(57)【要約】  エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置において、斜め視における輝度むら発生の抑制を目的とする。  発光輝度算出部（１５１）は、入力画像（３１）に基づいて各エリアのＬＥＤの輝度（第１の発光輝度）（３２）を求める。発光輝度補正部（１５２）は、ＬＥＤフィルタ（１５５）内の補正用データ（３３）の値に基づいて第１の発光輝度（３２）に補正を施す。ここで、入力画像（３１）として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに表示される画像を第１画像と定義したとき、発光輝度補正部（１５２）によってＬＥＤフィルタ（１５５）を用いて第２の発光輝度（３４）が求められることにより、第１画像を所定の斜め方向から見た際の高階調領域−低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、ＬＥＤフィルタ（１５５）内の補正用データ（３３）の値が設定されている。
2013035635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源からなるバックライトを含み、前記バックライトの各光源の輝度を制御する機能を有する画像表示装置であって、
複数の表示素子を含み、外部から与えられる入力画像に基づく画像を表示する表示パネルと、
前記入力画像を複数のエリアに分割し、各エリアに対応した入力画像に基づいて、各エリアに対応した光源の発光時の輝度を第１の発光輝度として求める発光輝度算出部と、
１つのエリアの周囲の所定数のエリアについての補正用データを格納する補正用フィルタと、
各エリアに前記補正用フィルタを適用して前記第１の発光輝度を前記補正用データに基づいて補正することにより第２の発光輝度を求める発光輝度補正部と、
前記入力画像と前記第２の発光輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
前記第２の発光輝度に基づき、前記バックライトに対して各光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
を備え、
前記入力画像として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに前記表示パネルに表示される画像を第１画像と定義したとき、前記発光輝度補正部によって前記補正用フィルタを用いて前記第２の発光輝度が求められることにより、前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、前記補正用フィルタに格納されている各補正用データの値が設定されていることを特徴とする、画像表示装置。
【請求項２】
前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるような出力階調の分布を目標出力階調分布と定義したとき、
前記高階調領域−前記低階調領域間の目標出力階調分布は、前記高階調領域のエリアに前記補正用フィルタを適用することによる前記第１の発光輝度の補正が可能な最外郭部分と、前記第１の発光輝度に補正が施されなかったと仮定した場合に前記第１画像を前記所定の斜め方向から見た際に前記高階調領域−前記低階調領域間に現れる出力階調の極大部分とを通過する直線で表されることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記補正用データの値は、前記第１画像を正面方向から見た際の出力階調の分布を表す第１方程式と前記目標出力階調分布を表す第２方程式との連立方程式に基づいて得られる前記光源の輝度と、前記第１の発光輝度に補正が施されなかったと仮定した場合の前記光源の輝度との差の値に設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１方程式は次式（Ｅｑ１）で表され、前記第２方程式は次式（Ｅｑ２）で表されることを特徴とする、請求項３に記載の画像表示装置：
【数５】
2013035635.tif 000007
【数６】
2013035635.tif 000008
ここで、Ｇは前記表示用データに基づく階調、Ｌは前記光源の輝度、Ｌｍａｘは前記光源の輝度の最大値、ｆ（Ｇ）は画像を斜め方向から見た際の階調特性を表す関数、γはガンマ値、αは前記第１画像を正面方向から見た際の出力階調、βは前記第１画像を前記所定の斜め方向から見た際の出力階調である。
【請求項５】
発光輝度補正部は、前記第２の発光輝度と前記第１の発光輝度との差が予め定められた制限値以下となるように前記第２の発光輝度を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記発光輝度補正部は、前記第２の発光輝度が予め定められた下限値以上となるように前記第２の発光輝度を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記補正用フィルタを予め複数個備え、
前記発光輝度補正部は、前記第１の発光輝度を補正する際に用いる補正用フィルタを前記入力画像に応じて選択することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記補正用フィルタに格納される各補正用データの値は、外部から入力画像が与えられる毎に当該入力画像に基づいて求められることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】
複数の表示素子を含み外部から与えられる入力画像に基づく画像を表示する表示パネルと、複数の光源からなるバックライトとを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
前記入力画像を複数のエリアに分割し、各エリアに対応した入力画像に基づいて、各エリアに対応した光源の発光時の輝度を第１の発光輝度として求める発光輝度算出ステップと、
１つのエリアの周囲の所定数のエリアについての補正用データを格納する補正用フィルタを各エリアに適用して前記第１の発光輝度を前記補正用データに基づいて補正することにより第２の発光輝度を求める発光輝度補正ステップと、
前記入力画像と前記第２の発光輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
前記第２の発光輝度に基づき、前記バックライトに対して各光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
を備え、
前記入力画像として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに前記表示パネルに表示される画像を第１画像と定義したとき、前記発光輝度補正ステップで前記補正用フィルタを用いて前記第２の発光輝度が求められることにより、前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、前記補正用フィルタに格納されている各補正用データの値が設定されていることを特徴とする、画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、バックライトの輝度を制御する機能（バックライト調光機能）を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置など、バックライトを備えた画像表示装置では、入力画像に基づきバックライトの輝度を制御することにより、バックライトの消費電力を抑制することや表示画像の画質を改善することができる。特に、画面を複数のエリアに分割し、エリア内の入力画像に基づき当該エリアに対応したバックライト光源の輝度を制御することにより、さらなる低消費電力化と高画質化が可能となる。以下、このようにエリア内の入力画像に基づきバックライト光源の輝度を制御しながら表示パネルを駆動する方法を「エリアアクティブ駆動」という。【０００３】
エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置では、バックライト光源として、例えば、ＲＧＢ３色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）や白色ＬＥＤが使用される。各エリアに対応したＬＥＤの輝度は、当該各エリア内の画素の輝度の最大値や平均値などに基づいて求められ、ＬＥＤデータとしてバックライト用の駆動回路に与えられる。また、そのＬＥＤデータと入力画像とに基づいて表示用データ（液晶の光透過率を制御するためのデータ）が生成され、当該表示用データは液晶パネル用の駆動回路に与えられる。【０００４】
