(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部と、
前記複数の発光部からの光を変調することで画面に画像を表示する表示パネルと、
入力画像データの各階調値を前記入力画像データの階調値の下限値より高い第１の階調値以上の階調値に変換して、第１画像データを生成する第１変換手段と、
各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値に基づいて、各発光部の発光輝度を制御する制御手段と、
各発光部の発光輝度に基づいて、対応する前記第１画像データの領域の階調値を補正し、第２画像データを生成する補正手段と、
前記第２画像データのうち、第２階調値以下の階調値を前記第２画像データの階調値の下限値に変換して、前記表示パネルに入力される画像データである第３画像データを生成する第２変換手段と、
を備える
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１変換手段は、前記入力画像データの階調値と、前記画面上の輝度に対応する階調値である表示階調値との対応関係である第１対応関係を用いて、前記入力画像データを変換して前記第１画像データを生成する
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３】
前記第１対応関係は、前記入力画像データの階調値の増加に対して表示階調値が非線形に増加する対応関係である
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】
前記補正手段は、各発光部の発光輝度に基づく係数を前記第１画像データの各階調値に乗算することにより、前記第２画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の階調値は、前記画像表示装置のコントラスト比の目標値に対応する階調値である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記制御手段は、各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値の最大値が高いほど、高い発光輝度で各発光部を制御する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を変調することで画面に画像を表示する表示パネルと、を有する画像表示装置の制御方法であって、
入力画像データの各階調値を前記入力画像データの階調値の下限値より高い第１の階調値以上の階調値に変換して、第１画像データを生成する第１変換ステップと、
各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値に基づいて、各発光部の発光輝度を制御する制御ステップと、
各発光部の発光輝度に基づいて、対応する前記第１画像データの領域の階調値を補正し、第２画像データを生成する補正ステップと、
前記第２画像データのうち、第２階調値以下の階調値を前記第２画像データの階調値の下限値に変換して、前記表示パネルに入力される画像データである第３画像データを生成する第２変換ステップと、
を有する
ことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
【請求項８】
前記第１変換ステップでは、前記入力画像データの階調値と、前記画面上の輝度に対応する階調値である表示階調値との対応関係である第１対応関係を用いて、前記入力画像データを変換して前記第１画像データを生成する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項９】
前記第１対応関係は、前記入力画像データの階調値の増加に対して表示階調値が非線形に増加する対応関係である
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項１０】
前記補正ステップでは、各発光部の発光輝度に基づく係数を前記第１画像データの各階調値に乗算することにより、前記第２画像データを生成する
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第１の階調値は、前記画像表示装置のコントラスト比の目標値に対応する階調値である
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項１２】
前記制御ステップでは、各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値の最大値が高いほど、高い発光輝度で各発光部を制御する
ことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶パネルとバックライト部を有する。液晶パネルは、複数の液晶素子を有する。各液晶素子に印加する電圧を制御することにより、各液晶素子の透過率が制御される。各液晶素子に印加する電圧は、液晶パネルに入力される各液晶素子の階調値に応じて決定される。バックライト部は、液晶パネルの背面側に設けられる。バックライト部からの光は各液晶素子を透過する際に変調される。そして、変調後の光（各液晶素子を透過した後の光）により、画面に画像が表示される。
【０００３】
しかしながら、様々な要因により、液晶素子内の液晶分子の配向が乱れることがある。そして、液晶分子の配光の乱れにより、液晶パネルの透過率のムラが生じることがある。例えば、液晶パネルを支える支持部材を介して、液晶パネルに応力が加わることがある。そして、液晶パネルに応力が加わることにより、液晶分子の配向の乱れ、透過率のムラ、等が生じることがある。透過率のムラは、輝度や色度のムラ（表示ムラ）として表示され、画像の視認を妨げる。このような表示ムラの大きさは、各液晶素子へ印加する電圧に依存する。例えば、各液晶素子へ印加する電圧が低い状態において、大きい表示ムラが生じる。そして、ＩＰＳ方式のノーマリーブラックを用いて黒画像（画像全体が黒色の画像）を表示する場合などにおいて、特に大きい表示ムラが生じる。そのため、以下では、このような表示ムラを「黒表示ムラ」と記載する。
