JP2006189658A - 画像表示装置及びその画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の増加を抑制しつつ、表示される動画の画質を向上する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】１フレーム期間に任意の時間比率で、入力画像表示と黒画像表示を行う液晶パネル１８と、入力画像の動きを検出して動き情報を出力する動き検出部１４と、動き情報に基づき、時間比率を決定する表示比率制御部１６と、時間比率によらず、前記画像表示部の１フレーム期間の輝度を略一定に制御する表示輝度制御部３０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、消費電力の増加を抑制しつつ、動画及び静止画の画質を向上させる画像表示装置に関する。

近年、液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置等の薄型の画像表示装置の高性能化が進み、従来、陰極線管（以下、ＣＲＴという）が主流であったテレビ分野にも普及しはじめてきている。

しかし、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置には、動画像を表示すると画像がぼけて見えるという問題があった。この問題は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置とＣＲＴとでは画像表示方法の時間軸特性が異なるために発生するものであった。以下、この問題の原因について簡単に説明する。

画素毎の表示・非表示の選択スイッチとしてトランジスタを用いた液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置は、表示した画像が１フレーム期間保持される表示方法（以下、ホールド型表示という）を採用した表示装置である。一方、ＣＲＴは、各画素は一定時間点灯した後に暗くなる表示方法（以下、インパルス型表示という）を採用した表示装置である。

ホールド型表示の場合、動画像の各フレームを表示してから次のフレームを表示するまでの間、同じ画像が表示された状態になる。動画像中のフレームＮが表示されてから次のフレームＮ＋１が表示されるまでの間（フレーム間）は、フレームＮと同じ画像が表示された状態となる。動画像中に動体が映っている場合、画面上ではフレームＮが表示されてからフレームＮ＋１が表示されるまでの間、動体は静止していることになる。フレームＮ＋１が表示された時に動体が不連続に移動する。

一方、観察者が動体に注目していて、動体を追従して観察する場合（観察者の眼球運動が随従運動の場合）、観察者は眼球を動かして無意識のうちに連続的に滑らかに動体を追従しようとする。

すると、画面上における動体の動きと観察者が想定する動体の動きとの間に差違が生じる。この差違が原因となり、観察者の網膜上に動体の速度に応じてずれた画像が提示されることとなる。観察者はずれた画像が重ね合わされたズレ画像を知覚するため、動画像がぼけているような印象を受けることになる。

動画像の動きが高速になるほど、観察者の網膜上に提示される画像のずれが大きくなるため、観察者はよりぼけた印象を受けることになる。

インパルス型表示の場合はこのような「ボケ」は起こらない。インパルス型表示の場合は、動画像のフレーム間（例えば、上述のフレームＮとフレームＮ＋１との間）では黒が表示されるからである。

フレーム間で黒が表示されていることにより、観察者が眼球を動かしてなめらかに動体を追従している場合でも、画像が表示されている瞬間以外は観察者には画像が見えていない。観察者は動画像の１フレームをそれぞれ独立した画像として認識するため、網膜上に提示される画像がずれることはない。

ホールド型表示を行う表示装置における上述の問題を解決するために、フレームを表示した後に何らかの手段で「黒」を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、入力画像が、動画か静止画かを判別し、動画の場合にのみ、連続するフレーム間に黒を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１０９９２１号公報 特開２００２−１２３２２３号公報

特許文献１では、フレーム間で液晶の画面を意図的に「黒」にすることにより、擬似的にＣＲＴのようなインパルス型表示を行い、動画の画質劣化を抑制している。しかし、黒表示期間中も点灯しているバックライトの消費電力が無駄になる。また、静止画においては、インパルス型表示に起因するフリッカが発生するという問題がある。

特許文献２では、上記問題を解決するために、静止画表示時には、ホールド型表示、動画表示時には、インパルス型表示とする制御を行っている。しかし、上記の方法では、例えば、動きの小さい動画も動きの大きい動画でも同様に黒が表示されるため、十分な消費電力効果は得られない。消費電力効果を大きくするために、例えば、動画、静止画の判定基準を動画よりにすることもできるが、その場合、動画の画質が低下する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、消費電力の増加を抑制しつつ、液晶表示装置に表示される動画及び静止画の画質を向上させる画像表示装置及びその画像表示方法を提供することを目的とする。

本発明は、１フレーム期間に入力画像と黒画像の表示を行う画像表示手段と、前記入力画像の動きを検出して動き情報を出力する動き検出手段と、前記動き情報に基づき１フレーム期間における前記黒画像を表示する黒表示時間比率を決定する表示比率制御手段と、前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記画像表示手段の輝度の変動を所定の範囲内に抑える表示輝度制御手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置である。

本発明によれば、消費電力の増加を抑制しつつ、画像表示装置に表示される動画、静止画の画質を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の画像表示装置の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の液晶表示装置１０について図１から図７に基づいて説明する。

（１）液晶表示装置１０の構成
図１に、本実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。

入力画像信号は、フレームメモリ１２、動き検出部１４、表示比率制御部１６に入力される。

フレームメモリ１２は、入力画像信号を１フレーム期間保持し、１フレーム遅延された画像信号として動き検出部１４に出力する。なお、ここで言う「１フレーム」とは、液晶表示装置１０に表示する１枚の画像のことを指しており、インターレース画像信号において一般に言われる１フィールドと、ここで言う１フレームとは同一のものを指すとする。

動き検出部１４は、入力画像信号とフレームメモリ１２により１フレーム期間遅延された画像信号を用いて、時間的に隣接する２フレーム間の動きを検出し、その結果を動き情報として表示比率制御部１６に出力する。

表示比率制御部１６では、入力された動き情報に基づき、液晶パネル１８に表示する入力画像信号のフレーム間に表示する黒表示の１フレーム期間における表示比率を決定し、黒表示時間比率情報としてバックライト輝度制御部２０に出力する。また、画像信号及び制御信号（水平同期信号、垂直同期信号等）を液晶パネル１８に出力する。

バックライト輝度制御部２０は、入力された黒表示時間比率情報に基づきバックライト２２の輝度を決定し、バックライト輝度制御信号としてバックライト２２に出力する。

液晶パネル１８は、入力された画像信号及び制御信号に基づきフレーム間に黒表示を内挿した画像信号を表示する。また、バックライト２２は、バックライト輝度制御信号に基づいた輝度で発光する。

次に各部の構成と機能について説明する。

（２）動き検出部１４
（２−１）動き検出部１４の機能
動き検出部１４は、入力画像信号の複数のフレームを用いて動きを検出し、動き情報として出力する。本実施形態では、入力画像信号をフレームメモリ１２で１フレーム期間保持し、１フレーム遅延された画像信号と入力画像信号、すなわち時間的に隣接する２フレームを用いて動きを検出している。

但し、動きを検出するフレームは、時間的に連続する２フレームに限らず、例えば、入力画像信号がインターレースの画像信号の場合に、偶数フィールドもしくは奇数フィールドのみを用いて動き検出を行っても良い。

