液晶表示装置
【課題】部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】部分駆動化処理部４２は、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置（重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出する。そして、この映像の重心位置を用いて、発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成する。動画像表示の際に、隣接する部分発光部３６間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。
【解決手段】部分駆動化処理部４２は、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置（重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出する。そして、この映像の重心位置を用いて、発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成する。動画像表示の際に、隣接する部分発光部３６間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部分発光部を有する光源部を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイとして、画素毎にＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）が多く用いられている。このような液晶表示装置では、一般に、画面上部から下部に向かって、各画素の補助容量素子および液晶素子に映像信号が線順次に書き込まれることにより各画素が駆動される。
【０００３】
液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、光源に冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）を用いたものが主流であるが、近年では発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いたものも登場してきている。
【０００４】
このようなＬＥＤ等をバックライトとして用いた液晶表示装置では、従来より、光源部を複数の部分発光部に分割して構成し、この部分発光部単位で独立して発光動作を行う（部分発光動作を行う）ようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような部分発光動作の際には、入力映像信号に基づいて、バックライトにおける部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような部分発光動作を用いた映像表示を行う際には、入力映像信号において部分発光部単位で特徴量（例えば、最大画素値など）を検出し、この部分発光部単位での特徴量に基づいて発光パターン信号を生成するのが一般的である。すなわち、各部分発光部内に位置する入力映像信号の特徴量を用いて、各部分発光部の発光輝度を決定している。
【０００７】
ところが、この手法では、入力映像信号の内容（入力映像のパターン）によっては、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動が目立ってしまい、表示画質が低下してしまう問題があった。すなわち、この手法では、例えば低輝度の背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、隣接する部分発光部同士での発光輝度が、時間軸に沿って急激に（２値で）変化する（発光輝度の時間変化が急峻である）。
【０００８】
具体的には、例えば上記した高輝度の小物体が、隣接する部分発光部間の境界を横切って移動する際に、その横切る前後で、部分発光部同士の点灯状態と消灯状態とが瞬時に切り替わることになる。したがって、このような動画像等を特に暗い環境下で観察した場合には、そのような隣接する部分発光部間の点灯状態と消灯状態との急激な切り替えが目立ってしまい、表示画質が低下してしまう。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液晶表示装置は、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、この光源部から部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部とを備えたものである。上記部分駆動化処理部は、入力映像信号に基づいて、映像の重心位置を部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号を生成する。
【００１１】
本発明の液晶表示装置では、入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成される。そして、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動が行われると共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動が行われる。この際、入力映像信号に基づいて、映像の重心位置が部分発光部単位で算出される。そして、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号が生成される。これにより、例えば、低輝度の背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、隣接する部分発光部同士での発光輝度が、時間軸に沿って滑らかに（ソフトに）変化するようになる（発光輝度の時間変化が滑らかになる）。その結果、動画像表示の際に、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液晶表示装置によれば、入力映像信号に基づいて映像の重心位置を部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号を生成するようにしたので、動画像表示の際に、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動を目立たなくすることができる。よって、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示した画素の詳細構成例を表す回路図である。
【図３】図１に示した液晶表示装置における部分発光領域および部分照射領域の一例を模式的に表す分解斜視図である。
【図４】図１に示した部分駆動化処理部の詳細構成を表すブロック図である。
【図５】図１に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を表す模式図である。
【図６】図１に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を説明するための模式波形図である。
【図７】比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。
【図８】入力映像の一例を表す模式図である。
【図９】図８に示した入力映像を表示する際の比較例に係る部分発光動作について説明するための波形図である。
【図１０】図８に示した入力映像を表示する際の比較例に係る部分発光動作について説明するための他の波形図である。
【図１１】映像の重心の算出方法について説明するための模式図である。
【図１２】実施の形態に係るゲイン特性線の一例を表す特性図である。
【図１３】図８に示した入力映像を表示する際の実施の形態に係る部分発光動作について説明するための波形図である。
【図１４】図１３に示した部分発光動作を詳細に表す波形図である。
【図１５】本発明の変形例に係る部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。
【図１６】変形例に係るゲイン特性線の一例を表す特性図である。
【図１７】位置分散値とゲイン特性線の傾きとの関係の一例を表す特性図である。
【図１８】本発明の他の変形例に係るバックライトにおける部分発光動作を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（各部分発光領域における映像の重心位置を用いて、発光パターン信号を生成する例）
２．変形例（映像の分散位置に基づいてゲイン特性を変化させる例）
３．その他の変形例（エッジライト型のバックライトの例等）
【００１５】
＜実施の形態＞
［液晶表示装置１の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置（液晶表示装置１）の全体のブロック構成を表すものである。
【００１６】
液晶表示装置１は、外部から入力される入力映像信号Ｄinに基づいて映像表示を行うものである。この液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、バックライト３（光源部）、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２を有している。これらのうち、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２が、本発明における「表示制御部」の一具体例に対応している。
【００１７】
液晶表示パネル２は、後述するバックライト３から射出された光を入力映像信号Ｄinに基づいて変調することにより、この入力映像信号Ｄinに基づく映像表示を行うものである。この液晶表示パネル２は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素２０を含んでいる。
【００１８】
図２は、各画素２０内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素２０は、液晶素子２２、ＴＦＴ素子２１および補助容量素子２３を有している。この画素２０には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Ｇと、駆動対象の画素に対して映像電圧（後述するデータドライバ５１から供給される映像電圧）を供給するためのデータ線Ｄと、補助容量線Ｃｓとが接続されている。
【００１９】
液晶素子２２は、データ線ＤからＴＦＴ素子２１を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子２２は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードやＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶よりなる液晶層（図示せず）を、一対の電極（図示せず）で挟み込んだものである。液晶素子２２における一対の電極のうちの一方（一端）は、ＴＦＴ素子２１のドレインおよび補助容量素子２３の一端に接続され、他方（他端）は接地されている。補助容量素子２３は、液晶素子２２の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子２３の一端は、液晶素子２２の一端およびＴＦＴ素子２１のドレインに接続され、他端は補助容量線Ｃｓに接続されている。ＴＦＴ素子２１は、液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に対し、映像信号Ｄ１に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor）により構成されている。このＴＦＴ素子２１のゲートはゲート線Ｇ、ソースはデータ線Ｄにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に接続されている。
【００２０】
バックライト３は、液晶表示パネル２に対して光を照射する光源部であり、例えば発光素子として、ＣＣＦＬやＬＥＤなどを用いて構成されている。バックライト３は、後述するように、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じた発光駆動がなされるようになっている。
【００２１】
このバックライト３はまた、例えば図３に示したように、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光領域３６（部分発光部）を有している。すなわち、このバックライト３は、部分駆動方式のバックライトにより構成されている。具体的には、バックライト３は、複数の光源が２次元的に配列されることにより複数の部分発光領域３６を有している。これにより、バックライト３は、面内方向に発光領域が縦ｎ×横ｍ＝Ｋ個（ｎ，ｍ＝２以上の整数）に分割されている。なお、この分割数は、上記した液晶表示パネル２における画素２０よりも低解像度のものとなっている。また、図３に示したように、液晶表示パネル２には、各部分発光領域３６に対応する複数の部分照射領域２６が形成されるようになっている。
