JP2010002898A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ピーク輝度が制御されることで画質が向上された表示装置を提供する。
【解決手段】それぞれの画素において１フレーム期間内に複数回の信号書込みが行なわれることによって複数の瞬間輝度が表示され、複数の瞬間輝度の時間積分量が制御されることで階調が表示されるようにした上で、当該画素の階調データが大きいほど時間積分量が増加され、表示される画像の階調データの平均値が小さいほど時間積分量が増加されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置または半導体装置に関する。特に、液晶表示装置等のホールド型表示装置に関する。特に、ピーク輝度を制御する液晶表示装置の駆動方法に関する。さらに、その表示装置を表示部に有する電子機器に関する。
液晶表示装置は、陰極線管（ＣＲＴ）を用いた表示装置に比べて、薄く、軽くすることができ、さらに、消費電力が小さい等の利点を有する。その上、液晶表示装置は、表示部の対角長が数インチ程度の小型のものから、１００インチを超える大型のものまで、幅広く適用することができるため、携帯電話機、スチルカメラ、ビデオカメラ、テレビ受像機等、様々な電子機器の表示装置として広く用いられている。
近年、液晶表示装置を含む薄型表示装置が広く普及し始めているが、その画質は必ずしも満足できるものではないため、画質を向上させる取り組みは依然継続して行なわれている。例えば、液晶表示装置の画質上の問題点としては、黒表示時にわずかに発光してしまうこと（微発光）によってコントラスト比が低下する問題がある。他にも、ホールド型表示装置（またはホールド駆動表示装置）であることによって残像が発生し、動画品質が低下する問題、等が挙げられる。なお、ホールド型表示装置とは、１フレーム期間中に輝度が概ね変化せずに維持される表示装置のことである。ホールド型表示装置に対して、ＣＲＴのように、１フレーム期間内の極短時間のみ発光することで表示が行われる表示装置は、インパルス型表示装置（またはインパルス駆動表示装置）と呼ばれる。
ところで、表示装置に表示される画像の画質を高めるための技術要素の一つに、ピーク輝度制御方法があることが明らかになっている。ピーク輝度とは、画面の一部分のみに高い階調データを有する画像（ピーク階調の高い画像）を表示したときの当該画面の一部分の領域（高階調領域）における輝度のことである。高階調領域の面積などに応じてピーク輝度を高めることによって、夜景の輝き、火花の閃光、金属の光沢等の表現能力を大きく向上させることができ、表示される画像の画質を高めることができる。
ＣＲＴを用いた表示装置は、画像の一部分だけ輝度を高くすることを容易に実現できる特性を有するため、ピーク階調の高い画像の表現能力が高かった。液晶表示装置でも、このような表示を実現するための技術として、例えば、特許文献１および特許文献２が公開されている。
特開２００４−６２１３４ 特開２００４−２５８６６９
特許文献１は、画像の平均輝度（ＡＰＬ）に応じてバックライト光源の間欠駆動を制御することにより、ピーク輝度変調による画質向上を実現するとともに、ホールド駆動による動画品質の低下を抑制するというものである。ここで、間欠駆動の制御とは、具体的には黒画像を挿入する時間をＡＰＬに応じて変えるというものである。すなわち、ＡＰＬが大きい（全体的に明るい）画像ほど黒画像を挿入する時間を長くすることで輝度（ピーク輝度）を低くし、ＡＰＬが小さい（全体的に暗い）画像ほど黒画像を挿入する時間を短くすることで、輝度（ピーク輝度）を高くする。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、全体的に暗い画像であるときに黒画像を挿入する時間が短くなるため、ホールド駆動による残像が発生し、動画の品質に問題があった。
特許文献２は、表示される画像のＡＰＬおよび最大階調を検出し、これらに応じて適切にバックライトの輝度を制御することで、黒表示時の微発光を抑制しつつピーク輝度を高めるというものである。しかしながら、特許文献２に記載された技術では、黒表示時の微発光の抑制とピーク輝度の増加は同時に実現できるものではなく、ピーク輝度を高めるためにバックライトの輝度を増加させれば、同時に黒表示時の微発光も増大してしまう。すなわち、画像に応じて適宜バックライト輝度を制御しているだけであるため、静止画コントラストを向上させることはできない。さらに、液晶表示装置が有する大きな課題の一つである、動画品質の向上については何の解決策も示されていない。
上記問題を鑑み、本発明の一態様は、静止画および動画表示時の画質を向上させることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、静止画および動画表示時のコントラスト比を向上させることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、静止画および動画表示時の視野角を拡大させることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、静止画および動画表示時の応答速度を向上させることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、静止画および動画表示時の消費電力を低減することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、製造コストを低減することを課題の一とする。
本発明の一態様は、複数の画素を有し、それぞれの画素において１フレーム期間内に複数のサブフレーム期間が設けられており、複数のサブフレーム期間にそれぞれ表示される瞬間輝度の時間積分量により画素の階調が表示される表示装置であって、画素の階調データが大きいほど時間積分量が増加され、元画像の階調データの平均値が小さいほど時間積分量が増加され、複数のサブフレーム期間の長さが等しいことを特徴としている。
また、本発明の一態様は、時間積分量が階調データに対しべき乗的に増加することを特徴としている。
また、本発明の一態様は、元画像の階調データの平均値が、複数の画素のうち一部の画素の階調を平均したものであることを特徴としている。
また、本発明の一態様は、複数の画素を有し、それぞれの画素において１フレーム期間内に第１のサブフレーム期間と第２のサブフレーム期間が設けられており、第１のサブフレーム期間に表示される第１の瞬間輝度と第２のサブフレーム期間に表示される第２の瞬間輝度の時間積分量により画素の階調が表示される表示装置であって、画素の階調データが大きいほど時間積分量が増加され、元画像の階調データの平均値が小さいほど時間積分量が増加され、第１のサブフレーム期間と第２のサブフレーム期間の長さが等しいことを特徴としている。
また、本発明の一態様は、元画像の階調データの平均値が所定の値より高い場合に、第２のサブフレーム期間において複数の画素が黒表示されることを特徴としている。
また、本発明の一態様は、入力された元画像の階調データの階調データ分布を検出する機能を有する画像特徴量検出部と、画像特徴量検出部によって検出された階調データ分布に従って倍率を決定する機能を有する倍率決定部と、倍率決定部によって決定された倍率に従って元画像の階調データを第１のサブ画像の階調データおよび第２のサブ画像の階調データに変換する機能を有する階調データ変換部と、第１のサブ画像及び第２のサブ画像を表示する機能を有する表示部とを有することを特徴としている。
なお、スイッチは、様々な形態のものを用いることができる。例としては、電気的スイッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。例えば、スイッチとして、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなど）、ダイオード（例えば、ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオード、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど）などを用いることが出来る。または、これらを組み合わせた論理回路をスイッチとして用いることが出来る。
機械的なスイッチの例としては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のように、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが出来る電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。ただし、オフ電流を抑えたい場合、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、ＬＤＤ領域を有するトランジスタやマルチゲート構造を有するトランジスタ等がある。または、スイッチとして動作させるトランジスタのソース端子の電位が、低電位側電源（Ｖｓｓ、ＧＮＤ、０Ｖなど）の電位に近い値で動作する場合はＮチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。反対に、ソース端子の電位が、高電位側電源（Ｖｄｄなど）の電位に近い値で動作する場合はＰチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。なぜなら、Ｎチャネル型トランジスタではソース端子が低電位側電源の電位に近い値で動作するとき、Ｐチャネル型トランジスタではソース端子が高電位側電源の電位に近い値で動作するとき、ゲートとソースの間の電圧の絶対値を大きくできるため、スイッチとして、より正確な動作を行うことができるからである。さらに、トランジスタがソースフォロワ動作をしてしまうことが少ないため、出力電圧の大きさが小さくなってしまうことが少ないからである。
なお、Ｎチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの両方を用いて、ＣＭＯＳ型のスイッチをスイッチとして用いてもよい。ＣＭＯＳ型のスイッチにすると、Ｐチャネル型トランジスタまたはＮチャネル型トランジスタのどちらか一方のトランジスタが導通すれば電流が流れるため、スイッチとして機能しやすくなる。例えば、スイッチへの入力信号の電圧が高い場合でも、低い場合でも、適切に電圧を出力させることが出来る。さらに、スイッチをオンまたはオフさせるための信号の電圧振幅値を小さくすることが出来るので、消費電力を小さくすることも出来る。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、スイッチは、入力端子（ソース端子またはドレイン端子の一方）と、出力端子（ソース端子またはドレイン端子の他方）と、導通を制御する端子（ゲート端子）とを有している。一方、スイッチとしてダイオードを用いる場合、スイッチは、導通を制御する端子を有していない場合がある。そのため、トランジスタよりもダイオードをスイッチとして用いた方が、端子を制御するための配線を少なくすることが出来る。
なお、ＡとＢとが接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
例えば、ＡとＢとが電気的に接続されている場合として、ＡとＢとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオードなど）が、ＡとＢとの間に１個以上接続されていてもよい。あるいは、ＡとＢとが機能的に接続されている場合として、ＡとＢとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＡとＢとの間に１個以上接続されていてもよい。例えば、ＡとＢとの間に別の回路を挟んでいても、Ａから出力された信号がＢへ伝達される場合は、ＡとＢとは機能的に接続されているものとする。
なお、ＡとＢとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＡとＢとが直接接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いたり、様々な素子を有することが出来る。例えば、表示素子、表示装置、発光素子または発光装置としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、発光トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有することができる。なお、ＥＬ素子を用いた表示装置としてはＥＬディスプレイ、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌｙ）など、液晶素子を用いた表示装置としては液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）、電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置としては電子ペーパーがある。
なお、ＥＬ素子とは、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に挟まれたＥＬ層とを有する素子である。なお、ＥＬ層としては、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するもの、３重項励起子からの発光（燐光）を利用するもの、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するものと３重項励起子からの発光（燐光）を利用するものとを含むもの、有機物によって形成されたもの、無機物によって形成されたもの、有機物によって形成されたものと無機物によって形成されたものとを含むもの、高分子の材料、低分子の材料、高分子の材料と低分子の材料とを含むものなどを有することができる。ただし、これに限定されず、ＥＬ素子として様々なものを有することができる。
なお、電子放出素子とは、陰極に高電界を集中して電子を引き出す素子である。例えば、電子放出素子として、スピント型、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＭＯＳ型、シリコン型、薄膜ダイオード型、ダイヤモンド型、表面伝導エミッタＳＣＤ型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型、ＨＥＥＤ型、ＥＬ型、ポーラスシリコン型、表面伝導（ＳＣＥ）型などを有することができる。ただし、これに限定されず、電子放出素子として様々なものを有することができる。
なお、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極、及び液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）、バナナ型液晶、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。
なお、電子ペーパーとしては、分子により表示されるもの（光学異方性、染料分子配向など）、粒子により表示されるもの（電気泳動、粒子移動、粒子回転、相変化など）、フィルムの一端が移動することにより表示されるもの、分子の発色／相変化により表示されるもの、分子の光吸収により表示されるもの、電子とホールが結合して自発光により表示されるものなどのことをいう。例えば、電子ペーパーとして、マイクロカプセル型電気泳動、水平移動型電気泳動、垂直移動型電気泳動、球状ツイストボール、磁気ツイストボール、円柱ツイストボール方式、帯電トナー、電子粉流体、磁気泳動型、磁気感熱式、エレクトロウェッテイング、光散乱（透明白濁）、コレステリック液晶／光導電層、コレステリック液晶、双安定性ネマチック液晶、強誘電性液晶、２色性色素・液晶分散型、可動フィルム、ロイコ染料発消色、フォトクロミック、エレクトロクロミック、エレクトロデポジション、フレキシブル有機ＥＬなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、電子ペーパーとして様々なものを用いることができる。ここで、マイクロカプセル型電気泳動を用いることによって、電気泳動方式の欠点である泳動粒子の凝集、沈殿を解決することができる。電子粉流体は、高速応答性、高反射率、広視野角、低消費電力、メモリー性などのメリットを有する。
なお、プラズマディスプレイは、電極を表面に形成した基板と、電極及び微小な溝を表面に形成し且つ溝内に蛍光体層を形成した基板とを狭い間隔で対向させて、希ガスを封入した構造を有する。あるいは、プラズマディスプレイは、プラズマチューブを上下からフィルム状の電極で挟み込んだ構造とすることも可能である。プラズマチューブとは、ガラスチューブ内に、放電ガス、ＲＧＢそれぞれの蛍光体などを封止したものである。なお、電極間に電圧をかけることによって紫外線を発生させ、蛍光体を光らせることで、表示を行うことができる。なお、プラズマディスプレイとしては、ＤＣ型ＰＤＰ、ＡＣ型ＰＤＰでもよい。ここで、プラズマディスプレイパネルとしては、ＡＷＳ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｗｈｉｌｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）駆動、サブフレームをリセット期間、アドレス期間、維持期間に分割するＡＤＳ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ）駆動、ＣＬＥＡＲ（ＨＩ‐ＣＯＮＴＲＡＳＴ＆ＬＯＷ ＥＮＥＲＧＹ ＡＤＤＲＥＳＳ＆ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＯＦ ＦＡＬＳＥ ＣＯＮＴＯＵＲ ＳＥＱＵＥＮＣＥ）駆動、ＡＬＩＳ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅｓ）方式、ＴＥＲＥＳ（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｓｕｓｔａｉｎｅｒ）駆動などを用いることができる。ただし、これに限定されず、プラズマディスプレイとして様々なものを用いることができる。
なお、光源を必要とする表示装置、例えば、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）を用いた表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた表示装置などの光源としては、エレクトロルミネッセンス、冷陰極管、熱陰極管、ＬＥＤ、レーザー光源、水銀ランプなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、光源して様々なものを用いることができる。
なお、トランジスタとして、様々な形態のトランジスタを用いることが出来る。よって、用いるトランジスタの種類に限定はない。例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶（マイクロクリスタル、ナノクリスタル、セミアモルファスとも言う）シリコンなどに代表される非単結晶半導体膜を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることが出来る。ＴＦＴを用いる場合、様々なメリットがある。例えば、単結晶シリコンの場合よりも低い温度で製造できるため、製造コストの削減、又は製造装置の大型化を図ることができる。製造装置を大きくできるため、大型基板上に製造できる。そのため、同時に多くの個数の表示装置を製造できるため、低コストで製造できる。さらに、製造温度が低いため、耐熱性の低い基板を用いることができる。そのため、透光性を有する基板上にトランジスタを製造できる。そして、透光性を有する基板上のトランジスタを用いて表示素子での光の透過を制御することが出来る。あるいは、トランジスタの膜厚が薄いため、トランジスタを構成する膜の一部は、光を透過させることが出来る。そのため、開口率を向上させることができる。
なお、多結晶シリコンを製造するときに、触媒（ニッケルなど）を用いることにより、結晶性をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。その結果、ゲートドライバ回路（走査線駆動回路）やソースドライバ回路（信号線駆動回路）、信号処理回路（信号生成回路、ガンマ補正回路、ＤＡ変換回路など）を基板上に一体形成することが出来る。
なお、微結晶シリコンを製造するときに、触媒（ニッケルなど）を用いることにより、結晶性をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。このとき、レーザー照射を行うことなく、熱処理を加えるだけで、結晶性を向上させることも可能である。その結果、ソースドライバ回路の一部（アナログスイッチなど）およびゲートドライバ回路（走査線駆動回路）を基板上に一体形成することが出来る。さらに、結晶化のためにレーザー照射を行わない場合は、シリコンの結晶性のムラを抑えることができる。そのため、画質の向上した画像を表示することが出来る。
ただし、触媒（ニッケルなど）を用いずに、多結晶シリコンや微結晶シリコンを製造することは可能である。
なお、シリコンの結晶性を、多結晶または微結晶などへと向上させることは、パネル全体で行うことが望ましいが、それに限定されない。パネルの一部の領域のみにおいて、シリコンの結晶性を向上させてもよい。選択的に結晶性を向上させることは、レーザー光を選択的に照射することなどにより可能である。例えば、画素以外の領域である周辺回路領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。または、ゲートドライバ回路、ソースドライバ回路等の領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。あるいは、ソースドライバ回路の一部（例えば、アナログスイッチ）の領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。その結果、回路を高速に動作させる必要がある領域にのみ、シリコンの結晶化を向上させることができる。画素領域は、高速に動作させる必要性が低いため、結晶性が向上されなくても、問題なく画素回路を動作させることが出来る。結晶性を向上させる領域が少なくて済むため、製造工程も短くすることが出来、スループットが向上し、製造コストを低減させることが出来る。必要とされる製造装置の数も少ない数で製造できるため、製造コストを低減させることが出来る。
または、半導体基板やＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを形成することが出来る。これらにより、特性やサイズや形状などのバラツキが少なく、電流供給能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。これらのトランジスタを用いると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
または、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯなどの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、さらに、これらの化合物半導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを用いることが出来る。これらにより、製造温度を低くでき、例えば、室温でトランジスタを製造することが可能となる。その結果、耐熱性の低い基板、例えばプラスチック基板やフィルム基板に直接トランジスタを形成することが出来る。なお、これらの化合物半導体または酸化物半導体を、トランジスタのチャネル部分に用いるだけでなく、それ以外の用途で用いることも出来る。例えば、これらの化合物半導体または酸化物半導体を抵抗素子、画素電極、透光性を有する電極として用いることができる。さらに、それらをトランジスタと同時に成膜又は形成できるため、コストを低減できる。
または、インクジェットや印刷法を用いて形成したトランジスタなどを用いることが出来る。これらにより、室温で製造、低真空度で製造、又は大型基板上に製造することができる。マスク（レチクル）を用いなくても製造することが可能となるため、トランジスタのレイアウトを容易に変更することが出来る。さらに、レジストを用いる必要がないので、材料費が安くなり、工程数を削減できる。さらに、必要な部分にのみ膜を付けるため、全面に成膜した後でエッチングする、という製法よりも、材料が無駄にならず、低コストにできる。
または、有機半導体やカーボンナノチューブを有するトランジスタ等を用いることができる。これらにより、曲げることが可能な基板上にトランジスタを形成することが出来る。このような基板を用いた半導体装置は、衝撃に強くすることができる。
さらに、様々な構造のトランジスタを用いることができる。例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどをトランジスタとして用いることが出来る。ＭＯＳ型トランジスタを用いることにより、トランジスタのサイズを小さくすることが出来る。よって、多数のトランジスタを搭載することができる。バイポーラトランジスタを用いることにより、大きな電流を流すことが出来る。よって、高速に回路を動作させることができる。
なお、ＭＯＳ型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどを１つの基板に混在させて形成してもよい。これにより、低消費電力、小型化、高速動作などを実現することが出来る。
その他、様々なトランジスタを用いることができる。
なお、トランジスタは、様々な基板を用いて形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板としては、例えば、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることが出来る。または、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板としては、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。あるいは、人などの動物の皮膚（皮表、真皮）又は皮下組織を基板として用いてもよい。または、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その基板を研磨して薄くしてもよい。研磨される基板としては、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができ、特定の構成に限定されない。例えば、ゲート電極が２個以上のマルチゲート構造を適用することができる。マルチゲート構造にすると、チャネル領域が直列に接続されるため、複数のトランジスタが直列に接続された構成となる。マルチゲート構造により、オフ電流の低減、トランジスタの耐圧向上（信頼性の向上）を図ることができる。あるいは、マルチゲート構造により、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、電圧・電流特性の傾きをフラットにすることができる。電圧・電流特性の傾きがフラットである特性を利用すると、理想的な電流源回路や、非常に高い抵抗値をもつ能動負荷を実現することが出来る。その結果、特性のよい差動回路やカレントミラー回路を実現することが出来る。
別の例として、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造を適用することができる。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値の増加を図ることができる。または、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、空乏層ができやすくなるため、Ｓ値の改善を図ることができる。なお、チャネルの上下にゲート電極が配置される構成にすることにより、複数のトランジスタが並列に接続されたような構成となる。
