JP2011257562A - 映像表示装置及び映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画面分割を用いて画像のボケに対処する技術を提供する。
【解決手段】映像信号を入力しこの映像信号に応じて液晶パネルを駆動する為の映像駆動信号を出力する液晶駆動手段と、前記映像信号を入力しバックライトを消灯すべき時期を決定する決定手段と、前記時期に基づいてバックライトの点灯時期を決定する点灯時期決定手段と、前記点灯時期および消灯すべき時期に基づいてバックライトを駆動するバックライト駆動手段とを備えた映像表示装置。また、映像信号を入力しこの映像信号に応じて液晶パネルを駆動する為の映像駆動信号を出力し、前記映像信号を入力しバックライトを消灯すべき時期を決定し、前記時期に基づいてバックライトの点灯時期を決定し、前記点灯時期および消灯すべき時期に基づいてバックライトを駆動する映像表示方法。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、バックライトを駆動する映像表示装置及び映像表示方法に関する。

バックライトを用いる例えば液晶ＴＶにおいては、液晶応答性により、動画像でボケが生じてしまう問題があった。対して液晶表示装置で、バックライト部を水平ストライプ状に４つの発光領域に分割し、映像信号の書込み、液晶応答期間後に順次バックライトを発光しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

他方でこのような光源分割ではなく、言わば画面分割を用いてボケに対処する技術の要望があるが、かかる要望を実現するための手段は知られていない。

特開２００３−１４９６２６号公報

本発明は、画面分割を用いて画像のボケに対処する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態の映像表示装置によれば、映像信号を入力しこの映像信号に応じて液晶パネルを駆動する為の映像駆動信号を出力する液晶駆動手段と、前記映像信号を入力しバックライトを消灯すべき時期を決定する決定手段と、前記時期に基づいてバックライトの点灯時期を決定する点灯時期決定手段と、前記点灯時期および消灯すべき時期に基づいてバックライトを駆動するバックライト駆動手段とを備えた。

本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示すブロック図。 従来よりの液晶表示装置の機能構成を示すブロック図。 従来よりの画面駆動における黒挿入の効果を説明するために示す模式図。 データ書き換えの応答時間を一般的に説明するために示す模式図。 第１の実施形態に用いられる機能構成を示すブロック図。 同実施形態の画面の分割によるエリア制御を示す模式図。 同実施形態に用いられる要部の詳細を示すブロック構成図。 第２の実施形態に用いられる機能構成を示すブロック図。 実施形態の画面の分割によるエリア制御を示すタイミング図。

以下、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
本発明による第１の実施形態を図１乃至図７及び図９を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の一形態にかかる液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、液晶表示装置１は、画像データ受信部１０、画像データ処理部２０、画像表示制御部３０、表示部４０、光源としてのバックライト５０を備える。

画像データ受信部１０は例えば、屋外に設置されたアンテナ（図示せず）と接続されており、このアンテナを介して画像データを受信する。例えば、地上アナログ波、地上デジタル波、衛星放送用電波などに乗せられた種々の画像データが受信可能である。また、画像データ受信部１０は、図示はしないが種々の画像再生機器（例えば、ＨＤ−ＤＶＤプレーヤや同レコーダ、ＤＶＤプレーヤや同レコーダなど）とも接続することができる。この場合には、画像データ受信部１０は画像再生機器が再生した画像データを受信する。

画像データ受信部１０は受信した画像データを画像表示制御部３０および画像データ処理部２０に出力する。
画像表示制御部３０は、画像データ受信部１０から出力された画像データを受けて表示部４０に画像を表示させる。
表示部４０は、液晶パネル４３、ゲートドライバ４１、ソースドライバ４２から主に構成されている。
液晶パネル４３は、特別図示をしないが２枚のガラスの間に液晶材料をはさみこのガラス上に走査線とデータ線を格子状に配置して構成される。走査線とデータ線はそれぞれ液晶パネル４３端に配置したゲートドライバ４１およびソースドライバ４２の駆動によって制御される。ゲートドライバ４１は走査線にパルス状の電圧波形を順次出力する機能を有する。

