JPWO2007119731A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

画像表示装置は、サブフレームに分けるときにサブフレーム間で輝度に差をつけ、且つＲ信号Ｇ信号Ｂ信号のうち最も信号レベルの大きな値の信号をガンマ変換したときの倍率を他の信号にも適用しており、サブフレーム間で色の偏りがない画像表示装置が提供される。

Description

本発明は、液晶パネル等の新デバイスを用いたテレビ、ディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクターなどの画像表示装置に関する。
画像表示装置によく用いられるブラウン管（以降、ＣＲＴと記載する）は、電子ビームを蛍光面に当てて発光させるが、微少時間で測定すると画面の各点は蛍光体残光からなる極めて短い時間でしか表示されていない。ＣＲＴでは、この点発光を順次走査させることにより、目の残像効果を利用して１フレームの映像を表示している。このＣＲＴのような表示素子はインパルス型と呼ばれる。
一方、近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置はパソコン用モニタとしてだけでなく、テレビ用途としても需要が伸びており、それに伴い動画像を表示する機会も増加している。しかし、液晶表示装置の動画質については、動きぼけが知覚されるなどの表示性能上の課題がある。
動きぼけは、液晶材料自身の応答特性に関する課題であり、１フレーム期間にわたり同じ表示を続ける方式（いわゆるホールド型表示方式）に起因している。すなわち、液晶表示装置では、一般的に、マトリクス状に配置した画素に対してデータ線（ソース線）及びアドレス線（ゲート線）を用いて１フレームに１回表示データが書き込まれる。各画素は、１フレームの間表示データを保ち（ホールド）続ける。すなわち液晶表示装置では、１フレーム期間に比べ微少な時間で測定しても画面は常時表示されている。
なお、以下に記載するフレームとは、表示装置において１画面を構成すべき画素全てが走査される期間における映像信号のことである。例えば、テレビ信号の１フィールド毎に、１画面を構成する画素の全てを１通り走査して表示を行う表示装置においては、テレビ信号の１フィールドと本明細書中で記載する１フレームは等しい。従って、以下に記載する１フレームはテレビ信号において一般に用いるフレームとは必ずしも一致しない。
また、本明細書の文中でのサブフレームは、フレームを更に複数の走査期間に分けた場合のそれぞれの映像信号を指す。例えば、６０Ｈｚのインターレースの映像信号を画像表示装置の内部でＩＰ変換（順次走査線順次操作変換）して液晶パネルなどに表示できる信号に変換した場合、１秒に６０フレームの映像信号になっている。この信号をさらに、１つのフレームを２つに分けて１２０Ｈｚとした場合、新たなフレームはもとの６０Ｈｚのフレームのサブフレームと呼ぶ。
さてこのようなホールド型の画像表示装置では、動きのある映像の輪郭がボケるという現象が視覚的に発生する。その現象の発生原理の説明及び改善方法の提案は、例えば非特許文献１に記載されている。この非特許文献１によれば、フレームの表示期間を１フレームの半分以下にすることで、動画表示の品位を大幅に改善できることがわかる。
液晶表示装置がホールド型表示装置であることによる問題を解決するために、ＣＲＴのインパルス駆動と同等の効果を液晶表示装置において擬似的に実現しようとする方法もある。その方法としては、例えば、映像信号の順次フィールド表示情報を１フィールド期間より十分短い期間で液晶パネルに書き込み、蛍光ランプを映像信号が書き込まれない時間間隔の一部期間で点灯し、映像信号が書き込まれている時間間隔の一部で消灯する方法である。この方法は、例えば特許文献１に記載されている。
また、更に別の方法として、疑似的にインパルス駆動に近い表示を可能にするものがある。その方法は、映像信号を画像表示装置の内部でＩＰ変換して液晶パネルなどに表示できる信号に変換したのち、そのフレームを更に２つのサブフレームに分け、それぞれのサブフレームに別のガンマ補正を適用する事で、一方のサブフレームにできるだけ輝度情報が偏るようにする方法である。この方法は、例えば非特許文献２に記載されている。
図１０Ａは上述の方法によらない一般の駆動、図１０Ｂは上述の方法による映像信号の例である。図９は、各サブフレームへのガンマ補正曲線の例を示している。
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、横軸は時間を、縦軸は輝度を夫々示している。フレームの周期１００１０および周期１００２０は約１６．６ミリ秒である。この場合、サブフレームの周期はフレームの周期１００２０の半分である。斜線は輝度を表している。
また、図９において、横軸は変換前階調を示し、縦軸は変換後階調を示している。縦軸と横軸の目盛は、階調が１０ビット精度である場合の階調値である。
例えば１枚のフレーム（６０Ｈｚ）は２枚のサブフレーム（１２０Ｈｚで２枚は同じ画像）に分けられる。それぞれのサブフレームに図９のような特性の変換が施される。１枚目のサブフレームはガンマ変換特性９０１０で変換され、２枚目のサブフレームはガンマ変換特性９０２０で変換される。そのため、図１０Ａのような輝度の信号が図１０Ｂに示すような疑似的なインパルス駆動になる。ただし、高輝度（図の右端のフレーム）では一般の駆動と変わりない。
この従来例ではサブフレームに分けた後ガンマ補正で特性変換しているが、概念的には１つのフレームを図９の特性に沿って２つのサブフレームに分けているという見方もできる。
しかしながら、上述の特許文献１に記載されているような従来技術では、１フレームの発光時間が短くなるため、発光輝度が下がってしまうという問題がある。
また、上述の非特許文献２に記載されているような従来技術では、１つのフレームを一定のガンマカーブに沿って複数に分解すると、色に偏りがでてしまう場合がある。そのため、動きのある中間色の映像の輪郭付近に信号にはない色が付くという問題がある。
例えば、最大階調（１０ビットならば最大値は１０２３になる）を１００％とする。最大階調に対してＲ信号（赤信号）が１００％，最大階調に対してＧ信号（緑信号）が７５％，最大階調に対してＢ信号（青信号）が５０％という肌色に近い色を表示する場合を仮定する。この信号を図９に示すガンマ変換特性９０１０で変換すれば、Ｒ信号は１００％に，Ｇ信号は９５．６％に，Ｂ信号は６８．４％に夫々変換される。この信号をガンマ変換特性９０２０で変換すれば、Ｒ信号は１００％に，Ｇ信号は４２．９％に，Ｂ信号は６．４％に夫々変換される。画像表示装置の信号に対する表示特性は一般に２．２乗である。従って、ガンマ変換特性９０１０で変換した場合の光出力レベルでは、Ｒ信号が１００％，Ｇ信号が９０．６％，Ｂ信号が４３．３％であり、薄いレモン色になる。一方、ガンマ変換特性９０２０で変換した場合の光出力レベルでは、Ｒ信号が１００％，Ｇ信号が１５．５％，Ｂ信号が２．４％であり、濃い朱色になる。
図１１は、黒地に上記の肌色の映像を映した場合であって、静止している場合と水平スクロールしている場合を示している。図１０Ｂに示すような倍周波数のサブフレームを図９の変換をして表示した場合、肌色１１００１の画像を水平にスクロールすると、図１１に示すようになる。肌色画像１１０１２の左右の輪郭の一方は薄いレモン色１１０１１、他方は濃い朱色１１０１３の着色が確認される。薄いレモン色１１０１１の方は視認されにくいが濃い朱色１１０１３は目立つため画像品位を非常に損ねる。
特表平８−５００９１５号公報 栗田泰市郎：ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質，信学技報，ＥＩＤ９９−１０（１９９９−０６） Ｋｉｍｕｒａ， Ｎ．， ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃ． ＳＩＤ’０５ ６０．２ ｐｐ．１７３４ （２００５）
画像表示装置は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するガンマゲイン変換部と、ガンマゲイン変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部とを備える。
画像表示装置は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するガンマ変換部と、ガンマゲイン変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部と、入力される映像信号を基にしてガンマ変換部のガンマ切替を制御するＲＧＢレベル検出部とを備える。
