(57)【要約】【課題】フレームの表示のためのメモリ素子の数の増大や遅延を招かずに表示のフレーム周波数を上げつつ、ローカル調光を実現する。【解決手段】映像信号の表す映像を表示するためのフレームを順次出力する映像信号取得部と、出力されたフレームにより映像を表示部に表示するための、バックライト部のそれぞれの区画に配置された光源の発光量を算出するローカル調光算出部と、フレームからサブフレームを生成し、フレームとサブフレームとを出力するフレーム補間部と、ローカル調光算出部による区画毎の光源の発光量に応じて、フレーム補間部が順次出力したフレームとサブフレームとが表す画像を表示部に表示する際のそれぞれの画素の光の透過率を調整する画素調整部と、を有する表示装置を提供する。【選択図】図１
2010231142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、
前記光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部と、
連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得し、フレームを順次出力する映像信号取得部と、
前記映像信号取得部が順次出力するフレームの画像の明るさに基づいて、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出するローカル調光部と、
前記ローカル調光部により算出された光の量に基づいて、前記光源を制御するバックライト制御部と、
前記映像信号取得部が順次出力するフレームからサブフレームを生成し、フレームとサブフレームとを順次出力するフレーム補間部と、
前記フレーム補間部により順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部により算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整する画素調整部と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記ローカル調光部は、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を、前記映像信号取得部がフレームを順次出力する周期と同じ周期で算出する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記画素調整部が前記フレーム補間部により順次出力されるフレームとサブフレームとを構成する画素の明るさを調整する周期は、前記ローカル調光部が前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出する周期よりも短い請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記フレーム補間部は、前記映像信号取得部が出力したフレームを出力した後に、サブフレームを出力する請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フレーム補間部は、
前記映像信号取得部が出力した連続する２フレームの差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された差分を前記２フレームのうち後のフレームに適用してサブフレームを生成するサブフレーム生成部と
を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記差分算出部は、差分として前記２フレームの動きベクトルを算出し、
前記サブフレーム生成部は、前記２フレームのうち後のフレーム内の画素の位置を前記サブフレーム生成部が算出する動きベクトルに従い移動させてサブフレームを生成する請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フレーム補間部は、前記差分算出部が動きベクトルを算出できないときには、前記２フレームのうち後のフレームをサブフレームとして生成する請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記フレーム補間部は、前記映像信号取得部が出力した連続する２フレームのそれぞれを保持可能な２つのフレームメモリを有し、
前記ローカル調光部は、前記２つのフレームメモリのうち、前記２フレームのうち後のフレームが記憶されているフレームメモリからフレームを読み出して、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出する請求項５に記載の表示装置。
【請求項９】
前記ローカル調光部は、
フレームの画素の明るさの分布を、前記複数の区画のそれぞれに対して求める分布算出部と、
前記複数の区画のそれぞれについて、前記分布において最も暗い画素の数から順に加算を行い、所定の画素数を超えたときの明るさを算出する輝度算出部と、
前記複数の区画のそれぞれについて、前記輝度算出部が算出した明るさと、その区画の周囲に配置された他の区画について前記輝度算出部が算出した明るさとの加重平均を算出する空間的調整部と、
前記複数の区画のそれぞれについて、前記算出された加重平均の時間平均を算出する時間的調整部と、
を有する請求項１から８の何れかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記画素調整部は、前記複数の区画のそれぞれについて、前記ローカル調光部により算出される光の量が、その区画で生成可能な光の量の最大量からの減少に応じて画素の透過量を大きくすることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の表示装置。
【請求項１１】
光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、
前記光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部と、
