JP2013195610A - 表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバードライブ階調が好適な値となるよう到達階調を算出する。
【解決手段】本表示制御回路に備えられるオーバードライブ補償部２３は、オーバードライブ階調である書込階調データＷＤが最大値または最小値でない場合のうち、液晶応答が目標階調と一致せず、その不一致が後続のフレームの表示品位に影響する範囲についても、入力画像データＣＤおよび前フレーム画像データＰＤに基づき、到達階調テーブル１５を参照して、到達階調データＡＤを計算する。このことにより、到達階調の計算結果と実際の液晶の応答の差を小さく抑えることができ、表示品位を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、外部から与えられる入力画像データを表示するための表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法に関し、より詳しくは１フレーム前のデータを使用することにより与えられる入力画像データを補正する表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型および低消費電力等の利点を有しており、携帯電話の表示部等の小型の表示装置から大型テレビジョンまで幅広く利用されている。この液晶表示装置に使用される液晶分子の光学的な応答時間は様々であるが、直ちに応答できるものはなく、一般的には数十ミリ秒の時間を要することが多い。このため、例えばこの液晶表示装置における表示階調を０から２５５までとするとき、例えば２５５の表示階調で表示を行うとする場合には、一垂直表示期間（以下、「１フレーム」という）前の表示階調が０であった場合であっても、１フレームの間にその表示階調が目標とする２５５の表示階調へ変化することが好ましい。

しかし、前述したように表示階調が直ちに０から２５５へ変化するよう液晶分子が応答することはできないので、実際には数十ミリ秒の時間を経た後に目標の表示階調へ到達することが多い。したがって、１フレーム期間、典型的には約４．１〜１６．７ミリ秒（フレーム周波数が２４０〜６０ヘルツの場合）では、目標とする表示階調に到達することはできず、目標とする表示階調へ到達するまでの間、液晶表示装置は本来表示すべき階調とは異なる表示階調（ノーマリブラック型の表示装置では２５５より低い階調）を表示し続けることになり、表示品質が悪化する。

このように表示品質を悪化させる液晶表示装置の階調変化に対する応答速度の問題を解決するためには、一般的にオーバーシュート駆動またはオーバードライブと呼ばれる駆動方式が用いられることが多い。

例えば、ｋを任意の整数として、現在のフレームをＦｒ（ｋ）と表すとき、前フレームＦｒ（ｋ−１）から現フレームＦｒ（ｋ）への階調が大きな値へ遷移するよう駆動される（すなわちライズ駆動される）場合、この階調遷移を強調するように、具体的には、現フレームＦｒ（ｋ）の座標（ｉ，ｊ）における映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ）が示す電圧レベルよりも高いレベルの電圧を画素回路に与える（以下、この電位に対応する階調を、「オーバードライブ階調」と称する）。この結果、現フレームＦｒ（ｋ）の映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ ）が示す電圧レベルを印加する場合における当該画素の輝度レベルの変化と比較して、オーバードライブ階調に対応する電圧レベルを印加する場合における画素の輝度レベルは、より急峻に変化し、より短い期間で、上記現フレームＦｒ（ｋ）の映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ ）に応じた輝度レベル近傍に到達する。これにより、液晶の応答速度が遅い場合であっても、液晶表示装置の応答速度を向上させることができる。

そして液晶応答がフレーム周波数に比べて比較的速い場合には、オーバードライブにより１フレーム以内に液晶の応答が完了することが多い。この場合、オーバードライブ階調は、初期階調である前フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ−１）と、実現したい階調である現フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ）との組み合わせに基づき、実際の応答が目標階調に近くなるように予め決定される。

しかし液晶応答がフレーム周波数に比べて比較的遅い場合には、オーバードライブ方式を用いても１フレーム以内に応答が完了しないことがある。この場合には、前フレームの到達階調を現のフレームの初期階調として、前フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ−１）を利用することが適切であるとは限らない。オーバードライブ階調が許容できる最大値（例えば８ビットデータの場合で２５５階調）から最小値（例えば０階調）の範囲内であっても、液晶応答が間に合わない場合、次のフレームの初期階調として前フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ−１）を利用すると、実際の応答と比べて過剰な、または過小なオーバードライブ階調が印加され、本来の目標階調とずれた階調で表示がなされてしまう。適正なオーバードライブ階調を求めるためには、前フレームの到達階調を階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１）とするとき、この階調値に基づき、さらに現フレームの初期階調を求める必要がある。

そこで、表示可能な階調が０階調から２５５階調までの範囲であって、或る画素について映像データが６４階調から、０階調を経て、１２８階調へ順に遷移する場合を例に説明する。まず、６４階調から０階調への遷移において、オーバードライブ階調は、ここでは許容できる最小値である０階調であるものとする。したがってこのオーバードライブ階調は、映像データの階調と一致しており、結果的にはオーバードライブによって液晶の応答が加速されることはない。しかし、この目標値としての０階調に対して、液晶応答が遅いことにより、表示階調が１９階調までしか変化しなかった場合、この時点での現フレームの初期階調として前フレームの映像データをそのまま利用する構成では、初期階調は０階調となるが、実際の到達階調を正しく求めるとすれば、初期階調は１９階調となる。

