JP4825718B2

JP4825718B2 - データ変換装置及びデータ変換方法と、これを用いた映像表示装置の駆動装置及び映像表示装置の駆動方法

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Publication number: JP4825718B2
Application number: JP2007097536A
Authority: JP
Inventors: 泰虎劉
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: US20070229426A1; CN101051449B; TW200805242A; JP2007279732A; TWI404019B; US8446352B2; KR20070099170A; CN101051449A

Description

本発明は、データ変換装置及び変換方法に関するもので、特に、自然な映像を具現するとともに、９ビット以上のデータ集積回路の階調使用効率を向上できるデータ変換装置及びデータ変換方法と、これを用いた映像表示装置の駆動装置及び映像表示装置の駆動方法に関するものである。

最近、陰極線管の短所である重さ及び体積を減少させるために、各種の平板表示装置が台頭している。このような平板表示装置としては、液晶表示装置、プラズマ表示パネル及び発光表示装置などがある。

液晶表示装置は、２枚の基板の間に形成された液晶層に電圧を印加し、この電圧の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することで、所望の画像を表示する。プラズマ表示パネルは、気体放電によって発生するプラズマを用いて、文字や映像を表示する。そして、発光表示装置は、特定の有機物または高分子の発光を用いて、文字または映像を表示する。

一方、平板表示装置を駆動するためのホストシステム（パーソナルコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ＴＶ）は、ほとんど８ビットデータを用いている。すなわち、一般的に、自然の映像を信号化する媒体（デジタルカメラ、カムコーダ、スキャナーなど）は、所定の分解能に準じて映像をデータ化する。例えば、８ビット分解能を有するデジタルカメラを用いて、夕焼け、夕陽、照明に照らされた人の顔、花びら、木の葉、波、海及び川などのように、階調がスムーズに増加または減少する映像をデータ化する場合、図１Ａに示すように、Ａ階調からＢ階調にスムーズに増加する実際の映像は、図１Ｂに示すように、Ａ階調からＢ階調に不連続的に増加する映像データに変換される。

一方、映像の再現特性と人間の視感特性とを一致させるために、多様な信号処理技術を用いて各種の補正処理を行う。その結果、映像を８ビット入出力ガンマ特性カーブによってデータ化する場合、ガンマ特性カーブにおいて勾配が１より小さい領域で階調つぶれ現象が発生する。

例えば、図２Ａに示すように、入力データに対する８ビット出力データのガンマ特性カーブにおいて、勾配が１より小さい領域Ｃで、図２Ｂに示すように、入力階調５１と５２がそれぞれ出力階調４１．２と４１．４の地点にマッピングされる。しかしながら、整数のみで表現されるデジタル出力においては、近似した整数で出力が決定されるので、入力階調５０、５１及び５２は、同じ出力階調４１にマッピングされ、階調つぶれ現象が発生する。

