JP2010097022A - バックライト駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカ発生することなく、動きボケを改善し動画を高品位に表示できるようにする。
【解決手段】入力映像信号に応じて動き検出を行う動き検出手段と、前記動き検出手段の検出結果に応じてＰＷＭパルス全体の位相を制御する位相制御手段と、前記入力映像信号の特徴量に応じてＤＵＴＹ比を算出する特徴量検出手段と、前記映像信号の垂直同期期間に対して３／２逓倍のＰＷＭパルスを発生し、その２垂直同期期間内において発生する３つのＰＷＭパルスを発生時間順に第一の周期のパルス、第二の周期のパルス及び第三の周期のパルスとした場合に、その内少なくとも一つの周期のパルスの発生のタイミングを変化させて、前記特徴量検出手段で検出したＤＵＴＹ比のＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はバックライト等の光源を有する液晶表示装置及びその光源の駆動方法に関し、より特定的には、光源を周期的に点滅させ、その点灯期間と消灯期間との時間比率を変化させることにより調光するバックライト駆動装置に関するものである。

ＣＲＴは１フィールド毎に蛍光体が瞬間的に光り次の表示が行われるまで何も表示されないインパルス型の表示装置であり人間の目には動画を残像感なく円滑な画像としてみることができる。一方液晶表示装置では、マトリクス状に配置した画素に対して、データ信号線および走査信号線を用いて１フレームに１回表示データを書き込む。書き込まれた表示データは１フレーム期間保持される。このように１フレーム間、同じ映像を表示し続けるいわゆるホールド型の表示素子では、表示としては１フレーム中のある瞬間には正しい位置にある画像を表示するが、別の時間には実際にその時点で存在する位置とは異なる場所にある画像を表示することになる。人間はそれらの画像を平均化してみるため画像がぼやけてしまうので、液晶の応答速度にかかわらず動画ボケを解消することは困難であるという問題がある。

この問題を解決する一方法として、以下のような液晶表示装置が用いられている。

図５は従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である（例えば特許文献１に記載）。

従来の液晶表示装置は、複数の隣接する走査線群を１ブロックとして液晶パネル１の表示領域を複数のブロックに分割し、液晶パネル５０１に入力される１垂直期間の画像中における前記ブロック毎の動画の有無を比較回路５０６、比較結果記憶回路５０７およびＢＬ波形制御回路５０８にて検出する。ＢＬ波形制御回路５０８は、動画存在ブロックの１垂直期間内における出現状態に応じて、１垂直期間内におけるバックライト５１０の駆動電圧の波形および位相を調整して表示をインパルス化することにより、例えば１垂直期間の画像の一部に動画が存在するような場合に、動画存在ブロックにおける動画を高品位に表示できる。
特開２００４−３０９５９２号公報

垂直同期期間でのＰＷＭパルス位相制御を行っていた従来技術において受像機の受信垂直周波数が低い入力映像（例えば５０Ｈｚ入力など）をそのままパネルなど受像機に表示させると、フリッカが発生するという課題があった。これは画面全体を書き換える頻度（垂直同期周波数、例の場合だと５０Ｈｚ）が人間の目によって書き換え時の点滅が認識できる為に発生する。

本発明の目的は、ＰＷＭパルスをフリッカしない周波数、例えば垂直同期信号に対し３／２逓倍に変化させ位相制御させることで動画ボケ改善効果を得ることにある。

本発明の映像表示装置は、映像中の動画像の有無を走査線毎に検出する動き検出手段と、前記入力映像信号から明るさの平均値を検出し、明るさの平均値が高い時は光源輝度を高くし低い時には光源輝度を低く設定すること、つまりバックライトの消灯時間に対する点灯時間の比率であるＤＵＴＹ比を算出する特徴量検出手段と、前記入力映像信号から映像の動画領域を検出する動画検出手段と、前記検出した動画領域から全***相信号を作成する位相制御手段と、垂直同期信号と前記全***相信号、動き検出手段及び、ＰＷＭパルス同期信号に基づき、前記垂直同期信号の３／２倍の周波数で、バックライトを点灯及び消灯させ、第一の周期、第二の周期、第三の周期を有するＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段と、を備えるものである。

従来技術における垂直同期期間と一致したＰＷＭパルスの位相制御に比べると、効果は薄くなるものの、３／２逓倍のＰＷＭパルスにおける第一の周期、第二の周期、第三の周期で、ＰＷＭパルス全体の位相を制御する他に少なくとも一つの周期を位相制御させる、またはＤＵＴＹ比を変化させることにより、全体の位相制御だけでは３／２逓倍時に十分ではなかった黒挿入効果が、動き検出結果と重複する箇所が拡大することで、黒挿入効果を３／２逓倍時に十分に得ることが出来る。

