JP3598913B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＴＮ液晶（ツイスティッドネマティック液晶）の液晶表示装置の駆動回路およびバックライト装置と、液晶表示装置に入力する映像信号の信号処理に関するものであり、特に液晶表示装置の使用状態や視認方向に応じて、適宜視野角を制御することのできる液晶表示システムの制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ＴＶ等において多く使用されているＴＮ液晶方式は、液晶のもつ屈折率異方性や捻じり配向等により、液晶層を通過する光はその方向や角度によりさまざまな複屈折効果を受け複雑な視野角依存性を示し、例えば一般的には上方向視角では画面全体が白っぽくなり、下方向視角では画面全体が暗くなり、かつ画像の低輝度部で明暗が反転してしまうという現象が発生する。
【０００３】
この様な視野角特性については、さまざまな方法により輝度、色相、コントラスト特性、階調特性等について広視野角化する技術が数多く開発されている。
このような技術としては、多くは液晶パネルそのものに対する改良や、光学的部材を用いるものが非常に多く一般的であるが、ＴＦＴ工程や液晶パネル工程が複雑とならず、歩留まりの低下やコスト増大を引き起こさない方法として、外部回路の信号処理のみで広視野角化を図る技術についても示されている。これは、液晶セルの印加電圧に対する透過率特性（以下、Ｖ−Ｔ特性と表記）の視角依存性を利用し、入力信号に対する階調電圧変換特性（以下、γ特性と表記）を、複数用意し所定の間隔でこの切換え制御を行いながら液晶を駆動することにより、複数の特性が視覚的に合成され視野角特性を向上させるという技術であり、例えば特開平７−１２１１４４号公報「液晶表示装置」、特開平９−９０９１０号公報「液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置」等に示されている。（以下、このような例を従来例１と表記する）このような従来の外部信号処理による広視野角化液晶表示装置の例を図１１に示す。図１１では、ＲＧＢ画像信号を入力として互いに異なる複数のγ特性を有するγ変換回路γ１、γ２と、このγ特性を画像信号のｎフレーム毎（ｎは自然数）に切換え制御する手段とを含み、γ変換手段の出力に応じて液晶駆動をなすようにしたもので、γ特性の切替えパターンとしては図１２に示すように画素単位に交互にかつ、連続するｎフレームの対応画素には同一のγ特性に対応した表示電圧でかつ互いに極性が異なる表示信号電圧を印加するように構成したものである。ここで、二つのγ特性は異なる視野角が最適視野になるよう例えばγ１は上視野１０°に最適化し、γ２は下視野１０°に最適化してγ特性は固定し、前記切替えパターンで変調することにより上下１０°程度最適階調特性を広げるよう動作させるというものである。
【０００４】
一方、この視野角依存性を逆に有効に利用した試みとして、ノート型パーソナルコンピュータにおけるプライバシー保護としての表示秘匿の目的や、広い視野角を必要としない場合の視認方向への最適化等の目的において、視野角を狭めたり戻したり移動したりする事への応用の提案がなされてきている。視野角を狭めたり広げたり（ここでの広げるとは従来例１のように通常より広めることではなく、狭めたものを戻すという意味での広げる）最適化したりする制御を行う技術としては他にも、画像を表示する液晶セル以外にバックライト光量を制御する液晶セルを設け、この液晶セルを制御するものであるとか、バックライトの導光板を工夫したものなども多々提案されているが、従来例１と同様に外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術としては、例えば、特開平１０−３１９３７３号公報「液晶表示装置及び液晶表示システム」に示されているものがある。（以下、このような例を従来例２と表記する）このような従来の外部信号処理による視野角制御液晶表示システムの例を図１４に示す。これは、ラビング方向の最適化と偏向板ツイスト角の最適化を施したＴＮ液晶パネルに対し、複数の階調参照電圧を生成する階調信号電圧生成回路と、所望の視野角特性設定に応じてその設定値を切換える設定値切替え回路を設け、最適な階調参照電圧を印加すること、あるいは最適な参照電圧となるべく表示データ切替え回路にて表示データをビット処理による単純なゲイン制御で変換（補正）する方法により、視野角を変更するようにしたものである。
【０００５】
このように従来技術では、外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術としては、視野角を広げる目的においては、固定的に設定された複数のγ変換特性を変調する方式が示されているが、視野角の広狭制御に関しては、配向処理を施した液晶パネルを使用し、設定された視野角特性となるよう階調信号電圧を最適化するよう切換えることが手法として開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１においてはその目的とするところが広視野角化であるため、視野角の狭い方向（例えば、上下方向）に対して、視野角を広げる為に設定した複数の異なる特性のγ特性自体は固定的に使用するものであり、複数のγ特性自体を制御する概念は含まれていない。
また、入力映像信号の映像状態への最適化や適応制御、あるいはＲＧＢ個別のγ特性や制御等については何ら明記されていない。
【０００７】
また、従来例２においてはその目的とするところは視野角の広狭制御であるが、γ特性自体は目的とする視野角設定毎に固定であり、従来例１のような変調概念はない。また、こちらも入力映像信号の映像状態への最適化や適応制御、あるいはＲＧＢ個別のγ特性や制御等については何ら明記されていない。
さらに、両従来例ともバックライトに関しては何ら触れられていない。
【０００８】
従って、従来例１において視野角の広狭制御や最適化等の目的に応用した場合でも、図１３に示すように視野角特性を広げるための複数のγ特性が例えば高輝度領域部でほぼ重なったような特性の場合に、入力映像信号として殆ど高輝度領域部に集中したような信号が入力された場合では、視野角が広がる効果が殆どなく、逆に低輝度領域部に集中したような信号が入力された場合には、γの差が大きくなるため視野角改善効果とのトレードオフで、切替えパターンによってはフリッカ等の発生の原因にもなることが考えられる。
【０００９】
一般的に、パーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面のような入力信号の場合は、入力信号のダイナミックレンジが大きく、信号成分は比較的高輝度もしくは低輝度に偏っていることが多く、ＴＶ等の映像信号では逆に中間調に集中している場合や、映像シーンによっては高輝度に集中していたり低輝度に集中していたり様々である。従来例１のように視角によるＶＴ特性の違いを利用してγ特性を最適化して視野角を制御するという基本概念の場合、入力される信号に応じた制御を行うことにより、視野角制御を実施することによる輝度やコントラスト感の低下等の画質劣化を抑えることができ、また視野角制御効果そのものについても有効に作用させることができる考えられる。
【００１０】
尚、システム的には従来例１、２では、２画面表示システムの車載ＴＶ等において安全面等の目的から、カーナビゲーション画像を運転席側へ表示し、ＴＶ映像を助手席側へ表示するといった視野角制御を行うことができないうえ、この様な信号ソースの組合わせの場合では前記のように映像上の特性が大きく異なるため良好な視野角制御が困難となる。
【００１１】
また、従来例２の手法では、視野角を通常より広げること自体は不可能であるうえ、従来例１の場合と同様に映像信号の状態による制御が行えないため、入力信号がＴＶ信号の一般的な場合のように比較的中間調領域に集中した映像の場合等では、本来、γ特性の設定は傾きの緩やかな安定した部分が使用でき効果的に行えるべきところが、従来例２の構成ではそのような制御が不可能である。
【００１２】
さらに、理想的なγ特性は、液晶表示装置のカラーフィルタやバックライト等の特性から、ＲＧＢ信号間で全階調でγ特性が一致してはおらず色シフト特性を持っているため、色相変化等の発生を抑えて視野角制御を行うには、ＲＧＢのγ特性は個々に、さらには階調に応じても最適値に設定する必要がある。
【００１３】
一方、周知のとおり透過型液晶表示システムの場合、バックライトの光量が輝度特性に対し大きなファクターとなるため、表示画像の輝度やコントラスト感に対し少なからず影響をもつが、従来例ではこの点についての考慮も特に明記されていない。
【００１４】
本発明は、このような外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術において、上記のような問題を改善することを鑑みてなされたもので、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え、視野角制御をより効果的に行えられるよう適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御し、かつバックライトに関しても連動して制御を行い、より最適な視野角制御を実現することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理等をＲＧＢ独立に施す信号制御手段と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より所望の視野角特性となる様な印加電圧に変換するγ変換回路をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段をもつ。これにより所定の方向への視野角依存性が大きくなるよう配向制御処理を施したＴＮ型液晶パネルに対し、前記複数のγ特性の階調電圧が画素毎に入力され、知覚的な特性の合成により視野角特性の可変を実現するものであり、ここで、視野角連動制御手段では、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報により、視野角制御を効果的に行うよう前記信号制御手段と前記γ変換回路に対する制御を連動して適応的に制御を行うと同時に、バックライト制御手段に対しても適応制御を行いバックライト制御を行うように動作するシステム構成としたものである。
【００１６】
これにより、外部回路の信号処理で視野角特性の制御を図るシステムにおいて、入力映像信号の状態に応じて、より効果的に輝度、コントラスト、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角特性を、狭めたり広げたり移動したり最適化したり、あるいは一方向に対する表示をマスクしたりという所望視野角制御を行うシステムを、比較的簡単な回路構成で容易に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１および３に記載の発明は、アクティブマトリックス駆動型液晶表示素子の駆動回路およびバックライトシステムにおける液晶表示制御装置であって、入力映像信号に対して映像信号処理を施す信号制御手段と、前記信号処理データを入力とし入力値に対し液晶印加電圧に変換するガンマ変換処理を、ＲＧＢ各々独立に複数の異なる特性で設定することのできるＲＧＢ独立ガンマ変換手段と、所望の視野角特性となるよう前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して、各ガンマデータ設定とその切替えパターンを制御する視野角連動制御手段と、入力映像信号の特徴抽出を行い映像特徴情報を前記視野角連動制御手段に対して出力する映像特徴検出手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え視野角制御をより効果的に行えられるよう、適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御し、画質劣化を抑えた最適な視野角制御を実現するという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項２および３および８に記載の発明は、アクティブマトリックス駆動型液晶表示素子の駆動回路およびバックライトシステムにおける液晶表示制御装置であって、入力映像信号に対して映像信号処理を施す信号制御手段と、前記信号処理データを入力とし入力値に対し液晶印加電圧に変換するガンマ変換処理を、ＲＧＢ各々独立に複数の異なる特性で設定することのできるＲＧＢ独立ガンマ変換手段と、所望の視野角特性となるよう前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して、各ガンマデータ設定とその切替えパターンを制御する視野角連動制御手段と、入力映像信号の特徴抽出を行い映像特徴情報を前記視野角連動制御手段に対して出力する映像特徴検出手段と、前記視野角連動制御手段により液晶パネルのバックライト輝度を制御するバックライト制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え視野角制御をより効果的に行えられるよう、適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御しかつ、バックライトに関しても連動して制御を行い、画質劣化を抑えた最適な視野角制御を実現するという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４および５に記載の発明は、前記信号制御手段は映像信号のコントラスト調整（映像信号の振幅調整）とブライトネス調整（ＤＣレベル調整）とを行うものとし、前記映像特徴検出手段では１画面毎に映像信号の輝度の最大値および最小値を得るものとし、１画面中の入力信号の輝度範囲と所望の視野角特性に応じて、ガンマ特性のダイナミックレンジを最も広く取れるように、もしくは視野