(57)【要約】【課題】視野角特性を改善した液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明に従った液晶表示装置では、視聴者の位置を検出すると共に、該視聴者の位置からみて最良の画面状態となるように白輝度補正、或いは黒輝度補正を行う。補正は、画面全体を複数のブロックに分割してそのブロックの映像の状態（低輝度画素の割合、高輝度画素の割合）を検証し、それによって黒輝度補正を行うか、白輝度補正を行うか、或いは補正を行わないかを決める。最初に、画面全体の明るさを判定して、特定の明るさより暗い場合、明るい場合に夫々黒輝度補正、白輝度補正をしておいても良い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示部と、上記液晶表示部の表示画面を区切る複数の単位ブロックで構成され、単位ブロック別に輝度制御が可能なバックライトユニットと、バックライトユニットの輝度を補正制御する輝度補正制御部とを有する液晶表示装置であって、
上記輝度補正制御部は、視聴者の位置を検出する視聴者位置検出部と、検出された視聴者の位置に基づく視野角プロファイルと上記液晶表示部の視野角特性とにより、上記視聴者の位置に応じた白輝度プロファイル及び黒輝度プロファイルを演算する演算部と、上記単位ブロックに該当する映像信号の輝度ヒストグラムを計算するブロック別輝度ヒストグラム演算部と、同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムを比較する比較部と、比較部からの比較結果を用いて補正の適否、補正の種類を判定する輝度補正判定部と、輝度補正判定部からの出力を受けて上記バックライトユニットを上記単位ブロック別に制御する出力制御部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記比較部は、同一行の各単位ブロックの輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合と高階調部の割合とを比較して、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きいか、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きいかを求め、
上記輝度補正判定部は、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きい場合には当該行に対して黒輝度補正を行い、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きい場合には当該行に対して白輝度補正を行い、上記以外の場合には当該行に対して補正を行わないように判定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記低階調部の割合Ｒｌは、２０％であり、上記高階調部の割合Ｒｈは、３０％であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記液晶表示部の視野角特性は、ルックアップテーブルに記入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
更に、表示画面全体の平均輝度を算出する演算部を備え、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ１より低い場合には画面全体に対して黒輝度補正を行い、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ２より高い場合には画面全体に対して白輝度補正を行うことができることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
平均輝度がＡＰＬ１とＡＰＬ２との間にあるときのみに、比較部からの出力を考慮して同一行に対する補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記ＡＰＬ１は２０％であり、ＡＰＬ２は７０％であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
視聴者の位置を検出するステップと、
視聴者の位置に対応した液晶表示部の黒輝度プロファイル及び白輝度プロファイルを演算するステップと、
液晶表示部を複数の単位ブロックに分け、各単位ブロック別に輝度ヒストグラムを演算するステップと
同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合と高階調部の割合を比較して、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きいか、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きいかを求めるステップと、
同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きい場合には当該行に対して黒輝度補正を行い、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きい場合には当該行に対して白輝度補正を行い、上記以外の場合には当該行に対して補正を行わないように判定するステップを有することを特徴とする液晶表示装置における視野角特性改善方法。
【請求項９】
上記低階調部の割合Ｒｌは２０％であり、上記高階調部の割合Ｒｈは３０％であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置における視野角特性改善方法。
【請求項１０】
