JP4413515B2 - Image processing method and liquid crystal display device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に表示する画像の画質を向上させる画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図33は垂直配向型液晶表示装置の構成の一例を示している。図33(a)は液晶パネル101の断面構造を模式的に示している。液晶パネル101は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)等が形成されたTFT基板(アレイ基板)102と、共通電極やCF(カラーフィルタ)が形成された対向基板103とを、その間に液晶層104を封止して周辺シール材105で貼り合わせた構造を有している。TFT基板102と対向基板103との間の空隙(セルギャップ)はスペーサ106で所定の間隔が維持されている。TFT基板102及び対向基板103の対向側と逆側の面にはそれぞれ偏光板107が例えばクロスニコルに配置されている。また、TFT基板102には液晶駆動用IC(不図示)を実装する実装用端子108が形成されている。
【0003】
図33(b)は垂直配向型液晶表示装置を表示画面の法線方向(以下、「正面方向」という)に見た状態の1画素113の構造を示している。少なくとも一方の基板、例えばTFT基板102には液晶駆動用の画素電極パターンが形成されている。TFT基板102上には複数のドレインバスライン111とゲートバスライン112とが絶縁膜を介して交差して形成されており、その交差部には画素電極109に接続された画素駆動用のTFT110が形成されている。さらに画素113は電荷保持用の蓄積容量電極116を有している。また、蓄積容量電極116下層には絶縁膜を介して蓄積容量バスライン117が形成されている。
【0004】
画素電極109には電極材を抜いたスリット114が形成され、対向基板103側には線状突起115が形成されている。スリット114及び突起115は液晶層104の液晶分子(不図示)が電圧印加時に倒れる方向を規制する配向規制用構造物として機能する。画素113では液晶分子が4方向に倒れるように領域が分割されている。液晶103が4方向に倒れることで、一方向にしか倒れない液晶表示装置に比べて視野角の偏りが平均化される。これにより視野角特性が大幅に改善する。このような技術は配向分割技術と呼ばれている。
【0005】
図34は配向分割技術を用いた垂直配向型液晶表示装置の断面構造を模式的に示している。図34(a)では配向規制用構造物の突起115はTFT基板102に成膜された対向電極118及び対向基板103に成膜された画素電極109上の両方に形成されている。突起115上を含みTFT基板102及び対向基板103上には配向膜119が成膜されている。なお、図示しないが一方の基板にのみ突起115が設けられる場合もある。図34(a)は液晶104に電圧が印加されていない状態を示している。図34(b)は液晶104に電圧を印加した状態を示しており、液晶分子120が2方向に配向している。また、図34(c)はスリット114がTFT基板102側のみに設けられ、液晶104に電圧が印加された状態を示している。この場合も液晶分子120は2方向に配向している。なお、スリット114は対向基板103のみに設ける場合やTFT基板102及び対向基板103の両基板に設ける場合もある。
【0006】
また、図33及び図34に示したLCDとは異なり、液晶層104に電圧が印加されていない初期状態では液晶分子120がTFT基板102等にほぼ平行で、電圧を印加すると液晶分子120が立ち上がるモードの液晶表示装置も存在する。当該液晶表示装置の例としてはTN(Twisted Nematic)型等がある。TN型ではTFT基板102及び対向基板103表面に形成された配向膜に予めラビング処理を施して液晶分子120の配向方向を決定しておく。従って、スリット114や突起115は不要である。但し、配向分割するためには液晶分子120の倒れる方向をいくつかに分けることが必要であり、プレチルトを局所的に変える方法等で配向分割を実現している。またTN型以外にも液晶分子120がTFT基板102等に対して傾かないIPS(In−Plane Switching)や強誘電性液晶等、さまざまな液晶表示モードが存在するが、IPS及び強誘電性液晶以外の液晶モードでは視角特性が悪いという共通の問題点を有している。
【0007】
図35は従来駆動による液晶表示装置が抱えている問題点を説明する図である。図35(a)は垂直配向型液晶表示装置における液晶層への印加電圧と透過率との特性(T−V特性)を示している。グラフ中●印でプロットされた実線で示す曲線Aは正面方向でのT−V特性を示し、*印でプロットされた実線で示す曲線Bは表示画面に対して方位角90°、極角60°の方向(以下、「斜め方向」という)でのT−V特性を示している。ここで、方位角は、表示画面のほぼ中心から水平方向を基準として反時計回りに計った角度とする。また極角は、表示画面の中心に立てた垂線となす角とする。
【0008】
図35(a)の仮想円Cに示した部分において輝度変化の歪が生じている。例えば印加電圧が約2.5Vの比較的暗い輝度においては斜め方向の透過率が正面方向の透過率より高くなっているが、印加電圧が約4.5Vの比較的明るい輝度においては斜め方向の透過率が正面方向の透過率より低くなっている。この結果、斜め方向から見た場合には実効駆動電圧範囲での輝度差が小さくなってしまう。この現象は色の変化に最も顕著に現れる。つまり表示画面を正面に対して斜めから見ると画像の色が白っぽく変化してしまう。図35(b)はある映像をMVA−LCDに表示させ、正面と斜めから同一条件のデジタルカメラで撮影した映像の赤(R)、緑(G)、青(B)3原色の階調ヒストグラムを示している。横軸は階調(例えば0〜255の256段で、0に近付くほど高輝度となる)を表し、縦軸は存在割合(%)を表している。正面ではR、G、Bのそれぞれの分布が離れているが、斜めからだと分布が接近していることが分かる。これにより本来の表示の色が失われる。
【0009】
この現象に対する改善方法が特許文献1から特許文献7に開示されている。図36は特許文献1に示された基本的な画素構造を示している。図36(a)は表示画面に対して法線方向の画素構造の模式図を表し、同図(b)は画素121の等価回路を表し、同図(c)は画素121の断面構造を表している。図33(b)で示したように、通常は1つのTFT110に対して1つの画素電極109が接続されている。しかし、図36(a)に示すように、1つの画素121は例えば4つの副画素121a、121b、121c、121dに分割されている。副画素121a、121b、121c、121dは電気的に容量結合の関係になる。TFT122を介して画素121に電圧が印加されると副画素121a、121b、121c、121dの容量比に従って電荷が分配されて各副画素121a、121b、121c、121dには異なる電圧が印加される。これにより、図35(a)に示したT−V特性の歪が副画素121a、121b、121c、121dで分散されて画面の白っぽさが緩和される。なお、T−V特性の歪が分散する原理については後述する。以下、画素121を副画素121a、121b、121c、121dに分割する手法を容量結合によるHT(ハーフトーン・グレースケール)法と呼ぶことにする。容量結合によるHT法はTN型の液晶表示モードに適用されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平3−122621号公報
【特許文献2】
特開平4−348324号公報
【特許文献3】
特開平5−66412号公報
【特許文献4】
特開平5−107556号公報
【特許文献5】
特開平6−332009号公報
【特許文献6】
特願平6−519211号公報
【特許文献7】
特願平2−249025号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
容量結合によるHT法では画素構造が非常に複雑になる。まず、1つの画素を複数の画素に分割しなければならない。それぞれの副画素がパターン不良で接触してしまうと点欠陥が生じる。また、容量結合するためには図36(c)に示すように、副画素121a、121b、121c、121dは対向電極118とTFT基板上に形成された制御用コンデンサ電極122との間に立体的に配置する必要があり、層間短絡等が起きると全体が点欠陥になってしまう。また、パターン欠け等で容量の配分が変化すると全体の輝度が変化してしまい、この場合も点欠陥になる。さらに副画素に分けるため開口率が大きく減少する。容量結合によるHT法において開口率低下は避けられないので開口率の低下を少しでも緩和するために、容量を形成する二つの層の電極を透明電極で形成する必要がある。この場合、成膜工程が増加するため、製造コストアップや工程能力の低下等、プロセスに与える影響は大きい。
【0012】
また、容量結合によるHT法は駆動電圧が高くなってしまうという問題も抱えている。これは容量結合で電圧損失が生じることが原因で、分割数を増やすほど駆動電圧は高くなってしまう。駆動電圧が高くなると消費電力が増加する。さらに高耐圧の駆動用ICが必要になり高コストになる。また、容量結合によるHT法は副画素により電位差を設けるため、T−V特性の合成が非連続的になってしまう。T−V特性が連続的に変化する理想状態に比べて表示特性は劣化する。
【0013】
以上のように容量結合によるHT法は表示特性を向上させる効果はあるが、欠点が多すぎるため、現在市場に出回っている液晶表示装置には採用されていない。また、TN型の液晶表示装置は斜めから見たときに黒輝度が高くなってコントラストが低下する問題がある。容量結合によるHT法は中間調の階調を正確に表現する技術であるが、コントラストが低下してしまっては中間調の色再現性の効果は十分に発揮されない。
【0014】
本発明の目的は、視野角が広く階調視角特性に優れた画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、表示すべき画像の輝度データより高輝度になるように駆動する高輝度画素と、前記輝度データより低輝度になるように駆動する低輝度画素とを組み合わせ、前記輝度データに基づく所望輝度にほぼ等しい輝度が得られるように、前記高輝度画素の輝度及び前記低輝度画素の輝度と、前記高輝度画素及び前記低輝度画素の面積比とを決定することを特徴とする画像処理方法によって達成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
本発明の第1の実施の形態による画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置について図1乃至図10を用いて説明する。以下、実施例にて具体的に説明するが、全ての実施例において液晶表示装置はMVA方式であって、且つ黒輝度が低く抑えられる垂直配向モードの液晶パネル(垂直配向型液晶表示装置)を用いている。
【0017】
[実施例1−1]
本形態による実施例1−1の画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を図1乃至図5を用いて説明する。まず、本実施例による画像処理方法の原理について図1を用いて説明する。本実施例では複数の画素を1つの単位として捉え、当該複数画素の一部は画像処理をしていない元の画像(以下、「未処理画像」という)の輝度より明るくし、残りの画素の一部または全ては未処理画像の輝度より暗くする。画像処理の前後で正面輝度が変わらず、且つ暗くする画素の総面積が明るくする画素の総面積に等しいか又はそれより広くなるように、明るくする画素(以下、高輝度画素という)と暗くする画素(以下、低輝度画素という)との割合を設定する。図1は、3×3のマトリクス状の9個の画素1を1つの単位として捉え、1個の高輝度画素1aと8個の低輝度画素1bとを設定した例を示している。図1(a)に示す9個の画素1の輝度に対して、図1(b)では中央の画素1aのみ明るくし、残りの周囲の画素1bを暗くしている。
【0018】
発明者らは垂直配向型液晶表示装置の印加電圧−透過率(T−V)特性の歪が目視に及ぼす影響の大きさについて、歪影響評価数(60°)=(T60/T0)×(T60−T0)で表現できることを見出した。なお、T0は表示画面の正面方向の輝度(又は明るさ)であり、T60は正面方向に対して60°の角度を有する方向(斜め60°方向)の輝度(又は明るさ)である。
【0019】
図2は本実施例を用いて液晶表示装置に画像を表示したときの正面方向及び斜め60°方向における液晶印加電圧対明るさの特性を測定した結果を示すグラフである。図2(a)は液晶パネル正面で得られる液晶印加電圧対明るさの特性を示しており、横軸は例えば高輝度画素1aの液晶に印加する電圧を表し、縦軸は明るさ(任意単位(a.u.))を表している。グラフ中実線で示す曲線Aは1個の高輝度画素1aの液晶印加電圧対明るさの特性を示し、破線で示す曲線Bは8個の低輝度画素1bの液晶印加電圧対明るさの特性を示している。一点鎖線で示す曲線Cは曲線Aと曲線Bとの合成の液晶印加電圧対明るさの特性を示している。
【0020】
高輝度画素1aでは、未処理画像の印加電圧より高い電圧が印加され、低輝度画素1bでは、未処理画像の印加電圧より低い電圧が印加されるようになっている。また表示画面全体に占める高輝度画素1aの総面積は、低輝度画素1bの総面積よりも狭く、最大明るさは1個の高輝度画素1aの方が8個の低輝度画素1bの合計の最大明るさより低くなるようにしている。
【0021】
具体例としては、例えば、高輝度画素1aの液晶に印加する電圧V(ボルト)に対して低輝度画素1bの液晶にはV−1(ボルト)が印加される。但し、図2(a)において低輝度画素1bのV−1(ボルト)の特性は+1ボルトだけシフトしてV(ボルト)の位置に示している。また、表示画面全体に占める高輝度画素1aの総面積を1とすると低輝度画素1bの総面積は8となっている(図1参照)。また、図2(a)の曲線A及びBに示すように、白表示の印加電圧5ボルトにおける1個の高輝度画素1aの明るさが0.03(a.u.)であるのに対し、8個の低輝度画素1bの合計の明るさはその9倍のほぼ0.27(a.u.)になっている。
【0022】
このような関係の1個の高輝度画素1a及び8個の低輝度画素1bの組合せにおいて、曲線Aと曲線Bとを合成して一点鎖線で示す曲線Cの液晶印加電圧対明るさ特性が得られる。曲線Cで示す特性は、図35(a)に示した未処理画像を表示させる場合の液晶層への印加電圧対透過率特性(T−V特性)における正面方向の特性とほぼ同様の形状の曲線となる。
【0023】
図2(b)は、図2(a)に示す印加電圧対明るさ特性を有する液晶パネルを斜め60°方向から見た特性変化を示している。横軸は例えば高輝度画素1aの液晶に印加する電圧を表し、縦軸は明るさ(任意単位(a.u.))を表している。グラフ中実線で示す曲線Dは1個の高輝度画素1aの斜め60°方向の液晶印加電圧対明るさの特性を示し、破線で示す曲線Eは8個の低輝度画素1bの斜め60°方向の液晶印加電圧対明るさの特性を示している。二点鎖線で示す曲線Fは曲線Dと曲線Eと合成した斜め60°方向の液晶印加電圧対明るさの特性を示している。曲線Fで示す特性は、図35(a)に示した未処理画像を表示させる場合の液晶層への印加電圧対透過率特性(T−V特性)における斜め60°方向の特性とほぼ同様の形状の曲線となる。なお、比較のため、図2(b)には、図2(a)に示したのと同一の正面方向の合成の液晶印加電圧対明るさの特性を示す曲線C(一点鎖線)も示してある。
【0024】
図2(b)に示すように、正面方向の特性を示す曲線Cと斜め60°方向の特性を示す曲線Fとを比較すると、仮想円G及び仮想円Hの2箇所で曲線Fの方が曲線Cより明るさが高くなっている歪が生じているのが分かる。仮想円Gでは、曲線Cより明るさが高くなっているのは曲線D、Eのうち曲線Dであり従って歪の原因は高輝度画素1aにある。しかしながら、仮想円Gではもともと高輝度画素1aの明るさは十分低いので当該歪は目視では見えない。これは、正面の明るさT0と60°からの明るさT60との差が小さい、つまり、歪影響評価数(60°)の式中の(T60−T0)の項を小さくする効果を有している。
【0025】
一方、仮想円Hでは、曲線Cより明るさが高くなっているのは曲線D、Eのうち曲線Eであり従って歪の原因は8個の低輝度画素1bにある。しかしながら、歪の原因とならない高輝度画素1aの到達総合輝度が十分に高いので、正面の明るさT0に対する60°からの明るさT60の比率が従来に対しより1に近づいている。つまり、歪影響評価数(60°)の式中の(T60/T0)の項を小さくする効果を有している。
【0026】
図2(b)に示すように、本実施例による画像処理方法を用いることにより、図35(a)に示すT−V特性における歪領域を示す仮想円C内の(T60/T0)が3〜4倍のレベルにあるのに対し、本実施例では2倍以内にまで抑えることができる。これにより、斜め方向から見たときに観察される白っ茶け画像の発生を大幅に抑えることができるようになる。
【0027】
図3は階調変換テーブル作成の一例と変換前後の画像を示している。図3(a)は未処理画像の階調に基づいて画像処理後の高輝度画素1aと低輝度画素1bとに設定すべき階調を決めるための階調変換テーブルの作成例を示している。図3(a)では高輝度画素1aと低輝度画素1bとの画素数の割合を1:10とした場合を例示している。横軸は未処理画像の階調(合成階調)を表し、縦軸は変換後に設定すべき階調(要素階調)を表している。例えば、未処理画像の輝度が100/255階調である場合、実際に液晶パネルに表示する変換後の輝度はグラフ中■印でプロットされた実線で示す曲線Aから、11画素中の10個の低輝度画素1b(10/11画素)で70/255階調となる。なお、曲線Aは、横軸をx、縦軸をyとしたときに、y=0(但し、0≦x≦73.3)、y=(255/(255−73.3))×(x−73.3)(但し、73.3≦x≦255)と近似される。
【0028】
さらに、グラフ中◆印でプロットされた実線で示す曲線Bから、11画素中の1つの高輝度画素1aで215/255階調とすべきことが分かる。なお、曲線Bは、横軸をx、縦軸をyとしたときに、y=(187.7/73.3)×(x)(但し、0≦x≦73.3)、y=((255−187.7)/(255−73.3))×(x−73.3)+187.7(但し、73.3≦x≦255)と近似される。
【0029】
11画素中の10個の低輝度画素1bは100階調から70階調に変換されるため輝度(明るさ)が低下する。11画素中の1つの高輝度画素1aは100階調から215階調に変換されて輝度(明るさ)が上昇して10個の低輝度画素1bでの輝度低下分を補う。従って、画像処理後の正面の輝度は未処理画像の輝度を維持することができる。
【0030】
図3(b)は変換前後の画像の拡大写真を示している。画像Cは未処理画像を示している。画像Dは高輝度画素1aと低輝度画素1bとの面積比を1:3に変換した画像の拡大図を示し、画像Eは高輝度画素1aと低輝度画素1bとの面積比を1:15に変換した画像の拡大図を示している。
【0031】
図4は高輝度画素1aと低輝度画素1bとの面積の割合と歪影響評価数との関係を示している。図4(a)は高輝度画素1aと低輝度画素1bとの面積の割合と歪影響評価数との関係を示すグラフであり、横軸は液晶表示装置に入力された映像信号の階調(入力階調)を示し、縦軸は歪影響評価数を示している。なお、図4及びそれ以降で示す◎印は良好な状態を表し、○印は普通よりやや優れている状態を表し、×印は劣っている状態を表している。本実施例による画像処理を施していない通常のパネルでは40/255階調をピークに広い範囲で歪の影響を受けている(グラフ中◆印でプロットされた実線で示す曲線A)。これに対して、本実施例の画像処理を適用すると歪の影響が2箇所に分散され、しかも歪影響評価数の値が小さくなっている(曲線B、C、D、E)。これは歪の影響の度合いが小さくなっていることを意味している。
【0032】
図4(b)は2種類の画像F、Gについて、高輝度画素1aと低輝度画素1bの面積比率を変化させた場合の歪の影響を目視評価した結果である。高輝度画素1aと低輝度画素1bの面積比率(以下、明暗の面積比率と略記する)が1:1から1:15の広い範囲で効果が得られ、特に明暗の面積比率が1:7から1:3にかけて大きな効果が得られている。なお、明暗の面積比率が当該範囲を外れると歪の分散が片方に偏るので効果が得られなくなる。このように画像を電気的に処理するだけで、液晶パネルの画素構造に一切手を加えず視野角の歪の影響を大きく軽減できる。
【0033】
ところで、本実施例の画像処理はパーソナルコンピュータ等のシステム側装置から液晶表示装置に映像信号が入力された後に行っている。具体的には液晶表示装置に実装されているコントロールIC等のインタフェース回路で画像処理を行い、液晶パネルを駆動するソースドライバICに映像信号を伝達している。しかしながら、同様の画像処理は必ずしもこの段階で行う必要はない。例えばパーソナルコンピュータ等のシステム側装置に備えられているビデオ処理チップで当該画像処理機能を持たせることで、より安価にすることが可能である。また、OSやソフトウェアに画像処理機能を持たせて実現することも可能である。
【0034】
図5は、縦方向の画素ピッチが0.3mmの液晶パネルに画像処理を施した場合、画素の明暗のざらつき感が視認できるか否かの主観評価結果を示す図である。被験者が画面から離れると隣接する画素間の輝度差が見え難くなるのでざらつきは目立たなくなる。また、面積比率が1:1に近付くと明るい画素と暗い画素との間隔が小さくなるのでざらつきは目立ちにくくなる。街頭での公衆向け表示装置等では、人と表示装置は1〜2m離れた状態での使用を想定すればよいので0.3mmピッチのパネルでも十分な効果が得られる。またパソコンのモニタ等の用途では使用者と画面との距離が近付いた状態で使用することになるので、使用者と画面との距離は20cm程度となることを想定せねばならない。画素の明暗の比率を4:12とした場合、60cm程度の距離までざらつきが視認されるが、画素ピッチが0.1mm程度の液晶パネルにすれば当該用途にも十分適用できると考えられる。
【0035】
[実施例1−2]
次に、本実施の形態による実施例1−2について図6を用いて説明する。実施例1−1では所定の画素領域の中で高輝度画素と低輝度画素に別ける、いわゆる空間的な画像処理方法であったが、本実施例では所定の時間間隔で明るくしたり暗くしたりする、いわゆる時間的画像処理方法である点に特徴を有している。
【0036】
図6は本実施例の画像処理を説明する図である。ある1つの画素において未処理画像の輝度レベルAより明るくするフレーム(以下、高輝度フレームという)T1と暗くするフレーム(以下、低輝度フレームという)T2とを設ける。フレームT1では輝度レベルB(輝度レベルB>輝度レベルA)とし、フレームT2では輝度レベルC(輝度レベルC<輝度レベルA)とする。各フレームでの輝度レベルは、高輝度フレームT1と低輝度フレームT2との組み合わせによる平均的な輝度が未処理画像の輝度と同じになるように設定する。本実施例による時間的画像処置方法によれば、実施例1−1と全く同様に歪の緩和を実現することができる。
【0037】
図6では明暗への変換を1:3の比率で時間的に行う例を示している。1つの高輝度フレームT1に対して連続して3回の低輝度フレームT2が続くようにする。この1つの高輝度フレームT1と3つの低輝度フレームT2とを1組Tとして当該組Tを時系列に繰り返す。これを画面全体で行うと実施例1−1と同様に画面のざらつき等を抑制できるが、一方でフリッカが視認されてしまう。フリッカは60Hz成分になれば見えないことが分かっている。フレーム周波数を60Hzとして駆動した場合、高輝度フレームT1による15Hz成分のフリッカが視認される。高輝度フレームT1と低輝度フレームT2の比率を1:1にすればフリッカ要因を30Hzにできるのでフリッカをかなりの程度軽減することができる。さらに高輝度フレームT1と低輝度フレームT2の比率を1:1としてフレーム周波数を120Hzまで高くするとフリッカ要因は60Hzになるため、人間の目ではフリッカが見えなくなる。
【0038】
なお、本実施例による画像処理方法の実施は、実施例1−1に記載したのと同様に、LCD側で行ってもよいしシステム側で行ってももちろんよい。
【0039】
[実施例1−3]
次に、本実施の形態による実施例1−3について図7乃至9を用いて説明する。本実施例では実施例1−1の画像処理法と実施例1−2の画像処理法を組み合わせることで、ざらつきとフリッカの両方をさらに見え難くする点に特徴を有している。本実施例では実施例1−2のように画面全体の明暗をフレーム毎に一括で変化させるのではなく、実施例1−1のように所定の画素単位内で高輝度画素と低輝度画素とに分割し、さらにフレーム毎に明暗を変化させる。
【0040】
図7は本実施例の画像処理方法を説明するために、LCDの表示領域の所定画素群を模式的に示しており、具体的には、4×4のマトリクス状の16個の画素を1つの単位として捉え、各画素の明暗を設定した例を示している。図7(a)では各フレームでの16画素の明暗を、高輝度画素同士が端辺で隣り合わないようにしつつ1:3の比率に分割しており、図7(b)では各フレームでの16画素の明暗を、高輝度画素同士が端辺で隣り合わないようにしつつ1:1の比率に分割している。さらに、画素毎の明暗を所定のフレーム数毎に変化させるようにする。例えば、図7(a)ではフレーム毎の明暗が各画素について1:3の周期で変化するように設定されている。例えば画素5に着目すると、画素5は第1フレームから第4フレームに亘って明−暗−暗−暗と変化する。
【0041】
