KR100845632B1

KR100845632B1 - 화상표시장치 및 화상표시방법

Info

Publication number: KR100845632B1
Application number: KR1020060113273A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 바바; 고 이토
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-07-10
Also published as: EP1816637A3; US20070182700A1; EP1816637A2; CN101017657A; JP2007206651A; KR20070080202A

Abstract

1프레임 기간 동안 입력 화상과 흑 화상을 표시하기 위한 액정패널과, 입력 화상의 1프레임 기간을 점유하는 흑 화상 표시 기간을 구하도록 구성된 목표 흑표시 기간 비율 산출부, 1개 또는 복수 프레임 마다의 흑표시 기간 비율의 변화량을 구하도록 구성된 흑표시 기간 비율 변화량 산출부, 실제 표시를 위한 흑표시 기간 비율을 산출하도록 구성된 흑표시 기간 비율 결정부, 화상표시부에 입력 화상과 흑 화상을 표시하기 위한 기간을 제어하도록 구성된 흑표시 기간 제어부 및, 1프레임 기간 동안 화상표시부의 휘도 변동을 소정의 범위 내로 억제하도록 구성된 표시 휘도 제어부가 제공된다.

Description

화상표시장치 및 화상표시방법{IMAGE DISPLAY DEVICE AND IMAGE DISPLAY METHOD}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 블록도,

도 2는 화상표시 기간의 비율(ratio of image display period)이 t0으로부터 t1까지 변화(to<t1)했을 때의 상대 휘도와 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 3은 화상표시 기간의 비율이 t0으로부터 t1까지 변화(to<t1)했을 때의 상대 적분 휘도와 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 4는 화상표시 기간의 비율이 t0으로부터 t1까지 변화(to>t1)했을 때의 상대 휘도와 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 5는 화상표시 기간의 비율이 t0으로부터 t1까지 변화(to>t1)했을 때의 상대 적분 휘도와 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 6은 액정표시장치의 어레이 기판의 설명도,

도 7은 신호선 구동회로로부터 출력되는 표시신호와, 주사선 구동회로로부터 출력되는 주사선 신호의 구동파형 및, 액정패널의 화상표시 상태를 나타낸 도면,

도 8은 흑표시 기간의 비율이 50%인 경우의 액정패널 상의 상태를 나타낸 도면,

도 9는 흑표시 기간의 비율 범위를 0%로부터 50%까지로 설정한 경우, 흑표시 기간 비율과, 액정패널(26)의 상대 투과율, 백라이트의 상대 휘도 및, 액정표시장치의 상대 휘도의 관계를 나타낸 도면,

도 10은 제4실시예에 따른 액정표시장치의 블록도,

도 11은 액정패널과 백라이트의 동작도,

도 12는 제5실시예에 따른 액정표시장치의 블록도,

도 13은 백라이트 구조를 나타낸 도면,

도 14는 액정패널과 백라이트의 동작도,

도 15는 제6실시예에 따른 유기 EL 디스플레이의 구성도,

도 16은 유기 EL 패널의 설명도이다.

본 발명은 소비전력의 증가를 억제하면서 동화상 및 정지화상의 화질을 향상시키는 화상표시장치에 관한 것이다.

최근, 액정표시장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 디스플레이 등의 박형 표시장치의 고성능화가 진행되어, 종래 음극선관(이하, CRT)이 주류이었던 텔레비전 분야에도 보급이 시작되고 있다.

그러나, 액정표시장치나 유기 EL 디스플레이에서는 동화상을 표시하면 화상 이 흐려져(blurred) 보인다는 문제가 있었다. 이 문제는 액정표시장치나 유기 EL 디스플레이와 CRT에서는 화상표시방법의 시간 축 특성(temporal characteristics)이 다르기 때문에 발생하는 것이었다. 이하, 이 문제의 원인에 대해 간단히 설명한다.

화소 마다의 표시·비표시의 선택스위치로서 트랜지스터를 이용한 액정표시장치나 유기 EL 디스플레이는 표시한 화상이 1프레임 기간 유지되는 표시방법[이하, 홀드형(hold-type) 표시라 칭함]을 채용한 표시장치이다. 한편, CRT는, 각 화소가 일정시간 점등된 후에 어둡게 되는 표시방법[이하, 임펄스형(impulse-type) 표시라 칭함]을 채용한 표시장치이다.

홀드형 표시의 경우, 동화상의 각 프레임을 표시하고 나서 다음의 프레임을 표시하기 까지의 동안에는 같은 화상이 표시된 상태로 된다. 동화상 중의 프레임 N이 표시되고 나서 다음의 프레임 N+1이 표시되는 까지의 동안(프레임 사이)은 프레임 N과 같은 화상이 표시된 상태로 된다. 동화상 중에 이동체가 있는 경우, 화면 상에서는 프레임 N이 표시되고 나서 프레임 N+1이 표시되기 까지의 동안 이동체는 정지하고 있는 것으로 된다. 프레임 N+1이 표시된 경우, 이동체가 불연속적으로 이동한다.

한편, 관찰자가 이동체에 주목하고 있어, 이동체를 추종해서 관찰하는 경우(관찰자의 안구 운동이 추종 운동인 경우), 관찰자는 안구를 움직여 무의식 중에 연속적으로 원활하게 이동체를 추종하고자 한다.

이렇게 하면, 화면 상에서 이동체의 움직임과 관찰자가 고려하는 이동체의 움직임 사이에 차이가 발생한다. 이 차이가 원인으로 되어 관찰자의 망막 상에 이동체의 속도에 대응해서 어긋난 화상이 제시되는 것으로 된다. 관찰자는 어긋난 화상이 겹쳐진 비정렬 화상을 지각하기 때문에 동화상이 흐려져 있는 것과 같은 인상을 받는 것으로 된다.

동화상의 움직임이 고속으로 될수록 관찰자의 망막 상에 제시되는 화상의 어긋남이 커지게 되기 때문에, 관찰자는 더욱 흐릿한 인상을 받는 것으로 된다.

임펄스형 표시의 경우에는 이와 같은 흐림(blurring)은 일어나지 않는다. 임펄스형 표시의 경우는 동화상의 프레임 간(예컨대, 상기한 프레임 N과 프레임 N+1 사이)에서는 흑(black color)이 표시되기 때문이다.

프레임 사이에서 흑이 표시되어 있는 것에 의해, 관찰자가 안구를 움직여 스므스하게 동체를 추종하고 있는 경우이더라도, 화상이 표시되어 있는 순간 이외는 관찰자에게는 화상이 보이지 않는다. 관찰자는 동화상의 1프레임을 각각 독립된 화상으로 인식하기 때문에, 망막 상에서 인식된 화상에는 흐림이 야기되지 않는다.

홀드형 표시를 실행하는 표시장치에서 상기한 문제를 해결하기 위해, 프레임을 표시한 후에 소정 수단으로 흑을 표시하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조 ).

또, 입력 화상이 동화상인가 정지화상인가를 판별하고, 동화상인 경우에만, 연속하는 프레임 사이에서 흑을 표시하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조 ).

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 평11-109921호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제2002-123223호 공보

특허문헌 1에서는 프레임 사이에서 액정의 화면을 의도적으로 흑으로 함으로써, 의사적으로 CRT와 같은 임펄스형 표시를 실행하여 동화상의 화질 열화를 억제하고 있다. 그러나, 흑표시 기간 중에도 점등되어 있는 백라이트의 소비전력이 낭비로 된다. 또, 정지화상에서는 임펄스형 표시에 기인하는 플리커(flicker)가 발생한다는 문제점이 있다.

