JP2015049487A - 画像処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透過型の表示パネルとバックライトからなる画像表示装置において、フリッカの抑制と残像感の抑制とを両立させる。【解決手段】画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、第１のフレーム画像の次の第２のフレーム画像が第１のフレーム画像より明るい場合、第２のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第２のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置。【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトによる輝度制御を行う画像処理装置及びその制御方法に関するものである。

画像表示装置として透過型の液晶パネルとバックライトを組み合わせたものが主流になってきている。しかし、液晶は応答速度が遅く、残像感が発生する場合がある。そのため、バックライトをフレーム周波数に合わせて消灯することで、残像感を軽減する技術がある。このような技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２０１２−１５５０５９号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、残像感は軽減されるが、バックライトをフレーム周波数に合わせて消灯する期間があるためフリッカが目立つ場合がある。
そのため、画像のフレーム周波数より高い周波数でバックライトを点灯及び消灯させることでフリッカを軽減する方法が考えられる。しかし、高い周波数でバックライトを点灯及び消灯させると残像感を軽減する効果が低くなる。

そこで、本発明は、透過型の表示パネルとバックライトからなる画像表示装置において、フリッカの抑制と残像感の抑制とを両立させることを目的とする。

本発明は、画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、第１のフレーム画像の次の第２のフレーム画像が第１のフレーム画像より明るい場合、第２のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第２のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置である。

本発明は、画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
を備える画像表示装置の制御方法であって、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、第１のフレーム画像の次の第２のフレーム画像が第１のフレーム画像より明るい場合、第２のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第２のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置の制御方法である。

本発明によれば、透過型の表示パネルとバックライトからなる画像表示装置において、フリッカの抑制と残像感の抑制とを両立させることができる。

実施例１に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図 実施例１に係るバックライト制御値を適用するタイミングを説明する図 実施例１に係る統計量検出部１０４の回路ブロック図 実施例１に係るバックライト制御値作成部１０６の処理のフローチャート 実施例１における暗部面積とバックライト制御値の特性を示す図 バックライトをフレーム周波数に合わせて消灯する方法を説明する図 フレーム周波数より高い周波数でバックライトを点灯する方法を説明する図 実施例１でバックライト制御を行う方法を説明する図 実施例２に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図 実施例２に係る統計量検出部２０４の回路ブロック図 実施例２に係る画像領域について説明する図 実施例２の分割バックライト制御値作成部２０６の処理のフローチャート 実施例２に係るバックライトモジュール２０８を説明するための図 実施例３に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図 実施例３で液晶応答が速い場合のバックライト制御を説明する図 実施例３で液晶応答が遅い場合のバックライト制御を説明する図

（実施例１）
以下、本発明による画像表示装置及びその制御方法の実施例について、図を用いて説明する。
図１は実施例１に係る画像表示装置の機能ブロック図を示している。図１に示す画像処理装置１００は、画像遅延部１０１、液晶駆動回路部１０２、表示パネル１０３、統計量検出部１０４、シーン変化量算出部１０５、バックライト制御値作成部１０６、バックライト制御部１０７、及びバックライトモジュール１０８を備える。
以上のように構成された本実施例の画像表示装置の動作を以下で説明する。

画像遅延部１０１は、画像データ（画像信号）を２フレーム分、メモリ（記憶装置）に蓄え、２フレーム分遅延させた画像データを液晶駆動回路部１０２に出力する。
本実施例では、図２のように、入力画像の統計量を取得し、統計量に応じてバックライト制御値を作成する。
例えば、フレームＮの統計量からバックライト制御値を作成する場合、フレームＮ＋１が入力されている期間にバックライト制御値の作成が行われる。

そのため、画像遅延部１０１では２フレーム遅延させることで、フレームＮの統計量から作成したバックライト制御値をフレームＮの表示時に適用することができる。遅延量は、統計量を取得したフレームの表示時にその統計量から作成したバックライト制御値を適用できる値であればよい。例えば、フレームＮの統計量を取得し、フレームＮ＋１が入力されるまでの期間にバックライト制御値を作成できる場合は、遅延量は１でよい。
液晶駆動回路部１０２は、入力画像に応じて表示パネル１０３の液晶素子を駆動するデータを表示パネル１０３に出力する。本実施例では、画像表示のフレームレート（フレーム周波数）は６０フレーム／秒とする。表示パネル１０３は、バックライトからの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する装置であり、本実施例では液晶パネルである。

