JPWO2011104979A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の画像表示装置は、映像信号の1フレームを、少なくとも緑(G)の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも赤(R)の光源が発光する第2サブフレームと、青(B)の光源が発光する第3サブフレームとに分割するサブフレーム生成部(10)を備える。上記サブフレーム生成部(10)は、上記第1サブフレームにおいて補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる赤(R)の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる赤(R)の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正する。これにより、輝度不足をなくし、正しくカラー表示を行うことができる。

Description

本発明は、カラー表示可能な画像表示装置、特にフィールドシーケンシャル方式によりカラー表示を行う画像表示装置に関する。
一般に、カラー表示可能な画像表示装置としてのテレビ受像機やパソコンモニターなどのカラーディスプレイの多くは赤・緑・青の3原色を用い、加法混色といわれる色混合方式により画像を表現している。
現在の一般的なカラーディスプレイは、R(赤)、G(緑)、B(青)に着色されたカラーフィルタを用いて、カラー表示を行うのが行っている。
一方、カラーフィルタを用いないでカラー表示を行うカラーディスプレイも提案されている。例えば、赤・緑・青のバックライトを順次発光させるフィールドシーケンシャル方式のカラーディスプレイがある。このフィールドシーケンシャル方式のカラーディスプレイとしては、例えば特許文献1に開示されている液晶表示装置がある。上記液晶表示装置では、1フレームを、RGBに対応する3つのサブフレームに分割し、赤・緑・青のバックライトを順次発光させることでカラー表示を行っている。
しかしながら、上記のフィールドシーケンシャル方式では、1フレームが単純にRGBの各色の画像信号に対応する3サブフレームに分割されているので、画像によっては1フレームにおけるRGBの適切な混色が行われず、色割れ(カラーブレーキング:CB)が生じ、表示品位を低下させるという問題が生じる。
そこで、例えば特許文献2には、単純にRGBの各色の画像信号に対応する3サブフレームに分割するのではなく、図9に示すように、1TVフィールド期間を3つのサブフィールドに分割し、1つのサブフレームでGの画像信号全てと表示可能範囲でのRとBの各画像信号も表示させ、残りの2サブフレームで、最初に表示し切れなかったRとBの各画像信号を表示させることで、CBを緩和する方法が開示されている。
日本国公開特許公報「特開平5−346570号(1993年12月27日公開)」 日本国公開特許公報「特開2009−134156号(2009年6月18日公開)」
しかしながら、特許文献2に開示した方式であっても、フレーム内に白に近い表示物があり、かつGの画像信号に比べRもしくはBの画像信号に輝度値の小さい表示物があった場合、Gの画像信号全てを表示するサブフレームでRとBの各画像信号の表示が行われないことになり、単純にRGBの各色の画像信号に対応する3サブフレームに分割して表示する従来の方式と同じになり、CBが発生してしまう。
また、フィールドシーケンシャル方式を採用したカラーディスプレイにおいて、CBの発生を抑制する方法として、例えば、バックライトを表示エリア毎に制御するエリアアクティブ制御を採用することが考えられる。
しかしながら、通常、エリアアクティブ制御には、LEDバックライトが用いられている。このため、エリアアクティブ制御によってCBの発生を抑制できるものの、元画像に忠実に表示するためにLEDの輝度分布を考慮した補正を単純に行うと、画像によっては輝度不足が生じる。
このように、輝度不足が生じると元画像の色と異なる色が表示されることになり、正しくカラー表示が行えないという問題が生じる。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、輝度不足をなくし、正しくカラー表示が行える画像表示装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御してカラー画像表示を行う画像表示装置において、映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割し、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正し、上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正し、上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正し、上記第1サブフレームにおいて補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴としている。
また、本発明は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御してカラー画像表示を行う画像表示装置において、映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割するサブフレーム生成部を備え、上記サブフレーム生成部は、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正部と、上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正部と、上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正部とを有し、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴としている。
さらに、本発明は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御して画像表示を行う画像表示装置の表示方法において、映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割してサブフレームを生成するサブフレーム生成ステップと、上記サブフレーム生成ステップは、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正ステップと、上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正ステップと、上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正ステップとを含み、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正ステップにより補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正ステップにより補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴としている。
上記の構成によれば、映像信号の1フレームを3つのサブフレームに分割し、第1サブフレームにおいて少なくとも第1色の光源が発光し、第2サブフレームにおいて少なくとも第2色の光源が発光し、第3サブフレームにおいて第3色の光源が発光しているので、1フレームの映像信号をカラー表示させることができる。
ここで、映像信号によっては、カラーブレーキングが生じるような場合もあるので、第1サブフレームに第1色の光源の他に、第2色、第3色の光源を発光させるようにすればよい。すなわち、映像信号によっては、カラーブレーキングが生じるような場合もあるので、第1サブフレームに緑(G)の光源の他に、赤(R)、青(B)の光源を発光させるようにすればよい。
また、第1サブフレームでは、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率が補正されているので、第2色の画素、第3色の画素に対応する開口率は、上記の第1色の画素に対応する補正された開口率と同じになる。このため、補正された開口率が、第2色の画素、第3色の画素に対応する開口率よりも小さい場合に、第2サブフレーム及び第3サブフレームにおいて輝度が不足するという問題が生じる。
しかしながら、上記構成においては、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することで、1フレーム全体として見た場合に、輝度不足を補うことができ、この結果、第2色、第3色の映像信号を適切に表示することができる。
これにより、輝度不足をなくし、上記3つの色(第1色、第2色、第3色)により、正しくカラー表示が行える画像表示装置を実現することができる。
なお、上記の補正においては、第2サブフレームにおいて、全ての映像信号が表示される第2色の開口率については適切に補正できるものの、この第2色の補正された開口率が、第3色の映像信号に基づいて得られた開口率よりも小さい場合には、第3サブフレームにおいて輝度が不足するという問題が生じる。
このような場合、さらに、上記サブフレーム生成部は、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率と、上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、上記第3サブフレームにおいて上記第3開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分及び上記第2サブフレームで求めた表示信号の差分の合計差分に応じて補正するようにすればよい。
これにより、補正された開口率が、第3サブフレームにおいて補正された開口率を、上記の合計差分に応じて補正するようになっているので、1フレーム全体として見た場合に、輝度不足を補うことができ、この結果、第3色の映像信号を適切に表示することができる。
さらに、上記バックライトの光源は、所定のエリア毎に独立して駆動することが好ましい。
このように、バックライトをエリアアクティブ駆動とすることで、仮に、色割れの現象が発生したとしても、バックライトの所定のエリア内という小さな領域での発生に止めることができるので、全体としての色割れの発生を抑制することができる。
上記第1色、第2色、第3色は、カラー表示を行う色であれば特に限定されないが、特に、上記第1色は、緑(G)色であり、上記第2色は、赤(R)色であり、上記第3色は、青(B)色であることが好ましく、また、上記第1色は、イエロー(Y)色であり、上記第2色は、シアン(C)色であり、上記第3色は、マゼンタ(M)色であることが好ましい。
本発明は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御してカラー画像表示を行う画像表示装置において、映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割するサブフレーム生成部を備え、上記サブフレーム生成部は、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正部と、上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正部と、上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正部とを有し、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正する構成である。これにより、輝度不足をなくし、正しくカラー表示が行える画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の実施例1に係る液晶表示装置の概略ブロック図である。 図1に示す液晶表示装置に備えられたサブフレーム生成部の概略ブロック図である。 図2に示すサブフレーム生成部内の第6処理ブロック及び第7処理ブロックの概略ブロック図である。 (a)(b)は、映像のサブフレーム表示までの処理の流れを示す図である。 図1に示す液晶表示装置に備えられているバックライトの制御を説明するための図である。 図1に示す液晶表示装置におけるバックライト輝度とフィールド期間との関係をRGB毎に示した図である。 (a)〜(d)は、本願のサブフレームの表示処理の流れを示す図である。 (a)〜(c)は、従来のサブフレームの表示処理の流れを示す図である。 従来の液晶表示装置におけるバックライト輝度とフィールド期間との関係をRGB毎に示した図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
