CN104777641A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示装置，具体提供了可以减轻显示中的不连续感的显示装置。根据本发明的显示装置设有多个具有开口部的像素以及各像素在亮度上受控制以显示图像，所述显示装置包括以下这样的像素结构和像素阵列：凹形部分朝上述像素的开口部的同一平面上的不同的四个方向和作为横向方向的其它方向形成，以及相邻像素的开口部被布置于上述凹形部分。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及一种应用于全体平板显示器的显示装置的结构，特别涉及显示装置中的显示像素(以下简称为“像素”)的开口形状。上面提到的“像素”指的是开口区域(以下简称“开口部”)，除非另有说明，否则像素实际上可在亮度上被控制，像素之间的遮光区域不包括在内。

背景技术

平板显示器作为用于显示图片和图像的主流显示装置，具有多种显示方法，例如LCD(液晶显示器)、PDP(等离子显示器)和OLED(有机电致发光平板显示器)，这些显示方法采用设置有许多小像素以及控制各像素亮度以显示图像的显示方式，因而本发明可应用于这些显示方法。

为了列举作为代表性平板显示器的LCD，例如，上述像素的形状通常包括矩形形状和专利文献1至3中所示的形状<以及通过结合形状<得到的具有多个弯曲部分的形状。

当理想图像数据(以下简称“原始图像”)，即显示图像的来源，显示在上述显示装置上时，原始图像的亮图案和暗图案之间的边界区域的位置(以下简称“轮廓”)无法显示在比该像素的尺寸更细的位置，因此带来了称为锯齿状的现象从而降低了显示图像的质量，在该锯齿状的现象中，轮廓以锯齿状的形状显示。

如在专利文献4中所示，公知的用于改善锯齿状的措施为抗锯齿处理，在该处理中，位于对应于轮廓的位置的像素的亮度被控制在在轮廓的两侧的亮图案和暗图案的亮度之间的中间亮度，以使该轮廓处于看起来模糊的状态，从而抑制锯齿状感。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公开号2011-150021

专利文献2：日本公开专利公开号2012-234212

专利文献3：日本公开专利公开号2005-257883

专利文献4：日本公开专利公开号1992-188192

发明内容

本发明所解决的技术问题

然而，在上述常规的抗锯齿处理中，依赖于原始图像的轮廓位置与像素之间的边界的位置之间的关系，抗锯齿处理的影响程度是不同的。

例如，当原始图像的轮廓位置位于像素的中心附近时，轮廓的“模糊的感觉”被强烈显示，以及当原始图像的轮廓位置位于像素之间时，轮廓的“模糊的感觉”被弱显示。因此，其中涉及在显示轮廓上带来的不连续感的问题。

以上示出的常规的标准像素形状中的问题，将参照图11和图12进行详细说明。例如，在原始图像的图像图案是由白色和黑色的两个值构成的图像且并且没有对该图像进行过抗锯齿处理的情况中，如图11所示，对应于原始图像的轮廓位置102的像素101通常显示构成原始图像图案的白色或黑色。

由于图像无法在比显示设备(诸如液晶显示器等)上的像素单元的尺寸更小的尺寸上显示，因此实际显示的图像的轮廓是各像素101的边界。也就是说，由各像素101的阵列间距确定的离散位置为实际显示的图像的轮廓，因此它们成为反映像素101的形状的锯齿状的轮廓。

一种改善上述问题的方法包括上述称为抗锯齿处理的图像处理。抗锯齿处理是一种方法，如图12所示，在该方法中，位于原始图像的边界部分的像素101以原始图像的白色和黑色图案的亮度的中间亮度显示，从而使显示的轮廓的位置变得模糊以及减轻锯齿状的感觉。

在专利文献4所示的由传统的过采样方法实现的抗锯齿处理中，当原始图像的轮廓穿过像素的中间时，由于该像素中的原始图像的图案的平均亮度基于对应于该像素的面积占据比而计算且显示，则对应于原始图像的轮廓位置的像素显示中间亮度，其产生的效果为如图12的b部分所示，原始图像的轮廓变得模糊。然而，当原始图像的轮廓穿过像素之间的边界的附近时，如图12的a部分所示，该像素几乎显示原始图像的亮度，因此，轮廓是清晰的。

