JP2012208255A

JP2012208255A - Image data generation device, liquid crystal display device, and display driving method

Info

Publication number: JP2012208255A
Application number: JP2011072963A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Ametani; 一志雨谷; Shigeru Shimizu; 茂清水; Naotaka Uehara; 直隆上原
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image data generating device for generating an image data that does not cause complementary color inversion in a liquid crystal display device using a TN mode, a liquid crystal display device using the image data generating device, and a display driving method.SOLUTION: An image processing block 200, which generates an image data to be displayed in a liquid crystal display part 110 having a TN mode liquid crystal layer LC, comprises γ correction remapping block 203 for converting an image data D1 indicating the gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display part 110 into an image data D2 having a gradation level in accordance with a visual angle θ, which is equal to or less than the level where complementary color inversion is observed as the colors of the image displayed on the liquid crystal display part 110 are inverted to complementary colors when the liquid crystal display part 110 is observed from the direction of the visual angle θ.

Description

本発明は、ツイステッドネテマティックモードを用いた液晶表示装置の表示用の画像データを生成する画像データ生成装置、及びそれを用いた液晶表示装置、表示駆動方法に関する。 The present invention relates to an image data generation device that generates image data for display of a liquid crystal display device using a twisted nematic mode, a liquid crystal display device using the same, and a display driving method.

液晶表示装置は、各々が平面電極を有する一対の基板間に液晶層が狭持されて構成されている。液晶表示装置に用いられる液晶の動作モードとしては種々のものがあり、この液晶の動作モードの１つとして、液晶層中の液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向させた状態で液晶の動作をさせるツイステッドネマティック（ＴＮ）モードが知られている。一般に、ＴＮモードにおいては、液晶層内の液晶分子が９０°の角度でツイスト配向させられている。そして、液晶層への光入射側と液晶層からの光出射側とにそれぞれ偏光板が配設されている。このような構成を有する液晶表示装置においては、平面電極に印加する電圧によって液晶層内の液晶分子の配向を制御できる。この液晶分子の配向の制御により、画像の表示を行うことができる。 A liquid crystal display device is configured by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of substrates each having a planar electrode. There are various operation modes of the liquid crystal used in the liquid crystal display device, and one of the operation modes of the liquid crystal is a state in which the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are twist-oriented from one substrate to the other substrate. There is known a twisted nematic (TN) mode in which the liquid crystal operates. In general, in the TN mode, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are twisted at an angle of 90 °. A polarizing plate is provided on each of the light incident side to the liquid crystal layer and the light exit side from the liquid crystal layer. In the liquid crystal display device having such a configuration, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer can be controlled by the voltage applied to the planar electrode. An image can be displayed by controlling the alignment of the liquid crystal molecules.

ここで、ＴＮモードは、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードに比べて、良好なコントラストで画像を観察することが可能な角度範囲、即ち視野角が狭いことが知られている。このＴＮモードの液晶表示装置の視野角を拡大するための技術の１つとして例えば特許文献１の技術がある。特許文献１では、ＴＮモードにおいて広い視野角が得られるように、液晶セルと偏光板との間に負の屈折率異方性を有するディスコティック液晶をハイブリッド配向させてなる視野角補償フィルムを挿入するようにしている。 Here, it is known that the TN mode has a narrow angle range in which an image can be observed with a good contrast, that is, a viewing angle, as compared with an IPS (In Plane Switching) mode and a VA (Vertical Alignment) mode. Yes. As one of techniques for expanding the viewing angle of the TN mode liquid crystal display device, there is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, a viewing angle compensation film in which a discotic liquid crystal having negative refractive index anisotropy is hybrid-aligned is inserted between a liquid crystal cell and a polarizing plate so that a wide viewing angle can be obtained in the TN mode. Like to do.

特許第４０３２５６８号公報Japanese Patent No. 4032568

液晶セルと偏光板との間に視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時における視野角については改善される。その反面、白表示時における補色反転の影響は、視野角補償フィルムを挿入していない場合に比べて大きくなってしまう。ここで、「補色反転」とは、液晶表示装置を特定方向から観察した際に、表示中の画像の色がその補色として観察されてしまう現象のことを言うものとする。このような補色反転により、例えば液晶表示装置に人の顔を表示した際に、その観察方向によっては、本来、肌色として観察されるべき顔がシアン系色として観察されてしまう。 By inserting a viewing angle compensation film between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the viewing angle during black display is improved. On the other hand, the influence of complementary color inversion at the time of white display becomes larger than that in the case where no viewing angle compensation film is inserted. Here, “complementary color inversion” refers to a phenomenon in which the color of an image being displayed is observed as a complementary color when the liquid crystal display device is observed from a specific direction. With such complementary color inversion, for example, when a human face is displayed on the liquid crystal display device, the face that should be observed as a skin color is observed as a cyan color depending on the observation direction.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an image data generation device capable of generating image data that does not cause complementary color inversion in a liquid crystal display device using the TN mode, and such an image data generation device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a display driving method using the display.

上記の目的を達成するために、本発明の一態様の画像データ生成装置は、液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image data generation device according to an aspect of the present invention is an image data generation device for generating image data for display in a liquid crystal display unit having a liquid crystal layer, A viewing angle detection unit that detects a viewing angle of an observer who is observing the screen of the liquid crystal display unit, and first image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit are input and the input The first image data is detected by the viewing angle detection unit at a level equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in luminance of an image displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. A data conversion unit configured to convert the second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle;

また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の液晶表示装置は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of one embodiment of the present invention includes a liquid crystal display portion in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed and a screen of the liquid crystal display portion. A viewing angle detection unit that detects a viewing angle of a viewer who is viewing, and first image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit, and the input first image data is the liquid crystal A gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit is equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in luminance of an image displayed on the liquid crystal display unit when the display unit is observed. And a data conversion unit for converting the second image data into a second image data, and a signal side drive unit for supplying a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels.

また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示駆動方法は、液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a display driving method of one embodiment of the present invention is a display driving method for a liquid crystal display device including a liquid crystal display portion in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed. The viewing angle of the observer observing the screen of the liquid crystal display unit is detected, and the liquid crystal display unit observes the first image data indicating the gradation level of the image to be displayed on the liquid crystal display unit. In this case, the brightness of the image displayed on the liquid crystal display unit is converted to second image data having a gradation level equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs and corresponding to the detected viewing angle. A display signal voltage corresponding to the second image data is supplied to the display pixel.

本発明によれば、ＴＮモードを用いた液晶表示装置において補色反転が生じないような画像データを生成可能な画像データ生成装置、及びそのような画像データ生成装置を用いた液晶表示装置、表示駆動方法を提供することができる。 According to the present invention, an image data generation device capable of generating image data that does not cause complementary color inversion in a liquid crystal display device using the TN mode, a liquid crystal display device using such an image data generation device, and display drive A method can be provided.

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the mobile telephone as an example of the electronic device provided with the liquid crystal display device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 液晶表示パネルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a liquid crystal display panel. 液晶表示部の詳細な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of a liquid crystal display part. 表示信号電圧生成回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a display signal voltage generation circuit. 液晶表示部の観察方向について示す図である。It is a figure shown about the observation direction of a liquid crystal display part. 図７（ａ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図であり、図７（ｂ）は上方視角θＵを７０°に固定した状態で液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。FIG. 7A is a diagram showing a change in display gradation when the gradation level of an image displayed on the liquid crystal display unit is changed in a state where the upper viewing angle θU is fixed at 70 °, and FIG. ) Is a diagram showing a change in chromaticity when the gradation level of an image displayed on the liquid crystal display unit is changed in a state where the upper viewing angle θU is fixed at 70 °. 図８（ａ）はαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図であり、図８（ｂ）はβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the value of α and the gradation characteristic determined thereby, and FIG. 8B shows the relationship between the value of β and the gradation property determined thereby. FIG. 視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a viewing angle θ and a non-complementary color inversion upper limit gradation level γ.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。図１に示す携帯電話機１０は、マイクロフォン１１と、アンテナ１２と、スピーカ１３と、液晶表示装置１４と、操作部１５と、を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an external appearance of a mobile phone as an example of an electronic apparatus including a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. A cellular phone 10 shown in FIG. 1 includes a microphone 11, an antenna 12, a speaker 13, a liquid crystal display device 14, and an operation unit 15.

マイクロフォン１１は、携帯電話機１０の使用者によって入力される音声を電気信号に変換するものである。アンテナ１２は、携帯電話機１０が図示しない基地局と通信するためのアンテナである。スピーカ１３は、別の携帯電話機等から基地局を経由してアンテナ１２で受信された音声信号を音声に変換して出力するものである。液晶表示装置１４は、各種の画像を表示するものである。操作部１５は、携帯電話機１０の使用者が携帯電話機１０の操作を行うための操作部である。 The microphone 11 converts sound input by the user of the mobile phone 10 into an electrical signal. The antenna 12 is an antenna for the mobile phone 10 to communicate with a base station (not shown). The speaker 13 converts an audio signal received by the antenna 12 from another mobile phone or the like via a base station into sound and outputs the sound. The liquid crystal display device 14 displays various images. The operation unit 15 is an operation unit for a user of the mobile phone 10 to operate the mobile phone 10.

図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、画像処理ブロック２００とを有している。 FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal display device shown in FIG. 2 has a liquid crystal display panel 100 and an image processing block 200.

液晶表示パネル１００は、ツイステッドネマティック（ＴＮ）モードの液晶層を有し、画像データ生成装置としての画像処理ブロック２００から入力される画像データに基づく画像を表示する。この液晶表示パネル１００には、撮像素子１０１が設けられている。撮像素子１０１は、例えばＣＣＤセンサであり、液晶表示パネル１００を観察している観察者を撮像して観察者の画像を取得し、撮像により得られた観察者の画像を画像処理ブロック２００に出力する。 The liquid crystal display panel 100 includes a twisted nematic (TN) mode liquid crystal layer, and displays an image based on image data input from the image processing block 200 serving as an image data generation device. The liquid crystal display panel 100 is provided with an image sensor 101. The image sensor 101 is, for example, a CCD sensor, captures an image of the observer who is observing the liquid crystal display panel 100, acquires an image of the observer, and outputs the image of the observer obtained by the imaging to the image processing block 200. To do.

