JP2013003426A - 画像処理装置，液晶装置，電子機器および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種の補正処理の競合に起因した補正効果の過不足を低減する。
【解決手段】判定部２４は、各フレームにおける各画素Ｐの階調値Ｇが直前のフレームから変化するか否かを判定する。第１補正部４１は、階調値Ｇが直前のフレームから変化しないと判定された対象画素Ｐ0について、対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0と他の画素Ｐiの階調値Ｇiとの相違に応じて階調値Ｇ0を補正する第１補正処理を実行し、階調値Ｇが直前のフレームから変化すると判定された画素Ｐの階調値Ｇについて第１補正処理を停止する。第２補正部４２は、階調値Ｇが直前のフレームから変化すると判定された対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0について、液晶をオーバードライブさせる第２補正処理を実行し、階調値Ｇが直前のフレームから変化しない判定された画素Ｐの階調値Ｇについて第２補正処理を停止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置の各画素に指定される階調値を補正する技術に関する。

液晶に印加される電圧の制御で各画素の階調を制御する液晶装置では、相互に隣合う画素間の横電界に起因した液晶の配向不良（ディスクリネーション）が問題となる。特許文献１には、相互に隣合う画素間の階調値の差異が減少するように各画素の階調値を補正すること（以下では「画素間補正」という）で横電界を抑制する技術が開示されている。

特開２００９−１０４０５３号公報

ところで、液晶装置の各画素の階調値については画素間補正以外にも様々な補正が実行される。例えば、液晶がオーバードライブされるように各画素の階調値を補正することで、液晶の応答遅延に起因した動画像の残像感を低減することが可能である。しかし、画素間補正と他の補正とを単純に併用した場合、各補正の競合により効果が相殺される可能性や階調値の補正が過剰となる可能性がある。補正効果の過不足は表示斑等の表示品位の低下の原因となり得る。以上の事情を考慮して、本発明は、複数種の補正処理の競合に起因した補正効果の過不足を低減することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、液晶装置の各画素の階調値をフレーム毎に指定する画像データ（例えば画像データＤA）を補正する画像処理装置であって、各フレームにおける各画素の階調値が直前のフレームから変化するか否かを判定する判定手段（例えば判定部２４）と、階調値が直前のフレームから変化しないと判定手段が判定した一の画素（例えば対象画素Ｐ0）について、一の画素の階調値（例えば階調値Ｇ0）と当該一の画素に隣合う他の画素（例えば画素Ｐi）の階調値（例えば階調値Ｇi）との相違に応じて階調値を補正する第１補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化すると判定手段が判定した画素の階調値について第１補正処理を停止する第１補正手段（例えば第１補正部４１）とを具備する。以上の構成では、階調値が直前のフレームから変化しないと判定された画素の階調値について第１補正処理が実行され、階調値が直前のフレームから変化すると判定された画素の階調値については第１補正処理が停止される。すなわち、階調値が直前のフレームから変化すると判定された画素については第１補正処理と他の補正処理との競合が防止される。したがって、複数種の補正処理の競合に起因した補正効果の過不足を低減することが可能である。

本発明の好適な態様の画像処理装置は、階調値が直前のフレームから変化すると判定手段が判定した画素の階調値について、第１補正処理とは相違する第２補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化しないと判定手段が判定した画素の階調値について第２補正処理を停止する第２補正手段（例えば第２補正部４２）を具備する。第２補正処理は、例えば、液晶装置の液晶がオーバードライブされるように階調値を補正する処理である。以上の態様によれば、階調値が直前のフレームから変化しない画素については横電界の低減を目的とした第１補正処理が実行され、階調値が直前のフレームから変化する画素については動画像の残像感の低減を目的とした第２補正処理が実行される。したがって、横電界に起因した液晶の配向不良の低減と液晶の応答遅延に起因した残像感の低減とを高い水準で両立できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、複数の画素は、相互に交差する第１方向（例えばＹ方向）および第２方向（例えばＸ方向）に行列状に配列し、第１補正手段は、一の画素について、第１方向において一の画素の両側に位置する２個の画素（例えば画素Ｐ1および画素Ｐ2）の各々の階調値と、第２方向において一の画素の両側に位置する２個の画素（例えば画素Ｐ3および画素Ｐ4）の各々の階調値とを第１補正処理に適用する。以上の態様では、第１方向および第２方向の横電界を第１補正処理により有効に防止できるという利点がある。

