JP6758128B2 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、コントラスト比の改善とともに、色バランスの補正を行う画像表示装置および画像表示方法に関する。

従来のＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置においては、入力された画像に対し、パネルドライバーで折れ線ガンマによる補正を行うことで、目視における階調のリニアリティ特性を実現している。

しかしながら、実際には、液晶パネルをバックライトの照明が透過することで輝度表現を行っているため、特に、黒領域の階調特性が悪く、理想の輝度に比べて明るい方向に輝度が観測される、いわゆる黒浮きという現象が生じる。

この現象は、ＬＣＤパネルにおいて暗い領域を表示する際に、ＬＣＤパネルの遮光が完全でなく、バックライトの照明光が漏れるために発生するものである。従来のＣＲＴでは１００００：１程度、有機ＥＬパネルでは１００００００：１程度のコントラスト比が実現されている。しかしながら、本現象により、従来のＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置においては、コントラスト比が、１５００：１程度しか実現できていない。

そこで、このような１枚ＬＣＤ画像表示装置のコントラスト比改善のために、２枚のＬＣＤを使用した画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。いずれの画像表示装置も、ＬＣＤを２枚用いる構成とし、後ろ側のＬＣＤでバックライトの透過量を調整し、前側のＬＣＤでＲＧＢ表示を行わせることで、コントラスト比の改善を図っている。

特開平５−８８１９７号公報 国際公開第２００７／１０８１８３号

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、ＬＣＤ１枚パネルによる画像表示装置では、コントラスト比が、１５００：１程度しか実現できない問題がある。さらに、１枚のＬＣＤでは、暗い画像での色再現性の低下や、黒の品位低下により、画像の忠実再現が実現できていないことが大きな問題としてある。

一方、特許文献１、２のような２枚のＬＣＤパネルを用いた画像表示装置は、コントラスト向上と黒浮きの防止効果はある。しかしながら、色再現性の改善については、何ら言及されていない。

図１６は、２枚のＬＣＤパネルを用いた従来の画像表示装置１００における問題点を説明するための図である。後ろ側のバックライト１０３側のＬＣＤパネルを、ＬＶパネル（Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ Ｐａｎｅｌ）１０２と称し、画像を観る人間に近い側である前側のＬＣＤパネルを、ＲＧＢパネル１０１と称する。

図１６に示すように、ＲＧＢパネル１０１は、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブピクセルで構成されている。その一方で、ＬＶパネル１０２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブピクセルをまとめて１画素としている。つまり、ＲＧＢパネル１０１のサブピクセルをまとめた１画素に対して、ＬＶパネル１０２の１画素が共通であり、１：１の対応になっている。

従って、ＬＶパネル１０２の１画素を透過し、その後、ＲＧＢパネル１０１のそれぞれのサブピクセルを透過して合成された画像は、ＲＧＢまとめて輝度の調整が行われることとなる。このため、以下のような第１の問題点、および第２の問題点が生じる。

第１の問題点：暗部で光漏れによる色の白色化が発生する。
例えば、ＲＧＢいずれか１つを光らせる純色の場合に、Ｒだけを光らせＧＢは光らせないとき、ＧＢの光もれで、Ｒが白色化（白っぽくなること）する問題がある。

第２の問題点：色バランスがくずれる。
例えば、ＲＧＢ全部を光らせる混色の場合に、本来のＲＧＢのそれぞれの輝度値に見合ったＬＶ画素の輝度値、すなわちＬＶ値でなく、全てのサブピクセルに共通のＬＶ値となっている。このため、ＬＶパネルとＲＧＢパネルのそれぞれの透過率の掛け算としての透過後のＲＧＢの輝度値が、元のＲＧＢに対して異なることで、色バランスがくずれて変色して見える問題がある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、２枚のＬＣＤパネルを用い、コントラスト比を改善するとともに、色バランスを補正することで、特に暗部の色再現性を改善することのできる画像表示装置および画像表示方法を得ることを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、ＲＧＢ階調変換回路と、色バランスコントローラを備え、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号から色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、前記前面側ＬＣＤパネルに対して前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給する第１コントローラと、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで前記信号処理後のグレー画像信号を生成し、前記信号処理後のグレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに供給する第２コントローラと、を備え、前記ＲＧＢ階調変換回路は、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとを、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶しており、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第１ルックアップテーブルを適用して前記第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第２ルックアップテーブルを適用して前記第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、前記色バランスコントローラは、ＲＧＢ個別に生成された前記第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、前記信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、前記第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、前記ＲＧＢ個別の補正係数を乗算することで前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する。

また、本発明に係る画像表示方法は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対してＲＧＢ階調変換処理と色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで信号処理後のグレー画像信号を生成し、前記前面側ＬＣＤパネルに対して前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給し、前記後面側ＬＣＤパネルに対して前記信号処理後のグレー画像信号を供給し、前記ＲＧＢ階調変換処理においては、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶されている、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとによって、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第１ルックアップテーブルを適用して前記第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第２ルックアップテーブルを適用して前記第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、前記色バランス補正処理においては、ＲＧＢ個別に生成された前記第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、前記信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、前記第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、前記ＲＧＢ個別の補正係数を乗算する。

本発明によれば、ＲＧＢ画像に対しても階調変換を施すとともに、ＬＶ画像の階調変換結果を考慮して色バランスを補正したＲＧＢ画像を生成できる構成を備えている。この結果、２枚のＬＣＤパネルを用い、コントラスト比を改善するとともに、色バランスを補正することで、特に暗部の色再現性を改善することのできる画像表示装置および画像表示方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における画像表示装置の信号処理ブロック図である。 前記実施の形態１における画像表示装置に含まれるビット拡張回路、ＲＧＢコントローラ、およびＬＶコントローラによる、より詳細な信号処理ブロック図である。 前記実施の形態１におけるビット拡張回路によるビット拡張処理の説明図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｒ）による階調変換特性を示した図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｗ）による階調変換特性を示した図である。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路の詳細構成図である。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路による局所的エッジホールド処理に関するフローチャートである。 前記実施の形態１におけるエッジホールド回路による局所的エッジホールド処理の動作結果を波形で示した図である。 前記実施の形態１におけるＬＵＴおよび色バランスコントローラの働きによる暗部の色再現性向上の説明図である。 前記実施の形態１における色バランスコントローラの働きによる暗部における色バランスの調整に関する説明図である。 前記実施の形態１の色バランスコントローラにおける補正係数に関する説明図である。 前記実施の形態１の実験結果を示す説明図である。 前記実施の形態１の実験結果を示す説明図である。 前記実施の形態１における２枚のＬＣＤパネルによるディスプレイ・モジュールの概略断面図である。 本発明の変形例における調整関数の説明図である。 ２枚のＬＣＤパネルを用いた従来の画像表示装置における問題点を説明するための図である。

