WO2019064798A1 - 表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the following disclosure relates to backlight lighting control.
- Patent Document 1 An example of the technology is disclosed in Patent Document 1.
- the light control value (emission intensity) is set independently for each region in the backlight according to the feature amount and motion vector information of the moving object in the input moving image.
- virtual motion vector information is added even in a region where there is no moving object, and the light control value is set according to the vector amount.
- the light control value to be set is the same regardless of the position of the moving object in the region in the input image corresponding to the above region. Therefore, unnatural halo may occur as the moving object moves in the area.
- the light control value is not set unless the moving object moves across the regions. Therefore, when such movement is performed, the dimming value may change significantly. In this case, flicker occurs on the display.
- One aspect of the present disclosure is to suppress image quality deterioration of a displayed image.
- a display device includes: a backlight divided into a plurality of control areas that can change emission intensity independently of each other; And a backlight control unit for controlling lighting of the light, wherein an area having a gradation value higher than that of the other area in the input image is set as a high gradation area, and the display of the high gradation area among the plurality of control areas A control area related to the reference control area, a position of a portion corresponding to the high gradation area in the reference control area is a high luminance position, and the backlight control unit changes the input image in the reference control area Control the light emission intensity of the control area other than the reference control area in accordance with the change of the high luminance position accompanying the Increased.
- FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the display device according to Embodiment 1.
- (A) to (c) are each a diagram for explaining a control area. It is a figure showing an example of a plurality of control areas. It is a figure which shows roughly an example of a process of the display apparatus of FIG. It is a figure which illustrates the flow of processing of luminescence control in the display of FIG. It is a figure which shows an example of the backlight lighting image in the display apparatus as a comparative example. It is a figure which shows an example of the backlight lighting image in the display apparatus of FIG. It is a figure which shows the case where a high gradation area
- FIG. 11 It is a figure showing roughly an example of processing of a display concerning a modification.
- (A) And (b) is a figure which shows the display apparatus which concerns on one modification, respectively.
- (A)-(c) is a figure which shows the two-dimensional distribution of LED (i, j) respectively shown by LUT1-LUT3.
- (A) to (c) are views showing backlight lighting images obtained when using LUT1 to LUT3 of FIG. 11, respectively.
- FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the display device 1 of the first embodiment.
- the display device 1 includes a control unit 10, an image input unit 70, a display unit 80, and a storage unit 90.
- the image input unit 70 acquires data (image data) of an image to be displayed by the display device 1 (display unit 80).
- the image represented by the image data acquired by the image input unit 70 is also referred to as an input image.
- an input image is each frame which comprises a moving image (input moving image).
- the display unit 80 includes a backlight 81 and a display panel 82.
- the display panel 82 is, for example, a liquid crystal panel.
- a plurality of pixels are arranged in a matrix.
- the display panel 82 may include a color filter (not shown).
- the horizontal direction horizontal direction, column direction
- the vertical direction vertical direction, row direction
- horizontal direction is indicated by the letter x or the letter i.
- vertical direction is indicated by the letter y or the letter j (for example, see FIG. 3 described later).
- the backlight 81 illuminates the display panel 82 with light (eg, white light).
- the backlight 81 is disposed on the back side (the side opposite to the display surface) of the display panel 82 so as to overlap with the display panel 82.
- the backlight 81 is provided with a plurality of light sources 810 (see FIG. 3).
- the light source 810 is, for example, an LED (Light Emitting Diode).
- the backlight 81 may be provided with a light guide plate (not shown).
- a light guide plate By light emitted from the light source 810 of the backlight 81 to the display panel 82, an image can be formed by a plurality of pixels on the display surface (display area) of the display panel 82. That is, an image can be displayed in the display area.
- the control unit 10 controls each part of the display device 1 in an integrated manner.
- the control unit 10 includes a backlight emission intensity determination unit 11 (backlight control unit), a backlight control unit 12, a display data generation unit 13, and a display panel drive unit 14.
- the display panel drive unit 14 drives the display panel 82.
- the display panel drive unit 14 outputs to the display panel 82 a signal (voltage signal) for controlling the light transmittance of each pixel of the display panel 82.
- a signal voltage signal
- the display panel drive unit 14 may cause the display panel 82 to display an after-correction image represented by the after-correction image data (described later) acquired from the display data generation unit 13.
- the backlight control unit 12 drives the backlight 81 (more specifically, the light source 810).
- the backlight control unit 12 outputs a drive signal (for example, a current signal) to each of the plurality of light sources 810 based on light emission intensity data (described later) acquired from the backlight light emission intensity determination unit 11.
- the drive signal can cause each of the plurality of light sources 810 to emit light at the emission intensity indicated by the emission intensity data.
- the backlight 81 is divided into a plurality of control areas (for example, nine control areas such as Area (1, 1) to Area (3, 3)) described later.
- the backlight control unit 12 controls lighting of the backlight 81 for each control area. That is, the backlight control unit 12 controls the light emission intensity of the backlight 81 by local dimming.
- each of the plurality of control areas includes one or more light sources 810.
- the backlight control unit 12 controls the light emission intensity of the light source 810 for each control area.
- the backlight emission intensity determination unit 11 includes a distance calculation unit 110, an emission intensity calculation unit 111, an emission intensity setting unit 112, and an emission intensity adjustment unit 113. The processing of each functional unit of the backlight emission intensity determination unit 11 will be described later. As described below, the backlight emission intensity determination unit 11 determines the emission intensity of the light source 810 for each control area. The backlight emission intensity determination unit 11 generates emission intensity data indicating the emission intensity.
- the backlight control unit 12 drives the light source 810 for each control area based on the emission intensity data acquired from the backlight emission intensity determination unit 11 (in other words, drives the backlight 81).
- the backlight control unit 12 may have the function of the backlight emission intensity determination unit 11 as well. That is, the backlight control unit 12 and the backlight emission intensity determination unit 11 may be provided as an integral functional unit.
- the display data generation unit 13 includes a luminance distribution calculation unit 130 and an image data correction unit 131.
- the display data generation unit 13 generates corrected image data based on the light emission intensity data acquired from the backlight light emission intensity determination unit 11. The processes of the luminance distribution calculating unit 130 and the image data correcting unit 131 will be described later.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the control area. Specifically, (a) to (c) in FIG. 2 respectively indicate a plurality of control areas (for example, nine Area (1, 1) to Area (3, 3)) set in the backlight 81. It is a figure for demonstrating one control area (Area (i, j)) of.
- FIG. 3 is a diagram showing Area (1, 1) to Area (3, 3) as an example of the plurality of control areas.
- the solid line in FIG. 3 indicates the boundary of each pixel.
- the broken lines in FIG. 3 indicate the boundaries of the control areas.
- the direct-type backlight means a backlight in which a plurality of light sources 810 are disposed on the back of the display panel 82 in addition to the peripheral portion of the backlight 81.
- each of nine control areas is the same as the control area of (a) of FIG. 2 is illustrated.
- i and j are symbols indicating the horizontal and vertical positions (numbers) of the respective control areas in the display area.
- i and j are integers that satisfy 1 ⁇ i ⁇ 3 and 1 ⁇ j ⁇ 3, respectively.
- Area (1, 1) Of the nine control areas, the top left area
- Area (2, 2) Of the nine control areas, the central area
- Area (3, 3) Of the nine control areas, the lower right area; It is.
- the positive direction of i is set to the right, and the positive direction of j is set to the lower.
- x and y are symbols indicating the horizontal and vertical positions (numbers) of the pixels in the entire display area, respectively.
- x and y are integers that satisfy 1 ⁇ x ⁇ 30 and 1 ⁇ y ⁇ 30, respectively.
- the positive direction of x and y is set similarly to i and j.
- P (x, y) P (9, 2) exists at the position of "the ninth from the left side of the display area and the second from the upper side of the display area" Indicates a pixel.
- a high gradation area HGA An area in the input image where the gradation value is higher than that of the other area is called a high gradation area HGA.
- the high gradation area HGA (a white rectangular area having 4 horizontal pixels and 3 vertical pixels) is included in the partial display area corresponding to Area (2, 2).
- the control area related to the display of the high gradation area HGA is referred to as a reference control area SCA.
- Area (2, 2) is the reference control area SCA.
- the position of the portion corresponding to the high gradation area HGA in the reference control area SCA is referred to as a high luminance position HIP.
- the control area means an area (unit of partial area) in which the light emission intensity can be changed independently of each other in the backlight 81.
- the definition of the control area will be specifically described with reference to FIG. 2 again.
- FIG. 2 shows the case where Area (i, j) is an area in which one light source 810 can be driven individually.
- Area (i, j) includes one light source 810.
- the backlight 81 of FIG. 3 includes nine light sources.
- the light source 810 is located at the center Center (i, j) of Area (i, j).
- Center (i, j) corresponds to the position of one light source 810 that can be driven individually.
- Center (i, j) is a coordinate indicating the center position of Area (i, j). Center (i, j) may be used as a point representing the position of Area (i, j) (position representative point). Center (i, j) is represented by xy coordinates.
- FIG. 2B shows the case where Area (i, j) includes four light sources 810.
- the four light sources 810 are connected in series. Thus, the four light sources 810 are driven in conjunction with one another.
- FIG. 2B illustrates the case where four light sources 810 can be driven.
- the four light sources 810 are respectively located in the vicinity of Center (i, j) so as to surround the center Center (i, j) of Area (i, j).
- FIG. 2C shows the case where Area (i, j) is defined by four light sources 810 that can be driven individually one by one.
- Area (i, j) is set as an area surrounded by four light sources 810.
- the four light sources 810 are respectively disposed at the four corners of the Area (i, j).
- Center (i, j) does not have to be set based on only the position of one light source 810 that can be individually driven.
- the light source 810 also belongs to another control area adjacent to the Area (i, j).
- the light source 810 belongs to at most four control areas.
- emission intensity of control area means the average luminance of the control area or the peak luminance of the control area.
- the emission intensity of the control area is controlled by controlling the emission intensity of the light source 810 in the control area.
- the distance calculation unit 110 controls the pixel P (x, y) and the control area Area (i, j) (example of each pixel P (x, y) in the display area (each pixel forming the input image). : Calculate the distance d to a predetermined point (eg, position representative point) of Area (1, 1) to Area (3, 3).
- a predetermined point eg, position representative point
- the backlight emission intensity determination unit 11 calculates the distance between the pixel P (x, y) and the center Center (i, j) of the control area Area (i, j) as the distance d.
- the distance d means the inter-pixel distance between the pixel P (x, y) and the center Center (i, j).
- the unit of the distance d is a pixel.
- the inter-pixel distance means the Euclidean distance between pixels. For example, the inter-pixel distance between P (1,1) and P (2,2) is ⁇ 2 pixels.
- An operation (a function in programming) for calculating the distance d is expressed as Dist (P (x, y), Area (i, j)).
- the calculation of the distance d may be performed using a known algorithm.
- the distance calculation unit 110 preferably calculates the distance d for all control areas. However, from the viewpoint of reduction of calculation cost, the distance calculation unit 110 may calculate the distance d for only a part of the control area.
- the light emission intensity calculator 111 calculates candidate values (emission intensity) of the light emission intensity of the light source 810 included in each control area Area (i, j) for each of the pixels P (x, y) based on the distance d. Calculate candidate value).
- the light emission intensity candidate value is also referred to as LED (i, j).
- LED (i, j) (k / d) ⁇ L (x, y) (1) LED (i, j) is calculated by
- L (x, y) is a gradation value (for example, an integer of 0 or more and 255 or less) of the pixel P (x, y).
- the gradation value is used as an index indicating the luminance of the pixel P (x, y). Specifically, the luminance of the pixel P (x, y) is higher as the gradation value is larger. Further, the smaller the gradation value, the lower the luminance of the pixel P (x, y).
- K is a constant.
- the value of k may be arbitrarily set (changed) by the user.
- the value of LED (i, j) is inversely proportional to d. That is, as d increases, LEDs (i, j) decrease.
