(57)【特許請求の範囲】
【請求項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であって、
入力画像データに対して、１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに基づき、前記液晶表示パネルの光学特性を補償する強調変換データを求める強調変換手段と、
前記入力画像データに含まれるノイズを検出するノイズ検出手段と、
前記ノイズ検出手段の検出結果に基づき、前記入力画像データと前記強調変換データとのいずれか一方を選択的に切換えて、前記液晶表示パネルに供給するセレクタとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記ノイズ検出手段は、前記入力画像データの水平方向、垂直方向における画素間の相関性に基づいて、２次元的なノイズを検出するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記ノイズ検出手段は、前記入力画像データの水平方向、垂直方向における画素間の相関性、及び前記入力画像データの時間方向における画素間の相関性に基づいて、３次元的なノイズを検出するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記強調変換手段は、表示データ階調における代表階調の遷移パターンについての強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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垂直期間前の入力画像信号と現垂直期間の入力画像信号の組み合わせに応じて、予め決められた現垂直期間の入力画像信号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】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の液晶表示装置においては、１フレーム前後の入力画像データの階調遷移に基づき、現フレームの入力画像データを強調変換して、液晶表示パネルに供給しているため、入力画像信号にノイズが重畳されている場合、このノイズも強調変換されて、液晶表示パネルに供給されることとなり、ノイズが強調されて白点化、ちらつき等の画質劣化が発生する。
【０００８】
図６は３×３の画素データにノイズが重畳された場合を示す説明図である。例えば図６（ａ）に示すように、すべての画素に１２８階調レベルのデータが入力されている場合に、図６（ｂ）に示すようなノイズ（１３５，１３０階調レベルの部分がノイズ重畳部である）が重畳されると、通常駆動した場合には入力階調と出力階調とは等しいので、図６（ｂ）に示す表示データ（書込階調）が液晶表示パネルに出力される。
【０００９】
一方、加速駆動を行ってデータ強調を行うと、データの変化幅を大きくしようと働くので、図６（ｃ）に示すようにノイズ部分が１４０，１３５階調レベルに強調されてしまい、このノイズが目立って表示されることになる。このように、加速駆動を行っているものにおいて、Ｓ／Ｎ比の悪い弱信号のソースが入力された場合、通常駆動に比べてノイズもいっそう強調されることになり、表示画像の画質を劣化させるという問題があった。
【００１０】
そこで、例えば特開平３−９６９９３号公報には、液晶表示装置によって表示されるべき映像信号における１フレーム期間または１フィールド期間だけ隔てた映像信号の差信号を得て、前記差信号の大きさが予め定められた値よりも小さな場合には、それをノイズとみなして入力映像信号をそのまま出力し、また、前記差信号の大きさが予め定められた値よりも大きな場合には、入力映像信号に前記差信号を加算して残像が打消された状態の映像信号を出力するものが提案されている。
【００１１】
これは、図７に示すような入出力特性を有する、例えば所定の係数を入力信号に乗算する乗算器、あるいはＲＯＭテーブルを用いて構成される係数回路を備えることにより実現されている。すなわち、前記係数回路に供給される１フレーム期間または１フィールド期間だけ隔てた映像信号の差信号（動きの検出信号）が、０〜＋ａ、０〜−ａの範囲内にあるような大きさ、すなわち、予め定められた大きさ｜ａ｜よりも小さい場合には、入力の映像信号がそのまま出力される。
【００１２】
また、前記係数回路に供給される前記差信号（動きの検出信号）が、０〜＋ａ、０〜−ａの範囲外にあるような大きさ、すなわち予め定められた大きさ｜ａ｜よりも大きな場合には、入力信号の極性と同極性の係数を入力信号に乗算した状態の出力信号を入力映像信号に加算することにより、入力映像信号に対して強調変換を施して、液晶表示素子に表示される画像の残像を打消す。
【００１３】
しかしながら、上述の特開平３−９６９９３号公報に記載のものにおいては、乗算器やＲＯＭテーブルによる係数回路を用いて、１フレーム期間または１フィールド期間だけ隔てた映像信号の差信号の大きさに応じた出力映像信号を得ているので、時間的変動に基づく１次元的なノイズ対策しか施すことができず、完全に表示画像の画質劣化を防止することが不可能である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、多次元的なノイズ検出結果に基づいて、加速駆動と通常駆動とを切換制御可能とすることによって、加速駆動による弊害をより確実に抑制する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】
