JP2018091922A - 表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、黒表示ムラを抑制し、表示コントラストを向上することが可能な表示装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】 本発明に係る表示装置１００は、複数の照明領域を有するバックライト１０１と、各照明領域の発光輝度を決定する輝度決定部１０５と、入力画像信号に加算オフセット値を加算して第１補正画像信号を生成する加算部１０３と、各照明領域の発光輝度に基づいて第１補正画像信号を補正して第２補正画像信号を生成する補正部１０７と、第２補正画像信号の画素値から減算オフセット値を減算して第３補正画像信号を生成する減算部１０９と、第３画像信号に基づいて画像を表示する液晶パネル１０２と、を備え、減算部１０９は、照射される光の輝度が所定の範囲内である表示部分領域のうち黒画像が表示される黒領域が所定の表示輝度で表示されるように、第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理を施すことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置及びその制御方法に関するものである。

液晶表示装置は、液晶パネルと、バックライト（照明装置）とを含む。特許文献１に開示の液晶表示装置は、個別に発光輝度を制御可能な複数の発光領域を有するバックライトを備え、各発光領域に対応する表示分割領域の画像信号に基づいて各発光領域の発光輝度が制御される。これにより、画像信号のうち低階調の領域（暗部領域）が明るく表示される（黒浮き）現象を抑制し、コントラストを向上させることが可能となる。

一方で、液晶表示装置の液晶パネルを支える部材に加わる不均等な応力により、液晶パネルの液晶素子の一部の配向が乱れることがある。このような状態で画像信号の階調値を低い階調値で一様に設定した場合、表示輝度（画面の輝度）が部分的に高い表示ムラ（黒表示ムラ）が発生することがある。

特許文献２に開示された液晶表示装置では、入力画像信号に対してオフセット値を加算することにより、表示ムラを補正することが開示されている。

特開２００２−９９２５０号公報 特開平１０−８４５５１号公報

しかしながら、入力画像信号に対してオフセット値を加算するとコントラストが低下する可能性がある。

本発明は、画像信号に基づいてバックライトの輝度と液晶の透過率を制御する表示装置において、黒表示ムラを抑制し、かつ、表示コントラストを向上することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、発光輝度を個別に制御可能な複数の照明領域を有する照明手段と、入力画像信号に基づいて前記複数の照明領域の発光輝度を決定する決定手段と、前記入力画像信号の画素値に第１オフセット値を加算して第１補正画像信号を生成する第１補正手段と、前記決定手段が決定した前記複数の光源の発光輝度に基づいて、前記第１補正画像信号を補正して第２補正画像信号を生成する第２補正手段と、前記第２補正画像信号の画素値から第２オフセット値を減算して出力画像信号を生成する第３補正手段と、前記出力画像信号に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調して画像を表示する表示手段と、を備え、前記第３補正手段は、照射される光の輝度が所定の範囲内である前記表示手段の表示分割領域のうち黒画像が表示される黒領域が、所定の表示輝度で表示されるように、第２補正画像信号から前記第２オフセット値を減算する処理を施すことを特徴とする。

本発明によれば、画像信号に基づいてバックライトの輝度と液晶の透過率を制御する表示装置において、黒表示ムラを抑制し、かつ、表示コントラストを向上することが可能となる。

表示装置の第１の機能ブロック図である。 バックライトの構成を示す模式図である。 照明光量比率と減算オフセット値との関係を示す模式図である。 入力画像信号の階調値と表示輝度との関係を示す模式図である。 照明光量と黒レベルとの関係を示す模式図である。 入力画像信号の画素値が取り得る範囲を表した模式図である。 第１の対象画素の加算オフセット値を示す第１の模式図である。 第２の対象画素の加算オフセット値を示す第２の模式図である。 第３の対象画素の加算オフセット値を示す第３の模式図である。 表示装置の第２の機能ブロック図である。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る表示装置及びその制御方法について図面を参照して説明する。

図１は、実施例１の表示装置１００の構成図を示す模式図である。表示装置１００は、バックライト１０１、液晶パネル１０２、加算部１０３、特徴量検出部１０４、輝度決定部１０５、推定部１０６、画像補正部１０７演算部１０８、減算部１０９を有する。バックライト１０１は、輝度を独立に制御可能な複数の照明領域を有し、液晶パネル１０２に光を照射するする照明装置（バックライト装置）である。

図２は、バックライト１０１の構成を示す模式図である。例えば、バックライト１０１は、照明範囲を水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割した合計ｍ×ｎ個の照明領域で構成されるとする。各照明領域は、それぞれ独立に制御可能な、複数の色に対応した複数の光源を備える。各光源の発光量を制御することにより、各照明領域の照明の光量が制御される。例えば、各照明領域は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の光源を持ち、各光源の発光輝度が独立に制御されるとする。

