WO2012043454A1 - 液晶表示装置、液晶表示素子の駆動装置及び駆動方法 - Google Patents
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- G09G2320/0271—Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping
- G09G2320/0276—Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping for the purpose of adaptation to the characteristics of a display device, i.e. gamma correction
Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal display device, a liquid crystal display element driving device, and a driving method thereof, and more particularly, a liquid crystal display device that displays an image by dividing one frame into a plurality of subframes using a digitized video signal as an input signal.
- the present invention relates to a driving method of a liquid crystal display element and a driving method thereof.
- the driving method of the liquid crystal display element used in the liquid crystal display device is an analog method in which the voltage value applied to the pixel is a continuous analog value, and the voltage applied to the pixel is binary, and the luminance of the image
- the digital method since only information of 0 or 1 is applied to the pixel, it is difficult to be influenced by external factors such as noise.
- the digital system it is common to use a subfield method to obtain an intermediate gradation.
- a predetermined number of subfields with different relative ratios of drive (light emission) periods are prepared in one field period of the video signal, and the subfield is appropriately selected according to the gradation of the video signal to be displayed. Display, and halftone display is performed using the visual integration effect of the viewer.
- the subfield method is known to generate a pseudo contour when displaying a moving image, although a good display image can be obtained in the case of still image display.
- a method of solving the pseudo contour a method of arranging subfields that causes as little change in the center of gravity of light emission as possible even when image data changes is being studied.
- a portion corresponding to the upper bits is a plurality of subfields with equal weighting
- a portion corresponding to the lower bits is a plurality of subfields with binary weighting
- a plurality of subordinates with binary weighting is provided in the center of one field.
- a subfield method is described in which a field is arranged, a plurality of subfields corresponding to upper bits are divided into two, and arranged on both sides of a plurality of binary weighted subfields.
- an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that hardly generates a moving image pseudo contour that is a cause of image quality degradation and that has high image quality even for moving images.
- N, M, F, and D are integers
- N-bit input video signal data is subjected to inverse gamma correction and linear interpolation.
- An error diffusion unit (23) for converting to M a frame rate control unit (24) for converting (M + F) -bit data processed by the error diffusion unit into M-bit data by frame rate control, and the frame rate control M bit data processed by the unit and all subframes by step bit pulses
- a driving gradation 1, an arbitrary subframe is in a driving state, and every time the driving gradation is increased by 1, a subframe that is in a driving state is one before a subframe that is already in a driving state.
- a frame rate control unit (24) for converting to M-bit data by frame rate control and M-bit data processed by the error diffusion unit, when a driving gradation is 1, an arbitrary subframe is in a driving state.
- a drive device for a liquid crystal display element is provided.
- any one of the liquid crystal display element driving devices described above a liquid crystal display element (6) driven by the driving device, an illumination optical system (1) for making illumination light incident on the liquid crystal display elements,
- a liquid crystal display device comprising a projection lens (11) for projecting modulated light emitted from a liquid crystal display element.
- a second step of converting the (M + F + D) bit data processed in the first step into (M + F) bit data by error diffusion processing, and the (M + F) bit processed in the second step The third step of converting the data of the above into M-bit data by frame rate control and the M-bit data processed in the third step are used, and all the sub-frames are configured by the step bit pulse, When the key is 1, an arbitrary subframe is in a driving state, and there is not one subframe in a driving state every time the driving gradation is increased by 1. And a fourth step of generating subframe data by a driving gradation table (27) that increases toward the front or rear of the subframe that is already in a driving state.
- a driving method is provided.
- a second step of converting the (M + F + D) -bit data processed in the above step into (M + F) -bit data by error diffusion processing, and the (M + F) -bit data processed in the second step at the frame rate Using a third step of converting to M-bit data by control and the M-bit data processed in the third step, when the driving gradation is 1, an arbitrary subframe is driven, and the driving gradation Each time the number increases by 1, the number of subframes that are in the driving state increases one by one before or after the subframe that is already in the driving state.
- a driving method of a liquid crystal display element is provided.
- the first sample hold unit receives and holds data for the predetermined subframe during a data transfer period for the predetermined subframe, and stores data for the predetermined subframe after the data transfer period for the predetermined subframe ends.
- the liquid crystal display element transfers the data to the second sample and hold unit during a data transfer period for the next subframe after the predetermined subframe.
- the serial second sample-and-hold unit performs the driving of the predetermined sub-frame based on the data held.
- liquid crystal display device that hardly generates moving image pseudo contours that cause image quality degradation and that has high image quality even for moving images.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a liquid crystal display device using a reflective liquid crystal display element.
- FIG. 2 is a diagram showing a drive circuit configuration of each pixel in a digitally driven reflective liquid crystal display element.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the input voltage of the reflective liquid crystal display element and the intensity of output light in the first embodiment.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating the drive circuit (drive device) according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining gradation expression in the first embodiment.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a driving pattern in the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a drive gradation table in the first embodiment.
- FIG. 8 is a diagram showing an error diffusion diagram in the first embodiment.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a liquid crystal display device using a reflective liquid crystal display element.
- FIG. 2 is a diagram showing a drive circuit configuration of each pixel in a digitally driven reflective liquid crystal display element.
- FIG. 9 is a diagram showing an error diffusion flow in the first embodiment.
- FIG. 10 is a diagram showing a frame rate control flow in the first embodiment.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a frame rate control table according to the first embodiment.
- FIG. 12 is a diagram for explaining the generation of the moving image pseudo contour in the conventional digital drive.
- FIG. 13 is a diagram for explaining a moving image pseudo contour in the liquid crystal display device of the first embodiment.
- FIG. 14 is a diagram illustrating signal processing in the first embodiment.
- FIG. 15 is a diagram illustrating polarity inversion driving of the reflective liquid crystal display element according to the first embodiment.
- FIG. 16 is a diagram for explaining the generation mechanism of the transverse electric field in the reflective liquid crystal element.
- FIG. 17 is a diagram for explaining that the horizontal electric field is evenly distributed by the frame rate control.
- FIG. 18 is a diagram illustrating a drive gradation table in the second embodiment.
- FIG. 19 shows a case in which high gradation and low gradation are alternately continued in the video signal in the first embodiment and the second embodiment.
- FIG. 20 is a diagram showing a drive gradation table in the third embodiment.
- FIG. 21 is an example of another diagram showing a drive gradation table in the third embodiment.
- FIG. 22 is a block diagram illustrating a drive circuit (drive device) according to the fourth embodiment.
- FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a drive pattern according to the fourth embodiment.
- FIG. 24 is a diagram for explaining that the period for each subframe in the fourth embodiment is changed.
- FIG. 25 is a diagram showing that the luminance for each drive gradation is on the line of gamma 2.2 by adjusting each subframe period in the fourth embodiment.
- FIG. 26 is a diagram showing a drive circuit configuration of each pixel in the digitally driven reflective liquid crystal display element according to the fifth embodiment.
- FIG. 27 is a block diagram illustrating a drive circuit (drive device) according to the fifth embodiment.
- FIG. 28 is a diagram illustrating a drive pattern in the fifth embodiment.
- FIG. 29 is a diagram illustrating signal processing in the fifth embodiment.
- FIG. 30 is a block diagram showing a drive circuit (drive device) according to the sixth embodiment.
- FIG. 31 is a diagram showing a drive pattern in the sixth embodiment.
- FIG. 32 is a diagram showing a drive gradation table in the sixth embodiment.
- FIG. 33 is a diagram illustrating signal processing in the sixth embodiment.
- FIG. 34 is a diagram showing polarity inversion driving of the reflective liquid crystal display element in the sixth embodiment.
- an image display device and a driving method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
- the present invention can be applied to a panel-type image display device such as an LCD, PDP, and DLP having a display panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix.
- a panel-type image display device such as an LCD, PDP, and DLP having a display panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix.
- an active-matrix reflective type is used as a display panel.
- a description will be given of a projection display device including a liquid crystal display element as an example. First, schematic configurations of the projection display device and the reflective liquid crystal display element will be described.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a liquid crystal display device using a reflective liquid crystal display element.
- the liquid crystal display device includes a reflective liquid crystal display element 6, a polarization beam splitter 5 (hereinafter referred to as PBS), and a projection lens 11.
- the reflective liquid crystal display element 6 has a structure in which a liquid crystal 9 is sealed between a counter electrode (also referred to as a transparent electrode) 10 and a pixel electrode 8.
- the S-polarized light 3 is reflected by the polarization separation surface of the PBS 5 and proceeds to the reflective liquid crystal display element 6 side.
- P-polarized light is transmitted through the polarization separation surface of PBS.
- the liquid crystal 9 of the reflective liquid crystal display element 6 modulates incident S-polarized light according to the voltage applied between the pixel electrode 8 and the counter electrode 10 by the pixel circuit 7.
- the S-polarized light incident on the counter electrode 10 is modulated in the process from being reflected by the pixel electrode 8 and being emitted from the counter electrode 10, and is emitted from the counter electrode 10 as light composed of P-polarized light and S-polarized light.
- the P-polarized component which is modulated light
- the PBS 5 passes through the PBS 5
- the S-polarized component is reflected by the PBS 5.
- the P-polarized light that has passed through the PBS 5 is emitted by the projection lens 11, and the emitted light 12 is projected on the screen 13 to display an image.
- the intensity of the output light described later refers to the illuminance of the output light measured on the screen 13.
- FIG. 2 is a diagram showing a drive circuit configuration of each pixel in the digitally driven reflective liquid crystal display element 6.
- Each pixel of the reflective liquid crystal display element 6 has a structure in which a liquid crystal 9 is sandwiched between a pixel electrode 8 and a counter electrode 10.
- a pixel circuit 7 indicated by a broken line includes a sample hold unit 16 and a voltage selection circuit 17.
- the sample hold unit 16 is composed of an SRAM structure flip-flop.
- the sample hold unit 16 is connected to the column data line D and the row selection line W.
- the output of the sample hold unit 16 is connected to the voltage selection circuit 17.
- the voltage selection circuit 17 is connected to the blanking voltage line V0 and the drive voltage line V1.
- the voltage selection circuit 17 is connected to the pixel electrode 8 and applies a predetermined voltage to the pixel electrode 8.
- the value of the voltage of the counter electrode 10 is called a common voltage Vcom.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the input voltage of the reflective liquid crystal display element 6 and the intensity of output light in the following embodiments.
- the horizontal axis represents the input voltage, and shows the potential difference between the pixel electrode 8 and the counter electrode 10, that is, the driving voltage of the liquid crystal 9.
- the vertical axis indicates the intensity of output light emitted from the liquid crystal 9.
- the voltage at which the intensity of the output light emitted from the liquid crystal 9 starts to increase is the threshold voltage Vth.
- Vth the threshold voltage
- the voltage is 0 (for example, both the pixel electrode 8 and the counter electrode are GND)
- the intensity of the output light is small and the state is black (blanking voltage)
- the voltage at which the output light begins to saturate is the saturation voltage Vw (white). Level).
- FIG. 4 is a block diagram illustrating the drive circuit (drive device) according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining gradation expression in the first embodiment.
- FIG. 5 shows an example of gradation expression in each process unit when the number of bits of input video signal data is 8 bits.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a driving pattern in the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a drive gradation table in the first embodiment.
- FIG. 8 is a diagram showing an error diffusion flow in the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram showing an error diffusion diagram in the first embodiment.
- FIG. 10 is a diagram showing a frame rate control flow in the first embodiment.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a frame rate control table according to the first embodiment.
- the video signal data inputted with N bits is converted into (M + F + D) bit data larger than N by the look-up table unit 21.
- M is the number of bits when the number of subframes is expressed in binary
- D is the number of bits to be interpolated by the error diffusion processing unit 23
- F is the number of bits to be interpolated by the frame rate control unit 24.
- N, M, F, and D are integers.
- the number of subframes is expressed in binary
- the drive gradation is 12 (not including black).
- the look-up table unit 21 has a function of realizing a liquid crystal display device having an output characteristic of gamma 2.2 by converting input / output characteristics of the reflective liquid crystal display element 6.
- the look-up table is adjusted in advance so that the 10-bit output has an arbitrary output characteristic (for example, gamma 2.2).
- an arbitrary output characteristic for example, gamma 2.2.
- images by driving each of the twelve driving gradations (not including black) shown in FIG. 7 are projected by the liquid crystal display device shown in FIG. Measure each of the above.
- the lookup table unit 21 has a lookup table of 256 ⁇ 10 bits (that is, “2 to the 8th power” gradation ⁇ (4 + 2 + 4) bits).
- the look-up table unit 21 converts the input 8-bit image data into 10-bit data and outputs it.
- the video signal data converted into (M + F + D) bits by the look-up table unit 21 is (M + F) bit data by diffusing the lower D bits of information to surrounding pixels by the error diffusion unit 23.
- the converted 10-bit data is output by the error diffusion unit 23 by diffusing the lower 4 bits of information to surrounding pixels, quantizing the data into upper 6 bits.
