画像データ生成装置、液晶表示装置、及び表示駆動方法
【課題】ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供すること。
【解決手段】ＴＮモードの液晶層ＬＣを有してなる液晶表示部１１０における表示用の画像データを生成するための画像処理ブロック２００は、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを示す画像データＤ１を、視角θ方向から液晶表示部１１０が観察された際に液晶表示部１１０に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下で視角θに応じた階調レベルである画像データＤ２に変換するγ補正リマッピングブロック２０３を有している。
【解決手段】ＴＮモードの液晶層ＬＣを有してなる液晶表示部１１０における表示用の画像データを生成するための画像処理ブロック２００は、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを示す画像データＤ１を、視角θ方向から液晶表示部１１０が観察された際に液晶表示部１１０に表示される画像の色が補色に反転して観察される補色反転が発生する階調レベル以下で視角θに応じた階調レベルである画像データＤ２に変換するγ補正リマッピングブロック２０３を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツイステッドネテマティックモードを用いた液晶表示装置の表示用の画像データを生成する画像データ生成装置、及びそれを用いた液晶表示装置、表示駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、各々が平面電極を有する一対の基板間に液晶層が狭持されて構成されている。液晶表示装置に用いられる液晶の動作モードとしては種々のものがあり、この液晶の動作モードの１つとして、液晶層中の液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向させた状態で液晶の動作をさせるツイステッドネマティック（ＴＮ）モードが知られている。一般に、ＴＮモードにおいては、液晶層内の液晶分子が９０°の角度でツイスト配向させられている。そして、液晶層への光入射側と液晶層からの光出射側とにそれぞれ偏光板が配設されている。このような構成を有する液晶表示装置においては、平面電極に印加する電圧によって液晶層内の液晶分子の配向を制御できる。この液晶分子の配向の制御により、画像の表示を行うことができる。
【０００３】
ここで、ＴＮモードは、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードに比べて、良好なコントラストで画像を観察することが可能な角度範囲、即ち視野角が狭いことが知られている。このＴＮモードの液晶表示装置の視野角を拡大するための技術の１つとして例えば特許文献１の技術がある。特許文献１では、ＴＮモードにおいて広い視野角が得られるように、液晶セルと偏光板との間に負の屈折率異方性を有するディスコティック液晶をハイブリッド配向させてなる視野角補償フィルムを挿入するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０３２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶セルと偏光板との間に視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時における視野角については改善される。その反面、白表示時における補色反転の影響は、視野角補償フィルムを挿入していない場合に比べて大きくなってしまう。ここで、「補色反転」とは、液晶表示装置を特定方向から観察した際に、表示中の画像の色がその補色として観察されてしまう現象のことを言うものとする。このような補色反転により、例えば液晶表示装置に人の顔を表示した際に、その観察方向によっては、本来、肌色として観察されるべき顔がシアン系色として観察されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の画像データ生成装置は、液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の液晶表示装置は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示駆動方法は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。
【図３】液晶表示パネルの構成を示す図である。
【図４】液晶表示部の詳細な構成を示す断面図である。
【図５】表示信号電圧生成回路の構成を示す図である。
【図６】液晶表示部の観察方向について示す図である。
【図７】図７（ａ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図であり、図７（ｂ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。
【図８】図８（ａ）はαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図であり、図８（ｂ）はβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図である。
【図９】視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。図１に示す携帯電話機１０は、マイクロフォン１１と、アンテナ１２と、スピーカ１３と、液晶表示装置１４と、操作部１５と、を有している。
【００１３】
マイクロフォン１１は、携帯電話機１０の使用者によって入力される音声を電気信号に変換するものである。アンテナ１２は、携帯電話機１０が図示しない基地局と通信するためのアンテナである。スピーカ１３は、別の携帯電話機等から基地局を経由してアンテナ１２で受信された音声信号を音声に変換して出力するものである。液晶表示装置１４は、各種の画像を表示するものである。操作部１５は、携帯電話機１０の使用者が携帯電話機１０の操作を行うための操作部である。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、画像処理ブロック２００とを有している。
【００１５】
液晶表示パネル１００は、ツイステッドネマティック（ＴＮ）モードの液晶層を有し、画像データ生成装置としての画像処理ブロック２００から入力される画像データに基づく画像を表示する。この液晶表示パネル１００には、撮像素子１０１が設けられている。撮像素子１０１は、例えばＣＣＤセンサであり、液晶表示パネル１００を観察している観察者を撮像して観察者の画像を取得し、撮像により得られた観察者の画像を画像処理ブロック２００に出力する。
【００１６】
また、液晶表示パネル１００の構成は例えば図３に示すものである。図３に示すように、液晶表示パネル１００は、液晶表示部１１０と、走査ドライバ１２０と、信号ドライバ１３０と、電源調整回路１４０と、を有している。
【００１７】
液晶表示部１１０は、画像処理ブロックから入力される画像データＤ２に基づく画像を表示するための表示部である。この液晶表示部１１０は、画素基板１１１と対向基板１１２との間に液晶層ＬＣが介在されてなる液晶セルを有している。この液晶セルを有して表示画素Ｐｉｘが構成されている。詳細については後述するが、液晶セルには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、このＴＦＴのゲート電極は走査線Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ）に接続され、ドレイン電極（又はソース電極）は走査線Ｇ（ｉ）と交差するようにして延伸配設された信号線Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ）に接続されている。
【００１８】
図４は、液晶表示部１１０の詳細な構成を示す断面図である。図４に示すように、液晶表示部１１０は、液晶セル３０１と、前側偏光板３０２と、後側偏光板３０３と、前側視野角補償フィルム３０４と、後側視野角補償フィルム３０５と、を有している。そして、後側視野角補償フィルム３０５の背面（図示下面）にはバックライト１１４が配置されている。バックライト１１４は、図４の矢印で示す液晶セル３０１の方向に向けて光照射を行う。
【００１９】
ここで、図４に示す液晶表示部１１０は所謂ノーマリーホワイトモードの液晶表示部の例である。ノーマリーホワイトモードの場合、前側偏光板３０２と後側偏光板３０３とは、光の透過軸が互いに直交するように配置されている。
【００２０】
液晶セル３０１を構成する画素基板１１１と対向基板１１２とは、図３に示すシール材１１３（図４においては図示を省略している）によって所定の間隙を保った状態で接合されている。そして、液晶セル３０１を構成する液晶層ＬＣは、シール材１１３によって漏れ出さないように封入されている。
【００２１】
対向基板１１２の光入射面（図示下面）には、後述する表示画素Ｐｉｘを区画するための開口部を形成するブラックマスク３０１１が配設されている。また、ブラックマスク３０１１によって形成された対向基板１１２の各開口部には、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂが所定の配列に従って設けられている。なお、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの厚さは、各カラーフィルタが配置された画素領域毎に設定された液晶層ＬＣの厚さ、即ち赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂとの関係で、ｄｒ＞ｄｇ＞ｄｂのように決めることが望ましい。さらに、赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂの平均液晶層厚をｄとしたときに、液晶層ＬＣの複屈折性Δｎと平均液晶層圧ｄとの積Δｎｄの値は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００２２】
赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの表面には、これらのカラーフィルタを覆うようにして一枚の透明導電膜からなる共通電極３０１３が形成されている。この共通電極３０１３には、電源調整回路１４０からコモン電圧Ｖｃｏｍが印加される。さらに、共通電極３０１３の表面には、共通電極３０１３を覆うようにして前側水平配向膜３０１４が被着されている。この前側水平配向膜３０１４の表面は、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。
【００２３】
画素基板１１１の光出射面（図示上面）には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる複数の画素電極３０１５がマトリックス状に配置されている。各画素電極３０１５は、ブラックマスク３０１１によって形成された開口位置に対応して形成されている。さらに、各画素電極３０１５には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０１６のソース電極（又はドレイン電極）がそれぞれ接続されている。さらに、全ての画素電極３０１５とＴＦＴ３０１６等を覆うようにして後側水平配向膜３０１７が被着されている。後側水平配向膜３０１７の表面も、前側水平配向膜３０１４の表面と同様に、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。ここで、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは、９０°の角度をなすねじれの位置の関係にある。
【００２４】