以下、本発明の画像表示装置および画像表示方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１における画像表示装置は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が後面側ＬＣＤパネル、前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、ＲＧＢ階調変換回路と、色バランスコントローラを備え、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号から色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、前面側ＬＣＤパネルに対して色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給する第１コントローラと、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで信号処理後のグレー画像信号を生成し、信号処理後のグレー画像信号を後面側ＬＣＤパネルに供給する第２コントローラと、を備え、ＲＧＢ階調変換回路は、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとを、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶しており、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して第１ルックアップテーブルを適用して第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して第２ルックアップテーブルを適用して第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、色バランスコントローラは、ＲＧＢ個別に生成された第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、ＲＧＢ個別の補正係数を乗算することで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する。

［全体構成］
まず始めに、全体構成から説明する。
図１は、実施の形態１における画像表示装置の信号処理ブロック図である。図１に示した本実施の形態１における画像表示装置１０は、画像表示装置本体２０とＬＣＤモジュール３０を備えて構成されている。

ここで、画像表示装置本体２０は、画像処理エンジン２１を含んで構成されている。一方、ＬＣＤモジュール３０は、Ｉ／Ｆ（インタフェース）３１、ビット拡張回路３２、ＲＧＢコントローラ（第１コントローラ）３３、ＬＶ（ライトバルブ）コントローラ（第２コントローラ）３４、ＲＧＢパネル（前面側ＬＣＤパネル）３５、およびＬＶパネル（後面側ＬＣＤパネル）３６を備えて構成されている。

画像表示装置本体２０内の画像処理エンジン２１は、ＲＧＢ画像を生成し、ＬＣＤモジュール３０に送信する。一方、ＬＣＤモジュール３０内のＩ／Ｆ３１は、画像処理エンジン２１が生成したＲＧＢ画像を受信し、入力ＲＧＢ画像信号としてビット拡張回路３２に送信する。

図２は、実施の形態１における画像表示装置に含まれるビット拡張回路３２、ＲＧＢコントローラ３３、およびＬＶコントローラ３４による、より詳細な信号処理ブロック図である。

ビット拡張回路３２は、入力されたＲＧＢ各８ビットの画像に対し、１２ビットへのビット拡張処理を行う。このビット拡張処理は、後段の処理でビット精度を落とさないようにするため、あらかじめビット長を精度よく拡張するものである。ビット拡張回路３２は、ビット拡張後のＲＧＢ画像を、ＲＧＢコントローラ３３およびＬＶコントローラ３４のそれぞれに送信する。

本実施の形態１におけるビット拡張回路３２では、図３（ａ）に示されるように、８ビットデータ５０、すなわち８ビットの画像信号を、例えば１２ビットに拡張して１２ビットデータ５２とすることを想定する。本来、アナログである画像信号を８ビットに量子化する場合には、ビット解像度以下の変化については、丸められて捨てられている。しかしながら、画像は、隣接画素間の相関が高いため、次の手法を導入することで、ある程度の復元をすることができる。

図３（ｂ）は、処理対象となっている画素、すなわち注目画素Ｘ５の説明図であり、図３（ｃ）は、ビット拡張処理の手順をプログラム形式で表現した例である。ビット拡張回路３２は、図３に示すように、０に初期化された変数ｄｃに関して、注目画素Ｘ５の周辺で隣接する８画素（Ｘ１〜Ｘ４、Ｘ６〜Ｘ９）に対し、注目画素Ｘ５の輝度値が隣接するそれぞれの画素の輝度値に比べて小さいときは＋１、注目画素Ｘ５の輝度値が隣接するそれぞれの画素の輝度値に比べて大きいときは−１の演算を行う。

さらに、ビット拡張回路３２は、その合計値すなわちｄｃを８で割った値を小数点以下の重み５１として、注目画素Ｘ５に加算し、１６倍して丸め処理をすることで、８ビットから１２ビットへの拡張を行う。

一般に、画像の隣接する画素は、輝度値が似ているという性質があり、例えば、注目画素Ｘ５の輝度値に対して周辺の画素の輝度値が全て大きい場合には、各画素の輝度値が８ビットに丸められる前の本来の値であるアナログ値における波形は連続した凹の形状になっており、注目画素Ｘ５の輝度値の本来の値であるアナログ値は、８ビットに丸められたデータよりも大きいであろうことが推定される。

一方、逆に、注目画素Ｘ５の輝度値に対して周辺の画素の輝度値が全て小さい場合には、各画素の輝度値が８ビットに丸められる前の本来の値であるアナログ値における波形は連続した凸の形状になっており、注目画素Ｘ５の輝度値の本来の値であるアナログ値は、８ビットに丸められたデータよりも小さいであろうことが推定される。そこで、ビット拡張回路３２は、このような根拠に基づいて、上述した図３のようなビット拡張処理を行うこととなる。

なお、ビット拡張の手法については、ここで説明した方法以外の手法を導入してもかまわない。

次に、ビット拡張回路３２の後段の処理について説明する。ＲＧＢコントローラ３３は、図２に示すように、遅延回路３３１、６つのＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）３３２１、３３２２、３３２３、３３２４、３３２５、３３２６を有するＲＧＢ階調変換回路３３２、および色バランスコントローラ３３３を備えて構成されている。

一方、ＬＶコントローラ３４は、グレーコンバータ３４１、１つのＬＵＴ３４２１を有するＬＶ階調変換回路３４２、水平方向エッジホールド回路３４３、垂直方向エッジホールド回路３４４、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３４５、および、丸め処理部３４６を備えて構成されている。

ＲＧＢコントローラ３３内の遅延回路３３１は、ビット拡張回路３２からビット拡張後のＲＧＢ画像（入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号）を受信し、受信したビット拡張後のＲＧＢ画像に対して、適当な遅延をかける。この「適切な遅延」とは、ＬＶコントローラ３４内でのグレーコンバータ３４１、水平方向エッジホールド回路３４３、垂直方向エッジホールド回路３４４、および、ＬＰＦ３４５による処理の遅延分を補償するためのものである。

本実施の形態１においては、４種類のＬＵＴ、すなわち、サブピクセルＲ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｒ）、サブピクセルＧ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｇ）、サブピクセルＢ用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｂ）、および、グレー画像用のＬＵＴであるＬＵＴ（Ｗ）を使用している。ＲＧＢコントローラ３３内のＲＧＢ階調変換回路３３２は、各々１つのＬＵＴ（Ｒ）３３２１、ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３（第１ＬＵＴ３３２１、３３２２、３３２３）と、３つのＬＵＴ（Ｗ）３３２４、３３２５、３３２６（第２ＬＵＴ３３２４、３３２５、３３２６）を備えている。ＬＶコントローラ３４内のＬＶ階調変換回路３４２は、ＬＵＴ（Ｗ）３４２１（第３ＬＵＴ３４２１）を備えている。

