JP2008203647A - 画像表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示におけるフリッカの視認性を低下させると共に、表示輝度を一定に保つ。
【解決手段】表示すべき画像信号の表示期間および非表示期間を１フレーム期間内に設けた画像表示方法において、前記フレーム期間をフレーム単位または複数フレーム単位で変化させるフレーム期間制御工程と、前記フレーム期間の変化に応じて前記表示期間または前記表示期間および前記非表示期間を変化させる表示期間制御工程と、を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は画像表示方法および装置に関し、特に、フラットパネルディスプレイの画像表示方法および装置に関する。

近年、液晶表示に基づく、薄型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が盛んに開発されている。ディスプレイの普及が進み、従来はＰＣ用のモニタとして、静止画を表示するために使用されてきたが、最近では、液晶の応答速度が速くなり、ＴＶのような動画を表示するためにも使用されてきた。ところが、液晶ディスプレイの代表であるＴＦＴ方式のディスプレイの場合、画像データを保持して表示する、いわゆるホールド型ディスプレイであるために、ブラウン管（ＣＲＴ）に代表される一瞬画像データの一部を表示して、人間の網膜の残像を利用するインパルス型ディスプレイに比較すると、動画を表示したときの表示ボケ、動画ボケが著しく大きい。

この欠点を補うために、ＴＦＴ型液晶ディスプレイでは、バックライトを間欠点灯するバックライトブリンキング技術や、バックライトを分割して逐次点灯するバックライトスキャン技術、表示データに黒データを挿入する黒挿入技術を使用した擬似インパルス駆動技術により、動画ボケを少なくして、動画特性の改善を図っていた。

従来の液晶表示装置におけるタイミングチャートの例を図３に示す。図３は擬似インパルス駆動の手法の１つであるバックライトスキャン技術を使用した時のタイミングチャートを示す。液晶パネルへデータを書き込んだ後、液晶素子の応答時間に依存する一定時間経過後に、バックライトを点灯する。

図３に示すような、従来の擬似インパルス駆動のうちの、バックライトを点滅させる実施例においては、静止画や、ゆっくりした動きの動画を表示した場合には、フリッカ（ノイズ）が生じるという問題がある。また、点灯率（１フレーム期間に占めるバックライト点灯期間の割合）を変えるとフレーム単位の表示輝度が変わってしまうという問題もあった。

また、特許文献１〜３（いずれも同一内容である。）第４１頁の図９において、本明細書の図８に示す表示方法が開示されている。前述の従来例と同様、「走査期間」において液晶パネルへデータを書き込み、「液晶応答期間」の経過後、バックライトを点灯している。ここでは、バックライト点灯期間を可変としている。ただし、バックライト点灯期間はユーザが選択した所定の値に固定されるため、表示中に、自動的に点灯期間を変更し、フリッカによる画質の劣化を抑制することができないという問題がある。

なお、特許文献１〜３および４において、点灯期間に応じて点灯輝度を調整し、フレーム単位の表示輝度を一定にする手法が開示されている。

特開２００５−１２２１９９号公報（第４１頁、図９） 特開２００５−１２２２００号公報（第４１頁、図９） 特開２００５−１２２２０１号公報（第４１頁、図９） 特開２００６−１８９６５８号公報

従来例に係る画像表示において、静止画およびゆっくりした動きの動画を表示した際に生じるフリッカによる画質の劣化を防ぐことが課題となる。

また、フリッカによる画質劣化を防ぐと同時に、表示輝度を一定に保持することが課題となる。

本発明の第１の視点に係る画像表示方法は、表示すべき画像信号の表示期間と非表示期間とを１フレーム期間内に設けた画像表示方法において、前記フレーム期間を１フレーム単位または複数フレーム単位で変化させるフレーム期間制御工程と、前記フレーム期間の変化に応じて、前記１フレーム期間内の前記表示期間または前記表示期間および前記非表示期間を変化させる表示期間制御工程とを含むことを特徴とする。

本発明の第２の視点に係る画像表示装置は、表示すべき画像信号の表示期間と非表示期間とを１フレーム期間内に設けた画像表示装置において、前記フレーム期間をフレーム単位または複数フレーム単位で変化させるフレーム期間制御手段と、前記フレーム期間の変化に応じて前記表示期間または前記表示期間および前記非表示期間を変化させる表示期間制御手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の展開形態の画像表示方法は、前記第１の視点における、前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間を周期的に変化させることを特徴とする。

