JP3660610B2 - 画像表示方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置は、例えばＣＲＴのように画像の書き込み後の蛍光体の発光期間のみ表示がなされるインパルス型表示装置と、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）のように新たに画像の書き込みが行われるまで前フレームの表示を保持し続けるホールド型表示装置の２種類に大きく分けられる。
【０００３】
ホールド型表示では、動画表示において生じるボケ現象が問題となる。このボケ現象は、画面上の動体を観察する場合に、前フレームの画像は次フレームの画像に切り替わるまで同じ位置に表示され続けられるにもかかわらず、人間の眼は動体を連続的に追従してしまう結果、生じる現象である。つまり、画面上に表示される動体の移動は不連続的に表示されるにもかかわらず、眼の追随運動には連続性があるため、前フレームと次フレームの間の画像を補間するようにして動体を認識する結果、ボケ現象が生じることになる。
【０００４】
このような問題を解決するために、一方の極性で光の透過をアナログ的に制御し、他方の極性では光を透過させない単安定化液晶材料の動作特性を利用し、１フレームを２つのサブフィールドに分割して、一方のサブフィールドでは透過状態、他方のサブフィールドでは非透過状態とするフィールド反転方式が提案されている（特開２０００−１００７６号公報）。また、ベント配向セルを用いた表示装置の提案もされている（特開平１１−１０９９２１号公報）。いずれの提案においても、原画像を表示する期間と黒画像を表示する期間を設けて、インパルス型表示に近づけている。
【０００５】
しかしながら、前者においては、液晶層に直流成分が残らないようにするため、電圧印加期間を正負両極性で等しくする必要があり、５０％デューティーの表示となる（デューティー比＝表示期間／（表示期間＋非表示期間）×１００”と定義する）。
【０００６】
後者においては、デューティー比を変えるためには、画面分割数を増やさなければならないため、信号線駆動回路のバラツキによる表示むら（繋ぎ合せのような輝度変化）が生じる。また、デューティー比を変えるためには、走査線の駆動周波数を変えなければならず、細かくデューティー比を設定することが困難である。
【０００７】
また、デューティー比を変えて黒表示期間を長くすると、画面全体の輝度が低くなる。この場合、液晶表示装置などにおいてはバックライトの最大輝度を上げる方法が取られることになるが、それによって消費電力が増加してしまう。また、バックライトを点滅させてデューティー比を可変とした場合に、それに対応して安定動作するバックライトを用意しなければ、フリッカなどが発生してしまう。
【０００８】
このように、従来の方式では、黒表示期間を設けることによって画面輝度の低下等が生じるため、それに起因する種々の問題があった。
【０００９】
一方、継時加法混色によるカラー画像表示装置の開発が、近年盛んに進められてきている。従来より一般的に行われている空間加法混色の場合、カラー表示を行うために、１つの絵素を光の三原色（Ｒ，Ｇ，Ｇ）に相当する３つの画素に分割する必要があるのに対し、継時加法混色では、１つの画素でカラー表示が可能となるため、カラー画像表示装置の高解像度化の一つの手段として注目されてきている。この継時加法混色では、三原色表示期間を時間軸方向に分割し、観察者がそれらの期間を認識できない程度の速さで、各表示を切り換えて表示することで、カラー表示を行っている。
【００１０】
継時加法混色を利用した時分割カラー表示装置は、カラーシャッタ方式や、三原色バックライト方式等、様々な方式があるが、いずれの方式も入力された画像信号をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に分割し、それらを１フレーム期間中に３倍速でＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像と順次表示することにより、カラー表示を行っている。すなわち、時分割カラー表示装置においては、１画面の表示更新が完了するのに必要な期間である１フレーム期間は、各色情報を表示する複数のサブフィールドで構成される。
【００１１】
一般に、表示装置では、１フレーム周波数をフリッカが知覚できない臨界融合周波数（ＣＦＦ）以上にする必要があることから、時分割カラー表示では、１フレーム期間内のサブフィールド数をｎとすると、フレーム周波数のｎ倍の周波数で各サブフィールドの画像を表示することが必要となる。例えば、図２４に示すように、１フレーム周波数を６０Ｈｚとし、ＲＧＢの３サブフィールドで時分割カラー表示を行おうとすると、各サブフィールド周波数は１８０Ｈｚとなる。
【００１２】
時分割カラー表示を実現する手段としては、白色をＲＧＢフィルタで時間的に分光する手段や、複数のＲＧＢ光源を時間的に切り換えて照明する手段が用いられる。前者の例としては、白色光源でライトバルブを照明し、ＲＧＢ円盤カラーフィルタ（カラーホイール）を機械的に回転させる構成、モノクロＣＲＴで白黒画像を表示し、ＣＲＴ前面に液晶カラーシャッタを設置する構成、があげられる。後者の例としては、ライトバルブをＲＧＢ色のＬＥＤや蛍光管で照明する構成が提案されている。
【００１３】
時分割カラー表示では空間表示に比べて高速表示が必要であるため、画像を表示するライトバルブには、高速応答なＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、ベンド配向液晶セル（ＰＩツイストセル、位相補償フィルムを追加したＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードを含む）、スメクチック系液晶を用いた強誘電性液晶セル、反強誘電性液晶セル、電圧・透過率曲線が無閾のＶ字型応答を示すＶ字型応答液晶セル（ＴＬＡＦ（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｌｅｓｓ Ａｎｔｉ−Ｆｒｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）モード）が用いられる。液晶カラーシャッタに用いられる液晶セルも同様である。
【００１４】
先に述べたように、時分割カラー表示において、フリッカが知覚されないサブフィールド周波数の下限は３×ＣＦＦ、すなわち１５０Ｈｚ程度となるが、サブフィールド周波数が低いと「色割れ妨害」が発生することが知られている。これは、動画に追随した視線の動き、瞬目、視線の移動により、網膜上におけるＲＧＢ画像が一致することなく時間積分されるために、画像もしくは画面の輪郭が色付いて見えるものである。
【００１５】
例えば、１フレームが６０Ｈｚの画像信号の場合、ＲＧＢの各サブフィールドは、１８０Ｈｚで表示画面全体に面順次で表示される。観察者が静止画を注視している場合には、１８０ＨｚでＲＧＢの各サブフィールド画像が観察者の網膜上で混色され、正しいカラー表示を観察者に提示することができる。例えば、表示画面内に白箱画像が表示されているときには、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々のサブフィールド画像が観察者の網膜上で混色され、正しいカラー表示が観察者に提示される。
【００１６】
しかしながら、図２３（ａ）の矢印の方向に観察者の目が表示画像を横切って移動する場合等では、図２３（ｂ）に示すように、ある瞬間に動体のＲのサブフィールド画像が観察者の網膜に提示され、次の瞬間には動体のＧのサブフィールド画像が観察者の網膜に提示され、次の瞬間には動体のＢのサブフィールド画像が観察者の網膜に提示される。観察者の眼球は表示画面を横切って移動しているため、観察者の網膜上でＲ、Ｇ、Ｂの３つの画像は完全に一致して合成されず、３つの画像はずれて合成される。そのため、動体のエッジ近傍では、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブフィールド画像が合成されず、それぞれのＲ、Ｇ、Ｂのサブフィールド画像が単独の色として見えて色割れ妨害が起こる。この色割れ妨害は、目の跳躍運動による色割れ妨害である。また、動体を観察者の眼球が追従して観察している場合も、観察者の眼球は動体を追従して動いているにもかかわらず、サブフィールド画像は１フレーム期間中同じ場所に表示されるため、観察者の網膜上ではそれらのサブフィールド画像がずれて合成され、目のホールド効果によって同様の色割れ妨害が起こる。このような現象は観察者に違和感を与えたり、また長時間にわたって表示装置を使用する場合に観察者に疲労を与えることとなる。
【００１７】
