JP2010250193A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブフィールド間の階調の変化が小さくなるようにすることで、所望の階調値までの液晶の応答時間を短くし、正しい階調を表現した映像信号を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明は、フィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、１フレームにおいて表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴を検出し、この検出された映像信号の特徴に基づいて、少なくとも前記１フレームにおけるバックライトの発光色の順序と表示パネルに供給される映像信号の色の順序とを制御することを特徴とする。具体的には、映像信号の特徴として映像信号各色について最大階調を持つ画素の個数を各々検出し、最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順に、１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を並び替えるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールドシーケンシャル方式により映像を表示するように構成された映像表示装置に関する。

フィールドシーケンシャル方式を用いる液晶表示装置は、１画素を例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のカラーフィルタを有するサブピクセルで構成するものとは異なり、１つの画素でＲＧＢ３色の映像を時間的に順次切換えて表示するように構成されている。より具体的には、映像の１フレームをＲＧＢの各色に対応する３つ（ＲＧＢ以外の色（例えば白色や補間色）を１つ含む場合は４つ）のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に、液晶パネルの全ての画素に、ＲＧＢ（４分割の場合、白や補間色を含む）のうちのいずれかの画像データを書込み、液晶表示パネルの裏面にあるバックライトにより画像データの色に対応した光を発光させることにより、その各色の視覚的な混合によりカラー画像を表示する。かかるフィールドシーケンシャル方式は、１画素をＲＧＢのカラーフィルタを有する３サブ画素で構成する方式に比べ、液晶パネルの高透過率、高解像度化が図れる利点がある。

しかしながら、フィールドシーケンシャル方式では、サブフィールド毎のＲ、Ｇ、Ｂ（４分割の場合、白や補間色を含む）の切り替えが視覚的に認識されやすく、いわゆる色割れが生じるという問題もある。

かかる色割れを解消するための従来技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、液晶表示装置およびバックライトを３つの領域に分割し、第１、第２、第３の分割領域に、それぞれ分割領域毎に異なる色の単位色画像を表示させることにより、色割れを視認しにくくすることが開示されている。

特開２００５−３１６０９２号公報

ところで、フィールドシーケンシャル方式では、サブフィールド毎に各色を順次表示するために、通常の液晶表示装置の３倍またはそれ以上の速さで画素に画像データを書き込まなければならない。従って、隣接するサブフィールド間で表示する映像の階調差が大きいと、液晶素子の応答が間に合わず、映像信号に対応した正しい階調を表現できない場合がある。例えば、第１サブフィールドのある画素の階調が１０（ここで、階調は８ｂｉｔ表現で、０〜２５５の値をとるものとする）であり、それに続く第２サブフィールドの同じ画素の階調が２２０の場合、当該画素の液晶素子は、１０から２２０への急激かつ大きな階調の変化に追従できず、第２サブフィールドの当該画素では例えば１８０の階調を表現する程度の透過率しか得られない。よって、第２サブフィールドの色は、本来２２０の階調で表現されるべきところが１８０の階調でしか表現されなくなり、色再現性が低下する。

上記特許文献１に記載の技術は、かかる液晶素子の応答速度に関する課題については考慮されておらず、第１、第２、第３の各分割領域では、映像信号の特徴や状態に関係なくＲ、Ｇ、Ｂと一定順序で発光している。このため、例えばある分割領域においてＲとＧまたはＧとＢ間の階調差が大きい場合は、上述したように当該分割領域では良好の色が表現できず、画面全体において色むらを含む映像が表示される可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであって、フィールドシーケンシャル方式における色再現性を向上するための技術を提供するものである。また本発明は、フィールドシーケンシャル方式において、色われを防止しつつ色再現性を向上させることが可能な技術を提供することにある。

本発明は、フィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、１フレームにおいて前記表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴を検出し、この検出された映像信号の特徴に基づいて、少なくとも前記１フレームにおけるバックライトの発光色の順序と表示パネルに供給される映像信号の色の順序とを制御することを特徴とする。

具体的には、映像信号の特徴として、前記映像信号の各色について最大階調を持つ画素の個数をそれぞれ検出し、この最大階調の個数の差が小さくなるように、すなわち最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順に、１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を並び替えるように制御する。

ここで、あるフレームにおいて前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を、前記最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順の一方で並び替えた場合、これに続くフレームでは他方の順で並び替えるようにしてもよい。

また、表示パネルの表示領域を複数の領域に分割し、この複数の領域毎に、前記１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を制御するようにしてもよい。

また本発明は、フィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、表示パネルの表示領域を分割した複数の領域毎に、１フレームにおいて表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴を検出し、この検出された前記領域毎の特徴に応じて、各領域におけるサブフィールド相互間の前記表示パネルの光制御量変化が小さくなるように、前記バックライトから放出される光の色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を制御することを特徴とするものである。

上記映像表示装置において、更に、前記各サブフィールドにおいて前記表示パネルに供給される各色の映像信号を補正するための映像信号処理部を設けてもよい。この映像信号処理部は、検出された映像信号の階調値に基づいて係数ｋを演算し、該係数ｋを前記該領域内の各画素の階調値に乗算することにより映像信号を補正するように攻勢されてもよい。より具体的には、この係数ｋは、予め定められた階調の上限値と検出された映像信号の最大階調値との商により求めるようにしてもよく、またを予め定められた階調の上限値と検出された映像信号の最大階調値との商以下で、かつ１以上の値を持つものとしてもよい。