したがって、上記のような階調つぶれ現象のために、表示装置に表示される映像の画質が低下するという問題点がある。

本発明は上記の課題を解決するためのもので、その目的は、自然な映像を具現して映像の画質を向上できるデータ変換装置及びデータ変換方法と、これを用いた映像表示装置の駆動装置及び映像表示装置の駆動方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、９ビット以上のデータ集積回路の階調使用効率を向上できるデータ変換装置及びデータ変換方法と、これを用いた映像表示装置の駆動装置及び映像表示装置の駆動方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るデータ変換装置は、１ピクセルの階調がＭビット（Ｍは、２以上の整数）として入力されるＭビットデータに基づいて、少なくとも３水平ラインの各ピクセルのＭビットデータからｉ×ｊ（ｉは、３以上の整数で、ｊは、ｉ以上の整数）個のピクセルを含むブロック単位で隣接した各ピクセル間の階調を比較して一部のピクセルが同一の階調を有する階調重畳領域を検出し、前記階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号を生成し、前記ｉ×ｊ個の各ピクセル中、前記同一の階調を有する階調重畳領域の階調と、前記階調重畳領域と水平方向、垂直方向及び対角線方向のうち少なくとも一つの方向に隣接した各ピクセルの階調との間の階調変化方向に対応する階調変化信号を生成する階調検出部と、前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する際に、前記階調検出部からの前記階調検出信号及び前記階調変化信号に基づいて、前記階調重畳領域の各ピクセルのうち一部のピクセルの階調を、前記階調重畳領域の各ピクセルに前記階調変化方向に隣接したピクセルの階調と前記階調重畳領域の各ピクセルの階調との間の階調を有するように増加補正または減少補正する階調補正部とを含んで構成される。
また、本発明に係るデータ変換方法は、１ピクセルの階調がＭビット（Ｍは、２以上の整数）として入力されるＭビットデータに基づいて、少なくとも３水平ラインの各ピクセルのＭビットデータからｉ×ｊ（ｉは、３以上の整数で、ｊは、ｉ以上の整数）個のピクセルを含むブロック単位で隣接した各ピクセル間の階調を比較して一部のピクセルが同一の階調を有する階調重畳領域を検出し、前記階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号を生成し、前記ｉ×ｊ個の各ピクセル中、前記同一の階調を有する階調重畳領域の階調と、前記階調重畳領域と水平方向、垂直方向及び対角線方向のうち少なくとも一つの方向に隣接した各ピクセルの階調との間の階調変化方向に対応する階調変化信号を生成する段階と、前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する際に、前記階調検出部からの前記階調検出信号及び前記階調変化信号に基づいて、前記階調重畳領域の各ピクセルのうち一部のピクセルの階調を、前記階調重畳領域の各ピクセルに前記階調変化方向に隣接したピクセルの階調と前記階調重畳領域の各ピクセルの階調との間の階調を有するように増加補正または減少補正して、前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する段階とを含むことを特徴とする。

本発明の実施例に係るデータ変換装置及びデータ変換方法と、これを用いた映像表示装置の駆動装置及び映像表示装置の駆動方法は、入力映像の階調から階調重畳部分を検出して階調重畳部分の階調を拡張することで、階調をスムーズに増加または減少させ、自然な映像を具現して映像の画質を向上させるとともに、９ビット以上のデータ集積回路の階調使用効率を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施例について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図３は、本発明の実施例に係るデータ変換装置を概略的に示したブロック図である。

図３に示すように、本発明の実施例に係るデータ変換装置１１０は、入力されるＭビット（以下、"８ビット"という）入力データＤａｔａから水平及び垂直に隣接した各ピクセル間の階調を検出し、階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳを生成する階調検出部２００と、階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳによって８ビット入力データＤａｔａの階調を補正してＮビット（ただし、Ｎは、９以上の整数で、以下、"１０ビット"という）補正データＤａｔａ’を生成する階調補正部２１０とを含んで構成される。

階調検出部２００は、８ビット入力データＤａｔａを水平ライン単位で保存するラインメモリ部２０２と、ラインメモリ部２０２から供給される８ビット保存データＬＤａｔａを分析して階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳを生成する階調分析部２０４とを含んで構成される。

ラインメモリ部２０２は、８ビット入力データＤａｔａを水平ライン単位で保存するための少なくとも３個のラインメモリからなる。

階調分析部２０４は、ラインメモリ部２０２から供給される少なくとも３水平ラインの８ビット保存データＬＤａｔａから水平及び垂直に隣接した各ピクセル間の階調を比較して同一の階調を有する階調重畳領域を検出し、階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号ＧＡＳと、隣接した各ピクセルの階調変化に対応する階調変化信号ＧＶＳを生成する。このとき、階調重畳領域は、データによって一つまたは複数になり得る。

具体的に、階調分析部２０４は、図４に示すように、保存データＬＤａｔａからｉ×ｊ（ただし、ｉ及びｊは、同一であるか互いに異なる３以上の正の整数、ｉは、水平方向、ｊは、垂直方向）ブロック単位でＸ軸方向Ｘ、Ｙ軸方向Ｙ及び対角線方向Ｄ１、Ｄ２の各ピクセルの階調を比較し、同一の階調を有する階調重畳領域を検出する。すなわち、階調分析部２０４は、左右方向Ｘの各ピクセルにおいて同一の階調を有する各ピクセルの位置と、上下方向Ｙの各ピクセルにおいて同一の階調を有する各ピクセルの位置、及び対角線方向Ｄ１、Ｄ２の各ピクセルにおいて同一の階調を有する各ピクセルの位置を検出する。

上記のような階調分析部２０４は、各階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号ＧＡＳを階調補正部２１０に供給する。このとき、階調検出信号ＧＡＳは、階調重畳領域の数によって一つまたは複数になり得る。

