CN102124512A - 图像显示装置和图像显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像显示装置和图像显示方法。本发明是在进行区域有源驱动的显示装置中进行色再现性高的显示的图像显示装置，LED输出值算出部(151)根据输入图像(31)，求出表示与各区域对应的LED的发光时的亮度的LED数据(33)。显示亮度算出部(152)根据LED数据(33)和亮度扩散滤光片(155)，算出由各区域的显示亮度构成的亮度图像(41)。LCD数据算出部(154)根据由帧存储器(153)延迟的输入图像(42)和亮度图像(41)，求出液晶面板的显示元件中的临时的光透过率，当该每种颜色的最大值超过1时，以将临时的光透过率除以最大值而得到的值作为光透过率，在该每种颜色的最大值未超过1时，将临时的光透过率作为光透过率，然后求出表示该光透过率的液晶数据(32)。由此，即使有亮度不足的颜色，由于各颜色的比例不变化，所以色再现性变高。

Description

图像显示装置和图像显示方法
技术领域
本发明涉及图像显示装置和图像显示方法，特别涉及具有对背光源的亮度进行控制的功能(背光源调光功能)的图像显示装置和该装置中的图像显示方法。
背景技术
在液晶显示装置等具有背光源的图像显示装置中，通过根据输入图像对背光源的亮度进行控制，能够抑制背光源的消耗电力，改善显示图像的画质。特别是，通过将画面分割为多个区域，根据区域内的输入图像，控制与该区域对应的背光源的亮度，能够进一步实现低消耗电力化和高画质化。以下，将像这样在根据区域内的输入图像对背光源的亮度进行控制的同时对显示面板进行驱动的方法称为“区域有源驱动”。
在进行区域有源驱动的图像显示装置中，作为背光源例如使用RGB这3色的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)和白色LED。与各区域对应的LED的亮度(发光时的亮度)，根据该各区域内的像素的亮度的最大值和平均值等求出适宜的亮度，作为LED数据被赋予背光源用的驱动电路。另外，根据该LED数据和输入图像生成显示用数据(如果是液晶显示装置，则是用于对液晶的光透过率进行控制的数据)，该显示用数据被赋予显示面板用的驱动电路。在液晶显示装置的情况下，画面上的各像素的亮度成为来自背光源的光的亮度和基于显示用数据的光透过率的乘积。
根据以上那样生成的显示用数据来驱动显示面板用的驱动电路，通过根据上述的LED数据来驱动背光源用的驱动电路，进行基于输入图像的图像显示。
另外，关于本发明，已知以下的现有技术文献。在日本特开2002-99250号公报中，公开有以下现有的图像显示装置的发明，该图像显示装置包括：根据输入图像信号，按照多个区域中的每个区域对照明光的亮度进行控制的照明亮度控制部；和根据该亮度信息对输入图像信号进行转换的图像信号转换部，由此获得图像显示时动态范围的扩大和消耗电力的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-99250号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述现有的图像显示装置中，为了降低消耗电力而使照明光的亮度降低。因此，在液晶显示装置的情况下，即使将液晶的光透过率设定为作为最大值的1，也产生由于照明光的亮度不足而不能以需要的亮度进行显示的情况。因此，在照明光例如由RGB(红、绿、蓝)这三种颜色构成且分别控制这些光的亮度的情况下，当对于三种颜色中的至多二种颜色的亮度而言照明光的亮度不足时，有时不能以需要的亮度显示该颜色。此时，针对至少一种颜色的亮度以需要的亮度显示，所以原来应该被显示的各个颜色的亮度比率发生变化，由此产生色再现性降低(色相变化)的问题。
于是，本发明目的在于，提供能够在显示部进行色再现性高的显示、进行区域有源驱动的图像显示装置和该装置中的图像显示方法。
用于解决课题的手段
本发明的第一方面是图像显示装置，其特征在于：上述图像显示装置具有对背光源的亮度进行控制的功能，上述图像显示装置包括：
背光源，其包括发出成为多个原色的光的多个光源；
显示面板，其包括多组通过使来自上述光源的光透过而以多种颜色显示一个像素的多个显示元件；
发光亮度算出部，其将包括多个由多种颜色构成的像素的输入图像分割为多个区域，根据上述输入图像求出表示与各区域对应的光源发光时的亮度的发光亮度数据；
显示亮度算出部，其根据针对各区域的上述发光亮度数据，求出作为在各显示元件中得到的最大亮度的显示亮度；
显示用数据算出部，其根据上述输入图像和由上述显示亮度算出部求出的显示亮度，求出用于对上述显示元件的光透过率进行控制的显示用数据；
面板驱动电路，其根据上述显示用数据，对上述显示面板输出对上述显示元件的光透过率进行控制的信号；和