図7(b)ではフレーム毎の明暗が各画素について1:1の周期で変化するように設定されている。例えば画素6に着目すると、画素6は第1フレームから第4フレームに亘って明−暗−明−暗と変化する。
【0042】
第1フレームから第4フレームの期間を60Hzとして明暗の時間比を1:1に設定して表示品位を確認したところ、ざらつき感が十分に緩和されフリッカも視認されない表示を実現することができた。
【0043】
図8は本実施例におけるざらつきの影響を目視評価した結果である。図5と比較してざらつきが非常に緩和されていることが分かる。従って、パソコン用モニタのように液晶表示装置を使用者に近付けて使用する場合にも適用可能であり、視野角依存性の高い改善効果をほとんどの用途で得ることができるようになる。
【0044】
さらにテレビ用途等の動画表示に限定した場合、画像が動いていることからざらつきの認識はいっそう困難になる。図9は動画表示でのざらつきの影響を目視評価した結果であり、当該結果は本実施例の画像処理法を動画表示用途限定の製品に適用するとざらつき感を気にすることなく使用できることを示している。
【0045】
なお、本実施例による画像処理方法の実施は、実施例1−1に記載したのと同様に、LCD側で行ってもよいしシステム側で行ってももちろんよい。
【0046】
図10は、図35(b)におけるものと同一の映像をMVA−LCDに表示させ、正面と斜めから同一条件のデジタルカメラで撮影した映像の赤(R)、緑(G)、青(B)3原色の階調ヒストグラムを示している。横軸は階調(例えば0〜255の256段で、0に近付くほど高輝度となる)を表し、縦軸は存在割合(%)を表している。従来技術の問題を示す図35(b)では、斜め方向の色の分布が接近して本来の色の表示が失われていたが、本実施の形態を適用すると、図10に示すように、特に緑(G)の分布が赤(R)から離れて本来の色に近付いていることが分かる。正面に比べて相対的に暗くなっているのは、バックライトの輝度分布が正面に比べて斜めで暗くなっているからであって、LCDが原因ではない。
以上説明したように本実施の形態によれば、極めて容易に視野角が広く色再現性に優れた画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を実現することができる。
【0047】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態による画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置について図11乃至図22を用いて説明する。本実施の形態では、黒輝度が視角の影響を最も受け難い垂直配向型液晶表示装置を用いて中間調の色再現性を改善することを目的とし、特に、当該液晶表示装置の欠点である斜め方向の表示変化を容易な手法で十分に減らすことができる画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。
【0048】
本実施の形態では同一階調の入力映像信号を複数の異なる階調に変換することができ、階調視角特性改善効果を容易に得ることができる画像変換処理方法について説明する。まず、図6及び図7を再度用いて本実施の形態の画像処理方法の基本原理を説明する。本実施の形態による画像処理方法は、実施例1−2のように画面全体の明暗をフレーム毎に一括で変化させるのではなく、実施例1−3のように所定の画素単位内で明るい画素と暗い画素に分割し、さらにフレームごとに明暗を変化させて階調視角特性の改善を図ることを基本概念としている。
【0049】
このような画像処理は、例えば6bitのソースドライバICのように出力階調数が少なく、当該出力階調数以上の階調数、例えば8bitの多階調表示(256階調)を出力するときに用いられ、ディザリング法として知られている。ディザリング法では2階調の明暗しか付けられないのに対し、本実施形態の画像処理法は2階調以上の階調差の明暗がつけられる点に特徴を有している。条件によっては250/255階調の輝度差を付けることも可能であり、従来のディザリング法とは全く異なる技術である。
【0050】
高輝度画素と低輝度画素とにより画素間で輝度差を設けると正面での輝度を変えずに斜めから見たときの輝度を変えることができる。図11は127/255階調の未処理画像に画像処理を施して画面斜め方向で得られる輝度を測定した結果を示している。横軸は高輝度画素と低輝度画素との階調差を示しており、縦軸は127/255階調の斜め方向の輝度を示している。図11より明らかなように斜め方向の輝度は高輝度画素と低輝度画素との階調差を大きくするにしたがって下がる傾向を示している。当該特性を利用して未処理画像の階調毎に階調変換時の高輝度画素と低輝度画素との階調差を制御すれば、正面の画像の品質に影響を与えることなく斜め方向から見た画像の品質を改善することが可能になる。
【0051】
図12はパーソナルコンピュータ等のシステム側装置(以下、「システム装置」という)と液晶表示装置のブロック図であって、階調変換処理部を説明するための図である。図12(a)は階調変換処理を液晶表示装置24の構成部品であるインタフェース回路25で行う例を示している。この場合、液晶表示装置24側で全ての画像処理を行うのでシステム装置26と液晶表示装置24とのインタフェース仕様は従来と変わらず、液晶表示装置24は従来の液晶表示装置との互換性を保つことができる。図12(b)はシステム装置26に備えられた画像変換装置27で画像処理を行い、画像処理後の映像信号を液晶表示装置28に出力する例を示している。例えば、パソコンのビデオカードやビデオカメラ・デッキ等に備えられた画像処理用LSIの内部的な処理が該当する。図12(c)は液晶表示装置30とシステム装置26との間で例えばビデオカード29等で映像信号を中継しながら変換する方法である。図12(d)はビデオカード等の物理的な機構は備えず、システム装置31のプログラムでソフトウェア的に処理した後、液晶表示装置32に出力する例を示している。図12(a)から(d)の何れの場合においても表示画面には同様の効果を得ることできる。
【0052】
本実施の形態では実施例1−1と同様の効果を得ることができる。つまり、高輝度フレームと低輝度フレームとに分けることで歪の影響が2箇所に分散され、しかも歪影響評価数の値が小さくなるので斜め方向から見たときに観察される白っ茶け画像の発生を大幅に抑えることができるようになる。
【0053】
図13は本実施例における他の効果を説明する図であって、画素33の断面構造の模式図である。垂直配向型液晶表示装置の画素33は対向基板34及びTFT基板35の間に液晶が注入されている。対向基板34には対向電極36が形成され、対向電極36上には液晶分子39の倒れる方向を規定する突起40が形成されている。対向電極36及び突起40上には配向膜37が成膜されている。TFT基板35には画素電極38及び配向膜37が積層されている。TFT基板35側にはスリット41が形成されており、突起40と同様に液晶分子39の倒れる方向を規定する。当該画素33の構造では高速に液晶が応答する場合、画素33領域内で微妙に応答の差が生じて当該応答差が表示品位に影響する。仮想円Aに示す突起40やスリット41等の近傍では液晶分子39の倒れる方向が明確なため液晶の応答が速い。しかし、突起40やスリット41等から離れた仮想円Bに示す領域では液晶分子39の倒れる方向が不明確なため液晶の応答が遅い。従って、高速に明暗を繰り返すようにすれば、画素33に同一の電圧を印加しても画素33内で液晶分子39の倒れる角度が理想状態とは異なって、非常に微細な面積で輝度が分割する面積ハーフトーン現象が起きる。面積ハーフトーン現象が生じると図4で説明したように歪の分散が生じるので視角特性が改善される。
【0054】
以上説明したように本実施の形態によれば、斜めから見たときの輝度が正面から見たときの輝度より上がることに起因する歪が低減されるので表示全体が白っぽくなる現象を抑制することができる。さらに本実施の形態は画像処理という従来の容量結合によるHT法に比べてはるかに容易な手段で同様の効果を得ることができる。
【0055】
本実施の形態の効果を利用すれば、容量結合によるHT法のように駆動電圧が高くなったり開口率が下がったりすることなく、斜め視角の画質を改善することができる。未処理画像を高輝度画素と低輝度画素に変換する際に、高輝度画素と低輝度画素との輝度差を変える。当該変換では正面の表示品位に影響を与えずに斜め方向の階調特性のみ変えることで、画像の鮮やかさを調整することができる。
【0056】
以下、実施例を用いてより具体的に説明する。
[実施例2−1]
本実施の形態による実施例2−1を図14乃至図18を用いて説明する。図14は、高輝度フレーム期間と低輝度フレーム期間を1:1の割合で分割した場合、未処理画像の階調を画像処理後に何階調に設定するかを求めるための階調変換テーブルである。グラフ中、実線で示す曲線Aは高輝度フレームの階調変換特性を表し、破線で示す曲線Bは低輝度フレームの階調変換特性を表し、一点鎖線で示す曲線CはRef(基準)を表している。例えば、未処理画像の輝度が128/255階調である場合、高輝度フレームは曲線Aより215/255階調に変換され、低輝度フレームは曲線Bより0/255階調に変換される。それぞれのフレーム期間の比率は1:1であり、実際に液晶パネルに表示する変換後の輝度は当該両フレームの合成輝度になる。なお、当該変換を行っても正面の輝度は未処理画像の輝度を維持している。また、曲線Cに近付くに従い画像変換処理の効果は弱くなる。
【0057】
当該階調変換テーブルは一例に過ぎない。階調変換における制限事項は階調変換の前後で正面輝度が変わらないということだけであり、当該制限事項を満たしていれば当該階調変換テーブル以外にも多くの階調変換テーブルが存在する。図15は他の階調変換テーブルを示している。横軸は入力階調を表し、縦軸は出力階調を表している。図中の曲線A、B、Cは図14と同様の曲線を再度示している。曲線Aと曲線Cとの間に示している■印等でプロットされた曲線は高輝度フレーム用の階調変換特性であり、曲線Bと曲線Cとの間に示している●印等でプロットされた曲線は低輝度フレーム用の階調変換特性である。先に示した図11は127/255階調の未処理画像に画像処理を施したときの斜め60°方向の輝度の測定結果を示している。図11の画像処理は図15の階調変換テーブルを用いており、正面輝度が未処理画像の輝度を維持するように高輝度フレームと低輝度フレームとの輝度差を設定している。図11で明らかなように斜め60°方向の輝度は高輝度フレームと低輝度フレームとの輝度差が大きいほど暗くなり、当該輝度差が小さいほど明るくなる。
【0058】
なお、本実施例では高輝度フレームと低輝度フレームとのフレーム期間を等しく設定しているが、当該フレーム期間の比率を変えて、例えば低輝度フレームを多くして高輝度フレームを短くすると斜め方向の輝度の調整範囲を広げることができる。但し、比率が1:1からずれると高輝度フレームと低輝度フレームとを合わせたフレーム周期が伸びるためにちらつきが見えてしまう。この場合、使用者に不快感を与える可能性がある。当該ちらつきはフレーム周波数を高くすることで低減できる。例えば、高輝度フレームと低輝度フレームの各フレームの比率が1:1のときは最低限60Hzが必要であり、好ましくは70Hz以上が望ましい。また、当該比率を1:3にすると最低限120Hzが必要であり、好ましくは150Hz以上が望ましい。
【0059】
次に階調変換テーブルを用いて一層鮮明な画像に変換する手法について説明する。図16は画面の正面方向及び斜め60°方向から見た階調−輝度(G−L)特性を示す図である。グラフ中□印でプロットされた実線で示す曲線Aは未処理画像のG−L特性を示し、*印及び△印でプロットされた実線で示す曲線B、Cは不図示の階調変換テーブルで変換を行って上方斜め60°方向から見たG−L特性を示し、実線のみで示す曲線Dは正面方向のG−L特性を示している。なお、曲線Bと曲線Cはそれぞれ異なる階調変換テーブルで変換されている。曲線A、曲線B及び曲線Cの特性を比較すると曲線Aが最も明るく、曲線C、曲線Bの順に暗くなっている。また、曲線B及び曲線Cは高階調側ほど曲線Aに近付いて高輝度になるように階調変換テーブルは設計されている。画像処理を行わない曲線Aでは、斜め60°方向の輝度は範囲Eで示す低階調側では正面方向の輝度より上がり高階調側では正面方向の輝度より下がるので映像の鮮やかさが失われ、さらに色純度が低下してしまう。しかし、階調変換テーブルを用いて変換した曲線Bや曲線Cでは、高階調側の輝度を下げずに低階調側の輝度のみ下げているので画像の鮮やかさを維持することができる。
【0060】
ところが、図17に示すような階調を有する画像の場合では曲線Bや曲線Cの基になった階調変換テーブルを用いても画像品位を上げる効果は薄い。例えば図17(a)の場合、図中●印の3つの階調は何れも輝度が低下してしまうため、画質は鮮明にならない。これを改善するためには曲線Cよりもさらに曲線Aに近くなる階調変換テーブルを用いる必要がある。しかし、この場合図17(b)に示すように全て曲線Aと同様になってしまうので改善効果は全く得られなくなる。従って、1種類の階調変換テーブルを用いて変換した場合、表示画像によっては改善効果が得られない可能性がある。そこで、本実施例では図18に示すように複数の階調変換テーブルを同時に用いることで表示画像毎に階調変換の大きさを変えれば本来画像が有している鮮明さを斜めから見ても実現できるようになる。
【0061】
以上説明したように本実施例によれば、複数の階調変換テーブルを用いて画像処理を行うことで入力映像信号の高階調側の輝度を落とさずに低階調側の輝度のみ下げることができるので斜め方向の階調特性が変化して、斜めから見た表示画面の白っ茶けを防止でき良好な表示特性を得ることができる。
【0062】
[実施例2−2]
次に、本実施の形態による実施例2−2について図19を用いて説明する。本実施例では色(赤、緑、青:RGB)毎に階調変換テーブルを備え、RGB毎に階調変換テーブルを変えて画像処理を行う点に特徴を有している。正面から見たときに比べて斜めから見たときに輝度が上がってしまう現象は液晶の複屈折が原因である。複屈折の影響は光の波長で異なり低波長ほど大きな影響を受ける。従って、青、緑、赤の順に複屈折の影響を受ける。そこで、赤は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最も小さい階調変換テーブルを使用し、青は輝度差が最も大きい階調変換テーブルを使用し、緑は輝度差が赤より大きく青より小さい中間の階調変換テーブルを使用する。例えば図18において赤は曲線Aのような特性が得られるように変換し、緑は曲線Bのような特性が得られるように変換し、青は曲線Cのような特性が得られるように変換する。また、赤だけ輝度差を小さくしても効果がある。これは人間が肉や肌色など赤を基調とする色に対して敏感に反応するためである。また、緑だけ輝度差を大きくしても効果がある。これは人間の視感度が緑色に対して最も高いためである。本実施例は画像の鮮やかさを大きく改善できるが、斜めから見たときに画像全体が若干特定の色に色付いてしまう。例えば斜めから見たときの輝度を上げるために輝度差を小さくして赤を変換すると灰色等が赤色に色付いて全体的に赤い印象を受けることになる。
【0063】
次に、本実施例の階調変換方法について図19を用いて具体的に説明する。図19は本実施例の階調変換方法のフローチャートである。まず、映像信号が入力される(ステップS1)。次に当該入力映像信号の色を判断して赤と判断すると(ステップS2)、高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最小の階調変換テーブルを選択し(ステップS3)、変換処理が行われる(ステップS7)。入力映像信号の色が緑と判断(ステップS4)すると高輝度画素と低輝度画素との輝度差が中程度の階調変換テーブルを選択し(ステップS5)、変換処理が行われる(ステップS7)。入力映像信号が赤、緑の何れでもない場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最大の階調変換テーブルを選択し(ステップS6)、変換処理が行われる(ステップS7)。以上の動作を繰り返して階調変換が行われる。
【0064】
以上説明したように本実施例によれば、RGB毎に階調変換テーブルを変えて画像処理を行うので斜めから見た表示画面の白っ茶けを防止でき色純度の優れた表示特性を得ることができる。
【0065】
[実施例2−3]
次に、本実施の形態による実施例2−3について図20を用いて説明する。本実施例ではRGBの輝度差を比較して階調変換テーブルを色毎に使い分ける点に特徴を有している。RGBの輝度差の比較は画面全体で行ってもよいし、所定の範囲で行ってもよいし、あるいは1画素を構成するRGBで行ってもよい。未処理画像の階調が最も高輝度側に分布している色には高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最も小さい階調変換テーブルを使用する。RGBの輝度差が非常に大きい場合は変換処理を行わなくてもよい。また、当該最も高輝度側に分布している色以外の色は輝度差が大きい階調変換テーブルを使用する。これにより画像全体の色調だけでなく、局所的に色調が異なるような画面等、全ての画面で鮮やかさが増して斜めから見ても非常に美しい映像が得ることができる。
【0066】
次に、本実施例の階調変換方法について図20を用いて具体的に説明する。図20は本実施例の階調変換方法のフローチャートである。まず、映像信号が入力される(ステップS11)。次に当該入力映像信号の色のうち、階調が最も高輝度側に分布している色を判断する(ステップS12)。ステップS12において階調が最も高輝度側に分布している色が判断されると、当該最も高輝度側の色と判断された色と他の色との輝度を比較する(ステップS13)。当該他の色に同じ輝度を有する色がない場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最小の階調変換テーブルを選択し(ステップS14)、変換処理が行われる(ステップS15)。ステップS13において同じ輝度を有する色がある場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最大の階調変換テーブルを選択し(ステップS16)、変換処理が行われる(ステップS15)。ステップS12において階調が最も高輝度側に分布している色と判断されなかった他の色は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最大の階調変換テーブルを選択し(ステップS16)、変換処理が行われる(ステップS15)。以上の動作を繰り返して階調変換が行われる。
【0067】
以上説明したように本実施例によれば、RGBの輝度差を比較して階調変換テーブルを色毎に使い分けて画像処理を行うので、斜めから見た表示画面の白っ茶けを防止でき、より色純度の優れた表示特性を得ることができる。
【0068】
[実施例2−4]
次に、本実施の形態による実施例2−4について説明する。本実施例ではRGBの色毎ではなく所定の範囲内の輝度分布に対する特定画素の輝度について同様の処理を行う。または、ある画素の輝度と当該画素に隣接する1からn個の画素の輝度との関係で輝度差を変える点に特徴を有している。本実施例は色を重視せず白黒の明るさの階調を重視する場合に効果的である。また白黒表示の画像やRGB画素を有していない白黒表示の画像装置に対しても有効である。
【0069】
[実施例2−5]
次に、本実施の形態による実施例2−5について図21及び図22を用いて説明する。本実施例では未処理画像の階調差が極めて小さい範囲内で階調の大小の関係が入れ替わる場合に最適な画像変換方法である点に特徴を有している。図21は画像変換方法について説明する図である。図21(a)に示すように表示領域の所定の場所(1)、(2)、(3)は赤の階調が緑の階調より1乃至3高いので、赤は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が大きい階調変換テーブルで変換され、緑は輝度差が中程度の階調変換テーブルで変換される。表示領域の所定の場所(4)は赤と緑の輝度が等しいため、赤及び緑共に輝度差が中程度の階調変換テーブルで変換される。表示領域の所定の場所(5)、(6)、(7)は緑の階調が赤の階調より1乃至3大きいので、緑は輝度差が大きい階調変換テーブルで変換され、赤は輝度差が中程度の階調変換テーブルで変換される。このようにRGBの階調差が小さい範囲で階調変換テーブルが入れ替わるよう画像の場合、階調によっては階調変換テーブルの切り替わりによる輝度差が本来の階調差に比べて大きくなって不自然な画像になる場合がある。例えば画面を斜めから見ると緑−赤−緑−赤のストライプが表示される場合がある。同図においては場所(3)及び(5)の輝度より場所(4)の輝度が低下して不自然な表示となる。そこで図21(b)のようにRGBの階調差が小さい場合には中間的な階調変換テーブルを使用する。RGBの階調が入れ替わる前後の階調変換テーブルを徐々に切り替えると階調変換後の輝度が本来の輝度より大きくならないので、表示異常の発生を防ぐことができる。
【0070】
当該階調変換テーブルは液晶表示装置の記憶部に予め用意しておいてもよい。あるいは階調差に合わせて算出してもよい。階調変換テーブルを予め用意するためには階調変換テーブル用の記憶容量が大規模になることから計算で導出するほうが望ましい。また、当該変換は予め入力された階調に対して選択可能な高輝度画素及び低輝度画素の組み合わせから適切な値を出力するファンクション機能を備えることで容易に実現できる。例えばファンクション機能は2次方程式等で近似した変換式でよい。あるいは記憶部に階調変換テーブルを予め備えていてもよい。
【0071】
次に、本実施例の階調変換方法について図22を用いて具体的に説明する。図22は本実施例の階調変換方法のフローチャートである。まず、映像信号が入力される(ステップS21)。次に当該入力映像信号の色より明るい色が存在するかを判断する(ステップS22)。ステップS22において当該入力映像信号の色より明るい色が存在しないと判断したら、ステップS23に移行して同一輝度の色が存在するか否かを判断する。当該他の色に同じ輝度を有する色がない場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最小の階調変換テーブルを選択し(ステップS24)、変換処理が行われる(ステップS25)。
【0072】
ステップS23において同じ輝度を有する色がある場合は、高輝度画素と低輝度画素との輝度差が中程度の階調変換テーブルを選択し(ステップS29)、変換処理が行われる(ステップS25)。
【0073】
ステップS22において当該入力映像信号の色より明るい色が存在すると判断したら、次にステップS26に移行して、当該入力映像信号の色より暗い色が存在するか否かを判断する。当該入力映像信号の色より暗い色が存在する場合にはステップS29に移行して高輝度画素と低輝度画素との輝度差が中程度の階調変換テーブルを選択し、変換処理が行われる(ステップS25)。
【0074】
ステップS26で当該入力映像信号の色より暗い色が存在しない場合には、ステップS27に移行して当該最も高輝度側の色と判断された色と他の色との輝度を比較する。当該他の色に同じ輝度を有する色がある場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が中程度の階調変換テーブルを選択し(ステップS29)、変換処理が行われる(ステップS25)。ステップS27において同じ輝度を有する色がない場合は高輝度画素と低輝度画素との輝度差が最大の階調変換テーブルを選択し(ステップS28)、変換処理が行われる(ステップS25)。
【0075】
以上説明したように本実施例によれば、RGBの階調が入れ替わる前後の階調変換テーブルを徐々に切り替えると階調変換後の輝度が本来の輝度より大きくならないので、表示異常の発生を防ぐことができる。
【0076】
以上のように本実施の形態によれば、液晶表示装置の欠点である斜め方向の表示変化を容易な手法で極めて減らすことができる画像処理方法及び液晶表示装置を実現することができる。
【0077】
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の第3の実施の形態について図23乃至図32を用いて説明する。本実施の形態の目的は、動画像表示において視野角が広く色再現性に優れた画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【0078】
第2の実施の形態で説明したように、図14に示す階調変換テーブルに基づいて輝度を2値に分離して、画面内の画素に当該分離した輝度を割り当てて表示したり、あるいは当該分離した輝度を所定のフレーム周期で繰り返して表示することで、正面輝度を変えずに斜めから見た輝度が制御できる。以下では当該新技術をハーフトーン駆動(Half Tone Drive:HTD)技術と呼ぶことにする。階調を変換する階調変換テーブルは先に示した図15に例を挙げているがこれ以外にも無数に存在する。さらにHTD技術ではカラー表示を行うRGB画素毎の階調を比較して暗い色の画素ほど画像処理での明暗の輝度差を大きくし、明るい色の画素ほど輝度差を小さくするように変換する。これにより斜めから見たときの色毎の輝度差が大きくなって正面から見た鮮やかな色が斜めから見ても再現できる。さらにHTD技術と駆動極性との組み合わせによりフリッカを防止することも可能である。なお、HTD技術の改善効果の原理は図18等を用いて説明した実施例2−1と同様である。
【0079】
