圖像處理電路、圖像處理方法、液晶顯示裝置及電子設備的製作方法

2023-05-22 07:54:41

專利名稱：圖像處理電路、圖像處理方法、液晶顯示裝置及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及減低液晶面板內顯示方面的不佳狀況的技術。
背景技術：
液晶面板其結構為在一對基板之中的一個基板上按每個像素排列像素電極呈矩陣狀，在另一個基板上以各像素通用的形式設置有共用電極，由像素電極和共用電極挾持液晶。在這種結構中，若對像素電極和共用電極之間，施加與灰度級別相應的電壓並使之保持，則液晶的取向狀態按每個像素進行規定，以此來控制透射率或反射率。從而，在上述結構中，可以說對液晶分子起作用的電場之中，只有從像素電極朝向共用電極的方向(或者其相反方向)、也就是相對於基板面垂直方向的成分才有助於顯示控制。可是，若為了小型化、高精細化，使液晶面板的像素間距變得狹窄，則發生在相互鄰接的像素電極之間產生的電場，也就是相對於基板面平行方向(橫向)的電場，其影響不容忽視。例如，若對於像VA(VerticalAlignment，垂直排列)方式或TN(Twisted Nematic, 扭轉向列)方式等那樣應當利用縱向的電場來驅動的液晶，施加了橫向電場，則會產生下述這樣的問題，即發生液晶的取向不佳(反向傾斜區域，reverse tilt domain)，並發生顯示方面的不佳狀況的問題。為了減低該反向傾斜區域的影響，人們提出了兩個技術等，一是按照像素電極來規定遮光層(開口部)的形狀等，設計液晶面板結構的技術(例如參照專利文獻1)，二是在從圖像信號計算出的平均亮度值為閾值以下時判斷為反向傾斜區域發生，限制(Clip)設定值以上的圖像信號的技術(例如參見專利文獻2)。專利文獻1 特開平6-34965號公報(圖1)專利文獻2 特開2009-69608號公報(圖2)

發明內容
但是，對於利用液晶面板的結構來減低反向傾斜區域的技術而言，存在開口率易於下降，另外，無法適用於在不設計結構的狀況下已經製作出的液晶面板這樣的缺點。另一方面，對於限制設定值以上的圖像信號的技術而言，也存在要顯示的圖像明亮度一律被限制為設定值這樣的缺點。本發明是鑑於上述情況而做出的，其目的之一在於，提供一種解決這些缺點，同時減低反向傾斜區域的技術。為了達到上述目的，本發明所涉及的圖像處理電路，其輸入按每個像素指定液晶元件的施加電壓的圖像信號，並且根據校正後的圖像信號分別規定上述液晶元件的施加電壓，該圖像處理電路的特徵為，具備邊界檢測部，該邊界檢測部在當前幀及比當前幀往前一個的前一幀中分別檢測下述第1像素和第2像素之間的邊界，該第1像素的由所輸入的圖像信號指定的施加電壓比第1電壓低，該第2像素的上述施加電壓為比上述第1電壓大的第2電壓以上；和校正部，該校正部將指定對下述液晶元件的施加電壓的圖像信號，向減
4低在該第1像素及該第2像素產生的橫向電場的方向進行校正，上述液晶元件對應於與上述當前幀的邊界上的從上述前一幀的邊界移動了1像素量後的移動部分相接的上述第1像素及上述第2像素。根據本發明，由於只有處於下述位置上的像素之間的橫向電場減小，該位置是當前幀的邊界之中的、隔著從前一幀的邊界移動了 1像素後的部分的位置，因而能夠在減少顯示下述圖像的部分(顯示偏差，displaydeparture)之後，抑制反向傾斜區域的發生，上述圖像和由圖像信號規定的圖像不同。另外，根據本發明，由於在具有液晶元件的液晶面板上，不需要變更結構，因而也不招致開口率的下降，另外，還能夠適用於在不設計結構的狀況下已經製作出的液晶面板。在本發明中，上述校正部也可以將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號， 向減低上述橫向電場的方向進行校正，該液晶元件對應於從與上述移動部分相接的上述第 1像素向該移動部分的相反側連續的1個以上預定個數的上述第1像素。另外，在本發明中，上述校正部也可以將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低上述橫向電場的方向進行校正，該液晶元件對應於從與上述移動部分相接的上述第2像素向該移動部分的相反側連續的1個以上預定個數的上述第2像素。這樣，若增加了校正像素數，則也可以使施加電壓的校正變得不明顯。另外，在本發明中，上述校正部在與上述移動部分相接的第1像素及第2像素在上述前一幀中都是第2像素時，也可以將處於夾著該移動部分的位置上的第1像素及第2像素從校正對象中除去。若這樣將其除去，則可以進一步減少將成為顯示偏差的像素。還有，本發明除圖像處理電路之外，還能夠作為圖像處理方法、液晶顯示裝置及包含該液晶顯示裝置的電子設備，在概念上實現。


圖1是表示使用實施方式所涉及的圖像處理電路的液晶顯示裝置的圖。圖2是表示該液晶顯示裝置中的液晶元件等效電路的圖。圖3是表示該圖像處理電路結構的圖。圖4是表示該液晶顯示裝置中的顯示特性的圖。圖5是表示該液晶顯示裝置中的顯示工作的圖。圖6是因橫向電場的影響造成的顯示方面的不佳狀況一例和本實施方式的顯示一例的圖。圖7是表示該圖像處理電路內的校正處理內容的圖。圖8是表示利用該校正處理實現的橫向電場減低的圖。圖9是表示實施方式中別的校正處理內容的圖。圖10是表示實施方式中別的校正處理內容的圖。圖11是表示實施方式中別的校正處理內容的圖。圖12是表示使用實施方式所涉及的液晶顯示裝置的投影機的圖。符號說明1液晶顯示裝置，30圖像處理電路，100液晶面板，IOOa元件基板，IOOb對向基板，105液晶，108共用電極，118像素電極，120液晶元件，300校正部，302邊界檢測部，308適用邊界決定部，310判別部，314選擇器，316D/A變換器，2100投影機
