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JP3990624B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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JP3990624B2
JP3990624B2 JP2002342328A JP2002342328A JP3990624B2 JP 3990624 B2 JP3990624 B2 JP 3990624B2 JP 2002342328 A JP2002342328 A JP 2002342328A JP 2002342328 A JP2002342328 A JP 2002342328A JP 3990624 B2 JP3990624 B2 JP 3990624B2
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JP
Japan
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liquid crystal
frame
crystal display
frame frequency
frequency conversion
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隆司 吉井
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Sharp Corp
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

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TFT LCD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7とともに説明する。図7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)をできるだけ小さくすることが望ましい。
【0012】
ところで、図8に示すように、液晶の応答速度は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依存性が非常に大きく、一般的にある中間調から別の中間調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は、表示画像信号のフレーム周波数を大きくすると、入力画像信号の階調遷移パターンによっては、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、入力画像信号の1垂直期間前後における階調遷移に応じて、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、入力画像信号の1垂直期間前後における階調遷移を検出する階調遷移検出手段と、前記検出された階調遷移に基づいて、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、入力画像信号の1垂直期間前後における階調遷移に応じて、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6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液晶表示パネルの光学応答特性を説明するための説明図、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示すフローチャート、図6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7とともに上述した従来例に加えて、1フレーム前の入力画像信号を記憶するフレームメモリ5と、該フレームメモリ5から読み出された前フレームデータと現フレームデータとの階調遷移を検出し、この入力画像信号の1フレーム前後における階調遷移に基づいて、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。
【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。
【0021】
また、本実施形態においては、例えば図4に示すような黒もしくは低階調から中間階調へ遷移する時間が特に遅いような光学応答特性(階調遷移依存性)を持つ液晶表示パネル4を用いるものとし、入力画像信号の1フレーム前後における階調遷移に応じて、入力画像信号のフレーム周波数を所定の周波数に変換するようフレーム周波数変換部2を制御することで、階調遷移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。
【0022】
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5のフローチャートを参照して説明する。まず、1画面内の少なくともM以上の画素につい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が、図4における領域A(応答速度が特に遅い階調遷移パターン)に含まれるか否かを判定し(ステップ1)、M以上の画素データが領域Aに含まれる場合は、当該画素に対応する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2)。
【0023】
この場合、図6(a)に示すように、各フレームの画像表示期間は16.7msecであり、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。
【0024】
また、ステップ1にてM以上の画素データが領域Aに含まれないと判定された場合、1画面内の少なくともN以上の画素につい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が、図4における領域B(応答速度が遅い階調遷移パターン)に含まれるか否かを判定する(ステップ3)。N以上の画素データが領域Bに含まれる場合は、当該画素に対応する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)。
【0025】
この場合、図6(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。
【0026】
さらに、ステップ3にてN以上の画素データが領域Bに含まれないと判定された場合、画面全体的に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5)。
【0027】
この場合、図6(c)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。
【0028】
このように、1フレーム前後の入力画像信号に対して液晶表示パネル4の光学応答特性が悪い階調遷移が検出されると、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、入力画像の階調遷移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。
【0029】
尚、上述した本実施形態の場合、例えば1フレーム中において液晶表示パネル4の応答特性が悪い階調遷移が予め決められた所定数の画素について検出された場合に、液晶表示パネル4に供給する画像信号のフレーム周波数を低周波数に切換変換するように制御しているが、これに限らず、1フレーム中において液晶表示パネル1の応答特性が悪い階調遷移が1画素でも検出された場合に、画像信号のフレーム周波数を低周波数に切換変換するようにしたり、1フレーム中において最も検出頻度の高い階調遷移領域に基づいて、画像信号のフレーム周波数変換率を決定するようにしても良い。
【0030】
また、本実施形態においては、入力フレーム画像の階調遷移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。さらに、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。
【0031】
そしてまた、図7からも明らかなとおり、液晶の応答速度は環境温度によっても大きく異なり、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から、上記入力画像信号の階調遷移パターンに加えて、装置内温度も考慮して、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。
【0032】
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、入力画像信号の1フレーム前後における階調遷移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。
【0033】
【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、入力画像信号の1垂直期間前後における階調遷移に応じて、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、画像内容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いて用いる液晶表示パネルの光学応答特性を示す説明図である。
【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示すフローチャートである。
【図6】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7】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8】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 フレームメモリ(FM)
6 制御CPU
12 フレーム周波数変換部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that displays an image using a liquid crystal display panel, and more particularly to a liquid crystal display device that prevents motion blur that occurs during moving image display.
