックライトの光が少なからず液晶パネルの表面から漏れ出てきてしまうからである。
これに対し、本実施形態のように、光源毎に独立な輝度で発光させることが可能な液晶表示装置の場合は、暗い部分を表示する場合は光源を暗く、明るい部分を表示する場合は光源を明るくといったようにバックライト１４を発光させることにより、明るい部分の明るさを維持したまま、暗い部分をより暗く表示することが可能であり、より、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが可能である。また、光源毎に独立な輝度で発光させることが可能な場合は、暗い部分を表示しようとしているにもかかわらず光源を明るく点灯させるといったような、不要なバックライトの点灯を避けることが可能であるため、低消費電力での映像表示が可能である。
画像処理部の映像信号補正部の動作
バックライト１４を調光した場合は、液晶パネル１６に入力する映像信号を補正することが望ましい。例えば、液晶表示装置に入力された映像信号が、ある画素に対して最大表示輝度の８０％の輝度での表示を指示しているとする。これに対し、その画素に入射するバックライトの光の強度を１００％とする必要は無いので、その画素に入射するバックライトの光の強度が９０％となるように、バックライトを調光したとする。この場合、映像信号に対して補正を行わずそのままの値で液晶パネルの表示を行うと、元の入力信号では８０％の輝度で表示するはずであった画素の表示輝度は、９０％×８０％で７２％の輝度での表示となってしまう。バックライトから画素に入射する光の強度が９０％で、画素の光透過率が８０％だからである。
したがって、バックライト１４を調光した場合にはそれに応じて液晶パネル１６に入力する映像信号を補整することが望ましい。上記の例では、液晶パネル１６の光透過率が８８．９％となるように映像信号を補正すればよい。そうすることにより、表示輝度は９０％×８８．９％で８０％となり、液晶表示装置に入力された映像信号どおりの表示を行うことができる。
具体的には、例えば、映像信号補正部１２ｂは、まず、輝度設定値算出部１２ａで算出された各光源の輝度設定値に基づいて、液晶パネル１６上の各画素に入射する光の相対強度を算出する。この相対強度は、バックライト１４上の光源の全てを最大の輝度で点灯させた際に各画素に入射する光の強度に対する強さとして正規化されているものとする。次に、映像信号補正部１２ｂは、入力された映像信号（ここでは相対輝度の単位で表されているものとする）の各画素に対応する映像信号を、各々、先ほど算出された各画素に入射する光の相対強度で除する。最後に、映像信号補正部は、この除算によって得られた値を新たな補正された映像信号として出力する。
例えば、液晶パネル上のある画素に関して、入力映像信号が０．８、この画素に入射する光の相対強度が０．９であったとすると、映像信号補正部は、０．８／０．９＝０．８８９を、この画素に対する新たな補正された映像信号として出力する。このような補正を行うことにより、液晶パネルのこの画素に対する光の透過率は０．８８９となり、この画素には相対強度０．９の光が入射するので、この画素を透過して液晶パネル表面から出射する光の相対輝度は０．９×０．８８９＝０．８となり、液晶表示装置に入力された映像信号どおりの表示が可能となる。
光源の発光輝度分布
バックライト１４上の光源を発光させると、光源から発せられた光の一部が液晶パネル１６に入射する。液晶パネル１６に入射した光のうちで液晶パネル１６上の各画素の光透過率に応じた量の光が各画素を通過し、液晶パネル１６の表面から漏れ出てくる。
以下では、液晶パネル１６の光透過率を最大にしたときに液晶パネル１６の表面から漏れ出てくる光の強さ、すなわち液晶パネル１６の光透過率を最大にしたときに液晶パネル１６の表面側で観測される輝度を、便宜上、光源の発光輝度として扱う。この光源の発光輝度は、液晶パネル１６に入射する光の強度にほぼ比例すると考えて差し支えない。
また、液晶パネル１６上の各画素の光透過率を均一にした場合に、液晶パネル１６の表面側で観測される光源の発光輝度の分布を、光源の発光輝度分布と呼ぶこととする。この光源の発光輝度の分布（形状）と液晶パネル１６に入射する光の強度の分布（形状）とは、ほぼ同等なものとして扱うことができる。光源の発光輝度は、液晶パネル１６に入射する光の強度にほぼ比例すると考えて差し支えないからである。
図１０（ａ）、１０（ｂ）、１０（ｃ）を参照して光源の発光輝度分布に関して説明する。図１０（ａ）は、液晶パネルと垂直な方向から見た場合の、ある単一の光源の発光輝度分布の一例を示す写真である。このような発光輝度分布を持つ光源を発光させた場合、液晶パネル１６上の各画素の光透過率が均一な場合は、液晶パネル１６の表面側で観測される輝度の分布も、図１０（ａ）に示す写真のようになる。液晶パネル１６上の各画素の光透過率が均一な場合は、液晶パネル１６の表面側で観測される輝度は、光源の発光輝度に比例すると考えてよいからである。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれ図１０（ａ）に示す、垂直位置＝０、水平位置＝０の断面における、ある単一の光源の発光輝度分布を示す図である。光源の発光輝度の大きさは、光源の発光輝度の最大値（図１０（ｂ）、１０（ｃ）では垂直位置＝０、水平位置＝０の位置での値）で正規化した相対輝度値で示してある。
第１実施形態における光源の発光輝度分布
まず、図１１を参照して光源の発光輝度分布とその空間周波数成分との関係を説明する。
一般に、なんらかの値の実空間上の分布を表す任意の関数ｇ（ｘ）は、異なる空間周波数を持った複数の正弦波の和として表すことができる。ここで、ｘは実空間上の位置または座標とする。関数ｇ（ｘ）を構成する正弦波はｇ（ｘ）の成分と呼ばれ、任意の空間周波数ｆｘにおけるｇ（ｘ）の成分の振幅（強度）は、ｇ（ｘ）をフーリエ変換することによって求めることができる。関数ｇ（ｘ）と、関数ｇ（ｘ）をフーリエ変換して得られた関数Ｇ（ｆｘ）とは１対１に対応し、同一のある１つの分布を表している。ある一つの分布に対して、ｇ（ｘ）が空間領域での関数（分布）と呼ばれるのに対して、Ｇ（ｆｘ）は空間周波数領域での関数（分布）と呼ばれる。例えば、図１１（ａ）に示すような光源の発光輝度分布に含まれる各空間周波数成分の振幅は、図１１（ｂ）に示すようになっている。逆に言えば、図１１（ａ）に示す光源の発光輝度分布は、図１１（ｂ）に示したような空間周波数、振幅を持った正弦波から構成されていることとなる。また、図１１（ａ）に示す空間周波数０Ｈｚの成分は、その輝度が空間的に変化しない定数成分であり、直流成分と呼ばれている。