表示画面全体の平均輝度を算出すると共に、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ１より低い場合には画面全体に対して黒輝度補正を行い、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ２より高い場合には画面全体に対して白輝度補正を行うステップを最初に行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶表示装置における視野角特性改善方法。
【請求項１１】
視聴者が２以上であることを検知した場合に、２以上の視聴者にとって、共に有効である部分のみの補正を行うステップを有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置における視野角特性改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野角特性を改善した液晶表示装置及び当該液晶表示装置における視野角特性改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、通常、２枚のガラス基板を対向させて固定し、その間に液晶を封入した構造となっており、一方のガラス基板に透明な共通電極が形成され、他方のガラス基板に多数の透明な画素電極が行列状に形成されており、更に、各画素電極に個別に選択的に電圧を印加する回路が形成されている。
【０００３】
液晶表示装置は、上記の構造体を偏光版で挟み込んで構成されており、液晶表示装置を見る方向によってコントラスト等が低下するという所謂視野角特性を有している。この視野角特性を改善するため種々の提案がなされている。
【０００４】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、現在、液晶テレビの表示装置として多く使用されているＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードにおける視野角特性とその改善策を説明するものである。ＶＡモードにおいては、例えば、図７（ａ）に示すように、オフ（黒表示）のときは液晶分子１００の長手方向とパネル面１０１とが垂直になり、オン（白表示）のときは液晶分子１００の長手方向とパネル面１０１が水平になる。中間調では、液晶分子１００は斜めに同じ方向を向くことになるが、この液晶分子の状況は、表示画面を見る角度によって異なってしまうため、液晶画面を見る方向によって表示画像が正常に見えない状態になる。
【０００５】
このような、特に、中間調における視野角特性を改善するために、図７（ｂ）、（ｃ）に示すＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  ＶＡ）モードが提案されている。液晶表示装置の構造としては、例えば、図７（ｂ）に示すとおり、ガラス基板１０１、１０２面上に断面略三角形状の構造物１０２を付加し、その上に配向膜を形成する。このような構造を有する液晶表示装置において、ガラス基板１０１、１０２間に液晶を封入し、駆動電圧を印加すると、液晶分子１００は、図７（ｃ）に示すように、この三角形状構造物１０２に沿って斜めに倒れていく。この場合、液晶分子は異なる２方向に倒れていくことになり、所謂分割配向と同様の効果が得られ、広視野角特性が得られることになる。
【０００６】
また、特許文献１には、液晶表示装置の表示品質、特に、階調特性が見る方向によって異なることを改善する技術が開示されている。図８は、特許文献１に開示された上記の課題を解決するためのアクティブマトリックス型液晶表示装置１１０の構成例を示すものである。図８において、液晶表示装置１１０は、駆動信号生成部１１１、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）１１２、駆動電圧生成部１１３、ソース駆動回路１１４、ゲート駆動回路１１５、液晶パネル１１６を有している。
【０００７】
駆動信号生成部１１１は、液晶表示装置１１０に入力される画像データと、ＬＵＴ１１２の参照結果に基づいてソース駆動回路１１４及びゲート駆動回路１１５を駆動する信号を生成する部分である。ＬＵＴ１１２は、画像データを液晶表示装置に表示する際に、正しい階調カーブが得られるように画像データを変換するための変換テーブルであり、入力される画像データに応じた補正量に関するデータが記憶されている。
【０００８】
液晶表示装置１１０に入力された画像データは、駆動信号生成部１１１と共に、ＬＵＴ１１２に送られる。ＬＵＴ１１２では、入力された画像データに基づいて変換テーブルを参照し、階調カーブの補正量に関するデータを上記駆動信号生成部１１１に出力する。上記駆動信号生成部１１１では、階調カーブの歪を補正する値の画像データである補正画像データを出力し、ソース駆動回路１１４、ゲート駆動回路１１５に送る。
【特許文献１】特開２００３−２９５１６０号公報（公開日  平成１５年１０月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この特許文献１に記載の技術によれば、相対的な階調特性の視野角依存性を無くすることはできるが、白輝度及び黒輝度の絶対値の視野角依存性を無くすることはできない。特に、大画面の液晶表示装置では、画面の周縁部や視角が大きくなる部分での黒浮き等、視野角特性に依存する面内輝度変化が目立ってきている。
【００１０】
図９、図１０、図１１は上述の状況を説明するための図である。
【００１１】
