JP2022046378A - 表示装置及び表示システム - Google Patents

表示装置及び表示システム Download PDF

Info

Publication number
JP2022046378A
JP2022046378A JP2020152416A JP2020152416A JP2022046378A JP 2022046378 A JP2022046378 A JP 2022046378A JP 2020152416 A JP2020152416 A JP 2020152416A JP 2020152416 A JP2020152416 A JP 2020152416A JP 2022046378 A JP2022046378 A JP 2022046378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
pixels
gradation
display
pixs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020152416A
Other languages
English (en)
Inventor
好浩 渡邉
Yoshihiro Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2020152416A priority Critical patent/JP2022046378A/ja
Priority to US17/468,775 priority patent/US20220076642A1/en
Publication of JP2022046378A publication Critical patent/JP2022046378A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0209Crosstalk reduction, i.e. to reduce direct or indirect influences of signals directed to a certain pixel of the displayed image on other pixels of said image, inclusive of influences affecting pixels in different frames or fields or sub-images which constitute a same image, e.g. left and right images of a stereoscopic display
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0242Compensation of deficiencies in the appearance of colours
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0271Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Abstract

【課題】高精細化に伴う表示色彩の精度低下を抑制することができる表示装置及び表示システムを提供する。【解決手段】表示装置100は、表示領域111を有する表示パネルと、表示領域111に設けられ、第1方向(X方向)、及び、第1方向(X方向)とは異なる第2の方向(Y方向)にマトリクス状に配列された画素と、第1画素に隣接する第2画素の階調値に応じて、第1画素の階調値を補正する画素階調補正部(画素階調補正回路116)と、を備える。画素階調補正部は、第1画素が第2画素から影響を受ける感受性を示す値と、第2画素が第1画素に与える影響の強さを示す値と、を積算し、当該積算した値を第1画素の入力階調値から差し引いて、第1画素への出力階調値を算出する。【選択図】図12

Description

本発明は、表示装置及び表示システムに関する。
VR(Virtual Reality:仮想現実)システムは、視点移動に伴って画像の表示を変更することにより、利用者に仮想現実感を生じさせる。このようなVRシステムを実現するための表示装置として、例えば、頭部装着ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ:Head Mounted Display、以下「HMD」とも称する)を頭部に装着し、身体の動き等に応じた映像を表示する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
国際公開第2018/211672号
VRシステムで用いられるHMDでは、接眼レンズで表示映像を拡大するため、表示パネルの高精細化が求められている。また、表示映像を拡大することで画素間の隙間が格子状に見え易くなる。このため、HMDの表示パネルとして画素開口率の高い液晶表示パネルを用いることで、格子感の少ない映像表示が可能となるという利点がある。FFS(フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶表示パネルでは、高精細化に伴い、隣接画素間で互いの電気力線が影響して色ズレが発生し、表示色彩の精度が低下する可能性がある。
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたもので、高精細化に伴う表示色彩の精度低下を抑制することができる表示装置及び表示システムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る表示装置は、表示領域を有する液晶表示パネルと、前記表示領域に設けられ、第1方向、及び、前記第1方向とは異なる第2の方向にマトリクス状に配列された画素と、第1画素に隣接する第2画素の階調値に応じて、前記第1画素の階調値を補正する画素階調補正部と、を備え、前記画素階調補正部は、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す値と、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す値と、を積算し、当該積算した値を前記第1画素の入力階調値から差し引いて、前記第1画素への出力階調値を算出する。
本開示の一態様に係る表示システムは、表示領域を有する液晶表示パネルと、前記表示領域に設けられ、第1方向、及び、前記第1方向とは異なる第2の方向にマトリクス状に配列された画素と、を備える表示装置と、第1画素に隣接する第2画素の階調値に応じて、前記第1画素の階調値を補正する画素階調補正部を備える画像生成装置と、を備え、前記画素階調補正部は、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す値と、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す値と、を積算し、当該積算した値を前記第1画素の入力階調値から差し引いて、前記第1画素への出力階調値を算出する。
図1は、実施形態1に係る表示システムの一例を示す構成図である。 図2は、表示パネルとユーザの目との相対関係の一例を示す模式図である。 図3は、図1に示す表示システムにおける画像生成装置及び表示装置の各構成の一例を示すブロック図である。 図4は、実施形態1に係る表示領域を表す回路図である。 図5は、実施形態1に係る表示パネルの一例を示す模式図である。 図6は、実施形態1に係る表示パネルの断面を模式的に示す断面図である。 図7は、実施形態1に係る画素配列の第1例を示す図である。 図8は、隣接する画素間において互いの電気力線による影響を説明するための表示パネルの概略断面図である。 図9は、白色表示と各色の画素を単色表示した場合との表示の相対強度を示す図である。 図10は、実施形態1に係る画素配列の第2例を示す図である。 図11は、実施形態1に係る画素配列の第3例を示す図である。 図12は、実施形態1に係る画素階調補正回路を示すブロック図である。 図13は、画素階調の補正対象となる画素が隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数の一例を示す図である。 図14Aは、図7に示す画素配列の第1例における画素電極の形状の一例を示す図である。 図14Bは、図7に示す画素配列の第1例において、画素電極の形状が偶数行と奇数行とで異なる例を示す図である。 図15は、実施形態2に係る画素階調補正回路を示すブロック図である。
本開示を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る表示システムの一例を示す構成図である。図2は、表示パネルとユーザの目との相対関係の一例を示す模式図である。
本実施形態において、表示システム1は、ユーザの動きに伴って表示を変更する表示システムである。例えば、表示システム1は、仮想空間上の3次元のオブジェクト等を示すVR(Virtual Reality)画像を立体表示し、ユーザの頭部の向き(位置)に伴って立体表示を変更することにより、ユーザに仮想現実感を生じさせるVRシステムである。
図1に示すように、表示システム1は、例えば、表示装置100と、画像生成装置200と、を有する。表示装置100と画像生成装置200とは、例えばケーブル300により有線接続される。ケーブル300は、例えば、USB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)等のケーブルを含む。表示装置100と画像生成装置200とは、無線通信により接続される構成としても良い。
本開示において、表示装置100は、例えば、装着部材400に固定されてユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置として用いられる。表示装置100は、画像生成装置2により生成された画像を表示するための表示パネル110を備える。以下、装着部材400に表示装置100が固定された態様を「HMD(Head Mounted Display)」とも称する。
