视像显示装置的制作方法

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专利名称:视像显示装置的制作方法
技术领域
本发明涉及视像显示装置,尤其涉及改善以液晶显示装置为代表的、具有保持型电光变换特性的视像显示装置的显示质量的方法。
背景技术
近年来,从小型移动终端到大型电视机,大范围使用以广泛普及的LCD(液晶显示装置)为代表的显示器。
有源矩阵驱动的LCD和有机EL(电致发光器件)的电光变换特性与CRT(阴极射线管)不同,原理上使显示画面的发光亮度对1帧的视像显示期保持大致恒定。将这种发光特性称为保持型。
当前,这种保持型驱动引起的模糊、拖尾、沾染造成的活动图像质量劣化成问题。作为陈述有关LCD活动图像质量劣化的文献,有例如非专利文献1(“液晶修饰活动图像显示,PDP以低耗电对抗”,日经电子技术,11-18,110页,2002年)、非专利文献2(“液晶显示器的高质量活动图像显示技术”,月间显示,6月号,100页,2003年)。
在一种改善LCD拖尾的方法中,有模拟间歇点亮发光特性(脉冲型点亮)的方法。例如专利文献1(日本国专利公开平11-20285号公报,1999年7月30日公开)的“液晶显示装置”使背后照明点亮、熄灭,进行脉冲型点亮,照明液晶显示部,使活动图像的轮廓鲜明。专利文献2(日本国专利公开平3-284791号公报,1991年12月16日公开)的“显示板及其驱动方法和电视投影机”提出用光闸遮蔽投影机灯的输出,以形成脉冲型发光的方案。
这里,用图114说明保持型驱动引起的拖尾的发生原理。图114是示出LCD中在黑色背景中显示纵向长度为3像素、横向长度任意的白色物体,并且该物体以每帧1像素的速度往屏幕下方等速移动的状态。
图114的(a)部分是光源的发光波形,纵轴表示发光亮度,横轴表示时间。设光源与时间无关,是发光亮度恒定的连续发光型光源。
图114的(b)部分是LCD上显示的物体在某瞬间(图114的(c)部分中竖条纹所示区域的部分)的轮廓,横轴表示表示空间,纵轴表示透射率。如图114(b)部分所示,透射率对空间急剧变化。
图114的(c)部分是表示物体移动状况(横轴为时间,纵轴为空间)的模式图。随着时间的经过,图114的(c)部分的网状线部分依次显示物体,该部分以像素的透射率决定的屏幕亮度发光。
这里,物体相对于空间轴,往图114的(c)部分中的箭头号1的方向移动。于是,观察者一面关注该活动物体,一面以视线跟踪时,相当于观察者使视线往箭头号2的方向移动,并观察物体。因此,在观察者的网膜上累计(取平均)沿箭头号2的亮度变化。其结果,观察者如图114的(d)部分那样看见物体。
即,如图114的(e)部分所示,以一定的亮度在观察者的眼中显示物体的中央部分,但能看出亮度随着接近物体的端缘逐渐降低。图114的(e)部分中,横轴表示空间,纵轴表示亮度。
如上文所述那样,活动图像中产生拖尾。即,对图114的(b)部分和(e)部分进行比较时,判明观察者看见的物体的端缘附近的亮度降低,因而轮廓变化。观察者将此亮度梯度识别为模糊、拖尾、沾染。
而且,保持型驱动的拖尾改善方法中,有脉冲点亮光源的方法。下面,举出脉冲型发光的先行技术。
专利文献3(日本国专利公开平9-325715号公报,1997年12月16日公开)的“图像显示器”中,在光源至观察者的光路中设置光闸,限制通信信号的1帧周期的后半部分。
专利文献4(日本国专利公开平8-500915号公报,1996年1月30日公开)的“矩阵显示系统和这种系统的驱动方法”中,提出在比视频信号的场周期短的时间对显示信息进行寻址后,从液晶的响应稳定开始,对液晶板进行照明。
接着,用图115说明脉冲型发光改善拖尾的原理。图115与图114相同,也示出活动物体往屏幕下方移动的状态。如图15的(a)部分所示,脉冲型发光中,光源进行亮灭发光。因此,LCD的亮度为光源亮度与LCD板上的像素的透射率的乘积,所以仅在光源点亮的期间取得LCD屏幕的亮度。
因此,如图115的(c)部分所示,物体上加网状线的部位发光。观察者眼中对网状线不必的亮度积分,如图115的(d)部分那样看见物体。
图115的(e)部分示出图115的(d)部分所示的物体的亮度。如图115的(e)部分所示,判明观察者看见的物体随着接近该物体的端缘,亮度降低。然而。比较图115的(e)部分和图114的(e)部分,则判明图115的(e)部分所示的亮度变化,其斜率陡峭。因此,判明脉冲型发光使拖尾(轮廓模糊、沾染)减小。
作为已有技术的脉冲型发光的相对于视频信号的发光相位,是更新像素透射率的循环周期的后半部分。液晶的时间响应是指数函数响应,具有时间常数,所以非瞬时形成希望的透射率的状态。因此,已有技术的最佳发光相位是透射率更新定时的后半部分,观察者难以看见变化中途的液晶。
专利文献5(日本国专利公开2002-287696号公报,2002年10月4日公开)的“显示装置”在有源驱动的有机EL显示器件中,将TFT另行插入到按像素单位设置的保持电容与驱动有机EL元件的TFT栅极之间。而且,紧接在像素的非选择时间开始后短于1帧周期的时间内,使插入的TFT导通,有机EL元件流通电流,经过规定时间后,使TFT阻断,从而使有机EL元件的电流停止。利用这种造成,使保持型显示元件的发光特性接近脉冲型,防止活动模糊。
这样,有机EL与普通液晶不同,其响应速度快,因而许多情况下采取的方法是紧接在非选择时间后流通希望的电流,使其发光,然后用某些部件停止或抑制发光,从而使保持型发光接近脉冲型发光。
然而,进行上述脉冲型显示时,产生称为闪烁的图像质量障碍。此闪烁障碍对观察者产生显著不良影响,诸如成为眼睛疲劳的原因等。尤其随着屏幕亮度升高、大屏幕化等LCD显示质量的改善,观察者容易识别此障碍。
而且,由于改善活动图像拖尾和减小闪烁障碍存在权衡关系,不能同时解决活动图像拖尾和闪烁障碍。下面,用图116(a)~图116(i)以及图117,进一步具体说明这种权衡关系。
图116(a)、图116(b)和图116(c)分别示出负载比为25%时的发光脉冲波形、活动图像拖尾量和闪烁量。同样,图116(d)、图116(e)和图116(f)分别示出负载比为50%时的发光脉冲波形、活动图像拖尾量和闪烁量。图116(g)、图116(h)和图116(i)分别示出负载比为75%时的发光脉冲波形、活动图像拖尾量和闪烁量。负载比是指点亮时间对脉冲周期之比。
图116(a)、图116(d)、图116(g)的脉冲波形呈现光源的点亮波形,在这些波形为“高”的期间,光源点亮。调整最大亮度,使各负载比之间发光亮度的累计值一致。
图116(b)、图116(e)、图116(h)对各负载比分别示出执行用图115说明的脉冲型发光改善拖尾时的拖尾量。这些图中,亮度变化的斜率越陡,意味着活动图像质量改善越大,拖尾(活动图像模糊)越小。
图116(c)、图116(f)、图116(i)示出闪烁量。纵轴为相对于频率的光谱强度,横轴为频率。此闪烁量是对图116(a)、图116(d)、图116(g)的各脉冲波形进行傅立叶变换后,变换成频率轴而导出的。
例如,输入到显示装置的视频信号为NTSC视频信号,则以60赫兹的周期重复脉冲波形,因而傅立叶变换运算后的1次谐波也为60赫兹。于是,1次谐波对DC(直流)分量的比率越大,意味着闪烁障碍越大。
从图116判明,拖尾量和闪烁量形成权衡关系。即,为了减小闪烁量而增加负载比时,虽然闪烁量减小,但拖尾量增大,活动图像质量改善效果降低。反之,减小负载比以减小拖尾量时,闪烁量增大。
图117(a)是示出闪烁量与光源发光波形的负载比的关系的图。这里,以取样函数sin(x)÷x的形式表示负载比x的脉冲波形的的1次谐波大小。因此,负载比越小,闪烁越大。
图117(b)是示出拖尾量与光源发光波形的负载比的关系的图。这里,将拖尾量定义为观认移动物体时该物体轮廓亮度变化的斜率。如图117(b)所示,拖尾量与负载比x成反比。因此,可以说负载比越小,活动图像质量改善效果越大。
图118以横轴为拖尾量,纵轴为闪烁量,将图117(a)和图118(b)两个图合为一个。但是,对拖尾量而言,由于人眼灵敏度,对图114(e)说明的波形的纵轴设置15%至85%的阈值,将拖尾量定义为拖尾在该范围内的空间延伸。
图118的曲线中,拖尾量=0.7、闪烁量=0的点是一般保持型LCD的特性。采用已有的间歇点亮技术时,拖尾量和闪烁量的值随负载比在图118的曲线上移动。即,随着减小负载比,拖尾量减小,改善活动图像特性,但闪烁量增大起来。
从图117和图118判明,相对于负载比的拖尾量与闪烁量的关系是权衡关系,所以不能同时解决活动图像拖尾和闪烁障碍。然而,如果能往图118空白箭头号的方向移动所述曲线,就能同时改善活动图像拖尾和闪烁障碍。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种能同时改善活动图像拖尾和闪烁障碍的视像显示装置。

发明内容
为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其中,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,所述D和S的值满足下列条件条件A62≤S<100且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62且D≤(S-48)/0.23,从而使拖尾量和闪烁量小于所述S=100时的拖尾量和闪烁量。上述组成中,用D表示第1发光分量和第2发光分量的负载比,用S表示发光强度比。本发明人等研究改变负载比D和发光强度比S而得到的拖尾量和闪烁量,结果取得的见识为通过将负载比D和发光强度比S设定成满足条件A和条件B,能同时改善拖尾量和闪烁量。因此,根据上述组成的视像显示装置,能同时改善拖尾量和闪烁量。
又,为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其中,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;与所述视频信号的垂直同步信号同步,发出呈现与所述视频信号同步的脉冲状发光强度波形的间歇光的第1光源体;以及发出呈现恒定发光强度的持续光的第2发光体,利用混合所述间歇光和所述持续光后得到的照明光,照明所述视像显示部件。
根据上述组成,将混合第1光源体发出的间歇光和第2光源体发出的持续光后得到的光作为照明光。因此,本发明的光源体得到的照明光一面利用持续光保持恒定发光强度,一面在发出间歇光的时间中间歇地拾取发光强度。
所以,利用本发明的视像显示部件显示移动物体时,用与持续光和间歇光这两种发光强度对应的发光强度照明该物体的轮廓。因而,利用包含亮度仅与持续光对应变化的部分和亮度与间歇光的差信号对应变化的部分的2种亮度变化显示移动物体的轮廓。
其结果,显示移动物体轮廓的视像中,观察者对亮度仅与持续光对应变化的部分不能识别对比度,仅能识别亮度与间歇光和持续光对应变化的部分的对比度。因而,能改善显示移动物体时产生的活动图像拖尾。
本发明人等确认在本发明的光源体得到的照明光中,如果调整间歇光的负载比,就能减小闪烁量。例如将间歇光的负载比设定为20%。将持续光亮度对照明光亮度之比设定为20%,就能使以往90%的闪烁量减小到75%。
如上所述,本发明的视像显示装置由于将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光,能同时改善活动图像拖尾和闪烁障碍。
具体由第1光源体和第2光源体中相应的光源分别发出各间歇光和持续光。
因此,可优化第1光源体以优化间歇光的发光状态,可优化第2光源体以优化持续光的发光状态。由于能这样独立优化间歇光和持续光各自的发光状态,又容易通过简化电路组成实现降低成本,又容易使电路的可靠性提高。
又,为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的换场量的换场检测部件,根据所述换场量,改变所述S或D的值。
用帧存储器等使视频信号延迟帧周期,并根据与所述延迟后的信号的相差量算出换场量。或者算出视像的平均亮度级,根据平均亮度级的帧间相差量算出换场量,从而检测出该量。
检测出的换场量是视频信号的以场为单位的活动量。通过利用换场量控制发光强度比S和负载比D,能实现最佳拖尾量和闪烁量的改善。
又,为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的平均亮度级的平均亮度级检测部件,根据所述平均亮度级,改变所述S或D的值。
再者,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的直方图的直方图检测部件,根据所述直方图,改变所述S或D的值。
即,不仅从显示的实现的活动量(平均亮度级的帧间差额)而且从平均亮度级的绝对值、亮度分布(直方图)取得画面亮、暗的信息,因而能实现最佳拖尾量和闪烁量的改善。
为了解决上述已有课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,所述D和S满足下列条件条件A62≤S<100且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62且D≤(S-48)/0.23,设从启动所述垂直周期的定时至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述垂直周期的比率为P%,则D/2≤P≤(100-D/2)且0<D<100。
上述组成中,将第1发光分量和第2发光分量中第1发光分量的发光相位P%和负载比D%设定成满足D/2≤P≤(100-D/2)且0<D<100的条件,因而能实现兼顾改善活动图像拖尾和减小闪烁障碍。闪烁障碍不仅使用户感到不愉快,而且造成注意力下降和眼睛疲劳等不良影响,但根据本发明,能防止这些不良影响。再者,对提高大屏幕化、高亮度化的视像显示装置的显示质量而言,减小闪烁障碍是不可欠缺的。这样,根据本发明,能对观察者提供最佳显示质量。
本发明的视像显示装置既可用于将非发光元件的液晶元件用作显示元件的透射型或反射型液晶显示装置,又可用于使用自发光显示板(有机EL板等)的显示装置。
由下文所示的陈述回充分理解本发明进一步的目的、特征和优点。在下面参考附图的说明中会明白本发明的利益。


图1是示出一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图2是示出关注图1的视像显示装置的任意像素的情况下的像素发光时间响应的波形。
图3是示出一例图1的视像显示装置的像素发光波形的图。
图4是定性说明图1的视像显示装置的效果用的图。
图5是定量说明图1的视像显示装置的效果用的图。
图6是归纳并示出图5中各发光模式的特性的图。
图7是归纳并示出图5中各发光模式的特性的图。
图8是示出图1的视像显示装置中使发光强度比S固定为70%或90%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图9是示出图1的视像显示装置中使负载比D固定为10%或70%时的第1发光分量的发光强度比S与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图10是示出图1的视像显示装置中使发光强度比S固定为40%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图11是示出图1的视像显示装置中使发光强度比S固定为60%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图12是示出能取得拖尾量和闪烁同时减小的效果的负载比D和发光强度比S的条件。
图13是示出图1的视像显示装置中使发光强度比S=62%时的拖尾量与闪烁量的关系的图。
图14是示出图1的视像显示装置中使发光强度比S=48%时的拖尾量与闪烁量的关系的图。
图15是示出图1的视像显示装置中在48<S%<62的范围取得拖尾量和闪烁量同时减小的效果随负载比D的上限的图。
图16是说明对满足条件B的发光强度比S和负载比D提取6个典型点时的拖尾和闪烁的改善程度用的图。
图17是示出一例图1的视像显示装置中可用的发光波形的图。
图18是示出另一例图1的视像显示装置中可用的发光波形的图。
图19是示出另一例图1的视像显示装置中可用的发光波形的图。
图20是示出另一例图1的视像显示装置中可用的发光波形的图。
图21是示出假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%(参考图5)时能取得拖尾量和闪烁同时改善的效果的负载比D与发光强度比S的图。
图22是示出假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%(参考图5)时发光强度比S=69的情况下和S=79%的情况下的拖尾量和闪烁量的关系的图。
图23是示出假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%(参考图5)时69%<S%<79%随范围中取得拖尾量和闪烁量同时改善的效果的负载比D的上限的图。
图24是以主观评价结果说明图1的视像显示装置的闪烁减小效果的用的图。
图25是另一本发明实施方式的视像显示装置的剖视图。
图26是示出关注图25的视像显示装置的像素时该像素的调制波形与光源发光波形的关系的图。
图27是定性说明图25的视像显示装置的效果用的图。
图28的(a)是示出考虑液晶响应时的透射率变化的图,(b)是物体移动示出行进方向边缘上发生的亮度变化的图,(c)是对物体移动示出后方边缘上发生的亮度变化的图。
图29是示出对液晶响应的第1发光分量的相位的图。
图30是说明负载比D=30%、发光强度比S=70%且液晶的时间常数为3.5毫秒时的图25的视像显示装置的效果用的图。
图31是说明负载比D=30%、发光强度比S=70%且液晶的时间常数为3.5毫秒时的第1发光分量的相位的图。
图32是示出又一本发明实施方式的视像显示装置中设置的有机板的像素周边组成的图。
图33是具有图32所示的像素的有机EL的工作所涉及的时序图。
图34是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图35是说明图34的视像显示装置的运作用的时序图。
图36是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图37是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图38是说明图37的视像显示装置的运作用的时序图。
图39是示出持续光和间歇光与第1发光分量和第2发光分量的关系的图。
图40是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图41是说明图40的视像显示装置的运作用的时序图。
图42是示出换场检测电路的组成例的图。
图43是以图解方式对照明图40的显示部的照明光示出1垂直周期份额的发光强度的图。
图44是说明用换场检测信号控制对图40的显示部进行照明的照明光的过程例的图。
图45是说明用换场检测信号控制发光强度比S2的过程的图。
图46是说明一起用图42(b)所示组成的换场检测电路取得的APL信息和换场量控制负载比或发光强度比S2的过程的图。
图47是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图48是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图49是表示图48的LCD的运作的时序图。
图50是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图51是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的图。
图52是表示图51的LCD的运作的时序图。
图53是示出本发明中可用的第2发光分量的发光波形的图。
图54是说明使用图53的(a)部分所示的发光波形时拖尾量减小效果用的图。
图55是示出图54的(a)部分所示的发光波形和已有技术的发光波形分傅立叶级数计算结果。
图56是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图57是示出图56的视像显示装置的运作的时序图。
图58是示出另一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图59是示出另一实施方式的视像显示装置的运作的时序图。
图60是示出另一实施方式的视像显示装置的运作的时序图。
图61是示出一本发明实施方式的视像显示装置的发光波形的图。
图62是示出一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图63是图62的视像显示装置的剖视图。
图64是说明图62的视像显示装置的运作用的时序图。
图65是定性说明图62的视像显示装置改善拖尾和减小闪烁的运作用的图。
图66是定量说明图62的视像显示装置的效果用的图。
图67是定量说明图62的视像显示装置的效果用的图。
图68是定量示出图62的视像显示装置的效果的图。
图69是说明图61中间歇发光分量的负载比D与间歇发光相位P的关系用的图。
图70是说明图61中间歇发光分量的负载比D与间歇发光相位P的关系用的图。
图71是说明图61中间歇发光分量的负载比D与间歇发光相位P的关系用的图。
图72是说明图61中间歇发光分量的负载比D与间歇发光相位P的最佳关系用的图。
图73是说明图62的视像显示装置的发光波形相位用的图。
图74是以主观评价说明图62的视像显示装置的效果的图。
图75是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图76是示出图75的视像显示装置的运作的时序图。
图77是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的运作的时序图。
图78是说明液晶的响应时间常数为3.5毫秒时的间歇发光分量最佳相位用的图。
图79是说明液晶时间常数为2.2毫秒时的间歇发光分量最佳相位用的图。
图80是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图。
图81是示出图80的EL像素的运作的时序图。
图82是示出图80的EL像素的又一组成例的图。
图83是示出图82的像素的运作的时序图。
图84是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的运作的时序图。
图85是示出将发光强度比S固定为70%或90%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图86是示出将负载比D固定为10%或70%时的第1发光分量的发光强度比S与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图87是示出将发光强度比S固定为40%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图88是示出将发光强度比S固定为60%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系的图。
图89是示出本发明中最佳负载比D与发光强度比S的关系的图。
图90是发光强度比S=62%时的拖尾量与闪烁量的关系的图。
图91是发光强度比S=48%时的拖尾量与闪烁量的关系的图。
图92是示出利用拖尾模型和闪烁分析算出48<S%<62范围中取得拖尾量和闪烁量同时减小的效果的负载比D的上限的结果的图。
图93是说明从满足条件A和条件B的区域提取6个典型点时的拖尾和闪烁改善程度用的图。
图94是示出一例本发明视像显示装置中可用的发光波形的图。
图95是示出另一例本发明视像显示装置中可用的发光波形的图。
图96是示出另一例本发明视像显示装置中可用的发光波形的图。
图97是示出另一例本发明视像显示装置中可用的发光波形的图。
图98是示出假设人眼响应的拖尾为亮度变化10%至90%的范围时取得拖尾量和闪烁量同时减小的效果的负载比D和发光强度比S的图。
图99是示出图98所示的条件A和条件B中将S固定为69或79是的拖尾量和闪烁量的图。
图100是示出利用拖尾模型和闪烁分析算出69<S%<79范围中取得拖尾量和闪烁量同时减小的效果的负载比D的上限的结果的图。
图101是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成例的框图。
图102是示出图101的LCD的点亮信号产生电路的组成例的框图。
图103是示出图102的点亮信号产生电路的工作波形的图。
图104是示出图101的LCD中输出到栅极线g0~g7和点亮信号p0~p3的行的脉冲信号波形的图。
图105是示出图101的LCD中的灯发光波形和功率波形的图。
图106是定性说明图101的LCD改善活动图像模糊用的图。
图107是图101的LCD产生的闪烁的定量说明图。
图108是示出使用已有技术的视像显示装置中的灯发光波形的图。
图109是示出图101的LCD的点亮信号产生电路的另一组成例的框图。
图110是示出图101的LCD的点亮信号产生电路的另一组成例的框图。
图111是示出图110的点亮信号产生电路的工作波形的图。
图112是示出图101的LCD的点亮信号产生电路的另一组成例的框图。
图113是示出图101的LCD的点亮信号产生电路的另一组成例的框图。
图114是说明保持型驱动引起的拖尾的产生原理用的图。
图115是说明脉冲型发光改善拖尾用的图。
图116是定量示出已有活动图像拖尾改善技术的课题的图。
图117是定量示出已有活动图像拖尾改善技术的课题的图。
图118是在1个图中示出图117(a)和图117(b)两个图的图。
具体实施例方式
本发明一面进行基于间歇光的图像显示、改善活动图像拖尾(活动模糊),一面基于持续光、抑制闪烁障碍。具体而言,可通过利用以下实施方式所示的显示光形成图像,减小产生具有权衡关系的两种图像质量障碍。下面,根据

本发明的实施方式。
实施方式1图1是示出一本发明实施方式的视像显示装置1的组成的图。如图1所示,视像显示装置1包含显示板(视像显示部件)2、视频译码器3、列驱动器4、行驱动器5、列电极6、行电极7、以及输入端子9。
从输入端子9,输入例如NTSC制视频信号那样的视频信号。视频译码器3进行与输入视频信号对应的解调处理,并分别对列驱动器4和行驱动器5,输出视频数据和同步定时信号。
列驱动器4对多个列电极6供给视频数据。行驱动器5依照同步定时信号依次选择多个行电极7。例如,关注某一行电极时,如果同步定时信号周期为1/60秒,行电极数量为525根,则行电极的选择时间为32微秒(=1/60/525)。
在列电极6与行电极7的交点规定像素8。在行电极7的选择时间中,按照供给列电极6的视频数据,对像素8的平均发光亮度进行调制、更新。另一方面,按照视频数据调制平均发光亮度的时间以外的时间,像素8保持更新后的平均发光亮度。使该像素8保持平均发光亮度的运作连续到接着选择与该像素8对应的行电极的选择期。
以视频信号的垂直同步信号为单位重复上述一系列运作。然后,由这些运作中调制、更新的像素的集合完成视像显示。
图2是示出关注某一像素的情况下的瞬时发光亮度的时间响应的波形。T是视频信号的垂直周期,以时间为单位。例如NTSC制中,T等于1/60秒。本实施方式的视像显示装置的像素利用包含以相对于周期T发光时间为D%、相对于1垂直周期的像素平均发光亮度为S%的强度进行发光的第1发光分量和以时间为(100-D)%、相对于1垂直周期的像素平均发光亮度为(100-S)%的强度进行发光的第2发光分量,形成显示视像。
这里,将某时间的像素发光称为峰发光值、发光峰值、瞬时发光亮度、瞬时发光强度、瞬时发光峰、或简称为亮度。严格而言,一般称为亮度的是瞬时发光亮度,单位为尼特(nit)或烛光/平方米(cd/m2)。人眼感觉的是眼睛对瞬时发光亮度进行积分、平滑后的亮度,称之为平均亮度、平均屏幕亮度、屏幕亮度、平均强度、平均亮度级。严格而言。单位不是尼特,多数情况等效使用尼特单位。例如液晶电视在产品目录规范中,使用显示白时的平均亮度。将图2所示的S那样把瞬时发光亮度与时间比(或时间)相乘的称为发光强度比(或发光强度)、发光分量、发光量。图2中,发光波形的用纵轴和横轴包围的面积相当于发光强度。
即,用图2中带左下斜线的区域,表示第1发光分量。用图2中带右下斜线的区域,表示第2发光分量。而且,第1发光分量的瞬时发光强度大于第2发光分量的瞬时发光强度。
收视者用眼对这样在图2示出的波形进行平均(积分),从而识别为某画面的亮度。用显示白时的屏幕亮度定义普通视像显示装置的屏幕亮度。例如作电视(TV)用途的视像显示装置,则将屏幕亮度设定为250尼特(尼特为亮度单位),将画面调亮时屏幕亮度被设定成500尼特。
图3(a)和图3(b)是示出一例本实施方式的像素发光波形的图。在这些图中,示出一个垂直周期的发光波形。图3(a)是示出将屏幕亮度设定成450尼特时的某像素的发光波形的图。将第1发光分量设定成瞬时发光强度为900尼特,负载比为30%;第2发光分量则设定成瞬时发光强度为260尼特,负载比为70%。
因此,第1发光分量与第2发光分量的发光强度之比为900×0.3∶260×0.7=6∶4。
于是,人眼感觉的亮度是第1发光分量和第2发光分量的发光强度平均值,因而求出该亮度为900×0.3+260×0.7=450尼特。将亮度为450尼特的像素的集合取为屏幕亮度,则像素亮度与屏幕亮度相等,屏幕亮度也为450尼特。
图3(b)是示出将屏幕亮度设定成200尼特时的某像素的发光波形的图。将第1发光分量设定成瞬时发光强度为800尼特,负载比为20%;第2发光分量则设定成瞬时发光强度为50尼特,负载比为80%。
因此,第1发光分量与第2发光分量的发光强度之比为800×0.2∶50×0.8=8∶2。
这样,本实施方式的视像显示装置,其特征为在像素更新循环单元(垂直周期)中产生包含第1发光分量和第2发光分量的图像显示光。于是,根据此特征,能使改善拖尾和减小闪烁得到兼顾,下文将说明。
图4是定性说明本实施方式的视像显示装置的效果用的图。具体而言,这些图示出的状态为显示板在黑色背景使显示纵向长度为3像素、横向长度为任意规模的白色物体,并且该物体以每帧1像素的速度往屏幕下方等速移动。
图4的(a)部分是示出关注某像素时的瞬时发光强度的时间变化的图,纵轴表示瞬时发光强度比,横轴表示时间。图4的(a)部分中,与第1发光分量对应的发光强度比带有竖条纹,与第2发光分量对应的发光强度比带有网状线。
图4的(b)部分示出显示板2上显示的物体在秒瞬间的轮廓,横轴表示像素,纵轴表示相对亮度。相对亮度0%意味着黑,100%则意味着白。图4的(c)部分示出图4的(b)部分的物体移动的状况(横轴为时间,纵轴为空间)。
显示板2的显示画面原本为2维平面,但图4的(c)部分省略画出2个空间坐标轴中的一方的水平轴坐标。如图4的(c)部分所示,显示的物体随着时间的经过进行移动,根据该移动与图4的(a)部分的发光波形的关系,用2种强度表现物体的亮度。
即,如图4的(a)部分所示,第1发光分量发光的期间瞬时发光强度强,因而如图4的(c)部分中竖条纹部分所示,瞬时发光强度也大。
然后,观察者沿箭头号2以视线跟踪物体时,由于这两种发光状态的累计(积分),该物体以图4的(d)部分所示的状态映入观察者的网膜。图4的(e)部分示出(d)部分所示物体的瞬时亮度的变化。图4的(e)部分中,横轴表示空间,纵轴表示亮度比。
如图4的(e)部分所示,根据本实施方式的视像显示装置1,观察者识别的物体亮度轮廓具有3种斜线,即图4的(e)部分的斜线1、斜线2和斜线3。这里,重要的是图4的(e)部分所示的斜线1和斜线3平缓,而斜线2峭立,斜率剧变。
于是,人眼难以识别与平缓的斜率1和斜率3对应的亮度变化。其原因在于,观察者对移动物体的对比度识别能力一般比对普通静止物体的该识别能力差。即,对于正在移动的物体中对比度低的部分,人眼不能识别其对比度变化。因此,对活动图像而言,不必连图像的细节部分都准确显示对比度。
所以,观察者识别的物体的亮度轮廓仅为斜线2,对图114的(e)部分所示的像素以固定亮度进行发光(保持型显示)时的活动图像拖尾而言,能充分完成改善拖尾。
图5(a)~图5(i)是定量说明本实施方式的视像显示装置1的效果用的图,分为3种发光模式示出像素的亮度时间响应波形、拖尾量和闪烁量的特性。
这里,5(a)~图5(c)示出使用负载比为25%的已有脉冲型发光模式时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。5(d)~图5(f)示出使用负载比为40%的脉冲型发光模式时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。5(g)~图5(i)示出使用本实施方式的视像显示装置时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。将本实施方式的视像显示装置的第1发光分量的负载比D设定为20%,相对于总发光亮度的第1发光分量的强度比S则设定为80%。
