(57)【要約】【課題】  低コスト及び低消費電力で高画質な表示を実現する画像表示装置を提供する。【解決手段】  本実施形態の画像表示装置は、光源部、光変調素子部、光源輝度算出部、光源輝度割当部及び制御部を含む。光源部は、発光効率及び色域が異なる第１及び第２の白色光源を備え、第１及び第２の白色光源の輝度を各々制御可能である。光変調素子部は、表示画像信号に従って光の透過率又は反射率を変調可能である。光源輝度算出部は、入力画像信号の画素値に基づいて第１及び第２の白色光源を１つずつ含む１組の白色光源の輝度を算出し、光源輝度信号を生成する。光源輝度割当部は、第１及び第２の白色光源の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号を生成する。制御部は、入力画像信号に基づいて光変調素子を制御する表示画像信号を生成し、第１及び第２光源輝度割当信号に基づいて、第１及び第２の白色光源の輝度を制御する輝度制御信号を生成する。【選択図】図１
2012058523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光効率及び色域が互いに異なる第１及び第２の白色光源を備え、前記第１及び第２の白色光源の輝度を各々制御可能な光源部と、
表示画像信号に従って、光の透過率又は反射率を変調可能な光変調素子部と、
入力画像信号の画素値に基づいて、前記第１及び第２の白色光源を１つずつ含む１組の白色光源の輝度を算出し、光源輝度信号を生成する光源輝度算出部と、
前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当て、前記第１及び第２の白色光源の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号を生成する光源輝度割当部と、
前記入力画像信号に基づいて前記光変調素子部を制御する表示画像信号を生成し、前記第１及び第２光源輝度割当信号に基づいて、前記第１及び第２の白色光源の輝度を制御する輝度制御信号を生成する制御部と、
を具備する画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の白色光源は、前記第２の白色光源より色域が高く且つ発光効率が低く、
前記光源輝度割当部は、前記光源輝度信号が所定の信号値未満の場合、前記第１の白色光源を発光させ、前記光源輝度信号が所定の信号値以上の場合、前記第１及び第２の白色光源を発光させるように、前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当てる請求項１の画像表示装置。
【請求項３】
前記光源輝度割当部は、前記光源輝度信号の一定増加に対して、前記１組の白色光源の輝度が線形的に一定増加するように、前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当てる請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源輝度割当部は、前記入力画像信号の画素値に基づいて、前記入力画像信号の彩度を算出する彩度算出部と、前記彩度が所定値より小さい場合に、前記第１及び第２の白色光源のうち発光効率が低い一方を優先して発光させ、前記彩度が所定値以上の場合に、前記第１及び第２の白色光源のうち発光効率が高い他方を優先して発光させるように、前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当て、前記第１及び第２光源輝度割当信号を生成する光源輝度割当設定部と、を備える請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の白色光源は、単体で白色の光を発生する１つの光源であり、或いは、異なる色の光を発する複数の光源を含み、これらの各色の光を混合することで白色の光を発する光源である請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
光の透過率又は反射率を変調することで、表示領域において画像を表示可能な光変調素子部と、
発光効率及び色域が異なり、それぞれに輝度が制御可能な第１及び第２の白色光源の組を複数備え、前記組毎に前記表示領域を仮想的に分割した分割領域に光を照射する光源部と、
前記分割領域に対応して入力画像信号を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素値に基づいて、前記第１及び第２の白色光源の組の白色光源の輝度を算出し、光源輝度信号を生成する光源輝度算出部と、
前記光源輝度信号にしたがって前記光源部が光を発した場合の光源輝度分布を推定する光源輝度分布算出部と、
前記光源輝度分布に基づいて前記入力画像信号を変換した変換画像信号を生成する階調変換部と、
前記組ごとに、算出された前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当て、前記第１及び第２の白色光源の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号を生成する光源輝度割当部と、
前記変換画像信号に基づいて前記光変調素子部を制御する表示画像信号を生成し、前記第１及び第２光源輝度割当信号に基づいて、前記第１及び第２の白色光源の輝度を制御する輝度制御信号を生成する制御部と、
を具備する画像表示装置。
【請求項７】
前記分割領域毎に算出された前記光源輝度信号の和が大きいほど、小さい値となる補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記光源輝度信号に前記補正係数を乗じることで前記光源輝度信号を補正して、補正光源輝度信号を生成する補正係数乗算部と、
をさらに具備し、
前記光源輝度割当部は、前記光源輝度信号に代えて、前記光源輝度信号に基づいて、前記第１及び第２光源輝度割当信号を生成する請求項６に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に代表されるように、光源と、光源から入射する光の強度を変調する光変調素子とを備えた画像表示装置が広く普及している。このような画像表示装置では、光源の数を増やすことで、明るく高ダイナミックレンジの表示を実現することができる。また、色域（色再現範囲）が広い光源を使用することで、鮮やかな色の表示を実現することができる。
【０００３】
しかしながら、光源の数を増やすと、部材コスト及び消費電力が増大する問題がある。また、色域が広い光源は、一般に、色域が狭い光源と比較して発光効率が低く、明るい画像を表示するためには、より多くの光源を設ける必要があり、その結果、部材コスト及び消費電力が増加する問題がある。従って、画像表示装置において、高画質、低コスト及び低消費電力化を同時に実現するのは困難とされる。
【０００４】
コスト及び消費電力を抑えながら、高画質で画像を表示する画像表示装置の一例として、特許文献１には、使用環境に応じて、高輝度表示用の第１光源と、第１光源より色域が広い高画質表示用の第２光源とを切り替えて使用する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、屋外等の明るい場所では、第１光源を使用して、高輝度で画像を表示し、室内等の暗い場所では、第２光源を使用して、鮮やかな画像を表示している。
【０００５】