- LED (i, j) increases.
- the method of calculating the LED (i, j) in the case of d ⁇ 0 is not limited to that using the equation (1).
- the LED (i, j) may be calculated by
- the value of the LED (i, j) may be inversely proportional to d 2.
- the LEDs (i, j) can be more significantly reduced as the d is increased, as compared with the case where the equation (1) is used.
- the LED (i, j) may be set using the threshold d limit of the distance d.
- the value of d limit may be arbitrarily set by the user.
- the LED (i, j) may be calculated by
- non-zero LEDs (i, j) are set only if the distance d does not exceed d limit . That is, the non-zero LED (only in the control area relatively close to the pixel P (x, y)), ie, the light source 810 relatively close to the pixel P (x, y) i, j) can be set.
- the method of setting the LED (i, j) in the light emission intensity calculation unit 111 is not particularly limited. Specifically, the light emission intensity calculator 111 causes the LED (i, j) to increase as the distance d decreases (in other words, to decrease the LED (i, j) as the distance d increases) , LED (i, j) can be set.
- the smaller the distance d, the smaller the LED (i, j) means that “the LED (i, j) has a broad monotonically decreasing relationship with the distance d”. (See, for example, equation (4)).
- the light emission intensity setting unit 112 performs statistical processing on the LED (i, j) calculated for each pixel by the light emission intensity calculation unit 111. Then, the light emission intensity setting unit 112 calculates the light emission intensity representative value LED 2 (i, j) for each control area (Area (i, j)) as a result of the statistical processing of the LED (i, j).
- the light emission intensity setting unit 112 determines the maximum value of the LEDs (i, j) for each control area. Specifically, the light emission intensity setting unit 112 sets the value (hereinafter, tmp) of the LED (i, j) calculated for a pixel P (x, y) in one control area to the value of the control area. Compare with the maximum value of the LED (i, j) already calculated for the other pixels (hereinafter, max).
- the maximum value of all the LEDs (i, j) in the control area can be set as a final value of tmp (hereinafter, tmp 2).
- the light emission intensity setting unit 112 performs the above-described process on all the control areas (Area (1, 1) to Area (3, 3)) to make the light emission intensity representative value LED 2 (1 , 1) to LED 2 (3, 3).
- FIG. 4 is a program code schematically showing an example of processing of the distance calculation unit 110 to the light emission intensity setting unit 112.
- the case where Formulas (1) and (2) are used in the calculation in the light emission intensity calculation unit 111 is shown. It should be noted that the variables shown in FIG. 4 do not necessarily coincide with the above description.
- the final value of “LED (i, j) in FIG. 4” corresponds to LED 2 (i, j) in the above description.
- program code of FIG. 4 may be understood as schematically illustrating the process of the backlight emission intensity determination unit 11 when the emission intensity adjustment unit 113 is omitted. The same applies to FIG. 9 to be described later.
- the calculation method of LED (i, j) in the light emission intensity calculation part 111 is not specifically limited. Therefore, the setting method of the LED 2 (i, j) in the light emission intensity setting unit 112 is not particularly limited.
- the light emission intensity setting unit 112 sets, for each of the plurality of control areas, (i) gradation values (L (x, y)) of the plurality of pixels (P (x, y)) constituting the input image; , (Ii) by performing statistical processing based on the distance (for example, distance d) between each of the pixels and each predetermined position of the control area (for example, each central position of the control area), the LED 2 (i, j) should be set.
- the light emission intensity adjustment unit 113 corrects the LED 2 (i, j) calculated by the light emission intensity setting unit 112, and sets a light emission intensity (hereinafter, LED 3 (i, j)).
- the final value of the light emission intensity of the light source 810 set by the backlight light emission intensity determination unit 11 for the LED 3 (i, j) (specifically, LED 3 (1, 1) to LED 3 (3, 3)) It becomes.
- the light emission intensity adjustment unit 113 generates data indicating LED 3 (1, 1) to LED 3 (3, 3) as light emission intensity data. Then, the light emission intensity adjustment unit 113 supplies the light emission intensity data to the backlight control unit 12 and the display data generation unit 13.
- a known process may be used for the correction in the light emission intensity adjustment unit 113.
- the correction may be processing of multiplying LED 2 (i, j) by a predetermined coefficient or processing of adding (offset) a predetermined constant to LED 2 (i, j).
- the light emission intensity adjustment unit 113 is not an essential functional unit. When the correction of the LED 2 (i, j) is not necessary, the light emission intensity adjustment unit 113 can be removed from the backlight light emission intensity determination unit 11. In this case, the LED 2 (i, j) calculated by the light emission intensity setting unit 112 is the final light emission intensity set by the backlight light emission intensity determination unit 11.
- the LED 2 (i, j) (emission intensity representative value) may be used as it is as the final emission intensity.
- the light emission intensity setting unit 112 generates data indicating LED 2 (1, 1) to LED 2 (3, 3) as light emission intensity data. Then, the light emission intensity setting unit 112 supplies the light emission intensity data to the backlight control unit 12 and the display data generation unit 13.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of processing S1 to S9 of light emission control in the display device 1.
- the image input unit 70 acquires data of an input image (input image data) (S1).
- the distance calculation unit 110 calculates the pixel P (x, y) and the control area (Area (1, 1) for each pixel P (x, y) (each pixel constituting the input image) in the display area. )
- the light emission intensity calculator 111 calculates light emission intensity candidate values (LED (1, 1) to LED (3, 3)) in each control area based on the distance d for each of the pixels P (x, y). Calculate (S3). As described above, the light emission intensity candidate value is set so as to increase as the distance d decreases.
- the light emission intensity setting unit 112 determines, for each control area, the maximum value of the light emission intensity candidate values (LED (1, 1) to LED (3, 3)) calculated for each pixel. Then, the light emission intensity setting unit 112 calculates the maximum value of each control area as a light emission intensity representative value (LED2 (1,1) to LED2 (3,3)) in the control area (S4). As described above, the determination of the maximum value is an example of statistical processing for the light emission intensity candidate value.
- the light emission intensity adjustment unit 113 corrects the light emission intensity representative value, and determines the final values (LED 3 (1, 1) to LED 3 (3, 3)) of the light emission intensity of the light source 810 (S5). Then, the light emission intensity adjustment unit 113 supplies the light emission intensity data indicating the value to the backlight control unit 12 and the display data generation unit 13.
- the backlight control unit 12 acquires light emission intensity data from the backlight light emission intensity determination unit 11 (more specifically, the light emission intensity adjustment unit 113). Then, the backlight control unit 12 controls the light source 810 according to the light emission intensity (LED 3 (1, 1) to LED 3 (3, 3)) indicated in the light emission intensity data, and the control area (Area (1, 1) to Area). Control individually for each (3, 3). As described above, the backlight control unit 12 independently controls the light emission intensity of each control area of the backlight 81 based on the light emission intensity data (S6).
- the luminance distribution calculation unit 130 acquires light emission intensity data from the backlight light emission intensity determination unit 11.
- the luminance distribution calculation unit 130 calculates the luminance distribution on the display panel 82 (example: liquid crystal panel) based on the light emission intensity data (S7).
- the image data correction unit 131 corrects the input image data based on the luminance distribution on the display panel 82, and generates corrected image data (S8). For example, when the light emission intensity of a certain light source 810 is set small, the luminance of the partial display area including the light source 810 may be insufficient.
- the image data correction unit 131 calculates the luminance on the display panel 82 at a certain pixel calculated by the luminance distribution calculation unit 130 when all the light sources 810 of the backlight 81 are lit at the maximum luminance.
- the luminance is 1/2 of the luminance on the display panel 82 in the pixel, the gradation value is doubled.
- the image data correction unit 131 corrects such gradation values to generate an image after correction. Then, the image data correction unit 131 generates data indicating the image after correction as image data after correction. The image data correction unit 131 supplies the corrected image data to the display panel drive unit 14. The display panel drive unit 14 supplies the image data after correction to the display panel 82, and drives the display panel 82 (S9). As a result, the display panel 82 can display the corrected image.
- the display data generation unit 13 can be omitted.
- the display panel drive unit 14 supplies input image data to the display panel 82 and drives the display panel 82. That is, the display panel 82 can display an input image.
- FIG. 6 is a view showing an example of a backlight lighting image in a display device 1 r as a comparative example.
- the light emission intensity of the light source 810 is set by a conventional technique. In the following example, it is assumed that 25 (5 ⁇ 5) control areas (Area (1, 1) to Area (5, 5)) are provided. Further, as in FIG. 3, it is assumed that one light source 810 is included at the center of each control area. Further, the emission intensity of the light source 810 (hereinafter, LED emission intensity) is represented by the LED lighting rate (unit:%).
- the moving image represents a situation in which a white (high gradation) rectangular object moves in the horizontal direction (right direction on the paper) with respect to a black (low gradation) background. Is illustrated.
- an image (input image) showing one frame of the moving image is displayed in order of time ta, tb and tc.
- FIG. 6 shows a “backlight on image” schematically showing how the backlight 81 is on.
- the display screen at each time and the lighting state of the backlight 81 corresponding to the display screen are shown together.
- the reference control area SCA (control area related to the display of the high gradation area HGA) is Area (3, 3). Therefore, the high luminance position HIP (the position of the portion corresponding to the high gradation area HGA) is also located in the Area (3, 3) (reference control area SCA).
- the reference control area SCA is changed to Area (4, 3) as the moving object moves with the passage of time. For this reason, the high-intensity position HIP is also located in the Area (4, 3) (reference control area SCA).
- the LED emission intensity is determined (calculated) using the maximum gradation value or the average gradation value of the image displayed in the partial display area corresponding to each control area.
- the “emission intensity calculation result” of FIG. 6 shows the LED emission intensity in each control area determined in the prior art.
- the “emission intensity correction value” in FIG. 6 indicates the LED emission intensity in each control area after the correction is performed in the related art.
- the light emission intensity is corrected to 30 in eight control areas adjacent to the Area (3, 3) (reference control area SCA).
- the light emission intensity is corrected to 10 in the 16 control areas (the peripheral portion of the backlight 81) not adjacent to the Area (3, 3).
- the light emission luminance correction value is set to be vertically symmetrical and laterally symmetrical with respect to the reference control area SCA.
- the light emission intensity is corrected to 30 in eight control areas adjacent to Area (4, 3) (reference control area SCA). Further, among the control areas not adjacent to the Area (4, 3), the light emission intensity is corrected to 10 in the eleven control areas (the peripheral part of the backlight 81) excluding the left end part of the backlight 81. In the five control areas at the left end of the backlight 81, the light emission intensity is not corrected and remains zero.
- the light emission intensity in each control area does not change and remains constant unless the maximum gradation value or the average gradation value in each control area changes (see: time ta) , Tb). That is, in the prior art, the light emission intensity of the control area (hereinafter, non-reference control area) other than the reference control area SCA is not changed according to the change of the high luminance position HIP in the reference control area SCA. .
- the shape of the light distribution in the backlight 81 tends to be asymmetrical with respect to the high gradation area HGA (high luminance position HIP) (refer to the vertical direction shown in the backlight lighting image at time ta) And left and right direction arrows). Therefore, an unnatural halo occurs for the viewer of the display screen.
- HGA high luminance position HIP
- the LED emission intensity in all control areas is suddenly changed.
- the LED emission intensity in each control area is suddenly changed.
- the combination of the light sources 810 to be lit is suddenly changed (reference: time tb, tc). Therefore, flicker occurs on the display screen.
- FIG. 7 is a view showing an example of a backlight lighting image in the display device 1. Also in the example of FIG. 7, the arrangement of each control area and the light source 810 is the same as that of FIG. 6. Further, the state of the change of the position of the high gradation area HGA (the movement of the moving object) with the passage of time is the same as that of FIG.
- FIG. 7 shows (i) the LED emission intensity (emission intensity calculation result) of each control area at each of the times ta, tb and tc, and (ii) the backlight lighting image.
