JP2014048583A - 多原色液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視野角制御表示を比較的簡易な構成で実現することができ、且つ、明るい表示を行い得る多原色液晶表示装置を提供する。
【解決手段】多原色液晶表示装置（１００）は、多原色液晶表示パネル（１０）と、三原色画像信号を多原色画像信号に変換する信号変換回路（２０）とを備える。信号変換回路（２０）は、同じ三原色画像信号に基づいて互いに異なる第１および第２の多原色画像信号を生成する第１および第２の多原色変換部（２１、２２）を有する。第２の多原色変換部（２２）によって生成される第２の多原色画像信号による表示は、第１の多原色変換部（２１）によって生成される第１の多原色画像信号による表示よりも視野角依存性が大きく、多原色液晶表示パネル（１０）の複数の画素のうちの一部の画素において第２の多原色画像信号による表示が行われ得る。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、４つ以上の原色を用いて表示を行う多原色液晶表示装置に関する。

現在、液晶表示装置をはじめとする種々の表示装置が様々な用途に利用されている。一般的な表示装置では、光の三原色である赤、緑、青を表示する３つのサブ画素によって１つの画素が構成されており、そのことによってカラー表示が可能になっている。

しかしながら、従来の表示装置は、表示可能な色の範囲（「色再現範囲」と呼ばれる。）が狭いという問題を有している。図１６に、三原色を用いて表示を行う従来の表示装置の色再現範囲を示す。図１６は、ＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図であり、赤、緑、青の三原色に対応した３つの点を頂点とする三角形が色再現範囲を表している。また、図中には、Pointerによって明らかにされた、自然界に存在する様々な物体の色（非特許文献１参照）が×印でプロットされている。図１６からわかるように、色再現範囲に含まれない物体色が存在しており、三原色を用いて表示を行う表示装置では、一部の物体色を表示することができない。

そこで、表示装置の色再現範囲を広くするために、表示に用いる原色の数を４つ以上に増やす手法が提案されている。

例えば、特許文献１には、図１７に示すように、赤、緑、青、黄、シアン、マゼンタを表示する６つのサブ画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ、Ｃｙ、Ｍａによって１つの画素Ｐが構成された液晶表示装置８００が開示されている。この液晶表示装置８００の色再現範囲を図１８に示す。図１８に示すように、６つの原色に対応した６つの点を頂点とする六角形によって表される色再現範囲は、物体色をほぼ網羅している。このように、表示に用いる原色の数を増やすことによって、色再現範囲を広くすることができる。本願明細書では、４つ以上の原色を用いて表示を行う表示装置を「多原色表示装置」と総称し、４つ以上の原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「多原色液晶表示装置」と称する。また、三原色を用いて表示を行う従来の一般的な表示装置を「三原色表示装置」と総称し、三原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「三原色液晶表示装置」と称する。

三原色表示装置に入力される画像信号の形式としては、ＲＧＢフォーマットやＹＣｒＣｂフォーマットなどが一般的である。これらのフォーマットの画像信号は、３つのパラメータを含んでいる（いわば三次元信号である）ので、表示に用いられる三原色（赤、緑および青）の輝度（階調レベル）が一義的に決定される。

多原色表示装置で表示を行うためには、三原色表示装置用のフォーマットの画像信号を、より多くのパラメータ（４つ以上のパラメータ）を含む画像信号に変換する必要がある。４つ以上の原色に対応したこのような画像信号を、本願明細書では「多原色画像信号」と称する。また、三原色表示装置用のフォーマットの画像信号、つまり、三原色に対応した画像信号を、本願明細書では「三原色画像信号」と称する。

一方、近年、電子機器の軽量化が進んでおり、携帯電話端末やノートパソコンなどの表示装置を有する電子機器を公共の場で使用する機会が増えている。ところが、そのような使用を行う場合、機密文書や個人的に閲覧したい情報を、近くにいる人間にも見られてしまうという問題があった。

この問題を解決するために、視野角の広い表示モード（広視野角表示モード）と、視野角の狭い表示モード（狭視野角表示モード）とを切り替えることができる表示装置が提案されている（例えば特許文献２）。通常の使用時には、広視野角表示モードを用い、公共の場での使用時には、狭視野角表示モードを用いることにより、通常の使用に支障を来すことなく、上述した問題を解決することができる。

図１９に、特許文献２に開示されている表示装置９００を示す。表示装置９００は、メイン液晶表示部９１４、スイッチング液晶表示部９１２、第１偏光板９１３、第２偏光板９１１および第３偏光板９１５を備える。第２偏光板９１１、スイッチング液晶表示部９１２、第１偏光板９１３、メイン液晶表示部９１４および第３偏光板９１５は、前面側からこの順に配置されている。第３偏光板９１５の背面側に、バックライト９１６が設けられている。

第１偏光板９１３および第３偏光板９１５は、それぞれメイン液晶表示部９１４の前面および背面に貼り付けられており、第２偏光板９１１は、スイッチング液晶表示部９１２の前面に貼り付けられている。スイッチング液晶表示部９１２の背面と第１偏光板９１３とは、接着部９１７により接着されている。第２偏光板９１１およびスイッチング液晶表示部９１２が、視野角制御装置として機能する。