図１２（ａ）、１２（ｂ）に、本実施形態にかかる液晶表示装置の、ある単一の光源の発光輝度分布の例を示す。図１２（ｂ）において、光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅は、直流成分に対する振幅で示されている。なお、図１２（ａ）、（ｂ）において、光源間距離とは、問題としている光源中心から、隣接する光源中心までの最短距離のことである。本実施形態における液晶表示装置は、図１２（ａ）、１２（ｂ）に示されるように、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、１／（光源間距離）以上の空間周波数において第１閾値以下であることを特徴とする。なお、この第１閾値は、例えば、人が知覚できる最小のコントラストにすることができる。
第１実施形態における効果
（１）本実施形態の効果を説明する前に、単一の光源の発光輝度分布が急峻な変化を有する場合の問題点を図１３（ａ）、１３（ｂ）、１３（ｃ）、１３（ｄ）、１３（ｅ）を参照して説明する。
単一の光源の発光輝度分布が図１３（ａ）に示したように光源間の境界部において急峻に変化している場合を考える。図１３（ａ）において破線で示された縦線が光源間の境界である。液晶表示装置に対して、図１３（ｂ）に示したような空間分布の映像信号が入力されたとする。このとき、入力映像信号中の明るい部分はバックライトを明るく、入力映像信号中の暗い部分はバックライト１４を暗く点灯することが望ましいので、バックライト１４上の各光源を図１３（ｃ）に実線で示したように点灯させるとする。このときバックライト１４の発光輝度の分布は図１３（ｃ）で実線の水平線で示されているような分布となる。これに対して、映像信号補正部１２ｂではバックライト１４が暗い部分では映像信号を明るくするような補正が映像信号に対して行われるので、それに従って、液晶パネル１６の光透過率の分布は図１３（ｄ）に実線で示したようになる。これらの結果、液晶表示装置に表示される映像の輝度分布は図１３（ｅ）に実線で示したようになり、光源間の境界に、入力映像信号には存在しなかったような急峻な輝度変化が生じることとなる。
この現象は、映像信号の補正によってバックライト１４の輝度分布の変化を補償し切れなかったため、そのバックライト１４の輝度分布の変化が表示映像に反映されてしまうことによって生じる。このような現象が発生すると、明るい部分の周辺の暗い部分が、不自然に明るくなってしまい、輝度ムラとして知覚される。単一の光源の発光輝度分布が、発光輝度分布が急峻に変化する部位を有する場合には、この輝度ムラがはっきりと知覚されてしまう。
（２）次に、光源の輝度分布の形状とその空間周波数成分との関係を、図１４（ａ）、１４（ｂ）、１４（ｃ）、１４（ｄ）、１４（ｅ）、１４（ｆ）を参照して説明する。図１４（ａ）、１４（ｃ）、１４（ｅ）は光源の輝度分布の形状を示す図であり、図１４（ｂ）、１４（ｄ）、１４（ｆ）はそれぞれ、図１４（ａ）、１４（ｃ）、１４（ｅ）の輝度分布の空間周波数成分を示す図である。図１４（ａ）、図１４（ｃ）、図１４（ｅ）の順に輝度分布の形状が急峻から緩やかになっている。図１４（ａ）、１４（ｂ）、１４（ｃ）、１４（ｄ）、１４（ｅ）、１４（ｆ）からわかるように、より急峻な変化を有する発光輝度分布ほど、高い空間周波数の成分の強度（振幅）が大きく、より穏やかな変化を有する発光輝度分布ほど、高い空間周波数の成分の強度（振幅）が小さくなる。これは、急峻な変化を有する発光輝度分布は、その急峻な変化をする部分に対して高い空間周波数の成分を必要とするためである。逆に高い空間周波数の成分をあまり含まない輝度分布は、急峻な変化をする部分を有さない。
本実施形態における単一の光源の発光輝度分布は、１／（光源間距離）以上の空間周波数の成分の振幅が第１閾値以下に制限されており、高い空間周波数の成分の振幅（強度）が小さい。すなわち、本実施形態における光源は、第１閾値以上の高い空間周波数の成分を発光輝度分布に有するような光源と比較して、発光輝度分布全体に渡って発光輝度分布の変化が穏やかである。
（３）次に、本実施形態における効果を、図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）を参照して説明する。
上述のとおり、本実施形態における単一の光源の発光輝度分布は、図１５（ａ）に示したよう発光輝度分布全体に渡って発光輝度分布の変化が穏やかである。液晶表示装置に対して、図１５（ｂ）に示したような空間分布の映像信号が入力されたとする。このとき、入力映像信号中の明るい部分はバックライト１４を明るく、入力映像信号中の暗い部分はバックライト１４を暗く点灯することが望ましいので、バックライト１４上の各光源を図１５（ｃ）に破線で示したように点灯させるとする。このときバックライト１４の発光輝度の分布は図１５（ｃ）に実線で示されているような分布となる。これに対して、映像信号補正部１２ｂではバックライト１４が暗い部分では映像信号を明るくするような補正が映像信号に対して行われるので、液晶パネル１６の光透過率の分布は図１５（ｄ）に実線で示したようになる。これらの結果、液晶表示装置に表示される映像の輝度分布は図１５（ｅ）に実線で示したようになる。
このように、本実施形態による液晶表示装置では、単一の光源の発光輝度分布が、発光輝度分布が急峻に変化する部位を有する場合とは異なり、入力映像信号には存在しなかったような急峻な輝度変化が表示映像中に生じることが無い。なお、本実施形態による液晶表示装置においても、単一の光源の発光輝度分布が、発光輝度分布が急峻に変化する部位を有する場合と同様に、映像信号の補正を施してもバックライト１４の輝度分布の変化を補償し切れず、バックライト１４の輝度分布の変化が表示映像に反映されてしまうという現象は発生しうる。しかし、単一の光源の発光輝度分布に発光輝度分布が急峻に変化する部位を有さないため、入力映像信号には存在しなかったような輝度変化が表示映像上に生じたとしても、その輝度変化は急峻な変化では無い。
