(57)【要約】【課題】回路規模の増加を抑えつつ、視野角改善処理後の画像データの圧縮による画質の低下を改善することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置では、入力画像データに基づいて、視野角改善処理の強さを決定し、強さ情報を圧縮し、圧縮情報を伸張する。第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理を入力画像データに施し、視野角改善処理の逆変換を現在のフレームの画像データに施し、逆変換データを圧縮し、圧縮データおよび圧縮情報を格納する。フレームバッファから読み出された圧縮データを伸張し、フレームバッファから読み出された圧縮情報を伸張し、第２の伸張情報に基づいて、再変換を伸張データに施す。１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を現在のフレームの画像データに施し、オーバドライブデータに対応する画像を表示する。【選択図】図１
2018136445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データの中間階調の画素の画素値を、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを組み合わせて表現するように変換する視野角改善処理において、前記入力画像データに基づいて、前記中間階調の画素の画素値を前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する割合を表す前記視野角改善処理の強さを決定して強さ情報を出力する強さ決定部と、
前記強さ情報を圧縮して圧縮情報を出力する圧縮部と、
前記圧縮情報を伸張して第１の伸張情報を出力する第１の伸張部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記入力画像データに施して現在のフレームの画像データとして出力する第１の画像処理部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理の逆変換を前記現在のフレームの画像データに施して逆変換データを出力する逆変換部と、
前記逆変換データを圧縮して圧縮データを出力する画像圧縮処理部と、
前記圧縮データおよび前記圧縮情報を格納するフレームバッファと、
前記フレームバッファから読み出された圧縮データを伸張して伸張データを出力する画像伸張処理部と、
前記フレームバッファから読み出された圧縮情報を伸張して第２の伸張情報を出力する第２の伸張部と、
前記第２の伸張情報に基づいて、前記逆変換のさらに逆変換である再変換を前記伸張データに施して前記現在のフレームの画像データの１フレーム前の画像データとして出力する再変換部と、
前記１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を前記現在のフレームの画像データに施してオーバドライブデータを出力するオーバドライブ部と、
前記オーバドライブデータに対応する画像を表示する液晶表示パネル部とを備える液晶表示装置。
【請求項２】
前記逆変換部は、前記現在のフレームの画像データにおいて、前記高階調の画素の画素値と前記低階調の画素の画素値とが近づくように、前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値の少なくとも一方を逆変換し、
前記再変換部は、前記伸張データにおいて、前記逆変換された高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値が前記逆変換される前の画素値に近づくように、前記逆変換された高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値の少なくとも一方を再変換する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
入力画像データの中間階調の画素の画素値を、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを組み合わせて表現するように変換する視野角改善処理において、前記入力画像データに基づいて、前記中間階調の画素の画素値を前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する割合を表す前記視野角改善処理の強さを決定して強さ情報を出力する強さ決定部と、
前記強さ情報を圧縮して圧縮情報を出力する圧縮部と、
前記圧縮情報を伸張して第１の伸張情報を出力する第１の伸張部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記入力画像データに施して現在のフレームの画像データとして出力する第１の画像処理部と、
前記入力画像データを圧縮して圧縮データを出力する画像圧縮処理部と、
前記圧縮データおよび前記圧縮情報を格納するフレームバッファと、
前記フレームバッファから読み出された圧縮データを伸張して伸張データを出力する画像伸張処理部と、
前記フレームバッファから読み出された圧縮情報を伸張して第２の伸張情報を出力する第２の伸張部と、
前記第２の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記伸張データに施して前記現在のフレームの画像データの１フレーム前の画像データとして出力する第２の画像処理部と、
前記１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を前記現在のフレームの画像データに施してオーバドライブデータを出力するオーバドライブ部と、
前記オーバドライブデータに対応する画像を表示する液晶表示パネル部とを備える液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の画像処理部は、前記中間階調の画素の画素値を、前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する第１および第２のLUTを備え、
前記第１および第２のLUTは、前記高階調の画素の輝度と前記低階調の画素の輝度との平均が、前記中間階調の画素の輝度と等しくなるように設定される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１の画像処理部は、前記第１および第２のLUTを１セットとして、前記視野角改善処理の強さが異なる２以上の前記セットを備え、
前記第１の画像処理部は、前記第１の伸張情報に応じて、前記２以上のセットを切り替えて使用する請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の画像処理部は、所望の視野角改善処理の強さに応じて、前記入力画像データの画素の画素値と前記現在のフレームの画像データの画素の画素値とをブレンドすることにより、前記入力画像データの画素の画素値と前記現在のフレームの画素の画素値との中間的な強さを持つ視野角改善処理の強さの変換特性を計算して使用する請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記強さ決定部は、前記入力画像データに基づいて、前記入力画像データに対応する画像におけるエッジ部分を検出するエッジ検出部を備え、前記エッジ部分に前記視野角改善処理を施さない、もしくは、前記エッジ部分における前記視野角改善処理の強さを弱めるように、前記エッジ部分の強さ情報を決定する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記強さ決定部は、前記入力画像データのRGB毎に独立して前記エッジ部分の視野角改善処理の強さを計算し、前記エッジ部分のRGBの視野角改善処理の強さの中の最低値を前記エッジ部分の視野角改善処理の強さに決定する請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記強さ決定部は、前記入力画像データの色空間を色相および輝度を含む色空間に変換する色空間変換部と、前記入力画像データの色相に基づいて、特定の色の領域を判定する色相判定部と、前記入力画像データの輝度に基づいて、特定の輝度の領域を判定する輝度判定部を備え、前記特定の色および前記特定の輝度の領域に前記視野角改善処理を施さない、もしくは、前記特定の色および前記特定の輝度の領域における視野角改善処理の強さを弱めるように、前記特定の色および前記特定の輝度の領域の強さ情報を決定する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記強さ情報は、Ｎビット(Ｎは１以上の整数)のデータとして表され、
前記圧縮部は、前記入力画像データの一定数の画素毎に、前記一定数の画素の強さ情報の値の中の最小値を代表値として選択して前記強さ情報の解像度を下げることにより前記一定数の画素の強さ情報の値を１つの強さ情報の値に圧縮し、
前記第１および第２の伸張部は、前記１つの強さ情報の値を単純拡大して前記一定数の画素の強さ情報の値とすることにより前記１つの強さ情報の値を前記一定数の画素の強さ情報の値に伸張し、かつ、隣接する２つの一定数の画素の強さ情報の境界から、前記隣接する２つの一定数の画素の強さ情報のうちの前記値が大きい方の一定数の画素の強さ情報の最大で半分までの強さ情報の値を、前記隣接する２つの一定数の画素の強さ情報のうちの前記値が小さい方の一定数の画素の強さ情報の値に近づけるように段階的に下げて線形補間する請求項１ないし９のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記強さ情報は、Ｎビット（Ｎは１以上の整数）のデータとして表され、
