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JP5748846B2 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関し、更に詳しくは、フィールドシーケンシャル方式を用いた画像表示装置において色割れの発生を抑制する技術に関する。
カラー表示を行う液晶表示装置の多くは、1つの画素を3分割したサブ画素ごとに、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の光を透過させるカラーフィルタを備えている。しかし、液晶パネルに照射されるバックライト光の約2/3がカラーフィルタで吸収されるために、カラーフィルタ方式の液晶表示装置は光利用効率が低いという問題を有する。そこで、カラーフィルタを用いずにカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が注目されている。
フィールドシーケンシャル方式では、1画面の表示期間(1フレーム期間)は3つのサブフレームに分割される。なお、サブフレームはサブフィールドとも呼ばれるが、以下の説明では、統一してサブフレームの語を用いる。第1のサブフレームでは、入力信号の赤色成分に基づいて赤色の画面が表示される。第2のサブフレームでは、入力信号の緑色成分に基づいて緑色の画面が表示される。第3のサブフレームでは、入力信号の青色成分に基づいて青色の画面が表示される。以上のようにして1色ずつ表示を行うことにより、液晶パネルにカラー画像が表示される。このようにフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、カラーフィルタが不要になるので、カラーフィルタ方式の液晶表示装置に比べて光利用効率が約3倍になる。
しかしながら、フィールドシーケンシャルカラー方式には、色割れ(カラーブレーク)が発生するという問題がある。図31は、色割れの発生原理を示す図である。図31のA部において、縦軸は時間を表し、横軸は画面上の位置を表す。一般に、表示画面内を物体が移動したとき、観測者の視線は物体を追随して物体の移動方向に移動する。例えば図31に示す例では、白色物体が表示画面内を左から右へ移動したとき、観測者の視線は斜め矢印方向に移動する。一方、R,G,およびBの3個のサブフレーム画像を同じ瞬間の映像から抽出した場合、各サブフレーム画像における物体の位置は同じである。このため、図31のB部に示すように、網膜に映る映像には色割れが発生する。
そこで、非3原色の色の表示すなわち少なくとも2つの色による表示(以下、「混色表示」という。)を行うためのサブフレームを1フレーム期間内に設けることによって色割れを目立たなくすることが提案されている。例えば、米国特許出願公開第2010/0245396号明細書に開示された発明によれば、1フレーム期間内には、単色表示(赤色表示,緑色表示,青色表示)を行う3つのサブフレームと混色表示を行う1つのサブフレームとが含まれている。また、日本の特開2009−134156号公報に開示された発明によれば、1フレーム期間内には、赤色,緑色,および青色の光源のうち少なくとも緑色の光源が発光するサブフレームと、赤色および青色の光源のうち少なくとも赤色の光源が発光するサブフレームと、青色の光源が発光するサブフレームとが含まれている。
米国特許出願公開第2010/0245396号明細書 日本の特開2009−134156号公報
ところで、赤色,緑色,および青色の光源を用いた表示装置においては、目標画像によっては、赤色と緑色との混色表示(黄色表示),赤色と青色との混色表示(マゼンダ色表示),緑色と青色との混色表示(シアン色表示),および赤色と緑色と青色との混色表示(白色表示)が必要となる。ところが、米国特許出願公開第2010/0245396号明細書に記載された発明によると、混色表示が可能なサブフレームは、1フレーム期間中に1つ設けられているにすぎない。また、日本の特開2009−134156号公報に記載された発明によると、混色表示が可能なサブフレームは、1フレーム期間中に多くても2つ設けられているにすぎない。従って、従来の表示装置によれば、目標画像を構成する色によっては、混色表示が可能なサブフレームだけで当該目標画像の表示に必要な全ての混色表示を行うことができない。このため、複数のサブフレームを用いて時分割で混色表示を行う必要があり(例えば、黄色表示を行うために、或るサブフレームで赤色表示を行い、別のサブフレームで緑色表示を行う必要がある。)、色割れが発生しやすい。
そこで本発明は、従来よりも色割れの発生を抑制することのできる、フィールドシーケンシャル方式を用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面は、マトリクス状に配置された複数個の画素形成部を含む表示部と、色毎に発光量の制御が可能な複数色の光源からなる光源組を含み前記表示部に光を照射するための光照射部とを有し、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して点灯状態となる光源の色をサブフレーム期間毎に切り替えることによりカラー表示を行う画像表示装置であって、
1フレーム期間をかけて前記表示部に表示されるべき目標画像から、該目標画像に含まれる目標表示色を再現するための色成分比を発光色成分比候補として抽出する色成分比抽出部と、
前記色成分比抽出部によって抽出された発光色成分比候補から、各サブフレーム期間における前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比として選択する発光色成分比選択部と
を備え、
各光源は、各サブフレーム期間に点灯状態または消灯状態の任意の発光状態を取り得り、
前記光照射部は、各光源組が前記複数個の画素形成部の一部に対応するように、複数個の光源組を含み、
前記色成分比抽出部は、
目標表示色を再現するための各色の成分の大きさに基づく値である色強度と各画素形成部が対応する光源組からの照射光によって受ける影響の大きさを示す光源影響度とを乗ずることによって得られる値を画素形成部毎に要求強度として求める要求強度算出部と、
光源組毎に発光色成分比候補に対して優先順位を付ける発光色成分比候補順位付け部と
を含み、
前記要求強度算出部によって求められる各要求強度は、対応する画素形成部における目標表示色の再現に必要な色成分比の発光色成分比候補に対応付けられ、
前記発光色成分比候補順位付け部は、前記要求強度算出部によって求められた要求強度に基づき発光色成分比候補毎に色成分比強度を求め、より大きい色成分比強度の発光色成分比候補ほど、より上位の優先順位とし、
前記発光色成分比選択部は、各サブフレーム期間において、
色成分比強度に基づいて1つの光源組における発光色成分比を決定した後、発光色成分比の選択が行われた光源組以外の光源組を1つずつ順次に着目光源組とし、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていれば、当該発光色成分比を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に所定条件に該当するものが含まれていれば、当該所定条件に該当する発光色成分比候補を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれているか否かの判断を、前記発光色成分比候補順位付け部によって決定された優先順位の上位の発光色成分比候補から行うことを特徴とする。
本発明の第の局面は、マトリクス状に配置された複数個の画素形成部を含む表示部と、色毎に発光量の制御が可能な複数色の光源からなる光源組を含み前記表示部に光を照射するための光照射部とを有し、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して点灯状態となる光源の色をサブフレーム期間毎に切り替えることによりカラー表示を行う画像表示装置における画像表示方法であって、
1フレーム期間をかけて前記表示部に表示されるべき目標画像から、該目標画像に含まれる目標表示色を再現するための色成分比を発光色成分比候補として抽出する色成分比抽出ステップと、
前記色成分比抽出ステップで抽出された発光色成分比候補から、各サブフレーム期間における前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比として選択する発光色成分比選択ステップと
を備え、
各光源は、各サブフレーム期間に点灯状態または消灯状態の任意の発光状態を取り得り、
前記光照射部は、各光源組が前記複数個の画素形成部の一部に対応するように、複数個の光源組を含み、
前記色成分比抽出ステップは、
目標表示色を再現するための各色の成分の大きさに基づく値である色強度と各画素形成部が対応する光源組からの照射光によって受ける影響の大きさを示す光源影響度とを乗ずることによって得られる値を画素形成部毎に要求強度として求める要求強度算出ステップと、
光源組毎に発光色成分比候補に対して優先順位を付ける発光色成分比候補順位付けステップと
を含み、
前記要求強度算出ステップで求められる各要求強度は、対応する画素形成部における目標表示色の再現に必要な色成分比の発光色成分比候補に対応付けられ、
前記発光色成分比候補順位付けステップでは、前記要求強度算出ステップで求められた要求強度に基づき発光色成分比候補毎に色成分比強度を求め、より大きい色成分比強度の発光色成分比候補ほど、より上位の優先順位とされし、
前記発光色成分比選択ステップでは、各サブフレーム期間において、