また、液晶表示パネル１００の構成は例えば図３に示すものである。図３に示すように、液晶表示パネル１００は、液晶表示部１１０と、走査ドライバ１２０と、信号ドライバ１３０と、電源調整回路１４０と、を有している。 The configuration of the liquid crystal display panel 100 is as shown in FIG. 3, for example. As illustrated in FIG. 3, the liquid crystal display panel 100 includes a liquid crystal display unit 110, a scan driver 120, a signal driver 130, and a power supply adjustment circuit 140.

液晶表示部１１０は、画像処理ブロックから入力される画像データＤ２に基づく画像を表示するための表示部である。この液晶表示部１１０は、画素基板１１１と対向基板１１２との間に液晶層ＬＣが介在されてなる液晶セルを有している。この液晶セルを有して表示画素Ｐｉｘが構成されている。詳細については後述するが、液晶セルには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、このＴＦＴのゲート電極は走査線Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ）に接続され、ドレイン電極（又はソース電極）は走査線Ｇ（ｉ）と交差するようにして延伸配設された信号線Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ）に接続されている。 The liquid crystal display unit 110 is a display unit for displaying an image based on the image data D2 input from the image processing block. The liquid crystal display unit 110 has a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer LC is interposed between a pixel substrate 111 and a counter substrate 112. A display pixel Pix is configured with the liquid crystal cell. Although details will be described later, a thin film transistor (TFT) is formed in the liquid crystal cell, and a gate electrode of the TFT is connected to a scanning line G (i) (i = 1, 2,..., M), and a drain electrode ( (Or the source electrode) is connected to a signal line S (j) (j = 1, 2,..., N) extending so as to intersect the scanning line G (i).

図４は、液晶表示部１１０の詳細な構成を示す断面図である。図４に示すように、液晶表示部１１０は、液晶セル３０１と、前側偏光板３０２と、後側偏光板３０３と、前側視野角補償フィルム３０４と、後側視野角補償フィルム３０５と、を有している。そして、後側視野角補償フィルム３０５の背面（図示下面）にはバックライト１１４が配置されている。バックライト１１４は、図４の矢印で示す液晶セル３０１の方向に向けて光照射を行う。 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of the liquid crystal display unit 110. As shown in FIG. 4, the liquid crystal display unit 110 includes a liquid crystal cell 301, a front polarizing plate 302, a rear polarizing plate 303, a front viewing angle compensation film 304, and a rear viewing angle compensation film 305. is doing. A backlight 114 is disposed on the back surface (lower surface in the drawing) of the rear viewing angle compensation film 305. The backlight 114 irradiates light toward the liquid crystal cell 301 indicated by an arrow in FIG.

ここで、図４に示す液晶表示部１１０は所謂ノーマリーホワイトモードの液晶表示部の例である。ノーマリーホワイトモードの場合、前側偏光板３０２と後側偏光板３０３とは、光の透過軸が互いに直交するように配置されている。 Here, the liquid crystal display unit 110 shown in FIG. 4 is an example of a so-called normally white mode liquid crystal display unit. In the normally white mode, the front polarizing plate 302 and the rear polarizing plate 303 are arranged so that the light transmission axes are orthogonal to each other.

液晶セル３０１を構成する画素基板１１１と対向基板１１２とは、図３に示すシール材１１３（図４においては図示を省略している）によって所定の間隙を保った状態で接合されている。そして、液晶セル３０１を構成する液晶層ＬＣは、シール材１１３によって漏れ出さないように封入されている。 The pixel substrate 111 and the counter substrate 112 constituting the liquid crystal cell 301 are joined together with a predetermined gap maintained by a sealing material 113 shown in FIG. 3 (not shown in FIG. 4). The liquid crystal layer LC constituting the liquid crystal cell 301 is sealed so as not to leak by the sealing material 113.

対向基板１１２の光入射面（図示下面）には、後述する表示画素Ｐｉｘを区画するための開口部を形成するブラックマスク３０１１が配設されている。また、ブラックマスク３０１１によって形成された対向基板１１２の各開口部には、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂが所定の配列に従って設けられている。なお、赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの厚さは、各カラーフィルタが配置された画素領域毎に設定された液晶層ＬＣの厚さ、即ち赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂとの関係で、ｄｒ＞ｄｇ＞ｄｂのように決めることが望ましい。さらに、赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂの平均液晶層厚をｄとしたときに、液晶層ＬＣの複屈折性Δｎと平均液晶層圧ｄとの積Δｎｄの値は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。 On the light incident surface (lower surface in the drawing) of the counter substrate 112, a black mask 3011 for forming openings for partitioning display pixels Pix described later is disposed. A red color filter 3012R, a green color filter 3012G, and a blue color filter 3012B are provided in a predetermined arrangement in each opening portion of the counter substrate 112 formed by the black mask 3011. The thicknesses of the red color filter 3012R, the green color filter 3012G, and the blue color filter 3012B are the thicknesses of the liquid crystal layer LC set for each pixel region in which each color filter is arranged, that is, the red pixel liquid crystal layer thickness dr, Desirably, dr> dg> db is determined in relation to the green pixel liquid crystal layer thickness dg and the blue pixel liquid crystal layer thickness db. Furthermore, when the average liquid crystal layer thickness of the red pixel liquid crystal layer thickness dr, the green pixel liquid crystal layer thickness dg, and the blue pixel liquid crystal layer thickness db is d, the birefringence Δn of the liquid crystal layer LC and the average liquid crystal layer pressure d The value of the product Δnd is preferably in the range of 300 nm to 500 nm.

赤色カラーフィルタ３０１２Ｒ、緑色カラーフィルタ３０１２Ｇ、青色カラーフィルタ３０１２Ｂの表面には、これらのカラーフィルタを覆うようにして一枚の透明導電膜からなる共通電極３０１３が形成されている。この共通電極３０１３には、電源調整回路１４０からコモン電圧Ｖｃｏｍが印加される。さらに、共通電極３０１３の表面には、共通電極３０１３を覆うようにして前側水平配向膜３０１４が被着されている。この前側水平配向膜３０１４の表面は、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。 A common electrode 3013 made of a single transparent conductive film is formed on the surfaces of the red color filter 3012R, the green color filter 3012G, and the blue color filter 3012B so as to cover these color filters. A common voltage Vcom is applied to the common electrode 3013 from the power supply adjustment circuit 140. Further, a front horizontal alignment film 3014 is deposited on the surface of the common electrode 3013 so as to cover the common electrode 3013. The surface of the front horizontal alignment film 3014 is subjected to a rubbing process and has grooves in a certain direction.

画素基板１１１の光出射面（図示上面）には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる複数の画素電極３０１５がマトリックス状に配置されている。各画素電極３０１５は、ブラックマスク３０１１によって形成された開口位置に対応して形成されている。さらに、各画素電極３０１５には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０１６のソース電極（又はドレイン電極）がそれぞれ接続されている。さらに、全ての画素電極３０１５とＴＦＴ３０１６等を覆うようにして後側水平配向膜３０１７が被着されている。後側水平配向膜３０１７の表面も、前側水平配向膜３０１４の表面と同様に、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。ここで、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは、９０°の角度をなすねじれの位置の関係にある。 A plurality of pixel electrodes 3015 made of a transparent conductive film such as ITO (indium tin oxide) are arranged in a matrix on the light emitting surface (the upper surface in the drawing) of the pixel substrate 111. Each pixel electrode 3015 is formed corresponding to the opening position formed by the black mask 3011. Further, a source electrode (or drain electrode) of a thin film transistor (TFT) 3016 as a switching element is connected to each pixel electrode 3015. Further, a rear horizontal alignment film 3017 is attached so as to cover all the pixel electrodes 3015 and the TFTs 3016 and the like. Similarly to the surface of the front horizontal alignment film 3014, the surface of the rear horizontal alignment film 3017 is rubbed and grooves in a certain direction are carved. Here, the direction of the grooves of the front horizontal alignment film 3014 and the direction of the grooves of the rear horizontal alignment film 3017 are in a relationship of twist positions forming an angle of 90 °.

前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜３０１７との間には、液晶層ＬＣが形成されている。液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子が封入されて構成されている。画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成されていない状態においては、前側水平配向膜３０１４と後側水平配向膜１０１７とのそれぞれの近傍において、液晶分子は、前側水平配向膜３０１４の溝の方向及び後側水平配向膜３０１７の溝の方向に沿って配向規制力を受けて配列している。上述のように、前側水平配向膜３０１４の溝の方向と後側水平配向膜３０１７の溝の方向とは９０°の角度をなすねじれの位置の関係にあるので、電界が形成されていない状態の液晶層ＬＣ中の液晶分子はツイスト状に配向される。この場合、バックライト１１４からの光の直線偏光成分は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２をそれぞれ透過する。この結果、表示画素Ｐｉｘの表示が白表示となる。一方、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に電界が形成された場合には、液晶層ＬＣ中の液晶分子の長軸が電界の向きに対して平行な方向に配向する様に、液晶分子に力が働く。この結果、液晶層ＬＣ中の液晶分子は、前側水平配向膜３０１４から後側水平配向膜３０１７にかけて連続的に配向する。この際、前側水平配向膜３０１４及び後側水平配向膜３０１７から離れるに従って液晶分子は、その立ち上がり角度を大きくする。そして、液晶層ＬＣの層厚方向の中間に位置する液晶分子は、ほぼ垂直に配向する。この場合、バックライト１１４からの光は後側偏光板３０３、前側偏光板３０２を透過できなくなる。この場合、表示画素Ｐｉｘの表示が黒表示となる。 A liquid crystal layer LC is formed between the front horizontal alignment film 3014 and the rear horizontal alignment film 3017. The liquid crystal layer LC is configured by enclosing nematic liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy. In the state where no electric field is formed between the pixel electrode 3015 and the common electrode 3013, the liquid crystal molecules in the vicinity of the front horizontal alignment film 3014 and the rear horizontal alignment film 1017 are separated from the front horizontal alignment film 3014. The alignment is applied along the groove direction and the groove direction of the rear horizontal alignment film 3017 in response to the alignment regulating force. As described above, since the direction of the groove of the front horizontal alignment film 3014 and the direction of the groove of the rear horizontal alignment film 3017 are in a twist position that forms an angle of 90 °, an electric field is not formed. The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LC are aligned in a twisted manner. In this case, the linearly polarized light component of the light from the backlight 114 passes through the rear polarizing plate 303 and the front polarizing plate 302, respectively. As a result, the display pixel Pix is displayed in white. On the other hand, when an electric field is formed between the pixel electrode 3015 and the common electrode 3013, the liquid crystal molecules are aligned so that the long axes of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LC are aligned in a direction parallel to the direction of the electric field. Power works. As a result, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LC are continuously aligned from the front horizontal alignment film 3014 to the rear horizontal alignment film 3017. At this time, the rising angle of the liquid crystal molecules increases as the distance from the front horizontal alignment film 3014 and the rear horizontal alignment film 3017 increases. And the liquid crystal molecule located in the middle of the layer thickness direction of the liquid crystal layer LC is aligned substantially vertically. In this case, light from the backlight 114 cannot pass through the rear polarizing plate 303 and the front polarizing plate 302. In this case, the display pixel Pix is displayed in black.