チャネル領域の上にゲート電極が配置されている構造、チャネル領域の下にゲート電極が配置されている構造、正スタガ構造、逆スタガ構造、チャネル領域を複数の領域に分けた構造、チャネル領域を並列に接続した構造、またはチャネル領域が直列に接続する構成も適用できる。さらに、チャネル領域（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっている構造も適用できる。チャネル領域（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なる構造にすることによって、チャネル領域の一部に電荷が溜まることにより動作が不安定になることを防ぐことができる。あるいは、ＬＤＤ領域を設けた構造を適用できる。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流の低減、又はトランジスタの耐圧向上（信頼性の向上）を図ることができる。あるいは、ＬＤＤ領域を設けることにより、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、電圧・電流特性の傾きがフラットな特性にすることができる。
なお、トランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板を用いて形成させることができる。したがって、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを、同一の基板に形成することも可能である。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを、ガラス基板、プラスチック基板、単結晶基板、またはＳＯＩ基板などの様々な基板を用いて形成することも可能である。所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが同じ基板を用いて形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部が、ある基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部が、別の基板に形成されていることも可能である。つまり、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが同じ基板を用いて形成されていなくてもよい。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタにより形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、単結晶基板に形成され、単結晶基板を用いて形成されたトランジスタで構成されたＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）でガラス基板に接続して、ガラス基板上にそのＩＣチップを配置することも可能である。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）やプリント基板を用いてガラス基板と接続することも可能である。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、駆動電圧が高い部分及び駆動周波数が高い部分の回路は、消費電力が大きくなってしまうので、そのような部分の回路は同じ基板に形成せず、そのかわりに、例えば、単結晶基板にその部分の回路を形成して、その回路で構成されたＩＣチップを用いるようにすれば、消費電力の増加を防ぐことができる。
なお、一画素とは、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従って、そのときは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素との三画素から構成されるものとする。なお、色要素は、三色に限定されず、三色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすること可能である。あるいは、ＲＧＢに、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、エメラルドグリーン、朱色などを一色以上追加することも可能である。あるいは、例えば、ＲＧＢの中の少なくとも一色に類似した色を、ＲＧＢに追加することも可能である。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ１、Ｂ２としてもよい。Ｂ１とＢ２とは、どちらも青色であるが、少し波長が異なっている。同様に、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ、Ｂとすることも可能である。このような色要素を用いることにより、より実物に近い表示を行うことができる。このような色要素を用いることにより、消費電力を低減することが出来る。別の例としては、一つの色要素について、複数の領域を用いて明るさを制御する場合は、その領域一つ分を一画素とすることも可能である。よって、一例として、面積階調を行う場合または副画素（サブ画素）を有している場合、一つの色要素につき、明るさを制御する領域が複数あり、その全体で階調を表現するが、明るさを制御する領域の一つ分を一画素とすることも可能である。よって、その場合は、一つの色要素は、複数の画素で構成されることとなる。あるいは、明るさを制御する領域が一つの色要素の中に複数あっても、それらをまとめて、一つの色要素を１画素としてもよい。よって、その場合は、一つの色要素は、一つの画素で構成されることとなる。あるいは、一つの色要素について、複数の領域を用いて明るさを制御する場合、画素によって、表示に寄与する領域の大きさが異なっている場合がある。あるいは、一つの色要素につき複数ある、明るさを制御する領域において、各々に供給する信号を僅かに異ならせるようにして、視野角を広げるようにしてもよい。つまり、一つの色要素について、複数個ある領域が各々有する画素電極の電位が、各々異なっていることも可能である。その結果、液晶分子に加わる電圧が各画素電極によって各々異なる。よって、視野角を広くすることが出来る。
なお、一画素（三色分）と明示的に記載する場合は、ＲとＧとＢの三画素分を一画素と考える場合であるとする。一画素（一色分）と明示的に記載する場合は、一つの色要素につき、複数の領域がある場合、それらをまとめて一画素と考える場合であるとする。
なお、画素は、マトリクス状に配置（配列）されている場合がある。ここで、画素がマトリクスに配置（配列）されているとは、縦方向もしくは横方向において、画素が直線上に並んで配置されている場合、又はギザギザな線上に配置されている場合を含む。よって、例えば三色の色要素（例えばＲＧＢ）でフルカラー表示を行う場合に、ストライプ配置されている場合、又は三つの色要素のドットがデルタ配置されている場合も含む。さらに、ベイヤー配置されている場合も含む。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。これにより、低消費電力化、又は表示素子の長寿命化を図ることができる。
なお、画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることが出来る。
アクティブマトリクス方式では、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いることが出来る。例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）やＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。さらに、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
なお、アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、製造工程が少なく、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
なお、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１端子、第２端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第１電極、第２電極と表記する場合がある。あるいは、第１領域、第２領域と表記する場合がある。
なお、トランジスタは、ベースとエミッタとコレクタとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であってもよい。この場合も同様に、エミッタとコレクタとを、第１端子、第２端子などと表記する場合がある。
なお、ゲートとは、ゲート電極とゲート配線（ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線等とも言う）とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ゲート電極とは、チャネル領域を形成する半導体と、ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている部分の導電膜のことを言う。なお、ゲート電極の一部は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域またはソース領域（またはドレイン領域）と、ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている場合もある。ゲート配線とは、各トランジスタのゲート電極の間を接続するための配線、各画素の有するゲート電極の間を接続するための配線、又はゲート電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。
ただし、ゲート電極としても機能し、ゲート配線としても機能するような部分（領域、導電膜、配線など）も存在する。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。つまり、ゲート電極とゲート配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延伸して配置されているゲート配線の一部とチャネル領域がオーバーラップしている場合、その部分（領域、導電膜、配線など）はゲート配線として機能しているが、ゲート電極としても機能していることになる。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。
なお、例えば、マルチゲートのトランジスタにおいて、１つのゲート電極と、別のゲート電極とは、ゲート電極と同じ材料で形成された導電膜で接続される場合が多い。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極とゲート電極とを接続させるための部分（領域、導電膜、配線など）であるため、ゲート配線と呼んでも良いが、マルチゲートのトランジスタを１つのトランジスタと見なすことも出来るため、ゲート電極と呼んでも良い。つまり、ゲート電極またはゲート配線と同じ材料で形成され、ゲート電極またはゲート配線と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極やゲート配線と呼んでも良い。さらに、例えば、ゲート電極とゲート配線とを接続させている部分の導電膜であって、ゲート電極またはゲート配線とは異なる材料で形成された導電膜も、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。
なお、ある配線を、ゲート配線、ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線などと呼ぶ場合、その配線にトランジスタのゲートが接続されていない場合もある。この場合、ゲート配線、ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線は、トランジスタのゲートと同じ層で形成された配線、トランジスタのゲートと同じ材料で形成された配線またはトランジスタのゲートと同時に成膜された配線を意味している場合がある。例としては、保持容量用配線、電源線、基準電位供給配線などがある。
なお、ソースとは、ソース領域とソース電極とソース配線（ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線等とも言う）とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ソース領域とは、Ｐ型不純物（ボロンやガリウムなど）やＮ型不純物（リンやヒ素など）が多く含まれる半導体領域のことを言う。従って、少しだけＰ型不純物やＮ型不純物が含まれる領域、いわゆる、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域は、ソース領域には含まれない。ソース電極とは、ソース領域とは別の材料で形成され、ソース領域と電気的に接続されて配置されている部分の導電層のことを言う。ただし、ソース電極は、ソース領域も含んでソース電極と呼ぶこともある。ソース配線とは、各トランジスタのソース電極の間を接続するための配線、各画素の有するソース電極の間を接続するための配線、又はソース電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。
しかしながら、ソース電極としても機能し、ソース配線としても機能するような部分（領域、導電膜、配線など）も存在する。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。つまり、ソース電極とソース配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延伸して配置されているソース配線の一部とソース領域とがオーバーラップしている場合、その部分（領域、導電膜、配線など）はソース配線として機能しているが、ソース電極としても機能していることになる。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
なお、例えば、ソース電極とソース配線とを接続させている部分の導電膜であって、ソース電極またはソース配線とは異なる材料で形成された導電膜も、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
なお、ある配線を、ソース配線、ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線などと呼ぶ場合、その配線にトランジスタのソース（ドレイン）が接続されていない場合もある。この場合、ソース配線、ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線は、トランジスタのソース（ドレイン）と同じ層で形成された配線、トランジスタのソース（ドレイン）と同じ材料で形成された配線またはトランジスタのソース（ドレイン）と同時に成膜された配線を意味している場合がある。例としては、保持容量用配線、電源線、基準電位供給配線などがある。
なお、ドレインについては、ソースと同様である。
なお、半導体装置とは半導体素子（トランジスタ、ダイオード、サイリスタなど）を含む回路を有する装置のことをいう。さらに、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を半導体装置と呼んでもよい。または、半導体材料を有する装置のことを半導体装置と言う。
なお、表示装置とは、表示素子を有する装置のことを言う。なお、表示装置は、表示素子を含む複数の画素を含んでいても良い。なお、表示装置は、複数の画素を駆動させる周辺駆動回路を含んでいても良い。なお、複数の画素を駆動させる周辺駆動回路は、複数の画素と同一基板上に形成されてもよい。なお、表示装置は、ワイヤボンディングやバンプなどによって基板上に配置された周辺駆動回路、いわゆる、チップオングラス（ＣＯＧ）で接続されたＩＣチップ、または、ＴＡＢなどで接続されたＩＣチップを含んでいても良い。なお、表示装置は、ＩＣチップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタなどが取り付けられたフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）を含んでもよい。なお、表示装置は、フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）などを介して接続され、ＩＣチップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタなどが取り付けられたプリント配線基板（ＰＷＢ）を含んでいても良い。なお、表示装置は、偏光板または位相差板などの光学シートを含んでいても良い。なお、表示装置は、照明装置、筐体、音声入出力装置、光センサなどを含んでいても良い。
なお、照明装置は、バックライトユニット、導光板、プリズムシート、拡散シート、反射シート、光源（ＬＥＤ、冷陰極管など）、冷却装置（水冷式、空冷式）などを有していても良い。
なお、発光装置とは、発光素子などを有している装置のことをいう。表示素子として発光素子を有している場合は、発光装置は、表示装置の具体例の一つである。
なお、反射装置とは、光反射素子、光回折素子、光反射電極などを有している装置のことをいう。
なお、液晶表示装置とは、液晶素子を有している表示装置をいう。液晶表示装置には、直視型、投写型、透過型、反射型、半透過型などがある。
なお、駆動装置とは、半導体素子、電気回路、電子回路を有する装置のことを言う。例えば、ソース信号線から画素内への信号の入力を制御するトランジスタ（選択用トランジスタ、スイッチング用トランジスタなどと呼ぶことがある）、画素電極に電圧または電流を供給するトランジスタ、発光素子に電圧または電流を供給するトランジスタなどは、駆動装置の一例である。さらに、ゲート信号線に信号を供給する回路（ゲートドライバ、ゲート線駆動回路などと呼ぶことがある）、ソース信号線に信号を供給する回路（ソースドライバ、ソース線駆動回路などと呼ぶことがある）などは、駆動装置の一例である。
なお、表示装置、半導体装置、照明装置、冷却装置、発光装置、反射装置、駆動装置などは、互いに重複して有している場合がある。例えば、表示装置が、半導体装置および発光装置を有している場合がある。あるいは、半導体装置が、表示装置および駆動装置を有している場合がある。
なお、Ａの上にＢが形成されている、あるいは、Ａ上にＢが形成されている、と明示的に記載する場合は、Ａの上にＢが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、ＡとＢと間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
従って例えば、層Ａの上に（もしくは層Ａ上に）、層Ｂが形成されている、と明示的に記載されている場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
さらに、Ａの上方にＢが形成されている、と明示的に記載されている場合についても同様であり、Ａの上にＢが直接接していることに限定されず、ＡとＢとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。従って例えば、層Ａの上方に、層Ｂが形成されている、という場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
なお、Ａの上にＢが形成されている、Ａ上にＢが形成されている、又はＡの上方にＢが形成されている、と明示的に記載する場合、斜め上にＢが形成される場合も含むこととする。
なお、Ａの下にＢが、あるいは、Ａの下方にＢが、の場合についても、同様である。
なお、明示的に単数として記載されているものについては、単数であることが望ましい。ただし、これに限定されず、複数であることも可能である。同様に、明示的に複数として記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただし、これに限定されず、単数であることも可能である。
本発明の一態様によれば、階調データ分布に応じてピーク輝度を高めることができるので、画質を向上させることができる。本発明の一態様によれば、ピーク輝度を高めても黒表示時の微発光が増大することがないため、コントラスト比を向上させることができる。本発明の一態様によれば、全体的に明るい画像と全体的に暗い画像を交互に表示することで液晶分子の光学的状態が平均化されるため、視野角を向上させることができる。本発明の一態様によれば、液晶素子の応答速度を向上させることができる。本発明の一態様によれば、バックライトの効率を高めることができるため、消費電力を低減させることができる。本発明の一態様によれば、全体的に明るい画像と全体的に暗い画像を交互に表示することで所望の階調を表示させるため、動画品質を向上させることができる。本発明の一態様によれば、製造コストを低減させることができる。
半導体装置の基本的性質の一を説明する図。 半導体装置の動作および構成の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の構成の例を説明する図。 半導体装置の動作および構成の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作の例を説明する図。 半導体装置の動作および構成の例を説明する図。 半導体装置の動作および構成の例を説明する図。 半導体装置が有することのできるトランジスタの構造の例を説明する図。 半導体装置の例を説明する図。 半導体装置の例を説明する図。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同様のものを指す符号は異なる図面間で共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
なお、以下に、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べていく。その場合、ある一つの実施の形態において、各々の図で述べる内容（一部の内容でもよい）は、別の図で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、ある一つの実施の形態において述べる図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
同様に、一つまたは複数の実施の形態の各々の図で述べる内容（一部の内容でもよい）は、一つまたは複数の別の実施の形態の図で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、一つまたは複数の実施の形態の図において、各々の部分に関して、一つまたは複数の別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
なお、一つまたは複数の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）は、一つまたは複数の他の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、一つまたは複数の他の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）は、一つまたは複数の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
なお、本明細書において、フローチャートに記載された複数の動作が、記載された時系列に沿って行われる場合はもちろん含まれるが、必ずしも時系列に沿って行なわれずに順序が入れ替わる場合、あるいは個別の動作がそれぞれ行われる場合、等も含まれることとする。
（実施の形態１）
第１の実施の形態として、表示装置の構成例およびその駆動方法について説明する。
まず、本実施の形態および他の実施の形態で用いる語句について説明する。人間の目は、ある周波数（臨界周波数）以上に速く変化する輝度を知覚できない性質を有している。具体的には、概ね５０Ｈｚ以上の周波数、すなわち２０ミリ秒以下の時間内で変化する輝度を、人間の目は知覚することができず、一定の明るさとして知覚する。このとき、人間の目に知覚される明るさは、瞬間的な輝度を時間で積分した量に従う。
本実施の形態および他の実施の形態においては、瞬間的な輝度を明示する場合は、瞬間輝度と呼ぶこととする。そして、瞬間輝度を時間で積分した量を明示する場合は、積分輝度（あるいは知覚輝度）と呼ぶこととする。なお、時間で積分するときの時間の範囲については、本実施の形態および他の実施の形態においては、１フレーム期間とする。
なお、映像信号の規格の一つであるＮＴＳＣにおいては、１フレーム期間は１／６０秒であり、同じく映像信号の規格の一つであるＰＡＬにおいては、１フレーム期間は１／５０秒であり、いずれも２０ミリ秒よりも短い。なお、瞬間輝度の大きさ自体は、人間の目に知覚される明るさと直接的な相関はない。たとえば、瞬間輝度がいくら大きくても、その瞬間輝度となる時間が短ければ、人間の目に知覚される明るさは小さくなってしまう。人間の目に知覚される明るさと直接的な相関があるのは、積分輝度である。積分輝度が大きいほど、人間の目に知覚される明るさは大きくなり、積分輝度が小さいほど、人間の目に知覚される明るさは小さくなる。
以下に、表示装置の構成例およびその駆動方法について説明する。本実施の形態で示す表示装置は、例えば、複数の画素を有し、それぞれの画素において１フレーム期間内に複数回の信号書込みが行なわれることによって複数の瞬間輝度が表示され、これら複数の瞬間輝度の時間積分量が制御されることで階調が表示される表示装置であって、当該画素の階調データが大きいほど瞬間輝度の時間積分量が増加され、表示される画像の階調データの平均値が小さいほど瞬間輝度の時間積分量が増加されることを特徴としている。なお、それぞれの画素において書き込まれる信号は、アナログ信号とすることができる。なお、１フレーム期間内の書込みは複数回に限定されず、１回でも良い。
なお、消費電力を低減させたい場合には、表示される画像の階調データの平均値が小さくても瞬間輝度の時間積分量を必ずしも増加させなくても良い。
表示装置の表示領域のうち、ある一つの画素に注目し、当該画素の瞬間輝度の時間変化の例を、図１（Ａ）に示す。図１（Ａ）において、横軸は時間、縦軸は瞬間輝度を表している。図１（Ａ）に示す瞬間輝度の時間変化の例は、画素に書き込まれる信号に対し、表示素子が高速に応答する場合を示している。高速に応答するとは、例えば、それぞれのサブフレーム期間のおよそ１／４未満の時間内で応答する場合をいう。このような表示素子としては、例えば有機ＥＬ素子、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶素子、強誘電性液晶を用いた液晶素子、等が挙げられる。あるいは、表示素子の応答時間を無視して近似的に表した場合の一例であるということもできる。
１フレーム期間内において複数回の信号書込みが行なわれることによって、当該画素の瞬間輝度は、複数の値をとることができる。本実施の形態においては、図１（Ａ）に示す例のように、１フレーム期間内において２回の信号書込みを行う場合について説明する。ただし、これに限定されず、１フレーム期間内においてＮ回（Ｎは正の整数）の信号書込みを行う構成としてもよい。
