JP5253899B2 - 表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部から与えられる入力画像データを表示するための表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法に関し、より詳しくは１フレーム前のデータを使用することにより与えられる入力画像データを補正する表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法に関する。

液晶表示装置に使用される液晶分子の光学的な応答時間は様々であるが、直ちに応答できるものはなく、一般的には数十ミリ秒の時間を要することが多い。このため、例えばこの液晶表示装置における表示階調を０から２５５までとするとき、例えば１００の表示階調で表示を行うとする場合には、一垂直表示期間（以下、「１フレーム」という）前の表示階調が０であった場合であっても、１フレームの間にその表示階調が１００へ変化することが起こることが好ましい。

しかし、前述したように表示階調が直ちに１００に変化するよう液晶分子が応答することはできないので、実際には数十ミリ秒の時間を経た後に１００の表示階調へ到達することになる。したがって、１００の表示階調へ到達するまでの間、液晶表示装置は本来表示すべき階調とは異なる表示階調（ノーマリブラック型の表示装置では１００より低い階調）を表示し続けることになり、表示品質が悪化する。

このように表示品質を悪化させる液晶表示装置の階調変化に対する応答速度の問題を解決するため、従来より様々な対策が行われてきた。例えば、特開平４−２８８５８９号公報には、入力画像信号を１フレーム分保持する画像メモリを備え、このメモリに保持された１フレーム前の画像信号と現在の入力画像信号とのレベル変動を検知する構成が開示されている。このレベル変動の検知は、例えば前述した０から１００への階調変化を検知することに相当する。このようなレベル変動が検知された場合に、入力画像に対して高域強調フィルタをかけることにより、液晶表示装置の応答速度を改善することができる。このような従来の構成を以下では第１の従来例という。

また、国際公開第０３／０９８５８８号パンフレットには、さらに応答性能が悪い液晶表示装置についても応答速度の改善を行うことができる構成が開示されている。この構成は、上記第１の従来例の構成とは異なり、入力画像を画像メモリに保持するのではなく、１フレーム前の入力画像データに基づき、当該液晶表示装置上に１フレーム期間経過後に実際に表示されるであろう表示階調の予測値を求め、当該値を画像メモリに保持するものである。このような従来の構成を以下では第２の従来例という。この構成では応答速度を改善するため、上記予測値よりもさらに大きく変化する値に対応する電圧が液晶分子に与えられることになるので、このような駆動方式はオーバーシュート駆動方式とも呼ばれる。

上記第１および第２の従来例では、入力画像信号の補正のために使用される１フレーム前の画像データの内容に違いはあるが、ともに１フレーム分の画像データを保持する画像メモリを有する点では同じ構成である。このような構成では、表示サイズがＷＸＧＡ（１３６６×７６８）であって表示階調がＲＧＢ各々８ビットの表示パネルを備える液晶表示装置において、画像メモリに保存されるべき画像データのサイズは、約２５００万（＝１３６６×７６８×８×３）ビットもの大きさとなる。

そこで、米国特許出願公開第２００５／０２００６３１号明細書には、この画像データをブロック切り詰め符号化方式により適宜に圧縮してそのデータサイズを小さくし、画像メモリに記憶する構成が記載されている。この符号化方式を以下ＢＴＣ（Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ）方式という。この明細書に記載されている圧縮方法については詳述しないが、基本的には、（１）ビット数の削減、（２）色空間変換およびダウンサンプリング、（３）空間冗長性の削減、という３つの手法を用いることにより、非可逆な圧縮が行われる構成となっている。これらのうちＢＴＣ方式による圧縮は、上記（３）に対応する圧縮方式である。このような構成により、画像メモリを小さくすることができ、製造コストを削減することができる。このような従来の構成を以下では第３の従来例という。
特開平４−２８８５８９号公報 国際公開第０３／０９８５８８号パンフレット 米国特許出願公開第２００５／０２００６３１号明細書

