图像处理电路、其处理方法、液晶显示装置以及电子设备的制作方法

专利名称：图像处理电路、其处理方法、液晶显示装置以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及减轻液晶面板的显示上的不良状况的技术。
背景技术：
液晶面板成为下述结构在一对基板之中的一个基板上像素电极按每一像素排列 为矩阵状，在另一个基板上共用电极以遍及各像素而成为共用的方式设置，由像素电极与 共用电极夹持液晶。在这样的结构中，如果使与灰度等级水平相应的电压施加、保持于像素 电极与共用电极之间，则液晶的取向状态按每一像素被进行规定，由此，透射率或反射率被 控制。因此，在上述结构中，能够使作用于液晶分子的电场之中、仅从像素电极朝向共用电 极的方向(或其相反方向)、即相对于基板面的垂直方向(纵方向)的分量，对显示控制起 作用。如果如近年来那样为了小型化、高精细化而使像素间距变窄，则会产生在相互相 邻的像素电极之间产生的电场、即相对于基板面的平行方向(横方向)的电场，其影响不能 忽视。对于例如像VA (Vertical Alignment，垂直取向)方式和/或TN(Twisted Nematic, 扭曲向列)方式等那样应该利用纵方向的电场进行驱动的液晶，如果施加横电场，则会产 生下述问题发生液晶的取向不良(反向倾斜域(” 'H千化卜K > 4 > ))、产生显示 上的不良状况。为了减轻该反向倾斜域的影响，提出了以下技术与像素电极一致地规定遮光层 (开口部)的形状等而改进液晶面板的结构的技术(例如参照专利文献1)，和/或，在根据 图像信号计算出的平均亮度值小于等于阈值的情况下判断为产生反向倾斜域而将大于等 于设定值的图像信号削除的技术(例如参照专利文献2)等。[专利文献1]特开平6-34965号公报(图1)[专利文献2]特开2009-69608号公报(图2)但是，通过液晶面板的结构而减小反向倾斜域的技术，存在着容易使开口率降低、 此外不能够应用于未改进结构而已经制作的液晶面板的缺点。另一方面，将大于等于设定 值的图像信号削除的技术，也存在着所显示的图像的明亮度被一律地限制为设定值的缺
点ο

发明内容
本发明是鉴于上述的情形而实现的，其目的之一在于提供消除这些缺点并且减小 反向倾斜域的技术。为了达到上述目的，本发明的图像处理电路，输入按每一像素指定液晶元件的施 加电压的图像信号，并且基于修正后的图像信号分别规定前述液晶元件的施加电压，该图 像处理电路具备边界检测部，其在当前帧以及前一帧中分别检测由图像信号指定的施加 电压低于第1电压的第1像素与前述施加电压大于等于第2电压的第2像素的边界，所述第 2电压比前述第1电压大；以及修正部，其对于向下述第1像素或第2像素的至少一方所对应的液晶元件施加的施加电压，向使在该第1像素以及第2像素处产生的横电场减小的方 向，对所输入的图像信号进行修正，即所述第1像素或第2像素是当前帧的边界之中处于下 述位置的像素，即该位置是夹持从前一帧的边界移动了 1像素的部分的位置。根据本发明， 由于不需要改变液晶面板100的结构，所以不会引起开口率的降低，此外，也可以应用于未 改进结构而已经制作的液晶面板。进而，根据本发明，由于在当前帧的边界之中，仅使处于 夹持从前一帧的边界移动了 1像素的部分的位置的像素彼此的横电场变小，所以可以抑制 反向倾斜域的产生。另外，为了在当前帧的边界之中，向使在处于夹持从前一帧的边界移动了 1像素 的部分的位置的第1像素或第2像素处产生的横电场减小的方向，对所输入的图像信号进 行修正，存在以下3种修正对向第1像素的液晶元件施加的施加电压向变高的方向进行修 正，对向第2像素的液晶元件施加的施加电压向变低的方向进行修正，以及，对向第1像素 的液晶元件施加的施加电压向变高的方向进行修正并且对向第2像素的液晶元件施加的 施加电压向变低的方向进行修正。在本发明中，前述修正部，也可以在当前帧的边界之中处于夹持从前一帧的边界 移动了 1像素的部分的位置的第1像素以及第2像素在前一帧中都是第2像素的情况下， 将处于夹持该部分的位置的第1像素以及第2像素从修正对象排除在外。如果这样排除在 外，则可以使成为违背显示的像素进一步减少。此外，在本发明中，前述修正部，也可以对于向下述像素所对应的液晶元件施加的 施加电压，向使前述横电场减小的方向进行修正，即所述像素是当前帧的边界之中相对于 与从前一帧的边界移动了 1像素的部分相接的第1像素或第2像素而在该部分的相反侧相 邻并且朝向从该部分离开的方向连续的1个以上的像素。如果这样增加修正像素数，则也 可以使得施加电压的修正不明显。另外，本发明，除了图像处理电路之外，还可以概念化为图像处理方法、液晶显示 装置以及包含该液晶显示装置的电子设备。


图1是表示应用了实施方式的图像处理电路的液晶显示装置的图。图2是表示该液晶显示装置的液晶元件的等价电路的图。图3是表示该图像处理电路的结构的图。图4是表示该液晶显示装置的显示特性的图。图5是表示该液晶显示装置的显示工作的图。图6是表示该图像处理电路的修正处理(1像素)的内容的图。图7是表示由该修正处理(1像素)引起的横电场的减小的图。图8是表示实施方式的修正处理O像素)的内容的图。图9是表示实施方式的其他的修正处理的内容的图。图10是表示实施方式的图像处理电路的其他的修正处理的内容的图。图11是表示由该修正处理引起的横电场的减小的图。图12是表示实施方式的又一其他的修正处理的内容的图。图13是表示由该修正处理引起的横电场的减小的图。
