JP2009134156A - 画像表示の信号処理方法及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減することができる画像表示の信号処理方法及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】１フレーム期間を複数個に分割したサブフィールドのうち、連続する３つのサブフィールドにおいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源が１つ以上発光するフィールドシーケンシャルカラー表示方式による画像表示の信号処理方法であって、前記３つのサブフィールドが、少なくともＧ光源が発光する第１のサブフィールドと、少なくともＲ光源が発光する第２のサブフィールドと、Ｂ光源が発光する第３のサブフィールドとからなり、前記３つのサブフィールドにおいて、画像入力信号に応じた前記光源の発光時間を決定する決定ステップと、決定された前記発光時間に応じて前記画像出力信号を生成する生成ステップと、生成された前記画像出力信号に基づいて、前記画像表示を行う表示ステップとを有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィールドシーケンシャルカラー表示方式により画像を表示するための信号処理方法及び画像表示装置に関し、動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減させる技術に関するものである。

一般的な液晶ディスプレイでは、１画素を３つのサブピクセルに分け、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（以下、各色を「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」という。）のカラーフィルタを用いてカラー表示を行っている。これに対してフィールドシーケンシャルカラー表示方式（色順次表示方式）は、サブピクセル構成をとらず、例えば１ＴＶフィールド（映像入力信号の１フレーム期間と同義）を３つのサブフィールド（ＳＦ：sub field）に分け、第１サブフィールドではＲの光源を発光させ、それに同期して映像入力信号のＲ成分を表示装置から出力し、第２サブフィールドではＧ光源を発光させ、それに同期して映像入力信号のＧ成分を表示装置から出力し、第３サブフィールドではＢ光源を発光させ、それに同期して映像入力信号（以下、「画像入力信号」という。）のＢ成分を表示装置から出力することで、入力された映像の表示を行う。すなわち、フィールドシーケンシャルカラー表示方式は、１ＴＶフレーム内の同一位置で各色成分が順次映し出される。これにより、表示された各色が目の網膜で知覚され合成される。

フィールドシーケンシャルカラー表示方式は、上述した方式によりサブピクセル構成をとらないためカラーフィルタを必要とせず、表示装置の製品開発にかかるコストの削減、また高輝度化や高解像度化などの表示装置の性能向上に有効な表示方式として注目されており、現在、液晶ディスプレイの他にプロジェクタなどにも用いられている。

しかし、フィールドシーケンシャルカラー表示方式には、動画表示の際に発生する色割れによる画質劣化や動画ぼやけ（以下、「ぼやけ」という）の低減効果の低さという問題点がある。

図１０（a）には、従来のフィールドシーケンシャルカラー表示方式におけるバックライト（光源）の発光シーケンスの一例が示されている。図１０（a）に示す例では、１ＴＶフィールドが期間Ｔの３つのサブフィールドに分けられており、全体の発光期間はｔ１となる。

図１０（b）には、表示画面上を動く白色パターンを目が追従する場合の「発光の時間軌跡」（b-1）と網膜の「網膜上の輝度分布」（b-2）の一例が、横軸を網膜上の位置として示されている。図１０（b-1）に示すように、白色パターンが移動することにより、各サブフィールドにおける色成分の発行タイミングに時間的ズレが生じる。これにより、図１０（b-2）に示すとおり、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光タイミングの時間的ズレが空間的なズレとして網膜で知覚され、白色の左側にＢとシアン（Ｃ）、また右側にＲやマゼンタ（Ｍ）と言った白色以外の色が現れて「色割れ」が生じる。また本来表示されるべき幅（Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源が発光し、網膜で白色（無彩色）として知覚される間）より広がった刺激分布となり「ぼやけ」が生じる。このように、色割れやぼやけの原因となる刺激分布（広がった刺激分布）の幅を「ぼやけ幅」と言い、ぼやけ幅は、白色パターンの移動速度をＶとすると、１ＴＶフィールドにおける光源の全発光時間ｔ_１をＶに乗算した（Ｖ＊ｔ_１）となる。すなわち、（Ｖ＊ｔ_１）の値が大きいほど、色割れやぼやけが網膜で知覚されやすくなる。

これらの問題に対して、特許文献１及び２には、１ＴＶフィールドを４つ以上のサブフィールドに分けて、Ｒ，Ｇ，Ｂの純色に加えて、黄（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）と言った中間色を出力する表示装置が開示されている。また特許文献３には、３次元色刺激空間に基づいて決定した各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂによる３色の映像を、第１から第３の各サブフィールドにおいて表示する表示装置が開示されている。

このように、従来技術では、サブフィールドにおいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの以外の中間色を表示装置から出力し、表示画像の表現色をぼかすことにより、色割れが目立たなくなる（網膜上で知覚されにくくなる）。
特許３９７７６７５号公報 特開２００３―２４１７１４号公報 特開２００３―２８４０８８号公報

しかしながら、上記従来技術では、色割れに対して一定の効果があったとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの純色を表現できないことから、表示された際の色純度が落ちてしまうと言う問題がある。

また、フィールドシーケンシャルカラー表示方式には、動画表示の際に発生する色割れのほかに、画質向上のために解決しなければならない、上述したぼやけに関する問題があり、上記従来技術はこの問題を解決していない。

