CN102568414A - 影像处理方法、影像处理电路、液晶显示装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及影像处理方法、影像处理电路、液晶显示装置以及电子设备。影像处理电路在从前一帧到当前帧发生了变化的边界中检测向作为由影像信号指定的灰度等级所对应的液晶元件施加的施加电压低于第1电压的暗像素且高于等于第2电压的亮像素的边界的一部分的、由液晶分子的倾斜方位确定的风险边界,对与检测到的风险边界邻接的暗像素以及亮像素的至少一方像素修正用于指定向从当前帧起后续k个的帧(k是自然数)的多帧中与风险边界邻接的帧的该像素所对应的液晶元件施加的施加电压的影像信号,以使在该暗像素以及亮像素间产生的横向电场减小。从而抑制横向电场的影响所产生的显示品质的降低。
Description
技术领域
本发明涉及降低液晶面板的显示方面的不良状况的技术。
背景技术
液晶面板具有由保持一定间隙的一对基板夹持液晶的构成。详细地来说,液晶面板形成下述构成:在一侧的基板上,每个像素的像素电极排列成矩阵状,在另一侧的基板上,公共电极在各个像素中以被公用的方式设置,通过像素电极与公共电极来夹持液晶。当在像素电极与公共电极之间,施加/保持对应于灰度等级的电压时,按照每个像素规定液晶的取向状态,由此来控制透过率或者反射率。因此,在上述构成中,在作用于液晶分子的电场中,仅从像素电极朝向公共电极的方向(或者其相反方向),也就是说,对于基板面垂直的方向(纵方向)的成分能够对显示控制起作用。
但是,由于近些年的小型化、高精细化,当像素间距变窄时,由相互邻接的像素电极彼此产生的电场、即产生相对于基板面平行方向(横方向)的电场,其影响正在变得不容忽视。产生了下述问题:对例如VA(Vertical Alignment,垂直取向)方式、TN(Twisted Nematic,扭曲向列)方式等之类的应该通过纵方向的电场进行驱动的液晶施加横向电场时,产生了液晶的取向不良(即反向倾斜区域(Reverse TiltDomain)),从而会产生显示上的不良状况。
为了降低该反向倾斜区域的影响,提出配合像素电极来规定遮光层(开口部)的形状等设计液晶面板的构造的技术(例如参照专利文献1)、当根据影像信号算出的平均灰度值在阈值以下时,判断为产生了反向倾斜区域,截取设定值以上的影像信号的技术(例如参照专利文献2)等。
专利文献1:日本特开平6-34965号公报(图1)
专利文献2:日本特开2009-69608号公报(图2)
发明内容
但是,在基于液晶面板的构造减小反向倾斜区域的技术中,存在下述缺点:开口率易降低,另外,对构造不进行特别的设计就无法应用于已经制造出的液晶面板中。另一方面,在截取设定值以上的影像信号的技术中,还存在显示的图像的明亮度会被设定值限制的缺点。
本发明鉴于上述的情况而提出,因此本发明的一个目的在于提供一种消除这些缺点,并减小反向倾斜区域的技术。
为了达成上述目的,发明提供一种影像处理方法,在本发明的影像处理电路中,修正用于按每个像素指定液晶元件的施加电压的输入影像信号,并基于所述修正过的影像信号分别规定所述液晶元件的施加电压,该影像处理方法的特征在于,包括下述步骤:第1边界检测步骤,其检测在被输入的影像信号中,所述施加电压低于第1电压的第1像素与所述施加电压在比所述第1电压高的第2电压以上的第2像素的边界中,从当前帧的前1帧到当前帧发生变化的边界;第2边界检测步骤,其针对从当前帧起后续k个帧(k是自然数)的多帧,分别检测风险边界,该风险边界是由输入的影像信号指定的所述第1像素与所述第2像素的边界的一部分,由所述液晶的倾斜方位确定;和修正步骤,其针对与通过所述第1边界检测步骤检测到的边界中的、通过所述第2边界检测步骤根据当前帧的影像信号中检测到的风险边界邻接的所述第1以及第2像素的至少一方像素修正用于指定向所述多帧中的与通过所述第2边界检测步骤检测到的风险边界邻接的帧的该像素所对应的液晶元件施加的施加电压的影像信号,以使由所述第1像素以及第2像素产生的横向电场减小。根据本发明,不需要变更液晶面板的构造,所以不会导致开口率的降低,另外,不必特别设计构造就可以应用到已经制造出的液晶面板中。进而,向对应于与从前一帧向当前帧过渡发生了变化的风险边界邻接的像素中的第1像素以及第2像素的至少一种像素的液晶元件施加的施加电压,从对应于由影像信号指定的灰度等级的值被修正为使横向电场减小的电压,因此显示的图像的明亮度不会被设定值限制。进而,在本发明中,对于从当前帧起后续的k个帧的多帧的影像信号中与风险边界邻接的像素修正施加电压,以使横向电场减小,所以在以2倍速、4倍速、...之类,使液晶面板的驱动变得更高速化等,对于液晶的响应时间,即使在更新液晶面板的显示的时间间隔变短的情况下,也可起到减小反向倾斜区域的效果。
优选在本发明中,在将所述液晶的响应时间设为T,将对具有该液晶元件的液晶面板的显示进行更新的时间间隔设为S的情况下,满足T≤S×k的关系。根据本发明,能够起到减小反向倾斜区域的效果,并且能够抑制已输入的影像信号的变化。
另外,在本发明中,在所述修正步骤中,在向与根据所述风险边界所邻接的帧的影像信号检测出的该风险边界邻接的所述第1像素所对应的液晶元件施加的施加电压低于比所述第1电压低的第3电压的情况下,将该施加电压修正为在所述第3电压以上。根据本发明,由于将向邻接于风险边界的像素中的与第1像素对应的液晶元件施加的施加电压从与由影像信号指定的灰度等级对应的电压修正为在第3电压以上,所以被显示的图像的明亮度不会被设定值限制。
另外,在本发明中,在所述修正步骤中,也可以在从与根据所述风险边界所邻接的帧的影像信号检测出的该风险边界邻接的所述第1像素向该风险边界的相反侧连续的2个以上的预先设定的数量的所述第1像素中,将所述施加电压低于比所述第1电压低的第3电压的所述第1像素的施加电压修正为在所述第3电压以上。根据本发明,能够使影像信号的修正所引起的施加电压的变化不明显。另外,可以抑制液晶分子不稳定的状态在下一次的更新(改写)中继续的情况。
在本发明中,在所述修正步骤中,也可以是向与根据所述风险边界所邻接的帧的影像信号检测出的该风险边界邻接的所述第2像素所对应的液晶元件施加的施加电压修正为高于所述第1电压且低于所述第2电压的第4电压。根据本发明,将向与边界邻接的像素中的第2像素所对应的液晶元件施加的施加电压从对应于由影像信号指定的灰度等级的值修正为低于第2电压,因此被显示的图像的明亮度不会被设定值限制。
另外,在本发明中,在所述修正步骤中,也可以将向以下2个以上的预先设定的数量的所述第2像素所对应的液晶元件施加的施加电压,修正为高于所述第1电压且低于所述第2电压的第4电压,该2个以上的预先设定的数量的所述第2像素是从与根据所述风险边界所邻接的帧的影像信号检测出的该风险边界邻接的所述第2像素向该风险边界的相反侧连续的像素。根据本发明,能够使影像信号的修正所引起的施加电压的变化不明显。
对于本发明,优选在所述修正步骤中,将与通过所述第1边界检测步骤检测到的边界中的从所述前1帧向当前帧移动了1个像素后的风险边界邻接的像素作为用于使所述横向电场减小的修正对象。根据本发明,锁定在易受反向倾斜区域的影响、拖尾现象明显的位置来进行修正,因此能够抑制被输入的影像信号的变化。
此外,本发明除了影像处理方法之外,还可以包括影像处理电路、液晶显示装置以及包含该液晶显示装置的电子设备。
附图说明
图1是表示应用了本发明的实施方式的影像处理电路的液晶显示装置的图。
图2是表示该液晶显示装置的液晶元件的等效电路的图。
图3是表示该影像处理电路的构成的图。
图4是表示该影像处理电路的动作检测部以及修正部的构成的图。
图5是表示构成该液晶显示装置的液晶面板的V-T特性的图。
图6是表示该液晶面板的显示动作的图。
图7是在该液晶面板上使用VA方式时的初始取向的说明图。
图8是用于说明该液晶面板上的图像的动作的图。
图9是在该液晶面板上产生的反向倾斜的说明图。
图10是用于说明该液晶面板上的图像的动作的图。
图11是在该液晶面板上产生的反向倾斜的说明图。
图12是表示该影像处理电路的动作检测的顺序的图。
图13是表示该影像处理电路的风险边界的检测顺序的图。
图14是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图15是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图16是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图17是在该液晶面板上设置成其他的倾斜方位角时的图。
图18是在该液晶面板上设置成其他的倾斜方位角时的图。
图19是表示本发明的第2实施方式的影像处理电路的修正处理的图。
图20是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图21是表示本发明的第3实施方式的影像处理电路的构成的图。
图22是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图23是表示本发明的第4实施方式的影像处理电路的修正处理的图。
图24是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图25是表示本发明的第5实施方式的影像处理电路的构成的图。
图26是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图27是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图28是表示本发明的第6实施方式的影像处理电路的修正处理的图。
图29是表示该影像处理电路的修正处理的图。
图30是表示本发明的第7实施方式的影像处理电路的构成的图。
图31是表示该影像处理电路的修正部的构成的图。
图32是在该液晶面板上使用TN方式时的初始取向的说明图。
图33是在该液晶面板上产生的反向倾斜的说明图。
图34是在该液晶面板上产生的反向倾斜的说明图。
图35是表示应用了液晶显示装置的投影仪的图。
图36是表示横向电场的影响所引起的显示上的不良状况等的图。
附图标记的说明
1...液晶显示装置;30...影像处理电路;100...液晶面板;100a...元件基板;100b...对置基板;105...液晶;108...公共电极;118...像素电极;120...液晶元件;302、306、310...延迟电路;304、304a、304b...风险边界检测部;308、308a...动作检测部;3082...当前帧检测部;3084...前帧检测部;3088...应用边界确定部;312...OR电路;314...修正部;3142...判断部;3144...置换部;316...D/A转换器;318...计算部;2100...投影仪。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下,一边参照附图,一边对本发明的实施方式进行说明。
首先,对本发明的第1实施方式进行说明。
图1是表示应用了本实施方式的影像处理电路的液晶显示装置1的整体构成的框图。
如图1所示,液晶显示装置1包括:控制电路10、液晶面板100、扫描线驱动电路130和数据线驱动电路140。在控制电路10中,影像信号Vid-in由上位装置与同步信号Sync同步地供给。影像信号Vid-in是分别指定液晶面板100上的各像素的灰度等级的数字化数据,以依照同步信号Sync中包含的垂直扫描信号、水平扫描信号以及点时钟(dotclock)信号(均省略图示)的扫描的顺序供给。在本实施方式中,供给影像信号Vid-in的频率为60Hz,以作为其倒数的周期16.67毫秒供给显示1格图像的影像信号Vid-in。
