(57)【要約】【課題】入力画像のエッジ部を検出し、画素毎に加速駆動のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、加速駆動の弊害を除去することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示パネル４を用いて、画像を表示する液晶表示装置であって、少なくとも１垂直期間前後における入力画像データの階調遷移に応じて、前記液晶表示パネル４の光学応答特性を補償する強調データを求める演算器２と、前記入力画像データに含まれるエッジ部分を検出するエッジ検出部６と、前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記強調データと前記入力画像データとのいずれか一方を画素単位で選択的に切換え、表示画像データとして前記液晶表示パネル４に供給するセレクタ７とを備えたものである。【選択図】　図１
2004138630.tif 000002
【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、
少なくとも１垂直期間前後における入力画像データの階調遷移に応じて、前記液晶表示パネルの光学応答特性を補償する強調データを求める手段と、
前記入力画像データに含まれるエッジ部分を検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記強調データと前記入力画像データとのいずれか一方を画素単位で選択的に切換え、表示画像データとして前記液晶表示パネルに供給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。
【請求項２】
前記請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記強調データから前記入力画像データを減算する減算器と、
前記エッジ部分の検出結果に基づいて可変制御される重み係数ｋを、前記減算器の出力データに積算する乗算器と、
前記乗算器の出力データを、前記入力画像データに加算することによって、前記表示画像データを決定する加算器とを備えた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、
前記入力画像データを前記強調データに変換するための強調変換パラメータを記憶した変換テーブルメモリと、
前記入力画像データをそのまま出力するための無変換パラメータを記憶した無変換テーブルメモリとを備え、
前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記変換テーブルメモリと、前記無変換テーブルメモリとを選択的に切換え参照することにより、前記表示画像データを決定す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に記載の液晶表示装置において、
前記入力画像データを前記強調データに変換するための強調変換パラメータと、前記入力画像データをそのまま出力するための無変換パラメータとを記憶したテーブルメモリを備え、
前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記強調変換パラメータが記憶された参照テーブル領域と、前記無変換パラメータが記憶された参照テーブル領域とを選択的に切換え参照することにより、前記表示画像データを決定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加速駆動を行なう液晶表示装置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】
このような従来の一般的な加速駆動回路の概略構成を図８に示す。図８において、１はＲＧＢ信号やＹＵＶ信号などのデジタル信号である入力画像データの１垂直期間前後における階調遷移の組み合わせに応じた強調変換パラメータが格納されているＲＯＭ、２は前記強調変換パラメータを用いて液晶応答特性を補償する補正画像データ（強調データ）を求める演算器、３は少なくとも１フィールドの画像データを保持可能なフレームメモリ（以下、ＦＭと略称する）、４は表示画像データとして前記補正画像データが供給されることにより加速駆動されて、画像を表示する液晶パネルである。
【０００７】
ここで、ＲＯＭ１に格納されるテーブルは、例えば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の全ての階調に対する補正画像データを持っていても良いし、例えば図９に示すように、３２階調毎の９つの代表階調についての強調変換パラメータ（実測値）のみを記憶しておき、その他の階調遷移に対する補正画像データ（強調データ）については、上記強調変換パラメータ（実測値）から線形補完等の演算で求めるようにしても良い。
【０００８】
一般的に液晶パネル４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、液晶パネル４の光学応答特性を補償して、目標の中間調を短時間で表示することが可能となる。
【０００９】
【特許文献】
特開平４−３６５０９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の液晶表示装置においては、１フィールド前の入力画像データと現フィールドの画像データとを比較演算し、強調データを出力することにより加速駆動を行っているが、強調データの最適化を誤ると、フィールド間データの誤差が拡大し、本来の入力データにはない映像ノイズを作り出すことになる。