本発明の液晶装置は、複数の画素を含む画素部（例えば画素部１０）と、以上の各態様に係る画像処理回路（例えば画像処理回路２０）と、画像処理回路による処理後の画像データに応じて各画素を駆動する駆動回路（例えば駆動回路３０）とを具備する。したがって、本発明の画像処理装置と同様の作用および効果が実現される。本発明の液晶装置は、画像を表示する表示体として各種の電子機器（例えば携帯電話機や投射型表示装置）に搭載され得る。

液晶装置の各画素の階調値をフレーム毎に指定する画像データを補正する画像処理方法としても本発明は実現され得る。本発明の画像処理方法は、各フレームにおける各画素の階調値が直前のフレームから変化するか否かを判定し、階調値が直前のフレームから変化しないと判定した一の画素について、一の画素の階調値と当該一の画素に隣合う他の画素の階調値との相違に応じて階調値を補正する第１補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化すると判定した画素の階調値について第１補正処理を停止する。以上の画像処理方法でも本発明の画像処理装置と同様の作用および効果が実現される。

本発明のひとつの実施形態に係る液晶装置のブロック図である。 画素回路の回路図である。 画像処理回路のブロック図である。 第１補正処理の説明図である。 第１補正処理のフローチャートである。 電子機器（パーソナルコンピュータ）の斜視図である。 電子機器（携帯電話機）の斜視図である。 電子機器（投射型表示装置）の斜視図である。

＜Ａ：実施形態＞
図１は、本発明のひとつの実施形態に係る液晶装置１００のブロック図である。図１に示すように、液晶装置１００は、複数の画素（画素回路）Ｐが平面状に配列された画素部１０と、各画素Ｐの階調値Ｇを指定する画像データＤAを処理して画像データＤBを生成する画像処理回路２０と、画像処理回路２０が生成した画像データＤBに応じて各画素Ｐを駆動する駆動回路３０とを具備する。画像処理回路２０は、所定長のフレーム（垂直走査期間）毎に上位装置（図示略）から供給される画像データＤAを処理することで各フレームの画像データＤBを順次に生成する。

画素部１０には、Ｘ方向に延在する複数の走査線１２とＹ方向に延在する複数の信号線１４とが形成される。複数の画素Ｐは、各走査線１２と各信号線１４との交差に対応した位置に配置され、相互に交差するＸ方向およびＹ方向に沿って行列状に配列する。図２に示すように、各画素Ｐは、液晶素子ＣLと選択スイッチＳWとを含んで構成される。液晶素子ＣLは、相互に対向する画素電極５２および共通電極５４と両電極間の液晶５６とで構成される電気光学素子である。画素電極５２は画素Ｐ毎に相互に間隔をあけて形成され、共通電極５４は複数の画素Ｐにわたり連続に分布する。画素電極５２と共通電極５４との間の印加電圧に応じて液晶５６の配向を制御することで液晶素子ＣLの透過率（表示階調）が変化する。選択スイッチＳWは、例えば薄膜トランジスターで構成され、走査線１２の選択時にオン状態に遷移することで画素電極５２と信号線１４とを導通させる。