色成分比強度に基づいて1つの光源組における発光色成分比を決定した後、発光色成分比の選択が行われた光源組以外の光源組を1つずつ順次に着目光源組とし、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていれば、当該発光色成分比を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に所定条件に該当するものが含まれていれば、当該所定条件に該当する発光色成分比候補を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれているか否かの判断を、前記発光色成分比候補順位付けステップで決定された優先順位の上位の発光色成分比候補から行うことを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、フィールドシーケンシャル方式を採用し、かつ、エリア毎に光源の輝度を制御する方式を採用する画像表示装置において、光源組に含まれる各色の光源は、いずれのサブフレーム期間にも任意の発光状態を取り得る。従って、各サブフレーム期間において混色表示が行われ得る。すなわち、1フレーム期間は混色表示が可能な複数のサブフレーム期間によって構成されている。このため、各光源組に対応するエリアの目標画像を再現するために複数パターンの混色表示が必要な場合でも、光源組毎にそれら複数パターンの混色表示を複数のサブフレーム期間を用いて行うことができる。これにより、エリア毎に、複数パターンの混色表示を時分割による方式を用いることなく1フレーム期間内で行うことが可能となる。以上より、フィールドシーケンシャル方式を採用し、かつ、エリア毎に光源の輝度を制御する方式を採用する画像表示装置において、従来よりも効果的に色割れの発生を抑制することが可能となる。また、各光源組についての各サブフレーム期間における発光色成分比を決定するための処理を複雑化させることもない。
本発明の第の局面によれば、本発明の第1の局面と同様の効果を画像表示方法において奏することができる。
本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態において、バックライトユニットの構成を模式的に示した図である。 上記第1の実施形態において、表示部内の画素領域について説明するための図である。 上記第1の実施形態におけるフレーム期間の構成を示す図である。 混色成分について説明するための図である。 混色成分について説明するための図である。 混色成分について説明するための図である。 混色成分について説明するための図である。 上記第1の実施形態において、サブフレーム画像生成処理の手順を示すフローチャートである。 上記第1の実施形態において、色成分比抽出処理の手順を示すフローチャートである。 色成分比について説明するための図である。 目標画像の一例を示す図である。 図12で符号62で示すエリアの拡大図である。 図12で符号63で示すエリアの拡大図である。 上記第1の実施形態において、色成分比の例を示す図である。 上記第1の実施形態において、発光色成分比候補として抽出される色成分比を示す図である。 上記第1の実施形態において、要求強度の算出について説明するための図である。 上記第1の実施形態において、発光色成分比選択処理の手順を示すフローチャートである。 上記第1の実施形態において、発光色成分比選択処理でのLEDユニットの選択順序について説明するための図である。 上記第1の実施形態において、画素変調度演算処理の手順を示すフローチャートである。 上記第1の実施形態の第1の変形例において、到達光の色と目標表示色との差について説明するための図である。 本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置におけるフレーム期間の構成を示す図である。 上記第2の実施形態において、彩色部分と無彩色部分への分離の一例を示す図である。 上記第2の実施形態において、彩色部分と無彩色部分への分離の別の例を示す図である。 無彩色部分のみからなる色の色成分比の一例を示す図である。 上記第2の実施形態において、色成分比抽出処理の手順を示すフローチャートである。 A−Dは、上記第2の実施形態において、色成分比抽出処理について説明するための図である。 上記第2の実施形態において、発光色成分比選択処理の手順を示すフローチャートである。 上記第2の実施形態において、画素変調度演算処理の手順を示すフローチャートである。 上記第2の実施形態における効果について説明するための図である。 色割れの発生原理を示す図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
<1.第1の実施形態>
<1.1 全体構成および動作概要>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、表示部100とバックライトユニット200とパネル駆動回路300とサブフレーム画像生成部400とによって構成されている。サブフレーム画像生成部400は、色成分比抽出部42と発光色成分比選択部44と画素変調度演算部46とを有している。なお、本実施形態においては、バックライトユニット200によって光照射部が実現されている。
表示部100には、複数本のソースバスライン(映像信号線)SLと複数本のゲートバスライン(走査信号線)GLとが配設されている。ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとの各交差点に対応して、画素を形成する画素形成部が設けられている。すなわち、表示部100には、複数個の画素形成部が含まれている。上記複数個の画素形成部はマトリクス状に配置されて画素アレイを構成している。各画素形成部には、対応する交差点を通過するゲートバスラインGLにゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するソースバスラインSLにソース端子が接続されたスイッチング素子であるTFT10と、そのTFT10のドレイン端子に接続された画素電極11と、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられた共通電極14および補助容量電極15と、画素電極11と共通電極14とによって形成される液晶容量12と、画素電極11と補助容量電極15とによって形成される補助容量13とが含まれている。液晶容量12と補助容量13とによって画素容量が構成されている。なお、図1の表示部100内には、1つの画素形成部に対応する構成要素のみを示している。
バックライトユニット200は、表示部100の背面側に設けられている。バックライトユニット200には、赤色の光源,緑色の光源,および青色の光源をひと組とする複数の光源組が含まれている。図2は、本実施形態におけるバックライトユニット200の構成を模式的に示した図である。本実施形態においては、光源としてLED(発光ダイオード)が採用されており、光源組としてのLEDユニット20に、赤色LED21,緑色LED22,および青色LED23が1個ずつ含まれている。また、図2に示すように、バックライトユニット200内において、LEDユニット20は行方向および列方向に複数個ずつ設けられ全体として2次元状に配置されている。なお、バックライトユニット200には、各LEDの状態(点灯状態/消灯状態)を制御するLED制御回路(不図示)も含まれている。
ところで、本実施形態においては、表示部100内の画素領域は、1つのエリアに複数個の画素が含まれるように(図3参照)、(物理的にではなく)論理的に複数個のエリアに分割される。また、1つのエリアには、1個のLEDユニット20が対応付けられている。例えば、図2で符号20aで示すLEDユニットは、符号60で示す太枠のエリアに対応付けられ、図2で符号20bで示すLEDユニットは、符号61で示す太枠のエリアに対応付けられている。以上のことから、1つのエリアは、複数個の画素形成部に対応付けられている。各LEDユニット20から出射された光は、対応するエリアの画素領域に照射される。従って、各LEDユニット20は、複数個の画素形成部に赤色光,緑色光,および青色光を照射するための光源組として機能する。なお、以下においては、各LEDユニット20に対応するエリアのことを「割当エリア」という。
本実施形態においては、1画面分の画像を表示するための期間である1フレーム期間は、図4に示すように4つのサブフレーム(第1〜第4サブフレーム)で構成される。各サブフレームにおいて、LEDユニット20に含まれる各色のLEDは任意の状態を取り得る。従って、いずれか1色のLEDのみが点灯状態となることもあれば、複数色(2色または3色)のLEDが点灯状態となることもある。また、全ての色のLEDが消灯状態となることもある。なお、以下においては、LEDの状態に関し、点灯状態および消灯状態の双方を含めた状態のことを「発光状態」という。
ここで、図5を参照しつつ、混色成分について説明する。図5では、赤色(R),緑色(G),および青色(B)の単色成分の大きさを縦方向の長さで示している(図6なども同様)。例えば、目標画像中の1つの画素が、符号50Rの矢印で示す大きさの赤色成分,符号50Gの矢印で示す大きさの緑色成分,および符号50Bの矢印で示す大きさの青色成分の3つの単色成分で構成されていると仮定する。このとき、「当該画素は、符号51の矢印で示す大きさの白色成分,符号52の矢印で示す大きさの黄色成分,および符号53の矢印で示す大きさの赤色成分によって構成されている」と考えることもできる。なお、白色成分は、赤色成分と緑色成分と青色成分とからなる3色の混色成分であって、黄色成分は、赤色成分と緑色成分とからなる2色の混色成分である。このように、2以上の色の成分を組み合わせた成分のことを「混色成分」という。
