(57)【要約】【課題】黒画像表示期間の変化に伴う表示ガンマ特性の変化を可及的に抑制する。【解決手段】本発明の一態様としての画像表示方法は、１フレーム期間に入力画像と、黒画像とを表示する、バックライト型液晶表示装置において実行する画像表示方法であって、前記１フレーム期間のうち前記黒画像を表示する期間を表す黒挿入率を算出し、表示可能な最大の階調における表示輝度が前記算出された黒挿入率によらず略一定となるようにバックライトの発光輝度を設定し、前記最大の階調以外の階調において、前記算出された黒挿入率によらず表示輝度が略一定となるように前記入力画像の階調を補正し、補正された前記入力画像と前記黒画像とを前記算出された黒挿入率にしたがって表示することを特徴とする。【選択図】図１
2008009288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
前記液晶パネルへ入射する光を発光する光源部と、
入力画像の１フレーム期間内に黒画像を表示すべき期間の長さ、または、前記入力画像の１フレーム期間内に占める黒画像を表示すべき期間の割合を示す黒表示期間情報を算出する黒表示期間情報算出部と、
前記黒表示期間情報により定まる期間の長さの変動による前記液晶パネルが表示可能な最大の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記黒表示期間情報に応じて前記光源部の発光輝度を制御する光源輝度制御部と、
前記光源輝度制御部の前記黒表示期間情報に応じた前記光源部の発光輝度の制御による前記最大階調以外の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記入力画像の各画素の階調を補正して補正階調を求める階調補正部と、
前記液晶パネルを、前記１フレーム期間のうち、
（１）前記１フレーム期間から前記黒表示期間情報により定まる長さの期間を減算した長さの連続する一つの期間には前記補正階調に基づいて駆動し、
（２）前記黒表示期間情報により示される長さの連続する一つの期間には黒を表示するように駆動する、
液晶駆動部と、
を備える液晶表示装置。
【請求項２】
前記黒表示期間情報算出部は、１フレーム期間のうち前記黒画像を表示する期間の占める割合を示す黒挿入率が最小である最小黒挿入率から、前記黒挿入率が最大である最大黒挿入率の範囲で黒挿入率を算出し、
前記階調補正部は、前記範囲における予め定められた基準黒挿入率で前記入力画像を前記液晶パネルに表示した際の表示輝度に対し、所定の表示輝度範囲に収まる表示輝度を得られる階調へ、前記入力画像の階調を補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記所定の表示輝度範囲は、前記基準黒挿入率で前記入力画像を前記液晶パネルに表示した際の表示輝度と、前記算出された黒挿入率で前記入力画像を前記液晶パネルに表示した際の表示輝度との間の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記基準黒挿入率は前記最小黒挿入率であり、
前記階調補正部は、前記入力画像の階調を補正前より小さい階調に補正することを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記基準黒挿入率は前記最大黒挿入率であり、
前記階調補正部は、前記入力画像の階調を補正前より大きい階調に補正することを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記階調補正部は、前記算出された黒挿入率が前記最小黒挿入率以上前記基準黒挿入率未満の場合に前記入力画像の階調を大きい階調に補正し、前記算出された黒挿入率が前記基準黒挿入率より大きく前記最大黒挿入率以下の場合に前記入力画像の階調を小さい階調に補正することを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
黒表示期間情報と、入力階調と、入力階調を補正した補正階調との関係を表す階調補正データを保持した階調補正データ保持部をさらに備え、
前記階調補正部は、前記階調補正データ保持部を参照することにより前記入力画像の階調を補正することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記階調補正データ保持部は、前記階調補正データにおいて入力階調を一定間隔毎に保持し、
前記階調補正部は、前記入力画像の階調のデータが保持されていない場合、前記入力画像の階調より小さい入力階調のデータと、前記入力画像の階調より大きい入力階調のデータとを用いて補間処理を行うことにより、前記入力画像の階調を補正した補正階調を算出することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記黒表示期間情報は、１フレーム期間のうち前記黒画像を表示する期間を表す黒挿入率であり、
前記階調補正データ保持部は、前記階調補正データにおいて黒挿入率を一定間隔毎に保持し、
前記階調補正部は、前記算出された黒挿入率に対応するデータが保持されていない場合、前記算出された黒挿入率より小さい黒挿入率のデータと、前記算出された黒挿入率より大きい黒挿入率のデータとを用いて補間処理を行うことにより、前記入力画像の階調を補正した補正階調を算出することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記階調補正部は、黒表示期間情報と入力階調とを変数としてもつ関数を計算することにより前記入力画像の階調を補正することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記黒表示期間情報は、１フレーム期間のうち前記黒画像を表示する期間を表す黒挿入率であり、
前記黒表示期間情報算出部は、前記入力映像が静止画であるか動画であるかを判別し、判別結果が静止画である場合は前記黒表示期間情報として第１の黒挿入率を算出し、動画である場合は第１の黒挿入率より大きい第２の黒挿入率を算出することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記黒表示期間情報算出部は、入力映像の２フレーム間の絶対値差分和を求め、求めた前記絶対値差分和を閾値処理することにより前記入力映像が静止画であるか動画であるかを判別することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記黒表示期間情報は、１フレーム期間のうち前記黒画像を表示する期間を表す黒挿入率であり、
前記黒表示期間情報算出部は、前記入力映像の動きの大きさを検出し、検出した動きが大きいほど、大きい黒挿入率を算出することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記黒表示期間情報算出部は、入力映像の２フレーム間の動きベクトルを検出し、検出した前記動きベクトルの大きさにより前記黒挿入率を決定することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記黒表示期間情報算出部は、入力映像の２フレーム間の絶対値差分和を求め、求めた前記絶対値差分和の大きさにより前記黒挿入率を決定することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
液晶パネルの表示輝度を調整するための光を光源部から発光し、