图14是表示应用了实施方式的液晶显示装置的投影机的图。图15是表示因横电场的影响引起的显示上的不良状况的一例的图。符号说明1…液晶显示装置，30···图像处理电路，100…液晶面板，100a···元件基板，100b··· 对置基板，105…液晶，108…共用电极，118…像素电极，120…液晶元件，300…修正部， 302…边界检测部，308…应用边界确定部，310…判断部，314…选择器，310…判断部，31如·· 选择器，316··· D/A转换器，2100…投影机。
具体实施例方式以下，关于本发明的实施方式参照附图进行说明。图1是表示应用了实施方式的图像处理电路的液晶显示装置的整体结构的框图。如该图所示，液晶显示装置1具有控制电路10、液晶面板100、扫描线驱动电路130 和数据线驱动电路140。其中，对于控制电路10，从上位装置与同步信号Sync同步地供给图像信号 Vid-in。图像信号Vid-in是分别指定液晶面板100的各像素的灰度等级水平的数字数据， 其以扫描的顺序被提供，该扫描的顺序是按照同步信号Sync中所包含的垂直扫描信号、水 平扫描信号以及点时钟信号(均省略图示)的顺序。另外，虽然图像信号Vid-in指定像素的灰度等级水平，但是由于如后所述液晶元 件的施加电压与灰度等级相应地确定，所以也可以认为图像信号Vid-in指定液晶元件的 施加电压。控制电路10包括扫描控制电路20和图像处理电路30。其中，扫描控制电路20生 成各种控制信号，与同步信号Sync同步地控制各部分。图像处理电路30，关于其详情后面 进行描述，其对数字的图像信号Vid-in进行处理，输出模拟的数据信号Vx。液晶面板100成为以下的结构元件基板(第1基板)IOOa与对置基板(第2基 板)IOOb保持一定的间隙而粘合，并且在该间隙中夹持有由纵方向的电场进行驱动的液晶 105。在元件基板IOOa之中与对置基板IOOb相对的面，m行的这多行扫描线112在图 中沿着X(横)方向设置，η列的这多列数据线114沿着Y(纵)方向并且以与各扫描线112 保持相互电绝缘的方式设置。另外，在本实施方式中，为了区分扫描线112，有从图中上方开始依次称为第1、2、
3.....(m-l)、m行的情况。同样，为了区分数据线114，有从图中左侧开始依次称为第1、2、
3.....(n-l)、n列的情况。在元件基板IOOa上，进一步对应于扫描线112与数据线114的各个交叉处，设置 有η沟道型的TFT116和矩形形状且具有透明性的像素电极118所构成的组。TFT116的栅 电极连接于扫描线112，源电极连接于数据线114，漏电极连接于像素电极118。另一方面，在对置基板IOOb之中与元件基板IOOa相对的面，遍及整面地设置有具 有透明性的共用电极108。并且，对于共用电极108，由图示省略了的电路施加电压LCcom。另外，在图1中，元件基板IOOa的相对面是纸面里侧。因此，关于在该相对面设置 的扫描线112、数据线114、TFTl 16以及像素电极118，应该用虚线进行表示，但是由于难以观看，所以分别用实线进行了表示。液晶面板100的等价电路，如图2所示，成为液晶元件120对应于扫描线112与数 据线114的交叉处排列而成的结构，所述液晶元件120由像素电极118与共用电极108夹 持液晶105而成。此外，虽然在图1中进行了省略，但是在液晶面板100的等价电路中，实际如图2 所示，相对于液晶元件120并列地设置有辅助电容(存储电容)125。该辅助电容125，其一 端与像素电极118连接，另一端共同连接于电容线115。电容线115保持为随时间恒定的电压。在这样的结构中，如果扫描线112成为H电平，则栅电极连接于该扫描线的TFT116 成为导通状态，从而像素电极118连接于数据线114。因此，在扫描线112是H电平时，如果 对数据线114供给与灰度等级相应的电压的数据信号，则该数据信号经由成为导通状态的 TFTl 16施加到像素电极118。如果扫描线112成为L电平，则TFT116成为截止状态，但是 对像素电极施加的电压因液晶元件120的电容性以及辅助电容125而保持。在液晶元件120中，液晶105的分子取向状态与由像素电极118以及共用电极108 之间产生的电场相应地发生变化。因此，如果液晶元件120是透射型，则成为与施加、保持 电压相应的透射率。在液晶面板100中，由于透射率按每一液晶元件120而变化，所以液晶元件120相 当于像素。并且，该像素的排列区域成为显示区域101。另外，在本实施方式中，将液晶105 设定为作为VA方式、液晶元件120在无电压施加时成为黑状态的常黑模式。扫描线驱动电路130，按照由扫描控制电路20生成的控制信号Yctr，对第1、2、
3.....m行的扫描线112供给扫描信号Y1、Y2、TO.....Ym。详细地，扫描线驱动电路130，
如图5的(a)所示，遍及帧以第1、2、3.....(m-l)、m行这样的顺序选择扫描线112，并且将
向所选择的扫描线供给的扫描信号设定为选择电压Vh(H电平)，将向其以外的扫描线供给 的扫描信号设定为非选择电压^L电平)。另外，所谓帧，指供给1帧的量的图像信号Vid-in的周期，如果同步信号Sync中 所包含的垂直扫描信号的频率是60Hz，则帧是作为该频率的倒数的16. 7毫秒。在本实施方
式中，由于遍及帧而依次选择第1、2、3.....m行的扫描线112，所以液晶面板100以与图像
