JP6207980B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネル及びバックライトを備える表示装置及び表示方法に関する。

液晶表示装置及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）表示装置のような透過型表示装置は、表示パネル、表示パネルの背後に配置されたバックライトなどを備え、表示パネルの輝度（明るさ）を調整する方法として、いわゆるＰＷＭ調光方式が採用されている。ＰＷＭ調光方式は、例えば、パルス信号のパルス幅（デューティ比）を変えることにより、バックライトに供給する電流を調整するものである。

近年、このＰＷＭ調光方式の原理を利用して、表示パネルの動画視認性を向上させるブリンキングバックライト制御が利用されている。このブリンキングバックライト制御は、表示パネルに対する映像信号のフィールド終了時における垂直同期信号に同期させてバックライトを点滅させ、バックライトの消灯期間では映像を見せないようにすることにより、映像が重なって見えることを抑制するものである（特許文献１を参照）。

特開平５−３０３０７８号公報

しかし、特許文献１の技術のような垂直同期信号に同期させてバックライトを点滅させる場合に、例えば、前フレームの液晶状態から現フレームの液晶状態に完全に遷移する前にバックライトの点灯を開始すると、前フレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまう現象（「ゴースト」と称する）が生じる。また、垂直同期信号に対して、バックライトの点灯終了時点（消灯開始時点）を時間軸後方に伸ばすと、現フレームに対するバックライトの点灯期間が後（次）のフレームの液晶状態へ遷移している期間と重複してしまい、後のフレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまう現象（「リーディングエッジ」と称する）が生じ、動画表示性能が劣化するという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、動画の表示性能を改善することができる表示装置及び表示方法を提供することにある。

第１発明に係る表示装置は、表示パネルと、該表示パネル用のバックライトとを備える表示装置において、前記表示パネルのフレームの更新開始に同期して、前記バックライトの点灯及び消灯を制御する制御信号を該バックライトへ出力する制御手段と、前記表示パネルの画面に表示する一の画像を書き替えるため、所定周期毎にフレームを更新する更新手段とを備え、前記制御手段は、前記更新手段が一のフレームの更新を開始した後に前記バックライトの点灯を開始し、前記一のフレームの次のフレームの更新を開始した以降に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係る表示装置は、第１発明において、前記制御手段は、前記次のフレームの更新開始時点から所定時間後に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする。

第３発明に係る表示装置は、第１発明又は第２発明において、前記表示パネルの画面の輝度を調整する調整手段を備え、前記制御手段は、前記調整手段による調整に応じて、前記バックライトの点灯開始時点を制御する制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする。

第４発明に係る表示装置は、第１発明から第３発明までのいずれか１つにおいて、前記更新手段は、前記所定周期毎に複数のフレームを更新するようにしてあり、一のフレームの更新に要する時間をＴａとし、前記表示パネルの階調値の変化に対する応答時間をＴｂとし、前記所定周期をＴｃとし、一のフレームの更新開始後の前記バックライトの点灯開始時点から該一のフレームの次のフレームの更新開始時点までの時間をＴｄとし、前記次のフレームの更新開始時点から前記バックライトの点灯終了時点までの時間をＴｅとし、式［Ｔｄ−{Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ）}］で表す時間をＴｇとした場合に、Ｔｇ＞０であるときは、前記制御手段は、Ｔｇ＞Ｔｅとなるように制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする。

第５発明に係る表示方法は、表示パネルと、該表示パネル用のバックライトとを備える表示装置による表示方法において、前記表示パネルのフレームの更新開始に同期して、前記バックライトの点灯及び消灯を制御する制御信号を該バックライトへ出力するステップと、前記表示パネルの画面に表示する一の画像を書き替えるため、所定周期毎にフレームを更新するステップとを含み、前記出力するステップは、前記一のフレームの更新が開始された後に前記バックライトの点灯を開始し、前記一のフレームの次のフレームの更新が開始された以降に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力することを特徴とする。

第１発明及び第５発明にあっては、制御手段は、表示パネルのフレームの更新開始に同期して、バックライトの点灯及び消灯を制御する制御信号をバックライトへ出力する。表示パネルのフレームの更新開始に同期するとは、例えば、表示パネルの垂直同期信号に同期すること、あるいは表示パネルを制御するためのブランキング期間のような垂直同期を判別できるデータイネーブル信号に同期することを意味する。制御信号は、バックライトの点灯開始時点及び点灯終了時点（消灯開始時点）を特定することができる信号であれば、どのような形式の信号でもよい。例えば、制御信号は、パルス幅（例えば、バックライトの点灯期間）を変更するＰＷＭ制御信号とすることができる。垂直同期信号の周期をＴ（例えば、１２０Ｈｚ、８．３３ｍｍｓ）とすると、制御信号の周期もＴ（例えば、１２０Ｈｚ、８．３３ｍｍｓ）となる。バックライトの点灯期間を長くすればバックライトの輝度を上げることができ、バックライトの点灯時間を短くすればバックライトの輝度を下げることができる。

