KR20210010452A - 화상 처리 장치, 표시 장치, 및 화상 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

2매의 액정 셀에 의한 표시 장치에 있어서 화질 열화를 저감한다. 이를 위해, 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 액정 표시 패널에 대한 화상 신호로서, 화상 처리부는 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호와, 프론트 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성한다. 이 화상 처리부에서는, 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와, 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 소정의 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부를 구비한다.

Description

화상 처리 장치, 표시 장치, 및 화상 처리 방법
본 기술은 화상 처리 장치, 표시 장치, 및 화상 처리 방법에 관한 것으로, 특히 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호의 처리에 관한 것이다.
액정 표시 장치로서 각종의 구조가 알려져 있다. 그 구조 중 하나로서 하기 특허문헌 1에는 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2016/063675호 팜플렛
듀얼 액정 셀형의 표시 장치에서는, 비스듬히 관찰하면 시차(視差: parallax)에 의해 2매의 액정의 표시 화상이 이중으로 보이는 문제가 발생한다.
이 때문에, 예를 들면, 리어 액정 셀에 입력되는 신호를 감마 값 1 이하로 감마 변환함으로써, 어느 계조 이상에서 리어 액정 셀을 투과율 100%로 포화시키거나, 리어 액정 셀에 입력되는 신호를 평면 방향으로 넓히는 필터 처리를 행하여, 시차에 의한 화상의 어긋남(image shift)을 저감시키는 것이 행해진다.
그런데, 예를 들면, 검은 배경에 백점(white spot)과 같은 소면적의 신호를 표시했을 때, 상기 필터 처리에 의해 리어 액정 셀에 표시되는 백점이 퍼지지만, 프론트 액정 셀의 누설 광에 의해 리어 액정 셀에 표시된 화상이 비쳐 보이고, 백점의 주위가 연하게 빛나 보여, 화질이 저하되는 경우가 있다.
또한, 감마 변환 처리에 의해 리어 액정 셀측의 퍼진 백점이 더욱 밝아지면, 누설 광이 증가하여 더욱 화질이 저하된다.
이에, 본 기술은 듀얼 액정 셀형의 표시 장치를 사용하는 경우에, 이들 화질 열화를 경감하는 것을 목적으로 한다.
본 기술에 관한 화상 처리 장치는, 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와, 상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 리미트 값(limit value)으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부를 구비한다.
이 화상 처리 장치가 처리 대상으로 하는 화상 신호는, 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 패널에서 사용하는 화상 신호이다. 화상 처리 장치는, 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 패널의 프론트 액정 셀과 리어 액정 셀의 각각에 대한 화상 신호의 처리를 행한다. 이 경우에 계조값 변환하여 생성한 리어 화상 신호에 대해 리미트 처리를 행하도록 한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 입력 화상 신호의 최대값을 검출하는 최대값 검출부를 구비하고, 상기 리미트 처리부는, 리미트 값을 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값에 기초한 값으로 하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 입력 화상 신호의 최대값을 검출하고, 리미트 값은 최대값에 기초하는 값으로서 변화하는 값으로 한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 리미트 처리부는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값을 리미트 값으로 하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 입력 신호의 최대값을 그대로 리미트 값으로 한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 최대값 검출부는, 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다 최대값을 검출하고, 상기 리미트 처리부는, 에어리어마다, 에어리어 내의 최대값에 기초한 리미트 값에 의한 리미트 처리를 행하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 1 프레임의 화상 영역을 복수의 에어리어로 분할 설정한다. 그리고 에어리어마다 입력 신호의 최대값을 검출하고, 에어리어마다, 그 최대값에 기초하는 리미트 값으로 리어 화상 신호의 리미트 처리를 행한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 상기 하한값을 최대값으로서 출력하는 하한 리미트 처리부를 구비하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 검출된 최대값이 설정된 하한값 이상이라면, 그 검출된 최대값을 그대로 출력하지만, 검출된 최대값이 하한값 미만인 경우에는, 그 검출된 최대값을 하한값으로 치환하여 출력한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출되는 최대값의 시간축 방향의 변동량을 억제하는 시간 필터부를 구비하는 것을 생각할 수 있다.
예를 들면, 입력 화상 신호의 현재 프레임의 최대값이 이전 프레임의 최대값(에어리어 분할하는 경우에는, 현재 프레임의 어떤 에어리어의 최대값과 전체 프레임의 해당 에어리어의 최대값)이, 급격하게 변화하지 않도록 변동량을 억제한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 입력 화상 신호에 대한 장면 변화(scene change)를 검출하는 장면 변화 검출부를 구비하고, 상기 시간 필터부는, 장면 변화가 검출된 경우에는 필터 동작을 변화시키는 것을 생각할 수 있다.
예를 들면, 장면 변화 검출부는, 현재 프레임과 이전 프레임의 비교에 의해 화상 내용으로서의 장면이 변화하였는지 여부를 검출한다. 시간 필터부는, 장면 변화가 검출됨에 따라 필터 특성을 스위칭하거나 필터 처리의 온/오프를 스위칭한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 최대값을 상기 하한값으로 하는 하한 리미트 처리부와, 입력 화상 신호가 동영상인지 여부를 검출하는 동영상 검출부를 구비하고, 상기 하한 리미트 처리부는, 입력 화상 신호가 동영상인 경우와 동영상이 아닌 경우에서, 상기 하한값을 상이한 값으로 하는 것을 생각할 수 있다.
예를 들면, 입력 화상 신호가 동영상인 경우와 정지화상인 경우에서, 하한 리미트 처리에 있어서의 하한값이 상이하도록 한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다의 최대값의 공간 방향의 변동량을 억제하는 공간 필터부를 구비하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 각 에어리어에 있어서의 최대값에 대해, 공간 방향(복수의 에어리어가 인접하는 화상 평면 방향)으로 급격한 변화가 생기지 않도록 필터 처리를 행한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 계조값 변환부는, 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행하는 것을 생각할 수 있다.
프론트 화상과 리어 화상을 맞춘 상태에서 양호한 계조 표현을 행하기 위해 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행하도록 한다. 이 경우에 리미트 처리를 행하도록 한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 리어 화상 신호에 대해, 상기 리어 액정 셀에 있어서의 화상의 투과 화소 범위를 상기 프론트 액정 셀의 화상보다 넓히는 공간 필터 처리를 행하는 공간 처리부를 구비하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 리어 화상을 블러링(blurring)하기 위해 공간 필터 처리를 행한다. 구체적으로는, 프론트 화상 신호에 의한 프론트 액정 셀의 화상에 대해, 리어 액정 셀측의 투과하는 화소의 범위가 넓게 되어 화상이 블러링되도록, 리어 화상 신호에 대한 저역 통과 필터와 같은 처리를 실시한다.
상기 본 기술에 관한 화상 처리 장치에서는, 상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비하고, 상기 입력 화상 신호는 컬러 화상 신호이며, 상기 계조값 변환부는 상기 컬러 화상 신호로부터 변환된 흑백 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하고, 상기 프론트 화상 생성부는, 컬러 화상 신호인 입력 화상 신호로부터 상기 리미트 처리부에서 처리된 상기 리어 화상 신호를 제산(나눗셈)함으로써 프론트 화상 신호를 생성하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 컬러 화상 신호인 화상 신호로서의 예를 들면, R, G, B의 각 계조값에 대해, 각각 리미트 처리 후의 리어 화상 신호의 계조값을 나눗셈하여, 프론트 화상 신호로서의 R, G, B의 계조값을 얻는다.
본 기술에 관한 표시 장치는, 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널과, 상기 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와, 상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 소정의 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부와, 상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비한다.
이 표시 장치에서는, 표시 패널은, 예를 들면, 광원부와, 리어 액정 셀과, 확산층과, 프론트 액정 셀이 이 순서로 배치되고, 소위 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 패널을 구성한다. 이러한 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 패널에 대한 리어 화상 신호에 대해, 리미트 처리가 행해지도록 한다.
본 기술에 관한 화상 처리 방법은, 상기 화상 처리 장치에 있어서의 계조값 변환, 리미트 값으로 제한하는 처리가 행해지는 것이다.
본 기술에 의하면, 듀얼 액정 셀형의 표시 장치에 있어서 리어 액정 셀의 신호 레벨이 내려감으로써 고립된 백점의 주위에 발생하는 광 누설이 저감되고, 또한 광 누설 저감에 의해 비스듬히 본 이중 상(double image)이 개선됨으로써 화질 개선 효과가 얻어진다.
한편, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과여도 된다.
도 1은 본 기술의 실시형태의 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 실시형태의 프론트 액정 셀 및 리어 액정 셀의 설명도이다.
도 3은 실시형태의 액정 표시 패널의 배치의 설명도이다.
도 4는 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 블록도이다.
도 5는 제1 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
도 6은 실시형태의 감마 처리의 설명도이다.
도 7은 실시형태의 리어 액정 셀측을 블러링하는 공간 필터 처리의 설명도이다.
도 8은 공간 필터 처리의 유무의 각 경우에 대한 경사 방향으로부터 시인한 상태의 설명도이다.
도 9는 백점 주위의 광 누설의 설명도이다.
도 10은 실시형태의 백점 주위의 광 누설 억제의 설명도이다.
도 11은 실시형태의 리미트 처리의 설명도이다.
도 12는 실시형태의 최대값 검출에 있어서의 에어리어 설정의 설명도이다.
도 13은 제2 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
도 14는 제3 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
도 15는 제4 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
도 16은 제5 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
도 17은 제6 실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부의 주요부의 블록도이다.
이하, 실시형태를 다음 순서로 설명한다.
<1. 표시 장치의 구성>
<2. 제1 실시형태>
<3. 제2 실시형태>
<4. 제3 실시형태>
<5. 제4 실시형태>
<6. 제5 실시형태>
<7. 제6 실시형태>
<8. 정리 및 변형예>
또한 설명상, 3원색인 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)은, 각각 알파벳으로 R, G, B로 표기한다.
<1. 표시 장치의 구성>
도 1은 실시형태의 표시 장치(90)의 구성을 나타내고 있다. 표시 장치(90)는 액정 표시 패널(1), 화상 처리 장치(10), 프론트 액정 셀 구동부(20), 리어 액정 셀 구동부(30)를 갖는다.
액정 표시 패널(1)은 듀얼 셀형의 액정 표시 패널이고, 프론트 액정 셀(2), 확산층(4), 리어 액정 셀(3), 백라이트(5)를 구비한다.
