(57)【要約】【課題】より高品質な画像を表示することができるようにする。【解決手段】液晶透過率演算回路は、画素ｘの液晶透過率が第２フレームの液晶透過率T(2)に設定されてから、第３フレームの液晶透過率T(3)に設定されるまでの液晶透過率T(2)設定期間中の表示輝度の平均値である平均表示輝度A(2)が、第２フレームの入力信号輝度I(2)と一致するように液晶透過率T(2)を決定する。換言すれば、液晶透過率演算回路は、画素ｘの第２フレームの液晶透過率Tx(2)を、その液晶透過率に設定されている期間のバックライト輝度の平均値を基準に決定する。本発明は、例えば、バックライト輝度を入力信号輝度に応じて変化させる液晶表示装置に適用できる。【選択図】図７
2008083640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置において、
所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する液晶透過率決定手段を備える
液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶透過率T(n)設定期間中のうち、第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)に設定されている期間がαで、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)に設定されている期間がβである場合、
前記液晶透過率決定手段は、前記液晶透過率T(n)を、I(n)／（α・B(n-1)＋β・B(n)）により決定する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶透過率決定手段は、さらに、前記液晶透過率が前記T(n)からT(n+1)に変更する場合の液晶応答特性を考慮して、前記液晶透過率T(n)を決定する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶応答特性には、変更前後の液晶透過率にかかわらず代表的な液晶応答特性を使用する
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記代表的な液晶応答特性に関する積分演算の結果を記憶する記憶手段を備え、
前記液晶透過率決定手段は、前記記憶手段に記憶された前記積分演算の結果を利用して、前記液晶透過率T(n)を決定する
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライトの点灯領域は複数の領域に分割されており、
前記バックライトを、複数に分割された前記領域ごとに制御するバックライト制御手段と、
複数に分割された前記領域それぞれの前記バックライトの発光量に基づいて、前記バックライト輝度を決定するバックライト輝度決定手段をさらに備える
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置の表示制御方法において、
所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する
ステップを含む表示制御方法。
【請求項８】
入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、
所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する
ステップを含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、表示制御方法、およびプログラムに関し、特に、より高品質な画像を表示することができるようにする液晶表示装置、表示制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（LCD: Liquid crystal display）は、R（Red）,G（Green）、またはB（Blue）の着色がされているカラーフィルタ基板、液晶層などを有する液晶パネルと、その背面側に配置されるバックライトなどにより構成される。
【０００３】
液晶表示装置では、電圧を変化させることにより液晶層の液晶分子のねじれが制御され、液晶分子のねじれに応じて液晶層を透過してきたバックライトの光がR,G、またはBの着色がされているカラーフィルタ基板を通過することによりR,G、またはBの色の光となって、画像が表示される。
【０００４】
なお、以下では、電圧を変化させることにより液晶分子のねじれを制御して光の透過率を変更することを、液晶透過率の制御と称する。また、光源であるバックライトから出射され、液晶パネルの各画素に入射される光の輝度を「バックライト輝度」と称し、表示される画像を視認する視聴者が感じる光の強度である、液晶パネルの前面から出射された光の輝度を「表示輝度」と称する。また、本明細書において、画素とは、画像の表示単位としてのR，G、およびBからなる画素である。
【０００５】
従来、液晶表示装置においては、バックライトが液晶パネルの画面全体を均一かつ最大（ほぼ最大）の明るさで照明し、液晶パネルの各画素の液晶透過率のみを制御することによって、画面の各画素において必要な表示輝度を得るような制御が行われていた。従って、例えば、暗い画像を表示する場合においても、バックライトは最大のバックライト輝度で発光するので、消費電力が大きいという問題があった。
【０００６】
この問題に対して、例えば、画面を複数の領域に分割し、その分割された領域単位でバックライト輝度を入力画像信号に応じて変化させることにより、低消費電力および、表示輝度のダイナミックレンジ拡大を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
