JP3884885B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に動画像と静止画像が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の表示は、基板間にはさまれた液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光学特性の変化により行われる。
【０００３】
従来の液晶表示素子は、液晶層をはさむ上下二枚の基板上の配向膜の基板面内配向方向をほぼ直交させ、液晶分子配列が電界無印加時にほぼ９０°捻れた状態とし、基板法線方向の電界を加えることによる液晶層の光旋光性の変化を利用して表示を行うツイステッドネマチック（ＴＮ）方式液晶表示素子に代表される。特に画質と応答特性において優れた液晶表示素子として、上記のＴＮ方式液晶表示素子とＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを組み合わせたＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子が広く用いられている。このＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子は、画像信号に対応した画像表示の輝度が、画像信号の１フレーム期間にわたりほぼ一定に保たれる典型的なホールド型表示特性を持つ表示素子である。
【０００４】
このＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子の応答速度（立ち上がりと立ち下がり応答時間の和）は、約４０ミリ秒と通常１／６０秒である表示書き換えのフレーム周期より遅い（ここでは液晶表示装置において一般的なノンインターレース走査方式を前提としてフレーム周期を考えたが、インタレース走査方式を考えた場合には以下の記述も含めフレームをフィールドに置き換えて考えればよい）。
【０００５】
このため、従来のＴＮ方式液晶表示素子においては、例えば移動するマウスカーソルやボールの画像が尾を引くように残像として見える場合がある。このことから、ＣＲＴ並の動画表示画質を実現するには液晶表示素子の応答速度の向上が必要とされてきた。
【０００６】
しかし、近年、パイセル等の１／６０秒以下の高速応答液晶表示素子において、上記の残像が解消しても依然として特定の画像においてはＣＲＴ並の動画表示画質が実現できないことが明らかになり、人間の視覚特性と表示方式のインターフェイスの問題としてクローズアップされるようになっている。
【０００７】
この高速応答液晶表示素子の動画質がＣＲＴ並にならない原因として、ＣＲＴの時間応答がインパルス型であるのに対し、液晶表示素子は表示光が１フレーム時間保持されて階段状となるホールド型であるという表示方式の違いに起因して生じる液晶表示素子特有の動きぼけが挙げられている。
【０００８】
液晶表示素子の表示方式であるホールド型表示は、ＯＡ機器表示端末のような主に静止画表示用途のディスプレイとしては、ＣＲＴのインパルス型表示よりもちらつきが少なく疲れにくいという利点がある。
【０００９】
一方、ＴＶ等において主となる動画表示においては、例えば特開平9−325715号公報に記述されているように、人間の視覚特性として通常数１０ミリ秒以内の光刺激がほぼ完全に積分されて知覚される点と、４〜５度／秒以内の動きであれば眼球運動のみで追従できることの二点から、前記のホールド型の表示方式では、動画像が１フレーム中に動く画素数にわたって積分された画像として知覚され、この画像の動きによって生じる積分が画像のぼけを発生させることが報告されている。
【００１０】
この問題を解決するため、例えばバックライトを高速で点滅させ、液晶表示素子の表示光のホールド時間を短くして、ＣＲＴのようなインパルス型発光に近づける方法が例えばK．Sueoka，H．Nakamura and Y．Taira，Informetion DisplayResearch Conference １９９７，ｐｐ２０３−２０６で報告されており、また別の方法として表示のフレーム周波数を上げ（１フレーム期間を短くし）、上記の動きぼけの原因となる積分をできるだけ小さくする方法の原理的な提案が例えば、石黒，栗田，電子情報通信学会技術報告ＥＩＤ９６−４，ｐｐ１９−２６，
１９９６において報告されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の高速点滅バックライトを用いた方法では点滅によるホールド時間の短縮に比例して表示輝度の低下が発生するという問題があり、さらにこの方法では前述したＯＡ機器表示端末としてちらつきが少ないという液晶表示素子本来の利点が失われてしまう。
【００１２】
一方、後者のフレーム周波数を上げる方法においては、元々高フレーム周波数の原画像データが得られる場合には動きぼけの低減が可能で、ちらつきの増加も生じないが、ＴＶ放送のように規定のフレーム周波数の原画像データしか得られない場合には、それを基にサブフレームの画像データを新たに作成して高フレーム周波数の画像データを作る必要がある。
【００１３】
このサブフレーム画像データの生成を単に前後の画像データの平均補間によって行う場合には、この平均作用が先の動きぼけの発生原因となっている積分効果を持つことからやはり動きぼけが生じてしまう。この高フレーム周波数化による動きぼけの低減は、人間の視覚特性の検知限である３００ヘルツまではフレーム周波数を上げるほど効果が高いと考えられるが、単純に全画面表示のフレーム周波数を上げると、特にハイビジョン放送などの高精細画像時のサブフレーム画像生成の負荷が大きくなり実現が困難になる。
【００１４】
さらに、上述のインパルス，ホールド等の表示特性の違い以外にも、例えば
ＴＶ放送による自然動画表示と、株価の表示などのほぼ静止したデータ表示が混在した画像データにおいて、表示特性を例えば前者の自然動画では人間の肌色をあたたかみをもって表示するために赤よりの表示特性とし、後者の静止データ表示ではくっきりとクリアに見せるために青よりの表示特性とするなと、表示内容によって表示特性を変えたい場合がある。
【００１５】
上述のように、従来の液晶表示装置においては例えば動画，静止画などの表示内容の違いに対応して同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現することが困難であるという課題があった。
【００１６】
本発明の目的は、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の液晶表示装置の一実施態様は、複数のデジタル信号である画像信号を画像表示光に変換して時系列で表示する表示部と、入力される時系列の前記画像信号に含まれる動きベクトル情報を取得する取得手段と、該取得手段により取得した動きベクトル情報を用いて画素領域を選択し、該選択された画素領域に対応するサブフレーム画像データの生成を行う手段と、前記生成されたサブフレーム画像データに基づいて前記表示部の表示書き換えを行う手段と、前記動きベクトル情報を用いて前記表示部の表示内容を判定し、判定結果を基に画像信号から画像表示光への変換特性を変更する変換特性変更手段と、を有し、前記取得手段は入力画像信号中に符号化されて含まれている動きベクトル情報を復号化するものである。
【００１８】
また、前記液晶表示装置において、前記デジタル信号である画像信号は、ＭＰＥＧ２方式で符号化された信号であるものである。
【００１９】
また、前記液晶表示装置において、前記表示部は、マトリクス状に行方向，列方向に設けられた複数の走査線群と、列方向に設けられた信号線群と、各画素毎に設けられた AND 論理演算手段と、を有するものである。
