JP4569388B2

JP4569388B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4569388B2
Application number: JP2005158801A
Authority: JP
Inventors: 英樹相羽
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006337448A; US7733319B2; US20060267904A1

Description

本発明は、液晶表示装置に代表されるホールド型の画像表示装置に係り、動画像のぼやけ感を低減することができる画像表示装置に関する。

画像表示装置には、陰極線管（ＣＲＴ）を用いた表示装置のように画像の書き込みの瞬間に強く発光するインパルス型表示装置と、各画素毎にメモリ機能を持ったアクティブマトリクス型表示装置のように画像が書き込まれてから次のフレームの画像が書き込まれるまで表示を保持しているホールド型表示装置とがある。アクティブマトリクス型表示装置としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置がある。液晶表示装置では、画素毎に配置されたＴＦＴとコンデンサとによって画素に書き込まれた画像を一定時間保持する。

液晶表示装置は応答速度が遅いため、動画を表示したときに残像を生じるという問題点がある。この問題点を低減する方法の１つとして、映像信号を時間軸方向に強調するフィルタ（時間軸強調回路）を用いる方法がある。

ところが、液晶表示装置のようなホールド型表示装置においては、液晶の応答速度をいくら高速にしてもホールド表示そのものに起因する視覚系積分の影響による動画像のぼやけ感（以下、動画ぼやけ）を解決することはできない。

この問題点及びその解決策は下記の非特許文献１に記載されている。なお、動画ぼやけは液晶表示装置のみならず、有機エレクトロルミネセンス表示装置であってもアクティブマトリクス型の場合には同様に発生する。非特許文献１には動画ぼやけの解決策として、ホールド時間を短くしてインパルス型の表示に近づける第１の方法と、フレーム周波数が６０Ｈｚである入力映像信号のフレーム周波数を動き補償手段によって２倍の１２０Ｈｚに高速化する第２の方法とが記載されている。
栗田泰市郎，「液晶ディスプレイで生じる原理的な動画質劣化とその改善法」，信学技報ＥＩＤ２０００−４７（２０００−０９），ｐ．１３−１８

上記の第１の方法においては、映像信号と同期させてバックライトをシャッタする手段が必要となると共に、ホールド型表示の利点であるちらつきのない表示が損なわれてしまうという課題（第１の課題）がある。上記の第２の方法においては、フレーム周波数を２倍に上げるために、映像信号のサンプリング周波数及び液晶の書き込み速度をそれぞれ２倍にしなければならず、回路規模や回路の動作速度にとって大きな負担となり、実現上の困難さを伴うという課題（第２の課題）がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ちらつきのない表示を行うこと
ができるというホールド型表示の利点を損なうことなく、動画ぼやけを低減することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。また動画ぼやけを低減するに際し、回路の動作速度や回路規模の負担を少なく実現が容易な画像表示装置を提供することを目的とする。

そこで上記課題を解決するために本発明は、下記の装置を提供するものである。
（１）マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルを用いた画像表示装置において、
第１のフレーム周期で入力される第１の映像信号を１フレーム分遅延させて第２の映像信号を生成する遅延手段と、
前記第１のフレーム周期の１周期毎の期間を２個に区切った区間のうちの時間的に前方の区間に内挿する為の内挿映像信号を、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号とを用いて生成する内挿映像信号生成手段と、
前記内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第２の映像信号を用いて強調する第１の時間軸強調手段と、
前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を前記内挿映像信号を用いて強調する第２の時間軸強調手段と、
前記第１の時間強調手段から出力される内挿映像信号と前記第２の時間強調手段から出力される第１の映像信号とを前記第１のフレーム周期で同時にメモリに書き込む書き込み手段と、
前記書き込み手段にてメモリに書き込まれた前記内挿映像信号と前記第１の映像信号とを、前記第１のフレーム周期を１／２倍した第２のフレーム周期で、前記内挿映像信号、前記第１の映像信号の順に読み出す読み出し手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
（２）前記第１の時間軸強調手段は、前記第２の映像信号と前記第１の映像信号とを用いて前記内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を強調することを特徴とする上記（１）に記載の画像表示装置。
（３）前記第２の時間軸強調手段は、前記内挿映像信号と前記第２の映像信号とを用いて前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を強調することを特徴とする上記（１）に記載の画像表示装置。
（４）マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルを用いた画像表示装置において、
第１のフレーム周期で入力される第１の映像信号を１フレーム分遅延させて第２の映像信号を生成する遅延手段と、
前記第１のフレーム周期の１周期毎の期間をｎ（ｎは３以上の所定の整数である）個に区切った区間のうちの時間的に前方から第１〜第ｎ−１の各区間にそれぞれ内挿する為の第１〜第ｎ−１の内挿映像信号を、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号とを用いてそれぞれ生成する第１〜第ｎ−１の内挿映像信号生成手段と、
前記第１の内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第２の映像信号を用いて強調する第１の時間軸強調手段と、
前記第２〜第ｎ−１の各内挿映像信号の時間軸方向の高域成分をそれぞれ強調する第２〜第ｎ−１の時間軸強調手段と、
前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第ｎ−１の内挿映像信号を用いて強調する第ｎの時間軸強調手段と、
前記時間軸方向の高域成分が強調された第１〜第ｎ−１の内挿映像信号と前記時間軸方向の高域成分が強調された第１の映像信号とを前記第１のフレーム周期で同時にメモリに書き込む書き込み手段と、
前記書き込み手段にて書き込まれた前記第１〜第ｎ−１の内挿映像信号と前記第１の映像信号とを、前記第１のフレーム周期を１／ｎ倍した第２のフレーム周期で、前記第１の内挿映像信号、前記第２の内挿映像信号．．．前記第ｎ−１の内挿映像信号、前記第１の映像信号の順に読み出す読み出し手段と、
を有し、
前記第２〜第ｎ−１の時間軸強調手段における第ｉの時間軸強調手段（ｉは２以上ｎ−１以下の整数）は、それぞれ第iの内挿映像信号を、第ｉ−１の内挿映像信号を用いて強調する手段である、
ことを特徴とする画像表示装置。