此外,影像信号Vid-in指定灰度等级,根据灰度等级,确定液晶元件的施加电压,因此影像信号Vid-in也可以说是指定液晶元件的施加电压的信号。
控制电路10包括扫描控制电路20和影像处理电路30。扫描控制电路20生成各种控制信号,与同步信号Sync同步地控制各部分。影像处理电路30处理数字化的影像信号Vid-in,并输出模拟的数据信号Vx,详细内容后述。
液晶面板100具有下述构成:元件基板(第1基板)100a与对置基板(第2基板)100b保持一定的间隙贴合在一起,并且在该间隙中夹持着用纵方向的电场驱动的液晶105。在元件基板100a之中的与对置基板100b对置的面上,多行的m行的扫描线112在图中沿着X(横)方向设置,而多列的n列的数据线114沿着Y(纵)方向,并且与各扫描线112相互地保持电绝缘地设置。
此外,在该实施方式中,为了区别扫描线112,在图中,使用从上开始按顺序称为第1、第2、第3、...、第(m-1)、第m行的称呼方法。同样地,为了区别数据线114,在图中,使用从左开始按顺序称为第1、第2、第3、...、第(n-1)、第n列的称呼方法。
在元件基板100a中,对应于扫描线112与数据线114的交叉点的每一个,还设置有n沟道型的TFT 116与呈矩形形状且具有透明性的像素电极118构成的组。TFT 116的栅极电极与扫描线112连接,源极电极与数据线114连接,漏极电极与像素电极118连接。另一方面,在对置基板100b之中的与元件基板100a对置的面上,遍及整面地设置有具有透明性的公共电极108。在公共电极108上,通过省略了图示的电路施加有电压LCcom。
此外,在图1中,元件基板100a的对置面是纸面背侧,因此对于在该对置面上设置的扫描线112、数据线114、TFT 116以及像素电极118应该用虚线表示,但由于难以分辨,故分别用实线表示。
图2是表示液晶面板100中的等效电路的图。
如图2所示,液晶面板100具有下述构成:对应扫描线112与数据线114的交叉点,排列了由像素电极118与公共电极108夹持着液晶105的液晶元件120。虽在图1中进行了省略,在液晶面板100上的等效电路中,实际上如图2所示,与液晶元件120并列地设置有辅助电容(蓄积电容)125。辅助电容125的一端与像素电极118连接,另一端与电容线115共通连接。电容线115在时间上保持一定的电压。
这里,若扫描线112变为H电平,则栅极电极与该扫描线连接的TFT 116变为导通,像素电极118与数据线114连接。因此,当扫描线112为H电平时,若向数据线114供给与灰度对应的电压的数据信号,则该数据信号经由导通的TFT 116施加在像素电极118上。若扫描线112变为L电平,则TFT 116截止,但在像素电极118上施加的电压通过液晶元件120的电容性以及辅助电容125被保持。
在液晶元件120中,根据由像素电极118以及公共电极108产生的电场,液晶105的分子取向状态发生变化。因此,液晶元件120如果是透过型的,则形成对应施加/保持电压的透过率。在液晶面板100中,透过率按照每个液晶元件120发生变化,因此液晶元件120相当于像素。而且,该像素的排列区域成为显示区域101。
此外,在本实施方式中,将液晶105设置为VA方式,并设置为液晶元件120在无电压施加时成为黑状态的常黑模式(normally blackmode)。
扫描线驱动电路130根据扫描控制电路20的控制信号Yctr,向第1、第2、第3、...、第m行的扫描线112供给扫描信号Y1、Y2、Y3、...、Ym。详细地来说,扫描线驱动电路130如图6(a)所示,在一帧中以第1、第2、第3、...、第(m-1)、第m行的顺序选择扫描线112,并且将发送到被选择的扫描线的扫描信号设置为选择电压VH(H电平),将对于此外的扫描线的扫描信号设为非选择电压VL(L电平)。
此外,帧是指通过驱动液晶面板100,使1格数量的图像在液晶面板100上显示所需要的期间。在本实施方式中,被同步信号Sync控制的垂直扫描信号的频率为120Hz,1帧期间是作为其倒数的8.33毫秒。更具体地来说,在本实施方式中,基于由上位装置以60Hz的供给速度供给的影像信号Vid-in,液晶显示装置1以120Hz的驱动速度驱动液晶面板100,2次重复地显示影像信号Vid-in所表示的1格的图像,从而实现所谓的倍速驱动。通过该倍速驱动,起到能够减少例如图像的残像感的效果。
数据线驱动电路140根据扫描控制电路20的控制信号Xctr对影像处理电路30供给的数据信号Vx在第1~第n列的数据线114中采样成数据信号X1~Xn。
此外,在本说明中,对于电压,除了液晶元件120的施加电压之外,只要没有特别记明都采用将省略了图示的接地电位设为零电压的基准。液晶元件120的施加电压是公共电极108的电压LCcom与像素电极118的电位差,这是为了与其他的电压区别。
那么,液晶元件120的施加电压与透过率的关系只要是常黑模式就可以用例如图5(a)所示那样的V-T特性来表示。因此,为使液晶元件120成为与由影像信号Vid-in指定的灰度等级对应的透过率,应该向液晶元件120施加与该灰度等级对应的电压即可。但是,仅根据由影像信号Vid-in指定的灰度等级规定液晶元件120的施加电压,会存在因反向倾斜区域而产生显示上的不良状况的情况。
对起因于反向倾斜区域的显示上的不良状况的例子进行说明。例如图36所示,用影像信号Vid-in表示的图像作为下述的一种拖尾现象表面化:在以白像素为背景,黑像素连续的黑图案每帧向右方移动1个像素的情况下,在该黑图案的左端边缘部(动作的后边缘部),应该由黑像素变化为白像素的像素,由于反向倾斜区域的产生而不变为白像素。
此外,对于液晶面板100,当以白像素为背景的黑像素的区域每帧移动2个像素以上时,若液晶105的响应时间比显示画面更新的时间间隔(1帧期间)短,则这样的拖尾现象不表面化(或者,难以被视觉识别)。其理由如下。也就是说,这是因为可以认为:在某帧中,当白像素与黑像素邻接时,在该白像素上可能发生了反向倾斜区域,若考虑到图像的动作,则产生了反向倾斜区域的像素成为离散的,因此在视觉上不明显。
此外,在图36中改变视角时,也能够说:在以黑像素作为背景,白像素连续的白图案每帧向右方移动1个像素的情况下,在该白图案的右端边缘部(动作的前端部),应该由黑像素变化为白像素的像素由于反向倾斜区域的产生而不变为白像素。
另外,在图36中,为了便于说明,挑选出图像中、1条线的边界附近。
对于起因于反向倾斜区域的显示上的这种不良状况,认为下述情况是一个原因:当在液晶元件120中被夹持的液晶分子处于不稳定的状态时,由于横向电场的影响而紊乱的结果,之后难以成为对应于施加电压的取向状态。
这里,受到横向电场的影响的情况是指相互邻接的像素电极彼此的电位差变大的情况,这是在要显示的图像中,黑电平的(或者接近黑电平)暗像素与白电平的(或者接近白电平)亮像素邻接的情况。
其中,对于暗像素,是指施加电压在常黑模式中的黑电平的电压Vbk以上且低于阈值Vth1(第1电压)的电压范围A中的液晶元件120的像素。另外,为了方便,将液晶元件的施加电压在电压范围A中的液晶元件的透过率范围(灰度范围)设为“a”。
接下来,对于亮像素,是指施加电压在阈值Vth2(第2电压)以上且常黑模式中的白电平电压Vwt以下的电压范围B中的液晶元件120。为了方便,将液晶元件的施加电压在电压范围B中的液晶元件的透过率范围(灰度范围)设为“b”。
液晶分子处于不稳定的状态时是指液晶元件的施加电压在电压范围A中低于Vc1时。当液晶元件的施加电压低于Vc1时,由该施加电压产生的纵向电场的限制力与取向膜产生的限制力相比较弱,因此液晶分子的取向状态易被微小的外在的因素扰乱。另外,还由于随后当施加电压变为Vc1以上时,即使液晶分子要根据该施加电压发生倾斜,响应也易耗费时间。反过来,可以说:当施加电压在Vc1以上时,液晶分子响应施加电压开始倾斜(透过率开始变化),因此液晶分子的取向状态处于稳定状态。因此,存在如下关系:电压Vc1比用透过率规定的阈值Vth1低。
在如此考虑的情况下,可以说在变化前液晶分子处于不稳定的状态的像素处于下述状况:由于图像的动作造成的暗像素和亮像素变成相邻接时的横向电场的影响,易产生反向倾斜区域。但是,当考虑到液晶分子的初始取向状态来探讨时,基于暗像素与亮像素的位置关系,存在产生反向倾斜区域的情况和不产生反向倾斜区域的情况。
于是,下面对这些情况分别进行探讨。
图7(a)是表示在液晶面板100上相互在纵方向以及横方向邻接的2×2的像素的图,图7(b)是用包括图7(a)中的p-q线的垂直面断开液晶面板100时的简单剖面图。
如图7所示,VA方式的液晶分子设置成:在像素电极118与公共电极108的电位差(液晶元件的施加电压)为零的状态下,以倾斜角为θa且倾斜方位角为θb(=45度)进行初始取向的液晶分子。这里,反向倾斜区域,如上述那样起因于像素电极118彼此的横向电场而产生,因此设置了像素电极118的元件基板100a侧的液晶分子的动作成为问题。因此,对液晶分子的倾斜方位角以及倾斜角,是以像素电极118(元件基板100a)的一侧为基准来规定的。
详细地来说,倾斜角θa是指如图7(b)所示,当以基板法线Sv为基准,液晶分子的长轴Sa中,以像素电极118侧的一端为固定点,公共电极108一侧的另一端倾斜时,液晶分子的长轴Sa所呈的角度。
另一方面,倾斜方位角θb是指以沿着作为数据线114的排列方向的Y方向的基板垂直面为基准,包含液晶分子的长轴Sa及基板法线Sv的基板垂直面(包含p-q线的垂直面)所呈的角度。此外,对于倾斜方位角θb,从像素电极118侧朝公共电极108俯视时,是以顺时针规定从画面的上方(Y方向的相反方向)到以液晶分子的长轴的一端为起点,朝向另一端的方向(在图7(a)中是右上方向)的角度。
另外,同样地从像素电极118一侧俯视时,为了方便将从液晶分子的像素电极侧的一端朝向另一端的方向称为倾斜方位的下游侧,相反地,为了方便将从另一端朝向液晶分子的像素电极侧的一端的方向(在图7(a)中是左下方向)称为倾斜方位的上游侧。
在使用了这样的初始取向的液晶105的液晶面板100中,例如图8(a)所示,着眼于用虚线围起来的2×2的4个像素。在图8(a)中,表示了将由白电平的像素(白像素)构成的区域作为背景,由黑电平的像素(黑像素)构成的图案向右上方每帧移动1个像素的情况。此外,在以下的说明中,将比n帧靠前t个帧(t为自然数)的帧表示为“n-t帧”,将比n帧靠后t个帧的帧表示为“n+t帧”。
如图9(a)所示,假想从(n-1)帧中2×2的4个像素都是黑像素的状态,在n帧中仅左下的1个像素变化为白像素时的情况。在上述那样的常黑模式中,作为像素电极118与公共电极108的电位差的施加电压,在白像素上比在黑像素上大。因此,在从黑变化为白的左下的像素中,如图9(b)所示,液晶分子要从用实线表示的状态向与电场方向垂直的方向(基板面的水平方向)倾斜变为用虚线表示的状态。
但是,在白像素的像素电极118(Wt)与黑像素的像素电极118(Bk)的间隙中产生的电位差,与在白像素的像素电极118(Wt)与公共电极108之间产生的电位差是相同程度的,且像素电极彼此的间隙比像素电极118与公共电极108的间隙窄。因此,当用电场的强度进行比较时,在像素电极118(Wt)与像素电极118(Bk)的间隙中产生的横向电场比在像素电极118(Wt)与公共电极108的间隙中产生的纵向电场强。
左下的像素是在(n-1)帧中液晶分子处于不稳定的状态的黑像素,因此到液晶分子按照纵向电场的强度倾斜为止要花费时间。另一方面,相对于白电平的电压施加在像素电极118(Wt)上而产生的纵向电场,来自邻接的像素电极118(Bk)的横向电场更强。因此,在正要变白的像素中,如图9(b)所示,与黑像素邻接侧的液晶分子Rv,相对于要根据纵向电场倾斜的其他的液晶分子,在时间上先成为反向倾斜状态。
