(57)【要約】【課題】ディスクリネーションを高精度に低減可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成する生成手段と、第１の映像信号を処理して第２の映像信号を生成する処理手段と、第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定する推定手段と、第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて第２の映像信号に対するレベル補正を行う補正手段と、補正手段の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動する駆動手段とを有する。【選択図】図１
2015094832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成する生成手段と、
前記第１の映像信号を処理して第２の映像信号を生成する処理手段と、
前記第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定する推定手段と、
前記第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて、前記第２の映像信号に対するレベル補正を行う補正手段と、
前記補正手段の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
入力映像信号を処理して前記第１の映像信号を生成する第２の処理手段を更に有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】
前記第１の特徴量は、前記第１の映像信号の輝度の頻度を表す輝度ヒストグラム情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の特徴量は、前記第１の映像信号の前フレームと現フレームとの輝度差分値の頻度を表す差分ヒストグラム情報を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記処理手段は、前記輝度差分値に基づくゲイン処理を画素ごとに行うオーバードライブ機能を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記推定手段は、前記オーバードライブ機能の設定状態、前記第１の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報および差分ヒストグラム情報に関する情報に基づいて、前記第２の特徴量として少なくとも前記第２の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報を推定する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】
前記推定手段は、前記第１の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報と差分ヒストグラム情報とを掛け合わせて得られた情報に基づいて、前記第２の特徴量を推定す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】
前記補正手段は、前記補正値を用いて、前記第２の映像信号の全体の信号レベルの上限および下限の少なくとも一方を制限するように、該第２の映像信号に対するレベル補正を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記処理手段は、ブライトネス補正、コントラスト補正、鮮鋭処理、または、解像度変換の少なくとも一つを実行するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記推定手段は、ユーザーによる設定に基づいて、前記第２の特徴量を推定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記推定手段は、
前記第１の映像信号と前記第２の映像信号との差が所定の閾値以上である場合、前記第２の特徴量に基づいて前記補正値を算出し、
前記第１の映像信号と前記第２の映像信号との差が前記所定の閾値よりも小さい場合、前記第１の特徴量に基づいて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成するステップと、
前記第１の映像信号を処理して第２の映像信号を生成するステップと、
前記第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定するステップと、
前記第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて、前記第２の映像信号に対するレベル補正を行うステップと、
補正手段の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動するステップと、を有することを特徴とする液晶表示装置の制御方法。
【請求項１３】