上述したように、本実施形態においては、LEDユニット20に含まれる各色のLEDは、いずれのサブフレームにも任意の発光状態を取り得る。従って、1フレーム期間中の各サブフレームにおいて、複数色のLEDを点灯状態とすることにより、上述のような混色成分の表示(混色表示)を行うことができる。例えば、或るサブフレームにおいて図6に示すように赤色LED21と緑色LED22とを点灯状態とすることによって、混色表示として黄色成分の表示を当該サブフレームに行うことができる。また、或るサブフレームにおいて図7に示すように赤色LED21,緑色LED22,および青色LED23を点灯状態とすることによって、混色表示として白色成分の表示およびシアン色成分の表示を当該サブフレームに行うことができる。なお、任意のサブフレームにおいて、目標画像によっては、例えば図8に示すように1つの色のLEDのみが点灯状態となり、単色成分の表示のみが行われることもある。
次に、図1に示す各構成要素の動作の概要を説明する。なお、以下においては、3つの色の成分の大きさの比(赤色成分の大きさと緑色成分の大きさと青色成分の大きさとの比)のことを「色成分比」という。また、LEDユニット20に含まれる3色のLEDによって表示され得る色成分比のことを特に「発光色成分比候補」という。さらに、LEDユニット20に含まれる3色のLEDが実際に発光する際の色成分比のことを特に「発光色成分比」という。
サブフレーム画像生成部400内の色成分比抽出部42は、目標画像に基づいて、LEDユニット20毎に、目標画像を構成する色(目標表示色)を再現するために必要な色成分比を発光色成分比候補として抽出する。各LEDユニット20に関して、色成分比抽出部42によって抽出される発光色成分比候補の数は、1個の場合もあれば複数個の場合もある。なお、目標画像は、外部から送られる入力画像信号DINに基づく1フレーム分の画像である。色成分比抽出部42は、また、抽出した発光色成分比候補を示すデータを色成分比データDcolとして出力する。
サブフレーム画像生成部400内の発光色成分比選択部44は、色成分比抽出部42から出力された色成分比データDcolを受け取り、LEDユニット20毎に、各サブフレームにおける発光色成分比を色成分比データDcolの示す発光色成分比候補の中から選択する。発光色成分比選択部44は、また、選択した発光色成分比候補の色成分比に基づいて、各サブフレームにおける各色のLEDの発光量を求める。さらに、発光色成分比選択部44は、各LEDユニット20に含まれる各色のLEDの各サブフレームにおける発光量を示すデータを発光データDLとして出力する。なお、目標画像によっては、色成分比データDcolの示す発光色成分比候補の中から発光色成分比の選択が行われずに「消灯状態にする」という決定が行われることもある。発光色成分比選択部44は、また、各LEDが所望の発光状態(点灯状態/消灯状態)となるようバックライトユニット200の動作を制御するための光源制御信号Sを出力する。なお、光源制御信号Sについては、各LEDの点灯状態/消灯状態(時間方向のオン/オフ)を指示する信号であっても良いし、各LEDの輝度を指示する信号であっても良いし、それらの組み合わせであっても良い。
サブフレーム画像生成部400内の画素変調度演算部46は、入力画像信号DINと発光色成分比選択部44から出力された発光データDLとに基づいて、各画素の色が目標表示色となるよう、各サブフレームでの各画素形成部における液晶の時間開口率を制御するための信号であるデジタル映像信号DVを生成し、それを出力する。なお、時間開口率とは、光源点灯期間における液晶の透過率の時間的な積分値に相当するものであり、液晶の時間開口率と光源点灯期間の時間的な重ね合せによって、実際に表示される輝度が決まる。
パネル駆動回路300は、ゲートバスラインGLを1本ずつ選択的に駆動するとともに、画素変調度演算部46から出力されたデジタル映像信号DVに基づき各ソースバスラインSLに駆動用の映像信号を印加する。共通電極14には所定電位が与えられ(一定の電位が与えられ、または、一定の高電位と一定の低電位とが所定期間毎に交互に与えられ)、画素電極11には駆動用の映像信号に基づく電位が与えられる。これにより、各画素形成部の画素容量に、所望の電荷が蓄積される。バックライトユニット200は、発光色成分比選択部44から出力された光源制御信号Sに基づいて、各LEDの発光状態を制御する。LEDの発光制御は電流の調整によって発光強度を制御しても良いし、発光期間の長さを調整することで発光強度を調整しても良いし、また両方の手法を組合せても良い。
以上のように各構成要素が動作することによって、サブフレーム毎に画面の表示状態が切り替えられ、入力画像信号DINに基づく画像(目標画像)が1フレーム期間をかけて表示部100に表示される。
<1.2 サブフレーム画像生成処理>
次に、サブフレーム画像生成部400で行われる処理について、具体的には1フレーム分の目標画像に基づき各サブフレームの表示画像を生成する処理(サブフレーム画像生成処理)について説明する。図9は、サブフレーム画像生成処理の手順を示すフローチャートである。まず、色成分比抽出部42による上述の処理(色成分比抽出処理)が行われる(ステップS10)。次に、発光色成分比選択部44による上述の処理(発光色成分比選択処理)が行われる(ステップS20)。最後に、画素変調度演算部46による上述の処理(画素変調度演算処理)が行われる(ステップS30)。以下、色成分比抽出処理,発光色成分比選択処理,および画素変調度演算処理について詳しく説明する。なお、各処理に関して、以下に示す手順は一例であって、具体的な手順は特に限定されない。
<1.2.1 色成分比抽出処理>
図10は、本実施形態における色成分比抽出処理の手順を示すフローチャートである。まず、バックライトユニット200に含まれる複数個のLEDユニット20の中から、処理対象とするLEDユニット20が1つ選択される(ステップS100)。なお、ステップS100で選択されたLEDユニット20のことを以下「被選択LEDユニット」という。次に、被選択LEDユニットの割当エリアにおける目標画像に基づいて、当該目標画像を構成する色(目標表示色)の再現に必要な色成分比が発光色成分比候補として抽出される(ステップS110)。例えば、目標画像に4つの目標表示色が含まれていれば、4つの色成分比が発光色成分比候補として抽出される。
ここで、図11〜図16を参照しつつ、色成分比について説明する。仮に目標表示色として3つの色(第1〜第3の色)が目標画像に含まれているとき、当該3つの色のそれぞれについての色成分比は、例えば図11に示すように表される。色成分比は、赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの大きさの相対的な関係を表すものであって、各色成分の大きさ(成分値)を表すものではない。従って、例えば図11に関し、必ずしも第2の色の赤色成分よりも第1の色の赤色成分の方が大きいわけではない。次に、図12に示す画像について考える。なお、図12で符号62で示すエリアにおける目標画像には、図13に示すように目標表示色として4つの色(それぞれの色の色成分比をα,β,γ,およびδとする。)が含まれているものと仮定する。また、図12で符号63で示すエリアにおける目標画像には、図14に示すように目標表示色として3つの色(それぞれの色の成分比をβ,γ,およびδとする。)が含まれているものと仮定する。また、それら色成分比α,β,γ,およびδについて、赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの大きさ(色成分値)をも考慮すると図15のように示されるものと仮定する。このような場合、符号62で示すエリアのLEDユニット20が被選択LEDユニットのときには、図16でα,β,γ,およびδで示すような色成分比が発光色成分比候補として抽出される。また、符号63で示すエリアのLEDユニット20が被選択LEDユニットのときには、図16でβ,γ,およびδで示すような色成分比が発光色成分比候補として抽出される。
上述のステップS110の終了後、被選択LEDユニットの割当エリアに含まれる複数個の画素の中から、処理対象とする画素が1つ選択される(ステップS120)。なお、ステップS120で選択された画素のことを以下「被選択画素」という。次に、LEDユニット20毎に後述するステップS150で発光色成分比候補の順位付けを行うために、被選択画素についての要求強度を算出する(ステップS130)。本実施形態においては、このステップS130によって要求強度算出部が実現されている。
ここで、要求強度について説明する。要求強度は、画素毎に算出されるものであって、各画素の目標表示色の再現に必要な発光色成分比に対応付けられる。要求強度D1は、色強度D2と光源影響度D3とを考慮して、次式(1)によって算出される。
D1=D2×D3 ・・・(1)
本実施形態においては、被選択画素における赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値のうちの最大値が色強度D2とされる。従って、図15に示す例の場合、色強度D2は「第1位:α、第2位:δ、第3位:β、第4位:γ」となる。また、光源影響度D3は、LEDから被選択画素までの距離やバックライトユニット200の光学設計などに応じて決まる値である。なお、光学設計とは、バックライトユニット200内におけるLEDユニット20の配置間隔に関する設計(例えば「周辺部分と比較して中央部分では密度を高くする」というような設計)などが挙げられる。