前記圧縮部は、前記入力画像データの画素毎に、現在の画素の強さ情報の値と前記現在の画素の１つ前の画素の強さ情報の値との差分を符号に符号化して１画素当たりの前記強さ情報のビット数を減らすことにより前記強さ情報の値を圧縮し、
前記第１および第２の伸張部は、前記符号を復号化することにより前記強さ情報の値に伸張し、
前記圧縮部、ならびに、前記第１および第２の伸張部は、伸張後の前記強さ情報の値が、圧縮前の前記強さ情報の値よりも大きくならないように前記符号化および復号化を行う請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記圧縮部は、前記差分がプラスの一定値以上である場合に前記差分を第１の符号に符号化し、前記差分がゼロ以上かつ前記プラスの一定値よりも小さい場合に前記差分を第２の符号に符号化し、前記差分がマイナスの一定値以上かつゼロよりも小さい場合に前記差分を第３の符号に符号化し、前記差分が前記マイナスの一定値よりも小さい場合に前記差分を第４の符号に符号化し、
前記第１および第２の伸張部は、前記１つ前の画素の強さ情報の値と前記プラスの一定値とを加算することにより前記第１の符号を復号化し、前記１つ前の画素の強さ情報の値を前記現在の画素の強さ情報の値とすることにより前記第２の符号を復号化し、前記１つ前の画素の強さ情報の値から前記マイナスの一定値を減算することにより前記第３の符号を復号化し、前記現在の画素の強さ情報の値をゼロにすることにより前記第４の符号を復号化する請求項１１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理として、視野角改善処理およびオーバドライブ処理を画像データに施して、画像処理後の画像データに対応する画像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
階調補正として、例えば、液晶表示パネル部の視野角が狭いという問題を改善するために、視野角特性の悪い中間階調の画素（ピクセル）の画素値を、視野角特性の良い高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを組み合わせて表現するように変換する視野角改善処理がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、エッジ部分および特定の色の領域等に視野角改善処理を行うと画質の劣化として知覚されるため、エッジ検出および色相判定等を用いて視野角改善処理の強さを場所によって変更することにより画質を改善することができる（特許文献２参照）。
【０００４】
一方、液晶表示パネル部の応答速度を改善するために、現在のフレームの１フレーム前の画像データの画素の画素値を参照して、現在のフレームの画像データの対応する画素の出力値を決定するオーバドライブ処理がある。オーバドライブ処理では、１フレーム前の画像データの保存用のフレームバッファのメモリ容量を削減する目的で１フレーム前の画像データの圧縮処理が行われる。
【０００５】
上記の圧縮手法では、隣接画素の画素値の相関が高い場合には高い圧縮率を得ることができるが、隣接画素の画素値の相関が低い場合には高い圧縮率を得ることができない。あるいは、圧縮率を一定にすると、圧縮伸張による誤差が大きくなる。視野角改善処理が施された画像は高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とが隣接して配置されることから隣接画素間の画素値の相関が低くなり、圧縮率が下がるか、圧縮率を一定にすると画質が劣化する。
【０００６】
また、１フレーム前の画像の画質の劣化によりオーバドライブ処理で誤差が発生し、液晶表示装置の表示品質が低下する。
【０００７】
これに対し、例えば、視野角改善処理が施される前の画像データをフレームバッファに保存することにより圧縮による画質の低下の問題は解決可能であるが、現在のフレームの画像データだけでなく、１フレーム前の画像データに対しても視野角改善処理を行う必要があり、エッジ検出および色相判定等を用いて視野角改善処理の強さの調整等を行う場合はラインバッファ等の大きな回路が必要となるため、回路規模の増加が無視できない。
【０００８】
また、圧縮前に、視野角改善処理の簡易的な逆変換を行うことにより圧縮による画質の低下を改善することは可能であるが、視野角改善処理の強さが場所によって異なる場合は実際の処理と逆変換との間で不一致が発生し、画質が劣化する。この場合にも、視野角改善処理の強さによって逆変換の処理を変更することにより対応可能であるが、伸張時に視野角改善処理の強さ情報が必要となるため、フレームバッファのメモリ容量が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１４８７１９号公報
【特許文献２】特許第５０８０６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、視野角改善処理およびオーバドライブ処理を行う液晶表示装置において、回路規模の増加を抑えつつ、視野角改善処理後の画像データの圧縮による画質の低下を改善することができる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、入力画像データの中間階調の画素の画素値を、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを組み合わせて表現するように変換する視野角改善処理において、前記入力画像データに基づいて、前記中間階調の画素の画素値を前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する割合を表す前記視野角改善処理の強さを決定して強さ情報を出力する強さ決定部と、
前記強さ情報を圧縮して圧縮情報を出力する圧縮部と、
前記圧縮情報を伸張して第１の伸張情報を出力する第１の伸張部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記入力画像データに施して現在のフレームの画像データとして出力する第１の画像処理部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理の逆変換を前記現在のフレームの画像データに施して逆変換データを出力する逆変換部と、
前記逆変換データを圧縮して圧縮データを出力する画像圧縮処理部と、
前記圧縮データおよび前記圧縮情報を格納するフレームバッファと、
前記フレームバッファから読み出された圧縮データを伸張して伸張データを出力する画像伸張処理部と、
前記フレームバッファから読み出された圧縮情報を伸張して第２の伸張情報を出力する第２の伸張部と、
前記第２の伸張情報に基づいて、前記逆変換のさらに逆変換である再変換を前記伸張データに施して前記現在のフレームの画像データの１フレーム前の画像データとして出力する再変換部と、
前記１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を前記現在のフレームの画像データに施してオーバドライブデータを出力するオーバドライブ部と、
前記オーバドライブデータに対応する画像を表示する液晶表示パネル部とを備える液晶表示装置を提供する。
【００１２】
ここで、前記逆変換部は、前記現在のフレームの画像データにおいて、前記高階調の画素の画素値と前記低階調の画素の画素値とが近づくように、前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値の少なくとも一方を逆変換し、
前記再変換部は、前記伸張データにおいて、前記逆変換された高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値が前記逆変換される前の画素値に近づくように、前記逆変換された高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値の少なくとも一方を再変換することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の第２の態様は、入力画像データの中間階調の画素の画素値を、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを組み合わせて表現するように変換する視野角改善処理において、前記入力画像データに基づいて、前記中間階調の画素の画素値を前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する割合を表す前記視野角改善処理の強さを決定して強さ情報を出力する強さ決定部と、
前記強さ情報を圧縮して圧縮情報を出力する圧縮部と、
前記圧縮情報を伸張して第１の伸張情報を出力する第１の伸張部と、
前記第１の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記入力画像データに施して現在のフレームの画像データとして出力する第１の画像処理部と、
前記入力画像データを圧縮して圧縮データを出力する画像圧縮処理部と、
前記圧縮データおよび前記圧縮情報を格納するフレームバッファと、
前記フレームバッファから読み出された圧縮データを伸張して伸張データを出力する画像伸張処理部と、
前記フレームバッファから読み出された圧縮情報を伸張して第２の伸張情報を出力する第２の伸張部と、
前記第２の伸張情報に基づいて、前記視野角改善処理を前記伸張データに施して前記現在のフレームの画像データの１フレーム前の画像データとして出力する第２の画像処理部と、
