专利名称：显示元件及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及显示元件和使用显示元件的显示装置及其驱动方法。
可是，显示元件的功耗与施加的电压和写入频率成正比。因此，改写频率越低，功耗就变得越小，但是移动电话和OA装置却要长时间显示不乏动感的静止图像。另外，移动电话等电器由于以蓄电池作为电源，希望尽量降低改写频率以减少功耗。然而，如降低改写频率，闪烁则变得十分明显。所以，即使是需要注视画面的许多静止图像，为了减轻眼睛的疲劳，也必须抑制闪烁，同时降低频率。
此处，在CRT电视机中，采用隔行写入图像信息、两次扫描的方式以写入整个画面的隔行扫描驱动。如采用隔行扫描驱动，则即使将改写整个画面的1帧压低到30Hz，由于在相邻行的像素中往往显示出相同亮度的色彩，所以视在的改写频率成为60Hz，感觉不到闪烁。这样的原理也在液晶显示装置中得到采用。
然而，在采用隔行扫描驱动时，在显示对象是例如身着横条衬衫的人的场合，相邻行的亮度就有很大的差异。因此，视在的频率并不能高频化，在横条的部分闪烁产生了。
在具有下述结构的本发明中，抑制了相邻像素的亮度变化幅度本身。因此，防止闪烁有明显的效果，与此同时，即使降低频率，也并不损害显示品质。于是，如采用本发明，就能够实现功耗小而闪烁少的显示元件。这样的本发明有如下结构。
(1)是一种显示元件，它包括具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定的像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，其特征在于上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成。
如采取这种结构，抑制了相邻像素之间亮度随时间变化的幅度，所以难以产生闪烁。另外，即使减少驱动频率，同样能得到亮度随时间变化的幅度受到抑制的效果，所以如采取这种结构，因为不发生闪烁，能使显示元件的驱动电压充分地得到降低。于是，如采取这种结构，就能实现功耗少的显示元件。
(2)能够假定，在上述的本发明形态1的显示元件中，用上述微分系数df(t)/d(t)的符号互逆关系成立的相邻两个像素构成显示同一图像要素的显示单位，上述电压施加装置对每个该显示单位施加与图像信号对应的信号电压。
如果是这种结构，由于确实抑制了亮度随时间变化的幅度，所以防止闪烁的效果显著。
(3)另外能假定，在上述本发明形态2中，构成显示单位的两个像素在无电场时的显示状态是，一个像素为亮状态，另一像素为暗状态。
如果是这种结构，由于亮度随时间变化的幅度进一步得到抑制，所以能显著地抑制闪烁的发生。
(4)另外能假定，在上述本发明形态2或3中，光调制媒体是液晶。
由于液晶显示元件功耗少、重量轻，适合于用作以蓄电池为电源的便携式装置中的显示元件，然而如将本发明应用于这样的液晶显示元件，由于可防止闪烁，同时谋求更加降低功耗，所以提高了作为便携式装置的可利用性。
(5)另外能假定，在上述本发明形态1的显示元件中，上述像素集合群中相邻全部像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成。
如果是这样的结构，就确实能抑制闪烁。
(6)另外能假定，在上述本发明形态5的显示元件中，用上述微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系成立的相邻两个像素构成显示同一图像要素的显示单位，上述电压施加装置对每个该显示单位施加与图像信号对应的信号电压。
(7)另外能假定，在上述本发明形态6的显示元件中，构成显示单位的两个像素在无电场时的显示状态为，一个像素为亮状态，另一像素为暗状态。
(8) 另外能假定，在上述本发明形态6或7的显示元件中，光调制媒体是液晶。
下面，记述涉及驱动方法的本发明结构。
(9)一种驱动下述显示元件的驱动方法，该显示元件包括具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定的像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，并且上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成，其特征在于施加上述信号电压的驱动频率不满60Hz。