例えば、各エリアに25個(X軸方向に5個,Y軸方向に5個)の画素が含まれていて、各画素の目標表示色の再現に必要な発光色成分比が図17に示すようなものになっていると仮定する。このとき、要求強度は25個の画素のそれぞれについて求められる。また、例えば(X,Y)=(2,1)の画素の要求強度は発光色成分比候補αに対応付けられ、例えば(X,Y)=(3,4)の画素の要求強度は発光色成分比候補γに対応付けられる。このようにして、図17に示す例の場合、4個の画素の要求強度が発光色成分比候補αに対応付けられ、12個の画素の要求強度が発光色成分比候補βに対応付けられ、7個の画素の要求強度が発光色成分比候補γに対応付けられ、2個の画素の要求強度が発光色成分比候補δに対応付けられる。
なお、被選択画素における赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値の合計値を色強度D2としても良い。また、色毎の視感度特性を考慮して、赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値を加重平均することによって得られる値を色強度D2としても良い。このように、上式(1)で用いる色強度D2の具体的な値については、目標表示色を再現するための各色の成分の大きさ(成分値)に基づいて求められるものであれば特に限定されない。
上述したステップS130の終了後、被選択LEDユニットの割当エリアに含まれる全ての画素に関して要求強度の算出が終了したか否かが判定される(ステップS140)。判定の結果、終了していればステップS150に進み、終了していなければステップS120に戻る。
ステップS150では、被選択LEDユニットに関し、発光色成分比候補の順位付けが行われる。発光色成分比候補の順位付けの際、まず、発光色成分比候補毎に色成分比強度が求められる。本実施形態においては、各発光色成分比候補に対応付けられている要求強度のうちの最大値が、当該各発光色成分比候補についての色成分比強度とされる。図17に示す例の場合、発光色成分比候補αに対応付けられている4個の画素の要求強度のうちの最大値が、発光色成分比候補αについての色成分比強度とされる。発光色成分比候補β,γ,およびδのそれぞれについての色成分比強度も同様にして求められる。このようにして各発光色成分比候補についての色成分比強度が求められた後、色成分比強度の高い順に各発光色成分比候補に対して順位(優先順位)が割り当てられる。例えば、被選択LEDユニットに関して「発光色成分比候補α,β,γ,およびδについての色成分比強度がそれぞれ100,200,10,および150」となっているとき、「第1位:発光色成分比候補β,第2位:発光色成分比候補δ,第3位:発光色成分比候補α,第4位:発光色成分比候補γ」というように順位付けが行われる。本実施形態においては、このステップS150によって発光色成分比順位付け部が実現されている。
ステップS150の終了後、バックライトユニット200に含まれる全てのLEDユニット20に関して発光色成分比候補の順位付けが終了したか否かが判定される(ステップS160)。判定の結果、終了していなければステップS100に戻り、終了していれば色成分比抽出処理は終了する。
以上のようにして、色成分比抽出処理では、目標画像から、当該目標画像に含まれる目標表示色を再現するための色成分比が発光色成分比候補として抽出される。また、目標表示色を再現するための各色の成分の大きさに基づく値である色強度と各画素形成部が対応するLEDユニット20からの照射光によって受ける影響の大きさを示す光源影響度とを乗ずることによって、画素形成部毎に要求強度が求められる。そして、発光色成分比候補に対して順位付けが施される際、より大きい要求強度を持つ画素形成部で再現されるべき色の色成分比に対応する発光色成分比候補ほど、より上位の順位が付けられる。
<1.2.2 発光色成分比選択処理>
図18は、本実施形態における発光色成分比選択処理の手順を示すフローチャートである。まず、色成分比抽出処理で求められた色成分比強度のうちの最大値に基づいて、1つのLEDユニット20についての第1サブフレームにおける発光色成分比が決定される(ステップS200)。詳しくは、最大の色成分比強度に対応付けられているLEDユニット20が着目され(その着目されたLEDユニット20のことを以下「被着目LEDユニット」という。)、その最大の色成分比強度を持つ発光色成分比候補が第1サブフレームにおける被着目LEDユニットの発光色成分比とされる。なお、複数の色成分比強度が同じ値で最大値となる場合、それら複数の色成分比強度に対応付けられているLEDユニット20のうち表示部100の中心に最も近い位置に配置されているLEDユニット20が被着目LEDユニットとされることが好ましい。その理由は、人は表示装置を見る際にまず表示部100の中心に注目する傾向にあるからである。
ステップS200の終了後、被着目LEDユニットの割当エリア内で最も大きな到達光量を必要とする画素形成部に現れるべき輝度を考慮して、被着目LEDユニットに含まれる各色のLEDの発光量が決定される(ステップS210)。次に、バックライトユニット200に含まれる複数個のLEDユニット20の中から、処理対象とするLEDユニット20が1つ選択される(ステップS220)。なお、ここでも、その選択されたLEDユニット20のことを「被選択LEDユニット」という。ステップS220では、発光色成分比の決定が既に行われたLEDユニット20に隣接するLEDユニット20が1つ選択される。例えば、図19で符号64で示すエリアに対応するLEDユニット20の発光色成分比が最初に決定された場合、図19で各エリア内に示している数字の順序で、各エリアに対応するLEDユニット20が選択される。すなわち、発光色成分比の決定が最初に行われたエリアを中心として、当該中心のエリアからより外側のエリアへと順次に各エリアに対応するLEDユニット20の発光色成分比が決定される。
ステップS220の終了後、既に発光色成分比および発光量が決定しているLEDユニット20からの照射光により、被選択LEDユニットの割当エリアに規定値以上の光量が到達するか否かが判定される(ステップS230)。判定の結果、規定値以上の光量が到達するのであればステップS240に進み、規定値以上の光量が到達しないのであればステップS250に進む。
ステップS240では、処理済み(発光色成分比が決定済み)のLEDユニット20についての発光色成分比が、被選択LEDユニットについての発光色成分比候補の中に含まれているか否かが判定される。判定の結果、当該発光色成分比が含まれていればステップS242に進み、当該発光色成分比が含まれていなければステップS244に進む。
ステップS242では、ステップS240で含まれている旨の判定がなされた発光色成分比が、被選択LEDユニットについての発光色成分比とされる。その後、ステップS244で、被選択LEDユニットの割当エリア内で最も大きな到達光量を必要とする画素形成部に現れるべき輝度を考慮して、被選択LEDユニットに含まれる各色のLEDの発光量が決定される。一方、ステップS246では、このサブフレームにおいては被選択LEDユニットは発光しない旨の決定がなされる。ステップS244またはステップS246の終了後、ステップS260に進む。なお、以上のようにして発光色成分比を決定する理由は、カラークロストークの発生を抑制するためである。
ステップS250では、所定条件に該当する発光色成分比候補が存在するか否かが判定される。判定の結果、そのような発光色成分比候補が存在すればステップS252に進み、そのような発光色成分比候補が存在しなければステップS254に進む。ここで、所定条件に該当する発光色成分比候補とは、以下の第1の条件および第2の条件の双方に該当する発光色成分比候補のことである。なお、各発光色成分比候補が下記条件に該当するか否かの判断は、色成分比抽出処理のステップS150(図10参照)で行われた順位付けに基づいて、順位が上位の発光色成分比候補から行われる。
第1の条件:被選択LEDユニットについての発光色成分比候補のうち未だその色成分比で発光する旨の決定が行われていない発光色成分比候補であること。
第2の条件:要求される発光量の点灯状態となっても、隣接するLEDユニット20の割当エリアへの到達光量が規定値よりも小さくなる発光色成分比候補であること。
ステップS252では、ステップS250で条件に合致した発光色成分比候補が、被選択LEDユニットについての発光色成分比とされる。その後、ステップS254で、被選択LEDユニットの割当エリア内で最も大きな到達光量を必要とする画素形成部に現れるべき輝度を考慮して、被選択LEDユニットに含まれる各色のLEDの発光量が決定される。一方、ステップS256では、このサブフレームにおいては被選択LEDユニットは発光しない旨の決定がなされる。ステップS254またはステップS256の終了後、ステップS260に進む。
ステップS260では、バックライトユニット200に含まれる全てのLEDユニット20に関して、このサブフレームにおける発光色成分比の決定が終了したか否かが判定される。判定の結果、終了していなければステップS220に戻る。一方、終了していれば、第1サブフレームと同様にして、第2〜第4サブフレームにおける処理が順次に行われる。なお、第2サブフレーム以降においては、まず、全てのLEDユニット20についての発光色成分比候補のうち未だその色成分比で発光する旨の決定が行われていないものが抽出される。そして、その抽出された発光色成分比候補の色成分比強度のうちの最大の色成分比強度に対応付けられているLEDユニット20が被着目LEDユニットとされ、その最大の色成分比強度を持つ発光色成分比候補が、処理中のサブフレームにおける被着目LEDユニットの発光色成分比とされる。
