JP3915738B2

JP3915738B2 - 表示装置および表示方法

Info

Publication number: JP3915738B2
Application number: JP2003164515A
Authority: JP
Inventors: 秀直久保田; 亮長谷川; 順一生駒; 昌浩名古
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: GB0319494D0; GB2402831B; US20040251842A1; GB2402831A; CN1574925A; US6879112B2; CN1312915C; JP2005003749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼き付きを防止する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光体の発光原理を利用して、映像を表示する画像表示装置としては、従来から陰極線管（ＣＲＴ）を用いたテレビジョン受像機がある。この他に、最近市場に投入された、マトリクス状に配設された放電セルを単位領域として、Ｎｅ（ネオン）やＸｅ（キセノン）等の希ガスの放電によって生じる各放電セル内での紫外線による蛍光体の励起発光現象を利用したプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと省略する）を用いた薄型の平面型画像表示装置であるプラズマディスプレイパネル表示装置（以下ＰＤＰ表示装置と省略する）がある。ＰＤＰ表示装置は大画面表示に適しており、市場が拡大している。なお、ＡＣ型ＰＤＰのパネル構造や放電メカニズムおよび表示方法については例えば下記特許文献１で開示されている。
【０００３】
蛍光体の励起発光現象を利用した薄型の平面型画像表示装置としては、この他にも、例えば多数の電子放出素子をマトリクス状（２次元状）に配設した電子源から蛍光体に電子線を照射し、蛍光体の励起発光現象を利用したＦＥＤ（Field Emission Display）等もある。
【０００４】
ところで、従来から、ＰＤＰ表示装置に限らず、蛍光体の発光原理を利用する画像表示装置においては、長時間輝度レベルの高い静止画像を表示していると蛍光体が劣化して、その他の部分と輝度の差が生じる、いわゆる焼き付きが起こる問題があった。
【０００５】
この焼き付きを防止するために、下記特許文献２に記載されているように、ある一定時間以上表示画像に変化が無い場合は静止画像と判断し、画面全体の輝度レベルを下げる方法がある。また、下記特許文献３に記載されているように、ある一定時間以上静止画像が続いた場合、画面全体を見た感じで気にならない範囲で数ドット移動させる方法もある。
【０００６】
また、動画像と静止画像が混在した映像の場合には、下記特許文献４に記載されているように、画面全体より静止画像部分を判別し、その静止画像部分がある一定時間以上続いた場合に、静止画像部分のみの輝度レベルを下げる方法がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３１９９０１号公報
【特許文献２】
特開平５−３４４３７１号公報
【特許文献３】
特開平２０００−２２７７７５号公報
【特許文献４】
特開平２００２−３５１４４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＰＤＰ表示装置は業務用途から民生用テレビ等に採用が広まり、より高輝度に近づけた画質が市場で求められている。しかし、ＰＤＰ表示装置はＣＲＴに比べ発光効率が低く、そのため、ＰＤＰ表示装置では、特にピーク輝度を上げるため、放電パルス数を増加させ高輝度を実現している。これに伴い、ＣＲＴの場合に比べ、焼き付きが起こり易いという課題を抱えている。また、ＦＥＤではＣＲＴに比べ加速電圧が１０ＫＶ以下で、電流密度が大きく、蛍光体の劣化が進み易く、同様に、焼き付きが起こり易いという課題を抱えている。
【０００９】