【００２２】
バックライト３は、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じて、部分発光領域３６ごとに独立した発光制御が可能とされている。また、バックライト３における光源は、ここでは、赤色光を発する赤色ＬＥＤ３Ｒと、緑色光を発する緑色ＬＥＤ３Ｇと、青色光を発する青色ＬＥＤ３Ｂとの各色のＬＥＤを組み合わせて構成されている。ただし、光源として用いられるＬＥＤの種類としてはこれには限られず、例えば白色光を発する白色ＬＥＤを用いるようにしてもよい。なお、各部分発光領域３６には、このような光源が少なくとも１つずつ配置されている。
【００２３】
映像信号処理部４１は、各画素２０の画素信号からなる入力映像信号Ｄinに対して、例えば高画質化のための所定の画像処理（例えば、シャープネス処理やガンマ補処理など）を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成するものである。
【００２４】
部分駆動化処理部４２は、映像信号処理部４１から供給される映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行うものである。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とをそれぞれ生成するようになっている。具体的には、部分駆動化処理部４２は、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置（後述する重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出し、この映像の重心位置を用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。なお、この部分駆動化処理部４２の詳細構成については後述する（図４）。
【００２５】
タイミング制御部４３は、バックライト駆動部５０、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１の駆動タイミングを制御すると共に、部分駆動化処理部４２から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４をデータドライバ５１へ供給するものである。
【００２６】
ゲートドライバ５２は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル２内の各画素２０を、前述したゲート線Ｇに沿って線順次駆動するものである。一方、データドライバ５１は、液晶表示パネル２の各画素２０へそれぞれ、タイミング制御部４３から供給される、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号（上記映像電圧）を生成し、各画素２０へ出力する。このようにして、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされるようになっている。
【００２７】
バックライト駆動部５０は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、部分駆動化処理部４２から出力される発光パターン信号ＢＬ１に基づく、バックライト３内の各部分発光領域３６に対する発光駆動（点灯駆動）を行うものである。
【００２８】
［部分駆動化処理部４２の詳細構成］
次に、図４を参照して、部分駆動化処理部４２の詳細構成について説明する。図４は、部分駆動化処理部４２のブロック構成を表したものである。この部分駆動化処理部４２は、低解像度化処理部４２１、重心算出部４２２Ａ、ゲイン補正部４２２Ｂ、ＢＬレベル算出部４２３、拡散部４２４およびＬＣＤレベル算出部４２５を有している。
【００２９】
低解像度化処理部４２１は、映像信号Ｄ１に対して所定の低解像度化処理を行うことにより、前述した発光パターン信号ＢＬ１の基となる映像信号Ｄ２（低解像度化信号）を生成するものである。具体的には、画素２０単位の輝度レベル信号（画素信号）により構成される映像信号Ｄ１を、画素２０と比べて低解像度である部分発光領域３６単位での輝度レベル信号に再構成することにより、映像信号Ｄ２を生成する。この際、低解像度化処理部４２１は、各部分発光領域３６内の複数の画素信号から所定の特徴量（例えば、輝度レベルの最大値や平均値、それらの合成値など）を抽出することにより、再構築を行うようになっている。
【００３０】
重心算出部４２２Ａは、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示すデータである重心位置データＤｇを、部分発光領域３６単位で算出するものである。具体的には、各部分発光領域３６に対応する部分照射領域２６内の画素信号を対象として、後述する所定の式を用いて信号の重心位置を算出するようになっている。なお、この重心算出部４２２Ａの詳細動作については後述する。
【００３１】
ゲイン補正部４２２Ｂは、低解像度化処理部４２１から出力される映像信号Ｄ２に対して、重心算出部４２２Ａから出力される重心位置データＤｇを用いた所定のゲイン補正を行うことにより、そのようなゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成するものである。このゲイン補正の際のゲインαは、詳細は後述するが、重心位置データＤｇにより規定される各部分発光領域３６の重心位置に応じて定まるものとなっている。このゲイン補正部４２２Ｂは、具体的には以下の（１）式を用いてゲイン補正を行い、映像信号Ｄ３を生成する。なお、このゲイン補正部４２２Ｂの詳細動作については後述する。
Ｄ３＝α×Ｄ２ ……（１）
【００３２】
ＢＬレベル算出部４２３は、ゲイン補正部４２２Ｂから出力されるゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、部分発光領域３６ごとの発光輝度レベルを算出することにより、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１を生成するものである。具体的には、部分発光領域３６ごとに映像信号Ｄ３の輝度レベルを解析することにより、各領域の輝度レベルに応じた発光パターンを得ることが可能となっている。
【００３３】
拡散部４２４は、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１に対して所定の拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力するものであり、部分発光領域３６単位の信号から画素２０単位の信号への変換を行っている。この拡散処理は、バックライト３内の実際の光源（ここでは各色のＬＥＤ）における輝度分布（光源からの光の拡散分布）を考慮してなされる処理である。
【００３４】
ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ４を生成するものである。具体的には、映像信号Ｄ１の信号レベルを拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２で除算することにより、部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。詳細には、ＬＣＤレベル算出部４２５は以下の（２）式を用いて、映像信号Ｄ４を生成するようになっている。
Ｄ４＝（Ｄ１／ＢＬ２） ……（２）
【００３５】
ここで、上記（２）式により、原信号（映像信号Ｄ１）＝（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）という関係が得られる。このうち、（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）の物理的意味は、ある発光パターンで点灯されたバックライト３における各部分発光領域３６の画像イメージに、部分駆動用映像信号Ｄ４の画像イメージを重ね合わせるというものである。これにより、詳細は後述するが、液晶表示パネル２における透過光の明暗分布を相殺し、本来の表示（原信号による表示）を目視することと等価となる。
【００３６】
［液晶表示装置１の作用・効果］
続いて、本実施の形態の液晶表示装置１の作用および効果について説明する。
【００３７】
（１．部分発光動作の概要）
この液晶表示装置１では、図１に示したように、まず、映像信号処理部４１が入力映像信号Ｄinに対して所定の画像処理を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成する。次に、部分駆動化処理部４２は、この映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行う。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とが、それぞれ生成される。
【００３８】
次いで、このようにして生成された部分駆動用映像信号Ｄ４および発光パターン信号ＢＬ１はそれぞれ、タイミング制御部４３へ入力される。このうち、部分駆動用映像信号Ｄ４は、タイミング制御部４３からデータドライバ５１へ供給される。データドライバ５１は、この部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１から出力される各画素２０への駆動電圧によって表示駆動動作がなされる。これにより、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされる。
【００３９】
具体的には、図２に示したように、ゲートドライバ５２からゲート線Ｇを介して供給される選択信号に応じて、ＴＦＴ素子２１のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Ｄと液晶素子２２および補助容量素子２３との間が選択的に導通される。その結果、データドライバ５１から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧が液晶素子２２へと供給され、線順次の表示駆動動作がなされる。
【００４０】
一方、発光パターン信号ＢＬ１は、タイミング制御部４３からバックライト駆動部５０へ供給される。バックライト駆動部５０は、この発光パターン信号ＢＬ１に基づいて、バックライト３内の各部分発光領域３６に対する発光駆動（部分駆動動作）を行う。
【００４１】
このとき、映像電圧が供給された画素２０では、バックライト３からの照明光が液晶表示パネル２において変調され、表示光として出射される。これにより、入力映像信号Ｄinに基づく映像表示が、液晶表示装置１において行われる。
【００４２】
具体的には、例えば図５に示したように、バックライト３の各部分発光領域３６による発光面イメージ７１と、表示パネル２単独によるパネル面イメージ７２とが物理的に重ね合わせられた（掛け算的に合成された）合成イメージ７３が、液晶表示装置１全体として最終的に観察される映像となる。
【００４３】
また、部分駆動化処理部４２へ入力される映像信号Ｄ１が、全体的に暗い（グレイレベルの）背景内に小さな明るい物体が存在する静止画像を表すものとなっている場合、部分発光動作は以下のようになる。
【００４４】
図６は、この場合における、液晶表示装置１における部分発光動作をタイミング図で模式的に表したものである。この図６において、（Ａ）は映像信号Ｄ１を、（Ｂ）は発光パターン信号ＢＬ１を、（Ｃ）は発光パターン信号ＢＬ２を、（Ｄ）は部分駆動用映像信号Ｄ４（＝Ｄ１／ＢＬ２）を、それぞれ示している。また、（Ｅ）はバックライト３における実際の輝度分布（ＢＬ輝度分布）を、（Ｆ），（Ｇ）は実際に目視される画像（＝Ｄ４×ＢＬ輝度分布）を、それぞれ示している。なお、（Ｂ）〜（Ｆ）において、横軸は、（Ａ），（Ｇ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った水平方向の画素位置を示している。また、（Ａ），（Ｇ）において、縦軸は画面の縦方向（垂直方向）の画素位置を示し、（Ｂ）〜（Ｆ）において、縦軸はレベル軸を示している。この図６により、部分発光動作を用いた映像表示の際に、入力される映像信号Ｄ１の内容（画像）と、目視画像とが互いに一致していることが分かる。
【００４５】
（２．発光パターン信号の生成動作）
次に、図７〜図１４を参照して、本発明の特徴的部分の１つである、部分駆動化処理部４２における発光パターン信号ＢＬ１の生成動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００４６】
