(57)【要約】【課題】ローカルディミング技術の各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度の再現性を高める。【解決手段】画像表示装置は、ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルと、グレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルと、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットとを備える。さらに、画像表示装置は、ＲＧＢ画像信号から各ブロックの輝度を判定するブロック輝度値判定器と、各ブロックの輝度を調整するバックライト駆動信号発生器と、各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値を推定する局所輝度値推定器と、推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの輝度に基づいて、ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整するレベル変換器と、レベル変換器で調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイコンバータとを備える。【選択図】図５
2018054683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルと、
前記前側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルと、
前記後側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルと前記後側ＬＣＤパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、
入力されたＲＧＢ画像信号から前記ブロックの各々の所望の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、
前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に応じて、当該ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、
前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に基づいて、各ブロックを前記所望の輝度で発光させた場合の各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値を推定する局所輝度値推定器と、
前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整するレベル変換器と、
前記レベル変換器で調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、前記後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成するグレイコンバータと
を備える画像表示装置。
【請求項２】
前記ブロック輝度値判定器は、入力されたＲＧＢ画像信号の各ブロック内のサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて、当該ブロックの所望の輝度を判定する、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記局所輝度値推定器は、
ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを記憶する記憶装置と、
前記典型輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備える、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記局所輝度値推定器は、
ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを記憶する記憶装置と、
前記典型輝度分布データを補間して詳細輝度分布データを生成するデータ補間器と、
前記詳細輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備える、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記局所輝度値推定器は、
計算式を用いてブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを生成する分布特性生成器と、
前記典型輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備える、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記レベル変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度が低いほど、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを高くする、
請求項１から５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記グレイコンバータは、各ピクセルが有する複数のサブピクセルの輝度レベルのうち最大の輝度レベルを、当該ピクセルのグレイ画像の輝度レベルとして決定する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
さらに、前記レベル変換器で輝度レベルが調整された前記ＲＧＢ画像信号の階調を前記前側ＬＣＤパネルの出力特性に適合するように補正するＲＧＢ階調変換器を備え、
前記ＲＧＢ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、前記ＲＧＢ画像信号の階調を補正する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記ＲＧＢ階調変換器は、ＲＧＢの各色に対応する階調変換器を備え、
各階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数よりも小さい数の複数のルックアップテーブルと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて複数のルックアップテーブルのうち２つを選択するセレクタと、前記セレクタで選択された２つのルックアップテーブルの値を補間して画像信号の階調を得る補間器とを備える、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記ＲＧＢ階調変換器は、ＲＧＢの各色に対応する階調変換器を備え、
各階調変換器は、第１の演算部と第２の演算部と、補間器とを備え、
第１の演算部と第２の演算部の各々は、
複数の係数値メモリであって、各係数値メモリが前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数の半分より少ない係数値を記憶している、複数の係数値メモリと、
前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて、前記複数の係数値メモリの各々から１つの係数値を選択するセレクタと、
前記セレクタで選択された複数の係数値に基づいて演算処理を行う変換演算器と
を備え、
前記補間器は、第１の演算部の変換演算器の演算処理結果と第２の演算部の変換演算器の演算処理結果を補間して、画像信号の階調を得る、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
さらに、前記グレイコンバータで生成された前記グレイ画像信号の階調を前記後側ＬＣＤパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備え、
前記グレイ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、前記グレイ画像信号の階調を補正する、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記グレイ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数よりも小さい数の複数のルックアップテーブルと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて複数のルックアップテーブルのうち２つを選択するセレクタと、前記セレクタで選択された２つのルックアップテーブルの値を補間してグレイ画像信号の階調を得る補間器とを備える、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記グレイ階調変換器は、第１の演算部と第２の演算部と、補間器とを備え、
第１の演算部と第２の演算部の各々は、
複数の係数値メモリであって、各係数値メモリが前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数の半分より少ない係数値を記憶している、複数の係数値メモリと、
前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて、前記複数の係数値メモリの各々から１つの係数値を選択するセレクタと、
前記セレクタで選択された複数の係数値に基づいて演算処理を行う変換演算器と
を備え、
前記補間器は、第１の演算部の変換演算器の演算処理結果と第２の演算部の変換演算器の演算処理結果を補間して、画像信号の階調を得る、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルと、
前記前側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルと、
前記後側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルと前記後側ＬＣＤパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットとを備える画像表示装置において実行される画像表示方法であって、
入力されたＲＧＢ画像信号から前記ブロックの各々の所望の輝度を判定することと、
判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に応じて、当該ブロックの輝度を調整するように、前記バックライトユニットを駆動することと、
判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に基づいて、各ブロックを前記所望の輝度で発光させた場合の各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値を推定することと、
推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整することと、
調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、前記後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成することと
