(57)【要約】【課題】  回路の動作速度や回路間の接続インターフェースにとっての負担が少なく実現が容易であり、動画ぼやけを低減することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】  アクティブマトリクス型表示パネル３は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するホールド型の表示パネルである。フレームレート変換回路１は、第１の垂直周波数（６０Ｈｚ）を有する映像信号を、第１の垂直周波数のｍ／ｎ倍（ここで、ｍは３以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍ＞ｎでかつｍ／ｎは整数にならないという条件を満たす）である第２の垂直周波数（９０Ｈｚ）に変換する。駆動回路２は、第２の垂直周波数を有する映像信号を表示パネル３に表示する。【選択図】      図１
2005117529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルを用いた画像表示装置において、
第１の垂直周波数を有する映像信号を、前記第１の垂直周波数のｍ／ｎ倍（ここで、ｍは３以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍ＞ｎでかつｍ／ｎは整数にならないという条件を満たす）である第２の垂直周波数に変換して出力するレート変換回路と、
前記レート変換回路より出力された前記第２の垂直周波数を有する映像信号を前記アクティブマトリクス型表示パネルに表示する駆動回路とを備えて構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
ｍ＝３、ｎ＝２であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第２の垂直周波数は１００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第２の垂直周波数を有する映像信号のサンプリング周波数（垂直周波数×垂直ライン数×水平画素数）は１００ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に代表されるホールド型の画像表示装置に係り、動画像のぼやけ感を低減することができる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置には、陰極線管（ＣＲＴ）を用いた表示装置のように画像の書き込みの瞬間に強く発光するインパルス型表示装置と、各画素毎にメモリ機能を持ったアクティブマトリクス型表示装置のように画像が書き込まれてから次のフレームの画像が書き込まれるまで表示を保持しているホールド型表示装置とがある。アクティブマトリクス型表示装置としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置がある。液晶表示装置では、画素毎に配置されたＴＦＴとコンデンサとによって画素に書き込まれた画像を一定時間保持する。
【０００３】
ホールド型表示装置の欠点の１つは、動画像にぼやけ感（以下、動画ぼやけ）が発生することである。従来、液晶表示装置の動画ぼやけは液晶の応答速度が原因とされていたが、液晶の応答速度をいくら高速にしてもホールド表示そのもにに起因する動画ぼやけを解決することはできない。この問題点及びその解決策が下記の非特許文献１に記載されている。なお、動画ぼやけは液晶表示装置のみならず、有機エレクトロルミネセンス表示装置であってもアクティブマトリクス型の場合には同様に発生する。非特許文献１には動画ぼやけの解決策として、ホールド時間を短くしてインパルス型の表示に近づける第１の方法と、フレーム周波数が６０Ｈｚである入力映像信号のフレーム周波数を動き補償手段によって２倍の１２０Ｈｚに高速化する第２の方法とが記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】栗田泰市郎，「液晶ディスプレイで生じる原理的な動画質劣化とその改善法」，信学技報ＥＩＤ２０００−４７（２０００−０９），ｐ．１３−１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の第１の方法においては、映像信号と同期させてバックライトをシャッタする手段が必要となると共に、ホールド型表示の利点であるちらつきのない表示が損なわれてしまうという欠点がある。上記の第２の方法においては、フレーム周波数を２倍に上げるために、映像信号のサンプリング周波数及び液晶の書き込み速度をそれぞれ２倍にしなければならず、回路の動作速度や回路間の接続インターフェースにとって大きな負担となり、実現上の困難さを伴うという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、ちらつきのない表示を行うことができるというホールド型表示の利点を損なうことなく、回路の動作速度や回路間の接続インターフェースにとっての負担が少なく実現が容易であり、動画ぼやけを低減することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネル（３）を用いた画像表示装置において、第１の垂直周波数を有する映像信号を、前記第１の垂直周波数のｍ／ｎ倍（ここで、ｍは３以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍ＞ｎでかつｍ／ｎは整数にならないという条件を満たす）である第２の垂直周波数に変換して出力するレート変換回路（１）と、前記レート変換回路より出力された前記第２の垂直周波数を有する映像信号を前記アクティブマトリクス型表示パネルに表示する駆動回路（２）とを備えて構成したことを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ちらつきのない表示を行うことができるというホールド型表示の利点を損なうことなく、動画ぼやけを低減することができる。