WO2013002146A1

WO2013002146A1 - 液晶表示装置

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Publication number: WO2013002146A1
Application number: PCT/JP2012/066024
Authority: WO
Inventors: 長谷川　誠; 冨沢　一成; 智彦森; 悠一吉田
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-01-03
Also published as: US20140118423A1

Abstract

視野角改善制御に伴うフリッカ及びバンディングなどの弊害の発生を抑制しつつ、表示面全体として視野角特性を改善する。液晶表示装置（１）は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネル（１１）と、該画素に入力される映像信号の階調を変換することにより、視野角改善処理を行う駆動制御部（２４）と、液晶パネル（１１）の各画素に表示される画像が中間色の画像かどうかを判定する処理対象判定部（２２）とを備える。駆動制御部（２４）は、処理対象判定部（２２）によって中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、前記視野角改善処理を行うように構成されている。

Description

液晶表示装置

　本発明は、液晶パネルを有する液晶表示装置に関する。

　液晶パネルを有し、該液晶パネルの視野角改善を行うように構成された液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置では、例えば国際公開２０１０／７１２２１号に開示されるように、各画素のサブ画素毎に、時分割（例えば表示フレーム毎）で階調を変化させる、いわゆる時分割階調制御を行うように構成されている。

　ところで、前記国際公開２０１０／７１２２１号に開示されている構成のように、時分割階調制御を行う場合、高階調の画像及び低階調の画像を交互に表示することによって、表示面の視野角を改善することができる。しかしながら、時分割階調制御を行った場合には、画像の階調の明暗が大きく変化するため、フリッカが生じ易くなる。

　このようなフリッカを改善するために、液晶パネルの隣り合う画素の一方で高階調表示を行って、他方の画素で低階調表示を行うとともに、各画素において時分割で高階調表示と低階調表示とを切り替える方法が考えられる。これにより、画面全体の画像の階調が大きく変化しない。よって、上述のようなフリッカの発生を防止できる。

　しかしながら、このような構成においても、液晶の焼き付きを防止するための２列ごとの極性反転との相性によっては、同じ高階調表示であっても極性の違いによって画像の明るさが若干異なる。そうすると、表示面が縞状に見える、いわゆるバンディングが発生する。

　本発明の目的は、液晶パネルを備えた液晶表示装置において、視野角改善制御に伴うフリッカ及びバンディングなどの弊害の発生を抑制しつつ、表示面全体として視野角特性を改善することにある。

　本発明の一側面に係る液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネルと、隣り合う画素の一方の画素で入力映像の階調よりも高い階調の画像を表示する高階調表示を行う一方、他方の画素で前記入力映像の階調よりも低い階調の画像を表示する低階調表示を行い、各画素において表示フレーム毎に前記高階調表示と前記低階調表示とを切り替えることにより、視野角改善処理を行う視野角改善部と、前記液晶パネルの各画素に表示される画像が前記視野角改善処理の対象である中間色の画像か否かを判定する処理対象判定部とを備え、前記視野角改善部は、前記処理対象判定部によって前記中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、前記視野角改善処理を行うように構成されている。

　本発明の一実施形態により、液晶表示装置において、視野角改善制御に伴うフリッカ及びバンディングなどの弊害の発生を抑制しつつ、表示面全体として視野角特性を改善することができる。

図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、表示面の視認方向の違いによる階調レベルの差を示す図である。図３は、視野角改善制御の概要を示す図である。図４は、視野角改善回路の動作を示すフローである。図５は、中間色の画像を表示している場合の階調変換の一例を示す図である。図６は、中間色以外の画像を表示している場合の階調変換の一例を示す図である。図７は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。図８は、処理対象判定部の概略構成を説明するためのブロック図である。図９は、高階調の画像を表示する場合の階調変換の一例を示す図である。図１０は、低階調の画像を表示する場合の階調変換の一例を示す図である。図１１は、線形補間によって、入力映像信号の階調に対応する出力映像信号の階調を求める一例を示す図である。図１２は、視野角改善回路の動作を示す図である。図１３は、第３の実施形態に係る液晶表示装置の処理対象判定部の概略構成を説明するためのブロック図である。図１４は、サブ画素毎の階調変換の様子を示すブロック図である。

　本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネルと、隣り合う画素の一方の画素で入力映像の階調よりも高い階調の画像を表示する高階調表示を行う一方、他方の画素で前記入力映像の階調よりも低い階調の画像を表示する低階調表示を行い、各画素において表示フレーム毎に前記高階調表示と前記低階調表示とを切り替えることにより、視野角改善処理を行う視野角改善部と、前記液晶パネルの各画素に表示される画像が前記視野角改善処理の対象である中間色の画像か否かを判定する処理対象判定部とを備え、前記視野角改善部は、前記処理対象判定部によって前記中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、前記視野角改善処理を行うように構成されている（第１の構成）。

　上記の構成により、処理対象判定部によって視野角改善処理を行う対象である中間色の画像を表示すると判定された画素のみに対して視野角改善処理が行われるため、視野角改善効果の大きい中間色の表示部分で視野角改善を行うことができる。一方、視野角改善効果の小さい純色または白色の表示部分では、隣り合う画素で高階調表示と低階調表示とを行うとともに表示フレーム毎に高階調表示と低階調表示とを切り替える、上述の視野角改善処理が行われない。そのため、純色または白色を表示する部分では、上述の視野角改善処理に伴うフリッカ及びバンディングなどの弊害が生じるのを防止できる。

