JP2006113359A - オーバードライブ回路および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画質の劣化を抑えたオーバードライブ回路を提供する。
【解決手段】 オーバードライブ回路１００において、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１０は、現フレームデータＦＤ１をＲＧＢフォーマットからＹＵＶフォーマットに変換する。圧縮部１２は、このＹＵＶフォーマットのフレームデータを圧縮し、メモリインターフェース部１４を介してメモリ１６に格納する。ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８は、ＹＵＶフォーマットで保存されていたフレームデータをＲＧＢフォーマットに再変換し、オーバードライブ量算出部２２に出力する。オーバードライブ量算出部２２は、ＲＧＢフォーマットで入力される現フレームデータと前フレームデータにもとづきオーバードライブ量を決定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、表示装置に関し、特に液晶表示装置の駆動技術に関する。

近年、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を用いた表示装置に代えて、その軽量性、薄型性などから液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下ＬＣＤと略す）が表示装置として主流となってきている。ＬＣＤは、異方性誘電率を有する液晶物質に電界を印加し、電界の強度により透過する光の量を調節することによって所望の輝度で発光させることができる。このようなＬＣＤにおいて、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチング素子として用いるＴＦＴ ＬＣＤが広く用いられている。

しかしながら、このようなＴＦＴ ＬＣＤにおいては、応答速度が遅いために、動画などを表示する際に、現在表示しようとする画像データより以前の画像データ残ってしまい、尾を引いたり、ぼやけた映像が表示されるという問題がある。

こうした問題を解決するために、これから表示しようとする現在のフレームのデータと、それまで表示されていた以前のフレームのデータを比較し、その差分に応じて、現在のフレームデータに付加的な信号を加えて強制的に映像の変化を加速するオーバードライブ技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００１−２６５２９８号公報

このオーバードライブ技術では、現在のフレームデータと以前のフレームデータを比較するため、以前のフレームデータを一度メモリに保存しておく必要がある。ここで、フレームデータを保持するためのメモリの容量を削減するため、あるいはフレームデータがメモリのバス幅に収まるように、フレームデータを圧縮する必要がある。
特許文献１に記載の技術によれば、このフレームデータを圧縮する方法として、ＲＧＢ形式のフレームデータのうち、各色Ｒ、Ｇ、Ｂごとに下位の数ビットを切り捨てる方法が提案されている。

しかしながら、ＲＧＢフォーマットにおいて下位ビットの切り捨てによるデータ圧縮を行うと、オーバードライブ処理後に必ずしも良好な映像が得られないという問題があった。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、画質の劣化を抑えたオーバードライブ回路の提供にある。

本発明のある態様はオーバードライブ回路に関する。このオーバードライブ回路は、ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータと前フレームデータにもとづきオーバードライブ量を算出するオーバードライブ量算出部と、ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータをＹＵＶフォーマットに変換する変換部と、変換部においてＹＵＶフォーマットに変換された現フレームデータにおける画素の表現ビット数を保存用メモリのバス幅以下に圧縮する圧縮部と、圧縮部において圧縮処理された現フレームデータを保存用メモリに書き込み、該保存用メモリに格納されているフレームデータを前フレームデータとして読み出すメモリインターフェース部と、メモリインターフェース部によって読み出された前フレームデータをＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットに再変換してオーバードライブ量算出部に出力する再変換部と、を備える。オーバードライブ回路は、オーバードライブ量算出部により算出されたオーバードライブ量を現フレームデータに加算して出力する。

この態様によれば、人間の目は輝度の変化には敏感であるが色差の変化には鈍感であるため、フレームデータを一度ＹＵＶフォーマットに変換することにより、データの圧縮に伴う画質の劣化を抑制したオーバードライブ処理を行うことができる。

圧縮部は、輝度成分Ｙは圧縮せず、色差成分Ｕ、Ｖを圧縮してもよい。人間の目に鈍感な色差成分Ｕ、Ｖを圧縮することにより、画質の劣化を抑制したオーバードライブ処理を行うことができる。

ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータは１画素につきＲＧＢ各色ごと８ビットの表現ビット数を有しており、変換部は、１画素あたりのＹＵＶ成分がそれぞれ８ビットのＹＵＶフォーマットに変換し、圧縮部は、ＹＵＶ比を４：４：４から４：２：２に圧縮してもよい。
１画素あたりＲＧＢ各色８ビットの計２４ビットのフレームデータを、ＹＵＶ比４：２：２のＹＵＶフォーマットに変換圧縮することにより、１画素あたり１６ビットに圧縮することができ、一般的なメモリのバス幅である８ビット、１６ビット、３２ビットとの整合性を高めることができる。