更新手段は、表示パネルの画面に表示する一の画像を書き替えるため、所定周期毎にフレームを更新する。所定周期は、垂直同期信号の周期Ｔと同じである。表示パネルの画面に動画を表示する場合に、例えば、白画像（例えば、階調値が２５５）が黒画像（例えば、階調値が０）に変わったとすると、液晶状態が階調値２５５から階調値０に完全に遷移するのに要する時間を応答時間Ｔｂと称する。なお、液晶状態の遷移は、階調値２５５から階調値０に限定されるものではなく、階調値０（黒）から階調値２５５（白）への遷移でもよく、他の階調値から別の階調値への遷移でもよい。

制御手段は、更新手段が一のフレームの更新を開始した後にバックライトの点灯を開始し、当該一のフレームの次のフレームの更新を開始した以降にバックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力する。液晶状態の遷移が完全に完了する前にバックライトの点灯を開始した場合（すなわち、表示パネルの応答時間Ｔｂが経過する前にバックライトが点灯開始した場合）には、前フレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまうゴーストが生じる場合がある。一方、フレームの更新開始直後の液晶状態の遷移は極めて緩やかであり、フレーム更新開始時点から所定時間の間は、液晶状態の遷移（すなわち、階調値の変化）は極めて小さい。斯かる点に着目し、次のフレームの更新を開始した以降（更新開始時点を含めてもよい）にバックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力することにより、同じ点灯期間の制御信号に対して、バックライトの点灯開始時点を時間軸の後方へずらす（遅らせる）ことができる。バックライトの点灯開始時点を遅らせることにより、点灯開始前に液晶状態は遷移完了状態に近づき、階調値は遷移後の状態に一層近づけることができ、ゴーストの影響を低減することができる。

また、フレームの更新開始直後の液晶状態の遷移は極めて緩やかであり、フレーム更新開始時点から所定時間の間は、液晶状態の遷移（すなわち、階調値の変化）は極めて小さい。したがって、バックライトの点灯終了時点（消灯開始時点）を、フレーム更新開始時点から所定時間経過時点までの範囲内にすることにより、リーディングエッジの影響を低減することができる。このように、リーディングエッジの影響を低減しつつゴーストの影響を低減することができるので、動画の表示性能を改善することができる。

第２発明にあっては、制御手段は、次のフレームの更新開始時点から所定時間後にバックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力する。例えば、バックライトの点灯終了開始時点を次のフレームの更新開始時点から所定時間後にすべく制御信号を出力する。バックライトの点灯終了開始時点を次のフレームの更新開始時点にする場合に比べて、所定時間だけ遅らせることができるので、遅らせた時間に相当する時間だけバックライトの点灯開始時点を遅らせることができ、ゴーストの影響を低減することができる。

第３発明にあっては、表示パネルの画面の輝度を調整する調整手段を備え、制御手段は、調整手段による調整に応じて、バックライトの点灯開始時点を制御する制御信号を出力する。すなわち、制御手段は、表示パネルの画面の輝度を上げる場合には、バックライトの点灯開始時点を早めることによりバックライトの点灯期間を長くし、表示パネルの画面の輝度を下げる場合には、バックライトの点灯開始時点を遅くしてバックライトの点灯期間を短くする。これにより、バックライトの点灯終了時点（消灯開始時点）を常に固定することができ、リーディングエッジの影響を低減することができる。

第４発明にあっては、更新手段は、所定周期毎に複数のフレームを更新する。更新手段は、所定周期Ｔの間に同じ画像（一の画像）を書き換えるため、複数のフレーム（例えば、２つのサブフレーム）を更新する。すなわち、更新手段は、画像Ａを書き込む場合、所定周期（更新周期）Ｔの間に２つのサブフレームを更新することにより、同じ画像Ａを２回書き換える。なお、同じ画像Ａを２回書き換える構成に限定されるものではない。例えば、画像Ａに基づいて補間画像Ａ′を生成し、生成した補間画像Ａ′を２回書き換えてもよく、あるいは、１つ目のサブフレームで同一の画像Ａに書き換え、２つ目のサブフレームで補間画像Ａ′に書き換えるようにすることもできる。

一のフレームの更新に要する時間をＴａとし、表示パネルの階調値の変化に対する応答時間をＴｂとし、一の画像を書き替えるための所定周期をＴｃとし、一のフレームの更新開始後のバックライトの点灯開始時点から当該一のフレームの次のフレームの更新開始時点までの時間をＴｄとし、当該次のフレームの更新開始時点からバックライトの点灯終了時点までの時間をＴｅとし、式［Ｔｄ−{Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ）}］で表す時間をＴｇとする。この場合、Ｔｇ＞０であるときは、制御手段は、Ｔｇ＞Ｔｅとなるように制御信号を出力する。Ｔｇ＞０である場合とは、表示パネルの応答時間Ｔｂが終了する前にバックライトの点灯が開始することを意味し、いわゆるゴーストが発生することを意味する。時間Ｔｇは、ゴーストに寄与する時間となり、Ｔｇが長いほどゴーストの影響が大きくなる。また、時間Ｔｅは、リーディングエッジに寄与する時間となり、所定時間を超えるとリーディングエッジの影響が現れる。Ｔｇ＞Ｔｅの関係が成り立つように制御信号を出力することにより、リーディングエッジによる影響を低減しつつゴーストの影響を低減することができ、動画の表示性能を改善することができる。

