JP4650845B2 - カラー液晶表示装置およびそのためのガンマ補正方法 - Google Patents

カラー液晶表示装置およびそのためのガンマ補正方法 Download PDF

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Description

本発明は、1つの画素を空間的または時間的に分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって表示画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置に関するものであり、更に詳しくは、そのようなカラー液晶表示装置における色再現性の改善に関する。
表示装置では、通常、外部から入力信号として与えられる映像信号の表す画像が良好に表示画像として再現されるように、当該入力信号の示す階調値と実際に表示される画像の輝度との関係を調整すべく当該入力信号の示す階調値等が補正される。このような補正は「ガンマ補正」と呼ばれている。
液晶表示装置は、入力信号に基づき液晶への印加電圧を制御することにより当該液晶に対する光の透過率を変化させることで、当該入力信号の表す画像を表示する。このような液晶表示装置においても、当該液晶についての印加電圧と透過率との関係(以下「VT特性」という)に応じて当該入力信号の示す階調値等を補正することで、ガンマ補正が行われる。
ところで、液晶表示装置では1対の偏光板で挟持された液晶層に電圧を印加して液晶層の位相差(リタデーション:retardation)を変化させて、透過率を制御している。近年、テレビジョン(TV)やモニター用途として使用される液晶垂直配向(VA)モードでは、電圧無印加時に黒表示であるノーマリブラックであり、黒の表示品位が高く、高コントラストが得られる。このVAモードでは、液晶のリタデーションに波長依存性がある。このため、R(赤)、G(緑)、B(青)の3種類の画素によってカラー画像を表示するカラー液晶表示装置においては、当該3種類の画素のそれぞれでVT特性が若干異なる。
そこで、従来より、画像表示において良好な色再現性を得るためにガンマ補正をR、G、Bについて独立に行うようにした液晶表示装置が提案されている(以下、このようにR、G、Bにつき独立に行うガンマ補正を「RGB独立ガンマ補正」または単に「独立ガンマ補正」という)。例えば日本の特開2002−258813号公報(特許文献1)では、R、G、B毎に独立に階調電圧を発生させることでRGBのγカーブを個別に設定する(独立ガンマ補正を行う)液晶表示装置が開示されている。また日本の特開2001−222264号公報(特許文献2)では、液晶パネルのマトリクス状のR画素、G画素およびB画素の各輝度特性に基づき作成したR用、G用およびB用のガンマ補正データを記憶する記憶手段と、それらのR用、G用およびB用のガンマ補正データに基づき、上記R画素、G画素およびB画素に付与すべき映像信号を構成するR信号、G信号およびB信号をそれぞれ補正する(独立ガンマ補正を行う)ガンマ補正手段とを備えるカラー液晶表示装置が開示されている。
日本の特開2002−258813号公報 日本の特開2001−222264号公報 日本の特開2004−78157号公報 日本の特開2004−62146号公報 日本の特開2005−173573号公報
VAモードの液晶表示装置では、表示画面を正面から見た場合(正面観測時)と斜めから見た場合(斜め観測時)とでγ特性が異なる。そのため、斜め観測時において、正面観測時よりも液晶の透過率が高くなり画面の表示が白っぽく浮いたように(白浮きして)見える。このような斜め観測時の白浮きを改善するために(より一般的にはγ特性の視角依存性を改善するために)種々の提案がなされている。
例えば日本の特開2004−78157号公報(特許文献3)および日本の特開2004−62146号公報(特許文献4)には、階調値と表示輝度との関係を示すγ特性の視角依存性を改善することができる画素分割方式の液晶表示装置が開示されている。これらの画素分割方式の液晶表示装置は、それぞれが液晶層と当該液晶層に電圧を印加する複数の電極とを有しマトリクス状に配列された複数の画素を備え、当該複数の画素のそれぞれは、それぞれの上記液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる第1副画素および第2副画素を有している。このような構成によれば、各画素の輝度(または透過率)はそれぞれ輝度(または透過率)の異なる第1副画素および第2副画素によって与えられる。このように1画素内の各副画素間に輝度(または透過率)差を設けることによってγ特性の視角依存性が改善される。
なお、これらの液晶表示装置では、各画素が空間的に複数の副画素(第1副画素および第2副画素)に分割されているが、これに代えて、各画素が時間的に複数の副画素に分割される構成、すなわち1フレーム期間が複数のサブフレーム期間に分割され、当該複数のサブフレーム期間のそれぞれの間で輝度差が設けられ、当該複数のサブフレーム期間における平均輝度が各画素の輝度となるような構成であってもよい(例えば日本の特開2005−173573号公報(特許文献5)参照)。後者のような時間的な画素分割方式によってもγ特性の視角依存性を改善することができる。
上記のような(空間的または時間的な)画素分割方式の液晶表示装置においても、画像表示において良好な色再現性を得るために独立ガンマ補正が行われ、色度の階調依存性が抑制される。しかし、画素分割方式の場合には、図10に示すように、液晶表示装置の画面を正面方向から観測したときに階調によって色度が変化しない状態に調整されていても、すなわちほぼ全ての階調領域でカラーバランスの維持された良好な色度特性が得られていても、当該画面を斜め方向から観測したときには中間調の或る領域において階調値によって色度が変化する。その結果、R,G,Bの3原色の階調値を互いに等しくした状態で階調値を変化させた場合、すなわち図17(A)に示すように、画面を正面から観測したときに無彩色となるように階調値を変化させた場合においても、画面を斜め方向から観測したときには、図17(B)に示すように、中間調の或る領域で黄色に色付くという現象が生じる。これは、画面を斜め方向から観測したときに良好な色再現性が得られないことを意味する。
そこで本発明は、画素分割方式によってγ特性の視角依存性を改善しつつ、画面の正面方向のみならず斜め方向から観測しても色再現性の高い表示を行えるカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面は、1つの画素を空間的または時間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、所定画面に表示される画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置であって、
前記画像の画素にそれぞれ対応して設けられ、それぞれがカラー表示の原色のいずれかの色の画素を前記所定数の副画素によって形成する複数の画素形成部と、
前記画像を表す映像信号として外部から与えられる入力信号の示す階調値に基づき、各画素形成部が形成すべき画素を構成する副画素にそれぞれ対応する印加電圧を当該画素形成部に与える駆動回路と、
前記入力信号の示す階調値と当該階調値に応じて前記画素形成部によって形成される画素の輝度との関係を、前記カラー表示のための原色につき独立に補正するガンマ補正部とを備え、
各画素形成部は、前記所定数の副画素を前記印加電圧に基づき互いに異なる輝度で表示することにより前記画素を形成し、
前記ガンマ補正部は、
前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように前記関係を補正すると共に、
前記画面に対し視線が所定の斜め方向となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように、前記1つの画素における前記分割比および前記所定数の副画素の間での前記印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間において、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度をカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトさせる前記関係の補正を行うことを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記ガンマ補正部は、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が前記斜め色相補正区間以外において実質的に平坦となるように前記関係を補正することを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第1の局面において、