目の跳躍運動による色割れ妨害は、サブフィールド周波数を高くすることにより低減することが可能であるが、１フレーム期間中異なる発光色のサブフィールドが表示されていることには変わりは無いため、ホールド効果による色割れ妨害に対する低減効果は小さい。サブフィールド周波数を大幅に高くすることによりホールド効果による色割れ妨害を低減することが可能ではあるが、サブフィールド周波数を大幅に上げることは、表示装置の駆動回路の負担が大きくなるという新たな問題を引き起こす。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、動画のボケ現象を改善するために、１フレームを画像表示を行うサブフィールドと黒表示を行うサブフィールドに分割する方法が提案されているが、画像の輝度が全体的に低下する或いは画像の最大輝度を大きくしなければならないといった問題があり、高品質の画像を得ることが困難であった。
【００１９】
また、１フレームを複数のサブフィールドに分割して継時加法混色によるカラー表示を行う場合、色割れ妨害によって高品質の画像を得ることが困難であり、色割れ妨害を抑制するためにサブフィールド周波数を高くすると、駆動回路の負担が増大する等の問題が生じる。
【００２０】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、動画表示におけるボケ現象や色割れ妨害等を効果的に抑制して、高品質の画像を得ることが可能な画像表示方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１フレーム期間を時間軸方向で複数のサブフィールド期間に分割し、各サブフィールド期間のサブフィールド画像を時間軸方向で足し合わせることで画像を表示する画像表示方法であって、原画像を複数のサブフィールド画像に分割し、分割されたサブフィールド画像を時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換えて表示することを特徴とする。
【００２２】
本発明の好ましい態様は以下の通りである。
【００２３】
・前記サブフィールド画像はカラー画像を構成する基本色の画像であり、分割された複数の基本色のサブフィールド画像を時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換える。
【００２４】
・前記原画像はカラー画像を構成する基本色の画像であり、各基本色毎に原画像を複数のサブフィールド画像に分割し、分割されたサブフィールド画像を各基本色毎に時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換える。
【００２５】
・前記原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、原画像の輝度をＬ、分割するサブフィールド数をｎ、表示部に表示可能な最大輝度をＬmax として、最も高い輝度を設定すべきサブフィールドから順にｍ個のサブフィールド（ｍは０以上の整数）に輝度Ｌmax を割り当て、（ｎ×Ｌ−ｍ×Ｌmax ＜Ｌmax ）となるサブフィールドには輝度（ｎ×Ｌ−ｍ×Ｌmax ）を割り当てる。
【００２６】
・前記原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、ある画素に設定すべき輝度が表示部に表示可能な最大輝度を越えて差分が生じる場合には、前記ある画素に隣接する画素に前記差分の輝度を分配する。
【００２７】
・前記原画像に基づいて動き検出を行い、その検出結果に基づいて得られるサブフィールド数で原画像を複数のサブフィールド画像に分割する。
【００２８】
・前記原画像に基づいて動き領域の検出を行い、検出された動き領域の平均輝度に基づいて、前記サブフィールド画像を時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換える。
【００２９】
なお、ここではカラー画像の三原色のそれぞれの色を基本色と呼んでいる。
【００３０】
【作用】
本発明を、例えばモノクロ画像表示或いは空間加法混色によるカラー画像表示に適用した場合、サブフィールド画像を輝度の高い順又は低い順に並べ換えることで、インパルス型の表示に近づけることができるとともに、非表示期間を設けることによる輝度の低下を抑制することができ、動画表示におけるボケ現象が改善された高品質の画像を得ることが可能となる。
【００３１】
また、本発明を、例えば経時加法混色によるカラー画像表示に適用した場合、サブフィールド画像を輝度の高い順又は低い順に並べ換えることで、動画表示における色割れ妨害を低減することができ、色割れ妨害が抑制された高品質の画像を得ることが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成を示したブロック図であり、図２は、図１に示した液晶表示装置の液晶モジュール部（液晶パネル及び周辺回路）の構成を示した図である。
【００３５】
液晶モジュール部は、液晶パネル１１０、走査線駆動回路１２０（１２０ａ、１２０ｂ）及び信号線駆動回路１３０（１３０ａ、１３０ｂ）によって構成されている。走査線駆動回路１２０にはサブフィールド画像生成部１４０から走査線信号が供給され、信号線駆動回路１３０にはサブフィールド画像生成部１４０からサブフィールド画像信号が供給される。また、サブフィールド画像生成部１４０及び動き判別処理部１５０には画像信号及び同期信号が入力しており、サブフィールド画像生成部１４０には動き判別処理部１５０からサブフィールド数指示信号が供給される。これらの詳細については後述する。
【００３６】
液晶パネル１１０の基本的な構成は、通常の液晶パネルと同様であり、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持した構成となっている。アレイ基板は、図２に示すように、画素電極１１１、各画素電極１１１に接続されたＴＦＴからなるスイッチング素子１１２、同一行のスイッチング素子１１２に接続された走査線１１３、同一列のスイッチング素子１１２に接続された信号線１１４を備えている。対向基板（図示せず）には、アレイ基板に対向する対向電極（図示せず）が備えられている。なお、ここでは液晶パネル１１０として、赤画素（Ｒ画素）、緑画素（Ｇ画素）及び青画素（Ｂ画素）により、空間加法混色によって１画素を構成するものを用いるものとする。
【００３７】
液晶材料はどのようなものであってもよいが、１フレーム期間中に表示を複数回切り換えることから、高速応答性のものが好ましい。例えば、強誘電性液晶材料、電場を印加することにより誘起される自発分極を有する液晶材料（例えば反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ））、ベンド配向液晶セルなどが用いられる。液晶パネルは、２枚の偏光板の貼り方によって、電圧無印加時において、光を透過しないモード（ノーマリーブラックモード）或いは光を透過するモード（ノーマリホワイトモード）に設定される。
【００３８】
図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、液晶にＡＦＬＣを用いた場合の配向状態を示したものであり、図４は、２枚の偏光板をクロスニコルに配置した場合の電圧−透過率曲線を示したものである。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、電圧無印加時には液晶分子１１５は互い違いに並んで、自発分極を打ち消しており、光が透過しないため黒表示となるが、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、電圧を正極性側或いは負極性側に印加すると、液晶分子１１５は一方向に配列し、光軸が回転して透過モードとなる。また、図４に示すように、電極間に印加する電圧の強度によって、電圧無印加状態、正電圧印加状態、負電圧印加状態という３つの配向状態だけでなく、これらの中間の配向状態を任意にとることもできる。
【００４０】
以下、本実施形態の動作を説明する。
【００４１】
図１に示したように、外部から入力された画像信号と同期信号は、液晶表示装置のサブフィールド画像生成部１４０及び動き判別処理部１５０に入力する。動き判別処理部１５０では、入力された画像が動画か静止画かの判別を行う。動き判別処理部１５０は、どのようなものであってもよいが、その一例を図５に示した。
【００４２】
図５に示した例では、入力切換スイッチ１５１を介して、フレームメモリ１５２ａ、１５２ｂ及びフレームメモリ１５２ｃに繰り返し画像が入力される。例えば、フレームメモリ１５２ａへ画像信号を入力し、次にフレームメモリ１５２ｂへ画像信号を入力した後、フレームメモリ１５２ｃへ画像を入力するのと同時に、フレームメモリ１５２ａ内の画像とフレームメモリ１５２ｂ内の画像との相関を差分検出及び判別部１５３で調べる。どのフレーム間の相関を調べるかは、入力切換スイッチ１５１から差分検出及び判別部１５３に対して、現在どのフレームメモリに画像信号が入力されているかを指示するフレームメモリ選択信号を送信することで行う。すなわち、選択されていない（指示されていない）フレームメモリ間の相関が調べられることになる。差分検出は、画面全体で行ってもブロック単位で行ってもよい。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の全てのビットを調べなくても、上位ビットのみを調べるようにしてもよい。得られた差分信号の大きさによって、例えば動きの速い動画、動きの遅い動画或いは静止画の判別が行われる。
