WO2020241114A1

WO2020241114A1 - 画像表示装置

Info

Publication number: WO2020241114A1
Application number: PCT/JP2020/016933
Authority: WO
Inventors: 寺沼　修; 塩見　誠
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2020-12-03
Also published as: JP2022116367A

Abstract

表示パネルの外縁部における照明光の不足分を補う。画像表示装置（１）は、複数の画素が配列された表示領域を有する液晶表示パネル（３２）と、表示領域における複数の画素を照らす複数の主光源（３３ａ）と、表示領域の外側に対応する部分に配置され、主光源の光量を補う複数の補助光源（３３ｂ）と、表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、補助光源の出力を決定する補助光源出力決定部（２２ｂ）とを備える。

Description

画像表示装置

　本開示は、画像を表示する画像表示装置に関する。本願は、２０１９年５月３０日に、日本に出願された特願２０１９－１０１４０５号に基づく優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。

　一般的に所謂ローカルディミングを用いて画像表示を行う場合、先ず表示パネルの各ブロックを照らす光源の出力を決定した後、光源の光学分布を基に各画素の輝度を計算して液晶出力を決定する。しかし、表示パネルの外縁部のブロックでは中央部と比較して光量が不足する。全面で均一の輝度を得るためには、中央部の輝度を周辺部に併せて減じる、あるいは中央部の液晶出力を絞る等の処理が必要になるという問題がある。上記問題を解決するための技術が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、表示パネルを照らす主光源に加えて、バックライトの外周部に補助的な光源を配置することにより、外縁部の光量不足を補っている。

特開２００７－１０６９９２号公報

　しかしながら、上述のような従来技術では、補助的な光源の出力の決定方法には開示されておらず、主光源による照明量の不足分を適切に補うことができず、表示パネルの全面で均一の輝度を得ることができない虞がある。

　本開示の一態様は、表示パネルの外縁部における照明光の不足分を補うことができる画像表示装置を実現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画像表示装置は、複数の画素が配列された表示領域を有する表示パネルと、前記表示領域における前記複数の画素を照らす複数の主光源と、前記表示領域の外側に対応する部分に配置され、前記主光源の光量を補う複数の補助光源と、前記表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、前記補助光源の出力を決定する出力決定部とを備える。

　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る画像表示装置は、複数の画素が配列された表示領域を有する表示パネルと、前記複数の画素を照らす複数の光源と、前記表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、前記複数の光源の出力を決定する出力決定部とを備え、前記出力決定部は、前記表示領域の外側の少なくとも一部に対応する部分に、前記複数の光源による照明を補う仮想的な補助光源を配置した場合の当該補助光源による照明の光量の分だけ、前記複数の光源の出力を高める。

　本開示の一態様によれば、表示パネルの外縁部における照明光の不足分を補うことができる。

本開示の実施形態１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。上記画像表示装置が備える液晶表示パネルの一部を示す図である。上記画像表示装置が備えるバックライトの構成を示す図である。上記画像表示装置が備える補助光源出力決定部による出力決定方法を説明するための図である。上記補助光源出力決定部による出力決定方法の他の例を説明するための図である。本開示の実施形態２に係る画像表示装置が備えるバックライトを示す図である。上記バックライトの変形例としてのバックライトを示す図である。本開示の実施形態３に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。本開示の実施形態３に係る画像表示領域を示す図である。本開示の実施形態４に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。上記画像表示装置が備えるバックライトを示す図である。上記画像表示装置が備えるバックライトデータ生成部による光源の出力データの生成を説明するための図である。上記バックライトによる積算光量を説明するための図である。

　〔実施形態１〕
　以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。

　（画像表示装置１の構成）
　図１は、本実施形態に係る画像表示装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像表示装置１は、種々の入力画像を表示するものであり、制御部２、表示部３、および記憶部４を備える。画像表示装置１は、例えば携帯情報端末である。

　制御部２は、画像表示装置１を統括的に制御する。記憶部４は、制御部２が処理するプログラム等を記憶する。

　表示部３は、制御部２で処理された入力画像を表示する。本実施形態では、表示部３は、液晶ディスプレイである。具体的には、表示部３は、パネル駆動部３１、液晶表示パネル３２（表示パネル）、バックライト３３、およびバックライト駆動部３４を備える。