<液晶表示装置の全体説明>
図1は、本発明の画像表示装置を液晶表示装置に適用した場合の概略ブロック図を示す。
図1に示すように、液晶表示装置101は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された液晶パネル(表示手段)1、上記液晶パネル1の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライト装置2、ソースドライバ3、ゲートドライバ4、バックライトデータ処理部5、映像信号入力部6、LUT7(Look-Up Table)、RGB信号処理部8、色信号補正部9、サブフレーム生成部10、データ遅延処理部11、ドライバ制御部12を含んでいる。
上記液晶表示装置101は、フィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示を行うと共に、バックライトの光源を、所定のエリア毎に独立して駆動するエリアアクティブ駆動制御するようになっている。このため、上記液晶パネル1に使用される液晶は、フィールドシーケンシャル方式に好適な応答速度の速い強誘電性液晶が用いられ、上記バックライト装置2は、発光素子としての発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いたLEDバックライトシステムが用いられている。なお、上記バックライト装置2では、第1色としてのR(赤)、第2色としてのG(緑)、第3色としてのB(青)のLEDが複数個平面状に配置されている。
すなわち、上記液晶表示装置101は、外部から入力された映像信号を受け取り処理する映像信号入力部6と、所定のデータが予め格納されているLUT7と、上記映像信号入力部6に接続されたRGB信号処理部8とが設けら、さらに、上記RGB信号処理部8に順次接続された色信号補正部9、サブフレーム生成部10、データ遅延処理部11、及びドライバ制御部12と、上記色信号補正部9とデータ遅延処理部11との間に接続されたバックライトデータ処理部5と、上記ドライバ制御部12に接続されたソースドライバ3及びゲートドライバ4とが設けられている。
そして、上記映像信号入力部6に入力された映像信号に応じて、ドライバ制御部12がソースドライバ3及びゲートドライバ4に指示信号を出力することにより、液晶パネル1が画素単位に駆動され、かつ、バックライトデータ処理部5がバックライト装置2に指示信号を出力することにより、当該バックライト装置2を構成している各LEDが点灯駆動するようになっている。
なお、上記映像信号入力部6と、LUT7と、RGB信号処理部8と、色信号補正部9と、サブフレーム生成部10と、データ遅延処理部11と、ドライバ制御部12と、バックライトデータ処理部5とが、入力された映像信号を用いて、上記液晶パネル1及びバックライト装置2の駆動制御を行う制御部を構成している。
上記映像信号入力部6には、映像信号として、図示しないアンテナなどから表示画像での表示色を示す色信号、画素単位の輝度を輝度信号、及び同期信号などを含んだ複合映像信号が入力される。
上記映像信号入力部6に入力された複合映像信号は、RGB信号処理部8にのみに出力されている。
また、上記RGB信号処理部8では、上記映像信号入力部6からの複合映像信号に対して、クロマ処理、マトリクス変換処理などを施してRGBセパレート信号に変換し、変換したRGBセパレート信号を後段の上記色信号補正部9に出力する。すなわち、上記RGB信号処理部8は、入力された複合映像信号からRGBの各表示階調値を示す、RGBセパレート信号を得て、後段の上記色信号補正部9に出力する。
上記色信号補正部9では、入力されたRGBセパレート信号に対し、本液晶表示装置101に搭載されている液晶パネル1における色再現範囲や表示モードなどを基に定められている、所定の補正処理を施して、映像信号(R’G’B’セパレート信号)に変換するようになっている。具体的にいえば、上記色信号補正部9には、液晶表示装置101に設けられた光センサ(図示せず)から外光の強度(光量)の測定結果が入力されるようになっており、上記色信号補正部9は、その測定結果を用いて、上記液晶パネル1での外光の影響による色再現範囲の変化を計算し、外光の状態で最適な表示色になるよう色変換処理を行う。
また、上記色信号補正部9は、人肌等の特定色の色信号を読み取り、よりユーザが好ましいと感じる色へと信号値を補正したり、液晶表示装置101に付随するリモートコントローラなどから入力された表示モードに応じて、表示面全面の輝度を上げ下げしたりするようにも構成されている。
そして、上記色信号補正部9は、変換後の映像信号(R’G’B’セパレート信号)を後段のサブフレーム生成部10及びバックライトデータ処理部5に出力する。
上記サブフレーム生成部10では、上記色信号補正部9からの映像信号(R’G’B’セパレート信号)の信号値から1フレーム期間を3つに分割して、3つのサブフレームを生成する。この3つのサブフレームのデータは、後段のデータ遅延処理部11に出力する。
ここで、上記サブフレームは、1TVフィールド(例えば60Hz)を、3つのサブフィールドに分割(各180Hz)したときに、一つのサブフィールドに表示すべきデータ(各色の輝度値)を含んだフレーム期間として定義する。以下、サブフレームとした場合には、表示すべきデータを含んでいるものとする。