図９は、液晶テレビ等の液晶表示装置１２０を正面から見た図である。図９に示すとおり、液晶表示装置の表示画面全体を縦方向に分割した５０のブロックに分け、便宜上左からブロック１、ブロック２・・・ブロック５０と番号を付与している。図１０は、液晶表示装置１２０の表示画面を視聴者Ａ、Ｂ、Ｃが見ている様子を示している。視聴者Ａは、液晶表示装置１２０の表示画面の中心部正面で当該液晶表示装置１２０の高さＨの３倍の距離３Ｈから視聴しており、視聴者Ｂは、視聴者Ａの視聴位置である表示画面中心部から１５度の位置から視聴しており、視聴者Ｃは、同様、表示画面中心部から３０度の位置から視聴している。なお、本願の明細書において、視角とは、「画面の法線方向と視聴者の視線方向が成す角度の水平方向成分」という意味で使っており、従って、図１０では、画面中央に位置Ａが視角０°の位置であり、Ｂの位置は視角１５°の位置ということになる。
【００１２】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、視聴者Ａ、Ｂ、Ｃが液晶表示装置１２０を見たときの表示画面の視聴位置による黒輝度、白輝度の変化の状況を示している。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、左側の縦軸は白輝度の相対的な変化を示しており、右側の縦軸は黒輝度の相対的変化を示している。横軸は図９で示した液晶テレビの列方向（横方向）に分割したブロック位置を示している。また、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、上側の線分は白輝度の変化を示し、下側の線分は黒輝度の変化を示している。
【００１３】
図１１（ａ）を参照して、視聴位置による液晶表示装置の表示画面内の黒輝度、白輝度の変化を説明する。視聴者Ａの位置から液晶表示装置を見た場合、正面部分（ブロック２５）の白輝度を１とすると、両端部分における白輝度は１より下がった値（灰色に近くなる）となる。即ち、視野角が大きくなるに従って、本来表示すべき白輝度の値からずれてしまうことになる。同様、黒輝度についても、正面部分の黒輝度を０とすると、両端部分では大きくずれて、所謂黒浮き現象が起きてしまう。
【００１４】
図１１（ｂ）、（ｃ）は、視聴者Ｂ、視聴者Ｃの位置から液晶表示装置１２０の表示画面を見たときの白輝度の変化、黒輝度の変化の状況を表わしている。図１１（ｂ）、（ｃ）から明らかなように、視野角が大きくなると白輝度の低下、黒輝度の上昇（黒浮き）が大きくなることが分る。以上述べたとおり、白輝度及び黒輝度の絶対値は、視野角に大きく依存していることが分る。
【００１５】
本発明は、特許文献１に記載された従来技術の課題及び上述の液晶表示装置の大画面化に伴って無視できなくなった、白輝度及び黒輝度の絶対値の視野角依存性という課題に鑑みて成されたものであり、視野角特性に伴う表示画面内での黒浮き、白輝度の変化を低減し、従来気になっていた画面内での不均一な表示を改善することが可能となる液晶表示装置を提供することを目的とし、更に、視聴者の位置と映像内容に応じて最適な表示が可能となる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
液晶表示部と、上記液晶表示部の表示画面を区切る複数の単位ブロックで構成され、単位ブロック別に輝度制御が可能なバックライトユニットと、バックライトユニットの輝度を補正制御する輝度補正制御部とを有する液晶表示装置であって、
上記輝度補正制御部は、視聴者の位置を検出する視聴者位置検出部と、検出された視聴者の位置に基づく視野角プロファイルと上記液晶表示部の視野角特性とにより上記視聴者の位置に応じた白輝度プロファイル及び黒輝度プロファイルを演算する演算部と、上記単位ブロックに該当する映像信号の輝度ヒストグラムを計算するブロック別輝度ヒストグラム演算部と、同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムを比較する比較部と、比較部からの比較結果を用いて補正の適否、補正の種類を判定する輝度補正判定部と、輝度補正判定部からの出力を受けて上記バックライトユニットを上記単位ブロック別に制御する出力制御部を有することを特徴としている。
【００１７】
これによれば、視聴者の位置を考慮に入れた液晶表示装置の視野角特性の改善を行うことができる。
【００１８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
上記比較部は、同一行の各単位ブロックの輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合と高階調部の割合とを比較して、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きいか、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きいかを求め、
上記輝度補正判定部は、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きい場合には当該行に対して黒輝度補正を行い、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きい場合には当該行に対して白輝度補正を行い、上記以外の場合には当該行に対して補正を行わないように判定することを特徴としている。
【００１９】
これによれば、行単位で、且つ、その行に最適の黒輝度補正或いは白輝度補正が可能となり、効果の大きい視野角特性の改善が可能となる。
【００２０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
上記低階調部の割合Ｒｌは、２０％であり、上記高階調部の割合Ｒｈは、３０％であることを特徴としている。
【００２１】
これによれば、最適な条件での黒輝度補正又は白輝度補正を選択することができることとなり、大きい視野角特性の改善効果が期待できる。
【００２２】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
上記液晶表示部の視野角特性は、ルックアップテーブルに記入されていることを特徴ととしている。