（２−１．比較例）
図７は、比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部（部分駆動化処理部１０４）のブロック構成を表したものである。この比較例の部分駆動化処理部１０４は、図４に示した本実施の形態の部分駆動化処理部４２において、重心算出部４２２Ａおよびゲイン補正部４２２Ｂを省いた（設けないようにした）ものとなっている。
【００４７】
この部分駆動化処理部１０４では、まず、低解像度化処理部４２１において、映像信号Ｄ１に対して低解像度化処理を行い、映像信号Ｄ１０２を生成する。次いで、ＢＬレベル算出部４２３がこの映像信号Ｄ１０２に基づいて、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１０１を生成する。また、拡散部４２４では、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１０１に対して拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力する。そして、ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ１０４を生成する。具体的には、ＬＣＤレベル算出部４２５は、本実施の形態と同様にして以下の（３）式を用いることにより、映像信号Ｄ１０４を生成する。
Ｄ１０４＝（Ｄ１／ＢＬ１０２） ……（３）
【００４８】
このようにして、この比較例の部分駆動化処理部１０４では、低解像度化処理部４２１において、映像信号Ｄ１から部分発光領域３６単位で特徴量（例えば、最大画素値など）を検出し、低解像度化信号としての映像信号Ｄ１０２を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３において、この部分発光領域３６単位での特徴量に基づいて発光パターン信号ＢＬ１を生成している。すなわち、以下説明する本実施の形態とは異なり、各部分発光領域３６内に位置する画素信号の輝度レベルを用いて、各部分発光領域３６の発光輝度を決定している。
【００４９】
ところが、この比較例の手法では、映像信号Ｄ１の内容（入力映像のパターン）によっては、以下説明するように、隣接する部分発光領域３６間での発光輝度の時間変動が目立ってしまい、表示画質が低下してしまうという問題がある。具体的には、例えば図８に示した映像信号Ｄ１のように、全体的に暗い（黒レベルの）背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像を表示する際に、隣接する部分発光領域３６同士での発光輝度が、時間軸に沿って急激に（２値で）変化してしまう。換言すると、隣接する部分発光領域３６同士において、発光輝度の時間変化が急峻となってしまう。
【００５０】
ここで、図９および図１０を参照して説明すると、以下のようになる。図９（Ａ），（Ｂ）は、図８に示した動画像からなる映像信号Ｄ１を入力した場合における、比較例に係る部分発光動作の際の発光パターンＢＬ１０１の波形の時間変化を、隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂについて示したものである。一方、図１０（Ａ），（Ｂ）は、この場合における、比較例に係るバックライト３の輝度分布の時間変化を、同様に隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂについて示したものである。
【００５１】
比較例では、上記したように、各部分発光領域３６内に位置する画素信号のみを用いて、各部分発光領域３６の発光輝度を決定している。このため、図８に示した動画像からなる映像信号Ｄ１を入力した場合、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂにおける発光輝度は、上記した高輝度の小物体がその部分発光領域内に存在するか否かにより決定され、この小物体の移動に応じて発光輝度が２値（「０」またはある一定値）で切り替わることになる。すなわち、図９および図１０に示したように、この高輝度の小物体が、隣接する２つの部分発光領域部３６Ａ，３６Ｂ間の境界を横切って移動する際に、その横切る前後で、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ同士の点灯状態と消灯状態とが瞬時に切り替わることになる。したがって、このような動画像等を特に暗い環境下で観察した場合には、そのような隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間の点灯状態と消灯状態との急激な切り替えが目立ってしまい、表示画質が低下してしまう。
【００５２】
（２−２．実施の形態）
これに対して、本実施の形態では、部分駆動化処理部４２において、まず、重心算出部４２２Ａが、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示すデータである重心位置データＤｇを部分発光領域３６単位で算出する。また、低解像度化処理部４２１が、映像信号Ｄ１に対して所定の低解像度化処理を行い、低解像度化信号としての映像信号Ｄ２を生成する。次いで、ゲイン補正部４２２Ｂが、映像信号Ｄ２に対して重心位置データＤｇを用いた所定のゲイン補正を行うことにより、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３、拡散部４２４およびＬＣＤレベル算出部４２５において、このゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬおよび部分駆動用映像信号Ｄ４を生成する。すなわち、本実施の形態の部分駆動化処理部４２では、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示す重心位置データＤｇを部分発光領域３６単位で算出し、この映像の重心位置データＤｇを用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。以下、このような本実施の形態の部分発光動作について詳細に説明する。
【００５３】
まず、重心算出部４２２Ａは、映像信号Ｄ１に基づいて、各部分発光領域３６に対応する部分照射領域２６内の画素信号を対象として、以下の（４）〜（７）式を用いて信号の重心位置を算出する。具体的には、図１１を参照して説明すると、以下のようになる。ここで、ある部分発光領域３６内の注目画素の水平方向（Ｈ方向）の画素位置（ｘ位置）をｘｉ、このｘ＝ｘｉの画素における画素値をｙ（ｘｉ）、その部分発光領域３６のｘ位置の最小値，最大値をｘｎ，ｘｍ、その部分発光領域３６における映像の重心位置をｘｇとする。
【００５４】
ここで、この部分発光領域３６内の全ての画素２０について、画素値（輝度レベル）を加算した結果をＳ１とすると、この加算結果Ｓ１は以下の（４）式により表わされる。次いで、画素２０のｘ位置ｘｉとその輝度レベルｙ（ｘｉ）とを乗算したものを、部分発光領域３６内の全ての画素２０について加算した結果をＳ２とすると、この加算結果Ｓ２は以下の（５）式により表わされる。ここで、これらの加算結果Ｓ１，Ｓ２と映像の重心位置ｘｇとの関係は、以下の（６）式により表わされる。したがって、この（６）式を変形してなる以下の（７）式により、映像の重心位置ｘｇが求められる。すなわち、各部分発光領域３６について、（５）式により算出される加算結果Ｓ２を（４）式により算出される加算結果Ｓ１により除算することにより、その部分発光領域３６における映像の重心位置ｘｇが求められる。なお、ここでは、液晶表示パネル２内の水平方向（Ｈ方向）に対応するｘ位置についての重心位置の算出方法について説明したが、垂直方向（Ｖ方向）に対応するｙ位置についての重心位置についても同様にして算出することが可能である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
次に、ゲイン補正部４２２Ｂは、このようにして算出された重心位置データＤｇを用いて、映像信号Ｄ２に対して部分発光領域３６ごとに、前述した（１）式により規定される所定のゲイン補正を行い、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。ここで、このゲイン補正の際のゲインαは、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）に示したように、重心位置データＤｇにより規定される各部分発光領域３６の重心位置に応じて定まるものとなっている。この図１２において、重心位置とゲインαの値との関係を示すゲイン特性（ゲイン関数）Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａはそれぞれ、部分発光領域３６Ａについてのゲイン特性を示し、ゲイン特性Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂはそれぞれ、部分発光領域３６Ｂについてのゲイン特性を示す。なお、実際のゲイン特性は、水平方向（Ｈ方向，ｘ方向）および垂直方向（Ｖ方向，ｙ方向）のそれぞれについて２次元的に規定されているものであるが、以下では説明の容易化のため、１方向（例えば水平方向）に沿ったゲイン特性を参照して説明する。
【００５７】
図１２（Ａ），（Ｂ）に示したように、各ゲイン特性（ゲイン関数）Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂではそれぞれ、重心位置が部分発光領域３６Ａ，３６Ｂの中心付近から周辺に向かうに従って、ゲインαの値が次第に小さくなっている。具体的には、各部分発光領域３６Ａ，３６Ｂの中心では、ゲインαの値が１．０となり、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間の境界等では、ゲインαの値が０．５となっている。また、これらのゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂではそれぞれ、重心位置が対応する部分発光領域の外側にある場合であっても、ゲインαの値が０とはならず、それらのゲイン特性により定まる値（＞０）となっている。
【００５８】
なお、図１２（Ａ）では、ゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂがそれぞれ、直線により規定されている（ゲイン特性線が直線となっている）が、ゲイン特性の形状はこれには限られない。すなわち、例えば図１２（Ｂ）に示したゲイン特性Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂのように、ゲイン特性が曲線（ここではＳ字状の曲線）により規定されていても（ゲイン特性線が曲線となっていても）よい。また、ここでは、各部分発光領域の中心ではゲインα＝１．０となり、隣接する部分発光領域間の境界ではゲインα＝０．５となっている例を示したが、重心位置に対するゲインαの値はこれには限られない。このようなゲイン特性は、例えばバックライト３の輝度分布等を考慮して設定されるものであるが、実使用上は、例えば図１２（Ａ）に示したような、直線により規定されるゲイン特性を用いても問題はない。
【００５９】
次いで、このようなゲインαを用いてゲイン補正がなされた後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬおよび部分駆動用映像信号Ｄ４がそれぞれ生成される。これにより、本実施の形態の部分発光動作では、例えば前述した図８のように、全体的に暗い（黒レベルの）背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、上記比較例とは異なり、以下のようになる。すなわち、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４（Ａ）〜（Ｅ）中の矢印でそれぞれ示したように、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ同士での発光輝度が、時間軸に沿って滑らかに（ソフトに）変化するようになる（発光輝度の時間変化が滑らかになる）。その結果、本実施の形態では動画像表示の際に、上記比較例と比べ、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。なお、この場合、図１３（Ｂ）に示したバックライト３の輝度分布では、隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ等における輝度分布を合成したものとなる。
【００６０】