ここで、あるフレーム期間内において、第Ｎの書込みが行なわれてから第Ｎ＋１の書込み（または次のフレーム期間の第１の書込み）が行なわれるまでの期間を第Ｎのサブフレーム期間と呼ぶこととする。さらに、第Ｎのサブフレーム期間において表示される画像を、第Ｎのサブ画像と呼ぶこととする。本実施の形態においてはＮ＝２とするので、１フレーム期間は第１のサブフレーム期間（１ＳＦ）と第２のサブフレーム期間（２ＳＦ）とに分割される。ただし、Ｎは正の整数としているので、Ｎは１であっても良いし、３以上の整数であっても良い。そして、本実施の形態においては、それぞれのサブフレーム期間の長さは全て等しいとして説明する。ただし、これに限定されず、信号書込みのタイミングを制御することによって、それぞれのサブフレーム期間の長さは様々に変更することができる。
当該画素の瞬間輝度が図１（Ａ）に示すように時間的に変化した場合、１フレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌは、１フレーム期間内において瞬間輝度と時間軸で囲まれた領域の面積となる。さらに、１フレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌは、第１のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ１と、第２のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ２の和として表される。すなわち、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２が成り立つ。
一方、１フレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌは、当該フレームにおいて表示されるべき画像（元画像）の階調データＸ０に従った値となることが望ましい。さらに、１フレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌを、表示される画像の階調データ分布によって決まる倍率Ｋによって様々に変化させることで、本実施の形態における表示装置を得ることができる。
したがって、本実施の形態における表示装置の一つは、Ｌ＝Ｋ・Ｌ０を満たすことが望ましい。なお、倍率Ｋを大きくさせることは、画面全体の明るさを大きくさせることに対応している。よって、倍率Ｋは、画面全体の明るさを大きくする度合と言い換えることができる。ここで、Ｌ０は元画像の階調データＸ０に従った値の積分輝度であり、ここでは、元画像の階調データＸ０に従ってホールド駆動させたときの積分輝度であるとする。したがって、積分輝度Ｌは、数式（１）の関係が成り立つ。
Figure 2010002898
数式（１）において、Ｋは倍率、Ｆは１フレーム期間の長さ、ｎは１フレーム期間に対する第１のサブフレーム期間のデューティー比（０＜ｎ≦１）、Ｉ０（ｔ）は元画像の階調データＸ０に従って決まる瞬間輝度、Ｉ１（ｔ）は第１のサブ画像の階調データＸ１に従って決まる瞬間輝度、Ｉ２（ｔ）は第２のサブ画像の階調データＸ２に従って決まる瞬間輝度である。そして、倍率Ｋを階調データ分布によって決められる量とすることで、本実施の形態における表示装置を得ることができる。
階調データ分布によって倍率Ｋを決める方法は、例えば、階調データ分布から、表示されるべき画像の平均階調を求め、平均階調が大きい画像であるほど倍率Ｋを小さくし、平均階調が小さい画像であるほど倍率Ｋを大きくする方法とすることができる。平均階調が小さい画像であるほど倍率Ｋを大きくすることで、全体的に暗い画像の中の一部だけに高階調な部分が含まれているような画像（夜景、花火等）のピーク輝度を向上させることができるので、夜景の輝き、火花の閃光、金属の光沢等の表現能力が大きく向上された表示装置を得ることができる。さらに、高階調画像であるほど倍率Ｋを小さくすることで、観察者が眩しく感じてしまうことを抑制することができるので、表示の見易さが向上された表示装置を得ることができる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ１と、第２のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ２の和として表される積分輝度Ｌが、表示される画像の階調データ分布によって決まる倍率Ｋ、および元画像の階調データＸ０に従って変化し、前記倍率Ｋは、画面全体の明るさを大きくする度合であり、表示されるべき画像が平均階調の大きい画像であるほど小さく、平均階調の小さい画像であるほど大きいことを特徴としている。
本実施の形態における表示装置が画像を表示する場合の例について、図１（Ｃ）および（Ｄ）を参照して説明する。図１（Ｃ）および（Ｄ）は、横軸に時間をとり、各画素の瞬間輝度に従って瞬間的に表示される画像（表示画像）と、各画素の積分輝度に従って人間の目に知覚される画像（知覚画像）を並べて示したものである。図１（Ｃ）においては、第１の元画像から得られた第１のサブ画像１４と第２のサブ画像１５が、第１のフレーム期間内で順に表示されることとする。同様に、図１（Ｄ）においては、第２の元画像から得られた第１のサブ画像１７と第２のサブ画像１８が、第２のフレーム期間内で順に表示されることとする。
このように、第１のサブ画像１４と第２のサブ画像１５を順に表示すると、人間の目に知覚される画像は、第１の知覚画像１６に示すように、第１のサブ画像１４と第２のサブ画像１５が平均化されたものとなる。同様に、第１のサブ画像１７と第２のサブ画像１８を順に表示すると、人間の目に知覚される画像は、第２の知覚画像１９に示すように、第１のサブ画像１７と第２のサブ画像１８を平均化したものとなる。第１の知覚画像１６および第２の知覚画像１９は、それぞれ第１の元画像および第２の元画像に従った画像とされることができる。具体的には、それぞれの元画像から、倍率Ｋの大きさに従って全体の明るさが増減された画像とされることができる。倍率Ｋは、それぞれの元画像の階調データ分布、例えば平均階調によって決められることができる。こうすることで、画像によってピーク輝度が変調されることができるので、画像の品質を高めることができる。
図１（Ｃ）における第１の元画像は、山の間からの日の出の画像である。より詳細には、山や空といった背景の大部分が暗い画像の中で、太陽の一部分だけ山の間からのぞいているような場合であり、第１の元画像における平均階調は小さな値となる。このような場合、高階調領域（太陽に相当する部分）については、第１のサブ画像１４だけでなく第２のサブ画像１５においても明るく表示させることで、第１の知覚画像１６において一部分だけ見える太陽の光をより明るくする（ピーク輝度をより高める）ことができるので、太陽の明るさをより強調させることができ、画像の品質を高めることができる。
一方、図１（Ｄ）における第２の元画像は、同じく山と空と太陽の画像であるが、第１の元画像とは異なり、山や空といった背景の大部分がある程度明るくなっている場合である。この場合、第２の元画像における平均階調は大きな値となる。このとき、空や太陽があまりに明るいと、観察者にとっては眩しくなりすぎ、かえって障害となってしまう。したがって、画像は主として第１のサブ画像１７によって表示し、第２のサブ画像１８は黒表示とすることで輝度を抑えることができるので、眩しくなりすぎることを抑制できる。
このように、元画像の平均階調が大きい場合には、一方のサブ画像を黒表示とすることで画像の輝度を抑制し、元画像の平均階調が小さい場合には、黒表示としていたサブ画像の必要な部分を明るく表示することで、明るい領域がより明るく表示されることにより画質が向上されつつ、黒画像が挿入されることにより動画の品質も同時に高めることが可能となる。
さらに、このとき、バックライトを一定の輝度とすることができるので、ピーク輝度を大きくしてもバックライトの光漏れが大きくなることがない。つまり、ピーク輝度を大きくしても黒浮きの増大がないので、静止画コントラストを高めることができる。なお、バックライトの輝度を一定にできることは、バックライトの効率を高められること、バックライトの寿命を長くできること、バックライトの駆動回路を簡略なものとすることによる消費電力および製造コストの低減、等につながるため、非常に大きな利点となる。ただし、バックライトの輝度は一定であることに限定されず、画像によって増減されることもできる。
画像の全体的な明るさに従ってバックライト光源の間欠駆動を制御する方法では、全体的に暗い画像であるときに黒画像を挿入する時間が短くなるため、ホールド駆動による残像が発生し、動画の品質が低下する問題があった。しかし、本実施の形態における表示装置は、全体的に暗い画像であるときにも黒画像を挿入する時間を十分に長くすることができるため、動画の品質を向上できるという利点を有する。特に、複数のサブフレーム期間の長さを等しくすることによって、上記利点に加え、周辺駆動回路の周波数の増加を抑制できる。さらに、全体的に明るい画像と全体的に暗い画像を交互に表示することで液晶分子の光学的状態が平均化されるため、視野角を向上させることができる。
また、画像の全体的な明るさに従ってバックライト光源の瞬間輝度を増減する方法では、全体的に暗い画像であるときの黒表示画素の微発光が増大し、コントラスト比が低下する問題があった。しかし、本実施の形態における表示装置は、全体的に暗い画像であるときに黒表示画素の微発光が増大することを抑制することができるため、コントラスト比を向上できるという利点を有する。さらに、全体的に明るい画像と全体的に暗い画像を交互に表示することで液晶分子の光学的状態が平均化されるため、視野角を向上させることができる。
なお、倍率Ｋの決定に際して用いる階調データ分布は、画像全体を対象とした分布とすることができる。こうすることによって、ピーク階調領域の画像内における位置等によらず、最適な倍率Ｋを決定できる。または、倍率Ｋの決定に際して用いる階調データ分布は、画像の一部を対象とした分布とすることができる。こうすることによって、倍率Ｋの決定の根拠として適さない領域（字幕等）が階調データ分布に含まれてしまうことを避けることができるので、最適な倍率Ｋを決定できる。
次に、数式（１）における積分輝度Ｌと、元画像の階調データＸ０の関係について説明する。数式（１）における瞬間輝度Ｉ０（ｔ）は元画像の階調データＸ０に従って決められるが、具体的には、数式（２）に示すように表すことができる。
Figure 2010002898
数式（２）において、γはガンマ値と呼ばれる定数である。ガンマ値はγ＝２．２とするのが一般的であるので、本実施の形態および他の実施の形態においても、特に断りのない場合はγ＝２．２として説明する。ただし、ガンマ値はこれに限定されず、様々な値をとることができる。そして、ＸＭＡＸは階調データの最大値である。階調データの最大値ＸＭＡＸは、本実施の形態においては２５５であるとする。ただし、これに限定されず、様々な値の数値データを用いることができる。そして、ＩＡは瞬間輝度係数である。瞬間輝度係数ＩＡは、無次元である階調データを瞬間輝度に変換する係数であり、本実施の形態においては全ての画素で同じ値とする。ただし、これに限定されず、画素間で異なる値とすることができる。例えば、液晶表示装置においては、瞬間輝度係数ＩＡはバックライトの瞬間輝度等によって決まる量であるため、表示領域が複数の領域に分割され、それぞれの領域で独立してバックライトの瞬間輝度を制御できる構成である場合には、瞬間輝度係数ＩＡは画素間で異なる値とすることができる。なお、本実施の形態においては、瞬間輝度係数ＩＡは時間に対して一定である場合について述べるが、瞬間輝度係数ＩＡは時間に対して変化させることができる。例えば、液晶表示装置においては、バックライトの瞬間輝度を時間に対して変化させることで、瞬間輝度係数ＩＡを時間に対して変化させることができる。
数式（１）および数式（２）により、積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係を得ることができる。図１（Ｂ）は、横軸を元画像の階調データＸ０、縦軸を積分輝度Ｌとして、数式（１）および数式（２）で表される積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係について示したグラフである。図１（Ｂ）における曲線１０は、Ｋ＝１の場合の積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係であり、曲線１１は、Ｋ＝０．７５の場合の積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係であり、曲線１２は、Ｋ＝０．５の場合の積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係であり、曲線１３は、Ｋ＝０．２５の場合の積分輝度Ｌと元画像の階調データＸ０の関係である。
図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態における表示装置の一つは、積分輝度Ｌが元画像の階調データＸ０に対しべき乗的に増加し、かつ、階調データ分布によって決められる倍率Ｋに従って増減することを特徴とする。より具体的には、倍率Ｋがａ倍（ａは正の数）となれば、積分輝度Ｌもａ倍となることを特徴とする。より具体的には、表示される画像が平均階調の大きい画像であるほど倍率Ｋは小さくされ、平均階調の小さい画像であるほど倍率Ｋは大きくされることを特徴とする。
次に、元画像の階調データＸ０から、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２に変換する方法について述べる。本実施の形態における表示装置において、数式（１）における瞬間輝度Ｉ１（ｔ）および瞬間輝度Ｉ２（ｔ）は、数式（３）のように表すことができる。
Figure 2010002898
ここで、本実施の形態においては、図１（Ａ）に示す瞬間輝度の時間変化の例のように、画素に書き込まれる信号に対して表示素子が高速に応答する場合であるとするが、これに限定されず、表示素子が低速に応答する場合も含まれる。この場合、瞬間輝度は、それぞれのサブフレーム期間において数式（３）に示す値に徐々に近づくように時間的に変化する。
さらに、数式（３）および数式（２）を数式（１）に代入することによって、数式（４）に示す関係を得ることができる。
Figure 2010002898
数式（４）に示す関係を、階調データ変換式と呼ぶこととする。ここで、（１−ｎ）は、１フレーム期間における第２のサブフレーム期間のデューティー比を表している。数式（４）によると、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例することを特徴とする表示装置とすることができる。なお、このときの比例係数は、階調データ分布によって決まる倍率Ｋとすることができる。
なお、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２は、数式（４）と元画像の階調データＸ０によって一意に決まるものではなく、ある程度の任意性を有する。しかし、本実施の形態における表示装置は、数式（４）によって変換された階調データにしたがって、１フレーム期間内に複数回の書込みを行ない、画像を表示する表示装置であれば良い。なぜならば、数式（４）には階調データ分布によって決まる倍率Ｋが含まれており、倍率Ｋに応じて階調データを変換させることをもって、ピーク階調を有する画像の表現能力が向上され、かつ、全体的に明るい画像の眩しさが低減され、さらに、インパルス駆動によって動画の残像等が低減された表示装置を得ることができるからである。
次に、本実施の形態における表示装置およびその動作について、図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して説明する。図２（Ａ）は本実施の形態における表示装置の動作を表したフローチャートであり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のような動作を行う表示装置の構成例である。ただし、フローチャートおよび構成例はこれに限定されず、様々なものを用いることができる。
まず、図２（Ａ）における動作２１は、入力された元画像の階調データＸ０の階調データ分布から、画像の特徴量が検出される動作である。動作２１は、図２（Ｂ）においては、画像特徴量検出部３１が、入力された元画像の階調データＸ０の階調データ分布から、画像の特徴量を検出する機能を有することに対応する。
次に、図２（Ａ）における動作２２は、検出された画像の特徴量に従って、数式（１）または数式（４）における倍率Ｋを決定する動作である。動作２２は、図２（Ｂ）においては、倍率決定部３２が、画像特徴量検出部３１によって検出された画像の特徴量に従って、倍率Ｋを決定する機能を有することに対応する。なお、倍率Ｋは、例えば、画像の特徴量として階調の平均値（平均階調）を用いた場合、表示されるべき画像が平均階調の大きい画像であるほど小さく、平均階調の小さい画像であるほど大きくされ得る。具体的には、例えば、画面の全ての画素が白表示（全白表示）となる場合の倍率をＫＷ、画面の一部の画素が白表示となる場合の倍率をＫＷ´とすると、ＫＷ＜ＫＷ´とすることができる。
次に、図２（Ａ）における動作２３は、決定された倍率Ｋに従って、数式（４）に示す関係を有するように、元画像の階調データＸ０を、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２に変換する動作である。その結果、例えば、全ての階調に渡ってＸ１≦Ｘ２またはＸ１≧Ｘ２となる。動作２３は、図２（Ｂ）においては、階調データ変換部３３が、倍率決定部３２によって決定された倍率Ｋに従って、数式（４）に示す関係を有するように、元画像の階調データＸ０を、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２に変換する機能を有することに対応する。
次に、図２（Ａ）における動作２４は、変換された第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２を表示に適した信号に変換する動作である。ここで、表示に適した信号に変換する動作とは、デジタルデータである階調データをアナログ電圧に変換する動作（ＤＡ変換）、階調データまたはアナログ電圧を表示素子の特性に合わせて補正する動作（ガンマ補正）、アナログ電圧の極性を反転する動作（極性反転）、等が含まれる。これらの変換動作を、表示素子の特性に合わせて適宜用いることで、本実施の形態における表示装置の表示が実現できる。具体的には、例えば、表示素子として液晶素子を用いた場合、動作２４は、ＤＡ変換と同時にガンマ補正および極性反転を行なう動作とすることができる。つまり、液晶素子がアナログ電圧によって制御される場合、ＤＡ変換が行なわれることになるが、ＤＡ変換の出力をガンマ補正および極性反転されたものとすることで、表示装置の構成を簡素なものとすることができるので、製造コストおよび消費電力を低減できる。ただし、これに限定されず、様々な動作が行われ得る。例えば、ＤＡ変換する前に階調データをガンマ補正しておき、ガンマ補正された階調データに従ってＤＡ変換および極性反転を行なう動作とすることもできる。さらに、表示素子がデジタル電圧によって制御される場合は、ＤＡ変換は省略され得る。さらに、表示素子が交流駆動されない場合は、極性反転は省略され得る。さらに、階調データまたはアナログ電圧を表示素子の特性に合わせて補正する必要がない場合は、ガンマ補正は省略され得る。
動作２４は、図２（Ｂ）においては、表示制御部３４が、制御信号に従って、階調データ変換部３３によって変換された階調データを表示に適した信号に変換する機能、さらに、表示部３５を適切に制御するための表示制御信号を生成し、それぞれの信号を表示部３５へ送る機能を有することに対応する。なお、動作２４は、場合によっては省略することができる。動作２４を省略する場合は、表示制御部３４も省略することができる。
次に、図２（Ａ）における動作２５は、表示部３５に第１のサブ画像および第２のサブ画像を表示する動作である。ここで、倍率ＫがＫＷであるときの積分輝度ＬＷと、倍率ＫがＫＷ´であるときの積分輝度ＬＷ´を比較すると、ＬＷ＜ＬＷ´とすることができる。さらに、このとき、第１のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ１と、第２のサブフレーム期間を積分範囲とした積分輝度Ｌ２は、全ての階調に渡ってＬ１≦Ｌ２またはＬ１≧Ｌ２とすることができる。動作２５は、図２（Ｂ）においては、表示部３５が、表示制御部３４によって送られた階調信号および表示制御信号に従って、第１のサブ画像および第２のサブ画像を表示する機能を有することに対応する。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、入力された階調データに従って画像の特徴量が検出される動作と、画像の特徴量に従って倍率Ｋを決定する動作と、倍率Ｋに従って入力された階調データを第１のサブ画像の階調データおよび第２のサブ画像の階調データに変換する動作と、変換された第１のサブ画像の階調データおよび第２のサブ画像の階調データに従って第１のサブ画像および第２のサブ画像を表示する動作を有することを特徴とする。さらに、本実施の形態における表示装置の一つは、入力された元画像の階調データの階調データ分布を検出する機能を有する画像特徴量検出部３１と、画像特徴量検出部３１によって検出された階調データ分布に従って倍率Ｋを決定する機能を有する倍率決定部３２と、倍率決定部３２によって決定された倍率Ｋに従って元画像の階調データを第１のサブ画像の階調データおよび第２のサブ画像の階調データに変換する機能を有する階調データ変換部３３と、第１のサブ画像および第２のサブ画像を表示する機能を有する表示部３５と、を有することを特徴としている。
（実施の形態２）
第２の実施の形態として、表示装置の別の構成例およびその駆動方法について説明する。本実施の形態においては、倍率Ｋの具体的な決め方の例、および図２（Ｂ）における画像特徴量検出部３１および倍率決定部３２の具体的な構成例およびその動作について述べる。
本実施の形態における表示装置は、第１の実施の形態における表示装置の動作（図２（Ａ））のうち、動作２１（画像特徴量検出）および動作２２（倍率Ｋの決定）の部分について、詳細な動作、または別の動作を行う表示装置とする。当該部分以外の動作または構成については、第１の実施の形態における表示装置と同様であるとし、詳細な説明は省略する。
まず、本実施の形態における表示装置の動作の流れ、およびそのような動作を行うための手段について説明する。図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、図２（Ａ）における動作２１の詳細例を表したフローチャートであり、図６（Ａ）および（Ｂ）は図２（Ａ）における動作２２の詳細例を表したフローチャートであり、図７（Ａ）乃至（Ｄ）は、図５（Ａ）乃至（Ｃ）、図６（Ａ）および（Ｂ）に示す動作を実現するための装置の構成例である。
動作２１の詳細例（図５（Ａ））において、動作５０は階調データを読み込む動作である。動作５０における階調データの読み込みは、１つの画素に対応する階調データの読み込みであるとする。ただしこれに限定されず、複数の画素に対応する階調データの読み込みであってもよい。動作５０の終了後は、動作５１に移る。
動作５１は、動作５０において読み込まれた階調データを分類し、階調データ分布としてメモリに書き込む動作である。なお、動作５１において階調データ分布の書き込みに利用するメモリは、図７（Ａ）に示すメモリ７１であるとする。ただしこれに限定されず、表示装置における他の部分（動作２１を行なうために直接関係しない部分）におけるメモリを利用しても良い。動作５１の終了後は、動作５２に移る。
動作５２は、動作５１において分類された階調データが、１画面を構成する複数の階調データのうち、最終のもの（最終データ）であるかどうかを判断する動作である。最終データでない場合は動作５０に戻り、次の階調データの読み込みを行なう。最終データである場合は、動作５３に移る。
動作５３は、図７（Ａ）に示すメモリ７１から１画面分の階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する動作である。動作５３の終了後は、動作５４に移る。
動作５４は、動作５３における画像の特徴量の演算終了後に、図７（Ａ）に示すメモリ７１の記憶内容をリセットする動作である。なお、動作５４におけるリセットとは、当該画像の階調データ分布に対して、次の画像の階調データ分布を生成できるようにするために行なう処理のことである。例えば、当該画像の階調データ分布における全ての分類のデータ数を０とする処理を用いることができる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの画像の特徴量を検出する動作は、階調データを読み込む動作と、階調データを分類し、階調データ分布としてメモリに書き込む動作と、１画面分の階調データの最終データであるかどうかを判断する動作と、階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する動作と、を含むことを特徴とする。なお、図５（Ａ）に示す詳細例において、各動作は必要に応じて省略または置き換え得る。例えば、メモリ７１の記憶内容をリセットする動作５４は、記憶内容を上書きすること等により省略され得る。
なお、図５（Ａ）に示す動作５０乃至動作５４は、図７（Ａ）に示すような構成によって実現され得る。図７（Ａ）に示す構成は、図２（Ｂ）における画像特徴量検出部３１の詳細例を表している。図５（Ａ）における動作５０乃至動作５２は、図７（Ａ）における階調データ分布生成部７０およびメモリ７１が有する機能によって実現される。階調データ分布生成部７０は、階調データを読み込み、当該階調データを分類して階調データ分布としてメモリ７１に書き込む機能を有することができる。図５（Ａ）における動作５３および動作５４は、図７（Ａ）における画像特徴量演算部７２が有する機能によって実現される。画像特徴量演算部７２は、メモリ７１から階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する機能、およびメモリ７１をリセットする機能を有することができる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、階調データを読み込み、当該階調データを分類して階調データ分布としてメモリに書き込む機能を有する階調データ分布生成部と、メモリから階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する機能、およびメモリをリセットする機能を有する画像特徴量演算部と、を有することを特徴とする。なお、各部および各部が有するそれぞれの機能は、必要に応じて省略または置き換えされることが可能である。
動作２１の別の詳細例（図５（Ｂ））においては、図５（Ａ）と同じ符号の動作は同じ動作を表すものとして、重複する説明は省略する。図５（Ｂ）に示す動作は、図５（Ａ）に示す動作のうち、動作５０と動作５１の間に動作５５が付け加えられることを特徴とする。動作５５は、動作５０において読み込まれた階調データが、予め決められた検出条件を満たすかどうかを判断する動作である。動作５５によって、当該階調データが予め決められた検出条件を満たすと判断された場合は、動作５１に移り、図５（Ａ）に示す動作と同様な動作を行う。一方、動作５５によって、当該階調データが予め決められた検出条件を満たさないと判断された場合は、動作５０に移り、次の階調データの読み込みを行なう。このようにすることで、当該階調データについては図５（Ａ）に示す動作は行なわれず、その結果、当該階調データは階調データ分布から除外され得る。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの画像の特徴量を検出する動作は、階調データを読み込む動作と、当該階調データが予め決められた検出条件を満たすかどうかを判断する動作と、階調データを分類し、階調データ分布としてメモリに書き込む動作と、１画面分の階調データの最終データであるかどうかを判断する動作と、階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する動作と、を含むことを特徴とする。なお、予め決められた検出条件としては、当該階調データの画面内位置を用いることができる。こうすることで、図３（Ｃ）で示すように、画面の周辺部を検出対象から除外する方法が実現できる。なお、図５（Ｂ）に示す詳細例において、各動作は必要に応じて省略または置き換え得る。