動き検出手段としては様々に考えられるが、本実施形態では、ブロックマッチングにより動きベクトルを求める手法とした。「ブロックマッチング」とは、Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）等の動画の符号化に用いられる動きベクトル検出手法であり、図２に示すように、入力画像信号のｎフレーム（参照フレーム）を正方形の領域（ブロック）に分割し、ブロック毎に、ｎ＋１フレーム（探索先フレーム）の類似領域を探索する。類似領域の評価方法は、一般に絶対値差分和（ＳＡＤ）や、差分の二乗和（ＳＳＤ）等が用いられるが、本実施形態ではＳＡＤを用い、数式１に従い求めた。

ここで、ｐ（ｘ，ｎ）は、ｎフレームの位置ｘの画素値を表し、Ｂは参照ブロックの領域を表している。様々なｄについて、数式１を用いてＳＡＤを求め、ＳＡＤが最小となるｄが参照ブロックＢの動きベクトルと推定される。これは、数式２で表される。

参照フレームの全てのブロックについて、数式１、数式２を解くとことにより、入力画像信号の隣接フレーム間の動きベクトルを求めることができる。

（２−２）動き情報を求める方法
次に、検出された動きベクトルから動き情報を求める方法について説明する。

液晶表示装置１０は、入力画像信号の動き情報に基づき、１フレーム期間における黒表示期間の表示比率を制御する。すなわち、静止画であれば、動画画質を向上させるための黒表示は必要なく、黒表示時間比率は０で構わない。一方、入力画像が動きを含んでいる場合は、その動きに応じた黒表示時間比率を決定する必要がある。すなわち、入力画像に含まれる動きによるホールド効果起因の画質劣化が大きい場合は、黒表示時間比率を大きくし、一方、入力画像に含まれる動きによるホールド効果起因の画質劣化が小さい場合は、黒表示時間比率を小さくする。

ホールド効果起因の画質劣化に影響の大きい動き情報、すなわち、黒表示時間比率を決定するための動き情報としては、様々なものが考えられるが、本実施形態では、以下の１）〜４）の情報とした。

１）動きの速さ、
２）動きの方向性、
３）動体のコントラスト、
４）動体の空間周波数。

「動きの速さ」とは、入力画像に含まれる動体の速さのことであり、動きの速さが大きいほど黒表示時間比率を大きくし、動きの速さが小さいほど、黒表示時間比率を小さくする。動きの速さが０の場合は、静止画である。これは、動きの速さが大きいほど、観察者の目が動体を追従することにより網膜上で重なるずれ量は大きくなり、よって、ホールド効果起因の画質劣化が大きくなるためである。

「動きの方向性」とは、入力画像に含まれる動きの方向がどのように分散しているかということである。ホールド効果起因の画質劣化は、観察者の目が動体を追従している場合に起こる劣化であるため、入力画像に含まれる動きが全て同じ方向で一様であれば、ホールド効果起因の画質劣化が顕著となり、逆に、入力画像に含まれる動きが様々な方向であれば、観察者の目は、動体を追従することが困難となり、ホールド効果起因の画質劣化は小さくなる。よって、動きの方向性の分散が小さいほど、黒表示時間比率を大きくし、動きの方向性の分散が大きいほど、黒表示時間比率を小さくすればよい。

「動体のコントラスト」とは、静止画背景と動体の階調差である。ホールド効果起因の画質劣化は、ぼけであり、静止画背景と動体の階調差が小さくなるほど、静止画背景と動体の境界に発生するぼけは認識されにくくなる。極端な例としては、静止画背景と動体の階調差が０の場合は、ぼけは認識されない。よって、動体のコントラストが大きいほど、黒表示時間比率を大きくし、動体のコントラストが小さいほど、黒表示時間比率を小さくする。

「動体の空間周波数」とは、動体のテクスチャの細かさを示している。ホールド効果起因の画質劣化は、ぼけとして観察者に認識されるが、ぼけは、動体のエッジで発生する。例えば、単一の色の動体が動いていても、動体の内部ではエッジが存在しないため、ぼけは認識されない。一方、動体の内部にテクスチャ（例えば縞模様）がある場合は、動体内部のテクスチャのぼけを観察者は認識する。よって、動体の空間周波数が高いほど、黒表示時間比率を大きくし、動体の空間周波数が低いほど、黒表示時間比率を小さくすればよい。

（２−３）入力画像より求める方法
次に、上記各情報を動き情報のパラメータとして入力画像より求める方法について説明する。なお、本実施形態では、上記動き検出及び動き情報の算出の前に、隣接フレーム間の差分を求め、フレーム間差分値から、粗く静止画と動画の判定を行った。すなわち、フレーム間差分値に対し閾値演算を行い、閾値未満なら静止画とし、上記動き検出、動き情報算出は行わず、動き情報は静止画として出力する。閾値以上の場合は、上記動き検出、動き情報算出を行い、上記４つのパラメータを動き情報として出力する。

（２−３−１）動きの速さ
１）上記方法で、各フレームの動きベクトルを推定し、動きベクトルのスカラー量が１以上のものを求める。

２）上記動きベクトルを４５度ずつ８方向の動き範囲に分類し、各動き範囲に該当する動きベクトルの数を、動き範囲毎に求める。

３）上記２）で求めた動き範囲毎の動きベクトルの数を降順に並べ、上記１）で求めたスカラー量１以上の動きベクトルの数に対する各動き範囲に該当する動きベクトルの数の割合を求め、累積で全体の９０％以上となるまでの動きベクトル範囲を求める。

４）上記３）で求めた各動きベクトル範囲のうち、上記１）で求めたスカラー量１以上の動きベクトルの数に対する割合が５％未満のものを切り捨てる。

５）上記４）で求められた動きベクトル範囲毎に、各動き範囲に該当する動きベクトルのスカラー平均を求めたのち、更に上記３）で求めた各動き範囲の割合で重量平均し、動きの速さを求める。

（２−３−２）動きの方向性
上記動きの速さの１）〜４）で求まる動きベクトルの範囲の数を動きの方向性とする。

（２−３−３）動体のコントラスト
１）隣接フレーム間の画素値の差分値を求める。

２）上記差分値が１０以上の画素を動き領域とし、動き領域の上記差分値の総和を求める。

３）上記差分値の総和を上記差分値が１０以上の動き領域の画素数で割った数値を動体のコントラストとする。

（２−３−４）動体の空間周波数
１）フレーム画像のエッジ方向を検出する。

２）フレーム画像の動きベクトルを推定し、動きベクトルのスカラー量が１以上のものを求める。

３）上記１）で求めたエッジ方向と上記２）で求めた動きベクトルの大きさを１としたときの内積を求め、その総和を動体の空間周波数とする。

上記の方法で求めた４つのパラメータを動き情報として表示比率制御部１６に出力する。

（２−４）動き情報の変更例
なお、動き情報は、上記４つのパラメータに限るものではなく、その他のパラメータを付加しても良い。

また、上記の４つのパラメータの一部を用いても良い。

更に、上記４つのパラメータも、上記の求め方に限るものではなく、その他の方法を用いても良い。例えば、上記方法に示した具体的数値は、その他の数値を用いても構わない。そして、動き情報は、処理量と精度から決定するのが望ましい。