一般に人の視覚は、空間周波数の低い、穏やかな輝度変化に対して感度が低いため、本実施形態における液晶表示装置では、たとえ、以上に述べたような原理で輝度ムラが発生したとしても観察者には知覚されにくい。このように、本実施形態における液晶表示装置では、各光源の発光輝度分布の高い周波数成分が弱いため、輝度ムラが知覚されにくいという効果を奏する。
光源
次に、本実施形態に係る光源について図１６（ａ）乃至図１８（ｆ）を参照して説明する。
まず、バックライトの光源と液晶パネルとの間の距離を調整することにより単一光源の発光輝度分布の形状が調整可能であることを説明する。
図１６（ａ）は図１６（ｃ）に比べてバックライト１４の光源１４ａと液晶パネル１６との間の距離を狭くした場合の模式図であり、図１６（ｂ）、１６（ｄ）はそれぞれ、光源１４ａと液晶パネル１６との間の距離が図１６（ａ）、１６（ｃ）に示す場合の単一光源の発光輝度分布を示す図である。
一般に、単一の発光素子からなる光源１４ａの発光輝度分布は図１６（ｂ）、１６（ｄ）に示したような分布となる。図１６（ａ）、１６（ｃ）に示したように、光源１４ａと液晶パネル１６との距離を調整することにより、発光輝度分布の幅を調整することが可能である。光源１４ａと液晶パネル１６との距離を広くし、発光輝度分布の幅を広くすれば、発光輝度分布の高い空間周波数成分が弱くなり、穏やかな発光輝度分布となる。光源１４ａと液晶パネル１６との距離を狭くし、発光輝度分布の幅を狭くすれば、発光輝度分布の高い空間周波数成分が強くなり、急峻な発光輝度分布となる。
次に、バックライトの光源と液晶パネルとの間に挿入される光拡散シートの拡散性を調整することにより、単一光源の発光輝度分布の形状が調整可能であることを説明する。
図１７（ａ）、１７（ｃ）は、バックライト１４の光源１４ａと液晶パネル１６との間に光拡散シート１８を挿入した場合の模式図であり、図１７（ａ）は、図１７（ｃ）に比べて拡散性の低い拡散シート１８を用いた場合を示す。図１７（ｂ）、１７（ｄ）はそれぞれ、拡散シートの拡散性が図１７（ａ）、１７（ｃ）の場合の単一光源の発光輝度分布を示す図である。
このように、図１７（ａ）、１７（ｃ）に示すように、光源１４ａと液晶パネル１６との間に光拡散シート１８を挿入することによっても、光源１４ａの発光輝度分布の形状を調整することが可能である。光拡散シート１８は光源１４ａの発光輝度分布に対して光学ローパスフィルタの役割を果たす。光源１４ａと液晶パネル１６との間に挿入する光拡散シート１８の光拡散性を大きくすることにより、光源１４ａの発光輝度分布の高い空間周波数成分は弱くなり、発光輝度分布は穏やかになる。一方、光源１４ａと液晶パネル１６との間に挿入する光拡散シート１８の光拡散性を小さくすることにより、光源の発光輝度分布の高い空間周波数成分は強くなり、発光輝度分布は急峻になる。光源１４ａと液晶パネル１６との間に挿入する光拡散シート１８の光拡散性を調整した場合は、光源１４ａと液晶パネル１６との距離を調整した場合とは異なり、図１７（ｂ）、１７（ｄ）からわかるように、発光輝度分布の幅のみが変化するのではなく、発光輝度分布の形状が変化する。
次に、光源を構成する発光素子の配置を調整することによっても、光源の発光輝度分布の形状が調整可能であることを説明する。図１８（ａ）、１８（ｃ）、１８（ｅ）は、光源を構成する発光素子の配置を変えた場合の模式図であり、図１８（ｂ）、１８（ｄ）、１８（ｆ）はそれぞれ、発光素子の配置が図１８（ａ）、１８（ｃ）、１８（ｅ）である場合の単一光源の発光輝度分布を示す図である。なお、図１８（ａ）は、光源１４ａが１個の発光素子１４２からなる場合を示し、図１８（ｃ）は、光源１４ａが２個の発光素子１４２からなる場合を示し、図１８（ｅ）は、図１８（ｃ）と同様に光源１４ａが２個の発光素子１４２からなっているが、光源１４ａと液晶パネル１６との距離を図１８（ｃ）に示す場合よりも短くした場合を示している。
図１８（ｂ）と、図１８（ｄ）を比較すると、発光輝度分布の立ち上がり部および立下り部の輝度分布の変化量は、図１８（ｂ）と、図１８（ｄ）とで同じであるが、その位置が図１８（ｂ）と図１８（ｄ）とでは異なる。さらに、図１８（ｅ）に示すように、光源１４ａと液晶パネル１６との距離の調整も組み合わせると、図１８（ｂ）と図１８（ｆ）では、発光輝度分布の立ち上がり部および立下り部の位置は同じであるが、その輝度分布の変化量は異なる。つまり、図１８（ｂ）と図１８（ｆ）では、発光輝度分布の幅は同じであるが、図１８（ｂ）の発光輝度分布は高い空間周波数成分が弱く、穏やかな変化を有し、図１８（ｆ）の発光輝度分布は高い空間周波数成分が強く、急峻に変化する部分を有する。
このように、光源１４ａを構成する発光素子１４２の配置を調整することによって、発光輝度分布の変化する位置を調整することが可能であり、さらに、光源１４ａと液晶パネル１６との距離の調整も組み合わせることにより、発光輝度分布の変化する位置を変化させずに、その急峻さを変化させることが可能である。
これらの手法を組み合わせて用いることにより、光源の発光輝度分布を様々に調整することが可能であり、第１実施形態に係る光源を実現することができる。
次に、図１２で説明した第１閾値が、人が知覚できる最小のコントラストである場合の光源の発光輝度分布について、図１９（ａ）乃至図１９（ｆ）を参照して説明する。人が知覚できる最小のコントラストは、コントラスト閾値と呼ばれている。図１９（ａ）、１９（ｃ）、１９（ｅ）は、刺激の振幅を変化させた場合の波形図であり、図１９（ａ）、１９（ｃ）、１９（ｅ）の順に刺激の振幅が小さくなっている。図１９（ｂ）、１９（ｄ）、１９（ｅ）は、図１９（ａ）、１９（ｃ）、１９（ｅ）に対応する映像を示す写真である。図１９（ａ）において、Ｌ０は、刺激の中心値を示し、Ａは刺激の振幅（片振幅）を示す。コントラスト閾値は図１９（ａ）乃至図１９（ｆ）に示すように刺激の振幅を変化させ被験者が知覚できる最小のコントラスト（Ａ／Ｌ０）として、実験的に求めることができる。なお、このようにして求められたコントラスト閾値は、刺激の空間周波数によって異なることが一般に知られている。しかし、本実施形態にかかる第１閾値は、１／（光源間距離）以上の空間周波数におけるコントラスト閾値の最小値としても良いし、全空間周波数にわたるコントラスト閾値の最小値としても良い。一般的に良く知られているコントラスト閾値の最小値は−５３ｄＢ程度であることから、第１閾値は−５３ｄＢとしても良い。この場合の光源は、前述したと同様に実現することができる。