而且,图5(a)、图5(d)和图5(g)示出对各模式的发光亮度波形。图5(b)、图5(e)和图5(h)是对各模式应用以图4说明的拖尾模型实施改善拖尾用的发光处理时的拖尾量。
将拖尾对空间的波形亮度比从15%变化到85%时的空间长度定义为拖尾量。在人眼对移动物体的对比度的灵敏度低的假设下,利用主观评价实验去除此定义为15%至85%的阈值。图5(b)、图5(e)和图5(h)中箭头号所示的范围相当于该拖尾量。
图5(c)、图5(f)和图5(i)示出对各模式的闪烁量,虽然用傅立叶变换分别对图5(a)、图5(d)和图5(g)所示的亮度时间响应波形进行频率变换,但示出0次直流分量(平均值)与1次谐波分量之比。例如垂直同步信号为60赫兹的NTSC视频信号时,1次谐波为60赫兹。相当于0次直流分量的1次谐波分量越大,闪烁障碍越大。
这里,对各发光模式将图5(a)、图5(d)和图5(g)所示的发光亮度的时间分布积分值(即平均亮度)设定成相同。由于这样使平均亮度相同,图5(c)、图5(f)和图5(i)的各平均值分量(0次直流分量)的能量在各发光模式中相同,可对每一发光模式比较1次谐波分量。
图6归纳并示出图5的各发光模式的特性。图6中,第1列的第1发光分量的负载比D表示对垂直周期的第1发光分量的点亮时间的比率。第2列的第1发光分量的发光强度比S是第1发光分量发光强度对总发光强度之比。这里所说的“发光强度”是对瞬时发光强度作时间积分的值。
如图5(a)和图5(d)的发光波形所示,已有技术的发光模式使用单纯脉冲发光分量,置换到本实施方式的视像显示装置,可以说第1发光分量的强度比S为100%。如上文所述,利用第1发光分量和第2发光分量进行发光,这是本实施方式的视像显示装置的特征。
图6的第3列所示的拖尾量是图5(b)、图5(e)和图5(h)所示箭头号线的长度,即根据图4中定义的模型算出的拖尾空间长度。图6的第4列所示的闪烁量是指60赫兹分量(1次谐波)对平均值(0次直流分量)之比。图6的第1行~第3行分别相当于图5的发光模式1~3。
如用图114说明的那样,无拖尾对策的发光的情况下,拖尾量(以像素为单位的拖尾长度)为0.7。另一方面,图6的第1行所示的已有例的负载比为25%,拖尾量改善到0.18。即,与无拖尾对策时相比,减小75%的拖尾量。然而,图6的第1行所示的已有例以90%的比率产生闪烁为主要原因的60赫兹高次谐波分量。
第2行的已有例中,将负载比增加到40%,以减小闪烁量。因而,闪烁为主要原因的60赫兹分量减小到75%,但拖尾量增加到0.28。即,第2行的已有例的脉冲型发光与无拖尾对策时相比,拖尾量只能减小60%。
与此相反,第3行示出将第1发光分量的负载比D取为20%、发光强度比S取为80%时的拖尾量和闪烁量。
从图6判明,根据本实施方式的视像显示装置,与第1行的已有例相比,能使闪烁量从90%衰减到70%,而且拖尾量为0.18,改善到与第1行的已有例相同的程度。这样,本实施方式又能充分改善拖尾,又能大幅度减小闪烁障碍,可对收视者提供最佳质量的视像。
图7示出图5的各发光模式的特性,横轴为拖尾量,数值小的图像质量高。纵轴为闪烁量,数值小的闪烁小,图像质量高。已有技术的图像显示利用改变负载比D,使闪烁量和拖尾量的值在图7中的轨迹上移动,不往空白箭头号所示的理想改善方向移动。即,闪烁量和拖尾量为权衡关系,两者不能同时得到改善。然而,图7中的圆号所示的本实施方式的视像显示装置的发光特性判明,与已有技术相比,拖尾量和闪烁量都得到改善。
图8(a)~图8(c)示出本实施方式的视像显示装置中,将发光强度比S固定为70%或90%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。负载比D等于发光强度比S时,发光波形变成直流,因而图8(a)~图8(c)将其排除。负载比D>发光强度比S时,第1发光分量的瞬时发光强度小于第2发光分量的瞬时发光强度,此情况非说明本实施方式的效果的范围,因而也排除。
如图8(a)~图8(c)所示,负载比D<发光强度比S而且将发光强度比固定为70%或90%,同时还用取得的负载比D计算图4的模型所示的拖尾量和图5所示的闪烁量时,其特性对全部负载比D从已有技术的特性往左下移动(参考图8(a)),判明本实施方式的视像显示装置使拖尾量和闪烁量同时减小。
图9(a)~图9(c)示出本实施方式的视像显示装置中将负载比D固定为10%或70%时的第1发光分量的发光强度比S与拖尾量和闪烁量的关系。从图9(a)~图9(c)显然可知,负载比D<发光强度比S而且将负载比D固定为10%或70%的情况下,对某发光强度比(这里为70%)至小于100%的发光强度比S计算图4的模型所示的拖尾量和图5所示的闪烁量时,判明本实施方式的视像显示装置使拖尾量和闪烁量同时减小(参考图9(a))。
图9(b)和图9(c)中,将发光强度比S取到70%,其原因在于,特定的发光强度比S和负载比D的组合中,有时没有同时改善拖尾量和闪烁量的效果。也就是因为根据图4的(e)部分所示的斜线1、2、3中发光强度比S与负载比D的组合,斜线1、3的斜率大,拖尾量变大。因此,本实施方式中排除发光强度比S=40%的情况。
图10(a)~图10(b)示出本实施方式的视像显示装置中将发光强度比S固定为40%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。如图10(a)所示,判明此条件下拖尾量和闪烁量得不到同时减小。
图11(a)和图11(b)示出发光强度比S固定于60%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系,此条件下,根据负载比D,存在有效的情况和无效的情况。
归纳图8至图11的特性,则能得到本实施方式的视像显示装置的效果的负载比D和发光强度比S的条件如图12所示。图12的图形中,横轴我负载比D,纵轴为发光强度比S。能取得本实施方式的视像显示装置的效果的负载比D和发光强度比S满足作为条件A的62%≤S%<100%且0%<D%<100%且D%<S%,或满足作为条件B的48%<S%<62%且D≤(S-48)/0.23。图12中,满足条件A的区域带有网状点,满足条件B的区域对应斜线。
将S设定为100%,意味着使用已有技术的间歇发光(脉冲型显示),因而不包含在条件A和条件B中。设定为S=D,意味着第发光分量的瞬时发光强度和第2发光分量的瞬时发光强度相等的情况,因而不包含在条件A和条件B中。设定为S=0%或D=0%,意味着不产生第1发光分量,因而不包含在条件A和条件B中。设定为D=100%,意味着不产生第2发光分量,因而不包含在条件A和条件B中。
对满足条件A的发光强度比S而言,如图8(a)~图8(c)所说明,对能取的全部负载比d都能得到同时减小拖尾量和闪烁量的效果。条件A和条件B不包含的范围则如图10(a)所说明,没有同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
如图11(a)和图11(b)所说明,条件B所示的发光强度比S的范围仅在某负载比时能取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图13(a)和图13(b)示出发光强度比S=62%时的拖尾量与闪烁量的关系。这时,如图13(b)所示,判明对能取的负载比D具有同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图14(a)和图14(b)示出发光强度比S=48%时的拖尾量与闪烁量的关系。这时,如图14(a)和图14(b)所示,不存在取得同时减小拖尾量和闪烁量的负载比D。这样,从图11、图13和图14判明满足条件B的发光强度比S为48<S%<62。
图15(b)利用拖尾模型和闪烁分析算出48<S%<62的范围中取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D的上限。即,根据拖尾模型算出的负载比D和发光强度比S为图15(b)所示的值。在图15(a)所示的图形中如该图内的◆号所示那样标出此值。此◆号所示的特性能大致近似于S=0.23D+48的直线。如果负载比小于此近似直线表示的负载比D,则取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果,因而将D≤(S-48)/0.23设定为条件B。
图16(a)~16(c)是说明对满足条件A或条件B的发光强度比S和负载比D提取6个典型点时的拖尾量和闪烁的改善程度用的图。即,图16(a)中,提取P1~P6,作为满足条件A和条件B的点。图16(b)示出各点的D和S的值。图16(c)是根据图4所示的模型求出拖尾量和闪烁量,并画成拖尾量-闪烁量曲线的图。如图16(c)所示,P1~P6的拖尾量和闪烁量的值从已有技术的间歇点亮(脉冲型显示)线往左下方移动。因此,将D和S设定成满足条件A或条件B,则能同时改善拖尾和闪烁这两个质量障碍。
只要第1发光分量和第2发光分量的负载比D和发光强度比S的关系满足条件A或条件B,其发光波形任何波形均可,不小于图3(a)和图3(b)所示的波形。
图17(a)和图17(b)示出一例这种发光波形。图17(a)和图17(b)的横轴为时间,纵轴为瞬时发光强度,并示出1垂直周期份额的发光波形。图17(a)示出的情况由于视像显示装置的调光功能(用户切换整个画面的亮度的功能)和视像显示装置的控制方式,叠加约2.4千赫(每16.7毫秒振动40次)的锯齿波。因为人眼不能跟踪2.4千赫重复的频率,即使这种发光波形也与图17(b)所示的发光波形等效,取得本实施方式的效果,即同时改善拖尾和闪烁。
图2、图3等中,为了对本实施方式的像素发光时间响应波形说明简便,用矩形波描述第1发光分量和第2发光分量的波形。然而,本发明不限于该矩形波。如图4所说明,保持型显示装置中存在在偏离人眼原来积分方向的方向对像素的发光进行积分的问题。为了眼睛跟踪活动物体,产生积分路由往该积分方向的偏离。已有的脉冲型显示装置通过抑制部分发光,减小拖尾障碍,但本实施方式又减小拖尾量,又同时改善闪烁量。本实施方式的发光波形是通过在负载比D规定的时间集中发光强度比S的发光强度(“发光能量”)而形成的。因此,不用说,即使非纯矩形波其效果也不减小。
图18(a)和图18(b)示出能取得同时改善拖尾和闪烁的效果的另一例发光波形。如图18(a)和图18(b)所示,第2发光分量可由窄脉冲组成。图18(a)和图18(b)中,横轴表示时间,纵轴表示瞬时发光强度,并示出1垂直周期份额的发光波形。
使用图18(a)和图18(b)所示的发光波形时,与图17(a)所示的发光波形相同,人眼不跟踪第2发光分量的频率,因而第2发光分量的发光波形与虚线所示的发光波形等效,可实现兼顾拖尾和闪烁的改善。调整第2发光分量的发光强度比(100-S)%时,如图18(a)所示,可调整脉冲点亮时间T0,也可如图18(b)那样改变脉冲强度L0。
第2发光分量的重复频率可选定人眼不跟踪的值。例如可以是图17(a)的锯齿波那样的几千赫,也可以是150赫兹左右的几倍视像垂直频率。根据视像显示装置的显示视像的特性和收视环境,有时80赫兹的频率也可,有时100赫兹也可。例如屏幕亮度为250尼特的视像显示装置中,即使120赫兹左右的频率(即NTSC视频信号的2倍的频率),有时人眼也识别为连续光。例如屏幕亮度为500尼特的视像显示装置中,对120赫兹有时感到闪烁,有时必须不低于300赫兹的频率才识别为连续光。视像显示装置显示的视像为静止图像多的情况下,有时屏幕亮度稍许变化就会看作障碍,而活动图像多的情况下,有时不介意某种程度的画面变动。总之,可适当选定视像显示装置的系统组成中存在的频率。
图19示出另一例能取得同时改善拖尾和闪烁的发光波形。如图19所示,第1发光分量和第2发光分量的发光波形可为三角波。图19中,横轴为时间,纵轴为瞬时发光强度,并上述1个垂直周期份额的发光波形。这种发光波形的情况下,当作与虚线所示的发光响应等效。即,将图19所示的三角形发光波形应用于图4所示的模型时,虽然图4的(e)部分的斜线1、3不是直线而呈现曲线,但与斜线1和斜线2对接的斜线2由第1发光分量和第2发光分量的负载比D和发光强度比S决定,因而使D和S的值满足闪烁条件A或条件B,则能同时改善拖尾和闪烁这两个质量障碍。
图20是第1发光分量和第2发光分量的发光波形为指数函数的情况,但这种发光波形与图19相同,也与虚线所示的发光特性等效,能取得本实施方式的效果。
作为图2的说明,说明为第1发光分量的瞬时发光强度大于第2发光分量的瞬时发光强度,但这并不意味着图18(a)或图18(b)的第2发光分量的瞬时发光强度不超过第1发光分量的瞬时发光强度。图18(a)和图18(b)中,考虑人眼特性将第2发光分量等效置换成虚线的该虚线意味着小于第1发光分量的瞬时发光强度。
在上述说明中,将拖尾量的定义取为15%至85%的亮度变化范围。这里,例如将视像显示装置的屏幕亮度设定为600尼特的亮度值时和收视环境暗时,在图4的(e)部分说明的斜线1、3的斜率比较大的负载比D和发光强度比S的条件下,有时观察者可见该斜线1、3,使拖尾改善效果减小。这种情况下,可在满足图21所示的负载比D、发光强度比S的条件的范围设定发光响应波形。
图21示出假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%(参考图5)时的本实施方式中最佳负载比D和发光强度比S。
这时,D和S满足作为条件A1的79%≤S%<100%且0%<D%<100%且D%<S%,或满足作为条件B1的69%<S%<79%且D≤(S-69)/0.127。图21中,用网状点表示的部分为条件A1,用斜线表示的部分为条件B1。
图22(a)~图22(c)示出发光强度比S=69%时和S=79%时的拖尾量与闪烁量的关系。与设定图21所示的D和S的条件时相同,假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%。
这时,如图22(a)所示,判明对S=79%时能取的负载比D具有同时减小拖尾量和闪烁量的效果。如该图所示,S=69%时不存在取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D。这样,从图22(a)判明满足条件B1的发光强度比S为69%<S%<79%。
图23(a)和图23(b)利用拖尾模型和闪烁分析算出将人眼响应的拖尾亮度级范围假设为10%至90%时的69%<S%<79%范围中取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D的上限。
即,根据拖尾模型算出的负载比D和发光强度比S为图23(b)所示的值。在图23(a)所示的图形中如该图内的◆号所示那样标画此值。此◆号所示的特性能大致近似于S=0.127D+69的直线。如果负载比小于此近似直线表示的负载比,则取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果,因而将D≤(S-69)/0.127设定为条件B1。
图24是根据主观评价结果说明本实施方式的视像显示装置的闪烁减小效果用的图。关于视像显示装置的屏幕亮度,将白色亮度(屏幕上显示白时屏幕亮度)设定为450尼特。450尼特对电视(TV)接收机是充分明亮的程度,尼特(nit)为亮度的单位。将APL(Average Picture Level平均亮度级)不同的3种图形A、B、C用作评价特性。这些图像是静止图像。
具体而言,图像A是例如夜景等总体上暗的图像,其APL为20%,平均屏幕亮度为100尼特。图像B是APL为50%的主要由中间灰度组成的图像,其平均屏幕亮度为250尼特。图像C是例如蓝空等明亮的图像,其APL为80%。平均屏幕亮度为350尼特。
在视像显示装置显示这些图像A、B、C,用作为已有技术中的发光波形的图5(a)和作为本实施方式中的发光波形的图5(g)进行切换并驱动,从而实验是否能觉察图像闪烁,能觉察时是否感到图像闪烁妨碍观看。主观评价的尺度为5级。尺度越大,图像质量越高。
如图24所示,关于本实施方式的视像显示装置的主观评价,总的来说,取得比已有技术高的评价。已有技术中,随着亮度鲜明,闪烁障碍显著。然而,判明本实施方式的视像显示装置减小闪烁的效果达到观察者能容许的水平。此减小闪烁的效果对3种APL(即3种亮度)都同样发现。
而且,如上文所述,本实施方式的视像显示装置利用人眼对移动物体的对比度的灵敏度低,改善拖尾。因此,即使在某一瞬间人眼看到第2发光分量带来的屏幕亮度,该亮度也不影响改善拖尾性能。
综上所述,本实施方式中,利用第1发光分量和第2发光分量组成的发光响应波形又抑制活动物体的拖尾,显示清晰的轮廓,同时又抑制闪烁,从而能实现高质量的图像显示。而且,在改善活动图像拖尾中,利用人眼对活动图像的对比度的灵敏度低的特性。
视像显示装置的屏幕亮度提高,则容易觉察闪烁(Ferry-Porter法则)。因此,已有的间歇点亮方式中,以高亮度显示图像时,容易产生闪烁障碍。人眼的视觉细胞的杆体比锥体对亮灭敏感,即视场的周边比中心对亮灭敏感,所以使视像显示装置的显示板大型化时,容易识别闪烁障碍。因此,本实施方式的视像显示装置用于改善高亮度化和大屏幕化的视像显示装置的图像质量尤其有效。
图12中说明的负载比D和发光强度比S的条件是将拖尾量和闪烁量置换成简易模型进行计算后得到的。视像显示装置的图像质量取决于观察者主观的程度大,而且受收视环境支配,所以难以数值化,但发明人等在基于求出的条件的主观评价实验(参考图24)中,确认利用模型求出的条件与评价结果差别不大。
图12中说明的负载比D和发光强度比S的条件是将拖尾量和闪烁量置换成简易模型减小计算后得到的,作为该简易模型的条件,假设白物体移动时的拖尾量和显示白时的闪烁量。另一方面,通常收视的视像几乎不存在100%的白信号。因此,对屏幕亮度500尼特的视像显示装置而言,实际显示的视像的平均亮度级为50%,则例如将视像显示装置的屏幕亮度等效置换为250尼特(=500/2)并求出最佳负载比D和发光强度比S的值的方法等有效。
这时,可根据显示的视像的直方图(视频数据分布)等信息决定D、S的值。或者也可构成从输入视频信号自动检测出亮度的直方图和平均亮度级等视像特征量,并自动切换像素的发光特性。
用作为1次谐波的60赫兹分量判断闪烁量。实际上产生60赫兹的整数倍的高次谐波,但发明人等利用实验确认仅关注60赫兹分量并对其进行抑制即可。例如由于大屏幕化和高亮度化,可能产生将120赫兹的高次谐波也识别为障碍的情况,但这时,如本实施方式所说明,可对发光波形作傅立叶变换,一面关注60赫兹和120赫兹这两个分量,一面求出负载比D和发光强度比S。
本实施方式将视频信号当作NTSC制信号进行了说明,但本实施方式也适合显示个人计算机的视频信号的情况。例如视像显示装置的垂直频率为75赫兹等情况下,人眼灵敏度比60赫兹时低,观察者感觉的闪烁量相应减小,但根据屏幕亮度等条件,有时仍然观察到闪烁成为障碍。这时,可关注75赫兹分量,并如本实施方式那样求出负载比D和发光强度比S的条件。
用图12说明了本实施方式对负载比D、发光强度比S的关系以亮度变化的15%、85%的阈值定义拖尾的情况。又用图21说明了以10%、90%的阈值定义的情况。然而,绝非唯一确定阈值的绝对值。这是因为视像显示装置的图像质量受观察者主观支配。而且,周围的照度、收视距离等收视环境也变化。显示的图像为静止图像或活动图像方面也变化。总之,可在视像显示装置的多种应用中,每次决定最佳值,并且用本实施方式说明的方法进行定性、定量评价,按最终主观评价进行工作。
也可检测出显示图像的平均亮度级,并动态或自适应控制负载比D、发光强度比S、第1发光分量的发光相位等参数。可根据图像的直方图进行这些参数的控制。还可使用帧间差额等活动信息。也可从测量视像显示装置周围的照度的照度传感器取得照度信息并进行控制。还可使用它们的时间变动信息。也可使用显示的视像包含的亮度最大值、最小值。还可将图像的活动作为矢量检测出,并根据该信息进行控制。也可与收视者切换屏幕亮度的功能联动,并按每次不同的参数进行控制。还可检测出视像显示装置的总耗电,并对参数进行控制,以减小耗电。也可检测出接通电源后的连续运转时间,并进行长时间点亮时降低屏幕亮度那样的参数控制。
根据第1发光分量和第2发光分量这两种发光分量说明了本实施方式的像素发光波形,但不专门限于两种。根据像素的调制部件,有时通过另行定义第3发光分量分别进行控制,能取得最佳特性。可以有时定义第4发光分量、第5发光分量。
这时,图4说明的模型中,在图4的(a)部分设定划分成多个的发光波形,在图4的(b)部分设定显示的视频信息,算出图4的(c)部分的垂直方向的亮度变化信息,并往箭头号2的方向进行积分运算,则取得相当的拖尾亮度变化波形。3种或更多的发光的情况下,用本实施方式的模型,也可分析,并可根据该分析结果导出最佳工作条件。
如果实施像素发光的元件具有时间上有限的响应时间,可在图4的(a)部分或(b)部分加入该时间响应信息。可根据上述本实施方式中说明的事项对其进行分析,从而能导出最佳工作条件。
再者,本实施方式中,用傅立叶变换结果的直流与1次谐波之比定义闪烁量。这里,可导入绝对值,并每一绝对值进行高次谐波比的加权。此绝对值相当于例如视像显示装置的平均屏幕亮度。屏幕亮度鲜明,则根据平均亮度进行变化,使容许闪烁量变小(成为条件严格)等。因此,将直流与1次谐波之比作为屏幕亮度的函数进行处理,则闪烁量的精度进一步提高。也可用连2次谐波也包含在内的方式定义闪烁量。
实施方式2用图25至图31说明又一本发明实施方式的视像显示装置。图25是本实施方式的视像显示装置的剖视图。如图25所示,本实施方式的阿视像显示装置10包含光源(光源体)11、显示板(视像显示部件)12、扩散板13和光闸14。在显示板12上规定像素(未图示)。
上述组成的视像显示装置10至,在扩散板13与光闸14之间形成空间,并将光源11配置在该空间的下方。此光源11往扩散板13的下表面出射照明光。
显示板12是例如透射型液晶板,对通过扩散板13的照明光进行调制后,使其投射。根据显示的视频信号作照明光的调制,同时使其按照视频信号的垂直同步信号重复进行。此显示板12出射到上表面的光是显示板12对光源11的光作调制后形成的光,观察者将每一像素调制的光的集合识别为显示视像。
图26示出关注某像素时该像素的调制波形(像素调制率的时间变化)与光源11的发光波形的关系。即,图26的(a)部分所示的垂直定时信号为“高”的期间作数据写入,并且如图26的(b)部分所示,按照显示的像素,使像素调制率分别变换成D0、D1、D2。例如NTSC制视频信号中,每T=约1/60秒重复此像素调制运作。
这里,假设像素的响应时间特性是理想特性从而在写入时间内结束响应的情况。垂直定时信号为“低”的期间是选择其它像素的时间,关注的像素保持写入的数据。
然后,光源11依照垂直定时信号,重复至少2种点亮模式。即,图26的(c)部分中竖条纹所示得便发为具有负载比D%、对总发光强度的S%的发光强度的第1发光分量。网状线所示的部分为具有负载比(100-D)%、对总发光强度的(100-S)%的发光强度的第1发光分量。
本实施方式利用图26的(c)部分所示的发光波形改善以液晶显示装置为代表的保持型显示装置中原理上产生的拖尾(图像模糊),而且也使改善拖尾时作为弊病发生的闪烁障碍同时减小。
用图27说明能同时改善拖尾和闪烁障碍的原因。图27是与图4相同的模型,示出黑色背景中显示纵向长度为3像素、横向长度为任意规模的白色物体,并且该物体以每帧1像素的速度往屏幕下方等速移动的状态。
图27的(a)部分是示出光源11的发光波形的时间变化的图,纵轴表示瞬时发光强度比,横轴表示时间。图27的(a)部分中,与第1发光分量对应的发光强度比带有竖条纹,与第2发光分量对应的发光强度比带有网状线。
图27的(b)部分示出关注某像素时的像素透射率的空间响应,横轴表示像素,纵轴表示透射率。图27的(c)部分示出图27的(b)部分的物体移动的状况(横轴为时间,纵轴为空间)。
显示板12的显示画面为2维平面,但图27的(c)部分省略画出2个空间坐标轴中的一方的水平坐标轴。从像素出来的光为光源的发光与透射率的乘积。即,如图27的(c)部分所示,显示的物体随着时间的经过进行移动,根据该移动与图27的(a)部分的发光波形的关系,用2种强度表现物体的亮度。
即,如图27的(a)部分所示,第1发光分量点亮的期间发光强度强,因而如图27的(c)部分中竖条纹部分所示,瞬时发光强度也大。
本实施方式如图27的(e)部分所示,根据本实施方式的视像显示装置10,观察者识别的物体亮度轮廓具有3种斜线,即图27的(e)部分的斜线1、斜线2和斜线3。这里,重要的是图27的(e)部分所示的斜线1和斜线3平缓,但斜线2峭立,斜率剧变。
人眼难以识别与平缓的斜线1和斜线3对应的亮度变化。其原因在于,观察者对移动物体的对比度识别能力一般比对普通静止物体的该识别能力差。即,对于正在移动的物体中对比度低的部分,人眼不能识别其对比度变化。因此,对活动图像而言,不必连图像的细节部分都准确显示对比度。
所以,观察者识别的物体的亮度轮廓仅为斜线2,对图114的(a)部分所示的以固定亮度进行发光的光源照明显示板时的活动图像拖尾而言,能充分完成改善拖尾。
这里,考虑拖尾模型中加入液晶响应特性的时间常数的参数。液晶通常以毫秒级的时间常数进行响应,不能瞬时变化。图27中假设此液晶时间常数为0秒进行计算。
这里,使液晶的响应取为近似于指数函数,取为=A0*(1-exp(-t/τ)),其中y为透射率,A0为任意常数。τ为时间常数,是从开始响应至响应到最终值的63%的时间。达到目标透射率的90%的时间是时间常数的2.3倍。这里,假设时间常数为2毫秒至5毫秒左右的液晶。世间存在时间常数为10毫秒或更长的响应慢的液晶,但这里将其排除。本实施方式目的是改善拖尾。作为改善拖尾的前提,必须兼顾保持型显示特性的改善和液晶响应时间的改善双方。对响应慢的液晶改善保持型发光,从而照射脉冲型发光时,发生边缘散光等障碍。因此,这里将液晶的时间常数的假设上限取为5毫秒。
例如考虑时间常数τ=2.2毫秒的情况(达到90%的时间为5毫秒),则长度为3像素的物体进行移动的状态下关注某像素时的透射率变化如图28(a)所示。
图27的(c)部分的亮度变化相当于对图纸垂直的方向的轴上表示的值。对空间-时间的亮度变化的计算(即,从像素透射的瞬时发光强度的计算)为图27的(a)部分所示的光源的瞬时发光强度比、图27的(b)部分所示的像素透射率、与图28(a)所示的像素时间响应的乘积。
这样进行包含图28(a)的响应特性的运算后,进行往图27的(c)部分所示的箭头号2的方向的积分运算时,相对于空间的拖尾亮度变化如图28(b)和图28(c)所示。图28(b)示出物体移动行进方向边缘产生的亮度变化。图28(c)示出物体移动后方边缘产生的亮度变化。
这里,图27的(a)部分所示的光源11的发光波形中,形成负载比D=30%,发光强度比S=70%。对图28(b)和图28(c)与图27的(e)部分进行比较,显然考虑液晶的时间常数的拖尾运算中,斜线1、3部分不是直线。
然而,相对于斜线2,这部分的斜率平缓,因而不减小本发明实施方式1说明的效果,即不减小同时改善拖尾和闪烁的效果。具体而言,图28(b)和图28(c)中的拖尾量为0.32,闪烁量无0.49。如果在图118中标画此值,则判明可对已有的间歇发光改善拖尾量和闪烁量两者。
这里,相对于液晶的响应的第1发光分量的相位如图29所示。图29的横轴为将视像显示的垂直周期当作1单位的时间,NTSC制视频信号,则垂直周期为16.7毫秒。T1是选择像素并开始响应后、至光源的第1发光分量发光为止的时间,这里为8.1毫秒、T2是从选择像素起、至第1发光分量发光结束的时间,为约13.1毫秒。
以往的间歇点亮一般等待液晶响应后,点亮间歇分量。因此,如果图29那样表示间歇点亮,则例如T1=11.7毫秒,T2=16.7毫秒。
然而,本实施方式如图27的(e)部分所示,目的是使斜线1、3与斜线2的均衡适当,以便使拖尾不显著。因此,最好根据液晶的时间常数确定相对于像素写入运作的第1发光分量的发光相位,并将该相位设定成对液晶的响应波形(重复刷新(改写)操作的定时)离开其大致中心的后半部分。
图30(a)~图30(c)和图31是说明负载比D=30%、发光强度比S=70%的发光模式中的本实施方式的效果的图。这里,如图30(a)所示,取为时间常数τ=3.5毫秒的情况(达到90%的时间为8毫秒)。在该条件下,用图27所示的模型进行计算。这时,第1发光分量的相位如图31所示,在T1=10.5毫秒、T2=15.6毫秒的情况下,拖尾量最小,其值为约0.37像素。
图30(b)和图30(c)示出这时相对于空间的拖尾波形。根据像素的发光时间响应波形的傅立叶变换,这时的闪烁量为0.49。图8(a)中标出此拖尾量0.37、闪烁量0.49,则判明与已有技术相比,拖尾量和闪烁量同时得到改善。
本实施方式中,作为显示板12,设想成透射型显示板,但也可以是反射型显示板。这时,可将光源11配置在与显示板12的显示面同侧。
本实施方式中,说明了将光源11配置在显示板12的正下方的底射型背后照明,但一般也适合用于旁照型背后照明。即,可做成通过丙烯等组成的导光板将来自配置成与该导光板的侧端面对置的光源11的照明光引导到显示板12,照明显示板12。
综上所述,本实施方式中,利用光源实现与第1发光分量和第2发光分量相当的发光时间响应,从而能改善拖尾和闪烁这两个图像质量障碍。这里,可将发光二极管(LED)等半导体发光元件和冷阴极管荧光灯(CCFL)等用作光源11。
实施方式3本实施方式说明本发明的视像显示装置的显示板是例如自发光的有源矩阵型有机EL板的情况。
如图32所示,设在本实施方式的视像显示装置的有机EL板的像素20包含选择各像素用的选择TFT21、电容器22、EL液晶23、使电流在EL元件23中流通用的EL驱动TFT 24以及亮度切换TFT 25。
在像素选择期间,从外部电源对连接选择TFT21的漏极的电容器22供给与显示的视像相当的电压(或电荷)。选择TFT21的漏极连接EL驱动TFT24的栅极,在非选择期间,使对电容器22充电的电压决定的电流在EL驱动TFT24的源极-漏极之间流通。
EL驱动TFT24的漏极漏极EL元件23,通过EL元件23中流通EL驱动TFT24的漏极电流,使EL元件23以与电流对应的发光强度进行发光。
将亮度切换TFT25的漏极-源极插入到EL驱动TFT24的栅极与地之间。亮度切换TFT25的栅极漏极扫描电极26。同样,选择TFT21的栅极也连接扫描电极27。
图33示出具有图32所示像素的有机EL板的运作所涉及的时序图。如图33所示,相对于扫描电极27的脉冲,扫描电极26的脉冲的相位仅偏移负载比D。而且,通过在D%时延的定时使亮度切换TFT25导通,将EL驱动TFT24驱动的栅极接地,在选择TFT21导通时,消除电容器22中充电的电荷。
因此,EL驱动TFT24的栅极电位相应降低,EL元件23中流通的电流变化。其结果,EL发光强度变化,形成图33的(c)部分所示的发光波形。这里,图33(c)的纵轴为瞬时发光强度。此波形与图2中说明的相同,因而即使将有机EL板用作显示板的情况下,也能使闪烁和拖尾量两者都改善。
可根据例如扫描电极26的脉冲“高”的期间的时间调整电容器22的充电量,从而将发光强度比S控制成希望的发光强度比。或者可通过在EL驱动TFT24的栅极-亮度切换TFT25的源极-漏极-接地的路径上设置限流元件,调整从电容器22滤除的电荷量,从而调整电容器22的电压,以形成相位的发光强度比。
将亮度切换TFT25的漏极接地,但也可例如使其连接负电源。这样,消除电容器22的电荷时,能使电荷的移动速度提高。
也可构成将亮度切换TFT25的漏极-源极连接在电容器22的两端,扫描电极26在“高”的期间时电容器的两端短路,以调整充电量。
上文说明了显示板是有机EL板的情况,但也可例如在非发光型液晶显示板中,控制写入像素的数据,调制来自光源的照明光,从而实现本发明实施方式1中说明的像素发光波形。液晶板的情况下,像素包含像素选择TFT和电容器,但与图32相同,可通过插入亮度切换TFT,控制电容器的电荷,改变液晶的透射率,从而设定像素的亮度,也可不添加亮度切换TFT,而在1帧(帧为构成画面的单位)期间进行2次或更多次接入像素选择TFT,从而写入与不同的亮度相当的数据。
实施方式4用图34至图36说明又一本发明实施方式的视像显示装置。如图34所示,本实施方式的视像显示装置30包含显示板(视像显示部件)31、控制器32、列驱动器33、行驱动器34、光源控制器35、灯(光源体、第3光源体)36、光闸(光控制部件、光闸部件)37、导光板(光混合部件)38、以及光闸控制器39。
图34中,描述成显示板31和导光板38的位置错开,但实际上将它们叠置使用。从导光板38的的侧端面输入线状光源或配置成线状的点状光源,导光板38将该输入光变换成面发光,对显示板31进行照明。将这种组背后照明光源组成称为旁照型。
显示板31是例如透射型液晶板,在显示板31上将根据输入视频信号调制光透射率的多个非发光型像素(未图示)形成矩阵状。
控制器32将视频信号输出到列驱动器33,由该视频信号调制像素。控制器32还将显示定时信号输出到行驱动器34,将垂直同步信号41输出到光闸控制器39。光闸控制器39输出控制信号42,控制光闸37。
本实施方式的特征在于,通过用光闸37控制照明显示板31的光,如本发明实施方式1、2中说明的那样,同时改善拖尾量和闪烁量。即,光闸37以光学方式控制灯36的输出。光闸37在第1发光分量照明显示板31的时间中,以100%或接近100%的比率透射灯36的照明光。