また、上記の3つのサブフレームへの分割方法は多くあるが、例えば、第1サブフレームには、G(緑)の表示データ全て、R(赤)およびB(青)の表示データの一部が含まれるように、第2サブフィールドには、上記第1サブフィールドで表示し切れなかった残りすべてのR(赤)の表示データおよび、B(青)の表示データの一部が含まれるように、第3サブフレームには、上記第2サブフレームで表示し切れなかったB(青)の表示データの全てが含まれるように、1フレーム期間を分割する。
上記データ遅延処理部11は、液晶パネル1の動作タイミングとバックライト装置2の動作タイミングを合致させるために、液晶パネル1側にドライバ制御部12から出力される指示信号のデータを遅延する処理部である。
すなわち、上記データ遅延処理部11は、上記映像信号入力部6からの複合映像信号に含まれている同期信号と、上記バックライトデータ処理部5からのバックライト点灯タイミング信号とから、上記サブフレーム生成部10から送られる3つのサブフレームのデータをドライバ制御部12へ出力するタイミングを調整している。
上記ドライバ制御部12は、データ遅延処理部11からの3つのサブフレームのデータに基づいて、ソースドライバ3、ゲートドライバ4に対して、液晶パネル1を駆動するための指示信号を出力する。
一方、上記バックライトデータ処理部5は、上記色信号補正部9からの映像信号(R’G’B’セパレート信号)から、上記LUT7に予め格納されているデータを参照して、上記バックライト装置2に対してエリアアクティブ駆動するための指示信号を出力する。
以上のように、本液晶表示装置101では、バックライト装置2に対して、液晶パネル1に表示する映像信号に応じたエリアアクティブ駆動を行う。
ここで、上記サブフレーム生成部10について詳細に説明する。
<サブフレーム生成部の詳細説明>
図2は、図1に示すサブフレーム生成部における各処理ブロックを示した概略ブロック図である。
図3は、図2に示す第6及び第7処理ブロックを示した概略ブロック図である。
図4は、サブフレームの表示処理の流れを説明する図であり、(a)は、第1サブフレームの表示処理の流れを示し、(b)は、第2サブフレームの表示処理の流れを示している。
上記サブフレーム生成部10は、図2に示すように、第1処理ブロックB1〜第13処理ブロックB13を含み、これらの処理ブロックによって、3つのサブフレームのデータ(各サブフレーム用LCDの開口率)を生成し、出力するようになっている。
まず、第1処理ブロックB1において、読み込まれた画像データ(RGB値)は、第2処理ブロックB1において、一定の規則で3つのサブフレームに分割される。この分割方法については後述する。
第3処理ブロックB3において、第1サブフレームとして、G(緑)の表示データを100%、R(赤)、B(青)の表示データの一部(0%も含む)が含まれるように設定し、第4処理ブロックB4において、第1サブフレーム用LED値を計算して求める。この第1サブフレーム用LED値は、第5処理ブロックB5と第6処理ブロックB6に出力される。
そして、第5処理ブロックB5において、第4処理ブロックB4からの第1サブフレーム用LED値を考慮して、第1サブフレーム用LCD開口率を計算して求める。第1サブフレーム用LCD開口率は、第6処理ブロックB6に出力される。なお、第1サブフレーム用LCD開口率は、データ遅延処理部11に出力される。
上記第6処理ブロックB6において、第1サブフレームLCD値とR(赤)、B(青)のLED値から第1サブフレームのRB輝度分布を計算する。この計算の詳細については後述する。
また、第7処理ブロックB7において、(元)画像データから上記第6処理ブロックB6で求めた第1サブフレームのRB輝度分布を減算する。この計算の詳細については後述する。
ここで、LCD開口率とは、バックライトの1画素毎の透過率を示している。そして、エリア制御によるLEDバックライトTVシステムにおける表示輝度は、バックライトの輝度(0〜100%)を上記LCD開口率(0〜100%)で乗算した値をいう。
例えば、第1サブフレームでは入力画像のG(緑)の表示データに基づいてバックライト(LED値)とLCD開口率が求められ表示を行うようになっているが、その際に、R(赤)もしくはB(青)のバックライトを点灯することもある。ここで、GのLCD開口率でRもしくはBのLEDが点灯するため、RとBに関してはPSF(点広がり関数)の補正によるLCDとLEDによる表示結果が正しくない状態があり得る。つまり、RとBの過補正が原因となって上記結果となる。この過補正の補正のため、第1サブフレームのLCD開口率とRもしくBのLED値による輝度分布を常に求めておく。
続いて、第8処理ブロックB8において、第2サブフレーム用LED値を計算して求める。この第2サブフレーム用LED値は、第9処理ブロックB9に出力される。
そして、第9処理ブロックB9において、第8処理ブロックB8からの第2サブフレーム用LED値を考慮して、第2サブフレーム用LCD開口率を計算して求める。第2サブフレーム用LCD開口率は、第10処理ブロックB10に出力される。なお、第2サブフレーム用LCD開口率は、データ遅延処理部11に出力される。
上記第10処理ブロックB10において、第2サブフレーム用LCD開口率(以下、LCD値と称する)とB(青)のLED値から第2サブフレームのRB輝度分布を計算する。この計算は、第6処理ブロックB6と同じである。
また、第11処理ブロックB11において、(元)画像データから上記第10処理ブロックB10で求めた第2サブフレームのB輝度分布を減算する。この計算は、第7処理ブロックB7と同じである。
すなわち、第2サブフレームでは、第1サブフレームで表示しきれなかった、Rの残り全ての表示を行う。ここでの開口率はそのRの表示データに基づくが、第1サブフレームで発生した過補正の補正を行う必要がある。これは、入力画像のRの表示データから、第1サブフレームの輝度分布および第2サブフレームの“過補正の補正前”のLCD開口率から求めた輝度分布を引くことで、過補正分を求め、それを、前述の第2サブフレームのLCD開口率に反映させることで、最終的な第2サブフレームのLCD開口率とする。これにより、Rの過補正を正すことができる。