前側視野角補償フィルム３０４と後側視野角補償フィルム３０５とはそれぞれディスコティック液晶を有して構成されている。このような構成を有する視野角補償フィルムを用いることにより、様々な角度方向の複屈折性を補償することができる。これにより、液晶表示部における表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角を拡大させることが可能である。 The front viewing angle compensation film 304 and the rear viewing angle compensation film 305 are each configured with a discotic liquid crystal. By using a viewing angle compensation film having such a configuration, birefringence in various angular directions can be compensated. Thereby, it is possible to expand the observation angle range in which the display on the liquid crystal display unit can be observed with good contrast, that is, the viewing angle.

前側視野角補償フィルム３０４は、図４に示すように、前側視野角補償フィルム基板３０４１と、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２と、ディスコティック液晶層３０４３と、を有している。前側視野角補償フィルム基板３０４１は、透明なフィルム基板であって、前側偏光板３０２と接するように形成されている。前側視野角補償フィルム配向膜３０４２は、前側視野角補償フィルム基板３０４１の光入射面（図示下面）に形成されている。この前側視野角補償フィルム配向膜３０４２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０４３は、一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立ち上がるハイブリッド配向してなる液晶層を有している。このディスコティック液晶層３０４３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０４３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０４３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０４３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０４３ａの分子軸３０４３ｂは、前側視野角補償フィルム配向膜３０４２に施された配向処理の方向に従って前側視野角補償フィルム３０４と垂直な面内に揃っている。 As shown in FIG. 4, the front viewing angle compensation film 304 includes a front viewing angle compensation film substrate 3041, a front viewing angle compensation film alignment film 3042, and a discotic liquid crystal layer 3043. The front viewing angle compensation film substrate 3041 is a transparent film substrate and is formed in contact with the front polarizing plate 302. The front viewing angle compensation film alignment film 3042 is formed on the light incident surface (the lower surface in the drawing) of the front viewing angle compensation film substrate 3041. The surface of the front viewing angle compensation film alignment film 3042 is also rubbed. The discotic liquid crystal layer 3043 has a liquid crystal layer formed by hybrid alignment that gradually rises from a tilted alignment state from one surface to the other surface. The discotic liquid crystal layer 3043 includes disc-shaped discotic liquid crystal molecules 3043a. When the normal direction of the discotic liquid crystal molecules 3043a with respect to the disc surface is the molecular axis 3043b, the molecular axis 3043b of each discotic liquid crystal molecule 3043a is in accordance with the direction of the alignment treatment applied to the front viewing angle compensation film alignment film 3042. They are aligned in a plane perpendicular to the front viewing angle compensation film 304.

後側視野角補償フィルム３０５は、図４に示すように、後側視野角補償フィルム基板３０５１と、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２と、ディスコティック液晶層３０５３と、を有している。後側視野角補償フィルム基板３０５１は、透明なフィルム基板であって、後側偏光板３０３と接するように形成されている。後側視野角補償フィルム配向膜３０５２は、後側視野角補償フィルム基板３０５１の光出射面（図示上面）に形成されている。この後側視野角補償フィルム配向膜３０５２の表面もラビング処理が施されている。ディスコティック液晶層３０５３は、円盤形状のディスコティック液晶分子３０５３ａを含んでいる。ディスコティック液晶分子３０５３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸３０５３ｂとした場合、各ディスコティック液晶分子３０５３ａの分子軸３０５３ｂは、後側視野角補償フィルム配向膜３０５２に施された配向処理の方向に従って後側視野角補償フィルム３０５と垂直な面内に揃っている。 As shown in FIG. 4, the rear viewing angle compensation film 305 includes a rear viewing angle compensation film substrate 3051, a rear viewing angle compensation film alignment film 3052, and a discotic liquid crystal layer 3053. The rear viewing angle compensation film substrate 3051 is a transparent film substrate and is formed so as to be in contact with the rear polarizing plate 303. The rear viewing angle compensation film alignment film 3052 is formed on the light emission surface (upper surface in the drawing) of the rear viewing angle compensation film substrate 3051. The surface of the rear viewing angle compensation film alignment film 3052 is also rubbed. The discotic liquid crystal layer 3053 includes disk-shaped discotic liquid crystal molecules 3053a. When the normal direction of the discotic liquid crystal molecules 3053a with respect to the disk surface is the molecular axis 3053b, the molecular axis 3053b of each discotic liquid crystal molecule 3053a is the direction of the alignment treatment applied to the rear viewing angle compensation film alignment film 3052. Accordingly, they are aligned in a plane perpendicular to the rear viewing angle compensation film 305.

このような構成において、ディスコティック液晶分子３０４３ａ及びディスコティック液晶分子３０５３ａは、その倒伏方向に沿った負の光学異方性を有する。例えば前側視野角補償フィルム３０４のディスコティック液晶層３０４３は、分子軸３０４３ｂの傾斜角度を平均した方向に対して屈折率が最小となる光学軸を備えた負の光学異方性を発現する。後側視野角補償フィルム３０５のディスコティック液晶層３０５３についても同様である。これらのような構成を有する視野角補償フィルムを挿入することによって、黒表示時においては液晶層ＬＣに垂直方向から入射した光に対するリタデーションと斜め方向から入射した光に対するリタデーションとの差が補償される。これにより、黒表示時においては様々な方向からの入射光の透過率の差を小さくして広い視野角を得ることができるようになる。 In such a configuration, the discotic liquid crystal molecules 3043a and the discotic liquid crystal molecules 3053a have negative optical anisotropy along the lodging direction. For example, the discotic liquid crystal layer 3043 of the front viewing angle compensation film 304 develops negative optical anisotropy having an optical axis that has a minimum refractive index with respect to a direction in which the inclination angles of the molecular axes 3043b are averaged. The same applies to the discotic liquid crystal layer 3053 of the rear viewing angle compensation film 305. By inserting a viewing angle compensation film having such a configuration, the difference between the retardation with respect to the light incident from the vertical direction and the retardation with respect to the light incident from the oblique direction is compensated at the time of black display. . This makes it possible to obtain a wide viewing angle by reducing the difference in transmittance of incident light from various directions during black display.

走査ドライバ１２０は、シフトレジスタ等を備えて構成され、液晶表示部１１０の走査線Ｇ（ｉ）に走査信号を順次印加する。この走査ドライバ１２０は、画像処理ブロック２００の制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての垂直同期信号Ｖｓが入力される毎に、ｍ本の走査線への走査信号の印加を開始する。この際、走査ドライバ１２０は、制御信号生成ブロック２０４から制御信号としての水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴ３０１６をオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。これにより、この１行分のＴＦＴ３０１６に接続された信号線Ｓ（ｊ）を介して信号ドライバ１３０からの表示信号電圧が画素電極３０１５に書き込まれる。ここで、垂直制御信号Ｖｓは、液晶表示部１１０の１画面分の表示を行うための期間である１フレーム毎に印加されるものである。また、水平制御信号Ｈｓは、液晶表示部１１０に１行分（１本の走査線分）の表示信号電圧（階調信号）を書き込むための期間である１水平期間毎に印加されるものである。 The scanning driver 120 includes a shift register and the like, and sequentially applies scanning signals to the scanning lines G (i) of the liquid crystal display unit 110. The scanning driver 120 starts applying scanning signals to m scanning lines each time a vertical synchronization signal Vs as a control signal is input from the control signal generation block 204 of the image processing block 200. At this time, each time the scanning driver 120 receives the horizontal control signal Hs as the control signal from the control signal generation block 204, the scanning signal for turning on the TFT 3016 for one row is changed from the gate off level Vgl to the gate on level Vgh. Switch. As a result, the display signal voltage from the signal driver 130 is written to the pixel electrode 3015 via the signal line S (j) connected to the TFT 3016 for one row. Here, the vertical control signal Vs is applied every frame which is a period for displaying one screen of the liquid crystal display unit 110. The horizontal control signal Hs is applied every horizontal period, which is a period for writing display signal voltages (grayscale signals) for one row (one scanning line) to the liquid crystal display unit 110. is there.

信号側駆動部としての機能を有する信号ドライバ１３０は、液晶表示部１１０の信号線Ｓ（ｊ）に表示信号電圧を印加する。この信号ドライバ１３０は、図５に示すように、サンプリングメモリ１３０１、データラッチ部１３０２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１３０３、及び表示信号電圧生成回路１３０４を有している。 The signal driver 130 having a function as a signal side drive unit applies a display signal voltage to the signal line S (j) of the liquid crystal display unit 110. As illustrated in FIG. 5, the signal driver 130 includes a sampling memory 1301, a data latch unit 1302, a D / A conversion circuit (DAC) 1303, and a display signal voltage generation circuit 1304.