背光源驱动电路，其根据上述发光亮度数据，向上述背光源输出对上述光源的亮度进行控制的信号，
上述显示用数据算出部，在构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度中的任一个比对应的上述显示亮度大时，根据以对应的显示元件的光透过率成为1以下的方式将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度分别除以相同的值而得到的值，求出上述显示用数据。
本发明的第二方面，在本发明的第一方面中，
上述显示用数据算出部，通过将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的上述显示亮度，算出每种上述颜色的临时的光透过率，当每种上述颜色的临时的光透过率中的最大值超过1时，通过将每种上述颜色的临时的光透过率除以上述最大值，算出每种上述颜色的光透过率，当上述最大值为1以下时，将每种上述颜色的临时的光透过率作为每种上述颜色的光透过率算出。
本发明的第三方面，在本发明的第二方面中，其特征在于：
上述显示用数据算出部包括：
第一除法运算电路，其输出通过将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的上述显示亮度而得到的每种上述颜色的临时的光透过率；
最大值选择电路，其选择从上述第一除法运算电路输出的每种上述颜色的临时的光透过率中的最大值，当该最大值超过1时，将该最大值作为选择值输出，当该最大值为1以下时，将1作为选择值输出；和
第二除法运算电路，其输出通过将从上述第一除法运算电路输出的每种上述颜色的临时的光透过率除以从上述最大值选择电路输出的选择值而得到的每种上述颜色的光透过率。
本发明的第四方面，在本发明的第一方面中，其特征在于：
上述背光源包括分别发出作为光的三原色的红色、绿色和蓝色的光源；和
上述显示面板包括分别对从上述光源发出的红色、绿色和蓝色的光的透过率进行控制的显示元件。
本发明的第五方面，在本发明的第四方面中，其特征在于：
所示显示面板包括液晶元件作为上述显示元件。
本发明的第六方面是图像控制方法，其特征在于：上述图像控制方法是图像显示装置中的图像控制方法，上述图像显示装置具有控制背光源的亮度的功能，上述图像显示装置包括：背光源，其包括发出成为多个原色的光的多个光源；和显示面板，其包括多组通过使来自上述光源的光透过而以多种颜色显示一个像素的多个显示元件，上述图像显示方法包括：
发光亮度算出步骤，将包括多个由多种颜色构成的像素的输入图像分割为多个区域，根据上述输入图像求出表示与各区域对应的光源的发光时的亮度的发光亮度数据；
显示亮度算出步骤，根据针对各区域的上述发光亮度数据，求出作为在各显示元件中得到的最大亮度的显示亮度；
显示用数据算出步骤，根据上述输入图像和由上述显示亮度算出步骤求出的显示亮度，求出用于对上述显示元件的光透过率进行控制的显示用数据；
面板驱动步骤，根据上述显示用数据，对上述显示面板控制上述显示元件的光透过率；和
背光源驱动步骤，根据上述发光亮度数据，对上述背光源控制上述光源的亮度；
上述显示用数据算出步骤，在构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度中的任一个比对应的上述显示亮度大时，根据以对应的显示元件的光透过率成为1以下的方式将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度分别除以相同的值而得到的值，求出上述显示用数据。
本发明的第七方面，在本发明的第六方面中，其特征在于：
在上述显示用数据算出步骤中，通过将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的上述显示亮度，算出每种上述颜色的临时的光透过率，当每种上述颜色的临时的光透过率中的最大值超过1时，通过将每种上述颜色的临时的光透过率除以上述最大值，算出每种上述颜色的光透过率，当上述最大值为1以下时，将每种上述颜色的临时的光透过率作为每种上述颜色的光透过率算出。
本发明的第八方面，在本发明的第七方面中，其特征在于，上述显示用数据算出步骤包括：
第一除法运算步骤，输出通过将构成上述输入图像的像素的每种上述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的上述显示亮度而得到的每种上述颜色的临时的光透过率；
最大值选择步骤，选择在上述第一除法运算步骤中输出的每种上述颜色的临时的光透过率中的最大值，当该最大值超过1时，将该最大值作为选择值输出，当该最大值小于1时，将1作为选择值输出；和
第二除法运算步骤，输出通过将在上述第一除法运算步骤中输出的每种上述颜色的临时的光透过率除以在上述最大值选择步骤中输出的选择值而得到的每种上述颜色的光透过率。