특허문헌 2에서는 상기 문제점을 해결하기 위해 정지화상 표시 시에서는 홀드형 표시, 동화상 표시 시에서는 임펄스형 표시로 하는 제어를 실행하고 있다. 그러나, 상기 방법에서는, 예컨대 움직임이 작은 동화상 뿐만 아니라 움직임이 큰 동화상에서도 마찬가지로 흑이 표시되는 때문에, 충분한 소비전력 효과는 얻어지지 않는다. 소비전력 효과가 커지도록 하기 위해, 예컨대 동화상, 정지화상의 판정 기준을 동화상쪽으로 쉬프트하는 것도 가능하지만, 이 경우 동화상의 화질이 저하된다. 더욱이, 임펄스형 표시와 홀드형 표시의 절환과 같은 급격한 흑표시 기간 비율(흑표시 기간/1프레임 기간)의 변화는 플리커로서 관찰자에게 시인되어 화질의 저하를 초래한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안해서 이루어진 것으로, 소비전력의 증가를 억제하면서 액정표시장치에 표시되는 동화상 및 정지화상의 화질을 향상시키는 화상표시장치 및 화상표시방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상표시장치는,

화상 표시부와;

입력 화상의 1프레임 기간에서 점유된 흑표시 기간 비율에 대응하는 흑 비율의 목표값을 산출하도록 구성된 목표값 산출부;

(1) 목표값과 이전 프레임의 출력값 간의 차이분과,

(2) 목표값과 과거에 구해진 목표값 사이의 차이분,

을 기초로 단위 기간 당 현재 프레임의 변화량과 평균 휘도의 적이 플리커가 인지한 이하로 되도록 흑 비율의 출력값의 단위 기간 당 변화량을 구하도록 구성된 변화량 산출부;

이전 프레임의 출력값에 대한 변화량을 가산함으로써 현재 프레임을 표시하기 위한 흑 비율의 출력값을 구하도록 구성된 출력값 산출부 및;

(1) 현재 프레임의 출력값에 대응하는 제1기간과,

(2) 제1기간의 나머지 기간에 대응하는 제2기간,

의 2개의 기간으로 1프레임 기간을 분할하도록 구성된 제어부를 구비하여 구성되고;

제1기간 동안 화상 표시부가 흑 화상을 표시하고, 제2기간 동안 화상 표시부가 입력 화상을 기초로 화상을 표시하도록 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

(제1실시예)

본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(10)에 대해 도 1∼도 9를 기초로 설명한다.

(1) 액정표시장치(10)의 구성

도 1에 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의 구성을 나타낸다.

입력 영상신호는 프레임 메모리(12), 동화상/정지화상 판정부(14), 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)에 입력된다.

프레임 메모리(12)는 입력 영상신호를 1프레임 기간 유지하고, 1프레임 지연된 영상신호로서 동화상/정지화상 판정부(14)로 출력한다. 또한, 여기서 말하는 "1프레임(one frame)"이라는 것은 액정표시장치(10)에 표시된 1매의 화상에 대응하고, 인터레이스 영상신호에서 일반적으로 말하는 "1필드(one field)"와, 여기서 말하는 1프레임은 동일한 것을 가리키는 것으로 한다.

동화상/정지화상 판정부(14)는 입력 영상신호와 프레임 메모리(12)에 의해 1프레임 기간 지연된 영상신호를 이용해서 시간적으로 인접하는 2프레임 사이의 움직임의 크기를 검출하고, 그 결과를 움직임 정보로서 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)로 출력한다.

목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)에서는 입력된 움직임 정보를 기초로 액정패널(26) 상에 표시되는 입력 영상신호의 프레임 사이에 표시되어지는 흑표시의 1프레임 기간에서의 흑표시 기간 비율을 산출하고, 이산 목표 흑표시 기간 비율 정보로서 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)로 출력한다.

흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에서는 과거의 프레임에서의 흑표시 기 간 비율과 입력된 이산 목표 흑표시 기간 비율을 기초로, 1프레임 당의 흑표시 기간 비율의 변화량을 산출하고, 흑표시 기간 비율 결정부(20)로 출력한다.

흑표시 기간 비율 결정부(20)에서는 입력된 흑표시 기간 비율 변화량을 이전 프레임에서의 흑표시 기간 비율에 가산해서 실제로 표시를 실행하는 흑표시 기간 비율을 결정하여, 흑표시 기간 제어부(22) 및 백라이트 휘도 제어부(24)로 출력한다.

흑표시 기간 제어부(22)에서는 입력된 흑표시 기간 비율을 기초로 액정패널(26)에 표시되는 영상신호 및 액정패널(26)을 구동하는 제어신호(수평 동기신호, 수직 동기신호 등)를 액정패널(26)로 출력한다.

백라이트 휘도 제어부(24)는 입력된 흑표시 기간 비율을 기초로 백라이트(28)의 휘도를 결정하고, 백라이트(28) 휘도 제어신호로서 백라이트(28)로 출력한다.

액정패널(26)은 입력된 영상신호 및 제어신호를 기초로 프레임 사이에서 흑표시를 내삽한(inserted) 영상신호를 표시한다.

백라이트(28)는 백라이트(28) 휘도 제어신호에 기초한 휘도로 발광된다.

(2) 각 부의 동작

다음에 각 부 12∼28의 동작에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예의 동화상/정지화상 판정부(14)와, 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16), 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18), 흑표시 기간 비율 결정부(20), 흑표시 기간 제어부(22) 및, 백라이트 휘도 제어부(24)는 액정표시장치의 타이밍 콘트롤러 IC에 의해 실현된다. 단, 이러한 기능을 가진 프로그램을 컴퓨터에서 실행시킴으로써 실현시켜도 상관이 없다.

(2-1) 동화상/정지화상 판정부(14)

동화상/정지화상 판정부(14)는 입력 영상신호의 복수의 프레임을 이용해서 동화상/정지화상을 검출하고, 움직임 정보로서 출력한다.

본 실시예에서는 입력 영상신호를 프레임 메모리(12)에서 1프레임 기간 유지하고, 1프레임 지연된 영상신호와 입력 영상신호, 즉 시간적으로 인접하는 2프레임을 이용해서 동화상/정지화상을 검출하고 있다. 단, 동화상/정지화상을 검출하는 프레임은 시간적으로 연속하는 2프레임에 한정되지 않고, 예컨대 입력 영상신호가 인터레이스의 영상신호인 경우에 짝수 필드 또는 홀수 필드만을 이용해서 동화상/정지화상 검출을 실행하여도 된다. 동화상/정지화상 검출수단으로서는 여러 가지가 고려될 수 있으나, 본 실시예에서는 2프레임 사이의 절대값 차이분 합을 움직임 정보로 하였다. 즉, 수평 화소수 X, 수직 화소수 Y인 제N프레임과 제N+1프레임의 절대값 차이분 합은 수식 1로 표시된다.

수식 1

SAD는 절대값 차이분 합을 나타내고, f(u,v,n)은 제n프레임의 위치(u,v)의 화소의 Y값을 나타내고 있다. f(u,v,n)은 적, 록, 청의 화소값(계조) 선 형합으로서 수식 2와 같이 표시된다.

수식 2

R(u,v,n), G(u,v,n), B(u,v,n)은 각각 위치(u,v)에서의 적, 록, 청의 화소값을 나타내고 있다.

또한, 본 실시예에서는 Y값의 절대값 차이분 합을 구하였지만, 적, 록, 청의 화소값의 절대값 차이분 합을 구하는 구성으로 하여도 된다.

또, 본 실시예에서는, 1프레임의 모든 화소에 대해 절대값 차이분 합을 구하는 구성으로 하고 있으나, 처리를 간략화하기 위해 이산적인 화소에 대해 절대값 차이분 합을 구하는 구성으로 하여도 된다.

또, 1프레임을 축소하고, 축소 화상(sub sampled image)에 대해 절대값 차이분 합을 구하는 구성으로 하여도 된다.

또, 프레임 사이의 절대값 차이분 합은 인접 프레임 간 이외에도, 2프레임 마다 또는 기타 복수 프레임 마다에서 구하는 구성으로 하여도 된다.

또, 동작을 더욱 확고하게(robust) 하기 위해, 과거 수 프레임의 움직임 정보를 이용해서 현재 프레임의 움직임 정보를 결정하는 방법으로 하여도 된다. 예 컨대, 과거 5프레임의 움직임 정보로부터 중앙값 처리를 실행하고, 중앙값의 움직임 정보를 현재 프레임의 움직임 정보로 한다.