したがって、現フレームにおける０階調から次のフレームにおける１２８階調への変化に対して、正しく求められた初期階調（１９階調）に基づき求められたオーバードライブ階調（例えば１４７階調）よりも、前フレームの映像データをそのまま利用する構成では、初期階調０階調から求められたオーバードライブ階調（例えば１９５階調）の方が大きくなるため、結果的に過剰なオーバードライブ階調となる。そのため、液晶パネルにおける表示輝度は、本来の目標階調である１２８階調を超えて、白光りするといった表示品位の低下が生じる。

このオーバードライブ階調および到達階調は、液晶材料の特性を考慮した数値計算によって最適な値を導出することは理論的には可能であるが、その計算が非常に煩雑になることから、フレームごとに当該計算を行う構成は現実的ではない。

そこで、特開２００５−１０７５３１号公報に記載される構成では、現フレームにおけるオーバードライブ階調を階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）とするとき、現時点で表示画素により表示される（と予測される）初期階調（すなわち前フレームの終了時点における到達階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１））と、表示したい階調である目標階調（すなわち現フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ））との対に一意に対応する、（理論値に近い）適切なオーバードライブ階調の値を記憶したテーブル（データベース）を備えている。

また、上記公報の構成は、到達階調を決定するため、現時点で表示画素により表示される（と予測される）初期階調である到達階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１）と、目標階調である現フレームの映像データＤ（ｉ，ｊ，ｋ）との対に一意に対応する適切な初期階調の値を記憶したテーブル（データベース）、および上記初期階調である到達階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１）と、現フレームにおけるオーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）との対に一意に対応する適切な初期階調の値を記憶したテーブル（データベース）の２つのテーブルのうちの一方または双方を備えている。

上記テーブルは、表示可能な全ての階調（ここでは０階調から２５５階調までの範囲）毎に、対応する値が記憶されていることが正確な算出のために理想的であるが、記憶しなければならない値の数が膨大な量になるため、メモリの記憶量が足りない場合がある。そのため、通常はデータ量を削減するため、数階調から数十階調毎に（例えば１６階調毎に）対応する値が記憶されているテーブルを備えることが多い。このテーブルに記憶されていない（飛ばされた）階調に対応する値は、隣接する値に基づき、周知の補間計算により算出される。

もっとも、上記補間計算を行う際には、理想的な値に対して誤差を生じることがある。その場合には、実際の液晶応答は目標値に対して過剰または過少になり、表示品位を損なう。そこで、特開２００４−３４１３５７号公報に記載されている構成では、到達階調を算出するためのテーブル（データベース）として、初期階調（前フレームの到達階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１））と、オーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）との対に一意に対応する適切な初期階調の値を記憶したテーブル（データベース）を備える。またこのテーブルは、上述したように数階調から数十階調毎に対応する値が記憶されており、補間計算がなされる。ただし、この補間計算は、上記誤差を生じることが多い場合、ここでは、オーバードライブ階調が許容できる最大値（例えば８ビットデータの場合で２５５階調）または最小値（例えば０階調）である場合（以下、これらの場合を「飽和領域」内である場合という」）、予め誤差が可能な限り小さくなるように考慮された特別な計算を行う。また、オーバードライブ階調が飽和領域内の場合、すなわち上記最大値または最小値の場合、次のフレームの到達階調を上記テーブルを参照することにより取得するが、それ以外の場合（飽和領域外の場合）、理想的なオーバードライブ階調が印加されているものとみなして、到達階調を目標階調と等しいとする。上記構成では、このことにより、到達階調を取得するためのテーブル（データベース）を、オーバードライブ階調を取得するためのテーブル（データベース）と同一にし、必要なメモリの容量（記憶容量）を削減することができる。

特開２００５−１０７５３１号公報 特開２００４−３４１３５７号公報

しかし、特開２００４−３４１３５７号公報に記載の構成では、理想的なオーバードライブ階調が印加されない場合とは、オーバードライブ階調が上記飽和領域内の値、すなわち上記最大値（例えば２５５階調）または最小値（例えば０階調）の場合のみである、ということが前提となっているため、この前提が成立しない場合には、好適なオーバードライブを行うことができない場合がある。以下、このことについて説明する。

なお、上記構成において、飽和領域外であっても、理想的なオーバードライブ階調が印加される場合には、到達階調を目標階調と等しいものとするような値を上記到達階調を取得するためのテーブルの値として記憶する構成も考えられる。しかし、このように構成すれば、到達階調を取得するためのテーブル（データベース）と、オーバードライブ階調を取得するためのテーブル（データベース）とを同一にすることができなくなるため、必要なメモリの容量（記憶容量）を削減することができない。