しかしながら、画像（映像）に応じて最適な画質が異なるため、特許文献１のように、使用環境等によって輝度優先か画質優先かを決定する方法では、画像を忠実に表示することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６４６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、画像表示装置においては、コスト及び消費電力を抑制しながら、高画質で画像を表示できることが求められている。本開示は、上記問題点を解決するためになされたものであり、低コスト及び低消費電力で、高画質な表示を実現する画像表示装置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】
【０００８】
本実施形態に係る画像表示装置は、光源部、光変調素子部、光源輝度算出部、光源輝度割当部及び制御部を含む。光源部は、発光効率及び色域が互いに異なる第１及び第２の白色光源を備え、前記第１及び第２の白色光源の輝度を各々制御可能である。光変調素子部は、表示画像信号に従って、光の透過率又は反射率を変調可能である。光源輝度算出部は、入力画像信号の画素値に基づいて、前記第１及び第２の白色光源を１つずつ含む１組の白色光源の輝度を算出し、光源輝度信号を生成する。光源輝度割当部は、前記光源輝度信号を前記第１及び第２の白色光源に割り当て、前記第１及び第２の白色光源の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号を生成する。制御部は、前記入力画像信号に基づいて前記光変調素子部を制御する表示画像信号を生成し、前記第１及び第２光源輝度割当信号に基づいて、前記第１及び第２の白色光源の輝度を制御する輝度制御信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示すブロック図。
【図２】光源輝度信号から第１及び第２光源輝度割当信号を生成する一例を示すグラフ。
【図３】光源輝度信号から第１及び第２光源輝度割当信号を生成する他の例を示すグラフ。
【図４】第２の実施形態の画像表示装置が備える３種類の白色光源の特性を示す図。
【図５】（ａ）は、第１から第３光源輝度割当信号の一例を示す図であり、（ｂ）は、第１から第３光源輝度割当信号の他の例を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示すブロック図。
【図７】図６のバックライトに設定される分割領域を説明する図。
【図８】図６のバックライト内の１つの光源が発光した場合の輝度分布を示すグラフ。
【図９】図６のバックライト内の複数の光源が発光した場合の輝度分布を示すグラフ。
【図１０】図６の光源輝度分布算出部をより詳細に示すブロック図。
【図１１】第４の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示すブロック図。
【図１２】図１１の光源輝度補正部をより詳細に示すブロック図。
【図１３】図１２のＬＵＴに保持されている平均輝度と補正係数との関係の一例を示すグラフ。
【図１４】図１２のＬＵＴに保持されている平均輝度と補正係数との関係の他の例を示すグラフ。
【図１５】（ａ）は、光源輝度から光源輝度信号を生成する一例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した関係ときの光源輝度と表示輝度の関係を示すグラフである。
【図１６】（ａ）は、光源輝度から光源輝度信号を生成する他の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した関係ときの光源輝度と表示輝度の関係を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は、光源輝度から光源輝度信号を生成するさらに他の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した関係ときの光源輝度と表示輝度の関係を示すグラフである。
【図１８】第６の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示すブロック図。
【図１９】図１８の光源輝度割当部をより詳細に示すブロック図。
【図２０】（ａ）は、彩度が高い場合の第１、第２及び第３光源輝度割当信号の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、彩度が低い場合の第１、第２及び第３光源輝度割当信号の一例を示すグラフである。
【図２１】図４において、第１光源が複数の光源を含む場合の白色光源の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係る画像表示装置を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示している。この画像表示装置は、光源輝度算出部１０１、光源輝度割当部１０２、制御部１０３及び画像表示部１０４を備えている。
【００１２】
画像表示部１０４は、光変調素子部としての液晶パネル１０５と、液晶パネル１０５の背面に対向配置された光源部としてのバックライト１０６とを有する液晶表示部である。液晶パネル１０５は、光の透過率を変調することで表示領域において画像を表示する。バックライト１０６には、２種類の白色光源、即ち、発光効率及び色域（色再現範囲）が異なる第１光源１１１及び第２光源１１２が設けられている。一例として、第１及び第２光源１１１、１１２は、液晶パネル１０５の背面に対向するバックライト１０６の面上に配列されている。本実施形態では、第１及び第２光源１１１、１１２を１組として、これらの輝度を制御する。
【００１３】
なお、バックライト１０６は、図１に示される２種類の白色光源１１１、１１２が設けられる例に限定されず、発光効率及び色域が異なる３種類以上の白色光源を備えてもよい。例えば、バックライト１０６に３種類の白色光源が設けられる場合、３種類の白色光源を１組として、これらの輝度が制御される。バックライト１０６に３種類以上の白色光源が設けられる場合については、第２の実施形態で説明する。
【００１４】
図１の画像表示装置では、入力画像信号１０は、光源輝度算出部１０１及び制御部１０３に入力される。入力画像信号１０は、動画像又は静止画像であり、例えばフレーム単位で入力される。光源輝度算出部１０１は、入力画像信号１０に基づいて光源輝度を算出し、光源輝度信号１１を生成する。この光源輝度は、１組の白色光源の輝度を示す。光源輝度信号１１は、光源輝度割当部１０２に送られる。
【００１５】
光源輝度割当部１０２は、光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当て、第１光源１１１の輝度を示す第１光源輝度割当信号１２、及び第２の光源１１２の輝度を示す第２光源輝度割当信号１３を生成する。第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３は、制御部１０３に送られる。
【００１６】
制御部１０３は、入力画像信号１０並びに光源輝度割当部１０２からの第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に基づいて、画像表示部１０４を駆動制御する。より具体的には、制御部１０３は、入力画像信号１０に基づいて、液晶パネル１０５を駆動するための表示画像信号１４を生成し、この表示画像信号１４を液晶パネル１０５に送出するとともに、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３の各々に基づいて第１及び第２光源１１１、１１２を駆動するための第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６を生成し、これら第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６をバックライト１０６に送出する。