本発明では、上記従来技術の問題点に鑑み、フィールドシーケンシャルカラー表示方式において、動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減することができる画像表示の信号処理方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の信号処理方法は、１フレーム期間を複数個に分割したサブフィールドのうち、連続する３つのサブフィールドにおいて、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源が１つ以上発光するフィールドシーケンシャルカラー表示方式による画像表示の信号処理方法であって、前記３つのサブフィールドが、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のうち、少なくともＧ光源が発光する第１のサブフィールドと、Ｒ、Ｂの光源のうち、少なくともＲ光源が発光する第２のサブフィールドと、Ｂ光源が発光する第３のサブフィールドとからなり、前記３つのサブフィールドにおいて、入力された画像入力信号に応じた前記光源の発光時間を決定する決定ステップと、前記決定ステップにより決定された前記発光時間に応じて、前記画像出力信号を生成する生成ステップと、前記生成ステップにより生成された前記画像出力信号に基づいて、前記画像表示を行う表示ステップとを有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の信号処理方法は、前記決定ステップにおいて、入力された前記画像入力信号から、前記光源を調光する調光係数を算出し、算出された前記調光係数に基づいて発光時間を決定し、前記生成ステップにおいて、決定した前記発光時間から、前記光源から網膜上に届く光の量を調整する透過率を算出し、算出した前記透過率に基づいて前記画像出力信号を生成することを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の信号処理方法は、前記３つのサブフィールドにおいて、前記第１のサブフィールドで、Ｇ成分の画像入力信号に基づいて、前記第１のサブフィールドにおける緑光源の調光係数を決定し、決定した前記緑光源の調光係数に応じて、前記第１のサブフィールドの透過率を決定し、次いで、前記第１のサブフィールドにおける第１の赤光源の調光係数及び第１の青光源の調光係数を、決定した前記前記第１のサブフィールドの透過率に応じて決定し、前記第２のサブフィールドで、Ｒ成分の画像入力信号に基づいて、前記第２のサブフィールドにおける第２の赤光源の調光係数を決定し、決定した前記第２の赤光源の調光係数に応じて、前記第３のサブフィールドで、前記第２のサブフィールドの透過率を決定し、次いで、前記第２のサブフィールドにおける第２の青光源の調光係数を、決定した前記第２のサブフィールドの透過率に応じて決定し、Ｂ成分の画像入力信号に基づいて、前記第３のサブフィールドにおける第３の青光源の調光係数を決定し、決定した前記第３の青光源の調光係数に応じて、前記第３のサブフィールドの透過率を決定することを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の信号処理方法は、前記３つのサブフィールドにおいて、前記第２のサブフィールド及び前記第３のサブフィールドにおける前記光源の発光期間が、前記第１のサブフィールド寄りとなるように発光タイミングを制御することを特徴とする。

これによって、本発明の信号処理方法は、１ＴＶフィールドを複数個に分割したサブフィールドのうち、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源が１つ以上発光する連続した３つのサブフィールドにおいて、３つのサブフィールドが、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のうち、少なくともＧ光源が発光する第１のサブフィールドと、Ｒ、Ｂの光源のうち、少なくともＲ光源が発光する第２のサブフィールドと、Ｂ光源が発光する第３のサブフィールドとからなる場合に、サブフィールドごとに、画像入力信号に基づいて各色の光源発光時間を制御し、制御された発光時間に基づいて出力輝度を補正した画像出力信号を生成し、生成された画像出力信号により所望する画像を表示する画像表示の信号処理手順としたことで、動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減することができる。また、１ＴＶフィールドの全発光時間を短縮できることから、当該画像表示装置における光源発光にかかる消費電力を削減することもできる。

上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、光源を有し、１フレーム期間を複数個に分割したサブフィールドのうち、連続する３つのサブフィールドが、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のうち、少なくともＧ光源が発光する第１のサブフィールドと、Ｒ、Ｂの光源のうち、少なくともＲ光源が発光する第２のサブフィールドと、Ｂ光源が発光する第３のサブフィールドとからなるフィールドシーケンシャルカラー表示方式により画像を表示する画像表示装置であって、前記サブフィールドごとに行う、入力された画像入力信号に応じた前記光源の発光時間を決定する決定手段と、前記決定手段による前記発光時間の決定と同時に、前記発光時間に応じた画像出力信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された前記画像出力信号を基に前記画像を表示する表示手段とを有することを特徴とする。

これによって、本発明の画像表示装置は、１ＴＶフィールドを複数個に分割したサブフィールドのうち、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源が１つ以上発光する連続した３つのサブフィールドにおいて、３つのサブフィールドが、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のうち、少なくともＧ光源が発光する第１のサブフィールドと、Ｒ、Ｂの光源のうち、少なくともＲ光源が発光する第２のサブフィールドと、Ｂ光源が発光する第３のサブフィールドとからなる場合に、サブフィールドごとに、画像入力信号に基づいて各色の光源発光時間を制御し、制御された発光時間に基づいて出力輝度を補正した画像出力信号を生成し、生成された画像出力信号により所望する画像を表示する構成としたことにより、動画表示の際に発生する色割れやぼやけが低減された画像表示機能を提供することができる。また、１ＴＶフィールドの全発光時間を短縮できることから、光源発光にかかる消費電力が削減された表示装置を提供することもできる。

本発明によれば、フィールドシーケンシャルカラー表示方式において、動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減することができる画像表示の信号処理方法及び画像表示装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態（以下、「実施形態」という。）について、図面を用いて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
＜色割れやぼやけを低減する表示方式の概要＞
まず、本実施形態に係るフィールドシーケンシャルカラー表示方式が、どのような方法によって色割れやぼやけの問題を解決しているのかについて、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るフィールドシーケンシャルカラー表示方式の特徴を示す図である。図１０と同様に、図１（a）には、フィールドシーケンシャルカラー表示方式におけるバックライト（光源）の発光シーケンスの一例が示されている。また、図１（b）には、表示画面上を動く白色パターンを目が追従する場合の「発光の時間軌跡」（b-1）と網膜の「網膜上の輝度分布」（b-2）の一例が示されている。

