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図面 (10)

課題

ローカルディミング技術の1個のディミングブロック内に高輝度領域低輝度領域とが混在していても、コントラスト比を改善することが可能な画像表示装置を提供する。

解決手段

RGB画像を表示する前側LCDパネルと、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える画像表示装置。

概要

背景

近年、輝度コントラスト比を大幅に改善したHDR(High Dynamic Range)画像が提案されている。HDRに関して、SMPTE(米国映画テレビ技術者協会)によるST2084、いわゆるDolby Vision、あるいはNHKと英国BBCが主に開発したHLG(Hybrid Log Gamma)方式など、標準化が行われている。画像表示装置には、標準化に応じた表示能力が要求される。

有機ELパネルでは1,000,000:1程度のコントラスト比が実現されている。しかし、液晶ディスプレイ(LCD)の場合、LCDパネルバックライトの光が透過することで画像が表示されるため、特に、黒領域階調特性が悪く、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。このため、従来のLCD画像表示装置では、コントラスト比は例えば1,500:1程度である。

LCD画像表示装置のコントラスト比を改善するために、2枚のLCDパネル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1参照)。この画像表示装置では、後側のLCDパネル(LV(Light Valve))パネルグレイ画像を表示することでバックライトの透過量を調整し、前側のLCDパネル(RGBパネル)がRGB画像を表示することで、コントラスト比の改善を図っている。

概要

ローカルディミング技術の1個のディミングブロック内に高輝度領域低輝度領域とが混在していても、コントラスト比を改善することが可能な画像表示装置を提供する。RGB画像を表示する前側LCDパネルと、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える画像表示装置。

目的

本発明は、ローカルディミング技術を適用するとともに、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、コントラスト比を改善することが可能な画像表示装置および画像表示方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、入力されたRGB画像信号の各ピクセルサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成し、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える、画像表示装置

請求項2

前記ブロック輝度値判定器は、入力されたRGB画像信号の各ブロック内のサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を抽出する最大値抽出器と、抽出された最大の輝度から前記ブロックの輝度を判定する適用値判定器と、を備える、請求項1に記載の画像表示装置。

請求項3

前記グレイ画像データ生成器は、入力されたRGB画像信号を、各ピクセルごとに、各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を代表値とした前記第1のグレイ画像信号に変換するグレイ変換器と、前記第1のグレイ画像信号を、前記第2のグレイ画像信号に変換するレベル変換器と、を備える、請求項1または2に記載の画像表示装置。

請求項4

前記グレイ画像データ生成器は、前記ブロック輝度値判定器で判定されたブロックの輝度が低いほど、前記ブロックに対応する各ピクセルごとのグレイ画像の輝度レベルを高くする、請求項1から3のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項5

前記RGB画像データ生成器は、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第1のグレイ画像信号の輝度が低いほど、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを高くする、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項6

さらに、前記RGB画像データ生成器で輝度レベルが調整された前記RGB画像信号の階調を前記前側LCDパネルの出力特性適合するように補正するRGB階調変換器を備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項7

さらに、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第2のグレイ画像信号の階調を前記後側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備える、請求項1から6のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項8

RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号の各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成し、前記第1のグレイ画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える、画像表示装置。

請求項9

前記ブロック輝度値判定器は、入力されたRGB画像信号を、各ピクセルごとに、各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を代表値とした前記第1のグレイ画像信号に変換するグレイ変換器と、前記第1のグレイ画像信号の各ブロック内のピクセルの輝度のうち最大の輝度を抽出する最大値抽出器と、抽出された最大の輝度から前記ブロックの輝度を判定する適用値判定器と、を備える、請求項8に記載の画像表示装置。

請求項10

前記グレイ画像データ生成器は、前記第1のグレイ画像信号を、前記第2のグレイ画像信号に変換するレベル変換器を備える、請求項8または9に記載の画像表示装置。

請求項11

前記グレイ画像データ生成器は、前記ブロック輝度値判定器で判定されたブロックの輝度が低いほど、前記ブロックに対応する各ピクセルごとのグレイ画像の輝度レベルを高くする、請求項8から10のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項12

前記RGB画像データ生成器は、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第1のグレイ画像信号の輝度が低いほど、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを高くする、請求項8から11のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項13

さらに、前記RGB画像データ生成器で輝度レベルが調整された前記RGB画像信号の階調を前記前側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するRGB階調変換器を備える、請求項8から12のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項14

さらに、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第2のグレイ画像信号の階調を前記後側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備える、請求項8から13のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項15

さらに、前記RGB画像データ生成器の後段遅延回路を備える、請求項8から14のいずれか1項に記載の画像表示装置。

請求項16

さらに、前記RGB画像データ生成器の前段に遅延回路を備える、請求項15に記載の画像表示装置。

請求項17

RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットとを備える画像表示装置において実行される画像表示方法であって、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定することと、判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように、前記バックライトユニットを駆動することと、入力されたRGB画像信号の各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成することと、判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成することと、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整することと、を含む、画像表示方法。

技術分野

0001

本発明は、コントラスト比を改善することができる画像表示装置および画像表示方法に関する。

背景技術

0002

近年、輝度やコントラスト比を大幅に改善したHDR(High Dynamic Range)画像が提案されている。HDRに関して、SMPTE(米国映画テレビ技術者協会)によるST2084、いわゆるDolby Vision、あるいはNHKと英国BBCが主に開発したHLG(Hybrid Log Gamma)方式など、標準化が行われている。画像表示装置には、標準化に応じた表示能力が要求される。

0003

有機ELパネルでは1,000,000:1程度のコントラスト比が実現されている。しかし、液晶ディスプレイ(LCD)の場合、LCDパネルバックライトの光が透過することで画像が表示されるため、特に、黒領域階調特性が悪く、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。このため、従来のLCD画像表示装置では、コントラスト比は例えば1,500:1程度である。