コンピュータに、請求項１２に記載の液晶表示装置の制御方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ディスクリネーションと呼ばれる液晶配向不良現象を低減するため、隣接する画素の白黒間の階調レベル（階調値）差に相当する電位差を小さくする画像処理方法が開示されている。また、特許文献２には、画質劣化を低減しつつディスクリネーションを低減する液晶表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７２７８７２号
【特許文献２】特開２０１２−２０３０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に開示された方法を用いることにより、ディスクリネーションを低減することが可能である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の構成では、グレイレベルや特徴量を検出した後に何らかの映像処理が行われると、検出されたグレイレベルや特徴量が実際の液晶駆動条件とは異なる場合がある。そして、その映像処理後の信号を直接的に観測できない構成を有する場合、ディスクリネーションを高精度に低減することができない。
【０００６】
そこで本発明は、ディスクリネーションを高精度に低減可能な液晶表示装置、液晶表示装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての液晶表示装置は、第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成する生成手段と、前記第１の映像信号を処理して第２の映像信号を生成する処理手段と、前記第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定する推定手段と、前記第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて、前記第２の映像信号に対するレベル補正を行う補正手段と、前記補正手段の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動する駆動手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての液晶表示装置の制御方法は、第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成するステップと、前記第１の映像信号を処理して第２の映像信号を生成するステップと、前記第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定するステップと、前記第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて、前記第２の映像信号に対するレベル補正を行うステップと、補正手段の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子を駆動するステップとを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としてのプログラムは、コンピュータに、前記液晶表示装置の制御方法を実行させる。
【００１０】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ディスクリネーションを高精度に低減可能な液晶表示装置、液晶表示装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例における液晶プロジェクタ（液晶表示装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例における液晶プロジェクタによる補正値の設定動作（液晶プロジェクタの映像処理方法）を示すフローチャートである。
【図３】本実施例におけるレベル補正部の入出力特性（階調値の補正特性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１を参照して、本実施例における液晶表示装置の概略構成および動作について説明する。図１は、液晶プロジェクタ１００（液晶表示装置）の構成を示すブロック図である。液晶プロジェクタ１００は、液晶表示素子を用いて入力画像信号を表示するように構成されている。
【００１６】
液晶プロジェクタ１００は、映像処理部１０、特徴量生成部２０、映像処理部１１、ＣＰＵ３０（制御部）、レベル補正部４０、液晶駆動部５０、および、光学系６０を備えて構成される。
【００１７】
映像処理部１０（第２の処理手段）は、コンポジット端子やＨＤＭＩ（登録商標）端子などの映像信号を入力する端子や、それらの端子を通じて入力された映像信号を受信するレシーバＩＣなどを有する。また映像処理部１０は、入力映像信号に対して、ブライトネス補正、コントラスト補正、ガンマ変換、色変換、解像度変換、鮮鋭処理、ＩＰ変換、幾何変換、オーバードライブなどの映像処理（画像処理）を行い、第１の映像信号を生成する。
【００１８】
特徴量生成部２０（生成手段）は、映像処理部１０に接続されている。また特徴量生成部２０は、映像処理部１０からの出力信号（第１の映像信号）で形成される画像（画面）について、ディスクリネーションの発生状態の予測に関する情報を数値化したものを特徴量（第１の特徴量）として生成する。すなわち特徴量生成部２０は、第１の映像信号に基づいて第１の特徴量を生成する。