本発明では、ぼやけ幅（Ｖ＊ｔ_１）に着目し、１ＴＶフィールドにおける光源の全発光時間ｔ_１を短縮することでぼやけ幅を狭くし、色割れやぼやけを低減するものである。

そこで、本実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分のうち、少なくとも１つ以上の色成分に対応する光源が発光可能な連続したサブフィールドにより１ＴＶフィールドを構成している。例えば、図１（a）に示すように、１ＴＶフィールドが、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源のうち、少なくともＧ光源が発光するサブフィールドと、Ｒ，Ｂの各光源のうち、少なくともＲ光源が発光するサブフィールドと、Ｂ光源が発光するサブフィールドとが、所定の順序で連続する３つのサブフィールドで構成される。

例えば、図１（a）に示すように、１ＴＶフィールドが連続した３つのサブフィールドにより構成される場合には、各サブフィールドにおける光源の色成分は、第１サブフィールドではＲとＢが、第２サブフィールドではＲ，Ｇ，Ｂの全てが、第３サブフィールドではＢが割り当てられる。

このような割り当てがなされる理由は、色ごとに網膜上で知覚される感度が異なるためである。Ｒ，Ｇ，Ｂにおいて感度の高い順から並べると「Ｇ→Ｒ→Ｂ」となる。このことから、動画表示の際に発生する色割れやぼやけについて考えてみると、感度の一番高いＧ光源を発光可能なサブフィールドを、１ＴＶフィールドの中央に配置し、感度の低いＲやＢ光源を発光可能なサブフィールドを、１ＴＶフィールドの両端に配置する構成とするのが望ましい。なぜなら、色割れやぼやけの原因となる箇所は、１ＴＶフィールドの全発光時間の両端（エッジ付近）に位置するためである。よって、１ＴＶフィールドの全発光時間の両端に位置する各サブフィールドは、その時間的配置を入れ替えても問題はない。すなわち、連続する３つのサブフィールドにおいて「Ｒ→Ｇ→Ｂ」の順に発光する場合、その順番を「Ｂ→Ｇ→Ｒ」をしてもよく、感度が最も高いＧ成分以外の色成分については、発光順序を入れ替えることができる。

上記のように連続するサブフィールドに割り当てられた各色成分に対応する光源の発光時間は、調光係数により発光時間が短くなるようにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される（発光時間短縮処理）。また、本実施形態では、発光時間を短くしたことで出力輝度が低くなるため、液晶表示素子の透過率（液晶シャッターの絞り）により画像出力信号を出力輝度が低下した分だけ大きくする（画像出力信号補正処理）。すなわち、調光係数が小さければ透過率を大きくし、調光係数が大きければ透過率を小さくすることで画像出力信号の補正を行う。

更に、本実施形態では、連続した各サブフィールドにおける光源発光タイミングを、１ＴＶフィールドの全発光時間の両端に位置する各サブフィールドの光源発光時間を、中央に位置するサブフィールド寄りとなるように制御する。例えば、図１（a）に示すように、１ＴＶフィールドが連続した３つのサブフィールドにより構成される場合には、第１サブフィールドの発光を第１サブフィールドの後半寄りに、第２サブフィールドの発光を第２サブフィールドの中心寄りに、第３サブフィールドの発光を第３サブフィールドの前半寄りとなるように、各サブフィールドにおける光源の発光タイミングを制御する。

その結果、本実施形態は、図１（b-2）と図１０（b-2）との網膜上の輝度分布比較からも明らかなように、１ＴＶフィールドにおける光源の全発光時間が短縮される（ｔ_２＜ｔ_１）。

ここで、上述した各サブフィールドの光源発光タイミングについて補足しておく。図１（a）に示すように、第１サブフィールドでは後半寄り、第２サブフィールドでは中央寄り、第３サブフィールドでは前半寄りと設定するのが、全発光時間を短縮するのに最も効果的である。しかし、本実施形態では、第１サブフィールドではＲの他にＢを発光させ、第２サブフィールドではＧの他にＲとＢを発光させるため、上記発光時間調整を行わなくても、従来の第１サブフィールドにおけるＲ成分や第３サブフィールドにおけるＢ成分の輝度に比べて低くなるため、図１（b-2）に示すように、視認画像の両端に発生する色割れの輝度が低く、目立たなくなる。

＜ハードウェア構成＞
本実施形態に係る画像表示装置１００のハードウェア構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る画像表示装置１００は、画像信号を一時記憶する記憶装置１１と、画像入力信号（画像情報）２１に対して所定の画像処理を行う演算装置１２と、画像処理後の画像信号に対して所定の信号処理を行い、液晶表示素子１７を制御するコントローラ１３（発光時間を決定する決定手段と画像出力信号を生成する生成手段に該当）と、バックライト（光源）１８の発光を制御するバックライト制御装置１４と、液晶表示装置のソース線を駆動するソースドライバ１５と、液晶表示装置のゲート線を駆動するゲートドライバ１６と、液晶表示装置が有する液晶表示素子１７（画像を表示する表示手段に該当）と、光源であるバックライト１８とから構成されている。

入力端子（非図示）より入力された画像入力信号（画像情報）２１は、各画素の信号値を１画面分記憶可能な記憶装置１１に一時保持される。そして演算装置１２は、記憶装置１２に保持された画像入力信号２１を読み出す。演算装置１２は、読み出した画像入力信号２１に対して、γ補正などの出力画質向上のための画像処理を行う。その後、演算装置１２は、画像処理後の画像信号をコントローラ１３へ渡す。