前記ガンマ補正部は、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が階調値に対して実質的に単調に変化するように前記関係を補正することを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第1の局面において、
前記ガンマ補正部は、前記関係を補正するために補正前の階調値と補正後の階調値とを前記カラー表示の原色毎に対応付ける補正テーブルを含み、当該補正テーブルを参照して、前記入力信号の示す階調値に対応付けられる補正後の階調値を出力し、
前記駆動回路は、前記補正後の階調値に基づき前記印加電圧を各画素形成部に与えることを特徴とする。
本発明の第5の局面は、本発明の第1の局面において、
前記複数の画素形成部に共通に設けられた共通電極を更に備え、
前記画素分割方式は、1つの画素を空間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、前記画面に表示される画像の各画素が構成される方式であり
各画素形成部は、
前記共通電極との間に液晶層を挟持するように配置された第1および第2の副画素電極と、
前記第1の副画素電極との間に第1の補助容量が形成されるように配置された第1の補助電極と、
前記第2の副画素電極との間に第2の補助容量が形成されるように配置された第2の補助電極とを含み、
前記駆動回路は、
前記第1および第2の副画素電極に前記共通電極を基準として前記入力信号に応じた電圧を与える画素電極駆動回路と、
前記第1および第2の補助電極に所定周期および所定振幅で変化する互いに異なる電圧を印加する補助電極駆動回路とを含み、
前記斜め色相補正区間は、前記第1の副画素電極と前記第2の副画素電極との面積比、および、前記第1の補助電極と前記第2の補助電極との間での印加電圧の相違によって決まる区間であることを特徴とする。
本発明の第6の局面は、1つの画素を空間的または時間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、所定画面に表示される画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置において、当該画像を表す映像信号として外部から与えられる入力信号の示す階調値と当該階調値に応じて形成される画素の輝度との関係を補正するためのガンマ補正方法であって、
カラー表示のための原色につき独立に前記関係を補正する補正ステップを備え、
前記補正ステップでは、
前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように前記関係が補正されると共に、
前記画面に対し視線が所定の斜め方向となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように、前記1つの画素における前記分割比および前記所定数の副画素の間での液晶への印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間において、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度をカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトさせる前記関係の補正が行われることを特徴とする。
本発明の第7の局面は、本発明の第6の局面において、
前記補正ステップでは、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が前記斜め色相補正区間以外において実質的に平坦となるように前記関係が補正されることを特徴とする。
本発明の第8の局面は、本発明の第6の局面において、
前記補正ステップでは、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が階調値に対して実質的に単調に変化するように前記関係が補正されることを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、画面に対し視線が垂直となるように当該画面を観測したとき(正面観測時)の色度の階調依存性が抑制されるように独立ガンマ補正が行われると共に、画面に対し視線が所定の斜め方向となるように当該画面を観測したとき(斜め観測時)の色度の階調依存性が抑制されるように、1つの画素における分割比および1つの画素における所定数の副画素の間での印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間において、正面観測時の色度をカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトさせる独立ガンマ補正が行われる。このような独立ガンマ補正によれば、画素分割方式の従来のカラー液晶表示装置において斜め観測時に見られたカラーバランスの不均衡に起因する中間調における黄色の色付きが低減され、ほぼ全ての階調領域において正面観測時のみならず斜め観測時においてもカラーバランスが実質的に(人間の視覚上問題にならない程度に)維持された状態となる。その結果、画面の正面方向のみならず斜め方向から観測しても色再現性の高い表示を行うことができる。
本発明の第2の局面によれば、上記の斜め色相補正区間では斜め観測時の色度の階調依存性が抑制されるように独立ガンマ補正が行われると共に、その斜め色相補正区間以外のほぼ全ての階調値では正面観測時のカラーバランスが確実に維持された状態となる。したがって、画素分割方式の従来のカラー液晶表示装置において斜め観測時に見られたカラーバランスの不均衡(具体的には中間調における黄色の色付き)を低減しつつ、正面観測時にはほぼ全ての階調領域において十分に色再現性の高い表示を行うことができる。
本発明の第3の局面によれば、上記の斜め色相補正区間では斜め観測時の色度の階調依存性が抑制されるように独立ガンマ補正が行われると共に、正面観測時の色度の階調依存性を示す曲線が階調値に対して実質的に単調に変化するように独立ガンマ補正が行われる。したがって、画素分割方式の従来のカラー液晶表示装置において斜め観測時に見られたカラーバランスの不均衡(具体的には中間調における黄色の色付き)を低減しつつ、階調値の変化による色度シフトを人間にとって違和感の無いものとすることができる。
本発明の第4の局面によれば、ガンマ補正のための補正前の階調値と補正後の階調値とをカラー表示の原色毎に対応付ける補正テーブルを参照することにより入力信号の示す階調値を補正することで、本発明の第1の局面と同様に独立ガンマ補正が行われ、これにより正面観測時のみならず斜め観測時においても色再現性の高い表示を行うことができる。また、上記の補正テーブルの内容を変更することで独立ガンマ補正における補正量を容易に調整することができる。
本発明の第5の局面によれば、第1および第2の補助電極に所定周期および所定振幅で変化する互いに異なる電圧を印加することで、各画素形成部において副画素が互いに異なる輝度で表示されると共に、第1の副画素電極と第2の副画素電極との面積比および第1の補助電極と第2の補助電極との間での印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間における斜め観測時の色度の階調依存性が抑制されるように、独立ガンマ補正が行われる。これにより、比較的簡単な構成で画素分割方式を実現してγ特性の視角依存性を改善しつつ、正面観測時のみならず斜め観測時においても色再現性の高い表示を行うことができる。
