(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎビットから成る画像データを入力する画像データ入力部と、
１ビットから成る乱数データを発生させる乱数データ発生部と、
上記画像データ入力部により入力された上記画像データの１画素毎に、上記画像データの最下位ビットのデータと、上記乱数データ発生部により発生された上記乱数データとを論理演算することにより、ディザ処理を行う誤差拡散部とを備え、
上記誤差拡散部は、
上記画像データの１画素毎に、上記画像データの最下位ビットのデータと、１ビットから成る上記乱数データとを論理演算することにより、上記ディザ処理を行い、
上記乱数データ発生部は、
乱数を発生させる乱数発生部と、閾値を設定する閾値設定部と、上記乱数発生部により発生された乱数が上記閾値設定部により設定された閾値より大きいか否かを比較し、その比較結果に応じて上記１ビットから成る上記乱数データを発生させる比較部とを備え、上記閾値設定部により設定する閾値を可変制御することによって、上記乱数データを用いた論理演算によって上記画像データの値を変化させる程度を表す拡散レベルを可変制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記画像データ入力部により入力された上記画像データの全画素が黒データのときの最大輝度差を黒ムラ度合として検出する黒ムラ度合検出部を更に備え、
上記黒ムラ度合検出部により検出された上記黒ムラ度合に応じて、上記閾値設定部により設定する閾値を可変制御することによって、上記拡散レベルを可変制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記画像データ入力部により入力された上記画像データの全画素の最大輝度を検出する最大輝度検出部を更に備え、
上記最大輝度検出部により検出された上記最大輝度に応じて、上記閾値設定部により設定する閾値を可変制御することによって、上記拡散レベルを可変制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
バックライトの輝度の状態を検出するバックライト輝度検出部を更に備え、
上記バックライト輝度検出部により検出された上記バックライトの輝度の状態に応じて、上記閾値設定部により設定する閾値を可変制御することによって、上記拡散レベルを可変制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
上記画像データ入力部により入力された上記画像データの全画素のうち所定位置の画素と、それ以外の画素とで、上記閾値設定部により設定する閾値を可変制御することによって、上記拡散レベルを可変制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
表示装置の画像データ入力部が、ｎビットから成る画像データを入力する第１のステップと、
上記表示装置の乱数データ発生部が、１ビットから成る乱数データを発生させる第２のステップと、
上記表示装置の誤差拡散部が、上記画像データ入力部により入力された上記画像データの１画素毎に、上記画像データの最下位ビットのデータと、上記乱数データ発生部により発生された上記乱数データとを論理演算することにより、ディザ処理を行う第３のステップとを有し、
前記第２のステップにおいて、上記乱数データ発生部は、
閾値を設定すると共に乱数を発生させ、発生させた乱数が設定した閾値より大きいか否かを比較し、その比較結果に応じて上記１ビットから成る上記乱数データを発生させる一方、設定する閾値を可変制御することによって、上記乱数データを用いた論理演算によって上記画像データの値を変化させる程度を表す拡散レベルを可変制御する
ことを特徴とする輝度ムラ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および輝度ムラ制御方法に関し、特に、画像データにおいて部分的に輝度が不均一になる輝度ムラの発生を抑制するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の表示装置では、様々な要因により、部分的に画像データの輝度が不均一になる「輝度ムラ」が発生する場合がある。例えば、液晶パネルに局所的にかかる圧力に起因して、輝度ムラが発生する。特に、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶ディスプレイの場合、僅かな局所的な圧力により、輝度ムラが顕著に発生することが知られている。また、車載ディスプレイの場合は、室内温度による液晶または筐体等の収縮膨張、振動、タッチパネルへのタッチ操作を通じて液晶パネルにかかる局所的な圧力など車載特有の環境があり、輝度ムラが発生しやすい環境となっている。
【０００３】
従来、このような輝度ムラを抑えるために、製造ラインにおいて一品ごとに画像の表示状態をカメラで撮影し、明るい画素に合わせるように他の画素の輝度値を補正するという手法がとられていた。しかしながら、この手法では、一品ごとに調整が必要で、タクトタイムが長くなってしまうという問題があった。また、液晶パネルへの圧力の掛かり方に経時変化が生じるため、工場出荷前に行った輝度補正では輝度ムラを抑えることができなくなってしまうという問題もあった。