先成为反向倾斜状态的液晶分子Rv对要根据纵向电场像虚线那样向基板水平方向倾斜的其他的液晶分子的动作带来不良的影响。因此,在应该向白变化的像素中产生了反向倾斜的区域如图9(c)所示,不局停留于应该向白变化的像素与黑像素的间隙,以从该间隙侵蚀应该向白变化的像素的形态在宽范围内扩散。
这样,从图9中能够看出:在要向白变化的关注像素的外围是黑像素的情况下,相对于该关注像素,黑像素在右上侧、右侧以及上侧与其邻接时,在该关注像素中,反向倾斜在沿着右边以及上边的内周区域产生。
此外,图9(a)所示的图案的变化,不仅在图8(a)所示的例中,在由黑像素构成的图案如图8(b)所示那样向右方每帧移动1个像素的情况、如图8(c)所示那样向上方每帧移动1个像素的情况下等也会发生。另外,如在图36的说明中改变了视角时,将由黑像素构成的区域作为背景,由白像素构成的图案每帧向右上方、右方或者上方移动1个像素时也会发生。
接下来,在液晶面板100中,如图10(a)所示那样,将由白像素构成的区域作为背景,由黑像素构成的图案向左下方每帧移动1个像素的情况下,关注于用虚线围起来的2×2的4个像素。
也就是说,如图11(a)所示那样,假想从(n-1)帧中2×2的4个像素都是黑像素的状态,在n帧中仅右上的1个像素变化为白像素时的情况。
在该变化后,在黑像素的像素电极118(Bk)与白像素的像素电极118(Wt)的间隙中,也产生了比像素电极118(Wt)与公共电极108之间的间隙的纵向电场更强的横向电场。由于该横向电场,如图11(b)所示,在黑像素中与白像素邻接侧的液晶分子Rv,相对于要根据纵向电场倾斜的其他的液晶分子,在时间上取向先发生变化,成为反向倾斜状态。但是,在黑像素中,纵向电场从(n-1)帧起未发生变化,因此几乎对其他的液晶分子不产生影响。因此,在从黑像素未发生变化的像素中产生反向倾斜的区域,如图11(c)所示,与图9(c)的例子相比,窄到能够忽视的程度。
另一方面,在2×2的4个像素之中的在右上从黑变白的像素中,液晶分子的初始取向方向在不易受横向电场的影响的方向上,因此即使施加了纵向电场,成为反向倾斜状态的液晶分子也几乎不存在。因此,在右上像素中,随着纵向电场的强度变大,液晶分子在基板面的水平方向上,如图11(b)中用虚线表示的那样,正确地倾斜,其结果变化为达到目的的白像素,因此不会产生显示品质的劣化。
此外,图11(a)中所示的图案的变化,不仅限于图10(a)所示的例子,在由黑像素构成的图案如图10(b)所示那样,向左方每帧移动1个像素的情况,或如图10(c)所示那样,向下方每帧移动1个像素的情况等中也会发生。另外,如图36的说明中改变了视角的情况那样,在将由黑像素构成的区域作为背景,由白像素构成的图案每帧向左下方、左方或者下方移动1个像素的情况下也会发生。
从图7至图11的说明中能够得知:在假想的VA方式(常黑模式)的液晶中,当关注于某n帧时,在满足下述的必要条件的情况下,在n帧中,下述的像素中受到反向倾斜区域的影响。也就是说,
(1)当关注于n帧时,暗像素与亮像素相邻接,也就是说,施加电压低的状态的像素与施加电压高的状态的像素相邻接,横向电场变强的情况下,且,
(2)在n帧中,该亮像素(施加电压高)对于邻接的暗像素(施加电压低),位于相当于液晶分子中的倾斜方位的上游侧的左下侧、左侧或者下侧的情况下,
(3)在n帧中,变化为该亮像素的像素在前1帧的(n-1)帧中,液晶分子处于不稳定的状态时,
在n帧中,该亮像素中会产生反向倾斜。
已经说明了理由,可以认为:在(2)中,表示暗像素与亮像素邻接的部分的边界从前帧仅移动了1个像素量时,会更易受反向倾斜区域的影响。
但是,在图8中,例示了2×2的4个像素在(n-1)帧中为黑像素,在接下来的n帧中仅左下变为白像素时。但是,一般地,通常的情况是:不仅(n-1)帧以及n帧,涵盖包含这些帧的前后的多帧都伴随着同样的动作。因此,可以认为:如图8(a)~(c)所示那样,在(n-1)帧中液晶分子处于不稳定的状态的暗像素(带白圆点的像素)中,根据图像图案的动作,多为左下侧、左侧或者下侧邻接亮像素的情况。
因此,事前在(n-1)帧中,用影像信号Vid-in表示的图像中,暗像素与亮像素相邻接,并且,该暗像素相对于该亮像素位于右上侧、右侧或者上侧时,对相当于该暗像素的液晶元件施加不会导致液晶分子变为不稳定的状态的电压。这样的话,由于图像图案的动作,即使在n帧中满足必要条件(1)以及必要条件(2),由于不满足必要条件(3),所以在n帧中不会产生反向倾斜区域。
将此作为前提,从n帧到(n+1)帧进行考察。在n帧中,在用影像信号Vid-in表示的图像中,暗像素与亮像素相邻接的情况下,当该暗像素相对于该亮像素位于右上侧、右侧或者上侧时,施以使与该暗像素相当的液晶元件的液晶分子不会变为不稳定的状态的措施。这样的话,图像图案移动了1个像素后,即使在(n+1)帧中满足必要条件(1)以及必要条件(2),也不满足必要条件(3)。因此,从n帧来看,能够预先抑制在将来要形成的(n+1)帧中产生反向倾斜区域的情况。
接下来,对下述方面进行了探讨:在n帧中,用影像信号Vid-in表示的图像中,暗像素与亮像素邻接的情况下,当该暗像素相对于该亮像素位于上述位置关系时,怎样才能使在该暗像素中,液晶分子不会变为不稳定的状态。如上述那样,液晶分子处于不稳定的状态时是指液晶元件的施加电压低于Vc1(第3电压)时。因此,对于满足上述位置关系的暗像素,当由影像信号Vid-in指定的液晶元件的施加电压低于Vc1时,强制性地将该施加电压修正为Vc1以上的电压来施加即可。
那么,作为修正的电压优选为怎样的值为好,接下来对这一点进行探讨。在由影像信号Vid-in指定的施加电压低于Vc1的情况下,当修正为Vc1以上的电压向液晶元件施加时,若优先考虑使液晶分子成为更稳定的状态或者更可靠地抑制反向倾斜区域的产生的方面,则优选为高的电压。但是,在常黑模式中,随着增大液晶元件的施加电压,透过率变高。由于原本由影像信号Vid-in指定的灰度等级是暗像素,也就是说,低的一方的透过率,增大修正电压会导致不基于影像信号Vid-in的图像被显示。
另一方面,若优先考虑当向液晶元件施加了修正成Vc1以上的电压时使得该修正引起的透过率的变化不被察觉的方面,则优选为下限的电压Vc1。这样,作为修正电压,关于应该选择怎样的值,应该通过优先考虑什么来决定。在本实施方式中,采用Vc1作为修正电压,也可以采用比Vc1高的电压。
此外,VA方式中的液晶分子在液晶元件的施加电压为零时,成为最接近对基板面垂直的方向的状态,电压Vc1是对液晶分子赋予初始倾斜角的程度的电压,从该电压的施加起,液晶分子开始倾斜。液晶分子成为稳定状态的电压Vc1,一般地要综合液晶面板的各种参数,不能一概地被确定。但是,在本实施方式那样,与像素电极118与公共电极108之间的间隙(单元间隙)相比,像素电极118彼此的间隙窄的液晶面板中,大概为1.5伏特。因此,作为修正电压,1.5伏特成为下限,因此只要在该电压以上即可。反过来说,只要液晶元件的施加电压低于1.5伏特,液晶分子就会成为不稳定的状态。
但是,在是伴随动作的图像的情况下,在用影像信号Vid-in表示的当前帧的图像中,即使是与风险边界邻接的像素,当考虑到包含比当前帧提前1个帧(以下,称为“前帧”。)的动作时,存在需要修正影像信号的情况和不需要修正的情况。本发明在修正当前帧的影像信号时,考虑前帧的状态来抑制反向倾斜区域的产生。
基于这样的考虑,对影像信号Vid-in进行处理,用于预先防止在液晶面板100中反向倾斜区域的产生的电路为图3所示构成的影像处理电路30。影像处理电路30是用于修正输入影像信号,并基于修正的影像信号分别规定液晶元件120的施加电压的电路。此外,在下面,假想成n帧为当前帧、(n-1)帧为前帧来进行说明。
接下来,参照图3对影像处理电路30的详细进行说明。
如图3所示,影像处理电路30包括:延迟电路302、风险边界检测部304、延迟电路306、动作检测部308、延迟电路310、OR电路312、修正部314以及D(Digital)/A(Analog)转换器316。
此外,延迟电路302、306、310的延迟时机,风险边界检测部304、动作检测部308中的影像信号Vid-in的蓄积等由扫描控制电路20控制。
延迟电路302由FIFO(First In First Out:先入先出)存储器、多级锁存电路等构成,蓄积由上位装置供给的作为输入影像信号的影像信号Vid-in,并经过规定时间后读出,作为影像信号Vid-d输出到修正部314。
风险边界检测部304检测作为由被输入的n帧的影像信号Vid-in指定的暗像素与亮像素的边界的一部分的、由液晶105的倾斜方位确定的风险边界。具体地来说,风险边界检测部304分析由表示1格的图像的影像信号Vid-in表示的图像,判断处于灰度范围a的暗像素与处于灰度范围b的亮像素是否在垂直或者水平方向上有邻接的部分。而且,风险边界检测部304抽出暗像素与亮像素的边界的一部分,暗像素位于上侧、亮像素位于下侧的部分,和暗像素位于右侧、亮像素位于左侧的部分,并将其作为风险边界进行检测。以上的风险边界检测部304将表示风险边界的位置的边界信息rsk_edge按每一帧进行输出(第2边界检测步骤)。也就是说,风险边界检测部304作为第2边界检测部发挥作用。
延迟电路306由FIFO存储器、多级锁存电路等构成,蓄积由上位装置供给的影像信号Vid-in,并使其延迟1帧期间,再将影像信号输出到动作检测部308。
动作检测部308取得n帧以及(n-1)帧的影像信号Vid-in,判断处于灰度范围a的暗像素与处于灰度范围b的亮像素邻接的边界之中,从(n-1)帧到n帧是否有发生了变化的边界(以下,称作“应用边界”)。换言之,应用边界是在各像素间,在(n-1)帧中不存在,并且在n帧中存在的边界。当动作检测部308判断为有应用边界时,检测该应用边界,并输出表示其位置的边界信息(第1边界检测步骤)。也就是说,动作检测部308作为第1边界检测部发挥作用。
此外,动作检测部308若不蓄积起某种程度(至少3行以上)的影像信号,就不能涵盖要显示的图像中的垂直或者水平方向来检测边界。因此,以调整影像信号Vid-d的供给时机为目的,设置了使影像信号Vid-in延迟的延迟电路302。
对于动作检测部308的更详细的构成,参照图4(a)进行说明。
在本实施方式中,动作检测部308包括当前帧检测部3082、前帧检测部3084以及应用边界确定部3086。
当前帧检测部3082分析由当前帧(n帧)的影像信号Vid-in表示的图像,判断是否存在处于灰度范围a的暗像素与处于灰度范围b的亮像素邻接的部分。而且,若当前帧检测部3082判断为存在邻接的部分时,将该邻接部分作为边界进行检测,并输出边界信息。
此外,这里所说的边界是指完全处于灰度范围a的暗像素与处于灰度范围b的亮像素邻接的部分,也就是说,是指强的横向电场产生的部分。因此,对于例如处于灰度范围a的像素与处于既不是灰度范围a也不是灰度范围b的其他的灰度范围d(参照图5(a))的像素邻接的部分、处于灰度范围b的像素与处于灰度范围d的像素邻接的部分,不作为边界进行处理。
前帧检测部3084分析由延迟电路306供给的由前帧((n-1)帧)的影像信号Vid-in表示的图像,将处于灰度范围a的像素与处于灰度范围b的像素邻接的部分作为边界进行检测。这里,对于前帧检测部3084检测的边界的定义,与对于当前帧检测部3082检测的边界的定义是相同的。
应用边界确定部3086将当前帧检测部3082检测到的当前帧图像的边界中,除去与前帧检测部3084检测到的前帧图像的边界相同的部分的边界确定为应用边界。应用边界确定部3086输出表示应用边界的位置的边界信息。