本発明の第6第8の局面は、それぞれ、本発明の第1〜第3の局面と同様の効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係るカラー液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態における表示部の構成を模式的に示す図である。 上記第1の実施形態における表示部の1つの画素形成部の電気的構成を示す模式図(A)および等価回路図(B)である。 上記実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するための信号波形図(A−F)である。 画素分割方式の液晶表示装置におけるVT特性(印加電圧−透過率特性)を示す特性図である。 γ特性の一例を示す特性図である。 液晶表示装置における画素の色の違いによるVT特性の相違を示す特性図である。 画素分割方式の液晶表示装置における色再現性に関する問題を説明するためのVT特性図である。 画素分割方式の液晶表示装置における色度の階調依存性を説明するための特性図である。 画素分割方式の液晶表示装置において良好なカラートラッキングを得るためのカラーバランスの調整における問題を説明するための特性図(A)および色度図(B)である。 上記第1の実施形態におけるカラートラッキングを得るための独立ガンマ補正を説明するための特性図(A)および色度図(B)である。 画素分割方式の液晶表示装置におけるガンマ特性の視角依存性が補助容量線電圧の振幅によって変化する様子を示す特性図である。 画素分割方式の液晶表示装置におけるガンマ特性の視角依存性が画素分割比によって変化する様子を示す特性図である。 上記第1の実施形態における表示制御回路の構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態における独立ガンマ補正のための補正テーブルを説明するための図である。 本発明の第2の実施形態におけるカラートラッキングを得るための独立ガンマ補正を説明するための特性図(A)および色度図(B)である。 画素分割方式の液晶表示装置におけるカラートラッキングに関する問題(色度の階調依存性)を説明するための図(A,B)である。
符号の説明
10 …画素形成部
10a …第1副画素形成部
10b …第2副画素形成部
12a …第1TFT(第1薄膜トランジスタ)
12b …第2TFT(第2薄膜トランジスタ)
14a …第1副画素電極
14b …第2副画素電極
16a …第1補助電極
16b …第2補助電極
20 …ガンマ補正部
23 …ガンマ補正処理部
21r …R用ガンマ補正テーブル
21g …G用ガンマ補正テーブル
21b …B用ガンマ補正テーブル
200 …表示制御回路
300 …データ信号線駆動回路
400 …走査信号線駆動回路
500 …表示部
Ccsa …第1補助容量
Ccsb …第2補助容量
Ecom …共通電極
Vcs1 …第1補助電極電圧
Vcs2 …第2補助電極電圧
Vcom …共通電極電圧
Vda …第1副画素電圧
Vdb …第2副画素電圧
CS1 …第1補助容量線
CS2 …第2補助容量線
G(i) …走査信号線(i=1〜n)
S(j) …データ号線(j=1〜m)
Vg …ゲート信号電圧
Vs …データ信号電圧
Lr、Lg,Lb …階調信号(補正前)
Lmr、Lmg,Lmb …階調信号(補正後)
IL …斜め色相補正区間(斜めカラー不均衡区間)
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、表示部は垂直配向方式であってノーマリブラックとなるように構成されているものとする。なお、駆動方式としては、液晶への印加電圧が1フレーム期間毎に反転すると共に1または所定数の走査信号線毎に反転するライン反転駆動方式が採用されていてもよいし、液晶への印加電圧が1フレーム期間毎に反転すると共に1走査信号線毎および1映像信号線毎に反転するドット反転駆動方式が採用されてもよい。
<1.第1の実施形態>
<1.1 液晶表示装置の全体構成>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、表示制御回路200、データ信号線駆動回路(「ソースドライバ」とも呼ばれる)300と走査信号線駆動回路(「ゲートドライバ」とも呼ばれる)400と共通電極駆動回路(不図示)とからなる画素電極駆動回路、補助電極駆動回路600、および、表示部500を備えている。表示部500は、複数本(m本)のデータ信号線S(1)〜S(m)と、複数本(n本)の走査信号線G(1)〜G(n)と、それら複数本のデータ信号線S(1)〜S(m)と複数本の走査信号線G(1)〜G(n)との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個(m×n個)の画素形成部を含んでいる。これらの画素形成部は、カラー画像を表示するための3原色に対応する3種類の画素形成部、すなわちR(赤)の画素を形成するためのR画素形成部とG(緑)の画素を形成するためのG画素形成部とB(青)の画素を形成するためのB画素形成部との3種類の画素形成部からなり、図2に示すように、表示部500において、水平方向に隣接するR画素形成部、G画素形成部およびB画素形成部からなる3つの画素形成部10が表示上の単位としてマトリクス状に配置されている。
本実施形態では、表示特性の視角依存性を改善するために画素分割方式が採用されており、表示部500における各画素形成部10は、図3(A)および図3(B)に示すように構成されている。ここで、図3(A)は、表示部500における1つの画素形成部の電気的構成を示す模式図であり、図3(B)は、当該画素形成部の電気的構成を示す等価回路図である。これらの図3(A)および図3(B)に示すように、各画素形成部10は、互いに独立した副画素電極14a,14bをそれぞれ有する第1および第2副画素形成部10a,10bからなり、第1副画素形成部10aによって形成される副画素の輝度と第2副画素形成部10bによって形成される副画素の輝度との平均輝度が、当該画素形成部10によって形成される画素の輝度となる。
各画素形成部10において、第1副画素形成部10aは、当該画素形成部10に対応する交差点を通過する走査信号線G(i)にゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するデータ信号線S(j)にソース端子が接続された第1TFT12aと、その第1TFT12aのドレイン端子に接続された第1副画素電極14aと、その第1副画素電極14aとの間に第1補助容量Ccsaが形成されるように配置された第1補助電極16aとを含んでいる。また、第2副画素形成部10bは、当該交差点を通過する走査信号線G(i)にゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するデータ信号線S(j)にソース端子が接続された第2TFT12bと、その第2TFT12bのドレイン端子に接続された第2副画素電極14bと、その第2副画素電極14bとの間に第2補助容量Ccsbが形成されるように配置された第2補助電極16bとを含んでいる。また、各画素形成部10は、全ての画素形成部10に共通的に設けられた共通電極Ecomと、全ての画素形成部10に共通的に設けられ第1および第2副画素電極14a,14bとの間に挟持された電気光学素子としての液晶層とを含んでおり、第1副画素電極14aと共通電極Ecomとそれらにより挟持された液晶層とによって第1液晶容量Clcaが形成され、第2副画素電極14bと共通電極Ecomとそれらにより挟持された液晶層とによって第2液晶容量Clcbが形成されている。以下では、第1液晶容量Clcaと第1補助容量Ccsaとの和の容量を「第1副画素容量」と呼んで記号“Cpa”で示し、第2液晶容量Clcbと第2補助容量Ccsbとの和の容量を「第2副画素容量」と呼んで記号“Cpb”で示すものとする。また、これらの容量Clca,Clcb,Ccsa,Ccsb,Cpa,Cpbの容量値も、同じ符号“Clca”,“Clcb”,“Ccsa”,“Ccsb”,“Cpa”,“Cpb”でそれぞれ示すものとする。
図3(A)および図3(B)に示すように、表示部500には、既述のデータ信号線S(1)〜S(m)および走査信号線G(1)〜G(n)に加えて、各画素形成部10を挟むように走査信号線G(i)に平行に第1補助容量線CS1および第2補助容量線CS2が配設されていて、第1補助容量線CS1は各画素形成部10の一側(図3(A)および図3(B)では上側)に、第2補助容量線CS2は各画素形成部10の他側(図3(A)および図3(B)では下側)にそれぞれ配置されている。そして各画素形成部10において、第1副画素形成部10aの補助電極16aは第1補助容量線CS1に、第2副画素形成部10bの補助電極16bは第2補助容量線CS2にそれぞれ接続されている。したがって、第1副画素電極14aは、第1TFT12aを介してデータ信号線S(j)に接続されると共に第1補助容量Ccsaを介して第1補助容量線CS1に接続され、第2副画素電極14bは、第2TFT12bを介してデータ信号線S(j)に接続されると共に第2補助容量Ccsbを介して第2補助容量線CS2に接続されている。
