JP4009174B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置に関し、特に液晶表示パネルの応答速度を向上させることができる加速駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の画像表示装置は、ＰＣ用ＴＶ用ともにブラウン管（ＣＲＴ）にとってかわり、液晶表示装置（ＬＣＤ）が広く使用されるようになってきている。ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって所望の画像信号を得る表示装置である。
【０００３】
現在、ＬＣＤの性能を出来る限りブラウン管に近づけようと、様々な研究が行われているが、液晶の応答速度の改善もその一つである。液晶の応答速度を速める方法としては、液晶材の最適化や液晶セルの厚み（セルギャップ）を小さくするなど様々な試みがなされているが、他方、液晶自体の性能によらず、その駆動方法を工夫することで応答速度を速めようとする研究が行われている。
【０００４】
このような液晶の応答速度の問題を改善するために、１フィールド前の入力画像データと現フィールドの入力画像データとの組み合わせに応じて、予め決められた現フィールドの入力画像データに対する階調電圧より高い（オーバーシュートされた）駆動電圧或いはより低い（アンダーシュートされた）駆動電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動方法が知られている。以下、本願明細書においては、この駆動方式を加速駆動と定義する。
【０００５】
例えば特開平４−３６５０９４号公報には、表示用デジタル画像データを１フレーム分記憶する画像メモリと、上記デジタル画像データと上記画像メモリから１フレーム遅れて読出される画像データの２入力に対応する画像データを格納したテーブルを記憶したＲＯＭとを備え、画像データが変化した場合にはその変化の方向と度合いに応じて予め格納してある最適な画像データを読出して液晶パネルを駆動することにより、その光透過率の立上りあるいは立下がりを必要充分な範囲で急峻とさせて、液晶の応答速度を向上させるものが提案されている。
【０００６】
一般的に液晶表示パネルにおいては、ある中間調から別の中間調に変更させる時間は長く、中間調を１フィールド（約１６．６m秒）内に表示することができず、残像が発生するだけでなく、中間調を正しく表示することができないという課題があったが、上述の加速駆動を用いることにより、目標の中間調を短時間で表示することが可能となる。
【０００７】
【特許文献】
特開平４−３６５０９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示装置の画像表示方法としては、ブラウン管のインターレス走査に対してラインダブラという方法が採られることが多い。これは、放送局側から送られてきたインターレス映像信号に対し、ＩＰ変換処理を行なわずに、１水平期間の信号を液晶表示パネルの２ラインに書き込むことによって、擬似インターレス走査を行なうものである。
【０００９】
しかしながら、上述した１フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとの比較に基づく加速駆動（強調駆動）を、このラインダブラ処理に適用した場合、斜め線がギザギザのジャギーとなって現れてしまうという問題がある。
【００１０】
この問題を図１１乃至図１５とともに詳細に説明する。図１１は画像中に斜め方向の輪郭が存在する静止画の原画像データである（影部分が黒表示、片斜線部分が灰色表示）。図１２は原画像入力に対してラインダブラ方式を用いて表示する仕組みを示す概略説明図であり、図１１における奇数フィールド、偶数フィールドの各々のデータを２ラインずつ表示させることで、１フレーム画像が表示される（両斜線部分が影部分と片斜線部分との中間調灰色表示）。
【００１１】
次に、液晶の応答速度を補償するために１フィ−ルド間のデータを比較して強調データを生成し、液晶表示パネルを加速駆動する場合について説明する。図１３は現フィールドが奇数フィールドのときの画像データを示す概略説明図であり、偶数フィールド（１フィールド前）に対する奇数フィールド（現フィールド）の階調遷移に応じて、奇数フィールド（現フィールド）の画像データに強調変換が施され、周囲よりも明るい部分（白表示）が現れる。
【００１２】
同様に、図１４は現フィールドが偶数フィールドのときの画像データを示す概略説明図であり、奇数フィールド（１フィールド前）に対する偶数フィールド（現フィールド）の階調遷移に応じて、偶数フィールド（現フィールド）の画像データに強調変換が施され、周囲よりも暗い部分（黒表示）が現れる。
【００１３】