本発明によれば、動画の表示性能を改善することができる。

本実施の形態の表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 垂直同期信号と制御信号との関係の一例を示すタイムチャートである。 フレームの更新タイミングの一例を示すタイムチャートである。 液晶表示パネルの画面の表示画像の一例を示す模式図である。 ゴーストが発生する様子の第１例を示すタイムチャートである。 ゴーストが発生する様子の第２例を示すタイムチャートである。 ゴーストの一例を示す模式図である。 リーディングエッジが発生する様子の一例を示すタイムチャートである。 リーディングエッジの一例を示す模式図である。 フレーム更新開始付近での液晶表示パネルの液晶状態の遷移の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態の表示装置によるバックライトの点灯制御の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態の表示装置による動画の表示性能の改善の様子の一例を示す模式図である。 垂直同期信号生成部の第１例を具備する表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 垂直同期信号生成部の第２例を具備する表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 垂直同期信号生成部の第３例を具備する表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 垂直同期信号生成部の第４例を具備する表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 垂直同期信号生成部の第５例を具備する表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 データイネーブル信号を用いる場合の表示装置の構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る表示装置及び表示方法を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の表示装置１００の構成の一例を示すブロック図である。表示装置１００は、表示パネルとしての液晶表示パネル１０、液晶表示パネル１０の背面に配置されたバックライト２０、画像処理部３０、バックライト制御部４０などを備える。なお、表示パネルは液晶に限定されるものではなく、他の遮光部材から構成された表示パネルでもよい。また、表示装置１００は、液晶表示パネル１０の画面の輝度を調整する調整手段（不図示）を備える。調整手段は、表示装置１００に設けられた操作スイッチでもよく、液晶表示パネル１０の画面に表示させた操作用の画像でもよい。

バックライト２０は、直列接続した複数のＬＥＤ、各ＬＥＤに流れる電流をオン／オフするスイッチング素子としてのトランジスタ、トランジスタのベースに流れる電流を適切な値に制限するためのバイアス抵抗などを備える（いずれも不図示）。各ＬＥＤに電流が流れることにより、バックライト２０は点灯し、各ＬＥＤに流れる電流を遮断することにより、バックライト２０は消灯する。

バックライト制御部４０は、制御手段としての機能を有し、液晶表示パネル１０のフレームの更新開始に同期して、バックライト２０の点灯及び消灯を制御する制御信号をバックライト２０へ出力する。液晶表示パネル１０のフレームの更新開始に同期するとは、例えば、液晶表示パネル１０の垂直同期信号に同期すること、あるいは液晶表示パネル１０を制御するためのブランキング期間のような垂直同期を判別できるデータイネーブル信号（ＤＥ信号）に同期することを意味する。

制御信号は、バックライト２０の点灯開始時点及び点灯終了時点（消灯開始時点）を特定することができる信号であれば、どのような形式の信号でもよい。例えば、制御信号は、パルス幅（例えば、バックライトの点灯期間）を変更するＰＷＭ制御信号とすることができる。

図２は垂直同期信号と制御信号との関係の一例を示すタイムチャートである。図２に示すように、垂直同期信号の周期をＴ（例えば、１２０Ｈｚ、８．３３ｍｍｓ）とすると、制御信号の周期もＴ（例えば、１２０Ｈｚ、８．３３ｍｍｓ）となる。図２Ａはバックライト２０の輝度が低い場合を示し、図２Ｂはバックライト２０の輝度が高い場合を示す。すなわち、バックライト２０の輝度を下げるには、バックライト２０の点灯期間（点灯開始時点から点灯終了時点までの時間）を短く（図２Ａの例では、ｄ１）すればよい。また、バックライト２０の輝度を上げるには、バックライト２０の点灯期間（点灯開始時点から点灯終了時点までの時間）を長く（図２Ａの例では、ｄ２、ｄ２＞ｄ１）すればよい。また、図２に示すように、本実施の形態においては、バックライト２０の点灯終了時点（消灯開始時点）をバックライト２０の点灯時間の長短に関わらず固定することができる。

画像処理部３０は、例えば外部の装置から取得した画像データ、あるいは不図示の記憶装置に記憶した画像データを読み出し、画像データを画像信号として液晶表示パネル１０へ出力する。本実施の形態では、画像信号は映像信号とも称する。

液晶表示パネル１０は、更新手段としての機能を有し、所定周期毎にフレームを更新することにより、液晶表示パネル１０の画面に表示する画像を書き替える。所定周期は、液晶表示パネル１０の垂直同期信号の間隔である。所定周期は、例えば、１２０Ｈｚであるが、これに限定されるものではなく、６０Ｈｚ、２４０Ｈｚなどであってもよい。