ここで、上記第３の従来例では、ＢＴＣ方式により得られる２種類のコードである、可変長部分を含む低圧縮コード（以下ＬＢＴＣ（Ｌｏｗ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−ｒａｔｉｏ ＢＴＣ）という）、および固定長部分である高圧縮コード（以下ＨＢＴＣ（Ｈｉｇｈ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−ｒａｔｉｏ ＢＴＣ）という）が使用される。このＨＢＴＣは、入力画像を縦２ピクセルで横２ピクセルのブロックに分割したときの平均値である。したがって、このブロックに含まれる４つの各ピクセルのいずれかの間の階調差が大きいデータを圧縮したＨＢＴＣを、上述したオーバーシュート駆動のための１フレーム後の表示階調の予測値として使用すると、実際の表示階調とずれを生じることがある。このずれは通常１フレーム後には解消されるが、データの変化態様によっては解消されずに残ることがある。例えば、上記ブロックに含まれる或るピクセルの階調が１フレーム毎に０から２５５を経て再び０へと大きく変化し平均値自体は大きく変化しない場合、当該ピクセルの（入力）階調は実際には０に戻っても表示階調の予測値が０に戻らないことがある。このようなずれは表示上の残像のようなノイズ（以下単に「残像ノイズ」という）として残り、表示品質を悪化させる。

そこで本発明は、画像データを固定長部分を必ず含み、場合により可変長部分を含むコードに圧縮しその後非可逆に復号する場合、復号された画像データに基づき入力画像データを補正することにより生じる残像ノイズを抑制または解消することができる表示制御回路、それを備えた液晶表示装置、および表示制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御回路であって、
現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調から、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調への遷移量に応じて、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定部と、
前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを前記遷移量に応じて生成する到達階調決定部と、
前記表示パネルに表示されるべき画像に異常なノイズが生じるか否かを予測し、生じないと予測される場合には前記到達階調データを選択し、生じると予測される場合には前記入力画像データを選択する予測選択部と
前記予測選択部により選択されたデータを、複数の画素データからなるブロック毎に、常に発生する固定長部分コードと所定の場合にのみ発生する可変長部分コードとを含む可変長コードへ非可逆にデータ圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部によりデータ圧縮して得られた可変長コードを記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記憶される可変長コードを読み出して復号したデータを、現時点から１フレーム期間後の前フレーム画像データとして前記書込階調決定部と前記到達階調決定部とに与える復号部と
を備え、
前記予測選択部は、前記入力画像データに含まれる前記複数の画素データに基づき、前記圧縮部で前記到達階調データを非可逆に圧縮し前記復号部で復号する場合に生じるべき誤差に関連した前記異常なノイズの発生を予測するものであって、前記複数の画素データにより示される複数の階調値と、前記複数の階調値に基づき定められる代表値との差分値をそれぞれ求め、前記差分値の１つ以上が所定の閾値を超える場合に前記異常なノイズが生じると予測し、前記差分値の全てが前記閾値を超えない場合に前記異常なノイズが生じないと予測することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記圧縮部は、ＢＴＣ（Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ）方式を使用したデータ圧縮を行い、
前記予測選択部は、前記複数の階調値の平均値を前記代表値とすることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明に記載の表示制御回路と、
前記表示制御回路から与えられる書込階調データにより表示を行う液晶表示パネルであって、前記書込階調データに対応する複数の映像信号を伝達するための複数の映像信号線を駆動する映像信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線とに沿ってマトリクス状に配置される複数の画素形成部と、前記複数の画素形成部に共通的な電位を与える共通電極とを含む液晶表示パネルと
を備える、液晶表示装置である。

第４の発明は、外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御方法であって、
現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調から、現時点に受け取った前記入力画像データにより示される階調への遷移量に応じて、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定ステップと、
前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを前記遷移量に応じて生成する到達階調決定ステップと、
前記表示パネルに表示されるべき画像に異常なノイズが生じるか否かを予測し、生じないと予測される場合には前記到達階調データを選択し、生じると予測される場合には前記入力画像データを選択する予測選択部ステップと、
前記予測選択ステップにおいて選択されたデータを、複数の画素データからなるブロック毎に、常に発生する固定長部分コードと所定の場合にのみ発生する可変長部分コードとを含む可変長コードへ非可逆にデータ圧縮する圧縮ステップと、
前記圧縮ステップによりデータ圧縮して得られた可変長コードを記憶するデータ記憶部に記憶される可変長コードを読み出して復号したデータを、現時点から１フレーム期間後の前フレーム画像データとして前記書込階調決定ステップと前記到達階調決定ステップとに与える復号ステップと
を備え、
前記予測選択ステップは、前記入力画像データに含まれる前記複数の画素データに基づき、前記圧縮ステップで前記到達階調データを非可逆に圧縮し前記復号ステップで復号する場合に生じるべき誤差に関連した前記異常なノイズの発生を予測するものであって、前記複数の画素データにより示される複数の階調値と、前記複数の階調値に基づき定められる代表値との差分値をそれぞれ求め、前記差分値の１つ以上が所定の閾値を超える場合に前記異常なノイズが生じると予測し、前記差分値の全てが前記閾値を超えない場合に前記異常なノイズが生じないと予測することを特徴とする。