このように、本実施形態においては、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅を、１／（光源間距離）以上の空間周波数において、人が知覚できる最小のコントラスト以下にすることが出来る。従って、光源の発光輝度分布のうち１／（光源間距離）以上の空間周波数の成分を人には知覚されないようにすることが出来る。また、残った１／（光源間距離）以下の空間周波数の成分はバックライトに輝度の起伏を持たせるために必要な成分である。
以上述べたとおり、本実施形態による液晶表示装置の光源の発光輝度分布は、不要な成分が十分に取り除かれており、光源間の境界部分が十分に知覚されにくく、輝度ムラが十分に知覚されにくい。
以上説明したように、本実施形態によれば、輝度ムラを抑制することができるとともにコントラスト改善効果が弱くなることを可及的に抑制することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による液晶表示装置を説明する。
第２実施形態による液晶表示装置は、基本的な構成は、第１実施形態と同様であるが、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、直流成分の空間周波数から第１空間周波数に渡って、第２閾値以上であることを特徴とする。
光源の発光輝度分布
本実施形態による液晶表示装置の、ある単一の光源の発光輝度分布の例を図２０（ａ）、２０（ｂ）に示す。図２０（ａ）は、本実施形態に係る光源の発光輝度分布を示す図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示す発光輝度分布の空間周波数成分の振幅を示す図である。なお、図２０（ｂ）で、光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅は、直流成分に対する振幅で示されている。また、図２０（ａ）、２０（ｂ）において、光源間距離とは、問題としている光源中心から、隣接する光源中心までの最短距離のことである。更に、図２０（ｂ）の空間周波数が０[×１／光源間距離]の成分は、その輝度が空間的に変化しない定数成分であり、直流成分と呼ばれている。また、ここでは、直流成分の空間周波数（０[×１／光源間距離]）を空間周波数０と呼ぶこととする。
第２実施形態における液晶表示装置は、図２０（ａ）、２０（ｂ）に示すように、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、直流成分の空間周波数（０[×１／光源間距離]）から第１空間周波数に渡って、第２閾値以上であることを特徴とする。第１空間周波数[×１／光源間距離]は「０」より大きく「１」より小さな値であって、例えば０．４／（光源間距離）であり、第２閾値は、人が知覚できる最小のコントラストである。また、本実施形態に係る光源は、第１実施形態で説明したようにして実現することができる。
効果
次に、本実施形態における効果について説明する。
まず、単一の光源の発光輝度分布が全体に渡って穏やかな変化を有する場合の問題点について図２１（ａ）、２１（ｂ）、２１（ｃ）、２１（ｄ）を参照して説明する。
単一の光源の発光輝度分布が図２１（ａ）に示したように発光輝度分布全体に渡って穏やかに変化している場合を考える。図２１（ａ）において破線で示された縦線が光源間の境界である。液晶表示装置に対して、図２１（ｂ）に示したような空間分布の映像信号が入力されたとする。このとき、入力映像信号中の明るい部分はバックライトを明るく、入力映像信号中の暗い部分はバックライトを暗く点灯することが望ましいので、バックライト上の各光源を図２１（ｃ）に実線で示したように点灯させるとする。このときバックライトの発光輝度の分布は図２１（ｄ）において実線で示すような分布となる。図２１（ｂ）と図２１（ｄ）とを比較してわかるように、入力映像の輝度の変化幅に対して、バックライトの発光輝度の変化幅が小さくなっている。バックライトの発光輝度の変化幅が小さいということは、光源毎に発光輝度を制御したことによる効果が弱いということを意味する。つまり、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができなくなってしまう。このことは、単一光源を点灯しただけでも、バックライト全面が一様に明るくなってしまう、より穏やかに輝度が変化する光源を有したバックライトを考えると理解しやすい。この場合は、どの光源を点灯させてもバックライト全面の輝度が一様に変化するだけであるため、光源の輝度制御によりバックライトの輝度分布に空間方向の起伏をつけることがまったくできなくなってしまう。つまり、光源毎に独立に輝度制御を行う意味がまったくなくなってしまう。
次に光源の輝度分布の形状とその空間周波数成分との関係を、図１４（ａ）乃至図１４（ｆ）を参照して説明する。図１４（ａ）乃至図１４（ｆ）は光源の輝度分布の形状とその輝度分布の空間周波数成分との関係を示す図である。図１４（ａ）乃至図１４（ｆ）からわかるように、より穏やかな変化をする発光輝度分布ほど、より低い空間周波数の成分まで強度（振幅）が小さく、より急峻な変化を有する発光輝度分布ほど、より高い空間周波数の成分まで強度（振幅）が大きくなる。これは、より急峻な変化を有する発光輝度分布ほど、より高い空間周波数の成分まで必要とするためである。逆に、より高い空間周波数まで強度（振幅）の大きい成分を有する発光輝度分布ほど、より急峻な変化をすることが可能である。
本実施形態における単一の光源の発光輝度分布は、直流成分の空間周波数（０[×１／光源間距離]）から第１空間周波数に渡る成分の振幅が、第２閾値以上に制限されており、低い空間周波数の成分の振幅（強度）が十分に大きい。すなわち、本実施形態における光源は、直流成分の空間周波数（０[×１／光源間距離]）から第１空間周波数の間で、発光輝度分布の強度（振幅）が、第２閾値以下になってしまうような光源と比較して、より急峻な変化をすることが可能である。