【００１９】
本実施例において、特徴量生成部２０にて生成される特徴量は、第１の映像信号における輝度の出現頻度を表す輝度ヒストグラム情報を含む。また、特徴量として、第１の映像信号における前フレームと現フレームとの差分値（輝度差分値）の頻度（出現頻度）を表す差分ヒストグラム情報が含まれる。本実施例において、輝度ヒストグラム情報および差分ヒストグラム情報は、所定の階調ごとの出現頻度の一次元配列の形式で表される。ここで、輝度ヒストグラム情報は、画像の全画素の画素値を参照し、各画素の階調値に基づいて、所定の階調範囲ごとの出現頻度をカウントして生成される。また、差分ヒストグラム情報は、全画素値を参照し、現在のフレーム画像と一つ前のフレーム画像とで対応関係にある画素同士の差分値に基づいて、所定の差分範囲毎の出現頻度をカウントして生成される。
【００２０】
ＣＰＵ３０（推定手段）は、映像処理部１０、映像処理部１１、特徴量生成部２０、および、レベル補正部４０に接続されている。ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０にて生成された特徴量を特徴量生成部２０から読み出し、その特徴量に応じてレベル補正部４０にレベル補正量（補正値または補正パラメータ）を設定する。またＣＰＵ３０は、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態制御を行うマイクロコンピュータ（制御手段）である。またＣＰＵ３０は、映像処理部１０や映像処理部１１にて行われる映像処理の制御を行い、各映像処理のＯＮ／ＯＦＦ状態や効果の制御や、状態の取得を行うことも可能である。後述のように、ＣＰＵ３０は、第２の映像信号に対応する第２の特徴量を推定する。
【００２１】
映像処理部１１（処理手段）は、特徴量生成部２０に接続され、特徴量生成部２０からの出力信号（第１の映像信号）に対して、映像処理部１０と同様に種々の映像処理（画像処理）を行い、第２の映像信号を生成する。例えば、映像処理部１１は、ブライトネス補正、コントラスト補正、ガンマ変換、色変換、解像度変換、鮮鋭処理、ＩＰ変換、幾何変換などの映像処理（画像処理）を行い、第２の映像信号を生成する。また本実施例において、映像処理部１１は、第１の映像信号の前フレームと現フレームとの輝度差分値に基づくゲイン処理を画素ごとに行うオーバードライブ機能を有する。オーバードライブ機能により、通常よりも高い駆動電圧を印加して液晶表示素子６６を駆動することができる。なお、映像処理部１０および映像処理部１１は、所定の映像処理を選択的に実行可能であり、重複して実行する必要のない映像処理は映像処理部１０、１１の一方のみで行われる。
【００２２】
レベル補正部４０（補正手段）は、映像処理部１１およびＣＰＵ３０に接続されている。レベル補正部４０は、ディスクリネーションを低減するように、映像処理部１１からの出力信号（第２の映像信号）に対してレベル補正を行う回路を含む。これにより、レベル補正部４０は、第２の特徴量（ＣＰＵ３０により推定された特徴量）に基づいて算出された補正値を用いて、第２の映像信号に対するレベル補正を行う。なお、レベル補正の詳細については後述する。
【００２３】
液晶駆動部５０（駆動手段）は、レベル補正部４０に接続され、レベル補正部４０により補正された信号を液晶駆動信号に変換する。そして液晶駆動部５０は、液晶駆動信号に基づいて、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。このように液晶駆動部５０は、レベル補正部４０の出力信号に基づいて生成された駆動信号を用いて液晶表示素子６６を駆動する。
【００２４】
光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、および、投射光学系６８（投射レンズ）を備えて構成される。ランプ６２から出射した光は、照明光学系６４を介して液晶表示素子６６で変調される。液晶表示素子６６にて変調された光は、投射光学系６８を介し、投射映像としてスクリーン（不図示）に投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続されており、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。
【００２５】
本実施例において、ＣＰＵ３０は、画面の全体に対して共通するディスクリネーションの補正量を、後述する計算に基づいて求める。そしてＣＰＵ３０は、そのディスクリネーションの補正量をレベル補正部４０に設定する。
【００２６】
ここで図３を参照して、本実施例におけるレベル補正部４０の入出力特性について説明する。図３は、レベル補正部４０の入出力特性（階調値の補正特性）を示す図である。図３において、横軸は入力信号の階調値（Ｉｎｐｕｔ  ｌｅｖｅｌ）、縦軸は出力信号の階調値（Ｏｕｔｐｕｔ  ｌｅｖｅｌ）を示している。
【００２７】