また、階調分析部２０４は、各方向Ｘ、Ｙ、Ｄ１、Ｄ２に対する階調変化に対応する階調変化信号ＧＶＳを生成する。このとき、階調変化信号ＧＶＳは、ｉ×ｊブロック単位の保存データに対応する映像の階調が、左側⇔右側方向、上側⇔下側方向、左上側⇔右下側方向及び左下側⇔右上側方向のうち少なくとも一つの方向になる。

階調補正部２１０は、ラインメモリ部２０２から供給されるｉ×ｊブロック単位の８ビット保存データＬＤａｔａを１０ビットデータに変換し、１０ビットデータにおいて階調検出信号ＧＡＳに対応する位置の階調重畳領域の各階調を階調変化信号ＧＶＳによって補正し、１０ビット補正データＤａｔａ’を出力する。

例えば、図５Ａに示すように、ｉ水平ラインのｊピクセル、ｊ+１ピクセル及びｊ+２ピクセルのうち、ｊ+１ピクセル及びｊ+２ピクセルが同一の８ビット階調を有し、ｉ水平ラインの階調が左側から右側方向に変化する場合、階調補正部２１０は、各ピクセルの８ビット階調を１０ビット階調に補正するとともに、左側から右側方向に対応する階調変化信号ＧＶＳによって、ｊ+１ピクセルの１０ビット階調をｊピクセルの１０ビット階調とｊ+２ピクセルの１０ビット階調との間の１０ビット階調に補正する。

また、図５Ｂに示すように、ｊ垂直ラインのｉピクセル、ｉ+１ピクセル及びｉ+２ピクセルのうち、ｉ+１ピクセル及びｉ+２ピクセルが同一の階調を有し、ｊ垂直ラインの階調が上側から下側方向に変化する場合、階調補正部２１０は、各ピクセルの８ビット階調を１０ビット階調に補正するとともに、上側から下側方向に対応する階調変化信号ＧＶＳによって、ｉ+１ピクセルの１０ビット階調値をｉピクセルの１０ビット階調とｉ+２ピクセルの１０ビット階調との間の１０ビット階調に補正する。

また、図５Ｃに示すように、ｉ×ｊブロックの９個の各ピクセルのうち、（ｉ+１、ｊ+１）及び（ｉ+２、ｊ+２）ピクセルの階調が同一で、ｉ×ｊブロックの階調が左上側から右下側方向の対角線方向に変化する場合、階調補正部２１０は、各ピクセルの８ビット階調を１０ビット階調に補正するとともに、左上側から右下側方向の対角線方向の階調変化信号ＧＶＳによって、（ｉ+１、ｊ+１）の１０ビット階調を（ｉ、ｊ）ピクセルの１０ビット階調と（ｉ+２、ｊ+２）ピクセルの１０ビット階調と間の１０ビット階調に補正する。

結果的に、階調補正部２１０は、図６Ａに示すように、８ビットＡ階調と８ビットＢ階調との間で、階調検出信号ＧＡＳに対応する位置の階調重畳領域の各Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ及びＧｄ８ビット階調を、図６Ｂに示すように、階調変化信号ＧＶＳによってＧａ’、Ｇａ、Ｇｂ’、Ｇｂ、Ｇｃ’、Ｇｃ、Ｇｄ’及びＧｄ１０ビット階調に補正する。これによって、Ａ階調とＢ階調との間の４個の８ビット階調は、補正によって８個の１０ビット階調に増加し、連続性を有してスムーズに増加するようになる。

上記のような本発明の実施例に係るデータ変換装置及びデータ変換方法は、８ビット入力データＤａｔａから水平及び垂直に隣接した各ピクセル間の階調を検出して階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳを生成し、生成された階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳによって８ビット入力データＤａｔａの階調を１０ビットデータＤａｔａ’に補正することで、一層自然な映像を具現することができる。