以上のような液晶表示装置によれば、入力画像に基づき好適な表示用データとＬＥＤデータとが求められ、表示用データに基づき液晶の光透過率を制御し、かつ、ＬＥＤデータに基づき各エリアに対応したＬＥＤの輝度を制御することにより、入力画像を液晶パネルに表示することができる。また、エリア内の画素の輝度が小さいときには、当該エリアに対応するＬＥＤの輝度を小さくすることにより、バックライトの消費電力を低減することができる。【０００５】
ところで、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置に関し、単一エリア点灯時（或るエリアに対応するＬＥＤのみが点灯状態となる時）の輝度不足を解消するために、点灯対象エリア（点灯対象エリアとは、単一エリア点灯によって本来的にＬＥＤが点灯すべきエリアのことを意味する）だけではなく点灯対象エリアの周囲のエリアに対応するＬＥＤも点灯するよう各エリアの輝度を補正することが提案されている。以下、このような補正処理のことを「ＬＥＤＢＬＵＲ処理」という。ＬＥＤＢＬＵＲ処理によれば、点灯対象エリアには周囲のエリアからの光も照射されるので、輝度不足が解消される。なお、ＬＥＤＢＬＵＲ処理については、例えば日本の特開２００９−１９８５３０号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本の特開２００９−１９８５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置において、高階調部分と低階調部分とが隣接するような入力画像が与えられた際に、正面視（正面視とは、表示画面を正面方向から見ることを意味する）では正常に画像が視認されるものの斜め視（斜め視とは、表示画面を斜め方向から見ることを意味する）では光漏れや輝度不足に起因して輝度むらが視認されることがある。この輝度むらについて以下に説明する。【０００８】
図２２および図２３は、液晶表示装置に用いられている偏光板の視野角特性について説明するための図である。液晶表示装置においては、液晶パネルの表側および裏側にそれぞれ偏光板が設けられている。それら２枚の偏光板は、偏光軸が互いに直交するように配置されている。正面視においては、表偏光板の偏光軸９０ａと裏偏光板の偏光軸９０ｂとが図２２に示すように互いに直交した状態でそれら２枚の偏光板を光が通過するように知覚される。これに対して、斜め視においては、表偏光板の偏光軸９０ａと裏偏光板の偏光軸９０ｂとが図２３に示すように互いに直交していない状態でそれら２枚の偏光板を光が通過するように知覚される。このため、斜め視において光漏れが知覚されることがある。光漏れが生じると、或る特定の画像が表示されていても、光漏れが生じている領域で斜め視によって視認される出力階調が正面視によって視認される出力階調とは異なることとなる。その結果、斜め視において輝度むらが視認される。特にエリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置においては、１つの出力階調につき上記表示用データと上記ＬＥＤデータとの組み合わせが多数あるため、同じ出力階調の画素間でそれら組み合わせが相違すること等により輝度むらが比較的目立ちやすい。【０００９】
また、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置では、視差が表示画像に与える影響も比較的大きい。図２４に示すように、液晶パネルの表面とバックライト光源（例えばＬＥＤ）との間には、いくらかの距離（隙間）がある。このため、図２４から把握されるように、正面視における光源の輝度のピーク位置Ｐ９１と斜め視における光源の輝度のピーク位置Ｐ９２とが異なっている。このようにして、正面視と斜め視との間で視差が生じる。ところで、仮にこのような視差が生じても、従来の液晶表示装置のように全ての光源が点灯する場合には、輝度分布に均一性があるので視差が出力階調に及ぼす影響は小さい。しかしながら、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置においては、上記表示用データと上記ＬＥＤデータとの組み合わせで階調表現が行われるので、すなわち、光源毎に輝度が異なるので、視差に起因する輝度むらが発生するという問題がある。【００１０】
ここで、図２５に示すような、一定階調（例えば黒階調）の背景の中に小さな白窓９３を含むような画像（例えば、「夜空に星が１つだけ光っている状態」を表す画像）を表示することについて考える。なお、図２５において符号Ａ，Ｂ，およびＣで示す位置は、それぞれ、図１３〜図１５，図１８〜図２０，図２６〜図２９においてＡ，Ｂ，およびＣで示す位置に対応している。図２５に示すような画像がエリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置で表示される場合、符号９５で示す点線上の各位置における液晶階調は図２６に示すようなものとなり、当該各位置における輝度（バックライト光源の輝度）は図２７に示すようなものとなる。また、出力階調は液晶階調とバックライト光源の輝度との掛け合わせによって得られるので、正面視での各位置における出力階調は図２８に示すようなものとなる。なお、液晶階調は上記表示用データに対応し、バックライト光源の輝度は上記ＬＥＤデータに対応する。【００１１】
図２６，図２７，および図２８から把握されるように、出力階調が（空間的に）一定となる部分（図２５で符号９４で示す部分）であってもバックライト光源の輝度の変化（時間的な変化ではなく空間的な変化）に応じて液晶階調も変化する。斜め視においては、液晶の視野角特性の影響により、輝度が低くて液晶階調が高い部分（符号Ａ，Ｂで示す部分の近傍）では光漏れが生じにくいが、輝度が高くて液晶階調が低い部分（符号Ｃで示す部分の近傍）では光漏れが生じやすい。また、高階調部分と低階調部分とが隣接している場合には、視差の影響により輝度分布にずれ（正面視における輝度分布を基準としたときのずれ）が生じる。その結果、低階調部での光漏れや高階調部での輝度不足などの問題が生じる。以上のようなことから、図２５に示すような画像がエリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置で表示されると、斜め視での各位置における出力階調は例えば図２９に示すようなものとなる。【００１２】
以上のように、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置では、液晶の視野角特性および視差の影響により、正面視において正常に画像表示が行われる場合であっても斜め視において輝度むらが生じることがある。ここで、斜め視において出力階調が正しくなるよう液晶階調に補正を施すことが考えられる。しかしながら、そのような補正が行われると、正面視において輝度むらが視認されるようになる。【００１３】
そこで、本発明は、エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置において、斜め視における輝度むらの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の局面は、複数の光源からなるバックライトを含み、前記バックライトの各光源の輝度を制御する機能を有する画像表示装置であって、
複数の表示素子を含み、外部から与えられる入力画像に基づく画像を表示する表示パネルと、
前記入力画像を複数のエリアに分割し、各エリアに対応した入力画像に基づいて、各エリアに対応した光源の発光時の輝度を第１の発光輝度として求める発光輝度算出部と、
１つのエリアの周囲の所定数のエリアについての補正用データを格納する補正用フィルタと、
各エリアに前記補正用フィルタを適用して前記第１の発光輝度を前記補正用データに基づいて補正することにより第２の発光輝度を求める発光輝度補正部と、
前記入力画像と前記第２の発光輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出部と、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動回路と、