　これにより、視野角改善処理による弊害をできるだけ抑制しつつ、表示面全体としてできるだけ大きい視野角改善効果を得ることができる。

　ここで、中間色とは、液晶パネルを視認した場合に、視認者に白であると認識される色（以下では、単に白色という）及び視認者に彩度が高い純色であると視認される色（以下では、単に純色という）以外の色を意味する。

　前記第１の構成において、前記処理対象判定部は、各画素に表示される画像に応じた重み係数に基づいて、前記中間色の画像か否かを判定する（第２の構成）。

　これにより、処理対象判定部では、重み係数を用いて視野角改善処理の対象である中間色の画像か否かを容易に判定することができる。

　前記第２の構成において、前記重み係数は、前記液晶パネルの各画素に入力される映像信号から求められる彩度に応じた係数であり、前記処理対象判定部は、前記重み係数に基づいて前記中間色の画像か否かを判定する彩度判定部を有する（第３の構成）。

　これにより、映像信号から求められる彩度に基づいて、視野角改善処理の対象である中間色か否かの判定を容易に行うことができる。

　前記第３の構成において、前記視野角改善部は、前記処理対象判定部によって前記中間色の画像を表示すると判定された画素において、前記彩度に応じて、前記高階調表示用及び前記低階調表示用の出力階調を求める階調変換部と、前記階調変換部から出力される前記出力階調に応じて前記視野角改善処理を行う駆動制御部とを有する（第４の構成）。

　こうすることで、視野角改善処理を行う対象の画素では、画像の彩度に応じて、高階調表示及び低階調表示の階調が変更される。これにより、視野角改善処理によって、より高い視野角改善効果を得ることが可能になる。

　前記第２の構成において、前記重み係数は、前記液晶パネルの各画素に入力される映像信号から求められる彩度及び色相に応じた係数であり、前記処理対象判定部は、前記重み係数に基づいて、前記視野角改善処理を行う対象の色相の中間色の画像か否かを判定するように構成されていて、前記視野角改善部は、前記処理対象判定部の判定結果に基づいて、前記視野角改善処理の対象である色相の中間色の画像を表示する画素に対し、前記視野角改善処理を行う（第５の構成）。

　これにより、色相も考慮して視野角改善処理を行うことができる。したがって、視野角改善処理を行う対象の色相の中間色を表示する場合にのみ視野角改善処理を行うことが可能になる。

　前記第５の構成において、前記重み係数は、中間色判定係数であり、前記処理対象判定部は、前記彩度及び色相に基づいて前記中間色判定係数を求める係数算出部をさらに有していて、前記視野角改善部は、前記中間色判定係数を用いて、前記高階調表示用及び前記低階調表示用の出力階調をそれぞれ求める階調変換部と、前記階調変換部から出力される前記出力階調に応じて前記視野角改善処理を行う駆動制御部とを有する（第６の構成）。

　こうすることで、彩度及び色相を考慮した中間色判定係数を用いて、視野角改善処理における高階調表示用及び低階調表示用の出力階調をそれぞれ容易に算出することができる。しかも、彩度及び色相に応じて視野角改善制御における階調差が決まるため、フリッカ及びバンディングなどの視野角改善制御による弊害を極力抑制しつつ、適切な視野角改善を効率良く行うことができる。

　前記第６の構成において、前記係数算出部は、各画素に入力される前記映像信号のうち各サブ画素に入力される信号に基づいて、サブ画素毎に前記中間色判定係数を算出し、前記階調変換部は、各サブ画素において、サブ画素毎の前記中間色判定係数を用いて前記出力階調を算出する（第７の構成）。

　これにより、各サブ画素で表示される画像の色相及び彩度に応じて、サブ画素毎に視野角改善制御を独立して行うことができる。よって、より細かく視野角改善制御を行うことができる。したがって、視野角改善制御による弊害を極力抑制しつつ、より適切な視野角改善制御を行うことができる。

　以下、本発明の液晶表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［第１の実施形態］
　＜全体構成＞
　図１に、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１の概略構成を示す。この液晶表示装置１は、液晶パネル１１と、該液晶パネル１１の視野角改善制御を行うための視野角改善回路１２とを備える。液晶表示装置１は、詳しくは後述するように、液晶パネル１１の各画素で表示する画像の階調を入力映像信号の階調から変える。これにより、液晶表示装置１では、液晶パネル１１の表示面の視野角特性を向上することができる。

　なお、図１は、液晶パネル１１を駆動させるためのソースドライバ及びゲートドライバ等の図示、及び、それらのドライバに入力される垂直同期信号及び水平同期信号などの各種信号の図示を省略している。また、特に図示しないが、液晶表示装置１には、液晶パネル１１の厚み方向にバックライトが配置されている。

　液晶パネル１１は、特に図示しないが、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板と、これらの基板の間に封入された液晶層とを備えている。なお、この液晶パネル１１は、例えば透過型の液晶パネルであってもよいし、反射型または半反射型の液晶パネルであってもよい。すなわち、液晶パネル１１は、映像を表示可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。