コントローラ１３は、演算装置１２より受け取った画像信号に応じてソースドライバ１５及びゲートドライバ１６に対して制御信号を出力するとともに、バックライト制御装置１４に対しても、バックライト１８の制御信号を出力する。このとき、コントローラ１３は、受け取った画像信号を基に発光時間短縮処理及び画像出力信号補正処理を行い、その処理結果（調光係数や透過率）に応じた制御信号を各装置へ出力する。

ソースドライバ１５及びゲートドライバ１６は、コントローラ１３から受け取った制御信号に基づいて液晶表示素子１７の液晶シャッターを制御する。これにより、液晶表示素子１７の液晶シャッターは、画像出力信号補正処理により算出された透過率に従った絞りとなる。

バックライト制御装置１４は、コントローラ１３より受け取った制御信号に基づいて、バックライト１８を発光させる。これにより、バックライト１８は、発光時間短縮処理により算出された調光係数に従った発光時間となる。

このように、本実施形態に係る画像表示装置１００では、上記各機能を有するハードウェア構成により、動作表示の際に発生する色割れやぼやけを低減する表示装置を実現している。

＜画像表示機能＞
次に、これまで説明を行ってきたハードウェア構成を踏まえ、本実施形態に係る画像表示装置１００が有する「動作表示の際に発生する色割れやぼやけを低減する画像表示機能」について、図３から図１２を用いて説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１００が有する機能構成の一例を示す図である。

＜＜機能構成の概要＞＞
本実施形態に係る画像形成装置１００は、バックライト１８の全発光時間を短縮する発光時間短縮部３１と、発光時間短縮による出力輝度の低下に対して画像出力信号を補正する画像出力信号補正部３２とから構成されている。これらの機能部は、コントローラ１３で実行されることで実現する機能である。

まず、上記各機能部について説明を行う前に、画像入力信号２１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、バックライト１８の輝度（Ｌ）と、バックライト１８の発光時間を示す調光係数（Ｋ）と、液晶表示素子１７の透過率（Ｔ）との関係は、以下に示す式で表すことができる。

Ｒ＝Ｌｒ＊Ｋｒ＊Ｔ ・・・ （式１）
Ｇ＝Ｌｇ＊Ｋｇ＊Ｔ ・・・ （式２）
Ｂ＝Ｌｂ＊Ｋｂ＊Ｔ ・・・ （式３）
このことを踏まえ、以下に上記各機能部について説明する。
発光時間短縮部３１は、画像入力信号２１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を基に、１ＴＶフィールドにおけるバックライト１８の全発光時間が短縮されるような、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の発光時間を、上記（式１）から（式３）により算出する。

バックライト１８は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の発光出力が一定であることから、バックライト１８の輝度（Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ）の値は予め決まっている。このような特性を有するバックライト１８の調光は、上記（式１）から（式３）に示すように調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）の値を変化させることによって行う。よって、調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の発光時間となる。

これにより、発光時間短縮部３１は、以下に示す式を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）を算出する。

Ｋｒ＝Ｒ／Ｌｒ＊Ｔ ・・・ （式４）
Ｋｇ＝Ｇ／Ｌｇ＊Ｔ ・・・ （式５）
Ｋｂ＝Ｂ／Ｌｂ＊Ｔ ・・・ （式６）
その後、発光時間短縮部３１は、算出された調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）に基づいて、バックライト制御装置１４へ出力する制御信号を決定し、決定した制御信号（調光係数を基にＰＷＭ制御された信号）を出力する。

このように、発光時間短縮部３１は、調光係数（Ｋ）が発光時間となることから、各色成分に対応する光源の調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）を制御することで、１ＴＶフィールドにおけるバックライト１８の全発光時間を短縮することができる。

画像出力信号補正部３２は、発光時間短縮部３１により、１ＴＶフィールドにおけるバックライト１８の全発光時間が短縮されたことによる出力輝度の低下に対して、低下した分だけ画像出力信号を大きくする。

画像出力信号の大きさは、液晶表示素子１７の液晶シャッターの絞りによって決まる。このような特性を有する液晶シャッターの絞りの制御は、上記（式１）から（式３）に示すように透過率（Ｔ）の値を変化させることによって行う。

これにより、画像出力信号補正部３２は、以下に示す式を用いて、液晶表示素子１７の透過率（Ｔ）を算出する。

Ｔ＝Ｒ／Ｌｒ＊Ｋｒ ・・・ （式７）
Ｔ＝Ｇ／Ｌｇ＊Ｋｇ ・・・ （式８）
Ｔ＝Ｂ／Ｌｂ＊Ｋｂ ・・・ （式９）
また、ここで算出される透過率（Ｔ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分が合成され出力された信号の大きさを制御するための値であることから、調光係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）と異なり、色成分との依存関係はない。そのため、上記（式７）から（式８）のうち、いずれか１つの式を用いて算出すればよい。

その後、画像出力信号補正部３２は、算出された透過率（Ｔ）に基づいて、ソースドライバ１５及びゲートドライバ１６へ出力する制御信号を決定し、決定した制御信号を出力する。

画像出力信号補正部３２は、画像出力信号の大きさを、液晶表示素子１７の液晶シャッターの絞りによって決定することから、液晶表示素子１７の透過率（Ｔ）を制御することで、本来の画像出力信号に補正することができる。