- the error diffusion method is a method of compensating for the lack of gradation by diffusing an error (display error) between a video signal to be displayed and an actual display value to surrounding pixels.
- the lower 4 bits of the video signal to be displayed are set as display errors, and as shown in FIG. 8, 7/16 of the display error is displayed on the right adjacent pixel and 3/16 of the display error is displayed on the lower left pixel. , 5/16 of the display error is added to the pixel immediately below, and 1/16 of the display error is added to the pixel on the lower right.
- a video signal at a certain coordinate diffuses an error as described above, and an error obtained by diffusing the previous video is added.
- an error in which the previous image is diffused is added by the error buffer.
- the input video signal data is divided into upper 6 bits and lower 4 bits after the error buffer value is added.
- the divided lower 4 bits are shown below.
- the value on the right is a display error.
- Lower 4 bits Display error 0000 0 0001 +1 0010 +2 0011 +3 0100 +4 0101 +5 0110 +6 0111 +7 1000 -7 1001 -6 1010 -5 1011 -4 1100 -3 1101 -2 1110 -1 1111 0
- the display error corresponding to the divided lower 4 bits is added to the error buffer and held as shown in FIG. Also, a threshold comparison is performed on the divided lower 4 bits, and if the value is 1000 or more (rows after the row in which the value in the left column is 1000 in the above table), 1 is added to the upper 6 bits. Is added. Then, the upper 6 bits of data are output from the error diffusion unit.
- the frame rate control unit 24 includes a frame rate control table.
- the frame rate control unit 24 specifies the position in the frame rate control table from the lower F bit value, the pixel position information, and the frame count information, and the value (1 or 0, hereinafter 0/1) Are added to the upper M bits and converted to M bit data.
- the frame rate control method is an m (m ⁇ 2, natural number) frame for one pixel display of a display element, and n (n> 0, m> n, natural number) frames of that period. Is a method of displaying gray levels in a pseudo manner by performing on display and performing off display in the remaining (mn) frames.
- the 6-bit data output by the error diffusion unit 23 is input to the frame rate control unit 24.
- the frame rate control unit 24 derives a value of 0/1 from the frame rate control table from the lower 2 bits information, the position information in the display area, and the frame counter information, and the upper 4 bits separated from the input 6 bits. Add to the value of the bit.
- the input 6-bit data is divided into upper 4 bits and lower 2 bits.
- the lower 2 bits of the input 6-bit data, the position information in the pixel display area that is, the lower bits of the X coordinate and the lower 2 bits of the Y coordinate, which are coordinate data
- the lower 2 bits of the frame counter A value of “0” or “1” shown in the frame rate control table of FIG. 11 is specified using a total of 8 bits.
- the specified value “0” or “1” is added to the upper 4 bits of data and output as 4 bits of data.
- the 4-bit data output from the frame rate control unit 24 is limited to 12 which is the maximum value of the drive gradation by the limiter unit 25 shown in FIG.
- the data is converted into 12-bit data to be transferred to the reflective liquid crystal display element 6.
- the drive gradation table 27 is used for conversion to 12-bit data.
- the 12-bit data output from the subframe data conversion unit 26 is stored in the frame buffer 29 divided for each subframe by the memory control unit 28.
- the frame buffer 29 has a double buffer structure. While data is being stored in the frame buffer 0, the data in the frame buffer 1 is transferred to the reflective liquid crystal display element 6 via the data transfer unit. In the next frame, the data in the frame buffer 0 stored during the previous frame period is transferred to the liquid crystal display element 6 via the data transfer unit 30, and the subframe data of the video signal data input to the frame buffer 1. Output data from the conversion unit 26 is stored.
- the drive control unit 31 controls the processing timing for each subframe, and performs a transfer instruction to the data transfer unit 30 and control of the gate driver 34.
- the data transfer unit 30 instructs the memory control unit 28 in accordance with an instruction from the drive control unit 31, receives the designated subframe data from the memory control unit 28, and transfers the data to the source driver 33.
- the source driver 33 receives one line of data from the data transfer unit 30, it simultaneously transfers the data to the corresponding pixel circuit 7 of the reflective liquid crystal display element 6 using the column data lines D0-Dn.
- the gate driver 34 activates the row selection line Wy of the row designated by the vertical start signal (VST) / vertical shift clock signal (VCK) from the drive control unit 31, and all the designated rows y are activated. Data is transferred to the pixels in the column.
- WC represents a data transfer period (WC period) in which data for each subframe is transferred to all pixels in the liquid crystal display element.
- DC represents a driving period (DC period) when driving the liquid crystal.
- the WC period is 694 [ ⁇ s], and the DC period is 694 [ ⁇ s].
- the WC period and the DC period are alternately repeated 12 times.
- the data of 0 or 1 assigned to each subframe is transferred in the order of SF1, SF2,..., SF11, SF12 from the beginning in time, and the liquid crystal of all pixels is driven in the DC period. .
- the data sampled and held in the pixel is 0, the pixel is in a blanking state, and when it is 1, it is in a driving state.
- FIG. 7 shows the state of the DC period for each subframe with respect to the drive gradation.
- the gradation in the vertical column in FIG. 7 is 4-bit data obtained by the frame rate control unit 24 and is limited by the limiter unit 25 by 12 which is the maximum value of the drive gradation.
- SF1 to SF12 indicate the order of subframes in one frame. When the DC period column is 1, it indicates a driving state. A zero in the DC period column indicates a blank state.
- step bit pulses having the same width are used without using binary bit pulses that cause moving image pseudo contours.
- luminance “18” can be expressed. In this example, 31 levels of luminance can be expressed with five pulses, and many gradations can be expressed with a small number of pulses.
- step bit pulses are pulses having the same weight, such as 32, 32, 32, 32, 32, 32, 32, 32. Compared to the case where all binary bit pulses are used, the combined use of step bit pulses has the effect of reducing the moving image pseudo contour.
- a projection type display device provided with an active matrix type reflective liquid crystal display element 6 as a display element is described as an example.
- characteristics when the liquid crystal is driven by the gradation drive table of FIG. 7 will be described.
- the gradation is K.
- SF1 to SFK is 1 (driving state). 1 from SF1 to SFK is regarded as a substantially continuous ON state.
- the relationship between K (number of gradations) and output light is approximately the input voltage and output light intensity of the reflective liquid crystal display element 6 shown in FIG. Draw a curve close to the relationship. This has an advantageous effect on the operation of the lookup table unit 21.
- the relationship between the input voltage of the reflective liquid crystal display element 6 and the intensity of the output light is relatively close to the curve of gamma 2.2 targeted by the lookup table unit 21, so The burden of converting to the curve of 2.2 is reduced.
- the above characteristics are the same in the transmissive liquid crystal element.
- FIG. 12 is a diagram for explaining the generation of the moving image pseudo contour in the conventional digital drive.
- the number of subframes per frame is 12.
- Video pseudo-contour means that in a similar gradation of adjacent pixels, most of the binary bit pulses in one pixel are in the driving state, and many of the binary bit pulses in the other pixel are in the blanking state In this case, when the line of sight is moved or when the face is moved up, unintended luminance is perceived by the eyes.
- FIG. 13 is a diagram for explaining a moving image pseudo contour in the liquid crystal display device of the first embodiment.
- the direction of the line of sight is the same as the line of sight in the conventional example of FIG. Even when the line-of-sight direction is moved, since the luminance does not change significantly, the moving image pseudo contour is hardly perceived.
- FIG. 14 is a diagram showing signal processing in the first embodiment.
- FIG. 15 is a diagram illustrating polarity inversion driving of the reflective liquid crystal display element 6 according to the first embodiment.
- the vertical synchronization signal Vsync becomes active at time T0, and first, the data of subframe 1 (SF1) is transferred to the reflective liquid crystal display element 6 during the period of time T0-T1.
- This period (T0-T1) is the transfer period WC.
- the reflective liquid crystal display element 6 needs to be in a blanking state regardless of the sampled and held value in the pixel, and V0 / V1 / Vcom sets the same voltage (here, GND). .
- V0 is a blanking voltage
- V1 is a driving voltage
- Vcom common voltage
- V0-T3 is the driving period DC.
- the time T2 is exactly in the middle of the period (T1-T3), and the period (T1-T2) and the period (T2-T3) are the same time.
- V1 is Vw and V0 / Vcom is GND.
- V1 is GND and V0 / Vcom is Vw, contrary to the period (T1-T2). It is controlled by the voltage controller 32 so that
- V0 is applied to the pixel electrode 8 by the voltage selection circuit 17 in the pixel circuit 7.
- the pixel electrode voltage Vpe and the counter electrode voltage Vcom are both GND.
- the voltage applied to the liquid crystal 9 is 0 [v], and the driving state of the liquid crystal is a blanking state.
- V 1 is applied to the pixel electrode 8 by the voltage selection circuit 17 in the pixel circuit 7.
- the pixel electrode voltage Vpe is Vw
- the counter electrode voltage Vcom is GND.
- the voltage applied to the liquid crystal 9 is + Vw (counter electrode reference), and the liquid crystal is in a driving state.
- the pixel electrode voltage Vpe is GND
- the counter electrode voltage Vcom is Vw
- the voltage applied to the liquid crystal 9 is -Vw (counter electrode reference)
- FIG. 16 is a diagram for explaining the generation mechanism of the transverse electric field in the reflective liquid crystal element.
- the pixel electrodes 8 ⁇ / b> A and 8 ⁇ / b> B of the reflective liquid crystal element are formed on the silicon substrate 43.
- FIG. 16 shows a state of the electric field 41 of the liquid crystal layer when the voltage V0 is applied to the pixel electrode 8A and the voltage V1 is applied to the pixel electrode 8B.
- a potential difference is generated between the pixel electrode 8B (potential: Vw) and the counter electrode 10 (potential: 0 (V)) of the pixel PB, and the liquid crystal is rotated by a predetermined amount.
- a potential difference also occurs between the pixel electrode 8A (potential: 0 (V)) of the pixel PA and the pixel electrode 8B (potential: Vw) of the pixel PB, and an electric field is generated in the horizontal direction.
- Such a lateral electric field 42 causes unintentional disruption in the movement of the liquid crystal between the pixels. The above phenomenon contributed to image quality deterioration.
- FIG. 17 is a diagram for explaining that the horizontal electric field is evenly distributed by the frame rate control.
- FIG. 17 illustrates a case where the value of the lower F bits of the input data ((M + F) bits) to the frame rate control unit is “01”.
- Four tables (frames 0 to 3) are used for each frame.
- the driving state driving or blanking
- the driving state is “0” (blanking state) from the pixel whose driving state is “1” (driving state).
- a horizontal electric field is generated in the direction of the pixel.
- the direction of the horizontal electric field between the pixels is represented by an arrow in FIG.
- the horizontal electric field states of the four frames are superimposed. That is, on the average of four frames, the horizontal electric field between all the pixels cancels out.
- FIG. 18 is a diagram illustrating a drive gradation table in the second embodiment.
- the second embodiment is the same as the first embodiment except that the gradation drive table is different.
- FIG. 18 shows the state of the DC period for each subframe with respect to the drive gradation, as in FIG. As in FIG. 7, a case where the number of subframes is 12 with a video signal of 60 frames per second will be described.
- the data transfer period (WC period) is 694 [ ⁇ s]
- the drive period (DC period) is 694 [ ⁇ s]. That is, the gradation in the vertical column of FIG. 18 is 4-bit data obtained by the frame rate control unit 24 and is limited by the limiter unit 25 by 12 which is the maximum value of the drive gradation. .
- SF1 to SF12 indicate the order of subframes in one frame. When the DC period column is 1, it indicates a driving state. A zero in the DC period column indicates a blank state.
- the effect of suppressing the moving image pseudo contour, the effect of reducing the burden of converting to a gamma 2.2 curve in the lookup table unit 21, and the use of frame rate control can reduce image quality degradation.
- the effect that the lateral electric field, which is the cause, can be canceled is the same as that of the first embodiment.
- FIG. 19 shows a case in which high gradation and low gradation are alternately continued in the video signal in the first embodiment and the second embodiment.
- F1 indicates a video frame at a certain point in time
- F2 indicates a frame next to F1.
- H and F schematically show that a high gradation video signal and a low gradation video signal are displayed according to the gradation drive table of FIG.
- the blanking period (PA) after the long drive period (H) with a high gradation is short, so that the display is performed due to the liquid crystal response of the liquid crystal display element.
- the luminance displayed in the driving period (L) of the low gradation of the next frame is pushed higher than the luminance to be displayed. This caused image quality degradation.
- the image quality degradation as in the first embodiment is reduced. The effect that it is difficult to cause a causative state is obtained.
- FIG. 20 is a diagram showing a drive gradation table in the third embodiment.
- FIG. 21 is an example of another diagram showing a drive gradation table in the third embodiment.
- the third embodiment is the same as the first embodiment except that the gradation drive table is different.
- FIGS. 20 and 21 show the state of the DC period for each subframe with respect to the drive gradation, as in FIG. As in FIG. 7, a case where the number of subframes is 12 with a video signal of 60 frames per second will be described.