（３）表示比率制御部１６
（３−１）表示比率制御部１６の機能
表示比率制御部１６では、入力された動き情報に基づき１フレーム期間における表示フレーム間の黒表示時間比率を求める。本実施形態では、動き検出部１４で求めた４つの動き情報の線形和を用いて、数式３により黒表示時間比率を算出する。

ここでＢＤＲは黒表示時間比率（％）、ｓｐｄは動きの速さ、ｄｉｒは動きの方向性、ｃｒは動体のコントラスト、ｆｒｅｑは動体の空間周波数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは重み付け係数である。

なお、動き情報が静止画である場合は、数式３の演算は行わず、黒表示時間比率は設定された最低の黒表示時間比率とする。例えば、予め設定された黒表示時間比率が０％から５０％のとき、動き情報が静止画の場合は、黒表示時間比率は０％となる。

次に、各重み付け係数であるが、本実施形態では、主観評価実験の結果より、ａ＝３、ｂ＝−０．４、ｃ＝０．０６、ｄ＝０．００１、ｅ＝０．４とした。

数式３より求められた黒表示時間比率は、黒表示時間比率情報としてバックライト輝度制御部２０に出力される。また、黒表示時間比率に応じた画像信号及び制御信号は、液晶パネル１８に出力される。

なお、数式３より求められる黒表示時間比率が、予め設定した黒表示時間比率制御範囲外となる場合は、予め設定した黒表示時間比率範囲に丸める。例えば、黒表示時間比率範囲が０％から５０％と設定した場合に、数式３で黒表示時間比率が６０％と求まった場合は、５０％に丸める。

（３−２）動体速度と黒表示時間比率の関係
更に、具体的な例を挙げて説明する。

図３は、静止画背景上を動体が移動している動画における、動体速度と黒表示時間比率の関係を模式的に示したものである。説明を簡単にするために、動体速度以外は、全て同じものとする。すなわち、数式３において、ｄｉｒ、ｃｒ、ｆｒｅｑは同一であり、ｓｐｄのみが変化しているものとする。黒表示時間比率制御範囲は、０％から５０％とする。

上記のような動画の場合、黒表示時間比率は、動体速度により変化する。例えば、図３において、動体速度が６画素／フレーム（１フレームあたり６画素移動する）の場合、黒表示時間比率が３０％であったものが、動体速度が４画素／フレームとなると、黒表示時間比率が２０％となり、同様に、動体速度が２画素／フレームでは、黒表示時間比率は１０％、動体速度が０画素／フレームの場合、すなわち、入力画像が静止画の場合は、黒表示時間比率は０％となる。上記のように、入力画像の動き情報に応じて黒表示時間比率は変化する。

上記では、動体速度が変化した場合を例としたが、同様に動きの方向性等でも黒表示時間比率は変化し、入力画像に応じて黒表示時間比率は、刻々と変化していく。

（４）液晶パネル１８
（４−１）液晶パネル１８の構成
液晶パネル１８は、本実施形態ではアクティブマトリクス型のものである。図４に示すように、アレイ基板１８０上に複数本の信号線１８２及びこれと交差する複数本の走査線１８３が図示しない絶縁膜を介してマトリクス状に配置されており、両線１８２，１８３の各交差部には画素１８４が形成されている。信号線１８２及び走査線１８３の端部は、信号線駆動回路１８５及び走査線駆動回路１８６にそれぞれ接続されている。

画素１８４において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチ素子１８７は、画像信号書込み用のスイッチ素子であり、そのゲートは１水平ライン毎に共通に走査線１８３に接続されている。また、ソースは１垂直ライン毎に信号線１８２に共通に接続されている。さらに、ドレインは画素電極１８８に接続されるとともに、この画素電極１８８と電気的に並列に配置された補助容量１８９に接続されている。

画素電極１８８は、アレイ基板１８０上に形成され、この画素電極１８８と電気的に相対する対向電極１９０は、図示しない対向基板上に形成されている。対向電極１９０には、図示しない対向電圧発生回路から所定の対向電圧が与えられている。また画素電極１８８と対向電極１９０との間には液晶層１９１が保持され、アレイ基板１８０と前記対向基板の周囲は図示しないシール材により封止されている。

なお、液晶層１９１に用いる液晶材料は、どのようなものでも良いが、後述するように、本実施形態による液晶パネル１８は、１フレーム期間に画像表示と黒表示の２つの画像信号を書き込む必要があるため、比較的高速に応答するものが望ましい。例えば、強誘電性液晶やＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶等が良い。

走査線駆動回路１８６は、図示しないシフトレジスタ、レベルシフタ及びバッファ回路等から構成されている。この走査線駆動回路１８６は、表示比率制御部１６から制御信号として出力された垂直スタート信号や垂直クロック信号に基づいて、各走査線１８３に行選択信号を出力する。

信号線駆動回路１８５は、図示しないアナログスイッチ、シフトレジスタ、サンプルホールド回路、ビデオバス等から構成されている。この信号線駆動回路１８５には、表示比率制御部１６から制御信号として出力された水平スタート信号及び水平クロック信号が入力されるとともに、画像信号が入力されている。

（４−２）液晶パネル１８の機能
次に、本実施形態による液晶パネル１８の動作について説明する。図５に本実施形態による液晶パネル１８のタイミングチャートを示す。図５は、信号線駆動回路１８５から出力される表示信号及び走査線駆動回路１８６から出力される走査線信号の駆動波形、並びに液晶パネル１８における画像表示状態を示したものである。なお、図５では、説明を簡単にするために、ブランキング期間を図示していないが、通常、一般的な液晶パネル１８の駆動信号は、水平及び垂直ブランキング期間を有している。

信号線駆動回路１８５からは、１水平走査期間の前半に画像表示信号が、後半に黒表示信号が出力される。走査線駆動回路１８６では、画像表示信号を供給すべき各画素１８４に対応する走査線１８３を１水平走査期間の前半に選択し、黒表示信号を供給すべき各画素１８４に対応する走査線１８３を１水平走査期間の後半に選択する。

図５は、黒表示時間比率が５０％の場合のタイミングチャートである。

垂直走査線数をＶとしたとき、１水平走査期間の前半に１ライン目の走査線１８３を選択して対応する画素１８４に画像表示信号を供給するときには、１水平走査期間の後半にはＶ／２＋１ライン目の走査線１８３を選択して対応する画素１８４に黒表示信号を供給する。

同様に、１水平走査期間の前半に２ライン目の走査線１８３を選択したときには、１水平走査期間の後半にＶ／２＋２ライン目の走査線１８３を選択する。

同様にして、１水平走査期間の前半と後半とでそれぞれ、順次その次の走査線１８３を選択してゆく。

このようにして、１水平走査期間の前半にＶライン目の走査線１８３が選択されて対応する画素１８４に画像表示信号が供給されたときは、１水平走査期間の後半にはＶ／２ライン目の走査線１８３が選択されて対応する画素１８４に黒表示信号が供給される。

