JP3958254B2 - Liquid crystal display device and liquid crystal display method - Google Patents

Liquid crystal display device and liquid crystal display method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に画像を表示する方法並びにこの方法を用いた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置の高性能化が進み、従来、陰極線管(以下、CRT)が主流であったテレビ分野にも普及しはじめてきている。
【0003】
しかし、液晶表示装置には、動画像を表示すると画像がボケて見えるという問題があった。この問題は、液晶表示装置とCRTとでは画像表示方法の時間軸特性が異なるために発生するものであった。以下、この問題の原因について簡単に説明する。
【0004】
画素毎の表示・非表示の選択スイッチとしてトランジスタを用いた液晶表示装置は、表示した画像が1フレーム期間保持される表示方法(以下、ホールド型表示)を採用した表示装置である。一方、CRTは、各画素は一定時間点灯した後に暗くなる表示方法(以下、インパルス型表示)を採用した表示装置である。
【0005】
ホールド型表示の場合、動画像の各フレームを表示してから次のフレームを表示するまでの間、同じ画像が表示された状態になる。動画像中のフレームAが表示されてから次のフレームA+1が表示されるまでの間(フレーム間)は、フレームAと同じ画像が表示された状態となる。動画像中に動体Mが映っている場合、画面上ではフレームAが表示されてからフレームA+1が表示されるまでの間、動体Mは静止していることになる。フレームA+1が表示された時に動体Mが不連続に移動する。
【0006】
一方、観察者が動体Mに注目していて、動体Mを追従して観察する場合(観察者の眼球運動が随従運動の場合)、観察者は眼球を動かして無意識のうちに連続的に滑らかに動体Mを追従しようとする。
【0007】
すると、画面上における動体Mの動きと観察者が想定する動体Mの動きとの間に差違が生じる。この差違が原因となり、観察者の網膜上に動体Mの速度に応じてズレた画像が提示されることとなる。観察者はズレた画像が重ね合わされたズレ画像を知覚するため、動画像がボケているような印象を受けることになる。
【0008】
動画像の動きが高速になるほど、観察者の網膜上に提示される画像のずれが大きくなるため、観察者はよりボケた印象を受けることになる。
【0009】
インパルス型表示の場合はこのような「ボケ」は起こらない。インパルス型表示の場合は、動画像のフレーム間(例えば、上述のフレームAとフレームA+1との間)では黒が表示されるからである。
【0010】
フレーム間で黒が表示されていることにより、観察者が眼球を動かしてなめらかに動体を追従している場合でも、画像が表示されている瞬間以外は観察者には画像が見えていない。観察者は動画像の1フレームをそれぞれ独立した画像として認識するため、網膜上に提示される画像がずれることはない。
【0011】
ホールド型表示を行う表示装置における上述の問題を解決するために、フレームを表示した後に何らかの手段で「黒」を表示する手法が提案されている(例えば、特許文献1)。
【0012】
【特許文献1】
特開平11−109921号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1では、フレーム間で液晶の画面を意図的に「黒」にすることにより上述の問題に対応している。しかし、黒表示によりコントラストが半減してしまう。黒表示期間中も点灯しているバックライトの消費電力が無駄になる。
【0014】
別の手法として、バックライトを点滅させる方法も提案されている。しかし、バックライトの発光タイミングは液晶の応答が完了してからが望ましのいで、応答速度が比較的遅い液晶材料を使用した場合は、走査時間を短くする、或いは、発光期間を短くする等の改良が必要となる。しかし、前者は回路にかかる負担が大きくなり、後者は十分な輝度が得られなくなるという問題点がある。
【0015】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。液晶ディスプレイに表示される動画像の画質を改善することができる液晶表示装置並びに液晶表示方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、(A)入力映像の各フレームを入力フレームとして順次入力する入力部と、(B)入力フレームを入力映像の1フレーム期間遅延させた遅延フレームを生成する遅延フレーム生成部と、(C)入力フレームの階調データ及び遅延フレームの階調データと実際に表示させる2枚の表示フレームの階調データとの関係を表す変換データを記憶している変換データ記憶部と、(D)前記入力フレーム、前記遅延フレーム及び前記変換データを用いて、第1の表示フレーム及び第2の表示フレームを生成する表示フレーム生成部と、(E)前記第1の表示フレーム及び第2の表示フレームを記憶するフレームメモリと、(F)前記第1の表示フレーム及び前記第2の表示フレームを前記フレームメモリから読み出して、入力映像の1フレーム期間内に交互に出力する表示制御部と、(G)前記表示制御部から出力された第1の表示フレーム及び第2の表示フレームを表示する液晶表示部と、を備える。
【0017】
尚、入力映像の1フレーム期間とは、ある入力フレームが入力されてから次の入力フレームが入力されるまでの時間間隔のことである。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態の液晶表示装置について説明する。
【0019】
(概要)本実施形態の液晶表示装置は、映像信号中の画像の各フレーム(入力フレーム)から、1フレームあたり2枚の表示フレームを生成し、生成した表示フレームを液晶画面に表示するものである。映像信号中の画像は、静止画及び動画のいずれでも良い。
【0020】
本液晶装置は、入力フレームNとその一つ前の入力フレームN−1との画素情報とに基づいて、輝度の異なる2枚の表示フレームを生成する。1フレーム期間内にこれら2枚の表示フレームを交互に液晶画面に表示する。尚、1フレーム期間とは、ある入力フレームが入力されてから次の入力フレームが入力されるまでの時間、すなわち入力フレーム間の時間間隔のことである。
【0021】
これら2枚の表示フレームを生成する際は、これらを実際に液晶表示装置に表示させた際の液晶の応答に基づく階調(表示階調)の変化を1フレーム期間に亘って積分した値が、入力フレームNを1フレーム期間表示させた場合の表示階調の積分値と同じになるように行う。
【0022】
このような表示方式により、本液晶装置は輝度やコントラストを低下させることなく、動画像を表示する際に視聴者が感じやすい画像のボケを抑制することができる。
【0023】
(概略構成)本実施形態の液晶表示装置の構成図を図1に示す。本実施形態の液晶表示装置は、入力映像信号の入力フレームを順次入力する入力部100と、入力フレームを1フレーム期間保持するフレームメモリ101と、第1表示フレーム及び第2表示フレームを生成するための変換テーブル102とを備える。
【0024】
さらに、入力フレーム、入力フレームをフレームメモリ101で1フレーム期間遅延させた遅延フレームを用いて、変換テーブル102を参照して第1表示フレーム及び第2表示フレームを生成する表示フレーム生成部103と、第1表示フレーム及び第2表示フレームを1フレーム期間保持するフレームメモリ104とを備える。
【0025】
さらに、表示フレーム用フレームメモリ104から読み出した第1表示フレーム及び第2表示フレームを、入力映像信号の2倍のリフレッシュレートで交互に出力する表示制御部105と、表示制御部105から出力された表示フレームを表示する液晶表示部106とを備える。
【0026】
尚、本実施形態では入力映像信号のリフレッシュレートは60Hzであるものとする。
【0027】
以下、各部について説明する。
【0028】
(入力部100)入力部100は入力フレームを順次入力する。
【0029】
(フレームメモリ101)フレームメモリ101は、入力フレームをフレーム単位で1フレーム期間保持し、遅延フレームとして表示フレーム生成部103に出力する。
【0030】
(変換テーブル102)変換テーブル102は、第1及び第2表示フレームを生成する際に用いる階調データの変換用LUT(Look Up Table)を格納したROM(Read Only Memory)である。変換テーブル102は、第1表示フレーム生成用LUT111と第2表示フレーム生成用LUT112との2種類を記憶している。
【0031】
図2は変換テーブル102のうちの第1表示フレーム生成用LUT111の一例である。本実施形態の第1表示フレーム生成用LUT111は、マトリックス状のLUTであり、列方向が入力フレームの画素の階調データに対応し、行方向が遅延フレームの画素の階調データに対応する。
【0032】
第1表示フレームの各画素の階調データは、入力フレームの当該画素の階調データと遅延フレームの当該画素の階調データとをアドレス情報として、第1表示フレーム生成用LUT111を参照すると得られる。
【0033】
図2では第1表示フレーム生成用LUT111の参照方法の一例が示されている。ある画素の階調データが、入力フレームでは120で、遅延フレームでは15であった場合、第1表示フレーム生成用LUT111において、入力フレームの階調データが120の列と遅延フレームの階調データが15の列との交点にあたる「180」が、当該画素の第1表示フレームにおける階調データとなる。
【0034】
尚、本実施形態では変換テーブル102はROMを用いるとしているが、その他の記憶媒体、例えばRAM(Random Access Memory)でも構わない。また、ROMに記憶されている変換用LUTがマトリックス状に保持されているのは一例であり、入力されたアドレス信号(即ちフレームの階調データ)に対応する表示フレームの階調データを読み出すことができれば、例えば一次元的に保持されていても良い。また、LUTは、全ての階調データに対する変換階調データを保持している必要はなく、例えば入力フレーム及び遅延フレームの階調データに対し4階調おきの離散的な変換階調データを保持しておき、切捨てられた階調データに関しては、線形補間等により補うことも可能である。このようにすることによりLUTのサイズを小さくすることが可能となる。
【0035】
(表示フレーム生成部103)表示フレーム生成部103は、入力フレームと遅延フレームとを用い、変換テーブル102を参照して第1表示フレーム及び第2表示フレームを生成する。
【0036】
表示フレーム生成部103は、入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとを入力するゲートアレイとして実現される。ゲートアレイでは、入力フレームの階調データと遅延フレーム階調データとをRGBのサブ画素毎にアドレス信号として、変換テーブル102の第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112に出力する。
【0037】
このアドレス信号は、例えば、入力フレームの各サブ画素が8bitの階調データで表される場合、入力フレームの8bitと、遅延フレーム8bitとを合わせた16bitの信号となる。このアドレス信号に基づいて、前述したように第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112から、各表示フレームにおける各画素の階調データを読み出す。
【0038】
第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112から読み出された第1表示フレーム及び第2表示フレームにおける階調データは、ゲートアレイを介してフレームメモリ104に出力される。
【0039】
(フレームメモリ104)フレームメモリ104は、表示フレーム生成部103で生成された第1表示フレーム及び第2表示フレームを記憶しておく。
【0040】
尚、表示制御部105から読み出された表示フレームは、フレームメモリ104から消去しても良い。
【0041】
(表示制御部105)表示制御部105は、フレームメモリ104から第1表示フレーム及び第2表示フレームを読み出して、第1表示フレーム・第2表示フレームの順で交互に、入力映像信号の2倍のリフレッシュレートで液晶表示部106に出力する。
【0042】
表示制御部105は第1表示フレームを出力開始してから0.5フレーム期間が経過した時点で、第2表示フレームを出力開始する。そして、第2表示フレームを出力開始してから0.5フレーム期間が経過した時点で、次の第1表示フレームを出力開始する。すなわち、第1表示フレーム及び第2表示フレームは、入力映像信号のタイミングの2倍の速度でフレームメモリより呼び出される。
【0043】
尚、表示制御部105からは、液晶表示部106を制御するための、垂直同期信号、水平同期信号等の制御信号も出力する。
【0044】
本実施形態では入力映像信号のリフレッシュレートは60Hzなので、表示制御部105は液晶表示部106が120Hzのリフレッシュレートで表示フレームを表示できるように制御信号を出力する。
【0045】
(液晶表示部106)液晶表示部106は、表示制御部105から出力された表示フレーム及び各種制御信号に基づいて、液晶画面に各表示フレームを順次表示する。
【0046】
(変換テーブル102が記憶するLUT)以下、ROMに保持されている第1表示フレーム生成用LUTと第2表示フレーム生成用LUTについて説明する。
【0047】
本実施形態による液晶表示装置は、1枚の入力フレームを表示する1フレーム期間を2つに分割し、輝度の高い表示フレーム及び輝度の低い表示フレームの2つの表示フレームを交互に表示する。第1表示フレーム及び第2表示フレームのどちらの表示フレームが輝度の高い表示フレームであっても構わないが、本実施形態では、第1表示フレームが輝度の高い表示フレームであり、第2表示フレームが輝度の低い表示フレームであるとする。
【0048】
よって、第1表示フレーム生成用LUT111は輝度の高い表示フレームを生成するための比較的輝度の高い階調データを保持したLUTであり、第2表示フレーム生成用LUT112には輝度の低い表示フレームを生成するための比較的輝度の低い階調データを保持したLUTである。
【0049】
これらのLUTが保持する階調データは、大別して以下の2段階のアルゴリズムにより予め(例えば、本液晶表示装置の製造時に)求めておく。
(1)入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい場合における、第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データの導出。
(2)入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合における、第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データの導出。
【0050】
まず(1)で、第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112の対角成分を求める。それから(2)で、残りの成分を求める。以下にそれぞれの詳細を説明する。
【0051】
(1)入力フレームの階調データと、遅延フレームの階調データが等しい場合についてのLUT導出。
【0052】
「入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい場合」とは、変化がない画像、例えば静止画、を表示している場合にあたる。
【0053】
この場合、本実施形態の液晶表示装置のように輝度の高い表示フレームと輝度の低い表示フレームを交互に表示する液晶表示装置では、従来の液晶表示装置とは異なる方法で表示させる階調データを決定する必要がある。
【0054】