画像表示方法は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するステップと、ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップとを備える。
画像表示方法は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するステップと、ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップと、入力される映像信号を基にして、ガンマゲインを変換するステップでのガンマ切替を制御するＲＧＢレベルを検出するステップとを備える。
図１は本発明の実施の形態１及び実施の形態２における画像表示装置の要部構成のブロック図である。 図２は図１に示された画像表示装置の内部構成詳細ブロック図である。 図３は本発明の実施の形態２における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図である。 図４は本発明の実施の形態１及び実施の形態２におけるゲイン変換特性を示すグラフである。 図５は本発明の実施の形態３及び実施の形態４における画像表示装置の要部構成のブロック図である。 図６は本発明の実施の形態３における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図である。 図７は本発明の実施の形態４における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図である。 図８は本発明の実施の形態３及び実施の形態４におけるガンマ変換特性を示すグラフである。 図９は従来の画像表示装置のガンマ変換特性の一例を示すグラフである。 図１０Ａは従来の疑似インパルス駆動の一例を説明する説明図である。 図１０Ｂは従来の疑似インパルス駆動の一例を説明する説明図である。 図１１は従来の疑似インパルス駆動の輪郭色つきの問題点を説明するための図である。
符号の説明
１１００ フレームレート変換部
１２００ ガンマゲイン変換部
１２３０，１４３０ 選択回路
１２４０，１４４０ フレーム判別部
１２５０ 倍率演算部
１２６０ 個別ゲイン変換部
１２７０ 倍率演算切替部
１２８０ 直結個別ゲイン変換部
１３００ ＬＣＤ駆動部
１３１０ ＬＣＤパネル
１３２０ 駆動回路
１４００ ガンマ変換部
１４１０ 個別ガンマ変換部
１４１７ ガンマ同期切替部
１４１８ 直結個別ガンマ変換部
１４９０ ガンマ切替部
１５００ ＲＧＢレベル検出部
本発明は、動画輪郭部の不要な色つきが無く、ピーク輝度は保ったまま動画応答性能の高い画像表示装置を提供する。
以下、本発明の実施の形態１から実施の形態４について、図１から図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態１から実施の形態４で同様の働きをするブロックについては同じ参照番号を付与している。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における画像表示装置の要部構成のブロック図である。図１に於いて、フレームレート変換部１１００は入力された映像信号１１０１のフレームレートを変換し、例えばフレームから倍周波数のサブフレームへの変換を行う。フレームレート変換部１１００の出力はガンマゲイン変換部１２００に供給される。ガンマゲイン変換部１２００は、信号のゲインを変えることで表示素子に表示される映像のガンマ特性を実現する。ＬＣＤ駆動部１３００はＬＣＤを駆動する。ＬＣＤは、液晶表示素子であり、表示デバイスの一例である。
図２は図１のＬＣＤ駆動部１３００とガンマゲイン変換部１２００との内部構成を更に詳細に示している。
図２において、駆動回路１３２０は表示デバイスであるＬＣＤパネル１３１０を駆動する駆動回路である。フレーム判別部１２４０は、同期信号またはフレーム情報信号１２０４を基にして、何番目のサブフレームかを判別し結果を出力する。倍率演算部１２５０はサブフレーム信号にかけるゲイン倍率を２種算出する。個別ゲイン変換部１２６０はサブフレーム信号に倍率演算部１２５０からのゲイン倍率を入力信号にかけて出力する。選択回路１２３０は、個別ゲイン変換部１２６０からの２種のゲイン倍率をかけられた結果の２組のサブフレーム信号を、フレーム判別部１２４０の結果出力に従ってどちらかの組を選択する。
以下、図１、図２、図４、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を更に説明する。
なお、図１の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されたサブフレーム信号について、以下、図２を用いて説明する。図１のフレームレート変換部１１００からはサブフレーム信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１２０４が出力されるものとする。このサブフレーム信号は、Ｒ信号１２０１とＧ信号１２０２とＢ信号１２０３で構成されている。フレーム情報信号１２０４とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。フレーム判別部１２４０はこの同期信号或いはフレーム情報信号１２０４を受けて何番目のサブフレームかを判別し、その結果を選択回路１２３０に伝える。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されたこれらＲ信号１２０１とＧ信号１２０２とＢ信号１２０３は、倍率演算部１２５０と個別ゲイン変換部１２６０に入力される。なお、映像信号が３つの色信号（Ｒ信号とＧ信号とＢ信号）で構成されている場合を、以降ＲＧＢと記載する。
倍率演算部１２５０では、入力されたサブフレーム信号をもとにして個別ゲイン変換部１２６０にてサブフレーム信号にかけるゲイン倍率を算出する。このゲイン倍率の算出について図４を用いて説明する。
図４は個別ゲイン変換部１２６０でのゲイン変換前に対する変換後の倍率を示すグラフであり、変換前の階調によってゲイン倍率を決定することを示す。図４において、横軸は変換前階調であって、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。縦軸は、変換前に対する変換後の倍率である。変換特性にはゲイン特性４０１０とゲイン特性４０２０の２種がある。これらの変換特性は図９の従来のガンマ変換特性について、変換前階調に対して変換後階調の値が何倍であるかから導き出したものである。
倍率演算部１２５０は入力されたＲＧＢのサブフレーム信号のなかで最も階調値の大きい値を選出し、それに応じた倍率を出力する。例えば、ＲＧＢのサブフレーム信号レベルが（９００，６００，２５０）であったとする。（９００，６００，２５０）は、Ｒ信号のレベルが９００、Ｇ信号のレベルが６００、Ｂ信号のレベルが２５０を意味している。この場合、倍率演算部１２５０は最も値の大きいＲ信号の値（９００）に対応する倍率２種、すなわちゲイン特性４０１０での１．１４倍とゲイン特性４０２０での０．８４倍とを出力する。
個別ゲイン変換部１２６０は、倍率演算部１２５０からの２種のゲイン倍率情報を用いて、入力されたサブフレーム信号に対してゲインをかけ、２組のサブフレーム信号を出す。
選択回路１２３０はフレーム判別部１２４０の判別結果に応じて個別ゲイン変換部１２６０からの２組のＲＧＢのサブフレーム信号のうちどちらか一組を選択して出力する。例えば、フレーム判別部１２４０が１つ目のサブフレームであると判別した場合、選択回路１２３０は個別ゲイン変換部１２６０の出力のうち１組目（ゲイン変換Ｒａ１２６１、ゲイン変換Ｇａ１２６２、ゲイン変換Ｂａ１２６３）の出力を選択する。フレーム判別部１２４０が２つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１２４０が判別した場合、選択回路１２３０は個別ゲイン変換部１２６０の出力のうち２組目（ゲイン変換Ｒｂ１２６４、ゲイン変換Ｇｂ１２６５、ゲイン変換Ｂｂ１２６６）の出力を選択する。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図４のような明暗のゲイン変換を受ける。そうして交互に出力されるので、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１２３０から出力されることになる。且つ、３色に同じ倍率を適用することでサブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
選択回路１２３０から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力される。そうして、駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部に元の信号には無かった色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態２）