如图1和图3所示，常规的平板显示器中的像素形状和像素阵列具有称为“方形阵列”的结构，在该结构中，具有近乎矩形形状的像素以正交的形式排列，因此，其中涉及的问题是，当原始图像的轮廓以相对于像素阵列方向呈小角度的方向延伸时，模糊的部分和清晰的部分在相对长的周期内交替产生，由此带来不连续的感觉。

另一方面，特定阵列包括称为“三角阵列”的结构，在该结构中，各像素行被排列成奇数像素行偏离偶数像素行1/2像素。在三角阵列的情况下，当原始图像的轮廓以相对于竖行方向呈小角度的方向延伸时，依赖于奇数行像素和偶数行像素，原始图像的轮廓位置不同。

因此，当任一轮廓位置处于清晰状态时，其它轮廓位置处于模糊状态，因此，在方形阵列的情况下观察到的不连续的感觉被减轻。然而，当原始图像的轮廓以相对于水平行方向呈小角度的方向延伸时，与方形阵列的状态完全相同，无法减轻不连续的感觉。

因此，本发明的目的是提供一种可以减轻显示中的不连续感的显示装置。解决问题的手段

为了解决该问题，根据本发明的显示装置的特征在于一种显示装置设置有具有开口部的多个像素以及各像素在亮度上受控制以显示图像，所述显示装置包括像素结构和像素阵列，在所述像素阵列中，多个不规则部(凹凸部)从同一平面上的所述多个像素的所述开口部的中心朝多个不同的方向形成，以及在所述像素阵列中，所述像素的不规则部被布置成与相邻像素的不规则部组合。此外，其特征为绘制的用于连接上述像素阵列中的前面提到的像素之间的边界的线在任何方向上均不是直线。

此外，上述各像素的开口部的特征为具有基于十字形的形状，例如十字形或双十字形。

此外，上述像素结构和像素阵列可以是以下这样的结构和阵列：其中具有开口部(其中设有在上述四个方向和其它方向上形成的前面提到的凹形部分)的两种或更多类型的像素和具有通过将上述像素旋转90度得到的形状的像素组合和布置成彼此相邻。

另一方面，根据本发明的显示装置的特征在于，一种显示装置设有多个具有开口部的像素以及各像素的开口部在亮度上被控制以显示图像，所述显示装置包括以下这样的像素结构和像素阵列，其中不规则部形成在上述像素的开口部，所述像素与毗邻上述不规则部的像素的开口部相邻并构成阵列，在该阵列中各像素被布置为点对称或线对称以及绘制的用于连接上述像素之间的边界的线在任何方向上均不是直线。

以上例子中的上述像素结构和像素阵列可以是以下这样的像素结构和像素阵列，其中具有箭头羽毛的像素的凹形部分和凸起部分对向设置在像素阵列中以彼此相邻和彼此结合以及其中它们被设置为点对称。

在上述各像素中，在相邻的两个像素在空间上相互交合的区域中，一个像素的面积重心距所述一个像素的相邻像素越近，所述一个像素相对于所述一个像素的相邻像素的面积占据比率越大。

本发明的效果

在本发明中，在像素的平面方向上提供不规则部以使该像素的相邻像素的一部分被布置在该不规则部上，从而即使原始图像的轮廓位置与像素边界的位置重叠时，两个相邻像素的边界也在空间上相互交合，因此获得“模糊的感觉”。

这减轻了当原始图像的轮廓位置位于像素的中心附近对轮廓进行抗锯齿处理时的模糊的感觉与当原始图像的轮廓位置位于像素的边界附近时的模糊的感觉之间的差别。此外，获得了在不对轮廓进行抗锯齿处理时轮廓是模糊的效果，因此减轻了锯齿状。

