JP2011170048A - Image data generating device, liquid crystal display device, and display driving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ツイステッドネテマティックモードを用いた液晶表示装置の表示用の画像データを生成する画像データ生成装置、及びそれを用いた液晶表示装置、表示駆動方法に関する。 The present invention relates to an image data generation device that generates image data for display of a liquid crystal display device using a twisted nematic mode, a liquid crystal display device using the same, and a display driving method.
液晶表示装置は、各々が平面電極を有する一対の基板間に液晶層が狭持されて構成されている。液晶表示装置に用いられる液晶の動作モードとしては種々のものがあり、この液晶の動作モードの１つとして、液晶層中の液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向させた状態で液晶の動作をさせるツイステッドネマティック（ＴＮ）モードが知られている。一般に、ＴＮモードにおいては、液晶層内の液晶分子が９０°の角度でツイスト配向させられている。そして、液晶層への光入射側と液晶層からの光出射側とにそれぞれ偏光板が配設されている。このような構成を有する液晶表示装置においては、平面電極に印加する電圧によって液晶層内の液晶分子の配向を制御できる。この液晶分子の配向の制御により、画像の表示を行うことができる。 A liquid crystal display device is configured by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of substrates each having a planar electrode. There are various operation modes of the liquid crystal used in the liquid crystal display device, and one of the operation modes of the liquid crystal is a state in which the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are twist-oriented from one substrate to the other substrate. There is known a twisted nematic (TN) mode in which the liquid crystal operates. In general, in the TN mode, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are twisted at an angle of 90 °. A polarizing plate is provided on each of the light incident side to the liquid crystal layer and the light exit side from the liquid crystal layer. In the liquid crystal display device having such a configuration, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer can be controlled by the voltage applied to the planar electrode. An image can be displayed by controlling the alignment of the liquid crystal molecules.
ここで、ＴＮモードは、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードに比べて、良好なコントラストで画像を観察することが可能な角度範囲、即ち視野角が狭いことが知られている。このＴＮモードの液晶表示装置の視野角を拡大するための技術の１つとして例えば特許文献１の技術がある。特許文献１では、ＴＮモードにおいて広い視野角が得られるように、液晶セルと偏光板との間に負の屈折率異方性を有するディスコティック液晶をハイブリッド配向させてなる視野角補償フィルムを挿入するようにしている。
Here, it is known that the TN mode has a narrow angle range in which an image can be observed with a good contrast, that is, a viewing angle, as compared with an IPS (In Plane Switching) mode and a VA (Vertical Alignment) mode. Yes. As one of techniques for expanding the viewing angle of the TN mode liquid crystal display device, there is a technique disclosed in
液晶セルと偏光板との間に視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時における視野角については改善される。その反面、白表示時における補色反転の影響は、視野角補償フィルムを挿入していない場合に比べて大きくなってしまう。ここで、「補色反転」とは、液晶表示装置を特定方向から観察した際に、表示中の画像の色がその補色として観察されてしまう現象のことを言うものとする。このような補色反転により、例えば、液晶表示装置に人の顔を表示した際に、その観察方向によっては、本来、肌色として観察されるべき顔がシアン系色として観察されてしまう。 By inserting a viewing angle compensation film between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the viewing angle during black display is improved. On the other hand, the influence of complementary color inversion at the time of white display becomes larger than that in the case where no viewing angle compensation film is inserted. Here, “complementary color inversion” refers to a phenomenon in which the color of an image being displayed is observed as a complementary color when the liquid crystal display device is observed from a specific direction. Due to such complementary color inversion, for example, when a human face is displayed on the liquid crystal display device, the face that should be observed as a skin color may be observed as a cyan color depending on the observation direction.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an image data generation device capable of generating image data that does not cause complementary color inversion in a liquid crystal display device using the TN mode, and such an image data generation device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a display driving method using the display.
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の画像データ生成装置は、ツイステッドネマティックモードの液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換するデータ変換部を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image data generating device according to a first aspect of the present invention is an image data for generating image data for display in a liquid crystal display unit having a liquid crystal layer in twisted nematic mode. 1st image data which is a production | generation apparatus, Comprising: The 1st image data which shows the gradation level of the image displayed on the said liquid crystal display part was input, and the said liquid crystal display part was observed from the specific direction for the input 1st image data When the image data displayed on the liquid crystal display unit is reversed to a complementary color, the second gradation is limited to a gradation level at which the maximum gradation level is limited so that the complementary color inversion is observed. A data conversion unit for conversion is provided.
上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の液晶表示装置は、ツイステッドネマティックモードの液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換するデータ変換部と、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給して前記表示画素に画像を表示させる信号側駆動部と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention includes a liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer of a twisted nematic mode are two-dimensionally formed, and the liquid crystal display unit First image data indicating a gradation level of an image to be displayed is input, and the input first image data is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed from a specific direction. A data conversion unit for converting the second color into a second image data in which the maximum gradation level is limited so that the color is equal to or lower than the gradation level at which the complementary color inversion observed by inverting the complementary color into the complementary color occurs. And a signal-side drive unit that supplies a display signal voltage corresponding to image data to the display pixel to display an image on the display pixel.
上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様の表示駆動方法は、ツイステッドネマティックモードの液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換し、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a display driving method according to a third aspect of the present invention provides a display of a liquid crystal display device having a liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer of a twisted nematic mode are two-dimensionally formed. In the driving method, first image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed from a specific direction. The color is converted into the second image data in which the maximum gradation level is limited so as to be equal to or lower than the gradation level at which the complementary color inversion that is observed by inverting the complementary color occurs, and according to the second image data A display signal voltage is supplied to the display pixel.