【０００４】
黒表示ムラの形状や大きさは、一定ではなく、様々な要因によって変化する。例えば、液晶表示装置に加わる衝撃によって黒表示ムラが変化したり、温度等の環境条件の変化によって黒表示ムラが変化したりする。そのため、ある時点での黒表示ムラの状態の測定結果に基づく画像処理を行う方法では、黒表示ムラを低減できないことがある。
【０００５】
そこで、様々な要因によって生じた黒表示ムラを低減する方法として、液晶素子に印加する電圧を高める方法、すなわち、液晶パネルに入力される階調値を高める方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、液晶表示装置で表示された画像（表示画像）のコントラストを向上する方法として、ローカルディミングと呼ばれる複数の方法が提案されている。例えば、ローカルディミングに関する技術は、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示の技術では、バックライト部の光源として複数の光源が用いられる。そして、画像データの輝度に基づいて複数の光源の発光輝度が個別に制御され、各光源の発光輝度に基づいて画像データが補正される。このような技術を用いることにより、表示画像のコントラストを向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８４５５１号公報
【特許文献２】特開２００２−９９２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術を用いれば、黒表示ムラを低減することができる。しかしなが
ら、各液晶素子への印加電圧を高めることで黒色の表示輝度（画面上の輝度）が高まるため、表示画像のコントラストが低下する。特許文献２に記載の技術を用いれば、表示画像のコントラストを向上することができるが、黒表示ムラは低減されない。
【０００９】
本発明は、表示画像のコントラストを維持しながら黒表示ムラを低減することができる技術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】
【００１０】
本発明の第１の態様は、
複数の発光部と、
前記複数の発光部からの光を変調することで画面に画像を表示する表示パネルと、
入力画像データの各階調値を前記入力画像データの階調値の下限値より高い第１の階調値以上の階調値に変換して、第１画像データを生成する第１変換手段と、
各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値に基づいて、各発光部の発光輝度を制御する制御手段と、
各発光部の発光輝度に基づいて、対応する前記第１画像データの領域の階調値を補正し、第２画像データを生成する補正手段と、
前記第２画像データのうち、第２階調値以下の階調値を前記第２画像データの階調値の下限値に変換して、前記表示パネルに入力される画像データである第３画像データを生成する第２変換手段と、
を備える
ことを特徴とする画像表示装置である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、
複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を変調することで画面に画像を表示する表示パネルと、を有する画像表示装置の制御方法であって、
入力画像データの各階調値を前記入力画像データの階調値の下限値より高い第１の階調値以上の階調値に変換して、第１画像データを生成する第１変換ステップと、
各発光部に対応する前記第１画像データの領域の階調値に基づいて、各発光部の発光輝度を制御する制御ステップと、
各発光部の発光輝度に基づいて、対応する前記第１画像データの領域の階調値を補正し、第２画像データを生成する補正ステップと、
前記第２画像データのうち、第２階調値以下の階調値を前記第２画像データの階調値の下限値に変換して、前記表示パネルに入力される画像データである第３画像データを生成する第２変換ステップと、
を有する
ことを特徴とする画像表示装置の制御方法である。
【００１４】
本発明の第３の態様は、上述した画像表示装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示画像のコントラストを維持しながら黒表示ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る画像表示装置の機能構成の一例を示すブロック図
【図２】本実施形態に係る第１の対応関係の一例を示す図
【図３】本実施形態に係る光源の配置と画面領域との一例を示す図
【図４】本実施形態に係る表示階調値と透過階調値の関係の一例を示す図
【図５】本実施形態に係る第２の対応関係の一例を示す図
【図６】本実施形態に係る処理フローの一例を示す図
【図７】本実施形態に係る効果の一例を示す図
【図８】本実施形態に係る効果の一例を示す図
【図９】本実施形態に係る処理フローの一例を示す図
【図１０】本実施形態に係る効果の一例を示す図
【図１１】本実施形態に係る効果の一例を示す図
【図１２】本実施形態に係る画像表示装置の機能構成の一例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置及びその制御方法について説明する。なお、本実施形態では、画像表示装置が透過型の液晶表示装置である場合の例を説明するが、画像表示装置は、透過型の液晶表示装置に限らない。画像表示装置は、発光部と、発光部からの光を画像データに基づいて変調することにより画面に画像を表示する表示パネルと、を有する画像表示装置であればよい。例えば、画像表示装置は、反射型の液晶表示装置