前記第２の発光輝度に基づき、前記バックライトに対して各光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動回路と
を備え、
前記入力画像として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに前記表示パネルに表示される画像を第１画像と定義したとき、前記発光輝度補正部によって前記補正用フィルタを用いて前記第２の発光輝度が求められることにより、前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、前記補正用フィルタに格納されている各補正用データの値が設定されていることを特徴とする。【００１５】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるような出力階調の分布を目標出力階調分布と定義したとき、
前記高階調領域−前記低階調領域間の目標出力階調分布は、前記高階調領域のエリアに前記補正用フィルタを適用することによる前記第１の発光輝度の補正が可能な最外郭部分と、前記第１の発光輝度に補正が施されなかったと仮定した場合に前記第１画像を前記所定の斜め方向から見た際に前記高階調領域−前記低階調領域間に現れる出力階調の極大部分とを通過する直線で表されることを特徴とする。【００１６】
本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
前記補正用データの値は、前記第１画像を正面方向から見た際の出力階調の分布を表す第１方程式と前記目標出力階調分布を表す第２方程式との連立方程式に基づいて得られる前記光源の輝度と、前記第１の発光輝度に補正が施されなかったと仮定した場合の前記光源の輝度との差の値に設定されていることを特徴とする。【００１７】
本発明の第４の局面は、本発明の第３の局面において、
前記第１方程式は次式（Ｅｑ１）で表され、前記第２方程式は次式（Ｅｑ２）で表されることを特徴とする。
【数１】
2013035635.tif 000003
【数２】
2013035635.tif 000004
ここで、Ｇは前記表示用データに基づく階調、Ｌは前記光源の輝度、Ｌｍａｘは前記光源の輝度の最大値、ｆ（Ｇ）は画像を斜め方向から見た際の階調特性を表す関数、γはガンマ値、αは前記第１画像を正面方向から見た際の出力階調、βは前記第１画像を前記所定の斜め方向から見た際の出力階調である。【００１８】
本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
発光輝度補正部は、前記第２の発光輝度と前記第１の発光輝度との差が予め定められた制限値以下となるように前記第２の発光輝度を求めることを特徴とする。【００１９】
本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
前記発光輝度補正部は、前記第２の発光輝度が予め定められた下限値以上となるように前記第２の発光輝度を求めることを特徴とする。【００２０】
本発明の第７の局面は、本発明の第１の局面において、
前記補正用フィルタを予め複数個備え、
前記発光輝度補正部は、前記第１の発光輝度を補正する際に用いる補正用フィルタを前記入力画像に応じて選択することを特徴とする。【００２１】
本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
前記補正用フィルタに格納される各補正用データの値は、外部から入力画像が与えられる毎に当該入力画像に基づいて求められることを特徴とする。【００２２】
本発明の第９の局面は、複数の表示素子を含み外部から与えられる入力画像に基づく画像を表示する表示パネルと、複数の光源からなるバックライトとを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
前記入力画像を複数のエリアに分割し、各エリアに対応した入力画像に基づいて、各エリアに対応した光源の発光時の輝度を第１の発光輝度として求める発光輝度算出ステップと、
１つのエリアの周囲の所定数のエリアについての補正用データを格納する補正用フィルタを各エリアに適用して前記第１の発光輝度を前記補正用データに基づいて補正することにより第２の発光輝度を求める発光輝度補正ステップと、
前記入力画像と前記第２の発光輝度とに基づき、前記表示素子の光透過率を制御するための表示用データを求める表示用データ算出ステップと、
前記表示用データに基づき、前記表示パネルに対して前記表示素子の光透過率を制御する信号を出力するパネル駆動ステップと、
前記第２の発光輝度に基づき、前記バックライトに対して各光源の輝度を制御する信号を出力するバックライト駆動ステップと
を備え、
前記入力画像として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに前記表示パネルに表示される画像を第１画像と定義したとき、前記発光輝度補正ステップで前記補正用フィルタを用いて前記第２の発光輝度が求められることにより、前記第１画像を所定の斜め方向から見た際の前記高階調領域−前記低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、前記補正用フィルタに格納されている各補正用データの値が設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の局面によれば、バックライトの各光源の輝度を制御する機能を有する画像表示装置において、入力画像に基づき各エリアに対応した光源の発光輝度が求められた後、当該発光輝度は発光輝度補正部によって補正用フィルタを用いて補正される。ここで、高階調領域と低階調領域とが隣接している画像を斜め方向から見た際の高階調領域−低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、補正用フィルタ内の補正用データの値が設定されている。このため、斜め視をした場合の高階調領域−低階調領域間における出力階調の空間的な変化が従来よりも緩やかになる。これにより、斜め視における輝度むらの発生が抑制される。【００２４】
本発明の第２の局面によれば、体系的な処理を行うことによって斜め視における輝度むらの発生を抑制することが可能となる。【００２５】
本発明の第３の局面によれば、連立方程式に基づいて補正用データの値を求めることにより、斜め視における輝度むらの発生をより確実に抑制することが可能となる。【００２６】
本発明の第４の局面によれば、本発明の第３の局面と同様、斜め視における輝度むらの発生をより確実に抑制することが可能となる。【００２７】
本発明の第５の局面によれば、光源の輝度についての補正による増加量が一定の範囲内に制限されるので、消費電力の増大が抑制される。【００２８】
本発明の第６の局面によれば、高階調部分と低階調部分との階調差が大きい場合であっても、下限値を好適な値に設定することにより低階調部分において光源がある一定以上の明るさで発光するので、高階調部分と低階調部分との間における出力階調の変化の度合いが小さくなる。このため、より効果的に、斜め視における輝度むらの発生が抑制される。【００２９】
本発明の第７の局面によれば、入力画像に応じて、より好適な値に設定された補正用データを含む補正用フィルタを用いて発光輝度の補正が行われる。このため、入力画像の内容に関わらず、効果的に輝度むらの発生が抑制される。【００３０】
本発明の第８の局面によれば、本発明の第７の局面と同様、入力画像の内容に関わらず、効果的に輝度むらの発生が抑制される。【００３１】
本発明の第９の局面によれば、本発明の第１の局面と同様の効果を画像表示方法の発明において奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すバックライトの詳細を示す図である。
【図４】上記第１の実施形態において、エリアアクティブ駆動処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】上記第１の実施形態において、液晶データとＬＥＤデータが得られるまでの経過を示す図である。
【図６】ＬＥＤフィルタの例を示す図である。
【図７】輝度拡散フィルタの例を示す図である。
【図８】ローカル座標について説明するための図である。
【図９】グローバル座標について説明するための図である。
【図１０】寄与比率について説明するための図である。
【図１１】上記第１の実施形態において、ＬＥＤＢＬＵＲ処理について説明するための図である。
【図１２】液晶の階調特性の一例を示す図である。