上述のように強調変換が施された画像データに対して、ラインダブラ処理を行ない、奇数フィールド、偶数ファールドの画像を２ラインずつ表示した場合、図１５に示すように、斜め輪郭部分に白化及び黒化した偽信号が発生し、ジャギー（明暗段差）が強調された１フレーム画像が表示されることとなるため、表示画像の画質劣化を招来してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、インターレス映像信号に対して２フィールド間のデータ比較による加速駆動を行なうことで、液晶表示パネルの光学応答特性を補償して、残像や尾引きの発生を抑制しつつ、斜め輪郭部の偽信号発生を抑制し、滑らかな輪郭表示を行なうことが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置において、少なくとも２フィールド前の画像データを保持する画像メモリと、前記画像メモリに保持された２フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとの比較を行ない、該比較結果から得られる強調変換パラメータに基づいて、入力画像データを強調データに変換する演算手段と、前記入力画像データのシーンチェンジを検出するシーンチェンジ検出手段と、前記シーンチェンジの検出結果に基づいて、前記入力画像データと前記強調データとを選択的に切換えて前記液晶表示パネルへ出力する切換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を、図１乃至図８とともに詳細に説明する。ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における概略構成を示すブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置におけるＲＯＭのテーブル内容を示す概略説明図、図３は本実施形態の液晶表示装置における現フィールドが奇数フィールドのときの画像データを示す概略説明図、図４は本実施形態の液晶表示装置における現フィールドが偶数フィールドのときの画像データを示す概略説明図である。
【００１９】
図５は本実施形態の液晶表示装置における１フレーム画像を示す概略説明図、図６は本実施形態の液晶表示装置においてラインダブラ方式を用いない場合の１フレーム画像を示す概略説明図、図７は本実施形態の液晶表示装置における印加電圧と透過率の関係を示す概略説明図、図８は本実施形態の液晶表示装置におけるシーン転換時の加速駆動による表示画面を示す概念説明図である。
【００２０】
図１において、１は入力画像データの階調変化に応じた強調変換パラメータを格納しているＲＯＭ、２はフレームメモリ（ＦＭ）、３は現フィールドの画像データとＦＭ２から読出された２フィールド前の画像データとを比較し、該比較結果（階調遷移）に対応する強調変換パラメータをＲＯＭ１から読出して、強調データ（補正画像データ）を決定/出力する演算器、４は演算器３からの強調データに基づいて、液晶パネル５のゲートドライバ６及びソースドライバ７に液晶駆動信号を出力する液晶コントローラである。
【００２１】
ここで、画像メモリであるＦＭ２は、少なくとも２フィールドの画像データを保持可能なメモリである。また、入力画像データは、ＲＧＢ信号やＹＵＶ信号などのインターレス信号であり、ここではＲ信号の８ビットデータとして説明する。さらに、液晶コントローラ４が１水平期間に２ライン分のデータを液晶パネル５に書き込むようにゲートドライバ６を制御することで、ラインダブラ方式の画像表示を実現している。
【００２２】
そしてまた、上記構成において、ＲＯＭ１は、２フィールド前後の入力画像データの階調遷移に対応した強調変換パラメータを格納したテーブルが記憶されており、表示信号レベル数すなわち表示データ数が８ビットの２５６階調である場合、２５６×２５６の全ての階調遷移パターンに対する強調変換パラメータを持っていても良いが、ここではＲＯＭ１のメモリ容量を低減するために、例えば図２に示すような、３２階調毎の９つの代表階調についての９×９の強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶したテーブルを用いて構成している。
【００２３】
演算器３は、２フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとの階調遷移に応じて、ＲＯＭ１を参照することで、対応する強調変換パラメータを読出し、この強調変換パラメータに線形補完等の演算を施すことで、すべての階調遷移に対して液晶コントローラ４に出力する強調データ（補正画像データ）を決定することができる。
【００２４】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においては、２フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとを比較して、この比較結果に基づいて強調データを決定する加速駆動を行なっているので、図３及び図４に示すように、斜め輪郭部分に白化及び黒化した偽信号は発生しない。また、この強調データに対してラインダブラ処理を行なって、各フィールドのデータを２ラインずつ表示する場合、図５に示すように、ジャギー（明暗段差）のない輪郭斜め線の表示を行なうことが可能となる。
