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JP2008299270A - Driving device for display device, and electronic device - Google Patents

Driving device for display device, and electronic device Download PDF

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JP2008299270A
JP2008299270A JP2007148284A JP2007148284A JP2008299270A JP 2008299270 A JP2008299270 A JP 2008299270A JP 2007148284 A JP2007148284 A JP 2007148284A JP 2007148284 A JP2007148284 A JP 2007148284A JP 2008299270 A JP2008299270 A JP 2008299270A
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pattern
liquid crystal
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Takeshi Kumakura
威 熊倉
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Sharp Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving device for display device displaying images of high display quality by reducing flicker and pattern noise and increasing the number of gradation when superposing two or more transmission type display panels. <P>SOLUTION: This driving device for display device superposing two or more transmission type display panels of n(m>n) bit gradation to which image data of m-bits is input, comprises a panel control means for outputting image data included in an input image source, to the two transmission type display panels as image data selecting a combination of gradation values to minimize the luminance difference between pixels composing a luminance pattern displayed through the at least two transmission type display panels out of the respective transmission type display panels. The number of gradation is thereby increased, and flicker and pattern noise can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、透過型の表示パネルを2枚以上重ねた表示装置の駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a drive device for a display device in which two or more transmissive display panels are stacked.

マトリクス状に配置された多数の画素を有する表示デバイスにおいて、例えば入力画像信号の階調数が1024階調(10ビット階調)で、表示デバイスが各画素64階調(6ビット階調)までの表示能力しかない場合、人間の目にあたかも1024階調の細かい階調差が映るようにするために、少ない階調数で多くの階調を表現する多階調化という画像処理が必要になる。   In a display device having a large number of pixels arranged in a matrix, for example, the number of gradations of an input image signal is 1024 gradations (10-bit gradations), and the display device has up to 64 gradations (6-bit gradations) for each pixel. If there is only a display capability, it is necessary to perform image processing called multi-gradation that expresses many gradations with a small number of gradations so that the human eye can see a fine gradation difference of 1024 gradations. Become.

従来の多階調化方式は、表示デバイスの画素の細かさを利用して、複数の画素を1つのグループ単位として任意の階調値で2次元空間パターンを展開し、この展開したパターンの面積平均的な濃さで階調を表現するディザ法や誤差拡散法による方法、また、人間の視覚の時間積分効果を利用して、複数の表示フレームを1つの繰り返し周期とし、各画素を任意の階調間で時間的なON/OFFパターンを用いたPWM(パルス幅変調)駆動による方法が一般に知られている。   The conventional multi-gradation method uses a pixel size of a display device to develop a two-dimensional space pattern with an arbitrary gradation value using a plurality of pixels as one group unit, and the area of the developed pattern. A dither method or error diffusion method that expresses a gradation with an average density, or a time integration effect of human vision, a plurality of display frames are set as one repetition period, and each pixel is arbitrarily set. A method by PWM (pulse width modulation) driving using a temporal ON / OFF pattern between gradations is generally known.

しかしながら、ディザ法や誤差拡散法による方法は、画像信号によってモアレやノイズパターンが見えたりしてしまうという欠点があった。   However, the dither method or the error diffusion method has a drawback that a moire or a noise pattern can be seen by an image signal.

また、PWM駆動による方法は、表示パターンが点滅パターンであるためフリッカが発生してしまうという欠点があった。   Further, the PWM driving method has a drawback that flicker occurs because the display pattern is a blinking pattern.

そこで、これらの欠点を克服する手法として、例えば、特許文献1,2,3に開示されているように、空間パターンと時間パターンとを組み合わせてノイズやフリッカを補償するFRC(フレームレイトコントロール)という手法が提案されている。   Therefore, as a technique for overcoming these drawbacks, for example, as disclosed in Patent Documents 1, 2, and 3, FRC (frame rate control) that compensates for noise and flicker by combining a spatial pattern and a temporal pattern is used. A method has been proposed.

一方、近年の液晶TVは、階調数が6ビット階調以上でカラー表示が一般的となっており、さらに、画面が大型化しており画素サイズも大きくなっている。このような状況では、FRCを用いた場合、上記の空間パターンや時間パターンなどのパターン自身が見えてしまったり、映像と上記のパターンとが干渉して生じる干渉ノイズが見えやすくなってしまったりという欠点があった。   On the other hand, in recent liquid crystal TVs, color display is generally performed with a gradation number of 6 bits or more, and the screen is increased in size and the pixel size is increased. In such a situation, when FRC is used, the pattern itself such as the space pattern and the time pattern can be seen, or interference noise generated by the interference between the image and the pattern can be easily seen. There were drawbacks.

また、液晶では、交流化のための印加電圧が正極性と負極性に交互に変化するようになっているが、この極性の違いによってわずかな輝度差があり、この輝度差と上述したパターンが干渉してノイズが発生するという欠点があった。   In addition, in the liquid crystal, the applied voltage for alternating current changes alternately between positive polarity and negative polarity, but there is a slight luminance difference due to the difference in polarity, and this luminance difference and the pattern described above are There was a drawback that noise was generated by interference.

そこで、特許文献4には、空間パターンと時間パターンとを工夫したFRCを行うことでこの問題を解決している。   Therefore, Patent Document 4 solves this problem by performing FRC that devised the space pattern and the time pattern.

また、別の多階調化の方式として先行文献5では2枚の液晶パネルを重ねる構造にすることで、各パネルの表示階調数の積に等しい高階調数の表示を行うとしている。
特開平2−79092(1990年3月19日公開) 特開平2−81091(1990年3月22日公開) 特開平3−20780(1991年1月29日公開) 特開2005−10520(2005年1月13日公開) 特開平5−88197(1993年4月19日公開) 「ディスプレイの基礎」 共立出版 2001年12月出版 P.96〜97
As another multi-gradation method, the prior art document 5 has a structure in which two liquid crystal panels are overlapped to display a high gradation number equal to the product of the display gradation numbers of each panel.
JP 2-79092 (published March 19, 1990) JP 2-81091 (published March 22, 1990) JP 3-20780 (published January 29, 1991) JP2005-10520 (released on January 13, 2005) JP 5-88197 (published April 19, 1993) “Basics of Display” Kyoritsu Publishing December 2001 96-97

しかしながら、特許文献4に記載のようなFRC方式による多階調化では、どうしても1フレーム単位でみると画素パターンが存在するため、パターンを強調するような映像パターン(キラーパターン)では干渉ノイズが発生してしまう。また、動画像では前後フレームのパターンが強調されるような重なりとなる階調変化の映像においてパターン状のノイズやフリッカが発生し画質劣化となるという欠点があった。   However, in the multi-gradation using the FRC method as described in Patent Document 4, there is a pixel pattern when viewed in units of one frame, so interference noise occurs in a video pattern (killer pattern) that emphasizes the pattern. Resulting in. In addition, the moving image has a drawback in that image quality deteriorates due to generation of pattern-like noise and flicker in an image with gradation changes that overlap such that the patterns of the preceding and following frames are emphasized.

また、別の多階調化の方式を開示した特許文献5では以下のような問題が生じる。   Further, Patent Document 5 that discloses another multi-gradation method has the following problems.

液晶の階調レベルは透過率に比例するので、2枚の液晶パネルを重ねた場合の階調レベルは前面パネルの透過率と後面パネルの透過率を掛け算した透過率に比例する。例えば、前面・後面パネルの透過率がそれぞれ1/2と1/3の場合と1/3と1/2の場合は、結果的に同じ透過率1/6となる。つまり、表示面で認識される1つの階調を表現するのに前面・後面パネルに入力する階調レベルの組合せが複数存在し、1対1に対応しない。その結果、2枚の256階調の液晶パネルを重ねてそれぞれ階調制御しても、256*256=65536階調といった各パネルの表示階調数の積に等しい高階調数まで表現することはできない。   Since the gradation level of the liquid crystal is proportional to the transmittance, the gradation level when two liquid crystal panels are stacked is proportional to the transmittance obtained by multiplying the transmittance of the front panel and the transmittance of the rear panel. For example, when the transmittances of the front and rear panels are 1/2 and 1/3 and 1/3 and 1/2, respectively, the same transmittance is 1/6 as a result. That is, in order to express one gradation recognized on the display surface, there are a plurality of combinations of gradation levels input to the front and rear panels, and there is no one-to-one correspondence. As a result, even if two 256-level liquid crystal panels are overlapped and each controlled in gradation, it is possible to express up to a high gradation number equal to the product of the display gradation numbers of each panel, such as 256 * 256 = 65536 gradations. Can not.

例えば図7は、簡単のため階調が0と1の2階調でそれぞれの階調の透過率を0と100%に割り当てた場合に、2枚のパネルを重ねたときの透過率を相互のパネルの透過率を掛け算して求めた表である。この表からわかるように、1つの透過率の値を1階調と数えると2*2=4階調ではなく、表現できる階調はもっと少ない階調数となる。   For example, in FIG. 7, for the sake of simplicity, when the gradation is assigned to two gradations of 0 and 1, and the transmittance of each gradation is assigned to 0 and 100%, the transmittance when the two panels are overlapped with each other is shown. It is the table | surface calculated | required by multiplying the transmittance | permeability of this panel. As can be seen from this table, when one transmittance value is counted as one gradation, it is not 2 * 2 = 4 gradations, and the number of gradations that can be expressed is smaller.

よって、特許文献5に開示された技術では、階調数が思ったほど増えないという問題が生じる。   Therefore, the technique disclosed in Patent Document 5 has a problem that the number of gradations does not increase as expected.

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、2枚以上の透過型の表示パネルを重ね合わせた場合に、フリッカやパターンノイズを軽減し、且つ階調数を増加させることで、表示品位の高い画像を表示させることのできる表示装置の駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to reduce flicker and pattern noise and increase the number of gradations when two or more transmissive display panels are overlapped. Thus, an object of the present invention is to provide a drive device for a display device that can display an image with high display quality.

本発明の表示装置の駆動装置は、上記の課題を解決するために、mビットの映像データが入力され、n(m>n)ビット階調の透過型表示パネルを2枚以上重ねた表示装置に出力する駆動装置であって、上記入力映像データの階調を表現するために、上記各透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成し、輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となるように、各透過型パネルに出力する階調値の組み合わせを生成し、各透過型表示パネルに出力するパネル制御手段を備えたことを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, a display device driving device according to the present invention is a display device in which m-bit video data is input and two or more transmissive display panels of n (m> n) bit gradation are stacked. To express the gradation of the input video data, the luminance pattern displayed through each of the transmissive display panels is formed, and the luminance between the pixels constituting the luminance pattern A panel control unit is provided that generates a combination of gradation values to be output to each transmissive panel so as to minimize the difference and outputs the combination to each transmissive display panel.

上記の構成によれば、透過型表示パネルを2枚以上重ねることにより、透過型表示パネル1枚の場合よりも階調数を多くすることができる。   According to the above configuration, the number of gradations can be increased by stacking two or more transmissive display panels as compared with a single transmissive display panel.

しかも、パネル制御手段によって、入力映像データの階調を表現するために、上記各透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成し、輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となるように、各透過型パネルに出力する階調値の組み合わせを生成して、各透過型表示パネルに出力することで、画素間の輝度差に起因するフリッカやノイズを軽減することができる。   In addition, in order to express the gradation of the input video data by the panel control means, a luminance pattern that is transmitted through each of the transmissive display panels is configured, and the luminance difference between the pixels constituting the luminance pattern is minimized. By generating a combination of gradation values to be output to each transmissive panel so as to be output to each transmissive display panel, flicker and noise caused by a luminance difference between pixels can be reduced. .

上記パネル制御手段は、上記各透過型表示パネルのうち、少なくとも2枚の透過型表示パネルのディザパターンが異なるように制御することが好ましい。   The panel control means preferably controls the dither pattern of at least two of the transmissive display panels to be different from each other.

上記構成によれば、パネル制御手段によって、2枚以上重ねた透過型表示パネルのうち、少なくとも2枚の透過型表示パネルのディザパターンが異なるように制御されていることで、全ての透過型表示パネルのディザパターンが同じである場合の階調数よりも多くすることができる。   According to the above configuration, all of the transmissive display devices are controlled by the panel control means so that at least two transmissive display panels among the transmissive display panels stacked two or more have different dither patterns. The number of gradations can be increased when the dither pattern of the panel is the same.

しかも、少なくとも2枚の透過型表示パネルのディザパターンをなるべく異ならせることで、透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となる階調値の組み合わせの幅を広げることが可能となり、その結果、表示品位をより向上させることが可能となる。   In addition, by combining the dither patterns of at least two transmissive display panels as much as possible, a combination of gradation values that minimizes the luminance difference between the pixels constituting the luminance pattern displayed through the transmissive display panel. As a result, the display quality can be further improved.

上記パネル制御手段の具体的な構成としては、上記入力映像ソース信号に含まれる映像データを透過型表示パネル枚数分に分配する分配器と、上記分配器によって分配された映像データ数分設けられ、該分配器から出力された映像データのディザパターンを生成して、対応する透過型表示パネルに出力するパターン生成回路とを含んでいる構成となっている。   As a specific configuration of the panel control means, a distributor for distributing the video data included in the input video source signal to the number of transmissive display panels, and the number of video data distributed by the distributor are provided, A pattern generation circuit that generates a dither pattern of the video data output from the distributor and outputs the dither pattern to the corresponding transmissive display panel is included.

さらに、上記パターン生成回路の具体的な構成としては、入力映像ソース信号に含まれる映像データの色成分毎に設けられ、入力映像データを、該入力映像データの階調ビット数よりも少ない階調ビット数の出力映像データに変換するデータ変換部と、上記データ変換部に供給するためのディザパターンを生成するディザパターンジェネレータと、上記ディザパターンジェネレータにおけるディザパターンの生成のタイミングを図るためのタイミング制御部とを含んでいる構成となっている。   Further, the specific configuration of the pattern generation circuit is provided for each color component of the video data included in the input video source signal, and the input video data is divided into gradations smaller than the number of gradation bits of the input video data. A data conversion unit for converting the output video data to the number of bits, a dither pattern generator for generating a dither pattern to be supplied to the data conversion unit, and timing control for timing the generation of the dither pattern in the dither pattern generator Part.