角制御を最も効率的に行えるように、コントラストおよびブライトネス制御を行うことを特徴とする請求項１から３記載の液晶表示装置としたものであり、指定された所望の視野角特性とせしめる視野角制御値と入力映像信号の輝度の可変範囲との関係から、最も効率的に視野角制御が行えかつ最適な輝度が得られるようにコントラスト制御およびγ特性設定を行い、視野角を制御することによりコントラスト低下等の画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項６および１１に記載の発明は、前記視野角連動制御手段において前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う、複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、１画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、前記映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定により適宜最適な選択を行い、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から５記載の液晶表示装置としたものであり、液晶パネルの画素サイズもしくは表示画面のアスペクト比あるいは液晶パネルの特性等を考慮した上で、所望の視野角設定となるようγ特性設定値と映像信号の状態や信号ソースに応じてγ切替えパターンを選択することにより、輝度の低下やフリッカを抑えた画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項７および１２に記載の発明は、前記視野角連動制御手段において前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う、複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、フィールド方向に対し対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、前記映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定により適宜最適な選択を行い、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から５記載の液晶表示装置としたものであり、所望の視野角設定となるようγ特性設定値と映像信号の時間軸方向の状態や信号ソースあるいは映像信号の走査線形式や走査線変換処理に応じて、フィールド方向のγ切替えパターンを選択することにより、輝度の低下やフリッカを抑えた画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項９および１０に記載の発明は、請求項１から８に記載の液晶表示装置において、前記映像特徴検出手段と前記信号制御手段と前記ＲＧＢ独立γ変換手段と前記視野角連動制御手段に対し、画像の表示エリア別に個別に制御が可能となるようにしてあり、１画面中に複数の画面を同時表示する場合であっても、各々表示画面毎に視野角特性を個別に制御することができるようにしたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、２画面表示機能付き車載ＴＶ等において、ＴＶ表示とカーナビゲーション表示を別々の視野角方向に最適化するといった様に、表示画面毎に独立に視野角方向を制御できるという作用を有する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図を示し、図１において本液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理をＲＧＢ独立な設定で処理することのできる信号制御手段１と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より必要な印加電圧に変換するＲＧＢ独立γ変換回路２（ＲＧＢ独立γ変換手段）をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段３を備えている。さらに、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段４を設け、得られた映像特徴情報を視野角連動制御手段３に入力するように構成されている。尚、液晶パネルについてはＴＮ液晶で所望の方向に対し視野角依存性が大きくなるよう配向制御されているものを使用することを前提とする。
【００２５】
以上のように構成された液晶表示装置について、図１および図３、図４、図５、図６、図７、図８を用いてその動作を説明する。
【００２６】
まず、入力映像信号は信号制御手段１と映像特徴検出手段４に入力される。ここで、信号制御手段１はＲＧＢ独立に信号のコントラストとブライトネスの制御を行う回路であり、ＲＧＢ信号を入力とするものとし、コントラストを制御するゲインとブライトネスを制御するオフセット値がＲＧＢ独立に設定できる構成となっている回路である。また、映像特徴検出手段４は、映像信号の１画面毎に輝度の最大値（以下、ＭＡＸと表記）と最小値（以下、ＭＩＮと表記）の映像特徴情報つまり入力信号としての信号範囲が、演算により算出できるものとなっている。
【００２７】
信号制御手段１において補正された映像信号はＲＧＢ独立γ変換回路２に入力される。ＲＧＢ独立γ変換回路２は、パラメータによる演算方式によりγ変換処理を行う回路がＲＧＢ３系統あり、パラメータはＲＧＢ各々に対しγ１とγ２の各設定を行える構成となっており、さらに、γ変換処理としてγ１特性とγ２特性を切換えるセレクタを備えている。尚、γ変換については部分的にＲＯＭテーブル方式と組み合わせることにより、γ特性の部分的な曲線化が行えパラメータによる演算での直線近似だけの場合より更に精度を高めたγ変換回路とすることができる。ＲＧＢ独立γ変換回路より出力された信号は、図示しない極性反転回路等（アナログＩＦ構成の液晶パネルの場合はＤＡ変換器、ビデオアンプ等も含む）を通して液晶パネルのソースドライバーへ入力され液晶画素が駆動される。
【００２８】
視野角連動制御手段３は、外部より設定された所望の視野角設定と映像特徴検出手段４で得られたＭＡＸ／ＭＩＮ等の映像特徴情報により、以下に述べる各処理を施す。
第１に所望の視野角特性が実現できるようγ１とγ２のγ特性をＲＧＢ各々に対し設定する。
尚所望される視野角特性によって、γ１とγ２の個々の特性や組合わせは容易に設定できる場合と、所望の視野角特性が得られにくい場合があるが、できるだけ二つのγ特性は特性が近い方が画質に対する影響は少ない。
第２に信号制御手段１に対してγ１、γ２の特性とＭＡＸ／ＭＩＮ値等を考慮して、最適なコントラスト設定とブライトネス設定を行う。信号制御手段１での制御の詳細については、実施の形態３に詳細を説明する。
第３にγ１とγ２の切替えパターンを最も効果的なパターンを選択し制御する。この切換パターンについては、実施の形態４および５に詳細を説明する。
以上述べた３つの処理を、トータル的に連動し適応制御することにより、映像信号の状態を考慮した効果的な視野角制御が行える。
【００２９】
以下に、上記の主な３処理の一例の概要について図面を用いて説明する。
図５はγ変換特性の設定の一例を示した図である。本実施例においては、信号処理により視野角を広げる場合と、狭めたり移動したりする制御について説明しているが、図５（ａ）は視野角を広げる場合のγ特性設定の一例を示したものあり、図５（ｂ）は視野角を狭めたり移動もしくは最適化する場合の一例である。所望の視野角制御方向については、基本的にＴＮ液晶パネルの配向制御により視野角依存性を大きくする方向と依存度合いが、ある程度制御できるため、用途に応じて事前に処理されたものを使用する。配向制御による視野角依存性については、例えば、従来例２で説明した特開平１０−３１９３７３号公報「液晶表示装置及び液晶表示システム」にも示されている。
ここでは、垂直方向に視野角を制御する例（画面の上下方向に対し視野角依存性が大きくなるように配向制御された例）について説明すると、液晶パネルの配向制御状態に応じて各視角方向毎のＶＴ特性が例えば図３のように得られるが、これより例えば上視角４５°に最適化させたγ１と下視角３０°に最適化させたγ２とすることにより、これを後述するパターン制御で合成することにより知覚的に広視野角化を図ることができる。また、図５（ｂ）に示すように例えば下視角３０°付近に最適化させたγ１と、中間調部分等について部分的にγ１と特性を異ならせたγ２により、視野各方向の移動や最適化の基本的なγ制御を行うことができる。
このような制御としては逆に、図４に示すように例えば上視角４５°に最適化させるようなγ特性与えれば、下視角方向４５°程度以上は、ほぼ黒（最低輝度に近い値）とすることができ、ある方向からの視認をマスク（ブラックアウト）することができる。同様にホワイトアウトによるマスクも可能である。
図６、図７は、γ変換特性の切替えパターンの一例を示したもので、上記のように制御の目的と所望の視角方向によって設定されたγ１とγ２を、図６のように画素毎に空間変調および図７のようにフィールド単位に時間変調されるパターンを示している。このような変調パターンの中から、現在表示中の映像状態や視野角設定から最適なパターンを選択しγ１とγ２を切換えることにより、より効果的な視野角制御とすることができる。この内容については実施の形態４および５で詳細を説明するが、視野角連動制御手段３でトータル的に制御可能な構成としたことにより、このような制御が実現可能となる。
【００３０】
図８は、信号制御手段１で行われるコントラストとブライトネスの制御の一例を示した模式図であり、入力信号の信号範囲が狭い場合コントラストゲインにより振幅を広げ、オフセット制御によりブライトネス調整を行うことにより、γ変換処理をダイナミックレンジを充分活用して行うようにすることで、視野角制御を行う場合でも階調表示精度を充分保つように制御することができる。
このように、以上のような基本的な３つの処理を、視野角連動制御手段３において連動して、映像特徴情報に応じて適応制御することにより、連動して最適処理とすることができるため、より効果的な視野角制御を映像信号処理も含めた形で行うことができる。
【００３１】
尚、本実施の形態では、信号制御手段１はコントラストとブライトネス制御のみとしたが、本実施の形態で上視角最適化γを指定した例で説明したように一方向からの視角をブラックアウトするような場合は、正面視角あるいは上視角においても全体に輝度が低い暗い画像となるが、このような場合に映像信号に対するノイズリダクション処理を多めに設定するようにしたり、アパーチャー処理のゲインを強めるなどの連動制御も信号処理としての効果が得られ、この様な信号処理回路を含むことも有効である。
【００３２】
なお、本実施の形態および以降の実施の形態ではγ特性としてγ１とγ２の２種類のみの切換えとして説明しているが、３つ以上のγ特性を切換えることも同様に可能であり有効である。
【００３３】
以上説明したように、上記の視野角制御における基本的な３段階処理を、映像特徴検出手段４により抽出した映像信号の状態により連動して適応的に制御可能とした構成とすることにより、より効果的に輝度、コントラスト、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角の広狭あるいは一方向へのマスク等の視野角制御を実現することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における液晶表示装置のブロック図を示し、図２において本液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理をＲＧＢ独立な設定で処理することのできる信号制御手段１と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より必要な印加電圧に変換するγ変換回路２をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段３を備えている。また、それに加えてバックライト８に対してバックライト輝度を制御することのできるバックライト制御手段９を備えている。
さらに、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段４を設け、得られた映像特徴情報を視野角連動制御手段３に入力するように構成されている。尚、液晶パネルについては、ＴＮ液晶で所望の方向に対し視野角依存性が大きくなるよう配向制御されているものを使用することを前提とする。
【００３５】
以上のように構成された液晶表示装置は、実施の形態１で説明した構成に対しバックライト制御機能を加えた構成となっており、実施の形態１と異なる部分についてのみ、図２および図３、図４を用いてその動作を説明する。まず、映像特徴検出手段４は、映像信号の１画面毎に輝度のＭＡＸとＭＩＮに加えて、輝度の平均値（以下、ＡＰＬと表記）の各映像特徴情報が演算により算出できるものとなっている。これにより、視野角連動制御手段３では、実施の形態１で説明した３つの処理の連動適応制御に加えて、ＡＰＬも考慮に入れられ、バックライト制御手段９に対しバックライト輝度の制御を、視野角制御により視認方向に対して起こる液晶表示の輝度低下を、補うように制御したり、あるいはコントラスト感の低減を抑えるように制御したりといったように、入力映像信号の状態と視野角設定に応じて適宜最適な処理を行うように動作させるものである。
【００３６】
例えば、図４に示した下視角方向に対して表示をマスク（ブラックアウト）するような例では、γ特性設定γ１、γ２はいずれも全体的に出力電圧が高い電圧範囲（ノーマリーホワイト型ＴＮ液晶の場合）で出力されるようになり、結果正面視角や上視角部分についても全体として暗い状態となる。いいかえれば全般的に透過率の低い状態となるため、この様な場合にはバックライト輝度を高くなるようバックライト制御手段に対し制御を行い、輝度の低下を補償するように動作をさせることにより、視認されるべき正面視角や上視角に対しては、図４の場合より輝度の低下を抑えることができる。