　前記アクティブマトリクス基板には、特に図示しないが、スイッチング素子としての薄膜トランジスタと、画素電極と、それらを囲むように格子状に配置される複数行のゲート線及び複数列のソース線とが設けられている。

　前記対向基板は、前記アクティブマトリクス基板に対し、少なくとも画素電極と対向する位置に配置される。この対向基板には、対向電極が設けられている。この対向電極と、前記アクティブマトリクス基板の画素電極と、両者の間に配置される液晶層とによって、各画素が形成される。なお、特に図示しないが、液晶パネル１１は、各画素が、ＲＧＢのサブ画素を有する。

　前記アクティブマトリクス基板における薄膜トランジスタのゲート電極は、ゲート線を介して上述のゲートドライバに接続されている。よって、ゲートドライバからゲート線に対してゲート電圧を出力すると、該ゲート線に接続された薄膜トランジスタは選択状態になる。なお、ゲートドライバは、垂直同期信号を参照して、ゲート電圧を出力する。

　一方、薄膜トランジスタのソース電極は、ソース線を介して上述のソースドライバに接続されている。このソースドライバは、入力される映像信号に基づいて、映像の階調表示に必要な階調表示信号を生成する。よって、ソースドライバからソース線に対して階調表示信号を駆動電圧として出力すると、前記ゲートドライバによって選択されたゲート線に接続された薄膜トランジスタを介して各画素の液晶に電圧が印加される。すなわち、ソースドライバは、映像信号に基づいて、各ゲート線に対応する駆動電圧を出力することにより、各画素の階調表示を可能にする。なお、ソースドライバは、水平同期信号を参照して、駆動電圧を出力する。

　＜視野角改善回路＞
　視野角改善回路１２は、液晶パネル１１に入力する映像信号の階調を、該液晶パネル１１の表示面での視野角特性を向上するように変換する。すなわち、視野角改善回路１２は、液晶パネル１１の表示面で視野角特性が改善されるように、元の映像信号の階調を変換して液晶パネル１１に出力する。

　ここで、液晶パネル１１の視野角特性について、図２を用いて説明する。液晶パネル１１は、液晶層に電圧を印加して該液晶層内の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過率を調整している。液晶パネル１１は、表示面に対する視認方向によって液晶分子の配向状態が相対的に変化するため、他の表示装置に比べると視野角が狭い。例えば、図２に示すように、表示面を正面から見た場合の階調レベル（正面階調レベル）に対し、表示面を斜め方向（例えば４５度）から見た場合の階調レベル（斜め階調レベル）は異なる階調レベルになる。

　このような液晶パネル１１の視野角特性を改善するために、視野角改善回路１２では、以下のような視野角改善制御を行う。

　視野角改善回路１２は、図３に示すように、表示面において隣り合う画素１１ａでそれぞれ高階調表示（図３における斜線部分）及び低階調表示（図３における白部分）を行うとともに、表示フレーム毎に高階調表示と低階調表示とを切り替えるように構成されている。すなわち、図３に示すように、液晶パネル１１の表示面では、高階調表示と低階調表示とが隣り合う画素１１ａで交互に出現する。そして、表示フレーム毎（表示フレーム１、２）に、高階調表示を行う画素の位置と低階調表示を行う画素の位置とが切り替わる。

　視野角改善回路１２が上述のような制御を行うことにより、各画素１１ａにおいて、各表示フレームでは、斜め方向から見た場合でも階調や色味が大きく変化しにくいような階調に変換される。よって、液晶パネル１１の視野角特性が改善される。このような制御を行っても、平均の階調の画像表示として視認されるため、液晶パネル１１に表示される画像の階調が入力映像信号の階調と大きく相違することはない。

　ところで、一般的に、表示面で表示フレーム毎に画像の階調を大きく変化させると、フリッカが発生しやすくなる。これに対し、本実施形態における視野角改善回路１２では、上述のように、隣り合う画素で高階調の画像及び低階調の画像を表示し、且つ、各画素で表示フレーム毎に高階調表示と低階調表示とを切り替えているため、画面全体でフリッカが発生するのを抑制できる。

　ところが、一般的な液晶パネルでは、上述のような視野角改善制御とは別に、液晶パネルでの液晶の焼き付きを防止するために表示フレーム毎に極性を反転させる極性反転駆動が行われている。例えば、図３に示すように液晶パネル１１の２ライン毎に極性反転を行う場合、高階調表示を行う画素が、図３における上半分の２ラインでは常にプラスの極性になり、図３における下半分の２ラインでは常にマイナスの極性になる場合がある。そうすると、図３の上半分の２ラインと下半分の２ラインとで画像の明るさが若干異なり、液晶パネル１１の表示面には明るさの違いが横線のように見える。すなわち、図３の場合には、液晶パネル１１にバンディングが発生してしまう。

　このような視野角改善制御によって発生するフリッカ及びバンディングなどの弊害を極力抑制するように、本実施形態の視野角改善回路１２では、視野角改善効果の大きい中間色を表示する画素を抽出し、該画素に対して視野角改善制御を行う。すなわち、本実施形態の視野角改善回路１２では、視野角改善効果の小さい純色や白色を表示する画素に対しては視野角改善制御を行わない。