また、上記データ変換部は、mビット階調の入力映像データを下位(m−n)ビットに分離し、上記ディザパターンジェネレータに出力するデータ分離部と、上記mビット階調の入力映像データを元に2つのnビットの階調候補を内臓しているLUTから取得生成する候補生成部と、上記候補生成部から供給される2つのnビットの階調候補の何れかを選択し、nビット階調の映像データを出力する選択部とを備え、上記ディザパターンジェネレータは、上記データ分離部から供給された下位(m−n)ビットのデータと、上記タイミング制御部からのタイミング信号とに基づいて1ビットパターンのデータを生成して、上記選択部に出力し、上記選択部は、上記ディザパターンジェネレータからの1ビットパターンから2つのnビットの階調候補のうち片方を選択することが好ましい。   The data converter separates the input video data of m-bit gradation into lower (mn) bits and outputs the data to the dither pattern generator; and the input video data of m-bit gradation A candidate generation unit that originally acquires and generates two n-bit gradation candidates from an LUT that incorporates two n-bit gradation candidates, and two n-bit gradation candidates supplied from the candidate generation unit, and selects n bits The dither pattern generator is based on lower order (mn) bit data supplied from the data separation unit and a timing signal from the timing control unit. 1-bit pattern data is generated and output to the selection unit, which selects two n-bit gradations from the 1-bit pattern from the dither pattern generator. It is preferable to select one of the candidates.

これらの構成により、1枚の透過型表示パネルで構成された表示装置に比べて、階調数を多くでき、且つ、従来の多階調化技術を適用した場合よりも、フリッカ、ノイズを大幅に軽減できるので、表示品位を非常に高いものにすることができる。   With these configurations, the number of gradations can be increased as compared with a display device configured with a single transmissive display panel, and flicker and noise are significantly greater than when a conventional multi-gradation technology is applied. Therefore, the display quality can be made extremely high.

また、上記構成の表示装置の駆動装置は、表示装置を備えた電子機器に備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the drive device for the display device having the above-described structure is provided in an electronic device including the display device.

特に、近年の表示パネルの大型化により、各画素サイズが大きくなった場合に、フリッカやノイズが目立ちやすくなるので、本願発明は大型サイズの表示装置の駆動装置として好適である。   In particular, flicker and noise become conspicuous when the size of each pixel increases due to the recent increase in the size of the display panel. Therefore, the present invention is suitable as a driving device for a large-sized display device.

本発明の表示装置の駆動装置は、mビットの映像データが入力され、n(m>n)ビット階調の透過型表示パネルを2枚以上重ねた表示装置に出力する駆動装置であって、上記入力映像データの階調を表現するために、上記各透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成し、輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となるように、各透過型パネルに出力する階調値の組み合わせを生成して、各透過型表示パネルに出力するパネル制御手段を備えている。これにより、透過型表示パネルを2枚以上重ねることにより、透過型表示パネル1枚の場合よりも階調数を多くすることができ、しかも、パネル制御手段によって、入力映像ソースに含まれる映像データを、上記各透過型表示パネルのうち、少なくとも2枚の透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となるように、階調値の組み合わせを選択した映像データとして、当該少なくとも2枚の透過型表示パネルに出力することで、画素間の輝度差に起因するフリッカやノイズを軽減することができるので、表示品位を非常に高いもにすることができるという効果を奏する。   The display device drive device of the present invention is a drive device that receives m-bit video data and outputs it to a display device in which two or more transmissive display panels of n (m> n) bit gradation are stacked. In order to express the gradation of the input video data, a luminance pattern that is transmitted through each of the transmissive display panels is configured, and the luminance difference between pixels that configure the luminance pattern is minimized. Panel control means for generating a combination of gradation values to be output to the transmissive panel and outputting the combination to each transmissive display panel is provided. Thereby, by superposing two or more transmissive display panels, the number of gradations can be increased as compared with the case of one transmissive display panel, and the video data included in the input video source by the panel control means. Select a combination of gradation values so that the luminance difference between the pixels constituting the luminance pattern transmitted through at least two of the transmissive display panels is minimized. By outputting the processed video data to the at least two transmissive display panels, flicker and noise caused by the luminance difference between pixels can be reduced, so that the display quality can be very high. There is an effect that can be done.

本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、透過型表示パネルとして、透過型液晶パネルを2枚重ねた液晶表示装置について説明する。   An embodiment of the present invention will be described as follows. Note that in this embodiment, a liquid crystal display device in which two transmissive liquid crystal panels are stacked is described as a transmissive display panel.

本実施の形態にかかる液晶表示装置について以下に説明する。   The liquid crystal display device according to this embodiment will be described below.

図3は、液晶表示装置の概略構成図を示し、図4は、上記液晶表示装置の概略構成断面図を示している。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the liquid crystal display device, and FIG. 4 is a schematic configuration cross-sectional view of the liquid crystal display device.

本実施の形態にかかる液晶表示装置は、図3に示すように、第1の液晶パネルとバックライトユニットの間に第2の液晶パネルを設置し、第2の液晶パネルによって第1の液晶パネルを照らす光の量を制御し、暗い部分での液晶パネルの光漏れを防ぐ構成となっている。   In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, a second liquid crystal panel is installed between the first liquid crystal panel and the backlight unit, and the first liquid crystal panel is formed by the second liquid crystal panel. The amount of light that illuminates the light is controlled to prevent light leakage of the liquid crystal panel in dark areas.

上記第2の液晶パネルは、白黒表示(カラーフィルタ無し)の液晶パネルを用いる。これは、視差による画素のずれが生じるために、たとえば斜め方向から見ると第2の液晶パネルの赤の画素が第1の液晶パネルの青の画素と重なって見えた場合、青のカラーフィルタは赤い光を通さないので、常に黒くなってしまうからである。しかも、カラーフィルタがないことで、第2の液晶パネルにおける光の透過率も損なわれない。   As the second liquid crystal panel, a liquid crystal panel for monochrome display (without a color filter) is used. This is because the pixel shift due to parallax occurs. For example, when the red pixel of the second liquid crystal panel appears to overlap the blue pixel of the first liquid crystal panel when viewed from an oblique direction, the blue color filter is Because it does not pass red light, it will always be black. In addition, since there is no color filter, the light transmittance in the second liquid crystal panel is not impaired.

上記液晶表示装置の構造について詳細に説明する。   The structure of the liquid crystal display device will be described in detail.

上記液晶表示装置は、図4に示すように、第1の液晶パネルと第2の液晶パネルとを備え、第1の液晶パネルの最表面側に偏光板A、第1の液晶パネルと第2の液晶パネルとの間に偏光板B、第2の液晶パネルのバックライトユニット側に偏光板Cを配した構成となっている。上記偏光板AとB、偏光板BとCはそれぞれ偏光軸が直交するように配置されている。すなわち、偏光板AとB、偏光板BとCは、それぞれクロスニコルに配置されている。   As shown in FIG. 4, the liquid crystal display device includes a first liquid crystal panel and a second liquid crystal panel, and a polarizing plate A, a first liquid crystal panel, and a second liquid crystal panel are provided on the outermost surface side of the first liquid crystal panel. The polarizing plate B and the polarizing plate C are disposed on the backlight unit side of the second liquid crystal panel. The polarizing plates A and B and the polarizing plates B and C are arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other. That is, the polarizing plates A and B and the polarizing plates B and C are arranged in crossed Nicols.

上記第1の液晶パネルおよび第2の液晶パネルは、それぞれ1対の透明基板1間に液晶を封入してなり、電気的に液晶の配向を変化させることによって、光源から偏光板に入射した偏光を約90度回転させる状態と、偏光を回転させない状態と、その中間状態とを任意に変化させる手段を備える。   Each of the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel is formed by enclosing liquid crystal between a pair of transparent substrates 1 and electrically changing the orientation of the liquid crystal to thereby make polarized light incident on the polarizing plate from the light source. Is provided with means for arbitrarily changing the state in which the light is rotated about 90 degrees, the state in which the polarization is not rotated, and the intermediate state thereof.

また、第1および第2の液晶パネルは、複数の画素により画像を表示できる機能を有している。このような機能を有する表示方式は、TN(TwistedNematic)方式、VA(VerticalAlignment)方式、IPS(InPlainSwitching)方式、FFS方式(Fringe Field Switching)方式またはそれぞれの組み合わせによる方法があるが、単独でも高いコントラストを有するVA方式が適しており、ここではMVA(MultidomainVerticalAlignment)方式を用いて説明するが、IPS方式、FFS方式もノーマリブラック方式であるため、十分な効果がある。駆動方式はTFT(ThinFilmTransistor)によるアクティブマトリックス駆動を用いる。MVAの製造方法についての詳細は、日本国公開特許公報(特開平2001−83523)などに開示されている。   The first and second liquid crystal panels have a function of displaying an image with a plurality of pixels. The display system having such a function includes a TN (TwistedNematic) system, a VA (Vertical Alignment) system, an IPS (InPlain Switching) system, an FFS system (Fringe Field Switching) system, or a combination of these methods. The VA method having the above is suitable and will be described here using the MVA (Multidomain Vertical Alignment) method. However, since the IPS method and the FFS method are also normally black methods, there are sufficient effects. The drive system uses active matrix drive by TFT (ThinFilmTransistor). Details of the MVA manufacturing method are disclosed in Japanese Published Patent Publication (JP-A-2001-83523).

上記液晶表示装置における第1および第2の液晶パネルは、同じ構造であり、いずれも対向基板10とアクティブマトリクス基板11とによって液晶層を挟持した構造である。   The first and second liquid crystal panels in the liquid crystal display device have the same structure, and both have a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between the counter substrate 10 and the active matrix substrate 11.

しかしながら、本実施の形態にかかる液晶表示装置では、第1の液晶パネルのみ対向基板10にカラーフィルタ2(2a〜2c)が設けられている。液晶は、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶が用いられている。   However, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, the color filter 2 (2a to 2c) is provided on the counter substrate 10 only in the first liquid crystal panel. As the liquid crystal, nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used.

第1の液晶パネルの対向基板10は、透明基板1上にカラーフィルタ2、ブラックマトリクス8、対向電極3が形成されたものである。   The counter substrate 10 of the first liquid crystal panel is obtained by forming a color filter 2, a black matrix 8, and a counter electrode 3 on a transparent substrate 1.

これに対して、第2の液晶パネルの対向基板10は、透明基板1上に、ブラックマトリクス8、対向電極3が形成されたものである。   On the other hand, the counter substrate 10 of the second liquid crystal panel is obtained by forming the black matrix 8 and the counter electrode 3 on the transparent substrate 1.

また、アクティブマトリクス基板11は、透明基板1上に、TFT6、信号配線5、層間絶縁膜7、画素電極4が形成されたものであり、第1および第2の液晶パネルのいずれにおいても同じ構成である。   The active matrix substrate 11 is obtained by forming the TFT 6, the signal wiring 5, the interlayer insulating film 7, and the pixel electrode 4 on the transparent substrate 1, and has the same configuration in both the first and second liquid crystal panels. It is.

なお、液晶パネルの画素配列は横(列)Xピクセル、縦(行)Yラインの解像度で構成されるとする。第1の液晶パネルはカラーフィルタがパネルに形成されているので1ピクセルはRGB各1ドットの計3ドットで構成され、第2の液晶パネルはカラーフィルタがないが第1の液晶パネルに対応して1ピクセルは計3ドットで構成されるているとする。   It is assumed that the pixel array of the liquid crystal panel has a resolution of horizontal (column) X pixels and vertical (row) Y lines. Since the first liquid crystal panel has a color filter formed on the panel, one pixel is composed of a total of 3 dots, one for each of RGB, and the second liquid crystal panel has no color filter, but corresponds to the first liquid crystal panel. One pixel is composed of a total of 3 dots.

また、第1、第2の液晶パネルの1ドットの階調データはそれぞれnビットで構成されているものとする。   In addition, it is assumed that 1-dot gradation data of the first and second liquid crystal panels is composed of n bits.

ここで、上記構成の液晶表示装置の駆動制御システムについて説明する。   Here, a drive control system for the liquid crystal display device having the above-described configuration will be described.

図1は、上記駆動制御システムを示す概略ブロック図である。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing the drive control system.

上記駆動制御システムは、図1に示すように、入力映像ソース信号から第1の液晶パネル及び第2の液晶パネルを駆動制御するための制御信号を生成するパネル制御回路100、該パネル制御回路100によって生成された制御信号から第1の液晶パネルを駆動する駆動信号を生成する第1ドライバ200a、上記制御信号から第2の液晶パネルを駆動する駆動信号を生成する第2ドライバ200bを備えている。   As shown in FIG. 1, the drive control system includes a panel control circuit 100 that generates a control signal for driving and controlling the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel from an input video source signal, and the panel control circuit 100. A first driver 200a that generates a drive signal for driving the first liquid crystal panel from the control signal generated by, and a second driver 200b that generates a drive signal for driving the second liquid crystal panel from the control signal. .

ここで、入力映像ソース信号は、映像同期信号と映像データで構成され、映像データは「mビットの階調データ」を含んでいるものとする。そして、液晶パネルは、「nビットの階調データ」を表示することができるものとする。この場合、m>nとする。   Here, it is assumed that the input video source signal includes a video synchronization signal and video data, and the video data includes “m-bit gradation data”. The liquid crystal panel can display “n-bit gradation data”. In this case, m> n.

上記パネル制御回路100は、入力される映像ソースを2つの系統に分配して、系統毎に該映像ソース信号に基づいた映像同期信号及び映像データを後段の回路に供給する分配器101と、該分配器101から供給される同期信号に基づいて第1の液晶パネルを駆動するためのタイミングを図るための信号を第1ドライバ200aに供給する第1タイミングコントローラ102aと、該分配器101から供給される映像同期信号及び映像データ(mビットの階調データ)に基づいて第1の液晶パネルを駆動するための時空間パターンを発生し、上記第1ドライバ200aに供給する第1時空間パターン発生器103aと、該分配器101から供給される同期信号に基づいて第2の液晶パネルを駆動するためのタイミングを図るための信号を第2ドライバ200bに供給する第2タイミングコントローラ102bと、該分配器101から供給される同期信号及び映像データ(mビットの階調データ)に基づいて第2の液晶パネルを駆動するための時空間パターンを発生し、上記第2ドライバ200bに供給する第2時空間パターン発生器103bとを備える。   The panel control circuit 100 distributes an input video source to two systems, and distributes a video synchronization signal and video data based on the video source signal to a subsequent circuit for each system, A first timing controller 102a that supplies a signal for driving a timing for driving the first liquid crystal panel based on the synchronization signal supplied from the distributor 101 to the first driver 200a, and is supplied from the distributor 101. A first spatiotemporal pattern generator for generating a spatiotemporal pattern for driving the first liquid crystal panel based on the video synchronizing signal and the video data (m-bit gradation data) to be supplied to the first driver 200a 103a and a signal for timing the drive for driving the second liquid crystal panel based on the synchronization signal supplied from the distributor 101. A space-time pattern for driving the second liquid crystal panel based on the second timing controller 102b supplied to the driver 200b and the synchronization signal and video data (m-bit gradation data) supplied from the distributor 101. A second spatiotemporal pattern generator 103b that generates and supplies the second driver 200b with the second spatiotemporal pattern generator 103b.

