JP2005303918A - 液晶テレビジョン、液晶表示装置および液晶表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】映像信号を入力し、映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現する映像データを生成し、映像データに従って映像信号に対応する各フレーム画像を液晶モジュール(液晶表示部)180の画面から順次表示し、液晶モジュール180の画面をバックライト185で背面から照射し、映像信号に基づいてフレーム画像の輝度SYを検出し、検出したフレーム画像の輝度SYに応じてバックライト185の発光輝度(光量)を調整するとともに、画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対するバックライト185から照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるように、各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させる。
【選択図】図11
Description
上記映像データ生成手段は、映像信号を入力して映像データを生成する。同映像データは、映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現するデータである。上記映像表示手段は、上記映像データに従って上記映像信号に対応する各フレーム画像を液晶表示部の画面から順次表示する。上記光量調整手段は、映像信号に基づいて上記フレーム画像の輝度を検出し、検出したフレーム画像の輝度に応じて上記バックライトの光量を調整する。同バックライトは、液晶表示部の画面を背面から照射するライトである。そして、上記遅延手段は、画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れ(以下、単に照射タイミングの遅れとも記載)に合わせるように、上記映像表示手段に各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させる。
上記バックライトは、蛍光管などとすることができる。
上記バックライトの光量は、発光輝度、発光明度、などとすることができる。
フレーム画像の表示タイミングに対するバックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせることには、表示タイミングと照射タイミングとの差を無くす以外にも、両タイミングの差を少なくさせることも含む。両タイミングの差を少なくさせることには、表示タイミングが照射タイミングよりも早くさせること、遅くさせること、の両方を含む。
すると、映像表示手段は、照射タイミングの遅れに合わせるようにタイミングが遅延された基準同期信号を入力し、当該遅延された基準同期信号を合わせて各フレーム画像を順次表示する。その結果、液晶表示部の画面から表示される各フレーム画像のタイミングが遅らされて、バックライトからの光の照射タイミングと合うようにされる。基準同期信号を用いることにより、より確実に映像表示とバックライト照射とのタイミングを合わせることができるので、より確実に映像の画質を向上させることができる。
ここで、上記基準同期信号は、上記映像信号から分離された同期信号から読み出し開始状態を所定期間遅らせた信号としてもよい。
請求項3にかかる発明では、より確実に映像の画質を向上させることが可能となる。
請求項4にかかる発明では、汎用的な映像信号および基準同期信号を利用してより確実に高画質の映像を得ることが可能となる。
請求項6、請求項7にかかる発明では、映像の画質をさらに向上させることが可能となる。
(1)液晶テレビジョン(液晶表示装置)の概略:
(2)液晶テレビジョン(液晶表示装置)の構成:
(3)変形例:
図1は本発明の一実施形態にかかる液晶テレビジョン(TV)100の構成の概略を示すブロック図であり、図2はこの液晶TV100の要部の構成を示すブロック図であり、図3は映像信号および映像データの構造を模式的に示す図である。図3に示すように、TV100は、同期信号が重畳された映像信号S1を入力し、映像を構成するフレーム画像毎に画素U1単位のデジタルの階調値で表現する映像データD1を生成して、映像を表示する。映像データD1は、各フレーム画像を画素毎の階調値で表現するフレーム情報D2を複数有するデータである。
本体部101は、各部110,111,112,120,121,122,123,130,CLK1,CLK2、等から構成されている。クロックラインSCLとデータラインSDAとから構成されるIICバス102には、マイコン110、EEPROM(記憶するデータを書き換え可能な不揮発性メモリ)112、公知のチューナICを中心としたチューナ回路120、ビデオ信号処理部130のI/F164、等が接続されている。これらの回路は互いにバス102を介してシリアルデータを送受信する。チューナ回路120は、別の信号線を介して直接接続されたマイコン110から同信号線を介して入力される信号に基づく制御により動作するようになっている。
発振回路CLK2からクロック信号が供給されて動作するビデオ信号処理部130は、主要部がICとされ、各部140,150,153〜155,161〜165等から構成されている。さらに、RGB信号生成部140は各部141〜145等から構成され、RGB信号処理部150は各部151,152等から構成されている。