図６は、黒表示時間比率が５０％の場合における液晶パネル１８上の表示状態を示したものである。図６（ａ）は、Ｖ／２＋１ライン目までｎフレーム目の画像表示信号の書き込みが完了し、１ライン目に黒表示信号を書き込んだときの表示状態を示している。図６（ｂ）は、Ｖ／２＋２ライン目までｎフレーム目の画像表示信号を書き込み、２ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図６（ｃ）は、Ｖライン目にｎフレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖ／２−１ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図６（ｄ）は、１ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖ／２ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図６（ｅ）は、Ｖ／２ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。

図５では、黒表示時間比率が５０％の場合について示したが、同様に黒表示信号の書き込み開始タイミングを変更、すなわち、走査線信号のタイミングを変更することにより任意の黒表示期間の設定が可能である。よって、表示比率制御部１６で、黒表示時間比率を決定し、黒表示信号の書き込み開始タイミングを制御信号として液晶パネル１８に入力することで、任意の黒表示時間比率により液晶パネル１８に画像を表示することが可能となる。

（５）バックライト輝度制御部２０
（５−１）バックライト輝度制御部２０の構成
バックライト輝度制御部２０では、入力された黒表示時間比率情報を用いてバックライト２２の光源を制御するバックライト輝度制御信号を出力する。

すなわち、バックライト２２の光源がアナログ変調のＬＥＤであれば、アナログ電圧信号を、パルス幅変調（ＰＷＭ）のＬＥＤであれば、パルス幅変調信号を出力する。

また、光源が冷陰極管であれば、冷陰極管点灯用のインバータに入力されるアナログ電圧を出力する。

なお、本実施形態では、比較的簡単な構成で、輝度のダイナミックレンジを大きく取ることができるパルス幅変調方式のＬＥＤ光源を用いた。予め、ＬＥＤ光源に入力するパルス幅とバックライト２２の輝度の関係を測定し、バックライト輝度制御部２０に保持しておく。保持しておくデータとしては、例えば、上記関係が関数で表現できる場合は関数を保持しておけばよい。

また、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−ｕｐ Ｔａｂｌｅ）としてＲＯＭ等に保持しておいても良い。

また、ＬＥＤ光源が赤、緑、青の３原色のＬＥＤを混色して白を表示する構成であれば、それぞれのＬＥＤのデータを保持しておくのが望ましい。

（５−２）黒表示時間比率と相対輝度との関係
図７は、黒表示時間比率範囲を０％から５０％と設定した場合の、黒表示時間比率と、液晶パネル相対透過率、バックライト相対輝度、液晶表示装置相対輝度との関係を示したものである。横軸が、黒表示時間比率、右側縦軸が、黒表示時間比率が０％の時の、液晶パネル１８の透過率に対する相対透過率、左側縦軸が、黒表示時間比率が１００％の時の、バックライト２２の輝度に対する相対輝度を示している。

本実施形態で用いた液晶パネル１８は、黒表示時間比率が大きくなるにつれ、線形に透過率が減少するため、バックライト２２の輝度を黒表示時間比率が大きくなるにつれ大きくし、液晶表示装置１０の相対輝度、すなわち、液晶パネル１８透過後の輝度が一定になるようにバックライト２２の輝度を制御する。図７より、黒表示時間比率とバックライト２２の相対輝度の関係が求まり、更にバックライト相対輝度と、ＬＥＤ光源に入力するパルス幅の関係から、黒表示時間比率とパルス幅の関係を求めることができ、表示比率制御部１６で求められた黒表示時間比率情報より、パルス幅で表されるバックライト輝度制御信号を求めることができる。

なお、様々な黒表示時間比率で表示された液晶パネル１８上で、輝度が１フレーム期間中で常に一定となるように制御することとしたが、１フレーム期間中で基準となる輝度を中心として所定の範囲内で輝度が変動するのを抑える制御を行ってもよい。すなわち、人間の眼で見た場合に、輝度の変化を感じない範囲で輝度の変動を抑える制御であれば、本実施形態の目的を達成することができる。

（５−３）バックライト輝度制御部２０の変更例
上記では、パルス幅とバックライト輝度の関係をデータとして保持していく方法を示したが、様々な黒表示時間比率で表示された液晶パネル１８上で、輝度が一定となる黒表示時間比率とパルス幅の関係を保持しておいても良い。

すなわち、ある黒表示時間比率で液晶パネル１８に白画像を表示し、バックライト２２輝度を、液晶パネル１８透過後の輝度が所定の値となるように制御し、そのときのＬＥＤ光源に入力しているパルス幅を求める。上記操作を様々な黒表示時間比率で行い、黒表示時間比率とパルス幅の関係を求め、データとして保持しておく。入力された黒表示時間比率情報で上記データを参照することにより、バックライト２２の輝度は制御され、任意の黒表示時間比率に対し、液晶パネル１８上の輝度を一定に保つことが可能となる。

また、上記以外にも、バックライト２２にフォトダイオード等を設置し、バックライト２２の輝度をフォトダイオード等で計測しながらフィードバックを行い、ＬＥＤ光源の輝度を制御する方法でも良い。特にＬＥＤ光源は、温度により発光特性が変化するために、上記のようにフォトダイオード等によりフィードバックを行う構成は有効である。

（６）バックライト２２
バックライト２２は、上記のように、様々な光源により構成可能であるが、本実施形態では、ＬＥＤを光源とする直下型バックライト２２とした。但し、バックライト２２の構成は、上記に限定されるものではなく、例えば、導光板を用いたエッジライト型バックライト２２でも構わない。バックライト２２は、バックライト輝度制御部２０から出力されたバックライト輝度制御信号により、輝度が制御される。

（７）液晶表示装置１０の効果
次に、本実施形態による液晶表示装置１０の効果を説明する。

本発明による液晶表示装置１０は、入力画像の動き情報から液晶表示装置の黒表示時間比率を決定する。これは、入力画像によって、動画画質が劣化しないできるだけ小さい黒表示時間比率で液晶表示装置１０に入力画像を表示することにより、消費電力の増加を抑制しつつ動画画質を向上させることを目的としている。

例えば、電子情報通信学会技報ＥＩＤ９９−１０（１９９６−０６）、ｐｐ．５５〜６０に示されるように、黒表示時間比率による動画画質は、動画の動き速度により異なる特性を有している。逆に言えば、ある一定の動画画質を達成するために必要となる黒表示時間比率は、動画の動き速度により異なっていることを示している。よって、本実施形態による液晶表示装置１０では、上記のように入力画像から動き情報として４つのパラメータを求め、この４つのパラメータより、一定の動画画質を達成するために必要となる黒表示時間比率を求めることにより、過度の黒表示時間比率の増加によるバックライト２２輝度の増加を抑えることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、消費電力の増加を抑えつつ、液晶表示装置１０に表示される動画画質を向上させることが可能となる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の液晶表示装置１０について図８に基づいて説明する。