【０００４】
なお、上記以外にも、輝度ムラの発生を抑制できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に記載の液晶表示装置では、入力映像信号の特定部分が黒の画像であることを識別し、当該映像信号の黒と識別した部分を、記憶部にあらかじめ保存しておいた補正情報に基づいて補正する。記憶部に保存しておく補正情報は、液晶表示装置の製造検査時にあらかじめ作成された情報である。
【０００５】
特許文献２に記載の液晶表示装置では、表示部に表示された全画面黒表示の黒ムラ情報を記憶部に記憶させる。また、記憶部に記憶された黒ムラ情報に基づいて、表示する画像の輝度が低いと判定される位置の透過率を高くする補正情報を生成し、当該補正情報に基づいて表示部の透過率を高くする補正を行うとともに、補正情報に基づいて光源部の発光量を減らす補正を行う。
【０００６】
特許文献３に記載の液晶表示装置では、画像データが液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すとき、当該画像データに基づいた液晶パネルの駆動電圧を、液晶パネルの表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正する。このようにすれば、表示画面全体の明るさが最低輝度での明るさより増した状態で黒色表示がなされるため、表示画面全体で黒色表示がなされる場合に特に目立つ輝度ムラを抑制することができる。
【０００７】
なお、映像信号入力端子に同一レベルの映像信号が連続して入力された場合に、規則的な繰り返しパターンである疑似模様が表示されてしまうという問題を解消するために、ノイズ発生回路で発生した疑似ランダムパルス信号から成るノイズを映像信号に加算することにより、疑似模様の発生を抑制するようにした技術が知られている（例えば、特許文献４参照）。また、この特許文献４には、入力映像信号のレベルに応じた係数をノイズ信号に乗算することにより、入力映像信号のレベルが低い場合にノイズが目立ってしまうという現象を抑制することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２０３５８８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１／１２１６３０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２６１９８号公報
【特許文献４】特開平８−１４６９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、製造検査時にあらかじめ作成しておいた補正情報に基づいて補正を行う方式のため、一品ごとに調整が必要でタクトタイムが長くなってしまうという問題や、工場出荷後の経時変化により輝度ムラを抑えることができなくなってしまうという問題が発生してしまう。
【００１０】
これに対し、特許文献２に記載の液晶表示装置では、表示部に全画面黒表示がなされたときに検出された黒ムラ情報に基づいて補正情報が生成されるので、上記特許文献１のような問題は生じない。しかしながら、表示する画像の輝度が低いと判定される位置に対して局所的に、表示部の透過率を高くして光源部の発光量を減らすという補正を行う方式であるため、輝度の解析による補正位置の特定やハードウェアに対する複雑な制御が必要になるという問題があった。
【００１１】
一方、特許文献３に記載の液晶表示装置では、液晶パネルの表示画面全体において輝度が一様に所定量だけ上がるように補正する方式であるため、補正位置の特定やハードウェアに対する複雑な制御は必要でない。しかしながら、特許文献３の場合は、画像データが液晶パネルの表示画面全体において黒色に対応した最低輝度を表すときにしか補正を適用できないため、輝度ムラを抑制できる映像が限定されてしまうという問題があった。
【００１２】
なお、特許文献４に記載の技術は、疑似模様の発生を抑制するためのものであり、輝度ムラの発生を抑制するためのものではない。
【００１３】
本発明は、以上説明した問題を解決するために成されたものであり、表示装置の状態の経時変化によらず、また、表示される映像の内容によらず、複雑な制御を行うことなく、表示装置の１台ごとに異なる輝度ムラを抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するために、本発明では、入力されたｎビットから成る画像データの１画素毎に、当該画像データの最下位ビットのデータと、１ビットから成る乱数データとを論理演算することにより、ディザ処理を行うようにしている。また、閾値を設定すると共に乱数を発生させ、発生させた乱数が設定した閾値より大きいか否かを比較し、その比較結果に応じて乱数データを発生させる一方、設定する閾値を可変制御することによって、乱数データを用いた論理演算によって画像データの値を変化させる程度を表す拡散レベルを可変制御するようにしている。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成した本発明によれば、入力された画像データの特定領域だけに周囲領域との輝度差が生じる状態ではなく、画像データの全域において周囲画素との輝度差が所々に生じたランダムな状態となるので、特定領域の輝度ムラが目立ちにくくなる。