図３に統計量検出部１０４の回路ブロック図を示す。統計量検出部１０４は、全画面輝度ヒストグラム検出部１１と、ＡＰＬ（average picture level）検出部１２から構成さ
れている。
全画面輝度ヒストグラム検出部１１は、入力画像から全画面輝度ヒストグラムHaを取得する。全画面輝度ヒストグラムHaは、０〜２５５階調の階調毎の画素数をカウントしたものとする。取得された全画面輝度ヒストグラムHaは、バックライト制御値作成部１０６に出力される。

ＡＰＬ検出部１２は、入力画像（フレーム画像）の明るさの指標として、ＡＰＬ値ａを取得する。ＡＰＬ値ａは、画像データの輝度値を総画素数分積算し、総画素数で除算することで求める。また、ＡＰＬ値ａは、０〜２５５の８ビット精度で算出するものとする。取得されたＡＰＬ値ａは、シーン変化量算出部１０５に出力される。

シーン変化量算出部１０５は、ＡＰＬ検出部１２で得られた入力画像（第２のフレーム画像）のＡＰＬ値ａと、１フレーム前の入力画像（第１のフレーム画像）のＡＰＬ値a_oldと、からシーン変化量a_diffを求める。シーン変化量a_diffはバックライト制御値作成
部１０６に出力される。シーン変化量a_diffは、入力画像がどのように変化したかを表す値である。シーン変化量a_diffは下記式１で求める。

a_diff=a-a_old ・・・（式１）

本実施例では、入力画像がどのように変化したかに応じて、バックライト制御値作成部１０６でバックライト制御値を作成する。入力画像がどのように変化したかを示す指標として、シーン変化量a_diffを算出する。シーン変化量a_diffは、暗いシーンから明るいシーンに変化すると大きい値となる。また、あまりシーンの明るさが変化しない場合は０に近い値となり、明るいシーンから暗いシーンになると値は小さくなる（負値でかつ、絶対値が大きくなる）。

バックライト制御値作成部１０６は、全画面輝度ヒストグラムHaと、シーン変化量a_diffと、１フレーム前のバックライト制御値bl_g_oldから、バックライト制御値bl_gを求める。全画面輝度ヒストグラムHaは、全画面輝度ヒストグラム検出部１１で取得したものである。シーン変化量a_diffは、シーン変化量算出部１０５で算出したものである。

算出したバックライト制御値bl_gはバックライト制御部１０７に出力される。バックライト制御値bl_gは、バックライトの点灯期間と消灯期間の割合(デューティ比)を制御する値であり、バックライト制御値bl_gが大きい程バックライトの点灯期間が長くなる（輝度が高くなる）。

バックライト制御値作成部１０６の処理フローを図４に示す。
ステップＳ１０１で、バックライト制御値作成部１０６は、全画面輝度ヒストグラムHaより暗部面積Sdを算出する。更に、バックライト制御値作成部１０６は、図５のような変換特性より、暗部面積Sdからバックライト制御値bl_gを算出し、ステップＳ１０２へ進む。

暗部面積Sdは、全画面輝度ヒストグラムHaより下記式２で算出する。暗部面積Sdは、画像中の暗い部分の面積を表す値である。
式２において、Hdは全画面輝度ヒストグラムHaで黒レベル閾値th_bより小さい階調の画素数を積算した値、Hsは全画面輝度ヒストグラムHaの総画素数である。黒レベル閾値th_b
は任意に調整できるパラメータである。

Sd=Hd/Hs ・・・（式２）

図５の変換特性は下記式３で表わされる。本実施例では、暗部面積が大きい程、バックライトを暗くし、暗部面積が小さい程、バックライトを明るくする処理を行う。そのため、暗部面積Sdが大きい程、バックライト制御値bl_gは小さい値となり、暗部面積Sdが小さい程、バックライト制御値bl_gは大きい値となる。

式３において、th_Sd1、th_Sd2は調整用の閾値、g_minはバックライト制御値bl_gの最
小値、g_maxはバックライト制御値bl_gの最大値であり、任意に調整できるパラメータで
ある。

(A)Sd<th_Sd1の場合
bl_g=g_max
(B)Sd≧th_Sd1かつSd<th_Sd2の場合
bl_g=(g_min-g_max)×(Sd-th_Sd1)/(th_Sd2-th_Sd1)+g_max
(C)Sd≧th_Sd2の場合
bl_g=g_min
・・・（式３）