【図１３】上記第１の実施形態におけるＢＬＵＲ値の求め方について説明するための図である。
【図１４】上記第１の実施形態におけるＢＬＵＲ値の求め方について説明するための図である。
【図１５】上記第１の実施形態におけるＢＬＵＲ値の求め方について説明するための図である。
【図１６】上記第１の実施形態におけるＢＬＵＲ値算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】上記第１の実施形態の変形例におけるＬＥＤフィルタの一例を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態において、第２の発光輝度に下限値が設けられていない場合と第２の発光輝度に下限値が設けられている場合の違いについて説明するための図である。
【図１９】上記第２の実施形態において、第２の発光輝度に下限値が設けられていない場合と第２の発光輝度に下限値が設けられている場合の違いについて説明するための図である。
【図２０】上記第２の実施形態において、第２の発光輝度に下限値が設けられていない場合と第２の発光輝度に下限値が設けられている場合の違いについて説明するための図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態において、ＬＥＤフィルタの選択について説明するための図である。
【図２２】液晶表示装置に用いられている偏光板の視野角特性について説明するための図である。
【図２３】液晶表示装置に用いられている偏光板の視野角特性について説明するための図である。
【図２４】視差について説明するための図である。
【図２５】一定階調（例えば黒階調）の背景の中に小さな白窓を含む画像を模式的に示した図である。
【図２６】図２５で符号９５で示す点線上における液晶階調を示す図である。
【図２７】図２５で符号９５で示す点線上における輝度（バックライト光源の輝度）を示す図である。
【図２８】正面視での、図２５で符号９５で示す点線上における出力階調を示す図である。
【図２９】斜め視での、図２５で符号９５で示す点線上における出力階調を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１  全体構成および動作概要＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル１１，パネル駆動回路１２，バックライト１３，バックライト駆動回路１４，およびエリアアクティブ駆動処理部１５を備えている。この液晶表示装置１０は、画面を複数のエリアに分割して各エリア内の入力画像に基づきバックライト光源の輝度を制御しながら液晶パネル１１を駆動するエリアアクティブ駆動を行う。以下、ｍとｎは２以上の整数、ｐとｑは１以上の整数、ｐとｑのうち少なくとも一方は２以上の整数であるとする。
【００３５】
液晶表示装置１０には、Ｒ画像，Ｇ画像，およびＢ画像を含む入力画像３１が入力される。Ｒ画像，Ｇ画像，およびＢ画像は、いずれも（ｍ×ｎ）個の画素の輝度を含んでいる。エリアアクティブ駆動処理部１５は、入力画像３１に基づき、液晶パネル１１の駆動に用いる表示用データ（以下、液晶データ３７という）と、バックライト１３の駆動に用いる発光輝度制御データ（以下、ＬＥＤデータ３４という）とを求める（詳細は後述）。
【００３６】
液晶パネル１１は、（ｍ×ｎ×３）個の表示素子２１を備えている。表示素子２１は、行方向（図２では横方向）に３ｍ個ずつ、列方向（図２では縦方向）にｎ個ずつ、全体として２次元状に配置される。表示素子２１には、赤色光を透過するＲ表示素子，緑色光を透過するＧ表示素子，および青色光を透過するＢ表示素子が含まれる。Ｒ表示素子，Ｇ表示素子，およびＢ表示素子は、行方向に並べて配置される。但し、表示素子の並びはこの形式に限らない。Ｒ表示素子，Ｇ表示素子，およびＢ表示素子はそれぞれサブ画素を形成し、それら３個のサブ画素で１個の画素を形成する。なお、３個以外の個数のサブ画素で１個の画素が形成されている場合にも本発明を適用できる。
【００３７】
パネル駆動回路１２は、液晶パネル１１の駆動回路である。パネル駆動回路１２は、エリアアクティブ駆動処理部１５から出力された液晶データ３７に基づき、液晶パネル１１に対して表示素子２１の光透過率を制御する信号（電圧信号）を出力する。パネル駆動回路１２から出力された電圧は表示素子２１内の画素電極に書き込まれ、表示素子２１の光透過率は画素電極に書き込まれた電圧に応じて変化する。
【００３８】
バックライト１３は、液晶パネル１１の背面側に設けられ、液晶パネル１１の背面にバックライト光を照射する。図３は、バックライト１３の詳細を示す図である。バックライト１３は、図３に示すように、（ｐ×ｑ）個のＬＥＤユニット２２を含んでいる。ＬＥＤユニット２２は、行方向にｐ個ずつ、列方向にｑ個ずつ、全体として２次元状に配置される。ＬＥＤユニット２２は、赤色ＬＥＤ２３，緑色ＬＥＤ２４，および青色ＬＥＤ２５を１個ずつ含む。１個のＬＥＤユニット２２に含まれる３個のＬＥＤ２３〜２５から出射された光は、液晶パネル１１の背面の一部に当たる。
【００３９】
バックライト駆動回路１４は、バックライト１３の駆動回路である。バックライト駆動回路１４は、エリアアクティブ駆動処理部１５から出力されたＬＥＤデータ３４に基づき、バックライト１３に対してＬＥＤ２３〜２５の輝度を制御する信号（パルス信号ＰＷＭまたは電流信号）を出力する。ＬＥＤ２３〜２５の輝度は、ユニット内およびユニット外のＬＥＤの輝度とは独立して制御される。
【００４０】
液晶表示装置１０の画面は（ｐ×ｑ）個のエリアに分割され、１個のエリアには１個のＬＥＤユニット２２が対応づけられる。但し、輝度不足などの理由により、１個のエリアに対して複数のＬＥＤユニットがセットで使用されても良い。その場合、バックライト駆動回路１４から１個のエリアに対して与えられる輝度制御信号に基づき複数のＬＥＤユニットが同時に発光する。エリアアクティブ駆動処理部１５は、（ｐ×ｑ）個のエリアのそれぞれについて、エリア内のＲ画像に基づき、当該エリアに対応した赤色ＬＥＤ２３の輝度（発光時の輝度）を求める。同様に、緑色ＬＥＤ２４の輝度はエリア内のＧ画像に基づき決定され、青色ＬＥＤ２５の輝度はエリア内のＢ画像に基づき決定される。エリアアクティブ駆動処理部１５は、バックライト１３に含まれるすべてのＬＥＤ２３〜２５の輝度を求め、求めた輝度を表すＬＥＤデータ３４をバックライト駆動回路１４に対して出力する。
【００４１】
また、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ＬＥＤデータ３４に基づき、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１におけるバックライト光の輝度（この輝度は「表示され得る輝度」を意味し、以下「表示輝度」という。）を求める。さらに、エリアアクティブ駆動処理部１５は、入力画像３１と表示輝度とに基づき、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１の光透過率を求め、求めた光透過率を表す液晶データ３７をパネル駆動回路１２に対して出力する。
【００４２】
液晶表示装置１０では、Ｒ表示素子の輝度は、バックライト１３から出射される赤色光の輝度とＲ表示素子の光透過率との積になる。１個の赤色ＬＥＤ２３から出射された光は、対応する１個のエリアを中心として複数のエリアに当たる。したがって、Ｒ表示素子の輝度は、複数の赤色ＬＥＤ２３から出射された光の輝度の合計とＲ表示素子の光透過率との積になる。同様に、Ｇ表示素子の輝度は複数の緑色ＬＥＤ２４から出射された光の輝度の合計とＧ表示素子の光透過率との積になり、Ｂ表示素子の輝度は複数の青色ＬＥＤ２５から出射された光の輝度の合計とＢ表示素子の光透過率との積になる。
【００４３】
以上のように構成された液晶表示装置１０によれば、入力画像３１に基づき好適な液晶データ３７とＬＥＤデータ３４とが求められ、液晶データ３７に基づき表示素子２１の光透過率を制御し、かつ、ＬＥＤデータ３４に基づきＬＥＤ２３〜２５の輝度を制御することにより、入力画像３１を液晶パネル１１に表示することができる。また、エリア内の画素の輝度が小さいときには、当該エリアに対応したＬＥＤ２３〜２５の輝度を小さくすることにより、バックライト１３の消費電力を低減することができる。また、エリア内の画素の輝度が小さいときには、当該エリアに対応した表示素子２１の輝度をより少数のレベル間で切り替えることにより、画像の分解能を高め、表示画像の画質を改善することができる。
