JP6037774B2

JP6037774B2 - 映像表示装置

Info

Publication number: JP6037774B2
Application number: JP2012238530A
Authority: JP
Inventors: 山本　泰史; 泰史山本; 尚司大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP2014089279A

Description

この発明は、LEDや蛍光表示管等の発光表示素子が画素として配列されて画面を構成する映像表示装置およびその制御方法に関し、特に、映像表示制御の連続非発光時間を低減させることで、画面のちらつきを減少させ映像を見やすくするものである。

従来の映像表示装置においては、発光表示素子がマトリックス状に配置された表示素子に関し、表示素子の発光時間を制御して階調を制御する方法を採用している。そこでは、1フレームを多数のサブフレームとそのサブフレームであるサブサブフレームに分割して階調を表現している。各サブサブフレームのそれぞれの期間に点灯データに従って発光表示素子の発光時間と非発光時間に分けて1フレーム期間内に階調を表現する。
また、従来の点灯制御方法では、定期的に表示領域の1サブフレーム分の点灯データをメモリに書き込んで表示している。つまり、1サブフレーム毎にリフレッシュする。

特許第３４８９８８４号公報(図１) 特開２０１０−５４９８９号公報（図１２）

従来の映像装置ではリフレッシュレート（単位時間に画面を書き直す回数）が低いと画面がちらついて見え、逆に高いとちらつきが減少する。また、発光表示素子の発光時間と非発光時間に分ける階調表現で非発光時間の領域が長いとその部分が映像のチラつきとして見えてしまう。特に低階調表示の際には連続非発光時間が長くなり映像のチラつきが目立ってしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、連続非発光時間を低減することで、映像のチラつきを減らして見やすい映像の表示及び再撮に優れた表示を可能とする映像表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係る映像表示装置は、画素となる発光表示素子が画面を構成するよう配列するとともに、当該発光表示素子を時分割発光させて階調制御し前記画面をリフレッシュする映像表示装置において、
前記画面の１フレームを複数のサブフレームに分割し、当該サブフレームを階調制御するため前記発光表示素子の発光時間を決定する点灯データを分割するとともに、前記サブフレーム内の発光時間を分散させて前記サブフレームの各画素に前記点灯データを割り当て、さらに、前記各サブフレームを２個以上のサブサブフレームに分割し、当該サブサブフレームを階調制御するため前記発光表示素子の発光時間を決定する点灯データをセットすることにより、前記各サブフレーム内の発光時間を分散させて階調制御を行うものである。

この発明によれば、連続非発光時間を低減することで、画面のちらつきを減少させ、より見やすい映像を表示できる。また、表示映像を写真やビデオカメラでより綺麗に撮影できる。

この発明の実施の形態１に係る映像表示装置の構成図である。この発明の実施の形態１に係る表示素子ドライバの構成例である。この発明の実施の形態１に係るスキャン制御の構成図である。従来の階調制御の一例を示す図である。この発明の実施の形態１に係る階調制御の一例である。この発明の実施の形態２による階調制御の一例である。従来の階調表現の一例を示す図である。この発明の実施の形態３による階調表現を示す図である。この発明の実施の形態４による階調表現を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である映像表示装置の表示部を示す構成図であり、映像表示装置１は、表示パネル２をマトリックス状に配置、接続させて構成し、表示パネル２は複数の発光表示素子３をマトリックス状に配置、接続させて構成することで、上記映像表示装置の表示面を構成する。
表示パネル２には映像データから画素データを取り込んで発光表示素子の駆動信号を形成する表示素子ドライバ４が発光表示素子３ごとに複数配置されている。図２はこの表示素子ドライバ４の具体例であるドライバＩＣの一例を示している。

図２において、シフトレジスタ01はシリアルデータとして入力される画素データを一水平ライン(1H)分記憶し、ラッチ回路02はシフトレジスタ01に取り込まれた画素データをシリアル／パラレル変換して一水平期間の所定時間だけ保持する。すべての定電流出力をラッチ中のデータのオンオフ制御によってコントロールしている。16チャンネル定電流シンクドライバ03は、外部抵抗によって基準電流を発生させ、この基準電流を増幅することで、出力電流（発光表示素子の発光パルス）を制御している。

また、本発明に係る映像表示装置では、消費電力の低減や部品点数を減らすためスキャン制御を用いている。スキャン制御とは、ドライバICの1出力に複数個の発光素子を接続し、スイッチ素子で点灯する発光素子をオンオフ制御して切り替える制御をいう。例えば、図３のように４スキャンの場合、ドライバＩＣの１出力に４個のLED素子がカソード側に接続されており、ドライバＩＣの駆動時にアノード側に接続されているスイッチ素子によって４個のLEDの駆動電流（スキャン信号）をオンオフ制御して４個のLED素子の点灯と消灯を選択制御している。