백라이트(5)의 전면측에, 리어 액정 셀(3), 확산층(4), 프론트 액정 셀(2)이 이 순서로 겹치도록 배치되어 있고, 시인자는 프론트 액정 셀(2)의 전면측에서 표시된 화상을 보게 된다.
프론트 액정 셀(2), 리어 액정 셀(3)은 각각 1개의 액정 표시 패널을 형성하지만, 본 실시형태에서는, 듀얼 액정 셀형의 표시 패널 전체를 액정 표시 패널(1)로 부르는 것으로 한다.
화상 처리 장치(10)는, 컬러 화상 신호(예를 들면, UHD(Ultra High Definition) 포맷의 신호 등)로서 입력된 화상 신호(S1)에 대해 액정 표시 패널(1)에서의 표시를 위한 신호 처리를 행한다.
화상 처리 장치(10)는 표시 화상 처리부(11)와 듀얼 셀 화상 처리부(12)를 갖는다.
표시 화상 처리부(11)는, 입력된 화상 신호(S1)에 대해, 필요한 디코딩 처리, 휘도 처리, 색 처리, 해상도 변환 등을 행하고, 처리 후의 화상 신호(Sig_in)를 듀얼 셀 화상 처리부(12)에 공급한다. 적어도 화상 신호(Sig_in)의 단계에서는, R, G, B의 각 색의 계조값을 나타내는 컬러 화상 신호로 되어 있다.
듀얼 셀 화상 처리부(12)는, 상세한 것은 후술하겠으나, 듀얼 셀형의 액정 표시 패널(1)에 대응하는 처리를 행한다.
즉, 듀얼 셀 화상 처리부(12)는 입력된 화상 신호(Sig_in)에 대한 신호 처리를 행하고, 프론트 액정 셀(2)에 대한 화상 신호(프론트 화상 신호(Sig_FR)) 및 리어 액정 셀(3)에 대한 화상 신호(리어 화상 신호(Sig_RE))를 생성하여 출력한다.
프론트 화상 신호(Sig_FR)는 R, G, B의 계조값을 포함하는 컬러 화상 신호이다. 한편, 리어 화상 신호(Sig_RE)는 그레이 스케일로서의 계조값을 포함하는 흑백(그레이 스케일) 화상 신호이다.
화상 처리 장치(10)로부터 출력되는 프론트 화상 신호(Sig_FR)는 프론트 액정 셀 구동부(20)에 공급된다. 프론트 액정 셀 구동부(20)는 프론트 화상 신호(Sig_FR)에 기초하여 프론트 액정 셀(2)을 구동하고, 컬러 화상 표시를 실행시킨다.
화상 처리 장치(10)로부터 출력되는 리어 화상 신호(Sig_RE)는 리어 액정 셀 구동부(30)에 공급된다. 리어 액정 셀 구동부(30)는 리어 화상 신호(Sig_RE)에 기초하여 리어 액정 셀(3)을 구동하고, 흑백 화상 표시를 실행시킨다.
프론트 액정 셀 구동부(20) 및 프론트 액정 셀(2)의 구조의 일례를 도 2의 A에 나타내고 있다.
프론트 액정 셀 구동부(20)는, 표시 제어부(21)와, 수직 구동부(22)와, 수평 구동부(23)를 갖고, 이들 구성으로 프론트 액정 셀(2)을 구동한다.
표시 제어부(21)는, 프론트 화상 신호(Sig_FR)에 기초하여 수직 구동부(22)에 대해 제어 신호를 공급함과 함께, 수평 구동부(23)에 대해 화상 신호(R, G, B의 계조값에 따른 신호) 및 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다.
수직 구동부(22)는, 표시 제어부(21)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 표시 구동의 대상이 되는 1 수평 라인을 순차적으로 선택한다.
수평 구동부(23)는, 표시 제어부(21)로부터 공급되는 화상 신호 및 제어 신호에 기초하여 1 수평 라인 분의 화소 전압을 생성하고, 수직 구동부(22)가 선택한 1 수평 라인 분의 서브 화소(26)(26R, 26G, 26B)에 공급한다.
프론트 액정 셀(2)에는, 복수의 화소(25)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.
각 화소(25)는 3개의 서브 화소(26R, 26G, 26B)를 갖고 있다.
서브 화소(26R)는 적색의 컬러 필터를 갖는 것이고, 서브 화소(26G)는 녹색의 컬러 필터를 갖는 것이고, 서브 화소(26B)는 청색의 컬러 필터를 갖는 것이다.
이들 서브 화소(26R, 26G, 26B)에는, 수평 구동부(23)로부터 화소 전압이 각각 공급된다. 그리고, 서브 화소(26R, 26G, 26B)는, 화소 전압에 따라, 광의 투과율을 각각 변화시키도록 되어 있다.
리어 액정 셀 구동부(30) 및 리어 액정 셀(3)의 구조의 일례를 도 2의 B에 나타내고 있다.
리어 액정 셀 구동부(30)는, 표시 제어부(31)와, 수직 구동부(32)와, 수평 구동부(33)를 갖고, 이들 구성으로 리어 액정 셀(3)을 구동한다.
표시 제어부(31)는, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 기초하여 수직 구동부(32)에 대해 제어 신호를 공급함과 함께, 수평 구동부(33)에 대해 화상 신호(그레이 스케일로서의 계조값에 따른 신호) 및 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다.
수직 구동부(32)는, 표시 제어부(31)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 표시 구동의 대상이 되는 1 수평 라인을 순차적으로 선택한다.
수평 구동부(33)는, 표시 제어부(31)로부터 공급되는 화상 신호 및 제어 신호에 기초하여 1 수평 라인 분의 화소 전압을 생성하고, 수직 구동부(32)가 선택한 1 수평 라인 분의 서브 화소(36)에 공급하는 것이다.
리어 액정 셀(3)에는, 복수의 화소(35)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.
각 화소(35)는 3개의 서브 화소(36)를 갖고 있다. 각 서브 화소(36)는 컬러 필터를 갖지 않는 것이다. 즉, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 각 서브 화소(26R, 26G, 26B)는, 대응하는 색의 컬러 필터를 갖도록 하였지만, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 각 서브 화소(36)는 컬러 필터를 갖지 않는다.
하나의 화소(35)에 속하는 3개의 서브 화소(36)에는, 수평 구동부(33)로부터 동일한 화소 전압이 공급된다. 그리고, 서브 화소(36)는, 화소 전압에 따라, 광의 투과율을 변화시키도록 되어 있다.
한편, 리어 액정 셀(3)의 화소(35)는, 상기 3개의 서브 화소 분을 하나의 전극 및 블랙 매트릭스의 1화소로서 구성하여도 된다. 즉, 컬러 필터를 갖지 않을 뿐 아니라, TFT, 투명 전극, 배선, 블랙 매트릭스와 같은 각 액정 구조 요소에 대해서도 서브 화소를 갖지 않는 구조로 되어 있을 수도 있다. 이 경우, 하나의 화소(35)는, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 3개의 서브 화소(26R, 26G, 26B)에 대응하게 된다.
이러한 리어 액정 셀(3)은, 컬러 화상을 표시할 수 있는 범용의 액정 표시 패널의 제조 공정에 있어서 컬러 필터 형성 공정을 생략함으로써 제조할 수 있다. 이에 의해, 표시 장치(90)에서는, 전용품을 개발하는 경우에 비해 개발 비용이나 제조 비용을 삭감할 수 있다.
도 1에 나타낸 백라이트(5)는, 도시하지 않은 백라이트 제어 신호에 기초하여 광을 사출한다. 백라이트(5)는 리어 액정 셀(3)의 배면측에 배치된다.
백라이트(5)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode)에 의한 발광부를 구비하여 발광을 행한다.
도 3은 액정 표시 패널(1)의 배치 구성을 나타내는 것이다.
도시하는 바와 같이 액정 표시 패널(1)에서는, 백라이트(5), 리어 액정 셀(3), 확산층(4), 프론트 액정 셀(2)이, 이 순서대로 배치되어 있고, 도 3에 있어서의 프론트 액정 셀(2)의 상면이 표시면(DP)으로 되어 있다.
즉, 백라이트(5)로부터 사출된 광이, 백라이트(5), 리어 액정 셀(3), 확산층(4), 프론트 액정 셀(2)을 차례로 통과하여, 시인자에게 도달하도록 되어 있다.
프론트 액정 셀(2) 및 리어 액정 셀(3)은 서로 이격하여 배치되어 있다. 그리고, 이 프론트 액정 셀(2)과 리어 액정 셀(3) 사이의 공극(8)에는, 확산층(4)이 배치되어 있다.
또한, 구성예로서는, 프론트 액정 셀(2)과 리어 액정 셀(3)의 셀 사이를 간극 없이 접착층으로 밀착시키는 경우도 있다.
프론트 액정 셀(2)은, 기판(122, 124)과, 액정층(123)과, 편광판(121, 125)을 갖는다.
기판(122, 124)은, 예를 들면 유리 기판으로 구성되고, 서로 대향하도록 배치되어 있다.
기판(122)의 기판(124)측 면에는, 서브 화소(26)마다 화소 전극이 형성되어, 전술한 수평 구동부(23)에 의해 화소 전압이 인가되도록 되어 있다.
기판(124)의 기판(122)측 면에는, 각 서브 화소(26)에 공통인 전극이 형성되어 있다. 또한, 기판(124)에는, 컬러 필터와, 블랙 매트릭스가 형성되어 있다.
액정층(123)은, 기판(122)과 기판(124)의 사이에 봉지된 것이며, 기판(122)의 화소 전극에 인가된 화소 전압에 따라 광의 투과율이 변화되는 것이다.
편광판(121)은 기판(122)의 광 입사측에 부착되어 있고, 편광판(125)은 기판(124)의 광 출사측에 부착되어 있다. 편광판(121)의 투과축과 편광판(125)의 투과축은, 서로 교차하도록 되어 있다.
리어 액정 셀(3)은, 기판(132, 134)과, 액정층(133)과, 편광판(131, 135)을 갖는다.
기판(132, 134)은, 예를 들면 유리 기판으로 구성되고, 서로 대향하도록 배치되어 있다.
기판(132)의 기판(134)측 면에는, 서브 화소(26)마다 화소 전극이 형성되고, 전술한 수평 구동부(33)에 의해 화소 전압이 인가되도록 되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이 서브 화소를 갖지 않는 구조도 생각할 수 있고, 그 경우, 화소(35)마다 화소 전극이 형성된다.
기판(134)의 기판(132)측 면에는, 각 서브 화소(36)에 공통인 전극이 형성되어 있다. 또한, 기판(134)에는, 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 그리고 기판(134)에는, 프론트 액정 셀(2)의 기판(124)과는 달리, 컬러 필터는 형성되어 있지 않다.