前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜３０１７との間には、液晶層ＬＣが形成されている。液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子が封入されて構成されている。画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成されていない状態においては、前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜１０１７とのそれぞれの近傍において、液晶分子は、前側水平配向膜３０１４の溝の方向及び後側水平配向膜３０１７の溝の方向に沿って配向規制力を受けて配列している。上述のように、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは９０°の角度をなすねじれの位置の関係にあるので、電界が形成されていない状態の液晶層ＬＣ中の液晶分子はツイスト状に配向される。この場合、バックライト１１４からの光の直線偏光成分は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２をそれぞれ透過する。この結果、表示画素Ｐｉｘの表示が白表示となる。一方、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成された場合には、液晶層ＬＣ中の液晶分子の長軸が電界の向きに対して平行な方向に配向する様に、液晶分子に力が働く。この結果、液晶層ＬＣ中の液晶分子は、前側水平配向膜３０１４から後側水平配向膜３０１７にかけて連続的に配向する。この際、前側水平配向膜３０１４及び後側水平配向膜３０１７から離れるに従って液晶分子は、その立ち上がり角度を大きくする。そして、液晶層ＬＣの層厚方向の中間に位置する液晶分子は、ほぼ垂直に配向する。この場合、バックライト１１４からの光は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２を透過できなくなる。この場合、表示画素Ｐｉｘの表示が黒表示となる。
【００２５】
前側視野角補償フィルム３０４と後側視野角補償フィルム３０５とはそれぞれディスコティック液晶を有して構成されている。このような構成を有する視野角補償フィルムを用いることにより、様々な角度方向の複屈折性を補償することができる。これにより、液晶表示部における表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角を拡大させることが可能である。
【００２６】
前側視野角補償フィルム３０４は、図４に示すように、前側視野角補償フィルム基板３０４１と、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２と、ディスコティック液晶層３０４３と、を有している。前側視野角補償フィルム基板３０４１は、透明なフィルム基板であって、前側偏光板３０２と接するように形成されている。前側視野角補償フィルム配向膜３０４２は、前側視野角補償フィルム基板３０４１の光入射面（図示下面）に形成されている。この前側視野角補償フィルム配向膜３０４２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０４３は、一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立ち上がるハイブリッド配向してなる液晶層を有している。このディスコティック液晶層３０４３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０４３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０４３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０４３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０４３ａの分子軸３０４３ｂは、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２に施された配向処理の方向に従って前側視野角補償フィルム３０４と垂直な面内に揃っている。
【００２７】
後側視野角補償フィルム３０５は、図４に示すように、後側視野角補償フィルム基板３０５１と、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２と、ディスコティック液晶層３０５３と、を有している。後側視野角補償フィルム基板３０５１は、透明なフィルム基板であって、後側偏光板３０３と接するように形成されている。後側視野角補償フィルム配向膜３０５２は、後側視野角補償フィルム基板３０５１の光出射面（図示上面）に形成されている。この後側視野角補償フィルム配向膜３０５２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０５３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０５３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０５３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０５３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０５３ａの分子軸３０５３ｂは、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２に施された配向処理の方向に従って後側視野角補償フィルム３０５と垂直な面内に揃っている。
【００２８】
このような構成において、ディスコティック液晶分子３０４３ａ及びディスコティック液晶分子３０５３ａは、その倒伏方向に沿った負の光学異方性を有する。例えば前側視野角補償フィルム３０４のディスコティック液晶層３０４３は、分子軸３０４３ｂの傾斜角度を平均した方向に対して屈折率が最小となる光学軸を備えた負の光学異方性を発現する。後側視野角補償フィルム３０５のディスコティック液晶層３０５３についても同様である。これらのような構成を有する視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時においては液晶層ＬＣに垂直方向から入射した光に対するリタデーションと斜め方向から入射した光に対するリタデーションとの差が補償される。これにより、黒表示時においては様々な方向からの入射光の透過率の差を小さくして広い視野角を得ることができるようになる。
【００２９】
走査ドライバ１２０は、シフトレジスタ等を備えて構成され、液晶表示部１１０の走査線Ｇ（ｉ）に走査信号を順次印加する。この走査ドライバ１２０は、画像処理ブロック２００の制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての垂直同期信号Ｖｓが入力される毎に、ｍ本の走査線への走査信号の印加を開始する。この際、走査ドライバ１２０は、制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴ３０１６をオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。これにより、この１行分のＴＦＴ３０１６に接続された信号線Ｓ（ｊ）を介して信号ドライバ１３０からの表示信号電圧が画素電極３０１５に書き込まれる。ここで、垂直制御信号Ｖｓは、液晶表示部１１０の１画面分の表示を行うための期間である１フレーム毎に印加されるものである。また、水平制御信号Ｈｓは、液晶表示部１１０に１行分（１本の走査線分）の表示信号電圧（階調信号）を書き込むための期間である１水平期間毎に印加されるものである。
【００３０】
信号側駆動部としての機能を有する信号ドライバ１３０は、液晶表示部１１０の信号線Ｓ（ｊ）に表示信号電圧を印加する。この信号ドライバ１３０は、図５に示すように、サンプリングメモリ１３０１、データラッチ部１３０２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１３０３、及び表示信号電圧生成回路１３０４を有している。
【００３１】
サンプリングメモリ１３０１は、制御信号生成ブロック２０４からの水平同期信号Ｈｓを受けて、１水平期間分に相当するｎ個の表示画素Ｐｉｘに対応した画像データＤ２を、基準クロック信号ＣＬＫに同期して１表示画素分ずつ順次記憶する。このため、サンプリングメモリ１３０１は、信号線Ｓ（ｊ）の数と同数（ｎ個）のデータ格納領域を備えている。ここで、画像データＤ２は、例えば８ビットのデジタルデータとして表される。
【００３２】
データラッチ部１３０２は、制御信号生成ブロック２０４から水平同期信号Ｈｓを受けてサンプリングメモリ１３０１の各格納領域に記憶されている１水平期間分の画像データＤ２を一斉に取り込み、取り込んだ画像データＤ２をＤ／Ａ変換回路１３０３に出力する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換回路１３０３は、データラッチ部１３０２から出力された画像データＤ２をデコードし、デコードした結果として示される階調レベル情報に対応した表示信号電圧を表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧の中から選択し、選択した表示信号電圧を、対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。このＤ／Ａ変換回路１３０３は、複数のＤＡＣ部１３０３ａ及び出力アンプ部１３０３ｂを有している。ＤＡＣ部１３０３ａは、画像データＤ２のデコード結果に応じて、表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧を選択する。出力アンプ部１３０３ｂは、対応するＤＡＣ部１３０３ａによって選択された表示信号電圧を増幅して対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。信号線Ｓ（ｊ）に出力された表示信号電圧は、走査ドライバ１２０によってオン状態とされたＴＦＴ３０１６を介して画素電極３０１５に印加される。これにより、表示信号電圧Ｖｓの印加によって画素電極３０１５に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘと共通電極３０１３に印加されたコモン電圧Ｖｃｏｍとの差の電圧が、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に狭持された液晶層ＬＣに印加され、対応する表示画素Ｐｉｘでの画像表示が行われる。
【００３４】
表示信号電圧生成回路１３０４は、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した表示信号電圧を、例えば所定の正電源電圧ＶＤＤＡ、負電源電圧ＶＳＳＡ（ＶＤＤＡ＞Ｖｃｏｍ＞ＶＳＳＡ）をそれぞれ階調レベル数に対応した複数の抵抗によって分割する抵抗分割方式によって生成する。
【００３５】
ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する性質を有している。したがって、液晶の長寿命化等のためには、液晶に印加される電圧の極性（画素電極電圧とコモン電圧との大小関係）を交流的に変化させる必要がある。このための手法として、例えばドット反転駆動を用いることができる。ドット反転駆動は、液晶層ＬＣに印加される電圧の極性を１表示画素単位で変化させる駆動方式である。このようなドット反転駆動を行うため、表示信号電圧生成回路１３０４は、電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも高い正極側の表示信号電圧Ｖ＋と電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも低い負極側の表示信号電圧Ｖ−との２種の表示信号電圧を生成可能になされている。表示信号電圧Ｖ＋と表示信号電圧Ｖ−とは、それぞれが、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した電圧レベルを有している。このような構成において、表示信号電圧生成回路１３０４は、制御信号生成ブロックからの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて正極側の表示信号電圧Ｖ＋と負極側の表示信号電圧Ｖ−との何れかを選択してＤ／Ａ変換回路１３０３に供給する。ここでは、例えば極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベルの場合に表示信号電圧Ｖ＋を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベルの場合に表示信号電圧Ｖ−を選択するものとする。