[0002]
[Prior art]
In recent years, flat panel display devices (FPD) such as liquid crystal display devices (LCD) that can realize high definition, low power consumption, and space saving have been actively developed, and in particular, computer display devices and television display devices. The spread of LCDs for such applications is remarkable. However, in contrast to a cathode ray tube (CRT) display device that has been mainly used for such applications, the LCD has a blurred outline of the moving part when a moving image is displayed. It has been pointed out the disadvantage of the so-called “motion blur” that it is perceived.
[0003]
It has been pointed out that the motion blur in moving image display is caused not only by the delay of the optical response time of the liquid crystal but also by the LCD display method itself as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-325715. In a CRT display device that scans an electron beam and emits phosphors to perform display, each pixel emits light in an almost impulse-like manner although there is some afterglow of the phosphors. Yes.
[0004]
On the other hand, in the LCD display device, the charge stored by applying the electric field to the liquid crystal is held at a relatively high rate until the next electric field is applied (particularly in the TFT LCD, the pixel is configured. A TFT switch is provided for each dot to be operated, and since an auxiliary capacitor is usually provided for each pixel, the stored charge is very high in capacity), so that the liquid crystal pixel is based on the image information of the next frame. This is a so-called hold type display system in which light emission is continued until rewriting is performed by applying an electric field.
[0005]
In such a hold-type display device, since the impulse response of the image display light has a temporal spread, the temporal frequency characteristic is deteriorated, and the spatial frequency characteristic is also lowered accordingly, and the visual image is blurred. . In view of this, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-302289 and 2001-42831 have proposed that the frame frequency of a display image is increased to suppress the reduction of the spatial frequency characteristic that causes the motion blur. Yes.
[0006]
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a motion vector detection unit that detects motion vector information from an input image signal, and 2 denotes an input image by generating a subframe image using the motion vector information obtained by the motion vector detection unit 1. A frame frequency conversion unit that converts the frame frequency of the signal to 2 times, for example, 3 is an electrode drive for driving the data electrodes and the scan electrodes of the liquid crystal display panel 4 based on the image signal frequency-converted by the frame frequency conversion unit 2 Reference numeral 4 denotes an active matrix type liquid crystal display panel having a liquid crystal layer and electrodes for applying scanning signals and data signals to the liquid crystal layer.
[0007]
In the above configuration, the motion vector detection unit 1 may obtain motion vector information using, for example, a matching method or a gradient method, and if the input image signal includes motion vector information in some form, You may use it as it is. For example, since image data compressed and encoded using the MPEG system includes motion vector information of a moving image calculated at the time of encoding, the motion vector information may be acquired and output.
[0008]
The frame frequency conversion unit 2 generates a frame interpolated image (subframe image) by motion interpolation using the motion vector information output from the motion vector detecting unit 1, and the generated interpolated frame signal is generated. By sequentially outputting together with the input frame signal, the frame frequency (60 Hz) of the input image signal is converted to 120 Hz, which is doubled, and the image signal converted to the double speed is supplied to the liquid crystal display panel 4 via the electrode driver 3. The liquid crystal display panel 4 is driven at double speed.
