WO2020012938A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2020012938A1
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equal
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和彦 迫
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株式会社ジャパンディスプレイ
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Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • Patent Document 1 a display device that performs gamma correction for increasing the luminance of a low gradation area included in a display image to improve the visibility of a low gradation area.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a display device capable of displaying images more clearly.
  • a display device includes a display portion provided with a plurality of pixels including subpixels of a first color, a subpixel of a second color, and a subpixel of a third color;
  • a calculation unit that calculates the saturation of the pixel by applying a small gain that corrects a lower gradation as the input gradation of the pixel whose saturation is equal to or less than a predetermined value is equal to or higher than a first threshold, as the gradation is higher
  • a correction unit that performs a gradation correction that applies a large gain to correct the gradation higher as the gradation is lower when the input gradation of the pixel is equal to or less than a second threshold.
  • a display device includes a display portion provided with a plurality of pixels including a first color sub-pixel, a second color sub-pixel, and a third color sub-pixel;
  • a calculating unit that calculates the luminance of the pixel based on the above, when the input gradation of the pixel whose luminance is equal to or less than a predetermined value is equal to or more than a first threshold, a small gain that corrects the gradation lower as the gradation is higher
  • a correction unit that performs a gradation correction that applies a large gain that corrects the gradation higher as the gradation is lower when the input gradation of the pixel is equal to or smaller than a second threshold.
  • a display device includes a display portion provided with a plurality of pixels including a first color sub-pixel, a second color sub-pixel, and a third color sub-pixel; A calculating unit that calculates the saturation of the pixel and the luminance of the pixel based on the input gradation of the pixel whose saturation or the luminance is equal to or less than a predetermined value is equal to or higher than a threshold, and the higher the gradation, A correction unit for performing a gradation correction by applying a small gain for correcting the gradation to be low.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the image display panel according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of a relationship between a tone index and a gain value used as a correction coefficient for an input tone.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the input gradation and the output gradation after the correction by the gain shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the saturation index and the saturation effect index.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the saturation index and the saturation effect index.
  • FIG. 7 is a graph showing another example of the relationship between the tone index and the gain value.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the image display panel according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an
  • FIG. 8 shows the relationship between the input grayscale and the output grayscale when the gain in the range exceeding the second threshold shown in FIG. 3 and the gain below the second threshold shown in FIG. 7 are used in combination for correction. It is a graph.
  • FIG. 9 is a graph schematically illustrating a degree of output with respect to a predetermined maximum output of the light source.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the input gradation and the output gradation when the luminance of the pixel visually recognized on the image display surface is controlled by a combination of the correction of the BL lighting amount and the correction by the gain.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the input gradation and the output gradation after the correction by the gain shown in FIG. FIG.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the output gradation when the correction by the gain and the correction of the BL lighting amount shown in FIG. 7 are combined.
  • FIG. 13 is a diagram exemplifying a frame image when the input gradation is not corrected.
  • FIG. 14 is a diagram exemplifying a frame image when the input gradation is corrected according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of division of the image display surface.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between a plurality of light sources arranged in a light emitting region and a plurality of partial regions.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the division of the image display surface.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating another example of the correspondence between the plurality of light sources arranged in the light emitting region and the plurality of partial regions.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a display device that controls luminance according to external light.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the display device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the image display panel 40 according to the first embodiment.
  • the display device 10 according to the first embodiment includes a signal processing circuit 20, an image display panel driving unit 30, an image display panel 40, and a light source unit 60.
  • the signal processing circuit 20 sends a signal generated by applying a predetermined data conversion process to the input image signal according to the input image signal (RGB data) from the image output unit 12 of the control device 11 to each unit of the display device 10.
  • the image display panel driving unit 30 controls the driving of the image display panel 40 based on a signal from the signal processing circuit 20.
  • the light source unit 60 illuminates the image display panel 40 from behind.
  • the image display panel 40 displays an image using a signal from the image display panel driving unit 30 and light from the light source unit 60.
  • the image display panel 40 displays a frame image on an image display surface 41 for displaying an image.
  • an input image signal indicating the RGB gradation value of each of a plurality of pixels 48 forming one frame image is input to the signal processing circuit 20 as a unit within a predetermined period.
  • the signal processing circuit 20 outputs an output signal and a control signal based on the input image signal so that a frame image is displayed on the image display panel 40 within a predetermined one frame period.
  • the control signal is a signal for controlling the operation of the light source unit 60.
  • the light source unit 60 operates under the control of the signal processing circuit 20 according to the control signal, and emits light from a light emitting area 61 having a size corresponding to the image display surface 41.
  • the image display panel 40 a plurality of pixels 48 are arranged on the image display surface 41 in a two-dimensional matrix.
  • the image display panel 40 is a display unit in which the plurality of pixels 48 are provided.
  • FIG. 1 shows an example in which a plurality of pixels 48 are arranged in a matrix in an XY two-dimensional coordinate system.
  • the X direction is a row direction
  • the Y direction is a column direction, but is not limited thereto
  • the X direction may be a vertical direction and the Y direction may be a horizontal direction.
  • the pixel 48 has at least two of the first sub-pixel 49R, the second sub-pixel 49G, and the third sub-pixel 49B.
  • the first sub-pixel 49R displays a first color (for example, red).
  • the second sub-pixel 49G displays a second color (for example, green).
  • the third sub-pixel 49B displays a third color (for example, blue).
  • the first color, the second color, and the third color are not limited to red, green, and blue, but may be complementary colors, as long as the colors are different from each other.
  • the first sub-pixel 49R, the second sub-pixel 49G, and the third sub-pixel 49B are referred to as sub-pixels 49 when it is not necessary to distinguish between them. That is, one sub-pixel 49 is assigned one of three colors.
  • the image display panel 40 of the first embodiment is, for example, a transmission type color liquid crystal display panel.
  • a first color filter that allows the first color to pass is disposed between the first sub-pixel 49R and the image observer.
  • the image display panel 40 is provided with a second color filter that passes the second color between the second sub-pixel 49G and the image observer.
  • a third color filter that passes the third color is disposed between the third sub-pixel 49B and the image observer.
  • the image display panel driving unit 30 includes a signal output circuit 31 and a scanning circuit 32.
  • the image display panel driving section 30 holds the output signal by the signal output circuit 31 and sequentially outputs the output signal to the image display panel 40. More specifically, the signal output circuit 31 outputs an image signal having a predetermined potential according to the output signal from the signal processing circuit 20 to the image display panel 40.
  • the signal output circuit 31 is electrically connected to the image display panel 40 by a signal line DTL.
  • the scanning circuit 32 controls ON / OFF of a switching element for controlling the operation (light transmittance) of the sub-pixel 49 in the image display panel 40.
  • the switching element is, for example, a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).
  • TFT Thin Film Transistor
  • the light source unit 60 is disposed on the back of the image display panel 40.
  • the light source unit 60 illuminates the image display panel 40 by emitting light toward the image display panel 40.
  • the signal processing circuit 20 is a circuit in which circuit units corresponding to various functions such as an image analysis unit 21, a gradation correction unit 22, a signal output unit 23, and a light source control unit 24 are mounted.
  • Each configuration of the signal processing circuit 20 and the image display panel driving unit 30 is provided in the image display panel 40 by, for example, a chip-on-glass (COG) method.
  • COG chip-on-glass
  • the image analysis unit 21 analyzes an image (frame image) by performing various calculations based on RGB data (R, G, B) included in the input image signal. Specific calculation contents performed by the image analysis unit 21 will be described later.
  • the gradation correction unit 22 corrects the input image signal based on the calculation result of the image analysis unit 21.
  • the signal output unit 23 supplies an output signal corresponding to the output gradation (Rout, Gout, Bout) corrected by the gradation correction unit 22 to the signal output circuit 31.
  • the operation (light transmittance) of the sub-pixel 49 is controlled according to the output signal.
  • the light source control unit 24 controls the intensity of light emitted from the light source unit 60 to the image display panel 40.
  • the input gradation is (Rin, Gin, Bin).
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) is information that can be derived based on the input image signal.
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) is individually given to a plurality of pixels 48.
  • Rin corresponds to the gradation value of the first sub-pixel 49R.
  • Gin corresponds to the gradation value of the second sub-pixel 49G.
  • Bin corresponds to the gradation value of the third sub-pixel 49B. That is, the input image signal forming the frame image includes information from which input gradations (Rin, Gin, Bin) individually given to the plurality of pixels 48 can be derived.
  • the information from which the input gradation (Rin, Gin, Bin) can be derived is, for example, RGB data (R, G, B).
  • RGB data R, G, B
  • the image analysis unit 21 performs a process of dividing by the maximum value (Max) of the number of bits indicating each value of the RGB data (R, G, B) provided for each pixel 48 in the input image signal.
  • Max 255.
  • the image analysis unit 21 calculates Vmax and Vmin.
  • Vmax is the highest value among Rin, Gin, and Bin included in the input gradation (Rin, Gin, Bin) given to one pixel 48.
  • Vmin is the lowest value among Rin, Gin, and Bin included in the input gradation (Rin, Gin, Bin) given to one pixel 48.
  • the image analysis unit 21 determines whether the saturation index (S) is less than a predetermined value.
  • the predetermined value is an arbitrary value. In the first embodiment, the predetermined value is 0.3 or a value around 0.3 (0.2 ⁇ predetermined value ⁇ 0.4).
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the tone index (V) and the gain value (G) used as a correction coefficient for the input tone.
  • the saturation index (S) is less than the predetermined value
  • the image analysis unit 21 determines that the gain becomes less than 1 when the gradation index (V) is equal to or more than the first threshold (BL1), as shown in FIG.
  • the value (G) is derived.
  • the information indicating the relationship between the tone index (V) and the gain value (G) as shown in FIG. 3 is stored in the image analysis unit 21 or a storage area of the signal processing circuit 20 to which the image analysis unit 21 can refer. I have.
  • the calculation of the saturation index (S), the determination of whether the saturation index (S) is less than a predetermined value, and the derivation of the gain value (G) when the saturation index (S) is less than the predetermined value are performed by the input floor.
  • the adjustment is performed for each tone (Rin, Gin, Bin), that is, for each of the RGB data (R, G, B) individually given to the plurality of pixels 48.
