WO2014115449A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2014115449A1
WO2014115449A1 PCT/JP2013/084072 JP2013084072W WO2014115449A1 WO 2014115449 A1 WO2014115449 A1 WO 2014115449A1 JP 2013084072 W JP2013084072 W JP 2013084072W WO 2014115449 A1 WO2014115449 A1 WO 2014115449A1
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image data
circuit
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克也 乙井
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シャープ株式会社
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    • G09G2360/16—Calculation or use of calculated indices related to luminance levels in display data

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device that performs display by local dimming.
  • liquid crystal display devices that perform display using local dimming technology have become popular because high image quality can be realized.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the function of the local dimming control circuit provided in the liquid crystal display device.
  • full HD image data (2K1K size image data) is input to the local dimming control circuit 50, and in the local dimming control circuit 50, the backlight data that is the luminance data of each region in the backlight is displayed.
  • Luminance data is calculated and output to the backlight drive circuit 51.
  • the local dimming control circuit 50 calculates gradation data of each pixel for full HD (2K1K size) using the backlight luminance data and the full HD image data, and the liquid crystal drive circuit 52. Output to.
  • the local dimming control circuit 50 determines the gradation data of each pixel in consideration of the luminance data of the backlight.
  • the 2K1K size image data is image data of about 2000 pixels in the horizontal direction and about 1000 pixels in the vertical direction. Specifically, 1920 ⁇ 1080 is a typical example.
  • the 4K2K size image data is image data of about 4000 pixels in the horizontal direction ⁇ 2000 pixels in the vertical direction, and specifically, 3840 ⁇ 2160 dots, 4096 ⁇ 2160 dots, 4096 ⁇ 1776 dots, 3300 ⁇ 2160.
  • An example is image data such as dots.
  • FIG. 11 shows a conventional dimming control circuit 50 that can process UHD image data (4K2K size image data), which is an unexpected image size, and has a processable image size fixed at 2K1K size.
  • UHD image data (4K2K size image data)
  • FIG. 11 shows a conventional dimming control circuit 50 that can process UHD image data (4K2K size image data), which is an unexpected image size, and has a processable image size fixed at 2K1K size.
  • the local dimming control circuit 50 calculates the gradation data of each pixel using the backlight luminance data and the full HD image data. Luminance data is also required at each pixel unit level, and a memory for storing these data is required. However, in order to reduce costs, the image size that can be processed is generally fixed according to specifications.
  • the 4K2K size image data is first sent to the down converter 53. Input and converted into 2K1K size image data.
  • the 2K1K size image data converted by the down converter 53 is input to the local dimming control circuit 50.
  • the luminance data (local dimming control block size) of each area of the backlight is input.
  • the gradation data (2K1K size) of each pixel is calculated, and unnecessary gradation data (2K1K size) of each pixel is discarded without being used.
  • the backlight luminance data is output in the backlight block size (for example, the data size is 24 ⁇ 12 when the number of divisions is 24 horizontal and 12 vertical), and is output to the backlight drive circuit 51. On the other hand, it is also supplied to the backlight luminance distribution estimation circuit 54.
  • the block-size backlight luminance data is obtained by estimating the luminance distribution (the input backlight luminance data of the block size and the illuminance of one block of backlight measured or estimated in advance. And the luminance distribution for all the blocks in accordance with the luminance distribution of each block using the distribution), and converted into backlight luminance distribution data (4K2K size) and supplied to the liquid crystal gradation calculation circuit 55 .
  • the liquid crystal gradation calculation circuit 55 determines each of the 4K2K size input image data input to the down converter 53 and the backlight luminance distribution data (4K2K size) supplied from the backlight luminance distribution estimation circuit 54. Pixel gradation data (4K2K size) is calculated and supplied to the liquid crystal driving circuit 56.
  • FIG. 12 is a diagram for specifically explaining processing performed in the local dimming control circuit 50, the down converter 53, the backlight luminance distribution estimation circuit 54, and the liquid crystal gradation calculation circuit 55 illustrated in FIG.
  • input image data of 4K2K size is reduced by the down converter 53 to reduced image data (2K1K size) for local dimming.
  • the result V I1 reduced by any one of the above methods can be obtained from the 4K2K size input image data V i1 to V i4 , and similarly the 4K2K size input image data V i5 to V i.
  • the reduced result V I2 can also be obtained from i8 .
  • the vertical and horizontal 2 ⁇ 2 pixel data of the 4K2K size input image data is reduced to obtain one reduced image data for local dimming.
  • the backlight luminance is obtained.
  • the distribution estimation circuit 54 obtains 4K2K size backlight luminance distribution data V d1 ⁇ V d2 ... V d8 .
  • FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 100 that displays an image disclosed in Patent Document 1 by dividing the image into four regions of upper left, upper right, lower left, and lower right.
  • the liquid crystal display device 100 includes a control device 101, a liquid crystal display panel 102, and a backlight unit 103.
  • the control device 101 includes a pre-processing circuit 110, division circuits 111a and 111b, upscale circuits 112a to 112d, a down converter 113, correction circuits 114a to 114d, a liquid crystal drive circuit 115, a display map generation circuit 116, and an LED resolution signal generation.
  • a circuit 117, a luminance distribution data generation circuit 118, an LED drive circuit 119, and switches SW1, SW2a to SW2d are provided.
  • the correction circuits 114a to 114d that calculate the gradation data output to the liquid crystal driving circuit 115 are: An image size that can be processed by the LED resolution signal generation circuit 117 can be processed, and an input image divided from the division circuit 111a or an input image output from the division circuit 111b and processed by the upscale circuits 112a to 112d; The luminance distribution data of the backlight generated by the luminance distribution data generation circuit 118 is received.
  • the luminance distribution of the backlight entering the correction circuits 114a to 114d uses data from the common LED resolution signal generation circuit 117, the continuous light emission distribution and the gradation corresponding thereto are used as compared with a simple multi-display. High data quality can be realized by data.
  • 4K2K size backlight luminance distribution data requires superimposition of one block of illuminance distribution corresponding to the luminance data of each backlight with the granularity of 4K2K size for the number of blocks.
  • liquid crystal display device 100 described in Patent Document 1 has the following problems.
  • the luminance distribution data output from the luminance distribution data generation circuit 118 illustrated in FIG. 13 needs to be enlarged to the image size input to the preprocessing circuit 110, and this enlargement process and the data after this enlargement process are performed.
  • a storage area for holding The correction circuits 114a to 114d also output data output to the liquid crystal drive circuit 115 from both the data obtained from the luminance distribution data generation circuit 118 and the data obtained from the division circuit 111a or the upscale circuits 112a to 112d. It is necessary to calculate, and the processing load or the circuit scale is increased.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a liquid crystal display device capable of image processing with an unexpected image size and capable of reducing the storage area, processing load, and circuit scale.
  • the purpose is to provide.
  • the liquid crystal display device of the present invention outputs liquid crystal gradation data of the first size according to the input image data of the first size, and outputs backlight luminance data.
  • a liquid crystal display device comprising a local dimming control circuit for outputting, a liquid crystal panel, and a backlight, wherein second size image data larger than the first size image data is transferred to the first size image data.
  • At least one down converter for converting to image data, liquid crystal gradation data of the first size output from the local dimming control circuit, and image data of the first size output from the down converter
  • a luminance ratio calculation circuit for dividing the data corresponding to the same position on the display surface to calculate a gradation ratio, and image data of the second size.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes at least one down-converter that converts image data having a second size larger than the image data having the first size into image data having the first size.
  • the data corresponding to the same position on the display surface of the liquid crystal gradation data of the first size output from the local dimming control circuit and the image data of the first size output from the down converter The second size image data according to the reduction ratio between the luminance ratio calculation circuit that divides each other and calculates the gradation ratio, and the second size image data and the first size image data.
  • a plurality of data corresponding to adjacent positions on the display surface, selected from among the data, and the gradation ratio at the corresponding position on the display surface are multiplied by the liquid crystal gradation data of the second size
  • a gradation conversion circuit for calculating a Configurations which comprises a.
  • liquid crystal display device that can perform image processing of an unexpected image size and can reduce the storage area, processing load, and circuit scale.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a case where 2K1K size image data, which is a size that can be processed by a local dimming control circuit, is input to the control unit of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining processing performed by the control unit when 4K2K size image data is input to the control unit of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1; It is a figure for demonstrating the process performed with the upscaling control circuit with which the liquid crystal display device of one embodiment of this invention was equipped.
