(57)【要約】ＴＦＴ−ＬＣＤなどのホールド型表示装置において、動画質を改善するための黒リセット方式の採用に伴う表示輝度の減少を抑えるため、時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出部（４２）と、表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を前記動き量抽出部（４２）により抽出された動き量を基に設定する黒リセット期間設定部（４３）とを設ける。
2003032288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列画像信号を画像表示光に順次変換して表示する表示素子と、
前記時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記抽出された動き量を基に、前記表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する割合設定手段と、
を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
時系列画像信号を画像表示光に順次変換して表示する表示素子と、
前記時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記時系列画像信号の明るさの特徴量を抽出する明るさ特徴量抽出手段と、
前記抽出された動き量と明るさ特徴量とを基に、前記表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する設定手段と、
を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
時系列画像信号を画像表示光に順次変換して表示する表示素子と、
前記時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記時系列画像信号の平均輝度を抽出する平均輝度抽出手段と、
前記抽出された動き量と平均輝度とを基に、前記表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する設定手段と、
を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
時系列画像信号を画像表示光に順次変換して表示する表示素子と、
前記時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記時系列画像信号の平均輝度を抽出する平均輝度抽出手段と、
前記時系列画像信号の最大輝度を抽出する最大輝度抽出手段と、
前記抽出された動き量と平均輝度と最大輝度とを基に、前記表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する設定手段と、
を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記時系列画像信号は動きベクトル情報を含む符号化されたディジタル信号であり、
前記動き量抽出手段が、前記時系列画像信号から動きベクトル情報を抽出する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項６】
前記動き量抽出手段が、前記時系列画像信号の少なくとも前フレームの画像信号と、現フレームの画像信号を基にして、動き量を抽出する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項７】
前記割合設定手段は、前記時系列画像信号の明るさの特徴量があらかじめ設定されている値よりも所定の大きさ変化した場合に、前記第一の期間と前記第二の期間の割合の設定を行う、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項８】
前記抽出された抽出量を基に、前記時系列画像信号の階調を補正する階調補正手段を有する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は、非発光型の表示素子であり、
少なくとも表示パネルの走査方向に対して複数に区分されたバックライトと、
前記複数のバックライトをそれぞれ独立に点滅制御する制御回路と、
を有し、前記バックライトを、第一の期間に点灯し、前記第二の期間に消灯する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記バックライトの明るさを制御する制御回路をさらに有し、
前記動き量と前記明るさ特徴量のいずれか、あるいは前記動き量と前記明るさ特徴量の双方を用いて、前記バックライトの明るさの制御を行う、ことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
表示パネルの走査方向に対して複数に区分された光シャッターと、
前記光シャッターをそれぞれ独立に、光透過制御と光遮断制御を行うための制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記第一の期間に前記光シャッターを光透過状態にし、前記第二の期間に前記光シャッターを光遮断状態にする、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項１２】
表示パネルの走査方向に回転する複数の光シャッターと、
前記複数の光シャッターをそれぞれ独立に回転および位相制御を行うための制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記第一の期間に前記光シャッターの光透過部がきて、前記第二の期間に前記光シャッターの光遮断部がくるように光シャッターを制御する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光シャッターと光源との間に、インテグレータを設けていることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光シャッターの光遮断部が光反射特性を有することを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
表示装置の発光源の明るさを制御する制御回路を有し、
前記動き量と前記明るさ特徴量のいずれか、あるいは前記動き量と前記明るさ特徴量の双方を用いて、前記発光源の明るさの制御を行う、ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第二の期間のはじめに、前記表示素子に、黒リセット信号を入力する、ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項１７】
複数の走査線と複数の信号線とが互いに交差する交差部にマトリクス状に配置されている複数の画素を有する表示パネルと、
前記複数の走査線を順次駆動制御する走査線駆動回路と、
入力映像信号に基づき前記信号線を駆動制御する信号線駆動回路と、
を含む表示部と、
前記表示部の裏面側に配置された照明部と、を備えた表示装置において、
前記照明部は、前記表示部の順次駆動される走査線と平行な方向に複数に分割されている複数の照明を備え、さらに、
前記複数の照明をそれぞれ独立にその点滅を制御する照明駆動部と、
入力映像信号および制御信号を基に、前記照明駆動部に制御信号を送る制御信号発生部と、
映像信号を蓄積する画像メモリと、
を備え、
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記画像メモリに蓄積された１フレーム期間前の映像信号および前記制御信号を基にして、前記照明部の各照明の点灯、消灯タイミングを制御する制御信号を生成し、前記照明駆動部に出力する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