另一方面,光闸37在第2发光分量照明显示板31的时间中,使灯36的照明光半透射。半透射时的透射率用图2说明,为(100-S)/S*D/(100-D)。
图35是说明图34所示的视像显示装置30的运作用的时序图。图35的(a)部分为垂直同步信号41的信号波形,图35的(b)部分为控制信号42控制的光闸37的透射率时间变化波形,图35的(c)部分为纵轴上取瞬时发光强度比的灯36的发光波形,图35的(d)部分为纵轴上取瞬时发光强度比的通过光闸37的照明光的时间响应波形。图35的(d)部分的照明光经导光板38照明像素。如图35的(c)部分所示,灯36以某一定亮度发光。或者灯36的发光波形可以是图17中所说明那样的以人眼不响应的频率变动的波形,即由人眼特性识别为固定亮度的波形。
如图35的(b)部分所示,通过用控制信号42控制光闸的透射、半透射,使照明像素的照明光从图35的(c)部分所示的波形变换成图35的(d)部分所示的波形。这里,半透射时的透射率为约30%,图35的(d)部分的波形相对于第1发光分量的负载比D为约33%、发光强度比S为约60%的情况。图35的(d)部分的效果如实施方式1所说明。即,如图35的(d)部分所示,本实施方式的视像显示装置30中,也利用第1发光分量和第2发光分量显示视像,因而能同时改善拖尾和闪烁。
可用例如静态驱动的液晶板实现光闸37。对光学光闸难以具有0%透射率,即难以具有使光完全阻断的特性,但本实施方式的光闸37可用即便不能完全将光阻断也使照明光半透射的光闸,所以不仅能用光学光闸,而且能用各种光闸。
本实施方式中,使灯36以恒定亮度发光即可,不必重复点亮熄灭。因此,能将例如CCFL那样寿命因熄灭动作而缩短的光源体用作灯。而且,由于使灯36以恒定亮度发光,不容易产生亮度不匀,能便于设计导光板38。
由于灯36常点亮,不容易对光源控制器35施加电应力,难以发生熔丝误动而熔断的弊病。而且,由于光源控制器35内部的电解电容器(未图示)中流通的波纹电流减小,光源控制器35的可靠性提高。
本实施方式的视像显示装置取为将光闸37装在灯36与导光板38之间,进行了说明,但光闸37的装载位置可以未必做成这样。例如,也可在导光板38与显示板31之间装载光闸37,这是不用说的。
光闸37对全部照明光起作用,但部分照明光不通过光闸而入射到导光板38时,也可将该光用作照明光,因而严格而言,不必使光闸37对全部照明光起作用。
说明了将光闸37配置在灯36与导光板38之间,使对光源的照明光起作用,但也可利用信号处理对显示的视频信号进行相当于光闸的处理。
例如在视像处理电路设置乘法电路,在与间歇发光相当的期间对视频信号乘系数1.0。即,使视频信号原样通过。另一方面,在与持续发光相当的期间对视频信号乘系数0.3。即,将视频信号的灰度亮度级压缩后,使其输出。这时,光源以恒定的持续发光进行照明。利用这种运作显示的视像的屏幕亮度与图35的(d)部分等同。
本实施方式的视像显示装置也可用图36所示的组成实现。与图34相同的部分标注相同的符号。如图36所示,将光闸(光控制部件、光闸部件)43设置成局部阻断来自灯36的照明光。即,来自灯36的一部分照明光被直接引导到导光板38,不受光闸阻断或透射。
光闸43关断时使灯36的光以0%比率透射,开通时以100%比率透射。光闸43按图35的(b)部分所示的波形重复透射、阻断,从而灯36以恒定的亮度进行发光,如图35的(c)部分所示。
光闸43这样间歇地重复透射、阻断,对灯36的一部分照明光起作用,从而来自灯36的照明光形成图35的(d)部分所示的波形。将光闸43设置成阻断、透射一部分灯36的照明光即可,作为光闸43,可以不用大型的,因而能对大型显示装置提高光闸的机械强度。图36中,描述成宛如以1对1的关系设置构成灯36的个体光源和光闸43,但未必需要这样设置。也可构成每多个个体光源设置1个光闸。
本实施方式的视像显示装置30由于不使灯36亮灭,能将从可靠性和寿命方面看难作间歇点亮的CCFL用作光源。当然,也可将LED用作光源。
设光闸43的阻断特性为0%,进行了说明,但也可以是例如3%的阻断特性。其原因在于,可将穿透光闸43的光用作照明光。因此,阻断特性不必严格地为0%。
综上所述,本实施方式中,用光闸37或43产生相当于第1发光分量和第2发光分量的时间响应的照明光。因此,本实施方式的视像显示装置并非直接控制灯36,因而不对灯和电源加负担。再者,本实施方式的视像显示装置与闪烁本发明实施方式1的视像显示装置相同,也能又抑制拖尾,以清晰的轮廓显示用的的物体,又减小闪烁障碍。
实施方式5下面说明又一本发明实施方式的视像显示装置。如图37所示,本实施方式的视像显示装置50包含显示板(显示部件)51、间歇发光装置(光源体)52、持续发光装置(光源体)53、以及定时产生装置54。
显示板51由非自发光且透射并调制来自光源的光的非发光透射型液晶板等构成显示板51。
在显示板51上将根据视频信号55进行调制的多个像素(未图示)形成矩阵状。与视频信号55的垂直同步信号同步地进行此调制运作。例如视频信号为NTSC制视频信号时,帧周期(垂直同步信号重复周期)为60赫兹。
定时产生装置54产生与视频信号55的垂直同步信号同步的垂直定时信号56,输出到间歇发光装置52。间歇发光装置52是进行与垂直定时信号56同步的发光运作并往显示板51出射间歇发光光58作为照明显示板51的照明光的光源。间歇发光光58是与垂直定时信号56同步地利用矩形脉冲状波形示出点亮状态发光强度和熄灭状态发光强度的间歇光。
持续发光装置53是对显示板51输出持续发光光(持续光)57作为照明显示板51的照明光的光源。持续发光光57的强度恒定,与垂直定时信号56无关,或者以垂直定时信号56的重复频率例如大于等于150赫兹进行变动。
观察者对以150赫兹左右的频率重复亮灭的光,灵敏度非常低,对以超过300赫兹左右的频率重复亮灭的光几乎无反应。因此,持续发光光57即便严格而言是按某周期变动、亮灭的光,人眼也识别为按一定强度进行发光的光。
于是,显示板51上的像素根据视频信号55调制来自间歇发光装置52或持续发光装置53的照明光。使调制后的照明光从显示板51的显示画面发出,让观察者识别为显示视像。
图38是说明图37的视像显示装置50的运作用的时序图,示出各路径传输的信号和光的发光强度的时间变化。图38中,横轴表示时间,以视频信号55的帧为单位描述。
图38的(a)部分示出视频信号55的垂直同步信号的信号波形。如图38的(a)部分所示,作为视频信号55的垂直同步信号,每一帧输出矩形波。图38的(b)部分示出定时产生装置54输出的垂直定时信号56的信号波形。如图38的(b)部分所示,垂直定时信号56与垂直同步信号同步地重复通断。
图38的(c)部分的纵轴为瞬时发光强度,对持续发光装置53输出的持续发光光57示出瞬时发光强度的时间变化。如图38的(c)部分所示,持续发光光57与垂直同步信号无关地进行发光。
图38的(d)部分的纵轴为瞬时发光强度,示出间歇发光装置52输出的间歇发光光58的瞬时发光强度。如图38的(d)部分所示,间歇发光装置52使间歇发光光58与垂直同步信号同步地亮灭。即,间歇发光光58的瞬时发光强度与视频信号同步地重复点亮状态的瞬时发光强度(0.7左右)和熄灭状态的瞬时发光强度(0),呈现上升沿和下降沿陡峭的矩形脉冲。
图38的(e)部分示出视频信号55决定的任意像素的透射率,纵轴表示透射率。如图38的(e)部分所示,显示板51的像素在某帧周期(例如第1垂直周期至第3垂直周期的期间)输入白视像,其它帧周期(例如第0周期和第4周期)输入黑视像。
将图38的(c)部分所示的持续发光光57的瞬时发光强度同图38的(d)部分所示的间歇发光光58的瞬时发光强度之和与图38的(e)部分所示的像素透射率相乘之积为图38的(f)部分所示的显示图像的亮度。
这样,本实施方式的视像显示装置的特征在于,用间歇发光光58和持续发光光57这些特性不同的照明光照明显示板51,如图38的(f)部分所示。其效果在于,如上述本发明实施方式1所说明,使改善拖尾和减小闪烁得到兼顾。
即,上述本发明实施方式1说明的第1发光分量和第2发光分量的定义与本实施方式说明的间歇发光分量(图38(f)的竖条纹部分)、持续发光光(图38的(f)部分的网状线部分)的定义不同,但它们能用图39(a)和图39(b)进行下文说明的换算。图39(a)示出实施方式1的第1发光分量和第2发光分量,图39(b)示出1垂直周期的持续发光光57与间歇发光光58的混合光的强度。图39(a)和图39(b)中的a、b、c表示亮度(瞬时发光强度)。
如图39(b)所示,S1=c*D=(a-b)*D%。如图39(a)所示,a=S/D,b=(100-S)/(100-D)。于是,形成S1={S/D-(100-S)/(100-D)}*D。因此,用此式换算实施方式1说明的负载比D、发光强度比S的条件,则求出S1。负载比D与实施方式1相同。
这样,可以说混合持续发光光57和间歇发光光58而获得的光是实质上与混合第1发光分量和第2发光分量而获得的光相同的光。于是,本实施方式的视像显示装置50,其来自光源的光包含持续发光光57和间歇发光光58,各分量以不同的特性驱动发光。因而,能按持续发光专用或间歇发光专用设置驱动电路和驱动电源,能简化电路组成,谋求降低成本。由于能用各自的电路分别控制各发光,能使电路的可靠性提高。
又,例如假设光源中采用LED的情况。市售的LED存在连续点亮时的绝对最大额定电流小的和脉冲点亮时的瞬间最大额定电流小的。本实施方式的视像显示装置50能根据这样的LED电特性分开使用持续发光用的LED和间歇发光用的LED。
还可在间歇发光用途中采用LED,持续发光用途则用冷阴极管(CCFL)。LED的发光响应为高速,冷阴极管为面向连续点亮的光源。可考虑这种光源特性,选择光源,安装到视像显示装置。
综上所述,本实施方式中,通过混合来自持续发光装置53和间歇发光装置52的发光,照射显示板51,能实现又抑制活动物体的拖尾从而显示清晰轮廓又同时抑制闪烁障碍的图像显示。即,通过使用具有面向连续发光的特性的光源和具有面向间歇发光的特性的光源,能方便地实现图2所示的发光特性。
显示板51的亮度提高,则容易觉察闪烁(Ferry-Porter法则)。因此,做成以高亮度显示图像时,容易发生闪烁障碍。人眼的视觉细胞的杆体比锥体对亮灭敏感,即视场的周边比中心对亮灭敏感,所以使视像显示装置的显示板大型化时,容易识别闪烁障碍。因此,本实施方式的视像显示装置用于改善高亮度化和大屏幕化的视像显示装置的质量尤其有效。
再者,作为持续发光光57的发光强度比的(100-S1)%分量可为能容易看见的程度。已有技术的脉冲型发光中,缩小负载比,以取得相同的屏幕亮度时,需要提高瞬时发光强度。不将瞬时发光强度取大的光源的情况下,必须增加使用的个数,关系到成本提高。不增加个数,则平均屏幕亮度降低。本实施方式中,在能看见持续发光光57的情况下,也能同时改善拖尾量和闪烁量,所以能将间歇发光光58的瞬时发光亮度抑制得低。
例如图3(a)中,持续发光分量的瞬时发光亮度为260尼特。图3(b)中,持续发光分量的瞬时发光亮度为50尼特。图3(a)的发光中,持续发光分量得发光强度比(100-S1)%为58%,图3(a)由于假设屏幕亮度为450尼特,形成(100-S1)=260尼特的发光强度。此强度能容易看见。图3(b)中,(100-S1)=25%,图3(b)由于设想屏幕亮度为200尼特,形成(100-S1)=50尼特的发光强度。此发光强度为隐隐约约发光的亮度,但能看见。
本实施方式中,设图37的显示板51为非发光透射型进行了说明,但对通过反射来自光源得照射光进行调制的非发光反射型显示板也可应用与本实施方式的视像显示装置50相同的照明方法。
对有机EL自发光型保持驱动显示器利用例如TFT(薄膜晶体管)等也能在显示板51上实现与图37的间歇发光装置52和持续发光装置53相同的作用。
本实施方式中,说明了视频信号的垂直同步信号为60赫兹的NTSC制视频信号的情况,但对例如个人计算机的RGB视频信号那样的75赫兹的视频信号也可应用本实施方式的间歇发光装置52和持续发光装置53的照明方法。
本实施方式中,其陈述设使持续发光装置53发出的光恒定,与垂直定时信号56无关,但该发出的光与垂直定时信号56无关地变动的情况下。也可用于本实施方式。存在用例如500赫兹的PWM(脉宽调制)实施光源的调光(调整亮度)的光源控制电路时,也可采用这种光源及其控制电路,作为本实施方式的持续发光装置53。这是因为人眼不跟踪500赫兹的频率,可将其看成宛如以恒定的发光强度进行发光。
本实施方式中,如图38所示,各帧周期中,图38的(a)部分所示的视频信号55的垂直同步信号中心与图38的(d)部分所示的间歇发光光58的发光相位中心一致。这样,最好间歇发光光58以对视频信号刷新(改写)运作重复定时为中心的相位进行发光。即,可以说图38的(a)部分和(d)部分分别示出的相位关系对视频信号的首行(即图38的(a)部分的垂直同步信号上升沿附近的视像)是较佳状态。
以往,由于例如液晶材料那样构成像素的材料进行具有时间常数的指数函数响应,可使相对于视频信号刷新运作(显示数据更新运作)的重复定时的发光定时与刷新运作的结束时间一致。
然而,本实施方式做成在图4的(e)部分所示的斜线1、斜线2、斜线3中利用人眼对动态对比度响应低,使斜线1和斜线3得不到识别。
而且,这些斜线1和斜线3的斜率由相对于间歇发光光58的视频信号刷新运作的相位决定。因此,为了将斜线1和斜线3产生得均衡良好以便使其不受观察者识别,做成相对于视频信号的重复改写运作,间歇发光光58的相位处在中心。即,可做成相对于视频信号的脉冲,间歇发光光58的发光强度的脉冲波形处在中心。
实施方式6用图40至图46说明又一本发明实施方式的视像显示装置。
图40是示出又一本发明实施方式的视像显示装置的组成的框图,如该图所示,视像显示装置60包含显示板(视像显示部件)61、视频控制器62、数据驱动器63、扫描驱动器64、列电极65、行电极66、灯驱动电路(第1光源体驱动部件)67、灯驱动电路(第2光源体驱动部件)68、灯(第1光源体)69、灯(第2光源体)70、以及换场检测电路(换场检测部件)77。
在显示板61上配置排成列状的列电极65和排成行状的行电极66。显示板61为透射并调制来自光源的光的透射型。在列电极65与行电极66的交点将多个像素(未图示)形成矩阵状。
数据驱动器63根据数据信号72驱动像素,将像素的透射率设定成由数据信号72决定的状态。扫描信号73具有水平同步信号和垂直同步信号的信息。水平同步信号是显示画面的列方向(水平方向)的显示单位,垂直同步信号是显示画面的行方向(垂直平方向)的显示单位。垂直同步信号的频率在例如NTSC制视频信号中为60赫兹。
扫描驱动器64根据扫描信号73的水平同步信号定时,从屏幕的上方往下方依次扫描并选择行电极66。而且,根据扫描信号73的垂直同步信号定时,将选择的行电极66复原到屏幕上部。
关注显示板61上的某像素时,如果垂直同步信号的频率为60赫兹,选择该像素的周期则为16.7毫秒。视频控制器62根据视频信号71的垂直同步信号产生灯控制信号74,输出到灯驱动电路67。于是,灯驱动电路67根据灯控制信号74控制灯69。灯69的输出是由灯控制信号74控制的间歇发光光(间歇发光分量)75。可用单一或多个LED(发光二极管)实现灯69。间歇发光光75照明显示板61。
灯驱动电路68控制灯70。灯70的发光输出是持续发光光(持续发光分量)76。可用单一或多个CCFL(冷阴极管)那样的荧光灯实现灯70。与灯69相同,也能用LED实现灯70。持续发光光76也与间歇发光光75同样地照明显示板61。在灯69、70至显示板61的空间,对间歇发光光75和持续发光光76进行混合。
换场检测电路77根据视频信号71判断显示视像的换场(变化)程度,即判断换场量(变化量)。将检测出的换场信号78输出到灯驱动电路67、灯驱动电路68。
图41是说明图40所示的视像显示装置60的运作用的时序图,示出各路径传输的信号和光的发光强度的时间变化。横轴为时间,以视频信号71的帧为单位描述时间轴。这里,帧是指视频信号71的显示画面的单位,由垂直同步决定。
图41的(a)部分示出视频信号71的垂直同步信号的信号波形。图41的(b)部分是间歇发光光75的发光波形,与垂直同步信号同步地间歇发光。图41的(b)部分中,纵轴为瞬时发光强度。
图41的(c)部分是持续发光光76的发光波形,与垂直同步信号无关地进行发光。图41(c)的纵轴为瞬时发光强度。图41的(d)部分是混合照明光的波形,示出在到达显示板61的导光空间对图41(c)的间歇发光光75和图41(d)的持续发光光76进行混合后得到的光的波形。
这里,本实施方式的视像显示装置的特征在于,用换场检测电路77控制灯驱动电路67、68。换场是指显示的图像的画面单位的时间变化,是画面的总体活动量。虽然不是严格的场面切换,也相当于画面拍摄全景、大物体在固定的画面中移动、视像在画面中的大区域产生变化等情况。
图42(a)和图42(b)是换场检测电路77的一个例子。图42(a)和图42(b)中,在信号线上写入斜线和数值,表示数字信号的位长。
图42(a)所示的换场检测电路77使用F(帧)存储器80,在减法器81取视频信号71的每一像素的帧间差,即某像素的当前信号与迟后1帧的信号的差额,据此判断换场或画面间的变化、活动。
使来自加法器81的信号通过ABS(绝对值)电路82后,在比较器83与阈值84比较,从而得到此处为1位的检测信号。用包含以系统时钟进行工作的闩锁电路85和加法器的循环相加机构对该信号以像素为间隔进行累加。
将这样产生的循环相加信号栓定在用灯控制信号74进行闩锁运作的闩锁电路87。每一垂直运作信号进行此闩锁运作。即,此电路组成中,对1画面单位中像素的帧间差额大于和等于某阈值的次数进行计数。
IIR(循环型)滤波器88将与垂直同步信号同步的灯控制信号75当作取样时钟。使闩锁电路87的输出通过IIR(循环型)滤波器88,从而在时间轴方向施加筛选。IIR滤波器88输出这样产生的换场信号78。
例如将换场信号78取为3位长,并假设帧间差大的视频信号连续时为级7的值,帧间差小的视频信号连续时为0级的值,则换场信号在帧间差频繁产生时取大的值。
这里,假设视频信号71为8位,但由于比较器83中使其为1位,在输入到F存储器80的阶段为4位左右,则能减小存储容量。例如将隔行扫描信号变换成逐行扫描信号时,为了进行一般活动检测,要求高精度检测出帧间差。然而,本实施方式的视像显示装置60的情况下,检测出帧间差,以控制照明画面的全部或部分区域的光源的发光量,因而少要求那样高的精度。
而且,可以间隔1像素进行处理,不必对视频信号71的全部时间检测出帧间差额。这时,能减小F存储器80的存储容量。又能降低检测电路的工作速度(系统时钟频率)。通过调整作为循环型滤波器的IIR滤波器的时间常数α,能实现对换场程度变化的时间响应跟踪急剧变化的光源控制响应,也能平缓响应。可根据屏幕亮度等条件和视像显示装置的用途调整常数α。
例如图42(a)的组成中,如果α=0.5,则滤波的过渡响应时间(从IIR滤波器的输入信号变化的时刻到输出变化后的输入信号的90%的值为止的时间)为约5帧份额的时间(即1/60*5=1/12秒);α=0.95,则滤波的过渡响应时间为约1秒。
图42(b)是示出根据帧单位(垂直同步单位)的APL(平均亮度级)的帧间差判断换场量和换场程度时的换场检测电路77的组成的框图。APL检测电路89依次将视频信号71的数据累加后作除法运算(平均计算)。在用灯控制信号74作闩锁的D-FF(触发器)90对APL检测电路89算出的APL每一垂直周期进行闩锁后,在减法器91取其差。
ABS(绝对值)电路92中的处理后,在去核电路93进行对付噪声用的去核处理,并输出换场信号78。去核是指如果以4位信号表现0~15的值,则施加强制使微小值(例如0、1、2)为0等筛选。
这样,从去核电路93输出换场检测信号。换场信号在例如帧间APL之差大时,判断为场面变化大,输出级15的信号。反之,APL的变动小的情况下,输出级0。图42(b)的组成,则能从换场检测电路77省略图42(a)的帧存储器。
图43是以图解方式对照明显示板61的照明光示出1垂直周期的发光波形的图。这是在例如到达显示板61的导光空间将持续发光光76与间歇发光光75混合后得到的波形。间歇发光光75的发光时间为D%,瞬时发光强度的峰值为a尼特,发光强度比为S2%。图43中,与间歇发光光对应的发光强度带有竖条纹。持续发光光76的发光时间为T秒,瞬时发光强度的峰值为b尼特,发光强度比为(100-S2)%。图43中,与持续发光光对应的发光强度带有斜线。
用语“发光强度比”是持续发光光或间歇发光光的发光强度对1垂直周期内的像素总体平均发光亮度之比。间歇发光光的发光强度以负载比D%的时间,对持续发光光的瞬时发光强度的峰值a与持续发光光的瞬时发光强度的峰值b之差a-b的值进行积分。“发光强度”是以时间对瞬时发光强度进行积分的值。
本实施方式的视像显示装置60与上述本发明实施方式1相同,其目的为同时改善拖尾量和闪烁量。为了达到此目的,本实施方式的视像显示装置60用图43的波形的照明光照明显示板61。实施方式1中说明的发光强度比S与图43的发光强度比S2的定义不同,但这里可做成用变换式S2={S/D-(100-S)/(100-D)}*D将发光强度比S2变换成发光强度比S,变换后的发光强度比S则适合图12所示的条件A、条件B。
图44(a)~图44(c)是说明用换场检测信号控制照明显示板61的照明光的过程例的图。为了控制照明光,以换场量自适应控制灯驱动电路67、68。
这里,假设换场量越大,换场程度越大。而且,示出将间歇发光光75的发光强度比S2固定为80%并利用换场检测信号自适应控制负载比D的设定的情况。具体而言,如图44(a)所示,控制成随着换场检测量变大,使负载比D缩小。
图44(b)是示出图44(a)那样控制负载比时的拖尾量和闪烁量的特性的图。图44(c)是求出图44(b)的特性用的数据。图44(a)和图44(b)示出的用圈包围的区域和用框包围的区域相互对应。
本实施方式中,换场量大时,判断为画面上活动多或大或活动多发,因而使用图44(a)中用圈包围的区域的负载比。使用以圈包围的区域的负载比时,如图44(b)所示,相对于用框包围的区域,拖尾量减小,但闪烁量增大。
规定屏幕亮度、画面规模、收视的周围照度等环境条件时,收视者能识别的闪烁量确定下来,但此闪烁量具有按显示的画面为活动图像或静止图像变化的趋势。例如在作个人计算机用途的视像显示装置的情况下,静止图像为中心,容许极限闪烁量小。即,即使稍微闪烁也容易显露。反之,活动图像的情况下,某种程度的闪烁量难以被观察者识别,闪烁不显著。利用此特性,虽然加大闪烁量,但拖尾量减小,从而理想地改善拖尾量。
如图44(b)所示,本实施方式的视像显示装置60的拖尾量与闪烁量之间的特性与已有技术的特性相比,进入左下方,因而可以说同时改善拖尾量和闪烁量。
这里,计算图44(b)的特性时,由于将发光强度比S2固定,屏幕亮度并不因负载比D而变动。然而,也可例如将瞬时发光强度的峰值a、b(参考图43)取为固定值,并进行负载比D的控制,不使S2为固定值。
这时,屏幕亮度因负载比D的控制而变动,但通过使负载比D的切换与换场对应,能形成即使在画面切换点上亮度变动也不显著。再者,画面活动时或发生换场时,降低负载比D,则屏幕亮度降低。因此,通过往闪烁较不显著的方向进行控制,对改善闪烁障碍有利。
例如可进行控制,使S2不为固定值,并以与负载比D联动的方式改变峰值a。例如,将峰值b当作固定值,并控制峰值a,使负载比D为70%时峰值a为200尼特(也就是间歇发光光75的发光强度相当于140尼特),D=50%时为400尼特(间歇发光光75的发光强度相当于200尼特),D=30%时为900尼特(间歇发光光75的发光强度相当于270尼特)。
这样控制峰值a时,产生活动并缩小负载比D的情况下,S2增大。反之,静止图像或活动少的图像的情况下,长时间收视亮度高的画面时,关系到眼睛疲劳。因此,仅在画面活动时或活动多的图像时,提高亮度,增加色调,从而能实现鲜明的活动图像显示。也可用与负载比D联动的方式改变峰值b。还可用与负载比D联动的方式同时改变峰值a和峰值b。
图45(a)~图45(d)示出用换场检测信号控制发光强度比S2的情况。这里,假设将负载比D固定为20%或40%的情况。利用改变峰值a或峰值b,改变发光强度比S2。由于持续发光光76的发光强度比为100-S2,利用控制间歇发光光75的发光强度比S2,使其联动地变化,将屏幕亮度保持恒定。
图45(b)是示出使用图45(a)的特性时的拖尾量与闪烁量的关系的图。图45(c)和图45(d)是求出图45(b)的特性用的数据。图45(a)和图45(b)中,圈包围的区域和框包围的区域相互在图中对应。画面活动少时,通过进行S2,往加大拖尾量、减小闪烁量的方向控制。例如用个人计算机编制资料时那样,显示视像是静止图像为中心的情况下,闪烁容易显露。因此,通过减小S2,能减小闪烁量。
静止图像为中心时,滚动视窗等情况下也产生活动。这种情况下,利用本实施方式的视像显示装置,与已有技术的特性相比,也能用抑制闪烁量和拖尾量的特性进行视像显示。
也可控制成屏幕亮度变化,而负载比D、峰值a和峰值b固定;还可控制成又使发光强度比S2与峰值a和峰值b中的一方或双方联动,又使屏幕亮度变化。
与显示静止图像时相反,显示活动图像时提高屏幕亮度,则活动图像色调增加,清晰度提高,能避免收视静止图像时眼睛疲劳。反之,降低活动图像的亮度,则闪烁不容易显露,能提高拖尾量的改善度。
可根据视像显示装置的用途(例如电视机用。个人计算机用),对这些控制选择最佳情况。或者可根据安装中选择的灯69、70的特性选择最佳控制。例如LED光源容易控制瞬时发光强度的峰值,但冷阴极管由于与周围温度的关系,难以控制瞬时发光强度的峰值。因此灯69中最好采用LED光源,控制负载比D和峰值a中的一方和双方。灯70中最好采用冷阴极管光源,将峰值b取为固定值,并控制其它参数。
图44(a)~图44(c)、图45(a)~图45(d)说明了分别独立控制负载比D、发光强度比S的情况,但也可通过同时改变负载比D和发光强度比S2,取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图46(a)和图46(b)示出同时使用图42(b)所示组成的换场检测电路77取得的APL信息和换场量控制负载比D或发光强度比S2的情况。
例如APL低且活动量大时,可如图46(a)所示那样使负载比D减小。或者如图46(b)所示那样使发光强度比S2增大。由此,能突出显示发射到黑暗夜空的火花的亮点,使其又改善拖尾,又以较高的亮度发光。
APL高时,与APL低时相比,闪烁容易显著。因此,如图46(a)所示,可做成负载比D的减小率比APL低时小。或者可做成发光强度比S2的增加率比APL低时大,如图46(b)所示。
尤其如图46(b)所示那样关注发光强度比S2,并且换场量大时,使发光强度比S2增加得比APL低时大,则利用观察者相对于APL的觉察闪烁障碍的极限特性,改善拖尾量和闪烁量。发光强度比S2和负载比D可分别独立控制,也可将2个特性合在一起,同时控制负载比D和发光强度比S2。
本实施方式中,基本上根据实施方式1的图12中说明的条件,控制负载比D与从发光强度比S2换算的发光强度比S的关系,但显示的视像中活动少时,即图42(a)、(b)中说明的换场信号小时,也可采用S=40%等脱离图12的条件的值。其理由如下。
图12中将拖尾量的亮度变化阈值取为15%、85%。图21中还取为10%、90%。然而,绝对性的阈值的值绝非唯一地规定。这是因为视像显示装置的图像质量受观察者主观支配。而且,周围照度和收视距离等收视环境也变化。该值也根据屏幕亮度的绝对值产生变化。在显示的图像为静止图像或活动图像方面也变化。图4说明的拖尾模型中,为了简化模型,假设物体的活动量为1像素等速活动。即,以活动速度将拖尾量归一化。
然而,实际上物体的活动速度快,则拖尾量的绝对值大。显示视像中活动少,则有时即使加大拖尾量的阈值,对显示质量也没有问题。因此,将拖尾量的阈值当作活动量的函数时,即使脱离图12和图21的条件的D、S值,也存在显示质量最佳的情况。总之,可根据图4说明的拖尾模型的模拟和实际的显示图像的主观评价,导出活动量的最佳D、S值。
本实施方式的视像显示装置60中,光源不限于LED和CCFL,可适当采用适合间歇发光和持续发光的光源。再者,本实施方式设图40的显示板61为透射型进行了说明,但也可以是通过反射来自光源的照射光进行调制的反射型显示板。
综上所述,本实施方式的视像显示装置60通过利用换场检测电路77检测出显示视像的画面单位的时间变化(即活动量),能使拖尾量和闪烁量的改善精度提高。
实施方式7用图47说明又一本发明实施方式的视像显示装置。如图47所示,本实施方式的视像显示装置100变化光源(光源体)101、光源(光源体)102、显示板(视像显示部件)103、扩散板104、以及光闸105。
上述组成的视像显示装置100中,在扩散板104与光闸105之间形成空间,将光源101和光源102配置在该空间的下方。
利用例如LED构成这些光源101、102,但也可利用其它发光元件构成。光源101、102往扩散板104的下表面出射照明光。而且,光源101进行间歇发光,照射虚线所示的间歇发光光106。
另一方面,光源102进行持续发光,照射实线所示的持续发光光107。显示板103为透射型,透射并调制通过扩散板104的照明光。显示板103在本身的上表面显示观察者观看的视像。
如图47所示,光源101和光源102出射的2种性质不同的照射光一面在光源的方向性规定的范围扩散,一面在通过扩散板104与光闸105之间的空间的期间进行混合。
因此,显示板103受对间歇发光光106和持续发光光107两者的照射光进行合成后得到的光照射。如实施方式5中所说明,通过混合这些光取得与第1发光分量和第2发光分量组成的光(参考图2)相同的效果。因此,本实施方式的显示板103进行与实施方式1的视像显示装置1中的显示板2相同的运作。所以,本实施方式的显示板103显示移动物体时,能减小拖尾量,以清晰的轮廓显示该物体,同时还能抑制闪烁障碍。
综上所述,本实施方式的视像显示装置100中,在光源至显示板的空间中混合具有不同性质的照明光。例如作为非发光型视像显示装置的LCD(液晶显示装置)具有称为底射型的背后照明装置(backlight),作为该光源。该组成与图47所示的相同。因此,本实施方式的视像显示装置100能方便地用于具有底射型背后照明装置的LCD。
LCD中底射型背后照明装置一般用于屏幕对角起码为20号的情况。大型LCD中,如上文所述,观察者容易看出拖尾障碍,而且在大型LCD中采用已有的脉冲型发光时,观察者也容易看到闪烁障碍。因此,将本实施方式的视像显示装置100由于大型LCD,则能提供活动图像显示鲜明且无闪烁障碍的最佳显示视像。
投影型液晶投影机那样的将显示视像投影到屏幕等上的视像显示装置中,备有输出间歇发光光106的光源和输出持续发光光107的光源,用两个光源的照射光照射液晶板,则两个光源的照射光在到达液晶板的空间受到混合,因而取得本实施方式的效果。
本实施方式设想透射型显示板,但反射型的情况下也能用。即,反射型中应用本实施方式的液晶显示板时,将光源配置在与反射型显示板的显示面同侧。然后,准备输出间歇发光光106的光源和输出持续发光光107的光源,用两个光源的照射光照射液晶板,则两个光源的照射光在到达液晶板的空间受到混合,因而取得本实施方式的视像显示装置的效果。
实施方式8用图48和图49说明另一本发明实施方式的液晶显示装置(LCD)。如图48所示,本实施方式的LCD110包含液晶板(视像显示部件)111、控制器112、列驱动器(源极驱动器)113、行驱动器(栅极驱动器)114、电源电路(第1光源体驱动部件、第2光源体驱动部件)115、灯(第2光源体)116、灯(第1光源体)117、导光板(光混合部件)118、定时产生电路(第1光源体驱动部件)119、以及开关(第1光源体驱动部件)120。
将灯116、灯117和导光板118统称为背后照明装置。把图48所示的线状光源或配置成线状的点光源配置成与导光板118的侧端面对置,来自该光源出射光由导光板118变换成面发光,照明显示板。这样的光源组成,称为旁照型。可用例如LED构成灯116和灯117,也可用其它发光元件构成。
液晶显示板111上,矩阵状形成根据输入视频信号调制光透射率多个非发光型像素(未图示)。控制器112将视频信号输出到列驱动器113,将显示定时信号输出到行驱动器114,将垂直同步信号121输出到定时产生电路119。定时产生电路119通过开关120输出控制信号122。
本实施方式的LCD110的特征在于,通过利用导光板118,混合发光特性不同的照明光。即,本实施方式的LCD110的特征在于,光源包含由灯116和灯117组成的2个群。
从电源电路115通过电力线123直接对灯116供电。因此,灯116与控制信号112的状态无关地进行发光。另一方面,从电源电路115通过电力线124和开关120对灯117供电。用控制信号122控制开关120。
于是,来自这些灯116和灯117的照明光从导光板118的侧端面入射。导光板118对两路照明光一面进行混合,一面进行导光。具体而言,导光板118被印制使照明光扩散用的图案(未图示),从而将照明光扩散,并将光引导到液晶板111。