また、前記液晶表示装置において、前記変換特性変更手段による変更が、ソフトウェア的に制御されたウィンドウ表示のウィンドウ単位で制御されるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本願発明の課題を解決するための原理から説明する。
【００２１】
課題の一つと考えられる液晶表示素子における動きぼけの少ない高画質動画表示とちらつきの少ない静止画表示の両立は、原画像のフレーム周波数を、後述する動きベクトル情報を用いてサブフレーム画像を生成して表示のフレーム周波数を上げることにより可能となる。
【００２２】
以下、まずこの動きベクトル情報を用いて表示フレーム周波数を上げる方法について説明する。
【００２３】
《動きベクトル情報を用いた高フレーム周波数化》
前述したように、高フレーム周波数化する際のサブフレーム画像データの生成を、単に前後フレーム画像データの平均補間によって行うと動きぼけが生じ動画質の低下を招く。
【００２４】
これを防ぐためには、動いている物体を目が追従するように、動く物体の動きベクトルの情報を用いればよい。
【００２５】
動く物体がフレーム間で変形しない剛体と仮定すると、前後二つのフレームから動く物体の動きベクトル（速度と方向）が算出できる。
【００２６】
また、デジタル放送の動画像デジタルデータ伝送方式の標準規格と考えられるＭＰＥＧ２画像データにおいては、その伝送信号自体に上記の動きベクトルデータが含まれているため、デジタル放送の受信，表示の場合にはこれをそのまま用いることができる。
【００２７】
この動きベクトルの情報を用いることにより前後フレームの間のサブフレームでの物体の位置が分かる。
【００２８】
つまり、動いている物体を含む画像のサブフレーム生成においては、その物体の動きベクトルデータを用いることにより、動きぼけの原因となる平均（積分）操作を行うことなくサブフレーム生成を行うことができる。
【００２９】
言い換えると、高フレーム周波数化におけるサブフレーム画像データ生成において、単純に当該画素の前後フレームの平均補間を行うのではなく、動きベクトルデータから算出した動きベクトル量だけシフトした画素データを用いてサブフレーム画像の補間を行うことにより動きぼけを低減することができる。
【００３０】
上述のように、動きベクトル情報を用いた高フレーム周波数化により、液晶表示素子の表示方式であるホールド型表示方式においても、動きぼけを低減した高画質動画表示が可能となる。
【００３１】
《動きベクトル情報を用いた動画表示の高効率化》
しかし、課題に挙げたように全画面を一様に高フレーム周波数表示することは、特に高精細画像表示においてサブフレーム画像作成の負荷が大きくなりその実現が困難となる。
【００３２】
これを解決するには、上述のように算出した動きベクトルデータの絶対値である動き量の情報を用い、例えばその動き量の大きな画素あるいは画素ブロックから順に、事前に定められた上限の画素数までの画素集合に対応する部分画素領域についてのみ動きベクトル情報を用いたサブフレーム画像データの生成を行い、液晶表示面の特定部分を選択的に表示書き換えを行う手段を用いて対応する画素部分のみの書き換えを行えばよい。
【００３３】
液晶表示の部分的な書き換え手段としては、単純に通常のアクティブマトリクス型液晶表示素子を用い、書き換え領域に該当する走査線のみスキャンする方法が考えられるが、この場合は走査線単位にしか選択できないために必要以外の画素についての書き換えが生じる。
【００３４】
各画素単位で部分的に書き換えるためには、上記の通常の走査線にマトリクス状に直交した第二の走査線を設け、これらの二本の走査線（それぞれＸ，Ｙ走査線とする）の交点に当たる画素を選択して書き換えられるようにすればよい。
【００３５】
このような液晶表示素子としては、さらに各画素毎にＡＮＤ論理機能を持った手段を備え、上記のＸ−Ｙ走査線が両者とも選択された時に画素アクティブ素子がオンとなり表示信号書き込みが生じる液晶表示素子を用いれば良い。
【００３６】
このような液晶表示素子として他に、液晶表示モード自身が表示メモリ性を持ち、マトリクス状に交差した複数の電極でこの強誘電性液晶層を挟み込み、交点で任意の画素を選択して表示書き換えが可能な強誘電性液晶表示素子がありこれを用いても良い。
【００３７】
これらの方法によれば、サブフレーム画像生成を動きぼけ対策上必要最小限の動画部分に限定することができ、高精細画像表示においても高フレーム周波数化による高画質動画表示が可能となる。
【００３８】
《動きベクトル情報を用いた表示内容に応じた表示特性の選択》
次に、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する方法について説明する。
【００３９】
この場合も、動きベクトル情報から得られる動き量の情報から表示データの領域毎の表示内容の違いを知ることができる。
【００４０】
つまり、先の動き量のデータからどの領域において動画表示で、どの領域で静止画表示となっているかの情報が得られる。
【００４１】
あるいは、ＭＰＥＧ４ビジュアル規格に盛り込まれ可能となった表示画像に含まれるオブジェクト単位での符号化に基づいたＭＰＥＧ４符号化されたディジタル信号を入力とする場合には、その信号中に含まれるＭＰＥＧ４で規定しているオブジェクトの種類であるVideo（動画像），Still Texture（静止画像），Mesh（２次元メッシュ，テクスチュアマッピングオブジェクト）などのオブジェクト情報を元に直接表示画像中の表示内容の特定が可能であり、これを表示特性の選択の制御を行ってもよい。
【００４２】
また、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する際の表示面内での制御単位として、ソフトウエア的に制御されたウィンドウ表示のウィンドウ単位で制御する方法が効率的である。
【００４３】
上記の表示領域毎の表示内容の情報に基づいて表示方法を制御する手段を用いることにより、表示内容に応じて例えば上記のように選択的に色表示特性を変えることが可能になる。
【００４４】
以上のように本発明により、自然動画像と静止データ画像など性質の異なる画像が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置において、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した異なる表示特性による高画質表示が可能なマルチメディア対応液晶表示装置を得ることができる。
【００４５】
以下、本発明の液晶表示装置の実施態様を図面を参照して説明する。
【００４６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１である液晶表示装置の構成を示す図である。
【００４７】
図１に示す液晶表示装置は、画像メモリ１に蓄えられた入力表示画像に含まれる動く物体の動きベクトル情報を生成する動きベクトル生成回路２と、得られた動きベクトル情報を用いてサブフレーム画像を生成することにより、入力画像信号のフレーム周波数を例えば２倍にするサブフレーム生成回路３，得られた周波数変換された画像信号により液晶表示素子４を駆動するためのアナログインターフェイスによる駆動回路５を備える。動きベクトル生成回路２における動きベクトルの算出方法としては、例えばマッチング法や勾配法等があるが本実施例ではマッチング法を用いた。
【００４８】
尚、この例では、画像メモリ１に、一旦表示画像を記憶して動きベクトルを生成回路により生成しているが、入力画像信号に何らかの形で動きベクトル情報が含まれている場合は画像メモリ１を介さずに、入力した画像信号から動きベクトルを取得するようにしても良い。
【００４９】
以下の実施例についても同様である。
【００５０】
サブフレーム生成回路３の構成図を図２に示す。