なお、バックライト１０１は、決定された各照明領域の発光輝度で、各照明領域から光が発せられるように、各照明領域が有する光源の発光を制御する発光制御回路を備える。発光制御回路は、決定された各照明領域の発光輝度に応じて、各光源の駆動電流や、点灯期間等を制御する。

液晶パネル１０２は、バックライト１０１から照射された光を液晶パネル１０２に入力された画像信号に基づいて変調して画像を表示する。液晶パネル１０２は入力された画像信号に基づく透過率で、バックライト１０１から照射された光を透過させ、画面に画像を表示する。液晶パネル１０２は、画素ごとに、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の副画素を有する。液晶パネル１０２は、副画素ごとに透過率を制御可能な液晶素子を有する。

液晶パネル１０２は、副画素ごとに、入力された画像信号の階調値（画素値）に応じて、液晶素子に電圧を印加して、透過率を制御する。なお、液晶パネル１０２は、入力された画像信号の画素の階調値が大きいほど、対応する液晶素子に大きな電圧を印加するとする。この場合、入力された画像信号の階調値が小さい場合、対応する液晶素子に印加される電圧は小さくなる。

本実施例では、入力画像信号の画素が、Ｒのサブピクセル、Ｇのサブピクセル、及び、Ｂのサブピクセルの３つのサブピクセルからなる場合の例を説明する。サブピクセルはそれぞれ１２ビットの（０〜４０９５）の階調値を有する。以後、Ｒサブピクセルの階調値をＲ値、Ｇサブピクセルの階調値をＧ値、及び、Ｂサブピクセルの階調値をＢ値と記載する。

加算部１０３は、入力画像信号に定数ａｏｆｓを加算して第１補正画像信号を算出する。加算部１０３は、入力画像信号の階調値を圧縮してから加算する。これにより、加算部１０３が加算オフセット値ａｏｆｓを加算したことにより、画像信号の取り得る最大値が変化しない。加算部１０３は、入力画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値から、第１補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値を、式１を用いて、算出する。ここで、ｉｍｇＩｎ＿ｒ、ｉｍｇＩｎ＿ｇ、およびｉｍｇＩｎ＿ｂは、それぞれ入力画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値である。ｉｍｇＯｕｔ１＿ｒ、ｉｍｇＯｕｔ１＿ｇ、およびｉｍｇＯｕｔ１＿ｂは、それぞれ第１補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値である。

特徴量検出部１０４は、各照明領域から光が照射される表示部分領域に対応する入力画像信号の明るさを示す特徴量を、照明領域毎に検出する。例えば、特徴量は、各表示部分領域に対応する画像信号の階調値の平均値とする。なお、特徴量は、各表示部分領域のＲＧＢの階調値の最大値、中央値、および最小値等の値とすることも可能である。また、表示部分領域と照明領域とは、１対１に対応する領域とする。

輝度決定部１０５は、各照明領域の特徴量に基づいて、各照明領域の複数の光源の発光量を決定する。例えば、特徴量が階調値の取り得る最大値（４０９５）の場合に、輝度決定部１０５は、光源の発光輝度を、設定可能な最大値（上限発光輝度）とするとする。また、特徴量が階調値の取り得る最小値（０）の場合に、輝度決定部１０５は、光源の発光輝度を、設定可能な最小値（下限発光輝度）とするとする。特徴量が最大値と最小値との間である場合に、輝度決定部１０５が決定する発光輝度は、上限発光輝度と下限発光輝度との間を線形で補間することによって求めるとする。

推測部１０６は、輝度決定部１０５で決定された各光源の発光輝度に基づいて、照明光量比率ＢＧを求める。照明光量比率ＢＧは、輝度決定部１０５で決定された各光源の発光輝度でバックライト１０１が液晶パネル１０２を照明する場合の光の量と、全光源を上限発光輝度にした場合の光の量との比率である。例えば、光の量は、輝度値を用いるとする。照明光量比率は、１以下の無次元数となる。

各表示部分領域を照明する光の量は、全ての照明領域から照射される光の量の合計となる。推測部１０６は、予め、保存された各照明領域が各表示部分領域を照明する割合を示す拡散データを用いて、輝度決定部で決定された発光輝度を重み付け加算して各表示部分領域の照明光量を算出する。例えば、照明領域ｉの発光輝度をＬｒ（ｉ）、照明領域ｊから発せられた光が照明領域ｋに対応する表示部分領域を照明する割合を示す拡散データをｐ（ｊ、ｋ）とすると、表示部分領域ｈの照明光量Ｌｒｓ（ｈ）は、式２から求められる。

推測部１０６は、表示部分領域ｈに対して得られた照明光量Ｌｒｓ（ｈ）を、全照明領域の光源を上限発光輝度で点灯した場合に表示部分領域ｈに照射される上限照明光量で正規化して、表示部分領域ｈの照明光量比率ＢＧ（ｈ）を算出する。推測部１０６は、同様にして全ての表示部分領域の照明光量比率ＢＧを取得する。