ステップＳ１０２で、バックライト制御値作成部１０６は、シーン変化量a_diffが閾値diff_thより小さいか判定する。シーン変化量a_diffが閾値diff_thより小さい場合（yes
）、ステップＳ１０３へ進む。シーン変化量a_diffが閾値diff_th以上の場合（no）、す
なわち現フレームが前フレームより閾値以上明るい場合、ステップＳ１０４へ進む。閾値diff_thは任意に調整できるパラメータである。

ステップＳ１０３では、bl_g_old＝bl_gに値を更新し処理を終了する。すなわち、現フレームから求めたバックライト制御値を現フレームの表示に適用するとともに、現フレームから求めたバックライト制御値を次回のフローで「前フレームのバックライト制御値」として用いるために保持する。
ステップＳ１０４では、bl_g＝bl_g_oldに値を更新しステップＳ１０３へ進む。すなわち、保存されている前フレームのバックライト制御値を、現フレームのバックライト制御値として用いて現フレームの表示に適用する。

本実施例では、暗いシーンから明るいシーンに変化した場合、明るいシーンの最初のフレームでは、１フレーム前の暗いシーンの統計量から作成したバックライト制御値bl_g_oldをバックライト制御値bl_gとする。
この方法により、フリッカを生じさせないようバックライトの点灯と消灯の周波数をフレーム周波数より高い周波数としても、残像感を軽減する効果の低下を抑制できる。このことを以下で説明する。

図６、図７、図８は、フレームＮからフレームＮ＋１では暗いシーンから明るいシーンに変化し、フレームＮ＋４で明るいシーンから暗いシーンに変化する例である。
まず、参考として従来技術のようにバックライトをフレーム周波数に合わせて消灯する方法を適用した場合について図６に示す。

図６中のグラフｈは、液晶応答を表している。グラフｈの高さは、液晶素子の透過率を
表す。暗いシーンから明るいシーンに変化した場合は１フレーム期間程度の時間をかけて徐々に明るくなり、明るいシーンから暗いシーンに変化した場合も同様に１フレーム期間程度の時間をかけて徐々に暗くなることを示している。

図６中のグラフｂ１は、バックライトの点灯波形を表しており、フレーム周波数に合わせて点灯と消灯を繰り返していることを示している。グラフｂ１の高さは、バックライト輝度を表す。
図６中のグラフｏ１は、液晶に表示される画像の明るさを表しており、ｈとｂ１を乗算することで求められる。フレームＮでは暗い画像が表示される期間と何も表示されない期間があり、フレームＮ＋１では明るい画像が表示される期間と何も表示されない期間があることがわかる。

図６の従来の方法では、フレームＮ＋１においてバックライトが消灯している期間中に液晶の透過率が徐々に高くなるため、グラフｈに示すように液晶の応答速度が遅くても、残像感が軽減される。しかし、バックライトをフレーム周波数に合わせて消灯するため、フリッカが生じる場合がある。

次に、参考として従来技術を用いて、フレーム周波数より高い周波数でバックライトを点灯させる方法を適用した場合について図７に示す。図７では、フリッカを軽減するため、フレーム周波数６０Ｈｚより高い周波数の１８０Ｈｚでバックライト制御を行うとする。
図７中のグラフｂ２は、バックライトの点灯波形を表しており、暗いシーンではバックライトを点灯する期間を短くし、明るいシーンではバックライトを点灯する期間を長くしていることを示している。

図７中のグラフｏ２は、液晶に表示される画像を表しており、ｈとｂ２を乗算することで求められる。暗いシーンでは暗い画像が表示される期間と何も表示されない期間があり、明るいシーンでは徐々に明るい画像が表示される期間と何も表示されない期間があることを示している。

図７の従来の方法では、図６の方法よりバックライトの点灯周波数が高いため、フリッカは生じにくい。しかし、フレームＮ＋１において、透過率が徐々に高くなる液晶の応答期間中において、バックライトを点灯させている期間が、図６の方法よりも長い。そのため徐々に明るくなる液晶の応答が視認されやすく、残像感が生じる場合がある。

図８は本実施例を適用した場合について説明する図である。本実施例では、明るいシーンに変化したフレームＮ＋１では、変化する前のフレームＮのバックライト制御値bl_gを適用する。