液晶板111使像素的透射率变化,将来自导光板118的照明光加以调制后,从显示面输出。观察者将该显示面的发光当作显示视像观察。
图49是表示图48的LCD110的运作的时序图。图49的(a)部分示出垂直同步信号121的信号波形。图49的(b)部分示出控制信号122的信号波形。
图49的(c)部分示出电力线123供给的功率的波形,灯116按照该波形发出持续光。图49的(d)部分示出电力线123供给的功率的波形,灯117按照该波形发出间歇光。图49的(e)部分示出导光板118输出的光的波形,属于对灯116输出的光与灯117输出的光进行合成后得到的光。
于是,本实施方式的LCD110的特征在于,具有根据不同的驱动原理加以控制的多个光源(灯116和灯117),并且用导光板118混合来自两个光源的照射光。
不同的驱动原理,其含义为产生受垂直同步信号控制的闪光分量用的脉冲驱动和产生不受垂直同步信号控制的持续分量用的线性驱动。于是,利用线性驱动控制发出持续光的灯116,利用脉冲驱动控制发出间歇光的灯117。
本实施方式的LCD110如图49的(e)部分所示,用混合间歇光和持续光而得到的光照明液晶板111,因而能取得与上述本发明实施方式1说明的图像质量改善效果。
本实施方式不限非发光型像素的类型。即,将导光板118配置在与液晶显示板的显示面同侧并由液晶板发生导光板118输出的照明光的组成,也能取得与本实施方式的LCD110相同的效果。
本实施方式的LCD110构成在图48中,灯116和灯117排成一直线,但未必需要排成一直线。
综上所述,本实施方式的LCD110利用导光板118混合特性相互不同的间歇光和持续光,作为液晶板111的照明光。因此,本实施方式的LCD110的照明光变化持续发光分量和间歇发光分量,所以受混合的照明光照明的视像显示装置能抑制移动物体的拖尾,显示清晰的轮廓,还能减小闪烁障碍,从而能实现高质量的显示视像。
本实施方式的LCD110将光源分为2群,以各自不同的特性进行光驱动。因而,能按持续光专用或间歇光专用设置驱动电路和驱动电源,能简化电路组成,谋求降低成本。还能利用各自的电路分别控制各发光,所以能使电路的可靠性提高。
市售的LED中,存在连续点亮时的绝对最大额定电流小的、脉冲点亮时瞬间最大额定电流小的。本实施方式的LCD110能根据这种LED的电特性,分开使用持续发光用的LED和间歇发光用的LED。
实施方式9用图50说明又一本发明实施方式。图50中,对具有与图48的LCD相同的功能的构件标注相同的参考号。
如图50所示,本实施方式的视像显示装置200包含电源电路(第1光源体驱动部件)201、电源电路(第2光源体驱动部件)202、灯(第1光源体)205、以及灯(第2光源体)206。
本实施方式的视像显示装置200具有2个系统的电源电路201、202,并且分开安装2个系统的灯205、206。即,灯206通过电力线204从电源电路202获得供电,从而发出持续光。另一方面,电源电路201的输出受开关120切换,切换后的输出通过电力线230供给灯205。因而,灯205发出间歇光。
于是,本实施方式的视像显示装置200的特征在于,使用根据不同的发光原理发光的灯205和灯206。具体而言,灯205根据图38的(d)部分所示的波形进行发光。灯206则根据图38的(c)部分所示的波形进行发光。
因此,对灯206供电的电源电路202总对该灯供给恒定功率,完全不施加负载变动造成的应力。反之,对灯205供电的的电源电路201由开关120重复供电的通断,所以产生负载变动。因此,可对各电源电路201和电源电路202分别依照供电的负载特性进行优化。具体而言,能改善供电效率和电路可靠性。
灯206能由例如CCFL(Cold Cathode Fluorescent Light冷阴极管荧光灯)构成。CCFL点亮的瞬间流通大电流,使放电电极劣化,寿命缩短,因而不适合间歇点亮。然而,灯206常点亮,所以可采用不适合频繁重复亮灭的动作的发光元件。
以例如灯206中采用CCFL并且采用灯205的方式将发光原理不同的光源用作灯205、206时,两者的外形、安装方式、驱动电压完全不同。因此,如图50所示,将各光源作为独立组件,机构上分离地装到视像显示装置,则机构设计和绝缘设计容易,而且在散热方面也有利。
本实施方式的视像显示装置200中,由于将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光,能取得与上述本发明实施方式1说明的视像显示装置相同的效果。即,根据本实施方式的视像显示装置200,又能抑制显示移动物体时产生的拖尾,由清晰的轮廓显示该物体,又能减小闪烁障碍。
本实施方式的视像显示装置200设采用使用导光板118的旁照型背后照明进行了说明,但即使采用上述本发明实施方式2说明的底射型背后照明的视像显示装置,又能应用与本实施方式的视像显示装置200相同的照明方法。
本实施方式的视像显示装置200在图50分别将灯205和灯206配置在导光板118中对置的端面,但未必限于这样配置灯205、206。
综上所述,根据本实施方式的视像显示装置200,使用发光原理不同的光源,并混合来自这些光源的光,照射显示板,从而能一面抑制显示移动物体时产生的拖尾,由清晰的轮廓显示移动物体,一面减小闪烁障碍。
本实施方式的视像显示装置200由于使用发光原理不同的光源,容易优化电源电路。已有技术的脉冲型发光在可靠性和寿命方面难以采用CCFL,但本实施方式的视像显示装置200能将CCFL用作发出持续光的光源。
实施方式10用图51和图52说明又一本发明实施方式的液晶显示装置(LCD)。图51中,对具有与图48相同的功能的构件标注相同的参考号。如图51所示,本实施方式的LCD400包含电源电路401、灯(光源体)402、定时产生电路(间歇光信号产生部件)403、基准电压产生电路(持续光信号产生部件)404、加法电路405、以及功率放大电路406。基准电压产生电路404由例如分压电阻和电压缓冲器组成。
本实施方式的LCD400的特征是不设置灯的控制开关,由一种光源构成灯402,以电方式混合与间歇发光分量和持续发光分量相当的信号,驱动灯402。
图52是说明本实施方式的LCD400的运作用的时序图。图52的(a)部分示出垂直同步信号121的波形,图52的(b)部分示出控制信号(间歇光信号)407的波形,图52的(c)部分示出控制信号(持续光信号)408的波形,图52的(d)部分示出控制信号(照明光信号)409的波形,图52的(e)部分示出使灯402发光的功率的波形。
图51的定时产生电路403输出的控制信号407并非单一控制开关通断的2值逻辑信号。也就是说,控制信号407是表示多个中间状态的数字多值信号或表示连续的中间状态的模拟信号。
基准电压产生电路404输出作为基准电压的控制信号408,与垂直同步信号121无关。这也是数字多值信号或模拟信号。加法电路405求出控制信号407与控制信号408之和。两者之和作为表示灯402的发光亮度的控制信号409输出到功率放大电路406。功率放大电路406根据控制信号409,将电源电路401供给的部分功率作为发光功率输出到灯402。
于是,本实施方式的LCD400的特征在于,以电方式合成相当于持续发光分量和间歇发光分量的各电信号,驱动灯402。因此,以相同的条件点亮全部图51的灯402。所以,与实施方式8和实施方式9说明的视像显示装置相比,本实施方式的LCD400具有不容易发生亮度不匀的优点。
设本实施方式的LCD400的光源为旁照型进行了说明,但实施方式7所述的底射型光源也可用与本实施方式的LCD400相同的照明方法。本实施方式设用1种光源构成灯进行了说明,但也可用电方式混合的信号驱动多个不同种类的光源。
说明了本实施方式的与持续发光分量相当的电信号比与间歇发光分量相当的电信号振幅小而且连续的情况,但可以不必这样。即,与持续发光分量相当的电信号可以和与间歇发光分量相当的电信号振幅相同,并且也重复通断,和与间歇发光分量相当的电信号相同。于是,可用重复频率为垂直同步信号的约3倍(例如150赫兹)或更高、持续光的点亮时间相当于间歇发光分量的发光时间为约1/10或更短的时间的信号,按与视频信号同步或不同步,实现相当于持续发光分量的信号的通断动作。
也就是说,可将细窄且数量多的脉冲信号作为取得持续发光分量用的信号。这是因为这种信号控制的灯的照明光由于对窄且多的脉冲取平均,人眼可看成宛如低亮度连续点亮。此情况下,因为相当于间歇发光和持续发光两者的电信号的振幅相同,可共用一部分发间歇光用的点亮和发持续光用的电路。
综上所述,本实施方式中,通过以电路方式合成控制相互特性不同的照明光的信号,利用与混合不同特性的照明光后得到的光相同的照明光照明液晶板111。因此,本实施方式的LCD400的图像质量改善效果与上述本发明实施方式1的视像显示装置相同。即,根据本实施方式的LCD400,能又抑制物体拖尾,显示清晰的轮廓。又减小闪烁障碍。
而且,根据本实施方式的LCD400,由于用一种光源构成灯,能简便地构成光学系统,且容易设计。本实施方式的LCD400又由于利用同一窄光源照明液晶板111,不容易发生显示画面亮度不匀、彩色不匀等。
实施方式11用图53至图55说明使用两种频率的脉冲的发光波形带来的同时改善拖尾量和闪烁量的效果。
图53的(a)部分示出本发明的视像显示装置的像素可用的发光波形。用斜线表示的脉冲A相当于第1发光分量(参考图2),其负载比为D%,发光强度比为S3%。
本实施方式的特征在于,相当于第2发光分量的发光波形为用网状点表示的脉冲B的集合。脉冲B的频率(图中的t0的倒数)高于显示的视频信号的频率,例如为150赫兹,不受人眼跟踪,因而图53的(a)部分所示的发光波形等效于图53的(b)部分所示的发光波形。
图53的(a)部分在(100-D)%的时间产生4次脉冲B,因而1个脉冲B的发光强度为(100-S3)/4%。脉冲A与视频信号的垂直同步信号同步,但脉冲B与垂直同步信号可同步,也可不同步。
图54是说明使用图53的(a)部分所示的发光波形时的减小拖尾量的效果的图。图54设想通过采用例如液晶板那样的非发光型显示板,并使光源的发光波形为图53的(a)部分所示的波形,进行改善拖尾。
图54与图4说明的模型相同,其状况也是3像素长的物体以每一帧1像素等速往屏幕的一个方向移动。图54的(a)部分所示的光源的发光波形与图54的(b)部分所示的像素透射率的乘积为图54的(c)部分所示的移动物体的亮度。此状态下,假设图中黑箭头号的方向对应于人眼积分的方向后,往黑箭头号方向进行积分运算。其结果是图54的(d)部分和图54的(e)部分。
如图54的(e)部分所示,移动物体的亮度波形包含阶梯1、3和斜线2。人的动态视力难以识别阶梯1、3,因而人眼主要将斜线2识别为物体的拖尾。如果物体静止,则阶梯1、3消失,所以即便用静止视力也不觉察阶梯。因此,物体停止后也可用与停止前相同的发光波形继续点亮背后照明。
图55(a)~图55(c)示出图54的(a)部分所示的发光波形和已有技术的发光波形的傅立叶级数计算结果。图55(a)和图55(b)中,将双方的发光亮度设定成相同。亮度相同,则傅立叶变换时的直流分量相同,可作高次谐波的比较。如图55(c)所示,本实施方式和已有例的发光波形的1次谐波分别为0.82和1.28。意味着本实施方式比已有例减小闪烁。
利用控制光源的发光,实现本实施方式时,可采用例如LED那样的光源。LED的发光对脉冲状切换的电流作出高速响应,因而如果供给LED图53的(a)部分所示的电流波形,就能使LED按与电流波形相同的波形发光。
综上所述,利用图53的(a)部分所示的发光波形也能又抑制活动图像轮廓的障碍,又进行闪烁。
实施方式12用图56至图59说明又一本发明实施方式的视像显示装置。本实施方式的视像显示装置中,显示板是有源矩阵型驱动且自发光的EL(电致发光)器件。通过每一像素配置的EL元件流通符合图像信息的电流,控制发光的亮暗,产生显示图像。
图56是示出本实施方式的EL像素的组成的图。EL像素601包含扫描电极602、信号电极603、TFT604、电容器605、TFT606、TFT607、TFT608、EL元件609、电源610、扫描电极611。例如NTSC制视频信号时,显示板中存在525根扫描电极602。NTSC制视频信号的垂直频率为60赫兹,扫描线为525条,因而每隔约32微秒(=1/60/525)选择扫描电极602。扫描电极往显示板的水平方向排列,与其它像素共用。
从信号电极603供给显示的图像信息。例如NTSC制视频信号,则显示板60中存在640根或720根信号电极603。信号电极603往显示板的垂直方向排列,与其它像素共用。选择关注的像素的扫描电极602并供给脉冲时,TFT604导通。由于依照此定时对信号电极603供给图像信息,以电压(或电荷)的形式将该信息存储在电容器605。关注像素为非选择期,则TFT604阻断,保持电容器605的电压。EL元件609通过从电源610流通该电容器605保持的电压决定的电流,以希望的亮度发光。这里,本实施方式的EL像素601存在2个对EL元件609供给电流的系统。即,通过TFT606的系统和通过TFT607的系统。利用由扫描电极611控制的TFT608控制TFT607通断。
图57是说明EL像素601的运作用的图。图57的(a)部分示出供给扫描电极602的脉冲信号的波形。重复周期T在NTSC制视频信号中为16.7毫秒(=1/60)。图57的(b)部分示出扫描电极611的脉冲信号的波形。图57的(c)部分示出TFT606的漏极流通的电流的波形。此电流从电源610供给,通过TFT606的源极-漏极,流到EL元件。扫描电极602为“高”的期间,TFT604导通,更新电容器605的端子间电压,从而使该电流变化。EL元件的响应比例如普通液晶响应速度快,假设在扫描电极602为“高”的期间变化到希望的电流。
如图57的(c)部分所示,在某周期设定较大的电流I1,使像素发光明亮。在接着的周期流通小电流I2,使EL像素609发光暗。另一系统是通过TFT607从电源610供给的电流。此电流的振幅与TFT606的系统相同,也由电容器605的电压决定。因此,图57的(c)部分和(d)部分中,I1=I3,I2=I4。
但是,TFT607在利用扫描电极611控制方面不同。扫描电极611的脉冲为“高”的期间,TFT608导通。这时,TFT607的栅极与源极之间的电压为0,因而TFT607阻断。扫描电极611为“低”的期间,TFT608阻断,这时TFT607受电容器605的端子间电压控制,如图57的(d)部分所示那样流通电流。
EL元件609中流通的电流如图57的(e)部分所示,它是图57的(c)部分所示的波形与(d)部分所示的波形之和。即,I5=I1,I6=I1+I3。I7=I2,I8=I2+I4。
EL元件609根据图57的(e)部分的电流波形进行发光。发光波形取决于EL元件的电流-发光特性,但这里如果设特性具有正比关系,则发光波形等同于图38的(f)部分。通过按此波形进行发光,取得作为上述本发明实施方式1连同图7一起说明的同时改善拖尾量和闪烁量的效果。
如上文所说明,本实施方式的视像显示装置是例如有源矩阵驱动的自发光EL板。具有2个由存储视频信息的电容器605控制的TFT,分别在不同的定时流通电流,从而产生与间歇光和持续光对应的发光波形。即,像素的发光包含连同图2一起说明的第1发光分量和第2发光分量。或者像素的发光包含间歇发光分量和持续发光分量。
由扫描电极611的脉冲相位管理对间歇发光相位进行控制。可根据扫描电极611的相位控制第1发光分量的相位。可根据扫描电极611的“低”期控制负载比D。希望加大间歇发光分量或第1发光分量的发光能量(即发光强度)时,可以使负载比D增大。
与已有保持型发光的EL板相同,扫描电极602的选择运作时间也可为1/60秒,因而不必使扫描电极驱动器(未图示)和信号电极驱动器(未图示)高速化,不必在外部使用存储视频信号的帧存储器等,进行时钟速率变换等。电容器可为1个,也与已有保持型发光的EL板相同。
图58是说明EL元件的另一组成例用的图。图58中,对与图56均等的部分标注相同的符号。图58中的EL像素701包含电容器702、电容器703、TFT704、TFT705、TFT706、扫描电极707、扫描电极708。选择像素时,TFT604导通,将与视频信息对应的电压写入电容器,但对串联的电容器702和电容器703写入此电压。
使TFT705和TFT706重复交替通断,切换TFT704的源极-栅极电压。在TFT705导通期间和TFT706导通期间,电容器703的电压、以及电容器703与电容器702的端子间电压之和分别成为TFT704的源极-栅极电压。利用这2个栅极电压切换EL元件609的电流。TFT706受扫描电极707控制。TFT705受扫描电极708控制。也可使像素内具有反相器,将例如使扫描电极707的逻辑反相的信号输入到TFT705的栅极。
图59是说明EL元件701的运作用的图。图59的(a)部分示出供给扫描电极602的脉冲信号的振幅。图59的(b)部分示出扫描电极705的脉冲信号的振幅,图59的(c)部分示出扫描电极706的脉冲信号的振幅。图59的(d)部分示出TFT705控制的EL元件609的电流振幅。扫描电极708为“高”的期间,TFT705导通,由电容器703的端电压规定TFT704的栅极-源极间电压。
此电压是用电容器703和电容器702将选择像素时写入的电压分压后得到的电压。设选择时的写入电压为V,电容器702和电容器703的静电容分别为C1、C2则电容器703的端电压V2为下式所示。
V2=V*(C1*C2/C1+C2)图59的(e)部分示出TFT706控制的EL元件609的电流振幅。扫描电极707为“高”的期间,TFT706导通,TFT704的栅极-源极间电压成为选择像素时写入的电压V。V和V2为V2<V,如果假设TFT704的栅极-源极间电压与TFT704的漏极电流成正比,则图59的(d)部分所示的电流I11、I12与图59的(e)部分所示的电流I13、I14的关系为下式所示。
I11=I13*(C1*C2/C1+C2)I12=I14*(C1*C2/C1+C2)图59的(f)部分示出实际流通EL元件609的电流的波形,为图59的(d)部分的波形与(e)部分的波形之和。如果EL元件609的电流-发光亮度特性为线性,则EL元件609的发光亮度波形为图59的(f)部分所示的波形。即,像素的发光包含图2说明的第1发光分量和第2发光分量。或者包含间歇发光分量和持续发光分量。利用此波形,能实现实施方式1说明的拖尾量和闪烁量两者的改善。用扫描电极707、708的脉冲相位管理对第1发光分量的发光相位和负载比D进行控制。希望第1发光分量的发光能量(即发光强度)大时,可用电容器702、703的电容比进行控制。或者可使扫描电极707的“低”期增大,使扫描电极708的“高”期减小。
综上所述,如用图58和图59说明的那样,另一本发明实施方式的视像显示装置以分压的方式使用电容器存储的视频信息。扫描电极602的选择运作时间与已有保持型发光的EL板相同,也为1/60秒,因而不必使扫描电极驱动器(未图示)和信号电极驱动器(未图示)高速化,不必在外部使用存储视频信号的帧存储器等,进行时钟速率变换等。
实施方式13用图60说明又一本发明实施方式的视像显示装置。本实施方式的视像显示装置中,显示板是有源矩阵型驱动且自发光的EL(电致发光)板或有源矩阵型驱动非发光液晶板。本实施方式中,通过对每一像素配置的EL元件或液晶元件供给符合图像信息的电压,控制发光的亮暗,产生图像。
图60是说明本实施方式的视像显示装置的运作的定时的图。为了说明简便,假设显示板的扫描线为5条。图60的(a)部分示出垂直同步信号的波形,是画面重复的基准。NTSC制视频信号,则垂直同步信号的频率为60赫兹。图60的(b)部分示出水平同步信号的波形。假设扫描线为5条,1垂直周期产生H11至H15的5次脉冲。图60的(c)部分示出数据信号的波形,对往显示板水平方向排列的多根数据电极中的1根供给信号。
这里,本实施方式的视像显示装置具有以帧单位另行存储视频信号的帧存储器,通过访问此帧存储器存储的图像数据,进行数据往时间轴方向的交错。这里,对位于同一数据电极上的像素按垂直方向的排列顺序分配1至5的号码,使位于屏幕最上部的像素为像素1,处在其下方的像素为像素2。然后,将像素1显示的视频数据取为D1,像素2显示的视频数据取为D2。D11、D12、D13,其含义为将D1分成3个并且在时间轴方向的交错的视频数据。
如图60的(c)部分所示,例如像素1用的数据,则进行时间交错,使H11期间的首个产生D11,H13的第2个产生D12,H14的第3个产生D13。假设某帧的D1中输入100%白级(8位、255级),1/60秒后的下一帧中输入60%灰级(8位、150级)。
图像数据的划分由负载比D、发光强度比S决定。例如假设负载比D=50%,发光强度比S=80%。又设视像显示装置的像素可发光的瞬时峰亮度为1000尼特。D1=100%的白信号,则图2说明的第1发光的瞬时发光亮度(第1发光的纵轴的高度)为100%,即1000尼特。第2发光的发光强度比S为20%,图2的瞬时发光亮度(第2发光的纵轴的高度)为25%,即250尼特。按250尼特=1000尼特*50%/80%*20%算得。50%、80%、20%的数值分别相当于图2的D、S、100-S。
这样,用负载比D和发光强度比S决定的计算从D1决定D11、D12、D13。划分并设定视频数据,使100%的白信号以D11=25%、D12=100%、D13=25%的瞬时发光亮度进行发光。假设视频数据与发光亮度为正比关系,换句话说,视频数据为8位长时,255级的白信号的划分为D11=64级,D12=255级,D13=64级。根据这些瞬时发光亮度和负载比50%,平均屏幕亮度为1000*0.5+250*0.5=625尼特。
D1=60%的灰度级的情况下,形成用白信号说明的值的60%的值。即,如果D1=60%,则D11=15%、D12=60%、D13=15%。设D11、D12、D13各自对应的亮度为L11、L12、L13,如果100%的瞬时发光亮度为1000尼特,则L11=150尼特,L12=600尼特,L13=150尼特。
图60的(d)部分示出对扫描1像素的扫描电极施加的脉冲信号的波形。假设像素1处在屏幕上部。假设扫描线为5条,并假设同一数据电极上存在5个像素。假设所述视频信号D1是该像素1显示的视频数据。
扫描信号在1垂直周期产生3次脉冲。此脉冲为水平周期的约1/3的时间。1垂直周期产生3次的脉冲分别对水平同步信号产生相位偏移。时间方向划分并交错的视频数据D11、D12、D13的相位与像素1的扫描信号在“高”期间的相位对应。即,通过用扫描信号将时间方向上交错的像素1的视频数据输入到像素1,规定像素1的发光。
图60的(d)部分的波形中,从左开始的第1脉冲位于水平同步信号的前半部分,第2脉冲位于正中,第3脉冲位于后半部分。图60的(e)部分是像素1的发光波形。纵轴为亮度。假设是D1=100%(255级)的白信号。在扫描信号的第1“高”期间,将像素1设定为D11决定的发光状态(发光亮度)L11。这时的瞬时发光亮度在上述例子中为250尼特。在扫描信号降到“低”的时间点保持该数据D11,因而像素1以250尼特继续发光。接着在第2“高”期间,将像素1的像素数据写入D12。上述例子中,L12=1000尼特。然后,扫描信号再次降到“低”,因而保持D12,像素1以1000尼特继续发光。同样,第3扫描脉冲中,写入并保持相当于D13的L13=250尼特。总之,本实施方式中,依照图60的(d)部分的扫描信号为“高”的定时,设定相当于图60的(c)部分的数据信号的视频数据的发光亮度。
例如,倘若是EL元件,则将视频数据当作电容器的电压加以保持,在EL元件中流通相当于该电压的电流,使EL元件发光。如果是液晶元件,则将视频数据当作电荷加以保持,并将液晶调制成与该电荷相称的透射率。
图60的(c)部分的L11、L12、L13例如L11=L13且L12>L11。通过按此波形进行发光,取得实施方式1的图7说明的同时改善拖尾量和闪烁量的效果。图2说明的第1发光分量的负载比D由数据信号的交错和对应的扫描信号的脉冲相位决定。发光强度比S由D11、D12、D13的视频数据划分的划分方法(比率)决定。图60的(f)部分和(g)部分示出关注作为另一像素的像素3的情况。将划分写入到像素3进行显示的视频数据D3后得到的视频数据表示为D31、D32、D33。而且,将与各数据对应的发光亮度取为L31、L32、L33。
像素3处在屏幕中央。此像素的工作定时基本上与像素1相同,相位则偏移2行。因此,各像素的扫描信号不同时为“高”。
这样,本实施方式的视像显示装置预先将施加在数据电极上的数据交错,加工成每一水平周期配置3个数据。而且,进行垂直方向的选择的扫描信号,每一垂直同步信号输出3次“高”信号。多个扫描信号不同时形成“高”。
通过按这样的定时写入数据,本实施方式的视像显示装置取得图60的(e)部分所示的发光波形。此发光波形包含图2所示的第1发光分量和第2发光分量。或者包含间歇发光分量和持续发光分量。通过按此波形使像素发光,实施拖尾量和闪烁量的理想改善。
本实施方式中,由于通过在外部设置存储器将数据交错,控制发光波形,不必例如添加扫描电极等,从每一垂直同步信号更新1次数据的一般组成更改显示板的像素组成,可沿用已有的显示板。
而且,可用数据信号交错的管理控制间歇发光分量的负载比。间歇发光分量的发光相位也同样可用数据信号交错的管理进行控制。
实施方式14
用图61至图74说明一本发明实施方式的视像显示装置。图61是说明一本发明实施方式的视像显示装置的像素发光波形的图。图61中示出显示的视频信号的垂直周期T的1周期份额的发光波形。
图61的(a)部分和图61的(b)部分示出相同的波形,但发光波形的划分方法不同。即,图61的(a)部分按瞬时发光强度大的部分和其它部分划分波形。
图61的(a)部分中,网状点所示的部分是第1发光分量。此第1发光分量的作对于垂直周期T的发光时间的负载比为D%,瞬时发光强度为A尼特,相对于像素发光强度的发光强度比为S%,垂直周期开始后、至发光波形中心的数据对垂直周期的比率为P%。
这里,将某时间的像素发光称为峰发光值、发光峰值、瞬时发光亮度、瞬时发光强度、瞬时发光峰和仅称为亮度。严格而言,称为亮度的一般是瞬时发光亮度,单位为尼特(nit)或烛光/平方米(cd/m2)。人眼感觉的是眼睛对瞬时发光亮度进行积分、平滑后的亮度,称之为平均亮度、平均屏幕亮度、屏幕亮度、平均强度、平均亮度级。严格而言。单位不是尼特,多数情况等效使用尼特单位。例如液晶电视在产品目录规范中使用显示白时的平均亮度。将图61所示的S和S1那样把瞬时发光亮度与时间比(或时间)相乘的称为发光强度比(或发光强度)、发光分量、发光量。图61中,发光波形的用纵轴和横轴包围的面积相当于发光强度。
图61的(b)部分中,用斜线表示的部分为第2发光分量。此第2发光分量的发光时间的负载比为DA+DB=(100-D)%、瞬时发光强度为B尼特,相对于像素的发光强度的发光强度比为(100-S)%。
对第1发光分量和第2发光分量而言,具有A>B的关系。DA是从垂直周期开始后(即从基于垂直同步信号的像素选择脉冲(栅极脉冲、扫描脉冲)后)、至第1发光分量开始点亮为止的数据对垂直周期的比率。DB是从第1发光分量点亮结束后、至垂直周期结束为止的时间对垂直周期的比率。
图61的(b)部分按间歇发光分量和除该分量外的总体进行发光并提高亮度算持续发光分量划分波形。图61的(b)部分中,用竖线表示的区域是间歇发光分量。关于此间歇发光分量,其相对于周期T的发光时间的负载比为D%,瞬时发光强度为C尼特,相对于垂直周期内显示的像素的发光强度的发光强度比为S1%,从垂直周期开始后、至发光中心的时间对该周期的比率为P%。瞬时发光强度C具有C=A-B的关系。
图61的(b)部分中,用网状线表示的区域为持续发光分量。关于持续发光分量,其发光时间的负载比为100%,瞬时发光强度为B尼特,相对于垂直周期内显示的像素的发光强度的发光强度比为(100-S1)%。
这里,S1=C*D=(A-B)*D。而且,A=S/D,B=(100-S)/(100-D)。因此,形成S1=S-(100-S)/(100-D)*D,能以S1换算S。即,可认为第1发光分量和第2发光分量形成的发光波形实质上等于包含间歇发光分量和持续发光分量的发光波形。因此,下面的说明中,根据图61的(b)部分说明本发明的效果。
图62是示出本发明实施方式14的视像显示装置1100的组成的框图。如该图所示,视像显示装置1100包含显示板1101、视频控制器1102、栅极驱动器1103、扫描驱动器1104、列电极1105、行电极1106、灯驱动电路1107、灯驱动电路1108。灯1109、灯1110。
在显示板1101上配置排成列状的列电极1105和排成行状的行电极1106。显示板1101为透射并调制来自光源的照明光的透射型。在列电极1105与行电极1106的交点将多个像素(未图示)形成矩阵状。
例如显示板1101由快速响应的液晶构成。这里,将液晶的响应近似为指数函数,当作y=A0*(1-exp(-t/τ))(其中y为透射率,A0为任意常数)时,假设该时间常数τ(从响应开始至响应达到约63%的最终值的时间)为约1毫秒,即便最大也为2毫秒。
栅极驱动器1103根据数据信号1112驱动像素,将像素的透射率设定为数据信号1112决定的状态。扫描信号1113具有视频信号1111的水平同步信号和垂直同步信号。水平同步信号是显示画面的列方向(水平方向)的显示单位。垂直同步信号是屏幕的行方向(垂直方向)的显示单位。垂直同步信号在例如NTSC制视频信号中为60赫兹。
扫描驱动器1104根据扫描信号1113的水平同步信号的定时从屏幕的上部到下部依次选择并扫描行电极1106。根据扫描信号1113的垂直同步信号的定时,将选择的行电极1106复原到屏幕的上部。
关注显示板1101上的某像素时,选择该像素的周期为16.7毫秒。视频控制器1102根据视频信号1111的垂直同步信号产生灯控制信号1114,输出到灯驱动电路1107。灯驱动电路1107控制灯1109。灯1109的发光输出是灯控制信号1114控制的间歇发光光(间歇发光分量)1115。即,灯1109进行相当于图61的(b)部分说明的间歇发光分量的发光。灯1109可用例如单一或多个LED(发光二极管)实现。间歇发光光照明显示板1101。
灯驱动电路1108控制灯1110。灯1110的发光输出是持续发光光(持续发光分量)1116,与视频信号1111无关。即,灯1110进行相当于图61的(b)部分所示的持续发光分量的发光。灯1110可用例如单一或多个CCFL(冷阴极管)那样的荧光灯实现。或者与灯1109相同,也可用LED实现。持续发光光1116与间歇发光光1115相同,也照明显示板1101。
图63是图62的视像显示装置1100的剖视图。图63中,对具有与图62相同的功能的部分标注相同的符号。如图63所示,导光空间1201是例如视像显示装置1100的壳体背板与显示板1101之间的间隙。在导光空间1201的下部配置灯1109、灯1110。导光空间1201的上部则配置显示板1101。
作为灯1109的输出的间歇发光光1115和作为灯1110的输出的持续发光光1116在导光空间1201的内部往显示板1101传播,该过程中将两个照明光混合,形成混合照明光1202。然后,混合照明光1202照明显示板1101,该照明光受显示板1101的像素调制后,作为显示视像光1203从显示板1101输出。观察视像显示装置1100的观察者将该显示视像光1203识别为显示视像。
图64是说明图62和图63所示的视像显示装置1100的运作用的时序图,示出各路径上传播的信号和光的发光波形的时间变化。横轴为时间,时间轴以视频信号的帧为单位描述。帧是指视频信号1111的显示画面的单位,由垂直同步决定。
图64的(a)部分示出视频信号1111的垂直同步信号的信号波形。图64的(b)部分示出灯控制信号1114的信号波形,判明灯控制信号1114与垂直同步信号同步地重复通断。图64的(c)部分示出间歇发光光1115的发光波形,与垂直同步信号同步地进行间歇发光。纵轴表示瞬时发光强度。
图64的(d)部分示出持续发光光1116的发光波形,与垂直同步信号无关,总为恒定。纵轴为瞬时发光亮度。图64的(e)部分示出混合照明光1202的发光波形。纵轴为瞬时发光亮度。混合照明光1202是在导光空间1201混合图64的(c)部分的间歇发光光1115和图64的(d)部分持续发光光1116后得到的光。
图64的(f)部分示出关注显示板1101的某像素时的该像素的透射率。图64的(f)部分还示出第2和第4帧中输入白视像、第1和第3帧中输入黑视像的状态。图64的(e)部分所示的混合照明光1202与图64的(f)部分所示的像素的透射率之乘积为图64的(g)部分所示的显示视像光1203,即显示图像的瞬时发光亮度的时间响应波形。
于是,本实施方式的视像显示装置1100的特征在于,具有灯1109和灯1110这些多个光源,各光源分别输出间歇发光光1115和持续发光光1116,用这些发光光的混合光照明显示板1101。间歇发光光1115和持续发光光1116在导光空间1201进行混合。与视频信号1111的垂直同步信号同步地控制间歇发光光1115的发光重复周期和相位。
于是,本实施方式的视像显示装置1100通过用图64的(g)部分所示的混合照明光1202照明显示板,能同时实现改善活动图像拖尾量和减小闪烁障碍。
图65是定性说明本实施方式的视像显示装置1100的改善突兀哈减小闪烁的运作用的图。图65中,假设物体以每一帧1像素等速移动,并且其移动方向为屏幕上方至下方。物体的规模的纵向长度为3像素,横向长度任意。
