WO2017073488A1 - ポリマーネットワーク型液晶表示装置及び液晶表示方法 - Google Patents

ポリマーネットワーク型液晶表示装置及び液晶表示方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a polymer network type liquid crystal display device and a liquid crystal display method.
  • PN liquid crystal Polymer network type liquid crystal (hereinafter referred to as “PN liquid crystal”) that displays moving images has a lower response speed than normal TN type (Twister Nematic type) liquid crystal, etc., and decreases when the voltage is increased. Since it has a hysteresis characteristic that draws a curve in which the voltage-transmittance characteristic differs depending on when it is applied, an afterimage may appear in the image, impeding the practical application of a multi-tone display device. .
  • a frame memory is used to sequentially monitor the change in display data for each pixel, and the display data is corrected in order to correct the hysteresis generated in accordance with the change in the display data. Control that performs gradation correction is required. For this reason, the cost for constructing a system such as a CPU that enables high-speed and complicated system processing and a large-capacity frame memory that operates at high speed becomes extremely high.
  • Patent Document 1 In order to remove the hysteresis characteristic in which the voltage-transmittance characteristics of the polymer-dispersed liquid crystal draw different curves when the voltage is raised and lowered, pixel display is performed only in the direction of increasing the voltage.
  • Patent Document 1 For example, Patent Document 1
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a good display quality by suppressing the occurrence of an afterimage based on the hysteresis characteristic unique to the PN type liquid crystal with a simple circuit scale. It is an object of the present invention to provide a polymer network type liquid crystal display device and a liquid crystal display method which can be used.
  • a polymer network type liquid crystal display device that displays an image according to an input image signal, it is determined whether an image to be displayed according to the image signal is a moving image or a still image.
  • a polymer network type liquid crystal display device comprising: a determination unit that performs correction and a correction unit that performs hysteresis correction of an image to be displayed based on a determination result of the determination unit.
  • the present invention it is possible to obtain a good display quality by suppressing the occurrence of an afterimage based on the hysteresis characteristic unique to the polymer network type liquid crystal with a simple circuit scale.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire PN type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the hysteresis characteristic of the PN liquid crystal display panel according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of hysteresis correction processing according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a transition state of an image displayed on the PN liquid crystal display panel by the process of FIG. 3 according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire PN-type liquid crystal display device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 11 denotes a PN liquid crystal display panel having a display capacity of, for example, VGA (vertical 480 pixels ⁇ horizontal 640 pixels).
  • the gate electrode group is scan-driven by the gate driver 12, while the source electrode group is used as the source.
  • the driver 13 is driven, display driving is executed.
  • timing controller (TC) 13A composed of a kind of DSP (Digital Signal Processor) is incorporated.
  • This timing controller 13A is input to the PN-type liquid crystal display device 10 via a flexible printed circuit board (FPC) 14, for example, MIPI (Mobile Industry Processor Interface), MDDI (Mobile Display Digital Interface), RGB, etc.
  • FPC flexible printed circuit board
  • the image data in the digital signal format is converted into a format based on the pixel configuration of the PN liquid crystal display panel 11, and an operation clock signal necessary for display is generated and supplied to the source driver 13 and the gate driver 12.
  • timing controller 13A appropriately converts the content of the image data to be output based on a hysteresis correction process, which will be described later, so that the entire surface is temporarily black (OFF and non-transparent).
  • FIG. 2 is a diagram showing a difference in transmittance of the PN liquid crystal display panel 11 when the voltage is increased and when the voltage is processed.
  • the transmittance characteristic IIB has a hysteresis characteristic such that the transmittance is particularly high at an intermediate value, and this point may cause an afterimage depending on the content of the image.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a schematic configuration of a hysteresis correction process for image data supplied to the source driver 13, which is executed by the timing controller 13A which is a DSP.