此外，在相邻的两个像素在空间上相互交合的区域，一个像素的面积重心距所述一个像素的相邻像素越近，所述一个像素相对于所述一个像素的相邻像素的面积占据比率越大，由此带来轮廓的模糊感的渐变，以及实现了具有更自然和连续的感觉的轮廓。

附图说明

图1是示出本发明的一个示例的十字形像素的结构的图；

图2a是示出常规的方形阵列像素结构的一个示例的图；

图2b是示出图2a中所示的像素结构的图，其中示出了原始图像的轮廓与像素的边界一致的情况的显示状态；

图2c是示出图2a中所示的像素结构的图，其中示出了原始图像的轮廓位于像素的中心附近的情况的显示状态；

图2d是示出图2a中所示的像素结构的图，其中示出了原始图像的轮廓以横向方向延伸的情况的显示状态；

图3a是示出常规的三角形阵列像素结构的阵列示例的图；

图3b是示出图3a中所示的像素结构中的轮廓部分的显示状态的图；

图3c是示出图3a中所示的像素结构中的轮廓部分的显示状态的图；

图3d是示出图3a中所示的像素结构的图，其中示出了原始图像的轮廓以横向方向延伸的情况的显示状态；

图4a是示出本发明的实施例1中的像素形状的显示状态的图；

图4b是示出图4a中所示的像素结构中的轮廓部分的显示状态的图；

图4c是示出图4a中所示的像素结构中的轮廓部分的显示状态的图；

图4d是示出图4a中所示的像素结构的图，其中示出了原始图像的轮廓以横向方向延伸的情况的显示状态；

图5a是说明作为常规示例的矩形像素的方形阵列中的轮廓位置与亮度平均值的关系的图和曲线图；

图5b是说明作为常规示例的矩形像素的方形阵列中的轮廓位置与亮度平均值的关系的图和曲线图；

图6a是说明作为本发明的一个示例的十字形像素的三角形阵列中的轮廓位置与亮度平均值的关系的图和曲线图；

图6b是说明作为本发明的一个示例的十字形像素的三角形阵列中的轮廓位置与亮度平均值的关系的图和曲线图；

图7是示出根据本发明的实施例2的十字形像素的方形阵列结构的图；

图8是示出根据本发明的实施例3的十字形像素的三角阵列的图，其中示出普通三角阵列中的横行与竖行的关系发生替换的阵列；

图9a是示出根据本发明的实施例4的像素结构的图，其中示出了具有不规则部的像素以及与上述像素对称的像素对向组合和设置的结构；

图9b是示出根据本发明的实施例4的像素结构的图，其中示出了具有不规则部的像素以及与上述像素对称的像素对向组合和设置的结构；

图10是示出根据本发明的实施例5的像素结构的图，其中具有双十字形不规则部的像素以及通过将上述像素旋转90度获得的像素交替排列以使彼此相邻；

图11是示出常规例子中在矩形像素的方形阵列上不进行抗锯齿处理的情况的显示状态的图；

图12是示出常规的例子中在矩形像素的方形阵列上使用过采样方式实现抗锯齿处理的情况的显示状态的图。

具体实施方式

接着，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在本实施方式中，说明了液晶显示装置，但本发明并不局限于液晶显示装置，可应用于采用如下显示方式的所有显示装置，该显示方式例如PDP和有机EL之类，其通过控制各像素亮度来显示图像。同时，只要能够实现本发明的目的，根据本发明的像素的形状和阵列不应限制在下面的例子中。

实施例1

参考图1对本发明的实施例1中的液晶显示装置的结构进行说明。

在液晶显示装置的情况下，规定的电压被施加到各像素1以驱动液晶，从而各像素1的透射率被控制。从背光源发出的光透过各像素1并从显示表面发射，因此各像素1的透射率被控制，从而各像素的亮度可被控制以显示图像。

开关元件11设置于各像素1上以将规定的电压施加到各像素1，以及数据配线的信号电压通过开关元件11施加。而且，开关元件11设置有与栅极配线12连接从而控制该开关元件的栅电极，以及通过切换栅极电压可控制开关元件的开/关。