- the LED emission intensity in FIG. 7 indicates the above-mentioned LED 3 (i, j) (final value of the emission intensity of the light source 810 set by the backlight emission intensity determination unit 11).
- the backlight emission intensity determination unit 11 can set the LED emission intensity based on the distance d (the distance between each pixel and the center of each control area). Therefore, the LED emission intensity can be set (controlled) in consideration of which position in the one reference control area SCA the high luminance position HIP is.
- the backlight emission intensity determination unit 11 can set the LED emission intensities of the plurality of control areas according to the change of the high luminance position HIP in one reference control area SCA accompanying the change of the input image. For example, the backlight emission intensity determination unit 11 sets the LED emission intensity of the reference control area SCA in accordance with the change of the high luminance position HIP.
- the backlight emission intensity determination unit 11 maximizes the LED emission intensity of the reference control area SCA among the plurality of control areas. That is, the backlight emission intensity determination unit 11 displays the high gradation area HGA of the input image the brightest.
- the backlight emission intensity determination unit 11 reduces the LED emission intensity of the reference control area as the high luminance position HIP approaches the peripheral portion of the reference control area SCA.
- the high-intensity position HIP is located near the center of the reference control area SCA (Area (3, 3)). In this case, the LED emission intensity in the reference control area SCA is “89”.
- the high luminance position HIP is located near the peripheral portion (specifically, near the right end) of the reference control area SCA (Area (3, 3)). In this case, the LED emission intensity in the reference control area SCA is “75”.
- the reference control area SCA (Area (4, 3)) at time tc is a control area adjacent to the reference control area SCA (Area (3, 3)) at time tb.
- the high luminance position HIP is located in the vicinity of the peripheral portion (specifically, in the vicinity of the left end) of the reference control area SCA (Area (4, 3)). Also in this case, the LED emission intensity in the reference control area SCA is “75”.
- the backlight emission intensity determination unit 11 controls the LED emission intensity of the non-reference control area (a control area other than the reference control area SCA) according to the change of the high luminance position HIP in the reference control area SCA. Specifically, the backlight emission intensity determination unit 11 increases the LED emission intensity in the control area closer to the high luminance position HIP among the non-reference control areas.
- the backlight emission intensity determination unit 11 can change the LED emission intensity dynamically (smoothly and in real time) as the high gradation region HGA moves. Therefore, by dynamically changing the LED emission intensity, the shape of the halo can be made nearly symmetrical with respect to the high gradation region HGA (see: the backlight lighting image at time ta, Vertical and horizontal arrows). That is, the unnaturalness of the halo is eliminated.
- the LED emission intensity of the reference control area is set to be lower (reference: times ta and tb). Therefore, even at the moment when the high gradation area HGA crosses the partial display area (the moment when the high luminance position HIP crosses the control area), the change in the LED light emission intensity in each control area is gradual compared to the prior art. (See: time tb, tc). As a result, flicker occurring on the display screen can be significantly reduced as compared to the prior art.
- the backlight emission intensity determination unit 11 “(1) set LED emission intensity of each control area” ⁇ “(2) correct LED emission intensity around the reference control area SCA There is no need to perform two-step processing. That is, the backlight emission intensity determination unit 11 does not need to perform the correction process in the related art (the process for reducing the halo in the related art).
- the calculation cost of the backlight emission intensity determination unit 11 can be reduced compared to the prior art.
- the size of the circuit for realizing the backlight emission intensity determination unit 11 can be reduced as compared with the prior art.
- the backlight emission intensity determination unit 11 can set the LED emission intensity even for one input image. Therefore, the delay time can be made sufficiently short as compared with the prior art.
- the backlight emission intensity determination unit 11 unlike the prior art, in the distribution of LED emission intensity, it is difficult for the large value of the LED emission intensity to be concentrated only in one control area (especially the reference control area SCA) become. Therefore, the burden on the display device 1 (in particular, the backlight 81) can be reduced. In addition, the power consumption of the display device 1 can also be reduced.
- the size of the high gradation area HGA is smaller than the size of the control area.
- the size of the high gradation area HGA may be equal to or larger than the size of the control area. Also in this case, the same effect can be obtained.
- the high gradation region HGA may be formed of only one pixel (high gradation pixel).
- FIG. 8 is a diagram showing a case where the high gradation area HGA is configured by only one pixel.
- the high gradation area HGA is configured by only one pixel P (13, 13). Also in this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
- the process of light emission control for high gradation area HGA (eg, high gradation area HGA in FIG. 3) formed of a plurality of high gradation pixels is performed. It can also be done.
- the process of determining the maximum value of the LEDs (i, j) is illustrated as an example of the statistical process for the LEDs (i, j) calculated for each pixel.
- the statistical process is not limited to the process of determining the maximum value.
- the statistical process may be a process of calculating an average value of the LEDs (i, j).
- the light emission intensity setting unit 112 may calculate the average value of the LEDs (i, j) as the LED 2 (i, j).
- FIG. 9 is a program code schematically showing an example of processing of the distance calculation unit 110 to the light emission intensity setting unit 112 according to a modification. The processes of the distance calculation unit 110 and the light emission intensity calculation unit 111 are the same as in FIG.
- the light emission intensity setting unit 112 adds the values (tmp) of the LEDs (i, j) of each pixel in each control area. Then, the light emission intensity setting unit 112 calculates the sum (tmpsum) of tmp in each control area.
- the backlight 81 may be an edge type.
- the edge-type backlight means a backlight in which a plurality of light sources 810 are disposed only at the periphery of the backlight 81. The same effect can be obtained by using the edge type backlight 81.
- FIG. 10 show display devices 1 u and 1 v provided with an edge type backlight 81, respectively.
- the light source 810 may be disposed only at the lower end of the backlight 81.
- the light source 810 may be disposed at the upper end and the lower end of the backlight 81.
- the backlight 81 is divided into three only in the horizontal direction, and three control areas are set. However, the backlight 81 may be divided only in the vertical direction to set a plurality of control areas. In the display device 1v, the backlight 81 is divided into six, and six control areas are set. Specifically, the backlight 81 is divided into three in the horizontal direction and two in the vertical direction, and six control areas are set.
- the number of divisions in the vertical direction may be different from the number of divisions in the horizontal direction. Also, the sizes of the plurality of control areas may be different.
- the light emission intensity calculation unit 111 may set the LED (i, j) according to the distance d using a LUT (Look-Up Table, look-up table).
- the LUT may be a two-dimensional LUT showing a two-dimensional distribution of the LEDs (i, j).
- a Gaussian distribution hereinafter simply referred to as a Gaussian distribution.
- Each of LUT1 to LUT3 has a Gaussian distribution with different half width.
- the LUT 1 exhibits a Gaussian distribution (hereinafter, referred to as a first Gaussian distribution) having the narrowest half width.
- LUT3 indicates a Gaussian distribution (hereinafter, referred to as a third Gaussian distribution) having the widest half width.
- LUT2 has a Gaussian distribution (hereinafter, referred to as a second Gaussian distribution) whose half width is wider than the first Gaussian distribution and narrower than the third Gaussian distribution.
- the two-dimensional distribution of the LEDs (i, j) indicated by the LUT is not limited to the Gaussian distribution.
- the distribution may be set experimentally or by design.
- the LUT may be stored, for example, in the storage unit 90.
- the LUT stored in the storage unit 90 may be changeable by the user.
- FIG. 12 shows a backlight lighting image in the second embodiment. Specifically, (a) to (c) in FIG. 12 show backlight lighting images obtained when using LUT1 to LUT3, respectively.
- the LED emission intensity (emission intensity calculation result) of each control area can be changed by changing the LUT used by the emission intensity calculation unit 111. That is, since the lighting pattern of the backlight 81 can be changed, it is possible to change how much halo and flicker occur on the display screen.
- the display device 1 may be provided with an illuminance sensor (not shown) that detects ambient illuminance.
- the light emission intensity calculator 111 can select one LUT from LUT1 to LUT3 based on the illuminance (hereinafter, Ls) detected by the illuminance sensor.
- the contrast of the display screen may be increased using LUT1. Therefore, the light emission intensity calculator 111 may select LUT1 when Ls is equal to or greater than the first illuminance threshold.
- the light emission intensity calculator 111 may select the LUT 3 when Ls is equal to or less than the second illuminance threshold.
- the second illuminance threshold needs to be set to a value smaller than the first illuminance threshold.
- the light emission intensity calculator 111 may select LUT2.
- LUT2 may be used when the brightness of the surrounding environment is medium.
- the display device 1 (control unit 10) may be provided with an area calculation unit (not shown) that calculates the area of the high gradation region HGA.
- the calculation of the area of the high gradation area HGA may be performed by known algorism.
- the light emission intensity calculation unit 111 can select one LUT from LUT1 to LUT3 based on the area (hereinafter, Ss) of the high gradation area HGA detected by the area calculation unit.
- the light emission intensity calculator 111 may select LUT1 when Ss is equal to or greater than the first area threshold.
- the light emission intensity calculation unit 111 may select LUT3 when Ss is equal to or less than the second area threshold. Note that the second area threshold needs to be set to a value smaller than the first area threshold.
- the light emission intensity calculator 111 may select LUT2.
- the LUT 2 may be used when the area Ss is medium.
- the control block (in particular, the control unit 10) of the display device 1 may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software.
- the display device 1 includes a computer that executes instructions of a program that is software that implements each function.
- the computer includes, for example, at least one processor (control device) and at least one computer readable storage medium storing the program.
- the processor reads the program from the recording medium and executes the program to achieve the object of one aspect of the present disclosure.
- a CPU Central Processing Unit
- the above-mentioned recording medium a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used besides “a non-temporary tangible medium”, for example, a ROM (Read Only Memory).
- a RAM Random Access Memory
- the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program.
- any transmission medium communication network, broadcast wave, etc.
- one aspect of the present disclosure may also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
- the display device (1) according to aspect 1 of the present disclosure includes a plurality of control areas (Area (i, j)) that can change emission intensity independently of each other (for example, Area (1, 1) to Area in FIG. 7). (5, 5) and the backlight control unit (the backlight emission intensity determination unit 11 and the backlight control unit 12) that controls lighting of the backlight for each of the control areas and the backlight (81)
- An area in which the gradation value is higher than the other areas in the input image is defined as a high gradation area (HGA), and a control area related to display of the high gradation area among the plurality of control areas is reference control Area (SCA) (for example, Area (3, 3) at time ta ⁇ tb and Area (4, 3) at time tc in FIG.
- the position of the portion is a high brightness position (HIP)
- the backlight control unit controls the control area other than the reference control area according to the change of the high brightness position in the reference control area according to the change of the input image.
- the light emission intensity is controlled, and the light emission intensity is increased as the control area is closer to the high luminance position.
- the above configuration compared to the configuration in which the light emission intensity of the control area other than the reference control area (the non-reference control area described above) is not changed according to the change of the high luminance position in the reference control area It is possible to suppress the occurrence of unnatural halo that may occur when the high-intensity position moves. Moreover, it is possible to suppress display flicker that may occur when the reference control area changes from an arbitrary control area to an adjacent control area. So, according to the said display apparatus, the image quality deterioration of the image displayed can be suppressed.
- the backlight control unit may control the light emission intensity of the reference control area in accordance with a change in the high luminance position in the reference control area.
- the light emission intensity of the reference control area is also controlled according to the change of the high luminance position in the reference control area. Therefore, the generation of the above-mentioned unnatural halo and the flickering of the display can be further suppressed.
- the backlight control unit may lower the light emission intensity of the reference control area as the high luminance position approaches the peripheral portion of the reference control area.
- the generation of the above-mentioned unnatural halo and the flickering of the display can be suppressed more accurately.
- the backlight control unit may make the light emission intensity of the reference control area the highest among the plurality of control areas.
- the high gradation area of the input image can be displayed brightest.
- each of the plurality of control areas includes one or more light sources (810), and the backlight control unit controls the one or more light sources for each control area.
