JP2007033847A - 画像処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回路規模の増加を抑えつつ、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を十分に補正することができる画像処理回路を提供する。
【解決手段】本発明は、オーバードライブ処理を行う液晶表示ディスプレイ用の画像処理回路であって、前フレームの画像データと現フレームの画像データとに基づいて、オーバードライブ演算値を出力するオーバードライブ用ＬＵＴ１と、オーバードライブ演算値に対して温度補正を行うための補正値を出力する複数の温度補正用ＬＵＴ２と、温度データに基づいて、温度補正用ＬＵＴ２を選択する温度補正用ＬＵＴ選択回路３と、オーバードライブ用ＬＵＴ１から出力されたオーバードライブ演算値と、選択回路３により選択された温度補正用ＬＵＴ２から出力された補正値とに基づいて、オーバードライブ出力値を演算する補正演算回路４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像処理回路に係る発明であって、特に、液晶表示ディスプレイに用いられる画像処理回路に関するものである。

近年、液晶表示ディスプレイは、様々な分野に利用され、ＰＣモニター以外にＴＶ用途にも利用されている。しかし、液晶表示ディスプレイは応答速度が遅いため、ＴＶ用途のような動画が中心の表示の場合、残像等が生じ表示品位が低下する問題があった。そこで、液晶表示ディスプレイでは、オーバードライブ処理方式を採用して応答速度を速めることが行われている。オーバードライブ処理とは、画像データが動画の場合、液晶に印加される電圧を、前フレームから現フレームへのデータ変化方向が正方向の場合、通常の場合に比べて高くし、前フレームから現フレームへのデータ変化方向が負方向の場合、通常の場合に比べて低くする処理方法である。この方法により、動画の表示品位を高めることができる。

液晶表示ディスプレイに適用される一般的なオーバードライブ処理としては、ルックアップテーブル（以下、単にＬＵＴともいう）を用いてオーバードライブ量を算出する方法がある。ただ、画像データの階調数に対応してＬＵＴを設ける必要があるため、階調数が多いとデータ量が大きくなる問題があった。例えば、画像データが６ｂｉｔ（６４階調）の場合、現フレームの６４階調と前フレームの６４階調とを組み合わせると４０９６個ものデータを格納するＬＵＴを設ける必要がある。

そこで、画像データを所定の閾値で量子化し、この量子化データに対してＬＵＴを適用することで、ＬＵＴのデータ量を低く抑えていた。具体的には、７つの閾値で量子化することにより、６４階調の画像データを８つに分割し、３ｂｉｔの量子化データに変換している。

また、液晶表示ディスプレイの応答速度は、温度によって依存することが知られている。つまり、温度が高いと、液晶表示ディスプレイの応答速度は速くなり、逆に、温度が低いと液晶表示ディスプレイの応答速度は遅くなる。そのため、室温条件で最適化に設定されているＬＵＴを、高温（例えば＋６０℃）や低温（例えば−２０℃）の条件で使用すると適切なオーバードライブ処理が行えない問題があった。

そこで、従来のオーバードライブ処理では、温度変化に対する補正方法として、ＬＵＴから出力された値に対して演算を行って補正する方法や、特許文献１に示すような温度毎にＬＵＴを設ける方法が採用されていた。

特開２００４−１３３１５９号公報

しかし、ＬＵＴから出力された値に対して演算を行って補正する方法では、全ての階調が同じ割合で補正されてしまう。そのため、この方法では、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を十分に補正することができない問題があった。

また、温度毎にＬＵＴを設ける方法では、ＬＵＴを記憶させておくＳＲＡＭ等のサイズが増加し、回路規模が大きくなる問題があった。

そこで、本発明は、回路規模の増加を抑えつつ、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を十分に補正することができる画像処理回路を提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、オーバードライブ処理を行う液晶表示ディスプレイ用の画像処理回路であって、前フレームの画像データと現フレームの画像データとに基づいて、オーバードライブ演算値を出力する第１ルックアップテーブルと、オーバードライブ演算値に対して温度補正を行うための補正値を出力する複数の第２ルックアップテーブルと、温度データに基づいて、第２ルックアップテーブルを選択する選択部と、第１ルックアップテーブルから出力されたオーバードライブ演算値と、選択部により選択された第２ルックアップテーブルから出力された補正値とに基づいて、オーバードライブ出力値を演算する補正演算部とを備える。