- the data transfer period (WC period) is 694 [ ⁇ s]
- the drive period (DC period) is 694 [ ⁇ s]. That is, the gradations in the vertical columns of FIGS. 20 and 21 are 4-bit data obtained by the frame rate control unit 24 and limited by the limiter unit 25, which is the maximum value of the driving gradation.
- Is. SF1 to SF12 indicate the order of subframes in one frame. When the DC period column is 1, it indicates a driving state. A zero in the DC period column indicates a blank state.
- FIG. 1 When the DC period column is 1, it indicates a driving state.
- a zero in the DC period column indicates a blank state.
- SF6 is described as “1/0” and SF7 is described as “0/1” because SF6 is in the driving state and SF7 is in the blanking state, or SF6 is in the blanking state and SF7 Indicates a blanking state.
- the effect described in FIG. 19 has an effect of a level between the first embodiment and the second embodiment.
- Other effects are the same as those of the first embodiment.
- FIG. 22 is a block diagram showing a drive circuit according to the fourth embodiment.
- the drive circuit according to the present embodiment is different from the drive circuit according to the first embodiment shown in FIG. 4 in that the lookup table unit 21 is changed to a signal conversion unit 22.
- the configuration after the error diffusion unit 23 is the same as that of the drive circuit of the first embodiment.
- FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a drive pattern according to the fourth embodiment.
- the drive pattern of this embodiment is 60 frames per second, the number of subframes is 12, and the data transfer period (WC period) is 694 [ ⁇ s], similar to the drive pattern of the first embodiment.
- the driving period of all subframes is the same time, whereas the driving period (DC period) of each subframe in FIG. 23 is different.
- FIG. 24 is a diagram for explaining that the drive period (DC period) for each subframe in the fourth embodiment is changed from that of the first embodiment.
- the drive gradation is set according to the first embodiment. That is, when the gradation shown in the vertical column of FIG. 7 in the first embodiment is 1, only SF1 that is the first subframe is in the drive state. When the gradation is 2, only SF1 and SF2 are driven.
- the number of gradations increases, the number of subframes in the driving state increases, and in the case of 12 which is the highest gradation, all subframes are in the driving state. In other words, as the number of gradations increases, the number of subframes that are in the drive state increases backward in time.
- FIG. 24 is a diagram showing that the luminance for each drive gradation is on the line of gamma 2.2 by adjusting each subframe period in the fourth embodiment.
- the DC period for each subframe is set in advance as shown in FIG. 24 so that the luminance characteristic for each drive gradation is on the gamma 2.2 line as shown in FIG. is there.
- the reverse gamma correction function can be omitted from the lookup table section.
- the look-up table unit 21 using the look-up table can be changed to the signal conversion unit 22 not using the look-up table. Changing the lookup table unit 21 to the signal conversion unit 22 has an effect of cost reduction.
- the value 768 represents the maximum interpolation driving gradation (that is, 11000000), and the value 255 represents the maximum driving gradation.
- the drive gradation represents the gradation of the element alone, which is represented in FIGS.
- the interpolation driving gradation represents a gradation including a pseudo gradation that is interpolated by the error diffusion unit and the frame rate control unit. Then, the signal conversion unit 22 calculates the input video signal data using the above calculation formula.
- the drive gradation can be set as in the second and third embodiments. That is, as in the second embodiment (FIG. 18), as the number of gradations increases, the setting is such that the number of subframes to be driven increases in time, and the third embodiment (FIG. 20). As shown in FIG. 21), as the number of gradations increases, the subframes in the driving state are set to increase forward and backward sequentially from the center or any subframe. In that case, the DC period of each subframe is changed as follows.
- the DC period for each subframe is in the order in which the numerical values are arranged upside down in the right diagram of FIG. That is, SF12 is set to 833 [ ⁇ s], SF11 is set to 763 [ ⁇ s],... SF2 is set to 798 [ ⁇ s], and SF1 is set to 868 [ ⁇ s].
- the upper numerical value in FIG. 24 is allocated in order from the central subframe.
- the driving time of the center SF6 (or SF7) is 833 [ ⁇ s]
- the driving time of SF7 (or SF6) is 763 [ ⁇ s]
- the driving time of SF5 (or SF8) is 694. [ ⁇ s].
- the driving period of SF1 (or SF12) is 798 [ ⁇ s]
- the driving period of SF12 (or SF1) is 868 [ ⁇ s].
- the effects of the first embodiment are equivalent.
- the effect described in FIG. 19 is obtained.
- the effect described in FIG. 19 has an intermediate effect between the first embodiment and the second embodiment.
- FIG. 26 is a diagram showing a drive circuit configuration of each pixel in the digitally driven reflective liquid crystal display element 6 according to the fifth embodiment.
- Each pixel of the reflective liquid crystal display element 6 has a structure in which a liquid crystal 9 is sandwiched between a pixel electrode 8 and a counter electrode 10.
- the pixel circuit 7 indicated by a broken line includes a sub-sample hold unit 16, a voltage selection circuit 17, a transfer switch unit 18, and a main sample hold unit 19.
- the sub-sample hold unit 16 and the main sample hold unit 19 are composed of SRAM flip-flops.
- the subsample hold unit 16 is connected to the column data line D and the row selection line W.
- the output of the subsample hold unit 16 is connected to the transfer switch unit 18.
- the transfer switch unit 18 is composed of a transistor, and the output of the sub-sample hold unit 16 is connected to the source side of the transfer switch unit 18, and the drain side of the transfer switch unit 18 is connected to the main sample hold unit 19.
- the gate side of the transfer switch unit 18 is connected to the transfer line T.
- the transfer line T goes high, the information held in the subsample hold unit 16 is transferred to the main sample hold unit 19.
- the output of the main sample hold unit 19 is connected to the voltage selection circuit 17.
- the voltage selection circuit 17 is connected to the blanking voltage line V0 and the drive voltage line V1.
- the voltage selection circuit 17 is connected to the pixel electrode 8 and applies a predetermined voltage to the pixel electrode 8.
- the blanking voltage line V0 is selected, and when the information is “1”.
- the drive voltage line V1 is selected and connected to the pixel electrode.
- the value of the voltage of the counter electrode 10 is called a common voltage Vcom.
- FIG. 27 is a block diagram showing a drive circuit (drive device) according to the fifth embodiment.
- the configuration is the same as the configuration of the drive circuit described in FIG. 4 except that a transfer line T is added.
- WC represents a data transfer period (WC period) in which data for each subframe is transferred to all pixels in the liquid crystal display element.
- DC represents a driving period (DC period) when driving the liquid crystal.
- the WC period is 1282 [ ⁇ s], and the DC period is 1282 [ ⁇ s].
- the WC period and the DC period are shifted by the WC period (DC period) in parallel and continued 12 times.
- the data of 0 or 1 assigned to each subframe is transferred in the order of SF1, SF2,..., SF11, SF12 from the beginning in time, and the liquid crystal of all pixels is driven in the DC period. .
- the pixel is in a blanking state, and when the data is 1, the pixel is in a driving state.
- FIG. 29 is a diagram illustrating signal processing in the fifth embodiment. Similar to the first embodiment, the reflective liquid crystal display element 6 performs polarity inversion driving shown in FIG.
- the vertical synchronization signal Vsync becomes active at time T0, and first, data in subframe 1 (SF1) is transferred to the reflective liquid crystal display element 6 in a period (T0-T2).
- This period (T0-T2) is the transfer period WC.
- data is transferred to a certain pixel (x, y) and held in the sub-sample hold unit.
- the transfer signal T becomes high, and the data held in the subsample hold unit is transferred to the main sample hold unit in all the pixels.
- T2-T4 data of the next subframe 2 (SF2) is transferred.
- the period (T2-T4) is the driving period DC of the subframe 1 (SF1), DC balance + drive is performed in the period (T2-T3), and DC balance-drive is performed in the period (T3-T4).
- the voltage control unit controls V0 / Vcom to GND and V1 to Vw, and in period (T3-T4), V1 to GND and V0 / Vcom to Vw. Is done.
- the drive gradation setting is not limited to the setting of the first embodiment, and it is needless to say that the setting as in the second and third embodiments is possible.
- a signal conversion unit can be provided instead of the look-up table unit, and a configuration in which inverse gamma correction is performed by varying the time of the driving period of each subfield can be dealt with.
- the ratio of the length of the driving period between the subfields shown in the fourth embodiment is not changed, and the driving period of each subfield is set longer at a certain rate, for example, doubled, It is possible to further increase the brightness while maintaining the effect of gamma correction. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a liquid crystal display device having the effects of any of Embodiments 1 to 4 and having higher brightness.
- FIG. 30 is a block diagram showing a drive circuit (drive device) according to the sixth embodiment.
- the present embodiment differs from the configuration of the drive circuit of the first embodiment described with reference to FIG. 4 only in the part from which the control line from the drive control unit 31 to the voltage control unit 32 is deleted, up to the data transfer unit 30.
- the operation of is the same as that of the first embodiment.
- the drive control unit 31 controls the processing timing for each subframe, and performs a transfer instruction to the data transfer unit 30 and control of the gate driver 34.
- the data transfer unit 30 instructs the memory control unit 28 in accordance with an instruction from the drive control unit 31, receives the designated subframe data from the memory control unit 28, and transfers the data to the source driver 33.
- the data transfer unit 30 transfers subframe data at regular intervals.
- the source driver 33 receives data for one line from the data transfer unit 30, it simultaneously transfers the data to the corresponding pixel circuit 7 of the reflective liquid crystal display element 6 using the column data lines D0-Dn.
- the gate driver 34 activates the row selection line Wy of the row designated by the vertical start signal (VST) / vertical shift clock signal (VCK) from the drive control unit 31, and all the designated rows y are activated. Data is transferred to the pixels in the column.
- the voltage control unit 32 performs polarity inversion processing of V0 / V1 / Vcom which is a voltage applied to the liquid crystal.
- V0 is a blanking voltage
- V1 is a driving voltage
- Vcom common voltage
- the polarity inversion process is a process in which the voltage value V0 / V1 / Vcom is alternately set to GND and Vw at equal intervals.
- V0 and Vcom are applied in the same phase, and V1 is applied in a phase shifted by 1/2 period from V0 / Vcom.
- the polarity inversion period is independent of the processing in the data transfer unit 30, and the polarity inversion processing is performed asynchronously.
- the drive pattern in the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 31 shows a case where the video signal is 60 frames per second and the number of subframes is 12.
- the WC period represents a data transfer period (WC period) in which data for each subframe is transferred to all pixels in the liquid crystal display element.
- Data of subframe 1 is transferred during the WC period from T0 to T1, which is the head of the frame period.
- T1 the data transfer period
- the upper horizontal line starting from T0 in FIG. 31 corresponds to the TOP (0 row) in the display area
- the lower horizontal line in FIG. 31 corresponds to the bottom (m line) in the display area. Yes.
- the WC period which is the data transfer period.
- the WC period and the DC period are alternately repeated 12 times, and 0 or 1 data for each subframe assigned in the order of SF1, SF2,..., SF11, SF12 from the beginning. Is transferred in the WC period, and when the data sampled and held in the pixel is 0, the pixel is in a blanking state, and in the case of 1, it is in a driving state.
- FIG. 7 shows the state of the DC period for each subframe with respect to the drive gradation.
- the gradation in the vertical column of FIG. 7 is 4-bit data obtained by the frame rate control unit 24 and is limited by the limiter unit 25 by 12 which is the maximum value of the drive gradation.
- SF1-SF12 represents the order of subframes within one frame. When the DC period column is 1, it indicates a driving state. A zero in the DC period column indicates a blank state.
- FIG. 33 is a diagram illustrating signal processing in the sixth embodiment.
- FIG. 34 is a diagram showing polarity inversion driving of the reflective liquid crystal display element 6 in the sixth embodiment.
- FIG. 33 shows signal processing in the sixth embodiment.
- the vertical synchronization signal Vsync becomes active, the frame period starts, and the data of subframe 1 is transferred in the WC period (T0-T2).
- a row selection line W (y) of a certain y row is selected, and data D (x, y) “1” of a certain x column is applied to the column data line.
- the value of the sample hold unit (sample hold data (x, y)) in the pixel of a certain x column y row becomes “1”.
- the value of the voltage line V1 is applied to the pixel electrode.
- the liquid crystal When the voltage line V1 is selected, an electric field of the driving voltage Vw is applied to the liquid crystal, and the liquid crystal is displayed as white. At T7, since the value of the sample hold unit is “0”, the value of the voltage line V0 is applied to the pixel electrode. When the voltage line V0 is selected, the liquid crystal is in a blanking state in which no blanking voltage, that is, no electric field is applied, and black is displayed.
- V0 is a blanking voltage
- V1 is a driving voltage
- Vcom common voltage
- V0 / V1 / Vcom is polarity-inverted and driven asynchronously with the above signal processing.
- the voltage value of V0 / V1 / Vcom is alternately set to GND and Vw at equal intervals.