ＲＧＢコントローラ３３内のＲＧＢ階調変換回路３３２は、遅延後のそれぞれの色ごとに、第１および第２ＬＵＴ３３２１、３３２２、３３２３、３３２４、３３２５、３３２６を用いて階調変換（第１および第２階調変換）を行い、第１階調変換後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２および第２階調変換後の色バランス補正用画像信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂを生成する。なお、ＲＧＢ階調変換回路３３２による階調変換処理の詳細については、ＬＶコントローラ３４内のＬＶ階調変換回路３４２の説明と合わせて、図面を用いて後述する。

一方、ＬＶコントローラ３４内のグレーコンバータ３４１は、ビット拡張回路３２からビット拡張後のＲＧＢ画像（入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号）を受信し、受信したビット拡張後のＲＧＢ画像に対して、それぞれの画素ごとに、ＲＧＢの３つの輝度値の中の最大値を代表値としたグレー画像に変換する。

通常、グレースケールへの変換は、乗算器と加算器を用いて色マトリクス変換を行うことで、ルミナンスを求めることが多い。本実施の形態１におけるグレーコンバータ３４１は、ＲＧＢコントローラ３３内の色バランスコントローラ３３３において、ＲＧＢの色バランス補正を容易に行えるように、各画素における、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度値の最大値を検出し、これを代表値として出力することでハードウェアの簡略化も図っている。

もちろん、通常のマトリクス変換を採用した場合でも、色バランス補正処理は問題なく実行できることは言うまでもない。

次に、ＬＶコントローラ３４内のＬＶ階調変換回路３４２は、グレー画像に対して、第３ＬＵＴ３４２１を用いて階調変換（第３階調変換）を行う。なお、ＬＶ階調変換回路３４２による階調変換処理の詳細については、ＲＧＢコントローラ３３内のＲＧＢ階調変換回路３３２の説明と合わせて、図面を用いて後述する。

さらに、ＬＶコントローラ３４内の水平方向エッジホールド回路３４３、垂直方向エッジホールド回路３４４は、階調変換後のグレー画像に対して、視野角補正を行う。視野角補正後の画像は、後述のように各画素の輝度値が調整されているが、この調整後の輝度値が、画像全体として自然にみえるように、ＬＰＦ３４５をかけることによって隣接する輝度値間の変化をなまらせることにより、グレー画像（Ｂ／Ｗ画像）を生成する。

ＬＶコントローラ（第２コントローラ）３４は、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して、上記のような信号処理を施し、信号処理後のグレー画像信号を生成する。

信号処理後のグレー画像は、ＲＧＢコントローラ内の色バランスコントローラ３３３に送信される。また、信号処理後のグレー画像は、丸め処理部３４６によって、輝度値を８ビットに丸められた後に、ＬＶパネル３６に表示される。なお、水平方向エッジホールド回路３４３、垂直方向エッジホールド回路３４４による視野角補正処理の詳細についても、図面を用いて後述する。

そして、ＲＧＢコントローラ３３内の色バランスコントローラ３３３は、ＲＧＢ階調変換回路３３２による第１および第２階調変換後の信号と、ＬＶ階調変換回路３４２による第３階調変換を経た信号に基づいて、色バランスの補正を行い、補正後のＲＧＢ画像が色バランス補正後のＲＧＢ画像信号としてＲＧＢパネル３５に表示される。なお、色バランスコントローラ３３３による色バランス補正処理の詳細についても、図面を用いて後述する。

次に、ＲＧＢ階調変換回路３３２、ＬＶ階調変換回路３４２による各ＬＵＴ３３２１、３３２２、３３２３、３３２４、３３２５、３３２６、３４２１を用いた階調変換処理の詳細、水平方向および垂直方向エッジホールド回路３４３、３４４による視野角補正処理の詳細、および色バランスコントローラ３３３による色バランス補正処理の詳細、の順で、以下に説明する。

［ＲＧＢ階調変換回路３３２、ＬＶ階調変換回路３４２による階調変換処理の詳細］
従来技術において、１枚のＬＣＤパネルでは、入力画素値にガンマ変換を行うことで人の目に対してリニアな階調特性を実現するが、実測で暗い領域の輝度が持ち上がり、黒浮きが起こっていることを説明した。

これに対して、２枚ＬＣＤパネルを使用する従来からの方法では、ＲＧＢパネル３５用には階調変換しないＲＧＢ画像を使用し、ＬＶパネル３６用にグレー画像を階調変換して作成したＢ／Ｗ画像を使用することで、コントラスト比の向上と、黒浮きの改善を実現できる。

しかしながら、この手法では、１つの画素を構成するＲＧＢそれぞれのサブピクセルに対して、ＬＶ値が同一であるため、上記のように、純色において白色化したり、混色において色バランスが崩れたりすることがあった。

そこで、本実施の形態１では、後段における色バランス制御を容易にするために、ＲＧＢパネル３５用にも、ＲＧＢ階調変換回路３３２を用いて階調変換したＲＧＢ画像を使用するとともに、ＬＶパネル３６用の画像についても、ある値域の範囲で上限にクリップされないように、全ての値域で連続的に使用できるような階調変換を行っている。

図４は、実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｒ）３３２１による階調変換特性を示した図である。ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３についても、基本的にはＬＵＴ（Ｒ）３３２１と同様な階調変換特性を備えているが、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのサブピクセルにおける光の透過効率が異なるため、特性は互いに、微妙に異なっている。また、図５は、実施の形態１におけるＬＵＴ（Ｗ）３４２１による階調変換特性を示した図である。

実験の結果、これら図４、図５に示すような階調変換特性を採用することで、暗部の黒表現および純色の色再現性が向上し、純色において白色化するという問題が改善されることが分かった。

図４に示したＬＵＴ（Ｒ）３３２１の階調変換特性は、例えば、γ＝０．５のガンマカーブ（Ｙ＝Ｘ^γ）で実現される。これに対して、図５に示したＬＵＴ（Ｗ）３４２１の階調変換特性は、ＲＧＢの値に対し、ＬＶの値を変化させながら２枚のＬＣＤパネルの透過光を実測して、最終的な合成結果が人の視覚特性に見合うγ＝２．２になるよう、ＬＶの入出力特性を決めたものである。

［水平方向および垂直方向エッジホールド回路３４３、３４４による視野角補正処理の詳細］
水平方向エッジホールド回路３４３は、画像のエッジ領域の局所的な拡大処理を行う。２枚のＬＣＤパネルに対して、正面視では問題ないが、水平方向において斜めから見たときには、パネルの厚みに起因して、前側と後ろ側の表示画像の位置が角度に応じてずれることで、２重像や色ずれが見える問題がある。この問題を解決するために、水平方向エッジホールド回路３４３は、ＬＶ画像に対して水平方向に視野角補正を実施する役割を果たしている。