ソースドライバ４２はゲートドライバ４１によるパルス状の電圧波形の出力に対応して液晶に電圧を供給する。液晶パネル４３はこのように、ソースドライバ４２とゲートドライバ４１の駆動によって液晶に電圧を印加されることにより画像を表示する。

画像データ処理部２０は、情報取得部２１と、光源制御部２２と、メモリ２３とから構成されている。情報取得部２１には画像データ受信部１０が出力した画像データが入力される。

メモリ２３は、光源制御部２２が光源ユニット５１の制御を行う際に、光源制御部２２によって参照される。
光源制御部２２は、メモリ２３に記憶されたデータに基づいてバックライト５０の点灯消灯制御を行う。すなわち光源制御部２２は点灯制御部として機能する。
バックライト５０は光源として機能する。
バックライト５０は液晶パネル４３の裏側に設けられる。
バックライト５０と液晶パネル４３の間には図示はしないが拡散板と複数の光学シート（拡散シート，プリズムシートなど）が設けられる。また，導光板と複数の光学シートの構成のものもある。

光源ユニット５１は、主に冷陰極蛍光管やLEDを光源とするが，その他種々の発光素子を使用することができる。この発光素子は例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、や無機ＥＬ、レーザダイオード(Laser Diode、ＬＤ)などである。

図２は、従来例の光源のプロファイルを考慮したバックライト制御を行う液晶表示装置１の機能構成図である。入力された映像を解析する画像解析手段１０１（図１の１０相当）と、ドライバとしてパネルを制御するパネル制御手段１０２（図１の３０相当）と、光源のプロファイルを考慮してバックライトを制御するバックライト制御手段１０４（図１の２０相当）と、映像を表示する液晶パネル１０３（図１の４０相当）と、バックライト１０５（図１の５０相当）から構成されている。

次に、図２の構成の動作について述べる。液晶表示装置に外部から入力される映像信号は、画像解析手段１０１にて最適な映像信号と最適な光源の輝度になるように夫々の値が補正される。画像解析手段１０１にて補正された映像信号は、パネル制御手段１０２に入力されて補正信号の通りに液晶パネル１０３を制御する。一方、画像解析手段１０１にて設定された光源の輝度、スキャン制御するための情報がバックライト制御手段１０４に入力され、バックライト１０５を制御する。この際、バックライト制御手段１０４では、光源のプロファイル、つまり光の広がりを考慮して、黒挿入率に合わせて黒挿入率をしていないときと同程度の輝度に維持し、且つ黒挿入部、つまり光源の消灯領域の輝度を低減させることを可能にするように制御を行う。

バックライト１０５は上下に６分割された構造例として挙げてあるが、以下に説明する本実施形態ではバックライトは分割無しの１つにて後述の上下に４分割のエリア制御が可能となる。

さて液晶ディスプレイの動画ボケ改善として黒挿入方法がある。これは、ホールド型表示方式である液晶ディスプレイにおいて意図して黒を挿入することにより、ＣＲＴのようなインパルス型に近い表示をさせ、動画ボケを改善する方法である（図３参照）。

図３は、従来よりの画面駆動における黒挿入の効果を説明するために示す模式図である。縦軸は時間を、横軸は位置を表している。図３（ａ）は通常駆動の場合であり、感知されるボケ量Ｂａ（特許文献１の図１０参照）は相対的に大きい。図３（ｂ）は黒挿入駆動の場合であり、感知されるボケ量ＢｂはＢａよりは小さいが残存する。

なお黒挿入の方法としては、映像信号に黒を挿入する方式と上記のバックライトを消灯させる方式がある。バックライト消灯方式で、バックライトの消灯期間に液晶のデータを書き換えた部分は、インパルス型表示になるので動画ボケの改善ができる。よってバックライトの消灯（点灯）時期を制御すれば、任意エリアの動画ボケが改善できる。なお、このエリア以外のエリア等に更に上記黒を挿入する構成を採るのは差し支えない。