【００３６】
なお、本実施形態ではドット反転駆動を用いた極性反転を例示しているが、ライン反転駆動等の他の駆動方式を用いても良い。
【００３７】
図３において電源調整回路１４０は、所定の電源から、走査ドライバ１２０の電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈと、信号ドライバ１３０の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＤＤＡと、コモン電圧Ｖｃｏｍと、を生成し、生成した電圧を対応するブロックに供給する。
【００３８】
また、図２において画像処理ブロック２００は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、画像データメモリ２０２と、γ補正リマッピングブロック２０３と、制御信号生成ブロック２０４と、制御ブロック２０５と、を有している。
【００３９】
外部Ｉ／Ｆ２０１は、外部装置から画像データＤ１を入力するためのインターフェースである。ここで、本実施形態では、例として、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力される画像データＤ１が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３成分からなるデジタルデータであるとし、外部Ｉ／Ｆ２０１はデジタルデータを入力可能とするためのデジタルインターフェースであるとする。デジタルデータでの入力を可能とすることにより、後段の処理が行い易く、処理速度の向上等が見込まれる。
【００４０】
画像データメモリ２０２は、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力された画像データＤ１を一時的に保持しておくためのメモリ（ビデオメモリ）である。
【００４１】
データ変換部としての機能を有するγ補正リマッピングブロック２０３は、画像データＤ１を液晶表示パネル１００の表示に適した画像データＤ２に変換する処理を行う。γ補正リマッピングブロック２０３で行われる処理は、γ補正処理である。γ補正処理は、画像データＤ１を画像データＤ２に変換するためのマッピングを行う処理である。なお、輝度−階調特性を特徴づけるγの値は、１．６〜２．８の範囲であることが望ましい。ここで、本実施形態においては、液晶表示パネル１００を観察している観察者の視線方向に応じて異なるγ補正処理を行う。この詳細については後述する。
【００４２】
制御信号生成ブロック２０４は、液晶表示パネル１００を駆動するための制御信号を生成する。この制御信号は、上述した垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、基準クロック信号ＣＬＫ、極性反転制御信号Ｐｏｌが含まれる。
【００４３】
制御ブロック２０５は、画像処理ブロック２００内の各ブロックの動作制御を行う。また、制御ブロック２０５は、撮像素子１０１で得られた観察者の画像から、観察者の視線の方向を特定する。そして、制御ブロック２０５は、特定した観察者の視線の方向から、液晶表示パネル１００の観察角度（視角）を検出する。この観察角度（視角）は、液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０をなす平面上に法線を設定したときに、この方線と視線の方向を示すベクトルとのなす角度である。ここで、観察者の画像から視線の方向を特定するための手法としては例えば観察者の画像から観察者の黒目を検出し、この黒目の位置によって視線の方向を特定する手法が考えられる。この制御ブロック２０５と撮像素子１０１とが視角検出部として機能する。
【００４４】
以下、本実施形態における液晶表示装置の動作について説明する。まずは、液晶表示部１１０の観察方向によって生ずる「補色反転現象」について説明する。このために、液晶表示部１１０の観察方向を図６に示すようにして定義する。
【００４５】
まず、図６に示す液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０の表示面と平行な面内にＸ軸を設定する。また、液晶表示部１１０の表示面と平行な面内で且つＸ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。さらに、液晶表示部１１０の表示面の法線方向にＺ軸を設定する。図６の例では、Ｘ軸は液晶表示部１１０の表示面の左右方向に平行に設定している。また、Ｙ軸は液晶表示部１１０の表示面の上下方向に平行に設定している。さらに、Ｚ軸は液晶表示部１１０の表示面の正面方向に設定している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ右方、上方、正面方向を正方向とする。
【００４６】
このようにしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定した場合において、Ｚ軸からＸ軸の正方向に向かう観察角度を右方（３時）視角θＲ、Ｚ軸からＸ軸の負方向に向かう観察角度を左方（９時）視角θＬ、Ｚ軸からＹ軸の正方向に向かう観察角度を上方（１２時）視角θＵ、Ｚ軸からＹ軸の負方向に向かう観察角度を下方（６時）視角θＤとする。
【００４７】
また、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向は、液晶表示部１１０の表示面内でＸ軸と４５°の角度をなす表示面左下から表示面右上に向かう方向であるとする。さらに、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向は、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向と直交する表示面左上から表示面右下に向かう方向であるとする。また、液晶層ＬＣを構成する液晶は、誘電率異方性が正で、右カイラルのネマティック液晶であるとする。
【００４８】
一般に、ＴＮモードでは、良好なコントラストで表示を観察することができる観察角度の範囲、即ち視野角が観察方向に対して均一とはならない。例えば上述した図６のような液晶表示装置では、上下方向の視野角が左右方向の視野角に比べて狭くなる。黒表示時における視野角については、前側視野角補償フィルム３０４、後側視野角補償フィルム３０５を導入することによって改善されることが知られている。
【００４９】
視野角補償フィルムを導入することにより黒表示時における視野角については改善される。しかしながら白表示時においては、通常、視野角とは良好なコントラストで表示を観察できる観察角度であって、高いコントラストで画像を観察できる場合であっても、階調反転によって画像の視認性が劣化してしまう場合がある。ここで、階調反転とは、特定方向の視角（図６の例では上方視角θＵ）がある角度を超えた場合に、液晶表示部１１０に表示させようとする画像の階調レベル（入力階調とする）の変化と、液晶表示部１１０の観察者によって実際に観察される画像の階調レベル（表示階調とする）の変化、との関係が線形関係でなくなってしまう現象である。通常、入力階調と表示階調とは対応しており、入力階調を上昇させた場合にはそれに伴って表示階調も上昇する。これに対し、上方視角θＵがある角度を超えると、入力階調がある階調を超えた時点で、それ以後は表示輝度が上昇から下降に転じてしまう。このような階調反転に伴って、液晶表示部１１０に表示される画像の色がその補色として液晶表示部１１０の観察者により観察される補色反転も発生する。このような補色反転は、液晶表示部１１０の視認性に大きな悪影響を与えてしまう。
【００５０】
本実施形態では、信号ドライバ１３０に入力する画像データを適切なものとすることにより、補色反転を防止する。以下、その具体的な手法について説明する。
【００５１】
図７（ａ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図である。ここで、図７（ａ）での輝度制限なしで表記されたデータの例は、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ａ）の横軸は、入力階調を示している。入力階調については、赤色（Ｒ）の階調レベルを２５５階調で固定しつつ、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させたものである。また、図７（ａ）の縦軸は、表示階調を示している。表示階調については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像の輝度（ｃｄ／ｍ２）として表している。
【００５２】
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述するγ補正処理を行っていない場合の表示階調の変化特性を示している。この場合には、低い階調の範囲では、入力階調としてのＢ、Ｇの階調レベルの増加に伴ってほぼ線形に表示階調が上昇している。しかしながら、２２０階調付近で表示階調が上昇から下降に転じてしまう。即ち、従来例では、２２０階調付近で階調反転が発生することが分かる。
【００５３】
図７（ｂ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。ここで、図７（ｂ）で輝度制限なしと表記されたデータの例も、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ｂ）の横軸は、図７（ａ）と同様に入力階調を示している。また、図７（ｂ）の縦軸は、表示色度を示している。表示色度については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像のＣＩＥ Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づく色度座標（ｕ’、ｖ’）で表している。
【００５４】
図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限なし）及びＲｖ’（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述する階調制限処理を行っていない場合の色度の変化特性を示している。この場合には、１００階調、即ち（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，１００，１００）の表示（実際には赤色として認識されるべき表示である）の時点で赤色の補色であるシアン系色への色のシフトが見え始めるという現象が発生する。そして、２２０階調付近で、観察される色が赤色の補色であるシアンとなる補色反転が生じる。
【００５５】
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）において輝度制限なしと表記されたデータは何れも、Ｒの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｇ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させて得られたものである。実際、Ｇの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合、及びＢの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｇの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合も２２０階調付近で補色反転が生じることが分かっている。即ち、上方視角θＵを７０°に固定した場合には、補色反転は、Ｒ、Ｇ、Ｂの何れかの階調レベルが２２０階調付近となった場合に発生する。
【００５６】
以上のように、上方視角θＵが大きい場合、入力階調のレベルによっては補色反転が発生する。逆に言えば、上方視角θＵが大きくなった場合であっても、入力階調のレベルが低ければ補色反転は発生しない。このような補色反転が発生しない階調レベルを非補色反転上限階調レベルとし、本実施形態ではこの非補色反転上限階調レベルを例えば２２０階調とする。ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）の結果から、非補色反転上限階調レベルを２２０階調としている。ただし、これは上方視角θＵが７０°の場合である。実際には、観察方向に応じて適切に階調レベルを変更することが望ましい。
【００５７】
