JP2018010063A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置において、色再現性を大きく向上させる。
【解決手段】液晶表示装置は、カラー画像を表示する第１表示パネルと、白黒画像を表示する第２表示パネルと、前記第１表示パネル用の第１画像データと、前記第２表示パネル用の第２画像データとを生成する画像処理部とを含み、前記画像処理部は、前記画素グループに含まれる複数の画素に対応する複数の階調値のうち最大となる最大階調値を、高階調の第１階調値に補正するとともに、他の階調値を、補正係数を乗じて補正することにより、前記第１画像データを生成する第１画像生成部と、前記画素グループに対応する前記第２表示パネルにおける画素に対応する階調値を、低階調の第２階調値に補正することにより、前記第２画像データを生成する第２画像生成部と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、２枚の表示パネルを重ね合わせて、入力映像信号に基づいて、それぞれの表示パネルに画像を表示させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には例えば、前後に配置された２枚の表示パネルのうち前側（観察者側）の表示パネルにカラー画像を表示し、後側（バックライト側）の表示パネルに白黒画像を表示することにより、コントラストの向上を図るものである。また、上記液晶表示装置では、表示特性（色再現性）を考慮して、２枚の表示パネルそれぞれのガンマ値を互いに異なる値に設定している。例えば、カラー画像を表示する表示パネルのガンマ値を、白黒画像を表示する表示パネルのガンマ値より高く設定し、両表示パネルを合わせた全体のガンマ値が２．２になるように調整している。

特開２００７−３１０１６１号公報

しかし、上記従来の液晶表示装置では、各表示パネルに設定されるガンマ値を調整しているため、ある程度の色再現性の向上は見込めるが、色再現性を更に高めることは困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置において、色再現性を大きく向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、複数の表示パネルが重ね合わされて配置され、それぞれの前記表示パネルに画像を表示する表示装置であって、観察者に近い位置に配置され、それぞれが赤色画素、緑色画素及び青色画素を含む複数の画素グループを含み、カラー画像を表示する第１表示パネルと、前記第１表示パネルより観察者から遠い位置に配置され、複数の画素を含み、白黒画像を表示する第２表示パネルと、入力映像信号に基づいて、前記第１表示パネル用の第１画像データと、前記第２表示パネル用の第２画像データとを生成する画像処理部と、を含み、前記画像処理部は、前記第１表示パネルにおける少なくとも１つの前記画素グループに含まれる複数の画素に対応する複数の階調値のうち最大となる最大階調値を、該最大階調値より高い第１階調値に補正するとともに、該複数の階調値のうち残りの階調値を、該階調値に前記最大階調値に対する前記第１階調値の比で表される補正係数を乗じて補正することにより、前記第１画像データを生成する第１画像生成部と、前記少なくとも１つの前記画素グループに対応する、前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値より低い第２階調値に補正することにより、前記第２画像データを生成する第２画像生成部と、を含む、ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１階調値は、前記入力映像信号に対応する全階調範囲のうち上限値となる階調値であってもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１画像生成部は、前記最大階調値を、前記第１表示パネルのガンマ特性に基づいて前記第１階調値に補正してもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第２画像生成部は、前記少なくとも１つの前記画素グループに対応する、前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値に前記補正係数の逆数を乗じて算出した階調値を、前記第２階調値としてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第２画像生成部は、白色に対応する階調値に前記補正係数の逆数を乗じて算出した階調値を、前記第２階調値としてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１画像生成部は、前記第１表示パネルにおける１つの前記画素グループに含まれる１つの赤色画素と１つの緑色画素と１つの青色画素に対応するそれぞれの階調値のうち最大となる最大階調値を、前記入力映像信号に対応する全階調範囲のうち上限値である前記第１階調値に補正するとともに、残りの階調値を、該階調値に前記補正係数を乗じて補正することにより、前記第１画像データを生成し、前記第２画像生成部は、平面視で１つの前記画素グループに重なる前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値に前記補正係数の逆数を乗じて補正することにより、前記第２画像データを生成してもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、平面視で、前記第１表示パネルにおける前記赤色画素、前記緑色画素、及び前記青色画素と、前記第２表示パネルにおける１つの画素とが互いに重なってもよい。