本願請求項１の発明は、液晶表示パネルを用いて、画像を表示する液晶表示装置であって、入力画像データに対して、１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに基づき、前記液晶表示パネルの光学特性を補償する強調変換データを求める強調変換手段と、前記入力画像データに含まれるノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段の検出結果に基づき、前記入力画像データと前記強調変換データとのいずれか一方を選択的に切換えて、前記液晶表示パネルに供給するセレクタとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本願請求項２の発明は、前記ノイズ検出手段が、前記入力画像データの水平方向、垂直方向における画素間の相関性に基づいて、２次元的なノイズを検出するものであることを特徴とする。
【００１７】
本願請求項３の発明は、前記ノイズ検出手段が、前記入力画像データの水平方向、垂直方向における画素間の相関性、及び前記入力画像データの時間方向における画素間の相関性に基づいて、３次元的なノイズを検出するものであることを特徴とする
本願請求項４の発明は、前記強調変換手段が、表示データ階調における代表階調の遷移パターンについての強調変換パラメータが記憶されているテーブルメモリを有することを特徴とする。
【００１８】
本願発明の液晶表示装置は、切換手段により入力画像データと強調データとのいずれか一方を選択的に切換えて液晶表示パネルへ供給することができるので、多次元的なノイズ検出結果に応じて、加速駆動と通常駆動とを切換えることが可能であり、加速駆動による弊害をより確実に抑制するのを実現することができる。
【００１９】
【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４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要部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ノイズ検出回路を示すブロック図、図４は本実施形態の液晶表示装置におけるノイズ検出回路を示す説明図である。
【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から読出された前フィールド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】
また、８は入力画像データの時間軸に対する位相を強調データの位相に合わせるために、演算器３による演算処理時間を補償する遅延回路、９は入力画像データに重畳されているノイズを検出するためのノイズ検出回路、１０はノイズ検出回路９によるノイズ検出結果に基づいて、現フィールドの入力画像データと前記演算器３からの強調データとのいずれか一方を画素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。
【００２２】
上記構成において、ＲＯＭ１は、１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、１フィールド前後の階調遷移に応じて、ＲＯＭ１を参照することにより、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、本実施形態によれば、強調変換処理部とは独立したセレクタ１０を設けて、互いに位相が合わされた入力画像データと強調データとのいずれか一方を選択的に切換え出力しているため、後述するように、上述した従来例の１次元（時間軸）的なノイズ検出結果のみならず、多次元のノイズ検出結果を利用して、加速駆動と通常駆動とを切換制御することが可能となっている。
【００２５】
すなわち、本実施形態においては、ノイズ検出回路９として、図３に示すように、現フィールドの入力画像データに含まれる高周波成分を抽出するハイパスフィルタ９ａと、ハイパスフィルタ９ａで抽出された高周波成分に対して、非線形処理を施す非線形処理部９ｂとを備えることにより、入力画像データの画面上の水平方向、垂直方向における画素間の相関性に基づくノイズ検出を行っている。
【００２６】
非線形処理部９ｂは、図４に示すように、閾値±Ｎ以下の振幅レベルを有するデータをノイズ成分とみなし、このノイズ重畳部分で「１」を出力するものである。このように、入力画像データの２次元空間的なノイズを検出し、ノイズが検出された画素部分では、現フィールドの入力画像データが出力されるように、セレクタ１０を切換制御することが可能であるので、不所望なノイズ成分を強調することにより生じる白点化、ちらつき等の、加速駆動による弊害を確実に抑制することができる。
【００２７】
尚、上記ノイズ検出回路９においては、画面上の水平方向、垂直方向における画素間の相関性に基づくノイズ検出を行うものであるが、これは隣接する画素間の相関に限らず、２以上離れた画素間における相関からノイズ検出を行っても良い。また、このような空間的なノイズを検出する具体的な回路構成としては、種々の回路を採用することが可能であり、本発明が上述した回路構成のものに限定されないことは言うまでもない。
【００２８】
例えば、例えばＭ×Ｎ画素からなるブロック単位で直交変換を行う符号化方式を用いて符号化された画像符号化データを入力／復号して画像表示を行う場合、画像符号化データの圧縮率によっては、復号画像の平坦部で処理ブロックの境界が見えてくるブロック歪みや、文字や輪郭などのエッジ部の周りにモヤモヤとしたモスキートノイズが発生するが、これらのノイズを検出するための回路構成を備えることにより、ブロック歪やモスキートノイズが強調されることにより生じる画質劣化を防止するようにしても良いことは明らかである。