サンプリングメモリ１３０１は、制御信号生成ブロック２０４からの水平同期信号Ｈｓを受けて、１水平期間分に相当するｎ個の表示画素Ｐｉｘに対応した画像データＤ２を、基準クロック信号ＣＬＫに同期して１表示画素分ずつ順次記憶する。このため、サンプリングメモリ１３０１は、信号線Ｓ（ｊ）の数と同数（ｎ個）のデータ格納領域を備えている。ここで、画像データＤ２は、例えば８ビットのデジタルデータとして表される。 The sampling memory 1301 receives the horizontal synchronization signal Hs from the control signal generation block 204, and sets the image data D2 corresponding to n display pixels Pix corresponding to one horizontal period to 1 in synchronization with the reference clock signal CLK. The display pixels are sequentially stored. Therefore, the sampling memory 1301 has the same number (n) of data storage areas as the number of signal lines S (j). Here, the image data D2 is represented as, for example, 8-bit digital data.

データラッチ部１３０２は、制御信号生成ブロック２０４から水平同期信号Ｈｓを受けてサンプリングメモリ１３０１の各格納領域に記憶されている１水平期間分の画像データＤ２を一斉に取り込み、取り込んだ画像データＤ２をＤ／Ａ変換回路１３０３に出力する。 The data latch unit 1302 receives the horizontal synchronization signal Hs from the control signal generation block 204, and simultaneously takes in the image data D2 for one horizontal period stored in each storage area of the sampling memory 1301, and takes in the captured image data D2. The data is output to the D / A conversion circuit 1303.

Ｄ／Ａ変換回路１３０３は、データラッチ部１３０２から出力された画像データＤ２をデコードし、デコードした結果として示される階調レベル情報に対応した表示信号電圧を表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧の中から選択し、選択した表示信号電圧を、対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。このＤ／Ａ変換回路１３０３は、複数のＤＡＣ部１３０３ａ及び出力アンプ部１３０３ｂを有している。ＤＡＣ部１３０３ａは、画像データＤ２のデコード結果に応じて、表示信号電圧生成回路１３０４から供給される表示信号電圧を選択する。出力アンプ部１３０３ｂは、対応するＤＡＣ部１３０３ａによって選択された表示信号電圧を増幅して対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。信号線Ｓ（ｊ）に出力された表示信号電圧は、走査ドライバ１２０によってオン状態とされたＴＦＴ３０１６を介して画素電極３０１５に印加される。これにより、表示信号電圧Ｖｓの印加によって画素電極３０１５に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘと共通電極３０１３に印加されたコモン電圧Ｖｃｏｍとの差の電圧が、画素電極３０１５と共通電極３０１３との間に狭持された液晶層ＬＣに印加され、対応する表示画素Ｐｉｘでの画像表示が行われる。 The D / A conversion circuit 1303 decodes the image data D2 output from the data latch unit 1302, and a display signal voltage corresponding to the gradation level information indicated as a result of the decoding is supplied from the display signal voltage generation circuit 1304. The display signal voltage is selected from the display signal voltages, and the selected display signal voltage is output to the corresponding signal line S (j). The D / A conversion circuit 1303 includes a plurality of DAC units 1303a and an output amplifier unit 1303b. The DAC unit 1303a selects the display signal voltage supplied from the display signal voltage generation circuit 1304 according to the decoding result of the image data D2. The output amplifier unit 1303b amplifies the display signal voltage selected by the corresponding DAC unit 1303a and outputs it to the corresponding signal line S (j). The display signal voltage output to the signal line S (j) is applied to the pixel electrode 3015 via the TFT 3016 turned on by the scan driver 120. Accordingly, the difference voltage between the pixel electrode voltage Vpix generated at the pixel electrode 3015 by the application of the display signal voltage Vs and the common voltage Vcom applied to the common electrode 3013 is narrowed between the pixel electrode 3015 and the common electrode 3013. The image is displayed on the corresponding display pixel Pix by being applied to the held liquid crystal layer LC.

表示信号電圧生成回路１３０４は、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した表示信号電圧を、例えば所定の正電源電圧ＶＤＤＡ、負電源電圧ＶＳＳＡ（ＶＤＤＡ＞Ｖｃｏｍ＞ＶＳＳＡ）をそれぞれ階調レベル数に対応した複数の抵抗によって分割する抵抗分割方式によって生成する。 The display signal voltage generation circuit 1304 generates a display signal voltage corresponding to the number of gradation levels that the image data D2 can take (for example, 256 when D2 is expressed as 8-bit digital data), for example, a predetermined positive power supply voltage. VDDA and negative power supply voltage VSSA (VDDA> Vcom> VSSA) are generated by a resistance division method in which each is divided by a plurality of resistors corresponding to the number of gradation levels.

ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する性質を有している。したがって、液晶の長寿命化等のためには、液晶に印加される電圧の極性（画素電極電圧とコモン電圧との大小関係）を交流的に変化させる必要がある。このための手法として、例えばドット反転駆動を用いることができる。ドット反転駆動は、液晶層ＬＣに印加される電圧の極性を１表示画素単位で変化させる駆動方式である。このようなドット反転駆動を行うため、表示信号電圧生成回路１３０４は、電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも高い正極側の表示信号電圧Ｖ＋と電圧レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍよりも低い負極側の表示信号電圧Ｖ−との２種の表示信号電圧を生成可能になされている。表示信号電圧Ｖ＋と表示信号電圧Ｖ−とは、それぞれが、画像データＤ２が取り得る階調レベル数（例えばＤ２が８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した電圧レベルを有している。このような構成において、表示信号電圧生成回路１３０４は、制御信号生成ブロックからの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて正極側の表示信号電圧Ｖ＋と負極側の表示信号電圧Ｖ−との何れかを選択してＤ／Ａ変換回路１３０３に供給する。ここでは、例えば極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベルの場合に表示信号電圧Ｖ＋を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベルの場合に表示信号電圧Ｖ−を選択するものとする。 Here, the liquid crystal has a property that the characteristics deteriorate when a DC voltage is applied for a long time. Therefore, in order to extend the lifetime of the liquid crystal, it is necessary to change the polarity of the voltage applied to the liquid crystal (the magnitude relationship between the pixel electrode voltage and the common voltage) in an alternating manner. As a technique for this, for example, dot inversion driving can be used. The dot inversion driving is a driving method in which the polarity of the voltage applied to the liquid crystal layer LC is changed in units of one display pixel. In order to perform such dot inversion driving, the display signal voltage generation circuit 1304 includes a display signal voltage V + on the positive side whose voltage level is higher than the common voltage Vcom and a display signal voltage on the negative side whose voltage level is lower than the common voltage Vcom. Two display signal voltages with V- can be generated. Each of the display signal voltage V + and the display signal voltage V− has a voltage level corresponding to the number of gradation levels that the image data D2 can take (for example, 256 when D2 is expressed as 8-bit digital data). Have. In such a configuration, the display signal voltage generation circuit 1304 selects either the positive display signal voltage V + or the negative display signal voltage V− according to the polarity inversion control signal Pol from the control signal generation block. And supplied to the D / A conversion circuit 1303. Here, for example, the display signal voltage V + is selected when the polarity inversion control signal Pol is at a high level, and the display signal voltage V− is selected when the polarity inversion control signal Pol is at a low level.

なお、本実施形態ではドット反転駆動を用いた極性反転を例示しているが、ライン反転駆動等の他の駆動方式を用いても良い。 In the present embodiment, polarity inversion using dot inversion driving is illustrated, but other driving methods such as line inversion driving may be used.

図３において電源調整回路１４０は、所定の電源から、走査ドライバ１２０の電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈと、信号ドライバ１３０の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＤＤＡと、コモン電圧Ｖｃｏｍと、を生成し、生成した電圧を対応するブロックに供給する。 In FIG. 3, a power supply adjustment circuit 140 generates power supply voltages Vgl and Vgh of the scan driver 120, power supply voltages VSSA and VDDA of the signal driver 130, and a common voltage Vcom from a predetermined power supply, and corresponds to the generated voltages. Supply to the block to be.

また、図２において画像処理ブロック２００は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、画像データメモリ２０２と、γ補正リマッピングブロック２０３と、制御信号生成ブロック２０４と、制御ブロック２０５と、を有している。 2, the image processing block 200 includes an external interface (I / F) 201, an image data memory 202, a γ correction remapping block 203, a control signal generation block 204, and a control block 205. ing.

外部Ｉ／Ｆ２０１は、外部装置から画像データＤ１を入力するためのインターフェースである。ここで、本実施形態では、例として、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力される画像データＤ１が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３成分からなるデジタルデータであるとし、外部Ｉ／Ｆ２０１はデジタルデータを入力可能とするためのデジタルインターフェースであるとする。デジタルデータでの入力を可能とすることにより、後段の処理が行い易く、処理速度の向上等が見込まれる。 The external I / F 201 is an interface for inputting image data D1 from an external device. Here, in the present embodiment, as an example, it is assumed that the image data D1 input via the external I / F 201 is digital data including three components of red (R), green (G), and blue (B). It is assumed that the external I / F 201 is a digital interface that allows digital data to be input. By enabling input with digital data, it is easy to perform subsequent processing and an improvement in processing speed is expected.

画像データメモリ２０２は、外部Ｉ／Ｆ２０１を介して入力された画像データＤ１を一時的に保持しておくためのメモリ（ビデオメモリ）である。 The image data memory 202 is a memory (video memory) for temporarily holding image data D1 input via the external I / F 201.

データ変換部としての機能を有するγ補正リマッピングブロック２０３は、画像データＤ１を液晶表示パネル１００の表示に適した画像データＤ２に変換する処理を行う。γ補正リマッピングブロック２０３で行われる処理は、γ補正処理である。γ補正処理は、画像データＤ１を画像データＤ２に変換するためのマッピングを行う処理である。なお、輝度−階調特性を特徴づけるγの値は、１．６〜２．８の範囲であることが望ましい。ここで、本実施形態においては、液晶表示パネル１００を観察している観察者の視線方向に応じて異なるγ補正処理を行う。この詳細については後述する。 The γ correction remapping block 203 having a function as a data conversion unit performs a process of converting the image data D1 into image data D2 suitable for display on the liquid crystal display panel 100. The process performed in the γ correction remapping block 203 is a γ correction process. The γ correction process is a process for performing mapping for converting the image data D1 into the image data D2. Note that the value of γ that characterizes the luminance-gradation characteristics is preferably in the range of 1.6 to 2.8. Here, in the present embodiment, different γ correction processing is performed according to the line-of-sight direction of the observer observing the liquid crystal display panel 100. Details of this will be described later.