図1に示すように、表示制御回路200は、外部から送られるデータ信号DATとタイミング制御信号TSとを受け取り、デジタル画像信号DV、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ラッチストローブ信号LS、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCK等を出力する。デジタル画像信号DVは、表示部500で表示すべき画像を表す信号であり、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ラッチストローブ信号LS、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCK等は、表示部500に画像を表示するタイミングを制御するためのタイミング信号である。
データ信号線駆動回路300は、表示制御回路200から出力されたデジタル画像信号DV、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、およびラッチストローブ信号LSを受け取り、表示部500内の各画素形成部10における第1副画素容量Cpa(=Clca+Ccsa)および第2副画素容量Cpb(=Clcb+Ccsb)を充電するためにデータ信号を各データ信号線S(1)〜S(M)に印加する。このとき、データ信号線駆動回路300では、ソースクロック信号SCKのパルスが発生するタイミングで、各データ信号線S(1)〜S(M)に印加すべき電圧を示すデジタル画像信号DVが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号LSのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル画像信号DVがアナログ電圧に変換され、データ信号電圧として全てのデータ信号線S(1)〜S(M)に一斉に印加される。
走査信号線駆動回路400は、表示制御回路200から出力されたゲートスタートパルス信号GSPとゲートクロック信号GCKとに基づいて、走査信号線G(1)〜G(n)にアクティブな走査信号(第1TFT112aおよび第2TFT12bをオンさせる走査信号電圧Vg(=VgH))を順次印加する。
補助電極駆動回路600は、表示制御回路200から与えられるタイミング信号に基づき第1補助電極電圧Vcs1および第2補助電極電圧Vcs2を生成し、これらの電圧Vcs1,Vcs2を表示部500における第1補助容量線CS1および第2補助容量線CS2にそれぞれ印加する。
共通電極駆動回路(不図示)は、共通電極Ecomに所定の電圧を共通電極電圧Vcomとして印加する。本実施形態では共通電極電圧Vcomは固定電圧であるものとする。
<1.2 液晶表示装置の動作>
上記のように構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作を図4に示す信号波形図を参照して説明する。
いま、図3(A)および図3(B)に示す第1副画素形成部10aおよび第2副画素形成部10bからなる画素形成部10に着目する。この画素形成部10に対応するデータ信号線(以下「対応データ信号線」という)S(j)には図4(A)に示すようなデータ信号電圧Vsが印加され、この画素形成部10に対応する走査信号線(以下「対応走査信号線」という)G(i)には図4(B)に示すような走査信号電圧Vgが印加される。一方、第1補助容量線CS1には、図4(C)に示すように周期的に変化する振幅Vcsの矩形波電圧が第1補助電極電圧Vcs1として印加され、第2補助容量線CS2には、図4(D)に示すように周期的に変化する振幅Vcsの矩形波電圧が第2補助電極電圧Vcs2として印加される。ここで、第1補助電極電圧Vcs1と第2補助電極電圧Vcs2とは振幅が同一であって位相が180度異なっている。
データ信号線駆動回路300、走査信号線駆動回路400および補助電極駆動回路600によって上記のようなデータ信号電圧Vs、走査信号電圧Vg、ならびに第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2が印加されると、第1副画素電極14aの電圧(以下「第1副画素電圧」という)Vdaおよび第2副画素電極14bの電圧(以下「第2副画素電圧」という)Vdbは次のように変化する。すなわち、走査信号電圧Vgがオフ電圧VgLからオン電圧VgHへと変化すると(対応走査信号線G(i)が選択されると)、第1TFT12aおよび第2TFT12bは共にオフ状態からオン状態に変化し、その時点のデータ信号電圧Vs(共通電極電圧Vcomを基準とした場合に正極性となる電圧)が、第1TFT12aを介して第1副画素電極14aに、第2TFT12bを介して第2副画素電極14bにそれぞれ与えられる。これにより、第1および第2副画素電圧Vda,Vdbは共にデータ信号電圧Vsに等しくなる。その後、走査信号電圧Vgがオフ電圧VgLへと変化すると(対応走査信号線G(i)が非選択状態となると)、第1TFT12aおよび第2TFT12bは共にオン状態からオフ状態に変化する。このとき、第1および第2TFT12a,12bにおけるゲート・ドレイン間の寄生容量Cgdを介して走査信号電圧Vgの変化(VgH→VgL)が第1および第2副画素電圧Vda,Vdbに影響して、これらの電圧Vda、Vdbが低下する。これは「引き込み現象」と呼ばれており、このときの電圧低下分ΔVは「引き込み電圧」と呼ばれる(ΔV>0)。
その後、第1補助電極電圧Vcs1は振幅Vcsだけ上昇し、第2補助電極電圧Vcs2は振幅Vcsだけ低下する(図4(C)および図4(D))。そして、次に走査信号電圧Vgがオン電圧VgHに変化するまで(対応走査信号線G(i)が選択されるまで)、第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2は、振幅Vcs分の上昇と低下とを所定周期で交互に繰り返す。ただし、第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2は、互いに位相が180度異なっている。走査信号線電圧Vgがオフ電圧である間(対応走査信号線G(i)が非選択状態であって第1および第2TFT12a,12bが共にオフ状態である間)、第1副画素電圧Vdaは、第1補助容量Ccsaを介して第1補助電極電圧Vcs1の周期的な変化の影響を受けて図4(E)に示すように変化し、第2副画素電圧Vdbは、第2補助容量Ccsbを介して第2補助電極電圧Vcs2の周期的な変化の影響を受けて図4(F)に示すように変化する。
次に走査信号線電圧Vgがオン電圧VgHに変化すると、その時点のデータ信号電圧Vs(共通電極電圧Vcomを基準とした場合に負極性となる電圧)が、第1TFT12aを介して第1副画素電極14aに、第2TFT12bを介して第2副画素電極14bにそれぞれ与えられる。その後、走査信号電圧Vgがオフ電圧VgLへと変化すると、第1TFT12aおよび第2TFT12bは共にオフ状態となる。このとき、第1および第2TFT12a,12bにおけるゲート・ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する引き込み現象により、負極性の電圧である第1および第2副画素電圧Vda,Vdbが概ねΔVだけ低下する(ΔV>0)。その後、上記と同様、次に走査信号電圧Vgがオン電圧VgHに変化するまで、第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2は、振幅Vcs分の上昇と低下とを所定周期で交互に繰り返し、これにより、第1副画素電圧Vdaは、第1補助容量Ccsaを介して第1補助電極電圧Vcs1の周期的な変化の影響を受けて図4(E)に示すように変化し、第2副画素電圧Vdbは、第2補助容量Ccsbを介して第2補助電極電圧Vcs2の周期的な変化の影響を受けて図4(F)に示すように変化する。
いま、データ信号線電圧Vsの正極性時の電圧値をVsp、負極性時の電圧値をVsnとすると、第1副画素形成部10aにおける液晶への印加電圧(以下「第1副画素液晶電圧」という)の実効値Vlca_rmsは、図4(E)より
Vlca_rms=Vsp−ΔV+(1/2)Vcs(Ccsa/Cpa)−Vcom
…(1)
であり、第2副画素形成部10bにおける液晶への印加電圧(以下「第2副画素液晶電圧」という)の実効値Vlcb_rmsは、図4(F)より
Vlcb_rms=Vsp−ΔV−(1/2)Vcs(Ccsb/Cpb)−Vcom
…(2)
である。上記式(1)(2)より、第1副画素液晶電圧の実効値Vlca_rmsは第2副画素液晶電圧の実効値Vlcb_rmsよりも大きい。そして、第1および第2液晶容量Clca,Clcbは互いに概ね等しく、かつ第1および第2補助容量Ccsa,Ccsbも互いに等しいものとし(Clca=Clcb、Ccsa=Ccsb)、Cp=Cpa=Cpbとおくと、第1副画素液晶電圧の実効値Vlca_rmsと第2副画素液晶電圧の実効値Vlcb_rmsとの差ΔVlc=Vlca_rms−Vlcb_rmsは、