液晶のデータ書き換えには、応答時間が存在する（図４参照）。液晶は、応答時間が遅く、データを書き換えてもすぐに書き換えたレベルにならない。一般的に、応答時間が長くなると動画ボケが悪くなる。また、液晶の応答時間は、常に一定ではなく、第（ｎ−１）フレームの信号レベルと第ｎフレームの信号レベルによって決定される。

例えば図４に誇張して示すように、第（ｎ−１）フレームの信号レベルから第ｎフレームの信号レベルに書き換えた時の応答時間第ｎと、第ｎフレームの信号レベルから第（ｎ＋１）フレームの信号レベルに書き換えた時の応答時間第（ｎ＋１）は異なる。

図５は、第１の実施形態に用いられる機能構成を示すブロック図である。映像処理回路７１、液晶駆動回路７２、液晶パネル７３、点灯時期計算回路７４ａ、バックライト駆動回路７４ｂ、映像レベル検出回路７４ｃ、応答時間データ保管装置７４ｄおよびバックライト７５から構成されている。映像処理回路７１は画像解析手段１０１と、液晶駆動回路７２はパネル制御手段１０２と、液晶パネル７３は液晶パネル１０３と、バックライト７５はバックライト１０５と対応している。他は、バックライト制御手段１０４に含まれる。

映像処理回路７１の出力である映像信号は、液晶駆動回路７２と、映像レベル検出回路７４ｃとに導かれる。液晶駆動回路７２の出力は液晶パネル７３に入力される。映像レベル検出回路７４ｃの出力は点灯時期計算回路７４ａに入力される。点灯時期計算回路７４ａは、後述のように応答時間データ保管装置７４ｄの応答時間データを参照して、バックライト駆動回路７４ｂへ信号を送る。バックライト駆動回路７４ｂは、この信号に基づきバックライト７５を制御する。

図６は、実施形態の画面の分割によるエリア制御を示す模式図である。
映像レベル検出回路は、例えば表示画面を縦方向（横長）４分割（図６(a)参照）したそれぞれのエリア毎の第nフレーム映像信号の映像レベルとして例えば平均レベルを検出する。平均レベル以外では輝度ヒストグラムなどを検出してその代表値（中央値、最頻値）もよい。

分割数は、任意で良いが、現在のバックライト調光率（点灯率）に応じて分割数を可変させても良い。つまり分割エリアの液晶の書き換えに要する時期とバックライト消灯時期が同じになるように分割数を決める。また、調光周波数と映像表示周波数が一致していない場合、例えば調光周波数が映像信号の２倍であるようなときでも、画面を上下２ブロック（調光周波数が２倍なので２ブロック）として考え、それぞれのブロックを上記説明の１つの表示画面と考えることで本発明を適用できる。

上記映像レベル検出は、図６(b)のように、視聴者が注視する（破線囲いで示している）中央エリアだけを検出しても良い。
応答時間データ保管装置７４ｄは、液晶ディスプレイの応答時間を表すデータを保管してある。保管データは、（ｎ−１）フレームデータとｎフレームデータから一義的に決まるデータである。保管データは、２つのフレームデータに対応するデータが必要で、例えば８ビットの分解能の場合、２５６×２５６＝６５５３６個のデータが必要となる。しかし、データ量を減らすために、分解能を６ビットにして（６４×６４＝４０９６個）、分解能が足りない部分は、補間計算で算出することも可能である。

点灯時期計算回路７４ａは、それぞれの分割エリアの（ｎ−１）フレーム映像レベルを保管する。そして分割画面のそれぞれについて、応答時間データ保管装置から（ｎ−１）フレーム映像レベルとnフレーム映像レベルに対応する応答時間データを取り出す。次に取り出したそれぞれの応答時間を比較して最も応答時間が長い分割エリアを検出し、そのエリアの動画ボケが軽減されるように消灯時期を計算（決定）する。（図７参照）