次いで、第12処理ブロックB12において、第3サブフレーム用LED値を計算して求める。この第3サブフレーム用LED値は、第13処理ブロックB13に出力される。
そして、第13処理ブロックB13において、第12処理ブロックB12からの第3サブフレーム用LED値を考慮して、第3サブフレーム用LCD開口率を計算して求める。なお、第3サブフレーム用LCD開口率は、データ遅延処理部11に出力される。
このように、第3サブフレームは、第1、第2各サブフレームで表示されなかった残りのB全てを表示している。ここでも、LCD開口率は過補正の補正のために、第2サブフレームで行った処理と同様の処理を施す。
上記第6処理ブロックB6、第7処理ブロックB7における処理詳細について以下に説明する。
上記第6処理ブロックB6は、図3に示すように、第1サブフレームのLCD開口率(LCDへのデータ)を正規化する正規化部111と、正規化されたデータに対して逆γ変換する逆γ変換部112と、第1サブフレームのR/BのLED値を正規化する正規化部113と、上記逆γ変換部112にて得られたデータ(1)と、上記正規化部113にて得られたデータ(2)とを乗算する乗算部114とを含んでいる。
また、上記第7処理ブロックB7は、図3に示すように、色信号補正部9からの画像データを正規化する正規化部121と、正規化されたデータに対して逆γ変換する逆γ変換部122と、上記逆γ変換部122にて得られたデータ(4)から、上記第6処理ブロックB6の乗算部114にて得られたデータ(3)を減算する減算部123とを含んでいる。
すなわち、図3において、第6処理ブロックB6に入力される第1サブフレームのLCD開口率(LCDへのデータ)は、RGBの階調値(例えば、8ビット長であれば、0〜255の値)である。本第6処理ブロックB6では、正規化部111において、この値を0〜1の値として計算する。この計算された値を、逆γ変換部112において、逆γ変換(ここでは1/2.2乗)し、光としてリニアな値とする。これは、LEDが、それに与える信号値に対して、リニアに発光するためである。
一方、第6処理ブロックB6に入力される第1サブフレームのR/BのLED値も同様に、RGBの階調値であり、これを正規化部113にて正規化して本処理ブロック内で扱う。
上記第6処理ブロックB6では、上記乗算部114にて、入力されたLCD開口率から得られるデータ(1)とLED値から得られるデータ(2)を乗算して、実際に表示された際の輝度分布を求める。
同様に、上記第7処理ブロックB7では、色信号補正部9からの画像データのRGBの階調値が入力される。ここでも上記第6処理ブロックB6と同様に、正規化部121にて正規化し、逆γ変換部122にて逆γ変換を行い、光に対してリニアな値として扱う。
そして、上記第7処理ブロックB7では、減算部123にて、上記第6処理ブロックB6でで求めた輝度分布を示すデータ(3)を、本処理ブロックで求めた値を示すデータ(4)から引くことで、第2サブフレーム以降で表示させるべきRGBの階調を求めることができる。
ここで、本液晶表示装置101における表示処理の流れを簡単に説明すると以下のようになる。
第1サブフレームの表示処理は以下のように行われる。
図4の(a)の(0)に示すように、入力画像の階調値と輝度値との関係を示すグラフはガンマカーブとなっている。このグラフを、(1)において、リニアに変換する。次に、(2)において、(1)でリニアに変換したグラフのG画素値(階調値)からバックライトのLED値(輝度値)を求め、(3)において、(1)のG画素値と、(2)のLED値とから、LCD開口率を求める。このLCD開口率を求める際には、PSF補正が行われている。そして、(4)において、(3)で求めたLCD開口率から階調値と輝度値との関係を示すグラフをリニアからガンマカーブに戻す。最後に、(2)で求めたLED値と、(4)で戻したガンマカーブの階調値と輝度値との関係を示すグラフとで第1サブフレームの表示を行う。
第2サブフレームの表示処理は以下のように行われる。
図4の(b)の(5)において、図4の(a)の(2)で求めたR、BのLED値と、(3)で求めたLCD開口率とを乗算することで、第1サブフレームでのR、Bの輝度分布を求める。(6)において、図4の(a)の(1)のグラフから求めたR、B画素値から、上記(5)において求めた輝度分布から得られるR、B画素値を減算することで、第1フレームでのR,B画素値を求める。そして、(7)において、(6)で求めたR、B画素値からバックライトのLED値を求め、(8)において、(6)のR画素値と、(7)のLED値とから、LCD開口率を求める。このLCD開口率を求める際には、PSF補正が行われている。そして、(9)において、(8)で求めたLCD開口率から階調値と輝度値との関係を示すグラフをリニアからガンマカーブに戻す。最後に、(7)で求めたLED値と、(9)で戻したガンマカーブの階調値と輝度値との関係を示すグラフとで第2サブフレームの表示を行う。
図4の(a)(b)に示した表示処理によれば、第1サブフレームで発生するRBの過補正は、(第2サブフレームの場合)第1サブフレームで計算したLED値とLCD開口率をもとに輝度分布を計算し、元画像データからその輝度分布データの差分を第2サブフレームの元データとすることで、求めることが出来る。これを毎サブフレーム行う。(第2サブフレームの場合)第2サブフレームで計算したLED値と第2サブフレームの開口率をもとにBの輝度分布を計算し、元画像データから第1サブフレームおよび第2サブフレームの輝度分布の差分が第3サブフレームの元画像データとなる。
<バックライトのエリアアクティブ駆動制御の説明>
図5は、図1に示す液晶表示装置に備えられたバックライトの制御を説明するための図である。
図6は、LEDバックライトにおける一つのエリアで行われる処理の図である。
図7は、図6に示す処理を適用した場合の液晶表示装置の開口率補正の処理の流れを示す図である。
上記構成の液晶表示装置101において、バックライト装置2は、図5に示すように、複数の発光エリア2aを有している。この発光エリア2aは、所定数のLEDからなる。