ΔVlc=Vcs(Ccs/Cp) …(3)
となる。したがって、第1副画素液晶電圧の実効値Vlca_rmsと第2副画素液晶電圧の実効値Vlcb_rmsとの差ΔVlcは、補助電極電圧の振幅Vcsに比例し、この振幅Vcsによって制御可能である。
上記のような画素分割方式の場合、画素形成部10における液晶への見かけの印加電圧Vlc_ap=Vsp−ΔV−Vcomに比べて、第1副画素液晶電圧の実効値Vlca_rmsは高くなり、第2副画素液晶電圧の実効値Vlcb_rmsは低くなる。したがって、見かけの印加電圧V=Vlc_apと透過率Tとの関係(VT特性)は図5に示すようになる。すなわち、第1副画素形成部10aにおけるVT特性は、特性曲線VTaに示すような特性となり、第2副画素形成部10bにおけるVT特性は、特性曲線VTbに示すような特性となる。そして、画素形成部10におけるVT特性は、これらの特性曲線VTaおよびVTbの示す特性の平均的な特性、すなわち、図5で点線で示すような特性となる。
本実施形態では、表示部500における各画素形成部10において、上記のようなVT特性に基づき、外部からの入力信号としてのデータ信号DAT(の示す階調値)に応じた電圧が第1および第2副画素形成部10a,10bの液晶に印加されることで光の透過率が制御され、これにより、入力信号としてのデータ信号DATの示す画像が表示される。そして、既述のようにこのような画素分割方式によれば、液晶表示装置におけるγ特性の視角依存性が改善される。
<1.3 カラートラッキングと独立ガンマ補正>
テレビジョン信号等の映像信号は、CRT(Cathode Ray Tube)表示装置のγ特性すなわち図6に示すようなγ特性を前提としている。したがって、このような映像信号に基づき液晶表示装置で良好な階調で画像を再生(表示)するには、入力される映像信号の示す階調値と表示輝度との関係すなわち当該液晶表示装置のγ特性が図6に示すようなγ特性となるように、その液晶表示装置のVT特性(例えば図5参照)に応じて、入力信号の示す階調値等を補正する必要がある。このようなガンマ補正の方法としては、補正テーブルとしてのルックアップテーブルを用いて入力信号の示す階調値を補正するという方法や、データ信号電圧Vsの生成に使用する階調電圧を発生させるための分圧回路(階調電圧発生回路)の分圧比を調整するという方法がある(例えば日本の特開2002−258813号公報(特許文献1)および日本の特開2001−222264号公報(特許文献2)参照)。
カラー液晶表示装置における表示部は、図2に示したように、R,G,B画素形成部という3種類の画素形成部を含んでいる。一般にカラー液晶表示装置におけるVT特性(印加電圧−透過率特性)は、図7に示すように、これら3種類の画素形成部の間で若干異なっている。このため、独立ガンマ補正を行わない場合において、無彩色の階調値を示す映像信号(モノクロ信号)をカラー液晶表示装置に入力し、そのモノクロ信号の階調値を変化させたときには、表示上の色度は図9に示すように階調に対して大きく変化する(以下、このように無彩色の階調値を示す映像信号が入力された場合に得られる表示上の色度の階調依存性を示す曲線を「カラートラッキング曲線」という)。ここで、図9における縦軸のx、yは、CIE(Commission Internationale de l'Eclarirange:国際照明委員会)で導入されたXYZ表色系のx、y座標である(以下で言及する図10、図11、図16においても同様)。
この図9は、カラー液晶表示装置による表示において、階調値255から階調を下げていくと青方向に色度が変化することを示している。このように無彩色の階調値を示す映像信号が入力されているにも拘わらず色度が大きく変化し、良好な色度特性が得られない。
そこで、正面観測時のカラーバランスが階調に対して変化しないように独立ガンマ補正を行うと、図10(A)に示すように階調に対して平坦な色度特性が得られる。図10(A)に示した例では、R,G,Bそれぞれに0〜255の階調値で割り当てられている(各8ビットによる階調表示)。
ただし、本実施形態では、階調値32〜255の範囲を平坦な色度特性となるように調整している。これは、黒近傍の階調ではクロスニコル状態の偏光板やカラーフィルター(CF)による光漏れによって色度が決定されるため、黒の輝度を抑えた状態でRGB独立ガンマを用いて液晶で色補正できる範囲に限界があるからである。このため、本実施形態では、図10(A)に示すように階調値32以下の範囲では黒(階調値0)の色度に徐々に近づけるようにRGB独立ガンマ補正を行っている。これにより、液晶表示装置の画面を正面から観測したとき(正面観測時)に階調値32〜255の範囲でカラーバランスが維持される。
本実施形態のように画素分割方式が採用されたカラー液晶表示装置では、各画素形成部10によって形成される画素(R、G、Bのいずれかの画素)の輝度は、図8に示すように、当該画素形成部10を構成する第1および第2副画素形成部10a,10bのVT特性をそれぞれ示す特性曲線VTa,VTbの平均的な特性曲線(図8において点線で示す特性曲線)に基づく透過率によって決まる。すなわち、各画素形成部10の光量は、上記2つの特性曲線VTa,VTbに基づく透過率によってそれぞれ決まる第1副画素形成部10aの光量と第2副画素形成部10bの光量との和となる。したがって、図7で示したように青の透過率が低下する階調が存在することから、画素分割方式では、図8に示すような2つの電圧区間IVaおよびIVbにおいて青の透過率が低下し、カラーバランスが崩れる。
既述のように液晶のリタデーションに波長依存性があることからR,G,Bの3種類の画素の間でVT特性が相違し、この相違は、画面を正面から観測したとき(正面観測時)よりも斜めから観測したとき(斜め観測時)の方が大きくなる。したがって、図10(A)に示すように、正面観測時に(階調値32〜255の範囲で)平坦なカラートラッキング曲線が得られても、斜め観測時には中間調領域においてカラー不均衡区間ILが現れる。すなわち、無彩色の階調値を示す映像信号を入力し、その階調値を0から255まで変化させると、色度図上では、正面観測時に図10(B)において実線で示すような軌跡が得られるが、斜め観測時には図10(B)において点線で示すような軌跡が得られる。これは、斜め観測時には中間調領域におけるカラー不均衡区間ILで黄色の色付きが生じることを示している(図17(B)参照)。
そこで本実施形態では、無彩色の階調値を示す映像信号を入力してその階調値を変化させたときに、図11(A)に示す如く、中間調領域における上記カラー不均衡区間ILで正面観測時の色度を示す色度座標x、yの値がカラーバランスの維持された状態よりも若干低下するように、独立ガンマ補正を行う。これにより、斜め観測時におけるカラートラッキング曲線は、図11(A)に示すように、上記のカラー不均衡区間ILで色度座標x、yの値がカラーバランスの維持された状態から上昇するのが抑制される。なお、上記カラー不均衡区間ILを除く階調値32〜255の区間では、カラーバランスが維持された状態となっている。すなわち、当該区間では、色度の階調依存性を示すカラートラッキング曲線が平坦となっている。
このような独立ガンマ補正により、正面観測時のカラートラッキング曲線は色度図上では図11(B)において実線で示す軌跡に対応し、斜め観測時のカラートラッキング曲線は色度図上では図11(B)において点線で示す軌跡に対応する。これらの軌跡からわかるように、本実施形態における独立ガンマ補正では、中間調領域の上記カラー不均衡区間ILにおいて正面観測時の色度を青方向にシフトさせることになり、これによって斜め観測時における黄色の色付きが低減される。ここで、正面観測時におけるカラー不均衡区間ILでの青方向のシフト量(色度座標x、yの値の低減量)は、正面観測時には青の色付きが人間の視覚上問題にならず、かつ斜め観測時には黄色の色付きが人間の視覚上問題にならない程度にすればよい(以下、このようなカラーバランスの調整を「斜めカラー不均衡補正」という)。なお、ここでは画面の法線と当該画面の観測者の視線とのなす角(鋭角)を「視角」といい、本実施形態では斜め45度の方向から画面を観測したとき(視角が45度のとき)を「斜め観測時」というものとするが、他の角度、例えば斜め60度の方向から画面を観測したとき(視角が60度のとき)を「斜め観測時」としてもよい。