であってもよい。また、画像表示装置は、液晶素子の代わりにＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）シャッターを用いたＭＥＭＳシャッター方式ディスプレイであってもよい。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る画像表示装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、画像表示装置１００は、表示輝度データ変換部１０１、バックライト制御部１０２、透過率データ変換部１０３、パネルデータ変換部１０４、液晶パネル１０５、及び、バックライト部１０６を有する。
【００１９】
液晶パネル１０５は、複数の液晶素子を有する表示パネルである。各液晶素子には、液晶パネル１０５に入力された階調値に応じた電圧が印加される。そして、各液晶素子の透過率は、印加された電圧に応じた値に変化する。本実施形態では、液晶パネル１０５に入力される階調値を「パネル階調値」と記載し、各液晶素子のパネル階調値を含むデータ（画像データ）を「パネルデータ」と記載する。
【００２０】
バックライト部１０６は、液晶パネル１０５の背面に光を照射する発光部である。バックライト部１０６は、１つ以上の光源を有する。光源は、１つ以上の発光素子を有する。発光素子としては、発光ダイオード、有機ＥＬ素子、冷陰極管、等を使用することができる。本実施形態では、バックライト部１０６は、画面内の複数の領域にそれぞれ対応する複数の光源を有し、複数の光源の発光輝度は、個別に制御される。各光源には、バックライト部１０６に入力された階調値に応じた電圧が印加される。そして、各光源の発光輝度は、印加された電圧に応じた値に変化する。本実施形態では、バックライト部１０６に入力される階調値を「ＢＬ制御値」と記載し、各光源のＢＬ制御値を含むデータを「ＢＬ制御データ」と記載する。
【００２１】
バックライト部１０６からの光は各液晶素子を透過する際に変調される。そして、変調後の光（各液晶素子を透過した後の光）により、画面に画像が表示される。
【００２２】
表示輝度データ変換部１０１は、入力画像データ（画像表示装置１００に入力された画像データ）を取得し、入力画像データを表示輝度データ（第１の変換画像データ）に変換し、表示輝度データを出力する。本実施形態では、表示輝度データ変換部１０１は、画像表示装置１００の表示特性に関するコントラスト比（モニタコントラスト比）とガンマ値（モニタガンマ値）に基づいて、第１の対応関係を決定する。モニタコントラスト比は、表示輝度のコントラスト比（表示輝度の上限値：表示輝度の下限値）の目標値である。表示輝度は、画面上の輝度である。第１の対応関係は、入力画像データの階調値である入力階調値と、表示輝度に対応する階調値である表示階調値との対応関係である。そして、表示輝度データ変換部１０１は、決定した第１の対応関係に基づいて各入力階調値（入力画像データの各階調値）を表示階調値に変換することにより、各階調値が表示階調値である表示輝度データを生成する。表示階調値に対応する表示輝度は、画像表示装置１００の表示特性を考慮して決定される理想的な表示輝度である。
【００２３】
なお、第１の対応関係は、メーカーよって予め定められた固定の関係であってもよい。モニタコントラスト比とモニタガンマ値の少なくとも一方は、メーカーよって予め定められた固定値であってもよい。
【００２４】
画像表示装置１００で扱われる表示輝度の定義は特に限定されないが、本実施形態では、入力階調値の上限値に対応する表示輝度の値として１が使用される。そして、表示輝度の値として、入力階調値の上限値に対応する表示輝度の値に対する相対値が使用される。表示階調値は、このように定められた表示輝度に対応する。また、本実施形態では、限られたビット数で入力画像データの階調性（階調精度）を維持するために、表示輝度データ
変換部１０１は、伝送ガンマ値でガンマ変換された画像データを、表示輝度データとして生成する。
【００２５】
本実施形態では、画像表示装置１００に対して、モニタコントラスト比とモニタガンマ値に対応する表示モードが設定される。モニタコントラスト比とモニタガンマ値は、同時に設定されてもよいし、個別に設定されてもよい。モニタガンマ値としては、例えば、２．２、２．６、等が設定される。表示輝度データ変換部１０１は、設定された表示モードと伝送ガンマ値とに基づいて表示輝度データを生成する。
【００２６】
まず、表示輝度データ変換部１０１は、以下の式１を用いて、各入力階調値を表示輝度の値に変換する。式１は、モニタコントラスト比としてＣｍ：１を用いた算出式であり、入力階調値のビット深度が１０ビットである場合の算出式である。また、式１において、γｉはモニタガンマ値であり、Ｓｉは入力階調値であり、ｌｕｍは表示輝度の値である。なお、入力階調値のビット深度は１０ビットより大きくても小さくてもよい。
ｌｕｍ＝（１＋（Ｃｍ−１）×（Ｓｉ／１０２３）γｉ）／Ｃｍ  ・・・（式１）
【００２７】
そして、表示輝度データ変換部１０１は、伝送ガンマ値を用いたガンマ変換により、式１を用いて算出された各表示輝度の値を表示階調値に変換する。それにより、表示輝度データが生成される。具体的には、表示輝度の値は、以下の式２を用いて表示階調値に変換される。式２は、表示階調値のビット深度が１０ビットである場合の算出式である。また、式２において、γｔは伝送ガンマ値であり、Ｌは表示階調値である。なお、表示階調値のビット深度は１０ビットより大きくても小さくてもよい。
Ｌ＝ｌｕｍγｔ×１０２３  ・・・（式２）
【００２８】
図２は、入力階調値と表示階調値の対応関係（第１の対応関係）の一例を示す。図２は、γｔ＝０．４５の場合の対応関係を示す。図２の実線ａは、γｉ＝２．２、且つ、Ｃｍ＝１００の場合の対応関係を示し、破線ｂは、γｉ＝２．２、且つ、Ｃｍ＝３００の場合の対応関係を示し、一点鎖線ｃは、γｉ＝２．６、且つ、Ｃｍ＝３００の場合の対応関係を示す。第１の対応関係は特に限定されないが、図２に示すように、本実施形態では、入力階調値の増加に対して表示階調値が非線形に増加する対応関係が、第１の対応関係として使用される。これは、モニタガンマ値や伝送ガンマ値を使用したためである。モニタコントラスト比、モニタガンマ値、及び、伝送ガンマ値を使用することにより、入力階調値から表示階調値への変換をより高精度に行うことができる。また、図２に示すように、本実施形態では、第１の対応関係において、表示階調値の下限値は、前記入力画像データの階調値の下限値よりも大きい。