상기와 같은 처리를 함으로써 움직임 검출의 실패에 의해 발생한 움직임 정보의 이탈 값이 중앙값 처리에 의해 제외되는 것으로 된다. 수식 1에 의해 구해진 절대값 차이분 합은 움직임 정보로서 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)에 입력된다.

(2-2) 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)

목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)는 입력된 움직임 정보를 기초로 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출한다.

본 실시예에서는 움직임 정보의 값으로부터 연속값의 목표 흑표시 기간 비율을 구한다.

그리고, 연속값의 목표 흑표시 기간 비율을 임계값 처리해서 이산화함으로써 수식 3에 나타낸 바와 같이 이산 목표 흑표시 기간 비율을 구하고 있다.

수식 3

여기서, B_D(N)은 N프레임의 이산 목표 흑표시 기간 비율을 나타내고 있고, B_T(N)은 N프레임의 목표 흑표시 기간 비율을 나타내고 있으며, Th는 이산화(discretization)에 이용하는 임계값이다.

목표 흑표시 기간 비율과 움직임 정보의 값의 관계는 움직임 정보의 값이 큰 경우에 목표 흑표시 기간 비율이 큰 값으로 되는 것과 같은 관계를 미리 설정해서 두면 좋다. 또한, 목표 흑표시 기간 비율은 최소의 이산 목표 흑표시 기간 비율과 최대의 이산 목표 흑표시 기간 비율의 사이에 들어가도록 처리하여 두는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 이산 목표 흑표시 기간 비율이 최소r값 0%와 최대값 50%로 하였다.

그러나, 상기 임계값을 고정값으로 한 경우, 목표 흑표시 기간 비율의 값이 임계값 근방의 값인 경우, 프레임 마다 이산 목표 흑표시 기간 비율이 0%로 되거나, 50%로 되거나 한다. 여기서, 임계값을 수식 4와 같이 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율과 현재의 프레임의 목표 흑표시 기간 비율에 따라 다른 값으로 한다.

수식 4

여기서, C는 임계값에 대한 용장성을 결정하는 값이다.

예컨대, 임계값을 0.25, C를 -0.1로 하고, 현재의 목표 흑표시 기간 비율이 0.2인 경우에 대해 동작을 설명한다.

상기와 같은 경우에, 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율이 0이었던 경우, 현재의 목표 흑표시 기간 비율은 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율에 비해 큰 값이기 때문에, 임계값은 0.25로 되고, 결과적으로 현재 프레임의 이산 목표 흑표시 기간 비율은 0으로 설정된다.

한편, 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율이 0.5인 경우, 현재의 목표 흑표시 기간 비율은 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율에 비해 작기 때문에 임계값은 0.25 - 0.1 = 0.15로 되고, 그 결과 현재의 프레임의 이산 목표 흑표시 기간 비율은 0.5로 설정된다. 즉, 수식 4와 같이 임계값을 가변으로 함으로써 임계값 근방의 목표 흑표시 기간 비율에 대해 안정되게 1개의 이산 목표 흑표시 기간 비율이 얻어진다.

또, C을 네가티브값(negative value)으로 함으로써 1프레임 이전의 이산 목표 흑표시 기간 비율이 0.5일 때의 임계값의 값이 작은 값으로 되고, 현재의 이산 목표 흑표시 기간 비율이 0.5로 용이하게 설정된다. 즉, 동화상 화질이 좋아지게 되어 흑표시 기간의 비율이 목표 흑표시 기간 비율에 대해 안정된다.

또한, 본 실시예에서는 이산 목표 흑표시 기간 비율을 0% 와 50%의 2개의 값으로 하였지만, 마찬가지로 이산 목표 흑표시 기간 비율을 3개 이상의 복수의 값으로 할 수도 있다. 그 경우, 먼저 현재의 목표 흑표시 기간 비율이 어떠한 이산 목표 흑표시 기간 비율 사이의 값인지를 조사한다. 예컨대, 이산 목표 흑표시 기간 비율을 0, 0.25, 0.5로 하면, 수식 5와 같이 구해진다.

수식 5

여기서, B_D _,H는 목표 흑표시 기간 비율이 포함되는 이산 목표 흑표시 기간 비율의 최대값, B_D _,L은 목표 흑표시 기간 비율이 포함되는 이산 목표 흑표시 기간 비율의 최소치를 나타내고 있다. 다음에, 수식 5에 의해 목표 흑표시 기간 비율이 포함되는 이산 목표 흑표시 기간 비율의 범위를 결정한 후, 수식 4에 의해 임계값을 설정하고(또한, Th의 값은 목표 흑표시 기간 비율이 포함되는 이산 목표 흑표시 기간 비율의 범위마다 미리 설정해 놓음), 마지막으로 수식 6에 의해 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출한다.

수식 6

(2-3) 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)

상기에 의해 구해진 이산 목표 흑표시 기간 비율은 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에 입력되고, 1프레임 기간에서의 흑표시 기간 비율의 변화량을 산출한다. 흑표시 기간 비율의 변화량은 흑표시 기간 비율의 급격한 변화에 의해 발생하는 플리커를 가급적 억제하기 위해 설정된다.

여기서, 급격한 흑표시 기간 비율의 변화에 의한 플리커의 발생의 원리 에 대해 설명한다.

도 2에 화상표시 기간 비율(= 1 - 흑표시 기간 비율)이 t0에서 t1으로 변화(to<t1) 했을 때의 표시 휘도의 변화를 모식적으로 나타낸 도면이다. t0 기간의 상대 표시 휘도를 10, t1 기간의 상대 표시 휘도를 11으로 하면, 1프레임 기간의 평균 휘도는 화상표시 기간 비율에 의하지 않고 일정하기 때문에, 수식 7이 성립된다.

수식 7

다음에, 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1으로 변화하는 경우의 임의의 1프레임 기간의 상대 적분 휘도를 고려한다. 사람의 눈은 어떤 일정 기간에 망막이 받은 자극을 적분해서 밝기를 지각하고 있다. 여기서, 1프레임 기간의 액정표시장치(10)의 휘도를 적분함으로써 지각하는 밝기를 모델화했다. 도 3에 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1으로 변화하는 경우의 임의의 1프레임 기간에서의 상대 적분 휘도의 시간 변화를 나타낸다. 횡축이 시간, 종축이 상대 적분 휘도를 나타내고 있다. 화상표시 기간 비율이 t0 또는 t1에서 일정한 경우, 임의의 1프레임 기간에서의 상대 적분 휘도는 일정값 Lave로 된다. 그러나, 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1으로 변화하는 타이밍에서는 임의의 1프레임 기간에서 화상표시 기간 비율이 t0일 때의 상대 휘도 10의 일부와, 화상표시 기간 비율이 t1일 때의 상대 휘도 11의 일부가 적분되는 것으로 되어 상대 적분 휘도는 도 3에 도시된 것과 같이 작은 값으로 변화한다. 이 때의 최소치를 Lmin로 하면, Lmin는 수식 7을 이용해서 수식 8과 같이 나타내어진다.

수식 8

따라서, 상대 적분 휘도의 변화량 △1은 수식 9와 같이 나타내어진다.

수식 9

또, 상대 적분 휘도가 Lave에 비해 작게 되어 있는 기간 △t는 도 3으로부터 수식 10과 같이 나타내어진다.

수식 10

지각되는 플리커는 플리커의 강도(△1)와 플리커의 발생 기간(△t)의 적에 비례하는 것으로 고려되기 때문에, 지각되는 플리커 I는 수식 11과 같이 나타내어진다.

수식 11

여기서,α는 비례 정수를 나타내고 있다.