本実施形態において上記のようなカラートラッキング曲線(図11(A))を得るための独立ガンマ補正を行うには、中間調領域における上記カラー不均衡区間ILを斜めカラー不均衡補正を行う区間として特定する必要がある(以下ではこの区間を「斜め色相補正区間」という)。この斜め色相補正区間ILは、既述のように画素分割方式の採用に起因して生じるものであり、その位置(カラーバランスの崩れる階調値)は、画素の分割比、ならびに、第1副画素液晶電圧の実効値Vlca_rmsと第2副画素液晶電圧の実効値Vlcb_rmsとの差ΔVlc=Vcs(Ccs/Cp)に依存する。すなわち、本実施形態の場合には、当該位置は、各画素形成部10における第1副画素電極14aと第2副画素電極14bとの面積比、ならびに、第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2の振幅Vcsに依存する。以下、この点につき図12および図13を参照して説明する。
図12は、画素分割方式の液晶表示装置におけるγ特性の視角依存性が補助容量線電圧の振幅によって変化する様子を示す特性図である。具体的には、この特性図は、画面に階調表示がなされた場合における、正面観測時の階調(以下「正面階調」という)と斜め観測時の階調(以下「斜め階調」という)との関係を表しており(以下、この関係を表す曲線を「視角依存性曲線」という)、横軸は、
255×(正面視角規格化透過率/100)^(1/2.2) …(4)
により計算した正面階調を示し、縦軸は、
255×(右45度正面視角規格化透過率/100)^(1/2.2) …(5)
により計算した斜め階調を示している。また、図12には、傾き1の太線の直線が基準線VA0として描かれており、この基準線VA0に近づくほど、正面階調と斜め階調との差が小さくなるので、γ特性の視角依存性が小さくなる。表示部500が垂直配向方式であってノーマリブラックとなるように構成されている場合には、γ特性が正面観測時と斜め観測時とで異なり、正面観測時に比べて斜め観測時にはいわゆる「白浮き」の表示となるが、各画素が相対的に明るい副画素と相対的に暗い副画素とで構成されることにより、すなわち画素分割方式の採用により、斜め観測時における「白浮き」が低減されて視角依存性が改善される。
図12は、画素分割比を1:1とした場合、すなわち第1副画素電極14aと第2副画素電極14bとの面積比を1:1とした場合において、第1および第2補助電極電圧Vcs1,Vcs2の振幅(以下「CS振幅」という)Vcsが0Vのときの視角依存性曲線を実線で、CS振幅Vcsが1.5Vのときの視角依存性曲線を点線で、CS振幅Vcsが3.5Vのときの視角依存性曲線を1点鎖線で、CS振幅Vcsが5.5Vのときの視角依存性曲線を破線で、それぞれ示している。
図12に示すように、視角依存性曲線は、CS振幅Vcsを1.5Vから5.5Vに変化させると、“○”で示した屈曲部(変曲点に相当する部分)の屈曲が大きくなり、屈曲部が矢印の方向にシフトする。斜め観測時には、このような屈曲部でカラーバランスが崩れて黄色の色付きが生じる(図17(B))。すなわち、斜め観測時のカラー不均衡区間は、図12において“○”で示されるようにCS振幅Vcsによって変化する。したがって、図11に示すようなカラートラッキング曲線を得るには、CS振幅Vcsに応じて独立ガンマ補正を行う必要がある。なお、既述の式(3)より、CS振幅Vcsに応じて独立ガンマ補正を行うことは、第1および第2副画素形成部10a,10bの間での液晶への印加電圧の相違に応じて独立ガンマ補正を行うことを意味する。
図13は、画素分割方式の液晶表示装置におけるγ特性の視角依存性が画素分割比によって変化する様子を示す特性図であって、図12の場合と同様にして計算された正面階調と斜め階調との関係(視角依存性曲線)を、異なる画素分割比について示している。すなわち、図13は、CS振幅Vcsを3.5Vとした場合において、画素分割比、より詳しくは第1および第2副画素電極14a,14bのうち輝度の高い方の副画素電極の面積と輝度の低い方の副画素電極の面積との比(明副画素面積:暗副画素面積)が1:1のときの視角依存曲線を実線で、明副画素面積:暗副画素面積が1:2のときの視角依存曲線を点線で、明副画素面積:暗副画素面積が1:3のときの視角依存曲線を1点鎖線で、それぞれ示している。
図13に示すように、視角依存性曲線は、画素分割比(明副画素面積:暗副画素面積)を1:1から1:3に変化させると、つまり暗副画素面積の割合を大きくすると、矢印で示す屈曲部(変曲点に相当する部分)の生じる階調値が低階調側にシフトする。斜め観測時にはこのような屈曲部でカラーバランスが崩れて黄色の色付き(図17)が生じる。すなわち、斜め観測時のカラー不均衡区間は、図13において矢印で示されるように画素分割比によって変化する。したがって、図11に示すようなカラートラッキング曲線を得るには、画素分割比に応じて独立ガンマ補正を行う必要がある。
上記のように、斜め観測時のカラー不均衡区間が現れる位置(階調値)は画素分割比およびCS振幅Vcsに依存する。そこで、本実施形態では、図11に示すようなカラートラッキング曲線が得られるように、画素分割比およびCS振幅Vcsによって決まる斜めカラー不均衡区間につき斜めカラー不均衡補正を行う。例えば図13に示す視角依存特性の場合(CS振幅Vcsは3.5V)には、斜めカラー不均衡補正は、画素分割比が1:1であれば階調値130付近について行い、画素分割比が1:2であれば階調値100付近について行い、画素分割比が1:3であれば階調値90付近について行う。
次に、上記のような斜めカラー不均衡補正を含めたカラーバランスの調整のための独立ガンマ補正を本実施形態において行うための構成を説明する。
図14は、本実施形態における表示制御回路200の構成を示すブロック図である。この表示制御回路200は、ガンマ補正部20とタイミング制御部制御部25とを備えており、ガンマ補正部20には外部からデータ信号DATが、タイミング制御部25には外部からタイイング制御信号TSがそれぞれ与えられる。
タイミング制御部25は、タイミング制御信号TSに基づき、既述のソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ラッチストローブ信号LS、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCK等を生成する。
ガンマ補正部20は、ガンマ補正処理部23と、R用補正テーブル21r、G用補正テーブル21gおよびB用補正テーブル21bとを含み、これらの補正テーブル21r,21g,21bを参照することにより、外部からのデータ信号DATの示す階調値と当該階調値に応じて画素形成部10によって形成される画素の輝度との関係を、カラー表示のための3原色(赤、緑、青)につき独立に補正する。すなわち、ガンマ補正部20が受け取るデータ信号DATは、表示すべき画像におけるR(赤)の階調を示すR階調信号Lgと、G(緑)の階調を示すG階調信号Lgと、B(青)の階調を示すB階調信号Lbとからなる。ガンマ補正部20は、図11(A)に示したようなカラートラッキングが得られるように、R,G,B階調信号Lr,Lg,Lbに対し、ほぼ全ての階調範囲(階調値32〜255の範囲)でカラ−バランスが維持されるようにするための従来の補正(図10)と画素分割比およびCS振幅Vcsに応じた斜めカラー不均衡補正とを組み合わせた独立ガンマ補正を行う。
R用補正テーブル21rは、ガンマ補正前のR階調値をガンマ補正後のR階調値に対応付けるルックアップテーブルであり、G用補正テーブル21gは、ガンマ補正前のG階調値をガンマ補正後のG階調値に対応付けるルックアップテーブルであり、B用補正テーブル21bは、ガンマ補正前のB階調値をガンマ補正後のB階調値に対応付けるルックアップテーブルである。
ガンマ補正処理部23は、これらのR用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bを用いて、R階調信号LrとG階調信号LgとB階調信号Lbとからなるデータ信号DATに対して、例えば図15に示すように独立ガンマ補正を施し、当該補正後のR階調信号LmrとG階調信号LmgとB階調信号Lmbとからなるデジタル画像信号DVを出力する。すなわち、ガンマ補正処理部23は、外部からのR階調信号Lrの示すR階調値をガンマ補正前の階調値としてR用補正テーブル21rを参照することによりガンマ補正後のR階調値を決定し、当該ガンマ補正後のR階調値を示す信号を補正R階調信号Lmrとして出力する。またガンマ補正処理部23は、外部からのG階調信号Lgの示すG階調値をガンマ補正前の階調値としてG用補正テーブル21gを参照することによりガンマ補正後のG階調値を決定し、当該ガンマ補正後のG階調値を示す信号を補正G階調信号Lmgとして出力する。さらにガンマ補正処理部23は、外部からのB階調信号Lbの示すB階調値をガンマ補正前の階調値としてB用補正テーブル21bを参照することによりガンマ補正後のB階調値を決定し、当該ガンマ補正後のB階調値を示す信号を補正B階調信号Lmbとして出力する。
