JP2019032403A - 表示装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示フレームに応じてバックライトの輝度を制御する表示装置において、フリッカの発生を抑制し、かつ、階調性が低下することを抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】 本発明の表示装置は、バックライトモジュール２と、表示フレームに基づいてバックライトモジュール２の発光を制御する目標輝度決定部１３と、表示フレームの階調値にバックライトモジュール２の輝度に基づいて設定された補正値ｇａｉｎを乗算して補正する補正部１７と、バックライトモジュール２から照射された光を補正された表示フレームに基づいて透過して画像を表示する表示パネル３と、を備え、目標輝度決定部１３は、バックライトモジュール２の輝度に応じた補正設定値Ｇｐが、補正上限値Ｇｍａｘよりも小さい場合、補正設定値Ｇｐを用いて表示フレームを補正し、そうでない場合、補正設定値Ｇｐよりも小さい値を用いて表示フレームを補正することを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、入力画像に応じた輝度でバックライトを制御する表示装置、及びその制御方法、プログラム、記憶媒体に関するものである。

バックライトと、バックライトから照射された光を透過して画像を表示する表示パネルとを備える表示装置がある。従来の画像の表示輝度の範囲（ダイナミックレンジ）よりも広いダイナミックレンジ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ、ＨＤＲ）に対応する画像を表示するため、入力画像に応じて輝度でバックライトを制御する表示装置が提案されている。このような表示装置では、入力画像が暗い画像である場合、バックライトの輝度を暗く制御し、入力画像が明るい画像である場合、バックライトの輝度を明るく制御する（デミング制御）。また、バックライトの輝度の変動に応じて入力画像の階調値を補正する。このような制御によって、表示装置が表現可能なダイナミックレンジを広げることが可能である。

デミング制御を入力画像のフレームごとに行う場合、フレーム間の画像の明るさの変動に応じて、バックライトの輝度が時間的に急峻に変化してしまう場合がある。特許文献１に開示された表示装置は、照明装置（バックライト）の輝度が時間的に急峻に変化することを抑制するために、フレーム間のバックライトの輝度の変化量を制限する。また、フレーム間のバックライトの輝度の変化量の上限値を、フレームの彩度に応じて制御することが開示されている。

特開２０１０−１６９７６８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の表示装置では、彩度の高いフレームに基づく画像を表示する場合に、バックライトの輝度がフレームの明るさに追従して急峻に変化することによりちらつきが発生する場合があった。また、フレーム間のバックライトの輝度の変化量の上限値を一定とした場合、フレームの明るさの変化にバックライトの輝度が追従しないことにより、バックライトの輝度に応じて補正されたフレームの階調性が低下する場合があった。

本発明は、フレームの階調値に応じてバックライトの輝度を制御する表示装置において、フリッカの発生を抑制し、かつ、表示される画像の階調性が低下することを抑制することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る表示装置は、光を照射するバックライトと、表示フレームの明るさに基づいて前記バックライトの発光を制御する制御手段と、前記表示フレームの階調値に、前記バックライトの輝度に基づいて設定された補正値を乗算して、前記表示フレームを補正する補正手段と、前記バックライトから照射された光を、前記補正された表示フレームに基づいて透過して画像を表示する表示パネルと、を備え、前記制御手段は、前記バックライトの輝度の時間に対する変化が表示フレームの明るさの時間に対する変化よりも緩やかになるように前記バックライトを制御し、前記補正手段は、前記バックライトの輝度に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、前記第１補正値が前記第２補正値以上である場合、前記第１補正値よりも小さい値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする。

本発明によれば、フレームの階調値に応じてバックライトの輝度を制御する表示装置において、フリッカの発生を抑制し、かつ、表示される画像の階調性が低下することを抑制することが可能となる。

表示装置の装置構成を示す模式図である。 制御回路の機能ブロックを示す第１のブロック図である。 フレームの特徴量と目標輝度との関係を示すルックアップテーブルを示す模式図である。 表示装置の制御フローを示したフローチャートである。 発光制御処理のフローチャートである。 表示パネル制御処理のフローチャートである。 ある表示フレームを示す模式図である。 目標輝度決定部が決定した各フレームにおける目標輝度を示す模式図である。 補正値決定部が決定した各フレームにおける補正値を示す模式図である。 補正部が補正した表示フレームの輝度信号を示す模式図である。 補正した表示フレームに表示された画像を示す模式図である。 制御回路の機能ブロックを示す第２のブロック図である。 上限補正値と補正値との差と、混合割合との対応関係を示すテーブルである。 バックライトモジュールおよび表示パネルを示す模式図である。 制御回路の機能ブロックを示す第３のブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。

（実施例１）
実施例１の表示装置は、フレームに応じた輝度で光を照射するバックライトモジュールと、バックライトモジュールから照射された光を透過して画像を表示する表示パネルと、バックライトモジュールと表示パネルとを制御する制御回路と、を備える。制御回路は、フレーム間の輝度の変化（時間的な輝度の変化）が所定の変化量以下になるように、バックライトモジュールの輝度を制御する。さらに、制御回路は、バックライトモジュールの輝度に応じた補正値を用いて補正されたフレームに基づいて、表示パネルの透過率を制御する。制御回路は、バックライトモジュールの輝度に応じた補正値を用いて補正されたフレームの階調性が補正前のフレームよりも低下することを抑制するように、補正値を設定する。

図１は、表示装置１の装置構成を示す模式図である。表示装置１は、バックライトモジュール２、表示パネル３、および制御回路１０を備える。

バックライトモジュール２は、表示パネル３に光を照射する照明装置である。バックライトモジュール２は、光を発する複数の光源、各光源から発せられた光を拡散させるための光学ユニット、およびそれらを収容する筐体を備える。また、バックライトモジュール２は、各光源を駆動する駆動回路を備える。例えば、光源は、白色の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）を用いるとする。実施例１において、バックライトモジュール２の複数の光源は、同一の目標輝度で発光するように制御されるとする。ここで目標輝度は、バックライトモジュール２の駆動制御に用いられるパラメータであり、バックライトモジュール２の制御値である。