【００３７】
逆に、全体として輝度が高くなる様なホワイトアウトの場合には、バックライト輝度を低減して使用することにより、本来通常通り表示させたい視認方向に対しても全体に白っぽい画像になってしまうところを低減することができる。この場合は、バックライトの消費電力削減の意味からも有効である。
また、このような視野角制限の制御以外の場合においても、信号制御手段１で処理されるコントラストおよびブライトネス制御とＡＰＬの値に応じて、例えば、図８の様な例ではＡＰＬの変動分を吸収し、入力映像信号と出力信号の視覚上のＡＰＬが同等となるようにバックライトの輝度を低減させることができる。さらに、γ変換特性γ１およびγ２そのものの静的な特性自体や、切替えパターンがγ１とγ２で面積的に非対称となるような場合など、所望の視野角特性に変化せしめる為に液晶素子の各画素の光透過率に大きな変動がある場合にも、ＡＰＬを考慮し視野角制御効果とのトレードオフも考慮しながら、バックライト輝度を制御することにより、柔軟な制御を行うことができる。
【００３８】
ＡＰＬとバックライト制御量の関係については、例えば、γが平均的な時やγが高透過率よりの場合はＡＰＬが高ければバックライト輝度を下げる方向にし、γが低透過率よりの場合はＡＰＬの値が高ければバックライト輝度を上げる方向への制御を行うなどの制御方法が一例として挙げられるが、場合によっていろいろな制御も多々考えられる。
【００３９】
尚、映像特徴検出手段４により検出される映像特徴情報を反映して視野角連動制御手段３で設定される、バックライト制御量や信号制御手段１に対するコントラストおよびブライトネス制御量については、映像特徴検出手段４により抽出された映像特徴情報を所定の時間間隔で統計処理することにより得られる映像のシーン判別情報を算出し、制御量に対して時定数をもったＩＩＲ型フィルターを通し、前記シーン判別情報から該時定数を調整するなどの方法により、映像信号の時間方向に対しても考慮した適応制御とすることができ一層効果的な制御を実現できる。
【００４０】
以上の説明のように、実施の形態１で説明した視野角制御における基本的な３つの処理にバックライト輝度の制御を加えた各処理を、映像特徴検出手段４により抽出した映像信号の状態により、連動して適応的に制御可能とした構成とすることにより、視野角制御を行ってもコントラスト感を落とすこと無く、必要以上にバックライト輝度をあげずバックライトの消費電力を抑えながら、輝度低下を補償した視野角の広狭あるいは一方向へのマスク等の視野角制御を実現することができる。
【００４１】
（実施の形態３）
実施の形態３における液晶表示装置の信号制御手段１でのコントラスト調整およびブライトネス調整およびγ特性設定の連動制御について、図３、図８、図９を用いて説明する。
【００４２】
まず、本実施の形態でのコントラスト調整およびブライトネス調整の基本的制御方法について説明する。映像特徴検出手段４では１画面毎に入力映像信号の輝度のＭＡＸとＭＩＮを演算により算出するようになっており、これにより、１画面毎に映像信号の輝度範囲が信号処理上の全処理可能範囲の中でどのあたりであるかが求められる。図８において、入力信号が図示するＭＩＮとＭＡＸの範囲であった場合、信号処理としてのダイナミックレンジを広げる為にゲイン制御を行い図８のコントラスト制御に示すように振幅を拡大する。この例では信号がＭＩＮ側寄りであるため、このままではＭＩＮ側で信号処理可能範囲を超えてしまうので、同図のブライトネス制御のようにオフセット制御してダイナミックレンジが最大となるように調整することができる。コントラストの制御としては、図９にコントラスト制御特性の一例図を示すように、ＭＡＸとＭＩＮの差分に対し図のようなゲイン特性をもつコントラスト制御を行うことにより、自然なコントラスト制御を行うことができる。
【００４３】
実際に視野角制御においては、実施の形態１、２で説明したように、図３に示すようなＶＴ特性に応じて所望の視野角特性に近くなるよう最適なγ特性を図５のように設定するが、ここで図５（ａ）および図５（ｂ）の横軸は入力電圧を示しているが、実際には信号制御手段１からの補正データであるから、視野角制御量の大きい場合に図５に示すようなγ特性を有効に活かし透過率の変化を最大限に活用して視野角制御するためには、信号制御手段１の出力データは信号処理可能範囲で最大の振幅を得るようにした方が有利である。
【００４４】
また、視野角制御量が小さく例えば視野角を正面視角付近０°±２０°といった良好な狭い視角範囲でのみ使用するというような場合には、所望のＶＴ特性は正面視角の良好な特性に近い特性であるから、階調特性の良好な部分のみを使用するようなγ変換特性としても、階調特性のよい表示が可能である。このように、視野角制御の内容や制御量によっては、図５の横軸に相当する入力を信号の可変範囲に対してどのように対応させるかの最適制御は異なるものとなるため、このように映像信号の状態に応じてコントラスト、ブライトネス制御とγ特性設定を合わせて制御することの優位性があることがわかる。
【００４５】
しかし、視野角制御のみを優先して、過度にあるいはあまりに短い間隔でコントラストやブライトネスを調整してγ変換特性を設定すると、入力映像信号の本来の映像状態を著しく変えることとなり良好な映像とはならない場合がある。
一方、液晶パネルに表示する映像信号の映像特徴については、一般に信号ソースに依るところが大きく、例えばパーソナルコンピュータやカーナビゲーション等の画像はダイナミックレンジが大きくコントラストの高い信号が多く、ＴＶ等の映像信号については中間調信号成分が多い。
【００４６】
従って以上のような点を考慮すれば、このような映像信号のソースに応じて信号制御手段１での制御量とγ変換特性の組み合せを概ね設定しておき、実際の映像状態を映像特徴検出手段４により得て微調整を行うことにより有効な制御を実現することができる。
【００４７】
さらに、実施の形態２で説明したように、信号制御手段１に対するコントラストおよびブライトネス制御量については、映像特徴検出手段４により抽出された映像特徴情報を所定の時間間隔で統計処理することにより得られる映像のシーン判別情報を算出し、コントラストゲインやブライトネス、ガンマパラメータ等の制御量に対して時定数をもったＩＩＲ型フィルターを通し、前記シーン判別情報から該時定数を調整するなどの方法により、映像信号の時間方向の変化（シーン変化）に対しても考慮した適応制御とすることができる。
【００４８】
以上説明したように、指定された視野角制御内容および制御量と入力映像信号の輝度の可変範囲との関係から、効率的に視野角制御が行えかつ、その上で最適な輝度が得られるようにコントラスト制御およびγ特性設定を行うことにより、視野角を制御することによるコントラスト低下等の画質劣化の少ない視野角制御を実現することができる。
【００４９】
（実施の形態４）
実施の形態４における液晶表示装置の視野角連動制御手段３において、ＲＧＢ独立γ変換回路に対して行われる複数γ特性の１画面内の切替えパターン制御について、図６を用いて説明する。
【００５０】
図６はγ変換特性の切替えパターンの一例を示したもので、実施の形態１および２でも説明したように、視野角特性を所望の視野角特性となるように異なる複数のγ特性を設定し、これを所定の画素毎に切換えることにより視野角を制御する本手法における、１画面（１フィールド）分の画素単位の切換パターン説明図である。図６（ａ）はＲＧＢトリオを単位として水平画素方向にγ１とγ２を交互に、また垂直方向にもγ１とγ２を交互に市松状に切換える例であり、図６（ｂ）は水平画素方向にγ１とγ２を交互にし垂直方向には列を同じとした縦ストライプ状に切換える例であり、図６（ｃ）は、水平画素方向にはγ１もしくはγ２の単一γとし垂直方向に走査線間でγ１とγ２を交互にした横ストライプ状に切換える例である。これらはいずれもＲＧＢトリオを一組として同一のγとしているが、Ｒ用γ１とＧ用γ１とＢ用γ１あるいはＲ用γ２とＧ用γ２とＢ用γ２は同じγ１、γ２であっても実施の形態１、２、３で説明したように各々異なったものである。
【００５１】
ここで、本発明においてこの空間変調における第１の特徴とする点は、図６（ｄ）のように上記図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）の３例のようなパターンをγ１とγ２が非対称になるよう切換えるようにしたパターンについても適宜使用するところである。
図６（ｄ）では、ＲＧＢトリオを１画素の単位として、水平画素方向にγ１とγ２を交互ではなく、γ１を２画素とγ２を１画素で交互に切換え、また垂直方向には逆に次走査線ではγ１を１画素とγ２を２画素で交互に切換えるというように変則的な市松状に切換える例である。
この場合もγ１、γ２は各々ＲＧＢで異なったものである。
この例では、変則的ではあるものの市松状であるため、１画面中におけるγ１とγ２の出現頻度は同等となるが、図示しないが図６（ｂ）、図６（ｃ）のようなストライプ状における非対称切換パターンや同図ｄにおいて垂直方向において走査線を交互でなく非対称とする例など、１画面中におけるγ１とγ２の出現頻度（１画面におけるγ１画素とγ２画素の面積）についても非対称とする例も考えられる。
あまり変則的なパターンとする場合は、フリッカ等の弊害の影響が考えられるが、以下に説明するように切換えるγ１とγ２の特性と入力信号状態に依存するため、これらの組み合わせをうまく選ぶことにより必ずしも弊害とはならず有効な場合も多い。
【００５２】
これらのパターンの意図するところは、特開平８−２０１７７７号公報「液晶表示装置」に示されているような容量結合画素分割法において、最適な視野角特性となりうる主画素と副画素の面積比と電圧比は非対称（例えば、２：１）である例からも容易に理解できるところであるように、設定されるγ特性γ１とγ２の特性（差異）との関係から、最も効果的に視野角特性を制御できる比率は、面積比が１：１とは限らないためである。例えば、ノーマリーホワイトのＴＮ液晶の場合γ１とγ２の電圧比がほぼ２：１であった場合、前述の容量結合画素分割法で最適な面積比は７：３程度になるという例もある。
【００５３】
このように本実施の形態の空間変調における第１の特徴とする点は、パターンを非対称な画素単位で制御する点にある。なお、本実施例で示している視野角制御に関しては、画素数としてワイドＶＧＡクラス以上の画素数がある場合を前提としている。
【００５４】
次に、本実施の形態の空間変調における第２の特徴とする点は、この切換えパターンおよび切換えるγ特性γ１、γ２を視野角連動制御手段３において、入力信号の映像状態やその目的とする視野角制御内容に応じて、適宜最適な切換パターンおよびγ特性に制御することにある。
【００５５】
例えば、映像特徴検出手段４において、１画面毎に入力映像信号の高周波成分の出現頻度を検出し入力信号の映像の細かさによって、解像度の必要な映像においてはパターンとして図６（ａ）を選択し、解像度を必要としない映像においては図６（ｄ）のパターンに切換えることにより、入力映像信号の特徴に応じた選択が可能である。
【００５６】
尚、簡易的な手段としては入力映像信号のソース別に、例えばパーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面については、図６（ａ）のパターンを選択し、ＴＶ映像等においては図６（ｄ）の例を選択するというように、入力映像信号のソース別に切換えても良い。
【００５７】
さらに、入力される映像信号の状態のみでなく、使用する液晶パネルの画素数や１画素のサイズ（正方形か長方形か）、あるいは表示画面の画面モード（特にワイド画面サイズの液晶表示装置における、ワイドアスペクト表示や２画面表示時等の画面サイズ等）のアスペクト比においても、画面毎に適宜最適な切換パターンに選択しても良い。また、入力される映像信号がインターレース信号かノンインターレース信号かであるといった走査線形式や走査線変換処理に応じて適宜最適な切換パターンに選択しても良い。
【００５８】
以上説明したように、１画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に切換えるパターン、いわゆる空間変調パターンについては、画素毎に交互とするパターンのみでなく、非対称な形とすることにより、γ１とγ２を与えるべき面積的な効果に寄与し、γ特性の差異との組合わせ効果により最適な変調パターンとすることができる。
【００５９】
さらに、これを視野角連動制御手段３において入力される映像信号の状態や、入力ソースあるいは画面構成、表示する液晶パネル構成までトータルに考慮したパターン変調とすることにより、視覚的に自然な変調が可能であり、常に最適で弊害が少なく輝度低下等の画質劣化を抑えた視野角制御を実現するとことができる。
【００６０】
（実施の形態５）
実施の形態５における液晶表示装置の視野角連動制御手段３において、ＲＧＢ独立γ変換回路２に対して行われる複数γ特性のフィールド方向（時間軸方向）への切替えパターン制御について、図６、図７を用いて説明する。
図７はγ変換特性の時間軸方向への切替えパターンの一例を示したもので、実施の形態４で説明した空間変調パターンは１画面（１フィールド分）の画素の切換パターンであったが、これを時間軸方向へも拡張したフィールド間でのパターンの切換方法についての説明図である。
図７では、図６（ｄ）のパターンについて第ｎフィールドから第ｎ＋５フィールドまでの切換パターンを示したものであり、図７（ｂ）の第ｎ＋１フィールドでは図７（ａ）の第ｎフィールドと同一パターンを続け、図７（ｃ）の第ｎ＋２フィールドは図７（ａ）の第ｎフィールドとは逆のγ特性を１フィールドのみとし、図７（ｄ）、図７（ｅ）の第ｎ＋３、第ｎ＋４フィールドではまた第ｎフィールドと同一パターンでと繰り返すものである。