액정층(133)은, 기판(132)과 기판(134)의 사이에 봉지된 것이며, 기판(132)의 화소 전극에 인가된 화소 전압에 따라 광의 투과율이 변화되는 것이다.
편광판(131)은 기판(132)의 광 입사측에 부착되어 있고, 편광판(135)은 기판(134)의 광 출사측에 부착되어 있다. 편광판(131)의 투과축과 편광판(135)의 투과축은, 서로 교차하도록 되어 있다.
확산층(4)은 리어 액정 셀(3)측으로부터 입사된 광을 확산하는 것이다. 확산층(4)은, 예를 들면, 수지 필름 위 또는 수지 필름 내에 랜덤하게 비즈(beads)를 살포한 확산 필름을 이용할 수 있다.
이 확산층(4)은, 표시 화상에 있어서의 모아레(moire)를 저감하기 위한 것이다. 즉, 액정 표시 패널(1)은, 2매의 액정 표시 패널인 프론트 액정 셀(2)과 리어 액정 셀(3)을 겹쳐 배치하고 있기 때문에, 표시 화상에 모아레가 생길 우려가 있다. 이에, 액정 표시 패널(1)에서는, 확산층(4)을 프론트 액정 셀(2)과 리어 액정 셀(3)의 사이에 배치함으로써, 모아레를 저감하고, 화질 저하를 억제하도록 하고 있다.
확산층(4)은, 공극(8)에 있어서, 어떠한 위치에 배치하여도 되지만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프론트 액정 셀(2)에 가까운 측에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 패널간 거리(dFR) 중, 확산층(4)과 프론트 액정 셀(2)의 사이의 거리(dFR1)가, 확산층(4)과 리어 액정 셀(3)의 사이의 거리(dFR2)보다 작은 것이(dFR1<dFR2) 바람직하다.
이 경우, 확산층(4)과 프론트 액정 셀(2)의 사이, 및 확산층(4)과 리어 액정 셀(3)의 사이 중 일방 또는 쌍방에 투명 재료층을 형성하여도 된다.
또한, 확산층(4)을 프론트 액정 셀(2)에 인접하도록(dFR1=0) 배치하는 것이 보다 바람직하다. 확산층(4)을 프론트 액정 셀(2)에 가까이 할수록, 모아레를 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 또한 선예도(sharpness)를 높일 수 있기 때문이다.
확산층(4)의 확산 정도(헤이즈 값(haze value))는, 높을수록 모아레를 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들면, 헤이즈 값이 90% 이상이면, 원하는 화질을 얻기 위한 패널간 거리(dRF)의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 다만, 헤이즈 값이 높아지면, 휘도 저하가 염려되기 때문에, 리어 액정 셀(3)을 저해상도로 함과 함께 컬러 필터를 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 확산층(4)의 헤이즈 값이 낮은 경우에도, 예를 들면, 확산층(4)을 프론트 액정 셀(2)에 가까이 하여 배치함으로써 원하는 화질을 얻을 수 있다.
백라이트(5)는, 발광 어레이(42)뿐만 아니라 확산판(141)도 갖고 있다. 확산판(141)은 발광 어레이(42)로부터 출사한 광을 확산하는 것이다.
발광 어레이(42)는, 예를 들면 LED가 배열되어 구성되어 있다.
<2. 제1 실시형태>
제1 실시형태로서의 듀얼 셀 화상 처리부(12)의 구성을 도 4, 도 5에서 설명한다.
도 4는 듀얼 셀 화상 처리부(12)의 블록도이며, 도 5는 도 4에서의 리어 화상 생성부(51) 내를 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이 듀얼 셀 화상 처리부(12)는, RGB 입력부(50), 리어 화상 생성부(51), 프론트 화상 생성부(52), 광량 보정부(53), 패널 감마 처리부(54, 57), 조정부(55, 58), 리어 출력부(56), 프론트 출력부(59)를 갖는다.
표시 화상 처리부(11)로부터의 화상 신호(Sig_in)는 RGB 입력부(50)에 입력되고, RGB 입력부(50)로부터 리어 화상 생성부(51)로 공급된다.
화상 신호(Sig_in)는, 예를 들면 R, G, B에 대해 각각 10비트에 의한 1024 계조의 신호이다. 물론, 1024 계조(10비트)로 하는 것은 설명상의 일례에 불과하며, 더 적은 또는 더 많은 계조(비트 수)의 신호로 하여도 된다.
리어 화상 생성부(51)는, 후술하는 처리에서 리어 화상 신호(Sig_RE)를 생성한다. 이 리어 화상 신호(Sig_RE)는, 예를 들면 W(백색)의 1024 계조(10비트: 0~1023)의 신호이다.
리어 화상 신호(Sig_RE)는 패널 감마 처리부(54)에서 리어 액정 셀(3)에 따른 감마 처리가 실시된 후, 조정부(55)에서 필요한 조정 처리가 실시된다. 그리고, 리어 출력부(56)에서 지연 조정 처리, 3개의 서브 화소(36)에 대응하는 병렬화 등이 행해져서, 리어 액정 셀 구동부(30)에 공급된다.
또한, 전술한 바와 같이 리어 액정 셀(3)에 서브 화소가 구성되지 않는 경우, 리어 화상 신호(Sig_RE)는, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 3개의 서브 화소(26R, 26G, 26B)에 대응하는 3개의 타이밍의 프론트 화상 신호(Sig_FR)에 대응하여 출력된다.
리어 화상 생성부(51)에서 생성된 리어 화상 신호(Sig_RE)는, 광량 보정부(53)에도 공급된다. 광량 보정부(53)는, 프론트 액정 셀(2)에 입사하는 광량 성분의 보정을 위한 광량 보정 계수(kLC)를 리어 화상 신호(Sig_RE)에 승산(곱셈)하여 프론트 화상 생성부(52)에 출력한다.
광량 보정 계수(kLC)는, 예를 들면 고정값이다. 다만, 광량 보정 계수(kLC)는 가변값으로 하는 것도 생각할 수 있다. 예를 들면, 화상에 따라 적응적으로 광량 보정 계수(kLC)가 산출되는 것으로 하여도 된다.
프론트 화상 생성부(52)에는 화상 신호(Sig_in)가 공급된다. 프론트 화상 생성부(52)는, 도 5와 같이 제산부(division unit)(52a)가 설치되어 있고, 입력된 화상 신호(Sig_in)로부터 리어 화상 신호(Sig_RE)를 나눗셈함으로써 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 생성한다.
듀얼 셀형의 액정 표시 패널(1)의 경우, 리어 액정 셀(3)에서의 화상과 프론트 액정 셀(2)에서의 화상이 합성된 화상이 표시 화상으로서 시인되게 된다. 즉, 리어 액정 셀(3)에서의 휘도와 프론트 액정 셀(2)에서의 휘도가 곱셈된 화상이 표시된다. 따라서, 프론트 화상 신호(Sig_FR)에 대해서는, 그 휘도를 리어 화상 신호(Sig_RE) 분만큼 나눗셈하여 둠으로써, 각 화소에 대해 원래의 화상 신호(Sig_in)의 휘도에 따른 표시가 가능하게 된다. 이러한 이유에서, 프론트 화상 신호(Sig_FR)는 화상 신호(Sig_in)로부터 리어 화상 신호(Sig_RE)를 나눗셈함으로써 생성되도록 하고 있다.
다만, 실제로는 리어 액정 셀(3)로부터의 출사에서부터 프론트 액정 셀(2)에 입사될 때까지는 광량 차가 생기기 때문에, 정확하게는 단순한 나눗셈이 아닌 보정이 필요하다. 이에, 광량 보정부(53)에서 리어 화상 신호(Sig_RE)를 보정하고 있다(Sig_RE·kLC).
이 때문에, 프론트 화상 생성부(52)(제산부(52a))에서는, 프론트 화상 신호(Sig_FR)를,
Sig_FR=Sig_in/(Sig_RE·kLC)
로 하여 산출하는 것으로 하고 있다.
여기서 화상 신호(Sig_in)는, R, G, B의 계조값(Sig_in(R), Sig_in(G), Sig_in(B))을 포함하는 신호이기 때문에, 보다 구체적으로는, 프론트 화상 신호(Sig_FR)는, 이 R, G, B의 계조값(Sig_FR(R), Sig_FR(G), Sig_FR(B))을 생성한다. 즉,
Sig_FR(R)=Sig_in(R)/(Sig_RE·kLC)
Sig_FR(G)=Sig_in(G)/(Sig_RE·kLC)
Sig_FR(B)=Sig_in(B)/(Sig_RE·kLC)
로서 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 생성하게 된다.
R, G, B의 계조값(Sig_FR(R), Sig_FR(G), Sig_FR(B))은, 각각 예를 들면 10비트로 1024 계조(0~1023)의 신호이다.
또한, 액정 표시 패널(1)이 광량 보정의 필요성이 작은 구조인 경우 등은, 광량 보정 계수(kLC)를 주지 않고, Sig_FR=Sig_in/Sig_RE로 하는 것도 생각할 수 있다.
프론트 화상 생성부(52)에서 생성된 프론트 화상 신호(Sig_FR)는, 도 4에 나타내는 패널 감마 처리부(57)에서 프론트 액정 셀(2)에 따른 감마 처리가 실시된 후, 조정부(58)에서 필요한 조정 처리가 실시된다. 그리고, 프론트 출력부(59)에서 3개의 서브 화소(26R, 26G, 26B)에 대응하는 병렬화 등이 행해져서, 프론트 액정 셀 구동부(20)에 공급된다.
도 5를 참조하여 리어 화상 생성부(51) 내의 구성을 설명한다.
리어 화상 생성부(51)에서는, 입력된 컬러 화상 신호인 화상 신호(Sig_in)를, 그레이 스케일 변환부(70)에서 그레이 스케일 신호(흑백 화상 신호)(Gr)로 변환한다.
그레이 스케일 변환은 계수(kR, kG, kB)를 이용하여,
Gr=kR·Sig_in(R)+kG·Sig_in(G)+kB·Sig_in(B)
로 하여 행한다.
즉, 화상 신호(Sig_in)에 포함되는 R, G, B의 각각의 계조값(Sig_in(R), Sig_in(G), Sig_in(B))에 대응하여 R용의 계수(kR), G용의 계수(kG), B용의 계수(kB)를 곱셈하고, 이들을 덧셈함으로써 그레이 스케일 신호(Gr)로 한다. 이 그레이 스케일 신호(Gr)는, W(백색)로서의 계조값(0~1023)이 된다.