第２の展開形態の画像表示方法は、前記第１の視点における、前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間をランダムに変化させることを特徴とする。

第３の展開形態の画像表示方法は、前記第１の視点における、前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間を交互に平均フレーム期間よりも長くまたは短くすることを特徴とする。

第４の展開形態の画像表示方法は、前記第１の視点において、表示輝度を、前記表示期間を基に計算して変化させるバックライト輝度制御工程を含むことを特徴とする。

第１の展開形態の画像表示装置は、前記第２の視点において、前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間を周期的に変化させることを特徴とする。

第２の展開形態の画像表示装置は、前記第２の視点において、前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間をランダムに変化させることを特徴とする。

第３の展開形態の画像表示装置は、前記第２の視点において、前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間を交互に平均フレーム期間よりも長くまたは短くすることを特徴とする。

第４の展開形態の画像表示装置は、前記第２の視点において、表示輝度を、前記表示期間を基に計算して変化させるバックライト輝度制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像表示方法および装置によれば、フリッカの視認性を低下させ、画質を改善することが可能となる。

また、本発明に係る画像表示方法および装置によれば、フレーム毎の点灯輝度を均一にすることができる。

本発明の実施形態を、図１、４を参照して説明する。

本発明の実施形態に係る表示装置の回路ブロックを図４に示す。図４を参照すると、表示装置は２つの画像メモリ（画像メモリＡ２、画像メモリＢ３）を備える。これらの画像メモリは、入力端子１に接続されている。また、入力端子１はドライバ用タイミング発生器４にも接続されている。ドライバ用タイミング発生器４は、画像メモリＡ２、画像メモリＢ３、パネルドライバ５およびＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）ドライバ６に接続され、画像メモリＡ２、画像メモリＢ３、パネルドライバ５およびＬＥＤドライバ６の動作を制御する。パネルドライバ５は、画像メモリＡ２および画像メモリＢ３に接続されている。ドライバ用タイミング発生器４は、さらに、可変周期発生器７と接続されている。可変周期発生器７は、ＬＥＤ輝度計算器８にも接続されている。ＬＥＤ輝度計算器８は、ＬＥＤドライバ６と接続され、ＬＥＤドライバ６に輝度信号を出力し、ＬＥＤドライバ６を制御する。パネルドライバ５およびＬＥＤドライバ６はそれぞれ、ＦＰＤ９およびＬＥＤ１０を制御する。

本発明の実施形態に係る表示装置の動作を、図１を参照して説明する。

図１において、第１フレームの期間をＸ１［ｍｓ］、第２フレームの期間をＸ２［ｍｓ］とする。ここで、Ｘ１＞Ｘ２とする。

第１フレーム開始後「データ書き込み期間」内に、パネルへのデータ書き込みを終了している。図１の最上段のデータ書き込みのタイミングチャート「１」は、パネルの最初の行へのデータ書き込みのタイミングチャートを表す。同様に、「２」、「３」、「４」は、パネルの各行に応じたデータが書き込まれるタイミングを表している。パネルの最終行（「ｎ」行）へのデータ書き込みは、図１に示すように第１フレーム期間の半分程度の時間に終了している。この時間は、実際に使用する液晶材料の応答速度によって決まる。つまり、液晶の応答時間が短い場合は、データ書き込みに長い時間を要しても構わないが、液晶の応答時間が長い場合は、データ書き込みを短い時間に完了する必要がある。これはデータが書き込まれ、液晶が書き込まれたデータに対応した状態へ遷移した後に、バックライトを点灯させなければならないからである。

バックライトの点灯終了後、第２フレーム期間Ｘ２を開始する。第２フレームの開始後、次のデータが順次パネルへ書き込まれる。このデータ書き込みの速度は、第１フレームと同じでもよいし、第２フレームの期間Ｘ２に合わせて書き込み速度を調整し、変更してもよい。図１に示した例においては、第１フレームの期間Ｘ１と比較して、第２フレームの期間Ｘ２は短いため、書き込み期間を同一にした場合、第２フレームにおけるバックライト点灯期間は、第１フレームと比較して短くなる。第２フレームのバックライトが消灯後、第３フレームを開始する。