図１の駆動回路３０は、走査線駆動回路３２と信号線駆動回路３４とを含んで構成される。走査線駆動回路３２は、複数の走査線１２の各々を水平走査期間毎に順次に選択する。信号線駆動回路３４は、走査線駆動回路３２による各走査線１２の選択に同期して階調信号を複数の信号線１４の各々に供給する。階調信号は、画像処理回路２０による処理後の画像データＤBが各画素Ｐに指定する階調値Ｇに応じた電圧信号である。共通電極５４の電位を基準とした階調信号の電位の極性はフレーム毎に反転する。以上の構成のもと、各画素Ｐの階調値Ｇに応じた階調信号が走査線駆動回路３２による走査線１２の選択時に信号線１４からその画素Ｐの画素電極５２に供給されることで、画像データＤBに応じた画像がフレーム毎に画素部１０に表示される。なお、液晶素子ＣLに対する印加電圧の極性反転の周期は任意であり、例えば走査線１２毎（行毎）に反転させる構成や信号線１４毎（列毎）に反転させる構成も採用され得る。

図３は、画像処理回路２０のブロック図である。図３に示すように、画像処理回路２０は、記憶部２２と判定部２４と補正処理部２６とを具備する。記憶部２２は、上位装置から供給される各フレームの画像データＤAを順次に記憶するフレームメモリである。画像データＤAは、１個のフレームにおける各画素Ｐの階調値Ｇを指定する。記憶部２２に格納された画像データＤAはフレーム毎に順次に更新される。

判定部２４は、上位装置から供給されるフレームＦ[n]の画像データＤAと記憶部２２に格納された直前のフレームＦ[n-1]の画像データＤAとを対比することで、フレームＦ[n]における各画素Ｐの階調値Ｇが直前のフレームＦ[n-1]から変化したか否かを画素Ｐ毎に判定する。具体的には、判定部２４は、相前後するフレームＦ[n]とフレームＦ[n-1]との間で各画素Ｐの階調値Ｇの差分値を算定し、差分値が所定の閾値を上回る画素Ｐについてはフレーム間で階調値Ｇが変化したと判定する一方、差分値が閾値を下回る画素Ｐについてはフレーム間で階調値Ｇが変化しないと判定する。表示画像が動画像である場合には各画素Ｐの階調値Ｇはフレーム間で変化し、表示画像が静止画である場合には各画素Ｐの階調値Ｇはフレーム間で変化しない。したがって、判定部２４は、表示画像が動画像および静止画の何れに該当するかを判定する手段に相当する。

補正処理部２６は、上位装置からフレーム毎に供給される画像データＤAを判定部２４による判定の結果に応じて補正することで各フレームの画像データＤBを生成して信号線駆動回路３４に順次に供給する。図３に示すように、補正処理部２６は、画像データＤAに対して第１補正処理を実行する第１補正部４１と、画像データＤAに対して第２補正処理を実行する第２補正部４２とを含んで構成される。

第１補正処理と第２補正処理とは目的や作用が相違する。具体的には、第１補正処理は、相互に隣合う画素Ｐ間の横電界に起因した液晶５６の配向不良の低減を目的とした補正処理であり、第２補正処理は、液晶５６の応答遅延に起因した動画表示時の残像感の低減を目的とした補正処理である。第１補正処理および第２補正処理の一方が判定部２４による判定の結果に応じて選択される。具体的には、第１補正部４１は、階調値Ｇが直前のフレームから変化しないと判定された画素Ｐについて第１補正処理を実行し、階調値Ｇが直前のフレームから変化すると判定された画素Ｐについては第１補正処理を停止する。他方、第２補正部４２は、階調値Ｇが直前のフレームから変化すると判定された画素Ｐについて第２補正処理を実行し、階調値Ｇが直前のフレームから変化しないと判定された画素Ｐについては第２補正処理を停止する。すなわち、各画素Ｐの階調値Ｇが直前のフレームから変化するか否かに応じてその階調値Ｇについて第１補正処理と第２補正処理との一方が選択的に実行される。