図１は実施の形態２における発明の画像表示装置の要部構成のブロック図をも示し、実施の形態１と同様であるので構成の説明は省略する。
図３は実施の形態２におけるＬＣＤ駆動部１３００とガンマゲイン変換部１２００との内部構成を更に詳細に示したブロック図である。
図３において、駆動回路１３２０は表示デバイスであるＬＣＤパネル１３１０を駆動する。倍率演算切替部１２７０は、同期信号またはフレーム情報信号１２０８を基にして、何番目のサブフレームかを判別し、ＲＧＢのサブフレーム信号にかけるゲイン倍率をサブフレーム信号にあわせて切替える。直結個別ゲイン変換部１２８０はＲＧＢのサブフレーム信号にゲインをかけて出力する。
以下、図１、図３、図４、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を説明する。但し、実施の形態１と同様の箇所は説明を省略し、実施の形態１と異なる箇所について説明する。
なお、図１の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されるサブフレーム信号はＲ信号１２０５とＧ信号１２０６とＢ信号１２０７である。このＲＧＢのサブフレーム信号は倍率演算切替部１２７０と直結個別ゲイン変換部１２８０とに入力される。
直結個別ゲイン変換部１２８０でサブフレーム信号にかけるゲイン倍率の算出について図４を用いて説明する。
倍率演算切替部１２７０は入力されたＲＧＢのサブフレーム信号のなかで最も階調値の大きい値を選出し、それに応じた２種の倍率をサブフレームの順番にあわせて交互に出力する。
直結個別ゲイン変換部１２８０は、ゲイン変換Ｒ１２８１とゲイン変換Ｇ１２８２とゲイン変換Ｂ１２８３で構成されている。直結個別ゲイン変換部１２８０は入力されたサブフレーム信号に対し倍率演算切替部１２７０からの２種のゲイン倍率情報を用いてサブフレームの順番にあわせて交互にゲインをかけ、同時には１組のＲＧＢのサブフレーム出力を出す。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム信号が図４のような明暗のゲイン変換を受け、交互に出力される。従って、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１２３０から出力されることになる。且つ、３色に同じ倍率を適用することでサブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
ガンマゲイン変換部１２００の直結個別ゲイン変換部１２８０から出力されたサブフレーム信号は、ＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力される。駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態３）
図５は実施の形態３における画像表示装置の要部構成のブロック図である。図５に於いて、映像信号１３０１はフレームレート変換部１１００に供給される。フレームレート変換部１１００は、映像信号１３０１のフレームレートを変換し例えばフレームから倍周波数のサブフレームへの変換を行う。ガンマ変換部１４００は、フレームレート変換部１１００の出力をＬＣＤに表示する映像のガンマ特性を変換する。ＬＣＤ駆動部１３００はＬＣＤを駆動する。ＬＣＤは表示デバイスの一例である。ＲＧＢレベル検出部１５００は、映像信号１３０１のＲＧＢのうちの最大レベルを検出しガンマ切替信号１５０１をガンマ変換部１４００へ出力する。
図６は図５のＬＣＤ駆動部１３００とガンマ変換部１４００との内部構成を更に詳細に示している。
図６において、駆動回路１３２０は、表示デバイスとしてのＬＣＤパネル１３１０を駆動する。フレーム判別部１４４０は、同期信号またはフレーム情報信号１４０４を基にして、何番目のサブフレーム信号かを判別し結果を出力する。ガンマ切替部１４９０は、ガンマ切替信号１５０１に制御されて、映像信号にかけるガンマ変換テーブルを２種算出或いは選出する。個別ガンマ変換部１４１０は、ガンマ切替部１４９０からのガンマ変換テーブルを用いて、ＲＧＢのサブフレーム信号をガンマ変換し出力する。選択回路１４３０は、個別ガンマ変換部１４１０からの２組のサブフレーム信号をフレーム判別部１４４０の結果出力に従ってどちらかの組を選択する。
以下、図５、図６、図８、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を更に説明する。
なお、図５の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
映像信号はＲＧＢレベル検出部１５００にも入力され、そこでＲＧＢのうちの最大レベルが検出される。例えばＲＧＢのサブフレーム信号レベルが（９００，６００，２５０）であったとすると、最も値の大きいのはＲ信号の値（９００）である。ＲＧＢレベル検出部１５００は更にその最大レベルに対応したガンマ切替信号１５０１を発生し、ガンマ変換部１４００を制御する。
ここで、ガンマ切替信号１５０１は、ＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となる。
ガンマ変換部１４００に入力されたサブフレーム信号について、図６を用いて説明する。但し、図２と同じ参照番号の部分は図２と同じなので、図２と異なる箇所を中心に説明する。図５のフレームレート変換部１１００からはＲＧＢのサブフレーム信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１４０４が出力される。フレーム情報信号とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。フレーム判別部１４４０はこの同期信号或いはフレーム情報信号を受けて何番目のサブフレームかを判別し、その結果を選択回路１４３０に伝える。
一方、ガンマ変換部１４００に入力されたＲ信号１４０１とＧ信号１４０２とＢ信号１４０３は個別ガンマ変換部１４１０に入力される。
ガンマ切替部１４９０は、図５のＲＧＢレベル検出部１５００からのガンマ切替信号１５０１をもとに、個別ガンマ変換部１４１０で画像信号に施すガンマ変換特性テーブルを切り換える。このガンマ変換特性の切り換えについて図８を用いて説明する。
図８は個別ガンマ変換部１４１０でのガンマ変換前に対する変換後の階調特性を示すグラフである。図８において、横軸は変換前の階調を示し、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。縦軸は変換後階調であって、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。変換特性にはガンマ変換特性（ａ）８０１０とガンマ変換特性（ｂ）８０２０との２種がある。ガンマ変換特性（ａ）８０１０には、更にそれぞれ変換の大きさの異なるガンマ変換特性８０１１、ガンマ変換特性８０１２、ガンマ変換特性８０１３がある。ガンマ変換特性（ｂ）８０２０にはとガンマ変換特性８０２１、ガンマ変換特性８０２２、ガンマ変換特性８０２３の種類がある。
前述のようにガンマ切替信号はＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となっている。そこでガンマ切替部１４９０は、最大レベルが大きいガンマ切替信号であるほど、変換の大きさの小さいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１３、ガンマ変換特性８０２３である。逆に最大レベルが小さいというガンマ切替信号では、ガンマ切替部１４９０は変換の大きさの大きいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１１、ガンマ変換特性８０２１である。
個別ガンマ変換部１４１０は入力されたサブフレーム信号をガンマ切替部１４９０からの２種のガンマ変換特性テーブルを用いてガンマ変換し、２組のＲＧＢのサブフレームを出す。