次に、図１を参照して、バックライトの点灯輝度について説明する。第２フレーム期間におけるバックライト点灯期間が、第１フレームにおけるバックライト点灯時間の半分（１／２）になった場合、第１フレームと第２フレームの平均輝度を一定に保持するためには、第２フレームにおけるバックライトの輝度を２倍にする必要がある。本実施形態のように、フレーム期間内の限られた時間にのみバックライトを点灯させる場合、パネルモジュールの輝度は、フレーム期間にわたって点灯輝度を平均した輝度になる。したがって、フレーム期間がフレーム毎に異なっていても、それぞれの期間での平均輝度が同じであれば、パネルモジュールの輝度は、フレーム期間の長短に関係なく一定となる。このバックライトの輝度調整方法として、図２に示すように輝度値を上げる方法（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と、一定輝度のパルス幅、繰り返し数を変える方法（ＰＷＭ；Ｐｌｕｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）がある。バックライトの光源の構成とバックライトの駆動回路の性能とに基づいて、これらの方法のいずれかを選択する。

次に回路ブロックについて、図４を参照して説明する。

入力端子１より、画像信号およびタイミング制御信号が入力される。これらの入力信号のうち、画像信号は画像メモリＡ２に書き込まれる。一般的に、入力信号は６０Ｈｚで書き込まれるため、以下の動作においても、６０Ｈｚで画像信号が入力される例について説明する。

第１フレームでは、画像メモリＡ２に、この入力信号に同期して６０Ｈｚでデータが書き込まれる。また、入力されたタイミング制御信号はドライバ用タイミング発生器４に入力される。ドライバ用タイミング発生器４は、本発明の回路の内部動作速度を、入力信号の基本クロックよりも高速化する機能を持ち、入力信号を画像メモリＡ２と画像メモリＢ３に交代に書き込むための制御も行う。

第２フレームでは、画像信号は画像メモリＢ３に書きこまれる。また、第１フレーム期間に画像メモリＡ２に書き込まれた画像信号は、ドライバ用タイミング発生器４からの制御信号により、１フレーム期間より十分に短い時間で出力され、パネルドライバ５に入力される。たとえば、１フレーム期間が１６．６６ｍｓの場合、画像信号は５〜８ｍｓの期間にパネルドライバ５に向けて出力される。

第３フレームでは、入力端子１から入力された画像信号は、画像メモリＡ２に書き込まれ、画像メモリＢ３に書き込まれていた画像信号が、パネルドライバ５に、１フレーム期間よりも十分に短い時間で出力される。

以上説明した動作により、入力信号がたとえば６０Ｈｚであっても、パネルドライバ５には、６０Ｈｚと違った周期でデータを書き込むことが可能になる。

次に、可変周期発生器７の動作について説明する。可変周期発生器７は、フレーム期間を変更し、ドライバ用タイミング発生器４に、変更されたフレーム期間を送信する。可変周期発生器７は、次のフレーム期間をどのような長さにするかを決定する。決定方法は種々考えられる。図５〜７に、フレーム期間の決定方法の例を挙げる。

可変周期発生器７により、次に表示するフレームの期間が決まると、ＬＥＤ輝度計算器８は、標準の輝度、例えば６０Ｈｚで駆動したときの標準的な点灯期間から決まる輝度と、先に計算した次フレームの期間を比較して、必要なＬＥＤ１０の輝度を計算する。いろいろな計算方法が想定されるが、もっとも単純な方法は、点灯期間を時間に比例する方法である。つまり、標準点灯期間から、点灯期間が、１．２倍になれば、輝度をその逆数の１／１．２＝０．８３３３３倍にする。その他の計算方法としては、ディスプレイの置かれている環境に合わせて輝度を変える場合等、フレーム周波数に依存した点灯期間とは、別の要因も加味してＬＥＤ輝度を計算することもある。このようにしてＬＥＤ輝度計算器８から、輝度値がＬＥＤドライバ６に送信される。ＬＥＤドライバ６は、この輝度値と、ドライバ用タイミング発生器からの点灯開始信号とを受けて、ＬＥＤ１０を所望の輝度で所望のタイミングに点灯する。