本発明によれば、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することができる。 According to the present invention, an image data generation device capable of generating image data that does not cause complementary color inversion in a liquid crystal display device using the TN mode, a liquid crystal display device using such an image data generation device, and display drive A method can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。図１に示す携帯電話機１０は、マイクロフォン１１と、アンテナ１２と、スピーカ１３と、液晶表示装置１４と、操作部１５とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an external appearance of a mobile phone as an example of an electronic apparatus including a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. A
マイクロフォン１１は、携帯電話機１０の使用者によって入力される音声を電気信号に変換するものである。アンテナ１２は、携帯電話機１０が図示しない基地局と通信するためのアンテナである。スピーカ１３は、別の携帯電話機等から基地局を経由してアンテナ１２で受信された音声信号を音声に変換して出力するものである。液晶表示装置１４は、各種の画像を表示するものである。操作部１５は、携帯電話機１０の使用者が携帯電話機１０の操作を行うための操作部である。
The microphone 11 converts sound input by the user of the
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、画像処理ブロック２００とを有している。
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal display device shown in FIG. 2 has a liquid
液晶表示パネル１００は、ツイステッドネマティック（ＴＮ）モードの液晶層を有し、画像データ生成装置としての画像処理ブロック２００から入力される画像データに基づく画像を表示する。この液晶表示パネル１００の構成は例えば図３に示すものである。
The liquid
図３に示すように、液晶表示パネル１００は、液晶表示部１１０と、走査ドライバ１２０と、信号ドライバ１３０と、電源調整回路１４０とを有している。
As shown in FIG. 3, the liquid
液晶表示部１１０は、画像処理ブロックから入力される画像データＤ２に基づく画像を表示するための表示部である。この液晶表示部１１０は、画素基板１１１と対向基板１１２との間に液晶層ＬＣが介在されてなる液晶セルを有している。この液晶セルを有して表示画素Ｐｉｘが構成されている。詳細については後述するが、液晶セルには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、このＴＦＴのゲート電極は走査線Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ）に接続され、ドレイン電極（若しくはソース電極）は走査線Ｇ（ｉ）と交差するようにして延伸配設された信号線Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ）に接続されている。
The liquid
図４は、液晶表示部１１０の詳細な構成を示す断面図である。図４に示すように、液晶表示部１１０は、液晶セル３０１と、前側偏光板３０２と、後側偏光板３０３と、前側視野角補償フィルム３０４と、後側視野角補償フィルム３０５とを有している。そして、後側視野角補償フィルム３０５の背面（図示下面）にはバックライト１１４が配置されている。バックライト１１４は、図４の矢印で示す液晶セル３０１の方向に向けて光照射を行う。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of the liquid
ここで、図４に示す液晶表示部１１０は所謂ノーマリーホワイトモードの液晶表示部の例である。ノーマリーホワイトモードの場合、前側偏光板３０２と後側偏光板３０３とは、光の透過軸が互いに直交するように配置されている。
Here, the liquid
液晶セル３０１を構成する画素基板１１１と対向基板１１２とは、図３に示すシール材１１３（図４においては図示を省略している）によって所定の間隙を保った状態で接合されている。そして、液晶セル３０１を構成する液晶層ＬＣは、シール材１１３によって漏れ出さないように封止されている。
The
対向基板１１２の光入射面（図示下面）には、後述する表示画素Ｐｉｘを区画するための開口部を形成するブラックマスク３０１１が配設されている。また、ブラックマスク３０１１によって形成された対向基板１１２の各開口部には、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂが所定の配列に従って設けられている。なお、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの厚さは、各カラーフィルタが配置された画素領域毎に設定された液晶層ＬＣの厚さ、即ち赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂとの関係で、ｄｒ＞ｄｇ＞ｄｂのように決めることが望ましい。さらに、赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂの平均液晶層厚をｄとしたときに、液晶層ＬＣの複屈折性Δｎと平均液晶層圧ｄとの積Δｎｄの値は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。
On the light incident surface (lower surface in the drawing) of the
赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの表面には、これらのカラーフィルタを覆うようにして一枚の透明導電膜からなる共通電極３０１３が形成されている。この共通電極３０１３には、電源調整回路１４０からコモン電圧Ｖｃｏｍが印加される。さらに、共通電極３０１３の表面には、共通電極３０１３を覆うようにして前側水平配向膜３０１４が被着されている。この前側水平配向膜３０１４の表面は、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。
A
画素基板１１１の光出射面（図示上面）には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる複数の画素電極３０１５がマトリックス状に配置されている。各画素電極３０１５は、ブラックマスク３０１１によって形成された開口位置に対応して形成されている。さらに、各画素電極３０１５には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０１６のソース電極（或いはドレイン電極）がそれぞれ接続されている。さらに、全ての画素電極３０１５とＴＦＴ３０１６等を覆うようにして後側水平配向膜３０１７が被着されている。後側水平配向膜３０１７の表面も、前側水平配向膜３０１４の表面と同様に、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。ここで、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは、９０°の角度をなすねじれの位置の関係にある。
A plurality of
前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜３０１７との間には、液晶層ＬＣが形成されている。液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子が封入されて構成されている。画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成されていない状態においては、前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜１０１７とのそれぞれの近傍において、液晶分子は、前側水平配向膜３０１４の溝の方向及び後側水平配向膜３０１７の溝の方向に沿って配向規制力を受けて配列している。上述のように、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは９０°の角度をなすねじれの位置の関係にあるので、電界が形成されていない状態の液晶層ＬＣ中の液晶分子はツイスト状に配向される。この場合、バックライト１１４からの光の直線偏光成分は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２をそれぞれ透過する。この結果、表示画素Ｐｉｘの表示が白表示となる。一方、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成された場合には、液晶層ＬＣ中の液晶分子の長軸が電界の向きに対して垂直な方向に配向する様に、液晶分子に力が働く。この結果、液晶層ＬＣ中の液晶分子は、前側水平配向膜３０１４から後側水平配向膜３０１７にかけて連続的に配向する。この際、前側水平配向膜３０１４及び後側水平配向膜３０１７から離れるに従って液晶分子は、その立ち上がり角度を大きくする。そして、液晶層ＬＣの層厚方向の中間に位置する液晶分子は、ほぼ垂直に配向する。この場合、バックライト１１４からの光は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２を透過できなくなる。この場合、表示画素Ｐｉｘの表示が黒表示となる。
A liquid crystal layer LC is formed between the front
前側視野角補償フィルム３０４と後側視野角補償フィルム３０５とはそれぞれディスコティック液晶を有して構成されている。このような構成を有する視野角補償フィルムを用いることにより、様々な角度方向の複屈折性を補償することができる。これにより、液晶表示部における表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角を拡大させることが可能である。
The front viewing