  • the timing controller 13A first inputs data for one screen to be displayed on the PN liquid crystal display panel 11 (step S01), and after appropriately converting it to a format required for the PN liquid crystal display panel 11, one screen is displayed. All the pixels of the corresponding image data are simply added to calculate the brightness of the entire screen, and the calculation result is held for a fixed time, for example, 1 second (step S02).
  • the timing controller 13A refers to the brightness data of the entire screen for the last fixed time held, for example, 1 [second], and determines whether or not the value has changed. Then, it is determined whether or not the image displayed on the PN type liquid crystal display device 10 is a still image (step S03).
  • the timing controller 13A returns to the process from step S01.
  • step S01 the brightness value of the entire screen for 1 [second] held is not changed, and the image displayed on the PN liquid crystal display device 10 at that time is a still image. If it is determined that there is (Yes in step S03), the timing controller 13A inputs data for one screen to be displayed on the PN liquid crystal display panel 11 next (step S04), and is necessary for the PN liquid crystal display panel 11. After conversion to the format, the brightness of the entire screen is calculated by simply adding all the pixels of the image data for that screen (step S05).
  • step S06 it is determined whether or not the brightness of the entire screen of the image data to be displayed next changes compared to the brightness of the immediately preceding still image.
  • the timing controller 13A determines the next image. There is no possibility that an afterimage is displayed in the data, and the process returns to the above-described step S04 assuming that the still image that has been displayed is to be continued.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a transition state of an image displayed on the PN liquid crystal display panel 11 by the process of FIG.
  • step S03 the process of FIG. 3 goes through the processes of steps S01 to S02, and then the still image in step S03. Is determined to be being displayed (Yes in step S03), and after the processing in steps S04 and S05, it is determined in step S06 that the next image has the same brightness and no change (in step S06). No), the process returns to step S04 again.
  • step S06 it is determined that the brightness of the next image changes (Yes in step S06), and in order to avoid the afterimage display due to the hysteresis characteristic of the PN liquid crystal display panel 11, (D) in FIG. ), An image of “solid black” (represented by dense stippling in the figure) is displayed over two frames (2V).