以上のように本実施の形態では、部分駆動化処理部４２において、映像信号Ｄ１に基づいて映像の重心位置（重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成するようにしたので、動画像表示の際に、隣接する部分発光部３６間での発光輝度の時間変動を目立たなくすることができる。よって、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。また、部分発光動作を行うことにより、従来の部分発光動作の際と同様の、低消費電力化および黒輝度の改善を図ることも可能となる。
【００６１】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を適宜省略する。
【００６２】
図１５は、変形例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部（部分駆動化処理部４２Ａ）のブロック構成を表したものである。本変形例の部分駆動化処理部４２Ａは、図４に示した実施の形態の部分駆動化処理部４２において、以下説明するように、映像の位置分散値を算出する分散算出部４２２Ｃを更に設けたものとなっている。これにより本変形例では、上記実施の形態で説明した映像の重心位置に加え、この映像の位置分散値をも用いて発光パターン信号ＢＬ１を生成するようになっている。
【００６３】
分散算出部４２２Ｃは、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の位置分散値Ｄｖを部分発光領域３６単位で算出するものである。具体的には、この分散算出部４２２Ｃは、例えば、前述した（７）式により規定される重心位置ｘｇと、（４）式により規定される加算結果Ｓ１とを用いて規定された以下の（８）式により、位置分散値Ｄｖを算出する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
また、本変形例のゲイン補正部４２２Ｂは、低解像度化処理部４２１から出力される映像信号Ｄ２に対して、重心算出部４２２Ａから出力される重心位置データＤｇに加えて分散算出部４２２Ｃから出力される位置分散値Ｄｖをも用いてゲイン補正を行い、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３は、このようにして生成されたゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬ１を生成する。
【００６６】
具体的には、ゲイン補正部４２２Ｂは、例えば図１６に示したようにして、重心位置データＤｇにより規定される重心位置と、位置分散値Ｄｖとを用いて、ゲイン補正の際のゲインαの値を決定する。すなわち、ここでは図１２（Ａ）に示したゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂにおいてそれぞれ、図１６中の矢印で示したように、ゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂを規定するゲイン特性線の傾きを、位置分散値Ｄｖの大きさに応じて変化させている（図中のゲイン特性Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ参照）。具体的には、位置分散値Ｄｖが小さくなるのに従って、重心位置の変化に対するゲイン特性線の傾きが相対的に急峻となるように、ゲイン特性線の傾きを設定する。一方、位置分散値Ｄｖが大きくなるのに従って、重心位置の変化に対するゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるように、ゲイン特性線の傾きを設定する。詳細には、例えば図１７に示した特性Ｇ４のように、位置分散値Ｄｖが最小値Ｄｖminから最大値Ｄｖmaxまで増加するのに応じて、上記したゲイン特性線の傾きを直線的に（線形に）減少させていくようにする。ただし、位置分散値Ｄｖとゲイン特性線の傾きとの関係は図１７に示したもの（特性Ｇ４で示したもの）には限られず、例えば曲線的な変化を示すようにしてもよい。
【００６７】
このようにして、本変形例では、上記実施の形態で説明した映像の重心位置に加え、この映像の位置分散値Ｄｖをも用いて、発光パターン信号ＢＬ１を生成している。これは、以下の理由によるものである。すなわち、まず上記実施の形態では、映像の位置分散値Ｄｖを考慮せずにゲイン補正を行っているため、例えば信号が１点に集中している場合、信号が広く分散している場合のいずれにおいても、映像の重心位置が同じである限り、部分発光領域３６の発光輝度は同一となる。ここで、信号が１点に集中している場合等、位置分散値Ｄｖの値が小さい場合には、上記実施の形態で説明したゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂのように、ゲイン特性線の傾きが急峻であるものを用いることが好ましい。すなわち、例えば、ある部分発光領域３６の中心に重心位置があるときには、その部分発光領域３６だけを点灯状態とし（ゲインα＝１．０とする）、隣接する部分発光領域３６は点灯させない（消灯状態とする）ようにする。そして、物体が移動して、重心位置が部分発光領域３６間の境界になったときに、それら隣接する部分発光領域３６同士をそれぞれ、重心位置が中心にあるときの半分の発光輝度で点灯させる（各々のゲインα＝０．５とする）。これにより、上記実施の形態で説明したように、白点移動時の見た目の品位を改善しつつ、低消費電力化が図ることができる。
【００６８】
ところが、映像の重心位置が部分発光領域３６の中心にあるときに、位置分散値Ｄｖの値が大きい場合（信号が部分発光領域３６内で広く分散している場合）には、信号の一部が、既に部分発光領域３６間の境界付近に存在している可能性がある。この場合、物体（信号）が少し移動しただけでも隣の部分発光領域３６に信号の一部が移動してしまうため、その時点で隣の部分発光領域３６も点灯してしまい、表示品位が低下してしまうことになる。
【００６９】
そこで、本変形例のように、映像の重心位置に加えて映像の位置分散値Ｄｖをも用いて発光パターン信号ＢＬ１を生成する、具体的には、位置分散値Ｄｖが大きくなるのに従って、ゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるようにゲイン特性線の傾きを設定することにより、上記のように位置分散値Ｄｖの値が大きい場合（信号が部分発光領域３６内で広く分散している場合）であっても、そのような表示品位の低下を抑えることが可能となる。
【００７０】
（その他の変形例）
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記実施の形態等では、バックライトが、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含んで構成されている場合について説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発する光源を含んで構成するようにしてもよい。例えば、４色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。
【００７２】
また、上記実施の形態等では、バックライト３が、いわゆる直下型のバックライト（光源部）である場合を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示したバックライト３−１〜３−３のような、いわゆるエッジライト型のバックライトにも適用することが可能である。具体的には、これらのバックライト３−１〜３−３は、光出射面を形成する例えば矩形状の導光板３０と、この導光板３０の側面（光出射面の側面）側に配設された複数の光源３１とを含んで構成されている。詳細には、図１８（Ａ）に示したバックライト３−１では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（上下方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。また、図１８（Ｂ）に示したバックライト３−２では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（左右方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。更に、図１８（Ｃ）に示したバックライト３−３では、矩形状の導光板３０における対向する２対の側面（上下左右方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。このような構成によりバックライト３−１〜３−３では、互いに独立して制御可能な複数の部分発光領域３６が、導光板３０の光出射面上に形成されるようになっている。
【００７３】
加えて、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、２０…画素、２１…ＴＦＴ素子、２２…液晶素子、２３…補助容量素子、２６…部分照射領域、３，３−１〜３−３…バックライト、３Ｒ…赤色ＬＥＤ、３Ｇ…緑色ＬＥＤ、３Ｂ…青色ＬＥＤ、３０…導光板、３１…光源、３６，３６Ａ，３６Ｂ…部分発光領域、４１…映像信号処理部、４２，４２Ａ…部分駆動化処理部、４２１…低解像度化処理部、４２２Ａ…重心算出部、４２２Ｂ…ゲイン補正部、４２２Ｃ…分散算出部、４２３…ＢＬレベル算出部、４２４…拡散部、４２５…ＬＣＤレベル算出部、４３…タイミング制御部、５０…バックライト駆動部、５１…データドライバ、５２…ゲートドライバ、７１…発光面イメージ、７２…パネル面イメージ、７３…合成イメージ、Ｄin…入力映像信号、Ｄ１，Ｄ３…映像信号、Ｄ２…映像信号（低解像度化信号）、Ｄｇ…重心位置データ、Ｄｖ，Ｄｖmin，Ｄｖmax…位置分散値、Ｄ４…部分駆動用映像信号、ＢＬ１，ＢＬ２…発光パターン信号、α…ゲイン、Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ…ゲイン特性線、Ｄ…データ線、Ｇ…ゲート線、Ｃｓ…補助容量線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部分発光部を有する光源部を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイとして、画素毎にＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）が多く用いられている。このような液晶表示装置では、一般に、画面上部から下部に向かって、各画素の補助容量素子および液晶素子に映像信号が線順次に書き込まれることにより各画素が駆動される。
【０００３】
液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、光源に冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）を用いたものが主流であるが、近年では発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いたものも登場してきている。
【０００４】
このようなＬＥＤ等をバックライトとして用いた液晶表示装置では、従来より、光源部を複数の部分発光部に分割して構成し、この部分発光部単位で独立して発光動作を行う（部分発光動作を行う）ようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような部分発光動作の際には、入力映像信号に基づいて、バックライトにおける部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような部分発光動作を用いた映像表示を行う際には、入力映像信号において部分発光部単位で特徴量（例えば、最大画素値など）を検出し、この部分発光部単位での特徴量に基づいて発光パターン信号を生成するのが一般的である。すなわち、各部分発光部内に位置する入力映像信号の特徴量を用いて、各部分発光部の発光輝度を決定している。
【０００７】
ところが、この手法では、入力映像信号の内容（入力映像のパターン）によっては、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動が目立ってしまい、表示画質が低下してしまう問題があった。すなわち、この手法では、例えば低輝度の背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、隣接する部分発光部同士での発光輝度が、時間軸に沿って急激に（２値で）変化する（発光輝度の時間変化が急峻である）。
【０００８】