本開示において、画像生成装置200は、例えば、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の電子機器が例示される。画像生成装置200は、ユーザの頭部の位置や姿勢に応じたVR画像を生成して表示装置100に出力する。なお、画像生成装置200により生成される画像はVR画像に限るものではない。
表示装置100は、ユーザがHMDを装着した際、ユーザの両目の前に表示パネル110が配置される位置に固定されている。表示装置100は、表示パネル110の他に、ユーザがHMDを装着した際、ユーザの両耳に対応する位置にスピーカー等の音声出力装置を備えた態様であっても良い。また、表示装置100は、後述するように、表示装置100を装着したユーザの頭部の位置や姿勢等を検出するセンサ(例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、方位センサ等)を備えた態様であっても良い。また、表示装置100は、画像生成装置200の機能を内包した態様であっても良い。
図2に示すように、装着部材400は、例えば、ユーザに両目Eに対応したレンズ410を有する。レンズ410は、ユーザがHMDを装着した際、表示パネル110に表示される画像を拡大してユーザの目Eに結像させる。ユーザは、表示パネル110に表示され、レンズ410によって拡大された画像を視認する。なお、図2では、1つのレンズをユーザの目Eと表示パネル110との間に配置した例を示したが、例えば、ユーザの両目にそれぞれ対応した複数のレンズで構成された態様であっても良い。また、表示パネル110がユーザの眼前とは異なる位置に配置された構成であっても良い。
本実施形態において、表示パネル110は、映像液晶素子を用いたFFS(フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶表示パネルを想定している。
図1に示すようなVRシステムで用いられる表示装置100では、図2に示すように、表示パネル110に表示される画像を拡大してユーザの目Eに結像させる。このため、より高精細な表示パネルが求められている。また、表示映像を拡大することで画素間の隙間が格子状に見え易くなる。このため、画素開口率の高い液晶表示パネルを用いることで、格子感の少ない映像表示が可能となるという利点がある。
図3は、図1に示す表示システムにおける画像生成装置及び表示装置の各構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、表示装置100は、2つの表示パネル110と、センサ120と、画像分離回路150と、インタフェース160と、を備える。
表示装置100は、2つの表示パネル110を備える。2つの表示パネル110は、1つを左目用の表示パネル110とし、他方を右目用の表示パネル110として用いる。
2つの表示パネル110のそれぞれは、表示領域111と、表示制御回路112と、を有する。なお、表示パネル110は、表示領域111を背後から照射する図示しない光源装置を有する。
表示領域111は、画素Pixが、P×Q個(行方向(X方向)にP個、列方向(Y方向)にQ個)、2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。本実施形態では、表示領域111における画素密度を、例えば806ppiとする。図3では、複数の画素Pixの配列を模式的に表しており、詳細な画素Pixの配列は、後述する。
表示パネル110は、X方向に延在する走査線と、X方向と交差するY方向に延在する信号線を有する。表示パネル110において、信号線SLと走査線GLとに囲まれた領域には、画素Pixが配置される。画素Pixは、信号線SL及び走査線GLと接続されるスイッチング素子(TFT:薄膜トランジスタ)、及び、スイッチング素子に接続された画素電極を有する。1つの走査線GLは、走査線GLの延在方向に沿って配置される複数の画素Pixが接続される。また、1つの信号線SLは、信号線SLの延在方向に沿って配置される複数の画素Pixが接続される。
2つの表示パネル110のうち、一方の表示パネル110の表示領域111が右目用であり、他方の表示パネル110の表示領域111が左目用である。ここでは、表示パネル110は、左目用と右目用の2つの表示パネル110を有する場合について例示しているが、表示装置100は、2つの表示パネル110を用いる構造に限定されない。例えば、表示パネル110は、1つであって、右半分の領域には右目用の画像を表示し、左半分の領域には左目用の画像を表示するように、1つの表示パネル110の表示領域を2分割する態様であっても良い。
表示制御回路112は、ドライバIC(Integrated Circuit:集積回路)115、信号線接続回路113及び走査線駆動回路114を備えている。信号線接続回路113は、信号線SLと電気的に接続されている。ドライバIC115は、走査線駆動回路114によって、画素Pixの動作(光透過率)を制御するためのスイッチング素子(例えば、TFT)のON/OFFを制御する。走査線駆動回路114は、走査線GLと電気的に接続されている。
センサ120は、ユーザの頭部の向きを推定可能な情報を検出する。例えば、センサ120は、表示装置100の動きを示す情報を検出し、表示システム1は、表示装置100の動きを示す情報に基づいて、表示装置100を頭部に装着したユーザの頭部の向きを推定する。
センサ120は、例えば、表示装置100の角度、加速度、角速度、方位、距離の少なくとも1つを用いて、視線の向きを推定可能な情報を検出する。センサ120は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、方位センサ等を用いることができる。センサ120は、例えば、ジャイロセンサによって表示装置100の角度及び角速度を検出してもよい。センサ120は、例えば、加速度センサによって表示装置100に働く加速度の方向及び大きさを検出してもよい。
また、センサ120は、例えば、方位センサによって表示装置100の方位を検出してもよい。センサ120は、例えば、距離センサ、GPS(Global Positioning System)受信機等によって表示装置100の移動を検出してもよい。センサ120は、ユーザの頭部の向き、視線の変化、移動等を検出するためのセンサであれば、光センサ等の他のセンサでもよく、複数のセンサを組み合わせて用いてもよい。センサ120は、後述するインタフェース160を介して、画像分離回路150と電気的に接続されている。
画像分離回路150は、ケーブル300を介して画像生成装置200から送られてきた左目用画像データと右目用画像データを受けとり、左目用画像データを左目用の画像を表示する表示パネル110に送り、右目用画像データを右目用の画像を表示する表示パネル110に送る。
インタフェース160には、ケーブル300(図1)が接続されるコネクタを含む。インタフェース160は、接続されたケーブル300を介して、画像生成装置200からの信号が入力される。画像分離回路150は、インタフェース160およびインタフェース240を介して、センサ120から入力された信号を画像生成装置200へ出力する。ここで、センサ120から入力された信号には、上述した視線の向きを推定可能な情報が含まれる。あるいは、センサ120から入力された信号は、インタフェース160を介して直接、画像生成装置200の制御回路230へ出力されてもよい。インタフェース160は、例えば、無線通信装置とし、無線通信を介して画像生成装置200との間で情報の送受信を行ってもよい。
画像生成装置200は、操作部210と、記憶部220と、制御回路230と、インタフェース240と、を備える。
操作部210は、ユーザの操作を受け付ける。操作部210は、例えば、キーボード、ボタン、タッチスクリーン等の入力デバイスを用いることができる。操作部210は、制御回路230と電気的に接続されている。操作部210は、操作に応じた情報を制御回路230に出力する。
記憶部220は、プログラム及びデータを記憶する。記憶部220は、制御回路230の処理結果を一時的に記憶する。記憶部220は、記憶媒体を含む。記憶媒体は、例えば、ROM、RAM、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等を含む。記憶部220は、表示装置100に表示させる画像のデータを記憶してもよい。
記憶部220は、例えば、制御プログラム211、VRアプリケーション212等を記憶する。制御プログラム211は、例えば、画像生成装置200を稼働させるための各種制御に関する機能を提供できる。VRアプリケーション212は、VR画像を表示装置100に表示させる機能を提供できる。記憶部220は、例えば、センサ120の検出結果を示すデータ等の表示装置100から入力された各種情報を記憶できる。
制御回路230は、例えば、MCU(Micro Control Unit)、CPU(Central Processing Unit)等を含む。制御回路230は、画像生成装置200の動作を統括的に制御できる。制御回路230の各種機能は、制御回路230の制御に基づいて実現される。
制御回路230は、例えば、表示する画像を生成するGPU(Graphics Processing Unit)を含む。GPUは、表示装置100に表示する画像を生成する。制御回路230は、GPUが生成した画像を、インタフェース240を介して表示装置100に出力する。本実施形態では、画像生成装置200の制御回路230は、GPUを含む場合について説明するが、これに限定されない。例えば、GPUは、表示装置100又は表示装置100の画像分離回路150に設けてもよい。この場合、表示装置100は、例えば、画像生成装置200、外部の電子機器等からデータを取得し、当該データに基づいてGPUが画像を生成すればよい。
インタフェース240には、ケーブル300(図1参照)が接続されるコネクタを含む。インタフェース240は、ケーブル300を介して、表示装置100からの信号が入力される。インタフェース240は、制御回路230から入力された信号を、ケーブル300を介して表示装置100へ出力する。インタフェース240は、例えば、無線通信装置とし、無線通信を介して表示装置100との間で情報の送受信を行ってもよい。