0004

LCD画像表示装置のコントラスト比を改善するために、2枚のLCDパネル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1参照)。この画像表示装置では、後側のLCDパネル(LV(Light Valve))パネルグレイ画像を表示することでバックライトの透過量を調整し、前側のLCDパネル(RGBパネル)がRGB画像を表示することで、コントラスト比の改善を図っている。

先行技術

0005

特開2016−118690号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、LCD画像表示装置については、さらにコントラスト比を改善することが望ましい。

0007

例えば、バックライトのローカルディミング(Local Dimming)技術を適用することで暗いブロックにおける黒浮きは大幅に低減される。しかし、例えば1個のディミング・ブロック内に高輝度領域低輝度領域とが混在した場合には低輝度領域における黒浮きを防止することは困難である。

0008

そこで、本発明は、ローカルディミング技術を適用するとともに、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、コントラスト比を改善することが可能な画像表示装置および画像表示方法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

0009

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明における画像表示装置は、RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、入力されたRGB画像信号の各ピクセルサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成し、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える、ことを特徴とする。

0010

また、本発明の一実施態様では、前記ブロック輝度値判定器は、入力されたRGB画像信号の各ブロック内のサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を抽出する最大値抽出器と、抽出された最大の輝度から前記ブロックの輝度を判定する適用値判定器と、を備える、ことを特徴とする。

0011

また、本発明の一実施態様では、前記グレイ画像データ生成器は、入力されたRGB画像信号を、各ピクセルごとに、各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を代表値とした前記第1のグレイ画像信号に変換するグレイ変換器と、前記第1のグレイ画像信号を、前記第2のグレイ画像信号に変換するレベル変換器と、を備える、ことを特徴とする。

0012

また、本発明の一実施態様では、前記グレイ画像データ生成器は、前記ブロック輝度値判定器で判定されたブロックの輝度が低いほど、前記ブロックに対応する各ピクセルごとのグレイ画像の輝度レベルを高くする、ことを特徴とする。

0013

また、本発明の一実施態様では、前記RGB画像データ生成器は、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第1のグレイ画像信号の輝度が低いほど、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを高くする、ことを特徴とする。
を特徴とする。

0014

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記RGB画像データ生成器で輝度レベルが調整された前記RGB画像信号の階調を前記前側LCDパネルの出力特性適合するように補正するRGB階調変換器を備える、ことを特徴とする。

0015

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第2のグレイ画像信号の階調を前記後側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備える、ことを特徴とする。

0016

また、本発明における画像表示装置は、RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットと、入力されたRGB画像信号の各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成し、前記第1のグレイ画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定するブロック輝度値判定器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動信号発生器と、前記ブロック輝度値判定器で判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成するグレイ画像データ生成器と、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整するRGB画像データ生成器と、を備える、ことを特徴とする。

0017

また、本発明の一実施態様では、前記ブロック輝度値判定器は、入力されたRGB画像信号を、各ピクセルごとに、各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度を代表値とした前記第1のグレイ画像信号に変換するグレイ変換器と、前記第1のグレイ画像信号の各ブロック内のピクセルの輝度のうち最大の輝度を抽出する最大値抽出器と、抽出された最大の輝度から前記ブロックの輝度を判定する適用値判定器と、を備える、ことを特徴とする。

0018

また、本発明の一実施態様では、前記グレイ画像データ生成器は、前記第1のグレイ画像信号を、前記第2のグレイ画像信号に変換するレベル変換器を備える、ことを特徴とする。

0019

また、本発明の一実施態様では、前記グレイ画像データ生成器は、前記ブロック輝度値判定器で判定されたブロックの輝度が低いほど、前記ブロックに対応する各ピクセルごとのグレイ画像の輝度レベルを高くする、ことを特徴とする。

0020

また、本発明の一実施態様では、前記RGB画像データ生成器は、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第1のグレイ画像信号の輝度が低いほど、前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを高くする、ことを特徴とする。

0021

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記RGB画像データ生成器で輝度レベルが調整された前記RGB画像信号の階調を前記前側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するRGB階調変換器を備える、ことを特徴とする。

0022

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記グレイ画像データ生成器で生成された前記第2のグレイ画像信号の階調を前記後側LCDパネルの出力特性に適合するように補正するグレイ階調変換器を備える、ことを特徴とする。

0023

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記RGB画像データ生成器の後段遅延回路を備える、ことを特徴とする。

0024

また、本発明の一実施態様では、さらに、前記RGB画像データ生成器の前段に遅延回路を備える、ことを特徴とする。

0025

また、本発明における画像表示方法は、RGB画像を表示する前側LCDパネルと、前記前側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルに重ねられ、グレイ画像を表示する後側LCDパネルと、前記後側LCDパネルの後方に配置されて、前記前側LCDパネルと前記後側LCDパネルに光を照射し、複数のブロックの各々の輝度を調整可能であるバックライトユニットとを備える画像表示装置において実行される画像表示方法であって、入力されたRGB画像信号から前記ブロックの各々の輝度を判定することと、判定された前記ブロックの各々の輝度に応じて、前記ブロックの輝度を調整するように、前記バックライトユニットを駆動することと、入力されたRGB画像信号の各ピクセルのサブピクセルの輝度のうち最大の輝度に基づいて各ピクセルごとに第1のグレイ画像信号を生成することと、判定された前記ブロックの各々の輝度に基づいて、前記第1のグレイ画像信号から前記後側LCDパネルの前記ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する各ピクセルごとの第2のグレイ画像信号を生成することと、前記第1のグレイ画像信号に基づいて、前記前側LCDパネルに表示される前記RGB画像信号の各サブピクセルの輝度レベルを調整することと、を含む、ことを特徴とする。

発明の効果

0026

本発明においては、RGB画像を表示する前側LCDパネルとグレイ画像を表示する後側LCDパネルとを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、RGB画像より生成したグレイ画像に基づいてRGB画像の各サブピクセルの輝度レベルを調整するとともに、各ブロックの輝度に基づいて、後側LCDパネルに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成する。これにより、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きを防止し、コントラスト比を改善することが可能である。