  • FIG. 7 shows the inside of an upscaling circuit provided in a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention shown in FIG. It is a block diagram of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention.
  • FIG. 9 shows the inside of an upscaling circuit provided in the liquid crystal display device of still another embodiment of the present invention shown in FIG. It is a figure for demonstrating the function of the local dimming control circuit with which the liquid crystal display device was equipped.
  • FIG. 10 is a diagram showing a conventional circuit configuration including a local dimming control circuit capable of processing UHD image data (4K2K size image data), which is an unexpected image size, and having a processable image size fixed to 2K1K size. is there.
  • FIG. 12 is a diagram for specifically explaining processing performed in a local dimming control circuit, a down converter, a backlight luminance distribution estimation circuit, and a liquid crystal gradation calculation circuit illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device that displays an image described in Patent Document 1 by dividing the image into four regions of upper left, upper right, lower left, and lower right.
  • a liquid crystal display device having a general LED backlight or the like will be described as an example, but the present invention uses, for example, an ultraviolet light emitting diode (LED or the like) as an excitation light source.
  • LED ultraviolet light emitting diode
  • the light emitting position in the visible color can be used not only for the backlight but also for the surface emitting multicolor liquid crystal display device which is the surface.
  • FIG. 1 is a block diagram of the liquid crystal display device 1.
  • the liquid crystal display device 1 includes a control unit 2, a backlight drive circuit 3, a backlight 4, a liquid crystal drive circuit 5, and a liquid crystal panel 6.
  • the control unit 2 includes a down converter 7, a local dimming control circuit 8, and an upscaling control circuit 9.
  • LD size Large ⁇ ⁇ ⁇ Dimming size
  • 1920 ⁇ 1080 is a typical example.
  • the control unit 2 of the liquid crystal display device 1 can process image data having a size larger than the LD size.
  • the I / O size InputIOutput size
  • a 4K2K size will be described as an example.
  • the storage area such as a frame memory, processing load, and The circuit scale can be reduced.
  • control unit 2 of the liquid crystal display device 1 will be described.
  • the input image (4K2K size image data in the figure) is image data input to the control unit 2 of the liquid crystal display device 1, and will be described in the case of a television. Before this, a main image engine such as a tuner is positioned. Thus, the 4K2K size image data, which is the input image, is output from the main image engine.
  • the 4K2K size image data output from the main image engine is input to the down converter 7 and output as reduced image data for local dimming of 2K1K size that can be handled by the local dimming control circuit 8.
  • the local dimming control circuit 8 gives brightness to the non-light emitting display device such as the liquid crystal panel 6 by the backlight 4 divided into several blocks whose brightness can be adjusted independently from the back surface thereof.
  • the brightness of the backlight 4 can be locally changed according to the content of the input image. For example, the brightness of the backlight 4 is lowered in a dark part of the image, and the dynamic range of the output image is increased. Is possible.
  • the local dimming control circuit 8 calculates the luminance data of each block of the backlight 4 divided into blocks based on the contents of the image data (for example, the division) If the number is 24 horizontal divisions and 12 vertical divisions, the data size is 24 ⁇ 12).
  • the local dimming control circuit 8 superimposes the illuminance distribution of one block of backlight measured or estimated in advance based on the luminance data of each block, and can reproduce the original input image.
  • the gradation of each pixel is calculated, and liquid crystal gradation data of 2K1K size is calculated.
  • the luminance data of each block output from the local dimming control circuit 8 is input to the backlight drive circuit 3 and the backlight 4 is turned on.
  • the 2K1K size liquid crystal gradation data output from the local dimming control circuit 8 is not the 4K2K size that is finally displayed on the liquid crystal panel 6, it is expanded to the 4K2K size. 9 is input.
  • the upscaling control circuit 9 includes image data before and after the local dimming control circuit 8 (reduced image data for 2K1K size local dimming / 2K1K size liquid crystal gradation data) and first input image data (4K2K size image data). 4K2K size liquid crystal gradation data having the same size as the input image is calculated and output to the liquid crystal drive circuit 5.
  • the liquid crystal driving circuit 5 outputs the received 4K2K size liquid crystal gradation data to the liquid crystal panel 6.
  • the lighting of the backlight 4 and the display on the liquid crystal panel 6 are displayed in synchronization for each frame by a synchronization circuit (not shown).
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining a case where 2K1K size image data, which is a size that can be processed by the local dimming control circuit 8, is input to the control unit 2 of the liquid crystal display device 1 illustrated in FIG. is there.
  • 2K1K size image data which is a size that can be processed by the local dimming control circuit 8
  • the 2K1K size image data is down.
  • the signal is input to the local dimming control circuit 8 without going through the converter 7.
  • the local dimming control circuit 8 When the local dimming control circuit 8 receives 2K1K size image data, it first calculates the luminance data of each block of the backlight 4 divided into blocks based on the content of the image data.
  • the local dimming control circuit 8 superimposes the illuminance distribution of one block of backlight measured or estimated in advance based on the luminance data of each block, and can reproduce the original input image.
  • the gradation of each pixel is calculated, and liquid crystal gradation data of 2K1K size is calculated.
  • the 2K1K size liquid crystal gradation data is input to the upscaling control circuit 9, upscaled twice in the horizontal and vertical directions, and output as 4K2K size liquid crystal gradation data.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining processing performed by the control unit 2 when 4K2K size image data is input to the control unit 2 of the liquid crystal display device 1 illustrated in FIG. 1.
  • the 4K2K size input image data is reduced by the down converter 7 to 2K1K size reduced image data for local dimming.
  • the reduction method may use any generally known method such as nearest neighbor method, linear interpolation method, quadratic interpolation, cubic interpolation, and average pixel method, and V i1 in 4K2K size image data.
  • ⁇ V i4 is reduced by any one of the above methods, and V I1 is set as V I1
  • V i5 to V i8 in the 4K2K size image data is reduced by any one of the above methods is set as V I2 .
  • 2 ⁇ 2 pixels in the vertical and horizontal directions of the image of 4K2K size are reduced to obtain reduced image data V I1 , V I2 ... For 2K1K size.
  • the reduced 2K1K-sized reduced image data for local dimming V I1 ⁇ V I2 ... Is processed by the local dimming control circuit 8, and the backlight luminance data V B1 ⁇ V B2 .
  • Liquid crystal gradation data V O1 , V O2 ... Are output. The contents of the internal processing of the local dimming control circuit 8 will be described later.
  • the backlight luminance data of a certain block in the backlight obtained from the reduced image data for specific dimming of n ⁇ m, for example, by the local dimming control circuit 8 is defined as V Bi , while also obtained by the local dimming control circuit 8.
  • V Bi The backlight luminance data of a certain block in the backlight obtained from the reduced image data for specific dimming of n ⁇ m, for example, by the local dimming control circuit 8.
  • V Bi The backlight luminance data of a certain block in the backlight obtained from the reduced image data for specific dimming of n ⁇ m, for example, by the local dimming control circuit 8.
  • V O1 the data corresponding to V I1
  • V Oi the data corresponding to V Ii
  • V o (4 ⁇ i ⁇ 3) C ⁇ V i (4 ⁇ i ⁇ 3)
  • V o (4 ⁇ i ⁇ 2) C ⁇ V i (4 ⁇ i ⁇ 2)
  • V o (4 ⁇ i ⁇ 1) C ⁇ V i (4 ⁇ i ⁇ 1) Equation (3)
  • V o (4 ⁇ i) C ⁇ V i (4 ⁇ i) Equation (4)
  • the gradation ratio C V Oi / V Ii is set.
  • the final 4K2K size liquid crystal gradation data is obtained by simple processing.
  • V I1 is 130, using the average value.
  • V O1 the liquid crystal gradation data V O1 output by the local dimming control circuit 8 at that time is 240
  • V o4 is as follows (the decimal numbers are rounded down, but real numbers may be used).
  • V i1 / V i2 and V o1 / V o2 for example.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining processing performed by the upscaling control circuit 9.
  • the upscaling control circuit 9 includes a luminance ratio calculation circuit 10 and a gradation conversion circuit 11.
  • the gradation ratio C V Oi / V Ii can be obtained from the reduced image V Ii for local dimming of 2K1K size and the liquid crystal gradation data V Oi of 2K1K size.
  • the 4K2K size liquid crystal gradation data V o1 is calculated from the gradation ratio C obtained by the luminance ratio calculation circuit 10 and the 4K2K size input image data V i1 , V i2. ⁇ V o2 ... Can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the internal processing of the local dimming control circuit 8.