連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得し、フレームを順次出力する映像信号取得部と、
前記映像信号取得部が順次出力するフレームからサブフレームを生成し、前記フレームとサブフレームを順次出力するフレーム補間部と、
前記フレーム補間部が順次出力するフレームの映像の明るさに基づいて前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量と、前記フレーム補間部が順次出力するサブフレームの映像の明るさに基づいて前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量とを算出するローカル調光部と、
前記フレーム補間部により順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部により算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整する画素調整部と、
を有し、
前記画素調整部は、前記フレーム補間部により出力されるフレームの次に出力されるサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部が前記フレームの映像の明るさに基づいて算出する光の量と、に応じて透過率を調整する表示装置。
【請求項１２】
光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、前記光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部とを有する表示装置の動作方法であって、
取得した映像信号の表す映像を表示するためのフレームを順次出力し、
連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得してフレームを順次出力し、
前記順次出力されるフレームの画像の明るさに基づいて、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出し、
前記算出された光の量に基づいて、前記光源を制御し、
前記順次出力されるフレームからサブフレームを生成してフレームとサブフレームとを順次出力し、
前記順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、前記算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整することを特徴とする表示装置の動作方法。
【請求項１３】
前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量の算出の周期と、前記フレームを順次する出力する周期とが同じであることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の動作方法。
【請求項１４】
前記表示部の画素における光の透過率を調整する周期は、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量の算出の周期よりも短いことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の動作方法。
【請求項１５】
前記フレームと前記サブフレームとを順次出力する際には、前記サブフレームの出力は前記フレームの出力の間に行われることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の動作方法。
【請求項１６】
前記順次出力されるフレームにおいて連続する２フレームの差分を算出し、前記算出された差分を前記２フレームの後のフレームに適用してサブフレームを生成することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の動作方法。
【請求項１７】
前記表示部の画素における光の透過率の調整は、前記複数の区画のそれぞれについて、前記算出される光の量がその区画で生成可能な光の量の最大量からの減少に応じて画素の透過率を大きくすることを特徴とする請求項１２から請求項１６の何れかに記載の表示装置の動作方法。
【請求項１８】
光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、前記光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部とを有する表示装置の動作方法であって、
取得した映像信号の表す映像を表示するためのフレームを順次出力し、
前記順次出力されたフレームからサブフレームを生成してフレームとサブフレームとを順次出力し、
前記順次出力されるフレームの映像の明るさと前記順次出力されるサブフレームとの映像の明るさとに基づいて前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出し、
前記順次出力されるフレームの映像の明るさと前記順次出力されるサブフレームとの映像の明るさと、前記算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整するときに、
前記順次出力されるフレームの次に出力されるサブフレームの画素の明るさと、前記フレームの映像の明るさに基づいて算出される光の量と、に応じて透過率を調整することを特徴とする表示装置の動作方法。
【請求項１９】