【００４３】
このようにして得られた判別結果は、サブフィールド数指示信号として、サブフィールド画像生成部１４０に送られる。サブフィールド画像生成部１４０では、サブフィールド数指示信号を受けて、第１〜第ｎまでのサブフィールド画像信号と、水平同期信号（以下、STHともいう）、水平方向クロック（以下、Hclkともいう）、走査線信号（垂直同期信号（以下、STVともいう））及び垂直方向クロック（以下、Vclkともいう）を、液晶モジュールへ送信する。
【００４４】
STVが走査線駆動回路１２０に入力されると、走査線駆動回路１２０内のシフトレジスタによってSTVがラッチされた後、ＶclkによってSTVが順次シフトされ、それに同期して、STVがハイレベルとなる走査線上の画素に対して書き込みが行われる。
【００４５】
本方式では、サブフィールド数指示信号によって１画面における書き込み時間が変わる。例えば、１フレームを１サブフィールドで書き込む場合の垂直方向クロックをVclk₁、水平方向クロックをHclk₁とし、ｎ個のサブフィールドに分割した場合の垂直方向クロックVclk_k及び水平方向クロックHclk_kは、それぞれVclk₁及びHclk₁をｎ倍速化したものになる。同期信号の信号幅もこれに対応して変えることになるが、その詳細については特に重要ではないため省略する。
【００４６】
次に、サブフィールド画像生成部１４０での処理方法について説明する。サブフィールド画像生成部１４０は、２つのフレームメモリを有し、一方のフレームメモリはサブフィールド画像を生成するために使用され、他方のフレームメモリはサブフィールド画像生成中に次フレーム画像を記憶するために使用される。また、動き判別処理部１５０のフレームメモリとサブフィールド画像生成部１４０のフレームメモリを兼用するようにしてもよい。
【００４７】
ここで、説明を簡単にするために、３×３のマトリックス画像について説明する。また、液晶パネルの透過率最大のときの画面輝度１００とし、サブフィールド数ｎを２として説明する。
【００４８】
図６（ａ）は、入力画像に対する各画素の輝度を示している。第１サブフィールド（図６（ｂ−１））及び第２サブフィールド（図６（ｂ−２））ともに同じ輝度の画像を表示した場合には、１フレームにおける画面平均輝度は図６（ｂ−３）となる。一方、第１サブフィールドに入力画像と同じ画像データを入力し（図６（ｃ−１））、第２サブフィールドに黒画像を入力した（図６（ｃ−２））場合には、１フレームの画面平均輝度は半減され、図６（ｃ−３）となる。
【００４９】
そこで、本例では、画面輝度が半減されないように、第１サブフィールド画像の輝度と第２サブフィールド画像との輝度比Ｒ（以下、輝度比Ｒ＝第ｍサブフィールド画像の輝度／第ｍ＋１サブフィールド画像の輝度、とする）が３：１（Ｒ＝３）となるように、第１サブフィールド画像（図６（ｄ−１））及び第２サブフィールド画像（図６（ｄ−２））をそれぞれ生成する。この場合には、１フレームにおける画面平均輝度は図６（ｄ−３）のようになる。
【００５０】
図７は、本実施形態の他の例であり、サブフィールド数ｎが４の場合を示したものである。図７（ａ）は入力画像に対する各画素の輝度を示している。図７（ｂ）は、第１サブフィールド（図７（ｂ−１））〜第４サブフィールド（図７（ｂ−４））に同じ輝度の画像を表示した場合であり、１フレームにおける画面平均輝度は図７（ｂ−５）となる。本例では、図７（ｃ）に示すように、各サブフィールド画像（図７（ｃ−１）〜図７（ｃ−４））の輝度比Ｒが１．５となるようにし、端数が生じる場合には第４サブフィールド（図７（ｃ−４））に端数を割り当て、画面平均輝度が図７（ｃ−５）となるようしている。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、１フレームにおける各画素の平均輝度が入力画像と同じになるようにして、各サブフィールドへ表示輝度の再配分を行い、その方法として、第１サブフィールドの輝度を最も高くして、以下、第２サブフィールド、第３サブフィールド、………、と順に輝度が低くなるようにしている。このような方法により、画像の輝度が低下することなく、しかも動画におけるボケ現象を改善することができ、高品質の画像を得ることが可能となる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５３】
本実施形態では、第１の実施形態とは逆に、各サブフィールドにおける各画素への表示輝度の再配分を行う方法として、第１サブフィールドの輝度を最も低くして、以下、第２サブフィールド、第３サブフィールド、………、と順に輝度が高くなるようにしている。
【００５４】
図８は、本実施形態の一例を示したものである。図６に示した例と同様、図８（ａ）は入力画像に対する各画素の輝度を示したものであり、図８（ｂ）は第１サブフィールドと第２サブフィールドに同じ輝度の画像を表示した場合の例である。本実施形態の例では、図８（ｃ）に示すように、輝度比Ｒを１／３として、第１サブフィールド（図８（ｃ−１））及び第２サブフィールド（図８（ｃ−２））の画像を生成し、端数が生じる場合には、前方のサブフィールド（第１サブフィールド）において端数を加算もしくは減算し、画面平均輝度が図８（ｃ−３）となるようにしている。
【００５５】
本実施形態のように徐々に輝度を高くする方法と、第１の実施形態のように徐々に輝度を低くする方法とでは、妨害の現れ方が異なる。一例として、暗い部分から明るい部分へ、そして再度暗い部分へ移っていく画像を表示した場合について説明する。図９は第１の実施形態の方法を用いた場合であり、図１０は本実施形態の方法を用いた場合である。図ではエッジを強調して示しているが、エッジ部には多少の輝度勾配があるものとする。また、静止画では第１の実施形態と第２の実施形態の間に差が現れることはないので、画面内をエッジが左から右に移動する動画について説明する。
【００５６】
図９（ａ）に示すように、第１の実施形態の場合には、第１サブフィールドに高輝度画像を、第２サブフィールドに明るさを補う補間画像を表示し、輝度比Ｒを２に設定している。第１サブフィールド及び第２サブフィールドを示すそれぞれの図の上側には領域の位置を表す記号（例えば、第１サブフィールドで左から１番目はS1_-L1とする）を示し、それぞれの図の下側にはそのときの輝度を示している。図９（ｂ）は、時間に沿って表示される画像を示しており、時間軸の横の記号はフレーム番号とサブフィールド番号で示される記号（例えば、第１フレームの第１サブフィールドはF1_-S1とする）を示している。
【００５７】
図１０（第２の実施形態の方法）についても、同様の表記方法で示している。異なる点は、第１サブフィールドを補間画像、第２サブフィールドを高輝度画像としている点であり、輝度比を１／２としている。
【００５８】
図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示した視点は、明るさの異なる部分のエッジ部に着目した場合を想定しており、暗い側のエッジを見ているとして視点１及び視点３、明るい側のエッジを見ているとして視点２及び視点４を設定した。ここで間違った情報が取り込まれるのは、第１サブフィールド画像で暗い側のエッジを見ているにもかかわらず第２サブフィールドで明るい側のエッジを見る場合、もしくは第１サブフィールドで明るい側のエッジを見ているにもかかわらず第２サブフィールドで暗い側のエッジを見る場合である。
【００５９】
図９及び図１０において、それぞれの視点１〜４の観察位置は、
視点１：S1_-L2 → S2_-L3 → S1_-L2 → S2_-L3
視点２：S1_-L5 → S2_-L6 → S1_-L5 → S2_-L6
視点３：S1_-L5 → S2_-L6 → S1_-L5 → S2_-L6
視点４：S1_-L2 → S2_-L3 → S1_-L2 → S2_-L3
となる。視点１及び視点３では、高輝度画像と補間画像の輝度差が小さいため、妨害感も小さくなる。これに対して視点２及び４では、高輝度画像と補間画像の輝度差が大きいため、妨害感が大きくなる。したがって、第１の実施形態の場合（図９）には視点２の部分に、第２の実施形態の場合（図１０）には視点４の部分に妨害が発生し得る。
【００６０】
以上のような現象は、絵柄と移動量によっても変わってくるが、一般的に使われる動画においては上述したような現象が最もよく現れる。
【００６１】