前記１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を前記現在のフレームの画像データに施してオーバドライブデータを出力するオーバドライブ部と、
前記オーバドライブデータに対応する画像を表示する液晶表示パネル部とを備える液晶表示装置を提供する。
【００１４】
上記本発明の第１および第２の態様において、前記第１の画像処理部は、前記中間階調の画素の画素値を、前記高階調の画素の画素値および前記低階調の画素の画素値に変換する第１および第２のLUTを備え、
前記第１および第２のLUTは、前記高階調の画素の輝度と前記低階調の画素の輝度との平均が、前記中間階調の画素の輝度と等しくなるように設定されることが好ましい。
【００１５】
また、前記第１の画像処理部は、前記第１および第２のLUTを１セットとして、前記視野角改善処理の強さが異なる２以上の前記セットを備え、
前記第１の画像処理部は、前記第１の伸張情報に応じて、前記２以上のセットを切り替えて使用することが好ましい。
【００１６】
また、前記第１の画像処理部は、所望の視野角改善処理の強さに応じて、前記入力画像データの画素の画素値と前記現在のフレームの画像データの画素の画素値とをブレンドすることにより、前記入力画像データの画素の画素値と前記現在のフレームの画素の画素値との中間的な強さを持つ視野角改善処理の強さの変換特性を計算して使用することが好ましい。
【００１７】
また、前記強さ決定部は、前記入力画像データに基づいて、前記入力画像データに対応する画像におけるエッジ部分を検出するエッジ検出部を備え、前記エッジ部分に前記視野角改善処理を施さない、もしくは、前記エッジ部分における前記視野角改善処理の強さを弱めるように、前記エッジ部分の強さ情報を決定することが好ましい。
【００１８】
また、前記強さ決定部は、前記入力画像データのRGB毎に独立して前記エッジ部分の視野角改善処理の強さを計算し、前記エッジ部分のRGBの視野角改善処理の強さの中の最低値を前記エッジ部分の視野角改善処理の強さに決定することが好ましい。
【００１９】
また、前記強さ決定部は、前記入力画像データの色空間を色相および輝度を含む色空間に変換する色空間変換部と、前記入力画像データの色相に基づいて、特定の色の領域を判定する色相判定部と、前記入力画像データの輝度に基づいて、特定の輝度の領域を判定する輝度判定部を備え、前記特定の色および前記特定の輝度の領域に前記視野角改善処理を施さない、もしくは、前記特定の色および前記特定の輝度の領域における視野角改善処理の強さを弱めるように、前記特定の色および前記特定の輝度の領域の強さ情報を決定することが好ましい。
【００２０】
また、前記強さ情報は、Ｎビット（Ｎは１以上の整数）のデータとして表され、
前記圧縮部は、前記入力画像データの一定数の画素毎に、前記一定数の画素の強さ情報の値の中の最小値を代表値として選択して前記強さ情報の解像度を下げることにより前記一定数の画素の強さ情報の値を１つの強さ情報の値に圧縮し、
前記第１および第２の伸張部は、前記１つの強さ情報の値を単純拡大して前記一定数の画素の強さ情報の値とすることにより前記１つの強さ情報の値を前記一定数の画素の強さ情報の値に伸張し、かつ、隣接する２つの一定数の画素の強さ情報の境界から、前記隣接する２つの一定数の画素の強さ情報のうちの前記値が大きい方の一定数の画素の強さ情報の最大で半分までの強さ情報の値を、前記隣接する２つの一定数の画素の強さ情報のうちの前記値が小さい方の一定数の画素の強さ情報の値に近づけるように段階的に下げて線形補間することが好ましい。
【００２１】
また、前記強さ情報は、Ｎビット（Ｎは１以上の整数）のデータとして表され、
前記圧縮部は、前記入力画像データの画素毎に、現在の画素の強さ情報の値と前記現在の画素の１つ前の画素の強さ情報の値との差分を符号に符号化して１画素当たりの前記強さ情報のビット数を減らすことにより前記強さ情報の値を圧縮し、
前記第１および第２の伸張部は、前記符号を復号化することにより前記強さ情報の値に伸張し、
前記圧縮部、ならびに、前記第１および第２の伸張部は、伸張後の前記強さ情報の値が、圧縮前の前記強さ情報の値よりも大きくならないように前記符号化および復号化を行うことが好ましい。
【００２２】
また、前記圧縮部は、前記差分がプラスの一定値以上である場合に前記差分を第１の符号に符号化し、前記差分がゼロ以上かつ前記プラスの一定値よりも小さい場合に前記差分を第２の符号に符号化し、前記差分がマイナスの一定値以上かつゼロよりも小さい場合に前記差分を第３の符号に符号化し、前記差分が前記マイナスの一定値よりも小さい場合に前記差分を第４の符号に符号化し、
前記第１および第２の伸張部は、前記１つ前の画素の強さ情報の値と前記プラスの一定値とを加算することにより前記第１の符号を復号化し、前記１つ前の画素の強さ情報の値を前記現在の画素の強さ情報の値とすることにより前記第２の符号を復号化し、前記１つ前の画素の強さ情報の値から前記マイナスの一定値を減算することにより前記第３の符号を復号化し、前記現在の画素の強さ情報の値をゼロにすることにより前記第４の符号を復号化することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように、強さ情報が圧縮伸張される。このように、強さ情報を圧縮することにより、必要なフレームバッファのメモリ容量を削減してコストを削減することができる。また、強さ情報の圧縮誤差により、伸張後の視野角改善処理の強さが、圧縮前の視野角改善処理の強さよりも強くなることはないため、画質が劣化することはない。
【００２４】
また、本発明の第１の態様では、画像データの圧縮前に、逆変換部により、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理により変換された低階調の画素の画素値が、高階調の画素の画素値に近づくように簡易的な逆変換が行われる。また、画像データの伸張後に、再変換部により、第２の伸張情報に基づいて、変換された低階調の画素の画素値が、変換前の画素値に近づくように簡易的な再変換が行われる。
【００２５】
これにより、視野角改善処理が施された場合であっても、隣接画素間の画素値の相関を高くすることができるため、圧縮効率を向上させることができ、１フレーム前の画像の画質を向上させることができる。また、１フレーム前の画像の画質が向上されることにより、オーバドライブ処理の精度を向上させることができるため、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の第２の態様では、視野角改善処理が施されていない入力画像データを圧縮するため、画像の圧縮による画質の低下に関する問題は発生しない。また、視野角改善処理を施す２つの画像処理部が必要となるが、ラインバッファおよび多くの演算回路が必要となり回路規模が大きい強さ決定部は１つでよいため、視野角改善処理を施す回路を単純に２つ使用する場合と比較して回路規模の削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の液晶表示装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。
【図２】視野角改善処理用の第１および第２のLUTの変換特性を表す一例のグラフである。
【図３】高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを空間的に多重化した一例の概念図である。
【図４】図２の視野角改善処理用のLUTの変換特性および、このLUTの視野角改善処理の強さを５０％の強さにした場合の変換特性を表す一例のグラフである。
【図５Ａ】視野角改善処理を行う前の一例のカラー画像である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す画像においてエッジ部分を検出して、図５Ａの画像におけるエッジ部分のみを表した画像である。
【図５Ｃ】図５Ａに示す画像において色相判定を行って、図５Ａの画像における青色部分の視野角改善処理の強さを０（黒）に決定した画像である。
【図６Ａ】圧縮前の水平方向の４画素の強さ情報を表す一例の概念図である。
【図６Ｂ】図６Ａの４画素の強さ情報を平均画素法により圧縮した１つの強さ情報を表す概念図である。
【図６Ｃ】図６Ａの４画素の強さ情報を、最小値を代表値として選択することにより圧縮した１つの強さ情報を表す概念図である。
【図７】強さ情報を符号化する場合の処理の流れを表す一例のフローチャートである。
【図８】符号化前および復号化後の画素の画素値を表す一例の概念図である。
【図９Ａ】圧縮前の強さ情報をグレースケール画像として可視化した一例の画像である。
【図９Ｂ】図９Ａの画像において、強さ情報の解像度を１／４に下げた画像である。
【図９Ｃ】図９Ｂの画像において、１画素当たりの強さ情報のビット数を減らした画像である。
【図１０Ａ】圧縮前の水平方向の４画素の強さ情報を表す一例の概念図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの４画素の強さ情報を、最小値を代表値として選択することにより圧縮した１つの強さ情報を単純拡大して伸張した４画素の強さ情報を表す概念図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂの伸張後の強さ情報を線形補間した強さ情報を表す概念図である。
【図１１Ａ】逆変換部による低階調の画素の画素値の変換特性を表す一例のグラフである。
【図１１Ｂ】図１１Ａの変換特性の５０％の強さの変換特性を表すグラフである。