まず、オーバードライブ階調が最小値である０階調の近傍の値である場合、オーバードライブ階調についての補間計算において、丸め誤差の影響が大きくなることがある。このような丸め誤差のため、上記場合には、理想的なオーバードライブ階調値が液晶に印加されるわけではない。

すなわち、オーバードライブ階調が上記最大値（例えば２５５階調）および最小値（例えば０階調）以外の場合に到達階調を目標階調と等しいものとして処理すると、同一のオーバードライブ階調に対して、複数の到達階調が対応することがあり、その場合には、隣接する画素の階調値が連続的に（徐々に）変化するような部分を画像を表示する場合には、輝度が不連続となる表示が行われ、表示品位が低下する場合がある。以下、さらに図１２から図１５までを参照して具体的に説明する。

図１２は、従来の構成において、輝度が不連続となる不具合が生じる場合を説明するための入力映像データ例を示す図であり、図１３は、上記不具合が生じる場合を説明するための到達階調を示す図であり、図１４は、上記不具合が生じる場合を説明するためのオーバードライブ階調を示す図であり、図１５は、上記不具合が生じる場合を説明するための実際に表示される階調（液晶応答）を示す図である。

この図１２に示す入力映像データは、Ｘ軸方向に隣接する８つの画素の階調が、最初のフレームでは全て９６階調のベタであり、次のフレームでは、３２階調から４０階調まで連続して（１階調ずつ増加するよう）変化し、さらに次のフレームでは、最初のフレームと同様に全て９６階調のベタである内容となっている。

このような入力映像データに基づき、予め定められた到着階調を取得するためのテーブル（データベース）を参照して得られる値は、図１３に示されるように、（図１２に示される）入力映像データと同一階調になるとしても、予め定められたオーバードライブ階調を取得するためのテーブル（データベース）を参照し、得られる値に基づき、周知の線形補間計算を行うことにより、オーバードライブ階調を取得する構成では、丸め誤差により（ｋ＋１）フレームにおけるオーバードライブ階調は、複数の画素で同一（図１４では、ｘ座標（ｉ＋３）〜（ｉ＋７）の画素の階調値は全て１）となる。

したがって、このように同一のオーバードライブ階調が印加される場合における実際の液晶の応答（すなわち実際に表示される画素階調）は、当然に等しくなる（図１５では、いずれも３７階調）。よって、オーバードライブ階調が０階調以外の場合に、到達階調を入力映像データの階調と等しいものとする構成では、実際の液晶の応答と（予め記憶される）到達階調とに誤差が生じる。その結果として、（ｋ＋２）フレームにおけるオーバードライブ階調が適切な値でないことから、隣接する画素間で輝度が不連続となる箇所が生じる。具体的には、図１５を参照すればわかるように、ｘ座標（ｉ＋２）の画素とｘ座標（ｉ＋３）の画素との間、およびｘ座標（ｉ＋７）の画素とｘ座標（ｉ＋８）の画素との間で輝度が不連続となる。このことから表示品位が低下する。

次に、オーバードライブ階調が最大値である２５５階調の近傍の値である場合にも、到達階調を目標階調と等しいものとして処理する構成では、表示の不具合ないし表示品位の低下が生じる場合がある。

すなわち、液晶パネルにおける液晶配向方式として垂直配向（ＶＡ）が採用される場合、０階調近傍から高階調への遷移の際に、オーバードライブ階調を最大値（２５５階調）にすると、液晶分子の一部が本来の配向方向とは異なる方向に倒れることにより、最大値でオーバードライブしているにもかかわらず、かえって（続くフレームにおける）液晶の応答が遅くなる、という現象が発生することが知られている。したがって、この現象を防止またはできるだけ抑制するため、本来は最大値でオーバードライブすべき範囲、すなわち到達階調が目標階調に達しない場合であっても、オーバードライブ階調を最大値（２５５階調）より小さくすることがある。このことにより、上記配向の乱れが解消または低減され、続くフレームにおける応答時間が改善される。このような構成において、オーバードライブ階調が最大値（２５５階調）および最小値（例えば０階調）以外である場合に、到達階調を目標階調と等しいものとして処理する構成では、実際の液晶の応答と（予め記憶される）到達階調とに誤差が生じる。その結果として、オーバードライブ階調が適切な値でないことから、表示品位が低下する。