本発明のように発光表示素子の発光時間を制御して階調を制御する時分割発光方法を用いた階調制御では、１つのフレームを多数のサブフレームに分割して階調を表示する。このような時分割発光方法を用いた階調制御では、各サブフレームのそれぞれの期間の間にデジタルデータ信号に従って発光表示素子を発光時間と非発光時間とに分けて、１つのフレーム期間内で階調を表現する。

図４に示した従来の時分割発光方法では、デジタル信号の階調表現のために、各フレームをデジタルデータ信号の各ビットに対応する多数のサブフレーム（図中には記号SFとして示している）に分ける。
このとき、図４に示すように、１フレームで表現する階調は各サブフレームの和とし、１サブフレームに４ビット（16階調）分を割り当てた時の階調を表現している。

図４では各８個のサブフレーム（SF1〜SF8）のそれぞれの期間で４スキャン（４素子）分の階調表現期間に分け、各１スキャン期間を４個のサブサブフレーム（図４中には記号SSFとして示している。SSF1〜SSF4の４個）に分けている。ここでサブサブフレームとはサブフレームのさらにサブフレームの意味である。各サブサブフレーム(SSF1〜SSF4)は発光時間（LT1〜LT4）と非発光時間（UT1〜UT4）とに分けられている。SSF4のLT4は階調〈１〉の発光時間を表現しているとするとSSF3のLT3は階調〈２〉、SSF2のLT2は階調〈４〉、SSF1のLT1は階調〈８〉の発光時間を表現している。各発光時間は階調が２倍になると
発光時間も２倍になる。各SSF1〜SSF4の発光時間の組み合わせで１サブフレームの最大16階調を表現している。

この時、各サブサブフレーム（SSF1〜SSF4）の発光時間（LT1〜LT4）は、デジタル信号の階調を表現するために、１：２：４：８：１６：３２・・・で表される２進コードを使うことができる。図４では16階調（４ビット）分表現するのに、階調１：２：４：８は発光時間LT4：LT3：LT2：LT1に相当し、SSF1は最上位ビットに対応する。
各サブサブフレームの（SSF1〜SSF4）の期間の発光時間（LT1〜LT4）は図４のように形成され、発光時間の組み合わせで１サブフレームで最大16階調を表現している。例えば１サブフィールド内で階調５を表現するときはSSF４のLT４（階調〈１〉）とSSF２のLT２（階調〈４〉）が発光し、SSF１のLT１とSSF３のLT３は発光しない。このSSF1〜4の発光時間のオンオフの組み合わせで階調表現している。

この図に示すように、１つのフレームの各サブフレーム（SF1〜SF8）及び各サブサブフレーム（SSF1〜SSF4）内の発光時間（LT1〜LT4）を全部合わせて所望の画像の階調を表現することができる。なお、１フレームが発光あるいは非発光の２状態しか有さない（即ち、階調を有さない）複数のサブフレームで構成されている場合や、各サブフレームまたはサブサブフレームは発光あるいは非発光の２状態だけではなく、階調を有している構成であってもよい。

一般的に、１つのフレームを多数のサブフレーム及びサブサブフレームに分割し、分割した多数のサブフレーム及びサブサブフレームの各ビット全てにデータをセットして（各画素ごとにデータを割り当てて）表示することによって表示品質の良い階調制御を行うことができる。
このデータセットした映像表示（発光表示素子の発光）を単位時間あたりどれだけリフレッシュするかが画質に影響する。つまり、リフレッシュ回数が多いほど、ちらつきが減少し見やすくなり、映像は、より滑らかに見える。

このように構成された映像装置においては、従来であれば、例えば、１フレーム期間８を１サブフレーム（SF）分のデータをセットしてリフレッシュしていた。本実施の形態では、１サブフレームSF1〜SF8をSF1A〜SF8AとSF1B〜SF8Bに２分割して点灯データをセットすることで、１サブフレーム期間の点灯を分散させ連続非発光時間を低減させるようにした。

例えば図４のように４スキャン、８サブフレーム、４サブサブフレームの点灯制御は、本実施の形態では図５のようになり、１サブフレームの半分のデータのサブサブフレーム（SSF1〜SSF2）をセットして４スキャン分発光表示素子を発光させリフレッシュ後、残りのサブサブフレーム（SSF3〜SSF4）のデータをセットしている。この点灯制御により、１フレーム中の発光表示素子の連続非発光時間を短くすることができる。