- the light emission intensity of the light may be controlled.
- the emission intensity of each control area can be controlled by controlling the emission intensity of the light source.
- the display device may be realized by a computer.
- the computer is operated as each unit (software element) included in the display device, and the display device is operated by the computer.
- a backlight control program for a display device to be realized, and a computer readable recording medium recording the same also fall within the scope of one aspect of the present disclosure.
- an image display apparatus includes a display panel including a plurality of display elements, a backlight divided into a plurality of control areas, and capable of controlling light emission intensity for each control area, and an input image
- a data generation unit a display panel drive unit that drives the display panel based on the display data
- a backlight control unit that controls the backlight based on the light emission intensity of each control area;
- one pixel at a position other than the center in any control area of the plurality of control areas is a high gradation pixel, and the other pixels are low
- the backlight emission intensity determination unit maximizes the emission intensity of the control area including the high gradation pixel, and the high gradation pixel is set for the other control areas
- an image display device is a display panel including a plurality of display elements, and a backlight divided into a plurality of control areas, each of the control areas being in the control area.
- a backlight having one or more light sources belonging to a control area, wherein the light emission intensity of the one or more light sources belonging to the control area can be controlled for each control area, an image input unit for inputting an input image, and the input
- a backlight emission intensity determination unit that determines emission intensities of the one or more light sources belonging to each control area according to an image, and a display data generation unit that generates display data based on the input image and the emission intensities of the light sources
- a display panel drive unit that drives the display panel based on the display data; and a backlight control unit that controls the backlight based on the light emission intensity of the light source.
- the backlight emission intensity determination unit maximizes the emission intensity of the one or more light sources belonging to the control area including the high gradation pixel, and the control area is close to the high gradation pixel for the other control areas.
- the emission intensity of the one or more light sources belonging to the control area is increased.
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Abstract
表示される画像の画質劣化を抑制する。 表示装置(1)のバックライトは、互いに独立して発光強度を変更可能な複数の制御エリアに分割されている。複数の制御エリアのうち、入力画像における高階調領域(HGA)の表示に関わる制御エリアを基準制御エリア(SCA)とし、基準制御エリア(SCA)における高階調領域(HGA)に対応する部分の位置を高輝度位置(HIP)とする。表示装置(1)のバックライト制御部は、基準制御エリア(SCA)における高輝度位置の変化(HIP)に応じて、基準制御エリア(SCA)以外の制御エリアの発光強度を制御し、高輝度位置(HIP)に近い制御エリアほど、その発光強度を高める。
Description
本出願は、2017年9月27日に出願された日本国特許出願である特願2017-186851号に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本願に含まれる。
以下の開示は、バックライトの点灯制御に関する。
従来から、所謂ハロー(halo)による画質劣化を抑制する技術が開発されている。当該技術の一例が、特許文献1に開示されている。
特許文献1の技術では、入力動画像における移動物体の特徴量および動きベクトル情報に応じて、バックライトに対して各領域単位で独立して調光値(発光強度)の設定を行う。また、移動物体が存在しない領域においても仮想的な動きベクトル情報を付加し、そのベクトル量に応じて調光値を設定する。
しかしながら、特許文献1の技術では、上記領域に対応する入力画像における領域のどの位置に移動物体が存在しても、設定される調光値は同じである。そのため、当該領域内の移動物体の移動に伴い、不自然なハローが生じる可能性がある。また、移動物体が領域間をまたいで移動しないと調光値が設定されない。そのため、このような移動を行った場合に調光値が大きく変化する可能性がある。この場合、表示にちらつきが生じる。
本開示の一態様は、表示される画像の画質劣化を抑制することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る表示装置は、互いに独立して発光強度を変更可能な複数の制御エリアに分割されたバックライトと、前記制御エリアごとに、前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部と、を備え、入力画像における、他の領域よりも階調値が高い領域を高階調領域とし、前記複数の制御エリアのうち、前記高階調領域の表示に関わる制御エリアを基準制御エリアとし、前記基準制御エリアにおける、前記高階調領域に対応する部分の位置を高輝度位置とし、前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける、前記入力画像の変化に伴う前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリア以外の制御エリアの発光強度を制御し、前記高輝度位置に近い制御エリアほど、その発光強度を高める。
本開示の一態様によれば、表示される画像の画質劣化を抑制できるという効果を奏する。
〔実施形態1〕
(表示装置1の構成)
図1は、実施形態1の表示装置1の要部の構成を示す機能ブロック図である。表示装置1は、制御部10、画像入力部70、表示部80、および記憶部90を備える。画像入力部70は、表示装置1(表示部80)が表示の対象とする画像のデータ(画像データ)を取得する。画像入力部70が取得する画像データによって表される画像を、入力画像とも称する。一例として、入力画像は、動画像(入力動画像)を構成する各フレームである。
(表示装置1の構成)
図1は、実施形態1の表示装置1の要部の構成を示す機能ブロック図である。表示装置1は、制御部10、画像入力部70、表示部80、および記憶部90を備える。画像入力部70は、表示装置1(表示部80)が表示の対象とする画像のデータ(画像データ)を取得する。画像入力部70が取得する画像データによって表される画像を、入力画像とも称する。一例として、入力画像は、動画像(入力動画像)を構成する各フレームである。
表示部80は、バックライト81および表示パネル82を備える。表示パネル82は、例えば液晶パネルである。表示パネル82には、複数の画素(表示素子)がマトリクス状に配列されている。表示パネル82は、不図示のカラーフィルタを備えていてよい。
表示部80(表示パネル82およびバックライト81)には、水平方向(左右方向,列方向)および垂直方向(上下方向,行方向)があらかじめ規定されている。以下、水平方向を文字xまたは文字iによって示す。また、垂直方向を文字yまたは文字jによって示す(例えば後述の図3を参照)。
バックライト81は、表示パネル82に光(例:白色光)を照射する。バックライト81は、表示パネル82の背面側(表示面とは反対側)に、当該表示パネル82と重なるように配置されている。バックライト81には、複数の光源810(図3を参照)が設けられている。
光源810は、例えばLED(Light Emitting Diode,発光ダイオード)である。バックライト81には、不図示の導光板が設けられてよい。バックライト81の光源810から表示パネル82に照射される光によって、表示パネル82の表示面(表示エリア)において、複数の画素によって画像を形成できる。つまり、表示エリアに画像を表示できる。
制御部10は、表示装置1の各部を統括的に制御する。制御部10は、バックライト発光強度決定部11(バックライト制御部)、バックライト制御部12、表示データ生成部13、および表示パネル駆動部14を備える。
表示パネル駆動部14は、表示パネル82を駆動する。表示パネル駆動部14は、表示パネル82の各画素の光透過率を制御する信号(電圧信号)を、表示パネル82に出力する。これにより、表示パネル82に所望の画像を表示させることができる。例えば、表示パネル駆動部14は、表示データ生成部13から取得した補正後画像データ(後述)によって表される補正後画像を、表示パネル82に表示させてよい。
バックライト制御部12は、バックライト81(より具体的には光源810)を駆動する。バックライト制御部12は、バックライト発光強度決定部11から取得した、発光強度データ(後述)に基づいて、複数の光源810のそれぞれに対して、駆動信号(例:電流信号)を出力する。駆動信号により、複数の光源810のそれぞれを、発光強度データによって示された発光強度で発光させることができる。
図3に示されるように、バックライト81は、後述する複数の制御エリア(例:Area(1,1)~Area(3,3)という9個の制御エリア)に分割されている。バックライト制御部12は、制御エリアごとにバックライト81の点灯を制御する。つまり、バックライト制御部12は、ローカルディミングによって、バックライト81の発光強度を制御する。具体的には、複数の制御エリアのそれぞれは、1以上の光源810を含んでいる。バックライト制御部12は、制御エリアごとに光源810の発光強度を制御する。
バックライト発光強度決定部11は、距離算出部110、発光強度算出部111、発光強度設定部112、および発光強度調整部113を備える。バックライト発光強度決定部11の各機能部の処理については後述する。以下に述べるように、バックライト発光強度決定部11は、制御エリアごとの光源810の発光強度を決定する。バックライト発光強度決定部11は、当該発光強度を示す発光強度データを生成する。
バックライト制御部12は、バックライト発光強度決定部11から取得した発光強度データに基づいて、制御エリアごとに光源810を駆動する(換言すれば、バックライト81を駆動する)。なお、バックライト制御部12に、バックライト発光強度決定部11の機能を併有させてもよい。つまり、バックライト制御部12とバックライト発光強度決定部11とは、一体の機能部として設けられてもよい。