  • the gain value (G) shown in FIG. 3 is such that as the gradation index (V) goes from the first threshold value (BL1) to the maximum value (1.0), the corresponding gain value (G) becomes the maximum value (1). .0). That is, as the range is closer to the maximum value (1.0) of the gradation index (V), the degree of decrease of the gain value (G) with respect to the increase of the first threshold value (BL1) increases.
  • G 1.0.
  • the gain value (G) shown in FIG. 3 is based on the first threshold value (BL1), and the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 from which the larger gradation index (V) is derived.
  • V Vmax. Therefore, the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 from which the larger gradation index (V) is derived is a higher gradation.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the input gray scale and the output gray scale after the correction by the gain (G) shown in FIG.
  • the tone correction unit 22 corrects the input tone (Rin, Gin, Bin) based on the derived gain value (G) and outputs the output tone (Rout, Gout), as shown in the following equation (3). , Bout).
  • the gain value (G) applied here is a gain value (G) individually derived for each (Rin, Gin, Bin).
  • (Rout, Gout, Bout) G ⁇ (Rin, Gin, Bin) (3)
  • the first threshold value (BL1) and the minimum gain value (D1) can be arbitrarily determined.
  • the first threshold value (BL1) is a value around 0.5 or 0.6 (0.5 ⁇ BL1 ⁇ 0.7).
  • the minimum gain value (D1) is 0.8 or a value around 0.8 (0.7 ⁇ D1 ⁇ 0.9).
  • the output gradation (Rout, Gout, Bout) of the first embodiment is output to the signal output circuit 31 via the signal output unit 23.
  • the signal output unit 23 may multiply (Rout, Gout, Bout) by Max to eliminate the change in the value performed by the image analysis unit 21 for convenience, or may not perform the process of multiplying Max.
  • the signal output unit 23 outputs to the signal output circuit 31 an output signal that can be interpreted as a signal indicating the gradation of each of the sub-pixels 49 included in the pixel 48 based on (Rout, Gout, Bout).
  • the saturation index (S) is less than the predetermined value
  • the gain value (G) is applied, so that the output of the pixel 48 whose gradation index (V) is equal to or more than the first threshold (BL1) is obtained.
  • the gray level is lower than the input gray level.
  • the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display surface 41 decreases.
  • the condition for applying the gain value (G) may be further added. For example, when the ratio of the pixels 48 whose luminance (Y) is equal to or less than ⁇ is equal to or greater than ⁇ among the input gradations (Rin, Gin, Bin) individually given to the plurality of pixels included in the frame image, Alternatively, equation (3) may be applied to the pixels 48 included in the frame image.
  • the image analysis unit 21 calculates the luminance (Y) based on, for example, the following equation (4).
  • the image analysis unit 21 may calculate the luminance (Y) based on Expression (5).
  • the image analysis unit 21 individually calculates the luminance (Y) of the plurality of pixels 48 included in the frame image, and determines whether the ratio of the pixels 48 whose luminance (Y) is equal to or smaller than ⁇ is equal to or larger than ⁇ .
  • Y 0.2126 ⁇ Rin + 0.7152 ⁇ Gin + 0.0722 ⁇ Bin (4)
  • Y 0.25 ⁇ Rin + 0.5 ⁇ Gin + 0.25 ⁇ Bin (5)
  • 0.2, where the maximum luminance is 1.0.
  • 0.5 (50%), where 1 (100%) is a case where all the pixels 48 included in the image display panel 40 are included. That is, there is a case where the ratio of the pixels 48 satisfying Y ⁇ 0.2 is 0.5 (50%) or more.
  • the image analysis unit 21 individually calculates the luminance (Y) of all the pixels 48 provided on the image display panel 40 based on the above equation (4) or (5).
  • the image analyzer 21 counts the number of pixels 48 that satisfy Y ⁇ 0.2.
  • the image analysis unit 21 divides the number of pixels 48 satisfying Y ⁇ 0.2 by the total number of pixels provided in the image display panel 40, and calculates the ratio of the pixels 48 satisfying Y ⁇ 0.2. The image analysis unit 21 determines whether the ratio of the pixels 48 satisfying the calculated Y ⁇ 0.2 is equal to or larger than ⁇ . ⁇ , ⁇ , the total number of pixels provided in the image display panel 40, and data relating to various expressions used in the calculation by the image analysis unit 21 are stored in the image analysis unit 21 or the signal processing circuit 20 that can be referred to by the image analysis unit 21. It is held in the storage area. Note that ⁇ and ⁇ can be changed as appropriate.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating an example of the relationship between the saturation index (S) and the saturation effect index (Sg).
  • the saturation index (S) is calculated based on the above equation (2), the image analysis unit 21 replaces the saturation effect index (Sg) as shown in FIG. ).
  • Information indicating the relationship between the saturation index (S) and the saturation effect index (Sg) is stored in the image analysis unit 21 or in a storage area of the signal processing circuit 20 to which the image analysis unit 21 can refer.
  • the saturation effect index (Sg) shown in FIG. 5 has the maximum value (1.0) when the saturation index (S) is equal to or less than the first saturation index (SL1) (S ⁇ SL1).
  • the saturation effect index (Sg) shown in FIG. 5 has the highest value (1.0) as the saturation index (S) larger than the first saturation index (SL1) approaches the second saturation index (SL2). ) To the lowest value (0). Further, the saturation effect index (Sg) shown in FIG. 5 becomes the lowest value (0) when the saturation index (S) is equal to or more than the second saturation index (SL2) (S ⁇ SL2).
  • FIG. 6 gradually disperses the linear change of the saturation effect index (Sg) in the first saturation index (SL1) and the second saturation index (SL2) in FIG. This is an example. For this reason, a linear graph bent at the first saturation index (SL1) and the second saturation index (SL2) in FIG. 5 is shown in FIG. 6 as the first saturation index (SL1) and the second saturation index. The graph includes a curve that curves near the index (SL2).
  • the first saturation index (SL1) and the second saturation index (SL2) can be arbitrarily determined.
  • the first saturation index (SL1) is set within a range of 0.0 to 0.3.
  • the second saturation index (SL2) is set within a range of 0.3 to 0.5.
  • the first chroma index (SL1) is equal to or less than the second chroma index (SL2) (SL1 ⁇ SL2).
  • the saturation effect index (Sg) functions as a correction value for the gain value (G).
  • the gain value (G) is corrected based on the following equation (6). That is, the image analysis unit 21 applies the gain value (G) derived as described above with reference to FIG. 3 as the pre-correction gain G1 to the right side of Expression (6) to obtain the saturation effect index (Sg). To calculate the corrected gain value G2.
  • the gradation correction unit 22 applies the corrected gain value G2 of Expression (6) as the gain value (G) of Expression (3).
  • G2 1.0 ⁇ (1.0 ⁇ G1) ⁇ Sg (6)
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) having a relatively low saturation Is applied to the pixel 48 to which the gain value (G) is given.
  • the saturation index (S) is equal to or less than the first saturation index (SL1) (S ⁇ SL1), that is, the “low saturation” determined based on the first saturation index (SL1).
  • the saturation effect index (Sg) having the maximum value (1.0) and the expression (6) substantially correspond to the expression (6).
  • the same gain value (G) as that without correction is obtained.
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) is corrected by Expression (3) using the uncorrected gain value (G).
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) is corrected by the equation (3) using the corrected gain value (G), which is compared with the case where the uncorrected gain value (G) is used.
  • the degree of reduction in gradation becomes relatively small.
  • the saturation index (S) is equal to or more than the second saturation index (SL2) (S ⁇ SL2), that is, when the saturation index (S) is equal to or more than the “high saturation reference” determined based on the second saturation index (SL2).
  • the gain value (G) becomes 0 by the saturation effect index (Sg) of the lowest value (0) and the equation (6). That is, the input gradation (Rin, Gin, Bin) and the output gradation (Rout, Gout, Bout) have the same value (1: 1) relationship.
  • Whether the gain value (G) is applied between low saturation and high saturation can be determined by determining whether the saturation index (S) is less than the predetermined value.
  • Sg saturation effect index
  • FIG. 7 is a graph showing another example of the relationship between the tone index (V) and the gain value (G).
  • the gain value (G) is equal to or less than 1.0, but the gain value (G) may include a value equal to or more than 1.0.
  • a gain value (G) that takes a value of 1.0 or more within a range where the gradation index (V) is equal to or less than the second threshold value (BL2) may be applied.
  • the gain value (G) shown in FIG. 7 takes a value of 1 or more when the gradation index (V) is equal to or less than the second threshold value (BL2) (V ⁇ BL2).
  • the gain value (G) shown in FIG. 7 takes the highest gain value (U). U> 1.0.
  • the highest gain value (U) is applied to the lowest non-zero gradation index (V).
  • the graph of the gain value (G) draws a curve that approaches 1 in inverse proportion from the highest gain value (U) as the gradation index (V) approaches the second threshold value (BL2).
  • the maximum gain value (U) is, for example, 8.0, but is not limited to this, and may be any value that exceeds 1.
  • the second threshold (BL2) can be arbitrarily determined within the range of the first threshold (BL1) or less (BL2 ⁇ BL1). In the first embodiment, the second threshold value (BL2) is set within a range of 0.2 to 0.5.
  • the gain value (G) shown in FIG. 7 is based on the second threshold value (BL2), and the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 from which the smaller gradation index (V) is derived.
  • V Vmax. Therefore, the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 from which the smaller gradation index (V) is derived is a lower gradation.
  • the gain value (G) shown in FIG. 7 is 1.0 when the gradation index (V) exceeds the second threshold value (BL2) (V> BL2), but is not limited thereto. .
  • a gain value (G) in a range exceeding the second threshold value (BL2) shown in FIG. 3 may be combined with a gain value (G) equal to or less than the second threshold value (BL2) shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a combination of the gain value (G) in the range exceeding the second threshold value (BL2) shown in FIG. 3 and the gain value (G) less than the second threshold value (BL2) shown in FIG. 6 is a graph showing a relationship between an input gradation and an output gradation in the case.