上記第1ドライバ200aは、上記第1タイミングコントローラ102aから供給されるタイミングに関する信号と、上記第1時空間パターン発生器103aから供給される時空間パターン情報とに基づいて、第1の液晶パネルに供給する駆動信号を生成するようになっている。   The first driver 200a is connected to the first liquid crystal panel based on the timing signal supplied from the first timing controller 102a and the spatiotemporal pattern information supplied from the first spatiotemporal pattern generator 103a. A drive signal to be supplied is generated.

また、上記第2ドライバ200bは、上記第2タイミングコントローラ102bから供給されるタイミングに関する信号と、上記第2時空間パターン発生器103bから供給される時空間パターン情報とに基づいて、第2の液晶パネルに供給する駆動信号を生成するようになっている。   In addition, the second driver 200b generates a second liquid crystal based on a timing signal supplied from the second timing controller 102b and the spatiotemporal pattern information supplied from the second spatiotemporal pattern generator 103b. A drive signal to be supplied to the panel is generated.

すなわち、上記パネル制御回路100は、入力映像信号を、分配器101を通して2つの系統に分離し、それぞれ映像同期信号と映像データを後段の第1タイミングコントローラ102a及び第2タイミングコントローラ102bと、第1時空間パターン発生器103a及び第2時空間パターン発生器103bに供給する。   That is, the panel control circuit 100 separates the input video signal into two systems through the distributor 101, and the video synchronization signal and the video data are respectively transmitted to the first timing controller 102a and the second timing controller 102b in the subsequent stage, and the first timing controller 102b. This is supplied to the spatiotemporal pattern generator 103a and the second spatiotemporal pattern generator 103b.

1つ目の系統に存在している第1タイミングコントローラ102a及び第1時空間パターン発生器103aは、第1の液晶パネルのための制御回路を構成し、2つ目の系統に存在している第2タイミングコントローラ102b及び第2時空間パターン発生器103bは、第2の液晶パネルの制御回路を構成している。   The first timing controller 102a and the first spatiotemporal pattern generator 103a existing in the first system constitute a control circuit for the first liquid crystal panel and exist in the second system. The second timing controller 102b and the second spatiotemporal pattern generator 103b constitute a control circuit for the second liquid crystal panel.

上記第1タイミングコントローラ102a及び第2タイミングコントローラ102bは、第1ドライバ200a及び第2ドライバ200bを通して各液晶パネルの各画素を順次点灯するタイミングを図るための信号を生成する。   The first timing controller 102a and the second timing controller 102b generate signals for timing of sequentially lighting each pixel of each liquid crystal panel through the first driver 200a and the second driver 200b.

上記第1時空間パターン発生器103a及び第2時空間パターン発生器103bは、映像同期信号と映像データ(mビットの階調データ)が入力されることで、階調のビット数がパネルの階調ビット数(nビット)に適合した階調数にダウンした時空間パターンを生成して第1ドライバ200a及び第2ドライバ200bに出力する。   The first spatio-temporal pattern generator 103a and the second spatio-temporal pattern generator 103b receive a video synchronization signal and video data (m-bit gray scale data), so that the number of gray scale bits can be reduced. A spatio-temporal pattern down to the number of gradations suitable for the number of key bits (n bits) is generated and output to the first driver 200a and the second driver 200b.

上記第1ドライバ200a及び第2ドライバ200bは、各液晶パネルをタイミングコントローラのタイミングで各画素に時空間パターンとなった映像データを表示させる駆動信号を生成する回路である。   The first driver 200a and the second driver 200b are circuits that generate drive signals that cause each pixel to display video data having a spatiotemporal pattern on each pixel at the timing of the timing controller.

図1に示したパネル制御回路100に対する比較例として、図5には、液晶パネル1枚構成の表示装置に対するパネル制御回路1100の概略ブロックを示している。   As a comparative example for the panel control circuit 100 shown in FIG. 1, FIG. 5 shows a schematic block diagram of the panel control circuit 1100 for a display device having a single liquid crystal panel configuration.

上記パネル制御回路1100では、タイミングコントローラ1102、時空間パターン発生器1103がそれぞれ一つずつ有し、それぞれの回路から信号を液晶パネルを駆動するためのドライバ1200に出力するようになっている。   In the panel control circuit 1100, each of the timing controller 1102 and the spatio-temporal pattern generator 1103 has one each, and outputs a signal from each circuit to the driver 1200 for driving the liquid crystal panel.

ここで、液晶パネル1枚構成の表示装置と、液晶パネル2枚構成の表示装置とにおける時空間パターン発生器の構成上の相違について以下に説明する。   Here, the difference in the configuration of the spatio-temporal pattern generator between the display device having one liquid crystal panel and the display device having two liquid crystal panels will be described below.

まず、液晶パネル1枚構成の表示装置における時空間パターン発生器について説明する。   First, a spatiotemporal pattern generator in a display device having a single liquid crystal panel configuration will be described.

図6は、図5に示す時空間パターン発生器1103の回路構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the spatiotemporal pattern generator 1103 shown in FIG.

ここで、図6においては、入力映像データの階調ビットがmビット(bit)で出力映像データの階調ビットがnビット(bit)に変換される例を挙げているが、入力映像データの階調ビット数m>出力映像データの階調ビット数nといった関係であればどのようなビット数でもよい。   FIG. 6 shows an example in which the gradation bits of the input video data are converted to m bits (bits) and the gradation bits of the output video data are converted to n bits (bits). Any number of bits may be used as long as the number of gradation bits m> the number of gradation bits n of the output video data.

上記時空間パターン発生器1103は、図6に示すように、RGB毎に、入力映像データを、該入力映像データの階調ビット数よりも少ない階調ビット数の出力映像データに変換するためのデータ変換部1300(r、g、b)と、該データ変換部1300に供給するためのRGBディザパターンを生成するRGBディザパターンジェネレータ1400と、該RGBディザパターンジェネレータ1400におけるディザパターンの生成のタイミングを図るためのタイミング制御部1500とを含んだ構成となっている。   As shown in FIG. 6, the spatio-temporal pattern generator 1103 converts input video data into output video data having a gradation bit number smaller than the gradation bit number of the input video data for each RGB. The data conversion unit 1300 (r, g, b), the RGB dither pattern generator 1400 that generates an RGB dither pattern to be supplied to the data conversion unit 1300, and the timing of the dither pattern generation in the RGB dither pattern generator 1400 The configuration includes a timing control unit 1500 for illustration.

上記データ変換部1300は、データ分離処理部1301によって、mビット階調の入力映像データが上位nビットと下位(m−n)ビットに分離される。上位nビットは、加算処理部1302に入力される。下位(m−n)ビットは、RGBディザパターンジェネレータ1400に入力される。入力同期信号は、タイミング制御部1500に入力される。このとき、タイミング制御部1500は、現在の画素が空間パターンの何行何列目(y,x)かと時間パターンの何フレーム目(f)にあたるかをRGBディザパターンジェネレータ1400に出力する。   In the data conversion unit 1300, the data separation processing unit 1301 separates input video data of m-bit gradation into upper n bits and lower (mn) bits. The upper n bits are input to the addition processing unit 1302. The lower (mn) bits are input to the RGB dither pattern generator 1400. The input synchronization signal is input to the timing control unit 1500. At this time, the timing control unit 1500 outputs to the RGB dither pattern generator 1400 what row and column (y, x) the current pixel corresponds to and what frame (f) in the time pattern.

RGBディザパターンジェネレータ1400は、タイミング制御部1500からの入力情報とデータ分離処理部1301からの下位(m−n)ビットデータをアドレスとして内蔵しているLUTから1ビットのパターンを抽出し、加算処理部1302に出力する。   The RGB dither pattern generator 1400 extracts a 1-bit pattern from the LUT containing the input information from the timing control unit 1500 and the lower (mn) bit data from the data separation processing unit 1301 as addresses, and performs addition processing. Output to the unit 1302.

加算処理部1302は、上位nビットと1ビットパターンを加算し、オーバーフロー処理部1303に出力する。   The addition processing unit 1302 adds the upper n bits and the 1-bit pattern and outputs the result to the overflow processing unit 1303.

オーバーフロー処理部1303は、加算処理部1302にて加算されたデータが入力されると、入力ビットの最大階調を超えないように処理し出力映像データ(nビット)を出力する。   When the data added by the addition processing unit 1302 is input, the overflow processing unit 1303 performs processing so as not to exceed the maximum gradation of input bits, and outputs output video data (n bits).

以上の回路は、RGBそれぞれ独立にパラレル動作している。   The above circuit operates in parallel independently for each of RGB.

したがって、各RGBの映像データはk<(2−1)なる階調kと階調(k+1)の組合せとなる時空間パターンが出力映像データに出力される。例外はk=(2−1)のときで階調(k+1)がnビット階調で表現できる範囲を超えるため、オーバーフロー処理により丸められ階調(k+1)→階調kとなり、時空間パターンは表現できなくなる。しかしながら、一般に知られる視覚特性であるウェーバー・フェヒナーの法則(非特許文献:「ディスプレイの基礎」 共立出版 2001年12月出版 P.96〜97)により、明るさ感覚Q=αLogL(αは任意定数)であるから、輝度の高いところほど階調差の識別がしにくくなるため、細かな階調表現が必ずしも必要なく映像表現上問題ない。 Accordingly, each RGB video data is output to the output video data as a spatio-temporal pattern having a combination of gradation k and gradation (k + 1) where k <(2 n −1). The exception is when k = (2 n −1), and the gradation (k + 1) exceeds the range that can be expressed by the n-bit gradation, so that the gradation (k + 1) → gradation k is rounded by the overflow process. Cannot be expressed. However, according to Weber-Fechner's law, which is a generally known visual characteristic (non-patent document: “Basics of Display”, Kyoritsu Shuppan, published December 2001, P. 96-97), brightness sensation Q = αLogL (α is an arbitrary constant) Therefore, the higher the luminance, the more difficult it is to identify the gradation difference, so that fine gradation expression is not necessarily required and there is no problem in video expression.

次に、液晶パネル2枚構成の表示装置における時空間パターン発生器について説明する。   Next, a spatio-temporal pattern generator in a display device having two liquid crystal panels will be described.

図2は、図1に示す第1時空間パターン発生器103a及び第2時空間パターン発生器103bの回路構成を示す図である。なお、第1時空間パターン発生器103aと第2時空間パターン発生器103bとは同じ回路構成である。   FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the first spatiotemporal pattern generator 103a and the second spatiotemporal pattern generator 103b shown in FIG. The first spatiotemporal pattern generator 103a and the second spatiotemporal pattern generator 103b have the same circuit configuration.

図2に示すデータ変換部300では、図6に示したデータ変換部1300における加算処理部1302とオーバーフロー処理部1303がなくなり、新たに候補生成部302と選択部303が設けられている。   In the data conversion unit 300 shown in FIG. 2, the addition processing unit 1302 and the overflow processing unit 1303 in the data conversion unit 1300 shown in FIG. 6 are eliminated, and a candidate generation unit 302 and a selection unit 303 are newly provided.

ここでは、図6と同様入力映像データ(分配器101から出力される映像データ)の階調ビットがmビット(bit)で出力映像データの階調ビットがnビット(bit)に変換される例を挙げているが、入力映像データの階調ビット数m>出力映像データの階調ビット数nといった関係であればどのようなビット数でもよい。   Here, as in FIG. 6, an example in which the gradation bits of the input video data (video data output from the distributor 101) are converted to m bits (bits) and the gradation bits of the output video data are converted to n bits (bits). However, any number of bits may be used as long as the number of gradation bits of input video data is greater than the number of gradation bits of output video data.

上記時空間パターン発生器は、図6と同様に、入力映像データを、該入力映像データの階調ビット数よりも少ない階調ビット数の出力映像データに変換するためのデータ変換部300と、該データ変換部300に供給するためのRGBディザパターンを生成するRGBディザパターンジェネレータ400と、該RGBディザパターンジェネレータ400におけるディザパターンの生成のタイミングを図るためのタイミング制御部500とを含んだ構成となっている。   As in FIG. 6, the spatiotemporal pattern generator includes a data converter 300 for converting input video data into output video data having a gradation bit number smaller than the gradation bit number of the input video data; A configuration including an RGB dither pattern generator 400 that generates an RGB dither pattern to be supplied to the data converter 300, and a timing controller 500 for timing the generation of the dither pattern in the RGB dither pattern generator 400; It has become.

上記データ変換部300は、データ分離部301によって、mビット階調の入力映像データが下位(m−n)ビットに分離される。また、mビット階調の入力映像データは、候補生成部302にも入力される。下位(m−n)ビットは、RGBディザパターンジェネレータ400に入力される。入力同期信号は、タイミング制御部500に入力される。このとき、タイミング制御部500は、現在の画素が空間パターンの何行何列目(y,x)かと時間パターンの何フレーム目(f)にあたるかをRGBディザパターンジェネレータ400に出力する。   In the data converter 300, the data separator 301 separates input video data of m-bit gradation into lower (mn) bits. Further, the input video data of m-bit gradation is also input to the candidate generation unit 302. The lower (mn) bits are input to the RGB dither pattern generator 400. The input synchronization signal is input to the timing control unit 500. At this time, the timing controller 500 outputs to the RGB dither pattern generator 400 what row and column (y, x) the current pixel corresponds to and what frame (f) in the time pattern.

RGBディザパターンジェネレータ400は、タイミング制御部500からの入力情報とデータ分離処理部301からの下位(m−n)ビットデータを元に内蔵しているLUTから1ビットのパターンを抽出し、選択部303に出力する。   The RGB dither pattern generator 400 extracts a 1-bit pattern from a built-in LUT based on input information from the timing control unit 500 and lower (mn) bit data from the data separation processing unit 301, and selects a selection unit. It outputs to 303.

候補生成部302は、入力mビットを元に2つのnビットの階調候補を内臓しているLUTから取得生成し、選択部303に出力する。   The candidate generation unit 302 acquires and generates two n-bit gradation candidates from the built-in LUT based on the input m bits, and outputs them to the selection unit 303.