发明效果
根据本发明的第一方面，在构成输入图像的像素的每种颜色的亮度中的任一个比对应的显示亮度大时，根据以对应的显示元件的光透过率成为1以下的方式将每种颜色的亮度除以相同的值而得到的值，求出显示用数据，所以即使各种颜色的合成亮度降低，也能够进行色再现性高的显示。
根据本发明的第二方面，算出每种上述颜色的临时的光透过率，因为当其最大值超过1时，通过将每种上述颜色的临时的光透过率除以最大值，算出每种颜色的光透过率，当上述最大值为1以下时，将每种颜色的临时的光透过率保持原样地作为每种上述颜色的光透过率算出，能够简单地进行色再现性高的显示。
根据本发明的第三方面，能够利用具有第一除法电路和第二除法电路和最大值选择电路的简单的电路结构进行色再现性高的显示。
根据本发明的第四方面，通过在光源和显示色中使用光的三原色，能够以通用的结构廉价地进行色再现性高的显示。
根据本发明的第五方面，通过使用被广泛使用的液晶元件，能够廉价地进行高精细且色表现性高的显示。
根据本发明的第六方面，在图像显示装置中的图像显示方法中，能够起到与本发明的第一方面中的效果相同的效果。
根据本发明的第七方面，在图像显示装置中的图像显示方法中，能够起到与本发明的第二方面中的效果相同的效果。
根据本发明的第八方面，在图像显示装置中的图像显示方法中，能够起到与本发明的第三方面中的效果相同的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图2是表示上述一个实施方式的液晶显示装置所具备的背光源的详细的图。
图3是表示在上述一个实施方式的液晶显示装置中，区域有源驱动处理部的详细的结构的框图。
图4是表示在一个实施方式中，区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图5是表示在一个实施方式中，LED数据算出部的详细的结构的图。
图6是表示在一个实施方式中，至得到液晶数据和LED数据为止的经过的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<1.整体结构和动作概要>
图1是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。图1所示的液晶显示装置10具有液晶面板11、面板驱动电路12、背光源13、背光源驱动电路14和区域有源驱动处理部15。液晶显示装置10将画面分割为多个区域，根据区域内的输入图像来控制背光源的亮度，并进行驱动液晶面板11的区域有源驱动。以下，m和n是2以上的整数，p和q是1以上的整数，p和q中的至少一个是2以上的整数。
液晶显示装置10被输入包括R图像、G图像和B图像的输入图像31。R图像、G图像和B图像均包括(m×n)个像素的亮度。区域有源驱动处理部15根据输入图像31，求出用于驱动液晶面板11的显示用数据(以下，称为液晶数据32)和用于驱动背光源13的背光源控制数据(以下，称为LED数据33)(详细在后面叙述)。
液晶面板11包括(m×n×3)个显示元件21。显示元件21在行方向(在图1中是横向)上有3m个，在列方向(在图1中是纵向)上有n个，整体被配置为二维状。显示元件21包括透过红色光的R显示元件、透过绿色光的G显示元件和透过蓝色光的B显示元件。R显示元件、G显示元件和B显示元件，在行方向上并列配置，由3个形成1个像素。
面板驱动电路12是液晶面板11的驱动电路。面板驱动电路12根据从区域有源驱动处理部15输出的液晶数据32，向液晶面板11输出控制显示元件21的光透过率的信号(电压信号)。从面板驱动电路12输出的电压被写入显示元件21内的像素电极(未图示)中，显示元件21的光透过率根据被写入像素电极的电压而变化。
背光源13设置在液晶面板11的背面侧，向液晶面板11的背面照射背光源光。图2是表示背光源13的详细的图。如图2所示，背光源13包括(p×q)个LED单元22。LED单元22在行方向上p个，在列方向上q个，整体被配置为二维状。LED单元22包括红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25各一个。从包含在一个LED单元22中的3个LED23～25出射的光，到达液晶面板11的背面的一部分。
背光源驱动电路14是背光源13的驱动电路。背光源驱动电路14根据从区域有源驱动处理部15输出的LED数据33，向背光源13输出控制LED23～25的亮度的信号(电压信号或电流信号)。LED23～25的亮度与单元内和单元外的LED的亮度独立地被控制。