制御回路230は、VRアプリケーション212を実行すると、ユーザ(表示装置100)の動きに応じた画像を表示装置100に表示させる。制御回路230は、画像を表示装置100に表示させた状態で、ユーザ(表示装置100)の変化を検出すると、当該変化した方向の画像へ表示装置100に表示している画像を変化させる。制御回路230は、画像の作成開始時に、仮想空間上の基準視点及び基準視線に基づく画像を作成し、ユーザ(表示装置100)の変化を検出した場合、表示させている画像を作成する際の視点又は視線を、基準視点又は基準視線方向からユーザ(表示装置100)の動きに応じて変更し、変更した視点又は視線に基づく画像を表示装置100に表示させる。
例えば、制御回路230は、センサ120の検出結果に基づいて、ユーザの頭部の右方向への移動を検出する。この場合、制御回路230は、現在表示させている画像から右方向へ視線を変化させた場合の画像へ変化させる。ユーザは、表示装置100に表示されている画像の右方向の画像を視認することができる。
例えば、制御回路230は、センサ120の検出結果に基づいて、表示装置100の移動を検出すると、検出した移動に応じて画像を変化させる。制御回路230は、表示装置100が前方へ移動したことを検出した場合、現在表示させている画像の前方へ移動した場合の画像へ変化させる。制御回路230は、表示装置100が後方方向へ移動したことを検出した場合、現在表示させている画像の後方へ移動した場合の画像へ変化させる。ユーザは、表示装置100に表示されている画像から、自身の移動方向の画像を視認することができる。
図4は、実施形態1に係る表示領域を表す回路図である。以下、上述した走査線GLは、複数の走査線G1、G2、G3を総称している。上述した信号線SLは、複数の信号線S1、S2、S3を総称している。図4に示す例では、走査線GLと信号線SLとが直交しているが、これに限定されない。例えば、走査線GLと信号線SLとは直交していなくても良い。
図4に示すように、本開示において、画素Pixは、例えば赤(第1色:R)を表示するための画素PixR、緑(第2色:G)を表示するための画素PixG、青(第3色:B)を表示するための画素PixBを含む。表示領域111には、各画素PixR、PixG、PixBのスイッチング素子TrD1、TrD2、TrD3、信号線SL、走査線GL等が形成されている。信号線S1、S2、S3は、各画素電極PE1、PE2、PE3(図6参照)に画素信号を供給するための配線である。走査線G1、G2、G3は、各スイッチング素子TrD1、TrD2、TrD3を駆動するゲート信号を供給するための配線である。
画素PixR、PixG、PixBは、それぞれスイッチング素子TrD1、TrD2、TrD3及び液晶層LCの容量を備えている。スイッチング素子TrD1、TrD2、TrD3は、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。後述する画素電極PE1、PE2、PE3と共通電極COMとの間に第6絶縁膜16(図6参照)が設けられ、これらによって図4に示す保持容量Csが形成される。
図4に示すカラーフィルタCFR、CFG、CFBは、例えば赤(第1色:R)、緑(第2色:G)、青(第3色:B)の3色に着色された色領域が周期的に配列されている。上述した図4に示す各画素PixR、PixG、PixBに、R、G、Bの3色の色領域が1組として対応付けられる。そして、3色の色領域に対応する画素PixR、PixG、PixBを1組の画素Pixとされる。なお、カラーフィルタは、4色以上の色領域を含んでいてもよい。
図5は、実施形態1に係る表示パネルの一例を示す模式図である。図6は、実施形態1に係る表示パネルの断面を模式的に示す断面図である。
図5に示すように、表示パネル110には、基板端部の辺110e1、辺110e2、辺110e3、辺110e4がある。表示パネルの基板端部の辺110e1、辺110e2、辺110e3、辺110e4と、表示領域111との間は、周辺領域と呼ばれる。
走査線駆動回路114は、表示パネル110の基板端部の辺110e1と表示領域111との間の周辺領域に配置されている。信号線接続回路113は、表示パネル110の基板端部の辺110e4と表示領域111との間の周辺領域に配置されている。ドライバIC115は、表示パネル110の基板端部の辺110e4と表示領域111との間の周辺領域に配置されている。本実施形態では、表示パネル110の基板端部の辺110e3、辺110e4は、X方向と平行である。表示パネル110の基板端部の辺110e1、辺110e2は、Y方向と平行である。
図5に示す例において、信号線SLはY方向と平行に延在し、走査線GLはX方向と平行に延在する。図5に示すように、本開示において、走査線GLが延在する方向は、信号線SLが延在する方向と直交であるので、例えば、各画素PixR、PixG、PixBは、長方形である。図5に示す例では、各画素PixR、PixG、PixBが長方形を例示したが、長方形に限られない。例えば、各画素PixR、PixG、PixBは、平行四辺形であっても良い。なお、各画素PixR、PixG、PixBは、画素PixSと呼ぶこともある。
次に、表示パネル110の断面構造について、図6を参照して説明する。図6において、アレイ基板SUB1は、ガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する第1絶縁基板10を基体としている。アレイ基板SUB1は、第1絶縁基板10の対向基板SUB2と対向する側に、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、第5絶縁膜15、第6絶縁膜16、信号線S1からS3、画素電極PE1からPE3、共通電極COM、第1配向膜AL1などを備えている。以下の説明において、アレイ基板SUB1から対向基板SUB2に向かう方向を上方、あるいは、単に上と称する。
第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10の上に位置している。第2絶縁膜12は、第1絶縁膜11の上に位置している。第3絶縁膜13は、第2絶縁膜12の上に位置している。信号線S1からS3は、第3絶縁膜13の上に位置している。第4絶縁膜14は、第3絶縁膜13の上に位置し、信号線S1からS3を覆っている。
必要があれば、第4絶縁膜14の上には、配線を配置してもよい。この配線は、第5絶縁膜15によって覆われることになる。本実施形態では、配線を省略している。第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、及び、第6絶縁膜16は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの透光性を有する無機系材料によって形成されている。第4絶縁膜14及び第5絶縁膜15は、透光性を有する樹脂材料によって形成され、無機系材料によって形成された他の絶縁膜と比べて厚い膜厚を有している。ただし、第5絶縁膜15については無機系材料によって形成されたものであってもよい。
共通電極COMは、第5絶縁膜15の上に位置している。共通電極COMは、第6絶縁膜16によって覆われている。第6絶縁膜16は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの透光性を有する無機系材料によって形成されている。
画素電極PE1からPE3は、第6絶縁膜16の上に位置し、第6絶縁膜16を介して共通電極COMと対向している。画素電極PE1からPE3、及び、共通電極COMは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透光性を有する導電材料によって形成されている。画素電極PE1からPE3は、第1配向膜AL1によって覆われている。第1配向膜AL1は、第6絶縁膜16も覆っている。
対向基板SUB2は、ガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する第2絶縁基板20を基体としている。対向基板SUB2は、第2絶縁基板20のアレイ基板SUB1と対向する側に、遮光層BM、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
図6に示すように、遮光層BMは、第2絶縁基板20のアレイ基板SUB1と対向する側に位置している。そして、遮光層BMは、画素電極PE1からPE3とそれぞれ対向する開口の大きさを規定している。遮光層BMは、黒色の樹脂材料や、遮光性の金属材料によって形成されている。
カラーフィルタCFR、CFG、CFBのそれぞれは、第2絶縁基板20のアレイ基板SUB1と対向する側に位置し、それぞれの端部が遮光層BMに重なっている。カラーフィルタCFRは、画素電極PE1と対向している。カラーフィルタCFGは、画素電極PE2と対向している。カラーフィルタCFBは、画素電極PE3と対向している。一例では、カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、それぞれ青色、赤色、緑色に着色された樹脂材料によって形成されている。
オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFR、CFG、CFBを覆っている。オーバーコート層OCは、透光性を有する樹脂材料によって形成されている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、例えば、水平配向性を示す材料によって形成されている。
以上説明したように、対向基板SUB2は、遮光層BM、カラーフィルタCFR、CFG、CFBなどを備えている。遮光層BMは、図4に示した走査線G1、G2、G3、信号線S1、S2、S3、コンタクト部PA1、PA2、PA3、スイッチング素子TrD1、TrD2、TrD3などの配線部と対向する領域に配置されている。
図6において、対向基板SUB2は、3色のカラーフィルタCFR、CFG、CFBを備えていたが、青色、赤色、及び、緑色とは異なる他の色、例えば白色、透明、イエロー、マゼンタ、シアンなどのカラーフィルタを含む4色以上のカラーフィルタを備えていてもよい。また、これらのカラーフィルタCFR、CFG、CFBは、アレイ基板SUB1に備えられていてもよい。