図８中のグラフｂ３は、バックライトの点灯波形を表しており、図７中のグラフｂ２と同様に、暗いシーンではバックライトを点灯する期間を短くし、明るいシーンではバックライトを点灯する期間を長くしていることを示している。また、図７と同様に、フレーム周波数６０Ｈｚより高い周波数の１８０Ｈｚでバックライト制御を行う。しかし、本実施例では、暗いシーンから明るいシーンに変化したフレームＮ＋１を表示するフレーム期間では、全ての点灯及び消灯について、１フレーム前の暗いシーンであるフレームＮと同様のバックライト制御値bl_gを適用する。

図８中のグラフｏ３は、液晶に表示される画像を表しており、ｈとｂ３を乗算することで求められる。本実施例では、フレームＮ＋１において、透過率が徐々に高くなる液晶の応答期間中において、バックライトを点灯させる期間が、図７の方法よりも短い。そのた
め、徐々に明るくなる液晶の応答が見えにくくなり、残像感を軽減できる。さらに、バックライト制御の周波数がフレーム周波数より高いため、バックライトを消灯する間隔が短く、フリッカも生じにくい。

フレームＮ＋１において、バックライトを点灯する期間が短いため、フレームＮ＋１は本来表示したい明るさより暗く表示される。しかし、本来より暗くなるフレームは１フレーム分だけであるため、人間の目にはほとんど視認されない。

また、明るいシーンから暗いシーンに変化した場合、シーン変化量a_diffは小さい値となるので、ステップＳ１０２において閾値diff_thより小さいと判定される。そのため、
現フレームの暗いシーンの画像の統計量から作成したバックライト制御値bl_gを現フレームのバックライト制御にそのまま適用する。この場合、フレームＮ＋４において、暗いシーンに合わせてバックライトを点灯する期間が短く設定されるため、徐々に暗くなる液晶の応答は視認されにくく、残像感は大きくならない。

バックライト制御部１０７は、バックライト制御値作成部１０６で算出したバックライト制御値をバックライトモジュール１０８へ設定する。
本実施例では、バックライト制御の周波数は、１８０Ｈｚとする。バックライト制御の周波数はフレーム制御の周波数より高ければこの例に限らない。
バックライトモジュール１０８は、バックライト制御部１０７の制御に従ってバックライトを点灯する。

以上述べたように、本実施例によれば、暗いシーンから明るいシーンへ変化した場合に、暗いシーンに適用していたバックライト制御値を、明るいシーンの最初のフレームの表示時にも適用する。このように、フレーム画像の明るさに応じたバックライト制御において、明るいフレーム画像を表示するタイミングに対し、明るいフレーム画像に応じてバックライト輝度を高くするタイミングを遅延させる。これにより、フリッカを生じさせないようバックライトを高い周波数で点灯しながらも、残像感を軽減することができる。

（実施例２）
本実施例では、バックライトが個別に輝度を制御可能な複数のブロックにより構成されている場合について説明する。
図９は本実施例の画像表示装置の機能ブロック図を示している。画像処理装置２００は、画像遅延部１０１、液晶駆動回路部１０２、表示パネル１０３、統計量検出部２０４、分割シーン変化量算出部２０５、分割バックライト制御値作成部２０６、分割バックライト制御部２０７、及びバックライトモジュール２０８を備える。
実施例１で用いた図１と同じブロックには同じ符号を付した。以下、実施例１と同様の処理を行うブロックについては説明を省略する。
図１０は統計量検出部２０４の回路ブロック図である。統計量検出部２０４は、分割輝度ヒストグラム検出部２１と、分割ＡＰＬ検出部２２から構成されている。

分割輝度ヒストグラム検出部２１は、入力画像Ｉを複数の画像領域に分割し、画像領域毎に輝度ヒストグラムを取得する。ｉ番目の画像領域の輝度ヒストグラム（分割輝度ヒストグラムという）をHd(i)とする。本実施例では、図１１のように入力画像Ｉを横５×縦
３＝１５個の画像領域ｄ０〜ｄ１４に分割するものとする。従って、分割輝度ヒストグラム検出部２１は、１５個の分割輝度ヒストグラムHd(0)〜Hd(14)を取得する。分割輝度ヒ
ストグラムHd(i)は０〜２５５階調の階調毎の画素数をカウントしたものとする。取得さ
れた分割輝度ヒストグラムHd(0)〜Hd(14)は、分割バックライト制御値作成部２０６に出
力される。