本実施形態では、以下の式に従ってγ補正処理を行うことで補色反転を抑制する。
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
ここで、α、β、ηは係数である。また、ｘは画像データＤ１が示す階調レベルと液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（例えば上述の例では２５５階調）との比である。また、ｚは出力としての画像データＤ２の階調レベルに対応している。さらに、γは非補色反転上限階調レベルに対応している。そして、Ｋは液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（先のｘの定義で用いたものと同じ値）である。また、θは視角である。ここで、ｘ、ｙは何れも０から１までの値を取る。
【００５８】
例えば画像データＤ１によって示される階調レベルが２２０階調の場合、ｘには２２０／２５５＝０.８６２７…を代入する。この結果として求められるｙにγを乗じることで実際の画像データＤ２が演算される。なお、演算結果が整数とならなかった場合には、四捨五入等を行って演算結果を整数とする。
【００５９】
ここで、上式では、ｘ＝０の場合にｙが０とはならず、またｘ＝１の場合にｙが１とはならない。即ち、画像データＤ１が示す階調レベルが０階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが０階調とはならない。同様に、画像データＤ１が示す階調レベルが最大階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが最大階調とはならない。このような表示は余り望ましくないため、一部の入力については上式を厳密に適用しないことが望ましい。この場合には、適用しない入力と出力の関係を予め定義しておく必要がある。例えばｘ＝０のときｙ＝０であり、ｙ＝０によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調０であるとする。また、ｘ＝１のときｙ＝１であり、ｙ＝１によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調γ（＝Ｋ−θ×η）であるとする。
【００６０】
ここで、上式のｙを求めるための係数について補足する。上式におけるαは、大まかな階調特性の形を決めるための係数である。αは、おおよそ３.０以上とすることが適当で、より好ましくは３.０〜６.０とする。図８（ａ）にαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ａ）の横軸はｘであり、図８（ａ）の縦軸はｙである。また、図８（ａ）の各特性曲線はβを１.０に固定し、αを１.０〜６.０の間で１.０ずつ変化させたものである。図８（ａ）に示すように、αの値を大きくすると、中間階調域の傾きが大きくなる一方で低階調域と高階調域の傾きが小さくなる。これに対し、αの値を小さくすると、低階調域から高階調域にかけての直線性が増加する。また、αの値が小さくなるにつれて低階調域と高階調域のｙの値がそれぞれ０と１から乖離する。一方、図８（ｂ）にβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ｂ）の横軸、縦軸もｘ、ｙである。また、図８（ｂ）の各特性曲線はαを４.０に固定し、βを０〜１.０の間で０.５ずつ変化させたものである。図８（ｂ）に示すように、βが小さいほど直線性が増し、βが大きくなれば低階調域、高階調域の傾きが小さくなり、表示される画像のコントラストを大きくすることが可能である。
【００６１】
また、図９は、視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。図９は、Ｋ＝２５５とし、視角θを０°〜９０°の範囲で変化させながら、非補色反転上限階調レベルγを測定したものである。上式でも示したように、視角θと非補色反転上限階調レベルγとは線形関係を有する。ここで、図９のグラフの傾きを示すηはη＝０.５であるが、測定によれば０．４〜０．６の範囲であった。視角θに応じて非補色反転上限階調レベルγを設定することにより、補色反転を抑制しつつ、視角θに応じた最大の階調レベルを有するγ特性で画像の表示を行うことが可能である。
【００６２】
以上のようなγ補正処理を行うことにより、上方視角θＵが増加した際の補色反転が抑制される。なお、上述したγ補正処理は、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と同じである場合を想定している。したがって、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と異なる場合には、画像データＤ１の階調レベル数を画像データＤ２の取り得る階調レベル数と一致させるためのマッピング処理を行ってから上述のγ補正処理を行う。
【００６３】
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の表示階調の変化特性を示している。図７（ａ）に示すように、階調制限処理を行った方が階調制限処理を行っていない場合よりも輝度が高くなる。これは、階調制限処理を行っていない場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの一色でも非補色反転上限階調レベルを超えてしまうと補色反転が発生し、これに伴って輝度の低下も発生することを示している。加えて、例えば図７（ａ）に示したように全ての階調の最大値をγに制限することで、輝度制限なしのときに見られた、入力階調レベルの増加に伴って輝度が下がるという部分がなくなり、入力階調レベルが増えれば輝度が減る事無く増えていくという関係を実現することができる。
【００６４】
また、図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限あり）及びＲｖ’（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の色度の変化特性を示している。図７（ｂ）に示すように、階調制限処理を行った場合のほうが階調制限処理を行っていない場合よりもシアン系色へのシフト量が抑制されていることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、信号ドライバ１３０に入力する画像データＤ２の階調レベルを、補色反転が発生しない階調レベルである非補色反転上限階調レベルに制限することにより、上方視角が大きくなったときに発生し得る補色反転が抑制される。また、視角に応じて非補色反転上限階調レベルを設定することにより、補色反転が発生しない最大の輝度で画像の表示を行うことが可能である。
【００６６】
ここで、上述した本実施形態の例において、階調反転及び補色反転が上方視角θＵの増加に伴って発生するのは、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向を表示面左下から表示面右上に向かう方向とし、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向を表示面左上から表示面右下に向かう方向としたためである。配向処理方向を逆転させた場合には、階調反転及び補色反転が下方視角θＤの増加に伴って発生する。
【００６７】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【００６８】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
を具備することを特徴とする画像データ生成装置。
【００６９】
［２］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［１］に記載の画像データ生成装置。
［３］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［２］に記載の画像データ生成装置。
【００７０】
［４］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［１］乃至［３］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［５］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［１］乃至［４］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［６］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［５］に記載の画像データ生成装置。
［７］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［１］乃至［６］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［８］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［７］に記載の画像データ生成装置。
［９］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
［１０］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［９］に記載の液晶表示装置。
［１１］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［１０］に記載の液晶表示装置。
［１２］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［９］乃至［１１］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１３］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［９］乃至［１２］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１４］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［１３］に記載の液晶表示装置。
［１５］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［９］乃至［１４］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１６］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［１５］に記載の液晶表示装置。
［１７］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。
【符号の説明】
【００７１】
１０…携帯電話機、１１…マイクロフォン、１２…アンテナ、１３…スピーカ、１４…液晶表示装置、１５…操作部、１００…液晶表示パネル、１０１…撮像素子、１１０…液晶表示部、１１１…画素基板、１１２…対向基板、１１３…シール材、１１４…バックライト、１２０…走査ドライバ、１３０…信号ドライバ、１４０…電源調整回路、２００…画像処理ブロック、２０１…外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２０２…画像データメモリ、２０３…γ補正リマッピングブロック、２０４…制御信号生成ブロック、２０５…制御ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツイステッドネテマティックモードを用いた液晶表示装置の表示用の画像データを生成する画像データ生成装置、及びそれを用いた液晶表示装置、表示駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、各々が平面電極を有する一対の基板間に液晶層が狭持されて構成されている。液晶表示装置に用いられる液晶の動作モードとしては種々のものがあり、この液晶の動作モードの１つとして、液晶層中の液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向させた状態で液晶の動作をさせるツイステッドネマティック（ＴＮ）モードが知られている。一般に、ＴＮモードにおいては、液晶層内の液晶分子が９０°の角度でツイスト配向させられている。そして、液晶層への光入射側と液晶層からの光出射側とにそれぞれ偏光板が配設されている。このような構成を有する液晶表示装置においては、平面電極に印加する電圧によって液晶層内の液晶分子の配向を制御できる。この液晶分子の配向の制御により、画像の表示を行うことができる。