图65的(a)部分示出混合照明光1202的发光波形,纵轴为瞬时发光亮度,横轴为帧单位(时间)。图65的(a)部分中用竖条纹表示的部分为间歇发光光1115的分量。图65的(a)部分中用网状线表示的部分为持续发光光1116的分量。
图65的(b)部分示出显示板1101上显示的活动物体在某一瞬间的轮廓,横轴为像素单位(空间),纵轴为透射率。
图65的(c)部分示出活动物体在显示板1102的显示画面上移动的状况(横轴为时间,纵轴为空间)。显示板1101的显示画面原本为2维平面,但图65的(c)部分省略2个空间坐标轴中的一个水平坐标轴。
显示的活动物体随时间的经过而进行移动,但根据该移动与图65的(a)部分的发光波形造成的照明的关系,显示视像光1203形成2种亮度。即,间歇发光分量进行发光的期间,显示视像光1203的亮度大。图65的(c)部分中用竖条纹表示的部分相当于亮度变大的部分。
另一方面,仅照明持续发光分量的期间,虽然混合照明光1202的发光强度小,但具有尽量充分照明像素的强度。图65的(c)部分中用网状线表示的部分相当于仅持续发光分量进行照明的期间。
观察者沿箭头号2以视线跟踪活动物体时,由于这两种发光状态相乘,形成图65的(d)部分的状态,映入观察者的网膜。图65的(e)部分示出图65的(d)部分的亮度的轮廓。图65的(e)部分中,横轴表示像素(空间),纵轴表示亮度。
如图65的(e)部分所示,观察者识别的活动物体的亮度轮廓具有3种斜线,即斜线1、2、3。这里重要的是图65的(e)部分所示的斜线1和斜线3平缓,但斜线2峭立,斜率剧变。
人眼难以识别与平缓的斜率1和斜率3对应的亮度变化。其原因在于,观察者对移动物体的对比度识别能力一般比对普通静止物体的该识别能力差。因此,判明观察者识别的物体的亮度轮廓仅为斜线2,对图114的(a)部分所示的以相对于时间恒定发光的光源照明显示板1101时的活动图像拖尾而言,本实施方式的视像显示装置1100能充分完成改善拖尾。
图66(a)~图66(i)是定量说明本实施方式的效果用的图,示出3种发光模式。
这里,图66(a)~图66(c)示出使用负载比为25%的已有型脉冲型发光模式时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。图66(d)~图66(f)示出使用负载比40%的脉冲型发光模式时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。图66(g)~图66(i)示出使用本实施方式的视像显示装置1100照明显示板1101时的发光亮度波形、拖尾量和闪烁量的特性。本实施方式的视像显示装置1100的发光中,将间歇发光分量的负载比D设定为20%,间歇发光分量的发光强度比S1设定为80%。
关于拖尾量,其单位为空间上的长度,并将纵轴的亮度从10%到90%的变化定义为拖尾量。根据上述人眼对活动物体的对比度的灵敏度低,规定此定义。图66(b)、图66(e)和图66(h)中的箭头号的范围相对于此拖尾量。
图66(c)、图66(f)和图66(i)示出闪烁量。该闪烁量是用傅立叶变换分别对图66(a)、图66(d)和图66(g)所示的发光波形作频率变换并算出1次谐波分量对0次直流分量(平均值)之比而得到的。例如垂直同步信号为60赫兹的NTSC制视频信号时,1次谐波为60赫兹。相对于0次谐波分量的1次谐波分量越大,闪烁障碍越大。
这里,图66(a)~图66(i)中,顾及使各发光模式的发光强度相同。即,图66(a)、图66(d)和图66(g)中,按时间对亮度积分的值相同。由于这样使发光强度相同,图66(c)、图66(f)和图66(i)的各平均值分量(0次直流分量)的能量在各发光模式中相同。因此,能比较每一发光模式的1次谐波分量。
图67是归纳图66(a)~图66(i)所示各发光模式的特性的图。图67中,第1列的间歇发光分量的负载比D是相对于像素更新重复时间(垂直周期)的间歇发光分量的发光时间比。第2列的持续分量是相对于总发光强度的间歇发光分量的发光强度比S1。已有技术的发光中,间歇发光分量的发光强度比S1为100%。第3列的拖尾量是图66(b)、图66(e)和图66(h)所示的箭头号线的长度。第4列的闪烁量是指60赫兹分量(1次谐波)对平均值(0次直流分量)之比。图67的第行至第3行分别对应于各图66的发光模式1至3。
如图114的(a)部分所示,无拖尾对策的发光的情况下,相对于亮度的10%至90%的变化的拖尾量为0.8。与此相对比,图67的第1行的已有例的负载比为25%,拖尾量改善达0.2。因此,第1行的已有例中,拖尾量改善率为75%。然而,以90%的比率产生作为闪烁的主要原因的60赫兹分量,形成显著的障碍。
这里,如图67的第2行的已有例所示,为了减小闪烁,设将负载比增加到40%。能利用增加负载比将闪烁量抑制到75%,但拖尾量增加到0.32,使拖尾量改善率降低到60%。
第3行的本实施方式中,作为本发明的特征的间歇发光分量的负载比为20%,发光强度比呈现80%的状态。从图67可知,与第1行的已有例相比,能使闪烁从90%衰减到75%,而且拖尾量为0.20,保持第1行的已有例的改善。
综上所述,本实施方式中,能又确保改善拖尾又大幅度减小闪烁障碍,可给收视者提供最佳质量的视像。
图68是示出图66的各发光模式的特性的图。图68的横轴表示拖尾量,数值越小,图像质量越高。图68的纵轴为闪烁量,数值越小,闪烁越小,图像质量越高。
已有技术的发光利用改变负载比D,使拖尾量和闪烁量的值在图68中所示的轨迹上移动,不往空白箭头号所示的理想的改善方向移动。这时,闪烁量与拖尾量是权衡关系,不能同时改善。
与此相反,图中的圆号表示本实施方式的发光特性,判明同时改善拖尾量和闪烁量。
图69(a)~图69(f)是说明间歇发光分量负载比D与间歇发光相位P的关系用的图。间歇发光相位是指从垂直周期开始后、至间歇发光分量中心的时间对垂直周期的比率(参考图61的(b)部分)。
图69(a)~图69(f)中,发光条件为负载比D=30%、发光强度比S1=90%。如上文所述,作为显示板,设想使用时间常数τ=1毫秒左右的高速响应的液晶。拖尾量与图65相同,也将拖尾的亮度变化从10%到90%的变化定义为拖尾量。
图69(a)、图69(c)和图29(e)分别是P=30%、50%、70%的发光波形。图69(b)、图69(d)和图29(f)是P的值分别为30%、50%和70%时的拖尾状态。根据图65所示的拖尾模型算出拖尾状态。
从图69可知,P=50%时,图65的(e)部分说明的斜线1、3均衡良好。P=30%、70%时斜线1、3虽然产生偏移,但拖尾量与P=50%时相同,改善拖尾的效果相同。
图70(a)~图70(f)是说明间歇发光分量负载比D与间歇发光相位P的关系用的图,发光条件与图69(a)~图69(f)相同。但是,图70(a)~图70(f)示出间歇发光相位P为10%、50%、90%的情况。
如图70(b)和图70(f)所示,P=10%、90%时,改善拖尾的效果极差。这是因为如图70(a)和图70(e)所示,发光波形被划分成2个。
图71(a)~图71(f)是说明间歇发光分量负载比D与间歇发光相位P的关系用的图。发光条件与图69(a)~图69(f)、图70(a)~图70(f)相同。但是,图71(a)~图71(f)示出间歇发光相位P为15%、50%、85%的情况。如图71(a)~图71(f)所示,拖尾改善良好。
从图69(a)~图69(f)、图70(a)~图70(f)、图71(a)~图71(f)判明如下。负载比D和发光相位P的关系由于发光脉冲以不在帧内划分为佳,需要P≥D/2%或P≤(100-D/2)%。这点以外情况如图70(a)和70(e)所示,在帧内划分间歇发光分量。这样在帧内划分时,假设人眼跟踪物体移动边缘部分的积分中,斜率剧变,没有本发明的效果,即没有同时改善拖尾量和闪烁量的效果。
因此,可管理负载比D和间歇发光相位P,使其满足下式的条件。
D/2≤P≤(100-D/2)(其中0<D<100)这里,D=0%时,意味着间歇发光分量为0,因而这里将其排除。D=100%时,是已有技术的间歇发光波形的情况,因而这里将其排除。
图72是示出负载比D与间歇发光相位P的关系的图。横轴为D,纵轴为P。该图中网状点所示的区域内的D、P满足上述条件。
图72中,处在所述区域下方的边界线是满足P=D/2的关系的线段。可根据显示板的响应速度、光源的类型、安装方法等,在图72的用网状点表示的区域内决定D、P的值。
图73(a)~图73(e)是说明本实施方式的发光波形的发光相位用的图。图73(a)示出本实施方式的混合照明光1202的1中份额的发光波形,横轴中以帧为单位表示时间。即,在时间轴的蚀刻0选择像素,在后续的蚀刻1完成下次的选择。
发光条件与图67的第3行的条件相同。即,间歇发光分量的负载比D为20%,间歇发光分量的发光强度比S1为80%。显示板1101如上文所述,设使用时间常数为1毫秒响应的快速响应液晶。间歇发光光1115的发光相位处在帧周期的中心,间歇发光相位P为0.5。
图73(b)示出用图65中所示的模拟拖尾量计算法算出以图73(a)的混合照明光1202照明显示板1101时产生的拖尾量的结果。图73(b)的横轴为像素单位(空间),这里表示1像素。拖尾量的定义与图66中使用的相同,将拖尾的亮度变化(斜率)的10%变化到90%的空间长度当作拖尾量。这里拖尾量为0.2。
图73(c)与图73(a)相同,也是本实施方式的发光波形,但间歇发光光1115的发光相位偏移到帧的后半部分。图73(c)所示的发光波形的间歇发光相位P为75%。
图73(d)示出由图73(c)的混合照明光照明显示板1101时的拖尾波形。图73(d)所示的拖尾波形的拖尾量为0.33。这样,由于间歇发光相位P变化,拖尾量加大,这是因为如图73(d)所示,斜线1和斜线3失去均衡,斜线1的平缓倾斜部分超过作为阈值设定的10%。
图73(e)是示出图73(a)和图73(c)的发光条件(负载比D=20%,发光强度比S1=20%)的情况下的间歇发光相位P与拖尾量的关系的图。
从图73(e)判明,负载比D=20%、发光强度比S1=80%的发光条件的情况下间歇发光相位为50%时,即间歇发光光1115的波形处在帧重复的中心时,可最大改善拖尾。
例如,根据视像显示装置的屏幕亮度(绝对亮度)状态和收视环境等,假设将作为拖尾未观察到图65的(e)部分所示的斜线1、3的阈值的定义定为15%至85%的拖尾亮度变化。此定义的情况等同于图73(d)的拖尾量和图73(b)的拖尾量本实施方式中,根据图65所示的拖尾模型和图66(a)~图66(i)说明的闪烁量的定义,定量说明了拖尾量和闪烁量的改善效果,但视像显示装置的图像质量包含许多主观的部分,而且受收视环境等支配。
因此,考虑视像显示装置系统的诸条件,决定拖尾阈值、负载比D、间歇发光分量的发光强度比S1、间歇发光相位P等参数的最佳值,使其满足上述D/2≤P≤(100-D/2)的条件。
图74是根据主观评价说明本实施方式的效果用的图。视像显示装置的屏幕亮度的白色亮度(屏幕上显示白时的屏幕亮度)为450尼特,是对电视(TV)接收机充分明亮的程度。尼特(nit)是亮度的单位。评价图像使用APL(AveragePicture Level平均亮度级)不同的3种静止图像。
图像A是例如夜景等总体上暗的图像。图像A的APL为20%,平均屏幕亮度相当于100尼特。图像B是APL为50%的图像,其平均屏幕亮度相当于250尼特。图像C是例如蓝空等明亮的图像,其APL为80%(相当于屏幕亮度为350尼特)。
在视像显示装置显示这些评价图像,切换并驱动图66(a)所示的已有技术的发光波形和图66(c)所示的本实施方式的发光波形,从而实验是否能觉察图像闪烁。能觉察时又实验是否感到图像闪烁妨碍观看。主观评价的尺度为5级。尺度越大,图像质量越高。
从图74判明,本实施方式相当于作为已有技术的脉冲型发光的闪烁减小效果达到观察者能容许的程度。而且,对3种APL(即3种亮度)的图像都同样发现此效果。
如上文所述,本发明在改善拖尾中,利用人眼对活动物体的东北部的灵敏度低的特性。因此,即使人眼看到持续发光光1116照明的屏幕亮度在某瞬间的值(瞬间峰亮度),也不影响改善拖尾的性能。
宁可瞬间峰亮度以能容易看见的程度为佳。图66(g)中,持续发光分量为20%。因此,假设显示板的屏幕亮度为450尼特,则可以说作为其中的20%的90尼特取决于持续发光光1116的照明。此90尼特的屏幕亮度是人眼能充分觉察的程度。从图74的主观评价结果判明该20%的持续发光分量对改善拖尾和减小闪烁充分起作用。
本实施方式中,显示板的视像操作方法为逐行扫描或隔行扫描均可用。
本实施方式的视像显示装置1100中,光源不限于LED或CCFL。采用适合间歇发光、持续发光的光源即可。
再者,本实施方式中,设图62的显示板1101为透射型进行了说明,但也能适应通过反射来自光源的照射光进行调制的反射型。
本实施方式在图62中设将灯1109和灯1110配置在显示板1101的正下方进行了说明,但不限于该配置。又在图63中设在导光空间1201对光进行混合进行了说明,但也可构成例如使用导光板,并且在导光板将间歇发光光1115和持续发光光1116引导到显示板1101的过程混合两种光。还可将相当于间歇发光光1115和持续发光光1116的分量的电信号以电方式相加后,控制光源,使其发光,从而省略对光进行混合用的组成。
本实施方式在图62中垂直同步信号举60赫兹的NTSC制视频信号为例,但本实施方式也可用例如个人计算机的RGB视频信号的75赫兹的视频信号。这时,闪烁量可按发光波形的傅立叶变换,以相对于直流分量的75赫兹谐波加以规定并进行评价。
本实施方式在图67的第3行记载本实施方式的视像显示装置1100设定的参数D、S1的数值例,但本发明不受该数值限定。
本实施方式中的说明设持续发光光1116的发光恒定,与视频信号1111无关,但也可按不低于3倍视频信号1111的垂直同步信号的频率进行变动。观察者的眼睛对以约150赫兹重复亮灭的灵敏度非常低。这时,持续发光光1116即便严格而言是变动的光,人眼也不跟踪,观察为宛如按恒定强度进行发光的光。
再者,本实施方式中,以间歇发光光1115和持续发光光1116的发光强度比宛如固定值的方式进行了说明,但也可判断视频信号1111为激烈活动的图像、稍许活动的图像或完全不动的的静止图像,并根据该信号使间歇发光光1115和持续发光光1116的发光强度联动。
例如,静止图像的情况下,将持续发光光1116的发光强度比控制成大致100%。稍许含有活动的图像的情况下,将持续发光光1116的发光强度比取为不小于50%,间歇发光光1115的发光强度比取为不大于50%。激烈活动的图像的情况下,使间歇发光光1115的发光强度最大。还需要利用持续发光光1116和间歇发光光1115两者的发光强度的控制,管理成显示板的屏幕亮度不变动。也可进行上述控制,对显示图像规定最佳发光条件。
综上所述,本实施方式中,混合持续发光光和间歇发光光这两种特性不同的发光,对显示板进行照明,从而能又抑制活动物体的拖尾,显示清晰的轮廓,又同时抑制闪烁障碍。在改善活动图像拖尾中利用人眼对活动图像的对比度的灵敏度低的响应图像,瞬时发光中的持续发光光1116的发光强度造成的屏幕亮度为观察者容易识别的程度。
又,本实施方式中,使用灯109和灯110取得来自各灯的图像不同的发光,但也可构成使用具有灯110的特性的光源,并且在显示板与光源之间形成光路中配置光控制部件。光控制部件为例如强介电液晶等液晶组成的光学光闸,利用施加电压的通断控制,将透射率切换成全透射和半透射。与视像的垂直同步信号同步,在例如电压导通时形成100%透射率,使光源的照明光透射,产生间歇发光光,并且在电压阻断时将透射率减小成50%,产生持续发光光,从而可达到拖尾量和闪烁量的理想改善。
又,视像显示装置的屏幕亮度提高,则容易觉察闪烁(Ferry-Porter法则)。因此,视像显示装置的高亮度化,容易产生闪烁障碍。人眼的视觉细胞的杆体比锥体对亮灭敏感,即视场的周边比中心对亮灭敏感,所以视像显示装置的大屏幕化容易识别闪烁障碍。本实施方式的视像显示装置的显示质量改善方法对视像显示装置的高亮度化和大屏幕化尤其有效。
再者,本实施方式中,间歇发光光分路的发光负载比D与间歇发光相位P满足D/2≤P≤(100-D/2)的关系。可考虑视像显示装置的主观评价对拖尾量、闪烁量的看法、系统诸条件,决定作为视像显示装置的参数的拖尾阈值、负载比D、间歇发光分量的发光强度比S1、间歇发光相位P等的最佳值满足D/2≤P≤(100-D/2)。
实施方式15用图75和图76说明又一本发明实施方式的视像显示装置。图75是说明应用本实施方式的视像显示装置1400的组成的图。如图75所示,视像显示装置1400的组成包含液晶板(视像显示部件)1401、液晶控制器1402、源极控制器1403、栅极驱动器1404、源电极1405栅电极1406、间歇发光驱动电路1407、持续发光驱动电路1408、灯单元(发光部件)1409、灯1410、灯1411、导光单元1412、导光单元1413、以及导光单元1414。
液晶显示板1401上形成配置源极驱动器1403驱动的源电极1405和栅极驱动器1404驱动的栅电极1406的矩阵。在这些源电极1405和栅电极1406的交点配置像素(未图示)。图75用参考号G1至G6记载栅电极1406。
液晶控制器1402根据视频信号1451,进行液晶板1401的显示运作中需要的处理,以控制元件电极1403和栅电极1404。
栅极驱动器1404依次选择栅电极1406,施加栅极信号。液晶板1401为透射型,在选择某栅电极时更新该栅电极所属的像素的透射率。
像素的透射率由来自源电极的视频信息决定。透射率更新运作的频率根据视频信号1451的垂直周期的频率决定。例如NTSC制信号中为60赫兹。这里,假设各像素中存在的液晶的时间响应特性(即透射率变化到希望的状态的时间特性)(时间常数)为1毫秒左右的快速响应液晶。
液晶控制器1402将垂直同步信号1452输出到间歇发光驱动电路1407。灯单元1409包含示出间歇发光光的灯1410和输出持续发光光的灯1411。灯1410和灯1411均例如可用单一或多个LED实现。图75中示出3各灯单元,但设在视像显示装置1400的灯单元的数量不限于此。
间歇发光光和持续发光光在灯单元1409内部受到混合,分别输出混合照明光1457、混合照明光1458和混合照明光1459。这些混合照明光分别输入到导光单元1412、导光单元1413和导光单元1414。
导光单元1412~1414印制使光扩散用的图案(未图示),引导并扩散从端面输入的混合照明光,并将混合照明光输出到液晶板。导光单元1412~1414与灯单元1406一一对应,并例如由光学隔板隔开,使相互间照明光部混合。
导光单元1412~1414和3套灯单元1409的各套(划分成块状的各部)构成局部照明液晶板1401的区域。导光单元1412照明屏幕上部的区域。导光单元1413照明屏幕中央,导光单元1414照明屏幕下部。
间歇发光驱动单元1407根据垂直同步信号1452产生间歇脉冲信号1453、1454、1455,供给各灯单元1409的灯1410。持续发光驱动电路1408供给各灯单元1409的灯1411共用且与视频信号1111无关的连续持续信号1456。
图76是说明图75的视像显示装置1400的运作用的时序图。图76的(a)部分示出垂直同步信号1452的波形。图76的(b)部分示出控制导光单元1412照明的区域所属的像素的栅极(G1或G2)上施加的栅极信号的波形。图76的(c)部分示出混合照明光1457的发光波形。图76的(d)部分示出控制导光单元1413照明的区域所属的像素的栅极(G3或G4)上施加的栅极信号的波形。图76的(e)部分示出混合照明光1458的发光波形。图76的(f)部分控制导光单元1414照明的区域所属的像素的栅极(G5或G6)上施加的栅极信号的波形。图76的(g)部分示出混合照明光1459的发光波形。图76的(c)部分、(e)部分和(g)部分的纵轴为发光亮度。
这里,本实施方式的视像显示装置1400的特征之一在于,如图75所示,将液晶板划分成多个区域后,对各区域进行照明。其照明光是混合间歇发光光和持续发光光而得到的混合照明光。照明各区的混合照明光之间的间歇发光光的发光相位各部相同。液晶板1401利用选择栅电极(寻址),使像素的透射率更新定时因屏幕的部位而不同。通过使多各灯单元之间的发光相位偏移,吸收该更新定时相位差的影响,取得最佳发光相位。
图76的(a)部分的垂直同步信号1452是显示液晶板1401的视像的运作的基准定时。T0是重复时间(帧周期)。图76的(b)部分所示的栅极信号驱动的栅电极位于显示屏1101的屏幕上部,其相位与垂直同步信号相同或大致相同。
图76的(c)部分所示的混合照明光1457的间歇发光光的发光相位位于数据信号的“低”脉冲的重复时间的中心,T1与T2具有相等的关系。这里,T1是以图76的(b)部分所述的数据信号的上升沿为基准的间歇发光分量开始发光前的时间。假设间歇发光分量开始的相位迟后时为正时间,间歇发光分量的相位超前时为负时间。T2是将间歇发光分量结束发光的时间作为基准的周期T0结束前的时间。间歇发光分量的发光相位受来自间歇发光驱动电路1407的间歇脉冲信号1453控制。利用这种栅极信号和混合照明光的间歇发光的发光相位的控制,取得实施方式14所述的减小拖尾和进行闪烁的效果。
图76的(d)部分所示的数据信号是使屏幕中央部分的时间(G3或G4)跟踪用的信号,对垂直同步信号1452偏移时间T3。T3与帧周期T0的关系为T3的约3倍等于T0。图76的(e)部分是照明时间G3、G4所属像素的混合照明光1458的发光波形,具有T4与T5相等的更新。
图76的(f)部分的栅电极的相位相对于垂直同步信号偏移时间T6。T6的约3/2倍等于T0。图76的(g)部分的混合照明光1459的间歇发光光的发光相位具有T7与T8相等的关系。这样使驱动并更新像素的定时和照明该像素的混合照明光的间歇发光光的相位与像素更新定时的中心一致,从而对整个显示画面能实现实施方式14所述的减小拖尾和减小闪烁的效果。
本实施方式中,将导光单元划分为3个,但划分成4个或更多也能取得同样的效果。本实施方式中,设光源为LED进行了说明,但不限于LED。本实施方式中,设液晶板为透射型进行了说明,但反射型也能用于本实施方式。
本实施方式中,可将导光单元当作丙烯树脂等组成的导光板,把灯单元配置在导光板的侧面,从导光板的端面输入混合照明光。也可使间歇发光光与持续发光光不在灯单元混合,而在导光板中混合。还可将灯单元配置在液晶板的背面,灯单元与液晶板之间设置空隙,在该空隙混合间歇发光光和持续发光光。
本实施方式中,设具有隔板以便使灯单元相互间的照明光不混合,但也可不设隔板,而利用光源的方向性使相互之间的照明光不混合。
综上所述,本实施方式的视像显示装置的特征利用灯单元与导光单元的组合划分照明液晶板的区域。该照明光是混合间歇发光光和持续发光光后得到的的混合照明光。照明各区域的混合照明光的间歇发光分量的发光相位在各区之间分别不同。利用栅电极的选择(寻址)使像素透射率更新定时不同,因而通过使多个灯单元的间歇发光光的发光相位偏移,解决该更新定时相位的影响。
用混合照明光照明液晶显示板带来的效果与实施方式14所述的相同,该效果能提供活动图像显示鲜明且无闪烁障碍的最佳显示视像。
图76中,设T1=T2、T2=T5、T7=T8进行了说明,但也可将这些相对于栅极脉冲的间歇发光光的相位设计成满足实施方式14说明的D/2≤P≤(100-D/2)的条件。如果将图61说明的间歇发光相位应用于图76,则P=(T0+T1-T2)/2。间歇发光时间比D为D=T0-T1-T2。
因此,从图76导出0≤T1,作为取得本发明的效果的条件。即,T1不小于0,则重复周期T0的单位中,不将间歇发光分量划分成2个,取得良好的拖尾减小效果。T1不小于0,其含义为间歇发光分量的开始发光的相位比数据信号的上升沿迟后。而且,也同样导出0≤T2的条件。T2不小于0,其含义为间歇发光分量发光结束的相位比周期T0结束前的时间(换言之,下一栅极信号的上升沿的时间)超前。
发光波形在周期T0的重复信号且T1具有负值时,T2也为负值。例如,T0=17毫秒且使间歇发光分量的发光时间为7毫秒时,可按T1=1毫秒、T2=9毫秒进行发光。也可按T1=5毫秒、T2=5毫秒进行发光。也可使T1=10毫秒、T2=0毫秒。设定T1=13毫秒,T2为负,因而可不选择这种发光相位。T2=12毫秒时。T1为负值,所以得不到本实施方式的效果。因此可不选择这种发光相位。视像显示装置多数情况以主观判断调整图像质量,但也可在0≤T1或0≤T2的条件下决定间歇发光分量的发光时间和发光强度等参数。
实施方式16用图77至图79说明又一本发明实施方式的视像显示装置。本实施方式的视像显示装置的组成与图75所示的相同。调制来自光源的照明光的部件是透射型液晶。
本实施方式中,与实施方式14和实施方式15不同,假设具有一般响应特性的液晶。一般响应特性是指时间常数2毫秒至5毫秒左右的特性。时间常数按变化到作为希望的目标的透射率状态的大致63%的时间进行定义。达到作为目标的透射率状态的90%的时间为时间常数的大致1.3倍。世间存在时间常数为10毫秒或更长的响应慢的液晶,但这里将其排除。
本发明以改善拖尾量为目的。作为改善拖尾量的前提,公知需要兼顾保持型的改善和液晶响应时间的改善。对响应慢的液晶进行保持型发光的改善时,产生图像边缘受损。因此,这里,将液晶的时间常数的假设上限取为5毫秒。
图77是说明本实施方式的视像显示装置的运作用的时序图。图77的(a)部分是关注某像素时供给属于该像素的栅电极的数据信号。图77的(a)部分所示的T0是视频信号1111的垂直同步信号的周期,NTSC制信号中为16.7毫秒。图77的(b)部分示出液晶的时间常数为3.5毫秒时关注的像素的透射率变化。此液晶变化到目标透射率的90%的时间为约8毫秒。像素变化到某帧中与白对应的透射率后,变化到下一帧中与黑对应的透射率,即0%。图77的(c)部分和(e)部分的纵轴为瞬时发光亮度。
图77的(c)部分是照明像素的混合照明光的发光波形。发光波形的条件与图67的第3行所述的条件相同。即,间歇发光分量的负载比D为20%,相对于间歇发光分量总体发光强度的比率S1为20%。图77的(c)部分所示的T11是间歇发光光从栅极信号的“低”期间上升的时间。T1示出照明图77的(b)部分的液晶的最佳定时,T11为T0的75%。
图77的(d)部分示出与图77的(b)部分不同的液晶(即时间常数为2.2毫秒的液晶)的透射率变化。此液晶变化到目标透射率的90%的时间为约5毫秒。图77的(c)部分示出照明图77的(d)部分的液晶用的最佳混合照明光的状态,作为其间歇发光分量的相位的T12为T0的65%。
图78(a)~图78(d)是说明液晶的响应时间常数为3.5毫秒时的间歇发光分量的最佳发光相位用的图。光源的发光条件与图77的(c)部分相同,间歇发光分量的负载比D为20%。间歇发光分量的发光强比S1为20%。
图78(a)示出液晶的响应波形,是写入3帧白时的透射率的响应。以指数函数近似表示液晶的过渡响应,其时间常数为上述3.5毫秒。图78(b)示出光源的发光波形。间歇发光相位P为最佳的75%。图78(c)示出在图65所示的拖尾模型中对液晶响应设定图78(a)的特性并且对光源的发光波形设定图78(b)的特性时的拖尾量。假设拖尾量的阈值为10%至90%。拖尾量为约0.2像素。
图73说明的情况的拖尾响应为直线,但含有液晶的过渡响应的拖尾模型中为曲线,如图78(c)所示。然而,图65的(e)部分所示的斜线1、3部分的斜率相对于斜线2平缓,人眼无响应,因而取得实施方式14说明的效果。
图78(d)示出在图78(c)进行拖尾量计算中改变间歇发光相位P时的特性。从该图查明,P为75%至80%时拖尾量最小,取得高图像质量。此P范围以外的部分中,拖尾量增大。这是因为图65的(e)部分所示的斜线1、3的部分超过设定的拖尾量阈值。
图79(a)~图79(d)是说明液晶时间常数为2.2毫秒时的间歇发光分量的最佳发光相位用的图。光源的发光条件与图77的(c)部分和(e)部分相同。
图79(a)示出液晶的响应波形。以指数函数近似表示液晶的过渡响应。图79的(b)示出光源的发光波形。间歇发光相位P为最佳的65%。图79(c)示出在图65所示的拖尾模型中对液晶响应设定图79(a)的特性并且对光源的发光波形设定图79(b)的特性时的拖尾量。拖尾量为约0.19像素。图79(d)示出在图79(c)进行拖尾量计算中改变间歇发光相位P时的特性。从该图查明,P为60%至70%时拖尾量最小,取得高图像质量。此P范围以外的部分中,拖尾量增大。这是因为图65的(e)部分所示的斜线1、3的部分超过设定的拖尾量阈值。
综上所述,闪烁实施方式的视像显示装置用包含第1发光分量和第2发光分量或间歇发光分量和持续发光分量的照明光照明液晶。因而,能取得已有的脉冲发光中得不到的同时改善拖尾量和闪烁量。这里,采用响应比较缓慢的液晶。
此情况下,拖尾量的最佳值由间歇发光相位P决定,其相位因液晶的时间常数τ而变化。因此,设最佳间歇发光相位P为PA,则PA=F[τ]。这里,F[]的含义为函数。
此函数不是单纯线性函数,P为随着τ变大而增大的趋向。快速响应而使τ为0时,PA=50%。此情况如用图73所说明。因此,某时间常数τ的情况下,将由函数F[]决定的常数取为K时,形成的关系为PA=50+K,其中,0≤P≤(50-D/2)。
常数可测量视像显示装置的液晶响应后决定,也可根据主观评价的实验决定最佳值。脉冲型发光所涉及的已有技术中,亮灭的脉冲点亮相位取为液晶充分响应的视像的垂直同步的后半部分或关注目某像素时的该像素所属数据信号的后半部分最佳。然而本实施方式中,需要利用图65的(e)部分所示的斜线1、2、3中观察者动态对比度响应低的特性使斜线1、3得不到识别。斜线1、3的均衡由液晶的时间常数决定。因此,控制间歇发光分量对视频信号改写重复运作的相位,以便均衡良好地产生图6的(e)部分的斜线1、3,使其不被观察者识别。
实施方式17用图80至图83说明又一本发明实施方式的视像显示装置。本实施方式的视像显示装置中的显示板是有源矩阵型驱动且自发光的EL(电致发光)板。EL板与光源的照明光照明实施方式14所示的透射型显示板时不同,通过每一像素配置的EL元件流通符合图像信息的电流,控制发光的亮按,产生图像。
图80是示出本实施方式的EL板的像素的组成的图。EL像素1601包含扫描电极1602、信号电极1603、TFT1604、电容器1605、TFT1606、TFT1907、TFT1608、EL液晶1609、电源1610、扫描电极1611。
例如NTSC制视频信号时,显示板中存在525根扫描电极1602。NTSC制视频信号的垂直频率为60赫兹,因而每隔约31.75微秒(=1/60/525)选择扫描电极1602。扫描电极往显示板的水平方向排列,与其它像素共用。
从信号电极1603供给显示的图像信息。例如NTSC制视频信号,则显示板中存在640根或720根信号电极1603。信号电极1603在往显示板的垂直方向排列的多个像素之间共用。选择关注的像素的扫描电极1602并供给脉冲时,TFT1604导通。由于依照此定时对信号电极1603供给图像信息,以电压(或电荷)的形式将该信息保持在电容器1605中。关注像素为非选择期,则TFT1604阻断,保持电容器1605的电压。EL元件1609通过从电源1610流通该电容器1605保持的电压决定的电流,以希望的亮度发光。这里,本实施方式的EL像素1601存在2个对EL元件1609供给电流的系统。2个系统是指通过TFT1606的系统和通过TFT1607的系统。利用由扫描电极1611控制的TFT1608控制TFT1607通断。
图81是说明EL像素1601的运作用的图。图81的(a)部分示出供给扫描电极1602的脉冲信号的波形。重复周期T在NTSC制视频信号中为16.7毫秒(=1/60)。图801的(b)部分示出扫描电极1611的脉冲信号的波形。图801的(c)部分示出TFT1606的漏极流通的电流的波形。此电流从电源1610供给,通过TFT1606的源极-漏极,流到EL元件。扫描电极602为“高”的期间,TFT1604导通,更新电容器1605的端子间电压,从而使该电流变化。
EL元件的响应比例如普通液晶响应速度快,假设在扫描电极1602为“高”的期间变化到希望的电流。如图81的(c)部分所示,在某周期设定较大的电流I1,使像素发光明亮。在接着的周期流通小电流I2,使EL像素1609发光暗。
图81的(d)部分示出通过TFT607从电源610供给的电流的波形。此电流的振幅与TFT1606的系统相同,也由电容器1605的电压决定。因此,图81的(c)部分和(d)部分中,I1=I3,I2=I4。
但是,TFT1607在利用扫描电极1611控制方面不同。即,扫描电极1611的脉冲为“高”的期间,TFT1608导通。这时,TFT1607的栅极与源极之间的电压为0,因而TFT1607阻断。扫描电极1611为“低”的期间,TFT1608阻断,这时TFT1607受电容器1605的端子间电压控制,如图81的(d)部分所示那样流通电流。
EL元件1609中流通的电流如图81的(e)部分所示,它是图81的(c)部分所示的波形与(d)部分所示的波形之和。即,I5=I1,I6=I1+I3。I7=I2,I8=I2+14。