【００５１】
図２のサブフレーム生成回路では、動きベクトル生成回路２により生成された動きベクトル情報を用いた動き補間によりサブフレーム画像を生成するが、実際の画像がノイズを含んでいることから、このノイズにより静止画部分において不要な動き補償を生じるのを抑制するために、図２に示すように静止補間も併用し、動きベクトル情報を基に重み係数ｓ算出回路により算出した係数ｓにより動き補償補間と静止補間の選択を行う。
【００５２】
本実施例では、入力画像信号はノンインターレース走査、フレーム周期１／６０秒のアナログ信号であり、サブフレーム生成回路３によりフレーム周波数の２倍化が行われるため駆動回路５に入力されるフレーム周期は１／１２０秒となる。
【００５３】
本実施例におけるサブフレーム生成回路３におけるフレーム周波数変換率２は、石黒，栗田，電子情報通信学会技術報告，ＥＩＤ９６−４，ｐｐ１９−２６，１９９６による検討結果において、多くの画像において、２倍のフレーム周波数を用いることにより動画質の主観評価が許容値となることを参考にして決定した。
【００５４】
ここで、例えば４倍などのより大きなフレーム周波数変換率を用いることにより動画質が向上することが知られているが、この場合後述する液晶表示素子４として非常に高速な応答速度を持つ物が要求されることから、本実施例では上記の周波数変換率として２倍を用いた。
【００５５】
液晶表示素子４およびその周辺駆動回路の構成を図３に示す。
【００５６】
液晶表示素子４の表示部には画素がマトリクス状に並んでおり（図３では、簡単のため４画素分しか示されていない）、各画素はＴＦＴ６とそのソース（あるいはドレイン）に接続された液晶容量７とからなっている。
【００５７】
前記液晶容量は、画素電極と画素液晶層をはさんで共通電極８との間に形成され、前記共通電極は共通電極駆動回路９に接続されている。
【００５８】
各ＴＦＴのゲートは走査線１０を介してシフトレジスタ１１に接続されており、さらにＴＦＴのドレイン（あるいはソース）は信号線１２，ＤＡ変換器１３を介してラッチ回路１４に接続されている。
【００５９】
前記シフトレジスタとラッチ回路は、共に制御回路１５に接続され、前記制御回路には信号入力端子１６が設けられている。
【００６０】
シフトレジスタ１１は、制御回路１５から入力されるクロックに従い順次走査線１０を選択してＴＦＴ６のゲート電位をオフ電位レベルからオン電圧レベルに設定する。
【００６１】
ラッチ回路１４には１行分の表示信号が入力されており、この表示信号はＤＡ変換器１３を介して信号線１２に信号電圧として入力される。
【００６２】
シフトレジスタ１１によって走査線１０を介して選択された行のＴＦＴ６はオン状態となるため、選択された行の液晶容量７には信号線１２を介して表示信号電圧が加えられ、液晶の光学的状態がこの信号電圧に対応した状態となり表示が制御される。
【００６３】
本実施例１では前記液晶表示素子４は、対角１０.４ インチの画素数６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×４８０個のＴＮ方式アクティブマトリクス型液晶表示素子を用いた。
【００６４】
また、本実施例に用いたＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子は基板間にはさまれた液晶層の厚みであるセルギャップを２.４ ミクロンとし、さらに液晶組成物として回転粘度の小さな材料を用いることにより、上記のフレーム周期１／１２０秒の画像信号による駆動にも十分追従する応答速度（約１５ミリ秒）を有している。
【００６５】
本実施例の液晶表示装置においては、液晶表示素子の表示解像度が６４０×４８０個と比較的低解像度であることと、フレーム周波数変換率が２でフレーム周期が１／１２０秒となっていることからサブフレーム生成回路３によるサブフレーム生成を１フレーム画像全体について行った。
【００６６】
上記のような構成による本実施例の液晶表示装置による動画表示を種々の動画により、本実施例と同じ構成でフレーム周波数変換を行わない液晶表示装置による動画表示と比較したところ、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示と比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００６７】
（実施例２）
実施例１において、動きベクトル生成回路２において得られた動きベクトルから表示画素あるいは画素ブロック毎の画像データの動き量を算出し、この動き量データを所定のしきい値と比較することにより表示面の動画表示領域と静止画表示領域を判定する回路（図示せず）を付加した液晶表示装置を実施例２とする。
この実施例２においては、さらに図３に示す制御回路に接続されたラッチ回路において、制御回路から入力された１行分の表示信号をＤＡ変換器を介して信号線に加える信号電圧に変換する際の変換特性が、上記の動画領域判定回路の判定結果を基に動画表示部分に対応する画素と静止画表示部分に対応する画素では異なる様に制御される。
【００６８】
前記の変換特性の違いはより具体的には、動画表示部分では人間の肌色をあたたかみをもって表示するために赤よりの変換特性とし、静止画表示部分ではくっきりとクリアに見せるために青よりの変換特性となっている。
【００６９】
本実施例の液晶表示装置においても実施例１と同じく、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、さらに実施例１と比較してより生き生きとした画質が得られた。
【００７０】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３である入力画像信号がＭＰＥＧ２符号化されたデジタル信号である液晶表示装置の構成を示す図である。
【００７１】
入力デジタル画像信号はノンインターレース走査画像信号で、そのフレーム周期は実施例１と同じく１／６０秒である。
【００７２】
構成上はＭＰＥＧ２復号器１７の後に、実施例１と同じくサブフレーム生成回路３，駆動回路５，液晶表示素子４を備えた構成となっているが、これらの構成要素３，５，４間のインターフェイスはすべてデジタルインターフェイスとなっている。
【００７３】
本実施例の液晶表示素子は実施例１で用いた物と同様の構成のＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子である。
【００７４】
ＭＰＥＧ２復号器１７は、可変長復号回路１８，逆量子化回路１９，逆ＤＣＴ（Discreate Cosine Transform）回路２０，動き補償予測回路２１，画像メモリ２２で構成された一般的なＭＰＥＧ２復号器である。
【００７５】
映像圧縮符号化方法の標準方法であるＭＰＥＧ２方式のデジタル信号には、符号化時に算出された動画像の動きベクトル情報が含まれている。
【００７６】
したがって、本実施例２の場合においては、可変長復号化回路１８により復号化された動きベクトルデータをサブフレーム生成回路３における動き補償補間に用いることができる。
【００７７】
本実施例の液晶表示装置においても実施例１と同じく、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示に比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００７８】
（実施例４）
本実施例の構成要素は実施例３における図４と同じであるが、本実施例の場合には、ＭＰＥＧ２信号を復号化して得られた各画素ブロック毎の動きベクトルの絶対値から動き量を検出し、その動き量の大きな画素ブロックから順に全画素の１／４の画素数に当たる画素ブロックに対応する画素領域のみについて、サブフレーム画像生成回路３において動きベクトルを用いた補間画像を生成し、液晶表示面の上記のようにして選択された画素領域のみを部分表示書き換えが可能な液晶表示素子へのデータ転送を行う。