　具体的には、図１に示すように、視野角改善回路１２は、入力される映像信号に基づいてＨＳＶ分析を行うＨＳＶ変換部２１と、該ＨＳＶ分析の結果を用いて中間色を表示している画素かどうかを判定する処理対象判定部２２と、を備える。また、視野角改善回路１２は、中間色の画像を表示すると判定された場合に、入力映像の階調よりも高い階調及び低い階調にそれぞれ階調変換を行う階調変換部２３と、該階調変換された結果を用いて、上述のような視野角改善制御を行うための映像信号を出力する駆動制御部２４とを備える。なお、階調変換部２３及び駆動制御部２４によって、視野角改善部２５が構成される。

　ＨＳＶ変換部２１は、入力映像信号に含まれるＲＧＢ信号からＨＳＶ信号を算出する。ここで、Ｈは色相を、Ｓは彩度を、Ｖは明度を、それぞれ示している。なお、彩度Ｓが大きいほど、純色に近い色になり、彩度Ｓが最も大きい色がその色相の中の純色である。

　色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖは、例えば、以下の関係式から求められる。なお、以下の式において、Ｒ、Ｇ、Ｂには、それぞれの階調レベルを直接、入力して計算してもよいし、階調レベルを最小値が０及び最大値が１となるように変換して計算してもよい。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値のうち、最大の値をＭＡＸ、最小の値をＭＩＮとする。

　Ｈ＝６０×（Ｇ－Ｂ）／（ＭＡＸ－ＭＩＮ）＋０（ＭＡＸ＝Ｒの場合）
　　＝６０×（Ｂ－Ｒ）／（ＭＡＸ－ＭＩＮ）＋１２０（ＭＡＸ＝Ｇの場合）
　　＝６０×（Ｒ－Ｇ）／（ＭＡＸ－ＭＩＮ）＋２４０（ＭＡＸ＝Ｂの場合）
　Ｓ＝（ＭＡＸ－ＭＩＮ）／ＭＡＸ
　Ｖ＝ＭＡＸ
　処理対象判定部２２は、ＨＳＶ変換部２１によって求められた彩度Ｓに基づいて、各画素で表示する画像が中間色かどうかを判定する。具体的には、処理対象判定部２２は、ＨＳＶ変換部２１によって求められた彩度Ｓが、閾値内であるかどうかを判定し、該閾値内であると判定された場合には中間色の画像を表示している画素であると判定する彩度判定部２６を有する。なお、前記閾値は、視野角改善制御を行うことにより、色味の変化を抑制可能な彩度に設定される。また、本実施形態では、前記彩度Ｓの値が重み係数に対応する。

　階調変換部２３は、処理対象判定部２２によって中間色の画像を表示していると判定された画素において、入力映像信号の階調を、視野角を改善可能な階調に変換する。すなわち、階調変換部２３は、処理対象判定部２２によって中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、上述の図３に示すような視野角改善制御を行うために、入力映像の階調よりも高い階調と低い階調をそれぞれ生成する。

　駆動制御部２４は、階調変換部２３によって変換された階調を用いて、中間色の画像を表示する画素に対し、視野角改善制御を行うための映像信号を出力する。すなわち、駆動制御部２４は、上述の図３に示すような視野角改善制御を行うような映像信号を、液晶パネル１１に対して出力する。

　上述の視野角改善回路１２において、中間色の判定結果に基づいて視野角改善を行う動作フローを図４に示す。この図４に示すように、視野角改善回路１２にＲＧＢ信号が入力映像信号として入力されると（ステップＳＡ１）、処理対象判定部２２によって各画素で中間色の画像を表示するかどうかを判定する（ステップＳＡ２）。

　処理対象判定部２２によって中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、階調変換部２３で画像の階調を変換する。そして、駆動制御部２４から上述の図３に示すような視野角改善制御を行うための出力映像信号が出力される（ステップＳＡ３，ＳＡ４）。

　一方、処理対象判定部２２によって中間色以外（純色や白色）の画像を表示すると判定された画素に対しては、視野角改善制御を行うことなく、出力映像信号を出力する。

　上述のような構成により、処理対象判定部２２によって中間色を表示すると判定された画素では、階調変換部２３において、入力映像信号の階調（入力階調）と出力映像信号の階調（出力階調）とが例えば図５に示す関係になるように階調変換が行われる。すなわち、中間色を表示する画素では、視野角改善制御によって、図３に示すように、表示フレーム毎に低階調の画像を表示する場合と高階調の画像を表示する場合とが切り替わる。そして、低階調の画像を表示する場合には、図５に実線で示すような関係に基づいて入力映像信号の階調が変換される一方、高階調の画像を表示する場合には、図５に破線で示すような関係に基づいて入力映像信号の階調が変換される。

　これにより、表示面を斜めから見ると色味が変わる中間色を表示する画素では、視野角特性を改善することができる。

　一方、処理対象判定部２２によって純色または白色を表示すると判定された画素では、図６に示すように、階調変換部２３から、入力映像信号の階調をほぼそのままの階調で出力する。すなわち、純色または白色を表示する画素では、図３に示すような視野角改善制御を行わない。

　これにより、表示面を斜めから見ても色味がほとんど変わらない純色または白色を表示する画素では、視野角改善制御によるフリッカ及びバンディングなどの弊害が生じるのを防止できる。