本発明によれば、ちらつきのない表示を行うことができるというホールド型表示の利点を損なうことなく、動画ぼやけを低減することができる。
また本発明は、フレーム周波数を高くする為に生成する内挿映像信号と基の映像信号に対して、実際にフレーム周波数を高くする前に、その前後の映像信号との相関を利用して時間軸強調の処理を施している。従って時間軸強調回路の動作速度を高速にする必要がなく容易な回路の実現が可能である。

更には、フレームメモリの個数の削減できるのと、バックライトをシャッタする等の特別な回路を必要としないので、コストアップの抑制が可能である。

以下、本発明の画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。

［全体構成］
図１は本発明の画像表示装置の第１実施例を示すブロック図である。
図１において、入力映像信号Ｆ０は画像メモリ１０に供給され、この画像メモリ１０で１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２が生成される。この入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とはそれぞれ動きベクトル検出回路２０及び内挿映像信号生成回路２１に供給される。

動きベクトル検出回路２０は、供給された入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とを基に、フレーム間の動きベクトルを例えばマッチング法などを用いて検出し、内挿映像信号生成回路２１に供給する。

内挿映像信号生成回路２１は供給される動きベクトルに基づいて、入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とから内挿映像信号Ｆ１を生成する。そして、入力映像信号Ｆ０と内挿映像信号Ｆ１は時間軸強調回路３０に供給され、内挿映像信号Ｆ１と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２は時間軸強調回路３１に供給される。

時間軸強調回路３０は、供給される入力映像信号Ｆ０と内挿映像信号Ｆ１とを用いて、時間軸強調された強調映像信号Ｆ０’を生成し、時系列変換メモリ４０に供給する。
時間軸強調回路３１は、供給される内挿映像信号Ｆ１と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とを用いて、時間軸強調された強調映像信号Ｆ１’を生成し、時系列変換メモリ４０に供給する。

時系列変換メモリ４０は、供給される強調映像信号Ｆ０’及びＦ１’を一旦記憶し、強調映像信号Ｆ１’、Ｆ０’の順に入力時のフレーム周波数の２倍のフレーム周波数で出力する。

なお、説明の便宜上、入力映像信号Ｆ０はフレーム周波数が６０Ｈｚの順次走査信号であることを前提とし、インターレースの形式のＮＴＳＣ信号やＨＤＴＶ信号においては、前段にて順次走査信号に変換する処理がなされているものとする。

以下に主要な各ブロックの詳細について説明する。
［内挿映像信号生成回路］
内挿映像信号生成回路２１は、供給される入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とから、内挿映像信号Ｆ１を生成するものである。内挿映像信号Ｆ１とは、後段の時系列変換メモリ４０にてフレーム周波数を２倍に変換する際に、もともと映像信号が存在しない変換前のフレーム周波数におけるフレーム間の中間に挿入すべき映像信号である。この内挿映像信号Ｆ１は、上記の入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とから動きベクトル検出回路２０によって例えばマッチング法などを用いて検出される動きベクトルを基に動き補償補間を行なって生成される。