前記表示部の画素における光の透過率を調整する周期は、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量の算出の周期と等しいことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び表示装置の動作方法に関する。特に、本発明は、バックライトで生成された光の透過量を次のフレームの表示まで維持して映像を表示する表示装置及び表示装置の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像を表示する装置として、液晶パネルを用いる表示装置が知られている。液晶パネルを用いる表示装置では、次のフレームの表示までの光の透過量を維持するホールド型の駆動が行われる。このため、動画を表示する場合には残像感や動画ボケを看者に与えることがある。そこで、入力された動画を構成するフレームを補間などして新たなフレームを生成して単位時間あたりに表示されるフレームの数を増加させ、表示のフレーム周波数を上げることによる解決方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、液晶パネルでは、完全にバックライトの光を透過しないようにすることが困難であり、若干の光の漏れが生ずることがある。このため、表示される映像のコントラストを上げるには困難が伴う。そこで、バックライトを複数の区画に分割し、それぞれの区画から生成される光によって表示が行われる映像の部分の明るさに応じて、その区画から生成される光の量を変更させる技術（ローカル調光）による解決方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、ローカル調光を用いると、不要な光の生成が減少するので、消費電力の低減も達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４２８３１号公報
【特許文献２】特開２００７−２８８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、表示のフレーム周波数を上げるためには数フレームの情報を保持する必要がある。また、ローカル調光に要する演算時間の遅延を発生させるために１フレームの情報を保持する必要がある。このため、表示のフレーム周波数を上げる技術とその後にローカル調光の技術とを単純に組み合わせると、保持するべきフレームの情報量が増えてしまう。このため、必要なメモリ素子の数が増える。これにより、回路規模の増加、コストの増加、消費電力の増加などを招いてしまう。また、表示のフレーム周波数を上げるとフレームの表示に遅延が生じ、ローカル調光によっても遅延が加算される。このため、フレームと同期させて音声を出力する場合には、音声を遅延させるためのメモリがさらに必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明では、フレーム周波数を上げつつ、ローカル調光を行う場合に、メモリ素子の数の増大や遅延の増大を招かない技術を提供する。
【０００７】
本発明の一実施形態として、光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部と、連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得し、フレームを順次出力する映像信号取得部と、映像信号取得部が順次出力するフレームの画像の明るさに基づいて、前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出するローカル調光部と、前記ローカル調光部により算出された光の量に基づいて、光源を制御するバックライト制御部と、映像信号取得部が順次出力するフレームからサブフレームを生成し、フレームとサブフレームとを順次出力するフレーム補間部と、フレーム補間部により順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、ローカル調光部により算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整する画素調整部とを有する表示装置が提供される。
【０００８】
画素調整部による光の透過率の調整は、バックライト部の複数の区画のそれぞれについて、ローカル調光部により算出される光の量がその区画での光の量の最大量からの減少する大きさに応じて、画素の透過量を大きくすることで実現される。例えば、映像の中の画素に対応する表示部の画素を透過する光の量が２０％減少して画素に対応するバックライト部の区画で光が生成される場合には、映像の画素の輝度から算出される光の透過率を、０．８で除するなどして補正し、光の透過率を大きくする。
【０００９】
この表示装置では、入力されたフレームの画像の明るさに基づいてバックライト部の各光源が生成する光の量を制御しつつ、サブフレームの生成により表示のフレーム周波数を上げたフレームの各画素の明るさを、各光源の生成する光の量に基づいて補正して表示が行われる。したがって、フレーム及びサブフレームを遅延させて画素の明るさを調整する必要が無くなり、映像信号の取得から表示までの遅延時間の増大を抑制できる。また、遅延の増大により必要となるメモリ素子を不要とすることができる。また、ローカル調光により、表示装置の消費電力を減らすことができる。
【００１０】
また、ローカル調光部は、バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を、映像信号取得部がフレームを順次出力する周期と同じ周期で算出するようになっていてもよい。例えば、映像信号取得部が、６０分の１秒ごとにフレームを出力する場合、ローカル調光部は、６０分の１秒ごとにバックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出する。
【００１１】
これにより、サブフレームの生成により表示のフレーム周波数が上がってもローカル調光部の動作速度を上げる必要がなく、消費電力の増大を防ぐことができる。
【００１２】
また、フレーム補間部は、映像信号取得部が出力したフレームを出力した後に、サブフレームを出力するようになっていてもよい。例えば、映像信号取得部が出力したフレームとフレームとの間にサブフレームを挿入してもよい。
【００１３】