本発明に記載の画像処理回路は、オーバードライブ演算値に対して温度補正を行うための補正値を出力する第２ルックアップテーブルを複数備え、温度データに基づいて、第２ルックアップテーブルを選択するので、回路規模の増加を抑えつつ、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を十分に補正することができる効果がある。

（実施の形態）
図１及び図２は、一般的に行われているオーバードライブ処理の温度補正を説明するための画像処理回路のブロック図である。図１に示す画像処理回路は、ルックアップテーブル（以下、単にＬＵＴともいう）から出力された値に対して演算を行って補正する方法である。まず、ＬＵＴ１０１に入力された前フレームデータと現フレームデータとに基づいて、オーバードライブ演算値が出力される。なお、前フレームデータは、前フレームの画像データを量子化したものであり、現フレームデータは、現フレームの画像データを量子化したものである。一方、温度データが入力される温度処理回路１０２では、当該温度データに基づいて補正値が求められ出力される。

補正回路１０３には、オーバードライブ演算値と補正値とが入力され、演算結果であるオーバードライブ出力値が出力される。なお、補正回路１０３での演算は、例えば、オーバードライブ演算値に補正値を係数として掛ける方法がある。そのため、図１に示す画像処理回路は、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を十分に補正することができない問題がある。

一方、図２に示す画像処理回路は、温度毎にＬＵＴを設ける方法である。まず、温度データが入力される温度処理回路１０２では、当該温度データに対応したＬＵＴ１０１を選択するための信号が出力される。ＬＵＴ１０１は、所定の温度範囲毎に用意されており、温度処理回路１０２からの信号に基づき最適なものが選択される。選択されたＬＵＴ１０１には、前フレームデータと現フレームデータとが入力され、これらに基づいて、オーバードライブ出力値が出力される。例えば、液晶表示ディスプレイの温度範囲を−４０℃から＋８５℃とし、当該温度範囲を約４０℃毎に区切ると、３つＬＵＴ１０１が用意されることになる。そのため、図２に示す画像処理回路は、ＬＵＴ１０１を記憶するＳＲＡＭのサイズが増加し、回路規模が大幅に大きくなる問題がある。

そこで、上記の問題点を解決することができる本実施の形態に係る画像処理回路を、図３のブロック図に示す。図３に示す画像処理回路には、オーバードライブ用ＬＵＴ１が設けられ、当該オーバードライブ用ＬＵＴ１には、前フレームの画像データを量子化した前フレームデータと、現フレームの画像データを量子化した現フレームデータとが入力される。ここで、前フレームデータ及び現フレームデータの量子化方法について説明する。図４に、前フレームデータ及び現フレームデータの量子化方法の具体例を示す。図４では、６ｂｉｔ（６４階調）の前フレーム又は現フレームの画像データが、７つの閾値（８階調目、１６階調目、２４階調目、３２階調目、４０階調目、４８階調目、５６階調目）により３ｂｉｔの前フレームデータ又は現フレームデータに量子化される様子を示している。例えば、０階調目から７階調目までの前フレーム又は現フレームの画像データは、前フレームデータ又は現フレームデータ”０００”（２進数）と表現される。

次に、オーバードライブ用ＬＵＴ１では、前フレームデータ及び現フレームデータに基づいてオーバードライブ演算値が出力される。オーバードライブ演算値を求める方法については、図５に示す３ｂｉｔ×３ｂｉｔのオーバードライブ用ＬＵＴ１を用いて説明する。図５に示すオーバードライブ用ＬＵＴ１では、縦方向が前フレームデータで、横方向が現フレームデータである。例えば、前フレームデータが”０００”（２進数）＝０（１０進数）で、現フレームデータが”０１０”（２進数）＝２（１０進数）の場合は、図５に示すオーバードライブ用ＬＵＴ１の縦方向の”０”（１０進数）と横方向の”２”（１０進数）とが交叉する欄のデータがオーバードライブ演算値として求められる。

なお、図５に示すオーバードライブ用ＬＵＴ１の各欄に格納される値は、液晶に通常印加されるデータとの差分であっても良いし、オーバードライブ処理後に液晶に印加されるデータであっても良い。また、オーバードライブ処理は、現フレームの画像データが動画の場合にのみ適用されるので、図３には図示していないが動画／静止画判定回路を有している。