を備える画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト比および局所的な輝度の再現性を改善することができる画像表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輝度やコントラスト比を大幅に改善したＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）画像が提案されている。ＨＤＲに関して、ＳＭＰＴＥ（米国映画テレビ技術者協会）によるＳＴ２０８４、いわゆるＤｏｌｂｙ  Ｖｉｓｉｏｎ、あるいはＮＨＫと英国ＢＢＣが主に開発したＨＬＧ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｏｇ  Ｇａｍｍａ）方式など、標準化が行われている。画像表示装置には、標準化に応じた表示能力が要求される。
【０００３】
有機ＥＬパネルでは１，０００，０００：１程度のコントラスト比が実現されている。しかし、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の場合、ＬＣＤパネルをバックライトの光が透過することで画像が表示されるため、特に、黒領域の階調特性が悪く、理想の輝度に比べて明るい方向に輝度が観測される、いわゆる黒浮きという現象が生じる。このため、従来のＬＣＤ画像表示装置では、コントラスト比は例えば１，５００：１程度である。
【０００４】
ＬＣＤ画像表示装置のコントラスト比を改善するために、２枚のＬＣＤパネルを使用した画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この画像表示装置では、後側のＬＣＤパネル（ＬＶ（Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ））パネルがグレイ画像を表示することでバックライトの透過量を調整し、前側のＬＣＤパネル（ＲＧＢパネル）がＲＧＢ画像を表示することで、コントラスト比の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１１８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＬＣＤ画像表示装置については、さらにコントラスト比を改善することが望ましい。
【０００７】
例えば、バックライトのローカルディミング（Ｌｏｃａｌ  Ｄｉｍｍｉｎｇ）技術を適用することで暗いブロックにおける黒浮きは大幅に低減される。ローカルディミング技術は、画面を構成する複数のディミング・ブロックの各々の輝度を個別に調整する技術であり、ここでは、１つのディミング・ブロックは一様な輝度分布で発光するという前提の下、ＬＣＤパネルの透過率が制御される。しかし、実際には、１つのディミング・ブロックを一様な輝度分布で発光させるのは困難であるため、画像の局所的な精度、特に輝度の再現性が劣ることがある。
【０００８】
そこで、本発明は、ローカルディミング技術を適用するとともに、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度の再現性を高めることが可能な画像表示装置および画像表示方法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】
【０００９】
本発明に係る画像表示装置は、ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルと、前記前側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルと、前記後側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルと前記後側ＬＣＤパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたＲＧＢ画像信号から前記ブロックの各々の所望の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に応じて、当該ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に基づいて、各ブロックを前記所望の輝度で発光させた場合の各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を推定する局所輝度値推定器と、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整するレベル変換器と、前記レベル変換器で調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、前記後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成するグレイコンバータとを備える。
【００１０】
好ましくは、前記ブロック輝度値判定器は、入力されたＲＧＢ画像信号の各ブロック内のサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて、当該ブロックの所望の輝度を判定する。
【００１１】
好ましくは、前記局所輝度値推定器は、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを記憶する記憶装置と、前記典型輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備えてよい。
【００１２】
あるいは、前記局所輝度値推定器は、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを記憶する記憶装置と、前記典型輝度分布データを補間して詳細輝度分布データを生成するデータ補間器と、前記詳細輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備えてもよい。
【００１３】
あるいは、前記局所輝度値推定器は、計算式を用いてブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内、あるいは表示領域全体における典型輝度分布データを生成する分布特性生成器と、前記典型輝度分布データと各ブロックの所望の輝度から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を計算する演算器とを備えてもよい。
【００１４】
好ましくは、前記レベル変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度が低いほど、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを高くする。
【００１５】
好ましくは、前記グレイコンバータは、各ピクセルが有する複数のサブピクセルの輝度レベルのうち最大の輝度レベルを、当該ピクセルのグレイ画像の輝度レベルとして決定する。
【００１６】
好ましくは、画像表示装置は、さらに、前記レベル変換器で輝度レベルが調整された前記ＲＧＢ画像信号の階調を前記前側ＬＣＤパネルの出力特性に適合するように補正するＲＧＢ階調変換器を備え、前記ＲＧＢ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、前記ＲＧＢ画像信号の階調を補正する。
【００１７】
好ましくは、前記ＲＧＢ階調変換器は、ＲＧＢの各色に対応する階調変換器を備え、各階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数よりも小さい数の複数のルックアップテーブルと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて複数のルックアップテーブルのうち２つを選択するセレクタと、前記セレクタで選択された２つのルックアップテーブルの値を補間して画像信号の階調を得る補間器とを備える。
【００１８】
好ましくは、前記ＲＧＢ階調変換器は、ＲＧＢの各色に対応する階調変換器を備え、各階調変換器は、第１の演算部と第２の演算部と、補間器とを備え、第１の演算部と第２の演算部の各々は、複数の係数値メモリであって、各係数値メモリが前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数の半分より少ない係数値を記憶している、複数の係数値メモリと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて、前記複数の係数値メモリの各々から１つの係数値を選択するセレクタと、前記セレクタで選択された複数の係数値に基づいて演算処理を行う変換演算器とを備え、前記補間器は、第１の演算部の変換演算器の演算処理結果と第２の演算部の変換演算器の演算処理結果を補間して、画像信号の階調を得る。
【００１９】
好ましくは、画像表示装置は、さらに、前記グレイコンバータで生成された前記グレイ画像信号の階調を前記後側ＬＣＤパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備え、前記グレイ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、前記グレイ画像信号の階調を補正する。
【００２０】
好ましくは、前記グレイ階調変換器は、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数よりも小さい数の複数のルックアップテーブルと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて複数のルックアップテーブルのうち２つを選択するセレクタと、前記セレクタで選択された２つのルックアップテーブルの値を補間してグレイ画像信号の階調を得る補間器とを備える。
【００２１】
好ましくは、前記グレイ階調変換器は、第１の演算部と第２の演算部と、補間器とを備え、第１の演算部と第２の演算部の各々は、複数の係数値メモリであって、各係数値メモリが前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数の半分より少ない係数値を記憶している、複数の係数値メモリと、前記局所輝度値推定器で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に応じて、前記複数の係数値メモリの各々から１つの係数値を選択するセレクタと、前記セレクタで選択された複数の係数値に基づいて演算処理を行う変換演算器とを備え、前記補間器は、第１の演算部の変換演算器の演算処理結果と第２の演算部の変換演算器の演算処理結果を補間して、画像信号の階調を得る。
【００２２】