図６は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４３の詳細構成図である。また、図７は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４３による局所的エッジホールド処理に関するフローチャートである。

図６、図７の例では、水平５タップの局所的エッジホールド処理を示している。水平のライン方向に入力された階調変換後のＬＶ画像の各画素の輝度値は、順次、Ｘ１からＸ５のレジスタに蓄積される。

そして、水平方向エッジホールド回路３４３は、センターのＸ３の画素の輝度値が、ライジング・エッジである、すなわち、Ｘ３の画素の輝度値がＸ３の左側の画素の輝度値よりも大きいことを検出した場合には、Ｘ３の左側の画素の輝度値をＸ３の画素の輝度値で置き換える処理を行う。また、水平方向エッジホールド回路３４３は、センターのＸ３の画素の輝度値が、フォーリング・エッジである、すなわち、Ｘ３の画素の輝度値がＸ３の右側の画素の輝度値よりも大きいことを検出した場合には、Ｘ３の右側の画素の輝度値をＸ３の画素の輝度値で置き換える処理を行う。

ただし、その処理は、Ｘ３が閾値３以上であり、かつエッジの大きさ（（Ｘ３−Ｘ２）または（Ｘ３−Ｘ４））が閾値４以上の場合に制限する。つまり、水平方向エッジホールド回路３４３は、輝度差がある程度以上ある場合に、局所的エッジホールド処理を行う。

図６の下段に示したＹ１からＹ５のレジスタ、および選択１から選択５は、上述した置き換えの動作を行い、さらに、一旦前の動作期間で置き換えられた画素がＸ３に対して小さい場合には、Ｘ３で置き換える動作を行っている。

以上の置き換えのための制御信号は、図６中のＳ１からＳ５であり、水平方向エッジホールド回路３４３は、制御信号が０のときには置き換えを行わないが、制御信号が１のときには置き換えを行う。

図８は、実施の形態１における水平方向エッジホールド回路３４３による局所的エッジホールド処理の動作結果を波形で示した図である。図８（ａ）は、水平方向エッジホールド回路３４３への入力波形であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の入力波形に対する出力波形である。図８中のそれぞれの白い丸は、ＬＶ階調変換回路３４２からの出力画像における各画素の輝度値に相当する。一方、図８（ｂ）中の黒い丸は、エッジホールド処理された画素の輝度値に相当する。

図８に示すように、局所的エッジホールド処理が実行されることにより、エッジ画素の値で、その前あるいは後の画素が置き換えられていることが分かる。このように、隣接する画素の輝度を上げる補正を施すことで、水平方向において斜めから見た際に、画像が暗くなってしまうことを防止することができる。

垂直方向エッジホールド回路３４４は、ＬＶ画像に対して垂直方向に視野角補正を実施する。垂直方向エッジホールド回路３４４は、水平方向エッジホールド回路３４３に関して上記したものと同様の構成により実現可能である。

［色バランスコントローラ３３３による色バランス補正処理の詳細］
本回路では、ＲＧＢ階調変換回路３３２でＬＵＴ（Ｒ）３３２１、ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３を用いて階調変換（第１階調変換）された変換ＲＧＢ画像に対し、画素ごとに補正係数を用いて色バランスを調整する。

図２に示されるように、色バランスコントローラ３３３には、以下の３種の信号が入力される。
（第１の入力信号）Ｒ、Ｇ、Ｂの各々がビット拡張された信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１が、各々、ＲＧＢ階調変換回路３３２内のＬＵＴ（Ｒ）３３２１、ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３によって階調変換（第１階調変換）された、第１階調変換ＲＧＢ信号（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）
（第２の入力信号）上記の信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１が、各々、ＲＧＢ階調変換回路３３２内の３つのＬＵＴ（Ｗ）３３２４、３３２５、３３２６で階調変換（第２階調変換）された、第２階調変換ＲＧＢ信号（Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂ）
（第３の入力信号）ＬＶコントローラ３４で、ＬＵＴ（Ｗ）３４２１による階調変換（第３階調変換）を経て生成された、第３階調変換信号Ｌ_Ｗ

色バランスコントローラ３３３は、下式（１）〜（３）のように、第２階調変換ＲＧＢ信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂの各々を第３階調変換信号Ｌ_Ｗで除算することで、輝度比率を算出し、第１階調変換ＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各々に対してこの輝度比率を乗算することで、ＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´を生成する。
Ｒ３´＝Ｒ２×（Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ） （１）
Ｇ３´＝Ｇ２×（Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ） （２）
Ｂ３´＝Ｂ２×（Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗ） （３）

このＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´をＲＧＢパネル３５へ表示することにより、上述した第１および第２の問題点を解決することが可能である。しかし、色バランスコントローラ３３３は、実際には、ＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´に対して更なる調整を施した、後述する式（４）〜（６）に従って生成されたＲＧＢ信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号として後段のＲＧＢパネル３５へ出力している。ここではまず、第１および第２の問題点の解決について説明する。

［第１の問題点の原因および解決方法の説明］
図９は、実施の形態１におけるＲＧＢ階調変換回路３３２および色バランスコントローラ３３３の働きによる暗部の色再現性向上の説明図である。すなわち、第１の問題点の原因および解決方法の原理図に相当する。

図９（ａ）に示すように、Ｒの値が１６、ＧおよびＢの値が０であるような暗い赤を表現する画素を表示する場合を例に、暗部の色再現性向上方法について説明する。従来のように、ＬＶ画像の値のみでコントラスト比を改善する方法では、ＬＶパネル３６の対応する画素の輝度値を、例えば２１８に設定する必要があったとする。

この場合、図９（ａ）に示すように、サブピクセル中で最も輝度が大きなＲが適正に表示されるようにＬＶパネル３６の輝度値が設定されているため、合成透過後のＲの輝度は、所望の値になる。しかしながら、本来０であるはずのＧおよびＢの輝度は、バックライトからＬＶパネル３６を通過する光量が大きく、ＲＧＢパネル３５におけるＧおよびＢの光漏れのために、ＧおよびＢが発光し、全体として白っぽい（灰色がかった）赤を示すことになる。

これに対し、例えば図９（ｂ）に示すように、Ｒの輝度値を本来よりも大きい値（例えば２１８）に、なおかつ、ＬＶ画像の値を１６という小さい値にして、ＬＶパネルを通過する光量を小さくすることで、合成透過後のＲは、所望の輝度を示した上で、ＧおよびＢは、光漏れがごく小さくなって、赤がくすまず、純粋な暗い赤を示すようにすることができる。