【図１２】本発明の液晶表示装置の構成を表す別の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の液晶表示装置を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の液晶表示装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。図１に示す液晶表示装置１０は、画像処理として、視野角改善処理およびオーバドライブ処理を入力画像データ（入力画像）に施して、画像処理後の入力画像データに対応する画像を表示する。液晶表示装置１０は、強さ決定部１２と、圧縮部１４と、第１の伸張部１６と、画像処理部１８と、逆変換部２０と、画像圧縮処理部２２と、フレームバッファ２４と、画像伸張処理部２６と、第２の伸張部２８と、再変換部３０とを備えている。
【００３０】
強さ決定部１２、圧縮部１４、第１の伸張部１６および画像処理部１８は、入力画像データ（現在のフレームの画像データ）に視野角改善処理を施す視野角改善処理部３２を構成する。なお、液晶表示装置１０は、図示しない、オーバドライブ部と、液晶表示パネル部とを備えている。
【００３１】
強さ決定部１２には、入力画像データが外部から入力される。強さ決定部１２は、入力画像データに基づいて視野角改善処理の強さを決定して、視野角改善処理の強さを表す強さ情報を出力する。
【００３２】
入力画像データは、例えば、RGB（赤緑青）色空間の画像データであるが、YUV（Y：輝度およびUV：色差）色空間のように、RGB色空間以外の色空間の画像データを使用してもよい。
【００３３】
視野角改善処理の強さは、入力画像データの中間階調の画素の画素値を、視野角改善処理後の高階調の画素の画素値および低階調の画素の画素値に変換する割合を表す。強さ情報は、例えば、入力画像データの１画素毎に１つの強さ情報が用いられる。
【００３４】
続いて、圧縮部１４には、強さ情報が強さ決定部１２から入力される。圧縮部１４は、強さ情報を圧縮して、圧縮後の強さ情報である圧縮情報を出力する。
【００３５】
圧縮部１４における圧縮手法は特に限定されず、例えば、圧縮効率を高めるために不可逆圧縮が使用されるが、可逆圧縮も利用可能である。
【００３６】
続いて、第１の伸張部１６には、圧縮情報が圧縮部１４から入力される。第１の伸張部１６は、圧縮情報を伸張して、伸張後の圧縮情報である第１の伸張情報を出力する。
【００３７】
第１の伸張部１６における伸張手法は、圧縮部１４における圧縮手法に一致する伸張手法が使用される。
【００３８】
続いて、画像処理部１８には、入力画像データが外部から入力され、第１の伸張情報が第１の伸張部１６から入力される。画像処理部１８（第１の画像処理部）は、視野角改善処理を現在のフレームの入力画像データに施すものであり、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理を入力画像データに施して、視野角改善処理後の入力画像データを現在のフレームの画像データとして出力する。
【００３９】
続いて、逆変換部２０には、現在のフレームの画像データが画像処理部１８から入力され、第１の伸張情報が第１の伸張回路１６から入力される。逆変換部２０は、隣接画素との相関が高いことを利用して画像データを圧縮するアルゴリズムを使用することを前提として、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理の簡易的な逆変換（逆ガンマ変換）を現在のフレームの画像データに施して、逆変換後の現在のフレームの画像データである逆変換データを出力する。
【００４０】
逆変換部２０は、現在のフレームの画素データにおいて、視野角改善処理により変換された低階調の画素の画素値が、高階調の画素の画素値に近づくように逆変換を行う。あるいは、逆変換部２０は、高階調の画素の画素値が、低階調の画素の画素値に近づくように逆変換してもよいし、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とが近づくように、高階調の画素の画素値および低階調の画素の画素値の両方を逆変換してもよい。
【００４１】
続いて、画像圧縮処理部２２には、逆変換データが逆変換部２０から入力される。画像圧縮処理部２２は、逆変換データを圧縮して、圧縮後の逆変換データである圧縮データを出力する。
【００４２】
画像圧縮処理部２２における圧縮手法は特に限定されないが、例えば、隣接画素の相関が高いことを利用して周辺画素（符号化対象画素に隣接した画素）の画素値から注目画素（符号化対象画素）の画素値の予測を行い、その予測値と実際値との差分を符号化するＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）−ＬＳ（lossless）およびＪＰＥＧ  ＤＰＣＭ（differential PCM）等を利用することができる。
【００４３】
また、画像圧縮処理部２２は、圧縮手法として、例えば、YUV422形式（Y：輝度、U：輝度と青色成分との差、V：輝度と赤色成分との差）等の色空間のように、人間の目に知覚されづらい色差成分を間引き、２／３から１／２程度にデータ量を圧縮する手法、および、隣接画素との差分のみを保存することにより１／２程度にデータ量を圧縮する手法等をさらに組み合わせて利用することができる。
【００４４】
続いて、フレームバッファ２４には、圧縮データが画像圧縮処理部２２から入力され、圧縮情報が圧縮部１４から入力される。フレームバッファ２４は、圧縮データおよび圧縮情報を格納（保存）する。
【００４５】
続いて、画像伸張処理部２６には、フレームバッファ２４から読み出された圧縮データが入力される。画像伸張処理部２６は、フレームバッファ２４から読み出された圧縮データを伸張して、伸張後の圧縮データである伸張データを出力する。
【００４６】
画像伸張処理部２６における伸張手法は、画像圧縮処理部２２における圧縮手法に一致するものが使用される。例えば、圧縮手法がＪＰＥＧ−ＬＳである場合には、伸張手法としてＪＰＥＧ−ＬＳが使用される。
【００４７】
続いて、第２の伸張部２８には、フレームバッファ２４から読み出された圧縮情報が入力される。第２の伸張部２８は、フレームバッファ２４から読み出された圧縮情報を伸張して、伸張後の圧縮情報である第２の伸張情報を出力する。
【００４８】
第２の伸張部２８における伸張手法は、第１の伸張部１６における伸張手法と同じものが使用される。従って、圧縮部１４が圧縮情報を不可逆圧縮する場合であっても、第１および第２の伸張情報は同一となるため、第１および第２の伸張情報の間には圧縮情報の圧縮伸張による誤差は発生しない。
【００４９】
続いて、再変換部３０には、伸張データが画像伸張処理部２６から入力され、第２の伸張情報が第２の伸張部２８から入力される。再変換部３０は、第２の伸張情報に基づいて、逆変換のさらに逆変換である簡易的な再変換（ガンマ変換）を伸張データに施して、再変換後の伸張データを現在のフレームの１フレーム前の画像データとして出力する。
【００５０】
再変換部３０は、伸張データにおいて、逆変換部２０により逆変換された低階調の画素の画素値が、逆変換される前の画素値に近づく（戻る）ように再変換を行う。あるいは、再変換部３０は、逆変換された高階調の画素の画素値が、逆変換される前の画素値に近づくように再変換してもよいし、逆変換された高階調の画素の画素値および低階調の画素の画素値の両方が、逆変換される前の画素値に近づくように変換してもよい。
【００５１】
続いて、図示しないオーバドライブ部には、現在のフレームの画像データが画像処理部１８から入力され、１フレーム前の画像データが再変換部３０から入力される。オーバドライブ部は、１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理を現在のフレームの画像データに施して、オーバドライブ処理後の現在のフレームの画像データであるオーバドライブデータを出力する。
【００５２】
最後に、図示しない液晶表示パネル部には、オーバドライブデータがオーバドライブ部から入力される。液晶表示パネル部は、オーバドライブデータに対応する画像を表示する。
【００５３】
次に、画像処理部１８についてさらに説明する。
【００５４】
画像処理部１８は、視野角改善処理を行うために、例えば、中間階調の画素の画素値を、高階調の画素の画素値および低階調の画素の画素値に変換する第１および第２のLUT（look-up table：ルックアップテーブル）を備える。第１および第２のLUTは、高階調の画素の輝度と低階調の画素の輝度との平均が、中間階調の画素の輝度と等しくなるように設定される。
【００５５】
図２は、視野角改善処理用の第１および第２のLUTの変換特性を表す一例のグラフである。図２のグラフの横軸はLUTへの入力値を表し、縦軸はLUTからの出力値を表す。また、実線は、第１のLUTの変換特性を表し、破線は、第２のLUTの変換特性を表す。なお、LUTへの入力値およびLUTからの出力値は、入力画像データおよび現在のフレームの画像データを０から１までの値で表したものである。
【００５６】
ｘをLUTへの入力値、ｙをLUTからの出力値として、例えば、図２のグラフに示すように、高階調の画素の画素値への変換用の第１のLUTの変換特性をｙ＝ｘ＾0.6とし、低階調の画素の画素値への変換用の第２のLUTの変換特性をｙ＝ｘ＾1.4とすることにより、第１および第２のLUTとして、高階調の画素の輝度と低階調の画素の輝度との平均が、中間階調の画素の輝度とほぼ等しくなるLUTを得ることができる。
【００５７】