以下に図１１を用いて動き補償補間処理を詳細に説明する。
内挿映像信号生成回路２１における動き補償補間は、フレーム周波数の変換比率が２倍の場合において、図１１に示すようにベクトル移動を行うものである。図１１（Ａ）は内挿映像信号生成回路２１への入力映像信号Ｆ０を、図１１（Ｂ）は内挿映像信号生成回路２１で生成される内挿映像信号Ｆ１を示している。入力映像信号Ｆ０のフレーム番号をＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３…とし、内挿映像信号Ｆ１のフレーム番号をｆｒ１２，ｆｒ２３，…とする。なお図１１（Ｂ）には、理解しやすいように図１１（Ａ）におけるフレームＦＲ１〜ＦＲ３を（図１１Ｂ）の時間軸上において存在する位置に点線で示している。フレームｆｒ１２はベクトル移動を行ってフレームＦＲ１，ＦＲ２間に挿入され、フレームｆｒ２３はベクトル移動を行ってフレームＦＲ２，ＦＲ３間に挿入される。

図１１（Ａ），（Ｂ）の右側には、フレームＦＲ〜ＦＲ３，フレームｆｒ１２〜ｆ２３による物体Ｏの移動の様子を示している。図１１（Ａ）において、物体ＯはフレームＦＲ１における位置からフレームＦＲ２における位置へと動きベクトルｖ₁にて移動し、フレームＦＲ２における位置からフレームＦＲ３における位置へと動きベクトルｖ₂にて移動する。図１１（Ｂ）におけるＦＲ１〜ＦＲ３での物体Ｏの位置は図１１（Ａ）におけるＦＲ１〜ＦＲ３での物体Ｏの位置とそれぞれ同じである。ここでフレームｆｒ１２の画像を生成するには、フレームＦＲ１の画像をＶ₁／２だけ移動させればよく、フレームｆｒ２３の画像を生成するには、フレームＦＲ２の画像をＶ₂／２だけ移動させればよい。

図１１に示す例では、フレームｆｒ１２を生成する際にはフレームＦＲ１の画像データのみを用い、フレームｆｒ２３を生成する際にはフレームＦＲ２の画像データのみを用いているが、前後のフレームを混合してもよい。フレームＦＲ１，ＦＲ３の画像データを合成してもよい。この場合、フレームｆｒ１２は、フレームＦＲ１の画像をＶ₁／２だけ移動したＦＲ１’とフレームＦＲ２の画像を−Ｖ₁／２だけ移動したＦＲ２’を求め、ＦＲ１’とＦＲ２’を１：１の割合で混合することによって得られる。また、フレームｆｒ２３は、フレームＦＲ２の画像をＶ₂／２だけ移動したＦＲ２”とフレームＦＲ３の画像を−Ｖ₂／２だけ移動したＦＲ３’を求め、Ｆ２”とＦ３’を１：１の割合で混合することによって得られる。ここに示す混合比は一例であり、この例に限定されるものではない。

このように、出力映像信号のフレームを生成する際に、１つのフレームだけでなく複数のフレームを用いて内挿を行うと、ノイズを低減することができるという効果を奏する。
［時間軸強調回路］
時間軸強調回路３０，３１は、映像信号を時間軸方向に強調するフィルタである。構成例を図２に示す。この時間軸強調回路は、入力する二種類の映像信号をｆａ、ｆｂとして、下記（１）式にて表される出力信号ｆｏを得る回路である。

ｆｏ＝ｆａ＋ｋ（ｆａ−ｆｂ） …（１）
ここで、ｋは映像信号を強調する度合いを決定する利得係数であり、液晶の応答特性に応じて設定される。応答が比較的速く残像が少ない場合にはｋを小さく設定し、応答が遅く残像が多い場合にはｋを大きく設定する。

入力する映像信号のｆａとｆｂの関係は、６０Ｈｚのフレーム周波数である入力映像信号を図１の時系列変換メモリ４０により２倍の１２０Ｈｚに変換した場合を想定したとき、ｆｂがｆａの１フレーム（１／１２０ｓ）前の画像となる。

より具体的に説明すると、時間軸強調回路３０においてはｆａが入力映像信号Ｆ０であり、ｆｂが内挿映像信号Ｆ１である。また時間軸強調回路３１においては、ｆａが内挿映像信号Ｆ１であり、ｆｂが１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２である。

図１の時系列変換メモリ４０に供給されるまでの段階では、フレーム周波数が６０Ｈｚの状態でありながら、最終的なフレーム周波数１２０Ｈｚに変換した段階を想定したときの時間的に連続する３つのフレーム（Ｆ２，Ｆ１，Ｆ０）が得られている。従って、本実施例のように時間軸強調回路を２つ持つことによって、フレーム周波数が６０Ｈｚの段階の１フレームの入力画像に対して、時間軸強調された入力画像Ｆ０’と、時間軸強調された内挿画像Ｆ１’との２フレーム分の画像を同時に得ることができる。