前側視野角補償フィルム３０４は、図４に示すように、前側視野角補償フィルム基板３０４１と、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２と、ディスコティック液晶層３０４３とを有している。前側視野角補償フィルム基板３０４１は、透明なフィルム基板であって、前側偏光板３０２と接するように形成されている。前側視野角補償フィルム配向膜３０４２は、前側視野角補償フィルム基板３０４１の光入射面（図示下面）に形成されている。この前側視野角補償フィルム配向膜３０４２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０４３は、一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立ち上がるハイブリッド配向してなる液晶層を有している。このディスコティック液晶層３０４３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０４３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０４３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０４３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０４３ａの分子軸３０４３ｂは、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２に施された配向処理の方向に従って前側視野角補償フィルム３０４と垂直な面内に揃っている。
As shown in FIG. 4, the front viewing
後側視野角補償フィルム３０５は、図４に示すように、後側視野角補償フィルム基板３０５１と、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２と、ディスコティック液晶層３０５３とを有している。後側視野角補償フィルム基板３０５１は、透明なフィルム基板であって、後側偏光板３０３と接するように形成されている。後側視野角補償フィルム配向膜３０５２は、後側視野角補償フィルム基板３０５１の光出射面（図示上面）に形成されている。この後側視野角補償フィルム配向膜３０５２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０５３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０５３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０５３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０５３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０５３ａの分子軸３０５３ｂは、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２に施された配向処理の方向に従って後側視野角補償フィルム３０５と垂直な面内に揃っている。
As shown in FIG. 4, the rear viewing
このような構成において、ディスコティック液晶分子３０４３ａ及びディスコティック液晶分子３０５３ａは、その倒伏方向に沿った負の光学異方性を有する。例えば、前側視野角補償フィルム３０４のディスコティック液晶層３０４３は、分子軸３０４３ｂの傾斜角度を平均した方向に対して屈折率が最小となる光学軸を備えた負の光学異方性を発現する。後側視野角補償フィルム３０５のディスコティック液晶層３０５３についても同様である。これらのような構成を有する視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時においては液晶層ＬＣに垂直方向から入射した光に対するリタデーションと斜め方向から入射した光に対するリタデーションとの差が補償される。これにより、黒表示時においては様々な方向からの入射光の透過率の差を小さくして広い視野角を得ることができるようになる。
In such a configuration, the discotic
走査ドライバ１２０は、シフトレジスタ等を備えて構成され、液晶表示部１１０の走査線Ｇ（ｉ）に走査信号を順次印加する。この走査ドライバ１２０は、画像処理ブロック２００の制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての垂直同期信号Ｖｓが入力される毎に、ｍ本の走査線への走査信号の印加を開始する。この際、走査ドライバ１２０は、制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴ３０１６をオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。これにより、この１行分のＴＦＴ３０１６に接続された信号線Ｓ（ｊ）を介して信号ドライバ１３０からの表示信号電圧が画素電極３０１５に書き込まれる。ここで、垂直制御信号Ｖｓは、液晶表示部１１０の１画面分の表示を行うための期間である１フレーム毎に印加されるものである。また、水平制御信号Ｈｓは、液晶表示部１１０に１行分（１本の走査線分）の表示信号電圧（階調信号）を書き込むための期間である１水平期間毎に印加されるものである。
The
信号側駆動部としての機能を有する信号ドライバ１３０は、液晶表示部１１０の信号線Ｓ（ｊ）に表示信号電圧を印加する。この信号ドライバ１３０は、図５に示すように、サンプリングメモリ１３０１、データラッチ部１３０２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１３０３、及び表示信号電圧生成回路１３０４を有している。
The
サンプリングメモリ１３０１は、制御信号生成ブロック２０４からの水平同期信号Ｈｓを受けて、１水平期間分に相当するｎ個の表示画素Ｐｉｘに対応した画像データＤ２を、基準クロック信号ＣＬＫに同期して１表示画素分ずつ順次記憶する。このため、サンプリングメモリ１３０１は、信号線Ｓ（ｊ）の数と同数（ｎ個）のデータ格納領域を備えている。ここで、画像データＤ２は、例えば６ビットのデジタルデータとして表される。
The
データラッチ部１３０２は、制御信号生成ブロック２０４から水平同期信号Ｈｓを受けてサンプリングメモリ１３０１の各格納領域に記憶されている１水平期間分の画像データＤ２を一斉に取り込み、取り込んだ画像データＤ２をＤ／Ａ変換回路１３０３に出力する。
The
Ｄ／Ａ変換回路１３０３は、データラッチ部１３０２から出力された画像データＤ２をデコードし、デコードした結果として示される階調レベル情報に対応した表示信号電圧を表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧の中から選択し、選択した表示信号電圧を、対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。このＤ／Ａ変換回路１３０３は、複数のＤＡＣ部１３０３ａ及び出力アンプ部１３０３ｂを有している。ＤＡＣ部１３０３ａは、画像データＤ２のデコード結果に応じて、表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧を選択する。出力アンプ部１３０３ｂは、対応するＤＡＣ部１３０３ａによって選択された表示信号電圧を増幅して対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。信号線Ｓ（ｊ）に出力された表示信号電圧は、走査ドライバ１２０によってオン状態とされたＴＦＴ３０１６を介して画素電極３０１５に印加される。これにより、表示信号電圧Ｖｓの印加によって画素電極３０１５に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘと共通電極３０１３に印加されたコモン電圧Ｖｃｏｍとの差の電圧が、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に狭持された液晶層ＬＣに印加され、対応する表示画素Ｐｉｘでの画像表示が行われる。
The D /
表示信号電圧生成回路１３０４は、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が６ビットのデジタルデータとして表される場合には６４）に対応した表示信号電圧を、例えば、所定の正電源電圧ＶＤＤＡ、負電源電圧ＶＳＳＡ（ＶＤＤＡ＞Ｖｃｏｍ＞ＶＳＳＡ）をそれぞれ階調レベル数に対応した複数の抵抗によって分割する抵抗分割方式によって生成する。
The display signal
ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する性質を有している。したがって、液晶の長寿命化等のためには、液晶に印加される電圧の極性（画素電極電圧とコモン電圧との大小関係）を交流的に変化させる必要がある。このための手法として、例えばドット反転駆動を用いることができる。ドット反転駆動は、液晶層ＬＣに印加される電圧の極性を１表示画素単位で変化させる駆動方式である。このようなドット反転駆動を行うため、表示信号電圧生成回路１３０４は、電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも高い正極側の表示信号電圧Ｖ＋と電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも低い負極側の表示信号電圧Ｖ−との２種の表示信号電圧を生成可能になされている。表示信号電圧Ｖ＋と表示信号電圧Ｖ−とは、それぞれが、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が６ビットのデジタルデータとして表される場合には６４）に対応した電圧レベルを有している。このような構成において、表示信号電圧生成回路１３０４は、制御信号生成ブロックからの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて正極側の表示信号電圧Ｖ＋と負極側の表示信号電圧Ｖ−との何れかを選択してＤ／Ａ変換回路１３０３に供給する。ここでは、例えば、極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベルの場合に表示信号電圧Ｖ＋を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベルの場合に表示信号電圧Ｖ−を選択するものとする。
Here, the liquid crystal has a property that the characteristics deteriorate when a DC voltage is applied for a long time. Therefore, in order to extend the lifetime of the liquid crystal, it is necessary to change the polarity of the voltage applied to the liquid crystal (the magnitude relationship between the pixel electrode voltage and the common voltage) in an alternating manner. As a technique for this, for example, dot inversion driving can be used. The dot inversion driving is a driving method in which the polarity of the voltage applied to the liquid crystal layer LC is changed in units of one display pixel. In order to perform such dot inversion driving, the display signal
なお、本実施形態ではドット反転駆動を用いた極性反転を例示しているが、ライン反転駆動等の他の駆動方式を用いても良い。 In the present embodiment, polarity inversion using dot inversion driving is illustrated, but other driving methods such as line inversion driving may be used.