本発明の構成によれば、フィールドシーケンシャル方式を用いた映像表示装置において、サブフィールド間の階調変化が小さくなるように発光順序及び映像信号の供給順序を制御することにより、表示パネルの所望の光制御量（光透過率）までの応答時間を短くし、各映像信号に対応した階調を持つ高品位な映像を得ることが出来る。

本発明の動作原理図説明するための図。 表示領域を複数の領域に分割した様子を示す図。 本発明の第１実施例に係る映像表示装置の全体ブロック図。 領域特徴検出部（３０３）により動作の流れを示す図。 各領域の画素構成の一例を示す図。 本実施例による並び替え制御の様子を示す図。 各サブフィールドに黒期間を挿入した例を示す図。 本発明の第２実施例に係る階調変換の様子を示す図。 本発明の第２実施例に係る並び替え制御の様子を示す図。 本発明の第２実施例に係る並び替え制御の他の例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まず本発明の実施形態の概念について図１を参照して説明する。図１においては、１つのフレームがＲＧＢに対応する３つのサブフレームに分割されるものとする。図１（ａ）は、２つの連続するフレーム（フレームＩ、フレームＩＩ）における、ある領域（もしくはある１画素）の映像信号の様子を示している。フレームＩは、図１（ａ）の左図に示されるように、映像信号Ｇの階調が最も高く、映像信号Ｂの階調がその次に高く、映像信号Ｒの階調は最も低いものとする。またフレームＩＩは、図１（ａ）の右図に示されるように、映像信号Ｇの階調が最も高く、映像信号Ｂの階調がその次に高く、映像信号Ｒの階調は最も低いものとする。

本実施例では、このような映像の１フレーム単位で各色の映像信号の特徴（ここでは最大階調）を後述する特徴検出部で検出する。そして、この映像の特徴に応じて、各サブフィールド相互間の階調の変化が最小となるように、１フレーム期間における表示映像の色の順序を並び替えるものである。以下では、この表示映像の色の順序を並び替えることを、単に「並び替え制御」と呼ぶ場合もある。

例えば図１（ｂ）に示されるように、フレームＩについては、階調が大きい順番、すなわちＧ→Ｂ→Ｒの順に並び替えている。従って、フレームＩにおいては、最初のサブフィールドｆ１１では、バックライトはＧの色の光を発光するとともに映像信号Ｇが透過型表示パネル（以下では、単に「液晶パネル」と称する）に供給され、２番目のサブフィールドｆ１２では、バックライトはＢの色の光を発光するとともに映像信号Ｂが液晶パネルに供給され、最後（３番目）のサブフィールドｆ１３では、バックライトはＲの色の光を発光するとともに映像信号Ｒが液晶パネルに供給される。

一方、フレームＩＩについては、フレームＩとは逆に、階調が小さい順番、すなわちＧ→Ｒ→Ｂの順に並び替えている。これは、フレーム相互間（つまりフレームＩのサブフィールドｆ１３とフレームＩＩのサブフィールドｆ２１）の階調の差を小さくするためである。すなわち、フレームＩが階調の大きい順に並び替えており、フレームＩのサブフィールドｆ１３の階調は最小となっているため、フレームＩＩのサブフィールドｆ２１の階調をフレームＩＩ内で最小のものとすれば、両者の階調差が少なくなるからである。尚、フレームＩが階調の小さい順に並び替えられている場合は、フレームＩＩは階調の大きい順に並び替える。

フレームＩＩにおいては、最初のサブフィールドｆ２１では、バックライトはＧの色の光を発光するとともに映像信号Ｇが液晶パネルに供給され、２番目のサブフィールドｆ２２では、バックライトはＲの色の光を発光するとともに映像信号Ｒが液晶パネルに供給され、最後（３番目）のサブフィールドｆ２３では、バックライトはＢの色の光を発光するとともに映像信号Ｂが液晶パネルに供給される。

これによって、図１（ｂ）に示されるように、液晶パネルの透過率（液晶透過率）は隣接サブフィールド間及び隣接フレーム相互間の透過率の差が小さくなり、前述したような液晶素子の応答遅れによる色再現性の低下が防止される。

これに対し、例えば特許文献１に記載のような従来技術では、表示映像の色の順番は映像信号の特徴によらず例えばＲＧＢの順に固定されているため、図１（ａ）に示される信号が入力された場合は、例えば図１（ｃ）に示されるように、フレームＩのサブフィールドｆ１１とサブフィールドｆ１２、及びフレームＩＩのサブフィールドｆ２２とサブフィールドｆ２３との間の階調差が大きくなり、サブフィールドｆ１２及びサブフィールドｆ２２において色再現性が低下する。

本実施形態は、上述したように、映像の特徴、例えば１フレームにおける各色の階調の大きさに応じて表示映像の色の順序を並び替える制御を行うことにより、隣接サブフィールド間もしくは隣接フレーム間の液晶透過率の急激な変化を抑制し、色再現性の低下を防止するものである。尚、上述の例では、フレームＩの表示映像の色を階調の大きい（小さい）順に並び替える場合は、フレームＩＩは階調の小さい（大きい）順に並び替えたが、いずれのフレームも階調の大きい順または小さい順のいずれかに統一してもよい。