図３はフレームの更新タイミングの一例を示すタイムチャートである。図３の上段のチャートに示すように、液晶表示パネル１０は、画像処理部３０から所定周期Ｔで画像データＡ、Ｂ、Ｃ…を取得する。画像データＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ画像Ａ、Ｂ、Ｃを示すものとする。所定周期Ｔは、例えば、１２０Ｈｚ（８．３３ｍｓ）であるが、これに限定されるものではない。

液晶表示パネル１０は、所定周期Ｔでフレームを更新する。図３の中段のチャートに示すように、液晶表示パネル１０は、所定周期Ｔの間に同じ画像のフレームを２回更新する。所定周期Ｔの間のフレームをサブフレームと称する。サブフレームの周期はＴ／２である。図３の例では、画像データＡに対して、サブフレームＡ１、Ａ２で２回画像データＡに書き換える。同様に画像データＢに対しても、サブフレームＢ１、Ｂ２で２回画像データＢに書き換える。なお、同じ画像Ａを２回書き換える構成に限定されるものではない。例えば、画像Ａに基づいて補間画像Ａ′を生成し、生成した補間画像Ａ′を２回書き換えてもよく、あるいは、１つ目のサブフレームで同一の画像Ａに書き換え、２つ目のサブフレームで補間画像Ａ′に書き換えるようにすることもできる。

図３の下段のチャートに示すように、サブフレームＡ１では、前のサブフレームで書込んだ画像Ｘが残存しているので、画像Ｘから画像Ａに徐々に書き換えることになる。サブフレームＡ１の終了時点では、画像Ａ（または前述の補間画像Ａ′でもよい）が書込まれている。そして、サブフレームＡ２では、再度画像Ａを書込むので、画像Ａだけが表示される。以降、画像Ｂについても同様である。

次に、動画の表示性能に悪影響を与えるゴースト及びリーディングエッジについて説明する。まず、ゴーストについて説明する。ゴーストは、前フレームの液晶状態から現フレームの液晶状態に完全に遷移する前にバックライト２０の点灯を開始すると、前フレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまう現象をいう。

図４は液晶表示パネル１０の画面の表示画像の一例を示す模式図である。図４の例では、動画像の例として、任意の時点において、白色画面上を黒色の帯状の画像が左から右方向へ移動する場合を示す。符号Ａで示す縦方向のラインは、黒色の帯状の画像の外側であって、直近の画素ラインであり、白色から黒色に変わろうとしている箇所を示す。また、符号Ｂで示す縦方向のラインは、黒色の帯状の画像の内側であって、帯状の画像の最左端の画素ラインであり、黒色から白色に変わろうとしている箇所を示す。

図５はゴーストが発生する様子の第１例を示すタイムチャートである。図５に示すタイムチャートは、図４で例示した黒色の帯状画像の右端付近の時間経過を示す。図５に示すように、フレームの更新タイミングは、フレーム更新開始時点（サブフレームＡ１更新開始時点）がｔ０、サブフレームＡ１更新終了時点がｔ１、サブフレームＡ２更新開始時点がｔ２、サブフレームＡ２更新終了時点がｔ３、次フレーム更新開始時点（サブフレームＢ１更新開始時点）がｔ４であるとする。

時点ｔ０において、液晶表示パネル１０の画面の１ライン目（最上端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、２５５（白）から０（黒）に変化するとする。液晶表示パネル１０の画面の各画素ラインは、最上端から下へ向かって徐々に階調値変化の応答が開始され、時点ｔ０から時間Ｔａだけ後の時点ｔ１、すなわち１フレーム分の更新が終了した時点で、液晶表示パネル１０の画面の最終ライン（最下端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、２５５（白）から０（黒）に変わろうとする。そして、白画像（例えば、階調値が２５５）が黒画像（例えば、階調値が０）に変化する場合に、液晶状態が階調値２５５から階調値０に完全に遷移するのに要する時間を応答時間Ｔｂと称する。最終ラインの応答が完了した時点をｔ６とすると、Ｔｂは、（ｔ６−ｔ１）である。すなわち、時点ｔ６より前の時点では、液晶状態が完全に遷移していない状態（例えば、階調値がまだ０になっていない状態）であり、時点ｔ６以降は、液晶状態が完全に遷移した状態（例えば、階調値が０となった状態）であるといえる。

フレーム更新開始時点ｔ０から次フレーム更新開始時点ｔ４までの所定周期をＴｃとすると、Ｔｃ＞（Ｔａ＋Ｔｂ）の関係が成り立つ。また、時点ｔ５でバックライト２０の点灯を開始し、点灯時間をＴｄとする。

上述のような液晶状態の遷移において、例えば、時点ｔ６より前の時点ｔ５でバックライト２０の点灯を開始したとすると、時点ｔ５から時点ｔ６までの間の時間Ｔｇでは、前フレームの液晶状態（図４、図５の例では、サブフレームＡ１の状態、すなわち画像Ｘを画像Ａで書き換える状態）が表示画像に反映され、黒色の帯状画像の右端付近にゴーストが生じる。