これらはいずれもＲＧＢトリオを一組として同一のγとしているが、Ｒ用γ１とＧ用γ１とＢ用γ１あるいはＲ用γ２とＧ用γ２とＢ用γ２は同じγ１、γ２であっても実施の形態４で説明したように各々異なったものである。
【００６１】
ここで、本発明においてこの時間軸変調における第１の特徴とする点は、上記に説明した図７の例のようにフィールド単位で非対称になるよう切換えるようにしたパターンについても適宜使用するところである。
これらの変則的パターンの意図するところは、実施の形態４で説明したのと同様で、γ１となる画素とγ２となる画素の積分効果により、各々のγ特性と液晶パネルの応答速度等との兼ね合いで視野角制御への効果が期待できるところにある。
【００６２】
図７で説明したフィールド方向でのγ１とγ２の反転に関しては、画質面あるいは視野角制御の効果等の面で液晶パネルの応答速度に依存するところが大きいため、これを考慮した切換パターンとする必要がある。
時間軸方向への変調に関しても、あまり変則的なパターンとする場合は、フリッカ等の弊害の影響が考えられるが、以下に説明するように、弊害の目立ちにくい映像においては、視野角制御を優先するなど映像信号の状態に適応制御することにより、弊害を最小限とした視野角制御信号処理が可能である。このように本発明の時間変調における第１の特徴とする点は、パターンを非対称なフィールド単位で制御する点にある。なお、本実施の形態で示している視野角制御に関しても、画素数としてワイドＶＧＡクラス以上の画素数がある場合を前提としている。次に、本実施の形態の時間変調における第２の特徴とする点は、この切換えパターンおよび切換えるγ特性γ１、γ２を視野角連動制御手段３において、入力信号の映像状態や映像信号の走査線形式や走査線変換処理あるいはその目的とする視野角制御内容に応じて、適宜最適な切換パターンおよびγ特性に制御することにある。
【００６３】
例えば、映像特徴検出手段４において入力映像信号の動き検出を行い、映像信号の動きの速さや量を検出し入力信号の映像の動き量の多さによって、静止画あるいはほぼ静止画に近い映像においては、フリッカの低減のためフィールド方向に対称なパターンとして、かつ反転の間隔についても短めにし、逆に動きの激しい映像においては、フリッカ等の影響が目立ちにくい場合もあり、図７の例のようなパターンを選択することも効果的である場合がある。これらは使用する液晶パネルの応答速度とも密接な関係があるため、このように入力映像の状態に応じて柔軟にパターンを選択することが有効である。
【００６４】
また、入力される映像信号がインターレース信号かノンインターレース信号かであるといった走査線形式や、それに応じて映像信号処理部で処理される走査線変換処理に応じて適宜最適な切換パターンに選択しても良い。一例としては、インターレース信号入力の場合は図７のような非対称パターンが有効であり、映像信号処理部でプログレッシブ変換処理がされている場合はその処理内容に応じて適宜パターンの選択の必要があると考えられる。
尚、簡易的な手段としては、入力映像信号のソース別に例えば、パーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面については、比較的静止画に近い状態と考えられ上記のような静止画に向いた処理を行い、ＴＶ映像等においては動画に向いた処理を行うというように、入力映像信号のソース別に切換えても良い。
【００６５】
以上の説明のように、フィールド方向（時間軸方向）に対してのγ特性の切換えるパターン、いわゆる時間変調パターンについては、所定の間隔のフィールド毎に交互とするパターンのみでなく、適宜非対称な形とすることにより、γ１とγ２を与えるべき面積的な効果を３次元的に拡張でき積分効果により、知覚的にはγ特性の差異との組合わせにより最適な変調パターンとすることができる。
さらに、これを視野角連動制御手段３において入力される映像信号の状態や、入力ソースや走査線構成と走査線変換処理あるいは画面構成、表示する液晶パネル構成までトータルに考慮したパターン変調を行うことにより、視覚的に自然な変調が可能であり、常に最適で弊害が少なく輝度低下等の画質劣化を抑えた視野角制御を実現するとことができる。
【００６６】
（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６における液晶表示装置の構成ブロック図を示し、図１０において本液晶表示装置は、信号制御手段１および映像特徴検出手段４および視野角連動制御手段３およびＲＧＢ独立γ変換回路の各回路を、それぞれ入力信号の表示エリア毎に個別の動作ができるように構成してあり、入力映像信号の表示エリアを識別する信号を各回路に入力することにより、全体として表示エリア別の視野角連動制御ができるるように構成されている。
【００６７】
以上のように構成された液晶表示装置について、図１０を用いてその動作を説明する。
【００６８】
ここでは、主画面と副画面の２画面表示の場合を説明する。まず、表示エリア別映像特徴検出手段４は、映像信号の最大値、最小値、平均値等の映像特徴を演算する回路を２回路もち、主／副の映像信号のエリアを識別する信号（以下、主副エリア選択信号と表記）により、独立して各特徴量を演算する構成となっている。また、表示エリア別ＲＧＢ独立信号制御手段１および表示エリア別ＲＧＢ独立γ変換回路２は、コントラスト、ブライトネス、ＲＧＢ各複数のγ特性等の演算を行う各パラメータ設定値を主画面用と副画面用の２種類もち、主副エリア選択信号によりその動作が切換えるられるようになっている。
表示エリア別視野角連動制御手段３についても、実施の形態１、２で説明した連動制御を、主副エリア選択信号により個別の制御を行うことにより、主画面用と副画面用の映像エリア毎に、設定された異なる視野角特性の液晶表示となるよう、各回路への動作をするものである。
【００６９】
また、バックライト制御については、実施の形態２で説明したのと同様な制御を行うだけでなく、主画面と副画面の映像特徴として平均値が大きく異なるような場合（明るい画像と暗い画像の場合など）は、バックライト制御を主画面もしくは副画面の何れかの映像に対して行うものとし、制御対象外の画面（例えばバックライト制御を主画面映像に対して行う場合は副画面）に対しては、バックライトの制御効果をキャンセルするように、制御対象側のバックライト制御データから補正データを生成し、制御対象外画面のコントラスト、ブライトネス調整を行うようにすることにより、主画面と副画面の間で輝度状態が大きく異なる画像の場合であっても、視野角制御に伴うバックライト制御の影響が、他方の画面に現れないようにすることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では主／副の２画面表示の場合の例を説明したが、３画面以上のマルチ画面の場合であっても、同様に映像特徴検出手段４を必要数回路もち、信号制御手段１および視野角連動制御手段３およびＲＧＢ独立γ変換回路２に対し、表示エリア毎にパラメータ設定可能な構成としておき、表示エリア選択信号によりそれらを切換えることにより、各々表示画面毎に視野角特性を個別に制御することができる。
【００７１】
尚、２画面表示機能付き車載ＴＶ等においてＴＶ表示とカーナビゲーション表示を別々の視野角方向に最適化するといった用途においては、本機能を使用することにより走行中にはドライバー側からの視角方向へは車載ＴＶの画面をマスクする等により、道路交通上の安全化を図るといった応用も可能である。
【００７２】
以上の説明のように、２画面表示、マルチ画面表示、ＰｉｎＰといった１画面中に複数の画面を表示する場合であっても、各々の表示画面毎に視野角特性を個別に制御することが実現できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、特別な視野角制御用の液晶セルを用いたり、光学的なレンズシートを制御したり、バックライトの光学的特性を変えるといった手段を用いることなく、外部の信号処理回路のみで視野角制御を行う液晶表示システムにおいて、視野角の面で限られた条件にある場合などといった使用状況や入力ソース信号、映像信号形態、表示映像内容等に応じて適宜最適な連動制御を行うことにより、画質劣化を抑制した最適な視野角制御および表示内容の秘匿あるいは視認方向の最適化等を実現することができるものである。
【００７４】
特に、映像信号の映像特徴情報により各処理を連動した適応制御とすることにより、視野角制御を行うことによる輝度やコントラスト感の低下、フリッカ、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角の広狭、移動、特定方向へのマスキング、視認方向最適化といった視角制御を効果的に行うことができる。
また、バックライトについても適応制御とすることにより、コントラスト感や輝度を低下させることなく効果的な視野角制御が行えるとともに、バックライトの光利用効率低下を抑えて消費電力の低減を行うことも可能である。
【００７５】
さらにシステム的応用においては、２画面表示機能付き車載ＴＶ等におけるＴＶ表示とカーナビゲーション表示とを別々の視角方向に最適化するといった様な用途において、最適な構成とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図３】ＴＮ液晶表示装置のＶＴ特性の一例を示す特性図
【図４】本発明の実施の形態１および２による液晶表示装置のγ変換特性の設定による輝度特性の一例を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態１および２による液晶表示装置のγ変換特性設定の一例を示す特性図
【図６】本発明の実施の形態１から５による液晶表示装置のγ変換回路における１画面内のγ切換パターンの一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態１から５による液晶表示装置のγ変換回路におけるフィールド方向のγ切換パターンの一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１から３による液晶表示装置の信号制御手段におけるコントラストおよびブライトネス処理の一例を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態３による液晶表示装置の信号制御手段におけるコントラスト制御特性の一例を示す特性図
【図１０】本発明の実施の形態６による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１１】従来例１の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１２】従来例１で示されているγ切換パターンを説明する模式図
【図１３】従来例１で示されているγ特性設定の一例を示す特性図
【図１４】従来例２の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ ＲＧＢ独立信号制御手段
２ ＲＧＢ独立γ変換回路
３ 視野角連動制御手段
４ 映像特徴検出手段
５ ゲート駆動回路
６ 配向方向制御液晶パネル
７ ソース駆動回路
８ バックライト
９ バックライト制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＴＮ液晶（ツイスティッドネマティック液晶）の液晶表示装置の駆動回路およびバックライト装置と、液晶表示装置に入力する映像信号の信号処理に関するものであり、特に液晶表示装置の使用状態や視認方向に応じて、適宜視野角を制御することのできる液晶表示システムの制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ＴＶ等において多く使用されているＴＮ液晶方式は、液晶のもつ屈折率異方性や捻じり配向等により、液晶層を通過する光はその方向や角度によりさまざまな複屈折効果を受け複雑な視野角依存性を示し、例えば一般的には上方向視角では画面全体が白っぽくなり、下方向視角では画面全体が暗くなり、かつ画像の低輝度部で明暗が反転してしまうという現象が発生する。
【０００３】
この様な視野角特性については、さまざまな方法により輝度、色相、コントラスト特性、階調特性等について広視野角化する技術が数多く開発されている。
このような技術としては、多くは液晶パネルそのものに対する改良や、光学的部材を用いるものが非常に多く一般的であるが、ＴＦＴ工程や液晶パネル工程が複雑とならず、歩留まりの低下やコスト増大を引き起こさない方法として、外部回路の信号処理のみで広視野角化を図る技術についても示されている。これは、液晶セルの印加電圧に対する透過率特性（以下、Ｖ−Ｔ特性と表記）の視角依存性を利用し、入力信号に対する階調電圧変換特性（以下、γ特性と表記）を、複数用意し所定の間隔でこの切換え制御を行いながら液晶を駆動することにより、複数の特性が視覚的に合成され視野角特性を向上させるという技術であり、例えば特開平７−１２１１４４号公報「液晶表示装置」、特開平９−９０９１０号公報「液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置」等に示されている。（以下、このような例を従来例１と表記する）このような従来の外部信号処理による広視野角化液晶表示装置の例を図１１に示す。図１１では、ＲＧＢ画像信号を入力として互いに異なる複数のγ特性を有するγ変換回路γ１、γ２と、このγ特性を画像信号のｎフレーム毎（ｎは自然数）に切換え制御する手段とを含み、γ変換手段の出力に応じて液晶駆動をなすようにしたもので、γ特性の切替えパターンとしては図１２に示すように画素単位に交互にかつ、連続するｎフレームの対応画素には同一のγ特性に対応した表示電圧でかつ互いに極性が異なる表示信号電圧を印加するように構成したものである。ここで、二つのγ特性は異なる視野角が最適視野になるよう例えばγ１は上視野１０°に最適化し、γ２は下視野１０°に最適化してγ特性は固定し、前記切替えパターンで変調することにより上下１０°程度最適階調特性を広げるよう動作させるというものである。