制御信号生成ブロック２０４は、液晶表示パネル１００を駆動するための制御信号を生成する。この制御信号は、上述した垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、基準クロック信号ＣＬＫ、極性反転制御信号Ｐｏｌが含まれる。 The control signal generation block 204 generates a control signal for driving the liquid crystal display panel 100. This control signal includes the above-described vertical synchronization signal Vs, horizontal synchronization signal Hs, reference clock signal CLK, and polarity inversion control signal Pol.

制御ブロック２０５は、画像処理ブロック２００内の各ブロックの動作制御を行う。また、制御ブロック２０５は、撮像素子１０１で得られた観察者の画像から、観察者の視線の方向を特定する。そして、制御ブロック２０５は、特定した観察者の視線の方向から、液晶表示パネル１００の観察角度（視角）を検出する。この観察角度（視角）は、液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０をなす平面上に法線を設定したときに、この方線と視線の方向を示すベクトルとのなす角度である。ここで、観察者の画像から視線の方向を特定するための手法としては例えば観察者の画像から観察者の黒目を検出し、この黒目の位置によって視線の方向を特定する手法が考えられる。この制御ブロック２０５と撮像素子１０１とが視角検出部として機能する。 A control block 205 controls the operation of each block in the image processing block 200. In addition, the control block 205 specifies the direction of the observer's line of sight from the observer's image obtained by the image sensor 101. Then, the control block 205 detects the observation angle (viewing angle) of the liquid crystal display panel 100 from the direction of the identified observer's line of sight. This observation angle (viewing angle) is an angle formed between a normal line and a vector indicating the direction of the line of sight when a normal is set on a plane forming the liquid crystal display unit 110 of the liquid crystal display panel 100. Here, as a method for specifying the direction of the line of sight from the image of the observer, for example, a method of detecting the observer's black eye from the image of the observer and specifying the direction of the line of sight based on the position of the black eye is conceivable. The control block 205 and the image sensor 101 function as a viewing angle detection unit.

以下、本実施形態における液晶表示装置の動作について説明する。まずは、液晶表示部１１０の観察方向によって生ずる「補色反転現象」について説明する。このために、液晶表示部１１０の観察方向を図６に示すようにして定義する。 Hereinafter, the operation of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described. First, the “complementary color inversion phenomenon” that occurs depending on the viewing direction of the liquid crystal display unit 110 will be described. For this purpose, the viewing direction of the liquid crystal display unit 110 is defined as shown in FIG.

まず、図６に示す液晶表示パネル１００の液晶表示部１１０の表示面と平行な面内にＸ軸を設定する。また、液晶表示部１１０の表示面と平行な面内で且つＸ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。さらに、液晶表示部１１０の表示面の法線方向にＺ軸を設定する。図６の例では、Ｘ軸は液晶表示部１１０の表示面の左右方向に平行に設定している。また、Ｙ軸は液晶表示部１１０の表示面の上下方向に平行に設定している。さらに、Ｚ軸は液晶表示部１１０の表示面の正面方向に設定している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ右方、上方、正面方向を正方向とする。 First, the X axis is set in a plane parallel to the display surface of the liquid crystal display unit 110 of the liquid crystal display panel 100 shown in FIG. Further, the Y axis is set in a direction parallel to the display surface of the liquid crystal display unit 110 and in a direction perpendicular to the X axis. Further, the Z axis is set in the normal direction of the display surface of the liquid crystal display unit 110. In the example of FIG. 6, the X axis is set parallel to the left-right direction of the display surface of the liquid crystal display unit 110. The Y axis is set parallel to the vertical direction of the display surface of the liquid crystal display unit 110. Furthermore, the Z axis is set in the front direction of the display surface of the liquid crystal display unit 110. For the X axis, Y axis, and Z axis, the right direction, the upper direction, and the front direction are the positive directions.

このようにしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定した場合において、Ｚ軸からＸ軸の正方向に向かう観察角度を右方（３時）視角θＲ、Ｚ軸からＸ軸の負方向に向かう観察角度を左方（９時）視角θＬ、Ｚ軸からＹ軸の正方向に向かう観察角度を上方（１２時）視角θＵ、Ｚ軸からＹ軸の負方向に向かう観察角度を下方（６時）視角θＤとする。 When the X axis, Y axis, and Z axis are set in this way, the observation angle from the Z axis toward the positive direction of the X axis is the right (3 o'clock) viewing angle θR, and from the Z axis toward the negative direction of the X axis. The viewing angle is the left (9 o'clock) viewing angle θL, the viewing angle from the Z-axis in the positive direction of the Y-axis is upward (12 o'clock), the viewing angle θU, and the viewing angle from the Z-axis to the negative direction of the Y-axis is downward (at 6 ) The viewing angle θD.

また、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向は、液晶表示部１１０の表示面内でＸ軸と４５°の角度をなす表示面左下から表示面右上に向かう方向であるとする。さらに、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向は、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向と直交する表示面左上から表示面右下に向かう方向であるとする。また、液晶層ＬＣを構成する液晶は、誘電率異方性が正で、右カイラルのネマティック液晶であるとする。 Further, the alignment processing direction of the front horizontal alignment film 3014 is assumed to be a direction from the lower left display surface to the upper right display surface, which forms an angle of 45 ° with the X axis in the display surface of the liquid crystal display unit 110. Further, it is assumed that the alignment treatment direction of the rear horizontal alignment film 3017 is a direction from the upper left display surface to the lower right display surface orthogonal to the alignment treatment direction of the front horizontal alignment film 3014. The liquid crystal constituting the liquid crystal layer LC is assumed to be a right chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy.

一般に、ＴＮモードでは、良好なコントラストで表示を観察することができる観察角度の範囲、即ち視野角が観察方向に対して均一とはならない。例えば上述した図６のような液晶表示装置では、上下方向の視野角が左右方向の視野角に比べて狭くなる。黒表示時における視野角については、前側視野角補償フィルム３０４、後側視野角補償フィルム３０５を導入することによって改善されることが知られている。 In general, in the TN mode, an observation angle range in which a display can be observed with good contrast, that is, a viewing angle is not uniform with respect to the observation direction. For example, in the liquid crystal display device as shown in FIG. 6 described above, the vertical viewing angle is narrower than the horizontal viewing angle. It is known that the viewing angle during black display can be improved by introducing a front viewing angle compensation film 304 and a rear viewing angle compensation film 305.

視野角補償フィルムを導入することにより黒表示時における視野角については改善される。しかしながら白表示時においては、通常、視野角とは良好なコントラストで表示を観察できる観察角度であって、高いコントラストで画像を観察できる場合であっても、階調反転によって画像の視認性が劣化してしまう場合がある。ここで、階調反転とは、特定方向の視角（図６の例では上方視角θＵ）がある角度を超えた場合に、液晶表示部１１０に表示させようとする画像の階調レベル（入力階調とする）の変化と、液晶表示部１１０の観察者によって実際に観察される画像の階調レベル（表示階調とする）の変化、との関係が線形関係でなくなってしまう現象である。通常、入力階調と表示階調とは対応しており、入力階調を上昇させた場合にはそれに伴って表示階調も上昇する。これに対し、上方視角θＵがある角度を超えると、入力階調がある階調を超えた時点で、それ以後は表示輝度が上昇から下降に転じてしまう。このような階調反転に伴って、液晶表示部１１０に表示される画像の色がその補色として液晶表示部１１０の観察者により観察される補色反転も発生する。このような補色反転は、液晶表示部１１０の視認性に大きな悪影響を与えてしまう。 By introducing a viewing angle compensation film, the viewing angle during black display is improved. However, in white display, the viewing angle is usually an observation angle at which the display can be observed with a good contrast, and even if the image can be observed with a high contrast, the visibility of the image deteriorates due to gradation inversion. May end up. Here, gradation inversion refers to the gradation level (input floor) of an image to be displayed on the liquid crystal display unit 110 when the viewing angle in a specific direction (upward viewing angle θU in the example of FIG. 6) exceeds a certain angle. This is a phenomenon in which the relationship between the change in the tone and the change in the gradation level (display gradation) of the image actually observed by the observer of the liquid crystal display unit 110 is not a linear relationship. Normally, the input gradation and the display gradation correspond to each other, and when the input gradation is increased, the display gradation is increased accordingly. On the other hand, when the upper viewing angle θU exceeds a certain angle, the display luminance is changed from increasing to decreasing after that when the input gradation exceeds a certain gradation. Along with such tone reversal, complementary color reversal occurs in which the color of the image displayed on the liquid crystal display unit 110 is observed by the observer of the liquid crystal display unit 110 as a complementary color. Such complementary color inversion greatly affects the visibility of the liquid crystal display unit 110.

本実施形態では、信号ドライバ１３０に入力する画像データを適切なものとすることにより、補色反転を防止する。以下、その具体的な手法について説明する。 In this embodiment, complementary color inversion is prevented by making the image data input to the signal driver 130 appropriate. The specific method will be described below.

図７（ａ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の表示階調の変化を示した図である。ここで、図７（ａ）での輝度制限なしで表記されたデータの例は、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ａ）の横軸は、入力階調を示している。入力階調については、赤色（Ｒ）の階調レベルを２５５階調で固定しつつ、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させたものである。また、図７（ａ）の縦軸は、表示階調を示している。表示階調については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像の輝度（ｃｄ／ｍ^２）として表している。 FIG. 7A is a diagram showing changes in display gradation when the gradation level of an image displayed on the liquid crystal display unit 110 is changed in a state where the upper viewing angle θU is fixed at 70 °. Here, the example of the data described without luminance limitation in FIG. 7A is an example in which the number of gradation levels that the image data can take is 256. In addition, the horizontal axis in FIG. 7A indicates the input gradation. Regarding the input gradation, the gradation level of red (R) is fixed at 255 gradations, and the gradation levels of green (G) and blue (B) are changed between 0 gradation and 255 gradations. Is. In addition, the vertical axis in FIG. 7A indicates the display gradation. The display gradation is expressed as the luminance (cd / m ² ) of the image observed when the upper viewing angle θU is fixed at 70 °.