한편, 도 4에 도시된 것과 같이 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1(to>t1)으로 변화한 경우에 대해서도 마찬가지로 고려하면, 임의의 1프레임 기간에서의 상대 적분 휘도는 도 5와 같이 된다. 즉, 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1으로 변화하는 타이밍에서는 임의의 1프레임 기간에서 화상표시 기간 비율이 t0일 때의 상대 휘도 10의 일부와, 화상표시 기간 비율이 t1일 때의 상대 휘도 11의 일부가 적분되는 것으로 되어, 상대 적분 휘도는 도 5에 도시된 것과 같이 큰 값으로 변화한다. 이 때의 최대값을 Lmax로 하면, Lmax는 수식 7을 이용해서 수 12와 같이 나타내어진 다.

수식 12

따라서, 상대 적분 휘도의 변화량 △1은 수식 13과 같이 나타내어진다.

수식 13

또, 상대 적분 휘도가 Lave에 비해 크게 되어 있는 기간 △t는 도 5로부터 수식 14와 같이 나타내어진다.

수식 14

따라서 지각되는 플리커 I는 수식 15와 같이 나타내어진다.

수식 15

이상으로부터 화상표시 기간 비율이 t0에서 t1으로 변화하는 때에 지각 되는 플리커는 수식 11, 수식 15로부터, 화상표시 기간 비율의 변화량, 즉 흑표시 기간 비율의 변화량에 비례 하는 것으로 된다. 따라서, 지각되는 플리커가 인지한 이하로 되는 것과 같은 흑표시 기간 비율의 변화량으로 과도 흑표시 기간을 설정함으로써 급격한 흑표시 기간 비율의 변화에 의한 플리커의 발생을 억제할 수가 있다.

상기에 나타낸 바와 같이, 1프레임 또는 복수 프레임 마다의 흑표시 기간 비율의 변화를 급격한 것으로 하면, 플리커가 지각 되는 것으로 된다. 여기서, 본 실시예에서는 흑표시 기간 비율의 변화량을 설정하고, 1프레임 마다의 흑표시 기간 비율의 변화량을 3%로 하였다.

(2-4) 흑표시 기간 비율 결정부(20)

상기한 바와 같이 설정한 흑표시 기간 비율의 변화량은 흑표시 기간 비율 결정부(20)에 입력되고, 최종적으로 출력하는 흑표시 기간 비율이 산출된다. 흑표시 기간 비율은 수식 16에 의해 산출된다.

수식 16

여기서, Sgn(x)는 x의 부호를 나타내고, △B는 흑표시 기간 비율 변화량 (본 실시예에서는 0.03)을 나타내며, B(N)은 N프레임의 흑표시 기간 비율을 나타내고 있다. 단, B(N)은 최소 흑표시 기간 비율(본 실시예에서는 0)과 최대 흑표시 기간 비율(본 실시예에서는 0.5) 사이의 값이기 때문에, 수식 17에 의해 흑표시 기간 비율을 수정한다.

수식 17

산출된 흑표시 기간 비율은 흑표시 기간 제어부(22) 및, 백라이트 휘도 제어부(24)에 입력된다.

(2-5) 흑표시 기간 제어부(22)

흑표시 기간 제어부(22)는 산출된 흑표시 기간 비율에 따라 액정패널(26) 을 구동하기 위한 영상신호, 제어신호(수평, 수직 동기신호 등)를 출력한다.

(2-6) 액정패널(26)

(2-6-1) 액정패널(26)의 구성

액정패널(26)은 본 실시예에서는 액티브 매트릭스형인 것으로, 도 6에 나타낸 바와 같이 어레이 기판(50) 상에 복수의 신호선(52) 및 이와 교차하는 복수의 주사선(54)이 도시되지 않은 절연막을 매개로 매트릭스 형상으로 배치되어 있고, 양 선의 각 교차부에는 화소(58)가 형성되어 있다. 신호선(52) 및 주사선(54)의 단부는 신호선 구동회로(60) 및 주사선 구동회로(62)에 각각 접속되어 있다.

화소(58)에서 박막트랜지스터(TFT)로 이루어진 스위치 소자(72)는 영상신호를 기록하기 위한 스위치 소자(72)로서, 그 게이트는 1수평 라인마다 공통으로 주사선(54)에 접속되고, 소스는 1수직 라인마다 신호선(52)에 공통으로 접속되어 있다. 그리고, 드레인은 화소 전극(64)에 접속됨과 더불어 이 화소 전극(64)과 전기적으로 병렬로 배치된 보조 용량(66)에 접속되어 있다.

화소 전극(64)은 어레이 기판(50) 상에 형성되고, 이 화소 전극(64)과 전기적으로 상대하는 대향 전극(68)은 도시되지 않은 대향 기판 상에 형성되어 있다. 대향 전극(68)에는 도시되지 않은 대향 전압 발생회로로부터 소정의 대향 전압이 주어지고 있다.

또, 화소 전극(64)과 대향 전극(68) 사이에는 액정층(70)이 유지되고, 어레이 기판(50)과 상기 대향 기판의 주위는 도시되지 않은 밀봉재에 의해 밀봉 되어 있다. 또한, 액정층(70)에 이용하는 액정 재료는 어떠한 것이어도 좋지만, 뒤에 설명되듯이, 본 실시예에 따른 액정패널(26)은 1프레임 기간에 화상표시와 흑표시의 2개의 화상신호를 기입할 필요가 있기 때문에, 비교적 고속으로 응답하는 것이 바람직하다. 예컨대, 강유전성 액정이나 OCB(Optically Compensated Bend) 모드의 액정 등이 좋다.

주사선 구동회로(62)는 도시되지 않은 쉬프트 레지스터, 레벨 시프터 및 버 퍼회로 등으로 구성되어 있다. 이 주사선 구동회로(62)는 표시 비율 제어부로부터 제어신호로서 출력된 수직 스타트 신호나 수직 클럭신호를 기초로 각 주사선(54)에 행선택 신호를 출력한다.

신호선 구동회로(60)는 도시되지 않은 아날로그 스위치, 쉬프트 레지스터, 샘플홀드회로, 비디오 버스 등으로 구성되어 있다. 이 신호선 구동회로(60)에는 표시 비율 제어부로부터 제어신호로서 출력된 수평 스타트 신호 및 수평 클럭신호가 입력됨과 더불어 영상신호가 입력되고 있다.

(2-6-2) 액정패널(26)의 동작

다음에, 액정패널(26)의 동작에 대해 설명한다.

도 7에 액정패널(26)의 타이밍차트를 나타낸다.

도 7은 신호선 구동회로(60)로부터 출력되는 표시 신호 및 주사선 구동회로(62)로부터 출력되는 주사선 신호의 구동 파형 및, 액정패널(26)에서의 화상표시 상태를 나타낸 것이다. 또한, 도 7에서는 설명을 간단히 하기 위해, 블랭킹(blanking) 기간이 도시되어 있지는 않으나, 통상 일반적인 액정패널(26)의 구동 신호 는 수평 및 수직 블랭킹 기간을 갖고 있다.

신호선 구동회로(60)로부터는 1수평 주사 기간의 전반(前半; first half)에서 화상표시 신호가, 후반(後半; second half)에서 흑표시 신호가 출력된다. 주사선 구동회로(62)에서는 화상표시 신호를 공급해야 할 각 화소(58)에 대응하는 주사선을 1수평 주사 기간의 전반에서 선택하고, 흑표시 신호를 공급해야 할 각 화소(58)에 대응하는 주사선을 1수평 주사선 기간의 후반에서 선택한다.

도 7은 흑표시 기간 비율이 50%인 경우의 타이밍차트이다. 수직 주사선수를 V로 한 경우, 1수평주사 기간의 전반에서 1라인째의 주사선을 선택하여 대응하는 화소(58)에 화상표시 신호를 공급할 때, 1수평주사 기간의 후반에서는 V/2+1 라인째의 주사선을 선택하여 대응하는 화소(58)에 흑표시 신호를 공급한다. 마찬가지로, 1수평주사 기간의 전반에서 2라인째의 주사선을 선택한 경우, 1수평주사 기간의 후반에서 V/2+2 라인째의 주사선을 선택한다. 마찬가지로 해서, 1수평주사 기간의 전반과 후반에서 각각 순차로 그 다음의 주사선을 선택하여 간다. 이와 같이 해서, 1수평주사 기간의 전반에서 V 라인째의 주사선이 선택되어 대응하는 화소(58)에 화상표시 신호가 공급된 경우, 1수평주사 기간의 후반에서는 V/2 라인째의 주사선이 선택되어 대응하는 화소(58)에 흑표시 신호가 공급된다.