ここで、網膜に照射された光の輝度が時間とともに減衰することを考慮すると、第１の実施形態（図９）と第２の実施形態（図１０）との間では、以下のよう差異が生じ得る。例えば、第１フレームの第２サブフィールドF1_-S2から第２フレームの第１サブフィールドF2_-S1に移行した状態について考える。第１の実施形態の場合には、高輝度画像（F2_-S1）を観察中は補間画像（F1_-S2）の輝度が減衰して観察されるため、視点２での高輝度画像と補間画像の輝度差がより大きくなる。一方、第２の実施形態の場合には、補間画像（F2_-S1）を観察中は高輝度画像（F1_-S2）が半減されて観察されるため、視点４での高輝度画像と補間画像の輝度差が小さくなる。網膜での輝度の減少率がどの程度であるか明らかではないが、本願発明者らの実験においても、第２の実施形態の場合の方が妨害感の少ない画像が得られることが一部確かめられた。
【００６２】
次に、上述したような妨害を低減する方法について説明する。
【００６３】
上述した例では、１フレーム内での補間画像成分を高輝度画像の前フィールド又は次フィールドの一方にのみ割り当てているが、前後のフィールドに分配することもできる。図１４は、その一例を示したものである。
【００６４】
図１４（ａ−１）は第１フレーム画像の各画素の輝度を、図１４（ａ−２）は第２フレーム画像の各画素の輝度を、それぞれ示している。
【００６５】
例えば、図１４（ｂ）に示すように、第１フレームにおいて、高輝度画像（図１４（ｂ−２））と補間画像を輝度比３で作成する。ただし、補間画像に配分する分は、前フィールド（図１４（ｂ−１））と次フィールド（図１４（ｂ−３））に分配する。ここでは等分配としている。同様に、第２フレームにおいても、図１４（ｃ−１）、図１４（ｃ−２）及び（図１４（ｃ−３）に示すように、高輝度画像と補間画像を輝度比３で生成し、補間画像は等分配で前後のフィールドに分配する。これにより、図１４（ｄ）に示すように、第１フレームの高輝度画像（図１４（ｄ−１））と第２フレームの高輝度画像（図１４（ｄ−３））とで挟まれた補間画像（図１４（ｄ−２））は、第１フレームの次フィールド補間画像と第２フレームの前フィールド補間画像が加算された画像となる。
【００６６】
この場合、画素によっては補間画像の輝度が高輝度画像の輝度より高くなる場合が生じ得るが、１フレーム内で行っている高輝度画像と補間画像の生成過程において、高輝度画像の輝度を補間画像よりも高くしている点は変わらない。本手法を用いた表示方法においても、本願発明者らの実験において妨害感の少ない画像が得られることが確かめられた。
【００６７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６８】
画面内の輝度は種々の値を取り得るため、輝度比によっては表示装置の表示可能な輝度を超える値が設定される場合がある。この場合、そのような画素については、高輝度画像に対しては表示可能な最大輝度を設定し、余り分を補間画像へ割り当てるようにする。
【００６９】
図１１は、その一例を示したものである。先に示した例と同様、図１１（ａ）は入力画像に対する各画素の輝度を示したものである。図１１（ｂ）は輝度比Ｒを３にした場合、図１１（ｃ）は輝度比Ｒを１／３にした場合である。なお、以下の説明では、便宜上、左上の画素の座標を（０，０）として説明する。
【００７０】
例えば図１１（ａ）に示すように、中央の画素（座標（１，１））の輝度が８０である場合、図１１（ｂ）の例では、第１サブフィールドに最大輝度１００を割り当て（図１１（ｂ−１））、第２サブフィールドに輝度６０を割り当て（図１１（ｂ−２））、１フレームにおける平均輝度が図１１（ｂ−３）となるようにしている。図１１（ｃ）の例では、第１サブフィールドに輝度６０を割り当て（図１１（ｃ−１））、第２サブフィールドに最大輝度１００を割り当て（図１１（ｃ−２））、１フレームにおける平均輝度が図１１（ｃ−３）となるようにしている。
【００７１】
このように、本実施形態では、サブフィールドに所望の輝度比の通りに輝度を分配できない場合であっても、高輝度画像に対して表示可能な最大輝度を設定することにより、輝度の大きな表示装置を特に用いなくても、第１の実施形態等と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７２】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７３】
ここでは、第１の実施形態と同様にサブフィールド画像の輝度が順次低くなる場合について説明するが、第２の実施形態のようにサブフィールド画像の輝度が順次高くなる場合にも同様に適用可能である。
【００７４】
図１２は、本実施形態の一例を示したものである。先に示した例と同様、図１２（ａ）は入力画像に対する各画素の輝度を示したものである。また、図１２（ｂ−１）、（ｃ−１）及び（ｄ−１）は、第１サブフィールドの各画素の輝度を、図１２（ｂ−２）、（ｃ−２）及び（ｄ−２）は、第２サブフィールドの各画素の輝度を、図１２（ｂ−３）、（ｃ−３）及び（ｄ−３）は、１フレームにおける各画素の平均輝度を示している。
【００７５】
例えば、入力画像の輝度にサブフィールド数（ここでは２）を乗算した値を第１サブフィールドに対して割り振るとする。この場合、図１２（ｂ）に示すように、表示可能な最大輝度（１００）を超えてしまう画素数は３となる。このとき、画像によっては輝度の配分にむらが生じ、相関のない色が現れることがある。そこで、本実施形態では、表示可能な輝度を超える差分値を、高輝度画像や補間画像の隣接画素に振り分けるようにしている。
【００７６】
図１２（ｃ）の例では、基本的には輝度比３で高輝度画像（図１２（ｃ−１））と補間画像（図１２（ｃ−２））を生成するようにしており、そのような輝度比で割り振りを行うと、例えば画素（１，１）では高輝度画像成分が１３５となる。そこで、１００を超える差分値３５については、補間画像に割り当てる。例えば、差分値３５を１６で割ったときの余り３を補間画像の画素（１，１）に割り当てて４８（＝４５＋３）とし、残りの３２については、画素（１，２），画素（２，０），画素（２，１），画素（２，２）に、それぞれ配分比（７／１６）、（１／１６）、（５／１６）、（３／１６）で割り当てる。例えば、画素（１，２）では、６＋３２×（７／１６）＝２０、画素（２，０）では、２０＋３２×（１／１６）＝２２となる。まとめると、各画素（左辺）の配分量（右辺）及び配分比（右辺の括弧内）は、
（０，０）＝ ０ （０）
（０，１）＝ ０ （０）
（０，２）＝ ０ （０）
（１，０）＝ ０ （０）
（１，１）＝ ３ （０）
（１，２）＝ １４ （７／１６）
（２，０）＝ ２ （１／１６）
（２，１）＝ １０ （５／１６）
（２，２）＝ ６ （３／１６）
となり、図１２（ｃ−２）のようになる。
【００７７】
図１２（ｄ）の例では、補間画像の他に高輝度画像の隣接画素にも割り当てを行うようにしており、高輝度画像（第１サブフィールド：図１２（ｄ−１））及び補間画像（第２サブフィールド：図１２（ｄ−２））における配分量及び配分比は、
＜第１サブフィールド＞
（０，０）＝ ０ （０）
（０，１）＝ ０ （０）
（０，２）＝ ０ （０）
（１，０）＝ ０ （０）
（１，１）＝ ０ （０）
（１，２）＝ ７ （７／１６）
（２，０）＝ １ （１／１６）
（２，１）＝ ５ （５／１６）
（２，２）＝ ３ （３／１６）
＜第２サブフィールド＞
（０，０）＝ ０ （０）
（０，１）＝ ０ （０）
（０，２）＝ ０ （０）
（１，０）＝ ０ （０）
（１，１）＝ ３ （０）
（１，２）＝ ７ （７／１６）
（２，０）＝ １ （１／１６）
（２，１）＝ ５ （５／１６）
（２，２）＝ ３ （３／１６）
となる。
【００７８】
上記第１〜第４の実施形態において、輝度比Ｒを設定する方法として、予め決めておくようにしてもよいが、画面平均輝度と表示可能な最大輝度から、
輝度比Ｒ ＝ 表示可能な最大輝度／画面平均輝度
として、決定するようにしてもよい。この場合、動き判別処理部内のフレームメモリを利用して、１フレームの平均輝度を求めることが可能である。
【００７９】
このように、本実施形態では、表示可能な輝度を超える差分値を隣接する画素に振り分けるようにしているので、輝度むらが低減された画像を得ることが可能となる。
【００８０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８１】
本実施形態では、図１に示した動き判別処理部１５０での結果に基づいて、輝度比Ｒを変えるようにしている。例えば、動きの速い動画では輝度比Ｒを９、動きの遅い動画では輝度比Ｒを３とし、静止画では輝度比Ｒを１とする。
【００８２】