図面の簡単な説明

0027

第1の実施の形態に係る画像表示装置の概略側面図である。
図1の画像表示装置のLEDの配置を示すバックライトユニットの概略平面図である。
図1の画像表示装置におけるブロックとピクセルとサブピクセルの関係を示す略図である。
第1の実施の形態に係る画像表示装置の信号処理部を示すブロック図である。
1枚のLCDパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用した表示画像見た目模擬した画像の例を示す図である。
第1の実施の形態に係る画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用した表示画像の見た目を模擬した画像の例を示す図である。
図6の画像に対する各ディミング・ブロックでのBLum/BLumMaxの分布を示す図である。
第2の実施の形態に係る画像表示装置の信号処理部を示すブロック図である。
第3の実施の形態に係る画像表示装置の信号処理部を示すブロック図である。

実施例

0028

以下、添付図面を参照して、本発明による画像表示装置および画像表示方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

0029

本願発明の目的、長所および新規な特徴は、添付の図面と関連する以下の詳細な説明からより明白になる。異なる図面において、同一または機能的に類似の要素を示すために、同一の参照符号が使用される。図面は概略を示しており、図面の縮尺は正確でないことを理解されたい。

0030

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態に係る画像表示装置の概略側面図である。図2は、図1の画像表示装置のLEDの配置を示すバックライトユニットの概略平面図である。図1に示すように、画像表示装置1は、前側LCDパネル(RGBパネル)2と後側LCDパネル(LVパネル)3とバックライトユニット4とを備えている。

0031

前側LCDパネル2はRGB画像を表示する。前側LCDパネル2は、カラーフィルタ基板20、TFT基板22、偏光フィルム24、偏光フィルム26および駆動IC28を備える。図示しないが、カラーフィルタ基板20とTFT基板22の間には、液晶が配置されている。カラーフィルタ基板20は、ブラックマトリクス、およびR、G、Bのカラーフィルタを有し、さらに共通電極を有する。TFT基板22は、TFT(Thin Film Transistor)および電極を有する。偏光フィルム24はカラーフィルタ基板20の前面に配置され、偏光フィルム26はTFT基板22の後面に配置されている。駆動IC28は、TFT基板22に実装されており、駆動IC28に入力されるRGB画像信号に従って、前側LCDパネル2の液晶の透過状態をサブピクセル(副画素)ごとに制御する。

0032

後側LCDパネル3は、前側LCDパネル2の後方に配置されて、前側LCDパネル2に重ねられ、グレイ画像(LV画像)を表示する。後側LCDパネル3は、ガラス基板30、TFT基板32、偏光フィルム34および駆動IC36を備える。ガラス基板30は、前側LCDパネル2におけるカラーフィルタ基板20に対応し、共通電極を有するが、カラーフィルタ基板20とは異なり、カラーフィルタを有さない。これは、後側LCDパネル3が、LV画像、つまり白から黒までの明暗だけで表現された、グレイスケールの画像を表示するためである。図示しないが、ガラス基板30とTFT基板32の間には、液晶が配置されている。TFT基板32は、TFTおよび電極を有する。偏光フィルム34はTFT基板32の後面に配置されている。駆動IC36は、TFT基板32に実装されており、駆動IC36に入力されるグレイ画像信号に従って、後側LCDパネル3の液晶の透過状態を制御する。前側LCDパネル2と後側LCDパネル3は、偏光フィルム26とガラス基板30の間に配置された接合層38によって接合されている。

0033

バックライトユニット4は、後側LCDパネル3の後方に配置されて、前側LCDパネル2と後側LCDパネル3に光を照射する。バックライトユニット4は、直下型であり、基板40、基板40に取り付けられた複数の平板状のLED(Light Emitting Diode)42、および基板40と協働してLED42を包囲する側壁44を備える。LED42は、後側LCDパネル3から所望の距離、離れて設置されている。LED42の発光は、LED駆動部46によって制御される。LED駆動部46は、回路であって、例えば基板40に実装してもよいし、基板40とは別の基板に実装してもよい。

0034

図2に示すように、LED42は矩形の形状で仮に示しており、LED42間の隙間が格子状になるように、互いに離間して配置されている。但し、LED42の形状、数および配置は、図示のものに限定されない。例えば、LED42の形状は円形でもよい。

0035

バックライトユニット4は、ローカルディミングを行うことができるように、複数のブロックの各々の輝度を調整可能である。複数のLED42は、ローカルディミングの複数のディミング・ブロックにそれぞれ対応する。すなわち1つのLED42が1つのディミング・ブロックに対応する。LED駆動部46は、複数のLED42を独立して発光させ、複数のLED42の輝度を独立して調整する。図示しないが、バックライトユニット4には、公知の隔壁および公知のフラッター(Flatter)が設けられている。LED42の発光を制御することにより、そのLED42に対応するディミング・ブロックの輝度を調整することができる。

0036

但し、バックライトユニット4は、図示の直下型に限定されず、例えばエッジライト型であっても、複数のブロックの各々の輝度を調整可能なローカルディミングを行うことができるものであれば、本発明に使用することができる。

0037

図3は画像表示装置におけるブロックとピクセルとサブピクセルの関係を示す。上記のように、バックライトユニット4の1つのLED42は、1つのディミング・ブロックBLに対応する。1つのディミング・ブロックBLには、多数のピクセルPXが含まれる。後側LCDパネル3では、グレイ画像の各ピクセルPXの輝度を調整することができる。前側LCDパネル2では、RGBの三色の各サブピクセルSPの輝度を調整することができる。本明細書において、パネル2、3に関して説明する輝度とは、パネル2、3における透過率を意味する。