上記第１の発明によれば、予測選択部は、入力画像データに含まれる複数の画素データに基づき、圧縮部で到達階調データを非可逆に圧縮し復号部で復号する場合に生じるべき誤差に関連した異常なノイズの発生を予測し、当該ノイズが生じないと予測される場合には到達階調データを圧縮対象として選択し、生じると予測される場合には復号誤差に関連する到達階調データではなく入力画像データを圧縮対象として選択するので、残像ノイズが発生しないか少なくとも知覚することができないようにすることができる。
さらに上記第１の発明によれば、複数の階調値に基づき定められる代表値との差分値の１つ以上が所定の閾値を超える場合に異常なノイズが生じると予測し、差分値の全てが閾値を超えない場合に異常なノイズが生じないと予測するので、残像ノイズの発生または不発生を簡単な手法で正確に予測することができる。

上記第２の発明によれば、一般的なＢＴＣ方式の圧縮方式を採用することにより、圧縮部の製造コストを下げることができる。

上記第３の発明によれば、上記第１または第２の発明における効果と同様の効果を液晶表示装置において奏することができる。

上記第４の発明によれば、上記第１の発明における効果と同様の効果を表示制御方法において奏することができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
＜１． 液晶テレビの全体的な構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶テレビの全体構成を示すブロック図である。本液晶テレビは、テレビジョン放送を受信するためのアンテナ２と、受信された電波から所望の伝送データを選局するチューナ３と、選局された伝送データから映像データを復号・抽出する映像処理回路４と、映像データに基づき画像表示を行う液晶表示装置５とを備える。本発明は、液晶表示装置５に備えられる表示制御回路に特徴を有するので、以下に図を参照して詳しく説明する。

図２は、液晶表示装置５の詳しい構成を示すブロック図である。この液晶表示装置５は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、表示制御回路２００、映像信号線駆動回路（ソースドライバ）３００、および走査信号線駆動回路（ゲートドライバ）４００からなる駆動制御部と、表示部５００と、共通電極駆動回路６００とを備えている。表示部５００は、複数本（Ｍ本）の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と、複数本（Ｎ本）の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）と、それら複数本の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と複数本の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（Ｍ×Ｎ個）の画素形成部とを含んでいる。この画素形成部は、対応する交差点を通過する走査信号線ＧＬ（ｎ）にゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過する映像信号線ＳＬ（ｍ）にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）と、ＴＦＴのドレイン端子に接続された画素電極と、各画素形成部に共通的に設けられた共通電極（「対向電極」ともいう）と、各画素電極と共通電極との間に挟持された電気光学素子としての液晶層とによって構成される。このＴＦＴは、走査信号線ＧＬ（ｎ）に印加される走査信号Ｇ（ｎ）がアクティブになると、当該走査信号線が選択されて導通状態となる。そして、画素電極には駆動用映像信号Ｓ（ｍ）が映像信号線ＳＬ（ｍ）を介して印加される。これにより、その印加された駆動用映像信号Ｓ（ｍ）の電圧が、その画素電極を含む画素形成部に表示値として書き込まれる。

表示制御回路２００は、外部から送られる入力画像データＣＤとタイミング制御信号ＴＳとを受け取り、デジタル画像信号である書込階調データＷＤと、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φを出力する。

映像信号線駆動回路３００は、表示制御回路２００から出力された書込階調データＷＤ、ソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、表示部５００内の各画素形成部の液晶容量と補助容量とを充電するために駆動用映像信号（ここでは後述する書込階調データＷＤ）を各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加する。このとき、映像信号線駆動回路３００では、ソースクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加すべき電圧を示す書込階調データＷＤが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持された書込階調データＷＤがアナログ電圧に変換される。変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号として全ての映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に一斉に印加される。もっとも、液晶の光学応答速度によっては所望の階調に到達しないことがある点については前述したとおりである。なお、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加される映像信号は、表示部５００の交流化駆動のために、表示制御回路２００から受け取った極性反転信号φに応じてその極性が反転する。

走査信号線駆動回路４００は、表示制御回路２００から出力されたゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）にアクティブな走査信号を順位印加する。

共通電極駆動回路６００は、液晶の共通電極に与えるべき電圧である共通電圧Ｖｃｏｍを生成する。本実施形態では、映像信号線の電圧の振幅を抑えるために、交流化駆動に応じて共通電極の電位をも変化させている。