具體實施例方式下面，對於本發明的實施方式參照附圖進行說明。圖1是表示使用實施方式所涉及的圖像處理電路的液晶顯示裝置整體結構的框圖。如該圖所示，液晶顯示裝置1具有控制電路10、液晶面板100、掃描線驅動電路103和數據線驅動電路104。其中，對控制電路10，從上位裝置與同步信號Sync同步來供應圖像信號Vid-in。 圖像信號Vid-in是分別指定液晶面板100上各像素的灰度級別的數字數據，按與同步信號 Sync中包含的垂直掃描信號、水平掃描信號及點時鐘信號(全都未圖示)相應的掃描的順序進行供應。還有，圖像信號Vid-in指定像素的灰度級別，但是由於如下所述按照灰度級別來決定液晶元件的施加電壓，因而不妨說圖像信號Vid-in用來指定液晶元件的施加電壓。控制電路10由掃描控制電路20和圖像處理電路30構成。其中，掃描控制電路20 生成各種的控制信號，與同步信號Sync同步來控制各單元。圖像處理電路30，詳細情況將在後面進行說明，其用來處理數字的圖像信號Vid-in，輸出模擬的數據信號Vx。液晶面板100其結構為保持一定的間隙貼合元件基板(第1基板)IOOa和對向基板(第2基板)100b，並且在該間隙內挾持由縱向的電場進行驅動的液晶105。在元件基板IOOa中的與對向基板IOOb的對向面上，在圖中沿著X(橫)方向設置多條m行的掃描線112，另一方面，以沿著Y(縱)方向且與各掃描線112相互保持電絕緣的形式設置多條η列的數據線114。還有，在本實施方式中，為了區分掃描線112，有時在圖中從上往下按順序使用第 1、2、3、…、(m-l)、m行這樣的稱呼方法。同樣，為了區分數據線114，有時在圖中從左往右按順序使用第1、2、3、…、(η-1)、η列這樣的稱呼方法。在元件基板IOOa上還分別對應於掃描線112和數據線114之間的交叉點，設有η 溝道型的TFT 116和矩形形狀且具有透明性的像素電極118的組。TFT 116的柵電極連接在掃描線112上，源電極連接在數據線114上，漏電極連接在像素電極118上。另一方面，在對向基板IOOb中的與元件基板IOOa的對向面上，在整面的範圍內設置具有透明性的共用電極108。對共用電極108，通過未圖示的電路施加電壓LCcom。還有，在圖1中，元件基板IOOa的對向面是對著對向基板的一側。因此，有關設置於該對向面上的掃描線112、數據線114、TFTl 16及像素電極118，應當用虛線表示，但是由於看不清楚，因而分別用實線進行了表示。圖2是表示液晶面板100等效電路的附圖。液晶面板100其結構為，對應於掃描線112和數據線114之間的交叉點，排列由像素電極118和共用電極108挾持著液晶105 的液晶元件120。另外，雖然在圖1中省略了記述，但是實際上如圖2所示，對於液晶元件120並排設置輔助電容(蓄積電容)125。該輔助電容125其一端連接在像素電極118上，另一端共用連接在電容線115上。電容線115總是被保持成一定的電壓。在這種結構中，若掃描線112變成了 H電平，則在該掃描線上連接了柵電極的TFT116成為導通狀態，像素電極118被連接於數據線114上。因此，在掃描線112為H電平時， 若給數據線114供應了與灰度相應的電壓的數據信號，則該數據信號通過變成導通狀態後的TFT116被施加給像素電極118。若掃描線112變成了 L電平，則TFT116成為截止狀態， 對像素電極所施加的電壓利用液晶元件120的電容性及輔助電容125被保持。在液晶元件120中，按照由像素電極118及共用電極108之間產生的電場，液晶 105的分子取向狀態發生變化。因此，液晶元件120如果是透射型，則成為與施加/保持電壓相應的透射率。在液晶面板100上，由於按每個液晶元件120透射率進行變化，因而液晶元件120 相當於像素。而且，該像素的排列區域為顯示區域101。還有，在本實施方式中，將液晶105 設為VA方式，液晶元件120在無電壓施加時成為黑色狀態的常黑模式。掃描線驅動電路130按照由掃描控制電路20而來的控制信號Yctr，對第1、2、 3、…、m行的掃描線112供應掃描信號Y1、Y2、TO、···、￥!!!。詳細而言，掃描線驅動電路130 如圖5(a)所示，在幀的範圍內按第1、2、3、…、(m-l)、m行這樣的順序選擇掃描線112，並且，將向選擇出的掃描線供給的掃描信號設為選擇電壓Vh(H電平)，將向此外的掃描線供給的掃描信號設為非選擇電壓^L電平)。還有，所謂的幀是指，圖像信號Vid-in被供應1慧形像差量的周期，如果同步信號 Sync中包含的垂直掃描信號的頻率是60Hz，則幀是作為其倒數的16. 7毫秒。在本實施方式中，由於在幀的範圍內按順序選擇第1、2、3、…、m行的掃描線12，因而液晶面板100以和圖像信號Vid-in同等倍速進行驅動。因此，在本實施方式中，使液晶面板100顯示1慧形像差量的圖像所需要的期間和幀一致。數據線驅動電路140將從圖像處理電路30供應的數據信號Vx，按照由掃描控制電路20而來的控制信號ktr在第1 η列的數據線114上作為數據信號Xl 紐進行取樣。還有，在本說明中，有關電壓，除了液晶元件120的施加電壓以外，只要沒有特別明確記述，就將未圖示的接地電位設為零電壓的基準。