図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述するγ補正処理を行っていない場合の表示階調の変化特性を示している。この場合には、低い階調の範囲では、入力階調としてのＢ、Ｇの階調レベルの増加に伴ってほぼ線形に表示階調が上昇している。しかしながら、２２０階調付近で表示階調が上昇から下降に転じてしまう。即ち、従来例では、２２０階調付近で階調反転が発生することが分かる。 The characteristic curve shown by the general example RL (no luminance limitation) in FIG. 7A shows the change characteristic of the display gradation when the γ correction process described later is not performed. In this case, in the low gradation range, the display gradation increases almost linearly as the gradation levels of B and G as the input gradation increase. However, the display gradation turns from rising to lowering around 220 gradations. That is, in the conventional example, it can be seen that gradation inversion occurs around 220 gradations.

図７（ｂ）は、上方視角θＵを７０°に固定した状態で、液晶表示部１１０に表示させる画像の階調レベルを変化させた場合の色度の変化を示した図である。ここで、図７（ｂ）で輝度制限なしと表記されたデータの例も、画像データの取り得る階調レベル数が２５６の例である。また、図７（ｂ）の横軸は、図７（ａ）と同様に入力階調を示している。また、図７（ｂ）の縦軸は、表示色度を示している。表示色度については、上方視角θＵを７０°に固定した場合に観察される画像のＣＩＥＬ^＊ｕ^＊ｖ^＊表色系に基づく色度座標（ｕ’、ｖ’）で表している。 FIG. 7B is a diagram illustrating a change in chromaticity when the gradation level of an image displayed on the liquid crystal display unit 110 is changed in a state where the upper viewing angle θU is fixed to 70 °. Here, the example of data described as “no luminance limitation” in FIG. 7B is also an example in which the number of gradation levels that image data can take is 256. In addition, the horizontal axis of FIG. 7B indicates the input gradation as in FIG. Moreover, the vertical axis | shaft of FIG.7 (b) has shown display chromaticity. The display chromaticity is represented by chromaticity coordinates (u ′, v ′) based on the CIE L ^* u ^* v ^* color system of the image observed when the upper viewing angle θU is fixed at 70 °.

図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限なし）及びＲｖ’（輝度制限なし）で示す特性曲線は、後述する階調制限処理を行っていない場合の色度の変化特性を示している。この場合には、１００階調、即ち（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，１００，１００）の表示（実際には赤色として認識されるべき表示である）の時点で赤色の補色であるシアン系色への色のシフトが見え始めるという現象が発生する。そして、２２０階調付近で、観察される色が赤色の補色であるシアンとなる補色反転が生じる。 Characteristic curves indicated by the general examples Ru ′ (no luminance limitation) and Rv ′ (no luminance limitation) in FIG. 7B indicate the chromaticity change characteristics when the gradation limitation processing described later is not performed. . In this case, cyan which is a complementary color of red at the time of display of 100 gradations, that is, (R, G, B) = (255, 100, 100) (actually, the display should be recognized as red). A phenomenon occurs in which a color shift to a system color begins to appear. Then, in the vicinity of 220 gradations, complementary color inversion occurs in which the observed color is cyan, which is a complementary color of red.

ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）において輝度制限なしと表記されたデータは何れも、Ｒの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｇ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させて得られたものである。実際、Ｇの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｂの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合、及びＢの階調レベルを２５５階調で固定しつつ、Ｒ、Ｇの階調レベルを０階調から２５５階調の間で変化させた場合も２２０階調付近で補色反転が生じることが分かっている。即ち、上方視角θＵを７０°に固定した場合には、補色反転は、Ｒ、Ｇ、Ｂの何れかの階調レベルが２２０階調付近となった場合に発生する。 Here, in each of the data indicated as “no luminance limitation” in FIGS. 7A and 7B, the gradation level of G and B is set to 0 while the gradation level of R is fixed at 255 gradations. It is obtained by changing between gradations and 255 gradations. Actually, when the gradation level of G is fixed at 255 gradations and the gradation level of R and B is changed between 0 gradation and 255 gradations, and the gradation level of B is 255 gradations. It is known that complementary color inversion occurs in the vicinity of the 220th gradation even when the gradation levels of R and G are changed between 0 gradation and 255 gradation while being fixed. That is, when the upper viewing angle θU is fixed at 70 °, the complementary color inversion occurs when any of the R, G, and B gradation levels is around 220 gradations.

以上のように、上方視角θＵが大きい場合、入力階調のレベルによっては補色反転が発生する。逆に言えば、上方視角θＵが大きくなった場合であっても、入力階調のレベルが低ければ補色反転は発生しない。このような補色反転が発生しない階調レベルを非補色反転上限階調レベルとし、本実施形態ではこの非補色反転上限階調レベルを例えば２２０階調とする。ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）の結果から、非補色反転上限階調レベルを２２０階調としている。ただし、これは上方視角θＵが７０°の場合である。実際には、観察方向に応じて適切に階調レベルを変更することが望ましい。 As described above, when the upper viewing angle θU is large, complementary color inversion occurs depending on the level of the input gradation. In other words, even if the upper viewing angle θU is large, complementary color inversion does not occur if the input gradation level is low. The gradation level at which such complementary color inversion does not occur is set as a non-complementary color inversion upper limit gradation level, and in this embodiment, the non-complementary color inversion upper limit gradation level is set to, for example, 220 gradations. Here, from the results of FIGS. 7A and 7B, the non-complementary color inversion upper limit gradation level is 220 gradations. However, this is a case where the upper viewing angle θU is 70 °. Actually, it is desirable to change the gradation level appropriately according to the viewing direction.

本実施形態では、以下の式に従ってγ補正処理を行うことで補色反転を抑制する。
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
ここで、α、β、ηは係数である。また、ｘは画像データＤ１が示す階調レベルと液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（例えば上述の例では２５５階調）との比である。また、ｚは出力としての画像データＤ２の階調レベルに対応している。さらに、γは非補色反転上限階調レベルに対応している。そして、Ｋは液晶表示部１１０の表示可能な最大の階調レベル（先のｘの定義で用いたものと同じ値）である。また、θは視角である。ここで、ｘ、ｙは何れも０から１までの値を取る。 In this embodiment, complementary color inversion is suppressed by performing γ correction processing according to the following equation.
z = y × γ
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
γ = K−θ × η
Here, α, β, and η are coefficients. Further, x is a ratio between the gradation level indicated by the image data D1 and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit 110 (for example, 255 gradations in the above example). Z corresponds to the gradation level of the output image data D2. Further, γ corresponds to the non-complementary color inversion upper limit gradation level. K is the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit 110 (the same value as that used in the definition of x above). Θ is the viewing angle. Here, both x and y take values from 0 to 1.

例えば画像データＤ１によって示される階調レベルが２２０階調の場合、ｘには２２０／２５５＝０.８６２７…を代入する。この結果として求められるｙにγを乗じることで実際の画像データＤ２が演算される。なお、演算結果が整数とならなかった場合には、四捨五入等を行って演算結果を整数とする。 For example, when the gradation level indicated by the image data D1 is 220 gradations, 220/255 = 0.8627... Is substituted for x. The actual image data D2 is calculated by multiplying y obtained as a result by γ. If the calculation result does not become an integer, rounding or the like is performed to make the calculation result an integer.

ここで、上式では、ｘ＝０の場合にｙが０とはならず、またｘ＝１の場合にｙが１とはならない。即ち、画像データＤ１が示す階調レベルが０階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが０階調とはならない。同様に、画像データＤ１が示す階調レベルが最大階調であっても画像データＤ２が示す階調レベルが最大階調とはならない。このような表示は余り望ましくないため、一部の入力については上式を厳密に適用しないことが望ましい。この場合には、適用しない入力と出力の関係を予め定義しておく必要がある。例えばｘ＝０のときｙ＝０であり、ｙ＝０によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調０であるとする。また、ｘ＝１のときｙ＝１であり、ｙ＝１によって示される画像データＤ２の階調レベルが階調γ（＝Ｋ−θ×η）であるとする。 Here, in the above equation, y is not 0 when x = 0, and y is not 1 when x = 1. That is, even if the gradation level indicated by the image data D1 is 0 gradation, the gradation level indicated by the image data D2 does not become 0 gradation. Similarly, even if the gradation level indicated by the image data D1 is the maximum gradation, the gradation level indicated by the image data D2 does not become the maximum gradation. Since such a display is not very desirable, it is desirable not to strictly apply the above formula for some inputs. In this case, it is necessary to define in advance the relationship between input and output that are not applicable. For example, it is assumed that y = 0 when x = 0, and the gradation level of the image data D2 indicated by y = 0 is gradation 0. Further, it is assumed that y = 1 when x = 1, and the gradation level of the image data D2 indicated by y = 1 is gradation γ (= K−θ × η).