HTD技術によって斜めから見たときの画像の色抜け現象は大きく改善されるが、動画像を表示したときに一部の画像で表示に異常が発生することがある。図23は当該表示異常の発生原理を説明する図である。図23(a)はRGB画素の輝度変化の時間推移とG画素42、43の輝度の変化を示す図である。横軸は時間(フレーム)を表し、縦軸は輝度を表している。また、図中実線で示す直線AはG画素の輝度変化を表し、破線で示す直線BはR画素の輝度変化を表し、一点鎖線で示す直線CはB画素の輝度変化を表している。
【0080】
図23(a)に示すように、RGBの輝度が緑、赤、青の順に高く、赤及び緑と青との輝度差が非常に大きい画像がある。当該画像の一部に緑の輝度が徐々に下がり赤の輝度と等しくなって、その後、赤の輝度より低くなる動画像が含まれている。当該動画像が画面内を移動しているとき第nフレームから第n+1フレームになると特定位置でG画素は画面内で最も明るい輝度を有している状態から2番目に明るい輝度を有している状態に突然変化する。
【0081】
G画素が最も明るい輝度を有している第nフレームまでは高輝度画素と低輝度画素との輝度差が小さい階調変換テーブルが用いられてHT処理が行われる。しかし、G画素が2番目に明るい輝度を有している第n+1フレームから第n+6フレームでは高輝度画素と低輝度画素との輝度差が大きい階調変換テーブルが用いられてHT処理が行われる。従って、第nフレームから第n+1フレームになるとHT処理の階調変換が急に変化して高輝度画素と低輝度画素との輝度差は小から大へと変化する。
【0082】
図23(b)はG画素42、43の液晶の光学応答特性を示している。横軸は時間(フレーム)を表し、縦軸は透過率を表している。図中の実線で示す曲線D、EはG画素42、43の光学応答を表し、破線で示す直線F、GはG画素42、43の理想的な輝度レベルを表している。図23(b)に示すように、高輝度画素と低輝度画素との輝度差大の期間Hは液晶の応答速度がフレーム毎の輝度変化に完全に追随できない。
【0083】
ところが、第nフレームでは高輝度画素と低輝度画素との輝度差が小さいため低輝度画素であっても実際の輝度は高く第nフレームと第n+1フレーム間の実際の輝度差は小さくなって、第n+1フレームでは液晶の応答速度がフレーム毎の輝度変化に追随でき、当該フレーム以降の期間Hよりも輝度が高くなってしまう。従って、表示画面には階調変換テーブルが切り替わるときに明るい異常な表示むらが表示されてしまう。再び緑が赤より明るくなる第n+7フレームでも同様の原因により表示に異常が発生する。
【0084】
このようにRGB各画素間のわずかな階調差で変換テーブルが急激に切り替わる部分で表示不良が発生することになる。また、低階調の画像では高輝度画素と低輝度画素との輝度差が自ずと小さくなるため、正面輝度よりも斜めの輝度が増加して色が白く抜ける現象を防ぐ効果が減少してしまう問題を有している。
【0085】
本実施の形態では色毎の階調が緩やかに接近し順番が入れ替わるような動画像を有している画像において、同じ入力階調に対して変換される高輝度画素と低輝度画素との輝度差が急激に変化するために発生する表示異常を改善できる点に特徴を有している。
【0086】
以下実施例により具体的に説明する。
[実施例3−1]
本発明の第3の実施の形態による実施例3−1について図24及び図25を用いて説明する。図24は実施例3−1の画像変換の原理を説明するための図である。第nフレームで画素Bより輝度が高かった画素Aが第n+1フレームで画素Bより画輝度が低くなる場合、画素Aについて高輝度画素と低輝度画素との輝度差が大きく変化しないように第n+1フレームで輝度の変化を低く抑える処理を施すと表示不良の発生が防止できる。このように動画像における表示不良を防止するためには高輝度画素と低輝度画素との急激な輝度差が起きないようにすることが重要である。
【0087】
本実施例ではフレーム間で輝度の急激な変化を緩和するため、フレームメモリを利用して前後のフレームの階調変化の様子を評価して、輝度差を大きく変化させずに1フレーム又は複数フレームで輝度変化を緩和する。図25はRGBの輝度が緑、赤、青の順に高く、赤及び緑と青との輝度差が非常に大きい動画像の緑の輝度が徐々に下がり赤の輝度より低くなる画像における本実施例の画像変換処理方法を説明するための図である。図25(a)は従来のHT処理を施した場合の液晶の光学応答を示している。横軸はフレームを表し、縦軸は輝度を表している。また、図中実線で示す直線AはG画素の輝度変化を表し、破線で示す直線BはR画素の輝度変化を表し、一点鎖線で示す直線CはB画素の輝度変化を表している。また、図中の実線で示す曲線DはG画素44の光学応答を表し、破線で示す直線FはG画素44の輝度レベルを表している。
【0088】
図23を用いて説明したように輝度の順番が入れ替わる第nフレームで輝度が高くなる異常な表示むらが生じてしまう。そこで、フレームメモリ内の画像データを比較してフレーム間で、ある色の輝度の順位が下がって階調変換テーブルの高輝度画素と低輝度画素との輝度差が大きくなる場合、図25(b)から図25(d)に示すように強制的に輝度が下がる処理を行う。第1の手法は図25(b)に示すように、階調変換テーブル切り替え直後の第n+1フレームにおいて、高輝度画素にする画素を強制的に暗い状態にする。こうすることで当該画素は次に高輝度画素にする第n+3フレームまで暗い状態のままである。
【0089】
第2の手法は図25(c)に示すように、階調変換テーブル切り替え直後の第n+1フレームにおいて、高輝度画素の輝度を下げる。第3の手法は図25(d)に示すように、階調変換テーブル切り替え直後の第n+1フレームにおいて、本来高輝度画素にすべきところを1フレームだけHT処理を行わずに入力された階調通りの輝度を出力する。これらの手法を実施すると階調変換テーブルが切り替わるような部分を持つ動画像が画像内を動いても表示不良は見られなくなる。なお、第n+7フレームについても同様の手法で表示異常を防止することができる。
【0090】
以上説明したように本実施例によれば、RGBの各画素の輝度が近接していて、当該RGB画素の輝度の順番が入れ替わるときに生じる表示異常を抑制することができ、良好な表示特性を得ることができる。
【0091】
[実施例3−2]
次に、本実施の形態による変形例3−2について図26乃至図28を用いて説明する。本実施例では従来と同様にRGB画素の輝度の順番で階調変換の高輝度画素と低輝度画素との輝度差を変化させるが、RGB画素の輝度差が接近するに従って当該変換の輝度差を徐々に変化させる点に特徴を有している。図26は本実施例における画像変換処理方法を説明するための図である。図26中の実線で示す曲線AはR画素の入力映像信号の階調を示し、破線で示す曲線BはG画素の入力映像信号の階調を示し、一点鎖線で示す直線CはB画素の入力映像信号の階調を示している。さらに、同図中の▲及び△印でプロットされた曲線D、EはR画素のHT処理後の階調を示し、■及び□印でプロットされた曲線F、GはG画素のHT処理後の階調を示し、×及び*印でプロットされた曲線H、IはHT処理後のB画素の階調を示している。図26に示すように表示位置15乃至30で高輝度画素と低輝度画素との輝度差を徐々に変化させているのでHT処理後の階調も徐々に変化していることが分かる。なお、十分に階調が離れている場合は基本の階調変換テーブルを使用する。
【0092】
本実施例では空間的に輝度が急激に変化する画像の表示異常を緩和する。すなわち、RGBの色の輝度順だけでなく輝度差も考慮して階調変換を行う。輝度差が小さいほど階調差を小さくすることで急激な変化を緩和することができる。
【0093】
図27は入力階調に対する階調変換テーブルの選択推移を説明するための図である。図27(a)はある画像のRGB各色の階調分布を示している。横軸は時間を表し、縦軸は階調を表している。また、図中実線で示す直線はG画素の階調変化を表し、破線で示す直線はR画素の階調変化を表し、一点鎖線で示す直線はB画素の階調変化を表している。図27(b)は図27(a)のように各色の階調が徐々に接近する場合の階調変換テーブルの切り替え方法を示している。この例ではRGBの3色に合わせて階調変換テーブルは3セット、合計6テーブルが用意されている。最も明るい色が使用する階調変換テーブルは高輝度側Ah(x)及び低輝度側Al(x)であり、当該階調変換テーブルは他の階調変換テーブルに比べて輝度差が最も小さくなるように設定されている。最も暗い色で使用する階調変換テーブルは高輝度側Ch(x)及び低輝度側Cl(x)であり、他の階調変換テーブルに比べて輝度差が最も大きくなるように設定されている。2番目に明るい色の階調変換テーブルは高輝度側Bh(x)及び低輝度側Bl(x)であり、高輝度側Ah(x)及び低輝度側Al(x)の輝度差より大きく且つ高輝度側Ch(x)及び低輝度側Cl(x)の輝度差より小さくなるように階調変換テーブルが設定されている。
【0094】
G画素とR画素との階調差が十分に離れていればG画素は高輝度側Ah(x)及び低輝度側Al(x)の階調変換テーブルが使用される。ところが図27(a)に示すようにG画素とR画素との階調が徐々に近付いてG画素とR画素との階調差nが設定値N以下になると、G画素の変換値はR画素に近付いて行く(期間A)。このときのG画素の変換値の高輝度側をGreen_hとすると、Green_h=Bh(x)−{Bh(x)−Ah(x)}×n/Nとなる。また、低輝度側をGreen_lとすると、Green_l=Bl(x)+{Al(x)−Bl(x)}×n/Nとなる。従って、高輝度側Green_h及び低輝度側Green_lは図中に実線で示しているように、階調差nにより直線的に補間されてn=0になると中間的なBh(x)及びBl(x)の階調変換テーブルに収束することになる。
【0095】
R画素とB画素との階調差が十分に離れていればB画素は高輝度側Ch(x)及び低輝度側Cl(x)の階調変換テーブルが使用される。ところが図27(a)に示すようにR画素とB画素の階調が徐々に近付いてR画素とB画素との階調差nが設定値L以下になると、同図(b)に示すようにB画素の変換値はR画素に近付いて行く(期間B)。このときのB画素の変換値の高輝度側をBlue_hとすると、Blue_h=Bh(x)+{Ch(x)−Bh(x)}×n/Lとなる。また、低輝度側をBlue_lとすると、Blue_l=Bl(x)−{Bl(x)−Cl(x)}×n/Lとなる。従って、高輝度側Blue_h及び低輝度側Blue_lは図中に破線で示しているように、階調差nにより直線的に補間されてn=0になると中間的なBh(x)及びBl(x)の階調変換テーブルに収束することになる。
【0096】
すなわちRGBの階調が近接すると、全ての色の階調変換テーブルは中間的な階調変換テーブルBh(x)及びBl(x)が使用される。また、階調変換テーブルは階調差が大きくなるに従い明るい色用の階調変換テーブルAh(x)及びAl(x)と暗い色用の階調変換テーブルCh(x)及びCl(x)のいずれかに直線的に近付いていくことになる。この結果、表示異常が生じやすい動画においても、急激にHTの階調変換テーブルの輝度差がつくことはないため、表示異常が生じることはない。設定値N及びLが大きいほど階調変換テーブルは緩やかに変化するので表示不良は発生しにくいが、HTDの効果が弱まる。図27(c)は設定値Nと表示不良防止効果及びHTD効果との関係を目視評価した結果を示している。図中の○印は全ての画像に対して良好は表示が得られることを表し、△印は特定の画像によっては表示異常が発生することを表し、×印は全ての画像に対して表示異常が発生することを表している。255階調表示に対して設定値Nは2以上64以下が良好な範囲であるといえる。
【0097】
以上説明したように本実施例によれば、RGBの各画素の輝度が近接していて、当該RGB画素の輝度の順番が入れ替わるときに生じる表示異常を抑制することができ、良好な表示特性を得ることができる。
【0098】
Green_h等の直線的に補間する階調変換テーブルを用いるだけでは十分といえない場合もある。図28はある設定条件において明暗の輝度差の組み合わせによる等輝度分布の実測結果を示している。図28(a)に示すように等輝度分布はかなり湾曲している。図28(b)に示すように直線的な補間では当該輝度分布の中を設定値が直線的に移動することになるので、いくつかの帯を横切り正面輝度が変化して表示むらが生じることになる。
【0099】
横軸は低輝度側の階調を表し、縦軸は高輝度側の階調を表している。図中の左上の帯群は低輝度側階調及び高輝度側階調との組合せで得られる輝度分布を示している。帯が等しい領域は正面輝度が等しいことを意味している。なお、低階調同士の組合せの領域はグラフが複雑になるため図示を省略した。また、高輝度側階調は低輝度側階調以上であるので右下の領域にはデータが存在しない。仮にデータが存在するとしたら、図中Refで示す高輝度側階調と低輝度側階調とが等しい線で線対称な特性になる。
前述したように帯内では正面の輝度は等しいが、斜めからの輝度は異なる。左上にいくほど明暗の階調差が大きくなるため同じ帯内であれば暗い表示となる。そこで表示むらのない表示を実現するために、いくつかの手法を実施例3−3以降で説明する。
【0100】
[実施例3−3]
次に、本実施の形態による実施例3−3について図29を用いて説明する。本実施例では階調変換テーブルを3セット、6テーブルだけでなく、最大輝度用階調変換テーブルと中間輝度用階調変換テーブルの間にさらに中間的な階調変換テーブルを設定して4セット、8テーブルにした点に特徴を有している。図29に示すように階調変換テーブルの数を増やせば増やすほど補間距離が短くなり、湾曲していても誤差が減少して大きな効果を得ることができる。従って、階調変換テーブル数を増加することは極めて有効な手法といえる。本実施例では複数の階調変換テーブルを記憶部に有していなければならない。当該画像処理を電気的にインタフェース回路で行うと記憶部の容量が増加して高コストに繋がる。また、階調変換テーブルを有していなくても計算アルゴリズムで2又はそれ以上の直線による補間や曲線による補間が可能であり、複数の階調変換テーブルで画像処理を行ったときと同様の効果を得ることができる。
【0101】
以上説明したように本実施例によれば、複数の階調変換テーブルを用いるので階調変換後の同一階調データが湾曲している等輝度分布の帯を横切ることがなく表示むらの発生を防ぐことができる。
【0102】
[実施例3−4]
次に、本実施の形態による実施例3−4について図30及び図31を用いて説明する。本実施例では直線的な補間で輝度が変化しないように液晶パネルを駆動するソースドライバICの出力階調―輝度特性を調整して輝度分布が直線的になるようにしている点に特徴を有している。図30(a)は当該出力階調−輝度特性の調整前の輝度分布を示しており、図30(b)は調整後の輝度分布を示している。輝度分布が直線的であれば直線的に補間する階調変換テーブルでも等輝度分布の帯を横切ることがないので記憶部や計算アルゴリズムに大きな負担がかからず実現が容易になる。輝度のずれが10%以内に収まれば動画像で良好な表示が得られる。
【0103】
次に、ソースドライバICの入力階調―輝度特性すなわちガンマ特性の調整による効果を説明する。図31はR画素が136/255階調であり、B画素が0/255階調であり、G画素が画面の端から端へ0/255階調から255/255に変化しながら移動して行く画像を表示したときに、G画素の輝度がどのように変化するかを測定した結果である。図中に実線で示す曲線Aは通常(未処理)の輝度を示し、□印でプロットされた曲線Bはガンマ特性未調整の輝度を示し、△印でプロットされた曲線Cはガンマ特性を最適化後の輝度を示し、●印でプロットされた曲線Dはガンマ特性を最適化し且つ階調変換テーブル数を増やしたときの輝度を示している。G画素が136/255階調を過ぎるとG画素とR画素との輝度の大小関係が逆転するので階調変換テーブルが切り替わり、136/255階調の前後では上記実施例の補間処理が行われる。階調組合せと輝度分布との関係において輝度分布が湾曲している場合(曲線B)は10%以上の輝度低下が生じるので画像に異常が発生する。ガンマ特性を最適化した曲線Cでは輝度低下が減少する。ガンマ特性を最適化して且つ階調変換テーブルの本数を増やす等して階調変換テーブル間の間隔を狭めて直線補間をしやすくした曲線Dでは、輝度低下が大きく改善されて通常輝度の直線Aに近付いていることがわかる。なお、輝度の低下は小さいほど画像への影響が少なくなり10%以下に抑えることが必要である。
【0104】
以上説明したように本実施例によれば、ソースドライバICの出力階調―輝度特性を調整して輝度分布を直線的にするので直線的な階調変換であっても階調変換後の同一階調データが等輝度分布の帯を横切ることがなく表示むらの発生を防ぐことができる。
【0105】
[実施例3−5]
次に、本実施の形態による実施例3−5について図32を用いて説明する。本実施例ではHTD技術の低階調付近での効果を高める点に特徴を有している。高階調の領域では高輝度画素と低輝度画素との比率を1:1にするが、低階調になるにしたがって高輝度画素を間引いて低輝度画素の存在割合を多くする。こうすることで自ずと輝度差が大きくなる。輝度差が大きくなると視角特性が悪い中間的な輝度の利用が減少するため視角特性を改善できる。
【0106】
図32はHTD技術の低階調付近での効果を高める階調の設定方法を説明する図である。HTDにおける高輝度画素と低輝度画素との存在割合を例えば、0/128階調から16/128階調の極低階調(範囲A)では1:3とし、17/128階調から99/128階調の低階調(範囲B)では1:2とし、100/128階調以上の中階調(範囲C)では1:1となるように入力階調に基づいて変化させる。図32(b)は当該低階調付近での高輝度画素と低輝度画素との存在割合を模式的に示している。高輝度画素の存在割合が減少した場合、当該存在割合で存在割合減少前の輝度を維持するために高輝度画素の輝度が増加して高輝度画素と低輝度画素との輝度差を大きくすることができる。これにより斜め視角の輝度増加を抑えることができる。本実施例のように低階調側だけで存在割合を減らすのは、高階調側で存在割合を減らしてしまうとちらつきが非常に目立ってしまうためである。低階調側では絶対的な輝度が低いため画像にほとんど悪影響を及ぼすことはない。ちらつきを抑えるためには全階調で高輝度画素と低輝度画素との存在割合を1:1にすることが望ましい。しかし、この場合低階調側でHTの効果が弱まる。従って、本実施例のように画像に悪影響を及ぼしにくい範囲内で存在割合を変更することが有効である。
【0107】
以上説明したように本実施例によれば、高階調側に影響することなく低階調側のみ画像処理を行うことができるので、ちらつきをほとんど発生させずに斜め方向の輝度増加を抑えることができる。その結果、斜め方向から見たときに生じる白っ茶けを大幅に低減することができ良好な表示特性を得ることができる。
【0108】
以上のように本実施の形態によれば、斜め方向から見たときに色が白っぽくなる表示変化を改善できるHTD技術を用いて、動画像における表示異常の抑制と低階調側の特性を改善することができる。
【0109】
以上説明した本発明の第1の実施の形態による画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
表示すべき画像の輝度データより高輝度になるように駆動する高輝度画素と、前記輝度データより低輝度になるように駆動する低輝度画素とを組み合わせ、
前記輝度データに基づく所望輝度にほぼ等しい輝度が得られるように、前記高輝度画素の輝度及び前記低輝度画素の輝度と、前記高輝度画素及び前記低輝度画素の面積比を決定すること
を特徴とする画像処理方法。
【0110】
(付記2)
付記1記載の画像処理方法において、
前記高輝度画素と前記低輝度画素の組み合わせは、フレーム毎に変化すること
を特徴とする画像処理方法。
【0111】
(付記3)
付記1又は2に記載の画像処理方法において、
前記高輝度画素と前記低輝度画素との面積比は1:1から1:20であること
を特徴とする画像処理方法。
【0112】
(付記4)
表示すべき画像の輝度データより高輝度に画素を駆動する高輝度フレームと、前記輝度データより低輝度に前記画素を駆動する低輝度フレームとを組み合わせ、
前記輝度データに基づく所望輝度にほぼ等しい輝度が得られるように、前記高輝度フレームでの前記画素の輝度及び前記低輝度フレームでの前記画素の輝度と、前記高輝度フレーム及び前記低輝度フレームの存在割合を決定すること
を特徴とする画像処理方法。
【0113】
(付記5)
付記4記載の画像処理方法において、
前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの存在割合は1:1から1:20であること
を特徴とする画像処理方法。
【0114】
(付記6)
所定のセルギャップで対向配置されたアレイ基板及び対向基板間に封止された液晶を備える液晶表示装置において、
付記1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理方法を実現する駆動回路を有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【0115】
(付記7)
付記6記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、負の誘電率異方性を有し電圧無印加時に垂直配向すること
を特徴とする液晶表示装置。
【0116】
以上説明した本発明の第2の実施の形態による画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記8)
付記1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
画面斜め方向の階調と輝度の相関の変化の割合は、画像処理前より画像処理後の方が大きいこと
を特徴とする画像処理方法。
【0117】
(付記9)
付記8記載の画像処理方法において、
同一フレーム内に前記高輝度画素と前記低輝度画素とが混在していること
を特徴とする画像処理方法。
【0118】
(付記10)
付記9記載の画像処理方法において、
前記高輝度画素と前記低輝度画素とは、1:1の面積比で混在していること
を特徴とする画像処理方法。
【0119】
(付記11)
付記8乃至10のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された前記輝度データから前記高輝度画素の輝度及び前記低輝度画素の輝度を求める複数の変換テーブルから、所定条件に基づいて最適な変換テーブルを選択すること
を特徴とする画像処理方法。
【0120】
(付記12)
付記11記載の画像処理方法において、
色毎に設けられた複数の画素のうち、一の色の前記画素に対する前記変換テーブルは他の色の前記画素に対する前記変換テーブルと異なること
を特徴とする画像処理方法。
【0121】
(付記13)
付記12記載の画像処理方法において、
赤色の画素の前記高輝度画素の輝度と前記低輝度画素の輝度との差が、少なくとも所定の輝度範囲において最小であること
を特徴とする画像処理方法。
【0122】
(付記14)
付記12記載の画像処理方法において、
赤色の画素については画像処理を施さないこと
を特徴とする画像処理方法。
【0123】
(付記15)
付記12記載の画像処理方法において、
赤色の画素の前記高輝度画素の輝度と前記低輝度画素の輝度との差が、少なくとも所定の輝度範囲において最小であり、
青色の画素の前記高輝度画素の輝度と前記低輝度画素の輝度との差が、少なくとも所定の輝度範囲において最大であること
を特徴とする画像処理方法。
【0124】
(付記16)
付記12記載の画像処理方法において、
緑色の画素の前記高輝度画素の輝度と前記低輝度画素の輝度との差が、少なくとも所定の輝度範囲において最大であること
を特徴とする画像処理方法。
【0125】
(付記17)
付記11乃至16のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
異なる色の前記輝度データを比較して、輝度の高低に基づいて前記変換テーブルを選択すること
を特徴とする画像処理方法。
【0126】
(付記18)
付記11乃至16のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
複数画素の前記輝度データを比較し、輝度差に基づいて前記変換テーブルを選択すること
を特徴とする画像処理方法。
【0127】
(付記19)
付記8乃至18のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
斜め方向から表示装置を見た場合の輝度の低下が元の階調で明るい階調の画素(色)において小さく、暗い階調の画素(色)において大きくなるようにして、且つ、斜め方向からの各画素(色)の輝度差が正面からの輝度差を越えないこと
を特徴とする画像処理方法。
【0128】
(付記20)
付記19乃至26のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された複数の前記輝度データを比較し、又は入力された複数の前記輝度データを色毎に比較し、
前記輝度データのうち、最も明るい輝度データ及び最も暗い輝度データについては画像処理を施さないこと
を特徴とする画像処理方法。
【0129】
(付記21)
付記11乃至20のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された複数の前記輝度データを比較し、又は入力された複数の前記輝度データを色毎に比較して前記変換テーブルを選択して画像処理すること
を特徴とする画像処理方法。
【0130】
(付記22)
付記11乃至20のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された複数の前記輝度データを比較し、又は入力された複数の前記輝度データを色毎に比較し、
2つ以上の色又は画素の階調が等しい場合は共通の前記変換テーブルを用いること
を特徴とする画像処理方法。
【0131】
(付記23)