表示データ生成部13は、輝度分布算出部130および画像データ補正部131を備える。表示データ生成部13は、バックライト発光強度決定部11から取得した発光強度データに基づいて、補正後画像データを生成する。輝度分布算出部130および画像データ補正部131の処理については後述する。
(制御エリア)
図2は、制御エリアについて説明するための図である。具体的には、図2の(a)~(c)はそれぞれ、バックライト81に設定された複数の制御エリア(例:9つのArea(1,1)~Area(3,3))のうちの1つの制御エリア(Area(i,j))について説明するための図である。
図2は、制御エリアについて説明するための図である。具体的には、図2の(a)~(c)はそれぞれ、バックライト81に設定された複数の制御エリア(例:9つのArea(1,1)~Area(3,3))のうちの1つの制御エリア(Area(i,j))について説明するための図である。
図3は、上記複数の制御エリアの一例としての、Area(1,1)~Area(3,3)を示す図である。図3の実線は、各画素の境界を示す。また、図3の破線は、各制御エリアの境界を示す。図3では、バックライト81が直下型である場合が例示されている。直下型のバックライトとは、表示パネル82の背面において、バックライト81の周縁部以外に複数の光源810が配置されたバックライトを意味する。
図3に示されるように、表示パネル82の表示エリア(表示面)には、水平方向および垂直方向に30個ずつ画素が形成されている。そして、表示エリアを水平方向および垂直方向に3分割した領域に区切ることにより、9つの部分表示エリアが規定されている。各部分表示エリアは、水平方向および垂直方向に10個ずつ画素が形成された、表示エリアの部分領域である。各制御エリアは、これらの部分表示エリアに対応付けられている。図3では、9つの制御エリアのそれぞれが、図2の(a)の制御エリアと同一である場合を例示する。なお、図3に示される表示エリアの画素数(例:30×30=900個)およびバックライト81の分割数(制御エリアの個数)(例:3×3=9個)はあくまで一例である。当該画素数および分割数には、適宜その他の値が用いられてよい。
iおよびjはそれぞれ、表示エリア内の各制御エリアの水平方向および垂直方向の位置(番号)を示す記号である。図3の場合、iおよびjはそれぞれ、1≦i≦3、1≦j≦3を満たす整数である。一例として、
Area(1,1):9つの制御エリアのうち、最も左上のエリア;
Area(2,2):9つの制御エリアのうち、中央のエリア;
Area(3,3):9つの制御エリアのうち、最も右下のエリア;
である。図3の紙面において、iの正方向は右方向に、jの正方向は下方向にそれぞれ設定されている。
Area(1,1):9つの制御エリアのうち、最も左上のエリア;
Area(2,2):9つの制御エリアのうち、中央のエリア;
Area(3,3):9つの制御エリアのうち、最も右下のエリア;
である。図3の紙面において、iの正方向は右方向に、jの正方向は下方向にそれぞれ設定されている。
これに対して、xおよびyはそれぞれ、表示エリアの全体における、画素の水平方向および垂直方向の位置(番号)を示す記号である。図3の場合、xおよびyはそれぞれ、1≦x≦30、1≦y≦30を満たす整数である。xおよびyの正方向についても、iおよびjと同様に設定されている。
以下、表示エリアの所定の位置に存在する1画素を、P(x,y)とも表す。P(x,y)は、入力画像を構成する画素の1つである。一例として、図3に示されるように、P(x,y)=P(9,2)は、「表示エリアの左側から9番目、かつ、表示エリアの上側から2番目」という位置に存在する画素を示す。
入力画像における、他の領域よりも階調値が高い領域を高階調領域HGAと称する。図3の例では、Area(2,2)に対応する部分表示エリアに、高階調領域HGA(水平画素数4かつ垂直画素数3の白色の矩形領域)が含まれている。
そして、複数の制御エリアのうち、高階調領域HGAの表示に関わる制御エリアを基準制御エリアSCAと称する。図3の例では、Area(2,2)が基準制御エリアSCAである。また、基準制御エリアSCAにおける、高階調領域HGAに対応する部分の位置を高輝度位置HIPと称する。
制御エリアとは、バックライト81において、互いに独立して発光強度を変更可能なエリア(部分領域の単位)を意味する。以下、図2を再び参照し、制御エリアの定義について具体的に説明する。
図2の(a)は、Area(i,j)が、1つの光源810を個別に駆動可能な領域である場合を示す。この場合、Area(i,j)は、1つの光源810を含む。このため、図3のバックライト81は9つの光源を含む。図2の(a)では、光源810は、Area(i,j)の中心Center(i,j)に位置している。換言すれば、図2の(a)の場合には、Center(i,j)は、個別に駆動可能な1つの光源810の位置に一致する。
Center(i,j)は、Area(i,j)の中心位置を示す座標である。Center(i,j)は、Area(i,j)の位置を代表する点(位置代表点)として用いられてよい。Center(i,j)は、xy座標によって表される。
一例として、図3のArea(1,1)において、Center(i,j)は、(x,y)=(5,5)と設定されている。但し、Center(i,j)は、(x,y)=(6,6)と設定されてもよい。Center(i,j)は、Area(i,j)の位置代表点としての役割を果たすように設定されていればよい。
図2の(b)は、Area(i,j)が、4つの光源810を含む場合を示す。4つの光源810は、直列接続されている。従って、4つの光源810は、互いに連動して駆動される。このように、図2の(b)では、光源810が4つずつ駆動可能である場合が例示されている。図2の(b)では、4つの光源810はそれぞれ、Area(i,j)の中心Center(i,j)を取り囲むように、Center(i,j)の近傍に位置している。
図2の(c)は、Area(i,j)が、1個ずつ個別に駆動可能な4つの光源810によって規定されている場合を示す。図2の(c)では、Area(i,j)が、4つの光源810に囲まれた領域として設定されている。換言すれば、4つの光源810はそれぞれ、Area(i,j)の四隅に配置されている。
以上のように、図2の(a)の場合とは異なり、Center(i,j)は、個別に駆動可能な1つの光源810の位置のみを基準として設定される必要は必ずしもない。図2の(c)の場合、光源810は、Area(i,j)に隣接する別の制御エリアにも属する。従って、光源810は、最大で4つの制御エリアに属する。
なお、「制御エリアの発光強度」とは、制御エリアの平均輝度、または、制御エリアのピーク輝度を意味する。制御エリアの発光強度は、当該制御エリア内の光源810の発光強度を制御することによって制御される。
(距離算出部110による距離dの算出)
続いて、バックライト発光強度決定部11の各機能部の動作について述べる。距離算出部110は、表示エリアの各画素P(x,y)(入力画像を構成する各画素)に対して、画素P(x,y)とそれぞれの制御エリアArea(i,j)(例:Area(1,1)~Area(3,3)のそれぞれ)の所定の点(例:位置代表点)との間の距離dを算出する。
続いて、バックライト発光強度決定部11の各機能部の動作について述べる。距離算出部110は、表示エリアの各画素P(x,y)(入力画像を構成する各画素)に対して、画素P(x,y)とそれぞれの制御エリアArea(i,j)(例:Area(1,1)~Area(3,3)のそれぞれ)の所定の点(例:位置代表点)との間の距離dを算出する。
具体的には、バックライト発光強度決定部11は、画素P(x,y)と制御エリアArea(i,j)の中心Center(i,j)との間の距離を、距離dとして算出する。より具体的には、距離dは、画素P(x,y)と中心Center(i,j)との画素間距離を意味する。距離dの単位は、画素(ピクセル)である。より具体的には、画素間距離は、画素間のユークリッド距離を意味する。例えば、P(1,1)とP(2,2)との間の画素間距離は、√2画素である。
距離dを算出する演算(プログラミング上の関数)を、Dist(P(x,y),Area(i,j))と表す。距離算出部110は、d=Dist(P(x,y),Area(i,j))を行う。距離dの算出は、公知のアルゴリズムを用いて行われてよい。距離算出部110は、全ての制御エリアに対して距離dを算出することが好ましい。但し、計算コストの削減の観点から、距離算出部110は、一部の制御エリアに対してのみ、距離dを算出してもよい。
(発光強度算出部111による発光強度候補値LED(i,j)の算出)
発光強度算出部111は、画素P(x,y)のそれぞれに対して、距離dに基づいて、それぞれの制御エリアArea(i,j)に含まれる光源810の発光強度の候補値(発光強度候補値)を算出する。以下、当該発光強度候補値を、LED(i,j)とも称する。
発光強度算出部111は、画素P(x,y)のそれぞれに対して、距離dに基づいて、それぞれの制御エリアArea(i,j)に含まれる光源810の発光強度の候補値(発光強度候補値)を算出する。以下、当該発光強度候補値を、LED(i,j)とも称する。
一例として、発光強度算出部111は、d≠0である場合、以下の式(1)、
LED(i,j)=(k/d)×L(x,y)…(1)
によって、LED(i,j)を算出する。
LED(i,j)=(k/d)×L(x,y)…(1)
によって、LED(i,j)を算出する。
L(x,y)は、画素P(x,y)の階調値(例:0以上かつ255以下の整数)である。当該階調値は、画素P(x,y)の輝度を示す指標として用いられる。具体的には、階調値が大きいほど、画素P(x,y)の輝度は高い。また、階調値が小さいほど、画素P(x,y)の輝度は低い。
kは、定数である。kの値は、ユーザによって任意に設定(変更)されてよい。式(1)によれば、L(x,y)が一定の場合、LED(i,j)の値は、dに反比例する。つまり、dが大きくなるにつれて、LED(i,j)が小さくなる。また、dが一定の場合、L(x,y)が大きくなるにつれて、LED(i,j)が大きくなる。
なお、d=0である場合には、式(1)の右辺第1項の分母が0となるので、式(1)を適用できない。そこで、発光強度算出部111は、d=0である場合には、以下の式(2)、
LED(i,j)=k×L(x,y)…(2)
によって、LED(i,j)を算出する。
LED(i,j)=k×L(x,y)…(2)
によって、LED(i,j)を算出する。
式(2)によれば、d=0において、LED(i,j)が最大となる。この点は、以下に述べる式(3)を用いた場合も同様である。
(発光強度候補値LED(i,j)の算出方法の別の例)
d≠0の場合におけるLED(i,j)の算出方法は、式(1)を用いたものに限定されない。例えば、発光強度算出部111は、d≠0である場合、以下の式(3)、
LED(i,j)=(k/d2)×L(x,y)…(3)
によって、LED(i,j)を算出してもよい。
d≠0の場合におけるLED(i,j)の算出方法は、式(1)を用いたものに限定されない。例えば、発光強度算出部111は、d≠0である場合、以下の式(3)、
LED(i,j)=(k/d2)×L(x,y)…(3)
によって、LED(i,j)を算出してもよい。
つまり、LED(i,j)の値を、d2に反比例させてもよい。式(3)を用いることにより、式(1)を用いた場合に比べて、dの増加に伴ってLED(i,j)をより顕著に減少させることができる。
(発光強度候補値LED(i,j)の算出方法のさらに別の例)
距離dの閾値dlimitを用いて、LED(i,j)を設定してもよい。dlimitの値は、ユーザによって任意に設定されてよい。一例として、発光強度算出部111は、以下の式(4)および(5)、
LED(i,j)=0(d≧dlimitの場合)…(4)
LED(i,j)=dlimit-d(d<dlimitの場合)…(5)
によって、LED(i,j)を算出してもよい。
距離dの閾値dlimitを用いて、LED(i,j)を設定してもよい。dlimitの値は、ユーザによって任意に設定されてよい。一例として、発光強度算出部111は、以下の式(4)および(5)、
LED(i,j)=0(d≧dlimitの場合)…(4)
LED(i,j)=dlimit-d(d<dlimitの場合)…(5)
によって、LED(i,j)を算出してもよい。
この場合、非ゼロのLED(i,j)が、距離dがdlimitを超えない場合のみ設定される。つまり、画素P(x,y)の比較的近くに位置する光源810(換言すれば、画素P(x,y)の比較的近くに位置する制御エリア)に対してのみ、非ゼロのLED(i,j)を設定できる。
それゆえ、式(1)または(3)を用いた場合とは異なり、バックライト81の全ての光源810に対してLED(i,j)を個別に設定する必要がない。その結果、LED(i,j)を設定するための計算コストを削減できる。なお、式(4)および(5)によっても、d=0において、LED(i,j)が最大となる。
以上のように、発光強度算出部111におけるLED(i,j)の設定方法は、特に限定されない。具体的には、発光強度算出部111は、距離dが小さいほどLED(i,j)が大きくなるように(換言すれば、距離dが大きいほどLED(i,j)が小さくなるように)、LED(i,j)を設定できればよい。
なお、本明細書における「距離dが大きいほどLED(i,j)が小さくなる」とは、「LED(i,j)が、距離dに対して広義の単調減少の関係を有する」ことを意味している(例えば、式(4)を参照)。
(発光強度設定部112による発光強度代表値LED2(i,j)の設定)
発光強度設定部112は、発光強度算出部111によって画素ごとに算出されたLED(i,j)に対して、統計処理を行う。そして、発光強度設定部112は、LED(i,j)の統計処理の結果として、制御エリア(Area(i,j))ごとに発光強度代表値LED2(i,j)を算出する。