画面に実際に表示された第1表示フレーム及び第2表示フレームの階調データ(以下、表示階調)の液晶の応答に基づく1フレーム期間の積分値が、従来のホールド型の表示装置と同じになるようにすればよい。なぜならば、1フレーム期間の表示階調の積分値が従来のもの異なると、画面を見ている人は映像のガンマ特性が従来とは異なっていると認識するが、積分値が同じであればガンマ特性が同じであると認識するからである。
【0055】
本実施形態では、液晶の応答特性を考慮して、画面に実際に表示された階調(以下、表示階調)の1フレーム期間の積分値に基づき第1表示フレームと第2表示フレームの階調データを決定する。
【0056】
図3は、従来のホールド型表示装置と本実施形態の液晶表示装置とのそれぞれに同じ静止画の映像信号を入力した場合の、それぞれの表示装置の応答波形、すなわち、表示階調の時間変化を表す図である。
【0057】
図3の縦軸は階調、横軸は時間を表しており、ある1フレーム期間(1/60秒)の応答波形を図示している。応答波形301は本実施形態の液晶表示装置のものであり、応答波形302は従来のホールド型表示装置のものである。尚、ここでは従来のホールド表示装置として、1フレーム期間同じ画像を表示する方式のものを取り上げている。
【0058】
従来のホールド型表示装置では、図3の応答波形302に示すように、表示階調は1フレーム期間に亘って入力フレームの階調データと等しい状態を維持する。
【0059】
本実施形態による液晶表示装置では、例えば図3の応答波形301のように1フレーム期間の前半に輝度の高い第1表示フレームを表示し、1フレーム期間の後半に輝度の低い第2表示フレームを表示する。第1及び第2表示フレームを表示させる際には、応答波形の1フレーム期間分の積分値が、従来のホールド型表示装置での表示時の応答波形の1フレーム期間の積分値と同じになるようにする。さらに、第1表示フレームに輝度の高い表示フレームを表示して第2表示フレームに輝度の低い表示フレームを表示するために、図3に示すように、第1表示フレームの表示開始時の階調(初期階調)を、入力フレームの階調データよりも低く変化させる。
【0060】
初期階調の変化量はどのようなものでも良いが、入力フレームの階調データが0の場合は、黒を表示するために変化量を0にして、第1表示フレーム、第2表示フレーム共に0階調を表示することが望ましい。また、入力フレームの階調データが液晶表示装置の最大階調(例えば、256階調の液晶表示装置であれば、255)の場合も、従来の液晶表示装置と同じ輝度を達成するために、変化量を0にして、第1表示フレーム、第2表示フレーム共に255階調を表示することが望ましい。
【0061】
図5は、初期階調の変化量を決定する手法の一例を説明する図である。図5の横軸は、入力フレームの階調データ、縦軸は、入力フレームの階調データに対する初期階調の変化量の絶対値を表している。図5では、入力フレームの階調データが127のときに変化量63とし、入力フレームの階調データが0の場合と、255の場合に変化量が0になるように変化量を線形に変化させている。本実施形態では図5のように線形的に初期階調を変化させる。
【0062】
また、静止画を表示する場合、図3に示すように、第2表示フレームの階調データを書込んだ後の到達階調が、初期階調と同じになる必要がある。これは、第2表示フレームの階調データの書込み後に初期階調と同じ階調に到達しない場合、入力映像信号の1/2倍のリフレッシュレートのフリッカ(ちらつき)が視認されるためである。本実施形態では、入力映像信号が60Hz場合なので、30Hzのフリッカが視認されてしまう。
【0063】
上記をまとめると、第1表示フレームと第2表示フレームの階調データは、以下の条件を満たすことが望ましい。
(A)第2表示フレームの階調データ書込み後の到達階調が初期階調に等しい。
(B)第1表示フレーム及び第2表示フレームを表示させた際の応答波形の積分値が、従来の60Hzのホールド型表示の液晶表示装置の応答波形の積分値と等しい。
【0064】
図6に、第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データを導出するフローチャートを示す。このフローチャートに従って、第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112を予め生成しておく。
【0065】
図6及び以下の説明において、LINは入力フレームの階調データであり、LIN IT(LIN)は図5の縦軸で表される変化量ΔL(LIN)変化させた初期階調であり、L1st(LIN)は第1表示フレームの階調データであり、L2nd(LIN)は第2表示フレームの階調データである。
【0066】
また、LENDは第2表示フレームの階調データL2nd(LIN)の書込み後の到達階調であり、T(LIN)はLINをホールド型表示の従来の液晶表示装置に表示した際の1フレーム期間の応答波形の積分値であり、t1stは第1表示フレームを表示させた際の1/2フレーム期間の応答波形の積分値であり、t2ndは第2表示フレームを表示させた際の1/2フレーム期間の応答波形の積分値であり、LMAXは液晶表示装置の最大階調(256階調の液晶表示装置であれば255)である。図7に上記の関係を図示する。
【0067】
以下、図6のフローチャートに沿って具体的な処理を説明する。
【0068】
(ステップS601)LINを0にする。すなわち、入力フレームの階調データが0の場合から、順次第1表示フレームと第2表示フレームとの階調データを計算していく。
【0069】
(ステップS602)LINIT(LIN)を、LINから△L(LIN)を減算した値にする。すなわち、初期階調を入力フレームの階調データよりも、ある量△Lだけ低い値に変化させる。
【0070】
(ステップS603)L1st(LIN)をLINITに設定。第1表示フレームの階調データを初期階調と等しくする。このステップはL1st(LIN)に関するループ処理の開始点である。L1st(LIN)をLINITから1ずつ大きくしながら最適値を求めていく。
【0071】
(ステップS604)L2nd(LIN)をLINITに設定。第2表示フレームの階調データを初期階調と等しくする。このステップはL2nd(LIN)に関するループ処理の開始点である。L2nd(LIN)をLINITから1ずつ小さくしながら最適値を求めていく。
【0072】
(ステップS605)LINITからLENDを求め、LINITと等しいかを判定する。LINITで表示している状態から1/120秒間隔でL1st(LIN)とL2nd(LIN)とを表示させた場合の到達階調LENDは、予め計測しておいた液晶表示部106の応答速度を用いて計算する。
【0073】
INITとLENDとが等しくない場合はステップS606の処理を行う。等しい場合は、L2nd(LIN)に関するループ処理を終了して、ステップS608の処理を行う。
【0074】
(ステップS606)L2nd(LIN)が0と等しいかを判定する。このステップはL2nd(LIN)に関するループ処理の終了条件を判定するものである。
【0075】
等しくない場合はループ処理を繰り返すためにステップS607の処理を行う。等しい場合はL2nd(LIN)に関するループ処理を完走したのでステップS609の処理を行う。
【0076】
(ステップS607)L2nd(LIN)に関するループ処理の更新を行う。具体的にはL2nd(LIN)から1を減算する。減算後、ステップS605の処理を行う。
【0077】
(ステップS608)ステップS605において、LINITとLENDとが等しいと判定された場合、まず、LINITの状態から第1表示フレームの階調データL1st(LIN)及び第2表示フレームの階調データL2nd(LIN)を書き込んだ場合の、応答波形の積分値の合計t1st+t2ndを求める。それから、LINで1フレーム期間表示させた場合の応答波形の積分値T(LIN)とt1st+t2ndとが等しいか判定する。
【0078】
T(LIN)とt1st+t2ndとが等しい場合はステップS612の処理を行い、等しくない場合はステップS609の処理を行う。
【0079】
(ステップS609)L1st(LIN)がLMAXと等しいかを判定する。このステップはL1st(LIN)に関するループ処理の終了条件を判定するものである。
【0080】
等しい場合はループを完走したのでステップS611の処理を行う。等しくない場合はステップS610の処理を行う。
【0081】
(ステップS610)L1st(LIN)に関するループ処理の更新を行う。具体的にはL2nd(LIN)に1を加算する。加算後、ステップS604の処理を行う。
【0082】
(ステップS611)△L(LIN)から1を減算し、LINIT(LIN)に1を加算する。算出後、ステップS603の処理を行う。
【0083】
(ステップS612)LINがLMAXと等しいかの判定を行う。このステップは、ステップS601から始まるループの終了判定に当たる。
【0084】
等しくなければステップS613の処理を行い、等しければ処理を終了する。
【0085】
(ステップS613)LINに1を加算する。加算後、ステップS602の処理を行う。
【0086】
以上に説明した図6のフローチャートに基づき、LIN=0からLMAXまでのそれぞれの場合についての第1表示フレームの書込み階調データL1st(LIN)、第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LIN)及び初期階調LINIT(LIN)を求める。前述したように、ここで求まる第1表示フレームの書込み階調L1s t(LIN)及び第2表示フレームの書込み階調L2nd(LIN)は、変換テーブル102が記憶する各々のLUTの対角成分(入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい場合)である。尚、初期階調LINIT(LIN)は、後述する(2)の処理において用いる。
【0087】
尚、図6では、条件分岐の際に等号(=)を用いて「等しい」と表現しているが、本実施形態では「厳密に等しい」ことまでは要求しない。ほぼ等しい、すなわち、ある誤差範囲内に収まっていれば良いものとする。階調データは離散的な値であるため、階調データが等しくても関連するパラメータの全てが厳密に等しくなるとは限らないためである。
【0088】
ステップS611でLINIT(LIN)に1を足す処理を行っている。この処理は、動画に比べてガンマ特性の乱れが非常に視認されやすい静止画において、ガンマ特性を確実に維持するためのものである。応答波形の積分値が、従来の60Hzホールド型表示時の1フレーム期間のものと異なる場合、ガンマ特性が乱れてしまう。
【0089】
本実施形態では、ステップS602で設定したLINIT(LIN)ではガンマ特性が乱れてしまう場合は、LINIT(LIN)を変えることで乱れを抑える。尚、逆に適切なΔL(LIN)を設定して、LINIT(LIN)を変えないようにしても構わない。
【0090】
(2)入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合についてのLUTの導出。
【0091】
「入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合」とは、変化がある画像、例えば動画像(変化があるもの)、を表示している場合にあたる。
【0092】
図9は、入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合における、1フレーム期間の応答波形の一例である。初期階調904の状態から第1表示フレーム及び第2表示フレームを書き込むと、到達階調905に到達する。
【0093】
入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合は、到達階調905を入力フレームの階調データ903から「ある階調」分変化させた値LINIT(LIN)にさせるようにする。これは、遅延フレームの階調データがどのようなものであっても、入力フレームの階調データが同じであれば、到達階調905を常に同じ値にさせるということである。
【0094】
このようにすれば、第1表示フレームの書込み階調データ及び第2表示フレームの書込み階調データを求めるためのLUTを一通りに決定できる。
【0095】
もし、現在の入力フレームの階調データから到達階調905を一意に定められない場合、次の入力フレームに対する第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データは、次の入力フレームの階調データと次の遅延フレームの階調データ(現在の入力フレームの階調データ)のみで決定することが極めて困難になる。
【0096】
例えば、あるフレーム期間Aとあるフレーム期間Bとで入力フレームの階調データが同じ値であるが、到達階調905が異なるとする。この場合、その次のフレーム期間A+1及びB+1での初期階調が異なることになる。
【0097】
ここで、フレーム期間A+1及びB+1において全く同じ階調データを持つ入力フレームが入力されたとする。すると、それぞれのフレーム期間で表示階調のズレがないように第1表示フレームと第2表示フレームとを表示させるには、それぞれのフレーム期間に適した異なる第1表示フレーム及び第2表示フレームを用意する必要がある。
【0098】
フレーム期間A+1及びB+1で、同じ第1表示フレーム及び第2表示フレームを無理矢理表示させても、応答波形及び応答波形の積分値が異なる値になる。従って、表示階調のズレ(ガンマ特性の乱れ)が生じる。
【0099】
数フレーム前からの階調データの変化を履歴として参照する手段も考えられるが、参照するフレーム数が多くなるほど、フレームを保持するためのメモリや第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データを保持するLUTのサイズが増大するという問題が生じる。
【0100】
そのため、図10に示すように、第2表示フレームの階調データを書込み後の到達階調1003が、初期階調1001の値によらず常に同じ値になるようにする必要がある。そのためには、到達階調1003は入力フレームの階調データから決定することができるようにするのが良い。
【0101】
そうすれば、次の入力フレームの第1表示フレーム及び第2表示フレームの階調データは、次の入力フレームの階調データと次の遅延フレームの階調データ(現在の入力フレームの階調データ)から求めることが可能となる。
【0102】
上記条件を満たした上で、上記(1)と同様に、図9の第1表示フレーム及び第2表示フレームの階調データの書込んだ際の応答波形の1フレーム期間の積分値が、入力フレームの階調データが従来の液晶表示装置に表示された場合の応答波形の積分値に等しくなるように第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データを決定する。
【0103】
上記をまとめると、第1表示フレームの階調データと第2表示フレームの階調データは、以下の条件を満たすことが望ましい。
(A)第2表示フレームの階調データ書込み後の到達階調が、現在の入力フレームの階調データLINに対する上記(1)で求めた初期階調LINIT(LIN)に等しい。
(B)第1表示フレームの階調データと第2表示フレームの階調データを書き込んだ場合における応答波形の1フレーム期間の積分値と、従来の60Hzのホールド型表示の液晶表示装置に入力フレームの階調データを書き込んだ場合における応答波形の積分値とが等しい。
【0104】
現在の入力フレームの階調データから到達階調が一意に決まっていなければ、次のフレーム期間の第1表示フレームの書込み階調データと第2表示フレームの書込み階調データとを決定することができない。よって、条件(A)は必須である。
【0105】
ただし、第1表示フレームの階調データと第2表示フレームの階調データとを両方共0もしくは255にして書込みを行っても、所定の階調(現在の入力フレームの階調データLINに対する上記(1)で求めた初期階調LINIT(LIN))に到達できない場合は、第1表示フレームの階調データと第2表示フレームの階調データとを、0階調もしくは255階調に設定する。
【0106】
条件(B)では「応答波形の積分値が等しい」と記述したが、動画表示時のガンマ特性の乱れは静止画表示時に比べ視認されにくいので、厳密に等しくなくても良い。本実施形態では、(A)の条件を満たした上で、「第1表示フレームの階調データと第2表示フレームの階調データとを書き込んだ場合における応答波形の1フレーム期間の積分値と、現在の入力フレームの階調データをそのまま書き込んだ場合における応答波形の積分値との絶対値差分が最小である」という条件で実装する。尚、「絶対値差分」に限らず「差の二乗」でも構わない。