分割ＡＰＬ検出部２２は、分割輝度ヒストグラム検出部２１と同様に、入力画像Ｉを複数の画像領域に分割し、画像領域毎の分割ＡＰＬ値ad(i)を検出する。従って、分割ＡＰ
Ｌ検出部２２は、１５個の分割ＡＰＬ値ad(0)〜ad(14)を取得する。分割ＡＰＬ値ad(i)は、各画像領域di内の画素の輝度値を積算し、各画像領域di内の総画素数で除算することで求める。また、分割ＡＰＬ値ad(i)は、０〜２５５の８ビット精度で取得するものとする
。取得された分割ＡＰＬ値ad(i)は、分割シーン変化量算出部２０５に出力される。

分割シーン変化量算出部２０５は、分割ＡＰＬ検出部２２で得られた入力画像の分割ＡＰＬ値ad(i)と、１フレーム前の分割ＡＰＬ値ad_old(i)から分割シーン変化量a_diff(i)
を求める。分割シーン変化量ad_diff(i)は分割バックライト制御値作成部２０６に出力される。分割シーン変化量ad_diff(i)は、入力画像が各画像領域でどのように変化したかを表す値である。分割シーン変化量ad_diff(i)は下記式４で求める。

ad_diff(i)=ad(i)-ad_old(i) ・・・（式４）

本実施例では、分割バックライト制御値作成部２０６で、入力画像が各画像領域でどのように変化したかに応じて分割バックライト制御値を作成するために、各画像領域の分割シーン変化量ad_diff(i)が算出される。

分割バックライト制御値作成部２０６は、分割輝度ヒストグラムHd(i)と、分割シーン
変化量ad_diff(i)と、１フレーム前の分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)から分割バ
ックライト制御値bl_g_d(i)を求める。分割輝度ヒストグラムHd(i)は、分割輝度ヒストグラム検出部２１で検出したものである。分割シーン変化量ad_diff(i)は、分割シーン変化量算出部２０５で算出したものである。
分割バックライト制御値bl_g_d(i)の求め方は、実施例１のバックライト制御値作成部
１０６によるバックライト制御値bl_gの求め方を画像領域毎に行えばよい。

分割バックライト制御値作成部２０６の処理フローを図１２に示す。
ステップＳ２０１で、分割バックライト制御値作成部２０６は、変数ｉを０で初期化しステップＳ２０２へ進む。
ステップＳ２０２で、分割バックライト制御値作成部２０６は、下記式５、式６で分割バックライト制御値bl_g(i)を算出し、ステップＳ２０３へ進む。

Sd_d(i)=Hd_d(i)/Hs_d(i) ・・・（式５）

式５により、分割暗部面積Sd_d(i)を求める。分割暗部面積Sd_d(i)は画像領域中の暗い部分の面積を表す値である。Hd_d(i)は分割輝度ヒストグラムHd(i)で黒レベル閾値th_bより小さい階調の画素数を積算した値、Hs_d(i)は各画像領域の分割輝度ヒストグラムHd(i)の総画素数である。黒レベル閾値th_bは任意に調整できるパラメータである。

(A)Sd_d(i)<th_Sd1の場合
bl_g=g_max
(B)Sd_d(i)≧th_Sd1かつSd_d(i)<th_Sd2の場合
bl_g=(g_min-g_max)×(Sd_d(i)-th_Sd1)/(th_Sd2-th_Sd1)+g_max
(C)Sd_d(i)≧th_Sd2の場合
bl_g=g_min
・・・（式６）

式６は、実施例１の式３と同様で、暗部面積Sdの代わりに分割暗部面積Sd_d(i)を用い
て、画像領域毎の分割バックライト制御値bl_g_d(i)を求める。
式６において、th_Sd1、th_Sd2は調整用の閾値、g_min、g_maxはそれぞれ分割バックライト制御値bl_g_d(i)の最小値、最大値であり、任意に調整できるパラメータである。