以上のようにして、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に駆動用映像信号が印加され、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）に走査信号が印加されることにより、表示部５００に画像が表示される。

＜２． 表示制御回路の構成および動作＞
図３は、本実施形態における表示制御回路２００の構成を示すブロック図である。この表示制御回路２００は、タイミング制御を行うタイミング制御回路２１と、書込階調データＷＤを１フレーム分記憶する画像メモリ２２と、装置外部から与えられる入力画像データＣＤに含まれる表示値（表示階調データ）を受けとり、タイミング制御回路２１からの制御信号に基づき、受け取った表示値を画像メモリ２２に記憶されている１フレーム前の書込階調データＷＤを参照して、オーバーシュート駆動を行うための（液晶の光学的応答補償を行う）書込階調データＷＤを生成し出力するオーバーシュート補償部２３とを含む。

タイミング制御回路２１は、外部から送られるタイミング制御信号ＴＳを受け取り、オーバーシュート補償部２３の動作を制御するための制御信号ＣＬと、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φとを出力する。

オーバーシュート補償部２３は、外部から送られてくる入力画像データＣＤに含まれる１つの画素に対応する表示値と、タイミング制御回路２１から受け取った制御信号ＣＬと、画像メモリ２２から読み出された対応する画素の１フレーム前における過去の書込階調データＷＤに相当するデータ（以下「前フレーム画像データＰＤ」という）とに基づき、表示部５００においてオーバーシュート駆動が実現される書込階調データＷＤを生成し出力する。このオーバーシュート補償部２３の詳しい構成について、さらに図４を参照して説明する。

＜３． オーバーシュート補償部の構成および動作＞
図４は、本実施形態におけるオーバーシュート補償部の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、オーバーシュート補償部２３は、外部から入力される（現在のフレームにおける）入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、本表示制御回路を備える液晶表示装置をオーバーシュート駆動するための書込階調データＷＤを出力する書込階調決定部１０と、入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、液晶表示装置において１フレーム期間経過後に到達する階調を示す到達階調データを出力する到達階調決定部１６と、入力画像データＣＤと到達階調データとを受け取りいずれかを出力するデータ選択部１７と、入力画像データＣＤに基づき後述する復号誤差による残像ノイズ発生を予測する予測値を算出し、算出結果に基づきデータ選択部１７を制御する誤差ノイズ予測部１８と、データ選択部１７から出力されるデータを圧縮する画像圧縮部１１と、圧縮されたデータを画像メモリ２２へ書き込むメモリ書き込み部１２と、画像メモリ２２から圧縮されたデータを読み出すメモリ読み出し部１４と、読み出されたデータを前フレーム画像データＰＤとして復号する画像復号部１５とを備える。

書込階調決定部１０は、入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤに対応する書込階調データＷＤとの関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有しており、このＬＵＴを参照することにより書込階調データＷＤを出力する。このＬＵＴは、１フレーム前の画像データからの階調遷移量に対応する、当該液晶表示装置の表示特性に応じた最適な書込階調データを予め算出することにより作成されている。このＬＵＴについては、図６を参照して後述する。

到達階調決定部１６は、外部から入力される入力画像データＣＤと前フレーム画像データＰＤとに基づき、液晶表示装置において１フレーム期間経過後に到達する階調を示す到達階調データを出力する。前述したように、液晶の光学応答速度が比較的遅い場合には液晶表示装置に与えられる書込階調データＷＤに示される階調に到達するまでに１フレーム期間以上の時間がかかる場合がある。そこで、オーバーシュート駆動を行う場合に参照される前フレーム画像データＰＤを１フレーム期間経過後に実際に到達する到達階調データとすることにより、より正確な駆動を行うことが可能となる。到達階調決定部１６は、入力画像データＣＤとこの前フレーム画像データＰＤに対応する到達階調データとの関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有しており、このＬＵＴを参照することにより到達階調データを出力する。このＬＵＴは、１フレーム前の画像データからの階調遷移量に対応する、当該液晶表示装置の表示特性に応じて実際に到達すると予測される到達階調データを予め算出することにより作成されている。このＬＵＴについては、図７を参照して後述する。

画像圧縮部１１は、データ選択部１７により選択された入力画像データＣＤまたは到達階調データのいずれかを受け取り、前述したＢＴＣ方式を使用することにより、受け取ったいずれかのデータを圧縮し、固定長コードであるＨＢＴＣまたは可変長部分を含むコードであるＬＢＴＣを出力する。すなわち、前述したように、ＬＢＴＣは固定長部分コードと可変長部分コードとにより構成されており、ＨＢＴＣは固定長部分コードのみからなる。また、これらＨＢＴＣおよびＬＢＴＣを総称して、以下では可変長コードと呼ぶ。なお本明細書ではＢＴＣをさらに分けた圧縮方式の呼称としてはＨＢＴＣまたはＬＢＴＣという用語を使用しないものとする。