EL元件1609根据图81的(e)部分的电流波形进行发光。发光波形取决于EL元件的电流-发光特性,但这里如果设特性具有正比关系,则发光波形等同于图64的(e)部分。通过按此波形进行发光,取得实施方式14的图8说明的同时改善拖尾量和闪烁量的效果。
如上文所说明,本实施方式的视像显示装置是例如有源矩阵驱动的自发光EL板。具有2个由存储视频信息的电容器1605控制的TFT,分别在不同的定时往各TFT流通电流,从而产生与间歇光和持续光对应的发光波形。即,像素的发光包含图61说明的第1发光分量和第2发光分量。或者像素的发光包含间歇发光分量和持续发光分量。
由扫描电极1611的脉冲相位管理对间歇发光相位P进行控制。EL元件的响应一般比液晶快,因而如图73所说明,最佳相位可为50%,但最佳相位因为其它因素而变化时也可根据扫描电极1611的相位进行控制。
可根据扫描电极611的“低”期控制负载比D。希望加大间歇发光分量或第1发光分量的发光能量(即发光强度)时,可以使负载比D增大。
与已有保持型发光的EL板相同,扫描电极1602的选择运作时间也可为1/60秒,因而不必使扫描电极驱动器(未图示)和信号电极驱动器(未图示)高速化,不必在外部使用存储视频信号的帧存储器等,进行时钟速率变换等。电容器可为1个,也与已有保持型发光的EL板相同。
图82是说明EL元件的另一组成例用的图。图82中,对具有与图80相同的功能的部分标注相同的符号。图82中的EL像素1701包含电容器1702、电容器1703、TFT1704、TFT1705、TFT1706、扫描电极1707和扫描电极1708。
选择像素时,TFT1604导通,将与视频信息对应的电压写入电容器,但对串联的电容器1702和电容器1703写入此电压。使TFT1705和TFT1706重复交替通断,切换TFT1704的源极-栅极电压。
即,在TFT1705导通期间和TFT706导通期间,电容器1703的电压、以及电容器1703与电容器1702的端子间电压之和分别成为TFT1704的源极-栅极电压。
利用这2个栅极电压切换EL元件1609的电流。TFT1706受扫描电极1707控制。TFT1705受扫描电极1708控制。也可使像素内具有反相器,将例如使扫描电极1707的逻辑反相的信号输入到TFT1705的栅极。
图83是说明EL元件1701的运作用的图。图83的(a)部分示出供给扫描电极1602的脉冲信号的波形。图83的(b)部分示出扫描电极1705的脉冲信号的波形,图83的(c)部分示出扫描电极1706的脉冲信号的波形。图83的(d)部分示出TFT1705控制的EL元件1609的电流波形。
扫描电极1708为“高”的期间,TFT1705导通,由电容器1703的端电压规定TFT1704的栅极-源极间电压。此电压是用电容器1703和电容器1702将选择像素时写入的电压分压后得到的电压。设选择时的写入电压为V,电容器1702和电容器1703的静电容分别为C1、C2则电容器1703的端电压V2为下式所示。
V2=V*(C1*C2/C1+C2)图83的(e)部分示出TFT1706控制的EL元件1609的电流波形。扫描电极1707为“高”的期间,TFT1706导通,TFT704的栅极-源极间电压成为选择像素时写入的电压V。
这里,V和V2为V2<V的关系,如果假设TFT1704的栅极-源极间电压与TFT1704的漏极电流成正比,则图83的(d)部分所示的电流I11、I12与图83的(e)部分所示的电流I13、I14的关系为下式所示。
I11=I13*(C1*C2/C1+C2)I12=I14*(C1*C2/C1+C2)图83的(f)部分示出实际流通EL元件1609的电流的波形,为图83的(d)部分的波形与(e)部分的波形之和。如果EL元件1609的电流-发光亮度特性为线性,则EL元件609的发光亮度波形为图83的(f)部分所示的波形。
即,像素的发光包含图61说明的第1发光分量和第2发光分量。或者包含间歇发光分量和持续发光分量。利用此波形,能实现实施方式14说明的拖尾量和闪烁量两者的改善。用扫描电极1707、1708的脉冲相位管理对间歇发光相位和间歇发光负载比D进行控制。希望间歇发光分量或第1发光分量的发光能量(即发光强度)大时,可用电容器1702、1703的电容比进行控制。或者可使扫描电极1707的“低”期增大,使扫描电极1708的“高”期减小。
综上所述,如用图82和图83说明的那样,另一本发明实施方式的视像显示装置以分压的方式使用电容器存储的视频信息。扫描电极1602的选择运作时间与已有保持型发光的EL板相同,也为1/60秒,因而不必使扫描电极驱动器(未图示)和信号电极驱动器(未图示)高速化,不必在外部使用存储视频信号的帧存储器等,进行时钟速率变换等。
在上述说明中,说明了显示板为有机EL板的情况,但也可在例如非发光透射型液晶板中,控制对像素写入的数据,并调制来自光源的照明光,从而实现上述像素发光波形。液晶板的情况下,像素包含TFT和电容器,但也可与上文所述相同,通过插入亮度切换TFT,控制电容器的电荷,改变液晶的透射率,设定像素的亮度。还可部添加切换亮度的TFT,而通过1帧(帧往构成画面的单位)周期进行不少于2次的访问像素选择TFT,写入与不同的亮度相当的数据。
实施方式18用图84说明又一本发明实施方式的视像显示装置。本实施方式的视像显示装置中,显示板是有源矩阵型驱动且自发光的EL(电致发光)板或有源矩阵型驱动非发光液晶板。本实施方式中,通过对每一像素配置的EL元件或液晶元件供给符合图像信息的电压,控制发光的亮暗,产生图像。
图84是说明本实施方式的视像显示装置的运作的定时的图。为了说明简便,假设显示板的扫描线为5条。图84的(a)部分示出垂直同步信号的波形,是画面重复的基准。NTSC制视频信号,则垂直同步信号的频率为60赫兹。图84的(b)部分示出水平同步信号的波形。假设扫描线为5条,1垂直周期产生H11至H15的5次脉冲。图84的(c)部分示出数据信号的波形,对往显示板水平方向排列的多根数据电极中的1根供给信号。
这里,本实施方式的视像显示装置具有以帧单位另行存储视频信号的帧存储器,通过访问此帧存储器存储的图像数据,进行数据往时间轴方向的交错。这里,对位于同一数据电极上的像素按垂直方向的排列顺序分配1至5的号码,使位于屏幕最上部的像素为像素1,处在其下方的像素为像素2。然后,将像素1显示的视频数据取为D1,像素2显示的视频数据取为D2。D11、D12、D13,其含义为将D1分成3个并且在时间轴方向的交错的视频数据。
如图84的(c)部分所示,例如像素1用的数据,则进行时间交错,使H11期间的首个产生D11,H13的第2个产生D12,H14的第3个产生D13。假设某帧的D1中输入100%白级(8位、255级),1/60秒后的下一帧中输入60%灰级(8位、150级)。图像数据的划分由负载比D、发光强度比S决定。例如假设负载比D=50%,发光强度比S=80%。
又设视像显示装置的像素可发光的瞬时峰亮度为1000尼特。D1=100%的白信号,则图1说明的第1发光的瞬时发光亮度(第1发光的纵轴的高度)为100%,即1000尼特。第2发光的发光强度比S为20%,图1的瞬时发光亮度(第2发光的纵轴的高度)为25%,即250尼特。按250尼特=1000尼特*50%/80%*20%算得。50%、80%、20%的数值分别相当于图1的D、S、100-S。这样,用负载比D和发光强度比S决定的计算从D1决定D11、D12、D13。划分并设定视频数据,使100%的白信号以D11=25%、D12=100%、D13=25%的瞬时发光亮度进行发光。假设视频数据与发光亮度为正比关系,换句话说,视频数据为8位长时,255级的白信号的划分为D11=64级,D12=255级,D13=64级。根据这些瞬时发光亮度和负载比50%,平均屏幕亮度为1000*0.5+250*0.5=625尼特。
D1=60%的灰度级的情况下,形成用白信号说明的值的60%的值。即,如果D1=60%,则D11=15%、D12=60%、D13=15%。设D11、D12、D13各自对应的亮度为L11、L12、L13,如果100%的瞬时发光亮度为1000尼特,则L11=150尼特,L12=600尼特,L13=150尼特。
图84的(d)部分示出对扫描1像素的扫描电极施加的脉冲信号的波形。假设像素1处在屏幕上部。假设扫描线为5条,并假设同一数据电极上存在5个像素。假设所述视频信号D1是该像素1显示的视频数据。
扫描信号在1垂直周期产生3次脉冲。此脉冲为水平周期的约1/3的时间。1垂直周期产生3次的脉冲分别对水平同步信号产生相位偏移。时间方向划分并交错的视频数据D11、D12、D13的相位与像素1的扫描信号在“高”期间的相位对应。即,通过用扫描信号将时间方向上交错的像素1的视频数据输入到像素1,规定像素1的发光。
图84的(d)部分的波形中,从左开始的第1脉冲位于水平同步信号的前半部分,第2脉冲位于正中,第3脉冲位于后半部分。图84的(e)部分是像素1的发光波形。纵轴为亮度。假设是D1=100%(255级)的白信号。在扫描信号的第1“高”期间,将像素1设定为D11决定的发光状态(发光亮度)L11。这时的瞬时发光亮度在上述例子中为250尼特。在扫描信号降到“低”的时间点保持该数据D11,因而像素1以250尼特继续发光。接着在第2“高”期间,将像素1的像素数据写入D12。上述例子中,L12=1000尼特。然后,扫描信号再次降到“低”,因而保持D12,像素1以1000尼特继续发光。同样,第3扫描脉冲中,写入并保持相当于D13的L13=250尼特。总之,本实施方式中,依照图84的(d)部分的扫描信号为“高”的定时,设定相当于图84的(c)部分的数据信号的视频数据的发光亮度。
例如,倘若是EL元件,则将视频数据当作电容器的电压加以保持,在EL元件中流通相当于该电压的电流,使EL元件发光。如果是液晶元件,则将视频数据当作电荷加以保持,并将液晶调制成与该电荷相称的透射率。
图84的(c)部分的L11、L12、L13例如L11=L13且L12>L11。通过按此波形进行发光,取得实施方式1的图8说明的同时改善拖尾量和闪烁量的效果。图1说明的第1发光分量的负载比D由数据信号的交错和对应的扫描信号的脉冲相位决定。发光强度比S由D11、D12、D13的视频数据划分的划分方法(比率)决定。图84的(f)部分和(g)部分示出关注作为另一像素的像素3的情况。将划分写入到像素3进行显示的视频数据D3后得到的视频数据表示为D31、D32、D33。而且,将与各数据对应的发光亮度取为L31、L32、L33。
像素3处在屏幕中央。此像素的工作定时基本上与像素1相同,相位则偏移2行。因此,各像素的扫描信号不同时为“高”。
这样,本实施方式的视像显示装置预先将施加在数据电极上的数据交错,加工成每一水平周期配置3个数据。而且,进行垂直方向的选择的扫描信号,每一垂直同步信号输出3次“高”信号。多个扫描信号不同时形成“高”。
通过按这样的定时写入数据,本实施方式的视像显示装置取得图84的(e)部分所示的发光波形。此发光波形包含图1所示的第1发光分量和第2发光分量。或者包含间歇发光分量和持续发光分量。通过按此波形使像素发光,实施拖尾量和闪烁量的理想改善。
本实施方式中,由于通过在外部设置存储器将数据交错,控制发光波形,不必例如添加扫描电极等,从每一垂直同步信号更新1次数据的一般组成更改显示板的像素组成,可沿用已有的显示板。
而且,可用数据信号交错的管理控制间歇发光分量的负载比。间歇发光分量的发光相位也同样可用数据信号交错的管理进行控制。
实施方式19用图85至图100说明又一本发明实施方式。本实施方式说明实施方式14的图61的(a)部分说明的第1发光分量和第2发光分量的负载比D、以及第1发光分量的发光强度比S的最佳条件。即,本实施方式所述的组成是更好地取得实施方式14~18所示组成的效果的组成。根据图65说明的模型算出后面说明的拖尾量。
将计算拖尾量用的亮度变化阈值取为15%、85%。此阈值并不具有绝对值,而是按视像显示装置的屏幕亮度和屏幕规模等进行变化的。这里假设图65的(e)部分说明的斜线1和斜线3规定的亮度变化即使大到总体亮度变化的15%,人眼中也不显著。闪烁量根据发光波形的傅立叶变换算出,如图66所说明。
图85(a)~图85(c)示出将发光强度比S固定为70%或90%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。负载比D等于发光强度比S时,发光波形为直流,因而图85将其排除。负载比D大于发光强度比S时,第1发光分量的瞬时发光强度小于第2发光分量的瞬时发光强度,此情况非说明本实施方式的效果范畴,所以将其排除。
如图85(a)所示,负载比D<发光强度S且将发光强度比固定为70%或90%并用取得的负载比D计算图65所示模型表示的拖尾量和图66所示的闪烁量时,其特性对全部负载比D偏离已有技术的特性往左下方向移动,判明本实施方式的视像显示装置取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图86(a)~图86(c)示出将发光强度比S固定为10%或70%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。如图86(a)所示,判明负载比D<发光强度比S且将负载比D固定为10%或70%时,对某发光强度比(这里为70%)至小于100%的发光强度比S取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图87(a)和图87(b)示出将发光强度比S固定为40%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。此条件下得不到本实施方式的视像显示装置的效果。图86(a)的说明中,将发光强度比S取为高达70%,其原因在于,发光强度比D与负载比S的组合有时无同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
这是因为图65的(e)部分说明的斜线1、2、3中,根据S与D的组合,有时斜线1、3的斜率规定的亮度变化超过阈值15%、85%,因而拖尾量变大。所以,本实施方式中,排除发光强度比S=40%的情况。
图88(a)和图88(b)示出将发光强度比S固定为60%时的负载比D与拖尾量和闪烁量的关系。此条件下,根据负载比D,存在具有同时减小拖尾量和闪烁量的效果的情况和不具有该效果的情况。
归纳图85至图88的特性,则具有本实施方式的效果的负载比D和发光强度比S的条件如图89所示。图89中,横轴为负载比D,纵轴为发光强度比S。
负载比D和发光强度比S满足62≤S<100且0<D<100且D<S的条件A或48<S<62且D≤(S-48)/0.23的条件B。图89中,网状点表示的区域是满足条件A的区域,斜线表示的区域是满足条件B的区域。
S=100的条件意味着进行已有技术的间歇发光,所以不包含在条件A和条件B中。S=D的条件意味着第1发光分量的瞬时发光强度与第2发光分量的瞬时发光强度相等的情况,所以不包含在条件A和条件B中。
S=0或D=0的条件意味着第1发光分量为0,所以不包含在条件A和条件B中。D=100的条件意味着第2发光分量为0,所以不包含在条件A和条件B中。
如用图85所说明,条件A对某发光强度比S取得的全部负载比D取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。如图87所说明,条件A和条件B包含的D、S值不能取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。如图88(a)所说明,满足条件B的发光强度比S的范围仅在某负载比D的情况下取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果。
图90(a)和图90(b)示出发光强度比S=62%时的拖尾量与收缩律的关系。此情况下,判明具有对能取的负载比D同时减小拖尾量和闪烁量的效果。图91(a)和图91(b)示出发光强度比S=48%时的拖尾量与闪烁量的关系。此情况下,不存在取得本实施方式的效果的负载比D。根据图88、图90和图91,判明条件B的发光强度比S为48<S<62。
图92(a)和图92(b)利用拖尾模型和闪烁分析算出48<S%<62的范围中取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D的上限。发光强度比S对负载比D的特性能大致近似于S=0.23D+48的直线。如果负载比小于此近似直线表示的负载比D,则取得上述效果,因而将D≤(S-48)/0.23设定为条件B。
图93(a)~图93(c)是说明从满足条件A和条件B的区域提取6个典型点时的拖尾量和闪烁的改善程度用的图。即,如图93(a)所示,提取点P1~P6。图93(b)示出各点的D、S值。
图93(c)的是根据图65所示的模型求出拖尾量和闪烁量并对拖尾量-闪烁量曲线分别标画这些点P1~P6的图形。如图93(c)所示,各点的拖尾量和闪烁量偏离已有技术的间歇点亮(脉冲型显示)的线,往左下方移动。因此,可以说拖尾量和闪烁量这两种图像质量障碍同时得到改善。
图94(a)和图94(b)示出一例像素发光波形。横轴为时间,纵轴为瞬时发光强度,示出1周期份额的瞬时发光强度。图94(a)示出的情况由于视像显示装置的调光功能(用户切换整个画面的亮度的功能)和视像显示装置的控制方式,叠加约2.4千赫(每16.7毫秒振动40次)的锯齿波。
因为人眼不能跟踪2.4千赫重复的频率,即使这种发光波形也与图94(b)所示的发光波形等效,取得本实施方式的效果,即同时改善拖尾和闪烁。
图61等中,为了对本实施方式的像素发光时间响应波形说明简便,用矩形波描述第1发光分量和第2发光分量的波形。然而,本发明不限于该矩形波。如图65所说明,保持型显示装置中存在在偏离人眼原来积分方向的方向对像素的发光进行积分的问题。为了眼睛跟踪活动物体,产生积分路由往该积分方向的偏离。已有的脉冲型显示装置通过抑制部分发光,减小拖尾障碍,但本实施方式又减小拖尾量,又同时改善闪烁量。本实施方式的发光波形是通过在负载比D规定的时间集中发光强度比S的发光强度(“发光能量”)而形成的。因此,不用说,即使非纯矩形波其效果也不减小。
图95(a)示出第2发光分量由窄脉冲组成时的发光波形。横轴为时间,纵轴为瞬时发光强度,并示出1垂直周期份额的发光波形。此情况下,与图94相同,人眼不跟踪窄脉冲,因而第2发光分量的发光强度与虚线所示的发光波形等效,可兼顾拖尾和闪烁的改善。
调整第2发光分量的发光强度比(100-S)%时,如图95(a)所示,可调整脉冲点亮时间T0,也可如图95(b)那样改变脉冲强度L0。
第2发光分量的重复频率可选定人眼不跟踪的值。例如可以是图94的锯齿波那样的几千赫,也可以是150赫兹左右的几倍视像垂直频率。根据视像显示装置的显示视像的特性和收视环境,有时80赫兹的频率也可,有时100赫兹也可。例如屏幕亮度为250尼特的视像显示装置中,即使120赫兹左右的频率(即NTSC视频信号的2倍的频率),有时人眼也识别为连续光。例如屏幕亮度为500尼特的视像显示装置中,对120赫兹有时感到闪烁,有时必须不低于300赫兹的频率才识别为连续光。视像显示装置显示的视像为静止图像多的情况下,有时屏幕亮度稍许变化就会看作障碍,而活动图像多的情况下,有时不介意某种程度的画面变动。总之,可适当选定视像显示装置的系统组成中存在的频率。
图96示出像素的点亮响应波形为三角波的情况。横轴为时间,纵轴为瞬时发光强度,并上述1个垂直周期份额的发光波形。这种发光波形的情况下,当作与虚线所示的发光响应等效。将图96的发光波形应用于图65所说明的模型时,虽然图65的(e)部分的斜线1、3不是直线而呈现曲线,但与斜线1和斜线2对接的斜线2由第1发光分量和第2发光分量的负载比D和发光强度比S决定,因而能同时改善拖尾和闪烁这两个图像质量障碍。
图97示出发光响应为指数函数的情况,但这时与图96相同,也与虚线所示的发光特性等效,能取得本实施方式的效果。
这样,第1发光分量和第2发光分量的负载比D与发光强度比S的关系满足上述条件A或条件B,则其发光波形为何种均可。
第1发光分量的瞬时发光强度大于第2发光分量的瞬时发光强度,但在例如对像素总体亮度能忽略的范围中,第1发光分量的瞬时发光强度小于第2发光分量的瞬时发光强度也可。即,发光波形振动时,也能存在一部分振动峰中第1发光分量的瞬时发光强度小于第2发光分量的瞬时发光强度的情况。设使图94(a)与图94(b)等效进行了说明,但将图94(a)的发光波形置换成图94(b)的发光波形时,第1发光分量的瞬时发光强度可大于第2发光分量的瞬时发光强度。
在上述说明中,将拖尾量的定义取为15%至85%的亮度变化范围。这里,例如将视像显示装置的屏幕亮度设定为600尼特的亮度值时和收视环境暗时,在图65的(e)部分说明的斜线1、3的斜率比较大的负载比D和发光强度比S的条件下,有时观察者可见该斜线1、3,使拖尾改善效果减小。这种情况下,可在满足图98所示的负载比D、发光强度比S的条件的范围设定发光响应波形。
图98示出假设人眼响应的拖尾的亮度级范围为10%至90%时取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D和发光强度比S。
这时,D和S满足作为条件A1的79≤S<100且0<D<100且D<S,或满足作为条件B1的69<S<79且D≤(S-69)/0.127。图98中,用网状点表示的部分为条件A1,用斜线表示的部分为条件B1。
图99(a)~图99(c)示出图98所示的条件A1或条件B1中将S固定为70或80时的拖尾量与闪烁量的关系。如图99(a)所示,S=80时,具有不管负载比D,都使拖尾量和闪烁量同时减小的效果。S=70时,仅D=10的情况下具有上述效果图100(a)和图100(b)利用拖尾模型和闪烁分析算出图98的条件B1所示的69<S<79范围中取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果的负载比D的上限。
发光强度比S对负载比D的特性能大致近似于S=0.127D+69的直线。如果负载比小于此负载比D,则取得同时减小拖尾量和闪烁量的效果,因而将D≤(S-69)/0.127设定为条件B1。
综上所述,通过将第1发光分量的负载比D和发光强度S设定为某条件,能对已有技术的脉冲发光技术,取得同时改善拖尾量和闪烁量的效果。视像显示装置的屏幕亮度提高,则容易觉察闪烁(Ferry-Porter法则)。因此,已有的间歇点亮方式中,以高亮度显示图像时,容易产生闪烁障碍。人眼的视觉细胞的杆体比锥体对亮灭敏感,即视场的周边比中心对亮灭敏感,所以使视像显示装置的显示板大型化时,容易识别闪烁障碍。因此,本实施方式的视像显示装置的显示质量改善方法用于改善高亮度化和大屏幕化的视像显示装置的图像质量尤其有效。
图89中说明的负载比D和发光强度比S的条件是将拖尾量和闪烁量置换成简易模型进行计算后得到的。视像显示装置的图像质量取决于观察者主观的程度大,而且受收视环境支配,所以难以数值化,但发明人等在基于求出的条件的主观评价实验中,确认利用模型求出的条件与评价结果差别不大。
图89中说明的负载比D和发光强度比S的条件是将拖尾量和闪烁量置换成简易模型减小计算后得到的,作为该简易模型的条件,假设白物体移动时的拖尾量和显示白时的闪烁量。另一方面,通常收视的视像几乎不存在100%的白信号。因此,对屏幕亮度500尼特的视像显示装置而言,实际显示的视像的平均亮度级为50%,则可例如将视像显示装置的屏幕亮度等效置换为250尼特(=500/2)并求出最佳负载比D和发光强度比S的值。这时,可根据显示的视像的直方图(视频数据分布)等信息决定D、S的值。或者也可构成从输入视频信号自动检测出亮度的直方图和平均亮度级等视像特征量,并自动切换像素的发光特性。
用作为1次谐波的60赫兹分量判断闪烁量。实际上产生60赫兹的整数倍的高次谐波,但发明人等利用实验确认仅关注60赫兹分量并对其进行抑制即可。例如由于大屏幕化和高亮度化,可能产生将120赫兹的高次谐波也识别为障碍的情况,但这时,如上文所述,可对发光波形作傅立叶变换,一面关注60赫兹和120赫兹这两个分量,一面求出负载比D和发光强度比S。
本实施方式将视频信号当作NTSC制信号进行了说明,但本实施方式也适合显示个人计算机的视频信号的情况。例如视像显示装置的垂直频率为75赫兹等情况下,人眼灵敏度比60赫兹时低,观察者感觉的闪烁量相应减小,但根据屏幕亮度等条件,有时仍然观察到闪烁成为障碍。这时,可关注75赫兹分量,并如本实施方式那样求出负载比D和发光强度比S的条件。
用图89说明了本实施方式对负载比D、发光强度比S的关系以亮度变化的15%、85%的阈值定义拖尾的情况。又用图98说明了以10%、90%的阈值定义的情况。然而,绝非唯一确定阈值的绝对值。这是因为视像显示装置的图像质量受观察者主观支配。而且,周围的照度、收视距离等收视环境也变化。显示的图像为静止图像或活动图像方面也变化。总之,可在视像显示装置的多种应用中,每次决定最佳值,并且用本实施方式说明的方法进行定性、定量评价,按最终主观评价进行工作。
也可检测出显示图像的平均亮度级,并动态或自适应控制负载比D、发光强度比S、第1发光分量的发光相位等参数。可根据图像的直方图进行这些参数的控制。还可使用帧间差额等活动信息。也可从测量视像显示装置周围的照度的照度传感器取得照度信息并进行控制。还可使用它们的时间变动信息。也可使用显示的视像包含的亮度最大值、最小值。还可将图像的活动作为矢量检测出,并根据该信息进行控制。也可与收视者切换屏幕亮度的功能联动,并按每次不同的参数进行控制。还可检测出视像显示装置的总耗电,并对参数进行控制,以减小耗电。也可检测出接通电源后的连续运转时间,并进行长时间点亮时降低屏幕亮度那样的参数控制。
根据第1发光分量和第2发光分量这两种发光分量说明了本实施方式的像素发光波形,但不专门限于两种。根据像素的调制部件,有时通过另行定义第3发光分量分别进行控制,能取得最佳特性。可以有时定义第4发光分量、第5发光分量。这时,图65说明的模型中,在图65的(a)部分设定划分成多个的发光波形,在图65的(b)部分设定显示的视频信息,算出图65的(c)部分的垂直方向的亮度变化信息,并往箭头号2的方向进行积分运算,则取得相当的拖尾亮度变化波形。3种或更多的发光的情况下,用本实施方式的模型,也可分析,并可根据该分析结果导出最佳工作条件。
如果实施像素发光的元件具有时间上有限的响应时间,可在图65的(a)部分或(b)部分加入该时间响应信息。可根据上述本实施方式中说明的事项对其进行分析,从而能导出最佳工作条件。
再者,本实施方式中,用傅立叶变换结果的直流与1次谐波之比定义闪烁量。这里,可导入绝对值,并每一绝对值进行高次谐波比的加权。此绝对值相当于例如视像显示装置的平均屏幕亮度。屏幕亮度鲜明,则根据平均亮度进行变化,使容许闪烁量变小(成为条件严格)等。因此,将直流与1次谐波之比作为屏幕亮度的函数进行处理,则闪烁量的精度进一步提高。也可用连2次谐波也包含在内的方式定义闪烁量。
实施方式20本实施方式用于说明实现上述各实施方式的视像显示装置用的电路组成。即,通过采用本实施方式的视像显示装置的电路组成,取得图54的(a)部分所示的瞬时发光亮度的波形(后面详细说明)。此亮度波形如实施方式11和图53所说明,等同于第1发光分量和第2发光分量组成的亮度波形。因此,通过采用本实施方式的视像显示装置的电路组成,能实现上述各实施方式中说明的发出第1发光分量和第2发光分量的视像显示装置。
如图39和图61所示,此第1发光分量和第2发光分量组成的亮度波形实质上与间歇发光分量和持续发光分量组成的亮度波形等效。因此,通过采用本实施方式的视像显示装置的电路组成,能实现上述各实施方式中说明的发出间歇发光分量和持续发光分量的视像显示装置。
首先,用图101~图108说明本实施方式的LCD(视像显示装置)的原理。其次,用图109~图113说明本实施方式的LCD的变换例。
本实施方式的LCD的原理图101是示出一例本实施方式的LCD的框图。如图101所示,本实施方式的LCD具有视频信号输入端子2001、控制电路2002、源极驱动器2003、栅极驱动器2004、以及液晶板2005。源极驱动器2003连接源极线s0、s1、s2、……、s10,栅极驱动器2004连接栅极线g0、g1、g2、……。而且,在源极线与栅极线的各交点形成液晶单元(未图示)。液晶单元每次受扫描都根据视频信号改变光的透射率。本实施方式的LCD还具有发光功率输入端子2006、电源电路2007、灯2008i、导光板2009a、点亮信号产生电路2010a以及开关2011。
控制电路2002将垂直同步信号vs输出到点亮信号产生电路2010a,点亮信号产生电路2010a将点亮信号p0~p3输出到开关2011。开关2011根据点亮信号p0~p3的信号电平,使从电源电路2007加到灯2008i的功率导通或阻断。
将导光板2009a与栅极线g0~g7平行地划分成多个矩形区。图101所示的组成中,将导光板2009a划分成区L0~L3的4个区域。区L0照明栅极线g0、g1扫描的像素。其后相同,区L1照明栅极线g2、g3扫描的像素。区L2照明栅极线g4、g5扫描的像素。区L3照明栅极线g6、g7扫描的像素。由相应的点亮信号p0~p3独立控制各区L0~L3的点亮、熄灭。
划分导光板的区域的省略不限于与栅极线的条数相同。例如图101的组成中,将导光板分为4区,但栅极线为8条。照明1个区的灯不限于1个。图101的组成中,2个灯照明1个区。
图102是图101的LCD的点亮信号产生电路2010a的一组成例(“实施例20之1”)。如图102所示,点亮信号产生电路2010a具有垂直同步信号vs的输入端子2101、计算器2102、点亮时刻设定部件2103r、熄灭时刻设定部件2103f、一致性比较器(Equality Comparator)2104r和2104f、SR乘法器2105、点亮信号p0~p3输出端子2106……、保持4分之1帧的时间的设定部件2107、以及延迟电路2108。图102中,标有参考号2109的虚线表示该虚线包围的范围是相同的电路组件。
图102中,设定部件2103r、2103f、2107上施加影线。图102中,细布线表示1条信号线,粗布线表示长度不小于1位的总线。将垂直同步信号vs取为负逻辑(“高”期间长于“低”期间)。图102中,省略电源、GND端子和时钟线。
计算器2102由垂直同步信号vs的脉冲清零。即,计数器2102与垂直同步信号vs同步运作。计数器2102的输入端子的0号表示按负逻辑进行工作。
设定部件2103r和2103f具有保持灯2008i的点亮定时的功能。计数器2102的输出值与规定的设定值一致时,2个一致性比较器2104r和2104f将脉冲输出到SR乘法器2105。由SR乘法器2105的输出信号的负载率决定灯的发光亮度。
电路组件2109共存在4个系统。设定部件2107和延迟电路2108具有决定各系统的工作定时的功能。4个电路组件2109维持4分之1帧的相位差,并行运作。
可用跨接电阻器、DIP开关、ROM、寄存器等实现图102的设定部件2103r、2103f、2107。这些设定部件未在图102中示出。显示装置的设计者、生产人员、安装者或收视者等可根据用途、视频信号源或收视者的喜好等,通过改变这些设定部件保持的参数调节到最佳图像质量。
还使图102所示的点亮信号产生电路2010a产生与垂直同步信号vs同步的脉冲信号i0~i3。如图102所示,点亮信号产生电路2010a具有计数器2202p、计数器2202p的计数周期的设定部件2203a、点亮时刻设定部件2203r、熄灭时刻设定部件2203f、一致性比较器2204a和2204r和2204f、SR乘法器2205、“或”门2110…。
计数器2202p不由垂直同步信号vs清零,而代之以由一致性比较器2204a的输出信号清零。计数器2102按负逻辑工作,计数器2202p按正逻辑工作,但本发明不限于这样的逻辑极性。
需要将对计数器2202p清零的频度(即计数频率)设定得高于不能看到闪烁的临界融合频率CFF。计数频率可为垂直频率的整数倍,也可为非整数倍,只要决定得不与水平扫描频率干涉而发生交调即可。
当前,CFF高于垂直频率。因此,图102的计数器2202p的计数周期短于计数器2102的周期。所以,可使计数器2202p的位长短于计数器2102的位长。由此,抑制本实施方式的LCD电路规模增大。
由图102的设定部件2203r和一致性比较器2204r建立灯的点亮定时,设定部件2203f和一致性比较器2204f则建立灯的熄灭定时。将这样建立的点亮、熄灭定时传送到SR乘法器2205。然后,将SR乘法器2205的输出信号h输出到“或”门2110……。
由于计数器2202p不受垂直同步信号vs清零,输出信号h与脉冲信号i1~i3不按固定相位差(时间差)进行输出。即,输出信号h与脉冲信号i0~i3处于非同步关系。
“或”门2110……取与垂直同步信号vs同步的脉冲信号i0~i3与高于CFF的高频信号h的逻辑和,输出到点亮信号p0~p3的输出端子2106……。
图103是示出垂直同步信号vs、脉冲信号i0~i3、高频信号h和灯的点亮信号p0~p3的工作波形的图。如图104所示,对栅极线g0~g7、点亮信号p0~p3的行输出与垂直同步信号vs同步的脉冲信号。图104中为了说明方便,仅画出8条栅极线g0~g7中的4条g0、g2、g4、g6。考虑液晶分子的响应时间和栅极的扫描时间,以决定点亮信号p0~p3的通断定时。