圧縮部は、フレームデータのうち同一走査線上の隣接する２画素を１単位とし、輝度成分Ｙはそれぞれの画素につき８ビットを保持する一方、色差成分Ｕ、Ｖについてはそれぞれ、２画素に共通な値として８ビットを保持し、さらに下位１ビットずつ切り捨てて７ビットづつを保持することにより、２画素あたりのデータビット数を３０ビットとし、１画素あたり１５ビットのデータビット数に圧縮してもよい。

１画素あたりのデータビット数を１５ビットまで圧縮することにより、メモリのバス幅を１６ビットとした場合、残りの１ビットを他の信号の転送用に用いることができる。

保存用メモリのバス幅を３２ビットとし、メモリインターフェース部は、そのうち３０ビットを２画素のＹＵＶフォーマットのデータに割り当てて２画素分のデータをまとめて保存用メモリに書き込み、該保存用メモリから２画素分のデータをまとめて読み出してもよい。

保存用メモリのバス幅のうち１ビットを論理反転フラグに割り当て、メモリインターフェース部は、ＹＵＶフォーマットに変換圧縮された現フレームデータを保存用メモリに書き込む際に、バス幅の半分以上のビット数が同時に変化する場合には、論理反転フラグをたてて、現フレームデータのビットを論理反転して変化させてもよい。
フレームデータの各ビットの１、０を論理反転して変化させることにより、バス幅の半分以上のビットが同時に変化することがなくなるため、消費電流を低減し、またＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：電磁干渉）を低減することができる。

メモリインターフェース部は、保存用メモリに書き込まれたフレームデータを前フレームデータとして読み出す際に、論理反転フラグを参照し、必要に応じて全ビットを反転させてもよい。
保存用メモリに書き込む際に、論理反転フラグを立てて各ビットを論理反転して変化させた場合、読み出す際には再度論理反転する必要があるため、論理反転フラグを参照し、フラグが立っていれば全ビットを反転させて出力する。

保存用メモリのバス幅のうち１ビットを一走査線の開始位置を判別するためのスタートフラグとして利用してもよい。
スタートフラグを設けることにより、オーバードライブ回路におけるメモリの同期制御が容易となり、外部からのタイミング制御などを行わずに、正確にフレームデータの書き込み、読み出しを行うことができる。

オーバードライブ量算出部において、現フレームデータと前フレームデータの各画素の差分が所定のしきい値以下のとき、オーバードライブ処理を行わなくてもよい。
この場合、過剰なオーバードライブ処理を抑制することになるため、自然画などを表示する際に目立つちらつきを抑制することができる。

本発明の別の態様は、表示装置である。この装置は、表示パネルと、オーバードライブ回路と、を備える。オーバードライブ回路は、ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータと前フレームデータにもとづきオーバードライブ量を算出するオーバードライブ量算出部と、ＲＧＢフォーマットで与えられた現フレームデータをＹＵＶフォーマットに変換する変換部と、変換部においてＹＵＶフォーマットに変換された現フレームデータにおける画素の表現ビット数を保存用メモリのバス幅以下に圧縮する圧縮部と、圧縮部において圧縮処理された現フレームデータを保存用メモリに書き込み、該保存用メモリに格納されているフレームデータを前フレームデータとして読み出すメモリインターフェース部と、前フレームデータをＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットに再変換してオーバードライブ量算出部に出力する再変換部と、を含み、オーバードライブ量算出部により算出されたオーバードライブ量を現フレームデータに加算して表示パネルを駆動する。

この態様によれば、ＹＵＶ変換を利用したオーバードライブ回路によって表示パネルを駆動するため、画質の劣化を抑えた良好な動画表示が可能となる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るオーバードライブ回路により、画質の劣化を抑えたオーバードライブ処理を行うことができる。

図１は、実施の形態に係るオーバードライブ回路１００を含む表示装置１０００の構成を示すブロック図である。この表示装置１０００は、液晶モニタであって、ホストとなるパーソナルコンピュータＰＣなどに接続され、あるいはノート型ＰＣなどに内蔵されて、グラフィックコントローラから出力される信号にもとづいて、画像、映像の表示を行うものである。以降の図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、都度説明を省略する。

表示装置１０００は、オーバードライブ回路１００、タイミングコントローラ１１０、ソースドライバ１２０、ゲートドライバ１４０、液晶パネル１３０、インターフェース部１５０を含む。
図中、様々な処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

液晶パネル１３０は、ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルであって、複数の走査線とデータ線がそれぞれ行、列に対応して格子状に配置され、走査線とデータ線の各交点にはマトリクス状に液晶素子および液晶素子に電界を印加するＴＦＴ素子が配置されている。ＴＦＴ素子は、走査線およびデータ線に印加された走査信号およびデータ信号によって駆動される。

ソースドライバ１２０は、複数のソースドライバユニット１２００を含み、各データ線に対してＲＧＢ各色に対応するＴＦＴ素子を制御して所望の階調で発光制御を行う。
ゲートドライバ１４０は、複数のゲートドライバユニット１４００を含み、各走査線に対して走査信号を印加し、発光制御を行う走査線を選択する。