一般的に、視野角改善処理は、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを空間的および時間的の少なくとも一方に多重化して表示することにより実施され、高階調の画素の輝度と低階調の画素の輝度との平均に対応する輝度が人間の目に知覚される。
【００５８】
空間的多重化の場合、画素の位置に応じて、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値のどちらを出力するかを決定する。例えば、マトリックスで表示される領域において、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを千鳥状に表示する方法がある。
【００５９】
図３は、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを空間的に多重化した一例の概念図である。図３の左側は、２×２のマトリックスで表示された中間階調の領域の画素値に対応する画像を表す。この中間階調の領域を空間的に多重化する場合、例えば、図３の右側に示すように、２×２のマトリックスの右上および左下の画素を高階調の画素の画素値で表示し、左上および右下の画素を低階調の画素の画素値で表示する。
【００６０】
また、時間的多重化の場合、例えば、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを、１フレーム毎に交互に入れ替えて出力する方法がある。
【００６１】
なお、空間的多重化の場合、２×２のマトリックスに限らず、任意の形状の中間階調の領域において、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを任意のパターンで配置して表示することができる。また、時間的多重化の場合、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを、１フレーム毎に入れ替えて出力することに限らず、複数フレーム毎に入れ替えて出力してもよい。
【００６２】
また、視野角改善処理の強さを変更する方法として、例えば、第１および第２のLUTを１セットとして、視野角改善処理の強さが異なる２以上のセットを備え、第１の伸張情報に応じて、２以上のセットを切り替えて使用する方法がある。
【００６３】
あるいは、視野角改善処理前の画像データ（入力画像データ）および視野角改善処理後の画像データ（現在のフレームの画像データ）から、例えば、両者の中間的な強さを持つ視野角改善処理の強さの変換特性を計算して使用する方法もある。この方法は、例えば、所望の視野角改善処理の強さに応じて、視野角改善処理前の画像データと処理後の画像データとをブレンドすることによりを実現できる。
【００６４】
図４は、図２の視野角改善処理用のLUTの変換特性および、このLUTの視野角改善処理の強さを５０％の強さにした場合の変換特性を表す一例のグラフである。図４のグラフの横軸はLUTへの入力値、縦軸はLUTからの出力値を表す。また、破線は、図２の視野角改善処理用のLUTの変換特性を表し、実線は、このLUTの視野角改善処理の強さの５０％の強さの変換特性を表す。なお、LUTへの入力値およびLUTからの出力値は、図２の場合と同じである。
【００６５】
図４のグラフに示すように、LUTの視野角改善処理の強さが５０％の強さの場合の変換特性は、図２の視野角改善処理用のLUTの変換特性と比べ、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値との差が小さくなり、視野角改善処理の強さが弱くなっている。なお、LUTの視野角改善処理の強さの５０％の強さの変換特性に限らず、ブレンドの比率に応じて、視野角改善処理用のLUTから、任意の視野角改善処理の強さの変換特性を実現することができる。
【００６６】
次に、強さ決定部１２についてさらに説明する。
【００６７】
強さ決定部１２は、前述のように、入力画像データに基づいて視野角改善処理の強さを決定する。視野角改善処理の強さを表す強さ情報は、例えば、１画素あたり８ビットの値（データ）として表現される。強さ情報が０の場合、視野角改善処理は施されず、強さ情報が２５５の場合、最大強さの視野角改善処理が施されることを意味する。なお、強さ情報は、１画素あたり８ビットのデータに限らず、Ｎビット（Ｎは１以上の整数）のデータとすることができる。
【００６８】
視野角改善処理が施された場合、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値との組み合わせにより、エッジ部分において明暗のパターンが見えたり、液晶特性および人間の視覚特性により、特定の色または輝度の領域においてチラツキまたは粒状感を感じたりする等の副作用が発生することがある。そのため、エッジ部分、および、特定の色または輝度の領域における視野角改善処理の強さを制御する必要がある。
【００６９】
高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値との差が小さい、つまり、視野角改善処理の強さが弱いLUTを使用することにより副作用を軽減することができるが、視野角改善処理の効果も低下するため、視野角改善処理の強さを画素毎に変更できることが望ましい。
【００７０】
強さ決定部１２は、入力画像データに基づいて、エッジ部分を検出するエッジ検出部を備えている。また、強さ決定部１２は、入力画像データの色空間を色相および輝度を含む色空間に変換する色空間変換部と、入力画像データの色に基づいて、特定の色の領域を判定する色相判定部と、入力画像データの輝度に基づいて、特定の輝度の領域を判定する輝度判定部とを備えている。
【００７１】
エッジ検出部は、例えば、ラインバッファおよび３×３のフィルタ等を使用してエッジ部分を検出する。強さ決定部１２は、視野角改善処理をエッジ部分に施さない、もしくは、エッジ部分における視野角改善処理の強さを弱めるように、エッジ部分の強さ情報を決定する。
【００７２】
強さ決定部１２は、例えば、入力画像データのRGB毎に独立してエッジ部分の視野角改善処理の強さを計算し、エッジ部分のRGBの視野角改善処理の強さの中の最低値を、エッジ部分の視野角改善処理の強さに決定することにより良好な結果が得られる。図５Ａは、視野角改善処理を行う前の一例のカラー画像、図５Ｂは、上記方法により図５Ａに示す画像のエッジ部分を検出し、エッジ部分のRGBの視野角改善処理の強さの中の最低値を、エッジ部分の視野角改善処理の強さに決定した画像である。
【００７３】
色空間変換部は、例えば、RGB色空間の入力画像データをHLS（H：色相、L：輝度：S：彩度）色空間の画像データ等に変換する。強さ決定部１２は、例えば、視野角改善処理を特定の色および特定の輝度の領域に施さない、もしくは、特定の色および特定の輝度の領域における視野角改善処理の強さを弱めるように、特定の色および特定の輝度の領域の強さ情報を決定する。図５Ｃは、図５Ａに示す画像において色相判定を行って、図５Ａの画像における青色部分の視野角改善処理の強さを０（黒）に決定した画像である。
【００７４】
なお、強さ決定部１２は、エッジ検出部のみを備えていてもよいし、色空間変換部、色相判定部および輝度判定部のみを備えていてもよいし、エッジ検出部、ならびに、色空間変換部、色相判定部および輝度判定部の両方を備えていてもよい。
【００７５】
また、強さ決定部１２は、色相判定部および輝度判定部の少なくとも一方を備えていてもよい。この場合、強さ決定部１２は、視野角改善処理を特定の色および特定の輝度の少なくとも一方の領域に施さない、もしくは、特定の色または特定の輝度の少なくとも一方の領域における視野角改善処理の強さを弱めるように、特定の色および特定の輝度の少なくとも一方の領域の強さ情報を決定する。
【００７６】
次に、圧縮部１４についてさらに説明する。
【００７７】
強さ情報を１画素あたり８ビットの値として表現した場合、入力画像データの１画素当たりのデータ容量がRGBの２４ビットであるとすると、必要なフレームバッファ２４のメモリ容量が１．３３倍（＝（２４＋８）／２４）となり回路規模が増加する。
【００７８】
これに対し、画像データの場合と同様に、強さ情報を圧縮してフレームバッファ２４に格納することが考えられるが、不可逆圧縮の場合、圧縮前後の強さ情報の間に圧縮誤差が発生して圧縮前後の画像データの間に不一致が発生し、画質が劣化する。液晶表示装置１０では、強さ情報を一旦圧縮した後に、圧縮した強さ情報（圧縮情報）を画像データの圧縮前後において伸張した強さ情報（第１および第２の伸張情報）を使用することにより、圧縮前後の画像データの間の不一致が解消される。
【００７９】
その一方で、この方式では、圧縮で劣化した強さ情報を使用して視野角改善処理を行うため、圧縮誤差により、視野角改善処理の強さが強くなったり弱くなったりする。視野角改善処理の強さが弱くなる場合は、視野角改善処理の効果が低下する、あるいは、視野角圧縮処理が施されなくなるのみであるが、視野角改善処理の強さが強くなった場合は、本来視野角改善処理が施されるべきではないところに施される、あるいは、本来よりも視野角改善処理の強さが強くなり、画質の劣化として知覚されやすくなるという特性がある。
【００８０】
この問題に対し、圧縮部１４は、伸張後の視野角改善処理の強さが、圧縮前の視野角改善処理の強さよりも強くなる圧縮誤差が発生しないように、例えば、強さ情報の解像度および１画素当たりの強さ情報のビット数を削減することにより、強さ情報を圧縮する。
【００８１】
まず、強さ情報の解像度を削減する場合について説明する。
【００８２】