【００４４】
図４は、エリアアクティブ駆動処理部１５の処理手順を示すフローチャートである。エリアアクティブ駆動処理部１５には、入力画像３１に含まれる或る色成分（以下、色成分Ｃという）の画像が入力される（ステップＳ１１）。色成分Ｃの入力画像には（ｍ×ｎ）個の画素の輝度が含まれる。
【００４５】
次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃの入力画像に対してサブサンプリング処理（平均化処理）を行い、（ｓｐ×ｓｑ）個（ｓは２以上の整数）の画素の輝度を含む縮小画像を求める（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、色成分Ｃの入力画像は、横方向に（ｓｐ／ｍ）倍、縦方向に（ｓｑ／ｎ）倍に縮小される。次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、縮小画像を（ｐ×ｑ）個のエリアに分割する（ステップＳ１３）。各エリアには（ｓ×ｓ）個の画素の輝度が含まれる。次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、（ｐ×ｑ）個のエリアのそれぞれについて、エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａと、エリア内の画素の輝度の平均値Ｍｅとを求める（ステップＳ１４）。次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ステップＳ１４で求めた最大値Ｍａ，平均値Ｍｅなどに基づき、各エリアに対応したＬＥＤの発光時の輝度を求める（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５で求められる輝度のことを以下「第１の発光輝度」という。
【００４６】
次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ステップＳ１５で求めた第１の発光輝度に所定の補正を施して第２の発光輝度を求める処理（以下「発光輝度補正処理」という。）を行う（ステップＳ１６）。本実施形態においては、発光輝度補正処理として、後述するＬＥＤＢＬＵＲ処理が少なくとも行われる。なお、ＬＥＤＢＬＵＲ処理の他に、例えば各エリアについての画素の輝度の最大値Ｍａや平均値Ｍｅなどに基づいて輝度を補正する処理が行われても良い。
【００４７】
次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ステップＳ１６で求めた（ｐ×ｑ）個の第２の発光輝度に対して輝度拡散フィルタを適用することにより、（ｔｐ×ｔｑ）個（ｔは２以上の整数）の表示輝度を含む第１のバックライト輝度データを求める（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、（ｐ×ｑ）個の第２の発光輝度は、横方向と縦方向にそれぞれｔ倍に拡大される。
【００４８】
次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、第１のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、（ｍ×ｎ）個の表示輝度を含む第２のバックライト輝度データを求める（ステップＳ１８）。ステップＳ１８では、第１のバックライト輝度データは、横方向に（ｍ／ｔｐ）倍、縦方向に（ｎ／ｔｑ）倍に拡大される。第２のバックライト輝度データは、（ｐ×ｑ）個の色成分ＣのＬＥＤがステップＳ１６で求めた第２の発光輝度で発光したときに（ｍ×ｎ）個の色成分Ｃの表示素子２１に入射する色成分Ｃのバックライト光の輝度を表す。
【００４９】
次に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃの入力画像に含まれる（ｍ×ｎ）個の画素の輝度を、それぞれ、第２のバックライト輝度データに含まれる（ｍ×ｎ）個の表示輝度で割ることにより、（ｍ×ｎ）個の色成分Ｃの表示素子２１の光透過率Ｔを求める（ステップＳ１９）。
【００５０】
最後に、エリアアクティブ駆動処理部１５は、色成分Ｃについて、ステップＳ１９で求めた（ｍ×ｎ）個の光透過率Ｔを表す液晶データ３７と、ステップＳ１６で求めた（ｐ×ｑ）個の第２の発光輝度を表すＬＥＤデータ３４とを出力する（ステップＳ２０）。この際、液晶データ３７とＬＥＤデータ３４は、パネル駆動回路１２とバックライト駆動回路１４の仕様に合わせて好適な範囲の値に変換される。
【００５１】
エリアアクティブ駆動処理部１５は、Ｒ画像，Ｇ画像，およびＢ画像に対して図４に示す処理を行うことにより、（ｍ×ｎ×３）個の画素の輝度を含む入力画像３１に基づき、（ｍ×ｎ×３）個の光透過率を表す液晶データ３７と、（ｐ×ｑ×３）個の第２の発光輝度を表すＬＥＤデータ３４とを求める。
【００５２】
図５は、ｍ＝１９２０，ｎ＝１０８０，ｐ＝３２，ｑ＝１６，ｓ＝１０，ｔ＝５の場合について、液晶データ３７とＬＥＤデータ３４が得られるまでの経過を示す図である。図５に示すように、（１９２０×１０８０）個の画素の輝度を含む色成分Ｃの入力画像に対してサブサンプリング処理を行うことにより、（３２０×１６０）個の画素の輝度を含む縮小画像が得られる。縮小画像は、（３２×１６）個のエリア（エリアサイズは（１０×１０）画素）に分割される。各エリアについて画素の輝度の最大値Ｍａと平均値Ｍｅを求めることにより、（３２×１６）個の最大値を含む最大値データと、（３２×１６）個の平均値を含む平均値データとが得られる。さらに、最大値データや平均値データなどに基づき、（３２×１６）個の発光輝度（第１の発光輝度）が得られる。第１の発光輝度はＬＥＤフィルタ１５５を用いたＬＥＤＢＬＵＲ処理を含む発光輝度補正処理によって補正され、（３２×１６）個の発光輝度（第２の発光輝度）を表す色成分ＣのＬＥＤデータ３４が得られる。
【００５３】
色成分ＣのＬＥＤデータ３４に輝度拡散フィルタを適用することにより、（１６０×８０）個の輝度を含む第１のバックライト輝度データが得られ、第１のバックライト輝度データに対して線形補間処理を行うことにより、（１９２０×１０８０）個の輝度を含む第２のバックライト輝度データが得られる。最後に、入力画像に含まれる画素の輝度を第２のバックライト輝度データに含まれる輝度で割ることにより、（１９２０×１０８０）個の光透過率を含む色成分Ｃの液晶データ３７が得られる。
【００５４】
なお、図４および図５では、説明を容易にするために、エリアアクティブ駆動処理部１５は、各色成分の画像に対する処理を順に行うこととしたが、各色成分の画像に対する処理を時分割で行っても良い。また、図４および図５では、エリアアクティブ駆動処理部１５は、ノイズ除去のために入力画像に対してサブサンプリング処理を行い、縮小画像に基づきエリアアクティブ駆動を行うこととしたが、元の入力画像に基づきエリアアクティブ駆動を行う構成としても良い。
【００５５】
＜１．２  エリアアクティブ駆動処理部の構成＞
図１は、本実施形態におけるエリアアクティブ駆動処理部１５の詳細な構成を示すブロック図である。エリアアクティブ駆動処理部１５は、所定の処理を実行するための構成要素として、発光輝度算出部１５１と発光輝度補正部１５２と表示輝度算出部１５３と液晶データ算出部１５４とを備え、所定のデータを格納するための構成要素として、ＬＥＤフィルタ１５５と輝度拡散フィルタ１５６とを備えている。発光輝度算出部１５１には、最大輝度算出部１５１１と平均輝度算出部１５１２とが含まれている。
【００５６】
なお、本実施形態においては、表示輝度算出部１５３と液晶データ算出部１５４とによって表示用データ算出部が実現され、ＬＥＤフィルタ１５５によって補正用フィルタが実現されている。
【００５７】
発光輝度算出部１５１は、入力画像３１を複数のエリアに分割し、当該入力画像３１に基づいて、各エリアに対応したＬＥＤの発光時の輝度（上述の第１の発光輝度）３２を求める。その際、最大輝度算出部１５１１は、各エリアにおける画素の輝度の最大値Ｍａを求め、平均輝度算出部１５１２は、各エリアにおける画素の輝度の平均値Ｍｅを求める。第１の発光輝度３２を算出する方法としては、例えば、エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａに基づいて決定する方法，エリア内の画素の輝度の平均値Ｍｅに基づいて決定する方法，エリア内の画素の輝度の最大値Ｍａと平均値Ｍｅを加重平均することにより得られる値に基づいて決定する方法などがある。最大値Ｍａ，平均値Ｍｅ，および第１の発光輝度３２は、発光輝度補正部１５２に与えられる。