このような状況において、表示映像が、動画像と静止画像が混在し、かつその静止画像が画面４隅付近等の特定領域に偏在している映像の場合、上記特許文献２や上記特許文献３に記載されている方法では、画面全体を見て動画像か静止画像かを判断しているため動画像と判断してしまい、静止画像部分で焼き付きが発生してしまうという問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献４に記載の方法は、動画像と静止画像が混在した映像に対応したものであるが、静止画像と動画像の境目の辺りは、ノイズ等の影響で静止画と判断しにくく、この境目の部分だけ焼き付きが発生してしまうという問題点がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、焼き付きを防止し、また、映像の品位も損ねない画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、特定領域に静止画像を含む映像が入力されたとき、特定領域における輝度レベルを変化させて表示することにより、前記特定領域の焼付け防止を行う。また、このときの輝度レベルの変化量を画面の四隅に近くなるほど大きくなるようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。図1は本発明による一実施の形態を示す画像表示装置のブロック構成を示す図である。
【００１４】
図２はテレビ局から送信されてくる動画像に混在し、かつ表示画面の４隅付近の特定領域に偏在する高輝度の静止画像を含んだ映像信号データの例を示したものである。テレビ局から送信されてくる映像は、ほとんどが動画像、あるいは動画像と静止画像が混在している。
【００１５】
図２の静止画像としては、例えば時刻表示２０１，放送局のロゴ表示２０２，番組見出し等のその他の情報表示２０３，２０４等である（以下、便宜上これらを総称してテロップと称する）。これらの静止画像は長時間映し出されていることが多い。さらに、これらの静止画像は、図２に示すように表示画面中心部でなく４隅（コーナー）付近の特定領域Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３，Ｒ２０４で表示される頻度が非常に高いことが発明者等の調査により確認できた。
【００１６】
図１において、１０１は輝度補正データ（後述する）などを格納するデータメモリ、１０２は経過時間を計測する経過時間カウンタ、１０３は画像表示装置全体のシステムを制御するマイクロコンピュータ等のシステム制御装置（以下、ＣＰＵと略す）、１０４は入力された輝度信号であるデジタル映像信号データＳ１を１フィールド（またはフレーム）遅延させるメモリ等で構成された遅延回路である。１０５は入力されたデジタル映像信号データＳ１と遅延回路１０４で１フィールド（またはフレーム）遅延されたデジタル映像信号データＳ２の映像レベルを比較して、フィールド（またはフレーム）単位で静止画像の有無を検出し、その検出結果をＣＰＵ１０３に出力する静止画像検出回路、１０６は入力されたデジタル映像信号Ｓ１の輝度レベルをＣＰＵ１０３から出力されるデータメモリ１０１に格納されている輝度補正データαで調整する映像処理回路である。
【００１７】
ＣＰＵ１０３は入力された水平同期信号Ｈ，垂直同期信号Ｖ，クロック信号ＣＬＫから、図２の時刻表示２０１，ロゴ表示２０２，情報表示２０３，２０４等のテロップで示されるような表示画面領域の４隅付近に予め設定された所定の特定領域Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３，Ｒ２０４を、上記特許文献４の図４で述べられている公知の技術を用いて、水平同期信号Ｈの立ち上りからクロック信号ＣＬＫを計数して水平方向の範囲を指定し、また、垂直同期信号Ｖの立ち上りを基準にして水平同期信号Ｈを計数し垂直方向の範囲を指定し、特定領域を決定することができる。そして、ＣＰＵ１０３は該特定領域内で静止画像検出回路１０５の静止画像検出動作を有効にするＡＣＴＩＶＥ信号を静止画像検出回路１０５に出力する。
【００１８】
次に図１の動作について説明する。入力されたデジタル映像信号データＳ１は、静止画像検出回路１０５に入力されるとともに、遅延回路１０４に入力され１フィールド（またはフレーム）遅延されて、遅延されたデジタル映像信号データＳ２として静止画像検出回路１０５に入力される。
【００１９】
静止画像検出回路１０５では、映像信号データＳ１と、遅延された映像信号データＳ２との間で輝度レベルを比較して静止画像を検出し、その検出結果をＣＰＵ１０３に出力する。
【００２０】
静止画像を検出する範囲は、予め定められた表示領域の４隅付近の所定の特定領域（Ｒ２０１〜Ｒ２０４）であり、ＣＰＵ１０３は水平同期信号Ｈ，垂直同期信号Ｖ，クロック信号ＣＬＫを用いて、上記したように、表示領域の４隅付近の所定の特定領域（Ｒ２０１〜Ｒ２０４）を指定できる。ＣＰＵ１０３は水平同期信号Ｈ，垂直同期信号Ｖ，クロック信号ＣＬＫの他に、該特定領域内で静止画検出処理動作を有効にするＡＣＴＩＶＥ信号を静止画検出回路１０５に出力する。