選択部303は、RGBディザパターンジェネレータ400からの1ビットパターンから2つのnビットの階調候補のうち片方を選択し、出力映像データ(nビット)を出力する。   The selection unit 303 selects one of the two n-bit gradation candidates from the 1-bit pattern from the RGB dither pattern generator 400 and outputs output video data (n bits).

以上の回路は、RGBそれぞれ独立にパラレル動作している。   The above circuit operates in parallel independently for each of RGB.

したがって、各RGBの映像データはk<(2−1)なる階調KUと階調KBの組合せとなる時空間パターンが出力映像データに出力され、階調KUとKBの差は1と限らず任意に設定できるようになっている。この階調KUと階調KBの組合せの設定の仕方およびRGBディザパターンジェネレータにおけるそれら階調の時空間パターンの配置に関しては後述する。 Therefore, for each RGB video data, a spatio-temporal pattern that is a combination of gradation KU and gradation KB with k <(2 n −1) is output to the output image data, and the difference between gradations KU and KB is limited to 1. It can be set arbitrarily. The method of setting the combination of the gradation KU and the gradation KB and the arrangement of the space-time pattern of those gradations in the RGB dither pattern generator will be described later.

なお、上記の回路は、第1の液晶パネルと第2の液晶パネルとに対して、異なるディザパターンを表示するような駆動信号を生成するようになっている。   The circuit described above generates a drive signal for displaying different dither patterns for the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel.

上記構成の液晶表示装置では、図1に示す制御回路を用いることで、液晶パネルの表示性能以上の階調数で表示させる多階調表示を可能としている。   In the liquid crystal display device having the above-described structure, the control circuit shown in FIG. 1 is used to enable multi-gradation display in which the number of gradations exceeds the display performance of the liquid crystal panel.

多階調化において、空間パターンと時間パターンを組み合わせたときに、パターンが見えたり干渉ノイズが発生するのは、パターン内の画素間の輝度差や色度差が空間的および時間的に繋がって紋様となって人間の目に認識されてしまうのが原因である。   In multi-gradation, when a spatial pattern and a temporal pattern are combined, the pattern is visible and interference noise occurs because the luminance and chromaticity differences between the pixels in the pattern are connected spatially and temporally. The cause is that it becomes a pattern and is recognized by the human eye.

そこで、この画素間の輝度差や色度差をできるだけ小さくすれば紋様が目立たなくなり、結果的に階調感だけが認識される。   Therefore, if the luminance difference or chromaticity difference between the pixels is made as small as possible, the pattern becomes inconspicuous, and as a result, only the gradation feeling is recognized.

そのために、例えば図3に示したように、2枚の液晶パネル(第1の液晶パネルと第2の液晶パネル)を重ねた構造を用いて、多階調化するための表示パターンを工夫することで、輝度差を少なくしたパターンを形成している。   Therefore, for example, as shown in FIG. 3, a display pattern for increasing the number of gradations is devised by using a structure in which two liquid crystal panels (first liquid crystal panel and second liquid crystal panel) are overlapped. Thus, a pattern with reduced luminance difference is formed.

図7は、2枚の2階調液晶パネルを重ねたときの透過率の組数を示している。   FIG. 7 shows the number of sets of transmittance when two two-tone liquid crystal panels are stacked.

図7は、簡単のため階調が0と1の2階調でそれぞれの階調の透過率を0と100%に割り当てた場合に、2枚のパネルを重ねたときの透過率を相互のパネルの透過率を掛け算して求めた図である。この図7から分かるように、1つの透過率の値を1階調と数えると2*2=4階調ではなく、表現できる階調はもっと少ない階調数となる。   For simplicity, FIG. 7 shows the transmittance when two panels are overlapped when the transmittance of each gradation is assigned to 0 and 100% in two gradations of 0 and 1. It is the figure calculated | required by multiplying the transmittance | permeability of a panel. As can be seen from FIG. 7, if one transmittance value is counted as one gradation, it is not 2 * 2 = 4 gradations, and the number of gradations that can be expressed is smaller.

図8は、2枚の16階調液晶パネルを重ねたときの透過率の組数を示している。図7に示す場合と同様に、16*16=256階調分の透過率の組数はないが、1枚の液晶パネルで表現できる16階調以上の組数はある。   FIG. 8 shows the number of sets of transmittance when two 16-gradation liquid crystal panels are stacked. As in the case shown in FIG. 7, there is no set of transmittances for 16 * 16 = 256 tones, but there are more than 16 tones that can be expressed by one liquid crystal panel.

すなわち、1枚のパネルの場合は、1画素16階調の16個を利用して、空間パターンと時間パターンとからなるパターン(時空間パターン)を作成していたが、2枚の液晶パネルを重ねることで1画素で扱える階調数を増やし、その増えた階調数を利用してさらに多くの時空間パターンが利用でき、実際に表現できる階調数を増すことができる。図9は、図8に示す結果を3Dグラフ化した図である。   That is, in the case of a single panel, a pattern (spatio-temporal pattern) made up of a spatial pattern and a temporal pattern was created using 16 pixels of 16 gradations. By superimposing, the number of gradations that can be handled by one pixel is increased, and by using the increased number of gradations, more space-time patterns can be used, and the number of gradations that can be actually expressed can be increased. FIG. 9 is a 3D graph of the results shown in FIG.

なお、図8に示すパネルの透過率の変化を表すγカーブは前面・後面とも1.0である。透過率Tの計算式は以下によって与えられる。   The γ curve representing the change in transmittance of the panel shown in FIG. 8 is 1.0 for both the front surface and the rear surface. The formula for calculating the transmittance T is given by:

T=(k/最大階調)^γ
よって、例えば図8の階調3の透過率は(3/15)^1.0=20.0%となる。さらに、前面パネルが階調3、後面パネルが階調6であるならば、それぞれの透過率が20.0%、40.0%になる。そして画面上での明るさは2枚のパネルの透過率の掛け算となるので20.0%×40.0%=8%となり、8%×バックライトの輝度が認識される明るさとなる。実際はカラーフィルターなど他の要因によっても明るさは減少する。
T = (k / maximum gradation) ^ γ
Therefore, for example, the transmittance of gradation 3 in FIG. 8 is (3/15) ^ 1.0 = 20.0%. Further, if the front panel has gradation 3 and the rear panel has gradation 6, the respective transmittances are 20.0% and 40.0%. Since the brightness on the screen is multiplied by the transmittance of the two panels, 20.0% × 40.0% = 8%, and 8% × the brightness at which the backlight luminance is recognized. Actually, the brightness decreases due to other factors such as a color filter.

階調数を意図的に増やせる効果がわかる具体的例を以下に示す。   A specific example showing the effect of intentionally increasing the number of gradations is shown below.

図10(a)は、1枚の液晶パネルの時空間パターンを示す図であり、図10(b)は、図10(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。   FIG. 10A is a diagram illustrating a spatiotemporal pattern of one liquid crystal panel, and FIG. 10B is a graph illustrating a luminance difference in the pattern illustrated in FIG.

図11(a)は、2枚の液晶パネルを重ねたときの時空間パターンを示す図であり、図11(b)は、図11(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。   FIG. 11A is a diagram showing a spatio-temporal pattern when two liquid crystal panels are overlapped, and FIG. 11B is a graph showing a luminance difference in the pattern shown in FIG. 11A.

最初に、1枚の液晶パネルにおける時空間パターンの例について説明する。   First, an example of a spatiotemporal pattern in one liquid crystal panel will be described.

ここで、なるべく透過率15%に近い階調を表現する場合、例えば図10(a)に示すように「1枚の液晶パネル」では、図8に示す表から、透過率15%に近い階調2(透過率13.3%)と階調3(透過率20.0%)の2つの階調、すなわち上記の1枚の液晶パネルからなる表示装置における、時空間パターン発生器、すなわち図6に示す構成で述べた表現を用いれば階調kと階調(k+1)を使って時空間パターンを形成すれば時空間パターンの画素間の輝度差を最小にできる(図10(b))。   Here, when expressing a gradation as close as possible to a transmittance of 15%, for example, as shown in FIG. 10 (a), in the case of “one liquid crystal panel”, a level close to a transmittance of 15% is obtained from the table shown in FIG. Spatio-temporal pattern generator, ie, figure, in a display device composed of two gradations, tone 2 (transmittance 13.3%) and gradation 3 (transmittance 20.0%), that is, the above-mentioned one liquid crystal panel. If the expression described in the configuration shown in FIG. 6 is used, the luminance difference between the pixels of the spatiotemporal pattern can be minimized by forming the spatiotemporal pattern using the gradation k and the gradation (k + 1) (FIG. 10B). .

すなわち、図10(a)のフレーム1において2×2の空間パターンは階調3、2、2、3で構成されるので透過率は20.0%、13.3%、13.3%、20.0%の組合せとなり、フレーム1における2×2の空間パターンでの平均透過率Aは16.6%となる。つまり、この平均透過率とバックライト輝度の掛け算で求まる明るさを2×2領域で空間的に認識することになる。   That is, in the frame 1 in FIG. 10A, the 2 × 2 spatial pattern is composed of gradations 3, 2, 2, and 3, so that the transmittance is 20.0%, 13.3%, 13.3%, The combination is 20.0%, and the average transmittance A in the 2 × 2 spatial pattern in the frame 1 is 16.6%. That is, the brightness obtained by multiplying the average transmittance and the backlight luminance is spatially recognized in the 2 × 2 region.

さらに、図10(a)の1画素において時間パターンが4フレームで階調3→2→3→2と変化するので、透過率は13.3%→20.0%→ 13.3%→20.0%と時間的に変化し、1画素における4フレームでの平均値である平均透過率aも16.6%になる。つまり、この平均透過率とバックライト輝度の掛け算で求まる明るさを1画素単位で時間平均的に視覚は認識することになる。このときの各パターンの輝度差は,図10(b)に示すように、6.7%となる。   Furthermore, since the time pattern changes from 3 to 2 to 3 to 2 in 4 frames in one pixel of FIG. 10A, the transmittance is 13.3% → 20.0% → 13.3% → 20. It changes over time to 0.0%, and the average transmittance a which is an average value in four frames in one pixel is also 16.6%. In other words, the visual perception of the brightness obtained by multiplying the average transmittance by the backlight luminance is averaged in units of one pixel. The luminance difference of each pattern at this time is 6.7% as shown in FIG.

このように時空間で同じ透過率(明るさ)を表現することで、たとえ入力映像ソースが空間パターンを壊すような映像(例えば図12に示すような画素b、cが黒)でも時間方向での補償で認識される明るさは視覚的に維持され、たとえ時間パターンを壊すような映像(例えば図13に示すようなフレーム2、4が全面黒)でも空間的な補償で認識される明るさは視覚的に維持される。これが、従来のノイズやフリッカが発生しにくい多階調化の基本原理である。   By expressing the same transmittance (brightness) in space and time in this way, even in an image where the input image source breaks the space pattern (for example, pixels b and c as shown in FIG. 12 are black) in the time direction. The brightness recognized by the compensation is visually maintained, and the brightness recognized by the spatial compensation even in a video that breaks the time pattern (for example, frames 2 and 4 as shown in FIG. 13 are all black). Is visually maintained. This is the basic principle of multi-gradation that is unlikely to generate noise and flicker.

しかしながら、図10(a)において、ある1フレームでみると空間的には必ず隣の画素との輝度差があり、ある1画素でみると時間的には必ず隣のフレームとの輝度差があるため、最近の液晶TVでは画素が大きくなることによる画素間の輝度差、コントラストが増すことによる階調間の輝度差が大きくなり、空間パターンが見えやすい状況になってきている。さらに、入力映像もFullHD化によって高精細化しており、空間パターンを壊すような細かな映像表現となってきている。さらに、液晶の応答速度向上によりいままで液晶の応答速度の遅さから認識されなかったパターンの点滅がよりはっきり見えるようになることによってフリッカが認識されやすくなっている。さらに液晶パネルの120Hz駆動など動画性能の向上により視線追従によるパターン干渉ノイズが従来より見えやすい状況となっている。   However, in FIG. 10A, when viewed from a certain frame, there is always a difference in brightness from the adjacent pixel spatially, and from a certain pixel, there is always a difference from the adjacent frame in time. Therefore, in recent liquid crystal TVs, the luminance difference between pixels due to an increase in the pixels and the luminance difference between gradations due to an increase in contrast become large, and the spatial pattern is easily visible. Furthermore, the input video has also been refined by using FullHD, and has become a fine video expression that breaks the spatial pattern. Furthermore, flickering is easily recognized by making it possible to more clearly see the blinking of patterns that have not been recognized up to now due to the slow response speed of the liquid crystal due to the improved response speed of the liquid crystal. Furthermore, with the improvement of moving image performance such as 120 Hz driving of the liquid crystal panel, pattern interference noise due to line-of-sight tracking is easier to see than before.

ここで、視線追従によってパターン干渉ノイズが発生する原理を図14に示す。ここでは、図14の(a)のように階調2(透過率13.3%)、階調2.5(透過率16.6%)、階調3(透過率20.0%)の2次元画像が画面に表示されていると考える。階調2.5が時空間パターンで生成した新たな階調値(透過率)である。   Here, FIG. 14 shows the principle of generation of pattern interference noise by line-of-sight tracking. Here, as shown in FIG. 14A, gradation 2 (transmittance 13.3%), gradation 2.5 (transmittance 16.6%), and gradation 3 (transmittance 20.0%). Consider that a two-dimensional image is displayed on the screen. The gradation 2.5 is a new gradation value (transmittance) generated by the spatiotemporal pattern.

この画像が静止しているとき、画像の1ラインを切り取ってフレーム時間順に並べたものが図14の(b)である。静止しているときは同じ画素位置の場合、例えば画素位置5では階調が3→2→3→2となり、時間で平均すれば階調2.5が表現されているのがわかる。また空間的にも例えば画素位置5と6では階調3と2なので階調2.5が表現されているのがわかる。   FIG. 14B shows a case where one line of the image is cut out and arranged in the order of frame time when the image is stationary. In the case of the same pixel position when standing still, for example, at the pixel position 5, the gradation becomes 3 → 2 → 3 → 2, and it can be seen that the gradation 2.5 is expressed by averaging over time. Also, spatially, for example, at pixel positions 5 and 6, gradations 3 and 2 indicate that gradation 2.5 is expressed.