  • the local dimming control circuit 8 is provided with a backlight luminance calculation circuit 12, a backlight luminance distribution estimation circuit 13, and a liquid crystal gradation calculation circuit 14.
  • the backlight 4 (shown in FIG. 1) is divided into blocks having a smaller resolution than the resolution (number of pixels) of the liquid crystal panel 6 (shown in FIG. 1), and a plurality of pixels of the liquid crystal panel 6 are divided into the backlight 4.
  • the backlight luminance data V B1 , V B2 ... Which is the luminance data of one block of the backlight 4, for example, corresponds to that area. It is determined from the average value and maximum value of the pixel group to be used.
  • luminance data of one block of the backlight 4 obtained from a total of n ⁇ m pieces of image data of n in the vertical direction and m in the horizontal direction is defined as V Bi (V B1 ⁇ V B2 in the figure).
  • each pixel value of input image data to the local dimming control circuit 8 is converted into the above-described backlight luminance data V B1 , V B2 ,.
  • the liquid crystal gradation data of 2K1K size can be obtained by moving up and down (for example, if the average value is low, the pixel value is increased because it is darker).
  • the block-size backlight luminance distribution data is superimposed on the basis of the illuminance distribution of one block determined by measurement or estimation in advance, and expanded to 2K1K resolution.
  • the obtained backlight luminance distribution is obtained (V d1 , V d2, etc. in the figure), and the liquid crystal gradation calculation circuit 14 moves up and down (for example, 2K1K size reduced image data for local dimming V I1 according to the luminance value in pixel units). Divide the gradation value of V I2 ... By the luminance value of backlight luminance distribution data V d1 , V d2 ...
  • the control unit 2 of the liquid crystal display device 1 can calculate the 2K1K size liquid crystal gradation data V Oi from the down converter 7 and the 2K1K size reduced image V Ii for local dimming. Since the local dimming control circuit 8 and the upscaling control circuit 9 that performs relatively simple calculation as shown in FIG. 4 are provided, an unexpected image size (for example, input of 4K2K size) is provided.
  • the liquid crystal display device 1 that can perform image processing of (image data) and can reduce the storage area, the processing load, and the circuit scale can be realized.
  • the backlight luminance distribution estimation circuit 54 the storage circuit for storing the backlight luminance distribution data of 4K2K size calculated thereby, and the liquid crystal gradation data of 4K2K size
  • a liquid crystal gradation calculation circuit 55 for calculating the circuit size, and the circuit scale is larger and the calculation time is longer than the configuration provided in the control unit 2 of the liquid crystal display device 1 of the present embodiment. It is the structure which spends too much.
  • the size of the particle size is block particle size ⁇ illuminance distribution particle size of 1 block ⁇ 4K2K size particle size.
  • the luminance ratio calculation circuit 10 generates a scale from the reduced image V Ii for local dimming of 2K1K size and the liquid crystal gradation data V Oi of 2K1K size.
  • the gradation ratio C V Oi / V Ii is obtained, and the gradation conversion circuit 11 determines from the gradation ratio C obtained by the luminance ratio calculation circuit 10 and the input image data V i1 ⁇ V i2. What is necessary is just to obtain 4K2K size liquid crystal gradation data V o1 ⁇ V o2 .
  • the conventional configuration requires backlight data having the same granularity as the final output gradation data in order to obtain final output gradation data when an image size outside the specification is input.
  • the original input data (4K2K size input image data) and the data reduced to the specification size (2K1K size) for input to the local dimming control circuit.
  • the reduced image data for local dimming) and the output gradation data (2K1K size liquid crystal gradation data) from the local dimming control circuit are used only, and the backlight luminance data is not used.
  • the final output gradation data (4K2K size liquid crystal gradation data) is input data to the local dimming control circuit (2K1K size reduced image data for local dimming) and output gradation data at the same pixel position.
  • the storage area, processing load, and circuit scale can be reduced compared to the conventional case.
  • data input to the liquid crystal drive circuit corresponding to the liquid crystal drive circuit 115 having the conventional configuration shown in FIG. 13 is input data to the local dimming control circuit (for local dimming of 2K1K size).
  • Reduced image data liquid crystal gradation output data (2K1K size liquid crystal gradation data) from the local dimming control circuit, and original input image (4K2K size input image data).
  • the data may be an image size that can be processed by a circuit corresponding to the LED resolution signal generation circuit 117 having the conventional configuration shown in FIG.
  • a circuit corresponding to the luminance distribution data generation circuit 118 having the conventional configuration shown in FIG. 13 is included in the local dimming control circuit.
  • the output size used in the local dimming control circuit is the LED resolution signal generation circuit.
  • the image size can be processed by a circuit corresponding to 117. Because of such a configuration, in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, the portions corresponding to the correction circuits 114a to 114d having the conventional configuration shown in FIG. 13 need to be divided into four in terms of image size. A simple processing circuit is sufficient. Therefore, it is possible to reduce the storage area, processing load, and circuit scale.
  • the liquid crystal display device 20 of the present embodiment converts the received 4K2K size input image into the same resolution as the 2K1K size liquid crystal gradation data output from the local dimming control circuit 8. It differs from the first embodiment in that a down-conversion is incorporated. Other configurations are as described in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 6 is a block diagram of the liquid crystal display device 20.
  • the upscaling control circuit 9a down-conversion for converting the received 4K2K size input image into the same resolution as the 2K1K size liquid crystal gradation data output by the local dimming control circuit 8 is performed. Since it is built-in and there is no need to input the output from the down converter 7, timing synchronization is unnecessary, and the configuration can be simplified.
  • FIG. 7 shows the inside of the upscaling circuit 9a shown in FIG.
  • the upscaling circuit 9a is different from FIG. 4 of the first embodiment in that only the input image of 4K2K size and the 2K1K size liquid crystal gradation data output from the local dimming control circuit 8 are input.
  • the 2K1K size reduced image for local dimming input to the local dimming control circuit 8 can be generated by using the down converter 15 inside the upscaling control circuit 9a, and therefore does not need to be input.
  • the input image of 4K2K size input to the upscaling circuit 9a is branched and input to the down converter 15 as well, and the 2K1K size reduced image V Ii for local dimming necessary for obtaining the gradation ratio C is obtained.
  • the generated luminance ratio calculation circuit 10 calculates a gradation ratio C from the 2K1K size reduced image for local dimming V Ii and the 2K1K size liquid crystal gradation data received from the local dimming control circuit 8. Then, from the calculated gradation ratio C and the original 4K2K size input image, the gradation conversion circuit 11 calculates and outputs final 4K2K size liquid crystal gradation data.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described based on FIG. 8 and FIG.
  • the liquid crystal display device 30 of the present embodiment is different from the above-described first embodiment in that a luminance ratio calculation circuit 10 is provided in addition to the upscaling control circuit 9b.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 8 is a block diagram of the liquid crystal display device 30.
  • the 2K1K size reduced image V Ii output from the down converter 7 and the 2K1K size liquid crystal gradation output from the local dimming control circuit 8 are displayed.
  • a luminance ratio calculation circuit 10 for calculating a gradation ratio C from data is provided.
  • the upscaling control circuit 9b can be formed more simply and the degree of freedom in selecting the arrangement position of the luminance ratio calculation circuit 10 is increased.
  • FIG. 9 shows the inside of the upscaling circuit 9b shown in FIG.
  • the upscaling circuit 9b is different from FIG. 4 of the first embodiment in that only the 4K2K size input image and the gradation ratio C output from the luminance ratio calculation circuit 10 are input.
  • the final 4K2K size liquid crystal gradation data is calculated from the gradation ratio C and the original 4K2K size input image, and is output. .
  • the liquid crystal display device provides local dimming control that outputs liquid crystal gradation data of the first size and outputs backlight luminance data in accordance with the input image data of the first size.
  • a liquid crystal display device comprising a circuit, a liquid crystal panel, and a backlight, wherein image data having a second size larger than the image data having the first size is converted into image data having the first size.
  • Display surface of at least one down converter, liquid crystal gradation data of the first size output from the local dimming control circuit, and image data of the first size output from the down converter A luminance ratio calculation circuit for dividing the data corresponding to the same upper position and calculating a gradation ratio, the image data of the second size, and the first size.
  • a plurality of pieces of data corresponding to adjacent positions on the display surface, selected from the image data of the second size according to a reduction ratio with respect to the image data, and corresponding positions on the display surface A gradation conversion circuit that multiplies the gradation ratio and calculates liquid crystal gradation data of the second size.