図１２は、この時間軸強調回路３０、３１による効果を説明するための図である。これは液晶画面を黒から白に変化させるための映像信号の電圧とその映像信号の電圧に対する光応答の度合いとを示している。図１２の（Ａ）、（Ｂ）ともに横軸が経過時間を示し、縦軸が映像信号の電圧と、この電圧によって発光する液晶画面の光応答の変化の様子とを示している。図１２（Ａ）が時間軸強調回路を使用しない場合の例であり、図１２（Ｂ）が本実施例の時間軸強調回路を使用する場合の例である。

図１２（Ａ）の場合、表示したい画面を黒から白に変化させるために映像信号の電圧をステップ的にあげても、液晶は応答速度が遅いために光応答は図に示すようになだらかにしか変化することができない。従って残像が発生しやすい。

時間軸強調回路を使用すると、図１２（Ｂ）に示すように画面を黒から白に変化させるための映像信号の電圧が図に示すように、変化した直後のフレームにおいては、従来例より高い電圧を出力するようになる。従って、光応答も図に示すように図１２（Ａ）の場合に比較して急峻に変化させることが可能となる。従って残像の発生を抑制することができる。
［時系列変換メモリ］
上記二つの時間軸強調回路３０、３１でそれぞれ生成された強調映像信号Ｆ０’及びＦ１’はそれぞれ時系列変換メモリ４０に一旦書き込まれる。そして、書き込み周波数の２倍の周波数で、Ｆ１’、Ｆ０’の順で交互に読み出される。これにより、時系列変換メモリから出力する映像信号のフレーム周波数は入力時のフレーム周波数の２倍になる。

図１３は、この時系列変換メモリによってフレーム周波数を２倍にすることによる効果を説明するための図である。黒、白、黒と並んだ矩形波形が水平方向に平行移動した場合のフレーム画像の表示状態を示している。図１３（Ａ）はフレーム周波数が６０Ｈｚの場合、図１３（Ｂ）はフレーム周波数が１２０Ｈｚの場合である。そしてそれぞれ、黒，白，黒の矩形波形が水平方向に平行移動するフレーム画像を、時間ｔ方向に縦に並べて表示している。

あるフレームから次のフレームに移って、黒，白，黒の矩形波形が水平方向に平行移動する際、白から黒、黒から白へと切り替わる部分において、人間の目には像が積分されて写る視覚系の積分という現象が起こるため、図１３（Ａ）（Ｂ）それぞれ示すように、黒から白へ及び白から黒へとなだらかに切り替わるように見える。従って、図１３（Ａ）（Ｂ）それぞれに示す幅の動画ぼやけが発生することとなる。図１３（Ａ）（Ｂ）より分かるように、フレーム周波数が高いほうが動画ぼやけの幅が小さくなる。

なお、図１３の説明ではフレーム周波数を２倍にしたことによる効果を理解しやすいように、前述の時間軸強調回路による効果は省いて説明している。本実施例の効果は、実際にはこのフレーム周波数を２倍にしたことによる効果と時間軸強調回路による効果の相乗したものとなる。

このフレーム周波数を２倍にしたときのフレーム画像出力は、基のフレーム周波数での入力映像信号Ｆ０に時間軸強調を施した強調映像信号Ｆ０’と、内挿映像信号生成回路で生成した内挿映像信号Ｆ１に時間軸強調を施した強調映像信号Ｆ１’を交互に出力するものとなる。

上記で説明した一連の処理におけるタイミングチャートを図３に示す。
（Ａ）はフレーム周波数６０Ｈｚの入力映像信号の画像データであり、（Ｂ）は（Ａ）に対して１フレーム遅延させた映像信号の画像データである。そして（Ｃ）は、（Ａ）と（Ｂ）との間に内挿されるための内挿映像信号の画像データである。例えば（Ｃ）のフレームｆｒ１２は、（A）のフレームＦＲ２と（B)のフレームＦＲ１とによって生成される。このフレームｆｒ１２は、フレームＦＲ２とフレームＦＲ１の間に内挿されるべきフレームである。（D)は、（A)の画像データに対して時間軸強調を施した強調映像信号の画像データである。例えばフレームＦＲ２’は、（A)のＦＲ２を基に（C)のｆｒ１２を用いて時間軸強調を施したフレームである。また（Ｅ)は、（Ｃ)の画像データに対して時間軸強調を施した強調映像信号の画像データである。例えばフレームｆｒ１２’は、（Ｃ)のｆｒ１２を基に（Ｂ)のＦＲ１を用いて時間軸強調を施したフレームである。そして、上記（Ｄ）（Ｅ）で時間軸強調されたそれぞれの画像データは、時系列変換メモリに一旦記憶されて、（F)に示す順序でフレーム周波数レートを２倍にして出力される。例えば、ＦＲ２’とｆｒ１２’は同時に生成されているが、これをｆｒ１２’、ＦＲ２’の順に出力する。