前記制御信号発生部は、一の前記照明に対応する表示部の区画の先端の走査線に対応する画素に書き込みが始まるときに前記照明を消灯し、前記区間の後端の走査線に対応する画素の応答が終わったときに前記照明を点灯する制御を行う、ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
複数の走査線と複数の信号線とが互いに交差する交差部にマトリクス状に配置されている複数の画素を有する表示パネルと、
前記複数の走査線を順次駆動制御する走査線駆動回路と、
入力映像信号に基づき前記信号線を駆動制御する信号線駆動回路と、
を含む表示部と、
前記表示部の裏面側に配置された照明部と、を備えた表示装置において、
前記照明部は、前記表示部の順次駆動される走査線と平行な方向に複数に分割されている複数の照明を備え、さらに、
前記複数の照明をそれぞれ独立に点滅を制御する照明駆動部と、
前記照明駆動部に制御信号を送る制御信号発生部と、
符号化された入力映像信号を復号化する復号化回路と、
を備え、
前記制御信号発生部は、前記復号化回路で得られた動きベクトル情報を入力し、動き量に基づき、前記照明部の各照明の点灯、消灯タイミングを制御する制御信号を生成し、該生成した制御信号を前記照明駆動部に出力する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２０】
前記制御信号発生部から出力される、前記照明の点灯、消灯タイミングを制御する制御信号を基に、前記入力映像信号の階調の補正を行う階調補正部を備え、
前記階調補正部で階調が補正された映像信号が、前記信号線駆動回路に供給される、ことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項２１】
複数の走査線と複数の信号線とが互いに交差する交差部にマトリクス状に配置されている複数の画素を有する表示パネルと、
前記複数の走査線を順次駆動制御する走査線駆動回路と、
入力映像信号に基づき前記信号線を駆動制御する信号線駆動回路と、
を含む表示部と、
前記表示部の裏面側に配置された照明部と、を備えた表示装置において、
前記照明部と前記表示部もしくは前記表示部の前面に光シャッターを備え、
前記光シャッターは、前記表示部の走査方向に対して複数に分割され、
前記複数の光シャッターをそれぞれ独立に制御する光シャッター制御部を備え、
前記光シャッターは、１フレーム期間内の黒リセット期間に光遮断を行い、画像階調表示期間に光透過を行い、
入力映像信号および制御信号を基に、前記光シャッター制御部に制御信号を送る制御信号発生部と、
映像信号を蓄積する画像メモリと、
を備え、
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記画像メモリに蓄積された１フレーム期間前の映像信号および入力される制御信号を基にして、前記光シャッターの透過、遮断タイミングを制御する制御信号を生成し、該生成した制御信号を前記光シャッター制御部に出力する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２２】
複数の走査線と複数の信号線とが互いに交差する交差部にマトリクス状に配置されている複数の画素を有する表示パネルと、
前記複数の走査線を順次駆動制御する走査線駆動回路と、
入力映像信号に基づき前記信号線を駆動制御する信号線駆動回路と、
を含む表示部と、
前記表示部の裏面に配置された照明部と、を備えた表示装置において、
映像信号を蓄積する画像メモリと、
入力映像信号と、前記画像メモリに蓄積された１フレーム期間前の映像信号および制御信号を基にして、黒リセット期間の設定を制御する黒リセット期間設定信号を生成し、前記走査線駆動回路に出力する制御信号発生部と、
を備え、
前記照明部は、全面一括点灯とし、
１フレーム期間中に、前記各走査線には、画像階調表示用パルスと黒リセット表示用パルスがそれぞれ１回入力される、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２３】
前記信号線が各画素に対して１本である構成において、１ライン選択期間内で、画像階調の書き込みと黒リセットの書き込みをそれぞれのラインに対して行うことを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記信号線が各画素に対して２本ある場合、それぞれの信号線に画像階調信号と黒リセット信号に対応する電圧を印加し、画像階調表示期間と黒リセット期間で、それぞれ一方を選択する構成とされている、ことを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記入力映像信号の階調の補正を行う階調補正部を備え、
前記階調補正部で階調が補正された映像信号が、前記信号線駆動回路に供給される、ことを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記階調補正部が、画像の動き量、又は、平均輝度と動き量に基づき、入力映像信号の階調を補正する、ことを特徴とする請求項２５に記載の表示装置。
【請求項２７】
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記画像メモリの映像信号から抽出された動き量を基に、前記表示素子の画像表示を行う画像階調表示期間と黒表示を行う黒リセット期間の割合を設定する、ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記入力映像信号の明るさ特徴量を抽出する手段を備え、
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記画像メモリの映像信号から抽出された動き量と、前記映像信号の明るさ特徴量を基に、前記表示素子の画像表示を行う画像階調表示期間と黒表示を行う黒リセット期間の割合を設定する、ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項２９】
前記入力映像信号の明るさ特徴量を抽出する手段と、
前記入力映像信号の平均輝度を抽出する手段を備え、
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記画像メモリの映像信号から抽出された動き量と、前記映像信号の明るさ特徴量と平均輝度を基に、前記表示素子の画像表示を行う画像階調表示期間と黒表示を行う黒リセット期間の割合を設定する、ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項３０】
前記制御信号発生部は、前記入力映像信号と前記動き量を基に、前記表示素子の画像表示を行う画像階調表示期間と黒表示を行う黒リセット期間の割合を設定する、ことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項３１】
時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記抽出された動き量を基に、表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する割合設定手段と、
を有する、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項３２】
時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、
前記時系列画像信号の明るさの特徴量を抽出する明るさ特徴量抽出手段と、
前記抽出された動き量と明るさ特徴量とを基に、表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する設定手段と、
を有する、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項３３】
前記抽出した動き量あるいは明るさ特徴量を基に、前記時系列画像信号の階調を補正する階調補正手段を有する、ことを特徴とする請求項３１乃至３２のいずれか一に記載の画像処理システム。
【請求項３４】
請求項１乃至３０のいずれか一に記載の表示装置を搭載した端末。