延迟电路310由FIFO存储器、多级锁存电路等构成,蓄积由上位装置供给的影像信号Vid-in,并经过规定时间后将其读出,将影像信号输出到OR电路312。这里,延迟电路310仅延迟1帧期间,输出边界信息。这样的延迟电路310作为历史记录存储部发挥作用,该历史记录存储部将表示在规定时间前用影像信号Vid-in表示的图像中存在动作的信息作为历史记录进行存储。延迟电路310将延迟后的边界信息作为历史记录信息输出,该历史记录信息表示存在从(n-1)帧到n帧发生变化的边界。
OR电路312将由动作检测部308供给的n帧的边界信息与由延迟电路310供给的(n-1)帧的边界信息加在一起作为边界信息mov_edge输出到修正部314。也就是说,OR电路312输出边界信息mov_edge,该边界信息mov_edge表示在n帧以及(n-1)帧的至少一方中,作为应用边界的位置。
修正部314在由延迟电路302输出的n帧的影像信号Vid-d中,修正由动作检测部308检测到的应用边界中的与由风险边界检测部304检测到的风险边界邻接的暗像素以及亮像素的至少一方的像素的影像信号Vid-d,以降低在该暗像素以及亮像素之间产生的横向电场(修正步骤)。更具体地来说,修正部314对于在n帧的影像信号Vid-d中与符合应用边界的风险边界邻接的暗像素,当被该暗像素指定的灰度等级是比c1更暗的等级时,将影像信号Vid-d修正为灰度等级c1的影像信号,作为影像信号Vid-out进行输出。进而,修正部314对于在n帧中满足修正条件的暗像素,到n帧后续的k个帧(k为自然数)的多帧(即,从n帧起到(n+k)帧)中,将与由风险边界检测部304检测到的风险边界邻接的帧的该暗像素的影像信号Vid-d修正为灰度等级c1的影像信号。另一方面,修正部314不会对除此以外的像素修正影像信号Vid-d,将影像信号Vid-d保持原状地作为影像信号Vid-out输出。
此外,在本实施方式中,k=1,修正部314基于OR电路312的输出结果,将在n帧中满足修正条件的像素在(n+1)帧中也进行修正。对于设置成k=1的根据在后论述。
接下来,对于修正部314的更详细的构成,参照图4(b)进行说明。
在本实施方式中,修正部314包括判断部3142以及置换部3144。
判断部3142判断由从延迟电路302输出的n帧影像信号Vid-d表示的像素是否满足修正条件。当该判断结果为“是”时,判断部3142将输出信号的标记Q设为例如“1”并输出,当该判断结果为“否”时,将输出信号的标记Q设为“0”并输出。具体的来说,判断部3142对于n帧的影像信号Vid-d,当(I)用影像信号Vid-d表示的像素是暗像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示是风险边界时,判断关注的像素为满足修正条件。但是,在与上述的影像处理电路30相关的说明中,若将“n帧”置换为“(n+1)帧”,将“(n-1)帧”置换为“n帧”,则可知,与(II)相关的条件意味:在n帧中满足修正条件的像素在(n+1)帧中满足与(I)、(III)相关的条件的情况下,判断部3142在(n+1)帧中也判断为该像素满足修正条件。
置换部3144在由判断部3142供给的标记Q为“1”的情况下,用影像信号Vid-d表示的暗像素所指定的灰度等级是比c1更暗等级时,将该灰度等级置换成c1后,作为影像信号Vid-out输出。
另一方面,置换部3144在用影像信号Vid-d表示的像素不是与风险边界邻接的暗像素的情况下,标记Q变为“0”,因此不将灰度等级置换为c1,另外,在标记Q为“1”的情况下,灰度等级指定了c1以上的明亮的等级时,也不将灰度等级置换为c1,将影像信号Vid-d作为影像信号Vid-out输出。
D/A转换器316将作为数字化数据的影像信号Vid-out变换为模拟的数据信号Vx。此外,在本实施方式中,数据信号Vx的极性在液晶面板100中每进行1格的量的改写(以帧单位)就被切换。
接下来,当对液晶显示装置1的显示动作进行说明时,影像信号Vid-in由上位装置在整个1帧中以1行1列~1行n列、2行1列~2行n列、3行1列~3行n列、...、m行1列~m行n列的像素的顺序供给。影像处理电路30对影像信号Vid-in进行延迟/修正等处理,再作为影像信号Vid-out输出。
这里,从输出1行1列~1行n列的影像信号Vid-out的水平有效扫描期间(Ha)中来看时,被处理的影像信号Vid-out通过D/A转换器316变换成如图6(b)所示的正极性或者负极性的数据信号Vx。这里,例如变换成正极性的数据信号。该数据信号Vx通过数据线驱动电路140,被第1~第n列的数据线114采样为数据信号X1~Xn。
另一方面,在输出1行1列~1行n列的影像信号Vid-out的水平扫描期间中,扫描控制电路20对扫描线驱动电路130进行控制,以仅使扫描信号Y1成为H电平。当扫描信号Y1为H电平时,第1行的TFT116成为导通状态,因此被数据线114采样的数据信号经由处于导通状态的TFT 116,施加在像素电极118上。由此,在1行1列~1行n列的液晶元件中,分别写入对应影像信号Vid-out指定的灰度等级的正极性电压。
接下来,2行1列~2行n列的影像信号Vid-in同样地通过影像处理电路30被处理,作为影像信号Vid-out被输出,并且通过D/A转换器316变换为正极性的数据信号后,通过数据线驱动电路140,被第1~第n列的数据线114采样。
在输出2行1列~2行n列的影像信号Vid-out的水平扫描期间中,通过扫描线驱动电路130,仅扫描信号Y2变为H电平,因此被数据线114采样出的数据信号经由处于导通状态的第2行的TFT 116,施加在像素电极118上。由此,在2行1列~2行n列的液晶元件中,分别写入对应影像信号Vid-out指定的灰度等级的正极性电压。
以下对第3、第4、...、第m行执行同样的写入动作,由此,在各液晶元件中,写入与影像信号Vid-out指定的灰度等级对应的电压,从而作成由影像信号Vid-in规定的透过像。
在下一帧中,通过使数据信号的极性反转,影像信号Vid-out变换成负极性的数据信号,除此以外,执行同样的写入动作。
图6(b)是表示从影像处理电路30在整个水平扫描期间(H)中输出1行1列~1行n列的影像信号Vid-out时的数据信号Vx的一个例子的电压波形图。在本实施方式中,设置为常黑模式,因此对于数据信号Vx,当是正极性时,基准电压Vcnt变为与通过影像处理电路30处理的灰度等级的大小对应的高位侧的电压(在图中用↑表示),当是负极性时,基准电压Vcnt变为与灰度等级的大小对应的低位侧的电压(在图中用↓表示)。
详细地来说,数据信号Vx的电压,当是正极性时,在从与白相当的电压Vw(+)到与黑相当的电压Vb(+)的范围内,另一方面,当是负极性时,在从与白相当的电压Vw(-)到与黑相当的电压Vb(-)的范围内,分别变为从基准电压Vcnt偏置了与灰度对应的大小的电压。
电压Vw(+)以及电压Vw(-)是以电压Vcnt为中心相互对称的关系。对于电压Vb(+)以及Vb(-),也是以电压Vcnt为中心相互对称的关系。
此外,图6(b)是表示数据信号Vx的电压波形的图,与向液晶元件120施加的电压(像素电极118与公共电极108的电位差)不同。另外,图6(b)中的数据信号的电压的垂直刻度与图6(a)中的扫描信号等的电压波形相比进行了放大。
对基于影像处理电路30的修正处理的具体例进行说明。
当由(n-1)帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(1)所示,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(2)所示时,也就是说,由灰度范围a的暗像素构成的图案以处于灰度范围b的亮像素为背景向右方移动(这里,假想为低速的滚动移动)时,由前帧检测部3084检测到的前帧((n-1)帧)的图像的边界与由当前帧检测部3082检测到的当前(n帧)的图像的边界分别如图12(3)所示。
因此,由动作检测部308确定的应用边界如图13(4)所示。另一方面,通过风险边界检测部304从n帧的影像信号Vid-in中检测到的风险边界如图13(5)所示。因此,如图13(6)所示那样,与相当于风险边界的部分邻接的暗像素是在n帧的影像信号Vid-d中满足本实施方式的修正条件的像素,其中,风险边界是由动作检测部308检测到的应用边界中的暗像素位于上侧、亮像素位于下侧的部分和暗像素位于右侧、亮像素位于左侧的部分。
修正部314对于满足修正条件的暗像素,如图14(a)所示那样,将n帧的影像信号Vid-d修正为灰度等级c1的影像信号Vid-out。因此,对于用影像信号Vid-in表示的图像,即使通过由黑像素构成的区域向右上方、右方或者上方的任意一个方向移动,而存在从黑像素变为白像素的部分,在液晶面板100中,也不直接地从液晶分子不稳定的状态变化为白像素,通过暂时地施加与灰度等级c1相当的电压Vc1,液晶分子强制地经过了稳定的状态后,变化为白像素。
此外,在图14(a)中,用※1表示的暗像素,在左下的一角中,连续的风险边界位于纵横方向上,因此成为与风险边界邻接,在修正部314中,成为比灰度等级c1暗的等级的判断对象。这是为了对用※1表示的暗像素,在相当于位于左下的亮像素的图案向右斜上方移动1个像素时,进行的处理。与此相对,用※2表示的暗像素,在其一角中,仅(纵向的情况也同样)断裂的风险边界位于在横向,没有连续的风险边界位于在纵横方向上,因此在修正部314中,不会成为灰度等级的判断对象。此外,可以与倾斜方位角θb无关地采用该考虑方法。因此,以下,省略了其说明。
但是,对于修正部314,当在从(n-1)帧到n帧的影像信号Vid-in中检测图像的动作时,对于在n帧中满足修正条件的暗像素,在其后续的k个帧的影像信号Vid-in中也与风险边界邻接时,在该帧中也将该暗像素作为修正对象。因此,对于修正部314,在从n帧到(n+1)帧图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止时,如图15(1)所示,对于(n+1)帧的影像信号Vid-d,与图14(a)同样地将满足修正条件的暗像素修正为灰度等级c1的影像信号Vid-out。另一方面,在从(n+1)帧到(n+2)帧,或者从(n+2)帧到(n+3)帧图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止时,如图15(2)、(3)所示,修正部314不修正(n+2)帧以及(n+3)帧的影像信号Vid-d,按保持原样地作为影像信号Vid-out输出。这样,在本实施方式中,从存在图像的动作时遍及连续的2帧,修正部314进行用于抑制反向倾斜区域的修正。
之所以设置成这样的构成,是基于以下的理由。
缓和反向倾斜状态意味将倾斜角方向不同的液晶分子的垂直取向恢复成本来的垂直取向,因此可以认为液晶105的响应时间与该缓和所需要的时间(缓和时间)存在关连。发明者们考虑到:根据反向倾斜的形成强度,倾斜角方向不同的情况可变为各种各样,但至少向黑变化的响应变得最慢,只要满足从白向黑变化时的液晶105的响应时间,进行用于使横向电场减小的修正,就可以可靠地缓和反向倾斜。因此,如为了满足液晶面板100的液晶105的从水平取向变为垂直取向的响应时间,进行用于使横向电场减小的修正那样,修正部314遍及多帧对影像信号Vid-d进行修正。在将液晶105的响应时间设为T(这里,假想从水平取向变为垂直取向的响应时间)的情况下,当然优选进行修正以使横向电场抑制T以上的期间,但在将更新具有液晶元件120的液晶面板100的显示的时间间隔(1帧期间)设为S的情况下,当S<T时,修正不会被进行对应该响应时间的长度,在液晶105缓和前,有可能会在与邻接像素间产生反向倾斜。与此相对,在本实施方式中,以液晶105的响应时间T为16.6毫秒,更新液晶面板100的显示的时间间隔S为8.33毫秒的构成,从存在图像的动作时在整个2个帧中进行用于使横向电场减小的修正。该情况下,变为S×k=8.33毫秒×2=16.66毫秒,可以说满足T=S×k的关系。也就是说,当以满足T≤S×k的关系,修正部314在(k+1)个帧中进行了用于使横向电场减小的修正时,修正会被进行了与液晶105的响应时间对应的长度,当然能够充分地起到抑制反向倾斜区域的效果。