選択回路１４３０はフレーム判別部１４４０の判別結果に応じて個別ガンマ変換部１４１０からの２組のＲＧＢ出力のうちどちらか一組を選択して出力する。例えば、１つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１４４０が判別した場合、選択回路１４３０は個別ガンマ変換部１４１０の出力のうち１組目（ガンマ変換Ｒａ１４１１、ガンマ変換Ｇａ１４１２、ガンマ変換Ｂａ１４１３）のＲＧＢ出力を選択する。２つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１４４０が判別した場合、選択回路１４３０は個別ガンマ変換部１４１０の出力のうち２組目（ガンマ変換Ｒｂ１４１４、ガンマ変換Ｇｂ１４１５、ガンマ変換Ｂｂ１４１６）のＲＧＢ出力を選択する。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図８のような明暗のガンマ変換を受け、交互に出力されるので従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１４３０から出力されることになる。且つ、色の映像信号ＲＧＢのうち最も大きな信号レベルの値が大きいほどガンマ変換の度合いが小さいので、たとえＲＧＢのうちの１色が大きな信号レベルであったとしても、２枚のサブフレームにかけられるガンマ変換の差は小さくなり、結果として、サブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
選択回路１４３０から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力され駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態４）
図５は本願第４の発明の画像表示装置の要部構成のブロック図をも示し、構成の説明は実施例３と同様であるので省略する。
図７は本願第４の発明においてのＬＣＤ駆動部１３００とガンマ変換部１４００との内部構成を更に詳細に示したものである。
図７において、駆動回路１３２０は、表示デバイスとしてのＬＣＤパネル１３１０を駆動する。ガンマ同期切替部１４１７は、同期信号またはフレーム情報信号１４０９を基にして、何番目のサブフレームかを判別し、ガンマ変換テーブルをサブフレームにあわせて切り換えて出力する。直結個別ガンマ変換部１４１８はＲＧＢの映像信号にガンマ同期切替部１４１７からのガンマ変換テーブルを用いてガンマ変換し出力する。
以下、図５、図７、図８、図９、図１０を用いてその動作を説明する。
なお、図５の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマ変換部１４００に入力されたサブフレーム画像信号について、図７を用いて説明する。図５のフレームレート変換部１１００からはＲＧＢのサブフレーム画像信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１４０９が出力される。フレーム情報信号とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。ガンマ同期切替部１４１７はこの同期信号或いはフレーム情報信号１４０９を受けて何番目のサブフレームかを判別する。
一方、ガンマ変換部１４００に入力されたＲＧＢのサブフレーム画像信号は直結個別ガンマ変換部１４１８に入力される。
ガンマ同期切替部１４１７では図５のＲＧＢレベル検出部１５００からのガンマ切替信号をもとに直結個別ガンマ変換部１４１８にて画像信号に施すガンマ変換特性テーブルを切り換える。図８は、このガンマ変換特性の切り換えについて説明する図である。図８については、実施の形態３で説明したので、その説明は省略する。
前述のようにガンマ切替信号はＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となっている。そこでガンマ同期切替部１４１７は、最大レベルが大きいガンマ切替信号であるほど、変換の大きさの小さいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１３またはガンマ変換特性８０２３である。逆に最大レベルが小さいというガンマ切替信号では、ガンマ同期切替部１４１７は変換の大きさの大きいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１１またはガンマ変換特性８０２１である。前述のようにガンマ同期切替部１４１７は同期信号或いはフレーム情報信号を受けて何番目のサブフレームかを判別しており、ガンマ変換特性（ａ）８０１０とガンマ変換特性（ｂ）８０２０との２種の特性のテーブルをサブフレームの順番にあわせて交互に出力する。例えば１番目のサブフレームにはガンマ変換特性８０１１、２番目のサブフレームにはガンマ変換特性８０２３というように出力する。
直結個別ガンマ変換部１４１８は入力されたサブフレーム信号をガンマ同期切替部１４１７からの２種のガンマ変換特性テーブルを用いてサブフレームの順番にあわせて交互にガンマ変換し、同時には１組のＲＧＢのサブフレームを出す。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図８のような明暗のガンマ変換を受け、交互に出力されるので、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が出力されることになる。且つ、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号のうち最も大きな信号レベルの値が大きいほどガンマ変換の度合いが小さいので、たとえ１色が大きな信号レベルであったとしても、２枚のサブフレームにかけられるガンマ変換の差は小さくなる。結果として、サブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
ガンマ変換部１４００の直結個別ガンマ変換部１４１８から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力され、駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
以上に記載した通り、本発明は、フレームをサブフレームに分け、それぞれのサブフレームに別のガンマ補正を適用する。こうする事で、一方のサブフレームにできるだけ輝度情報が偏るようにして、疑似的にインパルス駆動に近い表示をする場合でも、２つに分けたフレーム（サブフレーム）の色に偏りは出ず、動きのある中間色の映像輪郭にも色は付かなくなり、白のピークは保ったままとすることができるという顕著な効果が得られる。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
本発明の映像表示装置は、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果を有し、特に動画像表示が重要となるテレビ受信機の表示装置等として有用である。
本発明は、液晶パネル等の新デバイスを用いたテレビ、ディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクターなどの画像表示装置に関する。
画像表示装置によく用いられるブラウン管（以降、ＣＲＴと記載する）は、電子ビームを蛍光面に当てて発光させるが、微少時間で測定すると画面の各点は蛍光体残光からなる極めて短い時間でしか表示されていない。ＣＲＴでは、この点発光を順次走査させることにより、目の残像効果を利用して１フレームの映像を表示している。このＣＲＴのような表示素子はインパルス型と呼ばれる。
一方、近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置はパソコン用モニタとしてだけでなく、テレビ用途としても需要が伸びており、それに伴い動画像を表示する機会も増加している。しかし、液晶表示装置の動画質については、動きぼけが知覚されるなどの表示性能上の課題がある。
動きぼけは、液晶材料自身の応答特性に関する課題であり、１フレーム期間にわたり同じ表示を続ける方式（いわゆるホールド型表示方式）に起因している。すなわち、液晶表示装置では、一般的に、マトリクス状に配置した画素に対してデータ線（ソース線）及びアドレス線（ゲート線）を用いて１フレームに１回表示データが書き込まれる。各画素は、１フレームの間表示データを保ち（ホールド）続ける。すなわち液晶表示装置では、１フレーム期間に比べ微少な時間で測定しても画面は常時表示されている。
なお、以下に記載するフレームとは、表示装置において１画面を構成すべき画素全てが走査される期間における映像信号のことである。例えば、テレビ信号の１フィールド毎に、１画面を構成する画素の全てを１通り走査して表示を行う表示装置においては、テレビ信号の１フィールドと本明細書中で記載する１フレームは等しい。従って、以下に記載する１フレームはテレビ信号において一般に用いるフレームとは必ずしも一致しない。
また、本明細書の文中でのサブフレームは、フレームを更に複数の走査期間に分けた場合のそれぞれの映像信号を指す。例えば、６０Ｈｚのインターレースの映像信号を画像表示装置の内部でＩＰ変換（順次走査線順次操作変換）して液晶パネルなどに表示できる信号に変換した場合、１秒に６０フレームの映像信号になっている。この信号をさらに、１つのフレームを２つに分けて１２０Ｈｚとした場合、新たなフレームはもとの６０Ｈｚのフレームのサブフレームと呼ぶ。
