JP2004334153A - Image display device and image display method - Google Patents

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JP2004334153A
JP2004334153A JP2003193674A JP2003193674A JP2004334153A JP 2004334153 A JP2004334153 A JP 2004334153A JP 2003193674 A JP2003193674 A JP 2003193674A JP 2003193674 A JP2003193674 A JP 2003193674A JP 2004334153 A JP2004334153 A JP 2004334153A
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Katsunori Yamazaki
克則 山崎
Takashi Kurumisawa
孝 胡桃澤
Masanori Ishida
正紀 石田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the crosstalk liable to occur in a TFD liquid crystal panel and the like by controlling the gradation level of a display image. <P>SOLUTION: The image display device displays a plurality of input pixels constituting input image data in a display element. At this time, the respective input pixels are displayed as the combinations of the display pixels having the gradation values different from the gradation values thereof. If, for example, there is a pixel having a certain gradation value as the input pixel, not the pixel is displayed at that gradation value as it is in the display element but in turn a plurality of the display pixels having the gradation values different from the gradation value are displayed in combination. As a result, the same gradation values are no more continuously displayed and therefore the occurrence of the crosstalk which becomes a problem particularly with the TFD liquid crystal or the like due thereto is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶パネルの駆動回路、液晶パネルおよび電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
二端子素子型アクティブ・マトリクス、あるいはＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる液晶パネルにおいては、相互に対向する２枚の基板のうち一方の基板に走査電極が、他方の基板に信号電極が形成され、両基板間に液晶層が封入される。そして、その液晶層と走査電極間あるいは液晶層と信号電極間には、電流−電圧特性が非線形な素子が介挿される。この非線形二端素子としてセラミックバリスタを用いた例（非特許文献１参照）、アモルファス・シリコンＰＮダイオードを用いた例（非特許文献２参照）、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子を用いた例（非特許文献３及び４参照）などが知られている。さらに、二端子素子型アクティブ・マトリクスを用いて中間調を表示する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５７６９５１号公報
【非特許文献１】
Ｄ．Ｅ．Ｃａｓｆｌｅｂｅｒｒｙ，ＩＥＥＥ，ＥＤ−２６，ｌ９７９，Ｐ１１２３〜１１２８
【非特許文献２】
富堅他、テレビジョン学会技術報告、ＥＤ７８２，ＩＰＤ８６−３，ｌ９８４
【非特許文献３】
Ｄ．Ｒ．Ｂａｒａｆｆ等，ＩＥＥＥ．ＥＤ−２８．ｌ９８１，Ｐ７３６〜７３９
【非特許文献４】
Ｋ．ＮｉＷａ等，ＳＩＤ８４，ＤＩＧＥＳＴ，ｌ９８４，Ｐ３０４〜３０７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＦＤ液晶パネルにおいては、構造上、表示画面の１ライン（走査線）の表示中に、その１ラインに含まれる画素のレベルが特定の階調に集中すると、一斉に信号電極線の電位が変化する。この電位変化は走査線を通じて各画素へ伝搬し、横方向のクロストーク（以下、単に「クロストーク」と呼ぶ。）を生じさせる。クロストークとは、上記のように、画素レベルが特定の階調に集中したラインと、そうでないラインとにおいて、同一階調を表示しているにも拘わらず、表示画像上では表示レベルが異なってしまうことをいう。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、表示画像の階調を制御することにより、上記のようなクロストークを除去することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、画像表示装置は、表示部と、入力画像データを構成する複数の入力画素を、当該入力画素の階調値とは異なる階調値を有する複数の表示画素の組み合わせとして前記表示部上に表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の画像表示装置は、複数の入力画素により構成される入力画像データを表示部に表示する。ここで入力画素とは入力画像データを構成する画素をいう。その際、各入力画素は、表示部上で、その階調値とは異なる階調値を有する表示画素の組み合わせとして表示される。表示画素とは、表示部に表示される画素をいう。例えば入力画素としてある階調値ａを有する画素がある場合、その画素をその階調値ａのままで表示部に表示するのではなく、代わりに、その階調値ａとは異なる階調値ｂ、ｃなどを有する複数の表示画素を組み合わせて表示部に表示する。
【０００８】
この方法では、例えば入力画像データにおいて同一の階調値ａの画素が連続して存在する場合でも、階調値ａの画素が連続して表示されるのではなく、その代わりに階調値ｂとｃの表示画素が表示される。よって、同一の階調値が連続して表示されることがなくなるので、それに起因するクロストークの発生が低減される。また、同時に視野角の改善効果も得られる。
【０００９】
上記の画像表示装置の一態様では、前記複数の表示画素は、前記入力画素の階調値よりも大きい階調値を有する第１の表示画素と、前記入力画素の階調値よりも小さい第２の表示画素を含むことができる。この態様では、入力画素の階調値に対して、それより大きい階調値と小さい階調値の表示画素の組み合わせを表示することにより、入力画素の階調値に近い表示が可能となる。
【００１０】
上記の画像表示装置の一態様では、前記複数の表示画素は前記表示部上の走査線方向に隣接して表示される。これにより、表示部の走査線方向に同一階調値の画素が連続することが防止できるので、ＴＦＤ液晶パネルなどにおける横方向のクロストークを効果的に抑制することができる。
【００１１】
上記の画像表示装置の一態様では、前記表示制御手段は、表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段と、前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素を表示する手段と、を備える。この態様では、階調制御パルスを制御することにより、異なる階調値の表示画素の表示が行われる。
【００１２】
上記の画像表示装置の一態様では、前記入力画像データは、複数のフレーム画像により構成される動画データであり、前記表示制御手段は、前記フレーム画像ごとに、相互に異なる前記複数の表示画素の第１の組み合わせと第２の組み合わせを切り替えて表示する切替制御手段を有する。
【００１３】
上述のように、１つの入力画素を複数の表示画素として表示することによりクロストークを低減できるのであるが、画像データの解像度は低下することになる。しかし、動画の場合、複数の表示画素の組み合わせとして２種類の異なる組み合わせを用意し、フレーム画像ごとに両者を切り替えて表示すれば、人間の視覚上、解像度の低下を改善することができる。
【００１４】
上記の画像表示装置の一態様では、前記表示制御手段は、表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段を有し、前記切替制御手段は、前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素の第１の組み合わせと前記複数の表示画素の第２の組み合わせを表示する。この態様では、フレーム画像ごとの前記複数の表示画像の組み合わせの切替処理を、階調制御パルスを制御することにより行うことができる。よって、表示制御手段に対して入力画像データを入力するだけで、駆動手段などのハードウェア処理により切替表示が実現される。
【００１５】
上記の画像表示装置の一態様では、前記切替制御手段は、前記入力画像データに基づいて前記複数の表示画素の第１の組み合わせと前記複数の表示画素の第２の組み合わせを生成する手段を有する。この態様では、入力画像データに基づいて、複数の表示画素の第１の組み合わせと第２の組み合わせに対応する画像を生成しておき、それらをフレーム画像ごとに交互に表示することにより、フレーム画像ごとの切替表示を実現する。よって、入力画像データに対してソフトウェア的処理を行って切替表示されるべき画像を生成しておくので、表示部への表示処理においては単純にそれらを交互に表示するだけで切替制御を実現することができる。
【００１６】
上記の画像表示装置の一態様では、前記複数の表示画素の第１の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に階調値が前記入力画素より大きい表示画素と階調値が前記入力画素より小さい表示画素が交互に配列されてなり、前記複数の表示画素の第２の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に階調値が前記入力画素より大きい表示画素と階調値が前記入力画素より小さい表示画素が、前記複数の表示画素の第１の組み合わせとは逆の順序で交互に配列されてなる。このように、階調値の差、つまり明暗のパターンが逆である２種類の画像をフレームごとに切替表示するので、解像度が改善される。
【００１７】
上記の画像表示装置の一態様では、前記複数の表示画素の第１の組み合わせ及び前記複数の表示画素の第２の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に、前記各表示画素を構成するサブピクセル単位で階調値が所定値より大きいサブピクセルと階調値が所定値より小さいサブピクセルが交互に配列されてなる。この態様では、表示画素を構成するサブピクセルの単位で階調値を異ならせることにより、視野角の改善効果を向上させることができる。
【００１８】
上記の画像表示装置の一態様では、前記入力画像データは、複数のフレーム画像により構成される動画データであり、前記表示制御手段は、前記フレーム画像ごとに、前記複数の表示画素の相互に異なる奇数種類の組み合わせのうちの１つを切り替えて表示する切替制御手段を有する。上述のように、１つの入力画素を複数の表示画素の組み合わせとして表示することによりクロストークを低減できるのであるが、画像データの解像度は低下することになる。しかし、動画の場合、複数の表示画素の組み合わせとして複数種類の異なる組み合わせを用意し、フレーム画像ごとに両者を切り替えて表示すれば、人間の視覚上、解像度の低下を改善することができる。ここで、切替表示する異なる表示画像の組み合わせを奇数種類とすることにより、表示画素に印加される電圧が直流成分を含むことを防止することができる。表示画像の組み合わせ数の好適な例は３種類である。
【００１９】
上記の画像表示装置の一態様では、前記表示制御手段は、表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段を有し、前記切替制御手段は、前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素の組み合わせを表示する。この態様では、フレーム画像ごとの前記複数の表示画像の組み合わせの切替表示処理を、階調制御パルスを制御することにより行うことができる。よって、表示制御手段に対して入力画像データを入力するだけで、駆動手段などのハードウェア処理により切替表示が実現される。
【００２０】
本発明の他の観点では、表示部を有する画像表示装置における画像表示方法は、複数の入力画素により構成される入力画像データを入力する入力工程と、前記複数の入力画素を、当該入力画素の階調値とは異なる階調値を有する複数の表示画素の組み合わせとして前記表示部上に表示する表示工程と、を有することを特徴とする。この画像表示方法によれば、上記の画像表示装置と同様に、クロストークを低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
［液晶パネル］
図１に、本発明の実施形態にかかる液晶パネルの概略構成を示す。図１（ａ）は、非線形二端素子としてＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子を用いたＴＦＤ液晶パネルの１画素に相当する部分の構成を示す。図示のように、液晶パネル１０１は、２枚のガラス基板１ａ及び１ｂの間に、図示しないシール材などを介して液晶層１８が挟持されてなる。液晶の駆動に関しては、２枚のガラス基板のうち、一方のガラス基板１ａには走査電極１２が形成され、他方のガラス基板１ｂには信号電極１４が形成される。また、ガラス基板１ａには、表示画素に対応する画素電極３が形成され、さらに液晶層１８と信号電極１４との間には電流−電圧特性が非線形な非線形二端子素子２０が形成される。本例では、走査電極１２、画素電極３などはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）により構成され、非線形二端子素子はＭＩＭにより構成されている。
【００２３】
図１（ｂ）に走査電極１２と信号電極１４との関係を示す。なお、図１（ｂ）は液晶パネル１０１の表示領域の一部分を上方から観察した場合の走査電極１２と信号電極１４の位置関係を示す。走査電極１２は図１（ｂ）に示すように複数の短冊状に形成されている。１つの走査電極１２が１つの走査線（１ライン）に対応し、走査電極１２と信号電極１４が交差した領域に１つの画素が形成される。