　（第１の実施形態の効果）
　この実施形態では、表示面を斜めから見たときに色味が変わるような中間色を表示する画素に対しては視野角改善制御を行う一方、純色または白色を表示する画素に対しては視野角改善制御を行わない。これにより、視野角改善の効果が高い中間色の部分では、視野角改善を行いつつ、視野角改善の効果が小さい純色または白色の部分では視野角改善による弊害の発生を抑制することができる。

　したがって、本実施形態の構成により、視野角改善の効果を効率良く得られるとともに、該視野角改善による弊害の発生を極力、抑制することができる。

　［第２の実施形態］
　図７に、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置５１の概略構成を示す。この実施形態は、中間色の色相及び彩度に応じて中間色判定係数を求め、該中間色判定係数に応じて階調変換を行う点で上述の第１の実施形態とは異なる。以下の説明では、第１の実施形態と構成が異なる点についてのみ説明し、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

　具体的には、図７に示すように、液晶表示装置５１は、中間色の画像を表示する画素に対して視野角改善制御を行う視野角改善回路５２を有する。この視野角改善回路５２は、上述の第１の実施形態と同様の構成を有するＨＳＶ変換部２１及び駆動制御部２４と、色相Ｈ及び彩度Ｓに基づいて処理対象に応じた中間色判定係数（重み係数）を算出する処理対象判定部５３と、該中間色判定係数に基づいて階調変換を行う階調変換部６０とを備える。

　なお、処理対象判定部５３によって算出される中間色判定係数は、色相Ｈ及び彩度Ｓに応じて変化し、視野角改善処理の対象外である単色または白色の場合にはゼロとなる。このように、処理対象判定部５３では、色相Ｈ及び彩度Ｓに基づいて中間色判定係数を設定することによって、視野角改善処理を行う対象を間接的に選別している。この実施形態でも上述の第１の実施形態と同様、階調変換部６０及び駆動制御部２４によって、視野角改善部６５が構成される。

　処理対象判定部５３は、ＨＳＶ変換部２１によってＲＧＢ信号から変換されたＨＳＶ信号のうち、色相Ｈ及び彩度Ｓにそれぞれ対応する重み関数を用いて、中間色判定係数を算出する。詳しくは、図８に示すように、処理対象判定部５３は、色相Ｈに応じた重み関数を求める色相判定部５４と、彩度Ｓに応じた重み関数を求める彩度判定部５５と、これらの重み関数の値同士を掛け合わせることにより中間色判定係数を算出する係数算出部５６とを備える。

　色相判定部５４では、例えば特定の色相の画像が表示される場合には視野角改善制御を行うように、重み関数の値が或る値に設定されている。この特定の色相とは、肌色などのように人間が記憶の中に残っている色（いわゆる記憶色）の色相を意味する。なお、色相判定部５４では、視野角改善制御が必要ない色相は、重み関数の値がゼロである。

　色相判定部５４は、入力される映像信号の色相Ｈに応じて、重み関数の値を出力する。

　彩度判定部５５では、白色の画像が表示される場合には視野角改善制御を行わないように、重み関数の値がほぼゼロに設定されている一方、彩度が高くなるにつれて視野角改善によって変化する階調幅が徐々に大きくなるように、重み関数の値が設定されている。なお、彩度判定部５５では、彩度が最も高い純色の場合には、重み関数がゼロである。

　彩度判定部５５は、入力される映像信号の彩度Ｓに応じて、重み関数の値を出力する。

　係数算出部５６は、色相判定部５４及び彩度判定部５５からそれぞれ出力された値同士を掛け合わせることにより、中間色判定係数を算出する。すなわち、中間色判定係数は、色相及び彩度に応じて変化する値である。また、中間色判定係数は、後述するように、入力映像信号の階調を液晶パネル１１に出力される映像信号の階調に変換する際に用いる値である。なお、上述のとおり、色相判定部５４では、視野角改善制御を行う必要がない色相の場合には重み関数の値がゼロであり、彩度判定部５５では、純色または白色の場合には重み関数の値がゼロである。そのため、中間色判定係数は、視野角改善制御を行う必要がない色相、純色または白色の場合にはゼロになる。

　階調変換部６０は、中間色判定係数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係がテーブルデータとして記憶されている記憶部６１を有する。また、階調変換部６０は、処理対象判定部５３によって算出された中間色判定係数及び入力映像信号の階調に基づいて、記憶部６１から対応する信号を出力する読み出し部６２と、読み出し部６２から出力された信号を線形補間によって補正する補間部６３とを備える。

　記憶部６１には、図９及び図１０に示すように、中間色判定係数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係が、テーブルデータとして記憶されている。このテーブルデータは、いくつかの中間色判定係数に対応する階調のデータであり、離散値として記憶部６１に記憶されている。このように、記憶部６１に、中間色判定係数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係を離散値として記憶することで、全てのデータを記憶する場合に比べて記憶部６１に記憶するデータ量を少なくすることができる。

　なお、図９及び図１０は、説明のために、記憶部６１に記憶されているテーブルデータの一部を線で繋いでグラフ化した図である。以下で、記憶部６１に記憶されているテーブルデータについて、図９及び図１０を用いて説明する。