メイン液晶表示部９１４は、互いに対向する一対の透明電極基板９４１および９４２と、これらの間に設けられた液晶層９４３とを有する。透明電極基板９４１および９４２に形成された電極間に電圧を印加することにより、液晶層９４３に含まれる液晶分子の配向状態が変化し、そのことを利用して画像の表示が行われる。

スイッチング液晶表示部９１２は、互いに対向する一対の基板９２１および９２２と、これらの間に設けられた液晶層９２３とを有する。一対の基板９２１および９２２のうちの前面側の基板９２１の液晶層９２３側には、透明電極膜９２６および配向膜９２４がこの順に設けられている。また、背面側の基板９２２の液晶層９２３側には、透明電極膜９２７および配向膜９２５がこの順に設けられている。透明電極膜９２６および９２７に電圧が印加されていない状態において、液晶層９２３の液晶分子は、配向膜９２４および９２５によって配向方向を規定される。透明電極膜９２６および９２７に電圧が印加されると、液晶層９２３の液晶分子の配向状態が変化する。そのことにより、メイン液晶表示部９１４で表示される画像が斜め方向から見たときには視認されにくい狭視野角モードと、斜め方向からも視認されやすい広視野角モードとの切り替えが行われる。

特表２００４−５２９３９６号公報 特開２００６−６４８８２号公報

M. R. Pointer, "The gamut of real surface colors", Color Research and Application, Vol.5, No.3, pp.145-155 (1980)

しかしながら、特許文献２の表示装置９００では、画像を表示するメイン液晶表示部９１４に加えて、視野角制御用のスイッチング液晶表示部９１２が必要となる。つまり、視野角制御表示（「ベールビュー」と呼ばれることもある）を実現するためには、２枚の液晶表示パネルが必要である。そのため、駆動回路の規模が大きくなり、製造コストも増加してしまう。

また、メイン液晶表示部９１４から出射した光は、スイッチング液晶表示部９１２を透過するので、スイッチング液晶表示部９１２の光透過率に応じて観察者側に出射する表示光が減衰することになり、暗い表示となってしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、視野角制御表示を比較的簡易な構成で実現することができ、且つ、明るい表示を行い得る多原色液晶表示装置を提供することにある。

本発明の実施形態における多原色液晶表示装置は、互いに異なる色を表示する第１サブ画素、第２サブ画素、第３サブ画素および第４サブ画素を含む複数のサブ画素によってそれぞれが規定される複数の画素を有する多原色液晶表示パネルと、三原色に対応した三原色画像信号を、４つ以上の原色に対応した多原色画像信号に変換する信号変換回路と、を備えた多原色液晶表示装置であって、前記信号変換回路は、同じ三原色画像信号に基づいて互いに異なる第１および第２の多原色画像信号を生成する第１および第２の多原色変換部を有し、前記第２の多原色変換部によって生成される前記第２の多原色画像信号による表示は、前記第１の多原色変換部によって生成される前記第１の多原色画像信号による表示よりも視野角依存性が大きく、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちの一部の画素において前記第２の多原色画像信号による表示が行われ得る。

ある好適な実施形態において、前記第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差は、前記第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差よりも大きい。

ある好適な実施形態において、前記第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときの色と、前記第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときの色とは、実質的に同じである。

ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のそれぞれについて、前記第１の多原色画像信号および前記第２の多原色画像信号のいずれによる表示を行うかを選択する視野角制御領域指定部をさらに有する。

ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうち、前記第２の多原色画像信号による表示を行うべき画素を特定するマスクデータを生成して前記視野角制御領域指定部に出力するマスク領域生成部をさらに有する。

ある好適な実施形態において、上記多原色液晶表示装置は、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちのすべての画素において前記第１の多原色画像信号による表示が行われる第１の表示モードと、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちの一部の画素において前記第２の多原色画像信号による表示が行われるとともに残りの画素において前記第１の多原色画像信号による表示が行われる第２の表示モードと、を切り替え得る。

ある好適な実施形態では、前記第２の表示モードにおいて、前記多原色液晶表示パネルを正面方向から見たときには視認されない情報であって、前記多原色液晶表示パネルを斜め方向から見たときに視認される情報を表示し得る。

ある好適な実施形態において、前記第１サブ画素、前記第２サブ画素および前記第３サブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素および青を表示する青サブ画素である。

ある好適な実施形態において、前記第４サブ画素は、黄を表示する黄サブ画素、シアンを表示するシアンサブ画素またはマゼンタを表示するマゼンタサブ画素である。

ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、前記第１、第２、第３および第４サブ画素とは異なる色を表示する第５サブ画素をさらに含む。