入力画像の１フレーム期間内に黒画像を表示すべき期間の長さ、または、前記入力画像の１フレーム期間内に占める黒画像を表示すべき期間の割合を示す黒表示期間情報を算出し、
前記黒表示期間情報により定まる期間の長さの変動による前記液晶パネルが表示可能な最大の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記黒表示期間情報に応じて前記光源部の発光輝度を光源輝度制御部により制御し、
前記光源輝度制御部の前記黒表示期間情報に応じた前記光源部の発光輝度の制御による前記最大階調以外の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記入力画像の各画素の階調を補正して補正階調を求め、
前記液晶パネルを、前記１フレーム期間のうち、
（１）前記１フレーム期間から前記黒表示期間情報により定まる長さの期間を減算した長さの連続する一つの期間には前記補正階調に基づいて駆動し、
（２）前記黒表示期間情報により示される長さの連続する一つの期間には黒を表示するように駆動する
ことを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，消費電力の増加を抑制しつつ，動画及び静止画の画質を向上させる液晶表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイに動画像を表示すると、画像がぼけて見える。この問題は、液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイと陰極線管（以下、ＣＲＴ）とでは画像表示方法の時間軸特性が異なるために発生する。
【０００３】
液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイは画素毎の表示・非表示の選択スイッチとしてトランジスタを用いた表示装置である。液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイは、表示した画像が１フレーム期間保持される表示方法（以下、ホールド型表示という）を採用する。一方、ＣＲＴは、各画素は一定時間点灯した後に暗くなる表示方法（以下、インパルス型表示という）を採用する。
【０００４】
ホールド型表示の場合、動画像の各フレームを表示してから次のフレームを表示するまでの間、同じ画像が表示された状態になる。動画像中のフレームＮが表示されてから次のフレームＮ＋１が表示されるまでの間（フレーム間）は、フレームＮと同じ画像が表示された状態となる。動画像中に動体が映っている場合、画面上ではフレームＮが表示されてからフレームＮ＋１が表示されるまでの間、動体は静止していることになる。フレームＮ＋１が表示された時に動体が不連続に移動する。
【０００５】
一方、観察者が動体に注目していて、動体を追従して観察する場合（観察者の眼球運動が随従運動の場合）、観察者は眼球を動かして無意識のうちに連続的に滑らかに動体を追従しようとする。
【０００６】
すると、画面上における動体の動きと観察者が想定する動体の動きとの間に差違が生じる。この差違が原因となり、観察者の網膜上に動体の速度に応じてずれた画像が提示される。観察者はずれた画像が重ね合わされたズレ画像を知覚するため、動画像がぼけているような印象を受ける。
【０００７】
動画像の動きが高速になるほど、観察者の網膜上に提示される画像のずれが大きくなるため、観察者はよりぼけた印象を受ける。
【０００８】
インパルス型表示の場合はこのような「ボケ」は起こらない。インパルス型表示の場合は、動画像のフレーム間（例えば、上述のフレームＮとフレームＮ＋１との間）では黒が表示されるからである。
【０００９】
フレーム間で黒が表示されていることにより、観察者が眼球を動かしてなめらかに動体を追従している場合でも、画像が表示されている瞬間以外は観察者には画像が見えていない。観察者は動画像の１フレームをそれぞれ独立した画像として認識するため、網膜上に提示される画像がずれることはない。
【００１０】
ホールド型表示を行う表示装置における上述の問題を解決するために、フレームを表示した後に何らかの手段で「黒」を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、入力画像が、動画か静止画かを判別し、動画の場合にのみ、連続するフレーム間に黒を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１０９９２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１では、フレーム間で液晶の画面を意図的に「黒」にすることにより、擬似的にＣＲＴのようなインパルス型表示を行い、動画の画質劣化を抑制している。しかし、黒表示期間中も点灯しているバックライトの消費電力が無駄になる。また、静止画においては、インパルス型表示に起因するフリッカが発生するという問題点がある。
【００１３】
特許文献２では、上記問題点を解決するために、静止画表示時には、ホールド型表示、動画表示時には、インパルス型表示とする制御を行っている。すなわち，静止画表示時には，通常の液晶表示装置と同様の表示を行い，動画表示時には，フレーム間に「黒」を表示することでインパルス型表示とする。そのとき，インパルス型表示では，フレーム間に「黒」が表示される分だけ液晶表示装置の表示輝度が低下してしまうために，インパルス型表示時は，バックライトの輝度を高くし，ホールド型表示時には，バックライト輝度を低くすることで，ホールド型表示時とインパルス型表示時における輝度の変動を抑制している。しかし，上記のようにバックライト輝度のみで表示輝度の変動を抑制した場合，例えば，白画像を表示した際の表示輝度の変動は抑制できるが，その時，中間調の輝度変動は十分抑制されない。これは，液晶パネルを最小の透過率（０階調）にしても，一部のバックライトからの光は漏れ出てしまうことに起因している。０階調を表示するとは，すなわち，「黒」を表示することと等価であるため，入力画像が黒画像であれば，インパルス型表示でもホールド型表示でも，液晶パネルの透過率は等しいこととなるが，バックライト輝度は，インパルス型表示の方がホールド型表示に比べ高く設定されることとなり，上記光漏れのため，インパルス型表示とホールド型表示で輝度が変化してしまう。上記現象は，中間調の階調でも同様に起こるため，インパルス型表示とホールド型表示で，中間調の表示輝度が変化してしまう。