(10)在涉及上述驱动方法的本发明形态9中，能假定其构成为在对于上述各像素和与该像素相邻的至少一个像素之间，因规定图像信号与信号电压的对应关系的γ特性有差异而产生的信号电压被施加到上述各像素。
(11)另外能假定，在涉及上述驱动方法的本发明形态9或10中，其构成为判定所显示的图像是动态图像还是静止图像，只在是静止图像时，施加上述信号电压的驱动频率不满60Hz。
接着，采用上述显示元件的本发明图像显示装置的结构如下。
(12)一种图像显示装置，包括
一种显示元件，该显示元件备有具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定的像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，并且上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成；将图像信息变换为图像信号的信号变换装置；以及基于从上述信号变换装置收到的信号来控制上述电压施加装置的控制装置。
(13)在涉及上述图像显示装置的本发明形态12中，上述图象显示装置可假定进一步构成如下它包括生成判定上述图像信息是静止图像还是动态图像的标志信号的标志信号生成装置，上述控制装置从上述信号变换装置和标志信号生成装置接收各自的信号，控制上述电压施加装置使得在上述图像信息是静止图像的场合，以比动态图像时为低的频率驱动。
如果是这种结构，不会使动态图像的显示品质降低，能够抑制闪烁，同时谋求降低功耗。
(14)能够假定，在涉及上述图像显示装置的本发明形态12或13中，上述显示元件的光调制媒体是液晶。
附图的简单说明
图1是为说明本发明显示元件的平面原理图。
图2是为说明本发明显示元件的原理的电压-亮度特性图。
图3是为说明本发明显示元件的原理在写入后时间与亮度关系的示意图。
为实施发明的最佳形态(实施例)现以液晶显示元件的情形为例说明本发明的内容。图1是涉及本发明的液晶显示元件中表示相邻两个像素A、B的平面原理图。此处，本实施例的液晶显示元件作成如下的结构，它设置在一对基板之间的像素电极(在本例中，用驱动电极和公用电极构成像素电极)；控制驱动电极的TFT(薄膜晶体管)；作为光调制媒体的TN液晶；以及规定TN液晶取向的取向膜。上述驱动电极和TFT在一片基板(记作第1基板)上形成，更在其上形成液晶取向膜。在另一片基板(记作第2基板)上至少形成公用电极，在其上再形成液晶取向膜。TN液晶被封在这一对基板之间，再在一对基板的两个外侧面配置偏振片，各自的偏振方向成为正交，如箭头14、15所示。
另外，在一对基板之间可根据需要配置滤色片等。上述结构的液晶显示元件的像素A、B由像素电极、TFT、液晶以及液晶取向膜构成，但为了作图方便，在图1中并没有明确描绘出各结构要素。在该图1中，像素A和B的符号11、13表示各自在第2基板(假定为目视一侧)表面的液晶取向膜的取向方向，符号10、12表示各自在第1基板表面的液晶取向膜的取向方向。如该图所示，像素A(符号10、11)是TN模式，液晶分子被构成为90度扭曲的取向。另一方面，像素B(符号12、13)是双折射模式，液晶分子被构成为45度扭曲的取向。
此外，在本实施例中，作成用像素A和像素B构成一个显示单位的图像显示装置。具体地说，设置控制电压施加装置(施加信号电压的装置)的控制装置，使得由像素A和像素B显示出同一个图像要素。
在图2中，示出了像素A和B的施加电压与亮度之间关系的特性图。像素A是在无电场时的亮状态，如电压-亮度曲线16所示，随着施加电压增加，亮度下降，即是所谓常白模式。另一方面，像素B是在无电场时的暗状态，如电压-亮度曲线17所示，随着施加电压增加，亮度上升，即是所谓常黑模式。因此，在由像素A和像素B显示同一图像信息时，由于视在的亮度是将像素A和像素B的亮度曲线合成后的结果，所以总是恒定的，不产生闪烁。
此处，施加到像素A、B上的信号电压与输出光强之间的关系，即γ特性，通常是不同的。因此，为了形成为相同的亮度，有必要施加分别预先设定的不同电压。例如，像素的亮度水平在0-1的灰度显示中如假定刚好为中间值0.5，例如，如对像素A施加3V电压，对像素B施加2.6V电压，则像素A和像素B各自的亮度变为相同。