本発明の実施形態によると、視野角制御表示を比較的簡易な構成で実現することができ、且つ、明るい表示を行い得る多原色液晶表示装置が提供される。

本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示すブロック図である。 液晶表示装置１００の画素構成の例を示す図である。 液晶表示装置１００の画素構成の例を示す図である。 液晶表示装置１００の画素構成の例を示す図である。 液晶表示装置１００の画素構成の例を示す図である。 液晶表示装置１００の画素構成の例を示す図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の表示モードを説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第２の表示モードを説明するための図である。 色差ΔEu'v'を計算する手順を説明するための図である。 入力階調と、γ＝２．２の場合の正面方向における規格化輝度および斜め６０°方向における規格化輝度との関係を示すグラフである。 （ａ）は、第２の表示モードにおける第１領域Ｒｅ１および第２領域Ｒｅ２の配置の例を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、表３に示す第１および第２の多原色画像信号を用いて（ａ）に示すように表示を行った場合に、正面方向および斜め６０°方向から見たときの表示画面をそれぞれ示す図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１３に示す構成を採用した場合の第２の表示モードを説明するための図である。 信号変換回路２０が有する第１の多原色変換部２１の具体的な構成の例を示すブロック図である。 三原色表示装置の色再現範囲を示すｘｙ色度図である。 従来の多原色液晶表示装置８００を模式的に示す図である。 多原色液晶表示装置８００の色再現範囲を示すｘｙ色度図である。 特許文献２に開示されている表示装置９００を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、多原色液晶表示パネル１０と、信号変換回路２０とを備え、４つ以上の原色を用いて表示を行う多原色液晶表示装置である。液晶表示装置１００は、さらに、液晶コントローラ３０を備える。

多原色液晶表示パネル（以下では単に「液晶表示パネル」とも呼ぶ）１０は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。複数の画素のそれぞれは、互いに異なる色を表示する４つのサブ画素を含む複数のサブ画素によって規定される。

図２に、液晶表示パネル１０の画素構成の一例を示す。図２に示す例では、画素Ｐは、５つのサブ画素によって規定される。具体的には、画素Ｐは、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇ、青を表示する青サブ画素Ｂ、黄を表示する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンを表示するシアンサブ画素Ｃｙによって規定される。

下記表１に、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙによってそれぞれ表示される原色（つまり赤、緑、青、黄およびシアン）の色度ｘ、ｙおよびＹ値の例を示す。

なお、画素Ｐを規定する複数のサブ画素の個数は、５に限定されるものではなく、４あるいは６以上であってもよい。例えば、画素Ｐは、図３に示すように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅによって規定されてもよい。あるいは、画素Ｐは、図４に示すように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙと、マゼンタを表示するマゼンタサブ画素Ｍａとによって規定されてもよい。

また、画素Ｐを規定する複数のサブ画素は、同じ色を表示する２つ以上のサブ画素を含んでもよい。例えば、画素Ｐは、図５に示すように、赤を表示する第１および第２の赤サブ画素Ｒ１およびＲ２と、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙとによって規定されてもよい。

なお、図２〜図５には、各画素Ｐにおいて複数のサブ画素が１行複数列に配置されている例を示したが、サブ画素の配置はこれに限定されるものではない。各画素Ｐにおいて複数のサブ画素が複数行１列に配置されていてもよいし、複数行複数列に配置されていてもよい。例えば、複数のサブ画素は、図６に示すように、２行３列に配置されていてもよい。

また、画素Ｐを規定する複数のサブ画素の組み合わせは、図２〜図６に例示したものに限定されるわけではない。例えば、図２に示した画素Ｐにおいて、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙのいずれかに代えて、マゼンタサブ画素Ｍａを設けてもよいし、図３に示した画素Ｐにおいて、黄サブ画素Ｙｅに代えて、シアンサブ画素Ｃｙまたはマゼンタサブ画素Ｍａを設けてもよい。

液晶表示パネルの表示モードとしては、広視野角特性を実現し得る垂直配向モードを好適に用いることができ、例えばＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードやＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードを用いることができる。ＭＶＡモードやＣＰＡモードのパネルは、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して略垂直に配向する垂直配向型の液晶層を備えており、各サブ画素内で電圧印加時に液晶分子が傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成されることによって、広視野角の表示が実現される。

信号変換回路２０は、入力された三原色画像信号（三原色に対応している）を、４つ以上の原色（図１では５つの原色）に対応した多原色画像信号に変換する。多原色画像信号は、液晶コントローラ３０に入力され、液晶コントローラ３０は、多原色画像信号に基づいて、液晶表示パネル１０のゲートドライバやソースドライバ（いずれも不図示）を駆動するための信号（ここでは「多原色パネル信号」と呼ぶ）を、タイミング制御をしながら液晶表示パネル１０に出力する。

既に説明したように、多原色表示装置で表示を行う場合、三原色画像信号が多原色画像信号に変換される。しかしながら、三原色表示装置用のフォーマットの画像信号で示される色を、４つ以上の原色を用いて表現する場合、それぞれの原色の輝度は一義的には決まらず、輝度の組み合わせは多数存在する。つまり、多原色表示装置の画素によって表示される色は、冗長性を有しているといえる。本実施形態における液晶表示装置１００では、上述した色の冗長性を利用することにより、視野角制御表示を実現する。以下、この点をより具体的に説明する。

三原色で表示を行う場合、ある色の三刺激値（Ｘ₀、Ｙ₀、Ｚ₀）と、赤、緑および青の輝度（Ｒ、Ｇ、Ｂ）との関係は、下記式（１）で表され、１つの三刺激値に対応する赤、緑および青の輝度（階調レベル）の組み合わせは、１つしか存在しない。なお、式（１）中に示されている３行３列の変換マトリクスの係数Ｘ_R、Ｙ_R、Ｚ_R・・・Ｚ_Bは、三原色表示装置の赤サブ画素、緑サブ画素および青サブ画素のＸＹＺ値に基づいて決定される。