其原因為，液晶元件120的施加電壓是共用電極108的電壓LCcom和像素電極118之間的電位差，需要和其他的電壓進行區分。另外，為了防止因直流成分的施加導致液晶105變壞，對於液晶元件120要執行交流驅動。詳細而言，一邊相對於作為振幅中心的電壓Vcnt按每幀交替轉換為高位側的正極性電壓和低位側的負極性電壓，一邊對像素電極118進行施加。在這種交流驅動中，在本實施方式中設為面反轉方式，該面反轉方式在同一幀內將各液晶元件120的寫入極性設為全部相同。在本實施方式中，液晶元件120的施加電壓(V)和透射率⑴之間的關係由於將液晶105設為VA方式的常黑模式，因而以圖4(a)所示的那種特性來表現。為了使液晶元件120成為與由圖像信號Vid-in所指定的灰度級別相應的透射率，只要將與該灰度級別相應的電壓施加給該液晶元件就可以。但是，若是僅僅通過按照由圖像信號Vid-in指定的灰度級別來規定液晶元件120 的施加電壓，則有時發生因反向傾斜區域引起的顯示方面的不佳狀況。作為該不佳狀況的原因之一，一般認為在液晶元件120中所挾持的液晶分子處於不穩定的狀態時，因橫向電場的影響而發生錯亂，其結果為，以後難以成為與施加電壓相應
7的取向狀態。因為若對液晶元件120的施加電壓在常黑模式下黑色級別的電壓Vbk以上且未達到閾值電壓Vthl (第1電壓)的電壓範圍A內，則因縱向電場而產生的限制力是與因取向膜而產生的限制力相比稍微超出的程度，所以液晶分子的取向狀態易於發生錯亂。這是液晶分子處於不穩定的狀態的時候。為了方便，將液晶元件的施加電壓在電壓範圍A內的液晶元件透射率範圍(灰度範圍)設為「a」。另一方面，所謂受到橫向電場影響的情形指的是，相互相鄰的像素電極之間的電位差增大的情形，這是在將要顯示的圖像上黑色級別或者與黑色級別接近的暗像素和白色級別或者與白色級別接近的明像素鄰接的情形。其中，所謂的暗像素指的是，在圖4(a)的那種常黑模式下，施加電壓在電壓範圍A 內的液晶元件120，對該暗像素供應橫向電場的是明像素。為了確定該明像素，將明像素設為施加電壓在下述電壓範圍B內的液晶元件120，該電壓範圍B為閾值電壓Vth2(第2電壓)以上且為常黑模式下的白色級別電壓Vwt以下。為了方便，將液晶元件的施加電壓在電壓範圍B內的液晶元件的透射率範圍(灰度範圍)設為「b」。

還有，在常黑模式下，有時可以認為閾值電壓Vthl是使液晶元件的相對透射率成為10%的光學閾值電壓，閾值電壓Vth2是使液晶元件的相對透射率成為90%的光學飽和電壓。施加電壓在電壓範圍A內的液晶元件，在與在電壓範圍B內的液晶元件鄰接時，處於易於受到橫向電場而發生反向傾斜區域的狀況。還有，相反在電壓範圍B內的液晶元件， 即便與在電壓範圍A內的液晶元件鄰接，縱向電場的影響也是決定性的，仍處於穩定狀態， 因而像電壓範圍A的液晶元件那樣，不易發生反向傾斜區域。對於因反向傾斜區域引起的顯示方面的不佳狀況例子，進行說明。在由圖像信號 Vid-in表示的圖像例如圖6(a)所示，以灰度範圍b的明像素為背景，灰度範圍a的暗像素連續的暗圖形按每幀向左方分別移動1像素時，應當在其暗圖形的右端邊緣部(移動的後邊緣部)從暗像素變化為明像素的像素因反向傾斜區域的發生而不成為明像素，作為這樣的一種拖尾現象變得明顯化。這裡，如同本實施方式那樣，在液晶面板100以和圖像信號Vid-in同等倍速進行驅動的情況下，以明像素為背景的暗像素的區域按每幀分別移動2像素以上時，這種拖尾現象不明顯(或者說難以被視覺辨認)。其原因要如下進行考慮。也就是說，其原因為，在某幀中，在暗像素和明像素鄰接時，也許在其明像素中發生了反向傾斜區域，若考慮到像素的移動，則由於反向傾斜區域發生的像素為離散的形式，因而認為在視覺上不明顯。還有，若針對圖6(a)，改變了意見，則也可以說，在以暗像素為背景，明像素連續的明圖形按每幀向左方分別移動1像素時，應當在其明圖案的左端邊緣部(移動的前端部) 從暗像素變化為明像素的像素因反向傾斜區域的發生而不成為明像素。另外，在該圖上，為了說明的方便，選出了像素之中1行的邊界附近。這裡，若整理了反向傾斜區域發生的條件，則可以認為(1)在某幀的由圖像信號Vid-in所表示的圖像上，灰度範圍a的暗像素和灰度範圍b的明像素鄰接的情形下，(2)在表示那種暗像素和明像素鄰接的部分的邊界從前一幀只移動了 1像素量時，
(3)在與邊 界相接的暗像素和明像素之內的應當減低施加電壓的像素(在常黑模式下是暗像素)中易於發生反向傾斜區域。反向傾斜區域發生的主要原因如上所述是橫向電場，並且認為只要實施在滿足 (1)及(2)的邊界上不產生強的橫向電場那樣的應對措施，則可以抑制(3)的反向傾斜區域發生。立足於這種觀點，在本實施方式中如圖1所示，圖像處理電路30在圖像信號 Vid-in的供應路徑上，設置於液晶面板100的上遊側，執行如下的處理。也就是說，圖像處理電路30對由圖像信號Vid-in表示的圖像進行解析，檢測灰度範圍a的暗像素和灰度範圍b的明像素鄰接的邊界，只提取其檢測到的邊界之中的從往前1幀的邊界僅移動了 1像素量後的部分(移動部分)。另外，圖像處理電路30執行下述處理，該處理為，將與所提取的邊界(適用邊界) 相接的暗像素和明像素之中的應當減低施加電壓的像素(在常黑模式下是暗像素)的灰度級別，從灰度範圍a置換為不是灰度範圍b的別的灰度範圍c (灰度範圍a和灰度範圍b之間的灰度範圍)所屬的灰度級別Cl。