【００７９】
本実施例では前記のような部分書き換え可能な液晶表示素子として、各画素毎にＡＮＤ論理回路を持ち、さらに画素に合わせてマトリクス状に組み合わされた２系統の走査線により任意の画素を選択的に表示変更できるようにしたアクティブマトリクス型ＴＮ液晶表示素子を用いた。
【００８０】
この液晶表示素子４およびその周辺駆動回路の構成を図５に示す。
【００８１】
液晶表示素子の表示部には画素がマトリクス状に並んでおり（図５では、簡単のため４画素分しか示さない）、各画素はＴＦＴ６とそのソース（あるいはドレイン）に接続された液晶容量７、その出力が前記ＴＦＴのゲートに接続された２入力ＡＮＤ論理回路２３とからなっている。
【００８２】
液晶容量７は、画素液晶層と共通電極８との間に形成され、共通電極８は共通電極駆動回路９に接続されている。２入力ＡＮＤ論理回路２３の一方の入力は、Ｙ方向走査線２４を介してＹデコーダ２５に接続されており、他方の入力はＸ方向走査線２６を介してＸデコーダ２７に接続されている。ＴＦＴ６のドレイン （あるいはソース）は信号線１２，ＤＡ変換器１３を介してラッチ回路１４に接続されている。
【００８３】
Ｘ，Ｙデコーダ（２４，２５）とラッチ回路１４は、共に制御回路１５に接続され，制御回路には信号入力端子１６が設けられている。
【００８４】
制御回路１５は、表示変更部分に対応する各行の表示信号を順に、Ｘ，Ｙデコーダ（２４，２５）およびラッチ回路１４に入力する。
【００８５】
このうち特定の１行について考えると、Ｙデコーダ２５には当該行の行アドレスが入力され、Ｘデコーダ２７には表示を変更する画素の列アドレス群が、入力信号ラッチ回路１４には変更する新たな表示信号と列アドレス群が入力される。次いで、Ｙデコーダ２５が当該行に相当するＹ方向走査線２４をオンに、Ｘデコーダ２７が表示を変更する画素部分のみのＸ方向走査線２６をオンにすることによって、当該行内の特定の表示画素の２入力ＡＮＤ論理回路２３の入力がオンになり，その表示画素のＴＦＴ６をオンさせる。
【００８６】
この時入力ラッチ回路１４からは変更すべき新たな表示信号が出力され、この表示信号はＤＡ変換器１３を介して信号線１２に入力される。
【００８７】
従って、この表示信号は、前述の当該行の特定の表示画素においてのみ液晶容量７に入力され、液晶の光学的状態がこの信号電圧に対応した状態となり表示が制御される。
【００８８】
このような動作がＹ方向の行アドレスを変えて表示変更部に対応するすべての行について繰り返されることにより、本実施例の液晶表示素子では、表示画素マトリクス内の任意の領域の表示画素の表示を変更することができる。
【００８９】
本実施例では、前記のＡＮＤ論理回路は、具体的には図６に示す１つのTFT28で実現されている。
【００９０】
また、本実施例では、サブフレーム補間画像については上述のように動き量から算出した最も大きく動いている画素領域のみについて部分書き換えを行い、この時液晶容量７への書き込みの極性反転は行わず、階調レベルのみ書き換える。
通常のフレーム周期の画像については、Ｘデコーダ２７はすべてのＸ方向走査線２６を常にオンとし、Ｙデコーダ２５はすべての行を順次選択して対応するＹ方向走査線２４を順次オンとする実施例１の通常のアクティブマトリクス駆動における走査と同じ動作をさせることにより、全画素領域の表示を変更し、併せて液晶容量７への書き込みの極性反転を行う。
【００９１】
すなわち、液晶容量７に対する交流駆動の極性反転は、通常のフレーム周期で生じるように駆動される。
【００９２】
本実施例の液晶表示素子は実施例１と同じく、狭ギャップによる高速応答化した、画素数６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×４８０個の対角１０.４ インチのＴＮ方式アクティブマトリクス型液晶表示素子を用いた。
【００９３】
本実施例の液晶表示装置においても、全面書き換えによる実施例１とほぼ同等の動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示に比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００９４】
本発明は上記の実施例に限定されず、種々の実施形態を採ることができる。
【００９５】
例えば、以上のすべての実施例では、入力画像信号はフレーム周期１／６０秒のノンインターレース走査信号としたが、入力信号がフィールド周期１／６０秒のインターレース走査信号の場合にも、上記でフレームをフィールドで置き換え、例えば、栗田，杉浦，ＮＨＫ技術研究所Ｒ＆Ｄ Ｎo.４５，３９ｐ，１９９７において提案されているような動きベクトル情報を用いたインターレース−ノンインターレース変換手法を用いればインターレース走査画像信号の場合にも同様の動画質改善効果が実現可能である。
【００９６】
また、表示解像度についても例えばＨＤＴＶ対応の画素数１２８０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×７２０個等のより高解像度の液晶表示素子を用いた場合にも応用可能であり、この場合は特に本発明の表示の部分選択変更を可能にした液晶表示素子がサブフレーム画像データの生成負荷の点で有利である。
【００９７】
更に、本発明は液晶表示モードや方式には限定されず、強誘電性液晶表示モードやその他の液晶表示モードにも応用可能である。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、動画像と静止画像等が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置において、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した異なる表示特性による高画質表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の液晶表示装置の構成図である。
【図２】実施例１のフレーム周期変換回路部分の構成図である。
【図３】実施例１の液晶表示素子および周辺回路の構成図である。
【図４】本発明の実施例３の液晶表示装置の構成図である。
【図５】実施例４の液晶表示素子および周辺回路の構成図である。
【図６】実施例４の液晶表示素子の画素構成図である。
【符号の説明】
１…画像メモリ、２…動きベクトル生成回路、３…サブフレーム生成回路、
４…液晶表示素子、５…駆動回路、６…ＴＦＴ、７…液晶容量、８…共通電極、９…共通電極駆動回路、１０…走査線、１１…シフトレジスタ、１２…信号線、１３…ＤＡ変換器、１４…ラッチ回路、１５…制御回路、１６…信号入力端子、１７…ＭＰＥＧ２復号器、１８…可変長復号回路、１９…逆量子化回路、２０…逆ＤＣＴ回路、２１…動き補償予測回路、２２…画像メモリ、２３…２入力AND論理回路、２４…Ｙ方向走査線、２５…Ｙデコーダ、２６…Ｘ方向走査線、２７…Ｘデコーダ、２８…ＡＮＤ論理形成ＴＦＴ。
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に動画像と静止画像が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の表示は、基板間にはさまれた液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光学特性の変化により行われる。
【０００３】