視野角改善処理において、視野角改善処理の強さが急激に変わる場合、人間の目に変化が知覚されやすいという特性があるため、強さの急激な変化は極力避けることが望ましい。強さの急激な変化を減らす方法としてローパスフィルタ等を用いる方法があるが、一旦、強さ情報の解像度を下げた後、後述する様に、適切な補間をしつつ伸張することにより、ローパスフィルタと同様の効果を得つつデータ量の削減が可能である。
【００８３】
強さ情報の解像度をどの程度下げるかは任意に決めることができるが、例えば、水平方向の解像度を１／４にする、つまり、４画素の強さ情報の値を１つの強さ情報の値に圧縮することにより、画質、回路規模およびデータ削減量のバランスを良好にすることができる。
【００８４】
ただし、強さ情報の解像度を下げる際に、最近傍法および平均画素法等の一般的な縮小アルゴリズムを使用した場合、圧縮後の視野角改善処理の強さが、圧縮前の視野角改善処理の強さよりも強くなることがある。圧縮部１４は、例えば、入力画像データの一定数の画素毎に、一定数の画素の強さ情報の値の中の最小値を代表値として選択して強さ情報の解像度を下げることにより、視野角改善処理の強さが強くならないようにすることを優先して一定数の画素の強さ情報の値を１つの強さ情報の値に圧縮するアルゴリズムを使用する。
【００８５】
図６Ａは、圧縮前の水平方向の４画素の強さ情報を表す一例の概念図、図６Ｂは、図６Ａの４画素の強さ情報を平均画素法により圧縮した１つの強さ情報を表す概念図、図６Ｃは、図６Ａの４画素の強さ情報を、最小値を代表値として選択することにより圧縮した１つの強さ情報を表す概念図である。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、４画素の強さ情報の値を１つの強さ情報の値に圧縮することにより強さ情報の解像度を削減する一例であり、その横軸は水平方向の画素の並び、縦軸は強さ情報の値を表す。
【００８６】
図６Ａは、水平方向の４画素の強さ情報の値が、左側の画素から順に４，１，２，１の場合の一例である。
【００８７】
図６Ｂに示すように、平均画素法により圧縮した強さ情報の値は、（４＋１＋２＋１）／４＝２となる。このように、平均画素法を使用することにより、例えば、圧縮前の値が１であった画素の強さ情報の圧縮後の値は２となる。つまり、圧縮前の強さ情報の値よりも圧縮後の強さ情報の値の方が大きくなり、本来よりも強い視野角改善処理が施されることになるため、この部分の画質が劣化する。
【００８８】
一方、図６Ｃに示すように、最小値を代表値として選択することにより圧縮した強さ情報の値は、最小値の１になる。このように、最小値を代表値として選択することにより、圧縮後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも小さくなることはあっても大きくなることはなく、本来施されない部分に視野角改善処理が施されることも、本来よりも強い視野角改善処理が施されることもないため、画質が劣化することはない。
【００８９】
続いて、１画素当たりの強さ情報のビット数を削減する場合について説明する。
【００９０】
視野角改善処理の強さは、エッジ部分を除いて一定であることが多いため、一般的な画像の圧縮手法、例えば、隣接画素の画素値の差分をとって符号に符号化する差分符号化を使用して強さ情報を圧縮伸張することが可能である。ただし、圧縮部１４、ならびに、第１および第２の伸張部１６，２８は、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように、つまり、量子化の際の誤差がより弱まる方向にのみ出るように符号化および復号化を行う。
【００９１】
例えば、表１に示す符号化テーブルを用いて、入力画像データの画素毎に、現在の画素の強さ情報の値とその１つ前（直前）の画素の強さ情報の値との差分をとって符号に符号化する場合の一例を挙げて説明する。
【００９２】
【表１】
2018136445.tif 000003
【００９３】
表１の符号化テーブルに示すように、圧縮部１４は、前述の差分が+20（プラスの一定値）以上である場合に差分を符号11b（第１の符号）に符号化する。一方、第１および第２の伸張部１６，２８は、１つ前の画素の強さ情報の値とプラスの一定値とを加算することにより符号11bを復号化する。つまり、復号化後の強さ情報の値は、１つ前の画素の強さ情報の値+20となり、符号化前の強さ情報の値よりも小さくなることはあっても大きくなることはない。
【００９４】
差分が０（ゼロ）以上で、かつ、+20（プラスの一定値）よりも小さい場合に差分は符号10b（第２の符号）に符号化される。また、１つ前の画素の強さ情報の値を現在の画素の強さ情報の値とすることにより符号10bは復号化される。つまり、復号化後の強さ情報の値は、１つ前の画素の強さ情報の値と同じ値となり、符号化前の強さ情報の値よりも大きくなることはない。
【００９５】
差分が-20（マイナスの一定値）以上で、かつ、０よりも小さい場合に差分は符号01b（第３の符号）に符号化される。また、１つ前の画素の強さ情報の値からマイナスの一定値を減算することにより符号01bは復号化される。つまり、復号化後の強さ情報の値は、１つ前の画素の強さ情報の値-20となり、符号化前の強さ情報の値よりも大きくなることはない。
【００９６】
差分が-20（マイナスの一定値）よりも小さい場合に差分は符号00b（第４の符号）に符号化される。符号00bは、差分がマイナスの一定値よりも小さい場合であっても、視野角改善処理の強さが強くなる方向に誤差が発生しないようにするために設けられている。また、現在の画素の強さ情報の値を０にすることにより符号00bは復号化される。つまり、復号化後の強さ情報の値は、１つ前の画素の強さ情報の値に関わらず０となり、符号化前の強さ情報の値よりも大きくなることはない。
【００９７】
続いて、強さ情報を符号化する際の処理の流れについて説明する。
【００９８】
図７は、強さ情報を符号化する場合の処理の流れを表す一例のフローチャートである。図７のフローチャートは、１ラインに含まれる画素の画素値（強さ情報の値）を順次符号化する場合の一例である。
【００９９】
図７のフローチャートに示すように、１ラインの画素の画素値の符号化が開始される（Line start）と、まず、１ラインの最初の画素の１つ前の画素の画素値Preが画素値の中央値である128に設定される（Pre=128）（ステップS1）。
【０１００】
続いて、１ラインの最後の画素の画素値が符号化されたか否かが判定される（Line ended?）（ステップS2）。
【０１０１】
その結果、最後の画素の画素値が符号化された場合（ステップS2においてYES）、１ラインに含まれる全ての画素の画素値の符号化が終了となる（Finish）。
【０１０２】
一方、最後の画素の画素値が符号化されていない場合（ステップS2においてNO）、１ラインの画素のうちの注目画素の画素値Pixel dataが、現在の画素の画素値Curとして設定される（Pixel data->Cur）（ステップS3）。
【０１０３】
続いて、現在の画素の画素値Curが、１つ前の画素の画素値Pre+20以上であるか否かが判定される（Cur>=Pre+20）（ステップS4）。つまり、CurとPreとの差分Cur-Preが+20以上であるか否かが判定される。
【０１０４】
その結果、CurがPre+20以上である場合（Cur>=Pre+20）（ステップS4においてYes）、現在の画素の画素値の符号Outputとして、Cur-Preが11bに符号化される（ステップS5）。また、Preが、Pre=Pre+20に更新された後（ステップS6）、ステップS2へ戻る。
【０１０５】
一方、CurがPre+20よりも小さい場合（ステップS4においてNo）、続いて、CurがPre以上であるか否かが判定される（Cur>=Pre）（ステップS7）。つまり、Cur-Preが０以上であるか否かが判定される。
【０１０６】
その結果、CurがPre以上である場合（Cur>=Pre）（ステップS7においてYes）、Outputとして、Cur-Preが10bに符号化された後（ステップS8）、ステップS2へ戻る。
【０１０７】
一方、CurがPreよりも小さい場合（ステップS7においてNo）、続いて、CurがPre-20以上であるか否かが判定される（Cur>=Pre-20）（ステップS9）。つまり、Cur-Preが-20以上であるか否かが判定される。
【０１０８】
その結果、CurがPre-20以上である場合（Cur>=Pre-20）（ステップS9においてYes）、Outputとして、Cur-Preが01bに符号化される（ステップS10）。また、Preが、Pre=Pre-20に更新された後（ステップS11）、ステップS2へ戻る。
【０１０９】
一方、CurがPre-20よりも小さい場合（ステップS9においてNo）、Outputとして、Cur-Preが00bに符号化される（ステップS12）。また、Preが、Pre=0に更新された後（ステップS13）、ステップS2へ戻る。
【０１１０】
これ以後の動作は、１ラインの最後の画素になるまでステップS2から前述の動作が繰り返し行われる。
【０１１１】
続いて、強さ情報の符号化および復号化について具体例を挙げて説明する。
【０１１２】
図８は、符号化前および復号化後の画素の画素値を表す一例の概念図である。図８は、１ラインの最初の画素から６画素までのCurが、１８０，１７０，１６０，１５０，１００，５０の場合の一例である。
【０１１３】
符号化する場合、図８に示すように、まず、１ラインの最初の画素は、Cur=180、Pre=128である。この場合、Cur>=Pre+20であるため、Cur-PreがOutput=11bに符号化され、Pre=Pre+20=148に更新される。
【０１１４】