ここで、上式のｙを求めるための係数について補足する。上式におけるαは、大まかな階調特性の形を決めるための係数である。αは、おおよそ３.０以上とすることが適当で、より好ましくは３.０〜６.０とする。図８（ａ）にαの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ａ）の横軸はｘであり、図８（ａ）の縦軸はｙである。また、図８（ａ）の各特性曲線はβを１.０に固定し、αを１.０〜６.０の間で１.０ずつ変化させたものである。図８（ａ）に示すように、αの値を大きくすると、中間階調域の傾きが大きくなる一方で低階調域と高階調域の傾きが小さくなる。これに対し、αの値を小さくすると、低階調域から高階調域にかけての直線性が増加する。また、αの値が小さくなるにつれて低階調域と高階調域のｙの値がそれぞれ０と１から乖離する。一方、図８（ｂ）にβの値とそれによって決定される階調特性との関係を示す。ここで、図８（ｂ）の横軸、縦軸もｘ、ｙである。また、図８（ｂ）の各特性曲線はαを４.０に固定し、βを０〜１.０の間で０.５ずつ変化させたものである。図８（ｂ）に示すように、βが小さいほど直線性が増し、βが大きくなれば低階調域、高階調域の傾きが小さくなり、表示される画像のコントラストを大きくすることが可能である。 Here, it supplements about the coefficient for calculating | requiring y of the above Formula. Α in the above equation is a coefficient for determining the shape of rough gradation characteristics. It is appropriate that α is approximately 3.0 or more, and more preferably 3.0 to 6.0. FIG. 8A shows the relationship between the value of α and the gradation characteristics determined thereby. Here, the horizontal axis of FIG. 8A is x, and the vertical axis of FIG. 8A is y. Each characteristic curve in FIG. 8A is obtained by fixing β at 1.0 and changing α by 1.0 between 1.0 and 6.0. As shown in FIG. 8A, when the value of α is increased, the gradient of the intermediate gradation region is increased while the inclination of the low gradation region and the high gradation region is decreased. On the other hand, if the value of α is reduced, the linearity from the low gradation region to the high gradation region increases. Also, as the value of α decreases, the values of y in the low gradation region and high gradation region deviate from 0 and 1, respectively. On the other hand, FIG. 8B shows the relationship between the value of β and the gradation characteristics determined thereby. Here, the horizontal and vertical axes in FIG. 8B are also x and y. Each characteristic curve in FIG. 8B is obtained by fixing α to 4.0 and changing β by 0.5 between 0 and 1.0. As shown in FIG. 8B, linearity increases as β decreases, and as β increases, the gradient of the low gradation region and high gradation region decreases, and the contrast of the displayed image can be increased. It is.

また、図９は、視角θと非補色反転上限階調レベルγとの関係を示した図である。図９は、Ｋ＝２５５とし、視角θを０°〜９０°の範囲で変化させながら、非補色反転上限階調レベルγを測定したものである。上式でも示したように、視角θと非補色反転上限階調レベルγとは線形関係を有する。ここで、図９のグラフの傾きを示すηはη＝０.５であるが、測定によれば０．４〜０．６の範囲であった。視角θに応じて非補色反転上限階調レベルγを設定することにより、補色反転を抑制しつつ、視角θに応じた最大の階調レベルを有するγ特性で画像の表示を行うことが可能である。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the viewing angle θ and the non-complementary color inversion upper limit gradation level γ. In FIG. 9, K = 255, and the non-complementary color inversion upper limit gradation level γ is measured while changing the viewing angle θ in the range of 0 ° to 90 °. As shown in the above formula, the viewing angle θ and the non-complementary color inversion upper limit gradation level γ have a linear relationship. Here, η indicating the inclination of the graph of FIG. 9 is η = 0.5, but it was in the range of 0.4 to 0.6 according to the measurement. By setting the non-complementary color inversion upper limit gradation level γ according to the viewing angle θ, it is possible to display an image with γ characteristics having the maximum gradation level according to the viewing angle θ while suppressing complementary color inversion. is there.

以上のようなγ補正処理を行うことにより、上方視角θＵが増加した際の補色反転が抑制される。なお、上述したγ補正処理は、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と同じである場合を想定している。したがって、画像データＤ１の取り得る階調レベル数が画像データＤ２の取り得る階調レベル数と異なる場合には、画像データＤ１の階調レベル数を画像データＤ２の取り得る階調レベル数と一致させるためのマッピング処理を行ってから上述のγ補正処理を行う。 By performing the γ correction process as described above, the complementary color inversion when the upper viewing angle θU increases is suppressed. Note that the above-described γ correction processing assumes that the number of gradation levels that the image data D1 can take is the same as the number of gradation levels that the image data D2 can take. Accordingly, when the number of gradation levels that the image data D1 can take is different from the number of gradation levels that the image data D2 can take, the number of gradation levels that the image data D2 can take is the same as the number of gradation levels that the image data D2 can take. The above-described γ correction processing is performed after performing the mapping processing for the above.

図７（ａ）の汎例ＲＬ（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の表示階調の変化特性を示している。図７（ａ）に示すように、階調制限処理を行った方が階調制限処理を行っていない場合よりも輝度が高くなる。これは、階調制限処理を行っていない場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの一色でも非補色反転上限階調レベルを超えてしまうと補色反転が発生し、これに伴って輝度の低下も発生することを示している。加えて、例えば図７（ａ）に示したように全ての階調の最大値をγに制限することで、輝度制限なしのときに見られた、入力階調レベルの増加に伴って輝度が下がるという部分がなくなり、入力階調レベルが増えれば輝度が減る事無く増えていくという関係を実現することができる。 A characteristic curve indicated by the general example RL (with luminance limitation) in FIG. 7A indicates a change characteristic of the display gradation when the gradation limitation process is performed. As shown in FIG. 7A, the luminance is higher when the gradation limiting process is performed than when the gradation limiting process is not performed. This is because, when gradation limitation processing is not performed, complementary color inversion occurs when the non-complementary color inversion upper limit gradation level is exceeded even with one of R, G, and B colors, and the luminance decreases accordingly. It shows that In addition, for example, as shown in FIG. 7A, by limiting the maximum value of all the gradations to γ, the luminance is increased with the increase of the input gradation level, which is seen when the luminance is not limited. It is possible to realize a relationship in which there is no lowering portion and the luminance increases without decreasing as the input gradation level increases.

また、図７（ｂ）の汎例Ｒｕ’（輝度制限あり）及びＲｖ’（輝度制限あり）で示す特性曲線は、階調制限処理を行った場合の色度の変化特性を示している。図７（ｂ）に示すように、階調制限処理を行った場合のほうが階調制限処理を行っていない場合よりもシアン系色へのシフト量が抑制されていることが分かる。 Also, the characteristic curves indicated by the general examples Ru ′ (with luminance limitation) and Rv ′ (with luminance limitation) in FIG. 7B indicate the chromaticity change characteristics when the gradation limitation processing is performed. As shown in FIG. 7B, it can be seen that the shift amount to the cyan color is suppressed more when the gradation restriction process is performed than when the gradation restriction process is not performed.

以上説明したように、本実施形態によれば、信号ドライバ１３０に入力する画像データＤ２の階調レベルを、補色反転が発生しない階調レベルである非補色反転上限階調レベルに制限することにより、上方視角が大きくなったときに発生し得る補色反転が抑制される。また、視角に応じて非補色反転上限階調レベルを設定することにより、補色反転が発生しない最大の輝度で画像の表示を行うことが可能である。 As described above, according to the present embodiment, by limiting the gradation level of the image data D2 input to the signal driver 130 to the non-complementary color inversion upper limit gradation level that is a gradation level at which no complementary color inversion occurs. Further, complementary color reversal that can occur when the upward viewing angle becomes large is suppressed. Further, by setting the non-complementary color inversion upper limit gradation level according to the viewing angle, it is possible to display an image with the maximum luminance that does not cause complementary color inversion.

ここで、上述した本実施形態の例において、階調反転及び補色反転が上方視角θＵの増加に伴って発生するのは、前側水平配向膜３０１４の配向処理方向を表示面左下から表示面右上に向かう方向とし、後側水平配向膜３０１７の配向処理方向を表示面左上から表示面右下に向かう方向としたためである。配向処理方向を逆転させた場合には、階調反転及び補色反転が下方視角θＤの増加に伴って発生する。 Here, in the example of the present embodiment described above, the gradation inversion and the complementary color inversion occur as the upper viewing angle θU increases. The alignment processing direction of the front horizontal alignment film 3014 is changed from the lower left of the display surface to the upper right of the display surface. This is because the orientation processing direction of the rear horizontal alignment film 3017 is the direction from the upper left display surface to the lower right display surface. When the orientation processing direction is reversed, gradation inversion and complementary color inversion occur as the downward viewing angle θD increases.

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.
Further, the above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some configuration requirements are deleted from all the configuration requirements shown in the embodiment, the above-described problem can be solved, and when the above-described effects can be obtained, the configuration in which this configuration requirement is deleted Can also be extracted as an invention.

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
液晶層を有してなる液晶表示部における表示用の画像データを生成するための画像データ生成装置であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
を具備することを特徴とする画像データ生成装置。 Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1]
An image data generation device for generating image data for display in a liquid crystal display unit having a liquid crystal layer,
A viewing angle detection unit for detecting a viewing angle of an observer observing the screen of the liquid crystal display unit;
First image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the input first image data is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. A data conversion unit for converting to second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit, which is equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in the luminance of the image to be generated; ,
An image data generation apparatus comprising:

［２］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［１］に記載の画像データ生成装置。
［３］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［２］に記載の画像データ生成装置。 [2]
The data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following equation:
z = y × γ
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
γ = K−θ × η
α, β, and η are coefficients, respectively, x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit, and z is the second gradation level. Is the ratio between the gradation level indicated by the image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, K is the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, and θ is The viewing angle,
The image data generation device according to [1], wherein
[3]
The image data generation device according to [2], wherein the η is 0.4 or more and 0.6 or less, and the α is 3.0 or more and 6.0 or less.