次に、本実施形態における効果を、図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）を参照して説明する。
上述のとおり、本実施形態における単一の光源の発光輝度分布は、図２２（ａ）に示したように発光輝度分布の変化が十分に急峻である。液晶表示装置に対して、図２２（ｂ）に示したような空間分布の映像信号が入力されたとする。このとき、入力映像信号中の明るい部分はバックライトを明るく、入力映像信号中の暗い部分はバックライトを暗く点灯することが望ましいので、バックライト上の各光源を図２２（ｃ）に実線で示したように点灯させるとする。このときバックライトの発光輝度の分布は図２２（ｄ）に実線で示されているような分布となる。このように、本実施形態にかかる液晶表示装置では、単一の光源の発光輝度分布が穏やかな変化を有する場合とは異なり、バックライトの発光輝度の変化幅が大きい。バックライトの発光輝度の変化幅が大きいということは、光源毎に発光輝度を制御したことによる効果が大きいということを意味する。つまり、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが十分に可能である。
このように、本実施形態における液晶表示装置では、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができるという効果を奏する。
次に、本実施形態において、第１空間周波数が０．４／（光源間距離）であり、第２閾値が、人が知覚できる最小のコントラストである場合の特徴について説明する。
人が知覚できる最小のコントラストは、コントラスト閾値と呼ばれている。コントラスト閾値は、第１実施形態で既に説明したように、刺激の振幅を変化させ被験者が知覚できる最小のコントラスト（Ａ／Ｌ０）として、実験的に求めることができる。なお、このようにして求められたコントラスト閾値は、刺激の空間周波数によって異なることが一般に知られている。本実施形態における第２閾値は、０．４／（光源間距離）以下の空間周波数におけるコントラスト閾値の最小値としても良いし、全空間周波数にわたるコントラスト閾値の最小値としても良い。一般的に良く知られているコントラスト閾値の最小値は−５３ｄＢ程度であることから、第２閾値は−５３ｄＢとしても良い。この場合の光源は、第１実施形態で説明したと同様にして実現することができる。
一般に、サンプリング間隔に対して、１／（サンプリング間隔）はサンプリング周波数、０．５／（サンプリング間隔）はナイキスト周波数と呼ばれている。これをバックライトに関して言えば、バックライトの光源間距離に対して、１／（光源間距離）がバックライトのサンプリング周波数、０．５／（光源間距離）がバックライトのナイキスト周波数である。また、あるサンプリング間隔でサンプリングされた信号に関して、そのうちのナイキスト周波数以下の成分はそのサンプリング間隔の出力装置によって再生可能であるが、ナイキスト周波数以上の信号の成分は、再生不可能である。これは一般にサンプリング定理と呼ばれている。これをバックライトに関して言えば、バックライトの輝度設定値のうち、０．５／（光源間距離）以下の空間周波数の成分はバックライトによって表示可能であるが、０．５／（光源間距離）以下の空間周波数の成分は表示不可能であるということになる。
一方、バックライトの輝度設定値に従ってバックライトを点灯させる際に、バックライト上の各光源の発光輝度分布は、バックライトの輝度設定値に対して光学的なローパスフィルタの作用を持つ。この光学的なローパスフィルタの空間周波数応答は、各光源の発光輝度分布の空間周波数成分の強度分布と同一である。従って、バックライトの輝度設定値に従ってバックライトを点灯させる際、バックライトの輝度設定値のうち、光源の発光輝度分布の強度が弱いような周波数の成分は、強度が弱められて表示されることとなる。
これに対し、サンプリング定理によると、バックライトの輝度設定値のうち、０．５／（光源間距離）以下の空間周波数の成分は表示可能であるため、バックライトの輝度設定値のうち０．５／（光源間距離）以下の成分はできるだけ弱められずに表示されることが望ましい。つまり、これらのことから、単一の光源の発光輝度分布のうち、空間周波数０．５／（光源間距離）以下の成分の振幅（強度）は出来るだけ大きいことが望ましいということが言える。
本実施形態において、ある単一の光源の発光輝度分布は、厳密なナイキスト周波数ではないものの、空間周波数０．４／（光源間距離）以下の周波数において、その強度（振幅）が十分に大きい。したがって、バックライトの輝度設定値で表現されうる範囲のバックライトの輝度の起伏は、十分に表示することが可能となる。
つまり、本実施形態においては、バックライトの発光輝度の変化幅を十分に大きくとることが可能であり、光源毎に発光輝度を制御したことによる効果が十分に大きく、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが十分に可能である。このように、本実施形態における液晶表示装置では、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが出来るという効果を奏する。
以上説明したように、本実施形態によれば、輝度ムラを抑制することができるとともにコントラスト改善効果が弱くなることを可及的に抑制することができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による液晶表示装置を説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、基本的な構成は、第１実施形態と同様であるが、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、１／（光源間距離）以上の空間周波数において、第１閾値以下であり、かつ、直流成分の空間周波数から第１空間周波数に渡って、第２閾値以上であることを特徴とする。すなわち、第１実施形態と第２実施形態の特徴を合わせた特徴を備えている。