これに対し、例えば５原色で表示を行う場合、ある色の三刺激値（Ｘ₀、Ｙ₀、Ｚ₀）と、赤、緑、青、黄およびシアンの輝度（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ、Ｃｙ）との関係は、下記式（２）で表され、１つの三刺激値に対応する赤、緑、青、黄およびシアンの輝度（階調レベル）の組み合わせは、多数存在する。なお、式（２）中に示されている３行５列の変換マトリクスの係数Ｘ_R、Ｙ_R、Ｚ_R・・・Ｚ_Cyは、液晶表示パネル１０の赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素ＣｙのＸＹＺ値に基づいて決定される。

多数存在する階調レベルの組み合わせには、その組み合わせによる表示を行ったときに視野角特性が良い（つまり視野角依存性が小さい）組み合わせと、視野角特性が悪い（つまり視野角依存性が大きい）組み合わせが存在する。液晶表示パネル１０の各サブ画素は、その階調レベルに応じて、視角を倒したときの透過率の変化度合が異なる。そのため、ある色を表現する場合、一般には、比較的似た階調レベルばかりの組み合わせは視野角特性が良く、大きく異なる階調レベルを含む組み合わせは、視野角特性が悪いといえる。

本実施形態における液晶表示装置１００では、信号変換回路２０は、一般的な多原色表示装置に用いられる信号変換回路とは異なり、入力された三原色画像信号に基づいて、視野角依存性（視野角特性）が異なる２種類の多原色画像信号を生成し、そのことによって、視野角制御表示が実現される。

図７を参照しながら、液晶表示装置１００の信号変換回路２０のより具体的な構成を説明する。信号変換回路２０は、図７に示すように、第１および第２の多原色変換部２１および２２と、視野角制御領域指定部２３とを有する。

第１および第２の多原色変換部（以下では単に「第１変換部」および「第２変換部」とも呼ぶ）２１および２２は、同じ三原色画像信号に基づいて、互いに異なる第１および第２の多原色画像信号を生成する。第２変換部２２によって生成される第２の多原色画像信号による表示は、第１変換部２１によって生成される第１の多原色画像信号による表示よりも視野角依存性が大きい。例えば、第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素Ｐを正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差は、第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素Ｐを正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差よりも大きい。つまり、第１の多原色画像信号による表示は、相対的に視野角特性が良く、第２の多原色画像信号による表示は、相対的に視野角特性が悪い。

視野角制御領域指定部（以下では単に「指定部」とも呼ぶ）２３は、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのそれぞれについて、第１の多原色画像信号および第２の多原色画像信号のいずれによる表示を行うかを選択する。つまり、指定部２３は、視野角を制御したい領域（つまり視野角を狭くしたい領域）を指定する。

上述した構成を有する信号変換回路２０を備えた液晶表示装置１００では、液晶表示パネル１０の複数の画素のうちの一部の画素Ｐにおいて第２の多原色画像信号による表示が行われ得る。従って、液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのうちのすべての画素Ｐにおいて第１の多原色画像信号による表示が行われる第１の表示モード（通常モード）と、一部の画素Ｐにおいて第２の多原色画像信号による表示が行われるとともに残りの画素において前記第１の多原色画像信号による表示が行われる第２の表示モード（ベールビューモード）とを切り替えることができる。

ここで、図８および図９を参照しながら、第１の表示モードおよび第２の表示モードをより具体的に説明する。図８は、第１の表示モードを説明するための図であり、図９は、第２の表示モードを説明するための図である。

図８（ａ）および図９（ａ）には、入力された三原色画像信号に対応した画像（入力画像）ＩＭの例を示している。既に説明したように、信号変換回路２０の第１変換部２１および第２変換部２２は、入力された三原色画像信号に基づいて第１の多原色画像信号および第２の多原色画像信号を生成する。

図８（ｂ）および図９（ｂ）の左側には、第１の多原色画像信号に対応する画像（第１の多原色画像）ＭＰＩ１を示し、図８（ｂ）および図９（ｂ）の右側には、第２の多原色画像信号に対応する画像（第２の多原色画像）ＭＰＩ２を示している。つまり、図８（ａ）および図９（ａ）に示した入力画像ＩＭは、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示す第１の多原色画像ＭＰＩ１および第２の多原色画像ＭＰＩ２に変換される。

ここで、図８（ｂ）および図９（ｂ）には、第１の多原色画像ＭＰＩ１および第２の多原色画像ＭＰＩ２を斜め方向から見た状態が示されている。第１の多原色画像ＭＰＩ１は、視野角特性が良いので、斜め方向から見ても色ずれがあまり発生しない。これに対し、第２の多原色画像ＭＰＩ２は、視野角特性が悪いので、斜め方向から見ると色ずれが発生する。

第１の表示モードでは、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのうちのすべての画素Ｐにおいて第１の多原色画像信号による表示が行われる。つまり、図８（ｃ）に示すように、液晶表示パネル１０の表示領域のすべてが、第１の多原色画像信号による表示が行われる第１領域Ｒｅ１である。