付記11乃至20のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された複数の前記輝度データを比較し、又は入力された複数の前記輝度データを色毎に比較し、
2つ以上の色又は画素の階調が所定の範囲内である場合は複数の前記変換テーブルから補間して求められる変換テーブルを用いること
を特徴とする画像処理方法。
【0132】
(付記24)
付記11乃至20のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
入力された複数の前記輝度データを比較し、又は入力された複数の前記輝度データを色毎に比較し、
2つ以上の色又は画素の階調が等しいときに変換処理を異ならせる場合、各色又は画素の階調が所定の範囲内であれば同一の階調として処理すること
を特徴とする画像処理方法
【0133】
(付記25)
付記8乃至24のいずれか1項に記載の画像処理方法において、
直前のフレームと元の画像の階調を比較し、任意の階調数よりも大きく変化している場合には明暗への変換処理を行わないこと
を特徴とする画像処理方法。
【0134】
以上説明した本発明の第3の実施の形態による画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記26)
表示すべき画像の輝度データに対して、一のフレームでは前記輝度データより明るい輝度で表示し、他のフレームでは暗い輝度で表示させ、
階調が接近したRGBの色毎に、前記RGBの階調順に基づいて明暗の階調差に差を持たせ、フレーム間で前記階調順が入れ替わるときと入れ替わらないときとで異なる階調変換テーブルを用いること
を特徴とする画像処理方法。
【0135】
(付記27)
付記26に記載の画像処理方法において、
フレーム間で前記階調順が入れ替わり、明暗の階調差が前フレームより大きくなるとき、明の輝度から始まるように設定される画素の階調を暗めに補正すること
を特徴とする画像処理方法。
【0136】
(付記28)
付記26に記載の画像処理方法において、
フレーム間で前記階調順が入れ替わり、明暗の階調差が前フレームより大きくなるとき、明の輝度から始まるように設定される画素であっても1フレーム分は暗の輝度とすること
を特徴とする画像処理方法。
【0137】
(付記29)
付記26に記載の画像処理方法において、
フレーム間で階調の順番が入れ替わり、明暗の階調差が前フレームより大きくなるとき、明の輝度から始まるように設定される画素であっても1フレーム分は階調変換を行わず、入力された階調の輝度を維持すること
を特徴とする画像処理方法。
【0138】
(付記30)
表示すべき画像の輝度データに対して、一のフレームでは前記輝度データより明るい輝度で表示し、他のフレームでは暗い輝度で表示させ、
入力階調に対して出力する高輝度および低輝度の階調の組み合わせがあらかじめ複数決められており、
RGBの色毎に階調順に基づいて選択される組み合わせを切り替える際、ある2色ABの階調差が十分に離れたとき高輝度側AH(x),BH(x)、低輝度側AL(x),BL(x)の関係にあり、2色の階調差がnに接近した場合、
高輝度側の階調が、
(BH(x)−AH(x)) × α/N
低輝度側の階調が、
(AL(x)−BL(x)) × α/N
(α=n−m、但しn−m>Nならばα=N、mは0以上の任意数)に相当する補正を行う結果、nに応じて徐々に関係が切り替わること
を特徴とする画像変換処理方法。
【0139】
(付記31)
表示すべき画像の輝度データに対して、一のフレームでは前記輝度データより明るい輝度で表示し、他のフレームでは暗い輝度で表示させ、
入力階調に対して出力する高輝度および低輝度の階調の組み合わせが、輝度差の大きさを変えてA≦B≦Cと基本の3つがあり、RGBの各色毎に階調順に明るい色は輝度差が小さく、暗い色は輝度差が大きく、中間の色は中間の輝度差になるようにABCから選択される組み合わせを切り替え、入力階調xに対する階調変換の組み合わせテーブルが高輝度側AH(x),BH(x),CH(x)、低輝度側AL(x),BL(x),CL(x)であり、輝度中間の色に対してその他の色が階調差nに接近した場合、nに応じて徐々に関係が切り替わること
を特徴とする画像処理方法。
【0140】
(付記32)
付記31記載の画像処理方法において、
前記3色の階調を変換する基本の組み合わせテーブル3つの他に、その間に位置する少なくとも一つ以上の補助組み合わせテーブルを有し、色間の階調差が接近して基本のテーブル間で徐々に切り替わる処理が行われる場合に基本のテーブル間を補助テーブルにより複数に分割して、基本−補助間、または補助−補助間で徐々に切り替わるように演算し求められた階調に変換されること
を特徴とする画像処理方法。
【0141】
(付記33)
付記31又は32に記載の画像処理方法において、
変換後の階調を演算により徐々に変化させる処理を行う階調の幅nを全階調に対して0/255から64/255の範囲内とすること
を特徴とする画像処理方法。
【0142】
(付記34)
表示すべき画像の輝度データに対して、一のフレームでは前記輝度データより明るい輝度で表示し、他のフレームでは暗い輝度で表示させ、
入力階調に対して出力する高輝度および低輝度の階調の組み合わせがあらかじめ複数決められており、RGBの各色毎に階調順に基づいて選択される組み合わせを切り替える際に、高輝度と低輝度の組み合わせが変わっても、入力値が同じの場合、平均的な輝度が10%の変位以内であること
を特徴とする画像処理方法。
【0143】
(付記35)
表示すべき画像の輝度データに対して、一のフレームでは前記輝度データより明るい輝度で表示し、他のフレームでは暗い輝度で表示させ、
明るい輝度の頻度Aと暗い輝度の頻度Bの割合が、表示すべき画像データの輝度が暗いほどB<Aの傾向にあること
を特徴とする画像処理方法。
【0144】
(付記36)
付記34記載の画像処理方法において、
高輝度と低輝度の組み合わせが変わっても、入力値が同じ場合、平均的な輝度が10%の変位以内であるべく、ドライバの階調値−パネル透過率特性を設定すること
を特徴とする画像処理方法。
【0145】
(付記37)
所定のセルギャップで対向配置されたアレイ基板及び対向基板間に封止された液晶を備える液晶表示装置において、
付記8乃至36のいずれか1項に記載の画像処理方法を実現する駆動回路を有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【0146】
(付記38)
付記37記載の液晶表示装置において、
フレーム周波数が60Hzより高いこと
を特徴とする液晶表示装置。
【0147】
(付記39)
付記37又は38に記載の液晶表示装置において、
同一の電圧を印加した場合、1つの画素内で少なくとも2つの異なる応答速度を有し、前記異なる応答速度の差が3ms以上であること
を特徴とする液晶表示装置。
【0148】
(付記40)
付記37乃至39のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
各画素内に前記液晶の配向方向が異なる微小領域を有し、
前記液晶の配向方向が異なる微小領域の比率がほぼ等しいこと
を特徴とする液晶表示装置。
【0149】
(付記41)
付記37乃至40のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、負の誘電率異方性を有し電圧無印加時に垂直配向すること
を特徴とする液晶表示装置。
【0150】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、視野角が広く階調視角特性に優れた画像処理方法及びそれを用いた液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の実施例1−1による9個の画素1に対して明るい画素1aと暗い画素1bを設定した例を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の実施例1−1による正面方向及び斜め60°方向の印加電圧−透過率特性の測定結果を示すグラフである。
【図3】本発明の第1の実施の形態の実施例1−1による階調変換テーブルの一例と変換前後の画像を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の実施例1−1による明るい画素と暗い画素との面積の割合と歪影響評価数との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の第1の実施の形態の実施例1−1による画素のざらつき感が視認できるか否かの主観評価結果を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の実施例1−2による画像処理方法を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態の実施例1−3による所定領域の画素4を模式的に示す図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態の実施例1−3によるざらつきの影響を目視評価した結果を示す図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態の実施例1−3による動画表示でのざらつきの影響を目視評価した結果を示す図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態による効果を示す図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態による127/255階調の未処理画像に画像処理を施した斜め方向の輝度の測定結果を示す図である。
【図12】本発明の第2の実施の形態によるシステム装置と液晶表示装置のブロック図であって、当該階調変換処理を行う部位を説明する図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態による他の効果を説明する図であって、画素33の断面構造を模式的に示す図である。
【図14】本発明の第2の実施の形態の実施例2−1による明るくするフレーム期間と暗くするフレーム期間を1:1の割合で分割した場合、未処理画像の階調を画像処理後に何階調に設定するかを求めるための階調変換テーブルを示す図である。
【図15】本発明の第2の実施の形態の実施例2−1による他の階調変換テーブルを示す図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態の実施例2−1による画面の正面方向及び斜め60°方向から見た階調−輝度特性を示すグラフである。
【図17】本発明の第2の実施の形態の実施例2−1による画面の正面方向及び斜め60°方向から見た階調−輝度特性を示すグラフである。
【図18】本発明の第2の実施の形態の実施例2−1による複数の階調変換テーブルを同時に用いた場合の画面の正面方向及び斜め60°方向から見た階調−輝度特性を示すグラフである。
【図19】本発明の第2の実施の形態の実施例2−2によるRGB毎に階調変換テーブルを変えて階調変換する方法を示すフローチャートである。
【図20】本発明の第2の実施の形態の実施例2−3によるRGBの輝度差で階調変換テーブルを変えて階調変換する方法を示すフローチャートである。
【図21】本発明の第2の実施の形態の実施例2−5による画像変換方法について説明する図である。
【図22】本発明の第2の実施の形態の実施例2−5によるRGBの輝度差で階調変換テーブルを変えて階調変換する方法を示すフローチャートである。
【図23】本発明の第3の実施の形態で改善する表示異常の発生原理を説明する図である。
【図24】本発明の第3の実施の形態の実施例3−1による画像変換の原理を説明する図である。
【図25】本発明の第3の実施の形態の実施例3−1による画像処理方法を説明する図である。
【図26】本発明の第3の実施の形態の実施例3−2による画像処理方法を説明する図である。
【図27】本発明の第3の実施の形態の実施例3−2による入力階調に対する階調変換テーブルの選択推移を説明する図である。
【図28】本発明の第3の実施の形態の実施例3−2による設定条件において明暗の輝度差の組み合わせの等輝度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図29】本発明の第3の実施の形態の実施例3−3による階調変換テーブルを示す図である。
【図30】本発明の第3の実施の形態の実施例3−4によるソースドライバICの出力階調―輝度特性の調整前後の等輝度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図31】本発明の第3の実施の形態の実施例3−4によるRが136/255階調であり、Bが0/255階調であり、Gが画像の端から端へ0/255階調から255/255に変化しながら移動して行く画像を表示したときのG画素の輝度変化の測定結果を示すグラフである。
【図32】本発明の第3の実施の形態の実施例3−5によるHTD技術の低階調付近での階調設定方法を説明する図である。
【図33】従来の垂直配向型液晶表示装置の構成を示す図である。
【図34】従来の配向分割技術を用いた垂直配向型液晶表示装置の断面構造を模式的に示す図である。
【図35】従来駆動による液晶表示装置が抱えている問題点を説明する図である。
【図36】従来の画素構造を示す図である。
【符号の説明】
1、1a、1b、5、6、7、19、21、33、42、113、121 画素
2、9、111 ドレインバスライン
3、8、112 ゲートバスライン
4 画素領域
10、110 TFT
11、20、38、109 画素電極
12 蓄積容量電極
13、40、115、116 突起
14、41、114 スリット
15、34、103 対向基板
16、35、102 TFT基板
17、 誘電体
18、36、118 対向電極
20a、20b、20c 領域
22、37、119 配向膜
23、39、120 液晶分子
24、28、30、32 液晶表示装置
25 インタフェース回路
26、27、29、31 システム装置
101 液晶パネル
104 液晶
105 周辺シール材
106 スペーサ
107 偏光板
108 実装用端子
112 ゲートバスライン
117 蓄積容量バスライン
121a、121b、121c、121d 副画素
122 制御用コンデンサ電極
123 絶縁層
123a、123b、123c、123d 液晶コンデンサ
124a、124b、124c、124d 制御コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing method for improving the image quality of an image displayed on a display device, and a liquid crystal display device using the image processing method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 33 shows an example of the configuration of a vertical alignment type liquid crystal display device. FIG. 33A schematically shows a cross-sectional structure of the
[0003]
FIG. 33B shows the structure of one
[0004]
In the
[0005]
FIG. 34 schematically shows a cross-sectional structure of a vertical alignment type liquid crystal display device using an alignment division technique. In FIG. 34A, the
[0006]
Further, unlike the LCD shown in FIGS. 33 and 34, in the initial state where no voltage is applied to the
[0007]
FIG. 35 is a diagram for explaining a problem of a conventional liquid crystal display device. FIG. 35A shows the characteristics (TV characteristics) between the voltage applied to the liquid crystal layer and the transmittance in the vertical alignment type liquid crystal display device. In the graph, a curve A indicated by a solid line plotted with a mark ● indicates a TV characteristic in the front direction, and a curve B indicated by a solid line plotted with a mark * indicates an azimuth angle of 90 ° and a polar angle of 60 with respect to the display screen. The TV characteristics in the direction of ° (hereinafter referred to as “oblique direction”) are shown. Here, the azimuth angle is an angle measured counterclockwise from the approximate center of the display screen with respect to the horizontal direction. Further, the polar angle is an angle formed with a perpendicular line standing at the center of the display screen.
[0008]
In the portion indicated by the virtual circle C in FIG. 35 (a), the luminance change is distorted. For example, the transmittance in the oblique direction is higher than the transmittance in the front direction at a relatively dark luminance with an applied voltage of about 2.5V, but in the oblique direction at a relatively bright luminance with an applied voltage of about 4.5V. The transmittance is lower than the transmittance in the front direction. As a result, when viewed from an oblique direction, the luminance difference in the effective drive voltage range becomes small. This phenomenon appears most prominently in color changes. That is, when the display screen is viewed obliquely with respect to the front, the color of the image changes whitish. FIG. 35B shows a gradation histogram of three primary colors of a red (R), green (G), and blue (B) image of a video that is displayed on an MVA-LCD and is photographed with a digital camera under the same conditions from the front and obliquely. Is shown. The horizontal axis represents gradation (for example, 256 levels from 0 to 255, and the brightness becomes higher as it approaches 0), and the vertical axis represents the existence ratio (%). Although the respective distributions of R, G, and B are separated from each other in the front, it can be seen that the distributions are approaching from an oblique direction. As a result, the original display color is lost.
[0009]
Methods for improving this phenomenon are disclosed in
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-122621
[Patent Document 2]
JP-A-4-348324
[Patent Document 3]
JP-A-5-66412
[Patent Document 4]
JP-A-5-107556
[Patent Document 5]
JP-A-6-332009
[Patent Document 6]
Japanese Patent Application No. 6-519211
[Patent Document 7]
Japanese Patent Application No.2-249025
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the HT method using capacitive coupling, the pixel structure becomes very complicated. First, one pixel must be divided into a plurality of pixels. When each sub-pixel comes into contact with a defective pattern, a point defect occurs. For capacitive coupling, as shown in FIG. 36C, the sub-pixels 121a, 121b, 121c, and 121d are three-dimensionally arranged between the
[0012]
Further, the HT method using capacitive coupling also has a problem that the drive voltage becomes high. This is because voltage loss occurs due to capacitive coupling, and the drive voltage increases as the number of divisions increases. As the drive voltage increases, power consumption increases. Further, a high withstand voltage driving IC is required, resulting in high cost. In addition, since the HT method based on capacitive coupling provides a potential difference depending on the sub-pixel, synthesis of TV characteristics becomes discontinuous. The display characteristics are deteriorated as compared with an ideal state in which the TV characteristics change continuously.
[0013]
As described above, the HT method based on capacitive coupling has an effect of improving the display characteristics, but has too many drawbacks and is not employed in liquid crystal display devices currently on the market. Further, the TN type liquid crystal display device has a problem that the black luminance increases and the contrast decreases when viewed obliquely. The HT method based on capacitive coupling is a technique for accurately expressing halftone gradation, but if the contrast is lowered, the effect of halftone color reproducibility cannot be fully exhibited.