【請求項３５】
請求項３１乃至３３のいずれか一に記載の画像処理システムを搭載した端末。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、表示装置および画像表示システムおよびそれを用いた端末に関するものであり、特に、フレーム期間内で常に発光し続けるホールド型表示装置の動画質改善に関するものである。
従来技術
近年、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、その大型化や高精細化、高色純度化が進み、十分高画質な静止画が得られるようになっている。一方、動画表示においては、液晶の応答速度を速めることにより、画質の改善が図られているものの、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）と比較して、十分な画質は得られていない。
液晶表示装置をはじめとする、ホールド型表示装置で動画表示を行うと、画面内の移動物体を眼が追随することによって、その移動体の輪郭部分がぼけた映像（以下、この輪郭がぼける現象を「エッジブルア」と呼ぶ。）が得られてしまい、動画質の劣化が起こっている。
このようなホールド型表示装置による動画質の劣化の原因は、文献（電子情報通信学会技術研究報告ＥＩＤ９６−４（１９９６））において詳しく説明されている。それによると、ホールド型表示装置の動画質劣化の原因は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ薄膜トランジスタ）などアクティブ素子による０次ホールド（１フレーム期間内に同じ階調を表示し続けること）による原理的なものである旨が記載されている。
これは、液晶表示装置において、液晶の応答速度を速めるだけでは動画質の劣化を解決できないことを示している。
以上のような問題点を解決するため、高速応答性を有する液晶を用いてフレーム内で黒リセットを行うことにより画質改善を行う方法が従来いくつか提案されている。
黒リセットを行う方法としては、
（１）液晶に黒出力に対応するリセット電圧を書込む方法と、
（２）バックライトをフレーム周期と同期して点滅させることによって黒リセットを行う方法、
があげられる。
上記（１）の方法については、例えば特開２０００−１２２５９６号公報の記載が参照され、上記（２）の方法については、例えば特開２０００−２７５６０４号公報が参照される。
特開２０００−１２２５９６号公報に記載されている表示装置は、複数の画素ラインを有する表示面と、複数の画素ラインのそれぞれにイメージを少なくとも１つの画素ラインに書き込む期間に、他の画素ラインに黒色を書き込む構成とすることで、液晶に黒出力を行い動画質の向上をはかっている。
特開２０００−２７５６０４号公報に記載されている液晶表示装置は、複数のランプを有する照明装置を分割し、それぞれの分割領域に対応する液晶表示部が応答したとき、照明ドライバによって一定時間後に当該領域に対応する照明装置の領域のランプの点灯を開始し、一定時間後にランプを消灯する構成とし、０次ホールドによるエッジブルアを減少させて動画質の向上をはかっている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記した従来の黒リセット挿入手法においては、０次ホールドによる動画質の劣化は抑えられるものの、黒リセットの挿入により、表示輝度およびコントラストが減少する、という問題が新たに生じている。
特開２０００−２７５６０４号公報に記載される液晶表示装置では、静止画においては、照明装置の全ての光源を点灯として、静止画表示時における表示輝度減少は抑えられているものの、動画表示においては、やはり、黒リセットを行わない場合よりも暗くなってしまう。
また、ホールド型表示装置における動画質の劣化は、オブジェクトの移動速度に比例するが、この移動速度の違いについて十分考慮された上での、動画質改善方法ではなかった。
したがって、本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであって、その主たる目的は、ホールド型表示装置の動画質劣化について、オブジェクトの移動速度や出力信号の階調などを十分に考慮し、特に、黒表示時に、より低い輝度にすることにより、ダイナミックレンジを広げ、動画質を改善した表示装置を提供することにある。
また本発明の目的は、ホールド型表示装置に対して、ダイナミックレンジを広げ、動画質を改善するための画像表示システムを提供することにある。
さらに本発明の目的は、上記表示装置や画像表示システムを用いた端末を提供することにある。
発明の開示
前記目的を達成する本発明に係る表示装置は、時系列画像信号を画像表示光に順次変換して表示する表示素子と、時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、抽出した動き量を基に表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する割合設定手段を有する。
また本発明に係る画像表示システムは、時系列画像信号の動き量を抽出する動き量抽出手段と、抽出した動き量を基に表示素子の画像表示を行う第一の期間と黒表示を行う第二の期間との割合を設定する割合設定手段を有する。
さらに本発明に係る端末は、上記表示装置や画像表示システムを用いているものである。
さらに、本発明に係る表示装置および画像処理システムにおいては、入力画像信号の階調補正部を追加することで、画像の明るさ特徴量に応じた画像表示を行うことができる。
また、本発明に係る表示装置は、表示装置の走査方向に対して複数に区分されたバックライトを有し、それぞれ独立に点滅制御可能な制御回路と、入力映像信号の特徴（動き量、明るさ特徴量）を抽出する手段と、その特徴に応じてバックライトの点滅制御を行う手段を備える。以上のような構成とすることにより、ダイナミックレンジが広くかつ動画質が改善された表示装置が得られる。
また、本発明に係る表示装置は、表示装置の走査方向に対して複数に区分された光シャッターを有し、それぞれ独立に透過・遮断制御可能な制御回路と、入力映像信号の特徴（動き量、明るさ特徴量）を抽出する手段と、その特徴に応じて光シャッターの透過・遮断制御を行う手段を備える。以上のような構成とすることにより、ダイナミックレンジが広くかつ動画質が改善された表示装置が得られる。
また本発明に係る携帯端末は、上記表示装置および画像処理システムを用いることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態について説明する。まず本発明の原理・作用について、ホールド型表示装置として、主に、液晶表示装置を例として説明する。
前述した通り、黒リセット方式により動画質向上を図る液晶表示装置では、黒リセットの割合に比例して、最大輝度や画面全体の明るさが低下する、という問題がある。
そこで、この問題を解消するために、本発明は、画像信号の動き量を抽出し、その動き量に応じて、黒リセットの割合を変化させる、構成としている。
ここで、「動き量」とは、ある剛体が１フレーム期間の間に移動した距離のことをいう。これは、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）でエンコードされた信号に含まれる動きベクトルにおける、大きさ成分に相当するものでもある。また、画面全体で互いに異なる動きがある場合は、それぞれの位置において動き量は異なる。その場合、代表的な値をもって、動き量とする。
本発明において、動き量に応じて黒リセットの割合を変化させるのは、エッジブルアは物体の動き量に比例した大きさであり、動画質を改善するのに最低限必要な黒リセットの割合が動き量によって異なるためである。これは、人（ユーザ、評価担当者）は、エッジブルアの幅を手がかりにして、動画質評価を行うことによる。
以上のことから、黒リセットの割合を、エッジブルアを改善するのに必要な最低限の割合とすることによって、最大輝度や画面全体の明るさの低下を最小限に抑えることができる。