藉此，在液晶面板100上，由於對與該暗像素有關的液晶元件120，施加與該灰度級別cl相當的電壓Vcl，因而致使在適用邊界上不發生強的橫向電場。另外，還執行下述處理，該處理為，將與所提取的邊界(適用邊界)相接的暗像素和明像素之中的應當增高施加電壓的像素(在常黑模式下是明像素)的灰度級別，從灰度範圍b置換為灰度範圍c所屬的灰度級別c2。藉此，在液晶面板100上，由於對與該明像素有關的液晶元件120，施加與該灰度級別c2相當的電壓Vc2，因而致使在適用邊界上不發生強的橫向電場。下面，對於圖像處理電路30的詳細情況參照圖3進行說明。如該圖所示，圖像處理電路30具有校正部300、邊界檢測部302、保存部306、適用邊界決定部308、延遲電路312 及D/A變換器316。其中，延遲電路312用來蓄積從上位裝置供應的圖像信號Vid-in，在經過預定時間後將其讀出作為圖像信號Vid-d進行輸出，由FIFO(Fast-InFast-Out 先入先出)存儲器或多級的閂鎖電路等構成。還有，延遲電路312中的蓄積及讀出由掃描控制電路20來控制。邊界檢測部302在本實施方式中，對由圖像信號Vid-in表示的圖像進行解析，檢測在灰度範圍a內的像素和在灰度範圍b內的像素鄰接的邊界，輸出表示其邊界的邊界信肩、ο還有，這裡所說的邊界，歸根結底是指在灰度範圍a內的像素和在灰度範圍b的像素鄰接的部分。因此，例如對於在灰度範圍a內的像素和在灰度範圍b內的像素鄰接的部分、和在灰度範圍b內的像素和在灰度範圍c內的像素鄰接的部分，不作為邊界進行處理。另外，由於圖像信號Vid-in (Vid-d)是應當表示的圖像，因而有時將圖像信號 Vid-in (Vid-d)所示的圖像的幀稱為當前幀。另一方面，保存部306用來保存由邊界檢測部302所輸出的邊界的信息，並且在經過1幀後輸出所保存的邊界的信息。從而，從保存部306來看，其結構為輸出與從邊界檢測部302輸出的當前幀的邊界信息相比更往前1幀的邊界信息。還有，保存部306中信息的保存及輸出由掃描控制電路20來控制。適用邊界決定部308用來決定從邊界檢測部302輸出的當前幀的 邊界之中的從由保存部306所輸出的前一幀的邊界按上、下、左、右方向移動了 1像素量後的部分來作為適用邊界，輸出所決定的適用邊界的信息。還有，由於所謂的適用邊界是指，當前幀由圖像信號表示的圖像的邊界之中的從前一幀由圖像信號表示的圖像的邊界移動了 1像素量後的邊界，因而未從前一幀移動的邊界及移動了 2像素以上的邊界不作為適用邊界進行處理。校正部300具有判別部310和選擇器314。其中，判別部310判別由通過延遲電路312延遲後的圖像信號Vid_d表示的像素是否與由適用邊界決定部308所決定的適用邊界相接。另外，判別部310還判別由通過延遲電路312延遲後的圖像信號Vid-d表示的像素的灰度級別是否屬於灰度範圍a和該像素的灰度級別是否屬於灰度範圍b。而且，判別部310，在由通過延遲電路312延遲後的圖像信號Vid_d表示的像素與適用邊界相接，並且該像素的灰度級別屬於灰度範圍a的情況下，將給選擇器314供應的數據Q的值例如設為「1」。另外，判別部310，在由通過延遲電路312延遲後的圖像信號Vid-d 表示的像素與適用邊界相接，並且該像素的灰度級別屬於灰度範圍b的情況下，將數據Q的值例如設為「2」。還有，判別部310，在由通過延遲電路312延遲後的圖像信號Vid_d表示的像素未與適用邊界相接的情況下，使數據Q的值成為「0」。另外，判別部310，在由通過延遲電路312 延遲後的圖像信號Vid-d表示的像素與適用邊界相接，但該像素的灰度級別不屬於灰度範圍a和灰度範圍b的任一個的情況下，使數據Q的值成為「0」。還有，邊界檢測部302由於若沒有至少蓄積多行量的像素的圖像信號，則無法檢測應當顯示的圖像的邊界，因而在調整圖像信號Vid-in的供應定時的意義上，設有延遲電路312。因此，由於從上位裝置供應的圖像信號Vid-in的定時和從延遲電路310供應的圖像信號Vid-d的定時不同，因而嚴格來說，對於雙方的水平掃描期間等不一致，而以後在沒有特別區分的狀況下進行說明。選擇器314用來按照對控制端子Sel所供應的數據Q的值選擇輸入端a、b、c的某一個，將對選擇出的輸入端所供應的信號，從輸出端Out輸出作為圖像信號Vid-out。詳細而言，通過選擇器314，對輸入端a供應由延遲電路312而來的圖像信號Vid_d，對輸入端 b作為置換用供應灰度級別cl的圖像信號。另外，對輸入端c作為置換用供應灰度級別c2 的圖像信號。然後，選擇器314如果對控制端子Sel所供應的數據Q的值為「 1」，則選擇輸入端 b，輸出對輸入端b所供應的灰度級別cl的圖像信號來作為圖像信號Vid-out。另外，選擇器314如果該數據Q的值為「0」，則輸出對輸入端a所供應的圖像信號Vid-d來作為圖像信號Vid-out。另外，選擇器314如果該數據Q的值為「2」，則選擇輸入端c，輸出對輸入端c 所供應的灰度級別c2的圖像信號來作為圖像信號Vid-out。也就是說，選擇器314作為校正所輸入的圖像信號並輸出校正後的圖像信息的校正部，來發揮作用。D/A變換器316將作為數字數據的圖像信號Vid-out變換為模擬的數據信號Vx。如上所述，在本實施方式中，由於設為面反轉方式，因而其結構為，數據信號Vx的極性按每幀進行轉換。 還有，雖然對共用電極108施加的電壓LCcom，可以認為是與電壓Vcnt大致相同的電壓，但是有時要考慮η溝道型TFT116的截止洩露電流等，以變得比電壓Vcnt更低位的形式進行調整。