이러한 그레이 스케일 신호(Gr)는, 계조 변환부(72)에 공급되어 계조값 변환된다.
계조 변환부(72)는 LUT(Look Up Table)(73)와 감마 변환부(74)로 구성된다. 감마 변환부(74)는, 입력된 그레이 스케일 신호(Gr)의 계조값을 LUT 입력 신호(LUTin)로 하고 LUT(73)를 참조하여, 대응하는 출력 계조값(LUT 출력 신호(LUTout))을 얻는다. 그리고 그 출력 계조값(LUTout)을 리어 화상 신호(Sig_RE)로서 출력한다. 이 경우, 리어 화상 신호(Sig_RE)는 리미트 처리부(80)에 공급된다.
도 6의 A는 계조 변환부(72)에 있어서의 변환 특성의 예를 나타내고 있다. 즉, LUT(73)의 입력 계조(횡축)-출력 계조(종축)로서의 변환 곡선을 나타내고 있다.
이 경우 감마 값은 “1”보다 작은 값으로 설정되어 있고, 감마 변환 후의 값은 감마 변환 전의 값보다 높아진다.
또한, 도 6의 B는 프론트 액정 셀(2), 리어 액정 셀(3)에 있어서의 광의 투과율을 나타내는 것이다. 이 도 6의 B에서, 횡축은 프론트 액정 셀(2), 리어 액정 셀(3)에 공급되는 신호의 계조 레벨을 나타내고, 종축은 투과율(L2, L3)을 나타낸다. 여기서, 투과율(L2)은 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 투과율을 나타내고, 투과율(L3)은 리어 액정 셀(3)에 있어서의 투과율을 나타낸다.
프론트 액정 셀(2)에서는, 계조 레벨이 어떤 레벨(예를 들면, 약 40[%]의 레벨)보다 높은 범위에서는, 투과율(L2)이 계조 레벨에 따라 변화하지만, 그 레벨보다 낮은 범위에서는, 투과율(L2)은 거의 일정하게 된다. 즉, 프론트 액정 셀(2)은, 저계조 범위에서 투과율(L2)이 충분히 내려가지 않는다.
이에, 액정 표시 패널(1)에서는, 계조 레벨이 높은 범위에서, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 투과율(L3)을 일정(100%)하게 하고, 계조 레벨이 상기의 예를 들면 약 40[%]보다 낮은 범위에서, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 투과율(L3)을 계조 레벨에 따라 변화시켜 가도록 한다.
이에 의해, 액정 표시 패널(1)에서는, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 투과율(L2)과 리어 액정 셀(3)에 있어서의 투과율(L3)의 곱(Ltotal)이, 계조 레벨이 낮은 범위에서도, 계조 레벨이 높은 범위와 마찬가지로, 계조 레벨에 따라 변화하도록 할 수 있다. 따라서, 액정 표시 패널(1)에서는, 예를 들면, 1매의 액정 셀을 사용하여 구성한 경우에 비해, 저계조 범위에서 투과율(Ltotal)을 낮게 할 수 있기 때문에, 콘트라스트를 높일 수 있다.
계조 변환부(72)는, 이 도 6의 B에 나타낸 투과율(L3)을 실현할 수 있도록, 감마 변환을 행한다. 이 경우의 변환 특성이, 예를 들면 도 6의 A와 같이 된다. 즉, 입력 계조값이 어떤 계조값보다 높은 범위에서, 출력 계조값이 최고 계조값이 되도록 하고 있다.
계조 변환부(72)로부터 출력 계조값(LUTout)으로서 출력되는 신호가, 리어 화상 신호(Sig_RE)가 된다.
리미트 처리부(80)는 계조 변환부(72)로부터 출력되는 리어 화상 신호(Sig_RE)의 상한값을 제한하는 처리를 행한다.
리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값은, 에어리어 최대값 검출부(81)로부터의 출력 값으로 결정된다.
에어리어 최대값 검출부(81)는, 입력되는 화상 신호(Sig_in)에 있어서의 R, G, B의 각각의 계조값(Sig_in(R), Sig_in(G), Sig_in(B)) 중에서 최대값을 검출하고, 검출한 최대값을 리미트 처리부(80)에 출력한다. 이 도 5의 예에서는, 이 최대값이 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값이 된다.
리미트 처리부(80) 및 에어리어 최대값 검출부(81)에 대해서는, 자세한 내용은 후술한다.
공간 처리부(79)는, 리미트 처리부(80)를 거친 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해 공간 필터와 같은 처리를 행한다. 이것은 리어 화상 신호(Sig_RE)의 피크 계조를 유지한 채로, 필터와 같이 넓히는 처리이다.
예를 들면, 공간 처리부(79)는 FIR(Finite Impulse Response) 필터에 의해 필터 처리를 행하는 것이다. 이 FIR 필터는, 저역 통과 필터로서 기능하는 것이며, 리어 액정 셀(3)에 표시하는 화상을 블러링하는 것이다. 이에 의해, 표시 장치(90)에서는, 관찰자가 표시 화상을 관찰했을 때에, 그 표시 화상에 화상 결함이나 이중 상이 생길 우려를 저감할 수 있도록 되어 있다. FIR 필터의 탭 수는, 표시 화상에 화상 결함이나 이중 상이 생기지 않도록 하는 시야각의 목표값(θ)에 따라 설정되는 것이다.
도 7은 공간 처리부(79)에 의한 공간 필터 처리를 설명하기 위한 것으로, 프론트 액정 셀(2), 리어 액정 셀(3)의 단면 모식도와 함께, 각 액정 셀(2, 3)에 있어서의 계조(휘도)를 나타내고 있다.
이 예에서는, 프론트 액정 셀(2)은 표시 요소(a11)를 표시하고, 리어 액정 셀(3)은 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 표시 요소(a11)의 표시 위치에 대응하는 위치에, 표시 요소(a12)를 표시한다. 표시 요소(a12)는 공간 필터 처리에 의해 블러링되어 있기 때문에, 표시 요소(a12)의 폭(w12)은 표시 요소(a12)의 폭(w11)보다 크다.
표시 요소(a11)의 계조는 파선으로 나타내는 바와 같이, 투과 범위 내에서 해당 표시 요소(a11)의 본래 계조값으로 일정하게 된다. 한편, 표시 요소(a11)의 계조는 실선으로 나타내는 바와 같이 산모양의 분포로 된다. 공간 필터 처리에서는, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 투과 화소 범위를 프론트 액정 셀(2)보다 넓히고, 나아가 상기와 같은 산모양의 계조 변화가 생겨 화상이 블러링되도록 한 처리를 리어 화상 신호(Sig_RE)에 실시하게 된다.
이러한 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대한 공간 필터 처리의 효과를 설명한다.
도 8의 A, 도 8의 B는, 도 7과 마찬가지로 프론트 액정 셀(2), 리어 액정 셀(3)의 단면 모식도와, 각 액정 셀(2, 3)에 있어서의 계조(휘도)를 나타내고 있다. 도 8의 A는 리어 화상 신호(Sig_RE)에 공간 필터 처리를 실시한 경우, 도 8의 B는 공간 필터 처리를 실시하지 않은 경우이다.
공간 필터 처리를 실시하지 않은 경우에는, 도 8의 B에 나타내는 바와 같이, 리어 액정 셀(3)에 표시되는 표시 요소(a13)는, 프론트 액정 셀(2)에 표시되는 표시 요소(a11)와 동일한 폭으로 되고, 휘도의 변화도 가파르다.
표시면의 법선 방향으로부터 각도(φ)의 방향에 있는 사용자가, 이러한 표시 화상을 관찰한 경우, 범위(C11)에서, 표시 요소(a11)를 관찰한다.
이 때 범위(C11)에서, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 광의 투과율은 높지만, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 광의 투과율은 낮은 부분이 생긴다. 이 때문에 표시 요소(a11)의 일부가 잘려 시인되는 일이 생기는 경우가 있다.
또한, 범위(C13)에서는, 프론트 액정 셀(2)에서의 광의 투과율은 낮지만, 리어 액정 셀(3)에서의 광의 투과율은 높다. 그러면, 이 범위(C13)에서의 프론트 액정 셀(2)의 투과율이 충분히 낮지 않은 경우에, 표시 화상에 이중 상이 생길 우려가 있다.
한편, 도 8의 A의 경우, 리어 액정 셀(3)에 표시되는 표시 요소(a12)는, 공간 필터 처리에 의해 블러링되어 있기 때문에, 프론트 액정 셀(2)에 표시되는 표시 요소(a11)와 달리, 폭이 넓어짐과 함께, 휘도가 완만하게 변화된다.
표시면의 법선 방향에서부터 각도(φ)의 방향에 있는 사용자가, 범위(C11)에서, 표시 요소(a11)를 관찰하면, 표시 요소(a11)에 있어서의 광의 투과율은 높고, 또한 표시 요소(a12)에 있어서의 광의 투과율은 완만하게 변화하기 때문에, 화상 결함이 덜 생기게 된다.
또한, 범위(C12)에서는, 프론트 액정 셀(2)에 있어서의 광의 투과율은 낮고, 또한 리어 액정 셀(3)에 있어서의 광의 투과율은 완만하게 변화한다. 따라서, 표시 장치(1)에서는, 표시 화상에 이중 상이 생길 우려를 저감할 수 있다. 그 결과, 표시 장치(90)에서는 화질을 높일 수 있다.
이상과 같이 제1 실시형태에서는, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해서는, 그레이 스케일 변환부(70), 계조 변환부(72), 리미트 처리부(80), 공간 처리부(79)의 각 처리를 통해 리어 화상 신호(Sig_RE)를 생성하여 출력하고 있다.
그리고 특히, 리미트 처리부(80)와 에어리어 최대값 검출부(81)에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)의 상한값을 적응적으로 제한함으로써 화질 개선을 행한다. 구체적으로는 표시 장치(90)에 있어서 리어 액정 셀(3)의 신호 레벨이 내려감으로써 고립된 백점의 주위에 발생하는 광 누설이 저감되도록 한다. 또한, 광 누설 저감에 의해 비스듬히 본 이중 상도 개선된다.
먼저, 도 9에 의해, 백점의 주위의 광 누설의 발생에 대해 설명한다. 여기서는 리미트 처리부(80)가 설치되어 있지 않은 것으로 가정한다.