0038

(信号処理部)
図4は、第1の実施の形態に係る画像表示装置1の信号処理部を示すブロック図である。信号処理部5は、画像表示装置1の前側LCDパネル2の駆動IC28、後側LCDパネル3の駆動IC36、及び、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される各信号を生成する。具体的には、信号処理部5は、EOTF(Electro−Optical Transfer Function)を経て輝度とリニアな関係にあるRGB画像信号R,G,Bを基に、RGBパネル2用信号、LVパネル3用信号、及び、LED駆動部46用信号を作成する。

0039

信号処理部5は、ブロック輝度値判定器50、遅延回路51、LV画像データ生成器(グレイ画像データ生成器)52、エッジホールド回路53、グレイ階調変換器54、RGB画像データ生成器55、遅延回路56、RGB階調変換器57、遅延回路58、及び、LED駆動信号発生器(バックライト駆動信号発生器)59を備えている。

0040

ブロック輝度値判定器50は、RGB画像信号R,G,Bを基に、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロック(画素ブロック)ごとの輝度値の判定を行う。例えば、画像表示装置においてローカルディミングを行うディミング・ブロックの数は、数十ブロックから数百ブロックで構成され、1ブロック当たり数千ピクセルである。ブロック輝度値判定器50は、最大値抽出器60、及び、適用値判定器61を備えている。

0041

最大値抽出器60は、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロックごとに、ディミング・ブロック内の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値(輝度)の3つの値の中からディミング・ブロックにおける輝度の最大値BLmaxを抽出する。ブロックの最大値BLmaxを抽出する具体的な方法は、以下に説明する。

0042

ローカルディミングによって基板40の各LED42が制御可能な輝度値がLj(=L1,L2,・・・,Ln)で、RGB画像信号が12ビット(4096)階調の場合を考える。そして、n=4と、基板40の各LED42の輝度値が4段階で制御可能な場合、各段階におけるLEDと輝度値の関係は次の様になる。
L1=1023
L2=2047
L3=3071
L4=4095

0043

例えば、ディミング・ブロック中の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値の3つの値のうち、最も高い輝度がR(赤)で1020の場合、そのディミング・ブロックの最大値BLmaxは、1020となる。同様に、ディミング・ブロック中の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値の3つの値のうち、最も高い輝度がB(青)で3000の場合、そのディミング・ブロックの最大値BLmaxは、3000となる。

0044

適用値判定器61は、最大値BLmaxからディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを判定する。具体的には、ディミング・ブロックの最大値BLmaxに対して、BLmax≦Ljとなる最小のLjをブロック輝度値BLumと判定する。前述した例では、Ljは、L1(1023)、L2(2047)、L3(3071)、L4(4095)の4つとなる。

0045

そして、ディミング・ブロックの最大値BLmaxが1020の場合、ブロック輝度値BLumは、L3(1023)と判定される。また、ディミング・ブロックの最大値BLmaxが3000の場合、ブロック輝度値BLumは、L3(3071)と判定される。

0046

遅延回路51は、RGB画像信号R,G,Bに対して、遅延1をかける。遅延1の目的は、ブロック輝度値判定器50におけるブロック輝度値BLumの判定処理遅延分補償することである。遅延1によって、LV画像データ生成器52の後述するレベル変換器63において、グレイ画像信号Wとブロック輝度値BLumとのタイミングを合わせることが可能となる。なお、遅延1がかけられた後のRGB画像信号をRGB画像信号R1,G1,B1とする。

0047

LV画像データ生成器52は、RGB画像信号R1,G1,B1からグレイ画像信号W及びW1を生成する。LV画像データ生成器52は、グレイ変換器62、及び、レベル変換器63を備えている。

0048

グレイ変換器62は、遅延回路51からRGB画像信号R1,G1,B1を受信し、受信したRGB画像信号R1,G1,B1を各ピクセル(各画素)ごとに、RGB画像信号R1,G1,B1のサブピクセル値(輝度)の3つの値の中の最大値を代表値としたグレイ画像信号Wに変換する。

0049

レベル変換器63は、そのピクセル(画素)位置を含むディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを用いて、グレイ画像信号Wをグレイ画像信号W1に変換する。具体的な変換式は以下の通りである。
W1=(Ln/BLum)×W

0050

グレイ画像信号W1は、LVパネル3の当該ディミング・ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する信号である。レベル変換器63は、ブロック輝度値判定器50で判定された各ディミング・ブロックの輝度が低いほど、そのディミング・ブロックに属するピクセルのグレイ画像信号の輝度レベルを高くする。なお、上記式のLnは、n=4で12ビット(4096)階調の場合、L4=4095となる。

0051

エッジホールド回路53は、グレイ画像信号W1に対して、視野角補正局所的エッジホールド処理)を行い、グレイ画像信号W1からグレイ画像信号W2を生成する。2枚のLCDパネル2,3に対して、正面視では問題ないが、斜め方向から見たときには、パネルの厚みに起因して、RGBパネル2の表示画像とLVパネル3の表示画像の位置が角度に応じてずれることで、2重像色ずれ見える問題がある。この問題を解決するために、エッジホールド回路53は、グレイ画像に対して視野角補正を実施する役割を果たしている。

0052

グレイ階調変換器54は、グレイ画像信号W2に対して、LVパネル3の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、グレイ画像信号W2をグレイ画像信号W3に変換する。そして、グレイ画像信号W3が、LVパネル3の駆動IC36に供給される。

0053

RGB画像データ生成器55は、LV画像データ生成器52のグレイ変換器62から受信したグレイ画像信号Wを用いて、RGB画像信号R1,G1,B1からRGB画像信号R2,G2,B2を生成する。具体的な生成式は以下の通りである。
R2=(Ln/W)×R1
G2=(Ln/W)×G1
B2=(Ln/W)×B1