従来の液晶表示素子は、液晶層をはさむ上下二枚の基板上の配向膜の基板面内配向方向をほぼ直交させ、液晶分子配列が電界無印加時にほぼ９０°捻れた状態とし、基板法線方向の電界を加えることによる液晶層の光旋光性の変化を利用して表示を行うツイステッドネマチック（ＴＮ）方式液晶表示素子に代表される。特に画質と応答特性において優れた液晶表示素子として、上記のＴＮ方式液晶表示素子とＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを組み合わせたＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子が広く用いられている。このＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子は、画像信号に対応した画像表示の輝度が、画像信号の１フレーム期間にわたりほぼ一定に保たれる典型的なホールド型表示特性を持つ表示素子である。
【０００４】
このＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子の応答速度（立ち上がりと立ち下がり応答時間の和）は、約４０ミリ秒と通常１／６０秒である表示書き換えのフレーム周期より遅い（ここでは液晶表示装置において一般的なノンインターレース走査方式を前提としてフレーム周期を考えたが、インタレース走査方式を考えた場合には以下の記述も含めフレームをフィールドに置き換えて考えればよい）。
【０００５】
このため、従来のＴＮ方式液晶表示素子においては、例えば移動するマウスカーソルやボールの画像が尾を引くように残像として見える場合がある。このことから、ＣＲＴ並の動画表示画質を実現するには液晶表示素子の応答速度の向上が必要とされてきた。
【０００６】
しかし、近年、パイセル等の１／６０秒以下の高速応答液晶表示素子において、上記の残像が解消しても依然として特定の画像においてはＣＲＴ並の動画表示画質が実現できないことが明らかになり、人間の視覚特性と表示方式のインターフェイスの問題としてクローズアップされるようになっている。
【０００７】
この高速応答液晶表示素子の動画質がＣＲＴ並にならない原因として、ＣＲＴの時間応答がインパルス型であるのに対し、液晶表示素子は表示光が１フレーム時間保持されて階段状となるホールド型であるという表示方式の違いに起因して生じる液晶表示素子特有の動きぼけが挙げられている。
【０００８】
液晶表示素子の表示方式であるホールド型表示は、ＯＡ機器表示端末のような主に静止画表示用途のディスプレイとしては、ＣＲＴのインパルス型表示よりもちらつきが少なく疲れにくいという利点がある。
【０００９】
一方、ＴＶ等において主となる動画表示においては、例えば特開平9−325715号公報に記述されているように、人間の視覚特性として通常数１０ミリ秒以内の光刺激がほぼ完全に積分されて知覚される点と、４〜５度／秒以内の動きであれば眼球運動のみで追従できることの二点から、前記のホールド型の表示方式では、動画像が１フレーム中に動く画素数にわたって積分された画像として知覚され、この画像の動きによって生じる積分が画像のぼけを発生させることが報告されている。
【００１０】
この問題を解決するため、例えばバックライトを高速で点滅させ、液晶表示素子の表示光のホールド時間を短くして、ＣＲＴのようなインパルス型発光に近づける方法が例えばK．Sueoka，H．Nakamura and Y．Taira，Informetion DisplayResearch Conference １９９７，ｐｐ２０３−２０６で報告されており、また別の方法として表示のフレーム周波数を上げ（１フレーム期間を短くし）、上記の動きぼけの原因となる積分をできるだけ小さくする方法の原理的な提案が例えば、石黒，栗田，電子情報通信学会技術報告ＥＩＤ９６−４，ｐｐ１９−２６，
１９９６において報告されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の高速点滅バックライトを用いた方法では点滅によるホールド時間の短縮に比例して表示輝度の低下が発生するという問題があり、さらにこの方法では前述したＯＡ機器表示端末としてちらつきが少ないという液晶表示素子本来の利点が失われてしまう。
【００１２】
一方、後者のフレーム周波数を上げる方法においては、元々高フレーム周波数の原画像データが得られる場合には動きぼけの低減が可能で、ちらつきの増加も生じないが、ＴＶ放送のように規定のフレーム周波数の原画像データしか得られない場合には、それを基にサブフレームの画像データを新たに作成して高フレーム周波数の画像データを作る必要がある。
【００１３】
このサブフレーム画像データの生成を単に前後の画像データの平均補間によって行う場合には、この平均作用が先の動きぼけの発生原因となっている積分効果を持つことからやはり動きぼけが生じてしまう。この高フレーム周波数化による動きぼけの低減は、人間の視覚特性の検知限である３００ヘルツまではフレーム周波数を上げるほど効果が高いと考えられるが、単純に全画面表示のフレーム周波数を上げると、特にハイビジョン放送などの高精細画像時のサブフレーム画像生成の負荷が大きくなり実現が困難になる。
【００１４】
さらに、上述のインパルス，ホールド等の表示特性の違い以外にも、例えば
ＴＶ放送による自然動画表示と、株価の表示などのほぼ静止したデータ表示が混在した画像データにおいて、表示特性を例えば前者の自然動画では人間の肌色をあたたかみをもって表示するために赤よりの表示特性とし、後者の静止データ表示ではくっきりとクリアに見せるために青よりの表示特性とするなと、表示内容によって表示特性を変えたい場合がある。
【００１５】
上述のように、従来の液晶表示装置においては例えば動画，静止画などの表示内容の違いに対応して同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現することが困難であるという課題があった。
【００１６】
本発明の目的は、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の液晶表示装置の一実施態様は、複数のデジタル信号である画像信号を画像表示光に変換して時系列で表示する表示部と、入力される時系列の前記画像信号に含まれる動きベクトル情報を取得する取得手段と、該取得手段により取得した動きベクトル情報を用いて画素領域を選択し、該選択された画素領域に対応するサブフレーム画像データの生成を行う手段と、前記生成されたサブフレーム画像データに基づいて前記表示部の表示書き換えを行う手段と、前記動きベクトル情報を用いて前記表示部の表示内容を判定し、判定結果を基に画像信号から画像表示光への変換特性を変更する変換特性変更手段と、を有し、前記取得手段は入力画像信号中に符号化されて含まれている動きベクトル情報を復号化するものである。
【００１８】
また、前記液晶表示装置において、前記デジタル信号である画像信号は、ＭＰＥＧ２方式で符号化された信号であるものである。
【００１９】
また、前記液晶表示装置において、前記表示部は、マトリクス状に行方向，列方向に設けられた複数の走査線群と、列方向に設けられた信号線群と、各画素毎に設けられた AND 論理演算手段と、を有するものである。
また、前記液晶表示装置において、前記変換特性変更手段による変更が、ソフトウェア的に制御されたウィンドウ表示のウィンドウ単位で制御されるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本願発明の課題を解決するための原理から説明する。
【００２１】
課題の一つと考えられる液晶表示素子における動きぼけの少ない高画質動画表示とちらつきの少ない静止画表示の両立は、原画像のフレーム周波数を、後述する動きベクトル情報を用いてサブフレーム画像を生成して表示のフレーム周波数を上げることにより可能となる。
【００２２】
以下、まずこの動きベクトル情報を用いて表示フレーム周波数を上げる方法について説明する。
