DE102007009014A1

DE102007009014A1 - Verfahren zur Darstellung eines bewegten Bildes auf einem Display

Info

Publication number: DE102007009014A1
Application number: DE102007009014A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eckhardt
Original assignee: Eizo GmbH
Current assignee: Eizo GmbH
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-02-24
Also published as: DE102007009014B4; JP2008197655A; US20080191999A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines bewegten Bildes auf einem Display, wobei während jedes Bildaufbaus alle Pixelzeilen (2) des Displays adressiert werden und wobei ein Backlight zur Anzeige der Bildinformation die Pixelzeilen (2) hinterleuchtet. Es werden Maßnahmen vorgeschlagen, durch welche eine Darstellung von bewegten Bildern verbessert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines bewegten Bildes auf einem Display, wobei während jedem Bildaufbau alle Pixelzeilen des Displays adressiert werden und wobei ein Backlight zur Anzeige der Bildinformation die Pixelzeilen hinterleuchtet.
Gewöhnlich wird zur Hinterleuchtung eines LCD-Displays ein so genanntes Backlight eingesetzt, welches mittels zeilenweise angeordneter CCFL-Leuchtmittel (Cold Cathode Fluorescent Lamp) Licht erzeugt. Das Licht strahlt nach allen Richtungen im Display, wobei ein Reflektor vorgesehen ist, welcher das nach hinten abgestrahlte Licht in Richtung LCD-Anzeige reflektiert. Ein derartiges Display ist insbesondere im medizinischen Bereich einsetzbar, in welchem im Rahmen einer Diagnose ein hoher Kontrast in Bilddarstellungen gewünscht ist. Darüber hinaus ist dort eine geringe Bewegungsunschärfe eines auf einer LCD-Anzeige des Displays darstellbaren, bewegten Objektes erwünscht.
LCD-Displays gehören zu den so genannten Hold-Type-Displays, deren Bildinhalt während der Dauer eines Frames (einer Bildperiode) erhalten bleibt. Aufgrund der Reaktionszeit der Flüssigkristalle des LCD-Displays von beispielsweise ca. 8 ms, welche die Zeit zur Änderung der Helligkeit eines Bildpixels von 10% auf 90% repräsentiert, leuchtet eine adressierte Bildzeile nicht sofort in der „richtigen" Helligkeit. Dadurch erscheinen die Kanten eines dargestellten bewegten Objekts für einen Betrachter durch Helligkeitsintegration über die Darstellungsdauer unscharf bzw. verschliffen. Diese störende Bewegungsunschärfe wird auch dadurch verstärkt, dass die eigentliche Bewegung eines auf dem Display darstellbaren Objekts über der Auflösungsgrenze eines menschlichen Auges liegt. Gewöhnlich erkennt ein menschliches Auge einen Abstand von ca. 0,15 mm, dagegen ist eine adressierte Bildzeile bei einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hz für die Dauer von ca. 17 ms für das menschliche Auge sichtbar, während der das z. B. mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s bewegte Objekt eine Strecke von 1,7 mm zurücklegt.
In der Druckschrift „Rasante Zeiten, Techniken zur besseren Bewegtbilddarstellung auf Flachbildschirmen", c't 2005, Heft 9 ist ein so genanntes Blinking-Backlight beschrieben. Dieses schaltet die Hintergrundbeleuchtung vor Ende eines Frames kurzzeitig aus und vermindert dadurch die Lichtintensität nach dem Aufleuchten des Bildes auf Null, wodurch das Helligkeitsintegral und dadurch auch die Kantenverschleifung abnehmen. Nachteilig ist, dass so genannte Nach- bzw. Vorgeister des bewegten Objektes zu sehen sind, falls die Flüssigkeitskristalle (Pixel) noch nicht ausgerichtet sind und