  • the timing controller 13A discriminates between a moving image and a still image by the processing of steps S01 to S03. The process similar to the above is continued according to the determination result.
  • the period for displaying the “solid black” image is not limited to the two frames (2V) described above, and the hysteresis characteristics of the PN liquid crystal display panel 11 itself and the image data at that time are displayed. Depending on the frame rate being selected, it can be selected as appropriate within a short time that humans cannot perceive visually.
  • the burden on the timing controller 13A which is a processor, can be reduced by following the discrimination between a moving image and a still image by a simple arithmetic process.
  • the period during which the “solid black” image is displayed is set to be equal to or less than the human visual recognition limit, it is possible to prevent the afterimage from being reliably displayed without impairing the display quality. be able to.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the functions executed in the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible.
  • the above-described embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by an appropriate combination of a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, if the effect is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.

Abstract

本発明のポリマーネットワーク型液晶表示装置及びこれを用いた表示方法は、表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別し（Ｓ０１～Ｓ０３）、さらに、静止画が連続して表示された状態において明るさが変化したか否かを判断し（Ｓ０４～Ｓ０６）、明るさが変化した場合には、ベタ黒画面を挿入すること（Ｓ０７）により表示する画像のヒステリシス補正を行なうものである。

Description

ポリマーネットワーク型液晶表示装置及び液晶表示方法
　本発明は、ポリマーネットワーク型液晶表示装置及び液晶表示方法に関する。
　動画の表示を行なうポリマーネットワーク型液晶（以下「ＰＮ液晶」と称する）は、通常のＴＮ型（Ｔｗｉｓｔｅｒ　Ｎｅｍａｔｉｃ型）の液晶等に比して応答速度が低く、また電圧を上昇させた時と下降させた時とで電圧－透過率の特性が異なるカーブを描くヒステリシス特性を有しているため、画像中に残像が現出することがあり、多階調表示装置の実用化が阻まれていた。
　この事態を解決するために従来は、フレームメモリを使用して各画素毎に表示データの変化の逐次監視を行ない、さらに表示データの変化に合わせて発生するヒステリシスの補正を行なうべく、表示データの階調補正を行なう制御を必要としていた。そのために、高速で複雑なシステム処理を可能とするＣＰＵや、高速で動作する大容量のフレームメモリなど、システムを構築するコストが著しく高いものとなる。
　また、高分子分散液晶の電圧－透過率特性が、電圧を上昇させた時と下降させた時とで異なるカーブを描くヒステリシス特性を除去するために、電圧を上昇させる方向でのみ画素表示を行なうようにした技術が提案されている。（例えば、特許文献１）
特開２００１－０９２４２７号公報
　上記特許文献に記載された技術は、交流駆動が前提とされる液晶において、電圧を上昇させる方向と下降させる方向の一方でのみ画像表示を行なうものであり、他方での画像表示を行なわないために、画像の表示を行なわない、不透過となる期間が少なくとも半分は存在することとなり、コントラストの点その他、表示品質の低い画像表示しか行なえない、という不具合がある。
　本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡易な回路規模でＰＮ型液晶固有のヒステリシス特性に基づく残像の発生を抑止して良好な表示品質を得ることが可能なポリマーネットワーク型液晶表示装置及び液晶表示方法を提供することにある。