  • the highest gain value (U) is applied to (Rin, Gin, Bin) from which the lowest non-zero gradation index (V) is derived, and takes the maximum correction applicable gradation (Ua) shown in FIG. (Rin, Gin, Bin) where the lowest non-zero gradation index (V) is derived is one or more of the R, G, B gradation values included in the RGB data (R, G, B).
  • the application of the gain value (G) of 1.0 or more to the pixel 48 whose gradation index (V) is equal to or less than the second threshold value (BL2) depends on whether the saturation index (S) is less than a predetermined value. It is performed regardless of. That is, a gain value (G) of 1.0 or more is applied to the pixel 48 whose gradation index (V) is equal to or less than the second threshold value (BL2) regardless of the saturation index (S). ) Is less than the predetermined value, and the gain value (G) of 1.0 or less is applied to the pixel 48 whose gradation index (V) is equal to or more than the first threshold (BL1).
  • the output gradation is increased (increased with respect to the input gradation) corresponding to the gain value (G).
  • the gradation correction unit 22 determines that the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 whose saturation (saturation index (S)) is equal to or less than the predetermined (predetermined value) is equal to or greater than the first threshold (BL1).
  • a small gain value (G) for correcting the gradation as the gradation is higher is applied, and the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 is equal to or less than the second threshold (BL2).
  • FIG. 9 is a graph schematically showing a degree of output (BL lighting amount) with respect to a predetermined maximum output (1.0) of the light source unit 60.
  • the correction of the output by the gradation correction unit 22 is not limited to the correction of the input gradation by the equation (3).
  • the gradation correction unit 22 may lower the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display panel 40 by correcting the BL lighting amount.
  • FIG. 9 illustrates a low output (D2) corresponding to a luminance lower than the luminance of light obtained at a predetermined maximum output (1.0) of the light source unit 60.
  • D2 is, for example, a value corresponding to the minimum gain value (G) applied to the frame image, but can be appropriately changed within a range equal to or less than the value of the maximum output (1.0).
  • the BL lighting amount corresponding to the minimum gain value (G) is adopted as it is as the low output (D2), and the output gradation (Rout, Gout, Bout) is calculated using Expression (3), Unnecessary reduction in luminance due to correction of the BL lighting amount is applied.
  • the reduction in the BL lighting amount is uniformly applied to the image display surface 41. For this reason, even when the pixel 48 that does not need to lower the luminance is included in the frame image, the lowering of the luminance due to the correction of the BL lighting amount is applied more than necessary.
  • the light source control unit 24 controls the operation of the light source unit 60 to emit light corresponding to the BL lighting amount corrected by the gradation correction unit 22.
  • the light source control unit 24 controls the operation of the light source unit 60 so as to emit light corresponding to a predetermined maximum output (1.0) of the light source unit 60.
  • FIG. 10 shows the relationship between the input gradation and the output gradation when the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display surface 41 is controlled by a combination of the correction of the BL lighting amount and the correction by the gain value (G). It is a graph.
  • the maximum value of the output gradation (Rout, Gout, Bout) becomes a value corresponding to the low output (D2).
  • the gradation correction unit 22 performs the dimming process of reducing the lighting amount of the light source unit 60 as the process of applying a small gain value (G).
  • the combination of the input gradation (Rin, Gin, Bin) and the output gradation (Rout, Gout, Bout) similar to FIG. 8 is realized by the combination of the BL lighting amount and Expression (7).
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the input gradation and the output gradation after the correction by the gain (G) shown in FIG.
  • a gain value (G) that takes a value of 1 or more is combined with Expression (3). Is also good. That is, the output gradation (Rout, Gout, Bout) of the relatively low luminance pixel 48 whose gradation index (V) is equal to or less than the second threshold (BL2) is compared with the input gradation (Rin, Gin, Bin).
  • the correction of the output gradation (Rout, Gout, Bout) of the pixel 48 having a relatively high luminance at which the gradation index (V) becomes equal to or more than the first threshold (BL1) is omitted. It may be.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the output gradation when the correction by the gain (G) shown in FIG. 7 and the correction of the BL lighting amount are combined.
  • the correction of the input gradation (Rin, Gin, Bin) based on the gain value (G) in FIG. 7 may be combined with the correction of the BL lighting amount described with reference to FIG. That is, the relationship between the input gradation (Rin, Gin, Bin) and the output gradation (Rout, Gout, Bout) as shown in FIG. 11 is further combined with the condition for correcting the BL lighting amount to a low output (D2).
  • the maximum value of the gradation (Rout, Gout, Bout) may be a value corresponding to the low output (D2).
  • the gradation Ub shown in FIG. 12 may be the maximum correction application gradation (Ua) to which the effect of correcting the BL lighting amount to the low output (D2) is added, or the maximum output (1.0).
  • the output gradation (Rout, Gout, Bout) substantially equivalent to the maximum correction application gradation (Ua) can be obtained by processing such as multiplying the inverse of the value of the low output (D2) with respect to. May be.
  • the image analysis unit 21 may calculate the luminance (Y) instead of the gradation index (V). . In that case, the image analysis unit 21 calculates the luminance (Y) based on, for example, the above equation (4). The image analysis unit 21 may calculate the luminance (Y) based on the above equation (5). The luminance (Y) indicates the luminance of the pixel 48. Thus, the image analysis unit 21 functions as a calculation unit that calculates the luminance of the pixel 48.
  • the image processing unit 21 replaces the gradation index (V) in FIGS.
  • the relationship between the input gradation (Rin, Gin, Bin) and the output gradation (Rout, Gout, Bout) can be realized.
  • a gain value (G) of 1.0 or more may be applied to the pixel 48 whose luminance (Y) is equal to or less than the second threshold value (BL2) regardless of the saturation (S).
  • the gradation correction unit 22 determines that the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 whose luminance (luminance (Y)) is equal to or lower than the predetermined (predetermined value) is equal to or higher than the first threshold (BL1).
  • a smaller gain value (G) for correcting the tone lower as the tone is higher is applied.
  • It functions as a correction unit that performs gradation correction by applying a large gain value (G) that corrects the gradation as the gradation increases.
  • the image analysis unit 21 calculates the luminance (Y) instead of the gradation index (V)
  • the determination of “whether or not the saturation index (S) is less than a predetermined value” is made when “the luminance (Y) is Is less than a predetermined value? " In this case, the saturation index (S) is not used.
  • the saturation effect index (Sg) is assumed to be 1.0.
  • the luminance (Y) calculated based on the equation (4) or the equation (5) includes saturation information by a coefficient multiplied by Rin, Gin, and Bin. For this reason, information relating to the determination of low / medium / high saturation using the above-described saturation effect index (Sg) can be included in the luminance (Y). Therefore, when the image analysis unit 21 calculates the luminance (Y) instead of the gradation index (V), the correction of the gain value (G) including the saturation effect index (Sg) with reference to Expression (6) is omitted. You may.
  • both the gradation index (V) and the luminance (Y) are calculated, and one of them is a condition of the gradation correction. May be performed when the condition is satisfied.
  • the gradation correction when the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 is equal to or less than the second threshold value (BL2), the process of correcting the gradation higher as the gradation is lower is omitted. Is also good.
  • the gradation correction unit 22 determines that the input gradation (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 whose saturation (saturation index (S)) or luminance (luminance (Y)) is equal to or less than a predetermined (predetermined value) is equal to or smaller than the second. If the threshold value is equal to or more than one threshold value (BL1), a small gain value (G) for correcting a lower gradation as the gradation is higher may be applied.
  • FIG. 13 is a diagram exemplifying a frame image when the correction of the input gradation (Rin, Gin, Bin) is not performed.
  • a gradation difference between a high gradation area (the area of the front light FL1 shown in FIG. 13) and other areas.
  • the high gradation area may be visually recognized as a bright area like a whiteout.
  • the contrast may be low in other areas, and the contours of a plurality of objects included as a subject in the image may be crushed black, making it difficult to visually recognize.
  • FIG. 13 is a diagram exemplifying a frame image when the correction of the input gradation (Rin, Gin, Bin) is not performed.
  • the automobile CM is covered with the front light FL ⁇ b> 1, and is hardly visually recognized as a whiteout. Further, in FIG. 13, the horizon H is hardly seen as a black crush.
  • the area other than the front light FL1 satisfies Y ⁇ 0.2.
  • the ratio of the pixels 48 satisfying Y ⁇ 0.2 is 0.5 (50%) or more.
  • a dark portion (a region of the pixels 48 satisfying Y ⁇ 0.2) that has low contrast and is likely to be unclear is included in the image. Occupies more than half of the total area.
  • FIG. 14 is a diagram exemplifying a frame image when the input gradation (Rin, Gin, Bin) is corrected according to the first embodiment.
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) having relatively high luminance is corrected, and the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display surface 41 is corrected so as to decrease. For this reason, the brightness of the front light FL1 as illustrated in FIG. 13 is suppressed, and the high gradation area becomes smaller as in the front light FL2, and the automobile CM can be visually recognized well as shown in FIG. .
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) having a relatively low luminance is corrected, and the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display surface 41 is corrected to be increased. For this reason, the contrast is improved due to the increase in luminance, and the visibility is good even for those which are difficult to visually recognize, such as the horizon H in FIG.
  • condition that the expression (3) is applied includes “when the saturation index (S) is less than a predetermined value”, and the gain in consideration of the saturation effect index (Sg) by the expression (6).
  • the value (G) considering the saturation by the luminance (Y), the pixel 48 of the input gradation (Rin, Gin, Bin) whose saturation is equal to or higher than a predetermined value is not corrected.
  • Ton, Gin, Bin the pixel 48 of the input gradation whose saturation is equal to or higher than a predetermined value
  • the input gradation (Rin, Gin, Bin) having a relatively high luminance is corrected, and the luminance of the pixel 48 visually recognized on the image display surface 41 is reduced. Is done. As a result, a high gradation area included in the display image becomes clearer.
  • the gradation correction is performed on the image in which the whiteout, the blackout, and the like are more likely to occur. It can be applied and such images are displayed more clearly.
  • the power consumption can be reduced by performing the dimming process for reducing the BL lighting amount as the process of applying a small gain value (G).