【００５８】
ＬＥＤフィルタ１５５には、発光輝度算出部１５１によって求められた第１の発光輝度３２を補正するためのデータ（補正用データ）３３が格納されている。本実施形態においては、ＬＥＤフィルタ１５５は模式的には例えば図６に示すようなものとなっている。ＬＥＤフィルタ１５５内の補正用データ３３の値（以下、「ＢＬＵＲ値」ともいう。）は、或るエリア（図６で符号４０で示すエリア）の輝度（第１の発光輝度）が「２５５」であって、かつ、それ以外のエリアの輝度（第１の発光輝度）が「０」であると仮定したときに、当該エリア４０を中心とする４９エリア分についてのＬＥＤをいかなる輝度で発光させるかを示す値となっている。なお、本実施形態における液晶表示装置では２５６階調の階調表示が行われるものと仮定している。また、ここでは４９エリア（縦方向７エリア×横方向７エリア）分の補正用データ３３がＬＥＤフィルタ１５５に格納されている例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、２５エリア（縦方向５エリア×横方向５エリア）分の補正用データ３３がＬＥＤフィルタ１５５に格納されていても良い。
【００５９】
発光輝度補正部１５２は、第１の発光輝度を第２の発光輝度に補正する発光輝度補正処理を行う。上述したように、本実施形態においては、発光輝度補正処理として少なくともＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われる。ＬＥＤＢＬＵＲ処理では、ＬＥＤフィルタ１５５に格納されているＢＬＵＲ値に基づいて、発光輝度算出部１５１によって算出された第１の発光輝度３２に補正が施される。このＬＥＤＢＬＵＲ処理を含む発光輝度補正処理によって第１の発光輝度に補正が施されることにより、パネル内の各エリアについての第２の発光輝度が算出される。第２の発光輝度を示すＬＥＤデータ３４は、バックライト駆動回路１４に与えられるとともに表示輝度算出部１５３に与えられる。
【００６０】
輝度拡散フィルタ１５６には、任意のエリアのＬＥＤから出射された光がどのように拡散するかを示す数値データ（以下、「光拡散データ」という。）が格納されている。詳しくは、１つのエリアのＬＥＤが発光した時に当該エリアに現れる輝度の値を「１００」と仮定した場合における、当該エリアおよびその周囲のエリアに現れる輝度の値が、上記光拡散データとして輝度拡散フィルタ１５６に格納されている。例えば、図７に示すように、光拡散データが輝度拡散フィルタ１５６に格納されている。
【００６１】
表示輝度算出部１５３は、発光輝度補正部１５２で求められたＬＥＤデータ（第２の発光輝度）３４と輝度拡散フィルタ１５６に格納されている光拡散データ３５とに基づいて、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１における表示輝度３６を求める。液晶データ算出部１５４は、入力画像３１と表示輝度３６とに基づいて、液晶パネル１１に含まれるすべての表示素子２１の光透過率を表す液晶データ３７を求める。
【００６２】
＜１．３  ＬＥＤＢＬＵＲ処理＞
次に、発光輝度補正部１５２で行われるＬＥＤＢＬＵＲ処理について詳しく説明する。まず、各エリアの位置を特定するための座標に関して、本明細書で用いる用語について説明する。任意のエリアを中心としたときの当該エリアを基準とする周囲のエリアの座標のことを「ローカル座標」という。また、パネルの左上隅のエリアを基準としたときの各エリアの座標のことを「グローバル座標」という。ローカル座標については、中心となるエリアの座標を（０，０）で表し、パネルの右方向および上方向を正として、中心となるエリアから右方向にｉ番目，上方向にｊ番目に位置するエリアの座標を（ｉ，ｊ）で表す。グローバル座標については、パネルの左上隅のエリアの座標を（０，０）で表し、パネルの右方向および下方向を正として、パネルの左上隅のエリアから右方向にＩ番目，下方向にＪ番目に位置するエリアの座標を（Ｉ，Ｊ）で表す。図８は、符号４１で示すエリアを中心としたときの各エリアのローカル座標を示している。図９は、符号４２で示すエリアがパネルの左上隅のエリアであるときの各エリアのグローバル座標を示している。
【００６３】
ＬＥＤＢＬＵＲ処理では、パネル内のエリアが１エリアずつ順次に着目エリアとされ、着目エリアの周囲のエリアの発光輝度に補正が施される。ＬＥＤＢＬＵＲ処理の際、発光輝度補正部１５２は、ＬＥＤフィルタ１５５に格納されているＢＬＵＲ値（補正用データ３３の値）に基づいて発光輝度を補正する。補正は、図６に示したようなＬＥＤフィルタ１５５をエリア毎に適用することによって行われる。例えば、まず、グローバル座標が（０，０）のエリアにＬＥＤフィルタ１５５が適用される。これにより、グローバル座標が（０，０）のエリアの周囲のエリアのＬＥＤをいかなる輝度で発光させるかが求められる。次に、グローバル座標が（１，０）のエリアにＬＥＤフィルタ１５５が適用される。これにより、グローバル座標が（１，０）のエリアの周囲のエリアのＬＥＤをいかなる輝度で発光させるかが求められる。同様にして、１行目の残りのエリアについて１エリアずつＬＥＤフィルタ１５５が適用される。さらに、２行目以降のエリアについても、同様にして、１エリアずつＬＥＤフィルタ１５５が適用される。以上のようにして、全てのエリアに対して１エリアずつＬＥＤフィルタ１５５が適用される。なお、着目エリアの発光輝度が０の場合、当該着目エリアの周囲のエリアの発光輝度は補正されない。
【００６４】
本実施形態においては、着目エリアを中心とする行方向に７エリアかつ列方向に７エリアの範囲内に位置するエリアに対して補正が施される。その際、まず、ＬＥＤフィルタ１５５内の各補正用データ３３に対応する寄与比率が求められる。寄与比率とは、任意のエリア（ここでは図６で符号４０で示すエリア）に着目したときに当該エリア４０の明るさを補助すべく周囲のエリアの発光輝度を本来の発光輝度よりも高くするための、エリア４０の発光輝度に対する周囲のエリアの発光輝度の比率のことである。本実施形態においては、ＢＬＵＲ値を２５５で除することによって、図１０に示すように、各補正用データ３３に対応する寄与比率が求められる。
【００６５】
各補正用データ３３に対応する寄与比率が求められた後、当該寄与比率を用いて、着目エリアの周囲のエリアについての補正後の輝度値が求められる。具体的には、ローカル座標（ｉ，ｊ）のエリアについての補正後の輝度値Ｖｌｂ（ｉ，ｊ）は、次式（１）によって算出される。
Vlb(i,j) = MAX( Vlo(i,j), E(i,j) * Vlo(0,0) )      ・・・（１）
ここで、ＭＡＸ（ａ，ｂ）は関数であり、ａおよびｂのうちの大きい方の値を返す。Ｖｌｏ（ｉ，ｊ）は、ローカル座標（ｉ，ｊ）のエリアについての補正前の輝度値である。Ｅ（ｉ，ｊ）は、ローカル座標（ｉ，ｊ）のエリアについての寄与比率である。Ｖｌｏ（０，０）は、着目エリアについての補正前の輝度値である。
【００６６】
ところで、グローバル座標が（Ｉ，Ｊ）のエリアについては、グローバル座標が（Ｉ−３，Ｊ−３）から（Ｉ＋３，Ｊ＋３）までの範囲内に位置するエリアがそれぞれ着目エリアとされたときに、上式（１）によって補正後の輝度値が算出される（図１１参照）。すわち、各エリアについて、上式（１）に基づく補正後の輝度値の算出は複数回行われる。この補正後の輝度値の算出において、１回目の算出の際には、各エリアの補正前の輝度値（ここでは第１の発光輝度）が上式（１）の右辺中のＶｌｏ（ｉ，ｊ）となる。また、（ｎ−１）回目の算出で得られた上式（１）の左辺であるＶｌｂ（ｉ，ｊ）の値が、ｎ回目の算出の際の上式（１）の右辺中のＶｌｏ（ｉ，ｊ）となる。そして、各エリアにつき、それら複数回の算出のうちの最後の算出で得られたＶｌｂ（ｉ，ｊ）の値が、当該各エリアについての第２の発光輝度となる。
【００６７】
＜１．４  ＢＬＵＲ値の求め方＞