そして、上記液晶表示装置101では、各サブフレームで発光させるバックライトを、LEDの発光エリア2aごとに駆動制御するようになっている。これにより、課題となる色割れの現象が発生したとしても、LEDの発光エリア2aという小さなエリアでの発生にとどめ、色割れの発生を極力抑えることができ、そして、それに伴ったLEDの輝度分布に応じた補正を行うことができる。
ここで、サブフレームの分割設定について図6、図7を参照しながら具体的に説明する。
図6は、1TVフィールド(例えば60Hz)を、3つのサブフレームに分割(各サブフィールドは180Hz)し、表示している内容(色)をRGBそれぞれ示している。そして、1TVフィールドで表示する内容(色)は、各サブフレームで表示する色の合計となる。
3つのサブフレームの分割方法について以下に説明する。
エリア制御を行う1つのエリア(図5に示す発光エリア2a)毎に分割処理を行う。1つのエリアにおける全ての画素(RGB)の値から分割比が決まる。
(GRBフレーム(第1サブフレーム)のG)
本サブフレームで1TVフィールドにおける全てのGデータを表示する必要があるので、液晶パネル1及びバックライト装置2はGデータ全てを表示する値とする。
(GRBフレーム(第1サブフレーム)のR)
Gデータとなっている液晶データで、Rの輝度が1エリア内画素で最小の輝度となるようなバックライトの値とする。当該エリア内にRデータがない場合は、Rのバックライトは点灯しない。
(GRBフレーム(第1サブフレーム)のB)
Gデータとなっている液晶データで、Bの輝度が1エリア内画素で最小の輝度となるようなバックライトの値とする。当該エリア内にBデータがない場合は、Bのバックライトは点灯しない。
(RBフレーム(第2サブフレーム)のR)
1TVフィールドのうち、第1サブフレームで表示し切れなかったRデータを全て表示できる液晶パネル1及びバックライト装置2の値となる。
(RBフレーム(第2サブフレーム)のB)
上記で決まったRデータとなっている液晶データで、1エリア内における1TVフィールドのデータのうち、第1サブフレームで表示し切れなかった残りのBのなかで最小の輝度となるようなバックライトの値とする。
(Bフレーム(第3サブフレーム)のB)
1TVフィールドのうち、第1サブフレームと第2サブフレームの両サブフレームで表示し切れなかったBデータが全て表示できる液晶パネル1及びバックライト装置2の値となる。
このように、図6に示すように3つのサブフレームを生成した場合、1つのサブフレーム(Gメイン)はGの値でLCD開口率を決める。このLCD開口率は1つのLEDの輝度分布(PSF)に応じて、LCD開口率で補正するため元データを補正する。これは、GのLEDの輝度を元に行う。そして、このLCD開口率でGのLEDの点灯と可能な範囲でのR、Bの点灯も行う。しかし、GのLEDでの開口率補正を行っているため、RもしくはBのデータは正しく補正されない。その他のサブフレームではGメインのサブフレームで表示されなかったRを表示するための処理を行うが、通常ではそのサブフレームで閉じた開口率の補正を行うので、Gメインのサブフレームで正しく補正されなかったRもしくはBは全てのサブフレームを表示しても正しく表示されないことになる。これを回避するために、LCD開口率の過補正を補正する処理が必要になる。
続いて、LCD開口率の過補正の補正を行う処理について、図7の(a)〜図7の(d)を参照しながら以下に説明する。その前に、従来のLCD開口率補正の説明と、その課題について図8の(a)〜図8の(c)を参照しながら説明を行う。
図8の(a)は、第1補正処理を示す。
最初のサブフレームでは、(1)のデータ(Green)に基づいて開口率の補正を行う。(1)の表示データがありその直下で(2)の輝度分布でLED(Greenに対応するLED)が発光する場合、開口率補正を行わない場合は(3)のように点灯する。これを防ぐため、(4)のように開口率補正を行う。
図8の(b)は、第2補正処理を示す。
最初のサブフレームでは、(4)の開口率で、Red、BlueのLEDの点灯を行うこともあるが、GreenのLEDよりも低い輝度で表示することがあり、その場合、過補正となり(7)のような表示状態となる。
図8の(c)は、第3補正処理を示す。
第2サブフレームでは、(8)のデータ(Red)に基づいて開口率の補正を行う。これによって、第2サブフレームでのRデータが正しく補正され表示されることになるが、最初のサブフレームで発生した過補正は補正されない。
これに対して、以下の本願発明に係るLCD開口率の過補正の補正処理によれば、フィールドシーケンシャル方式かつLEDバックライトによるエリアアクティブ駆動制御を行う表示システムにおいて、1フレームを構成するサブフレームデータの計算およびLEDの輝度分布の補正をサブフレーム全体で行うことで、正確な色再現を行うことが出来るようになる。
図7の(a)は、第1補正処理を示す。
最初のサブフレームでは、(1)のデータ(Green)に基づいて開口率の補正を行う。(1)の表示データがありその直下で(2)の輝度分布でLED(Greenに対応するLED)が発光する場合、開口率補正を行わない場合は(3)のように点灯する。これを防ぐため、(4)のように開口率補正を行う。
図7の(b)は、第2補正処理を示す。
最初のサブフレームでは、(4)の開口率で、Red、BlueのLEDの点灯を行うこともあるが、GreenのLEDよりも低い輝度で表示することがあり、その場合、過補正となり(7)のような表示状態となる。ここで、(7)の結果は(4)の開口率補正データと(6)の輝度分布から求め、過補正分(斜線部)を計算する。具体的には、最初のサブフレームにおいて補正された開口率(図7の(4))と、最初のサブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布(図7の(6))とから得られる表示信号(図7の(7))と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号(図7の(5))との差分(図7の(7)の斜線部分)を求める。