本発明に係る液晶表示装置によれば、複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置において、色再現性を大きく向上させることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 本実施形態に係る第１表示パネルの概略構成を示す平面図である。 本実施形態に係る第２表示パネルの概略構成を示す平面図である。 図４は、図２及び図３のＡ−Ａ´断面図である。 本実施形態に係る画像処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 上記第１表示パネル用の第１画像データを生成する方法を説明するための図である。 上記第２表示パネル用の第２画像データを生成する方法を説明するための図である。 本実施形態に係る液晶表示装置におけるガンマ特性を示す図である。 上記第１表示パネル用の第１画像データを生成する他の方法を説明するための図である。 他の画像補正処理における補正係数を算出する方法を説明するための図である。 上記第２表示パネル用の第２画像データを生成する他の方法を説明するための図である。 上記第１表示パネル用の第１画像データを生成する他の方法を説明するための図である。 上記第２表示パネル用の第２画像データを生成する他の方法を説明するための図である。 上記第１表示パネルの画素及び上記第２表示パネルの画素の配置を示す図である。 上記第２表示パネル用の第２画像データを生成する他の方法を説明するための図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は、画像を表示する複数の表示パネルと、それぞれの表示パネルを駆動する複数の駆動回路（複数のソースドライバ、複数のゲートドライバ）と、それぞれの駆動回路を制御する複数のタイミングコントローラと、外部から入力される入力映像信号に対して画像処理を行い、それぞれのタイミングコントローラに画像データを出力する画像処理部と、複数の表示パネルに背面側から光を照射するバックライトと、を含んでいる。表示パネルの数は限定されず２枚以上であればよい。また複数の表示パネルは、観察者側から見て前後方向に互いに重ね合わされて配置されており、それぞれが画像を表示する。以下では、２枚の表示パネルを備える液晶表示装置１０を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、液晶表示装置１０は、観察者に近い位置（前側）に配置された第１表示パネル１００と、第１表示パネル１００より観察者から遠い位置（後側）に配置された第２表示パネル２００と、第１表示パネル１００に設けられた第１ソースドライバ１２０及び第１ゲートドライバ１３０を制御する第１タイミングコントローラ１４０と、第２表示パネル２００に設けられた第２ソースドライバ２２０及び第２ゲートドライバ２３０を制御する第２タイミングコントローラ２４０と、第１タイミングコントローラ１４０及び第２タイミングコントローラ２４０に画像データを出力する画像処理部３００と、を含んでいる。第１表示パネル１００は入力映像信号に応じたカラー画像を第１画像表示領域１１０に表示し、第２表示パネル２００は入力映像信号に応じた白黒画像を第２画像表示領域２１０に表示する。画像処理部３００は、外部のシステム（図示せず）から送信された入力映像信号Ｄａｔａを受信し、後述する画像処理を実行した後、第１タイミングコントローラ１４０に第１画像データＤＡＴ１を出力し、第２タイミングコントローラ２４０に第２画像データＤＡＴ２を出力する。また画像処理部３００は、第１タイミングコントローラ１４０及び第２タイミングコントローラ２４０に同期信号等の制御信号（図１では省略）を出力する。第１画像データＤＡＴ１はカラー画像表示用の画像データであり、第２画像データＤＡＴ２は白黒画像表示用の画像データである。バックライト（図１では省略）は、第２表示パネル２００の背面側に配置されている。画像処理部３００の具体的な構成は後述する。

図２は第１表示パネル１００の概略構成を示す平面図であり、図３は第２表示パネル２００の概略構成を示す平面図である。図４は、図２及び図３のＡ−Ａ´断面図である。

図２及び図４を用いて、第１表示パネル１００の構成について説明する。図４に示すように、第１表示パネル１００は、バックライト４００側に配置された薄膜トランジスタ基板１０１（以下、ＴＦＴ基板という。）と、観察者側に配置され、ＴＦＴ基板１０１に対向するカラーフィルタ基板１０２（以下、ＣＦ基板という。）と、ＴＦＴ基板１０１及びＣＦ基板１０２の間に配置された液晶層１０３と、を含んでいる。第１表示パネル１００のバックライト４００側には偏光板１０４が配置されており、観察者側には偏光板１０５が配置されている。