- the GND period and the Vw period are the same, V0 / Vcom performs the same operation, and V1 performs the operation opposite to V0 / Vcom. That is, when V0 / Vcom is GND, it is controlled to be Vw, and when V0 / Vcom is Vw, it is controlled to be GND.
- a state in which V1 is Vw and V0 / Vcom is GND is represented as DC balance +.
- a state where V1 is GND and V0 / Vcom is Vw is represented as DC balance.
- the data transfer unit 30 starts with the first reflection type liquid crystal display element 6 in which a plurality of pixels are arranged in a plurality of rows and columns as shown in FIG.
- the subframe data with a predetermined number is transferred in a predetermined data transfer period (WC period) from row 0 to row m, which is the last row, and the next of the subframe is subsequently transferred. Numbered subframe data is transferred line by line.
- the voltage control unit 32 repeats the polarity inversion operation asynchronously with the start time of the data transfer period (WC period).
- the start time of the data transfer period sequentially becomes different values from the first row of the reflective liquid crystal display element 6 to the last row m as shown in FIG.
- the voltage control unit 32 performs the V0 / V1 / Vcom polarity inversion processing at the same time regardless of the pixel row.
- the subframe data transfer period is an integral multiple of the polarity inversion period. As apparent from FIG. 33, in this embodiment, the period for transferring the subframe data is three times the polarity inversion period.
- the liquid crystal display device that has the effects of the first embodiment and that does not need to be in the blanking state during the data transfer period without increasing the sample hold unit in the liquid crystal display pixel is affected. be able to. Since only one sample hold unit is required in the pixel, high luminance can be realized, and since the pixel is small, the liquid crystal display element can be downsized. By downsizing the pixel, it becomes possible to form many pixel circuits with the same size element, and even when the same optical system is used, higher resolution can be achieved, which is very advantageous in terms of cost. . In addition, since the display element can be reduced in size, a smaller display device can be provided with the same resolution.
- N is the number of bits of the input video signal data
- M is the number of bits when the number of gradations that can be driven by the display element is expressed in binary
- an error is generated by error diffusion processing.
- the present invention can provide a liquid crystal display device that hardly generates a moving image pseudo contour that is a cause of image quality degradation and that has high image quality even for moving images.
- 1 illumination optical system 2 light, 3 S polarized light, 4 P polarized light, 5 Polarizing beam splitter (PBS), 6 Reflective liquid crystal display element 7 pixel circuit, 8 pixel electrode, 9 liquid crystal, 10 counter electrode (transparent electrode), 11 projection lens, 12 emission light, 13 screen, 16 sample hold unit, 17 voltage selection circuit, 18 transfer switch unit, 19 sample hold unit, 21 lookup table unit, 22 signal conversion unit, 23 error diffusion unit, 24 frame rate control unit, 25 limiter unit, 26 subframe data conversion unit, 27 drive gradation table, 28 memory control unit, 29 frame buffer, 30 data transfer unit, 31 drive control unit, 32 voltage control unit, 33 Source driver, 34 Gate driver 41 Electric field, 42 Lateral electric field, 43 Silicon substrate
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Abstract
ルックアップテーブル部21は、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行って(M+F+D)ビットのデータに変換する。誤差拡散部23は、(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する。フレームレートコントロール部24は(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換する。サブフレームデータ変換部26は、階調駆動テーブル27およびMビットのデータにより、全サブフレームがステップビットパルスであって、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ増加していくサブフレームデータを作成する。
Description
本発明は、液晶表示装置、液晶表示素子の駆動装置及びその駆動方法に係り、特に、デジタル化した映像信号を入力信号として、1フレームを複数のサブフレームに分割して画像表示する液晶表示装置、液晶表示素子の駆動方法及びその駆動方法に関する。
液晶表示装置に用いられる液晶表示素子の駆動方式には、画素に印加される電圧値が連続的なアナログ値であるアナログ方式と、画素に印加する電圧の大きさを2値とし、画像の輝度(階調)に対応して、印加電圧の時間幅を変えることにより、液晶の画素に印加する実効電圧値を制御するデジタル方式がある。デジタル方式の場合、画素に印加されるのは0か1の情報のみであるため、ノイズ等の外部要因により影響を受け難いという特徴がある。
デジタル方式においては、中間階調を得るために、サブフィールド法を用いるのが一般的である。サブフィールド法は、映像信号の1フィールド期間に駆動(発光)期間の相対比を異ならせた所定数のサブフィールドを用意し、表示する映像信号の階調に対応してサブフィールドを適宜選択して表示し、視聴者の視覚積分効果を利用して中間階調の表示を行うものである。
サブフィールド法は、静止画表示の場合には、良好な表示画像を得られるものの、動画像表示時に擬似輪郭が発生することが知られている。擬似輪郭を解決する方法として、画像のデータが変化しても、発光の重心の変化をできるだけ生じさせないサブフィールドの配置の方法が検討されている。
特許文献1には、上位のビットに相当する部分は等しい重み付けの複数サブフィールド、下位ビットに相当する部分はバイナリ重み付けの複数のサブフィールドとして、1フィールド中の中央部にバイナリ重み付けの複数のサブフィールドを配置し、上位ビットに相当する部分の複数のサブフィールドをそれぞれ2分割し、バイナリ重み付けの複数のサブフィールドの両側に配置したサブフィールド法が記載されている。
ところで、最近の画像表示装置における高解像度化、高コントラスト化等にともない、動画像表示時の擬似輪郭を一層低減させることが求められている。
そこで、本発明は、画質劣化の原因である動画擬似輪郭をほとんど発生させず、動画像でも高画質な液晶表示装置を提供することを目的とする。
上述した従来の技術の課題を解決するため、本発明に係る一実施形態において、N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換するルックアップテーブル部(21)と、前記ルックアップテーブル部で処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する誤差拡散部(23)と、前記誤差拡散部で処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換するフレームレートコントロール部(24)と、前記フレームレートコントロール部で処理されたMビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していく駆動階調テーブル(27)によりサブフレームデータを作成するサブフレームデータ変換部(26)と、を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置を提供する。
また、N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを直線補間してNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する信号変換部(22)と、前記信号変換部で処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する誤差拡散部(23)と、前記誤差拡散部で処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換するフレームレートコントロール部(24)と、前記誤差拡散部で処理されたMビットのデータを用い、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していくとともに、入力映像信号データに対する液晶の光出力が逆ガンマ特性となるようにサブフレーム毎の駆動期間を異ならせた駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成するサブフレームデータ変換部(22)と、を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置を提供する。
また、上記のうちいずれかの液晶表示素子の駆動装置と、前記駆動装置で駆動される液晶表示素子(6)と、前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系(1)と、前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズ(11)と、を備えることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
さらに、N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する第1のステップと、前記第1のステップで処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する第2のステップと、前記第2のステップで処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換する第3のステップと、上記第3のステップで処理されたMビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していく駆動階調テーブル(27)によりサブフレームデータを作成する第4のステップと、を含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法を提供する。
また、N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを直線補間してNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する第1のステップと、前記第1のステップで処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する第2のステップと、前記第2のステップで処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換する第3のステップと、上記第3のステップで処理されたMビットのデータを用い、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していくとともに、入力映像信号データに対する液晶の光出力が逆ガンマ特性となるようにサブフレーム毎の駆動期間を異ならせた駆動階調テーブル(27)によりサブフレームデータを作成する第4のステップと、を含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法を提供する。