表示パネル３は、バックライトモジュール２から照射された光を、入力されたフレームの階調値に応じた透過率で透過し、画像を表示する透過型の表示パネルである。表示パネル３は、液晶パネルであるとする。なお、表示パネル３には、液晶パネルの液晶素子を制御するための液晶ドライバ、及び液晶ドライバをコントロールするコントロール基板を備えていてもよい。表示パネル３の透過率の最大値は１０％であるとする。表示パネル３の透過率の最大値は、表示パネル３に入力されたフレームの画素値が表示パネル３に入力可能な画素値における最大の値である場合の表示パネル３の透過率である。

制御回路１０は、連続して入力される複数のフレームのそれぞれを用いて、バックライトモジュール２と表示パネル３とを制御する制御回路基板である。制御回路１０は、バックライトモジュール２と表示パネル３とを制御するための後述する各機能ブロックを実行するための電子回路を備える。制御回路１０は、後述する複数の機能ブロックのうち一部もしくはすべての機能を実行するためのプロセッサと、プロセッサが各機能を実行するために実行可能なプログラムを記憶するプロセッサが読出し可能なメモリとを有していてもよい。

制御回路１０は、フレーム間の輝度の変化が所定の変化量以下になるように、バックライトモジュール２の目標輝度を制御する。さらに、制御回路１０は、バックライトモジュール２の輝度に応じた補正値を用いて補正されたフレームに基づいて、表示パネル３の透過率を制御する。制御回路１０は、バックライトモジュール２の輝度に応じた補正値を用いて補正されたフレームの階調性が補正前のフレームよりも低下することを抑制するように、補正値を決定する。

具体的には、制御回路１０は、決定したバックライトモジュール２の輝度に基づいて補正設定値Ｇｐを設定する。また、制御回路１０は、フレームの画素値の最大値に基づいて補正値の最大値Ｇｍａｘを計算する。制御回路１０は、仮決定された補正設定値Ｇｐが補正値の最大値Ｇｍａｘより大きい場合は、補正設定値Ｇｐを最大値Ｇｍａｘで修正する。これにより、表示されるフレームの階調性の低下を抑制することが可能となる。

制御回路１０は、連続して入力される複数のフレームごとに、後述する各機能ブロックの処理を実行する。以降、連続して入力される複数のフレームのうち、処理対象であるフレームを表示フレーム、表示フレームの直前に処理対象であったフレームを前フレームと表す。

図２は、制御回路１０の機能ブロックを示すブロック図である。制御回路１０は、特徴量取得部１１、目標輝度設定部１２、目標輝度決定部１３、補正値設定部１４、上限設定部１５、補正値決定部１６、補正部１７で構成される。ここで、目標輝度設定部１２、および目標輝度決定部１３は、バックライトモジュール２の目標輝度を決定し、バックライトモジュール２の輝度を制御する発光制御部を構成する。また、補正値設定部１４、上限設定部１５、補正値決定部１６、および補正部１７は、表示フレームを、バックライトモジュール２の輝度に応じて補正して、表示パネル３の透過率を制御する表示制御部を構成する。

特徴量取得部１１は、表示フレームの特徴量を取得する。特徴量取得部１１は、取得した特徴量を、目標輝度設定部１２へ出力する。なお、フレームは、マトリクス状に配置された複数の画素それぞれに対して、画素値を有する画像信号である。画素値は、各色成分の明るさを示す。フレームは、各画素に対して、輝度成分（Ｙ）、および色差成分（Ｃｒ、Ｃｂ）を示す画素値を有する。画素値は、１０ビット信号で示されるとする。なお、フレームは、各画素に対して、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の色成分に対して画素値を有するものであってもよい。特徴量取得部１１は、表示フレームの輝度成分（Ｙ）を示す画素値（輝度信号）の最大値を、表示フレームの特徴量として取得するとする。

目標輝度設定部１２は、表示フレームの特徴量に基づいて、バックライトモジュール２の目標輝度を設定する。設定された目標輝度を目標輝度Ｂｐｒｅと表す。目標輝度設定部１２は、メモリ１８に記憶された表示フレームの特徴量とバックライトの目標輝度との対応関係を示す情報を参照して参照して、バックライトの目標輝度Ｂｐｒｅを設定し、目標輝度決定部１３へ出力する。例えば、表示フレームの特徴量とバックライトの目標輝度との対応関係を示す情報は、ルックアップテーブルとして、メモリ１８に記憶されているとする。

図３は、フレームの特徴量とバックライトの目標輝度との関係を示すルックアップテーブルを示す模式図である。フレームの特徴量は、上述した通り、フレームの輝度信号の最大値であるとする。図３の横軸は、フレームの輝度信号の最大値を示す。図３の縦軸は、仮目標輝度を示す。図３に示すように、目標輝度Ｂｐｒｅは、２０％から１００％の間で、フレームの特徴量に対応付けられる。ルックアップテーブルは、メモリ１８に記憶される。

目標輝度０％は、光源が点灯しない状態における輝度を示す。目標輝度１００％は、表示装置１に対してユーザが設定した表示輝度の上限値で画像を表示する場合における光源の輝度を示す。例えば、設定された表示輝度の上限値５００ｎｉｔｓで画像を表示する場合、バックライトモジュール２の光源は、５０００ｎｉｔｓで点灯する必要がある。したがって、目標輝度１００％は、５０００ｎｉｔに対応する。