次に、図１２〜図１６を参照しつつ、ＢＬＵＲ値の求め方について説明する。図１２は、液晶の階調特性の一例を示す図である。図１２には、バックライトを全点灯させた状態における入力階調と出力階調との関係を液晶の階調特性として示している。図１２において、符号５０で示す細実線は理想的な階調特性を表し、符号５１で示す太点線は４５度の角度（正面視を０度とする）からの斜め視が行われたときの階調特性を表し、符号５２で示す太点線は６０度の角度（正面視を０度とする）からの斜め視が行われたときの階調特性を表している。図１２に示されている階調特性から、斜め視が行われた場合に視野角特性の影響によってどれだけ光漏れが知覚されるのかを把握することができる。例えば、入力階調が「１００」のとき、理想的には出力階調も「１００」（符号５３で示す部分を参照）となるが、４５度の角度からの斜め視をしたときには出力階調が「１５０」（符号５４で示す部分を参照）となっている。このことから、斜め視が行われた場合にはそれらの差分に相当する量の光漏れが知覚されることが把握される。なお、図１２に示すような階調特性については、階調特性を求めたい角度から分光輝度計等を用いて各入力階調に対応する出力階調を測定することによって得ることができる。以上のようにして求められた階調特性に基づいて、例えば図２５に示したような画像が表示されたときの、ＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われないと仮定した場合の斜め視での各位置における出力階調を求めることができる（図２９参照）。
【００６８】
ところで、輝度むらは、同程度の入力階調が連続する領域であって、かつ、「階調が正常に表示されている部分」と「出力階調が本来の階調とはずれている部分」とが隣接している領域において、視認されやすい。従って、輝度むらが生じている領域で意図的に光漏れを引き起こして当該領域における出力階調の（空間的な）変化を緩やかにすることによって、輝度むらが視認されにくくなると考えられる。また、ＬＥＤＢＬＵＲ処理による発光輝度の補正が可能な範囲は、ＬＥＤフィルタ１５５の大きさによって定まっている。そこで、図２９に示したようなグラフ上において、発光輝度の補正が可能な範囲の最外郭の部分（図１３で符号５７で示す部分）と光漏れの大きさの頂点部分（図１３で符号５８で示す部分）とを通過する直線（図１３で符号５９で示す太点線）を引くことで、図１４に示すような、輝度むらが視認されにくくなる理想的な輝度分布（出力階調の分布）を求めることができる。
【００６９】
なお、人間の視覚特性には輪郭を強調して知覚するという特徴があるので、ＬＥＤＢＬＵＲ処理によって出力階調の変化（時間的な変化ではなく空間的な変化）が緩やかになるようにＢＬＵＲ値を定めることが好ましい。例えば、図２９に示したようなグラフ上において発光輝度の補正が可能な範囲の最外郭の部分と光漏れの大きさの頂点部分とを通過する直線を引くことによって図１４に示すようなグラフが得られるとき、図１４で符号６０で示す部分における出力階調の変化を緩やかにして、図１５で符号６１で示すような階調変化が得られるようにすれば良い。
【００７０】
ここで、液晶階調をＧ，バックライト光源（本実施形態ではＬＥＤ）の輝度をＬ，バックライト光源の輝度の最大値をＬｍａｘ，斜め視における階調特性を表す関数をｆ（Ｇ），ガンマ値をγとすると、正面視における出力階調αについては次式（Ｅｑ１）（第１方程式）が成立し、斜め視における理想的な出力階調βについては次式（Ｅｑ２）（第２方程式）が成立する。なお、ｆ（Ｇ）については、液晶表示装置１０で用いられている液晶パネル１１の特性に応じて求められ、具体的には近似式やルックアップテーブルの値が採用される。
【数３】
2013035635.tif 000005
【数４】
2013035635.tif 000006
【００７１】
上式（Ｅｑ１）は例えば図２８に示したグラフに対応し、上式（Ｅｑ２）は例えば図１５に示したグラフに対応するところ、１つの出力階調につき液晶データ３７（液晶階調に相当）とＬＥＤデータ３４（バックライト光源の輝度に相当）との組み合わせは多数ある。すなわち、上式（Ｅｑ１）を満たすＧの値とＬの値との組み合わせは多数あり、また、上式（Ｅｑ２）を満たすＧの値とＬの値との組み合わせは多数ある。また、図２８および図１５における各位置に関し、上式（Ｅｑ１）および上式（Ｅｑ２）においてＧおよびＬの値以外の値は定まった値である。そこで、上式（Ｅｑ１）と上式（Ｅｑ２）との連立方程式を解くことによって、バックライト光源の輝度Ｌを求めることができる。この連立方程式で求められるＬの値は、斜め視において理想的な輝度分布（出力階調の分布）が得られるときのバックライト光源の輝度である。従って、ＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われないと仮定した場合のバックライト光源の輝度と上記Ｌの値との差に基づいて、ＢＬＵＲ値を求めることができる。
【００７２】
以上のことを踏まえ、ＢＬＵＲ値を求める処理（ＢＬＵＲ値算出処理）の手順について説明する。図１６は、本実施形態におけるＢＬＵＲ値算出処理の手順を示すフローチャートである。まず、該当の液晶パネル１１についての斜め視からの階調特性を求める（ステップＳ３１）。ステップＳ３１では、少なくとも１つの角度についての階調特性を、分光輝度計等を用いて各入力階調に対応する出力階調を測定することによって求める。次に、該当の液晶パネル１１で輝度むらを抑制しようとする最大の角度（正面視を０度とする）での階調特性に基づいて、輝度むらが視認されにくくなる理想的な輝度分布（出力階調の分布）を求める（ステップＳ３２）。次に、ＬＥＤＢＬＵＲ処理によって発光輝度の補正が行われる範囲内の各画素について、上式（Ｅｑ１）と上式（Ｅｑ２）との連立方程式を解くことによって、液晶階調Ｇとバックライト光源の輝度Ｌとを求める（ステップＳ３３）。最後に、ステップＳ３３で求めたバックライト光源の輝度とＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われないと仮定した場合のバックライト光源の輝度との差に基づいて、ＬＥＤフィルタ１５５内の各ＢＬＵＲ値を求める（ステップＳ３４）。
【００７３】
ＢＬＵＲ値の求め方についての以上の内容を換言すれば、入力画像３１として高階調領域と低階調領域とが隣接している画像が外部から与えられたときに液晶パネル１１に表示される画像を第１画像と定義したとき、発光輝度補正部１５２によってＬＥＤフィルタ１５５を用いて第２の発光輝度が求められることにより、第１画像を所定の斜め方向から見た際の高階調領域−低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるように、ＬＥＤフィルタ１５５に格納される各補正用データ３３の値（ＢＬＵＲ値）が求められる。また、第１画像を所定の斜め方向から見た際の高階調領域−低階調領域間における出力階調の空間的な変化の度合いが一定となるような出力階調の分布を目標出力階調分布と定義したとき、高階調領域−低階調領域間の目標出力階調分布は、高階調領域のエリアにＬＥＤフィルタ１５５を適用することによる第１の発光輝度３２の補正が可能な最外郭部分と、第１の発光輝度３２に補正が施されなかったと仮定した場合に第１画像を所定の斜め方向から見た際に高階調領域−低階調領域間に現れる出力階調の極大部分とを通過する直線で表される。
【００７４】
＜１．５  効果＞
本実施形態によれば、エリアアクティブ駆動を行う液晶表示装置において、入力画像３１に基づき各エリアに対応したＬＥＤの発光輝度が求められた後、当該発光輝度はＬＥＤフィルタ１５５に基づいてＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われることによって補正される。ＬＥＤＢＬＵＲ処理では、或るエリア（点灯対象エリア）のＬＥＤが点灯しているときに、点灯対象エリアの周囲のエリアのＬＥＤの発光輝度を高めることによって点灯対象エリアに表示される輝度が高くなるように、点灯対象エリアの周囲のエリアの発光輝度が補正される。ここで、本実施形態においては、斜め視において輝度むらが知覚される領域で意図的な光漏れを引き起こさせて出力階調の空間的な変化が緩やかになるように、ＬＥＤフィルタ１５５内のＢＬＵＲ値が求められる。このため、エリアアクティブ駆動を行う画像表示装置において、斜め視における輝度むらの発生が抑制される。
【００７５】
＜１．６  変形例，その他＞
上記実施形態においては、上式（Ｅｑ１）と上式（Ｅｑ２）との連立方程式を解くことによってバックライト光源の輝度を求めている。この点に関し、液晶の視野角特性や視差による影響は角度によって異なり、輝度むらが視認されにくくなるような輝度分布（出力階調の分布）が得られるのであれば、上記連立方程式で求めるバックライト光源の輝度の精度を必要以上に高くする必要はない。
【００７６】