これにより、フレームとそれに続くサブフレームとの間に相関関係を持たせることができ、フレームの映像の明るさに基づいて算出された量の光でサブフレームの各画素の補正を行っても違和感の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
サブフレームの挿入の方法としては、そのサブフレームに先行する２つまたはそれ以上のフレームの差分を算出し、その差分を、そのサブフレームに先行するフレームのうちの最後のフレームに適用してサブフレームを生成してもよい。
【００１５】
差分は、例えば、２つまたはそれ以上のフレームの間の動きベクトルであってもよい。この場合には、サブフレームに先行する２つのフレームのうちの後のフレーム内の画素の位置を動きベクトルにしたがって移動させてサブフレームを生成することができる。
【００１６】
また、動きベクトルが算出できない場合には、先行する２つまたはそれ以上のフレームのうちの最後のフレームをサブフレームとしてもよい。これにより、映像の時間的な変化が大きい場合でも違和感の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、フレーム補間部は、それぞれが１つのフレームを記憶可能な２つのフレームメモリを有し、ローカル調光部は、その２つのフレームメモリからフレームを読み出すようになっていてもよい。
【００１８】
これにより、必要なメモリの量を減少させることができる。
【００１９】
また、ローカル調光部は、フレームの画素の明るさの分布を、バックライト部の複数の区画それぞれに対応させて算出するようになっていてもよい。そしてローカル調光部は、複数の区画にそれぞれについて、最も暗い画素の個数から順に加算を行って所定の画素数の明るさを算出し、区画について算出された明るさとその周囲の区画について算出された明るさの加重平均を求め、加重平均の時間平均を算出するようになっていてもよい。
【００２０】
加重平均を求めることにより、フレームの映像の明るさに基づいて算出された量の光を用いてサブフレームの各画素の補正を行っても違和感の発生を抑制することが可能となる。また、時間平均を求めることにより、映像の時間的な変化が大きい場合でも違和感の発生を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の別の一実施形態として、光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部と、連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得し、フレームを順次出力する映像信号取得部と、映像信号取得部が順次出力するフレームからサブフレームを生成し、前記フレームとサブフレームを順次出力するフレーム補間部と、フレーム補間部が順次出力するフレームの映像の明るさに基づいて前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量と、前記フレーム補間部が順次出力するサブフレームの映像の明るさに基づいて前記バックライト部の複数の区画にて生成される光の量とを算出するローカル調光部と、フレーム補間部により順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部により算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整する画素調整部とを有し、画素調整部は、フレーム補間部により出力されるフレームの次に出力されるサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部が前記フレームの映像の明るさに基づいて算出する光の量と、に応じて透過率を調整する表示装置が提供される。
【００２２】
この表示装置では、サブフレームの生成により表示のフレーム周波数を上げたフレームの各画素の明るさを用いてバックライト部の各光源が生成する光の量を制御しつつ、各光源の生成する光の量に基づいて補正して表示が行われる。したがって、先に述べた一実施形態に係る表示装置におけるよりも、ローカル調光部を高速に動作させる必要がある。しかし、画素調整部は、フレーム補間部により出力されるフレームの次に出力されるサブフレームの画素の明るさと、前記ローカル調光部が前記フレームの映像の明るさに基づいて算出する光の量と、に応じて透過率を調整するので、メモリの量を上に述べた一実施形態に係る表示装置と同程度にすることができる。また、ローカル調光により、表示装置の消費電力を減らすことができる。
【００２３】
また、本発明の別の一実施形態として、光源が配置される複数の区画を有するバックライト部と、光源が生成する光が透過する画素を複数有する表示部とを有する表示装置の動作方法であって、取得した映像信号の表す映像を表示するためのフレームを順次出力し、連続する複数のフレームにより構成される映像信号を取得してフレームを順次出力し、順次出力されるフレームの画像の明るさに基づいて、バックライト部の複数の区画にて生成される光の量を算出し、算出された光の量に基づいて、光源を制御し、順次出力するフレームからサブフレームを生成してフレームとサブフレームとを順次出力し、順次出力されるフレームの画素の明るさ及びサブフレームの画素の明るさと、前記算出される光の量と、に応じて前記表示部の画素における光の透過率を調整することを特徴とする表示装置の動作方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る表示装置などによれば、フレームの表示のためのメモリ素子の数の増大や遅延を招かずに表示のフレーム周波数を上げつつ、ローカル調光を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る表示装置のブロック図である。
【図２】生成されるフレームのタイミングチャートである。
【図３】フレーム補間部の構成の一例図である。
【図４】フレームの生成とローカル調光算出部が算出する光量のタイミングチャートである。
【図５】ローカル調光算出部の構成の一例図である。