[0009]
In this way, by performing motion adaptive frame interpolation processing using motion vector information and increasing the display frame frequency, it is possible to approximate the display state of the hold-type drive to the display of the impulse-type drive such as the CRT. It is possible to improve image quality degradation due to motion blur that occurs during moving image display.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-9-325715 [Patent Document 2]
JP-A-4-302289 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-42831
[Problems to be solved by the invention]
In order to improve the image quality degradation due to motion blur that occurs when displaying a moving image in the hold-type display device, the above-described conventional technology has one or more in one frame period (for example, 16.7 msec in the case of 60 Hz progressive scan). The subframes are motion-compensated and supplied to the liquid crystal display panel to shorten the display frame cycle. To prevent image quality degradation due to motion blur, the display frame cycle (subframe It is desirable to make the image display period) as small as possible.
[0012]
By the way, as shown in FIG. 8, the response speed of the liquid crystal greatly depends on the gradation transition of the current frame data with respect to the previous frame data, and generally the followability from one halftone to another halftone is extremely poor. It is known that the response time increases. That is, in the above-described conventional technique, when the frame frequency of the display image signal is increased, depending on the gradation transition pattern of the input image signal, the next subframe image may be displayed before the liquid crystal completely responds and reaches the target luminance. As a result, there is a problem that the image quality of the display image is deteriorated, such as a more serious afterimage such as tailing.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and variably controls high-speed display driving (frame frequency conversion rate) of a liquid crystal display panel according to gradation transitions before and after one vertical period of an input image signal. The present invention provides a liquid crystal display device capable of improving the display quality of moving images.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a liquid crystal display device including frame frequency conversion means for converting a frame frequency of an image signal supplied to a liquid crystal display panel by interpolating a predetermined subframe with respect to an input image frame, Gradation transition detection means for detecting gradation transition before and after one vertical period of the image signal, and control means for variably controlling the frame frequency conversion rate by the frame frequency conversion means based on the detected gradation transition. It is characterized by having.
[0015]
According to the liquid crystal display device of the present invention, when the display frame frequency is converted to a high frequency in order to prevent motion blur, the frame frequency conversion rate is set according to the gradation transition before and after one vertical period of the input image signal. Appropriate automatic switching makes it possible to display the next image after the liquid crystal has fully responded to reach the target brightness, realizing high-quality moving image display that suppresses the occurrence of afterimages along with motion blur. can do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG. 6, but the same reference numerals are given to the same parts as the above-described conventional example, and the description thereof will be omitted. Here, FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the main part of the liquid crystal display device of the present embodiment, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the frame frequency conversion unit in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining the operation of the frame frequency conversion unit in the liquid crystal display device of the embodiment, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the optical response characteristics of the liquid crystal display panel in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. Is a flowchart showing the basic operation principle of the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the basic operation principle of the liquid crystal display device of the present embodiment.
[0017]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device according to the present embodiment is read from the frame memory 5 for storing the input image signal of the previous frame, in addition to the conventional example described above with reference to FIG. Control for detecting the gradation transition between the previous frame data and the current frame data and variably controlling the frame frequency conversion rate in the frame frequency conversion unit 12 based on the gradation transition before and after one frame of the input image signal And a control CPU 6 for outputting a signal.
[0018]
The frame frequency conversion unit 12 includes, for example, a frame memory, stores an image of one frame of the input image signal in the frame memory, and then stores an image at a predetermined frame frequency based on a control signal from the control CPU 6. By subtracting a time frame by reading the signal and performing motion adaptive frame interpolation using the motion vector information obtained by the motion vector detection unit 1, a subframe image (shown by hatching in FIG. 3) is obtained. Then, the frame frequency of the display image signal is converted into a high frequency.
[0019]
In the present embodiment, for example, for the input image signal shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 2B and FIG. 3A, the image signal is converted at the same speed without converting the frame frequency as it is. 2 (c) and FIG. 3 (b), a mode for outputting an image signal in which the frame frequency is doubled, and FIGS. 2 (d) and 3 (c). As shown, a mode for outputting an image signal obtained by converting the frame frequency to three times is provided, and each mode can be switched in accordance with a control signal from the control CPU 6. That is, the frame frequency conversion rate by the frame frequency conversion unit 12 can be varied between 1 to 3 times.
