(57)【要約】【課題】ホールド型表示デバイスの動画ボケを抑えるために、ホールド時間を短縮した方法では短縮するに従ってフリッカが発生しやすくなる。また、フレーム周波数を上げる方法では、新たなフレームの映像信号を作るために大規模な高度な動き判別、画像処理回路等を必要とし、更に、映像を加工するため動きボケが増大し、フレーム周波数を上げることによる効果を相殺してしまう場合もある。【解決手段】画像表示装置およびその駆動方法において、実質的に１フレーム期間内に黒画像を２回以上表示し、映像信号の１フレームの総ライン数を増加する変換を行い、実質的に画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置の駆動方法において、１フレーム期間内に表示画像を１．５回以上３回以下の回数で、新たなフレーム画像を作成することなく間欠的に表示するとともに、１フレーム期間内に黒画像を１．５回以上３回以下の回数表示する事を特徴とする、画像表示装置の駆動方法。
【請求項２】
映像信号の１フレームの総ライン数を増加する変換を行い、１フレーム期間内での表示される映像信号時間を短くすることで、画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くすることを特徴とする、請求項１記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項３】
前記画像表示素子が、液晶表示素子であることを特徴とする、請求項２記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項４】
画像表示素子を備えた画像表示装置において、１フレーム期間内に表示画像を１．５回以上３回以下の回数で間欠的に表示するとともに、１フレーム期間内に黒画像を１．５回以上３回以下の回数表示する手段を有する事を特徴とする、画像表示装置。
【請求項５】
映像信号の１フレームの総ライン数を変換するライン数変換手段を備え、１フレーム期間内での表示される映像信号時間を短くすることで、前記画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くすることを特徴とする、請求項４記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示素子へ入力する映像信号に対する同期信号又はイネーブル信号から表示タイミングを生成するコントローラを備えたことを特徴とする、請求項４又は５記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記画像表示素子が、液晶表示素子であり、表示の有無をバックライトの明滅によって実現し、前記コントローラはバックライトの明滅を制御する信号を生成することを特徴とする、請求項６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、ＬＣＤ等のデバイスをもちいたテレビやディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクター装置に関し、特に１フレームの期間内に間欠的に表示をする画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示用デバイスとして従来主流であったＣＲＴ以外に、ＬＣＤやＰＤＰといった新表示デバイスの進歩がめざましく、これらのデバイスを使用した画像表示装置も市場に出ている。中でも液晶（ＬＣＤ）表示装置に代表されるマトリクス型の画像表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かし、パーソナルコンピュータの表示装置やＴＶ表示装置、更には投射型の表示装置としてなど各種分野で利用されている。
【０００３】
特に液晶を用いた画像表示装置は、前記の薄型、軽量、低消費電力というメリットを持つが、一方でその特性上動画表示時に動きぼけにより、表示品位を損なう場合がある。
【０００４】
動きぼけは液晶材料自身の応答特性の悪さと、１フレーム期間にわたり同じ表示を続ける（いわゆるホールド型表示）方式に起因している。
【０００５】
なお、本明細書中に言う「フレーム」とは、液晶パネルにおいて１画面を構成する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を全てを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言う１フレームは等しいとみなし、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ものとする。
【０００６】
ホールド型の表示についてさらに説明すると、ＴＦＴ型の液晶画像表示装置は、液晶表示素子からの表示映像の光出力が画像信号の１フレーム期間に渡り、表示される画像の輝度がほぼ一定に保たれる。このような表示性能の画像表示装置は、ホールド型ディスプレイと称されることがある。ホールド型ディスプレイでは、動画表示の際に動きぼけによる画質劣化を生じるという問題点がある（例えば非特許文献１参照。）。
【０００７】
一方ＣＲＴのように発光期間の短い表示素子を用いた画像表示装置はインパルス型ディスプレイと称されることがあり、インパルス型ディスプレイではホールド型のような動画表示時の画質劣化は実使用上起きない。