図１は、本発明の動作原理を説明するための図である。図１には、黒リセットの割合を動き量に応じて変化させる場合における液晶表示素子の時間−輝度曲線が模式的に示されている。図１に示すように、液晶表示素子は、１フレーム毎に、画像表示を行い、１フレーム期間内には、黒リセット期間と、画像階調表示期間とが存在する。ここで、画像信号を基に、動き量を抽出し、その結果、動き量が相対的に小さいと判断された場合には、黒リセット期間は、相対的に短くてよいことから、１フレーム期間内の画像階調表示期間の割合を多くとり、画面の明るさと最大輝度の減少を抑える。一方、動き量が相対的に大きいと判断された場合には、エッジブルア幅を小さくするために、画像階調表示期間の割合を少なくする。この動き量と黒リセット期間の具体的な関係の一例を以下に示す。
図２は、動き量と黒リセット期間の関係の一例を示す図であり、横軸は動き量、縦軸は１フレーム期間の黒リセット期間の割合を示している。動き量が大きすぎると、人の眼はその動きについていけなくなり、エッジブルアが起こる原理の一つである追従運動が起こらなくなる。よって図２に示すように、ある程度の動き量以上では明るさの減少を抑えるために、黒リセット期間は一定にすればよい。具体的には、画素の１ピクセルが眼の視角１分である観察環境を仮定すると、追跡運動が起こる限界速度として「新編感覚・知覚心理学ハンドブック  ８５４ページ」に、２０〜４０ピクセル／フレームが示されている。よってこれより大きい動き量である場合には黒リセット期間は一定とする。図２に示すように、動き量として２０ピクセル／フレーム（図２に示すＢ）より大きい場合には、２０ピクセル／フレームと同じ黒リセット期間とする。また、動き量がある程度の量になるまでは、エッジブルア幅はそれほど問題にならないとされているので、黒リセット期間は動き量０のときと同じ程度に設定する。例えば動き量が３ピクセル／フレーム（図２に示すＡ）以下では、自然画におけるエッジブルアはほとんど観察されないことから、３ピクセル／フレーム以下は同じ黒リセット期間とする。このときの黒リセット期間はゼロでもいいが、黒リセットを入れることによって液晶の応答時間が改善されたり、あるいはエッジブルア幅に改善がみられる場合は１０％程度の黒リセット期間を設けることができる。また、２０ピクセル／フレーム以上の動き量の黒リセット期間としては１フレームの７５％とする。これは、映像ソースの鮮鋭度に応じて適応的に変えられるとさらに好ましい。すなわちなお、動き量と黒リセット期間の関係は、適切にエッジブルア幅を小さくする構成であれば、図２に示した関係に限定されるものではなく、その他の構成とすることができる。本発明では、エッジブルア幅が改善されるように黒リセット期間を相対的に大きくしたり小さく設定する。このように黒リセット期間が相対的に大きい（または相対的に小さい）というのは、人間工学的に基づいて規定された量であり、本説明で示された値に従わなくてもよい。すなわち、本発明ではエッジブルア幅を減少させるように黒リセット期間を適宜大または小に変化させることができる。
エッジブルア幅は、動き量の他に、液晶の応答時間でも変化する。液晶の応答時間はなるべく短い方がよいが、最低でも１フレーム以内、できれば８ｍｓ以下が望ましい。
また、液晶の応答時間が長いパネルであれば、黒リセット期間の割合を全体的に長くすることによって、その分のエッジブルア幅を改善できる。
ここで、動き量の抽出は、入力する画像信号の種類によって、種々の方法が考えられる。入力画像信号がＭＰＥＧ２のような動きベクトル情報を含む符号化されたディジタル信号であれば、その動きベクトル情報から、動き量を抽出すればよい。
入力画像信号がＲＧＢラスタ信号といった動き量に関する情報を含んでいない場合には、複数のフレーム画像から動き量を抽出する。
本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、図面を参照して以下に説明する。
図３は、本発明の一実施の形態の構成を示す図である。図３には、画像信号として、ＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ２）符号化ディジタル信号が入力した場合の動き量の抽出を行う構成の表示装置の一例が示されている。図３を参照すると、この装置において、入力したＭＰＥＧ２信号は、ＭＰＥＧ２復号化回路３０で復号化され、液晶表示部２０に入力され液晶パネル２１に復号化された画像が表示される。このとき、ＭＰＥＧ２復号化回路３０では、可変長復号化部３１で、ＭＰＥＧ２で符号化されているディジタル信号を可変長復号化を行った信号から、その中に含まれる動きベクトル情報を抽出する。可変長復号化部３１の出力は、逆量子化部３２にて逆量子化され、逆ＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＤＣＴ、逆離散コサイン変換）部３３で逆離散コサイン変換され、動き補償回路３４に供給され、動き補償回路３４からの映像信号が駆動回路２２に供給される。
可変長復号化部３１からの動きベクトル情報（動きベクトル）は、動き量抽出部３５に入力され、動き量抽出部３５にて動き量として抽出され、黒リセット期間設定部３６は、抽出された動き量を基に、黒リセット期間を設定し、液晶表示部２０に送られる。
図４は、本発明の第２の実施の形態の構成を示す図であり、画像信号を基にした動き量抽出の一例を示す図である。図４に示すように、画像メモリ４１に蓄えられた現フレーム画像以前の画像と、現フレームの画像を基にして、動き量抽出部４２で動き量を抽出する。動き量の検出方法としては、例えば公知のブロックマッチング法が用いられる。ブロックマッチング法は、動き量を推定したい画素ブロックと最も似ているブロックを参照フレーム（ここでは、画像メモリ４１に蓄えられている画像）から探し出す。以上のような方法で、代表的な動き量を抽出し、液晶表示部２０に入力する。その動き量を基に、黒リセット期間設定部４３が黒リセット期間を、液晶表示部２０に設定する。
なお、黒リセット幅の変更タイミングは、毎フレーム期間おきに行う必要はない。例えば、映像シーンが大きく変化したときなどに生じる動き量の急激な変化が起こったときに、動き量に応じた黒リセット幅に変化させる構成としてもよい。このような構成とすることにより、同じ映像シーンでの最大輝度の変化や明るさのずれを抑えることができる。
図５は、動き量設定の変更タイミングの一例を示す図である。フレームごとに映像シーンの変化がないか否かを調べ、映像シーンが大きく変化した場合には、動き量を基にした黒リセット期間の幅を、設定・変更する。
この場合、映像シーンの変化は、例えば画像フレーム間の差分をとるといった方法で検出することができる。あるいは、入力信号のＲＧＢのヒストグラムの差分をとり、差分和がある一定値以上のときには映像シーンの変化があるとする方法でも検出することが可能である。
黒リセットの変更タイミングとして、映像シーンの切り替わり時としたが、動き量が大きく変化したときに、動き量を設定・変更してもよい。
以上、動き量に応じて黒リセット幅を設定することによって、最大輝度や画面全体の明るさの低下を最小限に抑えることができることを説明した。
次に、黒リセット期間の設定を、動き量からだけでなく、画像の明るさの特徴量も用いて行うことで、より明るさの低下が気にならない液晶表示装置が得られることを説明する。
入力画像信号は、画像の階調ヒストグラムから考えて、白っぽい映像（すなわち明るい映像）や黒っぽい映像（すなわち暗い映像）など、様々な明るさの映像が含まれている。動画のエッジブルア幅は、明るさによって多少の差はあるものの、基本的には、動いている物体の移動速度に比例することは、前に述べた。しかしながら、動画質は改善されても、明るい映像と暗い映像で同じだけ黒リセット期間を設けると、全体的に暗くなってしまう。
そこで、明るい映像はなるべく明るく、暗い映像はより暗く表示するためにも、明るさに応じて黒リセット期間を変更するのが望ましい。
このことをまとめると、図６に示すようなものとなる。
（１）動き量が多い場合であって、画面の明るさが暗い場合、黒リセット期間は長く設定される。