続いて、本発明の実施例について説明する。

この第１実施例は、図２に示されるように、液晶パネルの表示領域を複数の領域に分割し、分割領域毎に表示映像の色の順番を並び替えるようにして、上述した色再現性の低下の防止と色割れの低減を図るものである。尚、本実施例は、１フレームをＲＧＢ３色に対応する３つのサブフィールドに分割し、各サブフィールドのそれぞれにＲ，Ｇ，Ｂの３色の映像を表示するものとする。すなわち、本実施例に係るバックライトは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を発光する３種類の光源（ＬＥＤ）を有するものとする。

図２は、液晶パネルの表示領域を横方向（水平方向）に４領域、縦方向（垂直方向）に４領域の計１６領域（area０〜area１５）に分割した例を示している。以下、この分割された領域を、単に「領域」または「分割領域」と呼ぶこととする。この領域は、液晶パネルの背面から光を照射するバックライトの分割に応じて決定される。換言すれば、バックライトは、分割された１６の表示領域に対応して分割されており、各領域において個別に光の色や光量が制御可能な構成となっている。例えば、各領域に対応するバックライトは、それぞれ、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の組を複数設けて構成されており、各色の発光ダイオードがサブフィールド単位で切換発光される。また、液晶パネルも上記１６領域毎に、サブフィールド単位で個別に映像信号の供給が制御可能に構成されている。これは、例えば、各領域に対応して映像信号を供給する液晶ドライバ（図示せず）を設け、各ドライバを個別に制御することにより実現できる。

あるサブフィールドにおいて例えばarea０に赤の映像を、area１０に緑の映像を表示させる場合は、当該area０に対応するバックライトはＲのＬＥＤのみを点灯させるとともにarea０に対応する液晶ドライバに対して映像信号Ｒを液晶パネルに供給するように制御し、更にarea１０に対応するバックライトはＧのＬＥＤのみを点灯させるとともにarea１０に対応する液晶ドライバに対して映像信号Ｇを液晶パネルに供給するように制御する。

かかる制御の構成について図３を参照しつつ説明する。図３は、本発明の第１実施例に係る液晶表示装置のブロック図を示している。本実施例の液晶表示装置は、同図に示すように、主制御部（３０１）と、バックライト制御部としてのＬＥＤ制御部（３０５）、ＬＥＤドライバ（３０６）、ＬＥＤバックライト部（３０７）、液晶制御部（３０８）、Ｈ−ドライバ（３０９）、Ｖ−ドライバ（３１０）、及び液晶パネル（３１１）を有している。

更に主制御部（３０１）は、映像信号処理部（３０２）、領域特徴検出部（３０３）、及び制御信号生成部（３０４）を有している。前記映像信号処理部（３０２）は、入力映像信号に対して、例えばコントラスト補正、ガンマ補正、ブライトネス補正等の各種の映像補正を行い、領域特徴検出部（３０３）に当該補正された映像データを送出する。領域特徴検出部（３０３）は、複数の分割領域それぞれに対応する１フレーム分の映像データから、当該領域の映像の特徴を検出し、サブフィールドの表示映像色の順序を決定する。そしてその順序を制御信号生成部（３０４）に出力する。制御信号生成部（３０４）は、領域特徴検出部（３０３）からの順序に従ってバックライトの発光色と液晶パネル（３１１）に供給される映像データの色を順次切替えるために、サブフレーム単位で、バックライトにて発光させる光の色を指定するためのバックライト制御信号、当該バックライト制御信号で指定された色に対応する映像データ、同期信号、及び制御対象となる領域を指定するための領域指定信号を、ＬＥＤ制御部（３０５）及び液晶制御部（３０８）へ出力する。

ＬＥＤ制御部（３０５）では、制御信号生成部（３０４）からの領域指定信号にて指定された領域を、制御信号生成部（３０４）からのバックライト制御信号にて指定された色（及び／または強度）で発光するように当該領域に対応するＬＥＤドライバ（３０６）の発光色を制御することで、領域毎にＬＥＤバックライト部（３０７）の色を部分的に制御する。すなわち、ＬＥＤ制御部（３０５）は、指定領域に対応するＬＥＤドライバ（３０６）に対し、バックライト制御信号により指定された色に対応するＬＥＤ（例えばＲ）のみを点灯してその強度を制御するためのＬＥＤ駆動信号を出力する。このとき、他の色（Ｇ、Ｂ）のＬＥＤは消灯される。当該ＬＥＤ駆動信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）、もしくは振幅変調である。ＰＷＭの場合、ＰＷＭ周波数は一定とし、発光強度に応じてＯＮ期間とＯＦＦ期間の比（デューティ比）を変化させて、ＬＥＤドライバ（３０６）にＰＷＭ制御させる。また、ＰＷＭ周波数は、液晶表示装置のフレーム周波数より高いことが望ましい。これにより、指定された領域に対応するＬＥＤドライバ（３０６）が駆動する３色のＬＥＤのうち、バックライト制御信号で指定された色のＬＥＤが選択的に駆動され発光される。

尚、制御信号生成部（３０４）からＬＥＤ制御部（３０５）への信号の伝達は、上記領域指定信号やバックライト制御信号などを伝達可能であれば、どのような形態でもよい。例えば、専用のバス線を用いて上記各種信号を伝達してもよいし、また各種インターフェース規格に準じたインターフェースを使用してもよい。また、映像信号のブランキング期間に上記領域指定信号やバックライト制御信号を挿入して伝達してもよい。