【０００８】
このホールド型ディスプレイでの動画表示時の画質劣化の問題を解決する手段として、液晶表示素子の表示光のホールド時間を短くして、ＣＲＴのようなインパルス型の発光に近づける方法と、また別の方法として表示のフレーム周波数を上げ（１フレーム期間を短くし）、上記の動きぼけの原因となる積分をできるだけ小さくする方法の原理的な提案やその効果が報告されている（例えば非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】電子情報通信学会技術報告ＥＩＤ９９−１０，ｐｐ５５−６０，１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前者のホールド時間を短縮した方法ではホールド時間を短縮するに従ってフリッカが発生しやすくなるという問題がある。また、後者のフレーム周波数を上げる方法では、フレーム周波数を上げ、新規なフレーム周波数の時間軸に沿うようにフレームの映像信号を作り直すという動作を行う。
【００１０】
そのため、新たなフレームの映像信号を作るために大規模な高度な動き判別、画像処理回路等を必要とする。
【００１１】
また、映像を加工するため動きボケが増大し、フレーム周波数を上げることによる効果を相殺してしまう場合もあった。
【００１２】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、比較的簡単な構造で、ホールド型表示の動きボケを抑え、且つフリッカのない良好な動画表示をすることができる画像表示装置およびその駆動方法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】
【００１３】
これらの課題を解決するために本願の第１の発明は、画像表示装置の駆動方法において、１フレーム期間内に表示画像を１．５回以上３回以下の回数で、新たなフレーム画像を作成することなく間欠的に表示するとともに、１フレーム期間内に黒画像を１．５回以上３回以下の回数表示するステップを有するものである。
【００１４】
さらに上記画像表示装置の駆動方法において、映像信号の１フレームの総ライン数を増加する変換を行い、１フレーム期間内での表示される映像信号時間を短くすることで、画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くするステップを有するものである。
【００１５】
またさらに、前記画像表示素子が、液晶表示素子であることを特徴とする画像表示装置の駆動方法である。
【００１６】
本願の第２の発明は、画像表示素子を備えた画像表示装置において、１フレーム期間内に１．５回以上３回以下の回数で間欠的に表示するとともに、１フレーム期間内に黒画像を１．５回以上３回以下の回数表示する手段を有するものである。
【００１７】
さらに上記画像表示装置において、映像信号の１フレームの総ライン数を変換するライン数変換手段を備え、１フレーム期間内での表示される映像信号時間を短くすることで、前記画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くするものである。
【００１８】
またさらに上記画像表示装置において、前記画像表示素子へ入力する映像信号に対する同期信号又はイネーブル信号から表示タイミングを生成するコントローラを備えたものである。
【００１９】
さらにこれらの画像表示装置において、前記画像表示素子が、液晶表示素子であり、表示の有無をバックライトの明滅によって実現し、前記コントローラはバックライトの明滅を制御する信号を生成するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、１フレーム内での表示の明滅をコントロールし、１フレーム内に複数回明滅する事でＣＲＴに近い動画表示とフリッカのない表示とを両立する事が可能で、さらに画像表示素子への映像信号書き込み時間を短くするこで、フレーム内画像の明滅による不連続さを無くし、なめらかな動画を表示することが出来るという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の画像表示装置の要部構成のブロック図を示し、図１に於いて、１は画像表示素子としての液晶モジュールであり、液晶モジュール１は、液晶パネル２、バックライト３、液晶パネル２を駆動するドライバ回路部４、その他光学、機構部材から構成されている。
【００２３】
バックライト３の光源としては蛍光管やＬＥＤ等が用いられる。後述のような明滅を行う場合はＬＥＤがＯＮ／ＯＦＦスイッチングの特性を得やすい。バックライト３はそれらの光源及び光源駆動回路を含む場合と含まない場合とがあるが、以降では光源駆動回路を含めた例を示す。
【００２４】