ＴＦＴ基板１０１には、図２に示すように、第１方向（例えば列方向）に延在する複数のデータ線１１１と、第１方向とは異なる第２方向（例えば行方向）に延在する複数のゲート線１１２とが形成され、複数のデータ線１１１と複数のゲート線１１２とのそれぞれの交差部近傍に薄膜トランジスタ１１３（以下、ＴＦＴという。）が形成されている。第１表示パネル１００を平面的に見て、隣り合う２本のデータ線１１１と隣り合う２本のゲート線１１２とにより囲まれる領域が１つの画素１１４として規定され、該画素１１４がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のデータ線１１１は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線１１２は、列方向に等間隔で配置されている。ＴＦＴ基板１０１には、画素１１４ごとに画素電極１１５が形成されており、複数の画素１１４に共通する１つの共通電極（図示せず）が形成されている。ＴＦＴ１１３を構成するドレイン電極はデータ線１１１に電気的に接続され、ソース電極は画素電極１１５に電気的に接続され、ゲート電極はゲート線１１２に電気的に接続されている。

図４に示すように、ＣＦ基板１０２には、各画素１１４に対応して複数の着色部１０２ａが形成されている。各着色部１０２ａは、光の透過を遮断するブラックマトリクス１０２ｂで囲まれており、例えば矩形状に形成されている。また、複数の着色部１０２ａは、赤色（Ｒ色）の材料で形成され、赤色の光を透過する赤色部と、緑色（Ｇ色）の材料で形成され、緑色の光を透過する緑色部と、青色（Ｂ色）の材料で形成され、青色の光を透過する青色部と、を含んでいる。赤色部、緑色部、及び青色部は、行方向にこの順に繰り返し配列され、同一色の着色部が列方向に配列され、行方向及び列方向に隣り合う着色部１０２ａの境界部分にブラックマトリクス１０２ｂが形成されている。各着色部１０２ａに対応して、複数の画素１１４は、図２に示すように、赤色部に対応する赤色画素１１４Ｒと、緑色部に対応する緑色画素１１４Ｇと、青色部に対応する青色画素１１４Ｂと、を含んでいる。第１表示パネル１００では、１つの赤色画素１１４Ｒ、１つの緑色画素１１４Ｇ及び１つの青色画素１１４Ｂを含んで１つの画素グループ１２４を構成し、複数の画素グループ１２４がマトリクス状に配置されている。

第１タイミングコントローラ１４０は、周知の構成を備えている。例えば第１タイミングコントローラ１４０は、画像処理部３００から出力される第１画像データＤＡＴ１と第１制御信号ＣＳ１（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第１画像データＤＡ１と、第１ソースドライバ１２０及び第１ゲートドライバ１３０の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ１、データクロックＤＣＫ１、ゲートスタートパルスＧＳＰ１、ゲートクロックＧＣＫ１）とを生成する（図２参照）。第１タイミングコントローラ１４０は、第１画像データＤＡ１と、データスタートパルスＤＳＰ１と、データクロックＤＣＫ１とを第１ソースドライバ１２０に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ１とゲートクロックＧＣＫ１とを第１ゲートドライバ１３０に出力する。

第１ソースドライバ１２０は、データスタートパルスＤＳＰ１及びデータクロックＤＣＫ１に基づいて、第１画像データＤＡ１に応じたデータ信号（データ電圧）をデータ線１１１に出力する。第１ゲートドライバ１３０は、ゲートスタートパルスＧＳＰ１及びゲートクロックＧＣＫ１に基づいて、ゲート信号（ゲート電圧）をゲート線１１２に出力する。

各データ線１１１には、第１ソースドライバ１２０からデータ電圧が供給され、各ゲート線１１２には、第１ゲートドライバ１３０からゲート電圧が供給される。共通電極には、コモンドライバ（図示せず）から共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線１１２に供給されると、ゲート線１１２に接続されたＴＦＴ１１３がオンし、ＴＦＴ１１３に接続されたデータ線１１１を介して、データ電圧が画素電極１１５に供給される。画素電極１１５に供給されたデータ電圧と、共通電極に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライト４００の光の透過率を制御することによって画像表示を行う。第１表示パネル１００では、赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ、青色画素１１４Ｂそれぞれの画素電極１１５に接続されたデータ線１１１に、所望のデータ電圧を供給することにより、カラー画像表示が行われる。尚、第１表示パネル１００は、周知の構成を適用することができる。