３／２逓倍でのＰＷＭパルス位相制御を行うことで、垂直同期期間でのＰＷＭパルス位相制御を行っていた従来技術において受像機の受信垂直周波数が低い地域や入力映像、例えば５０Ｈｚ入力などで副作用となっていた視認可能なフリッカが本発明を実施することで発生せず、効果的に前記地域や入力映像に対して動画ボケ改善効果を得ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明が適用される映像表示装置はこの例に特に限定されず、発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外の映像表示装置に対しても容易に適用可能なことは言うまでもない。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態によるバックライト駆動装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に記載のＰＷＭパルス生成手段の構成を示すブロック図、図３及び図４は、本発明の実施例の動作波形である。

図１は、入力映像信号から明るさの平均値を検出し、明るさの平均値が高い時は光源輝度を高くし低い時には光源輝度を低く設定すること、つまりバックライトの消灯時間に対する点灯時間の比率であるＤＵＴＹ比を算出する特徴量検出手段１０と、入力映像信号から映像の動画領域を検出する動き検出手段１１と、動き領域から全***相信号を作成する位相制御手段１２と、垂直同期信号と前記全***相信号、動き検出手段１１及び、ＰＷＭパルス同期信号に基づき、前記垂直同期信号の３／２倍の周波数で、バックライトを点灯及び消灯させ、第一の周期、第二の周期、第三の周期を有するＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段１３とからなるバックライト駆動装置を示している。

動き検出手段１１は入力映像信号の動画領域判定、動画判定及び静止画判定結果である検出値を出力させるための検出値生成を行う。動画領域判定とは、入力映像に対し例えばフレーム間差分やエッジ検出などにより、どの部分が動画であるかを判定することである。動画判定及び静止画判定とは、映像全体が動画であるか、静止画であるかを前記動画領域判定の検出頻度や、映像全体のフレーム間差分などにより判定し、その判定結果を出力する。この場合、動画及び静止画判定出力は重み付けを行い、動画度合いや静止画度合いを計算し、後段の位相制御手段１２に入力することも可能である。

位相制御手段１２は前記動き検出手段より出力された判定結果の信号に応じて入力垂直同期信号に対する３／２逓倍のＰＷＭパルス全体の位相を決定する。ＰＷＭパルス全体の位相決定に関しての詳細説明は後述する。

ＰＷＭパルス生成手段１３は、特徴量検出手段１０、位相制御手段１２、動き検出手段１１、ＰＷＭパルス同期信号、及び垂直同期信号を考慮し、バックライトへの制御パルスとなるＰＷＭパルスを生成する。ＰＷＭパルスの生成に際しては、ＰＷＭパルス同期信号を外部から入力し、そのＰＷＭパルス同期信号を元にＰＷＭパルス特徴量分Ｈｉｇｈ期間及びＬｏｗ期間を繰り返し、Ｈｉｇｈ期間がＰＷＭパルス特徴量分になるようなＰＷＭパルスを生成する。

３／２逓倍のＰＷＭパルスを生成する際には２垂直同期信号に対して第一の周期、第二の周期、第三の周期を生成する必要がある。３／２逓倍のＰＷＭパルスにおいて、２垂直期間中の１垂直期間目の立ち上がり（または立下り）を基準として、ＰＷＭパルスの一つ目のＨｉｇｈ期間（もしくはＬｏｗ期間）からＬｏｗ期間（またはＨｉｇｈ期間）を第一の周期、同様にＰＷＭパルスの２つ目のＨｉｇｈ期間（もしくはＬｏｗ期間）からＬｏｗ期間（またはＨｉｇｈ期間）を第二の周期、ＰＷＭパルスの２つ目のＨｉｇｈ期間（もしくはＬｏｗ期間）からＬｏｗ期間（またはＨｉｇｈ期間）を第三の周期とする。

その際、垂直同期信号とは第一の周期開始時点と第三の周期終了時点では垂直同期信号に同期しているが、そのほかのパルス開始時点及び終了時点は生成することが出来ない為、周期を算出する手段を有する。

図２は、前記ＰＷＭパルス生成手段に関するものである。ＰＷＭパルス開始位置算出手段２０及び第一のＰＷＭパルス生成手段２１により出力された第三の周期は、位相が第一の周期及び第二の周期と異なっている。このことから垂直同期信号に対する３／２逓倍のＰＷＭパルスを生成することが可能となり、映像がホールド型からインパルス型へ近づけることができ、動画ボケを改善することが出来るだけではなく、垂直同期信号に対する３／２逓倍のＰＷＭパルスにより、垂直同期信号とＰＷＭパルス周期を一致させて黒挿入効果を得ていた従来技術では不可能であった、視認されるフリッカの度合いを低減しながら動画ボケを改善することが出来る。具体的な機能は以下の通りである。