なお、図５（Ｂ）に示す動作５０乃至動作５５は、図５（Ａ）に示す動作と同じく、図７（Ａ）に示すような構成によって実現され得る。ただし、図７（Ａ）に示すような構成によって、図５（Ｂ）に示す動作を実現させる場合は、図７（Ａ）における階調データ分布生成部７０が有する機能として、当該階調データが予め決められた検出条件を満たすかどうかを判断する機能が付け加えられる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、階調データを読み込み、当該階調データが予め決められた検出条件を満たしていれば、当該階調データを分類して階調データ分布としてメモリに書き込む機能を有する階調データ分布生成部と、メモリから階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する機能、およびメモリをリセットする機能を有する画像特徴量演算部と、を有することを特徴とする。なお、各部および各部が有するそれぞれの機能は、必要に応じて省略または置き換えされることが可能である。
動作２１の別の詳細例（図５（Ｃ））においては、図５（Ａ）または図５（Ｂ）と同じ符号の動作は同じ動作を表すものとして、重複する説明は省略する。図５（Ｃ）に示す動作は、図５（Ｂ）に示す動作のうち、動作５０の前に動作５６および動作５７が付け加えられることを特徴とする。動作５６は、複数（文字領域の検出が可能となる数）の階調データをメモリに読み込む動作である。動作５６の終了後は、動作５７に移る。動作５７は、動作５６によって読み込まれた複数の階調データから、画面内の文字領域を検出し、検出された文字領域の情報（文字領域の位置、大きさ、形状等）をメモリに書き込む動作である。動作５７の終了後は、動作５０に移る。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの画像の特徴量を検出する動作は、複数（文字領域の検出が可能となる数）の階調データをメモリに読み込む動作と、画面内の文字領域を検出する動作と、階調データを読み込む動作と、当該階調データが予め決められた検出条件を満たすかどうかを判断する動作と、階調データを分類し、階調データ分布としてメモリに書き込む動作と、１画面分の階調データの最終データであるかどうかを判断する動作と、階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する動作と、を含むことを特徴とする。なお、動作５５における予め決められた検出条件としては、当該階調データの画面内位置および／または動作５７で検出された文字領域の情報を用いることができる。こうすることで、図３（Ｄ）で示すように、当該画像に含まれる高階調領域の形状から対象が文字であることを検出し当該文字領域を検出対象から除外する方法が実現できる。なお、図５（Ｃ）に示す詳細例において、各動作は必要に応じて省略または置き換えされ得る。
なお、図５（Ｃ）に示す動作は、１画面内の文字領域が検出でき、当該文字領域に関する情報を得ることができる動作であれば良いため、動作５６および動作５７は、様々な動作をとることができる。例えば、動作５６は、１画面分の階調データをメモリに読み込むことができる。こうすることで、文字領域を正確に検出できるので、画質を向上させることができる。または、１画面分の階調データをメモリに読み込むのではなく、画面の一部分の階調データを読み込む動作でも良い。なお、画面の一部分とは、文字領域が検出されやすい部分（例：図３における周辺部４２）とするのが好ましい。こうすることで、必要となるメモリの記憶容量および処理回数を低減できるため、製造コストおよび消費電力を低減できる。または、動作５６は、１画面分の階調データを一度に読み込むのではなく、１画面を複数の部分に分割し、それぞれの部分を順に読み込む動作でも良い。こうすることで、必要となるメモリの記憶容量を低減できるため、製造コストおよび消費電力を低減できる。
なお、図５（Ｃ）に示す動作５０乃至動作５７は、図７（Ｂ）に示すような構成によって実現され得る。図７（Ｂ）においては、図７（Ａ）と同じ符号の部分は同じ機能を有するものとして、重複する説明は省略する。図７（Ｂ）に示す構成は、図２（Ｂ）における画像特徴量検出部３１の詳細例を表している。図５（Ｃ）における動作５６は、図７（Ｂ）におけるメモリ７３が有する機能によって実現される。メモリ７３は、複数の階調データをメモリに読み込む機能を有することができる。図５（Ｃ）における動作５７は、図７（Ｂ）における文字領域検出部７４が有する機能によって実現される。文字領域検出部７４は、メモリ７３から複数の階調データを読み込み、画面内の文字領域を検出し、検出された文字領域の情報をメモリに書き込む機能を有することができる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、複数の階調データを読み込む機能を有するメモリと、これら複数の階調データから画面内の文字領域を検出し、検出された文字領域の情報をメモリに書き込む機能を有する文字領域検出部と、階調データを読み込み、当該階調データを分類して階調データ分布としてメモリに書き込む機能を有する階調データ分布生成部と、メモリから階調データ分布を読み込み、画像の特徴量を演算する機能、およびメモリをリセットする機能を有する画像特徴量演算部と、を有することを特徴とする。なお、各部および各部が有するそれぞれの機能は、必要に応じて省略または置き換えされ得る。
なお、本実施の形態における表示装置の一つは、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示した動作のうち２つ以上を実現でき、条件によって図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示した動作を切り替える動作を行うことを特徴とする。こうすることで、様々な条件において最適な動作を行う表示装置を得ることができる。
動作２２の詳細例（図６（Ａ））において、動作６０は、動作２１によって得られた画像特徴量を読み込む動作である。動作６０における画像特徴量の読み込みは、１画面分の処理に対し１回行われるとする。ただしこれに限定されず、複数画面分の処理に対し１回行われても良いし、１画面分の処理に対し複数回行われても良い。動作６０の終了後は、動作６１に移る。動作６１は、動作６０において読み込まれた画像特徴量に対し、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで、倍率Ｋを計算する動作である。
なお、図６（Ａ）に示す動作６０および動作６１は、図７（Ｃ）に示すような構成によって実現され得る。図７（Ｃ）に示す構成は、図２（Ｂ）における倍率決定部３２の詳細例を表している。図６（Ａ）における動作６０および動作６１は、図７（Ｃ）における倍率計算部７５が有する機能によって実現される。倍率計算部７５は、画像特徴量を読み込み、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで倍率Ｋを計算する機能を有することができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、画像特徴量を読み込み、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで倍率Ｋを計算する機能を有する倍率計算部を有することを特徴とする。
なお、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係としては、例えば、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すものを利用することができる。具体的には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）または論理回路の形態をとることができる。例えば、画像特徴量と倍率Ｋの関係が、単純増加等の簡単なものであり、近似式等で解析的に求められるときは、図７（Ｃ）に示す倍率計算部７５は論理回路の形態をとることが好ましい。なぜならば、ＬＵＴを用いるときに必要となるメモリが不要となり、製造コストを低減できるためである。一方、画像特徴量と倍率Ｋの関係が、近似式等で解析的に求めることが難しいときは、倍率計算部７７はＬＵＴの形態をとることが好ましい。なぜならば、誤差を小さくでき、適切な倍率Ｋを計算することができるためである。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの倍率Ｋを決定する動作は、画像特徴量を読み込む動作と、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで倍率Ｋを計算する動作と、を含むことを特徴とする。
動作２２の別の詳細例（図６（Ｂ））においては、図６（Ａ）と同じ符号の動作は同じ動作を表すものとして、重複する説明は省略する。図６（Ｂ）に示す動作は、図６（Ａ）に示す動作のうち、動作６０の前に動作６２が付け加えられることを特徴とする。動作６２は、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係が複数存在する場合に、使用する画像特徴量と倍率Ｋの関係を選択する動作である。動作６２の終了後は、動作６０に移る。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの倍率Ｋを決定する動作は、複数の予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を選択する動作と、画像特徴量を読み込む動作と、選択された画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで倍率Ｋを計算する動作と、を含むことを特徴とする。なお、使用する画像特徴量と倍率Ｋの関係の選択は、表示装置の動作モードまたはユーザー設定等によって行なわれ得る。こうすることで、様々な条件において最適な動作を行う表示装置を得ることができる。
なお、図６（Ｂ）に示す動作６０乃至動作６２は、図７（Ｄ）に示すような構成によって実現され得る。図７（Ｄ）においては、図７（Ｃ）と同じ符号の部分は同じ機能を有するものとして、重複する説明は省略する。図７（Ｄ）に示す構成は、図２（Ｂ）における倍率決定部３２の詳細例を表している。図６（Ｂ）における動作６２は、図７（Ｄ）における画像特徴量設定部７６が有する機能によって実現される。画像特徴量設定部７６は、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係が複数存在する場合に、使用する画像特徴量と倍率Ｋの関係を選択する機能を有することができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、使用する画像特徴量と倍率Ｋの関係を選択する機能を有する画像特徴量設定部と、画像特徴量を読み込み、予め決められた画像特徴量と倍率Ｋの関係を参照することで倍率Ｋを計算する機能を有する倍率計算部を有することを特徴とする。
次に、それぞれの動作における具体例を説明する。階調データ分布を検出する方法としては、例えば、入力される元画像の階調データＸ０を、階調データの大きさにしたがって分類を行い、それぞれの分類に含まれる階調データＸ０のデータ数をカウントする方法を用いることができる。このようにカウントして検出された階調データ分布の例を、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す。
図３（Ａ）および（Ｂ）は、横軸を元画像の階調データＸ０の大きさ、縦軸をデータ数として、階調データ分布を表している。なお、元画像の階調データＸ０の大きさの分類は、一つの階調で一つの分類とすることができる。この場合、階調データ分布を正確に表すことができる。または、元画像の階調データＸ０の大きさの分類は、複数の階調で一つの分類とすることができる。この場合、階調データ分布検出および演算にかかる負荷を低減できるので、消費電力および製造コストが低減された表示装置を得ることができる。
そして、検出された階調データ分布から、画像の特徴量を算出する。画像の特徴量の算出には、例えば、平均階調ＸＡＶＥ、ピーク階調ＸＰＥＡＫ、最小階調ＸＭＩＮ、低階調データ数、高階調データ数、等を用いることができる。なお、平均階調ＸＡＶＥは、階調の平均値であり、元画像の階調データＸ０の大きさの総和を全データ数で割った値とすることができる。ピーク階調ＸＰＥＡＫは、一つの画像中で最大の大きさを持つ階調データの大きさであるとし、階調がとり得る大きさの最大値ＸＭＡＸとは異なる値となることがある。最小階調ＸＭＩＮは、一つの画像中で最小の大きさを持つ階調データの大きさであるとする。低階調データ数および高階調データ数は、ある閾値階調ＸＴＨを設定しておき、閾値階調ＸＴＨよりも小さい階調データの数が低階調データ数、閾値階調ＸＴＨよりも大きい階調データの数が高階調データ数である。なお、画像の特徴量として用いられる量はこれらに限定されず、様々なものが用いられ得る。特に、平均階調ＸＡＶＥ、ピーク階調ＸＰＥＡＫ、最小階調ＸＭＩＮ、低階調データ数、高階調データ数の内の複数の量の組み合わせを取ることで、より正確に画像の特徴量を表すことができるので、より適切に倍率Ｋを決定することができ、より効果的に課題を解決する表示装置を得ることができる。
なお、図３（Ａ）に示す階調データ分布例と、図３（Ｂ）に示す階調データ分布例では、分布の様子が異なっており、図３（Ａ）に示す階調データ分布例は全体的に階調データが高階調側に偏っている例であり、図３（Ｂ）に示す階調データ分布例は全体的に階調データが低階調側に偏っている例である。このような分布の様子の違いに応じて、画像の特徴量は異なったものとすることができる。
画像の特徴量として平均階調ＸＡＶＥを用いた場合、倍率Ｋは、例えば、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように決めることができる。図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、横軸に平均階調ＸＡＶＥ、縦軸に倍率Ｋをとり、平均階調ＸＡＶＥに対する倍率Ｋの値の例を示したものである。さらに、図４（Ｄ）乃至（Ｆ）は、横軸に平均階調ＸＡＶＥ、縦軸に積分輝度Ｌをとり、様々な元画像の階調データＸ０に対して平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌの変化を表したものである。
倍率Ｋは、図４（Ａ）に示すように、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加させることができる。こうすることで、平均階調ＸＡＶＥが小さい画像、すなわち高階調となる領域がかなり小さい画像においても輝度の変調が起こるため、夜景の輝き、火花の閃光、金属の光沢等、ピーク階調の高い画像の表現能力を大きく向上させることができる。なお、図４（Ａ）に示すように倍率Ｋを決定した場合は、平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌは、全ての階調において平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加する。図４（Ｄ）に、例として、元画像の階調データＸ０が２５５、２２４、１８６、１３６の場合の平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌの変化を示す。このようにすることで、夜景の輝き、火花の閃光、金属の光沢等、ピーク階調の高い画像の表現能力を大きく向上させることができる。
または、倍率Ｋは、図４（Ｂ）に示すように、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加させる一方で、平均階調ＸＡＶＥがある値に達した時点で倍率Ｋの増加を止める（飽和させる）ことができる。こうすることで、表示をより高画質なものとする一方で、平均階調ＸＡＶＥの急激な変化によって画像が明滅してしまう障害を抑制することができる。つまり、表示する画像内に画質とは関係のない部分、例えば映画の字幕等が、出現と消滅を繰り返すような場合、平均階調ＸＡＶＥが小さい範囲において倍率Ｋが急激に変化するように設定されていると、倍率Ｋが字幕等の表示の影響を受け、本来の画像とは関係なく明滅してしまうことがあるが、図４（Ｂ）に示すグラフのように倍率Ｋを決定させれば、この現象を抑制できる。
なお、倍率Ｋの増加が飽和するときの平均階調ＸＡＶＥの値は、様々に設定することができるが、階調データの最大値ＸＭＡＸの１／３程度の値であることが好ましい。こうすることで、表示をより高画質なものとする効果と、画像が明滅してしまう障害を抑制する効果を、うまく両立させることができる。なお、図４（Ｂ）に示すように倍率Ｋを決定した場合は、平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌは、全ての階調において平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加する一方で、平均階調ＸＡＶＥがある値に達した時点で倍率Ｋの増加が飽和する。図４（Ｅ）に、例として、元画像の階調データＸ０が２５５、２２４、１８６、１３６の場合の平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌの変化を示す。このようにすることで、表示をより高画質なものとする効果と、画像が明滅してしまう障害を抑制する効果を、うまく両立させることができる。
または、倍率Ｋは、図４（Ｃ）に示すように、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加させる一方で、平均階調ＸＡＶＥがある値に達した時点で倍率Ｋの増加を飽和させ、かつ、さらに平均階調ＸＡＶＥが減少した場合は、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して倍率Ｋを減少させることができる。こうすることで、図４（Ｂ）の説明で述べた利点を有しつつ、不必要に倍率Ｋを大きくすることを抑制できる。
これは、平均階調ＸＡＶＥがごく小さい範囲においては、倍率Ｋを大きくしてもその効果が人間の目に判別しづらくなるため、倍率Ｋをあまり大きくしなくても、表示を十分に高画質なものとすることができる場合があるためである。そのため、平均階調ＸＡＶＥがごく小さい範囲においては、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して倍率Ｋを減少させるようにすることで、倍率Ｋを小さくできる。倍率Ｋが小さいと、その分積分輝度を小さくすることができる。こうすることで、例えば第１の実施の形態における表示装置の場合は、第１のサブ画像または第２のサブ画像のどちらかのサブ画像における階調値を減少させることができ、その結果、表示をインパルス型に近づけることができるため、動画の残像等を減少させることができ、動画の画質を向上させることができる。
なお、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して倍率Ｋが減少し始めるときの平均階調ＸＡＶＥの値は、様々に設定することができる。例えば、倍率Ｋの増加が飽和するときの平均階調ＸＡＶＥの値の半分程度とすることができる。この場合は、倍率Ｋの増加を飽和させることによる利点と倍率Ｋが小さいことによる利点をうまく両立できる。または、倍率Ｋの増加が飽和すると同時に倍率Ｋを減少させることができる。この場合は、倍率Ｋが小さいことによる利点をより顕著なものとすることができる。なお、図４（Ｃ）に示すように倍率Ｋを決定した場合は、平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌは、全ての階調において平均階調ＸＡＶＥの減少に対して単純に増加する一方で、平均階調ＸＡＶＥがある値に達した時点で倍率Ｋの増加が飽和し、かつ、さらに平均階調ＸＡＶＥが減少した場合は、平均階調ＸＡＶＥの減少に対して倍率Ｋが減少する。
図４（Ｆ）に、例として、元画像の階調データＸ０が２５５、２２４、１８６、１３６の場合の平均階調ＸＡＶＥに対する積分輝度Ｌの変化を示す。このようにすることで、表示をより高画質なものとする効果と、画像が明滅してしまう障害を抑制する効果を、うまく両立させることができ、さらに、動画の残像等を減少させる等、倍率Ｋが小さいことによる効果も得ることができる。
なお、ここまでは画像の特徴量として平均階調ＸＡＶＥを用いる場合について述べたが、平均階調ＸＡＶＥの代わりに、低階調データ数または高階調データ数を用いることができる。つまり、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示した倍率Ｋの決め方は、画像が全体的に明るいか、または全体的に暗いかということを倍率Ｋの決め方の根拠としているため、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示した倍率Ｋの決め方と同様な方法を、低階調データ数または高階調データ数に対しても用いることができる。
高階調データ数を用いる場合は、高階調データ数が大きいほど全体的に明るい画像であるといえるので、平均階調ＸＡＶＥをそのまま高階調データ数に置き換えて実施できる。低階調データ数を用いる場合は、低階調データ数が大きいほど全体的に暗い画像であるといえるので、平均階調ＸＡＶＥの変化に対する倍率Ｋの変化を逆にしたうえで、平均階調ＸＡＶＥを低階調データ数に置き換えて実施できる。
なお、平均階調ＸＡＶＥ、低階調データ数または高階調データ数と、ピーク階調ＸＰＥＡＫまたは最小階調ＸＭＩＮを組み合わせたものを画像の特徴量とすることができる。つまり、平均階調ＸＡＶＥ、低階調データ数または高階調データ数によって、当該画像が全体的に明るい画像なのか、または全体的に暗い画像なのかということを判断し、かつ、当該画像のピーク階調ＸＰＥＡＫまたは最小階調ＸＭＩＮを用いることによって、当該画像の特徴をさらに詳細に判断できる。
例えば、当該画像が全体的に暗い画像であって、かつ、ピーク階調ＸＰＥＡＫが大きい画像である場合は、倍率Ｋを大きくしたときの画質向上が著しい画像であると判断することができれば、さらに適切に倍率Ｋを決定できる。さらに、ピーク階調ＸＰＥＡＫおよび最小階調ＸＭＩＮを用いることで、当該画像に含まれる階調データの大きさの範囲がわかるため、当該範囲の表示に最適な駆動を選択できる。例えば、当該範囲が階調０から最大階調ＸＭＡＸよりも狭い範囲である場合は、元画像の階調データＸ０を線形補間等によりデータ伸長することで、階調が緩やかに変化する領域を滑らかに表示でき、画質を向上させることができる。または、液晶表示装置の場合、ピーク階調ＸＰＥＡＫが最大階調ＸＭＡＸよりも小さい場合は、バックライトの瞬間輝度を減少させつつ、元画像の階調データＸ０をバックライトの瞬間輝度に合わせてデータ変換することで、消費電力を低減させることができる。
次に、画像の特徴量をより適切に検出するために、階調データ分布の検出範囲を限定する方法について述べる。映画やテレビ放送で多用されている字幕は、画像の特徴量とは関係のないものであることが多く、字幕を含む部分が階調データ分布の検出範囲に存在していると、画像の特徴量の誤検出の原因となる場合がある。そこで、画像とは関係のない字幕であることを予め検出しておき、字幕部分を画像の特徴量の検出対象から除外することで、画面が明滅する障害をより効果的に抑制しつつ、表示される画像を高画質なものとすることが可能となる。このように、字幕部分を画像の特徴量の検出対象から除外するための方法には、例えば、画面の周辺部を検出対象から除外する、当該画像に含まれる高階調領域の形状から対象が文字であることを検出し当該文字領域を検出対象から除外する、等がある。
画面の周辺部を検出対象から除外する場合について、図３（Ｃ）を用いて説明する。図３（Ｃ）は、表示領域４０の中央部４１を検出領域とし、周辺部４２を非検出領域とすることを表している。字幕は通常、画面の中央付近には表示されず、画面の周辺部に表示されることがほとんどである。したがって、画像の特徴量の検出には中央部４１のみを用いる。一方、周辺部４２は字幕が表示される可能性が高いため、非検出領域とする。こうすることで、画像に関係のない高階調領域を知覚画像の輝度変調に用いることがなくなるため、画面が明滅する障害を抑制することができる。
なお、中央部４１と周辺部４２の境界は通常は表示されないが、境界を表示できるようにしても良い。こうすることで、ユーザーが境界の大きさおよび形状を指定できるようにすることができる。さらに、境界は矩形であることが好ましいが、これに限定されず、様々な形状を用いることができる。
当該画像に含まれる高階調領域の形状から対象が文字であることを検出し当該文字領域を検出対象から除外する場合について、図３（Ｄ）を用いて説明する。図３（Ｄ）は、表示領域４０内に高階調領域が検出された場合、その形状、色、背景との輝度差、動き、等によって、当該領域が字幕を含むものであることがさらに検出された場合は、当該領域を非検出領域４３とすることを表している。こうすることで、画像に関係のない高階調領域を、倍率Ｋの決定に用いることがなくなるため、画面が明滅する障害を抑制することができる。
なお、この場合、本来の画像中に文字領域が含まれているとき（例：看板の文字）は、当該領域を非検出領域４３としてしまうことを避けるために、図３（Ｃ）に示したように、画面の周辺部を検出対象から除外する方法と組み合わせて用いると効果的である。つまり、文字領域が検出されない画像の場合は表示領域４０を全て検出領域とするが、文字領域が検出された画像の場合は、当該文字領域が中央部４１に位置しているときは当該文字領域を検出対象に含め、当該文字領域が周辺部４２に位置しているときは当該文字領域を検出対象から除外する。こうすることで、どちらかの方法のみを用いた場合よりも、検出精度を向上させることができる。
なお、検出領域の面積は、画面全体の面積に対して１／２以上の割合を占めていることが好ましい。こうすることで、画面が明滅する障害をより効果的に抑制しつつ、表示される画像を高画質なものとすることが可能となる。
なお、画像とは関係のない字幕であることを予め検出しておき、字幕部分を画像の特徴量の検出対象から除外する方法は、図４（Ａ）乃至（Ｃ）で示したような倍率Ｋの決定方法と組み合わせると効果的である。図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示した倍率Ｋの決定方法と、字幕部分を画像の特徴量の検出対象から除外する方法を組み合わせれば、表示される画像をより高画質なものとすることができる一方で、画面が明滅する障害を効果的に抑制することが可能となる。
なお、フリッカ（ちらつき）が観察される場合がある表示装置の場合、倍率Ｋが急激に変化することによる画面の明滅がフリッカを促進してしまうことがあるため、このような表示装置において、上述したような画面が明滅する障害の抑制方法を用いることは非常に効果的である。
（実施の形態３）
第３の実施の形態として、表示装置の別の構成例およびその駆動方法について説明する。本実施の形態においては、階調データ変換の具体的な決め方の例、および図２（Ｂ）における階調データ変換部３３の具体的な構成例およびその動作について述べる。
本実施の形態における表示装置は、第１の実施の形態における表示装置の動作（図２（Ａ））のうち、動作２３（階調データ変換）の部分について、詳細な動作、または別の動作を行う表示装置とする。当該部分以外の動作または構成については、第１の実施の形態における表示装置と同様であるとし、詳細な説明は省略する。
まず、本実施の形態における表示装置の動作の流れ、およびそのような動作を行うための手段について説明する。図８（Ａ）は、図２（Ａ）における動作２３の詳細例を表したフローチャートであり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す動作を実現するための装置の構成例である。