【００２９】
なお、表示階調値への変換の方法は上記方法に限らない。入力階調値の増加に対して表示階調値が線形に増加する対応関係が、第１の対応関係として使用されてもよい。数式を用いた演算によって入力階調値を表示階調値に変換する方法よりも、入力階調値に対応する表示階調値を出力するＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を用いて入力階調値を表示階調値に変換する方法の方が、処理負荷の観点において好ましい。各入力階調値に対応する表示階調値を予め算出することにより、上記ＬＵＴを予め生成することができる。また、ユーザがモニタコントラスト比やモニタガンマ値を画像表示装置１００に入力することにより、モニタコントラスト比やモニタガンマ値が設定されてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、ＢＴ．１８８６のような規格がユーザによって選択され、選択された規格に応じた変換式を用いて入力階調値が表示輝度の値に変換されてもよい。
【００３０】
バックライト制御部１０２は、表示輝度データ変換部１０１から出力された表示輝度データを取得し、表示輝度データに基づいてバックライト部１０６の発光輝度を制御する。具体的には、バックライト制御部１０２は、表示輝度データ変換部１０１から出力された表示輝度データを取得し、表示輝度データに基づいてＢＬ制御データとＢＬ輝度データを生成し、ＢＬ制御データとＢＬ輝度データを出力する。
【００３１】
本実施形態では、バックライト部１０６が有する複数の光源の発光輝度が個別に制御されるように、ＢＬ制御データが生成される。具体的には、画像の明部が表示される画面領域（画面内の領域）における光源の発光輝度が高い値に制御され、且つ、画像の暗部が表示される画面領域における光源の発光輝度が低い値に制御されるように、ＢＬ制御データが生成される。ＢＬ制御データをバックライト部１０６に伝送することにより、ＢＬ制御データに応じた値にバックライト部１０６の発光輝度が制御される。
【００３２】
ＢＬ制御データの具体的な生成方法について説明する。バックライト制御部１０２は、各光源について、その光源に対応する画面領域における表示輝度データの特徴量を取得する。本実施形態では、図３に示すように、複数の光源がマトリクス状に配置されており、複数の光源に対応する複数の画面領域として、画面の領域全体を構成する複数の分割領域が使用される。そして、特徴量として、光源に対応する分割領域における表示階調値の最大値（最大表示階調値）が取得される。取得した最大表示階調値を伝送ガンマ値で逆ガンマ変換することにより、分割領域内の表示輝度の最大値（最大表示輝度）が得られる。バックライト制御部１０２は、各分割領域において、液晶素子の透過率が上限値である場合に最大表示輝度の表示が実現されるように、各分割領域の最大基表示輝度に基づいてＢＬ制御データを生成する。例えば、バックライト制御部１０２は、各分割領域において最大表示輝度と同じ輝度の光が液晶素子に照射されるように、ＢＬ制御データを生成する。
【００３３】
なお、バックライト部１０６の発光輝度の制御方法（ＢＬ制御データの生成方法）は特に限定されない。ＢＬ制御データの生成方法としては、種々の従来技術を使用することができる。例えば、特徴量として、表示階調値の平均値、最頻値、最小値、中央値、ヒストグラム、等が使用されてもよい。光源のＢＬ制御値が、その光源の特徴量のみに応じて決定されてもよいし、そうでなくてもよい。光源から発せられた光が、他の光源に対応する画面領域に漏れることがある。そのような場合には、光源からの光の漏れを考慮してＢＬ制御データが生成されることが好ましい。それにより、より高精度なＢＬ制御データを生成することができる。
【００３４】
なお、図３には、５行×８列の計４０個の光源と、５行×８列の計４０個の分割領域とが図示されているが、光源と分割領域の数はこれに限らない。光源の数は、４０個より多くてもよいし、４０個より少なくてもよい。分割領域の数は、４０個より多くてもよいし、４０個より少なくてもよい。また、図３では、４つの発光素子によって１つの光源が構成されているが、これに限らない。１つの光源が有する発光素子の数は、４つより多くてもよいし、少なくてもよい。
【００３５】
また、光源の配置、発光素子の配置、及び、画面領域の配置は、特に限定されない。例えば、複数の光源が千鳥格子状に配置されていてもよい。複数の光源に対応する複数の画面領域は、画面の領域全体を構成する複数の分割領域に限らない。複数の光源に対応する複数の画面領域として、互いに離れた複数の画面領域が使用されてもよい。光源に対応する画面領域の少なくとも一部が、他の光源に対応する画面領域に重なっていてもよい。光源に対応する画面領域として、他の光源に対応する画面領域と同じ画面領域が使用されてもよい。光源に対応する画面領域の形状は特に限定されない。例えば、光源に対応する画面領域の形状は、楕円形、円形、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形、等）、等で
あってもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、複数の光源の発光輝度が個別に制御される例を説明したが、これに限らない。バックライト部１０６が有する光源の数が１つであってもよい。複数の光源の発光輝度が一括制御されてもよい。換言すれば、複数の光源の発光輝度が同じ値に制御されてもよい。例えば、表示輝度データ全体の特徴量が取得され、取得された特徴量に基づいてバックライト部１０６全体の発光輝度が制御されてもよい。
【００３７】