【0107】
上述の条件(A)(B)両方を満たす、L1st、L2ndをそれぞれ第1表示フレーム、第2表示フレームの書込み階調データとする。
【0108】
図11は第1表示フレーム、第2表示フレームの階調データを導出するフローチャートである。ここで、LDは遅延フレームの階調データ、L1st(LD, LIN)は遅延フレームの階調データがLD、入力フレームの階調データがLINの時の第1表示フレームの書込み階調データ、L2nd(LD, LIN)は遅延フレームの階調データがLD、入力フレームの階調データがLINの時の第2表示フレームの書込み階調データ、t(L1st, L2nd)は第1表示フレームと第2表示フレームの表示波形による1フレーム期間の積分強度を表す。以下にフローチャートの動作を説明する。
【0109】
(ステップS1101)LDを0に設定する。このステップは遅延フレームの階調データLDに関するループ処理の開始点である。
【0110】
(ステップS1102)LINを0に設定する。このステップは入力フレームの階調データLINに関するループ処理の開始点である。
【0111】
(ステップS1103)LDとLINとが等しいか否かの判定を行う。等しくなければステップS1104の処理を行う。等しければステップS1118の処理を行う。
【0112】
尚、等しい場合は、前のフレーム期間と現在のフレーム期間とで入力フレームの階調データに変化がない場合にあたるので、既に前述(1)の場合で求めてある。
【0113】
(ステップS1104)上述(1)の場合、すなわち入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい場合、について求めた初期階調に基づき、LINIT(LD)、LINIT(LIN)を設定する。
【0114】
(ステップS1105)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)と第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)とを0に設定する。
【0115】
(ステップS1106)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)及び第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)が0の時の到達階調LENDを求める。そして、LENDがLINIT(LIN)より大きければステップS1117の処理を行う。LENDがLINIT(LIN)より大きくなければステップS1107の処理を行う。
【0116】
本実施形態では、第1表示フレーム、第2表示フレーム共に0階調を書き込んでも所定の初期階調LINIT(LIN)に到達できない場合に、第1表示フレーム、第2表示フレーム共に0階調に設定する。このステップの処理は、到達可能かを判定するための処理である
(ステップS1107)第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)を0に設定する。
【0117】
(ステップS1108)LENDがLINIT(LIN)と等しいかの判定を行う。
【0118】
等しければS1114の処理を行う。等しくなければ、ステップS1109の処理を行う。
【0119】
本実施形態では、第1表示フレーム、第2表示フレーム共にLMAX階調を書き込んでも所定の初期階調LINIT(LIN)に到達できない場合に、第1表示フレーム、第2表示フレーム共に書込み階調データをLMAXに設定する。ステップS1109、S1111、S1112の一連のステップは、到達可能か否かを判定するための処理である。
【0120】
(ステップS1109)第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)が最大階調LMAXと等しいかの判定を行う。
【0121】
等しくなければステップS1110の処理を行う。等しければステップS1111の処理を行う。
【0122】
(ステップS1110)第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD,LIN)に1を足してステップS1108の処理を行う。
【0123】
(ステップS1111)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)が最大階調LMAXと等しいかの判定を行う。
【0124】
等しくなければステップS1113の処理を行う。等しければステップS1112の処理を行う。
【0125】
(ステップS1112)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)と第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)との両方をLMAXに決定し、ステップS1118の処理を行う。
【0126】
(ステップS1113)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)に1を足してステップS1107の処理を行う。
【0127】
(ステップS1114)予め求めておいた液晶の応答速度とLINIT(LD)とを用いて、L1st(LIN)並びにL2nd(LIN)を書込んだ際の応答波形t1st、t2ndを求め、その和にあたるt(L1st, L2nd)を求める。
【0128】
(ステップS1115)第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)がLMAXと等しいかの判定を行う。
【0129】
等しくなければステップS1113の処理を行う。等しければ、ステップS1116の処理を行う。
【0130】
(ステップS1116)これまでに求めたL1stとL2ndの様々な組み合わせについて、t(L1st, L2nd)とT(LIN)との絶対値差分を求め、絶対値差分が最小となるときのL1stとL2ndとをL1st(LD, LIN)、L2nd(LD, LIN)に決定する。そして、ステップ1118の処理を行う。
【0131】
(ステップS1117)L1st(LD, LIN)及びL2nd(LD, LIN)を0に決定する。そして、ステップS1118の処理を行う。
【0132】
(ステップS1118)LINがLMAXより小さい(未満)か判定する。このステップは、LINに関するループ処理の継続判定を行うステップである。
【0133】
小さくなければステップS1120の処理を行う。小さければステップS1119の処理を行う。
【0134】
(ステップS1119)LINに1を足してステップS1103の処理を行う。
【0135】
(ステップS1120)LDがLMAXより小さいか判定する。このステップは、LDに関するループ処理の継続判定を行うステップである。
【0136】
小さくなければ処理を終了する。小さければステップS1121の処理を行う。
【0137】
(ステップS1121)LDに1を足してステップS1102の処理を行う。
【0138】
以上に説明した図11のフローチャートに基づいて、予めLIN及びLDが0〜LMAXの範囲で変化したそれぞれの場合における、第1表示フレームの書込み階調データL1st(LD, LIN)と第2表示フレームの書込み階調データL2nd(LD, LIN)とを求める。
【0139】
ここで求めたL1st(LD, LIN)は、第1表示フレーム生成用LUT111のマトリックスにおいて、行方向がLD、列方向がLINとなる地点に保持される。同様にして、L2nd(LD, LIN)は第2表示フレーム生成用LUT112に保持される。
【0140】
ここで求めたL1st(LD, LIN)と(1)で求めたL1st(LIN)と合わせて、第1表示フレーム生成用LUT111が完成する。第2表示フレーム生成用LUT112についても同様で、ここで求めたL2nd(LD, LIN)と(1)で求めたL2nd(LIN)とを合わせて、第2表示フレーム生成用LUT112が完成する。
【0141】
前述したように、L1st(LIN)、L2nd(LIN)は、LD=LIN(入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい)の場合である。よって、LUTのマトリックスにおいて、LDとLINが等しい点、すなわち対角成分、に保持される。
【0142】
上記(1)(2)の処理を通じて生成され、マトリックス状に保持されている階調データのLUTを、アドレス信号としてLD, LINを用いて参照することにより、L1st(LD, LIN)、L2nd(LD, LIN)を決定することができる。
【0143】
(変形例1)本実施形態では、第1表示フレームが輝度の高い表示フレームであり、第2表示フレームが輝度の低い表示フレームである。これとは逆に、第1表示フレームが輝度の低い表示フレームであり、第2表示フレームが輝度の高い表示フレームであっても良い。
【0144】
この場合、図4に示すように、入力フレームの階調データに対し所定の階調分、初期階調を高く変換する必要がある。また、図8は、本変形例用の第1表示フレーム生成用LUT並びに第2表示フレーム生成用LUTを求める処理を説明するフローチャートである。
【0145】
(変形例2)本実施形態では、表示フレームが2枚の場合について説明したが、表示フレームが3枚以上の場合でも同様にして表示フレーム生成用LUTを求めればよい。
【0146】
2枚の場合と同様にして、下記の2段階で処理を行う。
(1)入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しい場合における、複数の表示フレームの階調データの導出。
(2)入力フレームの階調データと遅延フレームの階調データとが等しくない場合における、複数の表示フレームの階調データの導出。
【0147】
(1)の処理では、下記の2条件を満たすように表示フレーム生成用LUTの対角成分を求める。
(A)最後の表示フレームの階調データ書込み後の到達階調が初期階調に等しい。
(B)入力映像の1フレーム期間に全ての表示フレームを表示させた場合と入力映像の1フレーム期間に入力フレームを表示させた場合との、応答波形の入力映像の1フレーム期間の積分値の絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる。
【0148】
(2)の処理では、下記の2条件を満たすように表示フレーム生成用LUTの残りの成分を求める。
(A)最後の表示フレームの階調データ書込み後の到達階調が、現在の入力フレームの階調データLINに対する上記(1)で求めた初期階調LINIT(LIN)に等しい。
(B)入力映像の1フレーム期間に全ての表示フレームを表示させた場合と入力映像の1フレーム期間に入力フレームを表示させた場合との、応答波形の入力映像の1フレーム期間の積分値の絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる。
【0149】
生成した複数の表示フレームを表示する順番は、表示フレームの輝度の極大が入力映像の1フレーム期間で1回だけになるようにすると良い。入力映像の1フレーム期間に極大が複数回あると、動画を表示させた際に視聴者が画像のボケを認識する可能性がある。
【0150】
例えば、複数の表示フレームを表示する順番を輝度の高い順若しくは低い順にすると良い。あるいは、入力映像の1フレーム期間で輝度が最も高い表示フレームを境に、前半は輝度が徐々に高くなる順に表示フレームを表示し、後半は輝度が徐々に低くなる順に表示フレームを表示しても良い。
【0151】
(本実施形態の効果)以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置では、入力フレームのフレームレートの2倍のレートで明るい表示フレームと暗い表示フレームとを生成して1フレーム期間内に表示している。これにより、特に通常の自然動画像に多く含まれている中間調の階調の変化に対して、表示される動画像の画質を改善することが可能となる。
【0152】
また、本実施形態の液晶表示装置では、表示フレームを生成する際に1フレーム期間に亘る応答波形の積分値が、従来のホールド型の液晶表示装置における応答波形の積分値とほぼ等しくなるように生成しているので、輝度やコントラストの低下を抑えることが可能である。
【0153】
(第2の実施形態)以下、図面を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。
【0154】
図12は本実施形態の液晶表示装置の構成を説明する図である。本実施形態の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるが、本実施形態では、シーンチェンジ検出部1201を備え、シーンチェンジ検出部の情報に基づいて第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データを可変とする点で第1の実施形態と異なる。
【0155】
さらに、変換テーブル102は、第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112に加えて、第1の実施形態で述べた初期階調LINIT(LIN)も保持している。
【0156】
シーンチェンジ検出部1201とには、入力フレームと遅延フレームが入力される。シーンチェンジ検出部1201では、入力フレームがシーンチェンジであるかを検出し、シーンチェンジの有無をシーンチェンジ検出信号として表示フレーム生成部103に通知する。
【0157】
本実施形態で用いるシーン検出手法は、入力映像と1フレーム期間遅延されたフレームとの絶対値差分和を求め、絶対値差分和が閾値より大きい場合をシーンチェンジとみなす。閾値は一定でも良いし、前にシーンチェンジ発生してからの経過時間に応じて値を変える(例えば、ある水準まで低くする)ようにしても良い。
【0158】
表示フレーム生成部103は、第1の実施形態と同様にして、入力フレームと遅延フレームとの階調データをアドレス信号として、第1表示フレーム生成用LUT111と第2表示フレーム生成用LUT112とを参照して表示フレームを生成する。
【0159】
ただし、シーンチェンジ検出部1201からシーンチェンジが検出された旨の通知がある場合は、変換テーブル102が保持している初期階調LINIT(LIN)を参照する。そして、第1表示フレームの階調データ及び第2表示フレームの階調データを、初期階調LINIT(LIN)とする。
【0160】
上述のようにして生成された第1表示フレーム及び第2表示フレームは、第1の実施形態と同様の動作で、表示制御部105を介して液晶表示部106に表示される。
【0161】
本実施形態の液晶表示装置は第1の実施形態の液晶表示装置と同様、第2表示フレームの階調データ書込み後の到達階調が、入力フレームの階調データにより決定される初期階調LINIT(LIN)となるよう、第1表示フレーム及び第2表示フレームの書込み階調を決定している。
【0162】
しかし、長時間駆動した場合、周辺の温度等の影響により液晶の応答特性が変化し、上記関係が少しずつ誤差を含んでくることが考えられる。すなわち、長時間駆動し続けた場合、表示画像のガンマ特性が乱れる可能性がある。
【0163】
そこで、本実施形態では、シーンチェンジが検出された場合に、第1表示フレーム及び第2表示フレームに初期階調LINIT(LIN)を書き込んで蓄積された誤差をリセットするよう動作させている。このような動作により、長時間駆動した場合に発生する表示画像のガンマ特性が乱れを抑制することができる。
【0164】
一般に、視聴者は、シーンチェンジ後の数フレームの画像を認識するのが極めて困難であるため、上記のように表示を行っても、視聴者に認識される画像の画質に及ぼす影響は問題とはならない。
【0165】
通常、第1表示フレーム及び第2表示フレームの階調データを初期階調LINIT(LIN)にセットする期間は、1フレーム期間で十分である。しかし、液晶の応答速度が遅い場合は、1フレーム期間では応答が十分完了せずリセットの効果が十分得られないことがある。