具体的には、例えば上記した高輝度の小物体が、隣接する部分発光部間の境界を横切って移動する際に、その横切る前後で、部分発光部同士の点灯状態と消灯状態とが瞬時に切り替わることになる。したがって、このような動画像等を特に暗い環境下で観察した場合には、そのような隣接する部分発光部間の点灯状態と消灯状態との急激な切り替えが目立ってしまい、表示画質が低下してしまう。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液晶表示装置は、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、この光源部から部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部とを備えたものである。上記部分駆動化処理部は、入力映像信号に基づいて、映像の重心位置を部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号を生成する。
【００１１】
本発明の液晶表示装置では、入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成される。そして、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動が行われると共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動が行われる。この際、入力映像信号に基づいて、映像の重心位置が部分発光部単位で算出される。そして、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号が生成される。これにより、例えば、低輝度の背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、隣接する部分発光部同士での発光輝度が、時間軸に沿って滑らかに（ソフトに）変化するようになる（発光輝度の時間変化が滑らかになる）。その結果、動画像表示の際に、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液晶表示装置によれば、入力映像信号に基づいて映像の重心位置を部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて上記発光パターン信号および上記部分駆動用映像信号を生成するようにしたので、動画像表示の際に、隣接する部分発光部間での発光輝度の時間変動を目立たなくすることができる。よって、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示した画素の詳細構成例を表す回路図である。
【図３】図１に示した液晶表示装置における部分発光領域および部分照射領域の一例を模式的に表す分解斜視図である。
【図４】図１に示した部分駆動化処理部の詳細構成を表すブロック図である。
【図５】図１に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を表す模式図である。
【図６】図１に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を説明するための模式波形図である。
【図７】比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。
【図８】入力映像の一例を表す模式図である。
【図９】図８に示した入力映像を表示する際の比較例に係る部分発光動作について説明するための波形図である。
【図１０】図８に示した入力映像を表示する際の比較例に係る部分発光動作について説明するための他の波形図である。
【図１１】映像の重心の算出方法について説明するための模式図である。
【図１２】実施の形態に係るゲイン特性線の一例を表す特性図である。
【図１３】図８に示した入力映像を表示する際の実施の形態に係る部分発光動作について説明するための波形図である。
【図１４】図１３に示した部分発光動作を詳細に表す波形図である。
【図１５】本発明の変形例に係る部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。
【図１６】変形例に係るゲイン特性線の一例を表す特性図である。
【図１７】位置分散値とゲイン特性線の傾きとの関係の一例を表す特性図である。
【図１８】本発明の他の変形例に係るバックライトにおける部分発光動作を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（各部分発光領域における映像の重心位置を用いて、発光パターン信号を生成する例）
２．変形例（映像の分散位置に基づいてゲイン特性を変化させる例）
３．その他の変形例（エッジライト型のバックライトの例等）
【００１５】
＜実施の形態＞
［液晶表示装置１の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置（液晶表示装置１）の全体のブロック構成を表すものである。
【００１６】
液晶表示装置１は、外部から入力される入力映像信号Ｄinに基づいて映像表示を行うものである。この液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、バックライト３（光源部）、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２を有している。これらのうち、映像信号処理部４１、部分駆動化処理部４２、タイミング制御部４３、バックライト駆動部５０、データドライバ５１およびゲートドライバ５２が、本発明における「表示制御部」の一具体例に対応している。
【００１７】
液晶表示パネル２は、後述するバックライト３から射出された光を入力映像信号Ｄinに基づいて変調することにより、この入力映像信号Ｄinに基づく映像表示を行うものである。この液晶表示パネル２は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素２０を含んでいる。
【００１８】
図２は、各画素２０内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素２０は、液晶素子２２、ＴＦＴ素子２１および補助容量素子２３を有している。この画素２０には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Ｇと、駆動対象の画素に対して映像電圧（後述するデータドライバ５１から供給される映像電圧）を供給するためのデータ線Ｄと、補助容量線Ｃｓとが接続されている。
【００１９】
液晶素子２２は、データ線ＤからＴＦＴ素子２１を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子２２は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードやＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶よりなる液晶層（図示せず）を、一対の電極（図示せず）で挟み込んだものである。液晶素子２２における一対の電極のうちの一方（一端）は、ＴＦＴ素子２１のドレインおよび補助容量素子２３の一端に接続され、他方（他端）は接地されている。補助容量素子２３は、液晶素子２２の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子２３の一端は、液晶素子２２の一端およびＴＦＴ素子２１のドレインに接続され、他端は補助容量線Ｃｓに接続されている。ＴＦＴ素子２１は、液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に対し、映像信号Ｄ１に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor）により構成されている。このＴＦＴ素子２１のゲートはゲート線Ｇ、ソースはデータ線Ｄにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子２２および補助容量素子２３の一端同士に接続されている。
【００２０】
バックライト３は、液晶表示パネル２に対して光を照射する光源部であり、例えば発光素子として、ＣＣＦＬやＬＥＤなどを用いて構成されている。バックライト３は、後述するように、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じた発光駆動がなされるようになっている。
【００２１】
このバックライト３はまた、例えば図３に示したように、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光領域３６（部分発光部）を有している。すなわち、このバックライト３は、部分駆動方式のバックライトにより構成されている。具体的には、バックライト３は、複数の光源が２次元的に配列されることにより複数の部分発光領域３６を有している。これにより、バックライト３は、面内方向に発光領域が縦ｎ×横ｍ＝Ｋ個（ｎ，ｍ＝２以上の整数）に分割されている。なお、この分割数は、上記した液晶表示パネル２における画素２０よりも低解像度のものとなっている。また、図３に示したように、液晶表示パネル２には、各部分発光領域３６に対応する複数の部分照射領域２６が形成されるようになっている。
【００２２】
バックライト３は、入力映像信号Ｄinの内容（映像パターン）に応じて、部分発光領域３６ごとに独立した発光制御が可能とされている。また、バックライト３における光源は、ここでは、赤色光を発する赤色ＬＥＤ３Ｒと、緑色光を発する緑色ＬＥＤ３Ｇと、青色光を発する青色ＬＥＤ３Ｂとの各色のＬＥＤを組み合わせて構成されている。ただし、光源として用いられるＬＥＤの種類としてはこれには限られず、例えば白色光を発する白色ＬＥＤを用いるようにしてもよい。なお、各部分発光領域３６には、このような光源が少なくとも１つずつ配置されている。
【００２３】
映像信号処理部４１は、各画素２０の画素信号からなる入力映像信号Ｄinに対して、例えば高画質化のための所定の画像処理（例えば、シャープネス処理やガンマ補処理など）を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成するものである。
【００２４】
部分駆動化処理部４２は、映像信号処理部４１から供給される映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行うものである。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とをそれぞれ生成するようになっている。具体的には、部分駆動化処理部４２は、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置（後述する重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出し、この映像の重心位置を用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。なお、この部分駆動化処理部４２の詳細構成については後述する（図４）。
【００２５】
タイミング制御部４３は、バックライト駆動部５０、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１の駆動タイミングを制御すると共に、部分駆動化処理部４２から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４をデータドライバ５１へ供給するものである。
【００２６】
ゲートドライバ５２は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル２内の各画素２０を、前述したゲート線Ｇに沿って線順次駆動するものである。一方、データドライバ５１は、液晶表示パネル２の各画素２０へそれぞれ、タイミング制御部４３から供給される、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号（上記映像電圧）を生成し、各画素２０へ出力する。このようにして、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされるようになっている。
【００２７】
バックライト駆動部５０は、タイミング制御部４３によるタイミング制御に従って、部分駆動化処理部４２から出力される発光パターン信号ＢＬ１に基づく、バックライト３内の各部分発光領域３６に対する発光駆動（点灯駆動）を行うものである。
【００２８】
［部分駆動化処理部４２の詳細構成］
次に、図４を参照して、部分駆動化処理部４２の詳細構成について説明する。図４は、部分駆動化処理部４２のブロック構成を表したものである。この部分駆動化処理部４２は、低解像度化処理部４２１、重心算出部４２２Ａ、ゲイン補正部４２２Ｂ、ＢＬレベル算出部４２３、拡散部４２４およびＬＣＤレベル算出部４２５を有している。
【００２９】