　図９及び図１０に示すように、中間色判定係数αがゼロの場合、すなわち視野角改善が不要な色相及び彩度の場合には、入力映像信号の階調がほぼそのまま出力映像信号の階調になる（図９におけるＬ１及び図１０におけるＬ５）。一方、中間色判定係数αがゼロ以外の場合には、中間色判定係数αに応じて、Ｌ２～Ｌ４及びＬ６～Ｌ８のように入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係が変化する。すなわち、中間色判定係数αがゼロ以外の場合には、同じ入力映像信号の階調であっても、中間色判定係数αに応じて出力映像信号の階調が増減する。特に、入力映像信号の階調が中間階調の範囲では、中間色判定係数αに応じて出力映像信号の階調が大きく増減する。なお、図９及び図１０において、α_１＜α_２＜α_３＜α_４の関係を有する。

　図９は、図３に示す視野角改善制御の高階調表示を行う場合に、入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係を示す。図９において、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４の順に、視野角改善制御の際の階調変化が大きくなる。そして、図９に示すように、入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係は、入力映像信号の階調が中間階調の範囲では、中間色判定係数αが大きくなるほど、出力映像信号の階調が入力映像信号の階調に対してより高い階調になる関係を有する。

　図１０は、図３に示す視野角改善制御の低階調表示を行う場合に、入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係を示す。図１０において、Ｌ６、Ｌ７及びＬ８の順に、視野角改善制御の際の階調変化が大きくなる。そして、図１０に示すように、入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係は、入力映像信号の階調が中間階調の範囲では、中間色判定係数αが大きくなるほど、出力映像信号の階調が入力映像信号の階調に対してより低い階調になる関係を有する。

　なお、図３に示す視野角改善制御では、高階調表示と低階調表示とで、同じ中間色判定係数αを用いて算出される階調関係（入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係）によって階調変換が行われる。すなわち、例えば図９及び図１０の場合では、Ｌ１とＬ５、Ｌ２とＬ６、Ｌ３とＬ７、Ｌ４とＬ８が、それぞれ、視野角改善制御における高階調表示及び低階調表示の階調変換に利用される。

　上述のように、図９において、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の順（図１０ではＬ６、Ｌ７、Ｌ８の順）に、視野角改善制御の際の階調変化が大きくなるため、この順に視野角改善効果が大きくなる。反面、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の順（図１０ではＬ６、Ｌ７、Ｌ８の順）に、視野角改善制御に伴う階調変化が大きくなるため、フリッカなどの視野角改善による弊害が大きくなる。

　なお、図９及び図１０では、中間色判定係数を考慮した場合の関係を示す曲線が３つしか記載されていないが、実際には、記憶部６１には、様々な中間色判定係数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係がテーブルデータとして記憶されている。

　読み出し部６２は、処理対象判定部５３によって算出された中間色判定係数及び入力映像信号の階調に基づいて、記憶部６１に記憶されているテーブルデータから、前記中間色判定係数及び入力映像信号の階調に近いデータを複数、読み出す。このとき、読み出し部６２が読み出すデータは、中間色判定係数及び入出力映像信号の階調の各離散値である。

　また、読み出し部６２は、前記データを読み出す際に、図３に示すような視野角改善制御を実現可能なように、入力画像の階調よりも高階調表示を行う場合と、入力画像の階調よりも低階調表示を行う場合とで、それぞれ、複数のデータを読み出す。

　補間部６３は、処理対象判定部５３によって算出された中間色判定係数及び入力映像信号の階調と、読み出し部６２によって読み出された複数のデータとを用いて、高階調表示の場合と低階調表示の場合とで別々に線形補間を行う。具体的には、補間部６３では、中間色判定係数αが大きくなるほど、入力映像信号の階調に対して出力映像信号の階調がより大きく変化するという図９及び図１０に示す関係を利用して、前記算出された中間色判定係数の場合における入力映像信号の階調に対応する出力映像信号の階調を求める。より詳しくは、読み出し部６２によって読み出したデータに基づいて、前記算出された中間色判定係数の場合における入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係を線形補間によって求めるとともに、その結果から実際の入力映像信号に対応する出力映像信号の階調を求める。これにより、中間色判定係数を考慮しつつ、入力映像信号の階調に対応する出力映像信号の階調を近似的に求めることができる。

　図１１に、線形補間によって、入力映像信号に対応する出力映像信号の階調を求める場合の一例を示す。この図１１の例では、Ｌ２，Ｌ３のグラフが数点のデータ（図中の白丸）によって与えられている場合に、黒丸の出力映像信号の階調を、線形補間を利用して求める。まず、Ｌ２において、データＡ，Ｂ間で線形補間を行うことにより、黒丸の入力映像信号の階調に対応する点Ｃでの出力映像信号の階調を求める。次に、Ｌ３において、データＸ，Ｙ間で線形補間を行うことにより、黒丸の入力映像信号の階調に対応する点Ｚでの出力映像信号の階調を求める。そして、Ｌ２及びＬ３の中間色判定係数と、点Ｃ，Ｚで求めた出力映像信号の階調とを用いて、線形補間により、黒丸の出力映像信号の階調を求める。なお、線形補間の式は、直線上の両端の座標を用いて該直線上に位置する中間点の座標を求める一般的な式なので、詳しい説明を省略する。