液晶显示装置10的画面被分割为(p×q)个区域，一个LED单元22与一个区域对应。区域有源驱动处理部15针对(p×q)个区域的各个，根据区域内的R图像求出与该区域对应的红色LED23的亮度。同样，绿色LED24的亮度由区域内的G图像决定，蓝色LED25的亮度由区域内的B图像决定。区域有源驱动处理部15求出背光源13所包括的全部LED23～25的亮度，向背光源驱动电路14输出已求出的表示LED亮度的LED数据33。
另外，区域有源驱动处理部15根据LED数据33求出液晶面板11所包含的全部显示元件21中背光源光的亮度。进而，区域有源驱动处理部15根据输入图像31和背光源光的亮度，求出液晶面板11所包含的全部显示元件21的光透过率，并向面板驱动电路12输出表示求出的光透过率的液晶数据32。另外，关于区域有源驱动处理部15中背光源光的亮度的求出方法的详细说明在后面叙述。
在液晶显示装置10中，R显示元件的亮度是从背光源13出射的红色光的亮度与R显示元件的光透过率的乘积。从一个红色LED23出射的光，到达以对应的一个区域为中心的多个区域。因此，R显示元件的亮度是从多个红色LED23出射的光的亮度的合计与R显示元件的光透过率的乘积。同样，G显示元件的亮度是从多个绿色LED24出射的光的亮度的合计与G显示元件的光透过率的乘积，B显示元件的亮度是从多个蓝色LED25出射的光的亮度的合计与B显示元件的光透过率的乘积。
根据以上那样构成的液晶显示装置10，根据输入图像31求出合适的液晶数据32和LED数据33，根据液晶数据32控制显示元件21的光透过率，根据LED数据33控制LED23～25，由此能够在液晶显示面板11显示输入图像31。另外，当区域内的像素的亮度小时，通过使与该区域对应的LED23～25的亮度变小，能够降低背光源13的消耗电力。另外，当区域内的像素的亮度小时，通过在更加少数的等级之间切换与该区域对应的显示元件21的亮度，能够提高图像的分辨率，改善显示图像的画质。
<2.区域有源驱动处理部的结构>
图3是表示在本实施方式的区域有源驱动处理部15的详细的结构的框图。区域有源驱动处理部15，作为用于执行规定的处理的结构要素，包括LED输出值算出部151、显示亮度算出部152和LCD数据算出部154，作为用于存储规定的数据的结构要素，包括帧存储器153和亮度扩散滤光片155。另外，在本实施方式中，由LED输出值算出部151实现发光亮度算出部，由LCD数据算出部154实现显示用数据算出部。另外，这些结构要素由专用的硬件构成，但是这些结构要素的各个功能也可以通过被安装在规定的微型计算机或信号处理器等的硬件中的程序来执行。
LED输出值算出部151将输入图像分割为多个区域，求出表示与各区域对应的LED的发光时的亮度的LED数据(发光亮度数据)33。另外，以下将LED发光时的亮度的值称为“LED输出值”。
在亮度扩散滤光片155中存储有PSF(Point Spread Filter Data)数据43，该PSF数据43是典型地为了算出各区域的显示亮度而用数值表示光的扩散的方式的数据。显示亮度算出部152，通过对LED数据32和储存在亮度扩散滤光片155中的PSF数据43进行卷积积分，求出亮度图像41。另外，该亮度图像41，以成为与液晶32相同的图像尺寸的方式，进行线性插值。
帧存储器153，暂时储存输入图像31，保持至由LED输出值算出部151和显示亮度算出部152进行的运算结束为止(运算时间经过为止)之后，以与对应的亮度图像41同时赋予的方式，将被延迟的输入图像42赋予LCD数据算出部154。
LCD数据算出部154根据仅延迟了上述运算时间的输入图像42和对应的亮度图像41，求出表示包含在液晶面板11中的全部的显示元件21的光透过率的液晶数据32。该LCD数据算出部154的详细结构在后面叙述。
<3.区域有源驱动处理部的处理顺序>
图4是表示区域有源驱动处理部15的处理的流程图。区域有源驱动处理部15被输入包含在输入图像31中的某颜色成分(以下称为颜色成分C)的图像(步骤S11)。颜色成分C的输入图像中包括(m×n)个像素的亮度。另外，在本实施方式中，颜色成分是RGB这三种颜色，在实际当中各种颜色同时进行本处理。
接着，区域有源驱动处理部15对颜色成分C的输入图像进行次取样处理(平均化处理)，求出包含(sp×sq)个(s是2以上的整数)像素的亮度的缩小图像(步骤S12)。在步骤S12中，颜色成分C的输入图像在横方向上被缩小为(sp/m)倍、纵方向上被缩小为(sq/n)倍。接着，区域有源驱动处理部15将缩小图像分割为(p×q)个区域(步骤S13)。在各区域中包括(s×s)个像素的亮度。接着，区域有源驱动处理部15，针对(p×q)个区域的各个，求出区域内的像素的亮度的最大值Ma和区域内的像素的亮度的平均值Me(步骤S14)。
