JP2004177575A

JP2004177575A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004177575A
Application number: JP2002342327A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshii; 隆司吉井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】装置内温度に応じて、液晶表示パネルの高速表示駆動（フレーム周波数変換率）を制御することにより、動画像の表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】入力画像フレームに対して所定数のサブフレームを内挿することにより、液晶表示パネルに供給する画像信号のフレーム周波数を変換するフレーム周波数変換部１２を備えた液晶表示装置であって、装置内温度を検出する温度検出部５と、前記検出された温度に基づいて、前記フレーム周波数変換部１２によるフレーム周波数変換率を可変制御する制御部６とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを用いて、画像を表示する液晶表示装置に関し、特に動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精細、低消費電力、省スペースを実現できる液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネル型表示装置（ＦＰＤ）が盛んに開発されてきており、その中でも特にコンピュータ表示装置やテレビジョン表示装置等の用途へのＬＣＤの普及は目覚しいものがある。しかしながら、このような用途に従来から主として用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ）表示装置に対して、ＬＣＤにおいては、動きのある画像を表示した場合に、観視者には動き部分の輪郭がぼけて知覚されてしまうという、いわゆる「動きぼけ」の欠点が指摘されている。
【０００３】
動画表示における動きぼけが液晶の光学応答時間の遅れ以外に、例えば特開平９−３２５７１５号公報に記載されているように、ＬＣＤの表示方式そのものにも起因するという指摘がなされている。電子ビームを走査して蛍光体を発光させて表示を行うＣＲＴ表示装置においては、各画素の発光は蛍光体の若干の残光はあるものの概ねインパルス状となる、いわゆるインパルス型表示方式となっている。
【０００４】
これに対して、ＬＣＤ表示装置においては、液晶に電界を印加することにより蓄えられた電荷が次に電界を印加するまで比較的高い割合で保持されるため（特にＴＦＴＬＣＤにおいては、画素を構成するドット毎にＴＦＴスイッチが設けられており、さらに通常は各画素毎に補助容量が設けられているので蓄えられた電荷の保持能力がきわめて高い）、液晶画素が次のフレームの画像情報に基づく電界印加により書き換えられるまで発光し続けるという、いわゆるホールド型表示方式である。
【０００５】
このような、ホールド型表示装置においては、画像表示光のインパルス応答が時間的な広がりを持つため、時間周波数特性が劣化して、それに伴い空間周波数特性も低下し、観視画像のぼけが生じる。そこで、例えば特開平４−３０２２８９号公報、特開２００１−４２８３１号公報には、表示画像のフレーム周波数を上げ、上記の動きぼけの原因となる空間周波数特性の低下を抑制するものが提案されている。
【０００６】
これについて、図６とともに説明する。図６において、１は入力画像信号から動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部、２は動きベクトル検出部１で得られた動きベクトル情報を用いて、サブフレーム画像を生成することにより、入力画像信号のフレーム周波数を例えば２倍に変換するフレーム周波数変換部、３はフレーム周波数変換部２で周波数変換された画像信号に基づいて液晶表示パネル４のデータ電極及び走査電極を駆動するための電極駆動部、４は液晶層と該液晶層に走査信号及びデータ信号を印加するための電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。
【０００７】
上記構成において、動きベクトル検出部１は、例えばマッチング法や勾配法等を用いて動きベクトル情報を求めても良いし、入力画像信号に何らかの形で動きベクトル情報が含まれている場合、これをそのまま利用しても良い。例えばＭＰＥＧ方式を用いて圧縮符号化された画像データには、符号化時に算出された動画像の動きベクトル情報が含まれているため、この動きベクトル情報を取得して出力する構成としても良い。
【０００８】
また、フレーム周波数変換部２は、動きベクトル検出部１より出力された動きベクトル情報を用いた動き補間により、フレーム内挿画像（サブフレーム画像）を生成し、この生成された内挿フレーム信号を入力フレーム信号とともに順次出力することで、入力画像信号のフレーム周波数（６０Ｈｚ）を２倍の１２０Ｈｚに変換し、この２倍速に変換された画像信号を電極駆動部３を介して液晶表示パネル４に供給し、該液晶表示パネル４の２倍速駆動を行う。
【０００９】
このように、動きベクトル情報を用いて動き適応フレーム内挿処理を行い、表示フレーム周波数を上げることによって、擬似的にホールド型駆動の表示状態からＣＲＴのようなインパルス型駆動の表示に近づけることができ、動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を改善することが可能となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−３２５７１５号公報
【特許文献２】
特開平４−３０２２８９号公報
【特許文献３】