【００１１】
図１０及び図１１は、入力画像データが黒からある中間調の値に変化した際の液晶パネルへの印加電圧と透過率の関係を示す説明図である。図１０では液晶パネルの特性にあわせて強調データを最適化させているため、通常駆動を行なった場合は目標到達輝度に達するまでに３フィールドを要しているのに対し、加速駆動を行なうことにより１フィールド内での到達を実現している。一方、図１１では使用する強調データが強すぎるため、目標到達輝度以上の輝度が出力されてしまう。
【００１２】
ここで、図１０、図１１に示したものにおいては、入力画像データが黒からある中間調の値に変わり、以後中間調のままだと仮定しているため、出力データの誤差は１フィールド内で吸収されて目標到達輝度に達しているが、例えば黒→中間調→黒→中間調と繰り返されるデータが入力された場合は、出力データの誤差がなしくずし的に増大してしまう。
【００１３】
これを通常のＴＶ受信信号に置き換えると、結果として顔の輪郭や文字の輪郭等のエッジ部に、本来ない映像（いわゆるノイズ）をのせて出力してしまうことになり、不自然な色つきや白点化、ちらつきなどの画質劣化を招来するという問題があった。
【００１４】
尚、液晶パネル自身の応答速度を考えた時、セルギャップのばらつき、環境温度による液晶材の粘性の変化等によって、常に最適な強調データを出力することは困難である。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、入力画像のエッジ部を検出し、画素毎に加速駆動のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、加速駆動の弊害を除去することが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【００１６】
【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、少なくとも１垂直期間前後における入力画像データの階調遷移に応じて、前記液晶表示パネルの光学応答特性を補償する強調データを求める手段と、前記入力画像データに含まれるエッジ部分を検出するエッジ検出手段と、前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記強調データと前記入力画像データとのいずれか一方を画素単位で選択的に切換え、表示画像データとして前記液晶表示パネルに供給する切換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本願請求項２の発明は、前記強調データから前記入力画像データを減算する減算器と、前記エッジ部分の検出結果に基づいて可変制御される重み係数ｋを、前記減算器の出力データに積算する乗算器と、前記乗算器の出力データを、前記入力画像データに加算することによって、前記表示画像データを決定する加算器とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本願請求項３の発明は、前記入力画像データを前記強調データに変換するための強調変換パラメータを記憶した変換テーブルメモリと、前記入力画像データをそのまま出力するための無変換パラメータを記憶した無変換テーブルメモリとを備え、前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記変換テーブルメモリと、前記無変換テーブルメモリとを選択的に切換え参照することにより、前記表示画像データを決定することを特徴とする。
【００１９】
本願請求項４の発明は、前記入力画像データを前記強調データに変換するための強調変換パラメータと、前記入力画像データをそのまま出力するための無変換パラメータとを記憶したテーブルメモリを備え、前記エッジ部分の検出結果に基づいて、前記強調変換パラメータが記憶された参照テーブル領域と、前記無変換パラメータが記憶された参照テーブル領域とを選択的に切換え参照することにより、前記表示画像データを決定することを特徴とする。
【００２０】
本願発明の液晶表示装置は、上述のとおり、入力画像のエッジ部を検出し、エッジ部であると判定された画素については加速駆動をオフして、無変換の入力画像データを表示画像データとして液晶表示パネルに出力するので、加速駆動の弊害による画質劣化を抑制して、高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の第１実施形態を、図１乃至図２とともに詳細に説明するが、上述した従来例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エッジ検出回路を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、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２による演算処理時間を補償する遅延回路５と、入力画像データに含まれるエッジ部分を検出するためのエッジ検出回路６と、エッジ検出回路６によるエッジ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２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、表示画像データとして液晶パネル４に出力するセレクタ７とを備えている。
【００２３】