図１３は、本実施形態の一例を示したものである。先に示した例と同様、図１３（ａ）は入力画像に対する各画素の輝度を示したものである。また、図１３（ｂ）は動きの速い動画の場合、図１３（ｃ）は動きの遅い動画の場合、図１３（ｄ）は静止画の場合を示しており、図１３（ｂ−１）、（ｃ−１）及び（ｄ−１）は第１サブフィールドの各画素の輝度を、図１３（ｂ−２）、（ｃ−２）及び（ｄ−２）は第２サブフィールドの各画素の輝度を、図１３（ｂ−３）、（ｃ−３）及び（ｄ−３）は１フレームにおける各画素の平均輝度を示している。
【００８３】
各サブフィールドでの計算方法はどのようなものであってもよいが、例えば以下のようにして行う。まず、入力画像の各画素の輝度値にサブフィールド数（ここでは２）を乗算し、その乗算結果をＲ＋１で除算することで、第２サブフィールドの輝度値を求める（小数点以下は切り捨てる）。次に、サブフィールド数を乗算した入力画像の各画素の輝度値から、先に求めた第２サブフィールドの輝度値を減算することで、第１サブフィールドの輝度値を求める。このとき、第１サブフィールドの輝度値が表示可能な最大輝度を超える場合は、その超えた差分値を先に求めた第２サブフィールドの輝度値に加算する。この方法を例えば画素（０，０）について計算すると、以下のようになる。
【００８４】
図１３（ｂ）の場合（Ｒ＝９の場合）には、
入力画像成分（６０）×サブフィールド数（２）＝１２０
１２０／（Ｒ＋１）＝１２
１２０−１２＝１０８
１０８−１００＋１２＝２０
となり、第１サブフィールドの輝度値は１００、第２サブフィールドの輝度値は２０となる。
【００８５】
図１３（ｃ）の場合（Ｒ＝３の場合）には、
入力画像成分（６０）×サブフィールド数（２）＝１２０
１２０／（Ｒ＋１）＝３０
１２０−３０＝９０
となり、第１サブフィールドの輝度値は９０、第２サブフィールドの輝度値は３０となる。
【００８６】
図１３（ｄ）の場合（Ｒ＝１の場合）には、
入力画像成分（６０）×サブフィールド数（２）＝１２０
１２０／（Ｒ＋１）＝６０
１２０−６０＝６０
となり、第１サブフィールドの輝度値は６０、第２サブフィールドの輝度値は６０となる。
【００８７】
なお、上述した第１〜第５の実施形態では、ホールド型表示装置の代表例である液晶表示装置を例に説明したが、メモリ性を有する有機ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）などにおいても同じホールド型表示となるため、上述した各実施形態の方法を適用することが可能である。
【００８８】
以上のように、第１〜第５の実施形態によれば、ホールド型表示装置において、１フレームを複数のサブフィールドに分割し、１フレーム分の画像を輝度の高い順又は低い順に並べ換えて表示することで、画面輝度を大幅に低下させることなく、動画のボケ現象が改善され、切れの良い高品質の画像を得ることが可能となる。
【００８９】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００９０】
図１５は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成を示したブロック図である。
【００９１】
液晶パネル２１１の基本的な構成は例えば図２に示したものと同様であり、走査線駆動回路２１２及び信号線駆動回路２１３によって駆動される。また、液晶パネル２１１は、赤光源（Ｒ光源）２１５ａ、緑光源（２１５ｂ）及び青光源（２１５ｃ）により、導光体２１４を介して照明されるようになっている。液晶パネル駆動回路２１６は、走査線駆動回路２１２及び信号線駆動回路２１３、さらに光源２１５ａ〜２１５ｃを制御するものであり、光源２１５ａ〜２１５ｃを時分割で点灯させることで、継時加法混色によるカラー画像表示が行われる。この液晶パネル駆動回路２１６には、逆γ補正回路２２１、信号分離回路２２２、平均輝度検出回路２２３ａ〜２２３ｃ、順列変換回路２２４等によって生成される信号が入力するようになっている。
【００９２】
以下、本実施形態の詳細な構成及び動作を説明する。
【００９３】
入力画像信号は、逆γ補正回路２２１により逆γ補正をされた後、信号分離回路２２２により、各三原色画像信号、すなわちＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に分離される。
【００９４】
分離されたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号はそれぞれ、平均輝度検出回路２２３ａ、２２３ｂ及び２２３ｃに入力され、各三原色画像信号の１フレームにおける平均輝度レベルが検出される。平均輝度検出回路２２３ａ、２２３ｂ及び２２３ｃからの各三原色画像信号の平均輝度レベル信号は、分離されたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号とともに、順列変換回路２２４に入力される。
【００９５】
順列変換回路２２４は、フレームバッファを有しており、分離された各三原色画像信号を、各三原色画像信号１フレームの平均輝度レベルに対して昇順もしくは降順の順列（順序）で、入力映像信号のフレーム周波数の３倍の周波数に同期して、時分割映像信号として出力する。出力された時分割映像信号と、各三原色画像信号の順列を示す光源制御信号は、液晶パネル駆動回路２１６に入力する。
【００９６】
液晶パネル駆動回路２１６では、時分割映像信号をモノクロの液晶パネル２１１に表示し、その表示に同期して、光源制御信号に基づきＲＧＢの三原色光源２１５ａ〜２１５ｃが点灯する。すなわち、順列変換回路２２４により各三原色画像信号の表示順列が例えばＧ、Ｒ、Ｂと決定された場合、液晶パネル駆動回路２１６より、まずＧ画像信号が出力され、Ｇ画像の液晶パネル２１１への表示に同期してＧ光源２１５ｂが点灯し、その次にＲ画像信号が出力され、Ｒ画像の液晶パネル２１１への表示に同期してＲ光源２１５ａが点灯し、さらにその次にＢ画像信号が出力され、Ｂ画像の液晶パネル２１１への表示に同期してＢ光源２１５ｃが点灯する。
【００９７】
なお、各三原色光源２１５ａ〜２１５ｃには、冷陰極管やＬＥＤ等様々なものを用いることができるが、高速に応答するものが望ましく、本実施形態ではＬＥＤを用いている。
【００９８】
次に、本実施形態におけるホールド効果による色割れ妨害低減効果について、図１６を用いて説明する。図１６は、Ｒ輝度が３０、Ｇ輝度が０、Ｂ輝度が１００の箱画像が、黒背景上を観察者から見て画面の右方向に、１フレームあたり９画素の速度で横スクロールしている場合の、各三原色サブフィールド画像の観察者の網膜上での重なりずれを示している。
【００９９】
観察者の目が動体（本例では箱画像）を追従している場合、目はなめらかに動体を追従して動いていくが、各フレームにおける動体の表示位置は、各サブフィールドで同じ場所であるため、観察者の網膜上では各サブフィールドがずれて合成され、動体のエッジ近傍で色割れ妨害が起こる。
【０１００】
上記のような箱画像が横スクロールしている動画を、Ｒ、Ｇ、Ｂという表示順列で時分割に表示した場合は、図１６（ｂ）に示すように、ＲのサブフィールドとＢのサブフィールドとの間では、１フレーム期間の２／３の期間に相当する位置ずれ（６画素分の位置ずれ）が観察者の網膜上で起こることになる。一方、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の平均輝度レベルに基づいて各サブフィールドを降順に並べて時分割に表示した場合は、表示順列はＢ、Ｒ、Ｇとなり、図１６（ｃ）に示すように、観察者の網膜上でのＲのサブフィールドとＢのサブフィールドのずれは、１フレーム期間の１／３の期間に相当する位置ずれ（３画素の位置ずれ）となる。したがって、入力映像信号を各三原色画像に分離したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の平均輝度レベルに応じて各サブフィールドの表示順を変換することにより、ホールド効果による色割れ妨害を低減することが可能となる。
【０１０１】
上記の例では、Ｇ画像の平均輝度レベルを０とした場合について示したが、各三原色画像の平均輝度レベルが０より大きい場合においても、平均輝度レベルが大きいサブフィールド画像間の色割れ妨害の方が、平均輝度レベルの小さいサブフィールド画像間の色割れ妨害に比べ、観察者は色割れ妨害を知覚しやすい。したがって、このような場合にも、各サブフィールドを平均輝度レベルに対して昇順もしくは降順の順列で時分割に表示することにより、上記と同様な効果を得ることができる。
【０１０２】
また、一連の流れの動画表示途中でサブフィールドの表示順序が変更された場合に、観察者にフリッカ等の違和感を与える可能性があるが、例えばシーンチェンジ検出回路を用いて入力される動画のシーンチェンジを検出し、シーンチェンジが検出された場合のみ、上述した方法によってサブフィールド画像の表示順序を変更する等の処理を行えばよい。シーンチェンジ検出方法には複数の方法が考えられるが、例えば時間的に隣り合う２フレームの画像の相関を調べ、相関が低い場合をシーンチェンジとして検出する方法等がある。