【図６】区画において生成されるべき光量の一例図である。
【図７】各区画に配置された光源の生成するべき光量の一例図である。
【図８】各区画に配置された光源の生成するべき光量を時間的に調整した一例図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る表示装置のブロック図である。
【図１０】ローカル調光算出部が算出する光量のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施するための形態について、以下、図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る表示装置のブロック図の一例である。表示装置１００は、映像信号取得部１０１と、フレーム補間部１０２と、ローカル調光算出部１０３と、バックライト制御部１０４と、バックライト部１０５と、画素調整部１０６と、表示制御部１０７と、表示部１０８とを有する。
【００２８】
映像信号取得部１０１は、映像信号を取得する。映像信号は、テレビジョン放送のチューナによる受信、媒体に記録されたコンテンツの再生装置による再生、パーソナルコンピュータなどの計算機によるアプリケーションプログラムやプレーヤプログラムの動作、などにより生成され、映像信号取得部１０１により取得される。
【００２９】
本発明では、映像信号は、表示するべき映像をフレーム単位の映像に構成可能である。画像を映像信号に変換する際には、１回の走査により１フレームの全体を表すプログレッシブ方式が用いられていてもよい。あるいは、奇数番目の走査線を走査して得られるフィールドと偶数番目の走査線を走査して得られるフィールドとに交互に分けるインターレース方式を用いて、映像を映像信号に変換してもよい。
【００３０】
なお、映像信号取得部１０１が取得する映像信号には、複数のフレームの情報を表す信号のみが連続して含まれる必要はない。前のフレームと後のフレームとの間に、同期信号など、フレームそのものの情報以外の情報を表す信号が含まれていてもよい。また、映像信号取得部１０１は、フレームの情報を連続して出力する必要はなく、前のフレームと後のフレームとの伝達の間に時間的な間隙が存在してもよい。
【００３１】
本発明においては、映像信号取得部１０１で取得された映像信号は、必要な変換がされた後、映像を表示するためのフレームが映像信号取得部１０１から順次出力される。また、本実施形態では、映像信号取得部１０１から出力されるフレームは、フレーム補間部１０２に伝達される。また、ローカル調光算出部１０３にも伝達される。
【００３２】
バックライト部１０５は、映像を表示するための光を生成するための部である。本実施形態においては、表示部１０８として液晶パネルが用いられる場合には、バックライト部１０５は液晶パネルの直下から直接的または間接的に光を照射する構成が用いられるのが好ましい。この場合には、液晶パネルの画素を透過する光を生成する発光面をバックライト部１０５が有することになる。本発明では、発光面を複数の区画に分割し、区画ごとに発光量の制御が可能な光源が配置される。例えば、高速に発光量の変更の応答が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて光源が実現される。
【００３３】
バックライト部１０５は、例えば、縦方向と横方向とに行列状に並ぶ区画に分割される。それぞれの区画には、ＬＥＤの組が複数個配置される。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に発光するＬＥＤの組が複数配置される。なお、区画内での位置による発光量の違いを無くすために、ＬＥＤで発生した光は、光拡散板などにより拡散されて表示部１０８に照射されるようになっていてもよい。以下では、バックライト部１０５の区画は、行の番号と列の番号とで特定される。例えば、第ｉ行目、第ｊ列目の区画をＳｉｊと表す。
【００３４】
表示部１０８は、複数の画素を有する。そして、表示部１０８の画素それぞれは、バックライト部１０５で生成された光の透過量を制御することが可能である。画素それぞれの光の透過量を制御することで、映像が表示される。したがって、表示部１０８としては、液晶画素が行列状に並ぶ液晶パネルを用いるのが好適である。バックライト部１０５で生成された光は、液晶画素の動作に応じて透過量が制御される。
【００３５】
フレーム補間部１０２は、映像信号取得部１０１から順次出力されたフレームの列から、フレームを補間するサブフレームを生成する。サブフレームを生成し、フレームの列に挿入して加えることにより、映像信号のフレーム周波数を大きくすることができる。すなわち、個々のフレームまたは個々のサブフレームの出力に要する時間の長さ、個々のフレームまたは個々のサブフレームが表す映像が表示される時間の長さを短くすることができる。
【００３６】
サブフレームの生成には、例えば、前後の２フレームの差分を求め、その差分から予測される映像の情報をサブフレームとして生成する。生成の一つの方法としては、求められた差分からフレームの画素毎の変化を求め、この変化を後のフレームの画素に外挿などしてサブフレームを生成する。このように、サブフレームを生成することを、「差分を後のフレームに適用する」という。差分としては、前のフレームの映像をどの方向、距離、移動させれば、後のフレームの映像との輝度の値などの差の二乗の和や絶対値の和が最も小さくなるかを示すベクトルとして求めることができる。また、フレーム全体の移動の方向、距離（動きベクトル）を求めるのではなく、フレームをＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）におけるようにブロックに分割し、ブロックごとに動きベクトルを差分として求めてもよい。そして、後のフレームの画素に差分を適用してサブフレームを生成する。例えば、動きベクトルの示す方向にその距離だけ画素を移動する。
【００３７】