ここでＢＴＣについて簡単に説明する。このＢＴＣは広く知られる圧縮方法であって、この圧縮方法では圧縮率を決定する閾値がパラメータとして与えられる。この圧縮方式では、まず入力画像を縦２ピクセルで横２ピクセルのブロックに分割し、ブロック毎に平均値を求める。この平均値がＨＢＴＣ（Ｈｉｇｈ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−ｒａｔｉｏ ＢＴＣ）となる。さらに、ピクセル毎に平均値との差分をとり、差分が閾値０を超えたブロックについてのみ、平均値とのピクセル毎の差分を示すデータを求める。この差分値は可変長（可変長部分コード）となり、固定長（固定長部分コード）である平均値と合わせたコードデータがＬＢＴＣ（Ｌｏｗ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−ｒａｔｉｏ ＢＴＣとなる。このような処理を入力画像全体に対して行うことにより、入力画像データの空間冗長性を利用した圧縮が可能になる。ここで上記閾値が小さい値であるほど、平均値との差分が閾値を超えるブロックが多くなるためＬＢＴＣの発生頻度が高くなり、画像メモリへ書き込まれるデータ量が増える。すなわち圧縮率が低い状態となる。逆に閾値が大きい値であるほど、ＬＢＴＣの発生頻度が低くなり、結果として圧縮率が高い状態となる。このように閾値の設定によって圧縮率の制御が可能になる。なお、本実施形態では、このようなＢＴＣ方式が採用されるが、圧縮した後に復号したデータの復号誤差に関連して残像ノイズが発生するような周知の圧縮方式がこのＢＴＣ方式に代えて採用されてもよい。

メモリ書き込み部１２は、画像メモリ２２へのデータ書き込み位置（アドレス）を管理し、画像圧縮部１１から与えられるＨＢＴＣまたはＬＢＴＣのデータを画像メモリ２２の上記書き込み位置に書き込む。

メモリ読み出し部１４は、画像メモリ２２からのデータ読み出し位置（アドレス）を管理し、前フレーム画像データＰＤに相当するＨＢＴＣまたはＬＢＴＣのデータを画像メモリ２２の上記読み出し位置から読み出す。

画像復号部１５は、メモリ読み出し部１４から読み出されたデータを前フレーム画像データＰＤに復号し、復号された前フレーム画像データＰＤを書込階調決定部１０および到達階調決定部１６に与える。

誤差ノイズ予測部１８は、受け取った入力画像データＣＤに基づき、到達階調データを画像圧縮し復号する場合に生じるべき復号誤差により前述した残像ノイズが発生するか否かを判定するための予測値を算出する。ここでの復号誤差とは、圧縮前の（正しい）値と、当該値を圧縮することによりＨＢＴＣとした後それを復号して得られる値との誤差をいう。すなわち、ＨＢＴＣの復号値は、１ブロックに含まれる４つのピクセルの平均階調値となるから、復号誤差は当該平均値と圧縮前の値との差になる。

誤差ノイズ予測部１８は、後述するようにこの復号誤差が大きく、かつ対応する１ブロックに含まれる入力画像データＣＤの４つのピクセルの階調差が大きい場合に残像ノイズの発生が予測されることを、上記入力画像データＣＤに含まれる４つのピクセルそれぞれの階調値とこれらの平均階調値との差（以下この差を「予測値」という）を所定の閾値と比較する。この予測値のうち１つ以上が閾値を超える場合、画像圧縮部１１に到達階調データが与えられることなく入力画像データＣＤが与えられるようにデータ選択部１７を制御する。このように制御されるのは、予測値が閾値を超える場合、もし当該入力画像データＣＤに基づき得られる到達階調データを画像圧縮し復号すると、復号したデータがオーバーシュート駆動に使用される場合に前述した残像ノイズが発生する可能性があると考えられるからである。このように考えられる理由と、上記構成により残像ノイズが抑制される理由について図５から図７までを参照して詳しく説明する。