【０１０３】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
【０１０４】
図１７は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成を示したブロック図である。基本的な構成は、一部の構成を除いて第６の実施形態で説明した図１５の構成と同様であり、対応する構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。以下、本実施形態の詳細な構成及び動作を説明する。
【０１０５】
本実施形態では、説明をより具体的にするために、入力映像信号のフレーム周波数を６０Ｈｚとし、サブフィールド周波数が入力映像信号のフレーム周波数に対して６倍速（３６０Ｈｚ）である場合について説明する。
【０１０６】
入力画像信号は、逆γ補正回路２２１により逆γ補正された後、信号分離回路２２２によって各三原色画像信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に分離され、分離された三原色画像信号がサブフィールド画像生成回路２３１に入力される。
【０１０７】
サブフィールド画像生成回路２３１では、三原色画像信号に分離された各サブフィールド画像の１画素毎に輝度レベルを算出し、その輝度レベルをｎ倍（入力映像信号の１フレーム期間において、同じ表示色のサブフィールドが表示される回数倍であり、本実施形態の場合、１フレーム期間に同じ表示色は２回表示されるため２倍となる）し、ｉ回（ｉは０又は１以上の整数）の表示装置が表示可能な最大輝度レベルＬmax と、ｊ回（ｊは０又は１）の中間輝度レベルＬmid と、ｋ回（ｋは０又は１以上の整数）の黒レベル０に分離する。ここで、ｉ、ｊ及びｋは、各サブフィールドの各画素毎にｉ＋ｊ＋ｋ＝ｎの関係を満たし、各サブフィールドの各画素の輝度レベルをＬとした場合、Ｌmax 及びＬmid は、ｎ×Ｌ＝ｉ×Ｌmax ＋ｊ×Ｌmid の関係を満たしている。
【０１０８】
図１８は、三原色画像に分離されたあるサブフィールド画像のある１画素の輝度レベルを、さらに２つのサブフィールドに分離する動作を示している。図の横軸は時間、縦軸は輝度を示している。
【０１０９】
１フレームの入力映像を三原色画像に分離した場合の表示時間は１／１８０ｓｅｃ（１フレームの１／３期間）であるのに対し、さらに２つのサブフィールドに分離した場合は１／３６０ｓｅｃ（１フレームの１／６期間）となる。最大輝度レベルを１００とした場合、サブフィールド画像のある画素の輝度レベルが７０であった場合は（図１８（ａ））、７０の輝度レベルを２倍して１４０となり、１回の最大輝度レベル１００と、１回の中間輝度レベル４０に分離される。また、ある画素の輝度レベルが４０であった場合は（図１８（ｂ））、４０の輝度レベルを２倍し８０となり、１回の中間輝度レベル８０と１回の黒輝度レベル０に分離される。
【０１１０】
上述したような動作によって、三原色の各サブフィールド画像がさらに２つのサブフィールド画像に分離される。この分離された各サブフィールド画像の平均輝度レベルを算出し、平均輝度レベルの高い各サブフィールドＲｈ、Ｇｈ、Ｂｈ及び平均輝度レベルの低い各サブフィールドＲｌ、Ｇｌ、Ｂｌを決定する。このような処理により決定された６つのサブフィールド画像を平均輝度レベルに対して昇順もしくは降順の順列により表示する。
【０１１１】
例えば、Ｒ輝度レベル１０、Ｇ輝度レベル５０、Ｂ輝度レベル５の箱画像が黒背景上を横スクロールしている動画に対し、６倍速（サブフィールド周波数３６０Ｈｚ）で平均輝度レベルに対して降順の順列で表示する場合は、図１９に示すように分解されて表示される。箱画像は、画面全体の５０％の領域に表示されているものとし、図１９の縦軸は表示画像の平均輝度レベルを、横軸は時間を表している。Ｒ、Ｇ、Ｂの最大輝度レベルは、それぞれの色を最大輝度レベルで表示した際に白色で表示されるように、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３０：６０：１０の割合としている。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの最大輝度レベルは、それぞれ３０、６０、１０となる。
【０１１２】
図１９（ａ）は、３倍速で表示した場合について、図１９（ｂ）は、同一の表示色が等輝度であるサブフィールドを、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの表示順列で６倍速で表示した場合について、図１９（ｃ）は、本実施形態の方法に基づき、平均輝度レベルに対し降順で６倍速で表示した場合について、１フレーム期間における表示の様子を示している。
【０１１３】
入力された表示画像は、各画素について上述した処理に基づき分解される。すなわち、箱画像内部の画素では、Ｒサブフィールドは２０と０、Ｇサブフィールドは６０と４０、Ｂサブフィールドは１０と０、のサブフィールドに分解される。各画素について上記のように分解されたサブフィールドの平均輝度レベルは、箱画像が黒背景上に５０％の表示領域で表示されているため、箱内部における各画素の輝度レベルの半分の値となり、平均輝度レベルが高いサブフィールド群としてＲｈ＝１０、Ｇｈ＝３０、Ｂｈ＝５、平均輝度レベルが低いサブフィールド群としてＲｌ＝０、Ｇｌ＝２０、Ｂｌ＝０となる。
【０１１４】
これらのサブフィールドの平均輝度レベルに対して例えば降順の順列で表示する場合は、図１９（ｃ）に示すように、Ｇｈ、Ｇｌ、Ｒｈ、Ｂｈ、Ｒｌ、Ｂｌと表示される。複数のサブフィールドが同じ平均輝度レベルと判断された場合は、予め決められた順列で表示すればよい。
【０１１５】
上記サブフィールド画像は、時分割映像信号として、各三原色画像信号の順列を示す光源制御信号と共に、液晶パネル駆動回路２１６に入力される。液晶パネル駆動回路２１６では、時分割映像信号をモノクロ液晶パネル２１１に表示し、その表示に同期して、光源制御信号に基づきＲＧＢの三原色光源２１５ａ〜２１５ｃを点灯し、観察者にカラー画像を提示する。
【０１１６】
上述したような方法によって入力映像信号をサブフィールド画像に分割すると、図１９（ｃ）に示されるように、入力映像信号の１フレーム期間の前半の期間に発光期間を集中させることができる。また、上記の例とは逆に、サブフィールドを平均輝度レベルに対して昇順の順列で表示した場合には、１フレーム期間の後半の期間に発光期間を集中させることができる。つまり、１フレーム期間の発光期間が短くなり、観察者が動体を目で追従している場合のホールド効果による網膜上の各サブフィールド画像のずれ量は小さくなり、またずれている領域の発光強度は小さくなる。そのため、ホールド効果による色割れ妨害が低減された動画像を観察者に提示することができる。
【０１１７】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
【０１１８】
なお、本実施形態に係る液晶表示装置の基本的な構成は、図１７に示したものと同様であるが、本実施形態では、同色のサブフィールドが時間的に隣り合わないような順列にして時分割で表示を行うものである。
【０１１９】
第７の実施形態と同様に、入力映像信号のフレーム周波数を６０Ｈｚとし、サブフィールド周波数が入力映像信号のフレーム周波数に対して６倍速（３６０Ｈｚ）である場合について説明する。入力映像信号を平均輝度レベルの高いサブフィールド群及び平均輝度レベルの低いサブフィールド群に分割する方法は、第２の実施形態と同様である。
【０１２０】
本実施形態では、上述したように分割されたサブフィールドの表示順列を、平均輝度レベルの高いサブフィールド群から低いサブフィールド群の順列、もしくは平均輝度レベルの低いサブフィールド群から高いサブフィールド群の順列で、各サブフィールド群を表示する。
【０１２１】
各サブフィールド群におけるＲ、Ｇ、Ｂサブフィールドの表示順は所定の順列でもよいが、平均輝度レベルの高いサブフィールド群から低いサブフィールド群の順列の場合は、平均輝度レベルの低いサブフィールド群Ｒｌ、Ｇｌ、Ｂｌに関してさらにそれぞれの平均輝度レベルを比較し、降順の順列を各サブフィールド群のＲ、Ｇ、Ｂサブフィールドの表示順とする。逆に、平均輝度レベルの低いサブフィールド群から高いサブフィールド群の順列の場合は、同様に平均輝度レベルの低いサブフィールド群Ｒｌ、Ｇｌ、Ｂｌに関してさらにそれぞれの平均輝度レベルを比較し、昇順の順列を各サブフィールド群のＲ、Ｇ、Ｂサブフィールドの表示順とする。
【０１２２】
例えば、平均輝度レベルの高いサブフィールド群から低いサブフィールド群への表示順列であり、Ｒｌの平均輝度レベルが５、Ｇｌの平均輝度レベルが２０、Ｂｌの平均輝度レベルが０であった場合は、各サブフィールド群におけるＲ、Ｇ、Ｂの表示順列はＧ、Ｒ、Ｂとなり、１フレームでは、Ｇｈ、Ｒｈ、Ｂｈ、Ｇｌ、Ｒｌ、Ｂｌの表示順列となる。