そこで本発明は、オーバードライブ階調が好適な値となるよう到達階調を算出することができる表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御回路であって、
現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調と、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調とに基づき、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定部と、
前記外部からの入力画像データと前記前フレーム画像データと前記書込階調データとに基づき、前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを生成する到達階調決定部と、
前記到達階調決定部により生成される前記到達階調データを受け取り、当該到達階調データを記憶する記憶部と
を備え、
前記書込階調決定部は、前記記憶部に記憶される到達階調データを、現時点から１フレーム期間後において前フレーム画像データとして受け取り、
前記到達階調決定部は、前記書込階調データにより示される階調が予め定められた範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて予め定められる値に基づき、前記到達階調データを生成し、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれない場合、前記外部からの入力画像データを前記到達階調データとすることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記範囲は、表示可能な最大階調から、当該最大階調よりも小さい階調である所定の高階調側閾値までの高階調範囲、および表示可能な最小階調から、当該最小階調よりも大きい階調である所定の低階調側閾値までの低階調範囲からなることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記到達階調決定部は、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて前記値を定めるテーブルを参照することにより、前記到達階調データを生成することを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３までの発明のいずれか１つに記載の表示制御回路と、
前記表示制御回路から与えられる書込階調データにより表示を行う液晶表示部であって、前記書込階調データに対応する複数の映像信号を伝達するための複数の映像信号線を駆動する映像信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線とに沿ってマトリクス状に配置される複数の画素形成部とを含む液晶表示部と
を備える、液晶表示装置である。

第５の発明は、外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御方法であって、
現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調と、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調とに基づき、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定ステップと、
前記外部からの入力画像データと前記前フレーム画像データと前記書込階調データとに基づき、前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを生成する到達階調決定ステップと、
前記到達階調決定ステップにおいて生成される前記到達階調データを受け取り、当該到達階調データを記憶する記憶ステップと
を備え、
前記書込階調決定ステップでは、前記記憶ステップにおいて記憶される到達階調データを、現時点から１フレーム期間後において前フレーム画像データとして受け取り、
前記到達階調決定ステップでは、前記書込階調データにより示される階調が予め定められた範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて予め定められる値に基づき、前記到達階調データを生成し、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれない場合、前記外部からの入力画像データを前記到達階調データとすることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、書込階調データにより示される階調が予め定められた範囲に含まれる場合、書込階調データと前フレーム画像データとの対に応じて予め定められる値に基づき、到達階調データを生成し、書込階調データにより示される階調が当該範囲に含まれない場合、外部からの入力画像データを到達階調データとするので、書込階調データを印加したときの表示応答が目標階調と一致せず、その不一致が後続のフレームの表示品位に影響する範囲についても到達階調を計算することで、到達階調の計算結果と実際の表示応答の差を小さく抑えることができ、表示品位を向上させることができる。また、上記範囲外の場合、計算が行われないので、当該計算に要する消費電力を軽減することができる。

上記第２の発明によれば、上記範囲は、表示可能な最大階調から、当該最大階調よりも小さい階調である所定の高階調側閾値までの高階調範囲、および表示可能な最小階調から、当該最小階調よりも大きい階調である所定の低階調側閾値までの低階調範囲となるので、書込階調データが階調の最大値または最小値でない場合であっても、到達階調を計算することで、到達階調の計算結果と実際の表示応答の差を小さく抑えることができ、表示品位を向上させることができる。

上記第３の発明によれば、書込階調データにより示される階調が上記範囲に含まれる場合、書込階調データと前フレーム画像データとの対に応じて値を定めるテーブルを参照することにより、到達階調データを生成するので、当該テーブル（またはデータベース）に保存されるデータを上記範囲内のものだけにすることができる。したがって、範囲外の階調に対応するデータの記憶領域を不要とし、データ記憶に関連する回路規模を削減することができる。

上記第４の発明によれば、上記第１の発明における効果と同様の効果を液晶表示装置において奏することができる。

上記第５の発明によれば、上記第１の発明における効果と同様の効果を表示制御方法において奏することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶テレビの全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態における液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態における表示制御回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるオーバードライブ補償部の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における書込階調テーブルの数値例を示す図である。 上記実施形態における書込階調テーブルの他の数値例を示す図である。 上記実施形態における到達階調決定部および到達階調テーブルの詳細な構成を示すブロック図である。 上記実施形態における低階調用データ１５２の一例を示す図である。 上記実施形態における高階調用データ１５３の一例を示す図である。 上記実施形態における低階調用データ１５２の別例を示す図である。 上記実施形態における高階調用データ１５３の別例を示す図である。 従来の構成において、輝度が不連続となる不具合が生じる場合を説明するための入力映像データ例を示す図である。 従来の構成において、不具合が生じる場合を説明するための到達階調を示す図である。 従来の構成において、不具合が生じる場合を説明するためのオーバードライブ階調を示す図である。 従来の構成において、不具合が生じる場合を説明するための実際に表示される階調（液晶応答）を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
＜１． 液晶テレビの全体的な構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶テレビの全体構成を示すブロック図である。本液晶テレビは、テレビジョン放送を受信するためのアンテナ２と、受信された電波から所望の伝送データを選局するチューナ３と、選局された伝送データから映像データを復号・抽出する映像処理回路４と、映像データに基づき画像表示を行う液晶表示装置５とを備える。本発明は、液晶表示装置５に備えられる表示制御回路に特徴を有するので、以下に図を参照して詳しく説明する。