【００１７】
画像表示部１０４では、表示画像信号１４が液晶パネル１０５へ書き込まれ、バックライト１０６内の第１及び第２光源１１１、１１２が夫々第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に従った輝度で発光する。このようにして、画像表示部１０４に入力画像信号１０に応じた画像が表示される。
【００１８】
次に、図１の画像表示装置の各部をより詳細に説明する。  
例えば、光源輝度算出部１０１は、入力画像信号１０を受け取ると、まず、入力画像信号１０から最大階調値Ｌｍａｘを算出する。入力画像信号１０は、複数の画素を有し、各画素は、赤色、緑色及び青色の階調値を有している。入力画像信号１０の階調値のうち最大の値が最大階調値Ｌｍａｘとして算出される。
【００１９】
その後、光源輝度算出部１０１は、算出した最大階調値Ｌｍａｘから光源輝度Ｉを算出する。一例として、入力画像信号１０が８ビットで表現される画像である場合、即ち、入力画像信号１０が０階調から２５５階調までの階調値を持つ場合、光源輝度Ｉは、数式（１）により算出される。
【数１】
2012058523.tif 000003
【００２０】
ここで、γはガンマ値であり、一般に２．２が用いられる。即ち、光源輝度算出部１０１は、入力画像信号１０の最大階調値Ｌｍａｘを求め、この最大階調値Ｌｍａｘを、入力画像信号１０が取り得る最大階調値（この例では２５５）で除算して、さらにガンマ値γで補正することにより、光源輝度Ｉを算出する。算出された光源輝度Ｉは、０から１までの相対的な値になる。この光源輝度Ｉを示す光源輝度信号１１は、光源輝度割当部１０２に送られる。
【００２１】
なお、光源輝度算出部１０１は、光源輝度Ｉを数式（１）による演算で求める代わりに、ルックアップテーブル（ＬＵＴ：look-up table）を用いて、光源輝度Ｉを求めてもよい。即ち、最大階調値Ｌｍａｘと光源輝度Ｉとの関係を予め求め、その関係を記述したＬＵＴをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリに格納しておき、光源輝度算出部１０１は、最大階調値Ｌｍａｘを求めた後に、最大階調値ＬｍａｘでＬＵＴを参照して光源輝度Ｉを求めてもよい。
【００２２】
光源輝度割当部１０２は、光源輝度算出部１０１から光源輝度信号１１を受け取ると、この光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当て、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。より具体的には、光源輝度割当部１０２は、光源輝度信号１１に従った輝度で各組の白色光源を発光させるために、第１及び第２光源１１１、１１２の各々の輝度を決定し、決定した第１及び第２光源１１１、１１２の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。
【００２３】
図２は、光源輝度割当部１０２が光源輝度信号１１から第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する方法の一例を示す。図２において、横軸が正規化された入力値を示し、縦軸が正規化された出力値を示す。光源輝度信号のグラフでは、入力値は光源輝度算出部１０１で算出された光源輝度を示し、出力値は光源輝度信号１１を示す。第１光源輝度割当信号のグラフでは、入力値は光源輝度信号１１を示し、出力値は第１光源輝度割当信号１２を示す。また、第２光源輝度割当信号のグラフでは、入力値は光源輝度信号１１を示し、出力値は第２光源輝度割当信号１３を示す。
【００２４】
図２では、光源輝度信号１１は、光源輝度に比例して増大する。第１光源輝度割当信号１２は、光源輝度信号１１が０から０．５以下では、光源輝度信号１１に比例して増大し、光源輝度信号が０．５から１以下では、一定値（最大出力、即ち、１．０）になる。これに対し、第２光源輝度割当信号１３は、光源輝度信号１１が０から０．５以下では、一定値（最小出力、即ち、ゼロ）になり、光源輝度信号１１が０．５から１以下では、光源輝度信号１１に線形に増大する。従って、光源輝度信号１１が０から０．５以下のときは、第１光源１１１が、第１光源輝度割当信号１２に従った輝度で単独で発光し、光源輝度信号１１が０．５から１以下のときは、第１光源１１１が一定の輝度で（例えば、最大輝度で）発光するとともに、第２光源１１２が第２光源輝度割当信号１３に従った輝度で発光する。
【００２５】
図３は、光源輝度割当部１０２が光源輝度信号１１から第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する方法の他の例を示す。図３において、各グラフの縦軸及び横軸は、図２に示したものと同様である。図３では、光源輝度信号１１は、光源輝度に比例して増大する。第１光源輝度割当信号１２は、光源輝度信号１１が０から０．５以下では、一定値（ゼロ）になり、光源輝度信号が０．５から１以下では、光源輝度信号１１に線形に増大する。これに対し、第２光源輝度割当信号１３は、光源輝度信号１１が０から０．５以下では、光源輝度信号１１に比例して増大し、光源輝度信号が０．５から１以下では、一定値（１．０）になる。従って、光源輝度信号１１が０から０．５以下のときは、第１光源１１１が、第１光源輝度割当信号１２に従った輝度で、単独で発光し、光源輝度信号１１が０．５から１以下のときは、第１光源１１１が一定の輝度で（例えば、最大輝度で）発光するとともに、第２光源１１２が第２光源輝度割当信号１３に従った輝度で発光する。
【００２６】
図２又は図３に示すように、光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当てることにより、光源輝度が低い場合には、第１及び第２光源１１１、１１２のうちのいずれか一方（図２の場合は第２光源１１２、図３の場合は第１光源１１１）が単独で発光するので、消費電力を抑えることができる。また、光源輝度が高い場合には、第１及び第２光源１１１、１１２の両方が発光するので、画像表示部１０４において明るい画像を表示することが可能になる。
【００２７】
一例として、第１光源１１１が、発光効率が低く、色域が広い白色光を発する光源であり、第２光源１１２が、第１光源１１１と比較して、発光効率が高く、色域が狭い白色光を発する光源である場合、光源輝度割当部１０２は、図２に示すように、光源輝度が低いときは、第１光源１１１を使用し、光源輝度が高いときは、第１光源１１１と第２光源１１２とを併用するように、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。従って、光源輝度が低いときは、色域が広い第１光源１１１を使用することで、高彩度に画像を表示することが可能となり、光源輝度が高いときは、第１光源１１１と発光効率の高い第２光源１１２とを併用することで、より明るい画像を表示することが可能となる。
【００２８】
制御部１０３は、入力画像信号１０を受け取り、さらに、光源輝度割当部１０２から第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を受け取る。制御部１０３は、入力画像信号１０を液晶パネル１０５に書き込むタイミング、並びに、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３をバックライト１０６に適用するタイミングを制御する。
【００２９】