また、シーンのチェンジなどにより、前のフレームと後ろのフレームとの相関関係が低いか全く存在しないなどの理由により動きベクトルが算出できない場合には、フレーム補間部１０２は、映像信号取得部１０１が出力した最後のフレームをそのままサブフレームとして出力してもよい。
【００３８】
あるいは、画素ごとに、Ｒ、Ｇ、Ｂの大きさや、輝度、明度、彩度の大きさについて、前後の２フレームでの変化を差分として算出し、その差分を維持して後のフレームから変化したと仮定してサブフレームを求めてもよい。例えば、ある画素において、前のフレームから後のフレームについて、Ｒの値がΔ減少した場合には、差分として−Δを算出し、後のフレームとその次のフレームの中間のサブフレームとして、後のフレームの画素の輝度のＲの大きさに−Δ／２を加えた画素からなるフレームを生成してもよい。
【００３９】
図２は、映像信号取得部１０１から伝達される映像信号により構成されるフレームと同じ数のサブフレームを生成する場合のタイミングチャートの一例を示す。図２（ａ）のように、フレームｎ＋１、フレームｎ＋２、フレームｎ＋３という時間順序で、フレームの列が映像信号取得部１０１から出力されるとする。以下では、フレームｉと、その次のフレームであるフレームｉ＋１と、の差分を｛ｉ，ｉ＋１｝と表し、この差分をフレームｉ＋１に適用して生成されるサブフレームを、｛ｉ，ｉ＋１｝フレームｉ＋１、という記法で表すことにする。
【００４０】
フレーム補間部１０２が、映像信号取得部１０１からフレームｎ＋２の映像信号を取得している間は、フレーム補間部１０２は、図２（ｂ）に示されるように、フレームｎ＋２の前に取得されたフレームｎ＋１を出力するとともに、｛ｎ，ｎ＋１｝を求める。そして、サブフレームとして生成される｛ｎ，ｎ＋１｝フレームｎ＋１を、フレームｎ＋２を取得している間に出力する。その後、同様に、フレーム補間部１０２は、映像信号取得部１０１よりフレームｎ＋３の映像信号を取得している間は、フレームｎ＋２、｛ｎ＋１，ｎ＋２｝フレームｎ＋２を出力する。したがって、あるフレームの映像信号が映像信号取得部１０１から出力され、フレーム補間部１０２から出力されるまでには、１フレーム分の時間が必要となる。例えば、１秒間に６０枚のフレームが存在する場合には、６０分の１秒の時間が必要となり、図２の場合には、フレーム補間部１０２は、１秒間に１２０枚のフレームが出力される。ただし、図２に示されるように、フレームｎ＋１の映像信号が映像信号取得部１０１から出力が開始されてから、フレーム補間部１０２から出力が開始されるまで、６０分の１秒の時間が必要となり、遅延が発生する。
【００４１】
図３は、フレーム補間部１０２の構成の一例のブロック図を示す。フレーム補間部１０２は、フレーム書込部３０１と、第１フレームメモリ３０２と、第２フレームメモリ３０３と、差分算出部３０４と、サブフレーム生成部３０５と、フレーム出力部３０６とを有する。フレーム書込部３０１は、映像信号取得部１０１から伝達される映像信号により構成されるフレームを交互に、第１フレームメモリ３０２と第２フレームメモリ３０３とに選択的に書き込む。第１フレームメモリ３０２は、１フレームを記憶するのに充分な容量を有するメモリである。第２フレームメモリ３０３も同様である。差分算出部３０４は、第１フレームメモリ３０２と第２フレームメモリ３０３とに書き込まれたフレームのうち、前のフレームと後ろのフレームとの差分を算出する。サブフレーム生成部３０５は、第１フレームメモリ３０２と第２フレームメモリ３０３とに書き込まれたフレームのうち、後ろのフレームに、差分算出部３０４で算出された差分を適用し、前のフレームと後ろのフレームとの中間に相当するサブフレームとして予測されるフレームを生成する。フレーム出力部３０６は、第１フレームメモリ３０２と第２フレームメモリ３０２とに記憶されたフレームと、サブフレーム生成部５０５で生成されたサブフレームとを、図２（ｂ）に示されたタイミングチャートに示されるように順次出力する。
【００４２】
ローカル調光算出部１０３は、映像信号取得部１０１から順次出力されるフレームから、そのフレームにより映像を表示部１０８に表示するための、バックライト部１０５の各区画に配置された光源の、発光量を算出する。この発光量は、映像信号取得部１０１から伝達されるフレームにより映像を表示部１０８に表示するのに用いる光の量である。一般的には、表示部１０８に表示される映像の部分の光を生成するバックライト部の区画に配置された光源の明るさが、その区画に対応する映像の部分の画素の最大の明るさになるようにすればよい。ただし、最大の明るさを有する画素の数は一般的には少ないので、それよりも小さな明るさとなるように、光を生成しても看者に違和感を与えないことが多い。
【００４３】
また、本実施形態においては、ローカル調光算出部１０３は、映像信号取得部１０１からフレームを取得し、そのフレームが表す映像を表示するのに必要な光量を算出する。本実施形態において、フレームｋを表示するのに必要であるとしてローカル調光算出部１０３が算出する発光量であり、区画Ｓｉｊに配置された光源の発光量をＤｉｊｋとする。なお、区画Ｓｉｊに配置された光源の発光量をＤｉｊｋとしても、区画の全ての位置において同じ光量が生成されるとは限らない。例えば、隣の区画の光源の発光量が０である場合には、一般的に、隣の区画に近づくにつれて光量は減少することになる。したがって、Ｄｉｊｋを算出する場合には、このような区画内の位置における光量の変化を考慮して行う必要がある。このような光量の変化は、他の区画の光源の発光量との関係により決定される。また、Ｄｉｊｋはスカラ量ではなく、ベクトル量などのように複数のスカラ量で構成されていてもよい。この場合、個々のスカラ量は、個々の光源の位置あるいは画素の位置での光量となるようにすることもできる。
【００４４】