0054

RGB画像信号R2,G2,B2は、RGBパネル2に表示されるRGB画像の各画素における各サブピクセルの輝度レベルを制御する信号である。RGB画像データ生成器55は、グレイ変換器62で変換されたグレイ画像信号Wの輝度が低いほど、その画素に属するサブピクセルのRGB画像信号の輝度レベルを高くする。あるディミング・ブロックが低輝度領域内にある場合、そのブロックの輝度が低いことおよびRGBのサブピクセルがLCDパネルにおいて黒浮きの生じにくい高い輝度レベルであることで、暗く沈んで階調特性に優れた低輝度領域が表示できる。なお、上記式のLnは、n=4で12ビット(4096)階調の場合、L4=4095となる。

0055

遅延回路56は、RGB画像信号R2,G2,B2に対して、遅延2をかける。遅延2の目的は、LV画像データ生成器52のレベル変換器63におけるグレイ画像信号W1への変換処理の遅延分、及び、エッジホールド回路53における視野角補正処理の遅延分を補償することである。遅延2によって、RGBパネル2に供給されるRGB画像信号と、LVパネル3に供給されるグレイ画像信号W3とのタイミングを合わせることが可能となる。なお、遅延2がかけられた後のRGB画像信号をRGB画像信号R3,G3,B3とする。

0056

RGB階調変換器57は、RGB画像信号R3,G3,B3に対して、RGBパネル2の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、RGB画像信号R4,G4,B4に変換する。そして、RGB画像信号R4,G4,B4が、RGBパネル2の駆動IC28に供給される。

0057

なお、本実施の形態では、遅延回路56の後ろにRGB階調変換器57を配置しているが、最終的に、RGB画像信号R4,G4,B4とグレイ画像信号W3とのタイミングを合わせることができればよいので、RGB階調変換器57の後ろに遅延回路56を配置してもよい。すなわち、RGB階調変換器57でRGB画像信号に対してOETFを行った後、遅延2をかけてもよい。

0058

遅延回路58は、ブロック輝度値BLumに対して、遅延3をかける。遅延3の目的は、RGBパネル2に供給されるRGB画像信号の処理による遅延分、及び、LVパネル3に供給されるグレイ画像信号の処理による遅延分を補償することである。遅延3によって、RGBパネル2に供給されるRGB画像信号R4,G4,B4と、LVパネル3に供給されるグレイ画像信号W3と、LED駆動部46に供給されるLED駆動信号BDのタイミングを合わせることが可能となる。なお、遅延3がかけられた後のブロック輝度値をブロック輝度値BLum1とする。

0059

LED駆動信号発生器59は、ブロック輝度値BLum1(すなわち、ブロック輝度値判定器50で判定されたディミング・ブロックの各々の輝度)に応じて、当該ディミング・ブロックの輝度を調整するようにバックライトユニット4を駆動するLED駆動信号BDを生成する。本実施の形態では、PWM(Pulse Width Modulation)方式によってLEDの調光を行っている。そのため、LED駆動信号BDは調光輝度に応じてデューティ比を変化させた高さ一定のパルス信号である。そして、LED駆動信号BDが、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される。

0060

なお、本実施の形態では、PWM方式によってLEDの調光を行っているが、電流制御方式等によってLEDの調光を行ってもよい。その場合、LED駆動信号BDの信号もLEDの調光方式に対応した信号となる。

0061

また、本実施の形態では、遅延回路58の後ろにLED駆動信号発生器59を配置しているが、最終的に、RGB画像信号R4,G4,B4とグレイ画像信号W3とLED駆動信号BDとのタイミングを合わせることができればよいので、LED駆動信号発生器59の後ろに遅延回路58を配置してもよい。すなわち、LED駆動信号発生器59でLED駆動信号BDを生成した後、遅延3をかけてもよい。

0062

なお、実際の信号処理部には、上述した遅延回路51、遅延回路56、及び、遅延回路58以外にもいくつかの遅延回路が用いられているが、ここでの説明は省略する。

0063

以上説明したように、第1の実施の形態においては、RGB画像を表示する前側LCDパネル2とグレイ画像を表示する後側LCDパネル3とを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用し、RGB画像より生成したグレイ画像に基づいてRGB画像の各サブピクセルの輝度レベルを調整するとともに、各ディミング・ブロックの輝度に基づいて、後側LCDパネル3の当該ディミング・ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御するグレイ画像信号を生成する。これにより、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きを防止し、コントラスト比を改善することが可能である。

0064

図5は、1枚のLCDパネルを備える画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用した表示画像の見た目を模擬した画像の例を示す。図6は、第1の実施の形態に係る画像表示装置に、ローカルディミング技術を適用した表示画像の見た目を模擬した画像の例を示す。参考のため、図6の画像に対する各ディミング・ブロックでのBLum/BLumMaxの分布を図7に示す。これらの図の正方形マス目は、ディミング・ブロックに対応する。BLumは、上記の通りブロック輝度値であり、BLumMaxは、最大のBLumである。

0065

図5図6の対比によれば、図5では、特に中央および上方のディミング・ブロックの輝度が高めであるのに対して、図6では、これらのディミング・ブロックの輝度が抑制される。また、特に太陽を表示する中央のディミング・ブロックについては、図5では、高輝度領域に影響されて低輝度領域の輝度が上がる黒浮きが観察されるのに対して、図6では、黒浮きが防止されており、コントラスト比を改善されている。

0066

第1の実施の形態によれば、HDR画像表示可能な画像表示装置において、最大輝度10,000nits、コントラスト比2,000,000:1が実現され、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きが防止される。

0067

また、2枚のLCDパネル2,3を用いてコントラスト比を大幅に向上させた画像表示装置をHDR用の画像表示装置に適用する場合、パネル全体の光の透過率は、パネル1枚の画像表示装置の透過率よりも低下するため、パネル1枚の場合と同じ表示輝度を得るためには、バックライトユニットの輝度をより高くする必要がある。この場合には、バックライトユニットにおける膨大な電力消費およびその発熱に伴う冷却機構の設置が問題となりうる。