本発明に係る画像表示方法は、ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルと、前記前側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルと、前記後側ＬＣＤパネルの後方に配置されて、前記前側ＬＣＤパネルと前記後側ＬＣＤパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットとを備える画像表示装置において実行される画像表示方法であって、入力されたＲＧＢ画像信号から前記ブロックの各々の所望の輝度を判定することと、判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に応じて、当該ブロックの輝度を調整するように、前記バックライトユニットを駆動することと、判定された前記ブロックの各々の所望の輝度に基づいて、各ブロックを前記所望の輝度で発光させた場合の各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を推定することと、推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度に基づいて、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応する前記ＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整することと、調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、前記後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成することとを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネルとグレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネルとを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、各ブロックの所望の輝度に基づいて、各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を推定し、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応するＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整し、調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、後側ＬＣＤパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成する。これにより、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度の再現性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像表示装置の概略側面図である。
【図２】図１の画像表示装置のＬＥＤの配置を示すバックライトユニットの概略平面図である。
【図３】図１の画像表示装置におけるブロックとピクセルとサブピクセルの関係を示す略図である。
【図４】図１の画像表示装置における各ブロックにおける輝度の分布を示すグラフである。
【図５】図１の画像表示装置の信号処理部を示すブロック図である。
【図６】図５の信号処理部の局所輝度値推定器の詳細の一例を示すブロック図である。
【図７】図５の信号処理部の局所輝度値推定器の詳細の他の一例を示すブロック図である。
【図８】図５の信号処理部の局所輝度値推定器の詳細の他の一例を示すブロック図である。
【図９】図５の信号処理部のＲＧＢ階調変換器による階調変換特性の一例を示すグラフである。
【図１０】図５の信号処理部のグレイ階調変換器による階調変換特性の一例を示すグラフである。
【図１１】階調変換器の動作を説明するためのグラフである。
【図１２】図５の信号処理部の階調変換器または色バランス補正パラメータ生成器の一例の詳細を示すブロック図である。
【図１３】図５の信号処理部の階調変換器または色バランス補正パラメータ生成器の他の例の詳細を示すブロック図である。
【図１４】図５の信号処理部の階調変換器または色バランス補正パラメータ生成器の他の例の詳細を示すブロック図である。
【図１５】図５の信号処理部のエッジホールド回路による視野角補正の結果を示す概略図である。
【図１６】図５の信号処理部の色バランスコントローラの詳細を示すブロック図である。
【図１７】色バランスコントローラの働きによる画像の暗部における色バランスの調整に関する説明図である。
【図１８】２枚のＬＣＤパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用したが、局所輝度値推定を行っていない表示画像の例を示す図である。
【図１９】２枚のＬＣＤパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、本発明の実施形態に従って局所輝度値推定を行った表示画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本願発明の目的、長所および新規な特徴は、添付の図面と関連する以下の詳細な説明からより明白になる。異なる図面において、同一または機能的に類似の要素を示すために、同一の参照符号が使用される。図面は概略を示しており、図面の縮尺は正確でないことを理解されたい。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置の概略側面図である。図２は、図１の画像表示装置のＬＥＤの配置を示すバックライトユニットの概略平面図である。図１に示すように、画像表示装置１は、前側ＬＣＤパネル（ＲＧＢパネル）２と後側ＬＣＤパネル（ＬＶパネル）３とバックライトユニット４とを備えている。
【００２７】
前側ＬＣＤパネル２はＲＧＢ画像を表示する。前側ＬＣＤパネル２は、カラーフィルタ基板２０、ＴＦＴ基板２２、偏光フィルム２４、偏光フィルム２６および駆動ＩＣ２８を備える。図示しないが、カラーフィルタ基板２０とＴＦＴ基板２２の間には、液晶が配置されている。カラーフィルタ基板２０は、ブラックマトリクス、およびＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを有し、さらに共通電極を有する。ＴＦＴ基板２２は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および電極を有する。偏光フィルム２４はカラーフィルタ基板２０の前面に配置され、偏光フィルム２６はＴＦＴ基板２２の後面に配置されている。駆動ＩＣ２８は、ＴＦＴ基板２２に実装されており、駆動ＩＣ２８に入力されるＲＧＢ画像信号に従って、前側ＬＣＤパネル２の液晶の透過状態をサブピクセル（副画素）ごとに制御する。
【００２８】
後側ＬＣＤパネル３は、前側ＬＣＤパネル２の後方に配置されて、前側ＬＣＤパネル２に重ねられ、グレイ画像（ＬＶ画像）を表示する。後側ＬＣＤパネル３は、ガラス基板３０、ＴＦＴ基板３２、偏光フィルム３４および駆動ＩＣ３６を備える。ガラス基板３０は、前側ＬＣＤパネル２におけるカラーフィルタ基板２０に対応し、共通電極を有するが、カラーフィルタ基板２０とは異なり、カラーフィルタを有さない。これは、後側ＬＣＤパネル３が、ＬＶ画像、つまり白から黒までの明暗だけで表現された、グレイスケールの画像を表示するためである。図示しないが、ガラス基板３０とＴＦＴ基板３２の間には、液晶が配置されている。ＴＦＴ基板３２は、ＴＦＴおよび電極を有する。偏光フィルム３４はＴＦＴ基板３２の後面に配置されている。駆動ＩＣ３６は、ＴＦＴ基板３２に実装されており、駆動ＩＣ３６に入力されるグレイ画像信号に従って、後側ＬＣＤパネル３の液晶の透過状態を制御する。前側ＬＣＤパネル２と後側ＬＣＤパネル３は、偏光フィルム２６とガラス基板３０の間に配置された接合層３８によって接合されている。
【００２９】
バックライトユニット４は、後側ＬＣＤパネル３の後方に配置されて、前側ＬＣＤパネル２と後側ＬＣＤパネル３に光を照射する。バックライトユニット４は、直下型であり、基板４０、基板４０に取り付けられた複数の平板状のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）４２、および基板４０と協働してＬＥＤ４２を包囲する側壁４４を備える。ＬＥＤ４２は、後側ＬＣＤパネル３から所望の距離、離れて設置されている。ＬＥＤ４２の発光は、ＬＥＤ駆動部４６によって制御される。ＬＥＤ駆動部４６は、回路であって、例えば基板４０に実装してもよいし、基板４０とは別の基板に実装してもよい。
【００３０】
図２に示すように、ＬＥＤ４２は矩形の形状で仮に示しており、ＬＥＤ４２間の隙間が格子状になるように、互いに離間して配置されている。但し、ＬＥＤ４２の形状、数および配置は、図示のものに限定されない。例えば、ＬＥＤ４２の形状は円形でもよい。
【００３１】
バックライトユニット４は、ローカルディミングを行うことができるように、複数のブロックの各々の輝度を調整可能である。複数のＬＥＤ４２は、ローカルディミングの複数のディミング・ブロックにそれぞれ対応する。すなわち１つのＬＥＤ４２が１つのディミング・ブロックに対応する。ＬＥＤ駆動部４６は、複数のＬＥＤ４２を独立して発光させ、複数のＬＥＤ４２の輝度を独立して調整する。図示しないが、バックライトユニット４には、後述する公知の隔壁、公知のレンズおよび公知のフラッター（Ｆｌａｔｔｅｒ）が設けられてもよい。ＬＥＤ４２の発光を制御することにより、そのＬＥＤ４２に対応するディミング・ブロックの輝度を調整することができる。
【００３２】
但し、バックライトユニット４は、図示の直下型に限定されず、例えばエッジライト型であっても、複数のブロックの各々の輝度を調整可能なローカルディミングを行うことができるものであれば、本発明に使用することができる。
【００３３】
図３は画像表示装置におけるブロックとピクセルとサブピクセルの関係を示す。上記のように、バックライトユニット４の１つのＬＥＤ４２は、１つのディミング・ブロックＢＬに対応する。１つのディミング・ブロックＢＬには、多数のピクセルＰＸが含まれる。後側ＬＣＤパネル３では、グレイ画像の各ピクセルＰＸの輝度を調整することができる。前側ＬＣＤパネル２では、ＲＧＢの三色の各サブピクセルＳＰの輝度を調整することができる。本明細書において、パネル２，３に関して説明する輝度とは、パネル２，３における透過率を意味する。
【００３４】
図４は、図１の画像表示装置における各ブロックにおける輝度の分布を示すグラフである。図４（Ａ）は、輝度の理想的な分布状態を示す。この理想状態では、１つのディミング・ブロックＢＬは一様な輝度分布で発光し、かつ１つのディミング・ブロックＢＬから他のディミング・ブロックＢＬへは光漏れがない。図４（Ｂ）は、高度な光学設計を行った場合の輝度の分布状態を示す。高度な光学設計を行った場合には、図４（Ａ）に近似した分布が得られる。図４（Ｃ）は、高度な光学設計を行わなかった場合の輝度の分布状態を示す。高度な光学設計を行わなかった場合には、１つのディミング・ブロックＢＬは一様ではない輝度分布で発光し、かつ１つのディミング・ブロックＢＬから他のディミング・ブロックＢＬへは多くの光漏れがある。
【００３５】
高度な光学設計とは、ブロックＢＬを相互に分離する隔壁、ブロック内の輝度の分布を一様化するためのレンズおよびフラッターの少なくともいずれかを設けることである。しかし、これらを設けることは、開発期間や部品点数の増大による費用の増加を招く。また、これらを設けたとしても、輝度の理想的な分布状態を得ることは困難または不可能である。
【００３６】
本発明の実施形態は、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度の再現性を高めることを目的とする。
【００３７】
図５は、この画像表示装置１の前側ＬＣＤパネル２の駆動ＩＣ２８と、後側ＬＣＤパネル３の駆動ＩＣ３６に供給される画像データ、バックライトユニット４のＬＥＤ駆動部４６に供給される制御データを生成する信号処理部５を示す。信号処理部５には、ＥＯＴＦ(Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)を経て輝度とリニアな関係にある信号レベルを有するＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが供給される。
【００３８】
信号処理部５は、入力されたＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂからディミング・ブロックの各々の所望の輝度を判定するブロック輝度値判定器５０を備える。ブロック輝度値判定器５０は、入力されたＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの各ディミング・ブロック内のＲＧＢの各サブピクセルの輝度のうち最大の輝度ＢＬｍａｘに基づいて、当該ディミング・ブロック全体の所望の輝度を判定する。具体的には、例えば、ブロック輝度値判定器５０は、各ディミング・ブロック内の最大の輝度ＢＬｍａｘを当該ディミング・ブロック全体の所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）と判定してもよい。この場合、ＢＬｕｍ＝ＢＬｍａｘである。