インターフェース部１５０には、図示しないグラフィクスホストからＲＧＢ信号が入力されている。このＲＧＢ信号は、液晶パネル１３０に表示されるフレームデータがＲＧＢフォーマットで表された信号である。

インターフェース部１５０とタイミングコントローラ１１０の間にはオーバードライブ回路１００が設けられている。液晶パネル１３０の応答速度は遅いため、フレームデータから得られるデータ信号をそのままソースドライバ１２０によって液晶パネル１３０に印加したのでは、映像が尾を引いたりぼやけてしまう。そこで、オーバードライブ回路１００によって、現在、液晶パネル１３０に表示しようとするフレームデータ（以下、現フレームデータという）と、それまで液晶パネル１３０に表示されていたフレームデータ（以下、前フレームデータという）を比較し、各画素ごとにＲＧＢ信号の階調の差にもとづいて決定したオーバードライブ量を現フレームデータの画素値に加算し、タイミングコントローラ１１０を介してソースドライバ１２０に出力する。このオーバードライブ回路１００によって、液晶に印加される電圧の変化速度が加速されることになり、映像が尾を引いたりするのを低減することができる。

タイミングコントローラ１１０は、オーバードライブ回路１００によってオーバードライブ処理されたＲＧＢ信号を、垂直同期、水平同期をとりつつ、ゲートドライバ１４０、ソースドライバ１２０に必要なデータを出力する。

以下、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００について図２をもとに説明する。図２は、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００の構成を示す回路図である。
オーバードライブ回路１００は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１０、圧縮部１２、メモリインターフェース部１４、メモリ１６、ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８、ルックアップテーブル２０、オーバードライブ量算出部２２、加算部２４、出力部２６を含む。

オーバードライブ回路１００では、現フレームデータと前フレームデータを比較してオーバードライブ量を決定するため、前フレームデータを一時的に保存しておく必要がある。メモリ１６は、前フレームデータＦＤ２を現フレームデータＦＤ１と比較するために、一時的に保存しておくためのメモリであって、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などが使用される。このメモリ１６は８ビット、１６ビット、３２ビットなど１バイトの整数倍のバス幅を有するのが一般的である。

ここで、ＲＧＢフォーマットで入力される現フレームデータＦＤ１は、ＲＧＢごとに８ビットのデータビット数を有しているため、一画素あたり２４ビットのデータビット数を持つことになる。この２４ビットのデータをそのままメモリ１６に保存した場合、液晶パネル１３０の解像度が１０２４×７６８の場合で２ＭＢ以上のメモリ容量を必要とし、解像度が上がればさらに多くの容量が必要とされることから、メモリ１６の容量を低減するために現フレームデータＦＤ１は圧縮して保存される。また、ＲＧＢフォーマットの現フレームデータＦＤ１はタイミングコントローラ１１０から走査線に沿って、画素単位で順次入力されるため、一画素あたりのデータビット数をメモリ１６のバス幅以下に圧縮することにより、書き込み、読み出しを行う際のオーバーヘッドが解消される。

本実施の形態では、このフレームデータをメモリ１６に保存する際の圧縮において、ＹＵＶ変換を行うことをひとつの特徴とする。
ＹＵＶフォーマットとは、ＲＧＢ成分で与えられる画素データを、輝度成分Ｙ、色差成分Ｕ、Ｖで表したものである。このＹＵＶフォーマットは、人間の目は輝度に対しては敏感であるが、色差に対しては鈍感であるため、色差成分Ｕ、Ｖの情報量を落としても人間には画像の劣化が知覚し難いという特性を利用しており、動画、映像技術において広く用いられるフォーマットである。

以下、オーバードライブ回路１００における信号の流れについて説明する。
ＲＧＢフォーマットで入力される現フレームデータＦＤ１は、オーバードライブ量算出部２２とＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１０へ分岐して入力される。
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１０へ入力された現フレームデータＦＤ１は、ＲＧＢフォーマットからＹＵＶフォーマットへと変換される。ＹＵＶフォーマットに変換された現フレームデータＦＤ１’は、圧縮部１２へと入力される。

圧縮部１２は、現フレームデータＦＤ１’のＹＵＶ比を変化させることによってさまざまな圧縮率で圧縮することができる。ＹＵＶ比４：４：４の圧縮前の２４ビットのデータを、ＹＵＶ比４：２：２（２：１：１）として１６ビットとしてもよいし、４：１：１の１２ビットとしてもよい。いずれの圧縮率とするかは、メモリ１６のバス幅、容量および液晶パネル１３０に出力される画像、映像の劣化の度合いによって決めればよい。以下、本実施の形態では、ＹＵＶ比４：２：２に圧縮するものとして説明する。