接着，区域有源驱动处理部15，求出针对(p×q)个区域的各个的LED输出值(LED发光时的亮度的值)(步骤S15)。作为决定该LED的输出值的方法，例如有：根据区域内的像素的最大值Ma决定的方法、和根据区域内的像素的亮度的平均值Me决定的方法、或根据通过对区域内的像素的最大值Ma和平均值Me进行加权平均而得到的值来决定的方法等。在此，例如即使仅根据最大值Ma来决定LED的输出值的情况下，在与该区域相邻的周围的区域的亮度低的情况下，该区域内的像素的亮度有时未达到最大值Ma，亮度不足。因此，原来应该被显示的各种颜色的亮度比率发生变化，由此该色再现性降低(色相变化)这样的问题，在仅根据最大值Ma来决定LED的输出值的情况下也同样发生。另外，从上述步骤S11开始到步骤S15为止的处理，在区域有源驱动处理部15内的LED输出值算出部151中被执行。
接着，区域有源驱动处理部15，通过对在步骤S15中求出的(p×q)个LED输出值适用亮度扩散滤光片(点扩散滤光片)155，来求出包含(tp×tq)个(t是2以上的整数)显示亮度的第一背光源亮度数据(步骤S16)。在步骤S16中，(p×q)个LED输出值在横方向和纵方向上分别被扩大t倍，求出(tp×tq)个显示亮度。另外，上述步骤S16的处理，在区域有源驱动处理部15内的亮度算出部152中被执行。
接着，区域有源驱动处理部15通过对第一背光源亮度数据进行线性插值处理，求出含有(m×n)个亮度的第二背光源亮度数据(步骤S17)。在步骤S17中，第一背光源亮度数据在横方向上被扩大(m/tp)倍，在横方向上被扩大(n/tq)倍。第二背光源亮度数据，在(p×q)个颜色成分C的LED以在步骤S15中求出的亮度发光时，表示射入(m×n)个颜色成分C的显示元件21中的颜色成分C的背光源的亮度。该第二背光源亮度数据作为亮度图像41从显示亮度算出部152输出。另外，该亮度图像41按照每种颜色(分时逐次地或并行同时地)生成，同时被赋予LCD数据算出部154。
接着，区域有源驱动处理部15，通过将包含在颜色成分C的输入图像中的(m×n)个像素的亮度除以包含在第二光源亮度数据中的(m×n)个像素的亮度，求出(m×n)个颜色成分C的显示元件21的临时的光透过率Tt(步骤S18)。由此，生成由(m×n)个像素构成的临时的液晶数据。在此，临时的光透过率Tt有时超过1。因为液晶的光透过率不会超过1，在现有的区域有源驱动中，在如果算出超过1的值的情况下，即颜色成分C的输入图像所包含的像素亮度比第二光源亮度数据大的情况下，以光透过率T不超过1的方式进行将该值凑整为1的处理。但是，在本实施方式中，即使在临时的光透过率Tt超过1的情况，不进行将该值凑整为1的处理。
接着，区域有源驱动处理部15，通过将在步骤S18中求出的(m×n)个颜色成分C的显示元件21的临时的光透过率Tt除以选择值S，求出(m×n)个颜色成分C的显示元件21的光透过率T(步骤S19)。在此，在与(m×n)个像素中构成某一个像素的全部的颜色成分(RGB3种颜色的颜色成分)对应的各个临时的光透过率Tt中的任一个超过1的情况下，将上述选择值S设定为这3个临时的光透过率Tt中的最大值，在它们均没有超过1的情况下将上述选择值S设定为1。如果将临时的光透过率Tt除以这种选择值S，则在临时的光透过率Tt中的任一个超过1的情况下，也能够维持色再现性。
即，例如根据进行以光透过率Tt不超过1的方式将该值凑整为1的处理的现有的结构，当光透过率T超过1时，仅与构成一个像素的RGB各种颜色的亮度值中被凑整的颜色对应的亮度值变小。因此，虽然作为三种颜色整体的亮度值(合成值)接近于应被再现的亮度值，但是由于三种颜色的亮度的比率发生变化，所以该像素中的色再现性降低(色相变化)。但是，根据上述的本实施方式的结构，当临时的光透过率Tt中的任一个超过1时，因为除以其最大值，作为三种颜色整体的亮度值(合成值)变得比应被再现的亮度值小。但是，因为三种颜色的亮度的比率不发生变化，所以该像素中的色再现性不降低(色相不变化)。因此，能够以更自然的颜色显示图像。
另外，上述步骤S18、S19的处理，由区域有源驱动处理部15中的LCD数据算出部154进行。参照图5，对这种LCD数据算出部154的详细结构进行说明。
图5是表示LCD数据算出部的详细结构的框图。如该图5所示，LCD数据算出部154包括第一除法运算电路541～543、第二除法运算电路545～547和最大值选择电路544。第一除法运算电路541接收R亮度数据41r、即亮度图像41中的R(红色)的亮度数据，和输入R亮度数据42r、即被延迟的输入图像42中的R(红色)的亮度数据。这些亮度数据的图像中的位置(像素位置)是相同的，利用帧存储器153以相同的位置的数据被同时赋予LCD数据算出部154的方式进行仅延迟该运算部分时间的控制。
第一除法运算电路541根据R亮度数据41r对R亮度数据42r进行除法运算，将得到的结果作为临时的R液晶数据32rt赋予第二除法运算电路545和最大值选择电路544。另外，关于该动作，在步骤S18中详述。
以上的动作，因为对于第一除法运算电路542、543，也对G(绿色)和B(蓝色)的数据同样地进行，所以省略其详细说明。