信号Vid-in等倍速被驱动。因此，在本实施方式中，使液晶面板100显示1帧的量的图像 所需的期间，与帧一致。数据线驱动电路140，按照由扫描控制电路20生成的控制信号ktr，将从图像处 理电路30供给的数据信号Vx作为数据信号Xl fti采样到第1 η列的数据线114。而且，关于本说明中的电压，除了液晶元件120的施加电压，只要未特别地明确记 载，就是以图示省略了的接地电位作为零电压的基准。这是因为，液晶元件120的施加电压 是共用电极108的电压LCcom与像素电极118的电位差，需要与其他的电压相区别。此外， 为了防止由直流分量的施加引起的液晶105的劣化，对于液晶元件120执行交流驱动。详 细地，对于像素电极118，例如按每一帧交替地切换施加相对于振幅中心、即电压Vcnt高位 侧的正极性电压和低位侧的负极性电压。在这样的交流驱动中，在本实施方式中，设定为在 同一帧内使各液晶元件120的写入极性全部相同的面反相方式。在本实施方式中，由于将液晶105设定为VA方式的常黑模式，所以液晶元件120的施加电压(V)与透射率⑴的关系，由图4的(a)所示那样的特性表示。为了使液晶元 件120成为与由图像信号Vid-in指定的灰度等级水平相应的透射率，只要对该液晶元件施 加与该灰度等级水平相应的电压即可。但是，仅与由图像信号Vid-in指定的灰度等级相应地规定液晶元件120的施加电 压，有时会产生因反向倾斜域引起的显示上的不良状况。作为该不良状况的原因之一认为是，在液晶元件120中所夹持的液晶分子处于不 稳定的状态时，会受到横电场的影响而紊乱，其结果，以后难以成为与施加电压相应的取向 状态。如果对于液晶元件120的施加电压处于大于等于常黑模式下的黑等级的电压Vbk 而小于阈值电压Vthl (第1电压)的电压范围A，则由于由纵电场产生的限制力是稍微大于 由取向膜产生的限制力的程度，所以液晶分子的取向状态容易紊乱。这是液晶分子处于不 稳定的状态的时期。为了方便，将液晶元件的施加电压处于电压范围A的液晶元件的透射率范围(灰 度等级范围)设定为“a”。另一方面，所谓受到横电场的影响的情况，是相互相邻的像素电极彼此的电位差 变大的情况，这是在将要显示的图像中黑等级或者接近于黑等级的暗像素与白等级或者接 近于白等级的亮像素相邻的情况。其中，所谓暗像素，在图4的(a)那样的常黑模式下，是施加电压处于电压范围A 的液晶元件120，对于该暗像素提供横电场的是亮像素。为了确定该亮像素，将亮像素设定 为施加电压处于电压范围B的液晶元件120，该电压范围B是大于等于阈值电压Vth2 (第2 电压)而小于等于常黑模式下的白等级电压Vwt的电压范围。为了方便，将液晶元件的施加电压处于电压范围B的液晶元件的透射率范围(灰 度等级范围)设定为“b”。而且，在常黑模式中，存在下述情况阈值电压Vthl是使液晶元件的相对透射率 成为10%的光学的阈值电压，阈值电压Vth2可以认为是使液晶元件的相对透射率成为 90%的光学的饱和电压。施加电压处于电压范围A的液晶元件，在与施加电压处于电压范围B的液晶元件 相邻时，处于容易接受横电场而产生反向倾斜域的状况。另外，相反，处于电压范围B的液晶元件，即使与处于电压范围A的液晶元件相邻， 也由于纵电场的影响是支配性的、处于稳定状态，所以不会如电压范围A的液晶元件那样 产生反向倾斜域。关于因反向倾斜域引起的显示上的不良状况的例子进行说明。在例如图15的(a) 所示的情况下，详细地，由图像信号Vid-in表示的图像在以灰度等级范围b的亮像素作为 背景且灰度等级范围a的暗像素连续的暗图案按每一帧各1像素地向左方向移动的情况 下，明显化为在该暗图案的右端边缘部分(变动的后方边缘部分)应该从暗像素变化为亮 像素的像素由于反向倾斜域的产生而无法成为亮像素这样的一种拖尾现象。在此，在如本实施方式那样液晶面板100以与图像信号Vid-in的供给速度等倍速 被进行驱动的情况下，在以亮像素作为背景的暗像素的区域按每一帧各2个像素以上地进 行移动时，这样的拖尾现象不明显化(或难以被观看出)。其理由认为如下。即，是由于认为在某帧中，在暗像素与亮像素相邻时，虽然在该亮像素处可能会产生反向倾斜域，但是 如果考虑图像的变动，则由于产生反向倾斜域的像素变得离散，所以视觉上不明显。另外，关于图15的(a)，如果改变观看方式，则也能够认为在以暗像素作为背景 且亮像素连续的亮图案按每一帧各1像素地向左方向进行移动的情况下，在该亮图案的左 端边缘部分(变动的前端部分)应该从暗像素变化为亮像素的像素由于反向倾斜域的产生 而无法成为亮像素。此外，在该图中，为了说明的方便，抽取出的是图像之中1行的边界附近区域。在此，如果对产生反向倾斜域的条件进行整理，则能够认为如下(1)在由某帧的图像信号Vid-in表示的图像中，在灰度等级范围a的暗像素与灰 度等级范围b的亮像素相邻的情况下，(2)在表示这样的暗像素与亮像素相邻的部分的边界从前一帧仅移动1像素量 时，(3)在与边界相接的暗像素和亮像素之中应该降低施加电压的一方的像素(在常 黑模式下是暗像素)处容易产生反向倾斜域。产生反向倾斜域的主要原因，如上所述是横电场，认为如果在满足(1)以及(2) 的边界处实施不产生强的横电场那样的对策，则能够抑制(3)的反向倾斜域的产生。以这样的观点，在本实施方式中，如图1所示，在图像信号Vid-in的供给路径中， 在液晶面板100的上游侧设置图像处理电路30，执行以下的处理。S卩，图像处理电路30执 行下述处理对由图像信号Vid-in表示的图像进行分析，检测灰度等级范围a的暗像素与 灰度等级范围b的亮像素相邻的边界，在该检测出的边界之中，仅抽取出从1帧前的边界移 动了 1像素量的部分，在与所抽取出的边界(应用边界)相接的暗像素和亮像素之中，将应 该降低施加电压的一方的像素(在常黑模式下是暗像素)的灰度等级水平从灰度等级范围 a置换为属于灰度等级范围c的灰度等级水平Cl，该灰度等级范围c不是灰度等级范围b 而是另外的灰度等级范围。