【０００４】
一方、この視野角依存性を逆に有効に利用した試みとして、ノート型パーソナルコンピュータにおけるプライバシー保護としての表示秘匿の目的や、広い視野角を必要としない場合の視認方向への最適化等の目的において、視野角を狭めたり戻したり移動したりする事への応用の提案がなされてきている。視野角を狭めたり広げたり（ここでの広げるとは従来例１のように通常より広めることではなく、狭めたものを戻すという意味での広げる）最適化したりする制御を行う技術としては他にも、画像を表示する液晶セル以外にバックライト光量を制御する液晶セルを設け、この液晶セルを制御するものであるとか、バックライトの導光板を工夫したものなども多々提案されているが、従来例１と同様に外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術としては、例えば、特開平１０−３１９３７３号公報「液晶表示装置及び液晶表示システム」に示されているものがある。（以下、このような例を従来例２と表記する）このような従来の外部信号処理による視野角制御液晶表示システムの例を図１４に示す。これは、ラビング方向の最適化と偏向板ツイスト角の最適化を施したＴＮ液晶パネルに対し、複数の階調参照電圧を生成する階調信号電圧生成回路と、所望の視野角特性設定に応じてその設定値を切換える設定値切替え回路を設け、最適な階調参照電圧を印加すること、あるいは最適な参照電圧となるべく表示データ切替え回路にて表示データをビット処理による単純なゲイン制御で変換（補正）する方法により、視野角を変更するようにしたものである。
【０００５】
このように従来技術では、外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術としては、視野角を広げる目的においては、固定的に設定された複数のγ変換特性を変調する方式が示されているが、視野角の広狭制御に関しては、配向処理を施した液晶パネルを使用し、設定された視野角特性となるよう階調信号電圧を最適化するよう切換えることが手法として開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１においてはその目的とするところが広視野角化であるため、視野角の狭い方向（例えば、上下方向）に対して、視野角を広げる為に設定した複数の異なる特性のγ特性自体は固定的に使用するものであり、複数のγ特性自体を制御する概念は含まれていない。
また、入力映像信号の映像状態への最適化や適応制御、あるいはＲＧＢ個別のγ特性や制御等については何ら明記されていない。
【０００７】
また、従来例２においてはその目的とするところは視野角の広狭制御であるが、γ特性自体は目的とする視野角設定毎に固定であり、従来例１のような変調概念はない。また、こちらも入力映像信号の映像状態への最適化や適応制御、あるいはＲＧＢ個別のγ特性や制御等については何ら明記されていない。
さらに、両従来例ともバックライトに関しては何ら触れられていない。
【０００８】
従って、従来例１において視野角の広狭制御や最適化等の目的に応用した場合でも、図１３に示すように視野角特性を広げるための複数のγ特性が例えば高輝度領域部でほぼ重なったような特性の場合に、入力映像信号として殆ど高輝度領域部に集中したような信号が入力された場合では、視野角が広がる効果が殆どなく、逆に低輝度領域部に集中したような信号が入力された場合には、γの差が大きくなるため視野角改善効果とのトレードオフで、切替えパターンによってはフリッカ等の発生の原因にもなることが考えられる。
【０００９】
一般的に、パーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面のような入力信号の場合は、入力信号のダイナミックレンジが大きく、信号成分は比較的高輝度もしくは低輝度に偏っていることが多く、ＴＶ等の映像信号では逆に中間調に集中している場合や、映像シーンによっては高輝度に集中していたり低輝度に集中していたり様々である。従来例１のように視角によるＶＴ特性の違いを利用してγ特性を最適化して視野角を制御するという基本概念の場合、入力される信号に応じた制御を行うことにより、視野角制御を実施することによる輝度やコントラスト感の低下等の画質劣化を抑えることができ、また視野角制御効果そのものについても有効に作用させることができる考えられる。
【００１０】
尚、システム的には従来例１、２では、２画面表示システムの車載ＴＶ等において安全面等の目的から、カーナビゲーション画像を運転席側へ表示し、ＴＶ映像を助手席側へ表示するといった視野角制御を行うことができないうえ、この様な信号ソースの組合わせの場合では前記のように映像上の特性が大きく異なるため良好な視野角制御が困難となる。
【００１１】
また、従来例２の手法では、視野角を通常より広げること自体は不可能であるうえ、従来例１の場合と同様に映像信号の状態による制御が行えないため、入力信号がＴＶ信号の一般的な場合のように比較的中間調領域に集中した映像の場合等では、本来、γ特性の設定は傾きの緩やかな安定した部分が使用でき効果的に行えるべきところが、従来例２の構成ではそのような制御が不可能である。
【００１２】
さらに、理想的なγ特性は、液晶表示装置のカラーフィルタやバックライト等の特性から、ＲＧＢ信号間で全階調でγ特性が一致してはおらず色シフト特性を持っているため、色相変化等の発生を抑えて視野角制御を行うには、ＲＧＢのγ特性は個々に、さらには階調に応じても最適値に設定する必要がある。
【００１３】
一方、周知のとおり透過型液晶表示システムの場合、バックライトの光量が輝度特性に対し大きなファクターとなるため、表示画像の輝度やコントラスト感に対し少なからず影響をもつが、従来例ではこの点についての考慮も特に明記されていない。
【００１４】
本発明は、このような外部回路の信号処理のみで視野角特性の制御を図る技術において、上記のような問題を改善することを鑑みてなされたもので、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え、視野角制御をより効果的に行えられるよう適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御し、かつバックライトに関しても連動して制御を行い、より最適な視野角制御を実現することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理等をＲＧＢ独立に施す信号制御手段と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より所望の視野角特性となる様な印加電圧に変換するγ変換回路をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段をもつ。これにより所定の方向への視野角依存性が大きくなるよう配向制御処理を施したＴＮ型液晶パネルに対し、前記複数のγ特性の階調電圧が画素毎に入力され、知覚的な特性の合成により視野角特性の可変を実現するものであり、ここで、視野角連動制御手段では、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報により、視野角制御を効果的に行うよう前記信号制御手段と前記γ変換回路に対する制御を連動して適応的に制御を行うと同時に、バックライト制御手段に対しても適応制御を行いバックライト制御を行うように動作するシステム構成としたものである。
【００１６】
これにより、外部回路の信号処理で視野角特性の制御を図るシステムにおいて、入力映像信号の状態に応じて、より効果的に輝度、コントラスト、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角特性を、狭めたり広げたり移動したり最適化したり、あるいは一方向に対する表示をマスクしたりという所望視野角制御を行うシステムを、比較的簡単な回路構成で容易に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１および３に記載の発明は、アクティブマトリックス駆動型液晶表示素子の駆動回路およびバックライトシステムにおける液晶表示制御装置であって、入力映像信号に対して映像信号処理を施す信号制御手段と、前記信号処理データを入力とし入力値に対し液晶印加電圧に変換するガンマ変換処理を、ＲＧＢ各々独立に複数の異なる特性で設定することのできるＲＧＢ独立ガンマ変換手段と、所望の視野角特性となるよう前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して、各ガンマデータ設定とその切替えパターンを制御する視野角連動制御手段と、入力映像信号の特徴抽出を行い映像特徴情報を前記視野角連動制御手段に対して出力する映像特徴検出手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え視野角制御をより効果的に行えられるよう、適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御し、画質劣化を抑えた最適な視野角制御を実現するという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項２および３および８に記載の発明は、アクティブマトリックス駆動型液晶表示素子の駆動回路およびバックライトシステムにおける液晶表示制御装置であって、入力映像信号に対して映像信号処理を施す信号制御手段と、前記信号処理データを入力とし入力値に対し液晶印加電圧に変換するガンマ変換処理を、ＲＧＢ各々独立に複数の異なる特性で設定することのできるＲＧＢ独立ガンマ変換手段と、所望の視野角特性となるよう前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して、各ガンマデータ設定とその切替えパターンを制御する視野角連動制御手段と、入力映像信号の特徴抽出を行い映像特徴情報を前記視野角連動制御手段に対して出力する映像特徴検出手段と、前記視野角連動制御手段により液晶パネルのバックライト輝度を制御するバックライト制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、設定された所望の視野角特性となるよう行う制御を、指定された所望の視野角特性と入力される映像信号の状態に応じて、より最適な印加電圧を液晶パネルに与え視野角制御をより効果的に行えられるよう、適応的に映像信号処理とγ特性とγ特性の切替えパターンとを連動して制御しかつ、バックライトに関しても連動して制御を行い、画質劣化を抑えた最適な視野角制御を実現するという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４および５に記載の発明は、前記信号制御手段は映像信号のコントラスト調整（映像信号の振幅調整）とブライトネス調整（ＤＣレベル調整）とを行うものとし、前記映像特徴検出手段では１画面毎に映像信号の輝度の最大値および最小値を得るものとし、１画面中の入力信号の輝度範囲と所望の視野角特性に応じて、ガンマ特性のダイナミックレンジを最も広く取れるように、もしくは視野角制御を最も効率的に行えるように、コントラストおよびブライトネス制御を行うことを特徴とする請求項１から３記載の液晶表示装置としたものであり、指定された所望の視野角特性とせしめる視野角制御値と入力映像信号の輝度の可変範囲との関係から、最も効率的に視野角制御が行えかつ最適な輝度が得られるようにコントラスト制御およびγ特性設定を行い、視野角を制御することによりコントラスト低下等の画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項６および１１に記載の発明は、前記視野角連動制御手段において前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う、複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、１画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、前記映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定により適宜最適な選択を行い、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から５記載の液晶表示装置としたものであり、液晶パネルの画素サイズもしくは表示画面のアスペクト比あるいは液晶パネルの特性等を考慮した上で、所望の視野角設定となるようγ特性設定値と映像信号の状態や信号ソースに応じてγ切替えパターンを選択することにより、輝度の低下やフリッカを抑えた画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項７および１２に記載の発明は、前記視野角連動制御手段において前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う、複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、フィールド方向に対し対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、前記映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定により適宜最適な選択を行い、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から５記載の液晶表示装置としたものであり、所望の視野角設定となるようγ特性設定値と映像信号の時間軸方向の状態や信号ソースあるいは映像信号の走査線形式や走査線変換処理に応じて、フィールド方向のγ切替えパターンを選択することにより、輝度の低下やフリッカを抑えた画質劣化の少ない視野角制御を実現するという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項９および１０に記載の発明は、請求項１から８に記載の液晶表示装置において、前記映像特徴検出手段と前記信号制御手段と前記ＲＧＢ独立γ変換手段と前記視野角連動制御手段に対し、画像の表示エリア別に個別に制御が可能となるようにしてあり、１画面中に複数の画面を同時表示する場合であっても、各々表示画面毎に視野角特性を個別に制御することができるようにしたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、２画面表示機能付き車載ＴＶ等において、ＴＶ表示とカーナビゲーション表示を別々の視野角方向に最適化するといった様に、表示画面毎に独立に視野角方向を制御できるという作用を有する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図を示し、図１において本液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理をＲＧＢ独立な設定で処理することのできる信号制御手段１と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より必要な印加電圧に変換するＲＧＢ独立γ変換回路２（ＲＧＢ独立γ変換手段）をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段３を備えている。さらに、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段４を設け、得られた映像特徴情報を視野角連動制御手段３に入力するように構成されている。尚、液晶パネルについてはＴＮ液晶で所望の方向に対し視野角依存性が大きくなるよう配向制御されているものを使用することを前提とする。