図２は、液晶表示装置５の詳しい構成を示すブロック図である。この液晶表示装置５は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、表示制御回路１００、映像信号線駆動回路（ソースドライバ）３００、および走査信号線駆動回路（ゲートドライバ）４００からなる駆動制御部と、表示部２００と、共通電極駆動回路５００とを備えている。なお、これらの全てまたは一部の構成要素は、同一の液晶パネル（または液晶表示部）に形成されまたは搭載される。

表示部２００は、複数本（Ｍ本）の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と、複数本（Ｎ本）の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）と、それら複数本の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と複数本の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（Ｍ×Ｎ個）の画素形成部とを含んでいる。この画素形成部は、対応する交差点を通過する走査信号線ＧＬ（ｎ）にゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過する映像信号線ＳＬ（ｍ）にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）と、ＴＦＴのドレイン端子に接続された画素電極と、各画素形成部に共通的に設けられた共通電極（「対向電極」ともいう）と、各画素電極と共通電極との間に挟持された電気光学素子としての液晶層とによって構成される。このＴＦＴは、走査信号線ＧＬ（ｎ）に印加される走査信号Ｇ（ｎ）がアクティブになると、当該走査信号線が選択されて導通状態となる。そして、画素電極には駆動用映像信号Ｓ（ｍ）が映像信号線ＳＬ（ｍ）を介して印加される。これにより、その印加された駆動用映像信号Ｓ（ｍ）の電圧が、その画素電極を含む画素形成部に表示値として書き込まれる。

表示制御回路１００は、外部から送られる入力画像データＣＤとタイミング制御信号ＴＳとを受け取り、デジタル画像信号である書込階調データＷＤと、表示部２００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φを出力する。

映像信号線駆動回路３００は、表示制御回路１００から出力された書込階調データＷＤ、ソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、表示部２００内の各画素形成部の液晶容量と補助容量とを充電するために駆動用映像信号（ここでは後述する書込階調データＷＤ）を各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加する。このとき、映像信号線駆動回路３００では、ソースクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加すべき電圧を示す書込階調データＷＤが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持された書込階調データＷＤがアナログ電圧に変換される。変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号として全ての映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に一斉に印加される。もっとも、液晶の光学応答速度によっては所望の階調に到達しないことがある点については前述したとおりである。なお、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加される映像信号は、表示部２００の交流化駆動のために、表示制御回路１００から受け取った極性反転信号φに応じてその極性が反転する。

走査信号線駆動回路４００は、表示制御回路１００から出力されたゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）にアクティブな走査信号を順位印加する。

共通電極駆動回路５００は、液晶の共通電極に与えるべき電圧である共通電圧Ｖｃｏｍを生成する。本実施形態では、映像信号線の電圧の振幅を抑えるために、交流化駆動に応じて共通電極の電位をも変化させている。

以上のようにして、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に駆動用映像信号が印加され、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）に走査信号が印加されることにより、表示部２００に画像が表示される。

＜２． 表示制御回路の構成および動作＞
図３は、本実施形態における表示制御回路１００の構成を示すブロック図である。この表示制御回路１００は、タイミング制御を行うタイミング制御回路２１と、書込階調データＷＤを１フレーム分記憶する画像メモリ２２と、装置外部から与えられる入力画像データＣＤに含まれる表示値（表示階調データ）を受けとり、タイミング制御回路２１からの制御信号に基づき、受け取った表示値を画像メモリ２２に記憶されている１フレーム前の書込階調データＷＤを参照して、オーバードライブ方式の駆動（オーバーシュート駆動）を行うための（液晶の光学的応答補償を行う）書込階調データＷＤを生成し出力するオーバードライブ補償部２３とを含む。

タイミング制御回路２１は、外部から送られるタイミング制御信号ＴＳを受け取り、オーバードライブ補償部２３の動作を制御するための制御信号ＣＬと、表示部２００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φとを出力する。

オーバードライブ補償部２３は、外部から送られてくる入力画像データＣＤに含まれる１つの画素に対応する表示値と、タイミング制御回路２１から受け取った制御信号ＣＬと、画像メモリ２２から読み出された対応する画素の１フレーム前における過去の書込階調データＷＤに相当するデータ（以下「前フレーム画像データＰＤ」という）とに基づき、表示部２００においてオーバードライブ方式の駆動が実現される書込階調データＷＤを生成し出力する。このオーバードライブ補償部２３の詳しい構成について、さらに図４を参照して説明する。