図７は、実施形態に用いられる要部の詳細を示すブロック構成図である。点灯時期計算回路７４ａを中心に説明する。点灯時期計算回路７４ａは、メモリ７４ａ１、メモリ７４ａ２、メモリ７４ａ３、メモリ７４ａ４と、比較部７４ａ５および点灯時期算出部７４ａ６とを備えている。メモリ７４ａ１〜７４ａ４は、各分割エリアの(n-1)フレーム映像レベルを記憶し出力することにより、応答時間データ保管装置７４ｄから上記nフレーム映像レベルに対応する各応答時間データを取り出す。比較部７４ａ５はこれら各応答時間データのうち最大応答時間を点灯時期算出部７４ａ６に出力し、点灯時期算出部７４ａ６はこの最大応答時間に基づき点灯時期を伝達するべくバックライト駆動回路７４ｂへ信号を送る。

例えば、1フレーム16ms、調光率(点灯率)75% とすると、フレーム開始から4ms後に分割２エリアのバックライトを消灯するとちょうど分割２エリアの液晶を書き換えている期間に分割２エリアのバックライトが消灯することになる。（図６(a)参照）よって、分割２エリアの動画ボケが改善する。

点灯時期は、フレーム毎に変更しなくても良い。例えば映像レベル検出を数フレーム間実施して、この結果に基づいて点灯時期を変更することもできる。
図９は、実施形態の画面の分割によるエリア制御を示すタイミング図である。例えば、分割４に関して示しているＭａｘの値は図７の比較部７４ａ５の出力である最大応答時間に対応している。この遅延時間分調光率は下がっているが、分割４に関して前述の応答時間は満たされている。このＭａｘの値は例えば７４ａ５の出力である最大応答時間の３分の２などとより小さい値に設定してもよい。また最大値のリミットを設けたり固定値（０とすれば調光率７５％のまま変動がない）としてもよい。なお、最大応答時間を示すエリアが複数あったときには前回最大応答時間を示したエリアに近いエリアの画像書き換えのタイミングを選んで消灯するなど一つのエリアに対応するような構成にしておけばよい。

（第２の実施形態）
本発明による第２の実施形態を図１乃至図６及び図８、図９を参照して説明する。実施形態１と共通する部分は説明を省略する。
水平スクロール画像は、動画ボケ品位の劣化が顕著に表れるため、水平スクロール画面のある映像において、スクロールしている位置を検出して、スクロール位置が消灯するようにバックライト消灯時期を制御（決定）する。

図８は、第１の実施形態に用いられる機能構成を示すブロック図である。映像処理回路８１、液晶駆動回路８２、液晶パネル８３、点灯時期計算回路８４ａ、バックライト駆動回路８４ｂ、スクロール位置検出回路８４ｅおよびバックライト８５から構成されている。映像処理回路８１は画像解析手段１０１と、液晶駆動回路８２はパネル制御手段１０２と、液晶パネル８３は液晶パネル１０３と、バックライト８５はバックライト１０５と対応している。他は、バックライト制御手段１０４に含まれる。

映像処理回路８１の出力である映像信号は、液晶駆動回路８２と、スクロール位置検出回路８４ｅとに導かれる。液晶駆動回路８２の出力は液晶パネル８３に入力される。スクロール位置検出回路８４ｅの出力は点灯時期計算回路８４ａに入力される。点灯時期計算回路８４ａは、この出力を参照して、バックライト駆動回路８４ｂへ信号を送る。バックライト駆動回路８４ｂは、この信号に基づきバックライト８５を制御する。なお、スクロール位置の検出方法は動画検出の技術として公知である。

以上、動作概要として、液晶表示装置のバックライト駆動装置で、画面の表示映像の変化を検出し、その変化に応じた液晶応答速度に基づいてバックライトの消灯時期を制御する。さらに表示映像のスクロール位置を検出してその位置に応じてバックライトの消灯時期を制御する。

上記のように第１の実施例によって、動画ボケの悪い部分の動画を改善することができ、全体として画質品位を上げることができる。また、第２の実施例によって動画ボケが認識されやすいスクロール映像部分の動画ボケを改善することができる。