一方、画像が映像フレームごとに右に1画素スクロールしたときは、図14の(c)のように画像のエッジの移動に目が追従して矢印線のような方向に視線が追従移動し、網膜上にはこの方向で画像の輝度が投影されていくことになる。したがって、入力映像のフレームが変わるごとに画素位置5の画素は5→6→7→8と移動し視線もそれに追従する。ところが、階調2.5は階調2と階調3の時空間パターンで画素位置に固定されて生成されているので、図14の(c)のようなパターンとなる。このとき画素位置5→6→7→8の視線追従方向で階調の変化をみると階調が3→3→3→3となっており時間方向のパターンが破壊され、同じ空間パターンが重なり強調される結果となっている。このようにしてパターン干渉によるノイズが発生してしまう。   On the other hand, when the image is scrolled by one pixel to the right for each video frame, the eye follows the movement of the edge of the image as shown in FIG. The luminance of the image is projected on the retina in this direction. Therefore, every time the frame of the input video changes, the pixel at the pixel position 5 moves in the order of 5 → 6 → 7 → 8, and the line of sight follows it. However, since the gradation 2.5 is generated by being fixed at the pixel position by a temporal and spatial pattern of gradation 2 and gradation 3, the pattern is as shown in FIG. At this time, when the change in gradation is observed in the line-of-sight tracking direction of pixel positions 5 → 6 → 7 → 8, the gradation is 3 → 3 → 3 → 3, the pattern in the time direction is destroyed, and the same spatial pattern overlaps. The result is emphasized. In this way, noise due to pattern interference occurs.

これを防ぐ方法として、時空間パターンも画像のスクロールに合わせて生成すれば無くなるように思われるが、映像の動き検出が必要になるためハード規模が大きくなり、また視線が画像のエッジの移動を必ずしも正確に追従しているわけではないので、この現象を根本的に完全になくすことは不可能である。   As a way to prevent this, it seems that the spatio-temporal pattern will be eliminated if it is generated in accordance with the scrolling of the image, but the motion scale of the image becomes necessary, so the hardware scale becomes large, and the line of sight moves the edge of the image. Since this does not necessarily follow exactly, it is impossible to completely eliminate this phenomenon.

すなわち、TVを大画面化する場合、画素サイズも大きくするが、空間パターンによる隣接画素との輝度差が大きくなるので表示品位が低下する。   That is, when the TV has a large screen, the pixel size is increased, but the brightness difference from the adjacent pixels due to the spatial pattern is increased, so that the display quality is lowered.

上記のような不具合を改善するためには、空間的な隣画素との輝度差および時間的な隣フレームとの輝度差をなるべく小さくすれば良い。本発明はこれを2枚の液晶パネルを重ねることで実現している。   In order to improve the problems as described above, the luminance difference between the spatially adjacent pixels and the temporal luminance difference with the adjacent frame may be reduced as much as possible. The present invention realizes this by overlapping two liquid crystal panels.

そこで、本願発明では、図11(a)に示すように、2枚の液晶パネルを重ねた場合では、図8に示す表から、透過率15%にもっとも近い2つの透過率の組合せを使って時空間パターンを形成できる。具体的には、2枚の液晶パネルを重ねたときの透過率はそれぞれの液晶パネルの透過率の掛け算になるので、図11(a)に示すように、第1の液晶パネルの階調3(透過率20.0%)に対して第2の液晶パネルの階調11(透過率73.3%)を重ね合わせたときの透過率は14.7%(=20.0%×73.3%)となる。また、第1の液晶パネルの階調5(透過率33.3%)に対して第2の液晶パネルの階調7(透過率46.7%)を重ね合わせたときの透過率は15.6%(=33.3%×46.7%)となる。先ほどの1枚の液晶パネルで透過率15%に一番近いのは(図10(a))から階調2と3の13.3%と20.0%であるのに対し、2枚の液晶パネルを重ねた場合に選択できた透過率は14.7%と15.6%となる。つまり、この2つの透過率の組合せを使えばより小さい輝度差の時空間パターンで表現でき、干渉パターンやノイズを目立たなくできる。この場合、時間パターンの平均透過率は15.1%になる。このときの各パターンの輝度差は、図11(b)に示すように、0.9%となり、図10(b)に示す従来の時空間パターンの場合の輝度差6.7%よりもかなり小さくできる。   Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11A, when two liquid crystal panels are stacked, the combination of the two transmittances closest to the transmittance of 15% is used from the table shown in FIG. A spatiotemporal pattern can be formed. Specifically, the transmittance when the two liquid crystal panels are overlapped is a multiplication of the transmittance of the respective liquid crystal panels. Therefore, as shown in FIG. When the gradation 11 (transmittance 73.3%) of the second liquid crystal panel is superimposed on (transmittance 20.0%), the transmittance is 14.7% (= 20.0% × 73. 3%). Further, the transmittance when the gradation 7 (transmittance 46.7%) of the second liquid crystal panel is superimposed on the gradation 5 (transmittance 33.3%) of the first liquid crystal panel is 15. 6% (= 33.3% × 46.7%). The closest to 15% transmittance of one LCD panel is 13.3% and 20.0% of gradations 2 and 3 from FIG. 10 (a). The transmittances that can be selected when the liquid crystal panels are stacked are 14.7% and 15.6%. That is, if the combination of these two transmittances is used, it can be expressed by a spatio-temporal pattern with a smaller luminance difference, and the interference pattern and noise can be made inconspicuous. In this case, the average transmittance of the time pattern is 15.1%. The luminance difference of each pattern at this time is 0.9% as shown in FIG. 11B, which is considerably higher than the luminance difference of 6.7% in the case of the conventional spatiotemporal pattern shown in FIG. Can be small.

つまり、2枚の液晶パネルを重ねることで目的とする透過率(15%)を挟みこむもっとも近い透過率の組み合わせを選択する自由度を増やすことができる。   That is, by overlapping two liquid crystal panels, it is possible to increase the degree of freedom in selecting the closest combination of transmittances that sandwiches the target transmittance (15%).

このとき前面パネル(第1の液晶パネル)と後面パネル(第2の液晶パネル)に表示する時空間パターンは異なり、お互いのパターンが時間・空間的に重なったときになるべく時空間パターン内の画素間の輝度差が少なくなるようなパターンになるように表示制御されている。   At this time, the spatiotemporal patterns displayed on the front panel (first liquid crystal panel) and the rear panel (second liquid crystal panel) are different, and the pixels in the spatiotemporal pattern are as much as possible when the patterns overlap in time and space. Display control is performed so as to obtain a pattern in which the luminance difference between them is reduced.

なお、もしも2枚の液晶パネルを同じ時空間パターンにした場合は、選択できる透過率の数が1枚の液晶パネルのときの透過率の数と同一(図8対角上の透過率のみ)となるので、最適な透過率を選択する自由度が減り不利な条件となる。よって、2枚の液晶パネルの時空間パターンは異なっていることが好ましい。   If two liquid crystal panels have the same spatiotemporal pattern, the number of selectable transmittances is the same as the number of transmittances for one liquid crystal panel (only the transmittance on the diagonal in FIG. 8). Therefore, the degree of freedom in selecting the optimum transmittance is reduced, which is a disadvantageous condition. Therefore, it is preferable that the space-time patterns of the two liquid crystal panels are different.

以上の説明は16階調の液晶パネルの例を説明したが、もちろん16階調以上の液晶パネルにも適用できるし、256階調のように階調数が多くなればなるほど選択できる組数が多くなり、より多くの階調をドット間の輝度差を少なくして表現することができる。さらに、色度差ができるだけ小さくなる時空間パターンを作成する場合も同様の理論を展開できる。   Although the above explanation has been given for an example of a liquid crystal panel with 16 gradations, it can of course be applied to a liquid crystal panel with 16 gradations or more, and the number of sets that can be selected increases as the number of gradations increases, such as 256 gradations. It is possible to express more gradations with less luminance difference between dots. Furthermore, the same theory can be developed when creating a spatiotemporal pattern in which the chromaticity difference is as small as possible.

次に、16階調以上の液晶パネルとして、256階調の液晶パネルに本願発明を適用した場合について、以下に説明する。   Next, a case where the present invention is applied to a liquid crystal panel having 256 gradations as a liquid crystal panel having 16 gradations or more will be described below.

図15、図16、図17に液晶パネルが256階調のときの1例を示す。図15は、2枚の256階調の液晶パネルを重ねたときの透過率の組数を示している。図16は、図15に示す透過率の3Dグラフである。図17(a)は、2枚の液晶パネルを重ねたときの時空間パターンを示す図であり、図17(b)は、図17(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。   FIGS. 15, 16 and 17 show an example when the liquid crystal panel has 256 gradations. FIG. 15 shows the number of sets of transmittance when two liquid crystal panels of 256 gradations are overlapped. FIG. 16 is a 3D graph of the transmittance shown in FIG. FIG. 17A is a diagram showing a spatio-temporal pattern when two liquid crystal panels are overlapped, and FIG. 17B is a graph showing a luminance difference in the pattern shown in FIG.

先ほどと同様に透過率15%にもっとも近い組合せを図15の透過率の組合せ表から選択できる。ここでは、透過率15%になる地点として、前面パネルは階調112〜127、後面パネルは階調80〜95を紙面上の都合から選んでいるが、当然他の階調の組合せも存在する。図15の組み合わせ表を用いると、上記と同様に15%に最も近い組合せを選択でき、階調116と階調84で透過率14.99および階調119と階調82で透過率15.01が一番近い。この組合せでの時空間パターンを図17(a)に示す。このとき、各パターンの輝度差は16階調のとき0.9%であったのに対して、図17(b)に示すように、0.02%とかなり小さくなる。   As before, the combination closest to the transmittance of 15% can be selected from the transmittance combination table of FIG. Here, gradations 112 to 127 for the front panel and gradations 80 to 95 for the rear panel are selected as the point where the transmittance is 15% on account of the space on the paper, but naturally other gradation combinations exist. . Using the combination table of FIG. 15, the combination closest to 15% can be selected in the same manner as described above. Is the closest. The spatiotemporal pattern in this combination is shown in FIG. At this time, the luminance difference of each pattern was 0.9% at 16 gradations, but as much as 0.02% as shown in FIG. 17B.

なお、ここで例としてあげた前面パネルおよび後面パネルの階調範囲は16階調パネルのときに例としてあげた図8の階調7と階調5の組み合わせで透過率15.56%になった地点を含む範囲であり、16階調パネルの1階調をさらに16分割してさらに細かく補完したものといえる。したがって、パネル階調がさらに多くなったとしても同様な理論を展開できる。   Note that the gradation range of the front panel and the rear panel described here is 15.56% when the combination of gradation 7 and gradation 5 in FIG. It can be said that one gradation of the 16 gradation panel is further divided into 16 and complemented more finely. Therefore, the same theory can be developed even if the panel gradation is further increased.

また、以上の説明では前面パネルと後面パネルで同じ階調データビット数nとしたが、前面パネルを階調データn1ビットとし、後面パネルを階調データn2ビットとして異なるビット数としても、先に述べたように選択できる透過率の組合せの数量が変わるだけであり、2枚のパネルを重ね合わせることによるパターン間の輝度差削減効果を発揮できる。例えば前面パネルを階調データ8ビットとし、後面パネルを階調データ4ビットとすれば、後面パネルを同じ8ビットにするよりハード規模を削減しつつ、本発明の手法による多階調化の効果をある程度発揮できる。   In the above description, the same gradation data bit number n is used for the front panel and the rear panel. However, even if the front panel has gradation data n1 bits and the rear panel has gradation data n2 bits, As described above, only the number of combinations of transmittances that can be selected is changed, and the effect of reducing the luminance difference between patterns by overlapping two panels can be exhibited. For example, if the front panel has gradation data of 8 bits and the rear panel has gradation data of 4 bits, the effect of multi-gradation by the method of the present invention can be achieved while reducing the hardware scale as compared with the rear panel having the same 8 bits. To some extent.

ここで、実際の時空間パターンの作成手順について以下に説明する。図18は、時空間パターンの作成手順を示すフローチャートである。   Here, a procedure for creating an actual spatiotemporal pattern will be described below. FIG. 18 is a flowchart showing a procedure for creating a spatiotemporal pattern.

最初にステップS1では、重ね合わせる各パネルの階調−透過率の特性を測定する。   First, in step S1, the gradation-transmittance characteristics of each panel to be overlaid are measured.

ついで、ステップS2では、各パネルの透過率の組合せから組合せ透過率表を作成する。つまり、図19(a)に示す2枚パネルの場合の例のようにそれぞれの透過率を掛け合わせた透過率を表とする。ステップS1とステップS2は、パネルを重ねたまま計測することで、ステップS1の各パネルの計測を省くことができる。   Next, in step S2, a combined transmittance table is created from the combinations of transmittances of the panels. That is, the transmittance obtained by multiplying the respective transmittances as in the example of the two-panel display shown in FIG. In step S1 and step S2, the measurement of each panel in step S1 can be omitted by measuring with the panels stacked.

次に、各階調kごとに以下のステップS3〜ステップS6を繰り返す。   Next, the following steps S3 to S6 are repeated for each gradation k.

ステップS3では、求める階調kと要求されるγカーブから目標透過率Tを以下の式から求める。   In step S3, the target transmittance T is obtained from the following equation from the desired gradation k and the required γ curve.

T=(k/最大階調)^γ
次に、ステップS4では、組合せ透過率表から目標透過率Tに最も近い透過率TU、TBを探索する。ここで、TU、TBは以下のように目標透過率Tを挟む透過率である。
T = (k / maximum gradation) ^ γ
Next, in step S4, the transmittances TU and TB closest to the target transmittance T are searched from the combined transmittance table. Here, TU and TB are transmittances that sandwich the target transmittance T as follows.

TU ≧ T ≧ TB
この透過率TU,TBで最小輝度差の時空間パターンを表示すれば良い。この透過率TU,TBを回路で実現するための各パネルの階調値をステップS5で得る。すなわち、図19(a)の例のように透過率TUのパネル1の組合せ階調KU[1]とパネル2の組合せ階調KU[2]、透過率TLのパネル1の組合せ階調KB[1]とパネル2の組み合わせ階調KB[2]を組合せ透過率表から得られる。
TU ≧ T ≧ TB
A spatio-temporal pattern having a minimum luminance difference may be displayed with these transmittances TU and TB. In step S5, the gradation value of each panel for realizing the transmittances TU and TB by a circuit is obtained. That is, as in the example of FIG. 19A, the combination gradation KU [1] of the panel 1 with the transmittance TU and the combination gradation KU [2] of the panel 2 and the combination gradation KB [ 1] and the combined gradation KB [2] of panel 2 are obtained from the combined transmittance table.