通常，各像素1位于被两个栅极配线12和两个与栅极配线正交的数据配线13包围的区域。绝缘膜位于栅极配线12和数据配线13之间，因此栅极配线和数据配线在栅极配线12和数据配线13交叉的部分中也电分离。

在本实施例中，栅极配线12和数据配线13都具有蜿蜒的形状，因此，像素电极(即，被栅极配线12和数据配线13包围的区域)和像素的开口部都具有复杂的形状。具体来说，各像素1为十字形，因此呈现一种结构，在该结构中，像素的不规则部位于对应于从像素的重心观察的四个方向的右上方向、右下方向、左上方向、左下方向，以及在该结构中，与上述不规则部相邻的像素部分被组合和设置。

如上所述，在4个或更多的方向上提供不规则部(凹凸部)可以提高以下可能性：当原始图像的轮廓位置位于从像素的重心X观察的任何位置时，该轮廓复制在相邻像素上。

在本实施例中，各个像素被布置成：在相应的像素横行以及与该像素横行相邻的上面的像素横行和下面的像素横行中，重心在横行方向上偏离半个像素；采用了这样的像素阵列(三角阵列)，在该阵列中，通过连接各像素的重心X形成三角形形状。换句话说，各像素组成一阵列，在该阵列中，各像素布置成在横行方向上线对称以及布置成在斜向上和斜向下方向上点对称。此外，这些像素的边界在任何方向上都不是直线。

另外，在本实施例中，像素为十字形，因此像素在与像素的重心的距离增大的部分中，因此，在该像素和该像素所相邻的像素组合的区域中，宽度减小，采用了这样的结构，在该结构中，随着与像素的重心的距离的增大，像素的面积占据比率通常降低。

接下来，参照图2a至图4，将对本实施例中的图像图案的显示方法及显示状态进行说明，其中，将原始图像的显示图案的轮廓位置的延伸方向几乎与像素阵列的横行方向平行的情况作为示例，以及在对传统的像素结构与本实施例中的像素结构进行比较时，描述了对原始图像图案进行抗锯齿处理并显示的情况的显示状态。

例如，当原始图像的轮廓位置与如图2a所示的常规的矩形像素1a中的像素1b的轮廓位置(图2b)一致时，即使显示图像进行过抗锯齿处理，显示图像的轮廓2b也具有强烈的明暗对比。与此相反，当原始图像的轮廓位置2c位于像素1c的中心附近(图2c)时，所关注的像素具有位于该轮廓的两侧的像素的亮度中间的亮度，因此像素的轮廓以模糊的方式显示。另外，如图2d所示，原始图像的轮廓位置2d显示在像素1d形状的横向方向上。

另一方面，由于在如图3a所示的三角阵列和如图4a所示的本实施例的像素结构中，像素1、1e、1f、1g、1h的位置在偶数竖行和奇数竖行上偏离半间距，因此，当在偶数横行上的图像的轮廓清晰显示时，在奇数横行上的图像的轮廓模糊，以使得它们处于互补的状态，以及无论原始图像的轮廓位置2、2f、2g、2h位于何位置，它们都处于适当的模糊状态(图3b、图3c、图4b、图4c、图4d)。

接着，当原始图像的轮廓位置的延伸方向几乎与像素阵列的横行方向平行时，与方形阵列(图2b、图2c)的竖行方向的情况一样，在三角阵列(图3d)的情况中，引起像素的边界位置与原始图像的轮廓位置一致的部分以及像素的边界位置与原始图像的轮廓位置不一致的部分，显示的轮廓的模糊的感觉根据方向而不同。在图2d和图3d的示例性的图中，像素的边界位置与原始图像的轮廓位置是一致的，因此，图像显示清晰而不模糊。

另一方面，即使在上述情况下，在如图4a所示的本实施例的像素结构中,像素1的边界与原始图像的轮廓在横行方向和竖行方向上不一致，因此合适的模糊不可避免地引入到轮廓部分(图4d)。

