JP5317224B2 - 映像表示装置および残像補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置および残像補正方法に関し、特には、映像を長時間表示させることで生じる残像を電気的に補正する残像補正回路を備えた映像表示装置および残像補正方法に関する。

映像表示装置では、映像が残像として画面上に残る現象が発生することがある。

ＣＲＴディスプレイやプラズマディスプレイでは、そのディスプレイに添付されている蛍光体の劣化速度は、映像の明るさに応じて異なる。このため、同じ映像が長時間表示されると、劣化の早い部分と、劣化の遅い部分とが生じる。この劣化の早い部分と劣化の遅い部分とで映像の輝度に差が生じ、その輝度の差が残像として画面に発生する。なお、この残像は、焼き付きと呼ばれる。

また、液晶ディスプレイでは、焼き付きとは異なるが、同じ画像が長時間表示されると、残像が画面上に長時間残る現象が発生する。以下、この残像が残る現象が発生する理由について説明する。

液晶ディスプレイは映像信号を交流として液晶に印加するので、通常、液晶には正負が対称な波形の電圧が印加される。

しかしながら、画素電極の電位は、画素のＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）のゲート電極およびソース電極間に生じる寄生容量と、画素電極に印加される電圧を保持する保持容量との影響によって、その画素電極に映像信号を供給する信号線の電位からずれることがある。この電位のずれは。映像信号の振幅に応じて異なる。

画素電極の電位が信号線の電位からずれると、液晶にＤＣオフセットが発生するので、液晶に印加される電圧は、正負が対称な波形からずれる。なお、映像信号にＤＣ（直流）成分を加えてＤＣオフセットを相殺すれば、液晶に印加される電圧を、ほぼ正負が対称な波形にすることができる。しかしながら、液晶の誘電率異方性により映像信号の振幅に応じて液晶の容量が変化するので、液晶に印加される電圧を、正負が完全に対称な波形にすることはできない。

液晶に印加される電圧が対称な波形からずれると、液晶の中に溶けている不純物（特に、イオン）が、液晶の一方の電極に付着して液晶の内部に電界を生成する。

同じ画像が長時間表示されると、液晶に印加される電圧の対称な波形からのずれが保持されるので、液晶の電極に付着する不純物が増加し、液晶の内部の電界が強くなる。この電界によって、残像が発生する。

このように映像表示装置では、同じ画像が長時間表示されると、ＣＲＴディスプレイやプラズマディスプレイと、液晶ディスプレイとで発生の原因は異なるが、残像が画面上に長時間残る現象が発生する。

映像表示装置に発生する残像を低減するための技術には、特許文献１に記載の映像信号処理回路および特許文献２に記載の液晶表示装置がある。

これらの発明では、映像信号が積分されることで、残像として画面上に残る映像を表わす残像信号が取得される。そして、その残像信号が映像信号から減算される。

これにより、映像信号に残像を打ち消すような残像補正を行うことが可能になるので、映像表示装置に発生する残像を低減することが可能になる。
特開平０２−０９２１７４号公報 特開２００３−２３４９８０号公報

映像信号には、画面全体の輝度を調整するためのＤＣ成分が含まれている。このＤＣ成分に応じた残像は、均一な明るさの映像となるため、人間には認識されない。

特許文献１に記載の映像信号処理回路および特許文献２に記載の液晶表示装置では、映像信号がＤＣ成分を含む場合でも、その映像信号の全てが積分されて残像信号が生成される。このため、残像信号には、残像と認識されない成分が含まれることとなり、映像信号から残像と認識されない成分が減算されることになる。

このため、残像補正が残像と認識されない成分に対しても行われるので、過補正が発生し、画質が低下するという問題点がある。例えば、過補正が発生して、却って残像が促進されることがある。

本発明の目的は、上記の課題である、画質が低下するという問題を解決する映像表示装置および残像補正方法を提供することである。

本発明の映像表示装置は、映像信号を受け付ける入力手段と、前記入力手段が受け付けた映像信号から直流成分を除去する除去手段と、前記除去手段で除去された映像信号を積分して積分信号を生成する積分手段と、前記積分手段が生成した積分信号を、前記入力手段が受け付けた映像信号から減算する減算手段と、前記減算手段で減算された映像信号に応じた映像を表示する表示手段と、を有する。

また、本発明の残像補正方法は、映像表示装置による残像補正方法であって、映像信号を受け付け、前記受け付けられた映像信号から直流成分を除去し、前記除去された映像信号を積分して積分信号を生成し、前記生成された積分信号を、前記受け付けられた映像信号から減算し、前記減算された映像信号に応じた映像を表示する。