（２）動き量が多い場合であって、画面の明るさが明るい場合、黒リセット期間は中に設定される。
（３）動き量が少ない場合であって、画面の明るさが暗い場合、黒リセット期間は中に設定される。
（４）動き量が少ない場合であって、画面の明るさが明るい場合、黒リセット期間は短く設定される。
本発明によれば、動き量と画面の明るさの関係から、黒リセット期間を図６に示すようなデシジョン・テーブルに従って設定することによって、動画質の向上とともに、映像シーンに応じてメリハリのある画像、ダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
図７は、本発明の第３の実施の形態の構成を示す図である。図７には、動き量とともに明るさの特徴量を基にして、黒リセット期間の設定を行う液晶表示装置の一例が示されている。この実施の形態の構成と、動き量を基にした黒リセット期間の設定を行う図４に示した構成との違いは、この実施の形態では、時系列画像信号を基に、明るさ特徴量を抽出する明るさ特徴量抽出部７３を新たに備えていることである。黒リセット期間設定部７４は、動き量抽出部７２で抽出された動き量と、明るさ特徴量抽出部７３で抽出された明るさ特徴量とに基づき、図６に示すような判定条件にしたがって、黒リセット期間を設定する。図７には、入力信号として時系列画像信号の場合を示したが、ＭＰＥＧ２のような符号化されたディジタル信号でも同様の明るさ特徴量抽出部７３を設けることで、同じような作用効果を得ることができる。
この実施の形態において、明るさ特徴量としては、いくつかの値が用いられる。時系列画像信号としてＲＧＢ信号が入力している場合は、フレーム画像の平均輝度を明るさ特徴量として求めることができる。輝度を示すＹ号はＲＧＢ信号の一次結合であらわすことができるため、画素毎に容易に色変換して平均輝度を算出する。
図８は、本発明の第４実施の形態の構成を示す図であり、時系列信号としてＲＧＢ信号が入力している場合の構成の一例を示す図である。図８を参照すると、時系列画像信号を入力しその明るさ特徴量を抽出する明るさ特徴量抽出部として、ＲＧＢ信号をＹ信号に変換するＲＧＢ→Ｙ変換部８３と、平均輝度算出部８４を備え、平均輝度算出部８４の出力（平均輝度）と、動き量抽出部８２から出力される動き量が黒リセット期間設定部８５に入力され、動き量と平均輝度に基づき黒リセット期間が決定される。
また、時系列画像信号として、輝度信号が成分として含まれる信号（たとえばＮＴＳＣコンポジット信号）であれば、色変換処理を行うことなく平均輝度の算出を行える。
さらに黒リセット期間の割合を設定するにあたっては、最大輝度や、輝度の高い成分の面積比などの明るさ特徴量を使用することによって、さらに効果的な設定を行うことができる。
図９は、あるフレーム画像とそのヒストグラム（階調とその階調の出現頻度を示したグラフである）、それに基づく黒リセット割合の設定を示すものである。ここで、図９（ａ）、図９（ｂ）のどちらも同じ動き量であるとした。
図９（ａ）は、最も明るい階調の部分が画面の半分を占めているものの、平均輝度としては、ちょうど中間程度である。
図９（ｂ）は、画面全体がほぼ平均輝度と同じ場合である。
この場合、輝度の高い成分を含んでいる割合は、図９（ａ）が多く、図９（ｂ）は少ない。
よって、輝度の高い成分を含んでいる割合が高いほど（図９（ａ））、その部分の輝度減少を抑えるために、黒リセット期間の割合を少なくする。
以上のことから、黒リセット期間設定には、動き量とともに、平均輝度や最大輝度、輝度の高い成分の面積比といった明るさ特徴量を使用することにより、明るさと動画質のバランスのとれた液晶表示装置を得ることができる。
以上、本発明の各実施の形態における黒リセット期間の設定について検討してきたが、液晶表示装置に表示する画像のヒストグラムにかかわらず、そのまま階調出力を行っている。
以下では、さらに階調補正をおこなうことにより、ダイナミックレンジの広がった液晶表示装置を得ることができることについて説明する。
図１０は、本発明の第５の実施の形態の構成を示す図である。図１０には、動き量と平均輝度から黒リセット期間を設定し、動き量を基に階調補正を行う液晶表示装置の構成が示されている。図１０を参照すると、ＲＧＢ→Ｙ変換部１０３、画像メモリ１０１、動き量抽出部１０２、平均輝度算出部１０４、黒リセット期間設定部１０５は、図８のＲＧＢ→Ｙ変換部８３と画像メモリ８１、動き量抽出部８２、平均輝度算出部８４、及び黒リセット期間設定部８５と同一である。この実施の形態においては、時系列画像信号と動き量抽出部１０２からの動き量を入力し、動き量を基に、時系列画像信号の階調補正を行う階調補正回路１０６を備えている。黒リセット期間の設定は、ほぼ図８の液晶表示装置の設定方法と同じである。
この実施の形態において、黒リセット期間の設定は、動き量と、平均輝度とに基づいて行い、平均輝度が同じでも、動き量が異なれば、異なる値の期間の設定を行うことがある。
すなわち、黒リセット期間の設定変更のタイミングによっては、液晶表示部２０から出る表示画像の明るさが全体的に変動してしまう可能性がある。
そこで、階調補正部１０６では、この変動を抑えるために、画像の平均輝度が動き量によって変動しないように、時系列画像信号の補正を行う。
図１１は、この実施の形態における階調補正部１０６による具体的な補正の例を説明するための図である。画像の動き量が大きい場合には、黒リセット期間が長くなるので、その分、平均輝度を階調で持ち上げて補正する。入力階調（横軸）と出力階調（縦軸）の関係は上に凸の曲線となる。
動き量が小さい場合は黒リセット期間が短くなるので、平均輝度を階調で下げる。入力階調（横軸）と出力階調（縦軸）の関係は下に凸の曲線となる。
このようにして、液晶表示装置としての平均輝度を一定に保つことができる。また、この問題を解決するためには、明るさ制御が可能な発光源を使用し、画面の動き量に応じて黒リセット期間が長くなった場合は発光源を明るく、短くなった場合は発光源を暗くしても、同様の効果が得られる。
一方、階調補正を行うことによる効果として、明るい画像のときは、明るい方の階調を強調し、暗い画像のときは暗い方の階調を強調することによって、メリハリのある画像を得ることができる。
図１２は、本発明の第６の実施の形態の構成を示す図である。図１２を参照すると、この実施の形態に係る液晶表示装置は、動き量と平均輝度から階調補正を行う階調補正部１２６を有しており、図１０に示した構成と相違して、階調補正部１２６は、時系列画像信号と、動き量と、平均輝度とを入力している。
階調補正部１２６は、平均輝度算出部１２４から出力される画像の平均輝度から画像全体の明るさを調べ、明るい画像の場合には、明るい方の階調差を強調するように階調補正をする。一方、暗い画像の場合は暗い方の階調差を強調するように階調補正を行う。
図１３は、図１２の階調補正部１２６の処理を機能ブロックにて示した図である。階調補正部１２６としては、２段階の変更ステップ（補正１、２）をふんで階調の補正を行う。
入力ＲＧＢを入力として受け輝度変換（ＲＧＢ→Ｙ）ヒストグラム処理を行って平均輝度と動き量を出力し（１３１）、補正１（１３２）では、平均輝度と入力ＲＧＢを入力として平均輝度をみて、暗い画像の場合には、入力階調を持ち上げ、明るい画像の場合には、入力階調を下げ、補正２（１３３）では、動きに応じて黒リセットを変更した場合、その分の階調補正を行い出力ＲＧＢ信号を出力する。図１３では、説明をわかりやすくするため、階調補正部１２６を２段階に分けているが、もちろん合成して１段階のステップで処理を行ってもよい。
次に、実際の黒リセット期間を設ける手法を基に、本発明の実施例を説明する。
図１４は、本発明の第１の実施例をなす液晶表示装置を模式的に示す図である。図１４には、画素部（画素スイッチをなすＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１と補助容量１２と液晶層１０）の一部が拡大して示されている。