図６はゴーストが発生する様子の第２例を示すタイムチャートである。図６に示すタイムチャートは、図４で例示した黒色の帯状画像の左端付近の時間経過を示す。フレームの更新タイミングは、図５の例と同様であるので説明は省略する。

時点ｔ０において、液晶表示パネル１０の画面の１ライン目（最上端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、０（黒）から２５５（白）に変化するとする。液晶表示パネル１０の画面の各画素ラインは、最上端から下へ向かって徐々に階調値変化の応答が開始され、時点ｔ０から時間Ｔａだけ後の時点ｔ１、すなわち１フレーム分の更新が終了した時点で、液晶表示パネル１０の画面の最終ライン（最下端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、０（黒）から２５５（白）に変わろうとする。そして、黒画像（例えば、階調値が０）が白画像（例えば、階調値が２５５）に変化する場合に、液晶状態が階調値０から階調値２５５に完全に遷移するのに要する応答時間Ｔｂとする。最終ラインの応答が完了した時点をｔ６とすると、Ｔｂは、（ｔ６−ｔ１）である。すなわち、時点ｔ６より前の時点では、液晶状態が完全に遷移していない状態（例えば、階調値がまだ２５５になっていない状態）であり、時点ｔ６以降は、液晶状態が完全に遷移した状態（例えば、階調値が２５５となった状態）であるといえる。

上述のような液晶状態の遷移において、例えば、時点ｔ６より前の時点ｔ５でバックライト２０の点灯を開始したとすると、時点ｔ５から時点ｔ６までの間の時間Ｔｇでは、前フレームの液晶状態（図４、図５の例では、サブフレームＡ１の状態、すなわち画像Ｘを画像Ａで書き換える状態）が表示画像に反映され、黒色の帯状画像の左端付近にゴーストが生じる。

上述の例では、液晶状態の遷移を、階調値２５５から階調値０、及び階調値０から階調値２５５の場合について説明したが、液晶状態の遷移は、上述の例に限定されるものではなく、階調値０、２５５以外の他の階調値から別の階調値への遷移でもよい。

図７はゴーストの一例を示す模式図である。図７の上段の図は、図４と同様であり、ゴーストが発生していない理想的な画像を示し、白色画面上を黒色の帯状の画像が左から右方向へ移動する場合を示す。図７の下段の図は、ゴーストの発生の様子を模式的に示すものである。帯状の黒画像の右端内側には、白画像によるゴーストが発生している。これは、図５で例示したメカニズムで生じるものである。また、帯状の黒画像の左端外側には、黒画像によるゴーストが発生している。これは、図６で例示したメカニズムで生じるものである。

次に、動画の表示性能に悪影響を与えるリーディングエッジについて説明する。リーディングエッジは、現フレームに対するバックライト２０の点灯期間が後（次）のフレームの液晶状態へ遷移している期間と重複すると、後のフレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまう現象である。

図８はリーディングエッジが発生する様子の一例を示すタイムチャートである。図８に示すように、フレームの更新タイミングは、フレーム更新開始時点（サブフレームＡ１更新開始時点）がｔ０、サブフレームＡ１更新終了時点がｔ１、サブフレームＡ２更新開始時点がｔ２、サブフレームＡ２更新終了時点がｔ３、次フレーム更新開始時点（サブフレームＢ１更新開始時点）がｔ４であるとする。

時点ｔ４において、次フレームの１ライン目（最上端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、０（黒）から２５５（白）に変化するとする。現フレームに対するバックライト２０の点灯終了時点をｔ７とする。図８に示すように、現フレームに対するバックライト２０の点灯終了時点ｔ７が、次フレーム更新開始時点ｔ４より後になり、バックライト２０の点灯時間と次フレームの液晶状態へ遷移している期間と重複すると（図８において時間ＴＬ）、後のフレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまうリーディングエッジが発生する場合がある。

図９はリーディングエッジの一例を示す模式図である。図９の上段の図は、図４と同様であり、ゴーストが発生していない理想的な画像を示し、白色画面上を黒色の帯状の画像が左から右方向へ移動する場合を示す。図９の下段の図は、リーディングエッジの発生の様子を模式的に示すものである。帯状の黒画像の右端外側には、後フレームの液晶状態である黒画像によるリーディングエッジが発生している。これは、図８で例示したメカニズムで生じるものである。

次に、本実施の形態の表示装置１００によるリーディングエッジ及びゴーストの影響を低減する方法について説明する。

図１０はフレーム更新開始付近での液晶表示パネル１０の液晶状態の遷移の一例を示すタイムチャートである。フレームの更新は、フレーム更新開始時点（サブフレームＡ１更新開始時点）、サブフレームＡ１更新終了時点、サブフレームＡ２更新開始時点、サブフレームＡ２更新終了時点、次フレーム更新開始時点（サブフレームＢ１更新開始時点）の如く時系列的に行われる。