　パネル駆動部３１は、制御部２（より詳細には、後述する液晶データ生成部２３）で処理された入力画像に基づく液晶データに従い、液晶表示パネル３２の駆動を制御する。液晶表示パネル３２は、当該入力画像を表示する。

　図２は、液晶表示パネル３２の一部を示す図である。図３は、バックライト３３の構成を示す図である。

　図２に示すように、液晶表示パネル３２は、表示領域ＤＡがマトリクス上に複数のブロックＢ（画素）に分割されている。なお、以降の説明では、表示領域ＤＡが、（ｍ×ｎ）個のブロックＢが配列されているものとして説明する。

　バックライト３３は、液晶表示パネル３２の表示領域ＤＡを照らす光源である。バックライト３３は、図３に示すように、主光源３３ａと、補助光源３３ｂとを備えている。主光源３３ａのそれぞれ、および、補助光源３３ｂのそれぞれは、独立に制御可能となっている。主光源３３ａおよび補助光源３３ｂは、例えばＬＥＤで構成される。

　主光源３３ａは、液晶表示パネル３２のそれぞれのブロックごとに配置される光源である。上述したように、本実施形態では、液晶表示パネル３２の表示領域ＤＡが（ｍ×ｎ）個のブロックＢから構成されているため、主光源３３ａは（ｍ×ｎ）個配置される。なお、各ブロックＢに２以上の主光源３３ａが割り当てられてもよく、複数のブロックＢに対して１つの主光源３３ａが割り当てられてもよい。

　補助光源３３ｂは、液晶表示パネル３２の表示領域ＤＡの外側に対応する部分に配置され、主光源３３ａの光量を補う複数の補助光源である。補助光源３３ｂは、例えば、主光源３３ａの（ｍ×ｎ）個に対して各辺につき１ブロック分外側の領域に配置される。

　バックライト駆動部３４は、制御部２で処理された入力画像に基づくバックライトデータに従い、バックライト３３の点灯を制御する。

　本実施形態では、画像の表示は、液晶表示パネル３２の表示領域をマトリクス状に分割し、分割した分割領域（ローカルエリア、ブロック）毎に配置されたバックライト３３の各光源の点灯制御を行うローカルディミング機能を用いて実現する。

　制御部２は、図１に示すように、画像処理部２１と、バックライトデータ生成部２２と、液晶データ生成部２３とを備えている。

　画像処理部２１は、入力された画像データを取り込み、当該画像データに対して、入力データに対応するγ変換処理を行ったうえで、画像データをバックライトデータ生成部２２および液晶データ生成部２３に出力する。

　バックライトデータ生成部２２は、バックライト３３の、主光源３３ａおよび補助光源３３ｂの出力データを生成する。バックライトデータ生成部２２は、主光源出力決定部２２ａと、補助光源出力決定部２２ｂ（出力決定部）とを備えている。

　主光源出力決定部２２ａは、画像処理部２１から出力された画像データを用いて、主光源３３ａの出力を決定する。具体的には、主光源出力決定部２２ａは、各ブロックＢに含まれる複数の輝度値（画素値）の最大値を主光源３３ａの出力として決定する。ただし、主光源出力決定部２２ａは、各ブロックＢに含まれる複数の画素値の平均値を主光源３３ａの出力として決定してもよい。

　補助光源出力決定部２２ｂは、画像処理部２１から出力された画像データを用いて、主光源３３ａの出力を決定する。

　図４は、補助光源出力決定部２２ｂによる出力決定方法を説明するための図である。図４に示すように、補助光源出力決定部２２ｂは、隣接する主光源３３ａと同じ出力となるように補助光源３３ｂの出力を決定する。換言すれば、補助光源出力決定部２２ｂは、表示領域ＤＡの外縁部に表示される画像の階調値に基づいて、補助光源３３ｂの出力を決定する。なお、隣接する主光源３３ａがない角に位置する補助光源３３ｂについては、最も近い主光源３３ａ（例えば、図４に示す左上に位置する補助光源３３ｂの出力は、斜め右下の主光源３３ａ）の出力と同じとする。