【0166】
このような場合、複数フレーム(通常2〜3フレーム)期間に亘って、第1表示フレーム及び第2表示フレームの階調データを、シーンチェンジが検出された入力フレームに対する初期階調LINIT(LIN)にセットする。すなわち、リセットが行われている期間は、入力フレームによらず、常に一定の階調データが表示される。
【0167】
(本実施形態の効果)以上述べたように、本実施形態の液晶表示装置は、長時間駆動した場合に発生するガンマ特性の乱れを抑制することが可能となる。
【0168】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶ディスプレイに表示される動画像の画質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の液晶表示装置の構成を説明する図。
【図2】 変換テーブル102が保持する第1表示フレーム生成用LUT111のデータの一例。
【図3】 第1の実施形態の液晶表示装置の応答波形を説明する図。
【図4】 第1の実施形態の変形例の液晶表示装置の応答波形を説明する図。
【図5】 第1の実施形態の液晶表示装置の入力フレームの階調データと変化量との関係を説明する図。
【図6】 第1の実施形態の液晶表示装置で用いる第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112を算出する処理を説明するフローチャート。
【図7】 図6中に記載された量(LIN等)の関係を説明する図。
【図8】 第1の実施形態の変形例の液晶表示装置で用いる第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112を算出する処理を説明するフローチャート。
【図9】 第1の実施形態の変形例の液晶表示装置の応答波形を説明する図。
【図10】 第1の実施形態の変形例の液晶表示装置の応答波形を説明する図。
【図11】 第1の実施形態の液晶表示装置で用いる第1表示フレーム生成用LUT111及び第2表示フレーム生成用LUT112を算出する処理を説明するフローチャート。
【図12】 第2の実施形態の液晶表示装置の構成を説明する図。
【符号の説明】
100 入力部
101 フレームメモリ
102 変換テーブル
103 表示フレーム生成部
104 フレームメモリ
105 表示制御部
106 液晶表示部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for displaying an image on a liquid crystal display device and a liquid crystal display device using the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the performance of liquid crystal display devices has been improved, and it has begun to spread to the television field where cathode ray tubes (hereinafter referred to as CRT) have been mainstream.
[0003]
However, the liquid crystal display device has a problem that when a moving image is displayed, the image is blurred. This problem occurs because the time axis characteristics of the image display method are different between the liquid crystal display device and the CRT. The cause of this problem will be briefly described below.
[0004]
A liquid crystal display device using a transistor as a display / non-display selection switch for each pixel is a display device that employs a display method (hereinafter, hold-type display) in which a displayed image is held for one frame period. On the other hand, the CRT is a display device that employs a display method (hereinafter referred to as impulse type display) in which each pixel is darkened after being lit for a certain time.
[0005]
In the hold-type display, the same image is displayed after each frame of the moving image is displayed until the next frame is displayed. From the time frame A in the moving image is displayed until the next frame A + 1 is displayed (between frames), the same image as frame A is displayed. When the moving object M is shown in the moving image, the moving object M is stationary until the frame A + 1 is displayed after the frame A is displayed on the screen. When the frame A + 1 is displayed, the moving object M moves discontinuously.
[0006]
On the other hand, when the observer is paying attention to the moving object M and observes the moving object M (when the eye movement of the observer is a follower movement), the observer moves the eyeball continuously and smoothly unconsciously. Try to follow the moving object M.
[0007]
Then, a difference arises between the motion of the moving body M on the screen and the motion of the moving body M assumed by the observer. Due to this difference, an image shifted according to the speed of the moving object M is presented on the retina of the observer. Since the observer perceives a shifted image in which the shifted images are superimposed, the viewer feels that the moving image is blurred.
[0008]
The faster the moving image moves, the greater the deviation of the image presented on the viewer's retina, and the viewer will receive a more blurred impression.
[0009]
Such “blur” does not occur in the case of the impulse display. This is because in the case of the impulse-type display, black is displayed between the frames of the moving image (for example, between the above-described frame A and frame A + 1).
[0010]
Since black is displayed between the frames, even when the observer moves the eyeball and smoothly follows the moving object, the observer cannot see the image except for the moment when the image is displayed. Since the observer recognizes one frame of the moving image as an independent image, the image presented on the retina is not shifted.
[0011]
In order to solve the above-described problem in a display device that performs hold-type display, a method of displaying “black” by some means after displaying a frame has been proposed (for example, Patent Document 1).
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-11-109921
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In Patent Document 1, the above-described problem is addressed by intentionally setting the liquid crystal screen between frames to “black”. However, the contrast is halved by the black display. The power consumption of the backlight that is lit even during the black display period is wasted.
[0014]
As another method, a method of blinking the backlight has been proposed. However, the backlight emission timing is not desired after the response of the liquid crystal is completed. If a liquid crystal material with a relatively low response speed is used, the scanning time is shortened or the light emission period is shortened. Improvement is required. However, the former has a problem that the load on the circuit becomes large, and the latter has a problem that sufficient luminance cannot be obtained.
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a liquid crystal display method capable of improving the image quality of a moving image displayed on a liquid crystal display.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device of the present invention includes (A) an input unit that sequentially inputs each frame of an input video as an input frame, and (B) a delay obtained by delaying the input frame by one frame period of the input video. A delay frame generation unit for generating a frame; and (C) conversion data representing the relationship between the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame and the gradation data of two display frames to be actually displayed. A converted data storage unit, (D) a display frame generating unit that generates a first display frame and a second display frame using the input frame, the delay frame, and the converted data; A frame memory for storing the first display frame and the second display frame; and (F) the first display frame and the second display frame are stored in the frame memory. And (G) a liquid crystal display unit for displaying the first display frame and the second display frame output from the display control unit. And comprising.
[0017]
Note that one frame period of an input video is a time interval from the input of a certain input frame to the input of the next input frame.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
(Outline) The liquid crystal display device of the present embodiment generates two display frames per frame from each frame (input frame) of an image in a video signal, and displays the generated display frames on a liquid crystal screen. is there. The image in the video signal may be either a still image or a moving image.