演算器２は、現フィールドの画像データとＦＭ３から出力される１フィールド前の画像データとを比較して、両データの階調遷移の組み合わせに対応する強調変換パラメータをＲＯＭ１から読み出し、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パネル４に出力すべき強調データ（補正画像データ）を決定する。
【００２４】
また、エッジ検出回路６の構成例について、図２とともに説明する。尚、ここでは、入力画像データがＲ信号の８ビットデータであるとして説明するが、これに限られないことは言うまでもない。入力画像データは、８ビット分のフリップフロップ（以下、ＦＦと略称する）１１、さらにフリップフロップ（以下、ＦＦと略称する）１２にてラッチされる。ここでは、ＦＦ１１とＦＦ１２の２ブロックでシフトレジスタが構成されている。
【００２５】
よって、ＦＦ１１に保持されているデータとＦＦ１２に保持されているデータは互いに隣接画素データの関係になっている。ＦＦ１１、ＦＦ１２に保持されているデータは引算器１３に入力され、隣接画素間の差分値がコンパレータ１４に入力される。このコンパレータ１４では引算器１３の出力がエッジかどうかを検証するための比較基準データとの比較を行い、その比較結果をエッジ検出結果としてセレクタ７に出力する。
【００２６】
これによって、現入力画素データがエッジ部か否かを検出することができ、この検出結果に応じて、セレクタ７では遅延回路５からの現フィールドの入力画像データと前記演算器２からの強調データとのいずれか一方を選択的に切換えて、液晶パネル４に供給することができる。すなわち、エッジ検出結果としてエッジ検出有りを示す“１”のデータが入力されたとき、セレクタ７は、当該画素データとして強調変換が施されていない現フィールドの入力画像データをそのまま液晶パネル４に出力する。
【００２７】
以上のとおり、本実施形態の液晶表示装置によれば、エッジ画像と判定された画素部分については、加速駆動をオフして、通常駆動を行なうように切換制御しているので、エッジ部分で生じる不自然な色つきや白点化、ちらつきなどの加速駆動による弊害を除去して、高画質の画像表示を実現することができる。
【００２８】
尚、上記第１実施形態においては、ＲＯＭ１と演算部２とで書込階調決定手段を構成しているが、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、液晶パネル４の光学応答特性を補償する補正画像データ（強調データ）信号を求める構成としても良い。
【００２９】
次に、本発明の液晶表示装置の第２実施形態について、図３とともに説明するが、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３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である。
【００３０】
本実施形態の液晶表示装置は、上記第１実施形態におけるセレクタ７を設ける代わりに、図３に示すように、演算器２で求めた補正画像データ（強調データ）から入力画像データを減算する減算器８と、該減算器８の出力データに重み係数ｋ（０≦ｋ≦１）を積算する乗算器９と、この乗算器２１の出力データを入力画像データに加算することにより、表示画像データを得る加算器１０とを設けた構成としている。
【００３１】
ここで、乗算器９における重み係数ｋは、エッジ検出回路６によるエッジ検出結果に基づいて可変される。すなわち、エッジ検出結果がエッジ検出無しを示す“０”のデータが入力されたときは、重み係数ｋ＝１として、強調データを液晶パネル４に出力する。一方、エッジ検出有りを示す“１”のデータが入力されたときは、重み係数ｋ＝０として、入力画像データに強調変換を施すことなく、入力画像データをそのまま表示画像データとして液晶パネル４に出力する。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態においても、エッジ画像と判定された画素部分については、加速駆動をオフして、通常駆動を行なうように切換制御しているので、エッジ部分で生じる不自然な色つきや白点化、ちらつきなどの加速駆動による弊害を除去して、高画質の画像表示を実現することができる。また、重み係数ｋの値を可変することで、より柔軟に画像表示データを制御することが可能である。
【００３３】
次に、本発明の液晶表示装置の第３実施形態について、図４乃至図７とともに説明するが、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４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５は本実施形態の液晶表示装置におけるＲＯＭの無変換テーブル内容を示す説明図、図６は本実施形態の液晶表示装置におけるエッジ検出回路を示すブロック図、図７は本実施形態の液晶表示装置における他のＲＯＭ構成を示す説明図である。
【００３４】
本実施形態の液晶表示装置においては、図４に示すように、強調変換パラメータが格納されたＲＯＭ１（変換テーブルメモリ）に加えて、無変換パラメータ（すなわち、図５に示すスルーテーブル）が格納されたＲＯＭ２１（無変換テーブルメモリ）を設け、エッジ検出回路１６によるエッジ検出結果に基づいて、ＲＯＭ１又はＲＯＭ２１のいずれかを選択的に参照することで、画素単位で加速駆動と通常駆動とを切換制御可能とするものである。
【００３５】