目標輝度決定部１３は、バックライトモジュール２の輝度の時間に対する変化がフレームの輝度信号の最大値の時間に対する変化よりも緩やかになるようにバックライトモジュール２の目標輝度を決定する。目標輝度決定部１３は、前フレームに基づいて画像を表示した場合におけるバックライトモジュール２の輝度から表示フレームに基づく画像を表示する場合におけるバックライトモジュール２の輝度へ急峻に変化しないように表示フレームの目標輝度を計算する。例えば、前フレームの明るさと表示フレームの明るさとの差が大きい場合、表示するフレームの明るさのみを用いてバックライトモジュール２の目標輝度を決定すると、フレーム間のバックライトモジュール２の輝度差が大きくなる。このような輝度差が発生すると、ユーザは、ちらつき（フリッカ）として妨害感を覚える場合があった。

フリッカを抑制するため、目標輝度決定部１３は、前フレームに基づいて画像を表示する場合と、表示フレームに基づいて画像を表示する場合とにおけるバックライトモジュール２の輝度の変化量が所定値以下になるように目標輝度を決定する。言い換えると、目標輝度決定部１３は、バックライトモジュール２の輝度の時間変化が、表示フレームの明るさの時間変化よりも緩やかに変化するように、バックライトモジュール２の目標輝度を決定するといえる。

ここで、表示フレームは、複数のフレームのうち、Ｎフレーム目であり、前フレームはＮ−１フレーム目であるとする。表示フレームに基づいて目標輝度設定部１２が決定した仮目標輝度は、Ｂｐｒｅ（Ｎ）とする。また、前フレームに基づいて画像を表示した場合におけるバックライトモジュール２の目標輝度をＢＬ（Ｎ−１）とする。

目標輝度決定部１３は、Ｂｐｒｅ（Ｎ）とＢＬ（Ｎ−１）との差分があらかじめ設定された閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する。Ｂｐｒｅ（Ｎ）とＢＬ（Ｎ−１）との差分が閾値Ｔｈ１より大きい場合、目標輝度決定部１３は、Ｂｐｒｅ（Ｎ）とＢＬ（Ｎ−１）とを用いて、表示フレームに基づいて画像を表示するために用いるバックライトモジュール２の目標輝度ＢＬ（Ｎ）を決定する。また、Ｂｐｒｅ（Ｎ）とＢＬ（Ｎ−１）との差分が閾値Ｔｈ１以下である場合、Ｂｐｒｅ（Ｎ）を目標輝度ＢＬ（Ｎ）とする。例えば、閾値Ｔｈ１は、５％とする。閾値Ｔｈ１は、フリッカを抑制するため、小さい値とするほうがよい。また、閾値Ｔｈ１を、前フレームに基づいて画像を表示した場合におけるバックライトモジュール２の目標輝度をＢＬ（Ｎ−１）に応じて変えることも可能である。

Ｂｐｒｅ（Ｎ）とＢＬ（Ｎ−１）との差分があらかじめ設定された閾値Ｔｈ１より大きい場合における目標輝度ＢＬ（Ｎ）の決定方法について説明する。目標輝度決定部１３は、表示フレームに対応する目標輝度ＢＬ（Ｎ）を、式１を用いて求められる。変動率τは、式１を用いて得られる目標輝度ＢＬ（Ｎ）と、前フレームにおける目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）との差が閾値Ｔｈ１以下になるように、あらかじめ定められた値である。τは、０以上１以下の値である。τは、メモリ１８に記憶される。目標輝度決定部１３は、メモリ１８からτと、前のフレームにおける目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）を読み出して、処理を行う。

式１に示されるように、τが１である場合、目標輝度ＢＬ（Ｎ）は、Ｂｐｒｅ（Ｎ）である。τが小さいほど、目標輝度ＢＬ（Ｎ）は、目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）に近い値となる。τは、目標輝度が、前フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）から、仮目標輝度ＢＬ（Ｎ）になるまでの時定数に対応する値であるといえる。例えば、τは０．１であるとする。

上述のようにして、目標輝度決定部１３は、フレーム間におけるバックライトモジュール２の目標輝度の変化量を抑制する処理（時間平滑化処理）によって、表示フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ）を決定する。なお、時間平滑化処理はバックライト輝度の急峻な変化を低減するものであれば、上記の方法に限定するものではない。例えば、表示フレームの仮目標輝度Ｂｒｅ（Ｎ）と、表示フレームより前に表示された数フレームにおける目標輝度（ＢＬ（Ｎ−１），ＢＬ（Ｎ−２）等）との平均値を、表示フレームの目標輝度Ｂ（Ｎ）としてもよい。

目標輝度決定部１３は、表示フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ）を、バックライトモジュール２、補正値設定部１４、およびメモリ１８へ出力する。バックライトモジュール２は、表示フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ）で、各光源が発光するように、各光源を駆動する。つまり、目標輝度決定部１３は、表示フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ）を決定することによりバックライトモジュール２の発光を制御するともいえる。

補正値設定部１４は、バックライトモジュール２の目標輝度の変化による表示輝度の変動を補償するために用いる補正値を、表示フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ）に基づいて取得する。補正値は、基準とする目標輝度ＢＬｒに対する目標輝度ＢＬ（Ｎ）低下に伴う表示輝度を補償するために、後段の補正部１７でフレームの輝度信号に乗算するための補正係数である。補正値は、式２に示すように、目標輝度ＢＬｒに対する目標輝度決定部１３で決定された目標輝度ＢＬ（Ｎ）の比率に応じた値とする。目標輝度ＢＬｒは、１００％であるとする。バックライトモジュール２の目標輝度を基準の目標輝度ＢＬｒに対して暗くした分だけ、表示フレームの輝度信号を増加させて表示パネル３の透過率を大きくすることにより、表示輝度を補償する。