　図１２に、視野角改善回路５２の動作の概略を示す。まず、視野角改善回路５２に入力映像信号が入力される（ステップＳＢ１）と、入力映像信号を用いてＨＳＶ変換部２１でＨＳＶ分析を行う（ステップＳＢ２）。このＨＳＶ分析については、上述の第１の実施形態と同様なので、詳しい説明を省略する。ＨＳＶ変換部２１でＲＧＢ信号から変換されたＨＳＶ信号に基づいて、処理対象判定部５３で中間色判定係数を算出する（ステップＳＢ３）。

　前記算出された中間色判定係数と入力映像信号の階調とを用いて、階調変換部６０の記憶部６１からテーブルデータを読み出す（ステップＳＢ４）。補間部６３では、読み出されたデータを用いて、上述の線形補間によって、近似的に出力映像信号の階調を求める（ステップＳＢ５）。求めた階調に応じて、第１の実施形態と同様、駆動制御部２４から液晶パネル１１に出力映像信号として出力される（ステップＳＢ６）。

　（第２の実施形態の効果）
　この実施形態では、色相及び彩度を考慮した中間色判定係数を用いて、入力画像信号の階調を変換する。そのため、色相及び彩度に応じた視野角改善制御を行うことができる。すなわち、この実施形態の構成により、表示画面を斜めから見た場合に色味が大きく変わる色相または彩度の画像を表示する場合には、階調を大きく変えて視野角改善制御を優先することができる。一方、視野角改善をあまり行う必要のない色相及び彩度のときには、視野角改善のための階調変化を小さくすることにより、視野角改善制御による弊害を防止することができる。

　また、階調変換部６０の記憶部６１には、重み関数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係が、テーブルデータとして記憶されている。しかも、補間部６３では、テーブルデータから読み出されたデータを線形補間することによって、近似的に出力映像信号の階調を求める。このような構成により、記憶部６１に多くのデータを記憶する必要がなくなるので、液晶表示装置に設けるメモリの容量を低減することができる。

　［第３の実施形態］
　図１３に、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の視野角改善回路における処理対象判定部７１の概略構成をブロック図で示す。この実施形態の構成は、液晶パネル１１の画素を構成するＲＧＢの各サブ画素に対応して中間色判定係数を設定する点で、第２の実施形態の構成とは異なる。以下の説明において、第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して異なる点についてのみ説明する。

　具体的には、図１３に示すように、処理対象判定部７１の色相判定部７２は、Ｒ用色相判定部７２ａと、Ｇ用色相判定部７２ｂと、Ｂ用色相判定部７２ｃとを有する。また、処理対象判定部７１の係数算出部７３は、Ｒ用係数算出部７３ａと、Ｇ用係数算出部７３ｂと、Ｂ用係数算出部７３ｃとを有する。

　Ｒ用色相判定部７２ａ、Ｇ用色相判定部７２ｂ及びＢ用色相判定部７２ｃは、それぞれ、各色に対応する重み関数のテーブルデータを有する。例えば、Ｒ用色相判定部７２ａは、赤色の単色の場合に重み関数の値がゼロになるようなテーブルデータを有する。Ｇ用色相判定部７２ｂは、緑色の単色の場合に重み関数の値がゼロになるようなテーブルデータを有する。Ｂ用色相判定部７２ｃは、青色の単色の場合に重み関数の値がゼロになるようなテーブルデータを有する。Ｒ用色相判定部７２ａ、Ｇ用色相判定部７２ｂ及びＢ用色相判定部７２ｃは、それぞれ、各色の色相に対応して、重み関数の値を出力する。

　Ｒ用係数算出部７３ａ、Ｇ用係数算出部７３ｂ及びＢ用係数算出部７３ｃは、それぞれ、Ｒ用色相判定部７２ａ、Ｇ用色相判定部７２ｂ及びＢ用色相判定部７２ｃの各出力と彩度判定部５５の出力とを用いて各色に対応した中間色判定係数を算出する。すなわち、Ｒ用係数算出部７３ａは、Ｒ用色相判定部７２ａから出力される重み関数の値と彩度判定部５５から出力される重み関数の値とを掛け合わせてＲ用の中間色判定係数を求める。Ｇ用係数算出部７３ｂは、Ｇ用色相判定部７２ｂから出力される重み関数の値と彩度判定部５５から出力される重み関数の値とを掛け合わせてＧ用の中間色判定係数を求める。Ｂ用係数算出部７３ｃは、Ｂ用色相判定部７２ｃから出力される重み関数の値と彩度判定部５５から出力される重み関数の値とを掛け合わせてＢ用の中間色判定係数を求める。

　図１４に、ＲＧＢのサブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ毎に階調変換を行う場合の信号の流れを概略的に示す。なお、この図１４では、ＨＳＶ変換についての記載を省略している。

　上述の構成の処理対象判定部７１によって入力映像信号Ｒｉｎ，Ｇｉｎ，Ｂｉｎから求められた中間色判定係数Ｒｗ，Ｇｗ，Ｂｗは、階調変換部７４に入力される。この階調変換部７４では、ＲＧＢの各サブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに応じて階調変換が行われる。この階調変換の内容は、上述の第２の実施形態と同様なので詳しい説明を省略する。そして、駆動制御部７５で、各サブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂにそれぞれ対応した出力映像信号Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔが生成される。生成された出力映像信号Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔは、それぞれ、液晶パネル１１のサブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに対して出力される。