また、上記のうちいずれかの液晶表示素子の駆動装置と、前記駆動装置で駆動される液晶表示素子(6)と、前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系(1)と、前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズ(11)とを備え、前記液晶表示素子は個々に第1のサンプルホールド部(16)と第2のサンプルホールド部(19)を備え、前記第1のサンプルホールド部は所定のサブフレームに対するデータ転送期間に前記所定のサブフレームに対するデータを受け取って保持し、前記所定のサブフレームに対するデータ転送期間終了後、前記所定のサブフレームに対するデータを前記第2のサンプルホールド部に転送し、前記液晶表示素子は前記所定のサブフレームの次のサブフレームに対するデータ転送期間に前記第2のサンプルホールド部が保持するデータを元に前記所定のサブフレームの駆動を行うことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明によれば、画質劣化の原因である動画擬似輪郭をほとんど発生させず、動画像でも高画質な液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明に係る画像表示装置及びその駆動方法について、添付図面を参照して説明する。本発明は、複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルを備えるLCD,PDP,DLPの如くのパネル型画像表示装置に適用できるものであるが、以下では表示パネルとしてアクティブマトリクス型の反射型液晶表示素子を備えた投射型表示装置を例にして説明する。まず、投射型表示装置および反射型液晶表示素子の概略構成について説明する。
図1は、反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置を示す概略構成図である。液晶表示装置は、反射型液晶表示素子6、偏光ビームスプリッタ5(以下、PBSという)、投射レンズ11を備える。反射型液晶表示素子6は、対向電極(透明電極ともいう)10と、画素電極8との間に液晶9が封止された構造を有する。
照明光学系1から射出したS偏光3とP偏光4を含む光2はPBS5に入射して偏光分離される。S偏光3はPBS5の偏光分離面で反射され、反射型液晶表示素子6側に進行する。P偏光はPBSの偏光分離面を透過する。反射型液晶表示素子6の液晶9は、画素回路7によって画素電極8と対向電極10の間に印加される電圧に応じて入射したS偏光を変調する。対向電極10に入射したS偏光は、画素電極8で反射して対向電極10から射出するまでの過程で変調を受け、P偏光とS偏光からなる光として対向電極10から射出される。対向電極10から射出された光は変調された光であるP偏光成分のみがPBS5を通過し、S偏光成分はPBS5で反射される。PBS5を通過したP偏光は投射レンズ11によって射出され、射出光12はスクリーン13上に投射されて画像が表示される。なお、後述する出力光の強度とは、スクリーン13上で測定した出力光の照度をいう。
図2は、デジタル駆動の反射型液晶表示素子6における各画素の駆動回路構成を示す図である。反射型液晶表示素子6の個々の画素は画素電極8と対向電極10の間に液晶9がはさまれた構造になっている。破線で示した画素回路7は、サンプルホールド部16と電圧選択回路17からなる。サンプルホールド部16はSRAM構造のフリップフロップよりなる。サンプルホールド部16は列データ線Dと行選択線Wとに接続されている。サンプルホールド部16の出力は電圧選択回路17へと接続されている。電圧選択回路17はブランキング電圧線V0、駆動電圧線V1に接続されている。電圧選択回路17は画素電極8へと接続され、画素電極8に所定の電圧を与える。対向電極10の電圧の値は共通電圧Vcomと呼ばれている。
図3は、以下の各実施形態における反射型液晶表示素子6の入力電圧と出力光の強度との関係を示す図である。図3において、横軸は入力電圧であり、画素電極8と対向電極10との間の電位差、すなわち液晶9の駆動電圧を示す。縦軸は、液晶9から射出される出力光の強度を示す。液晶9から射出される出力光の強度が大きくなり始める電圧が閾値電圧Vthである。電圧が0(たとえば、画素電極8と対向電極がともにGND)のときは、出力光の強度が少なく、黒状態(ブランキング電圧)であり、出力光が飽和し始める電圧が飽和電圧Vw(白レベル)である。
<第1の実施形態>
図4は、第1の実施形態に係る駆動回路(駆動装置)を示すブロック図である。図5は、第1の実施形態における階調表現を説明するための図である。図5は入力された映像信号データのビット数を8ビットとした場合における各プロセス部における階調表現の例を示している。図6は、第1の実施形態における駆動パターンを示す図である。図7は、第1の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。図8は、第1の実施形態における誤差拡散フローを示す図である。図9は、第1の実施形態における誤差拡散図を示す図である。図10は、第1の実施形態におけるフレームレートコントロールフローを示す図である。図11は、第1の実施形態におけるフレームレートコントロールテーブルを示す図である。
図4は、第1の実施形態に係る駆動回路(駆動装置)を示すブロック図である。図5は、第1の実施形態における階調表現を説明するための図である。図5は入力された映像信号データのビット数を8ビットとした場合における各プロセス部における階調表現の例を示している。図6は、第1の実施形態における駆動パターンを示す図である。図7は、第1の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。図8は、第1の実施形態における誤差拡散フローを示す図である。図9は、第1の実施形態における誤差拡散図を示す図である。図10は、第1の実施形態におけるフレームレートコントロールフローを示す図である。図11は、第1の実施形態におけるフレームレートコントロールテーブルを示す図である。
図4において、Nビットの入力された映像信号データは、ルックアップテーブル部21にて、Nより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換される。ここで、Mはサブフレーム数を2進数で表したときのビット数、Dは誤差拡散処理部23により補間されるビット数、Fはフレームレートコントロール部24により補間されるビット数を表している。なおN、M、F、Dは整数である。
図5の例では、入力された映像信号データのビット数は8ビット(N=8)、誤差拡散処理部23にて補間されるビット数は4ビット(D=4)、フレームレートコントロール部24にて補間されるビット数は2ビット(F=2)としている。サブフレーム数を2進数で表した場合のビット数は4ビット(M=4)、駆動階調は12個(黒を含まない)としている。
ここでルックアップテーブル部21の動作を説明する。一般的に映像信号はガンマ補正がかけられている。画像表示装置側ではガンマ補正がかけられた映像信号に対し逆ガンマ補正処理を施してリニアな階調に戻すことが必要である。逆ガンマ補正とは入力Xに対して出力がXの2.2乗となるような補正である。この場合、出力特性は「ガンマ2.2」であると以下表現する。ルックアップテーブル部21は、反射型液晶表示素子6の入出力特性を変換してガンマ2.2の出力特性を有する液晶表示装置を実現する機能を担っている。ルックアップテーブルは、10ビットの出力が任意の出力特性(例えばガンマ2.2)となるようにあらかじめ調整されている。例えば、第1の実施形態では図7に示す12個の駆動階調(黒を含まない)のそれぞれの駆動による画像を図1に示す液晶表示装置で投影し、スクリーン13上の照度を照度計等でそれぞれ測定しておく。それぞれの駆動階調間の照度を6ビット(M+D=6)(64階調)で直線補間することによって、0~768の階調毎の照度データが予測される。それらの照度データから任意の出力特性(例えばガンマ2.2)となるような256個のデータを選び、あらかじめルックアップテーブルとして保持されているものとする。
ルックアップテーブル部21は、256×10ビット(すなわち、「2の8乗」階調×(4+2+4)ビット)のルックアップテーブルを有している。ここで、「2の8乗」階調×(4+2+4)ビットとは、「2のN乗」階調×(M+F+D)ビットに対してN=8、M=4、F=2、D=4の値を代入したものに相当する。ルックアップテーブル部21は、入力された8ビットの画像データを、10ビットのデータに変換して出力する。
図4に戻り、ルックアップテーブル部21にて(M+F+D)ビットに変換された映像信号データは、誤差拡散部23により下位Dビットの情報を周辺画素に拡散することによって、(M+F)ビットのデータに変換される。図5の例では、変換された10ビットのデータは、誤差拡散部23にて、下位4ビットの情報を周辺画素に拡散し上位6ビットのデータに量子化して出力される。
誤差拡散法とは、表示すべき映像信号と実表示値との誤差(表示誤差)を周辺の画素に拡散することで階調不足を補う方法である。第1の実施形態においては、表示すべき映像信号の下位4ビットを表示誤差とし、図8のように右隣の画素に表示誤差の7/16を、左下の画素に表示誤差の3/16を、直下の画素に表示誤差の5/16を、右下の画素に表示誤差の1/16を加える。
誤差拡散部23の動作を図9でより詳しく説明する。ある座標の映像信号は上述のように誤差を拡散するとともに、以前の映像が拡散した誤差が加算される。入力された10ビットのデータは、まず、以前の映像が拡散した誤差が誤差バッファにより加算される。入力映像信号データは誤差バッファの値が加算された後、上位6ビットと下位4ビットに分割される。
分割された下位4ビットの値を以下に示す。右側の値は表示誤差である。
下位4ビット 表示誤差
0000 0
0001 +1
0010 +2
0011 +3
0100 +4
0101 +5
0110 +6
0111 +7
1000 -7
1001 -6
1010 -5
1011 -4
1100 -3
1101 -2
1110 -1
1111 0
下位4ビット 表示誤差
0000 0
0001 +1
0010 +2
0011 +3
0100 +4
0101 +5
0110 +6
0111 +7
1000 -7
1001 -6
1010 -5
1011 -4
1100 -3
1101 -2
1110 -1
1111 0
分割された下位4ビットの値に対応する表示誤差は、図9のように誤差バッファへと加算され保持される。また、分割された下位4ビットの値に対してスレッショルド比較を行ない、値が1000以上の場合(上記の表における左列の値が1000である行以降の行)、上位6ビットの値に1が加算される。そして、上位6ビットのデータが誤差拡散部から出力される。
図4に戻り、誤差拡散部23にて(M+F)ビットに変換された映像信号データは、フレームレートコントロール部24に入力される。フレームレートコントロール部24はフレームレートコントロールテーブルを備えている。フレームレートコントロール部24では、下位Fビットの値と、画素の位置情報及びフレームのカウント情報から、フレームレートコントロールテーブル内の位置を特定し、その値(1または0の値、以下0/1と記載する。)が上位Mビットに加えられ、Mビットのデータに変換される。ここで、フレームレートコントロール方式とは、表示素子の1画素の表示に対してm(m≧2、自然数)フレームを1周期として、その周期のn(n>0、m>n、自然数)フレームではオン表示を行ない、残りの(m-n)フレームではオフ表示を行うことにより疑似的に階調を表示させる方式である。
図5の例では、誤差拡散部23により出力された6ビットのデータは、フレームレートコントロール部24に入力される。フレームレートコントロール部24は、下位2ビットの情報と、表示エリアでの位置情報およびフレームカウンタ情報より、フレームレートコントロールテーブルから0/1の値を導き、入力された6ビットから分離された上位4ビットの値に加算する。
フレームレートコントロール部24の動作を図10で具体的に説明する。入力された6ビットのデータは、上位4ビットと下位2ビットに分割される。入力された6ビットデータの下位2ビットと、画素の表示エリアでの位置情報(すなわち、座標データであるX座標の下位ビットおよびY座標の下位2ビット)と、フレームカウンタの下位2ビットとの合計8ビットの値を用いて、図11のフレームレートコントロールテーブルで示される“0”か“1”の値を特定する。特定された“0”か“1”の値は上位4ビットのデータに加算して、4ビットデータとして出力される。
図5に戻り、フレームレートコントロール部24から出力された4ビットデータは図4で示されているリミッタ部25にて駆動階調の最大値である12に制限された後、サブフレームデータ変換部26にて、反射型液晶表示素子6へ転送されるべき12ビットのデータに変換される。12ビットのデータへの変換は駆動階調テーブル27を使用する。
図4に戻り、サブフレームデータ変換部26から出力された12ビットのデータは、メモリ制御部28にて、サブフレーム毎に分割されたフレームバッファ29に格納される。フレームバッファ29はダブルバッファの構造になっており、フレームバッファ0にデータを格納中は、フレームバッファ1のデータがデータ転送部を経由して反射型液晶表示素子6に転送されることになり、次のフレームでは、前フレーム期間中に格納されたフレームバッファ0のデータがデータ転送部30を経由して液晶表示素子6に転送され、フレームバッファ1には入力された映像信号データのサブフレームデータ変換部26からの出力データが格納される。
駆動制御部31は、サブフレーム毎の処理のタイミング等を制御しており、データ転送部30への転送指示およびゲートドライバ34の制御を行う。データ転送部30は、駆動制御部31からの指示に従い、メモリ制御部28に指示を行ない、指定したサブフレームのデータをメモリ制御部28から受け取りソースドライバ33へと転送する。ソースドライバ33は、1ライン分のデータをデータ転送部30より受け取る毎に、反射型液晶表示素子6の対応する画素回路7へ列データ線D0-Dnを用いて同時に転送する。この時、ゲートドライバ34では、駆動制御部31からの垂直スタート信号(VST)/垂直シフトクロック信号(VCK)により指定された行の行選択線Wyをアクティブにし、指定された行yの全ての列の画素へとデータが転送される。
図6を用いて第1の実施形態における駆動パターンについて説明する。図6は、映像信号が1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個の場合について示している。WCは、液晶表示素子内の全ての画素にサブフレーム毎のデータを転送するデータ転送期間(WC期間)を表している。DCは、液晶を駆動する際の駆動期間(DC期間)を表している。WC期間は694[μs]、DC期間を694[μs]としている。1フレームにおいて、WC期間とDC期間が交互に12回連続する。時間的に先頭からSF1、SF2、…、SF11、SF12の順番でそれぞれのサブフレームに割り当てられた0または1のデータがWC期間にて転送され、DC期間に全ての画素の液晶が駆動される。画素内にサンプルホールドされたデータが0の場合は、その画素はブランキング状態となり、1の場合は駆動状態となる。
次に、図7に示す第1の実施形態における駆動階調テーブルについて説明する。図6と同様、映像信号は1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個、データ転送期間(WC期間)は694[μs]、駆動期間(DC期間)を694[μs]としている。図7は、駆動階調に対するサブフレーム毎のDC期間の状態を示している。図7の縦の欄の階調とは、フレームレートコントロール部24で得た4ビットのデータであってリミッタ部25にて駆動階調の最大値である12で制限されたものである。SF1-SF12は1フレーム内のサブフレームの順番を表している。DC期間の欄が1の場合は駆動状態であることを示す。DC期間の欄が0の場合はブランク状態であることを示す。図7の縦の欄に示す階調が1の場合、第1のサブフィールドであるSF1のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF1とSF2だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える高くなる毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが時間的に後方に増えていく。
図6、図7での特徴は、動画擬似輪郭の原因となるバイナリビットパルスを用いず、すべて同じ幅のステップビットパルスを用いている点である。バイナリビットパルスとは各サブフィールドに対して重みが2n (n=0、1、2、3…)で表されるいわゆる“バイナリの重み付け”を行うものである。パルス幅の比が1、2、4、8、16のパルスがあるような場合、パルス幅の比が[2、16]のパルスを駆動状態とし、[1、4、8]のパルスをブランキング状態とすることにより、輝度“18”を表現することができる。この例では、5個のパルスで、31レベルの輝度を表現でき、少ないパルス数でも、多くの階調を表現することが可能である。一方、ステップビットパルスとは、1、2、4、8、16のバイナリビットパルスがある場合、32、32、32、32、32、32、32のような同じ重み付けのパルスのことをいう。すべてバイナリビットパルスにする場合と比較して、ステップビットパルスを併用することで動画擬似輪郭を軽減する効果がある。