[0014]
An object of the present invention is to provide an image processing method having a wide viewing angle and excellent gradation viewing angle characteristics, and a liquid crystal display device using the image processing method.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The object is to combine a high-luminance pixel that is driven to have higher luminance than luminance data of an image to be displayed and a low-luminance pixel that is driven to have lower luminance than the luminance data, and to obtain a desired value based on the luminance data. An image processing method for determining a luminance of the high luminance pixel and a luminance of the low luminance pixel and an area ratio of the high luminance pixel and the low luminance pixel so that a luminance substantially equal to the luminance can be obtained. Achieved by:
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
An image processing method and a liquid crystal display device using the image processing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, the embodiments will be described in detail. In all the embodiments, the liquid crystal display device is an MVA type, and a vertical alignment mode liquid crystal panel (vertical alignment type liquid crystal display device) in which black luminance is kept low. Used.
[0017]
[Example 1-1]
An image processing method of Example 1-1 according to the present embodiment and a liquid crystal display device using the image processing method will be described with reference to FIGS. First, the principle of the image processing method according to this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a plurality of pixels are regarded as one unit, and a part of the plurality of pixels is made brighter than the luminance of an original image that has not been subjected to image processing (hereinafter referred to as “unprocessed image”), and the remaining pixels Part or all is darker than the brightness of the unprocessed image. Darken the pixels to be brightened (hereinafter referred to as high-brightness pixels) so that the front brightness does not change before and after image processing, and the total area of the pixels to be darkened is equal to or larger than the total area of the pixels to be brightened. A ratio with a pixel (hereinafter referred to as a low luminance pixel) is set. FIG. 1 shows an example in which nine
[0018]
The inventors of the present invention have a distortion influence evaluation number (60 °) = (T60 / T0) × (the degree of the influence of the distortion of the applied voltage-transmittance (TV) characteristic of the vertical alignment type liquid crystal display device on the visual observation. It was found that it can be expressed by (T60-T0). Note that T0 is the luminance (or brightness) in the front direction of the display screen, and T60 is the luminance (or brightness) in a direction having an angle of 60 ° with respect to the front direction (an oblique 60 ° direction).
[0019]
FIG. 2 is a graph showing the results of measuring the characteristics of the liquid crystal applied voltage versus the brightness in the front direction and at an angle of 60 ° when an image is displayed on the liquid crystal display device using this embodiment. FIG. 2A shows the characteristics of liquid crystal applied voltage versus brightness obtained in front of the liquid crystal panel. The horizontal axis represents, for example, the voltage applied to the liquid crystal of the
[0020]
A voltage higher than the applied voltage of the unprocessed image is applied to the
[0021]
As a specific example, for example, V-1 (volt) is applied to the liquid crystal of the
[0022]
In the combination of one
[0023]
FIG. 2B shows a characteristic change of the liquid crystal panel having the applied voltage versus brightness characteristic shown in FIG. The horizontal axis represents, for example, the voltage applied to the liquid crystal of the
[0024]
As shown in FIG. 2 (b), when the curve C indicating the characteristic in the front direction is compared with the curve F indicating the characteristic in the oblique 60 ° direction, the curve F is more in two places, the virtual circle G and the virtual circle H. It can be seen that there is a distortion whose brightness is higher than that of the curve C. In the virtual circle G, it is the curve D among the curves D and E that have higher brightness than the curve C. Therefore, the cause of the distortion is the
[0025]
On the other hand, in the virtual circle H, the brightness that is higher than that of the curve C is the curve E out of the curves D and E. Therefore, the cause of the distortion is the eight low-
[0026]
As shown in FIG. 2B, by using the image processing method according to this embodiment, (T60 / T0) in the virtual circle C indicating the distortion region in the TV characteristic shown in FIG. While the level is ˜4 times, in this embodiment, the level can be reduced to less than 2 times. As a result, it is possible to greatly suppress the occurrence of a white-brown image observed when viewed from an oblique direction.
[0027]
FIG. 3 shows an example of gradation conversion table creation and images before and after conversion. FIG. 3A shows an example of creating a gradation conversion table for determining gradations to be set for the
[0028]
Furthermore, it can be seen from the curve B indicated by the solid line plotted with the asterisks in the graph that one
[0029]
Ten low-
[0030]
FIG. 3B shows enlarged photographs of images before and after conversion. Image C shows an unprocessed image. Image D shows an enlarged view of an image obtained by converting the area ratio between the
[0031]
FIG. 4 shows the relationship between the area ratio of the
[0032]
FIG. 4B shows the result of visual evaluation of the influence of distortion when the area ratio of the
[0033]
By the way, the image processing of the present embodiment is performed after a video signal is input from a system side device such as a personal computer to the liquid crystal display device. Specifically, image processing is performed by an interface circuit such as a control IC mounted on the liquid crystal display device, and a video signal is transmitted to a source driver IC that drives the liquid crystal panel. However, similar image processing is not necessarily performed at this stage. For example, by providing the image processing function with a video processing chip provided in a system side device such as a personal computer, the cost can be reduced. It is also possible to realize the image processing function in the OS or software.
[0034]
FIG. 5 is a diagram showing a subjective evaluation result as to whether or not a feeling of roughness of pixels can be visually recognized when image processing is performed on a liquid crystal panel having a vertical pixel pitch of 0.3 mm. When the subject leaves the screen, the luminance difference between adjacent pixels becomes difficult to see, so the roughness becomes inconspicuous. Further, when the area ratio is close to 1: 1, the gap between the bright pixels and the dark pixels becomes small, so that the roughness becomes inconspicuous. In a public display device or the like on the street, since it is sufficient to assume that the person and the display device are used at a distance of 1 to 2 m, a sufficient effect can be obtained even with a 0.3 mm pitch panel. Moreover, since it will be used in the state where the distance between the user and the screen is close in applications such as a personal computer monitor, it must be assumed that the distance between the user and the screen is about 20 cm. When the pixel brightness ratio is 4:12, roughness is visually recognized up to a distance of about 60 cm. However, if the pixel pitch is a liquid crystal panel of about 0.1 mm, it can be considered to be sufficiently applicable to this application.
[0035]
[Example 1-2]
Next, Example 1-2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the embodiment 1-1, a so-called spatial image processing method is performed in which a high-luminance pixel and a low-luminance pixel are separated in a predetermined pixel area, but in this embodiment, the image is brightened or darkened at predetermined time intervals. It has a feature in that it is a so-called temporal image processing method.
[0036]
FIG. 6 is a diagram for explaining the image processing of this embodiment. A frame (hereinafter, referred to as a high luminance frame) T1 that is brighter than the luminance level A of an unprocessed image and a frame (hereinafter, referred to as a low luminance frame) T2 that is darkened are provided for one pixel. In frame T1, luminance level B (luminance level B> luminance level A) is assumed, and in frame T2, luminance level C (luminance level C <luminance level A) is assumed. The luminance level in each frame is set so that the average luminance by the combination of the high luminance frame T1 and the low luminance frame T2 is the same as the luminance of the unprocessed image. According to the temporal image processing method according to the present embodiment, it is possible to realize the relaxation of distortion in the same manner as in the embodiment 1-1.
[0037]
FIG. 6 shows an example in which conversion to light and dark is performed temporally at a ratio of 1: 3. One low-brightness frame T1 is continuously followed by three low-brightness frames T2. The one set of high luminance frame T1 and the three low luminance frames T2 is set as one set T, and the set T is repeated in time series. If this is performed on the entire screen, it is possible to suppress screen roughness and the like as in Example 1-1, but on the other hand, flicker is visually recognized. It is known that flicker cannot be seen if it becomes a 60 Hz component. When driving at a frame frequency of 60 Hz, a flicker of 15 Hz components due to the high luminance frame T1 is visually recognized. If the ratio of the high-luminance frame T1 and the low-luminance frame T2 is 1: 1, the flicker factor can be set to 30 Hz, so that the flicker can be considerably reduced. Furthermore, if the ratio of the high-luminance frame T1 and the low-luminance frame T2 is 1: 1 and the frame frequency is increased to 120 Hz, the flicker factor becomes 60 Hz, so that flicker cannot be seen by human eyes.
[0038]
It should be noted that the image processing method according to the present embodiment may be performed on the LCD side or the system side as described in the embodiment 1-1.
[0039]
[Example 1-3]
Next, Example 1-3 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is characterized in that both the roughness and the flicker are made more difficult to see by combining the image processing method of the embodiment 1-1 and the image processing method of the embodiment 1-2. In the present embodiment, the brightness of the entire screen is not changed at once for each frame as in the embodiment 1-2, but the high-luminance pixel and the low-luminance pixel in the predetermined pixel unit as in the embodiment 1-1. And the brightness is changed for each frame.