本実施形態において、映像信号取得部１０１が出力するフレームとフレーム補間部１０２が出力するフレームと、バックライト部により算出される第ｉ行第ｊ列の区画に配置された光源の発光量との時間的な関係を示すのが図４である。すなわち、図４は、ローカル調光算出部１０３が算出する光量の時間的な推移を図４（ｃ）として、図２（ａ）、（ｂ）に追加して得られる図である。図４に示すように、本実施形態においては、フレームｎ＋１と｛ｎ、ｎ＋１｝フレームｎ＋１とがフレーム補間部１０２により出力され、表示部１０８での光の透過量が制御される間は、バックライト部の区画に配置された光源の発光量は、Ｄｉｊｎ＋１となり、フレームｎ＋２と｛ｎ＋１、ｎ＋２｝フレームｎ＋２とがフレーム補間部１０２により出力され、表示部１０８での光の透過量が制御される間は、バックライト部の区画に配置された光源の発光量は、Ｄｉｊｎ＋２となるように制御される。
【００４５】
図５は、ローカル調光算出部１０３の構成の一例のブロック図を示す。ローカル調光算出部１０３は、分布算出部５０１と、輝度算出部５０２と、空間的調整部５０３と、時間的調整部５０４とを有する。
【００４６】
分布算出部５０１は、映像が前記表示部に表示される際の画素の明るさのレベルごとの画素の数の分布を前記バックライト部の区画ごとに求める。すなわち、フレームの区画Ｓｉｊで生成される光が画素を透過した後の明るさのレベルの分布を区画毎に算出する。なお、「区画Ｓｉｊで生成される光が画素を透過した後の明るさのレベル」を「区画Ｓｉｊでの画素の明るさ」ということにする。このような区画での画素の明るさの分布は、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色ごとに原色の大きさ（強度）を用いて算出されてもよいし、ＲＧＢの値で指定される色を輝度、明度、彩度での表現に変換した場合の輝度の大きさを用いて算出されてもよい。
【００４７】
輝度算出部５０２は、分布算出部５０１で算出された分布から、各区画に配置された光源により生成されるべき光量を算出する。例えば、最も暗い０のレベルの明るさから順にそのレベルを有する画素の数を加算して行き、所定の画素数を超えるときのレベルを算出する。また、最大のレベルから順に画素の数を加算して行き、所定の画素数を超えるレベルを算出してもよい。
【００４８】
所定の画素数としては、例えば、全画素数の９５％の画素数を用いる。所定の画素数は定数である必要はなく、分布の標準偏差値などに応じて変化するようになっていてもよい。例えば、標準偏差値が小さいほど大きな値すなわち１００％に近い値を所定の割合として求めるようになっていてもよい。図６は、フレームｎに対して、区画Ｓｉｊにおいて生成されるべき光量をｄｉｊｎとして表した図である。また、輝度算出部５０２は、このようにフレーム毎に算出された光量の移動平均値を求めて、ｄｉｊｎとしてもよい。
【００４９】
空間的調整部５０３は、輝度算出部８０２により算出された光量を、その周囲に配置された区画にて生成されると算出された光量を用いて平均化する。例えば、図７に示すように、各区画に配置された光源の生成するべき光量ｓＤｉｊｎを加重平均として算出する。すなわち、ｄｋｌｎと所定の重みαｉｊｋｌとの積の和がｋとｌとについて算出され、ｓＤｉｊｎが算出される。
【００５０】
時間的調整部５０４は、空間的調整部５０３が算出した平均化した光量の時間平均を求める。例えば、図８は、各区画に配置された光源の生成するべき光量を、前のフレームに対して算出されたＤｉｊｎ−１と、現在のフレームに対するｓＤｉｊｎとの値から算出する例を示し、βを０から１の間の数として、ｓＤｉｊｎとＤｉｊｎ−１との値を１−β対βに内分する値としてＤｉｊｎが算出される。βは定数であってもよいし、フレームの輝度などの変化に応じて所定の処理により算出される値であってもよい。また、前のフレームのみではなく、過去の３以上のフレームに対して二次元調整部５０３が算出した値を用いてもよい。
【００５１】
バックライト制御部１０４は、バックライト部のそれぞれの区画に配置された光源を、前記ローカル調光算出部により算出された発光量にて発光させる制御信号を出力する。例えば、制御信号としてバックライト部１０５に供給する電力などを制御し、ローカル調光算出部１０３で算出された光量が各区画に生成されるように、光源を発光させる。例えば、各区画のＬＥＤに発光量に応じた電圧を印加するように制御する。あるいは、各区画のＬＥＤに光量に応じたデューティー比で変調した信号を供給する。
【００５２】
画素調整部１０６は、ローカル調光算出部１０３による区画毎の光源の発光量に応じて、フレーム補間部１０２が順次出力したフレームとサブフレームとが表す画像を前記表示部に表示する際のそれぞれの画素の透過率を調整する。言い換えると、フレーム補間部１０２が出力したフレーム及びサブフレームの映像の各画素の明るさのレベルを、ローカル調光算出部１０３で算出された光源の発光量に応じて調整する。例えば、フレームｎの画像の、ある画素の明るさのレベルをｐｎとし、この画素の位置において、Ｄｉｊｎの光量を生成する光源で生成された光により表示されるとする。その画素の位置の明るさをＬｉｊｎとする。このとき、その画素の明るさのレベルをｐｎ＊ＭＡＸ／Ｌｉｊｎになるように透過率を変更する。ただし、ＭＡＸは最大の明るさのレベルを表すとする（例えば、ＭＡＸ＝２５５）。また、ｐｎ＊ＭＡＸ／Ｌｉｊｎが最大の明るさのレベルを超えていればＭＡＸとする。
【００５３】
表示制御部１０７は、表示部１０８の有するそれぞれの画素の透過率を画素調整部１０６により調整された透過率にする制御信号を表示部１０８に出力する。言い換えれば画素調整部１０６で調整された画素の明るさのレベルで表示が行われるように、表示部１０８に信号を供給する。
【００５４】
なお、本実施形態においては、図４（ｂ）と図４（ｃ）とに示されたタイミングで表示部１０８にフレームによる映像が表示され、バックライト部１０５で光が生成されるように、同期を取るための制御部（図示せず）などが表示装置に備わっていてもよい。あるいは、ローカル調光算出部１０３がＤｉｊｎを出力するタイミングを調整して、図４（ｂ）と図４（ｃ）とに示されたタイミングが実現されるように動作するようになっていてもよい。
【００５５】