そこで、バックライト輝度を入力画像信号に応じて変化させる表示制御方式であるバックライト適応制御について説明する。なお、説明を簡単にするため、画面を複数の領域に分割せずに、画面全体のバックライト輝度を入力画像信号に応じて一様に変化させる表示制御について説明する。
【０００８】
いま液晶表示装置が所定のフレーム周期で画像を表示するときの、入力画像信号が表す第ｎフレームの画像の輝度（以下、入力信号輝度と称する）I(n)に対して、第ｎフレームの画像を表示するときのバックライト輝度をB(n)、第ｎフレームの画像を表示するときの液晶透過率をT(n)、第ｎフレームの画像が表示されたときの表示輝度をO(n)とそれぞれ表すと、第ｎフレームの表示輝度O(n)と第ｎフレームのバックライト輝度B(n)および液晶透過率T(n)との関係は、O(n)＝B(n)・T(n)で表すことができる。即ち、バックライト輝度B(n)の光を液晶透過率T(n)だけ透過した光の輝度が表示輝度O(n)となる。ここで、入力信号輝度I(n)、バックライト輝度B(n)、液晶透過率T(n)、および表示輝度O(n)は、０乃至１の範囲の値であり、“・”は、乗算を表す。
【０００９】
図１を参照して、入力信号輝度I(n)、バックライト輝度B(n)、液晶透過率T(n)、および表示輝度O(n)についてさらに説明する。
【００１０】
入力信号輝度I(1)乃至I(3)が表す第１乃至第３フレームの画像は、図１に示すように、画像の中央部が明るく、それ以外の周辺部が暗い画像となっており、第１、第２、第３フレームとなるごとに中央部の明るさが明るく変化している画像である。
【００１１】
第１乃至第３フレームの画像において同一の３箇所の画素ｘ，ｙ、およびｚに注目する。画素ｘとｙは、輝度が暗い周辺部に位置しており、水平方向の位置が同一で、垂直方向の位置が互いに異なっている。一方、画素ｚは、輝度が明るい中央部に位置している。
【００１２】
図１において、第ｎフレームの画像の画素ｘの入力信号輝度I(n)、バックライト輝度B(n)、液晶透過率T(n)、および表示輝度O(n)を、それぞれ、Ix(n)、Bx(n)、Tx(n)、およびOx(n)と表す。第ｎフレームの画像の画素ｙまたはｚの入力信号輝度I(n)、バックライト輝度B(n)、液晶透過率T(n)、および表示輝度O(n)についても同様に、Iy(n)またはIz(n)、By(n)またはBz(n)、Ty(n)またはTz(n)、および、Oy(n)またはOz(n)と表す。この場合、第１乃至第３フレームの画素ｘ乃至ｚの入力信号輝度Ix(１)乃至Iz(3)には、Ix(1)=Iy(1)=Ix(2)=Iy(2)=Ix(3)=Iy(3)< Iz(1)<Iz(2)<Iz(3)の関係がある。
【００１３】
バックライト適応制御では、画像中の最も輝度の高い画素に合わせてバックライト輝度B(n)が決定される。従って、図１に示す第１乃至第３フレームの画像では、画素ｚを含む中央部の輝度に合わせてバックライト輝度B(n)が決定される。
【００１４】
例えば、第１フレームの画像では、画素ｚの入力信号輝度Iz(1)となるようにバックライト輝度Bz(1)が決定される。また、バックライトは画面全体で一様に点灯させるので、Bx(1)=By(1)=Bz(1)でもある。そして、画素ｚの液晶透過率Tz(1)は、バックライト輝度Bz(1)の光を遮光しないように透過率を最大にする（Tz(1)=1）。これにより、画素ｚの表示輝度Oz(1)が入力信号輝度Iz(1)と一致する。
【００１５】
一方、画素ｘの液晶透過率Tx(1)は、表示輝度Ox(1)と入力信号輝度Ix(1)とを一致させるために、O(n)＝B(n)・T(n)に基づいて、次式（１）により求められる。画素ｙの液晶透過率Ty(1)についても同様である。
【００１６】
【数１】
2008083640.tif 000003
【００１７】
以上のようにして、第１フレームの画像の画素ｘ、ｙ、およびｚは、入力信号輝度Ix(1)，Iy(1)、およびIz(1)と同一の表示輝度Ox(1),Oy(1)、およびOz(1)で表示されることになる。
【００１８】
第２および第３フレームの画像においても同様にバックライト輝度Bx(2)乃至Bz(2)およびBx(3)乃至Bz(3)、並びに液晶透過率Tx(2)乃至Tz(2)およびTx(3)乃至Tz(3)が決定されるが、入力信号輝度Iz(１)乃至Iz(3)には、Iz(1)<Iz(2)<Iz(3)の関係があるので、バックライト輝度B(2)はバックライト輝度B(1)よりも大きく（B(1)<B(2)）、バックライト輝度B(3)はバックライト輝度B(2)よりも大きくなる（B(2)<B(3)）。また、入力信号輝度Ix(１) Ix(1),Iy(1),Ix(2),Iy(2),Ix(3),Iy(3)には、Ix(1)=Iy(1)=Ix(2)=Iy(2)=Ix(3)=Iy(3)の関係があるので、液晶透過率Tx(3)およびTy(3)は、バックライト輝度B(2)<B(3)に応じて液晶透過率Tx(2)およびTy(2)よりも小さく（Tx(3)=Ty(3)<Tx(2)=Ty(2)）、液晶透過率Tx(2)およびTy（2）は、バックライト輝度B(1)<B(2)に応じて液晶透過率Tx(1)およびTy(1)よりも小さくなる(Tx(2)=Ty(2)<Tx(1)=Ty(1))。
【００１９】
図２のフローチャートを参照して、バックライト適応制御による表示制御処理について説明する。バックライト適応制御では、図２に示す処理がフレーム単位で実行される。図２は、第ｎフレームについての処理を示している。
【００２０】
初めに、ステップＳ１において、図示せぬ液晶表示装置の制御部は、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)に基づいて、バックライト輝度B(n)を決定する。即ち、制御部は、第ｎフレームの画像のなかの最も明るい輝度の画素に合わせてバックライト輝度B(n)を決定する。
【００２１】