この現象を積極的に利用し、ＲＧＢ階調変換回路３３２内のＬＵＴ３３２１、３３２２、３３２３、３３２４、３３２５、３３２６のうち、ＲＧＢ用のＬＵＴ（Ｒ）３３２１、ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３を特に暗部において、リニアな特性から上に持ち上げるように設定し、それに対応して、ＬＶ階調変換回路３４２内のＬＶ用のＬＵＴ（Ｗ）３４２１を、従来よりも下に落とすように設定したものが、先の図４、図５に示した階調変換特性に相当する。

［第２の問題点の原因および解決方法の説明］
図１０は、実施の形態１における色バランスコントローラ３３３の働きによる暗部における色バランスの調整に関する説明図である。すなわち、第２の問題点の原因および解決方法の原理図に相当する。

図１０（ａ）に示すように、ＲＧＢがそれぞれ０でない混色（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）を表現する画素を表示する場合を例にして説明する。上記のように、グレーコンバータ３４１は、ＲＧＢ画像に対し、グレー画像を、画素ごとのＲＧＢの各サブピクセルの輝度値の最大値で代表されるように生成する。このため、輝度値が最大値のサブピクセルであるＲと同じ輝度値をＬＶ用のＬＵＴ（Ｗ）３４２１で階調変換したＬＶ画像が生成されることとなる。

上記のように、ＲＧＢ階調変換回路３３２内のＬＵＴ（Ｒ）３３２１、ＬＵＴ（Ｇ）３３２２、ＬＵＴ（Ｂ）３３２３は、ＲＧＢの各々の輝度値を持ち上げるように、また、ＬＶ階調変換回路３４２内のＬＵＴ（Ｗ）３４２１は、ＬＶの輝度値を下げるように、階調変換を行う。図１０（ａ）に対し、このように階調変換した結果を図１０（ｂ）に示す。しかしながら、このような階調変換を行ったとしても、合成透過後のＲは、所望の輝度が得られるが、ＧおよびＢは、輝度が大きくなるため、色バランスが崩れてしまうことになる。

ここで、第２階調変換ＲＧＢ信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１をＲＧＢ階調変換回路３３２内の３つのＬＵＴ（Ｗ）３３２４、３３２５、３３２６で階調変換することにより生成されたものである。換言すれば、第２階調変換ＲＧＢ信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、本来のＲＧＢの輝度を得るために、ＬＶ画像の対応する画素において表示すべき画素値である。これを示したものが図１０（ｃ）である。すなわち、本来のＧおよびＢの輝度を得るためには、図１０（ｃ）に示したように、ＬＶ画像における輝度値をＲＧＢのそれぞれの色ごとに変える必要がある。しかしながら、ＬＶパネルの１画素は、ＲＧＢパネルのサブピクセル３個をまとめた大きさであるため、ＬＶ画像の各画素をＲＧＢのそれぞれの色ごとに変えることはできない。従って、全ての色で所望の合成透過率を得るためには、ＲＧＢパネル側の階調の調整を実施する必要がある。

そこで、図１０（ｄ）に示すように、調整前後のＲＧＢパネルとＬＶパネルとの合成透過率が等しくなるように、ＲＧＢパネル側の階調を調整して、調整後の輝度値Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を導出することを考える。このためには、第１階調変換ＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各々に対し、図１０（ｅ）に示すように、Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗを輝度比率として乗算し、すなわち、上述した式（１）〜（３）でＲ３´、Ｇ３´、Ｂ３´を導出すればよいことがわかる。結果として、図１０（ｆ）に示すように、Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´が、ＲＧＢパネル３５に表示された場合においては、Ｗ（＝Ｌ_Ｗ）がＬＶパネル３６に表示され、色バランスの調整が可能となる。

この原理による色バランス制御方法を実装した具体的な構成が、先の図２および図９であり、混色部においても本来の色を表示することができ、色再現性の改善を図ることが可能となる。この効果は、暗い領域はもちろんのこと、明るい領域でも発揮されることは言うまでもない。

［色バランス補正後のＲＧＢ画像信号の導出］
上記のように、本実施の形態１においては、式（１）〜（３）によって得られたＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´ではなく、これに更なる調整を施したＲＧＢ信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号として後段のＲＧＢパネル３５へ出力している。これは、次の理由に因るものである。

上述した構成においては、上記のように、水平方向および垂直方向エッジホールド回路３４３、３４４によって視野角補正を行い、輝度差の大きい部分であるエッジを暗い方向に広げることで、明るく表示される領域が広げられている。この広げられたエッジ部分においては、第３階調変換信号Ｌ_Ｗは明るく調整されており、これを基に、色バランスコントローラ３３３によって色バランスが補正されてＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´が生成されている。すなわち、ＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´は、輝度値が最大のサブピクセルを除けば、暗くなるように調整されるため、ＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´によって表示されるＲＧＢ画像は、部分的に暗くなるように補正されている。

ＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６によって、対応するＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´と第３階調変換信号Ｌ_Ｗを出力表示されたものを、正面から人間が見た場合には、これらのパネル３５、３６を通過する光は、図１０を用いて説明したように調整されるため、色再現性が良好な画像となっている。しかし、これを斜めから見た場合においては、ＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´が部分的に暗くなるように補正されており、本来明るく表示されるべき領域が部分的に暗く表示されるため、エッジ部分に二重線が見える等の、副作用が生じる場合がある。

この副作用を和らげるために、本実施の形態１においては、上記式（１）〜（３）の代わりに、輝度比率の乗算効果を低減した関数Ｆ（ＲＧＢ個別の補正係数）を予め定めておき、この関数Ｆを第１階調変換ＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各々に対して乗算して、次の式（４）〜（６）のように、後段のＲＧＢパネル３５へ出力される、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成している。
Ｒ３＝Ｒ２×Ｆ（Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｗ） （４）
Ｇ３＝Ｇ２×Ｆ（Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｗ） （５）
Ｂ３＝Ｂ２×Ｆ（Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｗ） （６）

本実施の形態１においては、ＲＧＢ個別の補正係数、すなわち関数Ｆは、次の式（７）〜（９）のように、１から所定の値ＴＨを減算することで得られる調整関数（１−ＴＨ）を、輝度比率に対して乗算し、更に所定の値ＴＨを加算することにより算出される。
Ｆ（Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （７）
Ｆ（Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （８）
Ｆ（Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗ）×（１−ＴＨ）＋ＴＨ （９）

図１１は、式（７）〜（９）において、入力が輝度比率とした場合の関数Ｆを表すグラフである。図１１からわかるように、関数Ｆ６１は、図１１中６０で表される、式（１）〜（３）において第１階調変換ＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２に対して乗算されていた輝度比率Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗが、一定の値ＴＨ以上１以下の値となるようにクリッピングを行うものである。ここで、ＴＨが０の場合は、輝度比率に対してクリッピングを行わずに、輝度比率そのものを関数Ｆとして使用する場合であり、上記式（１）〜（３）をそのまま適用して、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成する場合である。