【００２４】
図２に、液晶パネル１０１の駆動回路の構成を示す。図２において、液晶パネル１０１の駆動回路は、走査信号駆動回路１００と、データ信号駆動回路１１０と、タイミング信号生成回路６０と、変換回路７０と、を備える。タイミング信号生成回路６０は、図示の各構成要素を駆動するための各種タイミング信号を出力する。
【００２５】
液晶パネル１０１は、行方向に延在して設けられた複数の走査電極１２と、列方向に延在して設けられた複数の信号電極１４とを備える。これら電極１２及び１４の各交差部分においては、非線形二端子素子２０と液晶層１８とが直列に接続され、これによって各交差部分に画素が形成されている。以上の構成要素により、液晶パネル１０１が構成されている。非線形二端子素子２０は、例えば図３に示すような電流−電圧特性を有している。図３においては、電圧が零電圧付近では電流はほとんど流れないが、電圧の絶対値が閾値電圧Ｖｔｈを超えると、電圧の増加とともに電流が急増する。
【００２６】
走査信号駆動回路１００は走査電極１２に対して走査電位ＶＡを印加し、データ信号駆動回路１１０は信号電極１４に対して信号電位ＶＢを印加する。電位ＶＡ及びＶＢについて、図４を参照して説明する。まず、走査電極１２には、図４（ａ）に示すような走査電位ＶＡが印加される。ライン選択期間Ｔ毎に、各走査電極１２は順次選択され、ある共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｓｅｌなる電位差、即ち電圧を持ついずれかの電位が印加される。なお、この電圧Ｖｓｅｌを選択電圧と呼ぶ。そして、選択された後には、共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｈｌｄなる電圧を持ついずれかの電位が印加される。ここで、選択時の電位がＶＧＮＤ＋ＶｓｅｌのときにはＶＧＮＤ＋Ｖｈｌｄの電位が印加され、選択時の電位がＶＧＮＤ−ＶｓｅｌのときにはＶＧＮＤ−Ｖｈｌｄの電位が印加される。なお、この電圧Ｖｈｌｄを保持電圧と呼ぶ。また、全ての走査電極が一巡して選択され終わる期間をフィールド期間といい、次のフィールド期間では、先のフィールド期間とは逆特性の選択電圧を用いて順次、走査電極を選択していく。
【００２７】
一方、信号電極１４に対しては、図４（ｂ）に示すように、共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｓｉｇなる電圧を持ついずれかの電位が印加される。ここで、ある選択期間に選択された走査電極に印加する電位がＶＧＮＤ＋Ｖｓｅｌの場合に、ＶＧＮＤ−Ｖｓｉｇをオン電位Ｖｏｎ、ＶＧＮＤ＋Ｖｓｉｇをオフ電位Ｖｏｆｆとして用いる。また、ある選択期間に選択された走査電極に印加する電位がＶＧＮＤ−Ｖｓｅｌの場合に、ＶＧＮＤ＋Ｖｓｉｇをオン電位Ｖｏｎ、ＶＧＮＤ−Ｖｓｉｇをオフ電位Ｖｏｆｆとして用いる。
【００２８】
即ち、信号電位ＶＢの各ライン選択期間Ｔ内の波形は、当該信号電極１４に係る列における各画素の階調に応じて設定されるが、まず、信号電位ＶＢは、各ライン選択期間Ｔ毎にオン区間とオフ区間に分割され、オン区間においてはオン電位Ｖｏｎに、オフ区間においてはオフ電位Ｖｏｆｆに設定される。即ち、信号電位ＶＢは、階調値に応じてパルス幅変調される。そして、画素に与えるべき階調が高くなるほど（ノーマリーホワイトモードでは暗くなるほど）、オン区間の占める割合が大きく設定される。
【００２９】
次に、走査電極１２及び信号電極１４の電極間電圧ＶＡＢを図４（ｃ）の実線で示す。図示のように、電極間電圧ＶＡＢの絶対値は、当該画素の選択期間において高くなることがわかる。また、液晶層１８に印加される液晶層電圧ＶＬＣは、図４（ｃ）のハッチングで示すようになる。液層層電圧ＶＬＣが変化する際には、液晶層１８が形成する容量を充放電しなければならないため、液晶層電圧ＶＬＣは電極間電圧ＶＡＢに対して過渡応答的に変化する。なお、図４（ｃ）において電圧ＶＮＬは電極間電圧ＶＡＢと液層層電圧ＶＬＣとの差、即ち非線形二端子素子２０の端子電圧である。
【００３０】
本実施形態における信号電位ＶＢの一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において、ライン選択期間Ｔはオン区間とオフ区間により構成される。また、走査電位ＶＡは図４（ａ）に示すようであるから、電極間電圧ＶＡＢ及び液層層電圧ＶＬＣは図５（ｂ）に示すようになる。
【００３１】
変換回路７０は、外部から入力されたカラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに変換する。具体的には、変換回路７０は、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給されると、これをラインバッファ（図示せず）に格納し、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに変換し、データ信号駆動回路１１０に供給する。ここで、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の階調値は、「０」〜「１５」の範囲の値であり、これらが図６の表に従って、ライン選択期間Ｔ内の階調値に変換される。
【００３２】
また、変換回路７０は、データ信号駆動回路１１０に対してクロック信号ＧＣＰ（Ｇｒａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｕｌｓｅ）を供給する。クロック信号ＧＣＰの生成方法について説明する。変換回路７０においては、各ライン選択期間Ｔを「２５６」分周する基本クロック信号が生成される。次に、この基本クロック信号を８ビット（最大２５５）のカウンタでカウントし、そのカウント結果が所定値になるとクロック信号ＧＣＰの１パルスが出力される。この「所定値」が図６に示す階調値（０、１３、２６、…２５５）に対応する。なお、クロック信号ＧＣＰの１パルスが出力されるカウンタ値は液晶パネル１０１の階調特性に応じて直線性が保たれるように設定される。
【００３３】
図６において、階調値が「０」であればオン区間の幅も「０」であり、当該ライン選択期間の全区間がオフ区間となる。そして、階調値が高くなるほどオン区間の占める割合（基本クロック信号の数）が多くなる。そして、階調値１４においてはオン区間は「２５５」に設定され、当該ライン選択期間の全区間がオン区間となる。
【００３４】
次に、データ信号駆動回路１１０の構成を、図７を参照して詳細に説明する。データ信号駆動回路１１０内のシフトレジスタ１１２は「ｍ／３」ビット（ｍは信号電極１４の数）のシフトレジスタであり、画素クロックＸＳＣＬが供給される毎に、各ビットの内容を右側に隣接するビットにシフトしてゆく。なお、図８に示すように、画素クロックＸＳＣＬは、各画素のデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢが供給されるタイミングに同期して立ち下がる信号である。シフトレジスタ１１２の左端のビットにはパルス信号ＤＸが供給される。このパルス信号ＤＸは、変換回路７０からライン選択期間Ｔのデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの出力が開始されるときにおいて発生するワンショットのパルス信号である。従って、シフトレジスタ１１２の各ビットから出力される信号Ｓ１〜Ｓｍは、画素クロックＸＳＣＬの周期に等しい時間だけ順次排他的にＨレベルになる信号となる。
【００３５】
レジスタ１１４は、シフトレジスタ１１２の出力信号Ｓ１〜Ｓｍの各立ち上がりに同期して、３画素ずつデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢをラッチする。ラッチ回路１１６はラッチパルスＬＰの立ち上がりに同期してレジスタ１１４に記憶されたデータ信号を一斉にラッチする。波形変換部１１８は、ラッチされたデータ信号を図５（ａ）に示すような信号電位ＶＢに変換し、ｍ本の信号電極１４に印加する。即ち、このラッチパルスＬＰの出力タイミングがライン選択期間Ｔの開始タイミングになる。
【００３６】
次に、波形変換部１１８の構成例を図９に示す。図９において、カウンタ１２４は全信号電極１４に対して共通に設けられたカウンタであり、ラッチパルスＬＰの立ち上がり時にカウント値が「０」にリセットされ、クロック信号ＧＣＰをカウントする。比較器１２６は、ラッチ回路１１６にラッチされた各画素のデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢとカウンタ１２４のカウント値とを比較し、カウント値がデータ信号の値未満であればＨレベル、カウント値がデータ信号の値以上であればＬレベルの比較信号ＣＭＰを出力する。そして、スイッチ１２２は、対応する比較信号ＣＭＰがＨレベルであればオン電位Ｖｏｎを選択し、Ｌレベルであればオフ電位Ｖｏｆｆを選択し、選択した電位を信号電位ＶＢとして出力する。
【００３７】
図１０に、ＴＦＤ液晶パネル１０１における階調表示における駆動波形を示す。上述のように、ＴＦＤ液晶パネルでは液晶層１８に印加する駆動電圧をパルス幅変調することにより階調表示が行われる。図１０の上段に白表示、グレー表示、黒表示の場合の１ライン分（１Ｔ）の駆動波形例を示す。なお、本例ではノーマリーホワイトの液晶パネルであるとする。
【００３８】
走査線駆動波形３１は走査電極１２に印加されるパルス波形であり、上記の操作電位ＶＡを規定する。また、信号線駆動波形３２は信号電極１４に印加されるパルス波形であり、上記信号電位ＶＢを規定する。図１（ａ）から理解されるように、液晶層１８に対しては、走査電極１２と信号電極１４の電位差、つまり電極間電位が印加される。即ち、液晶層１８には、走査線駆動波形３１と信号線駆動波形３２の合計の電圧、即ち図１０の下段に示す合成電圧波形に示す電極間電圧が印加される。また、図１０の下段では、実際の液晶層１８の電圧レベル（液晶層電圧レベル）の変化を液晶層電圧波形３３として示している。液晶層１８は、電圧を印加してから液晶分子の配向が変化するまでに遅延があるため、その分の過渡応答が生じて図１０下段に示す液晶層電圧波形３３が液晶層１８に印加されることになる。液晶層電圧レベルに応じて、液晶表示パネルの階調が変化する。本例の液晶パネルはノーマリーホワイトであるので、液晶層電圧レベルが低い場合が白表示、高い場合が黒表示、その中間がグレー表示（中間調表示）となる。
【００３９】
図１０上段の波形から理解されるように、グレー表示（中間調表示）時の中間調レベルは信号線駆動波形３２のパルス幅により制御される。この信号線駆動波形３２は、前述のＧＣＰにより決定される。従って、ＧＣＰを変化させることにより、信号線駆動波形３２のパルス幅が変化し、その結果中間調レベルを変化させることができる。
【００４０】
［クロストークの発生原理］
次に、クロストークについて図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１は液晶パネル１０１の１つの走査線の等価回路を示す。走査電極１２と信号電極１４の間の液晶層１８は両電極間の容量Ｃとして作用する。つまり、電気的には、特定の１ラインについて、走査電極１２と信号電極１４との間に１ラインの画素数分の容量Ｃが並列接続された状態となる。また、走査電極１２の引き回しの長さに起因する抵抗分Ｒがこれら容量Ｃの並列接続に対して直列に接続された状態となる。これにより、液晶層１８に印加されるパルス波形には過渡応答が生じる。
【００４１】
図１２は、液晶パネル１０１の特定のラインＸ及びＹにおける等価回路、並びに、それに印加される駆動波形及び合成電圧波形などを示す。図１２において、液晶パネル１０１はクロストークが発生した状態を示している。液晶パネル１０１に対しては、エリアＡ及びエリアＣが同一のグレーレベルとなり、かつ、エリアＢが白レベルとなるように走査線電圧及び信号線電圧を印加している。しかし、実際にはクロストークの発生により、同一の階調レベルであるはずのエリアＡとエリアＣでは表示画像上のグレーレベルが異なってしまっている。
【００４２】
具体的には、ラインＸの等価回路を図１２上段に示している。エリアＡは同一の階調レベルで表示がなされるので、ラインＸの各画素は同一の階調レベルで表示がなされる。そのときの駆動波形Ａには図示のように抵抗分Ｒと容量Ｃによりスパイク状の波形（以下、説明の便宜上「スパイク波形」と呼ぶことにする。）３６が生じ、合成電圧波形Ａにもそれに対応するスパイク波形３８が生じる。この合成電圧波形により、ラインＸ上の表示画素のグレーレベルが決まる。
【００４３】
一方、ラインＹについては、エリアＢの領域では左下の駆動波形Ｂが印加され、エリアＣの領域では右下の駆動波形Ｃが印加される。従って、ラインＸの場合と比較すると、白表示を行うエリアＢの領域においては印加電圧が小さく、その結果駆動波形Ｃに生じるスパイク波形３７のレベルは駆動波形Ａのスパイク波形３６と比較して小さくなる。従って、ラインＹの合成電圧波形ＢＣにおけるスパイク波形３９は、ラインＸの合成電圧波形Ａにおけるスパイク波形３８より大きくなる。その結果、エリアＣにおいてはエリアＡに比べて、液晶層１８に印加される液晶層電圧レベルが高くなり、表示画素はより黒に近いグレーとなる。つまり、同じグレーレベルを表示しようとしたエリアＣとエリアＡの階調が異なってしまうことになる。以上がクロストークが発生する原理である。
【００４４】
［クロストーク低減方法］
次に、クロストークを低減する方法を説明する。上述のように、クロストークは、あるライン中の画素の階調が１つの階調に集中することにより、スパイク波形が大きくなるため発生しやすくなる。上記のラインＸとＹの例では、エリアＡにおいて同じグレー階調が集中したために、本来の階調レベルよりも薄いグレー階調が表示される。これに対してエリアＢでは、階調が白レベルに集中したため、それにより当該ラインの信号線電圧は、白レベルの波形変化とエリアＡと同じグレーを表示するための波形変化に分散される。このため、エリアＣではスパイク波形による電位変化が少なくなるため、エリアＡに比べて濃いグレー表示となり、クロストークが発生している。よって、基本的には、あるライン中の画素の階調レベルが１つの階調に集中しないように階調制御を行うことにより、クロストークを低減することができることになる。
【００４５】
図１３に、クロストーク低減のために、そのような階調の集中を防止する方法を模式的に示している。図１３（ａ）の上段に示す駆動波形４１により図１３（ａ）下段に示す階調レベルの画素４２を表示する際に、本発明では図１３（ｂ）に示すように２つの異なる階調レベルの階調を使用する。即ち、図１３（ｂ）に示す、もとの画素４２の階調レベルよりも明るい階調レベルの画素４２ａと暗いグレーレベルの画素４２ｂの２つの画素の組み合わせで階調レベルを表示する。駆動波形としては、図１３（ｂ）に示すように、信号線駆動波形３２のＯＮ期間が長い駆動波形４１ａと、ＯＮ期間が短い駆動波形４１ｂにより液晶層１８を駆動する。これにより、同一ライン上で階調レベルが集中することを防止することができ、クロストークを低減することが可能となる。
【００４６】
この場合、画素４２ａ及び画素４２ｂの階調値については、例えば画素４２ａの階調値が画素４２の階調値より小さく、画素４２ｂの階調値が画素４２の階調値より大きくなるように決定することが好ましい。こうすることにより、図１３（ｂ）に示す画素４２ａと４２ｂの組み合わせが全体として画素４２の階調と同等と認識される。より具体的な例としては、
（画素４２の階調値）＝｛（画素４２ａの階調値）＋（画素４２ｂの階調値）｝／２