次に、図３及び図４を用いて、第２表示パネル２００の構成について説明する。図４に示すように、第２表示パネル２００は、バックライト４００側に配置されたＴＦＴ基板２０１と、観察者側に配置され、ＴＦＴ基板２０１に対向するＣＦ基板２０２と、ＴＦＴ基板２０１及びＣＦ基板２０２の間に配置された液晶層２０３と、を含んでいる。第２表示パネル２００のバックライト４００側には偏光板２０４が配置されており、観察者側には偏光板２０５が配置されている。第１表示パネル１００の偏光板１０４と、第２表示パネル２００の偏光板２０５との間には、拡散シート３０１が配置されている。

ＴＦＴ基板２０１には、図３に示すように、列方向に延在する複数のデータ線２１１と、行方向に延在する複数のゲート線２１２とが形成され、複数のデータ線２１１と複数のゲート線２１２とのそれぞれの交差部近傍にＴＦＴ２１３が形成されている。第２表示パネル２００を平面的に見て、隣り合う２本のデータ線２１１と隣り合う２本のゲート線２１２とにより囲まれる領域が１つの画素２１４として規定され、該画素２１４がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のデータ線２１１は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線２１２は、列方向に等間隔で配置されている。ＴＦＴ基板２０１には、画素２１４ごとに画素電極２１５が形成されており、複数の画素２１４に共通する１つの共通電極（図示せず）が形成されている。ＴＦＴ２１３を構成するドレイン電極はデータ線２１１に電気的に接続され、ソース電極は画素電極２１５に電気的に接続され、ゲート電極はゲート線２１２に電気的に接続されている。第１表示パネル１００の各画素１１４と、第２表示パネル２００の各画素２１４とは、互いに１対１の関係で配置されており、平面視で互いに重なっている。例えば、図２に示す画素グループ１２４を構成する赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ及び青色画素１１４Ｂそれぞれと、図３に示す３個の画素２１４それぞれとが平面視で重なっている。

図４に示すように、ＣＦ基板２０２には、各画素２１４の境界部分に対応する位置に、光の透過を遮断するブラックマトリクス２０２ｂが形成されている。ブラックマトリクス２０２ｂで囲まれた領域２０２ａには、着色部は形成されておらず、例えばオーバーコート膜が形成されている。

第２タイミングコントローラ２４０は、周知の構成を備えている。例えば第２タイミングコントローラ２４０は、画像処理部３００から出力される第２画像データＤＡＴ２と第２制御信号ＣＳ２（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第２画像データＤＡ２と、第２ソースドライバ２２０及び第２ゲートドライバ２３０の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ２、データクロックＤＣＫ２、ゲートスタートパルスＧＳＰ２、ゲートクロックＧＣＫ２）とを生成する（図３参照）。第２タイミングコントローラ２４０は、第２画像データＤＡ２と、データスタートパルスＤＳＰ２と、データクロックＤＣＫ２とを第２ソースドライバ２２０に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ２とゲートクロックＧＣＫ２とを第２ゲートドライバ２３０に出力する。

第２ソースドライバ２２０は、データスタートパルスＤＳＰ２及びデータクロックＤＣＫ２に基づいて、第２画像データＤＡ２に応じたデータ電圧をデータ線２１１に出力する。第２ゲートドライバ２３０は、ゲートスタートパルスＧＳＰ２及びゲートクロックＧＣＫ２に基づいて、ゲート電圧をゲート線２１２に出力する。

各データ線２１１には、第２ソースドライバ２２０からデータ電圧が供給され、各ゲート線２１２には、第２ゲートドライバ２３０からゲート電圧が供給される。共通電極には、コモンドライバから共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線２１２に供給されると、ゲート線２１２に接続されたＴＦＴ２１３がオンし、ＴＦＴ２１３に接続されたデータ線２１１を介して、データ電圧が画素電極２１５に供給される。画素電極２１５に供給されたデータ電圧と、共通電極に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライト４００の光の透過率を制御することによって画像表示を行う。第２表示パネル２００では、白黒画像表示が行われる。尚、第２表示パネル２００は、周知の構成を適用することができる。