这是因为，由此，在液晶面板100中，由于对该暗像素的液晶元件120施加与该灰 度等级水平c 1相当的电压Vc 1，所以在应用边界处不会产生强的横电场。接着，关于图像处理电路30的详情，参照图3进行说明。如该图所示，图像处理电 路30具有修正部300、边界检测部302、保存部306、应用边界确定部308、延迟电路312以 及D/A转换器316。其中，延迟电路312存储从上位装置供给的图像信号Vid-in，并在经过预定时间 后读出而作为图像信号Vid-d输出，其包括FIFO (Fast In !^astOut 先进先出)存储器和 /或多级的锁存电路等。另外，延迟电路312的存储以及读出通过扫描控制电路20进行控 制。边界检测部302，在本实施方式中，对由图像信号Vid-in表示的图像进行分析，检 测处于灰度等级范围a的像素与处于灰度等级范围b的像素相邻的边界，并输出表示该边 界的边界信息。另外，在此所谓边界，完全指处于灰度等级范围a的暗像素与处于灰度等级范围b 的亮像素相邻的部分。因此，关于以下部分不作为边界对待例如处于灰度等级范围a的像 素与处于灰度等级范围c的像素相邻的部分，和/或，处于灰度等级范围b的像素与处于灰度等级范围c的像素相邻的部分。此外，由于图像信号Vid-in(Vid-d)是应该显示的图像，因此有将图像信号 Vid-in(Vid-d)所表示的图像的帧称为当前帧的情况。另一方面，保存部306保存通过边界检测部302输出的边界的信息，并且在经过1 帧后输出所保存的边界的信息。因此，成为下述构成从保存部306，输出与从边界检测部 302输出的当前帧的边界的信息相比一帧前的边界的信息。另外，保存部306的信息的保存以及输出，通过扫描控制电路20进行控制。应用边界确定部308，在从边界检测部302输出的当前帧的边界之中，确定从前一 帧的边界向上、下、左、右方向移动了 1像素量的部分作为应用边界，并输出所确定的应用 边界的信息，其中所述前一帧的边界从保存部306被输出。另外，由于所谓应用边界，指由当前帧的图像信号表示的图像的边界之中，从由前 一帧的图像信号表示的图像的边界移动了 1像素量的边界，所以从前一帧没有移动的边界 以及移动了 2像素以上的边界不作为应用边界来对待。修正部300具有判断部310和选择器314。其中，判断部310分别判断由通过延迟 电路312延迟了的图像信号Vid-d表示的像素是否与由应用边界确定部308确定的应用边 界相接(第1判断)以及该像素的灰度等级水平是否属于灰度等级范围a(第2判断)，在 该判断结果均为“是”的情况下将输出信号的标志Q例如设定为“ 1”，如果该判断结果的任 意一个为“否”则设定为“0”。另外，延迟电路312因下述缘由而设置由于如果边界检测部302不存储至少多行 的像素的图像信号，则不能够检测应该显示的图像的边界，所以要调整图像信号Vid-in的 供给定时。因此，由于从上位装置供给的图像信号Vid-in的定时与从延迟电路312供给的 图像信号Vid-d的定时不同，所以如果严格来说则关于两者的水平扫描期间等而言是不一 致的，但是就以后而言不作特别地区分来说明。选择器314，根据对控制端子Sel供给的标志Q而选择输入端a、b的某一个，将 对所选择的输入端供给的信号从输出端Out输出为图像信号Vid-out。详细地，在选择器 314中，输入端a被供给由延迟电路312形成的图像信号Vid_d，输入端b作为置换用而被 供给灰度等级水平cl的图像信号。并且，如果对控制端子Sel供给的标志Q为“1”，则选择 器314选择输入端b，如果该标志Q为“0”，则选择器314将被供给于输入端a的图像信号 Vid-d作为图像信号Vid-out输出。D/A转换器316将作为数字数据的图像信号Vid-d转换为模拟的数据信号Vx。如 上所述，在本实施方式中，由于设定为面反相方式，所以成为数据信号Vx的极性按每一帧 而进行转换的结构。另外，对共用电极108施加的电压LCcom虽然可以认为是与电压Vcnt大致相同的 电压，但是考虑到η沟道型的TFTl 16的截止泄漏等，有时要对其进行调整，使其与电压Vcnt 相比成为低位。在这样的结构中，如果标志Q为“1”，则这意味着，由图像信号Vid-in表示的像素 与应用边界相接，并且该像素的灰度等级水平包含于灰度等级范围a。如果标志Q为“ 1 ”，则 由于选择器314选择输入端b，所以指定灰度等级范围a的灰度等级水平的图像信号Vid-d 被置换为指定灰度等级水平cl的图像信号，作为图像信号Vid-out而输出。
另一方面，如果标志Q为“0”，则在选择器314中，由于输入端a被选择，所以延迟 后的图像信号Vid-d作为图像信号Vid输出。如果关于液晶显示装置1的显示工作进行说明，则从上位装置，遍及帧以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列的像素 的顺序供给图像信号Vid-in。图像处理电路30对图像信号Vid-in进行延迟、置换等处理 并作为图像信号Vid-out输出。在此，在以输出1行1列 1行η列的图像信号Vid-out的水平有效扫描期间(Ha) 来看时，被进行了处理的图像信号Vid通过D/A转换器316、如图5的(b)所示被转换为正 极性或负极性的数据信号Vx，在此例如被转换为正极性的数据信号Vx。该数据信号Vx，通 过数据线驱动电路140作为数据信号Xl fti被采样到第1 η列的数据线114。另一方面，在输出1行1列 1行η列的图像信号Vid-out的水平扫描期间，扫描 控制电路20对扫描线驱动电路130，以仅使扫描信号Yl成为H电平的方式进行控制。