補正値設定部１４は、目標輝度ＢＬ（Ｎ）を用いて補正設定値Ｇｐを式２に基づいて計算する。

補正値設定部１４は、補正値を後段の補正値決定部１６へ出力する。

上限設定部１５は、特徴量取得部１１から入力された表示フレームの輝度信号の最大値に基づいて、表示フレームの階調性が低下しない補正値（上限補正値Ｇｍａｘ）を取得する。ここで、「フレームの階調性が低下する」とは、補正後のフレームの階調値が、表示パネルで透過率を制御可能な階調値を超えないという意味である。例えば、表示パネルで透過率を制御可能な階調値の範囲が１０ビットの階調範囲であるとすると、その上限値は１０２３である。言い換えると、「フレームの階調性が低下する」とは、補正後のフレームにおいて、階調値が飽和する領域が存在するともいえる。補正最大値Ｇｍａｘは、表示フレームの輝度信号の最大値Ｙｍ（Ｎ）と、輝度信号の取りうる上限値Ｙｍａｘとの比であり、式３に基づいて求める。

上限設定部１５は、取得した上限補正値Ｇｍａｘを補正値決定部１６へ出力する。なお、上限設定部１５は、表示フレームと、表示フレームより前のフレームとを含む複数のフレームの輝度信号の最大値の平均値を用いて、上限補正値Ｇｍａｘを計算してもよい。これにより、ノイズ信号による上限補正値Ｇｍａｘの急激な変化を抑制することができる。或いは、上限補正値Ｇｍａｘのフレーム間の変化を予め決められたフィルタ係数を用いて抑制するようにフィルタ処理をしてもよい。

補正値決定部１６では、上限補正値Ｇｍａｘに基づいて補正設定値Ｇｐを調整して表示フレームに適用する補正値ｇａｉｎを決定する。補正値決定部１６は、補正設定値が上限補正値以上である場合、上限補正値を補正値とし、補正設定値が上限補正値より小さい場合、補正設定値を補正値とする。

補正部１７は、補正値ｇａｉｎを用いて、表示フレームを補正して、表示パネル３に出力する。表示パネル３は、入力された表示フレームに応じて、透過率を制御することから、補正部１７は、表示パネル３の透過率を制御するといえる。

メモリ１８は、τや各フレームにおける目標輝度等のパラメータや、各機能ブロックが上述した処理を実行するために必要なプログラムやパラメータを記憶する記憶媒体である。

上述の処理により、表示フレームに基づいて画像を表示した場合に、表示される画像の階調性が低下することを抑制することが可能となる。

図４は、上述の制御回路１０の各機能ブロックによる表示装置の制御フローを示したフローチャートである。表示装置の制御フローは、入力されたフレームごとに実行されるとする。また、フレームが入力されたことに応じて、表示装置の制御フローが開始される。また、以降の説明において、表示フレームは、Ｎ番目に入力されたフレームであるとし、表示フレームに基づく画像を表示するために用いられる各パラメータは（Ｎ）を付して示す。

表示装置の制御フローが開始されると、Ｓ１００で、特徴量取得部１１が、入力されたフレーム（表示フレーム）の特徴量を取得する処理を実行する。ここで特徴量は、表示フレームの輝度信号（階調値）の最大値であるとする。

特徴量取得部１１は、特徴量を目標輝度設定部１２に出力して、Ｓ２００の発光制御処理に進む。また、特徴量取得部１１は、表示フレームを補正部１７に出力し、また、特徴量を上限設定部１５に出力して、Ｓ３００の表示パネル制御処理に進む。

図５は、発光制御処理のフローチャートである。発光制御処理は、表示フレームに基づく画像を表示する場合におけるバックライトモジュール２の目標輝度ＢＬ（Ｎ）を決定する処理であるともいえる。

Ｓ２０１で、目標輝度設定部１２は、取得した特徴量に基づいて、仮目標輝度Ｂｐｒｅ（Ｎ）を設定する処理を実行する。処理は、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２で、目標輝度決定部１３は、メモリ１８から表示フレームの前に表示された前フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）を取得する。Ｓ２０３で、目標輝度決定部１３は、仮目標輝度Ｂｐｒｅ（Ｎ）と前フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）との差が閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する。仮目標輝度Ｂｐｒｅ（Ｎ）と前フレームの目標輝度ＢＬ（Ｎ−１）との差が閾値Ｔｈ１以下である場合、処理はＳ２０４に進み、そうでない場合、処理はＳ２０５に進む。

Ｓ２０４で、目標輝度決定部１３は、目標輝度ＢＬ（Ｎ）を仮目標輝度ＢＬｐｒｅ（Ｎ）とする。Ｓ２０５で、目標輝度決定部１３は、目標輝度ＢＬ（Ｎ）を式１に基づいて決定する。処理はＳ２０６に進む。Ｓ２０６で、目標輝度決定部１３は、目標輝度ＢＬ（Ｎ）を補正値設定部１４と、バックライトモジュール２とに出力する。図５中で、（Ａ）で示した方向は、後述する図６の（Ａ）で示した処理に、目標輝度ＢＬ（Ｎ）を出力していることを示す。以上で、発光制御処理が終了する。

図６は、表示パネル制御処理のフローチャートである。表示パネル制御処理は、表示フレームを、Ｓ３００の発光制御処理で決定された目標輝度ＢＬ（Ｎ）に応じて補正する処理であるともいえる。