図８は、本実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。

第２の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、入力画像が動きベクトル情報を含む圧縮された画像であり、液晶表示装置１０は、上記圧縮画像の復号部２４を含み、復号過程で得られる動きベクトル情報を動き検出部１４に出力する構成となっている。

動きベクトル情報を含む圧縮された入力画像は、復号部２４に入力される。動きベクトル情報を含む圧縮画像とは、例えばＭＰＥＧ２等である。現在、放送に用いられている画像は、ＭＰＥＧ２により圧縮された画像へと移行しており、また、パソコン等に保存されている画像も、ほとんどが、動きベクトル情報を含む圧縮画像であるため、本構成は、様々な液晶表示装置１０に適用可能な構成である。復号部２４では、圧縮画像を復号化し、１フレームの画像を生成する。また、復号過程で得られる動きベクトル情報を動き検出部１４に出力する。

動き検出部１４は、第１の実施形態では、ブロックマッチングにより動きベクトルの検出を行っていたが、本実施形態では、復号部２４の復号過程で得られる動きベクトル情報をそのまま用い、動き情報を生成する。すなわち、第１の実施形態における動きベクトルの検出を省略し、圧縮画像の復号化過程で得られる動きベクトルを用いる構成とする。上記構成により、動きベクトルの検出を省略できるため、動き検出部１４の処理量を低減することが可能となる。以下の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、消費電力の増加を抑えつつ、液晶表示装置１０に表示される動画画質を向上させることが可能となる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の液晶表示装置１０について図９と図１０に基づいて説明する。

（１）液晶表示装置１０の構成
図９に、本発明の第３の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。

第３の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は、第２の実施形態と同様であるが、入力画像を水平方向、垂直方向に加算した１次元のヒストグラムを用いて入力画像の動きを検出する構成となっている。

入力画像は、１次元ヒストグラム生成部２６に入力され、２次元の画像データから１次元のヒストグラムデータに変換される。１次元ヒストグラムは、メモリ２８により１フレーム期間遅延された１次元ヒストグラムとともに、動き検出部１４に入力され、第１の実施形態と同様に動き情報を生成される。以下、第１の実施形態と同様の処理により入力画像が液晶表示装置１０に表示される。

（２）１次元ヒストグラム生成部２６
次に、１次元ヒストグラム生成部２６の動作を説明する。

１次元ヒストグラム生成部２６では、１フレームの画像データを垂直方向、水平方向に加算し１次元ヒストグラムを生成する。第Ｎフレームにおける水平画素数Ｘ、垂直画素数Ｙの画像の水平画素位置ｉの画素を垂直方向へ加算して得られる垂直射影ヒストグラムをＨｖ（ｉ，Ｎ）、垂直画素位置ｉの画素を水平方向へ加算して得られる水平射影ヒストグラムをＨｈ（ｉ，Ｎ）とすると、垂直射影ヒストグラム及び水平射影ヒストグラムは、数式４、数式５より求めることができる。

ここで、ｆ（ｘ，ｙ，Ｎ）は、第Ｎフレームにおける位置（ｘ，ｙ）の赤、緑、青の画素値よりＹ値（輝度値）を求める関数であり、数式６のように表される。

なお、本実施形態では、赤、緑、青のサブ画素により構成される画像からＹ値を算出しているが、赤、緑、青のサブ画素値をそのまま用いて１次元ヒストグラムを求める構成としてもよい。

１次元ヒストグラムを用いた場合、フレーム全体を用いる場合に比べ、必要メモリ容量を小さくすることができる。図１０に画像サイズによる必要メモリ容量を示す。図１０のフレームサイズは、フレーム全体を保持する場合に必要となるメモリ容量である。なお、各画素のＹ値は８ビットで量子化されているものとした。図１０より、１次元ヒストグラムを用いることで、フレームメモリ１２を用いる場合に比べ１％以下にメモリ容量を小さくすることが可能であることが分かる。

なお、本実施形態においては、垂直方向と水平方向の１次元ヒストグラムを用いているが、例えば垂直方向の１次元ヒストグラムのみを用いる構成としてもよい。これは、特にテレビで放送される画像は、縦方向の動きに比べ横方向の動きを含む動画が多いため、横方向、すなわち、水平方向の動きのみを検出しても、入力画像全体の動きを概略検出できるためである。

また、本実施形態では、１フレーム全体から１つの水平射影ヒストグラム、垂直射影ヒストグラムを求めているが、１フレームを複数の領域に分割し、領域毎の１次元ヒストグラムを求める構成としてもよい。例えば、１フレームを４分割し、領域毎に１次元の垂直射影ヒストグラム、水平射影ヒストグラムを求める構成とする。上記のような構成の場合、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）のように、１フレームの画像サイズが大きい場合においても、複数の領域に分割されているために、１次元ヒストグラムから精度良く動き情報を求めることができる。また、１次元ヒストグラムは、上記のように加算により求める方法以外にも、注目画素と周辺画素の差分を加算する方法でも良い。例えば、垂直方向であれば、注目画素と垂直方向に１画素ずれた画素との差分値（もしくは差分値の絶対値）を加算する方法でも良い。

（３）動き検出部１４
（３−１）動き検出部１４の機能
次に、動き検出部１４の動作を説明する。

本実施形態では、第Ｎフレームと第Ｎ＋１フレームの１次元ヒストグラムよりブロックマッチングにより動きベクトルを検出した。評価基準は、ＳＡＤとし、数式７により求める。

ここで、Ｂは動き探索の基準となる領域（ライン）を示しており、ｄが動きベクトルの候補を示している。様々なｄについてＳＡＤを求め、ＳＡＤが最小となるｄを動きベクトルとする。これは、数式８のように表される。

ここで、Ｗは、ｄを推定する範囲、すなわち探索範囲を示しており、ＭＶは、推定された動きベクトルを示している。

（３−２）動き情報の求め方
次に、動き情報の求め方を説明する。

動き情報は、第１の実施形態と同様に、動きの速さ、動きの方向性、動体のコントラスト、動体の空間周波数とした。各動き情報の求め方を以下に示す。

なお、１次元ヒストグラムは、２次元の画像データを１次元空間に射影しているため、空間方向の情報は除外されている。そのため以下で説明する動体の空間周波数や動体のコントラストの動き情報を求める際には、画像の高さ、幅それぞれに対して５０％の領域に各動き情報を発生させる現象が現れているという仮定の元に、各動き情報の算出を行っている。例えば、動体のコントラストにおいて、垂直射影ヒストグラムの絶対値差分が１００と得られても、それは、２０という差分が５つあったのか、１００という差分が１つあったのかを求めることはできない。そこで、画像の高さが１０画素であった場合、画像の高さの５０％、すなわち５画素に差分が発生していると仮定し、動体のコントラストを求めている。