ここで、図12における符号62で示すエリアと符号63で示すエリアとの関係のみに着目し、本実施形態における発光色成分比の具体的な決定のされ方について説明する。なお、説明の便宜上、エリア62に対応して設けられているLEDユニット20を「第1ユニット」といい、エリア63に対応して設けられているLEDユニット20を「第2ユニット」という。また、色成分比強度については、「第1位:第1ユニットの発光色成分比候補α、第2位:第2ユニットの発光色成分比候補δ、第3位:第2ユニットの発光色成分比候補β、第4位:第1ユニットの発光色成分比候補β、第5位:第1ユニットの発光色成分比候補γ、第6位:第1ユニットの発光色成分比候補δ、第7位:第2ユニットの発光色成分比候補γ」となっているものと仮定する。また、いずれの発光色成分比候補に基づいてLEDユニットが点灯状態となっても、一方のエリアのLEDユニットからの照射光により他方のエリアには規定値以上の光量が到達するものと仮定する。以上のような条件下で発光色成分比選択処理が行われると、各サブフレームにおける第1ユニットおよび第2ユニットの発光色成分比は次のように決定される。
まず、色成分比強度の第1位が第1ユニットの発光色成分比候補αとなっているので、発光色成分比候補αが、第1サブフレームにおける第1ユニットの発光色成分比とされる。第1ユニットからの照射光によりエリア63には既定値以上の光量が到達し、かつ、第2ユニットは発光色成分比候補αを有していない。従って、第1サブフレームにおいては第2ユニットは発光しない旨の決定がなされる。次に、この段階で残っている発光色成分比候補のうち最大の色成分比強度を持つのは、第2位の第2ユニットの発光色成分比候補δである。よって、発光色成分比候補δが、第2サブフレームにおける第2ユニットの発光色成分比とされる。第2ユニットからの照射光によりエリア62には既定値以上の光量が到達し、かつ、第1ユニットは発光色成分比候補δを有している。従って、発光色成分比候補δが、第2サブフレームにおける第1ユニットの発光色成分比とされる。以下、同様にして、発光色成分比候補βが第3サブフレームにおける第1ユニットおよび第2ユニットの発光色成分比とされ、発光色成分比候補γが第4サブフレームにおける第1ユニットおよび第2ユニットの発光色成分比とされる。
以上のようにして、発光色成分比選択処理では、各LEDユニットについて、色成分比抽出処理で抽出された発光色成分比候補から各サブフレームにおける発光色成分比の選択が行われる。ここで、任意のLEDユニット20を着目LEDユニットとしたとき、着目LEDユニットに対応する画素形成部に着目LEDユニットに隣接するLEDユニットから所定量以上の光が照射されない場合には、より上位の順位の発光色成分比候補ほど、より先行するサブフレーム期間における着目LEDユニットの発光色成分比として選択される。また、任意のサブフレームを着目サブフレームとし、かつ、隣接する2つのLEDユニットに関し、先に着目サブフレームにおける発光色成分比の選択が行われたLEDユニットを第1LEDユニットとし、他方のLEDユニットを第2LEDユニットとしたとき、着目サブフレームに第2LEDユニットに対応する画素形成部に第1LEDユニットから所定量以上の光が照射される場合に、着目サブフレームには第2LEDユニットに含まれるLEDを消灯状態にする旨の決定が行われる。
なお、本実施形態においては、発光色成分比選択処理中のステップS210,ステップS244,およびステップS254によって発光量算出部が実現されている。
<1.2.3 画素変調度演算処理>
図20は、本実施形態における画素変調度演算処理の手順を示すフローチャートである。まず、表示部100全体の中から、処理対象とする画素が1つ選択される(ステップS300)。ここでも、ステップS300で選択された画素のことを「被選択画素」という。次に、被選択画素に到達する光の色成分比のうち目標表示色に最も近い色成分比の光が到達するサブフレームの検出が行われる(ステップS310)。なお、このステップS310で検出されたサブフレームのことを「被検出サブフレーム」という。次に、被検出サブフレームにおける被選択画素についての光変調度が算出される(ステップS320)。なお、ここでの「光変調度」は光源からの照射光が外部に照射される度合いのことを意味し、液晶への印加電圧を制御することによって所望の光変調度が得られる。このステップS320では、被検出サブフレームに被選択画素に目標表示色が現れるように光変調度が決定される。次に、被検出サブフレーム以外のサブフレームにおける被選択画素についての光変調度が決定される(ステップS330)。このステップS330では、被検出サブフレーム以外のサブフレームには到達光が遮断されるように光変調度が決定される。次に、表示部100内の全ての画素についての光変調度の算出が終了したか否かが判定される(ステップS340)。判定の結果、終了していなければステップS300に戻り、終了していれば画素変調度演算処理は終了する。
以上のようにして、画素変調度演算処理では、任意の画素形成部を着目画素形成部としたとき、着目画素形成部における目標表示色の色成分比と着目画素形成部に対応するLEDユニット20の発光色成分比とが最も近くなるサブフレームに着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう、かつ、それ以外のサブフレームには着目画素形成部でLEDユニット20からの光が遮断されるよう、着目画素形成部についての各サブフレームにおける光変調度が求められる。
<1.3 効果>
本実施形態によれば、フィールドシーケンシャル方式を採用する液晶表示装置において、LEDユニット20に含まれる各色のLEDは、いずれのサブフレームにも任意の発光状態を取り得る。従って、各サブフレームで混色表示が行われ得る。すなわち、1フレーム期間は混色表示が可能な4つのサブフレームによって構成されている。このため、或るLEDユニット20の割当エリアの目標画像を表示するために複数パターンの混色表示が必要な場合でも、それら複数パターンの混色表示を複数のサブフレームで1パターンずつ行うことができる。これにより、カラークロストークの発生を抑制しつつ、複数パターンの混色表示を時分割による方式を用いることなく1フレーム期間内で行うことが可能となる。従って、本実施形態によれば、色割れの発生が、より効果的に抑制される。以上のように、より効果的に色割れの発生を抑制することのできる、フィールドシーケンシャル方式を用いた液晶表示装置が実現される。
<1.4 変形例>
以下、上記第1の実施形態の変形例について説明する。
<1.4.1 第1の変形例>
上記第1の実施形態における画素変調度演算処理においては、被選択画素に到達する光の色成分比のうち目標表示色に最も近い色成分比の光が到達するサブフレームの検出が行われ、その検出されたサブフレームのみを用いて被選択画素に目標表示色が現れるように、各サブフレームにおける被選択画素についての光変調度が決定されていた。しかしながら、本発明はこれに限定されない。被選択画素に関し、複数のサブフレームにおける到達光を混ぜ合わせることによって目標表示色に近い色を再現することが可能な場合もある。そこで、そのような複数のサブフレームのそれぞれにおける被選択画素の光変調度を調整するようにしても良い。この場合、画素変調度演算処理(図20参照)において、ステップS310では、被選択画素に目標表示色に最も近い色が現れるようなサブフレームの組み合わせ(1または複数のサブフレーム)が検出され、ステップS320では、ステップS310で検出された1または複数のサブフレームにおける被選択画素についての光変調度が算出される。このようにして、各画素形成部において、より目標表示色に近い色を表示することが可能となる。
なお、目標表示色に最も近い色成分比の光が到達するサブフレームにおける到達光の色と目標表示色との差が規定値よりも大きい場合のみ複数のサブフレームにおける到達光の混ぜ合わせによる色再現を可能とするようにしても良い。ここでの「到達光の色と目標表示色との差」としては、例えば、それぞれの色をHSV色空間で表したときの両者間の相対距離,それぞれの色をxy色度座標を用いて表したときの両者間の相対距離,それぞれの色をu’v’色度座標を用いて表したときの両者間の相対距離などを採用することができる。例えば、図21に示すようにxy色度図上で到達光の色の座標P1と目標表示色の座標P2とが表されるとき、P1−P2間の距離L1を既定値と比較すれば良い。
ところで、複数のサブフレームにおける到達光の混ぜ合わせによる色再現を可能とした場合、色割れが発生するおそれが高くなることが懸念される。そこで、複数のサブフレームにおける到達光の混ぜ合わせによって得られる色と目標表示色との差が規定値よりも小さい場合のみ複数のサブフレームにおける到達光の混ぜ合わせによる色再現を可能とするようにしても良い。これにより、目標表示色を時分割で表示することに起因する色割れの発生が抑制される。
<1.4.2 第2の変形例>
上記実施形態においては、各発光色成分比候補に対応付けられている要求強度のうちの最大値が当該各発光色成分比候補についての色成分比強度とされていたが、本発明はこれに限定されない。或る発光色成分比候補に対応付けられている要求強度として複数個の画素の要求強度が存在するとき、それら複数個の画素の要求強度の和を当該発光色成分比候補についての色成分比強度としても良い。図17に示す例の場合、4つ画素((X,Y)=(1,1)、(1,2)、(2,1)、(2,2))の要求強度の和を発光色成分比候補αについての色成分比強度としても良い。
<1.4.3 第3の変形例>
上記実施形態においては1フレーム期間は4つのサブフレームで構成されていたが、本発明はこれに限定されない。1フレーム期間が少なくとも2つのサブフレームで構成されていれば、本発明を適用することができる。例えば、1フレーム期間を5つのサブフレームで構成するようにしても良い。