Ｓ３０１で、上限設定部１５は、特徴量に基づいて、上限補正値Ｇｍａｘを設定する処理を実行する。Ｓ３０２で、補正値設定部１４は、目標輝度ＢＬ（Ｎ）に基づいて、補正設定値Ｇｐを設定する。Ｓ３０３で、補正値決定部１６は、補正設定値Ｇｐが上限補正値Ｇｍａｘ以上であるか否かを判定する。ＧｐがＧｍａｘ以上である場合、Ｓ３０４で、補正値決定部１６は、補正値ｇａｉｎをＧｍａｘとする。ＧｐがＧｍａｘより小さい場合、Ｓ３０５で、補正値決定部１６は、補正値ｇａｉｎをＧｐとする。Ｓ３０６で、補正部１７は、決定された補正値ｇａｉｎを用いて、表示フレームを補正する。Ｓ３０７で、補正部１７は、補正された表示フレームを表示パネル３に出力する。以上で、表示パネル制御処理が終了する。

以下で、上述の処理による効果を、表示装置１に入力されるフレームが、全体が均一に低階調であるフレームａから、高階調の領域を含むフレームｂに切り替わる場合を例に示す。フレームａの全ての画素の輝度信号は、１０であるとする。図７は、フレームｂを示す模式図である。フレームｂは、高階調領域を含むグラデーション画像であるとする。フレームｂの輝度信号は１０から５１２の範囲内である。制御回路１０に入力される複数のフレームは、Ｎ−１番目までフレームａであり、Ｎ番目からフレームｂに切り替わったとする。

図８は、入力されたフレームに基づいて目標輝度決定部１３が決定した各フレームにおける目標輝度ＢＬを示す模式図である。図８の実線は、入力されたフレームに基づいて目標輝度決定部１３が決定した各フレームにおける目標輝度ＢＬを示す。図８の点線は、目標輝度設定部１２が決定した目標輝度Ｂｐｒｅ、すなわち、時間平滑化処理を施さない場合の、バックライトモジュール２の目標輝度を示す。

Ｎ−１フレームまでは、フレームａに基づいて決定された仮目標輝度Ｂｒｅが目標輝度ＢＬとなる。フレームａの輝度信号の最大値は１０であることから、図３に示すルックアップテーブルに基づき、目標輝度ＢＬは、２０．８％と決定される。Ｎ−１フレームまでは、バックライトモジュール２の輝度は、目標輝度２０．８％で制御される。

Ｎフレーム目で、表示フレームがフレームｂに切り替わったことに応じて目標輝度が変化する。フレームａの輝度信号の最大値は５１２であることから、Ｎフレーム目以降における目標輝度Ｂｐｒｅは、図３に示すルックアップテーブルに基づき、６０％と決定される。

目標輝度決定部１３により、表示フレームＮの目標輝度ＢＬ（Ｎ）は、２４．７％（＝（６０−２０．８）×０．１＋２０．８）と決定される。以降のフレームにおいても、目標輝度決定部１３の時間平滑化処理により、目標輝度ＢＬが段階的に増加するように、各表示フレームにおける目標輝度が決定される。

図９は、入力されたフレームに基づいて補正値決定部１６が決定した各フレームにおける補正値ｇａｉｎを示す模式図である。図９の実線は、入力されたフレームに基づいて補正値決定部１６が決定した各フレームにおける補正値ｇａｉｎを示す模式図である。図９の点線は、各フレームにおける補正設定値Ｇｐを示した模式図である。即ち、補正値決定部１６による補正設定値Ｇｐの調整処理を実行しない場合の補正値ｇａｉｎを示す。

Ｎ−１フレームまでは、フレームａに基づいて決定された目標輝度２０．８％に基づいて、補正設定値Ｇｐは、４．８（≒１００／２０．８）となる。また、フレームａの輝度信号の最大値１０より、補正最大値Ｇｍａｘは１０２（≒１０２３／１０）である。したがって、Ｇｍａｘ＞Ｇｐであることから、補正値ｇａｉｎとしてＧｐが選択される。補正値決定部１６は、補正値ｇａｉｎを４．８と決定する。

Ｎフレーム目以降、目標輝度の変化に応じて、補正値ｇａｉｎが変化する。例えば、Ｎフレーム目において、目標輝度ＢＬ（Ｎ）は、２４．７％である。したがって、補正設定値Ｇｐは、４．１（≒１００／２４．７）となる。また、フレームｂの輝度信号の最大値５１２より、補正最大値Ｇｍａｘは２（≒１０２３／５１２）である。補正値ｇａｉｎとしてＧｍａｘが選択される。補正値決定部１６は、補正値ｇａｉｎを２と決定する。

一方で、補正値決定部１６による補正設定値Ｇｐの調整処理を実行しない場合、Ｎフレーム目における補正値ｇａｉｎは、補正設定値Ｇｐであり、４．１と決定される。

図１０は、補正部１７が補正した表示フレームの輝度信号を示す模式図である。図１０は、それぞれ、図７（ｂ）の直線ＡＡ´の位置に対応する輝度信号の分布を示す。図１０の線７０は、補正前の表示フレームの輝度信号の分布を示す。補正前の表示フレームは、フレームｂであり輝度信号が１０から５１２の範囲のグラデーションパターンである。

線７１は、補正値決定部１６が補正設定値Ｇｐを調整した場合に、補正された表示フレームの輝度信号の分布を示す。補正値決定部１６により、補正部１７が用いる補正値ｇａｉｎが２に制限されることから、補正された表示フレームの輝度信号は、点線７０に示す輝度信号の２倍になる。

線７２は、補正値決定部１６が補正設定値Ｇｐを調整しない場合に、補正された表示フレームの輝度信号の分布を示す。この場合、点線７０に示す輝度信号に対して、補正設定値Ｇｐ４．１が乗算される。したがって、補正前の表示フレームにおいて輝度信号が２５０以上である画素の輝度信号は、輝度信号の取りうる最大値１０２３になる（飽和する）。輝度信号が飽和した領域は、同じ輝度信号となるため、階調性が失われている。つまり、補正後の表示フレームにおいて輝度信号が飽和した領域は、補正前の表示フレームよりも階調性が低下している。