また、図6において、カラーフィルタCFは対向基板SUB2に設けられているが、アレイ基板SUB1にカラーフィルタCFを備える、所謂COA(Color filter on Array)の構造であってもよい。
上述したアレイ基板SUB1及び対向基板SUB2は、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が向かい合うように配置されている。液晶層LCは、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に封入されている。液晶層LCは、誘電率異方性が負のネガ型液晶材料、あるいは、誘電率異方性が正のポジ型液晶材料によって構成されている。
アレイ基板SUB1がバックライトユニットILと対向し、対向基板SUB2が表示面側に位置する。バックライトユニットILとしては、種々の形態のものが適用可能であるが、その詳細な構造については説明を省略する。
第1偏光板PL1を含む第1光学素子OD1は、第1絶縁基板10の外面、あるいは、バックライトユニットILと対向する面に配置される。第2偏光板PL2を含む第2光学素子OD2は、第2絶縁基板20の外面、あるいは、観察位置側の面に配置される。第1偏光板PL1の第1偏光軸及び第2偏光板PL2の第2偏光軸は、例えばX-Y平面においてクロスニコルの位置関係にある。なお、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、位相差板などの他の光学機能素子を含んでいてもよい。
例えば、液晶層LCがネガ型液晶材料である場合であって、液晶層LCに電圧が印加されていない状態では、液晶分子LMは、X-Y平面内において、その長軸がX方向に沿う方向に初期配向している。一方、液晶層LCに電圧が印加された状態、つまり、画素電極PE1からPE3と共通電極COMとの間に電界が形成されたオン時において、液晶分子LMは、電界の影響を受けてその配向状態が変化する。オン時において、入射した直線偏光は、その偏光状態が液晶層LCを通過する際に液晶分子LMの配向状態に応じて変化する。
図7は、実施形態1に係る画素配列の一例を示す図である。図8は、隣接する画素間において互いの電気力線による影響を説明するための表示パネルの概略断面図である。なお、図7では、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のY方向の距離をPh1、X方向の距離をPw1としている。また、図8では、本開示において説明に必要な構成要素のみを示し、それ以外の構成要素は省略あるいは簡略化している。
図7に示すように、本実施形態に係る表示パネル110は、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のカラーフィルタCF(CFR、CFG、CFB)が遮光層BMにより区切られている。画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)は、カラーフィルタCF(CFR、CFG、CFB)が設けられた開口部から、バックライトユニットILから放射された光が透過して、各色(青色、赤色、緑色)を発する。
画素PixSは、画素電極PE1、PE2、PE3に画素電圧が印加され、画素電極PE1、PE2、PE3と共通電極COMとの間に電位差が生じると、図8に破線で示したように、画素電極PE1、PE2、PE3の表面から出て共通電極COMの表面に至る電気力線を有するような電界が生じる。
表示領域111における画素密度が高くなるに従い、図8に示した画素PixS間において互いの電気力線により受ける影響が大きくなる。これにより、画素PixS間で互いの電気力線が影響して色ズレが発生し、表示色彩の精度が低下する可能性がある。
具体的には、例えば、表示領域111における画素密度が538ppi(画素PixS間のY方向の距離Ph1が47.25μm、画素PixS間のX方向の距離Pw1が15.75μm)である場合と、表示領域111における画素密度が806ppi(画素PixS間のY方向の距離Ph1が31.5μm、画素PixS間のX方向の距離Pw1が10.5μm)である場合とでは、表示領域111における画素密度が806ppiである場合に、画素PixS間の電気力線が影響し合うことによる色ズレが顕著に発生する。
図9は、白色表示と各色の画素を単色表示した場合との表示の相対強度を示す図である。図9において、縦軸は、画素PixSの最大明るさを1に正規化した値を示し、横軸は、画素PixSに供給される画素信号の階調値を示している。図9では、画素PixSに供給される画素信号がそれぞれ8ビットの値(「0」を最小値とし、「255」を最大値とする数値)で表される場合について例示している。
図9に示すように、白色表示と各色の画素PixSを単色表示した場合とでは、表示の相対強度が同等となる階調値が異なる。例えば、表示の相対強度が低い領域、すなわち相対的に暗い表示を行う場合に、白色表示と各色の画素PixSを単色表示した場合とで表示の相対強度が同等となる階調値のズレが大きくなる。具体的には、図9に示すように、表示の相対強度が「0.6」である場合よりも、表示の相対強度が「0.2」である場合の方が、白色表示を行った場合の階調値に対し、各色の画素PixSを単色表示した場合の階調値のズレが大きい。なお、表示の相対強度が同等となる白色表示と単色表示との間の階調値のズレの大きさは、表示領域111における画素密度、画素PixSのX方向の幅、画素PixSのY方向の幅、画素PixS間のX方向の距離Pw1、及び画素PixS間のY方向の距離Ph1等、画素PixS間の電気力線の影響度合いにより異なる。
本開示では、画素PixS間の電気力線の影響度合いにより異なる階調値を補正するものである。ここで、階調値の補正は、各画素PixR、PixG、PixBの階調がどのような組みあわせになっても、各画素PixR、PixG、PixBがそれぞれに与えられた階調に対して同じ相対強度となるように補正するのが好ましい。本開示では、一例として、白色(すなわち、画素PixRの強度=画素PixGの強度=画素PixBの強度)の表示を基準として、各画素PixR、PixG、PixBの強度のどれか一つ以上が一致しない場合の一般的な表示について、白色表示における各画素PixR、PixG、PixBの相対強度からのズレを補正する。
まず、図7に示した第1例の画素構成における画素階調補正の必要性について説明する。図7において、m行n列に存在する画素PixSm,nを画素階調の補正対象としている。また、図7に示す第1例の画素構成では、各色の画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のX方向の幅、Y方向の幅、X方向の距離Pw1、及びY方向の距離Ph1はそれぞれ等しい値としている。
図7に示した第1例の画素構成では、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のY方向の距離Ph1は、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のX方向の距離Pw1に比べて大きい。このような画素配列では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対してY方向に隣接する画素PixSm,n-1及び画素PixSm,n+1の電気力線による影響は、画素PixSm,nに対してX方向に隣接する画素PixSm-1,n及び画素PixSm+1,nの電気力線による影響よりも小さい。
具体的には、上記において画素PixS間の電気力線が影響し合うことによる色ズレが顕著に発生する一例として挙げたように、表示領域111における画素密度が806ppiである場合、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対して10.5μm(=Pw1)でX方向に隣接する画素PixSm-1,n及び画素PixSm+1,nの電気力線による影響が顕著であり、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対して31.5μm(=Ph1)でY方向に隣接する画素PixSm,n-1及び画素PixSm,n+1の電気力線による影響は極めて小さい。すなわち、図7に示した第1例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対してY方向に隣接する画素PixSm,n-1及び画素PixSm,n+1の電気力線による影響を考慮する必要がない場合がある。
図10は、実施形態1に係る画素配列の第2例を示す図である。図10に示した第2例の画素配列では、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のY方向の距離Ph1と、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)のX方向の距離Pw1との差は、図7に示した第1例の画素構成よりも小さい。このような画素配列では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対してX方向に隣接する画素PixSm-1,n及び画素PixSm+1,nの電気力線による影響に加え、画素PixSm,nに対してY方向に隣接する画素PixSm,n-1及び画素PixSm,n+1の電気力線による影響を考慮する必要がある。具体的に、図10に示した第2例の画素配列における画素密度としては、例えば2000ppi以上を想定している。このような高精細パネルでは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対し、X方向及びY方向に隣接する画素の電気力線による影響を考慮した画素階調補正を行うことが好ましい。
図11は、実施形態1に係る画素配列の第3例を示す図である。図11に示した第3例の画素構成では、特定の画素PixS(例えば、画素PixG)のX方向の幅が他の画素PixS(例えば、画素PixR、PixB)よりも狭くなっている。このような画素配列では、X方向の幅が大きい画素PixS(例えば、画素PixR、PixB)を、画素階調の補正対象から除外しても良い場合がある。