一方、液晶制御部（３０８）では、制御信号生成部（３０４）からの映像データ、同期信号及び領域指定信号に基づいて、各領域に対応して設けられた液晶ドライバである水平（Ｈ）−ドライバ（３０９）及び垂直（Ｖ）−ドライバ（３１０）を制御する。このとき、映像データの色は、子当該映像データと同時に出力されたバックライト制御信号による指定色と同とされる。すなわち、液晶制御部（３０５）は、制御信号生成部（３０４）からの領域指定信号で指定された領域に対応するＨ−ドライバ（３０９）及びＶ−ドライバ（３１０）に対し、映像データと同期信号に基づき液晶パネル（３１１）に供給するための液晶駆動信号を出力する。この液晶駆動信号は、液晶パネル（３１１）の透過率を制御するために映像データに基づいて生成された、液晶パネル（３１１）のデータ電極に印加される表示信号と、同期信号に基づいて生成された、液晶パネル（３１１）の走査電極に印加される走査信号を含んでいる。液晶パネル（３１１）では、各走査電極と各データ電極とが駆動されることで、指定領域の画素に対し表示信号に対応した階調電圧が印加され、当該指定領域の画素（液晶素子）における液晶の応答が制御される。また、液晶制御部（３０８）はＬＥＤ制御部（３０５）に対してタイミング信号（３０）を出力してもよく、このタイミング信号により各領域における発光色と映像データの色の変化タイミングを合わせることが可能となる。

次に、領域特徴検出部（３０３）における映像特徴の検出と、その検出結果に基づく並び替え制御の一例について図４及び図５を参照して説明する。図４は、上記検出と並び替え制御の処理の流れを示すフローチャートを示し、図５は、図２に示された分割領域の一つの画素構成と各画素の階調の様子を示している。また図４に示された処理は、映像の１フレーム周期で繰り返し行われるものとする。

図４において、領域特徴検出部（３０３）は、まずステップ４０１において、分割領域毎に、各領域に含まれる画素のそれぞれについて、各色の階調値と最大階調色を検出する。この検出の様子を図５に示す。図５に示されるように、各領域は、横方向４画素、縦方向４画素の計１６個の画素により構成されるものとする。尚、以下においては、階調は８ｂｉｔ表現で０〜２５５の値をとり、最大階調長は２５５であるものとする。

図５（ａ）において、例えば左上の画素Pixel Ａにおける各色の階調値は、領域特徴検出部（３０３）による検出の結果、それぞれ、Ｒ（５０）、Ｇ（６０）、Ｂ（７０）であるものとする。更に領域特徴検出部（３０３）は、検出された各色の階調値を互いに比較して最大階調を持つ色を抽出する。ここでは、Ｂ（青）の階調値が７０で最大値を有しているので、当該Pixel Ａの最大階調色として「Ｂ」を抽出する。この各色の階調値及び最大階調色の検出もしくは抽出を、当該領域に含まれる全ての画素について行う。この結果、例えば図５（ｂ）に示されるような検出結果が得られたものとする。尚、Pixel Ｂのように、１つの画素内に同一の最大階調を持つ色が２つ存在する場合は、領域毎に予め定めておいた任意の順位（例えばＲ→Ｇ→Ｂ）に従って選択するか、もしくは該当画素は最大階調色なしとして扱う。このとき、全ての領域において同一の優先順位にする必要はなく、領域毎に異なる順位（例えば、area０はＲ→Ｇ→Ｂ、area１はＢ→Ｇ→Ｒ）としてもよい。図５（ｂ）では優先順位をＲ→Ｇ→Ｂとしているので、Pixel Ｂは最大階調色として「Ｒ」が選択される。

尚、各色の最大階調値は、検出した最大階調値そのものを用いてもよいが、表現可能な階調範囲０〜２５５を例えば８つに分割して分割階調範囲ＤＲ１〜ＤＲ８を予め設定しておき、検出した最大階調値が属する分割階調範囲（ＤＲ１〜ＤＲ８のいずれか）を最大階調値としてもよい。例えば、検出した最大階調値が２４０であり、これが２２４〜２５５の階調範囲を示す分割階調範囲ＤＲ８に属する場合は、このＤＲ８を検出した最大階調値２４０に代えて使用してもよい。

次に、ステップ４０２において、領域内における各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の最大階調を持つ画素の個数を各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）別にカウントし、各色の最大階調画素数を求める。図５（ｂ）の例では、Ｒの最大階調画素数Ｎ（Ｒｍａｘ）＝６、Ｇの最大階調画素数Ｎ（Ｇｍａｘ）＝７、Ｂの最大階調画素数Ｎ（Ｂｍａｘ）＝３が求められる。またステップ４０２では、最大階調画素数の演算と同時に、更に、当該領域における各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）別の階調値の総和を求める。図５（ｂ）の例では、Ｒの階調値の総和Ｒ(ＳＵＭ)＝９２０、Ｇの階調値の総和Ｇ(ＳＵＭ)＝９８０、Ｇの階調値の総和Ｇ(ＳＵＭ)＝７５０と求められる。

続いてステップ４０３において、各色の最大階調画素数、すなわちＮ（Ｒｍａｘ）、Ｎ（Ｇｍａｘ）、Ｎ（Ｂｍａｘ）の値が一致するものがあるかを判定する。領域内の最大階調画素数が一致するものがない場合、ステップ４０４に進む。