ここで、透過率（Ｔ）について補足しておく。表示装置を含む出力装置には、そのハードウェア特性や画像を表示する仕組みにより入力信号に対して出力輝度が非線形となる場合がある。そこで、このような出力装置では、非線形となった出力輝度を補正するためにγ補正を行う。そのγ補正では、入力信号と出力輝度の誤差を補正するための出力信号とを予め対応付けておいたＬＵＴ（Look up Table）に基づいて行うものがある。すなわち、入力信号を基にＬＵＴを参照することで、理想とする出力輝度を実現するための出力信号を決定する。このことから、上記透過率（Ｔ）を決定する方法は、上記に挙げた計算式を用いて算出する方法の他に、予め計測しておいた出力輝度特性から、入力信号と出力輝度を補正するための透過率（Ｔ）とを予め対応付けておいたＬＵＴを用いて行う方法であってもよい。

＜＜各機能部による画像入力信号に対する信号処理の概要＞＞
図４は、本発明の第１の実施形態に係る各サブフィールドＳＦの発光シーケンスの一例を示す図である。

本実施形態では、上記各機能部において行われる信号処理（発光時間の短縮と画像出力信号の補正）を１ＴＶフィールドにおいて表示される１画面毎に行う。本実施形態では、図４に示すように、１ＴＶフィールドが、ＲとＢの光源が発光可能な第１サブフィールド１ＳＦと、Ｒ，Ｇ，Ｂの光源が発光可能な第２サブフィールド２ＳＦと、Ｂの光源が発光可能な第３サブフィールド３ＳＦとから構成されているため、上記各機能部によって、各サブフィールドＳＦにおけるバックライト１８の調光係数（Ｋ）と液晶表示素子１７の透過率（Ｔ）を算出する。すなわち、図５に示すような処理手順を１ＴＶフィールド毎に行う。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る信号処理に関する基本処理手順の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る信号処理では、まず、第２サブフィールド２ＳＦにおける調光係数（Ｋ_２）を発光時間短縮部３１により算出し、透過率（Ｔ_２）を画像出力信号補正部３２により算出する（ステップＳ１）。

続いて、第１サブフィールド１ＳＦにおける調光係数（Ｋ_１）を発光時間短縮部３１により算出し、透過率（Ｔ_１）を画像出力信号補正部３２により算出する（ステップＳ２）。

最後に、第３サブフィールド３ＳＦにおける調光係数（Ｋ_３）を発光時間短縮部３１により算出し、透過率（Ｔ_３）を画像出力信号補正部３２により算出する（ステップＳ３）。

上記処理手順が、「第２サブフィールド２ＳＦ→第１サブフィールド１ＳＦ→第３サブフィールド３ＳＦ」の順になっているのは、網膜上で知覚される感度の高い色成分の順（Ｇ→Ｒ→Ｂの順）に従って処理を行っているためである。このような処理手順により、感度の高い色成分を基準として各サブフィールドＳＦにおける調光係数（Ｋ）と透過率（Ｔ）を算出する。

＜＜各機能部による画像入力信号に対する信号処理の詳細＞＞
ここからは、図５に示す処理手順に従って実行される信号処理の詳細について説明する。なお、以降の説明では、図６に示すような画像入力信号２１が異なる２つの画像領域Ａ（Ｒ＝０．２，Ｇ＝０．８，Ｂ＝０．９）とＢ（Ｒ＝０．３，Ｇ＝０．４，Ｂ＝０．２）とから構成される１ＴＶフィールドにおいて表示される画面例を例に説明を行う。また、その中の処理手順における算出結果は、画像入力信号値の範囲を０から１とし、バックライト１８の輝度値（Ｌｒ＝１，Ｌｇ＝１，Ｌｂ＝１）及び液晶表示素子１７の最大透過率（Ｔ≦１）とを基にした結果である。よって、上記の値や値の範囲は、本実施形態に係る信号処理の説明を分かり易く行うためのものであって、本発明は、これらの値や値の範囲によって限定されるものではない。

（手順１）第２サブフィールドにおける調光係数（Ｋ_２）と透過率（Ｔ_２）を算出
まず、図５のステップＳ１において簡単に説明した調光係数（Ｋ_２）と透過率（Ｔ_２）とを算出する処理手順について、図７を用いて詳細に説明する。図７には、図６に示す値を基にした調光係数（Ｋ_２）と透過率（Ｔ_２）の具体的な算出手順の例が示されている。

図７に示すように、本実施形態に係る信号処理では、まず、発光時間短縮部３１によりＧ成分の調光係数（Ｋｇ_２）を算出し、画像出力信号補正部３２により第２サブフィールド２ＳＦにおける透過率（Ｔ_２）を算出する。

発光時間短縮部３１は、記憶装置１１に一時保持されている１ＴＶフィールドにおいて表示する１画面分の画像入力信号のうち、全画素のＧ成分の信号値（Ｇ（x,y））から最大信号値（Ｇmax（x,y））を検出し（ステップＳ１０１）、検出したＧ成分の最大信号値（Ｇmax（x,y））と、Ｇ光源の輝度（Ｌｇ＝１）と、第２サブフィールド２ＳＦの最大透過率（Ｔ_２＝１）とを基に、（式５）を用いてＧ成分の調光係数（Ｋｇ_２＝Ｇmax（x,y）・・・図中（a））を算出する（ステップＳ１０２）。

画像出力信号補正部３２は、ステップＳ１０２において算出したＧ成分の調光係数（Ｋｇ_２）と、Ｇ光源の輝度（Ｌｇ＝１）とを基に、（式８）を用いて画素ごとの透過率（Ｔ_２（x,y）＝Ｇ（x,y）／Ｋｇ_２・・・図中（b））を算出する（ステップＳ１０３）。