ステップＳ２において、制御部は、第ｎフレームの液晶透過率T(n)を決定する。例えば、第ｎフレームの画像のなかの画素ｘ、ｙ、およびｚの液晶透過率Tx(n),Ty(n)、およびTz(n)は、上述したように、式（２）により求めることができる。
【００２２】
【数２】
2008083640.tif 000004
【００２３】
ステップＳ３において、制御部は、ステップＳ２で求められた液晶透過率T(n)に応じて、液晶パネルの液晶層を制御する。より具体的には、制御部は、液晶パネルの水平方向に一列に並ぶ画素を水平ラインとして、１水平ラインずつ垂直方向に順次、液晶透過率T(n)となるように変更する。
【００２４】
垂直方向の１スキャン（線順次走査）が終了すると、換言すれば、第ｎフレームの液晶透過率T(n)の更新が終了すると、ステップＳ４において、制御部は、バックライトをバックライト輝度B(n)となるように制御する。
【００２５】
以上のようにバックライト適応制御では、液晶透過率T(n)の更新は線順次に行い、その後、バックライト輝度B(n)の更新を画面全体で行うので、液晶透過率の更新T(n)とバックライト輝度B(n)の更新が同期していない。そのため、従来の液晶表示装置においては、図３の斜線部分で示されるような、入力信号輝度I(n)と表示輝度O(n)が一致していない瞬間が発生する。
【００２６】
図３において、第１フレームと第２フレームの間の点線部分は、上述した図２のステップＳ３の処理において、液晶透過率を第１フレームの液晶透過率T(1)から第２フレームの液晶透過率T(2)に変更し、ちょうど垂直方向の半分まで変更が終了した状態を示している。
【００２７】
この状態においては、バックライト輝度は、まだ第１フレームのバックライト輝度B(1)であり、液晶透過率は、画面の上側半分が第２フレームの液晶透過率TU(2)で下側半分が第１フレームの液晶透過率TL(1)となっている。その結果、液晶透過率更新途中における表示輝度は、画面の下側半分においてはB(1)・TL(1)＝OL(1)となって第１フレームの表示輝度O(1)と一致しているが、画面の上側半分においてはB(1)・TU(2)となり、第１フレームの表示輝度O(1)でもなく、第２フレームの表示輝度O(2)でもない状態となっている。なお、上付きのUまたはLは、画面の上側半分または下側半分を表す。
【００２８】
液晶透過率を第２フレームの液晶透過率T(2)から第３フレームの液晶透過率T(3)に変更している途中の状態を表す第２フレームと第３フレームの間の点線部分においても、画面の下側半分においてはB(2)・TL(2)＝OL(2)となって第２フレームの表示輝度O(2)と一致しているが、画面の上側半分においてはB(2)・TU(3)となり、第２フレームの表示輝度O(2)でもなく、第３フレームの表示輝度O(3)でもない状態となっている。
【００２９】
図４を参照し、画素ｘおよびｙに注目してさらに説明する。図４は、画素ｘおよびｙの入力信号輝度I(n)、バックライト輝度B(n)、液晶透過率T(n)、および表示輝度O(n)を、横軸を時間軸、縦軸を輝度として示したものである。
【００３０】
図２のフローチャートを参照して説明したように、液晶表示装置は、第ｎ−１フレーム期間中に、画面の垂直方向最上部の水平ラインから順次、１水平ラインごとに第ｎフレームの液晶透過率T(n)に更新し、画面の垂直方向最下部の水平ラインの液晶透過率T(n)の更新が終了した時点で、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)に更新する。ここで、画面の垂直方向最上部の水平ラインの液晶透過率T(n)を更新してから、画面の垂直方向最下部の水平ラインの液晶透過率T(n)を更新するまでの時間が、フレーム周期Pである。なお、画面の垂直方向最上部の水平ラインの液晶透過率T(n)を更新する時刻をフレーム開始時刻と称する。
【００３１】
図４において、第２フレームの画像を表示する場合、第１フレームのフレーム開始時刻からd(x)時間後に画素ｘの液晶透過率がTx(1)からTx(2)に更新され、第１フレームのフレーム開始時刻からd(y)時間後に画素ｙの液晶透過率がTy(1)からTy(2)に更新される。その後、第２フレームのフレーム開始時刻において、バックライト輝度が、それまでのバックライト輝度Bx(1)=By(1)から、バックライト輝度Bx(2)=By(2)に更新される。
【００３２】
第３フレームの画像を表示する場合も同様に、第２フレームのフレーム開始時刻からd(x)時間後に画素ｘの液晶透過率がTx(2)からTx(3)に更新され、第２フレームのフレーム開始時刻からd(y)時間後に画素ｙの液晶透過率がTy(2)からTy(3)に更新される。その後、第３フレームのフレーム開始時刻において、バックライト輝度が、それまでのバックライト輝度Bx(2)=By(2)から、バックライト輝度Bx(3)=By(3)に更新される。
【００３３】
【特許文献１】特開２００４−２１２５０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
従って、画素ｘの表示輝度Ox(2)が、バックライト輝度Bx(2)と液晶透過率Tx(2)との組み合わせによって入力信号輝度Ix(2)と等しい値となる期間は、第２フレームの開始時刻からd(x)時間までであり、第２フレームの開始時刻からd(x)時間経過後の表示輝度Ox(2)は、液晶透過率が第３フレームの液晶透過率Tx(3)に更新されるため、バックライト輝度Bx(2)と液晶透過率Tx(3)との組み合わせとなり、入力信号輝度Ix(2)と異なる値となる。
【００３５】
同様に、画素ｙの表示輝度Oy(2)が、バックライト輝度By(2)と液晶透過率Ty(2)との組み合わせによって入力信号輝度Iy(2)と等しい値となる期間は、第２フレームの開始時刻からd(y)時間までであり、第２フレームの開始時刻からd(y)時間経過後の表示輝度Oy(2)は、液晶透過率が第３フレームの液晶透過率Ty(3)に更新されるため、バックライト輝度By(2)と液晶透過率Ty(3)との組み合わせとなり、入力信号輝度Iy(2)と異なる値となる。