光源の発光輝度分布
本実施形態による液晶表示装置の、ある単一の光源の発光輝度分布の例を図２３（ａ）、２３（ｂ）に示す。図２３（ａ）は、本実施形態に係る光源の発光輝度分布を示す図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示す発光輝度分布の空間周波数成分の振幅を示す図である。なお、図２３（ｂ）で、光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅は、直流成分に対する振幅で示されている。
また、図２３（ａ）、２３（ｂ）において、光源間距離とは、問題としている光源中心から、隣接する光源中心までの最短距離のことである。更に、図２３（ｂ）の空間周波数が０[×１／光源間距離]の成分は、その輝度が空間的に変化しない定数成分であり、直流成分と呼ばれている。また、ここでは、直流成分の空間周波数（０[×１／光源間距離]）を空間周波数０と呼ぶこととする。
本実施形態における液晶表示装置は、図２３（ａ）、２３（ｂ）に示すように、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、１／（光源間距離）以上の空間周波数において、第１閾値以下であり、かつ、直流成分の空間周波数から第１空間周波数に渡って、第２閾値以上であることを特徴とする。本実施形態における光源は、第１実施形態で説明したと同様にして実現することができる。
本実施形態による液晶表示装置は、第１実施形態による液晶表示装置の特徴と第２実施形態による液晶表示装置の特徴とを併せ持つので、第１実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが知覚されにくいという効果を奏する。また、第２実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが出来るという効果を奏する。
つまり、本実施形態による液晶表示装置は、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが知覚されにくく、かつ、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができるという効果を奏する。
次に、本実施形態において、第１閾値が、人が知覚できる最小のコントラストであり、かつ、第１空間周波数が、０．４／（光源間距離）であり、第２閾値が、人が知覚できる最小のコントラストである場合の特徴を説明する。
人が知覚できる最小のコントラストは、コントラスト閾値と呼ばれている。コントラスト閾値は既に説明したように、刺激の振幅を変化させ被験者が知覚できる最小のコントラスト（Ａ／Ｌ０）として、実験的に求めることができる。なお、このようにして求められたコントラスト閾値は、刺激の空間周波数によって異なることが一般に知られている。そこで、本実施形態において、第１閾値は、１／（光源間距離）以上の空間周波数におけるコントラスト閾値の最小値としても良いし、全空間周波数にわたるコントラスト閾値の最小値としても良い。また、第２閾値は、０．４／（光源間距離）以下の空間周波数におけるコントラスト閾値の最小値としても良いし、全空間周波数にわたるコントラスト閾値の最小値としても良い。一般的に良く知られているコントラスト閾値の最小値は−５３ｄＢ程度であることから、第１閾値は−５３ｄＢとしても良い。同様に、第２閾値は−５３ｄＢとしても良い。
この場合の光源は第１実施形態で説明したと同様にして実現することができる。そして、第１実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが十分に知覚されにくいという効果を奏する。また、第２実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことが出来るという効果を奏する。つまり、本実施形態による液晶表示装置は、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが知覚されにくく、かつ、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができるという効果を奏する。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による液晶表示装置を説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、基本的な構成は、第１実施形態と同様であるが、ある単一の光源の発光輝度分布の断面形状が、窓関数状の形状であることを特徴とする。
本実施形態による単一の光源の発光輝度分布の断面形状は、１／（光源間距離）以上の空間周波数における空間周波数成分の振幅が小さく、０[×１／光源間距離]）から０．５／（光源間距離）にわたる空間周波数における空間周波数成分の振幅が大きくなるような窓関数であることが望ましい。
本実施形態による単一の光源の発光輝度分布の断面形状は、例えば、Nuttallにより定義された最小４項Blackman-Harris窓関数、最小４項Blackman-Harris窓関数、Blackman窓関数、ガウス窓関数、Hamming窓関数、Hanning窓関数、修正Bartlett-Hann窓関数などの形状が適切である。特に、Nuttallにより定義された最小４項Blackman-Harris窓関数は、１／（光源間距離）以上の空間周波数における空間周波数成分の振幅が小さく、０[×１／光源間距離]）から０．５／（光源間距離）にわたる空間周波数における空間周波数成分の振幅が大きくすることができ、本実施形態による単一の光源の発光輝度分布の断面形状に好適である。
下記式に、Nuttallにより定義された最小４項Blackman-Harris窓関数状の、単一の光源の発光輝度分布の断面形状を示す。下記式において、Ｌは光源の中心の発光輝度に対する相対輝度、ｘは光源の中心を原点とした、光源間の距離で正規化された位置を表し、ｘの単位は［×光源間距離］である。