とすることが好ましい。この場合の階調値とは、人間の視角特性上の階調値を示し、光学特性上の階調値ではない。これは、人間の視角特性が線形ではなく、光学的な輝度値に対して通常γ＝２．２の特性を持つためである。
【００４７】
このように異なる階調レベルの画素の組み合わせを利用してもとの画素を表示することにより、人間の視覚上もクロストークを低減することができる。図１４に液晶層の印加電圧と透過率との関係を示す。印加電圧と透過率とは図示のような非線形な関係を有する。例えば図１３に示す画素４２の階調レベルが図１４の領域４３付近にあるとすれば、それより明るい階調レベルの画素４２ａは図１４上では領域４３ａ付近となり、暗い階調レベルの画素４２ｂは図１４上では領域４３ｂ付近となる。領域４３付近では、グラフの傾きが大きく、印加電圧の変化に対する液晶層の透過率の変化、つまり階調レベルの変化は大きくなる。これに対し、領域４３ａ及び４３ｂでは、グラフの傾きは小さく、印加電圧の変化に対する液晶層の透過率の変化、つまり階調レベルの変化は小さい。よって、クロストークの影響により印加電圧が変動した場合に、同じ電圧の変動量であっても、領域４３に対応する画素４２の階調レベルの変化は大きいが、領域４３ａ及び４３ｂに対応する画素４２ａ及び４２ｂの階調レベルの変化は小さい。よって、図１３（ｂ）に示すように、特定の階調レベルの画素を、階調レベルの明るい画素４３ａと暗い画素４３ｂの組み合わせとして表示することにより、それぞれの画素の駆動電圧が多少変動した場合でも表示画素上で認識される階調レベルの変動は小さくなる。こうして、液晶の特性上からもクロストークを低減する効果が得られる。
【００４８】
また、このようにある階調レベルの画素を、それより階調レベルの高い画素と低い画素の組み合わせとして表示することにより、クロストークの低減効果に加えて、視野角の改善効果も得られる。視野角の改善効果について図１５に模式的に示す。液晶のモードはノーマリホワイトで説明している。ノーマリホワイトでは、電界がかからない場合、（液晶が寝ている状態）では白表示であり、電界をかけた場合（液晶が立っている状態）では黒表示になる。
【００４９】
図１５（ａ）は、ある階調レベルを１つの画素により表示した場合の例である。この場合、液晶層内の液晶分子は図示のように一方向に向いている。よって、観察者の見る方向に依存して、それに対する液晶分子の角度が異なる。液晶パネルでは、液晶分子が透過又は遮断する光により明暗が表示されるので、図１５（ａ）の観察者４５ｂから見るとその画素は暗く見え、観察者４５ａから見るとその画素は明るく見えることになる。つまり、液晶パネルの表示上、視野角依存性が大きくなってしまう。
【００５０】
これに対し、図１５（ｂ）は、上述のクロストーク低減手法に従い、ある階調レベルの画素を明るい階調レベルと暗い階調レベルという２つの異なる階調レベルの画素の組み合わせとして表示した場合を示している。図から理解されるように、この場合、２つの階調レベル毎に液晶層内の液晶分子の向きが異なるので、観察者の見る方向に拘わらず同等の階調レベルで認識される。つまり、観察者４６ａと４６ｂの位置で同様の階調レベルに認識されることになり、視野角依存性が改善される。
【００５１】
このように、本発明のクロストーク低減手法により、ある階調レベルの画素を、異なる階調レベルの画素の組み合わせとして表示することにより、クロストーク低減効果に加えて、視野角改善効果も得ることができる。なお、このクロストーク低減手法は、表示すべき画像データが静止画である場合も動画である場合も適用可能である。
【００５２】
［フレーム画像の切替制御］
上述のように、本発明のクロストーク低減方法は、ある階調レベルの画素を異なる２つの階調レベルの画素で表示するものであるが、図１３などから理解されるように、１つの階調レベルを隣接する４画素の組み合わせにより表示するため、画像としての解像度は低下してしまうことになる。そこで、階調レベルの変化をフレーム毎に切り替えることにより、解像度の低下を防止することができる。この手法について説明する。
【００５３】
図１６に、複数の画素を含む領域の階調制御例を示す。図１６（ｂ）は標準の階調特性、つまり上述のクロストーク低減のための階調制御を適用しない場合の階調特性を示し、図１６（ａ）はその場合の複数画素の表示例を示す。全ての画素を図１６（ｂ）に示す階調特性で表示している。階調特性は、前述のように、液晶層の信号線駆動波形３２を決定するＧＣＰを変化させることにより、変化させることができる。図１６（ｂ）においては、標準の階調特性に対応するＧＣＰにより得られる階調特性を示している。
【００５４】
一方、本発明のクロストーク低減のための階調制御では、図１６（ｃ）に示すように、隣接する画素を、明るい階調レベルの画素と暗い階調レベルの画素の組み合わせにより表示する。この際、解像度の低下を防止するために、フレーム毎に異なる構成の画像を交互に表示する。図１６（ｃ）の例では、明るい画素は明るい階調特性に対応するＧＣＰ１を使用し、暗い画素は暗い階調特性に対応するＧＣＰ２を使用することにより得られる。この場合のＧＣＰ１及びＧＣＰ２に対応する階調特性例を図１６（ｄ）に示す。つまり、明るい階調特性に対応するＧＣＰ１と暗い階調特性に対応するＧＣＰ２を用意し、フレーム毎に両者を切り替えて使用して表示を行うことにより、図１６（ｃ）に示すように構成の異なる画像を交互に表示することになり、解像度の低下を抑制することができる。図１６（ｄ）に示す階調特性上は、いずれも波線で示すＧＣＰ１に対応する階調特性とＧＣＰ２に対応する階調特性に従って隣接する画素が交互に表示されるので、人間の視覚上は実線で示すＧＣＰに従って画素が表示されるように認識される。よって、クロストーク低減に加えて、フレーム毎に異なるパターンの画像を表示することにより、人間が認識する解像度の低下を抑制することが可能となる。
【００５５】
（フレーム毎の切替制御による効果）
このようにフレーム毎に２つの異なる画像パターンを切替表示すること（以下、「フレーム切替制御」と呼ぶ。）による効果を説明する。基本的に、本発明のクロストーク低減のための階調制御により解像度が低下する場合に、フレーム切替制御を適用することにより解像度の低下分を改善することができる。また、これに伴う副次的な効果として以下の事項が挙げられる。
【００５６】
まず、図１に示した非線形二端子素子の特性のばらつきや素子間の電気的接続状態のばらつきに起因する表示上のムラを吸収できるという効果がある。液晶パネル１０１に使用される非線形二端子素子の特性やそれら素子間の電気的接続状態にばらつきがあると、それに起因して、同一の駆動電圧を印加した場合でも、画素毎に階調レベルが微妙に相違し、表示画像上にはムラやシミのような部分が生じることがある。しかし、上記のフレーム切替制御を適用することにより、そのような表示上の不具合を目立たなくすることができる。
【００５７】
また、液晶パネルに動画を表示する際のエッジのぼけを低減する効果が期待できる。具体的には、液晶パネル上に例えば矩形のウィンドウを含む動画であって、そのウィンドウが表示画面内を移動する動画を表示する場合、ウィンドウの移動に伴ってウィンドウのエッジが尾を引くように表示されるという不具合が生じうる。これに対して、表示画像の階調変化を急峻にすることが効果的であるとの報告がされているが（Ｋａｚｕｏ Ｓｅｋｉｙａ他、”Ｌａｔｅ−Ｎｅｗｓ Ｐａｐｅｒ： Ｅｙｅ−Ｔｒａｃｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｔｈｅ Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ａ Ｎｅｗ Ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｂｌｕｒ ｏｎ Ｈｏｌｄ−Ｔｙｐｅ Ｄｉｓｐｌａｙｓ， ９３０ ＳＩＤ ０２ ＤＩＧＥＳＴ）、上記のフレーム切替制御により、同等の改善が得られると考えられる。
【００５８】
また、液晶パネルにおいては、駆動電圧の印加に対して液晶の配向変化の応答が遅延する性質がある。この遅延を改善するために駆動電圧の初期レベルを増加させる手法が提案されている（この手法は、レベル・アダプティブ・オーバードライブ（”Ｌｅｖｅｌ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ”）と呼ばれる。）が、その代わりに上記のフレーム切替制御を適用することにより、人間の視覚特性を利用して液晶の応答の遅延を感知しにくくなると考えられる。
【００５９】
［フレーム毎の切替制御の構成例］
次に、上述のフレーム切替制御を実現する構成の実施例を説明する。
【００６０】
（第１実施例）
まず、図１７を参照して第１実施例を説明する。第１実施例は、液晶パネル１０１を駆動するドライバＩＣ内で２種類のＧＣＰを生成する構成であり、その例を図１７に示す。図１７はドライバＩＣの一部の構成を示しており、ドライバＩＣは、階調制御回路２１２ａ及び２１２ｂ、補正制御回路２１３ａ、スイッチ２１４、ドライバ回路２１５、一致検出回路２１６ａ及び２１６ｂ、ＲＡＭ２１７などを有している。なお、図１７では、ＲＡＭ２１７、一致検出回路２１６ａ及び２１６ｂ、ドライバ回路２１５などは１画素分（ＲＧＢ３つのサブピクセルから構成され、各々が１つのセグメントＳＥＧに対応する）の構成ブロック毎に分割して図示している。よって、ドライバ回路２１５、一致検出回路２１６ａ及び２１６ｂ、ＲＡＭ２１７などは実際には１つのユニットとして構成することができる。
【００６１】
図１７において、外部から入力される画像データは、ＲＡＭ２１７に一時的に保存される。ＲＡＭ２１７に一時的に保存された画像データは、一致検出回路２１６ａ及び２１６ｂに供給される。一方、階調制御回路２１２ａは前述のように明るい階調特性に対応するＧＣＰ１を生成してスイッチＳＷ２１４へ供給する。また、階調制御回路２１２ｂは暗い階調特性に対応するＧＣＰ２を生成してスイッチＳＷ２１４へ供給する。スイッチ２１４は、補正制御回路２１３ａからの切り替え信号に基づいて、第ｎラインについてＧＣＰ１を一致検出回路２１６ａへ供給し、第（ｎ＋１）ラインについてＧＣＰ２を一致検出回路２１６ｂへ供給する。
【００６２】
一致検出回路２１６ａ及び２１６ｂは交互に動作し、入力されたＧＣＰ１又は２に従って信号線駆動電圧をドライバ回路２１５へ供給する。つまり、ＳＥＧ１〜３に対応する画素がＧＣＰ１に対応する明るい階調特性で表示され、ＳＥＧ４〜６に対応する画素がＧＣＰ２に対応する暗い階調特性で表示され、という具合に、１ラインの全画素が表示される。こうして、図１６（ｃ）に例示するように、フレーム毎に明るい画素と暗い画素のパターンが異なる画像を表示することができる。
【００６３】
（第２実施例）
第１実施例はドライバＩＣ内に２つのＧＣＰを生成する構成を設け、ドライバＩＣ内部のハードウェア制御によりＧＣＰを切り替えて表示を行った。これに対し、第２実施例は、入力画像データに基づいて、ソフトウェア処理により２つのフレームに対応する画像を用意し、それらを切り替えて表示する。即ち、第１実施例ではドライバＩＣへ供給される画像データは１種類であるが、第２実施例ではソフトウェア的に作成した２種類の画像データが交互にドライバＩＣに供給され、ドライバＩＣは単に供給された画像データを表示することになる。
【００６４】
第２実施例の概略構成を図１８に示す。入力画像データはＲＡＭ２２２に一時的に保存された後、ＣＰＵ２２０に送られる。ＣＰＵ２２０はＲＡＭ２２２から入力された入力画像データに基づいて、図１６（ｃ）に例示するように階調レベルの明暗を制御した異なる２つのパターンの画像データ（例えば画像Ａ及び画像Ｂ）を生成する。それら２つのパターンの画像データは第ｎフレームと第（ｎ＋１）フレームに対応するものである。そして、ＣＰＵ２２０はそれら２つの画像データを交互にＬＣＤモジュール２２１へ供給する。ここで、ＬＣＤモジュール２２１は液晶パネル１０１とドライバＩＣを備えるユニットであり、ＣＰＵ２２０から供給された画像データを液晶パネル１０１上に表示する。
【００６５】
本実施例では、ＣＰＵ２２０から２種類の画像データが交互に入力されるので、ＬＣＤモジュール２２１は単にそれを表示するだけで、図１６に示すようにフレーム毎に異なる画像の表示が可能となる。つまり、本実施例では２つの異なるパターンの画像データをソフトウェア処理により生成するので、通常のＬＣＤモジュールを使用することが可能であり、ハードウェア構成を単純化することができる。
【００６６】
（第３実施例）
第３実施例は、ソフトウェア処理により２つの異なるパターンの画像データを生成する点は第２実施例と同様であるが、生成した２つのパターンの画像を一時的に記憶するＲＡＭを２つ設けてＣＰＵの処理負荷を軽減するものである。
【００６７】
図１９に第３実施例の構成を概略的に示す。ＣＰＵ２２０は入力画像データを受け取ると、２つの異なるパターンの画像データを生成し、それぞれＲＡＭ２２２ａとＲＡＭ２２２ｂに格納する。ＲＡＭ２２２ａ及びＲＡＭ２２２ｂ内の画像データはＬＣＤコントローラ２２３に入力され、ＬＣＤコントローラ２２３が２つの画像データをフレーム毎に交互に選択してＬＣＤモジュール２２１へ供給する。ＬＣＤモジュール２２１は第２実施例の場合と同様に、供給された画像データを液晶パネル１０１上に表示する。
【００６８】
第２実施例では、ＣＰＵ２２０がフレーム毎に毎回画像データをＬＣＤモジュール２２１へ送信する分、ＣＰＵの負荷が大きくなり、消費電力も増加するが、第３実施例ではＲＡＭを２つ用意したのでその分のＣＰＵの負荷が軽減される。また、２つの異なるパターンの画像データをソフトウェア処理により生成するので、通常のＬＣＤモジュールを使用することが可能であり、ハードウェア構成を単純化することができる。
【００６９】
（第４実施例）
第４実施例もソフトウェア処理により２つの異なるパターンの画像データを生成するものであるが、その処理をＣＰＵではなく、ＬＣＤコントローラ内で行うものである。図２０に第４実施例の構成を示す。図２０において、ＬＣＤコントローラ２２３は、デコーダ２２５と、スイッチ２２６と、制御回路２２７とを備える。デコーダ２２５は、例えば異なる２つの階調特性のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を備える。
【００７０】
ＣＰＵ２２０は、入力画像データをＲＡＭ２２２へ供給し、ＲＡＭ２２２はそれを一時的に記憶した後、ＬＣＤコントローラ２２３内のデコーダ２２５へ供給する。デコーダ２２５は、２つの階調特性のＬＵＴを参照して、ＲＡＭ２２２から供給された入力画像データをもとに、異なる２つのパターンの画像データ（画像Ａ及び画像Ｂ）を生成し、スイッチ２２６へ供給する。制御回路２２７はフレーム毎の切り替え指示信号をスイッチ２２６へ供給し、デコーダ２２５から供給されている画像Ａ及び画像Ｂをフレーム毎に交互に選択してＬＣＤモジュール２２１へ供給させるようにスイッチ２２６を制御する。ＬＣＤモジュールは第２及び第３実施例と同様に、供給された画像データを液晶パネル１０１上に表示する。
【００７１】
本実施例ではＣＰＵ２２０が画像データを生成する必要がないので、その分のＣＰＵの負荷が軽減される。また、２つの異なるパターンの画像データをソフトウェア処理により生成するので、通常のＬＣＤモジュールを使用することが可能であり、ハードウェア構成を単純化することができる。
【００７２】
［サブピクセル単位の階調制御］
上記のクロストーク低減のための階調制御では、図１６（ｃ）に例示するように、１画素毎に隣接する画素の明暗を制御している。これに対し、画素単位ではなく、画素を構成するサブピクセル単位（ＲＧＢの領域単位）で明暗を制御することも可能である。以下、その手法について説明する。