本実施の形態に係る画像処理回路では、図３に示すように複数の温度補正用ＬＵＴ２が設けられている。この温度補正用ＬＵＴ２は、例えば、図６に示すような１ｂｉｔ×１ｂｉｔの温度補正用ＬＵＴ２である。図６に示す温度補正用ＬＵＴ２では、前フレームデータの０から３が”０”，４から７が”１”とし、現フレームデータの０から３が”０”，４から７が”１”として組み合わせた４つの補正値が格納されている。この温度補正用ＬＵＴ２により、階調によって異なる液晶表示ディスプレイの応答速度の温度特性を補正することができる。

また、液晶表示ディスプレイの温度範囲を−４０℃から＋８５℃として、当該温度範囲を約４０℃毎に区切ると、３つの温度補正用ＬＵＴ２を用意する必要がある。本実施の形態では、この３つの温度補正用ＬＵＴ２から最適なものを選択するために、選択部である温度補正用ＬＵＴ選択回路３が設けられている。

図３に示す温度補正用ＬＵＴ選択回路３には、熱電対等の温度センサ（図示せず）からの温度データが入力される。そして、当該温度データは、所定の閾値データに基づいて量子化される。この量子化された温度データに基づいて、温度補正用ＬＵＴ選択回路３は複数の温度補正用ＬＵＴ２から最適なものを選択している。なお、閾値データは、任意に設定することが可能であり、液晶表示ディスプレイの用途や使用環境に合わせて最適化することができる。

具体的に説明すると、上記のように当該温度範囲を約４０℃毎に区切ると、温度補正用ＬＵＴ２は、−４０℃から０℃、０℃から＋４０℃、＋４０℃から＋８５℃の３つ用意されることになる。そのため、温度データは、３つに量子化すればよく、閾値データは０℃、＋４０℃となる。つまり、量子化した温度データは、−４０℃から０℃の温度データを”００”（２進数）、０℃から＋４０℃の温度データを”０１”（２進数）、＋４０℃から＋８５℃の温度データを”１０”（２進数）としている。これにより、例えば、温度データが−２０℃である場合、量子化された温度データが”００”となり、当該データと対応するように予め設定してあった−４０℃から０℃の温度補正用ＬＵＴ２が選択されることになる。

さらに、図３に示す温度補正用ＬＵＴ選択回路３には、ヒステリシス幅設定データが供給されている。これは、温度データが閾値付近で変動する場合、その変動のたびに温度補正用ＬＵＴ２の選択が変動して、液晶表示ディスプレイの表示がちらつく問題（回路におけるチャタリングのような現象）を解決するために、温度データの変化にヒステリシス幅を設定している。つまり、温度データが閾値の近傍で変化する場合、当該変化に対してヒステリシス特性を持たせている。

図７を用いて具体的に説明する。まず、時刻ｔ０で温度データは閾値を越えるため本来量子化値が更新（例えば、”００”が”０１”に変化する）される。しかし、図７では閾値の近傍にヒステリシス幅を設定しているため、当該幅内での温度変化に対しては量子化値は更新されない。そのため、図７の例では、時刻ｔ１になるまで量子化値は更新されることはない。これにより、本実施の形態に係る画像処理回路は、温度データが閾値付近で変動する場合に、液晶表示ディスプレイの表示がちらつく問題を防止することができる。なお、ヒステリシス幅は、任意に設定することが可能であり、液晶表示ディスプレイの用途や使用環境に合わせて最適化することができる。

さらに、図３に示す画像処理回路には、オーバードライブ用ＬＵＴ１からのオーバードライブ演算値と、温度補正用ＬＵＴ２からの補正値に基づいて、オーバードライブ出力値を演算する補正演算部である補正演算回路４が設けられている。なお、オーバードライブ出力値が、液晶に印加される最終的なデータとなる。