低解像度化処理部４２１は、映像信号Ｄ１に対して所定の低解像度化処理を行うことにより、前述した発光パターン信号ＢＬ１の基となる映像信号Ｄ２（低解像度化信号）を生成するものである。具体的には、画素２０単位の輝度レベル信号（画素信号）により構成される映像信号Ｄ１を、画素２０と比べて低解像度である部分発光領域３６単位での輝度レベル信号に再構成することにより、映像信号Ｄ２を生成する。この際、低解像度化処理部４２１は、各部分発光領域３６内の複数の画素信号から所定の特徴量（例えば、輝度レベルの最大値や平均値、それらの合成値など）を抽出することにより、再構築を行うようになっている。
【００３０】
重心算出部４２２Ａは、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示すデータである重心位置データＤｇを、部分発光領域３６単位で算出するものである。具体的には、各部分発光領域３６に対応する部分照射領域２６内の画素信号を対象として、後述する所定の式を用いて信号の重心位置を算出するようになっている。なお、この重心算出部４２２Ａの詳細動作については後述する。
【００３１】
ゲイン補正部４２２Ｂは、低解像度化処理部４２１から出力される映像信号Ｄ２に対して、重心算出部４２２Ａから出力される重心位置データＤｇを用いた所定のゲイン補正を行うことにより、そのようなゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成するものである。このゲイン補正の際のゲインαは、詳細は後述するが、重心位置データＤｇにより規定される各部分発光領域３６の重心位置に応じて定まるものとなっている。このゲイン補正部４２２Ｂは、具体的には以下の（１）式を用いてゲイン補正を行い、映像信号Ｄ３を生成する。なお、このゲイン補正部４２２Ｂの詳細動作については後述する。
Ｄ３＝α×Ｄ２ ……（１）
【００３２】
ＢＬレベル算出部４２３は、ゲイン補正部４２２Ｂから出力されるゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、部分発光領域３６ごとの発光輝度レベルを算出することにより、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１を生成するものである。具体的には、部分発光領域３６ごとに映像信号Ｄ３の輝度レベルを解析することにより、各領域の輝度レベルに応じた発光パターンを得ることが可能となっている。
【００３３】
拡散部４２４は、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１に対して所定の拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力するものであり、部分発光領域３６単位の信号から画素２０単位の信号への変換を行っている。この拡散処理は、バックライト３内の実際の光源（ここでは各色のＬＥＤ）における輝度分布（光源からの光の拡散分布）を考慮してなされる処理である。
【００３４】
ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ４を生成するものである。具体的には、映像信号Ｄ１の信号レベルを拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ２で除算することにより、部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。詳細には、ＬＣＤレベル算出部４２５は以下の（２）式を用いて、映像信号Ｄ４を生成するようになっている。
Ｄ４＝（Ｄ１／ＢＬ２） ……（２）
【００３５】
ここで、上記（２）式により、原信号（映像信号Ｄ１）＝（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）という関係が得られる。このうち、（発光パターン信号ＢＬ２×部分駆動用映像信号Ｄ４）の物理的意味は、ある発光パターンで点灯されたバックライト３における各部分発光領域３６の画像イメージに、部分駆動用映像信号Ｄ４の画像イメージを重ね合わせるというものである。これにより、詳細は後述するが、液晶表示パネル２における透過光の明暗分布を相殺し、本来の表示（原信号による表示）を目視することと等価となる。
【００３６】
［液晶表示装置１の作用・効果］
続いて、本実施の形態の液晶表示装置１の作用および効果について説明する。
【００３７】
（１．部分発光動作の概要）
この液晶表示装置１では、図１に示したように、まず、映像信号処理部４１が入力映像信号Ｄinに対して所定の画像処理を行うことにより、映像信号Ｄ１を生成する。次に、部分駆動化処理部４２は、この映像信号Ｄ１に対して所定の部分駆動化処理を行う。これにより、バックライト３における部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１と、部分駆動用映像信号Ｄ４とが、それぞれ生成される。
【００３８】
次いで、このようにして生成された部分駆動用映像信号Ｄ４および発光パターン信号ＢＬ１はそれぞれ、タイミング制御部４３へ入力される。このうち、部分駆動用映像信号Ｄ４は、タイミング制御部４３からデータドライバ５１へ供給される。データドライバ５１は、この部分駆動用映像信号Ｄ４に対してＤ／Ａ変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５１から出力される各画素２０への駆動電圧によって表示駆動動作がなされる。これにより、部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく表示駆動が、液晶表示パネル２内の各画素２０に対してなされる。
【００３９】
具体的には、図２に示したように、ゲートドライバ５２からゲート線Ｇを介して供給される選択信号に応じて、ＴＦＴ素子２１のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Ｄと液晶素子２２および補助容量素子２３との間が選択的に導通される。その結果、データドライバ５１から供給される部分駆動用映像信号Ｄ４に基づく映像電圧が液晶素子２２へと供給され、線順次の表示駆動動作がなされる。
【００４０】
一方、発光パターン信号ＢＬ１は、タイミング制御部４３からバックライト駆動部５０へ供給される。バックライト駆動部５０は、この発光パターン信号ＢＬ１に基づいて、バックライト３内の各部分発光領域３６に対する発光駆動（部分駆動動作）を行う。
【００４１】
このとき、映像電圧が供給された画素２０では、バックライト３からの照明光が液晶表示パネル２において変調され、表示光として出射される。これにより、入力映像信号Ｄinに基づく映像表示が、液晶表示装置１において行われる。
【００４２】
具体的には、例えば図５に示したように、バックライト３の各部分発光領域３６による発光面イメージ７１と、表示パネル２単独によるパネル面イメージ７２とが物理的に重ね合わせられた（掛け算的に合成された）合成イメージ７３が、液晶表示装置１全体として最終的に観察される映像となる。
【００４３】
また、部分駆動化処理部４２へ入力される映像信号Ｄ１が、全体的に暗い（グレイレベルの）背景内に小さな明るい物体が存在する静止画像を表すものとなっている場合、部分発光動作は以下のようになる。
【００４４】
図６は、この場合における、液晶表示装置１における部分発光動作をタイミング図で模式的に表したものである。この図６において、（Ａ）は映像信号Ｄ１を、（Ｂ）は発光パターン信号ＢＬ１を、（Ｃ）は発光パターン信号ＢＬ２を、（Ｄ）は部分駆動用映像信号Ｄ４（＝Ｄ１／ＢＬ２）を、それぞれ示している。また、（Ｅ）はバックライト３における実際の輝度分布（ＢＬ輝度分布）を、（Ｆ），（Ｇ）は実際に目視される画像（＝Ｄ４×ＢＬ輝度分布）を、それぞれ示している。なお、（Ｂ）〜（Ｆ）において、横軸は、（Ａ），（Ｇ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った水平方向の画素位置を示している。また、（Ａ），（Ｇ）において、縦軸は画面の縦方向（垂直方向）の画素位置を示し、（Ｂ）〜（Ｆ）において、縦軸はレベル軸を示している。この図６により、部分発光動作を用いた映像表示の際に、入力される映像信号Ｄ１の内容（画像）と、目視画像とが互いに一致していることが分かる。
【００４５】
（２．発光パターン信号の生成動作）
次に、図７〜図１４を参照して、本発明の特徴的部分の１つである、部分駆動化処理部４２における発光パターン信号ＢＬ１の生成動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００４６】
（２−１．比較例）
図７は、比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部（部分駆動化処理部１０４）のブロック構成を表したものである。この比較例の部分駆動化処理部１０４は、図４に示した本実施の形態の部分駆動化処理部４２において、重心算出部４２２Ａおよびゲイン補正部４２２Ｂを省いた（設けないようにした）ものとなっている。
【００４７】
この部分駆動化処理部１０４では、まず、低解像度化処理部４２１において、映像信号Ｄ１に対して低解像度化処理を行い、映像信号Ｄ１０２を生成する。次いで、ＢＬレベル算出部４２３がこの映像信号Ｄ１０２に基づいて、部分発光領域３６単位での発光パターンを示す発光パターン信号ＢＬ１０１を生成する。また、拡散部４２４では、ＢＬレベル算出部４２３から出力される発光パターン信号ＢＬ１０１に対して拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２をＬＣＤレベル算出部４２５へ出力する。そして、ＬＣＤレベル算出部４２５は、映像信号Ｄ１と、拡散処理後の発光パターン信号ＢＬ１０２とに基づいて、部分駆動用映像信号Ｄ１０４を生成する。具体的には、ＬＣＤレベル算出部４２５は、本実施の形態と同様にして以下の（３）式を用いることにより、映像信号Ｄ１０４を生成する。
Ｄ１０４＝（Ｄ１／ＢＬ１０２） ……（３）
【００４８】
このようにして、この比較例の部分駆動化処理部１０４では、低解像度化処理部４２１において、映像信号Ｄ１から部分発光領域３６単位で特徴量（例えば、最大画素値など）を検出し、低解像度化信号としての映像信号Ｄ１０２を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３において、この部分発光領域３６単位での特徴量に基づいて発光パターン信号ＢＬ１を生成している。すなわち、以下説明する本実施の形態とは異なり、各部分発光領域３６内に位置する画素信号の輝度レベルを用いて、各部分発光領域３６の発光輝度を決定している。
【００４９】
ところが、この比較例の手法では、映像信号Ｄ１の内容（入力映像のパターン）によっては、以下説明するように、隣接する部分発光領域３６間での発光輝度の時間変動が目立ってしまい、表示画質が低下してしまうという問題がある。具体的には、例えば図８に示した映像信号Ｄ１のように、全体的に暗い（黒レベルの）背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像を表示する際に、隣接する部分発光領域３６同士での発光輝度が、時間軸に沿って急激に（２値で）変化してしまう。換言すると、隣接する部分発光領域３６同士において、発光輝度の時間変化が急峻となってしまう。
【００５０】
ここで、図９および図１０を参照して説明すると、以下のようになる。図９（Ａ），（Ｂ）は、図８に示した動画像からなる映像信号Ｄ１を入力した場合における、比較例に係る部分発光動作の際の発光パターンＢＬ１０１の波形の時間変化を、隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂについて示したものである。一方、図１０（Ａ），（Ｂ）は、この場合における、比較例に係るバックライト３の輝度分布の時間変化を、同様に隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂについて示したものである。
【００５１】
比較例では、上記したように、各部分発光領域３６内に位置する画素信号のみを用いて、各部分発光領域３６の発光輝度を決定している。このため、図８に示した動画像からなる映像信号Ｄ１を入力した場合、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂにおける発光輝度は、上記した高輝度の小物体がその部分発光領域内に存在するか否かにより決定され、この小物体の移動に応じて発光輝度が２値（「０」またはある一定値）で切り替わることになる。すなわち、図９および図１０に示したように、この高輝度の小物体が、隣接する２つの部分発光領域部３６Ａ，３６Ｂ間の境界を横切って移動する際に、その横切る前後で、部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ同士の点灯状態と消灯状態とが瞬時に切り替わることになる。したがって、このような動画像等を特に暗い環境下で観察した場合には、そのような隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間の点灯状態と消灯状態との急激な切り替えが目立ってしまい、表示画質が低下してしまう。