<2.第2の実施形態>
<2.1 概要>
液晶表示装置の全体構成,バックライトユニット200の構成,および表示部100内の画素領域の構成については、上記第1の実施形態と同様であるので説明を省略する(図1〜図3を参照)。また、上記第1の実施形態と同様、1フレーム期間は複数のサブフレーム(本説明では4つのサブフレーム)で構成される。但し、後述するように、上記第1の実施形態とは異なり、複数のサブフレームのうちの1つ(本説明では第1サブフレーム)は無彩色表示を行うためのサブフレーム(以下、「無彩色サブフレーム」ともいう。)とされる。無彩色サブフレーム以外のサブフレームは、彩色表示を行うためのサブフレーム(以下、「彩色サブフレーム」ともいう。)とされる。すなわち、本実施形態においては、図22に示すように、1フレーム期間は、無彩色サブフレームである第1サブフレームと彩色サブフレームである第2〜第4サブフレームとで構成される。
例えば、色成分比が図23に示すようなZ1である色に着目する。この色は、図23に示すように、彩色部分と無彩色部分とに分離され得る。このとき、彩色部分については2つの色成分の組み合わせ(赤色成分と緑色成分の組み合わせ)となる。また、例えば、色成分比が図24に示すようなZ2である色に着目する。この色についても、図24に示すように、彩色部分と無彩色部分とに分離され得る。このとき、彩色部分については1つの色成分(緑色成分)となる。このように、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)を用いて表される色についての彩色部分は、2つ以下の色で表される。なお、色成分比が図25に示すようなZ3である色については、無彩色部分のみとなる。以上のことから把握されるように、彩色サブフレームには、各LEDユニット20に含まれる赤色LED21,緑色LED22,および青色LED23のうち少なくとも1つの色のLEDが消灯状態となる。
<2.2 サブフレーム画像生成処理>
次に、本実施形態におけるサブフレーム画像生成処理について説明する。サブフレーム画像生成処理の全体の流れ(図9参照)は、上記第1の実施形態と同様である。すなわち、色成分比抽出処理,発光色成分比選択処理,および画素変調度演算処理が順次に行われる。以下、各処理に関して、上記第1の実施形態とは異なる点を中心に説明する。
<2.2.1 色成分比抽出処理>
図26は、本実施形態における色成分比抽出処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、ステップS110では、被選択LEDユニットの割当エリアにおける目標画像に基づいて、当該目標画像を構成する色(目標表示色)の再現に必要な色成分比が抽出される。その後、ステップS110で抽出された各色成分比について、彩色部分と無彩色部分への分離が行われる(ステップS112)。例えば、目標表示色の再現に必要な色成分比(ここでは各色の成分値も考慮している)として図27Aでα,β,γ,およびδで示すような4つの色成分比がステップS110で抽出されたとき、ステップS112で、各色成分比は、図27Bに示すような無彩色部分と図27Cに示すような彩色部分とに分離される。その後、彩色部分の色成分比に基づいて、発光色成分比候補が取得される(ステップS114)。彩色部分の色成分比が図27Cに示すような場合、図27Dでαc,βc,γc,およびδcで示すような色成分比が発光色成分比候補として取得される。
ステップS130では、上記第1の実施形態と同様、上式(1)によって要求強度D1が算出される。但し、本実施形態においては、被選択画素における彩色部分についての赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値のうちの最大値が色強度D2とされる。なお、被選択画素における彩色部分についての赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値の合計値を色強度D2としても良い。また、色毎の視感度特性を考慮して、彩色部分についての赤色成分,緑色成分,および青色成分のそれぞれの成分値を加重平均することによって得られる値を色強度D2としても良い。
ステップS150では、上記第1の実施形態と同様、発光色成分比候補に対して順位付けが行われる。例えば、彩色部分の色成分比が図27Cに示すような場合、第1位:発光色成分比候補αc,第2位:発光色成分比候補βc,第3位:発光色成分比候補γc,第4位:発光色成分比候補δc」というように順位付けが行われる。
<2.2.2 発光色成分比選択処理>
図28は、本実施形態における発光色成分比選択処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、まず、全てのLEDユニット20に関し、第1サブフレームには無彩色部分を再現するための発光を行う旨の決定がなされる(ステップS200)。その後、上記第1の実施形態におけるステップS200と同様にして、1つのLEDユニット20についての第2サブフレームにおける発光色成分比が決定される(ステップS205)。その後、上記第1の実施形態と同様にして、バックライトユニット200に含まれる全てのLEDユニット20に関して、第2サブフレームにおける発光色成分比が決定される(ステップS210〜ステップS260)。更に、その後、第2サブフレームと同様にして、第3〜第4サブフレームにおける処理が順次に行われる。
なお、本実施形態においては複数のサブフレームのうちの第1サブフレームが無彩色サブフレームとされているが、複数のサブフレームのうちのいずれのサブフレームが無彩色サブフレームとされても良い。
ここで、図12における符号62で示すエリアと符号63で示すエリアとの関係のみに着目し、本実施形態における発光色成分比の具体的な決定のされ方について説明する。ここでも、エリア62に対応して設けられているLEDユニット20を「第1ユニット」といい、エリア63に対応して設けられているLEDユニット20を「第2ユニット」という。なお、色成分比α,β,γ,およびδのそれぞれの彩色部分に基づく発光色成分比候補をαc,βc,γc,およびδcとする。また、色成分比強度については、「第1位:第1ユニットの発光色成分比候補αc、第2位:第2ユニットの発光色成分比候補βc、第3位:第2ユニットの発光色成分比候補γc、第4位:第1ユニットの発光色成分比候補γc、第5位:第1ユニットの発光色成分比候補δc、第6位:第1ユニットの発光色成分比候補βc、第7位:第2ユニットの発光色成分比候補δc」となっているものと仮定する。また、いずれの発光色成分比候補に基づいてLEDユニットが点灯状態となっても、一方のエリアのLEDユニットからの照射光により他方のエリアには規定値以上の光量が到達するものと仮定する。以上のような条件下で発光色成分比選択処理が行われると、各サブフレームにおける第1ユニットおよび第2ユニットの発光色成分比は次のように決定される。
まず、第1ユニットおよび第2ユニットの双方について、第1サブフレームは無彩色サブフレームとされる。なお、無彩色サブフレームでは、赤色LED21,緑色LED22,および青色LED23が同じ発光強度で点灯状態となる。但し、それら3つのLEDが必ずしも全く同じ発光強度にされる必要はなく、表示色の色温度が5000Kから13000Kまでの範囲内となるように、各LEDユニット20に含まれる赤色LED21,緑色LED22,および青色LED23の発光強度が調整されれば良い。次に、色成分比強度の第1位が第1ユニットの発光色成分比候補αcとなっているので、発光色成分比候補αcが、第2サブフレームにおける第1ユニットの発光色成分比とされる。第1ユニットからの照射光によりエリア63には既定値以上の光量が到達し、かつ、第2ユニットは発光色成分比候補αcを有していない。従って、第2サブフレームにおいては第2ユニットは発光しない旨の決定がなされる。次に、この段階で残っている発光色成分比候補のうち最大の色成分比強度を持つのは、第2位の第2ユニットの発光色成分比候補βcである。よって、発光色成分比候補βcが、第3サブフレームにおける第2ユニットの発光色成分比とされる。第2ユニットからの照射光によりエリア62には既定値以上の光量が到達し、かつ、第1ユニットは発光色成分比候補βcを有している。従って、発光色成分比候補βcが、第3サブフレームにおける第1ユニットの発光色成分比とされる。以下、同様にして、発光色成分比候補γcが第4サブフレームにおける第1ユニットおよび第2ユニットの発光色成分比とされる。
<2.2.3 画素変調度演算処理>
図29は、本実施形態における画素変調度演算処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、ステップS310では、彩色サブフレームの中から、被選択画素に到達する光の色成分比のうち目標表示色に最も近い色成分比の光が到達するサブフレームの検出が行われる。ステップS320では、被検出サブフレームに被選択画素に目標表示色の彩色部分が現れるように光変調度が決定される。ステップS330では、彩色サブフレームのうちの被検出サブフレーム以外のサブフレームには到達光が遮断されるように被選択画素についての光変調度が決定される。ステップS335では、第1サブフレーム(無彩色サブフレーム)における被選択画素についての光変調度が決定される。このステップS335では、ステップS320およびステップS330で決定された光変調度に基づく表示が行われたと仮定した場合に不足する無彩色成分が補われるように、光変調度が決定される。
<2.3 効果>