如果 扫描信号Yl是H电平，则由于第1行的TFT116成为导通状态，所以被采样到数据线114的 数据信号，经由处于导通状态的TFTl 16被施加到像素电极118。由此，对1行1列 1行η 列的液晶元件，分别写入与由图像信号Vid-out指定的灰度等级水平相应的正极性电压。接着，2行1列 2行η列的图像信号Vid-in，同样由图像处理电路30进行处理， 作为图像信号Vid-out输出，并且在由D/A转换器316转换为正极性的数据信号之后，通过 数据线驱动电路140被采样到第1 η列的数据线114。在输出2行1列 2行η列的图像信号Vid-out的水平扫描期间，由于由扫描线 驱动电路130仅使扫描信号Y2成为H电平，所以被采样到数据线114的数据信号，经由处 于导通状态的第2行的TFT116被施加到像素电极118。由此，对2行1列 2行η列的液 晶元件，分别写入与由图像信号Vid-out指定的灰度等级水平相应的正极性电压。以下对第3、4.....m行执行同样的写入工作，由此，在各液晶元件中，写入与由图
像信号Vid-out指定的灰度等级水平相应的电压，制作成由图像信号Vid-in规定的透射 像。在下一帧中，除了因数据信号的极性反相而将图像信号Vid-out转换为负极性的 数据信号之外，执行同样的写入工作。图5的(b)是表示从图像处理电路30遍及水平扫描期间(H)而输出1行1列 1行η列的图像信号Vid-out时的数据信号Vx的一例的电压波形图。在本实施方式中，由 于设定为常黑模式，所以数据信号Vx如果是正极性，则其相对于振幅中心电压Vcnt，随着 由图像处理电路30处理后的灰度等级水平变亮而变为高位侧的电压(图中由丨表示)，数 据信号Vx如果是负极性，则其相对于电压Vcnt，随着灰度等级水平变亮而变为低位侧的电 压(图中由丨表示)。详细地，如果数据信号Vx的电压是正极性，则其在从相当于白的电压Vw(+)到相 当于黑的电压Vb(+)的范围，成为从基准电压Vcnt偏离了与灰度等级相应量的电压；另一 方面，如果数据信号Vx的电压是负极性，则其在从相当于白的电压Vw(-)到相当于黑的电 压Vb (-)的范围，成为从基准电压Vcnt偏离了与灰度等级相应量的电压。电压Vw(+)与电压Vw(_)处于以电压Vcnt为中心相互对称的关系。关于电压 Vb (+)与Vb(-)，也处于以电压Vcnt为中心相互对称的关系。
另外，图5的(b)是表示数据信号Vx的电压波形的图，与对液晶元件120施加的 电压(像素电极118与共用电极108的电位差)不同。此外，图5的(b)中的数据信号的 电压的纵比例尺与(a)中的扫描信号等的电压波形比较有所放大。接着，关于由图像处理电路30进行的处理的具体例子进行说明。在由图像信号Vid-in表示的当前帧的图像的一部分是图6(2)的左栏所示的图像 的情况下，通过边界检测部302检测出的边界成为如在图6( 的右栏中由虚线表示的那 样。另一方面，在相同部分处1帧前的图像是图6(1)的左栏所示那样的图像的情况 下，从保存部306输出的边界如在图6 (1)的右栏中由虚线表示的那样。应用边界确定部308，输出下述部分作为应用边界，即该部分是图6( 的右栏所 检测出的边界之中从由图6(1)所表示的1帧前的边界移动了 1像素量的部分(由圆形标 记包围的部分)。在该例中，由于成为应用边界的部分，如图6(3)的右栏所示成为3个位置，所以为 了区别它们，如该图所示设定为应用边界P、Q、R0由于在选择器314中，将与应用边界相接的像素之中属于灰度等级范围a的暗像 素置换为灰度等级水平cl的图像信号，所以图6( 的左栏所示的图像被修正为图6(3)的 左栏所示的灰度等级水平。详细地，相对于应用边界P位于上侧的暗像素、相对于应用边界 Q位于右侧的暗像素以及相对于应用边界R位于左侧的暗像素，分别被置换为灰度等级水 平Cl。假定在形成为将图像信号Vid-in不由图像处理电路30进行处理而供给于液晶面 板100的结构时，在属于灰度等级范围a的暗像素与属于灰度等级范围b的亮像素中，如果 是正极性写入，则像素电极的电位成为如图7(a)所示的那样。如果是正极性写入则暗像素 的像素电极的电位比亮像素的像素电极的电位低，但是由于电位差大，所以容易受到横电 场的影响。另外，如果是负极性，则电位的高低关系相反，但是由于电位差大这一点未改变， 所以也容易受到横电场的影响。相对于此，在本实施方式中，从属于灰度等级范围a的暗像素与属于灰度等级范 围b的亮像素相邻的边界确定应用边界，并将与该应用边界相接的暗像素所对应的图像信 号Vid-out置换为灰度等级水平Cl。因此，使得向该暗像素的液晶元件施加的施加电压变 高，换言之，如果是正极性写入，则该暗像素的像素电极的电位如图7(b)所示那样提升。因此，即使在由图像信号Vid-in表示的图像如图15(a)所示、从黑像素变化为白 像素的部分各1像素地进行移动那样的情况下，在液晶面板100中，也如图15(b)所示，不 会从暗像素向亮像素直接地变化，而是从暗像素暂时经过灰度等级水平cl而变化为亮像