図１１は、補正した表示フレームに基づいて、画像を表示した場合の表示輝度を示す模式図である。図１１（ａ）は、本実施例の調整処理を施された補正値ｇａｉｎを用いて補正した表示フレーム（Ｎフレーム目）に基づいて表示される画像を示す模式図である。すなわち、図１１（ａ）の画像は、図７の線７１に対応する。本実施例の調整処理を補正設定値Ｇｐに施した場合、表示輝度の低下を抑制するために必要とされる補正設定値Ｇｐよりも低い値を補正値とする。したがって、バックライトモジュール２の輝度低下による表示輝度の低下を抑制しきれないため、バックライトモジュール２の輝度をデミング制御しない場合よりも低い表示輝度で画像が表示される。一方で、表示フレームの階調性を維持して表示することが可能となる。

図１１（ｂ）は、本実施例の調整処理を施さない補正値ｇａｉｎを用いて補正した表示フレーム（Ｎフレーム目）に基づいて表示される画像を示す模式図である。すなわち、図１１（ｂ）の画像は、図１０の線７２に対応する。本実施例の調整処理を実行せず、常に補正設定値Ｇｐを補正値ｇａｉｎとして採用した場合、上述したように、一部の領域の階調性が低下する場合がある。図１１（ｂ）に示すように、例えば、フレームａからフレームｂに切り替わったＮフレーム目を表示する場合において、高階調のグラデーション領域が白色で表示される。

例えば、表示装置１が外部の撮影装置から入力されたフレームに基づいて画像を表示する場合に、上述のように輝度信号が飽和した領域が視認されると、ユーザは、露出条件が適切でない等の判断をしてしまう可能性がった。本実施例によれば、フレームの輝度信号の最大値から上限補正値を求めて補正値に制限をかけることで、図１１（ａ）のように、画面全体は暗くはなるが、階調性の低下が抑制された画像を表示することが可能となる。このように、信号補正値に制限をかけることで、バックライトモジュール２の輝度のフレーム間の変化量を抑制した場合においても、階調性の低下を抑制することができる。

上述した通り、バックライトモジュールの輝度を表示フレームの明るさに基づいて制御する表示装置において、バックライトモジュールの輝度の時間変化を表示フレームの明るさの時間変化よりも緩やかにする処理を施すことがある。このような表示装置において、バックライトモジュールの輝度に応じて表示フレームの階調を補正するための補正値を、表示される画像の階調性が低下しないように決定することが可能となる。したがって、バックライトモジュールの輝度の急峻な変動によるフリッカの発生を抑制し、かつ、表示される画像の階調性が低下することを抑制することが可能となる。

（実施例２）
実施例１では、輝度信号の最大値が飽和しないように制限をかけていた。しかしながら制限値（実施例１の上限補正値）とバックライト輝度から計算した補正値との差が大きい場合、画面全体の表示輝度が数フレームの間、大きく変化する可能性があり、その変化が妨害感として視認される可能性があった。そこで本実施例では、上限補正値とＢＬ目標輝度に基づく補正設定値を所定の混合割合で重みづけ加算した値を最終的な補正値を決定することで、階調性の低下を抑制し、かつ、画面の表示輝度の変化を抑制する。

実施例２の表示装置１は、バックライトモジュール２、表示パネル３および制御回路２０を備える。バックライトモジュール２、および表示パネル３は、実施例１と同様であり、説明を省略する。

図１２は、制御回路２０の機能ブロックを示すブロック図である。図１２の補正値決定部２６以外の機能ブロックは、実施例１の同名の機能ブロックと同じであり、説明を省略する。

補正値決定部２６は、補正値設定部１４が算出したバックライトモジュール２の目標輝度に基づく補正設定値Ｇｐと、上限設定部１５が算出した上限補正値Ｇｍａｘとを混合して、補正値ｇａｉｎを決定する。具体的には、補正値決定部２６は、補正設定値が上限補正値より大きい場合、補正設定値と上限補正値との差分に応じた係数αを用いて、補正設定値と上限補正値とを重み付け加算した値を、補正値ｇａｉｎとする。

補正値決定部は、補正設定値Ｇｐと上限補正値Ｇｍａｘとの差分Δｇａｉｎ（Δｇａｉｎ ＝ ｜Ｇｐ − Ｇｍａｘ｜）を求める。次に、補正値決定部２６は、Δｇａｉｎに基づいて、補正設定値Ｇｐと上限補正値Ｇｍａｘとの混合割合αを決定する。図１３は、Δｇａｉｎと混合割合αとの対応関係を示すテーブルである。補正値決定部２６は、Δｇａｉｎと非図示のメモリに保存されたテーブルとに基づいて、混合割合αを決定する。図１３に示すように、差分量（Δｇａｉｎ）が小さい場合、飽和が目立ちにくいので、補正設定値Ｇｐの割合を大きく（αを大きく）する。一方、差分量が大きくなるほどαの値を小さくする。また、αの最小値を４０％程度にすることで、極端な制限がかからないようにする。こうして求めたαと、補正設定値Ｇｐ、及び上限補正値Ｇｍａｘから、補正値ｇａｉｎを求める。

補正値決定部２６は、補正値ｇａｉｎを式４に基づいて決定する。

このように、上限補正値と補正設定値とを混合した値を最終的な補正値とする。これにより補正設定値が上限補正値よりも高い場合、最終的な補正値が上限補正値よりも高くなることから表示される画像の一部の領域において階調性が低下するが、表示輝度が数フレームの間で大きく変化することを低減でき、妨害感を抑制することができる。また、階調性の低下は、補正設定値を最終的な補正値として用いるよりも抑制される。