本実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様、より効果的に色割れの発生を抑制することのできる、フィールドシーケンシャル方式を用いた液晶表示装置が実現される。また、本実施形態によれば、1フレーム期間を構成する複数のサブフレームのうちの1つは無彩色表示を行うためのサブフレーム(無彩色サブフレーム)とされ、それ以外のサブフレーム(彩色サブフレーム)を用いて彩色表示が行われる。このため、各彩色サブフレームでは、3つの色成分の組み合わせによる色再現が行われることはなく、多くても2つの色成分の組み合わせによる色再現が行われる。以上より、目標表示色の再現に際して、色相角の調整(図30で符号68で示す矢印を参照)と彩度の調整(図30で符号69で示す矢印を参照)とを異なるサブフレームで行うことが可能となる。これにより、目標表示色の再現に必要な光変調度の演算処理が容易となる。
<2.4 変形例>
上記第2の実施形態における画素変調度演算処理においては、彩色サブフレームのうちの1つにおける被選択画素への到達光と無彩色サブフレームにおける被選択画素への到達光とを混ぜ合わせることによって目標表示色に近い色が被選択画素に現れるように、各サブフレームにおける被選択画素についての光変調度が決定されていた。しかしながら、本発明はこれに限定されない。被選択画素に関し、複数の彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光とを混ぜ合わせることによって目標表示色に近い色を再現することが可能な場合もある。そこで、そのような複数の彩色サブフレームのそれぞれにおける被選択画素の光変調度を調整するようにしても良い。これにより、上記第1の実施形態の第1の変形例と同様、各画素形成部において、より目標表示色に近い色を再現することが可能となる。
なお、「目標表示色に最も近い色成分比の光が到達する彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光との混ぜ合わせによって得られる色」と「目標表示色」との差が規定値よりも大きい場合のみ複数の彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光との混ぜ合わせによる色再現を可能とするようにしても良い。
ところで、複数の彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光との混ぜ合わせによる色再現を可能とした場合、色割れが発生するおそれが高くなることが懸念される。そこで、「複数の彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光との混ぜ合わせによって得られる色」と「目標表示色」との差が規定値よりも小さい場合のみ複数の彩色サブフレームにおける到達光と無彩色サブフレームにおける到達光との混ぜ合わせによる色再現を可能とするようにしても良い。これにより、目標表示色を時分割で表示することに起因する色割れの発生が抑制される。
また、色成分比強度の算出に関し、上記第1の実施形態の第2の変形例と同様、或る発光色成分比候補に対応付けられている要求強度として複数個の画素の要求強度が存在するとき、それら複数個の画素の要求強度の和を当該発光色成分比候補についての色成分比強度としても良い。さらに、上記第1の実施形態の第3の変形例と同様、1フレーム期間は4サブフレーム以外の複数サブフレームで構成されていても良い。さらにまた、本実施形態では複数のサブフレームのうちの1つのサブフレームだけを無彩色サブフレームとしているが、複数のサブフレームのうちの2以上のサブフレームを無彩色サブフレームとしても良い。すなわち、1フレーム期間を混色表示が可能な複数のサブフレームで構成して、それら複数のサブフレームのうちの少なくとも1つのサブフレームに無彩色表示が行われるようにしても良い。
<3.画素変調度演算部を備える画像表示装置>
上述した画素変調度演算部46を備える画像表示装置としては、以下に示すような様々な構成の画像表示装置が考えられる。
(付記1)
マトリクス状に配置された複数個の画素形成部を含む表示部と、色毎に点灯状態/消灯状態の制御が可能な複数色の光源からなる光源組を含み前記表示部に光を照射するためのバックライトとを有し、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して点灯状態となる光源の色をサブフレーム期間毎に切り替えることによりカラー表示を行う画像表示装置であって、
前記光源組に含まれる複数色の光源についての各サブフレーム期間における発光量と1フレーム期間をかけて前記表示部に表示されるべき目標画像に含まれる目標表示色とに基づいて、各画素形成部についての各サブフレーム期間における光変調度を求める画素変調度演算部を備えることを特徴とする、画像表示装置。
(付記2)
前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比とし、任意の画素形成部を着目画素形成部としたとき、前記画素変調度演算部は、前記着目画素形成部における目標表示色の色成分比と前記光源組の発光色成分比とが最も近くなるサブフレーム期間に前記着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう、かつ、それ以外のサブフレーム期間には前記着目画素形成部で前記光源組からの光が遮断されるよう、前記着目画素形成部についての各サブフレーム期間における光変調度を求めることを特徴とする、付記1に記載の画像表示装置。
(付記3)
前記画素変調度演算部は、1つのサブフレーム期間における前記光源組からの照射光によって前記着目画素形成部で再現される色よりも複数のサブフレーム期間における前記光源組からの照射光を混ぜ合わせることによって前記着目画素形成部で再現される色の方が前記着目画素形成部における目標表示色に近くなる場合、その複数のサブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう、かつ、それ以外のサブフレーム期間には前記着目画素形成部で前記光源組からの光が遮断されるよう、前記着目画素形成部についての各サブフレーム期間における光変調度を求めることを特徴とする、付記2に記載の画像表示装置。
(付記4)
前記画素変調度演算部は、前記光源組の発光色成分比と前記着目画素形成部における目標表示色の色成分比とが最も近くなるサブフレーム期間に前記着目画素形成部で再現される色と前記着目画素形成部における目標表示色との差が規定値よりも大きい場合のみ、複数のサブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう光変調度を求めることを特徴とする、付記3に記載の画像表示装置。
(付記5)
前記画素変調度演算部は、複数のサブフレーム期間における前記光源組からの照射光を混ぜ合わせることによって前記着目画素形成部で再現される色と前記着目画素形成部における目標表示色との差が規定値よりも小さい場合のみ、複数のサブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう光変調度を求めることを特徴とする、付記3に記載の画像表示装置。
(付記6)
各フレーム期間を構成する複数のサブフレーム期間のうちの少なくとも1つのサブフレーム期間には無彩色表示が行われるように、前記光源組に含まれる複数色の光源についての点灯状態/消灯状態および発光量が制御されることを特徴とする、付記1に記載の画像表示装置。
(付記7)
前記光源組に含まれる複数色の光源は、赤色,緑色,および青色の3色の光源であって、
前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比とし、無彩色表示が行われるサブフレーム期間を無彩色サブフレーム期間とし、彩色表示が行われるサブフレーム期間を彩色サブフレーム期間とし、任意の画素形成部を着目画素形成部としたとき、前記画素変調度演算部は、前記着目画素形成部における目標表示色の色成分比と前記光源組の発光色成分比とが最も近くなる彩色サブフレーム期間に前記着目画素形成部で目標表示色の彩色部分が再現されるよう、かつ、それ以外の彩色サブフレーム期間には前記着目画素形成部で前記光源組からの光が遮断されるよう、かつ、無彩色サブフレーム期間に前記着目画素形成部で目標表示色の無彩色部分が再現されるよう、前記着目画素形成部についての各サブフレーム期間における光変調度を求めることを特徴とする、付記6に記載の画像表示装置。
(付記8)
前記画素変調度演算部は、1つの彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光と無彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光とを混ぜ合わせることによって前記着目画素形成部で再現される色よりも複数の彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光と無彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光とを混ぜ合わせることによって前記着目画素形成部で再現される色の方が前記着目画素形成部における目標表示色に近くなる場合、その複数の彩色サブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色の彩色部分が再現されるよう、かつ、それ以外の彩色サブフレーム期間には前記着目画素形成部で前記光源組からの光が遮断されるよう、かつ、無彩色サブフレーム期間に前記着目画素形成部で目標表示色の無彩色部分が再現されるよう、前記着目画素形成部についての各サブフレーム期間における光変調度を求めることを特徴とする、付記7に記載の画像表示装置。