図12は、実施形態1に係る画素階調補正回路を示すブロック図である。図12に示すように、本実施形態では、表示装置100に画素階調補正回路116を設けている。画素階調補正回路116は、例えば、図3に示すドライバIC115に設けられる。本開示において、画素階調補正回路116は、「画素階調補正部」に対応する。
画素階調補正回路116の出力は、DAC117によりDA変換され、表示領域111に出力される。DAC117は、例えば、図3に示すドライバIC115に設けられる。
画素階調補正回路116及びDAC117を設ける構成部は、ドライバIC115に限定されず、例えば、ドライバIC115とは異なる構成部に画素階調補正回路116及びDAC117が設けられた態様であっても良いし、画素階調補正回路116及びDAC117を独立した構成部として備えた構成であっても良い。また、例えばガンマ補正やホワイトバランス補正等の画像調整処理は、画素階調補正回路116の前段で行われる構成であることが好ましい。
画素階調補正回路116は、下記(1)式及び下記(2)式を用いて、画素PixSごとの画素階調補正処理を行う。
Vom,n=Vim,n
-f(Vim,n)×{S(Vim-1,n-Vim,n
+S(Vim+1,n-Vim,n
+S(Vim,n-1-Vim,n
+S(Vim,n+1-Vim,n)}
・・・(1)
f(Vim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(2)
上記(1)式において、Vim,nは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する、画素階調補正回路116への画素階調の入力値(入力階調値)を示す。f(Vim,n)は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける受け易さ、すなわち、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数である。Vom,nは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する入力階調値Vim,nを補正した画素階調補正回路116の出力値(出力階調値)、すなわち、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに出力する階調値である補正後の階調値を示す。
すなわち、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する補正量は、以下の2項目の積で表現できる。第1には、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが本来表示すべき入力階調値Vim,nに応じて値が変わる、「隣接画素から影響を受ける感受性を示す値((1)式に示すf(Vim,n)項)」である。第2には、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが本来表示すべき入力階調値Vim,nと、当該画素に隣接する画素が本来表示すべき入力階調値との差に所定の係数を掛けたもの、すなわち、「隣接画素が画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに与える影響の強さを示す値((1)式に示す{S(Vim-1,n-Vim,n)+S(Vim+1,n-Vim,n)+S(Vim,n-1-Vim,n)+S(Vim,n+1-Vim,n)}項)」である。この「隣接画素から影響を受ける感受性を示す値」と「隣接画素が画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに与える影響の強さを示す値」との積を、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが本来表示すべき入力階調値Vim,nから差し引く。この結果として得られた出力階調値Vom,n((1)式参照)を、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに与える。これにより、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nにおいて本来表示すべき表示強度が得られる。以下、「隣接画素が画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに与える影響の強さを示す値」を算出するための係数(以下、単に「隣接画素が与える影響の強さを示す係数」とも称する)について説明する。
は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのX方向左側に隣接する画素PixSm-1,nが画素PixSm,nに与える影響の強さを示す係数である。Sは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのX方向右側に隣接する画素PixSm+1,nが画素PixSm,nに与える影響の強さを示す係数である。Sは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのY方向上側に隣接する画素PixSm,n-1が画素PixSm,nに与える影響の強さを示す係数である。Sは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのY方向下側に隣接する画素PixSm,n+1が画素PixSm,nに与える影響の強さを示す係数である。これらの各係数S、S、S、Sは、表示領域111の画素配列や、画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)の画素電極PEの形状や向き等に応じて予め設定されている。
Vim-1,nは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのX方向左側に隣接する画素PixSm-1,nに対する、画素階調補正回路116への入力階調値、すなわち、画素階調の補正前の入力値を示す。Vim+1,nは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのX方向右側に隣接する画素PixSm+1,nに対する、画素階調補正回路116への入力階調値、すなわち、画素階調の補正前の入力値を示す。Vim,n-1は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのY方向上側に隣接する画素PixSm,n-1に対する、画素階調補正回路116への入力階調値、すなわち、画素階調の補正前の入力値を示す。Vim,n+1は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nのY方向下側に隣接する画素PixSm,n+1に対する、画素階調補正回路116への入力階調値、すなわち、画素階調の補正前の入力値を示す。
また、上記(2)式において、f(x)は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数である。(2)式における関数f(x)は、上記(1)式に示す関数f(Vim,n)と同一である。また、上記(2)式において、xは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する、画素階調補正回路116への入力階調値、すなわち、画素階調の補正前の入力値を示す。(2)式における入力階調値xは、上記(1)式に示す入力階調値Vim,nと同一である。A、C、D、Eは、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて予め設定された係数を示す。
図13は、画素階調の補正対象となる画素が隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数の一例を示す図である。図13において、横軸は画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する画素階調の入力値xを示し、縦軸は画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数f(x)の値を示している。
図13に示すように、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数f(x)(以下、単に「関数f(x)」とも称する)は、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する、画素階調補正回路116への入力階調値x(以下、単に「入力階調値x」とも称する)の大きさにより異なる値となる。具体的に、関数f(x)は、図9に示す白色表示と各色の画素PixSを単色表示した場合との表示の相対強度において、表示の相対強度が同等となる階調値のズレの大きさに対応した値となる。例えば、図9に示すように、表示の相対強度が低い領域、すなわち、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対する入力階調値xが小さい領域では、関数f(x)の値が大きくなる。
上述のようにして予め求めた関数f(x)を用いて、上記(1)式及び上記(2)式により画素PixSごとの画素階調補正処理を行うことで、白色表示を行った場合の階調値に対する画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)の階調値のズレを補正することができる。より正確には、白色表示(すなわち表示しようとする画像の各画素PixR、PixG、PixBの階調値が全て一致する)の場合の表示強度(3刺激値)を正として、白色表示ではない(すなわち表示しようとする画像の各画素PixR、PixG、PixBの階調値のデータの中に一致しない階調がある)場合に、各画素PixR、PixG、PixBの表示強度を、表示しようとする画像表示として期待される強度になる様に補償する事ができる。以下、各画素PixR、PixG、PixBにおける画素階調補正式について説明する。