【００５２】
（２−２．実施の形態）
これに対して、本実施の形態では、部分駆動化処理部４２において、まず、重心算出部４２２Ａが、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示すデータである重心位置データＤｇを部分発光領域３６単位で算出する。また、低解像度化処理部４２１が、映像信号Ｄ１に対して所定の低解像度化処理を行い、低解像度化信号としての映像信号Ｄ２を生成する。次いで、ゲイン補正部４２２Ｂが、映像信号Ｄ２に対して重心位置データＤｇを用いた所定のゲイン補正を行うことにより、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３、拡散部４２４およびＬＣＤレベル算出部４２５において、このゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬおよび部分駆動用映像信号Ｄ４を生成する。すなわち、本実施の形態の部分駆動化処理部４２では、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の重心位置を示す重心位置データＤｇを部分発光領域３６単位で算出し、この映像の重心位置データＤｇを用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成している。以下、このような本実施の形態の部分発光動作について詳細に説明する。
【００５３】
まず、重心算出部４２２Ａは、映像信号Ｄ１に基づいて、各部分発光領域３６に対応する部分照射領域２６内の画素信号を対象として、以下の（４）〜（７）式を用いて信号の重心位置を算出する。具体的には、図１１を参照して説明すると、以下のようになる。ここで、ある部分発光領域３６内の注目画素の水平方向（Ｈ方向）の画素位置（ｘ位置）をｘｉ、このｘ＝ｘｉの画素における画素値をｙ（ｘｉ）、その部分発光領域３６のｘ位置の最小値，最大値をｘｎ，ｘｍ、その部分発光領域３６における映像の重心位置をｘｇとする。
【００５４】
ここで、この部分発光領域３６内の全ての画素２０について、画素値（輝度レベル）を加算した結果をＳ１とすると、この加算結果Ｓ１は以下の（４）式により表わされる。次いで、画素２０のｘ位置ｘｉとその輝度レベルｙ（ｘｉ）とを乗算したものを、部分発光領域３６内の全ての画素２０について加算した結果をＳ２とすると、この加算結果Ｓ２は以下の（５）式により表わされる。ここで、これらの加算結果Ｓ１，Ｓ２と映像の重心位置ｘｇとの関係は、以下の（６）式により表わされる。したがって、この（６）式を変形してなる以下の（７）式により、映像の重心位置ｘｇが求められる。すなわち、各部分発光領域３６について、（５）式により算出される加算結果Ｓ２を（４）式により算出される加算結果Ｓ１により除算することにより、その部分発光領域３６における映像の重心位置ｘｇが求められる。なお、ここでは、液晶表示パネル２内の水平方向（Ｈ方向）に対応するｘ位置についての重心位置の算出方法について説明したが、垂直方向（Ｖ方向）に対応するｙ位置についての重心位置についても同様にして算出することが可能である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
次に、ゲイン補正部４２２Ｂは、このようにして算出された重心位置データＤｇを用いて、映像信号Ｄ２に対して部分発光領域３６ごとに、前述した（１）式により規定される所定のゲイン補正を行い、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。ここで、このゲイン補正の際のゲインαは、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）に示したように、重心位置データＤｇにより規定される各部分発光領域３６の重心位置に応じて定まるものとなっている。この図１２において、重心位置とゲインαの値との関係を示すゲイン特性（ゲイン関数）Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａはそれぞれ、部分発光領域３６Ａについてのゲイン特性を示し、ゲイン特性Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂはそれぞれ、部分発光領域３６Ｂについてのゲイン特性を示す。なお、実際のゲイン特性は、水平方向（Ｈ方向，ｘ方向）および垂直方向（Ｖ方向，ｙ方向）のそれぞれについて２次元的に規定されているものであるが、以下では説明の容易化のため、１方向（例えば水平方向）に沿ったゲイン特性を参照して説明する。
【００５７】
図１２（Ａ），（Ｂ）に示したように、各ゲイン特性（ゲイン関数）Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂではそれぞれ、重心位置が部分発光領域３６Ａ，３６Ｂの中心付近から周辺に向かうに従って、ゲインαの値が次第に小さくなっている。具体的には、各部分発光領域３６Ａ，３６Ｂの中心では、ゲインαの値が１．０となり、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間の境界等では、ゲインαの値が０．５となっている。また、これらのゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ２Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ｂではそれぞれ、重心位置が対応する部分発光領域の外側にある場合であっても、ゲインαの値が０とはならず、それらのゲイン特性により定まる値（＞０）となっている。
【００５８】
なお、図１２（Ａ）では、ゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂがそれぞれ、直線により規定されている（ゲイン特性線が直線となっている）が、ゲイン特性の形状はこれには限られない。すなわち、例えば図１２（Ｂ）に示したゲイン特性Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂのように、ゲイン特性が曲線（ここではＳ字状の曲線）により規定されていても（ゲイン特性線が曲線となっていても）よい。また、ここでは、各部分発光領域の中心ではゲインα＝１．０となり、隣接する部分発光領域間の境界ではゲインα＝０．５となっている例を示したが、重心位置に対するゲインαの値はこれには限られない。このようなゲイン特性は、例えばバックライト３の輝度分布等を考慮して設定されるものであるが、実使用上は、例えば図１２（Ａ）に示したような、直線により規定されるゲイン特性を用いても問題はない。
【００５９】
次いで、このようなゲインαを用いてゲイン補正がなされた後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬおよび部分駆動用映像信号Ｄ４がそれぞれ生成される。これにより、本実施の形態の部分発光動作では、例えば前述した図８のように、全体的に暗い（黒レベルの）背景内において高輝度の小物体が移動していくような動画像等を表示する際に、上記比較例とは異なり、以下のようになる。すなわち、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４（Ａ）〜（Ｅ）中の矢印でそれぞれ示したように、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ同士での発光輝度が、時間軸に沿って滑らかに（ソフトに）変化するようになる（発光輝度の時間変化が滑らかになる）。その結果、本実施の形態では動画像表示の際に、上記比較例と比べ、隣接する部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ間での発光輝度の時間変動が目立たなくなる。なお、この場合、図１３（Ｂ）に示したバックライト３の輝度分布では、隣接する２つの部分発光領域３６Ａ，３６Ｂ等における輝度分布を合成したものとなる。
【００６０】
以上のように本実施の形態では、部分駆動化処理部４２において、映像信号Ｄ１に基づいて映像の重心位置（重心位置データＤｇ）を部分発光領域３６単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて発光パターン信号ＢＬ１および部分駆動用映像信号Ｄ４を生成するようにしたので、動画像表示の際に、隣接する部分発光部３６間での発光輝度の時間変動を目立たなくすることができる。よって、部分発光動作を行う光源部を用いて映像表示を行う際に、表示画質を向上させることが可能となる。また、部分発光動作を行うことにより、従来の部分発光動作の際と同様の、低消費電力化および黒輝度の改善を図ることも可能となる。
【００６１】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を適宜省略する。
【００６２】
図１５は、変形例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部（部分駆動化処理部４２Ａ）のブロック構成を表したものである。本変形例の部分駆動化処理部４２Ａは、図４に示した実施の形態の部分駆動化処理部４２において、以下説明するように、映像の位置分散値を算出する分散算出部４２２Ｃを更に設けたものとなっている。これにより本変形例では、上記実施の形態で説明した映像の重心位置に加え、この映像の位置分散値をも用いて発光パターン信号ＢＬ１を生成するようになっている。
【００６３】
分散算出部４２２Ｃは、映像信号Ｄ１に基づいて、映像の位置分散値Ｄｖを部分発光領域３６単位で算出するものである。具体的には、この分散算出部４２２Ｃは、例えば、前述した（７）式により規定される重心位置ｘｇと、（４）式により規定される加算結果Ｓ１とを用いて規定された以下の（８）式により、位置分散値Ｄｖを算出する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
また、本変形例のゲイン補正部４２２Ｂは、低解像度化処理部４２１から出力される映像信号Ｄ２に対して、重心算出部４２２Ａから出力される重心位置データＤｇに加えて分散算出部４２２Ｃから出力される位置分散値Ｄｖをも用いてゲイン補正を行い、ゲイン補正後の映像信号Ｄ３を生成する。そして、ＢＬレベル算出部４２３は、このようにして生成されたゲイン補正後の映像信号Ｄ３に基づいて、発光パターン信号ＢＬ１を生成する。
【００６６】
具体的には、ゲイン補正部４２２Ｂは、例えば図１６に示したようにして、重心位置データＤｇにより規定される重心位置と、位置分散値Ｄｖとを用いて、ゲイン補正の際のゲインαの値を決定する。すなわち、ここでは図１２（Ａ）に示したゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂにおいてそれぞれ、図１６中の矢印で示したように、ゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂを規定するゲイン特性線の傾きを、位置分散値Ｄｖの大きさに応じて変化させている（図中のゲイン特性Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ参照）。具体的には、位置分散値Ｄｖが小さくなるのに従って、重心位置の変化に対するゲイン特性線の傾きが相対的に急峻となるように、ゲイン特性線の傾きを設定する。一方、位置分散値Ｄｖが大きくなるのに従って、重心位置の変化に対するゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるように、ゲイン特性線の傾きを設定する。詳細には、例えば図１７に示した特性Ｇ４のように、位置分散値Ｄｖが最小値Ｄｖminから最大値Ｄｖmaxまで増加するのに応じて、上記したゲイン特性線の傾きを直線的に（線形に）減少させていくようにする。ただし、位置分散値Ｄｖとゲイン特性線の傾きとの関係は図１７に示したもの（特性Ｇ４で示したもの）には限られず、例えば曲線的な変化を示すようにしてもよい。
【００６７】