도 8은 흑표시 기간 비율이 50%인 경우에 있어서의 액정패널(26) 상의 표시상태를 나타낸 것이다.

도 8의 (a)는 V/2+1 라인째까지 n프레임째의 화상표시 신호의 기입이 완료되고, 1라인째에 흑표시 신호를 기입했을 때의 표시상태를 나타내고 있다.

도 8의 (b)는 V/2+2 라인째까지 n프레임째의 화상표시 신호를 기입하고, 2라인째에 흑표시 신호를 기입했을 때의 표시상태를 나타내고 있다.

도 8의 (c)는 V 라인째에 n프레임째의 화상표시 신호를 기입하고, V/2-1 라인째에 흑표시 신호를 기입했을 때의 표시상태를 나타내고 있다.

도 8의 (d)는 1라인째에 n+1프레임째의 화상표시 신호를 기입하고, V/2 라인째에 흑표시 신호를 기입했을 때의 표시상태를 나타내고 있다.

도 8의 (e)는 V/2 라인째에 n+1프레임째의 화상표시 신호를 기입하고, V 라인째에 흑표시 신호를 기입했을 때의 표시상태를 나타내고 있다.

도 7에서는 흑표시 기간 비율이 50%인 경우에 대해 나타내었지만, 마찬가지로 흑표시 신호의 기입 개시 타이밍을 변경, 즉 주사선 신호의 타이밍을 변경함으로써 임의의 흑표시 기간의 설정이 가능하다. 따라서, 흑표시 기간 비율에 따른 흑표시 신호의 기입 개시 타이밍의 제어신호를 흑표시 기간 제어부(22)로부터 출력하고, 액정패널(26)에 입력하는 것으로 임의의 흑표시 기간 비율에 의해 액정패널(26)에 화상을 표시하는 것이 가능해진다.

(2-7) 백라이트 휘도 제어부(24)

백라이트 휘도 제어부(24)에서는 입력된 흑표시 기간 비율 정보를 이용해서 백라이트(28)의 광원을 제어하는 백라이트(28) 휘도 제어신호를 출력한다.

즉, 백라이트(28)의 광원이 아날로그 변조의 LED이면, 아날로그 전압 신호를, 펄스폭변조(PWM)의 LED이면, 펄스폭 변조신호를 출력한다. 또, 광원이 냉음극관이면, 냉음극관 점등용의 인버터에 입력되는 아날로그 전압을 출력한다.

또한, 본 실시예에서는 비교적 간단한 구성으로 휘도의 다이나믹영역을 크게 취할 수 있는 펄스폭 변조방식의 LED 광원을 이용하였다. 미리, LED 광원에 입력되는 펄스폭과 백라이트(28)의 휘도의 관계를 측정하고, 백라이트 휘도 제어부(24)에 유지하여 놓는다. 유지해 놓은 데이터로서는, 예컨대 상기 관계가 함수로 표현될 수 있는 경우는 함수를 유지해서 두면 되고, 또 LUT(Look-up Table)로서 ROM 등으로 유지하여 두어도 된다.

또, LED 광원이 적, 록, 청의 3원색의 LED를 혼색해서 백(white)을 표시하는 구성이라면, 각각의 LED의 데이터를 유지하여 놓는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기에서는 펄스 폭과 백라이트(28)의 휘도 관계를 데이터로서 유지하여 가는 방법을 나타내었으나, 여러 가지 흑표시 기간 비율로 표시된 액정패널(26) 상에서 휘도가 일정하게 되는 흑표시 기간 비율과 펄스폭의 관계를 유지하고 있어도 된다. 즉, 소정 흑표시 기간 비율에서 액정패널(26)에 백 화상을 표시하고, 백라이트(28)의 휘도를 액정패널(26)의 투과 후의 휘도가 소정의 값으로 되도록 제어하며, 그때의 LED 광원에 입력되고 있는 펄스폭을 구한다. 상기 조작을 여러 가지 흑표시 기간 비율에서 실행하여, 흑표시 기간 비율과 펄스폭의 관계를 구하고, 데이터로서 유지하여 둔다. 입력된 흑표시 기간 비율 정보에서 상기 데이터를 참조함으로써 백라이트(28)의 휘도가 제어되고, 임의의 흑표시 기간 비율에 대해 액정패널(26) 상의 휘도를 대략 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.

또, 상기 이외에도 백라이트(28)에 포토다이오드 등을 설치하고, 백라이트(28)의 휘도를 포토다이오드 등으로 계측하면서 피드백을 실행하여, LED 광원의 휘도를 제어하는 방법이어도 된다. 특히, LED 광원은 온도에 의해 발광특성이 변화하기 때문에 상기와 같이 포토다이오드 등에 의해 피드팩을 실행하는 구성은 유효하다.

도 9는 흑표시 기간 비율 범위를 0%로부터 50%로 설정한 경우의 흑표시 기간 비율과, 액정패널 상대 투과율, 백라이트 상대 휘도, 액정표시장치 상대 휘도와의 관계를 나타낸 것이다. 횡축이 흑표시 기간 비율, 좌측 종축이 흑표시 기간 비율 이 0%인 때의 액정패널(26)의 투과율에 대한 상대 투과율, 우측 종축이 흑표시 기간 비율이 50%인 때의 백라이트(28)의 휘도에 대한 상대 휘도를나타내고 있다.

본 실시예에서 이용한 액정패널(26)은 흑표시 기간 비율이 커짐에 따라 선형으로 투과율이 감소하기 때문에 백라이트(28)의 휘도를 흑표시 기간 비율이 커짐에 따라 크게 하고, 액정표시장치(10)의 상대 휘도, 즉 액정패널(26)의 투과 후의 휘도가 일정하게 되도록 백라이트(28)의 휘도를 제어한다. 도 9에서흑표시 기간 비율과 백라이트(28)의 상대 휘도의 관계가 구해지고, 다시 백라이트 상대 휘도와, LED 광원에 입력하는 펄스폭의 관계에서 흑표시 기간 비율과 펄스폭의 관계를 구할 수 있으며, 흑표시 기간 비율 제어부(22)에서 구해진 흑표시 기간 비율 정보에서 펄스폭으로 나타내어지는 백라이트(28)의 휘도 제어신호를 구할 수가 있다.

백라이트(28)는 상기와 같이 여러 가지 광원에 의해 구성 가능하지만, 본 실시예에서는 LED를 광원으로 하는 직하형(subjacent type) 백라이트(28)로 하였다. 단, 백라이트(28)의 구성은 상기에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 도광판을 이용한 엣지라이트형 백라이트(28)이어도 상관이 없다. 백라이트(28)는 백라이트 휘도 제어부(24)로부터 출력된 백라이트(28)의 휘도 제어신호에 의해 휘도가 제어된다.

(3) 효과

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)에 의하면, 입력 영상이 동화상, 정지화상에 의해 흑표시 기간 비율을 변화시켜줌으로써, 소비전력의 증가를 억제하면서 표시되는 입력 영상의 화질을 향상시킬 수가 있게 된다.

더욱이, 급격한 흑표시 기간 비율의 변화에 의해 발생하는 플리커도 가급적 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 여러 가지 영상에 대해 안정된 흑표시 기간 비율을 얻을 수가 있게된다.

(제2실시예)

다음에, 제2실시예에 따른 액정표시장치(10)에 대해 설명한다.

본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의 기본적인 구성은 제1실시예와 마찬가지이지만, 목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)와, 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)의 동작이 제1실시예와 다르다.