さてこのようなホールド型の画像表示装置では、動きのある映像の輪郭がボケるという現象が視覚的に発生する。その現象の発生原理の説明及び改善方法の提案は、例えば非特許文献１に記載されている。この非特許文献１によれば、フレームの表示期間を１フレームの半分以下にすることで、動画表示の品位を大幅に改善できることがわかる。
液晶表示装置がホールド型表示装置であることによる問題を解決するために、ＣＲＴのインパルス駆動と同等の効果を液晶表示装置において擬似的に実現しようとする方法もある。その方法としては、例えば、映像信号の順次フィールド表示情報を１フィールド期間より十分短い期間で液晶パネルに書き込み、蛍光ランプを映像信号が書き込まれない時間間隔の一部期間で点灯し、映像信号が書き込まれている時間間隔の一部で消灯する方法である。この方法は、例えば特許文献１に記載されている。
また、更に別の方法として、疑似的にインパルス駆動に近い表示を可能にするものがある。その方法は、映像信号を画像表示装置の内部でＩＰ変換して液晶パネルなどに表示できる信号に変換したのち、そのフレームを更に２つのサブフレームに分け、それぞれのサブフレームに別のガンマ補正を適用する事で、一方のサブフレームにできるだけ輝度情報が偏るようにする方法である。この方法は、例えば非特許文献２に記載されている。
図１０Ａは上述の方法によらない一般の駆動、図１０Ｂは上述の方法による映像信号の例である。図９は、各サブフレームへのガンマ補正曲線の例を示している。
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、横軸は時間を、縦軸は輝度を夫々示している。フレームの周期１００１０および周期１００２０は約１６．６ミリ秒である。この場合、サブフレームの周期はフレームの周期１００２０の半分である。斜線は輝度を表している。
また、図９において、横軸は変換前階調を示し、縦軸は変換後階調を示している。縦軸と横軸の目盛は、階調が１０ビット精度である場合の階調値である。
例えば１枚のフレーム（６０Ｈｚ）は２枚のサブフレーム（１２０Ｈｚで２枚は同じ画像）に分けられる。それぞれのサブフレームに図９のような特性の変換が施される。１枚目のサブフレームはガンマ変換特性９０１０で変換され、２枚目のサブフレームはガンマ変換特性９０２０で変換される。そのため、図１０Ａのような輝度の信号が図１０Ｂに示すような疑似的なインパルス駆動になる。ただし、高輝度（図の右端のフレーム）では一般の駆動と変わりない。
この従来例ではサブフレームに分けた後ガンマ補正で特性変換しているが、概念的には１つのフレームを図９の特性に沿って２つのサブフレームに分けているという見方もできる。
しかしながら、上述の特許文献１に記載されているような従来技術では、１フレームの発光時間が短くなるため、発光輝度が下がってしまうという問題がある。
また、上述の非特許文献２に記載されているような従来技術では、１つのフレームを一定のガンマカーブに沿って複数に分解すると、色に偏りがでてしまう場合がある。そのため、動きのある中間色の映像の輪郭付近に信号にはない色が付くという問題がある。
例えば、最大階調（１０ビットならば最大値は１０２３になる）を１００％とする。最大階調に対してＲ信号（赤信号）が１００％，最大階調に対してＧ信号（緑信号）が７５％，最大階調に対してＢ信号（青信号）が５０％という肌色に近い色を表示する場合を仮定する。この信号を図９に示すガンマ変換特性９０１０で変換すれば、Ｒ信号は１００％に，Ｇ信号は９５．６％に，Ｂ信号は６８．４％に夫々変換される。この信号をガンマ変換特性９０２０で変換すれば、Ｒ信号は１００％に，Ｇ信号は４２．９％に，Ｂ信号は６．４％に夫々変換される。画像表示装置の信号に対する表示特性は一般に２．２乗である。従って、ガンマ変換特性９０１０で変換した場合の光出力レベルでは、Ｒ信号が１００％，Ｇ信号が９０．６％，Ｂ信号が４３．３％であり、薄いレモン色になる。一方、ガンマ変換特性９０２０で変換した場合の光出力レベルでは、Ｒ信号が１００％，Ｇ信号が１５．５％，Ｂ信号が２．４％であり、濃い朱色になる。
図１１は、黒地に上記の肌色の映像を映した場合であって、静止している場合と水平スクロールしている場合を示している。図１０Ｂに示すような倍周波数のサブフレームを図９の変換をして表示した場合、肌色１１００１の画像を水平にスクロールすると、図１１に示すようになる。肌色画像１１０１２の左右の輪郭の一方は薄いレモン色１１０１１、他方は濃い朱色１１０１３の着色が確認される。薄いレモン色１１０１１の方は視認されにくいが濃い朱色１１０１３は目立つため画像品位を非常に損ねる。
特表平８−５００９１５号公報 栗田泰市郎：ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質，信学技報，ＥＩＤ９９−１０（１９９９−０６） Ｋｉｍｕｒａ， Ｎ．， ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃ． ＳＩＤ’０５ ６０．２ ｐｐ．１７３４ （２００５）
画像表示装置は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するガンマゲイン変換部と、ガンマゲイン変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部とを備える。
画像表示装置は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するガンマ変換部と、ガンマゲイン変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部と、入力される映像信号を基にしてガンマ変換部のガンマ切替を制御するＲＧＢレベル検出部とを備える。
画像表示方法は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するステップと、ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップとを備える。
画像表示方法は、入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じてサブフレームのガンマゲインを変換するステップと、ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップと、入力される映像信号を基にして、ガンマゲインを変換するステップでのガンマ切替を制御するＲＧＢレベルを検出するステップとを備える。
本発明は、動画輪郭部の不要な色つきが無く、ピーク輝度は保ったまま動画応答性能の高い画像表示装置を提供する。
以下、本発明の実施の形態１から実施の形態４について、図１から図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態１から実施の形態４で同様の働きをするブロックについては同じ参照番号を付与している。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における画像表示装置の要部構成のブロック図である。図１に於いて、フレームレート変換部１１００は入力された映像信号１１０１のフレームレートを変換し、例えばフレームから倍周波数のサブフレームへの変換を行う。フレームレート変換部１１００の出力はガンマゲイン変換部１２００に供給される。ガンマゲイン変換部１２００は、信号のゲインを変えることで表示素子に表示される映像のガンマ特性を実現する。ＬＣＤ駆動部１３００はＬＣＤを駆動する。ＬＣＤは、液晶表示素子であり、表示デバイスの一例である。
図２は図１のＬＣＤ駆動部１３００とガンマゲイン変換部１２００との内部構成を更に詳細に示している。
図２において、駆動回路１３２０は表示デバイスであるＬＣＤパネル１３１０を駆動する駆動回路である。フレーム判別部１２４０は、同期信号またはフレーム情報信号１２０４を基にして、何番目のサブフレームかを判別し結果を出力する。倍率演算部１２５０はサブフレーム信号にかけるゲイン倍率を２種算出する。個別ゲイン変換部１２６０はサブフレーム信号に倍率演算部１２５０からのゲイン倍率を入力信号にかけて出力する。選択回路１２３０は、個別ゲイン変換部１２６０からの２種のゲイン倍率をかけられた結果の２組のサブフレーム信号を、フレーム判別部１２４０の結果出力に従ってどちらかの組を選択する。
以下、図１、図２、図４、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を更に説明する。