0068

しかしながら、第1の実施の形態によれば、ローカルディミング技術を適用することによって、バックライトユニット4では必要なディミング・ブロックに対応するLED42を適切な輝度で発光させることにより、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、大幅に消費電力を低減することができ、さらには大がかりな冷却機構を必要としない。したがって、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、第1の実施の形態に係るバックライトユニット4のコストを削減することができる。例えば、図6の表示画像を実現する場合、第1の実施の形態に係るバックライトユニット4の消費電力は、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットのおよそ1/3である。

0069

(第2の実施の形態)
次に、本発明にかかる画像表示装置の第2の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と比べて信号処理部の構成が異なっている。

0070

画像表示装置1は、前側LCDパネル(RGBパネル)2と後側LCDパネル(LVパネル)3とバックライトユニット4と信号処理部6とを備えている。前側LCDパネル2は、カラーフィルタ基板20、TFT基板22、偏光フィルム24、偏光フィルム26、及び、駆動IC28を備えている。後側LCDパネル3は、ガラス基板30、TFT基板32、偏光フィルム34、及び、駆動IC36を備えている。バックライトユニット4は、基板40、LED42、側壁44、及び、LED駆動部46を備えている。

0071

図8は、第2の実施の形態に係る信号処理部6のブロック図である。信号処理部6は、画像表示装置1の前側LCDパネル2の駆動IC28、後側LCDパネル3の駆動IC36、及び、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される各信号を生成する。信号処理部6は、ブロック輝度値判定器64、遅延回路65、遅延回路51、LV画像データ生成器(グレイ画像データ生成器)66、エッジホールド回路53、グレイ階調変換器54、RGB画像データ生成器55、遅延回路56、RGB階調変換器57、遅延回路58、及び、LED駆動信号発生器(バックライト駆動信号発生器)59を備えている。

0072

ブロック輝度値判定器64は、画像データR,G,Bを、各ピクセル(各画素)ごとにグレイ画像信号に変換するとともに、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロック(画素ブロック)ごとの輝度値の判定を行う。ブロック輝度値判定器64は、グレイ変換器67、最大値抽出器68、及び、適用値判定器61を備えている。

0073

グレイ変換器67は、RGB画像信号R,G,Bを各ピクセルごとに、RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値(輝度)の3つの値の中の最大値を代表値としたグレイ画像信号Wに変換する。

0074

最大値抽出器68は、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロックごとに、ディミング・ブロック内のグレイ画像信号Wの全画素値の中からディミング・ブロックにおける輝度の最大値BLmaxを抽出する。ブロックの最大値BLmaxを抽出する具体的な方法は、以下に説明する。

0075

ローカルディミングによって基板40の各LED42が制御可能な輝度値がLj(=L1,L2,・・・,Ln)で、RGB画像信号が12ビット(4096)階調の場合を考える。そして、n=4と、基板40の各LED42の輝度値が4段階で制御可能な場合、各段階におけるLEDと輝度値の関係は次の様になる。
L1=1023
L2=2047
L3=3071
L4=4095

0076

例えば、ディミング・ブロック中の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値の3つの値のうち、最も高い輝度がR(赤)で1020の場合、そのディミング・ブロックの最大値BLmaxは、1020となる。同様に、ディミング・ブロック中の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値の3つの値のうち、最も高い輝度がB(青)で3000の場合、そのディミング・ブロックの最大値BLmaxは、3000となる。

0077

適用値判定器61は、最大値BLmaxからディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを判定する。具体的には、ディミング・ブロックの最大値BLmaxに対して、BLmax≦Ljとなる最小のLjをブロック輝度値BLumと判定する。前述した例では、Ljは、L1(1023)、L2(2047)、L3(3071)、L4(4095)の4つとなる。

0078

そして、ディミング・ブロックの最大値BLmaxが1020の場合、ブロック輝度値BLumは、L3(1023)と判定される。また、ディミング・ブロックの最大値BLmaxが3000の場合、ブロック輝度値BLumは、L3(3071)と判定される。

0079

第1の実施の形態では、最大値抽出器によるディミング・ブロックごとの最大値BLmaxの抽出は、ディミング・ブロック内の全RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値(輝度)の3つの値の中からディミング・ブロックにおける最大値BLmaxを抽出することにより行っている。

0080

これに対して、初めに、各ピクセルに対してRGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値ごとに輝度の最大値を抽出し、次に、抽出されたR,G,Bのサブピクセル値の輝度の最大値からディミング・ブロックにおける最大値BLmaxを抽出しても同じ結果を得ることが可能である。その場合、各ピクセルごとにRGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値から抽出した最大値である輝度は、生成タイミングは異なるもののグレイ画像信号Wと等しくなる。

0081

したがって、第2の実施の形態では、ブロック輝度値判定器64内部にグレイ変換器67を構成して、RGB画像信号R,G,Bをグレイ画像信号Wに変換し、グレイ画像信号Wからブロック最大値BLmaxを抽出し、ブロック輝度値BLumを判定している。

0082

遅延回路65は、グレイ画像信号Wに対して、遅延4をかける。遅延4の目的は、ブロック輝度値判定器64のグレイ変換器67におけるグレイ画像信号Wへの変換処理の遅延分を補償することである。遅延4によって、LV画像データ生成器66のレベル変換器63において、グレイ画像信号とブロック輝度値BLumとのタイミングを合わせることが可能となり、また、RGB画像データ生成器55において、グレイ画像信号と画像データR1,G1,B1とのタイミングを合わせることが可能となる。なお、遅延4がかけられた後のグレイ画像信号をグレイ画像信号W0とする。