図３において電源調整回路１４０は、所定の電源から、走査ドライバ１２０の電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈと、信号ドライバ１３０の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＤＤＡと、コモン電圧Ｖｃｏｍとを生成し、生成した電圧を対応するブロックに供給する。
In FIG. 3, a power supply adjustment circuit 140 generates power supply voltages Vgl and Vgh of the
また、図２において画像処理ブロック２００は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、画像データメモリ２０２と、γ補正リマッピングブロック２０３と、制御信号生成ブロック２０４と、制御ブロック２０５とを有している。
In FIG. 2, the
外部Ｉ／Ｆ２０１は、外部装置から画像データＤ１を入力するためのインターフェースである。ここで、本実施形態では、例として、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力される画像データＤ１が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３成分からなるデジタルデータであるとし、外部Ｉ／Ｆ２０１はデジタルデータを入力可能とするためのデジタルインターフェースであるとする。デジタルデータでの入力を可能とすることにより、後段の処理が行い易く、処理速度の向上等が見込まれる。
The external I /
画像データメモリ２０２は、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力された画像データＤ１を一時的に保持しておくためのメモリ（ビデオメモリ）である。
The
データ変換部としての機能を有するγ補正リマッピングブロック２０３は、画像データＤ１を液晶表示パネル１００の表示に適した画像データＤ２に変換する処理を行う。γ補正リマッピングブロック２０３で行われる処理は、γ補正処理と、階調制限処理である。γ補正処理は、画像データＤ１が取り得る階調レベル数と画像データＤ２が取り得る階調レベル数が異なる場合に、階調レベル数を一致させるためのマッピングを行う処理である。階調制限処理については後述する。なお、輝度−階調特性を特徴づけるγの値は、１．６〜２．８の範囲であることが望ましい。
The γ
制御信号生成ブロック２０４は、液晶表示パネル１００を駆動するための制御信号を生成する。この制御信号は、上述した垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、基準クロック信号ＣＬＫ、極性反転制御信号Ｐｏｌが含まれる。
The control
制御ブロック２０５は、画像処理ブロック２００内の各ブロックの動作制御を行う。
A
以下、本実施形態における液晶表示装置の動作について説明する。まずは、液晶表示部１１０の観察方向によって生ずる「補色反転現象」について説明する。このために、液晶表示部１１０の観察方向を図６に示すようにして定義する。
Hereinafter, the operation of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described. First, the “complementary color inversion phenomenon” that occurs depending on the viewing direction of the liquid
まず、図６に示す液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０の表示面と平行な面内にＸ軸を設定する。また、液晶表示部１１０の表示面と平行な面内で且つＸ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。さらに、液晶表示部１１０の表示面の法線方向にＺ軸を設定する。図６の例では、Ｘ軸は液晶表示部１１０の表示面の左右方向に平行に設定している。また、Ｙ軸は液晶表示部１１０の表示面の上下方向に平行に設定している。さらに、Ｚ軸は液晶表示部１１０の表示面の正面方向に設定している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ右方、上方、正面方向を正方向とする。
First, the X axis is set in a plane parallel to the display surface of the liquid
このようにしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定した場合において、Ｚ軸からＸ軸の正方向に向かう観察角度を右方（３時）視角θＲ、Ｚ軸からＸ軸の負方向に向かう観察角度を左方（９時）視角θＬ、Ｚ軸からＹ軸の正方向に向かう観察角度を上方（１２時）視角θＵ、Ｚ軸からＹ軸の負方向に向かう観察角度を下方（６時）視角θＤとする。 When the X axis, Y axis, and Z axis are set in this way, the observation angle from the Z axis toward the positive direction of the X axis is the right (3 o'clock) viewing angle θR, and from the Z axis toward the negative direction of the X axis. The viewing angle is the left (9 o'clock) viewing angle θL, the viewing angle from the Z-axis in the positive direction of the Y-axis is upward (12 o'clock), the viewing angle θU, and the viewing angle from the Z-axis to the negative direction of the Y-axis is down (6 o'clock) ) The viewing angle θD.
また、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向は、液晶表示部１１０の表示面内でＸ軸と４５°の角度をなす表示面左下から表示面右上に向かう方向であるとする。さらに、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向は、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向と直交する表示面左上から表示面右下に向かう方向であるとする。また、液晶層ＬＣを構成する液晶は、誘電率異方性が正で、右カイラルのネマティック液晶であるとする。
Further, the alignment processing direction of the front
一般に、ＴＮモードでは、良好なコントラストで表示を観察することができる観察角度の範囲、即ち視野角が観察方向に対して均一とはならない。例えば、上述した図６のような液晶表示装置では、上下方向の視野角が左右方向の視野角に比べて狭くなる。黒表示時における視野角については、前側視野角補償フィルム３０４、後側視野角補償フィルム３０５を導入することによって改善されることが知られている。
In general, in the TN mode, an observation angle range in which a display can be observed with good contrast, that is, a viewing angle is not uniform with respect to the observation direction. For example, in the liquid crystal display device as shown in FIG. 6 described above, the vertical viewing angle is narrower than the horizontal viewing angle. It is known that the viewing angle during black display can be improved by introducing a front viewing
視野角補償フィルムを導入することにより黒表示時における視野角については改善される。しかしながら白表示時においては、通常、視野角とは良好なコントラストで表示を観察できる観察角度であって、高いコントラストで画像を観察できる場合であっても、階調反転によって画像の視認性が劣化してしまう場合がある。ここで、階調反転とは、特定方向の視角（図６の例では上方視角θＵ）がある角度を超えた場合に、液晶表示部１１０に表示させようとする画像の階調レベル（入力階調とする）の変化と、液晶表示部１１０の観察者によって実際に観察される画像の階調レベル（表示階調とする）の変化、との関係が線形関係でなくなってしまう現象である。通常、入力階調と表示階調とは対応しており、入力階調を上昇させた場合にはそれに伴って表示階調も上昇する。これに対し、上方視角θＵがある角度を超えると、入力階調がある階調を超えた時点で、それ以後は表示輝度が上昇から下降に転じてしまう。このような階調反転に伴って、液晶表示部１１０に表示される画像の色がその補色として液晶表示部１１０の観察者により観察される補色反転も発生する。このような補色反転は、液晶表示部１１０の視認性に大きな悪影響を与えてしまう。
By introducing a viewing angle compensation film, the viewing angle during black display is improved. However, in white display, the viewing angle is usually an observation angle at which the display can be observed with a good contrast, and even if the image can be observed with a high contrast, the visibility of the image deteriorates due to gradation inversion. May end up. Here, gradation inversion refers to the gradation level (input floor) of an image to be displayed on the liquid
本実施形態では、信号ドライバ１３０に入力する画像データを適切なものとすることにより、補色反転を防止する。以下、その具体的な手法について説明する。
In this embodiment, complementary color inversion is prevented by making the image data input to the
図７（ａ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図である。ここで、図７（ａ）での輝度制限なしで表記されたデータの例は、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ａ）の横軸は、入力階調を示している。入力階調については、赤色（Ｒ）の階調レベルを２５５階調で固定しつつ、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させたものである。また、図７（ａ）の縦軸は、表示階調を示している。表示階調については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像の輝度（ｃｄ／ｍ２）として表している。
FIG. 7A is a diagram showing changes in display gradation when the gradation level of an image displayed on the liquid
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述する階調制限処理を行っていない場合の表示階調の変化特性を示している。この場合には、低い階調の範囲では、入力階調としてのＢ、Ｇの階調レベルの増加に伴ってほぼ線形に表示階調が上昇している。しかしながら、２２０階調付近（出願人の実験では２２２階調であった）で表示階調が上昇から下降に転じてしまう。即ち、従来例では、２２０階調付近で階調反転が発生することが分かる。 The characteristic curve shown by the general example RL (no luminance limitation) in FIG. 7A shows the change characteristic of the display gradation when the gradation limitation process described later is not performed. In this case, in the low gradation range, the display gradation increases almost linearly as the gradation levels of B and G as the input gradation increase. However, the display gradation turns from rising to falling around 220 gradations (222 gradations in the applicant's experiment). That is, in the conventional example, it can be seen that gradation inversion occurs around 220 gradations.