【００２１】
この特定領域内で、変化の無い画素が静止画像の画素と判別でき、静止画像を検出することができる。このとき、比較を行うデジタル映像信号データは、比較するデジタル映像信号データＳ１，Ｓ２のどちらか一方（例えばデジタル映像信号データＳ２）の輝度レベルが予め定めた所定レベル以上のデジタル映像信号データ部分のみとすることで、焼付きの原因である輝度レベルの高い静止画素をノイズ等の影響を受けることなく確実に検出できる。前記所定レベルは、デジタル映像信号が例えば８ビット階調で構成されている場合は、例えば上位４ビットを用いれば容易に実現できる。ＣＰＵ１０３は、上記した４箇所の特定領域内で、静止画像検出回路１０５から静止画像検出の検出結果が入力されると、経過時間カウンタ１０２でカウントを始め、その静止画像検出信号がなくなるまでカウントを続ける。ＣＰＵ１０３は、経過時間カウンタ１０２の値を監視し、その値が一定以上になった場合、すなわち静止画像がある一定期間以上継続した場合、輝度レベルを調整する映像処理回路１０６に、データメモリ１０１に格納されている輝度補正データを出力して、所定時間以上静止画像が継続していると判断されたコーナー近辺の特定領域内画素の輝度レベルを下げる。
【００２２】
次に、本発明による特定エリア内画素の輝度レベルの補正方法について述べる。データメモリ１０１には映像処理回路１０６に入力されたデジタル映像信号Ｓ１の輝度を補正する輝度補正データが予め格納されている。この輝度補正データは、本実施実施ではデジタル映像信号Ｓ１の輝度に乗算する輝度重み係数α（≦１）であり、映像処理回路１０６は、入力されたデジタル映像信号Ｓ１の輝度にＣＰＵ１０３から入力される輝度重み係数αを乗算して輝度を調整する。
【００２３】
図３はデータメモリ１０１に予め格納されている輝度補正データである輝度重み係数αを説明する模式図である。ここでは説明を簡略化するために、図２の静止画像である時刻表示２０１がある特定領域Ｒ２０１を用いて説明する。
【００２４】
図３において、（ｂ）のように、この特定領域Ｒ２０１は画素が水平方向にＰ_１からＰ_ｍまであり、垂直方向に水平同期信号Ｈ_１からＨ_ｎの範囲で表示されている。そこで、焼き付きを防止するために静止画像（時刻表示２０１）のある特定領域Ｒ２０１の輝度を下げる際、表示画面領域の外周側である隅の方に行くに従って、特定領域内Ｒ２０１の輝度レベルを下げるようにする。（ａ）は（ｂ）の矢印Ｒ１１方向での輝度重み係数を示している。（ａ）において、表示画面領域の中央側の画素Ｐ_ｍの輝度重み係数αは０．９であり、隅の画素Ｐ_１の輝度重み係数αは０．６である。この間は輝度傾斜がリニアになるようにしている。
【００２５】
このように、データメモリ１０１内に外周側に行くにしたがって輝度レベルの低下量が大きくなるような輝度補正データである輝度重み係数αを格納することにより、コーナー付近の特定領域Ｒ２０１内の画素は、外周側に行くにしたがって輝度レベルの低下量が大きくなるように輝度レベルが下げられるため、見た目に違和感を抱くことがない。また、静止画像と動画像の境目辺りでノイズにより静止画像の画素と検出されなくても、特定領域Ｒ２０１内の画素全部の輝度レベルを下げるため、焼き付きも発生しない。また、時刻表示２０１においても時、１０分、分単位の数字の輝度バランスが異なるという不具合も発生しない。
【００２６】
また、輝度レベルを下げる場合、ある一定時間をかけて、例えば図３（ｂ）の反Ｒ１１矢印方向の輝度傾斜について述べると、例えば０．５分毎に図３（ａ）の階段ステップを、最初は特定領域全体を９０％の輝度に下げ、次にＰ_ｍ−１からＰ_１画素の輝度を１ステップ下げ、以降同様にして輝度を低下して行くように、徐々に下げるようにすることで、より不自然さを無くすことができる。あるいは、領域のそれぞれの部分の重み係数に応じて、特定領域全体の輝度を徐々に下げることもできる。
【００２７】
上記では静止画像の画素が存在する特定領域のみの輝度レベルを下げるようにしているが、これに限定されるものではなく、不自然さをなくすために、４コーナー全ての特定領域の輝度レベルを下げるようにしても良い。
【００２８】
また、輝度を下げることによる画像の不自然さをより低減する方法として、特定領域のみでなく画面全ての輝度レベルを外周側に行くにしたがって下げるようにしても良い。図４はこの場合に対応するデータメモリ１０１に格納された輝度補正データである輝度重み係数αの実施形態を示す模式図である。本実施形態では表示画面領域の中心部から垂直方向の外周側に向かって輝度傾斜するような輝度重み係数となっている。