【００２３】
《動きベクトル情報を用いた高フレーム周波数化》
前述したように、高フレーム周波数化する際のサブフレーム画像データの生成を、単に前後フレーム画像データの平均補間によって行うと動きぼけが生じ動画質の低下を招く。
【００２４】
これを防ぐためには、動いている物体を目が追従するように、動く物体の動きベクトルの情報を用いればよい。
【００２５】
動く物体がフレーム間で変形しない剛体と仮定すると、前後二つのフレームから動く物体の動きベクトル（速度と方向）が算出できる。
【００２６】
また、デジタル放送の動画像デジタルデータ伝送方式の標準規格と考えられるＭＰＥＧ２画像データにおいては、その伝送信号自体に上記の動きベクトルデータが含まれているため、デジタル放送の受信，表示の場合にはこれをそのまま用いることができる。
【００２７】
この動きベクトルの情報を用いることにより前後フレームの間のサブフレームでの物体の位置が分かる。
【００２８】
つまり、動いている物体を含む画像のサブフレーム生成においては、その物体の動きベクトルデータを用いることにより、動きぼけの原因となる平均（積分）操作を行うことなくサブフレーム生成を行うことができる。
【００２９】
言い換えると、高フレーム周波数化におけるサブフレーム画像データ生成において、単純に当該画素の前後フレームの平均補間を行うのではなく、動きベクトルデータから算出した動きベクトル量だけシフトした画素データを用いてサブフレーム画像の補間を行うことにより動きぼけを低減することができる。
【００３０】
上述のように、動きベクトル情報を用いた高フレーム周波数化により、液晶表示素子の表示方式であるホールド型表示方式においても、動きぼけを低減した高画質動画表示が可能となる。
【００３１】
《動きベクトル情報を用いた動画表示の高効率化》
しかし、課題に挙げたように全画面を一様に高フレーム周波数表示することは、特に高精細画像表示においてサブフレーム画像作成の負荷が大きくなりその実現が困難となる。
【００３２】
これを解決するには、上述のように算出した動きベクトルデータの絶対値である動き量の情報を用い、例えばその動き量の大きな画素あるいは画素ブロックから順に、事前に定められた上限の画素数までの画素集合に対応する部分画素領域についてのみ動きベクトル情報を用いたサブフレーム画像データの生成を行い、液晶表示面の特定部分を選択的に表示書き換えを行う手段を用いて対応する画素部分のみの書き換えを行えばよい。
【００３３】
液晶表示の部分的な書き換え手段としては、単純に通常のアクティブマトリクス型液晶表示素子を用い、書き換え領域に該当する走査線のみスキャンする方法が考えられるが、この場合は走査線単位にしか選択できないために必要以外の画素についての書き換えが生じる。
【００３４】
各画素単位で部分的に書き換えるためには、上記の通常の走査線にマトリクス状に直交した第二の走査線を設け、これらの二本の走査線（それぞれＸ，Ｙ走査線とする）の交点に当たる画素を選択して書き換えられるようにすればよい。
【００３５】
このような液晶表示素子としては、さらに各画素毎にＡＮＤ論理機能を持った手段を備え、上記のＸ−Ｙ走査線が両者とも選択された時に画素アクティブ素子がオンとなり表示信号書き込みが生じる液晶表示素子を用いれば良い。
【００３６】
このような液晶表示素子として他に、液晶表示モード自身が表示メモリ性を持ち、マトリクス状に交差した複数の電極でこの強誘電性液晶層を挟み込み、交点で任意の画素を選択して表示書き換えが可能な強誘電性液晶表示素子がありこれを用いても良い。
【００３７】
これらの方法によれば、サブフレーム画像生成を動きぼけ対策上必要最小限の動画部分に限定することができ、高精細画像表示においても高フレーム周波数化による高画質動画表示が可能となる。
【００３８】
《動きベクトル情報を用いた表示内容に応じた表示特性の選択》
次に、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する方法について説明する。
【００３９】
この場合も、動きベクトル情報から得られる動き量の情報から表示データの領域毎の表示内容の違いを知ることができる。
【００４０】
つまり、先の動き量のデータからどの領域において動画表示で、どの領域で静止画表示となっているかの情報が得られる。
【００４１】
あるいは、ＭＰＥＧ４ビジュアル規格に盛り込まれ可能となった表示画像に含まれるオブジェクト単位での符号化に基づいたＭＰＥＧ４符号化されたディジタル信号を入力とする場合には、その信号中に含まれるＭＰＥＧ４で規定しているオブジェクトの種類であるVideo（動画像），Still Texture（静止画像），Mesh（２次元メッシュ，テクスチュアマッピングオブジェクト）などのオブジェクト情報を元に直接表示画像中の表示内容の特定が可能であり、これを表示特性の選択の制御を行ってもよい。
【００４２】
また、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した表示特性による高画質表示を実現する際の表示面内での制御単位として、ソフトウエア的に制御されたウィンドウ表示のウィンドウ単位で制御する方法が効率的である。
【００４３】
上記の表示領域毎の表示内容の情報に基づいて表示方法を制御する手段を用いることにより、表示内容に応じて例えば上記のように選択的に色表示特性を変えることが可能になる。
【００４４】
以上のように本発明により、自然動画像と静止データ画像など性質の異なる画像が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置において、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した異なる表示特性による高画質表示が可能なマルチメディア対応液晶表示装置を得ることができる。
【００４５】
以下、本発明の液晶表示装置の実施態様を図面を参照して説明する。
【００４６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１である液晶表示装置の構成を示す図である。
【００４７】
図１に示す液晶表示装置は、画像メモリ１に蓄えられた入力表示画像に含まれる動く物体の動きベクトル情報を生成する動きベクトル生成回路２と、得られた動きベクトル情報を用いてサブフレーム画像を生成することにより、入力画像信号のフレーム周波数を例えば２倍にするサブフレーム生成回路３，得られた周波数変換された画像信号により液晶表示素子４を駆動するためのアナログインターフェイスによる駆動回路５を備える。動きベクトル生成回路２における動きベクトルの算出方法としては、例えばマッチング法や勾配法等があるが本実施例ではマッチング法を用いた。
【００４８】
尚、この例では、画像メモリ１に、一旦表示画像を記憶して動きベクトルを生成回路により生成しているが、入力画像信号に何らかの形で動きベクトル情報が含まれている場合は画像メモリ１を介さずに、入力した画像信号から動きベクトルを取得するようにしても良い。
【００４９】
以下の実施例についても同様である。
【００５０】
サブフレーム生成回路３の構成図を図２に示す。
【００５１】
図２のサブフレーム生成回路では、動きベクトル生成回路２により生成された動きベクトル情報を用いた動き補間によりサブフレーム画像を生成するが、実際の画像がノイズを含んでいることから、このノイズにより静止画部分において不要な動き補償を生じるのを抑制するために、図２に示すように静止補間も併用し、動きベクトル情報を基に重み係数ｓ算出回路により算出した係数ｓにより動き補償補間と静止補間の選択を行う。
【００５２】
本実施例では、入力画像信号はノンインターレース走査、フレーム周期１／６０秒のアナログ信号であり、サブフレーム生成回路３によりフレーム周波数の２倍化が行われるため駆動回路５に入力されるフレーム周期は１／１２０秒となる。