図７（ｂ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。ここで、図７（ｂ）で輝度制限なしと表記されたデータの例も、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ｂ）の横軸は、図７（ａ）と同様に入力階調を示している。また、図７（ｂ）の縦軸は、表示色度を示している。表示色度については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像のＣＩＥ Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づく色度座標（ｕ’、ｖ’）で表している。
FIG. 7B is a diagram illustrating a change in chromaticity when the gradation level of an image displayed on the liquid
図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限なし）及びＲｖ’（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述する階調制限処理を行っていない場合の色度の変化特性を示している。この場合には、１００階調、即ち（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，１００，１００）の表示（実際には赤色として認識されるべき表示である）の時点で赤色の補色であるシアン系色への色のシフトが見え始めるという現象が発生する。そして、２２０階調付近（出願人の実験では２２２階調であった）で、観察される色が赤色の補色であるシアンとなる補色反転が生じる。 Characteristic curves indicated by the general examples Ru ′ (no luminance limitation) and Rv ′ (no luminance limitation) in FIG. 7B indicate the chromaticity change characteristics when the gradation limitation processing described later is not performed. . In this case, cyan which is a complementary color of red at the time of display of 100 gradations, that is, (R, G, B) = (255, 100, 100) (actually, the display should be recognized as red). A phenomenon occurs in which a color shift to a system color begins to appear. Then, in the vicinity of 220 gradations (222 gradations in the applicant's experiment), complementary color inversion occurs in which the observed color is cyan, which is a complementary color of red.
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）において輝度制限なしと表記されたデータは何れも、Ｒの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｇ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させて得られたものである。実際の出願人の実験では、Ｇの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合、及びＢの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｇの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合も２２０階調付近で補色反転が生じることが分かっている。即ち、補色反転は、Ｒ、Ｇ、Ｂの何れかの階調レベルが２２０階調付近となった場合に発生するものである。 Here, in each of the data indicated as “no luminance limitation” in FIGS. 7A and 7B, the gradation level of G and B is set to 0 while the gradation level of R is fixed at 255 gradations. It is obtained by changing between gradations and 255 gradations. In the actual experiment by the applicant, the gradation level of G is fixed at 255 gradations, and the gradation levels of R and B are changed from 0 gradation to 255 gradations, and the gradation of B It has been found that complementary color inversion occurs in the vicinity of 220 gradations even when the R and G gradation levels are changed between 0 gradation and 255 gradations while the level is fixed at 255 gradations. That is, the complementary color inversion occurs when the gradation level of any one of R, G, and B becomes around 220 gradations.
以上のように、上方視角θＵが大きい場合、入力階調のレベルによっては補色反転が発生する。逆に言えば、上方視角θＵが大きくなった場合であっても、入力階調のレベルが低ければ補色反転は発生しない。このような補色反転が発生しない階調レベルを非補色反転上限階調レベルとし、本実施形態ではこの非補色反転上限階調レベルを例えば２２０階調とする。ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）の結果から、非補色反転上限階調レベルを２２０階調としている。しかしながら、実際には、非補色反転上限階調レベルを必ずしも２２０階調とする必要はなく、液晶表示装置の仕様等の各種の条件に応じて適宜変更可能である。 As described above, when the upper viewing angle θU is large, complementary color inversion occurs depending on the level of the input gradation. In other words, even if the upper viewing angle θU is large, complementary color inversion does not occur if the input gradation level is low. The gradation level at which such complementary color inversion does not occur is set as a non-complementary color inversion upper limit gradation level, and in this embodiment, the non-complementary color inversion upper limit gradation level is set to, for example, 220 gradations. Here, from the results of FIGS. 7A and 7B, the non-complementary color inversion upper limit gradation level is 220 gradations. However, in practice, the non-complementary color inversion upper limit gradation level is not necessarily set to 220 gradations, and can be appropriately changed according to various conditions such as the specifications of the liquid crystal display device.