（３−２−１）動きの速さ
１）垂直射影ヒストグラム及び水平射影ヒストグラムより、それぞれの１次元動きベクトルを推定し、動きベクトルのスカラー量が１以上のものを求める。

２）垂直射影ヒストグラムから求めた上記１次元動きベクトルをｘ方向、水平射影ヒストグラムから求めた上記１次元動きベクトルをｙ方向の動きベクトルとして画像全体に展開する。例えば、画像左上の領域であれば、垂直射影ヒストグラムの左端の領域の動きベクトルをｘ成分、水平射影ヒストグラムの上端のブロックの動きベクトルをｙ成分として２次元の動きベクトルを求める。

３）上記２）で画像全体に展開した動きベクトルを４５度ずつ８方向の動き範囲（画像上方向を０度として、４５×Ｎ±２２．５度（Ｎ＝０，１，２，３，４，５，６，７））に分類し、各動き範囲に該当する動きベクトルの数を動き範囲毎に求める。

４）上記３）で求めた動き範囲毎の動きベクトル数を降順に並べ、上記１）で求めたスカラー量１以上の動きベクトル数に対する各動きベクトル範囲に該当する動きベクトル数の割合を求め、累計で全体の９０％以上となるまでの動きベクトル範囲を求める。なお、画像全体に対して、スカラー量が１以上の動きベクトル数が１０％未満の場合は、動きが無いものとして動きの速さは０とする。

５）上記４）で求めた動き範囲のうち、スカラー量が１以上の動きベクトルの数に対する、各動き範囲に該当する動きベクトル数の割合が５％未満の動き範囲を除外する。

６）上記５）で求められた動きベクトル範囲毎に、各動き範囲に該当する動きベクトルのスカラー平均を求めた後、上記５）で求められた全動きベクトル範囲に該当する動きベクトル数の総和に対する各動き範囲に該当する動きベクトル数の割合で、各動きベクトルのスカラー平均を重量平均し、動きの速さを求める。

（３−２−２）動きの方向性
上記動きの速さの導出５）で求められた動きベクトルの範囲の数を動きの方向性とする。

（３−２−３）動体のコントラスト
１）第Ｎフレームと第Ｎ＋１フレームの垂直射影ヒストグラム及び水平射影ヒストグラムの絶対値差分を求める。

２）求められた絶対値差分の要素毎に、垂直射影ヒストグラムであれば、要素値を画像の高さの５０％で割った値、水平射影ヒストグラムであれば、要素値を画像の幅の５０％で割った値を求め、その値が１０以上の要素数及び絶対値差分和を、垂直射影ヒストグラム、水平射影ヒストグラムそれぞれについて求める。

３）上記２）で求めた垂直射影ヒストグラム、水平射影ヒストグラムの絶対値差分和を要素数で割り、その値を更に垂直射影ヒストグラムであれば画像の高さの５０％、水平射影ヒストグラムであれば画像の幅の５０％で割り、それらを加算した数を動体のコントラストとする。

（３−２−４）動体の空間周波数
１）垂直射影ヒストグラム、水平射影ヒストグラムそれぞれの、動きベクトルのスカラー量が１以上のブロックについて隣接画素（要素位置ｉとｉ＋１）との差分値を求め、差分を、垂直射影ヒストグラムであれば画像の高さ、水平射影ヒストグラムであれば画像の幅の５０％で割る。

２）上記１）で求めた数が１０以上である垂直射影ヒストグラム、水平射影ヒストグラムの要素数を求める。

３）上記２）で求めた垂直射影ヒストグラムの要素の数に画像の高さの５０％を乗算した数と、上記２）で求めた水平射影ヒストグラムの要素の数に画像の幅の５０％を乗算した数を加算した値を動体の空間周波数とする。

第３の実施形態の後の構成は、第１の実施形態と同様であり、動き検出部１４で求められた動き情報より表示比率制御部１６にて、黒表示時間比率を算出し、算出された黒表示時間比率で液晶表示装置１０に入力画像が表示される。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、消費電力の増加を抑えつつ、液晶表示装置１０に表示される動画画質を向上させることが可能となる。更に本実施形態によれば、動き情報を求めるために必要となるメモリ量、処理コストを低減することが可能となる。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態の液晶表示装置１０について図１１と図１２に基づいて説明する。

（１）液晶表示装置１０の構成
図１１に、本発明の第４の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。

第４の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、バックライト２２の発光、消光を制御することにより液晶表示装置１０に表示される入力画像の表示比率を制御することを特徴とする。

入力画像から、第１の実施形態と同様の構成により、黒表示時間比率が決定される。決定された黒表示時間比率は、黒表示時間比率情報としてバックライト発光比率／輝度制御部３０に入力される。バックライト発光比率／輝度制御部３０では、黒表示時間比率情報に基づき、バックライト２２の発光期間及びバックライト２２の発光輝度を決定し、バックライト発光比率制御信号及びバックライト輝度制御信号として、バックライト２２に入力される。バックライト２２は、入力されたバックライト発光比率制御信号及びバックライト輝度制御信号に基づきバックライト２２を発光する。

（２）液晶パネル１８とバックライト２２の動作
次に、液晶パネル１８とバックライト２２の動作について説明する。

図１２に、液晶パネル１８とバックライト２２の動作を示す。図１２の横軸は時間、縦軸は、液晶パネル１８の垂直表示位置を示している。

通常、液晶パネル１８は、画面向かって上部より線順次に画像が書き込まれる。よって、液晶パネル１８への書き込みは、図１２に示すように、画面向かって上部より、書き込む時間を少しずつズラしながら画像が液晶パネル１８に書き込まれる。なお、後に説明するバックライト２２の発光期間を確保するために、液晶パネル１８への書き込みは、通常１フレーム期間（一般に１／６０秒）かけて行われるが、本実施形態では、１フレーム期間よりも短い期間、１／４フレーム期間（１／２４０秒）で書き込まれる。

液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、液晶の応答が完了するまでの所定の期間後、バックライト発光比率制御信号に応じてバックライト２２が発光する。

なお、バックライト２２の発光輝度は、バックライト発光期間によって決まり、バックライト発光期間とバックライト発光輝度の積がおおよそ一定となるように制御される。

また、バックライト２２は、液晶パネル１８への書き込み期間及び液晶の応答期間は、消光していることが望ましい。これは、液晶パネル１８への書き込み期間及び液晶の応答期間では、前フレームの一部の画像が液晶パネル１８に表示されているために、その期間にバックライト２２が発光すると、前フレームと現フレームが混合されて観察者に提示されることになるためである。

上記のようにバックライト２２の発光期間を制御することにより、第１の実施形態と同様に、液晶表示装置１０の画像表示期間と黒画像表示期間を制御することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、液晶表示装置１０に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。

［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態の液晶表示装置１０について図１３から図１５に基づいて説明する。

図１３は、本実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。

第５の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は第４の実施形態と同様であるが、バックライト２２の発光領域が分割されており、異なるタイミングでバックライト３２を発光させることが可能となっている。