ο因此，在本实施方式中，由于横电场的大小阶段性地变化而防止在应用边界处施 加大的横电场，所以可以抑制由反向倾斜域引起的显示上的不良状况的产生。此外，在本实施方式中，应用边界，仅设定为在由图像信号Vid-in表示的当前帧 的像素中，属于灰度等级范围a的暗像素与属于灰度等级范围b的亮像素相邻的边界之中 从前一帧的边界移动了 1像素的部分。因此，在本实施方式中，关于将由原始的图像信号Vid-in指定的灰度等级水平置换为与之不同的灰度等级水平Cl的像素(违背显示像素)， 与简单地将当前帧中与边界相接的像素设定为修正(置换)对象的结构相比较，抑制得较 少。这样，根据本实施方式，可以预先避免因上述的反向倾斜域引起的显示上的不良 状况的产生。进而，由于由图像信号Vid-in规定的图像之中与边界相接的像素的灰度等 级水平被局部地置换，所以由该置换实现的显示图像的改变被用户感知到的可能性也小。 而且，在本实施方式中，由于不需要改变液晶面板100的结构，所以也不会引起开口率的下 降，此外，也可以应用于未改进结构而已经制作的液晶面板。〈实施方式的应用、变形例〉在上述的实施方式中，可以进行各种应用、变形。〈其1置换的像素数〉在实施方式中，是将与应用边界相接的暗像素的仅1个置换为灰度等级水平Cl的 结构。在这样的结构中，根据在暗像素与亮像素的应用边界产生的横电场变小这样的观点， 优选向与应用边界相接的暗像素施加的施加电压的提升量变大。但是，使施加电压的提升 量(修正量)变大，意味着相应地，从原始图像背离，变得违背显示。因此，也可以形成为下述构成在暗像素连续的情况下，除了与应用边界相接的暗 像素之外，关于相对于该暗像素在从应用边界离开的方向(与应用边界正交的方向)连续 的k(k为大于等于1的整数)个暗像素，也置换灰度等级水平。为此，判断部310，只要在以下的情况下以“1”输出标志Q即可。详细地，只要在下 述情况下以“ 1”输出标志Q即可由图像信号Vid-d表示的像素的灰度等级水平属于灰度 等级范围a，从应用边界到该像素为止在灰度等级范围a中连续，从应用边界到该像素为止 的距离处于(k+Ι)像素以内。另外，关于设定为置换候补的像素数，包含与应用边界相接的像素在内优选为 2 10个左右。图8是表示关于与应用边界相接的像素和与该像素相邻的1个暗像素共计2个像 素置换灰度等级水平的情况的处理例子的图。关于前一帧以及当前帧的图像和检测出的边 界以及应用边界，与图6的例子相同，但是在本例中，将位于从应用边界P向上方向2个像 素以内的暗像素分别置换为灰度等级水平cl。即，除了与应用边界P相接的暗像素之外，与 该暗像素在上方向相邻的暗像素共计2个像素，分别被置换为灰度等级水平Cl。同样地，对 于应用边界Q，除了相接的暗像素之外，在左方向相邻的暗像素共计2个像素，分别被置换 为灰度等级水平Cl。但是，由于与应用边界R相接的暗像素在右方向不连续，所以仅与应用 边界R相接的暗像素被置换为灰度等级水平Cl。如果这样形成为关于与应用边界相接的像素和相对于该像素在从应用边界离开 的方向相邻的1个以上的像素均置换灰度等级水平的构成，则即使修正量不变大也可以使 横电场减小。<其2 应用边界的进一步缩小>在实施方式中，检测灰度等级范围a的暗像素与灰度等级范围b的亮像素相邻的 边界，将该检测出的边界之中从1帧前的边界移动了1像素量的部分作为应用边界。关于 这样的应用边界，在考虑从前一帧到当前帧的变化时，考虑以下的3种模式。S卩，考虑下述的3种情况在当前帧中暗像素与亮像素相邻的情况下，在前一帧中，这2个像素都是暗像 素的情况(模式1)、都是亮像素的情况(模式2、、在前一帧中是亮像素和暗像素而在当前 帧中调换的情况(模式3)。如在图15(a)中所说明的那样，此外如根据上述条件(；3)所推测的那样，当在前一 帧中暗像素与亮像素相邻时，容易在施加电压低的一方的像素(液晶分子处于不稳定的状 态的像素)在当前帧中向施加电压高的方向变化的时期产生反向倾斜域。因此，判断即使从在上述的实施方式中所确定的应用边界排除模式2影响也小。 这是由于，因为模式2是在前一帧中2个像素都是液晶分子处于稳定状态的亮像素、其通过 图像图案的变动而某一方变化为暗像素的情况，所以在任意的2个像素中都处于难以产生 反向倾斜域的状况。在实施方式中，应用边界确定部308，形成为了下述构成检测当前帧中暗像素与 亮像素相邻的边界，确定该检测出的边界之中从1帧前的边界移动了 1像素量的部分作为 应用边界，但是在确定应用边界时，如果形成为下述构成，则可将模式2的像素从修正对象 排除在外在当前帧中的暗像素和亮像素在前一帧中都是亮像素时，不确定为应用边界。图9是表示从应用边界除去上述模式2的情况的处理例子的图。关于前一帧以及 当前帧的图像和检测出的边界，与图6的例子相同。在图6的例子中，P、Q、R都被确定作为 应用边界，但是其中，在本例中，由于夹持R的2个像素在前一帧中都是亮像素，所以被从修 正对象排除在外。如果这样将模式2排除在外，则可以使成为违背显示的像素进一步减少。另外，关于模式2，如果改变观看方式，则可以改变描述为包括亮像素(电压高的 一方的像素)的图案向包括暗像素(电压低的一方的像素)的图案移动的时期。〈其3作为置换对象的像素>在实施方式中，形成为了下述构成将夹持应用边界的暗像素以及亮像素之中的 暗像素置换为灰度等级水平Cl。这是由于在常黑模式中，由于液晶分子的施加电压低而液 晶分子成为不稳定状态的是暗像素。另一方面，为了抑制反向倾斜域的产生，即使仅使在夹持应用边界的暗像素以及 亮像素处产生的横电场变小，也是有效的。在此，为了使在夹持应用边界的暗像素以及亮像素处产生的横电场变小，除了如 实施方式那样在常黑模式中将暗像素置换为灰度等级水平Cl而对其向变明亮的方向进行 修正之外，也可考虑对亮像素向变暗的方向进行修正的处理以及对暗像素向变明亮的方向 进行修正并且对亮像素向变暗的方向进行修正的处理。因此，关于该各个处理进行说明。〈高电压侧像素的修正〉首先，关于对夹持应用边界的暗像素以及亮像素之中的亮像素、即液晶元件的施 加电压高的一方的像素(高电压侧像素)进行修正的情况进行说明。在此情况下，判断部310只要形成为下述结构即可分别判断由图像信号Vid-d表 示的像素是否与应用边界相接以及该像素的灰度等级水平是否属于灰度等级范围b，在该 判断结果都是“是”的情况下将输出信号的标志Q设定为“1”，另一方面，对选择器314的输 入端b供给灰度等级水平c2。