発光強度設定部112は、発光強度算出部111によって画素ごとに算出されたLED(i,j)に対して、統計処理を行う。そして、発光強度設定部112は、LED(i,j)の統計処理の結果として、制御エリア(Area(i,j))ごとに発光強度代表値LED2(i,j)を算出する。
一例として、発光強度設定部112は、制御エリアごとにLED(i,j)の最大値を判定する。具体的には、発光強度設定部112は、1つの制御エリアのある画素P(x,y)に対して計算されたLED(i,j)の値(以下、tmp)を、当該制御エリアのその他の画素に対してすでに計算されたLED(i,j)の最大値(以下、max)と比較する。
そして、発光強度設定部112は、tmp>maxである場合には、max=tmpとして、maxを更新する。当該処理を1つの制御エリアの全画素に対して行うことで、当該制御エリアにおける全てのLED(i,j)のうちの最大値を、tmpの最終的な値(以下、tmp2)として設定できる。そして、発光強度設定部112は、LED2(i,j)=tmp2として、LED2(i,j)を設定する。
発光強度設定部112は、全ての制御エリア(Area(1,1)~Area(3,3))に対して上述の処理を行うことにより、全ての光源810について、発光強度代表値LED2(1,1)~LED2(3,3)を設定する。
図4は、距離算出部110~発光強度設定部112の処理の一例を概略的に示すプログラムコードである。図4の例では、発光強度算出部111における計算において、式(1)および(2)が用いられる場合が示されている。なお、図4に示されている変数は、上述の説明と必ずしも一致しないことに留意されたい。「図4のLED(i,j)」の最終的な値が、上述の説明におけるLED2(i,j)に相当する。
また、図4のプログラムコードは、発光強度調整部113が省略された場合の、バックライト発光強度決定部11の処理を概略的に示していると理解されてもよい。この点については、後述の図9についても同様である。
ところで、上述のように、発光強度算出部111におけるLED(i,j)の算出方法は、特に限定されない。それゆえ、発光強度設定部112におけるLED2(i,j)の設定方法も、特に限定されない。発光強度設定部112は、複数の制御エリアのそれぞれについて、(i)入力画像を構成する複数の画素(P(x,y))のそれぞれの階調値(L(x,y))、および、(ii)当該画素のそれぞれと当該制御エリアのそれぞれの所定位置(例:制御エリアのそれぞれの中心位置)との距離(例:距離d)に基づく統計処理を行うことで、LED2(i,j)を設定すればよい。
(発光強度調整部113による発光強度LED3(i,j)の設定)
発光強度調整部113は、発光強度設定部112によって算出されたLED2(i,j)を補正し、発光強度(以下、LED3(i,j))を設定する。LED3(i,j)(具体的には、LED3(1,1)~LED3(3,3))が、バックライト発光強度決定部11によって設定された、光源810の発光強度の最終的な値となる。
発光強度調整部113は、発光強度設定部112によって算出されたLED2(i,j)を補正し、発光強度(以下、LED3(i,j))を設定する。LED3(i,j)(具体的には、LED3(1,1)~LED3(3,3))が、バックライト発光強度決定部11によって設定された、光源810の発光強度の最終的な値となる。
発光強度調整部113は、LED3(1,1)~LED3(3,3)を示すデータを、発光強度データとして生成する。そして、発光強度調整部113は、当該発光強度データを、バックライト制御部12および表示データ生成部13に供給する。
発光強度調整部113における補正には、公知の処理が用いられてよい。例えば、当該補正は、LED2(i,j)に所定の係数を乗算する処理であってもよいし、LED2(i,j)に所定の定数を加算(オフセット)する処理であってもよい。
なお、発光強度調整部113は、必須の機能部ではないことに留意されたい。LED2(i,j)の補正が必要でない場合、バックライト発光強度決定部11から発光強度調整部113を取り除くこともできる。この場合、発光強度設定部112によって算出されたLED2(i,j)が、バックライト発光強度決定部11によって設定された最終的な発光強度となる。
つまり、LED2(i,j)(発光強度代表値)が、最終的な発光強度としてそのまま用いられてもよい。この場合、発光強度設定部112は、LED2(1,1)~LED2(3,3)を示すデータを、発光強度データとして生成する。そして、発光強度設定部112は、当該発光強度データを、バックライト制御部12および表示データ生成部13に供給する。
(表示装置1における発光制御の処理の一例)
図5は、表示装置1における発光制御の処理S1~S9の流れを例示するフローチャートである。画像入力部70は、入力画像のデータ(入力画像データ)を取得する(S1)。続いて、距離算出部110は、表示エリアの各画素P(x,y)(入力画像を構成する各画素)に対して、画素P(x,y)と各制御エリア(Area(1,1)~Area(3,3))の中心(Center(1,1)~Center(3,3))との間の距離dを算出する(S2)。
図5は、表示装置1における発光制御の処理S1~S9の流れを例示するフローチャートである。画像入力部70は、入力画像のデータ(入力画像データ)を取得する(S1)。続いて、距離算出部110は、表示エリアの各画素P(x,y)(入力画像を構成する各画素)に対して、画素P(x,y)と各制御エリア(Area(1,1)~Area(3,3))の中心(Center(1,1)~Center(3,3))との間の距離dを算出する(S2)。
発光強度算出部111は、画素P(x,y)のそれぞれに対して、距離dに基づいて、各制御エリアにおける発光強度候補値(LED(1,1)~LED(3,3))を算出する(S3)。上述のように、発光強度候補値は、距離dが小さいほど値が大きくなるように設定される。
続いて、発光強度設定部112は、画素ごとに算出された発光強度候補値(LED(1,1)~LED(3,3))について、制御エリアごとに最大値を判定する。そして、発光強度設定部112は、制御エリアごとの最大値を、当該制御エリアにおける発光強度代表値(LED2(1,1)~LED2(3,3))として算出する(S4)。上述のように、最大値の判定は、発光強度候補値に対する統計処理の一例である。
続いて、発光強度調整部113は、発光強度代表値を補正し、光源810の発光強度の最終的な値(LED3(1,1)~LED3(3,3))を決定する(S5)。そして、発光強度調整部113は、当該値を示す発光強度データを、バックライト制御部12および表示データ生成部13に供給する。
バックライト制御部12は、バックライト発光強度決定部11(より具体的には、発光強度調整部113)から発光強度データを取得する。そして、バックライト制御部12は、発光強度データに示された発光強度(LED3(1,1)~LED3(3,3))によって、光源810を、制御エリア(Area(1,1)~Area(3,3))ごとに個別に制御する。このように、バックライト制御部12は、発光強度データに基づいて、バックライト81の各制御エリアの発光強度を独立して制御する(S6)。
輝度分布算出部130は、バックライト発光強度決定部11から発光強度データを取得する。輝度分布算出部130は、発光強度データに基づいて、表示パネル82(例:液晶パネル)上の輝度分布を算出する(S7)。
画像データ補正部131は、表示パネル82上の輝度分布に基づいて、入力画像データを補正し、補正後画像データを生成する(S8)。例えば、ある光源810の発光強度が小さく設定された場合には、当該光源810を含む部分表示エリアの輝度が不足しうる。
このような輝度不足を補うためには、当該部分表示エリアに対応する位置における入力画像の各画素の階調値をより高い値に補正することが好ましい。例えば、画像データ補正部131は、輝度分布算出部130によって算出された、ある画素における表示パネル82上の輝度が、バックライト81の全ての光源810が最大輝度で点灯された場合の、当該ある画素における表示パネル82上の輝度の1/2の輝度であった場合には、上記階調値を2倍にする。
画像データ補正部131は、このような階調値の補正を行って、補正後画像を生成する。そして、画像データ補正部131は、当該補正後画像を示すデータを、補正後画像データとして生成する。画像データ補正部131は、補正後画像データを表示パネル駆動部14に供給する。表示パネル駆動部14は、補正後画像データを表示パネル82に供給し、当該表示パネル82を駆動する(S9)。その結果、表示パネル82に、補正後画像を表示させることができる。
但し、補正後画像データの補正(入力画像の階調値の補正)が必要でない場合、表示データ生成部13を省略することもできる。この場合、表示パネル駆動部14は、表示パネル82に入力画像データを供給し、当該表示パネル82を駆動する。つまり、表示パネル82に、入力画像を表示させることができる。
(比較例におけるバックライト点灯イメージ)
図6は、比較例としての表示装置1rにおけるバックライト点灯イメージの一例を示す図である。表示装置1rでは、従来技術によって光源810の発光強度が設定されている。以下の例では、25個(5×5個)の制御エリア(Area(1,1)~Area(5,5))が設けられている場合を考える。また、図3と同様に、各制御エリアの中心に、1つの光源810が含まれているものとする。また、光源810の発光強度(以下、LED発光強度)を、LED点灯率(単位:%)で表す。
図6は、比較例としての表示装置1rにおけるバックライト点灯イメージの一例を示す図である。表示装置1rでは、従来技術によって光源810の発光強度が設定されている。以下の例では、25個(5×5個)の制御エリア(Area(1,1)~Area(5,5))が設けられている場合を考える。また、図3と同様に、各制御エリアの中心に、1つの光源810が含まれているものとする。また、光源810の発光強度(以下、LED発光強度)を、LED点灯率(単位:%)で表す。
図6では、動画像が、「黒色(低階調)の背景に対して、白色(高階調)の矩形の物体が、水平方向(紙面右方向)に移動する」様子を表現している場合が例示されている。図6の表示画面には、時刻ta、tb、tcの順に、当該動画像の1フレームを示す画像(入力画像)が表示されている。
表示画面において、白色の矩形の物体(以下、移動物体)は、高階調領域HGAによって表されている。また、図6には、バックライト81の点灯の様子を模式的に示す「バックライト点灯イメージ」が示されている。バックライト点灯イメージでは、各時刻における表示画面と、当該表示画面に対応するバックライト81の点灯の様子とが合わせて示されている。
時刻taおよびtbでは、基準制御エリアSCA(高階調領域HGAの表示に関わる制御エリア)は、Area(3,3)である。このため、高輝度位置HIP(高階調領域HGAに対応する部分の位置)も、Area(3,3)(基準制御エリアSCA)内に位置している。
これに対して、時刻tcでは、時間経過に伴う移動物体の移動に伴い、基準制御エリアSCAは、Area(4,3)に変更されている。このため、高輝度位置HIPも、Area(4,3)(基準制御エリアSCA)内に位置している。
従来技術では、各制御エリアに対応する部分表示エリアに表示される画像の最高階調値または平均階調値などを用いて、LED発光強度が決定(算出)されていた。図6の「発光強度計算結果」は、従来技術において決定された、各制御エリアにおけるLED発光強度を示す。
時刻taおよびtbでは、Area(3,3)(基準制御エリアSCA)の発光強度のみが「100」に設定され、その他の制御エリアの発光強度は全て「0」に設定されている。また、時刻tcでは、Area(4,3)(基準制御エリアSCA)の発光強度のみが「100」に設定され、その他の制御エリアの発光強度は全て「0」に設定されている。
そして、LED発光強度が決定された後、制御エリア間の輝度差を緩和するように(ハローを低減するように)、発光強度が補正される。図6の「発光強度補正値」は、従来技術において当該補正が行われた後の、各制御エリアにおけるLED発光強度を示す。
時刻taおよびtbでは、Area(3,3)(基準制御エリアSCA)に隣接する8つの制御エリアでは、発光強度が30に補正されている。また、Area(3,3)に隣接しない16個の制御エリア(バックライト81の周縁部)では、発光強度が10に補正されている。このように、発光輝度補正値は、基準制御エリアSCAに対して上下対称かつ左右対称に設定されている。
これに対して、時刻tcでは、Area(4,3)(基準制御エリアSCA)に隣接する8つの制御エリアでは、発光強度が30に補正されている。また、Area(4,3)に隣接しない制御エリアのうち、バックライト81の左端部を除いた11個の制御エリア(バックライト81の周縁部)では、発光強度が10に補正されている。なお、バックライト81の左端部の5個の制御エリアでは、発光強度は補正されず0のままである。
以上のように、従来技術では、各制御エリア内の最高階調値または平均階調値が変化しない限り、各制御エリア内の発光強度は変化せず、一定に維持される(参照:時刻ta,tb)。つまり、従来技術では、基準制御エリアSCA内の高輝度位置HIPの変化に応じて、基準制御エリアSCA以外の制御エリア(以下、非基準制御エリア)の発光強度を変化させるように構成されていない。
その理由の1つは、従来技術では、入力画像の全ての画素の読み込みが完了しないと、全ての制御エリアにおけるLED発光強度を決定できないためである。また、LED発光強度の決定後において、当該発光強度を補正する処理(補正処理)として複雑な処理を行う必要がある。このため、従来技術では、LED発光強度の決定時からバックライト81の点灯までに要する時間(遅延時間)が長くなってしまう。
従来技術では、基準制御エリアSCA(Area(3,3))に対応する部分表示エリア内において、時間の経過に伴って高階調領域HGAの位置が変化している(移動物体が移動している)にも関わらず、当該基準制御エリアSCAの発光強度が変更されない(参照:時刻ta,tb)。換言すれば、従来技術では、高輝度位置HIPが、基準制御エリアSCA内のどの位置にあるかまでは考慮されていない。