［４］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［１］乃至［３］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［５］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［１］乃至［４］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［６］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［５］に記載の画像データ生成装置。
［７］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［１］乃至［６］の何れかに記載の画像データ生成装置。
［８］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［７］に記載の画像データ生成装置。
［９］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部と、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出する視角検出部と、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データが入力され、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換するデータ変換部と、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する信号側駆動部と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
［１０］
前記データ変換部は、以下の式に従って前記第１の画像データを前記第２の画像データに変換し、
ｚ＝ｙ×γ
ｙ＝（ｔａｎｈ（α×（２×ｘ−１）／２）＋１）／２×β＋ｘ×（１−β）
γ＝Ｋ−θ×η
αとβとηとはそれぞれ係数であり、ｘは前記第１の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な最大の階調レベルとの比であり、ｚは前記第２の画像データが示す階調レベルと前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルとの比であり、Ｋは前記液晶表示部の表示可能な前記最大の階調レベルであり、θは前記視角である、
ことを特徴とする［９］に記載の液晶表示装置。
［１１］
前記ηは０.４以上０．６以下であり、前記αは３.０以上６．０以下であることを特徴とする［１０］に記載の液晶表示装置。
［１２］
前記液晶層はツイステッドネマティック液晶からなることを特徴とする［９］乃至［１１］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１３］
前記液晶層への光入射面側及び前記液晶層からの光射出面側にはそれぞれ視野角補償フィルムが設けられていることを特徴とする［９］乃至［１２］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１４］
前記視野角補償フィルムは負の光学異方性を持ち傾斜角度が連続的に変化するディスコティック液晶層からなることを特徴とする［１３］に記載の液晶表示装置。
［１５］
前記画像データは、赤成分と青成分と緑成分とからなるデジタルデータであることを特徴とする［９］乃至［１４］の何れかに記載の液晶表示装置。
［１６］
前記データ変換部は、入力された前記第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される画像の色に補色反転が発生する階調レベル以下であって前記視角検出部によって検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに、変換することを特徴とする［１５］に記載の液晶表示装置。
［１７］
液晶層を有する表示画素が２次元状に形成された液晶表示部を有する液晶表示装置の表示駆動方法であって、
前記液晶表示部の画面を観察している観察者の視角を検出し、
前記液晶表示部に表示させる画像の階調レベルを示す第１の画像データを、前記液晶表示部が観察された際に前記液晶表示部に表示される前記画像の輝度に階調反転が発生する階調レベル以下であって前記検出された前記視角に応じた階調レベルを有する第２の画像データに変換し、
前記第２の画像データに応じた表示信号電圧を前記表示画素に供給する、
ことを特徴とする表示駆動方法。 [4]
The image data generation device according to any one of [1] to [3], wherein the liquid crystal layer is made of twisted nematic liquid crystal.
[5]
The image according to any one of [1] to [4], wherein a viewing angle compensation film is provided on each of a light incident surface side to the liquid crystal layer and a light exit surface side from the liquid crystal layer. Data generator.
[6]
The image data generating device according to [5], wherein the viewing angle compensation film is composed of a discotic liquid crystal layer having negative optical anisotropy and a tilt angle continuously changing.
[7]
The image data generation device according to any one of [1] to [6], wherein the image data is digital data including a red component, a blue component, and a green component.
[8]
The data converter is configured to reduce the input first image data to a gradation level that causes complementary color inversion to occur in an image displayed on the liquid crystal display when the liquid crystal display is observed. The image data generating device according to [7], wherein the image data is converted into second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit.
[9]
A liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed;
A viewing angle detection unit for detecting a viewing angle of an observer observing the screen of the liquid crystal display unit;
First image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the input first image data is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. A data conversion unit for converting to second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit, which is equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in the luminance of the image to be generated; ,
A signal side driver that supplies a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels;
A liquid crystal display device comprising:
[10]
The data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following equation:
z = y × γ
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
γ = K−θ × η
α, β, and η are coefficients, respectively, x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit, and z is the second gradation level. Is the ratio between the gradation level indicated by the image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, K is the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, and θ is The viewing angle,
[9] The liquid crystal display device according to [9].
[11]
The liquid crystal display device according to [10], wherein the η is 0.4 or more and 0.6 or less, and the α is 3.0 or more and 6.0 or less.
[12]
The liquid crystal display device according to any one of [9] to [11], wherein the liquid crystal layer is made of twisted nematic liquid crystal.
[13]
The liquid crystal according to any one of [9] to [12], wherein a viewing angle compensation film is provided on each of a light incident surface side to the liquid crystal layer and a light exit surface side from the liquid crystal layer. Display device.
[14]
[13] The liquid crystal display device according to [13], wherein the viewing angle compensation film is composed of a discotic liquid crystal layer having negative optical anisotropy and a tilt angle continuously changing.
[15]
The liquid crystal display device according to any one of [9] to [14], wherein the image data is digital data including a red component, a blue component, and a green component.
[16]
The data converter is configured to reduce the input first image data to a gradation level that causes complementary color inversion to occur in an image displayed on the liquid crystal display when the liquid crystal display is observed. The liquid crystal display device according to [15], wherein the liquid crystal display device is converted into second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit.
[17]
A display driving method for a liquid crystal display device having a liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed,
Detecting the viewing angle of the observer observing the screen of the liquid crystal display unit,
The first image data indicating the gradation level of the image to be displayed on the liquid crystal display unit causes gradation inversion in the luminance of the image displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. Converting to second image data having a gradation level equal to or lower than the gradation level and having a gradation level corresponding to the detected viewing angle;
Supplying a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels;
A display driving method characterized by the above.

１０…携帯電話機、１１…マイクロフォン、１２…アンテナ、１３…スピーカ、１４…液晶表示装置、１５…操作部、１００…液晶表示パネル、１０１…撮像素子、１１０…液晶表示部、１１１…画素基板、１１２…対向基板、１１３…シール材、１１４…バックライト、１２０…走査ドライバ、１３０…信号ドライバ、１４０…電源調整回路、２００…画像処理ブロック、２０１…外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２０２…画像データメモリ、２０３…γ補正リマッピングブロック、２０４…制御信号生成ブロック、２０５…制御ブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mobile phone, 11 ... Microphone, 12 ... Antenna, 13 ... Speaker, 14 ... Liquid crystal display device, 15 ... Operation part, 100 ... Liquid crystal display panel, 101 ... Image sensor, 110 ... Liquid crystal display part, 111 ... Pixel substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Counter board | substrate, 113 ... Sealing material, 114 ... Back light, 120 ... Scan driver, 130 ... Signal driver, 140 ... Power supply adjustment circuit, 200 ... Image processing block, 201 ... External interface (I / F), 202 ... Image Data memory 203... Γ correction remapping block 204 204 Control signal generation block 205 205 Control block

Claims

An image data generation device for generating image data for display in a liquid crystal display unit having a liquid crystal layer,
A viewing angle detection unit for detecting a viewing angle of an observer observing the screen of the liquid crystal display unit;
First image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the input first image data is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. A data conversion unit for converting to second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit, which is equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in the luminance of the image to be generated; ,
An image data generation apparatus comprising:

The data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following equation:
z = y × γ
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
γ = K−θ × η
α, β, and η are coefficients, respectively, x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit, and z is the second gradation level. Is the ratio between the gradation level indicated by the image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, K is the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, and θ is The viewing angle,
The image data generation apparatus according to claim 1.

3. The image data generation apparatus according to claim 2, wherein the η is 0.4 or more and 0.6 or less, and the α is 3.0 or more and 6.0 or less.

The image data generation device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is made of twisted nematic liquid crystal.

The image according to any one of claims 1 to 4, wherein a viewing angle compensation film is provided on each of a light incident surface side to the liquid crystal layer and a light emission surface side from the liquid crystal layer. Data generator.

6. The image data generating apparatus according to claim 5, wherein the viewing angle compensation film is composed of a discotic liquid crystal layer having negative optical anisotropy and a tilt angle continuously changing.

The image data generation apparatus according to claim 1, wherein the image data is digital data including a red component, a blue component, and a green component.

The data converter is configured to reduce the input first image data to a gradation level that causes complementary color inversion to occur in an image displayed on the liquid crystal display when the liquid crystal display is observed. The image data generation apparatus according to claim 7, wherein the image data generation apparatus converts the image data into second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit.

A liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed;
A viewing angle detection unit for detecting a viewing angle of an observer observing the screen of the liquid crystal display unit;
First image data indicating a gradation level of an image to be displayed on the liquid crystal display unit is input, and the input first image data is displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. A data conversion unit for converting to second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit, which is equal to or lower than a gradation level at which gradation inversion occurs in the luminance of the image to be generated; ,
A signal side driver that supplies a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels;
A liquid crystal display device comprising:

The data conversion unit converts the first image data into the second image data according to the following equation:
z = y × γ
y = (tanh (α × (2 × x−1) / 2) +1) / 2 × β + xx × (1−β)
γ = K−θ × η
α, β, and η are coefficients, respectively, x is a ratio between the gradation level indicated by the first image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display unit, and z is the second gradation level. Is the ratio between the gradation level indicated by the image data and the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, K is the maximum gradation level that can be displayed on the liquid crystal display section, and θ is The viewing angle,
The liquid crystal display device according to claim 9.

The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the η is 0.4 or more and 0.6 or less, and the α is 3.0 or more and 6.0 or less.

The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the liquid crystal layer is made of twisted nematic liquid crystal.

The liquid crystal according to any one of claims 9 to 12, wherein a viewing angle compensation film is provided on each of a light incident surface side to the liquid crystal layer and a light emission surface side from the liquid crystal layer. Display device.

14. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the viewing angle compensation film is made of a discotic liquid crystal layer having negative optical anisotropy and a tilt angle continuously changing.

The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the image data is digital data including a red component, a blue component, and a green component.

The data converter is configured to reduce the input first image data to a gradation level that causes complementary color inversion to occur in an image displayed on the liquid crystal display when the liquid crystal display is observed. The liquid crystal display device according to claim 15, wherein the liquid crystal display device converts the image data into second image data having a gradation level corresponding to the viewing angle detected by the viewing angle detection unit.

A display driving method for a liquid crystal display device having a liquid crystal display unit in which display pixels having a liquid crystal layer are two-dimensionally formed,
Detecting the viewing angle of the observer observing the screen of the liquid crystal display unit,
The first image data indicating the gradation level of the image to be displayed on the liquid crystal display unit causes gradation inversion in the luminance of the image displayed on the liquid crystal display unit when the liquid crystal display unit is observed. Converting to second image data having a gradation level equal to or lower than the gradation level and having a gradation level corresponding to the detected viewing angle;
Supplying a display signal voltage corresponding to the second image data to the display pixels;
A display driving method characterized by the above.