図８（ｄ）に示すように、このような表示状態にある液晶表示パネル１０を正面方向から観察する観察者Ｖ１、斜め右方向から観察する観察者Ｖ２および斜め左方向から観察する観察者Ｖ３は、いずれも表示画像を正しく視認することができる。

一方、第２の表示モードでは、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのうちの一部の画素Ｐにおいて第２の多原色画像信号による表示が行われるとともに残りの画素Ｐにおいて第１の多原色画像信号による表示が行われる。つまり、図９（ｃ）に示すように、液晶表示パネル１０の表示領域は、第１の多原色画像信号による表示が行われる第１領域Ｒｅ１だけでなく、第２の多原色画像信号による表示が行われる第２領域Ｒｅ２を含んでいる。

図９（ｄ）に示すように、このような表示状態にある液晶表示パネル１０を、正面方向から観察する観察者Ｖ１は、表示画像を正しく視認することができる。しかしながら、このような表示状態にある液晶表示パネル１０を、斜め右方向から観察する観察者Ｖ２および斜め左方向から観察する観察者Ｖ３は、第２領域Ｒｅ２における色ずれによって、表示画像を正しく視認することができない。従って、第２の表示モードでは、近くにいる他人からの覗き見が防止されるので、プライバシーや情報の機密性を容易に守ることができる。

上述したように、本実施形態における液晶表示装置１００では、信号変換回路２０が、入力された三原色画像信号に基づいて、視野角依存性（視野角特性）が異なる２種類の多原色画像信号を生成し、そのことによって、視野角制御表示が実現される。そのため、２つ目の液晶表示パネル（特許文献２の表示装置９００におけるスイッチング液晶表示部９１２）が必要ではない。従って、駆動回路の規模を大きくする必要がなく、製造コストの増加が防止される。また、表示光が２つ目の液晶表示パネルを透過することによって表示が暗くなることがない。そのため、本実施形態の液晶表示装置１００は、視野角制御表示を比較的簡易な構成で実現することができ、また、明るい表示を行うことができる。

なお、多原色画像信号による表示の視野角依存性の大きさ、つまり、視野角特性の良し悪しは、画素Ｐを正面方向から見たときと斜め方向から見たときとの色差ΔEu'v'によって評価することができる。

ここで、図１０を参照しながら、画素Ｐが赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅによって規定される場合（図３に示した場合）を例として、ある多原色画像信号について色差ΔEu'v'を計算する手順を説明する。

まず、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの階調レベルの組み合わせから、正面方向における画素Ｐの輝度および斜め６０°方向における画素Ｐの輝度が算出される。なお、入力階調と、γ＝２．２の場合の正面方向における規格化輝度および斜め６０°方向における規格化輝度との関係は、例えば図１１に示す通りである。

次に、正面方向における画素Ｐの輝度から、正面方向における三刺激値ＸＹＺが算出される。また、斜め６０°方向における画素Ｐの輝度から、斜め６０°方向における三刺激値ＸＹＺが算出される。このとき、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅによってそれぞれ表示される原色（つまり赤、緑、青および黄）の色度ｘ、ｙおよびＹ値が参照される。下記表２に、その例を示す。

続いて、正面方向における三刺激値ＸＹＺから、正面方向における色度u₀'、v₀'が算出される。また、斜め６０°方向における三刺激値ＸＹＺから、斜め６０°方向における色度u₆₀'、v₆₀'が算出される。ここで、三刺激値ＸＹＺと、色度u'、v'との関係は、下記式（３）および（４）によって表される。

ｕ’＝４Ｘ／（Ｘ＋１５Ｙ＋３Ｚ） ・・・（３）
ｖ’＝９Ｙ／（Ｘ＋１５Ｙ＋３Ｚ） ・・・（４）

その後、正面方向における色度u₀'、v₀'と、斜め６０°方向における色度u₆₀'、v₆₀'とから、色差ΔEu'v'が算出される。ここで、ΔEu'v'と、正面方向における色度u₀'、v₀'および斜め６０°方向における色度u₆₀'、v₆₀'との関係は、下記式（５）によって表される。

ΔEu'v'=√((u₀'-u₆₀')²+(v₀'-v₆₀')²) ・・・（５）

このようにして、多原色画像信号についての色差ΔEu'v'を計算することができる。そのため、ある色を表示するための複数個の多原色画像信号（階調レベルの組み合わせ）について色差ΔEu'v'を計算し、色差ΔEu'v'が相対的に小さいものを第１の多原色画像信号とし、色差ΔEu'v'が相対的に大きいものを第２の多原色画像信号とすればよい。

なお、第１の多原色画像信号は、必ずしも色差ΔEu'v'が最小のものである必要はないし、第２の多原色画像信号は、必ずしも色差ΔEu'v'が最大のものである必要はない。第１の多原色画像信号についての色差ΔEu'v'をΔEu'v'(GOOD)とし、第２の多原色画像信号についての色差ΔEu'v'をΔEu'v'(BAD)とすると、ΔEu'v'(BAD)／ΔEu'v'(GOOD)が１．０を超えていればよい。第２の表示モードにおいて、斜め方向から見たときに画像を十分に視認されにくくするためには、ΔEu'v'(BAD)／ΔEu'v'(GOOD)は、１．３以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。