本発明によれば、あらかじめ求めておいた補正データによって画像データを補正するわけではないので、表示装置の状態の経時変化によらず、また、表示される映像の内容によらず、表示装置の１台ごとに異なる輝度ムラを抑制することができる。また、画像データの全域に対して乱数データを用いたディザ処理を行えばよいので、輝度の解析による補正位置の特定やハードウェアに対する複雑な制御を行う必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態による表示装置の要部構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態による乱数データ発生部および誤差拡散部の具体的な構成例を示す図である。
【図３】本実施形態の表示装置による動作例を示す図である。
【図４】本実施形態の変形例に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態の変形例に係る表示装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による表示装置の要部構成例を示す機能ブロック図である。本実施形態の表示装置は、一例として液晶表示装置である。図１に示すように、本実施形態の表示装置は、その機能構成として、画像データ入力部１０、乱数データ発生部２０および誤差拡散部３０を備えている。
【００１８】
画像データ入力部１０は、図示しない画像生成装置から、表示装置にて表示すべき画像データを入力する。本実施形態では、画素毎にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のデータから成るＲＧＢデータを入力するものとする。ここで入力する画像データは、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれがｎビット（ｎは２以上の任意の値）から成るデジタル信号である。
【００１９】
乱数データ発生部２０は、画像データの１画素毎に値が変化する乱数データを発生させる。乱数データ発生部２０が発生させる乱数データは、１ビットから成るデジタル信号である。
【００２０】
誤差拡散部３０は、画像データ入力部１０により入力された画像データの１画素毎に、乱数データ発生部２０により発生された乱数データによる操作をすることにより、ディザ処理を行う。具体的に、誤差拡散部３０は、画像データ（Ｒ・Ｇ・Ｂの各データ）の１画素毎に、画像データの最下位ビット（ＬＳＢ）のデータと、１ビットから成る乱数データとを論理演算することにより、ディザ処理を行う。論理演算は、排他的論理和、論理和、論理積の何れであってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態による乱数データ発生部２０および誤差拡散部３０の具体的な構成例を示す図である。図２に示すように、乱数データ発生部２０は、乱数発生部２１、閾値設定部２２および比較部２３を備えている。また、誤差拡散部３０は、ＸＯＲ演算部３４を備えている。ＸＯＲ演算部３４は、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれのデータに対応して３つのＸＯＲ演算部３４Ｇ，３４Ｇ，３４Ｂが備えられている。
【００２２】
乱数発生部２１は、画像データの１画素毎に値が変化する乱数を発生させる。乱数発生部２１が発生させる乱数は、ｍビット（ｍは２以上の任意の値）のデジタル信号により表されるランダムな値を示すデータである。
【００２３】
閾値設定部２２は、ｍビット以下から成る所定の閾値を設定する。ここで、閾値設定部２２は、乱数発生部２１が発生する乱数の最大値よりも値の小さい閾値を設定する。本実施形態において、閾値設定部２２は、あらかじめ定められた固定の閾値を設定する。
【００２４】
比較部２３は、乱数発生部２１により発生された乱数が閾値設定部２２により設定された閾値より大きいか否かを比較し、その比較結果に応じて、１ビットから成る乱数データを発生させる。すなわち、比較部２３は、乱数発生部２１により発生された乱数が閾値設定部２２により設定された閾値より大きい場合は“１”、大きくない場合は“０”の値を乱数データとして発生させる。
【００２５】
ＸＯＲ演算部３Ｇ，３４Ｇ，３４Ｂは、画像データ入力部１０により入力されたＲデータ、Ｇデータ、Ｂデータのそれぞれについて、最下位ビットのデータと、比較部２３から出力される１ビットの乱数データとを排他的論理和演算する。
【００２６】
一般に、ＲＧＢデータを輝度データに置換する演算は、次のように表される。
Ｙ＝０．２２９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
上記のように、Ｒ・Ｇ・Ｂデータのそれぞれについて最下位ビットのデータを論理演算によって操作することにより、１画素毎に最大で４％程度の輝度を変化させることが可能である。
【００２７】
図３は、本実施形態の表示装置による動作例を示す図である。図３（ａ）は、画像データ入力部１０により入力された画像データを示している。この画像データは、一部の領域３０１に輝度ムラが生じている。すなわち、入力された画像データの特定領域３０１だけに周囲領域との輝度差が生じている状態である。
【００２８】