  • the local dimming control circuit that calculates the liquid crystal gradation data of the first size from the image data of the first size smaller than the image data of the second size, and the luminance ratio that performs a relatively simple calculation Since the calculation circuit and the gradation conversion circuit are provided, a liquid crystal display device capable of image processing with an unexpected image size and capable of reducing the storage area, processing load, and circuit scale is provided. Can be realized.
  • the number of the down converter is one, and the first size image data output from the down converter includes the local dimming control circuit and the luminance ratio calculation.
  • the structure supplied to a circuit may be sufficient.
  • the down converter includes a first down converter and a second down converter, and has a first size output from the first down converter.
  • the image data may be supplied to the local dimming control circuit, and the first size image data output from the second down converter may be supplied to the luminance ratio calculation circuit.
  • the first size image data can be supplied to the local dimming control circuit and the luminance ratio calculation circuit via different down converters.
  • the upscaling control circuit may include the luminance ratio calculation circuit and the gradation conversion circuit.
  • the upscaling control circuit can have a relatively simple configuration.
  • the upscaling control circuit includes the luminance ratio calculation circuit, the gradation conversion circuit, and the second down converter. May be.
  • the second down converter is also provided in the upscaling control circuit, and it is not necessary to input the output from the first down converter to the upscaling control circuit, so that timing synchronization is unnecessary. Therefore, the configuration can be simplified.
  • the upscaling control circuit may be provided with the gradation conversion circuit.
  • the upscaling control circuit can be further simplified, and the arrangement ratio of the luminance ratio calculation circuit can be selected as compared with the case where the upscaling control circuit includes the luminance ratio calculation circuit.
  • the degree of freedom increases.
  • the present invention can be applied to a liquid crystal display device.

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Abstract

　ダウンコンバータ（７）と、ローカルディミング制御回路（８）と、輝度比算出回路および階調変換回路を備えたアップスケーリング制御回路（９）と、が備えられているので、想定外の画像サイズの画像処理が可能であり、かつ、記憶領域、処理負荷、回路規模を削減する事が可能な液晶表示装置（１）を実現できる。

Description

液晶表示装置
　本発明は、ローカルディミングによって表示を行う液晶表示装置に関するものである。
　近年、高画質を実現できることから、ローカルディミング技術を用いて表示を行う液晶表示装置が一般化されるようになった。
　図１０は、液晶表示装置に備えられたローカルディミング制御回路の機能を説明するための図である。
　図示されているように、フルＨＤ用画像データ（２Ｋ１Ｋサイズの画像データ）がローカルディミング制御回路５０に入力され、ローカルディミング制御回路５０においては、バックライトにおける各領域の輝度データであるバックライトの輝度データを算出し、バックライト駆動回路５１に出力する。また、ローカルディミング制御回路５０においては、上記バックライトの輝度データと上記フルＨＤ用画像データとを用いて、フルＨＤ（２Ｋ１Ｋサイズ）分の各画素の階調データを算出し、液晶駆動回路５２に出力する。
　すなわち、ローカルディミング制御回路５０は、上記各画素の階調データを、上記バックライトの輝度データも加味して決定するようになっている。
　処理可能な画像サイズが２Ｋ１Ｋサイズに固定されたローカルディミング制御回路５０に、その処理可能な画像サイズである２Ｋ１Ｋサイズの画像データが入力された場合には特に問題にならない。
　なお、２Ｋ１Ｋサイズの画像データとは、水平方向２０００画素程度×垂直方向１０００画素程度の画像データである。具体的には１９２０×１０８０が代表的な例である。
　しかしながら、処理可能な画像サイズが２Ｋ１Ｋサイズに固定されたローカルディミング制御回路５０に、想定外の画像サイズである、例えば、ＵＨＤ用画像データ（４Ｋ２Ｋサイズの画像データ）が入力される場合、その処理を行い、ＵＨＤ（４Ｋ２Ｋサイズ）分の各画素の階調データを算出し、液晶駆動回路に出力するためには、追加の処理回路（バックライト輝度分布推定回路、液晶輝度算出回路など）を外部に備える必要があり、処理の複雑化、処理時間やコストの増加を招いてしまう。
　なお、４Ｋ２Ｋサイズの画像データとは、水平方向４０００画素程度×垂直方向２０００画素程度の画像データであり、具体的には、３８４０×２１６０ドット、４０９６×２１６０ドット、４０９６×１７７６ドット、３３００×２１６０ドットなどの画像データを例に挙げることができる。
　図１１は、想定外の画像サイズである、ＵＨＤ用画像データ（４Ｋ２Ｋサイズの画像データ）を処理でき、かつ、処理可能な画像サイズが２Ｋ１Ｋサイズに固定されたローカルディミング制御回路５０を備えた従来の回路構成を示す図である。
　ローカルディミング制御回路５０は、上述したように、上記バックライトの輝度データと上記フルＨＤ用画像データとを用いて、各画素の階調データを算出することとなるが、粒度上、バックライトの輝度データも上記各画素単位レベルで必要であり、これらの各データを格納するメモリが必要であるが、コスト削減のため、処理可能な画像サイズは仕様で固定されるのが一般的である。
　図示されているように、４Ｋ２Ｋサイズの画像データを、処理可能な画像サイズが２Ｋ１Ｋサイズに固定されたローカルディミング制御回路５０を用いて処理する場合、先ず、４Ｋ２Ｋサイズの画像データはダウンコンバータ５３に入力され、２Ｋ１Ｋサイズの画像データに変換される。
　そして、ダウンコンバータ５３で変換された２Ｋ１Ｋサイズの画像データは、ローカルディミング制御回路５０に入力され、ローカルディミング制御回路５０においては、バックライトの各領域の輝度データ（ローカルディミングの制御ブロックサイズ）と各画素の階調データ（２Ｋ１Ｋサイズ）とが算出され、不要である各画素の階調データ（２Ｋ１Ｋサイズ）は、用いられずに破棄される。
　なお、バックライトの輝度データは、バックライトのブロックサイズ（例えば、分割数が、横２４分割、縦１２分割の場合は、２４×１２個のデータサイズ）で出力され、バックライト駆動回路５１に供給される一方、バックライト輝度分布推定回路５４にも供給される。
　バックライト輝度分布推定回路５４においては、ブロックサイズのバックライト輝度データは、輝度分布の推定により（入力されたブロックサイズのバックライト輝度データと、事前に測定または推定した１ブロックのバックライトの照度分布と、を用いて、各ブロックの輝度分布に応じて全ブロックについて輝度分布を重畳することにより）、バックライト輝度分布データ（４Ｋ２Ｋサイズ）に変換され、液晶階調算出回路５５に供給される。
　それから、液晶階調算出回路５５は、ダウンコンバータ５３に入力された４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データとバックライト輝度分布推定回路５４から供給されるバックライト輝度分布データ（４Ｋ２Ｋサイズ）とに基づいて、各画素の階調データ（４Ｋ２Ｋサイズ）を算出し、液晶駆動回路５６に供給する。
　図１２は、図１１に図示したローカルディミング制御回路５０、ダウンコンバータ５３、バックライト輝度分布推定回路５４および液晶階調算出回路５５において行われる処理を具体的に説明するための図である。