ＰＷＭパルス開始位置算出手段２０は、前記動き検出手段から出力された、動画領域判定、動画判定、静止画判定の判定結果信号に基づいて、第三の周期のＰＷＭパルス開始位置を算出する。第一のＰＷＭパルス生成手段２１は前記ＰＷＭパルス開始位置算出手段より出力されるＰＷＭパルス開始位置信号、前記ＰＷＭパルス同期信号、前記特徴量検出手段より出力されるＰＷＭパルス特徴量信号を元に、前記ＰＷＭパルス生成手段と同様の手法を第三の周期のＰＷＭパルスのみに適用し、第三の周期のＰＷＭパルスのみを出力する。第二のＰＷＭパルス生成手段２２は前記ＰＷＭパルス特徴量信号及びＰＷＭパルス同期信号を元に、前記第三の周期のＰＷＭパルス生成手法と同様、残り二つの周期が連続したパルスを出力する。ＰＷＭパルス出力手段２３では、前記全***相信号と第一のＰＷＭパルス生成手段及びＢから出力される信号を元にバックライトへの制御信号として出力されるＰＷＭパルスを生成する。ＰＷＭパルス出力手段では第一のＰＷＭパルス生成手段及びＢから出力される第一の周期、第二の周期、第三の周期を合成する。この場合、第一の周期の消灯期間開始位置は前記動き検出手段から出力された動き検出結果と重複させるようなパルスを生成する。

図３は、本発明を実施しない場合の３／２逓倍時のＰＷＭパルスをあらわしたものである。図のように３／２逓倍されたＰＷＭパルスに対し第三のパルスが動画領域に重なってしまい動き領域とＰＷＭの消灯期間が一致せず、黒挿入効果は若干ながら得られるものの、動画領域とＰＷＭパルスの消灯期間が重なった場合と比べ、黒挿入期間が短くなる。しかし、図４のように本発明を実施した場合は、実施しない場合に比べ第三のＰＷＭパルスの位相をさらに制御することでＰＷＭパルスの消灯期間を動き領域に対して一致させ黒挿入効果を十分得ることが出来る。黒挿入期間が動き領域に一致した場合ほど動き領域の映像をインパルス化することができ、黒挿入効果を満足に得られる。
また、３／２逓倍のＰＷＭパルスを生成することで、映像受信周波数５０Ｈｚ地域でも７５ＨｚのＰＷＭパルスとなることで、フリッカを視認することなく黒挿入効果を得ることが可能になる。

本発明にかかる映像表示装置は、検出した動画像をパネルが走査する開始点から一定期間光源を消灯することでデータ書込みの期間を非表示とし、表示をインパルス型に近づけることで動画質の品位を向上するとともに、入力映像信号の明るさに応じて消灯期間を最大限に広げることで対応可能な動画の大きさを拡大し、且つ、表示動画応答改善効果を拡大する映像表示装置を実現することができるものであり、バックライトを有する液晶テレビや光源を有するプロジェクタ等の映像表示装置として有用である。また、従来技術では視認出来るフリッカ発生により実施困難であった低映像受信周波数、例えば５０Ｈｚの地域及び入力映像に対しても本発明は有効である。

本発明の実施の形態におけるバックライト駆動装置の構成を示すブロック図 ＰＷＭパルス生成手段の構成を示すブロック図 従来のバックライト駆動装置におけるＰＷＭパルスの例を示す図 本発明の実施の形態におけるバックライト駆動装置におけるＰＷＭパルスの例を示す図 従来技術のバックライト駆動装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０ 特徴量検出手段
１１ 動き検出手段
１２ 位相制御手段
１４ ＰＷＭパルス生成手段
２０ ＰＷＭパルス開始位置算出手段
２１ 第一のＰＷＭパルス生成手段
２２ 第二のＰＷＭパルス生成手段
２３ ＰＷＭパルス出力手段

Claims (2)

1. 入力映像信号に応じて動き検出を行う動き検出手段と、
   前記動き検出手段の検出結果に応じてＰＷＭパルス全体の位相を制御する位相制御手段と、
   前記入力映像信号の特徴量に応じてＤＵＴＹ比を算出する特徴量検出手段と、
   前記映像信号の垂直同期期間に対して３／２逓倍のＰＷＭパルスを発生し、その２垂直同期期間内において発生する３つのＰＷＭパルスを発生時間順に第一の周期のパルス、第二の周期のパルス及び第三の周期のパルスとした場合に、その内少なくとも一つの周期のパルスの発生のタイミングを変化させて、前記特徴量検出手段で検出したＤＵＴＹ比のＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段と、
   を備えることを特徴とするバックライト駆動装置。
2. 前記ＰＷＭパルス生成手段は、
   前記動き検出手段から出力される動き検出信号に基づき、第三の周期のパルスの開始位置を算出するＰＷＭパルス開始位置算出手段と、
   第三の周期のパルスの開始位置と前記ＰＷＭパルス同期信号生成手段から出力された信号を元に第三の周期のパルス周期を生成する第一のＰＷＭパルス生成手段と、
   ＰＷＭパルス同期信号生成手段から出力された信号を元に第一の周期のパルス及び第二の周期のパルスを生成する第二のＰＷＭパルス生成手段と、
   前記位相制御手段から出力される信号と前記第一のＰＷＭパルス生成手段及び前記第二のＰＷＭパルス生成手段から出力される第一の周期のパルス、第二の周期のパルス及び第三の周期のパルスを合成することで、バックライトへ入力されるＰＷＭパルスを出力するＰＷＭパルス出力手段と、からなる、請求項１に記載のバックライト制御装置。

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