noch Informationen von einem Vorbild enthalten bzw. falls die Flüssigkristalle sich bereits wieder neu ausrichten und daher schon Informationen von einem nächsten Bild enthalten. Eine Bewegtbilddarstellung kann mit einem so genannten Scanning-Backlight verbessert werden. Während einer Bildperiode werden dort in Zeilen angeordnete Leuchtmittel synchron mit dem Bildaufbau zeilenweise aus- und wieder eingeschaltet. Nachteilig ist, dass eine Vielzahl von in Zeilen angeordneten Leuchtmitteln erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangsgenannten Art anzugeben, mit welchem die Darstellung eines bewegten Bildes verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die Erfindung geht von der Idee aus, während der Zustandsänderung eines adressierten Bildpixels, d. h. während dessen Helligkeitsänderung, dieses nicht zu hinterleuchten. Im Hinblick auf ein LCD-Display bedeutet dies, dass während der Ausrichtung der Flüssigkristalle des Displays die Flüssigkristalle nicht hinterleuchtet werden. Die Hinterleuchtung wird erst dann eingeschaltet, nachdem alle Pixelzeilen, z. B. 1024 Pixelzeilen mit jeweils 1280 Pixeln, während einer Bildperiode adressiert und nachdem nach der Adressierung alle Flüssigkristalle ausgerichtet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Bewegungsunschärfe während der Darstellung eines bewegten Objektes vermieden wird.
Vorteilhaft ist, dass zur Hinterleuchtung kein aufwendiges LED-Backlight mit einer Vielzahl von in Zeilen angeordneten Leuchtdioden und mit einer aufwendigen Ansteuerelektronik erforderlich ist. Es genügt ein einziges Leuchtmittel beispielsweise in Form einer Lampe zur Hinterleuchtung der Pixelzeilen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wartezeit im Wesentlichen der Zeit zum Ändern des Zustands eines Pixels nach dessen Adressierung und einer Blitzzeit zur Hinterleuchtung der Pixelzeilen entspricht. Dadurch ist auf jeden Fall sichergestellt, dass während der „Bewegung" der Bildpixel bzw. während des Ausrichtens der Flüssigkristalle, welche eine Helligkeitsänderung bewirkt, das Backlight ausgeschaltet bleibt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blitzzeit im Wesentlichen der Wahrnehmungszeit eines menschlichen Auges entspricht. Das bedeutet, dass die Wartezeit zwischen zwei aufeinander folgenden Bildaufbauten, welche sich aus der Summe der Reaktionszeit eines Flüssigkristalls und der Blitzzeit ergibt, kurz gewählt werden kann, wodurch sich die Wartezeit nicht störend im Hinblick auf eine flimmerfreie Bilddarstellung auswirkt.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert.
Es zeigen
1 und 2 Bildaufbau-Zeitdiagramme und
3 einen LCD-Bildaufbau.
Es wird zunächst auf 3 verwiesen, in welcher ein Bildaufbau auf einer Anzeige 1 eines LCD-Displays während einer Bildperiode (Frame) mit einer Frequenz von 120 Hz dargestellt ist. Dort wird angenommen, dass während der Bildperiode alle 1024 Zeilen 2 mit jeweils 1280 Pixel (Flüssigkristallzellen) adressiert werden, wobei Zeile für Zeile entsprechende Spannungen an die Flüssigkristallzellen angelegt werden. Diese richten sich entsprechend ihrer Reaktionszeit aus, wobei aufgrund einer Hinterleuchtung der Flüssigkristallzellen durch ein Backlight die Bildinformationen auf einer Anzeige des LCD-Displays für einen Betrachter sichtbar sind. Die Reaktionszeit der Flüssigkristalle, während der die Flüssigkristalle sich ausrichten und welche die Zeit zur Änderung der Helligkeit eines