　以下、図１２に基づいて、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データから、４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを求める従来の方法について説明する。
　先ず、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データは、ダウンコンバータ５３でローカルディミング用縮小画像データ（２Ｋ１Ｋサイズ）に縮小される。
　なお、縮小方法は、一般的に知られている方法を用いればよく、例えば、最近傍法、線形補間法、２次補間、３次補間、平均画素法などのいずれの手法を用いることができる。４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データＶｉ１～Ｖｉ４から、上記何れかの方法（例えば、線形補間法）で縮小された結果ＶＩ１を得ることができ、同様に４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データＶｉ５～Ｖｉ８からも、縮小された結果ＶＩ２を得ることができる。
　以上のように、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データの縦横２×２の画素データを縮小して、一つのローカルディミング用縮小画像データを得るようになっている。
　それから、ローカルディミング用縮小画像データＶＩ１・ＶＩ２・・・は、ローカルディミング制御回路５０によって処理され、バックライト輝度データＶＢ１・ＶＢ２・・・が出力される。
　それから、２×２の入力画像データの画素群から求めたバックライトの１ブロックの輝度値であるバックライト輝度データＶＢ１・ＶＢ２・・・から得られる１ブロックの照度分布から、バックライト輝度分布推定回路５４により４Ｋ２Ｋサイズのバックライト輝度分布データＶｄ１・Ｖｄ２・・・Ｖｄ８・・・を得る。
　そして、バックライト輝度分布データＶｄ１・Ｖｄ２・・・Ｖｄ８・・・の各画素位置に相当する輝度値と、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データＶｉ１～Ｖｉ８・・・における該当する各画素の階調値と、を基に、液晶階調算出回路５５で最終的な４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ１・Ｖｏ２・・・Ｖｏ８・・・を算出する構成となっている。
　一方、図１３は特許文献１に開示されている画像を左上、右上、左下および右下の４領域に分割して表示を行う液晶表示装置１００の概略構成を示すブロック図である。
　図示されているように、液晶表示装置１００は、制御装置１０１、液晶表示パネル１０２、およびバックライトユニット１０３を備えている。
　そして、制御装置１０１は、前処理回路１１０、分割回路１１１ａ・１１１ｂ、アップスケール回路１１２ａ～１１２ｄ、ダウンコンバータ１１３、補正回路１１４ａ～１１４ｄ、液晶駆動回路１１５、表示マップ生成回路１１６、ＬＥＤ解像度信号生成回路１１７、輝度分布データ生成回路１１８、ＬＥＤ駆動回路１１９、およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２ａ～ＳＷ２ｄを備えている。
　このような回路構成においては、ＬＥＤ解像度信号生成回路１１７が処理可能な画像サイズより大きい画像が入力された場合、液晶駆動回路１１５へ出力される階調データを算出する補正回路１１４ａ～１１４ｄは、ＬＥＤ解像度信号生成回路１１７が処理可能な画像サイズを処理可能であり、分割回路１１１ａから分割された入力画像または、分割回路１１１ｂから出力され、アップスケール回路１１２ａ～１１２ｄで処理された入力画像と、輝度分布データ生成回路１１８で作成されたバックライトの輝度分布データを受取るようになっている。
　そして、補正回路１１４ａ～１１４ｄに入るバックライトの輝度分布は、共通のＬＥＤ解像度信号生成回路１１７からのデータを用いるので、単純なマルチディスプレイに比べ、連続的な発光分布と、それに応じた階調データにより、高画質が実現可能である。
国際公開公報「ＷＯ２００９/１５７２２１（２００９年１２月３０日国際公開）」
　しかしながら、上記図１１および図１２に示すような従来の回路構成では、バックライト輝度分布推定回路５４、これによって算出された４Ｋ２Ｋサイズのバックライト輝度分布データＶｄ１・Ｖｄ２・・・Ｖｄ８・・・を格納するための記憶回路（未図示）、バックライト輝度分布データＶｄ１・Ｖｄ２・・・Ｖｄ８・・・と入力画像データＶｉ１～Ｖｉ８・・・とから４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ１・Ｖｏ２・・・Ｖｏ８・・・を算出するための液晶階調算出回路５５が必要である。
　したがって、このような従来の回路構成においては、回路規模は大きくなり、かつ、計算時間も多大に費やしてしまうという問題がある。特に、４Ｋ２Ｋサイズのバックライト輝度分布データは、各バックライトの輝度データに応じた１ブロックの照度分布を４Ｋ２Ｋサイズの粒度で、ブロック数分重畳する必要があり、多大な計算を必要とする。
　また、上記特許文献１に記載されている液晶表示装置１００は、以下のような問題点を有する。
　図１３に図示されている輝度分布データ生成回路１１８から出力される輝度分布データは、前処理回路１１０に入力される画像サイズへ拡大される必要があり、この拡大処理およびこの拡大処理後のデータを保持する記憶領域が必要である。また、補正回路１１４ａ～１１４ｄも、輝度分布データ生成回路１１８から得られたデータと分割回路１１１ａまたは、アップスケール回路１１２ａ～１１２ｄから得られたデータの両方から液晶駆動回路１１５へ出力されるデータを算出する必要があり、処理負荷、または、回路規模が大きくなってしまう。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、想定外の画像サイズの画像処理が可能であり、かつ、記憶領域、処理負荷、回路規模を削減する事が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、入力された第１のサイズの画像データに応じて、第１のサイズの液晶階調データを出力するとともに、バックライト輝度データを出力するローカルディミング制御回路と、液晶パネルと、バックライトと、を備えた液晶表示装置であって、上記第１のサイズの画像データより大きい第２のサイズの画像データを上記第１のサイズの画像データに変換する少なくとも一つ以上のダウンコンバータと、上記ローカルディミング制御回路から出力された上記第１のサイズの液晶階調データと、上記ダウンコンバータから出力された上記第１のサイズの画像データと、の表示面上の同一位置に該当するデータ同士を除算し、階調比を算出する輝度比算出回路と、上記第２のサイズの画像データと上記第１のサイズの画像データとの縮小率に応じて、上記第２のサイズの画像データ中から選択される、上記表示面上の隣接する位置に該当する複数のデータと、上記表示面上の該当する位置の上記階調比とを乗算し、第２のサイズの液晶階調データを算出する階調変換回路と、を備えていることを特徴としている。
　本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記第１のサイズの画像データより大きい第２のサイズの画像データを上記第１のサイズの画像データに変換する少なくとも一つ以上のダウンコンバータと、上記ローカルディミング制御回路から出力された上記第１のサイズの液晶階調データと、上記ダウンコンバータから出力された上記第１のサイズの画像データと、の表示面上の同一位置に該当するデータ同士を除算し、階調比を算出する輝度比算出回路と、上記第２のサイズの画像データと上記第１のサイズの画像データとの縮小率に応じて、上記第２のサイズの画像データ中から選択される、上記表示面上の隣接する位置に該当する複数のデータと、上記表示面上の該当する位置の上記階調比とを乗算し、第２のサイズの液晶階調データを算出する階調変換回路と、を備えている構成である。
　それゆえ、想定外の画像サイズの画像処理が可能であり、かつ、記憶領域、処理負荷、回路規模を削減する事が可能な液晶表示装置を実現することができる。
本発明の一実施の形態の液晶表示装置のブロック図である。 図１に図示した本発明の一実施の形態の液晶表示装置の制御部に、ローカルディミング制御回路が処理可能なサイズである、２Ｋ１Ｋサイズの画像データが入力された場合を説明するためのブロック図である。 図１に図示した本発明の一実施の形態の液晶表示装置の制御部に、４Ｋ２Ｋサイズの画像データが入力された場合に、制御部で行われる処理を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられたアップスケーリング制御回路で行われる処理を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられたローカルディミング制御回路の内部処理を説明するための図である。 本発明の他の一実施の形態の液晶表示装置のブロック図である。 図６に図示されている本発明の他の一実施の形態の液晶表示装置に備えられたアップスケーリング回路の内部を示したものである。 本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置のブロック図である。 図８に図示されている本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置に備えられたアップスケーリング回路の内部を示したものである。 液晶表示装置に備えられたローカルディミング制御回路の機能を説明するための図である。 想定外の画像サイズである、ＵＨＤ用画像データ（４Ｋ２Ｋサイズの画像データ）を処理できる、処理可能な画像サイズが２Ｋ１Ｋサイズに固定されたローカルディミング制御回路を備えた従来の回路構成を示す図である。 図１１に図示したローカルディミング制御回路、ダウンコンバータ、バックライト輝度分布推定回路および液晶階調算出回路において行われる処理を具体的に説明するための図である。 特許文献１に記載されている画像を左上、右上、左下および右下の４領域に分割して表示を行う液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
　なお、以下の各実施の形態においては、一般のＬＥＤバックライトなどを備えた液晶表示装置を例に挙げて説明するが、本願発明は、例えば、紫外線発光ダイオード（ＬＥＤなど）を励起光源とした、視認色での発光位置がバックライトではなく、表面である表面発光型の多色液晶表示装置などにも用いることができる。
　〔実施形態１〕