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、消費電力の増加を抑制しつつ、インパルス型表示時とホールド型表示時の中間調の輝度変動が可及的に抑制された液晶表示装置および画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様としての液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルへ入射する光を発光する光源部と、入力画像の１フレーム期間内に黒画像を表示すべき期間の長さ、または、前記入力画像の１フレーム期間内に占める黒画像を表示すべき期間の割合を示す黒表示期間情報を算出する黒表示期間情報算出部と、前記黒表示期間情報により定まる期間の長さの変動による前記液晶パネルが表示可能な最大の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記黒表示期間情報に応じて前記光源部の発光輝度を制御する光源輝度制御部と、前記光源輝度制御部の前記黒表示期間情報に応じた前記光源部の発光輝度の制御による前記最大階調以外の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記入力画像の各画素の階調を補正して補正階調を求める階調補正部と、前記液晶パネルを、前記１フレーム期間のうち、（１）前記１フレーム期間から前記黒表示期間情報により定まる長さの期間を減算した長さの連続する一つの期間には前記補正階調に基づいて駆動し、（２）前記黒表示期間情報により示される長さの連続する一つの期間には黒を表示するように駆動する、液晶駆動部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様としての画像表示方法は、液晶パネルの表示輝度を調整するための光を光源部から発光し、入力画像の１フレーム期間内に黒画像を表示すべき期間の長さ、または、前記入力画像の１フレーム期間内に占める黒画像を表示すべき期間の割合を示す黒表示期間情報を算出し、前記黒表示期間情報により定まる期間の長さの変動による前記液晶パネルが表示可能な最大の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記黒表示期間情報に応じて前記光源部の発光輝度を光源輝度制御部により制御し、前記光源輝度制御部の前記黒表示期間情報に応じた前記光源部の発光輝度の制御による前記最大階調以外の階調での表示輝度の変動を抑制するように、前記入力画像の各画素の階調を補正して補正階調を求め、前記液晶パネルを、前記１フレーム期間のうち、（１）前記１フレーム期間から前記黒表示期間情報により定まる長さの期間を減算した長さの連続する一つの期間には前記補正階調に基づいて駆動し、（２）前記黒表示期間情報により示される長さの連続する一つの期間には黒を表示するように駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，消費電力の増加を抑制しつつ、インパルス型表示時とホールド型表示時の中間調の輝度変動が可及的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の構成を図１に示す。入力映像（入力画像）は，階調補正部１１及び黒挿入率算出部１２に入力される。黒挿入率算出部１２では，入力映像に応じて，液晶パネル１５に表示する入力映像のフレーム間に表示する黒表示の，１フレーム期間に対する比率である黒挿入率を算出し，階調補正部１１及びバックライト輝度設定部１３に送出する。階調補正部１１では，黒挿入率と，入力階調とから階調補正データ保持部１４に保持されているルックアップテーブルを参照して，入力映像の各画素の階調を補正階調に変換する。補正階調に変換された補正映像は，液晶パネル１５を駆動するための、黒挿入率に基づく制御信号（水平同期信号，垂直同期信号等）と共に，液晶パネル１５に入力される。液晶パネル１５は，入力された補正映像及び制御信号に基づき，フレーム間に黒表示を内挿した補正映像を表示する。バックライト輝度設定部１３では，黒挿入率算出部１２から入力された黒挿入率に基づきバックライト輝度を算出し，バックライト１６に送出する。バックライト１６は，液晶パネル１５に補正映像が表示されるタイミングで，バックライト輝度設定部１３から設定されたバックライト輝度で発光する。
【００１９】
以下、各部の動作について詳細に説明する。
【００２０】
（黒挿入率算出部）
黒挿入率算出部１２では，入力映像に基づいて黒挿入率を算出する。黒挿入率とは，図２に示すように，液晶パネル１５に表示する入力映像の，フレーム間に表示する黒表示の１フレーム期間における表示比率である。入力映像が動画である場合は，黒挿入率を大きくし，静止画である場合は，黒挿入率を小さくするのが基本的な動作となる。すなわち，黒挿入率算出部１２では，入力映像が動画であるか，静止画であるかを判別し，黒挿入率を算出する。動画，静止画の判別方法は，様々に考えられるが，本実施形態では，以下のような方法を用いた。
【００２１】
本実施形態による動画／静止画の判別方法は，入力映像をフレームメモリで１フレーム期間保持し，１フレーム遅延された映像と入力映像，すなわち時間的に隣接する２フレームを用いて動画／静止画を判別した。ただし，動画／静止画を判別するフレームは，時間的に連続する２フレームに限らず，例えば，入力映像がインターレースの映像の場合に，偶数フィールドもしくは奇数フィールドのみを用いて動画／静止画判別を行っても良い。上記構成により得られた２フレーム間の絶対値差分和を求め，絶対値差分和に対し，閾値処理を行うことで，入力映像が動画であるか，静止画であるかの判別を行う。すなわち，絶対値差分和が所定の閾値以上であれば動画とし，絶対値差分和が所定の閾値未満であれば静止画とする。水平画素数Ｘ，垂直画素数Ｙの第Ｎフレームと第Ｎ＋１フレームの絶対値差分和は，数式１で表される。
【数１】
2008009288.tif 000003
ここで，ＳＡＤは，絶対値差分和を表し，ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は，第ｎフレームの位置（ｕ，ｖ）の画素のＹ値を表している。ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は，赤，緑，青の画素値（階調）線形和として数式２のように表される。
【数２】
2008009288.tif 000004
Ｒ（ｕ，ｖ，ｎ），Ｇ（ｕ，ｖ，ｎ），Ｂ（ｕ，ｖ，ｎ）は，それぞれ，位置（ｕ，ｖ）における，赤，緑，青の画素値を表している。なお，本実施形態では，Ｙ値の絶対値差分和を求めたが，赤，緑，青の画素値の絶対値差分和を求める構成としてもよい。
【００２２】
また，本実施形態では，１フレームの全ての画素について絶対値差分和を求める構成としているが，処理を簡略化するために，離散的な画素に対して絶対値差分和を求める構成としても良いし，また１フレームを縮小し，縮小画像に対して絶対値差分和を求める構成としても良い。
【００２３】
更に，フレーム間の絶対値差分和は隣接フレーム間以外にも，２フレーム毎やその他複数フレーム毎で求める構成としてもよい。
【００２４】
また，より動作をロバストにするために，過去数フレームの動き情報を利用して，現フレームの動き情報を決定する手法を用いてもよい。例えば、動き情報として静止画を０，動画を１として、過去５フレームの動き情報から中央値処理を行い，中央値の動き情報を現フレームの動画／静止画判別結果とする。このような処理をすることで，現フレームにおける動画／静止画判別の失敗によって静止画にもかかわらずあるフレームのみ動画と検出されても，中央値処理によって動画／静止画判別結果は静止画となる。
【００２５】
また，動画／静止画判別のその他の方法としては，ＥＰＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｇｕｉｄｅ）を用いても良い。ＥＰＧにより放送番組のジャンルを判別し，スポーツ等，動画が多く含まれている場合は，入力映像を動画と判別し，ニュース等，静止画が多く含まれている場合は，入力映像を静止画と判別する。
【００２６】
入力映像が動画であるか，静止画であるかを，上記のように判別し，予め定められた黒挿入率範囲で，黒挿入率を算出する。例えば，黒挿入率範囲が０％以上５０％以下であれば，静止画の場合は，黒挿入率を０％とし，動画であれば，黒挿入率を５０％とする。算出された黒挿入率は，バックライト輝度設定部１３及び階調補正部１１に送出される。