動作２３の詳細例（図８（Ａ））において、動作８０は階調データの変換のための条件が設定される動作である。動作８０においては、数式（４）に含まれる定数等、階調データの変換に必要となる条件が設定される。動作８０の終了後は、動作８１に移る。
動作８１は、元画像の階調データＸ０をメモリに書き込む動作である。これは、本実施の形態における表示装置における画像表示の周期（１サブフレーム期間）が、表示装置外部から入力される画像の入力周期（１フレーム期間）よりも短いために必要となる動作である。なお、動作８０および動作８１の順番は、逆であってもよい。動作８１の終了後は、動作８２に移る。
動作８２は、動作８１において書き込まれた元画像の階調データＸ０を、動作８１における書込みよりも速い速度で読み出し、数式（４）および動作８０において設定された条件に従って、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２が計算される動作である。なお、１サブフレーム期間の長さの１フレーム期間の長さに対する割合によって、読み出す速度を決めることができる。具体的には、例えば、１サブフレーム期間が１フレーム期間に対して１／２の長さであるときは、２倍の速度（２倍速）で読み出されることが好ましい。同様に、１サブフレーム期間が１フレーム期間に対して１／４の長さであるときは、４倍の速度（４倍速）で読み出されることが好ましい。動作８２の終了後は、動作８３に移る。
動作８３は、動作８２において計算された第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２について、第１のサブ画像の階調データＸ１は図２（Ｂ）における表示制御部３４に出力され、第２のサブ画像の階調データＸ２はメモリに書き込まれる動作である。このとき、図２（Ｂ）における表示部３５に、第１のサブ画像が表示され得る。なお、動作８３は、第１のサブ画像が表示されるタイミングと、第２のサブ画像が表示されるタイミングが異なっているために必要となる動作である。したがって、動作８３は表示のタイミングを異ならせるための他の動作と置換され得る。具体的には、動作８３とは逆に、第１のサブ画像の階調データＸ１はメモリに書き込まれ、第２のサブ画像の階調データＸ２は表示制御部３４に出力される動作であっても良い。または、第１のサブ画像の階調データＸ１も第２のサブ画像の階調データＸ２もメモリに書き込まれる動作であっても良い。動作８３の終了後は、動作８４に移る。
動作８４は、当該階調データが１画面の最終データであるかどうかを判断する動作である。動作８４において、当該階調データが１画面の最終データであると判断された場合は、動作８５に移る。一方、当該階調データが１画面の最終データではないと判断された場合は、動作８２に戻り、次の階調データにおける計算および階調データの出力を行なう。
動作８５は、第１のサブ画像の全ての階調データＸ１の出力が終了した後に、メモリから第２のサブ画像の階調データＸ２が読み出され、表示制御部３４に出力される動作である。このとき、図２（Ｂ）における表示部３５に、第２のサブ画像が表示され得る。動作８５の終了後は、動作８６に移る。
動作８６は、当該階調データが１画面の最終データであるかどうかを判断する動作である。動作８６において、当該階調データが１画面の最終データであると判断された場合は、階調データの変換および出力動作は終了する。一方、当該階調データが１画面の最終データではないと判断された場合は、動作８５に戻り、次の階調データの出力を行なう。なお、動作８５および動作８６によって表示部３５に第２のサブ画像が表示されるのと同時に、動作８１による次の画像の階調データの書込みが並行して行なわれ得る。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した動作を行う表示装置であって、そのうちの階調データを変換する動作は、階調データの変換のための条件が設定される動作と、元画像の階調データをメモリに書き込む動作と、それぞれのサブ画像の階調データが計算される動作と、一方のサブ画像の階調データが表示制御部に出力され、もう一方のサブ画像の階調データがメモリに書き込まれる動作と、当該階調データが１画面の最終データであるかどうかを判断する動作と、メモリに書き込まれたサブ画像の階調データが読み出され表示制御部に出力される動作と、当該サブ画像の階調データが１画面の最終データであるかどうかを判断する動作と、を含むことを特徴とする。
なお、図８（Ａ）に示す動作８０乃至動作８６は、図８（Ｂ）に示すような構成によって実現され得る。図８（Ｂ）に示す構成は、図２（Ｂ）における階調データ変換部３３の詳細例を表している。図８（Ｂ）における階調データ計算部９１が、外部から設定データを読み込むことができる機能を有することによって、動作８０を実現できる。さらに、メモリ９０が、書込み速度よりも読み込み速度が速いという機能を有することによって、動作８１を実現できる。さらに、階調データ計算部９１が、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２を計算する機能と、第１のサブ画像の階調データＸ１を表示制御部に出力しつつ、第２のサブ画像の階調データＸ２をメモリ９２に書き込む機能と、を有すること、およびメモリ９２が、第２のサブ画像の階調データＸ２を表示制御部へ出力する機能を有することによって、動作８２乃至動作８６を実現できる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１の実施の形態において説明した表示装置であって、外部から設定データを読み込むことができる機能、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２が計算される機能、第１のサブ画像の階調データＸ１を表示制御部に出力しつつ、第２のサブ画像の階調データＸ２をメモリ９２に書き込む機能、を有する階調データ計算部９１と、書込み速度よりも読み込み速度が速いという機能を有するメモリ９０と、第２のサブ画像の階調データＸ２を表示制御部へ出力する機能を有するメモリ９２と、を有することを特徴とする。
次に、元画像の階調データＸ０を、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２に変換する方法の具体例について説明する。第１の変換例は、瞬間輝度を第１のサブ画像に集中させることで第２のサブ画像を黒表示に近づけて、ピーク輝度と動画の品質を向上させる例である。第２の変換例は、第１のサブ画像の階調データＸ１は元画像の階調データＸ０と同じものとし、第２のサブ画像の階調データＸ２だけを変化させることによって、ピーク輝度と動画の品質を向上させる例である。第３の変換例は、第１のサブ画像の階調データＸ１を瞬間輝度が上がるようにガンマ変換させることで、ピーク輝度と動画の品質を向上させる例である。なお、全ての変換例において、第１のサブ画像と第２のサブ画像の変換方法は交換可能である。
第１の変換例について、図９（Ａ）乃至図９（Ｆ）を参照して説明する。図８（Ａ）に示す動作８０において、数式（５）に示す条件が設定されることで、第１の変換例が実現できる。
Figure 2010002898
ここで、ＭＩＮ［Ａ，Ｂ］は、ＡとＢのうち小さい方の値を選択することを表している。そして、それぞれのサブフレーム期間の長さが等しい場合、すなわち数式（４）および数式（５）においてｎ＝１／２である場合、数式（４）および数式（５）によって、数式（６）が導出される。
Figure 2010002898
数式（６）によって、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２は、元画像の階調データＸ０に対して一意に決められることができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、第１のサブ画像の階調データＸ１は、元画像の階調データＸ０に係数（Ｋ／ｎ）１／γをかけた値と、階調データの最大値ＸＭＡＸのうち、小さい方の値となることを特徴としている。なお、定数ｎは１フレーム期間における第１のサブフレーム期間のデューティー比であり、第１のサブフレーム期間と第２のサブフレーム期間の長さが等しい場合は、ｎ＝１／２となる。
図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）は、横軸に元画像（変換前）の階調データＸ０、縦軸に変換後の階調データ（Ｘ１またはＸ２）をとって、数式（６）に従って階調データが変換される場合のＸ０と、Ｘ１またはＸ２の関係を表したグラフであり、図９（Ａ）は数式（６）における倍率Ｋが０．５である場合、図９（Ｂ）は数式（６）における倍率Ｋが０．７５である場合、図９（Ｃ）は数式（６）における倍率Ｋが１である場合を、それぞれ表している。図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）において、破線はＸ０とＸ１の関係、点線はＸ０とＸ２の関係を、それぞれ表している。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、Ｘ２が０であるとき、Ｘ１はＸ０に比例し、Ｘ１がＸＭＡＸであるとき、Ｘ２はＸ０に対して上に凸の曲線となる関係を有することを特徴とする。なお、Ｘ１とＸ０の関係における比例係数は、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従った値とすることができる。具体的には、（２Ｋ）のガンマ値分の１乗とされることが好ましい。なお、第１の変換例において、Ｋ＝０．５のとき、第２のサブ画像の階調データＸ２は常に０となる。つまり、第２のサブ画像は黒画像であることを特徴としている。なお、Ｋ＝０．７５のとき、第２のサブ画像の階調データＸ２が０となるＸ０の範囲は０≦Ｘ０≦２１２となり、Ｋ＝１のときは、０≦Ｘ０≦１８６となる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、画像の全体的な明るさに従ってピーク輝度を増減させる場合、第２のサブ画像の階調データを０としないＸ０の範囲が、最大で１８７≦Ｘ０≦２５５とされることを特徴とする。
なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）に示すグラフのように階調データの変換が行なわれた場合、それぞれのサブ画像における、元画像の階調データＸ０と瞬間輝度の関係は、それぞれ図９（Ｄ）、図９（Ｅ）、図９（Ｆ）に示すグラフのようになる。
図９（Ｄ）乃至図９（Ｆ）は、横軸に元画像の階調データＸ０、縦軸に瞬間輝度をとって、第１の変換例におけるＸ０と、それぞれのサブ画像の瞬間輝度の関係を表したグラフであり、グラフ中の破線は第１のサブ画像の瞬間輝度、点線は第２のサブ画像の瞬間輝度、実線は第１のサブ画像の瞬間輝度と２のサブ画像の瞬間輝度の平均値を、それぞれ表している。なお、第１のサブ画像の瞬間輝度および２のサブ画像の瞬間輝度は、数式（６）によって求められたサブ画像の階調データを、数式（３）に代入することで得られる。なお、第１のサブフレーム期間の長さと第２のサブフレーム期間の長さが等しい場合、実線で表された第１のサブ画像の瞬間輝度と第２のサブ画像の瞬間輝度の平均値は、瞬間輝度を１フレーム期間において時間積分した積分輝度に比例した値となる。
したがって、図９（Ｄ）乃至図９（Ｆ）におけるグラフ中の実線を比較すると、第１の実施の形態における図１（Ｂ）のように、全階調範囲の積分輝度が倍率Ｋによって増減される特性が得られることが確認できる。このようにして、ピーク輝度と動画の品質が向上された表示装置を得ることができる。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、瞬間輝度を第１のサブ画像に集中させることで第２のサブ画像を黒表示に近づけ、かつ、１フレーム期間における積分輝度を、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従って変化させることを特徴としている。なお、第１の変換例において、Ｋが０．５よりも大きい場合、第１のサブ画像における瞬間輝度はある階調で飽和してしまう。しかしながら、数式（６）に従って階調データが変換されることで、飽和する階調においても、１フレーム期間における積分輝度を滑らかに変化させることができる。
第２の変換例について、図１０（Ａ）乃至図１０（Ｆ）を参照して説明する。図８（Ａ）に示す動作８０において、数式（７）に示す条件が設定されることで、第２の変換例が実現できる。
Figure 2010002898
そして、それぞれのサブフレーム期間の長さが等しい場合、すなわち数式（４）においてｎ＝１／２である場合、数式（４）および数式（７）によって、数式（８）が導出される。
Figure 2010002898
数式（８）によって、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２は、元画像の階調データＸ０に対して一意に決められることができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、第１のサブ画像の階調データＸ１は元画像の階調データＸ０と等しいことを特徴としている。
図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）は、横軸に元画像（変換前）の階調データＸ０、縦軸に変換後の階調データ（Ｘ１またはＸ２）をとって、数式（８）に従って階調データが変換される場合のＸ０と、Ｘ１またはＸ２の関係を表したグラフであり、図１０（Ａ）は数式（８）における倍率Ｋが０．５である場合、図１０（Ｂ）は数式（８）における倍率Ｋが０．７５である場合、図１０（Ｃ）は数式（８）における倍率Ｋが１である場合を、それぞれ表している。図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）において、破線はＸ０とＸ１の関係、点線はＸ０とＸ２の関係を、それぞれ表している。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、Ｘ１はＸ０と等しく、Ｘ２はＸ０に対し比例することを特徴とする。
なお、Ｘ２とＸ０の関係における比例係数は、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従った値とされ得る。具体的には、（２Ｋ−１）のガンマ値分の１乗とされ得る。なお、第２の変換例において、Ｋ＝０．５のとき、第２のサブ画像の階調データＸ２は常に０となる。つまり、第２のサブ画像は黒画像であることを特徴としている。なお、Ｋ＝０．７５のとき、第２のサブ画像の階調データＸ２とＸ０の比例係数は、およそ０．７３となり、Ｋ＝１のときは１となる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、画像の全体的な明るさに従ってピーク輝度を増減させる場合、第２のサブ画像の階調データＸ２とＸ０の比例係数を、０から１の間で増減させることを特徴としている。
なお、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示すグラフのように階調データの変換が行なわれた場合、それぞれのサブ画像における、元画像の階調データＸ０と瞬間輝度の関係は、それぞれ図１０（Ｄ）、図１０（Ｅ）、図１０（Ｆ）に示すグラフのようになる。
図１０（Ｄ）乃至図１０（Ｆ）は、横軸に元画像の階調データＸ０、縦軸に瞬間輝度をとって、第２の変換例におけるＸ０と、それぞれのサブ画像の瞬間輝度の関係を表したグラフであり、グラフ中の破線は第１のサブ画像の瞬間輝度、点線は第２のサブ画像の瞬間輝度、実線は第１のサブ画像の瞬間輝度と２のサブ画像の瞬間輝度の平均値を、それぞれ表している。なお、第１のサブ画像の瞬間輝度および２のサブ画像の瞬間輝度は、数式（８）によって求められたサブ画像の階調データを、数式（３）に代入することで得られる。なお、第１のサブフレーム期間の長さと第２のサブフレーム期間の長さが等しい場合、実線で表された第１のサブ画像の瞬間輝度と第２のサブ画像の瞬間輝度の平均値は、瞬間輝度を１フレーム期間において時間積分した積分輝度に比例した値となる。
したがって、図１０（Ｄ）乃至図１０（Ｆ）におけるグラフ中の実線を比較すると、第１の実施の形態における図１（Ｂ）のように、全階調範囲の積分輝度が倍率Ｋによって増減される特性が得られることが確認できる。このようにして、ピーク輝度と動画の品質が向上された表示装置を得ることができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、第１のサブ画像の階調データＸ１は元画像の階調データＸ０と同じものとし、第２のサブ画像の階調データＸ２だけを変化させ、かつ、１フレーム期間における積分輝度を、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従って変化させることを特徴としている。なお、第２の変換例において、第１のサブ画像と第２のサブ画像は、全体的な明るさを増減させただけの関係となっている。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、全体的な明るさを増減させた２つの画像を順次表示させることで、画像の全体的な明るさに従ってピーク輝度を増減させることを実現することを特徴としている。
第３の変換例について、図１１（Ａ）乃至図１１（Ｆ）を参照して説明する。図８（Ａ）に示す動作８０において、数式（９）に示す条件が設定されることで、第３の変換例が実現できる。
Figure 2010002898
ここで、γ´は変換後のガンマ値である。ただし、変換後のガンマ値は、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従った値とされることが好ましい。具体的には、γ´＝γ−（Ｋ−０．５）とすることができる。たとえば、ガンマ値を２．２とした場合は、変換後のガンマ値はおよそ１．７から２．２までの値であることが好ましい。ただしこれに限定されず、様々な値をとることができる。そして、それぞれのサブフレーム期間の長さが等しい場合、すなわち数式（４）においてｎ＝１／２である場合、数式（４）および数式（９）によって、数式（１０）が導出される。
Figure 2010002898
数式（１０）によって、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２は、元画像の階調データＸ０に対して一意に決められることができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、第１のサブ画像の階調データＸ１を階調の最大値で除したものをγ乗した値と、元画像の階調データＸ０を階調の最大値で除したものをγ´乗した値が等しいことを特徴としている。
図１１（Ａ）乃至図１１（Ｃ）は、横軸に元画像（変換前）の階調データＸ０、縦軸に変換後の階調データ（Ｘ１またはＸ２）をとって、数式（１０）に従って階調データが変換される場合のＸ０と、Ｘ１またはＸ２の関係を表したグラフであり、図１１（Ａ）は数式（１０）における倍率Ｋが０．５である場合、図１１（Ｂ）は数式（１０）における倍率Ｋが０．７５である場合、図１１（Ｃ）は数式（１０）における倍率Ｋが１である場合を、それぞれ表している。図１１（Ａ）乃至図１１（Ｃ）において、破線はＸ０とＸ１の関係、点線はＸ０とＸ２の関係を、それぞれ表している。
すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、Ｘ１はＸ０を（γ´／γ）乗した値に比例することを特徴とする。なお、Ｘ１とＸ０の関係における比例係数は、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従った値とされ得る。
具体的には、階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従って、変換後のガンマ値γ´をおよそ１．７から２．２までの範囲で変化させることが好ましい。なお、第３の変換例において、Ｋ＝０．５のとき、第２のサブ画像の階調データＸ２は常に０となる。つまり、第２のサブ画像は黒画像であることを特徴としている。なお、Ｋ＝０．７５のとき、第１のサブ画像のガンマ値は、元画像のガンマ値よりも０．２５だけ小さな値となり、全体的に明るくなるようにガンマ変換される。そして、Ｋ＝１のとき、第１のサブ画像のガンマ値は、元画像のガンマ値よりも０．５だけ小さな値となり、さらに全体的に明るくなるようにガンマ変換される。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像を、全体的な明るさが大きくなるようにガンマ変換させることで、画像の全体的な明るさに従ってピーク輝度を増減させることを実現することを特徴としている。なお、第３の変換例においては、Ｋ＝１のときも第１のサブ画像の瞬間輝度と第２のサブ画像の瞬間輝度に差をつけることが可能であるため、動画の残像等をより効果的に低減できるので、さらに画質が向上された表示装置を得ることができる。
なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）に示すグラフのように階調データの変換が行なわれた場合、それぞれのサブ画像における、元画像の階調データＸ０と瞬間輝度の関係は、それぞれ図１１（Ｄ）、図１１（Ｅ）、図１１（Ｆ）に示すグラフのようになる。
図１１（Ｄ）乃至図１１（Ｆ）は、横軸に元画像の階調データＸ０、縦軸に瞬間輝度をとって、第３の変換例におけるＸ０と、それぞれのサブ画像の瞬間輝度の関係を表したグラフであり、グラフ中の破線は第１のサブ画像の瞬間輝度、点線は第２のサブ画像の瞬間輝度、実線は第１のサブ画像の瞬間輝度と２のサブ画像の瞬間輝度の平均値を、それぞれ表している。なお、第１のサブ画像の瞬間輝度および２のサブ画像の瞬間輝度は、数式（１０）によって求められたサブ画像の階調データを、数式（３）に代入することで得られる。なお、第１のサブフレーム期間の長さと第２のサブフレーム期間の長さが等しい場合、実線で表された第１のサブ画像の瞬間輝度と第２のサブ画像の瞬間輝度の平均値は、瞬間輝度を１フレーム期間において時間積分した積分輝度に比例した値となる。
したがって、図１１（Ｄ）乃至図１１（Ｆ）におけるグラフ中の実線を比較すると、第１の実施の形態における図１（Ｂ）のように、全階調範囲の積分輝度が倍率Ｋによって増減される特性が得られることが確認できる。このようにして、ピーク輝度と動画の品質が向上された表示装置を得ることができる。すなわち、本実施の形態における表示装置の一つは、第１のサブ画像の階調データＸ１のガンマ乗に第１のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものと、第２のサブ画像の階調データＸ２のガンマ乗に第２のサブフレーム期間のデューティー比をかけたものとの和が、元画像の階調データＸ０のガンマ乗に比例する表示装置であって、第１のサブ画像の階調データＸ１を瞬間輝度が上がるようにガンマ変換させ、ガンマ変換後のガンマ値は階調データ分布によって決まる倍率Ｋに従って変化させることを特徴としている。
なお、本実施の形態においては、元画像の階調データＸ０を、第１のサブ画像の階調データＸ１および第２のサブ画像の階調データＸ２に変換する方法の具体例について説明したが、本実施の形態において説明した変換方法は、第１の実施の形態における方法の具体例であるため、変換方法はこれらに限定されず、様々なものが用いられ得る。
（実施の形態４）
第４の実施の形態として、表示装置の別の構成例およびその駆動方法について説明する。本実施の形態においては、信号書込みに対する輝度の応答が遅い（応答時間が長い）表示素子を用いた表示装置の場合について述べる。本実施の形態においては、応答時間が長い表示素子として液晶素子を例として説明するが、本実施の形態における表示素子はこれに限定されず、信号書込みに対する輝度の応答が遅い様々な表示素子を用いることができる。
一般的な液晶表示装置の場合、信号書込みに対する輝度の応答が遅く、液晶素子に信号電圧を加え続けた場合でも、応答が完了するまで１フレーム期間以上の時間がかかることがある。このような表示素子で動画を表示しても、動画を忠実に再現することはできない。さらに、アクティブマトリクス駆動の場合、一つの液晶素子に対する信号書込みの時間は、通常、信号書込み周期（１フレーム期間または１サブフレーム期間）を走査線数で割った時間（１走査線選択期間）に過ぎず、液晶素子はこのわずかな時間内に応答しきれないことが多い。
したがって、液晶素子の応答の大半は、信号書込みが行なわれない期間で行なわれることになる。ここで、液晶素子の誘電率は、当該液晶素子の透過率に従って変化するが、信号書込みが行なわれない期間において液晶素子が応答するということは、液晶素子の外部と電荷のやり取りが行なわれない状態（定電荷状態）で液晶素子の誘電率が変化することを意味する。つまり、（電荷）＝（容量）・（電圧）の式において、電荷が一定の状態で容量が変化することになるため、液晶素子に加わる電圧は、液晶素子の応答にしたがって、信号書込み時の電圧から変化してしまうことになる。したがって、信号書込みに対する輝度の応答が遅い液晶素子をアクティブマトリクスで駆動する場合、液晶素子に加わる電圧は、信号書込み時の電圧に原理的に到達し得ない。
本実施の形態における表示装置は、表示素子を信号書込み周期内に所望の輝度まで応答させるために、信号書込み時の信号レベルを予め補正されたもの（補正信号）とすることで、上記の問題点を解決することができる。さらに、液晶素子の応答時間は信号レベルが大きいほど短くなるので、補正信号を書き込むことによって、液晶素子の応答時間を短くすることもできる。このような補正信号を加える駆動方法は、オーバードライブとも呼ばれる。
本実施の形態におけるオーバードライブは、信号書込み周期が、表示装置に入力される画像信号の周期（入力画像信号周期Ｔｉｎ）よりも短い場合であっても、信号書込み周期に合わせて信号レベルが補正されることで、信号書込み周期内に表示素子を所望の輝度まで応答させることができる。信号書込み周期が、入力画像信号周期Ｔｉｎよりも短い場合とは、例えば、１つの元画像を複数のサブ画像に分割し、当該複数のサブ画像を１フレーム期間内に順次表示させる場合が挙げられる。
次に、アクティブマトリクス駆動の表示装置において信号書込み時の信号レベルを補正する方法の例について、図１２（Ａ）および（Ｂ）を参照して説明する。図１２（Ａ）は、横軸を時間、縦軸を信号書込み時の信号レベルとし、ある１つの表示素子における信号書込み時の信号レベルの時間変化を模式的に表したグラフである。図１２（Ｂ）は、横軸を時間、縦軸を表示レベルとし、ある１つの表示素子における表示レベルの時間変化を模式的に表したグラフである。なお、表示素子が液晶素子の場合は、信号書込み時の信号レベルは電圧、表示レベルは液晶素子の透過率とすることができる。これ以降は、図１２（Ａ）の縦軸は電圧、図１２（Ｂ）の縦軸は透過率であるとして説明する。
なお、本実施の形態におけるオーバードライブは、信号レベルが電圧以外（デューティー比、電流等）である場合も含む。なお、本実施の形態におけるオーバードライブは、表示レベルが透過率以外（輝度、電流等）である場合も含む。なお、液晶素子には、電圧が０である時に黒表示となるノーマリーブラック型（例：ＶＡモード、ＩＰＳモード等）と、電圧が０である時に白表示となるノーマリーホワイト型（例：ＴＮモード、ＯＣＢモード等）があるが、図１２（Ｂ）に示すグラフはどちらにも対応しており、ノーマリーブラック型の場合はグラフの上方へ行くほど透過率が大きいものとし、ノーマリーホワイト型の場合はグラフの下方へ行くほど透過率が大きいものとすればよい。すなわち、本実施の形態における液晶モードは、ノーマリーブラック型でも良いし、ノーマリーホワイト型でも良い。なお、時間軸には信号書込みタイミングが点線で示されており、信号書込みが行なわれてから次の信号書込みが行なわれるまでの期間を、保持期間Ｆｉと呼ぶこととする。