【００２９】
これは、下記のことから適切であることが判断できる。即ち、ＰＤＰ表示装置は全画面均一な輝度を表示できるのに対して、現行のフラットＣＲＴ表示ディスプレイにおいては中心部の輝度に対してコーナーの輝度が４０％〜６０％と低くなっている。この特性は、フラットＣＲＴ構造に固有のものであるが、人間の目には違和感なく映っている。したがって、フラットＣＲＴディスプレイのように画面全体の輝度を外周側に行くにしたがって下げるようにすると、人間の目には違和感がないと判断され、コーナー部の静止画像部での焼き付きを低減きる。
【００３０】
上記説明では、信号処理回路１０６でデジタル映像信号Ｓ１に輝度重み係数αを乗算して輝度を下げるようにしたが、これに限定されるものではなく、他の方法、例えば、データメモリ１０１に輝度補正データである輝度低下差分量ΔＦを予め格納しておき、この差分量ΔＦをデジタル映像信号Ｓ１の輝度から減算するようにしてもよい。この差分量ΔＦは一定値でもよいが、外周側に向けて輝度傾斜が生じるようにするのが好ましい。
【００３１】
また、上記説明では、特定領域内に偏在する静止画像であるテロップは、高輝度であるとしたが、一般に、焼き付きは、静止画像とその周辺の画素との輝度差が大きい場合に蛍光体劣化の進行速度の違いで生じるものであり、静止画像の輝度がその周辺とは逆に暗い場合でも生じる。
【００３２】
このように、特定領域に偏在する静止画像の輝度がその周辺より低い場合には、図１の静止画像検出回路１０５で、例えば、比較するデジタル映像信号データＳ１，Ｓ２のどちらか一方（例えばデジタル映像信号データＳ２）の輝度レベルが予め定めた所定レベル以下のデジタル映像信号データ部分のみとすることで、焼付きの原因である輝度レベルの低い静止画素を検出できる。勿論、特定領域内の全画素について比較して静止画像を検出し、さらにその静止画像の輝度レベルを検出して、その輝度レベルが所定以下であるか検出するようにしてもよい。
【００３３】
静止画像の輝度が所定レベル以下の場合には、焼き付きが生じないように、特定領域の輝度を少し上げるようにする。このとき、均一に上げるようにしても良いが、静止画像と周辺部画像との繋ぎ目部分の不自然さをなくすために、図１のデータメモリ１０１に格納されている輝度重み係数αを図３とは逆特性の図５で示すような特性とすることにより、即ち、表示画面中心側から隅の外周側に行くほど輝度レベルを上げるようにしてもよい。
【００３４】
図５はデータメモリ１０１に予め格納されている輝度補正データである輝度重み係数αを説明する模式図で、図３の場合とは逆の静止画像の輝度が周辺に比べ輝度が低い場合に適用する場合の実施形態を示す。図５に示す輝度重み係数αは図３のそれとは逆の特性を有する以外は同じであり、詳細な説明を省略する。
【００３５】
以上のようにして、特定領域の静止画像の輝度が周辺に比べ輝度が低い場合には、図３とは逆特性の図５の輝度重み係数αを用いて映像処理回路１０６で輝度調整を行う。
【００３６】
もし、４隅近辺の特定領域の内、例えば特定領域Ｒ２０１の時刻表示２０１の輝度レベルが廻りに比べ高く、特定領域Ｒ２０２のロゴ表示の輝度レベルが回りに比べて低い場合には、上記した、図３と図５の輝度重み係数を併用して、特定領域Ｒ２０１の時刻表示２０１の輝度レベルを下げ、特定領域Ｒ２０２のロゴ表示の輝度レベルを上げる輝度レベル調整を行うようにすれば良いことはいうまでもないことであり、詳細な説明を省略する。
【００３７】
なお、以上述べた本発明は、蛍光体の発光原理を利用して、映像を表示する画像表示装置に適用できるものであり、特に、ＣＲＴより蛍光体劣化が進行し易いＰＤＰ表示装置やＦＥＤに最適であるが、これに限定されるものではなく、ＣＲＴにも適用することができる。これにより映像の品位を損なわないような画像表示装置を提供できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性の向上した表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施の形態を示す画像表示装置のブロック図。
【図２】テレビ局から送信されてくる動画像に混在し、かつ表示画面の４隅付近の特定領域に偏在する静止画像を含んだ映像信号データの例を示す図。
【図３】データメモリに予め格納されている輝度補正データである輝度重み係数αを説明する模式図。
【図４】データメモリに格納された輝度補正データである輝度重み係数αの別の実施形態を示す模式図。
【図５】データメモリに予め格納されている輝度補正データである輝度重み係数αを説明する模式図。