ステップ４０４では、当該領域内での各色の最大階調画素数に応じて表示映像の色の順序を決定する。ここでは、最大階調画素数の多い順に表示映像の色の順序を決定するものとする。図５の例では、最大階調画素数は、Ｎ（Ｇｍａｘ）＞Ｎ（Ｒｍａｘ）＞Ｎ（Ｂｍａｘ）の関係となっているので、当該フレームの最初のサブフィールド（例えば図１のｆ１１）をＧ、２番目のサブフィールド（例えば図１のｆ１２）をＲ、３番目のサブフィールド（例えば図１のｆ１３）をＢとする。当該フレームの前のフレームが最大階調画素数の多い色の順に並び替えられた場合は、当該フレームでは最大階調色数が少ない色の順に並び替える。

ステップ４０３において、各色の最大階調画素数が一致するものがある場合は、ステップ４０５に進む。このステップ４０５では、色毎の階調値の総和が一致するものがあるかを判定する。

一致するものがなければステップ４０６に進み、色毎の階調値の総和に応じて表示映像の色の順序を決定する。ここでは、階調値の総和の大きい色の順に表示映像の色の順序を決定するものとする。図５（ｂ）の例では、階調値の総和は、Ｇ（ＳＵＭ）＞Ｒ（ＳＵＭ）＞Ｂ（ＳＵＭ）の関係となっているので、当該フレームの最初のサブフィールド（例えば図１のｆ１１）をＧ、２番目のサブフィールド（例えば図１のｆ１２）をＲ、３番目のサブフィールド（例えば図１のｆ１３）をＢとする。当該フレームの前のフレームが階調値の総和の大きい色の順に並び替えられた場合は、当該フレームでは階調値の総和の小さい色の順に並び替える。

ステップ４０５において、色毎の階調値の総和が一致するものがあれば、ステップ４０７に進み、ここで、領域毎にあらかじめ定めておいた任意の順序（例えばＲ→Ｇ→Ｂ）に従って表示映像の色の順序を決定する。このとき、全ての領域において同一の順序にする必要はなく、領域毎に異なる順序（例えば、area0はＲ→Ｇ→Ｂ、area1はＧ→Ｂ→Ｒ等）としてもよい。

上記のようにして領域特徴検出部（３０３）によって決定された順序は、前述したように制御信号生成部（３０４）に入力される。制御信号生成部（３０４）は、上述のように、決定された順序に従いサブフィールド単位で表示映像の色を切替えるように、バックライトの発光色と液晶パネルに供給される映像データの色を制御する。これにより、上述した並び替え制御が行われる。

本実施例に係る領域特徴検出部（３０３）及び制御信号生成部（３０４）による並び替え制御の様子を図６に示す。ここでは、説明の簡略化のために図４のステップ４０４の判定のみで表示映像色の順序が決定されるものとする。図６（ａ）は領域特徴検出部（３０３）で検出された各領域における各色の最大階調画素数を示している。例えば図２のarea0においては、フレームＩでは最大階調画素数がＲ，Ｇ，Ｂの順に大きく、フレームＩＩではＢ，Ｒ，Ｇの順に大きいものとする。一方、area10においては、フレームＩでは最大階調画素数がＧ，Ｂ，Ｒの順に大きく、フレームＩＩではＲ，Ｇ，Ｂの順に大きいものとする。

このとき、area0における各サブフィールドの表示映像色、つまり表示映像色の順序は、図６（ｂ）に示されるように、フレームＩでは最大階調画素数が大きい順、すなわちサブフィールド（ＳＦ）ｆ１１はＲ、サブフィールドｆ１２はＧ、サブフィールドｆ１２はＢの映像が表示される。フレームＩＩでは逆に、最大階調画素数が小さい順、すなわちサブフィールドｆ２１はＧ、サブフィールドｆ２２はＲ、サブフィールドｆ２３はＢの映像が表示される。一方、area10における各サブフィールドの表示映像色、つまり表示映像色の順序は、図６（ｃ）に示されるように、フレームＩでは最大階調画素数が大きい順、すなわちサブフィールドｆ１１はＧ、サブフィールドｆ１２はＢ、サブフィールドｆ１２はＲの映像が表示される。フレームＩＩでは逆に、最大階調画素数が小さい順、サブフィールドｆ２１はＢ、サブフィールドｆ２２はＧ、サブフィールドｆ２３はＲの映像が表示される。

また、本実施例では、図３に示した映像信号処理部（３０２）に、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の階調値を変換するための機能を持たせてもよい。この階調値の変換機能は、複数の領域毎に、入力映像信号各色の当該フレームにおける最大階調値を検出し、その最大階調値と階調の上限値（例えば８ｂｉｔなら２５５）とに基づいて該領域内の各画素の階調値を変換するものである。ここで各色の最大階調値は、映像信号処理部（３０２）自身によって検出してもよいし、領域特徴検出部（３０３）で検出した最大階調値を映像信号処理部（３０２）にフィードバックしたものを用いてもよい。

かかる階調変換は、例えば、８ｂｉｔのＲ信号を例にとると、階調上限値２５５を領域ｉ（ここでｉは、図２の例では０〜１５の値を持つ）の最も明るい階調値Ｒｍａｘで割って得られる係数ｋ（＝２５５／Ｒｍａｘ）を、該領域内の各画素の階調値Ｒｊと乗算することにより行われる。かかる階調変換は、映像信号のガンマ特性を考慮した非線形処理を施してもよい。