【００２９】
さらに、上記実施形態においては、ＲＯＭ１、演算器３により強調変換処理部を構成しているが、ＲＯＭ１を設ける代わりに、例えば遷移前の階調と遷移後の階調とを変数とする２次元関数ｆ（ｐｒｅ，ｃｕｒ）により、液晶表示パネル６の光学応答特性を補償する強調データを求める構成としても良い。
【００３０】
そしてまた、上記実施形態では、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を比較し、該比較結果から得られる強調変換パラメータを用いて、液晶表示パネル６の応答速度を改善しているが、例えば２フィールド前、３フィールド前の画像データをも用いて、強調変換パラメータを求めるような構成としても良いことは言うまでもない。
【００３１】
次に、本発明の第２実施形態について、図５とともに詳細に説明するが、上述した第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５は本実施形態の液晶表示装置におけるノイズ検出回路を示すブロック図である。
【００３２】
本実施形態の液晶表示装置の構成は、図１とともに上述した第１実施形態のものにおいて、現フィールドの画像データに加え、ＦＭ２からの１フィールド前の画像データもノイズ検出回路９に入力し、ノイズ検出回路９はこれら両画像データを用いて、３次元的なノイズ検出を行い、セレクタ１０を切換制御することによって、より確実に加速駆動の弊害を除去している。
【００３３】
すなわち、本実施形態のノイズ検出回路９は、図５に示すように、２次元空間的なノイズ検出を行うためのハイパスフィルタ９ａ、非線形処理部９ｂに加えて、時間的なノイズ検出を行うための差分計算部９ｃ、比較部９ｄ、空間的なノイズ検出結果と時間的なノイズ検出結果との論理積をとるアンド回路９ｅを備えている。
【００３４】
差分計算部９ｃは１フィールド前後の画像データレベルの差分値を算出し、比較部９ｄでこの差分値と閾値±Ｍとを比較し、差分値が閾値±Ｍ以下である場合に、これをノイズとみなして「１」を出力するものであり、入力画像データの時間方向における画素間の相関性に基づいたノイズの検出が可能となっている。
【００３５】
尚、ここでも１フィールド前後に限らず、２フィールド以上に跨る画像データレベルの差分値に基づいて、時間的なノイズ検出を行っても良いことは明らかである。また、このような時間的なノイズを検出する具体的な回路構成として、種々の回路を採用することも可能である。
【００３６】
アンド回路９ｅは、非線形処理部９ｂの出力信号が「１」であり、且つ比較部９ｄの出力信号も「１」である場合のみ、これをノイズ成分とみなし、このノイズ重畳部分で「１」を出力する。これによって、入力画像データの３次元的なノイズを検出することが可能となり、ノイズが検出された画素部分では、現フィールドの入力画像データが出力されるように、セレクタ１０を切換制御するので、不所望なノイズ成分を強調することにより生じる白点化、ちらつき等の、加速駆動による弊害をより確実に抑制することができる。
【００３７】
以上のとおり、上記本発明の実施形態においては、強調変換部とは独立して設けられたセレクタ（切換手段）１０によって、液晶表示パネル６に供給する画像データを、入力画像データと強調データとで切換える構成としているため、ノイズ検出方法に制限がなく、２次元以上の多次元的なノイズ検出を行い、このノイズ検出結果に応じて、加速駆動と通常駆動とを切換制御することが可能となる。従って、不所望なノイズ成分を強調することによる弊害をより確実に抑制して、表示画像の劣化を防止することが可能である。
【００３８】
尚、上述した本発明の実施形態において、ノイズ判定に用いる閾値±Ｎ、±Ｍは、設計時に予め決められた固定の値であっても良いし、ユーザ指示入力や、入力画像データのソース種別などの各種条件に基づいて任意の値に可変できる構成としても良い。
【００３９】
【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、入力画像データに含まれるノイズを検出し、この検出結果に基づいて、入力画像データと強調データとのいずれか一方を選択的に切換えて液晶表示パネルへ供給することができるので、加速駆動による弊害をより確実に抑制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実施形態における要部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ＲＯＭ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実施形態におけるノイズ検出回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の第１実施形態におけるノイズ検出回路を説明するための説明図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の第２実施形態におけるノイズ検出回路を示すブロック図である。
【図６】入力画像データにノイズが重畳されている場合の表示データを示す説明図である。
【図７】従来の液晶表示装置における残像打消回路の入出力特性を示す説明図である。
【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
８  遅延回路
９  ノイズ検出回路
１０  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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