  • Modification In the first embodiment, the display content of the entire image display surface 41 and the illumination by light from the entire light emitting area 61 have been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, similar control may be performed on a part of the image display surface 41 and the light emitting area 61.
  • two modified examples Modified Example 1 and Modified Example 2 including special matters not particularly described in the description of the first embodiment will be sequentially described. Except as noted, the features of the first and second modifications are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of division of the image display surface 41.
  • the image display surface 41 of the first modification is divided into a plurality of partial areas.
  • the image display surface 41 is divided into eight equal parts along the X direction, such as X 1 , X 2 ,..., X 8 , and Y 1 , along the Y direction.
  • An 8 ⁇ 4 partial area is provided by being divided into four equal parts such as Y 2 , Y 3 , and Y 4 .
  • 800 pixels in the X direction and 480 pixels in the Y direction that is, 800 ⁇ 480 pixels 48 are arranged in a matrix, one partial region shown in FIG. 48.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the plurality of light sources 6a arranged in the light emitting region 61 and the plurality of partial regions.
  • the arrangement of the light sources 6a shown in FIG. 16 is an arrangement corresponding to the division of the partial area shown in FIG.
  • one light source 6a is arranged in each of the plurality of partial regions.
  • the plurality of partial regions illustrated in FIG. 15 are associated with each of the plurality of light sources 6a included in the light source unit 60.
  • one light source 6a is arranged in each of the partial areas.
  • the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the division of the image display surface 41.
  • the image display surface 41 of the second modification is divided into a plurality of partial areas.
  • the partial region shown in FIG. 48. 15 and 17 and the number of the pixels 48 on the image display surface 41 as illustrated are merely examples, and are not limited thereto, and can be appropriately changed.
  • FIG. 18 is a diagram showing another example of the correspondence between the plurality of light sources 6b arranged in the light emitting region 61 and the plurality of partial regions.
  • the arrangement of the light source 6b shown in FIG. 18 is an arrangement corresponding to the division of the partial area shown in FIG.
  • light sources 6 b are arranged at both ends of the light emitting area 61 of the first modification in the Y direction, one on each side of the plurality of partial areas.
  • the plurality of partial regions illustrated in FIG. 17 are associated with each of the plurality of light sources 6b included in the light source unit 60.
  • the light from the light source 6b may be directly irradiated, or a light guide plate may be provided in the light emitting area 61 to guide the light to the image display surface 41 side.
  • the light sources 6a, 6b are, for example, light emitting diodes (Light Emitting Diodes: LEDs), but this is an example of a specific configuration of the light sources 6a, 6b, and is not limited thereto, and can be changed as appropriate. Also, in FIG. 16, one light source 6a is arranged in each of the partial areas, and in FIG. 18, one light source 6b is arranged in each of the partial areas. The present invention is not limited to this as long as the brightness of each partial area can be adjusted, and can be changed as appropriate. As described above, in the light source unit 60, one or more light sources 6a (or light sources 6b) are provided in each of the plurality of light emitting units whose brightness can be individually controlled.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • the image analysis unit 21 uses the gradation index (V) and the saturation index (S) derived from the input gradation (Rin, Gin, Bin) given to the pixel 48 included in each partial region.
  • the partial area it is determined for each partial area whether or not a pixel 48 requiring light corresponding to the predetermined maximum output (1.0) of the light source unit 60 is included.
  • the highest value of the tone index (V) derived from the input tone (Rin, Gin, Bin) of the pixel 48 whose saturation index (S) is equal to or more than the predetermined value is 1.0.
  • the partial area includes pixels 48 that require light corresponding to a predetermined maximum output (1.0) of the light source unit 60. For other partial areas, the BL lighting amount can be corrected.
  • the image display panel 40 includes a plurality of partial areas
  • the light source unit 60 includes a plurality of light emitting units (for example, the light source 6a or the light source 6b) that can individually control the lighting amount. May be provided with one or more light emitting units, and whether or not the dimming process is applied may be performed for each partial area.
  • the local dimming process for reducing the brightness of each partial area to the required brightness and the dimming process can be used together, and the power consumption can be further reduced.
  • the light source control unit 24 may uniformly illuminate the image display surface 41 from the back with a plurality of light sources 6a (or light sources 6b) shown in FIG. 16 (or FIG. 18). That is, the specific configuration of the light source unit 60 in the first embodiment may be, for example, the configuration illustrated in FIG. 16 or FIG.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the display device 10 that controls luminance according to external light.
  • the display device 10 according to the second embodiment further includes a detection unit 15 that detects the brightness of external light.
  • the detection unit 15 includes an optical sensor that outputs data indicating the detected brightness of external light to the signal processing circuit 20.
  • the gradation correction unit 22 according to the second embodiment determines the external brightness of the display device 10 based on the brightness of the external light detected by the detection unit 15 and a predetermined brightness threshold.
  • the tone correction unit 22 of the second embodiment determines the input tone (Rin, Gin, Bin). to correct.