　以下、図１から図５に基づき、本発明の第一の実施の形態の液晶表示装置１について説明する。
　図１は、液晶表示装置１のブロック図である。
　図示されているように、液晶表示装置１には、制御部２と、バックライト駆動回路３と、バックライト４と、液晶駆動回路５と、液晶パネル６と、が備えられている。
　そして、制御部２には、ダウンコンバータ７と、ローカルディミング制御回路８と、アップスケーリング制御回路９と、が備えられている。
　液晶表示装置１の制御部２で扱う画像データサイズとしては、２種類があり、その一つは、ローカルディミング制御回路８が処理可能なサイズで、ここではＬＤサイズ（Local Dimming size）と呼ぶこととし、その一例として、２Ｋ１Ｋサイズを例に挙げて説明する。具体的には１９２０×１０８０が代表的な例である。
　一方、液晶表示装置１の制御部２は、ＬＤサイズより大きいサイズの画像データが処理可能であることを想定しており、ここでは、ＬＤサイズより大きいサイズをＩ／Ｏサイズ（Input Output size）と呼ぶこととし、その一例として、４Ｋ２Ｋサイズを例に挙げて説明する。
　本実施の形態のローカルディミング処理を行なう液晶表示装置１の制御部２においては、Ｉ／ＯサイズがＬＤサイズよりも大きい場合に、従来構成に比べて、フレームメモリなどの記憶領域、処理負荷および回路規模を軽減できる。
　以下、液晶表示装置１の制御部２について説明する。
　入力画像（図中の４Ｋ２Ｋサイズの画像データ）は、液晶表示装置１の制御部２に入力される画像データであり、テレビの場合で説明すると、この前にチューナーなどのメインの画像エンジンが位置することとなり、上記入力画像である４Ｋ２Ｋサイズの画像データは、メインの画像エンジンから出力される。
　メインの画像エンジンから出力された４Ｋ２Ｋサイズの画像データは、ダウンコンバータ７に入力され、ローカルディミング制御回路８で扱うことが可能な、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像データとして出力される。
　そして、ローカルディミング制御回路８は、液晶パネル６のような非発光型の表示デバイスを、その背面から独立して輝度調整可能ないくつかのブロックに分かれているバックライト４で輝度を与えるようなディスプレイの場合に、入力画像の内容に応じて、バックライト４の輝度を局所的に変更可能にし、例えば、画像中の暗い部分はバックライト４の輝度も下げ、出力画像のダイナミックレンジを高めることを可能とするものである。
　ローカルディミング制御回路８は、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像データを受取ると、この画像データの内容を基に、ブロック分けされたバックライト４の各ブロックの輝度データを算出する（例えば、分割数が、横２４分割、縦１２分割の場合は、２４×１２個のデータサイズ）。
　それから、ローカルディミング制御回路８は、上記各ブロックの輝度データに基づいて、事前に測定または推定した１ブロックのバックライトの照度分布を重畳させて、元の入力画像が再現可能な、液晶パネル６の各画素の階調を計算し、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データを算出する。
　ローカルディミング制御回路８から出力された上記各ブロックの輝度データはバックライト駆動回路３へ入力され、バックライト４を点灯する。
　一方、ローカルディミング制御回路８から出力された２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データは、最終的に液晶パネル６に表示されるサイズである４Ｋ２Ｋサイズではないので、４Ｋ２Ｋサイズへ拡大するため、アップスケーリング制御回路９へ入力される。
　アップスケーリング制御回路９は、ローカルディミング制御回路８の前後の画像データ（２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像データ・２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データ）および最初の入力画像データ（４Ｋ２Ｋサイズの画像データ）の３種類の画像データを基に、入力画像と同サイズの４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを算出し、液晶駆動回路５へ出力する。
　そして、液晶駆動回路５は、受取った４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを液晶パネル６に出力する。なお、バックライト４の点灯と液晶パネル６の表示は、図示されてない同期回路にて、フレーム毎に同期が取られ表示されるようになっている。
　図２は、図１に図示した液晶表示装置１の制御部２に、ローカルディミング制御回路８が処理可能なサイズである、２Ｋ１Ｋサイズの画像データが入力された場合を説明するためのブロック図である。
　図示されているように、液晶表示装置１の制御部２に、ローカルディミング制御回路８が処理可能なサイズである、２Ｋ１Ｋサイズの画像データが入力された場合には、２Ｋ１Ｋサイズの画像データはダウンコンバータ７を介さずにローカルディミング制御回路８に入力される。
　ローカルディミング制御回路８は、２Ｋ１Ｋサイズの画像データを受取ると、この画像データの内容を基に、先ず、ブロック分けされたバックライト４の各ブロックの輝度データを算出する。
　それから、ローカルディミング制御回路８は、上記各ブロックの輝度データに基づいて、事前に測定または推定した１ブロックのバックライトの照度分布を重畳させて、元の入力画像が再現可能な、液晶パネル６の各画素の階調を計算し、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データを算出する。
　そして、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データはアップスケーリング制御回路９に入力され、水平方向および垂直方向について２倍にアップスケールされ、４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データとして出力される。
　図３は、図１に図示した液晶表示装置１の制御部２に、４Ｋ２Ｋサイズの画像データが入力された場合に、制御部２で行われる処理を説明するための図である。
　図示されているように、先ず、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データは、ダウンコンバータ７で２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データに縮小される。
　縮小方法は、一般的に知られている、最近傍法、線形補間法、２次補間、３次補間、平均画素法などのいずれの手法を用いでも良く、４Ｋ２Ｋサイズの画像データ中のＶｉ１～Ｖｉ４を、上記いずれかの方法で縮小した結果をＶＩ１とし、４Ｋ２Ｋサイズの画像データ中のＶｉ５～Ｖｉ８を、上記いずれかの方法で縮小した結果をＶＩ２とする。以下、同様に、４Ｋ２Ｋサイズの画像の縦横２×２の画素を縮小して、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データＶＩ１・ＶＩ２・・・を得る。
　そして、縮小された２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データＶＩ１・ＶＩ２・・・は、ローカルディミング制御回路８により処理され、バックライト輝度データＶＢ１・ＶＢ２・・・と、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯ１・ＶＯ２・・・と、が出力される。なお、ローカルディミング制御回路８の内部処理の内容については後述する。
　ローカルディミング制御回路８により、特定の例えば、ｎ×ｍのローカルディミング用縮小画像データから求めたバックライトにおけるある１ブロックのバックライト輝度データをＶＢｉとし、一方、同じくローカルディミング制御回路８により求められた、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データ中、ＶＩ１に対応するものをＶＯ１とし、一般化して、ＶＩｉに対応するものをＶＯｉとする。
　それから、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯｉが求まると、それに２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像ＶＩｉと、４Ｋ２Ｋサイズの画像データＶｉ（４×ｉ－３）、Ｖｉ（４×ｉ－２）、Ｖｉ（４×ｉ－１）、Ｖｉ（４×ｉ）のデータより、最終的な４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ（４×ｉ－３）、Ｖｏ（４×ｉ－２）、Ｖｏ（４×ｉ－１）、Ｖｏ（４×ｉ）は、下記の式（１）～式（４）により求めることができる。
　Ｖｏ（４×ｉ－３）＝Ｃ×Ｖｉ（４×ｉ－３）　式（１）
　Ｖｏ（４×ｉ－２）＝Ｃ×Ｖｉ（４×ｉ－２）　式（２）
　Ｖｏ（４×ｉ－１）＝Ｃ×Ｖｉ（４×ｉ－１）　式（３）
　Ｖｏ（４×ｉ）＝Ｃ×Ｖｉ（４×ｉ）　式（４）
　上記式（１）～式（４）において、階調比Ｃ＝ＶＯｉ／ＶＩｉとする。
　以上のように、液晶表示装置１の制御部２においては、最終的な４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データはシンプルな処理で求められる。
　具体的に例を挙げて説明すると、例えば、Ｖｉ１、Ｖｉ２、Ｖｉ３およびＶｉ４がそれぞれ、１２８、１４０、１１６および１３６である場合に、ＶＩ１はその平均値を用いるとして、１３０となり、その時にローカルディミング制御回路８により出力される液晶階調データＶＯ１が、２４０であったとすると、アップスケーリング制御回路９から出力される４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ１、Ｖｏ２、Ｖｏ３、Ｖｏ４は、それぞれ以下となる（小数は切り捨てるとするが、実数でも良い）。
　Ｖｏ１＝１２８×２４０／１３０＝２３６、
　Ｖｏ２＝１４０×２４０／１３０＝２５８、
　Ｖｏ３＝１１６×２４０／１３０＝２１４、
　Ｖｏ４＝１３６×２４０／１３０＝２５１、
　この時の各画素の階調比は、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データの比をほぼ維持しており、精度的にも問題ないことが以下の数値から確認できる。
　Ｖｉ２／Ｖｉ３＝１４０／１１６＝１．２
　Ｖｏ２／Ｖｏ３＝２５８／２１４＝１．２