本発明は、回路の動作速度や回路間の接続インターフェースにとっての負担が少なく容易に実現可能である。また、バックライトをシャッタする等の特別な回路を必要としないので、コストアップも少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の画像表示装置の一実施形態を示すブロック図、図２は図１中のフレームレート変換回路１の具体的構成例を示すブロック図、図３は図１中のフレームレート変換回路１の動作を説明するための図、図４はホールド型表示で発生する動画ぼやけを説明するための図である。
【００１０】
まず、図４を用いてホールド型表示装置における動画ぼやけの発生とその低減の原理について説明する。図４は黒，白，黒と並んだ矩形波形が水平方向に平行移動した場合の表示状態を示している。なお、映像信号（原信号）のフレーム周波数（垂直周波数）をＮＴＳＣ方式等の６０Ｈｚとする。図４において、（Ａ）はフレーム周波数を原信号のままの６０Ｈｚとした場合、（Ｂ）は後述する本実施形態の好適な一例であるフレーム周波数を原信号の３／２倍の９０Ｈｚとした場合、（Ｃ）は上述した非特許文献１に記載されているフレーム周波数を原信号の２倍の１２０Ｈｚとした場合である。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、水平方向に平行移動する黒，白，黒の矩形波形を、時間ｔ方向に並べて表示している。
【００１１】
あるフレームから次のフレームに移って、黒，白，黒の矩形波形が水平方向に平行移動する際、白から黒、黒から白へと切り替わる部分において、人間の目には像が積分されて写る視覚系の積分という現象が起こるため、図４（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示すように、黒から白へ及び白から黒へとなだらかに切り替わるように見える。従って、図４（Ａ）〜（Ｃ）それぞれに示す幅の動画ぼやけが発生することとなる。図４（Ａ）〜（Ｃ）より分かるように、フレーム周波数が高くなるに従って動画ぼやけの幅は小さくなる。図４（Ｃ）のフレーム周波数１２０Ｈｚにおいては、非特許文献１に記載のように、５０％デューティの間欠表示と同様の効果が得られる。図４（Ｂ）のフレーム周波数９０Ｈｚにおいては、約６７％デューティの間欠表示と同程度の効果が得られる。
【００１２】
以上の説明より分かるように、フレーム周波数を上げれば上げるほどインパルス型表示に近付き、動画ぼやけはより低減されることになる。しかしながら、フレーム周波数を２倍を越える整数倍に上げたとしても、液晶の応答速度の限界があり、フレーム周波数を上げる効果が薄れてしまう。よって、フレーム周波数を上げれば上げるほどいいというものではない。現在、最も主流のＷＸＧＡの画素数は１２８０ドット×７６８ラインであり、ブランキング期間を無視して有効映像期間だけのサンプリング周波数を計算すると、フレーム周波数１２０Ｈｚの場合、サンプリング周波数は１１８ＭＨｚとなる。この１１８ＭＨｚというサンプリング周波数は回路の動作速度や、回路間（例えば、フレームレート変換回路と駆動回路との間）の接続インターフェースにとって極めて大きな負担となる。従って、フレーム周波数を１２０Ｈｚとすることは実現上の困難さを伴い、現実の製品として採用することは難しい。
【００１３】
そこで本発明は、動画ぼやけを効果的に低減することができ、かつ、現実の製品として採用するができるフレーム周波数（垂直周波数）について鋭意検討したものである。本発明では、入力映像信号（原信号）のフレーム周波数をｍ／ｎ倍に変換する。ここで、ｍは３以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍ＞ｎでかつｍ／ｎは整数にならないという条件を満たす。ｍ，ｎの好適な例としては、ｍ＝３、ｎ＝２である。以下詳述する本実施形態では、ｍ＝３、ｎ＝２とし、入力映像信号のフレーム周波数６０Ｈｚを９０Ｈｚに変換する。本発明者は、フレーム周波数を上述した非特許文献１に記載されている１２０Ｈｚにしなくても、９０Ｈｚで動画ぼやけを十分効果的に低減できることを実験によって確認した。表示パネルの表示動作能力を考慮すると、変換後のフレーム周波数は１００Ｈｚ以下とするのがよい。
【００１４】
フレーム周波数が９０Ｈｚの場合、上記のように約６７％デューティの間欠表示と同程度の効果があり、シャッタ期間が約３３％である場合に相当する。このシャッタ期間は時間に換算すると約５．５６ｍｓである。これは、液晶の応答速度の改善度としては相当大きなものである。さらに、フレーム周波数が９０Ｈｚの場合、映像信号のサンプリング周波数は原信号のサンプリング周波数の１．５倍であり、約８８．５ＭＨｚでよい。この約８８．５ＭＨｚというサンプリング周波数は、現状の集積回路（ＩＣ）の動作速度にとって、また、回路間の接続インターフェースにとって十分に実現可能な値である。
【００１５】
ところで、１２８０ドット×７２０ライン（いわゆる７２０Ｐフォーマット）の液晶パネルが使われることも多い。この場合、フレーム周波数９０Ｈｚでのサンプリング周波数は約８２．９ＭＨｚであり、実現が容易であり、現実の製品として採用可能であることが分かる。なお、フレーム周波数１２０Ｈｚとすると、サンプリング周波数は１１０．６ＭＨｚとなってしまう。フレーム周波数変換後の映像信号のサンプリング周波数（フレーム周波数×垂直ライン数×水平画素数）が１００ＭＨｚ以下であることが好ましい。サンプリング周波数が１００ＭＨｚ以下であれば、集積回路の動作速度や回路間の接続インターフェースの点からも支障となることはない。