【００７３】
図２１（ａ）に、サブピクセル単位で明暗を制御した４画素分の例を示す。図２１（ａ）において、左側に示す４画素分のサブピクセルを上下左右方向に明暗の組み合わせで配置したものを図２１（ａ）の右側に示す。なお、図中の「Ｕ」で示したサブピクセルは明るい階調特性により表示されるものであり、「Ｄ」で示したサブピクセルは暗い階調特性により表示されるものである。このように、サブピクセル単位で明暗のパターンを構成することにより、画素単位の場合よりさらに視野角の改善効果が得られる。
【００７４】
次に、サブピクセル単位で階調制御を行う場合について、前述のフレーム切替制御を適用する場合について説明する。図２１（ａ）に示したサブピクセル単位の階調制御に対して、フレーム切替制御を適用する場合には、図２１（ｂ）に示すように第ｎフレームと第ｎ＋１フレームで明暗のパターンを逆転させ、それらをフレーム毎に切り替えて表示すればよい。これにより、フレーム切替制御による解像度の低下防止効果が期待できる。
【００７５】
図２２に、サブピクセル単位の階調制御に対してフレーム切替制御を適用した場合の他の例を示す。図２２（ａ）は横方向に隣接する２つのサブピクセル毎に明暗のパターンを設定した例であり、図２２（ｂ）は横方向に隣接する３つのサブピクセル毎に明暗のパターンを設定した例である。また、図２２（ｃ）は、ＲＧＢ３色のうち緑（Ｇ）に対する人間の視感度が高いことを考慮し、緑（Ｇ）と、Ｒ（赤）及びＢ（青）の組み合わせとの２つのグループに対して明暗のパターンを設定した例である。
【００７６】
［奇数フレーム周期の切替制御］
これまで説明したフレーム画像の切替制御では、図１６、図２１、図２２などに示すように、フレーム毎に異なる画像パターンを交互に表示すること、即ち、２フレームを１周期（１単位）として異なる画像パターンを切替表示することにより解像度の低下を改善している。これに対し、以下に述べるように、奇数フレーム周期、より好適には３フレームを１周期として異なる画像パターンを切替表示することができる。
【００７７】
図２３（ａ）に、３フレームを１周期として異なる画像パターンを切替表示する例を示す。図２３（ａ）の左側には明暗切替パターン例１が示されている。明暗切替パターン例１は、縦横３×３画素のブロック中の各画素の明暗が、連続する３フレームにおいてどのように変化するかを示している。明暗切替パターン例１の各画素部分に示されている数値（“１”〜“３”）は、その画素が前述の暗い画素（即ち、暗い階調特性に従って表示される画素）として表示されるフレーム番号を示している。例えば、数値“１”が記入されている画素は、３フレームを１周期としたときの第１フレームにおいて暗い画素として表示され、数値“２”が記入されている画素は、３フレームを１周期としたときの第２フレームにおいて暗い画素として表示される。
【００７８】
明暗切替パターン例１に従って、３フレームからなる１周期のフレーム画像の各画素の明暗の変化が図２３（ａ）の右側に示されている。ここで、図２１と同様に、図中の“Ｄ”が記入されている画素は暗い画素（暗めの階調特性により表示される画素）であり、“Ｕ”が記入されている画素は明るい画素（明るめの階調特性により表示される画素）である。明暗切替パターン例１を参照すると理解されるように、第１フレームでは左側１列の３つの画素が暗い画素として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。第２フレームでは中央列の３つの画素が暗い画素として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。第３フレームでは、右側１列の３つの画素が暗い画素として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。
【００７９】
別の明暗切替パターン例２を図２３（ｂ）に示す。図２３（ａ）に示した明暗切替パターン例は同じ階調値が直線上（縦方向）に並ぶためジッタが生じやすいが、図２３（ｂ）に示す明暗切替パターン例２ではジッタは生じにくい。明暗切替パターン例２に従って作成された第１フレームから第３フレームの画素が図２３（ｂ）の右側に示されている。明暗切替パターン例２を参照すると理解されるように、第１フレームでは、明暗切替パターン例２において数値“１”が記入されている画素が暗い画素として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。第２フレームでは、明暗切替パターン例２において数値“２”が記入されている画素が暗い画素として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。第３フレームでは、明暗切替パターン例２において数値“３”が記入されている画素が暗い画祖として表示され、残りの画素は明るい画素として表示される。
【００８０】
以上のように、３フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合も、図１６などに示した２フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合と同様に、前述した解像度の低下を改善することができる。さらに、３フレームなどの奇数個のフレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合は、２フレーム又は４フレームなどの偶数個のフレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合と比較して、画素の駆動波形における直流（ＤＣ）成分を除去できるなどの利点がある。これについて以下に説明する。
【００８１】
図２４（ａ）は、図１６に示したように、２フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合（即ち、フレーム毎に画像パターンを交互に切り替える場合）の画素の明暗の例を示す。本例では、２フレームを１周期としてフレーム切替制御を行うので、第１フレームの画像パターンと第２フレームの画像パターンとが、その後の第３、第４フレーム以降も交互に表示される。
【００８２】
図２４（ｂ）は、図２４（ａ）における画素“ａ”及び“ｂ”に印加される合成電圧波形を示す。例えば画素“ａ”は、第１フレームが暗い画素、第２フレームが明るい画素、第３フレームが暗い画素、第４フレームが明るい画素となる。液晶表示装置がノーマリホワイトであるとすると、暗い画素は合成電圧波形のレベルが大きく（“Ｄ”で示す）、明るい画素は合成電圧波形のレベルが小さい（“Ｕ”で示す）。前述のように、液晶表示装置ではフレーム毎に駆動電圧の極性を反転させるので、画素“ａ”及び“ｂ”に印加される合成電圧波形は図２３（ｂ）に示すようになる。よって、それぞれの合成電圧波形は直流電圧（ＤＣ）成分を有することになり、これは液晶の焼き付きの原因となりうる。
【００８３】
次に、図２５は４フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う例を示す。図２５（ａ）はその場合の第１〜第４フレームの各画素の明暗を示す。本例では、第１フレームと第２フレームが同一の画像パターンであり、第３フレームと第４フレームが同一の画像パターンである。また、図２５（ｂ）は画素“ａ”及び“ｂ”に印加される合成電圧波形を示す。図２５（ｂ）から理解されるように、本例では、各画素に印加される直流成分は、４フレーム単位でキャンセルされる。従って、図２４に示した、２フレームを１単位とするフレーム切替制御例と比較すると、直流成分による液晶の焼き付きという不具合の発生は防止できる。しかしながら、本例では、２フレーム単位で同一画像パターンが繰り返されることになるので、表示画像にフリッカーが目立つという不具合がある。
【００８４】
次に、図２６は３フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う例を示す。図２６（ａ）は、その場合の第１〜第６フレームの各画素の明暗を示す。なお、第１〜第３フレームが１周期、第４〜第６フレームが１周期を構成している。図２６（ｂ）は画素“ａ”及び“ｂ”に印加される合成電圧波形を示す。図２６（ｂ）から理解されるように、本例では、各画素に印加される直流成分は、６フレーム単位でキャンセルされる。従って、図２４に示した、２フレームを１単位とするフレーム切替制御例と比較すると、直流成分による液晶の焼き付きという不具合の発生は防止できる。また、図２５の例のように２フレーム毎に画像パターンが繰り返されることにはならないので、表示画像にフリッカーが目立つという不具合も防止できる。
【００８５】
以上より、３フレームを１周期としてフレーム切替制御を行うことにより、液晶に直流成分が印加される不具合やフリッカーが生じる不具合を生じることなく、解像度の低下を防止できる。
【００８６】
次に、３フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合の各画素の階調値の決定方法について述べる。図１６を参照して説明したように、２フレームを１単位としてフレーム切替制御を行う場合は、本来表示すべきある階調値の画素を、それより明るい画素と、それより暗い画素の組み合わせにより表示することになる。よって、最も単純な方法では前述のように、明るい画素と暗い画素の階調値の平均が表示すべき画素の階調値となるように、２つのフレームにおける各階調値を決定すればよい。
【００８７】
これに対して、３フレームを１単位としてフレーム切替制御を行う場合、表示すべき画素は、１周期を構成する３フレーム中に、２回は暗い画素又は明るい画素のいずれか一方として表示され、１回は他方として表示される。即ち、３フレームのうち、２回暗い画素として表示され、１回明るい画素として表示されるか、又は、１回暗い画素として表示され、２回明るい画素として表示されることになる。今、本来表示すべき画素の階調値をｘとし、その画素を階調値ｘｄの暗い画素２つと、階調値ｘｂの明るい画素１つで表示することとすれば、その合計３つの画素の階調値の平均が本来表示すべき画素の階調値と近くなるように各階調値ｘｄ及びｘｂを決定することが必要となる。最も単純な例では、
ｘ ＝（２×ｘｄ＋１×ｘｂ）／３
となる。
【００８８】
また、ノーマリーホワイト表示の場合、暗い画素を表示する際の方が画素容量が大きくなるので、暗い画素におけるノイズ発生度合いは明るい画素に比べて大きくなる。よって、暗い画素の出現頻度が低く、明るい画素の出現頻度が高くなるように暗い画素と明るい画素の階調値を決定すれば、ノイズの影響を軽減することができる。また、本来表示すべき画素の階調を表示するために、それぞれ明るい画素と暗い画素の階調値を特定の値に設定することで各階調値に対応するＧＣＰのパルス幅の設定が容易になるなどの事情がある場合には、それに従って各階調値を決定することが好ましい。
【００８９】
なお、上記の例では、３フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う例を示したが、５フレーム、７フレームなどの奇数個のフレームを１周期としてフレーム切替制御を行うことにより、同様に直流成分の印加やフリッカーなどの不具合を生じることなく、解像度の低下を改善することができる。例えば、５フレームを１周期としてフレーム切替制御を行う場合、ある画素は５フレームのうち３フレームで暗い画素又は明るい画素の一方として表示され、残りの２フレームでは他方として表示されることになり、フリッカーの問題は生じない。また、５フレームを１単位とした場合、画素に印加される合成電圧波形の直流成分は１０フレーム毎にキャンセルされることになる。
【００９０】
［視野角改善と解像度］
上述のように、表示すべき画素を階調値の異なる複数の画素として表示することにより、クロストークを低減することができると同時に、視野角改善効果を得ることができる。しかし、その場合は１つの画素を複数の画素の組み合わせにより表示する分、解像度が低下してしまう。一方、解像度の低下を抑制するためにはフレーム切替処理を行うことが好ましいが、フレーム切替処理を適用すると視野角改善効果は期待できなくなる。つまり、クロストーク低減のために表示すべき画素を階調値の異なる複数の画素として表示する手法を採る場合、視野角の改善と解像度の低下防止とは択一的にのみ実現可能であるといえる。
【００９１】
よって、例えば本発明の画像表示装置が適用される電子機器などにおいては、使用者がいずれを優先するかを入力手段などにより指定できるように構成することができる。例えば携帯電話やＰＤＡなどの電子機器の場合、入力キーなどの操作により利用者が表示モードとして広視野角優先モードか解像度優先モードかを指定できるように構成する。そして、広視野角優先モードの場合は上記のフレーム切替制御を適用せず、解像度優先モードにおいてはフレーム切替制御を適用するようにすれば、表示すべき画像の種類などに応じて利用者が好みのモードで適切な画像表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液晶パネルの構造を示す。
【図２】液晶パネルの駆動回路例を示す。
【図３】非線形二端子素子の特性図である。
【図４】液晶パネルにおける各部の波形図である。
【図５】信号線電位ＶＢ及び電圧ＶＡＢの波形図である。
【図６】階調値とオン区間のパルス幅との関係を示す図表である。
【図７】データ信号駆動回路の回路図である。
【図８】液晶パネルの駆動時のタイミングチャートである。
【図９】波形変換部の回路図である。
【図１０】異なる階調レベルの駆動波形例を示す波形図である。
【図１１】液晶パネルの１ライン分の等価回路を示す。
【図１２】クロストークの発生原理を説明する図である。
【図１３】クロストーク低減方法を説明する図である。
【図１４】液晶層の印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。
【図１５】本方法による視野角改善効果を説明する図である。
【図１６】フレーム切替制御例を示す。
【図１７】フレーム切替制御のための構成例を示す。
【図１８】フレーム切替制御のための他の構成例を示す。
【図１９】フレーム切替制御のための他の構成例を示す。
【図２０】フレーム切替制御のための他の構成例を示す。
【図２１】サブピクセル単位の階調制御を説明する図である。
【図２２】サブピクセル単位のフレーム切替制御例を示す。
【図２３】３フレームを１周期としたフレーム切替制御の画像パターン例を示す。
【図２４】２フレームを１周期としたフレーム切替制御の例を示す。
【図２５】４フレームを１周期としたフレーム切替制御の例を示す。
【図２６】３フレームを１周期としたフレーム切替制御の例を示す。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ ガラス基板、 ２ 液晶、 ３ 画素電極、 ５ 非線形二端子素子、 １１２ 走査電極、 １４ 信号電極、 １００ 走査信号駆動回路、１０１ 液晶パネル、 １１０ データ信号駆動回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal panel drive circuit, a liquid crystal panel, and an electronic device that are suitable for displaying various types of information.