このようにして、本変形例では、上記実施の形態で説明した映像の重心位置に加え、この映像の位置分散値Ｄｖをも用いて、発光パターン信号ＢＬ１を生成している。これは、以下の理由によるものである。すなわち、まず上記実施の形態では、映像の位置分散値Ｄｖを考慮せずにゲイン補正を行っているため、例えば信号が１点に集中している場合、信号が広く分散している場合のいずれにおいても、映像の重心位置が同じである限り、部分発光領域３６の発光輝度は同一となる。ここで、信号が１点に集中している場合等、位置分散値Ｄｖの値が小さい場合には、上記実施の形態で説明したゲイン特性Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂのように、ゲイン特性線の傾きが急峻であるものを用いることが好ましい。すなわち、例えば、ある部分発光領域３６の中心に重心位置があるときには、その部分発光領域３６だけを点灯状態とし（ゲインα＝１．０とする）、隣接する部分発光領域３６は点灯させない（消灯状態とする）ようにする。そして、物体が移動して、重心位置が部分発光領域３６間の境界になったときに、それら隣接する部分発光領域３６同士をそれぞれ、重心位置が中心にあるときの半分の発光輝度で点灯させる（各々のゲインα＝０．５とする）。これにより、上記実施の形態で説明したように、白点移動時の見た目の品位を改善しつつ、低消費電力化が図ることができる。
【００６８】
ところが、映像の重心位置が部分発光領域３６の中心にあるときに、位置分散値Ｄｖの値が大きい場合（信号が部分発光領域３６内で広く分散している場合）には、信号の一部が、既に部分発光領域３６間の境界付近に存在している可能性がある。この場合、物体（信号）が少し移動しただけでも隣の部分発光領域３６に信号の一部が移動してしまうため、その時点で隣の部分発光領域３６も点灯してしまい、表示品位が低下してしまうことになる。
【００６９】
そこで、本変形例のように、映像の重心位置に加えて映像の位置分散値Ｄｖをも用いて発光パターン信号ＢＬ１を生成する、具体的には、位置分散値Ｄｖが大きくなるのに従って、ゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるようにゲイン特性線の傾きを設定することにより、上記のように位置分散値Ｄｖの値が大きい場合（信号が部分発光領域３６内で広く分散している場合）であっても、そのような表示品位の低下を抑えることが可能となる。
【００７０】
（その他の変形例）
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記実施の形態等では、バックライトが、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含んで構成されている場合について説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発する光源を含んで構成するようにしてもよい。例えば、４色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。
【００７２】
また、上記実施の形態等では、バックライト３が、いわゆる直下型のバックライト（光源部）である場合を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示したバックライト３−１〜３−３のような、いわゆるエッジライト型のバックライトにも適用することが可能である。具体的には、これらのバックライト３−１〜３−３は、光出射面を形成する例えば矩形状の導光板３０と、この導光板３０の側面（光出射面の側面）側に配設された複数の光源３１とを含んで構成されている。詳細には、図１８（Ａ）に示したバックライト３−１では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（上下方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。また、図１８（Ｂ）に示したバックライト３−２では、矩形状の導光板３０における対向する１対の側面（左右方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。更に、図１８（Ｃ）に示したバックライト３−３では、矩形状の導光板３０における対向する２対の側面（上下左右方向の側面）の各側に、複数（ここでは４つ）の光源３１が配設されている。このような構成によりバックライト３−１〜３−３では、互いに独立して制御可能な複数の部分発光領域３６が、導光板３０の光出射面上に形成されるようになっている。
【００７３】
加えて、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、２０…画素、２１…ＴＦＴ素子、２２…液晶素子、２３…補助容量素子、２６…部分照射領域、３，３−１〜３−３…バックライト、３Ｒ…赤色ＬＥＤ、３Ｇ…緑色ＬＥＤ、３Ｂ…青色ＬＥＤ、３０…導光板、３１…光源、３６，３６Ａ，３６Ｂ…部分発光領域、４１…映像信号処理部、４２，４２Ａ…部分駆動化処理部、４２１…低解像度化処理部、４２２Ａ…重心算出部、４２２Ｂ…ゲイン補正部、４２２Ｃ…分散算出部、４２３…ＢＬレベル算出部、４２４…拡散部、４２５…ＬＣＤレベル算出部、４３…タイミング制御部、５０…バックライト駆動部、５１…データドライバ、５２…ゲートドライバ、７１…発光面イメージ、７２…パネル面イメージ、７３…合成イメージ、Ｄin…入力映像信号、Ｄ１，Ｄ３…映像信号、Ｄ２…映像信号（低解像度化信号）、Ｄｇ…重心位置データ、Ｄｖ，Ｄｖmin，Ｄｖmax…位置分散値、Ｄ４…部分駆動用映像信号、ＢＬ１，ＢＬ２…発光パターン信号、α…ゲイン、Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ…ゲイン特性線、Ｄ…データ線、Ｇ…ゲート線、Ｃｓ…補助容量線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、
前記光源部から前記部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調することにより、映像表示を行う液晶表示パネルと、
前記入力映像信号に基づいて、前記光源部における前記部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、前記発光パターン信号を用いて前記光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、前記部分駆動用映像信号を用いて前記液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部と
を備え、
前記部分駆動化処理部は、
前記入力映像信号に基づいて、映像の重心位置を前記部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて前記発光パターン信号および前記部分駆動用映像信号を生成する
液晶表示装置。
【請求項２】
前記部分駆動化処理部は、
前記入力映像信号に対して所定の低解像度化処理を行うことにより、前記部分発光部単位での映像信号である低解像度化信号を生成し、
前記低解像度化信号に対して、前記重心位置に応じて定まるゲインを乗算するゲイン補正を行い、
前記ゲイン補正後の低解像度化信号に基づいて、前記発光パターン信号を生成する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記重心位置と前記ゲインの値との関係を示すゲイン特性は、前記重心位置が各部分発光部の中心付近から周辺に向かうに従って前記ゲインの値が次第に小さくなる特性となっている
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記ゲイン特性において、
各部分発光部の中心では、前記ゲインの値が１．０であると共に、
隣接する部分発光部間の境界では、前記ゲインの値が０．５となっている
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記部分駆動化処理部は、更に、
前記入力映像信号に基づいて、映像の位置分散値を前記部分発光部単位で算出し、
前記重心位置に加えて前記位置分散値をも用いて、前記発光パターン信号を生成する
請求項３または請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記部分駆動化処理部は、
前記ゲイン特性を規定するゲイン特性線の傾きを、前記位置分散値の大きさに応じて変化させる
請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記部分駆動化処理部は、
前記位置分散値が小さくなるのに従って、前記重心位置の変化に対する前記ゲイン特性線の傾きが相対的に急峻となるように、前記ゲイン特性線の傾きを設定すると共に、
前記位置分散値が大きくなるのに従って、前記重心位置の変化に対する前記ゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるように、前記ゲイン特性線の傾きを設定する
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記光源部が、直下型またはエッジライト型の光源部である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、
前記光源部から前記部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調することにより、映像表示を行う液晶表示パネルと、
前記入力映像信号に基づいて、前記光源部における前記部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、前記発光パターン信号を用いて前記光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、前記部分駆動用映像信号を用いて前記液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部と
を備え、
前記部分駆動化処理部は、
前記入力映像信号に基づいて、映像の重心位置を前記部分発光部単位で算出すると共に、この映像の重心位置を用いて前記発光パターン信号および前記部分駆動用映像信号を生成する
液晶表示装置。
【請求項２】
前記部分駆動化処理部は、
前記入力映像信号に対して所定の低解像度化処理を行うことにより、前記部分発光部単位での映像信号である低解像度化信号を生成し、
前記低解像度化信号に対して、前記重心位置に応じて定まるゲインを乗算するゲイン補正を行い、
前記ゲイン補正後の低解像度化信号に基づいて、前記発光パターン信号を生成する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記重心位置と前記ゲインの値との関係を示すゲイン特性は、前記重心位置が各部分発光部の中心付近から周辺に向かうに従って前記ゲインの値が次第に小さくなる特性となっている
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記ゲイン特性において、
各部分発光部の中心では、前記ゲインの値が１．０であると共に、
隣接する部分発光部間の境界では、前記ゲインの値が０．５となっている
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記部分駆動化処理部は、更に、
前記入力映像信号に基づいて、映像の位置分散値を前記部分発光部単位で算出し、
前記重心位置に加えて前記位置分散値をも用いて、前記発光パターン信号を生成する
請求項３または請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記部分駆動化処理部は、
前記ゲイン特性を規定するゲイン特性線の傾きを、前記位置分散値の大きさに応じて変化させる
請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記部分駆動化処理部は、
前記位置分散値が小さくなるのに従って、前記重心位置の変化に対する前記ゲイン特性線の傾きが相対的に急峻となるように、前記ゲイン特性線の傾きを設定すると共に、
前記位置分散値が大きくなるのに従って、前記重心位置の変化に対する前記ゲイン特性線の傾きが相対的に緩やかとなるように、前記ゲイン特性線の傾きを設定する
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記光源部が、直下型またはエッジライト型の光源部である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２２７２００（Ｐ２０１１−２２７２００Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５３１３（Ｐ２０１０−９５３１３）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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