如图103所示,1垂直周期发生1次脉冲信号i0~i3,1垂直周期发生多次高频信号h。灯的点亮信号p0是对脉冲信号i0和高频信号h进行合成后得到的信号。同样,灯的点亮信号p1是对脉冲信号i1和高频信号h进行合成后得到的信号,灯的点亮信号p2是对脉冲信号i2和高频信号h进行合成后得到的信号,灯的点亮信号p3是对脉冲信号i3和高频信号h进行合成后得到的信号。
图105是示出图101的导光板2009a的区L0~L3的发光波形和从发光功率输入端子2006加到电源电路2007的功率P的波形的图。图105中以粗线画影线的部分表示与图103的脉冲i0~i3对应的发光,图105中以细线画影线的部分表示与图103的高频信号h对应的发光。如图105所示,脉冲信号i0~i3的发光时间(脉冲宽度)通常比高频信号h的发光时间(脉冲宽度)长。
可是,去除液晶板后的背后照明单体(即导光板(图101的区L0~L3))发的光的亮度与该发光波形的平均值成正比。本实施例中,发光波形的平均值与其负载率(点亮时间)成正比。因此,能又使显示装置的亮度标准值相同,又使脉冲信号i0~i3(参考图103)的负载率仅缩小添加高频信号h(参考图103)的份额。
图106是说明本实施方式的LCD显示的活动图像轮廓浓淡用的图。图106的(a)部分中的时间间隔长的脉冲是与图103的脉冲信号i0~i3对应发光的部分,图106的(a)部分的窄脉冲是与图103的高频信号h对应的部分。
图106的(e)部分的阶梯1和阶梯3由于人的活动物体视力难以识别,不识别为活动图像模糊。活动物体视力不能分辨到这种图像细节。其结果,仅将陡峭的斜线2识别为活动图像的轮廓。物体静止,则阶梯1和阶梯3消失,因而静止视力也觉察不到阶梯。因此,物体停止后也能与停止前相同的发光波形继续点亮背后照明。
于是,判明高频信号h的影响出现在轮廓的两端(图106的(e)部分的阶梯1和阶梯3),活动图像轮廓的显示质量得到改善。
图107是本实施方式的LCD的区L0的发光波形(参考图105)和已有技术的区L0的发光波形(参考图108)的傅立叶级数的计算结果。图107的I部分与图105所示的区L0的发光波形相同,图107的II部分与图108所示的区L0的发光波形相同。图107的III部分是本实施方式和已有例各自的区L0的发光波形的高次谐波分量。
造成闪烁的最大原因是1次谐波,即频率与垂直频率相同的分量。直流分量非造成闪烁的原因。作为产生闪烁的原因,2次或更高次谐波分量也可忽略。
由于闪烁障碍的程度依赖于显示亮度,图107的III部分使本实施方式和已有例中波形的平均值一致。此条件下,比较两者的1次谐波的大小。
如图107的III部分所示,本实施方式和已有例的发光波形的1次谐波分别为0.820和1.277。这意味着前者(即本实施方式)比后者(即已有例)闪烁得到减小。
2次或更高次谐波分量对闪烁的影响能大致忽略,因而高频信号h的频率最好不低于2倍垂直频率。
本实施方式中,与高频信号h对应的发光分量以高于临界融合频率的频率进行亮灭,因而非造成闪烁的原因。然而,高频信号,有助于背后照明的发光亮度。
即,高频信号h的发光容易得到觉察。使脉冲信号i0~i3所对应的发光亮度相应降低。因而,能抑制闪烁障碍。
高频信号h的发光可以说是模拟保持型发光。因此,下文将高频信号h这样的控制信号或该信号的发光波形称为模拟保持脉冲。
根据本实施方式,不必在导光板1009a(图101)内部使多种灯(即脉冲型发光的灯和保持型发光的灯)的输出光混合。因此,,根据本实施方式,取得难以导致亮度不匀和彩色不匀的优点。
而且,开关容易控制数字电路,开关本身通断都不耗电。例如用双极性晶体管进行开关切换时,,在饱和区和阻断区都不产生大集电极损耗。因此,根据本实施方式,不仅不需要散热片等的散热设计,而且能有助于低耗电化。
其原因与D级放大电路效率高相同。但是,本发明并非以D级放大对显示装置的光源进行调光,而是涉及有效利用D级放大的特点的光源控制方法。
本实施方式仅修改已有的点亮信号产生电路,因而已有例的成本稍微提高。沿栅极线划分的导光板2009a等大型构件、开关2011等功率电路外围根据是花费成本的构件,但能原样沿用已有LCD中的根据。
本实施方式可以划分导光板。即,本实施方式中,可将导光板分成多个区,并以分开的系统的灯照明各区。
即,可构成将多个灯2008i分成4个系统,以照明导光板2009a的区L0~L3,并且用点亮信号p0~p3独立控制各区L0~L3的亮灭。也可根据液晶板2005中扫描实现的定时独立控制脉冲信号i0~i3各自的上升定时。
划分导光板1009a的系统数量不限于4个。照明1个区的灯的数量也不限于2个。
另一点亮信号产生电路实施例图109是图101的点亮信号产生电路2010a的另一实施例(作为“实施例20之2”)。与图102所示的组成的不同点是将2个设定部件2203a、2203r合并为1个设定部件203,将2个一致性比较器2204a、2204r合并为1个一致性比较器2204。图109的计数器2202p以一致性比较器2204的正逻辑输出信号进行清零。然而,其功能与图102的相同。图109中,具有与图102相同的功能和组成的根据标注相同的参考号。
实施例2之2中,设定部件203、2203f能分别调整模拟脉冲信号h的周期和负载率。模拟保持脉冲信号h的相位不能调整。然而,模拟保持脉冲信号h是与垂直同步信号vs非同步发生的高频信号,图像质量不因其相位而变化,所以完全没有问题。
根据图109所示的实施例20之2,能比实施例之1(图102)进一步抑制点亮信号产生电路2010a的规模。即,根据实施例2之2,能数量实施例20之1的设定部件2203a和一致性比较器2204a、2204r。
图110是图101的点亮信号产生电路2010a的又一组成例(作为“实施例20之3”)。与图109所示的点亮信号产生电路2010a的不同点是添加PWM(脉宽调制)方式的调光功能。
视像过分刺眼的情况下,减小视频信号的振幅时,产生挤黑,和量化噪声加大。为了防止这点,通常减小显示装置具有的灯的输出。不兼顾图像质量改善和调光功能,则显示装置的商品价值受损。因此,实施例20之3兼顾图像质量改善和调光功能。
如图110所示,实施例20之3的点亮信号产生电路2010a具有以正逻辑信号清零的计数器2302p、计数周期和点亮时刻设定部件2303、熄灭时刻设定部件2303f、一致性比较器2304和2304f、以及SR乘法器2305。点亮信号产生电路2010a还具有“与”门2111……。具有与图109相同的功能和组成的构件标注相同的编号。
SR乘法器2305将PWM调光信号d输出到“与”门2111……。“与门”2111取PWM调光信号d与“或”门2110……的示出信号的逻辑积,将其结果输出到点亮信号p0~p3的输出端子2106……。
PWM调光信号d的产生电路类似于产生脉冲信号i0~i3和保持脉冲信号h的产生电路。然而,各信号的频率和功能完全不同。
即,脉冲信号i0~i3是频率与垂直同步信号vs相同(例如60赫兹)的信号。模拟保持脉冲信号h是频率高于临界融合频率CFF(例如600赫兹)的信号。PWM调光信号d是频率充分高于模拟脉冲信号h(例如600千赫)的信号。因此,计数器2302p的位长可以短于计数器2102和计数器2202p的位长。
图111是示出图110的电路各部分(即垂直同步信号vs、脉冲信号i0、模拟保持脉冲信号h、PWM调光信号d、灯的点亮信号p0)的工作波形的图。对PWM调光信号d和灯点亮信号p0提取其一部分,并以放大时间轴的方式画出。
用设定部件2303、2303f缩小PWM调光信号d的负载率,则能维持脉冲信号i0~i3与模拟保持脉冲信号h之间的关系不变,也就是能缩减灯的调光,而维持显示质量不变。
使PWM调光信号d的频率比模拟保持脉冲信号h的频率例如高3个数量级,则即便不管理PWM调光信号d的相位,调光误差也足以不大于0.1%(1/1000)。当然,PWM调光信号d的发光不成为导致闪烁的原因。
对PWM调光信号d的产生电路供给例如100倍PWM调光信号d的频率(即60兆赫)的时钟信号,则可作100级调光,能完成极细的调光。
以上列举的各信号只不过是一个例子。然而,使用今日的技术,任何频率的值都能以合理的成本实现。
这样,根据实施例20之3,能同时实现图像质量改善和调光功能改善。而且,比分别调节脉冲信号i0~i3和模拟保持脉冲信号h的负载率简便。
图112是图101的点亮信号产生电路2010a的又一组成例(作为“实施例20之4”)。与图109的不同点是在垂直同步信号vs的输入端子2101与一致性比较器2204和计数器2202p之间添加逻辑门2212。利用此更改,垂直同步信号vs的脉冲和一致性比较器2204的输出都能对计数器2202p清零。图112中,对具有与图109相同的功能和组成的构件标注相同的参考号。
信号的极性不限定本发明。可根据各信号的极性选择适当的逻辑门。
实施例20之4中,与垂直同步信号vs的脉冲同步地将计数器2202清零。由此,使电路的器件变得容易。而且,能减少编制IC出厂测试使用的模式(测试台)所需的时间。即使因瞬间停电而点亮信号产生电路2010a产生误动,也能在1帧内可靠地使其恢复正常工作。因而,减少收视者从发生误动起等待到恢复正常工作的时间。
实施例20之4中,如果使模拟保持脉冲信号h的周期相对于垂直周期充分短,则实质上能忽略插入逻辑门2212对图像质量的影响。如果一致性比较器2204输出脉冲的频度如果充分高于垂直同步信号vs的脉冲的频度(=垂直频率),实施例20之2(图109)与实施例20之4(图112)的图像质量几乎没有差别。
图113是图101的点亮信号产生电路2010a的又一组成例(作为“实施例20之5”)。此例将实施例20之2的延迟电路2108(参考图109)置换成加法器2113。实施例20之5的点亮信号产生电路2010a中,计数器2102为1个,与系统数量(电路组件2109的数量)无关。实施例20之5的点亮信号产生电路2010a的功能和输出波形与实施例20之2的点亮信号产生电路2010a相同。
采用实施例20之5,则例如延迟时间为常数时,计数器2102的数量为1个即可,因而能使电路规模比图109的减小。
如上文所说明,根据本实施方式,能又抑制活动图像轮廓障碍,又减小闪烁。能减小闪烁,则消除妨碍显示装置大型化和高亮度化的1个障碍。而且,根据本实施方式,实现减小闪烁带来的成本增加少。信号电路的规模虽然有些增大,但比较贵的大构件和功率电路能几乎原样使用已有的。又,有效利用D级放大的特点,效率高。本实施方式可安装调光功能。
为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,所述D和S的值满足下列条件条件A62≤S<100且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62且D≤(S-48)/0.23。
上述组成中,用D表示第1发光分量和第2发光分量的负载比,用S表示发光强度比。本发明人等研究改变负载比D和发光强度比S而得到的拖尾量和闪烁量,结果取得的见识为通过将负载比D和发光强度比S设定成满足条件A和条件B,能同时改善拖尾量和闪烁量。因此,根据上述组成的视像显示装置,能同时改善拖尾量和闪烁量。
上述组成的视像显示装置中,最好具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,由所述光源体进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制。
最好所述光源体是半导体发光元件,例如发光二极管。也可将光源体取为冷阴极管荧光灯。
或者,最好上述组成的视像显示装置具有根据所述视频信号设定像素的亮度的视像显示部件,由所述视像显示部件进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制。
所述视像显示部件可以是有机EL板,也可以是液晶板。
显示板是有源矩阵驱动的自发光元件。例如有机EL元件。每一像素具有发光元件。可具有对每一像素存储图像信息的电容器,通过垂直周期内多次接入此电容器,使像素的发光为第1发光分量和第2发光分量。或者可通过划分电容器,使像素发的光为第1发光分量和第2发光分量。
又,可预先供给所述视像显示部件对时间轴交错的视频数据,并且通过对所述视频信号的垂直周期选择3次同一像素,使像素的发光为第1发光分量和第2发光分量。
上述组成的视像显示装置,可具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,具有配置在所述视像显示部件与所述光源体之间控制所述光源体的照明光的强度,以进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制的光控制部件。
根据上述组成,通过用光控制部件控制光源体的照明光的强度,能方便地进行第1发光分量和第2发光分量的亮度控制。而且,只要使光源以恒定强度发光即可,所以能减轻加在光源体上的负担。
又,光控制部件可使光源体的照明光全透射或半透射,也可使其全透射或阻断。“使光半透射”,其含义为使光源体发出的光以某频率透射,而非0%透射。“使光阻断”,其含义为透射率是0%。
作为光源体,可用半导体发光元件。作为光源体,也可用冷阴极管荧光灯。
本发明的视像显示装置也可构成在上述视像显示装置中具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,所述光源体利用对呈现与所述视频信号同步的脉冲状发光强度波形的间歇光和呈现恒定发光强度的持续光进行混合后得到的照明光,照明所述视像显示部件,所述间歇光和所述持续光带来所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的像素发光强度。
根据上述组成,利用间歇光和持续光照明视像显示部件。利用混合该间歇光和持续光后得到的光能取得实质上与混合第1发光分量和第2发光分量后得到的光等同的光。
因此,利用上述组成的视像显示装置也能取得同时改善拖尾量和闪烁量的效果。
最好将所述间歇光和所述持续光的发光强度设定成人眼能觉察的程度。
根据上述组成,将所述垂直周期内显示的像素的亮度设定成人眼能觉察的程度(例如90尼特),所以观察者的眼睛容易看清本发明视像显示装置显示的物体。因此,能提高本发明视像显示装置显示的物体的可见性。
本发明的视像显示装置,最好具有根据所述视频信号,检测出所述视像的换场量的换场检测部件,根据所述换场量,改变所述S和D的值。
根据上述组成,由于根据以换场量表示的视像的活动改变负载比D和发光强度比D,能根据视像的活动调整拖尾量和闪烁量。因此,视像显示装置显示的视像能根据是静止图像还是活动图像改善实施例和拖尾量。
可根据视像的平均亮度级,改变所述S和D。其原因在于,实现的实施例随视像的平均亮度级的高低变化。即,实施例具有随着平均亮度级提高而增大的趋势。上述组成中,由于根据平均亮度级改变负载比D或发光强度比S,能根据平均亮度级选择最佳S和D的值,使实施例和拖尾量同时得到改善。
又,本发明的视像显示装置,最好在上述视像显示装置中具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,将所述光源体配置成离开所述视像显示部件,使所述第1发光分量和所述第2发光分量在所述光源体与所述视像显示部件之间形成的空间中混合。
即,作为视像显示装置的一个例子的非发光型LCD在作为视像显示部件的液晶板的背面设置“底射型”背后照明作为光源。因此,非发光型LCD在视像显示部件与光源体之间形成空间。
上述组成利用这样形成的空间,对第1发光分量和第2发光分量进行混合,因而将底射型背后照明用作光源的视像显示装置中也能减小活动图像拖尾和闪烁障碍。
又,本发明的视像显示装置,最好在上述视像显示装置中具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;发出所述第1发光分量和所述第2发光分量以照明所述视像显示部件的光源体;以及对所述第1发光分量和所述第2发光分量进行混合的光混合部件。
根据上述组成,本发明的视像显示装置由于具有光混合部件,能可靠地混合第1发光分量和第2发光分量。因此,能进一步可靠地取得由第1发光分量和第2发光分量获得的活动图像拖尾改善效果和上述改善效果。
上述组成的视像显示装置中,最好所述光混合部件是导光板,沿所述导光板的同一端面配置所述光源体,所述导光板将混合所述第1发光分量和第2发光分量后得到的光从配置所述光源体侧的端面引导到与所述视像显示部件对置侧的端面后,输出到所述视像显示部件。
即,作为视像显示装置的一个例子的LCD有的使用“旁照型”光源,在作为视像显示部件的液晶板的背面设置导光板,通过由该导光板引导光源的照明光,照明液晶板。
本发明中,由于使用这种导光板对光源体发出的第1发光分量和第2发光分量进行混合后,照明视像显示部件,在使用旁照型光源的视像显示装置中能减小活动图像拖尾和闪烁障碍。
又,本发明的视像显示装置,最好在上述组成的视像显示装置中还具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,所述光源体包含发出所述间歇光的第1光源体和发出所述持续光的第2光源体,所述视像显示装置具有控制所述第1光源体点亮熄灭的第1光源体驱动部件;以及控制所述第2光源体点亮熄灭的第2光源体驱动部件。
根据上述组成,由第1光源体和第2光源体中相应的光源分别发出第1发光分量和第2发光分量。而且,这些第1光源体和第2光源体分别由第1光源体驱动部件和第2光源体驱动部件独立控制。
因此,可优化第1光源体和第1光源体驱动部件,以优化第1发光分量的发光状态;可优化第2光源体和第2光源体驱动部件,以优化第2发光分量的发光状态。由于能这样独立优化第1发光分量和第2发光分量各自的发光状态,使电路组成简化,从而容易实现降低成本,或使电路的可靠性提高。
又,最好所述第1光源体驱动部件与所述视频信号同步地切换供给所述第1光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,可利用呈现与视频信号同步的矩形脉冲状的发光强度波形实现第1发光分量。因此,与视频信号同步地通断切换供给光源体的功率等,则能方便地产生间歇光。
本发明中,由于构成第1光源体驱动部件与视频信号同步地切换供给第1光源体的功率等,能方便地产生间歇光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁障碍减小效果。
又,最好所述第2光源体驱动部件以恒定的值对所述第2光源体供给的功率、电流和电压中的至少一方。
即,能利用总呈现恒定发光强度的持续光实现第2发光分量。因此,通过对光源体供给恒定功率等,能方便地产生持续光。
上述组成中,由于构成第2光源体驱动部件对第2光源体供给恒定的功率等,能方便地产生持续光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
又,最好所述第2光源体驱动部件以所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率(例如150赫兹),控制供给所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,人眼对以150赫兹左右的频率重复亮灭的光,灵敏度非常低;对以高于300赫兹左右的频率重复亮灭的光几乎没有反应。因此,即便是严格而言重复亮灭的光,人眼有时也看作第2发光分量。
所以,将视频信号的频率设定为60赫兹时,以不低于3倍60赫兹的频率控制供给第2光源体的功率,则能方便地由第2光源体产生实质上的第2发光分量。因而,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,作为所述第1光源体和所述第2光源体,可用半导体发光元件,例如发光二极管。
又,最好所述第2光源体利用与所述第1光源体不同的发光原理发出所述第2发光分量。
根据上述组成,由于将与第1发光体不同的发光原理发出持续光的光源用作第2光源体,能用适合第2发光分量的发光元件,例如冷阴极管荧光灯。因此,能实现第2光源体的长寿命化,同时还能提高耐久性。
再者,本发明的视像显示装置,最好在上述视像显示装置中具有产生与视频信号同步地重复通断状态的间歇光信号的间歇光信号产生部件;以及产生总为导通状态的持续光的持续光信号产生部件,根据合成所述间歇光信号和所述持续光信号后得到的照明光信号,使所述第1发光分量和所述第2发光分量发光。
根据上述组成,光源体能根据间歇光信号产生第1发光分量,光源体又能根据持续光信号产生第2发光分量。因此,基于合成间歇光信号和持续光信号后得到的照明光信号,则能从1个光源体取得混合第1发光分量和第2发光分量后形成的照明光。所以,能使光学系统的设定简便,同时还能减小视像显示部件中产生的亮度不匀和彩色不匀。
又,所述持续光信号的频率是所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率(例如150赫兹)。
根据上述组成,在将视频信号的频率设定为例如60赫兹时,光源体能方便地发出人眼实质上识别为第2发光分量的光。因而,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,利用半导体发光元件(例如发光二极管)发出所述第1发光分量和所述第2发光分量。
又,可由具有高于视频信号的垂直频率的频率的脉冲分量的集合形成所述第2发光分量。最好所述脉冲分量的频率是所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率,例如不低于150赫兹的频率。
为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,可构成通过根据视频信号调制像素的亮度显示视像,其中具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;发出呈现与所述视频信号同步的脉冲状发光强度波形的间歇光的第1光源体;以及发出呈现恒定发光强度的持续光的第2发光体,利用混合所述间歇光和所述持续光后得到的照明光,照明所述视像显示部件。
根据上述组成,将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光。因此,利用本发明的光源体取得的照明光又由持续光保持恒定的发光强度,又在发出间歇光的时间中提高发光强度。
因而,利用本发明的视像显示装置显示移动物体时,用与持续光和间歇光这两种发光强度对应的发光强度照明该物体的轮廓。这样,使移动物体的轮廓得以利用包含亮度仅与持续光对应变化的部分以及亮度与间歇光和持续光对应变化的部分这2种亮度变化进行显示。
其结果,显示移动物体的轮廓的视像中,观察者对亮度仅与持续光对应变化的部分不能识别对比度,只识别亮度与间歇光和持续光对应变化的部分的对比度。因而,能改善显示移动物体时产生的活动图像拖尾。
本发明人等确认利用本发明的光源体稳定的照明光中,调整间歇光的负载比,就能减小闪烁量。已确认例如将间歇光的负载比设定为20%,将相对于照明光亮度的持续光亮度设定为20%,则能使以往90%的闪烁量减小到75%。
综上所述,本发明的视像显示装置由于将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光,能同时改善活动图像拖尾和闪烁障碍。
具体由第1光源体和第2光源体中相应的光源分别发出间歇光和持续光。
因此,可优化第1光源体和第1光源体驱动部件,以优化第1发光分量的发光状态;可优化第2光源体和第2光源体驱动部件,以优化第2发光分量的发光状态。由于能这样独立优化第1发光分量和第2发光分量各自的发光状态,使电路组成简化,从而容易实现降低成本,或使电路的可靠性提高。
再者,上述组成的视像显示装置,最好具有控制所述第1光源体点亮熄灭的第1光源体驱动部件;以及控制所述第2光源体点亮熄灭的第2光源体驱动部件。
根据上述组成,可优化第1光源体和第1光源体驱动部件,以优化第1发光分量的发光状态;可优化第2光源体和第2光源体驱动部件,以优化第2发光分量的发光状态。由于能这样独立优化第1发光分量和第2发光分量各自的发光状态,使电路组成简化,从而容易实现降低成本,或使电路的可靠性提高。
再者,最好所述第1光源体驱动部件与所述视频信号同步地切换供给所述第1光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,间歇光是呈现与视频信号同步的脉冲状发光强度的波形。因此,与视频信号同步地通断切换供给光源体的功率等,则能方便地产生间歇光。
本发明中,由于构成与视频信号同步地切换供给第1光源驱动部件的功率等,能方便地产生间歇光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,最好所述第2光源体驱动部件以一定的值向所述第2光源体供给功率、电流和电压中的至少一方。
即,持续光是呈现恒定发光强度的光。因此,通过对光源体供给恒定的功率等,能较方便地产生持续光。
上述组成中,由于构成第2光源体驱动部件对第2光源体供给恒定的功率等,能方便地产生持续光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,可使所述第2光源体驱动部件以所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率(例如150赫兹)控制供给所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,人眼对以150赫兹左右的频率重复亮灭的光,灵敏度非常低;对以高于300赫兹左右的频率重复亮灭的光几乎没有反应。因此,即便是严格而言充分亮灭的光,人眼有时也看作持续光。
所以,将视频信号的频率设定为60赫兹时,以不低于3倍60赫兹的频率控制供给第2光源体的功率,则能方便地由第2光源体产生实质上的第2发光分量。因而,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,作为所述第1光源体和所述第2光源体,可用半导体发光元件,例如发光二极管。
又,最好所述第2光源体利用与所述第1光源体不同的发光原理发出所述第2发光分量。
根据上述组成,由于将与第1发光体不同的发光原理发出持续光的光源用作第2光源体,能用适合第2发光分量的发光元件,例如冷阴极管荧光灯。因此,能实现第2光源体的长寿命化,同时还能提高耐久性。
为了解决上述课题,本发明的视像显示装置,包含具有多个像素并通过按照视频信号设定该像素的透射率显示视像的视像显示部件,所述像素的发光光包含第1发光分量和第2发光分量,同时还按视频信号的垂直同步信号的定时更新所述像素的发光光,设从所述垂直周期开始的定时起、至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述视频信号的垂直周期的比率为P%,所述第1发光分量的发光时间对所述垂直周期的比率为D%,则D/2≤P≤(100-D/2)且0<D<100。
根据上述组成,可利用包含第1发光分量和第2发光分量的发光光又抑制活动物体的拖尾,显示清晰的轮廓,又同时抑制闪烁障碍。
本发明的视像显示装置,可用于将作为非发光元件的液晶元件用作显示元件的透射型或反射型液晶显示装置,也可用于使用自发光显示板(有机EL板等)的显示装置。
最好上述组成的视像显示装置中,设所述视像显示部件的响应时间常数决定的常数为K,则所述时间比的最佳值PA的关系为PA=50+K,其中0≤K≤(50-D/2)。
视像显示部件(例如液晶板)的响应时间常数较大,为2毫秒至5毫秒时,P的最佳值PA的关系为PA=50+K,其中0≤K≤(50-D/2)。K由所述响应时间常数决定,为某常数。从响应时间常数求出常数K用的函数不是单纯线性函数,但具有响应时间常数大则K增大的趋势。因此,根据上述PA与K的关系式,响应时间常数大时,加大PA。即,能通过使第1发光分量的发光相位迟后,优化拖尾量。
响应时间常数为1毫秒,即快速的情况下,P的值为约50最佳。其原因在于,用拖尾模型表示拖尾量时,主要由第2发光分量产生的亮度变化中,斜率平缓的斜线在第1发光分量前后取得均衡。
再者,最好所述第1发光分量具有所述垂直周期内显示的像素的发光强度的S%,所述第2发光分量占有所述垂直周期的(100-D)%的时间,同时或具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度,所述D和S的值满足下列条件条件A62≤S<100且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62且D≤(S-48)/0.23。
本发明人等研究改变负载比D和发光强度比S而得到的拖尾量和闪烁量,结果取得的见识为通过将负载比D和发光强度比S设定成满足条件A和条件B,能同时改善拖尾量和闪烁量。因此,根据上述组成的视像显示装置,能同时改善拖尾量和闪烁量。
再者,上述组成的视像显示装置中,最好具有发出包含所述第1发光分量和所述第2发光分量的照明光的发光部件、以及根据视像信号调制所述照明光的调制部件。
所述发光部件最好每一划分所述显示部件而形成的区域使所述P的值不同。
视像显示部件中,根据屏幕的部位,有时像素的透射率更新定时不同。通过上文所述那样每一区域使P值不同,即通过使第1发光分量的发光相位偏移,吸收该更新定时的相位差,从而能取得最佳发光相位。
再者,所述视像显示部件最好每一像素具有保持视频信号的信息的存储器,并通过每一所述视频信号的垂直周期多次参考所述存储器,使所述发光波形成为包含所述第1发光分量和所述第2发光分量的波形。
根据上述组成,在存储器交错保持视频信号的信息,并多次参考该存储器,从而形成包含第1发光分量和第2发光分量的波形。因此,使视像显示部件的像素结构不改变每一垂直同步信号更新1次的普通组成就能减小拖尾量和闪烁量。
上述组成最好用于每一像素具有发光元件的视像显示部件,例如用于有机EL板。使用有机EL板的视像显示装置根据上述存储器保持的信息,控制所述发光元件的发光量,从而能产生第1发光分量和第2发光分量,使拖尾量和闪烁量减小。
再者,所述视像显示部件可构成预先供给对时间轴交错的视频数据,并通过对所述视频信号的垂直周期选择3次同一像素,使所述像素的发光波形成为包含所述第1发光分量和所述第2发光分量的波形。根据此组成,也使视像显示部件的像素结构不改变每一垂直同步信号更新1次的普通组成就能减小拖尾量和闪烁量。
(补充)本发明不限于上述各实施方式,可在权利要求书所示的范围作各种变换,适当组合不同实施方式分别揭示的技术手段而取得的实施方式也包含在本发明技术范围内,这是不需要说明的。
可使本发明的视像显示装置,具有根据视频信号对光进行调制的视像显示部件和照明所述视像显示部件的光源体,其中所述光源体利用对呈现与所述视频信号同步的矩形脉冲状的发光强度波形的间歇光和总呈现恒定发光强度的持续光进行混合后得到的照明光,照明所述视像显示部件。
根据上述组成,将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光。因此,利用本发明的光源体取得的照明光又由持续光保持恒定的发光强度,又在发出间歇光的时间中提高发光强度。
因而,利用本发明的视像显示装置显示移动物体时,用与持续光和间歇光这两种发光强度对应的发光强度照明该物体的轮廓。这样,使移动物体的轮廓得以利用包含亮度仅与持续光对应变化的部分以及亮度与间歇光和持续光对应变化的部分这2种亮度变化进行显示。
其结果,显示移动物体的轮廓的视像中,观察者对亮度仅与持续光对应变化的部分不能识别对比度,只识别亮度与间歇光和持续光对应变化的部分的对比度。因而,能改善显示移动物体时产生的活动图像拖尾。
本发明人等确认利用本发明的光源体稳定的照明光中,调整间歇光的负载比,就能减小闪烁量。已确认例如将间歇光的负载比设定为20%,将相对于照明光亮度的持续光亮度设定为20%,则能使以往90%的闪烁量减小到75%。
综上所述,本发明的视像显示装置由于将混合间歇光和持续光后得到的光作为照明光,能同时改善活动图像拖尾和闪烁障碍。
再者,最好将所述间歇光和所述持续光的发光强度设定为人眼能觉察的程度。
根据上述组成,由于将间歇光和持续光都设定成人眼能觉察的程度(例如90尼特),观察者的眼睛容易看清由这些光在视像显示部件显示的物体。因此,能提高视像显示部件显示的物体的可见性。
再者,本发明的视像显示装置最好构成将所述光源体配置成离开所述视像显示部件,并且使所述第1发光分量和所述第2发光分量在所述光源体与所述视像显示部件之间形成的空间中混合。
即,作为视像显示装置的一个例子的非发光型LCD在作为视像显示部件的液晶板的背面设置“底射型”背后照明作为光源。因此,非发光型LCD在视像显示部件与光源体之间形成空间。
上述组成利用这样形成的空间,对第1发光分量和第2发光分量进行混合,因而将底射型背后照明用作光源的视像显示装置中也能减小活动图像拖尾和闪烁障碍。
本发明的视像显示装置,也可构成具有对所述间歇光和所述持续光减小混合的光混合部件。
根据上述组成,本发明的视像显示装置由于具有光混合部件,能可靠地混合间歇光和持续光。因此,能更可靠地取得通过混合间歇光和持续光而获得的活动图像拖尾改善效果和闪烁障碍改善效果。