＜４． 残像ノイズの発生例とその抑制動作＞
図５は、フレーム期間毎に変化する表示画像の一部と、その入力画像データとを示す図である。図５では、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの５フレーム期間のうち、各時刻に表示される部分的な表示画像５０〜５５およびこれらに含まれる１ブロック分の４つのピクセル５０ａ〜５５ａと、当該４つのピクセル５０ａ〜５５ａの階調値である入力画像データ６０〜６５とが示されている。

なお、上記表示画像５０〜５５は、残像ノイズを説明するための画像であって、入力画像データＣＤがそのまま表示されており、本実施形態におけるオーバーシュート駆動がなされていないものである。

図５を参照すればわかるように、時刻ｔ０において表示されている表示画像５０は特定のパターンを有しており、このパターンは以後の表示画像５１〜５５においても同様である。ただし、時刻ｔ１において表示されている表示画像５１には上記パターンに加えて縦方向に沿って１列目に延びる白線が表示されており、時刻ｔ２において表示されている表示画像５１にはこの白線が２列目に表示されており、以後１フレーム期間が経過する毎に右方向へ１列ずつ移動していく画像となっている。これらの画像には当然に残像ノイズは含まれていないが、到達階調データを使用してオーバーシュート駆動を行うと、図５に示される入力画像データが与えられる場合に残像ノイズが発生する。以下、この残像ノイズの発生について図６から図８を参照して説明する。

図６は、到達階調決定部に含まれるＬＵＴの内容例を示す図であり、図７は書込階調決定部に含まれるＬＵＴの内容例を示す図である。すなわち、図６では横方向に沿って入力画像データＣＤの典型的な階調値が記載されており、縦方向に沿って前フレーム画像データＰＤの典型的な階調値が記載されており、これらに対応する出力値である到達階調データの値が表内に記載されている。同様に、図７では横方向に沿って入力画像データＣＤの典型的な階調値が記載されており、縦方向に沿って前フレーム画像データＰＤの典型的な階調値が記載されており、これらに対応する出力値である書込階調データＷＤの値が表内に記載されている。

これらの値を参照して、本表示制御回路２００に含まれるデータ選択部１７および誤差ノイズ予測部１８の残像ノイズを抑制または解消する機能を説明するため、これらの構成要素が存在せず画像圧縮部１１は到達階調決定部１６からの到達階調データのみを受け取って圧縮する場合に、図５に示される入力画像データＣＤを受け取ると残像ノイズが発生することを説明する。なお、この画像圧縮部１１による圧縮では、説明の便宜上高圧縮のＨＢＴＣが生成されるものとする。

図８は、データ選択部および誤差ノイズ予測部が存在しない場合の各データに含まれる１ブロック４ピクセルの階調値の例を示す図である。図８に示される入力画像データＣＤは、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの５フレーム期間における図５の入力画像データＣＤに対応している。また時刻ｔ０における前フレーム画像データ７０の内容はそれ以前の入力画像データＣＤおよび到達階調データにより決定されるが、入力画像データＣＤは時刻ｔ０以前も同一内容のまま全く変化していないものとし、時刻ｔ０における前フレーム画像データ７０の内容は、この入力画像データＣＤの内容である４つのピクセルの階調値（０，１２８，０，０）の平均値である３２を復号した階調値（３２，３２，３２，３２）となっている。なお、以下では上記表記態様のように、１ブロックに含まれる４つのピクセルの階調値はブロックの左上、右上、左下、右下の順で括弧内にカンマで区切って表記するものとする。

図８における時刻ｔ１では、図５に示される表示画像５１のような白線（階調の大きい部分）がブロックに含まれるピクセルの一部に反映されており、時刻ｔ３において上記白線が上記ピクセルに反映されなくなった後においても到達階調データ８３は入力画像データ６３と一致せず、やや階調が大きい状態となっている。その後、（上記構成要素が存在しないことから）圧縮対象となる到達階調データは入力画像データが変化しない場合にはこれと一致するはずである。しかし、時刻ｔ４および時刻ｔ５における到達階調データ８４，８５の内容は（２，１２８，２，２）となっており、入力画像データ６４，６５の内容（０，１２８，０，０）とは一致せず、０であるべき階調が２と大きいままになっている。またこれに応じて、対応する書込階調データ９４，９５の内容も（１，１４８，１，１）となっており、０であるべき階調が１のまま残っている。このような１の階調に対応するピクセルは暗い線となって残るので、あたかも上記白線が移動後に残した残像のようなノイズとして表示上残ることになる。

このような残像ノイズが生じるのは、入力画像データの階調値が１フレームで大きく変化して元に戻る場合であって、到達階調データの対応するブロックに含まれる各階調値と、それらを高圧縮した前フレーム画像データＰＤの平均階調値との間に大きな誤差が生じている場合、入力画像データの階調値が元に戻っても書込階調データの階調値は元に戻らないからである。