制御部１０３では、入力画像信号１０に基づいて制御部１０３内で生成される液晶パネル１０５を駆動するために必要となるいくつかの同期信号（水平同期信号及び垂直同期信号等）が入力画像信号１０に付加されることにより、表示画像信号１４が生成され、この表示画像信号１４が液晶パネル１０５へ送出される。さらに、制御部１０３では、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に応じた輝度で第１及び第２光源１１１、１１２を発光させるための第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６が生成され、バックライト１０６へ送出される。
【００３０】
光源輝度制御信号（第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６の各々）は、バックライト１０６に設置されている光源の種類により異なる。一般に、液晶表示装置のバックライト１０６の光源には、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）等が用いられる。これらの光源は、印加する電圧や電流を制御することにより、その輝度を変調することが可能である。ただし、一般的には、発光期間と非発光期間との比を高速に切り替えることにより輝度を変調するパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が用いられる。本実施形態では、比較的発光強度の制御が容易であるＬＥＤ光源をバックライト１０６の第１及び第２光源１１１、１１２に用いて、ＬＥＤ光源をＰＷＭ制御により輝度変調する。この場合、制御部１０３では、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に基づいて第１及び第２のＰＷＭ制御信号が第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６として生成され、バックライト１０６へ送出される。
【００３１】
画像表示部１０４では、制御部１０３からの表示画像信号１４が液晶パネル１０５に書き込まれ、同じく制御部１０３からの第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６に従ってバックライト１０６が点灯されることにより、入力画像信号１０に応じた画像が表示される。なお、上述の通り、本実施形態では、バックライト１０６の光源（即ち、第１及び第２光源１１１、１１２）としてＬＥＤ光源を用いている。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置は、色域（色再現範囲）及び発光効率の異なる２種類の白色光源を備え、入力画像信号１０に応じて、これら２種類の光源のうちの一方若しくは両方を発光させることで、消費電力の増加を可及的に抑制しながら、画像を高画質で表示することができる。本実施形態に係る画像表示装置は、最大階調値が低い入力画像信号１０を表示する際には、色域の広い第１光源１１１を用いることで、消費電力の増加を可及的に抑制しながら、高彩度な画像を表示することができ、最大階調値が高い入力画像信号１０を表示する際には、発光効率が高い第２光源１１２を併用することで、明るい画像を表示することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、第２の実施形態では、図１のバックライト１０６に、色域及び発光効率が異なる３種類以上の白色光源が設けられている例を説明する。
【００３４】
本実施形態に係る画像表示装置は、図１に示される第１の実施形態と同様の構成を有するが、バックライト１０６に３種類以上の白色光源が設けられ、これにより、光源輝度割当部１０２が光源輝度信号１１を各白色光源に割り当てる方法が第１の実施形態と異なっている。本実施形態では、光源輝度割当部１０２について詳細に説明し、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
まず、図４及び図５（ａ）、（ｂ）を参照して、バックライト１０６に３種類の白色光源が設けられる例を説明する。  
図４は、バックライト１０６に設けられる３種類の白色光源（第１光源、第２光源及び第３光源）の特性を示している。第１光源が発する白色光は、色域が最も広く、第２光源が発する白色光は、第１光源より色域が狭く、第３光源が発する白色光は、色域が最も狭い。一方、第１光源は、発光効率が最も低く、第２光源は、発光効率が第１光源より高く、第３光源は、発光効率が最も高い。このように、色域に関しては、第３光源、第２光源、第１光源の順に広く、発光効率に関しては、第１光源、第２光源、第３光源の順に高い。
【００３６】
図５（ａ）は、光源輝度割当部１０２が光源輝度信号１１から第１、第２及び第３光源輝度割当信号を生成する方法の一例を示す。図５（ａ）において、横軸が正規化された入力値（光源輝度信号１１）を示し、縦軸が正規化された出力値（第１、第２及び第３光源の輝度を示す第１、第２及び第３光源輝度制御信号）を示す。
【００３７】
図５（ａ）では、第１光源輝度割当信号は、光源輝度信号１１が０から予め定められた第１信号値（例えば、０．３３）以下では、光源輝度信号１１に比例して増大し、光源輝度信号１１が第１信号値から１以下では、一定値（１．０）になる。第２光源輝度割当信号１３は、光源輝度信号１１が０から第１信号値以下では、一定値（ゼロ）になり、光源輝度信号１１が第１信号値から予め定められた第２信号値（例えば、０．６７）以下では、光源輝度信号１１に対して線形に増大し、光源輝度信号が第２信号値から１以下では、一定値（１．０）になる。また、第３光源輝度割当信号は、光源輝度信号１１が０から第２信号値以下では、一定値（ゼロ）になり、光源輝度信号１１が第２信号値から１以下では、光源輝度信号１１に対して線形に増大する。従って、光源輝度信号１１が０から第１信号値以下のときは、第１光源１１２が、第１光源輝度割当信号に従った輝度で発光し、光源輝度信号１１が第１信号値から第２信号値以下のときは、第１光源が一定の輝度で発光するとともに、第２光源が第１光源輝度割当信号１２に従った輝度で発光する。さらに、光源輝度信号１１が第２信号値以上のときは、第１及び第２光源が一定の輝度で夫々発光するとともに、第３光源が第３光源輝度割当信号に従った輝度で発光する。
【００３８】
図５（ａ）では、一例として、第１信号値は０．３３であり、第２信号値は０．６７である場合が示されている。第１及び第２信号値は、第２信号値が第１信号値より大きければ、いかなる値に設定してもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、第１信号値を０．２５に、第２信号値を０．５に設定することができる。
【００３９】
バックライト１０６に４種類以上の白色光源が設けられる場合、上記と同様にして、光源輝度信号１１が第１信号値以下では、最も色域が広い第１光源を発光させ、光源輝度信号１１が第１信号値を超え且つ第１信号値以下までは、第１光源に加えて２番目に色域が広い第２光源を発光させるというように、光源輝度信号１１が低い値から高い値になるに従って、色域の広い白色光源から順番に発光させる。
【００４０】
以上のように、第２の実施形態によれば、光源輝度信号１１が低い値から高い値になるに従って、色域の広い白色光源から順番に使用することにより、最大階調値が低い入力画像信号１０を表示する際には、より高彩度な画像を表示することができ、最大階調値が高い入力画像信号１０を表示する際には、より明るい画像を表示することができる。
【００４１】