在此，如图4的(a)所示，灰度等级水平c2，是属于灰度等级范围c并且比灰度等级水平Cl明亮的水平。在这样的结构中，在由图像信号Vid-in表示的像素的灰度等级水平包含于灰度 等级范围b并且该像素与应用边界相接时，标志Q成为“1”。若标志Q成为“1”，则由于选 择器314选择输入端b，所以指定灰度等级范围b的灰度等级水平的图像信号Vid-d，被置 换为指定灰度等级水平c2的图像信号，并作为图像信号Vid-out输出。图10是表示对与应用边界相接的亮像素的灰度等级水平进行置换的情况的处理 例的图。关于前一帧以及当前帧的图像和检测出的边界以及应用边界，与图6的例子相同， 但是在本例中，由于将与应用边界相接的像素之中属于灰度等级范围b的亮像素置换为灰 度等级水平c2的图像信号，所以修正为图10(3)的左栏所示的灰度等级水平。详细地，相 对于应用边界P位于下侧的亮像素、相对于应用边界Q位于左侧的亮像素以及相对于应用 边界R位于右侧的亮像素，分别被置换为灰度等级水平c2。因此，在本例中，由于以向该亮像素的液晶元件施加的施加电压降低的方式进行 修正，所以如果是正极性写入，则该亮像素的像素电极的电位如图11(b)所示那样下降。因 此，由于像素电极的电位差阶段性地变小而抑制大的横电场的产生，所以可以抑制由反向 倾斜域引起的显示上的不良状况的产生。另外，在如本例那样置换与应用边界相接的亮像素的灰度等级水平的情况下，也 可以关于与应用边界相接的亮像素和相对于该亮像素在从应用边界离开的方向相邻的1 个以上的亮像素都置换灰度等级水平。<高电压侧像素以及低电压侧像素的双方修正>接着，关于对夹持应用边界的暗像素以及亮像素这双方进行修正的情况进行说 明。在此情况下，判断部310判断由图像信号Vid-d表示的像素是否与应用边界相接，如果 相接，则判断该像素的灰度等级水平是否属于灰度等级范围a或者该像素的灰度等级水平 是否属于灰度等级范围b。另一方面，选择器314只要形成为下述结构即可在判断为由图 像信号Vid-d表示的像素与应用边界相接并且该像素的灰度等级水平属于灰度等级范围a 时，将该像素的灰度等级水平置换为cl，另一方面，在判断为由图像信号Vid-d表示的像素 与应用边界相接并且该像素的灰度等级水平属于灰度等级范围b时，将该像素的灰度等级 水平置换为c2。图12是表示对夹持应用边界的暗像素以及亮像素的双方的灰度等级水平进行置 换的情况的处理例的图。关于前一帧以及当前帧的图像和检测出的边界以及应用边界，与 图6的例子相同。但是，在本例中，由于将夹持应用边界的暗像素以及亮像素之中的暗像素 置换为灰度等级水平cl的图像信号，将亮像素置换为灰度等级水平c2的图像信号，所以修 正为图12(3)的左栏所示的灰度等级水平。因此，在本例中，由于以向该暗像素的液晶元件施加的施加电压变高的方式进行 修正，并且以向该亮像素的液晶元件施加的施加电压降低的方式进行修正，所以如果是正 极性写入，则如图13(b)所示，暗像素的像素电极的电位提升，并且亮像素的像素电极的电 位下降。因此，由于像素电极的电位差阶段性地变小而抑制大的横电场的产生，所以可以抑 制由反向倾斜域引起的显示上的不良状况的产生。特别地，在本例中，由于对暗像素以及亮像素的双方的灰度等级水平进行修正，所 以暗像素与亮像素的边界，作为原样修正后的图像的轮廓而被观看。因此，在本例中，可以防止通过修正而丢失由原始的图像信号Vid-in表示的图像的轮廓信息的情况。〈其4:常黑模式〉在本实施方式中，将液晶105设定为作为VA方式的常黑模式进行了说明，但是也 可以将液晶105设定为例如作为TN方式、在无施加电压时液晶元件120成为白状态的常白 模式。在设定为常白模式时，液晶元件120的施加电压与透射率的关系，由图4的(b)所 示的V-T特性表示，随着施加电压变高而透射率减小。容易受横电场的影响的像素，是施加电压低的一方的像素这一点没有变化，但是 在常白模式中施加电压低的一方的像素成为亮像素。因此，在常白模式中，图像处理电路30 只要进行下述处理即可从施加电压属于电压范围A的亮像素与属于电压范围B的暗像素 相邻的边界，确定应用边界，例如，将与应用边界相接的亮像素所对应的图像信号Vid-out 置换为比与电压范围A相当的灰度等级水平暗的灰度等级水平Cl。在上述的各实施方式中，图像信号Vid-in指定像素的灰度等级水平，但是也可以 直接指定液晶元件的施加电压。在图像信号Vid-in指定液晶元件的施加电压的情况下，只 要形成为根据所指定的施加电压判断边界而对电压进行修正的结构即可。〈电子设备〉接着，作为使用了上述的实施方式的液晶显示装置的电子设备的一例，关于将液 晶面板100用作为光阀的投影型显示装置(投影机)进行说明。图14是表示该投影机的 结构的俯视图。如该图所示，在投影机2100的内部，设置有由卤素灯等白色光源构成的灯单元 2102。从该灯光源2102射出的投影光由在内部配置的3块镜2106以及2块分色镜2108分 离为R(红)色、G(绿)色、B(蓝)色这3原色，并分别被引导至与各原色对应的光阀100R、 100G以及100B。而且，B色的光，如果与其他的R色和/或G色比较，则光路长，所以为了 防止其损失，经过由入射透镜2122、中继透镜2123以及射出透镜21 构成的中继透镜系统 2121对其进行引导。在该投影机2100中，包含液晶面板100的液晶显示装置与R色、G色、B色分别对 应而设置3组。光阀100RU00G以及100B的结构与上述的液晶面板100相同。