図１４を参照すると、この実施例の液晶表示装置は、互いに交差する複数の走査線８および複数の信号線９と、上記各交差部にマトリクス状に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１を介して設けられた複数の画素１０、および並列接続された補助容量１２を少なくとも備えている表示パネル１と、走査線８を制御する走査線ドライバ３と、信号線９を制御する信号線ドライバ２とからなる液晶表示部２０と、複数の照明７からなるバックライト部５０、および、複数の照明７を独立に点滅制御可能な照明駆動部６と、入力映像信号および制御信号を基に、照明駆動部６に制御信号を送る制御信号発生部５と、１フレーム前の映像信号を蓄積する画像メモリ１３と、を備えて構成されている。バックライト部５０は、液晶表示部２０の裏面に位置して、装置内に配設されている。
図１４の各部の動作について説明する。画像を液晶表示部２０に表示するために、変換された入力映像信号と、水平同期信号ＨＳｙｎｃ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、クロックＣＬＫといった制御信号が入力される。入力映像信号と制御信号は、そのまま液晶表示部２０に入力する。信号線ドライバ２に入力された入力映像信号は、データの並び替え、デジタル信号からアナログ信号への変換（Ｄ／Ａ変換）を行ってアナログ信号を信号線９に出力する。一方、走査線ドライバ３は、走査線８により、１行分の画素が選択され、選択された行のＴＦＴ１１がオンし、信号線９からの信号が、選択された画素に書き込まれる。液晶表示装置は、「線順次走査」であるので、画素への信号書き込みは、走査線８ごとに行われる。
ＴＦＴ１１を介して信号線９から書き込まれた信号は、画素１０と補助容量１２に供給され、信号線電圧に充電される（選択期間）。そして、ＴＦＴ１１がオフ状態になっても、画素１０と補助容量１２において信号電圧は保持されたまま次の選択期間まで保存される（保持期間）。なお、液晶の応答時間は、数ｍｓ（ミリ秒）から数十ｍｓと選択期間と比較して長いため、保持期間中にも、液晶の配向は変化し、透過率が変化する。
バックライト７は、少なくとも液晶表示部２０の走査線８と平行な方向に分割されており、画素への線順次書き込み同様、照明駆動部６によって順次点灯、消灯を行う。
照明駆動部６に送る制御信号（バックライト７の点灯、消灯タイミング制御信号）は、制御信号発生部５で生成される。
制御信号発生部５は、入力信号映像と、画像メモリ１３に蓄積された１フレーム期間前の映像信号および制御信号を基にして、バックライト７の点灯、消灯タイミングを制御する信号を出力する。
次に、この液晶表示装置の動作原理をタイミングチャートを用いて説明する。図１５は、図１４の液晶表示装置の駆動タイミングを示した図である。垂直同期信号ＶＳｙｎｃは垂直期間周期でオンされるパルスである。図１５には、バックライト部５０の各バックライトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの輝度と、液晶表示部２０の各バックライトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応するラインの液晶画素の透過率の関係が示されている。
液晶表示部２０では、１フレーム周期で走査線８に上から順次電圧が印加され、走査線８の行に位置するＴＦＴ１１をオンにして、画素１０に映像信号を書き込んでいく。前記したように、液晶は書き込み後、数ｍｓかかって、透過率が変化する。
ここで、走査線８Ａ−１、８Ａ−２は、それぞれバックライトの領域Ａに含まれるラインのうち最も先に画素書き込みが行われるラインと、最も後に画素書き込みが行われるラインである。８Ａ−１、８Ａ−２の時間□透過率特性を見ると、８Ａ−１のラインにある画素の透過率変化が始まってから、８Ａ−２のラインにあるが、その透過率変化が終わるまでは、バックライト部Ａの領域内に含まれる液晶表示部２０の画素１０がすべて安定にはならない。
以上のことから、動画質を向上させるには、バックライトＡは、区間Ａの上端の走査線８Ａ−１に対応する画素１０に書き込みが始まるときに、消灯し（図中矢印Ｘ）、区間Ａの下端の走査線８Ａ−２に対応する画素１０の応答が終わったときに、点灯する（図中矢印Ｙ）のが望ましい。バックライトＢ、Ｃ、Ｄについても同様である。
以上のような構成にすることにより、ホールド型表示であるＬＣＤにおいて消灯期間、すなわち「黒」表示を挿入することになり、動画質の向上を図ることができる。
ここまでの動画質の向上は、黒リセット駆動法でも、同様の効果が得られる。
この実施例の駆動による黒リセット挿入との違いは、この実施例では、実際に光源を消灯するために、「黒」表示における輝度がさらに低くなる、ということである。
この実施例においては、映像の種類や、表示画像の階調ヒストグラムを参照することにより、黒再現性を重視し、全体的に暗い映像の場合には、階調補正と、バックライト点灯時間を変化させることにより、動画質の向上を図り、かつ階調再現性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、黒リセット駆動との組み合わせを拒むものではなく、黒リセット駆動を適用した場合にも、その効果は大きいことは勿論である。
液晶駆動回路は、線順次走査であることから、バックライトも、それに対応した数に分割し、線順次走査をすることが望ましい。
しかしながら、コストや消費電力の増大が著しいため、実際には、バックライトの分割数は限られたものとしている。上記したようにバックライトの点灯、消灯のタイミングを制御すればよい。
ただし、バックライトの分割数を減らしすぎたり、輝度をかせぐために領域内の液晶が応答しきる前に点灯した場合、例えば白地に黒い四角形１６０（図面の都合でクロスハッチで示す）が左から右に移動すると、図１６に示すような、ゴースト部に、グラデーション１６１（図面の都合でハッチングで示す）が現れてしまう。このため、最適なバックライトの分割数に設定する必要がある。
以上、バックライトの制御方法およびタイミングについて説明し、黒リセット期間を設けることができることを示した。制御信号発生部５で、図２で示したような動き量に応じた黒リセット期間の割合を設定することにより、明るさの減少を抑え、動画質が向上した液晶表示装置を実現できる。
上記第１の実施例において、図４、図７、図８、図１０、図１２をそれぞれ参照して説明した動き量抽出部、明るさ特徴量抽出部、平均輝度算出部、階調補正部等を制御信号発生部５内あるいは外部に設けた構成としてもよいことは勿論である。
入力映像信号をＲＧＢ信号としたが、ＭＰＥＧ２のような動きベクトル情報を持つ符号化されたディジタル信号であれば、画像メモリ１３は必要なく、動きベクトル情報を抽出して、制御信号発生部５に入力すればよい。
図１７は、本発明の第２の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。この実施例と、図１４に示した前記第１の実施例の液晶表示装置との違いは、符号化映像信号を復号化するための復号化回路１４を有し、復号化回路１４で得られる動きベクトル情報を基に、制御信号発生部５で、黒リセット期間を設定している点である。この実施例の構成では、前記第１の実施例の画像メモリ１３は必要ない。上記以外の構成は、前記第１の実施例と同様である。
図１８は、本発明の第３の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。この実施例と、前記第１の実施例の図１４と構成との違いは、黒リセット期間設定を、制御信号発生部５で行うとともに、制御信号発生部５から送られた制御信号を基に、入力映像信号の階調補正を行う階調補正部４を設けている点である。上記以外の構成は、前記第１の実施例と同様である。かかる構成の実施例によれば、よりメリハリのある画像表示を行うことができる。