マイコン110は、発振回路CLK1や操作パネル111やビデオ信号処理部130の読み出し制御回路165や図示しないリモコン信号受光部が直接接続されており、操作パネル111等への操作入力に対応するデータを同操作パネル111等から入力可能とされている。また、マイコン110は、内部のバスに接続されたCPU、ROM、RAM、複数のI/Oポート、パルス生成回路110a〜c、タイマ回路110d、等を備えており、CPUがROMやEEPROM112に書き込まれた内部回路制御用のプログラムに従ってTV全体を制御することにより、TVとしての機能を実現している。
書き込み制御回路163は、ビデオタイミング信号を入力し、当該ビデオタイミング信号に基づいて、RGB信号処理部150で生成される映像データがフレームメモリ155に書き込まれる際の書き込みタイミングを合わせるための書き込みタイミング信号を生成し、RGB信号処理部150と読み出し制御回路165に対して出力する。例えば、書き込み制御回路163に所定期間遅延させる遅延回路を設け、ビデオタイミング信号を当該遅延回路に入力して所定期間遅延させて書き込みタイミング信号を生成することができる。書き込みタイミング信号も、水平方向のタイミングを同期させる水平書き込みタイミング信号と、垂直方向のタイミングを同期させる垂直書き込みタイミング信号と、から構成される。同書き込みタイミング信号も、同期信号から所定期間遅らされた信号とされる。
A/D変換回路141は、同期信号が分離された映像信号を入力してA/D変換を行い、当該映像信号の白レベルと黒レベルとの間の電圧を対応するデジタルの階調値に変換する。ここでの階調値は、後述する画質調整回路145での増幅を考慮して、マトッリクス回路146に入力される0〜255の256階調よりも階調数を多く(例えば2ビット分多い1024階調)している。そして、デジタルの階調値からなるデジタル信号をYC分離回路142に対して出力する。YC分離回路142は、このデジタル信号を入力して輝度信号Yと搬送色信号Cとに分離し、クロマデコーダ回路143に対して出力する。クロマデコーダ回路143は、輝度信号Yと搬送色信号Cを入力し、同輝度信号Yと搬送色信号Cに対応するYUV信号を生成し、ビデオタイミング回路162から入力されるビデオタイミング信号にタイミングを合わせて、輝度レベル検出回路144に対して出力する。
輝度SYを求めると、ラッチ回路144cで保持するとともに、画質調整回路145に対して出力し、また、I/F164とIICバス102を介してマイコン110に対して出力する。
そして、画質調整回路145は、レンジ切換回路147で生成された出力輝度OYを用いて、上述した各種処理を行う。その結果、輝度レベル検出回路144にて検出されたフレーム画像の輝度に応じた階調値として映像データが生成される。
スケーラとも呼ばれる画素数変換回路151は、RGB信号を入力し、液晶パネル182〜184の画素数に合わせて画素数を変換する所定のスケーリング処理を行って、画素数変換後のRGB信号を生成する。本実施形態では液晶パネル182〜184の画素数を横640×縦480画素であるものとして説明するが、1024×768画素等であってもよい。画素数変換後のRGB信号は、映像を構成するフレーム画像毎に当該フレーム画像を色別の640×480画素で階調表現する映像データであり、画素毎のデジタルの階調値は、0〜255の256階調であるものとして説明する。
そして、1フレーム画像分の映像データを繰り返しフレームメモリ155に上書きする。これにより、フレームメモリ155には、映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現する映像データが書き込まれることになる。
本実施形態において、上記各部141〜143,145,146,150,161〜163,CLK2が、同期回路にて同期信号が分離された映像信号を入力し、当該同期回路にて分離された同期信号にタイミングを合わせて、フレーム画像の輝度に応じたRGB毎の階調値として映像データを生成して1フレーム画像分の映像データを繰り返しフレームメモリに上書きする映像データ生成回路(映像データ生成手段)を構成する。
カウンタ回路154bは、リセット信号がオフ(例えばH)であるときに上記カウントアップを行い、リセット信号がオン(L)となるとカウント値を0にリセットする。
そして、比較回路154dは、カウント回路154bのカウント値とメモリ154aに保持されている遅延期間を表す値とを比較し、一致しているときにオン(例えばL)、一致していないときにオフ(例えばH)となる遅延後の垂直基準同期信号を生成する。これにより、メモリ154aに保持されている値の水平走査期間分だけ垂直基準同期信号が遅延される。例えば、1フレーム画像につき垂直方向に480画素とされている場合に1/2の240をメモリ154aに書き込んでおけば、1/2フレーム画像分垂直基準同期信号を遅延させることができる。