本実施形態における、単一の光源の発光輝度分布の断面形状は、その空間周波数成分の振幅で特徴付けられるが、一般に、空間周波数成分の特徴から直ちに対応する単一の光源の発光輝度分布の断面形状を決定することは困難である。これは、光源の発光輝度分布は負の値をとることができないからである。しかし、単一の光源の発光輝度分布の断面形状に要求される特徴と同様の特徴をもった窓関数に関しては古くから検討がなされており、それらは単一の光源の発光輝度分布の断面形状としても好適である。したがって、本実施形態による液晶表示装置の光源の発光輝度分布としても、窓関数状の形状を持った発光輝度分布が適している。
本実施形態における光源の発光輝度分布
図２４（ａ）、２４（ｂ）、２４（ｃ）に本実施形態による液晶表示装置の、ある単一の光源の発光輝度分布の一例を示す。図２４（ａ）は、液晶パネルと垂直な方向から見た場合の、ある単一の光源の発光輝度分布の一例を示す写真である。図２４（ｂ）および図２４（ｃ）は、それぞれ図２４（ａ）に示す、垂直位置＝０、水平位置＝０の断面における、ある単一の光源の発光輝度分布を示す図である。光源の発光輝度の大きさは、光源の発光輝度の最大値（図２４（ｂ）、２４（ｃ）では垂直位置＝０、水平位置＝０の位置での値）で正規化した相対輝度値で示してある。
図２４（ａ）、２４（ｂ）、２４（ｃ）は、例として、Nuttallにより定義された最小４項Blackman-Harris窓関数状の、単一の光源の発光輝度分布の断面形状を示しているが、上述したとおり、本実施形態による単一の光源の発光輝度分布の断面形状は、この形状に限られるものではない。本実施形態における光源は、第１実施形態で説明したと同様にして実現することができる。
次に、本実施形態における効果を説明する。
図２５（ａ）、２５（ｂ）に本実施形態による液晶表示装置の、ある単一の光源の発光輝度分布の例とその成分を示す。なお、図２５（ａ）、２５（ｂ）において、光源間距離とは、問題としている光源中心から、隣接する光源中心までの最短距離のことである。図２５（ｂ）から分かるように、本実施形態における光源の発光輝度分布は、ある単一の光源の発光輝度分布の空間周波数成分の振幅が、その１／（光源間距離）以上の空間周波数における成分の振幅が、十分に小さく、かつ、直流成分の空間周波数から０．４／（光源間距離）に渡る周波数の成分の振幅が、十分に大きい。
したがって、本実施形態による液晶表示装置は、第１実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが十分に知覚されにくいという効果を奏する。また、第２実施形態おける効果で述べたように、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができるという効果を奏する。すなわち、本実施形態による液晶表示装置は、各光源の発光輝度分布の高周波数成分が弱いため、輝度ムラが知覚されにくく、かつ、各光源の発光輝度分布の低周波数成分が十分に強いため、コントラストの高い、メリハリのある映像表示を行うことができるという効果を奏する。
第１実施形態による画像表示装置を示すブロック図。 第１実施形態に係るバックライトを示す模式図。 第１実施形態における光源の第１配置例を示す図。 第１実施形態における光源の第２配置例を示す図。 第１実施形態における光源の第１の例を示す図。 第１実施形態における光源の第２の例を示す図。 第１実施形態における液晶パネルおよび液晶駆動部を示す図。 第１実施形態における画像処理部を示す図。 第１実施形態におけるバックライト輝度設定値算出部の動作を説明するための図。 光源の発光輝度分布を説明するための図。 光源の発光輝度分布とその空間周波数成分との関係を説明するための図。 第１実施形態における液晶表示装置の、光源の発光輝度分布の例を示す図。 単一の光源の発光輝度分布が急峻な変化を有する場合の問題点を説明するための図。 光源の輝度分布の形状とその空間周波数成分との関係を説明するための図。 第１実施形態の効果を説明するための図。 第１実施形態における光源の調整方法を説明する図。 第１実施形態における光源の調整方法を説明する図。 第１実施形態における光源の調整方法を説明する図。 コントラスト閾値の求め方を示す図。 第２実施形態における液晶表示装置の、光源の発光輝度分布の例を示す図。 単一の光源の発光輝度分布が穏やかな変化を有する場合の問題点を説明するための図。 第２実施形態における効果を説明するための図。 第３実施形態における液晶表示装置の、光源の発光輝度分布の例を示す図。 第４実施形態における液晶表示装置の、光源の発光輝度分布の例を示す図。 第４実施形態における液晶表示装置の、光源の発光輝度分布とその成分を示す図。
符号の説明
１ 液晶表示装置
１２ 画像処理部
１２ａ 輝度設定値算出部
１２ｂ 映像信号補正部
１３ バックライト制御部
１４ バックライト
１４ａ 光源
１４２ 発光素子
１５ 液晶制御部
１６ 液晶パネル
１８ 光拡散シート
２０ アレイ基板
２２ 信号線
２４ 走査線
３０ 画素
３１ スイッチ素子
３２ 画素電極
３３ 液晶層
３４ 補助容量
３５ 対向電極
４０ 信号線駆動回路
４２ 走査線駆動回路

Claims (3)

  1. 複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、
    個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、
    映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、
    算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、
    補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、
    を備え、
    前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、値が１以上の空間周波数領域において、−５３ｄＢ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、