このような残像ノイズが生じないようにするため、データ選択部１７および誤差ノイズ予測部１８が設けられている。以下、図９を参照しながら同一の入力画像データＣＤが与えられる場合にも上記残像ノイズが発生しないことを説明する。

図９は、本実施形態における各データに含まれる１ブロック４ピクセルの階調値の例を示す図である。図９に示される圧縮対象となるデータは入力画像データであり、図８に示される圧縮対象（すんわち到達階調データ）とは異なっている。これは、誤差ノイズ予測部１８により、入力画像データ６０〜６５に含まれる４つのピクセルそれぞれの階調値とこれらの平均階調値との差である予測値を所定の閾値（ここでは９５であるものとする）と比較した結果、この予測値のうち１つ以上が閾値を超えているからである。この場合には、画像圧縮部１１に到達階調データが与えられることなく入力画像データＣＤが与えられるようにデータ選択部１７が制御される。

例えば、時刻ｔ０において、入力画像データ６１の内容は（０，１２８，０，０）であるが、この平均値は３２であって、予測値はそれぞれ（３２，９６，３２，３２）となり、右上のピクセルの階調データに対応する予測値９６が閾値９５を超えている。また、時刻ｔ１において、入力画像データ６１の内容は（２５５，１２８，２５５，０）であるが、この平均値は１６０であって、予測値はそれぞれ（９５，３２，９５，１６０）となり、右下のピクセルの階調データに対応する予測値１６０が閾値９５を超えている。このように全ての時刻において予測値のうち１つ以上が閾値を超えているので、画像圧縮部１１における圧縮対象は入力画像データＣＤとなっている。

このとき図９における書込階調データ９５は、図８における書込階調データ９５と比較するとわかるように、その右上のピクセルの階調値が入力画像データ６５の対応する階調値よりもやや大きいほかは同一の値０となっており、残像ノイズとして表示される１の階調ではない。したがって、残像ノイズが発生していないか少なくとも知覚することができないことがわかる。

なお上記実施形態では液晶の光学応答特性を改善するためのオーバーシュート駆動を行うために、１フレーム前の前フレーム画像データＰＤに対応する到達階調データまたは入力画像データＣＤをデータ圧縮して保存する構成であるが、このようにデータ圧縮して保存された１フレーム前の前フレーム画像データＰＤに対応する画像データに基づき入力画像データＣＤを補正または変換する構成であれば、オーバーシュート駆動を行う目的である必要はなく、どのような目的で変換または補正される構成であってもよい。またしたがって、本表示制御回路は必ずしも液晶表示装置を制御するものである必要はない。

＜５． 効果＞
このように、本実施形態における表示制御回路は、画像データを固定長部分を必ず含み、場合により可変長部分を含むコードに画像圧縮部１１で圧縮しその後非可逆に画像復号部１５で復号する場合、誤差ノイズ予測部１８により、入力画像データに含まれる（４つのピクセルそれぞれの）階調値とこれらの平均階調値との差である予測値を所定の閾値比較した結果、この予測値のうち１つ以上が閾値を超えている場合に、画像圧縮部１１に到達階調データが与えられることなく入力画像データＣＤが与えられるようにデータ選択部１７が制御される。このことにより、残像ノイズが発生しないか少なくとも知覚することができないようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る液晶テレビの全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態における液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態における表示制御回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるオーバーシュート補償部の構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、フレーム期間毎に変化する表示画像の一部と、その入力画像データとを示す図である。 上記実施形態における到達階調決定部に含まれるＬＵＴの内容例を示す図である。 上記実施形態における書込階調決定部に含まれるＬＵＴの内容例を示す図である。 上記実施形態におけるデータ選択部および誤差ノイズ予測部が存在しない場合の各データに含まれる１ブロック４ピクセルの階調値の例を示す図である。 上記実施形態における各データに含まれる１ブロック４ピクセルの階調値の例を示す図である。

符号の説明

５ …液晶表示装置
１０ …書込階調決定部
１１ …画像圧縮部
１２ …メモリ書き込み部
１４ …メモリ読み込み部
１５ …画像復号部
１６ …到達階調決定部
１７ …データ選択部
１８ …誤差ノイズ予測部
２１ …タイミング制御回路
２２ …画像メモリ
２３ …オーバーシュート補償部
２００ …表示制御回路
３００ …映像信号線駆動回路（ソースドライバ）
４００ …走査信号線駆動回路（ゲートドライバ）
５００ …表示部
６００ …共通電極駆動回路
ＣＤ …入力画像データ
ＷＤ …書込階調データ
ＰＤ …前フレーム画像データ