本実施形態によるバックライト３２の構造の一例を図１４に示す。

図１４は、直下型バックライト３２と呼ばれる構造であり、光源として冷陰極管３２０が並び、各冷陰極管３２０は反射板３２１により囲まれている。冷陰極管３２０の上部には、拡散板３２２が設置されており、冷陰極管３２０からの光を拡散して均一な面光源としている。本実施形態では、各冷陰極管３２０の発光タイミングを異なるものとしている。

次に、液晶パネル１８とバックライト３２の動作について説明する。

図１５に液晶パネル１８とバックライト３２の動作を示す。図１５では、バックライト３２は垂直方向に４分割されて４個の水平発光領域があり、各水平発光領域がそれぞれバックライト３２の発光及び消光のタイミングを制御することができる。

第４の実施形態では、バックライト３２の発光のタイミングは、液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、一定期間後であった。

しかし、本実施形態では、各分割された領域に相当する液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、液晶の応答期間後、バックライト３２の発光比率制御信号に応じてバックライト３２が発光する。

上記のようにバックライト３２の発光領域を分割した場合、第４の実施形態に比べ、バックライト３２の発光期間を長くすることが可能となり、より大きい範囲で表示比率の制御が可能となる。なお、その他の構成は第４の実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、液晶表示装置１０に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。

［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態の有機ＥＬ表示装置１００について図１６と図１７に基づいて説明する。

（１）有機ＥＬ表示装置１００の構成
図１６に、本発明の第６の実施形態による有機ＥＬ表示装置１００の構成を示す。

第６の実施形態による有機ＥＬ表示装置１００は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、画像表示部が有機ＥＬパネル３４により構成されている。

図１７に、有機ＥＬパネル３４の構成の一例を示す。

有機ＥＬパネル３４は、２つの薄膜トランジスタよりなる第１スイッチ素子３４１及び第２スイッチ素子３４２、信号線３４３から供給される電圧を保持するための電圧保持容量３４４、有機ＥＬ素子３４５より画素３４６が構成されている。

信号線３４３、電源線３４７の端部は信号線駆動回路３４８に接続されている。

信号線３４３、電源線３４７と直交する方向の走査線３４９は、走査線駆動回路３５０に接続される。

（２）有機ＥＬ表示装置１００の動作
次に有機ＥＬ表示装置１００の動作を説明する。

走査線駆動回路１８６より走査線１８３を介してＯＮ状態の走査線駆動信号が第１スイッチ素子３４１に印加され、第１スイッチ素子３４１が導通状態となり、その時に信号線駆動回路３４８から出力されている信号線駆動信号が信号線３４３を介して電圧保持容量３４４に書き込まれる。

電圧保持容量３４４に蓄積された電荷量に応じて第２スイッチ素子３４２の導通状態が決定され、電源線３４７より有機ＥＬ素子３４５に電流が供給され、有機ＥＬ素子が発光する。

なお、走査線駆動信号がＯＦＦ状態となっても、第２スイッチ素子３４２の導通状態を決定する電圧は、電圧保持容量３４４に蓄積されているため、電源線３４７より有機ＥＬ素子３４５には電流が供給され続けることとなる。

よって、第１の実施形態の図５と同様に、１水平走査期間の前半に画像信号、１水平走査期間の後半に黒画像信号を信号線駆動回路３４８より出力し、画像信号を書き込む走査線１８３には、１水平走査期間の前半に同期したＯＮ状態の走査線駆動信号を印加し、黒画像信号を書き込む走査線１８３には、１水平走査期間の後半に同期したＯＮ状態の走査線駆動信号を印加することで、第１の実施形態と同様に、有機ＥＬパネル３４の画像表示期間と黒画像表示期間を制御可能となる。すなわち、表示比率制御により決定された黒表示時間比率に基づき、走査線駆動回路１８６を第１の実施形態と同様に制御する。

（３）有機ＥＬパネル３４の特有の制御
但し、有機ＥＬパネル３４は、自発光の素子であるため、黒表示時間比率に応じて、画像が表示される期間における画像の明るさを制御して、１フレーム期間の輝度を略一定に制御する必要がある。

そこで、本実施形態では、１０ビットの出力精度を備えた信号線駆動回路３４８を用いて、デジタル的に画像の明るさの制御を行った。画像の明るさが最も必要な状態は、黒表示時間比率が予め定められた制御範囲において最大になる状態である。つまり、黒表示時間比率が大きいために、画像を表示する期間は短くなり、１フレーム期間の輝度を略一定にするためには、画像の明るさを大きくする必要がある。

そこで、予め定められた黒表示時間比率制御範囲において、最大となる黒表示時間比率時の画像の最大表示階調を１０２０階調として設定し、黒表示時間比率が小さくなるにつれ、画像の最大表示階調を小さい値とすることで、画像表示期間の最大輝度を制御した。すなわち、入力画像のガンマ値をγ、入力画像の最大階調を８ビット（２５５階調）、黒表示時間比率制御範囲における最大黒表示時間比率時の画像表示期間の輝度に対する、設定したい黒表示時間比率時の画像表示期間の輝度の比率をＩとすると、輝度の比率Ｉ時に設定される最大階調Ｌｍａｘは、数式９により表される。

数式９により、黒表示時間比率に応じた最大階調を求めた後、画像の全ての階調を再量子化することにより、画像表示期間の明るさを制御することができる。

また、有機ＥＬパネル３４は、電源線３４７より供給される電流値を制御することによっても、明るさを制御することができる。よって、黒表示時間比率に応じて、１フレーム期間の輝度が略一定となるように、電源線３４７より供給する電流値を制御する構成としても良い。

なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。

変更例

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。

例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

また、本実施形態では、液晶表示装置１０、有機ＥＬ表示装置１００について説明したが、その他、１フレーム期間、画像を表示し続けることで動画を表示するホールド型表示装置であれば、本発明により、同様に、動画、静止画画質を向上させることが可能となる。例えば、無機ＥＬ表示装置でもよい。

本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。 第１の実施形態において、動き検出の方法を示す模式図である。 第１の実施形態において、動体速度と黒表示時間比率の関係を示す図である。 第１の実施形態における液晶パネルの構成を示す図である。 第１の実施形態における液晶パネルの動作を示す図である。 第１の実施形態における液晶表示装置の表示の様子を示す図である。 第１の実施形態の黒表示時間比率と液晶パネルの相対透過率、バックライトの相対輝度、液晶表示装置の相対輝度の関係を示す図である。 第２の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。 第３の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。 第３の実施形態において、メモリ容量を示す図である。 第４の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。 第４の実施形態における動作を示す図である。 第５の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。 第５の実施形態のバックライトの構成を示す図である。 第５の実施形態の動作を示す図である。 第６の実施形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示す図である。 第６の実施形態における有機ＥＬパネルの構成を示す図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１２ フレームメモリ
１４ 動き検出部
１６ 表示比率制御部
１８ 液晶パネル
２０ バックライト輝度制御部
２２ バックライト