６は映像信号のライン数やドット数を変更するスケーラと呼ばれるものある。本実施例で示している液晶モジュールなどのマトリクス型の画像表示素子は、表示デバイスで表示可能な画素数が固定であるため、各種の映像信号のフォーマットを表示デバイスで表示可能な画素数に変換する手段が必要となってくる。そこで最近では「スケーラ」と呼ばれる（他に「ピクセルコンバータ」や「解像度変換ＬＳＩ」等いろいろな呼び名がある）ＬＳＩを用いてスケーリング（ピクセルコンバートとも呼ばれる）と呼ばれる解像度変換を行うのが一般的である。７はメモリであり、ここでは映像信号を一時的に溜め込んでおくために用いられる。スケーラ６はメモリ７と共に本実施例ではライン数変換手段としても用いる。５はバックライトコントローラで、液晶モジュール１へ入力する映像信号に対する同期信号又はイネーブル信号からバックライト３を明滅するタイミング即ち画像を表示するタイミングを生成する。
【００２５】
以下、図１を用いてその動作を説明する。
【００２６】
なお、図１の前段部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。
【００２７】
まずスケーラ６に入力された映像信号は、表示素子で表示可能な画素数に変換される。例えば垂直有効４８０ライン、総ライン数５２５ラインの映像信号を、垂直７６８ラインの液晶パネルに縦いっぱいに映すためには、スケーラで有効ライン数を１．６倍にする。そのままだと有効７６８ライン、総ライン数８４０ラインの信号ができあがり、総ライン数に対する有効ライン数の比率は変わらないが、ここで映像信号を一旦メモリに保存し、その後、保存時より高速で読み出すことで総ライン数を増やし、１フレーム期間（総ライン）内の有効ラインの比率を結果的に小さくすることが出来る。結果として１フレーム内の映像信号期間の時間的な比率を小さくすることが出来る。
【００２８】
図２は、総ライン数を増やすことで、１フレーム内の映像信号期間の時間的な比率を小さくすることが出来る事を示す説明図である。
【００２９】
図２において、横軸は時間を示し、１フレーム期間内の映像信号期間（有効ラインのある期間）をハッチングで示している。変換前の映像信号を一旦メモリに保存し、その後、保存時より高速で読み出すと、映像信号期間（有効ラインのある期間）は時間的に短くなり、時間あたりのラインの密度という表現をするとラインの密度は上がり、結果として総ライン数も増える。つまり、図２の「総ライン数変換後」に示すように、１フレーム内の映像信号期間の時間的な比率が小さくなる。実際は前述の有効ライン数の変換動作と総ライン数増加の動作とを同時に行うことが多いが、もちろんそのことが本発明の内容を制限するものではない。
【００３０】
尚、図２ではわかりやすいように極端な変換の例を示している。実際は液晶モジュール１の許容スペックの範囲にとどめる。
【００３１】
スケーラ６から出力された信号は図２のように総ラインも変換されて液晶モジュール１へ入力される。液晶モジュール１内のドライバ回路部４の動作は省略する。
【００３２】
一方ここで、図１の構成においてバックライトを明滅させる動作について図１と図３を用いて説明する。図３は、図１のバックライトコントローラ５に同期信号が入力された後、バックライトを明滅させるまでの動作を説明する説明図である。
【００３３】
図１のスケーラ６から出力の信号に同期した同期信号が出力され、バックライトコントローラ５に入力される。バックライトコントローラ５では図３に示すように垂直同期信号を開始基準として水平同期信号をカウントし、バックライト制御信号を生成する。ここで水平同期信号のカウントを、１フレーム期間内にバックライトＯＮまでとＯＦＦまでとを２組行っている。このように生成されたバックライト制御信号はバックライトコントローラ５から液晶モジュール１内のバックライト３に伝えられ、バックライト３は制御信号に応じて明滅し、バックライトの輝度は図３に示すように１フレームに２回、明暗を繰り返すようになる。
【００３４】
次に図３のようなバックライト輝度によって映像がどのように表示されるかを、図４を用いて説明する。
【００３５】
図４は図１の構成において、１フレームのみ信号レベルの高い映像信号が液晶パネルに書き込まれた場合の液晶パネルの透過率の応答例と、バックライトの明滅パターン例、及びパネル上の最上ライン、最下ラインの表示例を示す、説明図である。
【００３６】
前述のようにスケーラ６から出力された信号は総ラインも変換されて液晶モジュール１へ入力される。
【００３７】
図４において、前述のように総ライン数変換によって１フレーム期間内の映像信号期間が基の映像信号よりも短くなっており、短くなった映像信号期間に応じて液晶パネル２に信号が書き込まれていく。つまり１フレーム内の映像信号期間の時間的な比率が小さいと、液晶パネル２への１フレーム内での映像信号書き込み時間も短くなる。図４の液晶パネル透過率応答例に示すように１フレーム期間のうちの短い期間で液晶パネル２に映像信号を書き込み終わる。
【００３８】
一度液晶パネル２に書き込まれた信号は１フレーム期間保持される。即ち図４の例では、（１フレームのみ信号レベルの高い映像信号が液晶パネルに書き込まれた例であるので、）最上ラインが保持する期間と最下ラインが保持する期間とは、１フレーム期間内の映像信号期間だけズレが生じる。つまりこのズレは総ライン数を増やして１フレーム期間内の映像信号期間を基の映像信号よりも短くすることにより、ライン数を変えない場合と比較して少ないズレとなる。参考として図５に総ライン数を増やした場合と増やさなかった場合との最上、最下ラインの保持期間のズレの違いの例を示しておく。
【００３９】