例如,横向电场产生得强的图案(由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案)如上述那样,在用影像信号Vid-in表示的图像进行每2格滚动1次的低速滚动的情况下,当滚动之后的8.3ms(120Hz)也不进行修正时,液晶105的响应时间不足16.6ms,在该情况下,不能充分得到用于缓和反向倾斜状态的效果。因此,通过使表示延迟电路310存在动作的历史记录持续帧期间(8.3ms),能够在共计2帧施加修正,其结果,能够充分地起到抑制反向倾斜区域的效果。
由以上的理由可知,修正部314如图15(1)所示那样,将n帧中的修正对象的像素在(n+1)帧中也作为修正的对象。相反地,考虑到修正施加与液晶105的响应时间对应的时间长度就足够,因此如图15(2)、(3)所示,修正部314对(n+2)以及(n+3)帧不修正影像信号Vid-d。由此,能够抑制反向倾斜区域的抑制所涉及的影像的变化。此外,如图16(4)所示,当在(n+4)帧中图案再移动时,修正部314修正(n+4)帧以及接下来的(n+5)帧的影像信号Vid-d。相反地,修正施加与液晶105的响应时间对应的时间长度就足够,所以如图16(6)所示,修正部314不修正(n+6)帧的影像信号Vid-d。对以后的帧,也能够同样地考虑。
如上所述,影像处理电路30对于从图像中存在变化的当前帧到后续的k个帧的多帧的影像信号中与风险边界邻接的像素,修正影像信号,以使横向电场减小。因此,即使在将液晶面板100的驱动变得更高速化,相对于液晶105的响应时间,更新液晶面板100的显示的时间间隔变短的情况下,也起到减小反向倾斜区域的效果。
另外,在本实施方式中,仅通过用于检测不是影像信号所表示的1格的图像的整体,而是像素彼此的边界以及风险边界的处理就可完成,因此与分析2格数量以上的图像来检测动作的构成相比,可以抑制影像处理电路的大规模化、复杂化。此外,可以防止处于易产生反向倾斜区域的状态的区域随着黑像素的移动连续地形成的情况。
另外,在本实施方式中,通过影像信号Vid-d规定的图像中的影像信号被修正的像素仅是与亮像素邻接的暗像素且仅是在被指定了比灰度等级c1暗的灰度等级的暗像素中相对于该暗像素位于倾斜方位的下游侧的像素。因此,产生不基于影像信号Vid-d的显示的部分与不考虑倾斜方位角、对邻接亮像素的暗像素且被指定为比灰度等级c1暗的灰度等级的暗像素的全部一律进行修正的构成相比,能够抑制得较小。
此外,在本实施方式中,也不一律地截取设定值以上的影像信号,所以通过设置不使用的电压范围,也不会对相对对比度产生不良影响。另外,不需要对液晶面板100的构造施以变更等,所以也不会导致开口率的降低,另外,也可以不必特别设计过构造,应用到已经制造出的液晶面板中。
<倾斜方位角的其他的例子>
在上述的实施方式中,在VA方式中,以倾斜方位角θb为45度的情况为例进行了说明。接下来,对倾斜方位角θb为45度以外的例子进行说明。
首先,如图17(a)所示,对倾斜方位角θb为225度的例子进行说明。在该例中,从本像素以及外围像素中液晶分子为不稳定的状态变化为仅本像素为亮像素时,在该本像素中,反向倾斜如图17(b)所示,在沿着左边以及下边的内周区域产生。此外,在该例中,等价于使图7所示的倾斜方位角θb为45度的情况的例子旋转了180度时的情况。
在倾斜方位角θb为225度的情况下,将倾斜方位角θb为45度的情况下反向倾斜区域产生的必要条件(1)~(3)中的必要条件(2)修正为下述那样。也就是说,修正为:
(2)在n帧中,该亮像素(施加电压高)相对于邻接的暗像素(施加电压低),位于相当于液晶分子中的倾斜方位的上游侧的右上侧、右侧或者上侧的情况下,
此外,没有对必要条件(1)以及必要条件(3)的变更。
因此,当倾斜方位角θb为225度时,在n帧中,在暗像素与亮像素邻接的情况下,该暗像素对于该亮像素,相反地位于左下侧、左侧或者下侧时,对于相当于该暗像素的液晶元件,施以液晶分子不会变为不稳定的状态的措施进行处理即可。
为此,影像处理电路30中的修正部314基于通过动作检测部308检测到的应用边界中的暗像素位于下侧、亮像素位于上侧的部分与暗像素位于左侧、亮像素位于右侧的部分的风险边界,修正影像信号即可。
在倾斜方位角θb为225度的情况下,当图12(2)所示的图像满足修正条件时,与图14(c)所示的风险边界邻接的黑像素的灰度等级被修正为灰度等级c1。
根据该构成,在倾斜方位角θb为225度的情况下,在用影像信号Vid-in规定的图像中,即使通过由黑像素构成的区域向左下方、左方或者下方中的任意一个方向移动1个像素,存在从黑像素变化为白像素的部分,在液晶面板100中,也不直接地从液晶分子不稳定的状态变化为白像素,通过暂时施加与灰度等级c1相当的电压Vc1,液晶分子强制地经过了稳定的状态后,再变化为白像素,因此可以抑制反向倾斜区域的产生。
接下来,如图18(a)所示,对倾斜方位角θb为90度的例子进行说明。在该例中,本像素以及外围像素中液晶分子为从不稳定的状态变化为仅本像素为亮像素时,在该本像素中,反向倾斜如图18(b)所示,在沿着右边的区域中集中地产生。因此,也能够视为:在该本像素中,反向倾斜区域在右边产生的宽度的量,在上边靠右边以及下边靠右边也都产生了。
因此,在倾斜方位角θb为90度的情况下,将倾斜方位角θb为45度的情况下反向倾斜区域产生的必要条件(1)~(3)中的必要条件(2)修正为下述那样。也就是说,修正为:
(2)在n帧中,该亮像素(施加电压高)相对于邻接的暗像素(施加电压低),不仅位于相当于液晶分子中的倾斜方位的上游侧的左侧,还位于受在该左侧产生的区域的影响的上侧或者下侧的情况下,
此外,没有对于必要条件(1)以及必要条件(3)的变更。
因此,当倾斜方位角θb为90度时,在n帧中,在暗像素与亮像素邻接的情况下,该暗像素对于该亮像素相反位于右侧、下侧或者上侧时,对于相当于该暗像素的液晶元件,施以液晶分子不会变为不稳定的状态的措施进行处理即可。
为此,影像处理电路30中的修正部314基于通过动作检测部308检测到的应用边界中的暗像素位于右侧、亮像素位于左侧的部分;暗像素位于上侧、亮像素位于下侧的部分;以及暗像素位于下侧、亮像素位于上侧的部分的风险边界,修正影像信号即可。
在倾斜方位角θb为90度的情况下,当图12(2)所示的图像满足修正条件时,与图14(b)所示的风险边界邻接的黑像素的灰度等级被修正为灰度等级c1。
根据该构成,在倾斜方位角θb为90度的情况下,在用影像信号Vid-in规定的图像中,即使由黑像素构成的区域向上方、右上方、右方、右下方或者下方中的任意一个方向移动1个像素,存在从黑像素变化为白像素的部分,在液晶面板100中,也不直接地从液晶分子不稳定的状态变化为白像素,暂时施加与灰度等级c1相当的电压Vc1,液晶分子强制地经过了稳定的状态后,变化为白像素,因此可以抑制反向倾斜区域的产生。
<第2实施方式>
接下来,对本发明的第2实施方式进行说明。在该实施方式中,也以作为常黑模式为前提进行说明。这个前提,只要没有特别的声明,在以后的各实施方式中也同样。另外,在以下的说明中,对与第1实施方式相同的构成赋予同样的符号来表示,并对于该详细的说明适当地进行省略。在上述的第1实施方式中,影像处理电路30仅对满足修正条件的暗像素修正成灰度等级c1,从与风险边界邻接的暗像素向该风险边界的相反侧连续的2个以上的暗像素也被作为修正成灰度等级c1的对象。
这样,本实施方式的影像处理电路30与第1实施方式的构成不同的部分在于,在修正部314中作为修正对象的暗像素的数量发生了变更。
修正部314的判断部3142与上述的第1实施方式同样,对n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素为暗像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。与这些(I)~(III)相关的条件,与上述的第1实施方式同样。
判断部3142在这些判断结果均为“是”的情况下,将输出信号的标记Q输出为“1”,若该判断结果任意1个为“否”,则输出为“0”。此外,该实施方式的判断部3142,当判断为“是”时,将具有下述特征的暗像素作为满足修正条件的暗像素进行处理:(IV)该暗像素向满足应用边界的风险边界的相反方向连续,且用影像信号Vid-d表示的像素的灰度等级属于灰度范围a,从该风险边界到该像素的距离在(L+1)个像素以内。而且,判断部3142对满足修正条件的暗像素,将标记Q的值设为“1”并输出。在本实施方式中,设置为L=1。另外,判断部3142对在n帧中,判断为满足(IV)的修正条件的暗像素,将从n帧到后续的k个帧的多帧中满足与(IV)相关的条件的暗像素也判断为满足修正条件。
置换部3144当标记Q为“1”时,对于暗像素,当指定为比灰度等级c1暗的等级时,对该暗像素置换成灰度等级c1。
对影像处理电路30的处理的具体例进行说明。
在由(n-1)帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(1)所示那样,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(2)所示那样的情况下,当θb=45度时,满足修正条件的像素如图19(a)所示。
修正部314在n帧以及(n-1)帧的至少一方中,检测到动作的情况下,将在n帧的影像信号Vid-d中从与风险边界邻接的暗像素向该风险边界的相反侧连续的(L+1)个的暗像素作为修正对象。即,修正部314即使在从n帧到(n+1)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图20(1)所示那样,也将(n+1)帧的影像信号Vid-d与图19(a)所示的内容同样地修正为灰度等级c1的影像信号Vid-out。另一方面,在从(n+1)帧到(n+2)帧,从(n+2)帧到(n+3)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图20(2)、(3)所示那样,修正部314不修正影像信号Vid-d,保持原样作为影像信号Vid-out输出。(n+4)帧以后的考虑方法与上述的第1实施方式同样。
另外,根据与第1实施方式同样的考虑方法,当θb=90度的情况下,在用图12(2)表示的图像中满足修正条件的像素如图19(b)所示。当θb=225度的情况下,在用图12(2)表示的图像中满足修正条件的像素如图19(c)所示。
根据本实施方式,能够使基于影像信号修正的施加电压的变化不明显。另外,根据该实施方式的构成,在上述以外,也可起到与第1实施方式同等的效果。
<第3实施方式>
接下来,对本发明的第3实施方式进行说明。
在该实施方式中,取代在第1实施方式的构成中满足修正条件的暗像素,对满足修正条件的亮像素的影像信号进行修正。在该实施方式中,不对暗像素进行修正。因此,在该实施方式中,取代为了抑制上述的“(3)在n帧中,变化为该亮像素的像素在前1帧的(n-1)帧中,液晶分子处于不稳定的状态”,提高暗像素的灰度等级,而关注于“(1)当关注于n帧时,暗像素与亮像素邻接,也就是说,施加电压低的状态的像素与施加电压高的状态的像素相邻接,横向电场变强”的必要条件,抑制横向电场。也就是说,影像处理电路30通过进行修正,即降低向与风险边界邻接的亮像素所对应的液晶元件120施加的施加电压,从而抑制在夹着风险边界而相邻的亮像素和暗像素间产生的横向电场。