なお、本実施例ではＬＵＴを用いて混合割合を求めたが、計算式でもよい。或いは時間平滑化処理の係数に応じて、混合割合を調整してもよい。また、混合割合を決定する係数αは、固定値であってもよい。係数αを、フレーム間におけるシーンチェンジの有無に応じて変更することも可能である。例えば、シーンチェンジがあった場合、フレーム間で明るさが大きく変化する可能性があることから、係数αをシーンチェンジがない場合よりも小さくする。すなわち、最終的な補正値におけるＧｍａｘの割合を高める。これにより、シーンチェンジ直後に表示画像の階調性が低下することを抑制する。

（実施例３）
実施例１、および実施例２の表示装置は、バックライトモジュール２を共通の目標輝度を用いて制御する。実施例３の表示装置は、バックライトモジュール２の発光領域ごとに個別に目標輝度を設定して制御する、所謂ローカルデミング制御でバックライトモジュール２を制御する。

実施例３の表示装置１は、バックライトモジュール２、表示パネル３、および制御回路３０を備える。図１４は、バックライトモジュール２および表示パネル３を示す模式図である。実施例３において、バックライトモジュール２の複数の光源は、それぞれ個別に輝度が制御される。例えば、バックライトモジュール２の光を発する発光面を横ｍ個、縦ｎ個（ｍ、ｎは整数）に分割した複数の発光領域において、各発光領域に対応する光源の目標輝度が個別に設定される。図１４（ａ）は、バックライトモジュール２の発光領域を示す模式図である。バックライトモジュール２は、例えば、発光面を１０×６に分割して得られる発光領域ごとに、発光を制御することが可能である。

制御回路３０は、各発光領域に対応するフレームの領域の明るさに基づいて、各発光領域の目標輝度を決定する。図１４（ｂ）は、表示パネル３の領域を示す模式図である。表示パネル３は、発光領域に対応する領域を有する。

図１５は、制御回路３０の機能ブロックを示すブロック図である。特徴量取得部１１は、各発光領域に対応するフレームの領域（分割領域）毎に、輝度信号の最大値を取得する。目標輝度設定部１２は、各分割領域の輝度信号の最大値に基づいて、各分割領域に対応する発光領域の目標輝度を仮決定する。目標輝度決定部１３は、各発光領域の目標輝度の時間変化がそれぞれ対応する分割領域の輝度信号の最大値の時間変化よりも緩やかになるように、各発光領域の目標輝度を決定する。

照射輝度推測部３９は、目標輝度決定部１３で決定した各発光領域の目標輝度に基づいて各光源を点灯した場合に、バックライトモジュール２から表示パネル３に照射される光の輝度（照射輝度）を推測する。照射輝度推測部３９は、具体的には、ある発光領域から発せられ、別の発光領域に対応する表示パネル３の領域に入射する光（漏れ光）の影響を考慮して、照射輝度を推測する。照射輝度は、表示パネル３の各領域に含まれる全ての画素に対して、照射輝度が取得されていてもよい。以降、照射輝度は、画素の位置（ｘ，ｙ）を用いて、照射輝度Ｌｐ（ｘ，ｙ）と示す。なお、照射輝度は、表示パネル３の各領域の真ん中の点としてもよい。必ずしも表示パネル３のすべての画素に対して照射輝度を示すものでなくともよく、補正値設定部１４が補正設定値Ｇｐを設定するために利用可能な照射輝度に関連する情報であればよい。照射輝度推測部３９は、照射輝度を補正値設定部１４へ出力する。

補正値設定部１４は、分割領域ごとに、補正設定値Ｇｐを決定する。分割領域（ｘ，ｙ）の補正設定値ＧｐをＧｐ（ｘ，ｙ）と表す。補正値設定部１４は、各領域における照射輝度Ｌｐ（ｍ，ｎ）と、目標輝度ＢＬｒとに基づいて、画像信号の補正設定値Ｇｐ（ｘ、ｙ）を、式５に基づいて求める。
Ｇｐ（ｘ、ｙ）＝ＢＬｒ／Ｌｐ（ｘ、ｙ） ・・・（式５）

目標輝度ＢＬｒは、ユーザが設定する表示輝度の上限値で全白画像を表示する場合に必要とされるバックライトモジュール２の輝度値であるとする。目標輝度ＢＬｒは、ユーザに設定された使用条件において、バックライトモジュール２のとりうる輝度範囲の上限値であるとする。

上限設定部１５は、各画素の輝度信号から、各画素に対して上限補正値Ｇｍａｘ（ｘ、ｙ）を計算する。上限設定部１５は、上限補正値Ｇｍａｘを補正値決定部１６へ出力する。

補正値決定部１６は、上限補正値Ｇｍａｘ（ｘ、ｙ）に基づいて、補正設定値Ｇｐ（ｘ、ｙ）を調整して、各画素に対する補正値ｇａｉｎ（ｘ、ｙ）を決定する。補正値決定部１６が補正値ｇａｉｎを決定する方法は、実施例１もしくは実施例２と同様である。つまり、実施例１に示したように、補正値決定部１６は、各画素に対して、補正処理後の輝度信号が飽和しないように補正値ｇａｉｎ（ｘ、ｙ）を決定する。実施例２に示したように、補正値決定部１６は、上限補正値Ｇｍａｘ（ｘ、ｙ）と補正設定値Ｇｐ（ｘ、ｙ）とを混合して補正値ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）を決定してもよい。