[0020]
The present liquid crystal device generates two display frames having different luminances based on pixel information of the input frame N and the previous input frame N-1. These two display frames are alternately displayed on the liquid crystal screen within one frame period. Note that one frame period is the time from when a certain input frame is input until the next input frame is input, that is, the time interval between input frames.
[0021]
When these two display frames are generated, the value obtained by integrating the change in gradation (display gradation) based on the response of the liquid crystal when they are actually displayed on the liquid crystal display device over one frame period is The input frame N is set to be the same as the integral value of the display gradation when the input frame N is displayed for one frame period.
[0022]
With such a display method, the present liquid crystal device can suppress blurring of an image that is easily perceived by a viewer when displaying a moving image without reducing luminance or contrast.
[0023]
(Schematic Configuration) FIG. 1 shows a configuration diagram of the liquid crystal display device of this embodiment. The liquid crystal display device of the present embodiment generates an input unit 100 that sequentially inputs an input frame of an input video signal, a frame memory 101 that holds the input frame for one frame period, and a first display frame and a second display frame. The conversion table 102 is provided.
[0024]
A display frame generation unit 103 that generates a first display frame and a second display frame by referring to the conversion table 102 using an input frame and a delay frame obtained by delaying the input frame by one frame period in the frame memory 101; A frame memory 104 that holds the first display frame and the second display frame for one frame period.
[0025]
Further, the display control unit 105 that alternately outputs the first display frame and the second display frame read from the display frame memory 104 at a refresh rate twice as high as the input video signal, and the display control unit 105 And a liquid crystal display unit 106 for displaying a display frame.
[0026]
In this embodiment, it is assumed that the refresh rate of the input video signal is 60 Hz.
[0027]
Hereinafter, each part will be described.
[0028]
(Input unit 100) The input unit 100 sequentially inputs input frames.
[0029]
(Frame Memory 101) The frame memory 101 holds an input frame in a frame unit for one frame period, and outputs it as a delay frame to the display frame generation unit 103.
[0030]
(Conversion Table 102) The conversion table 102 is a ROM (Read Only Memory) that stores a gradation data conversion LUT (Look Up Table) used when generating the first and second display frames. The conversion table 102 stores two types, a first display frame generation LUT 111 and a second display frame generation LUT 112.
[0031]
FIG. 2 is an example of the first display frame generation LUT 111 in the conversion table 102. The first display frame generation LUT 111 of this embodiment is a matrix-like LUT, the column direction corresponds to the gradation data of the pixels of the input frame, and the row direction corresponds to the gradation data of the pixels of the delay frame.
[0032]
The gradation data of each pixel of the first display frame is obtained by referring to the first display frame generation LUT 111 using the gradation data of the pixel of the input frame and the gradation data of the pixel of the delay frame as address information. .
[0033]
FIG. 2 shows an example of a method for referring to the first display frame generation LUT 111. When the gradation data of a certain pixel is 120 for the input frame and 15 for the delay frame, the first display frame generation LUT 111 has 120 columns of gradation data of the input frame and gradation data of the delay frame. “180” corresponding to the intersection with 15 columns is the gradation data in the first display frame of the pixel.
[0034]
In this embodiment, the conversion table 102 uses a ROM, but other storage media such as a RAM (Random Access Memory) may be used. In addition, the conversion LUT stored in the ROM is held in a matrix form, and the display frame gradation data corresponding to the input address signal (that is, the frame gradation data) is read. If possible, it may be held one-dimensionally, for example. In addition, the LUT does not need to store the converted gradation data for all the gradation data. For example, the LUT holds discrete converted gradation data every four gradations for the gradation data of the input frame and the delay frame. In addition, the truncated gradation data can be supplemented by linear interpolation or the like. By doing so, it is possible to reduce the size of the LUT.
[0035]
(Display Frame Generation Unit 103) The display frame generation unit 103 generates a first display frame and a second display frame with reference to the conversion table 102 using an input frame and a delay frame.
[0036]
The display frame generation unit 103 is realized as a gate array that inputs gradation data of an input frame and gradation data of a delay frame. In the gate array, the gradation data of the input frame and the delayed frame gradation data are output to the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 of the conversion table 102 as address signals for each RGB sub-pixel. .
[0037]
For example, when each sub-pixel of the input frame is represented by 8-bit gradation data, this address signal is a 16-bit signal that is a combination of the 8-bit input frame and the 8-bit delay frame. Based on this address signal, the gradation data of each pixel in each display frame is read from the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 as described above.
[0038]
The grayscale data in the first display frame and the second display frame read from the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 is output to the frame memory 104 via the gate array.
[0039]
(Frame Memory 104) The frame memory 104 stores the first display frame and the second display frame generated by the display frame generation unit 103.
[0040]
The display frame read from the display control unit 105 may be deleted from the frame memory 104.
[0041]
(Display Control Unit 105) The display control unit 105 reads the first display frame and the second display frame from the frame memory 104, and alternately doubles the input video signal in the order of the first display frame and the second display frame. Is output to the liquid crystal display unit 106 at the refresh rate.
[0042]
The display control unit 105 starts outputting the second display frame when 0.5 frame period has elapsed since the output of the first display frame was started. Then, when the 0.5 frame period has elapsed since the start of output of the second display frame, output of the next first display frame is started. That is, the first display frame and the second display frame are called from the frame memory at a speed twice the timing of the input video signal.
[0043]
The display control unit 105 also outputs control signals such as a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal for controlling the liquid crystal display unit 106.
[0044]
In this embodiment, since the refresh rate of the input video signal is 60 Hz, the display control unit 105 outputs a control signal so that the liquid crystal display unit 106 can display a display frame at a refresh rate of 120 Hz.
[0045]
(Liquid Crystal Display Unit 106) The liquid crystal display unit 106 sequentially displays each display frame on the liquid crystal screen based on the display frame and various control signals output from the display control unit 105.
[0046]
(LUT stored in conversion table 102) Hereinafter, the first display frame generation LUT and the second display frame generation LUT held in the ROM will be described.
[0047]
The liquid crystal display device according to the present embodiment divides one frame period for displaying one input frame into two, and alternately displays two display frames, a display frame with a high luminance and a display frame with a low luminance. Either the first display frame or the second display frame may be a display frame with high luminance. In the present embodiment, the first display frame is a display frame with high luminance, and the second display frame. Is a display frame with low luminance.
[0048]
Therefore, the first display frame generation LUT 111 is an LUT that holds gradation data with relatively high luminance for generating a display frame with high luminance. The second display frame generation LUT 112 has a display frame with low luminance. This is an LUT holding gradation data with relatively low luminance for generation.
[0049]
The gradation data held by these LUTs is roughly determined in advance (for example, at the time of manufacturing the liquid crystal display device) by the following two-stage algorithm.
(1) Derivation of gradation data of the first display frame and gradation data of the second display frame when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are equal.
(2) Derivation of gradation data of the first display frame and gradation data of the second display frame when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal.
[0050]
First, in (1), diagonal components of the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 are obtained. Then, in (2), the remaining components are obtained. Details of each will be described below.
[0051]
(1) LUT derivation when the gradation data of the input frame is equal to the gradation data of the delay frame.
[0052]
“When the input frame grayscale data and the delayed frame grayscale data are equal” corresponds to a case where an image having no change, for example, a still image is displayed.
[0053]
In this case, in a liquid crystal display device that alternately displays a display frame with a high luminance and a display frame with a low luminance as in the liquid crystal display device of this embodiment, gradation data to be displayed by a method different from that of a conventional liquid crystal display device is used. It is necessary to decide.
[0054]
The integral value of one frame period based on the liquid crystal response of the gradation data (hereinafter referred to as display gradation) of the first display frame and the second display frame actually displayed on the screen is the same as that of the conventional hold type display device. It should just become. This is because if the integral value of the display gradation in one frame period is different from the conventional one, the person viewing the screen recognizes that the gamma characteristic of the video is different from the conventional one, but if the integral value is the same This is because it is recognized that the gamma characteristics are the same.
[0055]
In the present embodiment, considering the response characteristics of the liquid crystal, the first display frame and the second display frame are based on the integral value of one frame period of the gradation actually displayed on the screen (hereinafter referred to as display gradation). Determine key data.
[0056]
FIG. 3 shows the response waveform of each display device when the same still image video signal is input to each of the conventional hold type display device and the liquid crystal display device of this embodiment, that is, the time change of the display gradation. FIG.
[0057]
In FIG. 3, the vertical axis represents gradation and the horizontal axis represents time, and shows a response waveform in one frame period (1/60 seconds). The response waveform 301 is that of the liquid crystal display device of the present embodiment, and the response waveform 302 is that of a conventional hold type display device. Here, as a conventional hold display device, a system that displays the same image for one frame period is taken up.
[0058]
In the conventional hold-type display device, as shown by the response waveform 302 in FIG. 3, the display gradation is maintained equal to the gradation data of the input frame over one frame period.
[0059]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, for example, a first display frame having a high luminance is displayed in the first half of one frame period and a second display frame having a low luminance is displayed in the second half of one frame period, as in a response waveform 301 of FIG. indicate. When displaying the first and second display frames, the integral value of one frame period of the response waveform is the same as the integral value of one frame period of the response waveform at the time of display on the conventional hold type display device. Like that. Further, in order to display a high-luminance display frame on the first display frame and a low-luminance display frame on the second display frame, as shown in FIG. 3, the gradation at the start of display of the first display frame is displayed. (Initial gradation) is changed to be lower than the gradation data of the input frame.
[0060]
Any amount of change in the initial gradation may be used. However, when the gradation data of the input frame is 0, the change amount is set to 0 to display black, and both the first display frame and the second display frame are displayed. It is desirable to display 0 gradation. In order to achieve the same luminance as the conventional liquid crystal display device even when the gradation data of the input frame is the maximum gradation of the liquid crystal display device (for example, 255 for a liquid crystal display device of 256 gradations), It is desirable to set the change amount to 0 and display 255 gradations in both the first display frame and the second display frame.
[0061]
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method for determining the amount of change in the initial gradation. The horizontal axis in FIG. 5 represents the gradation data of the input frame, and the vertical axis represents the absolute value of the change amount of the initial gradation with respect to the gradation data of the input frame. In FIG. 5, the change amount is changed linearly so that the change amount is 63 when the gradation data of the input frame is 127, and the change amount is 0 when the gradation data of the input frame is 0 and 255. I am letting. In this embodiment, the initial gradation is changed linearly as shown in FIG.
[0062]
Further, when displaying a still image, as shown in FIG. 3, the reached gradation after the gradation data of the second display frame is written needs to be the same as the initial gradation. This is because when the gradation data of the second display frame is not written and the same gradation as the initial gradation is not reached, a flicker with a refresh rate that is ½ times the input video signal is visually recognized. In this embodiment, since the input video signal is 60 Hz, 30 Hz flicker is visually recognized.
[0063]
In summary, the gradation data of the first display frame and the second display frame preferably satisfy the following conditions.
(A) The reached gradation after the gradation data is written in the second display frame is equal to the initial gradation.
(B) The integrated value of the response waveform when displaying the first display frame and the second display frame is equal to the integrated value of the response waveform of the conventional 60 Hz hold-type display liquid crystal display device.
[0064]
FIG. 6 shows a flowchart for deriving the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame. In accordance with this flowchart, the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 are generated in advance.
[0065]
In FIG. 6 and the following description, LINIs the gradation data of the input frame, LIN IT(LIN) Is the amount of change ΔL (L represented by the vertical axis in FIG.IN) The changed initial gradation, L1st(LIN) Is the gradation data of the first display frame, L2nd(LIN) Is the gradation data of the second display frame.