最大值选择电路544，将从第一除法运算电路541～543接收到的临时的R液晶数据32rt、临时的G液晶数据32gt和临时的B液晶数据32bt进行比较，选择最大值。当被选择的值超过1时，将该值作为选择值S输出，当为1以下时，将1作为选择值S输出。被输出的选择值S被赋予到第二除法运算电路545～547。
第二除法运算电路545将从第一除法运算电路541接收到的临时R液晶数据32rt除以从最大值选择电路544接收到的选择值S，将得到的结果作为R液晶数据32r输出。另外，因为对于第二除法运算电路546、547，也对G(绿色)和B(蓝色)的数据同样地进行处理，所以省略其详细说明。
像这样遍及整个像素算出的R液晶数据32r、G液晶数据32g和B液晶数据32b，如后述的步骤S20那样，作为液晶数据32被赋予面板驱动电路12。另外，上述液晶数据32，实际上被转换为适合面板驱动电路12的值。
另外，上述LCD数据算出部154中的各个功能可以通过程序来实现。该情况下，最大值选择电路544(与之相当的程序部分)优选：当被选择值超过1时，利用第二除法运算电路545(与之相当的程序部分)将该值作为选择值S求出R液晶数据32r，当被选择值为1以下时，将临时的R液晶数据32rt作为R液晶数据32r。这样，能够降低第二除法运算电路545(与之相当的程序部分)的处理次数。
最后，区域有源驱动处理部15，关于各种颜色成分，输出表示在步骤S19中求出的(m×n)个光透过率的液晶数据32和表示在步骤S15中求出的(p×q)个LED输出值的LED数据33(步骤S20)。此时，液晶数据33和LED数据33，以适合面板驱动电路12和背光源驱动电路14的方式被转换为合适的范围的数值。
像这样，区域有源驱动处理部15通过对R图像、G图像和B图像进行图4所示的处理，根据包括(m×n×3)个像素的亮度的输入图像31，求出表示(m×n×3)个透过率的液晶数据32和表示(p×q×3)个LED输出值的LED数据33。
图6是表示在m＝1920、n＝1080、p＝32、q＝16、s＝10、t＝5的情况下，至得到液晶数据和LED数据为止的经过的图。如图6所示，通过对包括(1920×1080)个像素的亮度的颜色成分C的输入图像进行次取样处理，得到包括(320×160)个像素的亮度的缩小图像。缩小图像被分割为(32×16)个区域(区域尺寸是(10×10)个像素)。通过针对各区域求出像素的亮度的最大值Ma和平均值Me，得到包括(32×16)个最大值的最大值数据和包括(32×16)个平均值的平均值数据。然后，根据最大值数据或平均值数据，或者根据最大值数据和平均值数据的加权平均，得到表示(32×16)个LED亮度(LED输出值)的颜色成分C的LED数据。
通过将亮度扩散滤光片155适用于颜色成分C的LED数据中，得到包括(160×80)个显示亮度的第一背光源亮度数据。通过将修正用滤光片156适用于第一背光源亮度数据，对包含在第一背光源亮度数据中的显示亮度实施修正。通过对第一背光源亮度数据进行线性插值处理，得到包括(1920×1080)个显示亮度的第二背光源亮度数据。
以上的处理，通过在RGB各个颜色中并行同时、或分时进行，在RGB各个颜色中得到第二背光源亮度数据。最后，将输入图像中包含的像素的亮度除以包含在第二背光源亮度数据中的显示亮度，算出(1920×1080)个临时的光透过率。然后，在含有颜色成分C的RGB各种颜色中的临时的光透过率均不超过1的情况下，将1作为选择值算出，或在均超过1的情况下，将它们中的最大值作为选择值S算出。而且，通过将颜色成分C中的(1920×1080)个临时的光透过率除以上述选择值S，得到(1920×1080)个颜色成分C的液晶数据。
例如，在包含于输入图像中的某像素中，设该红色的亮度为Xr(＝60)、该绿色的亮度为Xg(＝75)、该蓝色的亮度为Xb(＝80)，并设与包含于第二背光源亮度数据中的上述像素对应的红色的亮度为Ar(＝100)、该绿色的亮度为Ag(＝150)、该蓝色的亮度为Ab(＝70)。这样，因为与红色对应的临时的光透过率为Xr/Ar＝0.6、与绿色对应的临时的光透过率为Xg/Ag＝0.5、与蓝色对应的临时的光透过率为Xb/Ab＝1.142…，与蓝色对应的临时的光透过率(Xb/Ab)超过1。因此，该值成为选择值S，所以成为与红色对应的光透过率Br＝0.525…，与绿色对应的光透过率Bg＝0.4375…，与蓝色对应的光透过率Bb＝1.0，下面的式子(1)成立。
Xr∶Xg∶Xb＝Ar·Br∶Ag·Bg∶Ag·Bg…(1)
像这样与最终的光透过率对应的显示像素的亮度，虽然与原本应被显示的亮度相比变低，但是如下式(1)所示那样，RGB各种颜色的比率与原来应被显示的RGB各种颜色的比率一致。因此，本显示装置能够显示色再现性好的自然的颜色。