次に、ＢＬ輝度データの具体的な生成方法について説明する。本実施形態では、バックライト部１０６がＢＬ制御データに応じた発光を行った場合にバックライト部１０６から発せられて液晶素子に照射される光の輝度を、「ＢＬ輝度」と記載する。そして、ＢＬ輝度に対応する階調値を「ＢＬ輝度階調値」と記載する。ＢＬ輝度データは、各液晶素子のＢＬ輝度階調値を含むデータである。バックライト制御部１０２は、各光源から発せられた光の分布を考慮して各液晶素子のＢＬ輝度を算出する。画像表示装置１００で扱われるＢＬ輝度の定義は特に限定されないが、本実施形態では、液晶素子の透過率が上限値である場合に所定の表示輝度を表示することができるＢＬ輝度の値として１が使用される。そして、ＢＬ輝度の値として、液晶素子の透過率が上限値である場合に所定の表示輝度を表示することができるＢＬ輝度の値に対する相対値が使用される。本実施形態では、ＢＬ輝度階調値として、ビット深度が１０ビットである値が使用される。なお、ＢＬ輝度階調値のビット深度は１０ビットより大きくても小さくてもよい。
【００３８】
透過率データ変換部１０３は、バックライト部１０６の発光輝度（各光源の発光輝度）に基づいて、バックライト部１０６の発光輝度と、所定の基準輝度との差に起因した表示輝度の変化が低減されるように表示輝度データを補正する。それにより、補正画像データが生成される。具体的には、透過率データ変換部１０３は、表示輝度データ変換部１０１から出力された表示輝度データを取得し、バックライト制御部１０２から出力されたＢＬ輝度データを取得する。透過率データ変換部１０３は、ＢＬ輝度データに基づいて表示輝度データを補正することにより、補正画像データを生成する。そして、透過率データ変換部１０３は、補正画像データを出力する。所定の基準輝度は、特に限定されないが、例えば１．０である。
【００３９】
本実施形態では、補正画像データの階調値は、液晶素子の透過率に対応する。そのため、補正画像データは、「透過率データ」と呼ぶことができる。また、本実施形態では、透過率データの階調値を「透過階調値」と記載する。画像表示装置１００で扱われる透過率の定義は特に限定されないが、本実施形態では、透過率の上限値として１が使用される。そして、透過率の値として、透過率の上限値に対する相対値が使用される。透過階調値は、このように定められた透過率に対応する。また、透過率データのフォーマットは特に限定されないが、本実施形態では、透過率データ変換部１０３は、表示輝度データを生成する際に使用された伝送ガンマ値と同じ伝送ガンマ値でガンマ変換された画像データを、透過率データとして生成する。
【００４０】
ＢＬ輝度Ａのときに表示輝度Ｂを実現する透過率は、表示輝度ＢをＢＬ輝度Ａで除算することにより算出できる。上述したように、本実施形態では、透過率データは、表示輝度データを生成する際に使用された伝送ガンマ値と同じ伝送ガンマ値でガンマ変換された画像データである。そのため、透過率データ変換部１０３は、ＢＬ輝度データ（ＢＬ輝度階調値）に基づく係数であるゲイン値を表示輝度データの各表示階調値に乗算することにより、透過率データを生成する。ゲイン値は、例えば、以下の式３を用いて算出される。本実施形態では、各液晶素子に対して個別にゲイン値が算出される。表示階調値にゲイン値を乗算した値が上限値（透過階調値の上限値）を超える場合には、上限値が透過階調値として設定される（クリップ処理）。
ゲイン値＝（ＢＬ輝度階調値／１０２３）−γｔ  ・・・（式３）
【００４１】
図４は、ＢＬ輝度、表示階調値、及び、透過階調値の関係の一例を示す。図４には、ＢＬ輝度が１．０、０．５、０．３、及び、０．１の場合について、表示階調値と透過階調値との対応関係が図示されている。ＢＬ輝度が１．０（所定の基準輝度）である場合の表示輝度と同じ表示輝度を実現するのに必要な透過率は、ＢＬ輝度が低いほど高い。そのため、図４では、表示階調値に対して、ＢＬ輝度が低いほど高い値が、透過階調値として示されている。本実施形態では、表示階調値と透過階調値とは、いずれも、伝送ガンマ値でガンマ変換された値である。そのため、例えば、ＢＬ輝度が０．５である場合には、透過階調値として、ＢＬ輝度が１．０である場合の透過階調値の１．３７（＝０．５−０．４５）倍の値が得られる。
【００４２】
なお、透過階調値の決定方法は上記方法に限らない。例えば、光源に対応する画面領域内の複数の液晶素子に対して、同じゲイン値が使用されてもよい。数式を用いた演算によってゲイン値を決定する方法よりも、ＢＬ輝度階調値に対応するゲイン値を出力するＬＵＴを用いてゲイン値を決定する方法の方が、処理負荷の観点において好ましい。各ＢＬ輝度階調値に対応するゲイン値を予め算出することにより、このようなＬＵＴを予め生成することができる。また、数式を用いた演算によって表示階調値を透過階調値に変換する方法よりも、表示階調値とＢＬ輝度階調値との組み合わせに対応する透過階調値を出力するＬＵＴを用いて表示階調値を透過階調値に変換する方法の方が、処理負荷の観点において好ましい。表示階調値とＢＬ輝度階調値との複数の組み合わせのそれぞれについて、その組み合わせに対応する透過階調値を予め算出することにより、このようなＬＵＴを予め生成することができる。
【００４３】
パネルデータ変換部１０４は、透過率データ変換部１０３から出力された透過率データを取得し、透過率データをパネルデータ（第２の変換画像データ）に変換し、パネルデータを出力する。本実施形態では、パネルデータ変換部１０４は、透過階調値と、表示パネルに入力される階調値であるパネル階調値との対応関係である第２の対応関係に基づいて、透過率データの各透過階調値をパネル階調値に変換する。それにより、各階調値がパネル階調値であるパネルデータが生成される。液晶パネル１０５が有する液晶素子の特性は、一般的に、理想的な特性と異なる。そのため、透過率階調値を液晶素子に入力したからといって、液晶素子の透過率は透過率階調値に対応する透過率に制御されない。本実施形態では、透過率階調値に対応する透過率が実現されるように、透過率階調値がパネル階調値に変換される。本実施形態では、パネル階調値として、ビット深度が１０ビットである値が使用される。なお、パネル階調値のビット深度は１０ビットより大きくても小さくてもよい。
【００４４】
なお、パネル階調値への変換の方法は上記方法に限らない。数式を用いた演算によって透過階調値をパネル階調値に変換する方法よりも、透過階調値に対応するパネル階調値を出力するＬＵＴを用いて透過階調値をパネル階調値に変換する方法の方が、処理負荷の観点において好ましい。