例えば、推測部１０６は、上述のように取得した照明光量比率を、各表示部分領域の中心の画素の照明光量比率とする。また、推測部１０６は、各表示部分領域の他の画素の照明光量比率を、隣接する表示部分領域の照明光量比率との距離に応じた補間演算によって算出するとする。推測部１０６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光源それぞれについて照明光量比率ＢＧを算出するとする。

補正部１０７は、推定部１０６が推定した画素毎の照明光量比率ＢＧに基づいて、第１補正画像信号に伸長処理を施して第２補正画像信号を生成する。そして、補正部１０７は、第２補正画像信号を、減算部１０９に出力する。

補正部１０７は、第１補正画像信号の対象の画素の階調値に、対象の画素の照明光量比率ＢＧに応じた係数を乗算して、第２補正画像信号の対象の画素の階調値とするとする。例えば、補正部１０７は、対象の画素の第１補正画像信号の階調値に、当該画素の照明光量比率ＢＧの逆数（１／ＢＧ）を乗算して第２補正画像信号の対象の画素の階調値とするとする。第１補正画像信号の各画素について上述の処理を施すことにより、補正部１０７は、第２補正画像信号を生成する。

演算部１０８は、照明光量比率ＢＧに基づいて減算オフセット値ｂｏｆｓを減算部１０９に設定する。演算部１０８は、減算オフセット値ｂｏｆｓを、各画素のサブピクセル毎に求めるとする。

減算部１０９は、照射される光の輝度が所定の範囲内である液晶パネル１０２の表示分割領域のうち、入力画像信号の黒画像が表示される黒領域が、所定の表示輝度で表示されるように、第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する補正処理を実行する。減算部１０９は、第２補正画像信号から減算オフセット値ｂｏｆｓを減算して第３補正画像信号を生成して液晶パネル１０２に出力する。ここで、第３補正画像信号は、液晶パネル１０２に出力される出力画像信号である。なお、第３補正画像信号にさらに所定の画像処理を施して、液晶パネル１０２に出力することも可能である。

減算部１０９は、第２補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値から、第３補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値を、式３を用いて、算出する。ここで、ｉｍｇＯｕｔ２＿ｒ、ｉｍｇＯｕｔ２＿ｇ、およびｉｍｇＯｕｔ２＿ｂは、それぞれ第２補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値である。ｉｍｇＯｕｔ３＿ｒ、ｉｍｇＯｕｔ３＿ｇ、およびｉｍｇＯｕｔ３＿ｂは、それぞれ第３補正画像信号の対象の画素のＲ値、Ｇ値、およびＢ値である。ｂｏｆｓ＿ｒ、ｂｏｆｓ＿ｇ、およびｂｏｆｓ＿ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各サブピクセルに対応する減算オフセット値である。

減算部１０９は、第２補正画像信号の階調値を減算した後に、伸長することにより、画像信号の階調値が取り得る最大値が変化しないようにしている。

次に本実施例の表示画像のコントラストについて説明するために、加算部１０３、補正部１０７、減算部１０９の動作について、詳細に説明する。

加算部１０３は、入力画像信号に加算オフセット値ａｏｆｓを加算する。加算オフセット値ａｏｆｓは、階調値０の時に表示輝度が０になる理想的な液晶パネルで設定された下限表示輝度を表示する場合の階調値である。例えば、下限表示輝度は、目標コントラストに基づいて決定するとする。目標コントラストとは、液晶パネル１０２に設定された表示輝度の取り得る最大値（上限表示輝度）と最小値（下限表示輝度）の比のことである。上限表示輝度を一定とする場合、目標コントラストに応じて、下限表示輝度が設定される。例えば、目標コントラストは１０００：１であるとする。表示輝度と液晶パネル１０２に入力される画像信号の階調値との関係が線形であり、上限表示輝度値に対応する階調値が４０９５である場合、目標コントラストを満たす下限表示輝度値に対応する階調値ａｏｆｓは４（４０９５／１０００）である。

加算部１０３は、式１に基づいて入力画像信号にａｏｆｓを加算して、第１補正画像信号を生成する。階調値の取り得る範囲が０〜４０９５である入力画像信号に対し、加算オフセット値ａｏｆｓ＝４とした場合、第１補正画像信号の階調値が取り得る範囲は、４〜４０９５になる。

補正部１０７は、照明光量比率ＢＧに基づいて、第１補正画像信号に伸長処理を施す。

例えば、液晶パネル１０２に入力される画像信号の階調値が０である場合、各液晶素子に印加される電圧は小さくなり、液晶素子の内部の液晶の一部の配向が揃わないことがある。この場合、配向が揃わない液晶素子では、バックライト１０１から照射された光の一部が漏れ、輝度ムラ（黒表示ムラ）が発生する。