[0040]
FIG. 7 schematically shows a predetermined pixel group in the display area of the LCD in order to explain the image processing method of the present embodiment. Specifically, 16 pixels in a 4 × 4 matrix are represented by 1 An example in which the brightness of each pixel is set is shown as one unit. In FIG. 7A, the contrast of 16 pixels in each frame is divided into a ratio of 1: 3 while preventing the high-brightness pixels from being adjacent to each other at the edges. In FIG. These 16 pixels are divided into 1: 1 ratios so that the high luminance pixels are not adjacent to each other at the edges. Further, the brightness for each pixel is changed for each predetermined number of frames. For example, in FIG. 7A, the brightness for each frame is set to change at a cycle of 1: 3 for each pixel. For example, paying attention to the
[0041]
In FIG. 7B, the brightness for each frame is set to change at a cycle of 1: 1 for each pixel. For example, when attention is paid to the
[0042]
When the period from the first frame to the fourth frame was set to 60 Hz and the light / dark time ratio was set to 1: 1, and the display quality was confirmed, it was possible to realize a display in which the feeling of roughness was sufficiently relaxed and flicker was not visually recognized. .
[0043]
FIG. 8 shows the result of visual evaluation of the effect of roughness in this example. It can be seen that the roughness is greatly reduced as compared with FIG. Therefore, the present invention can also be applied to the case where the liquid crystal display device is used close to the user like a monitor for a personal computer, and an improvement effect having a high viewing angle dependency can be obtained in most applications.
[0044]
Furthermore, when the display is limited to a moving image display such as a TV application, it is more difficult to recognize the roughness because the image is moving. FIG. 9 shows the result of visual evaluation of the effect of roughness in moving image display, and the result shows that the image processing method of this embodiment can be used without worrying about the feeling of roughness when applied to a product limited to moving image display applications. ing.
[0045]
It should be noted that the image processing method according to the present embodiment may be performed on the LCD side or the system side as described in the embodiment 1-1.
[0046]
FIG. 10 shows the same video as in FIG. 35B on the MVA-LCD, and the red (R), green (G), and blue (B ) A gradation histogram of three primary colors is shown. The horizontal axis represents gradation (for example, 256 levels from 0 to 255, and the brightness becomes higher as it approaches 0), and the vertical axis represents the existence ratio (%). In FIG. 35 (b) showing the problem of the prior art, the color distribution in the oblique direction approaches and the original color display is lost. However, when this embodiment is applied, as shown in FIG. In particular, it can be seen that the distribution of green (G) moves away from red (R) and approaches the original color. The reason why it is relatively dark compared to the front is that the luminance distribution of the backlight is oblique and dark compared to the front, and is not caused by the LCD.
As described above, according to the present embodiment, an image processing method having a wide viewing angle and excellent color reproducibility and a liquid crystal display device using the image processing method can be realized very easily.
[0047]
[Second Embodiment]
Next, an image processing method according to a second embodiment of the present invention and a liquid crystal display device using the same will be described with reference to FIGS. The purpose of this embodiment is to improve halftone color reproducibility using a vertical alignment type liquid crystal display device in which the black luminance is least affected by the viewing angle, and in particular, the slant that is a drawback of the liquid crystal display device. Provided are an image processing method and a liquid crystal display device using the image processing method, which can sufficiently reduce a change in display direction by an easy method.
[0048]
In this embodiment, an image conversion processing method that can convert an input video signal of the same gradation into a plurality of different gradations and easily obtain an effect of improving gradation viewing angle characteristics will be described. First, the basic principle of the image processing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 again. The image processing method according to the present embodiment does not change the brightness of the entire screen for each frame as in the case of Example 1-2, but is a bright pixel within a predetermined pixel unit as in Example 1-3. The basic concept is to improve the gradation viewing angle characteristics by dividing the pixel into dark pixels and changing the brightness for each frame.
[0049]
Such image processing is performed when, for example, a 6-bit source driver IC has a small number of output gradations and outputs a gradation number greater than the output gradation number, for example, 8-bit multi-gradation display (256 gradations). And is known as the dithering method. The dithering method can provide only two gradations of contrast, whereas the image processing method of the present embodiment is characterized in that contrast of two or more gradations can be added. Depending on the conditions, it is possible to add a luminance difference of 250/255 gradations, which is a completely different technique from the conventional dithering method.
[0050]
If a luminance difference is provided between the high-luminance pixel and the low-luminance pixel, the luminance when viewed from an oblique direction can be changed without changing the luminance at the front. FIG. 11 shows the result of measuring the luminance obtained in the oblique direction of the screen by performing image processing on the 127/255 gradation unprocessed image. The horizontal axis represents the gradation difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel, and the vertical axis represents the luminance in the oblique direction of 127/255 gradation. As apparent from FIG. 11, the luminance in the oblique direction tends to decrease as the gradation difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel increases. By controlling the gradation difference between high- and low-luminance pixels at the time of gradation conversion for each gradation of the unprocessed image using this characteristic, the diagonal image can be viewed without affecting the quality of the front image. It becomes possible to improve the quality of the viewed image.
[0051]
FIG. 12 is a block diagram of a system side device such as a personal computer (hereinafter referred to as “system device”) and a liquid crystal display device, and is a diagram for explaining a gradation conversion processing unit. FIG. 12A shows an example in which the gradation conversion processing is performed by the
[0052]
In this embodiment, the same effect as that of Example 1-1 can be obtained. In other words, the effect of distortion is distributed to two locations by dividing the frame into a high-luminance frame and a low-luminance frame, and the value of the distortion effect evaluation number becomes small, so that the white-brown image observed when viewed from an oblique direction Occurrence can be greatly suppressed.
[0053]
FIG. 13 is a diagram for explaining another effect in the present embodiment, and is a schematic diagram of a cross-sectional structure of the
[0054]
As described above, according to the present embodiment, the distortion caused by the luminance when viewed from an oblique angle is higher than the luminance when viewed from the front is reduced, thereby suppressing the phenomenon that the entire display becomes whitish. Can do. Furthermore, the present embodiment can obtain the same effect by means much easier than the HT method based on the conventional capacitive coupling called image processing.
[0055]
If the effect of this embodiment is used, the image quality at an oblique viewing angle can be improved without increasing the drive voltage or decreasing the aperture ratio as in the HT method by capacitive coupling. When converting an unprocessed image into a high luminance pixel and a low luminance pixel, the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is changed. In the conversion, the vividness of the image can be adjusted by changing only the gradation characteristics in the oblique direction without affecting the display quality of the front.
[0056]
Hereinafter, it demonstrates more concretely using an Example.
[Example 2-1]
Example 2-1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a gradation conversion table for determining the gradation of the unprocessed image to be set after image processing when the high-luminance frame period and the low-luminance frame period are divided at a ratio of 1: 1. is there. In the graph, a curve A indicated by a solid line represents a gradation conversion characteristic of a high luminance frame, a curve B indicated by a broken line represents a gradation conversion characteristic of a low luminance frame, and a curve C indicated by a one-dot chain line represents Ref (reference). ing. For example, when the luminance of the unprocessed image is 128/255 gradation, the high luminance frame is converted from the curve A to 215/255 gradation, and the low luminance frame is converted from the curve B to 0/255 gradation. The ratio of each frame period is 1: 1, and the luminance after conversion actually displayed on the liquid crystal panel is the combined luminance of both frames. Even if the conversion is performed, the luminance of the front surface maintains the luminance of the unprocessed image. Further, the effect of the image conversion process becomes weaker as the curve C is approached.
[0057]
The gradation conversion table is only an example. The only restriction in gradation conversion is that the front luminance does not change before and after gradation conversion. If the restriction is satisfied, there are many gradation conversion tables in addition to the gradation conversion table. FIG. 15 shows another gradation conversion table. The horizontal axis represents input gradation, and the vertical axis represents output gradation. Curves A, B, and C in the figure again show the same curves as in FIG. A curve plotted with a mark ■ shown between the curve A and the curve C is a gradation conversion characteristic for a high-luminance frame, and plotted with a mark ● shown between the curve B and the curve C. The curve shown is the tone conversion characteristic for the low-luminance frame. FIG. 11 shown above shows the measurement result of the luminance in the oblique 60 ° direction when image processing is performed on an unprocessed image of 127/255 gradation. The image processing of FIG. 11 uses the gradation conversion table of FIG. 15, and the brightness difference between the high brightness frame and the low brightness frame is set so that the front brightness maintains the brightness of the unprocessed image. As apparent from FIG. 11, the luminance in the oblique 60 ° direction becomes darker as the luminance difference between the high luminance frame and the low luminance frame increases, and becomes brighter as the luminance difference decreases.
[0058]
In this embodiment, the frame periods of the high-luminance frame and the low-luminance frame are set to be equal. However, when the ratio of the frame periods is changed, for example, the number of low-luminance frames is increased and the high-luminance frame is shortened, the oblique direction The brightness adjustment range can be expanded. However, if the ratio is deviated from 1: 1, the frame period of the high-luminance frame and the low-luminance frame is extended, so that flicker is visible. In this case, the user may feel uncomfortable. The flicker can be reduced by increasing the frame frequency. For example, when the ratio of each frame of a high-luminance frame and a low-luminance frame is 1: 1, a minimum of 60 Hz is necessary, and preferably 70 Hz or more. When the ratio is 1: 3, a minimum of 120 Hz is required, and preferably 150 Hz or higher.
[0059]
Next, a method for converting to a clearer image using the gradation conversion table will be described. FIG. 16 is a diagram showing the gradation-luminance (GL) characteristics viewed from the front direction of the screen and from an oblique 60 ° direction. A curve A indicated by a solid line plotted with □ in the graph indicates the GL characteristics of the unprocessed image, and curves B and C indicated by solid lines plotted with an asterisk (*) and a triangle (Δ) are gradation conversion tables (not shown). The G-L characteristic seen from the direction of 60 ° obliquely after the conversion is shown, and the curve D shown only by the solid line shows the GL characteristic in the front direction. Curve B and curve C are converted by different gradation conversion tables. When the characteristics of curve A, curve B, and curve C are compared, curve A is brightest, and curve C and curve B are darker in this order. Further, the gradation conversion table is designed so that the curve B and the curve C become closer to the curve A toward the higher gradation side and become brighter. In the curve A where image processing is not performed, the luminance in the oblique 60 ° direction is higher than the luminance in the front direction on the low gradation side indicated by the range E, and lower than the luminance in the front direction on the high gradation side. Furthermore, color purity will fall. However, in the curves B and C converted using the gradation conversion table, the brightness on the low gradation side is reduced without reducing the brightness on the high gradation side, so that the vividness of the image can be maintained.
[0060]
However, in the case of an image having gradation as shown in FIG. 17, even if the gradation conversion table based on the curve B or C is used, the effect of improving the image quality is small. For example, in the case of FIG. 17A, the luminance of all three gradations marked with ● in the figure is lowered, so that the image quality is not clear. In order to improve this, it is necessary to use a gradation conversion table closer to the curve A than the curve C. However, in this case, as shown in FIG. 17B, all are the same as the curve A, so that no improvement effect can be obtained. Therefore, when conversion is performed using one type of gradation conversion table, there is a possibility that an improvement effect cannot be obtained depending on the display image. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 18, by using a plurality of gradation conversion tables at the same time, if the magnitude of gradation conversion is changed for each display image, the sharpness inherent in the image is viewed from an oblique direction. Can also be realized.
[0061]
As described above, according to this embodiment, by performing image processing using a plurality of gradation conversion tables, only the luminance on the low gradation side can be reduced without reducing the luminance on the high gradation side of the input video signal. As a result, the gradation characteristics in the oblique direction change, and the display screen viewed from an oblique direction can be prevented from being whitish and good display characteristics can be obtained.
[0062]
[Example 2-2]
Next, Example 2-2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that a gradation conversion table is provided for each color (red, green, blue: RGB), and image processing is performed by changing the gradation conversion table for each RGB. The phenomenon that the luminance increases when viewed from an oblique angle as compared to when viewed from the front is due to the birefringence of the liquid crystal. The influence of birefringence varies depending on the wavelength of light, and the lower the wavelength, the greater the influence. Therefore, it is affected by birefringence in the order of blue, green and red. Therefore, red uses the gradation conversion table with the smallest luminance difference between the high luminance pixels and the low luminance pixels, blue uses the gradation conversion table with the largest luminance difference, and green has a larger luminance difference than red and blue. A smaller intermediate tone conversion table is used. For example, in FIG. 18, red is converted so as to obtain a characteristic like curve A, green is converted so that a characteristic like curve B is obtained, and blue is converted so that a characteristic like curve C can be obtained. To do. It is also effective to reduce the brightness difference by red. This is because humans react sensitively to colors based on red, such as flesh and skin color. It is also effective to increase the luminance difference by green. This is because human visibility is the highest for green. Although this embodiment can greatly improve the vividness of an image, the entire image is slightly colored in a specific color when viewed from an oblique direction. For example, when red is converted by reducing the luminance difference in order to increase the luminance when viewed from an oblique direction, gray or the like is colored red and an overall red impression is received.
[0063]
Next, the gradation conversion method of this embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 19 is a flowchart of the gradation conversion method of this embodiment. First, a video signal is input (step S1). Next, when the color of the input video signal is determined to be red (step S2), a gradation conversion table having the minimum luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S3), and the conversion process is performed. Performed (step S7). When it is determined that the color of the input video signal is green (step S4), a gradation conversion table having a medium luminance difference between the high luminance pixels and the low luminance pixels is selected (step S5), and conversion processing is performed (step S7). . When the input video signal is neither red nor green, the high luminance pixel and the low luminance pixel A gradation conversion table having the maximum luminance difference is selected (step S6), and conversion processing is performed. (Step S7). The gradation conversion is performed by repeating the above operation.
[0064]
As described above, according to the present embodiment, image processing is performed by changing the gradation conversion table for each RGB, so that the display screen viewed from an angle can be prevented from being blurred and display characteristics with excellent color purity can be obtained. be able to.
[0065]
[Example 2-3]
Next, Example 2-3 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that the gradation conversion table is used for each color by comparing the RGB luminance differences. The comparison of the luminance difference between RGB may be performed on the entire screen, may be performed within a predetermined range, or may be performed on RGB constituting one pixel. For the color in which the gradation of the unprocessed image is distributed on the highest luminance side, a gradation conversion table having the smallest luminance difference between the high luminance pixels and the low luminance pixels is used. If the luminance difference between RGB is very large, the conversion process need not be performed. A gradation conversion table having a large luminance difference is used for colors other than the color distributed on the highest luminance side. As a result, not only the color tone of the entire image but also the screen with different color tone locally, etc., the vividness increases on all screens, and a very beautiful video can be obtained even when viewed from an oblique direction.
[0066]
Next, the gradation conversion method of the present embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 20 is a flowchart of the gradation conversion method of this embodiment. First, a video signal is input (step S11). Next, among the colors of the input video signal, a color whose gradation is distributed on the highest luminance side is determined (step S12). When it is determined in step S12 that the gradation is distributed to the highest luminance side, the luminance of the color determined to be the highest luminance side is compared with the luminance of other colors (step S13). If there is no color having the same luminance among the other colors, a gradation conversion table having a minimum luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S14), and conversion processing is performed (step S15). If there is a color having the same luminance in step S13, a gradation conversion table having the maximum luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S16), and conversion processing is performed (step S15). In step S12, a gradation conversion table in which the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is the largest is selected for the other colors whose gradation is not determined to be distributed on the highest luminance side (step S16). Conversion processing is performed (step S15). The gradation conversion is performed by repeating the above operation.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, since the RGB luminance difference is compared and the gradation conversion table is used for each color and image processing is performed, it is possible to prevent the display screen from being viewed obliquely. Thus, display characteristics with better color purity can be obtained.
[0068]
[Example 2-4]
Next, Example 2-4 according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the same processing is performed for the luminance of a specific pixel with respect to the luminance distribution within a predetermined range, not for each RGB color. Another feature is that the luminance difference is changed depending on the relationship between the luminance of a certain pixel and the luminance of 1 to n pixels adjacent to the pixel. This embodiment is effective when emphasizing gradation of black and white brightness without emphasizing color. It is also effective for monochrome display images and monochrome display image devices that do not have RGB pixels.
[0069]
[Example 2-5]
Next, Example 2-5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that it is an optimal image conversion method when the relationship between the levels of gradation is switched within a range where the gradation difference of the unprocessed image is extremely small. FIG. 21 is a diagram for explaining an image conversion method. As shown in FIG. 21A, in the predetermined locations (1), (2), and (3) of the display area, the red gradation is 1 to 3 higher than the green gradation. Conversion is performed using a gradation conversion table having a large luminance difference from the luminance pixel, and green is converted using a gradation conversion table having a medium luminance difference. Since the luminance of red and green is equal in the predetermined location (4) in the display area, both the red and green are converted by the gradation conversion table having a medium luminance difference. In the predetermined locations (5), (6), and (7) of the display area, the green gradation is 1 to 3 larger than the red gradation, so green is converted by a gradation conversion table with a large luminance difference, and red is Conversion is performed using a gradation conversion table having a medium luminance difference. As described above, in the case of an image in which the gradation conversion table is switched in a range where the gradation difference of RGB is small, depending on the gradation, the luminance difference due to the switching of the gradation conversion table becomes larger than the original gradation difference, which is unnatural. May result in a nasty image. For example, when the screen is viewed obliquely, a green-red-green-red stripe may be displayed. In the figure, the luminance of the place (4) is lower than the luminance of the places (3) and (5), resulting in an unnatural display. Therefore, when the gradation difference between RGB is small as shown in FIG. 21B, an intermediate gradation conversion table is used. If the gradation conversion table before and after the change of the RGB gradation is gradually switched, the luminance after gradation conversion does not become larger than the original luminance, so that the occurrence of display abnormality can be prevented.
[0070]
The gradation conversion table may be prepared in advance in the storage unit of the liquid crystal display device. Or you may calculate according to a gradation difference. In order to prepare the gradation conversion table in advance, it is preferable to derive it by calculation because the storage capacity for the gradation conversion table becomes large. The conversion can be easily realized by providing a function function that outputs an appropriate value from a combination of a high luminance pixel and a low luminance pixel that can be selected with respect to a gradation input in advance. For example, the function function may be a conversion equation approximated by a quadratic equation or the like. Alternatively, the storage unit may be provided with a gradation conversion table in advance.
[0071]
Next, the gradation conversion method of this embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart of the gradation conversion method of this embodiment. First, a video signal is input (step S21). Next, it is determined whether there is a brighter color than the color of the input video signal (step S22). If it is determined in step S22 that there is no color brighter than the color of the input video signal, the process proceeds to step S23 to determine whether a color having the same luminance exists. If there is no color having the same luminance among the other colors, a gradation conversion table having a minimum luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S24), and a conversion process is performed (step S25).
[0072]
If there is a color having the same luminance in step S23, a gradation conversion table having a medium luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S29), and conversion processing is performed (step S25).
[0073]
If it is determined in step S22 that there is a brighter color than the color of the input video signal, the process proceeds to step S26 to determine whether there is a darker color than the color of the input video signal. If there is a darker color than the color of the input video signal, the process proceeds to step S29 to select a gradation conversion table in which the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is medium, and conversion processing is performed ( Step S25).
[0074]
If there is no darker color than the color of the input video signal in step S26, the process proceeds to step S27, and the brightness of the color determined to be the highest brightness side is compared with the brightness of other colors. If there is a color having the same luminance among the other colors, a gradation conversion table having a medium luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S29), and conversion processing is performed (step S25). . If there is no color having the same luminance in step S27, a gradation conversion table having the maximum luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is selected (step S28), and conversion processing is performed (step S25).