【０１２３】
上記サブフィールド画像は、時分割映像信号として、各三原色画像信号の順列を示す光源制御信号と共に、液晶パネル駆動回路２１６に入力される。液晶パネル駆動回路２１６では、時分割映像信号をモノクロ液晶パネル２１１に表示し、その表示に同期して、光源制御信号に基づきＲＧＢの三原色光源２１５ａ〜２１５ｃを点灯し、観察者にカラー画像を提示する。
【０１２４】
上述したような動作によって入力映像信号をサブフィールド画像に分割すると、入力映像信号の１フレーム期間の前半もしくは後半の期間に発光期間を集中させることができる。
【０１２５】
図２０は、第７の実施形態と同様に、黒背景にＲ輝度レベル１０、Ｇ輝度レベル５０、Ｂ輝度レベル５の箱画像が、画面全体の５０％の領域に表示されている場合について示したものである。
【０１２６】
図２０（ａ）は、３倍速で表示した場合について、図２０（ｂ）は、同一の表示色が等輝度であるサブフィールドを、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの表示順列で６倍速で表示した場合について、図２０（ｃ）は、本実施形態の方法に基づき、平均輝度レベルに対し降順で６倍速で表示した場合について、１フレーム期間における表示の様子を示している。それぞれのサブフィールドは、第７の実施形態と同様に、平均輝度レベルが高いサブフィールド群としてＲｈ＝１０、Ｇｈ＝３０、Ｂｈ＝５、平均輝度レベルが低いサブフィールド群としてＲｌ＝０、Ｇｌ＝２０、Ｂｌ＝０となる。
【０１２７】
平均輝度レベルの低いサブフィールド群を降順の順列に並べる場合、上記の例では、Ｒｌ＝Ｂｌとなるが、このように平均輝度レベルが同じ場合は、予め決められた順列で表示すればよく、例えばＧｌ、Ｒｌ、Ｂｌと決定する。また、サブフィールド群内の表示順列を決定するサブフィールド群の平均輝度レベルが全て同じ場合、表示順列が平均輝度レベルに対し降順の場合には時間的に隣り合う１つ前のサブフィールド群、表示順列が平均輝度レベルに対し昇順の場合には時間的に隣り合う１つ後のサブフィールド群内のサブフィールドの平均輝度レベルに対し、同様の処理を行う。例えば、上記の例において、Ｒｌ＝Ｇｌ＝Ｂｌであった場合は、Ｒｈ、Ｇｈ及びＢｈ間の平均輝度レベルを比較し、サブフィールド群内の表示順列を決定する。
【０１２８】
以上のような処理により、図２０（ｃ）に示すように、表示順列が、Ｇｈ、Ｒｈ、Ｂｈ、Ｇｌ、Ｒｌ、Ｂｌと決定され、これらのサブフィールドが時間的に分割されて表示される。
【０１２９】
このように表示することにより、１フレーム期間の発光期間が短くなり、１フレームの前半もしくは後半に発光期間を集中することができる。すなわち、観察者が動体を目で追従している場合のホールド効果による網膜上の各サブフィールド画像のずれ量が小さくなり、またずれている領域の発光強度は小さくなる。また、同色のサブフィールドが時間的に隣り合って表示されないため、ある色の表示期間が長くなることによる色割れ現象も低減することができる。したがって、ホールド効果による色割れ妨害が低減された動画像を観察者に提示することができる。
【０１３０】
（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。
【０１３１】
図２１は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成を示したブロック図である。本実施形態に係る液晶表示装置の基本的な構成は、図１５に示したものと同様であるが、本実施形態では、入力映像の動きを検出する動体検出回路を備えている。以下、本実施形態の詳細な構成及び動作を説明する。
【０１３２】
基本的な動作は、第６の実施形態等と同様であるが、本実施形態では、分離されたサブフィールド画像の表示順列を決定する際に、動体検出回路２４１によって検出された動体領域の平均輝度レベルを用いて、サブフィールド画像の表示順列を決定する。
【０１３３】
入力画像信号は逆γ補正回路２２１によって逆γ補正をされた後、信号分離回路２２２及び動体検出回路２４１に入力する。動体検出回路２４１では、入力映像信号の１フレームにおける動体領域を検出する。動体検出には複数の方法が考えられるが、本実施形態では、時間的に隣り合う２つのフレーム画像のエッジ検出を行い、２つのフレームのエッジの動きベクトルの大きさに基づいて動体領域を検出するようにしている。また、複数の動体が検出された場合には、検出された動体の大きさや動きベクトルの大きさから主動体領域を決定するか、もしくは複数の動体領域全体をそのまま動体領域として決定する。
【０１３４】
動体検出回路２４１から出力された動体位置情報は、信号分離回路２２２によって分離されたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号とともに、平均輝度検出回路２２３ａ、２２３ｂ及び２２３ｃに入力し、平均輝度検出回路により各三原色信号の動体領域における平均輝度レベルが検出される。この動体領域における平均輝度レベル信号は、分離された各三原色画像信号（Ｒ信号、Ｇ信号及びＢ信号）とともに、順列変換回路２２４に入力する。順列変換回路２２４は、フレームバッファを有しており、分離された各三原色画像信号を各三原色画像信号の動体領域の平均輝度レベルに対して昇順もしくは降順の順列で、入力映像信号のフレーム周波数の３倍の周波数に同期して時分割映像信号として出力する。出力された時分割映像信号と、各三原色画像信号の順列を示す光源制御信号は、液晶パネル駆動回路２１６に入力し、観察者にカラー画像が提示される。
【０１３５】
以上のような方法によって入力映像信号をサブフィールド画像に分割することにより、ホールド効果による色割れ妨害の発生確率の高い動体領域に対してより有効に、色割れ妨害を抑制することができる。
【０１３６】
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。
【０１３７】
図２２は、本実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成を示したブロック図である。本実施形態に係る液晶表示装置の基本的な構成については、図２１に示したものと類似しているが、本実施形態はヘッドマウントディスプレイであり、観察者の注視点検出装置を備えている。以下、本実施形態の詳細な構成及び動作を説明する。
【０１３８】
基本的な動作は、第９の実施形態と同様であるが、本実施形態では、液晶パネル２１１の画像が反射素子２５１及び集光レンズ２５２を介して観察者に視認され、注視点検出装置２５３及び動体検出回路２４１によって検出された動体領域の平均輝度レベルを用いて、サブフィールド画像の表示順列が決定される。
【０１３９】
入力画像信号は、逆γ補正回路２２１によって逆γ補正をされた後、信号分離回路２２２及び動体検出回路２４１に入力する。動体検出回路２４１では、入力映像信号の１フレームにおける動体領域を検出し、注視点検出装置２５３により検出された観察者の注視点位置を含む動体領域を主動体領域として決定する。注視点領域が動体ではなかった場合は、第９の実施形態と同様の処理によって主動体領域を決定する。注視点検出方法にはいくつかの方法が考えられるが、本実施形態では、観察者の眼球に近赤外の照明を当てた際の角膜反射像と瞳孔中心位置より、観察者の注視点を検出する方法を用いている。
【０１４０】
動体検出回路２４１から出力される動体位置情報（主動体位置情報）は、信号分離回路２２２によって分離されたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号とともに、平均輝度検出回路２２３ａ、２２３ｂ及び２２３ｃに入力し、平均輝度検出回路により各三原色信号の主動体領域における平均輝度レベルが検出される。この主動体領域における平均輝度レベル信号は、分離された各三原色画像信号（Ｒ信号、Ｇ信号及びＢ信号）とともに、順列変換回路２２４に入力する。
【０１４１】
順列変換回路２２４は、フレームバッファを有しており、分離された各三原色画像信号を各三原色画像信号の主動体領域の平均輝度レベルに対して昇順もしくは降順の順列で、入力映像信号のフレーム周波数の３倍の周波数に同期して時分割映像信号として出力する。出力された時分割映像信号と、各三原色画像信号の順列を示す光源制御信号は、液晶パネル駆動回路２１６に入力し、観察者にカラー画像が提示される。
【０１４２】
本実施形態においても、第９の実施形態と同様、ホールド効果による色割れ妨害の発生確率の高い動体領域に対してより有効に、色割れ妨害を抑制することが可能である。
【０１４３】
以上のように、第６〜第１０の実施形態によれば、１フレームを複数のサブフィールドに分割して継時加法混色によるカラー表示を行う場合に、１フレーム内の複数のサブフィールドもしくは複数のサブフィールド群の画像を、輝度の高い順又は低い順に並べ換えて表示することで、色割れ妨害を低減することができ、高品質の画像を得ることが可能となる。