具体的には、図6の下段に示すデューティ比切換機能テーブルT2がマイコン110に記憶されており、マイコン110は、I/F164とIICバス102を介して輝度レベル検出回路144によるフレーム画像の検出輝度を入力し、当該フレーム画像の輝度に基づいてデューティ比切換機能テーブルT2に従ってパルス信号のデューティ比を切り換える。上述したように、輝度SYは10ビット1024階調を8ビット256階調に換算して示してあり、パルス信号のデューティ比A2は相対量として上述した増幅比A1の逆比1/A1としている。すなわち、輝度SY=128〜225のときのデューティ比を基準として、1段階暗い輝度SY=86〜127のデューティ比A2を2/3、さらに1段階暗い輝度SY=64〜85のデューティ比A2を1/2、等としている。図の右側に示すパルス信号の波形のように、パルス信号の波形は、デューティ比A2が大きくなるほど山の期間が比例して長くなり、デューティ比A2が小さくなるほど山の期間が比例して短くなる。
本実施形態において、上記各部144,164,110,170が、映像信号に基づいてフレーム画像の輝度を検出し、検出したフレーム画像の輝度に応じてバックライトの光量を調整する光量調整手段を構成する。
以上より、明るい画面ではバックライトの光量が多くされ、暗い画面ではバックライトの光量が少なくされるとともに画質調整回路のレンジ切換回路147にて映像データの階調値のレンジが広くなるように切り換えられる。これにより、暗い画面でも映像に十分な階調性を得ることができ、良好な画質の映像を得ることができる。
すると、図11に示すように、液晶モジュール180の画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングが照射タイミングの遅れに合わせるように遅らされ、各フレーム画像が順次表示される。その結果、表示タイミングは、バックライトからの光の照射タイミングと合うようにされる。従って、従来のように照射タイミングが表示タイミングより遅れて両タイミングのずれが目立つということがなくなり、両タイミングはほぼ一致して、液晶表示部の画面から表示される映像の画質を向上させることが可能となる。
また、輝度レベル検出回路にて検出されたフレーム画像の輝度に応じた期間で各フレーム画像が表示されるタイミングが遅延されるので、照射タイミングの遅れがフレーム画像の輝度によって大きく変動する場合に、映像の画質をさらに向上させることができる。
なお、本発明は、ビデオデッキと液晶TVとの一体型装置、DVD記録再生装置と液晶TVとの一体型装置、受信機の無い液晶ディスプレイ、等、様々な液晶表示装置に適用可能である。
また、表示タイミングの遅延期間をフレーム画像の輝度SYに応じた期間にかかわらず固定された一定の期間としても、表示タイミングを照射タイミングに合わせるように遅延させることができることに変わりはないため、液晶表示部の画面から表示される映像の画質を向上させる効果が得られる。
そして、マイコン110は、輝度レベル検出回路144にて検出された一つ前のフレーム画像の輝度SY1を保持しておくとともに、これから表示しようとしているフレーム画像の輝度SY0をI/F164とIICバス102とを介して入力し(S110)、SY1とSY0との差の絶対値ΔSYを求め(S120)、当該ΔSYに対応する遅延期間DTiを読み出す(S130)。そして、当該遅延期間DTiを表す遅延期間信号を生成して、IICバス102とI/F164とを介して遅延回路154に対して出力する(S140)。すると、遅延回路154は、遅延期間信号を入力して遅延期間DTiを表すデータをメモリ154aに保持し、垂直基準同期信号を遅延時間DTi遅延させる。S140終了後は、映像出力を継続するか否かを判断し(S150)、継続する場合には輝度SY0を次回の輝度SY1にするために内蔵するRAMに保持して(S160)S110〜S150を繰り返し、継続しない場合にはフローを終了する。
図13は、変形例において、マイコン110内(EEPROM112等も可)に記憶された遅延期間テーブルT5,T6を示している。図に示すように、遅延期間テーブルT5は、バックライト185への電源の供給が開始してからの時間BTと遅延期間DTとの対応関係を規定したデータテーブルとされている。遅延期間テーブルT6は、バックライト185への電源の供給が開始してからの時間BTおよびフレーム画像の輝度の変化ΔSYと遅延期間DT(11)〜DT(55)との対応関係を規定したデータテーブルとされている。本実施形態では、マイコン110内に内蔵されたタイマ回路110dを用いてバックライト185への電源の供給を開始した時間BT(例えばTV100の電源をオンにしてからの時間)を計時し、計時した時間BTの各段階毎に遅延期間DT21〜DT25,DT(11)〜DT(55)を設けている。各遅延期間は、照射タイミングの遅れに合わせるように各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させる期間とされている。
まず、マイコン110は、輝度レベル検出回路144にて検出された一つ前のフレーム画像の輝度SY1を保持しておくとともに、これから表示しようとしているフレーム画像の輝度SY0をI/F164とIICバス102とを介して入力し(S210)、SY1とSY0との差の絶対値ΔSYを求める(S220)。また、タイマ回路110dから現在の時刻BT1を取得し(S230)、BT1からBT0を差し引くことにより、バックライト185への電源供給を開始してからの時間BTを取得する(S240)。さらに、時間BTおよび輝度の変化ΔSYに対応する遅延期間DT(ij)を読み出す(S250)。そして、当該遅延期間DT(ij)を表す遅延期間信号を生成して、IICバス102とI/F164とを介して遅延回路154に対して出力する(S260)。すると、遅延回路154は、遅延期間信号を入力して遅延期間DTiを表すデータをメモリ154aに保持し、垂直基準同期信号を遅延時間DTi遅延させる。S260終了後は、映像出力を継続するか否かを判断し(S270)、継続する場合には輝度SY0を次回の輝度SY1にするために内蔵するRAMに保持して(S280)S210〜S270を繰り返し、継続しない場合にはフローを終了する。