図４は、第１補正部４１が実行する第１補正処理の説明図である。図４には、階調値Ｇが直前のフレームから変化しないと判定された第ｍ行第ｎ列の１個の画素Ｐ（以下「対象画素Ｐ0」という）とその周囲の８個の画素Ｐとが図示されている。画素Ｐ1は、対象画素Ｐ0に対してＹ方向の負側（第(m-1)行第ｎ列）に位置し、画素Ｐ2は、対象画素Ｐ0に対してＹ方向の正側（第(m+1)行第ｎ列）に位置する。また、画素Ｐ3は、対象画素Ｐ0に対してＸ方向の負側（第ｍ行第(n-1)列）に位置し、画素Ｐ4は、対象画素Ｐ0に対してＸ方向の正側（第ｍ行第(n+1)列）に位置する。第１補正処理は、１個の対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0とその対象画素Ｐ0に隣合う他の画素Ｐ（Ｐ1〜Ｐ4）の階調値Ｇとの相違に応じて対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0を補正する処理である。

図５は、第１補正処理のフローチャートである。１個の対象画素Ｐ0に対する第１補正処理を開始すると、第１補正部４１は、対象画素Ｐ0に対してＸ方向またはＹ方向に隣合う４個の画素Ｐ1〜Ｐ4から１個の画素Ｐi（ｉ＝１,２,３,４）を選択し（Ｓ1）、対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0が画素Ｐiの階調値Ｇiを下回るか否かを判定する（Ｓ2）。階調値Ｇ0が階調値Ｇiを下回る場合（Ｓ2：YES）、第１補正部４１は、階調値Ｇiと階調値Ｇ0との差分値δi（δi＝Ｇi−Ｇ0）を算定し（Ｓ3）、差分値δiに所定の係数ｋiを乗算することで補正値Ａi（Ａi＝ｋi・δi）を算定する（Ｓ4）。係数ｋiは、０以上１以下の範囲内で適宜に選定された定数である。各画素Ｐiに対応する４個の係数ｋ1〜ｋ4の各々は相異なる数値に設定され得る。他方、階調値Ｇ0が階調値Ｇi以上である場合（Ｇ2：NO）、第１補正部４１は、補正値Ａiを０（非補正を意味する数値）に設定する（Ｓ5）。

以上の手順で補正値Ａiを設定すると（Ｓ4，Ｓ5）、第１補正部４１は、対象画素Ｐ0の周囲の４個の画素Ｐ1〜Ｐ4について補正値Ａiの算定が完了したか否かを判定し（Ｓ6）、未算定の画素Ｐiが存在する場合にはその画素Ｐiを選択（Ｓ1）したうえで補正値Ａiを算定する（Ｓ2〜Ｓ5）。４個の画素Ｐ1〜Ｐ4について補正値Ａ1〜Ａ4の算定が完了した場合（Ｓ6：YES）、第１補正部４１は、画像データＤAが対象画素Ｐ0に指定する階調値Ｇ0に補正値Ａ1〜Ａ4を加算する（Ｓ7）。階調値Ｇ0と補正値Ａ1〜Ａ4との加算値が第１補正処理後の階調値Ｇである。以上の説明から理解される通り、第１補正処理は、Ｘ方向またはＹ方向に隣合う画素Ｐ1〜Ｐ4と対象画素Ｐ0との階調値Ｇの相違を低減する方向に作用する。したがって、対象画素Ｐ0とこれに隣合う画素Ｐiとの間の横電界が抑制され、画素Ｐ間の横電界に起因した液晶５６の配向不良（ディスクリネーション）が低減される。

他方、第２補正部４２が実行する第２補正処理は、階調値Ｇが直前のフレームから変化しないと判定された１個の対象画素Ｐ0の液晶素子ＣL（液晶５６）がオーバードライブされるように対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0を補正する処理である。例えば、階調値Ｇ0を一時的に所定値だけ増加または減少させる処理が第２補正処理として実行される。液晶素子ＣLのオーバードライブについては例えば特開２００９−２２３２５９号公報や特開２００８−２９２９０５号公報にも開示されている。第１補正部４１による第１補正処理または第２補正部４２による第２補正処理の実行後の階調値Ｇを各画素について指定する画像データＤBがフレーム毎に順次に信号線駆動回路３４に供給される。