【００４５】
また、第２の対応関係の決定方法は特に限定されない。しかしながら、第２の対応関係（パネル信号と透過率の関係）は、液晶パネル１０５（液晶素子）の特性に依存する。そのため、第２の対応関係は、パネル階調値の候補である階調値（候補階調値）と、バックライト部１０６からの光を液晶パネル１０５が変調する際の変調率の測定値とに基づいて予め決定された対応関係であることが好ましい。「バックライト部１０６からの光を液晶パネル１０５が変調する際の変調率」は「バックライト部１０６からの光を液晶パネル１
０５が透過する際の透過率」と言うことができる。
【００４６】
例えば、バックライト部１０６が所定の発光輝度で発光している状態において、複数の候補階調値に対応する複数の表示輝度が輝度計を用いて測定されたり、複数の候補階調値に対応する複数の表示色（画面上の色）が測色器を用いて測定されたりする。そして、表示輝度や表示色の測定結果に基づいて複数の候補階調値に対応する複数の透過率が得られ、複数の候補階調値に対応する複数の透過率に基づいて第２の対応関係が決定される。特性が互いに異なる複数の液晶素子を液晶パネル１０５が有する場合には、各液晶素子に対して第２の対応関係が個別に決定されることが好ましい。そして、各液晶素子について、複数の第２の対応関係のうちの１つ（液晶素子に対応する第２の対応関係）が選択され、選択された第２の対応関係に基づいて透過階調値がパネル階調値に変換されることが好ましい。
【００４７】
図５は、透過率階調値とパネル階調値の対応関係（第２の対応関係）の一例を示す。図５は、パネルコントラスト比（透過率の上限値：透過率の下限値）が１００：１であり、且つ、パネル階調値と透過率の関係がガンマ値＝２．２の理想的な関係である場合の例を示す。具体的には、図５は、パネル階調値と透過率の関係が以下の式４で表される場合の例を示す。透過率データの透過階調値に対応するパネル階調値が存在しない場合には、ゼロがパネル階調値として設定される（クリップ処理）。そのため、図５に示すように、本実施形態では、第２の対応関係において、透過階調値の下限値から所定値までの範囲に対して、パネル階調値の下限値が対応付けられている。
透過率＝（１／１００）＋
（１−（１／１００））×（パネル階調値／１０２３）２．２
・・・（式４）
【００４８】
次に、画像表示装置１００の動作と、それによって得られる効果とについて具体的に説明する。分かりやすさのために、２つの具体例を説明する。
【００４９】
（１）モニタコントラスト比がパネルコントラスト比と等しい場合の例
まず、モニタコントラスト比がパネルコントラスト比と等しい場合の例について説明する。具体的には、モニタコントラスト比とパネルコントラスト比の両方が１００：１である場合の例を説明する。以下では、モニタガンマ値として２．２が設定されているものとする。
【００５０】
図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、黒色の入力階調値０に対する処理の流れを示す。図６（Ａ）は、表示輝度データ変換部１０１の処理を示す。図６（Ａ）に示すように、表示輝度データ変換部１０１により、入力階調値０は、表示階調値１２８に変換される。図６（Ｂ）は、透過率データ変換部１０３の処理を示す。図６（Ｂ）に示すように、透過率データ変換部１０３により、表示階調値１２８は、ＢＬ輝度に応じた透過階調値に変換される。具体的には、ＢＬ輝度が１．０である場合に、表示階調値１２８は透過階調値１２８に変換され、ＢＬ輝度が０．５である場合に、表示階調値１２８は透過階調値１７４に変換される。そして、ＢＬ輝度が０．３である場合に、表示階調値１２８は透過階調値２２０に変換され、ＢＬ輝度が０．１である場合に、表示階調値１２８は透過階調値３６０に変換される。図６（Ｃ）は、パネルデータ変換部１０４の処理を示す。図６（Ｃ）に示すように、透過階調値１２８はパネル階調値０に変換され、透過階調値１７４はパネル階調値１２３に変換される。そして、透過階調値２２０はパネル階調値１８４に変換され、透過階調値３６０はパネル階調値３４０に変換される。
【００５１】
パネル階調値０を液晶素子に入力した場合の液晶素子の透過率は０．０１であり、パネル階調値１２３を液晶素子に入力した場合の透過率は０．０２である。そして、パネル階調値１８４を液晶素子に入力した場合の透過率は０．０３であり、パネル階調値３４０を液晶素子に入力した場合の透過率は０．１０である。そのため、ＢＬ輝度に依らず表示輝度０．０１で黒色が表示され、ＢＬ輝度に依らずモニタコントラスト比と同じコントラスト比で画像が表示される。表示輝度は、透過率にＢＬ輝度を乗算することで算出できる。そして、本実施形態によれば、パネル階調値として入力階調値よりも大きい値が使用されるため、黒表示ムラ（液晶パネルの透過率のムラ）が低減される。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、入力画像データが表示輝度データに変換され、表示輝度データに基づいてＢＬ輝度が制御される。具体的には、表示輝度データに基づいてＢＬ輝度が基準値から低減される。そして、表示輝度データが透過率データに変換され、透過率データがパネルデータに変換され、パネルデータに基づいて透過率が制御される。それにより、表示画像（画面に表示された画像）のコントラストを維持しながら黒表示ムラを低減することができる。本実施形態では、ＢＬ輝度の逆数を「ＢＬ輝度の低下率」と記載する。ＢＬ輝度が１／２である場合には、低下率は２であり、ＢＬ輝度が１／３である場合には、低下率は３である。
【００５３】
図７は、ＢＬ輝度の低下率、表示輝度の実際のコントラスト比、及び、黒色に対応するパネル階調値の対応関係の一例を示す。ＢＬ輝度は、低下率の逆数である。図７に示すように、本実施形態では、ＢＬ輝度の低下（低下率の増加）に伴い、表示輝度の実際のコントラスト比が維持されたまま、パネル階調値が増加する。パネル階調値が増加することにより、黒表示ムラが低減される。
【００５４】