発明者らは、フレームの更新開始直後の液晶状態の遷移は極めて緩やかであり、フレーム更新開始時点から所定時間の間は、液晶状態の遷移（すなわち、階調値の変化）は極めて小さいことに着眼した。すなわち、図１０に示すように、液晶状態が黒（階調値０）から白（階調値が２５５）に変わる場合、及び白（階調値２５５）から黒（階調値が０）に変わる場合に、フレーム更新開始時点から所定時間（例えば、時間Ｔｅ）内であれば、液晶表示パネル１０の画面のＮライン目の応答（Ｎは１〜横方向ライン数）は極めて緩やかであり、リーディングエッジが観察されない。なお、階調値は、白及び黒に限定されない。

そして、バックライト制御部４０は、一のフレームの更新を開始した後にバックライト２０の点灯を開始し、当該一のフレームの次のフレームの更新を開始した以降にバックライト２０の点灯を終了すべく制御する制御信号を出力する。

液晶状態の遷移が完全に完了する前にバックライト２０の点灯を開始した場合（すなわち、表示パネルの応答時間Ｔｂが経過する前にバックライト２０が点灯開始した場合）には、図５及び図６で例示したように、前フレームの液晶状態が表示画像に反映されてしまうゴーストが生じる場合がある。一方、図１０に示すように、フレームの更新開始直後の液晶状態の遷移は極めて緩やかであり、フレーム更新開始時点から所定時間の間は、液晶状態の遷移（すなわち、階調値の変化）は極めて小さい。斯かる点に着目し、次のフレームの更新を開始した以降（更新開始時点を含めてもよい）にバックライト２０の点灯を終了すべく制御する制御信号を出力することにより、同じ点灯期間の制御信号に対して、バックライト２０の点灯開始時点を時間軸の後方へずらす（遅らせる）ことができる。バックライト２０の点灯開始時点を遅らせることにより、点灯開始前に液晶状態は遷移完了状態に近づき、階調値は遷移後の状態に一層近づけることができ、ゴーストの影響を低減することができる。

また、図１０で例示したように、フレームの更新開始直後の液晶状態の遷移は極めて緩やかであり、フレーム更新開始時点から所定時間の間は、液晶状態の遷移（すなわち、階調値の変化）は極めて小さい。したがって、バックライト２０の点灯終了時点（消灯開始時点）を、フレーム更新開始時点から所定時間経過時点までの範囲内にすることにより、リーディングエッジの影響を低減することができる。このように、リーディングエッジの影響を低減しつつゴーストの影響を低減することができるので、動画の表示性能を改善することができる。

さらに、バックライト制御部４０は、次のフレームの更新開始時点から所定時間後にバックライト２０の点灯を終了すべく制御する制御信号を出力する。例えば、バックライト２０の点灯終了開始時点を次のフレームの更新開始時点から所定時間後にすべく制御信号を出力する。バックライト２０の点灯終了開始時点を次のフレームの更新開始時点にする場合に比べて、所定時間だけ遅らせることができるので、遅らせた時間に相当する時間だけバックライトの点灯開始時点を遅らせることができ、ゴーストの影響を低減することができる。

また、バックライト制御部４０は、液晶表示パネル１０の画面の輝度を調整する調整手段による調整に応じて、バックライト２０の点灯開始時点を制御する制御信号を出力する。すなわち、バックライト制御部４０は、液晶表示パネル１０の画面の輝度を上げる場合には、バックライト２０の点灯開始時点を早めることによりバックライト２０の点灯期間を長くし、液晶表示パネル１０の画面の輝度を下げる場合には、バックライト２０の点灯開始時点を遅くしてバックライト２０の点灯期間を短くする。これにより、バックライト２０の点灯終了時点（消灯開始時点）を常に固定することができ、バックライト２０の点灯終了時点が変動して遅くなり過ぎることによるリーディングエッジの発生を抑制してリーディングエッジの影響を低減することができる。

図１１は本実施の形態の表示装置１００によるバックライト２０の点灯制御の一例を示すタイムチャートである。図１１は、図５に例示したタイムチャートとほぼ同様のものである。図１１に示すように、フレームの更新タイミングは、フレーム更新開始時点（サブフレームＡ１更新開始時点）がｔ０、サブフレームＡ１更新終了時点がｔ１、サブフレームＡ２更新開始時点がｔ２、サブフレームＡ２更新終了時点がｔ３、次フレーム更新開始時点（サブフレームＢ１更新開始時点）がｔ４であるとする。