判断部3142对于n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素是亮像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。此外,如理解为将“n帧”置换为“(n+1)帧”,将“(n-1)帧”置换为“n帧”那样,与(II)相关的条件意味:在n帧中满足修正条件的像素,在(n+1)帧中满足与(I)、(III)相关的条件的情况下,判断部3142在(n+1)帧中也判断为该像素满足修正条件。该考虑方法,与上述的第1实施方式同样。判断部3142在这些判断结果均为“是”的情况下,将输出信号的标记Q例如输出为“1”,该判断结果的任意一个为“否”时,输出为“0”。
置换部3144在由判断部3142供给的标记Q为“1”的情况下,对于标记Q为“1”时的亮像素,置换为由影像信号Vid-d指定的亮像素的灰度等级c2的影像信号,作为影像信号Vid-out输出。灰度等级c2根据对应于向液晶元件120施加的施加电压Vc2(第4电压),低于阈值Vth2,且可通过高于阈值Vth1以上的任意的施加电压得到。但是,优选该施加电压Vc2限于基于不实施修正时的明亮度的10%以内的变化内。
此外,置换部3144当由判断部3142供给的标记Q为“0”时或对于标记Q为“1”时的亮像素被指定为比灰度等级c2暗的等级时,不置换灰度等级,将影像信号Vid-d保持原样地作为影像信号Vid-out输出。
对影像处理电路30的处理的具体例进行说明。
在由(n-1)帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(1)所示,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(2)所示的情况下,当θb=45度时,满足修正条件的像素如图21(a)所示。
修正部314在n帧以及(n-1)帧的至少一方中检测到动作的情况下,若在n帧的影像信号Vid-d中,亮像素与风险边界邻接,则将其作为修正对象。即,修正部314在从n帧向(n+1)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,也如图22(1)所示,将(n+1)帧的影像信号Vid-d与图21(a)所示内容同样地修正为灰度等级c2的影像信号Vid-out。另一方面,在从(n+1)帧向(n+2)帧,从(n+2)帧向(n+3)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图22(2)、(3)所示,修正部314不修正影像信号Vid-d,保持原样地作为影像信号Vid-out输出。(n+4)帧以后的考虑方法与上述的第1实施方式同样。
另外,基于与第1实施方式同样的考虑方法,当θb=90度时,在用图12(2)表示的图像中,满足修正条件的像素如图21(b)所示那样。当θb=225度时,在用图12(2)表示的图像中,满足修正条件的像素如图21(c)所示。
由此,夹着风险边界而邻接的亮像素与暗像素的电位差被抑制得小,横向电场被减小,因此抑制了起因于横向电场的反向倾斜区域的产生,在此之外,也起到了与上述的第1实施方式的构成同等的效果。
<第4实施方式>
下面,对本发明的第4实施方式进行说明。
在上述的第3实施方式中,影像处理电路30仅对满足修正条件的亮像素修正为灰度等级c2,将从与风险边界邻接的亮像素向该风险边界的相反侧连续的2个以上的亮像素也作为修正为灰度等级c2的对象。
这样,本实施方式的影像处理电路30与第3实施方式的构成不同的部分在于:在修正部314中,作为修正对象的亮像素的数量发生了变更。
此外,在该实施方式中也不对暗像素进行修正。
在修正部314中,判断部3142对于n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素为亮像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且,(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。与这些(I)~(III)相关的条件与上述的第3实施方式同样。
判断部3142在这些判断结果均为“是”的情况下,输出信号的标记Q输出为“1”,若该判断结果的任意一个为“否”,则输出“0”。此外,判断部3142在判断为“是”的情况下,对具有下述特征的亮像素,将标记Q的值输出为“1”:(IV)亮像素向符合应用边界的风险边界的相反方向连续,用影像信号Vid-d表示的像素的灰度等级属于灰度范围b,从该风险边界到该像素的距离在(L+1)个像素以内。在本实施方式中,设置为L=1。另外,判断部3142对在n帧中判断为满足(IV)的修正条件的亮像素,将从n帧起后续的k个帧为止的多帧中满足与(IV)相关的条件的亮像素也判断为满足修正条件。
置换部3144在标记Q为“1”的情况下,对亮像素置换为灰度等级c2。
对影像处理电路30的处理的具体例进行说明。
在由(n-1)的影像信号Vid-in表示的图像例如如图12(1)所示那样,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如如图12(2)所示那样的情况下,当θb=45度时,满足修正条件的像素如图23(a)所示被表示。
修正部314在n帧以及(n-1)帧的至少一方中,检测到动作的情况下,将在n帧的影像信号Vid-d中从与风险边界邻接的亮像素向该风险边界的相反侧连续的(L+1)个的亮像素作为修正对象。即,修正部314即使在从n帧向(n+1)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图24(1)所示那样,对于(n+1)帧的影像信号Vid-d,与图23(a)所示内容同样地将影像信号Vid-d修正为灰度等级c2的影像信号Vid-out。另一方面,在从(n+1)帧到(n+2)帧,从(n+2)帧到(n+3)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图24(2)、(3)所示那样,修正部314不修正影像信号Vid-d,保持原样地作为影像信号Vid-out输出。(n+4)帧以后的考虑方法与上述的第1实施方式同样。
另外,根据与第1实施方式同样的考虑方法,当θb=90度的情况下,在用图12(2)表示的图像中满足修正条件的像素如图23(b)所示。当θb=225度的情况下,在用图12(2)表示的图像中满足修正条件的像素如图23(c)所示。
这样,将根据液晶元件120的倾斜方位确定的亮像素作为修正对象,因此可以一边抑制来自本来的图像的变化,一边抑制反向倾斜区域的产生。另外,在能够使基于影像信号的修正使施加电压的变化不明显的方面,起到与上述的第2实施方式的构成同等的效果。
<第5实施方式>
下面,对本发明的第5实施方式进行说明。
在以下的说明中,对与第1实施方式同样的构成赋予同样的符号来表示,并对该说明进行了适当的省略。在该实施方式中,进行在第1实施方式中说明的暗像素的修正与在第3实施方式中说明的亮像素的修正的双方修正。即,该实施方式的影像处理电路30为了避开上述(1)以及(3)的条件而对影像信号进行修正。
图25是表示该实施方式的影像处理电路30的构成的框图。影像处理电路30与上述的第1实施方式的影像处理电路30不同的部分在于追加了计算部318和判断部3142的判断内容发生了变更。
详细地来说,若以常黑模式为例,则计算部318在用影像信号Vid-d表示的像素与风险边界邻接的情况下,第1,当该像素为暗像素时,对该暗像素计算出灰度等级c1并输出;第2,当该像素为亮像素时,对该亮像素计算出灰度等级c2并输出。
在修正部314中,判断部3142对n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素为暗像素或者亮像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且,(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。此外,如理解为将“n帧”置换为“(n+1)帧”,将“(n-1)帧”置换为“n帧”那样,与(II)相关的条件意味:在n帧中满足修正条件的像素在(n+1)帧中满足与(I)、(III)相关的条件的情况下,判断部3142判断为在(n+1)帧中该像素也满足修正条件。该考虑方法与上述的第1实施方式同样。判断部3142在这些判断结果均为“是”的情况下,将输出信号的标记Q输出为“1”,若判断结果的任意一个为“否”时,则输出为“0”。
置换部3144当从判断部3142输出的标记Q为“1”时,将影像信号Vid-d的暗像素或者亮像素置换为从计算部318输出的灰度等级,并将其作为影像信号Vid-out输出。也就是说,置换部3144在标记Q为“1”时的暗像素的灰度等级低于c1的情况下,将影像信号Vid-d修正为从计算部318输出的灰度等级c1,并将其作为影像信号Vid-out输出。另外,置换部3144将标记Q为“1”时的亮像素的影像信号Vid-d修正为从计算部318输出的灰度等级c2,并将其作为影像信号Vid-out输出。
对影像处理电路30的处理的具体例进行说明。
在由(n-1)的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(1)所示,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(2)所示的情况下,当θb=45度时,满足修正条件的像素如图26(a)所示那样表示。
修正部314在n帧以及(n-1)帧的至少一方,检测到动作的情况下,将在n帧的影像信号Vid-d中与风险边界邻接的暗像素或者亮像素作为修正对象。即,修正部314即使在从n帧向(n+1)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图27(1)所示那样,也将(n+1)帧的影像信号与图26(a)所示的内容同样地修正为灰度等级c1或者c2的影像信号Vid-out。另一方面,从(n+1)帧向(n+2)帧,从(n+2)帧向(n+3)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图27(2)、(3)所示那样,修正部314不修正影像信号Vid-d,保持原样地作为影像信号Vid-out输出。(n+4)帧以后的考虑方法与上述的第1实施方式同样。
另外,根据与第1实施方式同样的考虑方法,当θb=90度时,在用图12(2)表示的图像中,满足修正条件的像素如图26(b)所示。当θb=225度时,在用图12(2)表示的图像中,满足修正条件的像素如图26(c)所示。
根据该实施方式,可起到与上述的第1以及3实施方式的双方同等的效果,并且还能够抑制在夹着风险边界而邻接的亮像素以及暗像素间产生的横向电场来进一步抑制反向倾斜区域的产生。
<第6实施方式>
下面,对本发明的第6实施方式进行说明。
在上述的第5实施方式中,影像处理电路30仅对满足修正条件的暗像素以及亮像素修正为灰度等级c1、c2,但在本实施方式中,将从与风险边界邻接的暗像素/亮像素向该风险边界的相反侧连续的2个以上预先设定的数量的暗像素/亮像素也作为修正影像信号的对象。
在以下的说明中,对与第5实施方式同样的构成赋予同样的符号来表示,并对于该说明适当地进行了省略。该实施方式的影像处理电路30与上述的第5实施方式的影像处理电路30不同的部分在于计算部318的计算内容、以及判断部3142的判断内容被进行了变更。