このようにして出力された補正R階調信号Lmrと補正G階調信号Lmbと補正B階調信号Lmbとからなるデジタル画像信号DVは、図11(A)に示すようなカラートラッキングに対応した信号であって、既述のようにデータ信号線駆動回路300に与えられる。これにより表示部500では、このデジタル画像信号DVの示すカラー画像が表示される。
<1.4 補正テーブル用データの作成方法>
上記のように、図11(A)に示すカラートラッキングが得られるように独立ガンマ補正が行われ、この独立ガンマ補正のためにR用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bが参照される。したがって、R用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bを構成するデータとして、このような独立ガンマ補正に対応したデータを作成する必要がある。このようなR用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bのデータ(以下「補正データ」という)は、例えば以下の手順により作成することができる。
(1)まず、画面を正面から観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように、すなわち図10(A)に示すような正面観測時のカラートラッキング曲線が得られるように、独立ガンマ補正を行うための補正データを作成する。
(2)次に、上記補正データに基づく独立ガンマ補正を行いつつ、左右方向斜め45度の方向から色度測定を行う。
(3)上記の色度測定の結果に基づき、中間調領域における斜め色相補正区間において斜め観測時の色度の階調依存性(具体的には黄色の色付き)が抑制されるように上記の補正データを修正する。すなわち、中間調領域における斜め観測時の黄色の色付きを低減するために、上記の斜め色相補正区間において正面観測時の色度がカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトするように上記の補正データを修正する。
以上のようにして作成された修正後の補正データに基づき独立ガンマ補正を行うことにより、図11(A)に示すカラートラッキングが得られる。したがって、この修正後の補正データをR用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bのデータとして設定すればよい。なお、上記の補正データ作成方法は一例であり、図11(A)に示すカラートラッキングが得られるような補正データが作成されるのであれば、他の方法で補正データを作成してもよい。
<1.5 効果>
上記のような本実施形態によれば、図11(A)に示すように、中間調領域における上記の斜め色相補正区間(カラー不均衡区間)ILで正面観測時の色度座標x、yの値がカラーバランスの維持された状態よりも若干低下するように独立ガンマ補正が行われ(正面観測時における色度が青方向にシフトされ)、これにより、上記の斜め色相補正区間ILで斜め観測時の色度座標x、yの値がカラーバランスの維持された状態よりも上昇するのが抑えられる(斜め観測時における色度の黄色方向のシフトが低減される)。このような斜めカラー不均衡補正によって、画素分割方式の従来のカラー液晶表示装置において見られた中間調領域におけるカラーバランスの不均衡が斜め観測時においても人間の視覚上問題にならない程度に抑制され、ほぼ全ての階調領域(階調値32〜255)において正面観測時のみならず斜め観測時においてもカラーバランスが実質的に(人間の視覚上問題にならない程度に)維持された状態となる。その結果、画素分割方式によってγ特性の視角依存性を改善しつつ、画面の正面方向のみならず斜め方向から観測しても色再現性の高い表示を行うことができる。
<2.第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、中間調領域の斜め色相補正区間(カラー不均衡区間)ILにおける正面観測時の色度を青方向にシフトさせることによって当該斜め色相補正区間ILにおける斜め観測時の色度の黄色方向へのシフトが低減されることで、斜め観測時の色再現性が向上する。しかし、図11(A)に示すように、階調値を255から0に向かって変化させると、カラーバランスが維持された状態からの色度のシフト量は中間調領域の所定階調値を境に増加状態から減少状態へと切り替わる。すなわち、階調値が当該所定階調値よりも大きい間は階調値の低下にしたがって色度が青方向(負方向)にシフトするが、階調値が当該所定階調値よりも小さくなると階調値の低下にしたがって色度が黄色方向(正方向)にシフトする。これは、カラートラッキング曲線が当該所定階調値で極小となることを意味する。このように中間調領域に極値が存在すると、人間にとっては不自然な色度変化が生じるように感じられる。
そこで、本発明の第2の実施形態に係るカラー液晶表示装置では、このような不自然な色度変化が生じないように独立ガンマ補正が行われる。以下、このような本実施形態に係る液晶表示装置について説明する。ただし、本実施形態における構成は、R用、G用およびB用ガンマ補正テーブルの構成と表示部500の一部の構成(詳細は後述)を除き上記第1の実施形態と同様であるので、同一または対応する部分に同一の参照符号を付して説明を詳しい省略する。
本実施形態におけるR用、G用およびB用ガンマ補正テーブル21r,21g,21bは、正面観測時において図16(A)で太い実線および点線の曲線で示すようなカラートラッキングを得るための独立ガンマ補正がガンマ補正処理部23によって行われるように設定されている(図14参照)。なお、図16(A)において細い実線および点線の曲線は、上記第1の実施形態における正面観測時のカラートラッキングを示している(図11(A)参照)。
本実施形態では、ガンマ補正処理部23によってR用、G用およびB用ガンマ補正テーブル21r,21g,21bが参照されることにより、下記のような独立ガンマ補正が行われる。
図16(A)に示す斜め色相補正区間ILは、第1の実施形態における斜め色相補正区間ILと同様であって、画素分割比およびCS振幅Vcsによって決定される(図12および図13参照)。本実施形態では、この斜め色相補正区間ILにおける正面観測時の色度(色度座標x、yの値)が、第1の実施形態における正面観測時のカラートラッキング曲線において色度が極小となる階調値(斜め色相補正区間ILのほぼ中央の階調値)Leにおいて当該カラートラッキング曲線における色度の極値に等しくなると共に、階調値Lの変化にしたがって色度(色度座標x、yの値)が単調に変化するように、独立ガンマ補正が行われる。
このような独立ガンマ補正を行うための補正データ(R用、G用およびB用補正テーブル21r,21g,21bに設定すべきデータ)は、例えば次のようにして作成することができる。すなわち、上記第1の実施形態における既述の作成方法に基づき得られた補正データ(図16(A)において細い実線および点線の曲線で示す第1の実施形態のカラートラッキングに対応する補正データ)を、図16(A)において太い実線および点線の曲線で示す如く、正面観測時のカラートラッキング曲線が単調に変化するように修正すればよい。なお、この補正データ作成方法は一例であり、図16(A)に示すカラートラッキングが得られるような補正データが作成されるのであれば、他の方法で補正データを作成してもよい。
なお図16(A)に示すように、本実施形態では、階調値0〜32の範囲においても、カラートラッキング曲線が単調に変化するように、黒色度を青方向にシフトしたカラーフィルタや偏光板が表示部500において使用されており、図16(B)に示すように、色度図における本実施形態の黒(階調値0)の位置B2(0)は、第1の実施形態や従来における黒(階調値0)の位置B1(0)とは若干異なる。ただし、このようなカラーフィルタや偏光板に代えて従来と同様のカラーフィルタや偏光板を使用してもよい。
上記のような本実施形態によれば、中間調領域における斜め色相補正区間(カラー不均衡区間)ILで正面観測時の色度が第1の実施形態と同程度に青方向にシフトされているので、斜め観測時において、第1の実施形態と同様、中間調領域での黄色方向のシフトが抑制されて色再現性が改善される。これに加えて、正面観測時におけるカラートラッキング曲線は単調に変化するので、第1の実施形態とは異なり、階調値による色度シフトは人間にとって違和感の無いものとなる。