【００２７】
（階調補正部）
階調補正部では，黒挿入率算出部により算出された黒挿入率に基づき，入力映像の各画素の階調を補正する。後述する階調補正データ保持部には，黒挿入率毎の入力階調と補正階調の関係が保持されている。階調補正部では，黒挿入率算出部で算出された黒挿入率と入力映像の各画素の階調により階調補正データ保持部を参照して補正階調を求める。入力階調を補正階調に変換した補正映像は，黒挿入率に基づく垂直同期信号や水平同期信号等と共に，液晶パネルに送出される。
【００２８】
（階調補正データ保持部）
階調補正データ保持部１４には，黒挿入率毎の入力階調と補正階調の関係がＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−ｕｐ  Ｔａｂｌｅ：ルックアップテーブル）として保持されている。階調補正データ保持部１４は，上記ＬＵＴが保持できる構造であればどのようなものでもよく，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。ＬＵＴの構成は，黒挿入率が０％または５０％として黒挿入率算出部１２により算出される場合は，図３に示すように，黒挿入率を列方向，入力階調を行方向とした２次元のマトリックス構造のＬＵＴを用意し，黒挿入率で列を選択し，入力階調で行を選択することで，その交点の値を補正階調として出力する。なお，上記ＬＵＴは一例であり，黒挿入率と入力階調とから補正階調が出力できる構成であればどのような構成でも構わない。
【００２９】
以下、階調補正データ保持部１４に保持される補正データについて詳しく説明する。
【００３０】
図４に黒挿入率による液晶表示装置への入力階調と相対輝度の関係（表示ガンマ特性）を示す。液晶表示装置に２５５階調（８ビット表現が可能な液晶表示装置における最大階調）を表示した時の輝度が各黒挿入率（０％、５０％）で同一（図４では１）になるよう各黒挿入率においてそれぞれバックライト輝度が設定されているとする。
【００３１】
２５５階調未満の階調では，図４に示されるように，黒挿入率に依存してその輝度変化が異なっている。すなわち，黒挿入率が異なる場合，２５５階調以外の階調では，明るさが異なってしまう。これは，以下の理由による。
【００３２】
すなわち、入力映像のフレーム間に黒画像を表示する時間を変えることで，黒挿入率を変えているが，入力階調として０階調を液晶表示装置に表示する場合，０階調は黒画像であるため，黒挿入率を変化させても，液晶パネルの透過率は変化しない。一方，バックライト輝度は，２５５階調を液晶表示装置に表示した場合に，黒挿入率０％と５０％で表示輝度が変化しないように，黒挿入率０％と５０％とで異ならせている。黒挿入率０％と５０％では，液晶パネルの透過率が概ね２倍異なるため，バックライト輝度も黒挿入率０％と５０％では概ね２倍異なることとなる。すなわち，入力階調が０階調では，バックライト輝度は，概ね２倍異なるにも拘わらず，液晶パネルの透過率は変化しないために，バックライト輝度の相違に伴い液晶表示装置の輝度が異なってしまう。ここでは入力階調が０階調の場合を例にして説明したが，２５５階調未満の入力階調では同様の理由により，黒挿入率によって液晶表示装置の輝度が異なってしまう。
【００３３】
階調補正データ保持部１４に保持される階調補正データは，この明るさの相違を抑制する補正データである。補正方法としては，最小黒挿入率（黒挿入率０％）の表示ガンマ特性に，最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の表示ガンマ特性を合わせる方法と，逆に最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の表示ガンマ特性に，最小黒挿入率（黒挿入率０％）の表示ガンマ特性を合わせる方法の２通りの方法がある。
【００３４】
（１）最大黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法
黒挿入率による表示ガンマ特性は，数式３で表される。
【数３】
2008009288.tif 000005
ここで，Ｉ（Ｌ、Ｂ）は，黒挿入率ＢにおけるＬ階調の液晶表示装置の相対輝度，Ｔｍａｘは，液晶パネルの最大透過率，Ｔｍｉｎは，液晶パネルの最小透過率，Ｂは黒挿入率，γはガンマ値を示す。なお，数式３は，入力階調が最大２５５階調の場合である。また，入力階調が２５５階調の場合は，後述するバックライト輝度設定部１３により，黒挿入率によらず表示輝度は一定（または略一定）になるため，数式３では，Ｌが２５５の場合は，黒挿入率によらずＩ（２５５、Ｂ）が１となるように表している。数式３より，黒挿入率が最大（黒挿入率５０％）の時の表示ガンマ特性は，数式４のように表される。
【数４】
2008009288.tif 000006
ここで，Ｉｍａｘ（Ｌ）は，最大黒挿入率におけるＬ階調の液晶表示装置の相対輝度，Ｂｍａｘは，最大黒挿入率を示す。よって，任意の黒挿入率Ｂにおける表示ガンマ特性を，最大黒挿入率Ｂｍａｘにおける表示ガンマ特性に一致させる補正階調は，数式３及び数式４より，数式５のように表される。
【数５】
2008009288.tif 000007
ここで，Ｌｃ（Ｌ，Ｂ）は，入力階調がＬ，黒挿入率がＢの時の補正階調を表している。
【００３５】
本実施形態では，黒挿入率０％と黒挿入率５０％を切り替えて液晶表示装置に表示を行うため，黒挿入率５０％の時の表示ガンマ特性をＩｍａｘ（Ｌ）とし，黒挿入率０％の時の補正階調を数式５に基づき算出することで，補正階調データが得られる。この階調補正データを階調補正データ保持部１４のＬＵＴに保持しておく。
【００３６】
なお，最大黒挿入率（黒挿入率５０％）を基準としている為，最大黒挿入率（黒挿入率５０％）における補正階調は，入力階調に一致する。よって，ＬＵＴの構成は，図３のように，最小黒挿入率（黒挿入率０％）と最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の両方を保持している必要は無く，階調補正部１１において，黒挿入率が最小か最大かを判断し，最大の場合は，入力階調をそのまま補正階調として出力し，最小の場合のみ，階調補正データ保持部１４を参照して補正階調を求めても良い。この場合，階調補正データ保持部１４のＬＵＴは，最小黒挿入率における入力階調と補正階調の関係のみを保持しておけばよい。
【００３７】
図５は，階調補正データ保持部１４に保持された階調補正データに基づいて階調補正を行った場合および行わかった場合のそれぞれについて，黒挿入率０％の表示ガンマ特性と黒挿入率５０％の表示ガンマ特性の差分を示す。
【００３８】
横軸は入力階調，縦軸は，黒挿入率０％の表示ガンマ特性と黒挿入率５０％の表示ガンマ特性との絶対値差分を示している。細線は階調補正を行わなかった場合、太線は階調補正を行った場合のグラフを表す。図５より明らかなように，補正を行わなかった場合は，２５５階調未満の入力階調で，黒挿入率０％と５０％の液晶表示装置の表示輝度に差分が発生しているが，補正を行った場合，入力階調によらず，その差分は０となり，すなわち，黒挿入率によらず表示ガンマ特性が一致していることがわかる。よって，黒挿入率が変化することに伴う液晶表示装置の明るさの変化は発生しない。
【００３９】
（２）最小黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法
数式３より，黒挿入率が最小（最小黒挿入率０％）の時の表示ガンマ特性は，数式６のように表される。