  • the gradation correction unit 22 corrects the input gradation (Rin, Gin, Bin) based on Expression (3). Further, the gradation correction unit 22 may perform the correction of the BL lighting amount described with reference to FIG. 9 and the correction of the input gradation (Rin, Gin, Bin) based on Expression (7).
  • the tone correction unit 22 of the second embodiment does not correct the brightness of the pixel 48.
  • the preset brightness may be set arbitrarily. For example, when the display device 10 is a display device mounted in a car, the brightness is set assuming the inside of the car at night. The brightness inside the car at night is determined by prior measurement.
  • tone correction can be applied to an image displayed in an environment having a brightness equal to or less than a predetermined brightness, that is, in an environment in which overexposure, crushed black, and the like are more likely to appear. Such an image is displayed more clearly.
  • the image display panel 40 is a transmissive color liquid crystal display panel, and the light source unit 60 functioning as a backlight is combined.
  • the main configuration for displaying the image is not limited to this.
  • a self-luminous color display device employing OLED (Organic Light Emitting Diode) or micro LED may be used, or a combination of a reflective color liquid crystal display panel and a front light may be used.
  • Reference Signs List 10 display device 15 detection unit 20 signal processing circuit 21 image analysis unit 22 gradation correction unit 24 light source control unit 40 image display panel 48 pixel 49R first subpixel 49G second subpixel 49B third subpixel 60 light source units 6a, 6b light source

Abstract

表示装置は、第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、画素の入力階調に基づいて画素の彩度を算出する算出部と、彩度が所定以下の画素の入力階調が第1閾値以上である場合により高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用し、画素の入力階調が第2閾値以下である場合により低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える。

Description

表示装置
 本発明は、表示装置に関する。
 表示画像に含まれる低階調の領域の輝度を高めるガンマ補正を行い、低階調の領域の視認性を向上させようとする表示装置が知られている(例えば特許文献1)。
特開2011-053264号公報
 特許文献1のように低階調の領域の輝度を高めるだけでは、白飛び等、表示画像に含まれる高階調の領域の不鮮明さに対応できなかった。
 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、より画像を鮮明に表示することができる表示装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様による表示装置は、第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、前記画素の入力階調に基づいて前記画素の彩度を算出する算出部と、前記彩度が所定以下の前記画素の入力階調が第1閾値以上である場合により高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用し、前記画素の入力階調が第2閾値以下である場合により低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える。
 また、本発明の一態様による表示装置は、第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、前記画素の入力階調に基づいて前記画素の輝度を算出する算出部と、前記輝度が所定以下の前記画素の入力階調が第1閾値以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用し、前記画素の入力階調が第2閾値以下である場合、より低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える。
 また、本発明の一態様による表示装置は、第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、前記画素の入力階調に基づいて、前記画素の彩度及び前記画素の輝度を算出する算出部と、前記彩度又は前記輝度が所定以下の前記画素の入力階調が閾値以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える。
図1は、実施形態1に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 図2は、実施形態1に係る画像表示パネルの概念図である。 図3は、階調指標と、入力階調に対する補正係数として用いられるゲイン値との関係の一例を示すグラフである。 図4は、入力階調と、図3に示すゲインによる補正が行われた後の出力階調との関係を示すグラフである。 図5は、彩度指標と彩度効果指標との関係の一例を示す図である。 図6は、彩度指標と彩度効果指標との関係の一例を示す図である。 図7は、階調指標とゲイン値との関係の別の一例を示すグラフである。 図8は、図3に示す第2閾値を超える範囲のゲインと、図7に示す第2閾値以下のゲインとを組み合わせて補正に用いた場合の入力階調と出力階調との関係を示すグラフである。 図9は、予め定められた光源の最高出力に対する出力の度合いを模式的に示すグラフである。 図10は、BL点灯量の補正とゲインによる補正との組み合わせによって画像表示面で視認される画素の輝度を制御した場合の入力階調と出力階調との関係を示すグラフである。 図11は、入力階調と、図7に示すゲインによる補正が行われた後の出力階調との関係を示すグラフである。 図12は、図7に示すゲインによる補正とBL点灯量の補正とを組み合わせた場合の出力階調との関係を示すグラフである。 図13は、入力階調の補正が行われない場合のフレーム画像を例示した図である。 図14は、実施形態1による入力階調の補正が行われた場合のフレーム画像を例示した図である。 図15は、画像表示面の区分けの一例を示す図である。 図16は、発光領域に配置された複数の光源と複数の部分領域との対応関係の一例を示す図である。 図17は、画像表示面の区分けの別の一例を示す図である。 図18は、発光領域に配置された複数の光源と複数の部分領域との対応関係の別の一例を示す図である。 図19は、外光に応じた輝度の制御を行う表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
 以下に、実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態1)
 図1は、実施形態1に係る表示装置10の構成の一例を示すブロック図である。図2は、実施形態1に係る画像表示パネル40の概念図である。図1に示すように、実施形態1の表示装置10は、信号処理回路20と、画像表示パネル駆動部30と、画像表示パネル40と、光源ユニット60とを有する。信号処理回路20は、制御装置11の画像出力部12からの入力画像信号(RGBデータ)に応じて、入力画像信号に所定のデータ変換処理を加えて生成した信号を表示装置10の各部に送る。画像表示パネル駆動部30は、信号処理回路20からの信号に基づいて画像表示パネル40の駆動を制御する。光源ユニット60は、画像表示パネル40を背面から照明する。画像表示パネル40は、画像表示パネル駆動部30からの信号及び光源ユニット60からの光により画像を表示させる。
 より具体的な例を以て説明すると、画像表示パネル40は、画像を表示するための画像表示面41でフレーム画像を表示する。実施形態1では、1つのフレーム画像を構成する複数の画素48の各々のRGB階調値を示す入力画像信号が一まとまりの単位として所定期間内に信号処理回路20に入力される。信号処理回路20は、所定の1フレーム期間内に画像表示パネル40でフレーム画像が表示されるよう、入力画像信号に基づいて出力信号及び制御信号を出力する。制御信号は、光源ユニット60の動作を制御するための信号である。光源ユニット60は、制御信号に応じて信号処理回路20の制御下で動作し、画像表示面41に対応する大きさの発光領域61から光を発する。
 画像表示パネル40は、画像表示面41に、複数の画素48が、2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。このように、画像表示パネル40は、複数の画素48が設けられた表示部である。図1に示す例は、XYの2次元座標系に複数の画素48がマトリクス状に配列されている例を示している。この例において、X方向は、行方向であり、Y方向は、列方向であるが、これに限られず、X方向が垂直方向であってY方向が水平方向であってもよい。
 画素48は、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bのうち少なくとも2つを有する。第1副画素49Rは、第1色(例えば、赤色)を表示する。第2副画素49Gは、第2色(例えば、緑色)を表示する。第3副画素49Bは、第3色(例えば、青色)を表示する。第1色、第2色及び第3色は、赤色、緑色及び青色に限られず、補色などでもよく、互いに色が異なっていればよい。以下において、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとをそれぞれ区別する必要がない場合、副画素49という。すなわち、1つの副画素49には、3色のうちいずれか1色が割り当てられている。
 実施形態1の画像表示パネル40は、例えば透過式のカラー液晶表示パネルである。画像表示パネル40には、第1副画素49Rと画像観察者との間に第1色を通過させる第1カラーフィルタが配置されている。また、画像表示パネル40には、第2副画素49Gと画像観察者との間に第2色を通過させる第2カラーフィルタが配置されている。また、画像表示パネル40には、第3副画素49Bと画像観察者との間に第3色を通過させる第3カラーフィルタが配置されている。
 画像表示パネル駆動部30は、信号出力回路31及び走査回路32を有する。画像表示パネル駆動部30は、信号出力回路31によって出力信号を保持し、順次、画像表示パネル40に出力する。より詳しくは、信号出力回路31は、信号処理回路20からの出力信号に応じた所定の電位を有する画像信号を、画像表示パネル40に出力する。信号出力回路31は、信号線DTLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。走査回路32は、画像表示パネル40における副画素49の動作(光透過率)を制御するためのスイッチング素子のON/OFFを制御する。当該スイッチング素子は、例えば薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)である。走査回路32は、走査線SCLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。
 光源ユニット60は、画像表示パネル40の背面に配置されている。光源ユニット60は、画像表示パネル40に向けて光を照射することで、画像表示パネル40を照明する。
 図1に示すように、信号処理回路20は、画像解析部21、階調補正部22、信号出力部23、光源制御部24等の各種機能に対応した回路部が実装された回路である。信号処理回路20及び画像表示パネル駆動部30の各構成は、例えばチップオングラス(Chip On Glass:COG)方式で画像表示パネル40に設けられるが、これは信号処理回路20及び画像表示パネル駆動部30の具体的な形態例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