【００２５】
以上のように構成された液晶表示装置について、図１および図３、図４、図５、図６、図７、図８を用いてその動作を説明する。
【００２６】
まず、入力映像信号は信号制御手段１と映像特徴検出手段４に入力される。ここで、信号制御手段１はＲＧＢ独立に信号のコントラストとブライトネスの制御を行う回路であり、ＲＧＢ信号を入力とするものとし、コントラストを制御するゲインとブライトネスを制御するオフセット値がＲＧＢ独立に設定できる構成となっている回路である。また、映像特徴検出手段４は、映像信号の１画面毎に輝度の最大値（以下、ＭＡＸと表記）と最小値（以下、ＭＩＮと表記）の映像特徴情報つまり入力信号としての信号範囲が、演算により算出できるものとなっている。
【００２７】
信号制御手段１において補正された映像信号はＲＧＢ独立γ変換回路２に入力される。ＲＧＢ独立γ変換回路２は、パラメータによる演算方式によりγ変換処理を行う回路がＲＧＢ３系統あり、パラメータはＲＧＢ各々に対しγ１とγ２の各設定を行える構成となっており、さらに、γ変換処理としてγ１特性とγ２特性を切換えるセレクタを備えている。尚、γ変換については部分的にＲＯＭテーブル方式と組み合わせることにより、γ特性の部分的な曲線化が行えパラメータによる演算での直線近似だけの場合より更に精度を高めたγ変換回路とすることができる。ＲＧＢ独立γ変換回路より出力された信号は、図示しない極性反転回路等（アナログＩＦ構成の液晶パネルの場合はＤＡ変換器、ビデオアンプ等も含む）を通して液晶パネルのソースドライバーへ入力され液晶画素が駆動される。
【００２８】
視野角連動制御手段３は、外部より設定された所望の視野角設定と映像特徴検出手段４で得られたＭＡＸ／ＭＩＮ等の映像特徴情報により、以下に述べる各処理を施す。
第１に所望の視野角特性が実現できるようγ１とγ２のγ特性をＲＧＢ各々に対し設定する。
尚所望される視野角特性によって、γ１とγ２の個々の特性や組合わせは容易に設定できる場合と、所望の視野角特性が得られにくい場合があるが、できるだけ二つのγ特性は特性が近い方が画質に対する影響は少ない。
第２に信号制御手段１に対してγ１、γ２の特性とＭＡＸ／ＭＩＮ値等を考慮して、最適なコントラスト設定とブライトネス設定を行う。信号制御手段１での制御の詳細については、実施の形態３に詳細を説明する。
第３にγ１とγ２の切替えパターンを最も効果的なパターンを選択し制御する。この切換パターンについては、実施の形態４および５に詳細を説明する。
以上述べた３つの処理を、トータル的に連動し適応制御することにより、映像信号の状態を考慮した効果的な視野角制御が行える。
【００２９】
以下に、上記の主な３処理の一例の概要について図面を用いて説明する。
図５はγ変換特性の設定の一例を示した図である。本実施例においては、信号処理により視野角を広げる場合と、狭めたり移動したりする制御について説明しているが、図５（ａ）は視野角を広げる場合のγ特性設定の一例を示したものあり、図５（ｂ）は視野角を狭めたり移動もしくは最適化する場合の一例である。所望の視野角制御方向については、基本的にＴＮ液晶パネルの配向制御により視野角依存性を大きくする方向と依存度合いが、ある程度制御できるため、用途に応じて事前に処理されたものを使用する。配向制御による視野角依存性については、例えば、従来例２で説明した特開平１０−３１９３７３号公報「液晶表示装置及び液晶表示システム」にも示されている。
ここでは、垂直方向に視野角を制御する例（画面の上下方向に対し視野角依存性が大きくなるように配向制御された例）について説明すると、液晶パネルの配向制御状態に応じて各視角方向毎のＶＴ特性が例えば図３のように得られるが、これより例えば上視角４５°に最適化させたγ１と下視角３０°に最適化させたγ２とすることにより、これを後述するパターン制御で合成することにより知覚的に広視野角化を図ることができる。また、図５（ｂ）に示すように例えば下視角３０°付近に最適化させたγ１と、中間調部分等について部分的にγ１と特性を異ならせたγ２により、視野各方向の移動や最適化の基本的なγ制御を行うことができる。
このような制御としては逆に、図４に示すように例えば上視角４５°に最適化させるようなγ特性与えれば、下視角方向４５°程度以上は、ほぼ黒（最低輝度に近い値）とすることができ、ある方向からの視認をマスク（ブラックアウト）することができる。同様にホワイトアウトによるマスクも可能である。
図６、図７は、γ変換特性の切替えパターンの一例を示したもので、上記のように制御の目的と所望の視角方向によって設定されたγ１とγ２を、図６のように画素毎に空間変調および図７のようにフィールド単位に時間変調されるパターンを示している。このような変調パターンの中から、現在表示中の映像状態や視野角設定から最適なパターンを選択しγ１とγ２を切換えることにより、より効果的な視野角制御とすることができる。この内容については実施の形態４および５で詳細を説明するが、視野角連動制御手段３でトータル的に制御可能な構成としたことにより、このような制御が実現可能となる。
【００３０】
図８は、信号制御手段１で行われるコントラストとブライトネスの制御の一例を示した模式図であり、入力信号の信号範囲が狭い場合コントラストゲインにより振幅を広げ、オフセット制御によりブライトネス調整を行うことにより、γ変換処理をダイナミックレンジを充分活用して行うようにすることで、視野角制御を行う場合でも階調表示精度を充分保つように制御することができる。
このように、以上のような基本的な３つの処理を、視野角連動制御手段３において連動して、映像特徴情報に応じて適応制御することにより、連動して最適処理とすることができるため、より効果的な視野角制御を映像信号処理も含めた形で行うことができる。
【００３１】
尚、本実施の形態では、信号制御手段１はコントラストとブライトネス制御のみとしたが、本実施の形態で上視角最適化γを指定した例で説明したように一方向からの視角をブラックアウトするような場合は、正面視角あるいは上視角においても全体に輝度が低い暗い画像となるが、このような場合に映像信号に対するノイズリダクション処理を多めに設定するようにしたり、アパーチャー処理のゲインを強めるなどの連動制御も信号処理としての効果が得られ、この様な信号処理回路を含むことも有効である。
【００３２】
なお、本実施の形態および以降の実施の形態ではγ特性としてγ１とγ２の２種類のみの切換えとして説明しているが、３つ以上のγ特性を切換えることも同様に可能であり有効である。
【００３３】
以上説明したように、上記の視野角制御における基本的な３段階処理を、映像特徴検出手段４により抽出した映像信号の状態により連動して適応的に制御可能とした構成とすることにより、より効果的に輝度、コントラスト、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角の広狭あるいは一方向へのマスク等の視野角制御を実現することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における液晶表示装置のブロック図を示し、図２において本液晶表示装置は、入力映像信号に対してコントラスト、ブライトネス処理をＲＧＢ独立な設定で処理することのできる信号制御手段１と、処理された映像信号データを液晶パネルのＶＴ特性より必要な印加電圧に変換するγ変換回路２をＲＧＢ独立にもち、所望の視野角特性になるようＲＧＢ個別に設定された複数のγデータを所定の画素パターンで切替え制御を行う視野角連動制御手段３を備えている。また、それに加えてバックライト８に対してバックライト輝度を制御することのできるバックライト制御手段９を備えている。
さらに、入力映像信号の特徴抽出を行う映像特徴検出手段４を設け、得られた映像特徴情報を視野角連動制御手段３に入力するように構成されている。尚、液晶パネルについては、ＴＮ液晶で所望の方向に対し視野角依存性が大きくなるよう配向制御されているものを使用することを前提とする。
【００３５】
以上のように構成された液晶表示装置は、実施の形態１で説明した構成に対しバックライト制御機能を加えた構成となっており、実施の形態１と異なる部分についてのみ、図２および図３、図４を用いてその動作を説明する。まず、映像特徴検出手段４は、映像信号の１画面毎に輝度のＭＡＸとＭＩＮに加えて、輝度の平均値（以下、ＡＰＬと表記）の各映像特徴情報が演算により算出できるものとなっている。これにより、視野角連動制御手段３では、実施の形態１で説明した３つの処理の連動適応制御に加えて、ＡＰＬも考慮に入れられ、バックライト制御手段９に対しバックライト輝度の制御を、視野角制御により視認方向に対して起こる液晶表示の輝度低下を、補うように制御したり、あるいはコントラスト感の低減を抑えるように制御したりといったように、入力映像信号の状態と視野角設定に応じて適宜最適な処理を行うように動作させるものである。
【００３６】
例えば、図４に示した下視角方向に対して表示をマスク（ブラックアウト）するような例では、γ特性設定γ１、γ２はいずれも全体的に出力電圧が高い電圧範囲（ノーマリーホワイト型ＴＮ液晶の場合）で出力されるようになり、結果正面視角や上視角部分についても全体として暗い状態となる。いいかえれば全般的に透過率の低い状態となるため、この様な場合にはバックライト輝度を高くなるようバックライト制御手段に対し制御を行い、輝度の低下を補償するように動作をさせることにより、視認されるべき正面視角や上視角に対しては、図４の場合より輝度の低下を抑えることができる。
【００３７】
逆に、全体として輝度が高くなる様なホワイトアウトの場合には、バックライト輝度を低減して使用することにより、本来通常通り表示させたい視認方向に対しても全体に白っぽい画像になってしまうところを低減することができる。この場合は、バックライトの消費電力削減の意味からも有効である。
また、このような視野角制限の制御以外の場合においても、信号制御手段１で処理されるコントラストおよびブライトネス制御とＡＰＬの値に応じて、例えば、図８の様な例ではＡＰＬの変動分を吸収し、入力映像信号と出力信号の視覚上のＡＰＬが同等となるようにバックライトの輝度を低減させることができる。さらに、γ変換特性γ１およびγ２そのものの静的な特性自体や、切替えパターンがγ１とγ２で面積的に非対称となるような場合など、所望の視野角特性に変化せしめる為に液晶素子の各画素の光透過率に大きな変動がある場合にも、ＡＰＬを考慮し視野角制御効果とのトレードオフも考慮しながら、バックライト輝度を制御することにより、柔軟な制御を行うことができる。
【００３８】
ＡＰＬとバックライト制御量の関係については、例えば、γが平均的な時やγが高透過率よりの場合はＡＰＬが高ければバックライト輝度を下げる方向にし、γが低透過率よりの場合はＡＰＬの値が高ければバックライト輝度を上げる方向への制御を行うなどの制御方法が一例として挙げられるが、場合によっていろいろな制御も多々考えられる。
【００３９】
尚、映像特徴検出手段４により検出される映像特徴情報を反映して視野角連動制御手段３で設定される、バックライト制御量や信号制御手段１に対するコントラストおよびブライトネス制御量については、映像特徴検出手段４により抽出された映像特徴情報を所定の時間間隔で統計処理することにより得られる映像のシーン判別情報を算出し、制御量に対して時定数をもったＩＩＲ型フィルターを通し、前記シーン判別情報から該時定数を調整するなどの方法により、映像信号の時間方向に対しても考慮した適応制御とすることができ一層効果的な制御を実現できる。
【００４０】
以上の説明のように、実施の形態１で説明した視野角制御における基本的な３つの処理にバックライト輝度の制御を加えた各処理を、映像特徴検出手段４により抽出した映像信号の状態により、連動して適応的に制御可能とした構成とすることにより、視野角制御を行ってもコントラスト感を落とすこと無く、必要以上にバックライト輝度をあげずバックライトの消費電力を抑えながら、輝度低下を補償した視野角の広狭あるいは一方向へのマスク等の視野角制御を実現することができる。
【００４１】
（実施の形態３）