ステップＳ２０３で、分割バックライト制御値作成部２０６は、分割シーン変化量ad_diff(i)が閾値diff_thより小さいか判定する。分割シーン変化量ad_diff(i)が閾値diff_thより小さい場合（yes）、ステップＳ２０４へ進む。分割シーン変化量ad_diff(i)が閾値diff_th以上の場合（no）、ステップＳ２０６へ進む。閾値diff_thは任意に調整できるパ
ラメータである。

ステップＳ２０４で、分割バックライト制御値作成部２０６は、bl_g_old_d(i)＝bl_g_d(i)に値を更新し、ステップＳ２０５へ進む。すなわち、現フレームのバックライト制御値を、次回のフローで「前フレームのバックライト制御値」として用いるために、前フレームのバックライト制御値として保存する。

ステップＳ２０５で、分割バックライト制御値作成部２０６は、全ての画像領域についてバックライト制御値の作成処理を終えたか判定する。ここでは、分割バックライト制御値作成部２０６は、ｉ＝１４であるか判定する。ｉ＝１４である場合（yes）、すなわち
全ての画像領域についてバックライト制御値の作成処理を終えた場合、処理を終了する。ｉが１４でない場合（no）、すなわち全ての画像領域についてバックライト制御値の作成処理を終えていない場合、ステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０６で、分割バックライト制御値作成部２０６は、bl_g_d(i)＝bl_g_old_d(i)に値を更新しステップＳ２０４へ進む。すなわち、保存されている前フレームのバックライト制御値を、現フレームのバックライト制御値として用いて現フレームの表示に適用する。

ステップＳ２０７で、分割バックライト制御値作成部２０６は、i=i+1に値を更新しス
テップＳ２０３へ進む。
分割バックライト制御部２０７は、分割バックライト制御値作成部２０６で算出した分割バックライト制御値bl_g_d(i)をバックライトモジュール２０８へ設定する。実施例１
のバックライト制御部１０７と同様の処理を画像領域毎に行う。すなわち、分割バックライト制御部２０７は、バックライト制御値bl_gの代わりに画像領域毎に分割バックライト制御値bl_g_d(i)を設定する。

バックライトモジュール２０８は、分割バックライト制御部２０７の制御に従ってバックライトを点灯する。
バックライトモジュール２０８は、図１３のように、複数の光源を有しており、それぞれ独立に発光量を制御できる。
本実施例では、バックライトモジュール２０８は、光源を横１０個×縦６個＝６０個有しており、図１３のように４個の光源を一つの制御ブロックとし、横５×縦３＝１５個の制御ブロック毎に発光量を制御する。各制御ブロックが上述の各画像領域に対応する。
例えばバックライト制御値bl_g_d(0)は、図１３の制御ブロック３１に含まれる４個の
光源の制御に適用され、バックライト制御値bl_g_d(1)は、図１３の制御ブロック３２に
含まれる４個の光源の制御に適用される。

バックライトモジュールが、例えば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤで構成されている場合、光源の色毎に（各色のＬＥＤ毎に）本実施例のバックライト制御を適用して
も良い。
以上述べたように、本実施例によれば、入力画像のブロック毎の変化に応じてバックライト制御値を設定することで、ブロック毎にフリッカを生じさせず、かつ残像感を軽減することができる。

（実施例３）
本実施例では、液晶の応答速度に応じてバックライト制御値を制御することで、より高精度にバックライト制御を行う例を説明する。
図１４は本実施例の画像表示装置の機能ブロック図を示している。図１４に示す画像処理装置３００は、画像遅延部１０１、液晶駆動回路部１０２、表示パネル１０３、統計量検出部１０４、シーン変化量算出部１０５、バックライト制御値作成部３０６、バックライト制御部３０７、及びバックライトモジュール２０８を有する。
実施例１、実施例２で用いた図１、図９と同じブロックには同じ符号を付した。以下、実施例１、実施例２と同様の処理を行うブロックについては説明を省略する。

バックライト制御値作成部３０６は、分割輝度ヒストグラムHd(i)と、分割シーン変化
量ad_diff(i)と、１フレーム前の分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)と、から分割バ
ックライト制御値bl_g_d(i)を求める。分割輝度ヒストグラムHd(i)は、分割輝度ヒストグラム検出部２１で検出したものである。分割シーン変化量ad_diff(i)は、分割シーン変化量算出部２０５で算出したものである。