【符号の説明】
１０１…データメモリ、１０２…経過時間カウンタ、１０３…ＣＰＵ、１０４…遅延回路、１０５…静止画検出回路、１０６…映像処理回路、２０１…時刻表示、２０２…テレビのロゴ表示、２０３，２０４…情報表示、Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３，Ｒ２０４…特定領域、

Claims

蛍光体の発光により映像を表示する表示装置において、
映像信号を入力する入力手段と、
前記入力手段において入力された映像信号において、映像の特定領域に静止画像が含まれるか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段において静止画像が検出されたとき、前記特定領域の映像の輝度レベルを変化させる映像処理手段と、
を備え、
前記特定領域の輝度レベルを変化させるときに、前記特定領域の表示画面中央側よりも該表示画面周辺側の輝度レベルの変化を大きくするようにしたことを特徴とする表示装置。
前記検出手段は、入力される映像信号の輝度レベルを検出し、所定の第１の輝度レベル以上または所定の第２の輝度レベル以下の輝度レベルを有する静止画像を検出することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記検出手段は、入力される映像信号の輝度レベルを検出し、検出された前記特定領域の静止画像の輝度レベルが前記第１の輝度レベル以上である場合、前記映像処理手段は、該特定領域の輝度レベルを減少させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記検出手段は、入力される映像信号の輝度レベルを検出し、検出された前記特定領域の静止画像の輝度レベルが前記第２の輝度レベル以下である場合、前記映像処理手段は、該特定領域の輝度レベルを増加させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記映像処理手段は、所定時間よりも長い時間の静止している静止画像が入力されたときに、前記特定領域の映像の輝度レベルを変化させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記映像処理手段における輝度レベルの変化に用いられるデータを記憶する記憶手段とを備えてなる請求項１に記載の表示装置。
前記特定領域とは、表示される映像の４隅の領域のいずれかの領域であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記映像処理手段は、前記検出手段において静止画像が検出された特定領域とは異なる特定領域についても映像の輝度レベルを変化させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記画像処理手段は、時間がたつにつれ、前記輝度レベルの変化量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
蛍光体の発光により映像を表示する表示装置において、
映像信号を入力する入力手段と、
前記入力手段において入力された映像信号において、映像の特定領域に静止画像が含まれるか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段において静止画像が検出されたとき、表示画面全体において、表示画面中央側よりも該表示画面周辺側の輝度レベルの変化量を大きくするように、映像信号の輝度レベルを変化させる映像処理手段と、
を備えてなることを特徴とする表示装置。
前記検出手段は、入力される映像信号の輝度レベルを検出し、所定の第１の輝度レベル以上または所定の第２の輝度レベル以下の輝度レベルを有する静止画像を検出することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
映像を表示画面に表示する表示方法であって、
映像の特定領域に静止画像を含む映像信号を入力するステップと、
前記映像信号が入力されたとき、特定領域における輝度レベルを変化させる映像処理ステップと、
前記特定領域において輝度レベルが変化した映像を表示する表示ステップとを備え、
前記特定領域の輝度レベルを変化させるときに、前記特定領域の表示画面中央側よりも該表示画面周辺側の輝度レベルの変化を大きくするようにしたことを特徴とする表示方法。
前記表示装置は、ＰＤＰまたはＦＥＤのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の表示装置。