【００５３】
本実施例におけるサブフレーム生成回路３におけるフレーム周波数変換率２は、石黒，栗田，電子情報通信学会技術報告，ＥＩＤ９６−４，ｐｐ１９−２６，１９９６による検討結果において、多くの画像において、２倍のフレーム周波数を用いることにより動画質の主観評価が許容値となることを参考にして決定した。
【００５４】
ここで、例えば４倍などのより大きなフレーム周波数変換率を用いることにより動画質が向上することが知られているが、この場合後述する液晶表示素子４として非常に高速な応答速度を持つ物が要求されることから、本実施例では上記の周波数変換率として２倍を用いた。
【００５５】
液晶表示素子４およびその周辺駆動回路の構成を図３に示す。
【００５６】
液晶表示素子４の表示部には画素がマトリクス状に並んでおり（図３では、簡単のため４画素分しか示されていない）、各画素はＴＦＴ６とそのソース（あるいはドレイン）に接続された液晶容量７とからなっている。
【００５７】
前記液晶容量は、画素電極と画素液晶層をはさんで共通電極８との間に形成され、前記共通電極は共通電極駆動回路９に接続されている。
【００５８】
各ＴＦＴのゲートは走査線１０を介してシフトレジスタ１１に接続されており、さらにＴＦＴのドレイン（あるいはソース）は信号線１２，ＤＡ変換器１３を介してラッチ回路１４に接続されている。
【００５９】
前記シフトレジスタとラッチ回路は、共に制御回路１５に接続され、前記制御回路には信号入力端子１６が設けられている。
【００６０】
シフトレジスタ１１は、制御回路１５から入力されるクロックに従い順次走査線１０を選択してＴＦＴ６のゲート電位をオフ電位レベルからオン電圧レベルに設定する。
【００６１】
ラッチ回路１４には１行分の表示信号が入力されており、この表示信号はＤＡ変換器１３を介して信号線１２に信号電圧として入力される。
【００６２】
シフトレジスタ１１によって走査線１０を介して選択された行のＴＦＴ６はオン状態となるため、選択された行の液晶容量７には信号線１２を介して表示信号電圧が加えられ、液晶の光学的状態がこの信号電圧に対応した状態となり表示が制御される。
【００６３】
本実施例１では前記液晶表示素子４は、対角１０.４ インチの画素数６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×４８０個のＴＮ方式アクティブマトリクス型液晶表示素子を用いた。
【００６４】
また、本実施例に用いたＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子は基板間にはさまれた液晶層の厚みであるセルギャップを２.４ ミクロンとし、さらに液晶組成物として回転粘度の小さな材料を用いることにより、上記のフレーム周期１／１２０秒の画像信号による駆動にも十分追従する応答速度（約１５ミリ秒）を有している。
【００６５】
本実施例の液晶表示装置においては、液晶表示素子の表示解像度が６４０×４８０個と比較的低解像度であることと、フレーム周波数変換率が２でフレーム周期が１／１２０秒となっていることからサブフレーム生成回路３によるサブフレーム生成を１フレーム画像全体について行った。
【００６６】
上記のような構成による本実施例の液晶表示装置による動画表示を種々の動画により、本実施例と同じ構成でフレーム周波数変換を行わない液晶表示装置による動画表示と比較したところ、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示と比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００６７】
（実施例２）
実施例１において、動きベクトル生成回路２において得られた動きベクトルから表示画素あるいは画素ブロック毎の画像データの動き量を算出し、この動き量データを所定のしきい値と比較することにより表示面の動画表示領域と静止画表示領域を判定する回路（図示せず）を付加した液晶表示装置を実施例２とする。
この実施例２においては、さらに図３に示す制御回路に接続されたラッチ回路において、制御回路から入力された１行分の表示信号をＤＡ変換器を介して信号線に加える信号電圧に変換する際の変換特性が、上記の動画領域判定回路の判定結果を基に動画表示部分に対応する画素と静止画表示部分に対応する画素では異なる様に制御される。
【００６８】
前記の変換特性の違いはより具体的には、動画表示部分では人間の肌色をあたたかみをもって表示するために赤よりの変換特性とし、静止画表示部分ではくっきりとクリアに見せるために青よりの変換特性となっている。
【００６９】
本実施例の液晶表示装置においても実施例１と同じく、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、さらに実施例１と比較してより生き生きとした画質が得られた。
【００７０】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３である入力画像信号がＭＰＥＧ２符号化されたデジタル信号である液晶表示装置の構成を示す図である。
【００７１】
入力デジタル画像信号はノンインターレース走査画像信号で、そのフレーム周期は実施例１と同じく１／６０秒である。
【００７２】
構成上はＭＰＥＧ２復号器１７の後に、実施例１と同じくサブフレーム生成回路３，駆動回路５，液晶表示素子４を備えた構成となっているが、これらの構成要素３，５，４間のインターフェイスはすべてデジタルインターフェイスとなっている。
【００７３】
本実施例の液晶表示素子は実施例１で用いた物と同様の構成のＴＮ方式アクティブマトリクス液晶表示素子である。
【００７４】
ＭＰＥＧ２復号器１７は、可変長復号回路１８，逆量子化回路１９，逆ＤＣＴ（Discreate Cosine Transform）回路２０，動き補償予測回路２１，画像メモリ２２で構成された一般的なＭＰＥＧ２復号器である。
【００７５】
映像圧縮符号化方法の標準方法であるＭＰＥＧ２方式のデジタル信号には、符号化時に算出された動画像の動きベクトル情報が含まれている。
【００７６】
したがって、本実施例２の場合においては、可変長復号化回路１８により復号化された動きベクトルデータをサブフレーム生成回路３における動き補償補間に用いることができる。
【００７７】
本実施例の液晶表示装置においても実施例１と同じく、動画ぼけの低減による顕著な動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示に比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００７８】
（実施例４）
本実施例の構成要素は実施例３における図４と同じであるが、本実施例の場合には、ＭＰＥＧ２信号を復号化して得られた各画素ブロック毎の動きベクトルの絶対値から動き量を検出し、その動き量の大きな画素ブロックから順に全画素の１／４の画素数に当たる画素ブロックに対応する画素領域のみについて、サブフレーム画像生成回路３において動きベクトルを用いた補間画像を生成し、液晶表示面の上記のようにして選択された画素領域のみを部分表示書き換えが可能な液晶表示素子へのデータ転送を行う。
【００７９】
本実施例では前記のような部分書き換え可能な液晶表示素子として、各画素毎にＡＮＤ論理回路を持ち、さらに画素に合わせてマトリクス状に組み合わされた２系統の走査線により任意の画素を選択的に表示変更できるようにしたアクティブマトリクス型ＴＮ液晶表示素子を用いた。
【００８０】
この液晶表示素子４およびその周辺駆動回路の構成を図５に示す。
【００８１】