図７は、本発明の実施例に係る液晶表示装置の駆動装置を概略的に示した図である。

図７に示すように、本発明の実施例に係る液晶表示装置の駆動装置は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎと、複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域ごとに液晶セルが形成された液晶パネル１０２と、Ｍビット入力データＤａｔａから水平及び垂直に隣接した各ピクセルの階調を検出して階調検出信号及び階調変化信号を生成し、生成された階調検出信号及び階調変化信号によって入力データＤａｔａの階調を補正してＮビット補正データＤａｔａ’（ただし、Ｎは、Ｍより大きい正の整数）を生成するデータ変換装置１１０と、各ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎにスキャンパルスを順次供給するゲートドライバー１０４と、各データラインＤＬ１〜ＤＬｍにアナログビデオ信号を供給するＮビットデータドライバー１０６と、データ変換装置１１０からのＮビット補正データＤａｔａ’をＮビットデータドライバー１０６に供給するとともに、ゲートドライバー１０４及びＮビットデータドライバー１０６をそれぞれ制御するタイミングコントローラ１０８とを含んで構成される。

液晶パネル１０２は、ｎ個のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎとｍ個のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって定義される領域に形成された薄膜トランジスタＴＦＴと、薄膜トランジスタＴＦＴに接続される液晶セルとを備えている。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎからのスキャンパルスに応答して、データラインＤＬ１〜ＤＬｍからのアナログビデオ信号を液晶セルに供給する。液晶セルは、液晶を挟んで対面する共通電極と、薄膜トランジスタＴＦＴに接続された画素電極とからなるので、等価的に液晶キャパシタＣｌｃで示される。また、液晶セルは、液晶キャパシタＣｌｃに充電されたアナログビデオ信号を、次のアナログビデオ信号が充電されるまで維持させるためのストレージキャパシタＣｓｔを含む。

データ変換装置１１０は、図３に示した本発明の実施例に係るデータ変換装置と同一の構成を有し、それに対する詳細な説明は、図３〜図６Ｂに基づいて説明した通りである。

タイミングコントローラ１０８は、データ変換装置１１０からのＮビット補正データＤａｔａ’を液晶パネル１０２の駆動に合わせて整列させ、Ｎビットデータドライバー１０６に供給する。また、タイミングコントローラ１０８は、外部から入力されるドットクロックＤＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥ、水平及び垂直同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃを用いてデータ制御信号ＤＣＳとゲート制御信号ＧＣＳを生成し、Ｎビットデータドライバー１０６とゲートドライバー１０４の駆動タイミングをそれぞれ制御する。

一方、データ変換装置１１０は、タイミングコントローラ１０８に内蔵され、タイミングコントローラ１０８及びデータ変換装置１１０は、一つの集積回路に集積される。

ゲートドライバー１０４は、タイミングコントローラ１０８からのゲート制御信号ＧＣＳによって、スキャンパルス、すなわち、ゲートハイパルスを発生して、ｎ個のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎに順次供給する。

Ｎビットデータドライバー１０６は、タイミングコントローラ１０８から供給されるデータ制御信号ＤＣＳによって、タイミングコントローラ１０８から供給されるデータ信号ＲＧＢをアナログビデオ信号に変換し、各ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎにスキャンパルスが供給される１水平周期ごとに、１水平ライン分のアナログビデオ信号を各データラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。

上記のような本発明の実施例に係る液晶表示装置の駆動装置及び液晶表示装置の駆動方法は、８ビット入力データＤａｔａから水平及び垂直に隣接した各ピクセル間の階調を検出して階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳを生成し、生成された階調検出信号ＧＡＳ及び階調変化信号ＧＶＳによって８ビット入力データＤａｔａの階調を１０ビットデータＤａｔａ’に補正するデータ変換装置１１０を含むことで、一層自然な映像を具現することができ、９ビット以上のデータ集積回路の階調使用効率を向上させることができる。

一方、上述した本発明の実施例に係るデータ変換装置及びデータ変換方法は、上述した液晶表示装置に限定されることなく、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル及び発光表示装置を含む映像表示装置にも適用される。

Ａ階調からＢ階調にスムーズに増加する実際の映像を説明するための図である。図１Ａに示した実際の映像をデータ化した場合を示したグラフである。入力データに対する８ビット出力データのガンマ特性カーブを示したグラフである。図２Ａに示したＣ部分を拡大して示したグラフである。本発明の実施例に係るデータ変換装置を概略的に示したブロック図である。図３に示した隣接した各ピクセルの階調重畳領域に対する階調変化の方向を説明するための図である。図３に示した階調補正部によるＸ軸方向の階調補正の例を示した図である。図３に示した階調補正部によるＹ軸方向の階調補正の例を示した図である。図３に示した階調補正部による対角線方向の階調補正の例を示した図である。図３に示したデータ変換装置に入力される入力データを説明するための図である。図３に示したデータ変換装置に入力される出力データを説明するための図である。本発明の実施例に係る液晶表示装置の駆動装置を概略的に示した図である。