なお、遅延時間テーブルT5を用いる場合には、S230,S240を除いて図14の処理を行えばよい。すると、バックライトへの電源の供給が開始してからの時間に応じた期間で各フレーム画像が表示されるタイミングが遅延されるので、照射タイミングの遅れがバックライトへの電源の供給が開始してからの時間によって大きく変動する場合に、映像の画質をさらに向上させることができる。
特に、バックライトへの通電を開始した直後はバックライトが比較的低温であるため、バックライトの照射タイミングが比較的遅れることも想定される。この場合、バックライトへの電源供給時間BTが短いほど遅延時間DTを大きく、電源供給時間BTを段階分けする場合にはより時間の短い段階の遅延時間DTを大きくすれば、映像の画質をさらに向上させることができる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、液晶表示部の画面から表示される映像の画質を向上させることが可能となる。
110…マイコン
110a〜c…パルス生成回路
110d…タイマ回路
111…操作パネル
112…EEPROM
120…チューナ回路
121…アンテナ
122…スイッチ回路(同期回路)
123…コンポジット映像入力端子
130…ビデオ信号処理部
140…RGB信号生成部
141…A/D変換回路
142…YC分離回路
143…クロマデコーダ回路
144…輝度レベル検出回路(輝度検出回路)
144a…加算器
144b…除算器
144c…ラッチ回路
145…画質調整回路
146…マトリックス回路
147…レンジ切換回路
148…半導体メモリ
150…RGB信号処理部
151…画素数変換回路
152…画質調整回路
153…読み出し回路
154…遅延回路
154a…半導体メモリ
154b…カウント回路
154c…リセット回路
154d…比較回路
155…フレームメモリ
161…同期信号制御回路
162…ビデオタイミング回路
163…書き込み制御回路
164…インターフェイス(I/F)
165…読み出し制御回路
170…バックライト駆動回路
180…液晶モジュール(液晶表示部)
181…制御回路
182〜184…液晶パネル
185…バックライト
D1…映像データ
D2…フレーム情報
I1…フレーム画像
U1…画素
S1…映像信号
Claims (8)
- 同期信号が重畳された映像信号を入力し、入力した映像信号から当該同期信号を分離する同期回路と、
上記映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現する映像データを一時的に記憶する書き換え可能な半導体メモリからなるフレームメモリと、
上記同期回路にて同期信号が分離された映像信号を入力し、当該同期回路にて分離された同期信号にタイミングを合わせて上記映像データを生成して1フレーム画像分の映像データを繰り返し上記フレームメモリに上書きする映像データ生成回路と、
上記フレームメモリから上記1フレーム画像分の映像データの読み出しを開始させる読み出し開始状態を有するとともに上記分離された同期信号から同読み出し開始状態を所定期間遅らせた基準同期信号を生成する基準同期信号生成回路と、
入力される上記基準同期信号が上記読み出し開始状態となる毎に、上記フレームメモリから映像データの読み出しを開始して上記1フレーム画像分の映像データを読み出すとともに当該読み出した映像データに従って上記フレーム画像を液晶表示部の画面から表示することにより、同基準同期信号にタイミングを合わせて上記映像信号に対応する各フレーム画像を順次表示する映像表示回路と、
上記同期回路にて同期信号が分離された映像信号に基づいて上記フレーム画像の輝度を検出する輝度検出回路と、
駆動電圧を入力して上記液晶表示部の画面を背面から照射するバックライトと、
入力される上記基準同期信号にタイミングを合わせて上記輝度検出回路にて検出されたフレーム画像の輝度に応じて上記バックライトの発光輝度を調整させるデューティ比のパルス信号を生成するパルス生成回路を有するマイコンと、
上記パルス信号を入力し、当該パルス信号のデューティ比に対応した上記駆動電圧を生成して上記バックライトに供給するバックライト駆動回路とを備え、
上記映像データ生成回路は、上記検出されたフレーム画像の輝度に応じた階調値として上記映像データを生成する液晶テレビジョンにおいて、
上記映像表示回路に入力される基準同期信号のタイミングの遅延期間を表す信号を入力して保持し、同映像表示回路に入力される基準同期信号のタイミングを当該遅延期間を表す信号で表される期間遅延させる遅延回路を備え、