液晶素子にかかる電圧が増加するに応じて、液晶素子の配向が揃うため、上述の輝度ムラは低減する。つまり、黒表示ムラは、液晶パネル１０２で使用される階調値が０であるときに最も目立ち、液晶パネル１０２で使用される階調値の増加に伴い急激に低下する。そのため、液晶パネル１０２で使用される階調値を所定値（黒表示ムラ閾値Ｔｈ１）以上に制限すれば、黒表示ムラを目立たなくすることができる。

加算部１０３は、入力画像信号で階調値が０であった画素に加算オフセット値ａｏｆｓを加えて、第１補正画像信号の当該画素の階調値をａｏｆｓとする。さらに、補正部１０７は、第１補正画像信号当該画素の階調値ａｏｆｓを照明光量比率ＢＧに基づいて伸長して、第２補正画像信号の当該画素の階調値をａｏｆｓ／ＢＧとする。さらに、減算部１０９は、第２補正画像信号の当該画素の階調値をａｏｆｓ／ＢＧを減算オフセット値ｂｏｆｓだけ、減算する。

黒表示ムラが目立つ画像は、暗い画像である。ある表示部分領域に対応する画像が暗い場合、対応する照明領域の発光輝度は下限発光輝度に近づく。したがって、当該表示部分領域の照明光量比率ＢＧは、下限照明光量比率ｍｉｎＢＧに近い値になる。

従って、第１画像信号の下限値（ａｏｆｓ）を下限照明光量比率ｍｉｎＢＧに基づいて伸長し、ｂｏｆｓ減算した階調値が、黒表示ムラ閾値Ｔｈ１以上であれば黒表示ムラを低減できる。つまり、加算オフセット値ａｏｆｓ、下限照明光量比率ｍｉｎＢＧ、および減算オフセット値ｂｏｆｓが満たすべき関係性は、黒表示ムラ閾値Ｔｈ１を用いて、式４に示す関係性である。照明光量比率ＢＧが下限照明光量比率ｍｉｎＢＧである場合の減算オフセット値ｂｏｆｓを減算オフセット最大値ｂ１とした場合の関係式を下記に示す。

式４から、下限照明光量比率ｍｉｎＢＧが満たすべき条件式（式５）が得られる。

一方、明るい画像の場合は黒表示ムラが目立たないので、液晶パネル１０２で使用される階調値がＴｈ１未満になっても影響は少ない。

次に、減算部１０９の動作について説明する。

減算部１０９は、照射される光の輝度が所定の範囲である液晶パネル１０２の表示分割領域に表示される入力画像信号の黒領域が、所定の表示輝度で表示されるように、減算オフセット値ｂｏｆｓを決定する。具体的には、減算部１０９は、ＢＧが所定の値よりも小さい場合、減算オフセット値ｂｏｆｓをｂ１とし、ＢＧが所定の値以上である場合、１／ＢＧが小さいほど減算オフセット値ｂｏｆｓが小さくなるように、減算オフセット値ｂｏｆｓを決定する。

以下で、減算部１０９の減算オフセット値の決定方法を説明する。加算部１０３の動作説明では、理想的な液晶パネルにおける動作を説明した。しかし、実際の液晶パネルでは、液晶パネルの最小透過率が０でないため、液晶パネルに入力される階調値が０であっても表示輝度が０にならない黒浮きが発生する。また、黒浮き量は、バックライト１０１から照射される照明光量に応じて変化する。例えば、黒浮き量は、バックライト１０１からの照明光量におおよそ比例して変化するとする。画像信号から減算するオフセット値は、照明光量に比例させる必要がある。

黒浮きの影響を抑制するために、ある画像信号で画像を表示した場合の表示輝度から、黒浮きにより加算される表示輝度（黒浮き量）が低減されるように、画像信号を処理することが望ましい。具体的には、液晶パネル１０２に出力する画像信号の階調値から黒浮き量と対応したオフセット値を減算する。これにより、理想的な液晶パネルで画像を表示した場合の表示輝度で、画像を表示することが可能となる。

本実施例の表示装置では、補正部１０７の後に、減算部１０９を設ける。補正部１０７以降の画像信号は、表示輝度＝画像信号（透過率）×照明光量の関係にある。したがって、第２補正画像信号から減算オフセット値ｂｏｆｓを減算することで、表示輝度としては照明光量に比例した量を減算した結果が得られる。

その一方、照射光量が大きくなると、後段オフセット減算の結果が負値になる場合がある。式６は、第１補正画像信号と第３補正画像信号との関係式である。ここで、ＢＧ＿ｒはＲ光源の照明光量比率、ＢＧ＿ｇはＧ光源の照明光量比率、ＢＧ＿ｂはＢ光源の照明光量比率をそれぞれ示す。