本発明によれば、画質の低下を抑制することが可能になる。

本発明の第一の実施形態の映像表示装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第一の実施形態の映像表示装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第二の実施形態の映像表示装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第二の実施形態の映像表示装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第二の実施形態の映像表示装置の他の動作例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態の映像表示装置の構成を示したブロック図である。

図１において、映像表示装置は、残像補正回路１０と、表示部１００とを有する。また、残像補正回路１０は、入力端子１と、除去部２と、積分部３と、減算部４とを有する。

入力端子１は、映像信号を受け付ける。映像信号には、ＤＣ（交流）成分とＡＣ（直流）成分とを有する。なお、ＤＣ成分は、画面全体の輝度を調整するための成分であり、残像として認識されない成分である。

除去部２は、入力端子１が受け付けた映像信号からＤＣ成分を除去する。例えば、先ず、除去部２は、１フレーム期間ごとに、映像信号の輝度の平均値を計算する。続いて、除去部２は、その平均値を映像信号から減算することで、映像信号からＤＣ成分を除去する。なお、１フレーム期間は、１画面分の画像を表示する期間に相当する。

積分部３は、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号を積分して積分信号を生成する。例えば、積分部３は、フレーム期間ごとに映像信号を加算していくことで、映像信号を積分する。

減算部４は、積分部３が生成した積分信号を、入力端子１が受け付けた映像信号から減算し、その積分信号を減算した映像信号を出力する。

表示部１００は、例えば、液晶パネル、プラズマディスプレイパネルまたはＣＲＴなどである。表示部１００は、減算部４から出力された映像信号に応じた画像を表示する。

なお、入力端子１と減算部４との間に、映像信号を、除去部２及び積分部３で係る時間だけ遅延する遅延回路を設けてもよいし、あるフレーム期間で生成された積分信号が次のフレーム期間の映像信号から減算されるような時間だけ遅延する遅延回路を設けてもよい。

次に動作を説明する。図２は、本実施形態の映像表示装置の動作例を説明するためのフローチャートである。

入力端子１は、映像信号を受け付けると、その映像信号を除去部２と減算部４とに出力する（ステップＳ１）。

除去部２は、映像信号を受け付けると、その映像信号の輝度の平均値を計算する。除去部２は、その平均値を映像信号から減算することで、映像信号からＤＣ成分を除去し、そのＤＣ成分を除去した映像信号を積分部３に出力する（ステップＳ２）。

積分部３は、映像信号を受け付けると、その映像信号を積分して積分信号を生成し、その積分信号を減算部４に出力する（ステップＳ３）。

減算部４は、積分信号と映像信号とを受け付けると、その映像信号から積分信号を減算し、その積分信号を減算した映像信号を出力する（ステップＳ４）。

表示部１００は、映像信号を受け付けると、その映像信号に応じた画像を表示する（ステップＳ５）。

次に効果を説明する。

本実施形態によれば、除去部２は、入力端子１が受け付けた映像信号からＤＣ成分を除去する。積分部３は、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号を積分して積分信号を生成する。減算部４は、積分部３が生成した積分信号を、入力端子１が受け付けた映像信号から減算する。

この場合、積分信号は、ＤＣ成分が除去された映像信号が積分されて生成される。また、その積分信号は、映像信号から減算される。なお、映像信号に含まれるＤＣ成分は、残像と認識されない成分である。

このため、残像と認識されない成分が映像信号から減算されるのを抑制することが可能になる。したがって、過補正の発生を抑制することが可能になるので、画質の低下を抑制することが可能になる。

次に第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と同じ機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略することもある。

図３は、本実施形態の映像表示装置の構成を示した回路図である。図３において、映像表示装置は、残像補正回路１０と、表示部１００とを有する。

残像補正回路１０は、入力端子１と、除去部２と、積分部３と、減算部４と、計測部５と、調節部６とを有する。

積分部３は、フレームメモリ１１と、利得調整回路１２および１３を有する調整部と、加算回路１４とを有する。

フレームメモリ１１は、保持手段の一例である。フレームメモリ１１は、入力信号である映像信号が入力されると、その入力された映像信号を所定の期間だけ保持して出力する。本実施形態では、フレームメモリ１１が映像信号を保持する所定の期間は１フレーム期間であるとする。