【０００３】
ここで、ＴＮモードは、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードに比べて、良好なコントラストで画像を観察することが可能な角度範囲、即ち視野角が狭いことが知られている。このＴＮモードの液晶表示装置の視野角を拡大するための技術の１つとして例えば特許文献１の技術がある。特許文献１では、ＴＮモードにおいて広い視野角が得られるように、液晶セルと偏光板との間に負の屈折率異方性を有するディスコティック液晶をハイブリッド配向させてなる視野角補償フィルムを挿入するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０３２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶セルと偏光板との間に視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時における視野角については改善される。その反面、白表示時における補色反転の影響は、視野角補償フィルムを挿入していない場合に比べて大きくなってしまう。ここで、「補色反転」とは、液晶表示装置を特定方向から観察した際に、表示中の画像の色がその補色として観察されてしまう現象のことを言うものとする。このような補色反転により、例えば液晶表示装置に人の顔を表示した際に、その観察方向によっては、本来、肌色として観察されるべき顔がシアン系色として観察されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の画像データ生成装置は、液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の液晶表示装置は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示駆動方法は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。
【図３】液晶表示パネルの構成を示す図である。
【図４】液晶表示部の詳細な構成を示す断面図である。
【図５】表示信号電圧生成回路の構成を示す図である。
【図６】液晶表示部の観察方向について示す図である。
【図７】図７（ａ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図であり、図７（ｂ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。
【図８】図８（ａ）はαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図であり、図８（ｂ）はβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図である。
【図９】視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。図１に示す携帯電話機１０は、マイクロフォン１１と、アンテナ１２と、スピーカ１３と、液晶表示装置１４と、操作部１５と、を有している。
【００１３】
マイクロフォン１１は、携帯電話機１０の使用者によって入力される音声を電気信号に変換するものである。アンテナ１２は、携帯電話機１０が図示しない基地局と通信するためのアンテナである。スピーカ１３は、別の携帯電話機等から基地局を経由してアンテナ１２で受信された音声信号を音声に変換して出力するものである。液晶表示装置１４は、各種の画像を表示するものである。操作部１５は、携帯電話機１０の使用者が携帯電話機１０の操作を行うための操作部である。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、画像処理ブロック２００とを有している。
【００１５】
液晶表示パネル１００は、ツイステッドネマティック（ＴＮ）モードの液晶層を有し、画像データ生成装置としての画像処理ブロック２００から入力される画像データに基づく画像を表示する。この液晶表示パネル１００には、撮像素子１０１が設けられている。撮像素子１０１は、例えばＣＣＤセンサであり、液晶表示パネル１００を観察している観察者を撮像して観察者の画像を取得し、撮像により得られた観察者の画像を画像処理ブロック２００に出力する。
【００１６】
また、液晶表示パネル１００の構成は例えば図３に示すものである。図３に示すように、液晶表示パネル１００は、液晶表示部１１０と、走査ドライバ１２０と、信号ドライバ１３０と、電源調整回路１４０と、を有している。
【００１７】
液晶表示部１１０は、画像処理ブロックから入力される画像データＤ２に基づく画像を表示するための表示部である。この液晶表示部１１０は、画素基板１１１と対向基板１１２との間に液晶層ＬＣが介在されてなる液晶セルを有している。この液晶セルを有して表示画素Ｐｉｘが構成されている。詳細については後述するが、液晶セルには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、このＴＦＴのゲート電極は走査線Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ）に接続され、ドレイン電極（又はソース電極）は走査線Ｇ（ｉ）と交差するようにして延伸配設された信号線Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ）に接続されている。
【００１８】
図４は、液晶表示部１１０の詳細な構成を示す断面図である。図４に示すように、液晶表示部１１０は、液晶セル３０１と、前側偏光板３０２と、後側偏光板３０３と、前側視野角補償フィルム３０４と、後側視野角補償フィルム３０５と、を有している。そして、後側視野角補償フィルム３０５の背面（図示下面）にはバックライト１１４が配置されている。バックライト１１４は、図４の矢印で示す液晶セル３０１の方向に向けて光照射を行う。
【００１９】
ここで、図４に示す液晶表示部１１０は所謂ノーマリーホワイトモードの液晶表示部の例である。ノーマリーホワイトモードの場合、前側偏光板３０２と後側偏光板３０３とは、光の透過軸が互いに直交するように配置されている。
【００２０】
液晶セル３０１を構成する画素基板１１１と対向基板１１２とは、図３に示すシール材１１３（図４においては図示を省略している）によって所定の間隙を保った状態で接合されている。そして、液晶セル３０１を構成する液晶層ＬＣは、シール材１１３によって漏れ出さないように封入されている。
【００２１】
対向基板１１２の光入射面（図示下面）には、後述する表示画素Ｐｉｘを区画するための開口部を形成するブラックマスク３０１１が配設されている。また、ブラックマスク３０１１によって形成された対向基板１１２の各開口部には、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂが所定の配列に従って設けられている。なお、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの厚さは、各カラーフィルタが配置された画素領域毎に設定された液晶層ＬＣの厚さ、即ち赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂとの関係で、ｄｒ＞ｄｇ＞ｄｂのように決めることが望ましい。さらに、赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂの平均液晶層厚をｄとしたときに、液晶層ＬＣの複屈折性Δｎと平均液晶層圧ｄとの積Δｎｄの値は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００２２】
赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの表面には、これらのカラーフィルタを覆うようにして一枚の透明導電膜からなる共通電極３０１３が形成されている。この共通電極３０１３には、電源調整回路１４０からコモン電圧Ｖｃｏｍが印加される。さらに、共通電極３０１３の表面には、共通電極３０１３を覆うようにして前側水平配向膜３０１４が被着されている。この前側水平配向膜３０１４の表面は、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。
【００２３】
画素基板１１１の光出射面（図示上面）には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる複数の画素電極３０１５がマトリックス状に配置されている。各画素電極３０１５は、ブラックマスク３０１１によって形成された開口位置に対応して形成されている。さらに、各画素電極３０１５には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０１６のソース電極（又はドレイン電極）がそれぞれ接続されている。さらに、全ての画素電極３０１５とＴＦＴ３０１６等を覆うようにして後側水平配向膜３０１７が被着されている。後側水平配向膜３０１７の表面も、前側水平配向膜３０１４の表面と同様に、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。ここで、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは、９０°の角度をなすねじれの位置の関係にある。
【００２４】
前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜３０１７との間には、液晶層ＬＣが形成されている。液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子が封入されて構成されている。画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成されていない状態においては、前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜１０１７とのそれぞれの近傍において、液晶分子は、前側水平配向膜３０１４の溝の方向及び後側水平配向膜３０１７の溝の方向に沿って配向規制力を受けて配列している。上述のように、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは９０°の角度をなすねじれの位置の関係にあるので、電界が形成されていない状態の液晶層ＬＣ中の液晶分子はツイスト状に配向される。この場合、バックライト１１４からの光の直線偏光成分は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２をそれぞれ透過する。この結果、表示画素Ｐｉｘの表示が白表示となる。一方、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成された場合には、液晶層ＬＣ中の液晶分子の長軸が電界の向きに対して平行な方向に配向する様に、液晶分子に力が働く。この結果、液晶層ＬＣ中の液晶分子は、前側水平配向膜３０１４から後側水平配向膜３０１７にかけて連続的に配向する。この際、前側水平配向膜３０１４及び後側水平配向膜３０１７から離れるに従って液晶分子は、その立ち上がり角度を大きくする。そして、液晶層ＬＣの層厚方向の中間に位置する液晶分子は、ほぼ垂直に配向する。この場合、バックライト１１４からの光は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２を透過できなくなる。この場合、表示画素Ｐｉｘの表示が黒表示となる。
【００２５】
前側視野角補償フィルム３０４と後側視野角補償フィルム３０５とはそれぞれディスコティック液晶を有して構成されている。このような構成を有する視野角補償フィルムを用いることにより、様々な角度方向の複屈折性を補償することができる。これにより、液晶表示部における表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角を拡大させることが可能である。
【００２６】