このように本実施例では、フレーム周波数を２倍にする為に生成する内挿映像信号と基の映像信号に対して、フレーム周波数を２倍にする前に時間軸強調の処理を施している。従って、フレーム周波数を２倍にした後に時間軸強調回路を行うのに比較して、同等の動画ぼやけ防止効果を有しながら、時間軸強調回路の動作速度が高速になることによる回路動作実現上の困難さを回避できる効果がある。また内挿映像信号生成回路で用いるフレームメモリを時間軸強調処理のフレームメモリと共用できるのでフレームメモリの削減効果がある。

第２実施例を図５に示す。第１実施例との相違点は、映像信号出力のフレーム周波数を４倍にする点である。
供給される入力映像信号Ｆ０と１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２とから、フレーム周波数を４倍に変換するために、フレーム間に挿入すべき３フレーム分の内挿映像信号Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３を生成する。この場合、動きベクトル検出回路２０からの動きベクトルは共通とし、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３それぞれのために３つの内挿映像信号生成回路２１，２２，２３を設ける。

そして時間軸強調回路は３０，３１，３２，３３の４つを設ける。時間軸強調回路３０ではＦ０とＦ１１から時間軸強調信号Ｆ０’を生成し、時間軸強調回路３１ではＦ１１とＦ１２から時間軸強調信号Ｆ１１’を生成し、時間軸強調回路３２ではＦ１２とＦ１３から時間軸強調信号Ｆ１２’を生成し、時間軸強調回路３３ではＦ１３とＦ２から時間軸強調信号Ｆ１３’を生成する。これら４フレーム分の画像Ｆ０’，Ｆ１１’，Ｆ１２’，Ｆ１３’は時系列変換メモリ４１に入力されて、フレーム周波数が４倍になった２４０Ｈｚの映像信号となるように時系列変換を行う。

このように本実施例では、フレーム周波数を４倍にする為に生成する内挿映像信号と基の映像信号に対して、フレーム周波数を４倍にする前に時間軸強調の処理を施している。従って、フレーム周波数を４倍にした後に時間軸強調回路を行うのに比較して、同等の動画ぼやけ防止効果を有しながら、時間軸強調回路の動作速度が高速になることによる回路動作実現上の困難さを回避できる効果がある。また内挿映像信号生成回路で用いるフレームメモリを時間軸強調処理のフレームメモリと共用できるのでフレームメモリの削減効果がある。

なお上記実施例では時間軸強調回路が４個、内挿映像信号生成回路が３個の例を示したが、これに限るものではなく、時間軸強調回路がｎ（ｎは２以上の整数）個、内挿映像信号生成回路がｎ−１個の関係であればどのような構成でも実現が可能である。

第３実施例を図６に示す。第１実施例との相違点は、時間軸強調回路に入力する信号として入力映像信号Ｆ０と内挿映像信号Ｆ１だけでなく１フレーム分遅延した映像信号Ｆ２も加えた時間軸強調回路３０’を図１の時間軸強調回路３０と置き換える点である。
［時間軸強調回路］
この時間軸強調回路３０’の構成例を図１０に示す。これは、時間軸強調回路に入力する三種類の映像信号をｆａ、ｆｂ、ｆｃとして、下記（２）式にて表される出力信号ｆｏを得るものである。

ｆｏ＝ｆａ＋ｋ（ｆａ−ｆｂ）＋ｋｂ（ｆａ−ｆｃ） …（２）
ここで、ｋ及びｋｂは映像信号を強調する度合いを決定する利得係数であり、液晶の応答特性に応じて設定される。応答が比較的速く残像が少ない場合にはｋおよびｋｂを小さく設定し、応答が遅く残像が多い場合にはｋ及びｋａを大きく設定する。

入力する映像信号のｆａ、ｆｂ、ｆｃの関係は、６０Ｈｚのフレーム周波数である入力映像信号を図６の時系列変換メモリ４０により２倍の１２０Ｈｚに変換した場合を想定したとき、ｆｂがｆａの１フレーム（１／１２０ｓ）前の画像となり、ｆｃがｆａの２フレーム（１／１２０ｓ）前の画像となる。