また、上記の階調変換は、領域の最大階調値によっては、当該領域における色毎の階調値の差分が入力映像信号より大きくなる場合が生じ、サブフィールド間の液晶パネルの透過率変化が入力映像信号に比べ大きくなる場合が生じる。従って、各領域内における各画素の階調値Ｒｊと乗算される係数ｋとして、この係数ｋよりもやや小さい１以上の係数で代用してもよい。このように、色毎に最適な係数値を選定し、各領域内の各画素の階調値を変換することにより、サブフィールド間の液晶パネルの透過率変化を小さくすることができる。更にこれに加えて、前記ＬＥＤバックライト部（３０７）では、その領域における最大の液晶パネルの透過率に対応したデューティでＬＥＤを点灯することで、消費電力が低減できるという利点がある。上記透過率変化の低減効果について、以下に詳細に説明する。

例えば８ｂｉｔ階調で表現される４画素で構成された領域ｉにおいて、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（４０，５０，６０）が３画素、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１００，１５０，２００）が１画素の画像が入力された場合、当該入力映像信号における全階調値の差分Δｉは、次の通りとなる。
Δｉ＝（（６０−５０）＋（５０−４０））×３＋（（２００−１５０）＋（１５０−１００））×１＝１６０
この領域ｉにおいて、各色の係数をｋｒ、ｋｇ、ｋｂとし、ｋｒ＝１．５（＜２５５／１００）、ｋｇ＝１．２（＜２５５／１５０）、ｋｂ＝１．０とする。この係数を各色の映像信号に乗算して階調変換を行うと、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（６０，６０，６０）が３画素、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（１５０，１８０，２００）が１画素となる。従って、全階調値の差分Δｉ’は、次の通りとなる。
Δｉ＝（（６０−６０）＋（６０−６０））×３＋（（２００−１８０）＋（１８０−１５０））×１＝５０
すなわち、本実施例に係る階調変換によれば、サブフィールド間の階調差が１６０から５０に低減され、その分、液晶パネルの透過率の変化が縮小される。このように階調変換を行うことによって、サブフィールド間の液晶パネルの透過率変化を小さくでき、かつその領域における最大の透過型表示パネルの透過率に対応したデューティでＬＥＤを点灯することで、消費電力が低減できる。

また、本実施例では、いわゆる黒挿入技術を適用することができる。すなわち図７に示されるよう、図６中の各サブフィールド（ｆ１１〜ｆ１３、ｆ２１〜ｆ２３）の先頭に映像が表示されない黒期間７１を挿入してもよい。これにより、液晶素子の応答時間を確保するとともに、映像の先鋭感を得ることができる。表示映像色の順序の決定や並び替え制御は、上述したもの同様である。

このように本実施例では、各サブフィールドで表示される映像の色の順序を決定し、これに基づき並び替え制御をしているので、各サブフィールド間の液晶パネルの透過率の変化が小さくなり、上述した色再現性の劣化を低減することができる。また本実施例では、この並び替え制御を液晶パネルの分割領域毎に行っているので、色割れを低減することも可能となる。更にまた、各領域内の各色の階調値をその最大階調値を用いて変換すれば、より液晶パネルの透過率の変化を小さくすることができ、より好適に色再現性の劣化を低減することができる。

尚、上記実施例の説明においては、領域特徴検出部（３０３）が表示映像色の順番も決定する（すなわち図４のステップ４０３〜４０７の処理を行う）ようにしたが、領域特徴検出部（３０３）は各色の最大階調画素数及び各色の階調値の総和のみを求め、制御信号生成部（３０４）でそれ以降の処理、すなわち図４のステップ４０３〜４０７の処理を行うようにしてもよい。

続いて、本発明の第２実施例について図３及び図８〜図９を参照して説明する。この第２実施例は、上述した第１実施例とは異なり、１フレームを４つのサブフィールドに分割し、各サブフィールドのそれぞれにＲ，Ｇ，Ｂの３色と、更に白（Ｗ）の映像を表示する場合の並び替え制御の一具体例を示すものである。すなわち、本実施例においては、バックライトはＲＧＢ３色のＬＥＤ以外に、白色のＬＥＤを含んで構成されているものとする。尚、図８、図９は、説明の簡略化のために、図１と同様に、１画素に対し１つのバックライト部が対応する場合の例を示している。また、本実施例では、図３と同様な回路ブロックを用いるものとする。

図３の領域特徴検出部（３０３）は、映像信号処理部（３０２）から出力された例えば図８に示されるような映像データに基づいて、各領域それぞれについて、１フレームにおける各色の映像データの階調値を検出し、更に検出された各色の階調値のうち最も暗い階調（最小階調値：Ｐｍｉｎ）を判定する。図８上の左図に示されたフレームＩの映像データの例ではＲが最小階調値であるので、Ｒの階調値＝Ｐｍｉｎとする。また図８上の右図に示されたフレームＩＩの映像データの例ではＧが最小階調値であるので、Ｇの階調値＝Ｐｍｉｎとする。そして、図８下に示されるように、各フレームの最小階調値を半分にした値（Ｐｍｉｎ／２）を白の階調値として割り当て、当該領域内のＲ、Ｇ、Ｂの各階調値は、元の階調値（検出階調値）から最小階調値を半分にした値（Ｐｍｉｎ／２）を差し引いた値に変換する。このように、本実施例では、図８上に示された映像データを図８下に示されたデータに変換するものである。ここで、各色の変換後の階調値のデータＲｔ、Ｂｔ、Ｇｔ、Ｗは、検出された（変換前の）各階調値のデータをそれぞれＲｄ、Ｂｄ、Ｇｔ、としたとき、次の式で表される。