図５は、画像処理部３００の具体的な構成を示すブロック図である。画像処理部３００は、メモリ部３１１と、補正係数算出部３１２と、第１画像生成部３１３と、第１画像出力部３１４と、第２画像生成部３１５と、第２画像出力部３１６とを含んでいる。画像処理部３００は、入力映像信号Ｄａｔａに基づいて以下の画像処理を行い、第１表示パネル１００用の画像データＤＡＴ１と、第２表示パネル２００用の画像データＤＡＴ２とを生成する。

画像処理部３００は、外部のシステムから送信された入力映像信号Ｄａｔａを受信すると、入力映像信号Ｄａｔａをメモリ部３１１に転送する。尚、入力映像信号Ｄａｔａは、例えば輝度情報（階調情報）と色情報を含んでいる。メモリ部３１１は、例えば、１つの画素グループ１２４に対応するカラー画像データ（ＲＧＢ画像データ）を順次記憶してもよいし、１ラインに対応するカラー画像データを順次記憶してもよいし、１フレームに対応するカラー画像データを順次記憶してもよい。

補正係数算出部３１２は、入力映像信号Ｄａｔａにおける各画素１１４に対応する階調値を補正するための補正係数Ｓ（Ｓは１以上の自然数）を算出する。図６は、第１表示パネル１００用の画像データＤＡＴ１を生成する方法を説明するための図である。図６（ａ）は、入力映像信号Ｄａｔａに対応する、１つの画素グループ１２４における各画素１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂの階調値を模式的に示した図である。ここでは、全階調範囲のうち下限値（下限階調値）をＴ０、上限値（上限階調値）をＴ１とする。尚、入力映像信号が８ビットの場合は、下限値は０となり、上限値は２５５となる。

例えば、図６（ａ）に示す画素グループ１２４では、赤色画素１１４Ｒの階調値がＴｒ、緑色画素１１４Ｇの階調値がＴｇ、青色画素１１４Ｂの階調値がＴｂであり、Ｔｇ＞Ｔｒ＞Ｔｂの関係となっている。このとき、補正係数算出部３１２は、画素グループ１２４に含まれる複数の画素１１４に対応する複数の階調値のうち最大の階調値を上限値Ｔ１に補正するための補正係数Ｓ（増加率）を算出する。具体的には、補正係数算出部３１２は、図６（ｂ）に示すように、Ｔ１／Ｔｇの式により補正係数Ｓを算出する。補正係数算出部３１２は、算出した補正係数Ｓを第１画像生成部３１３及び第２画像生成部３１５に出力する。

第１画像生成部３１３は、メモリ部３１１から例えばカラー画像データ（入力映像信号Ｄａｔａ）を取得するとともに、補正係数算出部３１２から補正係数Ｓを取得する。第１画像生成部３１３は、補正係数Ｓに基づいて、カラー画像データの各階調値を補正して第１画像データＤＡＴ１を生成する。上記の例では、第１画像生成部３１３は、図６（ｃ）に示すように、赤色画素１１４Ｒの階調値ＴｒをＴｒ´（＝Ｔｒ×Ｓ）に補正し、緑色画素１１４Ｇの階調値ＴｇをＴｇ´（＝Ｔ１）に補正し、青色画素１１４Ｂの階調値ＴｂをＴｂ´（＝Ｔｂ×Ｓ）に補正する。すなわち、第１画像生成部３１３は、１画素グループ１２４に含まれる各画素１１４の階調値に同一の補正係数Ｓを乗じることにより、色相を変えずに各階調値を高く補正して第１画像データＤＡＴ１を生成する。