本実施例では、バックライト制御部３０７で、液晶の応答速度ｖに応じて、現フレームに応じた分割バックライト制御値bl_g_d(i)又は前フレームに応じた分割バックライト制
御値bl_g_old_d(i)のどちらかを適用する。液晶の応答速度ｖは、画像データの変化に対
する表示パネルのバックライトからの光の変調の応答速度である。そのため、分割バックライト制御値作成部３０６は、分割バックライト制御値bl_g_d(i)及びbl_g_old_d(i)をバックライト制御部３０７に出力する。
バックライト制御部３０７は、分割バックライト制御値作成部３０６で算出した分割バックライト制御値bl_g_d(i)又はbl_g_old_d(i)をバックライトモジュール２０８へ設定する。

実施例２の分割バックライト制御部２０７とは異なり、バックライト制御部３０７は、液晶の応答速度ｖに応じて分割バックライト制御値bl_g_d(i)又はbl_g_old_d(i)のどちらかをバックライトモジュール２０８へ設定する。
実施例１、実施例２では、暗いシーンから明るいシーンに変わった場合、明るいシーンの最初のフレームでは、１フレーム前の暗いシーンの統計量から作成したバックライト制御値を適用した。

例えば、図８の場合、暗いシーンから明るいシーンに変化したフレームＮ＋１では、暗いシーンであるフレームＮの統計量から作成したバックライト制御値を、フレームＮ＋１のフレーム期間中の全てのバックライト制御（３回）に適用した。これに対し本実施例では、図１５の液晶応答のグラフｈ１に示すように、液晶の応答速度ｖ１が速い場合、フレームＮ＋１のフレーム期間内の時点ｔ１で液晶の応答が完了する。従って、フレームＮ＋１のフレーム期間内の時点ｔ１で、フレームＮ＋１から作成したバックライト制御値を適用しても、残像感は発生しない。

そこで、図１５のように液晶の応答速度が速い場合、本実施例では、明るいシーンに変わった１フレーム目（Ｎ＋１）のフレーム期間内の時点ｔ１において、明るいシーンのフレームＮ＋１から作成したバックライト制御値bl_g_d(i)を適用する。このような処理に
より、明るいシーンに変わったフレームＮ＋１において、実施例１、実施例２の場合と比
較してバックライトを点灯する期間が長くなり、本来表示したい明るさに近い明るさでフレームＮ＋１を表示できる。

一方、図１６の液晶応答のグラフｈ２に示すように、液晶の応答速度ｖ２が遅い場合、フレームＮ＋１のフレーム期間内には液晶の応答が完了しない。そのため、フレームＮ＋１の次のフレームＮ＋２で、フレームＮ＋２から作成したバックライト制御値bl_g_d(i)
を適用すると、残像感が生じる場合がある。
そこで、図１６のように液晶の応答速度が遅い場合、本実施例では、明るいシーンに変わった２フレーム目（Ｎ＋２）のフレーム期間内の時点ｔ２において、暗いシーンのフレームＮから作成したバックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用する。このような処理によ
り、液晶の応答速度が遅い場合でも、残像感が生じることを抑制できる。

バックライト制御部３０７は、暗いシーンのフレームから作成した分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を、明るいシーンに変わった後に所定の遅延回数分適用する。そして
、その後、明るいシーンのフレームから作成したバックライト制御値bl_g_d(i)を適用す
る。ここで、遅延回数とは、暗いシーンのフレームから作成した分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用する回数ntである。遅延回数ntは、応答速度ｖと、バックライトの
制御周波数bl_fより下記式７で算出する。この式において、応答速度ｖは時間の次元を持つ量であり、液晶が応答開始してから応答完了するまでの時間として定義する。

nt=1+v/(1/bl_f) ・・・（式７）

式７において、演算結果の小数点は切り捨てる。
遅延回数ntは、応答速度ｖとバックライトの制御周波数bl_fによって決まるため、フレーム毎に求める必要はなく、予め求めておけばよい。表示モードの切り替え等によりバックライト制御周波数が可変の画像表示装置の場合には、各バックライト制御周波数について適切な遅延回数を予め求めておき、表示モードに応じて使い分ければよい。

例えば、図１５のように、バックライトの制御周波数bl_fが１８０Ｈｚ、液晶の応答速度ｖが１０ｍｓｅｃの場合、遅延回数ntは２となる。従って、フレームＮ＋１のフレーム期間内において２回、分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用し、フレームＮ＋１
のフレーム期間内の残り１回は分割バックライト制御値bl_g_d(i)を適用する。