Ｒｔ＝Ｒｄ−Ｐｍｉｎ／２
Ｇｔ＝Ｇｄ−Ｐｍｉｎ／２
Ｂｔ＝Ｂｄ−Ｐｍｉｎ／２
Ｗ＝Ｐｍｉｎ／２
ここで、フレームＩではＲｔが最小階調値なのでＲｔ＝Ｐｍｉｎとなり、フレームＩＩではＧｔが最小階調値なのでＧｔ＝Ｐｍｉｎとなる。

続いて領域特徴検出部（３０３）は、図８下に示されたような階調変換後の各色の階調データに基づいて、図９に示されるように、各フレームにおいては領域毎に最大階調値（各領域に複数の画素が存在する場合は、図４にて説明したように最大階調画素数を使用する）が小さい色の順に表示画像色の順序を決定する。尚、白（Ｗ）は、いずれのフレームにおいても最後（第４の）サブフィールドに割り当てられる。すなわち、フレームＩでは、第１サブフィールドｆ１１はＲ、第２サブフィールドｆ１２はＢ、第３サブフィールドｆ１３はＧ、第４サブフィールドｆ１４はＷの映像を表示するような順序とされる。またフレームＩＩでは、第１サブフィールドｆ２１はＧ、第２サブフィールドｆ２２はＲ、第３サブフィールドｆ２３はＢ、第４サブフィールドｆ２４はＷの映像を表示するような順序とされる。

領域特徴検出部（３０３）は、上記のようにして決定した順序を制御信号生成部（３０４）へ送信する。制御信号生成部（３０４）は、第１実施例と同様に、各領域の発光色、発光強度をＬＥＤ制御部（３０５）に伝達するとともに、各領域の発光色に対応した映像信号を生成し、液晶制御部（３０８）へ伝達する。

このように、本実施例では、Ｗを除くＲＧＢについては各色の最大階調値（または最大階調画素数）の多い順もしくは小さい順に並び替えを行うが、白色映像の表示順序はフレーム内の最後としている。これにより一定の周期（例えば１フィールドが６０Ｈｚの場合６０Ｈｚ）で白色が表示されるの、色毎のフレーム周波数を高く設定することが可能となる。ただし、この場合は、図９に示されるようにサブフィールドｆ１３からｆ１４及びサブフィールドｆ２３からｆ２４への階調値の変化が大きくなる。よって、例えば白色映像をサブフィールド期間全てにおいて表示させずに、サブフィールド開始から一定期間後に白色映像の表示を開始してもよい。また、もしくは、階調値の変化分に応じた表示タイミングのテーブルをＲＯＭに記憶させておき、ＲＯＭを参照することにより白色映像の表示タイミングを決定するようにしてもよい。

また、各フレーム間の階調差を抑制するために、Ｗの映像を表示するサブフィールドを、連続するフレーム間で互いに隣接させてもよい。例えば図１０に示されるように、フレームＩでは最後のサブフィールドｆ１４をＷとし、フレーム２では最初のサブフィールドｆ２１をＷとしてもよい。このとき、ＲＧＢ各色の表示映像の順序は、フレームＩでは最大階調値または最大階調画素数の多い順に、フレームＩＩでは最大階調値または最大階調画素数の小さい順にすることが好ましい。また本実施例でも、図７と同様に、各サブフィールド（本実施例ではｆ１１〜ｆ１４及びｆ２１〜ｆ２４）の先頭に映像が表示されない黒期間を挿入してもよい。

以上のように本第２実施例によれば、１フレームを４つのサブフィールドに分割し、それぞれＲＧＢ及びＷの映像を表示するフィールドシーケンシャル方式においても、各色の階調に応じた並び替え制御を行うことができるので、かかる方式においても液晶パネルの透過率の変化を小さくすることができ、上述した色再現性の低下を抑制することができる。また、表示領域を複数に分割した分割領域毎に上記並び替え制御を行えば、色割れを抑制することができる。また、上記の例では、ＲＧＢ以外に白色を用いたが、これ以外の色、例えば補間色（例えば黄色等）を用いてもよい。

以上の実施例において、表示パネルとして液晶表示パネルを用いて説明してきたが、バックライトと組合せ用いられるものであれば、例えば電気泳動形やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの表示パネルを用いても同様な効果が得られる。また、バックライトとしてＬＥＤを例に挙げたが、ＨＣＦＬ（Hot Cathode Fluorescent Lamp）やＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）、ＥＥＦＬ（External Electrode Fluorescent Lamp）等の蛍光管や、ＥＬ（Electro-Luminescence）、ＯＬＥＤ（Organic light- emitting diode）等の色別に発光できる光源を用いてもよい。

本発明は、バックライトを複数の領域に分割制御できる、フィールドシーケンシャル方式を用いた映像表示装置、例えば液晶テレビや携帯ディスプレイ等に適用できる。

３０１ 映像信号処理手段
３０２ 映像信号処理部
３０３ 領域特徴検出部
３０４ 制御信号生成部
３０５ ＬＥＤ制御部
３０６ ＬＥＤドライバ
３０７ ＬＥＤバックライト部
３０８ 液晶制御部
３０９ Ｈ−ドライバ
３１０ Ｖ−ドライバ
３１１ 液晶パネル