これらをステップS6で任意のパネルpにおける階調kに対する時空間パターン階調KU[p]、KB[p]とし、各パネルの時空間パターンの候補テーブルに登録する。   In step S6, these are set as the spatio-temporal pattern gradations KU [p] and KB [p] for the gradation k in any panel p, and are registered in the spatio-temporal pattern candidate table of each panel.

このステップS3〜ステップS6を全階調に対して行うことで図19(b)のような各パネルにおける各階調に対する時空間パターンの階調の組み合わせの候補テーブルが完成する。   By performing steps S3 to S6 for all gradations, a candidate table of combinations of gradations of the spatiotemporal pattern for each gradation in each panel as shown in FIG. 19B is completed.

図2の本発明の時空間パターン発生器ではこのKUとKBの時空間パターン候補テーブルを候補生成ブロックに内蔵しており、mビットの階調データKにより階調候補KUとKBを絞込み、RGBディザパターンジェネレータからの1ビットの状態でKUもしくはKBを選択出力している。   The spatio-temporal pattern generator of the present invention shown in FIG. 2 incorporates the KU and KB spatio-temporal pattern candidate table in the candidate generation block, narrows down the gradation candidates KU and KB with m-bit gradation data K, and selects RGB. KU or KB is selectively output in a 1-bit state from the dither pattern generator.

なお、組合せ透過率表を透過率で並べ替えて表として内蔵しておき、入力階調からこの表を検索してKU、KLを求めることで、ステップS3〜ステップS6を自動化することもできる。ただし、組合せ透過率表はパネル階調数やパネル数が増えるとサイズが巨大になってしまう。   It is also possible to automate steps S3 to S6 by rearranging the combined transmittance table by transmittance and incorporating them as a table, and searching this table from the input gradation to obtain KU and KL. However, the combined transmittance table becomes large as the number of panel gradations and the number of panels increase.

ここで、本発明の2枚の液晶パネルの制御回路図1のタイミングチャートを図20に示し説明する。映像データは液晶パネルの解像度(横Xピクセル縦Yライン)とブランク期間を含む横(列)Wピクセル、縦(行)Hラインで表される期間を1フレームとする複数のフレームデータで構成されるとする。NTSC規格では1秒間に60フレームが映像ソース信号として入力される。さらに、映像データDは各RGBの各mビットの階調データで構成され、液晶パネルの各RGBのnビット階調データに対して、m>nとなることとする。   Here, the control circuit of the two liquid crystal panels of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG. The video data is composed of a plurality of frame data with a resolution (horizontal X pixel vertical Y line) of the liquid crystal panel, horizontal (column) W pixels including a blank period, and a period represented by vertical (row) H line as one frame. Let's say. In the NTSC standard, 60 frames are input as a video source signal per second. Further, the video data D is composed of m-bit gradation data of each RGB, and m> n with respect to the n-bit gradation data of each RGB of the liquid crystal panel.

また、映像同期信号Sは垂直同期信号VSと水平同期信号HSとデータイネーブル信号DEとピクセルクロック信号CKで構成される。図20では垂直同期信号VSがアクティブ(L)になるたびに映像データが次のフレーム期間になったことを表す。水平同期信号HSがアクティブ(L)になるたびに映像データが次のライン期間になったことを表す。データイネーブル信号DEが(L)のとき映像データはブランク期間であることを表し、(H)のとき映像データは液晶パネルにデータが表示される表示期間を表す。これらの期間はピクセルクロック信号CKを最小の基準単位とし、映像データの水平期間はWクロック、表示期間はXクロックとなる。これらデータイネーブル信号DEとピクセルクロック信号CKに同期して映像データDが図20に示すように入力される。   The video synchronization signal S includes a vertical synchronization signal VS, a horizontal synchronization signal HS, a data enable signal DE, and a pixel clock signal CK. FIG. 20 shows that every time the vertical synchronization signal VS becomes active (L), the video data is in the next frame period. Each time the horizontal synchronization signal HS becomes active (L), it represents that the video data has entered the next line period. When the data enable signal DE is (L), the video data represents a blank period, and when the data enable signal DE is (H), the video data represents a display period during which data is displayed on the liquid crystal panel. In these periods, the pixel clock signal CK is the minimum reference unit, the horizontal period of the video data is the W clock, and the display period is the X clock. Video data D is input in synchronization with the data enable signal DE and the pixel clock signal CK as shown in FIG.

最初に、図1の分配器101によって2つの同じタイミングの映像同期信号S1,S2と同じ映像データD1、D2が出力される。つまり、分配器101では1クロックタイミングがずれるだけである。映像同期信号S1およびS2は、それぞれVS1,HS1、DE1、CK1とVS2、HS2、DE2、CK2を含む信号である。図20のタイミングチャートでは映像同期信号S1、S2を代表してデータイネーブル信号DE1、DE2のタイミングを示している。   First, the distributor 101 in FIG. 1 outputs the same video data D1 and D2 as the two video synchronization signals S1 and S2 at the same timing. That is, the distributor 101 only shifts one clock timing. The video synchronization signals S1 and S2 are signals including VS1, HS1, DE1, CK1 and VS2, HS2, DE2, CK2, respectively. In the timing chart of FIG. 20, the timing of the data enable signals DE1 and DE2 is shown on behalf of the video synchronization signals S1 and S2.

続いて、第1時空間パターン発生器103aには映像同期信号S1と映像データD1が入力され、時空間パターン処理された映像データQ1を出力する。図20ではデータD1の各ピクセルデータd0、d1、d2・・・に対して2クロックタイミングがずれてQ1のq1_0、q1_1、q1_2・・・が出力されている。同様に第2時空間パターン発生器103bには映像同期信号S2と映像データD2が入力され、D2の各ピクセルデータd0、d1、d2・・・が2クロックタイミングがずれて時空間パターン処理された映像データQ2の各ピクセルデータq2_0、q2_1、q2_2・・・が出力されている。   Subsequently, the first spatiotemporal pattern generator 103a receives the video synchronization signal S1 and the video data D1, and outputs the video data Q1 subjected to the spatiotemporal pattern processing. In FIG. 20, q1_0, q1_1, q1_2,... Of Q1 are output with a shift of two clock timings with respect to the pixel data d0, d1, d2,. Similarly, the second spatio-temporal pattern generator 103b receives the video synchronization signal S2 and the video data D2, and each pixel data d0, d1, d2,. Each pixel data q2_0, q2_1, q2_2... Of the video data Q2 is output.

また、図1の第1タイミングコントローラ102aにも映像同期信号S1が入力され、ドライバを制御する信号TC1を出力する。TC1はデータスタートパルスSP1、ラッチパルスLS1、ドットクロックDCK1、ゲートスタートパルスGSP1、ゲートクロックGCK1で構成されている。図20に示すように、SP1がアクティブ(H)で映像データQ1の開始位置を示し、DCK1のクロックタイミングにより順次ドライバ内に1ライン分の映像データが蓄積される。そして、LS1がアクティブ(H)になることにより第1の液晶パネルに1ライン分の映像データのデジタル値に相当する階調電圧が一斉に印加される。また、GSP1がアクティブ(H)になりGCK1の波形の立ち上がりで画面表示の一番最初のラインに階調電圧を印加する制御をリセットする。GSP1が(L)になりGCK1の波形の立ち上がりで次の画面ラインに階調電圧を印加する制御を移す。このように順次画面上端から下端まで制御対象となるラインを選択してLS1がアクティブになることで液晶パネルに階調電圧を1ライン上の画素に同時に印加していく。   The video synchronization signal S1 is also input to the first timing controller 102a in FIG. 1, and a signal TC1 for controlling the driver is output. TC1 includes a data start pulse SP1, a latch pulse LS1, a dot clock DCK1, a gate start pulse GSP1, and a gate clock GCK1. As shown in FIG. 20, SP1 is active (H) to indicate the start position of video data Q1, and video data for one line is sequentially stored in the driver according to the clock timing of DCK1. Then, when LS1 becomes active (H), gradation voltages corresponding to digital values of video data for one line are applied to the first liquid crystal panel all at once. Further, the control for applying the gradation voltage to the first line of the screen display is reset when GSP1 becomes active (H) and the waveform of GCK1 rises. When GSP1 becomes (L) and the waveform of GCK1 rises, the control of applying the gradation voltage to the next screen line is shifted. In this way, the line to be controlled is sequentially selected from the upper end to the lower end of the screen, and LS1 becomes active, so that the gradation voltage is simultaneously applied to the pixels on one line on the liquid crystal panel.

同様に、図1の第2タイミングコントローラ102bにも映像同期信号S2が入力され、ドライバを制御する信号TC2を出力する。TC2はデータスタートパルスSP2、ラッチパルスLS2、ドットクロックDCK2、ゲートスタートパルスGSP1、ゲートクロックGCK2で構成されている。図20のようにタイミングはTC1と同様なので省略する。   Similarly, the video synchronization signal S2 is also input to the second timing controller 102b of FIG. 1, and a signal TC2 for controlling the driver is output. TC2 includes a data start pulse SP2, a latch pulse LS2, a dot clock DCK2, a gate start pulse GSP1, and a gate clock GCK2. The timing is the same as TC1 as shown in FIG.

図21に、図2の時空間パターン発生器のタイミングチャートを示し説明する。   FIG. 21 is a timing chart of the spatiotemporal pattern generator of FIG.

図2の入力映像同期信号には、映像信号の垂直同期信号VS、水平同期信号HS、データイネーブル信号DE、クロック信号CKが含まれている。   The input video synchronization signal in FIG. 2 includes a vertical synchronization signal VS, a horizontal synchronization signal HS, a data enable signal DE, and a clock signal CK of the video signal.

図21に示すように、垂直同期信号VSによって映像信号のフレームが切替わり図2のタイミング制御ブロックの内部でフレーム数fがカウントされ出力される。フレーム数fは時空間パターンの構成フレーム数を最大としてカウントされる。ここでは4フレームを最大とし、図21ではフレームカウント1、2、3、4を示している。   As shown in FIG. 21, the frame of the video signal is switched by the vertical synchronization signal VS, and the number of frames f is counted and output within the timing control block of FIG. The number of frames f is counted with the maximum number of frames constituting the spatiotemporal pattern. Here, the maximum is four frames, and FIG. 21 shows frame counts 1, 2, 3, and 4.

また、垂直期間を拡大するとVSと次のVS間には複数の水平同期信号HSが入力されており、水平同期信号HSによって映像信号のラインが切替わり図2のタイミング制御ブロックの内部で行数(ライン数)yがカウントされる。   Further, when the vertical period is expanded, a plurality of horizontal synchronizing signals HS are inputted between VS and the next VS, and the video signal lines are switched by the horizontal synchronizing signal HS, and the number of rows is changed in the timing control block of FIG. (Number of lines) y is counted.

行数yは時空間パターンの構成行数を最大としてカウントされる。ここでは時空間パターンを2x2の構成を仮定しているので、図21の行数yは1、2のカウントを繰り返している。   The number of lines y is counted with the maximum number of lines constituting the spatiotemporal pattern. Here, since the spatiotemporal pattern is assumed to have a 2 × 2 configuration, the number of rows y in FIG.

また、水平期間を拡大するとHSと次のHS間に複数のクロック信号CKが入力されており、さらに画面表示期間にはデータイネーブル信号DEがHighレベルになる。このとき、クロック信号CKによって映像信号のピクセルが切替わり図2のタイミング制御部500の内部で列数(ピクセル数)xがカウントされる。   Further, when the horizontal period is enlarged, a plurality of clock signals CK are inputted between the HS and the next HS, and the data enable signal DE becomes High level during the screen display period. At this time, the pixels of the video signal are switched by the clock signal CK, and the number of columns (number of pixels) x is counted inside the timing control unit 500 of FIG.

列数xは時空間パターンの構成列数を最大としてカウントされる。ここでは時空間パターンを2x2の構成を仮定しているので、図21の列数xは1、2のカウントを繰り返している。   The number of columns x is counted with the maximum number of columns constituting the spatiotemporal pattern. Here, since the space-time pattern is assumed to be 2 × 2, the number of columns x in FIG.

以上のタイミングで、フレーム数f、行数y、列数xがタイミング制御信号から出力され、RGBディザパターンジェネレータに時空間パターンの選択アドレス信号として入力される。   At the above timing, the frame number f, the row number y, and the column number x are output from the timing control signal and input to the RGB dither pattern generator as a selection address signal for the spatiotemporal pattern.

一方、入力映像データを構成するRGBデータはそれぞれ独立で処理される。ハード構成はそれぞれ一緒である。図21に示すように、mビットの映像データ(階調データK)が、DEとCKのタイミングに同期してk0,k1,k2,....と入力される。階調データKは候補生成ブロックに入力され、内蔵する時空間パターン候補テーブルから階調Kを表現する候補階調KU、KBが出力される。図21ではDEとCKのタイミングに同期して(ku0,kb0),(ku1,kb1),....と出力され図2の選択部303に入力されている。   On the other hand, the RGB data constituting the input video data are processed independently. Each hardware configuration is the same. As shown in FIG. 21, m-bit video data (gradation data K) is synchronized with the timings of DE and CK at k0, k1, k2,. . . . Is entered. The gradation data K is input to the candidate generation block, and candidate gradations KU and KB expressing the gradation K are output from the built-in space-time pattern candidate table. In FIG. 21, (ku0, kb0), (ku1, kb1),. . . . Is output to the selection unit 303 in FIG.

また、階調データKはデータ分離部301にも入力され下位(m−n)ビット階調のKLが出力される。図21ではDEとCKのタイミングに同期して、kl0、kl1、kl2....と出力されている。下位ビット階調KLは、図2のRGBディザパターンジェネレータ400に入力されタイミング制御ブロックの時空間パターンの位置情報の入力と合わせて任意の画素のディザパターンを示す1ビットデータPTが出力される。   The gradation data K is also input to the data separation unit 301, and the low-order (mn) bit gradation KL is output. In FIG. 21, kl 0, kl 1, kl 2. . . . Is output. The low-order bit gradation KL is input to the RGB dither pattern generator 400 of FIG. 2, and 1-bit data PT indicating a dither pattern of an arbitrary pixel is output together with the position information of the spatiotemporal pattern of the timing control block.

図21では、DEとCKのタイミングに同期して、pt0、pt1、pt2、...と出力され図2の選択部303に入力されている。選択部303では、PTの0、1から階調候補データのKU、KBのどちらかを選択し、選択階調データKXとして出力する。図21では、DEとCKのタイミングに同期して、kx0、kx1、kx2....と出力されている。   In FIG. 21, in synchronization with the timing of DE and CK, pt0, pt1, pt2,. . . Is output to the selection unit 303 in FIG. The selection unit 303 selects one of the gradation candidate data KU and KB from 0 and 1 of PT, and outputs the selected gradation data KX. In FIG. 21, kx0, kx1, kx2,. . . . Is output.