即ち換言すると次のような装置として液晶ディスプレイの動画ボケを改善するため、バックライトの消灯時期を制御する。
（１）画面の表示映像変化を検出して、変化に応じた液晶応答速度に基づいてバックライトの消灯時期を制御するバックライト駆動装置。
（２）（１）のバックライト駆動装置で、表示映像のスクロール位置を検出して、スクロール位置に応じてバックライトの消灯時期を制御するバックライト駆動装置。
例えば、テロップが横に動くスクロール画面では、破綻が目立ちやすいので、そのような場合にはこの（２）を適用し、それ以外の場合は上記（１）を適用するのも好適である。また更にスクロールの位置が上の方、あるいは下の方とかの判定により部分的に（２）を適用するのもよい。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

１…液晶表示装置、１０…画像データ受信部、２０…画像データ処理部、２１…情報取得部、２２…光源制御部、２３…メモリ、３０…画像表示制御部、４０…表示部、４１…ゲートドライバ、４２…ソースドライバ、４３…液晶パネル、４３１…第１の表示領域、４３２…第２の表示領域、５０…バックライト、５１…光源ユニット、７１…映像処理回路、７２…液晶駆動回路、７３…液晶パネル、７４ａ…点灯時期計算回路、７４ｂ…バックライト駆動回路、７４ｃ…映像レベル検出回路、７４ｄ…応答時間データ保管装置、７５…バックライト、８１…映像処理回路、８２…液晶駆動回路、８３…液晶パネル、８４ａ…点灯時期計算回路、８４ｂ…バックライト駆動回路、８４ｅ…スクロール位置検出回路、８５…バックライト。

Claims (7)

1. 映像信号を入力しこの映像信号に応じて液晶パネルを駆動する為の映像駆動信号を出力する液晶駆動手段と、
   前記映像信号を入力しバックライトを消灯すべき時期を決定する決定手段と、
   前記時期に基づいてバックライトの点灯時期を決定する点灯時期決定手段と、
   前記点灯時期および消灯すべき時期に基づいてバックライトを駆動するバックライト駆動手段とを
   備えた映像表示装置。
2. 前記決定手段は、前記液晶パネルに対して設定された複数の表示領域毎の映像信号の映像レベルから前記時期を決定し、
   前記点灯時期決定手段は、前記複数の表示領域毎の映像信号の映像レベルのフレーム間の変化に基づいて求められた前記複数の表示領域毎の前記液晶パネルの液晶の映像書き込み終了後からの応答時間のうち、最大の応答時間を決定しこの最大の応答時間に対応する一つの前記表示領域の前記映像信号の書き換えに要する時期に合わせて消灯しこの書き換えに要する時期以外に点灯させるバックライトの点灯時期を決定する請求項１に記載の映像表示装置。
3. 更に前記応答時間のデータを保管する応答時間データ保管手段を備え、
   この応答時間データ保管手段は前記映像レベルのフレーム間の変化に基づいて、前記複数の表示領域毎の前記液晶パネルの液晶の映像書き込み終了後からの応答時間を求め前記点灯時期決定手段へこの応答時間のデータを出力し前記点灯時期決定手段にバックライトの点灯時期を決定させる請求項２に記載の映像表示装置。
4. 前記複数の表示領域毎の映像信号の複数の映像レベルは、この複数の表示領域それぞれにこの表示領域内画素の映像レベルの平均値または輝度ヒストグラムの代表値により規定されたものである請求項２に記載の映像表示装置。
5. 前記決定手段は、前記映像信号から抽出される映像のスクロール位置に基づいて前記時期を決定する請求項１に記載の映像表示装置。
6. 更に前記映像駆動信号を入力し映像を出力する液晶パネルと、前記バックライトとを備えた請求項１に記載の映像表示装置。
7. 映像信号を入力しこの映像信号に応じて液晶パネルを駆動する為の映像駆動信号を出力し、
   前記映像信号を入力しバックライトを消灯すべき時期を決定し、
   前記時期に基づいてバックライトの点灯時期を決定し、
   前記点灯時期および消灯すべき時期に基づいてバックライトを駆動する映像表示方法。

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