メモリインターフェース部１４は、この圧縮部１２において圧縮されたＹＵＶフォーマットのフレームデータＦＤ１’’をメモリ１６に格納する。こうしてメモリ１６に格納されたフレームデータＦＤ１’’は、次フレームデータに対してオーバードライブ処理を行う際の、前フレームデータとして使用される。

オーバードライブ量算出部２２には、現フレームデータＦＤ１と、前フレームデータＦＤ２’が入力される。この前フレームデータＦＤ２’は次のようにして得ることができる。
まず、メモリインターフェース部１４は、メモリ１６に格納されているＹＵＶフォーマットで保存されたフレームデータＦＤ２を読み出し、ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８に対して出力する。
ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８は、入力されたＹＵＶフォーマットのフレームデータＦＤ２を、２４ビットのＹＵＶ比４：４：４フォーマットに伸張した後、ＲＧＢフォーマットのフレームデータに再変換し、前フレームデータＦＤ２’としてオーバードライブ量算出部２２へ供給する。

オーバードライブ量算出部２２は、現フレームデータＦＤ１と、前フレームデータＦＤ２’を比較し、ルックアップテーブル２０を参照してオーバードライブ量を決定する。具体的には、現フレームデータＦＤ１と前フレームデータＦＤ２’を構成する各画素についてＲ、Ｇ、Ｂの成分ごとにオーバードライブ量を決定する。

図３は、オーバードライブ量を決定するためのルックアップテーブル２０の一例を示す。テーブルの列は現フレームデータの画素の階調を表し、行は前フレームデータの画素の階調を表す。たとえば、現フレームデータの画素値が２５６階調中の６４であり、前フレームデータの画素値が３２である場合、オーバードライブ量は８となる。ルックアップテーブルはＲＧＢ各色ごとに用意してもよく、また各色で共通のテーブルを利用してもよい。

ＲＧＢ成分は、それぞれ８ビット２５６階調であるが、これをそのままテーブルとして用意すると２５６×２５６テーブルが必要となるため、図３のようにサンプリングしたテーブルとして保持しておき、中間の階調については線形補間などによって与えてもよい。
このルックアップテーブル２０は、液晶パネル１３０の応答速度にもとづいて決定される数値であるから、液晶パネルごとに書き換えられることになる。

オーバードライブ量算出部２２は、上述のように各画素について順次オーバードライブ量を決定し、加算部２４に出力する。加算部２４には、現フレームデータＦＤ１が入力されており、各画素についてオーバードライブ量が加算され、出力部２６に出力される。上述のように、現フレームデータのある画素値が６４で、前フレームデータの対応する画素値が３２の場合、６４＋８＝７２が出力部２６に出力されることになる。

以上は、通常のオーバードライブ量算出部２２の動作であるが、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００は、オーバードライブ量算出部２２において、現フレームデータＦＤ１と前フレームデータＦＤ２の各画素の差分が所定のしきい値以下のとき、オーバードライブ処理を行わない。たとえば、所定のしきい値を１０に設定した場合、オーバードライブ量算出部２２において、前フレームデータの一の画素値が３０であって、前フレームデータの画素値が３５の場合、ルックアップテーブル２０を参照せずに、オーバードライブ量として０を出力する。

オーバードライブ量算出部２２は、各画素につき現フレームデータと前フレームデータの画素値の差分を算出する差分検出部と、しきい値と差分を比較する比較部と、を備えていてもよい。比較部による比較の結果、差分がしきい値以下のときはオーバードライブ量を０とし、差分がしきい値以上の時はルックアップテーブル２０を参照してオーバードライブ量を決定する。
オーバードライブ量算出部２２は、しきい値を設定するレジスタをさらに備えていてもよいし、外部から与えられる値をしきい値として使用してもよい。

たとえば、自然画などの画素値の変化がほとんどないような画像、映像を表示する際にオーバードライブ処理を行うと、ちらつきなどが目立ってしまう場合がある。そのような場合にしきい値以下の画素値の変化に対してはオーバードライブ処理を行わないことにより、良好な画像を得ることができる。

しきい値の設定は、液晶パネル１３０の特性によって決まるルックアップテーブル２０に直接反映させてもよい。ただし、この場合しきい値を調整する際にルックアップテーブル２０を書き換える必要がある。

出力部２６は、オーバードライブ処理されたフレームデータをＲＧＢフォーマットとしてソースドライバ１２０に与え、液晶パネル１３０は、オーバードライブ処理されたフレームデータにもとづいて決定されたデータ信号により駆動される。

以上のように、本実施の形態においては、メモリ１６にフレームデータを保存する際に、ＹＵＶ変換を行ったのちに圧縮を行い、その結果、ＲＧＢフォーマットのまま下位ビットの切り捨てを行って圧縮する場合に比べて画質の劣化を抑えることができる。画質の劣化を抑えることができれば、より高い圧縮率で圧縮することが可能となるため、余ったメモリ１６のバス幅を後述するような他のデータに割り当てることもできる。