図7の(c)は、第3補正処理を示す。
第2サブフレームでは、(8)のデータ(Red)に基づいて開口率の補正を行う。これによって、第2サブフレームでのRデータが正しく補正され表示されることになるが、最初のサブフレームで発生した開口率の過補正は補正されない(11)。(7)の表示結果から求めた過補正分(斜線部)をこのサブフレームの開口率に加味することで、最初のサブフレームで発生した過補正を再度補正する(12)。具体的には、上記第2サブフレームにおいて補正された開口率(図7(11))を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分(図7の(7)の斜線部分)に応じて補正する(図7の(12))。
なお、輝度分布が(9)であるとき、開口率補正を行わない場合には、図7の(a)の(3)と同様に(10)のような表示結果となる。
そして、図7の(d)に示すように、輝度分布が(9)であるとき、再度補正された開口率(12)による表示結果は(13)のようになる。
図7の(d)の表示結果(13)から、輝度分布のピーク近傍が若干凸状になっているもの、第2サブフレーム目のRデータとしては、適正な輝度となっていることが分かる。
なお、上記の補正においては、第2サブフレームにおいて、全ての映像信号が表示される第2色の開口率については適切に補正できるものの、この第2色の補正された開口率が、第3色の映像信号に基づいて得られた開口率よりも小さい場合には、第3サブフレームにおいて輝度が不足するという問題が生じる。
このような場合、さらに、上記サブフレーム生成部は、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率と、上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、上記第3サブフレームにおいて上記第3開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分及び上記第2サブフレームで求めた表示信号の差分の合計差分に応じて補正するようにすればよい。
これにより、補正された開口率が、第3サブフレームにおいて補正された開口率を、上記の合計差分に応じて補正するようになっているので、1フレーム全体として見た場合に、輝度不足を補うことができ、この結果、第3色の映像信号を適切に表示することができる。
従って、上記の画像表示装置における表示方法は、表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御して画像表示を行う画像表示装置の表示方法において、映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割してサブフレームを生成するサブフレーム生成ステップと、上記サブフレーム生成ステップは、上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正ステップと、上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正ステップと、上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正ステップとを含み、上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正ステップにより補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正ステップにより補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正する構成となっている。
以上のように、一般的にはLEDの輝度分布に基づいたLCD開口率補正は、同一フレームで行われるが、フィールドシーケンシャル方式の場合、1フレームを構成する3つのサブフレームの中で補正を行う必要がある。このような場合に、上述したGメインのサブフレームで表示されるR、Bの結果(LCD開口率+輝度分布)を求め、過補正となった部分を求め、続く第2、第3サブフレームで過補正の補正を行えば、正しくR、Bのデータを表示することができる。
なお、本実施の形態では、RGBの3原色によるカラー表示の例について説明したが、本願発明は、RGBの3原色に限定されるものではなく、他のカラー表示を行う色の組合せであってもよい。例えば、カラー表示を行うために、Y(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)の3色を用いる場合であっても同様の処理により、同様の効果を得ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、カラー表示可能な表示装置、特に、フィールドシーケンシャル方式によるカラー表示を行う液晶表示装置に利用することができる。
1 液晶パネル(表示手段)
2 バックライト装置
2a 発光エリア
3 ソースドライバ
4 ゲートドライバ
5 バックライトデータ処理部
6 映像信号入力部
7 LUT
8 RGB信号処理部
9 色信号補正部
10 サブフレーム生成部
11 データ遅延処理部
12 ドライバ制御部
101 液晶表示装置(画像表示装置)

Claims (7)

  1. 表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、
    上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、
    上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御してカラー画像表示を行う画像表示装置において、
    映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割し、
    上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正し、