【００２３】
これによれば、液晶表示部の視野角特性に関する膨大なデータを扱いやすい形で記憶することが出来、液晶表示装置としての処理効率を高めることができる。
【００２４】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
更に、表示画面全体の平均輝度を算出する演算部を備え、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ１より低い場合には画面全体に対して黒輝度補正を行い、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ２より高い場合には画面全体に対して白輝度補正を行うことができることを特徴としている。これによれば、簡単な処理によって液晶表示装置の表示画質を高めることができる。
【００２５】
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
平均輝度がＡＰＬ１とＡＰＬ２との間にあるときのみに、比較部からの出力を考慮して同一行に対する補正を行うことを特徴としている。
【００２６】
これによれば、処理量の多い「同一行に対する補正」を減らすことができ、液晶表示装置としての動作効率を改善できる。
【００２７】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置では、
上記ＡＰＬ１は２０％であり、ＡＰＬ２は７０％であることを特徴としている。
【００２８】
上記の値は、多くの実験によって求めたものであり、従って、これによれば、表示画質の改善、処理効率のアップに有効である。
【００２９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置における視野角特性改善方法では、
視聴者の位置を検出するステップと、視聴者の位置に対応した液晶表示部の黒輝度プロファイル及び白輝度プロファイルを演算するステップと、液晶表示部を複数の単位ブロックに分け、各単位ブロック別に輝度ヒストグラムを演算するステップと同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合と高階調部の割合を比較して、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きいか、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きいかを求めるステップと、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きい場合には当該行に対して黒輝度補正を行い、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きい場合には当該行に対して白輝度補正を行い、上記以外の場合には当該行に対して補正を行わないように判定するステップを有することを特徴としている。
【００３０】
これによれば、視野角特性に伴う表示画面内での黒浮き、白輝度の変化を低減し、従来気になっていた画面内での不均一な表示を改善することが可能となる液晶表示装置の視野角特性改善方法を提供することができ、更に、視聴者の位置と映像内容に応じて最適な表示が可能となる液晶表示装置を提供することができる。
【００３１】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置における視野角特性改善方法では、上記低階調部の割合Ｒｌは２０％であり、上記高階調部の割合Ｒｈは３０％であることを特徴としている。
【００３２】
これによれば、最適な条件での黒輝度補正又は白輝度補正を選択することができることとなり、大きい視野角特性の改善効果が期待できる。
【００３３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置における視野角特性改善方法では、表示画面全体の平均輝度を算出すると共に、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ１より低い場合には画面全体に対して黒輝度補正を行い、平均輝度が予め決められた値ＡＰＬ２より高い場合には画面全体に対して白輝度補正を行うステップを最初に行うことを特徴としている。
【００３４】
これによれば、特に暗い画面、特に明るい画面を選んで予め軽い処理量で補正しておくことになるので、液晶表示装置としての処理効率を高めることができ、また、全体としての画像品質を高めることができる。
【００３５】
上述の課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置における視野角特性改善方法では、視聴者が２以上であることを検知した場合に、２以上の視聴者にとって共に有効である部分のみの補正を行うステップを有することを特徴としている。
【００３６】
これによれば、視聴者が２以上の場合にも、もともとの画質を劣化することなく全ての視聴者に対する画質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上に述べたとおり、本願の発明に係る液晶表示装置では、
液晶表示部と、上記液晶表示部の表示画面を区切る複数の単位ブロックで構成され、単位ブロック別に輝度制御が可能なバックライトユニットと、バックライトユニットの輝度を補正制御する輝度補正制御部とを有する液晶表示装置であって、