以下順に、２番目の画素は、Cur=170、Pre=148である。同じく、Cur>=Pre+20であるため、Cur-PreがOutput=11bに符号化され、Pre=Pre+20=168に更新される。続いて、３番目の画素は、Cur=160、Pre=168である。この場合、Cur>=Pre-20であるため、Cur-PreがOutput=01bに符号化され、Pre=Pre-20=148に更新される。続いて、４番目の画素は、Cur=150、Pre=148である。この場合、Cur>=Preであるため、Cur-PreがOutput=10bに符号化され、Pre=148が維持される。続いて、５番目の画素は、Cur=100、Pre=148である。この場合、Cur＜Pre-20であるため、Cur-PreがOutput=00bに符号化され、Pre=0に更新される。続いて、６番目の画素は、Cur=50、Pre=0である。この場合、Cur>=Pre+20であるため、Cur-PreがOutput=11bに符号化され、Pre=Pre+20=20に更新される。
【０１１５】
一方、復号化する場合、図８に示すように、まず、１ラインの最初の画素は、Pre=128、Output=11bであるため、復号化後の画素値は、Pre+20=148となる。
【０１１６】
以下順に、２番目の画素は、Pre=148、Output=11bであるため、復号化後の画素値は、Pre+20=168となる。続いて、３番目の画素は、Pre=168、Output=01bであるため、復号化後の画素値は、Pre-20=148となる。続いて、４番目の画素は、Pre=148、Output=10bであるため、復号化後の画素値は、３番目の画素の復号化後の画素値と同じ148となる。続いて、５番目の画素は、Pre=148、Output=00bであるため、復号化後の画素値は、0となる。続いて、６番目の画素は、Pre=0、Output=11bであるため、復号化後の画素値は、Pre+20=20となる。
【０１１７】
上記のように、表１の符号化テーブルに従って強さ情報を符号化することにより、復号化後の強さ情報の値が、符号化前の強さ情報の値よりも大きくなることはなく、本来施されない部分に視野角改善処理が施されることも、本来よりも強い視野角改善処理が施されることもないため、画質が劣化することはない。また、表１の符号化テーブルの場合、８ビットの強さ情報が２ビットの符号に符号化されるため、強さ情報のデータ量を１／４の２ビットに減らすことができる。
【０１１８】
なお、表１のように、８ビットの強さ情報を２ビットの符号に符号化することに限らず、任意のビット長の符号に符号化してもよい。また、任意の値のプラスおよびマイナスの一定値を用いて強さ情報の値を判定してもよい。また、表１に示す符号化方式に限らず、誤差低減のために予測値を用いるより高度な符号化方式等を利用することもできる。また、符号化された強さ情報を、エントロピー符号化等の一般的な可逆圧縮手法により、更に圧縮してもよい。
【０１１９】
解像度およびビット数の削減処理により、強さ情報のデータ量を１／１６程度、つまり、１画素当たりの強さ情報を８ビットから０．５ビットに圧縮することが可能である。画像データのデータ量が１／３程度、つまり、１画素当たりの画像データが２４ビットから８ビットに圧縮された場合を仮定すると、強さ情報は画像データの約６％（＝０．５／８）程度の容量となり、強さ情報がフレームバッファ２４のメモリ容量および帯域等に与える影響を大幅に低減することができる。
【０１２０】
図９Ａは、圧縮前の強さ情報をグレースケール画像として可視化した一例の画像、図９Ｂは、図９Ａの画像において、強さ情報の解像度を１／４に下げた画像、図９Ｃは、図９Ｂの画像において、１画素当たりの強さ情報のビット数を減らした画像である。これらの図に示すように、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように強さ情報圧縮するため、強さ情報を圧縮するに従って、画像が黒くなる、つまり、視野角改善処理の強さが弱くなる。
【０１２１】
次に、第１および第２の伸張部１６、２８についてさらに説明する。
【０１２２】
第１および第２の伸張部１６、２８は、圧縮部１４における圧縮の手順と逆の手順で圧縮情報の伸張を行う。例えば、可逆圧縮および差分符号化された強さ情報は、可逆圧縮および差分符号化に一致する伸張手法を使用して伸張される。一方、削減された解像度を復元する場合、復元後の強さ情報の値が、削減前の強さ情報の値よりも大きくならないように、圧縮後の１つの強さ情報の値を単純拡大して、伸張後の一定数の画素の強さ情報の値とすることにより、１つの強さ情報の値を一定数の画素の強さ情報の値に伸張する。
【０１２３】
図１０Ａは、圧縮前の水平方向の４画素の強さ情報を表す一例の概念図、図１０Ｂは、図１０Ａの４画素の強さ情報を、最小値を代表値として選択することにより圧縮した１つの強さ情報を単純拡大して伸張した４画素の強さ情報を表す概念図、図１０Ｃは、図１０Ｂの伸張後の強さ情報を線形補間した強さ情報を表す概念図である。図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、圧縮した１つの強さ情報の値を４画素の強さ情報の値に伸張することにより強さ情報の解像度を復元する例であり、その横軸は水平方向の画素の並び、縦軸は強さ情報の値を表す。
【０１２４】
図１０Ａは、圧縮前の水平方向の１番目の４画素の強さ情報の値が、左側の画素から順に４，３，３，４であり、２番目の４画素の強さ情報の値が、４，１，１，２であり、３番目の４画素の強さ情報の値が、３，４，４，３の場合の一例である。
【０１２５】
図１０Ｂに示すように、単純拡大による伸張後の１番目の４画素の強さ情報の値は３となり、２番目の４画素の強さ情報の値は１となり、３番目の４画素の強さ情報の値は３となる。単純拡大の場合、４画素毎の境界部分において強さ情報の急激な変化が現れる。
【０１２６】
第１および第２の伸張部１６、２８は、図１０Ｃに示すように、変化部分を線形補間して滑らかに繋ぐように復元する。この際も、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように、隣接する２つの４画素の強さ情報の境界から、隣接する２つの４画素の強さ情報のうちの値が大きい方の４画素の強さ情報の最大で半分までの強さ情報の値を、隣接する２つの４画素の強さ情報のうちの値が小さい方の４画素の強さ情報の値に近づけるように段階的に下げて線形補間することにより滑らかに繋ぐ。
【０１２７】
図１０Ｂに示すように、１番目の４画素の強さ情報の値の３は、２番目の４画素の強さ情報の値の１よりも大きい。この場合、図１０Ｃに示すように、両者の境界部分から、１番目の４画素の強さ情報のうちの１画素（４画素目）の強さ情報の値を３から２に下げる。また、３番目の４画素の強さ情報の値の３は、２番目の４画素の強さ情報の値の１よりも大きい。この場合も両者の境界部分から、３番目の４画素の強さ情報のうちの１画素（１画素目）の強さ情報の値を３から２に下げる。
【０１２８】
このように、隣接する２つの４画素の強さ情報の値の変化部分を線形補間して滑らかに繋ぐことにより、隣接する２つの４画素の強さ情報の境界部分において強さ情報の急激な変化が現れるのを解消することができる。また、隣接する４画素の強さ情報のうち、値が小さい方の４画素の強さ情報を上げるのではなく、値が大きい方の４画素の強さ情報の値を下げることにより、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくなることはないため、画質が劣化することはない。
【０１２９】
なお、境界部分から最大で半分までの強さ情報に制限するのは、４画素の強さ情報の両側の４画素の強さ情報の各々に対応するためである。また、４画素に限らず、任意の画素数を単位として解像度の削減および復元を行うことができる。
【０１３０】
次に、逆変換部２０についてさらに説明する。
【０１３１】
逆変換部２０は、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理により変換された高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とができるだけ近い値になるように逆変換することにより隣接画素間の相関を高め、画像圧縮処理部２２における圧縮効率を改善する。例えば、低階調の画素の画素値にのみ下記式（１）の変換を適用し、低階調の画素の画素値（輝度）を上げることにより高階調の画素の画素値に近づけることができる。
【０１３２】
ｙ＝ｘ＾ｎ  …  式（１）
ここで、ｘは低階調の画素の画素値の入力値、ｙは低階調の画素の画素値の出力値、ｎは強さ情報（第１の伸張情報）の値から決まる係数である。
【０１３３】
ｎの決め方は、視野角改善処理のために使用するLUTの変換特性および視野角改善処理の強さの表現方法によって変わるが、低階調の画素の画素値が、高階調の画素の画素値に近づくように調整する。
【０１３４】
例えば、前述のように、視野角改善処理の第１および第２のLUTの変換特性がｙ＝ｘ＾0.6およびｙ＝ｘ＾1.4であり、視野角改善処理前の画像データと処理後の画像データとをブレンドすることにより所望の視野角改善処理の強さを実現する場合、下記式（２）により、視野角改善処理の強さに関わらず、高階調の画素の画素値と低階調の画素の画素値とを概ね揃えることができる。
【０１３５】
ｎ＝１−０．５７ｍ  …  式（２）
ここで、ｍは、強さ情報を０から１までの値で表現したものであり、０は視野角改善処理なし、１は最大強さの視野角改善処理を意味する。
【０１３６】