[0020]
Here, the input image signal is a 60 Hz progressive scan signal. Therefore, the frame frequencies output by the frame frequency conversion unit 12 in each mode are 60 Hz, 120 Hz, and 180 Hz, respectively, and the frame period is 1/60 seconds (16.7 msec). 1/120 seconds (8.3 msec) and 1/180 seconds (5.6 msec).
[0021]
In the present embodiment, for example, the liquid crystal display panel 4 having optical response characteristics (gradation transition dependency) such that the transition time from black or low gradation to intermediate gradation is particularly slow as shown in FIG. By controlling the frame frequency conversion unit 2 so as to convert the frame frequency of the input image signal to a predetermined frequency in accordance with the gradation transition before and after one frame of the input image signal, A period during which a certain liquid crystal responds (liquid crystal response time) is sufficiently secured.
[0022]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. First, it is determined whether or not the gradation transition of the current frame data with respect to the previous frame data is included in the area A (gradation transition pattern with a particularly slow response speed) in FIG. 4 for at least M pixels in one screen. (Step 1) When the pixel data of M or more is included in the region A, the response speed of the liquid crystal corresponding to the pixel is considered to be considerably slow. Therefore, the frame frequency conversion by the frame frequency conversion unit 12 is stopped, By setting the through output (the frame frequency conversion rate is 1), the liquid crystal display panel 4 is driven at the same speed (that is, the high-speed display drive is turned off) (step 2).
[0023]
In this case, as shown in FIG. 6A, the image display period of each frame is 16.7 msec, and the occurrence of motion blur cannot be prevented. However, the liquid crystal is completely displayed within this image display period (16.7 msec). Therefore, it is possible to expect to reach the target luminance in response to the occurrence of afterimage such as tailing due to the incomplete response of the liquid crystal, which has a greater influence on image quality degradation than motion blur.
[0024]
Further, when it is determined in step 1 that pixel data of M or more is not included in the region A, the gradation transition of the current frame data with respect to the previous frame data for at least N or more pixels in one screen is shown in FIG. It is determined whether or not it is included in region B (gradation transition pattern with a slow response speed) (step 3). When pixel data of N or more is included in the region B, the response speed of the liquid crystal corresponding to the pixel is considered to be slightly slow. Therefore, the frame frequency conversion rate by the frame frequency conversion unit 12 is doubled, and the liquid crystal display panel 4 Are driven at double speed (step 4).
[0025]
In this case, as shown in FIG. 6B, the image display period of each sub-frame is 8.3 msec, and it is possible to reduce the occurrence of motion blur, and this image display even if the response speed of the liquid crystal is somewhat slow. Since it can be expected that the liquid crystal completely reaches the target luminance within the period (8.3 msec), it is possible to reduce the occurrence of afterimage such as tailing.
[0026]
Furthermore, if it is determined in step 3 that pixel data of N or more is not included in the region B, the response speed of the liquid crystal is considered to be sufficiently fast for the entire screen, so that the frame frequency conversion by the frame frequency conversion unit 12 is performed. The liquid crystal display panel 4 is driven three times at a rate of 3 (step 5).
[0027]
In this case, as shown in FIG. 6C, the image display period of each subframe can be set to 5.6 msec, and the occurrence of motion blur can be sufficiently prevented. Further, the response speed of the liquid crystal is sufficiently high, and the liquid crystal completely responds within this image display period (5.6 msec) to reach the target luminance, so that afterimage such as tailing does not occur.