【００２５】
尚、上記本発明の第１実施形態においては、各フィールドの画像データに対してラインダブラ方式の画像表示を行なっているが、ラインダブラ方式を用いない場合、図６に示すような１フレーム画像を得ることができる。この場合は、垂直方向の画像サイズが１／２になるため、水平方向の画素データを間引く等の処理が必要となるが、小さな画面サイズの液晶パネルに対しては有効である。
【００２６】
さらに、液晶パネル４の印加電圧と透過率との関係について、図７とともに説明する。ここでは、ノーマリーブラックモードの液晶パネルを用い、入力画像として連続する黒画面のデータが急に中間調のデータ（例えば１２８）に変化する場合について説明する。通常、ノーマリーブラックモードの液晶パネルにおいては、印加電圧が高いほど高階調を表示することができ、すなわち印加電圧が高いほど画面は白に近づく。
【００２７】
図７において、一番下の破線が加速駆動を行なわず、通常駆動を行なった場合の透過率の推移を示しており、２フィールド（１フィールドは約１６．６ms）かけて目標の透過率に達している。これに対して、１フィールド前のデータとの比較に基づく加速駆動を行なった場合は、図７中２点鎖線で示すように、１フィールド内で目標透過率を達成していることがわかる。
【００２８】
次に、２フィールド前のデータとの比較に基づく加速駆動を行なった場合は、中間調画面に変化してから２フィールドにわたって、黒から中間調へのデータ強調が行なわれるため、図７中太実線で示すように、中間調に変化してから２フィールド目では透過率が上がり過ぎてしまい、結果として中間調に変化した一瞬、白画面が現れることとなる。
【００２９】
すなわち、本実施形態のように、２フィールド前データと現フィールドデータとの比較に基づく加速駆動を行なった場合、残像や尾引きの発生を抑制しつつ、ジャギーの発生を防止し、滑らかな輪郭表示を行なうことが可能となるが、図８に示すように、シーン転換時においては２フィールドにわたり強調処理が施されるため、データが強調され過ぎて、フリッカのように白く点滅するような現象が生じる恐れがある。
【００３０】
このような現象を防止するものを、本発明の第２実施形態として図９及び図１０とともに以下説明するが、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図９は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示すブロック図、図１０は本実施形態の液晶表示装置におけるシーンチェンジ検出部の構成例を示すブロック図である。
【００３１】
図９において、１１は入力画像のシーン転換点を検出するためのシーンチェンジ検出回路、１２はシーンチェンジ検出回路１１によるシーンチェンジ検出結果（切換制御信号）に基づいて、現フィールドの入力画像データと演算器３からの強調データとのいずれか一方をフィールド単位で選択的に切換えて、液晶コントローラ４に出力するセレクタである。
【００３２】
すなわち、本実施形態においては、シーン転換点から２フィールド目が過強調されて白く点滅するのを防止するため、シーンチェンジ検出回路１１で検出されたシーン転換点から２フィールド目に対しては、入力画像データをそのまま表示画像データとして出力するようセレクタ１２を切換制御している。
【００３３】
上記構成において、シーンチェンジ検出回路１１は、例えば水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて所定の画面位置に相当するタイミングデータを生成するタイミング作成回路２１と、このタイミングデータに応じて所定の画面位置に相当する画素データをラッチするフリップフロップ２２、２３とを備えている。ここで、フリップフロップ２２、２３に保持されているデータは互いに１フィールド前後の対応する画面位置における画素データの関係になっている。
【００３４】
また、フリップフロップ２２、２３に保持されているデータの差分値を計算する差分計算回路２４と、この差分値をシーン転換判定用閾値と比較する比較回路２５と、この比較結果すなわちシーン転換判定結果を１フィールド分遅延してセレクタ１２へ出力する遅延回路２６とを備えている。これによって、１フィールド間の同じ画面位置における画素データの差分値が所定の閾値よりも大きい場合に、現フィールドがシーン転換フィールドであるとの判定結果を得て、該シーン転換フィールドの次のフィールドについてはセレクタ１２を切換制御し、入力画像データを選択して液晶コントローラ４へ出力することができる。
【００３５】