在這種結構中，如果數據Q的值為「1」，則其意味著，由圖像信號Vid-in表示的像素與適用邊界相接且該像素的灰度級別包含於灰度範圍a內這樣的狀況。如果數據Q的值為「 1」，則由於選擇器314選擇輸入端b，因而指定灰度範圍a之灰度級別的圖像信號Vid-d 被置換為指定灰度級別Cl的圖像信號，作為圖像信號Vid-out進行輸出。另外，在本結構中，如果數據Q的值為「2」，則其意味著，由圖像信號Vid-in表示的像素與適用邊界相接，且該像素的灰度級別包含於灰度範圍b內這樣的狀況。如果數據Q 的值為「2」，則由於選擇器314選擇輸入端c，因而指定灰度範圍b之灰度級別的圖像信號 Vid-d被置換為指定灰度級別c2的圖像信號，作為圖像信號Vid-out進行輸出。另一方面，如果數據Q的值為「0」，則由於通過選擇器314，選擇輸入端a，因而輸出使之延遲後的圖像信號Vid-d來作為圖像信號Vid-out。若對於液晶顯示裝置1的顯示工作進行說明，就是從上位裝置開始，圖像信號 Vid-in在幀的範圍內按1行1列 1行η列、2行1列 2行η列、3行1列 3行η列、…、 m行1列 m行η列像素的順序進行供應。圖像處理電路30將圖像信號Vid-in，進行延遲 /置換等的處理，作為圖像信號Vid-out進行輸出。這裡，在按輸出1行1列 1行η列的圖像信號Vid-in的水平有效掃描期間(Ha) 觀察時，處理後的圖像信號Vid-out通過D/A變換器316，如圖5 (b)所示變換為正極性或者負極性的數據信號Vx，這裡例如是正極性。該數據信號Vx通過數據線驅動電路140，在第 1 η列的數據線114上作為數據信號Xl Xn進行取樣。另一方面，在輸出1行1列 1行η列的圖像信號Vid-out的水平掃描期間，掃描控制電路20針對掃描線驅動電路130進行控制，只使掃描信號Yl變為H電平。由於如果掃描信號Yl是H電平，則第1行的TFT116成為導通狀態，因而在數據線114上取樣後的數據信號經由處於導通狀態的TFT116被施加給像素電極118。藉此，在1行1列 1行η列的液晶元件中，分別寫入與由圖像信號Vid-out所指定的灰度級別相應的正極性電壓。接下來，2行1列 2行η列的圖像信號Vid-in同樣由圖像處理電路30進行處理，作為圖像信號Vid-out進行輸出，並且在通過D/A變換器316變換成正極性的數據信號之後，由數據線驅動電路140在第1 η列的數據線114上進行取樣。在輸出2行1列 2行η列的圖像信號Vid-out的水平掃描期間，由於通過掃描線驅動電路130隻有掃描信號Y2變為H電平，因而在數據線114上取樣後的數據信號經由處於導通狀態的第2行的TFT116被施加給像素電極118。藉此，在2行1列 2行η列的液晶元件中，分別寫入與由圖像信號Vid-out所指定的灰度級別相應的正極性電壓。下面，同樣的寫入工作對第3、4、…m行執行，以此在各液晶元件中，寫入與由圖像信號Vid-out所指定的灰度級別相應的電壓，製作由圖像信號Vid-in規定的透射像。在下一幀中，除了通過數據信號的極性反轉將圖像信號Vid-out變換為負極性的數據信號以外，執行同樣的寫入工作。
圖5(b)是表示從圖像處理電路30在水平掃描期間(H)的範圍內輸出1行1列 1行η列的圖像信號Vid-out時的數據信號Vx —例的電壓波形圖。在本實施方式中，由於設為常黑模式，因而數據信號Vx如果是正極性，則相對于振幅中心電壓Vcnt，隨著由圖像處理電路30處理後的灰度級別變明亮，而成為高位側的電壓(在附圖中用丨表示)，如果是負極性，則相對於電壓Vcnt，隨著灰度級別變明亮，而成為低位側的電壓(在附圖中用I表示)° 詳細而言，數據信號Vx的電壓如果是正極性，則在從相當於白色的電壓Vw(+) 到相當於黑色的電壓Vb(+)的範圍內，另一方面如果是負極性，則在從相當於白色的電壓 Vw(-)到相當於黑色的電壓Vb(-)的範圍內，分別成為使之從基準電壓Vcnt只偏離了與灰度相應的量後的電壓。電壓Vw(+)及電壓Vw(_)處於以電壓Vcnt為中心相互對稱的關係。電壓Vb(+) 及電壓Vb (-)也處於以電壓Vcnt為中心相互對稱的關係。還有，圖5(b)是表示數據信號Vx電壓波形的圖，該電壓波形與施加給液晶元件 120的電壓(像素電極118和共用電極108之間的電位差)不同。另外，圖5(b)中數據信號的電壓縱向尺度與(a)中掃描信號等的電壓波形進行比較，進行了放大。接下來，對於由圖像處理電路30做出的處理具體例進行說明。在由圖像信號 Vid-in表示的當前幀的圖像一部分是例如圖7(2)的左欄所示的那種樣子時，由邊界檢測部302檢測到的邊界如同在圖7 (2)的右欄中用虛線所示的那樣。另一方面，在同一部分上往前1幀的圖像是例如圖7(1)的左欄所示的那種樣子時，從保存部306輸出的邊界如同在圖7(1)的右欄中用虛線所示的那樣。適用邊界決定部308輸出圖7 (2)的右欄內檢測到的邊界之中的圖7 (1)所示的從往前1幀的邊界移動了 1像素量後的部分(用圓圈圈住的部分)，來作為適用邊界。在該例子中，由於作為適用邊界的部分如圖7(3)的右欄所示，為3個部位，因而為了區分它們，如同圖所示設為適用邊界P、Q、R0在選擇器314中，由於與適用邊界相接的像素之中的屬於灰度範圍a的暗像素被置換為灰度級別cl的圖像信號，因而圖7(2)的左欄所示的圖像被校正為圖7(3)的左欄所示的那種灰度級別。