[0066]
LENDIs the gradation data L of the second display frame2nd(LIN) Is the reached gradation after writing, and T (LIN) Is LINIs the integrated value of the response waveform in one frame period when the image is displayed on the conventional liquid crystal display device of the hold type display, and t1stIs the integral value of the response waveform during the 1/2 frame period when the first display frame is displayed, and t2ndIs the integral value of the response waveform during the 1/2 frame period when the second display frame is displayed, and LMAXIs the maximum gradation of a liquid crystal display device (255 for a liquid crystal display device of 256 gradations). FIG. 7 illustrates the above relationship.
[0067]
Hereinafter, specific processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0068]
(Step S601) LINSet to 0. That is, the gradation data of the first display frame and the second display frame are sequentially calculated from the case where the gradation data of the input frame is 0.
[0069]
(Step S602) LINIT(LIN), LINTo △ L (LIN) Is subtracted. That is, the initial gradation is changed to a value lower by a certain amount ΔL than the gradation data of the input frame.
[0070]
(Step S603) L1st(LIN) LINITSet to. The gradation data of the first display frame is made equal to the initial gradation. This step is L1st(LIN) Is the starting point of the loop processing. L1st(LIN) LINITThe optimum value is obtained while increasing by one.
[0071]
(Step S604) L2nd(LIN) LINITSet to. The gradation data of the second display frame is made equal to the initial gradation. This step is L2nd(LIN) Is the starting point of the loop processing. L2nd(LIN) LINITThe optimum value is obtained while reducing the value one by one.
[0072]
(Step S605) LINITTo LENDLINITIs equal to. LINITL at an interval of 1/120 second from the state displayed at1st(LIN) And L2nd(LIN) And the reached gradation LENDIs calculated using the response speed of the liquid crystal display unit 106 measured in advance.
[0073]
LINITAnd LENDIf is not equal, the process of step S606 is performed. L if equal2nd(LIN) Is terminated, and the process of step S608 is performed.
[0074]
(Step S606) L2nd(LIN) Is equal to 0. This step is L2nd(LIN) For determining the end condition of the loop processing.
[0075]
If they are not equal, the process of step S607 is performed to repeat the loop process. L if equal2nd(LINSince the loop processing related to) is completed, the processing of step S609 is performed.
[0076]
(Step S607) L2nd(LIN) Loop processing is updated. Specifically, L2nd(LIN1) is subtracted from After the subtraction, step S605 is performed.
[0077]
(Step S608) In step S605, LINITAnd LENDAre determined to be equal, first, LINITThe gradation data L of the first display frame from the state of1st(LIN) And gradation data L of the second display frame2nd(LIN) The total integrated value of the response waveform t1st+ T2ndAsk for. Then LINThe integrated value T (LIN) And t1st+ T2ndAre equal.
[0078]
T (LIN) And t1st+ T2ndIf is equal, the process of step S612 is performed. If they are not equal, the process of step S609 is performed.
[0079]
(Step S609) L1st(LIN) Is LMAXIs equal to. This step is L1st(LIN) For determining the end condition of the loop processing.
[0080]
If equal, the loop has been completed, and the process of step S611 is performed. If they are not equal, the process of step S610 is performed.
[0081]
(Step S610) L1st(LIN) Loop processing is updated. Specifically, L2nd(LIN1 is added to). After the addition, the process of step S604 is performed.
[0082]
(Step S611) ΔL (LIN) Subtract 1 from LINIT(LIN1 is added to). After the calculation, the process of step S603 is performed.
[0083]
(Step S612) LINIs LMAXTo determine if they are equal. This step corresponds to the loop end determination starting from step S601.
[0084]
If not equal, the process of step S613 is performed, and if equal, the process is terminated.
[0085]
(Step S613) LINAdd 1 to. After the addition, the process of step S602 is performed.
[0086]
Based on the flowchart of FIG. 6 described above, LIN= 0 to LMAXWrite gradation data L of the first display frame in each case up to1st(LIN), Writing gradation data L of the second display frame2nd(LIN) And initial gradation LINIT(LIN) As described above, the writing gradation L of the first display frame obtained here is obtained.1s t(LIN) And the second display frame writing gradation L2nd(LIN) Is a diagonal component of each LUT stored in the conversion table 102 (when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are equal). The initial gradation LINIT(LIN) Is used in the process (2) described later.
[0087]
In FIG. 6, the equal sign (=) is used to express “equal” at the time of conditional branching, but in the present embodiment, it is not required to be “strictly equal”. It is assumed that they are almost equal, i.e., within a certain error range. This is because the gradation data is a discrete value, and even if the gradation data is equal, not all related parameters are necessarily exactly the same.
[0088]
L in step S611INIT(LIN) Is added. This process is intended to reliably maintain the gamma characteristic in a still image in which the disturbance of the gamma characteristic is very easily visually recognized as compared with a moving image. When the integrated value of the response waveform is different from that of the one frame period in the conventional 60 Hz hold type display, the gamma characteristics are disturbed.
[0089]
In the present embodiment, L set in step S602.INIT(LIN) If the gamma characteristic is disturbed,INIT(LIN) To suppress disturbances. Conversely, an appropriate ΔL (LIN) To set LINIT(LIN) May not be changed.
[0090]
(2) Derivation of the LUT when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal.
[0091]
“The case where the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal” corresponds to a case where an image having a change, for example, a moving image (a change) is displayed.
[0092]
FIG. 9 is an example of a response waveform for one frame period when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal. When the first display frame and the second display frame are written from the state of the initial gradation 904, the arrival gradation 905 is reached.
[0093]
When the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal, a value L obtained by changing the arrival gradation 905 by “a certain gradation” from the gradation data 903 of the input frameINIT(LIN). This means that the reached gradation 905 is always set to the same value if the gradation data of the input frame is the same regardless of the gradation frame gradation data.
[0094]
In this way, it is possible to determine the LUT for obtaining the write gradation data of the first display frame and the write gradation data of the second display frame all together.
[0095]
If the reached gradation 905 cannot be uniquely determined from the gradation data of the current input frame, the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame for the next input frame are the next input. It becomes extremely difficult to determine only from the gradation data of the frame and the gradation data of the next delay frame (gradation data of the current input frame).
[0096]
For example, it is assumed that the gradation data of the input frame is the same value in a certain frame period A and a certain frame period B, but the arrival gradation 905 is different. In this case, the initial gray levels in the next frame periods A + 1 and B + 1 are different.
[0097]
Here, it is assumed that input frames having the same gradation data are input in the frame periods A + 1 and B + 1. Then, in order to display the first display frame and the second display frame so that the display gradation is not shifted in each frame period, different first display frames and second display frames suitable for the respective frame periods are used. It is necessary to prepare.
[0098]
Even if the same first display frame and second display frame are forcibly displayed in the frame periods A + 1 and B + 1, the integrated values of the response waveform and the response waveform become different values. Therefore, a display gradation shift (gamma characteristic disturbance) occurs.
[0099]
A means for referring to a change in gradation data from several frames before as a history is also conceivable. However, as the number of frames to be referenced increases, the gradation data of the first display frame and the second display frame are increased as the number of frames to be referred to increases. This causes a problem that the size of the LUT that holds the grayscale data increases.
[0100]
Therefore, as shown in FIG. 10, it is necessary that the reached gradation 1003 after writing the gradation data of the second display frame always has the same value regardless of the value of the initial gradation 1001. For this purpose, it is preferable that the reached gradation 1003 can be determined from the gradation data of the input frame.
[0101]
Then, the gradation data of the first display frame and the second display frame of the next input frame are the gradation data of the next input frame and the gradation data of the next delay frame (the gradation data of the current input frame). ).
[0102]
After satisfying the above conditions, as in (1) above, the integrated value of one frame period of the response waveform when the gradation data of the first display frame and the second display frame of FIG. 9 is written is input. The gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are determined so that the gradation data of the frame is equal to the integral value of the response waveform when displayed on the conventional liquid crystal display device.
[0103]
In summary, the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame preferably satisfy the following conditions.
(A) The reached gradation after the gradation data of the second display frame is written is the gradation data L of the current input frame.INThe initial gradation L obtained in (1) above forINIT(LIN)be equivalent to.
(B) The integrated value of the response waveform for one frame period when the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are written, and the input frame to the conventional 60 Hz hold-type display liquid crystal display device. The integrated value of the response waveform when the gray scale data is written is equal.
[0104]
If the arrival gradation is not uniquely determined from the gradation data of the current input frame, the writing gradation data of the first display frame and the writing gradation data of the second display frame in the next frame period can be determined. Can not. Therefore, the condition (A) is essential.
[0105]
However, even if the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are both set to 0 or 255, the predetermined gradation (the gradation data L of the current input frame) is written.INThe initial gradation L obtained in (1) above forINIT(LIN)) Cannot be reached, the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are set to 0 gradation or 255 gradation.
[0106]
Although the condition (B) is described as “the integrated values of the response waveforms are equal”, the disturbance of the gamma characteristic at the time of moving image display is less likely to be visually recognized compared to the time of still image display. In this embodiment, after satisfying the condition (A), “the integrated value of one frame period of the response waveform when the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are written; This is implemented under the condition that the absolute value difference with the integral value of the response waveform is the smallest when the gradation data of the current input frame is written as it is. It should be noted that not only “absolute value difference” but also “square of difference” may be used.
[0107]
L that satisfies both the above conditions (A) and (B)1st, L2ndAre the writing gradation data of the first display frame and the second display frame, respectively.
[0108]
FIG. 11 is a flowchart for deriving gradation data of the first display frame and the second display frame. Where LDIs delay frame gradation data, L1st(LD, LIN) Indicates that the delay frame grayscale data is LD, Input frame gradation data is LINWrite gradation data of the first display frame at the time of L2nd(LD, LIN) Indicates that the delay frame grayscale data is LD, Input frame gradation data is LINWriting gradation data of the second display frame at time t (L1st, L2nd) Represents the integrated intensity of one frame period based on the display waveforms of the first display frame and the second display frame. The operation of the flowchart will be described below.
[0109]
(Step S1101) LDIs set to 0. This step is for the delay frame gradation data LDIs the starting point of the loop processing for
[0110]
(Step S1102) LINIs set to 0. This step is the gradation data L of the input frame.INIs the starting point of the loop processing for
[0111]
(Step S1103) LDAnd LINIt is determined whether or not is equal. If not equal, the process of step S1104 is performed. If they are equal, the process of step S1118 is performed.
[0112]
In the case where they are equal, this corresponds to the case where there is no change in the gradation data of the input frame between the previous frame period and the current frame period.
[0113]
(Step S1104) Based on the initial gradation obtained in the case of (1) above, that is, when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are equal, LINIT(LD), LINIT(LIN) Is set.
[0114]
(Step S1105) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) And writing gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) And 0.
[0115]
(Step S1106) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) And writing gradation data L of the second display frame2nd(LD, LINReached gradation L when) is 0ENDAsk for. And LENDIs LINIT(LINIf larger, the process of step S1117 is performed. LENDIs LINIT(LINIf not, the process of step S1107 is performed.
[0116]
In this embodiment, even if 0 gradation is written in both the first display frame and the second display frame, a predetermined initial gradation LINIT(LIN) Cannot be reached, both the first display frame and the second display frame are set to 0 gradation. The process of this step is a process for determining whether it is reachable
(Step S1107) Write gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) Is set to 0.
[0117]
(Step S1108) LENDIs LINIT(LIN).
[0118]
If they are equal, the process of S1114 is performed. If not equal, the process of step S1109 is performed.
[0119]
In this embodiment, both the first display frame and the second display frame are L.MAXEven if the gradation is written, the predetermined initial gradation LINIT(LIN) Cannot be reached in both the first display frame and the second display frame.MAXSet to. A series of steps S1109, S1111 and S1112 is a process for determining whether or not it is reachable.