再者,上述组成的视像显示装置,可构成所述光混合部件是导光板,沿所述导光板的同一端面配置所述光源体,并且所述导光板将混合所述第1发光分量和第2发光分量后得到的光从配置所述光源体侧的端面引导到与所述视像显示部件对置侧的端面后,输出到所述视像显示部件。
即,作为视像显示装置的一个例子的LCD有的使用“旁照型”光源,在作为视像显示部件的液晶板的背面设置导光板,通过由该导光板引导光源的照明光,照明液晶板。
本发明中,由于使用这种导光板对光源体发出的第1发光分量和第2发光分量进行混合后,照明视像显示部件,所以在使用旁照型光源的视像显示装置中能减小活动图像拖尾和闪烁障碍。
再者,本发明的视像显示装置,可构成所述光源体包含发出所述间歇光的第1光源体和发出所述持续光的第2光源体,并且具有控制所述第1光源体点亮熄灭的第1光源体驱动部件、以及控制所述第2光源体点亮熄灭的第2光源体驱动部件。
根据上述组成,由第1光源体和第2光源体中相应的光源分别发出第1发光分量和第2发光分量。而且,这些第1光源体和第2光源体分别由第1光源体驱动部件和第2光源体驱动部件独立控制。
因此,可优化第1光源体和第1光源体驱动部件,以优化第1发光分量的发光状态;可优化第2光源体和第2光源体驱动部件,以优化第2发光分量的发光状态。由于能这样独立优化第1发光分量和第2发光分量各自的发光状态,使电路组成简化,从而容易实现降低成本,或使电路的可靠性提高。
再者,最好所述第1光源体驱动部件与所述视频信号同步地切换供给所述第1光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,间歇光是呈现与视频信号同步的矩形脉冲状的发光强度波形的光。因此,与视频信号同步地通断切换供给光源体的功率等,则能方便地产生间歇光。
本发明中,由于构成第1光源体驱动部件与视频信号同步地切换供给第1光源体的功率等,能方便地产生间歇光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁障碍减小效果。
再者,最好所述第2光源体驱动部件以恒定的值对所述第2光源体供给的功率、电流和电压中的至少一方。
即,持续光是总呈现恒定发光强度的光。因此,通过对光源体供给恒定功率等,能方便地产生持续光。
上述组成中,由于构成第2光源体驱动部件对第2光源体供给恒定的功率等,能方便地产生持续光。因此,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
又,最好所述第2光源体驱动部件以所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率控制供给所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
即,人眼对以150赫兹左右的频率重复亮灭的光,灵敏度非常低;对以高于300赫兹左右的频率重复亮灭的光几乎没有反应。因此,即便是严格而言重复亮灭的光,人眼有时也看作持续光。
所以,将视频信号的频率设定为60赫兹时,以不低于3倍60赫兹的频率控制供给第2光源体的功率,则能方便地由第2光源体产生实质上的持续光。因而,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,作为所述第1光源体和所述第2光源体,可用半导体发光元件,例如发光二极管。
又,可使所述第2光源体利用与所述第1光源体不同的发光原理发出持续光。
根据上述组成,由于将与第1发光体不同的发光原理发出持续光的光源用作第2光源体,能用适合第2发光分量的发光元件,例如冷阴极管荧光灯。因此,能实现第2光源体的长寿命化,同时还能提高耐久性。
再者,可使本发明的视像显示装置,具有产生与视频信号同步地重复通断状态的间歇光信号的间歇光信号产生部件;以及产生总为导通状态的持续光的持续光信号产生部件,根据合成所述间歇光信号和所述持续光信号后得到的照明光信号,使所述照明光发光。
根据上述组成,光源体能根据间歇光信号产生间歇光,光源体又能根据持续光信号产生持续光。因此,基于合成间歇光信号和持续光信号后得到的照明光信号,则能从1个光源体取得混合间歇光和持续光量后形成的照明光。所以,能使光学系统的设定简便,同时还能减小视像显示部件中产生的亮度不匀和彩色不匀。
再者,可使所述持续光信号的频率是所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率。
根据上述组成,在将视频信号的频率设定为例如60赫兹时,光源体能方便地发出人眼实质上识别为持续光的光。因而,能用较简易的电路组成取得本发明的活动图像拖尾改善效果和闪烁减小效果。
再者,作为所述光源体,可用半导体发光元件,例如发光二极管。
又,本发明的视像显示装置,可构成所述光源体具有总按恒定强度发光的第3光源体;以及与所述视频信号同步地控制该第3光源体发出的光的强度的光闸部件。
即,如上文所述,将混合间歇光和持续光后得到的照明光的发光强度设定成又利用持续光保持恒定发光强度,又间歇提高发光强度。因此,利用光闸部件进行控制,又使第3光源体发出的光的强度保持恒定发光强度,又使发光强度间歇地提高,则能从第3光源体产生的光取得与混合间歇光和持续光而得到的照明光相同的照明强度。
由于能这样仅从第3光源体取得混合间歇光和持续光而成的照明光,可同时改善所述活动图像拖尾和闪烁障碍。而且,第3光源体只要按恒定强度发光即可,所以能减轻加在第3光源体上的负担。
又,所述光闸部件可使所述第3光源体发的光与视频信号同步地全透射或半透射,也可使所述第3光源体发的光全透射或阻断。“使光半透射”,其含义为使光源体发出的光以某频率透射,而非0%透射。“使光阻断”,其含义为透射率是0%。
作为第3光源体,可用半导体发光元件。作为第3光源体也可用冷阴极管荧光灯。
再者,在视像显示部件为液晶板时,也就是把本发明的视像显示装置由于LCD时,也能较佳地取得本发明视像显示装置获得的活动图像拖尾和闪烁障碍的改善效果。因此,近年来正在进行装置大型化的LCD中,能有效减小活动图像拖尾和闪烁障碍。
本发明的视像显示装置,也能用于对显示板使用有源矩阵驱动的自发光元件的情况,例如可用有机EL。有机EL中,每一像素具有发光元件,每一发光元件具有存储图像信息的电容器,但提高垂直周期内多次接入此电容器,能使像素发的个包含第1发光分量和第2发光分量。或者可通过划分电容器,使像素发的光包含第1发光分量和第2发光分量。
又,预先供给显示板对时间轴交错的视频数据,并通过对视像的垂直周期选择3次同一像素,能使像素发出包含第1发光分量和第2发光分量的光。
本发明的视像显示装置,由于以混合持续光和间歇光而得到的照明光照明视像显示部件,能兼顾改善活动图像拖尾和减小闪烁障碍。闪烁不仅使用户感到不快,而且导致注意力和工作效率降低,或对健康产生眼睛疲劳等不良影响,但本发明能防止这些不良影响。而且,对提高高亮度化和大屏幕化的视像显示装置而言,减小闪烁是不可缺少的。这样,根据本发明,能给用户提供最佳显示质量。
再者,本发明的视像显示装置,可构成具有根据视频信号对光进行调制的视像显示部件;以及照明视像显示部件用的光源体,所述光源体利用包含无闪烁的持续光和与视频信号同步的间歇光的照明光,照明所述视像显示部件。
上述组成的发明中,还可构成具有第1光源体驱动部件和第2光源体驱动部件。光源体由第1光源群和第2光源群组成,由第1光源体驱动部件控制第1光源群以输出间歇光,由第2光源体驱动部件控制第2光源群以输出持续光。
再者,可构成第1光源体驱动部件通过与视频信号同步地切换电压或电流,控制第1光源群。第2光源体驱动部件通过稳定地供给电压或电流,或者通过与视频信号非同步地变动电压或电流,控制所述第2光源群。又可构成使所述光源体包含发光原理不同的第1光源体和第2光源体。
本发明的视像显示装置,可构成包含具有多个产生使光源发光用的电信号的控制信号产生部件,并且对作为多个控制信号产生部件的输出的电信号进行合成后供给光源的光源控制部件。
上述组成中,可使多个控制信号产生部件的一个产生与视频信号同步的通断重复信号,以取得间歇发光分量。还可使多个控制信号产生部件的一个产生振幅恒定且常导通的信号或与视频信号非同步地变动的信号,以取得持续发光分量。
再者,本发明的视像显示装置,可构成还具有控制这些照明光的光闸部件。光闸部件与视频信号同步地控制来自光源的照明光的光强度。
光闸部件可构成对全部或大部分照明光起作用。这时,可使光闸部件的光强度控制重复使光100%通过的透射控制和使光以非0%的规定比率通过的半透射控制。
光闸部件还可构成对部分照明光起作用。这时,光闸部件的光强度控制重复使光100%通过的透射控制和使光100%阻断的阻断控制。
再者,本发明的视像显示装置,包含具有多个像素的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的的发光部件,由所述发光部件照明所述视像显示部件,通过在所述像素中按照视频信号调制照明光,显示基于视频信号的图像,其中所述发光部件利用含有间歇发光分量和持续发光分量的光,照明所述视像显示部件。
上述组成中,通过混合持续发光分量和间歇发光分量这些特性不同的发光,照明显示板,能又抑制活动物体的拖尾,显示清晰的轮廓,又同时抑制闪烁障碍。
本发明的视像显示装置可在上述视像显示装置中,根据将所述像素的调制率更新为不同的值的更新时间和所述像素的调制率变化的时间响应特性决定所述间歇发光分量的发光相位。
上述组成中,根据像素的特性控制间歇发光分量的相位。因而,能依照像素的特性更有效地抑制活动物体的拖尾和抑制闪烁障碍。
本发明的视像显示装置可在所述视像显示装置中矩阵状配置所述多个像素,所述视像显示部件具有配置成行状的多个行电极,对所述行电极施加往垂直方向扫描所述视像显示部件用的扫描信号,所述像素按所述扫描信号的定时将调制率更新成不同的值,设所述扫描信号的定时至所述间歇发光分量的发光期中心的时间为Ta,所述扫描信号的定时至下一扫描信号的定时的周期时间为T0,根据所述像素的调制率变化的时间响应决定的常数为K时,满足下式的关系Ta=(1/2+K)×T0,其中0≤K≤0.5。
利用上述组成,能根据所述更新时间和所述时间响应特性决定间歇发光分量的发光相位。
本发明的视像显示装置可在上述视像显示装置中,将所述发光部件划分成块状,并且划分成所述块状的所述发光部件的各部照明处在所述视像显示部件的部分区域的像素。还可使划分成块状的所述发光部件的各部之间,所述间歇发光分量的发光相位相互不同。
根据视像显示部件的屏幕的部位,有时像素透射率更新定时不同的情况下,上述组成中,可通过使间歇发光分量的发光相位偏移,吸收该更新定时的相位差的影响,将发光相位调节成较适当的状态。
本发明的视像显示装置可在将发光部件划分成块状的所述视像显示装置中,矩阵状配置所述多个像素,所述视像显示部件具有配置成行状的多个行电极,对所述行电极施加往垂直方向扫描所述视像显示部件用的扫描信号,所述像素按所述扫描信号的定时将调制率更新成不同的值,并且划分成所述块状的所述发光部件的各部中,设所述扫描信号的定时至所述间歇发光分量的发光期中心的时间为Ta,所述扫描信号的定时至下一扫描信号的定时的周期时间为T0,根据所述像素的调制率变化的时间响应决定的常数为K时,满足下式的关系Ta=(1/2+K)×T0,其中0≤K≤0.5。
利用上述组成,能根据所述更新时间和所述时间响应特性决定间歇发光分量的发光相位,同时还能将发光相位调节成适当的状态。
本发明的视像显示部件中,所述发光部件可具有发出形成所述间歇发光分量的光的第1光源、以及发出形成所述持续发光分量的光的第2光源。所述第1光源和第2光源的至少一方可为半导体发光元件。所述半导体发光元件可为发光二极管。所述第2光源可为利用放电的荧光灯。所述视像显示部件可为利用液晶材料的液晶板。
或者本发明的视像显示装置具有多个像素,通过所述各像素中进行基于视频信号的发光显示图像,为了解决上述课题,可构成所述各像素利用具有间歇发光分量和持续发光分量的光显示图像。
上述组成中,通过混合持续发光分量和间歇发光分量这些特性不同的发光,照明显示板,能又抑制活动物体的拖尾,显示曲线的轮廓,又同时抑制闪烁障碍。
本发明的视像显示装置可在上述视像显示装置中,根据将所述像素的调制率更新为不同的值的更新时间和所述像素的调制率变化的时间响应特性决定所述间歇发光分量的发光相位。
上述组成中,根据像素的特性控制间歇发光分量的相位。因而,能依照像素的特性更有效地抑制活动物体的拖尾和抑制闪烁障碍。
本发明的视像显示装置可在所述视像显示装置中矩阵状配置所述多个像素,所述视像显示部件具有配置成行状的多个行电极,对所述行电极施加往垂直方向扫描所述视像显示部件用的扫描信号,所述像素按所述扫描信号的定时将调制率更新成不同的值,设所述扫描信号的定时至所述间歇发光分量的发光期中心的时间为Ta,所述扫描信号的定时至下一扫描信号的定时的周期时间为T0,根据所述像素的调制率变化的时间响应决定的常数为K时,满足下式的关系Ta=(1/2+K)×T0,其中0≤K≤0.5。
利用上述组成,能根据所述更新时间和所述时间响应特性决定间歇发光分量的发光相位。
本发明的视像显示装置可在上述视像显示装置中,将所述发光部件划分成块状,并且划分成所述块状的所述发光部件的各部照明处在所述视像显示部件的部分区域的像素。还可使划分成块状的所述发光部件的各部之间,所述间歇发光分量的发光相位相互不同。
根据视像显示部件的屏幕的部位,有时像素透射率更新定时不同的情况下,上述组成中,可通过使间歇发光分量的发光相位偏移,吸收该更新定时的相位差的影响,将发光相位调节成较适当的状态。
本发明的视像显示装置可在将发光部件划分成块状的所述视像显示装置中,矩阵状配置所述多个像素,所述视像显示部件具有配置成行状的多个行电极,对所述行电极施加往垂直方向扫描所述视像显示部件用的扫描信号,所述像素按所述扫描信号的定时将调制率更新成不同的值,并且划分成所述块状的所述发光部件的各部中,设所述扫描信号的定时至所述间歇发光分量的发光期中心的时间为Ta,所述扫描信号的定时至下一扫描信号的定时的周期时间为T0,根据所述像素的调制率变化的时间响应决定的常数为K时,满足下式的关系Ta=(1/2+K)×T0,其中0≤K≤0.5。
利用上述组成,能根据所述更新时间和所述时间响应特性决定间歇发光分量的发光相位,同时还能将发光相位调节成适当的状态。
具体实施方式
(实施本发明用的最佳方式)”中完成的具体实施方式
终究是阐明本发明的技术内容的,不应仅限于这种具体实例狭义地解释,可在本发明的精神和接着陈述的权利要求书的范围内作各种变换并付诸实施。
工业上的实用性根据本发明,能同时改善活动图像拖尾和闪烁。这些效果在视像显示装置高亮度化和大型化的场合尤其显著。因此,本发明尤其适合对LCD进行大型化和高亮度化。
权利要求
1.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,所述D和S的值满足下列条件条件A62≤S<100而且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62而且D≤(S-48)/0.23。
2.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号,设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,由所述光源体进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制。
3.如权利要求2中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是半导体发光元件。
4.如权利要求3中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
5.如权利要求2中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是冷阴极管荧光灯。
6.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的亮度的视像显示部件,由所述视像显示部件进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制。
7.如权利要求6中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件是有机EL板。
8.如权利要求6中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件是液晶板。
9.如权利要求6至8中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件具有对每一像素保持视频信号的信息的存储器,通过每一所述视频信号的垂直周期参考多次所述存储器,使各像素的发光波形发出所述第1发光分量和第2发光分量组成的光。
10.如权利要求9中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件的每一像素具有发光元件。
11.如权利要求6至8中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,预先供给所述视像显示部件对时间轴交错的视频数据,通过对所述视频信号的垂直周期选择3次同一像素,使各像素的发光波形发出由所述第1发光分量和所述第2发光分量组成的光。
12.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,具有配置在所述视像显示部件与所述光源体之间控制所述光源体的照明光的强度,以进行所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的发光强度的控制的光控制部件。
13.如权利要求12中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光控制部件是使所述光源体的照明光全透射或半透射的部件。
14.如权利要求12中所述的视像显示装置,其特征在于,所述各控制部件是使所述光源体的照明光全透射或阻断的部件。
15.如权利要求12至14中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是半导体发光元件。
16.如权利要求15中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
17.如权利要求12至14中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是冷阴极管荧光灯。
18.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,所述光源体利用对呈现与所述视频信号同步的脉冲状发光强度波形的间歇光和呈现恒定发光强度的持续光进行混合后得到的照明光,照明所述视像显示部件,由所述间歇光和所述持续光,带来所述第1发光分量和所述第2发光分量各自的像素发光强度。
19.如权利要求18中所述的视像显示装置,其特征在于,将所述间歇光和所述持续光的发光强度,设定成人眼能觉察的程度。
20.如权利要求1至19中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的换场量的换场检测部件,根据所述换场量,改变所述S和D的值。
21.如权利要求1至19中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的平均亮度级的换场检测部件,并且根据所述平均亮度级,改变所述S或D的值。
22.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,将所述光源体配置成离开所述视像显示部件,在所述光源体与所述视像显示部件之间形成的空间中,混合所述第1发光分量和所述第2发光分量。
23.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;发出所述第1发光分量和所述第2发光分量,以照明所述视像显示部件的光源体;以及对所述第1发光分量和所述第2发光分量进行混合的光混合部件。
24.如权利要求23中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光混合部件是导光板,沿所述导光板的同一端面,配置所述光源体,所述导光板将混合所述第1发光分量和第2发光分量后得到的光,从配置所述光源体侧的端面引导到与所述视像显示部件对置侧的端面后,输出到所述视像显示部件。
25.如权利要求18中所述的视像显示装置,其特征在于,还具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,所述光源体包含发出所述间歇光的第1光源体和发出所述持续光的第2光源体,并且所述视像显示装置具有控制所述第1光源体点亮熄灭的第1光源体驱动部件;以及控制所述第2光源体点亮熄灭的第2光源体驱动部件。
26.如权利要求25中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体驱动部件与所述视频信号同步地切换供给所述第1光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
27.如权利要求26中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以一定的值向所述第2光源体供给功率、电流和电压中的至少一方。
28.如权利要求25至27中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率,控制向所述第2光源体供给功率、电流和电压中的至少一方。
29.如权利要求25至27中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以大于等于所述150赫兹的频率,控制供给所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
30.如权利要求25至29中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体和所述第2光源体是半导体发光元件。
31.如权利要求30中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
32.如权利要求25至29中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体利用与所述第1光源体不同的发光原理,发出所述第2发光分量。
33.如权利要求32中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体和所述第2光源体的至少一方是半导体发光元件。
34.如权利要求33中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
35.如权利要求32中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体是冷阴极管荧光灯。
36.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,具有产生与视频信号同步地重复通断状态的间歇光信号的间歇光信号产生部件;以及产生总为导通状态的持续光的持续光信号产生部件,根据合成所述间歇光信号和所述持续光信号后得到的照明光信号,使所述第1发光分量和所述第2发光分量发光。
37.如权利要求36中所述的视像显示装置,其特征在于,所述持续光的频率是所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率。
38.如权利要求36中所述的视像显示装置,其特征在于,所述持续光信号的频率大于等于150赫兹。
39.如权利要求36至38中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,利用半导体发光元件发出所述第1发光分量和所述第2发光分量。
40.如权利要求39中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
41.如权利要求1中所述的视像显示装置,其特征在于,由具有高于视频信号的垂直频率的频率的脉冲分量的集合,形成所述第2发光分量。
42.如权利要求41中所述的视像显示装置,其特征在于,所述脉冲分量的频率是所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率。
43.如权利要求41中所述的视像显示装置,其特征在于,所述脉冲分量的频率大于等于150赫兹。
44.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;发出呈现与所述视频信号同步的脉冲状发光强度波形的间歇光的第1光源体;以及发出呈现恒定发光强度的持续光的第2发光体,利用混合所述间歇光和所述持续光后得到的照明光,照明所述视像显示部件。
45.如权利要求44中所述的视像显示装置,其特征在于,具有控制所述第1光源体点亮熄灭的第1光源体驱动部件;以及控制所述第2光源体点亮熄灭的第2光源体驱动部件。
46.如权利要求45中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体驱动部件与所述视频信号同步地切换供给所述第1光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
47.如权利要求46中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以一定的值向所述第2光源体供给功率、电流和电压中的至少一方。
48.如权利要求45至47中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以所述视频信号垂直频率的大于等于3倍的频率,控制供给所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
49.如权利要求45至47中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体驱动部件以大于等于150赫兹的频率,控制所述第2光源体的功率、电流和电压中的至少一方。
50.如权利要求44至49中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体和所述第2光源体是半导体发光元件。
51.如权利要求50中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
52.如权利要求44至49中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体利用与所述第1光源体不同的发光原理,发出所述第2发光分量。
53.如权利要求52中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第1光源体和所述第2光源体的至少一方是半导体发光元件。
54.如权利要求53中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
55.如权利要求52中所述的视像显示装置,其特征在于,所述第2光源体是冷阴极管荧光灯。
56.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的换场量的换场检测部件,根据所述换场量,改变所述S或D的值。
57.如权利要求56中所述的视像显示装置,其特征在于,所述换场检测部件利用存储器使所述视频信号帧周期延迟,并根据与所述延迟后的信号的相差量算出换场量。
58.如权利要求56中所述的视像显示装置,其特征在于,所述换场检测部件算出所述视像的平均亮度级,并根据所述亮度级的帧间相差量算出换场量。
59.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的平均亮度级的平均亮度级检测部件,根据所述平均亮度级,改变所述S或D的值。
60.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,具有根据所述视频信号,检测出所述视像的直方图的直方图检测部件,根据所述换场量,改变所述S和D的值。
61.一种视像显示装置,通过根据视频信号调制像素的亮度,显示视像,其特征在于,发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,设从启动所述垂直周期的定时至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述垂直周期的比率为P%,则D/2≤P≤(100-D/2)而且0<D<100。
62.如权利要求61中所述的视像显示装置,其特征在于,设由所述视像显示部件的响应时间常数决定的常数为K,则与所述P的值的关系为P=50+K,其中0≤K≤(50-D/2)。
63.如权利要求61或62中所述的视像显示装置,其特征在于,所述D和S的值满足下列条件条件A62≤S<100而且0<D<100且D<S,或条件B48<S<62而且D ≤(S-48)/0.23。
64.如权利要求61至63中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,由所述光源体进行从启动所述垂直周期的定时至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述垂直周期的比率P的控制。
65.如权利要求64中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是半导体发光元件。
66.如权利要求65中所述的视像显示装置,其特征在于,所述半导体发光元件是发光二极管。
67.如权利要求64中所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体是冷阴极管荧光灯。
68.如权利要求64至67中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述光源体使所述P的值在划分视像显示画面而成的每一区不同。
69.如权利要求61至63中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的亮度的视像显示部件,并且由所述光源体进行从启动所述垂直周期的定时至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述垂直周期的比率P的控制。
70.如权利要求69中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件是有机EL板。
71.如权利要求69中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件是液晶板。
72.如权利要求69至71中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件具有每一像素保持所述视频信号的存储器,通过所述视频信号的每一垂直周期多次参考所述存储器,使各像素的发光波形发出所述第1发光分量和所述第2发光分量组成的光。
73.如权利要求72中所述的视像显示装置,其特征在于,所述视像显示部件的每一像素具有发光元件,利用所述存储器中保持的信息,控制所述发光元件的发光量。
74.如权利要求69至71中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,预先供给所述视像显示部件对时间轴交错的视频数据,通过对所述视频信号的垂直周期选择3次同一像素,使各像素的发光波形发出由所述的1发光分量和所述第2发光分量组成的光。
75.如权利要求69至63中任一项所述的视像显示装置,其特征在于,具有根据所述视频信号设定像素的透射率的视像显示部件;以及照明所述视像显示部件的光源体,具有配置在所述视像显示部件与所述光源体之间控制所述光源体的照明光的强度,以进行从启动所述垂直周期的定时至所述第1发光分量的发光期中心的时间对所述垂直周期的比率P的控制的光控制部件。
全文摘要
发出占有所述视频信号的垂直周期的D%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的S%的发光强度的第1发光分量;以及占有所述视频信号的垂直周期的(100-D)%的时间,而且具有该垂直周期内显示的像素的发光强度的(100-S)%的发光强度的第2发光分量,将所述D和S的值设定成满足条件A62≤S<100且0<D<100且D<S,或满足条件B48<S<62且D≤(S-48)/0.23。
文档编号G02F1/133GK1918619SQ200480041788
公开日2007年2月21日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年2月19日
发明者伊藤宽, 濑尾光庆 申请人:夏普株式会社
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