목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)는 제1실시예와 마찬가지로 수식 3에 의해 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출한다. 단, 제1실시예와 같이, 임계값에 용장성은 갖지 않게 하고, 고정값으로 한다. 또한, 본 실시예에서는 목표 흑표시 기간 비율을 임계값 처리함으로써 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출하고 있지만, 상기 이산화는 반드시 필요한 구성은 아니고, 움직임 정보로부터 얻어진 목표 흑표시 기간 비율을 그대로 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에 입력하여도 된다.

흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에서는 이전 프레임의 흑표시 기간 비율과 입력된 이산 목표 흑표시 기간 비율의 차이분에 따라 1프레임 당의 흑표시 기간 비율의 변화량을 수식 18을 이용해서 산출한다.

수식 18

여기서, △B₁, △B₂는 각각 이전 프레임의 흑표시 기간 비율에 대해 이산 목표 흑표시 기간 비율이 작아지게 된 경우와, 커지게 된 경우의 1프레임 당 흑표시 기간 비율의 변화량을 나타내고 있다.

△B₁와 △B₂는 여러 가지 값을 취할 수 있지만, 제1실시예에서도 설명한 바와 같이, 흑표시 기간의 변화에 수반하는 플리커가 시인되지 않는 변화량 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱이 △B₁ < △B₂로 하는 것이 바람직하다. 이는 △B₁ < △B₂로 함으로써 제1실시예와 마찬가지로 흑표시 기간 비율은 큰 값, 즉 동화상 화질이 좋아지게 되는 상태로 안정시킬 수 있기 때문이다.

수식 18은 이산 목표 흑표시 기간 비율을 입력으로 해서 흑표시 기간 비율의 변화량을 산출하고 있지만, 이산화 되어 있지 않은 목표 흑표시 기간 비율을 입력하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 수식 18은 수식 19와 같이 나타내어진다.

수식 19

그 외의 구성은 제1실시예와 마찬가지이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)에 의하면, 입력 영상이 동화상, 정지화상에 의해 흑표시 기간 비율을 변화시키는 것에 의해 소비전력의 증가를 억제하면서 표시되는 입력 영상의 화질을 향상시킬 수가 있게 된다.

또, 급격한 흑표시 기간 비율의 변화에 의해 발생하는 플리커도 가급적 억제하는 것이 가능해진다.

또, 여러 가지 영상에 대해 안정된 흑표시 기간 비율을 얻을 수가 있게 된다.

(제3실시예)

다음에, 제3실시예에 따른 액정표시장치(10)에 대해 설명한다.

목표 흑표시 기간 비율 산출부(16)는, 제1실시예와 마찬가지로, 수식 3에 의해 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출한다. 단, 제1실시예와 같이, 임계값에 용장성은 갖지 않고, 고정값으로 한다. 또한, 본 실시예에서는 목표 흑표시 기간 비율을 임계값 처리함으로써 이산 목표 흑표시 기간 비율을 산출하고 있으나, 상기 이산화는 반드시 필요한 구성은 아니고, 움직임 정보로부터 얻어진 목표 흑표시 기간 비율을 그대로 흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에 입력하여도 된다.

흑표시 기간 비율 변화량 산출부(18)에서는 과거의 복수 프레임에서의 이산 목표 흑표시 기간 비율로부터 과거의 복수 프레임에서의 흑표시 기간 비율을 각각 뺀 차이분 값을 기초로 흑표시 기간 비율의 변화량을 산출한다. 구체적으로는, 수식 20에 나타낸 바와 같이, 과거의 복수 프레임에서의 이산 목표 흑표시 기간 비율로부터 과거의 복수 프레임에서의 흑표시 기간 비율을 각각 뺀 차이분 값이 모두 포지티브값 또는 모두 네가티브값인 경우에 흑표시 기간 비율의 변화량을 소정의 값으로 설정하고, 그 이외는 0으로 설정한다.

수식 20

수식 20에서는 과거 n프레임의 이산 목표 흑표시 기간 비율과 흑표시 기간 비율의 차이분을 기초로 흑표시 기간 비율의 변화량을 산출하고 있다. 또한, 본 실시예에서는 n=4로 하였다.

또, 수식 20에서는 제2실시예의 구성도 포함하고, 차이분 값이 포지티브값 또는 네가티브값에 의해 흑표시 기간 비율의 변화량을 다른 값으로 하였지만, △B₁와 △B₂는 같은 값으로 하여도 상관이 없다. 상기와 같이 구성함으로써, 움직임 정보 검출의 미스 등에 의해 이산 목표 흑표시 기간 비율이 다소 변동하여도 흑표 시 기간 비율의 변화량은 0으로 설정되기 때문에 안정된 흑표시 기간 비율을 얻을 수가 있다.

또한, 수식 20에서는 이산 목표 흑표시 기간 비율을 입력으로 하였지만, 수식 21에 나타낸 바와 같이 목표 흑표시 기간 비율을 입력으로 하는 구성도 가능하다.

수식 21

그 외의 구성은 제1실시예와 마찬가지이다.

(제4실시예)

다음에, 제4실시예의 액정표시장치(10)에 대해 도 10, 도 11을 기초로 설명 한다.

(1) 액정표시장치(10)의 구성

도 10에 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의 구성을 나타낸다.

본 실시예에 따른 액정표시장치(10)는, 기본적인 구성은 제1실시예와 마찬가지이지만, 백라이트(28)의 발광(lighting), 소광(extinctuin)을 제어함으로써 액정표시장치(10)에 표시되는 입력 영상의 흑표시 기간 비율을 제어하는 것을 특징으로 한다.

입력 영상으로부터 제1실시예와 마찬가지 구성에 의해 흑표시 기간 비율이 결정된다. 결정된 흑표시 기간 비율은 흑표시 기간 비율 정보로서 백라이트 휘도 제어부(24)에 입력된다. 백라이트 휘도 제어부(24)에서는 흑표시 기간 비율 정보를 기초로 백라이트(28)의 발광 기간 및 백라이트(28)의 발광휘도를 결정하고, 백라이트(28) 발광 비율 제어신호 및 백라이트(28)의 휘도 제어신호로서 백라이트(28)에 입력된다. 백라이트(28)는 입력된 백라이트(28)의 발광 비율 제어신호 및 백라이트(28)의 휘도 제어신호를 기초로 발광된다.

(2) 액정패널(26)과 백라이트(28)의 동작

다음에, 액정패널(26)과 백라이트(28)의 동작에 대해 설명한다.

도 11에 액정패널(26)과 백라이트(28)의 동작을 나타낸다. 도 11의 횡축은 시간, 종축은 액정패널(26)의 수직 표시위치를 나타내고 있다.

통상, 액정패널(26)은 화면을 향해 상부로부터 선순차(line sequence)로 영상이 기입된다. 따라서, 액정패널(26)로의 기입은 도 11에 도시된 바와 같이 화 면을 향해 상부로부터 기입 시간을 조금씩 어긋나게 하면서 영상이 액정패널(26)에 기입된다. 또한, 후에 설명하는 백라이트(28)의 발광 기간을 확보하기 위해 액정패널(26)로의 기입은 통상 1프레임 기간(일반적으로 1/60 초)에 걸쳐 실행되지만, 본 실시예에서는 1프레임 기간 보다 짧은 기간인 1/4 프레임 기간(1/240초)에서 기입된다. 액정패널(26)의 최하 라인이 기입된 후, 액정의 응답이 완료되기 까지의 소정의 기간 후, 백라이트(28)의 발광 비율 제어신호에 따라 백라이트(28)가 발광한다.

한편, 백라이트(28)의 발광휘도는 백라이트(28)의 발광 기간에 의해 결정되고, 백라이트(28)의 발광 기간과 발광휘도의 적(積)이 대체로 일정하게 되도록 제어된다.

또, 백라이트(28)는, 액정패널(26)로의 기입 기간 및 액정의 응답 기간 은 소광되어 있는 것이 바람직하다. 이는 액정패널(26)로의 기입 기간 및 액정의 응답 기간에서는 이전 프레임의 일부의 영상이 액정패널(26)에 표시되어 있기 때문에, 그 기간에 백라이트(28)가 발광하면, 이전 프레임과 현재 프레임이 혼합되어 관찰자에게 제시되는 것으로 되기 때문이다.