【数６】
2008009288.tif 000008
ここで，Ｉｍｉｎ（Ｌ）は，最小黒挿入率におけるＬ階調の液晶表示装置の相対輝度，Ｂｍｉｎは，最小黒挿入率を示す。よって，任意の黒挿入率Ｂにおける表示ガンマ特性を，最小黒挿入率Ｂｍｉｎにおける表示ガンマ特性に一致させる補正階調は，数式３及び数式６より，以下のように表される。
【数７】
2008009288.tif 000009
ここで，Ｌｃ（Ｌ，Ｂ）は，入力階調がＬ，黒挿入率がＢの時の補正階調を表している。本実施形態では，黒挿入率０％と黒挿入率５０％を切り替えて液晶表示装置に表示を行うため，黒挿入率０％の時の表示ガンマ特性をＩｍｉｎ（Ｌ）とし，黒挿入率５０％の時の補正階調を数式７に基づき算出することで，補正階調データが得られる。
【００４０】
ただし，数式７は，一部の階調Ｌにおいて分子の値が負値，すなわち，補正階調Ｌｃが不定となる。これは，最小黒挿入率における表示ガンマ特性は，最大黒挿入率における表示ガンマ特性に比べて同じ入力階調において小さい値であるために，入力階調が小さい場合は，最大黒挿入率時の入力階調を０階調に補正しても，最小黒挿入率の表示ガンマ特性よりも大きい値にしか補正できないことに起因する。そこで，数式７を以下の数式８のように修正する。
【数８】
2008009288.tif 000010
【００４１】
数式８は，入力階調がＬｔｈ階調（閾値）より小さい場合は，Ｌｔｈ階調における補正階調から０階調へ結ぶ直線により入力階調を補正することを表している。その結果，入力階調ＬがＬｔｈ階調未満の場合は，最小黒挿入率と最大黒挿入率の表示ガンマ特性を一致させることはできないが，Ｌｔｈ階調以上の入力階調については，最小黒挿入率と最大黒挿入率の表示ガンマ特性を一致させることができる。
【００４２】
本実施形態では，黒挿入率０％と黒挿入率５０％を切り替えて液晶表示装置に表示を行うため，黒挿入率０％の時の表示ガンマ特性をＩｍｉｎ（Ｌ）とし，黒挿入率５０％の時の補正階調を数式８に基づき算出することで，補正階調データが得られる。この階調補正データを階調補正データ保持部１４のＬＵＴに保持しておく。
【００４３】
なお，最小黒挿入率（黒挿入率０％）を基準としている為，最小黒挿入率（黒挿入率０％）における補正階調は，入力階調に一致する。よって，ＬＵＴの構成は，図３のように，最小黒挿入率（黒挿入率０％）と最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の両方を保持している必要は無く，階調補正部１１で，黒挿入率が最小か最大かを判断し，最小の場合は，入力階調をそのまま補正階調として出力し，最大の場合のみ，階調補正データ保持部１４を参照して補正階調を求めても良い。この場合，階調補正データ保持部１４のＬＵＴは，最大黒挿入率における入力階調と補正階調の関係のみを保持しておけばよい。
【００４４】
図６は，階調補正データ保持部１４に保持された階調補正データに基づいて階調補正を行った場合および行わかった場合のそれぞれについて，黒挿入率０％の表示ガンマ特性と黒挿入率５０％の表示ガンマ特性の差分を示す。
【００４５】
横軸は入力階調，縦軸は，黒挿入率０％の表示ガンマ特性と黒挿入率５０％の表示ガンマ特性の絶対値差分を示している。細線は階調補正を行わなかった場合、太線は階調補正を行った場合のグラフを表す。閾値Ｌｔｈは３２に設定した場合である。図６より明らかなように，補正を行わなかった場合は，２５５階調未満の入力階調で，黒挿入率０％と５０％の液晶表示装置の表示輝度に差分が発生しているが，補正を行った場合，閾値Ｌｔｈ以上の入力階調では，その差分は０となり，また，閾値Ｌｔｈ未満の入力階調においても，補正を行わない場合に比べ，その輝度差は小さくなっている。すなわち，黒挿入率による表示ガンマ特性変化が小さくなっていることがわかる。よって，黒挿入率が変化することに伴う液晶表示装置の明るさの変化は，補正を行わない場合に比べ，大きく改善されている。
【００４６】
以上，階調補正データについて説明してきたが，階調補正データは，上記のような解析的に求める方法に限定されず，例えば実測データに基づいて階調補正データを求めても良い。すなわち，最小黒挿入率の表示ガンマ特性を最大黒挿入率の表示ガンマ特性に一致させるのであれば，まず，最小黒挿入率における液晶表示装置の表示輝度と，最大黒挿入率における液晶表示装置の表示輝度が，最大階調において一致するように，バックライト輝度を設定し，次に，最大黒挿入率における表示ガンマ特性を測定し，この表示ガンマ特性に一致するように，最小黒挿入率における階調補正データを求める方法でも良い。
【００４７】
また，階調補正データは，最小黒挿入率の表示ガンマ特性と最大黒挿入率の表示ガンマ特性を一致させる補正データでなくとも，補正を行わない場合の，最小黒挿入率の表示ガンマ特性と最大黒挿入率の表示ガンマ特性の差分に比べ，その差分が小さくなる（所定の表示輝度範囲に収まる）補正データであればよい。すなわち、入力階調と，最小黒挿入率の表示ガンマ特性と最大黒挿入率の表示ガンマ特性を一致させる補正階調との間の階調を補正階調データとしても良い。このようにしても、補正前に比べ少なくとも，その差分を小さくすることができるため，黒挿入率が変化することに伴う液晶表示装置の明るさの変化を小さくすることができる。
【００４８】
また，階調補正データのＬＵＴは，図３では，全ての入力階調について黒挿入率による補正階調を保持する構成としたが，例えば，図７に示すように，所定の階調毎の入力階調と黒挿入率による補正階調を保持しておき，間の入力階調については，適宜補間して補正階調を求めればよい。図７の例で，例えば，入力階調が２３階調であれば，（２３−１５）／（３１−１５）×（３７−２７）＋２７＝３２階調のように，線形補間する構成とすればよい。
【００４９】
（液晶パネル）
液晶パネル１５は，本実施形態ではアクティブマトリクス型のものであり，図８に示すように，アレイ基板２４上に複数本の信号線２１及びこれと交差する複数本の走査線２２が図示しない絶縁膜を介して配置されており，両線の各交差部には画素２３が形成されている。信号線２１の端部は信号線駆動回路２５に接続され、走査線２２の端部は走査線駆動回路２６に接続されている。
【００５０】
画素２３において，薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチ素子３１は，映像信号書込み用のスイッチ素子であり，そのゲートは１水平ライン毎に共通に走査線２２に接続され，ソースは１垂直ライン毎に信号線２１に共通に接続されている。さらに，ドレインは画素電極３２に接続されるとともに，この画素電極３２と電気的に並列に配置された補助容量３３に接続されている。
【００５１】
画素電極３２は，アレイ基板２４上に形成され，この画素電極３２と電気的に相対する対向電極３４は，図示しない対向基板上に形成されている。対向電極３４には，図示しない対向電圧発生回路から所定の対向電圧が与えられている。また画素電極３２と対向電極３４との間には液晶層３５が保持され，アレイ基板２４と前記対向基板の周囲は図示しないシール材により封止されている。なお，液晶層３５に用いる液晶材料は，どのようなものでも良いが，後述するように，本実施形態による液晶パネル１５は，１フレーム期間に画像表示と黒表示の２つの画像信号を書き込む必要があるため，比較的高速に応答するものが望ましい。例えば，強誘電性液晶やＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードの液晶等が良い。