　なお、主光源出力決定部２２ａおよび補助光源出力決定部２２ｂは、必要に応じて各ブロックＢの空間および時間方向の平坦化処理（フィルタ処理）を行ってもよい。

　バックライトデータ生成部２２は、バックライトデータ（すなわち、主光源出力決定部２２ａが生成した主光源３３ａの出力データ、および補助光源出力決定部２２ｂが生成した補助光源３３ｂの出力データ）を、液晶データ生成部２３の輝度データ生成部２４と、表示部３のバックライト駆動部３４に出力する。バックライトデータ生成部２２は、後述する液晶データ生成部２３によるパネル駆動部３１への液晶出力データの出力と同期を取って、上記バックライトデータをバックライト駆動部３４に出力する。

　液晶データ生成部２３は、画像処理部２１から出力された画像データ、および、バックライトデータ生成部２２から出力されたバックライトデータを用いて、液晶出力データを生成する。液晶データ生成部２３は、輝度データ生成部２４と、液晶データ補正部２５とを備えている。

　輝度データ生成部２４は、画像処理部２１から出力された画像データ、および、バックライトデータ生成部２２から出力されたバックライトデータ（具体的には、主光源３３ａおよび補助光源３３ｂの、光の拡散の仕方を数値で表したデータである輝度拡散関数（ＰＳＦ、Point Spread Function））を基に、バックライト３３の輝度分布データを生成する。輝度データ生成部２４は、生成した輝度分布データを液晶データ補正部２５に出力する。

　液晶データ補正部２５は、画像処理部２１から出力された画像データ、および、輝度データ生成部２４から出力された輝度分布データを用いて、液晶表示パネル３２の各ブロックＢの出力値（オリジナルの画素値に対する補正値）を生成する。輝度データ生成部２４は、生成した各ブロックＢの出力値をパネル駆動部３１に出力する。この際、液晶データ補正部２５は、バックライトデータ生成部２２によるバックライト駆動部３４へのバックライトデータの出力と同期を取って、生成した各ブロックＢの出力値をパネル駆動部３１に出力する。

　パネル駆動部３１は、液晶データ生成部２３から出力された各ブロック部Ｂの出力値、およびタイミングデータから、パネル駆動データを生成し、液晶表示パネル３２を駆動する。

　バックライト駆動部３４は、バックライトデータ生成部２２から出力されたバックライトデータ、およびタイミングデータから、バックライト駆動データ（ＬＥＤドライバ駆動データ）を作成し、バックライトを駆動する。

　以上のように、本実施形態における画像表示装置１では、複数のブロックＢが配列された表示領域ＤＡを有する液晶表示パネル３２と、表示領域ＤＡにおける複数のブロックＢを照らす複数の主光源３３ａと、表示領域ＤＡの外側に対応する部分に配置され、主光源３３ａの光量を補う複数の補助光源３３ｂと、表示領域ＤＡに表示される画像の階調値に基づいて、補助光源３３ｂの出力を決定する補助光源出力決定部２２ｂとを備える。

　上記の構成によれば、表示領域ＤＡの外側に対応する部分（すなわち、バックライト３３における主光源３３ａの外側）に補助光源を設けることにより、表示領域ＤＡの外縁部における、主光源３３ａからの照明光（バックライト光）の不足分を補うことができる。また、このとき、表示領域ＤＡに表示される画像の階調値に基づいて補助光源の出力を決定するため、適切に主光源３３ａからの照明光（バックライト光）の不足分を補うことができる。

　また、画像表示装置１では、補助光源出力決定部２２ｂは、表示領域ＤＡの外縁部に表示される画像の階調値に基づいて、補助光源３３ｂの出力を決定する。これにより、表示領域ＤＡに表示される画像の階調値に対応する出力で、補助的な照明を行うことができる。

　また、画像表示装置１では、主光源３３ａと補助光源３３ｂとは、出射する光の指向性が同じ光源であることが好ましい。これにより、補助光源出力決定部２２ｂによる補助光源３３ｂの出力の決定が容易になるため、補助光源３３ｂによる主光源３３ａの光量の不足を適切に補うことができる。