【０１４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【０１４５】
【発明の効果】
本発明によれば、動画表示におけるボケ現象や色割れ妨害等が効果的に抑制され、高品質の画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第５の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成例を示したブロック図。
【図２】図１に示した液晶表示装置の液晶モジュール部の構成例を示した図。
【図３】液晶にＡＦＬＣを用いた場合の配向状態を示した図。
【図４】液晶パネルに２枚の偏光板をクロスニコルに配置した場合の電圧−透過率曲線を示した図。
【図５】図１に示した動き判別処理部の構成例を示した図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係り、各画素における輝度の一例を示した図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係り、各画素における輝度の他の例を示した図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係り、各画素における輝度の一例を示した図。
【図９】本発明の第１の実施形態の方法によって得られる表示例及び視点の動きを示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の方法によって得られる表示例及び視点の動きを示した図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係り、各画素における輝度の一例を示した図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係り、各画素における輝度の一例を示した図。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係り、各画素における輝度の一例を示した図。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係り、各画素における輝度の他の例を示した図。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成例を示したブロック図。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係り、色割れ妨害の低減効果について示した図。
【図１７】本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成例を示したブロック図。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係り、輝度レベルの分割方法の一例を示した図。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係り、サブフィールド画像の並べ方の一例を示した図。
【図２０】本発明の第８の実施形態に係り、サブフィールド画像の並べ方の一例を示した図。
【図２１】本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成例を示したブロック図。
【図２２】本発明の第１０の実施形態に係る液晶表示装置の主要部の概略構成例を示したブロック図。
【図２３】継時加法混色における色割れ妨害について示した図。
【図２４】継時加法混色における時間軸方向の流れを示した図。
【符号の説明】
１１０…液晶パネル
１１１…画素電極
１１２…スイッチング素子
１１３…走査線
１１４…信号線
１１５…液晶分子
１２０、１２０ａ、１２０ｂ…走査線駆動回路
１３０、１３０ａ、１３０ｂ…信号線駆動回路
１４０…サブフィールド画像生成部
１５０…動き判別処理部
１５１…入力切換スイッチ
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ…フレームメモリ
１５３…差分検出及び判別部
２１１…液晶パネル
２１２…走査線駆動回路
２１３…信号線駆動回路
２１４…導光体
２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃ…光源
２１６…液晶パネル駆動回路
２２１…逆γ補正回路
２２２…信号分離回路
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ…平均輝度検出回路
２２４…順列変換回路
２３１…サブフィールド画像生成回路
２４１…動体検出回路
２５１…反射素子
２５２…集光レンズ
２５３…注視点検出装置

Claims (7)

1. １フレーム期間を時間軸方向で複数のサブフィールド期間に分割し、各サブフィールド期間のサブフィールド画像を時間軸方向で足し合わせることで画像を表示する画像表示方法であって、
   原画像を複数のサブフィールド画像に分割し、分割されたサブフィールド画像を時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換えて表示する方法であり、
   原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、１画面分の原画像を複数の１画面分のサブフィールド画像に分割して、分割された複数の１画面分のサブフィールド画像に対応した複数の１画面分の画像信号を生成し、分割された複数の１画面分のサブフィールド画像全体にわたって生成された画像信号の輝度の高いサブフィールド順又は生成された画像信号の輝度の低いサブフィールド順に並べ換え、並べ換えた複数の１画面分のサブフィールド画像を生成された画像信号にしたがって表示する
   ことを特徴とする画像表示方法。
2. 前記サブフィールド画像はカラー画像を構成する基本色の画像であり、分割された複数の基本色のサブフィールド画像を時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
3. 前記原画像はカラー画像を構成する基本色の画像であり、各基本色毎に原画像を複数のサブフィールド画像に分割し、分割されたサブフィールド画像を各基本色毎に時間軸方向で輝度の高い順又は低い順に並べ換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
4. 前記原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、原画像の輝度をＬ、分割するサブフィールド数をｎ、表示部に表示可能な最大輝度をＬmax として、最も高い輝度を設定すべきサブフィールドから順にｍ個のサブフィールド（ｍは０以上の整数）に輝度Ｌmax を割り当て、（ｎ×Ｌ−ｍ×Ｌmax ＜Ｌmax ）となるサブフィールドには輝度（ｎ×Ｌ−ｍ×Ｌmax ）を割り当てる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
5. 前記原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、ある画素に設定すべき輝度が表示部に表示可能な最大輝度を越えて差分が生じる場合には、前記ある画素に隣接する画素に前記差分の輝度を分配する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
6. 前記原画像に基づいて動き検出を行い、その検出結果に基づいて得られるサブフィールド数で原画像を複数のサブフィールド画像に分割する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
7. １フレーム期間を時間軸方向で複数のサブフィールド期間に分割し、各サブフィールド期間のサブフィールド画像を時間軸方向で足し合わせることで画像を表示する画像表示方法であって、
   原画像を複数のサブフィールド画像に分割し、分割されたサブフィールド画像を時間軸方向で並べ換えて表示する方法であり、
   原画像を複数のサブフィールド画像に分割する際に、１画面分の原画像を複数の１画面分のサブフィールド画像に分割して、分割された複数の１画面分のサブフィールド画像に対応した複数の１画面分の画像信号を生成し、前記原画像に基づいて動き領域の検出を行い、検出された動き領域の平均輝度の高いサブフィールド順又は検出された動き領域の平均輝度の低いサブフィールド順に、分割された複数の１画面分のサブフィールド画像を並べ換え、並べ換えた複数の１画面分のサブフィールド画像を生成された画像信号にしたがって表示する
   ことを特徴とする画像表示方法。

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