前側視野角補償フィルム３０４は、図４に示すように、前側視野角補償フィルム基板３０４１と、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２と、ディスコティック液晶層３０４３と、を有している。前側視野角補償フィルム基板３０４１は、透明なフィルム基板であって、前側偏光板３０２と接するように形成されている。前側視野角補償フィルム配向膜３０４２は、前側視野角補償フィルム基板３０４１の光入射面（図示下面）に形成されている。この前側視野角補償フィルム配向膜３０４２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０４３は、一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立ち上がるハイブリッド配向してなる液晶層を有している。このディスコティック液晶層３０４３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０４３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０４３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０４３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０４３ａの分子軸３０４３ｂは、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２に施された配向処理の方向に従って前側視野角補償フィルム３０４と垂直な面内に揃っている。
【００２７】
後側視野角補償フィルム３０５は、図４に示すように、後側視野角補償フィルム基板３０５１と、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２と、ディスコティック液晶層３０５３と、を有している。後側視野角補償フィルム基板３０５１は、透明なフィルム基板であって、後側偏光板３０３と接するように形成されている。後側視野角補償フィルム配向膜３０５２は、後側視野角補償フィルム基板３０５１の光出射面（図示上面）に形成されている。この後側視野角補償フィルム配向膜３０５２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０５３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０５３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０５３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０５３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０５３ａの分子軸３０５３ｂは、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２に施された配向処理の方向に従って後側視野角補償フィルム３０５と垂直な面内に揃っている。
【００２８】
このような構成において、ディスコティック液晶分子３０４３ａ及びディスコティック液晶分子３０５３ａは、その倒伏方向に沿った負の光学異方性を有する。例えば前側視野角補償フィルム３０４のディスコティック液晶層３０４３は、分子軸３０４３ｂの傾斜角度を平均した方向に対して屈折率が最小となる光学軸を備えた負の光学異方性を発現する。後側視野角補償フィルム３０５のディスコティック液晶層３０５３についても同様である。これらのような構成を有する視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時においては液晶層ＬＣに垂直方向から入射した光に対するリタデーションと斜め方向から入射した光に対するリタデーションとの差が補償される。これにより、黒表示時においては様々な方向からの入射光の透過率の差を小さくして広い視野角を得ることができるようになる。
【００２９】
走査ドライバ１２０は、シフトレジスタ等を備えて構成され、液晶表示部１１０の走査線Ｇ（ｉ）に走査信号を順次印加する。この走査ドライバ１２０は、画像処理ブロック２００の制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての垂直同期信号Ｖｓが入力される毎に、ｍ本の走査線への走査信号の印加を開始する。この際、走査ドライバ１２０は、制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴ３０１６をオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。これにより、この１行分のＴＦＴ３０１６に接続された信号線Ｓ（ｊ）を介して信号ドライバ１３０からの表示信号電圧が画素電極３０１５に書き込まれる。ここで、垂直制御信号Ｖｓは、液晶表示部１１０の１画面分の表示を行うための期間である１フレーム毎に印加されるものである。また、水平制御信号Ｈｓは、液晶表示部１１０に１行分（１本の走査線分）の表示信号電圧（階調信号）を書き込むための期間である１水平期間毎に印加されるものである。
【００３０】
信号側駆動部としての機能を有する信号ドライバ１３０は、液晶表示部１１０の信号線Ｓ（ｊ）に表示信号電圧を印加する。この信号ドライバ１３０は、図５に示すように、サンプリングメモリ１３０１、データラッチ部１３０２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１３０３、及び表示信号電圧生成回路１３０４を有している。
【００３１】
サンプリングメモリ１３０１は、制御信号生成ブロック２０４からの水平同期信号Ｈｓを受けて、１水平期間分に相当するｎ個の表示画素Ｐｉｘに対応した画像データＤ２を、基準クロック信号ＣＬＫに同期して１表示画素分ずつ順次記憶する。このため、サンプリングメモリ１３０１は、信号線Ｓ（ｊ）の数と同数（ｎ個）のデータ格納領域を備えている。ここで、画像データＤ２は、例えば８ビットのデジタルデータとして表される。
【００３２】
データラッチ部１３０２は、制御信号生成ブロック２０４から水平同期信号Ｈｓを受けてサンプリングメモリ１３０１の各格納領域に記憶されている１水平期間分の画像データＤ２を一斉に取り込み、取り込んだ画像データＤ２をＤ／Ａ変換回路１３０３に出力する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換回路１３０３は、データラッチ部１３０２から出力された画像データＤ２をデコードし、デコードした結果として示される階調レベル情報に対応した表示信号電圧を表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧の中から選択し、選択した表示信号電圧を、対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。このＤ／Ａ変換回路１３０３は、複数のＤＡＣ部１３０３ａ及び出力アンプ部１３０３ｂを有している。ＤＡＣ部１３０３ａは、画像データＤ２のデコード結果に応じて、表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧を選択する。出力アンプ部１３０３ｂは、対応するＤＡＣ部１３０３ａによって選択された表示信号電圧を増幅して対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。信号線Ｓ（ｊ）に出力された表示信号電圧は、走査ドライバ１２０によってオン状態とされたＴＦＴ３０１６を介して画素電極３０１５に印加される。これにより、表示信号電圧Ｖｓの印加によって画素電極３０１５に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘと共通電極３０１３に印加されたコモン電圧Ｖｃｏｍとの差の電圧が、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に狭持された液晶層ＬＣに印加され、対応する表示画素Ｐｉｘでの画像表示が行われる。
【００３４】
表示信号電圧生成回路１３０４は、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した表示信号電圧を、例えば所定の正電源電圧ＶＤＤＡ、負電源電圧ＶＳＳＡ（ＶＤＤＡ＞Ｖｃｏｍ＞ＶＳＳＡ）をそれぞれ階調レベル数に対応した複数の抵抗によって分割する抵抗分割方式によって生成する。
【００３５】
ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する性質を有している。したがって、液晶の長寿命化等のためには、液晶に印加される電圧の極性（画素電極電圧とコモン電圧との大小関係）を交流的に変化させる必要がある。このための手法として、例えばドット反転駆動を用いることができる。ドット反転駆動は、液晶層ＬＣに印加される電圧の極性を１表示画素単位で変化させる駆動方式である。このようなドット反転駆動を行うため、表示信号電圧生成回路１３０４は、電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも高い正極側の表示信号電圧Ｖ＋と電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも低い負極側の表示信号電圧Ｖ−との２種の表示信号電圧を生成可能になされている。表示信号電圧Ｖ＋と表示信号電圧Ｖ−とは、それぞれが、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した電圧レベルを有している。このような構成において、表示信号電圧生成回路１３０４は、制御信号生成ブロックからの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて正極側の表示信号電圧Ｖ＋と負極側の表示信号電圧Ｖ−との何れかを選択してＤ／Ａ変換回路１３０３に供給する。ここでは、例えば極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベルの場合に表示信号電圧Ｖ＋を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベルの場合に表示信号電圧Ｖ−を選択するものとする。
【００３６】
なお、本実施形態ではドット反転駆動を用いた極性反転を例示しているが、ライン反転駆動等の他の駆動方式を用いても良い。
【００３７】
図３において電源調整回路１４０は、所定の電源から、走査ドライバ１２０の電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈと、信号ドライバ１３０の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＤＤＡと、コモン電圧Ｖｃｏｍと、を生成し、生成した電圧を対応するブロックに供給する。
【００３８】
また、図２において画像処理ブロック２００は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、画像データメモリ２０２と、γ補正リマッピングブロック２０３と、制御信号生成ブロック２０４と、制御ブロック２０５と、を有している。
【００３９】
外部Ｉ／Ｆ２０１は、外部装置から画像データＤ１を入力するためのインターフェースである。ここで、本実施形態では、例として、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力される画像データＤ１が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３成分からなるデジタルデータであるとし、外部Ｉ／Ｆ２０１はデジタルデータを入力可能とするためのデジタルインターフェースであるとする。デジタルデータでの入力を可能とすることにより、後段の処理が行い易く、処理速度の向上等が見込まれる。
【００４０】
画像データメモリ２０２は、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力された画像データＤ１を一時的に保持しておくためのメモリ（ビデオメモリ）である。
【００４１】
データ変換部としての機能を有するγ補正リマッピングブロック２０３は、画像データＤ１を液晶表示パネル１００の表示に適した画像データＤ２に変換する処理を行う。γ補正リマッピングブロック２０３で行われる処理は、γ補正処理である。γ補正処理は、画像データＤ１を画像データＤ２に変換するためのマッピングを行う処理である。なお、輝度−階調特性を特徴づけるγの値は、１．６〜２．８の範囲であることが望ましい。ここで、本実施形態においては、液晶表示パネル１００を観察している観察者の視線方向に応じて異なるγ補正処理を行う。この詳細については後述する。