詳細而言，相對於適用邊界P位於上側的暗像素、相對於適用邊界Q位於右側的暗像素及相對於適用邊界R位於左側的暗像素分別被置換為灰度級別Cl。另外，在選擇器314中，由於與適用邊界相接的像素之中的屬於灰度範圍b的明像素被置換為灰度級別c2的圖像信號，因而圖7(2)的左欄所示的圖像被校正為圖7(3)的左欄所示的那種灰度級別。詳細而言，相對於適用邊界P位於下側的明像素、相對於適用邊界 Q位於左側的明像素及相對於適用邊界R位於右側的暗像素分別被置換為灰度級別c2。相反，在其結構為不通過圖像處理電路30來處理圖像信號Vid-in而供應給液晶面板100時，在屬於灰度範圍a的暗像素和屬於灰度範圍b的明像素中，像素電極的電位如果是正極性寫入，則如同圖8(a)所示的那樣。暗像素的像素電極的電位如果是正極性寫入則變得比明像素的像素電極的電位更低，但是由於電位差較大，因而變得易於受到橫向電場的影響。還有，如果是負極性，則電位的高低關係反轉，但是由於電位差仍舊較大，因而仍然易於受到橫向電場的影響。與之相對，在本實施方式中，根據屬於灰度範圍a的暗像素和屬於灰度範圍b的明像素鄰接的邊界，決定適用邊界，將對應於與該適用邊界相接的暗像素的圖像信號 Vid-out置換為灰度級別Cl。另外，在本實施方式中，將對應於與該適用邊界相接的明像素的圖像信號Vid-out置換為灰度級別c2。因此，以使對該暗像素之液晶元件的施加電壓增高的形式，換言之，如果該暗像素的像素電極的電位是正極性寫入，則如圖8(b)所示，進行升高。另外，以使對該明像素之液晶元件的施加電壓減低的形式，換言之，如果該明像素的像素電極的電位是正極性寫入，則如圖8(b)所示，進行降低。因此，即便在由圖像信號Vid-in表示的圖像如圖6 (a)所示，從黑色像素變化為白色像素的部分分別移動1像素的那種情況下，在液晶面板100上也不從暗像素直接變化到明像素。也就是說，如圖6(b)所示，從暗像素暫時經過灰度級別Cl，在灰度級別Cl之後經過灰度級別c2變化為明像素。從而，在本實施方式中，由於橫向電場的大小分階段發生變化，防止在適用邊界上施加較大的橫向電場，因而能夠抑制因反向傾斜區域導致的顯示方面的不佳狀況發生。另外，在本實施方式中，適用邊界在由圖像信號Vid-in表示的當前幀的圖像上， 只設為屬於灰度範圍a的暗像素和屬於灰度範圍b的明像素鄰接的邊界之中的從前一幀的邊界移動了 1像素量後的部分。因此，採用本實施方式，與下述結構進行比較，抑制得較少， 該結構為，對於將由原來的圖像信號Vid-in指定的灰度級別置換為和其不同的灰度級別 Cl或灰度級別c2的像素(顯示偏差像素)，只是把在當前幀上與邊界相接的像素作為校正 (置換)對象。這樣，根據本實施方式，能夠事先避免因上述反向傾斜區域引起的顯示方面的不佳狀況發生。再者，由於由圖像信號vid-in規定的圖像之中的與適用邊界相接的像素的灰度級別被局部置換，因而因該置換導致的顯示圖像的變更被用戶察覺的可能性也較小。加之，在本實施方式中，由於不需要變更液晶面板100的結構，因而既不招致開口率的下降， 另外，還能夠適用於在不設計結構的狀況下已經製作出的液晶面板。在上述的實施方式中，能夠進行各種應用/變形。下面，對於應用例/變形例進行說明。〈其1置換的像素數〉在上述的實施方式中，其結構為將與適用邊界相接的一個暗像素置換為灰度級別 Cl。在這種結構中，從減小在暗像素和明像素之間的適用邊界上產生的橫向電場這樣的觀點來看，優選的是增大對與適用邊界相接的暗像素施加的施加電壓的升高量。但是，增大施加電壓的升高量(校正量)這樣的情況意味著，相應地從原圖像偏離而成為顯示偏差。因此，在暗像素連續的那種情況下，也可以構成為，除了與適用邊界相接的暗像素之外，還針對對於該暗像素按遠離適用邊界的方向(與適用邊界正交的方向)連續的K(K 為1以上的整數)個暗像素，置換灰度級別，針對與適用邊界相接的明像素，只將與適用邊界相接的明像素置換為灰度級別c2。為此，判別部310隻要在如下的場合按「1」輸出數據Q的值就可以。詳細而言，在遠離適用邊界的方向的像素且由圖像信號Vid-d表示的像素的灰度級別屬於灰度範圍a， 從適用邊界到該像素以灰度範圍a連續，並且從適用邊界到該像素的距離為(K+1)像素以內的情況下，只要按「1」輸出數據Q的值就可以。還有，有關作為置換備選的像素數，包括與適用邊界相接的像素在內，優選的是2 10個左右。圖9是表示針對與適用邊界相接的暗像素和與該暗像素鄰接的1個暗像素的共計 2像素置換灰度級別時的處理例的圖。關於前一幀及當前幀的圖像和檢測的邊界及適用邊界，雖然和圖7的例子相同，但是在本例子中，從適用邊界P按上方向在2像素以內的暗像素分別被置換為灰度級別Cl。也就是說，除了與適用邊界P相接的暗像素之外，還有與該暗像素按上方向鄰接的暗像素在內的共計2個像素分別被置換為灰度級別Cl。同樣，除了對適用邊界R相接的暗像素之外，還有按左方向相接的暗像素在內的共計2個像素分別被置換為灰度級別Cl。但是，由於與適用邊界Q相接的暗像素未按右方向連續，因而只有與適用邊界Q相接的暗像素被置換為灰度級別Cl。若其結構為，針對這樣與適用邊界相接的像素和對於該像素按遠離適用邊界的方向鄰接的1個以上像素，也置換灰度級別，則即便不增大校正量，也能夠減小橫向電場。還有，在針對與適用邊界相接的暗像素和對於該暗像素按遠離適用邊界的方向連續的K個暗像素，置換灰度級別的結構中，如圖10所示，也可以針對與適用邊界相接的明像素和對於該明像素按遠離適用邊界的方向連續的K個明像素，置換灰度級別。