第１および第２の多原色画像信号の例を、下記表３に示す。表３に示す例では、第１の多原色画像信号は、（R, G, B, Ye）＝（171, 167, 48, 74）と表される信号であり、第２の多原色画像信号は、（R, G, B, Ye）＝（179, 179, 50, 8）と表される信号である。

この場合、第１の多原色画像信号についての色差ΔEu'v'、すなわちΔEu'v'(GOOD)は、０．０５００であり、第２の多原色画像信号についての色差ΔEu'v'、すなわちΔEu'v'(BAD)は、０．０６４６である。従って、ΔEu'v'(BAD)／ΔEu'v'(GOOD)は、約１．３（＝０．０６４６／０．０５００）となる。

表３に示した例の第１および第２の多原色画像信号を用いて液晶表示パネル１０で図１２（ａ）に示す表示を行った場合に、正面方向および斜め６０°方向から見たときの液晶表示パネル１０の表示画面を図１２（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ示す。

図１２（ｂ）からわかるように、正面方向から見たときには、第１の多原色画像信号による表示が行われる第１領域Ｒｅ１と、第２の多原色画像信号による表示が行われる第２領域Ｒｅ２とは、同じ色に見える。これに対し、図１２（ｃ）からわかるように、斜め６０°方向から見たときには、第１領域Ｒｅ１と第２領域Ｒｅ２とは、異なる色に見える。

典型的には、第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素Ｐを正面方向から見たときの色と、第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素Ｐを正面方向から見たときの色とは同じであるが、これらは必ずしも厳密に一致していなくてもよく、実質的に同じであればよい。

なお、必ずしもすべての色の三原色画像信号について、２種類の多原色画像信号を生成する必要はない。冗長性が極端に小さくなる（つまり階調レベルの組み合わせの数が著しく少ない）色については、２種類の多原色画像信号を生成しなくてもよい。テレビジョン放送等では、入力画像には、スキンカラーが含まれていることが多いので、スキンカラーを示す三原色画像信号については、２種類の多原色画像信号を生成することが好ましいと言える。

また、図９（ｃ）には、第２の表示モードにおいて、第２の多原色画像信号による表示が行われる第２領域Ｒｅ２が斜め方向に延びるストライプ状に形成される例を示したが、第２領域Ｒｅ２の形状や配置はこれに限定されるものではない。第２領域Ｒｅ２は、例えば、クロスハッチ状に形成されてもよいし、ランダムに配置されてもよく、千鳥状に（つまり第２領域Ｒｅ２と第１領域Ｒｅ１とがチェッカーフラッグのようなパターンを形成するように）配置されてもよい。また、第２領域Ｒｅ２の形状や配置が時間の経過とともに変化してもよい。

続いて、図１３を参照しながら、液晶表示装置１００の信号変換回路２０のより具体的な構成の他の例を説明する。図１３に示した構成を採用すると、後述するように、第２の表示モードにおいて、液晶表示パネル１０を正面方向から見たときには視認されない情報であって、液晶表示パネル１０を斜め方向から見たときに視認される情報を表示することができる。つまり、第２の表示モードを利用して、付加的な情報を表示することができる。

図１３に示す信号変換回路２０は、マスク領域生成部２４をさらに有する点において、図７に示した信号変換回路２０と異なっている。図１３に示されている構成では、第２のモードにおいて表示したい付加的な情報が入力されると、マスク領域生成部２４によりマスクデータが生成される。マスクデータは、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのうち、第２の多原色画像信号による表示を行うべき画素Ｐを特定する（つまり付加的な情報を表示したい領域にフラグを立てる）ものである。生成されたマスクデータは、視野角制御領域指定部２３に出力される。マスクデータによりフラグが立った領域において、第２の多原色画像信号による表示が行われる。

ここで、図１４を参照しながら、第２の表示モードによる付加的情報の表示をより具体的に説明する。

図１４（ａ）には、入力される付加的情報ＡＩの例を示している。ここでは、付加的情報ＡＩは、現在の時刻である。

第２の表示モードでは、液晶表示パネル１０の複数の画素Ｐのうちの一部の画素Ｐにおいて第２の多原色画像信号による表示が行われるとともに、残りの画素Ｐにおいて第１の多原色画像信号による表示が行われる。つまり、図１４（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０の表示領域は、第１の多原色画像信号による表示が行われる第１領域Ｒｅ１と、第２の多原色画像信号による表示が行われる第２領域Ｒｅ２とを含んでおり、さらに、第２領域Ｒｅ２は、付加的情報ＡＩを形作っている。

図１４（ｃ）に示すように、このような表示状態にある液晶表示パネル１０を、正面方向から観察する観察者Ｖ１は、付加的情報ＡＩを視認することはできない。これに対し、このような表示状態にある液晶表示パネル１０を、斜め右方向から観察する観察者Ｖ２および斜め左方向から観察する観察者Ｖ３は、第２領域Ｒｅ２における色ずれによって、付加的情報ＡＩを視認することができる。