<3.変形例>
上記第1および第2の実施形態では、補正テーブル21r,21g,21bに基づく独立ガンマ補正によって適切なカラートラッキングを得ることにより、正面観測時のみならず斜め観測時においても色再現性の高い表示が実現されるが、このような色再現性向上のための独立ガンマ補正は、補正テーブルに基づき階調信号Lr,Lg,Lbを補正するという方法に限定されるものではなく、表示すべき画像を表す信号として液晶表示装置に入力される信号の示す階調値と当該階調値に応じて形成されるR、GおよびBの画素の輝度との関係を補正するものであればよい。例えば日本の特開2002−258813号公報(特許文献1)に記載されているように、R用、G用およびB用基準電圧をそれぞれ入力してR用、G用およびB用階調電圧をそれぞれ発生するR用、G用およびB用のγ補正電圧発生回路を備えることにより、独立ガンマ補正を行う(RGBのγカーブを個別に設定する)ようにしてもよい。
上記第1および第2の実施形態では、図3(A)に示すように、γ特性の視角依存性の改善のために各画素が空間的に2つの副画素の分割されるが、各画素が3つ以上の副画素に分割される場合であっても本発明の適用が可能である。この場合、中間調領域にカラー不均衡区間が2箇所現れるが、斜め観測時における黄色の色付きを低減すべく、それぞれのカラー不均衡区間での正面観測時の色度が青方向にシフトするように、独立ガンマ補正を行えばよい。これにより、正面観測時のみならず斜め観測時においても良好な色再現性を有する表示を実現できる。
また、上記第1および第2の実施形態では、上記のように空間的な画素分割方式が採用されているが(図3(A))、1フレーム期間が複数のサブフレーム期間に分割され、当該複数のサブフレーム期間における平均輝度が各画素の輝度となるように構成されている場合、すなわち時間的な画素分割方式が採用されている場合であっても、同様の課題があり、本発明の適用が可能である。
本発明は、1つの画素を空間的または時間的に分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって表示画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置に適用できる。

Claims (8)

  1. 1つの画素を空間的または時間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、所定画面に表示される画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置であって、
    前記画像の画素にそれぞれ対応して設けられ、それぞれがカラー表示の原色のいずれかの色の画素を前記所定数の副画素によって形成する複数の画素形成部と、
    前記画像を表す映像信号として外部から与えられる入力信号の示す階調値に基づき、各画素形成部が形成すべき画素を構成する副画素にそれぞれ対応する印加電圧を当該画素形成部に与える駆動回路と、
    前記入力信号の示す階調値と当該階調値に応じて前記画素形成部によって形成される画素の輝度との関係を、前記カラー表示のための原色につき独立に補正するガンマ補正部とを備え、
    各画素形成部は、前記所定数の副画素を前記印加電圧に基づき互いに異なる輝度で表示することにより前記画素を形成し、
    前記ガンマ補正部は、
    前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように前記関係を補正すると共に、
    前記画面に対し視線が所定の斜め方向となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように、前記1つの画素における前記分割比および前記所定数の副画素の間での前記印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間において、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度をカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトさせる前記関係の補正を行うことを特徴とする、カラー液晶表示装置。
  2. 前記ガンマ補正部は、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が前記斜め色相補正区間以外において実質的に平坦となるように前記関係を補正することを特徴とする、請求項1に記載のカラー液晶表示装置。
  3. 前記ガンマ補正部は、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が階調値に対して実質的に単調に変化するように前記関係を補正することを特徴とする、請求項1に記載のカラー液晶表示装置。
  4. 前記ガンマ補正部は、前記関係を補正するために補正前の階調値と補正後の階調値とを前記カラー表示の原色毎に対応付ける補正テーブルを含み、当該補正テーブルを参照して、前記入力信号の示す階調値に対応付けられる補正後の階調値を出力し、
    前記駆動回路は、前記補正後の階調値に基づき前記印加電圧を各画素形成部に与えることを特徴とする、請求項1に記載のカラー液晶表示装置。
  5. 前記複数の画素形成部に共通に設けられた共通電極を更に備え、
    前記画素分割方式は、1つの画素を空間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、前記画面に表示される画像の各画素が構成される方式であり
    各画素形成部は、
    前記共通電極との間に液晶層を挟持するように配置された第1および第2の副画素電極と、
    前記第1の副画素電極との間に第1の補助容量が形成されるように配置された第1の補助電極と、
    前記第2の副画素電極との間に第2の補助容量が形成されるように配置された第2の補助電極とを含み、
    前記駆動回路は、
    前記第1および第2の副画素電極に前記共通電極を基準として前記入力信号に応じた電圧を与える画素電極駆動回路と、
    前記第1および第2の補助電極に所定周期および所定振幅で変化する互いに異なる電圧を印加する補助電極駆動回路とを含み、
    前記斜め色相補正区間は、前記第1の副画素電極と前記第2の副画素電極との面積比、および、前記第1の補助電極と前記第2の補助電極との間での印加電圧の相違によって決まる区間であることを特徴とする、請求項1に記載のカラー液晶表示装置。
  6. 1つの画素を空間的または時間的に所定の分割比で分割することにより得られる2以上の所定数の副画素によって、所定画面に表示される画像の各画素が構成される画素分割方式のカラー液晶表示装置において、当該画像を表す映像信号として外部から与えられる入力信号の示す階調値と当該階調値に応じて形成される画素の輝度との関係を補正するためのガンマ補正方法であって、
    カラー表示のための原色につき独立に前記関係を補正する補正ステップを備え、
    前記補正ステップでは、
    前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように前記関係が補正されると共に、
    前記画面に対し視線が所定の斜め方向となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性が抑制されるように、前記1つの画素における前記分割比および前記所定数の副画素の間での液晶への印加電圧の相違によって決まる所定階調区間である斜め色相補正区間において、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度をカラーバランスの維持された状態から青方向にシフトさせる前記関係の補正が行われることを特徴とする、ガンマ補正方法。
  7. 前記補正ステップでは、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が前記斜め色相補正区間以外において実質的に平坦となるように前記関係が補正されることを特徴とする、請求項6に記載のガンマ補正方法。
  8. 前記補正ステップでは、前記画面に対し視線が垂直となるように前記画面を観測したときの色度の階調依存性を示す曲線が階調値に対して実質的に単調に変化するように前記関係が補正されることを特徴とする、請求項6に記載のガンマ補正方法。
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