[0002]
[Background Art]
In a liquid crystal panel called a two-terminal element type active matrix or TFD (Thin Film Diode), a scanning electrode is formed on one of two substrates facing each other, and a signal electrode is formed on the other substrate. A liquid crystal layer is sealed between the two substrates. Then, an element having a non-linear current-voltage characteristic is interposed between the liquid crystal layer and the scanning electrode or between the liquid crystal layer and the signal electrode. Examples using a ceramic varistor (see Non-Patent Document 1), examples using an amorphous silicon PN diode (see Non-Patent Document 2), examples using a MIM (Metal Insulator Metal) element (non-patent document 1) Patent Documents 3 and 4) are known. Further, a technique for displaying a halftone using a two-terminal element type active matrix has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2576951
[Non-patent document 1]
D. E. FIG. Casleberry, IEEE, ED-26, 1979, P1123-1128
[Non-patent document 2]
Fukken et al., Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, ED782, IPD86-3, 1984.
[Non-Patent Document 3]
D. R. Baraff et al., IEEE. ED-28. 1981, P736-739
[Non-patent document 4]
K. NiWa et al., SID84, DIGEST, 1984, P304-307.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the TFD liquid crystal panel, when the level of the pixels included in one line (scanning line) is concentrated on a specific gradation while displaying one line (scanning line) on the display screen, the potential of the signal electrode line changes at the same time. I do. This potential change propagates to each pixel through the scanning line, and causes horizontal crosstalk (hereinafter, simply referred to as “crosstalk”). As described above, crosstalk refers to a line in which the pixel level is concentrated on a specific gradation and a line in which the pixel level is not the same, even though the same gradation is displayed on the display image, even though the same gradation is displayed. Means that
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to remove the above-described crosstalk by controlling the gradation of a display image.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the present invention, an image display device includes a combination of a display unit, a plurality of input pixels forming input image data, and a plurality of display pixels having tone values different from tone values of the input pixels. And display control means for displaying on the display unit.
[0007]
The image display device displays input image data composed of a plurality of input pixels on a display unit. Here, the input pixel refers to a pixel constituting the input image data. At this time, each input pixel is displayed on the display unit as a combination of display pixels having a gradation value different from the gradation value. The display pixel is a pixel displayed on the display unit. For example, when there is a pixel having a certain gradation value a as an input pixel, the pixel is not displayed on the display unit with the gradation value a as it is, but instead, a gradation value different from the gradation value a is used. A plurality of display pixels having b, c, and the like are combined and displayed on the display unit.
[0008]
According to this method, for example, even when pixels having the same gradation value a exist continuously in the input image data, the pixels having the gradation value a are not displayed continuously, but instead the gradation value b is used. And the display pixels of c are displayed. Therefore, since the same grayscale value is not displayed continuously, the occurrence of crosstalk due to the same is reduced. At the same time, the effect of improving the viewing angle can be obtained.
[0009]
In one aspect of the above-described image display device, the plurality of display pixels include a first display pixel having a gradation value larger than a gradation value of the input pixel and a second display pixel having a gradation value smaller than the gradation value of the input pixel. Two display pixels can be included. In this aspect, by displaying a combination of a display pixel having a higher gray scale value and a lower gray scale value with respect to the gray scale value of the input pixel, it is possible to perform display close to the gray scale value of the input pixel.
[0010]
In one aspect of the image display device, the plurality of display pixels are displayed adjacent to each other in a scanning line direction on the display unit. Accordingly, it is possible to prevent pixels having the same gradation value from continuing in the scanning line direction of the display unit, so that it is possible to effectively suppress horizontal crosstalk in a TFD liquid crystal panel or the like.
[0011]
In one aspect of the image display device, the display control unit drives the pixel area on the display unit based on a drive pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of the display pixel. And a means for displaying the plurality of display pixels by controlling the gradation control pulse. In this embodiment, display of display pixels having different grayscale values is performed by controlling the grayscale control pulse.
[0012]
In one aspect of the above-described image display device, the input image data is moving image data composed of a plurality of frame images, and the display control unit performs, for each of the frame images, the plurality of display pixels different from each other. There is provided switching control means for switching and displaying the first combination and the second combination.
[0013]
As described above, crosstalk can be reduced by displaying one input pixel as a plurality of display pixels, but the resolution of image data is reduced. However, in the case of a moving image, if two different combinations are prepared as a combination of a plurality of display pixels, and the two are switched and displayed for each frame image, it is possible to improve the reduction in resolution in human vision.
[0014]
In one aspect of the image display device, the display control unit drives the pixel area on the display unit based on a drive pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of the display pixel. The switching control unit controls the gradation control pulse to display a first combination of the plurality of display pixels and a second combination of the plurality of display pixels. In this aspect, the switching process of the combination of the plurality of display images for each frame image can be performed by controlling the gradation control pulse. Therefore, only by inputting input image data to the display control means, switching display is realized by hardware processing such as driving means.
[0015]
In one aspect of the image display device, the switching control unit includes a unit configured to generate a first combination of the plurality of display pixels and a second combination of the plurality of display pixels based on the input image data. . In this aspect, based on the input image data, an image corresponding to the first combination and the second combination of the plurality of display pixels is generated in advance, and the images are alternately displayed for each frame image. Realization of switching display for each. Therefore, since an image to be switched and displayed is generated by performing software processing on input image data, switching control is realized by simply alternately displaying the images in the display processing on the display unit. be able to.
[0016]
In one aspect of the image display device, the first combination of the plurality of display pixels includes a display pixel having a gradation value greater than the input pixel in a scanning line direction of the display unit and a gradation value greater than the input pixel. Small display pixels are alternately arranged, and the second combination of the plurality of display pixels is a display pixel whose gradation value is larger than the input pixel in the scanning line direction of the display unit and the input pixel whose gradation value is larger than the input pixel. Smaller display pixels are alternately arranged in a reverse order to the first combination of the plurality of display pixels. As described above, the two types of images in which the difference between the tone values, that is, the light and dark patterns are reversed, are switched and displayed for each frame, so that the resolution is improved.
[0017]
In one aspect of the above-described image display device, the first combination of the plurality of display pixels and the second combination of the plurality of display pixels are sub-pixels constituting each of the display pixels in a scanning line direction of the display unit. The sub-pixels whose gradation values are larger than a predetermined value and the sub-pixels whose gradation values are smaller than a predetermined value are alternately arranged in pixel units. In this aspect, the effect of improving the viewing angle can be improved by making the gradation value different for each sub-pixel constituting the display pixel.
[0018]
In one aspect of the above-described image display device, the input image data is moving image data composed of a plurality of frame images, and the display control unit is different from the plurality of display pixels for each of the frame images. There is provided switching control means for switching and displaying one of the odd-numbered combinations. As described above, crosstalk can be reduced by displaying one input pixel as a combination of a plurality of display pixels, but the resolution of image data is reduced. However, in the case of a moving image, if a plurality of different combinations are prepared as a combination of a plurality of display pixels, and both are switched and displayed for each frame image, a reduction in resolution can be improved in human visual perception. Here, by using odd combinations of different display images to be switched and displayed, it is possible to prevent the voltage applied to the display pixels from including a DC component. Preferable examples of the number of combinations of display images are three.
[0019]
In one aspect of the image display device, the display control unit drives the pixel area on the display unit based on a drive pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of the display pixel. And the switching control means displays the combination of the plurality of display pixels by controlling the gradation control pulse. In this aspect, the switching display processing of the combination of the plurality of display images for each frame image can be performed by controlling the gradation control pulse. Therefore, only by inputting input image data to the display control means, switching display is realized by hardware processing such as driving means.
[0020]
According to another aspect of the present invention, an image display method in an image display device having a display unit includes an input step of inputting input image data composed of a plurality of input pixels; and And displaying on the display unit as a combination of a plurality of display pixels having different gradation values from the gradation values. According to this image display method, crosstalk can be reduced as in the above-described image display device.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
[LCD panel]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a configuration of a portion corresponding to one pixel of a TFD liquid crystal panel using an MIM (Metal Insulator Metal) element as a nonlinear two-terminal element. As shown, the liquid crystal panel 101 has a liquid crystal layer 18 sandwiched between two glass substrates 1a and 1b via a sealing material (not shown) or the like. Regarding the driving of the liquid crystal, the scanning electrodes 12 are formed on one of the two glass substrates 1a, and the signal electrodes 14 are formed on the other glass substrate 1b. A pixel electrode 3 corresponding to a display pixel is formed on the glass substrate 1a, and a non-linear two-terminal element 20 having a non-linear current-voltage characteristic is formed between the liquid crystal layer 18 and the signal electrode 14. In this example, the scanning electrode 12, the pixel electrode 3 and the like are formed of ITO (Indium-Tin Oxide), and the nonlinear two-terminal element is formed of MIM.
[0023]
FIG. 1B shows the relationship between the scanning electrode 12 and the signal electrode 14. FIG. 1B shows the positional relationship between the scanning electrodes 12 and the signal electrodes 14 when a part of the display area of the liquid crystal panel 101 is observed from above. The scanning electrodes 12 are formed in a plurality of strips as shown in FIG. One scanning electrode 12 corresponds to one scanning line (one line), and one pixel is formed in a region where the scanning electrode 12 and the signal electrode 14 intersect.
[0024]
FIG. 2 shows a configuration of a driving circuit of the liquid crystal panel 101. 2, the driving circuit of the liquid crystal panel 101 includes a scanning signal driving circuit 100, a data signal driving circuit 110, a timing signal generation circuit 60, and a conversion circuit 70. The timing signal generation circuit 60 outputs various timing signals for driving the illustrated components.
[0025]
The liquid crystal panel 101 includes a plurality of scanning electrodes 12 provided to extend in a row direction and a plurality of signal electrodes 14 provided to extend in a column direction. At each intersection of the electrodes 12 and 14, the non-linear two-terminal element 20 and the liquid crystal layer 18 are connected in series, thereby forming a pixel at each intersection. The liquid crystal panel 101 is configured by the above components. The nonlinear two-terminal element 20 has a current-voltage characteristic as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, almost no current flows near zero voltage, but when the absolute value of the voltage exceeds the threshold voltage Vth, the current sharply increases as the voltage increases.
[0026]
The scanning signal driving circuit 100 applies a scanning potential VA to the scanning electrode 12, and the data signal driving circuit 110 applies a signal potential VB to the signal electrode 14. The potentials VA and VB will be described with reference to FIG. First, a scanning potential VA as shown in FIG. 4A is applied to the scanning electrode 12. Each scanning electrode 12 is sequentially selected in each line selection period T, and a potential difference of ± Vsel with respect to a certain common potential VGND, that is, any potential having a voltage is applied. This voltage Vsel is called a selection voltage. After the selection, any potential having a voltage of ± Vhld with respect to the common potential VGND is applied. Here, when the potential at the time of selection is VGND + Vsel, the potential of VGND + Vhld is applied, and when the potential at the time of selection is VGND-Vsel, the potential of VGND-Vhld is applied. This voltage Vhld is called a holding voltage. Further, a period in which all the scanning electrodes are selected in a loop is called a field period, and in the next field period, the scanning electrodes are sequentially selected by using a selection voltage having characteristics opposite to those of the previous field period.
[0027]
On the other hand, as shown in FIG. 4B, any potential having a voltage of ± Vsig with respect to the common potential VGND is applied to the signal electrode 14. Here, when the potential applied to the scanning electrode selected in a certain selection period is VGND + Vsel, VGND-Vsig is used as the ON potential Von, and VGND + Vsig is used as the OFF potential Voff. Further, when the potential applied to the scan electrode selected in a certain selection period is VGND-Vsel, VGND + Vsig is used as the on-potential Von, and VGND-Vsig is used as the off-potential Voff.
[0028]
That is, the waveform of the signal potential VB in each line selection period T is set in accordance with the gradation of each pixel in the column related to the signal electrode 14. First, the signal potential VB is set for each line selection period T. Are divided into an on-period and an off-period, and are set to the on-potential Von in the on-period and to the off-potential Voff in the off-period. That is, the signal potential VB is pulse-width modulated according to the gradation value. Then, the higher the gradation to be given to the pixel (the darker in the normally white mode), the larger the ratio of the ON section is set.
[0029]
Next, a voltage VAB between the scanning electrode 12 and the signal electrode 14 is shown by a solid line in FIG. As shown in the figure, it can be seen that the absolute value of the inter-electrode voltage VAB increases during the selection period of the pixel. Further, the liquid crystal layer voltage VLC applied to the liquid crystal layer 18 is as shown by hatching in FIG. When the liquid layer voltage VLC changes, the capacity formed by the liquid crystal layer 18 must be charged and discharged, so that the liquid crystal layer voltage VLC changes in a transient response to the inter-electrode voltage VAB. In FIG. 4C, the voltage VNL is the difference between the inter-electrode voltage VAB and the liquid layer voltage VLC, that is, the terminal voltage of the nonlinear two-terminal element 20.
[0030]
FIG. 5A shows an example of the signal potential VB in the present embodiment. In FIG. 5A, the line selection period T includes an ON section and an OFF section. Further, since the scanning potential VA is as shown in FIG. 4A, the inter-electrode voltage VAB and the liquid layer voltage VLC are as shown in FIG. 5B.