これにより、積分部３からの出力信号は１フレーム毎に更新される。なお、フレームメモリ１１は、表示部１００の解像度と同等以上の解像度で映像信号を保持することが望ましい。

利得調整回路１２および１３のそれぞれには、パラメータが設定されている。本実施形態では、利得調整回路１２には、パラメータαが設定されており、利得調整回路１３には、パラメータ（１−α）が設定されている。なお、パラメータαは、０＜α＜１を満たす。

利得調整回路１２は、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号に、自己に設定されているパラメータαを利得として乗算する。利得調整回路１３は、フレームメモリ１１からの出力信号に、自己に設定されているパラメータ（１−α）を利得として乗算する。

ここで、パラメータαの値に応じて、フレームメモリ１１からの出力信号に対する、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号の比率が変化する。したがって、利得調整回路１２および１３を有する調整部は、その出力信号に対する映像信号の比率を調整することになる。

加算回路１４は、調整部で比率が調整された出力信号および映像信号を加算してフレームメモリ１１に入力する。これにより、フレームメモリ１１に入力された映像信号が１フレーム期間後の映像信号に加算され、その加算された映像信号が再びフレームメモリ１１に入力される。したがって、加算回路１４は、最新の映像信号を１フレーム期間前までの映像信号の和と加算することになるので、その加算結果が積分信号となる。

ここで、調整部が調整する比率を定めるパラメータαを調節することで、残像補正回路１０は、表示部１００の残像特性に適した映像信号を出力することができる。具体的には、表示部１００の種類や装置構成などに応じて、映像が変化してから残像が発生するまでの時間が異なる。この時間が長いほど、積分信号に占める過去の映像信号の割合が大きければ、残像を効率的に抑制することができる。したがって、映像が変化してから残像が発生するまでの時間が長いほど、パラメータαを小さくすることが望ましい。

減算部４は、利得調整回路２１と、加算回路２２とを有する。

利得調整回路２１は、積分部３が生成した積分信号の振幅を調整する。具体的には、利得調整回路２１には、パラメータβが設定される。そして、利得調整回路２１は、積分信号の振幅に、自己に設定されているパラメータβを利得として乗算するとともに、積分信号の極性を反転させることで、その積分信号の振幅を（−β）倍する。なお、パラメータβは、０以上である。

利得調整回路２１の調整量を定めるパラメータβを調節することで、残像補正回路１０は、表示部１００の残像特性に適した映像信号を出力することができる。具体的には、具体的には、表示部１００の種類や装置構成などに応じて、残像の大きさが異なる。残像が大きいほど、調整量が大きければ、残像を効率的に抑制することができる。したがって、残像が大きいほど、パラメータβを小さくすることが望ましい。

加算回路２２は、利得調整回路２１が振幅を調整した積分信号を、入力端子１が受け付けた映像信号に加算して出力する。なお、積分信号は、利得調整回路２１で極性が反転されているので、減算部４は、積分部３が生成した積分信号を映像信号から減算していることになる。

計測部５は、表示部１００が通電されていない非通電時間を計測する。

例えば、計測部５は、バックアップ電源と、そのバックアップ電源で駆動する時計（またはタイマー）を有する。計測部５は、その時計を用いて、表示部１００への通電が停止されてから再開されるまでの時間を、非通電時間として計測する。また、計測部５は、表示部１００への通電が停止されてから再開されるまでの、表示部１００または残像補正回路１０に含まれるコンデンサの放電量を計測し、その放電量に応じた時間を、非通電時間として計測してもよい。

調節部６は、計測部５が計測した非通電時間に応じて、利得調整回路２１の調整量であるパラメータβと、調整部が調整する比率を定めるパラメータαを調整する。

具体的には、調節部６は、その非通電時間が長いほど、パラメータβを小さくして、利得調整回路２１の調整量を小さくする。また、調節部６は、その非通電時間が長いほど、パラメータαを小さくすることで、調整部が調整する振幅の比率を小さくする。

これにより、減算部４は、計測部５が計測した非通電時間に応じて、積分信号の振幅を調整することになる。より具体的には、減算部４は、その非通電時間が長いほど、積分信号の振幅を小さくすることになる。

また、調整部は、フレームメモリ１１からの出力信号の振幅に対する、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号の振幅の比率を、計測部５が計測した非通電時間に応じて調整することになる。より具体的には、調整部は、その非通電時間が長いほど、その振幅の比率を小さくすることになる。