【００１６】
次に、図１〜図３を用いて本発明の画像表示装置の一実施形態の構成及び動作について説明する。図１において、フレームレート変換回路１にはフレーム周波数６０Ｈｚの順次走査信号である映像信号が入力される。フレームレート変換回路１は入力映像信号のフレーム周波数を３／２倍、即ち、９０Ｈｚに変換して出力する。フレーム周波数９０Ｈｚの映像信号は駆動回路２に入力され、駆動回路２はホールド型表示装置（表示パネル）の一例としての液晶パネル３を駆動してフレーム周波数９０Ｈｚの映像信号を表示する。表示パネルは液晶パネルに限定されることはなく、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルであればよい。
【００１７】
フレームレート変換回路１は一例として図２に示すように構成される。図２において、フレーム周波数６０Ｈｚの映像信号は画像メモリ１１に入力される。画像メモリ１１は少なくとも２フレーム分の画像データを記憶する容量を有するものであり、ここではそれぞれ１フレーム分の画像データを記憶するメモリ１１ａ，１１ｂを備える。メモリ１１ａ，１１ｂにはそれぞれ１フレーム分の画像データが書き込み周波数６０Ｈｚにて書き込まれ、入力映像信号の３／２倍の速度である読み出し周波数９０Ｈｚにて同時に読み出される。画像メモリ１１より読み出された画像データは動きベクトル検出回路１２及び内挿回路１３に入力される。動きベクトル検出回路１２は入力された２フレーム分の画像データを基にしてフレーム間の動きベクトルを検出する。動きベクトル検出の方法としては例えばマッチング法を用いることができる。内挿回路１３は、画像メモリ１１からの２フレーム分の画像データと動きベクトル検出回路１２にて検出された動きベクトルとを用いて動き補償補間を行う。
【００１８】
内挿回路１３における動き補償補間は、フレーム周波数の変換比率が３／２倍であることから、図３に示すようにベクトル移動を行うものである。図３において、（Ａ）は内挿回路１３への入力映像信号を、（Ｂ）は内挿回路１３からの出力映像信号を示している。入力映像信号のフレーム番号をＦ１，Ｆ２，Ｆ３，…とし、出力映像信号のフレーム番号をｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，…とする。フレームＦ１からフレームｆ１への変換及びフレームＦ３からフレームｆ４への変換は時間位相が一致しているので、ベクトル移動を行わない。フレームｆ２はベクトル移動を行ってフレームＦ１，Ｆ２間に挿入され、フレームｆ３はベクトル移動を行ってフレームＦ２，Ｆ３間に挿入される。
【００１９】
図３（Ａ），（Ｂ）の右側には、フレームＦ１〜Ｆ３，フレームｆ１〜ｆ４に渡る物体Ｏの移動の様子を示している。図３（Ａ）において、物体ＯはフレームＦ１における位置からフレームＦ２における位置へと動きベクトルＶ1にて移動し、フレームＦ２における位置からフレームＦ３における位置へと動きベクトルＶ2にて移動する。図３（Ｂ）において、フレームｆ１，ｆ４における物体Ｏの位置はそれぞれフレームＦ１，Ｆ３と同じである。フレームＦ２での物体Ｏの位置を破線にて示している。フレームｆ２の画像を生成するには、フレームＦ２の画像を−Ｖ1／３だけ移動させればよく、フレームｆ３の画像を生成するには、フレームＦ２の画像をＶ2／３だけ移動させればよい。
【００２０】
図３に示す例では、フレームｆ２，ｆ３を生成する際、フレームＦ２の画像データのみを用いているが、フレームＦ１，Ｆ３の画像データを合成してもよい。この場合、フレームｆ２は、フレームＦ１の画像をＶ1×２／３だけ移動したＦ１’とフレームＦ２の画像を−Ｖ1×１／３だけ移動したＦ２’を求め、Ｆ１’とＦ２’を１：２の割合で混合することによって得られる。また、フレームｆ３は、フレームＦ２の画像をＶ2×１／３だけ移動したＦ２”とフレームＦ３の画像を−Ｖ2×２／３だけ移動したＦ３’を求め、Ｆ２”とＦ３’を２：１の割合で混合することによって得られる。ここに示す混合比は一例であり、この例に限定されるものではない。このように、出力映像信号のフレームを生成する際に、最も近接したフレームだけでなくこれに隣接するフレームも加えて内挿を行うと、ノイズを低減することができるという効果を奏する。
【００２１】
他の実施形態として、ｍ／ｎを４／３倍としてフレーム周波数を８０Ｈｚに変換したり、ｍ／ｎを５／４倍としてフレーム周波数を７５Ｈｚに変換したり、ｍ／ｎを６／５倍としてフレーム周波数を７２Ｈｚに変換する等が考えられる。以上の本発明によれば、非特許文献１に記載のバックライトをシャッタする手段を用いる場合と比較して表示パネルに対して動作不安定要因を与えることがなく、有利である。また、前述のように本発明においては回路動作に対して大きな負担とならず、実用上に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１中のフレームレート変換回路１の具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】図１中のフレームレート変換回路１の動作を説明するための図である。
【図４】ホールド型表示で発生する動画ぼやけを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  フレームレート変換回路
２  駆動回路
３  液晶パネル（表示パネル）
【図１】
2005117529.tif 000003
【図２】
2005117529.tif 000004
【図３】
2005117529.tif 000005
【図４】
2005117529.tif 000006