[0031]
The conversion circuit 70 converts the color image signals R, G, B input from the outside into data signals DR, DG, DB. Specifically, when the color image signals R, G, B are supplied, the conversion circuit 70 stores them in a line buffer (not shown), and converts the color image signals R, G, B into data signals DR, The data is converted into DG and DB and supplied to the data signal drive circuit 110. Here, the tone values of the respective colors of the color image signals R, G, and B are values in the range of “0” to “15”, and these are the tone values within the line selection period T according to the table of FIG. Is converted to
[0032]
Further, the conversion circuit 70 supplies a clock signal GCP (Gray Control Pulse) to the data signal driving circuit 110. A method for generating the clock signal GCP will be described. The conversion circuit 70 generates a basic clock signal that divides each line selection period T by “256”. Next, the basic clock signal is counted by an 8-bit (up to 255) counter, and when the count result reaches a predetermined value, one pulse of the clock signal GCP is output. This “predetermined value” corresponds to the gradation values (0, 13, 26,..., 255) shown in FIG. Note that the counter value from which one pulse of the clock signal GCP is output is set so as to maintain linearity in accordance with the gradation characteristics of the liquid crystal panel 101.
[0033]
In FIG. 6, if the gradation value is “0”, the width of the ON section is also “0”, and the entire section of the line selection period is the OFF section. Then, as the gradation value increases, the ratio of the ON section (the number of basic clock signals) increases. Then, in the gradation value 14, the ON section is set to “255”, and the entire section of the line selection period becomes the ON section.
[0034]
Next, the configuration of the data signal driving circuit 110 will be described in detail with reference to FIG. The shift register 112 in the data signal drive circuit 110 is a shift register of "m / 3" bits (m is the number of the signal electrodes 14), and each time the pixel clock XSCL is supplied, the contents of each bit are adjacent to the right side. Shift to the next bit. As shown in FIG. 8, the pixel clock XSCL is a signal that falls in synchronization with the timing at which the data signals DR, DG, and DB of each pixel are supplied. The pulse signal DX is supplied to the leftmost bit of the shift register 112. The pulse signal DX is a one-shot pulse signal generated when the conversion circuit 70 starts outputting the data signals DR, DG, and DB in the line selection period T. Therefore, the signals S1 to Sm output from the respective bits of the shift register 112 are signals which sequentially and exclusively go to the H level for a time equal to the period of the pixel clock XSCL.
[0035]
The register 114 latches the data signals DR, DG, and DB by three pixels in synchronization with each rise of the output signals S1 to Sm of the shift register 112. The latch circuit 116 simultaneously latches the data signals stored in the register 114 in synchronization with the rise of the latch pulse LP. The waveform converter 118 converts the latched data signal into a signal potential VB as shown in FIG. 5A and applies the signal potential to the m signal electrodes 14. That is, the output timing of the latch pulse LP becomes the start timing of the line selection period T.
[0036]
Next, an example of the configuration of the waveform conversion unit 118 is shown in FIG. In FIG. 9, a counter 124 is a counter provided in common for all the signal electrodes 14, and the count value is reset to “0” at the rising of the latch pulse LP, and counts the clock signal GCP. The comparator 126 compares the data signals DR, DG, and DB of each pixel latched by the latch circuit 116 with the count value of the counter 124. If the count value is less than the value of the data signal, the comparator 126 turns to the H level, If the value is equal to or larger than the value of the data signal, the comparator outputs the L-level comparison signal CMP. The switch 122 selects the on-potential Von when the corresponding comparison signal CMP is at the H level, selects the off-potential Voff when the corresponding comparison signal CMP is at the L level, and outputs the selected potential as the signal potential VB.
[0037]
FIG. 10 shows a driving waveform in gradation display in the TFD liquid crystal panel 101. As described above, in the TFD liquid crystal panel, gradation display is performed by pulse width modulation of the drive voltage applied to the liquid crystal layer 18. The upper part of FIG. 10 shows an example of a drive waveform for one line (1T) in the case of white display, gray display, and black display. In this example, it is assumed that the liquid crystal panel is a normally white liquid crystal panel.
[0038]
The scanning line driving waveform 31 is a pulse waveform applied to the scanning electrode 12, and defines the above-described operation potential VA. The signal line drive waveform 32 is a pulse waveform applied to the signal electrode 14, and defines the signal potential VB. As understood from FIG. 1A, a potential difference between the scanning electrode 12 and the signal electrode 14, that is, a potential between the electrodes is applied to the liquid crystal layer 18. That is, the total voltage of the scanning line driving waveform 31 and the signal line driving waveform 32, that is, the inter-electrode voltage shown in the composite voltage waveform shown in the lower part of FIG. 10 is applied to the liquid crystal layer 18. In the lower part of FIG. 10, a change in the actual voltage level of the liquid crystal layer 18 (liquid crystal layer voltage level) is shown as a liquid crystal layer voltage waveform 33. In the liquid crystal layer 18, there is a delay from when the voltage is applied to when the orientation of the liquid crystal molecules is changed. Therefore, a transient response is caused by the delay, and the liquid crystal layer voltage waveform 33 shown in the lower part of FIG. 10 is applied to the liquid crystal layer 18. Will be. The gradation of the liquid crystal display panel changes according to the liquid crystal layer voltage level. Since the liquid crystal panel of this example is normally white, when the liquid crystal layer voltage level is low, white display is performed, when the liquid crystal layer voltage level is high, black display is performed, and in the middle, gray display (halftone display) is performed.
[0039]
As understood from the upper waveform in FIG. 10, the halftone level in gray display (halftone display) is controlled by the pulse width of the signal line drive waveform 32. The signal line drive waveform 32 is determined by the above-described GCP. Therefore, by changing the GCP, the pulse width of the signal line drive waveform 32 changes, and as a result, the halftone level can be changed.
[0040]
[Crosstalk generation principle]
Next, crosstalk will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 shows an equivalent circuit of one scanning line of the liquid crystal panel 101. The liquid crystal layer 18 between the scanning electrode 12 and the signal electrode 14 acts as a capacitance C between both electrodes. That is, electrically, the capacitance C corresponding to the number of pixels in one line is electrically connected in parallel between the scanning electrode 12 and the signal electrode 14 for one specific line. In addition, the resistance R caused by the length of the scanning electrode 12 is connected in series with the parallel connection of the capacitors C. As a result, a transient response occurs in the pulse waveform applied to the liquid crystal layer 18.
[0041]
FIG. 12 shows an equivalent circuit on specific lines X and Y of the liquid crystal panel 101, and driving waveforms and composite voltage waveforms applied thereto. In FIG. 12, the liquid crystal panel 101 shows a state where crosstalk has occurred. The scanning line voltage and the signal line voltage are applied to the liquid crystal panel 101 such that the area A and the area C have the same gray level and the area B has the white level. However, actually, due to the occurrence of crosstalk, the gray levels on the display image are different between area A and area C, which should have the same gradation level.
[0042]
Specifically, the equivalent circuit of the line X is shown in the upper part of FIG. Since the area A is displayed at the same gradation level, each pixel of the line X is displayed at the same gradation level. The drive waveform A at that time has a spike-like waveform (hereinafter, referred to as a “spike waveform” for convenience of explanation) 36 due to the resistance R and the capacitance C as shown in FIG. A corresponding spike waveform 38 results. The gray level of the display pixel on the line X is determined by the composite voltage waveform.
[0043]
On the other hand, for the line Y, the lower left drive waveform B is applied in the area B area, and the lower right drive waveform C is applied in the area C area. Therefore, compared to the case of the line X, the applied voltage is smaller in the area B where white display is performed, and as a result, the level of the spike waveform 37 generated in the drive waveform C is smaller than the spike waveform 36 of the drive waveform A. Become. Therefore, the spike waveform 39 in the composite voltage waveform BC of the line Y is larger than the spike waveform 38 in the composite voltage waveform A of the line X. As a result, the voltage level of the liquid crystal layer applied to the liquid crystal layer 18 in the area C is higher than that in the area A, and the display pixels become gray, which is closer to black. That is, the gradation of the area C and the gradation of the area A for displaying the same gray level are different. The above is the principle of the occurrence of crosstalk.
[0044]
[Crosstalk reduction method]
Next, a method for reducing crosstalk will be described. As described above, the crosstalk tends to occur because the spike waveform becomes large when the gradation of the pixels in a certain line is concentrated on one gradation. In the above examples of the lines X and Y, since the same gray gradation is concentrated in the area A, a gray gradation lower than the original gradation level is displayed. On the other hand, in the area B, since the gray scale is concentrated on the white level, the signal line voltage of the line is dispersed into the waveform change of the white level and the waveform change for displaying the same gray as the area A. For this reason, since the potential change due to the spike waveform is reduced in the area C, the gray display is darker than that in the area A, and crosstalk occurs. Therefore, basically, by performing gradation control so that the gradation levels of the pixels in a certain line do not concentrate on one gradation, crosstalk can be reduced.
[0045]
FIG. 13 schematically shows a method for preventing such concentration of gradations for reducing crosstalk. When displaying the pixel 42 having the gradation level shown in the lower part of FIG. 13A by the driving waveform 41 shown in the upper part of FIG. 13A, in the present invention, as shown in FIG. Use level gradation. That is, as shown in FIG. 13B, the gradation level is displayed by a combination of two pixels, that is, a pixel 42a having a gradation level lighter than the original pixel 42 and a pixel 42b having a darker gray level. As a driving waveform, as shown in FIG. 13B, the liquid crystal layer 18 is driven by a driving waveform 41a having a long ON period and a driving waveform 41b having a short ON period of the signal line driving waveform 32. As a result, it is possible to prevent the gradation levels from being concentrated on the same line, and it is possible to reduce crosstalk.
[0046]
In this case, regarding the gradation values of the pixels 42a and 42b, for example, the gradation value of the pixel 42a is smaller than the gradation value of the pixel 42, and the gradation value of the pixel 42b is larger than the gradation value of the pixel 42. It is preferable to determine. In this way, the combination of the pixels 42a and 42b shown in FIG. 13B is recognized as being equivalent to the gradation of the pixel 42 as a whole. As a more specific example,
(Gradation value of pixel 42) = {(gradation value of pixel 42a) + (gradation value of pixel 42b)} / 2
It is preferable that The gradation value in this case indicates a gradation value on a human viewing angle characteristic, and is not a gradation value on an optical characteristic. This is because the human viewing angle characteristic is not linear, and usually has a characteristic of γ = 2.2 with respect to an optical luminance value.
[0047]
By displaying the original pixels using the combination of the pixels of different gradation levels in this way, it is possible to reduce the crosstalk in human vision. FIG. 14 shows the relationship between the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal layer. The applied voltage and the transmittance have a non-linear relationship as shown. For example, if the gradation level of the pixel 42 shown in FIG. 13 is near the region 43 in FIG. 14, the pixel 42a having a lighter gradation level is near the region 43a in FIG. Is near the region 43b in FIG. In the vicinity of the region 43, the inclination of the graph is large, and the change in the transmittance of the liquid crystal layer with respect to the change in the applied voltage, that is, the change in the gradation level is large. On the other hand, in the regions 43a and 43b, the inclination of the graph is small, and the change in the transmittance of the liquid crystal layer with respect to the change in the applied voltage, that is, the change in the gradation level is small. Therefore, when the applied voltage fluctuates due to the influence of the crosstalk, the change in the gradation level of the pixel 42 corresponding to the area 43 is large, but the pixel corresponding to the areas 43a and 43b The change in the gradation level of 42a and 42b is small. Therefore, as shown in FIG. 13B, by displaying a pixel of a specific gradation level as a combination of a bright pixel 43a and a dark pixel 43b of a gradation level, the driving voltage of each pixel fluctuates slightly. Even in this case, the fluctuation of the gradation level recognized on the display pixel becomes small. Thus, the effect of reducing crosstalk can be obtained from the viewpoint of the characteristics of the liquid crystal.
[0048]
In addition, by displaying such a pixel having a certain gradation level as a combination of a pixel having a higher gradation level and a pixel having a lower gradation level, an effect of improving a viewing angle can be obtained in addition to the effect of reducing crosstalk. FIG. 15 schematically shows the effect of improving the viewing angle. The mode of the liquid crystal is described in normally white. In normally white, when no electric field is applied (the liquid crystal is lying down), white display is performed, and when an electric field is applied (the liquid crystal is standing up), black display is performed.
[0049]
FIG. 15A shows an example in which a certain gray level is displayed by one pixel. In this case, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are oriented in one direction as shown. Therefore, the angle of the liquid crystal molecules with respect to the viewing direction differs depending on the viewing direction. In the liquid crystal panel, light and dark are displayed by light transmitted or blocked by liquid crystal molecules. Therefore, when viewed from the observer 45b in FIG. 15A, the pixel appears dark, and when viewed from the observer 45a, the pixel appears bright. become. That is, the viewing angle dependency is increased in the display of the liquid crystal panel.
[0050]
On the other hand, FIG. 15B shows a case where a pixel of a certain gray level is displayed as a combination of two pixels of different gray levels, that is, a bright gray level and a dark gray level, in accordance with the above-described crosstalk reduction method. Is shown. As can be understood from the figure, in this case, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is different for each of the two gradation levels, so that the recognition is performed at the same gradation level regardless of the viewing direction of the observer. That is, the same gradation level is recognized at the positions of the observers 46a and 46b, and the viewing angle dependency is improved.
[0051]
As described above, by displaying the pixels of a certain gradation level as a combination of the pixels of different gradation levels by the crosstalk reduction method of the present invention, it is possible to obtain the viewing angle improvement effect in addition to the crosstalk reduction effect. Can be. It should be noted that this crosstalk reduction method can be applied to a case where the image data to be displayed is a still image or a moving image.
[0052]
[Frame image switching control]
As described above, the crosstalk reduction method of the present invention displays a pixel of a certain gradation level with pixels of two different gradation levels. As can be understood from FIG. Since the tonal level is displayed by a combination of four adjacent pixels, the resolution as an image is reduced. Therefore, by changing the change of the gradation level for each frame, it is possible to prevent a decrease in resolution. This technique will be described.