本実施形態では、図２において画像処理ブロック２００に入力された画像データＤ１を、最大の階調レベルが非補色反転上限階調レベル以下の階調レベルを示す画像データＤ２とする変換を行う。そして、この画像データＤ２を信号ドライバ１３０に入力して画像表示を行う。これにより、補色反転を防止する。
In the present embodiment, the image data D1 input to the
図８は、本実施形態に係る表示駆動方法の概念図である。上述したように、ＴＮモードでは、液晶層ＬＣに電界を与えることによって光の透過が制御される。より詳しくは、液晶層ＬＣに印加しても、液晶層ＬＣに印加される電圧が所定の閾値を超えるまでは液晶分子が駆動されずに初期状態を維持する。そして、液晶層ＬＣに印加される電圧が閾値を超えた時点で液晶分子が駆動されて再配列を始める。この液晶分子の再配列の度合いによって光の透過が変化する。このような液晶層ＬＣへの印加電圧と光の透過との関係（液晶表示部１１０の階調特性に対応する）を図８の特性曲線で示す。ここで、図８の横軸は印加電圧を示している。また、図８の縦軸は、信号ドライバ１３０に入力される画像データＤ２の値（即ち階調レベル）を示している。一般に、液晶層ＬＣへの印加電圧に対して透過率は連続的に変化するものである。しかしながら、画像データＤ２が６ビットのデジタルデータであるので、図８の縦軸は、０（００Ｈ）〜６３（３ＦＨ）までの６４種類の値のみを取り得る。これに伴って、横軸で示す印加電圧も画像データＤ２によって示される階調レベルに対応した値のみをとることになる。また、図８の横軸において、負電源電圧ＶＳＳＡの範囲で示す範囲が表示信号電圧Ｖ−として使用され、正電源電圧ＶＤＤＡで示す範囲が表示信号電圧Ｖ＋として使用される。
FIG. 8 is a conceptual diagram of the display driving method according to the present embodiment. As described above, in the TN mode, transmission of light is controlled by applying an electric field to the liquid crystal layer LC. More specifically, even when applied to the liquid crystal layer LC, the liquid crystal molecules are not driven and the initial state is maintained until the voltage applied to the liquid crystal layer LC exceeds a predetermined threshold. Then, when the voltage applied to the liquid crystal layer LC exceeds the threshold value, the liquid crystal molecules are driven to start rearrangement. The transmission of light changes depending on the degree of rearrangement of the liquid crystal molecules. The relationship between the voltage applied to the liquid crystal layer LC and the transmission of light (corresponding to the gradation characteristics of the liquid crystal display unit 110) is shown by the characteristic curve in FIG. Here, the horizontal axis of FIG. 8 indicates the applied voltage. The vertical axis in FIG. 8 indicates the value (that is, the gradation level) of the image data D2 input to the
図７（ａ）、図７（ｂ）で示したように、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の場合には、２２０階調付近で補色反転が発生する。この２２０階調は、階調レベル数６４で表した場合に（２２０／４）＝５５階調（画像データＤ２＝３７Ｈ）に対応している。本実施形態では、画像処理ブロック２００のγ補正リマッピングブロック２０３において、画像データＤ２の取り得る最大の階調レベルを非補色反転上限階調レベルである５５階調以下に制限する階調制限処理を行う。このような階調制限処理により、上方視角θＵが７０°の場合の補色反転を抑制することが可能である。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the number of gradation levels that the image data can take is 256, complementary color inversion occurs in the vicinity of 220 gradations. The 220 gradations correspond to (220/4) = 55 gradations (image data D2 = 37H) when represented by 64 gradation levels. In this embodiment, in the γ
以下、階調制限処理について具体的に説明する。
階調制限処理の最も簡単な例としては、非補色反転上限階調レベルを超えないように、画像データＤ１を所定レベル分だけ低階調側にシフトさせる処理がある。このような処理を行う場合、例えば、画像データＤ１が６３階調（３ＦＨ）のときには、８階調分だけ低階調側にシフトさせた５５階調（３７Ｈ）を画像データＤ２とする。また、画像データＤ１が３２階調（２０Ｈ）のとき場合には、８階調分だけ低階調側にシフトさせた２４階調（１７Ｈ）を画像データＤ２とする。さらに、シフト結果が０以下となる場合には０階調（００ｈ）とする。
Hereinafter, the gradation limiting process will be specifically described.
As the simplest example of the gradation limiting process, there is a process of shifting the image data D1 to the lower gradation side by a predetermined level so as not to exceed the non-complementary color inversion upper limit gradation level. When such processing is performed, for example, when the image data D1 has 63 gradations (3FH), 55 gradations (37H) shifted to the lower gradation side by 8 gradations are set as the image data D2. When the image data D1 has 32 gradations (20H), 24 gradations (17H) shifted to the lower gradation side by 8 gradations are set as the image data D2. Furthermore, when the shift result is 0 or less, 0 gradation (00h) is set.
また、階調制限処理の別の処理として、最大の階調レベルが非補色反転上限階調レベルとなるように、画像データＤ１に所定の係数を乗じる処理がある。この所定の係数としては、非補色反転上限階調レベル（例えば上述の例では５５階調）と液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（例えば上述の例では６３階調）との比が考えられる。ここで、画像データＤ１に所定の係数を乗じる演算を行う場合には、演算結果が整数とならない場合がある。演算結果が整数とならなかった場合には、四捨五入等を行って演算結果を整数とする。このような場合、例えば、入力された画像データＤ１が３ＦＨ（６３階調）のときには、６３×（５５／６３）＝５５階調（３７Ｈ）を画像データＤ２とする。また、画像データＤ１が３２階調（２０Ｈ）のときには、２３×（５５／６３）≒２１階調（１５Ｈ）を画像データＤ２とする。 Further, as another process of the gradation limiting process, there is a process of multiplying the image data D1 by a predetermined coefficient so that the maximum gradation level becomes the non-complementary color inversion upper limit gradation level. The predetermined coefficient includes a non-complementary color inversion upper limit gradation level (for example, 55 gradations in the above example) and a maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit 110 (for example, 63 gradations in the above example). A ratio is considered. Here, in the case of performing an operation of multiplying the image data D1 by a predetermined coefficient, the operation result may not be an integer. If the operation result does not become an integer, rounding off is performed to make the operation result an integer. In such a case, for example, when the input image data D1 is 3FH (63 gradations), 63 × (55/63) = 55 gradations (37H) is set as the image data D2. When the image data D1 has 32 gradations (20H), 23 × (55/63) ≈21 gradations (15H) is set as the image data D2.
上述した２つの例の階調制限処理では補色反転については抑制される反面、コントラストの低下が生じてしまう。次に説明する階調制限処理は、補色反転を抑制しつつ、コントラストの低下をも抑制可能とした処理である。この変形例においては例えば以下の式で示す演算を行う。
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
ただし、α、βは係数である。また、ｘは画像データＤ１が示す階調レベルと液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（例えば上述の例では６３階調）との比である。また、ｙは出力としての画像データＤ２の階調レベルに対応している。ここで、ｘ、ｙは何れも０から１までの値を取る。
In the above-described two examples of tone restriction processing, complementary color inversion is suppressed, but contrast is lowered. The gradation limiting process described below is a process that can suppress a decrease in contrast while suppressing complementary color inversion. In this modification, for example, the calculation represented by the following equation is performed.
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
However, α and β are coefficients. Further, x is a ratio between the gradation level indicated by the image data D1 and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit 110 (for example, 63 gradations in the above example). Further, y corresponds to the gradation level of the image data D2 as an output. Here, both x and y take values from 0 to 1.