ところで第1の実施形態においては、表示素子としてアクティブマトリクス型の反射型液晶表示素子6を備えた投射型表示装置を例にして説明している。ここで、図7の階調駆動テーブルで液晶を駆動する場合の特徴を説明する。図7において階調がKであるとする。すると、SF1からSFKまでが1(駆動状態)となる。SF1からSFKまでの1は、ほぼ連続したオン状態とみなされる結果、K(階調数)と出力光の関係は、ほぼ図3に示す反射型液晶表示素子6の入力電圧と出力光の強度との関係に近いカーブを描く。これは、ルックアップテーブル部21の動作に有利に作用する。すなわち、反射型液晶表示素子6の入力電圧と出力光の強度との関係は、ルックアップテーブル部21が目標としているガンマ2.2のカーブに比較的近いため、ルックアップテーブル部21にてガンマ2.2のカーブに変換する負担が少なくなる。以上の特徴は、透過型液晶素子においても同様である。
図12は、従来のデジタル駆動での動画擬似輪郭の発生を説明するための図である。1フレームあたりのサブフレーム数は12である。従来のデジタル駆動の場合、階調を多く表現するために、バイナリビットパルスを用いる必要がある。動画擬似輪郭とは、隣り合った画素の似たような階調において、片方の画素でのバイナリビットパルスの多くが駆動状態であり、もう片方の画素でのバイナリビットパルスの多くがブランキング状態である場合、視線を動かした時や、顔のアップ等が動いたときに、意図しない輝度が眼で知覚されることをいう。
図12にあるように、例えば隣り合った輝度が近い階調の画素が隣り合っているような場合、視線を動かした時に、意図しない輝度が知覚されてしまうことがある。図12の例では、輝度“127”の画素と輝度“128”の画素とが隣り合っている場合、視線がAやBの場合(視線移動がない場合)は意図した輝度が知覚される。しかしながら、CやFのように視線が動いた場合、Cでは輝度“159”とし知覚され、Fでは輝度“96”として知覚されてしまう。この現象を動画擬似輪郭と呼ぶ。この現象は、特に、人物の顔が動いたときのような場合に、顔の輪郭に沿って等高線のような線が浮かび上がってしまい、画質劣化の原因であった。
図13は、第1の実施形態の液晶表示装置における動画擬似輪郭を説明するための図である。視線の方向は、図11の従来例での視線方向と同じにしてある。視線方向を動かした場合でも、輝度が著しく変化しないため、動画擬似輪郭はほとんど知覚されない。
図14は、第1の実施形態における信号処理を示す図である。図15は、第1の実施形態における反射型液晶表示素子6の極性反転駆動を示す図である。
以下図2、図4、図6を参照しつつ、図14において信号処理を説明する。図14において、時刻T0にて垂直同期信号Vsyncがアクティブになり、最初に、時刻T0-T1の期間にてサブフレーム1(SF1)のデータを反射型液晶表示素子6に転送する。この期間(T0-T1)が転送期間WCとなる。転送期間WCの間、反射型液晶表示素子6は画素内のサンプルホールドされた値に関わらず、ブランキング状態とする必要があり、V0/V1/Vcomは同じ電圧(ここではGND)を設定する。ここで、V0はブランキング電圧、V1は駆動電圧、Vcom(共通電圧)は液晶の対向電極10の電圧である。時刻T1にて転送が終わり、次の期間(T1-T3)は駆動期間DCとなる。時刻T2は期間(T1-T3)のちょうど中間となり、期間(T1-T2)と期間(T2-T3)は同じ時間となる。期間(T1-T2)ではV1がVw、V0/VcomがGNDとなるように、また、期間(T2-T3)では期間(T1-T2)とは反対に、V1がGND、V0/VcomがVwとなるように電圧制御部32にて制御される。
画素回路7内のサンプルホールドの値が“0”の場合、画素回路7内の電圧選択回路17にてV0が画素電極8に印加される。期間(T1-T2)では、画素電極電圧Vpeと対向電極電圧VcomはともにGNDとなる。液晶9にかかる電圧は0[v]となり、液晶の駆動状態はブランキング状態となる。
画素内のサンプルホールドの値が“1”の場合、画素回路7内の電圧選択回路17にてV1が画素電極8に印加される。期間(T1-T2)では、画素電極電圧VpeはVw、対向電極電圧VcomはGNDとなる。液晶9にかかる電圧は+Vw(対向電極基準)となり、液晶は駆動状態となる。期間(T2-T3)では、画素電極電圧VpeはGND、対向電極電圧VcomはVwとなり、液晶9にかかる電圧は-Vw(対向電極基準)となり、駆動状態となる。
液晶に同じ電圧で方向の異なる電圧(+Vw/-Vw)を同じ期間印加することにより、長時間平均して液晶に印加する電圧を+Vw+(-Vw)=0[v]とすることにより、焼き付きを防止している。SF2-SF12もSF1の期間(T0-T3)と同様な電圧制御を行う。図15において、期間(T1-T2)に相当する状態、すなわち、V1がVw、V0/VcomがGNDとなるような状態をDCバランス+と表している。また、期間(T2-T3)に相当する状態、すなわち、V1がGND、V0/VcomがVwとなるような状態をDCバランス-と表している。
次に、反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置の駆動回路にフレームレートコントロール部をもうけたことによる効果を説明する。図16は、反射型液晶素子における横方向電界の発生メカニズムを説明する図である。図16に示されるように、反射型液晶素子の画素電極8A、8Bはシリコン基板43の上に形成されている。
デジタル駆動の場合、隣り合った画素間で駆動状態(駆動/ブランキング)が異なることが頻繁に起こる。例えば、あるフレームにおいて隣り合った画素の階調がそれぞれ“5”(画素PA)と“6”(画素PB)の場合を仮定する。また、DCバランス+で、対向電極10がV0の場合を考える。すなわち、図15においてDCバランス+であるから、V0=Vcom=0(V)、V1=Vwである。サブフレーム6の時刻では、隣り合った画素の駆動状態が異なる。図7からわかるように、画素PAはブランキング状態なので、画素電極8AにはV0の電圧がかかり、画素PBは駆動状態なので、画素電極8BにはV1の電圧がかかっている。
図16は、画素電極8AにはV0の電圧がかかり、画素電極8BにはV1の電圧がかかっているときの液晶層の電界41の状態を示している。画素PBの画素電極8B(電位:Vw)と対向電極10(電位:0(V))間には電位差が生じ、液晶は所定量の回転をさせられる。このとき、画素PAの画素電極8A(電位:0(V))と画素PBの画素電極8B(電位:Vw)間にも電位差が生じ、横方向に電界が生じてしまう。このような、横方向電界42は、画素間の液晶の動きに意図しない混乱を発生させる。上記の現象は、画質劣化の一因であった。
フレームレートコントロールを用いることで上記の不具合を解消することができる。図17は、フレームレートコントロールにより横方向電界が均等に分散されることを説明する図である。
図17では、フレームレートコントロール部への入力データ((M+F)ビット)の下位Fビットの値が“01”である場合が例示されている。フレーム毎に4個のテーブル(フレーム0~3)が用いられる。それぞれのフレームにおいて、隣り合った画素間で駆動状態(駆動またはブランキング)が異なる場合、駆動状態が「1」(駆動状態)である画素から駆動状態が「0」(ブランキング状態)である画素の方向に横方向の電界が生じる。画素間の横方向電界の方向は、図17において矢印で表されている。4個のフレームでの横方向電界の状態を重ね合わせたのが、一番右の状態である。すなわち、4フレームの平均では、すべての画素間での横方向電界は打ち消しあっている。以上のように、フレームレートコントロールを用いることにより、画質劣化の一因である横方向電界を打ち消すことが可能となった。
<第2の実施形態>
図18は、第2の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。第2の実施形態においては、階調駆動テーブルが異なる以外は、第1の実施形態と同じである。
図18は、第2の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。第2の実施形態においては、階調駆動テーブルが異なる以外は、第1の実施形態と同じである。
図18は、図7同様に、駆動階調に対するサブフレーム毎のDC期間の状態を示している。図7と同様、1秒あたり60フレームの映像信号で、サブフレーム数が12個の場合について説明する。データ転送期間(WC期間)は694[μs]、駆動期間(DC期間)を694[μs]とする。すなわち、図18の縦の欄の階調とは、フレームレートコントロール部24で得た4ビットのデータであってリミッタ部25にて駆動階調の最大値である12で制限されたものである。SF1-SF12は1フレーム内のサブフレームの順番を表している。DC期間の欄が1の場合は駆動状態であることを示す。DC期間の欄が0の場合はブランク状態であることを示す。図18の縦の欄に示す階調が1の場合、最後のサブフレームであるSF12のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF11とSF12だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える高くなる毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが時間的に前方に増えていく。
第2の実施形態において、動画疑似輪郭が抑制される効果、ルックアップテーブル部21にてガンマ2.2のカーブに変換する負担が少なくなるという効果、フレームレートコントロールを用いることにより画質劣化の一因である横方向電界を打ち消すことが可能となったという効果は、第1の実施形態と同等である。
第2の実施形態においては、新たな効果が得られる。図19は、第1の実施形態と第2の実施形態において、映像信号において高い階調と低い階調が交互に続くような場合を示す。図19において、F1はある時点の映像のフレームを示し、F2はF1の次のフレームを示す。H、Fはそれぞれ高い階調の映像信号、低い階調の映像信号が図7の階調駆動テーブルにしたがって表示されている様子を模式的に示している。第1の実施形態の場合(図19のAの場合)、高い階調の長い駆動期間(H)の後のブランキング期間(PA)が短いため、液晶表示素子の液晶応答の関係で表示される輝度が黒レベルまで落ちきらず、次フレームの低い階調の駆動期間(L)で表示される輝度を表示されるべき輝度よりも押し上げてしまう。これは、画質劣化の原因となった。第2の実施形態の場合(図19のBの場合)、高い階調の長い駆動期間(H)の後のブランキング期間(PB)が長いため、第1の実施形態のような画質劣化の原因となるような状態が起こり難いという効果が得られる。
<第3の実施形態>
図20は、第3の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。図21は、第3の実施形態における駆動階調テーブルを示す他の図の例である。第3の実施形態においては、階調駆動テーブルが異なる以外は、第1の実施形態と同じである。
図20は、第3の実施形態における駆動階調テーブルを示す図である。図21は、第3の実施形態における駆動階調テーブルを示す他の図の例である。第3の実施形態においては、階調駆動テーブルが異なる以外は、第1の実施形態と同じである。
図20、図21は、図7同様に、駆動階調に対するサブフレーム毎のDC期間の状態を示している。図7と同様、1秒あたり60フレームの映像信号で、サブフレーム数が12個の場合について説明する。データ転送期間(WC期間)は694[μs]、駆動期間(DC期間)を694[μs]である。すなわち、図20、図21の縦の欄の階調とは、フレームレートコントロール部24で得た4ビットのデータであってリミッタ部25にて駆動階調の最大値である12で制限されたものである。SF1-SF12は1フレーム内のサブフレームの順番を表している。DC期間の欄が1の場合は駆動状態であることを示す。DC期間の欄が0の場合はブランク状態であることを示す。図20において、SF6が「1/0」、SF7が「0/1」と記載されているのは、SF6が駆動状態でありSF7がブランキング状態であるかまたはSF6がブランキング状態でありSF7がブランキング状態であることを示している。
図20の縦の欄に示す階調が1の場合、中央のSF6(あるいはSF7)のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF6とSF7だけが駆動状態となる。階調が3の場合、SF5とSF6とSF7(あるいはSF6とSF7とSF8)だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える毎に駆動状態となるサブフレームが前後方向に増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが中央部の階調から順次、時間的に前方または後方に増えていく。
図21の縦の欄に示す階調が1の場合、SF3のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF2とSF3、またはSF3とSF4だけが駆動状態となる。階調が3の場合、SF2とSF3とSF4だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える毎に駆動状態となるサブフレームが前後方向に増えていく。階調が5の場合、SF1が駆動状態になっているので、駆動状態となるサブフレームを前に増やすことはできない。そこで階調が6以上のときは、階調が5で駆動状態であったSF5の後のフレームであるSF6が駆動状態となる。以下、階調の数が増える毎に駆動状態となるサブフレームが後方向に増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。
図21では縦の欄に示す階調が1の場合、SF3のみが駆動状態となったが、SF3以外の他のサブフレームが最初に駆動状態になってもよい。ある階調でSF1またはSF12が駆動状態になった場合、駆動状態となるサブフレームを前または後に増やすことはできない。そのときは、ある階調で駆動状態になっているサブフレームの後または前のサブフレームが次の上の階調において駆動状態となる。言い換えると、階調が1のときに任意のサブフレームが駆動状態となり、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが順次、時間的に前方または後方に増えていく。
第3の実施形態の場合、図19で説明した効果に関しては、第1の実施形態と第2の実施形態との間の程度の効果を有する。それ以外の効果については第1の実施形態と同等の効果を有する。
<第4の実施形態>
図22は、第4の実施形態に係る駆動回路を示すブロック図である。本実施形態に係る駆動回路では、図4に示す第1の実施形態の駆動回路と比較すると、ルックアップテーブル部21が、信号変換部22に変更されている点が異なっている。誤差拡散部23以降の構成は第1の実施形態の駆動回路と同じである。
図22は、第4の実施形態に係る駆動回路を示すブロック図である。本実施形態に係る駆動回路では、図4に示す第1の実施形態の駆動回路と比較すると、ルックアップテーブル部21が、信号変換部22に変更されている点が異なっている。誤差拡散部23以降の構成は第1の実施形態の駆動回路と同じである。
図23は、第4の実施の形態における駆動パターンの1例を示す図である。本実施形態の駆動パターンは、第1の実施形態の駆動パターンと同様、映像信号が1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個、データ転送期間(WC期間)が694[μs]である。一方、第1の実施形態の場合、全サブフレームの駆動期間が同じ時間であったのに対し、図23での各サブフレーム毎の駆動期間(DC期間)の時間は異なっている。
図24は、第4の実施の形態における各サブフレーム毎の駆動期間(DC期間)が第1の実施の形態に対して変更されていることを説明した図である。図23、図24では、駆動階調の設定は第1の実施形態に従っている。すなわち、第1の実施形態における図7の縦の欄に示す階調が1の場合、第1のサブフレームであるSF1のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF1とSF2だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える高くなる毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが時間的に後方に増えていく。
図24において各サブフレーム毎の期間が第1の実施の形態に対して変更されている点について以下に説明する。図4のルックアップテーブル部21は、反射型液晶表示素子6の入出力特性を変換してガンマ2.2の入出力特性を有する液晶表示装置を実現する機能を担っている。第4の実施形態においては、入出力特性の変換機能を「各サブフレーム毎の駆動期間(DC期間)の時間を異ならせる」ことで果たしている。以下、具体的に説明する。図25は、第4の実施の形態において、各サブフレーム期間を調節して、駆動階調毎の輝度がガンマ2.2の線上にあることを表している図である。第4の実施形態では、例えば駆動階調毎の輝度特性が図25のようなガンマ2.2の線上になるように、あらかじめ、各サブフレーム毎のDC期間を図24のように設定してある。