次に、本実施形態に係る信号処理は、発光時間短縮部３１によりＲ成分とＢ成分それぞれの調光係数（Ｋｒ_２とＫｂ_２）を算出する。

発光時間短縮部３１は、ステップＳ１０３において算出した透過率（Ｔ_２（x,y））と、Ｒ光源の輝度（Ｌｒ＝１）とを基に、（式４）を用いて画素ごとのＲ成分の調光係数（Ｋｒ_２（x,y）＝Ｒ（x,y）／Ｔ_２（x,y）・・・図中（c））を算出し、また、透過率（Ｔ_２（x,y））と、Ｂ光源の輝度（Ｌｇ＝１）とを基に、（式６）を用いて画素ごとのＢ成分の調光係数（Ｋｂ_２（x,y）＝Ｂ（x,y）／Ｔ_２（x,y）・・・図中（c））を算出する（ステップＳ１０４及びＳ１０５）。

最後に、発光時間短縮部３１は、ステップＳ１０４において算出したＲ成分の調光係数（Ｋｒ_２（x,y））から、最小の調光係数（Ｋｒ_２min（x,y））を検出し、検出した調光係数（Ｋｒ_２min（x,y））の値を、Ｒ成分の調光係数（Ｋｒ_２＝Ｋｒ_２min（x,y）・・・図中（d））とする。また、発光時間短縮部３１は、Ｇ成分の調光係数（Ｋｒ_２）においてもＲ成分と同様の処理（Ｋｂ_２＝Ｋｂ_２min（x,y）・・・図中（d））を行う（ステップＳ１０６及びＳ１０７）。

このようにして、本実施形態に係る信号処理は、上記（手順１）により、第２サブフィールド２ＳＦにおける各色成分に対応する各光源の調光係数（Ｋｒ_２，Ｋｇ_２，Ｋｂ_２）と透過率（Ｔ_２（x,y））とを算出することができる。

（手順２）第１サブフィールドにおける調光係数（Ｋ_１）と透過率（Ｔ_１）を算出
図５のステップＳ２において簡単に説明した調光係数（Ｋ_１）と透過率（Ｔ_１）とを算出する処理手順について、図８を用いて詳細に説明する。図８には、図６に示す値を基にした調光係数（Ｋ_１）と透過率（Ｔ_１）の具体的な算出手順の例が示されている。

図８に示すように、本実施形態に係る信号処理では、まず、発光時間短縮部３１によりＲ成分の調光係数（Ｋｒ_１）を算出し、画像出力信号補正部３２により第１サブフィールド１ＳＦにおける透過率（Ｔ_１）を算出する。

発光時間短縮部３１は、第２サブフィールド２ＳＦにより表示されるＲ輝度成分と、１ＴＶフィールドで表示されるべきＲ輝度成分との差分である残りのＲ輝度成分（ΔＲ（x,y）＝Ｒ（x,y）―Ｋｒ_２＊Ｔ_２・・・図中（a））を画素ごとに算出し、その算出結果の中から最大のＲ輝度成分（ΔＲmax（x,y））を検出する（ステップＳ２０１）。

発光時間短縮部３１は、ステップＳ２０１において検出した最大のＲ輝度成分（ΔＲmax（x,y））と、Ｒ光源の輝度（Ｌｒ＝１）と、第１サブフィールド１ＳＦの最大透過率（Ｔ_１＝１）とを基に、（式４）を用いてＲ成分の調光係数（Ｋｒ_１＝ΔＲmax（x,y）・・・図中（b））を算出する（ステップＳ２０２）。

画像出力信号補正部３２は、ステップＳ２０２において算出したＲ成分の調光係数（Ｋｒ_１）と、Ｒ光源の輝度（Ｌｒ＝１）とを基に、（式７）を用いて画素ごとの透過率（Ｔ_１（x,y）＝ΔＲ（x,y）／Ｋｇ_１・・・図中（b））を算出する（ステップＳ２０３）。

次に、本実施形態に係る信号処理は、発光時間短縮部３１によりＢ成分の調光係数（Ｋｂ_１）を算出する。

発光時間短縮部３１は、画素ごとに残りのＢ輝度成分（ΔＢ（x,y）＝Ｂ（x,y）―Ｋｂ_２＊Ｔ_２・・・図中（d））を算出し、最小のＢ輝度成分（ΔＢmin（x,y））を検出する（ステップＳ２０４）。

発光時間短縮部３１は、ステップＳ２０３において算出した透過率（Ｔ_１（x,y））と、ステップＳ２０４において検出した最小のＢ輝度成分（ΔＢmin（x,y））と、Ｂ光源の輝度（Ｌｂ_１＝１）とを基に、（式６）を用いて画素ごとのＢ成分の調光係数（Ｋｂ_１（x,y）＝ΔＢ（x,y）／Ｔ_１（x,y）・・・図中（e））を算出する（ステップＳ２０５）。

このようにして、本実施形態に係る信号処理は、上記（手順２）により、第１サブフィールド１ＳＦにおける各色成分の調光係数（Ｋｒ_１，Ｋｂ_１）と透過率（Ｔ_１（x,y））とを算出することができる。

（手順３）第３サブフィールドにおける調光係数（Ｋ_３）と透過率（Ｔ_３）を算出
図５のステップＳ３において簡単に説明した調光係数（Ｋ_３）と透過率（Ｔ_３）とを算出する処理手順について、図９を用いて詳細に説明する。図９には、図６に示す値を基にした調光係数（Ｋ_３）と透過率（Ｔ_３）の具体的な算出手順の例が示されている。

図９に示すように、本実施形態に係る信号処理では、まず、発光時間短縮部３１によりＢ成分の調光係数（Ｋｂ_３）を算出し、画像出力信号補正部３２により第３サブフィールド３ＳＦにおける透過率（Ｔ_３）を算出する。