【００４２】
制御信号生成ブロック２０４は、液晶表示パネル１００を駆動するための制御信号を生成する。この制御信号は、上述した垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、基準クロック信号ＣＬＫ、極性反転制御信号Ｐｏｌが含まれる。
【００４３】
制御ブロック２０５は、画像処理ブロック２００内の各ブロックの動作制御を行う。また、制御ブロック２０５は、撮像素子１０１で得られた観察者の画像から、観察者の視線の方向を特定する。そして、制御ブロック２０５は、特定した観察者の視線の方向から、液晶表示パネル１００の観察角度（視角）を検出する。この観察角度（視角）は、液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０をなす平面上に法線を設定したときに、この方線と視線の方向を示すベクトルとのなす角度である。ここで、観察者の画像から視線の方向を特定するための手法としては例えば観察者の画像から観察者の黒目を検出し、この黒目の位置によって視線の方向を特定する手法が考えられる。この制御ブロック２０５と撮像素子１０１とが視角検出部として機能する。
【００４４】
以下、本実施形態における液晶表示装置の動作について説明する。まずは、液晶表示部１１０の観察方向によって生ずる「補色反転現象」について説明する。このために、液晶表示部１１０の観察方向を図６に示すようにして定義する。
【００４５】
まず、図６に示す液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０の表示面と平行な面内にＸ軸を設定する。また、液晶表示部１１０の表示面と平行な面内で且つＸ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。さらに、液晶表示部１１０の表示面の法線方向にＺ軸を設定する。図６の例では、Ｘ軸は液晶表示部１１０の表示面の左右方向に平行に設定している。また、Ｙ軸は液晶表示部１１０の表示面の上下方向に平行に設定している。さらに、Ｚ軸は液晶表示部１１０の表示面の正面方向に設定している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ右方、上方、正面方向を正方向とする。
【００４６】
このようにしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定した場合において、Ｚ軸からＸ軸の正方向に向かう観察角度を右方（３時）視角θＲ、Ｚ軸からＸ軸の負方向に向かう観察角度を左方（９時）視角θＬ、Ｚ軸からＹ軸の正方向に向かう観察角度を上方（１２時）視角θＵ、Ｚ軸からＹ軸の負方向に向かう観察角度を下方（６時）視角θＤとする。
【００４７】
また、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向は、液晶表示部１１０の表示面内でＸ軸と４５°の角度をなす表示面左下から表示面右上に向かう方向であるとする。さらに、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向は、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向と直交する表示面左上から表示面右下に向かう方向であるとする。また、液晶層ＬＣを構成する液晶は、誘電率異方性が正で、右カイラルのネマティック液晶であるとする。
【００４８】
一般に、ＴＮモードでは、良好なコントラストで表示を観察することができる観察角度の範囲、即ち視野角が観察方向に対して均一とはならない。例えば上述した図６のような液晶表示装置では、上下方向の視野角が左右方向の視野角に比べて狭くなる。黒表示時における視野角については、前側視野角補償フィルム３０４、後側視野角補償フィルム３０５を導入することによって改善されることが知られている。
【００４９】
視野角補償フィルムを導入することにより黒表示時における視野角については改善される。しかしながら白表示時においては、通常、視野角とは良好なコントラストで表示を観察できる観察角度であって、高いコントラストで画像を観察できる場合であっても、階調反転によって画像の視認性が劣化してしまう場合がある。ここで、階調反転とは、特定方向の視角（図６の例では上方視角θＵ）がある角度を超えた場合に、液晶表示部１１０に表示させようとする画像の階調レベル（入力階調とする）の変化と、液晶表示部１１０の観察者によって実際に観察される画像の階調レベル（表示階調とする）の変化、との関係が線形関係でなくなってしまう現象である。通常、入力階調と表示階調とは対応しており、入力階調を上昇させた場合にはそれに伴って表示階調も上昇する。これに対し、上方視角θＵがある角度を超えると、入力階調がある階調を超えた時点で、それ以後は表示輝度が上昇から下降に転じてしまう。このような階調反転に伴って、液晶表示部１１０に表示される画像の色がその補色として液晶表示部１１０の観察者により観察される補色反転も発生する。このような補色反転は、液晶表示部１１０の視認性に大きな悪影響を与えてしまう。
【００５０】
本実施形態では、信号ドライバ１３０に入力する画像データを適切なものとすることにより、補色反転を防止する。以下、その具体的な手法について説明する。
【００５１】
図７（ａ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図である。ここで、図７（ａ）での輝度制限なしで表記されたデータの例は、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ａ）の横軸は、入力階調を示している。入力階調については、赤色（Ｒ）の階調レベルを２５５階調で固定しつつ、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させたものである。また、図７（ａ）の縦軸は、表示階調を示している。表示階調については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像の輝度（ｃｄ／ｍ２）として表している。
【００５２】
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述するγ補正処理を行っていない場合の表示階調の変化特性を示している。この場合には、低い階調の範囲では、入力階調としてのＢ、Ｇの階調レベルの増加に伴ってほぼ線形に表示階調が上昇している。しかしながら、２２０階調付近で表示階調が上昇から下降に転じてしまう。即ち、従来例では、２２０階調付近で階調反転が発生することが分かる。
【００５３】
図７（ｂ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。ここで、図７（ｂ）で輝度制限なしと表記されたデータの例も、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ｂ）の横軸は、図７（ａ）と同様に入力階調を示している。また、図７（ｂ）の縦軸は、表示色度を示している。表示色度については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像のＣＩＥ Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づく色度座標（ｕ’、ｖ’）で表している。
【００５４】
図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限なし）及びＲｖ’（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述する階調制限処理を行っていない場合の色度の変化特性を示している。この場合には、１００階調、即ち（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，１００，１００）の表示（実際には赤色として認識されるべき表示である）の時点で赤色の補色であるシアン系色への色のシフトが見え始めるという現象が発生する。そして、２２０階調付近で、観察される色が赤色の補色であるシアンとなる補色反転が生じる。
【００５５】
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）において輝度制限なしと表記されたデータは何れも、Ｒの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｇ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させて得られたものである。実際、Ｇの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合、及びＢの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｇの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合も２２０階調付近で補色反転が生じることが分かっている。即ち、上方視角θＵを７０°に固定した場合には、補色反転は、Ｒ、Ｇ、Ｂの何れかの階調レベルが２２０階調付近となった場合に発生する。
【００５６】
以上のように、上方視角θＵが大きい場合、入力階調のレベルによっては補色反転が発生する。逆に言えば、上方視角θＵが大きくなった場合であっても、入力階調のレベルが低ければ補色反転は発生しない。このような補色反転が発生しない階調レベルを非補色反転上限階調レベルとし、本実施形態ではこの非補色反転上限階調レベルを例えば２２０階調とする。ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）の結果から、非補色反転上限階調レベルを２２０階調としている。ただし、これは上方視角θＵが７０°の場合である。実際には、観察方向に応じて適切に階調レベルを変更することが望ましい。
【００５７】
本実施形態では、以下の式に従ってγ補正処理を行うことで補色反転を抑制する。
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
ここで、α、β、ηは係数である。また、ｘは画像データＤ１が示す階調レベルと液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（例えば上述の例では２５５階調）との比である。また、ｚは出力としての画像データＤ２の階調レベルに対応している。さらに、γは非補色反転上限階調レベルに対応している。そして、Ｋは液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（先のｘの定義で用いたものと同じ値）である。また、θは視角である。ここで、ｘ、ｙは何れも０から１までの値を取る。
【００５８】
例えば画像データＤ１によって示される階調レベルが２２０階調の場合、ｘには２２０／２５５＝０.８６２７…を代入する。この結果として求められるｙにγを乗じることで実際の画像データＤ２が演算される。なお、演算結果が整数とならなかった場合には、四捨五入等を行って演算結果を整数とする。
【００５９】
ここで、上式では、ｘ＝０の場合にｙが０とはならず、またｘ＝１の場合にｙが１とはならない。即ち、画像データＤ１が示す階調レベルが０階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが０階調とはならない。同様に、画像データＤ１が示す階調レベルが最大階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが最大階調とはならない。このような表示は余り望ましくないため、一部の入力については上式を厳密に適用しないことが望ましい。この場合には、適用しない入力と出力の関係を予め定義しておく必要がある。例えばｘ＝０のときｙ＝０であり、ｙ＝０によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調０であるとする。また、ｘ＝１のときｙ＝１であり、ｙ＝１によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調γ（＝Ｋ−θ×η）であるとする。
【００６０】