より具体的に説明すると、ｆａが入力映像信号Ｆ０であり、ｆｂが内挿映像信号Ｆ１で、ｆｃが６０Ｈｚのフレーム周波数において１フレーム遅延した映像信号Ｆ２である。
このように、入力映像信号Ｆ０に対して、フレーム周波数１２０Ｈｚ換算での１フレーム前、２フレーム前の画像がそれぞれ内挿映像信号Ｆ１、６０Ｈｚのフレーム周波数において１フレーム遅延した映像信号Ｆ２として得られるので、特に専用のフレームメモリを追加することなく、図１における時間軸強調回路３０を図６の時間軸強調回路３０’に置き換えることが可能である。

図７は、この時間軸強調回路３０’による効果を説明するための図である。図７の（Ａ）（Ｂ）ともに横軸が経過時間を示し、縦軸が強調映像信号の電圧と、この電圧によって発光する液晶画面の光応答の変化の様子とを示している。そして下方に示す帯は、この強調映像信号を生成するための映像信号の変化（黒から白へ）の様子である。

図７（Ａ）は第１実施例での様子であり、図７（Ｂ）は本第３実施例での様子である。
図７（Ａ）の点線で示すようにフレーム周波数が６０Ｈｚの場合に期待通りの光応答の補正ができていたとする。しかし、実線で示す第１実施例のようにフレーム周波数が１２０Ｈｚの場合で時間軸強調を行なうと、強調映像信号を与える期間が６０Ｈｚに比較して半分になってしまうために、光応答として実線で示すように十分な補正がなされない場合がある。

本実施例では図７（Ｂ）に示すように、強調映像信号Ｆ０”を生成するための信号として図７（Ａ）に加えてフレーム周波数６０Ｈｚ換算で１フレーム分遅延した映像信号Ｆ２も加える。このような構成にすることにより、図７（Ｂ）に示すような強調映像信号Ｆ０”が得られる。これにより、図７（Ａ）で補正し切れなかった光応答を、図７（Ｂ）に示すように急峻な曲線とすることができ、十分な補正が可能となる。

一方、時間軸強調回路３１に対しては１２０Ｈｚ換算での２フレーム前の信号がこのままでは存在していないため、本実施例を実現するには内挿映像信号Ｆ１を６０Ｈｚ単位のフレームメモリで６０Ｈｚ換算で１フレーム遅延させてＦ３なる信号を得る手段が考えられる。しかしこのような手段を用いなくても、時間軸強調回路３０’で１２０Ｈｚ換算での２フレーム間（Ｆ０，Ｆ２）の時間軸強調の度合いを多めにかけることにより、時間軸強調回路３１に１２０Ｈｚ換算での２フレーム間（Ｆ１，Ｆ３）の時間軸強調がなくても十分に効果があることが実験によって得られている。これは、人間の視覚の積分時間が約１／６０ｓであるため、入力映像信号Ｆ０に対する補正と内挿映像信号Ｆ１に対する補正とが平均化されるためである。

このように第３実施例では、入力映像信号Ｆ０に対して時間軸強調を施す際に１２０Ｈｚ換算での２フレーム間での時間軸強調を行うことができる。そして、この２フレーム間での時間軸強調を行なうために新たなフレームメモリを追加する必要がない。

従って従来例に比較して動画ぼやけ防止効果を向上させながら、コストアップを抑えることができるという特徴を持つ。しかもその動作周波数は６０Ｈｚの状態で行っているために、動作周波数が高速になることによる回路動作実現上の困難さを回避できる。

第４実施例を図８に示す。第１実施例との相違点は、時間軸強調回路に入力する信号として内挿映像信号Ｆ１と１フレーム分遅延した映像信号Ｆ２だけでなく入力映像信号Ｆ０も加えた時間軸強調回路３１’を図１の時間軸強調回路３１と置き換える点である。

図１における時間軸強調回路３１は１フレーム分遅延された映像信号Ｆ２から内挿映像信号Ｆ１への変化に対して時間軸強調を付加するものであるが、図８の時間軸強調回路３１’はその後の内挿映像信号Ｆ１から入力映像信号Ｆ０への変化に対してあらかじめ補正を行っておくものである。なお、時間軸強調回路３１’の内部構成は前述の第３実施例で説明した図１０と同様であるので説明は省略する。

この実施例で用いている時間軸強調回路３１’による効果は、例えば非特許文献２で紹介されている。非特許文献２では液晶の黒から白への変化前に前もってグレー電圧を印加しておくことにより物性的応答が良好に働くと報告されている。
Ｊ．Ｋ．Ｓｏｎｇ，他「ＤＣＣ２：Novel Method for Fast Response Time in PVA Mode」、1344、SID 04 DIGEST 図４は、この時間軸強調回路３１’による効果を説明するための図である。図４の（Ａ）（Ｂ）ともに横軸が経過時間を示し、縦軸が強調映像信号の電圧と、この電圧によって発光する液晶画面の光応答の変化の様子とを示している。そして下方に示す帯は、この強調映像信号を生成するための映像信号の変化（黒から白へ）の様子である。