    個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、
    映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、
    算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、
    補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、
    を備え、
    前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、空間周波数の値が０．４／（光源間の距離）以下の空間周波数領域において、−５３ｄＢ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、
    個別に発光輝度の制御が可能な複数の光源を有し、前記液晶パネルに光を供給するバックライトと、
    映像信号に基づいて前記バックライトの前記複数の光源の輝度の設定値を算出するとともに前記映像信号を補正する画像処理部と、
    算出された前記輝度の設定値に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、
    補正された前記映像信号に基づいて前記液晶パネルを駆動する液晶駆動部と、
    を備え、
    前記光源のそれぞれの前記液晶パネルに入射される光の強度分布は、空間周波数領域における直流成分に対する相対強度が、値が１以上の空間周波数領域において−５３ｄＢ以下でありかつ空間周波数の値が０．４／（光源間の距離）以下の空間周波数領域において−５３ｄＢ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5491702B2 (ja) * 2008-03-28 2014-05-14 株式会社東芝 画像表示装置および画像表示方法
JP5205126B2 (ja) * 2008-05-29 2013-06-05 株式会社東芝 画像表示装置、画像表示方法、及び制御装置
JP5121647B2 (ja) * 2008-09-26 2013-01-16 株式会社東芝 画像表示装置及びその方法
JP4987887B2 (ja) * 2009-01-16 2012-07-25 株式会社東芝 画像表示装置
US20100309109A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Local dimming method and display apparatus using the same
US8184203B1 (en) * 2009-07-07 2012-05-22 The Yves Faroudja Project Video enhancement with separate and distinct methods of enhancement for single transitions and double transitions of opposite polarity
WO2011013402A1 (ja) * 2009-07-30 2011-02-03 シャープ株式会社 画像表示装置および画像表示方法
TR200907513A2 (tr) * 2009-10-02 2011-04-21 Vestel Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇@ LCD ekranlar için yeğinlik düzeltimi.
KR20110049131A (ko) * 2009-11-04 2011-05-12 삼성전자주식회사 복수의 ｌｅｄ 스트링을 구동하는 디스플레이 장치, 백라이트 유닛 및 백라이트 제공방법
JP2012099365A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Toshiba Corp 照明装置および液晶表示装置
KR102379601B1 (ko) * 2015-06-05 2022-03-29 삼성전자주식회사 영상 데이터의 제어 방법 및 장치
JP2017076027A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社東芝 液晶表示装置、テレビジョン受像機及び液晶バックライト制御方法
CN110703499A (zh) * 2019-03-26 2020-01-17 武汉华星光电技术有限公司 一种显示面板及其控制方法、显示装置
CN114859581B (zh) * 2022-03-24 2023-10-24 京东方科技集团股份有限公司 背光测试装置、背光测试方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4628770B2 (ja) * 2004-02-09 2011-02-09 株式会社日立製作所 照明装置を備えた画像表示装置及び画像表示方法
JP2005309338A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Mitsubishi Electric Corp 画像表示装置および画像表示方法
JP5116208B2 (ja) * 2004-11-19 2013-01-09 株式会社ジャパンディスプレイイースト 画像信号表示装置
JP4904783B2 (ja) * 2005-03-24 2012-03-28 ソニー株式会社 表示装置及び表示方法
JP5176397B2 (ja) * 2006-06-01 2013-04-03 ソニー株式会社 表示装置及びその駆動方法
JP2008051905A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Sharp Corp 液晶表示装置、及びそのバックライト駆動方法
JP4237220B2 (ja) * 2006-11-13 2009-03-11 シャープ株式会社 透過型ディスプレイ装置

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