発光時間短縮部３１は、第１サブフィールド１ＳＦと第２サブフィールド２ＳＦにより表示されるＢ輝度成分と、１ＴＶフィールドで表示されるべきＢ輝度成分との差分である残りのＢ輝度成分（ΔＢ（x,y）＝Ｂ（x,y）―Ｋｂ_２＊Ｔ_２―Ｋｂ_１＊Ｔ_１・・・図中（a））を画素ごとに算出し、その算出結果の中から最大のＢ輝度成分（ΔＢmax（x,y））を検出する（ステップＳ３０１）。

発光時間短縮部３１は、ステップＳ３０１において検出した最大のＢ輝度成分（ΔＢmax（x,y））と、Ｂ光源の輝度（Ｌｂ＝１）と、第３サブフィールド３ＳＦの最大透過率（Ｔ_３＝１）とを基に、（式６）を用いてＢ成分の調光係数（Ｋｂ_３＝ΔＢmax（x,y）・・・図中（b））を算出する（ステップＳ３０２）。

画像出力信号補正部３２は、ステップＳ３０２において算出したＢ成分の調光係数（Ｋｂ_３）と、Ｂ光源の輝度（Ｌｂ＝１）とを基に、（式９）を用いて画素ごとの透過率（Ｔ_３（x,y）＝ΔＢ（x,y）／Ｋｂ_３・・・図中（c））を算出する（ステップＳ３０３）。

このようにして、本実施形態に係る信号処理は、上記（手順３）により、第３サブフィールド３ＳＦにおけるＢ成分の調光係数（Ｋｂ_３）と透過率（Ｔ_３（x,y））とを算出することができる。

＜＜各サブフィールドＳＦにおける光源発光タイミング＞＞
本実施形態では、１ＴＶフィールドの全発光時間をより効果的に短縮するために、第１サブフィールド１ＳＦの発光を第１サブフィールド１ＳＦの後半寄りに、第２サブフィールド２ＳＦの発光を第２サブフィールド２ＳＦの中心寄りに、第３サブフィールド３ＳＦの発光を第３サブフィールド３ＳＦの前半寄りとなるように、各サブフィールドＳＦにおける光源の発光タイミングを制御する。

発光時間短縮部３１は、上記（手順１）から（手順３）において算出したサブフィールドＳＦごとの各色成分の調光係数（Ｋ）に基づいて、バックライト制御装置１４へ制御信号を出力することで、バックライト１８の調光を行う。このときの制御信号の出力タイミングで光源発光タイミングを制御する。

例えば、図１（a）に示すように、第１サブフィールド１ＳＦのＲ光源の発光タイミングを制御する場合には、発光時間短縮部３１は、第１サブフィールド１ＳＦの発光可能期間と、Ｒ成分の調光係数（Ｋｒ_１）との差分時間に基づいて発光させる。すなわち、第１サブフィールド１ＳＦの発光可能期間開始から差分時間経過したタイミングでＲ光源を、調光係数（Ｋｒ_１）分だけ発光させる。このようにして、発光時間短縮部３１は、第１サブフィールド１ＳＦの発光を発光可能期間の後半寄りとなるように発光タイミングを制御し、１ＴＶフィールドの全発光期間の開始を遅らせることができる。

また、第２サブフィールド２ＳＦのＧ光源の発光タイミングを制御する場合には、発光時間短縮部３１は、第２サブフィールド２ＳＦの発光可能期間の半分と、Ｇ成分の調光係数（Ｋｇ_２）の半分との差分時間に基づいて発光させる。すなわち、第２サブフィールド２ＳＦの発光可能期間開始から差分時間経過したタイミングでＧ光源を、調光係数（Ｋｇ_２）分だけ発光させる。このようにして、発光時間短縮部３１は、第２サブフィールド２ＳＦの発光を発光可能期間の中央に配置することができる。

更に、第３サブフィールド３ＳＦのＢ光源の発光タイミングを制御する場合には、発光時間短縮部３１は、第３サブフィールド３ＳＦの発光可能期間の開始時間に基づいて発光させる。すなわち、第３サブフィールド３ＳＦの発光可能期間開始からＢ光源を調光係数（Ｋｂ_３）分だけ発光させる。このようにして、発光時間短縮部３１は、第３サブフィールド３ＳＦの発光を発光可能期間の前半寄りとなるように発光タイミングを制御し、１ＴＶフィールドの全発光期間において最短の終了時間を設定することができる。

＜まとめ＞
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、本実施形態に係る画像表示の信号処理方法は、１ＴＶフィールドを複数個に分割したサブフィールドのうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源が１つ以上発光する連続した３つのサブフィールドにおいて、３つのサブフィールドが、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源のうち、少なくともＧ光源が発光するサブフィールドと、Ｒ，Ｂの各光源のうち、少なくともＲ光源が発光するサブフィールドと、Ｂ光源が発光するサブフィールドとからなる場合に、サブフィールドごとに、画像入力信号に基づいて各色の光源発光時間を制御し、制御された発光時間に基づいて出力輝度を補正した画像出力信号を生成し、生成された画像出力信号により所望する画像を表示すると言う方法である。

これによって、本実施形態に係る信号処理方法は、動画表示の際に発生する色割れやぼやけを低減することができる。また、１ＴＶフィールドの全発光時間を短縮できることから、当該画像表示装置における光源発光にかかる消費電力を削減することもできる。