以上に説明した形態では、第１補正処理および第２補正処理が選択的に実行されるから、第１補正処理と第２補正処理との競合に起因した補正効果の過不足を低減することが可能である。したがって、補正効果の過不足に起因した表示斑を有効に低減できるという利点がある。以上の例示では特に、画像データＤAで指定される各画素Ｐの階調値Ｇが直前のフレームから変化したか否かが判定部２４により判定され、階調値Ｇが直前のフレームから変化した画素Ｐ（動画部分）については残像感の低減を目的とした第２補正処理が実行される一方、階調値Ｇが直前のフレームから変化しない画素Ｐ（静止画部分）については横電界の低減を目的とした第１補正処理が実行される。したがって、横電界に起因した液晶５６の配向不良の低減と液晶５６の応答遅延に起因した残像感の低減とを高い水準で両立できるという利点もある。

＜Ｂ：変形例＞
以上に例示した形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。

（１）前述の形態では、第１補正処理の対象画素Ｐ0に対してＸ方向またはＹ方向に隣合う４個の画素Ｐiについて補正値Ａi（Ａ1〜Ａ4）を算定したが、第１補正処理に加味される画素Ｐiの個数は任意である。例えば対象画素Ｐ0に対してＸ方向の正側に隣合う１個の画素Ｐ4のみを第１補正処理に加味する構成（前述の補正値Ａ4のみを階調値Ｇ0に加算する構成）や、対象画素Ｐ0に対してＹ方向（またはＸ方向）に隣合う２個の画素Ｐ1および画素Ｐ2のみを第１補正処理に加味する構成（補正値Ａ1および補正値Ａ2のみを階調値Ｇ0に加算する構成）も採用され得る。また、第１補正処理に加味される画素Ｐiの位置や個数を変更可能な構成も好適である。例えば、対象画素Ｐ0に隣合う４個の画素Ｐ1〜Ｐ4のうち上位装置からの指示や操作部（図示略）に対する利用者からの指示に応じて選択された１個以上の画素Ｐiの階調値Ｇを第１補正処理に適用する構成が採用される。

（２）前述の形態では、液晶素子ＣLがオーバードライブするように階調値Ｇを補正する処理を第２補正処理として例示したが、第２補正処理の具体的な内容や目的は任意である。もっとも、第２補正処理は、階調値Ｇが直前のフレームから変化した画素Ｐを対象として実行されるから、動画像に適用される補正処理が第２補正処理として格別に好適である。

（３）第１補正処理の具体的な方法は前述の例示に限定されない。例えば、対象画素Ｐ0の階調値Ｇ0と画素Ｐiの階調値Ｇiとの相対比（例えばＧi／Ｇ0）に応じて補正値Ａiまたは補正後の階調値Ｇを算定する構成や、階調値Ｇ0と階調値Ｇiとの差分値δiや相対比を適用した所定の演算により補正値Ａiまたは補正後の階調値Ｇを算定する構成も採用され得る。また、第１補正部４１が演算により補正後の階調値Ｇを算定する構成は必須ではなく、例えば階調値Ｇ0と階調値Ｇiとの差分値δiや相対比と補正後の階調値Ｇとが対応付けられたテーブルを利用して補正後の階調値Ｇを特定することも可能である。

＜Ｃ：応用例＞
前述の形態に例示した液晶装置１００は、各種の電子機器に利用され得る。図６から図８には、液晶装置１００を採用した電子機器の具体的な形態が例示されている。

図６は、液晶装置１００を採用した可搬型のパーソナルコンピューターの斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する液晶装置１００と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。

図７は、液晶装置１００を適用した携帯電話機の斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２と、各種の画像を表示する液晶装置１００とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。