図８は、ＢＬ輝度、入力階調値、及び、実際の表示輝度の対応関係の一例を示す。図８に示すように、本実施形態では、入力階調値と、実際の表示輝度との対応関係は、ＢＬ輝度に依存しない。そのため、本実施形態によれば、表示画像のコントラストが維持される。
【００５５】
（２）モニタコントラスト比がパネルコントラスト比よりも高い場合の例
次に、モニタコントラスト比がパネルコントラスト比よりも高い場合の例について説明する。具体的には、パネルコントラスト比が１００：１であり、且つ、モニタコントラスト比が３００：１である場合の例を説明する。以下では、モニタガンマ値として２．２が設定されているものとする。
【００５６】
図９（Ａ）〜９（Ｃ）は、黒色の入力階調値０に対する処理の流れを示す。図９（Ａ）は、表示輝度データ変換部１０１の処理を示す。図９（Ａ）に示すように、表示輝度データ変換部１０１により、入力階調値０は、表示階調値７８に変換される。図９（Ｂ）は、透過率データ変換部１０３の処理を示す。図９（Ｂ）に示すように、透過率データ変換部１０３により、表示階調値７８は、ＢＬ輝度に応じた透過階調値に変換される。具体的には、ＢＬ輝度が１．０である場合に、表示階調値７８は透過階調値７８に変換され、ＢＬ輝度が０．５である場合に、表示階調値７８は透過階調値１０６に変換される。そして、ＢＬ輝度が０．３である場合に、表示階調値７８は透過階調値１３４に変換され、ＢＬ輝度が０．１である場合に、表示階調値７８は透過階調値２１９に変換される。図９（Ｃ）は、パネルデータ変換部１０４の処理を示す。図９（Ｃ）に示すように、透過階調値７８はパネル階調値０に変換され、透過階調値１０６もパネル階調値０に変換される。そして、透過階調値１３４はパネル階調値４２に変換され、透過階調値２１９はパネル階調値１８３に変換される。
【００５７】
パネル階調値０を液晶素子に入力した場合の液晶素子の透過率は０．０１である。その
ため、ＢＬ輝度が１．０である場合に、表示輝度０．０１で黒色が表示され、モニタコントラスト比よりも低いコントラスト比１００：１で画像が表示される。そして、ＢＬ輝度が０．５である場合に、表示輝度０．００５で黒色が表示され、モニタコントラスト比よりも低いコントラスト比２００：１で画像が表示される。このようなコントラストの低下は、ＢＬ輝度の低下が不足したことに起因する。具体的には、ＢＬ輝度の低下が不足した場合、表示画像の実際のコントラストを最大化するために、黒色のパネル信号が０にクリップされる。それにより、上述したコントラストの低下が生じる。
【００５８】
パネル階調値４２を液晶素子に入力した場合の透過率は０．０１であり、パネル階調値１８３を液晶素子に入力した場合の透過率は０．０３である。そのため、ＢＬ輝度が０．３である場合に、表示輝度０．００３で黒色が表示され、モニタコントラスト比と同じコントラスト比３００：１で画像が表示される。そして、ＢＬ輝度が０．１である場合にも、表示輝度０．００３で黒色が表示され、モニタコントラスト比と同じコントラスト比３００：１で画像が表示される。このように、本実施形態によれば、ＢＬ輝度の低下が不足しない場合に、ＢＬ輝度に依らずモニタコントラスト比と同じコントラスト比で画像が表示される。そして、本実施形態によれば、ＢＬ輝度の低下が不足しない場合に、パネル階調値として入力階調値よりも大きい値が使用されるため、黒表示ムラが低減される。
【００５９】
図１０は、ＢＬ輝度の低下率、表示輝度の実際のコントラスト比、及び、黒色に対応するパネル階調値の対応関係の一例を示す。図１０に示すように、本実施形態では、ＢＬ輝度の低下（低下率の増加）に伴い、表示輝度の実際のコントラスト比がモニタコントラスト比まで増加する。そして、表示輝度の実際のコントラスト比がモニタコントラストと一致するＢＬ輝度の範囲において、ＢＬ輝度の低下に伴い、パネル階調値が増加する。パネル階調値が増加することにより、黒表示ムラが低減される。図１０の例では、低下率が１から３へ増加することにより、表示輝度の実際のコントラスト比が１００：１から３００：１へ増加する。そして、低下率が３以上である場合には、低下率に依らず、表示輝度の実際のコントラスト比として３００：１が得られる。また、低下率が３以上である場合には、低下率の増加に伴い、パネル階調値が増加する。
【００６０】
図１１は、ＢＬ輝度、入力階調値、及び、実際の表示輝度の対応関係の一例を示す。図１１に示すように、パネルコントラストに対応する黒色の表示輝度（０．０１）よりも高い表示輝度の範囲では、入力階調値と、実際の表示輝度との対応関係は、ＢＬ輝度に依存しない。そして、パネルコントラストに対応する黒色の表示輝度よりも低い表示輝度の範囲では、入力階調値と、実際の表示輝度との対応関係は、ＢＬ輝度に依存する。具体的には、ＢＬ輝度に応じて実際の表示輝度の下限値が決まる。
【００６１】
上述した２つの具体例からわかるように、本実施形態では、モニタコントラストを考慮して表示輝度データが生成される。そして、バックライト部１０６の発光輝度の低下と、発光輝度の低下による表示輝度の低下を補うための階調値の増加とが行われる。それにより、表示画像の実際のコントラストがモニタコントラストと同じ値まで高められ、黒表示ムラが低減される。また、本実施形態では、黒色の階調値を特別な値として用いた処理は行われない。そのため、パネルコントラストによる実際の表示輝度の上限値と下限値の制限が無ければ、実際の表示輝度の階調特性（入力階調値と、実際の表示輝度との対応関係）はバックライト部１０６の発光輝度に依存せず、実際の表示輝度の階調特性の歪みは生じない。
【００６２】
なお、表示画像のコントラストを維持しながら黒表示ムラを低減するためには、ＢＬ輝度の低下率が高いことが好ましい。しかしながら、ＢＬ輝度が時間的に大きく変化すると、フリッカー等の妨害が生じることがある。そのような妨害の発生を抑制するためには、ＢＬ輝度の低下率を所定の許容範囲内の値に制限することが好ましい。また、電気的な制
限、熱的な制限、等により、バックライト部１０６の発光輝度の下限値が制限されることがある。その場合には、バックライト部１０６の発光輝度が下限値を下まわらないように、低下率を決定することが好ましい。