ここで、上式のｙを求めるための係数について補足する。上式におけるαは、大まかな階調特性の形を決めるための係数である。αは、おおよそ３.０以上とすることが適当で、より好ましくは３.０〜６.０とする。図８（ａ）にαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ａ）の横軸はｘであり、図８（ａ）の縦軸はｙである。また、図８（ａ）の各特性曲線はβを１.０に固定し、αを１.０〜６.０の間で１.０ずつ変化させたものである。図８（ａ）に示すように、αの値を大きくすると、中間階調域の傾きが大きくなる一方で低階調域と高階調域の傾きが小さくなる。これに対し、αの値を小さくすると、低階調域から高階調域にかけての直線性が増加する。また、αの値が小さくなるにつれて低階調域と高階調域のｙの値がそれぞれ０と１から乖離する。一方、図８（ｂ）にβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ｂ）の横軸、縦軸もｘ、ｙである。また、図８（ｂ）の各特性曲線はαを４.０に固定し、βを０〜１.０の間で０.５ずつ変化させたものである。図８（ｂ）に示すように、βが小さいほど直線性が増し、βが大きくなれば低階調域、高階調域の傾きが小さくなり、表示される画像のコントラストを大きくすることが可能である。
【００６１】
また、図９は、視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。図９は、Ｋ＝２５５とし、視角θを０°〜９０°の範囲で変化させながら、非補色反転上限階調レベルγを測定したものである。上式でも示したように、視角θと非補色反転上限階調レベルγとは線形関係を有する。ここで、図９のグラフの傾きを示すηはη＝０.５であるが、測定によれば０．４〜０．６の範囲であった。視角θに応じて非補色反転上限階調レベルγを設定することにより、補色反転を抑制しつつ、視角θに応じた最大の階調レベルを有するγ特性で画像の表示を行うことが可能である。
【００６２】
以上のようなγ補正処理を行うことにより、上方視角θＵが増加した際の補色反転が抑制される。なお、上述したγ補正処理は、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と同じである場合を想定している。したがって、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と異なる場合には、画像データＤ１の階調レベル数を画像データＤ２の取り得る階調レベル数と一致させるためのマッピング処理を行ってから上述のγ補正処理を行う。
【００６３】
図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の表示階調の変化特性を示している。図７（ａ）に示すように、階調制限処理を行った方が階調制限処理を行っていない場合よりも輝度が高くなる。これは、階調制限処理を行っていない場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの一色でも非補色反転上限階調レベルを超えてしまうと補色反転が発生し、これに伴って輝度の低下も発生することを示している。加えて、例えば図７（ａ）に示したように全ての階調の最大値をγに制限することで、輝度制限なしのときに見られた、入力階調レベルの増加に伴って輝度が下がるという部分がなくなり、入力階調レベルが増えれば輝度が減る事無く増えていくという関係を実現することができる。
【００６４】
また、図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限あり）及びＲｖ’（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の色度の変化特性を示している。図７（ｂ）に示すように、階調制限処理を行った場合のほうが階調制限処理を行っていない場合よりもシアン系色へのシフト量が抑制されていることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、信号ドライバ１３０に入力する画像データＤ２の階調レベルを、補色反転が発生しない階調レベルである非補色反転上限階調レベルに制限することにより、上方視角が大きくなったときに発生し得る補色反転が抑制される。また、視角に応じて非補色反転上限階調レベルを設定することにより、補色反転が発生しない最大の輝度で画像の表示を行うことが可能である。
【００６６】
ここで、上述した本実施形態の例において、階調反転及び補色反転が上方視角θＵの増加に伴って発生するのは、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向を表示面左下から表示面右上に向かう方向とし、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向を表示面左上から表示面右下に向かう方向としたためである。配向処理方向を逆転させた場合には、階調反転及び補色反転が下方視角θＤの増加に伴って発生する。
【００６７】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【００６８】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
を具備することを特徴とする画像データ生成装置。
【００６９】
［２］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［１］に記載の画像データ生成装置。
［３］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［２］に記載の画像データ生成装置。
【００７０】
［４］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［１］乃至［３］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［５］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［１］乃至［４］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［６］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［５］に記載の画像データ生成装置。
［７］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［１］乃至［６］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［８］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［７］に記載の画像データ生成装置。
［９］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
［１０］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［９］に記載の液晶表示装置。
［１１］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［１０］に記載の液晶表示装置。
［１２］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［９］乃至［１１］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１３］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［９］乃至［１２］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１４］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［１３］に記載の液晶表示装置。
［１５］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［９］乃至［１４］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１６］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［１５］に記載の液晶表示装置。
［１７］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。
【符号の説明】
【００７１】
１０…携帯電話機、１１…マイクロフォン、１２…アンテナ、１３…スピーカ、１４…液晶表示装置、１５…操作部、１００…液晶表示パネル、１０１…撮像素子、１１０…液晶表示部、１１１…画素基板、１１２…対向基板、１１３…シール材、１１４…バックライト、１２０…走査ドライバ、１３０…信号ドライバ、１４０…電源調整回路、２００…画像処理ブロック、２０１…外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２０２…画像データメモリ、２０３…γ補正リマッピングブロック、２０４…制御信号生成ブロック、２０５…制御ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
を具備することを特徴とする画像データ生成装置。
【請求項２】
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像データ生成装置。
【請求項３】
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像データ生成装置。
【請求項４】
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項５】
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項６】
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする請求項５に記載の画像データ生成装置。
【請求項７】
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項８】
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする請求項７に記載の画像データ生成装置。
【請求項９】
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。
【請求項１】
液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
を具備することを特徴とする画像データ生成装置。
【請求項２】
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像データ生成装置。
【請求項３】
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像データ生成装置。
【請求項４】
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項５】
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項６】
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする請求項５に記載の画像データ生成装置。
【請求項７】
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像データ生成装置。
【請求項８】
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする請求項７に記載の画像データ生成装置。
【請求項９】
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０８２５５（Ｐ２０１２−２０８２５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２９６３（Ｐ２０１１−７２９６３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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