時点ｔ０において、液晶表示パネル１０の画面の１ライン目（最上端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、２５５（白）から０（黒）に変化するとする。液晶表示パネル１０の画面の各画素ラインは、最上端から下へ向かって徐々に階調値変化の応答が開始され、時点ｔ０から時間Ｔａだけ後の時点ｔ１、すなわち１フレーム分の更新が終了した時点で、液晶表示パネル１０の画面の最終ライン（最下端横方向の画素ライン）の応答が開始し、階調値（輝度）が、例えば、２５５（白）から０（黒）に変わろうとする。そして、白画像（例えば、階調値が２５５）が黒画像（例えば、階調値が０）に変化する場合に、液晶状態が階調値２５５から階調値０に完全に遷移するのに要する時間を応答時間Ｔｂと称する。最終ラインの応答が完了した時点をｔ６とすると、Ｔｂは、（ｔ６−ｔ１）である。すなわち、時点ｔ６より前の時点では、液晶状態が完全に遷移していない状態（例えば、階調値がまだ０になっていない状態）であり、時点ｔ６以降は、液晶状態が完全に遷移した状態（例えば、階調値が０となった状態）であるといえる。また、時点ｔ５でバックライト２０の点灯を開始し、次フレーム更新開始時点ｔ４から時間Ｔｅ経過時点でバックライト２０の点灯を終了するとする。

図１１に示すように、一のフレーム（サブフレーム）の更新に要する時間をＴａとし、液晶表示パネル１０の階調値の変化に対する応答時間をＴｂとし、一の画像を書き替えるための所定周期をＴｃとし、一のフレームの更新開始（時点ｔ０）後のバックライト２０の点灯開始時点ｔ５から当該一のフレームの次のフレームの更新開始時点ｔ４までの時間をＴｄとし、当該次のフレームの更新開始時点ｔ４からバックライト２０の点灯終了時点までの時間をＴｅとし、式［Ｔｄ−{Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ）}］で表す時間をＴｇとする。

そして、時間Ｔｇ＞０であるとき、バックライト制御部４０は、時間Ｔｇ＞時間Ｔｅとなるように制御信号を出力する。時間Ｔｇ＞０である場合とは、液晶表示パネル１０の応答時間Ｔｂが終了する前にバックライト２０の点灯が開始することを意味し、いわゆるゴーストが発生することを意味する。時間Ｔｇは、ゴーストに寄与する時間となり、時間Ｔｇが長いほどゴーストの影響が大きくなる。また、時間Ｔｅは、リーディングエッジに寄与する時間となり、所定時間を超えるとリーディングエッジの影響が現れる。時間Ｔｇ＞時間Ｔｅの関係が成り立つように制御信号を出力することにより、リーディングエッジによる影響を低減しつつゴーストの影響を低減することができ、動画の表示性能を改善することができる。

図１２は本実施の形態の表示装置１００による動画の表示性能の改善の様子の一例を示す模式図である。図１２Ａは従来の場合の表示画像の一例を示すものであり、図７及び図９に例示したものと同様である。すなわち、帯状の黒画像の右端内側には、白画像によるゴーストが発生している。また、帯状の黒画像の左端外側には、黒画像によるゴーストが発生している。さらに、帯状の黒画像の右端外側には、後フレームの液晶状態である黒画像によるリーディングエッジが発生している。

一方、図１２Ｂは、本実施の形態の表示装置１００による表示画像の一例であり、帯状の黒画像の右端内側及び帯状の黒画像の左端外側のゴーストは目立ちにくい（わかりにくい）状態に改善されている。また、リーディングエッジは知覚することができない程度に改善されている。

上述の図１の例では、バックライト制御部４０の垂直同期信号は、液晶表示パネル１０が出力する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、液晶表示パネル１０とは別個に垂直同期信号生成部を設けることができる。

図１３は垂直同期信号生成部の第１例を具備する表示装置１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、画像処理部３０は、画像信号を垂直同期信号生成部５０へ出力する。垂直同期信号生成部５０は、入力された画像信号から垂直同期信号を生成し、生成した垂直同期信号をバックライト制御部４０へ出力する。そして、バックライト制御部４０は、入力された垂直同期信号から制御信号を生成し、生成した制御信号をバックライト２０へ出力する。

図１４は垂直同期信号生成部の第２例を具備する表示装置１２０の構成の一例を示すブロック図である。図１４に示すように、第２例は、バックライト制御部４０が垂直同期信号生成部５０を組み込んだ構成である。

図１５は垂直同期信号生成部の第３例を具備する表示装置１３０の構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すように、第３例は、画像処理部３０が垂直同期信号生成部５０を組み込んだ構成である。

図１６は垂直同期信号生成部の第４例を具備する表示装置１４０の構成の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、第４例は、画像処理部３０がバックライト制御部４０及び垂直同期信号生成部５０を組み込んだ構成である。

図１７は垂直同期信号生成部の第５例を具備する表示装置１５０の構成の一例を示すブロック図である。図１７に示すように、第５例は、画像処理部３０と液晶表示パネル１０との間に垂直同期信号生成部５０を組み込んだ構成である。この場合、垂直同期信号生成部５０は、画像処理部３０が出力した画像信号を、そのまま液晶表示パネル１０へ出力するとともに、画像信号から垂直同期信号を生成し、生成した垂直同期信号をバックライト制御部４０へ出力する。