ＴＨの値は、０．５以上０．７５以下であるのが好ましい。人間の眼は、明るい輝度や暗い輝度よりも、中間程度の輝度において感度が高い傾向がある。ＴＨの値を上記のように設定することにより、上記のような人間の眼が敏感に感じる輝度に対して特に、二重線などの副作用を抑えるように画像を表示することが可能となる。

このように、本実施の形態１においては、色バランスコントローラ３３３は、ＲＧＢ個別に生成された第２階調変換後の色バランス補正用画像信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂのそれぞれを、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗにより除算して得られる輝度比率Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗに対し、更に値域が０から１である調整関数（１−ＴＨ）を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを算出し、第１階調変換後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２に対して、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを乗算することで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成している。このようにして、式（１）〜（３）よりも輝度比率の変化の範囲を抑制することで、輝度比率が過剰に作用しないようにしており、これにより、色再現性を改善しながらも、二重線などの副作用を効果的に抑制している。

関数Ｆは、比較的簡単な構成の回路によって実現可能である。

以上の内容を整理する、本実施の形態１における「２枚のＬＣＤパネルで構成する画像表示装置」は、以下のような回路構成および動作に技術的特徴を有している。
・入力されたＲＧＢ画像をビット拡張回路３２によりビット拡張した後、ＲＧＢコントローラ３３およびＬＶコントローラ３４に供給している。
・ＬＶコントローラ３４は、ビット拡張後のＲＧＢ画像から、それぞれ画素ごとのＲＧＢの最大値から１枚のグレー画像を生成し、ＬＶ用のＬＵＴ（Ｗ）３４２１を用いて階調変換後、エッジホールド処理によって視野角補正処理を行ったＬＶ画像を生成し、ＬＶパネルに表示している。
・ＲＧＢコントローラ３３は、ＲＧＢ用のＬＵＴを用いて階調変換した後、ＬＶ画像のデータも参照した上で、色バランス補正することでＲＧＢ画像を生成し、ＲＧＢパネルに表示している。
・色バランスコントローラ３３３は、輝度比率に対して値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを算出し、本補正係数Ｆを用いて色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成している。

この結果、コントラスト比の改善、黒表現能力の向上、ならびに暗部での色再現性の改善を実現しながらも、二重線などの副作用を効果的に抑制することができる。

次に、上記の実施の形態１として説明した画像表示装置を使用した、画像表示方法を、図１乃至図１１を用いて説明する。

本画像表示方法は、前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が後面側ＬＣＤパネル、前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対してＲＧＢ階調変換処理と色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで信号処理後のグレー画像信号を生成し、前面側ＬＣＤパネルに対して色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給し、後面側ＬＣＤパネルに対して信号処理後のグレー画像信号を供給し、ＲＧＢ階調変換処理においては、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶されている、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとによって、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して第１ルックアップテーブルを適用して第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して第２ルックアップテーブルを適用して第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、色バランス補正処理においては、ＲＧＢ個別に生成された第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、ＲＧＢ個別の補正係数を乗算する。

まず、ビット拡張回路３２が、入力ＲＧＢ画像信号に対してビット拡張処理を施し、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を生成する。生成されたビット拡張後のＲＧＢ画像信号は、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号として、ＲＧＢコントローラ３３とＬＶコントローラ３４へと送信される。

ＲＧＢコントローラ３３は、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を受信し、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号に対してＲＧＢ階調変換処理を施す。具体的には、遅延回路３３１が適当な遅延をかけた後、ＲＧＢ階調変換回路３３２が遅延後のそれぞれの色ごとに、第１および第２ＬＵＴ３３２１、３３２２、３３２３、３３２４、３３２５、３３２６を用いて階調変換（第１および第２階調変換）を行うことで、第１階調変換後のＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２と第２階調変換後のＲＧＢ信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂを生成する。生成された各信号は、色バランスコントローラ３３３に送信される。

ＬＶコントローラ３４は、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号を受信し、バックライト光の透過量を調整するために、ビット拡張後のＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施す。具体的には、まず、グレーコンバータ３４１が、ビット拡張後のＲＧＢ画像に対して、それぞれの画素ごとに、ＲＧＢの３つの輝度値の中の最大値を代表値としたグレー画像に変換する。次に、ＬＶ階調変換回路３４２が、グレー画像に対して、第３ＬＵＴ３４２１を用いて階調変換（第３階調変換）を行う。さらに、水平方向エッジホールド回路３４３、垂直方向エッジホールド回路３４４が、階調変換後のグレー画像に対して、視野角補正を行った後、ＬＰＦ３４５を適用する。このようにして生成された第３階調変換信号Ｌ_Ｗ、すなわち信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗは、丸め処理部３４６を経てＬＶパネル（後面側ＬＣＤパネル）３６へ供給されて、ＬＶパネル３６に表示されるとともに、色バランスコントローラ３３３に送信される。

色バランスコントローラ３３３は、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗを用いて、第１階調変換後のＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２に対して色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成する。色バランスの補正は、図９乃至図１１を用いて上記したように行われる。すなわち、色バランス補正処理は、ＲＧＢ個別に生成された第２階調変換後の色バランス補正用画像信号Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂのそれぞれを、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗにより除算して得られる輝度比率Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ、Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗに対し、更に値域が０から１である調整関数（１−ＴＨ）を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを算出し、第１階調変換後のＲＧＢ画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２に対して、ＲＧＢ個別の補正係数Ｆを乗算することにより行われる。色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３は、ＲＧＢパネル（前面側ＬＣＤパネル）３５に対して供給されて、ＲＧＢパネル３５に表示される。

ＬＶパネル３６に表示された第３階調変換信号Ｌ_Ｗと、信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´を基にこれらを調整して生成された、ＲＧＢパネル３５に表示された色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３は、基本的に、図１０（ｆ）を用いて説明したような関係にあるため、ＲＧＢの各サブピクセルは、適切な輝度値で表示される。

上記の画像表示方法は、実施の形態１として説明した画像表示装置を使用したものであり、実施の形態１として説明した画像表示装置において説明したものと同様の効果を奏することは言うまでもない。

次に、輝度比率の変化範囲の抑制、すなわち、式（４）〜（６）を用いた色バランス補正に関する、具体的な改善効果について説明する。図１２は、暗い背景に１０画素幅の明るい縦線を描画した画像を、図２に示される構成の画像表示装置に表示したものを、水平方向斜めから見たときの表示をシミュレーションした結果の写真である。図１２（ａ）は、ＬＶパネル３６に対して、色バランスコントローラ３３３において式（１）〜（３）によって計算されたＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´を送信し、これを表示したものである。図１２（ｂ）は、ＬＶパネル３６に対して、色バランスコントローラ３３３において式（４）〜（６）によって計算された、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を送信し、これを表示したものである。