[0075]
As described above, according to the present embodiment, if the gradation conversion table before and after the RGB gradation is switched is gradually switched, the luminance after gradation conversion does not become higher than the original luminance, so that the occurrence of display abnormality is prevented. be able to.
[0076]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize an image processing method and a liquid crystal display device that can extremely reduce the display change in the oblique direction, which is a drawback of the liquid crystal display device, with an easy technique.
[0077]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. An object of the present embodiment is to provide an image processing method having a wide viewing angle and excellent color reproducibility in moving image display, and a liquid crystal display device using the image processing method.
[0078]
As described in the second embodiment, the luminance is separated into two values based on the gradation conversion table shown in FIG. 14, and the separated luminance is assigned to the pixels in the screen for display. By repeatedly displaying the separated luminance at a predetermined frame period, it is possible to control the luminance viewed from an oblique direction without changing the front luminance. Hereinafter, the new technology is referred to as a halftone drive (HTD) technology. The gradation conversion table for converting the gradation is exemplified in FIG. 15 described above, but there are innumerable other than this. Further, in the HTD technology, the gradation for each RGB pixel that performs color display is compared, and the darker color pixel is converted to increase the brightness difference between light and dark in the image processing, and the brighter color pixel is converted to decrease the luminance difference. As a result, the luminance difference for each color when viewed from an oblique direction becomes large, and a vivid color viewed from the front can be reproduced even when viewed from an oblique direction. Further, flicker can be prevented by a combination of HTD technology and drive polarity. The principle of the improvement effect of the HTD technique is the same as that of Example 2-1 described with reference to FIG.
[0079]
Although the color loss phenomenon of an image when viewed from an oblique direction is greatly improved by the HTD technique, an abnormality may occur in the display of some images when a moving image is displayed. FIG. 23 is a diagram for explaining the principle of occurrence of the display abnormality. FIG. 23A is a diagram showing the time transition of the luminance change of the RGB pixels and the luminance change of the
[0080]
As shown in FIG. 23A, there is an image in which the luminance of RGB is high in the order of green, red, and blue, and the luminance difference between red and green and blue is very large. A part of the image includes a moving image in which the luminance of green gradually decreases and becomes equal to the luminance of red, and then becomes lower than the luminance of red. When the moving image is moving in the screen, the G pixel has the second brightest brightness from the brightest brightness in the screen at the specific position when the nth frame changes to the (n + 1) th frame. Suddenly changes to state.
[0081]
Until the nth frame in which the G pixel has the brightest luminance, the HT process is performed using a gradation conversion table having a small luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel. However, from the (n + 1) th frame to the (n + 6) th frame in which the G pixel has the second brightest brightness, the HT process is performed using a gradation conversion table having a large brightness difference between the high brightness pixel and the low brightness pixel. Therefore, from the nth frame to the (n + 1) th frame, the gradation conversion of the HT process changes abruptly, and the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel changes from small to large.
[0082]
FIG. 23B shows the optical response characteristics of the liquid crystals of the
[0083]
However, in the nth frame, the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is small, so even in the low luminance pixel, the actual luminance is high and the actual luminance difference between the nth frame and the (n + 1) th frame is small. In the (n + 1) th frame, the response speed of the liquid crystal can follow the luminance change for each frame, and the luminance becomes higher than the period H after the frame. Therefore, bright abnormal display unevenness is displayed on the display screen when the gradation conversion table is switched. Even in the (n + 7) th frame in which green becomes brighter than red again, display abnormality occurs due to the same cause.
[0084]
In this way, display defects occur in the portion where the conversion table is suddenly switched by a slight gradation difference between RGB pixels. In addition, since the difference in brightness between high-brightness pixels and low-brightness pixels is naturally reduced in low-gradation images, the effect of preventing the phenomenon that the oblique brightness increases and the color falls off white is reduced. have.
[0085]
In this embodiment, in an image having a moving image in which the gradation of each color gradually approaches and the order is changed, the luminance of the high-luminance pixel and the low-luminance pixel converted with respect to the same input gradation It is characterized in that the display abnormality that occurs because the difference changes abruptly can be improved.
[0086]
Examples will be described in detail below.
[Example 3-1]
Example 3-1 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is a diagram for explaining the principle of image conversion according to the embodiment 3-1. When the pixel A, which has higher luminance than the pixel B in the nth frame, has a lower image luminance than the pixel B in the (n + 1) th frame, the n + 1th pixel so that the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel does not change significantly for the pixel A. If a process for suppressing a change in luminance at a frame is performed, display defects can be prevented. Thus, in order to prevent display defects in a moving image, it is important to prevent a sudden luminance difference between a high luminance pixel and a low luminance pixel.
[0087]
In the present embodiment, in order to alleviate a sudden change in luminance between frames, a frame memory is used to evaluate the state of gradation change of the preceding and succeeding frames, and one or more frames without greatly changing the luminance difference. To alleviate the brightness change. FIG. 25 shows an embodiment of an image in which the luminance of RGB is higher in the order of green, red, and blue, and the green luminance of the moving image in which the luminance difference between red and green and blue is very large gradually decreases and becomes lower than the luminance of red. It is a figure for demonstrating the image conversion processing method of this. FIG. 25A shows the optical response of the liquid crystal when the conventional HT treatment is performed. The horizontal axis represents the frame, and the vertical axis represents the luminance. In addition, a straight line A indicated by a solid line in the figure represents a luminance change of the G pixel, a straight line B indicated by a broken line represents a luminance change of the R pixel, and a straight line C indicated by a one-dot chain line represents a luminance change of the B pixel. In addition, a curve D indicated by a solid line in the drawing represents the optical response of the
[0088]
As described with reference to FIG. 23, abnormal display unevenness in which the luminance is increased occurs in the nth frame in which the luminance order is changed. Therefore, when the image data in the frame memory is compared and the luminance order of a certain color is lowered between frames and the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel in the gradation conversion table becomes large, FIG. ) To forcibly lower the brightness as shown in FIG. In the first method, as shown in FIG. 25B, in the (n + 1) th frame immediately after the gradation conversion table is switched, the pixels to be high luminance pixels are forcibly darkened. In this way, the pixel remains in a dark state until the n + 3th frame for the next high luminance pixel.
[0089]
In the second method, as shown in FIG. 25C, the brightness of the high brightness pixel is lowered in the (n + 1) th frame immediately after the gradation conversion table is switched. In the third method, as shown in FIG. 25 (d), in the (n + 1) th frame immediately after the gradation conversion table is switched, the gradation that was originally input without performing HT processing for only one frame where the pixel should be a high luminance pixel is input. Outputs the street brightness. When these methods are implemented, even if a moving image having a portion where the gradation conversion table is switched moves in the image, display defects are not seen. It should be noted that display abnormality can also be prevented for the n + 7th frame by the same method.
[0090]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress a display abnormality that occurs when the luminance of RGB pixels is close to each other and the order of the luminance of the RGB pixels is switched. Obtainable.
[0091]
[Example 3-2]
Next, Modification 3-2 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the luminance difference between the high-luminance pixel and the low-luminance pixel for gradation conversion is changed in the order of the luminance of the RGB pixels as in the conventional case, but the luminance difference of the conversion is changed as the luminance difference of the RGB pixels approaches. It has a feature in that it is gradually changed. FIG. 26 is a diagram for explaining an image conversion processing method in the present embodiment. In FIG. 26, a curve A indicated by a solid line indicates the gradation of the input video signal of the R pixel, a curve B indicated by a broken line indicates the gradation of the input video signal of the G pixel, and a straight line C indicated by the alternate long and short dash line indicates the B pixel. The gradation of the input video signal is shown. Furthermore, curves D and E plotted with ▲ and △ marks in the figure indicate gradations after the HT processing of the R pixel, and curves F and G plotted with marks □ and □ are after the HT processing of the G pixel. Curves H and I plotted with x and * indicate the gradation of the B pixel after the HT processing. As shown in FIG. 26, the luminance difference between the high luminance pixel and the low luminance pixel is gradually changed at the display positions 15 to 30, so that it can be seen that the gradation after the HT processing is also gradually changed. If the gradations are sufficiently separated, a basic gradation conversion table is used.
[0092]
In the present embodiment, the display abnormality of an image whose luminance rapidly changes spatially is alleviated. That is, gradation conversion is performed in consideration of not only the luminance order of RGB colors but also luminance differences. By making the gradation difference smaller as the luminance difference is smaller, a sudden change can be mitigated.
[0093]
FIG. 27 is a diagram for explaining selection transition of the gradation conversion table with respect to the input gradation. FIG. 27A shows the gradation distribution of each RGB color of an image. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents gradation. In the figure, a straight line indicated by a solid line represents a change in gradation of the G pixel, a straight line indicated by a broken line represents a change in gradation of the R pixel, and a straight line indicated by a one-dot chain line represents a change in gradation of the B pixel. FIG. 27B shows a gradation conversion table switching method when the gradations of the respective colors gradually approach as shown in FIG. In this example, three sets of gradation conversion tables are prepared in accordance with the three colors of RGB, for a total of six tables. The gradation conversion table used by the brightest color is the high luminance side Ah (x) and the low luminance side Al (x), and the gradation conversion table has the smallest luminance difference compared to other gradation conversion tables. Is set to The gradation conversion tables used for the darkest color are the high-luminance side Ch (x) and the low-luminance side Cl (x), and are set so that the luminance difference is the largest compared to the other gradation conversion tables. . The gradation conversion table for the second brightest color is the high luminance side Bh (x) and the low luminance side Bl (x), which is larger than the luminance difference between the high luminance side Ah (x) and the low luminance side Al (x) and The gradation conversion table is set so as to be smaller than the luminance difference between the high luminance side Ch (x) and the low luminance side Cl (x).
[0094]
If the gradation difference between the G pixel and the R pixel is sufficiently separated, the gradation conversion table for the high luminance side Ah (x) and the low luminance side Al (x) is used for the G pixel. However, as shown in FIG. 27A, when the gradation between the G pixel and the R pixel gradually approaches and the gradation difference n between the G pixel and the R pixel becomes equal to or less than the set value N, the conversion value of the G pixel becomes R It approaches the pixel (period A). If the high luminance side of the conversion value of the G pixel at this time is Green_h, Green_h = Bh (x) − {Bh (x) −Ah (x)} × n / N. Further, when the low luminance side is Green_l, Green_l = Bl (x) + {Al (x) −Bl (x)} × n / N. Therefore, the high luminance side Green_h and the low luminance side Green_l are linearly interpolated by the gradation difference n as shown by solid lines in the figure, and when n = 0, intermediate Bh (x) and B1 (x ) Converges to the gradation conversion table.
[0095]
If the gradation difference between the R pixel and the B pixel is sufficiently separated, the gradation conversion table for the high luminance side Ch (x) and the low luminance side Cl (x) is used for the B pixel. However, as shown in FIG. 27A, when the gradation of the R pixel and the B pixel gradually approaches and the gradation difference n between the R pixel and the B pixel becomes equal to or less than the set value L, as shown in FIG. On the other hand, the conversion value of the B pixel approaches the R pixel (period B). If the high luminance side of the B pixel conversion value at this time is Blue_h, then Blue_h = Bh (x) + {Ch (x) −Bh (x)} × n / L. If the low luminance side is Blue_l, then Blue_l = Bl (x)-{Bl (x) -Cl (x)} * n / L. Therefore, the high luminance side Blue_h and the low luminance side Blue_l are interpolated linearly by the gradation difference n as shown by a broken line in the figure, and when n = 0, intermediate Bh (x) and B1 (x ) Converges to the gradation conversion table.
[0096]
That is, when RGB gradations are close to each other, intermediate gradation conversion tables Bh (x) and Bl (x) are used as gradation conversion tables for all colors. The gradation conversion table includes a gradation conversion table Ah (x) and Al (x) for bright colors and a gradation conversion table Ch (x) and Cl (x) for dark colors as the gradation difference increases. It will approach one of them in a straight line. As a result, even in a moving image in which display abnormality is likely to occur, a luminance difference in the HT gradation conversion table does not suddenly occur, and thus display abnormality does not occur. As the setting values N and L are larger, the gradation conversion table changes more slowly, so that display defects are less likely to occur, but the effect of HTD is weakened. FIG. 27C shows the result of visual evaluation of the relationship between the set value N, the display defect prevention effect, and the HTD effect. The circles in the figure indicate that good display can be obtained for all images, the triangles indicate that display abnormalities may occur depending on the specific image, and the x marks indicate abnormal display for all images. Is generated. It can be said that the setting value N is in the range of 2 to 64 for 255 gradation display.
[0097]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress a display abnormality that occurs when the luminance of RGB pixels is close to each other and the order of the luminance of the RGB pixels is switched. Obtainable.
[0098]
In some cases, it may not be sufficient to use a gradation conversion table that linearly interpolates, such as Green_h. FIG. 28 shows an actual luminance distribution measurement result by a combination of light and dark luminance differences under a certain setting condition. As shown in FIG. 28A, the equiluminance distribution is considerably curved. As shown in FIG. 28 (b), since the set value moves linearly in the luminance distribution in the linear interpolation, the front luminance changes across several bands, resulting in display unevenness. become.
[0099]
The horizontal axis represents the gradation on the low luminance side, and the vertical axis represents the gradation on the high luminance side. The upper left band group in the figure shows the luminance distribution obtained by combining the low luminance side gradation and the high luminance side gradation. Areas with equal bands mean that front brightness is equal. Note that the combination of low gradations is not shown because the graph is complicated. Further, since the high luminance side gradation is higher than the low luminance side gradation, there is no data in the lower right region. If there is data, the high luminance side gradation and the low luminance side gradation indicated by Ref in the figure have line-symmetric characteristics with the same line.
As described above, the frontal brightness is the same within the belt, but the oblique brightness is different. As it goes to the upper left, the difference in gradation between light and dark becomes larger, so if it is within the same band, the display is dark. Therefore, in order to realize a display without display unevenness, some methods will be described in Example 3-3 and later.
[0100]
[Example 3-3]
Next, Example 3-3 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, not only three sets of gradation conversion tables and six tables but also four sets of intermediate gradation conversion tables are set between the maximum luminance gradation conversion table and the intermediate luminance gradation conversion table. , With the feature of 8 tables. As shown in FIG. 29, as the number of gradation conversion tables is increased, the interpolation distance becomes shorter, and even if the curve is curved, the error is reduced and a great effect can be obtained. Therefore, it can be said that increasing the number of gradation conversion tables is a very effective method. In this embodiment, a plurality of gradation conversion tables must be stored in the storage unit. When the image processing is electrically performed by an interface circuit, the capacity of the storage unit increases, leading to high costs. Further, even if a gradation conversion table is not provided, interpolation with two or more straight lines or curves can be performed with a calculation algorithm, and the same effect as when image processing is performed with a plurality of gradation conversion tables. Can be obtained.
[0101]
As described above, according to the present embodiment, since a plurality of gradation conversion tables are used, display unevenness is generated without crossing the band of the equal luminance distribution in which the same gradation data after gradation conversion is curved. Can be prevented.
[0102]
[Example 3-4]
Next, Example 3-4 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is characterized in that the luminance distribution is linear by adjusting the output tone-luminance characteristics of the source driver IC that drives the liquid crystal panel so that the luminance does not change by linear interpolation. is doing. FIG. 30A shows the luminance distribution before adjustment of the output gradation-luminance characteristics, and FIG. 30B shows the luminance distribution after adjustment. If the luminance distribution is linear, the gradation conversion table for linear interpolation does not cross the band of equal luminance distribution, so that a large burden is not imposed on the storage unit and the calculation algorithm, and the implementation is easy. If the luminance deviation is within 10%, a good display can be obtained with a moving image.
[0103]
Next, the effect of adjusting the input tone-luminance characteristic, that is, the gamma characteristic of the source driver IC will be described. In FIG. 31, the R pixel has 136/255 gradation, the B pixel has 0/255 gradation, and the G pixel moves from 0/255 gradation to 255/255 while changing from the edge of the screen to the end. This is a result of measuring how the luminance of the G pixel changes when a going image is displayed. In the figure, a curve A indicated by a solid line indicates normal (unprocessed) luminance, a curve B plotted by □ indicates non-adjusted gamma characteristic, and a curve C plotted by Δ indicates optimal gamma characteristic The curve D plotted with ● marks indicates the brightness when the gamma characteristic is optimized and the number of gradation conversion tables is increased. When the G pixel exceeds 136/255 gradations, the magnitude relationship between the luminance of the G pixel and the R pixel is reversed, so the gradation conversion table is switched, and the interpolation processing of the above embodiment is performed before and after the 136/255 gradations. . When the luminance distribution is curved in the relationship between the gradation combination and the luminance distribution (curve B), an abnormality occurs in the image because the luminance decreases by 10% or more. In the curve C in which the gamma characteristic is optimized, the luminance reduction is reduced. In curve D that optimizes the gamma characteristic and increases the number of gradation conversion tables, and narrows the interval between gradation conversion tables to facilitate linear interpolation, the decrease in luminance is greatly improved and straight line A of normal luminance is improved. You can see that Note that the smaller the decrease in luminance, the less the influence on the image, and it is necessary to suppress it to 10% or less.
[0104]
As described above, according to the present embodiment, the luminance distribution is linearized by adjusting the output gradation-luminance characteristics of the source driver IC. The generation of display unevenness can be prevented without the gradation data crossing the band of the equiluminance distribution.
[0105]
[Example 3-5]
Next, Example 3-5 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that the effect of the HTD technique in the vicinity of a low gradation is enhanced. In the high gradation area, the ratio of the high luminance pixel to the low luminance pixel is 1: 1, but as the gradation becomes low, the high luminance pixels are thinned out to increase the existence ratio of the low luminance pixels. By doing so, the brightness difference naturally increases. When the brightness difference increases, the use of intermediate brightness with poor viewing angle characteristics decreases, so that viewing angle characteristics can be improved.
[0106]
FIG. 32 is a diagram for explaining a gradation setting method for enhancing the effect in the vicinity of the low gradation of the HTD technique. The existence ratio of high luminance pixels and low luminance pixels in the HTD is, for example, 1: 3 in the extremely low gradation (range A) from 0/128 gradation to 16/128 gradation, and from 17/128 gradation to 99/99. It is changed based on the input gradation so as to be 1: 2 for a low gradation of 128 gradations (range B) and 1: 1 for a medium gradation of 100/128 gradations or more (range C). FIG. 32B schematically shows the existence ratio of the high luminance pixels and the low luminance pixels in the vicinity of the low gradation. When the presence ratio of high-brightness pixels decreases, the brightness of high-brightness pixels increases and the brightness difference between high-brightness pixels and low-brightness pixels increases in order to maintain the brightness before the reduction of the existence ratio at that presence ratio Can do. Thereby, an increase in luminance at an oblique viewing angle can be suppressed. The reason why the existence ratio is reduced only on the low gradation side as in this embodiment is that flickering becomes very noticeable if the existence ratio is reduced on the high gradation side. Since the absolute luminance is low on the low gradation side, the image is hardly adversely affected. In order to suppress flickering, it is desirable that the ratio of high luminance pixels to low luminance pixels is 1: 1 in all gradations. However, in this case, the effect of HT is weakened on the low gradation side. Therefore, it is effective to change the existence ratio within a range that does not adversely affect the image as in this embodiment.