液晶表示素子の表示部には画素がマトリクス状に並んでおり（図５では、簡単のため４画素分しか示さない）、各画素はＴＦＴ６とそのソース（あるいはドレイン）に接続された液晶容量７、その出力が前記ＴＦＴのゲートに接続された２入力ＡＮＤ論理回路２３とからなっている。
【００８２】
液晶容量７は、画素液晶層と共通電極８との間に形成され、共通電極８は共通電極駆動回路９に接続されている。２入力ＡＮＤ論理回路２３の一方の入力は、Ｙ方向走査線２４を介してＹデコーダ２５に接続されており、他方の入力はＸ方向走査線２６を介してＸデコーダ２７に接続されている。ＴＦＴ６のドレイン （あるいはソース）は信号線１２，ＤＡ変換器１３を介してラッチ回路１４に接続されている。
【００８３】
Ｘ，Ｙデコーダ（２４，２５）とラッチ回路１４は、共に制御回路１５に接続され，制御回路には信号入力端子１６が設けられている。
【００８４】
制御回路１５は、表示変更部分に対応する各行の表示信号を順に、Ｘ，Ｙデコーダ（２４，２５）およびラッチ回路１４に入力する。
【００８５】
このうち特定の１行について考えると、Ｙデコーダ２５には当該行の行アドレスが入力され、Ｘデコーダ２７には表示を変更する画素の列アドレス群が、入力信号ラッチ回路１４には変更する新たな表示信号と列アドレス群が入力される。次いで、Ｙデコーダ２５が当該行に相当するＹ方向走査線２４をオンに、Ｘデコーダ２７が表示を変更する画素部分のみのＸ方向走査線２６をオンにすることによって、当該行内の特定の表示画素の２入力ＡＮＤ論理回路２３の入力がオンになり，その表示画素のＴＦＴ６をオンさせる。
【００８６】
この時入力ラッチ回路１４からは変更すべき新たな表示信号が出力され、この表示信号はＤＡ変換器１３を介して信号線１２に入力される。
【００８７】
従って、この表示信号は、前述の当該行の特定の表示画素においてのみ液晶容量７に入力され、液晶の光学的状態がこの信号電圧に対応した状態となり表示が制御される。
【００８８】
このような動作がＹ方向の行アドレスを変えて表示変更部に対応するすべての行について繰り返されることにより、本実施例の液晶表示素子では、表示画素マトリクス内の任意の領域の表示画素の表示を変更することができる。
【００８９】
本実施例では、前記のＡＮＤ論理回路は、具体的には図６に示す１つのTFT28で実現されている。
【００９０】
また、本実施例では、サブフレーム補間画像については上述のように動き量から算出した最も大きく動いている画素領域のみについて部分書き換えを行い、この時液晶容量７への書き込みの極性反転は行わず、階調レベルのみ書き換える。
通常のフレーム周期の画像については、Ｘデコーダ２７はすべてのＸ方向走査線２６を常にオンとし、Ｙデコーダ２５はすべての行を順次選択して対応するＹ方向走査線２４を順次オンとする実施例１の通常のアクティブマトリクス駆動における走査と同じ動作をさせることにより、全画素領域の表示を変更し、併せて液晶容量７への書き込みの極性反転を行う。
【００９１】
すなわち、液晶容量７に対する交流駆動の極性反転は、通常のフレーム周期で生じるように駆動される。
【００９２】
本実施例の液晶表示素子は実施例１と同じく、狭ギャップによる高速応答化した、画素数６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×４８０個の対角１０.４ インチのＴＮ方式アクティブマトリクス型液晶表示素子を用いた。
【００９３】
本実施例の液晶表示装置においても、全面書き換えによる実施例１とほぼ同等の動画質の改善効果が得られ、ＣＲＴによる動画表示に比較しても遜色のない動画質が得られた。
【００９４】
本発明は上記の実施例に限定されず、種々の実施形態を採ることができる。
【００９５】
例えば、以上のすべての実施例では、入力画像信号はフレーム周期１／６０秒のノンインターレース走査信号としたが、入力信号がフィールド周期１／６０秒のインターレース走査信号の場合にも、上記でフレームをフィールドで置き換え、例えば、栗田，杉浦，ＮＨＫ技術研究所Ｒ＆Ｄ Ｎo.４５，３９ｐ，１９９７において提案されているような動きベクトル情報を用いたインターレース−ノンインターレース変換手法を用いればインターレース走査画像信号の場合にも同様の動画質改善効果が実現可能である。
【００９６】
また、表示解像度についても例えばＨＤＴＶ対応の画素数１２８０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×７２０個等のより高解像度の液晶表示素子を用いた場合にも応用可能であり、この場合は特に本発明の表示の部分選択変更を可能にした液晶表示素子がサブフレーム画像データの生成負荷の点で有利である。
【００９７】
更に、本発明は液晶表示モードや方式には限定されず、強誘電性液晶表示モードやその他の液晶表示モードにも応用可能である。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、動画像と静止画像等が混在して表示されるマルチメディア対応液晶表示装置において、同一表示面内でそれぞれの表示内容に適した異なる表示特性による高画質表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の液晶表示装置の構成図である。
【図２】実施例１のフレーム周期変換回路部分の構成図である。
【図３】実施例１の液晶表示素子および周辺回路の構成図である。
【図４】本発明の実施例３の液晶表示装置の構成図である。
【図５】実施例４の液晶表示素子および周辺回路の構成図である。
【図６】実施例４の液晶表示素子の画素構成図である。
【符号の説明】
１…画像メモリ、２…動きベクトル生成回路、３…サブフレーム生成回路、
４…液晶表示素子、５…駆動回路、６…ＴＦＴ、７…液晶容量、８…共通電極、９…共通電極駆動回路、１０…走査線、１１…シフトレジスタ、１２…信号線、１３…ＤＡ変換器、１４…ラッチ回路、１５…制御回路、１６…信号入力端子、１７…ＭＰＥＧ２復号器、１８…可変長復号回路、１９…逆量子化回路、２０…逆ＤＣＴ回路、２１…動き補償予測回路、２２…画像メモリ、２３…２入力AND論理回路、２４…Ｙ方向走査線、２５…Ｙデコーダ、２６…Ｘ方向走査線、２７…Ｘデコーダ、２８…ＡＮＤ論理形成ＴＦＴ。
Claims (4)
- 複数のデジタル信号である画像信号を画像表示光に変換して時系列で表示する表示部と、
入力される時系列の前記画像信号に含まれる動きベクトル情報を取得する取得手段と、
該取得手段により取得した動きベクトル情報を用いて画素領域を選択し、該選択された画素領域に対応するサブフレーム画像データの生成を行う手段と、
前記生成されたサブフレーム画像データに基づいて前記表示部の表示書き換えを行う手段と、
前記動きベクトル情報を用いて前記表示部の表示内容を判定し、判定結果を基に画像信号から画像表示光への変換特性を変更する変換特性変更手段
と、を有し、
前記取得手段は入力画像信号中に符号化されて含まれている動きベクトル情報を復号化するものである
液晶表示装置。 - 前記デジタル信号である画像信号は、ＭＰＥＧ２方式で符号化された信号である請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記表示部は、
マトリクス状に行方向，列方向に設けられた複数の走査線群と、
列方向に設けられた信号線群と、
各画素毎に設けられたＡＮＤ論理演算手段と、を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。 - 前記変換特性変更手段による変更が、ソフトウェア的に制御されたウィンドウ表示のウィンドウ単位で制御される請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置。
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