なお、各種類の白色光源は、単体で白色の光を発生する１つの光源、例えば、白色ＬＥＤであってもよく、或いは、異なる色の光を発する複数の光源、例えば、赤色の光を発する赤色ＬＥＤ、緑色の光を発する緑色ＬＥＤ、及び青色の光を発する青色ＬＥＤを含み、これらの各色の光を混合することで白色の光を発する光源であってもよい。白色光源が複数の光源を備えて複数の色の光を混合して白色光を生成する場合、光源の数が増加することから発光効率は低下するが、この白色光源の色域を拡大することができる。一例として、図２１に示すように、最も色域が広い第１光源１１１を赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む光源とすることにより、画像表示部１０４でより高彩度の画像を表示することが可能になる。
【００４２】
（第３の実施形態）  
図６から図１０を参照して、第３の実施形態に係る画像表示装置を説明する。  
図６は、第３の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示している。図６において、図１に示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付して、重複する説明を適宜省略し、第１の実施形態と異なる部分について詳細に説明する。本実施形態は、バックライト１０６に設定された分割領域毎に第１及び第２光源１１１、１１２の輝度を変調可能である点が第１の実施形態と異なっている。
【００４３】
図６の画像表示装置は、図１の画像表示装置に加えて、光源輝度分布算出部６０１及び階調変換部６０２を備えている。入力画像信号１０は、光源輝度算出部１０１及び階調変換部６０２に送られる。
【００４４】
光源輝度算出部１０１は、入力画像信号１０に基づいて光源輝度を分割領域毎に算出し、分割領域毎の光源輝度を示す光源輝度信号１１を生成する。光源輝度信号１１は、光源輝度割当部１０２及び光源輝度分布算出部６０１へ送られる。
【００４５】
光源輝度分布算出部６０１は、バックライト１０６の１つの光源が単独で発光した場合の発光輝度分布形状に基づいて、光源輝度信号１１に従って全ての光源が発光した場合のバックライト輝度分布を推定し、光源輝度分布信号６０を生成する。この光源輝度分布信号６０は、階調変換部６０２に送られる。
【００４６】
階調変換部６０２は、光源輝度分布信号６０に基づいて、入力画像信号１０の各画素の階調の変換を行い、変換画像信号６２を生成する。変換画像信号６２は、制御部１０３に送られる。
【００４７】
光源輝度割当部１０２は、分割領域毎に、光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当て、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。
【００４８】
制御部１０３は、階調変換部６０２からの変換画像信号６２、並びに光源輝度割当部１０２からの第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３のタイミングを制御する。より具体的には、制御部１０３は、入力画像信号１０に代えて、変換画像信号６２に基づいて表示画像信号１４を生成し、この表示画像信号１４を液晶パネル１０５に送出し、さらに、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３の各々に基づいて第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６を生成し、これら第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６をバックライト１０６に送出する。
【００４９】
画像表示部１０４では、表示画像信号１４が液晶パネル１０５へ書き込まれ、バックライト１０６内の第１及び第２光源１１１、１１２が夫々第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に従った輝度で発光することで、入力画像信号１０に応じた画像が表示される。
【００５０】
次に、図６の画像表示装置の各部を詳細に説明する。  
光源輝度算出部１０１は、入力画像信号１０を受け取ると、まず、バックライト１０６の分割領域に対応付けて入力画像信号１０を複数の画素ブロック（小領域）に分割し、画素ブロック毎に入力画像信号１０の最大階調値を算出する。一例として、図７に示すように、第１及び第２光源１１１、１１２の組がバックライト１０６に水平方向に５つずつ、垂直方向に４つずつ設けられている場合、バックライト１０６は、５×４の分割領域に分割される。この例では、光源輝度算出部１０１は、バックライト１０６の分割領域に対応するように、入力画像信号１０を５×４つの画素ブロックに分割し、画素ブロック毎に最大階調値を算出する。
【００５１】
その後、光源輝度算出部１０１は、各画素ブロックの最大階調値から、各分割領域の光源輝度を算出する。例えば、入力画像信号１０が８ビット（０階調から２５５階調）で表現される画像である場合、第ｉ番目の画素ブロックの最大階調値をＬｍａｘ（ｉ）とすると、第ｉ番目の分割領域の光源輝度Ｉ（ｉ）は、数式（２）により算出される。
【数２】
2012058523.tif 000004
【００５２】
ここで、γはガンマ値であり、一般に２．２が用いられる。本実施形態の光源輝度信号１１は、分割領域毎の光源輝度を含む。
【００５３】
このように、分割領域毎に光源輝度を算出することにより、入力画像のうちの階調値が小さい画素ブロックに対応する第１及び第２光源１１１、１１２の光源輝度が低減されるので、消費電力を低減することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、各分割領域に１組の白色光源が含まれる例を説明しているが、これに限定されず、例えば、各分割領域に複数組の白色光源が含まれるように、バックライト１０６を複数の領域に分割してもよい。また、入力画像信号１０の各画素ブロックが図７に示すような分割領域の数で均等に分割される例に限定されず、各画素ブロックの一部が互いに重なるように入力画像信号１０に画素ブロックを設定してもよい。
【００５５】
光源輝度分布算出部６０１は、光源輝度算出部１０１から光源輝度信号１１を受け取ると、分割領域毎に算出された光源輝度に基づいて、実際のバックライト１０６の輝度分布を算出する。
【００５６】
図８は、バックライト１０６内の１つの光源が発光した場合の輝度分布を模式的に示す。図８は、説明を簡単にするために、１次元で輝度分布を表現しており、横軸が位置を示し、縦軸が輝度を示す。図８は、横軸の下方に示される丸印で示す位置に光源が設置され、そのうちの白丸で示す中央の１つの光源が単独で点灯した場合の輝度分布を示している。図８から分かるように、１つの光源が発光した場合の輝度分布（発光輝度分布という）は、近傍の光源位置まで広がりを持つ。
【００５７】
光源輝度分布算出部６０１は、階調変換部６０２においてバックライト１０６の輝度分布に基づく階調変換を行うために、光源輝度信号１１に従った輝度で１つの光源が発光した場合の輝度分布を足し合わせることで、実際のバックライト１０６の輝度分布（バックライト輝度分布）を算出する。
【００５８】
図９は、バックライト１０６の複数の光源が点灯した場合の輝度分布を模式的に示す。図９は、図８と同様に１次元で表現している。図９の横軸の下方に丸印で示された位置の光源が点灯することにより、各光源は、図９に破線で示すような発光輝度分布を持つ。バックライト１０６内の全ての第１及び第２光源１１１、１１２の発光輝度分布を求め、全ての発光輝度分布を足し合わせることにより、図９の実線で示すようなバックライト輝度分布が算出される。
【００５９】