図１２（ａ）においては、縦線の左横に暗い領域を隔てて白い領域が表示されており、二重線が見えている状態である。図１２（ｂ）においては、この二重線が、図１２（ａ）よりも薄くなっており、すなわち、色バランスコントローラ３３３において輝度比率に対して、値域が０から１である調整関数を乗算することにより、二重線等の副作用が軽減されている。

図１３は、暗い背景に明るい格子を描画した画像を実機に表示した結果の写真である。図１３（ａ）は、ＬＶパネル３６に対して、色バランスコントローラ３３３において式（１）〜（３）によって計算されたＲＧＢ信号Ｒ３´、Ｇ３´、Ｂ３´を送信し、これを表示したものを、正面から見たときの写真であり、図１３（ｂ）はこれを斜めから見たときの写真である。図１３（ｃ）、（ｅ）は、ＬＶパネル３６に対して、色バランスコントローラ３３３において式（４）〜（６）によって計算された、色バランス補正後のＲＧＢ画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を送信し、これを表示したものを、正面から見たときの写真であり、図１３（ｄ）、（ｆ）はこれを斜めから見たときの写真である。図１３（ｃ）、（ｄ）においては、式（７）〜（９）におけるＴＨが０．５とされており、すなわち、輝度比率の効果が図１３（ａ）、（ｂ）の場合よりも５０％に抑制されている。図１３（ｅ）、（ｆ）においては、ＴＨが０．７５とされており、すなわち、輝度比率の効果が図１３（ａ）、（ｂ）の場合よりも２５％に抑制されている。

図１３（ｂ）においては、縦線の左横に暗い領域を隔てて白い領域が表示されており、二重線が見えている状態である。図１３（ｄ）においては、この二重線が、図１３（ｂ）よりも薄くなっており、すなわち、色バランスコントローラ３３３において輝度比率に対して、値域が０から１である調整関数を乗算することにより、二重線等の副作用が軽減されている。図１３（ｆ）においては、二重線が更に薄くなっている。

図１４は、実施の形態１における２枚のＬＣＤパネルによるディスプレイ・モジュールの概略断面図である。図１４に示したディスプレイ・モジュールは、ＲＧＢパネル３５、ＬＶパネル３６、バックライトユニット３７、およびＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６を接合するラミネーション３８を含んで構成されている。

ＲＧＢパネル３５は、カラーフィルタ基板３５ｂ、ＴＦＴ基板３５ｃ、偏光フィルム３５ａ、駆動ＩＣ３５ｄを備えている。カラーフィルタ基板３５ｂは、ブラックマトリクスやＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを配列し、共通電極などが形成された基板である。ＴＦＴ基板３５ｃは、液晶側にＴＦＴや電極などを形成した基板である。

偏光フィルム３５ａは、バックライトユニット３７から照射される光を偏光させる。駆動ＩＣ３５ｄは、ＲＧＢコントローラ３３によって処理されたＲＧＢ画像を、ＴＦＴ基板３５ｃを駆動させることによってＲＧＢパネル３５に表示する。

一方、ＬＶパネル３６は、ガラス基板３６ａ、ＴＦＴ基板３６ｂ、偏光フィルム３６ｃ、駆動ＩＣ３６ｄを備えている。ガラス基板３６ａは、ＲＧＢパネル３５におけるカラーフィルタ基板３５ｂに対応するものであるが、カラーフィルタ基板３５ｂとは異なり、ブラックマトリクスやカラーフィルタを有さない。これは、ＬＶパネル３６が、ＬＶ画像、つまり白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールの画像を表示することに基づくものである。

ＴＦＴ基板３６ｂ、偏光フィルム３６ｃは、ＲＧＢパネル３５のＴＦＴ基板３５ｃ、偏光フィルム３５ａと同様のものである。駆動ＩＣ３６ｄは、ＬＶコントローラ３４によって処理されたＬＶ画像を、ＴＦＴ基板３６ｂを駆動させることによってＬＶパネル３６に表示する。

ＲＧＢパネル３５とＬＶパネル３６は、正面から見た場合に、対応する画素が重なって表示されるように、互いに重ねて配置される。

バックライトユニット３７は、光ガイドパネル３７ａと光源３７ｂを備える。光源３７ｂは、光ガイドパネル３７ａに対し光を照射する。光ガイドパネル３７ａは、光源３７ｂから照射された光を屈折させて、ＬＶパネル３６に照射する。光ガイドパネル３７ａから照射された光は、重ねられたＬＶパネル３６、およびＲＧＢパネル３５を順に通過して、画像表示装置を視聴する人間の眼に届く。

ＲＧＢパネル３５およびＬＶパネル３６のそれぞれのコントラスト比は、従来の１枚ＬＣＤパネルと同様に、１５００：１である。しかしながら、図１４に示すような２枚ＬＣＤパネル構造とすることで、コントラスト比が２，２５０，０００：１に改善される。

さらに、実施の形態１においては、ＲＧＢコントローラ３３とＬＶコントローラ３４が協調して、階調変換および色バランス制御を行うことで、特に黒領域の階調特性が改善され、いわゆるＬＣＤパネルの黒浮き現象をなくし、締まった黒の表現が実現でき、低輝度（暗部）での色再現性を改善することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、ＲＧＢ画像に対しても階調変換を施すとともに、ＬＶ画像の階調変換結果を考慮して色バランスを補正したＲＧＢ画像を生成できる構成を備えている。この結果、以下のような顕著な効果を実現できる。
（効果１）従来の１枚ＬＣＤパネルを使用した画像表示装置に比べて、コントラスト比の向上および黒表現能力の改善を図ることができる。
（効果２）低輝度（暗部）でのリニアリティおよび色再現性が改善できる。
（効果３）簡単な回路構成で実現でき、付加される回路規模が小さいため、高いコストパフォーマンス効果がある。
（効果４）調整関数によって輝度比率の変化の範囲を抑制することで、輝度比率が過剰に作用しないようにしており、これにより、上記の効果を奏しながらも、二重線などの副作用が効果的に抑制される。

［変形例］
次に、上記実施の形態１として示した画像表示装置の変形例を説明する。本変形例においては、上記実施の形態１として示した画像表示装置とは、図２に示される色バランスコントローラ３３３における、ＲＧＢ個別の補正係数、すなわち関数Ｆが異なっている。

本変形例においては、ＲＧＢ個別の補正係数、すなわち関数Ｆは、調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）を用いて、次のように表現されている。
Ｆ（Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｒ／Ｌ_Ｗ）×Ｍ（Ｌ_Ｗ） （１０）
Ｆ（Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｇ／Ｌ_Ｗ）×Ｍ（Ｌ_Ｗ） （１１）
Ｆ（Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｗ）＝（Ｌ_Ｂ／Ｌ_Ｗ）×Ｍ（Ｌ_Ｗ） （１２）