上述のオーバードライブ回路は、図４に示すように構成してもよい。図４に示すオーバードライブ回路１００’では、オーバードライブ量算出部２２へと入力される前フレームデータが図２に示すオーバードライブ回路１００と異なっている。

図４のオーバードライブ回路１００’は、図２のオーバードライブ回路１００に加えて、第２ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部８０、差分検出部８２、前フレームデータ演算部８４を含む。
メモリ１６から読み出されたフレームデータＦＤ２は、ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８においてＲＧＢフォーマットに再変換されてフレームデータＦＤ２’として差分検出部８２へと入力される。
第２ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部８０には圧縮部１２によってＹＵＶ比４：２：２フォーマットに圧縮されたフレームデータＦＤ１’’を２４ビットのＹＵＶ比４：４：４フォーマットに伸張してフレームデータＦＤ１’’’として差分検出部８２へと出力する。

差分検出部８２に入力されるフレームデータＦＤ１’’’およびＦＤ２’はいずれも一度づつＹＵＶフォーマットに変換され、ＹＵＶ比４：２：２に圧縮され、再度ＹＵＶ比４：４：４に伸張されてＲＧＢフォーマットに再変換されている。差分検出部８２は、現フレームデータに対応するＦＤ１’’’と、前フレームデータに対応するＦＤ２’の各画素ごとのＲＧＢ成分の階調の差（ＦＤ２’−ＦＤ１’’’）を算出し、差分データΔＦＤとして前フレームデータ演算部８４へと出力する。

前フレームデータ演算部８４は、差分検出部８２から出力された差分データΔＦＤを、ＲＧＢフォーマットで入力されてくる非圧縮、非変換の現フレームデータＦＤ１に加算する。この結果、得られるフレームデータＦＤ２’’は、圧縮変換後の前フレームデータから圧縮変換後の現フレームデータを減じ、その後、非圧縮の現フレームデータを加算したデータとなる。

図２のオーバードライブ量算出部２２においては、非圧縮の現フレームデータと、圧縮変換後の前フレームデータにもとづいてオーバードライブ量を算出していた。この場合、前フレームデータと現フレームデータが全く同一のデータである場合にも、前フレームデータのみフォーマットの圧縮、変換を受けるため、オーバードライブ量算出部２２に入力される両フレームデータに差が生じてしまい、不要なオーバードライブ処理を行ってしまうおそれがある。これに対して、図４のオーバードライブ量算出部２２では、現フレーム、前フレームいずれも圧縮、変換した後のデータに基づいてオーバードライブ量を算出するため、より正確なオーバードライブ処理を行うことが可能となる。

次に、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００において、メモリ１６にフレームデータを保存し、読み出す際のデータ処理について、データフォーマット、データビット数およびメモリのバス幅の関係とあわせて説明する。

図５は、各ブロック間を接続するバス幅とデータビット数を示したオーバードライブ回路１００（または、図４のオーバードライブ回路１００’）の構成の一部を示すブロック図である。本実施の形態においてメモリ１６は３２ビットのバス幅を有するものとする。なお、３２ビットのバス幅は３２ビットのバス幅をもつＳＤＲＡＭ単独で構成しても、また１６ビットのバス幅を有するＳＤＲＡＭを並列にふたつ配列して構成してもよい。

図６（ａ）〜（ｄ）は、画素ＰＩＸＥＬごとのデータ構造およびデータサイズを示す図である。図６では、ある一の走査線上の隣接する６つの画素が示されている。ＲＧＢフォーマットで与えられたフレームデータＦＤ１は、図６（ａ）に示すように一画素あたり２４ビットのデータビット数を有している。

このＲＧＢフォーマットのフレームデータＦＤ１は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１０に入力され、ＹＵＶフォーマットに変換される。ＹＵＶフォーマットに変換されたフレームデータＦＤ１’はＹ、Ｕ、Ｖ成分それぞれ８ビットの計２４ビットのデータビット数を有している。

圧縮部１２は、ＹＵＶフォーマットのフレームデータＦＤ１’を、ＹＵＶ比４：４：４から４：２：２（＝２：１：１）に圧縮する。ＹＵＶフォーマットのデータ圧縮においては、複数の画素を１単位として行われる。図６（ｃ）に示すように、ＹＵＶ比４：２：２への圧縮は、同一走査線上の隣接する２画素を１単位とし、輝度成分Ｙはそれぞれの画素につき８ビットを保持する。一方、色差成分Ｕ、Ｖについてはそれぞれ、隣接する２画素に共通な値として８ビットずつを保持する。

さらに圧縮部１２において図６（ｄ）に示すように、色差成分Ｕ、Ｖについて、それぞれ下位１ビットずつ切り捨てて７ビットまで圧縮し、２画素あたりのデータビット数を３０ビットとする。この結果、フレームデータＦＤ１’’は、１画素あたり平均１５ビットのデータビット数にまで圧縮される。