このため、バックライト81における光の分布の形状は、高階調領域HGA(高輝度位置HIP)に対して非対称となる傾向にある(参照:時刻taにおけるバックライト点灯イメージに示された、上下方向および左右方向の矢印)。それゆえ、表示画面の鑑賞者にとって不自然なハローが生じる。
また、高階調領域HGAが属する部分表示エリアが変更された瞬間(高階調領域HGAが部分表示エリアをまたいだ瞬間)、全ての制御エリアにおけるLED発光強度が急に変更される。換言すれば、高輝度位置HIPが属する制御エリアが変更された瞬間(高輝度位置HIPが制御エリアをまたいだ瞬間)、各制御エリアにおけるLED発光強度が急に変更される。また、点灯させるべき光源810の組み合わせが急に変更される(参照:時刻tb、tc)。そのため、表示画面にちらつきが生じる。
このように、従来技術では、不自然なハローおよびちらつきが表示画面に生じるため、表示画像(表示画面に表示される画像)の画質の劣化が生じうる。
(表示装置1の効果)
図7は、表示装置1におけるバックライト点灯イメージの一例を示す図である。図7の例においても、各制御エリアおよび光源810の配置は、図6と同様である。また、時間の経過に伴う高階調領域HGAの位置の変化(移動物体の移動)の様子も、図6と同様である。
図7は、表示装置1におけるバックライト点灯イメージの一例を示す図である。図7の例においても、各制御エリアおよび光源810の配置は、図6と同様である。また、時間の経過に伴う高階調領域HGAの位置の変化(移動物体の移動)の様子も、図6と同様である。
図7には、時刻ta、tb、tcのそれぞれにおける、(i)各制御エリアのLED発光強度(発光強度計算結果)、および、(ii)バックライト点灯イメージが示されている。図7におけるLED発光強度は、上述のLED3(i,j)(バックライト発光強度決定部11によって設定された、光源810の発光強度の最終的な値)を示す。
上述のように、バックライト発光強度決定部11は、距離d(各画素と各制御エリアの中心との間の距離)に基づいて、LED発光強度を設定できる。従って、高輝度位置HIPが、1つの基準制御エリアSCA内のどの位置にあるかを考慮して、LED発光強度を設定(制御)できる。
つまり、バックライト発光強度決定部11は、入力画像の変化に伴う、1つの基準制御エリアSCA内における高輝度位置HIPの変化に応じて、複数の制御エリアのそれぞれのLED発光強度を設定できる。例えば、バックライト発光強度決定部11は、高輝度位置HIPの変化に応じて、基準制御エリアSCAのLED発光強度を設定する。
具体的には、バックライト発光強度決定部11は、複数の制御エリアのうち、基準制御エリアSCAのLED発光強度を最も高くする。つまり、バックライト発光強度決定部11は、入力画像の高階調領域HGAを最も明るく表示する。
また、バックライト発光強度決定部11は、高輝度位置HIPが基準制御エリアSCAの周縁部に近づくほど、当該基準制御エリアのLED発光強度を低下させる。
例えば、時刻taでは、高輝度位置HIPは基準制御エリアSCA(Area(3,3))の中心付近に位置している。この場合、当該基準制御エリアSCAにおけるLED発光強度は「89」であった。これに対して、時刻tbでは、高輝度位置HIPは基準制御エリアSCA(Area(3,3))の周縁部付近(具体的には右端付近)に位置している。この場合、当該基準制御エリアSCAにおけるLED発光強度は「75」であった。
なお、時刻tcにおける基準制御エリアSCA(Area(4,3))は、時刻tbにおける基準制御エリアSCA(Area(3,3))に隣接する制御エリアである。時刻tcでは、高輝度位置HIPは、当該基準制御エリアSCA(Area(4,3))の周縁部付近(具体的には左端付近)に位置している。この場合においても、当該基準制御エリアSCAにおけるLED発光強度は「75」であった。
また、バックライト発光強度決定部11は、基準制御エリアSCAにおける高輝度位置HIPの変化に応じて、非基準制御エリア(基準制御エリアSCA以外の制御エリア)のLED発光強度を制御する。具体的には、バックライト発光強度決定部11は、非基準制御エリアのうち、高輝度位置HIPに近い制御エリアほど、そのLED発光強度を高める。
以上のように、バックライト発光強度決定部11は、高階調領域HGAの移動に伴って、LED発光強度を動的に(滑らかに、かつ、リアルタイムに)変化させることができる。それゆえ、LED発光強度を動的に変化させることにより、ハローの形状を高階調領域HGAに対して対称に近い形状とすることができる(参照:時刻taにおけるバックライト点灯イメージに示された、上下方向および左右方向の矢印)。すなわち、ハローの不自然さが解消される。
また、上述のように、高輝度位置HIPが基準制御エリアSCAの周縁部に近づくほど、当該基準制御エリアのLED発光強度が低く設定される(参照:時刻ta、tb)。それゆえ、高階調領域HGAが部分表示エリアをまたいだ瞬間(高輝度位置HIPが制御エリアをまたいだ瞬間)においても、各制御エリアにおけるLED発光強度の変化は、従来技術とは比べて緩やかとなる(参照:時刻tb、tc)。その結果、表示画面に生じるちらつきを、従来技術に比べて大幅に低減できる。
以上のように、バックライト発光強度決定部11によれば、表示画面に生じる不自然なハローおよびちらつきを、従来技術に比べて抑制できる。すなわち、表示画像の画質の劣化を抑制できる。
また、バックライト発光強度決定部11では、従来技術とは異なり、「(1)各制御エリアのLED発光強度を設定する」→「(2)基準制御エリアSCAの周囲のLED発光強度を補正する」という、2段階の処理を行う必要がない。すなわち、バックライト発光強度決定部11では、従来技術における補正処理(従来技術においてハローを低減するための処理)を行う必要がない。
このため、バックライト発光強度決定部11の計算コストを、従来技術に比べて低減できる。加えて、バックライト発光強度決定部11を実現するための回路の規模を、従来技術に比べて低減できることもできる。
ところで、特許文献1の技術(従来技術の一例)では、動きベクトルを用いてLED発光強度が設定されていた。そして、動きベクトルを算出するためには、少なくとも2フレームの動画像(2つの入力画像)が必要である。つまり、特許文献1の技術では、LED発光強度を設定するために、少なくとも2フレームの動画像が必要であった。それゆえ、特許文献1の技術では、遅延時間が長くなることが避けられない。
これに対して、バックライト発光強度決定部11では、1つの入力画像に対しても、LED発光強度を設定することが可能である。それゆえ、従来技術に比べて、遅延時間を十分に短くすることもできる。
さらに、バックライト発光強度決定部11によれば、従来技術とは異なり、LED発光強度の分布において、1つの制御エリア(特に基準制御エリアSCA)のみに当該LED発光強度の大きな値が集中しにくくなる。それゆえ、表示装置1(特にバックライト81)の負担を少なくできる。また、表示装置1の消費電力を削減することもできる。
実施形態1では、簡単のために、高階調領域HGAのサイズが、制御エリアのサイズよりも小さい場合を例示した。但し、高階調領域HGAのサイズは、制御エリアのサイズ以上であってもよい。この場合にも、同様の効果が得られる。
〔変形例〕
高階調領域HGAは、1個の画素(高階調画素)のみによって構成されていてもよい。図8は、1個の画素のみによって高階調領域HGAが構成されている場合を示す図である。図8では、高階調領域HGAは、1個の画素P(13,13)のみによって構成されている。この場合にも、実施形態1と同様の効果が得られる。
高階調領域HGAは、1個の画素(高階調画素)のみによって構成されていてもよい。図8は、1個の画素のみによって高階調領域HGAが構成されている場合を示す図である。図8では、高階調領域HGAは、1個の画素P(13,13)のみによって構成されている。この場合にも、実施形態1と同様の効果が得られる。
なお、1個の高階調画素に対する発光制御の処理を繰り返すことで、複数の高階調画素によって構成されている高階調領域HGA(例:図3の高階調領域HGA)に対する発光制御の処理を行うこともできる。
〔変形例〕
実施形態1では、画素ごとに算出されたLED(i,j)に対する統計処理の一例として、LED(i,j)の最大値を判定する処理を例示した。但し、当該統計処理は、最大値を判定する処理に限定されない。一例として、当該統計処理は、LED(i,j)の平均値を算出する処理であってよい。
実施形態1では、画素ごとに算出されたLED(i,j)に対する統計処理の一例として、LED(i,j)の最大値を判定する処理を例示した。但し、当該統計処理は、最大値を判定する処理に限定されない。一例として、当該統計処理は、LED(i,j)の平均値を算出する処理であってよい。
つまり、発光強度設定部112は、LED(i,j)の平均値を、LED2(i,j)として算出してもよい。図9は、一変形例に係る距離算出部110~発光強度設定部112の処理の一例を概略的に示すプログラムコードである。距離算出部110および発光強度算出部111の処理は、図4と同様である。
図9に示されている変数も、以下の説明と必ずしも一致しないことに留意されたい。「図10のLED(i,j)」の最終的な値が、以下の説明におけるLED2(i,j)に相当する。
図9に示されるように、発光強度設定部112は、各制御エリアにおいて、各画素のLED(i,j)の値(tmp)を加算していく。そして、発光強度設定部112は、各制御エリアにおいて、tmpの総和(tmpsum)を算出する。
続いて、発光強度設定部112は、tmpsumを表示エリアの総画素数(例:30×30=900)によって除算し、各制御エリアにおけるLED(i,j)の平均値を算出する。つまり、発光強度設定部112は、LED2(i,j)=tmpsum/900として、LED2(i,j)(LED2(1,1)~LED2(3,3)のそれぞれ)を算出する。
なお、tmpsumを各部分表示エリアの総画素数(例:10×10=100)によって除算し、各制御エリアにおけるLED(i,j)の平均値を算出することもできる。つまり、発光強度設定部112は、LED2(i,j)=tmpsum/100として、LED2(i,j)(LED2(1,1)~LED2(3,3)のそれぞれ)を算出してもよい。
〔変形例〕
実施形態1とは異なり、バックライト81はエッジ型であってもよい。エッジ型のバックライトとは、バックライト81の周縁部にのみ複数の光源810が配置されたバックライトを意味する。エッジ型のバックライト81を用いた場合も、同様の効果が得られる。
実施形態1とは異なり、バックライト81はエッジ型であってもよい。エッジ型のバックライトとは、バックライト81の周縁部にのみ複数の光源810が配置されたバックライトを意味する。エッジ型のバックライト81を用いた場合も、同様の効果が得られる。
図10の(a)および(b)はそれぞれ、エッジ型のバックライト81を備えた表示装置1uおよび1vを示す。図10の(a)に示されるように、光源810は、バックライト81の下端部のみに配置されていてもよい。また、図10の(b)に示されるように、光源810は、バックライト81の上端部および下端部に配置されていてもよい。
表示装置1uでは、バックライト81が水平方向のみに3分割されて、3つの制御エリアが設定されている。但し、バックライト81を垂直方向のみに分割して、複数の制御エリアを設定してもよい。表示装置1vでは、バックライト81が6分割されて、6つの制御エリアが設定されている。具体的には、バックライト81が水平方向に3分割され、かつ、垂直方向に2分割されて、6つの制御エリアが設定されている。
このように、バックライト81に複数の制御エリアを設定する場合において、垂直方向の分割数と水平方向の分割数とは、異なっていてもよい。また、複数の制御エリアのサイズは、異なっていてもよい。
〔実施形態2〕
発光強度算出部111は、LUT(Look-Up Table,ルックアップテーブル)を用いて、距離dに応じたLED(i,j)を設定してもよい。当該LUTは、LED(i,j)の2次元的な分布を示す2次元LUTであればよい。
発光強度算出部111は、LUT(Look-Up Table,ルックアップテーブル)を用いて、距離dに応じたLED(i,j)を設定してもよい。当該LUTは、LED(i,j)の2次元的な分布を示す2次元LUTであればよい。
図11の(a)~(c)はそれぞれ、LUT1~LUT3(異なるLUT)によって示されるLED(i,j)の2次元的な分布を示すグラフである。LUTは、(i)距離d=0の位置にピーク値が存在しており、かつ、(ii)距離dが大きくなるほど値が小さくなる、LED(i,j)の分布を示すものであればよい。一例として、2次元的なガウス分布(以下、単にガウス分布)を用いることで、このような分布を実現できる。
LUT1~LUT3はそれぞれ、半値幅が異なるガウス分布を示す。具体的には、LUT1は、半値幅が最も狭いガウス分布(以下、第1ガウス分布)を示す。また、LUT3は、半値幅が最も広いガウス分布(以下、第3ガウス分布)を示す。また、LUT2は、半値幅が第1ガウス分布よりも広く、かつ、第3ガウス分布よりも狭いガウス分布(以下、第2ガウス分布)を示す。
但し、LUTによって示されるLED(i,j)の2次元的な分布は、ガウス分布に限定されない。当該分布は、実験的または設計的に設定されてもよい。また、LUTは、例えば記憶部90に格納されてよい。記憶部90に格納されたLUTは、ユーザによって変更可能であってよい。
図12は、実施形態2におけるバックライト点灯イメージを示す。具体的には、図12の(a)~(c)はそれぞれ、LUT1~LUT3を用いた場合に得られるバックライト点灯イメージを示す。図12に示されるように、発光強度算出部111によって使用されるLUTを変更することで、各制御エリアのLED発光強度(発光強度計算結果)を変更できる。つまり、バックライト81の点灯パターンを変更できるので、表示画面におけるハローおよびちらつきの発生具合を変更できる。
(第1の例)
表示装置1には、周囲の照度を検出する照度センサ(不図示)が設けられていてもよい。この場合、発光強度算出部111は、照度センサによって検出された照度(以下、Ls)に基づいて、LUT1~LUT3から1つのLUTを選択できる。