本実施形態においては、ｉは整数であり、それぞれの保持期間を表すインデックスであるとする。図１２（Ａ）および（Ｂ）においては、ｉは０から２までとして示しているが、ｉはこれ以外の整数も取り得る（０から２以外については図示しない）。なお、保持期間Ｆｉにおいて、画像信号に対応する輝度を実現する透過率をＴｉとし、定常状態において透過率Ｔｉを与える電圧をＶｉとする。なお、図１２（Ａ）中の破線１２０１は、オーバードライブを行なわない場合の液晶素子にかかる電圧の時間変化を表し、実線１２０２は、本実施の形態におけるオーバードライブを行う場合の液晶素子にかかる電圧の時間変化を表している。同様に、図１２（Ｂ）中の破線１２０３は、オーバードライブを行なわない場合の液晶素子の透過率の時間変化を表し、実線１２０４は、本実施の形態におけるオーバードライブを行う場合の液晶素子の透過率の時間変化を表している。なお、保持期間Ｆｉの末尾における、所望の透過率Ｔｉと実際の透過率との差を、誤差αｉと表記することとする。
図１２（Ａ）に示すグラフにおいて、保持期間Ｆ０においては破線１２０１と実線１２０２ともに所望の電圧Ｖ０が加えられており、図１２（Ｂ）に示すグラフにおいても、破線１２０３と実線１２０４ともに所望の透過率Ｔ０が得られているものとする。そして、オーバードライブが行なわれない場合、破線１２０１に示すように、保持期間Ｆ１の初頭において所望の電圧Ｖ１が液晶素子に加えられるが、既に述べたように信号が書込まれる期間は保持期間に比べて極めて短く、保持期間のうちの大半の期間は定電荷状態となるため、保持期間において液晶素子にかかる電圧は透過率の変化とともに変化していき、保持期間Ｆ１の末尾においては所望の電圧Ｖ１と大きく異なった電圧となってしまう。このとき、図１２（Ｂ）に示すグラフにおける破線１２０３も、所望の透過率Ｔ１と大きく異なったものとなってしまう。そのため、画像信号に忠実な表示を行うことができず、画質が低下してしまう。
一方、本実施の形態におけるオーバードライブが行われる場合、実線１２０２に示すように、保持期間Ｆ１の初頭において、所望の電圧Ｖ１よりも大きな電圧Ｖ１´が液晶素子に加えられるようにする。つまり、保持期間Ｆ１において徐々に液晶素子にかかる電圧が変化することを見越して、保持期間Ｆ１の末尾において液晶素子にかかる電圧が所望の電圧Ｖ１近傍の電圧となるように、保持期間Ｆ１の初頭において所望の電圧Ｖ１から補正された電圧Ｖ１´を液晶素子に加えることで、正確に所望の電圧Ｖ１を液晶素子にかけることが可能となる。このとき、図１２（Ｂ）に示すグラフにおける実線１２０４に示すように、保持期間Ｆ１の末尾において所望の透過率Ｔ１が得られる。すなわち、保持期間のうちの大半の期間において定電荷状態となるにも関わらず、信号書込み周期内での液晶素子の応答を実現できる。
次に、保持期間Ｆ２においては、所望の電圧Ｖ２がＶ１よりも小さい場合を示しているが、この場合も保持期間Ｆ１と同様に、保持期間Ｆ２において徐々に液晶素子にかかる電圧が変化することを見越して、保持期間Ｆ２の末尾において液晶素子にかかる電圧が所望の電圧Ｖ２近傍の電圧となるように、保持期間Ｆ２の初頭において所望の電圧Ｖ２から補正された電圧Ｖ２´を液晶素子に加えればよい。こうすることで、図１２（Ｂ）に示すグラフにおける実線１２０４に示すように、保持期間Ｆ２の末尾において所望の透過率Ｔ２が得られる。
なお、保持期間Ｆ１のように、ＶｉがＶｉ−１と比べて大きくなる場合は、補正された電圧Ｖｉ´は所望の電圧Ｖｉよりも大きくなるように補正されることが好ましい。さらに、保持期間Ｆ２のように、ＶｉがＶｉ−１と比べて小さくなる場合は、補正された電圧Ｖｉ´は所望の電圧Ｖｉよりも小さくなるように補正されることが好ましい。なお、具体的な補正値については、予め液晶素子の応答特性を測定することで導出することができる。装置として実現する方法としては、補正式を定式化して論理回路に組み込む方法、補正値をルックアップテーブルとしてメモリに保存しておき、必要に応じて補正値を読み出す方法、等を用いることができる。
なお、本実施の形態におけるオーバードライブを、実際に装置として実現する場合には、様々な制約が存在する。例えば、電圧の補正は、ソースドライバの定格電圧の範囲内で行われなければならない。すなわち、所望の電圧が元々大きな値であって、理想的な補正電圧がソースドライバの定格電圧を超えてしまう場合は、補正しきれないこととなる。このような場合の問題点について、図１２（Ｃ）および（Ｄ）を参照して説明する。
図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）と同じく、横軸を時間、縦軸を電圧とし、ある１つの液晶素子における電圧の時間変化を実線１２０５として模式的に表したグラフである。図１２（Ｄ）は、図１２（Ｂ）と同じく、横軸を時間、縦軸を透過率とし、ある１つの液晶素子における透過率の時間変化を実線１２０６として模式的に表したグラフである。なお、その他の表記方法については図１２（Ａ）および（Ｂ）と同様であるため、説明を省略する。図１２（Ｃ）および（Ｄ）は、保持期間Ｆ１における所望の透過率Ｔ１を実現するための補正電圧Ｖ１´がソースドライバの定格電圧を超えてしまうため、Ｖ１´＝Ｖ１とせざるを得なくなり、十分な補正ができない状態を表している。このとき、保持期間Ｆ１の末尾における透過率は、所望の透過率Ｔ１と誤差α１だけ、ずれた値となってしまう。ただし、誤差α１が大きくなるのは、所望の電圧が元々大きな値であるときに限られるため、誤差α１の発生による画質低下自体は許容範囲内である場合も多い。しかしながら、誤差α１が大きくなることによって、電圧補正のアルゴリズム内の誤差も大きくなってしまう。つまり、電圧補正のアルゴリズムにおいて、保持期間の末尾に所望の透過率が得られていると仮定している場合、実際は誤差α１が大きくなっているのにも関わらず、誤差α１が小さいとして電圧の補正を行なうため、次の保持期間Ｆ２における補正に誤差が含まれることとなり、その結果、誤差α２までも大きくなってしまう。さらに、誤差α２が大きくなれば、その次の誤差α３がさらに大きくなってしまうというように、誤差が連鎖的に大きくなっていき、結果的に画質低下が著しいものとなってしまう。
本実施の形態におけるオーバードライブにおいては、このように誤差が連鎖的に大きくなってしまうことを抑制するため、保持期間Ｆｉにおいて補正電圧Ｖｉ´がソースドライバの定格電圧を超えるとき、保持期間Ｆｉの末尾における誤差αｉを推定し、当該誤差αｉの大きさを考慮して、保持期間Ｆｉ＋１における補正電圧を調整できる。こうすることで、誤差αｉが大きくなってしまっても、それが誤差αｉ＋１に与える影響を最小限にすることができるため、誤差が連鎖的に大きくなってしまうことを抑制できる。
本実施の形態におけるオーバードライブにおいて、誤差α２を最小限にする例について、図１２（Ｅ）および（Ｆ）を参照して説明する。図１２（Ｅ）に示すグラフは、図１２（Ｃ）に示すグラフの補正電圧Ｖ２´をさらに調整し、補正電圧Ｖ２´´とした場合の電圧の時間変化を、実線１２０７として表している。図１２（Ｆ）に示すグラフは、図１２（Ｅ）に示すグラフによって電圧の補正がなされた場合の透過率の時間変化を表している。
図１２（Ｄ）に示すグラフにおける実線１２０６では、補正電圧Ｖ２´によって過剰補正が発生しているが、図１２（Ｆ）に示すグラフにおける実線１２０８では、誤差α１を考慮して調整された補正電圧Ｖ２´´によって過剰補正を抑制し、誤差α２を最小限にしている。なお、具体的な補正値については、予め液晶素子の応答特性を測定することで導出することができる。装置に実装する方法としては、補正式を定式化して論理回路に組み込む方法、補正値をルックアップテーブルとしてメモリに保存しておき、必要に応じて補正値を読み出す方法、等を用いることができる。そして、これらの方法を、補正電圧Ｖｉ´を計算する部分とは別に追加する、または補正電圧Ｖｉ´を計算する部分に組み込むことができる。なお、誤差αｉ―１を考慮して調整された補正電圧Ｖｉ´´の補正量（所望の電圧Ｖｉとの差）は、Ｖｉ´の補正量よりも小さいものとすることが好ましい。つまり、｜Ｖｉ´´−Ｖｉ｜＜｜Ｖｉ´−Ｖｉ｜とすることが好ましい。
なお、理想的な補正電圧がソースドライバの定格電圧を超えてしまうことによる誤差αｉは、信号書込み周期が短いほど大きくなる。なぜならば、信号書込み周期が短いほど液晶素子の応答時間も短くする必要があり、その結果、より大きな補正電圧が必要となるためである。さらに、必要とされる補正電圧が大きくなった結果、補正電圧がソースドライバの定格電圧を超えてしまう頻度も大きくなるため、大きな誤差αｉが発生する頻度も大きくなる。したがって、本実施の形態におけるオーバードライブは、信号書込み周期が短い場合ほど有効であるといえる。具体的には、１つの元画像を複数のサブ画像に分割し、当該複数のサブ画像を１フレーム期間内に順次表示させる場合、複数の画像から画像に含まれる動きを検出して、当該複数の画像の中間状態の画像を生成し、当該複数の画像の間に挿入して駆動する（いわゆる動き補償倍速駆動）場合、またはこれらを組み合わせる場合、等の駆動方法が行なわれる場合に、本実施の形態におけるオーバードライブが用いられることは、格段の効果を奏することになる。
なお、ソースドライバの定格電圧は、上述した上限の他に、下限も存在する。例えば、電圧０よりも小さい電圧が加えられない場合が挙げられる。このとき、上述した上限の場合と同様に、理想的な補正電圧が加えられないこととなるため、誤差αｉが大きくなってしまう。しかしながら、この場合でも、上述した方法と同様に、保持期間Ｆｉの末尾における誤差αｉを推定し、当該誤差αｉの大きさを考慮して、保持期間Ｆｉ＋１における補正電圧を調整することができる。なお、ソースドライバの定格電圧として電圧０よりも小さい電圧（負の電圧）を加えることができる場合は、補正電圧として液晶素子に負の電圧を加えても良い。こうすることで、定電荷状態による電位の変動を見越して、保持期間Ｆｉの末尾において液晶素子にかかる電圧が所望の電圧Ｖｉ近傍の電圧となるように調整できる。
なお、液晶素子の劣化を抑制するため、液晶素子に加える電圧の極性を定期的に反転させる、いわゆる反転駆動を、オーバードライブと組み合わせて実施することができる。すなわち、本実施の形態におけるオーバードライブは、反転駆動と同時に行なわれる場合も含む。例えば、信号書込み周期が入力画像信号周期Ｔｉｎの１／２である場合に、極性を反転させる周期と入力画像信号周期Ｔｉｎとが同程度であると、正極性の信号の書込みと負極性の信号の書込みが、２回毎に交互に行なわれることになる。このように、極性を反転させる周期を信号書込み周期よりも長くすることで、画素の充放電の頻度を低減できるので、消費電力を低減できる。ただし、極性を反転させる周期をあまり長くすると、極性の違いによる輝度差がフリッカとして認識される不具合が生じることがあるため、極性を反転させる周期は入力画像信号周期Ｔｉｎと同程度か短いことが好ましい。
（実施の形態５）
第５の実施の形態として、表示装置の別の構成例およびその駆動方法について説明する。本実施の形態においては、表示装置の外部から入力される画像（入力画像）の動きを補間する画像を、複数の入力画像を基にして表示装置の内部で生成し、当該生成された画像（生成画像）と、入力画像とを順次表示させる方法について説明する。なお、生成画像を、入力画像の動きを補間するような画像とすることで、動画の動きを滑らかにすることができ、さらに、ホールド駆動による残像等によって動画の品質が低下する問題を改善できる。ここで、動画の補間について、以下に説明する。
動画の表示は、理想的には、個々の画素の輝度をリアルタイムに制御することで実現されるものであるが、画素のリアルタイム個別制御は、制御回路の数が膨大なものとなる問題、配線スペースの問題、および入力画像のデータ量が膨大なものとなる問題等が存在し、実現が困難である。したがって、現在のところ、表示装置による動画の表示は、複数の静止画を一定の周期で順次表示することで、表示が動画に見えるようにして行なわれている。この周期（本実施の形態においては入力画像信号周期と呼び、Ｔｉｎと表す）は規格化されており、例として、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格では１／６０秒、ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）規格では１／５０秒である。この程度の周期でも、インパルス型表示装置であるＣＲＴにおいては動画表示に問題は起こらなかった。しかし、ホールド型表示装置においては、これらの規格に準じた動画をそのまま表示すると、ホールド型であることに起因する残像等により表示が不鮮明となる不具合（ホールドぼけ：ｈｏｌｄ ｂｌｕｒ）が発生してしまう。
ホールドぼけは、人間の目の追従による無意識的な動きの補間と、ホールド型の表示との不一致（ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ）で認識されるものであるので、従来の規格よりも入力画像信号周期を短くする（画素のリアルタイム個別制御に近づける）ことで低減させることができるが、入力画像信号周期を短くすることは規格の変更を伴い、さらに、データ量も増大することになるので、困難である。しかしながら、規格化された入力画像信号を基にして、入力画像の動きを補間するような画像を表示装置内部で生成し、当該生成画像によって入力画像を補間して表示することで、規格の変更またはデータ量の増大なしに、ホールドぼけを低減できる。このように、入力画像信号を基にして表示装置内部で画像信号を生成し、入力画像の動きを補間することを、動画の補間と呼ぶこととする。
本実施の形態における動画の補間方法によって、動画ぼけを低減させることができる。本実施の形態における動画の補間方法は、画像生成方法と画像表示方法に分けることができる。そして、特定のパターンの動きについては別の画像生成方法および／または画像表示方法を用いることで、効果的に動画ぼけを低減させることができる。図１３（Ａ）および（Ｂ）は、本実施の形態における動画の補間方法の一例を説明するための模式図である。
図１３（Ａ）および（Ｂ）において、横軸は時間であり、横方向の位置によって、それぞれの画像が扱われるタイミングを表している。「入力」と記された部分は、入力画像信号が入力されるタイミングを表している。ここでは、時間的に隣接する２つの画像として、画像１３０１および画像１３０２に着目している。入力画像は、周期Ｔｉｎの間隔で入力される。なお、周期Ｔｉｎ１つ分の長さを、１フレームもしくは１フレーム期間と記すことがある。「生成」と記された部分は、入力画像信号から新しく画像が生成されるタイミングを表している。ここでは、画像１３０１および画像１３０２を基にして生成される生成画像である、画像１３０３に着目している。「表示」と記された部分は、表示装置に画像が表示されるタイミングを表している。なお、着目している画像以外の画像については破線で記しているのみであるが、着目している画像と同様に扱うことによって、本実施の形態における動画の補間方法の一例を実現できる。
本実施の形態における動画の補間方法の一例は、図１３（Ａ）に示されるように、時間的に隣接した２つの入力画像を基にして生成された生成画像を、当該２つの入力画像が表示されるタイミングの間隙に表示させることで、動画の補間を行うことができる。このとき、表示画像の表示周期は、入力画像の入力周期の１／２とされることが好ましい。ただし、これに限定されず、様々な表示周期とすることができる。例えば、表示周期を入力周期の１／２より短くすることで、動画をより滑らかに表示できる。または、表示周期を入力周期の１／２より長くすることで、消費電力を低減できる。
なお、ここでは、時間的に隣接した２つの入力画像を基にして画像を生成しているが、基にする入力画像は２つに限定されず、様々な数を用いることができる。例えば、時間的に隣接した３つ（３つ以上でも良い）の入力画像を基にして画像を生成すれば、２つの入力画像を基にする場合よりも、精度の良い生成画像を得ることができる。なお、画像１３０１の表示タイミングを、画像１３０２の入力タイミングと同時刻、すなわち入力タイミングに対する表示タイミングを１フレーム遅れとしているが、本実施の形態における動画の補間方法における表示タイミングはこれに限定されず、様々な表示タイミングを用いることができる。例えば、入力タイミングに対する表示タイミングを１フレーム以上遅らせることができる。こうすることで、生成画像である画像１３０３の表示タイミングを遅くすることができるので、画像１３０３の生成にかかる時間に余裕を持たせることができ、消費電力および製造コストの低減につながる。なお、入力タイミングに対する表示タイミングをあまりに遅くすると、入力画像を保持しておく期間が長くなり、保持にかかるメモリ容量が増大してしまうので、入力タイミングに対する表示タイミングは、１フレーム遅れから２フレーム遅れ程度が好ましい。
ここで、画像１３０１および画像１３０２を基にして生成される画像１３０３の、具体的な生成方法の一例について説明する。動画を補間するためには入力画像の動きを検出する必要があるが、本実施の形態においては、入力画像の動きの検出のために、ブロックマッチング法と呼ばれる方法を用いることができる。ただし、これに限定されず、様々な方法（画像データの差分をとる方法、フーリエ変換を利用する方法等）を用いることができる。
ブロックマッチング法においては、まず、入力画像１枚分の画像データ（ここでは画像１３０１の画像データ）を、データ記憶手段（半導体メモリ、ＲＡＭ等の記憶回路等）に記憶させる。そして、次のフレームにおける画像（ここでは画像１３０２）を、複数の領域に分割する。なお、分割された領域は、図１３（Ａ）のように、同じ形状の矩形とすることができるが、これに限定されず、様々なもの（画像によって形状または大きさを変える等）とすることができる。その後、分割された領域毎に、データ記憶手段に記憶させた前のフレームの画像データ（ここでは画像１３０１の画像データ）とデータの比較を行い、画像データが似ている領域を探索する。図１３（Ａ）の例においては、画像１３０２における領域１３０４とデータが似ている領域を画像１３０１の中から探索し、領域１３０６が探索されたものとしている。なお、画像１３０１の中を探索するとき、探索範囲は限定されることが好ましい。図１３（Ａ）の例においては、探索範囲として、領域１３０４の面積の４倍程度の大きさである、領域１３０５を設定している。なお、探索範囲をこれより大きくすることで、動きの速い動画においても検出精度を高くすることができる。ただし、あまりに広く探索を行なうと探索時間が膨大なものとなってしまい、動きの検出の実現が困難となるため、領域１３０５は、領域１３０４の面積の２倍から６倍程度の大きさであることが好ましい。
その後、探索された領域１３０６と、画像１３０２における領域１３０４との位置の違いを、動きベクトル１３０７として求める。動きベクトル１３０７は領域１３０４における画像データの１フレーム期間の動きを表すものである。そして、動きの中間状態を表す画像を生成するため、動きベクトルの向きはそのままで大きさを変えた画像生成用ベクトル１３０８を作り、画像１３０１における領域１３０６に含まれる画像データを、画像生成用ベクトル１３０８に従って移動させることで、画像１３０３における領域１３０９内の画像データを形成させる。これらの一連の処理を、画像１３０２における全ての領域について行なうことで、画像１３０３が生成され得る。そして、入力画像１３０１、生成画像１３０３、入力画像１３０２を順次表示することで、動画を補間することができる。なお、画像中の物体１３１０は、画像１３０１および画像１３０２において位置が異なっている（つまり動いている）が、生成された画像１３０３は、画像１３０１および画像１３０２における物体の中間点となっている。このような画像を表示することで、動画の動きを滑らかにすることができ、残像等による動画の不鮮明さを改善できる。
なお、画像生成用ベクトル１３０８の大きさは、画像１３０３の表示タイミングに従って決められ得る。図１３（Ａ）の例においては、画像１３０３の表示タイミングは画像１３０１および画像１３０２の表示タイミングの中間点（１／２）としているため、画像生成用ベクトル１３０８の大きさは動きベクトル１３０７の１／２としているが、他にも、例えば、表示タイミングが１／３の時点であれば、大きさを１／３とし、表示タイミングが２／３の時点であれば、大きさを２／３とすることができる。
なお、このように、様々な動きベクトルを持った複数の領域をそれぞれ動かして新しい画像を作る場合は、移動先の領域内に他の領域が既に移動している部分（重複）や、どこの領域からも移動されてこない部分（空白）が生じることもある。これらの部分については、データを補正することができる。重複部分の補正方法としては、例えば、重複データの平均をとる方法、動きベクトルの方向等で優先度をつけておき、優先度の高いデータを生成画像内のデータとする方法、色（または明るさ）はどちらかを優先させるが明るさ（または色）は平均をとる方法、等を用いることができる。空白部分の補正方法としては、画像１３０１または画像１３０２の当該位置における画像データをそのまま生成画像内のデータとする方法、画像１３０１または画像１３０２の当該位置における画像データの平均をとる方法、等を用いることができる。そして、生成された画像１３０３を、画像生成用ベクトル１３０８の大きさに従ったタイミングで表示させることで、動画の動きを滑らかにすることができ、さらに、ホールド駆動による残像等によって動画の品質が低下する問題を改善できる。
本実施の形態における動画の補間方法の他の例は、図１３（Ｂ）に示されるように、時間的に隣接した２つの入力画像を基にして生成された生成画像を、当該２つの入力画像が表示されるタイミングの間隙に表示させる際に、それぞれの表示画像をさらに複数のサブ画像に分割して表示することで、動画の補間を行うことができる。この場合、画像表示周期が短くなることによる利点だけでなく、暗い画像が定期的に表示される（表示方法がインパルス型に近づく）ことによる利点も得ることができる。つまり、画像表示周期が画像入力周期に比べて１／２の長さにするだけの場合よりも、残像等による動画の不鮮明さをさらに改善できる。
図１３（Ｂ）の例においては、「入力」および「生成」については図１３（Ａ）の例と同様な処理を行なうことができるので、説明を省略する。図１３（Ｂ）の例における「表示」は、１つの入力画像または／および生成画像を複数のサブ画像に分割して表示を行うことができる。具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、画像１３０１をサブ画像１３０１ａおよび１３０１ｂに分割して順次表示することで、人間の目には画像１３０１が表示されたように知覚させ、画像１３０３をサブ画像１３０３ａおよび１３０３ｂに分割して順次表示することで、人間の目には画像１３０３が表示されたように知覚させ、画像１３０２をサブ画像１３０２ａおよび１３０２ｂに分割して順次表示することで、人間の目には画像１３０２が表示されたように知覚させる。
すなわち、人間の目に知覚される画像としては図１３（Ａ）の例と同様なものとしつつ、表示方法をインパルス型に近づけることができるので、残像等による動画の不鮮明さをさらに改善できる。なお、サブ画像の分割数は、図１３（Ｂ）においては２つとしているが、これに限定されず様々な分割数を用いることができる。なお、サブ画像が表示されるタイミングは、図１３（Ｂ）においては等間隔（１／２）としているが、これに限定されず様々な表示タイミングを用いることができる。例えば、暗いサブ画像（１３０１ｂ、１３０２ｂ、１３０３ｂ）の表示タイミングを早くする（具体的には、１／４から１／２のタイミング）ことで、表示方法をよりインパルス型に近づけることができるため、残像等による動画の不鮮明さをさらに改善できる。または、暗いサブ画像の表示タイミングを遅くする（具体的には、１／２から３／４のタイミング）ことで、明るい画像の表示期間を長くすることができるので、表示効率を高めることができ、消費電力を低減できる。
本実施の形態における動画の補間方法の他の例は、画像内で動いている物体の形状を検出し、動いている物体の形状によって異なる処理を行なう例である。図１３（Ｃ）に示す例は、図１３（Ｂ）の例と同様に表示のタイミングを表しているが、表示されている内容が、動く文字（スクロールテキスト、字幕、テロップ等とも呼ばれる）である場合を示している。なお、「入力」および「生成」については、図１３（Ｂ）と同様としても良いため、図示していない。
ホールド駆動における動画の不鮮明さは、動いているものの性質によって程度が異なることがある。特に、文字が動いている場合に顕著に認識されることが多い。なぜならば、動く文字を読む際にはどうしても視線を文字に追従させてしまうので、ホールドぼけが発生しやすくなるためである。さらに、文字は輪郭がはっきりしていることが多いため、ホールドぼけによる不鮮明さがさらに強調されてしまうこともある。すなわち、画像内を動く物体が文字かどうかを判別し、文字である場合はさらに特別な処理を行なうことは、ホールドぼけの低減のためには有効である。
具体的には、画像内を動いている物体に対し、輪郭検出または／およびパターン検出等を行なって、当該物体が文字であると判断された場合は、同じ画像から分割されたサブ画像同士であっても動き補間を行い、動きの中間状態を表示するようにして、動きを滑らかにすることができる。当該物体が文字ではないと判断された場合は、図１３（Ｂ）に示すように、同じ画像から分割されたサブ画像であれば動いている物体の位置は変えずに表示することができる。図１３（Ｃ）の例では、文字であると判断された領域１３２０が、上方向に動いている場合を示しているが、サブ画像１３０１ａとサブ画像１３０１ｂとで、領域１３２０の位置を異ならせている。サブ画像１３０３ａとサブ画像１３０３ｂ、サブ画像１３０２ａとサブ画像１３０２ｂについても同様である。こうすることで、ホールドぼけが特に認識されやすい動く文字については、通常の動き補償倍速駆動よりもさらに動きを滑らかにすることができるので、残像等による動画の不鮮明さをさらに改善できる。
なお、本実施の形態における図１３（Ｃ）に示す例は、ピーク輝度制御における文字検出と組み合わせることが有効である。なぜならば、ピーク輝度を正しく制御するために文字を検出する回路または／およびアルゴリズム等は、本実施の形態におけるホールドぼけ低減のための文字検出手段と共用することが可能であるためである。こうすることで、ピーク輝度制御とホールドぼけ低減を同時に用いた場合においても、表示装置の構成および／または動作に大きな追加を行なうことなく実現できる。
（実施の形態６）
本実施の形態においては、液晶表示装置に適用できる画素の構成及び画素の動作について説明する。
図１４（Ａ）は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図である。画素５８０は、トランジスタ５８１、液晶素子５８２及び容量素子５８３を有している。トランジスタ５８１のゲートは配線５８５と電気的に接続される。トランジスタ５８１の第１端子は配線５８４と電気的に接続される。トランジスタ５８１の第２端子は液晶素子５８２の第１端子と電気的に接続される。液晶素子５８２の第２端子は配線５８７と電気的に接続される。容量素子５８３の第１端子は液晶素子５８２の第１端子と電気的に接続される。容量素子５８３の第２端子は配線５８６と電気的に接続される。なお、トランジスタの第１端子とは、ソースまたはドレインのいずれか一方であり、トランジスタの第２端子とは、ソースまたはドレインの他方のことである。つまり、トランジスタの第１端子がソースである場合は、トランジスタの第２端子はドレインとなる。同様に、トランジスタの第１端子がドレインである場合は、トランジスタの第２端子はソースとなる。