図８は、液晶装置１００を適用した投射型表示装置（３板式のプロジェクタ）４０００の模式図である。投射型表示装置４０００は、相異なる表示色（赤色，緑色，青色）に対応する３個の液晶装置１００（１００R，１００G，１００B）を含んで構成される。照明光学系４００１は、照明装置（光源）４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを液晶装置１００Rに供給し、緑色成分ｇを液晶装置１００Gに供給し、青色成分ｂを液晶装置１００Bに供給する。各液晶装置１００は、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調する光変調器（ライトバルブ）として機能する。投射光学系４００３は、各液晶装置１００からの出射光を合成して投射面４００４に投射する。

なお、本発明に係る電気光学装置が適用される電子機器としては、図６から図８に例示した機器のほか、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants），デジタルスチルカメラ，テレビ，ビデオカメラ，カーナビゲーション装置，車載用の表示器（インパネ），電子手帳，電子ペーパー，電卓，ワードプロセッサ，ワークステーション，テレビ電話，ＰＯＳ端末，プリンター，スキャナー，複写機，ビデオプレイヤー，タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

１００……液晶装置、１０……画素部、１２……走査線、１４……信号線、２０……画像処理回路、２２……記憶部、２４……判定部、２６……補正処理部、３０……駆動回路、３２……走査線駆動回路、３４……信号線駆動回路、４１……第１補正部、４２……第２補正部。

Claims (7)

1. 液晶装置の各画素の階調値をフレーム毎に指定する画像データを補正する画像処理装置であって、
   各フレームにおける各画素の階調値が直前のフレームから変化するか否かを判定する判定手段と、
   階調値が直前のフレームから変化しないと前記判定手段が判定した一の画素について、前記一の画素の階調値と当該一の画素に隣合う他の画素の階調値との相違に応じて階調値を補正する第１補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化すると前記判定手段が判定した画素の階調値について前記第１補正処理を停止する第１補正手段と
   を具備する画像処理装置。
2. 階調値が直前のフレームから変化すると前記判定手段が判定した画素の階調値について、前記第１補正処理とは相違する第２補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化しないと前記判定手段が判定した画素の階調値について前記第２補正処理を停止する第２補正手段
   を具備する請求項１の画像処理装置。
3. 前記第２補正手段は、前記液晶装置の液晶がオーバードライブされるように階調値を補正する処理である
   請求項２の画像処理装置。
4. 前記複数の画素は、相互に交差する第１方向および第２方向に行列状に配列し、
   前記第１補正手段は、前記一の画素について、前記第１方向において前記一の画素の両側に位置する２個の画素の各々の階調値と、前記第２方向において前記一の画素の両側に位置する２個の画素の各々の階調値とを前記第１補正処理に適用する
   請求項１から請求項３の何れかの画像処理装置。
5. 複数の画素を含む画素部と、
   前記各画素の階調値をフレーム毎に指定する画像データを補正する画像処理回路と、
   前記画像処理回路による処理後の画像データに応じて前記各画素を駆動する駆動回路とを具備し、
   前記画像処理回路は、
   各フレームにおける各画素の階調値が直前のフレームから変化するか否かを判定する判定手段と、
   階調値が直前のフレームから変化しないと前記判定手段が判定した一の画素について、前記一の画素の階調値と当該一の画素に隣合う他の画素の階調値との相違に応じて階調値を補正する第１補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化すると前記判定手段が判定した画素の階調値について前記第１補正処理を停止する第１補正手段とを含む
   液晶装置。
6. 請求項５の液晶装置を具備する電子機器。
7. 液晶装置の各画素の階調値をフレーム毎に指定する画像データを補正する画像処理方法であって、
   各フレームにおける各画素の階調値が直前のフレームから変化するか否かを判定し、
   階調値が直前のフレームから変化しないと判定した一の画素について、前記一の画素の階調値と当該一の画素に隣合う他の画素の階調値との相違に応じて階調値を補正する第１補正処理を実行し、階調値が直前のフレームから変化すると判定した画素の階調値について前記第１補正処理を停止する
   画像処理方法。
   

Images