第２画像生成部３１５は、補正係数算出部３１２から補正係数Ｓを取得すると、補正係数Ｓに基づいて、白黒画像の第２画像データＤＡＴ２を生成する。図７は、第２表示パネル２００用の画像データＤＡＴ２を生成する方法を説明するための図である。図７（ａ）は、各画素２１４の階調値が上限値Ｔ１である場合を模式的に示した図である。尚、図７（ａ）に示す３個の画素２１４は、平面視で、図６（ａ）に示す赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ及び青色画素１１４Ｂに重なるように配置されたものとする。第２画像生成部３１５は、図７（ｂ）に示すように、各画素２１４について、上限値Ｔ１に補正係数Ｓの逆数１／Ｓを乗じて、階調値Ｔｋ´（＝Ｔ１×１／Ｓ）に補正して第２画像データＤＡＴ２を生成する。すなわち、第２画像生成部３１５は、上記カラー画像データに対して階調値（輝度）を高く補正する分だけ、階調値を上限値Ｔ１から下げて白黒画像データを生成する。

第１画像出力部３１４は、入力映像信号Ｄａｔａが高階調値に補正されたカラー画像データ（図６（ｃ）参照）である第１画像データＤＡＴ１を、第１タイミングコントローラ１４０に出力する。第２画像出力部３１６は、低階調値の白黒画像データ（図７（ｂ）参照）である第２画像データＤＡＴ２を、第２タイミングコントローラ２４０に出力する。尚、第１画像出力部３１４及び第２画像出力部３１６は、互いに出力タイミングを調整して、第１画像データＤＡＴ１及び第２画像データＤＡＴ２を出力する。また画像処理部３００は、第１タイミングコントローラ１４０に第１制御信号ＣＳ１を出力し、第２タイミングコントローラ２４０に第２制御信号ＣＳ２を出力する（図２及び図３）。

画像処理部３００は、上記構成に加えて、フィルタ処理など周知の構成を含んでもよい。例えば、画像処理部３００は、最大値フィルタ処理、平均値フィルタ処理、ガンマ処理を実行する構成を含んでも良い。

上記の構成によれば、第１表示パネル１００において画素単位で階調を高く補正しているため、特に低階調における色再現性を大きく向上させることができるとともに、第２表示パネル２００において画素単位で階調を低く補正しているため、液晶表示装置１０の表示画面における画像の明るさ及び色相を、入力映像信号Ｄａｔａに対応する本来の明るさ及び色相に合わせることができる。

画像処理部３００は上記構成に限定されない。例えば、補正係数算出部３１２は、第１表示パネル１００に設定されるガンマ値に基づいて上記補正係数（以下では便宜上、補正係数Ｓ２と称す）を算出してもよい。ここで、本実施形態に係る液晶表示装置１０のガンマ設定について説明する。例えば図８のガンマ特性に示すように、液晶表示装置１０としてのガンマ値を２．２とするために、第１表示パネル１００の第１ガンマ値を１．９に設定し、第２表示パネル２００の第２ガンマ値を０．３に設定すると仮定する。また、入力映像信号Ｄａｔａに対応する、１つの画素グループ１２４における各画素１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂの階調値は、図９（ａ）に示す通りであると仮定する。この場合、補正係数算出部３１２は、画素グループ１２４に含まれる３個の画素１１４に対応する複数の階調値のうち最大の階調値Ｔｇを、図１０に示すように、第１ガンマ値（γ＝１．９）に対応するガンマ補正係数（１／γ＝１／１．９）に基づいて得られる補正階調値Ｔｇ´に補正するための補正係数Ｓ２（増加率）を算出する。具体的には、補正係数算出部３１２は、図９（ｂ）に示すように、Ｔｇ´／Ｔｇの式により補正係数Ｓ２を算出する。補正係数算出部３１２は、算出した補正係数Ｓ２を第１画像生成部３１３及び第２画像生成部３１５に出力する。

上記の例では、第１画像生成部３１３は、図９（ｃ）に示すように、赤色画素１１４Ｒの階調値ＴｒをＴｒ´（＝Ｔｒ×Ｓ２）に補正し、緑色画素１１４Ｇの階調値ＴｇをＴｇ´（図１０）に補正し、青色画素１１４Ｂの階調値ＴｂをＴｂ´（＝Ｔｂ×Ｓ２）に補正する。すなわち、第１画像生成部３１３は、１画素グループ１２４に含まれる各画素１１４の階調値に同一の補正係数Ｓ２を乗じることにより、色相を変えずに各階調値を高く補正する。