상기와 같이 백라이트(28)의 발광 기간을 제어함으로써 제1실시예와 마찬가지로 액정표시장치(10)의 흑표시 기간 비율을 제어 할 수가 있게 된다.

(3) 효과

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)에 의하면, 입력 영상이 동화상, 정지화상에 의해 흑표시 기간 비율을 변화시키는 것에 의해 소비전 력의 증가를 억제하면서 표시되는 입력 영상의 화질을 향상시킬 수가 있게 된다.

(제5실시예)

다음에, 제5실시예에 따른 액정표시장치(10)에 대해 도 12∼도 14를 기초로 설명한다.

(1) 액정표시장치(10)의 구성

도 12에 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의 구성을 나타낸다.

제5실시예에 따른 액정표시장치(10)는 기본적인 구성은 제4실시예와 마찬가지이지만, 백라이트(28)의 발광영역이 분할되어 있어, 다른 타이밍에서 백라이트(28)를 발광시키는 것이 가능하도록 되어 있다.

백라이트(28)의 구조의 일례를 도 13에 나타낸다.

도 13은 직하형 백라이트(28)로 불리는 구조로서, 광원으로서 나란히 정렬된 냉음극관(80)을 포함하고, 각 냉음극관(80)은 반사판(82)에 의해 에워싸여져 있다. 냉음극관(80)의 상부에는 확산판(84)이 설치되어 있고, 냉음극관(80)으로부터의 광을 확산시켜 균일한 면광원으로 하고 있다. 본 실시예에서는 각 냉음극관(80)의 발광 타이밍을 다른 것으로 하고 있다.

(2) 액정패널(26)과 백라이트(28)의 동작

도 14에 액정패널(26)과 백라이트(28)의 동작을 나타낸다.

도 14에서는 백라이트(28)가 수평방향으로 4분할 되어 있고, 각 영역이 각각 백라이트(28)의 발광 및 소광의 타이밍을 제어할 수가 있다. 제4실시예에서는, 백라이트(28)의 발광의 타이밍이 액정패널(26)의 최하 라인이 기입된 후, 일정 기간 후였으나, 본 실시예에서는 각 분할된 영역에 상당하는 액정패널(26)의 최하 라인이 기입된 다음, 액정의 응답 기간 후, 백라이트(28)의 발광 비율 제어신호에 따라 백라이트(28)가 발광한다. 상기와 같이 백라이트(28)의 발광영역을 분할한 경우, 제4실시예에 비해, 백라이트(28)의 발광 기간을 길게고 하는 것이 가능하여, 보다 큰 범위에서 흑표시 기간 비율의 제어가 가능해진다.

한편, 그 외의 구성은 제1실시예와 마찬가지이다.

(3) 효과

(제6실시예)

다음에, 제6실시예의 화상 표시장치인 유기 EL 디스플레이(100)에 대해 도 15, 도 16을 기초로 설명한다.

(1) 유기 EL 디스플레이(100)의 구성

도 15에 본 실시예에 따른 유기 EL 디스플레이(100)의 구성을 나타낸다.

유기 EL 디스플레이(100)는 기본적인 구성은 제1실시예와 마찬가지이지만, 화상 표시부가 유기 EL 패널(102)에 의해 구성되어 있다.

도 16에 유기 EL 패널(102)의 구성의 일례를 나타낸다. 유기 EL 패널(102)에 있어서, 2개의 박막트랜지스터로 이루어진 제1스위치소자(104) 및 제2스위치소자(106)와, 신호선(52)으로부터 공급되는 전압을 유지하기 위한 전압 유지 용량(108) 및, 유기 EL 소자(110)에 의해 화소(112)가 구성되고, 신호선(114)과 전원선(116)의 단부는 신호선 구동회로(118)에 접속되고, 신호선(114) 및 전원선(116)과 직교하는 방향의 주사선(120)은 주사선 구동회로(122)에 접속된다.

(2) 유기 EL 디스플레이(100)의 동작

다음에, 유기 EL 디스플레이(100)의 동작을 설명한다.

주사선 구동회로(122)로부터 주사선(120)을 매개로 ON 상태의 주사선 구동 신호가 제1스위치소자(104)에 인가되어 제1스위치소자(104)가 도통 상태로 되고, 그 때 신호선 구동회로(118)로부터 출력되고 있는 신호선 구동신호가 신호선을 매개로 전압 유지 용량(108)에 기입된다. 전압 유지 용량(108)에 축적된 전하량에 따라 제2스위치소자(106)의 도통 상태가 결정되고, 전원선(116)으로부터 유기 EL 소자(110)로 전류가 공급되어 유기 EL 소자(110)가 발광한다. 또한, 주사선 구동 신호가 OFF 상태로 되어도 제2스위치소자(106)의 도통 상태를 결정하는 전압은 전압 유지 용량(108)에 축적되어 있기 때문에, 전원선(116)으로부터 유기 EL 소자(110)로 전류가 계속 공급되는 것으로 된다.

따라서, 제1실시예의 도 7과 마찬가지로, 1수평주사 기간의 전반에서 영상신호, 1수평주사 기간의 후반에서 흑 영상신호를 신호선 구동회로(118)에서 출력하고, 영상신호를 기입하는 주사선(120)에는 1수평주사 기간의 전반에 동기된 ON 상태의 주사선 구동 신호를 인가하며, 흑 영상신호를 기입하는 주사선(120) 에는 1수평주사 기간의 후반에 동기된 ON 상태의 주사선 구동신호를 인가하는 것으로, 제1실시예와 마찬가지로 유기 EL 패널(102)의 영상 표시 기간과 흑 영상 표시 기간을 제어할 수 있게 된다.

즉, 표시 비율 제어부에 의해 결정된 흑표시 기간 비율을 기초로 주사선 구동회로(122)를 제1실시예와 마찬가지로 제어한다. 단, 유기 EL 패널(102)은 자체 발광 소자(self-light-emitting element)이기 때문에, 흑표시 기간 비율에 따라 영상이 표시되는 기간에서의 영상의 밝기를 제어해서 1프레임 기간의 휘도를 대략 일정하게 제어할 필요가 있다.

여기서, 본 실시예에서는 10비트의 출력 정밀도를 구비한 신호선 구동회로(118)를 이용해서 디지털적으로 영상의 밝기 제어를 실행하였다. 영상의 밝기가 가장 필요한 상태는 흑표시 기간 비율이 미리 결정된 제어 범위에서 최대 로 되는 상태이다. 즉, 흑표시 기간 비율이 크기 때문에 영상을 표시하는 기간은 짧아지게 되어, 1프레임 기간의 휘도를 대략 일정하게 하기 위해서는 영상의 밝기를 증 가시킬 필요가 있다.

따라서, 미리 결정된 흑표시 기간 비율 제어 범위에서 최대로 되는 흑표시 기간 비율 시의 영상의 최대 표시 계조를 1020 계조로서 설정하고, 흑표시 기간 비율이 작아지게 됨에 따라 영상의 최대 표시 계조를 작은 값으로 함으로써 영상 표시 기간의 최대 휘도를 제어하였다. 즉, 입력 영상의 감마값을 γ, 입력 영상의 최대 계조를 8비트(255 계조), 흑표시 기간 비율 제어 범위에서의 최대 흑표시 기간 비율 시의 영상 표시 기간의 휘도에 대한 설정하고 싶은 흑표시 기간 비율 시의 영상 표시 기간의 휘도의 비율을 I로 하면, 휘도의 비율 I 시에 설정되는 최대 계조 Lmax는 수식 22에 의해 나타내어진다.

수식 22

수식 22에 의해 흑표시 기간 비율에 따른 최대 계조를 구한 후, 영상의 모든 계조를 재양자화하는 것으로 영상 표시 기간의 밝기를 제어할 수가 있다.

또, 유기 EL 패널(102)은 전원선(116)에서 공급되는 전류값을 제어하는 것에 의해서도 밝기를 제어할 수가 있다. 따라서, 흑표시 기간 비율에 따라 1프레임 기간의 휘도가 대략 일정하게 되도록 전원선(116)에서 공급하는 전류값을 제어하는 구성으로 하여도 된다.