補正演算回路４での演算は、例えば、オーバードライブ演算値が液晶に通常印加されるデータとの差分である場合、このオーバードライブ演算値に補正値である乗算係数をかけてオーバードライブ出力値を求める。具体的に説明すると、オーバードライブ演算値＋３で、補正値が２であれば、（＋３×２＝＋６）に現フレームの画像データを加えた値がオーバードライブ出力値となる。補正値は加算値でも良く、その場合は（＋３＋２＝＋５）に現フレームの画像データを加えた値がオーバードライブ出力値となる。なお、オーバードライブ演算値が液晶に印加されるデータの場合は、差分を求めて上記と同様の処理をすれば良い。また、温度補正用ＬＵＴ２に格納されている補正値は、オーバードライブ用ＬＵＴ１に格納されているオーバードライブ演算値の形式や、補正演算回路４の構成により決定される。

本実施の形態に係る画像処理回路では、オーバードライブ用ＬＵＴ１に比べてメモリサイズが小さい温度補正用ＬＵＴ２を採用している。そのため、本実施の形態に係る画像処理回路では、温度範囲毎にオーバードライブ用ＬＵＴ１を持つ場合に比べて、ＳＲＡＭ等のサイズが減少し、回路規模が大きくなるのを防止することができる。

具体的に説明すれば、３ｂｉｔ×３ｂｉｔのオーバードライブ用ＬＵＴ１を温度範囲に対応して３つ持てば、合計１９２個（８×８×３）のデータを記憶させておく必要がある。一方、３ｂｉｔ×３ｂｉｔのオーバードライブ用ＬＵＴ１を１つ、１ｂｉｔ×１ｂｉｔの温度補正用ＬＵＴ２を温度範囲に対応して３つ持てば、合計７６個（（８×８）＋（２×２×３））のデータを記憶させておくだけで良い。そのため、本実施の形態に係る画像処理回路は、ＳＲＡＭ等のサイズを減少させることができる。

なお、本実施の形態に係る画像処理回路では、オーバードライブ用ＬＵＴ１に、前フレーム及び現フレームの画像データを量子化して入力しているが、これは上述したようにオーバードライブ用ＬＵＴ１のメモリサイズを小さくするためである。そのため、本発明に係る画像処理回路は、前フレーム及び現フレームの画像データを量子化して入力する場合に限られず、前フレーム及び現フレームの画像データをそのまま入力する場合であっても良い。

なお、本実施の形態に係る画像処理回路は、ハードウェアで構成しても、ソフトウエアで構成しても良い。

一般的な画像処理回路を説明するためのブロック図である。 一般的な画像処理回路を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理回路のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理回路における画像データの量子化を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理回路のオーバードライブ用ＬＵＴを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理回路の温度補正用ＬＵＴを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る温度補正用ＬＵＴ選択回路のヒステリシス特性を説明するための図である。

符号の説明

１ オーバードライブ用ＬＵＴ、２ 温度補正用ＬＵＴ、３ 温度補正用ＬＵＴ選択回路、４ 補正演算回路、１０１ ＬＵＴ、１０２ 温度処理回路、１０３ 補正回路。

Claims (4)

1. オーバードライブ処理を行う液晶表示ディスプレイ用の画像処理回路であって、
   前フレームの画像データと現フレームの画像データとに基づいて、オーバードライブ演算値を出力する第１ルックアップテーブルと、
   前記オーバードライブ演算値に対して温度補正を行うための補正値を出力する複数の第２ルックアップテーブルと、
   温度データに基づいて、前記第２ルックアップテーブルを選択する選択部と、
   前記第１ルックアップテーブルから出力された前記オーバードライブ演算値と、前記選択部により選択された前記第２ルックアップテーブルから出力された前記補正値とに基づいて、オーバードライブ出力値を演算する補正演算部とを備えることを特徴とする画像処理回路。
2. 請求項１に記載の画像処理回路であって、
   前記第２ルックアップテーブルのメモリサイズは、前記第１ルックアップテーブルのメモリサイズよりも小さいことを特徴とする画像処理回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載の画像処理回路であって、
   前記選択部は、所定の閾値データに基づいて前記温度データを量子化し、量子化した前記温度データに基づいて前記第２ルックアップテーブルを選択することを特徴とする画像処理回路。
4. 請求項３に記載の画像処理回路であって、
   前記選択部は、前記温度データが前記閾値データの近傍で変化する場合、当該変化に対してヒステリシス特性を持たせることを特徴とする画像処理回路。
   

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