該結構的場合，判別部310在由圖像信號Vid-d表示的像素的灰度級別屬於灰度範圍b，從適用邊界到該像素以灰度範圍b連續，並且從適用邊界到該像素的距離為(K+1) 像素以內的情況下，只要按「 2 」輸出數據Q的值就可以。另外，在與適用邊界相接的明像素和對於該明像素按遠離適用邊界的方向連續的 K個明像素中置換灰度級別的結構中，也可以只針對與適用邊界相接的暗像素置換為灰度級別Cl。在實施方式中，檢測灰度範圍a的暗像素和灰度範圍b的明像素鄰接的邊界，將其檢測到的邊界之中的從往前1幀的邊界只移動了1像素量的部分作為適用邊界。針對這種適用邊界，在考慮到從前一幀到當前幀的變化時，要考慮下面的3個模式。也就是說，在當前幀中暗像素和明像素鄰接時，要考慮在前一幀中那2個都是暗像素的情形(模式1)、都是明像素的情形(模式2)以及在前一幀中是明像素和暗像素並且在當前幀中已轉換的情形 (模式3)的3個。反向傾斜區域如同圖6(a)中所說明的那樣，並且，如同從上述條件(3)推測的那樣，易於在下述時間發生，該時間為在前一幀中暗像素和明像素鄰接時，施加電壓低的像素(液晶分子處於不穩定的狀態下的像素)向在當前幀中施加電壓高的像素變化時。從而，從在上述的實施方式中決定出的適用邊界，判明即便排除模式2，影響也較少。其原因為，模式2的情形為，在前一幀中2個像素都是液晶分子處於穩定狀態的明像素，並且其通過圖像圖形的移動，某一個變化為暗像素的情形，所以在任何的2像素中都可以說處於反向傾斜區域不易發生的狀況。在實施方式中，雖然適用邊界決定部308在當前幀中檢測暗像素和明像素鄰接的邊界，決定該檢測到的邊界之中的從往前1幀的邊界只移動了1像素量後的部分來作為適用邊界，但是只要其結構為，當決定適用邊界時，在當前幀中的暗像素和明像素在前一幀中都是明像素時，不作為適用邊界來決定，則模式2的像素被從校正對象中除去。
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圖11是表示從適用邊界除去上述模式2時的處理例的附圖。有關前一幀及當前幀的圖像和檢測的邊界，和圖7的例子相同。在圖7的例子中，雖然P、Q、R全都作為適用邊界來決定，但是其中，在本例子中因為夾著R的2個像素在前一幀中都是明像素，所以被從校正對象中除去。若這樣除去了模式2，則能夠使作為顯示偏差的像素進一步減少。還有，若針對模式2，改變了意見，則也可以改換認為，是在由明像素(電壓高的像素)組成的圖形朝向由暗像素(電壓低的像素)組成的圖形進行了移動的時候。〈其3:常白模式〉在本實施方式中，雖然設為以液晶105為VA方式的常黑模式進行了說明，但是也可以將液晶105例如設為TN方式，設為在無電壓施加時液晶元件120為白色狀態的常白模式。在設為常白模式時，液晶元件120的施加電壓和透射率之間的關係用圖4(b)所示的那種V-T特性來表現，隨著施加電壓增高，透射率減少。雖然易於受到橫向電場影響的像素仍舊是施加電壓低的像素，但是在常白模式下施加電壓低的像素為明像素。因此，在常白模式下，圖像處理電路30從施加電壓屬於電壓範圍A的明像素和屬於電壓範圍B的暗像素鄰接的邊界，決定適用邊界。另外，圖像處理電路30在常白模式下進行下述處理，該處理為，將對應於與適用邊界相接的明像素的圖像信號Vid-out，置換為與相當於電壓範圍A的灰度級別相比更暗的灰度級別Cl。另外，圖像處理電路30在常白模式下進行下述處理，該處理為，將對應於與適用邊界相接的明像素的圖像信號Vid-out，置換為與相當於電壓範圍B的灰度級別相比更明亮的灰度級別c2。還有，也可以和常黑模式相同，針對多個像素置換灰度級別。在上述的各實施方式中，圖像信號Vid-in雖然用來指定像素的灰度級別，但是也可以直接指定液晶元件的施加電壓。在圖像信號Vid-in指定液晶元件的施加電壓時，只要是根據指定的施加電壓來判別邊界並校正電壓的結構，就可以。〈電子設備〉下面，對於作為使用上述實施方式所涉及的液晶顯示裝置的電子設備一例，使用液晶面板100來作為光閥的投射型顯示裝置(投影機)，進行說明。圖12是表示該投影機結構的平面圖。如該附圖所示，在投影機2100的內部，設有由滷素燈等白色光源構成的燈組件 2102。從該燈組件2102所出射的投射光通過內部所配置的3片反射鏡2106及2片分色鏡 2108，被分離成R(紅)色、G(綠)色、B(藍)色的3原色，被分別引導於與各原色對應的光閥100RU00B及100G上。還有，B色的光由於若和其他的R色及G色進行比較，光路較長， 因而為了防止其損耗，要經過由入射透鏡2122、中繼透鏡2123及出射透鏡2124組成的中繼透鏡系統2121進行引導。在該投影機2100中，包含液晶面板100的液晶顯示裝置對應於R色、G色及B色的各自設置3組。光閥100RU00G及100B的結構和上述的液晶面板100相同。其結構為， 為了指定R色、G色、B色各個原色成分的灰度級別，圖像信號要分別從外部上位電路進行供應，分別驅動光閥100RU00G及100B。由光閥100RU00G及100B分別調製後的光從3個方向入射於分色稜鏡2112上。