在修正部314中,判断部3142对于n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素为暗像素/亮像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示应用边界,并且,(III)从风险边界检测部304输出的边界信息rsk_edge表示风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。与这些(I)~(III)相关的条件与上述的第5实施方式同样。
判断部3142当这些判断结果均为“是”的情况下,将输出信号的标记Q输出为“1”,当该判断结果的任意一个为“否”时,输出为“0”。此外,判断部3142当判断为“是”时,将具有下述特征的暗像素/亮像素作为满足修正条件的暗像素/亮像素进行处理:(IV)暗像素/亮像素向符合应用边界的风险边界的相反方向连续,且用影像信号Vid-d表示的像素的灰度等级属于灰度范围a/b,从该风险边界到该像素的距离在(L+1)个像素以内。而且,判断部3142对满足修正条件的暗像素/亮像素,将标记Q的值输出为“1”。在本实施方式中,设置L=1。另外,判断部3142对在n帧中判断为满足(IV)的修正条件的暗像素/亮像素,将从n帧到后续的k个帧的多帧中满足与(IV)相关的条件的暗像素/亮像素也判断为满足修正条件。
置换部3144在标记Q为“1”时的暗像素的灰度等级低于c1的情况下,将影像信号Vid-d修正为从计算部318输出的灰度等级c1,并将其作为影像信号Vid-out输出。另外,置换部3144将标记Q为“1”时的亮像素的影像信号Vid-d修正为从计算部318输出的灰度等级c2,并将其作为影像信号Vid-out输出。
对影像处理电路30的处理的具体例进行说明。
在由(n-1)的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(1)所示,由n帧的影像信号Vid-in表示的图像例如图12(2)所示的情况下,当θb=45度时,满足修正条件的像素如图28(a)所示来表示。
修正部314在n帧以及(n-1)帧的至少一方中,检测到动作的情况下,将在n帧的影像信号Vid-d中从与风险边界邻接的暗像素/亮像素向该风险边界的相反侧连续的(L+1)个的暗像素/亮像素作为修正对象。即,修正部314即使在从n帧向(n+1)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图29(1)所示那样,将(n+1)帧的影像信号Vid-d与图28(a)同样地修正为灰度等级c1或者c2的影像信号Vid-out。另一方面,在从(n+1)帧到(n+2)帧,从(n+2)帧到(n+3)帧,图像不发生变化,由上述的灰度范围a的暗像素构成的图案静止的情况下,如图29(2)、(3)所示,修正部314将影像信号Vid-d保持原样地作为影像信号Vid-out输出。(n+4)帧以后的考虑方法与上述的第5实施方式同样。
另外,基于与第1实施方式同样的考虑方法,当θb=90度时,在用图12(2)表示的图像中满足修正条件的像素如图28(b)所示。当θb=225度时,在用图12(2)表示的图像中,满足修正条件的像素如图28(c)所示。这样,将基于液晶元件120的倾斜方位确定的像素作为修正对象,因此,可以一边抑制来自本来的图像的变化,一边抑制反向倾斜区域的产生。
根据该实施方式的构成,能够起到与第5实施方式同等的效果,并且由于与第2以及第4实施方式同样的理由,能够使影像信号的修正引起的施加电压的变化不明显。
<第7实施方式>
下面,对本发明的第7实施方式进行说明。
在以下的说明中,对于与第6实施方式同样的构成,赋予同样的符号来表示,并适当地省略了对其的说明。
在上述的第6实施方式中,对夹着风险边界而相互邻接的多个亮像素以及多个暗像素,修正了影像信号。与此相对,在该实施方式中,影像处理电路30检测在当前帧中,暗像素与亮像素邻接的边界,并将与该检测到的边界中,从前帧((n-1)帧)到当前帧(n帧)移动了1个像素的大小的风险边界邻接的像素作为修正对象。如使用图36已经说明的那样,当以亮像素为背景的暗像素的区域每帧移动2个像素以上时,这样的拖尾现象不表面化(或者,难以被视觉识别)。于是,影像处理电路30将这样的移动了1个像素的大小的风险边界的邻接像素作为修正对象。
图30是表示该实施方式的影像处理电路30的构成的框图。该实施方式的影像处理电路30与上述的第6实施方式的影像处理电路30不同的部分在于设置了风险边界检测部304a、304b以及动作检测部308a。此外,在图30中所示的“(修正电压)”是对由上述的第6实施方式的计算部318输出的修正电压的简化。
风险边界检测部304a、304b分别具有与第6实施方式同等的构成。但是,风险边界检测部304a基于n帧的影像信号Vid-in检测风险边界,并输出表示风险边界的位置的边界信息rsk_edge(n)。风险边界检测部304b基于从延迟电路306读出的(n-1)帧的影像信号Vid-in来检测风险边界,并输出边界信息rsk_edge(n-1)。
动作检测部308a基于由风险边界检测部304a、304b从用n帧以及(n-1)帧的各个影像信号Vid-in表示的图像中检测到的风险边界,检测图像的动作。动作检测部308a在来自风险边界检测部304a、304的边界信息rsk_edge(n)以及rsk_edge(n-1)表示在风险边界中存在动作的情况下,输出表示存在动作的风险边界的位置的边界信息。
对修正部314的更详细的构成,参照图31进行说明。
修正部314具备判断部3142以及置换部3144。
判断部3142判断用从延迟电路302输出的影像信号Vid-d表示的像素是否满足修正条件。判断部3142在该判断结果为“是”的情况下,将输出信号的标记Q设为例如“1”,若该判断结果为“否”,则输出为“0”。具体来说,判断部3142对于n帧的影像信号Vid-d,在(I)用影像信号Vid-d表示的像素为暗像素/亮像素,(II)从OR电路312输出的边界信息mov_edge表示移动的风险边界,并且,(III)边界信息rsk_edge(n)以及rsk_edge(n-1)的结果表示移动了1个像素的量的风险边界的情况下,判断为关注的像素满足修正条件。对于(III),判断部3142不检测从前帧未移动的风险边界以及移动了2个像素以上的风险边界。
判断部3142在这些判断结果均为“是”的情况下,将输出信号的标记Q输出为“1”,若该判断结果任意一个为“否”,则输出“0”。此外,判断部3142在判断为“是”的情况下,与上述的第6实施方式同样地基于与(IV)相关的条件,对各帧判断满足修正条件的像素。即,如图36所示,在图像移动的情况下,修正部314进行用于抑制反向倾斜区域的修正。
除像上述那样修正条件进行了变更以外,与上述的第6实施方式同样。由此,修正部314能够锁定反向倾斜区域容易发生的位置进行修正。由此,能够一边进一步抑制影像信号的变更,一边有效地抑制反向倾斜区域的产生。
此外,在该实施方式的构成中,也可起到与上述的第6实施方式同等的效果。另外,基于移动了1个像素的大小的风险边界来确定修正对象的像素的构成在上述的第1~第5实施方式的构成中也可以应用。该情况下,图示为“(修正电压)”的部分的构成变为适于各实施方式的构成,修正部314的修正处理变为适于各实施方式的修正处理。
<变形例>
(变形例1)TN方式
在上述的实施方式中,说明了对液晶105使用了VA方式的例子。于是接下来,说明对液晶105使用了TN方式的例子。
图32(a)是表示液晶面板100的2×2的像素的图,图32(b)是用包含图32(a)中的p-q线的垂直面剖切时的简单剖面图。
如这些图所示,TN方式的液晶分子在像素电极118与公共电极108的电位差为零的状态中,倾斜角为θa,并以倾斜方位角为θb(=45度)初始取向。TN方式与VA方式相反,向基板水平方向倾斜,因此TN方式的倾斜角θa比VA方式的值大。
在对液晶105使用了TN方式的例中,由于会得到高的相对对比度等理由,使用在未施加电压时,液晶元件120为白状态的常白模式的情况较多。
因此,当对液晶105使用TN方式,并且设置为常白模式时,液晶元件120的施加电压与透过率的关系用图5(b)所示那样的V-T特性表示,随着施加电压变高,透过率降低。但是,在当液晶元件120的施加电压低于电压Vc1时,液晶分子为不稳定状态的方面,与常黑模式没有差别。
在这样的TN方式的常白模式中,如图33(a)所示,假想从(n-1)帧中2×2的4个像素都是液晶分子不稳定的白像素的状态变化为在n帧中仅右上的1个像素变化为黑像素时。在上述那样的常白模式中,像素电极118与公共电极108的电位差与常黑模式相反地在黑像素中比白像素大。因此,在从白变化为黑的右上的像素中,如图33(b)所示,液晶分子从用实线表示的状态向用虚线表示的状态,要在沿着电场方向的方向(基板面的垂直方向)上立起。
但是,在白像素的像素电极118(Wt)与黑像素的像素电极118(Bk)的间隙中产生的电位差,与在黑像素的像素电极118(Bk)与公共电极108间产生的电位差是同程度的,而且像素电极彼此的间隙比像素电极118与公共电极108的间隙窄。因此,当用电场的强度比较时,在像素电极118(Wt)与像素电极118(Bk)的间隙中产生的横向电场比在像素电极118(Bk)与公共电极108的间隙中产生的纵向电场强。
右上的像素在(n-1)帧中为液晶分子处于不稳定的状态的白像素,因此在液晶分子根据纵向电场的强度倾斜前需要花费时间。另一方面,与黑电平的电压施加在像素电极118(Bk)上而产生的纵向电场相比,来自邻接的像素电极118(Wt)的横向电场较强,因此在正要变黑的像素中,如图33(b)所示,与白像素邻接侧的液晶分子Rv与根据纵向电场要倾斜的其他的液晶分子相比,在时间上提前变为反向倾斜状态。
提前变成了反向倾斜状态的液晶分子Rv对在基板水平方向上要根据纵向电场如虚线那样立起的其他的液晶分子的动作带来不良影响。因此,在应该变为黑的像素中产生了反向倾斜的区域如图33(c)所示,不局限于应该向黑变化的像素与白像素的间隙中,以从该间隙侵蚀应该向黑变化的像素的形态,向宽范围扩散。
因此,从图33所示内容可知,在要向黑变化的关注像素的外围是白像素的情况下,当对于该关注像素,白像素在左下侧、左侧以及下侧邻接时,在该关注像素中,反向倾斜会在沿着左边以及下边的内周区域中产生。
另一方面,如图34(a)所示,假想从(n-1)帧中2×2的4个像素都是液晶分子不稳定的白像素的状态变化为,在n帧中仅左下的1个像素变化为黑像素时。在该变化中,在黑像素的像素电极118(Bk)与白像素的像素电极118(Wt)的间隙中,也产生比像素电极118(Bk)与公共电极108的间隙的纵向电场强的横向电场。由于该横向电场,如图34(b)所示,在白像素中与黑像素邻接侧的液晶分子Rv与要根据纵向电场倾斜的其他的液晶分子相比,在时间上取向先发生变化,成为反向倾斜状态,在白像素中纵向电场的强度从(n-1)帧未发生变化,因此对其他的液晶分子,几乎没有影响。因此,在从白像素未发生变化的像素中产生了反向倾斜的区域如图34(c)所示,与图33(c)的例子相比小到能够忽视的程度。
另一方面,在2×2的4个像素中、左下从白变化为黑的像素中,液晶分子的初始取向方向是不易受到横向电场的影响的方向,因此即使施加了纵向电场,成为反向倾斜状态的液晶分子也几乎不存在。因此,在左下像素中,随着纵向电场的强度变大,液晶分子向基板面的垂直方向如图33(b)中用虚线表示的那样正确地立起,其结果变化为作为目的的黑像素,因此不会产生显示品质的劣化。
因此,在TN方式中,倾斜方位角θb为45度的常白模式的情况下,必要条件(1)不变,
(2)在n帧中,该暗像素(施加电压高)相对于邻接的亮像素(施加电压低)位于右上侧、右侧或者上侧时,