【００３９】
但し、バックライトユニット４の各ディミング・ブロックについて制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎが、ＲＧＢ画像信号で表現可能な輝度階調の数より少ない場合には、ブロック輝度値判定器５０は、ＢＬｍａｘ≦Ｌｊである最小のＬｊをブロック輝度値ＢＬｕｍと判定する。つまり、ＢＬｕｍ＝Ｌｊ≧ＢＬｍａｘである。例えば、ＲＧＢ画像信号が１２ビット階調であって、４０９６階調を表現可能であると想定する。また、ローカルディミングのためにバックライトユニット４の制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎが４であると想定する。この場合、Ｌｊ∈｛Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎ｝＝｛Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４｝である。例えば、｛Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４｝＝｛１０２３，２０４７，３０７１，４０９５｝と設定することができる。この場合、仮に、ＢＬｍａｘ＝１０２０であれば、ＢＬｕｍ＝１０２３であり、ＢＬｍａｘ＝３０００であれば、ＢＬｕｍ＝３０７１である。このようにして、ブロック輝度値判定器５０は、各ディミング・ブロックについて制御可能な輝度のいずれか１つをブロック輝度値ＢＬｕｍと判定する。
【００４０】
但し、ＲＧＢ画像信号は１２ビット階調に限定されず、バックライトユニット４の制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎも４に限定されない。
【００４１】
ブロック輝度値判定器５０から出力されたブロック輝度値ＢＬｕｍは遅延回路５２に供給される。遅延回路５２は、ブロック輝度値ＢＬｕｍに一定の遅延時間を与える。遅延回路５２から出力されたブロック輝度値ＢＬｕｍは、ＬＥＤ駆動信号発生器（バックライト駆動信号発生器）５４に供給される。ＬＥＤ駆動信号発生器５４は、ブロック輝度値ＢＬｕｍ（すなわち、ブロック輝度値判定器５０で判定されたディミング・ブロックの各々の所望の輝度）に応じて、当該ディミング・ブロックの輝度を調整するようにバックライトユニット４を駆動するＬＥＤ駆動信号ＢＤを生成する。ＬＥＤ駆動信号ＢＤはバックライトユニット４のＬＥＤ駆動部４６に供給される。
【００４２】
ＬＥＤ駆動信号発生器５４がディミング・ブロックの輝度を調整する方式としては、ＬＥＤ駆動信号ＢＤの電圧または電流を制御することであってもよい。但し、ＬＥＤ駆動信号発生器５４は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によってディミング・ブロックに対応するＬＥＤ４２の調光を行ってもよい。この場合、ＬＥＤ駆動信号ＢＤは、ディミング・ブロックの所望の輝度に応じてデューティ比が変化させられる高さ一定のパルス信号である。
【００４３】
信号処理部５は、さらに局所輝度値推定器５５を備える。局所輝度値推定器５５は、ブロック輝度値判定器５０で判定された各ディミング・ブロックの所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）に基づいて、各ディミング・ブロックを所望の輝度で発光させた場合の各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値を推定する。ここでいう発光輝度値は、パネル２，３の輝度調整を行わない場合の輝度値、すなわちパネル２，３の透過率が最大である場合の輝度値である。そして、局所輝度値推定器５５は、推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を示す局所輝度値ＰＬｕｍを出力する。
【００４４】
図６から図８は、それぞれ局所輝度値推定器５５の詳細の一例を示す。図６に示す例では、局所輝度値推定器５５は、典型輝度分布データを記憶するメモリ（記憶装置）５５Ａと、メモリ５５Ａに記憶された典型輝度分布データと各ディミング・ブロックの所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値ＰＬｕｍを計算する演算器５５Ｂとを備える。メモリ５５Ａは、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内の典型輝度分布を示す典型輝度分布データを記憶していてもよいし、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合の表示領域全体における典型輝度分布を示す典型輝度分布データを記憶していてもよい。演算器５５Ｂは、例えば、下記の式に従って、発光輝度値ＰＬｕｍ、すなわちＰＬｕｍ（x,y）を計算することができる。ここで、xはピクセルまたはサブピクセルのｘ座標であり、yはそのｙ座標である。
2018054683.tif 000003
ここで、α[i, j](X, Y)は、ディミング・ブロック[i, j]に対する輝度分布であって、当該ディミング・ブロックの代表点（または基準点）と、ピクセルまたはサブピクセル(x, y)との相対位置関係の関数である。α[i, j](X, Y)には、ＢＬｕｍの値への依存性はないか、無視できる程度である。
x0[i, j], y0[i, j]は、ディミング・ブロック[i, j]における代表点（または基準点）の位置を示す座標である。代表点（または基準点）は、例えば、ディミング・ブロックの中心や左上角の位置などである。
BLum[i, j]は、ディミング・ブロック[i, j]における輝度値ＢＬｕｍであり、表示しようとする画像によって変化する。
上記のα[i, j](X, Y)およびx0[i, j] ], y0[i, j]は、画像には依らずに固定である。
【００４５】
上式は、ＰＬｕｍ（x,y）が複数のディミング・ブロックからの光の影響を受けることを考慮して定めたものであり、そのため総和をとっている。総和をとるディミング・ブロックの範囲は任意であり、輝度分布αの広がり方によって選択することができる。例えば、輝度分布αの広がりが小さければ、総和をとるディミング・ブロックは、ＰＬｕｍ（x,y）が計算されるピクセルまたはサブピクセルが属するディミング・ブロックとそれに隣接するいくつかのディミング・ブロックであってよい。輝度分布αの広がりが大きければ、総和をとるディミング・ブロックは、すべてのディミング・ブロックであってよい。
【００４６】
但し、発光輝度値ＰＬｕｍを計算するための式は、上記の式に限られない。
【００４７】
図６に示す局所輝度値推定器５５の例を実装するため、当該画像表示装置の各ピクセルまたは各サブピクセルについて、局所輝度値を算出するための輝度分布αをあらかじめ測定により得ておき、輝度分布αをメモリ５５Ａに記憶する。
【００４８】
図７に示す例では、局所輝度値推定器５５は、典型輝度分布データを記憶するメモリ（記憶装置）５５Ｃと、メモリ５５Ｃに記憶された典型輝度分布データを補間して詳細輝度分布データを生成するデータ補間器５５Ｄと、データ補間器５５Ｄで生成された詳細輝度分布データと各ディミング・ブロックの所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値ＰＬｕｍを計算する演算器５５Ｅを備える。メモリ５５Ｃは、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内の典型輝度分布を示す典型輝度分布データを記憶していてもよいし、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合の表示領域全体における典型輝度分布を示す典型輝度分布データを記憶していてもよい。
【００４９】
演算器５５Ｅは、例えば、上の式に従って、発光輝度値ＰＬｕｍを計算することができる。図７に示す例では、輝度分布αはデータ補間器５５Ｄで生成された詳細輝度分布データに含まれている。データ補間器５５Ｄは、メモリ５５Ｃに記憶された典型輝度分布データから補間式に従って、詳細輝度分布データを得る。したがって、図６に示す例よりも、図７に示す例では典型輝度分布データは詳細でなくてよい。つまり、図６に示す例では、各ピクセルまたは各サブピクセルについての輝度分布αが典型輝度分布データに記録されるが、図７に示す例では、例えば、水平および／または垂直方向に間引いたピクセル（またはそこに含まれるサブピクセル）についての輝度分布αが典型輝度分布データに記録されうる。図７に示す例では、間引きをしない場合の典型輝度分布がブロードである場合に好適で、より少ない誤差で補間でき、図６に示す例よりも、メモリの記憶量を節約し、回路規模の増大を抑制することができる。
【００５０】
図８に示す例では、局所輝度値推定器５５は、計算式を用いて各ブロック内の典型輝度分布データを生成する分布特性生成器５５Ｆと、分布特性生成器５５Ｆで生成された典型輝度分布データと各ディミング・ブロックの所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）から各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度値ＰＬｕｍを計算する演算器５５Ｇを備える。分布特性生成器５５Ｆは、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合のそのブロック内とそのブロックに近接するブロック内の典型輝度分布を示す典型輝度分布データを生成してもよいし、ブロック毎にそのブロックでのみ発光させた場合の表示領域全体における典型輝度分布を示す典型輝度分布データを生成してもよい。
【００５１】
演算器５５Ｇは、例えば、上の式に従って、発光輝度値ＰＬｕｍを計算することができる。図８に示す例では、輝度分布αは分布特性生成器５５Ｆで生成された典型輝度分布データに含まれている。分布特性生成器５５Ｆで使用される計算式は、当該画像表示装置の各ピクセルまたは各サブピクセルについて、輝度分布αをあらかじめ測定により得ておき、さらに輝度分布αとピクセルまたはサブピクセルの位置の座標との関係にマッチする関数を得る。この関数を分布特性生成器５５Ｆで使用される計算式として使用すればよい。画像の表示領域の周辺部のブロックにおいては側壁４４による反射光のためにマッチングする関数を得るのは容易ではなくて誤差が大きくなる可能性はあるが、図８に示す例では、図６および図７の例に比べて、回路規模の増大を抑制することができる。
【００５２】
図５に戻り、信号処理部５は、さらにレベル変換器５６および遅延回路５８を備える。レベル変換器５６は、局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度（局所輝度値ＰＬｕｍ）に基づいて、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応するＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルの輝度レベルを調整する。遅延回路５８は、信号処理部５に供給されたＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに、ブロック輝度値判定器５０でのブロック輝度値ＢＬｕｍの判定に要する時間、および局所輝度値推定器５５での局所輝度値ＰＬｕｍの推定に要する時間の合計時間に相当する遅延を与える。
【００５３】