実施の形態３における液晶表示装置の信号制御手段１でのコントラスト調整およびブライトネス調整およびγ特性設定の連動制御について、図３、図８、図９を用いて説明する。
【００４２】
まず、本実施の形態でのコントラスト調整およびブライトネス調整の基本的制御方法について説明する。映像特徴検出手段４では１画面毎に入力映像信号の輝度のＭＡＸとＭＩＮを演算により算出するようになっており、これにより、１画面毎に映像信号の輝度範囲が信号処理上の全処理可能範囲の中でどのあたりであるかが求められる。図８において、入力信号が図示するＭＩＮとＭＡＸの範囲であった場合、信号処理としてのダイナミックレンジを広げる為にゲイン制御を行い図８のコントラスト制御に示すように振幅を拡大する。この例では信号がＭＩＮ側寄りであるため、このままではＭＩＮ側で信号処理可能範囲を超えてしまうので、同図のブライトネス制御のようにオフセット制御してダイナミックレンジが最大となるように調整することができる。コントラストの制御としては、図９にコントラスト制御特性の一例図を示すように、ＭＡＸとＭＩＮの差分に対し図のようなゲイン特性をもつコントラスト制御を行うことにより、自然なコントラスト制御を行うことができる。
【００４３】
実際に視野角制御においては、実施の形態１、２で説明したように、図３に示すようなＶＴ特性に応じて所望の視野角特性に近くなるよう最適なγ特性を図５のように設定するが、ここで図５（ａ）および図５（ｂ）の横軸は入力電圧を示しているが、実際には信号制御手段１からの補正データであるから、視野角制御量の大きい場合に図５に示すようなγ特性を有効に活かし透過率の変化を最大限に活用して視野角制御するためには、信号制御手段１の出力データは信号処理可能範囲で最大の振幅を得るようにした方が有利である。
【００４４】
また、視野角制御量が小さく例えば視野角を正面視角付近０°±２０°といった良好な狭い視角範囲でのみ使用するというような場合には、所望のＶＴ特性は正面視角の良好な特性に近い特性であるから、階調特性の良好な部分のみを使用するようなγ変換特性としても、階調特性のよい表示が可能である。このように、視野角制御の内容や制御量によっては、図５の横軸に相当する入力を信号の可変範囲に対してどのように対応させるかの最適制御は異なるものとなるため、このように映像信号の状態に応じてコントラスト、ブライトネス制御とγ特性設定を合わせて制御することの優位性があることがわかる。
【００４５】
しかし、視野角制御のみを優先して、過度にあるいはあまりに短い間隔でコントラストやブライトネスを調整してγ変換特性を設定すると、入力映像信号の本来の映像状態を著しく変えることとなり良好な映像とはならない場合がある。
一方、液晶パネルに表示する映像信号の映像特徴については、一般に信号ソースに依るところが大きく、例えばパーソナルコンピュータやカーナビゲーション等の画像はダイナミックレンジが大きくコントラストの高い信号が多く、ＴＶ等の映像信号については中間調信号成分が多い。
【００４６】
従って以上のような点を考慮すれば、このような映像信号のソースに応じて信号制御手段１での制御量とγ変換特性の組み合せを概ね設定しておき、実際の映像状態を映像特徴検出手段４により得て微調整を行うことにより有効な制御を実現することができる。
【００４７】
さらに、実施の形態２で説明したように、信号制御手段１に対するコントラストおよびブライトネス制御量については、映像特徴検出手段４により抽出された映像特徴情報を所定の時間間隔で統計処理することにより得られる映像のシーン判別情報を算出し、コントラストゲインやブライトネス、ガンマパラメータ等の制御量に対して時定数をもったＩＩＲ型フィルターを通し、前記シーン判別情報から該時定数を調整するなどの方法により、映像信号の時間方向の変化（シーン変化）に対しても考慮した適応制御とすることができる。
【００４８】
以上説明したように、指定された視野角制御内容および制御量と入力映像信号の輝度の可変範囲との関係から、効率的に視野角制御が行えかつ、その上で最適な輝度が得られるようにコントラスト制御およびγ特性設定を行うことにより、視野角を制御することによるコントラスト低下等の画質劣化の少ない視野角制御を実現することができる。
【００４９】
（実施の形態４）
実施の形態４における液晶表示装置の視野角連動制御手段３において、ＲＧＢ独立γ変換回路に対して行われる複数γ特性の１画面内の切替えパターン制御について、図６を用いて説明する。
【００５０】
図６はγ変換特性の切替えパターンの一例を示したもので、実施の形態１および２でも説明したように、視野角特性を所望の視野角特性となるように異なる複数のγ特性を設定し、これを所定の画素毎に切換えることにより視野角を制御する本手法における、１画面（１フィールド）分の画素単位の切換パターン説明図である。図６（ａ）はＲＧＢトリオを単位として水平画素方向にγ１とγ２を交互に、また垂直方向にもγ１とγ２を交互に市松状に切換える例であり、図６（ｂ）は水平画素方向にγ１とγ２を交互にし垂直方向には列を同じとした縦ストライプ状に切換える例であり、図６（ｃ）は、水平画素方向にはγ１もしくはγ２の単一γとし垂直方向に走査線間でγ１とγ２を交互にした横ストライプ状に切換える例である。これらはいずれもＲＧＢトリオを一組として同一のγとしているが、Ｒ用γ１とＧ用γ１とＢ用γ１あるいはＲ用γ２とＧ用γ２とＢ用γ２は同じγ１、γ２であっても実施の形態１、２、３で説明したように各々異なったものである。
【００５１】
ここで、本発明においてこの空間変調における第１の特徴とする点は、図６（ｄ）のように上記図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）の３例のようなパターンをγ１とγ２が非対称になるよう切換えるようにしたパターンについても適宜使用するところである。
図６（ｄ）では、ＲＧＢトリオを１画素の単位として、水平画素方向にγ１とγ２を交互ではなく、γ１を２画素とγ２を１画素で交互に切換え、また垂直方向には逆に次走査線ではγ１を１画素とγ２を２画素で交互に切換えるというように変則的な市松状に切換える例である。
この場合もγ１、γ２は各々ＲＧＢで異なったものである。
この例では、変則的ではあるものの市松状であるため、１画面中におけるγ１とγ２の出現頻度は同等となるが、図示しないが図６（ｂ）、図６（ｃ）のようなストライプ状における非対称切換パターンや同図ｄにおいて垂直方向において走査線を交互でなく非対称とする例など、１画面中におけるγ１とγ２の出現頻度（１画面におけるγ１画素とγ２画素の面積）についても非対称とする例も考えられる。
あまり変則的なパターンとする場合は、フリッカ等の弊害の影響が考えられるが、以下に説明するように切換えるγ１とγ２の特性と入力信号状態に依存するため、これらの組み合わせをうまく選ぶことにより必ずしも弊害とはならず有効な場合も多い。
【００５２】
これらのパターンの意図するところは、特開平８−２０１７７７号公報「液晶表示装置」に示されているような容量結合画素分割法において、最適な視野角特性となりうる主画素と副画素の面積比と電圧比は非対称（例えば、２：１）である例からも容易に理解できるところであるように、設定されるγ特性γ１とγ２の特性（差異）との関係から、最も効果的に視野角特性を制御できる比率は、面積比が１：１とは限らないためである。例えば、ノーマリーホワイトのＴＮ液晶の場合γ１とγ２の電圧比がほぼ２：１であった場合、前述の容量結合画素分割法で最適な面積比は７：３程度になるという例もある。
【００５３】
このように本実施の形態の空間変調における第１の特徴とする点は、パターンを非対称な画素単位で制御する点にある。なお、本実施例で示している視野角制御に関しては、画素数としてワイドＶＧＡクラス以上の画素数がある場合を前提としている。
【００５４】
次に、本実施の形態の空間変調における第２の特徴とする点は、この切換えパターンおよび切換えるγ特性γ１、γ２を視野角連動制御手段３において、入力信号の映像状態やその目的とする視野角制御内容に応じて、適宜最適な切換パターンおよびγ特性に制御することにある。
【００５５】
例えば、映像特徴検出手段４において、１画面毎に入力映像信号の高周波成分の出現頻度を検出し入力信号の映像の細かさによって、解像度の必要な映像においてはパターンとして図６（ａ）を選択し、解像度を必要としない映像においては図６（ｄ）のパターンに切換えることにより、入力映像信号の特徴に応じた選択が可能である。
【００５６】
尚、簡易的な手段としては入力映像信号のソース別に、例えばパーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面については、図６（ａ）のパターンを選択し、ＴＶ映像等においては図６（ｄ）の例を選択するというように、入力映像信号のソース別に切換えても良い。
【００５７】
さらに、入力される映像信号の状態のみでなく、使用する液晶パネルの画素数や１画素のサイズ（正方形か長方形か）、あるいは表示画面の画面モード（特にワイド画面サイズの液晶表示装置における、ワイドアスペクト表示や２画面表示時等の画面サイズ等）のアスペクト比においても、画面毎に適宜最適な切換パターンに選択しても良い。また、入力される映像信号がインターレース信号かノンインターレース信号かであるといった走査線形式や走査線変換処理に応じて適宜最適な切換パターンに選択しても良い。
【００５８】
以上説明したように、１画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に切換えるパターン、いわゆる空間変調パターンについては、画素毎に交互とするパターンのみでなく、非対称な形とすることにより、γ１とγ２を与えるべき面積的な効果に寄与し、γ特性の差異との組合わせ効果により最適な変調パターンとすることができる。
【００５９】
さらに、これを視野角連動制御手段３において入力される映像信号の状態や、入力ソースあるいは画面構成、表示する液晶パネル構成までトータルに考慮したパターン変調とすることにより、視覚的に自然な変調が可能であり、常に最適で弊害が少なく輝度低下等の画質劣化を抑えた視野角制御を実現するとことができる。
【００６０】
（実施の形態５）
実施の形態５における液晶表示装置の視野角連動制御手段３において、ＲＧＢ独立γ変換回路２に対して行われる複数γ特性のフィールド方向（時間軸方向）への切替えパターン制御について、図６、図７を用いて説明する。
図７はγ変換特性の時間軸方向への切替えパターンの一例を示したもので、実施の形態４で説明した空間変調パターンは１画面（１フィールド分）の画素の切換パターンであったが、これを時間軸方向へも拡張したフィールド間でのパターンの切換方法についての説明図である。
図７では、図６（ｄ）のパターンについて第ｎフィールドから第ｎ＋５フィールドまでの切換パターンを示したものであり、図７（ｂ）の第ｎ＋１フィールドでは図７（ａ）の第ｎフィールドと同一パターンを続け、図７（ｃ）の第ｎ＋２フィールドは図７（ａ）の第ｎフィールドとは逆のγ特性を１フィールドのみとし、図７（ｄ）、図７（ｅ）の第ｎ＋３、第ｎ＋４フィールドではまた第ｎフィールドと同一パターンでと繰り返すものである。
これらはいずれもＲＧＢトリオを一組として同一のγとしているが、Ｒ用γ１とＧ用γ１とＢ用γ１あるいはＲ用γ２とＧ用γ２とＢ用γ２は同じγ１、γ２であっても実施の形態４で説明したように各々異なったものである。
【００６１】
ここで、本発明においてこの時間軸変調における第１の特徴とする点は、上記に説明した図７の例のようにフィールド単位で非対称になるよう切換えるようにしたパターンについても適宜使用するところである。
これらの変則的パターンの意図するところは、実施の形態４で説明したのと同様で、γ１となる画素とγ２となる画素の積分効果により、各々のγ特性と液晶パネルの応答速度等との兼ね合いで視野角制御への効果が期待できるところにある。
【００６２】
図７で説明したフィールド方向でのγ１とγ２の反転に関しては、画質面あるいは視野角制御の効果等の面で液晶パネルの応答速度に依存するところが大きいため、これを考慮した切換パターンとする必要がある。
時間軸方向への変調に関しても、あまり変則的なパターンとする場合は、フリッカ等の弊害の影響が考えられるが、以下に説明するように、弊害の目立ちにくい映像においては、視野角制御を優先するなど映像信号の状態に適応制御することにより、弊害を最小限とした視野角制御信号処理が可能である。このように本発明の時間変調における第１の特徴とする点は、パターンを非対称なフィールド単位で制御する点にある。なお、本実施の形態で示している視野角制御に関しても、画素数としてワイドＶＧＡクラス以上の画素数がある場合を前提としている。次に、本実施の形態の時間変調における第２の特徴とする点は、この切換えパターンおよび切換えるγ特性γ１、γ２を視野角連動制御手段３において、入力信号の映像状態や映像信号の走査線形式や走査線変換処理あるいはその目的とする視野角制御内容に応じて、適宜最適な切換パターンおよびγ特性に制御することにある。
【００６３】
例えば、映像特徴検出手段４において入力映像信号の動き検出を行い、映像信号の動きの速さや量を検出し入力信号の映像の動き量の多さによって、静止画あるいはほぼ静止画に近い映像においては、フリッカの低減のためフィールド方向に対称なパターンとして、かつ反転の間隔についても短めにし、逆に動きの激しい映像においては、フリッカ等の影響が目立ちにくい場合もあり、図７の例のようなパターンを選択することも効果的である場合がある。これらは使用する液晶パネルの応答速度とも密接な関係があるため、このように入力映像の状態に応じて柔軟にパターンを選択することが有効である。
【００６４】
また、入力される映像信号がインターレース信号かノンインターレース信号かであるといった走査線形式や、それに応じて映像信号処理部で処理される走査線変換処理に応じて適宜最適な切換パターンに選択しても良い。一例としては、インターレース信号入力の場合は図７のような非対称パターンが有効であり、映像信号処理部でプログレッシブ変換処理がされている場合はその処理内容に応じて適宜パターンの選択の必要があると考えられる。