次に動作を説明する。

図４は、本実施形態の動作例を説明するためのフローチャートである。なお、図４において、図３と同じ処理には同じ符号を付してある。

先ず、ステップＳ１およびＳ２が実行される。続いて、積分部３の利得調整回路１２は、ステップＳ２で除去部２が出力した映像信号を受け付けると、その映像信号に、自己に設定されているパラメータαを利得として乗算して加算回路１４に出力する（ステップＴ１）。

加算回路１４は、利得調整回路１２から映像信号を受け付け、利得調整回路１３から、１フレーム前までの映像信号の和である積分信号を受け付ける。加算回路１４は、その映像信号および積分信号を加算して最新の積分信号を生成する。加算回路１４は、その積分信号をフレームメモリ１１に入力するとともに、その積分信号を利得調整回路２１に出力する（ステップＴ２）。

フレームメモリ１１は、その入力された積分信号を１フレーム期間だけ保持し、その後、保持している積分信号を利得調整回路１３に出力する（ステップＴ３）。

利得調整回路１３は、積分信号を受け付けると、その積分信号に、自己の設定されているパラメータ（１−α）を利得として乗算する。加算回路１４は、その利得を乗算した積分信号を加算回路１４に出力する（ステップＴ４）。

また、利得調整回路２１は、積分信号を受け付けると、その積分信号に、自己に設定されているパラメータβを利得として乗算し、乗算結果の極性を反転させることで、積分信号の振幅を（−β）倍する。利得調整回路２１は、その振幅を（−β）倍した積分信号を加算回路２２に出力する（ステップＴ５）。

そして、加算回路２２は、利得調整回路２１から積分信号を受け付け、ステップＳ１で入力端子１から減算部４に出力された映像信号を受け付ける。加算回路２２は、その映像信号および積分信号を加算して、残像を除去した映像信号を生成し、その生成した映像信号を表示部１００に出力する（ステップＴ６）。

表示部１００は、映像信号を受け付けると、その映像信号に応じた映像を表示する（ステップＴ７）。

次に表示部１００への通電が停止された際の動作について説明する。図５は、この動作例を説明するためのフローチャートである。

先ず、計測部５は、表示部１００への通電の停止を検知すると（ステップＵ１）、自己が有する時計を用いて、時間の計測を開始する（ステップＵ２）。

計測部５は、表示部１００への通電が再開されたか否かを確認する（ステップＵ３）。

計測部５は、表示部１００への通電が再開されていないと（ステップＵ３でＮｏ）、ステップＵ３に戻る。一方、計測部５は、表示部１００への通電が再開されると（ステップＵ３でＹｅｓ）、時間の計測を停止して、その計測した時間を非通電時間として示す信号を調節部６に出力する（ステップＵ４）。

調節部６は、その信号を受け付けると、その信号が示す非通電時間に応じてパラメータαおよびβを算出する。具体的には、調節部６は、その非通電時間が長いほどパラメータαを小さくし、パラメータβを小さい値とする。例えば、調節部６は、パラメータαおよびβのそれぞれの初期値を保持し、その非通電時間が長いほど小さい値をその初期値に乗算してパラメータαおよびβを算出する。

なお、パラメータαの初期値は、表示部１００において映像が変化してから残像が発生するまでの時間が長いほど、小さい値となるように予め設定されていることが望ましい。また、パラメータβの初期値は、表示部１００において残像の振幅が大きいほど、小さい値となるように予め設定されていることが望ましい。

調節部６は、その利得αを示すα信号を利得調整回路１２に出力し、利得（１−α）を示す（１−α）信号を利得調整回路１３に出力し、その利得βを示すβ信号を利得調整回路２１に出力する（ステップＵ５）。

利得調整回路１２は、α信号を受け付けると、そのα信号が示す利得αを自己に設定する。利得調整回路１３は、（１−α）信号を受け付けると、その（１−α）信号が示す利得（１−α）を自己に設定する。利得調整回路２１は、α信号を受け付けると、そのβ信号が示す利得βを自己に設定する（ステップＵ６）。

次に効果を説明する。

本実施形態では、計測部５は、表示部１００が通電されていない非通電時間を計測する。また、減算部４は、その非通電時間に応じて積分信号の振幅を調整し、その調整した積分信号を映像信号から減算する。なお、表示部１００の生じる残像は、表示部１００が通電されていないときに改善されることがある。

この場合、改善された残像分の積分信号が映像信号から減算されることを抑制することが可能になる。したがって、過補正の発生をより抑制することが可能になるので、画質の低下をより抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、減算部４は、非通電時間が長いほど、積分信号の振幅を小さくする。なお、非通電時間が長いほど、残像の改善は促進される。