本実施形態に係る表示装置においては、フレーム周波数を高くすることとローカル調光とを、図７に示すように、映像信号取得部１０１が取得する映像信号の１フレーム分の遅延時間で実現できる。また、２フレームからサブフレームを生成する場合には、フレーム補間部１０２には２フレーム分の記憶領域を用いることになる。
【００５６】
また、ローカル調光算出部１０３を、フレーム周波数を高くする前のフレーム周波数で動作させることができるので、動作周波数を大きくする必要が無く、消費電力の増加を防ぐことができる。
【００５７】
また、映像信号取得部１０１で取得された映像信号を、フレームごとにフレーム補間部１０２へのみ出力してもよい。この場合、ローカル調光算出部１０３は、映像信号取得部１０１から出力されたフレームを記憶して区画ごとの輝度の分布を算出するかわりに、第１フレームメモリ３０２または第２フレームメモリ３０３に記憶されたフレームを直接読み出して区画ごとの輝度の分布を算出するように構成することもできる。
【００５８】
また、差分｛ｎ，ｎ＋１｝が動きベクトルとして求められるのであれば、ある区画に表示されるフレームの画像の部分が、移動後も同じ区画に表示され続けるのであれば、Ｄｉｊｎ＋１を用いて｛ｎ，ｎ＋１｝フレームｎ＋１を表示しても違和感は生じない。また、移動後に隣接する区画に表示されることが多いのであれば、二次元調整部５０３において、ｋとｌとが異なる場合の重み付けαｉｊｋｌの値を大きくすることで、Ｄｉｊｎ＋１を用いて｛ｎ，ｎ＋１｝フレームｎ＋１を表示しても違和感が生じ難いようにできる。
【００５９】
また、ローカル調光算出部１０３の動作周波数を上げて、差分｛ｎ，ｎ＋１｝をフレーム補間部１０２から得て、｛ｎ，ｎ＋１｝フレームｎ＋１の表示が行われるまでの間に、差分｛ｎ，ｎ＋１｝とＤｉｊｎ＋１とから、｛ｎ，ｎ＋１｝フレームｎ＋１の表示に必要なＳｉｊの光源の発光量を求めるように構成することもできる。例えば、Ｓｉｊに配置された光源の発光量を、Ｓｉｊを動きベクトルに従って移動させた後の区画に配置される光源の発光量とする。
【００６０】
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２に係る表示装置のブロック図の一例である。表示装置９０１は、実施形態１と同じく、映像信号取得部１０１と、フレーム補間部１０２と、ローカル調光算出部１０３と、バックライト制御部１０４と、バックライト部１０５と、画素調整部１０６と、表示制御部１０７と、表示部１０８とを有する。
【００６１】
ただし、本実施形態では、映像信号取得部１０１で取得された映像信号は、必要な変換がされた後、フレーム補間部１０２に伝達される。そして、フレーム補間部１０２でサブフレームが生成されフレーム周波数が増加した映像信号は、画素調整部１０６に加えてローカル調光算出部１０３にも出力される。したがって、ローカル調光算出部１０３は、フレーム周波数が増加した映像信号のフレームに対してバックライト部１０５の各区画で生成される光量を算出するので、一般的にはローカル調光算出部１０３の動作速度を実施形態１のＮ倍とする必要がある。例えば、フレーム周波数を２倍とする場合には、ローカル調光算出部１０３の動作速度は、実施形態１における動作速度の２倍となる。
【００６２】
図１０は、ローカル調光算出部１０３が算出する光量を（ｃ）として図２（ａ）、（ｂ）に追加した図である。図１０に示すように、フレームｎ＋１がフレーム補間部１０２により出力され、表示部１０８に表示される間は、バックライト部は、Ｄｉｊ｛ｎ−１、ｎ｝の光量を生成する。ここに、Ｄｉｊ｛ｎ−１、ｎ｝は、｛ｎ−１、ｎ｝フレームｎにより算出された光量である。また、｛ｎ、ｎ＋１｝フレームｎ＋１がフレーム補間部１０２により出力され、表示部１０８に表示される間は、バックライト部は、Ｄｉｊｎ＋１の光量を生成する。したがって、フレームｎ＋１、フレームｎ＋２に続くサブフレームでは、Ｄｉｊｎ＋１、Ｄｉｊｎ＋２の光量が生成される点は、実施形態１と同じである。しかし、他のフレーム、サブフレームでは、その一つ前のフレーム、サブフレームを用いて算出された光量が用いられて表示がされることになる。よって、本実施形態では、実施形態１におけるよりも、バックライト部で生成される光量を大きくするように、ローカル調光算出部１０３やバックライト制御部１０４などを構成するのが好ましい。
【００６３】
本実施形態に係る表示装置においては、フレーム周波数を高くすることとローカル調光とを、図１０に示すように、映像信号取得部１０１が取得する映像信号の１フレーム分の遅延時間で実現できる。また、２フレームからサブフレームを生成する場合には、フレーム補間部１０２には２フレーム分の記憶区画が必要である。
【００６４】
また、ローカル調光算出部１０３を、フレーム補間部１０２から出力されたフレーム、サブフレームを記憶して区画ごとの輝度の分布を算出するかわりに、第１フレームメモリ５０２または第２フレームメモリ５０３に記憶されたフレームを直接読み出して区画ごとの輝度の分布を算出するように構成することもできる。この場合には、合計として２フレーム分の記憶区画で済ませることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００  表示装置
１０１  映像信号取得部
１０２  フレーム補間部
１０３  ローカル調光算出部
１０４  バックライト制御部
１０５  バックライト部
１０６  画素調整部
１０７  表示制御部
１０８  表示部
【図１】
2010231142.tif 000003
【図２】
2010231142.tif 000004
【図３】
2010231142.tif 000005
【図４】
2010231142.tif 000006
【図５】
2010231142.tif 000007
【図６】
2010231142.tif 000008
【図７】
2010231142.tif 000009
【図８】
2010231142.tif 000010
【図９】
2010231142.tif 000011
【図１０】
2010231142.tif 000012