[0107]
As described above, according to the present embodiment, since image processing can be performed only on the low gradation side without affecting the high gradation side, it is possible to suppress an increase in luminance in an oblique direction with almost no flickering. it can. As a result, it is possible to greatly reduce the whitishness that occurs when viewed from an oblique direction, and to obtain good display characteristics.
[0108]
As described above, according to the present embodiment, suppression of display abnormality in moving images and improvement of characteristics on the low gradation side are achieved using the HTD technology that can improve the display change in which the color becomes whitish when viewed from an oblique direction. can do.
[0109]
The image processing method and the liquid crystal display device using the image processing method according to the first embodiment of the present invention described above are summarized as follows.
(Appendix 1)
Combining a high-luminance pixel that is driven to be higher in luminance than the luminance data of the image to be displayed and a low-luminance pixel that is driven to be lower than the luminance data,
Determining a luminance of the high-luminance pixel and a luminance of the low-luminance pixel and an area ratio of the high-luminance pixel and the low-luminance pixel so that a luminance substantially equal to a desired luminance based on the luminance data is obtained.
An image processing method characterized by the above.
[0110]
(Appendix 2)
In the image processing method according to
The combination of the high luminance pixel and the low luminance pixel changes from frame to frame.
An image processing method characterized by the above.
[0111]
(Appendix 3)
In the image processing method according to
The area ratio of the high luminance pixel and the low luminance pixel is 1: 1 to 1:20.
An image processing method characterized by the above.
[0112]
(Appendix 4)
Combining a high-luminance frame that drives pixels with higher luminance than the luminance data of the image to be displayed, and a low-luminance frame that drives pixels with lower luminance than the luminance data,
The luminance of the pixel in the high luminance frame and the luminance of the pixel in the low luminance frame, and the luminance of the high luminance frame and the low luminance frame are obtained so that the luminance substantially equal to the desired luminance based on the luminance data is obtained. Determining the presence ratio
An image processing method characterized by the above.
[0113]
(Appendix 5)
In the image processing method according to
The presence ratio of the high luminance frame and the low luminance frame is 1: 1 to 1:20.
An image processing method characterized by the above.
[0114]
(Appendix 6)
In a liquid crystal display device comprising an array substrate opposed to each other with a predetermined cell gap and a liquid crystal sealed between the opposite substrates,
A drive circuit for realizing the image processing method according to any one of
A liquid crystal display device.
[0115]
(Appendix 7)
In the liquid crystal display device according to
The liquid crystal has negative dielectric anisotropy and is vertically aligned when no voltage is applied.
A liquid crystal display device.
[0116]
The image processing method and the liquid crystal display device using the image processing method according to the second embodiment of the present invention described above are summarized as follows.
(Appendix 8)
In the image processing method according to any one of
The rate of change in the correlation between gradation and luminance in the diagonal direction of the screen is greater after image processing than before
An image processing method characterized by the above.
[0117]
(Appendix 9)
In the image processing method according to
The high-brightness pixel and the low-brightness pixel are mixed in the same frame
An image processing method characterized by the above.
[0118]
(Appendix 10)
In the image processing method according to
The high luminance pixel and the low luminance pixel are mixed in an area ratio of 1: 1.
An image processing method characterized by the above.
[0119]
(Appendix 11)
In the image processing method according to any one of
Selecting an optimum conversion table based on a predetermined condition from a plurality of conversion tables for obtaining the luminance of the high luminance pixel and the luminance of the low luminance pixel from the inputted luminance data.
An image processing method characterized by the above.
[0120]
(Appendix 12)
In the image processing method according to
Among the plurality of pixels provided for each color, the conversion table for the pixel of one color is different from the conversion table for the pixel of another color.
An image processing method characterized by the above.
[0121]
(Appendix 13)
In the image processing method according to
The difference between the luminance of the high-luminance pixel and the luminance of the low-luminance pixel of the red pixel is minimum at least in a predetermined luminance range.
An image processing method characterized by the above.
[0122]
(Appendix 14)
In the image processing method according to
Do not apply image processing to red pixels
An image processing method characterized by the above.
[0123]
(Appendix 15)
In the image processing method according to
A difference between the luminance of the high luminance pixel and the luminance of the low luminance pixel of the red pixel is minimum at least in a predetermined luminance range;
The difference between the luminance of the high-luminance pixel and the luminance of the low-luminance pixel of the blue pixel is at least within a predetermined luminance range.
An image processing method characterized by the above.
[0124]
(Appendix 16)
In the image processing method according to
The difference between the luminance of the high-luminance pixel and the luminance of the low-luminance pixel of the green pixel is maximum in at least the predetermined luminance range.
An image processing method characterized by the above.
[0125]
(Appendix 17)
In the image processing method according to any one of
Compare the brightness data of different colors and select the conversion table based on the brightness level
An image processing method characterized by the above.
[0126]
(Appendix 18)
In the image processing method according to any one of
Comparing the luminance data of a plurality of pixels and selecting the conversion table based on a luminance difference;
An image processing method characterized by the above.
[0127]
(Appendix 19)
In the image processing method according to any one of
When the display device is viewed from an oblique direction, the decrease in luminance is small in the pixel (color) with the original gradation and bright, and large in the pixel (color) with the dark gradation, and from the oblique direction. The luminance difference of each pixel (color) must not exceed the luminance difference from the front.
An image processing method characterized by the above.
[0128]
(Appendix 20)
In the image processing method according to any one of
Compare the plurality of input luminance data, or compare the plurality of input luminance data for each color,
Among the luminance data, the brightest luminance data and the darkest luminance data are not subjected to image processing.
An image processing method characterized by the above.
[0129]
(Appendix 21)
In the image processing method according to any one of
Comparing a plurality of input luminance data or comparing a plurality of input luminance data for each color and selecting the conversion table for image processing
An image processing method characterized by the above.
[0130]
(Appendix 22)
In the image processing method according to any one of
Compare the plurality of input luminance data, or compare the plurality of input luminance data for each color,
When two or more colors or pixel gradations are equal, use the common conversion table.
An image processing method characterized by the above.
[0131]
(Appendix 23)
In the image processing method according to any one of
Compare the plurality of input luminance data, or compare the plurality of input luminance data for each color,
When the gradation of two or more colors or pixels is within a predetermined range, use a conversion table obtained by interpolation from a plurality of the conversion tables.
An image processing method characterized by the above.
[0132]
(Appendix 24)
In the image processing method according to any one of
Compare the plurality of input luminance data, or compare the plurality of input luminance data for each color,
When different conversion processes are performed when the gradation of two or more colors or pixels are equal, if the gradation of each color or pixel is within a predetermined range, the same gradation is processed.
Processing method characterized by
[0133]
(Appendix 25)
In the image processing method according to any one of
Compare the gradation of the previous frame with the original image, and if it changes more than the number of gradations, do not convert to light and dark
An image processing method characterized by the above.
[0134]
The above-described image processing method according to the third embodiment of the present invention and the liquid crystal display device using the same are summarized as follows.
(Appendix 26)
With respect to the luminance data of the image to be displayed, one frame is displayed with a luminance brighter than the luminance data, and the other frame is displayed with a dark luminance.
For each of the RGB colors that are close in gradation, the gradation difference between light and dark is made different based on the gradation order of RGB, and the gradation is different depending on whether the gradation order is switched between frames or not. Use a conversion table
An image processing method characterized by the above.
[0135]
(Appendix 27)
In the image processing method according to
When the gradation order is switched between frames, and the gradation difference between light and dark becomes larger than the previous frame, the gradation of pixels set to start from light brightness is corrected to dark
An image processing method characterized by the above.
[0136]
(Appendix 28)
In the image processing method according to
When the gradation order is switched between frames and the gradation difference between light and dark becomes larger than that of the previous frame, even if the pixels are set to start from light luminance, the luminance for one frame is set to dark luminance.
An image processing method characterized by the above.
[0137]
(Appendix 29)
In the image processing method according to
When the order of gradation is switched between frames, and the gradation difference between light and dark becomes larger than the previous frame, even if the pixel is set to start from bright brightness, gradation conversion is not performed for one frame. Maintain the brightness of the specified gradation
An image processing method characterized by the above.
[0138]
(Appendix 30)
With respect to the luminance data of the image to be displayed, one frame is displayed with a luminance brighter than the luminance data, and the other frame is displayed with a dark luminance.
Multiple combinations of high-luminance and low-luminance gradation to be output with respect to the input gradation are determined in advance.
When the combination selected based on the order of gradation for each RGB color is switched, when the gradation difference between two colors AB is sufficiently separated, the high luminance side AH (x), BH (x), and the low luminance side AL ( x) and BL (x), and the gradation difference between the two colors approaches n,
The gradation on the high brightness side is
(BH (x) −AH (x)) × α / N
The gradation on the low brightness side is
(AL (x) −BL (x)) × α / N
As a result of performing correction corresponding to (α = n−m, where n = m> N, α = N, m is an arbitrary number greater than or equal to 0), the relationship is gradually switched according to n.
An image conversion processing method characterized by the above.
[0139]
(Appendix 31)
With respect to the luminance data of the image to be displayed, one frame is displayed with a luminance brighter than the luminance data, and the other frame is displayed with a dark luminance.
There are three basic combinations of high luminance and low luminance to be output with respect to the input gradation, changing the magnitude of the luminance difference and A ≦ B ≦ C. Switch the combination selected from ABC so that the brightness difference is small, the dark color has a large brightness difference, and the intermediate color has an intermediate brightness difference. AH (x), BH (x), CH (x), low luminance side AL (x), BL (x), CL (x), and other colors have a tone difference n with respect to the intermediate luminance luminance. When approaching, the relationship gradually switches according to n
An image processing method characterized by the above.
[0140]
(Appendix 32)
In the image processing method according to
In addition to the three basic combination tables for converting the gradations of the three colors, there is at least one auxiliary combination table positioned between them, and the gradation difference between colors approaches and gradually moves between the basic tables. When the process of switching to is performed, the basic table is divided into a plurality of sub tables by the auxiliary table, and converted to the gradation obtained by calculating so as to gradually switch between the basic and auxiliary or between auxiliary and auxiliary.
An image processing method characterized by the above.
[0141]
(Appendix 33)
In the image processing method according to
The gradation width n for performing the process of gradually changing the converted gradation by calculation is set within the range of 0/255 to 64/255 with respect to all gradations.
An image processing method characterized by the above.
[0142]
(Appendix 34)
With respect to the luminance data of the image to be displayed, one frame is displayed with a luminance brighter than the luminance data, and the other frame is displayed with a dark luminance.
A plurality of combinations of high and low luminance gradations to be output with respect to the input gradation are determined in advance, and when switching the combination selected based on the gradation order for each color of RGB, high luminance and low luminance If the input value is the same even if the combination of is changed, the average brightness should be within 10% displacement
An image processing method characterized by the above.
[0143]
(Appendix 35)
With respect to the luminance data of the image to be displayed, one frame is displayed with a luminance brighter than the luminance data, and the other frame is displayed with a dark luminance.
The ratio between the bright luminance frequency A and the dark luminance frequency B tends to be B <A as the luminance of the image data to be displayed is darker.
An image processing method characterized by the above.
[0144]
(Appendix 36)
In the image processing method according to
Even if the combination of high luminance and low luminance changes, if the input value is the same, the driver's tone value-panel transmittance characteristics should be set so that the average luminance is within 10% of the displacement.
An image processing method characterized by the above.
[0145]
(Appendix 37)
In a liquid crystal display device comprising an array substrate opposed to each other with a predetermined cell gap and a liquid crystal sealed between the opposite substrates,
A drive circuit for realizing the image processing method according to any one of
A liquid crystal display device.
[0146]
(Appendix 38)
In the liquid crystal display device according to
Frame frequency is higher than 60Hz
A liquid crystal display device.
[0147]
(Appendix 39)
In the liquid crystal display device according to
When the same voltage is applied, there are at least two different response speeds within one pixel, and the difference between the different response speeds is 3 ms or more.
A liquid crystal display device.
[0148]
(Appendix 40)
40. The liquid crystal display device according to any one of
Each pixel has a micro area where the alignment direction of the liquid crystal is different,
The ratio of the micro-regions with different alignment directions of the liquid crystal is almost equal.
A liquid crystal display device.
[0149]
(Appendix 41)
41. The liquid crystal display device according to any one of
The liquid crystal has negative dielectric anisotropy and is vertically aligned when no voltage is applied.
A liquid crystal display device.
[0150]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an image processing method having a wide viewing angle and excellent gradation viewing angle characteristics and a liquid crystal display device using the image processing method can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which
FIG. 2 is a graph showing measurement results of applied voltage-transmittance characteristics in a front direction and an oblique 60 ° direction according to Example 1-1 of the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a gradation conversion table according to Example 1-1 of the first embodiment of the present invention and images before and after conversion;
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the area ratio of bright pixels and dark pixels and the distortion effect evaluation number according to Example 1-1 of the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram illustrating a subjective evaluation result as to whether or not the rough feeling of the pixel according to Example 1-1 of the first exemplary embodiment of the present invention is visible.
FIG. 6 is a diagram illustrating an image processing method according to Example 1-2 of the first embodiment of this invention;
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a
FIG. 8 is a diagram showing a result of visual evaluation of the effect of roughness according to Example 1-3 of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the result of visual evaluation of the effect of roughness in moving image display according to Example 1-3 of the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an effect according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing measurement results of luminance in an oblique direction obtained by performing image processing on an unprocessed image having 127/255 gradation levels according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram of a system device and a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a portion that performs the gradation conversion processing.
13 is a diagram for explaining another effect according to the second embodiment of the present invention, and schematically showing a cross-sectional structure of a
FIG. 14 illustrates a case where the gradation of an unprocessed image is processed after image processing when the brightening frame period and the darkening frame period according to Example 2-1 of the second embodiment of the present invention are divided at a ratio of 1: 1. It is a figure which shows the gradation conversion table for calculating | requiring what gradation is set.
FIG. 15 is a diagram illustrating another gradation conversion table according to Example 2-1 of the second embodiment of this invention;
FIG. 16 is a graph showing gradation-luminance characteristics as viewed from the front direction of the screen according to Example 2-1 of the second embodiment of the present invention and from an oblique 60 ° direction;
FIG. 17 is a graph showing gradation-luminance characteristics as viewed from the front direction of the screen according to Example 2-1 of the second embodiment of the present invention and from an oblique 60 ° direction.
FIG. 18 shows gradation-luminance characteristics viewed from the front direction of the screen and from an oblique 60 ° direction when a plurality of gradation conversion tables according to Example 2-1 of the second embodiment of the present invention are used simultaneously. It is a graph to show.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a method of performing gradation conversion by changing a gradation conversion table for each RGB according to Example 2-2 of the second embodiment of the present invention;
FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of performing gradation conversion by changing a gradation conversion table with a luminance difference of RGB according to Example 2-3 of the second embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a diagram describing an image conversion method according to Example 2-5 of the second embodiment of the present invention;
FIG. 22 is a flowchart illustrating a method of performing gradation conversion by changing a gradation conversion table with a luminance difference of RGB according to Example 2-5 of the second embodiment of the present invention;
FIG. 23 is a diagram for explaining the principle of occurrence of display abnormality which is improved in the third embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram illustrating the principle of image conversion according to Example 3-1 of the third embodiment of the present invention;
FIG. 25 is a diagram illustrating an image processing method according to Example 3-1 of the third embodiment of the present invention;
FIG. 26 is a diagram illustrating an image processing method according to Example 3-2 of the third embodiment of the present invention;
FIG. 27 is a diagram illustrating selection transition of the gradation conversion table for the input gradation according to Example 3-2 of the third embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a diagram illustrating a simulation result of an equal luminance distribution of a combination of bright and dark luminance differences under the setting conditions according to Example 3-2 of the third embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a diagram illustrating a gradation conversion table according to Example 3-3 of the third embodiment of the present invention;
30 is a diagram showing simulation results of equi-luminance distribution before and after adjustment of output tone-luminance characteristics of the source driver IC according to Example 3-4 of the third embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 31 shows that R is 136/255 gradation, B is 0/255 gradation, and G is 0/0 from edge to edge of the image according to Example 3-4 of the third embodiment of the present invention. It is a graph which shows the measurement result of the brightness | luminance change of G pixel when the image which moves changing from 255 gradation to 255/255 is displayed.
FIG. 32 is a diagram for explaining a gradation setting method in the vicinity of a low gradation in the HTD technique according to Example 3-5 of the third embodiment of the present invention;
FIG. 33 is a diagram showing a configuration of a conventional vertical alignment type liquid crystal display device.
FIG. 34 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a vertical alignment type liquid crystal display device using a conventional alignment division technique.
FIG. 35 is a diagram for explaining a problem of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 36 is a diagram illustrating a conventional pixel structure.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 5, 6, 7, 19, 21, 33, 42, 113, 121 pixels
2, 9, 111 drain bus line
3, 8, 112 Gate bus line
4 pixel area
10, 110 TFT
11, 20, 38, 109 Pixel electrode
12 Storage capacitor electrode
13, 40, 115, 116 Protrusion
14, 41, 114 Slit
15, 34, 103 Counter substrate
16, 35, 102 TFT substrate
17. Dielectric
18, 36, 118 Counter electrode
20a, 20b, 20c region
22, 37, 119 Alignment film
23, 39, 120 Liquid crystal molecules
24, 28, 30, 32 Liquid crystal display device
25 Interface circuit
26, 27, 29, 31 System unit
101 LCD panel
104 liquid crystal
105 Peripheral sealant
106 Spacer
107 Polarizing plate
108 Terminal for mounting
112 Gate bus line
117 Storage capacity bus line
121a, 121b, 121c, 121d Subpixel
122 Capacitor electrode for control
123 Insulation layer
123a, 123b, 123c, 123d Liquid crystal capacitors
124a, 124b, 124c, 124d Control capacitors
Claims (4)
前記輝度データに基づく所望輝度にほぼ等しい輝度が得られるように、前記高輝度画素の輝度及び前記低輝度画素の輝度を決定し、
前記画素毎の明暗は所定のフレーム数毎に変化すること
を特徴とする画像処理方法。 Capturing a plurality of pixels as one unit, in the pixel included in the unit, the high luminance pixels driven to a high luminance than the luminance data of an image to be displayed, more than the high luminance pixel, the luminance data Combining with low brightness pixels that drive to lower brightness,
Determining the brightness of the high brightness pixel and the brightness of the low brightness pixel so that a brightness substantially equal to a desired brightness based on the brightness data is obtained ;
The image processing method according to claim 1 , wherein the lightness and darkness of each pixel changes every predetermined number of frames .
前記高輝度画素と前記低輝度画素との面積比は1:1から1:20(1:1を除く)であること
を特徴とする画像処理方法。The image processing method according to claim 1 Symbol placement,
An area ratio between the high luminance pixel and the low luminance pixel is 1: 1 to 1:20 (excluding 1: 1) .
請求項1又は2に記載の画像処理方法を実現する駆動回路を有していること
を特徴とする液晶表示装置。In a liquid crystal display device comprising an array substrate opposed to each other with a predetermined cell gap and a liquid crystal sealed between the opposite substrates,
A liquid crystal display device characterized in that it comprises a driving circuit for implementing the image processing method according to claim 1 or 2.
前記液晶は、負の誘電率異方性を有し電圧無印加時に垂直配向すること
を特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 3 .
The liquid crystal has a negative dielectric anisotropy and is vertically aligned when no voltage is applied.
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