なお、図１の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されたサブフレーム信号について、以下、図２を用いて説明する。図１のフレームレート変換部１１００からはサブフレーム信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１２０４が出力されるものとする。このサブフレーム信号は、Ｒ信号１２０１とＧ信号１２０２とＢ信号１２０３で構成されている。フレーム情報信号１２０４とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。フレーム判別部１２４０はこの同期信号或いはフレーム情報信号１２０４を受けて何番目のサブフレームかを判別し、その結果を選択回路１２３０に伝える。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されたこれらＲ信号１２０１とＧ信号１２０２とＢ信号１２０３は、倍率演算部１２５０と個別ゲイン変換部１２６０に入力される。なお、映像信号が３つの色信号（Ｒ信号とＧ信号とＢ信号）で構成されている場合を、以降ＲＧＢと記載する。
倍率演算部１２５０では、入力されたサブフレーム信号をもとにして個別ゲイン変換部１２６０にてサブフレーム信号にかけるゲイン倍率を算出する。このゲイン倍率の算出について図４を用いて説明する。
図４は個別ゲイン変換部１２６０でのゲイン変換前に対する変換後の倍率を示すグラフであり、変換前の階調によってゲイン倍率を決定することを示す。図４において、横軸は変換前階調であって、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。縦軸は、変換前に対する変換後の倍率である。変換特性にはゲイン特性４０１０とゲイン特性４０２０の２種がある。これらの変換特性は図９の従来のガンマ変換特性について、変換前階調に対して変換後階調の値が何倍であるかから導き出したものである。
倍率演算部１２５０は入力されたＲＧＢのサブフレーム信号のなかで最も階調値の大きい値を選出し、それに応じた倍率を出力する。例えば、ＲＧＢのサブフレーム信号レベルが（９００，６００，２５０）であったとする。（９００，６００，２５０）は、Ｒ信号のレベルが９００、Ｇ信号のレベルが６００、Ｂ信号のレベルが２５０を意味している。この場合、倍率演算部１２５０は最も値の大きいＲ信号の値（９００）に対応する倍率２種、すなわちゲイン特性４０１０での１．１４倍とゲイン特性４０２０での０．８４倍とを出力する。
個別ゲイン変換部１２６０は、倍率演算部１２５０からの２種のゲイン倍率情報を用いて、入力されたサブフレーム信号に対してゲインをかけ、２組のサブフレーム信号を出す。
選択回路１２３０はフレーム判別部１２４０の判別結果に応じて個別ゲイン変換部１２６０からの２組のＲＧＢのサブフレーム信号のうちどちらか一組を選択して出力する。例えば、フレーム判別部１２４０が１つ目のサブフレームであると判別した場合、選択回路１２３０は個別ゲイン変換部１２６０の出力のうち１組目（ゲイン変換Ｒａ１２６１、ゲイン変換Ｇａ１２６２、ゲイン変換Ｂａ１２６３）の出力を選択する。フレーム判別部１２４０が２つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１２４０が判別した場合、選択回路１２３０は個別ゲイン変換部１２６０の出力のうち２組目（ゲイン変換Ｒｂ１２６４、ゲイン変換Ｇｂ１２６５、ゲイン変換Ｂｂ１２６６）の出力を選択する。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図４のような明暗のゲイン変換を受ける。そうして交互に出力されるので、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１２３０から出力されることになる。且つ、３色に同じ倍率を適用することでサブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
選択回路１２３０から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力される。そうして、駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部に元の信号には無かった色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態２）
図１は実施の形態２における発明の画像表示装置の要部構成のブロック図をも示し、実施の形態１と同様であるので構成の説明は省略する。
図３は実施の形態２におけるＬＣＤ駆動部１３００とガンマゲイン変換部１２００との内部構成を更に詳細に示したブロック図である。
図３において、駆動回路１３２０は表示デバイスであるＬＣＤパネル１３１０を駆動する。倍率演算切替部１２７０は、同期信号またはフレーム情報信号１２０８を基にして、何番目のサブフレームかを判別し、ＲＧＢのサブフレーム信号にかけるゲイン倍率をサブフレーム信号にあわせて切替える。直結個別ゲイン変換部１２８０はＲＧＢのサブフレーム信号にゲインをかけて出力する。
以下、図１、図３、図４、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を説明する。但し、実施の形態１と同様の箇所は説明を省略し、実施の形態１と異なる箇所について説明する。
なお、図１の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマゲイン変換部１２００に入力されるサブフレーム信号はＲ信号１２０５とＧ信号１２０６とＢ信号１２０７である。このＲＧＢのサブフレーム信号は倍率演算切替部１２７０と直結個別ゲイン変換部１２８０とに入力される。
直結個別ゲイン変換部１２８０でサブフレーム信号にかけるゲイン倍率の算出について図４を用いて説明する。
倍率演算切替部１２７０は入力されたＲＧＢのサブフレーム信号のなかで最も階調値の大きい値を選出し、それに応じた２種の倍率をサブフレームの順番にあわせて交互に出力する。
直結個別ゲイン変換部１２８０は、ゲイン変換Ｒ１２８１とゲイン変換Ｇ１２８２とゲイン変換Ｂ１２８３で構成されている。直結個別ゲイン変換部１２８０は入力されたサブフレーム信号に対し倍率演算切替部１２７０からの２種のゲイン倍率情報を用いてサブフレームの順番にあわせて交互にゲインをかけ、同時には１組のＲＧＢのサブフレーム出力を出す。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム信号が図４のような明暗のゲイン変換を受け、交互に出力される。従って、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１２３０から出力されることになる。且つ、３色に同じ倍率を適用することでサブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
ガンマゲイン変換部１２００の直結個別ゲイン変換部１２８０から出力されたサブフレーム信号は、ＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力される。駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態３）
図５は実施の形態３における画像表示装置の要部構成のブロック図である。図５に於いて、映像信号１３０１はフレームレート変換部１１００に供給される。フレームレート変換部１１００は、映像信号１３０１のフレームレートを変換し例えばフレームから倍周波数のサブフレームへの変換を行う。ガンマ変換部１４００は、フレームレート変換部１１００の出力をＬＣＤに表示する映像のガンマ特性を変換する。ＬＣＤ駆動部１３００はＬＣＤを駆動する。ＬＣＤは表示デバイスの一例である。ＲＧＢレベル検出部１５００は、映像信号１３０１のＲＧＢのうちの最大レベルを検出しガンマ切替信号１５０１をガンマ変換部１４００へ出力する。
図６は図５のＬＣＤ駆動部１３００とガンマ変換部１４００との内部構成を更に詳細に示している。
図６において、駆動回路１３２０は、表示デバイスとしてのＬＣＤパネル１３１０を駆動する。フレーム判別部１４４０は、同期信号またはフレーム情報信号１４０４を基にして、何番目のサブフレーム信号かを判別し結果を出力する。ガンマ切替部１４９０は、ガンマ切替信号１５０１に制御されて、映像信号にかけるガンマ変換テーブルを２種算出或いは選出する。個別ガンマ変換部１４１０は、ガンマ切替部１４９０からのガンマ変換テーブルを用いて、ＲＧＢのサブフレーム信号をガンマ変換し出力する。選択回路１４３０は、個別ガンマ変換部１４１０からの２組のサブフレーム信号をフレーム判別部１４４０の結果出力に従ってどちらかの組を選択する。
以下、図５、図６、図８、図９、図１０Ａ、図１０Ｂを用いてその動作を更に説明する。
なお、図５の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