尚、シーンチェンジ検出回路１１の構成は、上述のものに限らず、例えば１フィールド間の画面平均輝度の変化（差分）に基づくものなど、種々の回路構成を採用しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置によれば、シーンチェンジ検出結果に応じて、２フィールド間の比較に基づく加速駆動を停止（オフ）して通常駆動に切換えるように制御しているので、シーン転換点において生じる、データの過強調によりフリッカのように白く点滅するような現象を防止することが可能となり、高画質な画像表示を実現することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、２フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとの比較を行ない、該比較結果に基づいて入力画像データを強調データに変換し、液晶表示パネルに供給するようにしているので、残像や尾引きの発生を抑制しつつ、斜め輪郭部の偽信号発生を抑制し、滑らかな輪郭表示を行なうことが可能となり、高画質の画像表示を実現することができる。
【００３８】
また、入力画像のシーンチェンジを検出し、このシーンチェンジ検出結果に基づいて、入力画像データと強調データとを選択的に切換えて液晶表示パネルへ供給するようにしているので、シーン転換時において発生する、２フィールド間の比較に基づく加速駆動の弊害（過強調による画質劣化）を防止して、高画質の画像表示を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の第１実施形態におけるＲＯＭ１のテーブル内容の一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における現フィールドが奇数フィールドのときの画像データを示す概略説明図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における現フィールドが偶数フィールドのときの画像データを示す概略説明図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における１フレーム画像を示す概略説明図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の第１実施形態においてラインダブラ方式を用いない場合の１フレーム画像を示す概略説明図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における印加電圧と透過率の関係を示す概略説明図である。
【図８】本発明の液晶表示装置の第１実施形態におけるシーン転換時の加速駆動による表示画面を示す概念説明図示すブロック図である。
【図９】本発明の液晶表示装置の第２実施形態における要部概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の第２実施形態におけるシーンチェンジ検出部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】斜め輪郭を含むインターレス入力画像の部分模式図である。
【図１２】原画像入力に対してラインダブラ方式を用いて表示する仕組みを示す概略説明図である。
【図１３】従来の液晶表示装置における現フィールドが奇数フィールドのときの画像データを示す概略説明図である。
【図１４】従来の液晶表示装置における現フィールドが偶数フィールドのときの画像データを示す概略説明図である。
【図１５】従来の液晶表示装置における１フレーム画像を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ ＲＯＭ
２ フレームメモリ
３ 演算器
４ 液晶コントローラ
５ 液晶パネル
６ ゲートドライバ
７ ソースドライバ
１１ シーンチェンジ検出回路
１２ セレクタ
２１ タイミング作成回路
２２ フリップフロップ
２３ フリップフロップ
２４ 差分計算回路
２５ 比較回路
２６ 遅延回路

Claims (1)

1. 液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置において、
   少なくとも２フィールド前の画像データを保持する画像メモリと、
   前記画像メモリに保持された２フィールド前の画像データと現フィールドの画像データとの比較を行ない、該比較結果から得られる強調変換パラメータに基づいて、入力画像データを強調データに変換する演算手段と、
   前記入力画像データのシーンチェンジを検出するシーンチェンジ検出手段と、
   前記シーンチェンジの検出結果に基づいて、前記入力画像データと前記強調データとを選択的に切換えて前記液晶表示パネルへ出力する切換手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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