レベル変換器５６は、局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度（局所輝度値ＰＬｕｍ）が低いほど、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応するＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを高くする。但し、局所輝度値ＰＬｕｍが高い段階ほど、局所輝度値ＰＬｕｍが低い段階よりも、各サブピクセルの輝度レベルの変化率が小さいように、レベル変換器５６は、ＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを変化させる。また、レベル変換器５６は、レベル変換器５６から出力されるサブピクセルの輝度レベルがレベル変換器５６に入力されるサブピクセルの輝度レベルに比例するように、各サブピクセルの輝度レベルを調整する。
【００５４】
例えば、レベル変換器５６に入力されるＲのサブピクセルの輝度レベルがＲであり、レベル変換器５６に入力されるＧのサブピクセルの輝度レベルがＧであり、レベル変換器５６に入力されるＢのサブピクセルの輝度レベルがＢであり、レベル変換器５６から出力されるＲのサブピクセルの輝度レベルがＲ１であり、レベル変換器５６から出力されるＧのサブピクセルの輝度レベルがＧ１であり、レベル変換器５６から出力されるＢのサブピクセルの輝度レベルがＢ１である場合に、レベル変換器５６は下記の式に従ってレベル変換すなわち調整を行う。
Ｒ１＝（ＬＭＸ／ＰＬｕｍ）×Ｒ
Ｇ１＝（ＬＭＸ／ＰＬｕｍ）×Ｇ
Ｂ１＝（ＬＭＸ／ＰＬｕｍ）×Ｂ
ここで、ＬＭＸは、ＲＧＢ画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが有しうる輝度の最大値であり、上記の例（ＲＧＢ画像信号が１２ビット階調）に従うと例えば４０９５である。
【００５５】
局所輝度値ＰＬｕｍが低いほど、ＲＧＢ画像信号の各サブピクセルの輝度レベルが高くされるが、局所輝度値ＰＬｕｍが高ければ、バックライトユニット４によってそのピクセルまたはサブピクセルの輝度が上げられる。また、上の式によれば、出力されるサブピクセルの輝度レベルは、入力されるサブピクセルの輝度レベルに比例する。したがって、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度は表示画像において再現可能である。
【００５６】
信号処理部５は、さらにグレイコンバータ６０を備える。グレイコンバータ６０は、レベル変換器５６で調整されたサブピクセルの輝度レベルＲ１，Ｇ１，Ｂ１に基づいて、後側ＬＣＤパネル３に表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号Ｗ１を生成する。より具体的には、グレイコンバータ６０は、各ピクセルが有する複数のサブピクセルの輝度レベルＲ１，Ｇ１，Ｂ１のうち最大の輝度レベルを、当該ピクセル（これらのサブピクセルが属するピクセル）のグレイ画像の輝度レベルとして決定する。
【００５７】
信号処理部５は、さらに遅延回路６２およびＲＧＢ階調変換器６４を備える。遅延回路６２には、レベル変換器５６から出力されたＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１が供給され、遅延回路６２は、ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に一定の遅延時間を与える。遅延回路６２から出力されたＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、ＲＧＢ階調変換器６４に供給される。
【００５８】
ＲＧＢ階調変換器６４は、レベル変換器５６で輝度レベルが調整されたＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の階調を前側ＬＣＤパネル２の出力特性に適合するように補正する。例えば、前側ＬＣＤパネル２の表示特性はガンマカーブで表されるガンマ特性であり、ＲＧＢ階調変換器６４は、ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１をガンマ補正する。ただし、この表示特性はガンマ特性には限られず、補正もガンマ補正には限られない。また、この実施形態において、ＲＧＢ階調変換器６４は、後述するように局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度（局所輝度値ＰＬｕｍ）に基づいて、ＲＧＢ画像信号の階調を補正する。
【００５９】
信号処理部５は、さらにグレイ階調変換器６６を備える。グレイ階調変換器６６は、グレイコンバータ６０で生成されたグレイ画像信号Ｗ１の階調を後側ＬＣＤパネル３の出力特性に適合するように補正する。例えば、後側ＬＣＤパネル３の表示特性はガンマ特性であり、グレイ階調変換器６６は、グレイ画像信号Ｗ１をガンマ特性を考慮して補正する。ただし、この表示特性はガンマ特性には限られず、補正もガンマ補正には限られない。また、この実施形態において、グレイ階調変換器６６は、後述するように、局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度（局所輝度値ＰＬｕｍ）に基づいて、グレイ画像信号Ｗ１の階調を補正する。
【００６０】
ＲＧＢ階調変換器６４は、Ｒ階調変換器６４Ｒ、Ｇ階調変換器６４ＧおよびＢ階調変換器６４Ｂを有する。Ｒ階調変換器６４Ｒは、入力された信号Ｒ１をＲ２に補正してＲ２を出力し、Ｇ階調変換器６４Ｇは、入力された信号Ｇ１をＧ２に補正してＧ２を出力し、Ｂ階調変換器６４Ｂは、入力された信号Ｂ１をＢ２に補正してＢ２を出力する。
【００６１】
さらにまた、ＲＧＢ階調変換器６４は、入力されたＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１から、後述する色バランスコントローラ７０で使用される色バランス補正パラメータＬＲ，ＬＧ，ＬＢを得る役割を有する。このため、ＲＧＢ階調変換器６４は、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲ、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧおよび色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢを有する。色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲは、入力された信号Ｒ１から色バランス補正パラメータＬＲを得て色バランス補正パラメータＬＲを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧは、入力された信号Ｇ１から色バランス補正パラメータＬＧを得て色バランス補正パラメータＬＧを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢは、入力された信号Ｂ１から色バランス補正パラメータＬＢを得て色バランス補正パラメータＬＢを出力する。
【００６２】
図９はＲＧＢ階調変換器６４による階調変換特性の一例を実線で示すグラフであり、図１０はグレイ階調変換器６６による階調変換特性の一例を実線で示すグラフである。図９および図１０では、参考のため線形の特性を破線で示す。図９および図１０において、横軸は、ＲＧＢ階調変換器６４またはグレイ階調変換器６６への入力輝度値を示し、縦軸は、ＲＧＢ階調変換器６４またはグレイ階調変換器６６からの出力輝度値を示す。
【００６３】
図９に示すＲＧＢ階調変換器６４による階調変換特性の一例は、例えば、γ＝０．５のガンマカーブ（Ｙ＝Ｘγ）で実現される。これに対して、図１０に示すグレイ階調変換器６６による階調変換特性の一例は、図９の結果をもたらすように固定されたＲＧＢの値に対し、ＬＶの値を変化させながら２枚のＬＣＤパネル２，３の透過光を実測して、最終的な合成結果が自然界のリニアな輝度特性に等しく、よって人に自然に見えるよう、ＬＶの入出力特性を決めたものである。ＲＧＢ階調変換器６４およびグレイ階調変換器６６の階調変換により、ＲＧＢ画像信号およびグレイ画像信号は、前側ＬＣＤパネル２および後側ＬＣＤパネル３の出力特性に適合し、人の目で自然な輝度階調を有するように補正される。
【００６４】
図１１を参照して、ＲＧＢ階調変換器６４およびグレイ階調変換器６６による、ブロック輝度値判定器５０で判定された各ディミング・ブロックの所望の輝度（ブロック輝度値ＢＬｕｍ）に基づく動作を説明する。図１１（Ａ）は、階調変換器の基本特性（図５および図６に相当する特性）を示す。この基本特性は、バックライトユニット４を最大輝度（例えばＬ４）で発光させたときの特性（図１１（Ｅ）に示す特性）である。
【００６５】
バックライトユニット４の制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎが４であり、Ｌｊ∈｛Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４｝であれば、図１１（Ｂ）〜（Ｅ）の４段階の特性が使用されうる。図１１（Ｂ）の特性は、図１１（Ａ）の入力が０からＬ１の範囲を、入力軸および出力軸とも（すなわち縦横ともに）に拡大した特性である。図１１（Ｃ）の特性は、図１１（Ａ）の入力が０からＬ２の範囲を、入力軸および出力軸ともに拡大した特性である。図１１（Ｄ）の特性は、図１１（Ａ）の入力が０からＬ３の範囲を、入力軸および出力軸ともに拡大した特性である。但し、図１１に示す各曲線は例示であり、これらに限定されるわけではない。
【００６６】
各階調変換器は、ブロック輝度値ＢＬｕｍがＬ１であれば、図１１（Ｂ）の特性に従って、画像信号の階調を補正し、ブロック輝度値ＢＬｕｍがＬ２，Ｌ３またはＬ４であれば、それに対応する図１１（Ｃ）〜（Ｅ）のいずれかの特性に従って、画像信号の階調を補正する。
【００６７】
基本特性の入力をVinputorgとすれば、0≦Vinputorg≦L4と表現することができ、基本特性の出力をVoutputorgとすれば、Voutputorg = f(Vinputorg)と表現することができる。fは関数である。
【００６８】
他の特性の入力をVinputとすれば、0≦Vinput≦BLumと表現することができ、出力をVoutput とすれば、Voutputは関数gを用いて、Voutput = g(Vinput) = (1/f(BLum/L4)) x f((BLum/L4) x Vinput) と表現することができる。
【００６９】
次に、図１２から図１４を参照し、階調変換器６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂ、６６および色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲ、６４ＬＧ、６４ＬＢの各々の例を説明する。
【００７０】
階調変換器６４，６６に供給される局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数ｈは、ローカルディミングのためにバックライトユニット４の制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎよりも非常に大きい。例えば段階の数ｎは、限定されないが、４であってよい。他方、例えば、ＲＧＢ画像信号が１２ビット階調であって、４０９６階調を表現可能である場合には、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数ｈは、必ずしもＲＧＢ画像信号で表現可能な輝度階調の数（４０９６）と一致しなくてもよいが、理想的には、輝度階調の数（４０９６）である。
【００７１】