図８に示すような発光輝度分布は、実際に光源を単独で発光させて、その輝度を測定することで得られる。本実施形態では、測定に基づいて得られた光源からの距離と輝度との関係を記述したＬＵＴ１００２（図１０に示される）がＲＯＭ等の記録媒体に予め格納されている。他の例では、発光輝度分布は、測定に基づいて光源からの距離に関する近似関数として求めることができ、光源輝度分布算出部６０１に保持される。
【００６０】
図１０は、光源輝度分布算出部６０１をより詳細に示している。光源輝度分布算出部６０１では、光源輝度信号１１は、光源輝度分布取得部１００１に送られる。光源輝度分布取得部１００１は、ＬＵＴ１００２から発光輝度分布を取得する。その後、光源輝度分布取得部１００１は、発光輝度分布に、分割領域毎の光源輝度を掛け合わせることで、輝度分布を分割領域毎に求める。具体的には、光源輝度分布取得部１００１は、まず、光源輝度割当部１０２と同じ方法で、光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当てて、第１及び第２光源１１１、１１２の輝度を分割領域毎に求める。続いて、光源輝度分布取得部１００１は、第１及び第２光源１１１、１１２の各々の輝度分布を求め、これらを足し合わせて輝度分布を分割領域毎に求める。他の例では、図示しないが、光源輝度分布取得部１００１は、光源輝度信号１１を受け取る代わりに、光源輝度割当部１０２から第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を受け取り、これら第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に基づいて輝度分布を分割領域毎に求めてもよい。分割領域毎の輝度分布６１は、輝度分布合成部１００３に送られる。
【００６１】
輝度分布合成部１００３は、分割領域毎の輝度分布６１を足し合わせ、即ち、合成することで、図９に示すようなバックライト輝度分布を算出し、光源輝度信号１１に基づくバックライト輝度分布を示す光源輝度分布信号６０を生成する。
【００６２】
階調変換部６０２は、入力画像信号１０を受け取り、さらに、光源輝度分布算出部６０１から光源輝度分布信号６０を受け取る。階調変換部６０２は、光源輝度分布信号６０に基づいて、入力画像信号１０の各画素の階調値の変換を行い、変換画像信号６２を生成する。
【００６３】
光源輝度算出部１０１により算出された光源輝度は、輝度が低下しているため、所望の明るさを得るためには、液晶パネル１０５の透過率、即ち、入力画像信号１０の階調値を変換する必要がある。入力画像信号１０の画素位置（ｘ，ｙ）の赤色、緑色、青色のサブ画素の階調値を、夫々ＬＲ（ｘ，ｙ）、ＬＧ（ｘ，ｙ）、ＬＢ（ｘ，ｙ）とすると、階調変換して得られる変換画像信号６２の赤色、緑色、青色のサブ画素の階調値ＬＲ´（ｘ，ｙ）、ＬＧ´（ｘ，ｙ）、ＬＢ´（ｘ，ｙ）は、以下のように算出される。
【数３】
2012058523.tif 000005
【００６４】
ここで、Ｉｄ（ｘ，ｙ）は、光源輝度分布算出部６０１で算出されたバックライト輝度分布における画素位置（ｘ，ｙ）の輝度を示す。
【００６５】
なお、階調変換後の階調値は、数式（３）による演算により求めてもよいが、本実施形態では、階調値Ｌ及び光源輝度分布Ｉｄと変換後の階調値Ｌ´の関係を記述したＬＵＴが予め用意され、階調変換部６０２は、入力画像信号１０の階調値Ｌ（ｘ，ｙ）及び光源輝度分布Ｉｄ（ｘ，ｙ）でＬＵＴを参照することで、変換後の階調値Ｌ´（ｘ，ｙ）を求める。
【００６６】
また、数式（３）では、階調値Ｌ及び光源輝度分布Ｉｄの値により、変換後の階調値Ｌ´が液晶パネル１０５の最大階調値である“２５５”を超える場合が発生する。そのような場合、例えば、変換後の階調値を“２５５”で飽和処理してもよいが、飽和処理された階調値に階調つぶれが発生する。そのため、ＬＵＴが保持する変化後の階調値は、飽和する階調値近傍ではなだらかに変化するよう予め補正されてもよい。
【００６７】
光源輝度算出部１０１及び光源輝度分布算出部６０１は、１フレームの入力画像信号１０の全ての階調値を用いて、光源輝度及び光源輝度分布を夫々算出している。従って、階調変換部６０２に入力画像信号１０が入力されるタイミングでは、そのフレームの入力画像信号１０に対応する光源輝度分布は、まだ算出されていない。そのため、階調変換部６０２は、図示しないフレームメモリを備え、入力画像信号１０をこのフレームメモリに一旦保持し、例えば１フレーム期間遅延させた後に、保持している入力画像信号１０に対応する光源輝度分布信号６０に基づいて、変換画像信号６２を生成する。
【００６８】
一般に、入力画像信号１０は、時間的にある程度連続したものであり、従って、時間的に連続する画像間の相関は高く、連続する画像間のバックライト輝度分布は、実質的に同じであると見なすことができる。このため、階調変換部６０２は、現在の入力画像を、１フレーム前の入力画像に対して求めたバックライト輝度分布に基づいて変換画像信号６２を生成してもよい。この場合、階調変換部６０２で入力画像を１フレーム期間遅延させる必要がなくなるため、フレームメモリを搭載する必要がなくなり、回路規模を削減することが可能となる。
【００６９】
光源輝度割当部１０２は、分割領域毎の光源輝度を示す光源輝度信号１１を受け取る。光源輝度割当部１０２は、光源輝度信号１１に基づいて、第１及び第２光源１１１、１１２の各々の輝度を分割領域毎に決定し、分割領域毎に決定した第１及び第２光源１１１、１１２の各々の輝度を示す第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。
【００７０】
本実施形態の制御部１０３は、入力画像信号１０の代わりに、階調変換部６０２から変換画像信号６２を受け取る。また、制御部１０３は、光源輝度割当部１０２から第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を受け取る。制御部１０３は、表示画像信号１４を液晶パネル１０５へ書き込むタイミング、並びに、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３をバックライト１０６に適用するタイミングを制御する。
【００７１】
制御部１０３は、変換画像信号６２を、制御部１０３内で生成される液晶パネル１０５を駆動するために必要となるいくつかの同期信号（水平同期信号及び垂直同期信号等）とともに、表示画像信号１４として液晶パネル１０５に送出する。同時に、制御部１０３は、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３に基づいた輝度でバックライト１０６の各光源１１１、１１２を点灯させるための第１及び第２光源輝度制御信号１５、１６を生成し、バックライト１０６に送出する。本実施形態の第１及び第２光源１１１、１１２は、例えば、白色ＬＥＤ光源であり、ＰＷＭ制御により輝度変調される。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置は、第１の実施形態と同様の効果を有し、さらに、分割領域毎に第１及び第２光源１１１、１１２の輝度を変調することで、高画質化及び低消費電力を実現することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）  
図１１から図１４を参照して、第４の実施形態に係る画像表示装置を説明する。  