映像信号はＲＧＢレベル検出部１５００にも入力され、そこでＲＧＢのうちの最大レベルが検出される。例えばＲＧＢのサブフレーム信号レベルが（９００，６００，２５０）であったとすると、最も値の大きいのはＲ信号の値（９００）である。ＲＧＢレベル検出部１５００は更にその最大レベルに対応したガンマ切替信号１５０１を発生し、ガンマ変換部１４００を制御する。
ここで、ガンマ切替信号１５０１は、ＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となる。
ガンマ変換部１４００に入力されたサブフレーム信号について、図６を用いて説明する。但し、図２と同じ参照番号の部分は図２と同じなので、図２と異なる箇所を中心に説明する。図５のフレームレート変換部１１００からはＲＧＢのサブフレーム信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１４０４が出力される。フレーム情報信号とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。フレーム判別部１４４０はこの同期信号或いはフレーム情報信号を受けて何番目のサブフレームかを判別し、その結果を選択回路１４３０に伝える。
一方、ガンマ変換部１４００に入力されたＲ信号１４０１とＧ信号１４０２とＢ信号１４０３は個別ガンマ変換部１４１０に入力される。
ガンマ切替部１４９０は、図５のＲＧＢレベル検出部１５００からのガンマ切替信号１５０１をもとに、個別ガンマ変換部１４１０で画像信号に施すガンマ変換特性テーブルを切り換える。このガンマ変換特性の切り換えについて図８を用いて説明する。
図８は個別ガンマ変換部１４１０でのガンマ変換前に対する変換後の階調特性を示すグラフである。図８において、横軸は変換前の階調を示し、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。縦軸は変換後階調であって、階調は１０ビット精度である場合を仮定している。変換特性にはガンマ変換特性（ａ）８０１０とガンマ変換特性（ｂ）８０２０との２種がある。ガンマ変換特性（ａ）８０１０には、更にそれぞれ変換の大きさの異なるガンマ変換特性８０１１、ガンマ変換特性８０１２、ガンマ変換特性８０１３がある。ガンマ変換特性（ｂ）８０２０にはとガンマ変換特性８０２１、ガンマ変換特性８０２２、ガンマ変換特性８０２３の種類がある。
前述のようにガンマ切替信号はＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となっている。そこでガンマ切替部１４９０は、最大レベルが大きいガンマ切替信号であるほど、変換の大きさの小さいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１３、ガンマ変換特性８０２３である。逆に最大レベルが小さいというガンマ切替信号では、ガンマ切替部１４９０は変換の大きさの大きいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１１、ガンマ変換特性８０２１である。
個別ガンマ変換部１４１０は入力されたサブフレーム信号をガンマ切替部１４９０からの２種のガンマ変換特性テーブルを用いてガンマ変換し、２組のＲＧＢのサブフレームを出す。
選択回路１４３０はフレーム判別部１４４０の判別結果に応じて個別ガンマ変換部１４１０からの２組のＲＧＢ出力のうちどちらか一組を選択して出力する。例えば、１つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１４４０が判別した場合、選択回路１４３０は個別ガンマ変換部１４１０の出力のうち１組目（ガンマ変換Ｒａ１４１１、ガンマ変換Ｇａ１４１２、ガンマ変換Ｂａ１４１３）のＲＧＢ出力を選択する。２つ目のサブフレームであるとフレーム判別部１４４０が判別した場合、選択回路１４３０は個別ガンマ変換部１４１０の出力のうち２組目（ガンマ変換Ｒｂ１４１４、ガンマ変換Ｇｂ１４１５、ガンマ変換Ｂｂ１４１６）のＲＧＢ出力を選択する。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図８のような明暗のガンマ変換を受け、交互に出力されるので従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が選択回路１４３０から出力されることになる。且つ、色の映像信号ＲＧＢのうち最も大きな信号レベルの値が大きいほどガンマ変換の度合いが小さいので、たとえＲＧＢのうちの１色が大きな信号レベルであったとしても、２枚のサブフレームにかけられるガンマ変換の差は小さくなり、結果として、サブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
選択回路１４３０から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力され駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
（実施の形態４）
図５は本願第４の発明の画像表示装置の要部構成のブロック図をも示し、構成の説明は実施例３と同様であるので省略する。
図７は本願第４の発明においてのＬＣＤ駆動部１３００とガンマ変換部１４００との内部構成を更に詳細に示したものである。
図７において、駆動回路１３２０は、表示デバイスとしてのＬＣＤパネル１３１０を駆動する。ガンマ同期切替部１４１７は、同期信号またはフレーム情報信号１４０９を基にして、何番目のサブフレームかを判別し、ガンマ変換テーブルをサブフレームにあわせて切り換えて出力する。直結個別ガンマ変換部１４１８はＲＧＢの映像信号にガンマ同期切替部１４１７からのガンマ変換テーブルを用いてガンマ変換し出力する。
以下、図５、図７、図８、図９、図１０を用いてその動作を説明する。
なお、図５の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
ガンマ変換部１４００に入力されたサブフレーム画像信号について、図７を用いて説明する。図５のフレームレート変換部１１００からはＲＧＢのサブフレーム画像信号と共に同期信号或いはフレーム情報信号１４０９が出力される。フレーム情報信号とはサブフレームがフレームを２つに分けたときに何番目のサブフレームが出力されているかを示す情報信号を指す。ガンマ同期切替部１４１７はこの同期信号或いはフレーム情報信号１４０９を受けて何番目のサブフレームかを判別する。
一方、ガンマ変換部１４００に入力されたＲＧＢのサブフレーム画像信号は直結個別ガンマ変換部１４１８に入力される。
ガンマ同期切替部１４１７では図５のＲＧＢレベル検出部１５００からのガンマ切替信号をもとに直結個別ガンマ変換部１４１８にて画像信号に施すガンマ変換特性テーブルを切り換える。図８は、このガンマ変換特性の切り換えについて説明する図である。図８については、実施の形態３で説明したので、その説明は省略する。
前述のようにガンマ切替信号はＲＧＢレベル検出部１５００で検出した最大レベルの大小によって異なった信号となっている。そこでガンマ同期切替部１４１７は、最大レベルが大きいガンマ切替信号であるほど、変換の大きさの小さいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１３またはガンマ変換特性８０２３である。逆に最大レベルが小さいというガンマ切替信号では、ガンマ同期切替部１４１７は変換の大きさの大きいガンマ変換特性テーブルを選択して出力する。図８の例ではたとえばガンマ変換特性８０１１またはガンマ変換特性８０２１である。前述のようにガンマ同期切替部１４１７は同期信号或いはフレーム情報信号を受けて何番目のサブフレームかを判別しており、ガンマ変換特性（ａ）８０１０とガンマ変換特性（ｂ）８０２０との２種の特性のテーブルをサブフレームの順番にあわせて交互に出力する。例えば１番目のサブフレームにはガンマ変換特性８０１１、２番目のサブフレームにはガンマ変換特性８０２３というように出力する。
直結個別ガンマ変換部１４１８は入力されたサブフレーム信号をガンマ同期切替部１４１７からの２種のガンマ変換特性テーブルを用いてサブフレームの順番にあわせて交互にガンマ変換し、同時には１組のＲＧＢのサブフレームを出す。
すなわち、もとの１枚のフレーム画像信号（６０Ｈｚ）に対して半分の周期の２枚のサブフレーム画像信号が図８のような明暗のガンマ変換を受け、交互に出力されるので、従来の図１０Ｂとほぼ同様に疑似的にインパルス駆動に近い信号が出力されることになる。且つ、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号のうち最も大きな信号レベルの値が大きいほどガンマ変換の度合いが小さいので、たとえ１色が大きな信号レベルであったとしても、２枚のサブフレームにかけられるガンマ変換の差は小さくなる。結果として、サブフレーム間での色の偏りを無くすることが出来る。