0083

遅延回路51は、画像データR,G,Bに対して、遅延1をかける。なお、遅延1がかけられた後のRGB画像信号をRGB画像信号R1,G1,B1とする。

0084

LV画像データ生成器66は、グレイ画像信号W0からグレイ画像信号W1を生成する。LV画像データ生成器66は、レベル変換器63を備えている。なお、ブロック輝度値判定器64の部分で説明した様に、LV画像データ生成器66には、グレイ変換器は不要となる。

0085

レベル変換器63は、そのピクセル(画素)位置を含むディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを用いて、グレイ画像信号Wをグレイ画像信号W1に変換する。具体的な変換式は以下の通りである。
W1=(Ln/BLum)×W

0086

グレイ画像信号W1は、LVパネル3の当該ディミング・ブロックに表示されるグレイ画像の輝度レベルを制御する信号である。レベル変換器63は、ブロック輝度値判定器50で判定された各ディミング・ブロックの輝度が低いほど、そのディミング・ブロックに属するピクセルのグレイ画像信号の輝度レベルを高くする。なお、上記式のLnは、n=4で12ビット(4096)階調の場合、L4=4095となる。

0087

エッジホールド回路53は、グレイ画像信号W1に対して、視野角補正(局所的エッジホールド処理)を行い、グレイ画像信号W1からグレイ画像信号W2を生成する。

0088

グレイ階調変換器54は、グレイ画像信号W2に対して、LVパネル3の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、グレイ画像信号W2をグレイ画像信号W3に変換する。そして、グレイ画像信号W3が、LVパネル3の駆動IC36に供給される。

0089

RGB画像データ生成器55は、遅延回路65から受信したグレイ画像信号W0を用いて、RGB画像信号R1,G1,B1からRGB画像信号R2,G2,B2を生成する。具体的な生成式は以下の通りである。
R2=(Ln/W)×R1
G2=(Ln/W)×G1
B2=(Ln/W)×B1

0090

RGB画像信号R2,G2,B2は、RGBパネル2に表示されるRGB画像の各画素における各サブピクセルの輝度レベルを制御する信号である。RGB画像データ生成器55は、グレイ変換器62で変換されたグレイ画像信号Wの輝度が低いほど、その画素に属するサブピクセルのRGB画像信号の輝度レベルを高くする。なお、上記式のLnは、n=4で12ビット(4096)階調の場合、L4=4095となる。

0091

遅延回路56は、RGB画像信号R2,G2,B2に対して、遅延2をかける。なお、遅延2がかけられた後のRGB画像信号をRGB画像信号R3,G3,B3とする。

0092

RGB階調変換器57は、RGB画像信号R3,G3,B3に対して、RGBパネル2の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、RGB画像信号R4,G4,B4に変換する。そして、RGB画像信号R4,G4,B4が、RGBパネル2の駆動IC28に供給される。

0093

遅延回路58は、ブロック輝度値BLumに対して、遅延3をかける。なお、遅延3がかけられた後のブロック輝度値をブロック輝度値BLum1とする。

0094

LED駆動信号発生器59は、ブロック輝度値BLum1(すなわち、ブロック輝度値判定器64で判定されたディミング・ブロックの各々の輝度)に応じて、当該ディミング・ブロックの輝度を調整するようにバックライトユニット4を駆動するLED駆動信号BDを生成する。そして、LED駆動信号BDが、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される。

0095

第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と比べて信号処理部の構成が異なるものの第1の実施の形態と同様に、HDR画像を表示可能な画像表示装置において、最大輝度10,000nits、コントラスト比2,000,000:1が実現され、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きが防止される。

0096

また、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と比べて信号処理部の構成が異なるものの第1の実施の形態と同様に、ローカルディミング技術を適用することによって、バックライトユニット4では必要なディミング・ブロックに対応するLED42を適切な輝度で発光させることにより、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、大幅に消費電力を低減することができ、さらには大がかりな冷却機構を必要としない。したがって、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、第2の実施の形態に係るバックライトユニット4のコストを削減することができる。例えば、図6の表示画像を実現する場合、第2の実施の形態に係るバックライトユニット4の消費電力は、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットのおよそ1/3である。

0097

(第3の実施の形態)
次に、本発明にかかる画像表示装置の第3の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する第3の実施の形態においては、第2の実施の形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第3の実施の形態では、第2の実施の形態と比べて信号処理部の遅延回路の構成が異なっている。

0098

画像表示装置1は、前側LCDパネル(RGBパネル)2と後側LCDパネル(LVパネル)3とバックライトユニット4と信号処理部7とを備えている。前側LCDパネル2は、カラーフィルタ基板20、TFT基板22、偏光フィルム24、偏光フィルム26、及び、駆動IC28を備えている。後側LCDパネル3は、ガラス基板30、TFT基板32、偏光フィルム34、及び、駆動IC36を備えている。バックライトユニット4は、基板40、LED42、側壁44、及び、LED駆動部46を備えている。

0099

図9は、第3の実施の形態に係る信号処理部7のブロック図である。信号処理部7は、画像表示装置1の前側LCDパネル2の駆動IC28、後側LCDパネル3の駆動IC36、及び、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される各信号を生成する。信号処理部7は、ブロック輝度値判定器64、遅延回路65、LV画像データ生成器(グレイ画像データ生成器)66、エッジホールド回路53、グレイ階調変換器54、RGB画像データ生成器55、遅延回路69、RGB階調変換器57、遅延回路58、及び、LED駆動信号発生器(バックライト駆動信号発生器)59を備えている。

0100

ブロック輝度値判定器64は、画像データR,G,Bを、各ピクセル(各画素)ごとにグレイ画像信号に変換するとともに、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロック(画素ブロック)ごとの輝度値の判定を行う。ブロック輝度値判定器64は、グレイ変換器67、最大値抽出器68、及び、適用値判定器61を備えている。

0101

グレイ変換器67は、RGB画像信号R,G,Bを各ピクセルごとに、RGB画像信号R,G,Bのサブピクセル値(輝度)の3つの値の中の最大値を代表値としたグレイ画像信号Wに変換する。