図１１は、第４の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示している。図１１において、図１及び図６に示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付して、重複する説明を適宜省略し、第３の実施形態と異なる部分について詳細に説明する。本実施形態では、光源輝度算出部１０１で算出された分割領域毎の光源輝度を示す光源輝度信号１１から、全ての組の白色光源の輝度の平均値又は和を求め、この平均値又は和が大きいほど小さい値となる補正係数で光源輝度信号１１を補正する点が、第３の実施形態と異なっている。具体的には、図１１の画像表示装置は、図６の画像表示装置に加えて、光源輝度補正部１１０１を備えている。
【００７４】
光源輝度補正部１１０１は、光源輝度算出部１０１で算出された分割領域毎の光源輝度を補正して、補正光源輝度信号７０を生成する。具体的には、光源輝度補正部１１０１は、図１２に示すように、分割領域毎の光源輝度を補正する補正係数を算出する補正係数算出部１２０１、平均輝度と補正係数との関係が記述されたＬＵＴ１２０２、及び分割領域毎に光源輝度に補正係数を乗算して、補正光源輝度を求める補正係数乗算部１２０３を備えている。
【００７５】
補正係数算出部１２０１は、分割領域毎の光源輝度から所定期間（例えば１フレーム期間）の平均値を算出する。本実施形態では、分割領域毎に１組の光源１１１、１１２が含まれている。第１及び第２光源１１１、１１２の組の数がｎ個の場合、１フレーム期間の平均輝度は、以下のように算出される。
【数４】
2012058523.tif 000006
【００７６】
ここで、Ｉ（ｉ）は、第ｉ番目の光源輝度を表し、Ｉａｖｅは、平均輝度を表している。第１及び第２光源１１１、１１２の組の数ｎは、入力画像信号１０の画素数に比べて非常に小さい値であり、画像全体から平均輝度を算出する場合に比べて、非常に処理コストを小さくすることができる。
【００７７】
次に、補正係数算出部１２０１は、算出した平均輝度Ｉａｖｅで補正係数が保持されているＬＵＴ１２０２を参照して、光源輝度に対する補正係数Ｇを求める。ＬＵＴ１２０２に保持されている平均輝度Ｉａｖｅと補正係数Ｇの関係は様々に考えられるが、平均輝度が小さいほど、補正係数が大きくなるよう設定される。
【００７８】
図１３は、本実施形態において、ＬＵＴ１２０２に保持されている平均輝度Ｉａｖｅと補正係数Ｇとの関係を示している。図１３では、平均輝度が予め定められた第１設定値未満では、補正係数は１．０となり、平均輝度が第１設定値以上且つ予め定められた第２設定値未満では、補正係数は平均輝度に応じて単調に減少し、平均輝度が第２設定値以上では、補正係数は０．５となる。本実施形態では、光源輝度を１０ビットで制御可能であるものとし、この場合、平均輝度の最大値は１０２３である。図１３では、平均輝度が最大値の１０２３のときは、補正係数は０．５となる。
【００７９】
なお、本実施形態では、補正係数をＬＵＴ１２０２に保持する構成としたが、補正係数算出部１２０１は、平均輝度Ｉａｖｅと補正係数Ｇとの関係を関数として保持し、算出した平均輝度Ｉａｖｅから補正係数Ｇを算出してもよい。
【００８０】
また、補正係数算出部１２０１は、平均輝度Ｉａｖｅを算出する代わりに、数式（４）の分母のｎを１として、光源輝度の和Ｉｓｕｍを求めて、補正係数Ｇを算出してもよい。
【００８１】
補正係数算出部１２０１で算出された補正係数Ｇの情報７１は、補正係数乗算部１２０３に送られる。補正係数乗算部１２０３は、例えば数式（５）に従って、各分割領域の光源輝度に補正係数Ｇを乗算して補正光源輝度を算出する。
【数５】
2012058523.tif 000007
【００８２】
ここで、Ｉｃ（ｉ）は、第ｉ番目の補正光源輝度を示す。補正係数Ｇが１．０の場合、光源輝度算出部１０１で算出された光源輝度がそのまま補正光源輝度として出力され、補正係数が０．５の場合、光源輝度の半分の値が補正光源輝度として出力される。
【００８３】
平均輝度Ｉａｖｅが大きければ、補正係数は０．５となるので、バックライト１０６の第１及び第２光源１１１、１１２は、半分の明るさで点灯することとなり、その結果、まぶしさが抑制される。例えば、バックライト１０６の全ての第１及び第２光源１１１、１１２が点灯した場合の画面輝度が１、０００ｃｄ／ｍ２である場合、補正係数が０．５になると、画面輝度は５００ｃｄ／ｍ２となる。
【００８４】
一方、平均輝度Ｉａｖｅが小さい場合は、補正係数Ｇは１．０となるため、第１及び第２光源１１１、１１２は、画面輝度が最大１、０００ｃｄ／ｍ２となることを仮定して発光することとなる。その結果、高い輝度が設定された第１及び第２光源１１１、１１２は、明るく点灯することとなり、明るい画像領域は明るく、暗い画像領域は暗くといった高ダイナミックレンジな表示が可能となる。
【００８５】
さらに消費電力の観点では、平均輝度が１０２３であり且つ補正を行わない（即ち、Ｇ＝１である）場合の消費電力を１．０とすると、平均輝度Ｉａｖｅが１０２３であり且つ補正係数Ｇが０．５である場合の消費電力は、０．５×１０２３／１０２３＝０．５となる。一方、平均輝度Ｉａｖｅが小さ場合、例えば平均輝度Ｉａｖｅが１００である場合、補正係数Ｇが１．０であっても、平均輝度Ｉａｖｅが小さいため、その消費電力は、１．０×１００／１０２３＝０．１となる。従って、画面の最大輝度が１、０００ｃｄ／ｍ２相当として表示を行っても、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ２相当に比べ、大幅に消費電力を削減することができる。
【００８６】
さらにまた、平均輝度Ｉａｖｅが“１０２３”のときの消費電力である０．５をバックライト１０６の最大消費電力として、常に消費電力が０．５以下となるように、補正係数Ｇを算出することもできる。具体的には、以下の式を満たすように補正係数Ｇが算出される。
【数６】
2012058523.tif 000008
【００８７】
図１４は、数式（６）を満たす補正係数Ｇの最大値と平均輝度Ｉａｖｅの関係を示す。図１４のように補正係数Ｇを設定することにより、画面輝度が最大５００ｃｄ／ｍ２相当の消費電力以下の消費電力で、画面輝度が最大１０００ｃｄ／ｍ２相当の表示を実現することができる。
【００８８】
本実施形態の光源輝度割当部１０２は、光源輝度算出部１０１から光源輝度信号１１を受け取るのに代えて、光源輝度補正部１１０１から補正光源輝度信号７０を受け取る。光源輝度割当部１０２は、第１の実施形態で説明した方法と同様にして、補正光源輝度信号７０を第１光源１１１及び第２光源１１２に割り当て、第１光源輝度割当信号及び第２光源輝度割当信号を設定する。
【００８９】
なお、バックライト１０６に３種類以上の白色光源が設けられている場合、第２の実施形態で説明したように、光源輝度割当部１０２は、補正光源輝度信号７０に基づき、予め定められた第１信号値までは、最も色域が広い第１光源を発光させ、この閾値以上の光源輝度信号では、２番目に色域が広い第２光源も合わせて発光させるように、光源輝度信号が低い値から高い値になるに従って、白色光源を色域が広い順番に発光させる。
【００９０】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置は、入力画像信号の平均輝度が高い場合に、光源輝度を小さくするように補正することにより、消費電力を抑えることができる。また、第１及び第３の実施形態と同様に、入力画像信号１０が明るく鮮やかである場合は、色域が広い第１光源１１１を使用することにより、鮮やかな色の画像を表示することが可能となり、入力画像信号１０の最大階調値が低い場合は、色域が広い第１光源１１１に加えて、発光効率の高い第２光源１１２を使用することにより、輝度を向上させて画像を表示することが可能となる。従って、より消費電力を抑えながら、きらめき感の高い高ダイナミックレンジな表示を実現することが可能となる。
【００９１】
（第５の実施形態）  