また、図１６のように、バックライトの制御周波数bl_fが１８０Ｈｚ、液晶の応答速度ｖが２０ｍｓｅｃの場合、遅延回数ntは４となる。従って、フレームＮ＋１のフレーム期間内においては３回、分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用する。そして、フレ
ームＮ＋２のフレーム期間内においては１回、分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を
適用し、残り２回はバックライト制御値bl_g_d(i)を適用する。
以上述べたように、本実施例によれば、液晶の応答速度に応じてバックライト制御値を制御することで、より高精度にバックライト制御ができ、フリッカの抑制と残像感の軽減を両立することができる。

なお、上記実施例では、フレーム画像内の暗部面積に応じてバックライト制御値を決定する例を示したが、フレーム画像内の最も高い輝度に応じてバックライト制御値を決定するようにしても良い。また、フレーム画像に応じたバックライト制御値の決定方法は、フレーム画像が明るいほどバックライト輝度が高くなるような決定方法であってもよい。

１０３：表示パネル、１０６：バックライト制御値作成部、１０７：バックライト制御部、１０８：バックライトモジュール

Claims (20)

1. 画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
   前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
   画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、第１のフレーム画像の次の第２のフレーム画像が第１のフレーム画像より明るい場合、第２のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第２のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記制御手段は、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の少なくとも初めの１回の前記発光手段の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御手段は、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の前記発光手段の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記制御手段は、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の初めの点灯と消灯から所定の遅延回数分の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用し、
   前記遅延回数は、画像データの変化に対する前記表示手段の光の変調の応答速度に応じて決められる請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記応答速度が遅いほど、前記遅延回数は多くなる請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記遅延回数は、前記応答速度と、前記発光手段の点灯と消灯の周波数と、に応じて決められる請求項４又は５に記載の画像表示装置。
7. 前記発光手段の点灯と消灯の周波数が高いほど、前記遅延回数は多くなる請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記発光手段が１フレーム期間に点灯と消灯を行う回数より前記遅延回数の方が多い場合、前記制御手段は、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間の後の前記発光手段の点灯と消灯についても、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項４〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記制御手段は、第１のフレーム画像に比べて第２のフレーム画像が閾値以上明るい場合に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 前記発光手段は、独立に発光量を制御可能な複数の制御ブロックからなり、
    前記制御手段は、各制御ブロックに対応するフレーム画像内の画像領域の明るさに応じて、制御ブロック毎に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
    前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と
    、
    を備える画像表示装置の制御方法であって、
    画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御工程を有し、
    前記制御工程では、第１のフレーム画像の次の第２のフレーム画像が第１のフレーム画像より明るい場合、第２のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第２のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置の制御方法。
12. 前記制御工程では、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の少なくとも初めの１回の前記発光手段の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項１１に記載の画像表示装置の制御方法。
13. 前記制御工程では、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の前記発光手段の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項１１に記載の画像表示装置の制御方法。
14. 前記制御工程では、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間内の初めの点灯と消灯から所定の遅延回数分の点灯と消灯について、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用し、
    前記遅延回数は、画像データの変化に対する前記表示手段の光の変調の応答速度に応じて決められる請求項１１に記載の画像表示装置の制御方法。
15. 前記応答速度が遅いほど、前記遅延回数は多くなる請求項１４に記載の画像表示装置の制御方法。
16. 前記遅延回数は、前記応答速度と、前記発光手段の点灯と消灯の周波数と、に応じて決められる請求項１４又は１５に記載の画像表示装置の制御方法。
17. 前記発光手段の点灯と消灯の周波数が高いほど、前記遅延回数は多くなる請求項１５に記載の画像表示装置の制御方法。
18. 前記発光手段が１フレーム期間に点灯と消灯を行う回数より前記遅延回数の方が多い場合、前記制御工程では、第２のフレーム画像を表示するフレーム期間の後の前記発光手段の点灯と消灯についても、第１のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。
19. 前記制御工程では、第１のフレーム画像に比べて第２のフレーム画像が閾値以上明るい場合に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。
20. 前記発光手段は、独立に発光量を制御可能な複数の制御ブロックからなり、
    前記制御工程では、各制御ブロックに対応するフレーム画像内の画像領域の明るさに応じて、制御ブロック毎に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の画像表示装置の制御方法。

Images