なお、バックライトは、冷陰極管を走査方向に並べて構成するものの他にも、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）素子や発光ダイオードなどの平面発光素子でも同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１９は、本発明の第４の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。本発明の第１の実施例の構成を示す図１４の液晶表示装置との相違点は、バックライト７は全面点灯であるが、バックライト７と液晶表示部２０の間、もしくは液晶表示部２０の前面に、コントラストの高い光シャッター１５を設けている点である。
光シャッター１５は、液晶表示部２０の走査方向に対して分割され、光シャッター制御部１６によってそれぞれ独立に制御可能な構成となっている。光シャッター１５としては、高速応答性を有する強誘電性液晶素子を用いている。
光シャッター１５は、黒リセット期間に光遮断を行い、画像階調表示期間に、光透過を行うように制御される。その制御タイミング、制御量は、前記第１の実施例で説明した方法と同じ方法で行う。制御信号発生部５は、入力される映像信号と画像メモリ１３に蓄積された１フレーム期間前の映像信号および制御信号（ＶＳｙｎｃ、ＨＳｙｎｃ等）を基にして、光シャッター１５の透過、遮断タイミングを制御する制御信号を生成し、光シャッター制御部１６に出力する。
この実施例においても、上記第１乃至第３の実施例と同様に、動画質の向上、黒輝度の減少を得ることが可能となる。
なお、本実施例においては、バックライトを分割する必要がないので、直視型表示装置に限らず、液晶プロジェクタなど、単一光源の投射型表示装置にも適用可能である。本実施例においても、階調補正部を備えることで、さらにメリハリのある画像を得ることができることは勿論である。
図２０は、本発明の第５の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。前記第１乃至第３の実施例の液晶表示装置との違いは、バックライト７は、全面一括点灯として、制御信号発生部５から出力された黒リセット期間設定信号が、液晶パネルの走査線ドライバ３に入力されている点である。
図２０の液晶表示装置の駆動原理を、図２１を参照しながら説明する。図２１は、各走査ラインへの画像階調信号、黒リセット信号をそれぞれ書き込むタイミングと、そのときの時間−輝度曲線を示している。
図２１（ａ）で、１フレーム期間中、各走査ラインには画像階調表示用パルスと黒リセット表示用パルスが各１回入力される。１フレーム期間のはじめに、画像階調表示用パルスが上から始まるとき、黒リセット表示用パルスは、そこから走査方向に、黒リセットを入れる割合だけ離れた位置から始まるように設定する。その後、時間がたつにつれて、画像階調表示用パルス、黒リセット表示用パルスは、それぞれ走査方向に同じ速度でシフトしていき、次のラインの駆動を行う。
ここで、本実施例の液晶パネルの構成では、信号線９が各画素１０に対して１本であることから、１ライン選択期間内で、画像階調書き込みと黒リセット書き込みをそれぞれのラインに対して行う。
信号線が各画素に対して２本ある場合、それぞれの信号線に画像階調信号と黒リセット信号に対応する電圧をかけておいて選択すればよい。このようにして、黒リセット書き込みを行うことができる。
図２１（ｂ）は、黒リセット期間を、図２１（ａ）よりも長くした場合の画像階調表示用パルスと、黒リセット表示用パルスの書き込みタイミングを示す図である。黒リセット信号の走査開始ラインは、図２１（ａ）よりも下側とする。その場合の図２１（ｂ）の時間−輝度曲線は、黒リセット期間が長くなる。
黒リセット表示用パルスのスタート位置は、制御信号発生部５からの出力を基に設定を行う。黒リセット駆動においても、動き量を基にして、黒リセット幅を変化させることができる。この実施例においても、階調補正部や明るさ特徴量抽出部を加えることにより、前述した効果が増えることは勿論である。
以上、上記実施例では、液晶表示装置を例に説明したが、本発明は、液晶表示装置に限定されるものではなく、ホールド型表示装置に適用可能であることは勿論である。
図２２は、本発明の第６の実施例の投射型液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。前記第４の実施例の中の単一光源の投射型液晶表示装置との違いは、バックライト７と液晶表示部２０の間、もしくは液晶表示部２０の前面に回転する光シャッター１４１を複数枚重ねて設けている点である。また、それぞれの光シャッターの回転およびその位相を制御する光シャッター制御部１４４が設けられている。回転する光シャッターは光透過部１４２と遮光部１４３が一定間隔で交互に形成されており、液晶表示部２０の画素への走査書き込みにあわせて回転する。この回転制御は光シャッター制御部１４４にて行われる。これにより、画素への書き込みが終了するまではその画素の光は遮光部１４３により投射されず、書き込みが終了した後の表示のみが光透過部１４１をとおして投射される。
また、複数枚重ねて設けている光シャッターはそれぞれの回転位相を任意の値に変化可能であり、これにより黒リセット期間を動き量や明るさ特徴量に応じて動的に変化させることができる。例えば光シャッターが２枚でそれぞれの光透過部と遮光部の大きさの比が２：１であるとき、２枚の遮光部が完全に重なっているときには光透過部と遮光部の比は２：１のままであるが、２枚の遮光部が完全に重ならずに同じ速度で回転しているときにはその比は１：２となる。このことから、シャッターが２枚で、その光透過部と遮光部の大きさの比が２：１の時には、シャッター間の回転位相を変化させることにより、黒リセット期間としては１／３から２／３まで自由に設定することが可能となる。この位相制御も光シャッター制御部１４４で制御される。
この実施例においても、上記第１乃至第４の実施例と同様に、動画質の向上、黒輝度の減少を得ることが可能となる。
なお、本実施例においても、階調補正部を備えることで、さらにメリハリのある画像を得ることができることは勿論である。
図２３は、本発明の第７の実施例の投射型液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。前記第６の実施例の投射型液晶表示装置との違いは、複数枚重なって回転する光シャッター１５１に光が入射する手前にインテグレータ１５２が設けている点である。光シャッター１５１の構成は第６の実施例で示した光シャッター１４１と同じ構成、もしくは光シャッター１４１にある遮光部１４３のかわりに光反射部１５３を設けている構成をとる。
インテグレータ１５２はロッド状で、図２４に示すように光源からの光を入射し、ロッド内は全反射しながら光が入射した面の反対の面から出射する。この出射面には光シャッター１５１が設けられており、光透過部１４２では光はそのまま出て行くが、光反射部１５３に到達した光は反射し、再びインテグレータ内に戻る。さらに全反射を繰り返して光透過部１４２に到達する。
以上のように、インテグレータを設けることにより、光源からの光の利用効率を高め、光シャッターを設けて黒リセット期間を設けても、最大輝度の減少を抑えながらも動画質の向上を得ることができる。
また、本実施例においても、階調補正部を備えることで、さらにメリハリのある画像を得ることができることは勿論である。
図２５は、本発明の第８の実施例である画像処理システムの構成を模式的に示す図である。前記第６の実施形態をあらわす図１２から、表示装置部をのぞいた構成となっている。
上記構成をとることにより、例えば複数台の液晶表示装置にデータを伝送するときには、この１つの画像処理システムだけで、最大輝度の減少を抑えながら動画質が向上した液晶表示装置を提供することができる。また、伝送先としては、液晶表示装置のみならず、携帯端末といった、液晶表示装置を搭載した端末・装置でもよい。液晶表示装置や携帯端末には黒リセット期間を設ける手法が搭載されていればよいので、複雑なアルゴリズムを搭載することなく、個々の液晶表示装置のコストを抑えることができる。
また、上記画像処理システムとして、第６の実施形態から表示装置部をのぞいた構成で説明したが、これに限るものではなく、第１〜第５の実施形態の構成から、表示装置部をのぞいた構成であっても、画像処理システムとしての上記効果が得られることはいうまでもない。