在图3中，使TFT成为导通状态，当对液晶层施加信号电压后成为关断状态时，示出了亮度随时间的变化。如图3所示，在时间轴(横轴)的0秒、0.2秒的时刻如对液晶层施加信号电压，则由于积蓄在液晶层的电荷借助于液晶层的电阻分量而缓慢放电，实际施加到液晶层的电压则如曲线21所示缓慢下降。此时，像素A的亮度如实线18所示，随着放电造成的电压下降，亮度也缓慢下降，但在像素B，则如虚线19所示，在电压下降的同时，亮度缓慢上升。因此，两个像素的亮度相加后的视在亮度如单点点划线20所示，几乎不变。
此处，在图3所示的实施例中，像素A和B的亮度变化量的绝对值与所经过时间的关系大致相同，尽管亮度变化量的绝对值不同，但只要相邻像素的亮度随时间的变化方向有互逆的关系，即相邻像素的亮度变化量对时间的微分系数符号互逆的关系成立，则确认能取得防止闪烁的效果。
另外，例如采用仅以常白模式的像素构成的现有显示元件进行观察，其结果是，如写入频率下降到不满60Hz，当用中间灰度显示时，则闪烁变得很显著，给观察者以不愉快的感觉。与此不同，在本发明的显示元件中，如图3所示，由于亮度随时间变化的幅度受到抑制，即使频率降低到5Hz，也感觉不到闪烁。
再有，在上述实施例中，用两个像素构成显示单位，在这部分，显示单位密度降低。但是，即使写入频率下降到12分之一，也能得到充分的显示品质，由此能确认功耗已下降到1/6。
(1) 如应用本发明的显示元件，容纳将显示元件上的图像信息变换为图像信号的信号变换装置和基于从信号变换装置接收的信号以控制上述显示元件的电压施加装置的控制装置，从而构成图像显示装置，则能够实现闪烁少并且功耗也少的图像显示装置。
此外，对该图像显示装置，添加标志信号生成装置，该装置生成标志信号以判定图像信息是静止图像还是动态图像，当来自标志信号生成装置的信号表示静止图像时，如以比动态图像时低的频率进行写入，则可构成功耗更低的图像显示装置。此处，作为判定是静止图像还是动态图像的判定基准，例如可遵循移动体通信的信息压缩方式的国际标准规格的MPEG4的基准。MPEG4是预计在下一代移动电话中使用的规格，在该规格中，由于包含了涉及图像运动的信息，可利用该信息判定是静止图像还是动态图像。再有，在显示元件一侧，要判断是动态图像还是静止图像，为了进行该种判定，电路将变得复杂，功耗亦将增加，这是不希望有的。于是，在显示元件以外的装置(在电子装置一侧)中，在传送图像信息的同时，最好具备判别处理动态图像和静止图像的电路(信号变换装置或标志信号生成装置)。如果这样做，由于能使静止图像和动态图像之间的驱动频率切换平滑地进行，能够同时达到功耗的降低和显示品质的提高。这种结构在以蓄电池驱动的便携型电子装置中是特别有用的。
此处，根据本发明，以不满60Hz的频率显示静止图像能够得到充分高品质的显示。但是，为了进一步降低功耗，可以定为不满30Hz，更理想的是定为不满10Hz。
再有，用常规电源驱动的个人计算机等大型图像显示装置，由于与便携式电器相比功耗多少不成问题，在动态图像和静止图像中切换频率的必要性很小。
(2) 在本说明书中，能用电压驱动的最小单位称为像素，将图像显示的单位称为显示单位。而且，在上述实施例中示出了用相邻的两个像素构成一个显示单位的例子，但是将相邻像素亮度的变化量随时间的微分系数符号互逆关系成为结构要素的本发明，即使一个像素是显示单位，也能发挥该种作用的效果。其理由是，按照本发明，亮度随时间变化的幅度本身受到抑制，还有，在大多数的场合，在相邻像素中所显示的图像信息几乎相同，正因为如此，即使不进行特别控制，相邻像素之间在实质上多半能作为一个显示单位而实现其功能。
(1) 在上述实施例中，示出了有源驱动的液晶显示元件的例子，但即使在简单矩阵驱动的场合，由于选择时的亮度与非选择时的变化状况相同，所以即使在简单矩阵驱动的场合，也能得到与上述相同的作用效果。
(2) 此外，在上述实施例中，示出了液晶显示元件的例子，但本发明的应用并不限于液晶显示元件。作为液晶显示元件以外的显示元件，例如电泳显示(EPID)能够举例说明如下。电泳显示是在电压作用下使着色液中的微粒移动，在微粒的颜色和液体的颜色之间进行颜色切换而进行图像显示的方式，但在该电泳显示中，视电压极性的不同，常白和常着色(例如黑色)显示可以转换。于是，随着使相邻像素之间的极性反转，输出光强随时间变化的微分值也变得相反。即，能够应用本发明，借以得到本发明设定的作用效果。
另外，作为其它的具体例子，可通过对微镜施加电压使之发生倾斜并进行光调制的数字镜器件(DMD)加以举例说明。在数字镜器件中，由于微镜与像素相对应，随着使相邻微镜的设置角度不同，可在常白和常黑显示之间进行切换。即，与上述一样，能够应用本发明，并通过应用本发明，能够得到与上述同样的作用效果。