另外，在图4中，区域有源驱动处理部15，为了除去噪音而对输入图像进行次取样处理，根据缩小图像进行区域有源驱动，但也可以根据原来的输入图像进行区域有源驱动。
<4.效果>
根据本实施方式，如在步骤S19中上述的那样，将临时的光透过率Tt除以选择值S，该选择值S在与构成某一个像素的全部的颜色成分(RGB这3种颜色的颜色成分)对应的各个临时的光透过率Tt均超过1的情况下，被设定为这3个临时的光透过率Tt中的最大值，在它们均不超过1的情况下，被设定为1。根据该结构，即使在临时的光透过率Tt均超过1的情况下，也能够在显示部中进行色再现性高的显示。
<5.其他>
在上述各实施方式中，虽然背光源13包括红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25，但是也可以由冷阴极管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷阴极荧光灯)等构成背光源。另外，液晶面板11由包括液晶的多个显示元件21构成，但是代替液晶可以使用百叶窗(shutter)元件，该百叶窗元件由具有能够对来自背光源13的光的透过率进行控制的电光学特性的众所周知的物质构成。
在上述各实施方式中，虽然LED单元22包括红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25各一个，但是LED单元22所包含的三种颜色的LED的个数也可以是这些以外。例如，LED单元22可以包括红色LED23和蓝色LED25各一个，并包括2个绿色LED24。在该情况下，背光源驱动电路14只要以2个绿色LED24的亮度的合计成为在步骤S15中决定的LED亮度的方式，对2个绿色LED24进行控制即可。另外，也可以是包括3种颜色之外的白色LED的结构。在该结构中，通过将白色LED的亮度提高该降低量，就能够消除在临时的光透过率Tt均超过1的情况下产生的、作为三种颜色整体的亮度值(合成值)与应被再现的亮度值相比变小的现象。另外，可以将上述发出三种颜色或四种颜色以外的多个颜色的LED适当组合的结构。
在上述实施方式中，在每种颜色的临时的光透过率Tt均超过1的情况下，虽然除以最大值，但并不是一定需要除以上述临时的光透过率Tt中的最大值，也可以除以比该最大值大的规定值。这样，因为光透过率T不超过1且三种颜色的亮度的比率不变化，所以即使该像素中的各种颜色的合成亮度降低，色再现性也不会降低。因此，能够以更自然的颜色显示图像。另外，即使在该规定值比最大值小的情况下，也能够起到抑制色再现性降低的效果。
工业上的可利用性
本发明适用于具有包括发出多个原色的光源的背光源装置的图像显示装置，并且适用于具有对背光源的亮度进行控制的功能(背光源调光功能)的液晶显示装置等的图像显示装置。
附图标记说明
10    液晶显示装置
11    液晶面板
12    面板驱动电路
13    背光源
14    背光源驱动电路
15    区域有源驱动处理部
21    显示元件
22    LED单元
31    输入图像
32    液晶数据
33    LED数据
41    亮度图像
42    被延迟的输入图像
43    PSF数据
15    1LED输出值算出部
152   显示亮度算出部
153   帧存储器
154   LCD数据算出部
155   亮度扩散滤光片
541～543    第一除法运算电路
545～547    第二除法运算电路
544   最大值选择电路

Claims (8)

1.一种图像显示装置，其特征在于：
所述图像显示装置具有对背光源的亮度进行控制的功能，
所述图像显示装置包括：
背光源，其包括发出成为多个原色的光的多个光源；
显示面板，其包括多组通过使来自所述光源的光透过而以多种颜色显示一个像素的多个显示元件；
发光亮度算出部，其将包括多个由多种颜色构成的像素的输入图像分割为多个区域，根据所述输入图像求出表示与各区域对应的光源的发光时的亮度的发光亮度数据；
显示亮度算出部，其根据针对各区域的所述发光亮度数据，求出作为在各显示元件中得到的最大亮度的显示亮度；
显示用数据算出部，其根据所述输入图像和由所述显示亮度算出部求出的显示亮度，求出用于对所述显示元件的光透过率进行控制的显示用数据；
面板驱动电路，其根据所述显示用数据，向所述显示面板输出对所述显示元件的光透过率进行控制的信号；和
背光源驱动电路，其根据所述发光亮度数据，向所述背光源输出对所述光源的亮度进行控制的信号，