黒側のオフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂと白側のオフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｗは、外部から独立して設定可能に構成されている。このようにレベル補正部４０は、オフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｗを設定することにより、液晶表示素子６６の駆動電圧のダイナミックレンジを縮小する。なお本実施例において、オフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｗは、補正量（補正値）と同義である。例えば、ダイナミックレンジを縮小する（小さくする）とは、液晶表示素子６６を駆動する駆動電圧の最大値を小さくする、もしくは最小値を大きくする、または、その両方を含む。同様に、駆動電圧のダイナミックレンジを縮小する（小さくする）とは、入力映像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくすると言い換えることができる。
【００２８】
次に、図２を参照して、ＣＰＵ３０により実行されるレベル補正部４０に対する補正値（補正量）の設定動作について説明する。図２は、液晶プロジェクタ１００（ＣＰＵ３０）による補正値の設定動作（液晶プロジェクタ１００の映像処理方法）を示すフローチャートである。図２の各ステップは、ＣＰＵ３０がインストールされたプログラム（制御プログラム）に従って、すなわちＣＰＵ３０の指令に基づいて実行される。なお図２のフローは、一定時間（例えば１ミリ秒）ごとに開始される。
【００２９】
補正値の設定動作が開始すると、まずステップＳ１０において、ＣＰＵ３０は、フレーム更新がされたか否か、すなわち、液晶プロジェクタ１００に入力され現在表示されている映像信号のＶ同期信号が入力されたか否かを判定する。Ｖ同期信号が入力された場合（フレームが更新された場合）、ステップＳ２０に進む。一方、Ｖ同期信号が入力されない場合（フレームが更新されない場合）、本フローは終了する。
【００３０】
フレームが更新された場合、ステップＳ２０において、ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０から特徴量を取得する。本実施例において、特徴量は、輝度値の出現頻度を表す輝度ヒストグラム情報、および、前フレームと現フレームとの差分値の出現頻度を表す差分ヒストグラム情報である。ただし特徴量はこれらに限定されるものではなく、他の情報を特徴量として取得してもよい。
【００３１】
続いてステップＳ３０において、ＣＰＵ３０は、映像処理部１１により実行されるオーバードライブ機能が有効化されているか否かを判定する。オーバードライブ機能が有効化されていると判定された場合、ステップＳ４０に進む。一方、オーバードライブ機能が有効化されていない場合、ステップＳ５０に進む。
【００３２】
オーバードライブ機能が有効化されている場合、ステップＳ４０において、ＣＰＵ３０は、ステップＳ２０にて取得された特徴量（輝度ヒストグラム情報および差分ヒストグラム情報）に基づいて、その特徴量（輝度ヒストグラム情報）を変更する。すなわちＣＰＵ３０は、より適切な特徴量である第２の特徴量を推定する。より具体的には、オーバードライブ機能が有効化されている場合、その効果（映像処理部１０からの出力信号（第１の映像信号）と映像処理部１１からの出力信号（第２の映像信号）との変化）を考慮し、特徴量（輝度ヒストグラム情報）を変更する。好ましくは、特徴量の変更（第２の特徴量の推定）は、直前のフレームからの変化が大きい場合（変化量が所定の変化量よりも大きい場合）に行われる。
【００３３】
オーバードライブ機能の効果Ｄ（効き具合）は、以下の式（１）のように表される。
【００３４】
【数１】
2015094832.tif 000003
【００３５】
式（１）において、ｄＨｉｓｔは差分ヒストグラムの各階調の値、ｗは各階調のオーバードライブの効果の度合い、ｄＬｅｎは差分ヒストグラムの要素総数をそれぞれ示している。また、下付き文字ｉは、ヒストグラムの要素番号である。
【００３６】
また、変更後の輝度ヒストグラムｌＨｉｓｔ´は、以下の式（２）のように表される。
【００３７】
【数２】
2015094832.tif 000004
【００３８】
式（２）において、ｌＨｉｓｔは変更前の輝度ヒストグラム、ｌＬｅｎは輝度ヒストグラムの要素総数をそれぞれ示している。下付き文字ｘは、ヒストグラムの要素番号である。関数ｆは、オーバードライブの効果により生じる輝度ヒストグラムへの影響を表しており、オーバードライブが効かない場合（無効な場合）、第一引数が０であれば１を返し、０以外であれば０を返す。
【００３９】
続いてステップＳ５０において、ＣＰＵ３０は、ステップＳ２０にて特徴量生成部２０にて生成された特徴量またはステップＳ４０にて変更した特徴量（輝度ヒストグラム情報）に基づいて補正量（補正値）を算出し、その補正値をレベル補正部４０に設定する。レベル補正部４０に対する補正量の設定が完了すると、本フローは終了する。
【００４０】
本実施例において、レベル補正部４０に設定される補正量ｏｆｆｓｅｔ（オフセット量）は、以下の式（３）のように表される。
【００４１】
【数３】
2015094832.tif 000005