　なお、以上では、Ｖｉ２／Ｖｉ３とＶｏ２／Ｖｏ３の比較のみを行い、４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データの各画素の階調比が、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データの比をほぼ維持していることを確認したが、例えば、Ｖｉ１／Ｖｉ２とＶｏ１／Ｖｏ２の比較を行い確認することもできる。
　図４は、アップスケーリング制御回路９で行われる処理を説明するための図である。
　図示されているように、アップスケーリング制御回路９には、輝度比算出回路１０と、階調変換回路１１と、が備えられている。
　輝度比算出回路１０においては、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像ＶＩｉと、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯｉとから階調比Ｃ＝ＶＯｉ／ＶＩｉを求めることができる。
　そして、階調変換回路１１においては、輝度比算出回路１０で求められた階調比Ｃと、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データＶｉ１・Ｖｉ２・・・とから４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ１・Ｖｏ２・・・を求めることができる。
　図５は、ローカルディミング制御回路８の内部処理を説明するための図である。
　図示されているように、ローカルディミング制御回路８には、バックライト輝度算出回路１２と、バックライト輝度分布推定回路１３と、液晶階調算出回路１４と、が備えられている。
　バックライト４（図１に図示）は、液晶パネル６（図１に図示）の解像度（画素数）に比べて少ない解像度のブロックに分割されており、液晶パネル６の複数の画素がバックライト４の一つのブロックに相当するので、バックライト輝度算出回路１２においては、バックライト４の一つのブロックの輝度データとなるバックライト輝度データＶＢ１・ＶＢ２・・・は、例えば、その領域に相当する画素群の平均値や、最大値などから決定される。
　特定の例えば、縦ｎ個、横ｍ個の、計ｎ×ｍ個の画像データから求めたバックライト４の一つのブロックの輝度データをＶＢｉ（図中ＶＢ１・ＶＢ２など）とする。
　一方、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データにも、様々な算出方法があり、例えば、ローカルディミング制御回路８への入力画像データの各画素値を、上記したバックライト輝度データＶＢ１・ＶＢ２・・・の平均輝度値に応じて上下（例えば、平均値が低ければ、暗くなるので画素値はその逆数で高くするなど）させ、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データを求めることができる。
　本実施の形態のバックライト輝度分布推定回路１３においては、ブロックサイズのバックライト輝度分布データを、予め測定または推定などにより決めておいた１ブロックの照度分布を基に重畳し、２Ｋ１Ｋ解像度まで拡大したバックライト輝度分布を求め（図中Ｖｄ１、Ｖｄ２など）、液晶階調算出回路１４においては、画素単位の輝度値に応じて上下（例えば、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データＶＩ１・ＶＩ２・・・の階調値を２Ｋ１Ｋサイズのバックライト輝度分布データＶｄ１・Ｖｄ２・・・の輝度値で除算する、または、輝度値に応じた液晶パネル６の階調値をルックアップテーブルに保存しておき、その対応から求めるなど）させたりして求め、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯｉを得る構成となっている（図中ＶＯ１、ＶＯ２など）。
　以上のように、本実施の形態の液晶表示装置１の制御部２には、ダウンコンバータ７と、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像ＶＩｉから２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯｉを算出できるローカルディミング制御回路８と、図４に図示されているように、比較的単純な計算を行なうアップスケーリング制御回路９と、が備えられているので、想定外の画像サイズ（例えば、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データ）の画像処理が可能であり、かつ、記憶領域、処理負荷および回路規模を削減する事が可能な液晶表示装置１を実現することができる。
　一方、既に上述した図１２に図示した従来構成においては、本実施の形態のローカルディミング制御回路８と同機能のローカルディミング制御回路５０の他にさらに、４Ｋ２Ｋサイズのバックライト輝度分布データを算出するバックライト輝度分布推定回路５４と、４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを算出する液晶階調算出回路５５と、を備える必要があった。
　したがって、図１２に図示した従来構成においては、バックライト輝度分布推定回路５４と、これによって算出された４Ｋ２Ｋサイズのバックライト輝度分布データを格納するための記憶回路と、４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを算出するための液晶階調算出回路５５と、が必要であり、本実施の形態の液晶表示装置１の制御部２に備えられた構成と比較すると、回路規模が大きくなり、かつ、計算時間も多大に費やす構成となっている。
　すなわち、図１２に図示した従来構成のように、液晶パネルの液晶階調データを求めるために、同じ粒度のバックライト輝度分布データを求める必要のある構成で、４Ｋ２Ｋサイズ以上の解像度を持つ液晶パネルの場合は、以下のような計算ステップが必要となる。但し、粒度のサイズは、ブロック粒度＜１ブロックの照度分布粒度＜４Ｋ２Ｋサイズ粒度である。
　先ず、（バックライトのブロック数×１ブロックの照度分布粒度）回の重畳するステップと、上記重畳結果を記憶するステップと、４Ｋ２Ｋサイズの画素数回の液晶階調データの算出ステップ（除算、テーブル参照など）と、が必要である。
　一方、本実施の形態の液晶表示装置１の制御部２においては、輝度比算出回路１０において、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用の縮小画像ＶＩｉと、２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データＶＯｉとから階調比Ｃ＝ＶＯｉ／ＶＩｉを求め、階調変換回路１１において、輝度比算出回路１０で求められた階調比Ｃと、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データＶｉ１・Ｖｉ２・・・とから４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データＶｏ１・Ｖｏ２・・・を求めればよい。
　以上のように、従来構成では、仕様外の画像サイズが入力された場合に、最終的な出力階調データを求めるために、最終的な出力階調データと同じ粒度のバックライトデータを求めていたが、本実施の形態の液晶表示装置１においては、オリジナルの入力データ（４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データ）、ローカルディミング制御回路へ入力するために仕様上のサイズへ縮小されたデータ（２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データ）およびローカルディミング制御回路からの出力階調データ（２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データ）のみを用い、バックライト輝度データは用いないようになっている。そして、最終的な出力階調データ（４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データ）は、ローカルディミング制御回路への入力データ（２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データ）と、それと同じ画素位置の出力階調データ（２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データ）の比を掛けた、オリジナルの入力データ（４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データ）より算出する事により、従来と比較すると、記憶領域、処理負荷、回路規模を削減する事が可能であり、かつ、従来構成と同程度またはそれ以上の階調比を得る事が可能になる。
　また、図１３に図示した従来構成と本実施の形態の液晶表示装置１を比較して説明すると以下のようになる。
　本実施の形態の液晶表示装置１では、図１３に図示した従来構成の液晶駆動回路１１５に相当する液晶駆動回路へ入力するデータは、ローカルディミング制御回路への入力データ（２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像データ）と、ローカルディミング制御回路からの液晶階調出力データ（２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データ）およびオリジナルの入力画像（４Ｋ２Ｋサイズの入力画像データ）の三種類から算出し、最初の二つのデータは、図１３に図示した従来構成のＬＥＤ解像度信号生成回路１１７に相当する回路が処理可能な画像サイズで良い。また、図１３に図示した従来構成の輝度分布データ生成回路１１８に相当する回路は、ローカルディミング制御回路に含まれるが、ローカルディミング制御回路内部で用いられる、その出力サイズは、ＬＥＤ解像度信号生成回路１１７に相当する回路が処理可能な画像サイズで良い。このような構成であるため、本実施の形態の液晶表示装置１では、図１３に図示した従来構成の補正回路１１４ａ～１１４ｄに相当する箇所は、画像サイズ的に、四つに分割する必要がなく単純な処理回路で良い。よって、記憶領域、処理負荷、回路規模を削減する事が可能となる。
　〔実施形態２〕
　次に、図６および図７に基づいて、本発明の実施形態２について説明する。本実施の形態の液晶表示装置２０は、アップスケーリング制御回路９ａの中に、受け取った４Ｋ２Ｋサイズの入力画像から、ローカルディミング制御回路８が出力する２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データと同じ解像度へ変換するダウンコンバートを内蔵している点において、上記の実施形態１とは異なる。その他の構成については実施形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　図６は、液晶表示装置２０のブロック図である。