 画像解析部21は、入力画像信号に含まれるRGBデータ(R,G,B)に基づいた各種の演算を行うことで画像(フレーム画像)を解析する。画像解析部21が行う具体的な演算内容については後述する。階調補正部22は、画像解析部21の演算結果に基づいて、入力画像信号を補正する。信号出力部23は、階調補正部22によって補正された出力階調(Rout,Gout,Bout)に対応する出力信号を信号出力回路31に供給する。実施形態1では、副画素49の動作(光透過率)は、出力信号に応じて制御される。光源制御部24は、光源ユニット60から画像表示パネル40に照射される光の強弱を制御する。
 以下の説明では、入力階調を(Rin,Gin,Bin)とする。入力階調(Rin,Gin,Bin)は、入力画像信号に基づいて導出可能な情報である。入力階調(Rin,Gin,Bin)は、複数の画素48に対して個別に与えられている。Rinは、第1副画素49Rの階調値に対応する。Ginは、第2副画素49Gの階調値に対応する。Binは、第3副画素49Bの階調値に対応する。すなわち、フレーム画像を構成する入力画像信号には、複数の画素48に対して個別に与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)を導出可能な情報が含まれている。入力階調(Rin,Gin,Bin)を導出可能な情報は、例えばRGBデータ(R,G,B)である。以下、信号処理回路20が行う処理内容について説明する。
 実施形態1では、画像解析部21は、入力画像信号で画素48毎に与えられているRGBデータ(R,G,B)の各々の値を示すビット数の最大値(Max)で除する処理を行って(Rin,Gin,Bin)を導出する。例えば、Rin,Gin,Binがそれぞれ8ビット(0~255)の値で表される場合、Max=255になる。この前提で、ある画素48の入力階調の元になるRGBデータが(R,G,B)=(255,255,255)であるならば、この画素48の入力階調は、(Rin,Gin,Bin)=(R/Max,G/Max,B/Max)=(1.0,1.0,1.0)である。なお、この処理は、画素48の階調を実質的に小さくするものではなく、演算の都合上、最大値を1.0とし、入力階調が取る値の範囲を0~1.0にするためのものである。
 画像解析部21は、Vmax及びVminを求める。Vmaxは、1つの画素48に対して与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)に含まれるRin,Gin又はBinのうち最高の値である。Vminは、1つの画素48に対して与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)に含まれるRin,Gin又はBinのうち最低の値である。
 例えば、1つの画素48の入力階調が(Rin,Gin,Bin)=(0.7,0.8,1.0)であるとする。当該画素48に基づいて求められるVmaxは、Bin(1.0)に基づいて定められる。また、当該画素48に基づいて求められるVminは、Rin(0.7)に基づいて定められる。
 画像解析部21は、Vmaxを階調指標(V)とする。すなわち、V=Vmaxである。また、画像解析部21は、以下の式(1)に基づいて、彩度指標(S)を算出する。なお、式(1)においてVmax=0の場合、S=0であるものとする。画像解析部21は、以下の式(2)に基づいて、彩度指標(S)を算出してもよい。彩度指標(S)は、画素48の彩度を示す。このように、画像解析部21は、画素48の彩度を算出する算出部として機能する。
S=(Vmax-Vmin)/Vmax…(1)
S=(Vmax-Vmin)…(2)
 画像解析部21は、彩度指標(S)が所定値未満であるか判定する。所定値は任意の値であるが、実施形態1では0.3又は0.3前後の値(0.2<所定値<0.4)とする。
 図3は、階調指標(V)と、入力階調に対する補正係数として用いられるゲイン値(G)との関係の一例を示すグラフである。彩度指標(S)が所定値未満である場合、画像解析部21は、図3に示すように、階調指標(V)が第1閾値(BL1)以上であるときに1未満になるゲイン値(G)を導出する。図3に示すような階調指標(V)とゲイン値(G)との関係を示す情報は、画像解析部21又は画像解析部21が参照可能な信号処理回路20の記憶領域に保持されている。彩度指標(S)の算出、彩度指標(S)が所定値未満であるかの判定及び彩度指標(S)が所定値未満である場合のゲイン値(G)の導出は、入力階調(Rin,Gin,Bin)毎、すなわち、複数の画素48に個別に与えられたRGBデータ(R,G,B)毎に行われる。
 図3に示すゲイン値(G)は、階調指標(V)が第1閾値(BL1)から最高値(1.0)に向かうにつれて、対応するゲイン値(G)の値が最大値(1.0)から減少する曲線を描く。すなわち、階調指標(V)の最高値(1.0)に近い範囲である程、第1閾値(BL1)の増大に対するゲイン値(G)の減少の度合いが大きくなる。ゲイン値(G)は、V=1.0の場合に最低ゲイン値(D1)になる。また、階調指標(V)が第1閾値(BL1)未満である場合、G=1.0である。
 このように、図3に示すゲイン値(G)は、第1閾値(BL1)を基準として、より大きい階調指標(V)が導出される画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)により小さなゲイン値(G)を適用するよう導出される。ここで、上述のように、V=Vmaxである。従って、より大きい階調指標(V)が導出される画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)は、より高階調である。
 図4は、入力階調と、図3に示すゲイン(G)による補正が行われた後の出力階調との関係を示すグラフである。階調補正部22は、以下の式(3)に示すように、導出されたゲイン値(G)に基づいて入力階調(Rin,Gin,Bin)を補正して出力階調(Rout,Gout,Bout)を決定する。ここで適用されるゲイン値(G)は、(Rin,Gin,Bin)毎に個別に導出されたゲイン値(G)である。
(Rout,Gout,Bout)=G×(Rin,Gin,Bin)…(3)
 第1閾値(BL1)及び最低ゲイン値(D1)は、任意に定めることができる。実施形態1では、第1閾値(BL1)は、0.5又は0.6前後の値(0.5<BL1<0.7)である。また、実施形態1では、最低ゲイン値(D1)は、0.8又は0.8前後の値(0.7<D1<0.9)である。
 実施形態1の出力階調(Rout,Gout,Bout)は、信号出力部23を介して信号出力回路31に出力される。信号出力部23は、(Rout,Gout,Bout)にMaxを乗じて画像解析部21が便宜上行った値の変更を解消するようにしてもよいし、Maxを乗じる処理を行わなくてもよい。信号出力部23は、(Rout,Gout,Bout)に基づいて、画素48に含まれる副画素49の各々の階調を示す信号として解釈可能な出力信号を信号出力回路31に出力する。
 仮に、ゲイン値(G)による補正が行われない場合、図4の破線NGで示すように、入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)とは同値(1:1)の関係になる。つまり、(Rin,Gin,Bin)=(1.0,1.0,1.0)のような最高階調の画素48が、最高階調のまま出力される。これに対し、彩度指標(S)が所定値未満である場合、ゲイン値(G)が適用されることで、階調指標(V)が第1閾値(BL1)以上である画素48の出力階調は、入力階調に比して低くなる。つまり、実施形態1では、(Rin,Gin,Bin)=(1.0,1.0,1.0)のような最高階調の画素48に式(3)が適用され、ゲイン値(G)に対応した出力階調の低下(入力階調に対する低下)が行われる。これによって、画像表示面41で視認される当該画素48の輝度が低下する。
 ゲイン値(G)を適用する条件は、さらに追加されてもよい。例えば、フレーム画像に含まれる複数の画素48に個別に与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)のうち、輝度(Y)がα以下である画素48の割合がβ以上である場合に、当該フレーム画像に含まれる画素48に式(3)を適用するようにしてもよい。
 画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)に基づいて輝度(Y)を算出する場合、画像解析部21は、例えば、以下の式(4)に基づいて輝度(Y)を算出する。画像解析部21は、式(5)に基づいて輝度(Y)を算出してもよい。画像解析部21は、フレーム画像に含まれる複数の画素48の輝度(Y)を個別に算出し、輝度(Y)がα以下である画素48の割合がβ以上であるか判定する。
Y=0.2126×Rin+0.7152×Gin+0.0722×Bin…(4)
Y=0.25×Rin+0.5×Gin+0.25×Bin…(5)
 αの一例として、最高輝度を1.0として、α=0.2である。βの一例として、画像表示パネル40が有する全ての画素48を含む場合を1(100%)として、β=0.5(50%)である。すなわち、Y≦0.2を満たす画素48の割合が0.5(50%)以上である場合が挙げられる。画像解析部21は、上記の式(4)又は式(5)に基づいて、画像表示パネル40に設けられている全ての画素48の輝度(Y)を個別に算出する。画像解析部21は、Y≦0.2を満たす画素48の数を計数する。画像解析部21は、Y≦0.2を満たす画素48の数を画像表示パネル40に設けられている全画素数で除し、Y≦0.2を満たす画素48の割合を算出する。画像解析部21は、算出されたY≦0.2を満たす画素48の割合がβ以上であるか判定する。α、β及び画像表示パネル40に設けられている全画素数ならびに画像解析部21が演算で用いる各種の式に関するデータは、画像解析部21又は画像解析部21が参照可能な信号処理回路20の記憶領域に保持されている。なお、α、βは適宜変更可能である。また、この条件が満たされないフレーム画像については、Vmax、Vmin、階調指標(V)、彩度指標(S)を求める処理等、画像解析部21が行うゲイン値(G)の適用に関する全ての処理を省略してよい。
 図5及び図6は、彩度指標(S)と彩度効果指標(Sg)との関係の一例を示す図である。彩度指標(S)が上述の式(2)に基づいて算出される場合、画像解析部21は、図5又は図6に示すような彩度効果指標(Sg)を、彩度指標(S)に応じて導出する。彩度指標(S)と彩度効果指標(Sg)との関係を示す情報は、画像解析部21又は画像解析部21が参照可能な信号処理回路20の記憶領域に保持されている。
 図5に示す彩度効果指標(Sg)は、彩度指標(S)が第1彩度指標(SL1)以下(S≦SL1)の場合に最高値(1.0)になる。また、図5に示す彩度効果指標(Sg)は、第1彩度指標(SL1)より大きい彩度指標(S)が第2彩度指標(SL2)に近づくにつれて、最高値(1.0)から最低値(0)に向かって漸減する。また、図5に示す彩度効果指標(Sg)は、彩度指標(S)が第2彩度指標(SL2)以上(S≧SL2)の場合に最低値(0)になる。図6に示す彩度効果指標(Sg)は、図5の第1彩度指標(SL1)、第2彩度指標(SL2)における彩度効果指標(Sg)のリニアな変化をゆるやかに分散させた例である。このため、図5において第1彩度指標(SL1)、第2彩度指標(SL2)で屈曲している直線的なグラフが、図6において第1彩度指標(SL1)、第2彩度指標(SL2)付近で湾曲する曲線を含むグラフになっている。
 第1彩度指標(SL1)及び第2彩度指標(SL2)は、任意に定めることができる。実施形態1では、第1彩度指標(SL1)は、0.0~0.3の範囲内で設定される。また、実施形態1では、第2彩度指標(SL2)は、0.3~0.5の範囲内で設定される。第1彩度指標(SL1)は、第2彩度指標(SL2)以下(SL1≦SL2)である。
 彩度効果指標(Sg)は、ゲイン値(G)の補正値として機能する。彩度効果指標(Sg)が適用される場合、ゲイン値(G)は、以下の式(6)に基づいて補正される。すなわち、画像解析部21は、上述の図3を参照した説明のように導出されたゲイン値(G)を補正前ゲインG1として式(6)の右辺に適用し、彩度効果指標(Sg)で補正された補正後ゲイン値G2を算出する。階調補正部22は、式(3)のゲイン値(G)として、式(6)の補正後ゲイン値G2を適用する。
G2=1.0-(1.0-G1)×Sg…(6)
 図5、図6に示すような彩度指標(S)と彩度効果指標(Sg)との関係及び式(6)によって、相対的に低彩度の入力階調(Rin,Gin,Bin)が与えられた画素48に相対的に補正の度合いが大きいゲイン値(G)が適用される。具体的には、彩度指標(S)が第1彩度指標(SL1)以下(S≦SL1)である場合、すなわち、第1彩度指標(SL1)に基づいて定められた「低彩度の基準」以下の彩度である画素48の入力階調に対しては、最高値(1.0)の彩度効果指標(Sg)と式(6)によって、実質的に式(6)の補正がない場合と同一のゲイン値(G)が得られる。すなわち、補正されないゲイン値(G)を用いた式(3)によって入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正される。また、彩度指標(S)が第1彩度指標(SL1)より大きく第2彩度指標(SL2)より小さい範囲(SL1<S<SL2)に該当する彩度(中彩度)の画素48の入力階調に対しては、0<Sg<1.0になる。このため、彩度効果指標(Sg)と式(6)によって、補正前のゲイン値(G)に比してゲイン値(G)が1に近づくように補正される。すなわち、補正されたゲイン値(G)を用いた式(3)によって入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正されることになり、補正されないゲイン値(G)を用いた場合に比して階調の低下の度合いが相対的に小さくなる。また、彩度指標(S)が第2彩度指標(SL2)以上(S≧SL2)である場合、すなわち、第2彩度指標(SL2)に基づいて定められた「高彩度の基準」以上の彩度である画素48の入力階調に対しては、最低値(0)の彩度効果指標(Sg)と式(6)によって、ゲイン値(G)が0になる。すなわち、入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)とは同値(1:1)の関係になる。
 上述の、彩度指標(S)が所定値未満であるかの判定によって、低彩度と高彩度との間でゲイン値(G)を適用するかどうかを分けることができる。彩度効果指標(Sg)を用いることで、さらに、中彩度の場合にゲイン値(G)の影響を緩和して入力階調を補正することができる。