図１５（ａ）から図１７（ｂ）を参照して、第５の実施形態に係る画像表示装置を説明する。  
第５の実施形態では、光源輝度割当部１０２が光源輝度信号に基づいて第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する方法を説明する。第１から第４の実施形態で説明したように、バックライト１０６の光源には、発光効率が異なる複数の白色光源、例えば、第１及び第２光源１１１、１１２が用いられる。そのため、光源輝度信号１１（第４の実施形態では、補正光源輝度信号７０）が一定の割合で増加したとしても、光源の発光効率の違いにより、画像表示部１０４から発せられる輝度は一定の割合で増加しない。この様子を、図１５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１５（ｂ）は、光源輝度と表示輝度の関係を示し、横軸が光源輝度を示し、縦軸が表示輝度を示す。
【００９２】
例えば、図１５（ａ）に示すように、光源輝度信号が０．５までは、発光効率の低い第１光源１１１を使用し、光源輝度信号が０．５以上では、第１光源１１１より発光効率が例えば１．２倍高い第２光源１１２も合わせて使用する場合を考える。このとき、第１光源１１１と第２光源１１２とでは、発光効率が異なるため、図１５（ｂ）に示すように、第１光源１１１から第１及び第２光源１１１、１１２の併用に切り替わったときに、実際に表示される輝度において輝度の不連続点が発生する。即ち、光源輝度が０．５のときを境として、表示輝度の増加率（傾き）が変化している。
【００９３】
そこで、第５の実施形態の光源輝度割当部１０２は、光源輝度信号又は補正光源輝度信号（第４の実施形態の場合）の一定増加に対して、前記光源の輝度が、線形的に一定増加するように、第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３を生成する。具体的には、光源輝度割当部１０２は、発光効率の比に応じて、第２光源輝度割当信号１３を小さくして出力し、或いは、第１光源輝度割当信号１２を大きくして出力する。
【００９４】
図１６（ａ）、（ｂ）は、光源輝度が０．５から１．０の間において発光効率の高い第２光源１１２の輝度を弱めることで、表示輝度が一定となるような輝度信号を生成する方法を示す。図１７（ａ）、（ｂ）は、発光効率の低い第１光源の輝度を強めることで、表示輝度が一定となるような輝度信号を生成する方法を示す。図１７（ａ）、（ｂ）では、光源輝度が０．５未満のときにも、第１及び第２光源１１１、１１２を併用するようになる。
【００９５】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置は、発光効率の異なる複数の光源を使用しても、光源輝度割当部１０２において発光効率の比に応じて第１及び第２光源輝度割当信号１２、１３の強度を制御することで、輝度の不連続点を発生させずに、光源輝度に対して線形的に輝度が一定増加させることが可能となり、自然な画像を表示させることができる。
【００９６】
（第６の実施形態）
図１８を参照して、第６の実施形態に係る画像表示装置を説明する。  
図１８は、第６の実施形態に係る画像表示装置を概略的に示す。本実施形態の画像表示装置は、第１の実施形態と同様の構成を有し、光源輝度算出部１０１、光源輝度割当部１８０１、制御部１０３及び画像表示部１０４を備えている。図１８の光源輝度割当部１８０１は、図１の光源輝度割当部１０２と異なり、入力画像信号１０を使用して、光源輝度信号１１を第１及び第２光源１１１、１１２に割り当てる。具体的には、光源輝度割当部１８０１は、図１９に示すように、彩度算出部１９０１、彩度判定部１９０２及び光源輝度割当設定部１９０３を備えている。
【００９７】
光源輝度割当部１８０１では、入力画像信号１０は、彩度算出部１９０１に送られる。彩度算出部１９０１は、入力画像信号１０の彩度を算出する。彩度判定部１９０２は、彩度算出部１９０１で算出された彩度が所定値以下であるか所定値を超えるかを判定する。彩度が所定値以下か否かの情報は、光源輝度割当設定部１９０３に送られる。
【００９８】
彩度が所定値を超える場合、光源輝度割当設定部１９０３は、光源輝度信号１１が低い値から高い値になるに従って、色域が広い順番に白色光源を発光させるように、第１及び第２光源輝度割当信号を設定する。これに対して、彩度が所定値以下である場合、光源輝度割当部１９０３は、光源輝度信号１１が低い値から高い値になるに従って、色域が狭い順番に白色光源を発光させるように、第１及び第２光源輝度割当信号を設定する。図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、夫々、彩度が所定値を超える場合及び彩度が所定値以下である場合の第１、第２及び第３光源輝度割当信号を示している。これら第１、第２及び第３光源は、図４に示した特性を持っている。このように、入力画像信号１０の彩度が高い場合、色鮮やかな画像を表示するために、色域が広い第１光源を優先して使用し、彩度が低い場合、消費電力を抑えるために、発光効率が高い第３光源を優先して使用する。
【００９９】
なお、本実施形態では、第１、第２及び第３光源を併用する例を示したが、彩度が高い画像には、第２及び第３光源を使用せずに第１光源を使用し、彩度が低い画像には、第１及び第２光源を使用せずに第３光源を使用してもよい。
【０１００】
以上のように、本実施形態によれば、彩度が高い画像には、色域が広い光源を優先的に使用することで、効率よく色鮮やかな画像を表示することが可能となり、彩度が低い画像には、発光効率が高い光源を優先的に使用することで、消費電力を抑えて画像を表示することが可能になる。
【０１０１】
上述した実施形態では、画像表示部１０４が液晶パネル１０５とバックライト１０６とを組み合わせた透過型液晶表示装置である例を説明したが、これに限定されない。一例として、画像表示部１０４は、液晶パネルと、ハロゲン光源等の光源を組み合わせた投射型の液晶表示装置であってもよい。他の例では、画像表示部１０４は、ハロゲン光源を光源部として利用し、且つ、ハロゲン光源からの光の反射を制御することにより画像の表示を行うデジタルマイクロミラーデバイスを光変調素子として利用する投射型の画像表示部であってもよい。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…入力画像信号、１１…光源輝度信号、１２…光源輝度割当信号、１３…光源輝度割当信号、１４…表示画像信号、１５…第１光源輝度制御信号、１６…第２光源輝度制御信号、６０…光源輝度分布信号、６２…変換画像信号、７０…補正光源輝度信号、１０１…光源輝度算出部、１０２…光源輝度割当部、１０３…制御部、１０４…画像表示部、１０５…液晶パネル、１０６…バックライト、１１１…第１光源、１１２…第２光源、６０１…光源輝度分布算出部、６０２…階調変換部、１００１…光源輝度分布取得部、１００２，１２０２…ＬＵＴ、１００３…輝度分布合成部、１１０１…光源輝度補正部、１２０１…補正係数算出部、１２０３…補正係数乗算部、１８０１…光源輝度割当部、１９０１…彩度算出部、１９０２…彩度判定部、１９０３…光源輝度割当設定部。
【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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【図２０】
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【図２１】
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