　図示されているように、アップスケーリング制御回路９ａの中には、受け取った４Ｋ２Ｋサイズの入力画像から、ローカルディミング制御回路８が出力する２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データと同じ解像度へ変換するダウンコンバートが内蔵されており、ダウンコンバータ７からの出力を入力する必要がなくなるので、タイミング同期が不要になり、その構成をよりシンプルにできる。
　図７は、図６に図示されているアップスケーリング回路９ａの内部を示したものである。
　図示されているようにアップスケーリング回路９ａは、実施の形態１の図４とは異なり、入力は、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像と、ローカルディミング制御回路８から出力された２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データのみであり、ローカルディミング制御回路８へ入力される、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像は、アップスケーリング制御回路９ａの内部でダウンコンバータ１５を用いて生成できるので、入力される必要はない。
　アップスケーリング回路９ａに入力された４Ｋ２Ｋサイズの入力画像は、内部で分岐してダウンコンバータ１５にも入力され、階調比Ｃを求めるために必要である２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像ＶＩｉが生成され、次の輝度比算出回路１０では、２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像ＶＩｉとローカルディミング制御回路８から受け取った２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データとから、階調比Ｃを算出する。そして、算出された階調比Ｃと、元の４Ｋ２Ｋサイズの入力画像とから、階調変換回路１１で、最終的な４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを算出し、出力する。
　〔実施形態３〕
　次に、図８および図９に基づいて、本発明の実施形態３について説明する。本実施の形態の液晶表示装置３０は、アップスケーリング制御回路９ｂの外に、輝度比算出回路１０が備えられている点において、上記の実施形態１とは異なる。その他の構成については実施形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　図８は、液晶表示装置３０のブロック図である。
　図示されているように、アップスケーリング制御回路９ｂの外に、ダウンコンバータ７から出力される２Ｋ１Ｋサイズのローカルディミング用縮小画像ＶＩｉと、ローカルディミング制御回路８から出力される２Ｋ１Ｋサイズの液晶階調データとから、階調比Ｃを算出する輝度比算出回路１０が備えられている構成である。
　このような構成によれば、アップスケーリング制御回路９ｂをよりシンプルに形成することができるとともに、輝度比算出回路１０の配置位置の選択自由度が高くなる。
　図９は、図８に図示されているアップスケーリング回路９ｂの内部を示したものである。
　図示されているようにアップスケーリング回路９ｂは、実施の形態１の図４とは異なり、入力は、４Ｋ２Ｋサイズの入力画像と、輝度比算出回路１０から出力される階調比Ｃのみである。
　そして、アップスケーリング回路９ｂに備えられた階調変換回路１１においては、階調比Ｃと、元の４Ｋ２Ｋサイズの入力画像とから、最終的な４Ｋ２Ｋサイズの液晶階調データを算出し、出力する。
　本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る液晶表示装置は、入力された第１のサイズの画像データに応じて、第１のサイズの液晶階調データを出力するとともに、バックライト輝度データを出力するローカルディミング制御回路と、液晶パネルと、バックライトと、を備えた液晶表示装置であって、上記第１のサイズの画像データより大きい第２のサイズの画像データを上記第１のサイズの画像データに変換する少なくとも一つ以上のダウンコンバータと、上記ローカルディミング制御回路から出力された上記第１のサイズの液晶階調データと、上記ダウンコンバータから出力された上記第１のサイズの画像データと、の表示面上の同一位置に該当するデータ同士を除算し、階調比を算出する輝度比算出回路と、上記第２のサイズの画像データと上記第１のサイズの画像データとの縮小率に応じて、上記第２のサイズの画像データ中から選択される、上記表示面上の隣接する位置に該当する複数のデータと、上記表示面上の該当する位置の上記階調比とを乗算し、第２のサイズの液晶階調データを算出する階調変換回路と、を備えている構成である。
　上記構成によれば、第２のサイズの画像データより小さい第１のサイズの画像データから第１のサイズの液晶階調データを算出するローカルディミング制御回路と、比較的単純な計算を行なう輝度比算出回路および階調変換回路と、が備えられているので、想定外の画像サイズの画像処理が可能であり、かつ、記憶領域、処理負荷および回路規模を削減する事が可能な液晶表示装置を実現することができる。
　本発明の態様２に係る液晶表示装置においては、上記ダウンコンバータは一つであり、上記ダウンコンバータから出力される上記第１のサイズの画像データは、上記ローカルディミング制御回路と、上記輝度比算出回路とに供給される構成であってもよい。
　上記構成によれば、一つのダウンコンバータのみを用いることができる。
　本発明の態様３に係る液晶表示装置においては、上記ダウンコンバータは、第１のダウンコンバータと第２のダウンコンバータとを備えており、上記第１のダウンコンバータから出力される第１のサイズの画像データは、上記ローカルディミング制御回路に供給され、上記第２のダウンコンバータから出力される第１のサイズの画像データは、上記輝度比算出回路に供給される構成であってもよい。
　上記構成によれば、それぞれ異なるダウンコンバータを介して、上記ローカルディミング制御回路と上記輝度比算出回路とに第１のサイズの画像データを供給することができる。
　本発明の態様４に係る液晶表示装置においては、アップスケーリング制御回路には、上記輝度比算出回路と、上記階調変換回路と、が備えられている構成であってもよい。
　上記構成によれば、アップスケーリング制御回路を比較的シンプルな構成とすることができる。
　本発明の態様５に係る液晶表示装置においては、アップスケーリング制御回路には、上記輝度比算出回路と、上記階調変換回路と、上記第２のダウンコンバータと、が備えられている構成であってもよい。
　上記構成によれば、アップスケーリング制御回路にも上記第２のダウンコンバータが備えられており、第１のダウンコンバータからの出力をアップスケーリング制御回路に入力する必要がなくなるので、タイミング同期が不要になり、その構成をよりシンプルにできる。
　本発明の態様６に係る液晶表示装置においては、アップスケーリング制御回路には、上記階調変換回路が備えられている構成であってもよい。
　上記構成によれば、アップスケーリング制御回路をさらにシンプルな構成とすることができるとともに、アップスケーリング制御回路に輝度比算出回路が備えられている場合と比較すると、輝度比算出回路の配置位置の選択自由度が高くなる。
　本発明は、液晶表示装置に適用することができる。
　１　　　液晶表示装置
　２　　　制御部
　２ａ　　制御部
　２ｂ　　制御部
　３　　　バックライト駆動回路
　４　　　バックライト
　５　　　液晶駆動回路
　６　　　液晶パネル
　７　　　ダウンコンバータ
　８　　　ローカルディミング制御回路
　９　　　アップスケーリング制御回路
　９ａ　　アップスケーリング制御回路
　９ｂ　　アップスケーリング制御回路
　１０　　輝度比算出回路
　１１　　階調変換回路
　１２　　バックライト輝度算出回路
　１３　　バックライト輝度分布推定回路
　１４　　液晶階調算出回路
　１５　　ダウンコンバータ（第２のダウンコンバータ）
　２０　　液晶表示装置
　３０　　液晶表示装置

Claims (5)

  1. 　入力された第１のサイズの画像データに応じて、第１のサイズの液晶階調データを出力するとともに、バックライト輝度データを出力するローカルディミング制御回路と、液晶パネルと、バックライトと、を備えた液晶表示装置であって、
    　上記第１のサイズの画像データより大きい第２のサイズの画像データを上記第１のサイズの画像データに変換する少なくとも一つ以上のダウンコンバータと、
    　上記ローカルディミング制御回路から出力された上記第１のサイズの液晶階調データと、上記ダウンコンバータから出力された上記第１のサイズの画像データと、の表示面上の同一位置に該当するデータ同士を除算し、階調比を算出する輝度比算出回路と、
    　上記第２のサイズの画像データと上記第１のサイズの画像データとの縮小率に応じて、上記第２のサイズの画像データ中から選択される、上記表示面上の隣接する位置に該当する複数のデータと、上記表示面上の該当する位置の上記階調比とを乗算し、第２のサイズの液晶階調データを算出する階調変換回路と、
    を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　上記ダウンコンバータは一つであり、
    　上記ダウンコンバータから出力される上記第１のサイズの画像データは、上記ローカルディミング制御回路と、上記輝度比算出回路とに供給されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　上記ダウンコンバータは、第１のダウンコンバータと第２のダウンコンバータとを備えており、
    　上記第１のダウンコンバータから出力される第１のサイズの画像データは、上記ローカルディミング制御回路に供給され、
    　上記第２のダウンコンバータから出力される第１のサイズの画像データは、上記輝度比算出回路に供給されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 　アップスケーリング制御回路には、上記輝度比算出回路と、上記階調変換回路と、が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  5. 　アップスケーリング制御回路には、上記輝度比算出回路と、上記階調変換回路と、上記第２のダウンコンバータと、が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
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