また、パネルドライバ５も、ドライバ用タイミング発生器４からのタイミング信号と、画像メモリからの映像信号を受けて、ＦＰＤ９に映像を表示する。

図５は、中心周期（図５では、６０Ｈｚに相当する１６．６６ｍｓ）より増加した後、減少して、再び増加するという周期性を持った例を示す。図５では、フレーム期間が１６．６６ｍｓを中心に、片側１ｍｓの範囲で連続的に変化している。この変化の周期は、図５では約２０フレームとしたが、特に２０フレームに限定されるわけではなく、使用するフラットパネルディスプレイのサイズや解像度により、調整される。

バックライトをフレーム期間内で点滅させた場合、フリッカとして認識されることが多い。フリッカは、人間が認識できる一定の周波数範囲において生じる。一般的には４８Ｈｚを超えればフリッカとして認識しにくくなる。

一方、パネルのサイズや、表示画像の種類によっては、６０Ｈｚ程度の高い周波数のフリッカでも認識されることがある。特に、フリッカが周期性を有する場合には、認識しやすい。したがって、本発明のように、フレーム周波数を周期的にまたはランダムに変えた場合には、フリッカとして認識されにくくする効果がある。

本発明の第２の実施例を、図６を参照して説明する。

第１の実施例では、フレーム期間を周期的に変化させた。第２の実施例においては、図６に示すように、ランダムにフレーム期間を変更している。図６では、平均フレーム期間（１６．６６ｍｓ）を中心にして、長短ランダムに周期が変化している。

本発明の第３の実施例を、図７を参照して説明する。

第３の実施例においては、フレーム毎の変化量はランダムであるが、平均周期に対する変化の向きはフレームごとに交互入れ替わっている。すなわち、あるフレームにおいて、平均フレーム期間よりも長いフレーム期間だった場合は、次のフレームにおいては、平均フレーム期間よりも短いフレーム期間となる。

本発明に係るディスプレイの駆動方法および装置は、フラットパネルディスプレイ全般において利用することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置のタイミングチャートを示す図である。 バックライトの輝度調整方法を説明するための図である。 従来の実施形態に係る表示装置のタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係る表示装置のブロック図である。 フレーム期間の決定方法を説明するための図である。 フレーム期間の決定方法を説明するための図である。 フレーム期間の決定方法を説明するための図である。 従来の実施形態に係る表示装置の動作原理を説明するための図である。

符号の説明

１ 入力端子
２ 画像メモリＡ
３ 画像メモリＢ
４ ドライバ用タイミング発生器
５ パネルドライバ
６ ＬＥＤドライバ
７ 可変周期発生器
８ ＬＥＤ輝度計算器
９ フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）
１０ ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）

Claims (10)

1. 表示すべき画像信号の表示期間と非表示期間とを１フレーム期間内に設けた画像表示方法において、
   前記フレーム期間を１フレーム単位または複数フレーム単位で変化させるフレーム期間制御工程と、
   前記フレーム期間の変化に応じて、前記１フレーム期間内の前記表示期間または前記表示期間および前記非表示期間を変化させる表示期間制御工程と、
   を含むことを特徴とする画像表示方法。
2. 前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間を周期的に変化させることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示方法。
3. 前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間をランダムに変化させることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示方法。
4. 前記フレーム期間制御工程において、前記フレーム期間を交互に平均フレーム期間よりも長くまたは短くすることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示方法。
5. 表示輝度を前記表示期間を基に計算して変化させるバックライト表示輝度制御工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示方法。
6. 表示すべき画像信号の表示期間と非表示期間とを１フレーム期間内に設けた画像表示装置において、
   前記フレーム期間を１フレーム単位または複数フレーム単位で変化させるフレーム期間制御手段と、
   前記フレーム期間の変化に応じて、前記１フレーム期間内の前記表示期間または前記表示期間および前記非表示期間を変化させる表示期間制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
7. 前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間を周期的に変化させることを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間をランダムに変化させることを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。
9. 前記フレーム期間制御手段が、前記フレーム期間を交互に平均フレーム期間よりも長くまたは短くすることを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。
10. 表示輝度を前記表示期間を基に計算して変化させるバックライトの表示輝度制御手段を備えたことを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の画像表示装置。

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