所述显示用数据算出部，在构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度中的任一个比对应的所述显示亮度大时，根据以对应的显示元件的光透过率成为1以下的方式将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度分别除以相同的值而得到的值，求出所述显示用数据。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述显示用数据算出部，通过将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的所述显示亮度，算出每种所述颜色的临时的光透过率，当每种所述颜色的临时的光透过率中的最大值超过1时，通过将每种所述颜色的临时的光透过率除以所述最大值，算出每种所述颜色的光透过率，当所述最大值为1以下时，将每种所述颜色的临时的光透过率作为每种所述颜色的光透过率算出。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述显示用数据算出部包括：
第一除法运算电路，其输出通过将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的所述显示亮度而得到的每种所述颜色的临时的光透过率；
最大值选择电路，其选择从所述第一除法运算电路输出的每种所述颜色的临时的光透过率中的最大值，当该最大值超过1时，将该最大值作为选择值输出，当该最大值为1以下时，将1作为选择值输出；和
第二除法运算电路，其输出通过将从所述第一除法运算电路输出的每种所述颜色的临时的光透过率除以从所述最大值选择电路输出的选择值而得到的每种所述颜色的光透过率。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述背光源包括分别发出作为光的三原色的红色、绿色和蓝色的光源；和
所述显示面板包括分别对从所述光源发出的红色、绿色和蓝色的光的透过率进行控制的显示元件。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：
所示显示面板包括液晶元件作为所述显示元件。
6.一种图像显示方法，其特征在于：
所述图像显示方法为图像显示装置中的图像控制方法，所述图像显示装置具有对背光源的亮度进行控制的功能，所述图像显示装置包括：背光源，其包括发出成为多个原色的光的多个光源；和显示面板，其包括多组通过使来自所述光源的光透过而以多种颜色显示一个像素的多个显示元件，
所述图像显示方法包括：
发光亮度算出步骤，将包括多个由多种颜色构成的像素的输入图像分割为多个区域，根据所述输入图像求出表示与各区域对应的光源的发光时的亮度的发光亮度数据；
显示亮度算出步骤，根据针对各区域的所述发光亮度数据，求出作为在各显示元件中得到的最大亮度的显示亮度；
显示用数据算出步骤，根据所述输入图像和由所述显示亮度算出步骤求出的显示亮度，求出用于对所述显示元件的光透过率进行控制的显示用数据；
面板驱动步骤，根据所述显示用数据，对所述显示面板控制所述显示元件的光透过率；和
背光源驱动步骤，根据所述发光亮度数据，对所述背光源控制所述光源的亮度，
所述显示用数据算出步骤，在构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度中的任一个比对应的所述显示亮度大时，根据以对应的显示元件的光透过率成为1以下的方式将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度分别除以相同的值而得到的值，求出所述显示用数据。
7.如权利要求6所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述显示用数据算出步骤中，通过将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的所述显示亮度，算出每种所述颜色的临时的光透过率，当每种所述颜色的临时的光透过率中的最大值超过1时，通过将每种所述颜色的临时的光透过率除以所述最大值，算出每种所述颜色的光透过率，当所述最大值为1以下时，将每种所述颜色的临时的光透过率作为每种所述颜色的光透过率算出。
8.如权利要求7所述的图像显示方法，其特征在于：
所述显示用数据算出步骤包括：
第一除法运算步骤，输出通过将构成所述输入图像的像素的每种所述颜色的亮度除以与该像素的颜色对应的所述显示亮度而得到的每种所述颜色的临时的光透过率；
最大值选择步骤，选择在所述第一除法运算步骤中输出的每种所述颜色的临时的光透过率中的最大值，当该最大值超过1时，将该最大值作为选择值输出，当该最大值为1以下时，将1作为选择值输出；和
第二除法运算步骤，输出通过将在所述第一除法运算步骤中输出的每种所述颜色的临时的光透过率除以在所述最大值选择步骤中输出的选择值而得到的每种所述颜色的光透过率。
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