上記の結果、ルックアップテーブル部に対して逆ガンマ補正の機能を省くことができる。その結果、ルックアップテーブルを用いるルックアップテーブル部21からルックアップテーブルを使用しない信号変換部22に変更することができる。ルックアップテーブル部21を信号変換部22に変更することは、コスト削減の効果を有する。
以下、信号変換部22を説明する。第4の実施形態においては、補間駆動階調自体にガンマ2.2の輝度特性があるため、関係式:
入力階調X:補間駆動階調Y=255(最大入力階調):768(最大補間駆動階調)
から、演算式:
出力データY:(M+F+D)ビット=入力データX × 768 / 255
を用いることが可能となっている。ここで、値768は、最大補間駆動階調(すなわち、1100000000)、値255は最大駆動諧調を表す。また、駆動階調とは、図6、7、18、20、21に表される、素子単体での階調を表している。また、補間駆動階調とは、誤差拡散部およびフレームレートコントロール部にて補間される擬似階調を含む階調を表している。そして、信号変換部22は上記演算式を用いて入力される映像信号データを演算する。
入力階調X:補間駆動階調Y=255(最大入力階調):768(最大補間駆動階調)
から、演算式:
出力データY:(M+F+D)ビット=入力データX × 768 / 255
を用いることが可能となっている。ここで、値768は、最大補間駆動階調(すなわち、1100000000)、値255は最大駆動諧調を表す。また、駆動階調とは、図6、7、18、20、21に表される、素子単体での階調を表している。また、補間駆動階調とは、誤差拡散部およびフレームレートコントロール部にて補間される擬似階調を含む階調を表している。そして、信号変換部22は上記演算式を用いて入力される映像信号データを演算する。
なお、第4の実施形態において、駆動階調の設定は第2、第3の実施形態のような設定も可能である。すなわち、第2の実施形態(図18)のように、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが時間的に前方に増えていく設定、および第3の実施形態(図20、図21)のように、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが中央部または任意のサブフレームから順次、時間的に前方および後方に増えていく設定である。その場合、各サブフレームのDC期間は以下のように変更する。
たとえば、第2の実施形態(図18)に相当する設定の場合、各サブフレーム毎のDC期間は、図20の右の図において数値の並びを上下逆にした順番とする。すなわち、SF12が833[μs]、SF11が763[μs]、……SF2が798[μs]、SF1が868[μs]となるようにしておく。
また、たとえば第3の実施形態における図20に相当する設定の場合、中央のサブフレームから順に図24の上の方の数値を配分する。具体的には、図20において、中央のSF6(あるいはSF7)の駆動時間を833[μs]とし、SF7(あるいはSF6)の駆動時間を763[μs]、SF5(またはSF8)の駆動時間を694[μs]とする。最後に、SF1(あるいはSF12)の駆動期間を798[μs]、SF12(あるいはSF1)の駆動期間を868[μs]とする。
また、第4の実施形態においても、第1の実施形態での効果は同等に有している。第4の実施形態において、駆動階調の設定を第2の実施形態のように設定した場合、図19で説明した効果が得られる。駆動階調の設定を第3の実施形態のように設定した場合、図19で説明した効果に関しては、第1の実施形態と第2の実施形態との中間程度の効果を有する。
<第5の実施形態>
図26は第5の実施形態の、デジタル駆動の反射型液晶表示素子6における各画素の駆動回路構成を示す図である。図2で説明した回路構成に対し、サンプルホールド部が2つになっており、転送用スイッチ部と転送用線が追加されている。反射型液晶表示素子6の個々の画素は、画素電極8と対向電極10の間に液晶9がはさまれた構造になっている。破線で示した画素回路7は、サブサンプルホールド部16、電圧選択回路17、転送用スイッチ部18、メインサンプルホールド部19とからなる。サブサンプルホールド部16とメインサンプルホールド部19はSRAM構造のフリップフロップよりなる。サブサンプルホールド部16は列データ線Dと行選択線Wとに接続されている。サブサンプルホールド部16の出力は転送用スイッチ部18へと接続されている。
図26は第5の実施形態の、デジタル駆動の反射型液晶表示素子6における各画素の駆動回路構成を示す図である。図2で説明した回路構成に対し、サンプルホールド部が2つになっており、転送用スイッチ部と転送用線が追加されている。反射型液晶表示素子6の個々の画素は、画素電極8と対向電極10の間に液晶9がはさまれた構造になっている。破線で示した画素回路7は、サブサンプルホールド部16、電圧選択回路17、転送用スイッチ部18、メインサンプルホールド部19とからなる。サブサンプルホールド部16とメインサンプルホールド部19はSRAM構造のフリップフロップよりなる。サブサンプルホールド部16は列データ線Dと行選択線Wとに接続されている。サブサンプルホールド部16の出力は転送用スイッチ部18へと接続されている。
転送用スイッチ部18はトランジスタからなり、サブサンプルホールド部16の出力は転送用スイッチ部18のソース側に接続され、転送用スイッチ部18のドレイン側はメインサンプルホールド部19へと接続される。転送用スイッチ部18のゲート側は転送用線Tに接続されており、転送用線Tがハイになることにより、サブサンプルホールド部16に保持されている情報がメインサンプルホールド部19に転送される。メインサンプルホールド部19の出力は電圧選択回路17へと接続されている。電圧選択回路17は、ブランキング電圧線V0、駆動電圧線V1に接続されている。電圧選択回路17は、画素電極8へと接続され、画素電極8に所定の電圧を与える。メインサンプルホールド部に保持されている2値の情報により、例えば、メインサンプルホールド部に保持されている情報が“0”である場合は、ブランキング電圧線V0が選択され、“1”の場合は、駆動電圧線V1が選択され、画素電極へと接続される。対向電極10の電圧の値は共通電圧Vcomと呼ばれている。
図27は、第5の実施形態に係る駆動回路(駆動装置)を示すブロック図である。図4で説明した駆動回路の構成に対し、転送用線Tが追加された以外は同じ構成となっている。
図28を用いて、第5の実施形態における駆動パターンについて説明する。図28は、映像信号が1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個の場合について示している。WCは、液晶表示素子内の全ての画素にサブフレーム毎のデータを転送するデータ転送期間(WC期間)を表している。DCは、液晶を駆動する際の駆動期間(DC期間)を表している。WC期間を1282[μs]、DC期間を1282[μs]としている。1フレームにおいて、最初にSF1のデータ転送(WC期間)が行われ、画素回路内のサブサンプルホールド部に保持される。すべての画素へのデータ転送が終了した後、転送用信号Tがハイとなり、すべての画素のサブサンプルホールド部に保持されているデータがメインサンプルホールド部に転送される。その後、SF2のデータ転送(WC期間)行われ、同時にSF1の駆動(DC期間)がWC期間と同じ期間行われる。
このように、WC期間とDC期間が並列にWC期間(DC期間)分だけシフトして12回連続する。時間的に先頭からSF1、SF2、…、SF11、SF12の順番でそれぞれのサブフレームに割り当てられた0または1のデータがWC期間にて転送され、DC期間に全ての画素の液晶が駆動される。画素内にサンプルホールドされたデータが0の場合は、その画素はブランキング状態となり、データが1の場合は駆動状態となる。
図29は、第5の実施形態における信号処理を示す図である。反射型液晶表示素子6は第1の実施形態と同様に、図15に示す極性反転駆動を行なう。
以下、図26、図27、図28を参照しつつ、図29において信号処理を説明する。図29において、時刻T0にて垂直同期信号Vsyncがアクティブになり、最初に、期間(T0-T2)にてサブフレーム1(SF1)のデータを反射型液晶表示素子6に転送する。この期間(T0-T2)が転送期間WCとなる。時刻T1にて、ある画素(x,y)にデータが転送され、サブサンプルホールド部に保持される。時刻T2にて、転送用信号Tがハイとなり、すべての画素内において、サブサンプルホールド部に保持されているデータがメインサンプルホールド部に転送される。期間(T2-T4)では、次のサブフレーム2(SF2)のデータが転送される。同時に、期間(T2-T4)はサブフレーム1(SF1)の駆動期間DCとなり、期間(T2-T3)ではDCバランス+駆動が、期間(T3-T4)ではDCバランス-駆動が行われ、期間(T2-T3)ではV0/VcomがGNDに、V1がVwとなるように、また、期間(T3-T4)ではV1がGNDに、V0/VcomがVwとなるように電圧制御部にて制御される。
上記の結果、データ転送期間をブランキング期間とする必要がなくなるので、高輝度な液晶表示装置を提供することができる。
なお、第5の実施形態において、駆動階調の設定は第1の実施形態の設定に限定されず、第2、第3の実施形態のような設定が可能であることは言うまでもない。また、第4の実施形態のようにルックアップテーブル部の代わりに信号変換部を備え、各サブフィールドの駆動期間の時間を異ならせることにより逆ガンマ補正を行う構成にも対応することができる。この場合、実施形態4で示した各サブフィールド同士の駆動期間の長さの比率は変更せず、各サブフィールドの駆動期間を一定の割合で長く設定する、例えば2倍とすることで、逆ガンマ補正の効果を保った状態で更に高輝度化を行うことができる。従って、本実施形態によれば実施形態1~4のいずれかの効果を有し、更に高輝度な液晶表示装置を提供することができる。
<第6の実施形態>
図30は、第6の実施形態に係る駆動回路(駆動装置)を示すブロック図である。本実施形態は、図4で説明した第1の実施形態の駆動回路の構成に対し、駆動制御部31から電圧制御部32への制御線が削除されている部分のみ異なり、データ転送部30までの動作は第1の実施形態と同様である。
図30は、第6の実施形態に係る駆動回路(駆動装置)を示すブロック図である。本実施形態は、図4で説明した第1の実施形態の駆動回路の構成に対し、駆動制御部31から電圧制御部32への制御線が削除されている部分のみ異なり、データ転送部30までの動作は第1の実施形態と同様である。
駆動制御部31は、サブフレーム毎の処理のタイミング等を制御しており、データ転送部30への転送指示およびゲートドライバ34の制御を行う。データ転送部30は、駆動制御部31からの指示に従い、メモリ制御部28に指示を行ない、指定したサブフレームのデータをメモリ制御部28から受け取りソースドライバ33へと転送する。データ転送部30は一定間隔で、サブフレームデータを転送する。
ソースドライバ33は、1ライン分のデータをデータ転送部30より受け取る毎に、反射型液晶表示素子6の対応する画素回路7へ列データ線D0-Dnを用いて同時に転送する。この時、ゲートドライバ34では、駆動制御部31からの垂直スタート信号(VST)/垂直シフトクロック信号(VCK)により指定された行の行選択線Wyをアクティブにし、指定された行yの全ての列の画素へとデータが転送される。
電圧制御部32は、液晶に加える電圧であるV0/V1/Vcomの極性反転処理を行う。V0はブランキング電圧、V1は駆動電圧、Vcom(共通電圧)は液晶の対向電極10の電圧である。極性反転処理とは、V0/V1/Vcomの電圧値を等間隔で交互にGNDとVwとする処理を行うことをいう。V0とVcomは同一の位相で、V1はV0/Vcomとは1/2周期ずれた位相で印加される。また、この極性反転の周期は、データ転送部30での処理とは独立しており、非同期で極性反転処理される。
図31を用いて第6の実施形態における駆動パターンについて説明する。図31は、映像信号が1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個の場合について示している。WC期間は液晶表示素子内のすべての画素にサブフレーム毎のデータを転送するデータ転送期間(WC期間)を表している。フレーム期間の先頭であるT0からT1のWC期間の間にサブフレーム1のデータが転送される。T1にてサブフレーム1の全データが転送し終わると、すぐにT1からT2のWC期間の間にサブフレーム2のデータが転送される。このように、図31のT0から始まる上側の横の線が表示領域のTOP(0行)に対応し、図31の下側の横の線が表示領域のボトム(m行)に対応している。
このように12個のサブフレーム毎のデータを逐次液晶表示素子に転送するため、各画素のすべてのサブフレーム期間は、データ転送期間であるWC期間と同じとなる。1フレーム期間内において、WC期間とDC期間が交互に12回連続してあり、それぞれ先頭からSF1、SF2、…、SF11、SF12の順番でそれぞれに割り当てられたサブフレーム毎の0または1のデータがWC期間に転送され、画素内にサンプルホールドされたデータが0の場合は、その画素はブランキング状態となり、1の場合は駆動状態となる。
次に、図32に示す第6の実施形態における駆動階調テーブルについて説明する。図31と同様、映像信号は1秒あたり60フレーム、サブフレーム数が12個、データ転送期間(WC期間)は1388[μs]、駆動期間(DC期間)を1388[μs]としている。図7は、駆動階調に対するサブフレーム毎のDC期間の状態を示している。図7の縦の欄の階調とは、フレームレートコントロール部24で得た4ビットのデータであって、リミッタ部25にて駆動階調の最大値である12で制限されたものである。SF1-SF12は、1フレーム内のサブフレームの順番を表している。DC期間の欄が1の場合は駆動状態であることを示す。DC期間の欄が0の場合はブランク状態であることを示す。
図32の縦の欄に示す階調が1の場合、第1のサブフィールドであるSF1のみが駆動状態となる。階調が2の場合、SF1とSF2だけが駆動状態となる。以下、階調の数が増える高くなる毎に駆動状態となるサブフレームが増えていき、最も高い階調である12の場合、全てのサブフレームが駆動状態となる。言い換えると、階調の数が増えるにしたがい、駆動状態となるサブフレームが時間的に後方に増えていく。
図33は、第6の実施形態における信号処理を示す図である。図34は、第6の実施形態における反射型液晶表示素子6の極性反転駆動を示す図である。
図33を使って第6の実施形態における信号処理を説明する。図33は、第6の実施形態での信号処理を表している。時刻T0にて垂直同期信号Vsyncがアクティブとなり、フレーム期間が始まり、サブフレーム1のデータがWC期間(T0-T2)転送される。T1にて、あるy行の行選択線W(y)が選択され、あるx列のデータD(x、y)“1”が列データ線に印加される。その結果、あるx列y行の画素内のサンプルホールド部の値(サンプルホールドデータ(x、y))が“1”となる。サンプルホールド部の値が“1”の場合、電圧線V1の値が画素電極に印加される。電圧線V1が選択されると、液晶には駆動電圧Vwの電界が印加され、液晶は白として表示される。T7では、サンプルホールド部の値が“0”となるため、電圧線V0の値が画素電極に印加される。電圧線V0が選択されると、液晶にはブランキング電圧すなわち電界がかかっていないブランキング状態となり、黒が表示される。
図33において、V0はブランキング電圧、V1は駆動電圧、Vcom(共通電圧)は液晶の対向電極10の電圧である。V0/V1/Vcomは上記の信号処理とは非同期にて極性反転駆動される。V0/V1/Vcomの電圧値は等間隔で交互にGNDとVwとされる。極性反転駆動では、GND期間とVw期間は同じであり、V0/Vcomは同じ動作をし、V1はV0/Vcomとは反対の動作を行う。すなわち、V0/VcomがGNDのときは、Vwとなり、V0/VcomがVwのときは、GNDとなるように制御される。また、これら極性反転の周期は、データ転送期間(WC期間)の整数分の1となる必要がある。こうすることにより、すべての画素の積算電圧は0[v]となり、焼き付き防止となる。すなわち、液晶に同じ電圧で方向の異なる電圧(+Vw/-Vw)を同じ期間印加することにより、長時間平均して液晶に印加する電圧を+Vw+(-Vw)=0[v]とすることにより、焼き付きを防止している。図34において、V1がVw、V0/VcomがGNDとなるような状態をDCバランス+と表している。また、V1がGND、V0/VcomがVwとなるような状態をDCバランスと表している。