図４（Ａ）は第１実施例での様子であり、図４（Ｂ）は本第４実施例での様子である。
図４（Ａ）の点線で示すようにフレーム周波数が６０Ｈｚの場合に期待通りの光応答の補正ができていたとする。しかし、実線で示す第１実施例のようにフレーム周波数が１２０Ｈｚの場合で時間軸強調を行なうと、強調映像信号を与える期間が６０Ｈｚに比較して半分になってしまうために、光応答として実線で示すように十分な補正がなされない場合がある。

本実施例では図４（Ｂ）に示すように、強調映像信号Ｆ１”を生成するための信号として図４（Ａ）に加えて入力映像信号Ｆ０も加える。このような構成にすることにより、図４（Ｂ）に示すような強調映像信号Ｆ１”が得られる。このように、内挿映像信号Ｆ１の実際の画像の変化（黒から白へ）の前に入力映像信号Ｆ０による強調により、前もって光応答をある程度持ち上げておくことにより、図４（Ｂ）に示すような曲線とすることができ、十分な補正が可能となる。

時間軸強調回路３１’は時間軸強調を施す対象が内挿映像信号Ｆ１であり、これに対して入力映像信号Ｆ０は１２０Ｈｚ換算で次のフレーム（未来フレーム）にあたるので、内挿映像信号Ｆ１から入力映像信号Ｆ０への変化を見ることにより、内挿映像信号Ｆ１に本実施例の補正を施すことは容易である。ただし、時間軸強調回路３０については、時間軸強調を施す対象が入力映像信号Ｆ０であってこの入力映像信号Ｆ０にも本実施例の補正を加えるためには、入力映像信号Ｆ０及び，内挿映像信号Ｆ１を全体に１２０Ｈｚ換算で１フレーム分遅延させて、Ｆ（−１）なる未来フレームを作る必要がある。

しかし、第３実施例でも説明したように、時間軸強調回路３１’で１２０Ｈｚ換算での２フレーム間（Ｆ０，Ｆ２）の時間軸強調の度合いを多めにかけることにより、時間軸強調回路３０に１２０Ｈｚ換算での２フレーム間（Ｆ（−１），Ｆ１）の時間軸強調がなくても十分に効果があることが実験によって得られている。これは第３の実施例と同様に、人間の視覚の積分時間が約１／６０ｓであるために、入力映像信号Ｆ０に対する補正と内挿映像信号Ｆ１に対する補正が平均化されるためである。

このように第４実施例では、内挿映像信号Ｆ１に対して時間軸強調を施す際に１２０Ｈｚ換算で前後のフレーム間での時間軸強調を行うことができる。そして、この前後のフレーム間での時間軸強調を行うために新たなフレームメモリを追加する必要がない。

従って従来例に比較して動画ぼやけ防止効果を向上させながら、コストアップを抑えることができるという特徴を持つ。しかもその動作周波数は６０Ｈｚの状態で行っているために、動作周波数が高速になることによる回路動作実現上の困難さを回避できる
また、図示はしないが第３実施例と第４実施例を組み合わせ、入力映像信号Ｆ０に対しては１２０Ｈｚ換算で１フレーム前の内挿映像信号Ｆ１と同じく１２０Ｈｚ換算で２フレーム前の映像信号Ｆ２を用いて時間軸強調を施し、内挿映像信号Ｆ１に対しては、この内挿映像信号Ｆ１に１２０Ｈｚ換算で１フレーム前の映像信号Ｆ２と１フレーム後の入力映像信号Ｆ０を用いて時間軸強調を施すことにより、更に優れた時間軸強調補正を行うことができる。

また、第２実施例のように３倍以上のフレーム周波数変換を行う場合にも、新たなフレームメモリを追加しなくても各時間軸強調回路における補正対象フレームの１フレーム前と２フレーム前の信号（第３実施例）や補正対象フレームの１フレーム前と１フレーム後の信号（第４実施例）を用いることができる。

図１５に上記第２実施例と第３実施例を組み合わせた構成例を示す。また図１６に上記第２実施例と第４実施例を組み合わせた構成例を示す。

第５の実施例は、図２の時間軸強調回路３０、３１の構成に対し、ｆａとｆｂの映像信号の電圧レベルに応じて利得ｋを制御するものである。液晶は、その応答速度が印加される電圧に依存することが知られている。画像（フレーム）が切り替わる変化前の信号ｆｂと変化後の信号ｆａの電圧レベルによって、時間軸強調の利得を予め測定されて決定した最適値にマッピングすれば、より正確な時間軸強調補正ができる。図９におけるマッピング回路３００はその利得を変換テーブルを用いて変換するための回路である。そして図１４はこのマッピング回路３００で用いる変換テーブルの具体例を示したものである。