この場合、残像の改善の度合が高いほど、積分信号の振幅が小さくなるので、より正確に過補正の発生を抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、フレームメモリ１１は、入力信号を１フレーム期間保持して出力する。調整部は、フレームメモリ１１からの出力信号の振幅の、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号の振幅に対する比率を、非通電時間に応じて調整する。加算回路１４は、調整部が調整した出力信号および映像信号を加算してフレームメモリ１１に入力することで、映像信号を積分する。

この場合、最新の積分信号に含まれる過去の積分信号の割合を、非通電時間に応じて変更することが可能になる。過去の積分信号が表わす残像は、非通電時間に応じて改善されるので、残像の改善の度合に応じて積分信号に含まれる過去の積分信号の割合を変更することが可能になる。したがって、過補正の発生をより抑制することが可能になるので、画質の低下をより抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、調整部は、非通電時間が長いほど、フレームメモリ１１からの出力信号の振幅の、除去部２がＤＣ成分を除去した映像信号の振幅に対する比率を小さくする。

この場合、残像の改善の度合が高いほど、最新の積分信号に含まれる過去の積分信号の割合を小さくすることが可能になるので、より正確に過補正の発生を抑制することが可能になる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されたものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。

例えば、パラメータαおよびβは予め定められた値でもよい。

また、積分部３は、利得調整回路１２および１３の一方だけを有してもよい。

また、保持手段として、映像信号を１フィールド期間保持するフィールドメモリが用いられてもよい。なお、表示部１００は通常映像信号に応じた映像を表示する際にある方向に対して２回走査して１画面分の画像を表示する。１フィールド期間は、この方向に対して１回走査するのにかかる期間である。１フレーム期間は、この方向に対して２回走査するのにかかる期間に相当する。

Claims (7)

1. 映像信号を受け付ける入力手段と、
   前記入力手段が受け付けた映像信号から直流成分を除去する除去手段と、
   前記除去手段で除去された映像信号を積分して積分信号を生成する積分手段と、
   前記積分手段が生成した積分信号を、前記入力手段が受け付けた映像信号から減算する減算手段と、
   前記減算手段で減算された映像信号に応じた映像を表示する表示手段と、を有する映像表示装置。
2. 請求の範囲第１項に記載の映像表示装置において、
   前記表示手段が通電されていない非通電時間を計測する計測手段をさらに有し、
   前記減算手段は、前記計測手段が計測した非通電時間に応じて、前記積分信号の振幅を調整し、該振幅を調整した積分信号を前記映像信号から減算する、映像表示装置。
3. 請求の範囲第２項に記載の映像表示装置において、
   前記減算手段は、前記非通電時間が長いほど、前記積分信号の振幅を小さくする、映像表示装置。
4. 請求の範囲第２項または第３項に記載の映像表示装置において、
   前記積分手段は、
   入力信号を所定の期間保持して出力する保持手段と、
   前記保持手段からの出力信号の振幅の、前記除去手段が前記直流成分を除去した映像信号の振幅に対する比率を、前記計測手段が計測した非通電時間に応じて調整する調整手段と、
   前記調整手段が調整した出力信号および映像信号を加算して前記積分信号を生成し、該積分信号を前記保持手段に入力する加算手段と、を有する、映像表示装置。
5. 請求の範囲第１項に記載の映像表示装置において、
   前記表示手段が通電されていない非通電時間を計測する計測手段をさらに有し、
   前記積分手段は、
   入力信号を所定の期間保持して出力する保持手段と、
   前記保持手段からの出力信号の振幅の、前記除去手段が前記直流成分を除去した映像信号の振幅に対する比率を、前記計測手段が計測した非通電時間に応じて調整する調整手段と、
   前記調整手段が調整した出力信号および映像信号を加算して前記積分信号を生成し、該積分信号を前記保持手段に入力する加算手段と、を有する、映像表示装置。
6. 請求の範囲第４項または第５項に記載の映像表示装置において、
   前記調整手段は、前記非通電時間が長いほど、前記振幅の比率を小さくする、映像表示装置。
7. 映像表示装置による残像補正方法であって、
   映像信号を受け付け、
   前記受け付けられた映像信号から直流成分を除去し、
   前記除去された映像信号を積分して積分信号を生成し、
   前記生成された積分信号を、前記受け付けられた映像信号から減算し、
   前記減算された映像信号に応じた映像を表示する、残像補正方法。

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