【００３６】
図４では、表示輝度Ox(n)またはOy(n)それぞれが、入力信号輝度Ix(n)またはIy(n)と異なる値となっている部分を、影を付して示している。
【００３７】
フレーム周期Pが十分に短い場合、人間の目は、時間的に積分した輝度で明るさを認識するので、画素ｘと画素ｙの入力信号輝度Ix(2)とIy(2)は等しいのに、人間の目には、図４の影部分の影響により、画素ｙよりも画素ｘが暗く見えてしまう。また、連続した画像で見ると、画像がちらつくように感じるなど、違和感を生じさせることがある。
【００３８】
画素ｘと画素ｙとでは、第ｎフレームの開始時刻から液晶透過率を更新する時刻までの時間が短い画素ｘの方が、図４において影を付して示されている、表示輝度Ox(n)と入力信号輝度Ix(n)が異なる値となる期間が長い。即ち、フレームの開始時刻から液晶透過率を更新する時刻までの時間が短いほど、その画素の表示輝度Ox(n)と入力信号輝度I(n)が異なる値となる期間が長くなる。
【００３９】
従って、対策としては、例えば、バックライトの制御単位を画面の上下方向に２分割して、液晶透過率を第ｎ−１フレームの液晶透過率T(n-1)から第ｎフレームの液晶透過率T(n)に線順次に変更し、図５の点線部に示されるように、画面の上側半分が第ｎフレームの液晶透過率TU(n)となった時点で、画面の上側半分のバックライト輝度をBU(n)とすると、画面の上側半分に位置する画素ｘの表示輝度Ox(n)が入力信号輝度Ix(n)と異なる値となっている期間は、図６において影を付して示されるようにP/２時間だけ短縮される。
【００４０】
究極的には、バックライトの制御単位を水平ラインごとにして、液晶透過率の制御とバックライト輝度の制御を同期させれば良いが、現実的には困難である。また、バックライトの制御単位を水平ラインごとにはできないとしてもいくつかに分割することはできるが、バックライト制御の分割数が増えると制御回路の部品点数が増大し、コストが上昇する。さらに、分割された領域の境界では、隣接する他の領域に光が漏れて計算通りの表示輝度を得ることが困難であるという問題もある。
【００４１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より高品質な画像を表示することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明の一側面の液晶表示装置は、入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置において、所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する液晶透過率決定手段を備える。
【００４３】
前記液晶透過率T(n)設定期間中のうち、第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)に設定されている期間がαで、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)に設定されている期間がβである場合、前記液晶透過率決定手段には、前記液晶透過率T(n)を、I(n)／（α・B(n-1)＋β・B(n)）により決定させることができる。
【００４４】
前記液晶透過率決定手段には、さらに、前記液晶透過率が前記T(n)からT(n+1)に変更する場合の液晶応答特性を考慮して、前記液晶透過率T(n)を決定させることができる。
【００４５】
前記液晶応答特性には、変更前後の液晶透過率にかかわらず代表的な液晶応答特性を使用させることができる。
【００４６】
前記代表的な液晶応答特性に関する積分演算の結果を記憶する記憶手段を設け、前記液晶透過率決定手段には、前記記憶手段に記憶された前記積分演算の結果を利用して、前記液晶透過率T(n)を決定させることができる。
【００４７】
前記バックライトの点灯領域は複数の領域に分割されており、前記バックライトを、複数に分割された前記領域ごとに制御するバックライト制御手段と、複数に分割された前記領域それぞれの前記バックライトの発光量に基づいて、前記バックライト輝度を決定するバックライト輝度決定手段をさらに設けることができる。
【００４８】
本発明の一側面の表示制御方法は、入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置の表示制御方法において、所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定するステップを含む。
【００４９】
本発明の一側面のプログラムは、入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定するステップを含む。
【００５０】
本発明の一側面においては、所定の画素の液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)と一致するように液晶透過率T(n)が決定される。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の一側面によれば、より高品質な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００５３】
本発明の一側面の液晶表示装置は、入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置（例えば、図８の液晶表示装置１）において、所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する液晶透過率決定手段（例えば、図８の液晶透過率演算回路２３）を備える。
【００５４】