[0120]
(Step S1109) Write gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) Is the maximum gradation LMAXTo determine if they are equal.
[0121]
If not equal, the process of step S1110 is performed. If they are equal, the process of step S1111 is performed.
[0122]
(Step S1110) Write gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) Is incremented by 1 and the process of step S1108 is performed.
[0123]
(Step S1111) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) Is the maximum gradation LMAXTo determine if they are equal.
[0124]
If not equal, the process of step S1113 is performed. If they are equal, the process of step S1112 is performed.
[0125]
(Step S1112) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) And writing gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) And LMAXAnd the process of step S1118 is performed.
[0126]
(Step S1113) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) And 1 is added to perform the process of step S1107.
[0127]
(Step S1114) The liquid crystal response speed and L determined in advance.INIT(LD) And L1st(LIN) And L2nd(LIN) Response waveform t1st, T2ndT (L1st, L2nd)
[0128]
(Step S1115) Write gradation data L of the first display frame1st(LD, LIN) Is LMAXTo determine if they are equal.
[0129]
If not equal, the process of step S1113 is performed. If they are equal, the process of step S1116 is performed.
[0130]
(Step S1116) L obtained so far1stAnd L2ndFor various combinations of t (L1st, L2nd) And T (LINL) when the absolute value difference is minimum.1stAnd L2ndAnd L1st(LD, LIN), L2nd(LD, LIN). Then, the process of step 1118 is performed.
[0131]
(Step S1117) L1st(LD, LIN) And L2nd(LD, LIN) Is set to zero. Then, the process of step S1118 is performed.
[0132]
(Step S1118) LINIs LMAXIt is judged whether it is smaller (less than). This step is LINIt is a step which performs continuation determination of the loop process regarding.
[0133]
If not smaller, the process of step S1120 is performed. If it is smaller, the process of step S1119 is performed.
[0134]
(Step S1119) LINThe process of step S1103 is performed by adding 1 to.
[0135]
(Step S1120) LDIs LMAXDetermine if smaller. This step is LDIt is a step which performs continuation determination of the loop process regarding.
[0136]
If it is not smaller, the process is terminated. If it is smaller, the process of step S1121 is performed.
[0137]
(Step S1121) LD1 is added to step S1102.
[0138]
Based on the flowchart of FIG.INAnd LD0 to LMAXWriting gradation data L of the first display frame in each case changed in the range of1st(LD, LIN) And writing gradation data L of the second display frame2nd(LD, LIN) And ask.
[0139]
L calculated here1st(LD, LIN) Indicates that the row direction is L in the matrix of the first display frame generation LUT 111.D, Column direction is LINIs held at the point. Similarly, L2nd(LD, LIN) Is held in the second display frame generation LUT 112.
[0140]
L calculated here1st(LD, LIN) And L obtained in (1)1st(LIN), The first display frame generation LUT 111 is completed. The same applies to the second display frame generation LUT 112, and the L obtained here is calculated.2nd(LD, LIN) And L obtained in (1)2nd(LIN), The second display frame generation LUT 112 is completed.
[0141]
As mentioned above, L1st(LIN), L2nd(LIN) Is LD= LINThis is the case (the gradation data of the input frame is equal to the gradation data of the delay frame). Therefore, in the LUT matrix, LDAnd LINAre held at equal points, i.e. diagonal components.
[0142]
The LUT of the gradation data generated through the processes (1) and (2) and held in a matrix form is used as an address signal.D, LINL by referring to1st(LD, LIN), L2nd(LD, LIN) Can be determined.
[0143]
(Modification 1) In the present embodiment, the first display frame is a display frame with high luminance, and the second display frame is a display frame with low luminance. On the contrary, the first display frame may be a display frame with a low luminance, and the second display frame may be a display frame with a high luminance.
[0144]
In this case, as shown in FIG. 4, it is necessary to convert the initial gradation higher by a predetermined gradation with respect to the gradation data of the input frame. FIG. 8 is a flowchart for explaining processing for obtaining the first display frame generation LUT and the second display frame generation LUT for this modification.
[0145]
(Modification 2) In the present embodiment, the case where there are two display frames has been described. However, the display frame generation LUT may be obtained in the same manner even when there are three or more display frames.
[0146]
In the same manner as in the case of two sheets, processing is performed in the following two stages.
(1) Derivation of gradation data of a plurality of display frames when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are equal.
(2) Derivation of gradation data of a plurality of display frames when the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame are not equal.
[0147]
In the process (1), the diagonal component of the display frame generation LUT is obtained so as to satisfy the following two conditions.
(A) The reached gradation after the gradation data is written in the last display frame is equal to the initial gradation.
(B) The integrated value of one frame period of the input waveform of the response waveform when all the display frames are displayed during one frame period of the input video and when the input frame is displayed during one frame period of the input video. The absolute value difference or the square of the difference is minimized.
[0148]
In the process (2), the remaining components of the display frame generation LUT are obtained so as to satisfy the following two conditions.
(A) The reached gradation after the gradation data of the last display frame is written is the gradation data L of the current input frame.INThe initial gradation L obtained in (1) above forINIT(LIN)be equivalent to.
(B) The integrated value of one frame period of the input waveform of the response waveform when all the display frames are displayed during one frame period of the input video and when the input frame is displayed during one frame period of the input video. The absolute value difference or the square of the difference is minimized.
[0149]
The order of displaying the plurality of generated display frames is preferably set so that the luminance maximum of the display frames is only once in one frame period of the input video. If there is a maximum of a plurality of times in one frame period of the input video, the viewer may recognize blurring of the image when displaying a moving image.
[0150]
For example, the order in which the plurality of display frames are displayed may be set in order of increasing or decreasing luminance. Alternatively, the display frames may be displayed in order of increasing brightness in the first half, and the display frames may be displayed in order of decreasing brightness in the second half, with the display frame having the highest brightness in one frame period of the input video. good.
[0151]
(Effect of this embodiment) As described above, in the liquid crystal display device of this embodiment, a bright display frame and a dark display frame are generated at a rate twice the frame rate of the input frame, and within one frame period. it's shown. This makes it possible to improve the image quality of the displayed moving image, particularly with respect to a change in halftone gradation that is often included in normal natural moving images.
[0152]
Further, in the liquid crystal display device of this embodiment, when generating a display frame, the integrated value of the response waveform over one frame period is substantially equal to the integrated value of the response waveform in the conventional hold type liquid crystal display device. Since it is generated, it is possible to suppress a decrease in luminance and contrast.
[0153]
(Second Embodiment) The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0154]
FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the liquid crystal display device of this embodiment. Although the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the present embodiment includes a scene change detection unit 1201 and gradation data of the first display frame based on information from the scene change detection unit. The second embodiment differs from the first embodiment in that the gradation data of the second display frame is variable.
[0155]
Further, the conversion table 102 includes the initial gradation L described in the first embodiment in addition to the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112.INIT(LIN) Also holds.
[0156]
An input frame and a delay frame are input to the scene change detection unit 1201. The scene change detection unit 1201 detects whether the input frame is a scene change, and notifies the display frame generation unit 103 of the presence or absence of a scene change as a scene change detection signal.
[0157]
The scene detection method used in the present embodiment obtains an absolute value difference sum between an input video and a frame delayed by one frame period, and considers a scene change when the absolute value difference sum is larger than a threshold value. The threshold value may be constant, or may be changed (for example, lowered to a certain level) in accordance with the elapsed time since the occurrence of a scene change before.
[0158]
The display frame generation unit 103 refers to the first display frame generation LUT 111 and the second display frame generation LUT 112 using the gradation data of the input frame and the delay frame as address signals, as in the first embodiment. To generate a display frame.
[0159]
However, if there is a notification from the scene change detection unit 1201 that a scene change has been detected, the initial gradation L stored in the conversion table 102 is stored.INIT(LIN). Then, the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are converted into the initial gradation L.INIT(LIN).
[0160]
The first display frame and the second display frame generated as described above are displayed on the liquid crystal display unit 106 via the display control unit 105 in the same operation as in the first embodiment.
[0161]
Similar to the liquid crystal display device of the first embodiment, the liquid crystal display device of this embodiment has an initial gray level L in which the reached gray level after writing the gray level data of the second display frame is determined by the gray level data of the input frame.INIT(LIN), The writing gradation of the first display frame and the second display frame is determined.
[0162]
However, when driven for a long time, it is considered that the response characteristics of the liquid crystal change due to the influence of the ambient temperature and the like, and the above relationship gradually includes an error. That is, when the drive is continued for a long time, the gamma characteristic of the display image may be disturbed.
[0163]
Therefore, in this embodiment, when a scene change is detected, the initial gradation L is displayed on the first display frame and the second display frame.INIT(LIN) To reset the accumulated error. By such an operation, it is possible to suppress the disturbance of the gamma characteristic of the display image that occurs when driven for a long time.
[0164]
In general, it is extremely difficult for viewers to recognize several frames of images after a scene change, so even if the display is performed as described above, the effect on the image quality of the images recognized by the viewers is a problem. Must not.
[0165]
Usually, the gradation data of the first display frame and the second display frame is set to the initial gradation L.INIT(LIN1 frame period is sufficient for the period set to). However, when the response speed of the liquid crystal is slow, the response is not sufficiently completed in one frame period, and the reset effect may not be sufficiently obtained.
[0166]
In such a case, the gradation data of the first display frame and the second display frame is converted into the initial gradation L for the input frame where the scene change is detected over a period of a plurality of frames (usually 2 to 3 frames).INIT(LIN). That is, constant gradation data is always displayed during the reset period regardless of the input frame.
[0167]
(Effects of this Embodiment) As described above, the liquid crystal display device of this embodiment can suppress the disturbance of the gamma characteristic that occurs when driven for a long time.
[0168]
【The invention's effect】
According to the present invention, the image quality of a moving image displayed on a liquid crystal display can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
FIG. 2 shows an example of data of a first display frame generation LUT 111 held in a conversion table 102;
FIG. 3 is a diagram for explaining response waveforms of the liquid crystal display device of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining response waveforms of a liquid crystal display device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between gradation data of an input frame and a change amount of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart for describing processing for calculating a first display frame generation LUT 111 and a second display frame generation LUT 112 used in the liquid crystal display device of the first embodiment.
FIG. 7 shows the quantity (LINAnd the like).