従って、図１３に示した構成を採用すると、第２の表示モードを、ベールビューモードとしてだけでなく、付加的情報ＡＩを表示するモードしても機能させることができる。これにより、例えば、携帯電話端末において画面を傾けたときだけ付加的情報ＡＩを確認することができる画像表示や、斜め方向から見たときだけ字幕や文字放送を観察することができるテレビを実現することができる。

続いて、第１変換部２１および第２変換部２２の具体的な構成の例を説明する。第１変換部２１および第２変換部２２は、例えば、三原色画像信号によって特定される色に対応したサブ画素階調レベルを示すデータを含むルックアップテーブルを有することにより、入力された三原色画像信号に応じてこのルックアップテーブルを参照して多原色画像信号を生成することができる。ただし、サブ画素階調レベルを示すデータをすべての色についてルックアップテーブルに含めると、ルックアップテーブルのデータ量が多くなってしまい、容量の小さな安価なメモリを用いてルックアップテーブルを簡便に構成することが難しい。

図１５に、第１変換部（第１の多原色変換部）２１の好ましい構成の一例を示す。図１５に示す例では、第１変換部２１は、ルックアップテーブルメモリ２１ａおよび演算部２１ｂを有する。

ルックアップテーブルメモリ２１ａは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を格納している。このルックアップテーブルは、目標色の三刺激値（XD, YD, ZD）に対応する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙの階調レベルを示す３次元マトリクス構造のデータを有している。ルックアップテーブルメモリ２１ａのルックアップテーブルを参照することにより、目標色の三刺激値（XD, YD, ZD）、つまり、三原色画像信号によって示される無彩色に対応する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙの階調レベルを決定することができる。

演算部２１ｂは、目標色の三刺激値（XD, YD, ZD）と、ルックアップテーブルメモリ２１ａによって決定された黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙの階調レベルを用いた演算を行うことによって、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの階調レベルを算出する。演算部２１ｂは、具体的には、下記式（６）に従って演算を行う。

式（６）における（i）部分は、ルックアップテーブルに基づいて決定された黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙの階調レベルに対応する三刺激値ＸＹＺである。この三刺激値ＸＹＺを、目標色の三刺激値（XD, YD, ZD）から減算した結果（式（６）における（ii）部分）が、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂに対応する三刺激値ＸＹＺである。赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂに対応する三刺激値ＸＹＺに、逆行列演算を行うことにより、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの階調レベルを一意に決定することができる。

上述したように、図１５に示した第１変換部２１では、まず、ルックアップテーブルメモリ２１ａに格納されたルックアップテーブルを用いて２つのサブ画素の階調レベルを決定し、その後、演算部２１ｂによって残りの３つのサブ画素の階調レベルを算出する。従って、ルックアップテーブルメモリ２１ａに格納されるルックアップテーブルは、５つのサブ画素のすべてについてのデータを含んでいる必要はなく、５つのサブ画素のうちの２つのサブ画素についてのデータのみを含んでいればよい。従って、図１５に示すような構成を採用すると、容量の小さい安価なメモリを用いてルックアップテーブルを簡便に構成することができる。

なお、上記の説明では、ルックアップテーブルには黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙの階調レベルを示すデータを含め、演算部２１ｂによって残りの赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの階調レベルを算出する例を述べたが、ルックアップテーブルに予め含めておくデータは、必ずしも黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃｙについてのものである必要はない。ルックアップテーブルに任意の２つのサブ画素の階調レベルを示すデータを含めれば、演算部２１ｂによって残りの３つのサブ画素の階調レベルを算出することができる。

また、１つの画素を規定するサブ画素の数が５つ以外の場合についても、同様の手法により、ルックアップテーブルのデータ量を少なくすることができる。第１変換部２１および第２変換部２２は、表示に用いられる原色の数をｎとしたとき、ルックアップテーブルを参照することによって、ｎ個の原色のうちの（ｎ−３）個の原色の階調レベルを決定し（つまりルックアップテーブルには（ｎ−３）個の原色についてのデータを含めておく）、（ｎ−３）個の原色の階調レベルを用いた演算を行うことによってｎ個の原色のうちの残りの３個の原色の階調レベルを算出すればよい。

例えば、１つの画素が４つのサブ画素（赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅ）によって規定される場合、第１変換部２１は、ルックアップテーブルを参照して１つのサブ画素の階調レベルを決定し、演算部２１ｂの演算によって残りの３個のサブ画素の階調レベルを算出すればよい。

なお、ここでは、第１変換部２１を例としたが、第２変換部２２も第１変換部２２と同様に、ルックアップテーブルメモリと演算部とから構成され得る。ただし、その場合、第１変換部２１のルックアップテーブルメモリ２１ａに格納されているルックアップテーブルと、第２変換部２２のルックアップテーブルメモリに格納されているルックアップテーブルとは、互いに異なっている。

信号変換回路２０が有する構成要素は、ハードウェアによって実現できるほか、これらの一部または全部をソフトウェアによって実現することもできる。これらの構成要素をソフトウェアによって実現する場合、コンピュータを用いて構成してもよく、このコンピュータは、各種プログラムを実行するためのＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）や、それらのプログラムを実行するためのワークエリアとして機能するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）などを備えるものである。そして各構成要素の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにおいて実行し、このコンピュータを各構成要素として動作させる。