一方、図３（ｂ）は、入力画像に対して、１画素毎に乱数データによるディザ処理を行った後の状態を示している。図３（ｂ）に示すように、１画素毎のディザ処理を行うことにより、輝度ムラが発生していた領域３０１も、それ以外の領域３０２も、１画素毎に輝度がランダムな値をとるようになる。すなわち、画像データの全域において、周囲画素との輝度差が所々に生じたランダムな状態となる。これにより、特定領域３０１の輝度ムラが目立ちにくい状態となっている。画像データの全域に周囲画素との誤差が拡散する形となっているが、最大４％程度の誤差であるので、見た目には殆ど影響がない。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、画像データの全域に対して乱数データを用いたディザ処理を行えばよいので、輝度ムラを抑制するために、輝度の解析による補正位置（輝度ムラが生じている領域３０１）の特定や、表示パネルやバックライト等のハードウェアに対する複雑な制御を行う必要がない。また、本実施形態では、工場出荷前にあらかじめ求めておいた補正データによって画像データを補正するわけではないので、表示装置の状態の経時変化によらず、また、表示される映像の内容によらず、表示装置の１台ごとに異なる輝度ムラを抑制することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、閾値設定部２２が固定の閾値を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、閾値設定部２２により設定する閾値を可変制御することによって、乱数データによる操作によって画像データの値を変化させる程度を表す拡散レベルを可変制御するようにしてもよい。例えば、黒ムラの度合に応じて、拡散レベルを可変制御することが可能である。
【００３１】
図４は、黒ムラの度合に応じて拡散レベルを可変制御する場合における表示装置の構成例を示す図である。図４に示す構成例では、表示装置は、黒ムラ度合検出部４１を更に備えている。また、乱数データ発生部２０は、閾値設定部２２に代えて閾値設定部２２Ａを備えている。
【００３２】
黒ムラ度合検出部４１は、画像データ入力部１０により入力された画像データの全画素が黒データのときの最大輝度差を、黒ムラ度合として検出する。例えば、図３（ａ）のように全画素が黒色の画像データが画像データ入力部１０により入力されたとき、黒ムラ度合検出部４１は、画像データ内の全画素の輝度を確認し、その中の最大の輝度と最小の輝度との差を黒ムラ度合として検出する。
【００３３】
ここで、全画素の中で最大の輝度をとる画素は、輝度ムラが生じている領域３０１の中にある。一方、全画素の中で最小の輝度をとる画素は、輝度ムラが生じていない領域３０２の中にある。結果、黒ムラ度合検出部４１は、輝度ムラが生じている領域３０１における最大輝度と、それ以外の領域３０２における最小輝度との差を黒ムラ度合として検出することになる。
【００３４】
閾値設定部２２Ａは、黒ムラ度合検出部４１により検出された黒ムラ度合に応じて、閾値設定部２２により設定する閾値を可変制御することにより、拡散レベルを可変制御する。具体的には、論理演算としてＸＯＲ演算部３４を用いる場合、黒ムラ度合が大きいほど、閾値を小さくして拡散レベルが大きくなる（輝度値の変化が起きやすくなる）ようにする。なお、論理演算として論理和を算出する場合も、黒ムラ度合が大きいほど閾値が小さくなるように可変制御する。一方、論理演算として論理積を算出する場合は、黒ムラ度合が大きいほど閾値が大きくなるように可変制御する。
【００３５】
なお、図４の構成例において、閾値設定部２２Ａは、例えば、閾値をいったん設定した後は、その値を固定的に用いるようにする。あるいは、いったん設定した閾値を所定期間だけ固定的に用い、その後に黒ムラ度合検出部４１により黒ムラ度合が再び検出されたときに、閾値を再設定するようにしてもよい。あるいは、黒ムラ度合検出部４１により黒ムラ度合が検出される都度、閾値を設定し直すようにしてもよい。
【００３６】
別の例として、画像データの全画素の最大輝度に応じて拡散レベルを可変制御するようにしてもよい。図５は、画像データの全画素の最大輝度に応じて拡散レベルを可変制御する場合における表示装置の構成例を示す図である。図５に示す構成例では、表示装置は、最大輝度検出部５１を更に備えている。また、乱数データ発生部２０は、閾値設定部２２に代えて閾値設定部２２Ｂを備えている。
【００３７】
最大輝度検出部５１は、画像データ入力部２０により入力された画像データの全画素の最大輝度を検出する。閾値設定部２２Ｂは、最大輝度検出部５１により検出された最大輝度に応じて、閾値設定部２２により設定する閾値を可変制御することにより、拡散レベルを可変制御する。
【００３８】
具体的には、論理演算としてＸＯＲ演算部３４を用いる場合、閾値設定部２２Ｂは、最大輝度が大きいほど、閾値を大きくして拡散レベルが小さくなる（輝度値の変化が起きにくくなる）ようにする。画像データの輝度が大きいときには、元々輝度ムラが目立ちにくいからである。なお、論理演算として論理和を算出する場合も、最大輝度が大きいほど閾値が大きくなるように可変制御する。一方、論理演算として論理積を算出する場合は、最大輝度が大きいほど閾値が小さくなるように可変制御する。
【００３９】