式６に示すように、入力画像信号において階調値が小さい（暗部）の画素に対して、対応する発光領域の照明光量比率が大きい場合、第３補正画像信号の当該画素の階調値が負値になることがある。減算部１０９での処理の結果、階調値が負値になった画素の階調値は、０にクリップされる。したがって、入力画像信号において、階調性を有する暗部領域の階調が失われて表示されてしまう。暗部領域の階調が失われることを低減するために、減算オフセット値ｂｏｆｓは、ＢＧに基づいて制御する。

図３は、照明光量比率ＢＧと減算オフセット値ｂｏｆｓとの関係を示す模式図である。図３の横軸は、照明光量比率ＢＧの逆数を示す。図３の縦軸は、照明光量比率ＢＧの逆数に対応する減算オフセット値ｂｏｆｓを示す。図３に示すように、ＢＧが小さい（ＢＧの逆数が大きい（１／ＢＧ≧ｐ１））場合は、減算オフセット値ｂｏｆｓは、ｂ１に固定される。また、ＢＧが大きい（ＢＧの逆数が小さい（１／ＢＧ＜ｐ１））場合は、１／ＢＧが小さいほどｂｏｆｓの値を小さくする。

言い換えると、減算部１０９は、バックライト１０１から照射される照明光量の比率ＢＧが所定の値以下である場合（ＢＧ≦１／ｐ１）に、減算オフセット値を固定値ｂ１とする。また、照明光量の比率ＢＧが所定の値より大きい場合（ＢＧ＞１／ｐ１）に、照明光量の比率ＢＧに応じて減算オフセット値ｂｏｆｓを決定するとも言える。これにより、ＢＧが大きい場合に、減算部１０９で減算された第２画像信号の階調値が負値にならないようにしている。

図４は、入力画像信号の階調値と、入力画像信号に基づいて画像を表示した場合の表示輝度との関係を示す模式図である。図４（Ａ）は、対応する発光領域の照明光量比率の逆数がｐ１より小さい場合の、入力画像信号の階調値と表示輝度との関係を示す。また、図４（Ｂ）は、減算オフセット値ｂｏｆｓを対応する発光領域の照明光量比率によらずに固定値ｂ１とした場合を示す比較図である。

図４（Ａ）に示すように、上述のように、減算オフセット値を制御することによって、入力画像信号において階調値の小さい（暗部）領域において、表示輝度が表現される（階調を有する）。したがって、暗部領域を階調潰れせずに表示することができる。一方で、図４（Ｂ）に示すように、減算オフセット値ｂｏｆｓを固定値ｂ１とした場合、入力画像信号の暗部領域において、表示輝度でクリップされ、暗部の階調が失われる。これは、前述した通り、入力画像信号の暗部領域の階調値が、減算部１０９の処理によって、０にクリップされてしまうためである。

次に、入力画像信号において黒画像（階調値が０）が表示される領域（黒領域）の表示輝度（以下、黒レベル）とコントラストとについて説明する。図５は、照明光量と、黒レベルとの関係を示す模式図である。図５（Ａ）は、本実施例の処理を実行した場合の照明光量と黒レベルとの関係を示す。また、図５（Ｂ）は、本実施例において減算部１０９の処理を行わない場合の照明光量と黒レベルとの関係を示す。図中、斜線領域は、黒レベルにおける理想パネルにおける透過光量を示す。また、点画領域は、黒レベルにおける黒浮き量を意味する。実線は、この二つの量を加算した実際の表示装置の黒レベルを意味する。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、下限表示輝度はともに同じｖ１である。減算部１０９による減算処理を行わない場合、照明光量が大きくなるに応じて黒浮き量が増加する。したがって、照明光量が大きくなるにつれて、黒浮き量の増加分により黒レベルが大きくなる。照明光量が大きくなるにつれて階調値０に対応する表示輝度が上昇することにより、照明光量が大きくなるにつれてコントラストが低下する。

一方、本実施例の処理を実行することにより、図５（Ａ）に示すように、所定の照明光量（照明光量比率１／ｐ１）まで黒画像が表示される領域の表示輝度（黒レベル）を一定に保つことが可能となる。つまり、本実施例の処理を実行することにより、所定の照明光量以下で光が照射される表示部分領域において、黒表示ムラを抑制しながら、コントラストの低下を軽減することが可能となる。

一方で、所定の照明光量より大きい光が照射される表示部分領域では、黒レベルが上がる。しかし、対応する発光領域の照明光量が大きいということは、表示部分領域に対応する画像が明るい画像であることを意味している。したがって、画像に黒の画素が少ないため、黒レベルが上がることの、視覚上の影響は少ない。

以上のように本実施例の表示装置によれば、黒表示ムラの低減と表示画像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。