[0053]
FIG. 16 shows an example of gradation control of a region including a plurality of pixels. FIG. 16B shows the standard gradation characteristics, that is, the gradation characteristics when the above-described gradation control for reducing the crosstalk is not applied, and FIG. 16A shows a display example of a plurality of pixels in that case. Show. All the pixels are displayed with the gradation characteristics shown in FIG. As described above, the gradation characteristic can be changed by changing the GCP that determines the signal line drive waveform 32 of the liquid crystal layer. FIG. 16B shows the gradation characteristics obtained by the GCP corresponding to the standard gradation characteristics.
[0054]
On the other hand, in the gradation control for reducing crosstalk according to the present invention, as shown in FIG. 16C, adjacent pixels are displayed by a combination of pixels of a light gradation level and pixels of a dark gradation level. At this time, in order to prevent a decrease in resolution, images having different configurations are alternately displayed for each frame. In the example of FIG. 16C, bright pixels are obtained by using GCP1 corresponding to bright gradation characteristics, and dark pixels are obtained by using GCP2 corresponding to dark gradation characteristics. FIG. 16D shows an example of the gradation characteristics corresponding to GCP1 and GCP2 in this case. In other words, GCP1 corresponding to the bright gradation characteristic and GCP2 corresponding to the dark gradation characteristic are prepared, and by switching between them for each frame to perform display, the configuration shown in FIG. Since different images are displayed alternately, a decrease in resolution can be suppressed. In the gray scale characteristics shown in FIG. 16D, adjacent pixels are alternately displayed according to the gray scale characteristics corresponding to GCP1 and GCP2 indicated by wavy lines. It is recognized that the pixel is displayed according to the GCP indicated by the solid line. Therefore, in addition to the reduction in crosstalk, by displaying an image having a different pattern for each frame, it is possible to suppress a decrease in resolution perceived by humans.
[0055]
(Effect of switching control for each frame)
The effect of switching and displaying two different image patterns for each frame in this manner (hereinafter, referred to as “frame switching control”) will be described. Basically, when the resolution is reduced by the gradation control for reducing the crosstalk according to the present invention, the reduction in the resolution can be improved by applying the frame switching control. In addition, the following items can be cited as secondary effects.
[0056]
First, there is an effect that unevenness in display caused by variations in the characteristics of the nonlinear two-terminal device shown in FIG. 1 and variations in the electrical connection state between the devices can be absorbed. If the characteristics of the non-linear two-terminal elements used in the liquid crystal panel 101 and the electrical connection state between the elements vary, the grayscale level of each pixel will vary even when the same drive voltage is applied. There is a slight difference, and a portion such as unevenness or spots may appear on the display image. However, by applying the above-described frame switching control, such display defects can be made less noticeable.
[0057]
Further, an effect of reducing edge blur when displaying a moving image on the liquid crystal panel can be expected. Specifically, for example, when a moving image including a rectangular window is displayed on the liquid crystal panel, and the window displays a moving image that moves within the display screen, the edge of the window is trailed as the window moves. There is a possibility that the displayed message may be displayed. On the other hand, it has been reported that it is effective to make the gradation change of a display image steep (Kazuo Sekiya et al., "Late-News Paper: Eye-Trace Integration Effect on The Perception of Moving"). Pictures and a New Possibility for Reducing Blur on Hold-Type Displays, 930 SID 02 DIGEST), and the above-described frame switching control is considered to provide equivalent improvements.
[0058]
Further, the liquid crystal panel has a property that the response of the change in the alignment of the liquid crystal to the application of the driving voltage is delayed. In order to improve this delay, a method of increasing the initial level of the driving voltage has been proposed (this method is called “Level Adaptive Overdrive”), but instead is described above. It is considered that by applying the frame switching control, it is difficult to detect the delay of the response of the liquid crystal by utilizing the human visual characteristics.
[0059]
[Configuration Example of Switching Control for Each Frame]
Next, an embodiment of a configuration for realizing the above-described frame switching control will be described.
[0060]
(First embodiment)
First, a first embodiment will be described with reference to FIG. The first embodiment has a configuration in which two types of GCPs are generated in a driver IC that drives the liquid crystal panel 101, and an example is shown in FIG. FIG. 17 shows a partial configuration of a driver IC. The driver IC includes gradation control circuits 212a and 212b, a correction control circuit 213a, a switch 214, a driver circuit 215, coincidence detection circuits 216a and 216b, a RAM 217, and the like. are doing. In FIG. 17, the RAM 217, the coincidence detection circuits 216a and 216b, the driver circuit 215, and the like are divided for each pixel (three RGB sub-pixels, each corresponding to one segment SEG). FIG. Therefore, the driver circuit 215, the coincidence detection circuits 216a and 216b, the RAM 217, and the like can be actually configured as one unit.
[0061]
In FIG. 17, image data input from the outside is temporarily stored in the RAM 217. The image data temporarily stored in the RAM 217 is supplied to the coincidence detection circuits 216a and 216b. On the other hand, the gradation control circuit 212a generates the GCP1 corresponding to the bright gradation characteristic as described above and supplies the GCP1 to the switch SW214. Further, the gradation control circuit 212b generates GCP2 corresponding to the dark gradation characteristic and supplies it to the switch SW214. The switch 214 supplies GCP1 for the nth line to the coincidence detection circuit 216a and supplies GCP2 for the (n + 1) th line to the coincidence detection circuit 216b based on the switching signal from the correction control circuit 213a.
[0062]
The coincidence detection circuits 216a and 216b operate alternately and supply a signal line drive voltage to the driver circuit 215 according to the input GCP1 or GCP2. That is, pixels corresponding to SEG1 to 3 are displayed with bright gradation characteristics corresponding to GCP1, pixels corresponding to SEG4 to 6 are displayed with dark gradation characteristics corresponding to GCP2, and so on. Pixels are displayed. In this way, as illustrated in FIG. 16C, an image in which patterns of bright pixels and dark pixels are different for each frame can be displayed.
[0063]
(Second embodiment)
In the first embodiment, a configuration for generating two GCPs is provided in the driver IC, and the GCP is switched by hardware control inside the driver IC for display. On the other hand, in the second embodiment, images corresponding to two frames are prepared by software processing based on input image data, and the images are switched and displayed. That is, in the first embodiment, one type of image data is supplied to the driver IC. In the second embodiment, two types of image data created by software are alternately supplied to the driver IC. The supplied image data will be displayed.
[0064]
FIG. 18 shows a schematic configuration of the second embodiment. The input image data is sent to the CPU 220 after being temporarily stored in the RAM 222. Based on the input image data input from the RAM 222, the CPU 220 generates image data of two different patterns (for example, an image A and an image B) in which the brightness of the gradation level is controlled as illustrated in FIG. . The image data of these two patterns corresponds to the n-th frame and the (n + 1) -th frame. Then, the CPU 220 alternately supplies the two image data to the LCD module 221. Here, the LCD module 221 is a unit including the liquid crystal panel 101 and a driver IC, and displays image data supplied from the CPU 220 on the liquid crystal panel 101.
[0065]
In the present embodiment, since two types of image data are alternately input from the CPU 220, the LCD module 221 can display different images for each frame as shown in FIG. That is, in this embodiment, two different patterns of image data are generated by software processing, so that a normal LCD module can be used, and the hardware configuration can be simplified.
[0066]
(Third embodiment)
The third embodiment is similar to the second embodiment in that two different patterns of image data are generated by software processing, but two RAMs for temporarily storing the generated two pattern images are provided. This reduces the processing load on the CPU.
[0067]
FIG. 19 schematically shows the configuration of the third embodiment. Upon receiving the input image data, the CPU 220 generates two different patterns of image data and stores them in the RAM 222a and the RAM 222b, respectively. The image data in the RAM 222 a and the RAM 222 b is input to the LCD controller 223, and the LCD controller 223 alternately selects two image data for each frame and supplies the data to the LCD module 221. The LCD module 221 displays the supplied image data on the liquid crystal panel 101 as in the case of the second embodiment.
[0068]
In the second embodiment, since the CPU 220 transmits image data to the LCD module 221 every frame, the load on the CPU increases and the power consumption increases. However, in the third embodiment, two RAMs are prepared. The load on the CPU is reduced. Further, since two different patterns of image data are generated by software processing, a normal LCD module can be used, and the hardware configuration can be simplified.
[0069]
(Fourth embodiment)
Although the fourth embodiment also generates image data of two different patterns by software processing, the processing is performed not in the CPU but in the LCD controller. FIG. 20 shows the configuration of the fourth embodiment. 20, the LCD controller 223 includes a decoder 225, a switch 226, and a control circuit 227. The decoder 225 includes, for example, an LUT (look-up table) having two different gradation characteristics.
[0070]
The CPU 220 supplies the input image data to the RAM 222. The RAM 222 temporarily stores the data, and then supplies the data to the decoder 225 in the LCD controller 223. The decoder 225 generates two different patterns of image data (image A and image B) based on the input image data supplied from the RAM 222 with reference to the two gradation characteristic LUTs. Supply. The control circuit 227 supplies a switch instruction signal for each frame to the switch 226, and controls the switch 226 so that the image A and the image B supplied from the decoder 225 are alternately selected for each frame and supplied to the LCD module 221. I do. The LCD module displays the supplied image data on the liquid crystal panel 101 as in the second and third embodiments.
[0071]
In this embodiment, since the CPU 220 does not need to generate image data, the load on the CPU is reduced accordingly. Further, since two different patterns of image data are generated by software processing, a normal LCD module can be used, and the hardware configuration can be simplified.
[0072]
[Gradation control in sub-pixel units]
In the gradation control for reducing the crosstalk, as shown in FIG. 16C, the brightness of adjacent pixels is controlled for each pixel. On the other hand, it is also possible to control the brightness not in units of pixels but in units of sub-pixels (RGB units) constituting pixels. Hereinafter, the method will be described.
[0073]
FIG. 21A shows an example of four pixels in which the brightness is controlled in sub-pixel units. In FIG. 21A, four sub-pixels shown on the left side are arranged in a combination of light and dark in the vertical and horizontal directions, and shown on the right side of FIG. 21A. It should be noted that the sub-pixels indicated by “U” in the drawing are displayed with bright gradation characteristics, and the sub-pixels indicated by “D” are displayed with dark gradation characteristics. By forming the light and dark patterns in sub-pixel units in this manner, the effect of improving the viewing angle can be obtained more than in the case of pixels.
[0074]
Next, a case where the above-described frame switching control is applied to a case where gradation control is performed in subpixel units will be described. In the case where frame switching control is applied to the gradation control in units of sub-pixels shown in FIG. 21 (a), as shown in FIG. 21 (b), a bright / dark pattern is formed in the nth frame and the (n + 1) th frame. What is necessary is just to reverse them and to switch and display them for every frame. Thus, the effect of preventing the resolution from being lowered by the frame switching control can be expected.
[0075]
FIG. 22 shows another example in which frame switching control is applied to gradation control in units of sub-pixels. FIG. 22A shows an example in which a light and dark pattern is set for each of two horizontally adjacent subpixels, and FIG. 22B shows a case where a light and dark pattern is set for each of three horizontally adjacent subpixels. It is an example. Further, FIG. 22C shows that two of RGB (green) and a combination of R (red) and B (blue) are considered in consideration of the fact that human visibility to green (G) among the three RGB colors is high. This is an example in which a light and dark pattern is set for a group.
[0076]
[Odd frame cycle switching control]
In the switching control of the frame images described so far, different image patterns are alternately displayed for each frame as shown in FIGS. 16, 21 and 22, that is, two frames are defined as one cycle (one unit). By switching and displaying different image patterns, reduction in resolution is improved. On the other hand, as described below, different image patterns can be switched and displayed with an odd frame period, more preferably, three frames as one period.
[0077]
FIG. 23A shows an example of switching and displaying different image patterns with three frames as one cycle. A light-dark switching pattern example 1 is shown on the left side of FIG. Light-dark switching pattern example 1 shows how the brightness of each pixel in a block of 3 × 3 pixels vertically and horizontally changes in three consecutive frames. Numerical values (“1” to “3”) shown in each pixel portion of the light-dark switching pattern example 1 are displayed as the above-mentioned dark pixels (that is, pixels displayed according to dark gradation characteristics). Indicates the frame number. For example, a pixel in which a numerical value “1” is written is displayed as a dark pixel in the first frame when three frames are defined as one cycle, and a pixel in which a numerical value “2” is written is used in three frames for one cycle. Are displayed as dark pixels in the second frame.
[0078]
According to the light-dark switching pattern example 1, a change in light-dark of each pixel of a frame image of one cycle composed of three frames is shown on the right side of FIG. Here, as in FIG. 21, pixels in which “D” is entered in the figure are dark pixels (pixels displayed by dark gradation characteristics), and pixels in which “U” is entered are bright. Pixels (pixels displayed by brighter gradation characteristics). As can be understood by referring to the light-dark switching pattern example 1, in the first frame, three pixels in the left one column are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels. In the second frame, three pixels in the center column are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels. In the third frame, three pixels in the right column are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels.
[0079]
Another light / dark switching pattern example 2 is shown in FIG. In the example of the light / dark switching pattern shown in FIG. 23 (a), the same gradation values are arranged in a straight line (vertical direction), so that jitter tends to occur. However, in the example 2 of the light / dark switching pattern shown in FIG. . Pixels of the first to third frames created according to the light-dark switching pattern example 2 are shown on the right side of FIG. As can be understood by referring to the light-dark switching pattern example 2, in the first frame, the pixels in which the numerical value "1" is written in the light-dark switching pattern example 2 are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels. Is done. In the second frame, pixels in which the numerical value “2” is written in the light-dark switching pattern example 2 are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels. In the third frame, pixels in which the numerical value “3” is written in the light-dark switching pattern example 2 are displayed as dark pixels, and the remaining pixels are displayed as bright pixels.
[0080]
As described above, in the case where the frame switching control is performed with three frames as one cycle, similarly to the case where the frame switching control is performed with two frames as one cycle shown in FIG. Can be. Furthermore, when frame switching control is performed using an odd number of frames such as three frames as one cycle, frame switching control is performed using an even number of frames such as two or four frames as one cycle. There is an advantage that a direct current (DC) component in the drive waveform can be removed. This will be described below.