また、プログラムは、記録媒体からコンピュータに供給されてもよく、あるいは、通信ネットワークを介してコンピュータに供給されてもよい。記録媒体は、コンピュータと分離可能に構成されてもよく、コンピュータに組み込むようになっていてもよい。この記録媒体は、記録したプログラムコードをコンピュータが直接読み取ることができるようにコンピュータに装着されるものであっても、外部記憶装置としてコンピュータに接続されたプログラム読取装置を介して読み取ることができるように装着されるものであってもよい。記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープなどのテープ：フレキシブルディスク／ハードディスク等の磁気ディスク、ＭＯ、ＭＤ等の光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＣＤ―Ｒ等の光ディスクを含むディスク：ＩＣカード（メモリカードを含む）、光カード等のカード：あるいは、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリなどを用いることができる。また、通信ネットワークを介してプログラムを供給する場合、プログラムは、そのプログラムコードが電子的な伝送で具現化された搬送波あるいはデータ信号の形態をとってもよい。

本発明の実施形態によると、視野角制御表示を比較的簡易な構成で実現することができ、且つ、明るい表示を行い得る多原色液晶表示装置が提供される。本発明の実施形態による多原色液晶表示装置は、携帯電話端末や液晶テレビをはじめとする種々の電子機器に好適に用いられる。

１０ 多原色液晶表示パネル
２０ 信号変換回路
２１ 第１の多原色変換部
２１ａ ルックアップテーブルメモリ
２１ｂ 演算部
２２ 第２の多原色変換部
２３ 視野角制御領域指定部
２４ マスク領域生成部
３０ 液晶コントローラ
１００ 液晶表示装置（多原色液晶表示装置）
Ｐ 画素
Ｒ 赤サブ画素
Ｒ１ 第１の赤サブ画素
Ｒ２ 第２の赤サブ画素
Ｇ 緑サブ画素
Ｂ 青サブ画素
Ｙｅ 黄サブ画素
Ｃｙ シアンサブ画素
Ｍａ マゼンタサブ画素
ＩＭ 入力画像
ＭＰＩ１ 第１の多原色画像
ＭＰＩ２ 第２の多原色画像
Ｒｅ１ 第１領域
Ｒｅ２ 第２領域
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 観察者

Claims (10)

1. 互いに異なる色を表示する第１サブ画素、第２サブ画素、第３サブ画素および第４サブ画素を含む複数のサブ画素によってそれぞれが規定される複数の画素を有する多原色液晶表示パネルと、
   三原色に対応した三原色画像信号を、４つ以上の原色に対応した多原色画像信号に変換する信号変換回路と、を備えた多原色液晶表示装置であって、
   前記信号変換回路は、同じ三原色画像信号に基づいて互いに異なる第１および第２の多原色画像信号を生成する第１および第２の多原色変換部を有し、
   前記第２の多原色変換部によって生成される前記第２の多原色画像信号による表示は、前記第１の多原色変換部によって生成される前記第１の多原色画像信号による表示よりも視野角依存性が大きく、
   前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちの一部の画素において前記第２の多原色画像信号による表示が行われ得る、多原色液晶表示装置。
2. 前記第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差は、前記第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときと斜め６０°方向から見たときとの色差よりも大きい、請求項１に記載の多原色液晶表示装置。
3. 前記第１の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときの色と、前記第２の多原色画像信号による表示を行った場合の画素を正面方向から見たときの色とは、実質的に同じである、請求項１または２に記載の多原色液晶表示装置。
4. 前記信号変換回路は、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のそれぞれについて、前記第１の多原色画像信号および前記第２の多原色画像信号のいずれによる表示を行うかを選択する視野角制御領域指定部をさらに有する、請求項１から３のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
5. 前記信号変換回路は、前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうち、前記第２の多原色画像信号による表示を行うべき画素を特定するマスクデータを生成して前記視野角制御領域指定部に出力するマスク領域生成部をさらに有する、請求項４に記載の多原色液晶表示装置。
6. 前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちのすべての画素において前記第１の多原色画像信号による表示が行われる第１の表示モードと、
   前記多原色液晶表示パネルの前記複数の画素のうちの一部の画素において前記第２の多原色画像信号による表示が行われるとともに残りの画素において前記第１の多原色画像信号による表示が行われる第２の表示モードと、を切り替え得る、請求項１から５のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
7. 前記第２の表示モードにおいて、前記多原色液晶表示パネルを正面方向から見たときには視認されない情報であって、前記多原色液晶表示パネルを斜め方向から見たときに視認される情報を表示し得る、請求項６に記載の多原色液晶表示装置。
8. 前記第１サブ画素、前記第２サブ画素および前記第３サブ画素は、赤を表示する赤サブ画素、緑を表示する緑サブ画素および青を表示する青サブ画素である、請求項１から７のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
9. 前記第４サブ画素は、黄を表示する黄サブ画素、シアンを表示するシアンサブ画素またはマゼンタを表示するマゼンタサブ画素である、請求項８に記載の多原色液晶表示装置。
10. 前記複数のサブ画素は、前記第１、第２、第３および第４サブ画素とは異なる色を表示する第５サブ画素をさらに含む請求項１から９のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。

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