特開２００２−４２８３１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術は、ホールド型表示装置において動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を改善するために、１フレーム期間（例えば６０Ｈｚのプログレッシブスキャンの場合は１６．７ｍｓｅｃ）内で、１以上のサブフレームを動き補償内挿して、これらを液晶表示パネルに供給することにより、表示フレーム周期を短縮するものであるが、動きぼけによる画質劣化を防止するためには、表示フレーム周期（サブフレームの画像表示期間）をできるだけを小さくすることが望ましい。
【００１２】
ところで、図７に示すように、液晶の応答速度は温度依存性が非常に大きく、特に低温時の入力信号に対する追従性が極端に悪くなり、応答時間が増大することが知られている。すなわち、上述した従来の技術において、表示画像信号のフレーム周波数を大きくすると、装置内温度が低い場合、液晶が完全に応答して目標輝度に到達する前に、次のサブフレーム画像の書き込みを開始してしまうこととなり、その結果、より深刻な尾引き等の残像が発生するなど表示画像の画質劣化を招来するという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、装置内温度に応じて、液晶表示パネルの高速表示駆動（フレーム周波数変換率）を可変制御することにより、動画像の表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力画像フレームに対して所定のサブフレームを内挿することにより、液晶表示パネルに供給する画像信号のフレーム周波数を変換するフレーム周波数変換手段を備えた液晶表示装置であって、装置内温度を検出する温度検出手段と、前記検出された温度に基づいて、前記フレーム周波数変換手段によるフレーム周波数変換率を可変制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、動きぼけを防止するために表示フレーム周波数を高周波数に変換する際に、当該装置の内部温度に応じて、フレーム周波数変換率を適切に自動切換することにより、液晶が完全に応答して目標輝度に到達した後に、次の画像表示を行うことが可能となり、動きぼけとともに残像の発生を抑制した高画質の動画像表示を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５とともに詳細に説明するが、上述した従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置におけるフレーム周波数変換部の動作を示すタイミングチャート、図３は本実施形態の液晶表示装置におけるフレーム周波数変換部の動作を説明するための概略説明図、図４は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を示すフローチャート、図５は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【００１７】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、図６とともに上述した従来例に加えて、当該装置内部の温度を検出するための温度検出部５と、該温度検出部５で検出された温度データに基づいて、フレーム周波数変換部１２におけるフレーム周波数変換率を可変制御するための制御信号を出力する制御ＣＰＵ６とを備えている。尚、温度検出部５は、できるだけ液晶表示パネル４の温度を正確に検出することが可能に設けられるのが望ましい。
【００１８】
フレーム周波数変換部１２は、例えばフレームメモリを備えたものであり、入力画像信号の１フレーム分の画像をフレームメモリに記憶した後、制御ＣＰＵ６からの制御信号に基づいて、所定のフレーム周波数で画像信号を読み出すことで時間軸圧縮するとともに、動きベクトル検出部１で得られた動きベクトル情報を用いて、動き適応フレーム内挿処理を行うことにより、サブフレーム画像（図３中網掛で示す）を生成して、表示画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換する。
【００１９】
本実施形態においては、例えば図２（ａ）に示す入力画像信号に対して、図２（ｂ）、図３（ａ）に示すように、そのままフレーム周波数を変換することなく等倍速で画像信号を出力するモードと、図２（ｃ）、図３（ｂ）に示すように、フレーム周波数を２倍に変換した画像信号を出力するモードと、図２（ｄ）、図３（ｃ）に示すように、フレーム周波数を３倍に変換した画像信号を出力するモードとを設けており、制御ＣＰＵ６からの制御信号に応じて、それぞれのモードを切り換えることが可能である。すなわち、フレーム周波数変換部１２によるフレーム周波数変換率を１〜３倍の間で可変することができる。
【００２０】
ここでは、入力画像信号は６０Ｈｚのプログレッシブスキャン信号であり、従って、各モードにおいてフレーム周波数変換部１２により出力されるフレーム周波数はそれぞれ６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、フレーム周期は１／６０秒（１６．７ｍｓｅｃ）、１／１２０秒（８．３ｍｓｅｃ）、１／１８０秒（５．６ｍｓｅｃ）となる。これらのモードを、装置内温度に応じて切換制御することで、温度依存性のある液晶が応答する期間（液晶応答時間）を十分に確保している。
【００２１】
次に、上記のように構成してなる本実施形態の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、温度検出部５により検出された装置内温度がＭ℃（例えば２０℃）より大きいか否かを判定し（ステップ１）、Ｍ℃より大きい場合は、液晶の応答速度が十分に早いと考えられるため、フレーム周波数変換部１２によるフレーム周波数変換率を３倍として、液晶表示パネル４を３倍速駆動する（ステップ２）。
【００２２】