尚、第３の実施例や第４の実施例で説明したような３フレーム分の信号を利用する場合には、このマッピング回路３００への入力も３フレーム分の電圧レベルの変化に対応した利得を求めることが好ましい。

本発明の画像表示装置の第１実施例を示すブロック図である。実施例中の時間軸強調回路の構成例を示すブロック図である。実施例の動作を説明するためのタイミング図である。第４実施例の効果を説明するための図である。第２実施例を示すブロック図である。第３実施例を示すブロック図である。第３実施例の効果を説明するための図である。第４実施例を示すブロック図である。第５実施例における時間軸強調回路構成例を示すブロック図である。実施例中の時間軸強調回路構成例を示すブロック図である。動き補償補間処理を説明するための図である。時間軸強調処理の動作を説明するための図である。ホールド型表示で発生する動画ぼやけを説明するための図である。本発明の第５実施例で使用する変換テーブルの例である。第２実施例と第３実施例を組み合わせた構成例を示すブロック図である。第２実施例と第４実施例を組み合わせた構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０画像メモリ
２０動ベクトル検出回路
２１内装回路
３０時間軸強調回路
３１時間軸強調回路
４０時系列変換メモリ

Claims

マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルを用いた画像表示装置において、
第１のフレーム周期で入力される第１の映像信号を１フレーム分遅延させて第２の映像信号を生成する遅延手段と、
前記第１のフレーム周期の１周期毎の期間を２個に区切った区間のうちの時間的に前方の区間に内挿する為の内挿映像信号を、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号とを用いて生成する内挿映像信号生成手段と、
前記内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第２の映像信号を用いて強調する第１の時間軸強調手段と、
前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を前記内挿映像信号を用いて強調する第２の時間軸強調手段と、
前記第１の時間強調手段から出力される内挿映像信号と前記第２の時間強調手段から出力される第１の映像信号とを前記第１のフレーム周期で同時にメモリに書き込む書き込み手段と、
前記書き込み手段にてメモリに書き込まれた前記内挿映像信号と前記第１の映像信号とを、前記第１のフレーム周期を１／２倍した第２のフレーム周期で、前記内挿映像信号、前記第１の映像信号の順に読み出す読み出し手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
前記第１の時間軸強調手段は、前記第２の映像信号と前記第１の映像信号とを用いて前記内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を強調することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記第２の時間軸強調手段は、前記内挿映像信号と前記第２の映像信号とを用いて前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を強調することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、電気信号を各画素毎に所定時間保持して表示するアクティブマトリクス型表示パネルを用いた画像表示装置において、
第１のフレーム周期で入力される第１の映像信号を１フレーム分遅延させて第２の映像信号を生成する遅延手段と、
前記第１のフレーム周期の１周期毎の期間をｎ（ｎは３以上の所定の整数である）個に区切った区間のうちの時間的に前方から第１〜第ｎ−１の各区間にそれぞれ内挿する為の第１〜第ｎ−１の内挿映像信号を、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号とを用いてそれぞれ生成する第１〜第ｎ−１の内挿映像信号生成手段と、
前記第１の内挿映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第２の映像信号を用いて強調する第１の時間軸強調手段と、
前記第２〜第ｎ−１の各内挿映像信号の時間軸方向の高域成分をそれぞれ強調する第２〜第ｎ−１の時間軸強調手段と、
前記第１の映像信号の時間軸方向の高域成分を前記第ｎ−１の内挿映像信号を用いて強調する第ｎの時間軸強調手段と、
前記時間軸方向の高域成分が強調された第１〜第ｎ−１の内挿映像信号と前記時間軸方向の高域成分が強調された第１の映像信号とを前記第１のフレーム周期で同時にメモリに書き込む書き込み手段と、
前記書き込み手段にて書き込まれた前記第１〜第ｎ−１の内挿映像信号と前記第１の映像信号とを、前記第１のフレーム周期を１／ｎ倍した第２のフレーム周期で、前記第１の内挿映像信号、前記第２の内挿映像信号．．．前記第ｎ−１の内挿映像信号、前記第１の映像信号の順に読み出す読み出し手段と、
を有し、
前記第２〜第ｎ−１の時間軸強調手段における第ｉの時間軸強調手段（ｉは２以上ｎ−１以下の整数）は、それぞれ第iの内挿映像信号を、第ｉ−１の内挿映像信号を用いて強調する手段である、
ことを特徴とする画像表示装置。