上記マイコンは、上記画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるとともに上記検出されたフレーム画像の輝度に応じた遅延期間として上記遅延期間を表す信号を生成し、上記遅延回路に対して出力することを特徴とする液晶テレビジョン。 - 映像信号を入力し、映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現する映像データを生成する映像データ生成手段と、
上記映像データに従って上記映像信号に対応する各フレーム画像を液晶表示部の画面から順次表示する映像表示手段と、
上記液晶表示部の画面を背面から照射するバックライトと、
上記映像信号に基づいて上記フレーム画像の輝度を検出し、検出したフレーム画像の輝度に応じて上記バックライトの光量を調整する光量調整手段と、
上記画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるように、上記映像表示手段に各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させる遅延手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 上記映像表示手段は、上記映像データから各フレーム画像を表示させるための基準同期信号を入力し、当該基準同期信号にタイミングを合わせて、上記映像データに従って上記映像信号に対応する各フレーム画像を液晶表示部の画面から順次表示し、
上記光量調整手段は、入力される上記基準同期信号にタイミングを合わせて、上記検出したフレーム画像の輝度に応じて上記バックライトの光量を調整し、
上記遅延手段は、上記画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるように、上記映像表示手段に入力される上記基準同期信号のタイミングを遅延させることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 - 上記映像信号は同期信号が重畳された信号とされるとともに、上記映像信号から当該同期信号を分離する同期回路と、分離された同期信号に基づいて上記基準同期信号を生成する基準同期信号生成手段とが設けられ、
上記映像データ生成手段は、上記同期信号が分離された映像信号を入力し、上記光量調整手段にて検出されたフレーム画像の輝度に応じた階調値として上記映像データを生成し、
上記光量調整手段は、上記同期信号が分離された映像信号に基づいて上記フレーム画像の輝度を検出し、入力される上記基準同期信号にタイミングを合わせて、検出したフレーム画像の輝度に応じて上記バックライトの光量を調整することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。 - 上記映像データを一時的に記憶する書き換え可能なフレームメモリが設けられ、
上記基準同期信号は、上記映像表示手段に上記フレームメモリから1フレーム画像分の上記映像データの読み出しを開始させる読み出し開始状態を有する信号とされ、
上記映像データ生成手段は、生成した上記1フレーム画像分の映像データを繰り返し上記フレームメモリに上書きし、
上記映像表示手段は、上記入力される基準同期信号が上記読み出し開始状態となる毎に、上記フレームメモリから上記1フレーム画像分の映像データの読み出しを開始し、当該1フレーム画像分の映像データを読み出して当該読み出した映像データに従って上記フレーム画像を上記液晶表示部の画面から表示し、
上記遅延手段は、上記画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるように、上記基準同期信号の読み出し開始状態のタイミングを遅延させることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の液晶表示装置。 - 上記遅延手段は、上記光量調整手段にて検出されたフレーム画像の輝度、または、当該輝度の変化に応じた期間で上記映像表示手段に各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させることを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 上記遅延手段は、上記バックライトへの電源の供給が開始してからの時間に応じた期間で上記映像表示手段に各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させることを特徴とする請求項2〜請求項6のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 映像信号を入力し、映像を構成するフレーム画像毎に画素単位のデジタルの階調値で表現する映像データを生成する映像データ生成工程と、
上記映像データに従って上記映像信号に対応する各フレーム画像を液晶表示部の画面から順次表示する映像表示工程と、
上記映像信号に基づいて上記フレーム画像の輝度を検出し、検出したフレーム画像の輝度に応じて上記液晶表示部の画面を背面から照射するバックライトの光量を調整する光量調整工程と、
上記画面から表示される各フレーム画像の表示タイミングに対する上記バックライトから照射される光の照射タイミングの遅れに合わせるように、上記映像表示工程にて各フレーム画像を表示させるタイミングを遅延させる遅延工程とを具備することを特徴とする液晶表示方法。
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