以上のタイミングにより、任意のmビットの階調Kを表現するための時空間パターンがnビットの階調データKU、KBにより構成される。   With the above timing, a spatio-temporal pattern for expressing an arbitrary m-bit gradation K is composed of n-bit gradation data KU and KB.

また、図2ではRGBそれぞれ独立に時空間パターン発生器を持っており、それぞれ同じ行列位置とフレーム数で同じ時空間パターンを持つこともできるし、別々の時空間パターンとすることもできる。また、時空間パターンのサイズやフレーム数はカウント数によって自由に設定できるので、ハードウェアの規模以外では特に制約はない。   Further, FIG. 2 has a spatiotemporal pattern generator independently for each of R, G, and B, and can have the same spatiotemporal pattern at the same matrix position and the same number of frames, or separate spatiotemporal patterns. In addition, since the size of the spatiotemporal pattern and the number of frames can be freely set according to the number of counts, there are no particular restrictions other than the hardware scale.

図22に4×4で4フレームの時空間パターンでRGB同一の場合(a)とRGB独立の場合(b)の例を示す。図22では、図2の時空間パターン発生器で候補階調KU、KBを選択する元となる1ビットのPATを1=白、0=グレーで表現したものである。このように、RGB独立にしたときはパターンが細かくなるので、さらにノイズやフリッカがなく階調数を増やすことができる。   FIG. 22 shows an example of a case where RGB is the same in a 4 × 4, 4-frame spatiotemporal pattern (a) and RGB independent (b). In FIG. 22, the 1-bit PAT from which the candidate gradations KU and KB are selected by the spatio-temporal pattern generator of FIG. 2 is represented by 1 = white and 0 = gray. Thus, since the pattern becomes fine when RGB is made independent, the number of gradations can be increased without any noise or flicker.

図8では2枚のパネルの階調に対する透過率の変化を表すγカーブは前面・後面ともγ=1.0の場合の例を示した。以下においては、パネルにおけるγ値の変形例について説明する。   FIG. 8 shows an example in which the γ curve representing the change in transmittance with respect to the gradation of the two panels is γ = 1.0 for both the front and rear surfaces. Hereinafter, modified examples of the γ value in the panel will be described.

一般に液晶TVなどのパネルではブラウン管TVの特性を真似て、γ=2.2とし1.0以外を用いている。このγ=2.2の16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せを示す表を図23に示し、そのときの3Dグラフを図24に示す。図24のグラフでは片方のパネルが透過率100%のときγ=2.2のカーブを描いているのが見て取れる。   In general, a panel such as a liquid crystal TV imitates the characteristics of a cathode ray tube TV, and γ = 2.2 and a value other than 1.0 is used. FIG. 23 shows a table showing combinations of transmittances when two 16-gradation panels with γ = 2.2 are stacked, and FIG. 24 shows a 3D graph at that time. In the graph of FIG. 24, it can be seen that one of the panels has a curve of γ = 2.2 when the transmittance is 100%.

なお、γ=2.2のときの階調kの透過率Tの計算式は以下によって与えられる。   The calculation formula of the transmittance T of the gradation k when γ = 2.2 is given by the following.

T=(k/最大階調)^γ
図23に示す表から、γ=1.0の図8に示す表に比べて、低い透過率になる組合せがたくさんできていることが分かる。つまり、低輝度において階調数を多くかつ精度を高めて表示することができる。反面、高い透過率になる組合せが少なくなる。
T = (k / maximum gradation) ^ γ
From the table shown in FIG. 23, it can be seen that there are many combinations with low transmittance compared to the table shown in FIG. 8 where γ = 1.0. That is, it is possible to display with a large number of gradations and high accuracy at low luminance. On the other hand, there are fewer combinations with high transmittance.

一般に知られる視覚特性であるウェーバー・フェヒナーの法則により明るさ感覚Q=αLogL(αは任意定数)であるから、2つの階調の輝度値の差が同じでも輝度の高いところほど階調差の識別がしにくくなり、輝度の低いところほど階調差を識別しやすくなる。   The brightness sensation Q = αLogL (α is an arbitrary constant) according to Weber-Fechner's law, which is a generally known visual characteristic. Therefore, even if the difference in the luminance values of the two gradations is the same, the higher the luminance, the lower the gradation difference. It becomes difficult to identify, and it becomes easier to identify the gradation difference as the luminance is lower.

したがって、γ=2.2の2枚のパネルを重ねることで、低階調側の階調数を増やすことが可能となり視覚特性の観点から画像の見た目の滑らかさを向上させることができる。   Therefore, by overlapping two panels with γ = 2.2, the number of gradations on the low gradation side can be increased, and the smoothness of the appearance of the image can be improved from the viewpoint of visual characteristics.

図25は第1の液晶パネル(前面パネル)がγ=2.2、第2の液晶パネル(後面パネル)がγ=1.0の場合の16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せを示す表であり、図26は、図25に示す表を3Dグラフにした図である。図26のグラフでは、後面パネルが透過率100%のとき前面パネルのγ=2.2のカーブが描かれており、前面パネルが透過率100%のとき後面パネルのγ=1.0のカーブが描かれているのが見て取れる。   FIG. 25 shows the transmittance when two 16-gradation panels are stacked when the first liquid crystal panel (front panel) is γ = 2.2 and the second liquid crystal panel (rear panel) is γ = 1.0. FIG. 26 is a diagram obtained by converting the table shown in FIG. 25 into a 3D graph. In the graph of FIG. 26, a curve of γ = 2.2 of the front panel is drawn when the rear panel has a transmittance of 100%, and a curve of γ = 1.0 of the rear panel when the front panel has a transmittance of 100%. You can see that is drawn.

さきほどの、γ=2.2のときに比べ低い透過率になる組合せが少なくなっている反面、高い透過率になる組合せが増えている。つまり、輝度の低い階調も高い階調も適度に増えていると言える。また、γ=2.2に比べγ=1.0はパネルに印加する階調電圧が線形に変化するので2、3点の基準電圧を補間して作ることができ、回路規模を削減することができる。ちなみにγ=2.2の場合、非線形なγカーブに階調電圧を変化させないといけないため、そのγカーブに沿うように補間するため8点以上の基準電圧を必要とし、その分だけ回路規模が大きくなる。   Although the number of combinations with lower transmittance is smaller than that when γ = 2.2, the number of combinations with higher transmittance is increasing. That is, it can be said that the gradations with low brightness and high gradations increase moderately. Also, compared to γ = 2.2, when γ = 1.0, the gradation voltage applied to the panel changes linearly, so it can be created by interpolating a few reference voltages, reducing the circuit scale. Can do. By the way, when γ = 2.2, the gradation voltage must be changed to a non-linear γ curve. Therefore, in order to interpolate along the γ curve, eight or more reference voltages are required, and the circuit scale is correspondingly increased. growing.

階調電圧を発生させる回路はドライバ内にあり特にパネルの階調数が増えた場合回路規模が大きくなる。例えば、図27にγ=2.2で256階調の階調電圧を発生させる回路構成の例を示す。基準電圧設定回路でγカーブの任意のポイントの基準電圧V0−V9を設定し、その間を折れ線上につないで補間するための抵抗分圧回路R1−R9から構成されており、256の階調電圧を発生する。ドライバは入力された映像データからこれら階調電圧の中から対応する階調電圧を選択し、液晶パネルにその電圧を印加し駆動する。このように多数の基準電圧を必要とする。γ=1.0に近ければ直線状の電圧変化になるので、このような多数の基準電圧は必要なく回路規模を縮小できる。   A circuit for generating a gradation voltage is provided in the driver, and the circuit scale increases especially when the number of gradations of the panel increases. For example, FIG. 27 shows an example of a circuit configuration for generating a gradation voltage of 256 gradations at γ = 2.2. The reference voltage setting circuit is composed of a resistance voltage dividing circuit R1-R9 for setting a reference voltage V0-V9 at an arbitrary point of the γ curve and interpolating between them on a broken line, and 256 gradation voltages Is generated. The driver selects a corresponding gradation voltage from these gradation voltages from the input video data, and drives the liquid crystal panel by applying the voltage. Thus, a large number of reference voltages are required. If γ is close to 1.0, a linear voltage change occurs, so that a large number of such reference voltages are not necessary, and the circuit scale can be reduced.

以上のように、液晶パネルの入力階調と透過率のγ数値が大きければ低輝度の階調を増やすことができる。γ数値が小さければ高輝度の階調を増やすことができる。両者を混ぜ合わせることで映像表現にあわせて滑らかさが必要なところに輝度差が小さくなるような組合せ数が多くなるようにもっていくことができる。これは、任意の階調の範囲を狙ってあらかじめ液晶パネルのγを固定しておく方法も考えられるし、入力映像の画面ヒストグラムで集中している階調範囲に合わせてアクティブに変化させる方法も考えられる。   As described above, if the input gradation of the liquid crystal panel and the γ value of the transmittance are large, the gradation of low luminance can be increased. If the γ value is small, the high luminance gradation can be increased. By mixing both, it is possible to increase the number of combinations that reduce the brightness difference where smoothness is required according to the video expression. This can be done by fixing the γ of the liquid crystal panel in advance aiming at an arbitrary gradation range, or by actively changing it according to the gradation range concentrated in the screen histogram of the input video. Conceivable.

図28は、前面パネルはγ=2.2で後面パネルは階調0〜階調7までγ=1.0で透過率が0%〜100%まで変化し、階調8以上は透過率100%なる16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せの表を示し、図29は、図28に示す表を3Dグラフとした図である。   In FIG. 28, the front panel has γ = 2.2, the rear panel has gradation 0 to gradation 7 and γ = 1.0, and the transmittance changes from 0% to 100%. FIG. 29 is a diagram showing a 3D graph of the table shown in FIG. 28. FIG.

図28に示す表から、階調7以上はすべて透過率が1枚のパネル(前面パネル)のときと一緒になる。このため、階調7以上では、1枚パネルと同等の階調性能しかだせない。しかし、視覚的に階調差(輝度差)がわかりやすい低階調部分、ここでは階調7未満では多数の階調組合せがあることから視覚的な輝度差が小さくなるような透過率の組合せを選び階調数を増やすことができる。それにもかかわらず、透過率0%(完全に0ではない)と透過率100%の表示輝度は変わらないので、同じような高コントラストは維持できる。   From the table shown in FIG. 28, all the gradations 7 and above are the same as when the transmittance is one panel (front panel). For this reason, at gradation 7 or higher, only gradation performance equivalent to that of a single panel can be obtained. However, the low gradation part where the gradation difference (brightness difference) is easy to understand visually, here there are a large number of gradation combinations below the gradation 7, so a transmission combination that reduces the visual luminance difference is selected. The number of selected gradations can be increased. Nevertheless, the display brightness of the transmittance of 0% (not completely 0) and the transmittance of 100% does not change, and the same high contrast can be maintained.

また、階調8以上は階調7と同等なので階調8以上の組合せを記録する回路および処理する回路は不要となり回路規模を1/2に削減できる。16階調のパネルではそれほどでもないと思われるが、例えば256階調のパネルでは回路規模の削減に大きく寄与することは容易に想像できる。   Further, since gradation 8 or higher is equivalent to gradation 7, a circuit for recording a combination of gradation 8 or higher and a circuit for processing become unnecessary, and the circuit scale can be reduced to ½. Although it seems that it is not so much with a panel with 16 gradations, it can be easily imagined that, for example, a panel with 256 gradations greatly contributes to a reduction in circuit scale.

ここで、後面パネルをどの階調から透過率100%とするように設定すれば、上述した効果を得ることができるのかについて以下に説明する。   Here, a description will be given below of which gradation can be used to obtain the above-described effect when the rear panel is set to have a transmittance of 100%.

最大輝度600cd/mの液晶パネルで、階調256の場合64階調付近から低階調でディザパターンのパターンが目立ちやすくなることが経験上わかっている。64階調は、パネルのγ=2.2のとき以下の式より輝度にして約28cd/mである。 Experience has shown that a liquid crystal panel with a maximum luminance of 600 cd / m 2 makes the dither pattern conspicuous at low gradations from around 64 gradations in the case of gradation 256. The 64 gradations are about 28 cd / m 2 in terms of luminance according to the following formula when γ = 2.2 of the panel.

輝度=最大輝度×(求める階調/最大階調)^γ=600×(64/255)^2.2
また、ウェーバー・フェヒナーの法則(明るさ感覚Qが輝度Lの対数に比例する)が成り立つ範囲が30〜1000cd/mとなることが一般に知られている(非特許文献の図3.12)。これは30cd/m未満では、対数に比例せずさらに明るさに関する視覚感度が上がることを意味する。したがって、バックライトの輝度によって階調の表示輝度は変わるので階調値そのままではなく輝度30cd/m以上の輝度の階調で後面パネルの透過率を100%と設定してあるのが望ましい。また、回路規模と実際の見た目のバランスをとってさらに低階調と設定することも考えられる。
Luminance = Maximum luminance × (Grayscale required / Maximum grayscale) ^ γ = 600 × (64/255) ^ 2.2
Further, it is generally known that the range in which Weber-Fechner's law (brightness sensation Q is proportional to the logarithm of luminance L) is 30 to 1000 cd / m 2 (FIG. 3.12 of the non-patent document). . This means that if it is less than 30 cd / m 2, it is not proportional to the logarithm and the visual sensitivity related to brightness is further increased. Therefore, since the display luminance of the gradation changes depending on the luminance of the backlight, it is desirable that the transmittance of the rear panel is set to 100% with the gradation of the luminance of 30 cd / m 2 or more instead of the gradation value as it is. It is also conceivable to set a lower gradation by balancing the circuit scale and the actual appearance.

このように、2枚のパネルで異なるパターンにする階調範囲を適所に限定することで、回路規模の増加を抑えつつ、2枚のパネルを重ねることによるコントラスト増加を維持し、ノイズやフリッカを抑えて階調数を増すことにより映像の滑らかさも増すことができる。   In this way, by limiting the gradation range for different patterns on the two panels to an appropriate place, the increase in contrast due to the overlapping of the two panels is maintained while suppressing an increase in circuit scale, and noise and flicker are suppressed. The smoothness of the image can be increased by suppressing the number of gradations and increasing the number of gradations.