参考图5和图6对本发明的实施例1的效果进行说明。图5a和图5b示出了当在常规的像素结构中执行抗锯齿处理时观察到的显示状态，以及制作的示出轮廓附近的亮度变化的曲线图。通过在轮廓的延伸方向上对亮度值取平均值而得到的值被分配给该曲线图的纵轴，以及在与轮廓正交的方向上的位置被分配给该曲线图的横轴。

图5a示出了当在常规的像素结构和像素阵列中的轮廓位于与像素边界一致的位置时，亮度相对于轮廓附近的位置的变化，亮度在轮廓位置的边界迅速改变。另一方面，图5b示出了当常规的像素结构和像素阵列中的轮廓位于像素的中心附近时，轮廓附近的亮度变化，其中亮度以阶梯式变化。

也就是说，依赖于轮廓位置和像素的位置之间的关系，亮度以不同的方式改变，显示图像的质量劣化。此外，在具有中间亮度的部分中，只能够显示像素间距单位的亮度变化，因此亮度以阶梯式改变，从而图像以不自然的模糊的方式显示。

另一方面，在本实施例的图6a的像素1的结构中，图像在图6a和图6b中几乎以相同的亮度变化显示，其中图6a和图6b中轮廓位置是不同的，因此，无论轮廓位于何位置都可以获得均匀的模糊的感觉。

此外，由于在本实施例的像素结构中，随着像素与像素的面积重心的距离的增大，像素的显示面积减小，从而提供了以下效果：对应于轮廓部分的部分在亮度上流畅地变化，以及在轮廓部分获得了更自然的模糊感。

另外，本实施例中的像素结构是以下这样的结构：相邻像素在空间上混合而无需对其进行抗锯齿处理，以及轮廓是模糊的，从而获得可减轻锯齿状的效果。

实施例2

在作为本发明的另一实施方式的实施例2中，如图7所示，与实施例1一样，像素2的形状是十字形的，以及像素倾斜地旋转和配置，使得像素重心的阵列发生改变。如附图标记3a所示，像素阵列为方形阵列。换句话说，各像素组成阵列，在该阵列中，各像素被布置为在横行方向和竖行方向上点对称。此外，这些像素的边界在任何方向上均不是直线。

也就是说，像素2的重心被布置在方形阵列中，在该方形阵列中，像素横行和像素竖行线性地布置，从而提供了优势：原始图像至显示图像的转换处理与三角阵列相比可相对容易进行。

实施例3

在本发明的实施例3中，如图8所示，提供了以下这样的阵列：其中，将像素形状设置为与实施例1相同的像素形状的同时，在像素阵列中的横行和竖向发生替换。如附图标记3b所示，像素阵列与普通的三角阵列相比有90度的差异。换句话说，各像素组成阵列，在该阵列中，各像素被布置为在竖行方向上线对称以及在斜向上和斜向下方向上点对称。此外，这些像素的边界在任何方向上均不是直线。

也就是说，在实施例1中，各像素1的重心线性排列在横行方向上，以及在竖行方向上，各像素的重心以锯齿状的方式排列，其中各像素的重心位置偏离1/2像素宽度。另一方面，在实施例3中，以这样的方式设置阵列，使得当各像素3的重心在竖行方向上连接时，各像素3的重心线性排列，以及当各像素3的重心在横行方向上连接时，各像素3的重心以锯齿状的方式排列。

在本发明的像素结构中，在三角阵列中的横行和竖行发生替换的阵列中也可以得到相同的效果。当事先知道显示图像的轮廓线是在竖向方向还是横向方向上较大时，则如图8所示的本实施例的阵列在一定条件下比阵列以每像素横行发生偏差的普通的三角阵列(实施例1就是如此)更有优势。

实施例4

参考图9a和图9b对本发明的实施例4进行说明。在如图9a所示的本实施例的一个示例的显示装置中，相邻像素41a、41b(像素的一个部位是箭头羽毛状的凹形)对向设置且交替地、逆向地排列在横行方向上的每一行中。

此外，在如图9b所示的本实施例中的另一示例的显示装置中，像素42a和相邻像素42b(其中，像素的一个部位分别是凹形)逆向排列在竖向方向上的每一行中。在上述两个示例中，提供的是这样一种像素阵列，在该像素阵列中，一个像素中具有凹形部分的一侧被布置在偏离1/2像素的对称形状的另一像素的具有凹形部分的一侧。