また、照明光量に応じた補正を施した後の画像信号（第３補正画像信号）に対して、減算処理を行うことで、黒レベルの変動を抑制することが可能となる。

さらに、照明光量に応じて減算処理で用いる減算量を制御することにより、暗部領域の階調性が潰れてしまうことを軽減することが可能となる。

［実施例２］
次に実施例２について説明する。実施例２の表示装置１００の機能ブロックは、実施例１と同じであるため詳細な説明を省略する。

実施例１の表示装置１００では、加算部１０３で入力画像信号に加算オフセット値ａｏｆｓを定数としたが、実施例２の表示装置１００では、加算オフセット値ａｏｆｓを入力画像信号の階調値に応じて変更する。具体的には、画素の彩度が高い場合にオフセット量を小さくする。これにより、表示される画像の色域を広げることが可能となる。

加算部１０３は、各画素の副画素の階調値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）に対して、加算オフセット値（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，ａｏｆｓ＿ｂ）を加算する。階調値また、ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，ａｏｆｓ＿ｂは、入力画像信号の各画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値に基づいて、式７から各画素に対して個別に求められる。
（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，ａｏｆｓ＿ｂ）
＝ｆ（ｉｍｇＩｎ＿ｒ，ｉｍｇＩｎ＿ｇ，ｉｍｇＩｎ＿ｂ） （式７）

ここで、変換特性ｆは、入力画像信号の各画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値から、加算オフセット値（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，ａｏｆｓ＿ｂ）を求める変換特性である。

図６は、入力画像信号の画素のｉｍｇＩｎ＿ｒ、ｉｍｇＩｎ＿ｇ、ｉｍｇＩｎ＿ｂが取り得る範囲を３次元グラフで表した模式図である。

Ｌ１は、対象画素Ａの階調値が満たす条件（ｉｍｇＩｎ＿ｇ＝ｉｍｇＩｎ＿ｂ＝０）が成立する範囲を示す。すなわち、対象画素Ａは、緑色成分、および青色成分がない（赤の彩度が高い）画素である。

図７は、対象画素Ａのａｏｆｓ＿ｒ、ａｏｆｓ＿ｇ、およびａｏｆｓ＿ｂ、の値を示す模式図である。それぞれ、横軸に対象画素ＡのＲ値、縦軸に各色の加算オフセット値（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，もしくはａｏｆｓ＿ｂ）を示す。

図７（Ａ）は、対象画素ＡのＲ値と、対象画素ＡのＲ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒとの関係を示す模式図である。階調値がＬ１の範囲にある対象画素Ａにおいて、Ｒ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒは、対象画素ＡのＲ値によらず一定の値とする。

図７（Ｂ）対象画素ＡのＲ値と、対象画素ＡのＧ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｇとの関係を示す模式図である。図７（Ｃ）は、対象画素ＡのＲ値と、対象画素ＡのＢ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｂとの関係を示す模式図である。加算部１０３は、所定の階調値の範囲内（区間Ｂ、Ｃ）において、ａｏｆｓ＿ｇ、ａｏｆｓ＿ｂの値を、ａｏｆｓ＿ｒよりも小さくする。これにより、対象画素Ａが表示される場合の赤の色域を広げることが可能となる。

一方で、加算部１０３は、Ｒ階調値が閾値Ｔｈ＿ｒ１より小さい区間Ａにおいて、Ｒ値に対してａｏｆｓ＿ｇ、ａｏｆｓ＿ｂの値を、ａｏｆｓ＿ｒと同程度とする。対象画素Ａの階調値が小さい場合は、対象画素Ａは暗部領域にあると考えられる。したがって、黒ムラが発生することがある。対象画素Ａが暗部領域にある場合、各色に対して同程度のオフセット値を加算することにより黒表示ムラの補正を優先させる。

また、加算部１０３は、Ｒ値が閾値Ｔｈ＿ｒ２より大きい区間Ｄにおいても、ａｏｆｓ＿ｇ、ａｏｆｓ＿ｂの値を、ａｏｆｓ＿ｒと同程度とする。これは、例えば、図６に図示した階調値ｍ１からｍ２のグラデーションを表示した場合に、グラデーションの途中でオフセット量が変化することを起因として階調特性が低下する可能性を防止するためである。

加算部１０３は、Ｒ値が区間Ｃにある場合、ａｏｆｓ＿ｇ、およびａｏｆｓ＿ｂの値を、区間Ｂと区間Ｄの間を線形につなぐ値とする。次にＬ２の範囲について説明する。Ｌ２は、対象画素Ｂの階調値が満たす条件（ｉｍｇＩｎ＿ｒ＝ｉｍｇＩｎ＿ｇ，ｉｍｇＩｎ＿ｂ＝０）が成立する範囲を示す。すなわち、対象画素Ｂは、青色成分がなく、黄色の彩度が高い画素である。