本発明の一側面の液晶表示装置は、前記バックライトの点灯領域は複数の領域に分割されており、前記バックライトを、複数に分割された前記領域ごとに制御するバックライト制御手段（例えば、図１３のバックライト制御回路２２）と、複数に分割された前記領域それぞれの前記バックライトの発光量に基づいて、前記バックライト輝度を決定するバックライト輝度決定手段（例えば、図１３のBL輝度演算回路４１）をさらに備える。
【００５５】
本発明の一側面の表示制御方法またはプログラムは、入力された画像信号が表す入力信号輝度に応じてバックライトによるバックライト輝度を決定し、決定された前記バックライト輝度に応じて液晶透過率を決定することにより、表示されるときの表示輝度を決定する液晶表示装置の表示制御方法、または、前記表示輝度を決定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、所定の画素の前記液晶透過率が第ｎフレームの液晶透過率T(n)に設定されてから、第ｎ＋１フレームの液晶透過率T(n+1)に設定されるまでの液晶透過率T(n)設定期間中の前記表示輝度の平均値である平均表示輝度A(n)が、第ｎフレームの前記入力信号輝度I(n)と一致するように前記液晶透過率T(n)を決定する（例えば、図９のステップＳ２２）ステップを含む。
【００５６】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００５７】
最初に、本発明を適用した液晶表示装置で行われる表示制御の原理について説明する。なお、以下では、バックライトの点灯領域は複数領域に分割せずに、入力画像信号に応じて、画面全体を一様に変化させるものとして説明する。バックライトの点灯領域を分割制御する場合については、最後に別途説明する。
【００５８】
まず、図４において影を付して示した入力信号輝度Ix(n)と表示輝度Ox(n)との輝度の乖離部分を定式化する。
【００５９】
第ｎフレームの開始時刻をt(n)、時刻ｔにおける画素ｘのバックライト輝度をbx(t)、液晶透過率をtx(t)、表示輝度をox(t)とすると、
t(n+1)=t(n)+p
ox(t)=bx(t)・tx(t)
t(n)<t<t(n+1)のとき、  Bx(n)=bx(t)
t(n-1)+d(x)<t<t(n)+d(x)のとき、  Tx(n)=tx(t)
であるので、画素ｘの液晶透過率がTx(n)になってからTx(n+1)になるまでの期間の、画素ｘの平均表示輝度（表示輝度の平均値）Ax(n)は、次式（３）で表すことができる。
【００６０】
【数３】
2008083640.tif 000005
【００６１】
即ち、式（３）によれば、画素ｘの平均表示輝度Ax(n)は、入力信号輝度Ix(n)から
【００６２】
【数４】
2008083640.tif 000006
だけ乖離していることを表し、この乖離部分が図４において影を付して示した部分に相当する。
【００６３】
そこで、本実施の形態の液晶表示装置は、第ｎ−１フレームの開始時刻からd(x)時間後に更新する第ｎフレームの液晶透過率Tx(n)を、上述した式（２）で求めるのではなく、式（４）により求めるようにする。
【００６４】
【数５】
2008083640.tif 000007
【００６５】
このように第ｎフレームの液晶透過率Tx(n)を求めることにより、画素ｘの液晶透過率がTx(n)になってからTx(n+1)になるまでの期間の、画素ｘの平均表示輝度Ax(n)は、
【００６６】
【数６】
2008083640.tif 000008
となり、入力信号輝度Ix(n)と一致する。
【００６７】
式（４）の分母は、液晶透過率T(n)設定期間中のうち、第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)に設定されている期間をαとし、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)に設定されている期間をβとした場合、（α・B(n-1)＋β・B(n)）と表すことができ、液晶透過率がTx(n)に設定されている期間のバックライト輝度の平均値であるので、式（４）は、画素ｘの第ｎフレームの液晶透過率Tx(n)を、その液晶透過率に設定されている期間のバックライト輝度の平均値を基準に決定すると言うことができる。
【００６８】
一方、従来の液晶表示装置では、式（２）からも分かるように、画素ｘの第ｎフレームのバックライト輝度Bx(n)を基準に、画素ｘの第ｎフレームの液晶透過率Tx(n)が決定されている。
【００６９】
図７は、式（５）を用いて液晶透過率を決定したときの、図４の入力信号輝度Ix(n)およびIy(n)とバックライト輝度Bx(n)およびBy(n)に対応する、液晶透過率Tx(n)およびTy（n）と表示輝度Ox(n)およびOy(n)を示している。なお、図７において、点線で示される液晶透過率Tx'(n)およびTy'（n）は、図４の液晶透過率Tx(n)およびTy（n）を表す。
【００７０】
図７において、Ax(2)の平均化期間とは、液晶透過率がTx(2)に設定されている期間であって、液晶透過率Tx(2)を求めるときの式（４）の分母に相当するバックライト輝度の平均値を計算する期間である。Ay(2)の平均化期間とは、液晶透過率がTy(2)に設定されている期間であって、液晶透過率Ty(2)を求めるときの式（４）の分母に相当するバックライト輝度の平均値を計算する期間である。
【００７１】
Ax(2)の平均化期間の影部分の平均値、即ち、時刻t(1)＋d(x)から時刻t(2)＋d(x)までの表示輝度Ox(n)の平均値が平均表示輝度Ax(2)であり、入力信号輝度Ix(2)とも等しい。同様に、Ay(2)の平均化期間の影部分の平均値、即ち、時刻t(1)＋d(y)から時刻t(2)＋d(y)までの表示輝度Oy(n)の平均値が平均表示輝度Ay(2)であり、入力信号輝度Iy(2)とも等しい。
【００７２】