(3)在n帧中,变化为该暗像素的像素在前1帧的(n-1)帧中,液晶分子处于不稳定的状态时,
在n帧,该暗像素中会产生反向倾斜。
因此,将该产生状态以(n+1)帧为基准重新考虑的情况下,即使由于图像的动作,在(n+1)帧中暗像素变为满足上述位置关系,在变化前的n帧中,施以不使该像素的液晶分子变为不稳定的状态的措施即可。
若考虑到在常白模式中,与常黑模式相反,灰度等级越高(明亮)液晶元件的施加电压变得越低的方面,则影像处理电路30的构成如下述这样变更即可。
也就是说,在n帧中,影像处理电路30的风险边界检测部304具有下述构成即可:抽出暗像素位于下侧、亮像素位于上侧的部分和暗像素位于左侧、亮像素位于右侧的部分作为风险边界进行检测。对于修正部314基于该风险边界来修正影像信号的像素,如用上述的第1~第7实施方式说明的那样。
此外,在该例中,说明了TN方式中将倾斜方位角θb设为45度的例子,若考虑到反向倾斜区域的产生方向与VA方式相反的方面,则对于倾斜方位角θb为45度以外的角度时的措施、为此而采用的构成,也应该能够从到目前为止的说明中容易地类推出来。
当这样仅假想水平方向作为图像图案的动作方向时,对垂直方向、倾斜方向,与假想的构成相比较,也可以实现构成的简单化。
此外,这里以VA方式、且将倾斜方位角θb设为45度的情况为例进行了说明,对VA方式、且将倾斜方位角θb设为225度的情况也同样。
(变形例2)修正对象的帧数
在上述的各实施方式中设置k=1,影像处理电路30对n帧以及(n+1)帧的影像信号进行了修正,也可以将k设置为“2”以上的值,对后续的更多的帧进行影像信号的修正。总而言之,可以认为,在将液晶105的响应时间设为T,将更新由液晶元件120构成的液晶面板100的显示的时间间隔设为S的情况下,当满足T≤S×k的关系时,会施以液晶105的响应时间的修正,能够充分起到抑制反向倾斜区域的效果。由此,当是倍速驱动时,至少要修正2帧,当是4倍速驱动时,帧频率变为240Hz(4.15ms),所以至少要设置k=3,在遍及4个帧中进行影像信号的修正。这样,即使在k为“2”以上的情况下,也可以变形成:将上述的延迟电路310的构成作为存储对应多个帧的动作的历史记录的历史记录存储部来使其发挥作用。
此外,影像处理电路30在液晶面板100以与影像信号Vid-in的供给速度等倍速被驱动的情况下,也可以在遍及多个帧中对影像信号Vid-d进行修正。另外,在本发明中,即使在满足T>S×k的关系的情况下,当在抑制反向倾斜区域的方面上有效果时,也不妨采用该构成。
(变形例3)倍速驱动的变化
近些年,如2倍速、4倍速、...之类,液晶面板100的驱动存在更高速化的倾向。即使在这样的高速驱动中,由上位装置供给的影像信号Vid-in也与等速驱动同样地在每帧中存在对应1格的量。这时,在n帧与(n+1)帧间,为了使视频显示视觉识别特性提高等,有时通过插补技术等生成两帧的中间性的图像,并使其在液晶面板100上显示。例如在2倍速驱动的情况下,存在下述情况:在第1帧中,进行使例如1格的图像显示的更新,在接下来的第2帧中,进行使相当于该格的图像和后格的图像的插补图像显示的更新。该情况下,与上述的实施方式不同,存在n帧与(n+1)帧的图像不同的情况。即使在该情况下,也可以将满足在上述各实施方式中说明的条件的像素在(n+1)帧中作为修正对象。这时,虽然也取决于插补图像的内容,但相对于当前帧,下一帧的修正对象的像素减少的情况居多。
(变形例4)其他的变形例
在上述的各实施方式中,影像信号Vid-in被设置为指定像素的灰度等级,也可以被设定为直接地指定液晶元件的施加电压。在影像信号Vid-in指定液晶元件的施加电压的情况下,也可以形成根据被指定的施加电压来判断边界,修正电压的构成。
在上述的各第2、第4、第6以及第7实施方式中,成为修正对象的亮像素、暗像素的各像素的灰度等级也可以分别不同。另外,在上述的第6、第7实施方式中,成为修正对象的亮像素的数量与暗像素的数量(L的值)也可以互异。
另外,在各实施方式中,液晶元件120不限于透过型,也可以是反射型。
(变形例5)电子设备
接下来,作为使用了上述的实施方式的液晶显示装置的电子设备的一例,对将液晶面板100作为光阀使用的投射型显示装置(投影仪)进行说明。图35是表示该投影仪的构成的平面图。
如该图所示,在投影仪2100的内部设置有由卤素灯等白色光源构成的灯单元2102。由该灯单元2102射出的投射光通过在内部配置的3块反射镜2106以及2块正交二向色棱镜2108被分离为R(红)色、G(绿)色、B(蓝)色的3原色,并分别被导入与各原色对应的光阀100R、100G以及100B。此外,B色的光当与其他的R色、G色相比较时,光路长,所以为了防止其损耗,经由入射透镜2122、中继透镜2123以及出射透镜2124构成的中继透镜系2121被导入。
在该投影仪2100中,含有液晶面板100的液晶显示装置分别对应R色、G色、B色被设置了3组。光阀100R、100G以及100B的构成与上述的液晶面板100同样。为了指定R色、G色、B色各个原色成分的灰度等级,形成了影像信号分别由外部上位电路供给,从而光阀100R、100G以及100B分别被驱动的构成。
分别被光阀100R、100G、100B调制过的光从3个方向射入正交二向色棱镜2112。而且,在该正交二向色棱镜2112中,R色以及B色的光向90度折射,而G色的光直线前进。因此,各原色的图像被合成后,通过投射透镜2114,彩色图像会被投射在屏幕2120上。
此外,在光阀100R、100G以及100B中,与R色、G色、B色对应的光通过正交二向色棱镜2108分别被射入,所以不需要设置彩色滤光片。另外,光阀100R、100B的透过像由二向色棱镜2112反射后再被投射,与此相对,光阀100G的透过像保持原样地被投射,因此光阀100R、100B的水平扫描方向与光阀100G的水平扫描方向呈逆向,从而会形成显示使左右反转的像的构成。
作为电子设备,除了参照图35说明的投影仪之外,可以举出电视机、取景器型/监视器直视型的磁带录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、台式电子计算器、文字处理器、工作站、电视电话、POS终端、数字化的静像摄影机、手机、具备触摸屏的设备等等。而且,对于这些各种的电子设备,当然可以应用上述液晶显示装置。
Claims (10)
1.一种影像处理方法,其特征在于,修正用于按每个像素指定液晶元件的施加电压的输入影像信号,基于所述修正过的影像信号分别规定所述液晶元件的施加电压,
该影像处理方法包括下述步骤:
第1边界检测步骤,其检测在输入的影像信号中所述施加电压低于第1电压的第1像素与所述施加电压在比所述第1电压高的第2电压以上的第2像素的边界中,从当前帧的前1帧到当前帧发生变化的边界;
第2边界检测步骤,其针对从当前帧起后续k个帧的多帧分别检测风险边界,该风险边界是由输入的影像信号指定的所述第1像素与所述第2像素的边界的一部分,由所述液晶的倾斜方位确定的,其中,k是自然数;和
修正步骤,其针对与通过所述第1边界检测步骤检测到的边界中的、通过所述第2边界检测步骤根据当前帧的影像信号检测到的风险边界邻接的所述第1像素以及第2像素的至少一方像素,修正用于指定向所述多帧中的与通过所述第2边界检测步骤检测到的风险边界邻接的帧的该像素所对应的液晶元件施加的施加电压的影像信号,以使由所述第1像素以及第2像素产生的横向电场减小。
2.根据权利要求1所述的影像处理方法,其特征在于,
当将所述液晶的响应时间设为T,将对具有该液晶元件的液晶面板的显示进行更新的时间间隔设为S时,
满足T≤S×k的关系。
3.根据权利要求1或者2所述的影像处理方法,其特征在于,
在所述修正步骤中,
在向与由帧的影像信号检测出的所述风险边界邻接的所述第1像素所对应的液晶元件施加的施加电压低于比所述第1电压低的第3电压的情况下,将该施加电压修正为在所述第3电压以上。
4.根据权利要求1~3的任意一项所述的影像处理方法,其特征在于,
在所述修正步骤中,
在从与由帧的影像信号检测出的所述风险边界邻接的所述第1像素向该风险边界的相反侧连续的2个以上预先设定的数量的所述第1像素中,将所述施加电压低于比所述第1电压低的第3电压的所述第1像素的施加电压修正为在所述第3电压以上。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的影像处理方法,其特征在于,
在所述修正步骤中,
向与由帧的影像信号检测出的所述风险边界邻接的所述第2像素所对应的液晶元件施加的施加电压被修正为高于所述第1电压且低于所述第2电压的第4电压。
6.根据权利要求1~5的任意一项所述的影像处理方法,其特征在于,
在所述修正步骤中,
将向以下2个以上的预先设定的数量的所述第2像素所对应的液晶元件施加的施加电压,修正为高于所述第1电压且低于所述第2电压的第4电压,该2个以上的预先设定的数量的所述第2像素是从与由帧的影像信号检测出的所述风险边界邻接的所述第2像素向该风险边界的相反侧连续的像素。
7.根据权利要求1~6的任意一项所述的影像处理方法,其特征在于,
在所述修正步骤中,
将与通过所述第1边界检测步骤检测到的边界中的从所述前1帧向当前帧移动了1个像素后的风险边界邻接的像素作为用于使所述横向电场减小的修正对象。
8.一种影像处理电路,其特征在于,修正用于按每个像素指定液晶元件的施加电压的输入影像信号,基于所述修正过的影像信号分别规定所述液晶元件的施加电压,
该影像处理电路具备:
第1边界检测部,其检测在输入的影像信号中所述施加电压低于第1电压的第1像素与所述施加电压在比所述第1电压高的第2电压以上的第2像素的边界中,从当前帧的前1帧到当前帧发生变化的边界;
第2边界检测部,其针对从当前帧起后续k个帧的多帧分别检测风险边界,该风险边界是由输入的影像信号指定的所述第1像素与所述第2像素的边界的一部分,由所述液晶的倾斜方位确定,其中,k是自然数;和
修正部,其针对与通过所述第1边界检测部检测到的边界中的、通过所述第2边界检测部根据当前帧的影像信号检测到的风险边界邻接的所述第1像素以及第2像素的至少一方像素,修正用于指定向所述多帧中与通过所述第2边界检测部检测到的风险边界邻接的帧的该像素所对应的液晶元件施加的施加电压的影像信号,以使由所述第1像素以及第2像素产生的横向电场减小。
9.一种液晶显示装置,其特征在于,具备:
液晶面板,其具有液晶元件,该液晶元件是通过在第1基板上对应于多个像素的每一个而设置的像素电极与在第2基板上设置的公共电极夹持着液晶的液晶元件;和
影像处理电路,其修正用于按每个像素指定液晶元件的施加电压的输入影像信号,基于所述修正过的影像信号分别规定所述液晶元件的施加电压,
所述影像处理电路具备:
第1边界检测部,其检测在输入的影像信号中所述施加电压低于第1电压的第1像素与所述施加电压在比所述第1电压高的第2电压以上的第2像素的边界中,从当前帧的前1帧到当前帧发生变化的边界;
第2边界检测部,其针对从当前帧到后续的k个帧的多帧分别检测风险边界,该风险边界是由输入的影像信号指定的所述第1像素与所述第2像素的边界的一部分,由所述液晶的倾斜方位确定,其中k是自然数;和
修正部,其针对与所述第1边界检测部检测到的边界中的、通过所述第2边界检测部根据当前帧的影像信号检测到的风险边界邻接的所述第1像素以及第2像素的至少一方像素,修正用于指定向所述多帧中与通过所述第2边界检测部检测到的风险边界邻接的帧的该像素所对应的液晶元件施加的施加电压的影像信号,以使由所述第1像素以及第2像素产生的横向电场减小。
10.一种电子设备,其特征在于,
具有权利要求9所述的液晶显示装置。
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