図２６は、本発明の第９の実施例である端末を模式的に示す図である。この端末は、データ受信部、画像処理システム部、液晶表示部で構成されている。画像処理システム部、液晶表示部２０は前記第６の実施形態をあらわす図１２と同じ構成となっている。
データ受信部は該端末の外部からの信号を受信し、受信信号を画像信号変換部２６１で時系列画像信号に変換する。
以上のような構成により、端末に搭載された液晶表示部の動画質の向上、黒輝度の減少を得ることが可能となる。
また、上記端末として、第６の実施形態をもとにした構成で説明したが、これに限るものではなく、第１〜第５の実施形態の構成をもとにした構成であっても、端末としての上記効果が得られることはいうまでもない。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によれば、黒リセット期間を動き量や明るさ特徴量に応じて動的に変化させることにより、黒リセット方式の問題点であった明るさの減少を最小限にして、動画質の向上をはかることができる表示装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、入力画像信号を動き量や明るさ特徴量を基に、階調補正を加えて行うことにより、画像にメリハリがあり、動画質が向上した表示装置を提供することができる。
また本発明によれば、黒リセット期間を動き量や明るさ特徴量に応じて動的に変化させることにより、ホールド型表示装置に対して、ダイナミックレンジを広げ、動画質を改善するための画像表示システムを提供することができる。
さらに本発明によれば、上記表示装置や画像表示システムを用いることにより、ダイナミックレンジを広げ、動画質を改善した端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の動作原理を説明するための図であり、黒リセットの割合を動き量に応じて変化させる場合の液晶表示素子の時間−輝度曲線の模式図である。
図２は、本発明の動作原理を説明するための図であり、動き量と黒リセット期間の関係の一例を示す図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態の構成を例示する図であり、画像信号として、ＭＰＥＧ２符号化ディジタル信号が入力した場合の動き量抽出を行う液晶表示装置を模式的に示す図である。
図４は、本発明の第２の実施の形態の構成を例示する図であり、画像信号を基にした動き量抽出を行う液晶表示装置を模式的に示す図である。
図５は、本発明の実施の形態において、動き量設定の変更タイミングの一例を模式的に示す図である。
図６は、本発明の実施の形態において、画面の明るさと動き量による黒リセット期間の設定の一例示す図である。
図７は、本発明の第３の実施の形態の構成を示す図であり、動き量とともに明るさの特徴量を基にして、黒リセット期間の設定を行う液晶表示装置を模式的に示す図である。
図８は、本発明の第４の実施の形態の構成を示す図であり、時系列画像信号としてＲＧＢ信号が入力して、その画像の平均輝度と動き量から黒リセット期間の設定を行う液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
図９は、本発明の実施の形態の動作原理を説明するための図であり、フレーム画像とそのヒストグラム、それに基づく黒リセット割合の設定例である。
図１０は、本発明の第５の実施の形態の構成を示す図であり、動き量と平均輝度から黒リセット期間を設定し、動き量を基に階調補正を行う液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
図１１は、本発明の第５の実施の形態における時系列画像信号の補正の一例を説明するための図である。
図１２は、本発明の第６の実施の形態の構成を示す図であり、動き量と平均輝度から階調補正を行う階調補正部を有している液晶表示装置を模式的に示す図である。
図１３は、本発明の第６の実施の形態において入力画像信号から黒リセット期間設定と階調補正を行う手法を説明するためのブロック図である。
図１４は、本発明の第１の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
図１５は、図１４の液晶表示装置の駆動タイミングを説明するための図である。
図１６は、バックライトの分割数を減らしすぎた場合に生じる画質低下の例である。
図１７は、本発明の第２の実施例の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
図１８は、本発明の第３の実施例の液晶表示装置を模式的に示す図である。
図１９は、本発明の第４の実施例の液晶表示装置を模式的に示す図である。
図２０は、本発明の第５の実施例の液晶表示装置を模式的に示す図である。
図２１は、本発明の第５の実施例の動作原理を示す駆動タイミングを説明するための図である。
図２２は、本発明の第６の実施例の投射型液晶表示装置を模式的に示す図である。
図２３は、本発明の第７の実施例の投射型液晶表示装置を模式的に示す図である。
図２４は、本発明の第７の実施例の投射型液晶表示装置の光利用効率を説明するための図である。
図２５は、本発明の第８の実施例の画像処理システムを示す図である。
図２６は、本発明の第９の実施例の端末を模式的に示す図である。
なお、符号１は、表示パネルを示す。符号２は、信号線ドライバを示す。符号３は、走査線ドライバを示す。符号４は、階調補正部を示す。符号５は、制御信号発生部を示す。符号６は、照明駆動部を示す。符号７は、照明部（バックライト）を示す。符号８は、走査線を示す。符号９は、信号線を示す。符号１０は、画素を示す。符号１１は、薄膜トランジスタを示す。符号１２は、補助容量を示す。符号１３は、画像メモリを示す。符号１４は、復号化回路部を示す。符号１５は、光シャッターを示す。符号１６は、光シャッター制御部を示す。符号２０は、液晶表示部を示す。符号２１は、液晶パネルを示す。符号２２は、駆動回路を示す。符号３０は、ＭＰＥＧ２復号化回路を示す。符号３１は、可変長復号化部を示す。符号３２は、逆量子化部を示す。符号３３は、逆ＤＣＴ部を示す。符号３４は、動き補償回路を示す。符号３５は、動き量抽出部を示す。符号３６は、黒リセット期間設定部を示す。符号４１は、画像メモリを示す。符号４２は、動き量抽出部を示す。符号４３は、黒リセット期間設定部を示す。符号５０は、バックライト部を示す。符号７１は、画像メモリを示す。符号７２は、動き量抽出部を示す。符号７３は、明るさ特徴量抽出部を示す。符号７４は、黒リセット期間設定部を示す。符号８１は、画像メモリを示す。符号８２は、動き量抽出部を示す。符号８３は、ＰＧＢ→Ｙ変換部を示す。符号８４は、平均輝度算出部を示す。
符号８５は、黒リセット期間設定部を示す。符号１０１は、画像メモリを示す。符号１０２は、動き量抽出部を示す。符号１０３は、ＰＧＢ→Ｙ変換部を示す。符号１０４は、平均輝度算出部を示す。符号１０５は、黒リセット期間設定部を示す。符号１０６は、階調補正部を示す。符号１２１は、画像メモリを示す。符号１２２は、動き量抽出部を示す。符号１２３は、ＰＧＢ→Ｙ変換部を示す。符号１２４は、平均輝度算出部を示す。符号１２５は、黒リセット期間設定部を示す。符号１２６は、階調補正部を示す。符号１３１は、輝度変換（ＰＧＢ→Ｙ）ヒストグラム処理を示す。符号１３２は、補正１を示す。符号１３３は、補正２を示す。符号１３４は、黒リセット幅設定を示す。符号１４１は、光シャッターを示す。符号１４２は、光透過部を示す。符号１４３は、遮光部を示す。符号１４４は、光シャッター制御部を示す。符号１５１は、光シャッターを示す。符号１５２は、インテグレータを示す。符号１５３は、光反射部を示す。符号２６１は、画像信号変換部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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