　図５は、補助光源出力決定部２２ｂによる出力決定方法の他の例を説明するための図である。図５に示すように、補助光源出力決定部２２ｂは、隣接する主光源３３ａではなく、さらに主光源３３ａの１つ分だけ内側に位置する主光源３３ａと同じ出力となるように補助光源３３ｂの出力を決定してもよい。

　〔実施形態２〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

　図６は、本実施形態における画像表示装置１Ａが備えるバックライト３３Ａを示す図である。図６に示すように、バックライト３３Ａは、実施形態１におけるバックライト３３に比べて、補助光源３３ｂの個数が少なくなっている。より詳細には、バックライト３３Ａでは、補助光源３３ｂの個数が、実施形態１におけるバックライト３３の補助光源３３ｂの個数の半分になっているとともに、補助光源３３ｂが配置されている箇所と配置されていない箇所が交互になっている。なお、補助光源３３ｂの個数はこれに限定されず、補助光源３３ｂが一定の間隔を有して配置されていればよい。換言すれば、バックライト３３Ａでは、補助光源３３ｂが、表示領域ＤＡの外側に対応する部分において、所定の間隔をおいて配置されている。

　上記の構成においても、補助光源３３ｂが所定の間隔で配置されているため、補助光源３３ｂの数を削減しても、補助的な照明を均一に行うことができる。

　図７は、バックライト３３Ａの変形例としてのバックライト３３Ｂを示す図である。図７に示すように、バックライト３３Ｂでは、４つの角に補助光源３３ｂが配置されている。表示領域ＤＡでは、特に角の周辺において主光源３３ａによる照明量が不足する。そのため、バックライト３３Ｂのように、４つの角に補助光源３３ｂを配置することにより、主光源３３ａからの照明光の不足分を補うことができる。

　〔実施形態３〕
　図８は、本実施形態における画像表示装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図８に示すように、画像表示装置１Ｂは、実施形態１における画像表示装置１における画像処理部２１およびバックライトデータ生成部２２に代えて、画像処理部２１Ａ（画像データ生成部）およびバックライトデータ生成部２２Ａを備えている。

　画像処理部２１Ａは、実施形態１における画像処理部２１と同様に、入力された画像データを取り込み、当該画像データに対して、入力データに対応するγ変換処理を行った画像データを生成する。さらに、本実施形態における画像処理部２１Ａでは、液晶表示パネル３２における複数のブロックの一部のみに画像を表示させるように画像データを生成する。

　図９は、本実施形態における表示領域ＤＡを示す図である。図９に示すように、本実施形態では、表示領域ＤＡのうち、最外周に配置されている主光源３３ａに対応するブロック以外のブロック（図９に示す画像表示領域ＤＡ１）において、例えば画像全体を縮小して表示する。換言すれば、表示領域ＤＡのうち、最外周に配置されている主光源３３ａに対応するブロックでは画像を表示しない。

　バックライトデータ生成部２２Ａは、表示領域ＤＡにおいて画像が表示されていない画素に対応する部分の主光源３３ａを実施形態１における補助光源３３ｂとして、バックライトデータを生成する。なお、本実施形態では、補助光源３３ｂは、必要はない。

　上記の構成によれば、主光源３３ａのうち最外周に配置されている主光源３３ａを実施形態１における補助光源３３ｂとして使用する。これにより、補助光源を別途設けなくても、既存の光源を用いて、実施形態１における主光源３３ａに対応する最外周以外に配置されている主光源３３ａの光量の不足を補うことができる。

　〔実施形態４〕
　図１０は、本実施形態における画像表示装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、画像表示装置１Ｃは、実施形態１における画像表示装置１におけるバックライトデータ生成部２２に代えて、バックライトデータ生成部２２Ｂ（出力決定部）を備えている。また、本実施形態におけるバックライト３３は、複数の光源３３ｃを備えている。

　図１１は、本実施形態におけるバックライト３３を示す図である。図１１に示すように、本実施形態におけるバックライト３３では、液晶表示パネル３２の表示領域ＤＡのブロックＢごとに光源３３ｃが配置されており、実施形態１における画像表示装置１で補助光源３３ｂが設置されていた領域（図１１に示す領域Ａ１）には、光源は配置されていない。