ここまで、液晶パネルを2枚重ねた場合について説明してきたが、本願発明はこれに限定されるものではなく、3枚以上重ね合わせた場合についても十分に適用可能である。   Up to this point, the case where two liquid crystal panels are stacked has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a case where three or more liquid crystal panels are stacked.

図30は、液晶パネルをp(p>2)枚重ねた表示装置におけるパネル制御回路600を示す構成図である。なお、図1に示すパネル制御回路100に含まれる部材と同一機能を有する部材には同一符号を付記し、詳細な説明は省略する。   FIG. 30 is a configuration diagram showing a panel control circuit 600 in a display device in which p (p> 2) liquid crystal panels are stacked. Note that members having the same functions as those included in the panel control circuit 100 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

上記パネル制御回路600は、図30に示すように、分配器101と、液晶パネルの枚数分(p個)のタイミングコントローラ(第1タイミングコントローラ102a〜第pタイミングコントローラ102p)及び時空間パターン発生器(第1時空間パターン発生器103a〜第p時空間パターン発生器103p)とを備えている。そして、各タイミングコントローラ及び時空間パターン発生器からの信号は、それぞれに対応している液晶パネルのドライバに出力される。   As shown in FIG. 30, the panel control circuit 600 includes a distributor 101, timing controllers (first timing controller 102a to p-th timing controller 102p) corresponding to the number (p) of liquid crystal panels, and a spatio-temporal pattern generator. (First spatiotemporal pattern generator 103a to pth spatiotemporal pattern generator 103p). The signals from the timing controllers and the spatiotemporal pattern generator are output to the corresponding liquid crystal panel drivers.

上記構成の表示装置によれば、図1に示す場合に比べて、さらにパターン間の輝度差が少ない階調の組合せを増やすことができるので、階調数を増やし識別される階調差を少なくして、映像表現をさらに滑らかにすることができる。   According to the display device having the above configuration, it is possible to increase the number of combinations of gradations in which the luminance difference between patterns is smaller than in the case shown in FIG. Thus, the video expression can be further smoothed.

本発明の表示装置を適用可能な電子機器としては、TV、PCモニタ、医療用モニタ、プロジェクタ、インフォメーションディスプレイなどを挙げることができ、特にアプリケーションとして階調数が重視され、ピクセルサイズが大きいディスプレイ機器に好適である。   Electronic devices to which the display device of the present invention can be applied include a TV, a PC monitor, a medical monitor, a projector, an information display, and the like. It is suitable for.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の表示装置は、アプリケーションとして階調数が重視され、ピクセルサイズが大きいディスプレイ機器に好適である。   The display device of the present invention is suitable for a display device in which the number of gradations is important as an application and the pixel size is large.

本発明の表示装置の駆動装置の一実施形態を示すものであり、パネル制御部の駆動装置の要部構成を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of a driving device of a panel control unit according to an embodiment of a driving device of a display device of the present invention. 図1に示すパネル制御部に備えられた時空間パターン発生器の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the spatiotemporal pattern generator with which the panel control part shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す表示装置の駆動装置によって駆動される表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display apparatus driven by the drive device of the display apparatus shown in FIG. 図3に示す表示装置の要部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the display apparatus shown in FIG. 比較例としての表示パネルが一枚構成の場合のパネル制御部の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the panel control part in case the display panel as a comparative example is 1 sheet structure. 図5に示すパネル制御部に備えられた時空間パターン発生器の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the spatiotemporal pattern generator with which the panel control part shown in FIG. 5 was equipped. 2枚の2階調液晶パネルを重ねたときの透過率の組数表を示す図である。It is a figure which shows the group number table | surface of the transmittance | permeability when two 2 gradation liquid crystal panels are piled up. 2枚の16階調液晶パネルを重ねたときの透過率の組数表を示す図である。It is a figure which shows the group number table | surface of the transmittance | permeability when two 16 gradation liquid crystal panels are piled up. 図8に示す透過率を3Dグラフ化したグラフである。It is the graph which made the transmittance | permeability shown in FIG. 8 3D graph. 図10(a)は、1枚の液晶パネルの時空間パターンを示す図であり、図10(b)は、図10(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。FIG. 10A is a diagram illustrating a spatiotemporal pattern of one liquid crystal panel, and FIG. 10B is a graph illustrating a luminance difference in the pattern illustrated in FIG. 図11(a)は、2枚の液晶パネルを重ねたときの時空間パターンを示す図であり、図11(b)は、図11(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。FIG. 11A is a diagram showing a spatio-temporal pattern when two liquid crystal panels are overlapped, and FIG. 11B is a graph showing a luminance difference in the pattern shown in FIG. 11A. 空間パターンが破壊される例を示す時空間パターンを示す図である。It is a figure which shows the spatiotemporal pattern which shows the example in which a spatial pattern is destroyed. 時間パターンが破壊される例を示す時空間パターンを示す図である。It is a figure which shows the spatiotemporal pattern which shows the example where a time pattern is destroyed. 視線追従によってパターン干渉ノイズが発生する原理を示す図である。It is a figure which shows the principle that pattern interference noise generate | occur | produces by a gaze tracking. 2枚の256階調の液晶パネルを重ねたときの透過率の組数表を示す図である。It is a figure which shows the group number table | surface of the transmittance | permeability when two liquid crystal panels of 256 gradation are piled up. 図15に示す透過率の3Dグラフ化したグラフであるIt is the graph which made the 3D graph of the transmittance | permeability shown in FIG. 図17(a)は、2枚の液晶パネルを重ねたときの時空間パターンを示す図であり、図17(b)は、図17(a)に示すパターンにおける輝度差を示すグラフである。FIG. 17A is a diagram showing a spatio-temporal pattern when two liquid crystal panels are overlapped, and FIG. 17B is a graph showing a luminance difference in the pattern shown in FIG. 時空間パターンの作成手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the preparation procedure of a spatiotemporal pattern. 図19(a)は、本発明の2枚パネルを重ね合わせたときの組合せ透過率表と時空間パターン候補テーブルとの概念を示す図であり、図19(b)は、時空間パターン候補テーブルを示す図である。FIG. 19A is a diagram showing the concept of a combined transmittance table and a spatio-temporal pattern candidate table when two panels of the present invention are overlapped, and FIG. 19B is a spatio-temporal pattern candidate table. FIG. 本発明の2枚の液晶パネルの制御回路のタイミングチャートである。It is a timing chart of the control circuit of two liquid crystal panels of the present invention. 図2の時空間パターン発生器のタイミングチャートである。3 is a timing chart of the spatiotemporal pattern generator of FIG. RGB同一の場合(A)とRGB独立の場合(B)とにおける、4×4で4フレームの時空間パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a spatio-temporal pattern of 4x4 and 4 frames in the case where RGB is the same (A) and the case where RGB is independent (B). γ=2.2の16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せ表を示す図である。It is a figure which shows the combination table of the transmittance | permeability when two 16 gradation panels of (gamma) = 2.2 are piled up. 図23に示す透過率の3Dグラフ化したグラフであるIt is the graph which made the 3D graph of the transmittance | permeability shown in FIG. 第1の液晶パネル(前面パネル)がγ=2.2、第2の液晶パネル(後面パネル)がγ=1.0の場合の16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せ表を示す図である。Combination table of transmittance when two 16 gradation panels are stacked when the first liquid crystal panel (front panel) is γ = 2.2 and the second liquid crystal panel (rear panel) is γ = 1.0. FIG. 図25に示す透過率の3Dグラフ化したグラフであるIt is the graph which made the 3D graph of the transmittance | permeability shown in FIG. γ=2.2で256階調の階調電圧を発生させる回路構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the circuit structure which produces | generates the gradation voltage of 256 gradations at (gamma) = 2.2. 前面パネルはγ=2.2で後面パネルは階調0〜階調7までγ=1.0で透過率が0%〜100%まで変化し、階調8以上は透過率100%なる16階調パネルを2枚重ねたときの透過率の組合せ表を示す図である。The front panel has γ = 2.2, the rear panel has gradations 0 to 7, and γ = 1.0, and the transmittance changes from 0% to 100%. It is a figure which shows the combination table of the transmittance | permeability when two tones panels are piled up. 図28に示す透過率の3Dグラフ化したグラフであるIt is the graph which made 3D graph of the transmittance | permeability shown in FIG. 液晶パネルをp(p>2)枚重ねた表示装置におけるパネル制御回路600を示す構成図である。It is a block diagram which shows the panel control circuit 600 in the display apparatus which piled up the liquid crystal panel p (p> 2).

符号の説明Explanation of symbols

1 透明基板
2 カラーフィルタ
3 対向電極
4 画素電極
6 TFT
7 層間絶縁膜
8 ブラックマトリクス
10 対向基板
11 アクティブマトリクス基板
100 パネル制御回路(パネル制御手段)
101 分配器
102a 第1タイミングコントローラ
102b 第2タイミングコントローラ
103a 第1時空間パターン発生器(パターン生成回路)
103b 第2時空間パターン発生器(パターン生成回路)
200a 第1ドライバ
200b 第2ドライバ
300 データ変換部
301 データ分離部
302 候補生成部
303 選択部
400 RGBディザパターンジェネレータ(ディザパターンジェネレータ)
500 タイミング制御部
600 パネル制御回路
A 偏光板
B 偏光板
C 偏光板
m 階調ビット数
n 階調ビット数
1 Transparent substrate 2 Color filter 3 Counter electrode 4 Pixel electrode 6 TFT
7 Interlayer insulating film 8 Black matrix 10 Counter substrate 11 Active matrix substrate 100 Panel control circuit (panel control means)
101 Distributor 102a First timing controller 102b Second timing controller 103a First space-time pattern generator (pattern generation circuit)
103b Second space-time pattern generator (pattern generation circuit)
200a First driver 200b Second driver 300 Data converter 301 Data separator 302 Candidate generator 303 Selector 400 RGB dither pattern generator (dither pattern generator)
500 Timing control unit 600 Panel control circuit A Polarizing plate B Polarizing plate C Polarizing plate m Number of gradation bits n Number of gradation bits

Claims (6)

mビットの映像データが入力され、n(m>n)ビット階調の透過型表示パネルを2枚以上重ねた表示装置に出力する駆動装置であって、
上記入力映像データの階調を表現するために、上記各透過型表示パネルを透過して表示される輝度パターンを構成し、輝度パターンを構成する画素間の輝度差が最小となるように、各透過型パネルに出力する階調値の組み合わせを生成して、各透過型表示パネルに出力するパネル制御手段を備えたことを特徴とする表示装置の駆動装置。
A driving device that receives video data of m bits and outputs it to a display device in which two or more transmissive display panels of n (m> n) bit gradation are stacked,
In order to express the gradation of the input video data, a luminance pattern that is transmitted through each of the transmissive display panels is configured, and the luminance difference between pixels that configure the luminance pattern is minimized. A drive device for a display device, comprising panel control means for generating a combination of gradation values to be output to a transmissive panel and outputting the combination to each transmissive display panel.
上記パネル制御手段は、
上記各透過型表示パネルのうち、少なくとも2枚の透過型表示パネルのディザパターンが異なるように制御することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動装置。
The panel control means includes
2. The display device driving device according to claim 1, wherein among the transmissive display panels, at least two transmissive display panels are controlled to have different dither patterns.
上記パネル制御手段は、
上記入力映像ソース信号に含まれる映像データを透過型表示パネル枚数分に分配する分配器と、
上記分配器によって分配された映像データ数分設けられ、該分配器から出力された映像データのディザパターンを生成して、対応する透過型表示パネルに出力するパターン生成回路とを含んでいることを特徴とする請求項2に記載の表示装置の駆動装置。
The panel control means includes
A distributor for distributing video data included in the input video source signal to the number of transmissive display panels;
A pattern generation circuit provided for the number of video data distributed by the distributor, generating a dither pattern of the video data output from the distributor, and outputting the dither pattern to a corresponding transmissive display panel. The display device driving device according to claim 2, wherein the driving device is a display device.
上記パターン生成回路は、
入力映像ソース信号に含まれる映像データの色成分毎に設けられ、入力映像データを、該入力映像データの階調ビット数よりも少ない階調ビット数の出力映像データに変換するデータ変換部と、
上記データ変換部に供給するためのディザパターンを生成するディザパターンジェネレータと、
上記ディザパターンジェネレータにおけるディザパターンの生成のタイミングを図るためのタイミング制御部とを含んでいることを特徴とする請求項3に記載の表示装置の駆動装置。
The pattern generation circuit
A data conversion unit that is provided for each color component of the video data included in the input video source signal and converts the input video data to output video data having a number of gradation bits smaller than the number of gradation bits of the input video data;
A dither pattern generator for generating a dither pattern to be supplied to the data converter;
4. The display device driving apparatus according to claim 3, further comprising a timing control unit for timing the generation of a dither pattern in the dither pattern generator.
上記データ変換部は、
mビット階調の入力映像データを下位(m−n)ビットに分離し、上記ディザパターンジェネレータに出力するデータ分離部と、
上記mビット階調の入力映像データを元に2つのnビットの階調候補を内臓しているLUTから取得生成する候補生成部と、
上記候補生成部から供給される2つのnビットの階調候補の何れかを選択し、nビット階調の映像データを出力する選択部とを備え、
上記ディザパターンジェネレータは、上記データ分離部から供給された下位(m−n)ビットのデータと、上記タイミング制御部からのタイミング信号とに基づいて1ビットパターンのデータを生成して、上記選択部に出力し、
上記選択部は、上記ディザパターンジェネレータからの1ビットパターンから2つのnビットの階調候補のうち片方を選択することを特徴とする請求項4に記載の表示装置の駆動装置。
The data converter is
a data separator that separates input video data of m-bit gradation into lower (mn) bits and outputs to the dither pattern generator;
A candidate generating unit that acquires and generates two n-bit gradation candidates from an LUT based on the m-bit gradation input video data;
A selection unit that selects any one of the two n-bit gradation candidates supplied from the candidate generation unit and outputs video data of n-bit gradation;
The dither pattern generator generates 1-bit pattern data based on lower (mn) bit data supplied from the data separation unit and a timing signal from the timing control unit, and selects the selection unit. Output to
5. The display device driving device according to claim 4, wherein the selection unit selects one of two n-bit gradation candidates from the 1-bit pattern from the dither pattern generator.
表示装置を備えた電子機器であって、
上記表示装置を駆動する駆動装置は、請求項1〜5の何れか1項に記載の表示装置の駆動装置であることを特徴とする電子機器。
An electronic device provided with a display device,
The electronic device according to claim 1, wherein the driving device that drives the display device is the display device driving device according to claim 1.
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