この場合、図５（ａ）に示すように、各サブフレームの画像表示期間を５．６ｍｓｅｃとすることができ、動きぼけの発生を十分に防止することが可能となる。また、液晶の応答速度が十分に速く、この画像表示期間（５．６ｍｓｅｃ）内に液晶が完全に応答して目標輝度に到達するので、尾引き等の残像も発生しない。
【００２３】
また、ステップ１にて装置内温度がＭ℃より小さいと判定された場合、検出温度がＮ℃（例えば１０℃）より小さいか否か判定する（ステップ３）。装置内温度がＮ℃より大きい（すなわち、Ｎ℃＜装置内温度＜Ｍ℃）場合は、液晶の応答速度がやや遅くなると考えられるため、フレーム周波数変換部１２によるフレーム周波数変換率を２倍として、液晶表示パネル４を２倍速駆動する（ステップ４）。
【００２４】
この場合、図５（ｂ）に示すように、各サブフレームの画像表示期間は８．３ｍｓｅｃとなり、動きぼけの発生を低減することが可能であるとともに、液晶の応答速度が多少遅くとも、この画像表示期間（８．３ｍｓｅｃ）内に液晶が完全に応答して目標輝度に到達することが期待できるので、尾引き等の残像の発生も低減することができる。
【００２５】
さらに、ステップ３にて装置内温度がＮ℃より小さいと判定された場合、液晶の応答速度がかなり遅くなると考えられるため、フレーム周波数変換部１２によるフレーム周波数変換を停止して、スルー出力（フレーム周波数変換率を１倍）とすることにより、液晶表示パネル４を等倍速駆動（すなわち、高速表示駆動をオフ）する（ステップ５）。
【００２６】
この場合、図５（ｃ）に示すように、各フレームの画像表示期間を１６．７ｍｓｅｃ確保することができ、動きぼけの発生を防止することはできないが、この画像表示期間（１６．７ｍｓｅｃ）内に液晶が完全に応答して目標輝度に到達することが期待できるので、動きぼけよりも画質劣化に大きく影響する、液晶の不完全応答による尾引き等の残像の発生を防止することが可能となる。
【００２７】
このように、装置内温度すなわち液晶表示パネル４の検出温度が低くなる程、フレーム周波数変換部１２でのフレーム周波数変換率を小さくすることにより、画像走査期間（液晶応答期間）を十分確保して、液晶が完全に応答して目標輝度に到達した後に、次の画像表示を行うことが可能となる。従って、使用環境に応じて適切に動きぼけ及び残像の発生を抑制して、高画質の動画像表示を実現することができる。ここで、上記フレーム周波数変換率の可変制御は、入力画像フレーム毎に行われる。
【００２８】
尚、本実施形態においては、装置内温度に応じて表示画像信号のフレーム周波数を１〜３倍に切換変換するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、２以上の如何なるフレーム周波数に切換変換するように構成しても良いことは明らかである。これは、液晶表示パネルの光学応答特性によって、適宜設計すればよい。また、動きぼけの知覚は、画像コンテンツや画像内容によっても異なり、また個人差も大きいことから、ユーザが任意のフレーム周波数変換率を選択指示できる構成を追加しても良い。
【００２９】
さらに、図７からも明らかなとおり、１フレーム前後の階調遷移によっても液晶の応答時間は異なり、一般的にある中間調から別の中間調に変更させる時間は長くなることから、上記装置内温度に加えて、前フレームデータに対する現フレームデータの階調遷移も考慮して、変換フレーム周波数を決定するように構成しても良い。これによって、さらに液晶の光学応答特性に応じた適切な動画像表示を実現することが可能となる。
【００３０】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、入力画像フレームに対して所定数のサブフレームを内挿して、液晶表示パネルを高速駆動することにより、インパルス型駆動の表示状態に近づけることで動きぼけを防止する際、装置内温度に応じて表示駆動速度（フレーム周波数変換率）を制御しているので、動きぼけの発生を防止するとともに、尾引き等の残像の発生を防止することが可能となり、表示画像の画質向上を実現することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、当該装置の内部温度に応じて、フレーム周波数変換率を適切に自動切換することにより、液晶が完全に応答して目標輝度に到達した後に、次の画像表示を行うことが可能となり、使用環境に応じて動きぼけとともに残像の発生を抑制した高画質の動画像表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施形態におけるフレーム周波数変換部の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の液晶表示装置の一実施形態におけるフレーム周波数変換部の動作を説明するための概略説明図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の一実施形態における基本動作原理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の液晶表示装置の一実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図６】従来の液晶表示装置（高速駆動型）における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図７】液晶表示パネルの光学応答特性例を示す説明図である。
【符号の説明】
１動きベクトル検出部
３電極駆動部
４液晶表示パネル
５温度検出部
６制御ＣＰＵ
１２フレーム周波数変換部

Claims

入力画像フレームに対して所定数のサブフレームを内挿することにより、液晶表示パネルに供給する画像信号のフレーム周波数を変換するフレーム周波数変換手段を備えた液晶表示装置であって、
装置内温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度に基づいて、前記フレーム周波数変換手段によるフレーム周波数変換率を可変制御する制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。