＜３． オーバードライブ補償部の構成および動作＞
図４は、本実施形態におけるオーバードライブ補償部の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、オーバードライブ補償部２３は、外部から入力される（現在のフレームにおける）入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、本表示制御回路１００を備える液晶表示装置５をオーバードライブ方式の駆動するための書込階調データＷＤを出力する書込階調決定部１１と、入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、液晶表示装置において１フレーム期間経過後に到達する階調を示す到達階調データＡＤを出力する到達階調決定部１２と、到達階調決定部１２から出力されるデータを画像メモリ２２へ書き込むメモリ書き込み部１３と、画像メモリ２２からデータを前フレーム画像データＰＤとして読み出すメモリ読み出し部１４と、到達階調を求めるための到達階調テーブル１５と、書込階調を求めるための書込階調テーブル１６とを備える。

書込階調決定部１１は、入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとを受け取り、書込階調テーブル１６を参照して、受け取った階調に対応する書込階調データＷＤを出力する。したがって、書込階調決定部１１において、この入力画像データＣＤの階調値は、実際には液晶応答により表示されないことが多い（表示したい）目標階調として機能する。また、書込階調決定部１１において、前フレーム画像データＰＤの階調値は、現時点（現フレーム）での初期階調として機能する。

書込階調テーブル１６は、入力画像データＣＤの階調値（以下、現在のフレームをＦｒ（ｋ）と表し、この階調値を目標階調Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）とも呼ぶ）と、前フレーム画像データＰＤの階調値（以下、初期階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１）とも呼ぶ）との対に一意に対応する書込階調データＷＤ（以下、オーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）とも呼ぶ）を記憶するルックアップテーブル（ＬＵＴ）またはデータベースである。

図５は、この書込階調テーブル１６の数値例を示す図である。この図５に記載されるように、目標階調Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）および初期階調Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ−１）は、それぞれ最小値の０階調から最大値の２５５階調まで、１６階調毎に、対応するオーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）を有している。

例えば、現在のフレームがＦｒ（２）である場合、座標（１，１）における画素の目標階調Ｄ（１，１，２）が１６階調であり、初期階調Ｐ（１，１，１）が０階調である場合オーバードライブ階調Ｚ（１，１，２）は１５１階調であることがわかる。

また、上記目標階調が３５階調であり、初期階調が９０階調である場合、対応するオーバードライブ階調は、図５に記憶されていない。そのため、隣接する４つの階調、すなわち目標階調が４８階調および６４階調である場合と、初期階調が８０階調および９６階調である場合とにそれぞれ対応する４つのオーバードライブ階調である、１階調、５階調、０階調、および３階調に基づき、補間計算が行われ、上記目標階調が３５階調であり、初期階調が９０階調である場合に対応するオーバードライブ階調が算出される。

この補間計算は、典型的には周知の線形補間計算であるが、前述した特開２００４−３４１３５７号公報に記載されているような、飽和領域内である場合、予め誤差が可能な限り小さくなるように考慮された特別な計算が行われる構成であってもよい。また、所定の数式に基づく補間計算など、周知の補間計算手法を使用可能である。ただし、この補間計算は、高速で行われなければならないため、補間計算のための回路が小さくなるよう、比較的簡単な計算手法が使用されることが好ましい。

また、補間計算を行うことなく、書込階調テーブル１６を参照するだけで直ちにオーバードライブ階調を取得する構成であってもよい。この構成では、図５に示すような数値例の書込階調テーブル１６では足りず、全ての階調値に対応するオーバードライブ階調が記憶されている必要がある。

図６は、書込階調テーブル１６の他の数値例を示す図である。この図６に記載されるように、図中では一部省略されているが、この書込階調テーブル１６は、全ての階調に渡って対応するオーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）を有している。したがって、このような書込階調テーブル１６の構成では、上記補間計算を省略することができる。しかし、この書込階調テーブル１６は、非常に多数のオーバードライブ階調Ｚ（ｉ，ｊ，ｋ）を記憶するため、大きな記憶容量が必要となり、記憶素子のコストが大きくなる。その点、図５に記載される書込階調テーブル１６は、少ない記憶容量で足りるため、記憶素子のコストを下げることができる。

到達階調決定部１２は、外部から入力される入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、液晶表示装置において１フレーム期間経過後に到達する階調を示す到達階調データＡＤを出力する。前述したように、液晶の光学応答速度が比較的遅い場合には液晶表示装置に与えられる書込階調データＷＤに示される階調に到達するまでに１フレーム期間以上の時間がかかる場合がある。そこで、到達階調決定部１２は、書込階調決定部１１から出力される書込階調データＷＤに基づき、前述した誤差を抑制するため、詳細な計算が必要な場合には、到達階調テーブル１５を参照して到達階調データＡＤを算出し、詳細な計算が必要ない場合には、簡易に入力画像データＣＤをそのまま到達階調データＡＤとして出力する。このような到達階調決定部１２および到達階調テーブル１５の構成については、詳しく後述する。

メモリ書き込み部１３は、画像メモリ２２へのデータ書き込み位置（アドレス）を管理し、到達階調決定部１２により算出された到達階調データＡＤを画像メモリ２２の上記書き込み位置に書き込む。なお、このときに書き込むべき到達階調データＡＤを所定の圧縮方式で圧縮してもよい。