ガンマ変換部１４００の直結個別ガンマ変換部１４１８から出力された画像の信号はＬＣＤ駆動部１３００の駆動回路１３２０に入力され、駆動回路１３２０はＬＣＤパネル１３１０を駆動することにより、ＬＣＤパネル１３１０に映像が映し出される。
ＬＣＤパネル１３１０に必要なバックライトなどは図及び説明を省略する。
以上に記載した通り、本発明は、フレームをサブフレームに分け、それぞれのサブフレームに別のガンマ補正を適用する。こうする事で、一方のサブフレームにできるだけ輝度情報が偏るようにして、疑似的にインパルス駆動に近い表示をする場合でも、２つに分けたフレーム（サブフレーム）の色に偏りは出ず、動きのある中間色の映像輪郭にも色は付かなくなり、白のピークは保ったままとすることができるという顕著な効果が得られる。
結果としてインパルス駆動に近い表示ができ、且つサブフレーム間の色の偏りがないので、動きのある映像の輪郭部にもとの信号には無い色が付いてしまうことがなく、良好な映像を映すことが出来る。
本発明の映像表示装置は、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果を有し、特に動画像表示が重要となるテレビ受信機の表示装置等として有用である。
本発明の実施の形態１及び実施の形態２における画像表示装置の要部構成のブロック図 図１に示された画像表示装置の内部構成詳細ブロック図 本発明の実施の形態２における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図 本発明の実施の形態１及び実施の形態２におけるゲイン変換特性を示すグラフ 本発明の実施の形態３及び実施の形態４における画像表示装置の要部構成のブロック図 本発明の実施の形態３における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図 本発明の実施の形態４における画像表示装置の内部構成詳細ブロック図 本発明の実施の形態３及び実施の形態４におけるガンマ変換特性を示すグラフ 従来の画像表示装置のガンマ変換特性の一例を示すグラフ 従来の疑似インパルス駆動の一例を説明する説明図 従来の疑似インパルス駆動の一例を説明する説明図 従来の疑似インパルス駆動の輪郭色つきの問題点を説明するための図
符号の説明
１１００ フレームレート変換部
１２００ ガンマゲイン変換部
１２３０，１４３０ 選択回路
１２４０，１４４０ フレーム判別部
１２５０ 倍率演算部
１２６０ 個別ゲイン変換部
１２７０ 倍率演算切替部
１２８０ 直結個別ゲイン変換部
１３００ ＬＣＤ駆動部
１３１０ ＬＣＤパネル
１３２０ 駆動回路
１４００ ガンマ変換部
１４１０ 個別ガンマ変換部
１４１７ ガンマ同期切替部
１４１８ 直結個別ガンマ変換部
１４９０ ガンマ切替部
１５００ ＲＧＢレベル検出部

Claims (12)

  1. 入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、
    前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じて前記サブフレームのガンマゲインを変換するガンマゲイン変換部と、
    前記ガンマゲイン変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部と
    を備える画像表示装置。
  2. 前記ガンマゲイン変換部は、同一サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号に対して同様に前記ガンマゲインを変換する請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 前記ガンマゲイン変換部は、
    前記サブフレームのＲ信号とＧ信号とＢ信号との夫々個別にゲインをかける個別ゲイン変換部と、
    前記サブフレームを基にして倍率を出力し、前記個別ゲイン変換部を制御する倍率演算部と、
    同期信号とフレーム情報信号の少なくとも何れかを基にして、前記サブフレームを判別するフレーム判別部と、
    前記フレーム判別部に制御され、前記個別ゲイン変換部の出力を選択して前記ＬＣＤ駆動部に供給する選択回路と
    を備える請求項１と請求項２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  4. 前記ガンマゲイン変換部は、
    前記サブフレームのＲ信号とＧ信号とＢ信号との夫々個別にゲインをかけて前記ＬＣＤ駆動部に供給する直結個別ゲイン変換部と、
    同期信号とフレーム情報信号の少なくとも何れかを基にして、前記サブフレームを判別し、前記直結個別ゲイン変換部でのゲイン倍率を切り替える倍率演算切替部と、
    を備える請求項１と請求項２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  5. 入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するフレームレート変換部と、
    前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じて前記サブフレームのガンマゲインを変換するガンマ変換部と、
    前記ガンマ変換部の出力を受けて画像表示するＬＣＤ駆動部と、
    前記入力される映像信号を基にして前記ガンマ変換部のガンマ切替を制御するＲＧＢレベル検出部と
    を備える画像表示装置。
  6. 前記ガンマ変換部は、同一サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号に対して同様にガンマを変換する請求項５に記載の画像表示装置。
  7. 前記ガンマ変換部は、
    前記サブフレームのＲ信号とＧ信号とＢ信号との夫々個別にゲインをかける個別ゲイン変換部と、
    前記ＲＧＢレベル検出部に制御されて、前記個別ゲイン変換部で使用されるガンマ変換テーブルを選出するガンマ切替部と、
    同期信号とフレーム情報信号の少なくとも何れかを基にして、前記サブフレームを判別するフレーム判別部と、
    前記フレーム判別部に制御され、前記個別ゲイン変換部の出力を選択して前記ＬＣＤ駆動部に供給する選択回路と
    を備える請求項５と請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  8. 前記ガンマゲイン変換部は、
    前記サブフレームのＲ信号とＧ信号とＢ信号との夫々個別にゲインをかけて前記ＬＣＤ駆動部に供給する直結個別ゲイン変換部と、
    同期信号とフレーム情報信号の少なくとも何れかを基にして、前記サブフレームを判別し、前記直結個別ゲイン変換部でのガンマ変換テーブルを切り換えるガンマ同期切替部と
    を備える請求項５と請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  9. 入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、
    前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じて前記サブフレームのガンマゲインを変換するステップと、
    前記ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップと
    を備える画像表示方法。
  10. 前記ガンマゲインを変換するステップは、同一サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号に対して同様に前記ガンマゲインを変換する請求項９に記載の画像表示方法。
  11. 入力される映像信号のフレームレートを変換してサブフレームを生成するステップと、
    前記サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号のなかで最も階調値の大きい値に応じて前記サブフレームのガンマゲインを変換するステップと、
    前記ガンマゲインが変換された信号を受けて画像表示するステップと、
    前記入力される映像信号を基にして、前記ガンマゲインを変換するステップでのガンマ切替を制御するＲＧＢレベルを検出するステップと
    を備える画像表示方法。
  12. 前記ガンマゲインを変換するステップは、同一サブフレームでのＲ信号とＧ信号とＢ信号に対して同様に前記ガンマゲインを変換する請求項１１に記載の画像表示方法。
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