例えば、画像データＤ１によって示される階調レベルが４３階調の場合、ｘには４３／６３＝０.６８２５…を代入する。この結果として求められるｙに非補色反転上限階調レベルである５５階調を乗じることで実際の画像データＤ２が演算される。なお、演算結果が整数とならなかった場合には、四捨五入等を行って演算結果を整数とする。 For example, if the gradation level indicated by the image data D1 is 43 gradations, 43/63 = 0.6825. The actual image data D2 is calculated by multiplying y obtained as a result by 55 gradations which are the non-complementary color inversion upper limit gradation levels. If the calculation result does not become an integer, rounding or the like is performed to make the calculation result an integer.
ここで、上式では、ｘ＝０の場合にｙが０（即ち０階調）とはならず、またｘ＝１の場合にｙが１（即ち５５階調）とはならない。即ち、画像データＤ１が示す階調レベルが０階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが０階調とはならない。同様に、画像データＤ１が示す階調レベルが最大階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが最大階調とはならない。このような表示は余り望ましくないため、一部の入力については上式を厳密に適用しないことが望ましい。この場合には、適用しない入力と出力の関係を予め定義しておく必要がある。例えばｘ＝０のときｙ＝０であり、ｙ＝０によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調０であるとする。また、ｘ＝１のときｙ＝１であり、ｙ＝１によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調５５であるとする。
Here, in the above equation, when x = 0, y is not 0 (that is, 0 gradation), and when x = 1, y is not 1 (that is, 55 gradation). That is, even if the gradation level indicated by the image data D1 is 0 gradation, the gradation level indicated by the image data D2 does not become 0 gradation. Similarly, even if the gradation level indicated by the image data D1 is the maximum gradation, the gradation level indicated by the image data D2 does not become the maximum gradation. Since such a display is not very desirable, it is desirable not to strictly apply the above formula for some inputs. In this case, it is necessary to define in advance the relationship between input and output that are not applicable. For example, it is assumed that y = 0 when x = 0, and the gradation level of the image data D2 indicated by y = 0 is
ここで、上式の係数について補足する。上式におけるαは、大まかな階調特性の形を決めるための係数である。αは、おおよそ３.０以上とすることが適当で、より好ましくは３.０〜６.０とする。図９（ａ）にαの値とそれによって決定される階調特性（図８で示した電圧−輝度の特性に対応）との関係を示す。ここで、図９（ａ）の横軸はｘであり、図９（ａ）の縦軸はｙである。また、図９（ａ）の各特性曲線はβを１.０に固定し、αを１.０〜６.０の間で１.０ずつ変化させたものである。図９（ａ）に示すように、αの値を大きくすると、中間階調域の傾きが大きくなる一方で低階調域と高階調域の傾きが小さくなる。これに対し、αの値を小さくすると、低階調域から高階調域にかけての直線性が増加する。また、αの値が小さくなるにつれて低階調域と高階調域のｙの値がそれぞれ０と１から乖離する。一方、図９（ｂ）にβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図９（ｂ）の横軸、縦軸もｘ、ｙである。また、図９（ｂ）の各特性曲線はαを４.０に固定し、αを０〜１.０の間で０.５ずつ変化させたものである。図９（ｂ）に示すように、βが小さいほど直線性が増し、βが大きくなれば低階調域、高階調域の傾きが小さくなり、表示される画像のコントラストを大きくすることが可能である。 Here, it supplements about the coefficient of the above type | formula. Α in the above equation is a coefficient for determining the shape of rough gradation characteristics. It is appropriate that α is approximately 3.0 or more, and more preferably 3.0 to 6.0. FIG. 9A shows the relationship between the value of α and the gradation characteristic determined thereby (corresponding to the voltage-luminance characteristic shown in FIG. 8). Here, the horizontal axis of FIG. 9A is x, and the vertical axis of FIG. 9A is y. Each characteristic curve in FIG. 9A is obtained by fixing β at 1.0 and changing α by 1.0 between 1.0 and 6.0. As shown in FIG. 9A, when the value of α is increased, the gradient of the intermediate gradation region is increased while the inclination of the low gradation region and the high gradation region is decreased. On the other hand, if the value of α is reduced, the linearity from the low gradation region to the high gradation region increases. Also, as the value of α decreases, the values of y in the low gradation region and high gradation region deviate from 0 and 1, respectively. On the other hand, FIG. 9B shows the relationship between the value of β and the gradation characteristics determined thereby. Here, the horizontal and vertical axes in FIG. 9B are also x and y. Each characteristic curve in FIG. 9B is obtained by fixing α to 4.0 and changing α by 0.5 between 0 and 1.0. As shown in FIG. 9B, linearity increases as β decreases, and as β increases, the gradient of the low gradation region and high gradation region decreases, and the contrast of the displayed image can be increased. It is.
以上のような階調制限処理を行うことにより、上方視角θＵが増加した際の補色反転が抑制される。ここで、上述した３種類の階調制限処理は、何れも画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と同じである場合を想定している。したがって、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と異なる場合には、画像データＤ１の階調レベル数を画像データＤ２の取り得る階調レベル数と一致させるためのマッピング処理（一般にγ補正処理等と呼ばれる）を行ってから上述した階調制限処理を行う。 By performing the tone limiting process as described above, the complementary color inversion when the upper viewing angle θU increases is suppressed. Here, all of the above-described three types of gradation limiting processes assume that the number of gradation levels that the image data D1 can take is the same as the number of gradation levels that the image data D2 can take. Accordingly, when the number of gradation levels that the image data D1 can take is different from the number of gradation levels that the image data D2 can take, the number of gradation levels that the image data D2 can take is the same as the number of gradation levels that the image data D2 can take. After performing the mapping process (generally referred to as γ correction process or the like) to perform the above-described gradation limitation process.
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の表示階調の変化特性を示している。図７（ａ）に示すように、階調制限処理を行ったほうが階調制限処理を行っていない場合よりも輝度が高くなる。これは、階調制限処理を行っていない場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの一色でも非補色反転上限階調レベルを超えてしまうと補色反転が発生し、これに伴って輝度の低下も発生することを示している。加えて、例えば図７（ａ）に示したように全ての階調の最大値を２２０に制限することで、輝度制限なしのときに見られた、入力階調レベルの増加に伴って輝度が下がるという部分がなくなり、入力階調レベルが増えれば輝度が減る事無く増えていくという関係を実現することができる。 A characteristic curve indicated by the general example RL (with luminance limitation) in FIG. 7A indicates a change characteristic of the display gradation when the gradation limitation process is performed. As shown in FIG. 7A, the luminance is higher when the gradation limiting process is performed than when the gradation limiting process is not performed. This is because, when gradation limitation processing is not performed, complementary color inversion occurs when the non-complementary color inversion upper limit gradation level is exceeded even with one of R, G, and B colors, and the luminance decreases accordingly. It shows that In addition, for example, as shown in FIG. 7A, by limiting the maximum value of all the gradations to 220, the luminance is increased with the increase of the input gradation level, which is seen when the luminance is not limited. It is possible to realize a relationship in which there is no lowering portion and the luminance increases without decreasing as the input gradation level increases.