또한, 그 외의 구성 및 동작은 제1실시예와 마찬가지이다.

(3) 효과

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력 영상이 동화상, 정지화상에 의해 흑표시 기간 비율을 변화시키는 것에 의해 소비전력의 증가를 억제하면서 표시되는 입력 영상의 화질을 향상시킬 수가 있게 된다.

Claims

화상 표시부와;

입력 화상의 1프레임 기간에서 점유된 흑표시 기간 비율에 대응하는 흑 비율의 목표값을 산출하도록 구성된 목표값 산출부;

(1) 목표값과 이전 프레임의 출력값 간의 차이분과,

(2) 목표값과 과거에 구해진 목표값 사이의 차이분,

을 기초로 단위 기간 당 현재 프레임의 변화량과 평균 휘도의 적이 플리커가 인지한 이하로 되도록 흑 비율의 출력값의 단위 기간 당 변화량을 구하도록 구성된 변화량 산출부;

이전 프레임의 출력값에 대한 변화량을 가산함으로써 현재 프레임을 표시하기 위한 흑 비율의 출력값을 구하도록 구성된 출력값 산출부 및;

(1) 현재 프레임의 출력값에 대응하는 제1기간과,

(2) 제1기간의 나머지 기간에 대응하는 제2기간,

의 2개의 기간으로 1프레임 기간을 분할하도록 구성된 제어부를 구비하여 구성되고;

제1기간 동안 화상 표시부가 흑 화상을 표시하고, 제2기간 동안 화상 표시부가 입력 화상을 기초로 화상을 표시하도록 제어를 하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제1항에 있어서, 목표값이, 이산화를 위해 이용된 임계값에 의해 이산화된 이산 목표값인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제2항에 있어서, 임계값이, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값과 현재 목표값 사이의 차이분을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제3항에 있어서, 차이분 값이 포지티브값일 때의 임계값이, 차이분 값이 네가티브값일 때의 임계값과 다른 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제3항에 있어서, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값이 현재 목표값 보다 더 작은 경우의 임계값이, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값이 현재 목표값 보다 더 큰 경우의 임계값 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제2항에 있어서, 이산 목표값이 이전 프레임의 출력값 보다 더 작은 경우의 변화량의 절대값이, 이산 목표값이 이전 프레임의 출력값 보다 더 큰 경우의 변화량의 절대값 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제1항에 있어서, 변화량이,

(1) 과거의 임의의 수의 프레임의 목표값으로부터 각각 과거의 임의의 수의 프레임의 출력값을 뺌으로써 구해진 차이분 값이 과거의 모든 임의의 수의 프레임에 대해 포지티브값일 때 흑 비율의 변화량이 포지티브값으로 설정되고,

(2) 과거의 모든 임의의 수의 프레임에 대한 차이분 값이 네가티브값일 때 흑 비율의 변화량이 네가티브값으로 설정되며;

(3) 그 이외의 경우에 변화량이 0으로 설정되는 것으로,

결정되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제1항에 있어서, 화상 표시부가, 액정패널과, 액정패널의 배면에 설치되어 배면으로부터 액정패널을 조사하는 면광원부 및, 면광원부의 휘도를 제어하도록 구성된 표시 휘도 제어부를 적어도 갖추고,

제어부가 흑 비율을 기초로 입력 화상과 흑 화상을 표시하도록 액정패널을 제어하며,

표시 휘도 제어부가 흑 비율의 변화에 기인하는 1프레임 기간에서의 화상 표시부의 휘도의 변동을 플리커가 인지한 이하로 되도록 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제1항에 있어서, 화상 표시부가, 액정패널과, 액정패널의 배면에 설치되어 배면으로부터 액정패널을 조사하는 면광원부 및, 면광원부의 휘도를 제어하도록 구성된 표시 휘도 제어부를 갖추고,

제어부가 1프레임 기간 동안 입력 화상을 표시하도록 액정패널을 제어하며,

표시 휘도 제어부가,

(1) 입력 화상이 표시되는 기간 동안 면광원부를 발광시키고,

(2) 흑 화상이 표시되는 기간 동안 면광원부를 소광시며,

(3) 흑 비율을 기초로 플리커가 인지한 이하의 흑 비율의 변화에 기인하는 1프레임 기간 동안 휘도의 변동을 억제하도록,

면광원부의 발광 기간에서의 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제9항에 있어서, 면광원부가 액정패널의 화면에서 수직방향으로 복수로 분할된 수평 발광영역 마다 발광과 소광의 타이밍을 제어할 수 있고,

입력 화상 데이터가 각 수평 라인에 의해 선 순차(line sequence)로 화면의 단부로부터 액정패널로 기입되고;

표시 휘도 제어부가,

(1) 제어부에 의해 분할된 수평 발광영역에 상당하는 액정패널의 표시영역에 입력 화상을 기입한 후, 수평 발광영역을 흑표시 기간에 따라 소광하고, 그 후 수평 발광영역을 흑표시 기간 이외의 기간에 따라 발광시키거나, 또는

(2) 제어부에 의해 분할된 수평 발광영역에 상당하는 표시영역에 입력 화상을 기입한 후, 수평 발광영역을 흑표시 기간 이외의 시간에 따라 발광시키고, 그 후 수평 발광영역을 흑표시 기간에 따라 소광하는 것으로,

제어하도록 된 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
제1항에 있어서, 화상 표시부가 EL(Electro Luminescence) 패널인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
화상 표시부 상에 표시된 입력 화상의 1프레임 기간을 점유하는 흑 표시 기간의 비율인 흑 비율의 목표값을 구하고;

(1) 목표값과 이전 프레임의 출력값 사이의 차이분과,

(2) 목표값과 과거에 얻어진 목표값 사이의 차이분,

을 기초로 단위 기간 당 현재 프레임의 변화량과 평균 휘도의 적이 플리커가 인지한 이하로 되도록 단위 기간 당 흑 비율의 출력값의 변화량을 구하며;

현재 프레임을 표시하기 위한 흑 비율의 출력값을 구하도록 변화량을 이전 프레임의 출력값에 가산하고;

(1) 현재 프레임의 출력값에 대응하는 제1기간과,

(2)제1기간의 나머지 기간에 대응하는 제2기간,

의 2개의 기간으로 1프레임 기간을 분할하며;

화상 표시부가 제1기간에서 흑 화상을 표시하도록 제어하고;

화상 표시부가 제2기간에서 입력 화상을 기초로 화상을 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제12항에 있어서, 목표값이, 소정 임계값에 의해 이산화된 이산 목표값인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제13항에 있어서, 임계값이, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값과 현재 목표값 사이의 차이분을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제14항에 있어서, 차이분 값이 포지티브값일 때의 임계값이, 차이분 값이 네 가티브값일 때의 임계값과 다른 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제14항에 있어서, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값이 현재 목표값 보다 더 작은 경우의 임계값이, 1개 또는 복수의 프레임 만큼 현재 프레임을 앞서는 프레임의 이산 목표값이 현재 목표값 보다 더 큰 경우의 임계값 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제13항에 있어서, 이산 목표값이 이전 프레임의 출력값 보다 더 작은 경우의 변화량의 절대값이, 이산 목표값이 이전 프레임의 출력값 보다 더 큰 경우의 변화량의 절대값 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
제12항에 있어서, 변화량이,

(1) 과거의 복수의 프레임의 목표값으로부터 각각 과거의 복수의 프레임의 출력값을 뺌으로써 구해진 차이분 값이 과거의 모든 복수의 프레임에 대해 포지티브값일 때 흑 비율의 변화량이 포지티브값으로 설정되고,

(2) 과거의 모든 복수의 프레임에 대한 차이분 값이 네가티브값일 때 흑 비율의 변화량이 네가티브값으로 설정되며;

(3) 그 이외의 경우에 변화량이 0으로 설정되는 것으로,

결정되는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.