【００４２】
式（３）において、図２を参照して説明したオフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｗは互いに同一の値を用いている。また、ｎ、ｍ、ｋ、ｌ、Ｃは、それぞれ、予め定められた定数である。
【００４３】
従来、レベル補正部４０に設定される補正量は、特徴量生成部２０にて生成された特徴量に基づいて決定していた。このため、映像処理部１１にて種々の映像処理（例えばオーバードライブ機能）が実行されると、レベル補正部４０への入力信号と特徴量生成部２０にて生成された特徴量との対応関係に齟齬が生じ、適切かつ高精度な補正を行うことができない。
【００４４】
一方、本実施例において、ＣＰＵ３０は、映像処理部１１で行われる画像処理（例えばオーバードライブ機能）を考慮し、特徴量生成部２０にて生成された特徴量（輝度ヒストグラム情報）に差分ヒストグラム情報を掛け合わせる。これにより、実際の値により近い輝度ヒストグラム情報（第２の特徴量）を生成（推定）することができる。このため、ディスクリネーションを高精度に低減するための適切な補正が可能となる。
【００４５】
このようにＣＰＵ３０は、オーバードライブ機能の設定状態、第１の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報および差分ヒストグラム情報に関する情報に基づいて、第２の特徴量として少なくとも第２の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報を推定する。より好ましくは、ＣＰＵ３０は、第１の映像信号に対応する輝度ヒストグラム情報と差分ヒストグラム情報とを掛け合わせて得られた情報に基づいて、第２の特徴量を推定する。そしてレベル補正部４０は、第２の特徴量に基づいて算出された補正値を用いて、第２の映像信号の全体の信号レベルの上限および下限の少なくとも一方を制限するように、第２の映像信号に対するレベル補正を行う。
【００４６】
なお本実施例において、映像処理部１１によるオーバードライブ機能が有効な場合の例について説明している。ただし、映像処理部１１にて行われる映像処理は、オーバードライブ機能に関する処理に限定されるものではない。例えば、映像処理部１１にて行われる映像処理は、ブライトネス補正やコントラスト補正、鮮鋭処理、解像度変換などであってもよい。また、各映像処理に関するユーザーによる設定値に基づいて、レベル補正部４０に設定する補正量を求めるように、または、第２の特徴量を推定するように構成することもできる。
【００４７】
また本実施例において、特徴量生成部２０にて生成される特徴量として、画像全体に対する輝度ヒストグラムおよび差分ヒストグラムを利用する場合について説明している。ただし、特徴量生成部２０にて生成される特徴量はこれ以外でもよい。例えば、画像の小領域ごとの特徴量を取得可能に構成することができる。また、周波数成分や隣接画外の差分値に関する情報を特徴量としてもよい。
【００４８】
また本実施例において、図２のステップＳ５０にて特徴量として輝度ヒストグラムの情報に基づいてレベル補正部４０に設定される補正量を求める場合について説明している。ただし、レベル補正部４０に設定される補正量を求めるために、輝度ヒストグラム以外の特徴量の情報を用いてもよい。また、補正量に不感帯を設け、補正量が所定の閾値以下の場合にはレベル補正を行わないように構成することもできる。または、ＣＰＵ３０は、第１の映像信号と第２の映像信号との差が所定の閾値以上である場合、第２の特徴量に基づいて補正値を算出し、その差が所定の閾値よりも小さい場合、第１の特徴量に基づいて補正値を算出するように制御してもよい。
【００４９】
また本実施例において、ディスクリネーションを低減するため、レベル補正部４０により画面全体の信号レベルを制限する場合について説明している。ただし、ディスクリネーションを低減する方法は、これに限定されるものではない。例えば、高周波数成分を除去する処理を行うことにより、ディスクリネーションを低減するように構成することもできる。
【００５０】
また本実施例において、ＣＰＵ３０によるレベル補正の設定変更のタイミングが、一定時間ごとに開始するフローの処理タイミングである場合について説明している。ただし、レベル補正部４０への補正量の設定変更のタイミングは、これに限定されるものではない。例えば、ソフトウエアの割り込み処理などを用いて、映像処理部１０にＶ同期信号が入力されたタイミングで実施するように構成してもよい。
【００５１】
また本実施例は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００５２】
本実施例によれば、ディスクリネーションを高精度に低減可能な液晶表示装置、液晶表示装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１１  映像処理部
２０  特徴量生成部
３０  ＣＰＵ
４０  レベル補正部
５０  液晶駆動部
１００  液晶プロジェクタ
【図１】
2015094832.tif 000006
【図３】
2015094832.tif 000007
【図２】
2015094832.tif 000008