実施の形態２．
図６は、この発明の形態２によるサブサブフレーム（SSF1〜SSF4）の発光時間（LT1〜LT4）と非発光時間（UT1〜UT4）を示す図である。
図５のようにサブフレーム（SF）をSF_AとSF_Bの２つに分割した場合、一方のサブフレームに発光時間及び非発光時間が偏る。例えば図５のSF_Aの発光時間はLT1＋LT2の12階調分で、SF_Bの発光時間はLT3＋LT4の３階調分となり、発光時間がSF_Aに、非発光時間はSF_Bに偏ってしまう。
映像表示時、非発光時間が映像むらとして検知されるので、図６に示す各サブサブフレーム（SSF1〜SSF4）のように非発光時間が偏らないようにサブサブフレームを配置することで、表示映像の非発光時間を低減することができる。例えば、図６のように一番発光時間の長いLT1と一番発光時間の短いLT4の組み合わせをSF_A、残りのLT2とLT3の組み合わせをSF_Bとすると、SF_Aの発光時間は９階調分、SF_Bの発光時間は６階調分となり発光時間及び非発光時間の偏りを低減することができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による階調表現を示す図である。上記実施の形態による階調制御方法では、１サブフレーム（SF）中の４つのサブサブフレーム(SSF)の発光時間と非発光時間の組み合わせで階調表現を行っていたが、図５、図６の制御方法では８階調以下の階調表示時は、連続非発光時間が９階調以上の発光時間と比較して大きくなってしまう。本実施の形態３では１サブフレーム（SF）中の４つのサブサブフレームとは別に１階調分の発光時間をさらに設け、低階調表示時（階調１〜８）は、その１階調分の発光時間と複数サブサブフレームを使用して、１サブフレーム中の最小単位の階調値を使用して分割発光することで低階調表示するようにした。

例えば、１サブフレーム（SF）期間で図４のようなサブサブフレーム（SSF）の配置の場合、階調値が８の発光は、従来の制御では図７のようにSSF1（サブサブフレーム１。階調〈８〉）のみ発光時間に発光する。実施の形態３の制御では、図８のようにSSF4(サブサブフレーム４。階調〈１〉）、SSF3（サブサブフレーム３。階調〈２〉）、SSF2（サブサブフレーム２。階調〈４〉）の発光時間に加え、実施の形態３で設けた１階調分の発光時間の領域が発光することで、３つのサブサブフレーム（SSF）と１階調分の発光時間を合わせて階調値８を表現することができる。すなわち、SSF2の階調〈４〉（＝２^２）と、SSF3の階調〈２〉（＝２^１）と、SSF4（＝２^０）と１階調分（＝２^０）とを論理演算すると（十進法で換算すると２^２＋２^１＋２^０＋２^０＝８となり）、階調値８を表すことができることがわかる。この制御方法により低階調表示時の連続非発光時間を低減することができる。また、この制御方法に実施の形態１〜２を組み合わせても同様の効果を得られる。

実施の形態４．
図９は実施の形態４による階調表現を示す図である。
実施の形態１〜３では、発光時間を制御して階調表現を行ったが、実施の形態４では発光パルスの高さ（発光表示素子に印加する電圧の高低に依存）も制御することで低階調表示時の連続非発光時間を低減するようにした。

例えば１サブフレーム（SF）期間で図４のようなサブサブフレーム（SSF）の配置の場合、階調値が８の発光は従来の制御ではSSF1（サブサブフレーム１。階調〈８〉）のみ発光時間が発光する。実施の形態４では図９のようにSSF1（サブサブフレーム１。階調〈８〉）の発光強度を変化させる、すなわち、発光時間の電圧を半分にすることで階調〈４〉相当の明るさにし、残りSSF2（サブサブフレーム２。階調〈４〉）の発光時間を点灯させることで、合わせて階調〈８〉を表現（８＝２^３＝２^２＋２^２の論理を使っている。１番目の２^２は２^３／２（半分の明るさ）と等価であることから）する。この制御方法により連続非発光時間を低減することができる。この制御方法に、さらに実施の形態１〜３で説明した方法を組み合わせても、同様の効果を得ることができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

ST1A〜ST8A、ST1B〜ST8B サブフレーム、SSF1〜SSF4 サブサブフレーム、
LT1〜LT4 発光時間、UT1〜UT4 非発光時間、１映像表示装置、２表示パネル、３発光表示素子、４表示素子ドライバ。

Claims

画素となる発光表示素子が画面を構成するよう配列するとともに、当該発光表示素子を時分割発光させて階調制御し前記画面をリフレッシュする映像表示装置において、
前記画面の１フレームを複数のサブフレームに分割し、当該サブフレームを階調制御するため前記発光表示素子の発光時間を決定する点灯データを分割するとともに、前記サブフレーム内の発光時間を分散させて前記サブフレームの各画素に前記点灯データを割り当て、さらに、前記各サブフレームを２個以上のサブサブフレームに分割し、当該サブサブフレームを階調制御するため前記発光表示素子の発光時間を決定する点灯データをセットすることにより、前記各サブフレーム内の発光時間を分散させて階調制御を行う映像表示装置。
前記サブサブフレームの発光時間あるいは非発光時間をもとに、非発光時間の領域が分散するように前記サブサブフレームを配置する階調制御を行う請求項１に記載の映像表示装置。
前記サブサブフレームとは別に１階調分の発光時間を設けるとともに、低階調表示時は、前記１階調分の発光時間と複数の前記サブサブフレームを使用して分割して点灯を行うことを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
低階調表示時に、前記発光表示素子の発光時間を制御して階調を制御する時分割発光に加え、前記発光表示素子の発光強度を変化させる階調制御を行って前記発光表示素子を点灯することを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。