このような多段階の局所輝度値ＰＬｕｍを入力として、例えばルックアップテーブル方式で階調変換を行うと、通常の考え方では、ルックアップテーブルの数または係数値メモリに記憶される係数値の数が局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数ｈに一致するため、回路規模が非常に大きくなってしまう。図１２および図１４に示す各例は、回路規模増大を抑制するために、工夫されている。
【００７２】
図１２は、階調変換器６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂ、６６および色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲ、６４ＬＧ、６４ＬＢの各々の例の詳細を示すブロック図である。各階調変換器または各色バランス補正パラメータ生成器は、複数のルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，…，ＬＵＴｋと、セレクタ８０と、補間器８１とを有する。ルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，…，ＬＵＴｋの個数ｋは、ローカルディミングのためにバックライトユニット４の制御可能な輝度Ｌｊの段階の数ｎより大きい整数であり、好ましくはｎの倍数に２を加えた数である。但し、個数ｋは、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数（局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数）ｈよりも小さい。数ｎが４であれば、Ｌｊ∈｛Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎ｝＝｛Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４｝であり、例えば１０個のルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ１０が使用されうる。但し、数ｋは１０に限定されず、例えば１３０、２５８、またはその他の数でもよい。
【００７３】
各ルックアップテーブルは、局所輝度値ＰＬｕｍのいずれか１つの段階に対応付けられている。但し、ｈ＞ｋであるため、これらのルックアップテーブルに対応付けられる局所輝度値ＰＬｕｍの段階は離散的であり、近接するこれらの段階は、ｈ／（ｋ−２）離れている。例えば、ｈ＝４０９６で、ｋ＝１０である場合には、ルックアップテーブルＬＵＴ１は、最も低い段階０に対応付けられ、ルックアップテーブルＬＵＴ２は段階５１１に対応付けられ、ルックアップテーブルＬＵＴ３は段階１０２３に対応付けられ、ルックアップテーブルＬＵＴ９は段階４０９５に対応付けられ、ルックアップテーブルＬＵＴ１０は段階４６０７に対応付けられている。
【００７４】
セレクタ８０は、入力された局所輝度値ＰＬｕｍに従って、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器に現在入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）について使用されるべき２つのルックアップテーブルをルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，…，ＬＵＴｋの中から選択する。局所輝度値ＰＬｕｍが２つのルックアップテーブルに対応する２つの段階の間にある場合には、セレクタ８０はこれらの２つのルックアップテーブルを選択する。上記のｈ＝４０９６で、ｋ＝９である例によれば、例えば、ＰＬｕｍ＝１０５０であれば、段階１０２３に対応するルックアップテーブルＬＵＴ３と、段階１５３５に対応するルックアップテーブルＬＵＴ４をセレクタ８０は選択し、ＰＬｕｍ＝３０９１であれば、段階３０７１に対応するルックアップテーブルＬＵＴ７と、段階３５８３に対応するルックアップテーブルＬＵＴ８をセレクタ８０は選択する。
【００７５】
局所輝度値ＰＬｕｍが１つのルックアップテーブルに対応する１つの段階に一致する場合には、セレクタ８０はそのルックアップテーブルとそのすぐ上の段階に対応するルックアップテーブルを選択する。例えば、ＰＬｕｍ＝１０２３であれば、段階１０２３に対応するルックアップテーブルＬＵＴ３と、段階１５３５に対応するルックアップテーブルＬＵＴ４をセレクタ８０は選択し、ＰＬｕｍ＝３０７１であれば、段階３０７１に対応するルックアップテーブルＬＵＴ７と、段階３５８３に対応するルックアップテーブルＬＵＴ８をセレクタ８０は選択する。
【００７６】
つまり、１つのルックアップテーブルに対応する輝度値の段階がＬ（ｉ）、そのすぐ上の段階がＬ（ｉ＋１）であって、Ｌ（ｉ）≦ＰＬｕｍ＜Ｌ（ｉ＋１）である場合には、段階Ｌ（ｉ）およびＬ（ｉ＋１）にそれぞれ対応する２つのルックアップテーブルの値Ｏ（ｉ）およびＯ（ｉ＋１）をセレクタ８０は選択する。
【００７７】
そして、補間器８１は、選択したルックアップテーブルに従って、入力された信号の輝度値を補正する。具体的には、下記の補間式に従って、信号の出力輝度値Voutを得て、輝度値Voutを出力する。つまり、補間器８１は、セレクタ８０で選択された２つのルックアップテーブルの値を補間して画像信号の階調を得る。
Vout＝(PLum - L(i)) x O(i+1) + (L(i+1) - PLum) x O(i))／(L(i+1) - L(i))
【００７８】
このようにして、Ｒ階調変換器６４Ｒは、入力された信号Ｒ１をＲ２に補正してＲ２を出力し、Ｇ階調変換器６４Ｇは、入力された信号Ｇ１をＧ２に補正してＧ２を出力し、Ｂ階調変換器６４Ｂは、入力された信号Ｂ１をＢ２に補正してＢ２を出力し、グレイ階調変換器６６は、入力されたグレイ画像信号Ｗ１をＷ２に補正してＷ２を出力する。また、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲは、入力された信号Ｒ１から色バランス補正パラメータＬＲを得て色バランス補正パラメータＬＲを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧは、入力された信号Ｇ１から色バランス補正パラメータＬＧを得て色バランス補正パラメータＬＧを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢは、入力された信号Ｂ１から色バランス補正パラメータＬＢを得て色バランス補正パラメータＬＢを出力する。ルックアップテーブルの内容は、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器の種類に応じて異なる。
【００７９】
図１３は、階調変換器６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂ、６６および色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲ、６４ＬＧ、６４ＬＢの各々の他の例の詳細を示すブロック図である。図１２の例の代わりに図１３の例を使用してもよい。
【００８０】
図１３に示すように、各階調変換器または各色バランス補正パラメータ生成器は、複数のセレクタ８２ａ〜８２ｍと、セレクタ８２ａ〜８２ｍにそれぞれ対応する複数の係数値メモリ８４ａ〜８４ｍと、変換演算器８６とを有する。係数値メモリ８４ａ〜８４ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数（局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数）ｈと同じ数の係数値を記憶している（例えば、係数値Ａ１〜Ａｈ）。
【００８１】
セレクタ８２ａ〜８２ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍに従って、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器に現在入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）について使用されるべき係数を、当該セレクタに対応する係数値メモリから選択する。例えば、セレクタ８２ａは、係数値メモリ８４ａから係数値Ａ１〜Ａｈのいずれかを選択し、セレクタ８２ｍは、係数値メモリ８４ｍから係数値Ｍ１〜Ｍｈのいずれかを選択する。変換演算器８６は、セレクタ８２ａ〜８２ｍで選択された係数値Ａ（Ａ１〜Ａｈのいずれか）〜Ｍ（Ｍ１〜Ｍｈのいずれか）を用いて、入力された信号の輝度値を補正する。
【００８２】
例えば、変換演算器８６は、下記の式に従って、入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）の輝度値Vinを出力輝度値Voutに補正して、出力信号（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２，Ｗ１，ＬＲ，ＬＧまたはＬＢ）を得る。
Vout = A*Vin + B*Vin2 + C*Vin3 + … + M*Vinm
ここで、ｍはセレクタ８２ａ〜８２ｍの個数であり、例えば４以上の整数である。
【００８３】
あるいは、変換演算器８６は、下記の式に従って、入力された信号の輝度値Vinを出力輝度値Voutに補正して、出力信号を得てもよい。
Vout = A*(Vin/BLum) + B*(Vin/BLum)2 + C*(Vin/BLum)3 + … + M*(Vin/BLum)m
ここで、ｍはセレクタ８２ａ〜８２ｍの個数であり、例えば４以上の整数である。
【００８４】
このようにして、Ｒ階調変換器６４Ｒは、入力された信号Ｒ１をＲ２に補正してＲ２を出力し、Ｇ階調変換器６４Ｇは、入力された信号Ｇ１をＧ２に補正してＧ２を出力し、Ｂ階調変換器６４Ｂは、入力された信号Ｂ１をＢ２に補正してＢ２を出力し、グレイ階調変換器６６は、入力されたグレイ画像信号Ｗ１をＷ２に補正してＷ２を出力する。また、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲは、入力された信号Ｒ１から色バランス補正パラメータＬＲを得て色バランス補正パラメータＬＲを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧは、入力された信号Ｇ１から色バランス補正パラメータＬＧを得て色バランス補正パラメータＬＧを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢは、入力された信号Ｂ１から色バランス補正パラメータＬＢを得て色バランス補正パラメータＬＢを出力する。セレクタ８２ａ〜８２ｍと、係数値メモリ８４ａ〜８４ｍと、変換演算器８６の内容は、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器の種類に応じて異なる。
【００８５】
しかし、図１３に示す例では、係数値メモリ８４ａ〜８４ｍの各々が、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数（局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数）ｈと同じ数の係数値を記憶しているため、回路規模が非常に大きくなってしまう。図１４に示す例は、回路規模増大を抑制する。
【００８６】
図１４は、階調変換器６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂ、６６および色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲ、６４ＬＧ、６４ＬＢの各々の他の例の詳細を示すブロック図である。図１２および図１３の例の代わりに図１４の例を使用してもよい。
【００８７】