図7に示す第1例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixRである場合、画素PixRm,nの入力階調値をRim,n(=x)、画素PixRm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Rim,n)(=f(x))、画素PixRm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nに対する入力階調値をBim-1,n、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixGm+1,nに対する入力階調値をGim+1,n、画素PixRm,nのY方向上側に隣接する画素PixRm,n-1に対する入力階調値をRim,n-1、画素PixRm,nのY方向下側に隣接する画素PixRm,n+1に対する入力階調値をRim,n+1、画素PixRm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixGm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのY方向上側に隣接する画素PixRm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのY方向下側に隣接する画素PixRm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixRm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Rom,nは、下記(3)式及び下記(4)式で示される。
Rom,n=Rim,n
-f(Rim,n)×{SR(Bim-1,n-Rim,n
+SR(Gim+1,n-Rim,n
+SR(Rim,n-1-Rim,n
+SR(Rim,n+1-Rim,n)}
・・・(3)
f(Rim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(4)
また、図7に示す第1例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixGである場合、画素PixGm,nの入力階調値をGim,n(=x)、画素PixGm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Gim,n)(=f(x))、画素PixGm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nに対する入力階調値をBim-1,n、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nに対する入力階調値をRim+1,n、画素PixGm,nのY方向上側に隣接する画素PixGm,n-1に対する入力階調値をGim,n-1、画素PixGm,nのY方向下側に隣接する画素PixGm,n+1に対する入力階調値をGim,n+1、画素PixGm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nのY方向上側に隣接する画素PixGm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nのY方向下側に隣接する画素PixGm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixGm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Gom,nは、下記(5)式及び下記(6)式で示される。
Gom,n=Gim,n
-f(Gim,n)×{SG(Rim-1,n-Gim,n
+SG(Bim+1,n-Gim,n
+SG(Gim,n-1-Gim,n
+SG(Gim,n+1-Gim,n)}
・・・(5)
f(Gim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(6)
また、図7に示す第1例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixBである場合、画素PixBm,nの入力階調値をBim,n(=x)、画素PixBm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Bim,n)(=f(x))、画素PixBm,nのX方向左側に隣接する画素PixGm-1,nに対する入力階調値をGim-1,n、画素PixBm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nに対する入力階調値をRim+1,n、画素PixBm,nのY方向上側に隣接する画素PixBm,n-1に対する入力階調値をBim,n-1、画素PixBm,nのY方向下側に隣接する画素PixBm,n+1に対する入力階調値をBim,n+1、画素PixBm,nのX方向左側に隣接する画素PixGm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのY方向上側に隣接する画素PixBm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのY方向下側に隣接する画素PixBm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixBm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Bom,nは、下記(7)式及び下記(8)式で示される。
Bom,n=Bim,n
-f(Bim,n)×{SB(Gim-1,n-Bim,n
+SB(Rim+1,n-Bim,n
+SB(Bim,n-1-Bim,n
+SB(Bim,n+1-Bim,n)}
・・・(7)
f(Bim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(8)
なお、図7に示す第1例の画素構成において説明したように、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに対してY方向に隣接する画素PixSm,n-1及び画素PixSm,n+1の電気力線による影響を考慮する必要がない場合、上記(1)式、上記(3)式、上記(5)式、及び上記(7)式は、それぞれ、下記(10)式、下記(11)式、下記(12)式、及び下記(13)式で示される。
Vom,n=Vim,n
-f(Vim,n)×{S(Vim-1,n-Vim,n
+S(Vim+1,n-Vim,n)}
・・・(10)
Rom,n=Rim,n
-f(Rim,n)×{SR(Bim-1,n-Rim,n
+SR(Gim+1,n-Rim,n)}
・・・(11)
Gom,n=Gim,n
-f(Gim,n)×{SG(Rim-1,n-Gim,n
+SG(Bim+1,n-Gim,n)}
・・・(12)
Bom,n=Bim,n
-f(Bim,n)×{SB(Gim-1,n-Bim,n
+SB(Rim+1,n-Bim,n)}
・・・(13)
また、図11に示す第3例の画素構成において説明したように、X方向の幅が大きい画素PixS(例えば、画素PixR、PixB)を、画素階調の補正対象から除外しても良い場合、画素階調の補正対象となる画素PixRm,nの隣接画素が与える影響の強さを示す各係数SR、SR、及び、画素階調の補正対象となる画素PixBm,nの隣接画素が与える影響の強さを示す各係数SB、SBを全て「0」とすることで、上記(3)式、及び上記(7)式は、それぞれ、下記(14)式、及び下記(15)式で示される。
Rom,n=Rim,n・・・(14)
Bom,n=Bim,n・・・(15)
図10に示す第2例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixRである場合、画素PixRm,nの入力階調値をRim,n(=x)、画素PixRm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Rim,n)(=f(x))、画素PixRm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nに対する入力階調値をBim-1,n、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixGm+1,nに対する入力階調値をGim+1,n、画素PixRm,nのY方向上側に隣接する画素PixGm,n-1に対する入力階調値をGim,n-1、画素PixRm,nのY方向下側に隣接する画素PixBm,n+1に対する入力階調値をBim,n+1、画素PixRm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixGm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのY方向上側に隣接する画素PixGm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nのY方向下側に隣接する画素PixBm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSR、画素PixRm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixRm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Rom,nは、下記(16)式及び下記(17)式で示される。
Rom,n=Rim,n
-f(Rim,n)×{SR(Bim-1,n-Rim,n
+SR(Gim+1,n-Rim,n
+SR(Gim,n-1-Rim,n
+SR(Bim,n+1-Rim,n)}
・・・(16)
f(Rim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(17)