【００５２】
走査線駆動回路２６は，図示しないシフトレジスタ，レベルシフタ及びバッファ回路等から構成されている。この走査線駆動回路２６は，表示比率制御部から制御信号として出力された垂直スタート信号や垂直クロック信号に基づいて，各走査線２２に行選択信号を出力する。
【００５３】
信号線駆動回路２５は，図示しないアナログスイッチ，シフトレジスタ，サンプルホールド回路，ビデオバス等から構成されている。この信号線駆動回路２５には，表示比率制御部から制御信号として出力された水平スタート信号及び水平クロック信号が入力されるとともに，映像信号が入力されている。
【００５４】
以下，液晶パネル１５の動作について詳しく説明する。
【００５５】
図９は黒表示比率が５０％の場合の液晶表示パネル１５のタイミングチャートを示す。信号線駆動回路２５から出力される表示信号及び走査線駆動回路２６から出力される走査線信号の駆動波形，並びに液晶パネル１５における画像表示状態が示されている。ここでは垂直走査線数Ｖ＝８の例が示されている。なお，図９では，説明を簡単にするために，ブランキング期間を図示していないが，通常，一般的な液晶パネルの駆動信号は，水平及び垂直ブランキング期間を有している。
【００５６】
信号線駆動回路２５からは，１水平走査期間の前半に画像表示信号が，後半に黒表示信号が出力される。走査線駆動回路２６では，画像表示信号を供給すべき各画素に対応する走査線を１水平走査期間の前半に選択し，黒表示信号を供給すべき各画素に対応する走査線を１水平走査線期間の後半に選択する。
【００５７】
１水平走査期間の前半に１ライン目の走査線を選択して対応する画素に画像表示信号を供給するときには，１水平走査期間の後半にはＶ／２＋１ライン目の走査線を選択して対応する画素に黒表示信号を供給する。同様に，１水平走査期間の前半に２ライン目の走査線を選択したときには，１水平走査期間の後半にＶ／２＋２ライン目の走査線を選択する。同様にして，１水平走査期間の前半と後半とでそれぞれ順次その次の走査線を選択してゆき，１水平走査期間の前半にＶライン目の走査線が選択されて対応する画素に画像表示信号が供給されたときは，１水平走査期間の後半にはＶ／２ライン目の走査線が選択されて対応する画素に黒表示信号が供給される。
【００５８】
図１０は，黒挿入率が５０％の場合における液晶パネル上の表示状態を示したものである。図１０（ａ）は，Ｖ／２＋１ライン目までｎフレーム目の画像表示信号の書き込みが完了し，１ライン目に黒表示信号を書き込んだときの表示状態を示している。図１０（ｂ）は，Ｖ／２＋２ライン目までｎフレーム目の画像表示信号を書き込み，２ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図１０（ｃ）は，Ｖライン目にｎフレーム目の画像表示信号を書き込み，Ｖ／２−１ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図１０（ｄ）は，１ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み，Ｖ／２＋１ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図１０（ｅ）は，Ｖ／２ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み，Ｖライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。
【００５９】
図９では，黒挿入率が５０％の場合について示したが，同様に黒表示信号の書き込み開始タイミングを変更，すなわち，走査線信号のタイミングを変更することにより任意の黒挿入率の設定が可能である。よって，黒挿入率算出部１２で黒挿入率を算出し，階調補正部１１で黒表示信号の書き込み開始タイミングを制御信号として液晶パネル１５に送出することで，任意の黒挿入率により液晶パネル１５に画像を表示することが可能となる。
【００６０】
（バックライト輝度設定部）
バックライト輝度設定部１３では，入力された黒挿入率を用いてバックライト１６の光源を設定するバックライト輝度信号を出力する。すなわち，バックライト１６の光源がアナログ変調のＬＥＤ（Light-Emitting Diode:発光ダイオード）であれば，アナログ電圧信号を，パルス幅変調（ＰＷＭ）のＬＥＤであれば，パルス幅変調信号を出力する。また，光源が冷陰極管であれば，冷陰極管点灯用のインバータに入力されるアナログ電圧を出力する。
【００６１】
本実施形態では，比較的簡単な構成で，輝度のダイナミックレンジを大きく取ることができるパルス幅変調方式のＬＥＤ光源を用いた。予め，ＬＥＤ光源に入力されるパルス幅とバックライトの輝度との関係を測定し，バックライト輝度設定部１３に保持しておく。保持しておくデータとしては，例えば，上記関係が関数で表現できる場合は関数を保持しておけばよく，また，ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）としてＲＯＭ等に保持しておいても良い。また，ＬＥＤ光源が赤，緑，青の３原色のＬＥＤを混色して白を表示する構成であれば，それぞれのＬＥＤのデータを保持しておくのが望ましい。
【００６２】
上記では，パルス幅とバックライト輝度との関係をデータとして保持しておく方法を示したが，様々な黒挿入率で表示される液晶パネル上で，輝度が一定となる黒挿入率とパルス幅との関係を保持しておいても良い。すなわち，ある黒挿入率で液晶パネルに白画像（最大階調）を表示し，バックライト輝度を，液晶パネル透過後の輝度が所定の値となるように制御し，そのときのＬＥＤ光源に入力しているパルス幅を求める。上記操作を様々な黒挿入率で行い，黒挿入率とパルス幅との関係を求め，データとして保持しておく。入力された黒挿入率で上記データを参照することにより，バックライトの輝度は制御され，任意の黒挿入率に対し，液晶パネル上の輝度を一定に保つことが可能となる。
【００６３】
また，上記以外にも，バックライトにフォトダイオード等を設置し，バックライトの輝度をフォトダイオード等で計測しながらフィードバックを行い，ＬＥＤ光源の輝度を制御する方法でも良い。特にＬＥＤ光源は，温度により発光特性が変化するために，上記のようにフォトダイオード等によりフィードバックを行う構成は有効である。
【００６４】
図１１は，黒挿入率を０％から５０％の範囲で設定した場合の，黒挿入率と，液晶パネル相対透過率，バックライト相対輝度，液晶表示装置相対輝度との関係を示したものである。
【００６５】
横軸が黒挿入率，左側縦軸が、黒挿入率が０％の時の、液晶パネル１５の透過率に対する相対透過率，右側縦軸が，黒挿入率が５０％の時の，バックライト１６の輝度に対する相対輝度を示している。本実施形態で用いた液晶パネル１５は，黒挿入率が大きくなるにつれ，線形に透過率が減少するため，バックライト１６の輝度を黒挿入率が大きくなるにつれ大きくし，液晶表示装置の相対輝度，すなわち，液晶パネル透過後の輝度が一定になるようにバックライトの輝度を制御する。つまり、図１１においては液晶パネル相対透過率×バックライト相対輝度＝液晶表示装置相対輝度の関係がある。
【００６６】
図１１より，黒挿入率とバックライトの相対輝度の関係が求まり，更にバックライト相対輝度と，ＬＥＤ光源に入力するパルス幅の関係から，黒挿入率とパルス幅の関係を求めることができる。よって黒挿入率算出部１２で求められた黒挿入率より，パルス幅で表されるバックライト輝度設定信号を求めることができる。