ここで、本実施形態のエッジ検出回路１６は、図６に示すように、入力画像データ（８ビットデータ）をラッチする８ビット分のＦＦ１１、ＦＦ１２と、ＦＦ１１、ＦＦ１２に保持されているデータを減算して、隣接画素間の差分値を得る引算器１３と、引算器１３で求められた隣接画素間の差分値と比較基準データとを比較するコンパレータ１４とに加えて、コンパレータ１４での比較結果（１ビット）をＦＦ１２からの８ビットの画素データに加えた９ビットのデータを作成して出力するフリップフロップ（ＦＦ）１５を設けている。
【００３６】
例えば、ＦＦ１２から“００…００１１”の８ビットデータが入力され、コンパレータ１４からエッジ検出有りとする“１”のデータが入力されたとき、ＦＦ１５では“１”＋“００…００１１”として“１００…００１１”の９ビットデータを演算器２に出力する。一方、エッジ検出無しとする“０”のデータが入力された場合は、“０”＋“００…００１１”として“０００…００１１”の９ビットデータを演算器２に出力する。
【００３７】
演算器２は、ＦＦ１５からの出力データについて、その９ビット目のデータを検証することにより、現画素データがエッジ部か否かを判別することができる。そして、エッジ検出有りの検出結果が付加された画素データに対しては、ＲＯＭ１（変換テーブルメモリ）を選択参照して強調変換処理を行ない、強調データを液晶パネル４に出力する。一方、エッジ検出無しの検出結果が付加された画素データに対しては、ＲＯＭ２１（無変換テーブルメモリ）を選択参照してそのまま無変換（スルー）出力する。
【００３８】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置においても、エッジ画像と判定された画素部分については、加速駆動をオフして、通常駆動を行なうように切換制御しているので、エッジ部分で生じる不自然な色つきや白点化、ちらつきなどの加速駆動による弊害を除去して、高画質の画像表示を実現することができる。
【００３９】
尚、上記第３実施形態において、ＲＯＭ１、２１のテーブル内容を一つのテーブルメモリに格納してもよい。すなわち、図７に示すように、無変換パラメータ、強調変換パラメータのそれぞれを異なるテーブル領域に記憶して構成し、９ビット目のエッジ検出結果に基づき、参照するテーブル領域を切換制御することで、上記ＲＯＭ１、２１を個別に設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【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、入力画像のエッジ部を検出し、エッジ部であると判定された画素については加速駆動をオフして、無変換の入力画像データを表示画像データとして液晶表示パネルに出力するので、加速駆動の弊害による画質劣化を抑制して、高品質な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実施形態におけるエッジ検出回路を示すブロック図である。
【図３】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を示す説明図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の第３実施形態における概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の第３実施形態におけるＲＯＭ２１（無変換テーブルメモリ）のテーブル内容例示す説明図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の第３実施形態におけるエッジ検出回路を示すブロック図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の第３実施形態における他のＲＯＭ構成（テーブル内容例）を示す説明図である。
【図８】従来の液晶表示装置における加速駆動回路を示すブロック図である。
【図９】従来の液晶表示装置におけるＲＯＭ１（変換テーブルメモリ）のテーブル内容例を示すブロック図である。
【図１０】従来の液晶表示装置において最適な強調データによる加速駆動を実現した場合の液晶の透過率と印加電圧との関係を示す説明図である。
【図１１】従来の液晶表示装置において最適な強調データが得られなかった場合の加速駆動時における液晶の透過率と印加電圧との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２１　ＲＯＭ（テーブルメモリ）
２　演算器
３　フレームメモリ
４　液晶パネル
５　遅延回路
６、１６　エッジ検出回路
７　セレクタ
８　減算器
９　乗算器
１０　加算器
１１　８ビット分のフリップフロップ（ＦＦ）
１２　８ビット分のフリップフロップ（ＦＦ）
１３　サブストラクタ（引算器）
１４　コンパレータ
１５　９ビット分のフリップフロップ（ＦＦ）
【図１】
2004138630.tif 000003
【図２】
2004138630.tif 000004
【図３】
2004138630.tif 000005
【図４】
2004138630.tif 000006
【図５】
2004138630.tif 000007
【図６】
2004138630.tif 000008
【図７】
2004138630.tif 000009
【図８】
2004138630.tif 000010
【図９】
2004138630.tif 000011
【図１０】
2004138630.tif 000012
【図１１】
2004138630.tif 000013