メモリインターフェース部１４は、シリアルパラレル変換部３０、第１論理反転部３２、メモリコントローラ３６、書き込みコントローラ４０、読み出しコントローラ４２、第２論理反転部３４を含む。
メモリインターフェース部１４に入力されたフレームデータＦＤ１’’は、シリアルパラレル変換部３０によりシリアルパラレル変換されて１５×２＝３０ビットのデータ幅にまで広げられ、データクロックが１／２に落とされたフレームデータＦＤ１’’’として後段の第１論理反転部３２に出力される。

第１論理反転部３２には、１ビットのスタートフラグＳＦも入力されており、フレームデータＦＤ１’’’の３０ビットとあわせて３１ビットの信号が入力される。第１論理反転部３２は、この３１ビットに論理反転フラグＬＩＦの１ビットを付加し、メモリ１６のバス幅と等しい３２ビットのデータとする。

スタートフラグＳＦは一走査線の開始位置を判別するための信号であって、走査線単位で読み出されるフレームデータＦＤ１’’の先頭の画素については１に設定され、その他の画素については０に設定される。スタートフラグの設定は、タイミングコントローラ１１０などによって行えばよい。

スタートフラグＳＦを設けることにより、メモリ１６とオーバードライブ回路１００間の同期制御が容易となり、外部からのタイミング制御などを行わずに、正確にフレームデータの書き込み、読み出しを行うことができる。特に、シリアルパラレル変換などを伴うデータ制御においては、タイミング同期が困難となる場合もあり、外部に同期制御用のＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）などを用意しなければならない場合も考えられるため、回路を簡略化することができるという効果もある。

第１論理反転部３２は、各ビットの変化をモニタし、半分以上のビットが同時に変化する場合には、論理反転を行い、実際に１、０を変化させるビット数を半数以下とする。たとえば、データが[0,0,0,,,,,,,0,0]とすべて０であって次のデータが[1,1,1,,,,,1,1]とすべて１の場合には、全ビットを１に反転する代わりに、データはすべて０のままでメモリに書き込む。この際に、メモリの書き込み時に論理反転を行ったことを識別できるように論理反転フラグＬＩＦを１とする。逆に反転を行わない場合には論理反転フラグＬＩＦに０を格納しておく。

このようにして論理反転フラグＬＩＦに１ビット割り当てて、データの変化をモニタすることにより、バス幅の１／２以上のビットが同時スイッチしなくなるため、消費電流を低減することができるとともに、ＥＭＩを抑制することができる。

書き込みコントローラ４０には、第１論理反転部３２から出力される３２ビットのデータＤＷが入力されている。書き込みコントローラ４０は、この３２ビットのデータＤＷをフレームデータＦＤ１’’’のデータクロックの２倍のクロック周波数でメモリ１６に書き込む。すなわち、データＤＷの書き込みに要する時間は、フレームデータＦＤ１’’’が入力される時間の１／２となる。

読み出しコントローラ４２は、書き込みコントローラ４０と同様に、フレームデータＦＤ１’’’のデータクロックの２倍のクロック周波数でメモリ１６からフレームデータＤＲを読み出す。
すなわち、メモリ１６へのアクセス速度をフレームデータＦＤ１’’’のデータクロックの２倍に設定することにより、フレームデータＦＤ１’’’が一画素分入力される期間に、フレームデータＤＷの書き込みと、フレームデータＤＲの読み込みを行うことが可能となる。書き込みコントローラ４０、読み出しコントローラ４２は、メモリコントローラ３６によって外部のクロック信号をもとに同期制御されている。

図７（ａ）〜（ｅ）は、オーバードライブ回路１００における各データのタイムチャートを示す。図７（ａ）〜（ｅ）は、ぞれぞれフレームデータＦＤ１、ＦＤ１’、ＦＤ１’’、ＦＤ１’’’、ＤＷに対応している。

図７（ａ）、（ｂ）に示されるフレームデータＦＤ１、ＦＤ１’は同一のデータクロックを有している。図７（ｃ）は、ＹＵＶ比４：２：２のフレームデータＦＤ１’’が、２クロックで２画素分のデータとして３０ビットが転送されている様子を示している。シリアルパラレル変換部３０によって図７（ｄ）に示すように、フレームデータＦＤ１’’’は、周波数が１／２に落とされ、第１論理反転部３２に対しては、１クロックで２画素分のデータが転送される。

図７（ｅ）に示すように、書き込みコントローラ４０は、書き込み周波数を２倍に上げて、フレームデータＦＤ１’’’を図中ＷＲＩＴＥで示されるタイミングでメモリ１６に書き込む。

図７（ｅ）のＲＥＡＤのタイミングでは、読み出しコントローラ４２によってデータＤＲが読み出されている。読み出しコントローラ４２によって読み込まれたデータＤＲは、後段の第２論理反転部３４へと入力される。