図１４に示すように、各階調変換器または各色バランス補正パラメータ生成器は、第１の演算部９０と第２の演算部９１と補間器９８を備える。第１の演算部９０は、複数のセレクタ９２ａ〜９２ｍと、セレクタ９２ａ〜９２ｍにそれぞれ対応する複数の係数値メモリ９３ａ〜９３ｍと、変換演算器９６を有する。第２の演算部９１は、複数のセレクタ９４ａ〜９４ｍと、セレクタ９４ａ〜９４ｍにそれぞれ対応する複数の係数値メモリ９５ａ〜９５ｍと、変換演算器９７を有する。
【００８８】
第１の演算部９０の係数値メモリ９３ａ〜９３ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数（局所輝度値推定器５５で推定された各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度の段階の数）ｈの半分よりはるかに少ない数の係数値を記憶している（例えば、係数値Ａ１，Ａ３，〜Ａｆ）。第２の演算部９１の係数値メモリ９５ａ〜９５ｍの各々も、局所輝度値ＰＬｕｍの段階の数ｈの半分よりはるかに少ない数の係数値を記憶している（例えば、係数値Ａ２，Ａ４，〜Ａｆ+1）。
【００８９】
これらの係数値の各々は、局所輝度値ＰＬｕｍのいずれか１つの段階に対応付けられている。但し、ｈ＞＞ｆ＋１であるため、これらの係数値に対応付けられる局所輝度値ＰＬｕｍの段階は離散的であり、近接するこれらの段階は、ｈ／（ｋ−２）離れている。例えば、ｈ＝４０９６で、ｋ＝９である場合には、係数値Ａ１は、最も低い段階０に対応付けられ、係数値Ａ２は段階５１１に対応付けられ、係数値Ａ３は段階１０２３に対応付けられ、係数値Ａｆは４０９５に対応付けられ、係数値Ａｆ+1は４６０７に対応付けられている。
【００９０】
セレクタ９２ａ〜９２ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍに従って、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器に現在入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）について使用されるべき係数を、当該セレクタに対応する係数値メモリから選択する。例えば、セレクタ９２ａは、係数値メモリ９３ａから係数値Ａ１，Ａ３，〜Ａｆのいずれか１つを選択し、セレクタ９２ｍは、係数値メモリ９３ｍから係数値Ｍ１，Ｍ３，〜Ｍｆのいずれか１つを選択する。セレクタ９２ａ〜９２ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍと同じか局所輝度値ＰＬｕｍ未満で局所輝度値ＰＬｕｍに最も近い段階に対応する係数値を選択する。
【００９１】
変換演算器９６は、セレクタ９２ａ〜９２ｍで選択された係数値Ａ（Ａ１，Ａ３，〜Ａｆのいずれか）〜Ｍ（Ｍ１，Ｍ３，〜Ｍｆのいずれか）を用いて、演算処理を行う。例えば、変換演算器９６は、下記の式に従って、入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）の輝度値Vinから演算値Vcal1を得る。
Vcal1 = A*Vin + B*Vin2 + C*Vin3 + … + M*Vinm
ここで、ｍはセレクタ９２ａ〜９２ｍの個数であり、例えば４以上の整数である。
【００９２】
あるいは、変換演算器９６は、下記の式に従って、入力された信号の輝度値Vinから演算値Vcal1を得てもよい。
Vcal1 = A*(Vin/BLum) + B*(Vin/BLum)2 + C*(Vin/BLum)3 + … + M*(Vin/BLum)m
【００９３】
同様に、セレクタ９４ａ〜９４ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍに従って、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器に現在入力された信号について使用されるべき係数を、当該セレクタに対応する係数値メモリから選択する。例えば、セレクタ９４ａは、係数値メモリ９３ａから係数値Ａ２，Ａ４，〜Ａｆ+1のいずれか１つを選択し、セレクタ９４ｍは、係数値メモリ９３ｍから係数値Ｍ２，Ｍ４，〜Ｍｆ+1のいずれか１つを選択する。セレクタ９４ａ〜９４ｍの各々は、局所輝度値ＰＬｕｍより大きく局所輝度値ＰＬｕｍに最も近い段階に対応する係数値を選択する。
【００９４】
変換演算器９７は、セレクタ９４ａ〜９４ｍで選択された係数値Ａ（Ａ２，Ａ４，〜Ａｆ+1のいずれか）〜Ｍ（Ｍ２，Ｍ４，〜Ｍｆ+1のいずれか）を用いて、演算処理を行う。例えば、変換演算器９７は、下記の式に従って、入力された信号（ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１またはグレイ画像信号Ｗ１）の輝度値Vinから演算値Vcal2を得る。
Vcal2 = A*Vin + B*Vin2 + C*Vin3 + … + M*Vinm
ここで、ｍはセレクタ９４ａ〜９４ｍの個数であり、例えば４以上の整数である。
【００９５】
あるいは、変換演算器９７は、下記の式に従って、入力された信号の輝度値Vinから演算値Vcal2を得てもよい。
Vcal2 = A*(Vin/BLum) + B*(Vin/BLum)2 + C*(Vin/BLum)3 + … + M*(Vin/BLum)m
【００９６】
補間器は、第１の演算部９０の変換演算器９６の演算処理結果（演算値Vcal1）と第２の演算部９１の変換演算器９７の演算処理結果（演算値Vcal2）を補間して、画像信号の階調を得る。
【００９７】
このようにして、Ｒ階調変換器６４Ｒは、入力された信号Ｒ１をＲ２に補正してＲ２を出力し、Ｇ階調変換器６４Ｇは、入力された信号Ｇ１をＧ２に補正してＧ２を出力し、Ｂ階調変換器６４Ｂは、入力された信号Ｂ１をＢ２に補正してＢ２を出力し、グレイ階調変換器６６は、入力されたグレイ画像信号Ｗ１をＷ２に補正してＷ２を出力する。また、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲは、入力された信号Ｒ１から色バランス補正パラメータＬＲを得て色バランス補正パラメータＬＲを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧは、入力された信号Ｇ１から色バランス補正パラメータＬＧを得て色バランス補正パラメータＬＧを出力し、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢは、入力された信号Ｂ１から色バランス補正パラメータＬＢを得て色バランス補正パラメータＬＢを出力する。セレクタ９２ａ〜９２ｍ，９４ａ〜９４ｍと、係数値メモリ９３ａ〜９３ｍ，９４５〜９５ｍと、変換演算器９６，９７の内容は、当該階調変換器または当該色バランス補正パラメータ生成器の種類に応じて異なる。
【００９８】
図１４に示す例は、図１３に示す例とほぼ同じ結果をもたらすが、図１３に示す例よりも回路規模増大を抑制することができる。
【００９９】
図５に戻り、ＲＧＢ階調変換器６４から出力されたＲＧＢ画像信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２および色バランス補正パラメータＬＲ，ＬＧ，ＬＢは色バランスコントローラ７０に供給される。グレイ階調変換器６６から出力されたグレイ画像信号Ｗ２はエッジホールド回路６８に供給される。
【０１００】
エッジホールド回路６８は、階調変換後のグレイ画像信号Ｗ２に対して、視野角補正（局所的エッジホールド処理）を行い、グレイ画像信号Ｗ３を生成する。グレイ画像信号Ｗ３は、後側ＬＣＤパネル３の駆動ＩＣ３６に供給される。２枚のＬＣＤパネル２，３に対して、正面視では問題ないが、斜め方向から見たときには、パネルの厚みに起因して、前側ＬＣＤパネル２の表示画像と後側ＬＣＤパネル３の表示画像の位置が角度に応じてずれることで、２重像や色ずれが見える問題がある。この問題を解決するために、エッジホールド回路６８は、グレイ画像に対して視野角補正を実施する役割を果たしている。
【０１０１】
図１５は、エッジホールド回路６８による視野角補正（局所的エッジホールド処理）の結果を示す概略図である。図１５中のそれぞれの白い丸は、グレイ階調変換器６６からの出力画像における各ピクセルの輝度値に相当する。一方、図１５中の黒い丸は、エッジホールド処理されたピクセルの輝度値に相当する。
【０１０２】
図１５に示すように、局所的エッジホールド処理が実行されることにより、画像の明部の暗部との境界（エッジ）にあるピクセルの輝度値で、その近辺の暗部のピクセルの輝度値が置き換えられている。このように、明部に隣接する暗部のピクセルの輝度を上げる補正を施すことで、斜め方向から見た際に、画像が暗くなってしまうことを防止することができる。
【０１０３】
エッジホールド回路６８の具体的構成および具体的処理は、特開２０１６−１１８６８７号公報に記載されている通りでよい。エッジホールド回路６８は、ある閾値より高い輝度を有するあるピクセル（注目ピクセル）について、当該注目ピクセルを含む付近の複数のピクセルの輝度値の最大値と最小値との差分が他の閾値より高い場合に、これらの複数のピクセルの輝度値のうち注目ピクセルの輝度値より低い輝度値を、注目ピクセルの輝度値に置換する。
【０１０４】
図５に戻り、エッジホールド回路６８から出力されたグレイ画像信号Ｗ３は、色バランス補正パラメータＬＷとして色バランスコントローラ７０にも供給される。色バランスコントローラ７０は、ＲＧＢ階調変換器６４による階調変換後のＲＧＢ画像信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２および色バランス補正パラメータＬＲ，ＬＧ，ＬＢ、ならびにエッジホールド回路６８から出力された色バランス補正パラメータＬＷに基づいて、色バランスの補正を行う。すなわち、色バランスコントローラ７０は、階調変換されたＲＧＢ画像信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２に対して、サブピクセルごとに色バランス補正係数を用いて、色バランスを調整し、補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３を生成する。ＲＧＢ画像信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３は、前側ＬＣＤパネル２の駆動ＩＣ２８に供給される。
【０１０５】
図１６は、色バランスコントローラ７０の詳細を示すブロック図である。色バランスコントローラ７０は、３個の乗算器７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂ、および３個の除算器７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂを有する。
【０１０６】
色バランスコントローラ７０には、以下の３種の信号が入力される。
ＲＧＢ階調変換器６４による階調変換されたＲＧＢ画像信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２。
ＲＧＢ階調変換器６４で生成された色バランス補正パラメータＬＲ，ＬＧ，ＬＢ。
エッジホールド回路６８で生成された色バランス補正パラメータＬＷ（グレイ画像信号Ｗ３）。
【０１０７】
除算器７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂは、対応する色の色バランス補正パラメータを色バランス補正パラメータＬＷで除算することで、色バランス補正係数を算出する。乗算器７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂは、下式に従って、対応する色のＲＧＢ画像信号に対して色バランス補正係数を乗算することで、色バランス補正後のＲＧＢ（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）を生成する。