[0081]
FIG. 24A shows an example of the brightness of pixels when frame switching control is performed with two frames as one cycle as shown in FIG. 16 (that is, when an image pattern is alternately switched for each frame). In this example, since the frame switching control is performed with two frames as one cycle, the image pattern of the first frame and the image pattern of the second frame are alternately displayed after the subsequent third and fourth frames.
[0082]
FIG. 24B shows a composite voltage waveform applied to the pixels “a” and “b” in FIG. For example, the pixel “a” is a dark pixel in the first frame, a bright pixel in the second frame, a dark pixel in the third frame, and a bright pixel in the fourth frame. Assuming that the liquid crystal display device is normally white, dark pixels have a large combined voltage waveform level (indicated by “D”), and bright pixels have a small combined voltage waveform level (indicated by “U”). As described above, in the liquid crystal display device, since the polarity of the drive voltage is inverted for each frame, the composite voltage waveform applied to the pixels “a” and “b” is as shown in FIG. Therefore, each of the combined voltage waveforms has a direct current (DC) component, which may cause burn-in of the liquid crystal.
[0083]
Next, FIG. 25 shows an example in which frame switching control is performed with four frames as one cycle. FIG. 25A shows the brightness of each pixel of the first to fourth frames in that case. In this example, the first and second frames have the same image pattern, and the third and fourth frames have the same image pattern. FIG. 25B shows a composite voltage waveform applied to the pixels “a” and “b”. As can be understood from FIG. 25B, in this example, the DC component applied to each pixel is canceled in units of four frames. Therefore, as compared with the example of the frame switching control in which two frames are defined as one unit as shown in FIG. However, in this example, since the same image pattern is repeated every two frames, there is a problem that flicker is conspicuous in the display image.
[0084]
Next, FIG. 26 shows an example in which frame switching control is performed with three frames as one cycle. FIG. 26A shows the brightness of each pixel of the first to sixth frames in that case. The first to third frames constitute one cycle, and the fourth to sixth frames constitute one cycle. FIG. 26B shows a composite voltage waveform applied to the pixels “a” and “b”. As understood from FIG. 26B, in this example, the DC component applied to each pixel is canceled in units of six frames. Therefore, as compared with the example of the frame switching control in which two frames are defined as one unit as shown in FIG. Further, since the image pattern is not repeated every two frames as in the example of FIG. 25, it is possible to prevent a problem that flicker is conspicuous in the displayed image.
[0085]
As described above, by performing the frame switching control with three frames as one cycle, it is possible to prevent a decrease in resolution without causing a problem that a DC component is applied to the liquid crystal or a problem that flicker occurs.
[0086]
Next, a method of determining the gradation value of each pixel when performing frame switching control with three frames as one cycle will be described. As described with reference to FIG. 16, when performing the frame switching control with two frames as one unit, a pixel of a certain gradation value to be originally displayed is determined by a combination of a brighter pixel and a darker pixel. Will be displayed. Therefore, in the simplest method, as described above, each gradation value in two frames may be determined such that the average of the gradation values of the bright pixel and the dark pixel becomes the gradation value of the pixel to be displayed.
[0087]
On the other hand, when performing frame switching control with three frames as one unit, pixels to be displayed are displayed twice as one of a dark pixel and a bright pixel twice in three frames constituting one cycle, One time is displayed as the other. That is, of the three frames, the pixel is displayed twice as a dark pixel and displayed once as a bright pixel, or is displayed once as a dark pixel and displayed twice as a bright pixel. Assume that the gray level of a pixel to be displayed is x, and that the pixel is displayed by two dark pixels with a gray level xd and one bright pixel with a gray level xb. It is necessary to determine each of the gradation values xd and xb such that the average of the gradation values is close to the gradation value of the pixel to be originally displayed. In the simplest example,
x = (2 × xd + 1 × xb) / 3
It becomes.
[0088]
Further, in the case of the normally white display, when a dark pixel is displayed, the pixel capacity is larger, so that the degree of noise generation in the dark pixel is larger than that in the bright pixel. Therefore, if the tone values of dark pixels and bright pixels are determined so that the appearance frequency of dark pixels is low and the appearance frequency of bright pixels is high, the influence of noise can be reduced. In addition, in order to display the gradation of the pixel to be originally displayed, the gradation values of the bright pixels and the dark pixels are set to specific values, so that the pulse width of the GCP corresponding to each gradation value can be easily set. If there is such a situation, it is preferable to determine each gradation value accordingly.
[0089]
In the above example, an example in which frame switching control is performed with three frames as one cycle has been described. However, by performing frame switching control with one cycle of an odd number of frames such as five frames and seven frames, DC switching is similarly performed. It is possible to improve the reduction in resolution without causing problems such as application of components and flicker. For example, when performing frame switching control with five frames as one cycle, a certain pixel is displayed as one of a dark pixel or a bright pixel in three of five frames, and is displayed as the other in the remaining two frames, No flicker problem. When five frames are defined as one unit, the DC component of the composite voltage waveform applied to the pixel is canceled every ten frames.
[0090]
[Viewing angle improvement and resolution]
As described above, by displaying pixels to be displayed as a plurality of pixels having different gradation values, crosstalk can be reduced and a viewing angle improving effect can be obtained. However, in that case, the resolution is reduced by displaying one pixel by a combination of a plurality of pixels. On the other hand, it is preferable to perform a frame switching process in order to suppress a decrease in resolution. However, if the frame switching process is applied, a viewing angle improvement effect cannot be expected. In other words, when adopting a method of displaying pixels to be displayed as a plurality of pixels having different grayscale values in order to reduce crosstalk, the improvement of the viewing angle and the prevention of the reduction of the resolution can be realized only alternatively. I can say.
[0091]
Therefore, for example, in an electronic device to which the image display device of the present invention is applied, it is possible to configure so that the user can designate which one has priority by an input unit or the like. For example, in the case of an electronic device such as a mobile phone or a PDA, it is configured such that a user can designate a display mode as a wide viewing angle priority mode or a resolution priority mode by operating an input key or the like. If the above-described frame switching control is not applied in the wide viewing angle priority mode, and the frame switching control is applied in the resolution priority mode, the user can select a desired image according to the type of image to be displayed. In this mode, an appropriate image can be displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a structure of a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an example of a driving circuit of a liquid crystal panel.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a nonlinear two-terminal element.
FIG. 4 is a waveform diagram of each part in the liquid crystal panel.
FIG. 5 is a waveform diagram of a signal line potential VB and a voltage VAB.
FIG. 6 is a table showing a relationship between a gradation value and a pulse width in an ON period.
FIG. 7 is a circuit diagram of a data signal drive circuit.
FIG. 8 is a timing chart when driving the liquid crystal panel.
FIG. 9 is a circuit diagram of a waveform converter.
FIG. 10 is a waveform chart showing examples of driving waveforms at different grayscale levels.
FIG. 11 shows an equivalent circuit for one line of a liquid crystal panel.
FIG. 12 is a diagram illustrating the principle of occurrence of crosstalk.
FIG. 13 is a diagram illustrating a crosstalk reduction method.
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a voltage applied to a liquid crystal layer and transmittance.
FIG. 15 is a diagram illustrating a viewing angle improving effect of the present method.
FIG. 16 shows an example of frame switching control.
FIG. 17 shows a configuration example for frame switching control.
FIG. 18 shows another configuration example for frame switching control.
FIG. 19 shows another configuration example for frame switching control.
FIG. 20 shows another configuration example for frame switching control.
FIG. 21 is a diagram illustrating gradation control in sub-pixel units.
FIG. 22 shows an example of frame switching control in units of sub-pixels.
FIG. 23 illustrates an example of an image pattern of frame switching control in which three frames constitute one cycle.
FIG. 24 shows an example of frame switching control in which two frames constitute one cycle.
FIG. 25 shows an example of frame switching control in which four frames constitute one cycle.
FIG. 26 shows an example of frame switching control in which three frames constitute one cycle.
[Explanation of symbols]
1a, 1b glass substrate, 2 liquid crystal, 3 pixel electrode, 5 non-linear two-terminal element, 112 scan electrode, 14 signal electrode, 100 scan signal drive circuit, 101 liquid crystal panel, 110 data signal drive circuit

Claims (13)

表示部と、
入力画像データを構成する複数の入力画素を、当該入力画素の階調値とは異なる階調値を有する複数の表示画素の組み合わせとして前記表示部上に表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする画像表示装置。A display unit,
Display control means for displaying, on the display unit, a plurality of input pixels constituting input image data as a combination of a plurality of display pixels having tone values different from the tone values of the input pixels. Characteristic image display device. 前記複数の表示画素は、前記入力画素の階調値よりも大きい階調値を有する第１の表示画素と、前記入力画素の階調値よりも小さい第２の表示画素を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。The plurality of display pixels include a first display pixel having a gradation value larger than a gradation value of the input pixel, and a second display pixel smaller than a gradation value of the input pixel. The image display device according to claim 1. 前記複数の表示画素は前記表示部上の走査線方向に隣接して表示されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 1, wherein the plurality of display pixels are displayed adjacent to each other in a scanning line direction on the display unit. 前記表示制御手段は、
表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段と、
前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素を表示する手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。The display control means,
Driving means for driving a pixel area on the display unit based on a driving pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of the display pixel;
2. The image display device according to claim 1, further comprising: a unit configured to display the plurality of display pixels by controlling the gradation control pulse. 前記入力画像データは、複数のフレーム画像により構成される動画データであり、
前記表示制御手段は、前記フレーム画像ごとに、相互に異なる前記複数の表示画素の第１の組み合わせと第２の組み合わせを切り替えて表示する切替制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。The input image data is moving image data composed of a plurality of frame images,
2. The display control unit according to claim 1, further comprising: a switching control unit configured to switch and display a first combination and a second combination of the plurality of display pixels that are different from each other for each of the frame images. Image display device. 前記表示制御手段は、表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段を有し、
前記切替制御手段は、前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素の第１の組み合わせと前記複数の表示画素の第２の組み合わせを表示することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。The display control unit includes a driving unit that drives a pixel area on the display unit based on a driving pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of a display pixel,
The switching control means displays a first combination of the plurality of display pixels and a second combination of the plurality of display pixels by controlling the gradation control pulse. The image display device as described in the above. 前記切替制御手段は、前記入力画像データに基づいて前記複数の表示画素の第１の組み合わせと前記複数の表示画素の第２の組み合わせを生成する手段を有することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。6. The switching control unit according to claim 5, further comprising: a unit configured to generate a first combination of the plurality of display pixels and a second combination of the plurality of display pixels based on the input image data. Image display device. 前記複数の表示画素の第１の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に、階調値が前記入力画素より大きい表示画素と階調値が前記入力画素より小さい表示画素とが交互に配列されてなり、
前記複数の表示画素の第２の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に、階調値が前記入力画素より大きい表示画素と階調値が前記入力画素より小さい表示画素とが、前記複数の表示画素の第１の組み合わせとは逆の順序で交互に配列されてなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像表示装置。In the first combination of the plurality of display pixels, display pixels having grayscale values larger than the input pixels and display pixels having grayscale values smaller than the input pixels are alternately arranged in the scanning line direction of the display unit. Become
The second combination of the plurality of display pixels is such that, in the scanning line direction of the display unit, a display pixel whose gradation value is larger than the input pixel and a display pixel whose gradation value is smaller than the input pixel are the plurality of display pixels. The image display device according to any one of claims 5 to 7, wherein the first combination of display pixels is alternately arranged in a reverse order. 前記複数の表示画素の第１の組み合わせ及び前記複数の表示画素の第２の組み合わせは、前記表示部の走査線方向に、前記各表示画素を構成するサブピクセル単位で階調値が所定値より大きいサブピクセルと階調値が所定値より小さいサブピクセルとが交互に配列されてなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像表示装置。The first combination of the plurality of display pixels and the second combination of the plurality of display pixels are such that a gradation value is smaller than a predetermined value in a scanning line direction of the display unit in a unit of a subpixel constituting each of the display pixels. 8. The image display device according to claim 5, wherein large sub-pixels and sub-pixels whose gradation values are smaller than a predetermined value are alternately arranged. 前記入力画像データは、複数のフレーム画像により構成される動画データであり、
前記表示制御手段は、前記フレーム画像ごとに、前記複数の表示画素の相互に異なる奇数種類の組み合わせのうちの１つを切り替えて表示する切替制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。The input image data is moving image data composed of a plurality of frame images,
2. The display control unit according to claim 1, further comprising: a switching control unit configured to switch and display one of odd-numbered combinations of the plurality of display pixels that are different from each other for each of the frame images. 3. Image display device. 前記表示制御手段は、表示画素の階調値に対応した数の階調制御パルスにより規定される駆動パルス信号に基づいて前記表示部上の画素領域を駆動する駆動手段を有し、
前記切替制御手段は、前記階調制御パルスを制御することにより、前記複数の表示画素の組み合わせを表示することを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。The display control unit includes a driving unit that drives a pixel area on the display unit based on a driving pulse signal defined by a number of gradation control pulses corresponding to the gradation value of a display pixel,
12. The image display device according to claim 11, wherein the switching control unit displays the combination of the plurality of display pixels by controlling the gradation control pulse. 前記複数種類は３種類であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 10, wherein the plurality of types are three types. 表示部を有する画像表示装置における画像表示方法において、
複数の入力画素により構成される入力画像データを入力する入力工程と、
前記複数の入力画素を、当該入力画素の階調値とは異なる階調値を有する複数の表示画素の組み合わせとして前記表示部上に表示する表示工程と、を有することを特徴とする画像表示方法。In an image display method in an image display device having a display unit,
An input step of inputting input image data composed of a plurality of input pixels,
Displaying the plurality of input pixels on the display unit as a combination of a plurality of display pixels having tone values different from the tone values of the input pixels. .
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