[0028]
As described above, when a gradation transition having a poor optical response characteristic of the liquid crystal display panel 4 is detected with respect to an input image signal around one frame, the frame frequency conversion rate in the frame frequency conversion unit 12 is reduced. A sufficient image scanning period (liquid crystal response period) is ensured, and after the liquid crystal completely responds and reaches the target luminance, the next image display can be performed. Therefore, it is possible to realize high-quality moving image display by appropriately suppressing the occurrence of motion blur and afterimage according to the gradation transition of the input image. Here, the variable control of the frame frequency conversion rate is performed for each input image frame.
[0029]
In the case of the above-described embodiment, for example, when a gradation transition having poor response characteristics of the liquid crystal display panel 4 is detected for a predetermined number of pixels in one frame, the liquid crystal display panel 4 is supplied. Although the control is performed so that the frame frequency of the image signal is switched to a low frequency, the present invention is not limited to this. When even one pixel detects a gradation transition with poor response characteristics of the liquid crystal display panel 1 in one frame. The frame frequency conversion rate of the image signal may be determined based on the gradation transition region having the highest detection frequency in one frame by switching the frame frequency of the image signal to a low frequency.
[0030]
Further, in the present embodiment, the description has been given of the case where the frame frequency of the display image signal is switched by 1 to 3 times according to the gradation transition of the input frame image, but the present invention is not limited to this and the present invention is not limited to this. Obviously, the frame conversion may be performed at any frame frequency. This may be designed as appropriate according to the optical response characteristics of the liquid crystal display panel. Furthermore, the perception of motion blur varies depending on the image content and image content, and there are large individual differences. Therefore, a configuration in which the user can select and instruct an arbitrary frame frequency conversion rate may be added.
[0031]
Further, as is clear from FIG. 7, the response speed of the liquid crystal greatly varies depending on the environmental temperature, and particularly the followability with respect to the input signal at a low temperature is extremely deteriorated, and the response time is increased. The conversion frame frequency may be determined in consideration of the temperature inside the apparatus in addition to the gradation transition pattern. Thereby, it is possible to realize an appropriate moving image display according to the optical response characteristics of the liquid crystal.
[0032]
As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, a predetermined number of subframes are interpolated with respect to the input image frame, and the liquid crystal display panel is driven at high speed, thereby bringing the display state close to the impulse-type display state. Since the display drive speed (frame frequency conversion rate) is controlled in accordance with the gradation transition of the input image signal before and after one frame when the motion blur is prevented by the above, the occurrence of motion blur is prevented and the tailing, etc. It is possible to prevent the occurrence of afterimages and improve the image quality of the display image.
[0033]
【The invention's effect】
Since the liquid crystal display device of the present invention is configured as described above, the liquid crystal is completely switched by appropriately automatically switching the frame frequency conversion rate in accordance with the gradation transition before and after one vertical period of the input image signal. After reaching the target luminance in response, it is possible to perform the next image display, and it is possible to realize a high-quality moving image display that suppresses the occurrence of afterimage as well as motion blur according to the image content.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a main part in an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of a frame frequency conversion unit in an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining an operation of a frame frequency conversion unit in an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing optical response characteristics of a liquid crystal display panel used in an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a basic operation principle in an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 7 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a main part in a conventional liquid crystal display device (high-speed drive type).
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of optical response characteristics of a liquid crystal display panel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motion vector detection part 3 Electrode drive part 4 Liquid crystal display panel 5 Frame memory (FM)
6 Control CPU
12 Frame frequency converter

Claims (1)

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、
入力画像信号の1垂直期間前後における階調遷移を検出する階調遷移検出手段と、
前記検出された階調遷移に基づいて、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。
A liquid crystal display device comprising frame frequency conversion means for converting a frame frequency of an image signal supplied to a liquid crystal display panel by interpolating a predetermined number of subframes with respect to an input image frame,
Gradation transition detecting means for detecting gradation transition before and after one vertical period of an input image signal;
A liquid crystal display device comprising: control means for variably controlling a frame frequency conversion rate by the frame frequency conversion means based on the detected gradation transition.
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