尚、簡易的な手段としては、入力映像信号のソース別に例えば、パーソナルコンピュータの画面やカーナビゲーション画面については、比較的静止画に近い状態と考えられ上記のような静止画に向いた処理を行い、ＴＶ映像等においては動画に向いた処理を行うというように、入力映像信号のソース別に切換えても良い。
【００６５】
以上の説明のように、フィールド方向（時間軸方向）に対してのγ特性の切換えるパターン、いわゆる時間変調パターンについては、所定の間隔のフィールド毎に交互とするパターンのみでなく、適宜非対称な形とすることにより、γ１とγ２を与えるべき面積的な効果を３次元的に拡張でき積分効果により、知覚的にはγ特性の差異との組合わせにより最適な変調パターンとすることができる。
さらに、これを視野角連動制御手段３において入力される映像信号の状態や、入力ソースや走査線構成と走査線変換処理あるいは画面構成、表示する液晶パネル構成までトータルに考慮したパターン変調を行うことにより、視覚的に自然な変調が可能であり、常に最適で弊害が少なく輝度低下等の画質劣化を抑えた視野角制御を実現するとことができる。
【００６６】
（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６における液晶表示装置の構成ブロック図を示し、図１０において本液晶表示装置は、信号制御手段１および映像特徴検出手段４および視野角連動制御手段３およびＲＧＢ独立γ変換回路の各回路を、それぞれ入力信号の表示エリア毎に個別の動作ができるように構成してあり、入力映像信号の表示エリアを識別する信号を各回路に入力することにより、全体として表示エリア別の視野角連動制御ができるるように構成されている。
【００６７】
以上のように構成された液晶表示装置について、図１０を用いてその動作を説明する。
【００６８】
ここでは、主画面と副画面の２画面表示の場合を説明する。まず、表示エリア別映像特徴検出手段４は、映像信号の最大値、最小値、平均値等の映像特徴を演算する回路を２回路もち、主／副の映像信号のエリアを識別する信号（以下、主副エリア選択信号と表記）により、独立して各特徴量を演算する構成となっている。また、表示エリア別ＲＧＢ独立信号制御手段１および表示エリア別ＲＧＢ独立γ変換回路２は、コントラスト、ブライトネス、ＲＧＢ各複数のγ特性等の演算を行う各パラメータ設定値を主画面用と副画面用の２種類もち、主副エリア選択信号によりその動作が切換えるられるようになっている。
表示エリア別視野角連動制御手段３についても、実施の形態１、２で説明した連動制御を、主副エリア選択信号により個別の制御を行うことにより、主画面用と副画面用の映像エリア毎に、設定された異なる視野角特性の液晶表示となるよう、各回路への動作をするものである。
【００６９】
また、バックライト制御については、実施の形態２で説明したのと同様な制御を行うだけでなく、主画面と副画面の映像特徴として平均値が大きく異なるような場合（明るい画像と暗い画像の場合など）は、バックライト制御を主画面もしくは副画面の何れかの映像に対して行うものとし、制御対象外の画面（例えばバックライト制御を主画面映像に対して行う場合は副画面）に対しては、バックライトの制御効果をキャンセルするように、制御対象側のバックライト制御データから補正データを生成し、制御対象外画面のコントラスト、ブライトネス調整を行うようにすることにより、主画面と副画面の間で輝度状態が大きく異なる画像の場合であっても、視野角制御に伴うバックライト制御の影響が、他方の画面に現れないようにすることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では主／副の２画面表示の場合の例を説明したが、３画面以上のマルチ画面の場合であっても、同様に映像特徴検出手段４を必要数回路もち、信号制御手段１および視野角連動制御手段３およびＲＧＢ独立γ変換回路２に対し、表示エリア毎にパラメータ設定可能な構成としておき、表示エリア選択信号によりそれらを切換えることにより、各々表示画面毎に視野角特性を個別に制御することができる。
【００７１】
尚、２画面表示機能付き車載ＴＶ等においてＴＶ表示とカーナビゲーション表示を別々の視野角方向に最適化するといった用途においては、本機能を使用することにより走行中にはドライバー側からの視角方向へは車載ＴＶの画面をマスクする等により、道路交通上の安全化を図るといった応用も可能である。
【００７２】
以上の説明のように、２画面表示、マルチ画面表示、ＰｉｎＰといった１画面中に複数の画面を表示する場合であっても、各々の表示画面毎に視野角特性を個別に制御することが実現できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、特別な視野角制御用の液晶セルを用いたり、光学的なレンズシートを制御したり、バックライトの光学的特性を変えるといった手段を用いることなく、外部の信号処理回路のみで視野角制御を行う液晶表示システムにおいて、視野角の面で限られた条件にある場合などといった使用状況や入力ソース信号、映像信号形態、表示映像内容等に応じて適宜最適な連動制御を行うことにより、画質劣化を抑制した最適な視野角制御および表示内容の秘匿あるいは視認方向の最適化等を実現することができるものである。
【００７４】
特に、映像信号の映像特徴情報により各処理を連動した適応制御とすることにより、視野角制御を行うことによる輝度やコントラスト感の低下、フリッカ、色相変化等の画質劣化を抑えながら、視野角の広狭、移動、特定方向へのマスキング、視認方向最適化といった視角制御を効果的に行うことができる。
また、バックライトについても適応制御とすることにより、コントラスト感や輝度を低下させることなく効果的な視野角制御が行えるとともに、バックライトの光利用効率低下を抑えて消費電力の低減を行うことも可能である。
【００７５】
さらにシステム的応用においては、２画面表示機能付き車載ＴＶ等におけるＴＶ表示とカーナビゲーション表示とを別々の視角方向に最適化するといった様な用途において、最適な構成とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図３】ＴＮ液晶表示装置のＶＴ特性の一例を示す特性図
【図４】本発明の実施の形態１および２による液晶表示装置のγ変換特性の設定による輝度特性の一例を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態１および２による液晶表示装置のγ変換特性設定の一例を示す特性図
【図６】本発明の実施の形態１から５による液晶表示装置のγ変換回路における１画面内のγ切換パターンの一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態１から５による液晶表示装置のγ変換回路におけるフィールド方向のγ切換パターンの一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１から３による液晶表示装置の信号制御手段におけるコントラストおよびブライトネス処理の一例を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態３による液晶表示装置の信号制御手段におけるコントラスト制御特性の一例を示す特性図
【図１０】本発明の実施の形態６による液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１１】従来例１の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１２】従来例１で示されているγ切換パターンを説明する模式図
【図１３】従来例１で示されているγ特性設定の一例を示す特性図
【図１４】従来例２の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ ＲＧＢ独立信号制御手段
２ ＲＧＢ独立γ変換回路
３ 視野角連動制御手段
４ 映像特徴検出手段
５ ゲート駆動回路
６ 配向方向制御液晶パネル
７ ソース駆動回路
８ バックライト
９ バックライト制御手段
Claims (11)
- アクティブマトリックス駆動型液晶表示素子の駆動回路およびバックライトシステムにおける液晶表示装置であって、入力映像信号に対して映像信号処理を施す信号制御手段と、前記信号処理データを入力とし入力値に対し液晶印加電圧に変換するガンマ変換処理をＲＧＢ各々独立に複数の異なる特性で設定することのできるＲＧＢ独立ガンマ変換手段と、所望の視野角特性となるよう前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して各ガンマデータ設定と複数の異なるガンマ特性を一画面分の画素毎に切り替えるためのパターン（以下、切り替えパターン、と称する）を制御する視野角連動制御手段と、入力映像信号の特徴抽出を行い映像特徴情報を前記視野角連動制御手段に対して出力する映像特徴検出手段と前記視野角連動制御手段により液晶パネルのバックライト輝度を制御するバックライト制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
- 視野角連動制御手段は、映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報により、表示映像に最適化させて効果的に視野角制御を行うよう、前記信号制御手段および前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段の各ガンマデータ設定とその切替えパターン制御およびバックライト制御を、各々連動して制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 信号制御手段は、コントラスト調整とブライトネス調整を行うものとし、映像特徴検出手段で１画面毎に映像信号の輝度の最大値および最小値を得て、１画面中の入力信号の輝度範囲と所望の視野角特性に応じて、ガンマ特性のダイナミックレンジを最も広く取れるように、もしくは視野角制御を最も効率的に行えるように、コントラストおよびブライトネス制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
- 信号制御手段は、ＲＧＢ各々独立に制御可能とするものであり、視野角制御を行うにあたり、液晶表示素子のもつ視野角特性の色シフト特性を補償するように、前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段においてＲＧＢ各々の理想ガンマ特性からのずれを補正することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
- 視野角連動制御手段においてＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、１画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定に応じて選択し、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 視野角連動制御手段においてＲＧＢ独立ガンマ変換手段に対して行う、複数ガンマ特性の切換えパターンおよび各ガンマデータは、フィールド周期毎に対称あるいは非対称に交互なパターンの中から、映像特徴検出手段から得られた映像特徴情報と視野角設定に応じて選択し、かつガンマデータを最適となるよう組合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記信号制御手段および前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段において所望の視野角特性に変化せしめる際に、映像特徴検出手段で視認されるべき視野角における映像信号の輝度の平均値を得て、輝度の前記平均値を補償するようにバックライトの制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
- 映像特徴検出手段、信号制御手段、前記ＲＧＢ独立ガンマ変換手段および視野角連動制御手段は、画像の表示エリア毎に個別に制御する手段を有し、１画面中に複数の画面を同時表示する場合であっても、各々表示画面毎に視野角特性を個別に制御できることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置。
- バックライト制御手段に対するバックライト制御は、前記複数の表示画面中の何れか一つに対して行うものとし、前記バックライト制御を行う対象以外の表示画面に対しては、バックライトの制御効果をキャンセルするように、制御対象側のバックライト制御データから補正データを生成し、制御対象外表示画面の信号制御手段を制御することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
- １画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に対称あるいは非対称に交互に設定されるパターンは、液晶パネルの画素サイズもしくは表示画面のアスペクト比に応じて決定されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
- １画面の水平方向もしくは垂直方向の画素毎に対称あるいは非対称に交互に設定されるパターン、およびフィールド周期毎に対称あるいは非対称に交互に設定されるパターンは、入力映像信号の順次走査か飛び越し走査、あるいは信号処理における走査線変換処理に応じて決定されることを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示装置。
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