第２論理反転部３４は、３２ビットのデータのうち、論理反転フラグＬＩＦを参照する。その結果、ＬＩＦ＝１ならば、すべてのビットを反転させてＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８へ前フレームデータＦＤ２として出力する。ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部１８は、前フレームデータＦＤ２をＲＧＢフォーマットに再変換する。すなわち、第１論理反転部３２によって論理反転された画素データであるかを判別し、論理反転されていた場合には、もとの論理に際反転する機能をもつ。

このように、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００では、ＲＧＢフォーマットのフレームデータを、ＹＵＶフォーマットに変換しデータ圧縮を行う。メモリ１６のバス幅を３２ビットに設計し、ＹＵＶフォーマットのフレームデータを２画素あたり３０ビット（１画素あたり１５ビット）まで圧縮することにより、２ビットを別の用途に使用することが可能となる。本実施の形態では、この２ビットのうち、１ビットをスタートフラグとして、１ビットを論理反転フラグとして利用した。

その効果をまとめると、以下のとおりである。
（１） メモリにオーバードライブ処理用のフレームデータを保存する際にＹＵＶ変換を行うことにより、人間の目が敏感な輝度データを保持し、目に鈍感な色差成分を圧縮することにより、ＲＧＢフォーマットで下位ビット切り捨てた場合に比べて良好な画像、映像を得ることができる。
（２） メモリのバス幅のうち、１ビットをスタートフラグに割り当て、各走査線の先頭のデータをオーバードライブ回路内部で判別することにより、正確なデータ処理を行うことが可能となる。
（３） メモリのバス幅のうち、１ビットを論理反転フラグとし、メモリにフレームデータを書き込む際に、バス幅の１／２以上のビットが同時に１、０が変化しないようにすることで消費電流、ＥＭＩを低減することができる。
（４） オーバードライブ量を決定する際に、しきい値を設け、前フレームデータと現フレームデータの差分がしきい値以下のときにはオーバードライブ処理を行わないことにより、過剰なオーバードライブを抑制し、ちらつきの少ない映像を出力することができる。

さらに、本実施の形態に係るオーバードライブ回路１００を搭載した表示装置１０００からは、適切なオーバードライブ処理が施された画像、映像が出力される。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態においては、さまざまな技術を組み合わせたオーバードライブ回路について説明したが、それぞれの技術を単独で使用しても同様の効果を得ることができる。
たとえばスタートフラグＳＦにより走査線の開始位置を特定する方法は、ＹＵＶ変換などを行わずにＲＧＢフォーマットのまま保存するオーバードライブ回路に適用してもよい。この場合にも、スタートフラグを設けることにより、メモリの同期制御が容易となり、外部からのタイミング制御などを行わずに、正確にフレームデータの書き込み、読み出しを行うことができる。論理反転フラグＬＩＦを単独で使用した場合にも消費電流やＥＭＩを低減するという効果を得ることができる。

オーバードライブ処理を行う際にしきい値をもうけ、前フレームデータと現フレームデータの差分に応じてオーバードライブ処理を行わない機能も、単独で使用することができる。すなわちこの技術は別の観点からは、現フレームデータと前フレームデータの各画素の差分が所定のしきい値以下のとき、オーバードライブ処理を行わないことを特徴とするオーバードライブ回路ととらえることもできる。このオーバードライブ回路は、自然画を表示する際に目立つちらつきを抑制することを目的として用いることができる。

オーバードライブ回路１００を構成する要素はすべて一体集積化されていてもよく、または別の集積回路に分けて構成されていてもよい。
また、オーバードライブ回路１００と、インターフェース部１５０、タイミングコントローラ１１０などを同一ＬＳＩ上に一体化した液晶駆動装置に対しても、本発明は有効である。

実施の形態に係る表示装置１０００は、パーソナルコンピュータＰＣなどに接続され、あるいはノート型ＰＣなどに内蔵される場合には限定されず、液晶テレビなどであってもよく、オーバードライブ処理が必要なさまざまな表示機器に対して適用することができる。

実施の形態に係るオーバードライブ回路を含む表示装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るオーバードライブ回路の構成を示す回路図である。 オーバードライブ量を決定するためのルックアップテーブルの一例を示す図である。 図２のオーバードライブ回路の変形例を示す図である。 各ブロック間を接続するバス幅とデータビット数を示したオーバードライブ回路の構成の一部を示すブロック図である。 図６（ａ）〜（ｄ）は、画素ごとのデータ構造およびデータサイズを示す図である。 図７（ａ）〜（ｅ）は、オーバードライブ回路における各データのタイムチャートである。