【００６７】
（バックライト）
バックライト１６は，上記のように，様々な光源により構成可能であるが，本実施形態では，ＬＥＤを光源とする直下型バックライトとした。ただし，バックライトの構成は，上記に限定されるものではなく，例えば，導光板を用いたエッジライト型バックライトでも構わない。バックライトは，バックライト輝度設定部１３から出力されたバックライト輝度設定信号により，輝度が制御される。
【００６８】
図１６は図１の液晶表示装置において実行する画像表示方法を説明するフローチャートである。
【００６９】
まず１フレーム期間のうち黒画像を表示する期間を表す黒挿入率を算出する（Ｓ１１）。
【００７０】
次に、液晶パネルに表示可能な最大の階調における表示輝度が、上記算出された黒挿入率によらず略一定となるようにバックライトの発光輝度を設定する（Ｓ１２）。
【００７１】
次に、上記最大の階調以外の階調において、算出された黒挿入率によらず表示輝度が略一定となるように入力画像の階調を補正する（Ｓ１３）。
【００７２】
次に、補正された入力画像と、黒画像とを、算出された黒挿入率にしたがって表示する（Ｓ１４）。
【００７３】
以上，本実施形態によれば，入力映像に応じて液晶パネルの黒挿入率を変化させることにより，液晶表示装置に表示される動画の画質を向上させることが可能となり，また黒挿入率が変化することによる表示ガンマ特性の変化を可及的に抑制することが可能となる。
【００７４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による液晶表示装置の構成は，基本的な構成は，第１の実施形態と同様であるが，黒挿入率算出部で算出される黒挿入率が，入力映像が動画，静止画と判別した結果の２段階ではなく，複数の段階により算出されることに特徴があり，それに伴い，階調補正データ保持部に保持される階調補正データの構成が第１の実施形態と異なっている。以下に，本実施形態において第１の実施形態と異なる構成である，黒挿入率算出部及び階調補正データ保持部について説明し，その他の構成については，第１の実施形態と同様であるため省略する。
【００７５】
（黒挿入率算出部）
第１の実施形態における黒挿入率算出部では，入力映像が動画であるか，静止画であるかを判別し，動画の場合は例えば黒挿入率を５０％とし，静止画であれば例えば黒挿入率を０％とする２段階の黒挿入率を出力した。本実施形態における黒挿入率算出部では，上記のような２段階ではなく，複数の段階の黒挿入率を算出する。複数の段階の黒挿入率を算出する方法としては，例えば第１の実施形態と同様に，数式１により，フレーム間の絶対値差分和を求め，絶対値差分和の大きさに基づき，黒挿入率を決定する。この場合，黒挿入率Ｂは，数式９に示す閾値処理により算出される。
【数９】
2008009288.tif 000011
ここで，ＳＡＤは，数式１により求められる絶対値差分和，Ｔ０，Ｔ２５は，ＳＡＤに対する閾値であり（Ｔ０＜Ｔ２５），ＳＡＤがＴ０未満であれば，黒挿入率を０％とし，ＳＡＤがＴ２５以上であれば黒挿入率を５０％とし，それ以外では，黒挿入率を２５％とする。ＳＡＤが小さい値であれば，入力映像の動きの大きさは小さく，また動き領域のコントラストが低いということであり，そのため，黒挿入率は小さい値でも，動画の画質改善効果は十分である。一方ＳＡＤが大きい値であれば，入力映像の動きの大きさは大きく，また動き領域のコントラストも高いということであり，そのため，黒挿入率を大きくし，動画の画質改善効果を大きくする。
【００７６】
数式９では，黒挿入率を３段階としたが，より多くの段階の黒挿入率を求める構成としても良い。例えば，黒挿入率をＳＡＤに基づく連続関数とし，予め定められた黒挿入率範囲（例えば０％〜５０％）の間の連続値として黒挿入率を算出することもできる。ただし，黒挿入率を過度に細かく制御する構成としても，動画画質の改善効果はそれほど大きくならないため，例えば１％刻みで算出するのが良い。
【００７７】
上記では，ＳＡＤの値に基づき，黒挿入率を複数の段階で算出する方法を説明したが，その他にも，２フレーム間の動き検出を行い，検出された動きに基づき複数段階の黒挿入率を算出しても良い。動き検出は，例えば，入力映像をフレームメモリで１フレーム期間保持し，１フレーム遅延された映像と入力映像，すなわち時間的に隣接する２フレームを用いて行う。ただし，動きを検出するフレームは，時間的に連続する２フレームに限らず，例えば，入力映像がインターレースの映像の場合に，偶数フィールドもしくは奇数フィールドのみを用いて動き検出を行っても良い。動き検出手段としては様々に考えられるが，本実施形態では，ブロックマッチングにより動きベクトルを求める手法を用いた。ブロックマッチングとは，Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）等の動画の符号化に用いられる動きベクトル検出手法であり，図１２に示すように，入力映像のｎフレーム（参照フレーム）を正方形の領域（ブロック）に分割し，ブロック毎に，ｎ＋１フレーム（探索先フレーム）の類似領域を探索する。類似領域の評価方法は，一般に絶対値差分和（ＳＡＤ）や，差分の二乗和（ＳＳＤ）等が用いられるが，本実施形態ではＳＡＤを用い，数式１０に従い求めた。
【数１０】
2008009288.tif 000012
ここで，ｐ（ｘ，ｎ）は，ｎフレームの位置ｘの画素値を表し，Ｂｋはｋ番目の参照ブロックの領域を表している。様々なｄについて，数式１０を用いてＳＡＤを求め，ＳＡＤが最小となるｄが参照ブロックＢｋの動きベクトルと推定される。これは，数式１１で表される。
【数１１】
2008009288.tif 000013
【００７８】
参照フレームの全てのブロックについて，数式１０，数式１１を解くとことにより，入力映像の隣接フレーム間の動きベクトルを求めることができる。求められたブロック毎の動きベクトルからフレーム全体の動きベクトルの大きさの平均値を求める。ブロック数をＮとすると，フレーム全体の動きベクトルの大きさの平均値ＭＶａｖｅは，数式１２により求められる。
【数１２】
2008009288.tif 000014
【００７９】
上記のように求められたＭＶａｖｅに対し，ＳＡＤと同様に閾値処理を行い，黒挿入率を算出する。また，黒挿入率をＭＶａｖｅ基づく連続関数とし，予め定められた黒挿入率範囲（例えば０％〜５０％）の間の連続値として黒挿入率を算出することもできる。いずれの構成においても，ＭＶａｖｅが大きいほど，黒挿入率が大きい値となるように，黒挿入率を算出する。
【００８０】
（階調補正データ保持部）
階調補正データ保持部では，黒挿入率算出部で算出された黒挿入率毎の入力階調と補正階調との関係をＬＵＴとして保持している。例えば，黒挿入率算出部より，１％刻みの黒挿入率が算出される場合は，図１３に示すように，列方向に黒挿入率，行方向に入力階調が保持された２次元マトリックス構造のＬＵＴを保持している。黒挿入率により列を選択し，入力階調で行を選択することで，その交点の補正階調を取得することができる。
【００８１】
なお，ＬＵＴは，上記のような２次元マトリックス構造である必要は無く，黒挿入率及び入力階調により，補正階調を取得できる構造であればどのような構造でも良い。
【００８２】