上記輝度補正制御部は、視聴者の位置を検出する視聴者位置検出部と、検出された視聴者の位置に基づく視野角に応じた白輝度プロファイル及び黒輝度プロファイルを演算する演算部と、上記単位ブロックに該当する映像信号の輝度ヒストグラムを計算するブロック別輝度ヒストグラム演算部と、同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムを比較する比較部と、比較部からの比較結果を用いて補正の適否、補正の種類を判定する輝度補正判定部と、輝度補正判定部からの出力を受けて上記バックライトユニットを上記単位ブロック別に制御する出力制御部を有することを特徴としている。
【００３８】
また、本願の別の発明に係る液晶表示装置における視野角特性改善方法では、
視聴者の位置を検出するステップと、視聴者の位置に対応した液晶表示部の黒輝度プロファイル及び白輝度プロファイルを演算するステップと、液晶表示部を複数の単位ブロックに分け、各単位ブロック別に輝度ヒストグラムを演算するステップと、同一行に属する複数の単位ブロックの輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合と高階調部の割合を比較して、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きいか、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きいかを求めるステップと、同一行の全ての各単位ブロックで低階調度の割合がＲｌより大きい場合には当該行に対して黒輝度補正を行い、同一行の全ての単位ブロックで高階調度の割合がＲｈより大きい場合には当該行に対して白輝度補正を行い、上記以外の場合には当該行に対して補正を行わないように判定するステップを有することを特徴としている。
【００３９】
これによれば、視野角特性に伴う表示画面内での黒浮き、白輝度の変化を低減し、従来気になっていた画面内での不均一な表示を改善することが可能となる液晶表示装置を提供することができ、更に、視聴者の位置と映像内容に応じて最適な表示が可能となる液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施の形態を説明する前に、まず、図６を用いて、本願発明の原理的な考え方を説明する。
【００４１】
図６は、視聴者が図１０におけるＢの位置から液晶表示装置、例えば液晶テレビを視聴したときの、ある液晶テレビの視野角特性と、本願の発明による輝度補正の効果を示した図である。図６において、横軸は、図９に示した表示画面を縦方向に区切った５０個のブロック位置を示しており、左側の縦軸は白輝度を表わしており、右側の縦軸は黒輝度を表わしている。
【００４２】
線分Ｗ０は補正をかけていないときの白輝度（２５６階調における２５５階調レベル）を示しており、ｂ０は補正をかけていないときの黒輝度（２５６階調における０階調レベル）を示している。横軸目盛りの大きい方（図９参照、液晶表示装置の表示画面の向かって右側の端）では、白輝度、黒輝度共にほぼ所望の値に等しい値が出ているが、横軸メモリの小さい方（液晶表示装置の表示画面の向かって左側の端）では、白輝度は低くなり、黒輝度は高くなっている。これは、視聴者Ｂの位置が、画面の右端の正面に近く、また、左端から離れているため、左端を見る際の視野角が大きくなってしまうためである。
【００４３】
人間の視覚特性は、黒輝度の変化に敏感に感知するため、この場合、例えば夜空のような全面黒に近い映像では、画面左側方向での黒浮きが気になる。黒浮きを軽減するには、この箇所のバックライトの明るさを暗くすればよい。
【００４４】
本願の発明では、上記の考え方に基づき、液晶表示装置のバックライトユニットをＬＥＤバックライト等のブロック毎に制御可能なユニットで構成し、視聴者の位置、映像信号の種類に応じて、ブロック毎にバックライトを制御している。ｂ１、ｂ２は、黒輝度補正を行った場合の黒輝度の表示画面におけるプロファイルを示している。黒輝度を補正するためには、黒浮きを起こしている領域のＬＥＤ輝度を下げるため、白輝度の低下を伴う。黒輝度の補正をかけて、黒輝度のプロファイルがｂ１、ｂ２になったときの白輝度のプロファイルはそれぞれＷ１、Ｗ２になる。
【００４５】
このように、黒輝度の補正と白輝度の補正はトレードオフの関係になるため、条件に応じた補正が必要となるが、一般的には、白輝度の変化は人間の視覚特性上感知され難いため、主として黒輝度に注目した補正が重要である。
【００４６】
なお、以上の説明では、液晶表示装置の表示画面における水平方向の輝度差のみを補正することを考えて説明しているが、実施の形態で詳細に説明する補正を、垂直方向の視野角に基づく輝度差の補正に適用しても良く、垂直方向の輝度差をも考慮して行方向ブロックでの補正を併せて行っても良い。
【００４７】
〔実施の形態〕
以下に、本発明に従った実施の形態を説明する。尚、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。
【００４８】
図１は、本発明に従った液晶表示装置における黒輝度、白輝度を補正する装置のブロック図、図２は、実際の表示画像において黒輝度補正を行うか白輝度補正を行うかを説明するための図、図３は視聴者が２人の場合の補正を行う場合を説明するための図、図４は、本発明の液晶表示装置の動作を説明するためのフローチャート、図５は、図１における視角プロファイルを説明するための図である。
【００４９】
図１において、１０は視聴者の視聴位置、映像信号等を加味して黒輝度補正又は白輝度補正を行う輝度補正制御部であり、２０は表示画面を複数のブロックに分けたときに単位ブロック毎に輝度（明るさ）を制御できるＬＥＤ等により構成されたバックライトユニットであり、３０は液晶よりなる表示部である。
【００５０】