メモリ読み出し部１４は、画像メモリ２２からのデータ読み出し位置（アドレス）を管理し、メモリ書き込み部１３より書き込まれる到達階調データＡＤを、現時点から次のフレームで前フレーム画像データＰＤとして画像メモリ２２の上記読み出し位置から読み出す。なお、読み出されたデータが圧縮データである場合には復号される。

＜４． 到達階調決定部および到達階調テーブルの構成＞
図７は、到達階調決定部および到達階調テーブルの詳細な構成を示すブロック図である。この図７に示される到達階調テーブル１５は、低階調側閾値および高階調側閾値を含む領域判定閾値１５１と、後述するテーブル（データベース）である低階調用データ１５２および高階調用データ１５３とを備える。

また図７に示される到達階調決定部１２は、書込階調決定部１１から出力される書込階調データＷＤが領域判定閾値１５１の範囲内か否か判定する領域判定部１２１と、書込階調データＷＤおよび前フレーム画像データＰＤとの対に応じた値を出力する詳細計算部１２３と、領域判定部１２１の判定結果に応じて詳細計算部１２３の出力値または入力画像データＣＤのいずれかを到達階調データＡＤとして出力する出力選択部１２２とを備える。

図７に示される領域判定部１２１は、書込階調決定部１１から出力される書込階調データＷＤにより示される書込階調値が詳細計算領域の範囲内か否かを判定する。具体的には、この詳細計算領域の範囲を示す低階調側閾値および高階調側閾値が領域判定閾値１５１に含まれており、領域判定部１２１は、上記書込階調値が階調０から低階調側閾値（ここでは階調１６）までの範囲内であれば低階調側の詳細計算領域の範囲内であり、上記書込階調値が階調２５５から高階調側閾値（ここでは階調２４０）までの範囲内であれば、高階調側の詳細計算領域の範囲内であると判定する。

そして、書込階調値が上記範囲内であると判定される場合、領域判定部１２１は、出力選択部１２２に対して詳細計算部１２３からの出力値を到達階調データＡＤとして出力するように出力選択部１２２に対して指示を与えるとともに、詳細計算部１２３に対して書込階調値が低階調側および高階調側のいずれの詳細計算領域の範囲内であるかを示す情報およびその計算指示を与える。

また、書込階調値が上記範囲外であると判定される場合、領域判定部１２１は、出力選択部１２２に対して入力画像データＣＤを到達階調データＡＤとして出力するように出力選択部１２２に対して指示を与えるとともに、詳細計算部１２３に対して計算を行わないよう指示を与える。したがって、この場合には、詳細計算部１２３に計算のための電力が必要ないため、装置の消費電力を低減することができる。

詳細計算部１２３は、領域判定部１２１から計算指示を受け取る場合には、同時に受け取られる書込階調値が低階調側および高階調側のいずれの詳細計算領域の範囲内であるかを示す情報に基づき、当該情報に応じて低階調用データ１５２および高階調用データ１５３のうちの適する方のテーブルを選択し、選択されたテーブルを参照して書込階調データＷＤおよび前フレーム画像データＰＤとの対に応じた値を出力する。

図８は、低階調用データ１５２の一例を示す図であり、図９は、高階調用データ１５３の一例を示す図である。図８に示されるように、低階調用データ１５２における書込階調データＷＤは、領域判定閾値１５１に含まれる低階調側閾値（ここでは階調１６）以下であってかつ最小値の階調０までの（詳細計算領域の）範囲内となっている。また図９に示されるように、高階調用データ１５３における書込階調データＷＤは、領域判定閾値１５１に含まれる高階調側閾値（ここでは階調２４０）以上であってかつ最大値の階調２５５までの（詳細計算領域の）範囲内となっている。そのため、全ての階調に渡ってテーブルを作成する場合よりも大幅にデータ量を削減することができる。

なお、図８および図９に示すテーブル構造は一例であって、例えば低階調用データ１５２における書込階調データＷＤは上記詳細計算領域の範囲内であって、かつ例えば２または４階調毎など、より多くの階調値を含んでいてもよい。また、最小値または最大値に近い書込階調値がより多くなるように上記テーブルにおける書込階調値を設定してもよい。このように、テーブルの作成態様には特に限定はない。したがって、例えば図１０および図１１に示されるようなテーブルであってもよい。

図１０は、低階調用データ１５２の別例を示す図であり、図１１は、高階調用データ１５３の別例を示す図である。これらに示されるテーブルは、図８および図９に示されるテーブルよりも数値量が多いため、記憶容量はより多く必要となる反面、算出値をより正確にすることができる。