第２画像生成部３１５は、補正係数算出部３１２から補正係数Ｓ２を取得すると、補正係数Ｓ２に基づいて、白黒画像の第２画像データＤＡＴ２を生成する。図１１（ａ）は、各画素２１４の階調値が上限値Ｔ１である場合を模式的に示した図である。第２画像生成部３１５は、図１１（ｂ）に示すように、各画素２１４について、上限値Ｔ１に補正係数Ｓ２の逆数１／Ｓ２を乗じて、階調値Ｔｋ´（＝Ｔ１×１／Ｓ２）を有する第２画像データＤＡＴ２を生成する。すなわち、第２画像生成部３１５は、上記カラー画像データに対して階調値（輝度）を高く補正する分だけ、低い階調値の白黒画像データを生成する。

第２画像生成部３１５は、次のように第２画像データＤＡＴ２を生成してもよい。例えば、第２画像生成部３１５は、入力映像信号Ｄａｔａの最大の階調値Ｔｇ（図９（ａ）参照）を入力階調として、第２表示パネル２００の第２ガンマ値（γ＝０．３）に対応するガンマ補正テーブル（図示せず）を参照して出力階調（階調値Ｔｋ´）を取得することにより、第２画像データＤＡＴ２を生成してもよい。この構成によれば、テーブルを用いて第２画像データＤＡＴ２を生成することができるため、画像処理部３００の構成を簡略化することができる。

以上の各構成では、赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ及び青色画素１１４Ｂを含む１つの画素グループ１２４において、各画素１１４に対応する複数の階調値のうち最大の階調値に基づいて補正係数Ｓを算出している。本実施形態に係る液晶表示装置１０における画像補正処理はこれに限定されない。図１２は、第１表示パネル１００用の第１画像データＤＡＴ１を生成する他の方法を説明するための図であり、図１３は、第２表示パネル２００用の第２画像データＤＡＴ２を生成する他の方法を説明するための図である。図１２に示す例では、９個の画素グループ１２４に含まれる２７個の画素１１４に対応する複数の階調値のうち最大の階調値に基づいて補正係数（以下では便宜上、補正係数Ｓ３と称す）を算出する。例えば、２７個の画素１１４のうち青色画素１１４Ｂ（図１２の網掛け部）に対応する階調値Ｔｂ（ｍａｘ）が最大となる場合、補正係数算出部３１２は、上限値Ｔ１／Ｔｂ（ｍａｘ）の式により補正係数を算出する。第１画像生成部３１３は、上記青色画素１１４Ｂの階調値Ｔｂ（ｍａｘ）をＴ１に補正し、他の２６個の画素１１４に対応する各階調値に補正係数Ｓ３（Ｔ１／Ｔｂ（ｍａｘ））を乗じて高階調に補正して、カラー画像の第１画像データＤＡＴ１を生成する。また、第２画像生成部３２３は、図１３に示すように、第１表示パネル１００の９個の画素グループ１２４に対応する、第２表示パネル２００の２７個の画素２１４において、上限値Ｔ１に補正係数Ｓ３の逆数１／Ｓ３（＝Ｔｂ（ｍａｘ）／Ｔ１）を乗じて、低階調の白黒画像の第２画像データＤＡＴ２を生成する。

図１２及び図１３に示す構成によれば、特に低階調におけるノイズの増長を抑えることができる。尚、図１２及び図１３に示す構成において、画素グループ１２４に含まれる複数の画素１１４に対応する複数の階調値のうち最大の階調値を、図１０に示すガンマ特性に基づいて補正するとともに、この補正された階調値に基づいて補正係数Ｓ３を算出してもよい。

また上記各構成では、画像補正処理により画像の明るさが本来の明るさから変化してしまうことを防ぐために、第２画像生成部３２３は、各階調値に補正係数Ｓの逆数１／Ｓを乗じて、第２画像データＤＡＴ２を生成している。但し、画像処理部３００の構成は上記構成に限定されず、例えば、第２画像生成部３２３は、上記補正係数Ｓによらず、画像の明るさの変化が許容される範囲内において低い階調の白黒画像の第２画像データＤＡＴ２を生成してもよい。