配線５８４は信号線として機能させることができる。信号線は、画素の外部から入力された信号電圧を画素５８０に伝達するための配線である。配線５８５は走査線として機能させることができる。走査線は、トランジスタ５８１のオンオフを制御するための配線である。配線５８６は容量線として機能させることができる。容量線は、容量素子５８３の第２端子に所定の電圧を加えるための配線である。トランジスタ５８１は、スイッチとして機能させることができる。容量素子５８３は、保持容量として機能させることができる。保持容量は、スイッチがオフの状態においても、信号電圧が液晶素子５８２に加わり続けるようにするための容量素子である。配線５８７は、対向電極として機能させることができる。対向電極は、液晶素子５８２の第２端子に所定の電圧を加えるための配線である。なお、それぞれの配線が持つことのできる機能はこれに限定されず、様々な機能を有することが出来る。例えば、容量線に加える電圧を変化させることで、液晶素子に加えられる電圧を調整することもできる。なお、トランジスタ５８１はスイッチとして機能すればよいため、トランジスタ５８１の極性はＰチャネル型でもよいし、Ｎチャネル型でもよい。
図１４（Ｂ）は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図である。図１４（Ｂ）に示す画素構成例は、図１４（Ａ）に示す画素構成例と比較して、配線５８７が省略され、かつ、液晶素子５８２の第２端子と容量素子５８３の第２端子とが電気的に接続されている点が異なっている以外は、図１４（Ａ）に示す画素構成例と同様な構成であるとしている。図１４（Ｂ）に示す画素構成例は、特に、液晶素子が横電界モード（ＩＰＳモード、ＦＦＳモードを含む）である場合に適用できる。なぜならば、液晶素子が横電界モードである場合、液晶素子５８２の第２端子および容量素子５８３の第２端子を同一な基板上に形成させることができるため、液晶素子５８２の第２端子と容量素子５８３の第２端子とを電気的に接続させることが容易であるからである。図１４（Ｂ）に示すような画素構成とすることで、配線５８７を省略できるので、製造工程を簡略なものとすることができ、製造コストを低減できる。
図１４（Ａ）または図１４（Ｂ）に示す画素構成は、マトリクス状に複数配置され得る。こうすることで、液晶表示装置の表示部が形成され、様々な画像を表示することができる。図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）に示す画素構成がマトリクス状に複数配置されている場合の回路構成を示す図である。図１４（Ｃ）に示す回路構成は、表示部が有する複数の画素のうち、４つの画素を抜き出して示した図である。そして、ｉ列ｊ行（ｉ，ｊは自然数）に位置する画素を、画素５８０（ｉ，ｊ）と表記し、画素５８０（ｉ，ｊ）には、配線５８４（ｉ）、配線５８５（ｊ）、配線５８６（ｊ）が、それぞれ電気的に接続される。同様に、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）については、配線５８４（ｉ＋１）、配線５８５（ｊ）、配線５８６（ｊ）と電気的に接続される。同様に、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）については、配線５８４（ｉ）、配線５８５（ｊ＋１）、配線５８６（ｊ＋１）と電気的に接続される。同様に、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）については、配線５８４（ｉ＋１）、配線５８５（ｊ＋１）、配線５８６（ｊ＋１）と電気的に接続される。なお、各配線は、同じ列または行に属する複数の画素によって共有され得る。なお、図１４（Ｃ）に示す画素構成において配線５８７は対向電極であり、対向電極は全ての画素において共通であることから、配線５８７については自然数ｉまたはｊによる表記は行なわないこととする。なお、本実施の形態においては図１４（Ｂ）に示す画素構成を用いることも可能であるため、配線５８７が記載されている構成であっても配線５８７は必須ではなく、他の配線と共有されること等によって省略され得る。
図１４（Ｃ）に示す画素構成は、様々な方法によって駆動され得る。特に、交流駆動と呼ばれる方法によって駆動されることによって、液晶素子の劣化（焼き付き）を抑制することができる。図１４（Ｄ）は、交流駆動の１つである、ドット反転駆動が行なわれる場合の、図１４（Ｃ）に示す画素構成における各配線に加えられる電圧のタイミングチャートを表す図である。ドット反転駆動が行なわれることによって、交流駆動が行なわれる場合に視認されるフリッカ（ちらつき）を抑制することができる。
図１４（Ｃ）に示す画素構成において、配線５８５（ｊ）と電気的に接続されている画素におけるスイッチは、１フレーム期間中の第ｊゲート選択期間において選択状態（オン状態）となり、それ以外の期間では非選択状態（オフ状態）となる。そして、第ｊゲート選択期間の後に、第ｊ＋１ゲート選択期間が設けられる。このように順次走査が行なわれることで、１フレーム期間内に全ての画素が順番に選択状態となる。図１４（Ｄ）に示すタイミングチャートでは、電圧が高い状態（ハイレベル）となることで、当該画素におけるスイッチが選択状態となり、電圧が低い状態（ローレベル）となることで非選択状態となる。なお、これは各画素におけるトランジスタがＮチャネル型の場合であり、Ｐチャネル型のトランジスタが用いられる場合、電圧と選択状態の関係は、Ｎチャネル型の場合とは逆となる。
図１４（Ｄ）に示すタイミングチャートでは、第ｋフレーム（ｋは自然数）における第ｊゲート選択期間において、信号線として用いる配線５８４（ｉ）に正の信号電圧が加えられ、配線５８４（ｉ＋１）に負の信号電圧が加えられる。そして、第ｋフレームにおける第ｊ＋１ゲート選択期間において、配線５８４（ｉ）に負の信号電圧が加えられ、配線５８４（ｉ＋１）に正の信号電圧が加えられる。その後も、それぞれの信号線は、ゲート選択期間ごとに極性が反転した信号が交互に加えられる。その結果、第ｋフレームにおいては、画素５８０（ｉ，ｊ）には正の信号電圧、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）には負の信号電圧、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）には負の信号電圧、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）には正の信号電圧が、それぞれ加えられることとなる。そして、第ｋ＋１フレームにおいては、それぞれの画素において、第ｋフレームにおいて書き込まれた信号電圧とは逆の極性の信号電圧が書き込まれる。その結果、第ｋ＋１フレームにおいては、画素５８０（ｉ，ｊ）には負の信号電圧、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）には正の信号電圧、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）には正の信号電圧、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）には負の信号電圧が、それぞれ加えられることとなる。このように、同じフレームにおいては隣接する画素同士で異なる極性の信号電圧が加えられ、さらに、それぞれの画素においては１フレームごとに信号電圧の極性が反転される駆動方法が、ドット反転駆動である。ドット反転駆動によって、液晶素子の劣化を抑制しつつ、表示される画像全体または一部が均一である場合に視認されるフリッカを低減することができる。なお、配線５８６（ｊ）、配線５８６（ｊ＋１）を含む全ての配線５８６に加えられる電圧は、一定の電圧とされ得る。なお、配線５８４のタイミングチャートにおける信号電圧の表記は極性のみとなっているが、実際は、表示された極性において様々な信号電圧の値をとり得る。なお、ここでは１ドット（１画素）毎に極性を反転させる場合について述べたが、これに限定されず、複数の画素毎に極性を反転させることもできる。例えば、２ゲート選択期間毎に書き込む信号電圧の極性を反転させることで、信号電圧の書き込みにかかる消費電力を低減させることができる。他にも、１列毎に極性を反転させること（ソースライン反転）もできるし、１行ごとに極性を反転させること（ゲートライン反転）もできる。
なお、画素５８０における容量素子５８３の第２端子には、１フレーム期間において一定の電圧が加えられていれば良い。ここで、走査線として用いる配線５８５に加えられる電圧は１フレーム期間の大半においてローレベルであり、ほぼ一定の電圧が加えられていることから、画素５８０における容量素子５８３の第２端子の接続先は、配線５８５でも良い。図１４（Ｅ）は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図である。図１４（Ｅ）に示す画素構成は、図１４（Ｃ）に示す画素構成と比較すると、配線５８６が省略され、かつ、画素５８０内の容量素子５８３の第２端子と、一つ前の行における配線５８５とが電気的に接続されていることを特徴としている。具体的には、図１４（Ｅ）に表記されている範囲においては、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）および画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）における容量素子５８３の第２端子は、配線５８５（ｊ）と電気的に接続される。このように、画素５８０内の容量素子５８３の第２端子と、一つ前の行における配線５８５とを電気的に接続させることで、配線５８６を省略することができるので、画素の開口率を向上できる。なお、容量素子５８３の第２端子の接続先は、一つ前の行における配線５８５ではなく、他の行における配線５８５でも良い。なお、図１４（Ｅ）に示す画素構成の駆動方法は、図１４（Ｃ）に示す画素構成の駆動方法と同様のものを用いることができる。
なお、容量素子５８３および容量素子５８３の第２端子に電気的に接続される配線を用いて、信号線として用いる配線５８４に加える電圧を小さくすることができる。このときの画素構成および駆動方法について、図１４（Ｆ）および図１４（Ｇ）を用いて説明する。図１４（Ｆ）に示す画素構成は、図１４（Ａ）に示す画素構成と比較して、配線５８６を１画素列あたり２本とし、かつ、画素５８０における容量素子５８３の第２端子との電気的な接続を、隣接する画素で交互に行なうことを特徴としている。なお、２本とした配線５８６は、それぞれ配線５８６−１および配線５８６−２と呼ぶこととする。具体的には、図１４（Ｆ）に表記されている範囲においては、画素５８０（ｉ，ｊ）における容量素子５８３の第２端子は、配線５８６−１（ｊ）と電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）における容量素子５８３の第２端子は、配線５８６−２（ｊ）と電気的に接続され、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）における容量素子５８３の第２端子は、配線５８６−２（ｊ＋１）と電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）における容量素子５８３の第２端子は、配線５８６−１（ｊ＋１）と電気的に接続される。
そして、例えば、図１４（Ｇ）に示すように、第ｋフレームにおいて画素５８０（ｉ，ｊ）に正の極性の信号電圧が書き込まれる場合、配線５８６−１（ｊ）は、第ｊゲート選択期間においてはローレベルとさせ、第ｊゲート選択期間の終了後、ハイレベルに変化させる。そして、１フレーム期間中はそのままハイレベルを維持し、第ｋ＋１フレームにおける第ｊゲート選択期間に負の極性の信号電圧が書き込まれた後、ローレベルに変化させる。このように、正の極性の信号電圧が画素に書き込まれた後に、容量素子５８３の第２端子に電気的に接続される配線の電圧を正の方向に変化させることで、液晶素子に加えられる電圧を正の方向に所定の量だけ変化させることができる。すなわち、その分画素に書き込む信号電圧を小さくすることができるため、信号書き込みにかかる消費電力を低減させることができる。なお、第ｊゲート選択期間に負の極性の信号電圧が書き込まれる場合は、負の極性の信号電圧が画素に書き込まれた後に、容量素子５８３の第２端子に電気的に接続される配線の電圧を負の方向に変化させることで、液晶素子に加えられる電圧を負の方向に所定の量だけ変化させることができるので、正の極性の場合と同様に、画素に書き込む信号電圧を小さくすることができる。つまり、容量素子５８３の第２端子に電気的に接続される配線は、同じフレームの同じ行において、正の極性の信号電圧が加えられる画素と、負の極性の信号電圧が加えられる画素とで、それぞれ異なる配線であることが好ましい。図１４（Ｆ）は、第ｋフレームにおいて正の極性の信号電圧が書き込まれる画素には配線５８６−１が電気的に接続され、第ｋフレームにおいて負の極性の信号電圧が書き込まれる画素には配線５８６−２が電気的に接続される例である。ただし、これは一例であり、例えば、正の極性の信号電圧が書き込まれる画素と負の極性の信号電圧が書き込まれる画素が２画素毎に現れるような駆動方法の場合は、配線５８６−１および配線５８６−２の電気的接続もそれに合わせて、２画素毎に交互に行なわれることが好ましい。さらに言えば、１行全ての画素で同じ極性の信号電圧が書き込まれる場合（ゲートライン反転）も考えられるが、その場合は、配線５８６は１行あたり１本でよい。つまり、図１４（Ｃ）に示す画素構成においても、図１４（Ｆ）および図１４（Ｇ）を用いて説明したような、画素に書き込む信号電圧を小さくする駆動方法を用いることができる。
次に、液晶素子が、ＭＶＡモードまたはＰＶＡモード等に代表される、垂直配向（ＶＡ）モードである場合に特に好ましい画素構成およびその駆動方法について述べる。ＶＡモードは、製造時にラビング工程が不要、黒表示時の光漏れが少ない、駆動電圧が低い等の優れた特徴を有するが、画面を斜めから見たときに画質が劣化してしまう（視野角が狭い）という問題点も有する。ＶＡモードの視野角を広くするには、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すように、１画素に複数の副画素（サブピクセル）を有する画素構成とすることが有効である。図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示す画素構成は、画素５８０が２つの副画素（副画素５８０−１，副画素５８０−２）を含む場合の一例を表すものである。なお、１つの画素における副画素の数は２つに限定されず、様々な数の副画素を用いることができる。副画素の数が大きいほど、より視野角を広くすることができる。複数の副画素は互いに同一の回路構成とすることができ、ここでは、全ての副画素が図１４（Ａ）に示す回路構成と同様であるとして説明する。なお、第１の副画素５８０−１は、トランジスタ５８１−１、液晶素子５８２−１、容量素子５８３−１を有するものとし、それぞれの接続関係は図１４（Ａ）に示す回路構成に準じることとする。同様に、第２の副画素５８０−２は、トランジスタ５８１−２、液晶素子５８２−２、容量素子５８３−２を有するものとし、それぞれの接続関係は図１４（Ａ）に示す回路構成に準じることとする。
図１５（Ａ）に示す画素構成は、１画素を構成する２つの副画素に対し、走査線として用いる配線５８５を２本（配線５８５−１，配線５８５−２）有し、信号線として用いる配線５８４を１本有し、容量線として用いる配線５８６を１本有する構成を表すものである。このように、信号線および容量線を２つの副画素で共用することにより、開口率を向上させることができ、さらに、信号線駆動回路を簡単なものとすることができるので製造コストが低減でき、かつ、液晶パネルと駆動回路ＩＣの接続点数を低減できるので、歩留まりを向上できる。図１５（Ｂ）に示す画素構成は、１画素を構成する２つの副画素に対し、走査線として用いる配線５８５を１本有し、信号線として用いる配線５８４を２本（配線５８４−１，配線５８４−２）有し、容量線として用いる配線５８６を１本有する構成を表すものである。このように、走査線および容量線を２つの副画素で共用することにより、開口率を向上させることができ、さらに、全体の走査線本数を低減できるので、高精細な液晶パネルにおいても１つあたりのゲート線選択期間を十分に長くすることができ、それぞれの画素に適切な信号電圧を書き込むことができる。
図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）は、図１５（Ｂ）に示す画素構成において、液晶素子を画素電極の形状に置き換えた上で、各素子の電気的接続状態を模式的に表した例である。図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）において、電極５８８−１は第１の画素電極を表し、電極５８８−２は第２の画素電極を表すものとする。図１５（Ｃ）において、第１画素電極５８８−１は、図１５（Ｂ）における液晶素子５８２−１の第１端子に相当し、第２画素電極５８８−２は、図１５（Ｂ）における液晶素子５８２−２の第１端子に相当する。すなわち、第１画素電極５８８−１は、トランジスタ５８１−１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２画素電極５８８−２は、トランジスタ５８１−２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。一方、図１５（Ｄ）においては、画素電極とトランジスタの接続関係を逆にする。すなわち、第１画素電極５８８−１は、トランジスタ５８１−２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２画素電極５８８−２は、トランジスタ５８１−１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されるものとする。
図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）で示したような画素構成を、マトリクス状に交互に配置することで、特別な効果を得ることができる。このような画素構成およびその駆動方法の一例を、図１５（Ｅ）および図１５（Ｆ）に示す。図１５（Ｅ）に示す画素構成は、画素５８０（ｉ，ｊ）および画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）に相当する部分を図１５（Ｃ）に示す構成とし、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）および画素５８０（ｉ，ｊ＋１）に相当する部分を図１５（Ｄ）に示す構成としたものである。この構成において、図１５（Ｆ）に示すタイミングチャートのように駆動すると、第ｋフレームの第ｊゲート選択期間において、画素５８０（ｉ，ｊ）の第１画素電極および画素５８０（ｉ＋１，ｊ）の第２画素電極に正の極性の信号電圧が書き込まれ、画素５８０（ｉ，ｊ）の第２画素電極および画素５８０（ｉ＋１，ｊ）の第１画素電極に負の極性の信号電圧が書き込まれる。さらに、第ｋフレームの第ｊ＋１ゲート選択期間において、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）の第２画素電極および画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）の第１画素電極に正の極性の信号電圧が書き込まれ、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）の第１画素電極および画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）の第２画素電極に負の極性の信号電圧が書き込まれる。第ｋ＋１フレームにおいては、各画素において信号電圧の極性が反転される。こうすることによって、副画素を含む画素構成においてドット反転駆動に相当する駆動を実現しつつ、信号線に加えられる電圧の極性を１フレーム期間内で同一なものとすることができるので、画素の信号電圧書込みにかかる消費電力を大幅に低減することができる。なお、配線５８６（ｊ）、配線５８６（ｊ＋１）を含む全ての配線５８６に加えられる電圧は、一定の電圧とされ得る。
さらに、図１５（Ｇ）および図１５（Ｈ）に示す画素構成およびその駆動方法によって、画素に書き込まれる信号電圧の大きさを小さくすることができる。これは、それぞれの画素が有する複数の副画素に電気的に接続される容量線を、副画素毎に異ならせるものである。すなわち、図１５（Ｇ）および図１５（Ｈ）に示す画素構成およびその駆動方法によって、同一のフレーム内で同一の極性が書き込まれる副画素については、同一行内で容量線を共通とし、同一のフレーム内で異なる極性が書き込まれる副画素については、同一行内で容量線を異ならせる。そして、各行の書き込みが終了した時点で、それぞれの容量線の電圧を、正の極性の信号電圧が書き込まれた副画素では正の方向、負の極性の信号電圧が書き込まれた副画素では負の方向に変化させることで、画素に書き込まれる信号電圧の大きさを小さくすることができる。具体的には、容量線として用いる配線５８６を各行で２本（配線５８６−１，配線５８６−２）とし、画素５８０（ｉ，ｊ）の第１画素電極と、配線５８６−１（ｊ）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ，ｊ）の第２画素電極と、配線５８６−２（ｊ）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）の第１画素電極と、配線５８６−２（ｊ）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ）の第２画素電極と、配線５８６−１（ｊ）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）の第１画素電極と、配線５８６−２（ｊ＋１）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ，ｊ＋１）の第２画素電極と、配線５８６−１（ｊ＋１）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）の第１画素電極と、配線５８６−１（ｊ＋１）とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素５８０（ｉ＋１，ｊ＋１）の第２画素電極と、配線５８６−２（ｊ＋１）とが、容量素子を介して電気的に接続される。ただし、これは一例であり、例えば、正の極性の信号電圧が書き込まれる画素と負の極性の信号電圧が書き込まれる画素が２画素毎に現れるような駆動方法の場合は、配線５８６−１および配線５８６−２の電気的接続もそれに合わせて、２画素毎に交互に行なわれることが好ましい。さらに言えば、１行全ての画素で同じ極性の信号電圧が書き込まれる場合（ゲートライン反転）も考えられるが、その場合は、配線５８６は１行あたり１本でよい。つまり、図１５（Ｅ）に示す画素構成においても、図１５（Ｇ）および図１５（Ｈ）を用いて説明したような、画素に書き込む信号電圧を小さくする駆動方法を用いることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態においては、トランジスタの構造について説明する。トランジスタは、トランジスタが有する半導体層に用いる材料によって大きく分類され得る。半導体層に用いる材料としては、主成分としてシリコンが含まれるシリコン系材料と、主成分としてシリコンを含まない非シリコン系材料に分類できる。シリコン系材料には、アモルファスシリコン、マイクロクリスタルシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。非シリコン系材料としては、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の化合物半導体、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物半導体等が挙げられる。
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）またはマイクロクリスタルシリコンをトランジスタの半導体層として用いる場合は、トランジスタの特性の均一性が高く、かつ、製造コストが小さいという利点がある。特に、対角の長さが２０インチを超えるような大型の基板にトランジスタを作製する場合に有効である。以下に、半導体層としてアモルファスシリコンまたはマイクロクリスタルシリコンを用いるトランジスタおよび容量素子の構造の一例について説明する。
図１６（Ａ）は、トップゲート型のトランジスタの断面構造及び容量素子の断面構造を示す図である。
基板７０３１上に第１の絶縁膜（絶縁膜７０３２）が形成される。第１の絶縁膜は、基板側からの不純物が半導体層に影響を及ぼし、トランジスタの性質が変化してしまうことを防ぐ下地膜としての機能を有することができる。なお、第１の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。特に、窒化シリコン膜は緻密な膜であり、高いバリア性を有するため、第１の絶縁膜には窒化シリコンが含まれることが好ましい。なお、第１の絶縁膜は必ずしも形成されなくても良い。第１の絶縁膜が形成されない場合は、工程数の削減、製造コストの低減および歩留まりの向上を図ることができる。
第１の絶縁膜上に、第１の導電層（導電層７０３３、導電層７０３４及び導電層７０３５）が形成される。導電層７０３３は、トランジスタ７０４８のソース及びドレインの一方として機能する部分を含む。導電層７０３４は、トランジスタ７０４８のソース及びドレインの他方として機能する部分を含む。導電層７０３５は、容量素子７０４９の第１の電極として機能する部分を含む。なお、第１の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
導電層７０３３及び導電層７０３４の上に、第１の半導体層（半導体層７０３６及び半導体層７０３７）が形成される。半導体層７０３６は、ソースとドレインの一方として機能する部分を含む。半導体層７０３７は、ソースとドレインの他方として機能する部分を含む。なお、第１の半導体層としては、リン等を含んだシリコン等を用いることができる。
導電層７０３３と導電層７０３４との間であって、かつ第１の絶縁膜上に、第２の半導体層（半導体層７０３８）が形成される。そして、半導体層７０３８の一部は、導電層７０３３上及び導電層７０３４上まで延長されている。半導体層７０３８は、トランジスタ７０４８のチャネル領域として機能する部分を含む。なお、第２の半導体層としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等の非結晶性を有する半導体層、又は微結晶シリコン（μ−Ｓｉ：Ｈ）等の半導体層などを用いることができる。
少なくとも半導体層７０３８及び導電層７０３５を覆うように、第２の絶縁膜（絶縁膜７０３９及び絶縁膜７０４０）が形成される。第２の絶縁膜は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。なお、第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。
なお、第２の半導体層に接する部分の第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、第２の半導体層と第２の絶縁膜とが接する界面におけるトラップ準位が少なくなるからである。
なお、第２の絶縁膜がＭｏと接する場合、Ｍｏと接する部分の第２の絶縁膜としては酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、酸化シリコン膜はＭｏを酸化させないからである。
第２の絶縁膜上に、第２の導電層（導電層７０４１及び導電層７０４２）が形成される。導電層７０４１は、トランジスタ７０４８のゲート電極として機能する部分を含む。導電層７０４２は、容量素子７０４９の第２の電極、又は配線としての機能を有する。なお、第２の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
なお、第２の導電層が形成された後の工程として、様々な絶縁膜、又は様々な導電膜が形成されてもよい。
図１６（Ｂ）は、逆スタガ型（ボトムゲート型）のトランジスタの断面構造及び容量素子の断面構造を示す図である。特に、図１６（Ｂ）に示すトランジスタは、チャネルエッチ型と呼ばれる構造である。