表示装置1には、周囲の照度を検出する照度センサ(不図示)が設けられていてもよい。この場合、発光強度算出部111は、照度センサによって検出された照度(以下、Ls)に基づいて、LUT1~LUT3から1つのLUTを選択できる。
例えば、Lsが十分に大きい場合(周囲環境が特に明るい場合)には、表示画面にハローが生じたとしても、当該ハローは目立ちにくい。この場合、図12の(a)に示されるように、LUT1を用いて、表示画面のコントラストを高くしてもよい。従って、発光強度算出部111は、Lsが第1照度閾値以上である場合には、LUT1を選択してよい。
他方、Lsが十分に小さいことが検出された場合(周囲環境が特に暗い場合)には、表示画面に生じたハローは目立ちやすい。この場合、図12の(b)に示されるように、LUT3を用いて、表示画面のコントラストを低くすることが好ましい。従って、発光強度算出部111は、Lsが第2照度閾値以下である場合には、LUT3を選択してよい。なお、第2照度閾値は、第1照度閾値よりも小さい値に設定される必要がある。
また、Lsが第2照度閾値よりも大きく、かつ、第1照度閾値よりも小さい場合には、発光強度算出部111は、LUT2を選択してよい。このように、LUT2は、周囲環境の明るさが中程度である場合に用いられてよい。
(第2の例)
表示装置1(制御部10)には、高階調領域HGAの面積を算出する面積算出部(不図示)が設けられていてもよい。高階調領域HGAの面積の算出は、公知のアルゴルズムによって行われてよい。この場合、発光強度算出部111は、面積算出部によって検出された高階調領域HGAの面積(以下、Ss)に基づいて、LUT1~LUT3から1つのLUTを選択できる。
表示装置1(制御部10)には、高階調領域HGAの面積を算出する面積算出部(不図示)が設けられていてもよい。高階調領域HGAの面積の算出は、公知のアルゴルズムによって行われてよい。この場合、発光強度算出部111は、面積算出部によって検出された高階調領域HGAの面積(以下、Ss)に基づいて、LUT1~LUT3から1つのLUTを選択できる。
例えば、Ssが十分に大きい場合には、表示画面に生じたハローは目立ちにくい。従って、発光強度算出部111は、Ssが第1面積閾値以上である場合には、LUT1を選択してよい。
他方、Ssが十分に小さい場合には、表示画面に生じたハローは目立ちやすい。従って、発光強度算出部111は、Ssが第2面積閾値以下である場合には、LUT3を選択してよい。なお、第2面積閾値は、第1面積閾値よりも小さい値に設定される必要がある。
また、Ssが第2面積閾値よりも大きく、かつ、第1面積閾値よりも小さい場合には、発光強度算出部111は、LUT2を選択してよい。このように、LUT2は、面積Ssが中程度である場合に用いられてよい。
〔ソフトウェアによる実現例〕
表示装置1の制御ブロック(特に制御部10)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
表示装置1の制御ブロック(特に制御部10)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、表示装置1は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも1つのプロセッサ(制御装置)を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも1つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の一態様の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本開示の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
〔まとめ〕
本開示の態様1に係る表示装置(1)は、互いに独立して発光強度を変更可能な複数の制御エリア(Area(i,j))(例えば、図7ではArea(1,1)~Area(5,5))に分割されたバックライト(81)と、前記制御エリアごとに、前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部(バックライト発光強度決定部11およびバックライト制御部12)と、を備え、入力画像における、他の領域よりも階調値が高い領域を高階調領域(HGA)とし、前記複数の制御エリアのうち、前記高階調領域の表示に関わる制御エリアを基準制御エリア(SCA)(例えば図7において、時刻ta・tbではArea(3,3),時刻tcではArea(4,3))とし、前記基準制御エリアにおける、前記高階調領域に対応する部分の位置を高輝度位置(HIP)とし、前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける、前記入力画像の変化に伴う前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリア以外の制御エリアの発光強度を制御し、前記高輝度位置に近い制御エリアほど、その発光強度を高める。
本開示の態様1に係る表示装置(1)は、互いに独立して発光強度を変更可能な複数の制御エリア(Area(i,j))(例えば、図7ではArea(1,1)~Area(5,5))に分割されたバックライト(81)と、前記制御エリアごとに、前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部(バックライト発光強度決定部11およびバックライト制御部12)と、を備え、入力画像における、他の領域よりも階調値が高い領域を高階調領域(HGA)とし、前記複数の制御エリアのうち、前記高階調領域の表示に関わる制御エリアを基準制御エリア(SCA)(例えば図7において、時刻ta・tbではArea(3,3),時刻tcではArea(4,3))とし、前記基準制御エリアにおける、前記高階調領域に対応する部分の位置を高輝度位置(HIP)とし、前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける、前記入力画像の変化に伴う前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリア以外の制御エリアの発光強度を制御し、前記高輝度位置に近い制御エリアほど、その発光強度を高める。
上記の構成によれば、基準制御エリア内の高輝度位置の変化に応じて基準制御エリア以外の制御エリア(上述の非基準制御エリア)の発光強度を変化させない構成と比べ、基準制御エリア内の高輝度位置が移動したときに生じ得る不自然なハローの発生を抑制できる。また、基準制御エリアが任意の制御エリアから隣接する制御エリアへと変化したときに生じ得る表示のちらつきを抑制できる。それゆえ、上記表示装置によれば、表示される画像の画質劣化を抑制できる。
さらに、本開示の態様2に係る表示装置では、前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリアの発光強度を制御しても構わない。
上記の構成によれば、基準制御エリアの発光強度についても、基準制御エリアにおける高輝度位置の変化に応じて制御される。それゆえ、上述の不自然なハローの発生、および表示のちらつきがさらに抑制可能となる。
さらに、本開示の態様3に係る表示装置では、前記バックライト制御部は、前記高輝度位置が前記基準制御エリアの周縁部に近づくほど、前記基準制御エリアの発光強度を低下させても構わない。
上記の構成によれば、上述の不自然なハローの発生、および表示のちらつきをより精度良く抑制できる。
さらに、本開示の態様4に係る表示装置では、前記バックライト制御部は、前記複数の制御エリアのうち、前記基準制御エリアの発光強度を最も高くしても構わない。
上記の構成によれば、入力画像の高階調領域を最も明るく表示できる。
さらに、本開示の態様5に係る表示装置では、前記複数の制御エリアのそれぞれは、1以上の光源(810)を含み、前記バックライト制御部は、前記制御エリアごとに、前記1以上の光源の発光強度を制御しても構わない。
上記の構成によれば、光源の発光強度を制御することで、各制御エリアの発光強度を制御できる。
なお、本開示の各態様に係る表示装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記表示装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記表示装置をコンピュータにて実現させる表示装置のバックライト制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の一態様の範疇に入る。
〔付記事項〕
本開示の一態様は上述した各実施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形態についても本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本開示の一態様は上述した各実施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形態についても本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
〔本開示の別の表現〕
なお、本開示の一態様は、以下のようにも表現できる。
なお、本開示の一態様は、以下のようにも表現できる。
すなわち、本開示の一態様に係る画像表示装置は、複数の表示素子を含む表示パネルと、複数の制御エリアに分割され該制御エリアごとに発光強度を制御可能なバックライトと、入力画像を入力する画像入力部と、前記入力画像に応じて前記各制御エリアの発光強度を決定するバックライト発光強度決定部と、前記入力画像および前記各制御エリアの発光強度に基づいて表示データを生成する表示データ生成部と、前記表示データに基づいて前記表示パネルを駆動する表示パネル駆動部と、前記各制御エリアの発光強度に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、を備え、前記入力画像として前記複数の制御エリアの何れかの制御エリア内の中心以外の位置の1ピクセルが高階調ピクセルであり、その他のピクセルは低諧調ピクセルである画像が入力された場合、前記バックライト発光強度決定部は、前記高階調ピクセルが含まれる前記制御エリアの発光強度を最も高くし、その他の前記制御エリアについては前記高階調ピクセルに近い前記制御エリアほど発光強度を高くする。
また、本開示の一態様に係る画像表示装置は、複数の表示素子を含む表示パネルと、複数の制御エリアに分割されたバックライトであって、各前記制御エリアは、該制御エリア内に該制御エリアに属する1以上の光源を有し、前記制御エリアごとに該制御エリアに属する前記1以上の光源の発光強度を制御可能なバックライトと、入力画像を入力する画像入力部と、前記入力画像に応じて前記各制御エリアに属する前記1以上の光源の発光強度を決定するバックライト発光強度決定部と、前記入力画像および前記光源の発光強度に基づいて表示データを生成する表示データ生成部と、前記表示データに基づいて前記表示パネルを駆動する表示パネル駆動部と、前記光源の発光強度に基づいて前記バックライトを制御するバックライト制御部と、を備え、前記入力画像として前記複数の制御エリアの何れかの制御エリア内の中心以外の位置の1ピクセルが高階調ピクセルであり、その他のピクセルは低諧調ピクセルである画像が入力された場合、前記バックライト発光強度決定部は、前記高階調ピクセルが含まれる前記制御エリアに属する前記1以上の光源の発光強度を最も高くし、その他の前記制御エリアについては前記高階調ピクセルに近い前記制御エリアほど該制御エリアに属する前記1以上の光源の発光強度を高くする。
Claims (5)
- 互いに独立して発光強度を変更可能な複数の制御エリアに分割されたバックライトと、
前記制御エリアごとに、前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部と、を備え、
入力画像における、他の領域よりも階調値が高い領域を高階調領域とし、
前記複数の制御エリアのうち、前記高階調領域の表示に関わる制御エリアを基準制御エリアとし、
前記基準制御エリアにおける、前記高階調領域に対応する部分の位置を高輝度位置とし、
前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける、前記入力画像の変化に伴う前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリア以外の制御エリアの発光強度を制御し、前記高輝度位置に近い制御エリアほど、その発光強度を高める、表示装置。 - 前記バックライト制御部は、前記基準制御エリアにおける前記高輝度位置の変化に応じて、前記基準制御エリアの発光強度を制御する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記バックライト制御部は、前記高輝度位置が前記基準制御エリアの周縁部に近づくほど、前記基準制御エリアの発光強度を低下させる、請求項2に記載の表示装置。
- 前記バックライト制御部は、前記複数の制御エリアのうち、前記基準制御エリアの発光強度を最も高くする、請求項1から3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記複数の制御エリアのそれぞれは、1以上の光源を含み、
前記バックライト制御部は、前記制御エリアごとに、前記1以上の光源の発光強度を制御する、請求項1から4のいずれか1項に記載の表示装置。
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18861158 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18861158 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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