Bildpixels von ca. 10 auf ca. 90 repräsentiert, beträgt beispielsweise 4 ms. Nach dieser Bildperiode wird während einer sich anschließenden weiteren Bildperiode ein weiteres Bild aufgebaut, was in 2 jeweils in Form eines Bilddurchlaufbalkens 3 innerhalb einer jeweiligen Bildperiode 4 von 8,3 ms (entspricht 120 Hz) dargestellt ist. Dabei wird durch die Breite des jeweiligen Bilddurchlaufbalkens 3 die Zeitdauer zum Ausrichten der Flüssigkristalle nach deren Adressierung bzw. Ansteuerung angedeutet. Dadurch, dass während des Blitzens, d. h. während der Hinterleuchtung der Pixelzeilen durch das Backlight in Zeitintervallen 5, Flüssigkristalle noch nicht vollständig ausgerichtet sind bzw. Flüssigkristalle aufgrund neuer Bildinformationen der folgenden Bildperiode sich schon wieder neu ausrichten, entstehen Bewegungsunschärfen in Form von „Nach- bzw. Vorgeistern", welche störend auf einen Betrachter der Anzeige 1 wirken.
Um eine Hinterleuchtung während der Ausrichtung der Flüssigkristalle zu vermeiden, ist vorgesehen, nach jedem Bildaufbau die Pixelzeilen erst nach einer Wartezeit zu hinterleuchten.
In diesem Zusammenhang wird auf 1 verwiesen, in welcher ein Bildaufbau-Zeitdiagramm dargestellt ist.
Der Bildaufbau erfolgt hier jeweils während eines Zeitintervalls 6 (Dauer 8,3 ms), welches der Bildperiodendauer 4 gemäß 2 entspricht. Allerdings wird ein weiteres Bild während eines folgenden Zeitintervalls 6 jeweils erst nach einer Wartezeit 7 aufgebaut. Die Wartezeit 7 ist im Wesentlichen gleich der Summe aus einer Reaktionszeit 8, welche die Zeit zur Änderung der Helligkeit eines Bildpixels von ca. 10% auf ca. 90% repräsentiert, und einer Blitzzeit 9, welche der Zeit zur Hinterleuchtung der Pixelzeilen entspricht, während der das Backlight eingeschaltet und das Bild daher für einen Betrachter der Anzeige sichtbar ist. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Flüssigkristalle während ihrer Hinterleuchtung ausgerichtet sind. Die Blitzzeit wird jeweils so gewählt, dass diese im Wesentlichen der Wahrnehmungszeit eines menschlichen Auges entspricht. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wartezeit zu 4 ms gewählt, wobei Flüssigkristalle mit einer Reaktionszeit von 2 ms eingesetzt sind und die Blitzzeit gleich 2 ms beträgt. Die Periodendauer erhöht sich zwar dadurch auf 12,3 ms (Bildaufbau-Zeitintervall von 8,3 ms + Wartezeit von 4 ms), aufgrund der gewählten Bildaufbau-Zeitintervalle 6 von 8,3 ms (120 Hz) erscheint das auf der Anzeige dargestellte und für einen Betrachter sichtbare Bild jedoch flimmerfrei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Rasante Zeiten, Techniken zur besseren Bewegtbilddarstellung auf Flachbildschirmen", c't 2005, Heft 9 [0004]

Claims

Verfahren zur Darstellung eines bewegten Bildes auf einem Display, wobei während jedem Bildaufbau alle Pixelzeilen (2) des Displays adressiert werden und wobei ein Backlight zur Anzeige der Bildinformation die Pixelzeilen (2) hinterleuchtet, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Bildaufbau das Backlight nach einer Wartezeit (7) die Pixelzeilen (2) hinterleuchtet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit (7) im Wesentlichen der Zeit (8) zum Ändern des Zustands eines Pixels nach dessen Adressierung und einer Blitzzeit (9) zur Hinterleuchtung der Pixelzeilen (2) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzzeit (9) im Wesentlichen der Wahrnehmungszeit eines menschlichen Auges entspricht.