　本発明の一態様によれば、入力される画像信号に応じた画像を表示するポリマーネットワーク型液晶表示装置において、上記画像信号に応じて表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別する判別手段と、上記判別手段での判別結果に基づいて、表示する画像のヒステリシス補正を行なう補正手段とを備えるポリマーネットワーク型液晶表示装置が提供される。
　本発明によれば、簡易な回路規模でポリマーネットワーク型液晶固有のヒステリシス特性に基づく残像の発生を抑止して良好な表示品質を得ることが可能となる。
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＮ型液晶表示装置全体の概略構成を示すブロック図である。 図２は、同実施形態に係るＰＮ液晶表示パネルが有するヒステリシス特性を例示する図である。 図３は、同実施形態に係るヒステリシス補正処理の内容を示すフローチャートである。 図４は、同実施形態に係る図３の処理によりＰＮ液晶表示パネルで表示される画像の遷移状態を例示する図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法及び比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意するべきである。また図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置及び方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行なう。
　［液晶表示装置の構成］　
　図１は、本発明の一実施形態に係るＰＮ型液晶表示装置１０全体の概略構成を示すブロック図である。同図で、１１は例えばＶＧＡ(縦４８０画素×横６４０画素)の表示容量を有するＰＮ液晶表示パネルであり、そのゲート電極群をゲートドライバ１２が走査駆動する一方で、そのソース電極群をソースドライバ１３が駆動することで、表示駆動が実行される。
　上記ソースドライバ１３内には、一種のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成されるタイミングコントローラ（ＴＣ）１３Ａが組込まれる。
　このタイミングコントローラ１３Ａは、上記ＰＮ型液晶表示装置１０に対してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１４を介して入力される、例えばＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＭＤＤＩ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＲＧＢ等のデジタル信号フォーマットの画像データを上記ＰＮ液晶表示パネル１１の画素構成に基づくフォーマットに変換すると共に、表示に必要な動作クロック信号などを生成し、ソースドライバ１３及び上記ゲートドライバ１２に供給する。
　またタイミングコントローラ１３Ａは、後述するヒステリシス補正処理に基づいて上記出力する画像データの内容を適宜、一時的に全面が黒（オフで不透過）となるように変換する。
　図２は、上記ＰＮ液晶表示パネル１１が有する電圧上昇時と電圧加工時の透過率の相違を示す図である。同図に示すように、印加電圧を０［Ｖ］から５［Ｖ］に上昇させる場合の透過率特性IIＡに比して、印加電圧を５［Ｖ］から０［Ｖ］に下降させる場合の透過率特性IIＢの方が、特に中間値で高い透過率となるようなヒステリシス特性を有するものとなっており、この点が画像の内容によっては残像が表示される要因となる。
　［液晶表示装置の動作］　
　次に上記実施形態の動作について説明する。　
　図３は、ＤＳＰであるタイミングコントローラ１３Ａが実行する、上記ソースドライバ１３に供給する画像データに対するヒステリシス補正処理の概略構成を示すフローチャートである。
　同図においてタイミングコントローラ１３Ａでは、まずＰＮ液晶表示パネル１１で表示させるための１画面分のデータを入力し（ステップＳ０１）、適宜ＰＮ液晶表示パネル１１用に必要なフォーマットに変換した後、１画面分の画像データの全画素分を単純加算して、１画面全体の明るさを算出すると共に、その算出結果を一定時間分、例えば１秒間分保持する（ステップＳ０２）。
　ここでタイミングコントローラ１３Ａでは、保持している直近の一定時間分、例えば１［秒］間分の画面全体の明るさのデータを参照して、その値が変化していないかどうかにより、その時点でＰＮ型液晶表示装置１０が表示している画像が静止画であるか否かを判断する（ステップＳ０３）。
　ここで保持している１［秒］間分の画面全体の明るさの値が変化しており、その時点でＰＮ型液晶表示装置１０が表示している画像が静止画ではないと判断した場合（ステップＳ０３のＮｏ）、表示している画像は動画であり、その時点でＰＮ液晶表示パネル１１のヒステリシス特性により生じている可能性がある残像による画質劣化の影響は少ないものと判断して、タイミングコントローラ１３Ａでは上記ステップＳ０１からの処理に戻る。
　また上記ステップＳ０１において、保持している１［秒］間分の画面全体の明るさの値が変化しておらず、その時点でＰＮ型液晶表示装置１０が表示している画像が静止画であると判断した場合（ステップＳ０３のＹｅｓ）、タイミングコントローラ１３Ａでは次にＰＮ液晶表示パネル１１で表示させるための１画面分のデータを入力し（ステップＳ０４）、ＰＮ液晶表示パネル１１用に必要なフォーマットに変換した後、その１画面分の画像データの全画素分を単純加算して、１画面全体の明るさを算出する（ステップＳ０５）。
　この次に表示すべき画像データ１画面全体の明るさが、その直前の静止画像の明るさに比して変化があるか否かを判断する（ステップＳ０６）。