15然後，在該分色稜鏡2112上，R色及B色的光折射90度，另一方面，G色的光直行。從而，在合成各原色的圖像之後，由投射透鏡2114向屏蔽2120投射彩色圖像。還有，在光閥100RU00G及100B中，由於通過分色鏡2108，入射與R、G、B的各原色對應的光，因而不需要設置濾色器。另外，由於光閥100RU00B的透射像在由分色稜鏡 2112反射之後進行投射，與之相對，光閥100G的透射像按原狀進行投射，因而由光閥100R、 100B得到的水平掃描方向和由光閥100G得到的水平掃描方向相反，顯示使水平方向的左右翻轉後的像。作為將液晶面板100使用為光閥的例子，除了參照圖12所說明的投影機之外，還能舉出背面投影式的電視機。另外，對於液晶面板100來說，還能夠適用於無反射鏡的透鏡更換式數位照相機，或視頻攝像機等中的電子尋像器(EVF)中。此外，作為可適用的電子設備，還能舉出頭置式顯示器、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本、臺式電子計算機、文字處理機、工作站、電視電話、POS終端、數字靜止攝像機、行動電話機及具備接觸式面板的設備等等。而且，不言而喻，對於這些各種的電子設備，能夠適用上述液晶顯示裝置。
權利要求
1.一種圖像處理電路，其輸入按每個像素指定液晶元件的施加電壓的圖像信號，並且根據校正後的圖像信號分別規定上述液晶元件的施加電壓，其特徵為，具備邊界檢測部，該邊界檢測部在當前幀及比當前幀往前一個的前一幀中分別檢測第1像素和第2像素之間的邊界，該第1像素的由所輸入的圖像信號指定的施加電壓比第1電壓低，該第2像素的上述施加電壓為比上述第1電壓大的第2電壓以上；和校正部，該校正部將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低在該第1像素及該第2像素產生的橫向電場的方向進行校正，上述液晶元件對應於與在上述當前幀的邊界上的從上述前一幀的邊界移動了1像素量後的移動部分相接的上述第1像素及上述第 2像素。
2.根據權利要求1所述的圖像處理電路，其特徵為，上述校正部，將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低上述橫向電場的方向進行校正，該液晶元件對應於從與上述移動部分相接的上述第1像素向該移動部分的相反側連續的1個以上預定個數的上述第1像素。
3.根據權利要求1或2所述的圖像處理電路，其特徵為，上述校正部，將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低上述橫向電場的方向進行校正，該液晶元件對應於從與上述移動部分相接的上述第2像素向該移動部分的相反側連續的1個以上預定個數的上述第2像素。
4.根據權利要求1所述的圖像處理電路，其特徵為，上述校正部，在與上述移動部分相接的第1像素及第2像素在上述前一幀中都是第2 像素時，將處於夾著該移動部分的位置上的第1像素及第2像素從校正對象中除去。
5.一種圖像處理方法，其校正按每個像素指定液晶元件的施加電壓的圖像信號，並且根據校正後的圖像信號分別規定上述液晶元件的施加電壓，該圖像處理方法的特徵為，在當前幀及比當前幀往前一個的前一幀中分別檢測第1像素和第2像素之間的邊界， 該第1像素的由所輸入的圖像信號指定的施加電壓比第1電壓低，該第2像素的上述施加電壓為比上述第1電壓大的第2電壓以上，將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低在該第1像素及該第2像素產生的橫向電場的方向進行校正，上述液晶元件對應於與在上述當前幀的邊界上的從上述前一幀的邊界移動了 1像素量後的移動部分相接的上述第1像素及上述第2像素。
6.一種液晶顯示裝置，其特徵為，具有液晶面板，該液晶面板具有由像素電極和共用電極挾持液晶的液晶元件，該像素電極在第1基板上對應於多個像素的各自來設置，該共用電極設置於第2基板上；和圖像處理電路，該圖像處理電路輸入按每個像素指定液晶元件施加電壓的圖像信號， 並且根據校正後的圖像信號分別規定上述液晶元件的施加電壓；上述圖像處理電路，具備邊界檢測部，該邊界檢測部在當前幀及比當前幀往前一個的前一幀中分別檢測第1像素和第2像素之間的邊界，該第1像素的由所輸入的圖像信號指定的施加電壓比第1電壓低，該第2像素的上述施加電壓為比上述第1電壓大的第2電壓以上；和校正部，該校正部將指定對液晶元件施加的施加電壓的圖像信號，向減低在該第1像素及該第2像素產生的橫向電場的方向進行校正，上述液晶元件對應於與在上述當前幀的邊界上的從上述前一幀的邊界移動了1像素量後的移動部分相接的上述第1像素及上述第 2像素。
7. 一種電子設備，其特徵為， 具有權利要求6所述的液晶顯示裝置。
全文摘要
本發明提供一種抑制因橫向電場的影響導致的顯示品質下降的圖像處理電路。圖像處理電路在常黑模式下，在當前幀和前一幀中分別檢測下述暗像素和明像素之間的邊界，該暗像素其由圖像信號Vid-in指定的與灰度級別對應的液晶元件的施加電壓比電壓Vth1低，該明像素為電壓Vth2以上。圖像處理電路將對暗像素的施加電壓，置換為電壓Vth1以上且未達到電壓Vth2的電壓Vc1，將對明像素的施加電壓，置換為電壓Vth1以上且未達到電壓Vth2的電壓Vc2，上述暗像素與當前幀的邊界之中的從前一幀的邊界移動了1像素量後的部分相接，上述明像素與從前一幀的邊界移動了1像素量後的部分相接。
文檔編號G02F1/133GK102169678SQ20111004613
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年2月25日
發明者保坂宏行, 飯坂英仁 申請人:精工愛普生株式會社