輝度補正制御部１０は、視聴者の位置を検出する視聴者位置検出部１１、視聴者が特定の位置にいることを検出した場合にその位置から表示画面を見た際の視角の状態（プロファイル）を演算する視角プロファイル演算部１２、視角と白輝度又は黒輝度との関係を表わすデータが記入されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有する視野角特性ＬＵＴ１３、表示画面を複数のブロックに分けた際の特定の入力映像信号におけるブロック別の輝度分布（ヒストグラム）を求めるブロック別輝度ヒストグラム演算部１４、同一ブロック内での輝度ヒストグラムにおける低階調部分の割合、高階調部分の割合をあらかじめ決められた比率と比較する比較部１５、入力映像信号の平均信号レベル（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｌｅｖｅｌ）を計算するＡＰＬ演算部１６、実際に白輝度補正を行うか黒輝度補正を行うかの判定を行う輝度補正判定部１７、補正を行うに必要なＬＥＤ等の出力を計算する出力演算部１８からなる。
【００５１】
ＬＥＤバックライトユニット２０は、複数の単位ブロック２１、２２・・・より構成されており、各単位ブロックは個別に輝度調整が可能とされており、この実施例では図９に示した液晶画面を縦方向に分割した５０個のブロックに対応して設けられている。
【００５２】
液晶表示部３０は、ＭＶＡモード等の液晶表示デバイスであり、図示されていない駆動回路により駆動され、映像信号等に従った画像の表示を行う。液晶表示装置の代表例は液晶テレビであり、以下の説明では液晶テレビを例に説明するが、本願発明はテレビに限られることなく、一般の液晶表示装置に対して適用可能であることはいうまでもない。
【００５３】
図１を用いて本願発明の実施の形態を説明する。液晶テレビ等の液晶表示装置の前に視聴者が座ると、視聴者位置検出部１１は視聴者が表示画面の前方のどの位置に座っているかを検出する。検出装置としては公知の種々の装置が使用可能であるが、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いた画像認識による方法を用いることができる。
【００５４】
この位置情報を基に、視角プロファイル演算部１２において、視角プロファイルが演算される。視角プロファイルとは、ある視聴者からテレビの表示画面を見たときの画面内での視角の「分布」状況を示すものであり、例えば、視聴者が図１０のＢの位置に居るとすれば、図５（ａ）に示すような視角プロファイルとなり、視聴者が図１０のＡの位置に居たとすれば、図５（ｂ）に示すような視角プロファイルとなる。
【００５５】
視野角特性ＬＵＴ１３には、前述のとおり、視角と白輝度又は黒輝度との関係を表わすデータが記入されている。より具体的には、例えば、視角が０°、１°、２°・・・に対してｃｄ／ｍ２単位での白輝度と黒輝度の値が入っていても良いし、また、０°の時の白輝度を１００としたときの相対値が入っていても良い。この視野角特性ＬＵＴ１３に記憶されているデータは、用いる液晶表示部毎に求められているものであり、使用する液晶表示部の特性を表わしている。
【００５６】
視角プロファイル演算部１２からの出力がこの視野角特性ＬＵＴ１３に入力されると、視野角特性ＬＵＴ１３からは、特定の視角プロファイルに対応した白輝度の状況（白輝度プロファイル）、黒輝度の状況（黒輝度プロファイル）が出力される。より具体的には、もし視聴者位置がＢである場合には、図６に示される白輝度プロファイルＷ０、黒輝度プロファイルｂ０に相当するプロファイルが出力される。なお、白輝度プロファイルＷ０、黒輝度プロファイルｂ０はいずれも補正処理の施されていない状態のプロファイルである。
【００５７】
一方、入力映像信号がブロック別輝度ヒストグラム演算部１４に入力されると、ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４では、前述のとおり、先ず、表示画面を複数のブロックに分けた際の特定の入力映像信号におけるブロック別の輝度分布（輝度ヒストグラム）を演算する。これは、例えば、図２（ｂ）に示す輝度ヒストグラムを求めることであって、低階調（黒）から高階調（白）に至る表示画面における輝度の分布を表わすものである。図２（ｂ）において、縦軸方向は、特定階調の画素の数を示すことになる。なお、図２では、以後の説明が煩雑にならないように、水平方向のブロックを５個としている。
【００５８】
更に、ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４では、算出されたブロック別の輝度ヒストグラムに基づき、同一ブロック内での輝度ヒストグラムにおける低階調部分の割合、高階調部分の割合を求める。低階調部分の割合、高階調部分の割合とは、図２（ｂ）に示す輝度ヒストラムに示されているように、一定範囲の階調部に属する画素の全体画素に占める割合を意味している。より具体的には、２５６階調の液晶表示装置においては、例えば、低階調部の範囲としては、０〜（３０〜８０）であり、高階調部の範囲としては（２００〜２３０）〜２５５であり、この範囲に入る低階調画素の割合、及び高階調画素の割合を求めている。
【００５９】
比較部１５では、ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４からの出力である「同一ブロック内での輝度ヒストグラムにおける低階調部分の割合、高階調部分の割合」を受信し、同一行におけるブロック間での輝度ヒストグラムと比較する。
【００６０】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４、比較部１５の動作の詳細をより具体的に説明する。図２（ａ）において、液晶テレビの表示画面３０は、横方向に５つに区切られていると共に、縦方向に１１に区切られており、その結果、５×１１個のブロックに区切られている。
【００６１】
ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４では、上記各ブロックにおける入力映像信号を分析して画素毎の輝度を求め、図２（ｂ）に示すブロック別の輝度分布（輝度ヒストグラム）を作成し、更に、輝度ヒストグラムにおける低階調部の割合、高階調部の割合を求める。例えば、図２（ｃ）に示すごとく、行ｎ１における各ブロックの低階調部の割合は左から、１０％、３０％、５％、５％、１０％であり、高階調部の割合は左から、３０％、４０％、３０％、３０％、５０％である。同様に行ｎ２、行ｎ３、・・・について、低階調部の割合、高階調部の割合を求める。
【００６２】
比較部１５では、ブロック別輝度ヒストグラム演算部１４からの出力を受け、同一行におけるブロック間での輝度ヒストグラムの比較を行う。そして、下記条件ａ又は条件ｂのどちらか一方を満たすか、或いはそうではないかを求める。
条件ａ＝同一行の各ブロックの「全て」の領域で低階調部の割合がＲｌより大きい。
条件ｂ＝同一行の各ブロックの「全て」の領域で高階調部の割合がＲｈより大きい。
【００６３】
この実施例では、割合Ｒｌとして、２０％を用いており、割合Ｒｈとして、３０％を用いている。この数値は、実際に画面を観察しながら最良の数値として決定されるが、上記の数値に限られることなく上記の数値付近で多少の変更は可能である。
【００６４】
ＡＰＬ演算部１６では、入力映像信号が入力されると、１画面分の映像信号の平均信号レベル（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｌｅｖｅｌ）、即ち、画面全体の平均の明るさを計算する。そしてその演算結果ＡＰＬを輝度補正判定部１７に送る。
【００６５】
輝度補正判定部１７では、ＡＰＬ演算部１６からの演算結果及び比較部１５からの比較結果を用いて、画面全体での補正の要否、特定の行（例えば、図２における行ｎ１、行ｎ２・・・）についての補正の要否、補正が必要である場合の補正の種類（黒輝度補正か白輝度補正等）を判定する。詳細は、以下のとおりである。
【００６６】
ＡＰＬ演算部１６からの演算結果は、画面全体の平均の明るさを示しており、この値が低ければ画面は平均として暗い画像を表示していることになり、値が高ければ平均として明るい画像を表示していることになる。そこで、この実施例では、先ず、輝度補正判定部１７において、ＡＰＬ演算部１６からの演算結果の値の高低で、全体的な画像の明暗を判断し、演算結果が低ければ、画面全体を黒輝度補正することと判定し、逆に演算結果が高ければ画面全体を白輝度補正することと判定する。例えば、輝度補正判定部１７では、演算結果の値が２０％（ＡＰＬ１とする）以下であれば、全体的に暗い画像であると判断して画面全体を黒輝度補正することと判定し、演算結果の値が７０％（ＡＰＬ２とする）以上であれば全体的に明るい画像であると判断して画面全体を白輝度補正することと判定する。また、輝度補正判定部１７では、どの程度の補正を行うべきかの補正係数を判定する。
【００６７】
ＡＰＬ演算部１６からの演算結果が２０％（ＡＰＬ１）と７０％（ＡＰＬ２）の間にあった場合、輝度補正判定部１７は、比較部１５からの比較結果を用いて、特定の「行ｎｉ」に対して実施する補正の種類（黒輝度補正か白輝度補正等）を決定する。即ち、特定の「行ｎｉ］が、条件ａを満足している場合には、輝度補正判定部１７では当該の「行ｎｉ」に対して黒輝度補正を行うことと判定し、また、条件ｂを満足する場合には、輝度補正判定部１７では当該の「行ｎｉ」に対して白輝度補正を行うことと判定する。また、その他の場合は輝度補正を行わないことと判定する。更に、輝度補正判定部１７では、どの程度の補正を行うべきかの補正係数を判定する。
【００６８】
例えば、図２（ｃ）において、行ｎ１の場合には、全てのブロックにおいて高階調部の割合が３０％以上であり、条件ｂを満足していることから、輝度補正判定部１７では、白輝度補正を行うことと判定する。行ｎ２の場合は、全てのブロックにおいて低階調部の割合が２０％以上であり、輝度補正判定部１７では、黒輝度を補正することと判定する。行ｎ３の場合は、条件ａ及び条件ｂを同時に満足していることから、輝度補正判定部１７では、輝度補正は行わないことと判定する。また、輝度補正判定部１７では、黒輝度補正、白輝度補正のいずれの場合もどの程度の補正を行うべきかの補正係数を判定する。
【００６９】
出力演算部１８は、輝度補正判定部１７からの判定結果に基づいて、判定した補正が可能となるLED駆動出力を演算する。即ち、例えば、画面全体を黒輝度補正或いは白輝度補正する場合、輝度補正判定部１７からのどの程度の補正を行うべきかの補正係数を考慮してＬＥＤ駆動に必要な出力を演算し、これを光源出力制御部１９に送る。光源出力制御部１９では、具体的な補正量に従ってＬＥＤバックライトユニットを制御する。
【００７０】
ＡＰＬ演算部１６からの演算結果が２０％（ＡＰＬ１）と７０％（ＡＰＬ２）の間にあった場合には、出力演算部１８は、視野角特性ＬＵＴ１３からの出力及び輝度補正判定部１７からの出力を受け、特定の行ｎｉに対して補正を行うための具体的な補正量を演算し、光源出力制御部１９に送る。光源出力制御部１９は、具体的な補正量に従って、ＬＥＤバックライトユニット２０の単位ブロック２１、２２・・・の出力を制御する。
【００７１】
例えば、視野角特性ＬＵＴ１３からは、図６にＷ０、ｂ０で示す「視聴者の位置に応じた特定の行ｎｉに対する輝度プロファイル」が出力されており、輝度補正判定部１７からは、「黒補正を行うべきであるとの判定結果と補正量を決める補正係数α１」が出力されているとする。出力演算部１８では、視野角特性ＬＵＴ１３からの出力、輝度補正判定部１７からの出力を考慮して、図６に示す「輝度プロファイルｂ０（補正無し）を輝度プロファイルｂ１にするためのＬＥＤ駆動に必要な出力」を演算し、これを光源出力制御部１９に送る。光源出力制御部１９は、具体的な補正量に従って、ＬＥＤバックライトユニット２０の単位ブロック２１、２２・・・の出力を制御することになる。
【００７２】