Claims (4)

1. 外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御回路であって、
   現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調から、現時点で受け取った入力画像データにより示される階調への遷移量に応じて、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定部と、
   前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを前記遷移量に応じて生成する到達階調決定部と、
   前記表示パネルに表示されるべき画像に異常なノイズが生じるか否かを予測し、生じないと予測される場合には前記到達階調データを選択し、生じると予測される場合には前記入力画像データを選択する予測選択部と
   前記予測選択部により選択されたデータを、複数の画素データからなるブロック毎に、常に発生する固定長部分コードと所定の場合にのみ発生する可変長部分コードとを含む可変長コードへ非可逆にデータ圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部によりデータ圧縮して得られた可変長コードを記憶するデータ記憶部と、
   前記データ記憶部に記憶される可変長コードを読み出して復号したデータを、現時点から１フレーム期間後の前フレーム画像データとして前記書込階調決定部と前記到達階調決定部とに与える復号部と
   を備え、
   前記予測選択部は、前記入力画像データに含まれる前記複数の画素データに基づき、前記圧縮部で前記到達階調データを非可逆に圧縮し前記復号部で復号する場合に生じるべき誤差に関連した前記異常なノイズの発生を予測するものであって、前記複数の画素データにより示される複数の階調値と、前記複数の階調値に基づき定められる代表値との差分値をそれぞれ求め、前記差分値の１つ以上が所定の閾値を超える場合に前記異常なノイズが生じると予測し、前記差分値の全てが前記閾値を超えない場合に前記異常なノイズが生じないと予測することを特徴とする、表示制御回路。
2. 前記圧縮部は、ＢＴＣ（Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ）方式を使用したデータ圧縮を行い、
   前記予測選択部は、前記複数の階調値の平均値を前記代表値とすることを特徴とする、請求項１に記載の表示制御回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の表示制御回路と、
   前記表示制御回路から与えられる書込階調データにより表示を行う液晶表示パネルであって、前記書込階調データに対応する複数の映像信号を伝達するための複数の映像信号線を駆動する映像信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線とに沿ってマトリクス状に配置される複数の画素形成部と、前記複数の画素形成部に共通的な電位を与える共通電極とを含む液晶表示パネルと
   を備える、液晶表示装置。
4. 外部から入力画像データを受け取り、画像を表示する表示パネルに与えるべき書込階調データを生成する表示制御方法であって、
   現時点から１フレーム期間前の入力画像データに基づき生成される前フレーム画像データにより示される階調から、現時点に受け取った前記入力画像データにより示される階調への遷移量に応じて、受け取った前記入力画像データを補正することにより、書込階調データを生成する書込階調決定ステップと、
   前記書込階調データを与えられる前記表示パネルにおいて１フレーム期間後に表示されると推定される到達階調データを前記遷移量に応じて生成する到達階調決定ステップと、
   前記表示パネルに表示されるべき画像に異常なノイズが生じるか否かを予測し、生じないと予測される場合には前記到達階調データを選択し、生じると予測される場合には前記入力画像データを選択する予測選択部ステップと、
   前記予測選択ステップにおいて選択されたデータを、複数の画素データからなるブロック毎に、常に発生する固定長部分コードと所定の場合にのみ発生する可変長部分コードとを含む可変長コードへ非可逆にデータ圧縮する圧縮ステップと、
   前記圧縮ステップによりデータ圧縮して得られた可変長コードを記憶するデータ記憶部に記憶される可変長コードを読み出して復号したデータを、現時点から１フレーム期間後の前フレーム画像データとして前記書込階調決定ステップと前記到達階調決定ステップとに与える復号ステップと
   を備え、
   前記予測選択ステップは、前記入力画像データに含まれる前記複数の画素データに基づき、前記圧縮ステップで前記到達階調データを非可逆に圧縮し前記復号ステップで復号する場合に生じるべき誤差に関連した前記異常なノイズの発生を予測するものであって、前記複数の画素データにより示される複数の階調値と、前記複数の階調値に基づき定められる代表値との差分値をそれぞれ求め、前記差分値の１つ以上が所定の閾値を超える場合に前記異常なノイズが生じると予測し、前記差分値の全てが前記閾値を超えない場合に前記異常なノイズが生じないと予測することを特徴とする、表示制御方法。

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