　したがって、この実施形態では、液晶パネル１１のＲＧＢのサブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに対し、それぞれ独立して階調変換された出力映像信号Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔが出力される。よって、ＲＧＢのサブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ毎に、視野角改善制御の有無及び階調変換の程度が異なる。

　（第３の実施形態の効果）
　この実施形態では、ＲＧＢの各色で中間色判定係数を求めて、ＲＧＢの各サブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに対して別個に階調変換を行う。これにより、ＲＧＢの各サブ画素１１ｒ，１１ｇ，１１ｂで色相及び彩度を考慮して最適な視野角改善制御を行いつつ、視野角改善効果の小さい部分では視野角改善制御によって生じる弊害を抑制することができる。

　［その他の実施形態］
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記第１の実施形態では、視野角改善回路１２は、図５に示すように、彩度に関係なく、中間色を表示する画素に対し、高階調表示用及び低階調表示用の階調に変換して映像信号を出力する。しかしながら、視野角改善回路１２を、彩度に応じた重み付け係数を設定し、その重み係数に応じて階調変換を行うように構成してもよい。この場合には、図８に示す彩度判定部５５のように、彩度判定部２６を、彩度に応じて重み付け係数を設定するように構成する。そして、階調変換部２３を、前記重み付け係数を考慮して階調変換を行うように構成する。これにより、図９及び図１０と同様、中間色を表示する画素における高階調表示用及び低階調表示用の階調を、彩度に応じて変更することができる。

　前記第２の実施形態では、階調変換部６０の記憶部６１に、中間色判定係数に応じた階調変換に関する離散値のみを記憶しておき、実際の中間色判定係数及び入力映像信号の階調に応じて、補間部６３によって線形補間を行う。しかしながら、記憶部６１に、中間色判定係数に応じた入力映像信号の階調と出力映像信号の階調との関係を示す全てのデータを保存して、線形補間を行わないようにしてもよい。

　前記第２及び第３の実施形態では、係数算出部５６，７３は、画像の彩度及び色相を用いて中間色判定係数を設定するように構成されている。しかしながら、係数算出部を、映像のエッジの検出結果に応じて中間色判定係数を設定するように構成してもよい。すなわち、この場合の係数算出部では、映像のエッジ部分では視野角改善処理を行わないように中間色判定係数を設定する。

　本発明による液晶表示装置は、視野角改善を行う液晶表示装置に利用可能である。

Claims

　マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶パネルと、
　隣り合う画素の一方の画素で入力映像の階調よりも高い階調の画像を表示する高階調表示を行う一方、他方の画素で前記入力映像の階調よりも低い階調の画像を表示する低階調表示を行い、各画素において表示フレーム毎に前記高階調表示と前記低階調表示とを切り替えることにより、視野角改善処理を行う視野角改善部と、
　前記液晶パネルの各画素に表示される画像が前記視野角改善処理の対象である中間色の画像か否かを判定する処理対象判定部とを備え、
　前記視野角改善部は、前記処理対象判定部によって前記中間色の画像を表示すると判定された画素に対し、前記視野角改善処理を行うように構成されている、液晶表示装置。
　前記処理対象判定部は、各画素に表示される画像に応じた重み係数に基づいて、前記中間色の画像か否かを判定する、請求項１に記載の液晶表示装置。
　前記重み係数は、前記液晶パネルの各画素に入力される映像信号から求められる彩度に応じた係数であり、
　前記処理対象判定部は、前記重み係数に基づいて前記中間色の画像か否かを判定する彩度判定部を有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
　前記視野角改善部は、
　　前記処理対象判定部によって前記中間色の画像を表示すると判定された画素において、前記彩度に応じて、前記高階調表示用及び前記低階調表示用の出力階調を求める階調変換部と、
　　前記階調変換部から出力される前記出力階調に応じて前記視野角改善処理を行う駆動制御部とを有する、請求項３に記載の液晶表示装置。
　前記重み係数は、前記液晶パネルの各画素に入力される映像信号から求められる彩度及び色相に応じた係数であり、
　前記処理対象判定部は、前記重み係数に基づいて、前記視野角改善処理を行う対象の色相の中間色の画像か否かを判定するように構成されていて、
　前記視野角改善部は、前記処理対象判定部の判定結果に基づいて、前記視野角改善処理の対象である色相の中間色の画像を表示する画素に対し、前記視野角改善処理を行う、請求項２に記載の液晶表示装置。
　前記重み係数は、中間色判定係数であり、
　前記処理対象判定部は、前記彩度及び色相に基づいて前記中間色判定係数を求める係数算出部をさらに有していて、
　前記視野角改善部は、
　　前記中間色判定係数を用いて、前記高階調表示用及び前記低階調表示用の出力階調をそれぞれ求める階調変換部と、
　　前記階調変換部から出力される前記出力階調に応じて前記視野角改善処理を行う駆動制御部とを有する、請求項５に記載の液晶表示装置。
　前記液晶パネルの各画素は、複数のサブ画素を有していて、
　前記係数算出部は、各画素に入力される前記映像信号のうち各サブ画素に入力される信号に基づいて、サブ画素毎に前記中間色判定係数を算出し、
　前記階調変換部は、各サブ画素において、サブ画素毎の前記中間色判定係数を用いて前記出力階調を算出する、請求項６に記載の液晶表示装置。