上述のＡＰＬ１（２０％）、ＡＰＬ２（７０％）は、様々な映像を検討して求めた数値であり、多少の変動は許されるが、通常の映像に対しては効果的に補正を行うことができる値である。即ち、条件をゆるく（ＡＰＬ１として３０％、ＡＰＬ２として６０％）した場合、輝度補正が逆効果を与える（むしろ黒浮きを強調してしまう、又は白輝度の変化が不自然に大きくなる）確立が高くなった。また、条件を厳しくすると、輝度補正が逆効果を与える確率は低くなるが、今度は、必要な補正がかからなくなる場合が生ずる。
【００７３】
上述のＲｌ、Ｒｈの値は、実施例ではＲｌ＝２０％、Ｒｈ＝３０％としたが、この値に限られることなく多少の変動が許されることはいうまでも無い。なお、黒の方が人間の目に敏感であることから、条件をゆるくしている。
【００７４】
なお、上述の補正処理は、１画面毎に行うことも可能であるが、画面がめまぐるしく変わる映像の場合、逆に不適切な制御となり、画質が低下することもある。従って、特定の期間の平均値を計算して制御することでも良い。また、画面が大きく変わることは、容易に検出できることであるから、これを検知しておき、映像に応じた処理とすることも可能である。また、テレビでは、電子番組表等を参照することによって映像の種類を判定することも容易であるから、映像の種類（例えば、アニメ、ドラマ、ｅｔｃ．）に応じて最適値を選べるようにしておくことも可能である。
【００７５】
図２では、水平方向のブロックの数を５で説明し、また、図６では、水平方向のブロックの数を５０としている。一般的に、ブロック数を増やす方がきめの細かい補正ができるが、補正に要するデータ処理量が増える。縦方向の行の数も同様である。処理量との兼ね合いで決定すれば良い。
【００７６】
以上の説明は、視聴者が１人である場合を想定して説明している。視聴者が２人以上でもこの発明を適用できる。図３はこの場合の補正方法を説明する図である。図３は、例えば、視聴者が液晶表示画面の正面に位置Ａ（図１０参照）と正面から１５°ずれた位置Ｂ（図１０参照）にいる場合を示している。この場合、位置Ａにおける輝度プロファイルは図３（ａ）に示すとおりとなり、位置Ｂにおける輝度プロファイルは図３（ｂ）に示すとおりとなる。図３（ａ）、図３（ｂ）から明らかなとおり、位置Ａ、位置Ｂの視聴者の双方にとって補正の効果のある範囲は、図面の左側の「補正範囲」になる。このように、視聴者が複数の場合には、複数の視聴者にとって補正の効果のある範囲を求めておき、そこの箇所のみの補正を行うこととする。
【００７７】
図１、図４を参照して、本願発明に係る液晶表示装置の動作を説明する。
【００７８】
図４を参照して、ステップ１（以後Ｓ１と記す。）において、視聴者位置検出部１１からの視聴者の位置情報（表示画面からの距離、角度）を入手すると、Ｓ２において、視聴者が１人か否かが判定される。
【００７９】
視聴者が１人の場合には、Ｓ３において、視角プロファイル演算部１２、視野角特性ＬＵＴ１３等において、視聴者の視聴位置に対応する視角に対する各ブロックでの白輝度プロファイル、黒輝度プロファイルを算出する。次いで、Ｓ４において、ＡＰＬ演算部１６においてＡＰＬを算出し、ＡＰＬ＜ＡＰＬ１の場合には、暗い画像であると判断して画面全体の黒輝度を補正し（Ｓ５）、ＡＰＬ＞ＡＰＬ２の場合には明るすぎる画像として画面全体を白輝度補正する（Ｓ６）。
【００８０】
ＡＰＬ１≦ＡＰＬ≦ＡＰＬ２の場合には、Ｓ７に進み、同一行ブロック間での輝度ヒストグラム比較を行い、各行についての補正を行う。即ち、「低階調部の割合」＞Ｒｌの場合は、黒輝度補正を行い（Ｓ５）、「高階調部の割合」＞Ｒｈの場合には、白輝度補正を行う（Ｓ６）。いずれの場合でもない場合は、輝度補正を行わない（Ｓ８）。
【００８１】
視聴者が２人以上いる場合は、Ｓ９において、各視聴者に対してＳ３と同様な処理を行う。即ち、各視聴者に対して、視聴者の視聴位置に対応する視角に対する各ブロックでの白輝度プロファイル、黒輝度プロファイルを算出する。次いで、Ｓ１０において、全ての視聴者に対して輝度補正の効果が得られるブロックを検出しておく。Ｓ４以降は視聴者が１人の場合と同様なステップとなる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明よれば、視野角特性を改善した大画面の液晶テレビを提供することができるなど、産業上の利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の動作を説明するための図である。
【図３】視聴者が２人以上の場合を説明するための図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】視角プロファイルを説明するための図である。
【図６】白輝度補正及び黒輝度補正を説明するための図である。
【図７】液晶表示装置における液晶分子の状態を説明するための図である。
【図８】従来のリアの液晶表示装置の概略を示すブロック図である。
【図９】液晶テレビの表示画面におけるブロックを説明するための図である。
【図１０】液晶テレビと視聴者の位置関係を説明するための図である。
【図１１】視聴者の位置とその位置に対応する輝度プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  輝度補正制御部
１１  視聴者位置検出部
１２  視角プロファイル演算部
１３  視野角特性ＬＵＴ
１４  ブロック別輝度ヒストグラム演算部
１５  比較部
１６  ＡＰＬ演算部
１７  輝度補正判定部
１８  出力演算部
１９  光源出力制御部
２０  ＬＥＤバックライトユニット
２１、２２  単位ブロック
３０  液晶表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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