階調補正データは，最小黒挿入率（黒挿入率０％）の表示ガンマ特性に，その他の黒挿入率における表示ガンマ特性を合わせる方法と，逆に最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の表示ガンマ特性に，その他の黒挿入率の表示ガンマ特性を合わせる方法，及び，最小黒挿入率（黒挿入率０％）から最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の間に予め設定された基準黒挿入率（例えば黒挿入率２５％）の表示ガンマ特性に，その他の黒挿入率の表示ガンマ特性を合わせる方法の３通りがある。最大黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法と，最小黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法については，第１の実施形態と同様であるので，ここでは基準黒挿入率の表示ガンマ特性に合わせる方法について説明する。
【００８３】
基準黒挿入率における表示ガンマ特性は，数式１３より，以下のように表される。
【数１３】
2008009288.tif 000015
ここで，Ｉｂａｓｅ（Ｌ）は，基準黒挿入率における表示ガンマ特性を表し，Ｂｂａｓｅは，基準黒挿入率を表す。数式１３により表現される基準黒挿入率における表示ガンマ特性に，任意の黒挿入率における表示ガンマ特性を一致させる。黒挿入率が基準黒挿入率未満であれば，第１の実施形態における最大黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法と同様の処理を行い，黒挿入率が基準黒挿入率以上であれば，第１の実施形態における最小黒挿入率のガンマ特性に合わせる方法と同様の処理を行えばよい。すなわち，補正階調は，数式１４のように表される。
【数１４】
2008009288.tif 000016
ここで，Ｌｃ（Ｌ，Ｂ）は，入力階調がＬ，黒挿入率がＢの時の補正階調を表している。なお，閾値Ｌｔｈは定数ではなく，黒挿入率Ｂによる関数であってもよく，特に，Ｂ＝Ｂｂａｓｅにおいて，Ｌｔｈ＝０なる関係であることが望ましい。これは，Ｂ＝Ｂｂａｓｅを境に，表示ガンマ特性が不連続に変化するのを抑制できる為である。
【００８４】
図１４は基準黒挿入率を２５％とした場合に，補正の有無による最小黒挿入率０％及び最大黒挿入率５０％の表示ガンマ特性と，基準黒挿入率２５％の表示ガンマ特性との差分を示す。横軸に入力階調を示し，縦軸に，最小黒挿入率０％及び最大黒挿入率５０％の表示ガンマ特性と，基準黒挿入率２５％の表示ガンマ特性との絶対値差分を示している。図１４より明らかなように，階調の補正を行うことで，基準黒挿入率における表示ガンマ特性と，最小黒挿入率（黒挿入率０％）及び最大黒挿入率（黒挿入率５０％）の表示ガンマ特性との差を小さくすることができる。
【００８５】
以上，階調補正データについて説明してきたが，階調補正データは，上記のような解析的に求める方法に限定されず，例えば実測データに基づいて階調補正データを求めても良い。
【００８６】
すなわち，任意の黒挿入率の表示ガンマ特性を基準黒挿入率の表示ガンマ特性に一致させるために，まず，任意の黒挿入率における液晶表示装置の表示輝度が，最大階調において基準黒挿入率の場合と一致するように，黒挿入率毎のバックライト輝度を設定する。次に，基準黒挿入率における表示ガンマ特性を測定し，この表示ガンマ特性に一致するように，任意の黒挿入率における階調補正データを求める方法でも良い。
【００８７】
また，階調補正データは，任意の黒挿入率の表示ガンマ特性を基準黒挿入率の表示ガンマ特性に一致させる補正データでなくとも，補正を行わない場合の，基準黒挿入率の表示ガンマ特性と任意の黒挿入率の表示ガンマ特性との差分に比べ，その差分が小さくなる（所定の表示輝度範囲に収まる）補正データであればよい。すなわち，入力階調と，基準黒挿入率の表示ガンマ特性と任意の黒挿入率の表示ガンマ特性を一致させる補正階調との間の階調を補正階調データとしても良い。このようにしても、補正前に比べ少なくとも，その差分を小さくすることができるため，黒挿入率が変化することに伴う液晶表示装置の明るさの変化を小さくすることができる。
【００８８】
また，階調補正データのＬＵＴは，図１３では，全ての入力階調及び１％刻みの黒挿入率による補正階調を保持する構成を示したが，例えば，図１５に示すように，所定の黒挿入率毎の入力階調と黒挿入率による補正階調とを保持しておき，間の黒挿入率については，適宜補間して補正階調を求めればよい。更に，第１の実施形態と同様に，入力階調についても所定の階調毎の補正階調を保持する構成とすれば，更にＬＵＴの大きさを小さくすることができる。
【００８９】
以上，本実施形態によれば，入力映像に応じて液晶パネルの黒挿入率を変化させることにより，液晶表示装置に表示される動画の画質を向上させることが可能となり，また黒挿入率が変化することによる表示ガンマ特性の変化を可及的に抑制することが可能となる。
【００９０】
上述した実施形態では、入力映像に応じて液晶パネルの黒挿入率を変化させる例を説明したが、黒挿入率の代わりに、入力画像の１フレーム期間内に黒画像を表示すべき期間の長さを変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】黒挿入率を説明する図。
【図３】入力階調と黒挿入率による補正階調とを保持したルックアップテーブルを示す図。
【図４】黒挿入率ごとに入力階調と相対輝度との関係を示した図。
【図５】第１の実施形態の効果を説明する図。
【図６】第１の実施形態の効果を説明する図。
【図７】ルックアップテーブルの他の例を示す図。
【図８】液晶パネルの構成例を示す図。
【図９】液晶表示パネルのタイミングチャート。
【図１０】液晶パネルの表示状態の例を示す図。
【図１１】黒挿入率と，液晶パネル相対透過率，バックライト相対輝度，液晶表示装置相対輝度との関係を示す図。
【図１２】動きベクトル検出手法を説明する図。
【図１３】第２の実施形態におけるルックアップテーブルの例を示す図。
【図１４】第２の実施形態の効果を説明する図。
【図１５】第２の実施形態におけるルックアップテーブルの他の例を示す図。
【図１６】図１の液晶表示装置において実行する画像表示方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００９２】
１１：階調補正部
１２：黒挿入率算出部
１３：バックライト輝度設定部
１４：階調補正データ保持部
１５：液晶パネル
１６：バックライト
２１：信号線
２２：走査線
２３：画素
２４：アレイ基板
２５：信号線駆動回路
２６：走査線駆動回路
３１：スイッチ素子
３２：画素電極
３３：補助容量
３４：対向電極
３５：液晶層
【図１】
2008009288.tif 000017
【図２】
2008009288.tif 000018
【図３】
2008009288.tif 000019
【図４】
2008009288.tif 000020
【図５】
2008009288.tif 000021
【図６】
2008009288.tif 000022
【図７】
2008009288.tif 000023
【図８】
2008009288.tif 000024
【図９】
2008009288.tif 000025
【図１０】
2008009288.tif 000026
【図１１】
2008009288.tif 000027
【図１２】
2008009288.tif 000028
【図１３】
2008009288.tif 000029
【図１４】
2008009288.tif 000030
【図１５】
2008009288.tif 000031
【図１６】
2008009288.tif 000032