도 9의 A는 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 파형의 일부를 나타내고 있는 것으로 한다. 이것은, 입력 화상 신호(Sig_in)가 도 9의 D와 같이 작은 도트의 백색 화상을 표시하기 위한 백점 부분의 계조값에 대응하는 신호인 것으로 한다. 파선의 레벨이 최고 계조를 나타내는 것으로 하고 있다. 화상 신호(Sig_in)로부터 변환되는 그레이 스케일 신호(Gr)도, 이에 가까운 계조의 파형으로 된다.
전술한 도 5의 처리로부터 알 수 있는 바와 같이, 그레이 스케일 신호(Gr)는 계조 변환부(72)에서 변환됨으로써, 예를 들면, 도 9의 B와 같은 파형으로 된다. 즉, 도 6의 A의 감마 특성에 의해 최고 계조값으로 변환된 것으로 한다. 이것이 리어 화상 신호(Sig_RE)가 된다.
리어 화상 신호(Sig_RE)는 나아가 공간 처리부(79)에서 처리되어, 도 9의 C와 같은 공간 방향으로 퍼짐을 가진 파형으로 된다(계조 레벨이 산모양으로 분포되는 상태로 된다).
그러면, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 의한 리어 액정 셀(3)의 화상은 도 9의 E와 같이 백점이 넓게 블러링된 화상으로 된다. 프론트 액정 셀(2)의 화상은, 도 9의 F와 같이 본래의 백점의 화상으로 된다.
이 도 9의 E, 도 9의 F의 합성 화상이 관찰자에게 시인되는데, 그 화상은 도 9의 G와 같이 된다. 즉, 백점의 주위에 광 누설이 생기고 있다. 이러한 광 누설은, 리어 화상 신호(Sig_RE)가 최고 계조값으로 되고, 리어 액정 셀(3)의 휘도가 높아짐으로써 생기기 쉽다.
따라서, 광 누설을 경감하기 위해서는, 리어 액정 셀(3)의 휘도가 높아지는 것을 어느 정도 억제하면 된다.
도 10의 A는 도 9의 A와 같이 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 파형을 나타내고, 도 10의 B 및 도 10의 C는, 생성되는 리어 화상 신호(Sig_RE)와 프론트 화상 신호(Sig_FR)의 파형을 나타내고 있다.
도 10의 B는 특히 리어 화상 신호(Sig_RE)에 리미트 처리를 행하지 않은 경우로, 리어 액정 셀(3)의 휘도가 높아져 있는 상태이고, 도 10의 C는 리어 화상 신호(Sig_RE)에 리미트 처리를 실시하여, 리어 액정 셀(3)의 휘도를 억제한 상태이다.
도 10의 B의 경우에는 광 누설에 의한 플레어(flare)가 두드러지고, 또한 그것에 의해 콘트라스트도 악화되어 있다. 한편, 도 10의 C의 경우에는, 리어 액정 셀(3)의 휘도를 억제함으로써 광 누설에 의한 플레어가 감소하고, 이에 의해 콘트라스트도 개선되어 있다.
이에, 본 실시형태에서는, 이 도 10의 C와 같이 화질 개선을 행하기 위해 리미트 처리부(80) 및 에어리어 최대값 검출부(81)를 설치하고 있다.
리미트 처리부(80)는, 계조 변환부(72)로부터 공급되는 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해, 도 11에 나타내는 바와 같이, 상한으로 되는 계조값을 최대 계조값(이 예에서는 1023)보다 낮게 제한한다. 이 도 11에서는, 도 6의 A에 나타낸 감마 변환 특성에 대해, 실선으로 나타내는 바와 같이 출력하는 계조값을 리미트 값(LL)으로 제한하는 것을 나타내고 있다.
그리고 리미트 처리부(80)는, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출되는 최대값을 리미트 값(LL)으로서 사용한다.
에어리어 최대값 검출부(81)는, 예를 들면 도 12의 A와 같이, 1 프레임의 화상을 복수의 에어리어(AR00∼ARnm)로 분할하고, 에어리어마다 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 최대값 검출을 행한다. 또한, 여기서는 수평 방향으로 n+1개, 수직 방향으로 m+1개로 분할하여, (n+1)×(m+1)개의 에어리어가 형성되는 예로 하고 있지만, 에어리어 분할하는 경우의 에어리어 수는 한정되지 않는다. 2개 이상의 에어리어라면 된다.
또한, 에어리어 최대값 검출부(81)는 반드시 에어리어 분할하는 것으로 한정되지 않는다. 에어리어 수를 “1”로 하여 도 12의 B와 같이 전체를 1개의 에어리어(AR)로 하여 최대값 검출을 행해도 된다.
에어리어 최대값 검출부(81)는, 에어리어마다의 최대값을 리미트 처리부(80)에 공급한다.
리미트 처리부(80)는, 리어 화상 신호(Sig_RE)로 나타내지는 각 화소의 계조값에 대해, 해당하는 에어리어의 최대값을 리미트 값(LL)으로 하여 리미트 처리를 행한다.
예를 들면, 화상 신호(Sig_in)에 있어서 에어리어(AR00)의 최대값이 “852”라면, 리미트 처리부(80)는, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 있어서의 에어리어(AR00)의 화소의 계조값의 상한이 “852”가 되도록 리미트 처리를 행한다.
또한, 예를 들면, 화상 신호(Sig_in)에 있어서 에어리어(AR01)의 최대값이 “623”이라면, 리미트 처리부(80)는, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 있어서의 에어리어(AR01)의 화소 계조값의 상한이 “623”이 되도록 리미트 처리를 행한다.
이와 같이, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출한 화상 신호(Sig_in)의 최대값을 사용하여, 리미트 처리부(80)에서 계조 변환부(72)로부터 출력한 리어 화상 신호(Sig_RE)의 상한값을 제한함으로써, 감마 변환 후의 리어 화상 신호(Sig_RE)의 레벨은, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 최대값보다 커지는 일이 없어진다.
감마 변환부(74)의 감마 값이 “1”이하로 설정되어 있기 때문에, 감마 변환 후의 신호 레벨은 입력 레벨보다 높아지지만, 에어리어 최대값 검출부(81)와 리미트 처리부(80)의 작용에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨이 낮아진다.
화질 열화를 초래하고 있던 백점의 주위의 광 누설은, 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨이 높아짐으로써 강조되고 있었기 때문에, 상기 작용에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨이 낮아짐으로써 백점의 주위의 광 누설을 저감시켜, 화질을 높일 수 있다.
또한, 에어리어 최대값 검출부(81)가 에어리어 수를 1로 설정하여 화면 전체의 최대값을 검출한 경우에는, 어딘가 1점이라도 신호 레벨이 높은 신호가 들어오면, 그 신호 레벨이 리미트 처리부(80)의 리미트 값(LL)으로 되기 때문에, 광 누설을 저감시키는 효과가 약해진다.
에어리어 최대값 검출부(81)에 있어서의 검출 단위로서의 에어리어 수를 늘림으로써, 화면 내에서 휘도 차이가 큰 영상이 들어온 경우라도, 높은 신호가 없는 에어리어에서는, 에어리어 수 1로 한 경우보다 리미트 값(LL)이 낮아져서, 광 누설의 저감 효과가 높아진다. 이 때문에 에어리어 수를 늘릴수록 화질 개선 효과가 높아진다. 한편, 에어리어 수를 늘릴수록 회로 규모가 증대하기 때문에, 적용하는 제품에 따라 적절한 에어리어 수를 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 에어리어의 분할 수는, 극단적인 경우에는 화소수(즉, 1 화소가 1 에어리어임)가 되지만, 물론 그것은 현실적이지 않고, 1개의 에어리어를 유의미한 화소수(화질 개선 효과와 회로 규모를 감안하여 결정되는 화소수)로 하는 것은 말할 것도 없다.
나아가, 각 에어리어의 화소수나 에어리어 형상은 반드시 동일하지는 않아도 된다.
<3. 제2 실시형태>
제2 실시형태를 설명한다. 한편, 이하의 실시형태에 사용하는 도면에서는, 제1 실시형태에 있어서의 도 5와의 구성의 차이를 중심으로 설명해 나가고, 도 5와 동일한 부분은 동일 부호를 부여하여 중복 설명을 피한다.
도 13은 제2 실시형태로서의 리어 화상 생성부(51)를 나타내고 있다.
이 경우, 도 5의 구성에 더하여 하한 리미트 처리부(82)가 설치된다.
리미트 처리부(80)에는 하한 리미트 처리부(82)의 출력이 공급된다. 이 하한 리미트 처리부(82)에 의해 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값(LL)의 하한값이 설정되도록 하고 있다.
하한 리미트 처리부(82)는 에어리어 최대값 검출부(81)가 검출한 각 에어리어에 대한 최대값이, 설정된 하한값 이상인 경우에는, 에어리어 최대값 검출부(81)가 검출한 최대값을 그대로 리미트 처리부(82)에 출력하지만, 최대값이 하한값 미만인 경우에는, 그 하한값을 최대값으로서 리미트 처리부(82)에 출력한다. 즉, 검출된 최대값을, 그 최대값보다 큰 하한값으로 치환하여 출력한다.
이에 의해 리미트 처리부(82)에 공급되는 각 에어리어의 최대값은, 하한값 미만의 값으로는 되지 않는다.
에어리어 최대값 검출부(81)의 에어리어 수를 2 이상으로 설정한 경우, 에어리어에 따라 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값(LL)이 다르다. 이 때문에, 리미트 처리부(80)에 입력되는 리어 화상 신호(Sig_RE)에 있어서의 신호 레벨(계조값)이 동일하다 하더라도, 리미트 처리 후에는 에어리어에 따라 신호 레벨이 다른 상태로 되는 경우가 있다.
이 때 리어 액정 셀(3)측의 신호 레벨이 달라도 표시되는 화상이 입력된 화상과 일치하도록 프론트 화상 신호(Sig_FR)의 신호 레벨은, 광량 보정부(53) 및 제산부(52a)의 처리에 의해 조정된다.
그러나, 보정 정밀도 부족이나 온도, 시야각 특성 등의 요인에 의해 프론트 화상 신호(Sig_FR)의 신호 레벨이 최적의 레벨로부터 어긋난 경우, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 단계에서 동일한 신호 레벨이라 하더라도 에어리어에 따라 휘도의 차이가 생기는 경우도 있다.
이 차이는 리어 화상 신호(Sig_RE)의 에어리어마다의 신호 레벨의 차이가 클수록 차이가 커진다. 이에, 하한 리미트 처리부(82)에 의해 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값(LL)으로 하한을 설정함으로써, 리미트 처리부(80)의 제한 범위를 좁게 한다. 제한 범위가 좁아짐으로써 리어 화상 신호(Sig_RE)의 에어리어마다의 신호 레벨 차이도 작아지고, 화면상의 장소에 따른 화상의 차이도 작아지게 된다.