また、本実施形態に係る信号処理が実行可能な構成を有する画像表示装置１００においても、上記に挙げた同様の効果を奏することができる。

ここまで、上記第１の実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、本発明は、第１の実施形態において説明を行った液晶表示素子１７を有する画像表示装置１００に限定されるものではない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子を用いた表示デバイス（プロジェクター）などであってもよい。第１の実施形態において説明を行ったように、１ＴＶフィールドを構成するサブフィールドＳＦにおいて各色成分の輝度が個々に制御可能であればよいことから、例えば、有機ＥＬ（electroluminescence）表示デバイス、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）など、フィールドシーケンシャルカラー表示方式を用いた画像表示装置であれば、同様の効果を奏することができる。

また、第１の実施形態では、１ＴＶフィールドを構成する３つのサブフィールドＳＦを例に説明を行ったが、本発明は、サブフィールドＳＦの数に限定されるものではない。例えば、黒（Ｂｋ）を加えた４つ以上のサブフィールドＳＦであってもよく、１ＴＶフィールドを構成する連続した複数のサブフィールドＳＦであれば適用可能である。

最後に、上記第１の実施形態に挙げた形状に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に、本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

本発明の第１の実施形態に係るフィールドシーケンシャルカラー表示方式の特徴を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置が有する機能構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る各サブフィールドの発光シーケンスの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る信号処理に関する基本処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る入力画像信号の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る第２サブフィールドにおける調光係数と透過率の算出手順の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１サブフィールドにおける調光係数と透過率の算出手順の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る第３サブフィールドにおける調光係数と透過率の算出手順の一例を示す図である。 従来のフィールドシーケンシャルカラー表示方式の特徴を示す図である。

符号の説明

１１ 記憶装置
１２ 演算装置
１３ コントローラ
１４ バックライト制御装置
１５ ソースドライバ
１６ ゲートドライバ
１７ 液晶表示素子
１８ バックライト（光源）
２１ 画像入力信号
３１ 発光時間短縮部
３２ 画像出力信号補正部
１００ 画像表示装置
ＳＦ サブフィールド

Claims (5)

1. １フレーム期間を複数個に分割したサブフィールドのうち、連続する３つのサブフィールドにおいて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源が１つ以上発光するフィールドシーケンシャルカラー表示方式による画像表示の信号処理方法であって、
   前記３つのサブフィールドは、
   赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源のうち、少なくとも緑（Ｇ）の光源が発光する第１のサブフィールドと、
   赤（Ｒ）、青（Ｂ）の光源のうち、少なくとも赤（Ｒ）の光源が発光する第２のサブフィールドと、
   青（Ｂ）の光源が発光する第３のサブフィールドとからなり、
   前記３つのサブフィールドにおいて、
   入力された画像入力信号に応じた前記光源の発光時間を決定する決定ステップと、
   前記決定ステップにより決定された前記発光時間に応じて、前記画像出力信号を生成する生成ステップと、
   前記生成ステップにより生成された前記画像出力信号に基づいて、前記画像表示を行う表示ステップとを有することを特徴とする信号処理方法。
2. 前記決定ステップは、
   入力された前記画像入力信号から、前記光源を調光する調光係数を算出し、算出された前記調光係数に基づいて発光時間を決定し、
   前記生成ステップは、
   決定した前記発光時間から、前記光源から網膜上に届く光の量を調整する透過率を算出し、算出した前記透過率に基づいて前記画像出力信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の信号処理方法。
3. 前記３つのサブフィールドにおいて、
   前記第１のサブフィールドでは、
   緑（Ｇ）成分の画像入力信号に基づいて、前記第１のサブフィールドにおける緑光源の調光係数を決定し、決定した前記緑光源の調光係数に応じて、前記第１のサブフィールドの透過率を決定し、次いで、前記第１のサブフィールドにおける第１の赤光源の調光係数及び第１の青光源の調光係数を、決定した前記前記第１のサブフィールドの透過率に応じて決定し、
   前記第２のサブフィールドでは、
   赤（Ｒ）成分の画像入力信号に基づいて、前記第２のサブフィールドにおける第２の赤光源の調光係数を決定し、決定した前記第２の赤光源の調光係数に応じて、前記第２のサブフィールドの透過率を決定し、次いで、前記第２のサブフィールドにおける第２の青光源の調光係数を、決定した前記第２のサブフィールドの透過率に応じて決定し、
   前記第３のサブフィールドでは、
   青（Ｂ）成分の画像入力信号に基づいて、前記第３のサブフィールドにおける第３の青光源の調光係数を決定し、決定した前記第３の青光源の調光係数に応じて、前記第３のサブフィールドの透過率を決定することを特徴とする請求項２に記載の信号処理方法。
4. 前記３つのサブフィールドにおいて、
   前記第２のサブフィールド及び前記第３のサブフィールドにおける前記光源の発光期間が、前記第１のサブフィールド寄りとなるように発光タイミングを制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の信号処理方法。
5. 光源を有し、
   １フレーム期間を複数個に分割したサブフィールドのうち、連続する３つのサブフィールドが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源のうち、少なくとも緑（Ｇ）の光源が発光する第１のサブフィールドと、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の光源のうち、少なくとも赤（Ｒ）の光源が発光する第２のサブフィールドと、青（Ｂ）の光源が発光する第３のサブフィールドとからなるフィールドシーケンシャルカラー表示方式により画像を表示する画像表示装置であって、
   前記サブフィールドごとに行う、
   入力された画像入力信号に応じた前記光源の発光時間を決定する決定手段と、
   前記決定手段による前記発光時間の決定と同時に、前記発光時間に応じた画像出力信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段により生成された前記画像出力信号を基に前記画像を表示する表示手段とを有することを特徴とする画像表示装置。