产业上利用的可能性根据本发明，由于相邻像素之间对亮度变化进行了补偿调整，伴随亮度变化的幅度变小。于是，根据本发明，即使降低驱动频率，闪烁也难以发生，所以能够实现功耗低并且显示品质卓越的显示元件。这样的本发明在产业上利用的可能性很大。
权利要求
1.一种显示元件，它包括具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，其特征在于上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成。
2.如权利要求1所述的显示元件，其特征在于采用上述微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系成立的相邻两个像素构成显示同一图像要素的显示单位，上述电压施加装置对每个该显示单位施加与图像信号对应的信号电压。
3.如权利要求2所述的显示元件，其特征在于构成显示单位的两个像素在无电场时的显示状态是，一个像素为亮状态，另一像素为暗状态。
4.如权利要求3所述的显示元件，其特征在于光调制媒体是液晶。
5.如权利要求1所述的显示元件，其特征在于上述像素集合群中相邻的全部像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成。
6.如权利要求5所述的显示元件，其特征在于采用上述微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系成立的相邻两个像素构成显示同一图像要素的显示单位，上述电压施加装置对每个该显示单位施加与图像信号对应的信号电压。
7.如权利要求6所述的显示元件，其特征在于构成显示单位的两个像素在无电场时的显示状态为，一个像素为亮状态，另一像素为暗状态。
8.如权利要求7所述的显示元件，其特征在于光调制媒体是液晶。
9.一种驱动显示元件的驱动方法，上述显示元件包括具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，而且上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成，该驱动显示元件的驱动方法的特征在于施加上述信号电压的驱动频率定为不满60Hz。
10.一种显示元件的驱动方法，其特征在于在如权利要求9所述的显示元件中，在对于上述各像素和与该像素相邻的至少一个像素之间，因规定图像信号与信号电压的对应关系的γ特性有差异而产生的信号电压被施加到上述各像素上。
11.一种显示元件的驱动方法，其特征在于在如权利要求9所述的显示元件中，判定所显示的图像是动态图像还是静止图像，仅在是静止图像时，施加上述信号电压的驱动频率定为不满60Hz。
12.一种图像显示装置，包括显示元件，该显示元件备有具有光调制媒体和像素电极的像素集合群；以及从上述像素集合群依次选择特定的像素，施加对应于图像信号的信号电压的电压施加装置，而且上述像素集合群中的各像素与相邻的至少一个像素之间，在施加了上述信号电压后，根据表示其输出光强随时间变化的实函数f(t)经微分后的微分系数df(t)/d(t)的符号为互逆的关系而构成；将图像信息变换为图像信号的信号变换装置；以及基于从上述信号变换装置收到的信号来控制上述电压施加装置的控制装置。
13.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于上述图像显示装置还包括生成判定上述图像信息是静止图像还是动态图像的标志信号的标志信号生成装置，上述控制装置从上述信号变换装置和标志信号生成装置接收各自的信号，控制上述电压施加装置，使得在上述图像信息是静止图像的场合，以比动态图像时为低的频率驱动。
14.如权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于上述显示元件的光调制媒体是液晶。
全文摘要
本发明的课题是一种以谋求在显示装置中消灭闪烁现象,同时降低功耗为目的的显示装置及其驱动方法的发明。在相邻的至少两个像素中,使各自的亮度(18)、(19)随时间的变化为互逆的关系成立,采取这样的结构能达到该目的。
文档编号G09G3/36GK1363053SQ01800197
公开日2002年8月7日 申请日期2001年2月13日 优先权日2000年2月10日
发明者胁田尚英 申请人:松下电器产业株式会社