Claims (16)

1. １フレームを複数分割して得られた複数のサブフィールド毎に、異なる色の光を順次切換えて放出するバックライトと、
   前記バックライトから放出された光が照射され、該バックライトからの光の色に対応した色の映像信号が順次供給されるともに、該バックライトからの光を前記供給された映像信号に応じて画素毎に制御する表示パネルと、
   を有するフィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、
   前記１フレームにおいて前記表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された前記映像信号の特徴に基づいて、少なくとも前記１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序とを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１記載の映像表示装置において、前記検出部は、前記各色の映像信号の特徴として、前記映像信号の各色について、最大階調を持つ画素の個数をそれぞれ検出することを特徴とする映像表示装置。
3. 請求項２記載の映像表示装置において、前記制御部は、前記検出部により検出された前記最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順に、前記１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を並び替えるように制御することを特徴とする映像表示装置。
4. 請求項３に記載の映像表示装置において、前記制御部は、あるフレームにおいて前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を、前記最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順の一方で並び替えた場合、これに続くフレームでは他方の順で並び替えることを特徴とする映像表示装置。
5. 請求項１記載の映像表示装置において、前記表示パネルの表示領域が複数の領域に分割され、前記検出部は、前記複数の領域毎に、前記各サブフィールドにおいて前記表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴をそれぞれ検出し、更に前記制御部は、前記複数の領域毎に、前記１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を制御することを特徴とする映像表示装置。
6. 請求項２記載の映像表示装置において、前記表示パネルの表示領域が複数の領域に分割され、前記制御部は、前記複数の領域毎に、前記検出部で検出された前記最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順に、前記１フレームにおける前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を制御することを特徴とする映像表示装置。
7. 請求項６に記載の映像表示装置において、前記制御部は、あるフレームのある領域において前記バックライトの発光色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を、前記最大階調を持つ画素の個数が多い色の順または少ない色の順の一方で並び替えた場合、これに続くフレームの同一領域では他方の順で並び替えることを特徴とする映像表示装置。
8. 請求項１記載の映像表示装置において、前記バックライトは、前記複数の色として、赤、青及び緑の色の光をそれぞれ放出する３色の発光ダイオードを含むことを特徴とする映像表示装置。
9. １フレームを複数分割して得られた複数のサブフィールド毎に、異なる色の光を順次切換えて放出するバックライトと、
   前記バックライトから放出された光が照射され、該バックライトからの光の色に対応した色の映像信号が順次供給されるともに、該バックライトからの光を前記供給された映像信号に応じて画素毎に制御する表示パネルと、
   を有するフィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、
   前記表示パネルの表示領域を分割した複数の領域毎に、前記１フレームにおいて前記表示パネルに供給される前記各色の映像信号の特徴を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記領域毎の特徴に応じて、各領域におけるサブフィールド相互間の前記表示パネルの光制御量変化が小さくなるように、前記バックライトから放出される光の色の順序と前記表示パネルに供給される映像信号の色の順序を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
10. 請求項９記載の映像表示装置において、
    更に、前記各サブフィールドにおいて前記表示パネルに供給される各色の映像信号を補正するための映像信号処理部を備え、
    前記検出部は、前記映像信号の特徴としての当該映像信号の階調値を検出し、
    前記映像信号処理部は、前記検出部で検出された前記映像信号の階調値に基づいて係数ｋを演算し、該係数ｋを前記該領域内の各画素の階調値に乗算することにより映像信号を補正することを特徴とする映像表示装置。
11. 請求項１０記載の映像表示装置において、前記映像信号処理部は、前記係数ｋを、予め定められた階調の上限値と前記検出部で検出された前記映像信号の最大階調値との商を演算することにより求めることを特徴とする映像表示装置。
12. 請求項１０記載の映像表示装置において、前記係数ｋは、予め定められた階調の上限値と前記検出部で検出された前記映像信号の最大階調値との商以下で、かつ１以上の値を持つことを特徴とする映像表示装置。
13. 請求項９記載の映像表示装置において、前記検出部は、前記映像信号の特徴として、前記各領域における最大階調を持つ色、および／または該領域内に含まれる各画素おいて、色毎の階調値の和を検出することを特徴とする映像表示装置。
14. 請求項９に記載の映像表示装置において、隣接する前記領域毎に、前記サブフィールド間の前記表示パネルの光制御量変化方向を変えることを特徴とする映像表示装置。
15. 請求項９に記載の映像表示装置において、前記バックライトは、少なくとも赤、青及び緑を色の光を放出する３色の発光ダイオードを含むことを特徴とする映像表示装置。
16. １フレームを複数のサブフィールドで構成されており、該フィールド単位で発光色を順次切換えるバックライトと、該フィールド単位で透過率が制御される透過型表示パネルとを備えたフィールドシーケンシャル方式の映像表示装置において、
    前記１フレームの入力映像信号から複数の表示領域毎に当該映像信号の特徴を検出する特徴検出部と、
    前記検出部により検出された前記表示領域毎の特徴に応じて、各表示領域におけるサブフィールド間の前記透過型表示パネルの透過率変化が小さくなるように、前記バックライトの発光色と輝度を前記領域毎に制御するとともに前記透過型表示パネルを制御する制御部と、を備えることを特徴とする映像表示装置。

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