具体地，提供了这样的结构：在该结构中，由具有标记＜的形状的相邻像素41a构成的像素竖行交替排列和组合并且在该结构中相邻像素41b被布置成在竖向方向上与重心偏离1/2间距；以及提供了这样的结构：在该结构中，相邻像素42a在横行中交替排列以及像素42b被布置成在横向方向上偏离1/2间距。换句话说，在图9a中，各像素构成阵列，在该阵列中，各像素被布置成在竖行方向上线对称以及在斜向上和斜向下方向上点对称。相反地，在图9b，各像素构成阵列，在该阵列中，各像素被布置成在横行方向上线对称以及在斜向上和斜向下方向上点对称。

基于上述过程，像素边界在任何方向上都不是线性化的，因此，轮廓与像素边界不一致。因此，原始图像的轮廓叠加在两个相邻的像素上，以及轮廓显示不清晰，能提供一种自然的模糊的感觉。实施例4的一个例子示出在图9a和图9b中，作为用于实现本发明的目的的手段，像素的形状不应只局限于本发明的示例所示的像素的形状。

实施例5

本发明的实施例5是具有如下阵列的实施例，在该阵列中，具有多个凹形部分(本实施例中的6个部分)的双十字形的像素51以及具有通过将像素51旋转90度得到的形状的像素52组合且交替排列从而它们彼此相邻。

通过改变方向来使用像素使得可以通过在像素本身复杂的形状的基础上将像素组合以产生像素之间复杂的边界，因此可以更强烈地得到模糊的感觉。由于像素在形状上而不是在阵列方向上相同以及在面积上相同，因此可通过相对简单的处理将原始图像的数据转换为显示图像的数据。

在与上述实施例相关的各像素中，在相邻的两个像素在空间上相互交合的区域，一个像素的面积重心距该一个像素的相邻的像素越近，该一个像素相对于其相邻的像素的面积占据比率越大，由此带来了轮廓的模糊感的渐变，并实现了具有更自然和连续的感觉的轮廓处理。当应用于彩色显示时，可通过结合分时方式例如场序方式等来实现。

附图标记的描述

1            像素(实施例1)

2            像素(实施例2)

3            像素(实施例3)

41a、41b     箭头羽毛状像素(横向方向，实施例4)

42a、42b     箭头羽毛状像素(竖向方向，实施例4)

51           0角度像素(实施例5)

52           通过将上述像素旋转90度得到的像素(实施例5)

11           开关元件

12           栅极配线12

13           数据配线

101          常规的矩形像素

Claims (6)

1.一种显示装置，设置有具有开口部的多个像素以及各像素在亮度上受控制以显示图像，所述显示装置包括像素阵列，在所述像素阵列中，多个不规则部从所述多个像素的所述开口部的中心朝多个不同的方向形成在同一平面上，以及在所述像素阵列中，所述像素的不规则部被布置成与相邻像素的开口部的不规则部组合。

2.根据权利要求1所述的显示装置，包括所述像素阵列：所述像素构成阵列，在所述阵列中，所述像素相邻并被布置为点对称或线对称，以及绘制的用于连接所述像素之间的边界的线在任何方向上均不是直线。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，各所述像素的开口部的特征在于，具有十字形、双十字形或基于十字形的形状。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素阵列包括以下这样的阵列：具有其中朝多个方向形成所述不规则部的所述开口部的像素和通过将所述具有其中朝多个方向形成所述不规则部的所述开口部的像素倾斜90度布置的像素组合且布置成彼此相邻。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素阵列包括以下这样阵列：其中，具有标记<的形状的像素和具有标记>的形状的像素被组合且布置成在横行方向上或竖行方向上点对称。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，在相邻的两个像素在空间上相互交合的区域中，一个像素的面积重心距所述一个像素的相邻像素越近，所述一个像素相对于所述一个像素的相邻像素的面积占据比率越大。