<4. 제3 실시형태>
제3 실시형태의 구성을 도 14에 나타낸다. 이 예에서는 리미트 값(LL)이 급격하게 변화하는 것을 억제하는 시간 필터부(84), 및 화상의 장면 변화를 검출하는 장면 변화 검출부(85)가 설치된다.
시간 필터부(84)는, 입력된 신호와 과거에 출력한 신호를 가지고, 출력 신호가 프레임간에 급격하게 변화하지 않도록 하는 필터 처리를 행한다. 이 경우의 입력은 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출되는 각 에어리어의 최대값이다. 즉, 시간 필터부(84)는, 리미트 처리부(80)에 공급하는 각 에어리어의 최대값이 시간축 방향으로 급격하게 변동하지 않도록 필터 처리를 행한다.
시간 필터부(84)는 출력 신호(최대값)의 급격한 변화를 억제할 수 있다면 어떠한 특성의 필터라도 된다.
시간 필터부(84)로부터 출력되는 최대값이 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값이 된다.
에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출한 화상 신호(Sig_in)의 최대값이 급격하게 변화한 경우, 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값(LL)이 급격하게 변화하고, 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨이 급격하게 변화된다.
제산부(52a)에서는, 표시되는 화상이 입력된 화상 신호(Sig_in)와 일치하도록 프론트 화상 신호(Sig_FR)의 신호 레벨을 조정하고 있지만, 프론트 액정 셀(2)과 리어 액정 셀(3)의 응답 시간차에 의해, 리어 액정 셀(3)의 신호 레벨이 변화하는 타이밍과 조정된 프론트 액정 셀(2)의 신호 레벨이 변화하는 타이밍에 어긋남이 생기고, 그 순간, 표시되는 화상이 변화되어 버리는 경우가 있다.
이러한 화상의 변화를 시인할 수 없는 레벨까지 억제하기 위해, 시간 필터부(84)에 의해 신호 레벨이 프레임간(시간축 방향)에 급격하게 변화하지 않도록 한 필터 처리를 실시하는 것이다.
나아가, 이 제3 실시형태에서는, 이러한 시간 필터부(84)를 설치하는 경우에, 장면 변화 검출부(85)를 조합시키고 있다.
그리고 시간 필터부(84)는, 장면 변화 검출부(85)에서 장면 변화가 검출된 경우에, 필터 특성을 변화시키는 기능, 또는 필터의 유효와 무효 사이를 스위칭하는 기능을 갖는 것으로 한다.
장면 변화 검출부(85)는, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 현 프레임에 대해, 1 프레임 전과 비교하여 화상 내용으로서의 장면의 변화를 검출한다. 예를 들면, 프레임 내에서 레벨 변화한 면적(계조값이 변화한 화소의 수)이 설정된 임계값 이상으로 된 경우에 장면 변화로서 검출한다.
물론, 검출 수법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 장면 변화 검출부(85)는, 입력한 화상 신호(Sig_in)의 전체 화소의 평균값과 1 프레임 전에 산출한 화상 신호(Sig_in)의 전체 화소의 평균값의 차분으로부터 장면 변화를 검출해도 된다.
나아가, 장면 변화 검출부(85)는, 화상 신호(Sig_in)가 아니라 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출한 최대값으로부터 장면 변화를 검출해도 된다. 예를 들면, 최대값이 변화한 에어리어의 수가 소정 값 이상이라면 장면 변화라고 판정하는 것을 생각할 수 있다.
전술한 액정 셀(3)의 신호 레벨이 변화하는 타이밍과 프론트 액정 셀(2)의 신호 레벨이 변화하는 타이밍의 어긋남에 의한 화상의 변화는, 화상이 움직이고 있는 장소(화면상의 에어리어)에서는 시인되기 어렵고, 화상이 정지하고 있는 장소에서 시인되기 쉽다.
즉, 화면상에서 정지하고 있는 장소가 없고, 화면 전체가 변화한 경우에는, 표시되는 화상의 변화가 시인되기 어렵다. 이 때문에, 시간 필터부(84)의 필터 처리를 약화시키는(또는 오프로 하는) 것이 가능하다. 예를 들면, 프레임간에 허용하는 최대값의 변화 폭을 크게 하거나, 시간 필터를 오프로 하여도, 화질 열화는 시인되기 어렵다.
여기서, 화면 전체의 변화는, 장면 변화 검출부(85)에서 검출되며 장면 변화의 타이밍으로서 검출할 수 있다.
이에, 시간 필터부(84)는, 장면 변화 검출에 따라 시간 필터부(84)의 필터 처리를 변화시키도록 한다.
시간 필터를 상시 기능시키면, 화질 개선 효과가 지연되어 생기지만, 장면 변화 검출로 시간 필터를 제어함으로써, 효과의 지연을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 도 14에 있어서 장면 변화 검출부(85)를 설치하지 않은 구성예도 생각할 수 있다.
<5. 제4 실시형태>
제4 실시형태의 구성을 도 15에 나타낸다. 이 예에서는, 시간 필터부(84), 하한 리미트 처리부(82)와 함께, 입력되는 화상 신호(Sig_in)가 동영상인지 여부를 검출하는 동영상 검출부(83)이 설치된다.
동영상 검출부(83)는, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 현 프레임에 대해, 1 프레임 전과 비교하여, 프레임간에 화상 신호에 차이가 있으면 동영상으로서 검출하고, 프레임간에 화상 신호에 차이가 없으면 정지화상으로서 검출한다.
또한, 검출 수법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 동영상 검출부(83)는, 화상 신호(Sig_in)로부터가 아니라, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출한 최대값으로부터 동영상인지 여부를 검출해도 된다. 예를 들면, 최대값이 변화한 에어리어가 존재하면 (또는 소정 수 이상 존재하면) 동영상이라고 판정하는 것을 생각할 수 있다.
또한, 동영상 검출부(83)는, 프레임간에 화상 신호에 차이가 있다 하더라도 변화한 값이 작은 경우나, 변화한 면적이 작은 경우에는 정지화상으로서 검출해도 된다.
하한 리미트 처리부(82)는 전술한 바와 같이 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출되는 최대값의 하한을 설정한다. 이에 의해 리미트 처리부(80)에 있어서의 리미트 값(LL)의 하한값을 설정하게 된다. 그리고, 이 도 15의 경우, 하한 리미트 처리부(82)는, 동영상 검출부(83)에서 동영상이라고 검출한 경우와, 정지화상이라고 검출한 경우에서 설정값(출력하는 최대값의 하한이 되는 값)을 스위칭하도록 한다.
하한 리미트 처리부(82)로부터 출력되는 최대값은, 시간 필터부(84)에 있어서 시간축 방향으로 필터 처리가 실시되어 급격한 변화가 억제된 후에, 리미트 처리부(80)로 공급되어, 리미트 값(LL)으로 된다.
시간 필터부(84)를 설치하는 경우, 그 작용에 의해, 시간 필터부(84)에 입력되는 최대값이 변화하였을 때, 시간 필터부(84)의 출력이 입력에 가까워질 때까지 일정 시간의 지연이 생긴다.
이 지연은 입력 신호(검출된 최대값)의 변화량이 커질수록 길어지지만, 리미트 처리부(80)의 제한 범위를 좁게 하면 신호의 변화량이 작아지며, 신호가 변화하였을 때의 응답이 빨라진다. 리미트 처리부(80)의 제한 범위를 좁게 하기 위해서는, 하한 리미트 처리부(82)가 설치되는 경우, 하한 리미트 처리부(82)에 의해 최대값이 그대로 통과되는 범위를 좁게 하면 되게 된다.
또한, 화상 신호(Sig_in)가 정지하고 있고, 검출되는 최대값의 변화가 생기지 않은 경우에는, 시간 필터부(84)에 의한 지연은 문제가 되지 않지만, 화상 신호(Sig_in)가 동영상이며, 검출되는 최대값이 변동하고 있는 경우에는 지연 시간이 지나치게 길어지지 않는 편이 바람직하다.
이에, 동영상 검출부(83)에서 동영상 검출을 행하고, 동영상 입력시에는 하한 리미트 처리부(82)가 최대값의 하한값으로서의 설정값을 올린다. 하한값을 증가시킴으로써 리미트 처리부(80)의 제한 범위를 더욱 좁게 할 수 있고, 지연 시간의 단축이 가능해진다.
<6. 제5 실시형태>
제5 실시형태의 구성을 도 16에 나타낸다. 이 예에서는, 공간 필터부(86)를 설치하고, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출된 최대값은 공간 필터부(86)에서 공간 필터 처리가 실시되어서 리미트 처리부(80)에 공급되도록 하고 있다.
이 공간 필터부(86)는, 에어리어 최대값 검출부(81)에 의해 분할되는 에어리어간의 변화를 부드럽게 하는 공간 필터 처리를 실시한다. 즉, 공간 필터부(86)는 에어리어 최대값 검출부(81)로 에어리어마다 분할하여 검출한 최대값에 대해, 에어리어간의 신호 레벨의 급격한 변화를 억제하기 위해, 에어리어간의 신호 레벨 차이를 억제하는 필터 처리를 한다.
또한, 공간 필터부(86)의 필터 처리는 필터 처리 후의 신호 레벨이 입력된 신호보다 작아지지 않도록 한다.
에어리어 최대값 검출부(81)에서 에어리어 수를 2 이상으로 설정한 경우, 에어리어간의 신호 레벨 차이가 큰 경우에는 표시 장치(90)를 비스듬히 관찰하면 에어리어간의 신호 레벨 차이가 이중 상으로서 보이는 문제가 발생하는 경우가 있다.
이에, 에어리어간의 신호 레벨 차이를 완화시키기 위해, 공간 필터부(86)에 의해 에어리어간의 신호 레벨 차이를 억제하는 필터 처리를 실시하고, 비스듬히 관찰했을 때의 이중 상을 개선시키도록 한다.
또한, 공간 필터부(86)는, 에어리어 최대값 검출부(81)에 의해 입력된 화상 신호(Sig_in)의 해상도보다 떨어뜨린 경우, 원래의 해상도로 되돌리는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 그리고 공간 필터부(86)에서 원래의 해상도로 되돌리는 경우에는, 부족한 신호의 보간 처리를 행하도록 하는 것을 생각할 수 있다.