 図7は、階調指標(V)とゲイン値(G)との関係の別の一例を示すグラフである。図3を参照した説明では、ゲイン値(G)は、1.0以下であったが、ゲイン値(G)は、1.0以上の値を含んでいてもよい。例えば、図7に示すように、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下である範囲内で1.0以上の値を取るゲイン値(G)が適用されてもよい。
 図7に示すゲイン値(G)は、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下(V≦BL2)の場合に1以上の値を取る。図7に示すゲイン値(G)は、最高ゲイン値(U)を取る。U>1.0である。最高ゲイン値(U)は、0でない最低の階調指標(V)に適用される。ゲイン値(G)のグラフは、階調指標(V)が第2閾値(BL2)に近づくにつれて最高ゲイン値(U)から反比例的に1に近づく曲線を描く。最高ゲイン値(U)は、例えば8.0であるが、これに限られるものでなく、1を超える値であればよい。また、第2閾値(BL2)は、第1閾値(BL1)以下(BL2≦BL1)の範囲内で任意に定めることができる。実施形態1では、第2閾値(BL2)は、0.2~0.5の範囲内で設定される。
 このように、図7に示すゲイン値(G)は、第2閾値(BL2)を基準として、より小さい階調指標(V)が導出される画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)により大きなゲイン値(G)を適用するよう導出される。ここで、上述のように、V=Vmaxである。従って、より小さい階調指標(V)が導出される画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)は、より低階調である。
 なお、図7に示すゲイン値(G)は、階調指標(V)が第2閾値(BL2)を超える(V>BL2)である場合に1.0であるが、これに限られるものでない。例えば、図3に示す第2閾値(BL2)を超える範囲のゲイン値(G)と、図7に示す第2閾値(BL2)以下のゲイン値(G)とを組み合わせてもよい。
 図8は、図3に示す第2閾値(BL2)を超える範囲のゲイン値(G)と、図7に示す第2閾値(BL2)以下のゲイン値(G)とを組み合わせて補正に用いた場合の入力階調と出力階調との関係を示すグラフである。最高ゲイン値(U)は、0でない最低の階調指標(V)が導出される(Rin,Gin,Bin)に適用され、図7に示す最大補正適用階調(Ua)を取る。0でない最低の階調指標(V)が導出される(Rin,Gin,Bin)とは、RGBデータ(R,G,B)に含まれるR,G,Bの階調値のうち1つ以上が1/Maxであり、かつ、R,G,Bの全ての階調値が1/Max以下であるものをさす。なお、入力階調が0、すなわち、(Rin,Gin,Bin)=(0,0,0)である場合、最高ゲイン値(U)の値に関わらず(Rout,Gout,Bout)=(0,0,0)である。
 なお、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下の画素48に対する1.0以上のゲイン値(G)の適用については、彩度指標(S)が所定値未満であるか否かに関わらず行われる。すなわち、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下である画素48には1.0以上のゲイン値(G)が彩度指標(S)に関わらず適用され、彩度指標(S)が所定値未満であり、かつ、階調指標(V)が第1閾値(BL1)以上である画素48には1.0以下のゲイン値(G)が適用される。
 図8における第2閾値(BL2)以下の画素48では、ゲイン値(G)に対応した出力階調の上昇(入力階調に対する上昇)が行われる。これによって、画像表示面41で視認される当該画素48の輝度が上昇する。このように、階調補正部22は、彩度(彩度指標(S))が所定(所定値)以下の画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第1閾値(BL1)以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲイン値(G)を適用し、画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第2閾値(BL2)以下である場合、より低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲイン値(G)を適用する階調補正を行う補正部として機能する。
 図9は、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)に対する出力の度合い(BL点灯量)を模式的に示すグラフである。階調補正部22による出力の補正は、式(3)による入力階調の補正に限られない。階調補正部22は、BL点灯量を補正することで、画像表示パネル40で視認される画素48の輝度を低くしてもよい。
 図9では、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)で得られる光の輝度よりも低い輝度に対応する低出力(D2)を例示している。D2の値は、例えばフレーム画像に適用される最小のゲイン値(G)に対応した値であるが、最高出力(1.0)の値以下の範囲内で適宜変更可能である。
 図3に示すグラフを例にすると、最小のゲイン値(G)は、最低ゲイン値(D1)である。従って、例えばD2=D1である。しかしながら、最小のゲイン値(G)に対応したBL点灯量をそのまま低出力(D2)として採用し、さらに式(3)を用いた出力階調(Rout,Gout,Bout)の算出を行うと、必要以上にBL点灯量の補正による輝度の低下が適用されてしまう。また、実施形態1では、BL点灯量の低下は、画像表示面41に一律で適用されることになる。そのため、輝度を低下させる必要がない画素48がフレーム画像に含まれる場合等にも、必要以上にBL点灯量の補正による輝度の低下が適用されてしまう。そこで、BL点灯量を補正する場合、階調補正部22は、BL点灯量の補正とゲイン値(G)による補正との組み合わせによって画像表示面41で視認される画素48の輝度を制御する。例えば、階調補正部22は、BL点灯量を低出力(D2)に補正した場合、式(3)に代えて式(7)を用いて出力階調(Rout,Gout,Bout)を算出する。
(Rout,Gout,Bout)=(G+(1-D2))×(Rin,Gin,Bin)…(7)
 BL点灯量の補正が行われる場合、光源制御部24は、階調補正部22によって補正されたBL点灯量に対応した光を発するよう光源ユニット60の動作を制御する。BL点灯量の補正が行われない場合、光源制御部24は、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)に対応した光を発するよう光源ユニット60の動作を制御する。
 図10は、BL点灯量の補正とゲイン値(G)による補正との組み合わせによって画像表示面41で視認される画素48の輝度を制御した場合の入力階調と出力階調との関係を示すグラフである。BL点灯量が低出力(D2)に補正されることで、図10に示すように、出力階調(Rout,Gout,Bout)の最高値が低出力(D2)に対応した値になる。このように、階調補正部22は、小さなゲイン値(G)を適用する処理として光源ユニット60の点灯量を下げる減光処理を行う。また、BL点灯量と式(7)との組み合わせによって、図8と同様の入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)との関係が実現される。
 図11は、入力階調と、図7に示すゲイン(G)による補正が行われた後の出力階調との関係を示すグラフである。図11に示すように、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下(V≦BL2)の場合に1以上の値を取るゲイン値(G)と、式(3)とを組み合わせてもよい。すなわち、階調指標(V)が第2閾値(BL2)以下になる相対的に低輝度の画素48の出力階調(Rout,Gout,Bout)を入力階調(Rin,Gin,Bin)に比して上げる突き上げ補正を行う一方、階調指標(V)が第1閾値(BL1)以上になる相対的に高輝度の画素48の出力階調(Rout,Gout,Bout)の補正を省略するようにしてもよい。
 図12は、図7に示すゲイン(G)による補正とBL点灯量の補正とを組み合わせた場合の出力階調との関係を示すグラフである。図7のゲイン値(G)を前提とした入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正と、図9を参照して説明したBL点灯量の補正とを組み合わせてもよい。すなわち、図11のような入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)の関係に、さらにBL点灯量を低出力(D2)に補正する条件を組み合わせて出力階調(Rout,Gout,Bout)の最高値が低出力(D2)に対応した値になるようにしてもよい。なお、図12に示す階調Ubは、BL点灯量を低出力(D2)に補正した影響が加わった最大補正適用階調(Ua)であってもよいし、さらに最高出力(1.0)に対する低出力(D2)の値の逆数を乗じる等の処理によって実質的に最大補正適用階調(Ua)と同等の出力階調(Rout,Gout,Bout)が得られるようになったものであってもよい。
 以上、画像解析部21が階調指標(V)を求める場合を前提として説明したが、画像解析部21は、階調指標(V)に代えて輝度(Y)を算出するようにしてもよい。その場合、画像解析部21は、例えば、上述の式(4)に基づいて輝度(Y)を算出する。画像解析部21は、上述の式(5)に基づいて輝度(Y)を算出してもよい。輝度(Y)は、画素48の輝度を示す。このように、画像解析部21は、画素48の輝度を算出する算出部として機能する。
 画像解析部21が階調指標(V)に代えて輝度(Y)を算出する場合、図3及び図7の階調指標(V)を輝度(Y)に置換することで、上述と同様の仕組みで、入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)との関係を実現できる。なお、輝度(Y)が第2閾値(BL2)以下である画素48には1.0以上のゲイン値(G)が彩度(S)に関わらず適用されてよい。このように、階調補正部22は、輝度(輝度(Y))が所定(所定値)以下の画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第1閾値(BL1)以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲイン値(G)を適用し、画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第2閾値(BL2)以下である場合、より低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲイン値(G)を適用する階調補正を行う補正部として機能する。
 また、画像解析部21が階調指標(V)に代えて輝度(Y)を算出する場合、「彩度指標(S)が所定値未満であるか」の判定は、「輝度(Y)が所定値未満であるか」の判定に置換される。この場合、彩度指標(S)は使用されない。また、彩度効果指標(Sg)は、1.0であるものとする。これによって、上述と同様の仕組みで、入力階調(Rin,Gin,Bin)と出力階調(Rout,Gout,Bout)との関係を実現できる。
 式(4)又は式(5)に基づいて算出された輝度(Y)は、Rin,Gin,Binに乗算される係数によって彩度の情報を含む。このため、上述の彩度効果指標(Sg)を利用した低/中/高彩度の判別に関する情報を輝度(Y)に含ませることができる。従って、画像解析部21が階調指標(V)に代えて輝度(Y)を算出する場合、式(6)を参照した彩度効果指標(Sg)を含むゲイン値(G)の補正は省略してよい。
 なお、階調指標(V)に代えて輝度(Y)を算出する場合について説明したが、階調指標(V)と輝度(Y)の両方を算出し、いずれか一方が階調補正の条件を満たした場合に階調補正を行うようにしてもよい。また、階調補正のうち、画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第2閾値(BL2)以下である場合により低階調であるほど階調を高く補正する処理は省略されてもよい。すなわち、階調補正部22は、彩度(彩度指標(S))又は輝度(輝度(Y))が所定(所定値)以下の画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)が第1閾値(BL1)以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲイン値(G)を適用するようにしてもよい。
 図13は、入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正が行われない場合のフレーム画像を例示した図である。例えば夜間にハイビームのフロントライトを点灯させた自動車CMを正面から撮像した画像のように、高階調の領域(図13に示すフロントライト光FL1の領域)と他の以外の領域との階調差が著しい画像では、高階調の領域が白飛びのように明るいだけの領域として視認されてしまうことがある。また、他の領域でコントラストが低くなり、画像に被写体として含まれる複数の物同士の輪郭が黒潰れのようになって視認し難くなることがある。図13では、自動車CMの大半がフロントライト光FL1で覆われ、白飛びのようになって視認し難くなっている。また、図13では、地平線Hが黒潰れのようになって難くなっている。なお、図13は、フロントライト光FL1以外の領域がY≧0.2を満たす。このため、図13の画像は、Y≧0.2を満たす画素48の割合が0.5(50%)以上である。Y≦0.2を満たす画素48の割合が0.5(50%)以上であるフレーム画像は、コントラストが低く不鮮明になり易い暗部(Y≦0.2を満たす画素48の領域)が画像の全領域の半分以上を占める。また、そのような画像にフロントライト光FL1のような高階調の領域が含まれる場合、高階調の領域が顕著に目立って視認されて高階調の領域内の物同士の境界が不鮮明になることがある。このようなフレーム画像に階調補正を施すようにすることで、より鮮明な画像を得られる。