    上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正し、
    上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正し、
    上記第1サブフレームにおいて補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、
    上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、
    上記第2サブフレームにおいて補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴とする画像表示装置。
  2. 表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、
    上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、
    上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御してカラー画像表示を行う画像表示装置において、
    映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割するサブフレーム生成部を備え、
    上記サブフレーム生成部は、
    上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正部と、
    上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正部と、
    上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正部とを有し、
    上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、
    上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、
    上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴とする画像表示装置。
  3. 上記サブフレーム生成部は、
    上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正部により補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、
    上記第1サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、
    上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正部により補正された開口率と、上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、
    上記第2サブフレームに含まれる第3色の映像信号との差分を求めて、
    上記第3サブフレームにおいて上記第3開口率補正部により補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分及び上記第2サブフレームで求めた表示信号の差分の合計差分に応じて補正することを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
  4. 上記第1色は、緑(G)色であり、上記第2色は、赤(R)色であり、上記第3色は、青(B)色であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像表示装置。
  5. 上記第1色は、イエロー(Y)色であり、上記第2色は、シアン(C)色であり、上記第3色は、マゼンタ(M)色であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像表示装置。
  6. 上記バックライトの光源は、所定のエリア毎に独立して駆動することを特徴を請求項1〜5の何れか1項に記載の画像表示装置。
  7. 表示領域が光透過性を有する複数の画素で構成された表示手段と、上記表示手段の表示領域の背面側から異なる色の光を照射する複数の光源からなるバックライトと有し、上記バックライトの光源の発光による上記表示手段の画素の透過率を示す開口率を、入力された映像信号に応じて制御して画像表示を行う画像表示装置の表示方法において、
    映像信号の1フレームを、少なくとも第1色の光源が発光する第1サブフレームと、少なくとも第2色の光源が発光する第2サブフレームと、第3色の光源が発光する第3サブフレームとに分割してサブフレームを生成するサブフレーム生成ステップと、
    上記サブフレーム生成ステップは、
    上記第1サブフレームに含まれる第1色の映像信号に基づいて、上記第1色の画素に対応する開口率を補正する第1開口率補正ステップと、
    上記第2サブフレームに含まれる第2色の映像信号に基づいて、上記第2色の画素に対応する開口率を補正する第2開口率補正ステップと、
    上記第3サブフレームに含まれる第3色の映像信号に基づいて、上記第3色の画素に対応する開口率を補正する第3開口率補正ステップとを含み、
    上記第1サブフレームにおいて上記第1開口率補正ステップにより補正された開口率と、上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号に対応する光源の輝度分布とから得られる表示信号と、
    上記第1サブフレームに含まれる第2色の映像信号との差分を求めて、
    上記第2サブフレームにおいて上記第2開口率補正ステップにより補正された開口率を、上記第1サブフレームで求めた表示信号の差分に応じて補正することを特徴とする画像表示装置の表示方法。
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