基板７０５１上に第１の絶縁膜（絶縁膜７０５２）が形成される。第１の絶縁膜は、基板側からの不純物が半導体層に影響を及ぼし、トランジスタの性質が変化してしまうことを防ぐ下地膜としての機能を有することができる。なお、第１の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。特に、窒化シリコン膜は緻密な膜であり、高いバリア性を有するため、第１の絶縁膜には窒化シリコンが含まれることが好ましい。なお、第１の絶縁膜は必ずしも形成されなくても良い。第１の絶縁膜が形成されない場合は、工程数の削減、製造コストの低減および歩留まりの向上を図ることができる。
第１の絶縁膜上に、第１の導電層（導電層７０５３及び導電層７０５４）が形成される。導電層７０５３は、トランジスタ７０６８のゲート電極として機能する部分を含む。導電層７０５４は、容量素子７０６９の第１の電極として機能する部分を含む。なお、第１の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
少なくとも第１の導電層を覆うように、第２の絶縁膜（絶縁膜７０５５）が形成される。第２の絶縁膜は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。なお、第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。
なお、半導体層に接する部分の第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、半導体層と第２の絶縁膜とが接する界面におけるトラップ準位が少なくなるからである。
なお、第２の絶縁膜がＭｏと接する場合、Ｍｏと接する部分の第２の絶縁膜としては酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、酸化シリコン膜はＭｏを酸化させないからである。
第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成される部分の一部に、フォトリソグラフィ法、インクジェット法又は印刷法などによって、第１の半導体層（半導体層７０５６）が形成される。そして、半導体層７０５６の一部は、第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成されていない部分まで延長されている。半導体層７０５６は、トランジスタ７０６８のチャネル領域として機能する部分を含む。なお、半導体層７０５６としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等の非結晶性を有する半導体層、又は微結晶シリコン（μ−Ｓｉ：Ｈ）等の半導体層などを用いることができる。
第１の半導体層上の一部に、第２の半導体層（半導体層７０５７及び半導体層７０５８）が形成される。半導体層７０５７は、ソースとドレインの一方として機能する部分を含む。半導体層７０５８は、ソースとドレインの他方として機能する部分を含む。なお、第２の半導体としては、リン等を含んだシリコン等を用いることができる。
第２の半導体層上及び第２の絶縁膜上に、第２の導電層（導電層７０５９、導電層７０６０及び導電層７０６１）が形成される。導電層７０５９は、トランジスタ７０６８のソースとドレインの一方として機能する部分を含む。導電層７０６０は、トランジスタ７０６８のソースとドレインの他方として機能する部分を含む。導電層７０６１は、容量素子７０６９の第２の電極として機能する部分を含む。なお、第２の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
なお、第２の導電層が形成された後の工程として、様々な絶縁膜、又は様々な導電膜が形成されてもよい。
なお、チャネルエッチ型のトランジスタの製造工程において、第１の半導体層及び第２の半導体層は連続して成膜され得る。そして、第１の半導体層及び第２の半導体層は、同じマスクを用いて形成され得る。
さらに、第２の導電層が形成された後で、第２の導電層をマスクとして用いて第２の半導体層の一部を除去する、あるいは、第２の導電層と同じマスクを用いて第２の半導体層の一部を除去することで、トランジスタのチャネル領域を形成することができる。こうすることで、第２の半導体層の一部を除去するためだけの新たなマスクを用いる必要がないため、製造工程が簡単となり、製造コストが低減できる。ここで、除去された第２の半導体層の下部に形成される第１の半導体層がトランジスタのチャネル領域となる。
図１６（Ｃ）は、逆スタガ型（ボトムゲート型）のトランジスタの断面構造及び容量素子の断面構造を示す図である。特に、図１６（Ｃ）に示すトランジスタは、チャネル保護型（チャネルストップ型）と呼ばれる構造である。
基板７０７１上に第１の絶縁膜（絶縁膜７０７２）が形成される。第１の絶縁膜は、基板側からの不純物が半導体層に影響を及ぼし、トランジスタの性質が変化してしまうことを防ぐ下地膜としての機能を有することができる。なお、第１の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。特に、窒化シリコン膜は緻密な膜であり、高いバリア性を有するため、第１の絶縁膜には窒化シリコンが含まれることが好ましい。なお、第１の絶縁膜は必ずしも形成されなくても良い。第１の絶縁膜が形成されない場合は、工程数の削減、製造コストの低減および歩留まりの向上を図ることができる。
第１の絶縁膜上に、第１の導電層（導電層７０７３及び導電層７０７４）が形成される。導電層７０７３は、トランジスタ７０８８のゲート電極として機能する部分を含む。導電層７０７４は、容量素子７０８９の第１の電極として機能する部分を含む。なお、第１の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
少なくとも第１の導電層を覆うように、第２の絶縁膜（絶縁膜７０７５）が形成される。第２の絶縁膜は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。なお、第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。
なお、半導体層に接する部分の第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、半導体層と第２の絶縁膜とが接する界面におけるトラップ準位が少なくなるからである。
なお、第２の絶縁膜がＭｏと接する場合、Ｍｏと接する部分の第２の絶縁膜としては酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、酸化シリコン膜はＭｏを酸化させないからである。
第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成される部分の一部に、フォトリソグラフィ法、インクジェット法又は印刷法などによって、第１の半導体層（半導体層７０７６）が形成される。そして、半導体層７０７８の一部は、第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成されていない部分まで延長されている。半導体層７０７６は、トランジスタ７０８８のチャネル領域として機能する部分を含む。なお、半導体層７０７６としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等の非結晶性を有する半導体層、又は微結晶シリコン（μ−Ｓｉ：Ｈ）等の半導体層などを用いることができる。
第１の半導体層上の一部に、第３の絶縁膜（絶縁膜７０８２）が形成される。絶縁膜７０８２は、トランジスタ７０８８のチャネル領域がエッチングによって除去されることを防止する機能を有する。つまり、絶縁膜７０８２は、チャネル保護膜（エッチストップ膜）として機能する。なお、第３の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。
第１の半導体層上の一部及び第３の絶縁膜上の一部に、第２の半導体層（半導体層７０７７及び半導体層７０７８）が形成される。半導体層７０７７は、ソースとドレインの一方として機能する部分を含む。半導体層７０７８は、ソースとドレインの他方として機能する部分を含む。なお、第２の半導体としては、リン等を含んだシリコン等を用いることができる。
第２の半導体層上に、第２の導電層（導電層７０７９、導電層７０８０及び導電層７０８１）が形成される。導電層７０７９は、トランジスタ７０８８のソースとドレインの一方として機能する部分を含む。導電層７０８０は、トランジスタ７０８８のソースとドレインの他方として機能する部分を含む。導電層７０８１は、容量素子７０８９の第２の電極として機能する部分を含む。なお、第２の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
なお、第２の導電層が形成された後の工程として、様々な絶縁膜、又は様々な導電膜が形成されてもよい。
次に、ポリシリコンをトランジスタの半導体層として用いる場合は、トランジスタの移動度が高く、かつ、製造コストが小さいという利点がある。さらに、特性の経年劣化が小さいため、信頼性の高い装置を得ることができる。以下に、半導体層としてポリシリコンを用いるトランジスタおよび容量素子の構造の一例について説明する。
図１６（Ｄ）は、ボトムゲート型のトランジスタの断面構造及び容量素子の断面構造を示す図である。
基板７０９１上に第１の絶縁膜（絶縁膜７０９２）が形成される。第１の絶縁膜は、基板側からの不純物が半導体層に影響を及ぼし、トランジスタの性質が変化してしまうことを防ぐ下地膜としての機能を有することができる。なお、第１の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。特に、窒化シリコン膜は緻密な膜であり、高いバリア性を有するため、第１の絶縁膜には窒化シリコンが含まれることが好ましい。なお、第１の絶縁膜は必ずしも形成されなくても良い。第１の絶縁膜が形成されない場合は、工程数の削減、製造コストの低減および歩留まりの向上を図ることができる。
第１の絶縁膜上に、第１の導電層（導電層７０９３及び導電層７０９４）が形成される。導電層７０９３は、トランジスタ７１０８のゲート電極として機能する部分を含む。導電層７０９４は、容量素子７１０９の第１の電極として機能する部分を含む。なお、第１の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
少なくとも第１の導電層を覆うように、第２の絶縁膜（絶縁膜７１０４）が形成される。第２の絶縁膜は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。なお、第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの単層、又はこれらの積層を用いることができる。
なお、半導体層に接する部分の第２の絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、半導体層と第２の絶縁膜とが接する界面におけるトラップ準位が少なくなるからである。
なお、第２の絶縁膜がＭｏと接する場合、Ｍｏと接する部分の第２の絶縁膜としては酸化シリコン膜を用いることが望ましい。なぜなら、酸化シリコン膜はＭｏを酸化させないからである。
第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成される部分の一部に、フォトリソグラフィ法、インクジェット法又は印刷法などによって、半導体層が形成される。そして、半導体層の一部は、第２の絶縁膜上のうち第１の導電層と重なって形成されていない部分まで延長されている。半導体層は、チャネル形成領域（チャネル形成領域７１００）、Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ（ＬＤＤ）領域（ＬＤＤ領域７０９８、ＬＤＤ領域７０９９）、不純物領域（不純物領域７０９５、不純物領域７０９６、不純物領域７０９７）を有している。チャネル形成領域７１００は、トランジスタ７１０８のチャネル形成領域として機能する。ＬＤＤ領域７０９８及びＬＤＤ領域７０９９は、トランジスタ７１０８のＬＤＤ領域として機能する。なお、ＬＤＤ領域７０９８及びＬＤＤ領域７０９９が形成されることによって、トランジスタのドレインに高電界がかかることを抑制できるため、トランジスタの信頼性を向上できる。ただし、ＬＤＤ領域は形成されなくてもよい。この場合は、製造工程を簡単にすることができるため、製造コストを低減できる。不純物領域７０９５は、トランジスタ７１０８のソース及びドレインの一方として機能する部分を含む。不純物領域７０９６は、トランジスタ７１０８のソース及びドレインの他方として機能する部分を含む。不純物領域７０９７は、容量素子７１０９の第２の電極として機能する部分を含む。
第３の絶縁膜（絶縁膜７１０１）の一部には、選択的にコンタクトホールが形成される。絶縁膜７１０１は、層間膜としての機能を有する。第３の絶縁膜としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）あるいは、低誘電率の有機化合物材料（感光性又は非感光性の有機樹脂材料）などを用いることができる。あるいは、シロキサンを含む材料を用いることもできる。なお、シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される材料である。置換基として、有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）やフルオロ基を用いてもよい。有機基はフルオロ基を有していてもよい。
第３の絶縁膜上に、第２の導電層（導電層７１０２及び導電層７１０３）が形成される。導電層７１０２は、第３の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してトランジスタ７１０８のソースまたはドレインと電気的に接続されている。したがって、導電層７１０２は、トランジスタ７１０８のソースまたはドレインとして機能する部分を含む。導電層７１０３と導電層７０９４とが、図示しない部分において電気的に接続されている場合は、導電層７１０３は容量素子７１０９の第１の電極として機能する部分を含む。あるいは、導電層７１０３が不純物領域７０９７と図示しない部分において電気的に接続されている場合は、導電層７１０３は容量素子７１０９の第２の電極として機能する部分を含む。あるいは、導電層７１０３が導電層７０９４及び不純物領域７０９７と電気的に接続されていない場合は、容量素子７１０９とは別の容量素子が形成される。この容量素子は、導電層７１０３、不純物領域７０９７及び絶縁膜７１０１がそれぞれ容量素子の第１の電極、第２の電極、絶縁膜として用いられる構成である。なお、第２の導電層としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｇｅなど、又はこれらの合金を用いることができる。あるいは、これらの元素（合金も含む）の積層を用いることができる。
なお、第２の導電層が形成された後の工程として、様々な絶縁膜、又は様々な導電膜が形成されてもよい。
なお、半導体層としてポリシリコンを用いるトランジスタにおいても、トップゲート型のトランジスタとすることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態においては、電子機器の例について説明する。
図１７（Ａ）乃至図１７（Ｈ）、図１８（Ａ）乃至図１８（Ｄ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、等を有することができる。
図１７（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図１７（Ｂ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１７（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３、等を有することができる。図１７（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１７（Ｅ）はプロジェクタであり、上述したものの他に、光源５０３３、投射レンズ５０３４、等を有することができる。図１７（Ｆ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１７（Ｇ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、チューナ、画像処理部、等を有することができる。図１７（Ｈ）は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有することができる。図１８（Ａ）はディスプレイであり、上述したものの他に、支持台５０１８、等を有することができる。図１８（Ｂ）はカメラであり、上述したものの他に、外部接続ポート５０１９、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図１８（Ｃ）はコンピュータであり、上述したものの他に、ポインティングデバイス５０２０、外部接続ポート５０１９、リーダ／ライタ５０２１、等を有することができる。図１８（Ｄ）は携帯電話機であり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、携帯電話・移動端末向けの１セグメント部分受信サービス用チューナ、等を有することができる。
図１７（Ａ）乃至図１７（Ｈ）、図１８（Ａ）乃至図１８（Ｄ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１７（Ａ）乃至図１７（Ｈ）、図１８（Ａ）乃至図１８（Ｄ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。本実施の形態における電子機器は、静止画および動画表示時の画質が向上された電子機器とすることができる。または、コントラスト比が向上された電子機器とすることができる。または、視野角が拡大された電子機器とすることができる。または、ちらつきのない電子機器とすることができる。または、応答速度が向上された電子機器とすることができる。または、消費電力が低減された電子機器とすることができる。または、製造コストが低減された電子機器とすることができる。
次に、半導体装置の応用例を説明する。
図１８（Ｅ）に、半導体装置を、建造物と一体にして設けた例について示す。図１８（Ｅ）は、筐体５０２２、表示部５０２３、操作部であるリモコン装置５０２４、スピーカ５０２５等を含む。半導体装置は、壁かけ型として建物と一体となっており、設置するスペースを広く必要とすることなく設置可能である。
図１８（Ｆ）に、建造物内に半導体装置を、建造物と一体にして設けた別の例について示す。表示パネル５０２６は、ユニットバス５０２７と一体に取り付けられており、入浴者は表示パネル５０２６の視聴が可能になる。
なお、本実施の形態において、建造物として壁、ユニットバスを例としたが、本実施の形態はこれに限定されず、様々な建造物に半導体装置を設置することができる。
次に、半導体装置を、移動体と一体にして設けた例について示す。
図１８（Ｇ）は、半導体装置を、自動車に設けた例について示した図である。表示パネル５０２８は、自動車の車体５０２９に取り付けられており、車体の動作又は車体内外から入力される情報をオンデマンドに表示することができる。なお、ナビゲーション機能を有していてもよい。
図１８（Ｈ）は、半導体装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示した図である。図１８（Ｈ）は、旅客用飛行機の座席上部の天井５０３０に表示パネル５０３１を設けたときの、使用時の形状について示した図である。表示パネル５０３１は、天井５０３０とヒンジ部５０３２を介して一体に取り付けられており、ヒンジ部５０３２の伸縮により乗客は表示パネル５０３１の視聴が可能になる。表示パネル５０３１は乗客が操作することで情報を表示する機能を有する。
なお、本実施の形態において、移動体としては自動車車体、飛行機車体について例示したがこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車（自動車、バス等を含む）、電車（モノレール、鉄道等を含む）、船舶等、様々なものに設置することができる。
１０ 曲線
１１ 曲線
１２ 曲線
１３ 曲線
１４ サブ画像
１５ サブ画像
１６ 知覚画像
１７ サブ画像
１８ サブ画像
１９ 知覚画像
２１ 動作
２２ 動作
２３ 動作
２４ 動作
２５ 動作
３１ 画像特徴量検出部
３２ 倍率決定部
３３ 階調データ変換部
３４ 表示制御部
３５ 表示部
４０ 表示領域
４１ 中央部
４２ 周辺部
４３ 非検出領域
５０ 動作
５１ 動作
５２ 動作
５３ 動作
５４ 動作
５５ 動作
５６ 動作
５７ 動作
６０ 動作
６１ 動作
６２ 動作
７０ 階調データ分布生成部
７１ メモリ
７２ 画像特徴量演算部
７３ メモリ
７４ 文字領域検出部
７５ 倍率計算部
７６ 画像特徴量設定部
７７ 倍率計算部
８０ 動作
８１ 動作
８２ 動作
８３ 動作
８４ 動作
８５ 動作
８６ 動作
９０ メモリ
９１ 階調データ計算部
９２ メモリ
１３０１ 画像
１３０２ 画像
１３０３ 画像
１３０４ 領域
１３０５ 領域
１３０６ 領域
１３０７ ベクトル
１３０８ 画像生成用ベクトル
１３０９ 領域
１３１０ 物体
１３２０ 領域
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５０１４ アンテナ
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
５０１８ 支持台
５０１９ 外部接続ポート
５０２０ ポインティングデバイス
５０２１ リーダ／ライタ
５０２２ 筐体
５０２３ 表示部
５０２４ リモコン装置
５０２５ スピーカ
５０２６ 表示パネル
５０２７ ユニットバス
５０２８ 表示パネル
５０２９ 車体
５０３０ 天井
５０３１ 表示パネル
５０３２ ヒンジ部
５０３３ 光源
５０３４ 投射レンズ
５８０ 画素
５８１ トランジスタ
５８２ 液晶素子
５８３ 容量素子
５８４ 配線
５８５ 配線
５８６ 配線
５８７ 配線
５８８ 電極
７０３１ 基板
７０３２ 絶縁膜
７０３３ 導電層
７０３４ 導電層
７０３５ 導電層
７０３６ 半導体層
７０３７ 半導体層
７０３８ 半導体層
７０３９ 絶縁膜
７０４０ 絶縁膜
７０４１ 導電層
７０４２ 導電層
７０４８ トランジスタ
７０４９ 容量素子
７０５１ 基板
７０５２ 絶縁膜
７０５３ 導電層
７０５４ 導電層
７０５５ 絶縁膜
７０５６ 半導体層
７０５７ 半導体層
７０５８ 半導体層
７０５９ 導電層
７０６０ 導電層
７０６１ 導電層
７０６８ トランジスタ
７０６９ 容量素子
７０７１ 基板
７０７２ 絶縁膜
７０７３ 導電層
７０７４ 導電層
７０７５ 絶縁膜
７０７６ 半導体層
７０７７ 半導体層
７０７８ 半導体層
７０７９ 導電層
７０８０ 導電層
７０８１ 導電層
７０８２ 絶縁膜
７０８８ トランジスタ
７０８９ 容量素子
７０９１ 基板
７０９２ 絶縁膜
７０９３ 導電層
７０９４ 導電層
７０９５ 不純物領域
７０９６ 不純物領域
７０９７ 不純物領域
７０９８ ＬＤＤ領域
７０９９ ＬＤＤ領域
７１００ チャネル形成領域
７１０１ 絶縁膜
７１０２ 導電層
７１０３ 導電層
７１０４ 絶縁膜
７１０８ トランジスタ
７１０９ 容量素子
１３０１ａ サブ画像
１３０１ｂ サブ画像
１３０２ａ サブ画像
１３０２ｂ サブ画像
１３０３ａ サブ画像
１３０３ｂ サブ画像

Claims (9)

  1. 複数の画素を有し、それぞれの画素において１フレーム期間内に複数のサブフレーム期間が設けられており、前記複数のサブフレーム期間にそれぞれ表示される瞬間輝度の時間積分量により前記画素の階調が表示される表示装置であって、
    前記画素の階調データが大きいほど前記時間積分量が増加され、
    元画像の階調データの平均値が小さいほど前記時間積分量が増加され、
    前記複数のサブフレーム期間の長さが等しいことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置であって、
    前記時間積分量が階調データに対しべき乗的に増加することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記元画像の階調データの平均値は、前記複数の画素のうち一部の画素の階調を平均したものであることを特徴とする表示装置。
  4. 複数の画素を有し、それぞれの画素において１フレーム期間内に第１のサブフレーム期間と第２のサブフレーム期間が設けられており、前記第１のサブフレーム期間に表示される第１の瞬間輝度と前記第２のサブフレーム期間に表示される第２の瞬間輝度の時間積分量により前記画素の階調が表示される表示装置であって、
    前記画素の階調データが大きいほど前記時間積分量が増加され、
    元画像の階調データの平均値が小さいほど前記時間積分量が増加され、
    前記第１のサブフレーム期間と前記第２のサブフレーム期間の長さが等しいことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項４において、
    前記元画像の階調データの平均値が所定の値より高い場合に、前記第２のサブフレーム期間において前記複数の画素が黒表示となることを特徴とする表示装置。
  6. 入力された元画像の階調データの階調データ分布を検出する画像特徴量検出部と、
    前記画像特徴量検出部により検出された階調データ分布に従って倍率を決定する倍率決定部と、
    前記倍率決定部により決定された倍率に従って前記元画像の階調データを第１のサブ画像の階調データ及び第２のサブ画像の階調データに変換する階調データ変換部と、
    前記第１のサブ画像及び前記第２のサブ画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする表示装置。
  7. 請求項６において
    前記階調データ変換部により変換された階調データを表示用の信号に変換し、且つ前記表示部を制御するための表示制御信号を生成する表示制御部をさらに有することを特徴とする表示装置。
  8. 請求項６又は請求項７において、
    前記画像特徴量検出部は、
    前記入力された元画像の階調データを読み込み且つ分類して前記階調データ分布を生成する階調データ分布生成部と、
    前記階調データ分布生成部により生成された前記階調データ分布を記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された前記階調データ分布を読み込み且つ画像の特徴量を演算する機能及び前記メモリをリセットする機能を有する画像特徴量演算部と、を有することを特徴とする表示装置。
  9. 請求項６又は請求項７において、
    前記画像特徴量検出部は、
    前記入力された元画像の階調データを複数読み込む第１のメモリと、
    前記第１のメモリに記憶された複数の階調データから前記表示部における文字領域を検出し、且つ検出された文字領域の情報を前記第２のメモリに書き込む文字領域検出部と、
    前記第１のメモリに記憶された階調データを読み込み且つ分類して前記階調データ分布を生成する階調データ分布生成部と、
    前記階調データ分布生成部により生成された前記階調データ分布を記憶する第２のメモリと、
    前記第２のメモリに記憶された前記階調データ分布を読み込み且つ画像の特徴量を演算する機能及び前記第２のメモリをリセットする機能を有する画像特徴量演算部と、を有することを特徴とする表示装置。
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