また上記各構成では、図２に示す画素グループ１２４を構成する赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ及び青色画素１１４Ｂそれぞれと、図３に示す３個の画素２１４それぞれとが平面視で重なっているが、第１表示パネル１００の画素１１４と第２表示パネル２００の画素２１４の配置の関係はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、赤色画素１１４Ｒ、緑色画素１１４Ｇ及び青色画素１１４Ｂそれぞれを含む１つの画素グループ１２４（図１４（ａ）参照）と、１つの画素２１４（図１４（ｂ）参照）とが平面視で重なっていてもよい。この場合には、第２画像生成部３１５は、図１５（ｂ）に示すように、１つの画素グループ１２４に対向配置される１つの画素２１４について、上限値Ｔ１（図１５（ａ）参照）に補正係数Ｓの逆数１／Ｓを乗じて、階調値Ｔｋ´（＝Ｔ１×１／Ｓ）に補正して第２画像データＤＡＴ２を生成する。尚、第１画像生成部３１３は、図６に示した方法により第１画像データＤＡＴ１を生成する。上記構成によれば、色再現性を大きく向上させることができるとともに、第２表示パネル２００の画素の開口率を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施形態から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

１０ 液晶表示装置、１００ 第１表示パネル、１２０ 第１ソースドライバ、１３０ 第１ゲートドライバ、１４０ 第１タイミングコントローラ、２００ 第２表示パネル、２２０ 第２ソースドライバ、２３０ 第２ゲートドライバ、２４０ 第２タイミングコントローラ、３００ 画像処理部、３１１ メモリ部、３１２ 補正係数算出部、３１３ 第１画像生成部、３１４ 第１画像出力部、３１５ 第２画像生成部、３１６ 第２画像出力部。

Claims (7)

1. 複数の表示パネルが重ね合わされて配置され、それぞれの前記表示パネルに画像を表示する表示装置であって、
   観察者に近い位置に配置され、それぞれが赤色画素、緑色画素及び青色画素を含む複数の画素グループを含み、カラー画像を表示する第１表示パネルと、
   前記第１表示パネルより観察者から遠い位置に配置され、複数の画素を含み、白黒画像を表示する第２表示パネルと、
   入力映像信号に基づいて、前記第１表示パネル用の第１画像データと、前記第２表示パネル用の第２画像データとを生成する画像処理部と、
   を含み、
   前記画像処理部は、
   前記第１表示パネルにおける少なくとも１つの前記画素グループに含まれる複数の画素に対応する複数の階調値のうち最大となる最大階調値を、該最大階調値より高い第１階調値に補正するとともに、該複数の階調値のうち残りの階調値を、該階調値に前記最大階調値に対する前記第１階調値の比で表される補正係数を乗じて補正することにより、前記第１画像データを生成する第１画像生成部と、
   前記少なくとも１つの前記画素グループに対応する、前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値より低い第２階調値に補正することにより、前記第２画像データを生成する第２画像生成部と、
   を含む、ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１階調値は、前記入力映像信号に対応する全階調範囲のうち上限値となる階調値である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１画像生成部は、前記最大階調値を、前記第１表示パネルのガンマ特性に基づいて前記第１階調値に補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２画像生成部は、前記少なくとも１つの前記画素グループに対応する、前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値に前記補正係数の逆数を乗じて算出した階調値を、前記第２階調値とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２画像生成部は、白色に対応する階調値に前記補正係数の逆数を乗じて算出した階調値を、前記第２階調値とする、
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１画像生成部は、前記第１表示パネルにおける１つの前記画素グループに含まれる１つの赤色画素と１つの緑色画素と１つの青色画素に対応するそれぞれの階調値のうち最大となる最大階調値を、前記入力映像信号に対応する全階調範囲のうち上限値である前記第１階調値に補正するとともに、残りの階調値を、該階調値に前記補正係数を乗じて補正することにより、前記第１画像データを生成し、
   前記第２画像生成部は、平面視で１つの前記画素グループに重なる前記第２表示パネルにおける少なくとも１つの画素に対応する階調値を、該階調値に前記補正係数の逆数を乗じて補正することにより、前記第２画像データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 平面視で、前記第１表示パネルにおける前記赤色画素、前記緑色画素、及び前記青色画素と、前記第２表示パネルにおける１つの画素とが互いに重なっている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。

Images