Claims (17)

1. １フレーム期間に入力画像と黒画像の表示を行う画像表示手段と、
   前記入力画像の動きを検出して動き情報を出力する動き検出手段と、
   前記動き情報に基づき１フレーム期間における前記黒画像を表示する黒表示時間比率を決定する表示比率制御手段と、
   前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記画像表示手段の輝度の変動を所定の範囲内に抑える表示輝度制御手段と、
   を備えた
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 動画像が表示可能な画像表示装置において、
   前記動画像中の１フレーム期間に前記動画像中の１フレーム分の入力画像と黒画像の表示を行う画像表示手段と、
   前記入力画像の動きを検出して少なくとも動きの大きさを含む動き情報を出力する動き検出手段と、
   前記動き情報における動きの大きさが大きいほど前記１フレーム期間における前記黒画像を表示する時間が長くなるように黒表示時間比率を決定する表示比率制御手段と、
   前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記画像表示手段の輝度の変動を所定の範囲内に抑える表示輝度制御手段と、
   を備えた
   ことを特徴とする画像表示装置。
3. 前記画像表示手段は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に設置されて前記液晶パネルを背面から照明する面光源手段を少なくとも備え、
   前記表示比率制御手段は、前記黒表示時間比率に基づいて前記入力画像と前記黒画像の表示を行うように前記液晶パネルを制御し、
   前記表示輝度制御手段は、前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記液晶パネルの輝度の変動を所定の範囲内に抑えるように前記面光源手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記画像表示手段は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に設置されて前記液晶パネルを背面から照明する面光源手段を少なくとも備え、
   前記表示比率制御手段は、前記１フレーム期間の間は前記入力画像の表示を行うように前記液晶パネルを制御すると共に、
   前記表示輝度制御手段は、前記決定された黒表示時間比率に基づいて、前記入力画像を表示すべき時間は前記面光源手段を発光させ、前記黒画像を表示すべき時間は消光させることにより、前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記液晶パネルの輝度の変動を所定の範囲内に抑える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示装置。
5. 前記面光源手段は、前記液晶パネルの画面において垂直方向に複数に分割された水平発光領域毎に発光と消光のタイミングを制御できるものであり、
   前記液晶パネルは、前記画面の端部より線順次で前記入力画像データが水平ライン毎に書き込まれ、
   前記表示輝度制御手段は、前記表示比率制御手段によって前記分割された水平発光領域に相当する前記液晶パネルの表示領域に前記入力画像データが書き込まれた後、前記水平発光領域を前記黒表示時間比率の黒表示時間に応じて消光させ、その後、前記水平発光領域を前記黒表示時間比率の黒表示時間以外の時間に応じて発光させるか、または、前記表示比率制御手段によって前記分割された水平発光領域に相当する前記液晶パネルの表示領域に前記入力画像データが書き込まれた後、前記水平発光領域を前記黒表示時間比率の黒表示時間以外の時間に応じて発光させ、その後、前記面光源手段の前記水平発光領域を前記黒表示時間比率の黒表示時間に応じて消光させる
   ことを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
6. 前記画像表示手段は、エレクトロルミネッセンスパネルである
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
7. 前記動き検出手段は、前記入力画像を保持するメモリを含み、現在の入力画像の全体もしくは一部と、前記メモリにより一定期間遅延された入力画像とを用いて動きベクトルを検出し、前記検出した動きベクトルからそのノルムを求め、
   前記表示比率制御手段は、前記動きベクトルのノルムに基づき前記黒表示時間比率を決定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
8. 前記動き検出手段は、前記入力画像を保持するメモリを含み、現在の入力画像の全体もしくは一部と、前記メモリにより一定期間遅延された入力画像とを用いて動きベクトルを検出し、前記検出した動きベクトルからその方向の分布を求め、
   前記表示比率制御手段は、前記動きベクトルの方向の分布に基づき前記黒表示時間比率を決定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
9. 前記動き検出手段は、前記入力画像を保持するメモリを含み、現在の入力画像の全体もしくは一部と、前記メモリにより一定期間遅延された入力画像とを用いてフレーム間差分を求め、
   前記表示比率制御手段は、前記フレーム間差分の大きさに基づき前記黒表示時間比率を決定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
10. 前記動き検出手段は、前記入力画像の空間周波数を求め、
    前記表示比率制御手段は、前記空間周波数の分布に基づき前記黒表示時間比率を決定する
    ことを特徴とする請求項１から請求項６の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
11. 前記動きベクトルは、前記現在の入力画像と、前記一定期間遅延された入力画像とのブロックマッチングにより求める
    ことを特徴とする請求項７または８記載の画像表示装置。
12. 前記入力画像は動きベクトル情報を含む圧縮された画像情報であって、前記圧縮された画像情報の復号過程で動きベクトルを求める復号手段を有し、
    前記動き検出手段は、前記動きベクトルから動き情報を求める
    ことを特徴とする請求項１から請求項６の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
13. 前記表示比率制御手段は、前記動きベクトルのノルム、前記動きベクトルの方向の分布、前記フレーム間差分、前記空間周波数の分布の全体もしくは一部の重み付き線形和より前記黒表示時間比率を求める
    ことを特徴とする請求項７から請求項１０の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
14. 前記表示比率制御手段は、予め設定された範囲内で前記黒表示時間比率を決定する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３の中で少なくとも一項に記載の画像表示装置。
15. 前記表示比率制御手段は、前記範囲内に設定された離散的な複数の時間比率のいずれかの中で前記黒表示時間比率を決定する
    ことを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
16. 動画像が表示可能な画像表示装置における画像表示方法において、
    前記動画像中の１フレーム期間に前記動画像中の１フレーム分の入力画像と黒画像の表示を行う画像表示ステップと、
    前記入力画像の動きを検出して少なくとも動きの大きさを含む動き情報を出力する動き検出ステップと、
    前記動きの大きさが大きいほど前記１フレーム期間における前記黒画像を表示する時間が長くなるように黒表示時間比率を決定する表示比率制御ステップと、
    前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記画像表示装置の輝度の変動を所定の範囲内に抑える表示輝度制御ステップと、
    を備えた
    ことを特徴とする画像表示方法。
17. 動画像が表示可能な画像表示装置における画像表示方法をコンピュータによって実現するプログラムにおいて、
    前記動画像中の１フレーム期間に前記動画像中の１フレーム分の入力画像と黒画像の表示を行う画像表示機能と、
    前記入力画像の動きを検出して少なくとも動きの大きさを含む動き情報を出力する動き検出機能と、
    前記動きの大きさが大きいほど前記１フレーム期間における前記黒画像を表示する時間が長くなるように黒表示時間比率を決定する表示比率制御機能と、
    前記黒表示時間比率の変化に起因する、１フレーム期間における前記画像表示装置の輝度の変動を所定の範囲内に抑える表示輝度制御機能と、
    を実現する
    ことを特徴とする画像表示方法のプログラム。
    

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