上述の例では、液晶表示パネル１０のフレームの更新開始に同期する信号として、垂直同期信号を用いる構成であったが、液晶表示パネル１０のフレームの更新開始に同期する信号は、垂直同期信号に限定されるものではない。

図１８はデータイネーブル信号を用いる場合の表示装置１６０の構成の一例を示すブロック図である。図１８に示すようにバックライト制御部４０は、液晶表示パネル１０を制御するためのブランキング期間のような垂直同期を判別できるＤＥ（データイネーブル）信号に同期してバックライトの点灯および消灯を制御してもよい。ここでは、バックライト２０の点灯及び消灯を制御する制御信号は、液晶表示パネル１０用の垂直同期信号、あるいは垂直同期を判別できるデータイネーブルに同期するものであればよいとしたが、これは液晶表示パネル１０用のフレームの更新開始に同期するものであれば何でもよいことを意味する。

上述のとおり、本実施の形態では、リーディングエッジを消去するとともに、ゴーストが発生する時間を短くすることができるので、階調値が変化する境界のボケを少なくすることができ、動画全体の表示性能を改善することができる。

上述の実施の形態では、液晶状態の遷移の例として、白から黒、及び黒から白の遷移について説明したが、白又は黒以外の他の色（階調値）についても同様である。

１０ 液晶表示パネル
２０ バックライト
３０ 画像処理部
４０ バックライト制御部

Claims (4)

1. 表示パネルと、該表示パネル用のバックライトとを備える表示装置において、
   前記バックライトの点灯及び消灯を制御する制御信号を該バックライトへ出力する制御手段と、
   前記表示パネルの画面に表示する一の画像を書き替えるため、所定周期毎に少なくとも第１サブフレーム及び第２サブフレームを更新する更新手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記更新手段が一の周期における前記第２サブフレームの更新を開始した後から終了するまでの間に前記バックライトの点灯を開始し、前記一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新を開始した以降に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力するようにしてあり、
   前記第１サブフレームは、所定周期毎において最初のサブフレームであり、
   前記第２サブフレームは、所定周期毎において最後のサブフレームであり、
   前記制御手段は、
   前記第１サブフレームの更新開始時点から固定時間後に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力するようにしてあり、
   前記更新手段は、
   前記所定周期毎に前記第１サブフレーム及び前記第２サブフレームを含む複数のサブフレームを更新するようにしてあり、
   一のサブフレームの更新に要する時間をＴａとし、
   前記表示パネルの階調値の変化に対する応答時間をＴｂとし、
   前記所定周期をＴｃとし、
   一の周期における前記第２サブフレームの更新開始後の前記バックライトの点灯開始時点から該一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新開始時点までの時間をＴｄとし、
   該一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新開始時点から前記バックライトの点灯終了時点までの時間をＴｅとし、
   式［Ｔｄ−{Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ）}］で表す時間をＴｇとした場合に、Ｔｇ＞０であるときは、
   前記制御手段は、
   Ｔｇ＞Ｔｅとなるように制御信号を出力するようにしてある
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記制御信号の制御により前記バックライトの点灯が終了する時点は、前記表示パネルの階調値の変化に関わらず、所定周期毎において固定されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示パネルの画面の輝度を調整する調整手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記調整手段による調整に応じて、前記バックライトの点灯開始時点を制御する制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
4. 表示パネルと、該表示パネル用のバックライトとを備える表示装置による表示方法において、
   前記バックライトの点灯及び消灯を制御する制御信号を該バックライトへ出力するステップと、
   前記表示パネルの画面に表示する一の画像を書き替えるため、所定周期毎に少なくとも第１サブフレーム及び第２サブフレームを更新するステップと
   を含み、
   前記出力するステップは、
   前記一の周期における前記第２サブフレームの更新が開始された後から終了するまでの間に前記バックライトの点灯を開始し、前記一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新が開始された以降に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力し、
   前記第１サブフレームは、所定周期毎において最初のサブフレームであり、
   前記第２サブフレームは、所定周期毎において最後のサブフレームであり、
   前記出力するステップは、
   前記第１サブフレームの更新開始時点から固定時間後に前記バックライトの点灯を終了すべく制御する制御信号を出力し、
   前記更新するステップは、
   前記所定周期毎に前記第１サブフレーム及び前記第２サブフレームを含む複数のサブフレームを更新し、
   一のサブフレームの更新に要する時間をＴａとし、
   前記表示パネルの階調値の変化に対する応答時間をＴｂとし、
   前記所定周期をＴｃとし、
   一の周期における前記第２サブフレームの更新開始後の前記バックライトの点灯開始時点から該一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新開始時点までの時間をＴｄとし、
   該一の周期の次の周期における前記第１サブフレームの更新開始時点から前記バックライトの点灯終了時点までの時間をＴｅとし、
   式［Ｔｄ−{Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ）}］で表す時間をＴｇとした場合に、Ｔｇ＞０であるときは、
   前記出力するステップは、
   Ｔｇ＞Ｔｅとなるように制御信号を出力する、
   ことを特徴とする表示方法。

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