図８は、対象画素Ｂのａｏｆｓ＿ｒ、ａｏｆｓ＿ｇ、およびａｏｆｓ＿ｂ、の値を示す模式図である。それぞれ、横軸に対象画素ＢのＲ値、縦軸に各色の加算オフセット値（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，もしくはａｏｆｓ＿ｂ）を示す。なお、対象画素ＢのＲ値とＧ値とが等しいことから、図８の横軸にそって対象画素ＢのＲ値が変化した場合に、同様にＧ値も変化するとする。

図８（Ａ）は、対象画素ＢのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒとの関係を示す模式図である。図８（Ｂ）対象画素ＢのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｇとの関係を示す模式図である。対象画素Ｂにおいて、Ｒ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒ、およびａｏｆｓ＿ｇは、対象画素ＡのＲ値およびＧ値によらず一定の値とする。

図８（Ｃ）は、対象画素ＢのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｂとの関係を示す模式図である。Ｌ２の範囲の画素は赤と緑の彩度が高い。加算部１０３は、Ｌ１の時と同様に、ａｏｆｓ＿ｒ、ａｏｆｓ＿ｇに対してａｏｆｓ＿ｂの値を小さく区間を設けることで、当該区間において赤と緑の色域を広げる。

次にＬ３の範囲について説明する。Ｌ３は、対象画素Ｃの階調値が満たす条件ここは、（ｉｍｇＩｎ＿ｒ＝ｉｍｇＩｎ＿ｇ＝ｉｍｇＩｎ＿ｂ）が成立する範囲を示す。すなわち、対象画素Ｂは、各色の成分が同程度であり、彩度が高くない画素である。

図９は、対象画素Ｃのａｏｆｓ＿ｒ、ａｏｆｓ＿ｇ、およびａｏｆｓ＿ｂ、の値を示す模式図である。それぞれ、横軸に対象画素ＢのＲ値、縦軸に各色の加算オフセット値（ａｏｆｓ＿ｒ，ａｏｆｓ＿ｇ，もしくはａｏｆｓ＿ｂ）を示す。なお、対象画素ＣのＲ値とＧ値とＢ値とが等しいことから、図９の横軸にそって対象画素ＣのＲ値が変化した場合に、同様にＧ値とＢ値とも変化するとする。

図９（Ａ）は、対象画素ＣのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒとの関係を示す模式図である。図９（Ｂ）対象画素ＣのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｇとの関係を示す模式図である。図９（Ｃ）は、対象画素ＣのＲ値と、加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｂとの関係を示す模式図である。対象画素Ｃにおいて、Ｒ値に加算される加算オフセット値ａｏｆｓ＿ｒ、ａｏｆｓ＿ｇ、およびａｏｆｓ＿ｂは、対象画素ＣのＲ値（Ｇ値、Ｂ値）によらず一定の値とする。これにより、白色の階調特性を変動させない。

以上のように、対象画素の彩度が高い場合に、階調値が小さい色に対する加算オフセット値を小さくすることで、黒ムラの低減と色域の拡張を行うことが可能となる。

［実施例３］
次に本発明の第３の実施例について説明する。先に説明した実施例１では、照明光量比率に応じた減算オフセット値を、照明光量比率に応じた補正を施された画像信号から減算する処理を施した。実施例３の表示装置は、照明光量比率に基づいて、加算部１０３と減算部１０９の処理のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

図１０は、実施例３の表示装置２００の機能ブロック図である。実施例３の表示装置２００の機能ブロックの一部は、実施例１の表示装置１００が含む同名の機能ブロックと同じ機能を発揮するものである。実施例１の表示装置１００と同様の機能ブロックは、実施例１、図１と同じ符号を付して説明を省略する。表示装置２００は、実施例１の表示装置１００に対して、オフセット制御部２０１を有する点が異なる。

オフセット制御部２０１は、輝度決定部が決定した照明光量比率に基づいて加算部１０３が入力画像信号に加算オフセット値を加算する処理と、減算部１０９が第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理とを実行するか否か制御する。すなわち、オフセット制御部２０１は、画像信号に対するオフセット値の加減算処理のＯＮ／ＯＦＦを制御する補正制御部である。ここで、オフセット値の加減算処理は、加算部１０３が入力画像信号に加算オフセット値を加算する処理と、減算部１０９が第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理とを総称する意味である。

具体的には、オフセット制御部２０１は、照明光量比率ＢＧの逆数が、ｐ１以上の場合、オフセット値の加減算処理をＯＮとする。また、照明光量比率ＢＧの逆数がｐ１未満の場合は、オフセット制御部２０１は、加減算処理をＯＦＦにする。

加算部１０３は、加減算処理ＯＮの場合、実施例１と同様に入力画像信号に加算オフセット値を加算する処理を行う。加減算処理ＯＦＦの場合は、入力画像信号をそのまま第１補正画像信号として出力する（加算オフセット値を加算しない）。