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing for calculating a first display frame generation LUT 111 and a second display frame generation LUT 112 used in a liquid crystal display device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining response waveforms of a liquid crystal display device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining response waveforms of a liquid crystal display device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 11 is a flowchart for describing processing for calculating a first display frame generation LUT 111 and a second display frame generation LUT 112 used in the liquid crystal display device of the first embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
100 input section
101 frame memory
102 conversion table
103 Display frame generator
104 frame memory
105 Display control unit
106 Liquid crystal display

Claims (8)

入力映像の各フレームを入力フレームとして順次入力する入力部と、
入力フレームを入力映像の1フレーム期間遅延させた遅延フレームを生成する遅延フレーム生成部と、
入力フレームの階調データ及び遅延フレームの階調データと実際に表示させる2枚の表示フレームの階調データとの関係を表す変換データを記憶している変換データ記憶部と、
前記入力フレーム、前記遅延フレーム及び前記変換データを用いて、第1の表示フレーム及び前記第1の表示フレームより輝度が高い第2の表示フレームを生成する表示フレーム生成部と、
入力映像の1フレーム期間の前半に前記第1の表示フレームを出力し、後半に前記第2の表示フレームを出力する表示制御部と、
前記表示制御部から出力された第1の表示フレーム及び第2の表示フレームを表示する液晶表示部と、
を備え
前記変換データ記憶部が記憶する前記変換データは、
(A)前記第2の表示フレームの輝度が前記第1の表示フレームの輝度よりも高くなり、
(B)前記第2の表示フレームを表示した後に前記液晶表示部が到達する階調は、前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になり、
(C)前記液晶表示部における表示階調の変化を入力映像の1フレーム期間内にわたって積分した値について、入力映像の1フレーム期間内に前記第1の表示フレーム及び前記第2の表示フレームを表示した場合の値と、入力フレームを入力映像の1フレーム期間表示した場合の値との、絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる、
ように変換するための変換データである、
ことを特徴とする液晶表示装置。
An input unit that sequentially inputs each frame of the input video as an input frame;
A delay frame generation unit that generates a delay frame obtained by delaying the input frame by one frame period of the input video;
A conversion data storage unit storing conversion data representing the relationship between the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame and the gradation data of the two display frames to be actually displayed;
A display frame generation unit configured to generate a first display frame and a second display frame having a higher luminance than the first display frame using the input frame, the delay frame, and the converted data;
A display control unit that outputs the first display frame in the first half of one frame period of the input video and outputs the second display frame in the second half;
A liquid crystal display unit for displaying the first display frame and the second display frame output from the display control unit;
Equipped with a,
The conversion data stored in the conversion data storage unit is:
(A) the luminance of the second display frame is higher than the luminance of the first display frame;
(B) The gradation reached by the liquid crystal display unit after displaying the second display frame is a value uniquely determined from the gradation data of the input frame,
(C) Displaying the first display frame and the second display frame within one frame period of the input video with respect to a value obtained by integrating the change in display gradation in the liquid crystal display unit over one frame period of the input video. The difference between the absolute value difference or the square of the difference between the value when the input frame is displayed and the value when the input frame is displayed for one frame period of the input video is minimized.
Is the conversion data for conversion,
A liquid crystal display device characterized by the above .
入力映像の各フレームを入力フレームとして順次入力する入力部と、
入力フレームを入力映像の1フレーム期間遅延させた遅延フレームを生成する遅延フレーム生成部と、
入力フレームの階調データ及び遅延フレームの階調データと実際に表示させる2枚の表示フレームの階調データとの関係を表す変換データを記憶している変換データ記憶部と、
前記入力フレーム、前記遅延フレーム及び前記変換データを用いて、第1の表示フレーム及び前記第1の表示フレームより輝度が低い第2の表示フレームを生成する表示フレーム生成部と、
入力映像の1フレーム期間の前半に前記第1の表示フレームを出力し、後半に前記第2の表示フレームを出力する表示制御部と、
前記表示制御部から出力された第1の表示フレーム及び第2の表示フレームを表示する液晶表示部と、
を備え
前記変換データ記憶部が記憶する前記変換データは、
(A)前記第2の表示フレームの輝度が前記第1の表示フレームの輝度よりも低くなり、
(B)前記第2の表示フレームを表示した後に前記液晶表示部が到達する階調が、前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になり、
(C)前記液晶表示部における表示階調の変化を入力映像の1フレーム期間内にわたって積分した値について、入力映像の1フレーム期間内に前記第1の表示フレーム及び前記第2の表示フレームを表示した場合の値と、入力フレームを入力映像の1フレーム期間表示した場合の値との、絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる、
ように変換するための変換データである、
ことを特徴とする液晶表示装置。
An input unit that sequentially inputs each frame of the input video as an input frame;
A delay frame generation unit that generates a delay frame obtained by delaying the input frame by one frame period of the input video;
A conversion data storage unit storing conversion data representing the relationship between the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame and the gradation data of the two display frames to be actually displayed;
A display frame generation unit that generates a first display frame and a second display frame having a lower luminance than the first display frame using the input frame, the delay frame, and the converted data;
A display control unit that outputs the first display frame in the first half of one frame period of the input video and outputs the second display frame in the second half;
A liquid crystal display unit for displaying the first display frame and the second display frame output from the display control unit;
Equipped with a,
The conversion data stored in the conversion data storage unit is:
(A) the luminance of the second display frame is lower than the luminance of the first display frame;
(B) The gradation reached by the liquid crystal display unit after displaying the second display frame is a value uniquely determined from the gradation data of the input frame,
(C) Displaying the first display frame and the second display frame within one frame period of the input video with respect to a value obtained by integrating the change in display gradation in the liquid crystal display unit over one frame period of the input video. The difference between the absolute value difference or the square of the difference between the value when the input frame is displayed and the value when the input frame is displayed for one frame period of the input video is minimized.
Is the conversion data for conversion,
A liquid crystal display device characterized by the above .
前記変換データ記憶部が記憶する前記変換データは、
前記第1の表示フレームの階調データ及び前記第2の表示フレームの階調データの両方が0より大きく前記液晶表示部の最大階調より小さい場合、前記到達階調が前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になるように変換するための変換データである、
請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
The conversion data stored in the conversion data storage unit is:
When the first display frame of the tone data and the second display frame maximum gradation is smaller than both of the gradation data of large liquid crystal display unit than 0, floors the arrival gradation of the input frame It is conversion data for converting to a value uniquely determined from the key data,
The liquid crystal display device according to claim 1 .
前記入力映像におけるシーンチェンジを検出するシーンチェンジ検出部を備え、
前記表示フレーム生成部は、
シーンチェンジが検出された場合には、前記第1の表示フレームの階調データ及び前記第2の表示フレームの階調データの両方を、前記到達階調の値にする、
請求項から請求項までのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
A scene change detector for detecting a scene change in the input video;
The display frame generation unit
When a scene change is detected, both the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are set to the reached gradation value.
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3.
入力映像の各フレームを入力フレームとして順次入力する入力ステップと、
入力フレームを入力映像の1フレーム期間遅延させた遅延フレームを生成する遅延フレーム生成ステップと、
入力フレームの階調データ及び遅延フレームの階調データと実際に表示させる2枚の表示フレームの階調データとの関係を表す変換データ、前記入力フレーム、及び、前記遅延フレームを用いて、第1の表示フレーム及び前記第1の表示フレームより輝度が高い第2の表示フレームを生成する表示フレーム生成ステップと、
入力映像の1フレーム期間の前半に前記第1の表示フレームを液晶表示部に表示し、後半に前記第2の表示フレームを前記液晶表示部に表示する表示ステップと、
を備え
前記変換データは、
(A)前記第2の表示フレームの輝度が前記第1の表示フレームの輝度よりも高くなり、
(B)前記第2の表示フレームを表示した後に前記液晶表示部が到達する階調が、前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になり、
(C)前記液晶表示部における表示階調の変化を入力映像の1フレーム期間内にわたって積分した値について、入力映像の1フレーム期間内に前記第1の表示フレーム及び前記第2の表示フレームを表示した場合の値と、入力フレームを入力映像の1フレーム期間表示した場合の値との、絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる、
ように変換するための変換データである、
ことを特徴とする液晶表示方法。
An input step of sequentially inputting each frame of the input video as an input frame;
A delay frame generation step of generating a delay frame obtained by delaying the input frame by one frame period of the input video;
Using the conversion data representing the relationship between the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame and the gradation data of the two display frames to be actually displayed, the input frame, and the delay frame, the first A display frame generating step for generating a display frame and a second display frame having a higher luminance than the first display frame;
A display step of displaying the first display frame on the liquid crystal display unit in the first half of one frame period of the input video and displaying the second display frame on the liquid crystal display unit in the second half;
Equipped with a,
The converted data is
(A) the luminance of the second display frame is higher than the luminance of the first display frame;
(B) The gradation reached by the liquid crystal display unit after displaying the second display frame is a value uniquely determined from the gradation data of the input frame,
(C) Displaying the first display frame and the second display frame within one frame period of the input video with respect to a value obtained by integrating the change in display gradation in the liquid crystal display unit over one frame period of the input video. The difference between the absolute value difference or the square of the difference between the value when the input frame is displayed and the value when the input frame is displayed for one frame period of the input video is minimized.
Is the conversion data for conversion,
A liquid crystal display method characterized by the above .
入力映像の各フレームを入力フレームとして順次入力する入力ステップと、
入力フレームを入力映像の1フレーム期間遅延させた遅延フレームを生成する遅延フレーム生成ステップと、
入力フレームの階調データ及び遅延フレームの階調データと実際に表示させる2枚の表示フレームの階調データとの関係を表す変換データ、前記入力フレーム、及び、前記遅延フレームを用いて、第1の表示フレーム及び前記第1の表示フレームより輝度が低い第2の表示フレームを生成する表示フレーム生成ステップと、
入力映像の1フレーム期間の前半に前記第1の表示フレームを液晶表示部に表示し、後半に前記第2の表示フレームを前記液晶表示部に表示する表示ステップと、
を備え
前記変換データは、
(A)前記第2の表示フレームの輝度が前記第1の表示フレームの輝度よりも低くなり、
(B)前記第2の表示フレームを表示した後に前記液晶表示部が到達する階調が、前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になり、
(C)前記液晶表示部における表示階調の変化を入力映像の1フレーム期間内にわたって積分した値について、入力映像の1フレーム期間内に前記第1の表示フレーム及び前記第2の表示フレームを表示した場合の値と、入力フレームを入力映像の1フレーム期間表示した場合の値との、絶対値差分若しくは差の二乗が最小となる、
ように変換するための変換データである、
ことを特徴とする液晶表示方法。
An input step of sequentially inputting each frame of the input video as an input frame;
A delay frame generation step of generating a delay frame obtained by delaying the input frame by one frame period of the input video;
Using the conversion data representing the relationship between the gradation data of the input frame and the gradation data of the delay frame and the gradation data of the two display frames to be actually displayed, the input frame, and the delay frame, the first Generating a display frame and a second display frame having a lower luminance than the first display frame;
A display step of displaying the first display frame on the liquid crystal display unit in the first half of one frame period of the input video and displaying the second display frame on the liquid crystal display unit in the second half;
Equipped with a,
The converted data is
(A) the luminance of the second display frame is lower than the luminance of the first display frame;
(B) The gradation reached by the liquid crystal display unit after displaying the second display frame is a value uniquely determined from the gradation data of the input frame,
(C) Displaying the first display frame and the second display frame within one frame period of the input video with respect to a value obtained by integrating the change in display gradation in the liquid crystal display unit over one frame period of the input video. The difference between the absolute value difference or the square of the difference between the value when the input frame is displayed and the value when the input frame is displayed for one frame period of the input video is minimized.
Is the conversion data for conversion,
A liquid crystal display method characterized by the above .
前記変換データは、
前記第1の表示フレームの階調データ及び前記第2の表示フレームの階調データの両方が0より大きく前記液晶表示部の最大階調より小さい場合、前記到達階調が前記入力フレームの階調データから一意に決定される値になるように変換するための変換データである、
請求項5または請求項6に記載の液晶表示方法。
The converted data is
When the first display frame of the tone data and the second display frame maximum gradation is smaller than both of the gradation data of large liquid crystal display unit than 0, floors the arrival gradation of the input frame It is conversion data for converting to a value uniquely determined from the key data,
The liquid crystal display method according to claim 5 .
前記入力映像におけるシーンチェンジを検出するシーンチェンジ検出ステップを備え、
前記表示フレーム生成ステップでは、
シーンチェンジが検出された場合には、前記第1の表示フレームの階調データ及び前記第2の表示フレームの階調データの両方を、前記到達階調の値にする、
請求項から請求項までのいずれか一項に記載の液晶表示方法。
A scene change detection step for detecting a scene change in the input video;
In the display frame generation step,
When a scene change is detected, both the gradation data of the first display frame and the gradation data of the second display frame are set to the reached gradation value.
The liquid crystal display method according to any one of claims 5 to 7 .
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