(付記9)
前記画素変調度演算部は、前記光源組の発光色成分比と前記着目画素形成部における目標表示色の色成分比とが最も近くなる彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光と無彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光とを混ぜ合わせることによって前記着目画素形成部で再現される色と前記着目画素形成部における目標表示色との差が規定値よりも大きい場合のみ、複数のサブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色が再現されるよう光変調度を求めることを特徴とする、付記8に記載の画像表示装置。
(付記10)
前記画素変調度演算部は、複数の彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光と無彩色サブフレーム期間における前記光源組からの照射光とを混ぜ合わせることによって前記画素形成部で再現される色と前記着目画素形成部における目標表示色との差が規定値よりも小さい場合のみ、複数の彩色サブフレーム期間を用いて前記着目画素形成部で目標表示色の彩色部分が再現されるよう光変調度を求めることを特徴とする、付記8に記載の画像表示装置。
(付記11)
各画素形成部は、画素電極と、前記複数個の画素形成部に共通的に設けられた電極であって前記画素電極と対向するように配置され所定電位が与えられる共通電極と、前記画素電極と前記共通電極とに挟持された液晶とを含み、
各サブフレーム期間において、前記画素変調度演算部によって求められた光変調度に基づく電位が各画素形成部に含まれる画素電極に与えられることによって前記液晶が駆動されることを特徴とする、付記1に記載の画像表示装置。
<4.その他>
上記各実施形態においては、3色のLEDがバックライトとして採用されている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、4色以上のLEDがバックライトとして採用されていても良い。また、例えば、LED以外の光源が採用されていても良い。
また、上記各実施形態においては液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。複数色の光源からなる光源組を含む光照射部(バックライトなど)を有し、点灯状態となる光源の色をサブフレーム毎に切り替える方式を採用するものであれば、液晶表示装置以外の表示装置にも本発明を適用することができる。
20…LEDユニット
42…色成分比抽出部
44…発光色成分比選択部
46…画素変調度演算部
100…表示部
200…バックライトユニット
300…パネル駆動回路
400…サブフレーム画像生成部
DIN…入力画像信号
Dcol…色成分比データ
DL…発光データ
DV…デジタル映像信号
S…光源制御信号

Claims (2)

  1. マトリクス状に配置された複数個の画素形成部を含む表示部と、色毎に発光量の制御が可能な複数色の光源からなる光源組を含み前記表示部に光を照射するための光照射部とを有し、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して点灯状態となる光源の色をサブフレーム期間毎に切り替えることによりカラー表示を行う画像表示装置であって、
    1フレーム期間をかけて前記表示部に表示されるべき目標画像から、該目標画像に含まれる目標表示色を再現するための色成分比を発光色成分比候補として抽出する色成分比抽出部と、
    前記色成分比抽出部によって抽出された発光色成分比候補から、各サブフレーム期間における前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比として選択する発光色成分比選択部
    備え、
    各光源は、各サブフレーム期間に点灯状態または消灯状態の任意の発光状態を取り得り、
    前記光照射部は、各光源組が前記複数個の画素形成部の一部に対応するように、複数個の光源組を含み、
    前記色成分比抽出部は、
    目標表示色を再現するための各色の成分の大きさに基づく値である色強度と各画素形成部が対応する光源組からの照射光によって受ける影響の大きさを示す光源影響度とを乗ずることによって得られる値を画素形成部毎に要求強度として求める要求強度算出部と、
    光源組毎に発光色成分比候補に対して優先順位を付ける発光色成分比候補順位付け部と
    を含み、
    前記要求強度算出部によって求められる各要求強度は、対応する画素形成部における目標表示色の再現に必要な色成分比の発光色成分比候補に対応付けられ、
    前記発光色成分比候補順位付け部は、前記要求強度算出部によって求められた要求強度に基づき発光色成分比候補毎に色成分比強度を求め、より大きい色成分比強度の発光色成分比候補ほど、より上位の優先順位とし、
    前記発光色成分比選択部は、各サブフレーム期間において、
    色成分比強度に基づいて1つの光源組における発光色成分比を決定した後、発光色成分比の選択が行われた光源組以外の光源組を1つずつ順次に着目光源組とし、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていれば、当該発光色成分比を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に所定条件に該当するものが含まれていれば、当該所定条件に該当する発光色成分比候補を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
    前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれているか否かの判断を、前記発光色成分比候補順位付け部によって決定された優先順位の上位の発光色成分比候補から行うことを特徴とする、画像表示装置。
  2. マトリクス状に配置された複数個の画素形成部を含む表示部と、色毎に発光量の制御が可能な複数色の光源からなる光源組を含み前記表示部に光を照射するための光照射部とを有し、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して点灯状態となる光源の色をサブフレーム期間毎に切り替えることによりカラー表示を行う画像表示装置における画像表示方法であって、
    1フレーム期間をかけて前記表示部に表示されるべき目標画像から、該目標画像に含まれる目標表示色を再現するための色成分比を発光色成分比候補として抽出する色成分比抽出ステップと、
    前記色成分比抽出ステップで抽出された発光色成分比候補から、各サブフレーム期間における前記光源組に含まれる複数色の光源が発光する際の色成分比を発光色成分比として選択する発光色成分比選択ステップ
    備え、
    各光源は、各サブフレーム期間に点灯状態または消灯状態の任意の発光状態を取り得り、
    前記光照射部は、各光源組が前記複数個の画素形成部の一部に対応するように、複数個の光源組を含み、
    前記色成分比抽出ステップは、
    目標表示色を再現するための各色の成分の大きさに基づく値である色強度と各画素形成部が対応する光源組からの照射光によって受ける影響の大きさを示す光源影響度とを乗ずることによって得られる値を画素形成部毎に要求強度として求める要求強度算出ステップと、
    光源組毎に発光色成分比候補に対して優先順位を付ける発光色成分比候補順位付けステップと
    を含み、
    前記要求強度算出ステップで求められる各要求強度は、対応する画素形成部における目標表示色の再現に必要な色成分比の発光色成分比候補に対応付けられ、
    前記発光色成分比候補順位付けステップでは、前記要求強度算出ステップで求められた要求強度に基づき発光色成分比候補毎に色成分比強度を求め、より大きい色成分比強度の発光色成分比候補ほど、より上位の優先順位とされし、
    前記発光色成分比選択ステップでは、各サブフレーム期間において、
    色成分比強度に基づいて1つの光源組における発光色成分比を決定した後、発光色成分比の選択が行われた光源組以外の光源組を1つずつ順次に着目光源組とし、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていれば、当該発光色成分比を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射され、かつ、発光色成分比が決定済みの光源組についての当該発光色成分比が前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に所定条件に該当するものが含まれていれば、当該所定条件に該当する発光色成分比候補を前記着目光源組についての発光色成分比に決定し、
    前記着目光源組に対応する画素形成部に前記着目光源組に隣接する光源組から所定量以上の光が照射されず、かつ、前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれていなければ、前記着目光源組に含まれる複数色の光源を消灯状態にする旨の決定をし、
    前記着目光源組についての発光色成分比候補の中に前記所定条件に該当するものが含まれているか否かの判断を、前記発光色成分比候補順位付けステップで決定された優先順位の上位の発光色成分比候補から行うことを特徴とする、画像表示方法。
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