補正部１７では、補正値決定部１６が決定した補正値ｇａｉｎを対応する画素の輝度信号に乗算し、輝度信号を補正する。

なお、上述のように、全ての画素に対して照射輝度を取得せずに、各領域に対して１つの照射輝度を取得するものであってもよい。例えば、各領域の中央の位置における照射輝度を代表値として取得してもよい。補正値設定部は、各領域の照射輝度の代表値に基づいて、各領域の補正設定値Ｇｐを取得する。補正値決定部は、各領域の補正設定値と、各領域に含まれる輝度信号の最大値に基づく上限補正値とに基づいて、各領域における補正値を決定する。

上述の処理により、バックライトモジュールの輝度をローカルデミング制御する表示装置において、バックライトモジュールの各発光領域においてフリッカの発生を抑制し、かつ、表示される画像の階調性が低下することを抑制することが可能となる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。また、上述のプログラムを記憶する記憶媒体も、本発明を構成するものである。

１ 表示装置
２ バックライトモジュール
３ 表示パネル
１０ 制御回路
１１ 特徴量取得部
１２ 目標輝度設定部
１３ 目標輝度決定部
１４ 補正値設定部
１５ 上限設定部
１６ 補正値決定部
１７ 補正部

Claims (14)

1. 光を照射するバックライトと、
   表示フレームの明るさに基づいて前記バックライトの発光を制御する制御手段と、
   前記表示フレームの階調値に、前記バックライトの輝度に基づいて設定された補正値を乗算して、前記表示フレームを補正する補正手段と、
   前記バックライトから照射された光を、前記補正された表示フレームに基づいて透過して画像を表示する表示パネルと、
   を備え、
   前記制御手段は、前記バックライトの輝度の時間に対する変化が表示フレームの明るさの時間に対する変化よりも緩やかになるように前記バックライトを制御し、
   前記補正手段は、
   前記バックライトの輝度に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値以上である場合、前記第１補正値よりも小さい値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする表示装置。
2. 前記補正手段は、
   所定の輝度に対する前記バックライトの輝度の比率に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値以上である場合、前記第２補正値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記補正手段は、
   所定の輝度に対する前記バックライトの輝度の比率に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値より大きい場合、前記第１補正値と前記第２補正値とを重みづけ加算して得られた補正値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記補正手段は、前記第１補正値と前記第２補正値との差分に応じた係数を用いて、前記第１補正値と前記第２補正値とを重みづけ加算することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記表示フレームの階調値の最大値と前記バックライトの制御値との対応関係を示す情報を記憶する記憶媒体を備え、
   前記制御手段は、前記対応関係と前記表示フレームの階調値の最大値とに基づいて前記バックライトの目標輝度を設定し、設定された目標輝度に基づいて前記バックライトの輝度を制御するものであって、
   前記表示フレームを表示する場合における前記バックライトの輝度と、前記表示フレームの前のフレームを表示した場合における前記バックライトの輝度との差が、所定値以下のなるように、前記対応関係に基づいて設定された前記バックライトの目標輝度を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記バックライトは、発光面を分割した複数の発光領域のそれぞれの発光を個別に制御可能であって、
   前記制御手段は、各発光領域に対応する前記表示フレームの一部に基づいて、各発光領域の発光を制御し、
   前記補正手段は、前記バックライトから前記表示パネルに照射される光の輝度に関連する情報に基づいて設定された補正値を、対応する前記表示フレームの階調値に乗算して補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 光を照射するバックライトと、前記バックライトから照射された光を透過して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置の制御方法であって、
   表示フレームに基づいて前記バックライトの発光を制御する発光制御工程と、
   前記表示フレームの階調値に、前記バックライトの輝度に基づいて設定された補正値を乗算して、前記表示フレームを補正する補正工程と、
   前記補正された表示フレームに基づいて前記表示パネルの透過率を制御する発光制御工程と、
   を備え、
   前記発光制御工程は、前記バックライトの輝度の時間に対する変化が表示フレームの明るさの時間に対する変化よりも緩やかになるように前記バックライトを制御し、
   前記補正工程は、
   前記バックライトの輝度に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値以上である場合、前記第１補正値よりも小さい値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする表示装置の制御方法。
8. 前記補正工程は、
   所定の輝度に対する前記バックライトの輝度の比率に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値以上である場合、前記第２補正値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする請求項７に記載の表示装置の制御方法。
9. 前記補正工程は、
   所定の輝度に対する前記バックライトの輝度の比率に応じた第１補正値が、前記表示フレームを階調性の低下を伴わずに補正することが可能な補正値の上限値である第２補正値よりも小さい場合、前記第１補正値を用いて前記表示フレームを補正し、
   前記第１補正値が前記第２補正値より大きい場合、前記第１補正値と前記第２補正値とを重みづけ加算して得られた補正値を用いて前記表示フレームを補正することを特徴とする請求項７に記載の表示装置の制御方法。
10. 前記補正工程は、前記第１補正値と前記第２補正値との差分に応じた係数を用いて、前記第１補正値と前記第２補正値とを重みづけ加算することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記発光制御工程は、前記表示フレームの階調値の最大値と前記バックライトの制御値とのあらかじめ定められた対応関係に基づいて、前記バックライトの発光を制御することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
12. 前記バックライトは、発光面を分割した複数の発光領域のそれぞれの発光を個別に制御可能であって、
    前記発光制御工程は、各発光領域に対応する前記表示フレームの一部に基づいて、各発光領域の発光を制御し、
    前記補正工程は、前記バックライトから前記表示パネルに照射される光の輝度に関連する情報に基づいて設定された補正値を、対応する前記表示フレームの階調値に乗算して補正することを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
13. 請求項７から請求項１２までのいずれか１項に記載の表示装置の制御方法の各工程をプロセッサに実行させるためのプログラムが記憶され、プロセッサが当該プログラムを読出し可能な記憶媒体。
14. 請求項７から請求項１２までのいずれか１項に記載の表示装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。