에어리어 최대값 검출부(81)에서 해상도를 화상 신호(Sig_in)의 해상도로부터 에어리어 수의 해상도로 떨어뜨린 경우에는, 공간 필터부(86)에서 원래의 해상도로 되돌리지만, 이 때 부족한 신호가 매끄럽게 연결되도록 보간 처리를 실시하여, 인접한 신호 레벨 차이에 의한 이중 상의 발생을 예방한다.
한편, 전술한 보간 처리는 에어리어 최대값 검출부(81)의 에어리어 수가 충분히 많은 경우에는 불필요하게 된다.
또한, 도 16의 구성에 더하여 도 15에서 설명한 동영상 검출부(83)를 설치하고, 동영상 검출부(83)의 검출 결과를 공간 필터부(86)에 공급하는 것을 생각할 수 있다. 그 경우, 공간 필터부(86)는 필터 특성을, 동영상 검출시와 정지화상 검출시에서 변경하도록 한다.
또한, 공간 필터부(86)는 에어리어 최대값 검출부(81)에서 에어리어 수를 1로 한 경우에는 불필요하다.
나아가, 공간 필터부(86)는 에어리어 최대값 검출부(81)의 에어리어 수가 충분히 많은 경우에는 생략해도 된다.
<7. 제6 실시형태>
제6 실시형태를 도 17에 나타낸다. 이것은 전술한 제1 내지 제5 실시형태를 조합시킨 예이다.
에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출되는 최대값은 하한 리미트 처리부(82)에서 하한값으로 설정된다. 하한값의 설정은 동영상 검출부(83)에 의한 동영상/정지화상의 검출에 따라 스위칭된다.
하한 리미트 처리부(82)로부터 출력되는 최대값은 시간 필터부(84)에서 급격한 변동이 억제된 후에, 나아가 공간 필터부(86)에서 에어리어간의 변화가 매끄럽게 되어서, 리미트 처리부(80)에 공급된다.
이 구성예에 의해, 전술한 각 실시형태의 효과가 종합적으로 얻어진다.
<8. 정리 및 변형예>
이상의 실시형태에서는 다음과 같은 효과가 얻어진다.
실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부(12)(화상 처리 장치)는, 리어 액정 셀(3)과 프론트 액정 셀(2)을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 액정 표시 패널(1)에 대한 화상 신호(Sig_in)에 대해 계조값 변환을 행하여 리어 액정 셀(3)에 대한 리어 화상 신호(Sig_RE)를 생성하는 계조값 변환부(72)와, 계조값 변환부(72)로부터 출력되는 리어 화상 신호(Sig_RE)의 값을 리미트 값(LL)으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부(80)를 구비한다.
즉, 계조값 변환하여 생성된 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해 리미트 처리를 행하도록 하고 있다.
리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨(계조)이 지나치게 높아지면, 프론트 화상의 주위의 광 누설이 강조되어 화질 열화가 생기는 경우가 있다. 이에, 리어 화상 신호(Sig_RE)는, 리미트 처리부(80)에 의해 리미트 값(LL)에 의한 리미트 처리를 행하도록 하고, 리어 화상의 계조가 지나치게 높아지는 것을 방지한다. 이에 의해, 리어 액정 셀(3)의 신호 레벨이 내려가고, 표시 화상으로서의 고립된 백점의 주위에 발생하는 광 누설이 저감되기 때문에, 결과로서 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 광 누설은 화면을 비스듬히 보면 이중 상처럼 보이기 때문에, 광 누설 저감에 의해 비스듬히 본 이중 상이 개선되기도 한다.
제1 내지 제6 실시형태(도 5, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17)에서는, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 최대값을 검출하는 에어리어 최대값 검출부(81)(최대값 검출부)를 구비하고, 리미트 처리부(80)는, 리미트 값(LL)을 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값에 기초한 값으로 하고 있다.
입력 화상 신호, 즉, 입력되는 컬러 화상 신호(Sig_RGB)의 최대값에 기초하여 리미트 값을 설정함으로써, 화상 내용에 적합한 리미트 값에 의한 리미터(limiter) 처리가 행해진다. 이것에 의해 적절한 리미트 제어가 실현된다.
제1 실시형태(도 5)에서는, 리미트 처리부(80)는, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출된 최대값을 리미트 값(LL)으로 한다.
즉, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 최대값을 그대로 리미트 값(LL)으로 한다.
이에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)의 최대값은, 입력되는 컬러 화상 신호(Sig_RGB)의 최대값으로 제한된다. 따라서, 리어 화상의 계조값이 지나치게 높아지는 것을 방지하고, 광 누설을 저감할 수 있다.
제1 내지 제6 실시형태에서는, 에어리어 최대값 검출부(81)는 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다 최대값을 검출하고, 리미트 처리부(80)는, 에어리어마다, 에어리어 내의 최대값에 기초한 리미트 값(LL)에 의한 리미트 처리를 행하는 예를 들었다.
즉, 1 프레임의 화상 영역을 복수의 에어리어로 분할 설정한다. 그리고, 에어리어마다 입력 신호의 최대값을 검출하고, 에어리어마다, 그 최대값에 기초한 리미트 값으로 리어 화상 신호(Sig_RE)의 리미트 처리를 행한다.
이에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)는, 에어리어마다 다른 적합한 리미트 값으로 리미트 처리된다. 예를 들면, 화면 내에서 휘도 차이가 큰 경우, 각각의 에어리어의 휘도에 적합한 리미트 처리가 행해지고, 전술한 화질 열화 경감 효과가 적절하게 발휘된다.
제2, 제4, 제6 실시형태(도 13, 도 15, 도 17)에서는, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 하한값을 최대값으로서 출력하는 하한 리미트 처리부(82)를 구비하는 예를 들었다.
이 하한 리미트 처리부(82)에 의한 하한값 리미트 처리에 의해, 리미트 처리부(80)에서의 리미트 값의 기준이 되는 최대값은, 반드시 하한값 이상으로 된다.
그 때문에 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨의 변화를 억제할 수 있고, 프론트 화상 신호(Sig_FR)의 신호 레벨이 최적값으로부터 오차가 생긴 경우에 발생하는, 표시되는 화상의 변화를 최소한으로 억제할 수 있다.
제3, 제4, 제6 실시형태(도 14, 도 15, 도 17)에서는, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출되는 최대값의 시간축 방향의 변동량을 억제하는 시간 필터부(84)를 구비하는 예를 들었다.
예를 들면, 입력되는 화상 신호(Sig_in)의 현재 프레임의 최대값이 이전 프레임의 최대값(에어리어 분할하는 경우에는, 현재 프레임의 어떤 에어리어의 최대값과 전체 프레임의 해당 에어리어의 최대값)이, 급격하게 변화하지 않도록 변동량을 억제한다.
이러한 시간 필터를 실시함으로써, 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨을 변화시켰을 때에 발생하는 표시 화상의 변화를 저감할 수 있다.
제3, 제6 실시형태(도 13, 도 17)에서는, 화상 신호(Sig_in)에 대한 장면 변화를 검출하는 장면 변화 검출부(85)를 구비하고, 시간 필터부(84)는, 장면 변화가 검출된 경우에 필터 동작을 변화시키는 예를 설명하였다.
예를 들면, 장면 변화 검출부(85)는, 현재 프레임과 이전 프레임의 비교에 의해 화상 내용으로서의 장면이 변화했는지 여부를 검출한다. 시간 필터부(84)는, 장면 변화가 검출됨에 따라 필터 특성을 스위칭하거나, 필터 처리의 온/오프를 스위칭한다.
시간 필터 처리를 행함으로써 화질 개선 효과가 지연되어 생기게 되지만, 이 때문에 장면 변화가 있으면, 효과가 양호하게 발휘되지 않는 경우가 있다. 이에, 장면 변화 검출에 의해 시간 필터를 제어한다. 이에 의해, 효과의 지연을 최소한으로 억제할 수 있다.
제4, 제6 실시형태(도 15, 도 17)에서는, 에어리어 최대값 검출부(81)에서 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 최대값을 그 하한값으로 하는 하한 리미트 처리부(82)와, 화상 신호(Sig_in)가 동영상인지 여부를 검출하는 동영상 검출부(83)를 구비하고, 하한 리미트 처리부(82)는, 화상 신호(Sig_in)가 동영상인 경우와 동영상이 아닌 경우에서, 하한값을 다른 값으로 하는 예를 설명하였다.
예를 들면, 입력 화상 신호가 동영상인 경우와 정지화상인 경우에서, 하한 리미트 처리에 있어서의 하한값이 다르도록 한다. 즉, 동영상인 경우에는 하한값을 올린다.
동영상 입력시에는 시간 필터부(84)에 의한 신호의 지연이 문제가 되는 경우가 있을 수 있다. 이에, 시간 필터 처리를 행하는 경우에 있어서, 입력 화상 신호가 동영상이라고 검출되었을 때에는 하한값을 변화시켜, 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨의 변화를 작게 한다. 이에 의해, 시간 필터에 의한 신호의 지연을 최소한으로 억제할 수 있다.
제5, 제6 실시형태(도 16, 도 17)에서는, 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다의 최대값의 공간 방향의 변동량을 억제하는 공간 필터부(86)를 구비하도록 하였다.
즉, 각 에어리어에 있어서의 최대값에 대해, 공간 방향(복수의 에어리어가 인접하는 화상 평면 방향)에 급격한 변화가 생기지 않도록 필터 처리를 행한다.
에어리어 분할하여 최대값 검출 및 리미터 처리를 에어리어 단위로 행하는 경우, 에어리어간 레벨 차이에 의한 이중 상이 발생하는 문제가 생길 가능성이 있다. 이에 공간 필터를 실시함으로써 이러한 문제가 생기기 어렵게 한다.
실시형태에서는, 계조값 변환부(72)는 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행하는 예를 들었다. 이것은 프론트 화상과 리어 화상을 맞춘 상태에서 양호한 계조 표현을 행하도록 하기 위해서이다.
여기서, 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행함으로써, 감마 변환 후의 계조값은 감마 변환 전보다 높아진다. 감마 변환에 의해 리어 화상 신호(Sig_RE)의 신호 레벨(계조)이 지나치게 높아지면, 프론트 화상의 주위의 광 누설이 강조되어 화질 열화가 생기기 쉽다.
이에, 이러한 경우에, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해 리미트 처리를 행하는 것이 유용하게 된다.
실시형태에서는, 리어 화상 신호(Sig_RE)에 대해, 리어 액정 셀(3)에 있어서의 화상의 투과 화소 범위를 프론트 액정 셀(2)의 화상보다 넓히는 공간 필터 처리를 행하는 공간 처리부(79)를 구비하는 것으로 하였다.
즉, 리어 화상을 블러링하도록 공간 필터 처리를 행한다.