図１５は、本変形例における調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）を、グラフとして示したものである。調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗを入力とし、当該入力値に依存して出力値が変化するものである。調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）の値域は０から１、より詳細には、０．５程度の所定の値ｋ以上１以下となっている。

図１５からわかるように、調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、入力値が０から増加するにつれて漸次減少し、入力値が最大値に近づくにつれて漸次増加するような形状を備えている。実施の形態１において説明したような、二重線等の副作用は、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗの値が中間程度の場合に顕著に表れる傾向があることが、シミュレーションや実機による実験で判明している。調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、この特性を考慮したものであり、信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗの値が中間程度の場合において特に、輝度比率が過剰に作用しないようにしている。

図１５に示されている調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、入力値が８ビットで表現された場合において、入力値が０以上６４以下においては単調減少し、１９４以上２５５以下においては単調増加するように設定されている。調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、回路上ではＬＵＴとして実装されていてもよい。

本変形例として示した関数Ｆを備える画像表示装置が、上記実施の形態１として示した画像表示装置と同様の効果を奏することは、いうまでもない。

特に、本変形例として示した関数Ｆを備える画像表示装置は、二重線等の副作用が顕著に表れる信号処理後のグレー画像信号Ｌ_Ｗの値の範囲に対して特に、輝度比率が過剰に作用しないようにしており、他の範囲に関しては、輝度比率の効果が十分に得られるような設定がなされている。したがって、二重線などの副作用を効果的に抑制しながらも、上記実施の形態１よりも良好に、色再現性を改善することが可能である。

なお、本発明の画像表示装置および画像表示方法は、図面を参照して説明した上述の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、上記変形例における調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、図１５として示した形状とは異なる形状を備えていてもよい。表示される画像の種類が限られたものであり、何らかの共通する特徴を性質として備えているのであれば、その性質を調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）に反映させて、例えば入力値が高い場合においても単調増加しないようにしてもよい。

また、上記変形例における調整関数Ｍ（Ｌ_Ｗ）は、入力値が８ビットで表現された場合において、入力値が０以上６４以下においては単調減少し、１９４以上２５５以下においては単調増加するように設定されていたが、６４、１９４等の閾値は他の値であっても構わない。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態及び変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１０ 画像表示装置、２０ 画像表示装置本体、２１ 画像処理エンジン、３０ ＬＣＤモジュール、３１ Ｉ／Ｆ、３２ ビット拡張回路、３３ ＲＧＢコントローラ（第１コントローラ）、３３１ 遅延回路、３３２ ＲＧＢ階調変換回路、３３３ 色バランスコントローラ、３４ ＬＶコントローラ（第２コントローラ）、３４１ グレーコンバータ、３４２ ＬＶ階調変換回路、３４３ 水平方向エッジホールド回路、３４４ 垂直方向エッジホールド回路、３４５ ＬＰＦ、３４６ 丸め処理部、３５ ＲＧＢパネル（前面側ＬＣＤパネル）、３５b カラーフィルタ基板、３５c ＴＦＴ基板、３５a 偏光フィルム、３６ ＬＶパネル（後面側ＬＣＤパネル）、３６ａ ガラス基板、３６ｂ ＴＦＴ基板、３６ｃ 偏光フィルム、３７ バックライトユニット、３７ａ 光ガイドパネル、３７ｂ 光源、３８ ラミネーション、３３２１、３３２２、３３２３ 第１ルックアップテーブル、３３２４、３３２５、３３２６ 第２ルックアップテーブル、３４２１ 第３ルックアップテーブル。

Claims (7)

1. 前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置であって、
   ＲＧＢ階調変換回路と、色バランスコントローラを備え、入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号から色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、前記前面側ＬＣＤパネルに対して前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給する第１コントローラと、
   前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで前記信号処理後のグレー画像信号を生成し、前記信号処理後のグレー画像信号を前記後面側ＬＣＤパネルに供給する第２コントローラと、
   を備え、
   前記ＲＧＢ階調変換回路は、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとを、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶しており、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第１ルックアップテーブルを適用して前記第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第２ルックアップテーブルを適用して前記第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、
   前記色バランスコントローラは、ＲＧＢ個別に生成された前記第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、前記信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、前記第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、前記ＲＧＢ個別の補正係数を乗算することで前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成する、画像表示装置。
2. 前記ＲＧＢ個別の補正係数は、１から所定の値を減算することで得られる前記調整関数を、前記輝度比率に対して乗算し、更に前記所定の値を加算することにより算出される、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記所定の値は、０．５以上０．７５以下である、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記調整関数は、前記信号処理後のグレー画像信号を入力とし、当該入力値に依存して出力値が変化する、請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記調整関数は、前記入力値が０から増加するにつれて漸次減少し、前記入力値が最大値に近づくにつれて漸次増加する、請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記入力値が８ビットで表現された場合において、前記調整関数は前記入力値が０以上６４以下においては単調減少し、１９４以上２５５以下においては単調増加する、請求項４または５に記載の画像表示装置。
7. 前面側ＬＣＤパネルと後面側ＬＣＤパネルとを２枚重ねることで構成され、バックライト光が前記後面側ＬＣＤパネル、前記前面側ＬＣＤパネルの順で透過することにより画像表示を行う画像表示装置によって実行される画像表示方法であって、
   入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対してＲＧＢ階調変換処理と色バランス補正処理を施すことで色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を生成し、
   前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して信号処理を施すことで信号処理後のグレー画像信号を生成し、
   前記前面側ＬＣＤパネルに対して前記色バランス補正後のＲＧＢ画像信号を供給し、
   前記後面側ＬＣＤパネルに対して前記信号処理後のグレー画像信号を供給し、
   前記ＲＧＢ階調変換処理においては、ＲＧＢのそれぞれの色ごとに個別に記憶されている、ＲＧＢ画像信号に対して第１階調変換を行う第１ルックアップテーブルと、ＲＧＢ画像信号に対して第２階調変換を行う第２ルックアップテーブルとによって、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第１ルックアップテーブルを適用して前記第１階調変換を行うことで第１階調変換後のＲＧＢ画像信号を生成するとともに、前記入力ＲＧＢ画像信号を基にしたＲＧＢ画像信号に対して前記第２ルックアップテーブルを適用して前記第２階調変換を行うことで第２階調変換後の色バランス補正用画像信号を生成し、
   前記色バランス補正処理においては、ＲＧＢ個別に生成された前記第２階調変換後の色バランス補正用画像信号のそれぞれを、前記信号処理後のグレー画像信号により除算して得られる輝度比率に対し、更に値域が０から１である調整関数を乗算することで、ＲＧＢ個別の補正係数を算出し、前記第１階調変換後のＲＧＢ画像信号に対して、前記ＲＧＢ個別の補正係数を乗算する、画像表示方法。