【００６３】
なお、本実施形態では、輝度のみに着目して説明を行った。しかしながら、複数の色成分のそれぞれについて上述した処理が行われてもよい。例えば、入力画像データの画素値がＲＧＢ値（Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の組み合わせ）である場合に、Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値のそれぞれが、上述した方法で変換されてもよい。Ｒ値は赤色に対応する階調値であり、Ｇ値は緑色に対応する階調値であり、Ｂ値は青色に対応する階調値である。
【００６４】
液晶パネル１０５の透過率を上限値に制御したときの画面上の色度（白色の色度）が、液晶パネル１０５の透過率を下限値に制御したときの画面上の色度（黒色の色度）と異なることがある。その場合には、赤色に対応するパネルコントラスト比、緑色に対応するパネルコントラスト比、及び、青色に対応するパネルコントラスト比を個別に用いて、複数の第２の対応関係を決定することができる。
【００６５】
例えば、赤色に対応するパネルコントラスト比として２００：１を用いて、Ｒ値から得られた透過階調値と、赤色の表示を行う液晶素子に入力されるパネル階調値との対応関係（第２の対応関係）を決定することができる。緑色に対応するパネルコントラスト比として１００：１を用いて、Ｇ値から得られた透過階調値と、緑色の表示を行う液晶素子に入力されるパネル階調値との対応関係（第２の対応関係）を決定することができる。そして、青色に対応するパネルコントラスト比として５０：１を用いて、Ｂ値から得られた透過階調値と、青色の表示を行う液晶素子に入力されるパネル階調値との対応関係（第２の対応関係）を決定することができる。これらのパネルコントラスト比は、赤色の表示輝度の下限値、緑色の表示輝度の下限値、及び、青色の表示輝度の下限値の総和が黒色の表示輝度（液晶パネル１０５の透過率を下限値に制御したときの表示輝度）と一致するように決定される。
【００６６】
このように、白色の色度が黒色の色度と異なり、且つ、複数の色成分に対応する複数のパネルコントラスト比が使用される場合には、複数の色成分の間で第２の対応関係が互いに異なる。黒色の色度が維持されるように黒表示ムラを低減したい場合には、複数の色成分に対応する複数のモニタコントラスト比を設定すればよい。具体的には、複数の色成分に対応する複数のモニタコントラスト比の間の比率が、複数の色成分に対応する複数のパネルコントラストの間の比率と一致するように、複数の色成分に対応する複数のモニタコントラスト比を設定すればよい。
【００６７】
なお、表示輝度データ変換部１０１、バックライト制御部１０２、透過率データ変換部１０３、及び、パネルデータ変換部１０４の少なくともいずれかが、画像表示装置１００の外部装置に設けられていてもよい。例えば、表示輝度データ変換部１０１が外部装置に設けられていてもよい。具体的には、カラーグレーディング機器などのデータ変換機器に表示輝度データ変換部１０１が設けられていてもよい。その場合には、外部装置にモニタコントラスト比やモニタガンマ値が設定されてもよい。従来のカラーグレーディングでは、コントラストを低減するデータ調整は可能であったが、コントラストを向上するデータ調整はできなかった。本実施形態に係る上記処理が行われれば、コントラストを向上するデータ調整が可能となる。さらに、画像データの内容やシーンに応じたデータ調整の変更が容易となる。
【００６８】
なお、本実施形態では、表示輝度データに基づいてバックライト部１０６の発光輝度が制御される例を説明したが、これに限らない。例えば、入力画像データに基づいてバックライト部１０６の発光輝度が制御されてもよい。図１２は、本実施形態に係る他の画像表
示装置２００の機能構成の一例を示す。図１２の構成では、バックライト制御部１０２は、入力画像データを取得し、入力画像データに基づいてＢＬ制御データとＢＬ輝度データを生成し、ＢＬ制御データとＢＬ輝度データを出力する。図１２に示す他の機能部の処理は、図１を用いて説明した処理と同じである。
【００６９】
表示画像のコントラストの向上、及び、黒表示ムラの低減のためには、表示輝度データに基づいてバックライト部１０６の発光輝度が制御されることが好ましい。しかしながら、バックライト部１０６の発光輝度の決定において、黒色の階調値が特別な階調値として使用されることがある。その場合、黒色の表示階調値がモニタコントラスト比に応じて変わるため、黒色の階調値（表示階調値）の検出に使用する設定値の変更が必要となる。そのため、黒色の階調値を特別な階調値として用いた方法で発光輝度が決定される場合には、入力画像データがバックライト制御部１０２に入力され、入力画像データに基づいて発光輝度が決定されることが好ましい。入力階調値はモニタコントラスト比に依存しないため、黒色の階調値（入力階調値）の検出に使用する設定値の変更は不要となり、処理負荷が低減する。
【００７０】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１００，２００：画像表示装置  １０１：表示輝度データ変換部
１０２：バックライト制御部  １０３：透過率データ変換部
１０４：パネルデータ変換部  １０５：液晶パネル  １０６：バックライト部
【図１】
0006611494.tif 000002
【図２】
0006611494.tif 000003
【図３】
0006611494.tif 000004
【図４】
0006611494.tif 000005
【図５】
0006611494.tif 000006
【図６】
0006611494.tif 000007
【図７】
0006611494.tif 000008
【図８】
0006611494.tif 000009
【図９】
0006611494.tif 000010
【図１０】
0006611494.tif 000011
【図１１】
0006611494.tif 000012
【図１２】
0006611494.tif 000013