　バックライトデータ生成部２２Ｂは、表示領域ＤＡに表示される画像の階調値に基づいてバックライト３３の光源３３ｃの出力データを生成する。

　図１２は、バックライトデータ生成部２２Ｂによる光源３３ｃの出力データの生成を説明するための図である。図１２に示すように、バックライトデータ生成部２２Ｂは、表示領域ＤＡの外側に対応する部分（すなわち、上記の領域Ａ１）に、光源３３ｃによる照明を補う仮想的な補助光源を配置したと仮定した場合の当該補助光源による照明の光量の分だけ、光源３３ｃの出力を高めるようにバックライトデータを生成する。より詳細には、バックライトデータ生成部２２Ｂは、仮想的な補助光源と隣接する光源３３ｃとの距離と、輝度拡散関数（ＰＳＦ）とを用いて、当該隣接する光源３３ｃに影響する仮想的な補助光源の出力量を算出し、算出した出力量を上記隣接する光源３３ｃの出力値に加算する。

　なお、仮想的な補助光源が出力すると想定される出力量は、実施形態１における補助光源３３ｂの出力量と同じであり、表示領域ＤＡの外縁部に表示される画像の階調値に基づいて決定される。そのため、バックライトデータ生成部２２Ｂは、表示領域ＤＡに表示される画像の階調値に基づいて、表示領域の外縁部の複数の光源３３ｃの出力を高めるとも言える。

　図１３は、本実施形態におけるバックライト３３による積算光量を説明するための図である。図１３に示すグラフ２は、補助光源に関する補正を行っていない従来の方法による積算光量を示すグラフであり、図１３に示すグラフ１は、仮想的な補助光源による光量を考慮に入れた場合の積算光量を示すグラフであり、図１３に示すグラフ３は、本実施形態における積算光量を示すグラフである。図１３に示すように、本実施形態では、仮想的な補助光源を配置したと仮定した場合の当該補助光源による照明の光量の分だけ、光源３３ｃの出力を高めることにより、表示領域ＤＡの外縁部においても、その他の領域と同程度の光量で液晶表示パネル３２を照明することができる（換言すれば、表示領域ＤＡの外縁部における照明光の不足分を補うことができる）。

　なお、本実施形態では、表示領域ＤＡの外側に対応する部分（すなわち、上記の領域Ａ１）のすべてに補助光源を仮想的に配置したと仮定して、バックライトデータ生成部２２Ｂが光源３３ｃの出力を決定する態様であったが、本開示の画像表示装置はこれに限られない。すなわち、本開示の一態様の画像表示装置では、例えば、図６および図７に示す例のように、表示領域の外側の少なくとも一部に対応する部分に仮想的な補助光源を配置したと仮定して光源３３ｃの出力を決定してもよい。

　本開示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。

Claims

　複数の画素が配列された表示領域を有する表示パネルと、
　前記表示領域における前記複数の画素を照らす複数の主光源と、
　前記表示領域の外側に対応する部分に配置され、前記主光源の光量を補う複数の補助光源と、
　前記表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、前記補助光源の出力を決定する出力決定部とを備えることを特徴とする画像表示装置。
　前記出力決定部は、前記表示領域の外縁部に表示される画像の階調値に基づいて、前記補助光源の出力を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
　前記補助光源は、前記表示領域の外側に対応する部分において、所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
　前記主光源と前記補助光源とは、出射する光の指向性が同じ光源であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
　前記表示パネルにおける前記複数の画素の一部にのみ画像を表示する画像データ生成部をさらに備え、
　前記画像が表示されていない画素に対応する部分の光源を前記補助光源として、前記出力決定部は、前記補助光源の出力を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
　複数の画素が配列された表示領域を有する表示パネルと、
　前記複数の画素を照らす複数の光源と、
　前記表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、前記複数の光源の出力を決定する出力決定部とを備え、
　前記出力決定部は、前記表示領域の外側の少なくとも一部に対応する部分に、前記複数の光源による照明を補う仮想的な補助光源を配置した場合の当該補助光源による照明の光量の分だけ、前記複数の光源の出力を高めることを特徴とする画像表示装置。
　前記出力決定部は、前記表示領域に表示される画像の階調値に基づいて、前記表示領域の外縁部に対応する複数の光源の出力を高めることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。