上述したように、フレーム周期Pが十分に短い場合、人間の目は、時間的に積分した輝度で明るさを認識するので、式（４）によれば、まさに人間の目で認識する輝度が入力信号輝度Ix(n)およびIy(n)と一致する。従って、視聴するユーザに違和感を抱かせることはなくなるので、より高品質な画像を表示することができる。
【００７３】
図８は、上述した式（４）により液晶透過率を求めるようにした液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。即ち、図８は、本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００７４】
液晶表示装置１は、R,G、およびBの着色がされているカラーフィルタ基板、液晶層などを有する液晶パネル１１、液晶パネル１１の背面側に配置されるバックライト１２、液晶パネル１１およびバックライト１２を制御する制御部１３、およびメモリ１４により構成される。また、制御部１３は、BL（バックライト）発光量演算回路２１、バックライト制御回路２２、液晶透過率演算回路２３、および液晶パネル制御回路２４により構成される。液晶表示装置１は、入力される画像信号に対応する画像を、所定のフレーム周期Pで表示する。
【００７５】
液晶パネル１１は、所定数の画素を有し、各画素に１対１に設けられているトランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）に駆動信号を送出するソースドライバおよびゲートドライバなど（いずれも図示せず）により構成されている。液晶パネル１１は、液晶パネル制御回路２４の制御に従い、液晶分子のねじれを画素単位で制御する。これにより、所定の透過率で透過されたバックライト１２からの光が液晶パネル１１の前面に出射される。
【００７６】
バックライト１２は、例えば、LED(Light Emitting Diode）などにより構成され、バックライト制御回路２２の制御に従い、所定のバックライト輝度で、白色の光を発する。
【００７７】
図示せぬチューナまたは外部入力部などから出力された画像信号は、上述した入力画像信号として、制御部１３のBL発光量演算回路２１および液晶透過率演算回路２３に供給される。
【００７８】
BL発光量演算回路２１は、入力画像信号が表す第ｎフレームの画像の輝度（入力信号輝度）I(n)に基づいて、バックライト発光量E(n)を決定する。本実施の形態のように、バックライト１２の点灯領域を分割制御しない場合には、バックライト発光量E(n)が、そのままバックライト輝度B(n)となる。従って、BL発光量演算回路２１は、バックライト輝度B(n)を決定するとも言える。バックライト輝度B(n)は、上述したように、第ｎフレームの画像のなかの最も明るい輝度の画素に合わせて決定される。決定された第ｎフレームのバックライト輝度B(n)（バックライト発光量E(n)）は、バックライト制御回路２２と液晶透過率演算回路２３に供給される。
【００７９】
バックライト制御回路２２は、BL発光量演算回路２１から供給されるバックライト発光量E(n)となるようにバックライト１２を制御する。なお、バックライト１２によるバックライト発光量E(n)の制御は、図９を参照して後述するように、液晶パネル制御回路２４による液晶透過率T(n)の制御が終了した後で行われるので、液晶パネル制御回路２４による液晶透過率T(n)の制御が終了するまで、バックライト発光量E(n)の制御が遅延される。
【００８０】
液晶透過率演算回路２３は、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)およびバックライト輝度B(n)と、その１つ前の第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)とに基づいて、式（４）により、第ｎフレームの液晶透過率T(n)を演算し、決定する。ここで、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)は入力画像信号としてチューナ等から供給され、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)はBL発光量演算回路２１から供給され、第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)は、メモリ１４から取得される。
【００８１】
また、液晶透過率演算回路２３は、決定した液晶透過率T(n)を液晶パネル制御回路２４に供給するとともに、BL発光量演算回路２１から供給されたバックライト輝度B(n)を、次のフレーム（第ｎ＋１フレーム）の液晶透過率T(n+1)の演算のために、メモリ１４に供給して記憶させる。
【００８２】
液晶パネル制御回路２４は、液晶透過率演算回路２３から供給される液晶透過率T(n)に応じて、液晶パネル１１の液晶層を制御する。より具体的には、液晶パネル制御回路２４は、液晶パネル１１の水平方向に一列に並ぶ画素を水平ラインとして、１水平ラインずつ垂直方向に順次、液晶透過率T(n)となるように変更する。
【００８３】
メモリ１４は、上述したように、液晶透過率演算回路２３による第ｎフレームの液晶透過率T(n)の演算に使用される第ｎ−１フレームの液晶透過率T(n-1)を記憶する。また、メモリ１４は、制御部１３が実行する制御処理（図９を参照して後述する表示制御処理）が記述されたプログラムを記憶する。このプログラムは、液晶表示装置１の起動等に合わせて制御部１３を構成するCPU（Central Processing Unit）等にロードされ実行される。
【００８４】
図９のフローチャートを参照して、液晶表示装置１による表示制御処理について説明する。この表示制御処理はフレーム単位で実行されるが、図９では、第ｎフレームの処理として説明する。
【００８５】