0102

最大値抽出器68は、ローカルディミングを行う各ディミング・ブロックごとに、ディミング・ブロック内のグレイ画像信号Wの全画素値の中からディミング・ブロックにおける輝度の最大値BLmaxを抽出する。

0103

適用値判定器61は、最大値BLmaxからディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを判定する。

0104

遅延回路65は、グレイ画像信号Wに対して、遅延4をかける。なお、遅延4がかけられた後のグレイ画像信号をグレイ画像信号W0とする。

0105

LV画像データ生成器66は、グレイ画像信号W0からグレイ画像信号W1を生成する。LV画像データ生成器66は、レベル変換器63を備えている。

0106

レベル変換器63は、そのピクセル(画素)位置を含むディミング・ブロックにおけるブロック輝度値BLumを用いて、グレイ画像信号Wをグレイ画像信号W1に変換する。

0107

エッジホールド回路53は、グレイ画像信号W1に対して、視野角補正(局所的エッジホールド処理)を行い、グレイ画像信号W1からグレイ画像信号W2を生成する。

0108

グレイ階調変換器54は、グレイ画像信号W2に対して、LVパネル3の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、グレイ画像信号W2をグレイ画像信号W3に変換する。そして、グレイ画像信号W3が、LVパネル3の駆動IC36に供給される。

0109

RGB画像データ生成器55は、ブロック輝度値判定器64のグレイ変換器67から受信したグレイ画像信号Wを用いて、画像データR,G,Bから画像データR1,G1,B1を生成する。具体的な生成式は以下の通りである。
R1=(Ln/W0)×R
G1=(Ln/W0)×G
B1=(Ln/W0)×B

0110

なお、第2の実施の形態では、RGB画像データ生成器55は、遅延回路65から受信したグレイ画像信号W0を用いて画像データR1,G1,B1から画像データR2,G2,B2を生成しているのに対して、第3の実施の形態では、RGB画像データ生成器55は、ブロック輝度値判定器64のグレイ変換器67から受信したグレイ画像信号Wを用いて画像データR,G,Bから画像データR1,G1,B1を生成している。

0111

遅延回路69は、画像データR1,G1,B1に対して、遅延5をかける。遅延5の目的は、ブロック輝度値判定器64におけるブロック輝度値BLumの判定処理の遅延分、レベル変換器63におけるグレイ画像信号W1への変換処理の遅延分、及び、エッジホールド回路53における視野角補正処理の遅延分を補償することである。遅延5によって、RGBパネル2に供給される画像データと、LVパネル3に供給されるグレイ画像信号W3とのタイミングを合わせることが可能となる。なお、遅延5がかけられた後の画像データを画像データR3,G3,B3とする。

0112

なお、第3の実施の形態では、第2の実施の形態に対して、遅延回路51とRGB画像データ生成器55の処理順序を入れ換え、さらに、第2の実施の形態における遅延回路51と遅延回路56とを遅延回路69として1つにまとめている。従って、第3の実施の形態における遅延回路69による遅延時間は、第2の実施の形態における遅延回路51による遅延時間と遅延回路56による遅延時間とを合計した時間と同じとなる。

0113

RGB階調変換器57は、RGB画像信号R3,G3,B3に対して、RGBパネル2の特性に合わせた適切なOETF(Optical−Electro Transfer)を行い、RGB画像信号R4,G4,B4に変換する。そして、RGB画像信号R4,G4,B4が、RGBパネル2の駆動IC28に供給される。

0114

遅延回路58は、ブロック輝度値BLumに対して、遅延3をかける。なお、遅延3がかけられた後のブロック輝度値をブロック輝度値BLum1とする。

0115

LED駆動信号発生器59は、ブロック輝度値BLum1(すなわち、ブロック輝度値判定器50で判定されたディミング・ブロックの各々の輝度)に応じて、当該ディミング・ブロックの輝度を調整するようにバックライトユニット4を駆動するLED駆動信号BDを生成する。そして、LED駆動信号BDが、バックライトユニット4のLED駆動部46に供給される。

0116

第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と比べて信号処理部の遅延回路の構成が異なるものの、第1及び第2の実施の形態と同様に、HDR画像を表示可能な画像表示装置において、最大輝度10,000nits、コントラスト比2,000,000:1が実現され、1個のディミング・ブロック内に高輝度領域と低輝度領域とが混在していても、黒浮きが防止される。

0117

また、第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と比べて信号処理部の遅延回路の構成が異なるものの、第1及び第2の実施の形態と同様に、ローカルディミング技術を適用することによって、バックライトユニット4では必要なディミング・ブロックに対応するLED42を適切な輝度で発光させることにより、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、大幅に消費電力を低減することができ、さらには大がかりな冷却機構を必要としない。したがって、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットに比べて、第3の実施の形態に係るバックライトユニット4のコストを削減することができる。例えば、図6の表示画像を実現する場合、第3の実施の形態に係るバックライトユニット4の消費電力は、ローカルディミング技術を適用しないバックライトユニットのおよそ1/3である。

0118

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能である。

0119

よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。

0120

1画像表示装置
2 前側LCDパネル(RGBパネル)
3 後側LCDパネル(LVパネル)
4バックライトユニット
5、6、7信号処理部
20カラーフィルタ基板
22TFT基板
24,26偏光フィルム
28 駆動IC
30ガラス基板
32 TFT基板
34 偏光フィルム
36 駆動IC
40基板
42LED
44側壁
46 LED駆動部
50、64ブロック輝度値判定器
51、56、58、65、69遅延回路
52、66LV画像データ生成器(グレイ画像データ生成器)
53エッジホールド回路
54グレイ階調変換器
55RGB画像データ生成器
57 RGB階調変換器
59 LED駆動信号発生器(バックライト駆動信号発生器)
60、68最大値抽出器
61 適用値判定器
62、67グレイ変換器
63 レベル変換器

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