符号の説明

１０２液晶パネル、１０４ゲートドライバー、１０６データドライバー、１０８タイミングコントローラ、１１０データ変換装置、２００階調検出部、２０２ラインメモリ部、２０４階調分析部、２１０階調補正部。

Claims

１ピクセルの階調がＭビット（Ｍは、２以上の整数）として入力されるＭビットデータに基づいて、少なくとも３水平ラインの各ピクセルのＭビットデータからｉ×ｊ（ｉは、３以上の整数で、ｊは、ｉ以上の整数）個のピクセルを含むブロック単位で隣接した各ピクセル間の階調を比較して一部のピクセルが同一の階調を有する階調重畳領域を検出し、前記階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号を生成し、前記ｉ×ｊ個の各ピクセル中、前記同一の階調を有する階調重畳領域の階調と、前記階調重畳領域と水平方向、垂直方向及び対角線方向のうち少なくとも一つの方向に隣接した各ピクセルの階調との間の階調変化方向に対応する階調変化信号を生成する階調検出部と、
前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する際に、前記階調検出部からの前記階調検出信号及び前記階調変化信号に基づいて、前記階調重畳領域の各ピクセルのうち一部のピクセルの階調を、前記階調重畳領域の各ピクセルに前記階調変化方向に隣接したピクセルの階調と前記階調重畳領域の各ピクセルの階調との間の階調を有するように増加補正または減少補正する階調補正部と
を含んで構成されることを特徴とするデータ変換装置。
前記階調検出部は、
前記Ｍビットデータを水平ライン単位で保存するラインメモリ部
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のデータ変換装置。
映像を表示する表示パネルと、
請求項１または２に記載の前記データ変換装置と、
前記表示パネルにスキャンパルスを供給するゲートドライバーと、
前記Ｎビットデータをアナログビデオ信号に変換して前記表示パネルに供給するデータドライバーと、
前記データ変換装置からの前記Ｎビットデータを前記データドライバーに供給するとともに、前記ゲートドライバー及び前記データドライバーをそれぞれ制御するタイミングコントローラと
を含んで構成されることを特徴とする映像表示装置の駆動装置。
１ピクセルの階調がＭビット（Ｍは、２以上の整数）として入力されるＭビットデータに基づいて、少なくとも３水平ラインの各ピクセルのＭビットデータからｉ×ｊ（ｉは、３以上の整数で、ｊは、ｉ以上の整数）個のピクセルを含むブロック単位で隣接した各ピクセル間の階調を比較して一部のピクセルが同一の階調を有する階調重畳領域を検出し、前記階調重畳領域の位置に対応する階調検出信号を生成し、前記ｉ×ｊ個の各ピクセル中、前記同一の階調を有する階調重畳領域の階調と、前記階調重畳領域と水平方向、垂直方向及び対角線方向のうち少なくとも一つの方向に隣接した各ピクセルの階調との間の階調変化方向に対応する階調変化信号を生成する段階と、
前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する際に、前記階調検出部からの前記階調検出信号及び前記階調変化信号に基づいて、前記階調重畳領域の各ピクセルのうち一部のピクセルの階調を、前記階調重畳領域の各ピクセルに前記階調変化方向に隣接したピクセルの階調と前記階調重畳領域の各ピクセルの階調との間の階調を有するように増加補正または減少補正して、前記Ｍビットデータから階調拡張したＮビットデータ（Ｎは、Ｍより大きい整数）を生成する段階と
を含むことを特徴とするデータ変換方法。
前記階調検出信号及び前記階調変化信号を検出する段階は、
前記Ｍビットデータを水平ライン単位で保存する段階
を含むことを特徴とする請求項４に記載のデータ変換方法。
表示パネルに映像を表示する方法において、
請求項４または５に記載の前記データ変換方法によって前記Ｎビットデータを生成する段階と、
前記表示パネルにスキャンパルスを供給する段階と、
前記スキャンパルスに同期するように、前記Ｎビットデータをアナログビデオ信号に変換して前記表示パネルに供給する段階と
を含んで構成されることを特徴とする映像表示装置の駆動方法。