図１１Ａは、逆変換部による低階調の画素の画素値の変換特性を表す一例のグラフ、図１１Ｂは、図１１Ａの変換特性の５０％の強さの変換特性を表すグラフである。これらのグラフの横軸は入力値、縦軸は出力値を表す。また、破線は高階調の画素の画素値の変換特性であり、細実線は低階調の画素の画素値の変換特性の入力値、太実線は、前述の式（１）による低階調の画素の画素値の変換特性の出力値を表す。なお、入力値および出力値は、図２の場合と同じである。
【０１３７】
図１１Ａおよび図１１Ｂのグラフに示すように、式（１）による低階調の画素の画素値の変換特性の出力値は、高階調の画素の画素値の変換特性に近いものとなるため、逆変換部２０による逆変換後の低階調の画素の画素値は、高階調の画素の画素値に近い値となる。
【０１３８】
次に、液晶表示装置１０の動作を説明する。
【０１３９】
まず、強さ決定部１２により、入力画像データに基づいて視野角改善処理の強さが決定され、強さ決定部１２から強さ情報が出力される。
【０１４０】
続いて、圧縮部１４により、強さ情報が圧縮され、圧縮部１４から圧縮情報が出力される。
【０１４１】
続いて、第１の伸張部１６により、圧縮情報が伸張され、第１の伸張部１６から第１の伸張情報が出力される。
【０１４２】
続いて、画像処理部１８により、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理が入力画像データに施され、画像処理部１８から視野角改善処理後の入力画像データが現在のフレームの画像データとして出力される。
【０１４３】
続いて、逆変換部２０により、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理の逆変換が現在のフレームの画像データに施され、逆変換部２０から逆変換データが出力される。
【０１４４】
続いて、画像圧縮処理部２２により、逆変換データが圧縮され、画像圧縮処理部２２から圧縮データが出力される。
【０１４５】
続いて、圧縮データおよび圧縮情報がフレームバッファ２４に格納される。
【０１４６】
続いて、フレームバッファ２４から圧縮データが読み出され、画像伸張処理部２６により、フレームバッファ２４から読み出された圧縮データが伸張され、画像伸張処理部２６から伸張データが出力される。
【０１４７】
また、フレームバッファ２４から圧縮情報が読み出され、第２の伸張部２８により、フレームバッファ２４から読み出された圧縮情報が伸張され、第２の伸張部２８から第２の伸張情報が出力される。
【０１４８】
続いて、再変換部３０により、第２の伸張情報に基づいて、再変換が伸張データに施され、再変換部３０から再変換後の伸張データが１フレーム前の画像データとして出力される。
【０１４９】
続いて、図示しないオーバドライブ部により、１フレーム前の画像データに基づいて、オーバドライブ処理が現在のフレームの画像データに施され、オーバドライブ部からオーバドライブデータが出力される。
【０１５０】
そして、オーバドライブデータに対応する画像が、図示しない液晶表示パネル部に表示される。
【０１５１】
上記のように、液晶表示装置１０では、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように、強さ情報が圧縮伸張される。強さ情報を圧縮することにより、必要なフレームバッファ２４のメモリ容量を削減してコストを削減することができる。また、強さ情報の圧縮誤差により、伸張後の視野角改善処理の強さが、圧縮前の視野角改善処理の強さよりも強くなることはないため、画質が劣化することはない。
【０１５２】
また、液晶表示装置１０では、画像データの圧縮前に、逆変換部２０により、第１の伸張情報に基づいて、視野角改善処理により変換された低階調の画素の画素値が、高階調の画素の画素値に近づくように簡易的な逆変換が行われる。また、画像データの伸張後に、再変換部３０により、第２の伸張情報に基づいて、変換された低階調の画素の画素値が、変換前の画素値に近づくように簡易的な再変換が行われる。
【０１５３】
これにより、視野角改善処理が施された場合であっても、隣接画素間の画素値の相関を高くすることができるため、圧縮効率を向上させることができ、１フレーム前の画像の画質を向上させることができる。また、１フレーム前の画像の画質が向上されることにより、オーバドライブ処理の精度を向上させることができるため、液晶表示装置１０の表示品質を向上させることができる。
【０１５４】
なお、液晶表示装置１０のように、視野角改善処理を施して逆変換し、圧縮伸張して再変換する構成に限らず、現在のフレームおよび１フレーム前の画像データの各々について視野角改善処理を施す構成とすることもできる。
【０１５５】
図１２は、本発明の液晶表示装置の構成を表す別の実施形態のブロック図である。図１２に示す液晶表示装置４０は、図１に示す液晶表示装置１０と比べて、逆変換部２０および再変換部３０を備えておらず、画像処理部３４を備えている。
【０１５６】
つまり、液晶表示装置４０は、強さ決定部１２と、圧縮部１４と、第１の伸張部１６と、画像処理部１８と、画像圧縮処理部２２と、フレームバッファ２４と、画像伸張処理部２６と、第２の伸張部２８と、画像処理部３４と、オーバドライブ部と、液晶表示パネル部とを備えている。また、第２の伸張部２８および画像処理部３４は、伸張データ（１フレーム前の画像データ）に視野角改善処理を施す視野角改善処理部３６を構成する。
【０１５７】
強さ決定部１２、圧縮部１４、第１の伸張部１６、画像処理部１８、フレームバッファ２４、画像伸張処理部２６、第２の伸張部２８、オーバドライブ部および液晶表示パネル部の構成および作用は液晶表示装置１０の場合と同じである。
【０１５８】
続いて、画像圧縮処理部２２には、入力画像データが外部から入力される。画像圧縮処理部２２は、入力画像データを圧縮して、圧縮後の入力画像データである圧縮データを出力する。
【０１５９】
続いて、画像処理部３４には、伸張データが画像伸張処理部２６から入力され、第２の伸張情報が第２の伸張部２８から入力される。画像処理部３４（第２の画像処理部）は、視野角改善処理を１フレーム前の入力画像データ（伸張データ）に施すものであり、第２の伸張情報に基づいて、視野角改善処理を伸張データに施して、視野角改善処理後の伸張データを１フレーム前の画像データとして出力する。
【０１６０】
画像処理部３４は、画像処理部１８と同じ構成および作用を有するものであり、例えば、第１および第２のLUTに相当する第３および第４のLUTを備えている。
【０１６１】
次に、液晶表示装置１０の動作を説明する。
【０１６２】
強さ決定部１２、圧縮部１４、第１の伸張部１６および画像処理部１８の動作は、液晶表示装置１０の場合と同じである。
【０１６３】
また、画像圧縮処理部２２により、入力画像データが圧縮され、画像圧縮処理部２２から圧縮データが出力される。
【０１６４】
フレームバッファ２４、画像伸張処理部２６および第２の伸張部２８の動作も、液晶表示装置１０の場合と同じである。
【０１６５】
続いて、画像処理部３４により、第２の伸張情報に基づいて、視野角改善処理が伸張データに施され、画像処理部３４から視野角改善処理後の伸張データが１フレーム前の画像データとして出力される。
【０１６６】
オーバドライブ部および液晶表示パネル部の動作も、液晶表示装置１０の場合と同じである。
【０１６７】
液晶表示装置１０においても、伸張後の強さ情報の値が、圧縮前の強さ情報の値よりも大きくならないように、強さ情報が圧縮伸張されるため、メモリ容量および画質について液晶表示装置１０と同じ効果を得ることができる。
【０１６８】
また、液晶表示装置４０では、視野角改善処理が施されていない入力画像データを圧縮するため、画像の圧縮による画質の低下に関する問題は発生しない。また、視野角改善処理を施す２つの画像処理部が必要となるが、ラインバッファおよび多くの演算回路が必要となり回路規模が大きい強さ決定部１２は１つでよいため、視野角改善処理を施す回路を単純に２つ使用する場合と比較して回路規模の削減が可能である。
【０１６９】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１７０】
１０、４０  液晶表示装置
１２  強さ決定部
１４  圧縮部
１６  第１の伸張部
１８、３４  画像処理部
２０  逆変換部
２２  画像圧縮処理部
２４  フレームバッファ
２６  画像伸張処理部
２８  第２の伸張部
３０  再変換部
３２、３６  視野角改善処理部
【図１】
2018136445.tif 000004
【図２】
2018136445.tif 000005
【図３】
2018136445.tif 000006
【図４】
2018136445.tif 000007
【図５Ａ】
2018136445.tif 000008
【図５Ｂ】
2018136445.tif 000009
【図５Ｃ】
2018136445.tif 000010
【図６Ａ】
2018136445.tif 000011
【図６Ｂ】
2018136445.tif 000012
【図６Ｃ】
2018136445.tif 000013
【図７】
2018136445.tif 000014
【図８】
2018136445.tif 000015
【図９Ａ】
2018136445.tif 000016
【図９Ｂ】
2018136445.tif 000017
【図９Ｃ】
2018136445.tif 000018
【図１０Ａ】
2018136445.tif 000019
【図１０Ｂ】
2018136445.tif 000020
【図１０Ｃ】
2018136445.tif 000021
【図１１Ａ】
2018136445.tif 000022
【図１１Ｂ】
2018136445.tif 000023
【図１２】
2018136445.tif 000024