初めに、ステップＳ２１において、BL発光量演算回路２１は、入力画像信号が表す入力信号輝度I(n)に基づいて、バックライト輝度B(n)を決定する。決定されたバックライト輝度B(n)は、バックライト制御回路２２と液晶透過率演算回路２３に供給される。
【００８６】
ステップＳ２２において、液晶透過率演算回路２３は、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)およびバックライト輝度B(n)と、メモリ１４に記憶されている第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)とに基づいて、第ｎフレームの液晶透過率T(n)を演算し、決定する。ステップＳ２２では、画素ｘの液晶透過率Tx(n)を求める式（４）と同様の演算が、液晶パネル１１の全画素について実行される。
【００８７】
ステップＳ２３において、液晶透過率演算回路２３は、決定した液晶透過率T(n)を液晶パネル制御回路２４に供給するとともに、第ｎフレームのバックライト輝度B(n)をメモリ１４に供給して記憶させる。メモリ１４は、供給されたバックライト輝度B(n)を、バックライト輝度B(n-1)に上書きする形で記憶する。
【００８８】
ステップＳ２４において、液晶パネル制御回路２４は、液晶透過率演算回路２３から供給される液晶透過率T(n)に応じて、液晶パネル１１の液晶層を制御する。より具体的には、液晶パネル制御回路２４は、液晶透過率T(n)となるように液晶パネル１１の液晶層を線順次に更新する。
【００８９】
垂直方向の１スキャン（線順次走査）が終了すると、換言すれば、第ｎフレームの液晶透過率T(n)の更新が終了すると、ステップＳ２５において、バックライト制御回路２２は、BL発光量演算回路２１から供給されたバックライト輝度B(n)となるようにバックライト１２を制御する。
【００９０】
以上のように、液晶表示装置１の表示制御処理では、画素ｘについて式（４）を用いて求めたのと同様の液晶透過率Tx(n)を求める演算を液晶パネル１１の全画素について行うことにより第ｎフレームの液晶透過率T(n)を決定するので、人間の目で認識する輝度が入力信号輝度I(n)と一致するようになり、より高品質な画像を表示することができる。
【００９１】
次に、液晶透過率演算回路２３による液晶透過率T(n)の演算のその他の変形例について説明する。
【００９２】
液晶パネル１１の液晶層を制御したときの液晶応答の遅れをほぼゼロとみなすことができる場合には、式（４）の演算を全画素に対して行うことにより得られる液晶透過率T(n)に従って液晶パネル１１の液晶層を制御すればよいが、実際には、液晶応答の遅れを無視できないことが多い。例えば、液晶透過率T(n)をＴ1からＴ2に変更する場合、液晶透過率T(n)は、図１０Ａに示されるように緩やかに遷移する。
【００９３】
従って、例えば、図４に示した液晶透過率Tx(n)およびTy(n)の制御に対して図１０Ａに示す液晶応答特性を考慮すると、図４の表示輝度Ox(n)およびOy(n)は、図１１に示すようになる。
【００９４】
そこで、画素ｘの液晶透過率を第ｎ−１フレームのTx(n-1)から第ｎフレームのTx(n)に変更する場合の液晶応答特性を、図１０Ｂに示されるように０以上１以下の値をとるRT(n-1),T(n)(t)をRTx(n-1),Tx(n)(t)と表すと、tx(t)は、
tx(t)=Tx(n-1)+(Tx(n)-Tx(n-1))・RTx(n-1),Tx(n) (t)(t-t(n-1)d(x))
と表すことができるので、次式（６）を満たすTx(n)を求めることにより、液晶パネル制御回路２４は、液晶パネル１１の液晶応答特性（液晶応答の遅れ）を考慮した液晶透過率Tx(n)を決定することができる。
【００９５】
【数７】
2008083640.tif 000009
【００９６】
ここで、液晶応答特性RTx(n-1),Tx(n)(t)は、求めるべき液晶応答率Tx(n)により変化する関数となるため、Tx(n)を求めるのが難しいことがある。その場合には、式（６）の液晶応答特性RTx(n-1),Tx(n) (t)に代えて、代表的な液晶応答特性Rtyp(t)を採用し、次式（７）のようにすることで、Tx(n)をより簡単に求めることができる。
【００９７】
【数８】
2008083640.tif 000010
【００９８】
ここで、ｖは、液晶応答特性RTx(n-1),Tx(n)(t)に代えてRtyp(t)を採用したことによって求めるべき液晶透過率Tx(n)が近似された値を表す。なお、代表的な液晶応答特性Rtyp(t)としては、例えば、全ての液晶透過率ごとの液晶応答特性RTx(n-1),Tx(n)(t)の平均値などを採用することができる。
【００９９】
式（７）を、液晶透過率Tx(n)の近似値ｖが左辺となるように変形すると、
【０１００】
【数９】
2008083640.tif 000011
と表すことができ、より簡単および迅速に、平均表示輝度Ax(n)と入力信号輝度Ix(n)が一致する液晶透過率Tx(n)の近似値ｖを求めることができる。
【０１０１】
さらに、式（８）の
【０１０２】
【数１０】
2008083640.tif 000012
は、Rtyp(t)が既知なのでd(x)が分かれば求めることができる。そこで、この積分演算を式（８）を求める過程で計算するのではなく、0<t<pを0<v<1と置いた次式（９）のra(u)およびrb(u)を全てのu（0<u<1）について予め計算した結果をテーブルとしてメモリ１４に記憶させておくことができる。
【０１０３】
【数１１】
2008083640.tif 000013
【０１０４】
この場合、式（８）は、
【０１０５】
【数１２】
2008083640.tif 000014
と表すことができ、d(x)に対応するra(u)およびrb(u)をメモリ１４に記憶させておいたテーブルから即座に求めることができるので、液晶透過率Tx(n)の近似値ｖをより簡単および迅速に決定することが可能である。