ＬＥＤＢＬＵＲ処理ではバックライト光源の輝度が高くなるように補正が施されるので、従来の液晶表示装置と比較して消費電力が増大することが懸念される。そこで、消費電力の増大を抑制するために、ＬＥＤＢＬＵＲ処理による輝度の増加量に一定の制限を設けるようにしても良い。すなわち、第２の発光輝度と第１の発光輝度との差が予め定められた制限値以下となるようにＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われるようにしても良い。
【００７７】
斜め視に関し、角度が小さいほど液晶の視野角特性や視差による影響は小さくなる。また、角度を僅かに変えた場合に液晶の階調特性が大きく変わることはない。このため、或る角度で輝度むらが視認されにくくなるように発光輝度の調整が行われると、当該角度よりも小さい角度から画面を見た際にも輝度むらは視認されにくくなる。従って、或る角度までの斜め視において輝度むらが視認されにくくするためには、当該角度からの液晶の視野角特性を求めて、その求めた視野角特性に基づいてＢＬＵＲ値を求めるようにすれば良い。
【００７８】
また、出力階調の空間的な変化が急峻なものとならないようにするためには、ＬＥＤＢＬＵＲ処理による発光輝度の補正が行われる範囲を広くする必要がある。これを実現する手法としては、ＬＥＤフィルタ１５５内のエリア数を多くすることが考えられる。また、別の手法としては、必要となるメモリ容量の増大が抑制されるよう、模式的には図１７に示すようなＬＥＤフィルタを用意して、ＢＬＵＲ値が与えられていないエリアについては線形補間によってＢＬＵＲ値を求めることが考えられる。
【００７９】
＜２．第２の実施形態＞
＜２．１  構成＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。全体構成およびエリアアクティブ駆動処理部の構成については、上記第１の実施形態と同様であるので（図１から図７を参照）、説明を省略する。
【００８０】
＜２．２  発光輝度補正処理＞
本実施形態においては、発光輝度補正部１５２で発光輝度の補正（第１の発光輝度から第２の発光輝度への補正）が行われる際、第２の発光輝度（バックライト光源の輝度に相当）に下限値（閾値）が設けられる。図１８および図１９は、第２の発光輝度に下限値が設けられていない場合と第２の発光輝度に下限値が設けられている場合の違いについて説明するための図である。図１８には、図２５に示したような画像が表示されるときの各位置における液晶階調を示している。なお、下限値が設けられていない場合の液晶階調を符号７０の太点線で表し、下限値が設けられている場合の液晶階調を符号７１の細実線で表している。図１９には、図２５に示したような画像が表示されるときの各位置における輝度（バックライト光源の輝度）を示している。なお、下限値が設けられていない場合の輝度を符号７２の太点線で表し、下限値が設けられている場合の輝度を符号７３の細実線で表している。
【００８１】
図２５に示したような画像が表示された場合、下限値が設けられていれば、図１９に示すように、下限値が設けられていないときと比較してバックライト光源の輝度は全体的に高くなる。このため、図１８に示すように、下限値が設けられていれば下限値が設けられていないときと比較して液晶階調が小さくなる。
【００８２】
＜２．３  効果＞
本実施形態によれば、バックライト光源の輝度に下限値が設けられる。このため、下限値が設けられていない場合に図２０で太点線で示すようなものであった斜め視における出力階調の空間的な変化が、本実施形態においては、図２０で細実線で示すようなものとなる。下限値が設けられていない場合には、図２５に示したような階調の空間的な変化が大きい入力画像が与えられると、ＬＥＤＢＬＵＲ処理によって斜め視からの出力階調の変化が一定になるように発光輝度に補正が施されても、図２０で符号７４の矢印で示す部分のように出力階調の変化の度合い（傾斜）が大きくなる。その結果、下限値が設けられていない場合には、輝度むらが視認される。これは、階調と輝度とが指数関数の関係にあって（輝度は階調のγ乗）、特に低階調部では輝度の僅かな差が出力階調の値に大きな影響を及ぼすからである。これに対して、本実施形態のように下限値が設けられていると、図２０で符号７５の矢印で示す部分のように出力階調の変化の度合い（傾斜）が小さくなる。このため、輝度むらの発生が抑制される。このように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と比較して、より効果的に輝度むらの発生が抑制される。
【００８３】
なお、第２の発光輝度の下限値を比較的高い値に設定すると、全体的にバックライト光源の輝度が高くなって液晶階調が低くなるので、高階調部分と低階調部分とが隣接するような入力画像が与えられても輝度むらの発生が抑制される。但し、エリアアクティブ駆動を行うことによって得られる低消費電力化や高コントラスト性の効果は低減する。
【００８４】
また、第２の発光輝度の下限値を比較的低い値に設定した場合には、下限値を設けることによる影響は元の輝度（下限値が設けられていないと仮定した場合に求められる輝度）が低い部分のみにしか及ばない。しかしながら、表示画面中に輝度が低い部分が無い場合には輝度むらはほとんど視認されないので、問題が生じることはない。
【００８５】
＜３．第３の実施形態＞
＜３．１  構成＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。全体構成およびエリアアクティブ駆動処理部の構成については、上記第１の実施形態と同様であるので（図１から図７を参照）、説明を省略する。
【００８６】
＜３．２  ＬＥＤフィルタ＞
上記第１の実施形態および上記第２の実施形態においては、１つのＬＥＤフィルタ１５５が用いられていたが、本実施形態においては、予め複数個のＬＥＤフィルタが用意され、ＬＥＤＢＬＵＲ処理の際に用いられるＬＥＤフィルタが入力画像３１に応じて動的に選択される。具体的には、輝度むらが生じやすい複数の画像のそれぞれに対して、輝度むらの抑制に好適なＢＬＵＲ値が設定されたＬＥＤフィルタを予め作成する。これにより、例えば、図２１に示すようにｚ個のＬＥＤフィルタ１５５（１）〜１５５（ｚ）が予め用意される。そして、実際に入力画像３１が与えられた際に、例えば、入力画像３１の中の最大階調と最小階調との差に基づいて、ｚ個のＬＥＤフィルタ１５５（１）〜１５５（ｚ）のうちのいずれか１つが選択される。
【００８７】
なお、ＬＥＤフィルタの選択方法は上述の方法には限定されず、例えば、入力画像３１の中の最大階調と入力画像３１の平均階調との差に基づいて１つのＬＥＤフィルタを選択するようにしても良い。また、ＬＥＤフィルタを予め複数個用意しておくのではなく、入力画像３１が与えられる毎に当該入力画像３１に基づいてＬＥＤフィルタ１５５内の各ＢＬＵＲ値を求めるようにしても良い。
【００８８】
＜３．３  効果＞
本実施形態によれば、入力画像３１に応じて、より好適な値に設定されたＢＬＵＲ値を含むＬＥＤフィルタを用いてＬＥＤＢＬＵＲ処理が行われる。このため、入力画像３１の内容に関わらず、効果的に輝度むらの発生が抑制される。
【００８９】
＜４．その他＞
上記各実施形態では、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。バックライトを備えた任意の画像表示装置において上述のようにＢＬＵＲ値を求めてＬＥＤＢＬＵＲ処理を行うことにより、液晶表示装置の場合と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０…液晶表示装置
１１…液晶パネル
１２…パネル駆動回路
１３…バックライト
１４…バックライト駆動回路
１５…エリアアクティブ駆動処理部
３１…入力画像
３２…第１の発光輝度
３３…補正用データ
３４…ＬＥＤデータ（第２の発光輝度）
３５…光拡散データ
３６…表示輝度
３７…液晶データ
１５１…発光輝度算出部
１５２…発光輝度補正部
１５３…表示輝度算出部
１５４…液晶データ算出部
１５５…ＬＥＤフィルタ
１５６…輝度拡散フィルタ
【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】
2013035635.tif 000013
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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