なお、図５の構成例において、閾値設定部２２Ｂは、例えば、閾値をいったん設定した後は、その値を固定的に用いるようにする。あるいは、いったん設定した閾値を所定期間だけ固定的に用い、その後に最大輝度検出部５１により最大輝度が再び検出されたときに、閾値を再設定するようにしてもよい。あるいは、最大輝度検出部５１により最大輝度が検出される都度、閾値を設定し直すようにしてもよい。
【００４０】
さらに別の例として、バックライトの輝度の状態に応じて拡散レベルを可変制御するようにしてもよい。例えば、表示装置が車載用のディスプレイの場合、表示装置の周囲が明るい昼間はバックライトの輝度を高くし、表示装置の周囲が暗い夜間はバックライトの輝度を低くするＰＷＭ制御を行うことによって、視認性を向上させる工夫がなされている。
【００４１】
図６は、このＰＷＭ制御によってバックライトの輝度がどのように設定されているかの状態に応じて拡散レベルを可変制御する場合における表示装置の構成例を示す図である。図６に示す構成例では、表示装置は、バックライト輝度検出部６１を更に備えている。また、乱数データ発生部２０は、閾値設定部２２に代えて閾値設定部２２Ｃを備えている。
【００４２】
バックライト輝度検出部６１は、バックライトの輝度の状態を検出する。例えば、バックライト輝度検出部６１は、ＰＷＭ制御によってバックライトの輝度が高く設定されているのか、低く設定されているのかを検出する。あるいは、バックライト輝度検出部６１は、バックライトの輝度を実際に検出し、検出した輝度が所定の閾値より大きいか否かを判定するようにしてもよい。
【００４３】
閾値設定部２２Ｃは、バックライト輝度検出部６１により検出されたバックライトの輝度の状態（バックライトの輝度が高く設定されているのか、低く設定されているのかの状態）に応じて、閾値設定部２２により設定する閾値を可変制御することにより、拡散レベルを可変制御する。
【００４４】
具体的には、論理演算としてＸＯＲ演算部３４を用いる場合、閾値設定部２２Ｃは、バックライトの輝度が高く設定されているときは、閾値を大きくして拡散レベルが小さくなる（輝度値の変化が起きにくくなる）ようにする。逆に、バックライトの輝度が低く設定されている場合、閾値設定部２２Ｃは、閾値を小さくして拡散レベルが大きくなる（輝度値の変化が起きやすくなる）ようにする。
【００４５】
なお、論理演算として論理和を算出する場合も、バックライトの輝度が高く設定されているときは閾値が大きくなり、バックライトの輝度が低く設定されているときは閾値が小さくなるように可変制御する。一方、論理演算として論理積を算出する場合は、バックライトの輝度が高く設定されているときは閾値が小さくなり、バックライトの輝度が低く設定されているときは閾値が大きくなるように可変制御する。
【００４６】
また、上記実施形態では、画像データの全域に対して一律に乱数データによるディザ処理を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像データ入力部１０により入力された画像データの全画素のうち所定位置の画素と、それ以外の画素とで、拡散レベルを変えるようにしてもよい。具体的には、表示パネルの全領域のうち、筐体の構造等から圧力がかかりやすい箇所（コーナー部分や支持構造体部分など）があらかじめ分かっている場合や、タッチパネルで頻繁にタッチされる箇所があらかじめ分かっているような場合には、その箇所とそれ以外の箇所とで、閾値設定部２２により設定する閾値を異ならせるようにする。すなわち、上記特定の箇所についてはそれ以外の箇所と比べて拡散レベルを高くすることにより、輝度ムラがより目立ちにくくなるようにすることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、画像データの最下位ビットのみを乱数データで操作する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像データのビット数が大きい場合は、下位数ビットを乱数データで操作するようにしてもよい。要するに、輝度の変化が数％程度以下に収まるようにすればよく、上記実施形態はその一例として最下位ビットのみの操作を示したに過ぎない。
【００４８】
また、上記実施形態では、画像データがＲＧＢデータである場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像データがＹＣｂＣｒデータであってもよいし、ＣＭＹＫデータであってもよい。
【００４９】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  画像データ入力部
２０  乱数データ発生部
２１  乱数発生部
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  閾値設定部
２３  比較部
３０  誤差拡散部
３４  ＸＯＲ演算部
４１  黒ムラ度合検出部
５１  最大輝度検出部
６１  バックライト輝度検出部
【図１】
0006628575.tif 000002
【図２】
0006628575.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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