 図14は、実施形態1による入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正が行われた場合のフレーム画像を例示した図である。実施形態1によれば、相対的に高輝度の入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正され、画像表示面41において視認される画素48の輝度が下がるように補正される。このため、図13で例示したようなフロントライト光FL1の輝度が抑えられてフロントライトFL2のように高階調の領域がより小さくなり、図14に示すように自動車CMが良好に視認可能になる。また、実施形態によれば、相対的に低輝度の入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正され、画像表示面41において視認される画素48の輝度が上がるように補正される。このため、図13における地平線Hのように視認し難かったものについても輝度の上昇によってコントラストが向上し、良好に視認可能になる。
 さらに、式(3)が適用される条件として「彩度指標(S)が所定値未満である場合」が含まれていること、式(6)による彩度効果指標(Sg)を考慮したゲイン値(G)の補正、輝度(Y)による彩度の考慮等により、彩度が一定以上である入力階調(Rin,Gin,Bin)の画素48については補正しないようになっている。これによってフレーム画像の彩度を損なうことを抑制しつつ、輝度の調整を目的とした画素48の階調値補正を行うことができる。
 以上説明したように、実施形態1によれば、相対的に高輝度の入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正され、画像表示面41において視認される画素48の輝度が下がるように補正される。これによって、表示画像に含まれる高階調の領域がより鮮明になる。
 また、相対的に低輝度の入力階調(Rin,Gin,Bin)が補正され、画像表示面41において視認される画素48の輝度が上がるように補正される。これによって、表示画像に含まれる低階調の領域のコントラストが向上し、より鮮明になる。
 また、Y≧0.2を満たす画素48の割合が0.5(50%)以上である場合に階調補正を行うことで、白飛び、黒潰れ等がより生じやすい画像に階調補正を適用することができ、そのような画像がより鮮明に表示される。
 また、小さなゲイン値(G)を適用する処理としてBL点灯量を下げる減光処理を行うことで、消費電力を低減することができる。
(変形例)
 実施形態1では、画像表示面41全体の表示内容と発光領域61全体からの光による照明とを例としていたが、これに限られるものでない。例えば、画像表示面41及び発光領域61の一部分で同様の制御を行うようにしてもよい。以下、実施形態1の説明で特に説明されなかった特筆事項を含む2つの変形例(変形例1と変形例2)について順次説明する。特筆する事項を除いて、変形例1と変形例2の特徴は、実施形態1の特徴と同様である。
(変形例1)
 図15は、画像表示面41の区分けの一例を示す図である。変形例1の画像表示面41は、複数の部分領域に区分けされる。変形例1では、図15に示すように、画像表示面41がX方向に沿ってX,X,…,Xのように8等分されるとともに、Y方向に沿ってY,Y,Y,Yのように4等分されるように区切られることで、8×4の部分領域が設けられる。一例として、X方向に800個、Y方向に480個、すなわち、800×480の画素48がマトリクス状に並ぶ画像表示面41の場合、図15に示す1つの部分領域は、100×120の画素48を有する。
 図16は、発光領域61に配置された複数の光源6aと複数の部分領域との対応関係の一例を示す図である。図16に示す光源6aの配置は、図15に示す部分領域の区切りに対応する配置である。変形例1の発光領域61には、図16に示すように、複数の部分領域の各々に1つずつ光源6aが配置されている。このように、図15に示す複数の部分領域は、光源ユニット60が有する複数の光源6aの各々と対応付けられている。図16では、部分領域の各々に1つずつ光源6aが配置されているが、部分領域の各々で個別に発光量の制御が可能であり、部分領域毎の輝度を調整可能な構成であればこれに限られるものでなく適宜変更可能である。
(変形例2)
 図17は、画像表示面41の区分けの別の一例を示す図である。変形例2の画像表示面41は、複数の部分領域に区分けされる。変形例2では、図17に示すように、画像表示面41がX方向に沿ってX,X,…,Xのように8等分されるとともに、Y方向に沿ってY,Yのように2等分されるように区切られることで、8×2の部分領域が設けられる。一例として、X方向に800個、Y方向に480個、すなわち、800×480の画素48がマトリクス状に並ぶ画像表示面41の場合、図17に示す1つの部分領域は、100×240の画素48を有する。図15、図17に示す部分領域の区切り方及び例示した画像表示面41の画素48の数はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
 図18は、発光領域61に配置された複数の光源6bと複数の部分領域との対応関係の別の一例を示す図である。図18に示す光源6bの配置は、図15に示す部分領域の区切りに対応する配置である。変形例1の発光領域61のY方向の両端には、図18に示すように、複数の部分領域の各々の側方に1つずつ光源6bが配置されている。このように、図17に示す複数の部分領域は、光源ユニット60が有する複数の光源6bの各々と対応付けられている。光源6bの光は、直接照射されてもよいし、発光領域61に導光板を設けて画像表示面41側に光を誘導するようにしてもよい。
 光源6a,6bは、例えば発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)であるが、これは光源6a,6bの具体的構成の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。また、図16では部分領域の各々に1つずつ光源6aが配置され、図18では部分領域の各々に1つずつ光源6bが配置されているが、部分領域の各々で個別に発光量の制御が可能であり、部分領域毎の輝度を調整可能な構成であればこれに限られるものでなく適宜変更可能である。このように、光源ユニット60には、個別に輝度を制御可能な複数の発光部の各々に1以上の光源6a(又は光源6b)が設けられている。
 図10、図12を参照して説明したBL点灯量の補正とゲイン値(G)による入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正との組み合わせを採用するかは、部分領域単位で判定されてもよい。すなわち、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)に対応した光を必要とする画素48を含む部分領域ではBL点灯量を補正せず、そうでない部分領域ではBL点灯量を補正するようにしてもよい。この場合、画像解析部21は、各部分領域に含まれる画素48に与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)から導出された階調指標(V)と彩度指標(S)に基づいて、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)に対応した光を必要とする画素48を含むかを部分領域毎に判定する。部分領域内で、彩度指標(S)が所定値以上である画素48の入力階調(Rin,Gin,Bin)から導出された階調指標(V)のうち最高の値が1.0である場合、その部分領域は、予め定められた光源ユニット60の最高出力(1.0)に対応した光を必要とする画素48を含む。そうでない部分領域については、BL点灯量を補正可能である。このように、画像表示パネル40は、複数の部分領域を含み、光源ユニット60は、点灯量を個別に制御可能な複数の発光部(例えば、光源6a又は光源6b)を有し、部分領域毎に1つ以上の発光部が設けられており、減光処理の適用の有無は、部分領域毎に行われるようにしてもよい。
 変形例1及び変形例2によれば、部分領域毎の明るさを必要な明るさにするローカルディミング処理と減光処理とを併用することができ、消費電力をより低減することができる。
 なお、光源制御部24は、図16(又は図18)に示す複数の光源6a(又は光源6b)で一律に画像表示面41を背面から照明するようにしてもよい。すなわち、実施形態1における光源ユニット60の具体的構成は、例えば図16又は図18に示すような構成であってもよい。
(実施形態2)
 実施形態1では、フレーム画像に含まれる複数の画素48に個別に与えられた入力階調(Rin,Gin,Bin)のうち、Vmax≧αを満たす画素48の割合がβ以上である場合に、当該フレーム画像に含まれる画素48の輝度を補正するという条件を例示したが、この条件に代えて、他の条件を導入してもよい。以下、当該他の条件が導入された実施形態2について説明する。特筆する事項を除いて、実施形態2の特徴は、実施形態1の特徴と同様である。
 図19は、外光に応じた輝度の制御を行う表示装置10の構成の一例を示すブロック図である。実施形態2の表示装置10は、外光の明るさを検知する検出部15をさらに備えている。検出部15は、検知された外光の明るさを示すデータを信号処理回路20に出力する光センサを含む。実施形態2の階調補正部22は、検出部15によって検知される外光の明るさと、予め定められた明るさの閾値とに基づいて、表示装置10の外部の明るさを判定する。ここで、表示装置10の外部の明るさが、予め定められた明るさ以下であると判定された場合、実施形態2の階調補正部22は、入力階調(Rin,Gin,Bin)を補正する。実施形態2における具体的な補正の内容は、実施形態1と同様である。例えば、階調補正部22は、式(3)に基づいた入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正を行う。また、階調補正部22は、図9を参照して説明したBL点灯量の補正と式(7)に基づいた入力階調(Rin,Gin,Bin)の補正とを行ってもよい。
 なお、表示装置10の外部の明るさが、予め定められた明るさを超えると判定された場合、実施形態2の階調補正部22は、画素48の輝度を補正しない。予め定められた明るさの設定は任意であるが、例えば表示装置10が自動車内に搭載される表示装置である場合、夜間の自動車内を想定した明るさとして設定される。夜間の自動車内の明るさは、事前の測定により求められる。
 実施形態2によれば、予め定められた明るさ以下の環境下、すなわち、白飛び、黒潰れ等がより顕在化しやすい環境下で表示される画像に階調補正を適用することができ、そのような画像がより鮮明に表示される。
 なお、上記の実施形態等(実施形態1,2及び変形例1,2)の説明では、画像表示パネル40が透過式のカラー液晶表示パネルであり、バックライトとして機能する光源ユニット60を組み合わせて画像を表示する場合を例としているが、画像を表示するための主要構成はこれに限られるものでない。例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)又はマイクロLEDを採用した自発光式のカラー表示装置であってもよいし、反射式のカラー液晶表示パネルとフロントライトとの組み合わせであってもよい。
 また、実施形態等において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
10  表示装置
15  検出部
20  信号処理回路
21  画像解析部
22  階調補正部
24  光源制御部
40  画像表示パネル
48  画素
49R 第1副画素
49G 第2副画素
49B 第3副画素
60  光源ユニット
6a,6b 光源

Claims (7)

  1.  第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、
     前記画素の入力階調に基づいて前記画素の彩度を算出する算出部と、
     前記彩度が所定以下の前記画素の入力階調が第1閾値以上である場合により高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用し、前記画素の入力階調が第2閾値以下である場合により低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える
     表示装置。
  2.  第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、
     前記画素の入力階調に基づいて前記画素の輝度を算出する算出部と、
     前記輝度が所定以下の前記画素の入力階調が第1閾値以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用し、前記画素の入力階調が第2閾値以下である場合、より低階調であるほど階調を高く補正する大きなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える
     表示装置。
  3.  前記算出部は、前記画素の入力階調に基づいて前記画素の輝度を算出し、
     前記階調補正は、前記輝度が最高輝度の0.2倍以下である画素の割合が前記表示部に設けられている複数の前記画素の半分以上である場合に行われる
     請求項1又は2に記載の表示装置。
  4.  外光の明るさを検出する検出部を備え、
     前記階調補正は、前記外光の明るさが所定の明るさ以下である場合に行われる
     請求項1又は2に記載の表示装置。
  5.  前記表示部を照明する光源を備え、
     前記補正部は、前記小さなゲインを適用する処理として前記光源の点灯量を下げる減光処理を行う
     請求項1から4のいずれか一項に記載の表示装置。
  6.  前記表示部は、複数の部分領域を含み
     前記光源は、点灯量を個別に制御可能な複数の発光部を有し、
     前記部分領域毎に1つ以上の発光部が設けられており、
     前記減光処理の適用の有無は、前記部分領域毎に行われる
     請求項5に記載の表示装置。
  7.  第1色の副画素、第2色の副画素及び第3色の副画素を含む画素が複数設けられた表示部と、
     前記画素の入力階調に基づいて、前記画素の彩度及び前記画素の輝度を算出する算出部と、
     前記彩度又は前記輝度が所定以下の前記画素の入力階調が閾値以上である場合、より高階調であるほど階調を低く補正する小さなゲインを適用する階調補正を行う補正部とを備える
     表示装置。
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