また、図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限あり）及びＲｖ’（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の色度の変化特性を示している。図７（ｂ）に示すように、階調制限処理を行った場合のほうが階調制限処理を行っていない場合よりもシアン系色へのシフト量が抑制されていることが分かる。 Also, the characteristic curves indicated by the general examples Ru ′ (with luminance limitation) and Rv ′ (with luminance limitation) in FIG. 7B indicate the chromaticity change characteristics when the gradation limitation processing is performed. As shown in FIG. 7B, it can be seen that the shift amount to the cyan color is suppressed more when the gradation restriction process is performed than when the gradation restriction process is not performed.
以上説明したように、本実施形態によれば、信号ドライバ１３０に入力する画像データＤ２の階調レベルを、補色反転が発生しない階調レベルである非補色反転上限階調レベルに制限することにより、上方視角が大きくなったときに発生し得る補色反転が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, by limiting the gradation level of the image data D2 input to the
ここで、上述した本実施形態の例において、階調反転及び補色反転が上方視角θＵの増加に伴って発生するのは、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向を表示面左下から表示面右上に向かう方向とし、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向を表示面左上から表示面右下に向かう方向としたためである。配向処理方向を逆転させた場合には、階調反転及び補色反転が下方視角θＤの増加に伴って発生する。
Here, in the example of the present embodiment described above, the gradation inversion and the complementary color inversion occur as the upper viewing angle θU increases. The alignment processing direction of the front
また、上述の階調制限処理においては、画像データＤ２を６ビットのデータとした例についてのみ説明しているが、画像データＤ２のビット数は６ビットに制限されるものではない。 In the above-described tone limiting process, only the example in which the image data D2 is 6-bit data has been described. However, the number of bits of the image data D2 is not limited to 6 bits.
また、上述の階調制限処理では非補色反転上限階調レベルを超える階調レベルでの表示がなされないため、全ての階調レベルを用いて表示を行うよりも表示明るさ（画面の輝度）が暗くなる。このため、階調制限処理を行う場合には、全ての階調レベルを用いて表示を行う場合よりもバックライト１１４から照射される光の輝度を高くしておくことが望ましい。また、階調制限処理をある特定のモードでのみ実行するようにしても良い。
In addition, since the gradation restriction process described above does not display at a gradation level exceeding the non-complementary color inversion upper limit gradation level, the display brightness (screen brightness) is higher than the display using all gradation levels. Becomes darker. For this reason, when the gradation restriction process is performed, it is desirable to increase the luminance of the light emitted from the
また、上述の階調制限処理では非補色反転上限階調レベルを超える階調レベルでの表示がなされないため、信号ドライバ１３０で生成可能な表示信号電圧も非補色反転上限階調レベルに対応した表示信号電圧までとしても良い。
Further, in the above-described gradation limiting process, display at a gradation level exceeding the non-complementary color inversion upper limit gradation level is not performed, so the display signal voltage that can be generated by the
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some configuration requirements are deleted from all the configuration requirements shown in the embodiment, the above-described problem can be solved, and this configuration requirement is deleted when the above-described effects can be obtained. The configuration can also be extracted as an invention.
１０…携帯電話機、１１…マイクロフォン、１２…アンテナ、１３…スピーカ、１４…液晶表示装置、１５…操作部、１００…液晶表示パネル、１１０…液晶表示部、１１１…画素基板、１１２…対向基板、１１３…シール材、１１４…バックライト、１２０…走査ドライバ、１３０…信号ドライバ、１４０…電源調整回路、２００…画像処理ブロック、２０１…外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２０２…画像データメモリ、２０３…γ補正リマッピングブロック、２０４…制御信号生成ブロック、２０５…制御ブロック
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換するデータ変換部を具備することを特徴とする画像データ生成装置。 An image data generation device for generating image data for display in a liquid crystal display unit having a liquid crystal layer in twisted nematic mode,
When the first image data indicating the gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the liquid crystal display unit is observed when the input first image data is observed from a specific direction. A data conversion unit that converts the color of the image displayed on the second image data to a second image data with a maximum gradation level limited so as to be equal to or lower than a gradation level at which complementary color reversal that is observed by reversing the complementary color occurs. An image data generation device comprising:
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
ただし、α、βは係数。ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比。ｙは前記第２の画像データの階調レベル。 The image data generation apparatus according to claim 1, wherein the data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following expression.
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
Where α and β are coefficients. x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit. y is the gradation level of the second image data.
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給して前記表示画素に画像を表示させる信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display unit in which display pixels having a twisted nematic mode liquid crystal layer are two-dimensionally formed;
When the first image data indicating the gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the liquid crystal display unit is observed when the input first image data is observed from a specific direction. A data conversion unit for converting the second image data with the maximum gradation level limited so that the color of the image displayed on the display is equal to or lower than the gradation level at which the complementary color inversion observed by inverting the complementary color is observed; ,
A signal-side driving unit that supplies a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixel to display an image on the display pixel;
A liquid crystal display device comprising:
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
ただし、α、βは係数。ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比。ｙは前記第２の画像データの階調レベル。 9. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following expression.
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
Where α and β are coefficients. x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit. y is the gradation level of the second image data.
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、特定方向から前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下となるように最大の階調レベルが制限された第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。 A display driving method for a liquid crystal display device having a liquid crystal display portion in which display pixels having a twisted nematic mode liquid crystal layer are two-dimensionally formed,
The first image data indicating the gradation level of the image to be displayed on the liquid crystal display unit is inverted from the color of the image displayed on the liquid crystal display unit to a complementary color when the liquid crystal display unit is observed from a specific direction. Converted to second image data in which the maximum gradation level is limited so that the gradation level is less than or equal to the gradation level at which complementary color inversion is observed.
Supplying a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels;
A display driving method characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010032929A JP2011170048A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Image data generating device, liquid crystal display device, and display driving method |
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| JP2010032929A Withdrawn JP2011170048A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Image data generating device, liquid crystal display device, and display driving method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023236290A1 (en) * | 2022-06-06 | 2023-12-14 | Tcl华星光电技术有限公司 | Drive circuit, driving method, and display panel |
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| WO2023236290A1 (en) * | 2022-06-06 | 2023-12-14 | Tcl华星光电技术有限公司 | Drive circuit, driving method, and display panel |
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