Ｒ３＝Ｒ２×（ＬＲ／ＬＷ）
Ｇ３＝Ｇ２×（ＬＧ／ＬＷ）
Ｂ３＝Ｂ２×（ＬＢ／ＬＷ）
【０１０８】
図１７は、色バランスコントローラ７０の働きによる画像の暗部における色バランスの調整に関する説明図である。図１７（ａ）に示すように、ＲＧＢがそれぞれ０でない混色（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）を表現する場合を例にして説明する。上述した通り、グレイコンバータ６０は、各ピクセルが有する複数のサブピクセルの輝度レベルＲ１，Ｇ１，Ｂ１のうち最大の輝度レベルを、当該ピクセル（これらのサブピクセルが属するピクセル）のグレイ画像信号Ｗ１の輝度レベルとして決定する。このため、最大値のＲのサブピクセルの輝度値を有するグレイ画像が後側ＬＣＤパネル３で生成されることとなる。
【０１０９】
この場合、あるサブピクセルの輝度を確保するためのバックライトが当該サブピクセルと同じピクセルに属する他のサブピクセルを透過することにより、色がずれるおそれがある。例えば、ＧおよびＢのサブピクセルの輝度は、バックライトユニット４から後側ＬＣＤパネル（ＬＶパネル）３のピクセルＰＸを透過する光の漏れのために、所望の輝度よりも大きくなってしまい、当該ピクセルＰＸ全体がずれた色を示すことになる。
【０１１０】
この傾向は、グレイ階調変換器６６およびＲＧＢ階調変換器６４による処理の後も続く（図１７（ｂ））。したがって、例えば、前側ＬＣＤパネル２を透過したＲの光は所望の輝度を有するが、ＧおよびＢの光の輝度が所望より大きいため、色バランスが崩れてしまうことになる。
【０１１１】
所望のＧおよびＢの輝度を得るためには、図１７（ｃ）に示したように、後側ＬＣＤパネル３においてＲＧＢのサブピクセルごとに、異なる輝度を呈するように制御することが好ましい。しかしながら、後側ＬＣＤパネル３では、グレイ画像の各ピクセルの輝度を調整することができるが、各サブピクセルの輝度を調整することができない。したがって、各サブピクセルについて所望の合成透過率を得るためには、前側ＬＣＤパネル２の各サブピクセルの階調の調整を実施する必要がある。
【０１１２】
そこで、図１７（ｄ）に示すように、合成透過率の考え方を導入し、所望の合成透過率が得られるように、前側ＬＣＤパネル２の階調を調整する色バランス補正係数を求めると、図１７（ｅ）に示すような式で補正すればよいことがわかる。結果として、図１７（ｆ）に示すように、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３が、前側ＬＣＤパネル２に表示されることとなり、Ｗ３（＝ＬＷ）が後側ＬＣＤパネル３に表示され、色バランスが調整される。
【０１１３】
この原理による色バランス制御方法を実装した具体的な構成が、図１６に示された色バランスコントローラ７０である。色バランスコントローラ７０によれば、混色部においても本来の色を表示することができ、色再現性の改善を図ることが可能となる。以上、画像の暗部を表現する場合を例にしたが、他の画像を表現する場合でも、あるサブピクセルＳＰの輝度を確保するためのバックライトが当該サブピクセルＳＰと同じピクセルＰＸに属する他のサブピクセルＳＰを透過する。したがって、色バランスコントローラ７０の効果は、画像の暗部だけでなく、明部でも発揮される。
【０１１４】
図１７に関する以上の説明から明らかな通り、ＲＧＢ階調変換器６４（図５参照）で生成される色バランス補正パラメータＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に従って前側ＬＣＤパネル２のみでＲＧＢ画像を表示する場合に、各サブピクセルが呈示する輝度をパネル２，３で実現するために、もし後側ＬＣＤパネル３がＲＧＢのサブピクセルごとに異なる輝度を呈することができるとしたなら、後側ＬＣＤパネル３のサブピクセルが有するべき輝度である。ＲＧＢ階調変換器６４の色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＲは、入力された信号Ｒ１のみから色バランス補正パラメータＬＲを生成することができ、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＧは、入力された信号Ｇ１のみから色バランス補正パラメータＬＧを生成することができ、色バランス補正パラメータ生成器６４ＬＢは、入力された信号Ｂ１のみから色バランス補正パラメータＬＢを生成することができる。
【０１１５】
また、図１７（ｂ）および（ｃ）に示す通り、エッジホールド回路６８（図５参照）で生成される色バランス補正パラメータＬＷは、グレイ画像信号Ｗ３と同じでよい。
【０１１６】
図５に戻り、遅延回路６２は、ＲＧＢ階調変換器６４の処理とグレイ階調変換器６６の処理を同期させるために設けられており、ＲＧＢ画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１にグレイコンバータ６０の処理に要する時間に相当する遅延を与える。また、遅延回路５２は、バックライトユニット４を駆動するＬＥＤ駆動信号ＢＤを、前側ＬＣＤパネル２に供給されるＲＧＢ画像信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３および後側ＬＣＤパネル３に供給されるグレイ画像信号Ｗ３と同期させるために設けられており、ブロック輝度値判定器５０から供給される局所輝度値ＰＬｕｍに、ＲＧＢ画像信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３およびグレイ画像信号Ｗ３の生成に要する時間に相当する遅延を与える。図５においては、遅延回路５２，５８、６２が示されているが、他の目的で他の遅延回路を設けてもよい。
【０１１７】
以上説明したように、本発明の実施形態においては、ＲＧＢ画像を表示する前側ＬＣＤパネル２とグレイ画像を表示する後側ＬＣＤパネル３とを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、各ディミング・ブロックの所望の輝度に基づいて、各ピクセルまたは各サブピクセルの発光輝度を推定し、当該ピクセルまたはサブピクセルに対応するＲＧＢ画像信号のサブピクセルの輝度レベルを調整し、調整されたサブピクセルの輝度レベルに基づいて、後側ＬＣＤパネル３に表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成する。これにより、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度は表示画像において再現可能である。
【０１１８】
図１８は、２枚のＬＣＤパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用したが、局所輝度値推定を行っていない（ディミング・ブロック内の輝度の変動を考慮していない）表示画像の例を示す。図１９は、２枚のＬＣＤパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、本発明の実施形態に従って局所輝度値推定（各ピクセルの発光輝度の推定）を行った表示画像の例を示す。参考のため、これらの表示画像に対するディミング・ブロックの位置を図１８の下部に示す。正方形のマス目が、ディミング・ブロックに対応する。
【０１１９】
図１８と図１９の対比によれば、図１８では、ディミング・ブロック内の輝度の変動（図４参照）を考慮していないために、隣接するディミング・ブロックの境界付近で輝度の格差が際立って視認される。これに対して、図１９では、ディミング・ブロック内の輝度の変動を考慮して、各ピクセルの発光輝度を推定し、推定された各ピクセルの発光輝度に基づいてＲＧＢ画像信号とグレイ画像信号を調整したため、ディミング・ブロックの境界付近で輝度の格差が認められない。このように、本発明の実施形態によれば、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度は表示画像において再現可能である。
【０１２０】
本発明の実施形態によれば、ＨＤＲ画像を表示可能な画像表示装置において、最大輝度１０，０００ｎｉｔｓ、コントラスト比２，０００，０００：１が実現され、１個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きが防止される。また、各ディミング・ブロックが一様な輝度分布で発光しなくても、画像の局所的な輝度は表示画像において再現可能である。
【０１２１】
また、２枚のＬＣＤパネル２，３を用いてコントラスト比を大幅に向上させた画像表示装置をＨＤＲ用の画像表示装置に適用する場合、パネル全体の光の透過率は、パネル１枚の画像表示装置の透過率よりも低下するため、パネル１枚の場合と同じ表示輝度を得るためには、バックライトユニットの輝度をより高くする必要がある。この場合には、バックライトユニットにおける膨大な電力消費およびその発熱に伴う冷却機構の設置が問題となりうる。
【０１２２】
しかしながら、本発明の実施形態によれば、ローカルディミング技術を適用することによって、バックライトユニット４では必要なディミング・ブロックに対応するＬＥＤ４２を適切な輝度で発光させることにより、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、大幅に消費電力を低減することができ、さらには大がかりな冷却機構を必要としない。したがって、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、本発明の実施形態に係るバックライトユニット４のコストを削減することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１  画像表示装置、２  前側ＬＣＤパネル（ＲＧＢパネル）、３  後側ＬＣＤパネル（ＬＶパネル）、４  バックライトユニット、２０  カラーフィルタ基板、２２  ＴＦＴ基板、２４，２６  偏光フィルム、２８  駆動ＩＣ、３０  ガラス基板、３２  ＴＦＴ基板、３４  偏光フィルム、３６  駆動ＩＣ、４０  基板、４２  ＬＥＤ、４４  側壁、４６  ＬＥＤ駆動部、５  信号処理部、５０  ブロック輝度値判定器、５２，５８，６２  遅延回路、５４  ＬＥＤ駆動信号発生器（バックライト駆動信号発生器）、５５  局所輝度値推定器、５６  レベル変換器、５７  遅延回路、６０  グレイコンバータ、６４  ＲＧＢ階調変換器、６４Ｒ  Ｒ階調変換器、６４Ｇ  Ｇ階調変換器、６４Ｂ  Ｂ階調変換器、６４ＬＲ  色バランス補正パラメータ生成器、６４ＬＧ  色バランス補正パラメータ生成器、６４ＬＢ  色バランス補正パラメータ生成器、６６  グレイ階調変換器、６８  エッジホールド回路、７０  色バランスコントローラ、８０  セレクタ、８１  補間器、８２ａ〜８２ｍ  セレクタ、８４ａ〜８４ｍ  係数値メモリ、８６  変換演算器、９０  第１の演算部、９１  第２の演算部、９２ａ〜９２ｍ，９４ａ〜９４ｍ  セレクタ、９３ａ〜９３ｍ，９５ａ〜９５ｍ  係数値メモリ、９６  変換演算器、９８  補間器、７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂ  乗算器、７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂ  除算器。
【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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【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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