【０１０６】
上述した例では、バックライト１２のバックライト発光量E(n)を、画面全体で一様に制御する場合について説明したが、本発明は、バックライト１２の点灯領域を複数の領域に分割し、その分割された領域ごとにバックライト発光量E(n)を制御する場合に対しても適用可能である。
【０１０７】
なお、バックライト１２を構成する各領域は、仕切り板等を用いて物理的に分割されるものではなく、仮想的に分割されるものであるため、例えば、１つの領域D内に位置する画素ｘには、その領域Dの背面に位置するバックライトからの光だけではなく、散乱板や散乱シートによって拡散された、領域Dの周辺の領域に位置するバックライトからの光も入射されてくる。
【０１０８】
換言すれば、画素ｘのバックライト輝度Bx(n)は、領域Diのバックライト発光量EDi(n)と、画素ｘに対する領域Diの輝度寄与率CDi(n)との積を、バックライト１２を構成する全ての領域について合わせたものとなる。即ち、画素ｘのバックライト輝度Bx(n)は、Bx(n)＝Σ｛EDi(n)×CDi(n)｝で表すことができる。ここで、Σは、バックライト１２の点灯領域を構成する全ての領域についての和を表す。
【０１０９】
従って、例えば、図１２に示すように、バックライト１２の点灯領域が９分割されている場合、９分割されたそれぞれの領域ごとに、バックライト発光量E(n)およびバックライト輝度B(n)が決定され、液晶透過率演算回路２３は、第ｎフレームの入力信号輝度I(n)およびバックライト輝度B(n)と、メモリ１４に記憶されている第ｎ−１フレームのバックライト輝度B(n-1)とに基づいて、画素ｘに対して式（４）、（８）、または（１０）で求めたのと同様に、第ｎフレームの液晶透過率T(n)を演算して、決定する。
【０１１０】
図１２では、９分割されたバックライト１２の点灯領域のうちの星型マークが表示される領域のバックライト輝度B(n)が高輝度に設定されていることが分かる。
【０１１１】
図１３は、バックライト１２の点灯領域を複数に分割して制御する場合の、液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。なお、図１３において、図８と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１２】
図１３に示す液晶表示装置１は、図８の液晶表示装置１と比較して、BL輝度演算回路４１が新たに設けられている。
【０１１３】
バックライト制御回路２２は、複数に分割された領域ごとに、バックライト発光量EDi(n)となるようにバックライト１２を制御する。
【０１１４】
BL輝度演算回路４１は、上述した積和演算を液晶パネル１１内の画素それぞれについて行うことにより、BL発光量演算回路２１から供給されるバックライト発光量E(n)から、バックライト輝度B(n)を演算し、液晶透過率演算回路２３に供給する。なお、液晶パネル１１内の各画素における領域Diの輝度寄与率CDi(n)は、予め内部メモリ等に記憶される。
【０１１５】
従って、バックライト１２の点灯領域を複数に分割して制御する場合であっても、平均表示輝度Ax(n)と入力信号輝度Ix(n)が一致する液晶透過率Tx(n)を求めることができ、液晶表示装置１は、より高品質な画像を表示することができる。
【０１１６】
なお、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１１７】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】従来のバックライト適応制御について説明する図である。
【図２】従来の表示制御処理を説明するフローチャートである。
【図３】従来のバックライト適応制御の問題について説明する図である。
【図４】従来のバックライト適応制御の問題について説明する図である。
【図５】従来のバックライト適応制御の問題について説明する図である。
【図６】従来のバックライト適応制御の問題について説明する図である。
【図７】本発明を適用した液晶表示装置による表示制御処理について説明する図である。
【図８】本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８の液晶表示装置による表示制御処理を説明するフローチャートである。
【図１０】液晶応答特性を説明する図である。
【図１１】液晶応答特性を考慮した場合の表示輝度の変化について説明する図である。
【図１２】バックライトの制御領域が分割されている場合の例について説明する図である。
【図１３】本発明を適用した液晶表示装置のその他の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  液晶表示装置，  １１  液晶パネル，  １２  バックライト，  １３  ，  １４  メモリ，  ２１  BL発光量演算回路，  ２２  バックライト制御回路，  ２３  液晶透過率演算回路，  ２４  液晶パネル制御回路，  ４１  BL輝度演算回路
【図１】
2008083640.tif 000015
【図２】
2008083640.tif 000016
【図３】
2008083640.tif 000017
【図４】
2008083640.tif 000018
【図５】
2008083640.tif 000019
【図６】
2008083640.tif 000020
【図７】
2008083640.tif 000021
【図８】
2008083640.tif 000022
【図９】
2008083640.tif 000023
【図１０】
2008083640.tif 000024
【図１１】
2008083640.tif 000025
【図１２】
2008083640.tif 000026
【図１３】
2008083640.tif 000027