符号の説明

１０ ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部、 １２ 圧縮部、 １４ メモリインターフェース部、 １６ メモリ、 １８ ＹＵＶ−ＲＧＢ再変換部、 ２０ ルックアップテーブル、 ２２ オーバードライブ量算出部、 ２４ 加算部、 ２６ 出力部、 ３０ シリアルパラレル変換部、 ３２ 第１論理反転部、 ３４ 第２論理反転部、 ３６ メモリコントローラ、 ４０ 書き込みコントローラ、 ４２ 読み出しコントローラ、 １００ オーバードライブ回路、 １１０ タイミングコントローラ、 ＦＤ１ 現フレームデータ、 ＦＤ２ 前フレームデータ。

Claims (10)

1. ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータと前フレームデータにもとづきオーバードライブ量を算出するオーバードライブ量算出部と、
   前記ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータをＹＵＶフォーマットに変換する変換部と、
   前記変換部においてＹＵＶフォーマットに変換された現フレームデータにおける画素の表現ビット数を保存用メモリのバス幅以下に圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部において処理された現フレームデータを前記保存用メモリに書き込み、該保存用メモリに格納されているフレームデータを前フレームデータとして読み出すメモリインターフェース部と、
   前記メモリインターフェース部によって読み出された前フレームデータをＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットに再変換して前記オーバードライブ量算出部に出力する再変換部と、
   を備え、前記オーバードライブ量算出部により算出されたオーバードライブ量を前記現フレームデータに加算して出力することを特徴とするオーバードライブ回路。
2. 前記圧縮部は、輝度成分Ｙは圧縮せず、色差成分Ｕ、Ｖを圧縮することを特徴とする請求項１に記載のオーバードライブ回路。
3. 前記ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータは１画素につきＲＧＢ各色ごと８ビットの表現ビット数を有しており、前記変換部は、１画素あたりのＹＵＶ成分がそれぞれ８ビットのＹＵＶフォーマットに変換し、前記圧縮部は、ＹＵＶ比を４：４：４から４：２：２に圧縮することを特徴とする請求項２に記載のオーバードライブ回路。
4. 前記圧縮部は、前記フレームデータのうち同一走査線上の隣接する２画素を１単位とし、輝度成分Ｙはそれぞれの画素につき８ビットを保持する一方、色差成分Ｕ、Ｖについてはそれぞれ、２画素に共通な値として８ビットを保持し、さらに下位１ビットずつ切り捨てて７ビットづつを保持することにより、２画素あたりのデータビット数を３０ビットとし、１画素あたり１５ビットのデータビット数に圧縮することを特徴とする請求項３に記載のオーバードライブ回路。
5. 前記保存用メモリのバス幅は３２ビットであり、前記メモリインターフェース部は、そのうち３０ビットを前記２画素のＹＵＶフォーマットのデータに割り当てて２画素分のデータをまとめて前記保存用メモリに書き込み、該保存用メモリから２画素分のデータをまとめて読み出すことを特徴とする請求項４に記載のオーバードライブ回路。
6. 前記保存用メモリのバス幅のうち１ビットを論理反転フラグに割り当て、前記メモリインターフェース部は、ＹＵＶフォーマットに変換圧縮された現フレームデータを前記保存用メモリに書き込む際に、バス幅の半分以上のビット数が同時に変化する場合には、前記論理反転フラグをたてることにより、前記現フレームデータのビットを論理反転して変化させることを特徴とする請求項１に記載のオーバードライブ回路。
7. 前記メモリインターフェース部は、前記保存用メモリに書き込まれたフレームデータを前フレームデータとして読み出す際に、前記論理反転フラグを参照し、必要に応じて全ビットを反転させることを特徴とする請求項６に記載のオーバードライブ回路。
8. 前記保存用メモリのバス幅のうち１ビットを一走査線の開始位置を判別するためのスタートフラグとして利用することを特徴とする請求項１に記載のオーバードライブ回路。
9. 前記オーバードライブ量算出部において、現フレームデータと前フレームデータの各画素の差分が所定のしきい値以下のとき、オーバードライブ処理を行わないことを特徴とする請求項１に記載のオーバードライブ回路。
10. 表示パネルと、
    オーバードライブ回路と、を備え、
    前記オーバードライブ回路は、
    ＲＧＢフォーマットで与えられる現フレームデータと前フレームデータにもとづきオーバードライブ量を算出するオーバードライブ量算出部と、
    前記ＲＧＢフォーマットで与えられた現フレームデータをＹＵＶフォーマットに変換する変換部と、
    前記変換部においてＹＵＶフォーマットに変換された現フレームデータにおける画素の表現ビット数を保存用メモリのバス幅以下に圧縮する圧縮部と、
    前記圧縮部において処理された現フレームデータを前記保存用メモリに書き込み、該保存用メモリに格納されているフレームデータを前フレームデータとして読み出すメモリインターフェース部と、
    前記前フレームデータをＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットに再変換して前記オーバードライブ量算出部に出力する再変換部と、
    を含み、前記オーバードライブ量算出部により算出されたオーバードライブ量を前記現フレームデータに加算して前記表示パネルを駆動することを特徴とする表示装置。

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