成为指定 R色、G色、B色这各个原色分量的灰度等级水平的图像信号分别从外部上位电路被提供而 分别驱动光阀100RU00G以及100B的结构。由光阀100R、100G、100B分别调制后的光，从3个方向入射到分色棱镜2112。并 且，在该分色透镜2112中，R色以及B色的光曲折90度，另一方面，G色的光直线前进。因 而，各原色的图像被合成之后，在屏幕2120上，由投影透镜2114投影彩色图像。而且，由于在光阀100RU00G以及100B上，通过分色镜2108入射与R色、G色、B 色对应的光，所以不需要设置滤色器。此外，由于光阀100RU00B的透射像在由分色棱镜 2112反射后被投影，相对于此，光阀100G的透射像原样被投影，所以成为光阀100R、100B的 水平扫描方向与光阀100G的水平扫描方向成为相反方向而显示使水平方向的左右反转了 的像的结构。作为将液晶面板100用作为光阀的例子，除了参照图14说明的投影机外，还可以 列举背投影型的电视机。此外，关于液晶面板100，也可以应用于无反射镜的透镜交换式的数字照相机和/或摄影机等中的电子取景器。 此外，作为可以应用的电子设备，还可列举头戴式显示器、汽车导航装置、寻呼 机、电子记事簿、电子计算器、文字处理机、工作站、电视电话、POS终端、数字照相机、移动电 话机、具备触摸面板的设备等。并且，对于这各种电子设备，当然可以应用上述液晶显示装置。
权利要求
1.一种图像处理电路，其输入按每一像素指定液晶元件的施加电压的图像信号，并且 基于修正后的图像信号分别规定前述液晶元件的施加电压，其特征在于，该图像处理电路 具备边界检测部，其在当前帧以及前一帧中分别检测由图像信号指定的施加电压低于第1 电压的第1像素与前述施加电压大于等于第2电压的第2像素的边界，所述第2电压比前 述第1电压大；以及修正部，其对于向下述第1像素或第2像素的至少一方所对应的液晶元件施加的施加 电压，向使在该第1像素以及第2像素处产生的横电场减小的方向，对所输入的图像信号进 行修正，即所述第1像素或第2像素是当前帧的边界之中处于下述位置的像素，即该位置是 夹持从前一帧的边界移动了1像素的部分的位置。
2.根据权利要求1所述的图像处理电路，其特征在于前述修正部，在当前帧的边界之中处于夹持从前一帧的边界移动了 1像素的部分的位 置的第1像素以及第2像素在前一帧中都是第2像素的情况下，将处于夹持该部分的位置 的第1像素以及第2像素从修正对象排除在外。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理电路，其特征在于前述修正部，对于向下述像素所对应的液晶元件施加的施加电压，向使前述横电场减 小的方向进行修正，即所述像素是当前帧的边界之中相对于与从前一帧的边界移动了 1像 素的部分相接的第1像素或第2像素而在该部分的相反侧相邻并且朝向从该部分离开的方 向连续的1个以上的像素。
4.一种图像处理方法，其输入按每一像素指定液晶元件的施加电压的图像信号，并且 基于修正后的图像信号分别规定前述液晶元件的施加电压，其特征在于，该图像处理方法 包括在当前帧以及前一帧中分别检测由图像信号指定的施加电压低于第1电压的第1像素 与前述施加电压大于等于第2电压的第2像素的边界，所述第2电压比前述第1电压大；以 及对于向下述第1像素或第2像素的至少一方所对应的液晶元件施加的施加电压，向使 在该第1像素以及该第2像素处产生的横电场减小的方向，对所输入的图像信号进行修正， 即所述第1像素或第2像素是所检测的当前帧的边界之中处于下述位置的像素，即该位置 是夹持从所检测的前一帧的边界移动了1像素的部分的位置。
5.一种液晶显示装置，其特征在于，具有液晶面板，其具有通过在第1基板与多个像素的各个对应地设置的像素电极和设置于 第2基板的共用电极夹持液晶而成的液晶元件；以及图像处理电路，其输入按每一像素指定前述液晶元件的施加电压的图像信号，并且基 于修正后的图像信号分别规定前述液晶元件的施加电压；其中，前述图像处理电路具备边界检测部，其在当前帧以及前一帧中分别检测由所输入的图像信号指定的施加电压 低于第1电压的第1像素与前述施加电压大于等于第2电压的第2像素的边界，所述第2 电压比前述第1电压大；以及修正部，其对于向下述第1像素或第2像素的至少一方所对应的液晶元件施加的施加电压，向使在该第1像素以及该第2像素处产生的横电场减小的方向，对所输入的图像信号 进行修正，即所述第1像素或第2像素是当前帧的边界之中处于下述位置的像素，即该位置 是夹持从前一帧的边界移动了1像素的部分的位置。
6. 一种电子设备，其特征在于，具有权利要求5所述的液晶显示装置。
全文摘要
本发明提供抑制因横电场的影响引起的显示品质的下降的图像处理电路、其处理方法、液晶显示装置以及电子设备。液晶面板100具有通过设置于元件基板100a的像素电极118和设置于对置基板100b的共用电极108夹持液晶105而成的液晶元件。图像处理电路30，在常黑模式下，在当前帧和前一帧中分别检测与由图像信号Vid-in指定的灰度等级水平对应的液晶元件的施加电压低于电压Vth1的暗像素与大于等于电压Vth2的亮像素的边界，并对于向当前帧的边界之中与从前一帧前的边界移动了1像素的部分相接的暗像素施加的施加电压，从与由当前帧的图像信号指定的灰度等级水平对应的施加电压，置换为大于等于电压Vth1而低于电压Vth2的电压Vc1。
文档编号G09G3/36GK102129849SQ201110021220
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月15日
发明者保坂宏行, 饭坂英仁 申请人:精工爱普生株式会社