이와 같이 함으로써, 예를 들면, 표시 화상에 이중 상이 생기기 어렵게 되거나 시야각을 개선할 수 있다. 다만, 이 경우에 광 누설이 생기기 쉬워지기 때문에, 리미트 처리에 의한 화질 열화 방지가 보다 유효하게 된다.
실시형태의 듀얼 셀 화상 처리부(12)는, 화상 신호(Sig_in)에 대해 리어 화상 신호(Sig_RE)를 사용한 연산 처리를 행하고, 프론트 액정 셀(2)에 대한 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 생성하는 프론트 화상 생성부(52)도 구비한다. 이 듀얼 셀 화상 처리부(12)에 입력되는 화상 신호(Sig_in)는 컬러 화상 신호이며, 계조값 변환부(72)는, 컬러 화상 신호로부터 변환된 흑백 화상 신호(그레이 스케일 신호(Gr))에 대해 계조값 변환을 행한다. 프론트 화상 생성부(52)는, 컬러 화상 신호인 화상 신호(Sig_in)로부터 리미트 처리부(80)로 처리된 리어 화상 신호(Sig_RE)를 나눗셈함으로써 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 생성한다.
즉, 컬러 화상 신호인 화상 신호로서의 예를 들면, R, G, B의 각 계조값에 대해, 각각 리미트 처리 후의 리어 화상 신호의 계조값을 나눗셈하여, 프론트 화상 신호로서의 R, G, B의 계조값을 얻는다.
이에 의해, 리어 액정 셀(3)과 프론트 액정 셀(2)을 겹친 화상으로서 적절한 계조가 얻어지는 상태로 할 수 있다.
실시형태에서는, 듀얼 셀 화상 처리부(12)는 프론트 액정 셀(2)에 입사하는 광량 성분에 따른 보정 계수(kLC)를 리어 화상 신호(Sig_RE)에 곱셈하는 광량 보정부(53)를 구비하고, 프론트 화상 생성부(52)는, 화상 신호(Sig_in)로부터 보정 계수(kLC)가 곱셈된 리어 화상 신호(Sig_RE)를 나눗셈함으로써 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 생성하는 예를 들었다.
리어 액정 셀(3)에서부터 프론트 액정 셀(2)로 입사하는 광량 성분을 고려한 프론트 화상 신호(Sig_FR)를 얻을 수 있고, 리어 액정 셀(3)과 프론트 액정 셀(2)을 겹친 화상으로서 적절한 계조가 얻어지는 상태로 할 수 있다.
실시형태의 표시 장치(90)는, 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 듀얼 셀형의 액정 표시 패널(1)과, 전술한 듀얼 셀 화상 처리부(12)를 갖는다.
액정 표시 패널(1)은, 백라이트(5)와, 리어 액정 셀(3)과, 확산층(4)과, 프론트 액정 셀(2)이, 이 순서로 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 이러한 듀얼 액정 셀형의 액정 표시 패널(1)에 대해, 리어 화상 신호(Sig_RE)의 레벨이 높아짐으로써 생기는 화질 열화를 경감할 수 있다.
또한, 본 실시형태 개시의 기술은, 전술한 실시형태의 구성이나 설정 수법에 한정되지 않고, 듀얼 셀 화상 처리부(12)의 구성예, 필터 제어부(15)의 처리예 등에 대해, 각종의 변형예를 생각할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또한 다른 효과가 있어도 된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 채용할 수 있다.
(1)
리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와,
상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부를 구비한 화상 처리 장치.
(2)
상기 입력 화상 신호의 최대값을 검출하는 최대값 검출부를 구비하고,
상기 리미트 처리부는, 리미트 값을 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값에 기초한 값으로 하는 상기 (1)에 기재된 화상 처리 장치.
(3)
상기 리미트 처리부는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값을 리미트 값으로 하는 상기 (2)에 기재된 화상 처리 장치.
(4)
상기 최대값 검출부는, 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다 최대값을 검출하고,
상기 리미트 처리부는, 에어리어마다, 에어리어 내의 최대값에 기초한 리미트 값에 의한 리미트 처리를 행하는 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 화상 처리 장치.
(5)
상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 상기 하한값을 최대값으로서 출력하는 하한 리미트 처리부를 구비한 상기 (2) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(6)
상기 최대값 검출부에 의해 검출되는 최대값의 시간축 방향의 변동량을 억제하는 시간 필터부를 구비한 상기 (2) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(7)
입력 화상 신호에 대한 장면 변화를 검출하는 장면 변화 검출부를 구비하고,
상기 시간 필터부는, 장면 변화가 검출된 경우에는 필터 동작을 변화시키는 상기 (6)에 기재된 화상 처리 장치.
(8)
상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 최대값을 상기 하한값으로 하는 하한 리미트 처리부와,
입력 화상 신호가 동영상인지 여부를 검출하는 동영상 검출부를 구비하고,
상기 하한 리미트 처리부는, 입력 화상 신호가 동영상인 경우와 동영상이 아닐 경우에서, 상기 하한값을 다른 값으로 하는 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 화상 처리 장치.
(9)
화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다의 최대값의 공간 방향의 변동량을 억제하는 공간 필터부를 구비한 상기 (4)에 기재된 화상 처리 장치.
(10)
상기 계조값 변환부는, 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(11)
상기 리어 화상 신호에 대해, 상기 리어 액정 셀에 있어서의 화상의 투과 화소 범위를 상기 프론트 액정 셀의 화상보다 넓히는 공간 필터 처리를 행하는 공간 처리부를 구비한 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(12)
상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비하고,
상기 입력 화상 신호는 컬러 화상 신호이며, 상기 계조값 변환부는, 상기 컬러 화상 신호로부터 변환된 흑백 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하고,
상기 프론트 화상 생성부는, 컬러 화상 신호인 입력 화상 신호로부터 상기 리미트 처리부에서 처리된 상기 리어 화상 신호를 나눗셈함으로써 프론트 화상 신호를 생성하는 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(13)
리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널과,
상기 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와,
상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 소정의 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부와,
상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비한 표시 장치.
(14)
리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환 단계와,
상기 계조값 변환 단계를 거쳐 출력되는 리어 화상 신호의 값을 소정의 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리 단계를,
화상 처리 장치가 행하는 화상 처리 방법.
1: 액정 표시 패널
2: 프론트 액정 셀
3: 리어 액정 셀
4: 확산층
5: 백라이트
10: 화상 처리 장치
11: 표시 화상 처리부
12: 듀얼 셀 화상 처리부
20: 프론트 액정 셀 구동부
30: 리어 액정 셀 구동부
51: 리어 화상 생성부
52: 프론트 화상 생성부
53: 광량 보정부
54, 57: 패널 감마 처리부
55, 58: 조정부
56: 리어 출력부
57: 프론트 출력부
70: 그레이 스케일 변환부
72: 계조값 변환부
73: LUT
74: 감마 변환부
79: 공간 처리부
80: 리미트 처리부
81: 에어리어 최대값 검출부
82: 하한 리미트 처리부
83: 동영상 검출부
84: 시간 필터부
85: 장면 변화 검출부
86: 공간 필터부
90: 표시 장치

Claims (14)

  1. 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와,
    상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 리미트 값(limit value)으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부를 구비한, 화상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 화상 신호의 최대값을 검출하는 최대값 검출부를 구비하고,
    상기 리미트 처리부는, 리미트 값을 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값에 기초한 값으로 하는, 화상 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리미트 처리부는, 상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값을 리미트 값으로 하는, 화상 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 최대값 검출부는, 화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다 최대값을 검출하고,
    상기 리미트 처리부는, 에어리어마다, 에어리어 내의 최대값에 기초한 리미트 값에 의한 리미트 처리를 행하는, 화상 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 상기 하한값을 최대값으로서 출력하는 하한 리미트 처리부를 구비한, 화상 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 최대값 검출부에 의해 검출되는 최대값의 시간축 방향의 변동량을 억제하는 시간 필터부를 구비한, 화상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    입력 화상 신호에 대한 장면 변화(scene change)를 검출하는 장면 변화 검출부를 구비하고,
    상기 시간 필터부는, 장면 변화가 검출된 경우에는 필터 동작을 변화시키는, 화상 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 최대값 검출부에 의해 검출된 최대값이 설정된 하한값 미만인 경우, 최대값을 상기 하한값으로 하는 하한 리미트 처리부와,
    입력 화상 신호가 동영상인지 여부를 검출하는 동영상 검출부를 구비하고,
    상기 하한 리미트 처리부는, 입력 화상 신호가 동영상인 경우와 동영상이 아닐 경우에서, 상기 하한값을 다른 값으로 하는, 화상 처리 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    화상 내에 설정된 복수의 에어리어마다의 최대값의 공간 방향의 변동량을 억제하는 공간 필터부를 구비한, 화상 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 계조값 변환부는, 감마 값이 1보다 작은 감마 변환을 행하는, 화상 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 리어 화상 신호에 대해, 상기 리어 액정 셀에 있어서의 화상의 투과 화소 범위를 상기 프론트 액정 셀의 화상보다 넓히는 공간 필터 처리를 행하는 공간 처리부를 구비한, 화상 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비하고,
    상기 입력 화상 신호는 컬러 화상 신호이며, 상기 계조값 변환부는, 상기 컬러 화상 신호로부터 변환된 흑백 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하고,
    상기 프론트 화상 생성부는, 컬러 화상 신호인 입력 화상 신호로부터 상기 리미트 처리부에서 처리된 상기 리어 화상 신호를 나눗셈함으로써 프론트 화상 신호를 생성하는, 화상 처리 장치.
  13. 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널과,
    상기 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환부와,
    상기 계조값 변환부로부터 출력되는 리어 화상 신호의 값을 미리 정해진 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리부와,
    상기 입력 화상 신호에 대해 상기 리어 화상 신호를 사용한 연산 처리를 행하여, 상기 프론트 액정 셀에 대한 프론트 화상 신호를 생성하는 프론트 화상 생성부를 구비한, 표시 장치.
  14. 리어 액정 셀과 프론트 액정 셀을 통과한 광에 의해 표시 화상이 생성되는 표시 패널에 대한 화상 신호인 입력 화상 신호에 대해 계조값 변환을 행하여 상기 리어 액정 셀에 대한 리어 화상 신호를 생성하는 계조값 변환 단계와,
    상기 계조값 변환 단계를 거쳐 출력되는 리어 화상 신호의 값을 미리 정해진 리미트 값으로 제한하는 처리를 행하는 리미트 처리 단계를 화상 처리 장치가 행하는, 화상 처리 방법.
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