また、詳細計算部１２３は、書込階調決定部１１と同様に、対応する書込階調値（オーバードライブ階調）が低階調用データ１５２または高階調用データ１５３に記憶されていない場合には、適宜補間計算を行う。この補間計算は、同様に典型的には周知の線形補間計算であるが、飽和領域内である場合、予め誤差が可能な限り小さくなるように考慮された特別な計算が行われる構成であってもよい。また、所定の数式に基づく補間計算など、周知の補間計算手法を使用可能である。ただし、この補間計算は、高速で行われなければならないため、補間計算のための回路が小さくなるよう、比較的簡単な計算手法が使用されることが好ましい。

＜５． 効果＞
このように、本実施形態における表示制御回路１００のオーバードライブ補償部２３は、オーバードライブ階調（書込階調データＷＤ）が、最大値（例えば８ビットデータの場合には２５５階調）または最小値（例えば０階調）でない場合のうち、オーバードライブ階調を印加したときの液晶応答が映像データ（入力画像データＣＤ）である目標階調と一致せず、その不一致が後続のフレームの表示品位に影響する範囲（なおこの範囲はオーバードライブ階調の丸め誤差の影響が大きい範囲を含む）についても、オーバードライブ階調から到達階調を計算することで、到達階調の計算結果と実際の液晶の応答の差を小さく抑えることができ、表示品位を向上させることができる。

また、到達階調テーブル（データベース）に保存されるデータを、前述した詳細計算領域の範囲内の低階調用データ１５２および高階調用データ１５３のみとし、領域判定部１２１は、詳細計算領域の範囲外の中間階調に対応するデータの記憶領域を不要とし、データ記憶に関連する回路規模を削減することができる。

また、詳細計算領域の範囲外、すなわち簡易計算領域内と判定された場合、詳細計算部１２３に対して計算を行わないよう指示を行うため、当該計算に要する消費電力を軽減することができる。

５ …液晶表示装置
１１ …書込階調決定部
１２ …到達階調決定部
１３ …到達階調決定部
１５ …到達階調テーブル
１６ …書込階調テーブル
２２ …画像メモリ
２３ …オーバードライブ補償部
１００ …表示制御回路
２００ …表示部
３００ …映像信号線駆動回路（ソースドライバ）
４００ …走査信号線駆動回路（ゲートドライバ）
５００ …共通電極駆動回路
ＣＤ …入力画像データ
ＷＤ …書込階調データ
ＡＤ …到達階調データ
ＰＤ …前フレーム画像データ

Claims (5)

1. 外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御回路であって、
   現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調と、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調とに基づき、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定部と、
   前記外部からの入力画像データと前記前フレーム画像データと前記書込階調データとに基づき、前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを生成する到達階調決定部と、
   前記到達階調決定部により生成される前記到達階調データを受け取り、当該到達階調データを記憶する記憶部と
   を備え、
   前記書込階調決定部は、前記記憶部に記憶される到達階調データを、現時点から１フレーム期間後において前フレーム画像データとして受け取り、
   前記到達階調決定部は、前記書込階調データにより示される階調が予め定められた範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて予め定められる値に基づき、前記到達階調データを生成し、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれない場合、前記外部からの入力画像データを前記到達階調データとすることを特徴とする、表示制御回路。
2. 前記範囲は、表示可能な最大階調から、当該最大階調よりも小さい階調である所定の高階調側閾値までの高階調範囲、および表示可能な最小階調から、当該最小階調よりも大きい階調である所定の低階調側閾値までの低階調範囲からなることを特徴とする、請求項１に記載の表示制御回路。
3. 前記到達階調決定部は、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて前記値を定めるテーブルを参照することにより、前記到達階調データを生成することを特徴とする、請求項２に記載の表示制御回路。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の表示制御回路と、
   前記表示制御回路から与えられる書込階調データにより表示を行う液晶表示部であって、前記書込階調データに対応する複数の映像信号を伝達するための複数の映像信号線を駆動する映像信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線とに沿ってマトリクス状に配置される複数の画素形成部とを含む液晶表示部と
   を備える、液晶表示装置。
5. 外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御方法であって、
   現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調と、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調とに基づき、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定ステップと、
   前記外部からの入力画像データと前記前フレーム画像データと前記書込階調データとに基づき、前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを生成する到達階調決定ステップと、
   前記到達階調決定ステップにおいて生成される前記到達階調データを受け取り、当該到達階調データを記憶する記憶ステップと
   を備え、
   前記書込階調決定ステップでは、前記記憶ステップにおいて記憶される到達階調データを、現時点から１フレーム期間後において前フレーム画像データとして受け取り、
   前記到達階調決定ステップでは、前記書込階調データにより示される階調が予め定められた範囲に含まれる場合、前記書込階調データと前記前フレーム画像データとの対に応じて予め定められる値に基づき、前記到達階調データを生成し、前記書込階調データにより示される階調が前記範囲に含まれない場合、前記外部からの入力画像データを前記到達階調データとすることを特徴とする、表示制御方法。

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