図４に示すバックライト輝度の明滅パターンは図３を用いて説明したものと同じである。液晶モジュール１ではバックライトが明の時に画像が表示され、滅の時には透過光が無くなる、つまり黒が表示されるので、図４のように例えば１フレームのみ信号レベルの高い映像信号が液晶パネルに書き込まれた例では最上、最下ラインの表示例は図に示すようになる。
【００４０】
ここで明らかなように、本実施例によれば画像表示装置の表示は間歇表示となり、ＣＲＴのようなインパルス型の発光に近づくため、ホールド型表示の動きボケを抑えＣＲＴに近い動画表示性能を得ることが出来る。
【００４１】
また一般に人間がフリッカを感じる明滅周波数は５５Ｈｚ付近に境界があり、輝度が高いと境界は高い周波数に移行し、６０Ｈｚでもフリッカを感じる場合がある。欧州で一般的なテレビ放送の信号フォーマットでは垂直周波数は５０Ｈｚであり、もしこの周波数でバックライトが明滅するとフリッカを生じ、非常に見にくい映像となる。しかしながら本実施例では１フレームで２度明滅させているので、垂直周波数５０Ｈｚの信号でも１００Ｈｚ相当の明滅となり、フリッカを感じることは全くなくなる。
【００４２】
ここで図６を用いて垂直周波数（フレーム周波数）に対するバックライト明滅の周波数の倍率の適正範囲について説明する。
【００４３】
図６はフレーム周波数５０Ｈｚにおいてフレーム周波数に対するバックライト明滅周波数倍率と、フリッカ強度および動画応答時間の関係をシミュレーションした結果のグラフで縦軸は正規化してある。図６の動画応答時間は動画の積分効果によるボケ（ホールド表示による動画ボケ）を時間の単位で表したもので少ないほどボケが少ないことを表す。
【００４４】
テレビ放送の信号フォーマットで最も低い垂直周波数は上記の５０Ｈｚであるが、その場合でも明滅を少なくともその１．５倍以上の７５Ｈｚ以上とするとフリッカ抑制の効果が確実に出る。逆に明滅の周波数があまり高すぎると表示形態が実質的にホールド型表示に近づき動きボケを抑える効果が無くなってくる。バックライトをＰＷＭで調光する場合などがこれにあたり、本発明とは全く異なる。動きボケを抑える効果を確実に得るには図６の示すようにフレーム周波数の多くとも３倍以下であるべきである。
【００４５】
さらに本実施例では新たなフレームの映像信号を作るということをせず１フレームで同じ画像を２回表示することになる。つまり本実施例の構成は新たなフレームの映像信号を作るために大規模な高度な動き判別、画像処理回路等を必要とせず、また、映像を加工しないため動きボケが増大してしまうこともない。
【００４６】
また、液晶パネルの透過率応答は液晶材料自身の応答特性の悪さゆえにある程度の立ち上がり、立ち下がり時間がある。
【００４７】
しかしここで、最上ラインが保持する期間と最下ラインが保持する期間とは、総ライン数を増やして１フレーム期間内の映像信号期間を基の映像信号よりも短くすることにより、ライン数を変えない場合と比較して少ないズレとなっているため、立ち上がり、立ち下がり期間を避けて表示することが可能となっている。そのためフレームの切りかわり期間が見えてしまって動画が不連続な見え方をする事を避けることが出来る。
【００４８】
ここで液晶透過率の立ち上がり、立ち下がり期間は液晶の性能によっては完全には避けられずバックライトでの表示期間に一部かかることもあるが、本実施例ではその期間、頻度を少なく抑えられるため、そのような場合でも動画が不連続な見え方をする事を抑える十分な効果がある。
【００４９】
尚、本実施例においてスケーラ６と液晶モジュール１との間で画像処理を行う構成であっても良く、そのことが本発明の内容を制限するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の画像表示装置およびその駆動方法は、ＣＲＴに近い動画表示とフリッカのない表示とを両立する事が可能で、さらにフレーム内画像の明滅による不連続さを無くし、なめらかな動画を表示することが出来るという顕著な効果を有し、液晶デバイスをもちいたテレビやディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクター装置、特に１フレームの期間内に間欠的に表示をする画像表示装置およびその駆動方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１における画像表示装置の要部構成のブロック図
【図２】実施例１における総ライン数の変化と映像信号期間の変化とを説明する説明図
【図３】バックライトを明滅させるまでの動作を説明する説明図
【図４】実施例１に於ける表示例を示す波形説明図
【図５】総ライン数の違いによる最上、最下ラインの保持期間のズレの違いの例を示す波形概念図
【図６】バックライト明滅周波数倍率と、フリッカ強度および動画応答時間の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５２】
１    液晶モジュール
２    液晶パネル
３    バックライト
４    ドライバ回路部
５    バックライトコントローラ
６    スケーラ
７    メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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