　ここで次に表示すべき画像データ１画面全体の明るさが、その直前の静止画像の明るさに比して変化がないと判断した場合（ステップＳ０６のＮｏ）、タイミングコントローラ１３Ａでは次の画像データで残像が表示される虞はなく、それまで表示していた静止画を引き続き行なうものとして、上記ステップＳ０４からの処理に戻る。
　また上記ステップＳ０６において、次に表示すべき画像データ１画面全体の明るさが、その直前の静止画像の明るさに比して変化があると判断した場合（ステップＳ０６のＹｅｓ）、タイミングコントローラ１３Ａでは次の画像データで残像が表示される虞があるものとして、次の画像データに代えて、画面全体が黒となる「ベタ黒」の画像データを知覚上視認できない短時間、例えばフレームレートが６０［フレーム／秒］である場合に２フレーム（＝１／３０［秒］）に渡ってＰＮ液晶表示パネル１１で表示させる（ステップＳ０７）。
　これにより、ＰＮ液晶表示パネル１１に生じる上記ヒステリシス特性による残像を断ち切って表示内容をリフレッシュさせることができ、当該「ベタ黒」の画像を表示する処理後、上記ステップＳ０１からの処理に戻って、表示を続行する。
　図４は、上記図３の処理によりＰＮ液晶表示パネル１１で表示される画像の遷移状態を例示する図である。
　図４の（Ａ）は、白と中間色の市松模様の静止画を１秒以上連続して表示している状態を示す。このとき、次に入力される画像が図４の（Ｂ）に示すように同様の静止画であった場合、上記図３の処理ではステップＳ０１～Ｓ０２の処理を経て、上記ステップＳ０３で静止画像の表示中であることを判断した（ステップＳ０３のＹｅｓ）後、ステップＳ０４，Ｓ０５の処理を経て、上記ステップＳ０６で次の画像も同様の明るさで変化がないものと判断し（ステップＳ０６のＮｏ）、再び上記ステップＳ０４からの処理に戻る。
　その後、次に入力される画像が、図４の（Ｃ）に示すように上記図４の（Ａ），（Ｂ）の市松模様中の白部分が中間調に変化したものであった場合、上記ステップＳ０６で次の画像が明るさが変化するものと判断し（ステップＳ０６のＹｅｓ）、ＰＮ液晶表示パネル１１の有するヒステリシス特性による残像表示を回避するべく、上記ステップＳ０７において図４の（Ｄ）に示すように「ベタ黒」（図では密な点描により代用表現している）の画像を２フレーム（２Ｖ）に渡って表示させる。
　上記「ベタ黒」の画像の表示後、図４の（Ｅ）に示すような中間調の画像を表示するに当たって、タイミングコントローラ１３Ａでは上記ステップＳ０１～Ｓ０３の処理により動画と静止画との判別を行ない、その判別結果に応じて上記と同様の処理を継続する。
　なお、上記「ベタ黒」の画像を表示する期間については、上述した２フレーム（２Ｖ）分に限定することなく、ＰＮ液晶表示パネル１１自体の有するヒステリシス特性と、その時点で画像データを表示しているフレームレートとに応じて、人間が知覚上視認できない短時間内で適宜選定可能である。
　［液晶表示装置の効果］　
　以上詳述した如く本実施形態によれば、簡易な回路規模でポリマーネットワーク型液晶固有のヒステリシス特性に基づく残像の発生を抑止して良好な表示品質を得ることが可能となる。
　また上記実施形態では、入力される画像データの全画素成分を加算し、その加算結果が直近の一定時間分の同結果と等しいか否かにより、表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別するものとしているので、簡易な演算処理により動画と静止画との判別を追うことで、プロセッサであるタイミングコントローラ１３Ａの負担を軽減できる。
　さらに上記実施形態では、ＰＮ液晶表示パネル１１の有するヒステリシス特性に基づく残像の表示を抑制する手段として、画像全面の表示を一時的にオフする「ベタ黒」画像を任意フレーム数分連続して表示させるものとしたので、ＰＮ液晶表示パネル１１での電力消費を抑えながらヒステリシス特性に対する補正処理を実現できる。
　加えて上記実施形態では、上記「ベタ黒」画像を表示する期間を、人間の視認限界以下に設定するものとしたので、表示品質を損なうことなく確実に残像が表示されてしまうのを抑止することができる。
　なお本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

Claims (5)

  1. 　入力される画像信号に応じた画像を表示するポリマーネットワーク型液晶表示装置において、
    　上記画像信号に応じて表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別する判別手段と、
    　上記判別手段での判別結果に基づいて、表示する画像のヒステリシス補正を行なう補正手段と
    を備えるポリマーネットワーク型液晶表示装置。
  2. 　上記判別手段は、入力される画像信号の全画素成分を加算し、その加算結果が直近の一定時間分の同結果と略等しいか否かにより、表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別する、請求項１記載のポリマーネットワーク型液晶表示装置。
  3. 　上記補正手段は、画像全面の表示をオフする画像を任意フレーム数分連続して表示させる、請求項１記載のポリマーネットワーク型液晶表示装置。
  4. 　上記画像全面の表示をオフする任意フレーム数は、人間の視認限界以下に設定する、請求項３記載のポリマーネットワーク型液晶表示装置。
  5. 　入力される画像信号に応じた画像を表示するポリマーネットワーク型液晶表示装置での表示方法において、
    　上記画像信号に応じて表示する画像が動画と静止画のいずれであるかを判別する判別工程と、
    　上記判別工程での判別結果に基づいて、表示する画像のヒステリシス補正を行なう補正工程と
    を含む液晶表示方法。
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