また、図10に示す第2例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixGである場合、画素PixGm,nの入力階調値をGim,n(=x)、画素PixGm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Gim,n)(=f(x))、画素PixGm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nに対する入力階調値をBim-1,n、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nに対する入力階調値をRim+1,n、画素PixGm,nのY方向上側に隣接する画素PixBm,n-1に対する入力階調値をBim,n-1、画素PixGm,nのY方向下側に隣接する画素PixRm,n+1に対する入力階調値をRim,n+1、画素PixGm,nのX方向左側に隣接する画素PixBm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixRm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nのY方向上側に隣接する画素PixBm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nのY方向下側に隣接する画素PixRm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSG、画素PixGm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixGm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Gom,nは、下記(18)式及び下記(19)式で示される。
Gom,n=Gim,n
-f(Gim,n)×{SG(Rim-1,n-Gim,n
+SG(Bim+1,n-Gim,n
+SG(Bim,n-1-Gim,n
+SG(Rim,n+1-Gim,n)}
・・・(18)
f(Gim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(19)
また、図10に示す第2例の画素構成では、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが画素PixBである場合、画素PixBm,nの入力階調値をBim,n(=x)、画素PixBm,nが隣接画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(Bim,n)(=f(x))、画素PixBm,nのX方向左側に隣接する画素PixGm-1,nに対する入力階調値をGim-1,n、画素PixBm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nに対する入力階調値をRim+1,n、画素PixBm,nのY方向上側に隣接する画素PixRm,n-1に対する入力階調値をRim,n-1、画素PixBm,nのY方向下側に隣接する画素PixGm,n+1に対する入力階調値をGim,n+1、画素PixBm,nのX方向左側に隣接する画素PixGm-1,nが与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのX方向右側に隣接する画素PixRm+1,nが与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのY方向上側に隣接する画素PixRm,n-1が与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nのY方向下側に隣接する画素PixGm,n+1が与える影響の強さを示す係数をSB、画素PixBm,nが隣接画素から影響を受ける感受性に応じて設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、画素PixBm,nに対する補正後の階調値、すなわち、画素階調補正回路116の出力値である出力階調値Bom,nは、下記(20)式及び下記(21)式で示される。
Bom,n=Bim,n
-f(Bim,n)×{SB(Gim-1,n-Bim,n
+SB(Rim+1,n-Bim,n
+SB(Rim,n-1-Bim,n
+SB(Gim,n+1-Bim,n)}
・・・(20)
f(Bim,n)=f(x)=A+C+Dx+E・・・(21)
図14Aは、図7に示す画素配列の第1例における画素電極の形状の一例を示す図である。図14Bは、図7に示す画素配列の第1例において、画素電極の形状が奇数行と偶数行とで異なる例を示す図である。図14Bでは、破線で示した画素電極PEの向きが、奇数行と偶数行とでX方向に反転した例を示している。
図14Bに示すように、奇数行の画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)と偶数行の画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)とで画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)の画素電極PEの形状が異なる場合、上記(1)式において、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが奇数行に存在する場合と、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが奇数行に存在する場合とで、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nに隣接する画素が与える影響の強さを示す係数S、S、S、Sの値をそれぞれ異なる値とすれば良い。画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが奇数行に存在する場合の係数をSL1、SR1、SU1、SD1とし、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが偶数行に存在する場合の係数をSL2、SR2、SU2、SD2としたとき、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが奇数行に存在する場合の画素PixSm,nの階調補正後の階調値Vo1m,n、及び、画素階調の補正対象となる画素PixSm,nが偶数行に存在する場合の画素PixSm,nの階調補正後の階調値Vo2m,nは、それぞれ、下記(22)式及び下記(23)式で示される。
Vo1m,n=Vim,n
-f(Vim,n)×{SL1(Vim-1,n-Vim,n
+SR1(Vim+1,n-Vim,n
+SU1(Vim,n-1-Vim,n
+SD1(Vim,n+1-Vim,n)}
・・・(22)
Vo2m,n=Vim,n
-f(Vim,n)×{SL2(Vim-1,n-Vim,n
+SR2(Vim+1,n-Vim,n
+SU2(Vim,n-1-Vim,n
+SD2(Vim,n+1-Vim,n)}
・・・(23)
上記(22)式及び上記(23)式において、例えば、図14Bに示すように、画素電極PEの向きが、奇数行と偶数行とでX方向に反転している場合には、SL1とSL2、SR1とSR2、SU1とSU2、SD1とSD2は、それぞれ符号反転した数値で示される。
以下、上記(1)式及び上記(2)式を一般化して説明する。
画素階調の補正対象となる画素PixSm,n(以下、「第1画素」と称する)の入力階調値をV1i、第1画素が第1画素に隣接する画素PixSm-1,n、画素PixSm+1,n、画素PixSm,n-1、画素PixSm,n+1(以下、「第2画素」と称する)から影響を受ける感受性を示す関数をf(V1i)、第1画素に隣接する第2画素の数をN、第2画素の入力階調値をV2i、第2画素が与える影響の強さを示す係数をSpとしたとき、上記(1)式は、下記(24)式で示される。
Figure 2022046378000002
また、第1画素が第2画素から影響を受ける感受性を示す関数f(V1i)は、第1画素の入力階調値V1iをx、第1画素が第2画素から影響を受ける感受性に応じて予め設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、上記(2)式は、下記(25)式で示される。
f(V1i)=f(x)=Ax+Cx+Dx+E・・・(25)
本実施形態において説明した画素PixSごとの画素階調補正処理により、白色表示を行った場合の階調値に対する画素PixS(各画素PixR、PixG、PixB)の階調値のズレを補正することができる。より正確には、白色表示(すなわち表示しようとする画像の各画素PixR、PixG、PixBの階調値が全て一致する)の場合の表示強度(3刺激値)を正として、白色表示ではない(すなわち表示しようとする画像の各画素PixR、PixG、PixBの階調値のデータの中に一致しない階調がある)場合に、各画素PixR、PixG、PixBの表示強度を、表示しようとする画像表示として期待される強度になる様に補償する事ができる。
本実施形態により、表示装置100及び表示システム1は、高精細化に伴う表示色彩の精度低下を抑制することができる。
(実施形態2)
図15は、実施形態2に係る画素階調補正回路を示すブロック図である。なお、上述した実施形態1と同等あるいは同一の構成部については、重複する説明を省略する。
図15に示すように、本実施形態では、画像生成装置200aに画素階調補正回路250を設けている。画素階調補正回路250は、例えば、図3に示す制御回路230に設けられる。また、画素階調補正回路250を設ける構成部は、制御回路230に限定されず、例えば、制御回路230とは異なる構成部に画素階調補正回路250が設けられた態様であっても良いし、画素階調補正回路250を独立した構成部として備えた構成であっても良い。本開示において、画素階調補正回路250は、「画素階調補正部」に対応する。
画素階調補正回路250の出力は、表示装置100aに設けられたDAC117によりDA変換され、表示領域111に出力される。DAC117は、例えば、図3に示すドライバIC115に設けられる。