以上の説明のように、駆動制御部31からの指示に従い、データ転送部30は、図30に示すように複数の画素が複数の行および列に配列されている反射型液晶表示素子6の最初の行である0行から最後の行であるm行に亘って行順次に、所定番号のサブフレームデータを一定のデータ転送期間(WC期間)にて転送し、引き続いて前記サブフレームの次の番号のサブフレームデータを行順次に転送する。一方、電圧制御部32は、データ転送期間(WC期間)の開始時刻とは非同期で極性反転動作を繰り返す。すなわち、データ転送期間(WC期間)の開始時刻は、図31に示す様に、反射型液晶表示素子6の最初の行である0行から最後の行であるm行にかけて順次異なる値となるが、電圧制御部32は図31に示す様な上記の信号処理とは別に、V0/V1/Vcomの極性反転処理を画素の行の如何を問わす同じ時刻に行う。そして、サブフレームデータを転送する期間が、極性反転の周期の整数倍であることが特徴である。図33で明らかなように、本実施形態では、サブフレームデータを転送する期間が、極性反転の周期の3倍となっている。
本実施形態によれば、実施形態1の効果を有し、更に液晶表示画素内のサンプルホールド部を増やすことなく、データ転送期間の間をブランキング状態とする必要がない液晶表示装置を影響することができる。画素内のサンプルホールド部が1個で済むので、高輝度を実現可能であり、画素が小さいため、液晶表示素子の小型化が達成される。画素の小型化により、同じ大きさの素子により多くの画素回路を形成することが可能となり、同じ光学系を用いた場合でも、より高解像度化が可能となり、コスト的にも非常に有利になる。また、表示素子を小型化できるため、同じ解像度でより小型な表示装置を提供できる。
第1~第6の実施形態において、入力された映像信号データのビット数をN、表示素子の駆動可能な階調数を2進数で表したときのビット数をM、誤差拡散処理により誤差として拡散されるビット数をD、フレームレートコントロールにより擬似的な階調として表現されるビット数をFとしたとき、N=8、M=4、 D=4、F=2である場合について説明した。しかし、N、M、D、Fの値は上記の値に限定されず、種々の値を用いて実施することができる。そのなかでも、N=8~12、M=4~6、D=4~8、F=2~3であることがより好ましい。
以上の説明から明らかなように、本発明は、画質劣化の原因である動画擬似輪郭をほとんど発生させず、動画像でも高画質な液晶表示装置を提供することができる。
1 照明光学系、2 光、3 S偏光、4 P偏光、
5 偏光ビームスプリッタ(PBS)、6 反射型液晶表示素子
7 画素回路、8 画素電極、9 液晶、10 対向電極(透明電極)、
11 投射レンズ、12 射出光、13 スクリーン、
16 サンプルホールド部、17 電圧選択回路、
18 転送スイッチ部、 19 サンプルホールド部
21 ルックアップテーブル部、22信号変換部、
23 誤差拡散部、24 フレームレートコントロール部、
25 リミッタ部、26 サブフレームデータ変換部、
27 駆動階調テーブル、28 メモリ制御部、29 フレームバッファ、
30 データ転送部、31 駆動制御部、32 電圧制御部、
33 ソースドライバ、34 ゲートドライバ
41電界、42 横方向電界、43 シリコン基板
5 偏光ビームスプリッタ(PBS)、6 反射型液晶表示素子
7 画素回路、8 画素電極、9 液晶、10 対向電極(透明電極)、
11 投射レンズ、12 射出光、13 スクリーン、
16 サンプルホールド部、17 電圧選択回路、
18 転送スイッチ部、 19 サンプルホールド部
21 ルックアップテーブル部、22信号変換部、
23 誤差拡散部、24 フレームレートコントロール部、
25 リミッタ部、26 サブフレームデータ変換部、
27 駆動階調テーブル、28 メモリ制御部、29 フレームバッファ、
30 データ転送部、31 駆動制御部、32 電圧制御部、
33 ソースドライバ、34 ゲートドライバ
41電界、42 横方向電界、43 シリコン基板
Claims (21)
- N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換するルックアップテーブル部と、
前記ルックアップテーブル部で処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する誤差拡散部と、
前記誤差拡散部で処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換するフレームレートコントロール部と、
前記フレームレートコントロール部で処理されたMビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していく駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成するサブフレームデータ変換部と、
を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。 - 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが第1のサブフィールドであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子の駆動装置。
- 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが最後のサブフィールドであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子の駆動装置。
- N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを直線補間してNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する信号変換部と、
前記信号変換部で処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する誤差拡散部と、
前記誤差拡散部で処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換するフレームレートコントロール部と、
前記誤差拡散部で処理されたMビットのデータを用い、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していくとともに、入力映像信号データに対する液晶の光出力が逆ガンマ特性となるようにサブフレーム毎の駆動期間を異ならせた駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成するサブフレームデータ変換部と、
を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。 - 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが第1のサブフィールドであることを特徴とする請求項4記載の液晶表示素子の駆動装置。
- 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが最後のサブフィールドであることを特徴とする請求項4記載の液晶表示素子の駆動装置。
- 請求項1から請求項6のうちいずれか一項記載の液晶表示素子の駆動装置と、
前記駆動装置で駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、
前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する第1のステップと、
前記第1のステップで処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する第2のステップと、
前記第2のステップで処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換する第3のステップと、
上記第3のステップで処理されたMビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していく駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成する第4のステップと、
を含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが第1のサブフィールドであることを特徴とする請求項8記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが最後のサブフィールドであることを特徴とする請求項8記載の液晶表示素子の駆動方法。
- N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを直線補間してNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換する第1のステップと、
前記第1のステップで処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する第2のステップと、
前記第2のステップで処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換する第3のステップと、
上記第3のステップで処理されたMビットのデータを用い、駆動階調が1のとき任意のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの前または後に向かって増加していくとともに、入力映像信号データに対する液晶の光出力が逆ガンマ特性となるようにサブフレーム毎の駆動期間を異ならせた駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成する第4のステップと、
を含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが第1のサブフィールドであることを特徴とする請求項11記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記駆動階調が1のとき駆動状態となるサブフィールドが最後のサブフィールドであることを特徴とする請求項11記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 請求項1から請求項6のうちいずれか一項記載の液晶表示素子の駆動装置と、
前記駆動装置で駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、
前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズと
を備え、
前記液晶表示素子は個々に第1のサンプルホールド部と第2のサンプルホールド部を備え、
前記第1のサンプルホールド部は所定のサブフレームに対するデータ転送期間に前記所定のサブフレームに対するデータを受け取って保持し、前記所定のサブフレームに対するデータ転送期間終了後、前記所定のサブフレームに対するデータを前記第2のサンプルホールド部に転送し、前記液晶表示素子は前記所定のサブフレームの次のサブフレームに対するデータ転送期間に前記第2のサンプルホールド部が保持するデータを元に前記所定のサブフレームの駆動を行う
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 入力される画像データに基づいて、1フレームの全サブフレームがステップビットパルスにより構成されるサブフレームデータを作成するサブフレームデータ作成部と、
複数の画素が複数の行および列に配列されている液晶表示素子に対して行順次に所定番号のサブフレームデータを一定のデータ転送期間にて転送し、引き続いて前記番号の次の番号のサブフレームデータを行順次に転送するデータ転送部と、
入力された0または1の前記サブフレームデータを保持するサンプルホールド部と、前記サンプルホールド部に保持された0または1の前記サブフレームデータにより、ブランキング電圧または駆動電圧のうちから一方を選択して前記液晶表示素子の画素電極に供給する電圧選択部とを有する画素回路部と、
前記データ転送部の前記データ転送期間の開始時刻とは非同期で前記液晶表示素子の画素の極性反転を繰り返す電圧制御部と、
を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。 - N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換するルックアップテーブル部と、
前記ルックアップテーブル部で処理された(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換する誤差拡散部と、
前記誤差拡散部で処理された(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換するフレームレートコントロール部と、
前記フレームレートコントロール部で処理されたMビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき第1のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの後に向かって増加していく駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成するサブフレームデータ作成部と、
複数の画素が複数の行および列に配列されている液晶表示素子に対して行順次に所定番号のサブフレームデータを一定のデータ転送期間にて転送し、引き続いて前記番号の次の番号のサブフレームデータを行順次に転送するデータ転送部と、
入力された0または1の前記サブフレームデータを保持するサンプルホールド部と、前記サンプルホールド部に保持された0または1の前記サブフレームデータにより、ブランキング電圧または駆動電圧のうちから一方を選択して前記液晶表示素子の画素電極に供給する電圧選択部とを持つ画素回路部と、
前記データ転送部の前記データ転送期間の開始時刻とは非同期で前記液晶表示素子の画素の極性反転を繰り返す電圧制御部と、
を備えることを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。 - 液晶表示装置において、
前記サブフレームデータを転送する期間が、前記極性反転の周期の整数倍であることを特徴とする請求項B1またはB2記載の液晶表示素子の駆動装置。 - 請求項15ないし17のいずれか一項記載の液晶表示素子の駆動装置と、
前記駆動装置で駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、
前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 入力される画像データに基づいて、1フレームの全サブフレームがステップビットパルスにより構成されるサブフレームデータを作成し、
複数の画素が複数の行および列に配列されている液晶表示素子に対して行順次に所定番号のサブフレームデータを一定のデータ転送期間にて転送し、引き続いて前記番号の次の番号のサブフレームデータを行順次に転送し、
入力された0または1の前記サブフレームデータを保持し、
前記保持された0または1の前記サブフレームデータにより、ブランキング電圧または駆動電圧のうちから一方を選択して前記液晶表示素子の画素電極に供給し、
前記データ転送期間の開始時刻とは非同期で前記液晶表示素子の画素の極性反転を繰り返す、
ことを含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - N、M、F、Dを整数としたときに、ビット数Nの入力映像信号データを逆ガンマ補正および直線補間を行ってNより大きい(M+F+D)ビットのデータに変換し、
前記(M+F+D)ビットのデータを誤差拡散処理により(M+F)ビットのデータに変換し、
前記(M+F)ビットのデータをフレームレートコントロールによりMビットのデータに変換し、
前記Mビットのデータを用いるとともに、ステップビットパルスにより全サブフレームを構成し、駆動階調が1のとき第1のサブフレームが駆動状態となり、駆動階調が1増加する毎に駆動状態となるサブフレームが1個ずつ既に駆動状態となっているサブフレームの後に向かって増加していく駆動階調テーブルによりサブフレームデータを作成し、
複数の画素が複数の行および列に配列されている液晶表示素子に対して行順次に所定番号のサブフレームデータを一定のデータ転送期間にて転送し、引き続いて前記番号の次の番号のサブフレームデータを行順次に転送し、
入力された0または1の前記サブフレームデータを保持し、
前記保持された0または1の前記サブフレームデータにより、ブランキング電圧または駆動電圧のうちから一方を選択して前記液晶表示素子の画素電極に供給し、
前記データ転送期間の開始時刻とは非同期で前記液晶表示素子の画素の極性反転を繰り返す、
ことを含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 前記サブフレームデータを転送する期間が、極性反転の周期の整数倍であることを特徴とする請求項19または20に記載の液晶表示素子の駆動方法。
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