減算部１０９は、加減算処理ＯＮの場合、実施例１と同様に第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理を行う。加減算処理ＯＦＦの場合は、第２補正画像信号をそのまま第３補正画像信号として出力する（減算オフセット値を減算しない）。

実施例１で説明した通り、１／ＢＧ＜ｐ１の期間は、減算オフセット値を固定値とした場合、暗部領域において減算結果が負値となり黒潰れが発生する懸念がある期間である。したがって、本実施例では、このような場合に入力画像信号に加算オフセット値を加算する処理と、第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理とを実施しないようにすることで、暗部領域に黒潰れが発生することを抑制する。

以上のように本実施例では照明光量比率に応じて入力画像信号に加算オフセット値を加算する処理と、第２補正画像信号から減算オフセット値を減算する処理とを制御する。これにより、黒潰れの発生を抑制しながら、黒表示ムラを抑制し、かつコントラストの低下を抑制することが可能となる。

１０１ バックライト
１０２ 液晶パネル
１０３ 加算部
１０４ 特徴量検出部
１０５ 輝度決定部
１０６ 推測部
１０７ 補正部
１０８ 演算部
１０９ 減算部
２０１ オフセット制御部

Claims (10)

1. 発光輝度を個別に制御可能な複数の照明領域を有する照明手段と、
   入力画像信号に基づいて前記複数の照明領域の発光輝度を決定する決定手段と、
   前記入力画像信号の画素値に第１オフセット値を加算して第１補正画像信号を生成する第１補正手段と、
   前記決定手段が決定した前記複数の照明領域の発光輝度に基づいて、前記第１補正画像信号を補正して第２補正画像信号を生成する第２補正手段と、
   前記第２補正画像信号の画素値から第２オフセット値を減算して出力画像信号を生成する第３補正手段と、
   前記出力画像信号に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調して画像を表示する表示手段と、
   を備え、
   前記第３補正手段は、照射される光の輝度が所定の範囲内である前記表示手段の表示分割領域のうち黒画像が表示される黒領域が、所定の表示輝度で表示されるように、第２補正画像信号から前記第２オフセット値を減算する処理を施すことを特徴とする表示装置。
2. 前記表示手段は、入力された画像信号に応じて透過率を個別に制御可能な複数の液晶素子を有する液晶パネルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１補正手段は、前記第１オフセット値を、前記表示装置に設定されたコントラストに応じて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第２補正手段は、前記決定手段が決定した各照明領域の発光輝度で前記発光手段が発光した場合に、前記表示手段に照射される光の照明光量に基づいて、前記第１補正画像信号を補正して、前記第２補正画像信号を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記第３補正手段は、
   前記決定手段が決定した各照明領域の発光輝度で前記発光手段が発光した場合に、前記表示手段の各画素に照射される光の照明光量に基づいて、各画素に対する前記第２オフセット値を決定し、
   前記第２補正画像信号の各画素から、決定された前記第２オフセット値を減算して、前記出力画像信号を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記第３補正手段は、前記照明光量が所定の値以下である画素の前記第２オフセット値を、所定のオフセット値とし、前記照明手段から照射される照明光量が前記所定の値よりも大きい画素の前記第２オフセット値を、前記所定のオフセット値よりも低い値とすることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記入力画像信号の各画素は、赤色の副画素、緑色の副画素および青色の副画素を備え、
   前記第１補正手段は、前記入力画像信号に基づいて副画素ごとに前記第１オフセット値を決定するものであって、
   前記第１補正手段は、彩度が高い画素のうち、階調値が小さい色に対応する副画素の前記第１オフセット値を、他の副画素の前記第１オフセット値よりも小さくすることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記決定手段が決定した前記発光輝度に基づいて前記第１補正手段と前記第３補正手段の補正処理を実行するか否かを制御する補正制御手段を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記決定手段が決定した前記発光輝度に基づいて、各照明領域の発光を制御する発光制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 発光輝度を個別に制御可能な複数の照明領域を有する照明手段と、入力された画像信号に基づいて前記照明手段から照射された光を変調して画像を表示する表示手段と、を備える表示装置の制御方法であって、
    入力画像信号に基づいて前記複数の照明領域の発光輝度を決定する決定工程と、
    前記入力画像信号の画素値に第１オフセット値を加算して第１補正画像信号を生成する第１補正工程と、
    前記決定工程が決定した前記複数の光源の発光輝度に基づいて、前記第１補正画像信号を
    補正して第２補正画像信号を生成する第２補正工程と、
    前記第２補正画像信号の画素値から第２オフセット値を減算して出力画像信号を生成する第３補正工程と、
    を備え、
    前記第３補正工程は、各光源の発光輝度が所定の範囲である場合に、入力画像信号のうち黒を示す領域が、所定の表示輝度で表示されるように、第２補正画像信号から前記第２オフセット値を減算する処理を施すことを特徴とする表示装置の制御方法。

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