図15に示すように、画像生成装置200aに画素階調補正回路250を設けた構成においても、実施形態1と同様に、例えばガンマ補正やホワイトバランス補正等の画像調整処理は、画素階調補正回路250の前段で行われる構成であることが好ましい。
本実施形態により、表示装置100a及び表示システム1aは、高精細化に伴う表示色彩の精度低下を抑制することができる。
以上、本開示の好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
1,1a 表示システム
100,100a 表示装置
110 表示パネル
111 表示領域
112 表示制御回路
113 信号線接続回路
114 走査線駆動回路
115 ドライバIC
116 画素階調補正回路(画素階調補正部)
117 DAC
200,200a 画像生成装置
230 制御回路(制御部)
250 画素階調補正回路(画素階調補正部)
300 ケーブル
400 装着部材
410 レンズ
BM 遮光層
CF,CFR,CFG,CFB カラーフィルタ
COM 共通電極
LC 液晶層
GL,G1,G2,G3 走査線
PE,PE1,PE2,PE3 画素電極
Pix 画素
PixS,PixR,PixG,PixB 画素
SL,S1,S2,S3 信号線
SUB1 アレイ基板
SUB2 対向基板

Claims (8)

  1. 表示領域を有する液晶表示パネルと、
    前記表示領域に設けられ、第1方向、及び、前記第1方向とは異なる第2の方向にマトリクス状に配列された画素と、
    第1画素に隣接する第2画素の階調値に応じて、前記第1画素の階調値を補正する画素階調補正部と、
    を備え、
    前記画素階調補正部は、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す値と、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す値と、を積算し、当該積算した値を前記第1画素の入力階調値から差し引いて、前記第1画素への出力階調値を算出する、
    表示装置。
  2. 前記画素階調補正部は、
    前記第1画素の入力階調値をV1i、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(V1i)、前記第2画素の数をN、前記第2画素の入力階調値をV2i、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す係数をSpとしたとき、下記(1)式を用いて前記第1画素への出力階調値V1oを算出する、
    請求項1に記載の表示装置。
    Figure 2022046378000003
  3. 前記関数f(V1i)は、前記第1画素の入力階調値V1iをx、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性に応じて予め設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、下記(2)式で示される、
    請求項2に記載の表示装置。
    f(V1i)=f(x)=Ax+Cx+Dx+E・・・(2)
  4. 複数の前記画素は、第1色を表示するための第1画素と、前記第1色とは異なる第2色を表示するための第2画素と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色を表示するための第3画素と、を含む、
    請求項1から3の何れか一項に記載の表示装置。
  5. 表示領域を有する液晶表示パネルと、
    前記表示領域に設けられ、第1方向、及び、前記第1方向とは異なる第2の方向にマトリクス状に配列された画素と、
    を備える表示装置と、
    第1画素に隣接する第2画素の階調値に応じて、前記第1画素の階調値を補正する画素階調補正部を備える画像生成装置と、
    を備え、
    前記画素階調補正部は、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す値と、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す値と、を積算し、当該積算した値を前記第1画素の入力階調値から差し引いて、前記第1画素への出力階調値を算出する、
    表示システム。
  6. 前記画素階調補正部は、
    前記第1画素の入力階調値をV1i、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性を示す関数をf(V1i)、前記第2画素の数をN、前記第2画素の入力階調値をV2i、前記第2画素が前記第1画素に与える影響の強さを示す係数をSpとしたとき、下記(3)式を用いて前記第1画素への出力階調値V1oを算出する、
    請求項5に記載の表示システム。
    Figure 2022046378000004
  7. 前記関数f(V1i)は、前記第1画素の入力階調値V1iをx、前記第1画素が前記第2画素から影響を受ける感受性に応じて予め設定された係数をA、C、D、Eとしたとき、下記(4)式で示される、
    請求項6に記載の表示システム。
    f(V1i)=f(x)=Ax+Cx+Dx+E・・・(4)
  8. 複数の前記画素は、第1色を表示するための第1画素と、前記第1色とは異なる第2色を表示するための第2画素と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色を表示するための第3画素と、を含む、
    請求項5から7の何れか一項に記載の表示システム。
JP2020152416A 2020-09-10 2020-09-10 表示装置及び表示システム Pending JP2022046378A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020152416A JP2022046378A (ja) 2020-09-10 2020-09-10 表示装置及び表示システム
US17/468,775 US20220076642A1 (en) 2020-09-10 2021-09-08 Display device and display system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020152416A JP2022046378A (ja) 2020-09-10 2020-09-10 表示装置及び表示システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022046378A true JP2022046378A (ja) 2022-03-23

Family

ID=80470110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020152416A Pending JP2022046378A (ja) 2020-09-10 2020-09-10 表示装置及び表示システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220076642A1 (ja)
JP (1) JP2022046378A (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11423844B2 (en) * 2018-05-17 2022-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US20220076642A1 (en) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7990506B2 (en) Liquid crystal display device and electronic apparatus
JP5659073B2 (ja) タッチ検出器付き表示パネル、および電子機器
US9063382B2 (en) Barrier panel and three dimensional image display device using the same
US10296120B2 (en) Touch display panel and driving method
US10635221B2 (en) Array substrate, in-cell touch panel and display device
JP5490710B2 (ja) 表示装置および表示装置の駆動方法
US20120327005A1 (en) Display device
US9989801B2 (en) Inverted LCD structure for VR
US20180239157A1 (en) 3D Display Panel Assembly, 3D Display Device and Driving Method Thereof
JP5493007B2 (ja) 表示装置
US9134837B2 (en) Display apparatus with reduced signal interference
JP5104482B2 (ja) 電気光学装置
WO2012063788A1 (ja) 表示装置
WO2021200650A1 (ja) 表示装置及び表示システム
JP5512158B2 (ja) 表示装置
US20150049068A1 (en) Liquid crystal display panel and 3d image system
JP2022046378A (ja) 表示装置及び表示システム
JP2020034748A (ja) 液晶表示装置
US20240013744A1 (en) Display device
JP2015138217A (ja) 電気光学装置および電子機器
JP2021162841A (ja) 表示装置、表示システム及び光源装置
WO2022163213A1 (ja) 表示システム
JP7457500B2 (ja) 液晶表示装置
KR101277387B1 (ko) 표시 장치
CN117666197A (zh) 显示装置以及显示系统