JP5004624B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示装置に関し、特にたとえば、積層された複数の液晶パネルおよびその後方に配置されるバックライトユニットを備え、積層された複数の液晶パネルでそれぞれ再現される複数の画像を前面から出力する、液晶表示装置に関する。

この種の装置の一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術では、前面側の液晶パネルの一部が透明にされ、ユーザは、前面側の液晶パネルにおける透明部分によって、背面側の液晶パネルに示された画像を見ることができる。

なお、特許文献１では言及されていないが、一般に、カラー表示用の液晶パネルの１画素は赤，緑および青にそれぞれ対応するＲ，ＧおよびＢの３副画素で構成され、３副画素の各々は無色の液晶および対応色のカラーフィルタを含む。液晶の透光率は０〜１００％の範囲で変化する。

このように構成された液晶パネル（ＲＧＢパネル）にはＲＧＢ信号が与えられ、液晶パネルは与えられたＲＧＢ信号に基づいて液晶の透光率を副画素単位で制御する。この結果、バックライトユニットからの光は液晶パネルを通過するとき画素単位で彩色され、液晶パネル上にカラー画像が再現される。
特許第３３３５９９８号公報［H04N 13/04, G02B 27/22, G09F 19/12, G09G 3/20］

液晶パネルを透明にすることは、白色最高輝度の画像を液晶パネルに表示させることと等価である。したがって、前面側の液晶パネルを透かして背面側の液晶パネルに示された画像を見るとき、白色最高輝度を示すＲＧＢ信号つまりＲＧＢ各々の副画素が最大透過率を示すＲＧＢ信号を前面側の液晶パネルに与えればよい。このようなＲＧＢ信号（特定ＲＧＢ信号）によって、前面側の液晶パネルは最大限透明となる。

ところが、最大限透明となった液晶パネルの白色光に対する透光率は通常３割にも満たない（たとえば２５％）。液晶パネルに入射した白色光の７割強が、３副画素の各々に設けられたカラーフィルタで吸収されるからである。このため、背面側の液晶パネルに示された画像は、前面側の液晶パネルを通して見ると、２５％の明るさにしか見えない。

なお、前面側の液晶パネルに画像を再現するときには、背面側の液晶パネルを最大限透明にすることで、画像を極力明るくできる。しかし、その明るさは、背面側の液晶パネルがない場合の２５％にとどまる。

このように、従来技術では、複数の液晶パネルの各々で大きな光損失が生じるので、バックライト光の利用効率が著しく低下する。このため、高出力のバックライトユニットが必要であり、消費電力や発熱が問題となる。しかし、特許文献１は、バックライト光の利用効率を高める方策については何ら開示していない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、バックライト光の利用効率を高めることができる、液晶表示装置を提供することである。

第１の発明に従う液晶表示装置(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、複数の液晶パネルからなる液晶パネルユニット(16,20)、液晶パネルユニットの後方に配置されるバックライトユニット(14)、液晶パネルユニットの液晶パネルについて、特定色を表示するための特定色信号を記憶する記憶手段(28,42)、および液晶パネルユニットの特定の液晶パネルの注目画素に対する入力色信号に基づき、他の少なくとも１つの液晶パネルの当該注目画素に対応して位置する画素に特定色信号を与える選択手段(46)を備える。

液晶パネルユニットは複数の液晶パネルからなり、液晶パネルユニットの後方にはバックライトユニットが配置される。記憶手段には、液晶パネルユニットの液晶パネルについて、特定色を表示するための特定色信号が記憶される。選択手段は、液晶パネルユニットの特定の液晶パネルの注目画素に対する入力色信号に基づき、他の少なくとも１つの液晶パネルの当該注目画素に対応して位置する画素に特定色信号を与える。

第２の発明に従う液晶表示装置は、第１の発明に従属し、液晶パネルユニットにＲＧＢＷ型液晶パネルを用いたことを特徴とする。

第３の発明に従う液晶表示装置は、第１または２の発明に従属し、入力色信号を補正する補正手段(34)をさらに備え、補正手段で得られた係数に基づき記憶手段に記憶している特定色信号を補正することを特徴とする。

記憶手段に記憶している特定色信号は、入力色信号を補正する補正手段で得られた係数に基づき補正される。

第４の発明に従う液晶表示装置は、第１ないし３のいずれかの発明に従属し、選択手段は、注目画素の入力色信号が特定色信号と同じであった場合に、他の少なくとも１つの液晶パネルについての当該注目画素に対応して位置する画素には、他の少なくとも１つの液晶パネルに入力された入力色信号を与えることを特徴とする。

第５の発明に従う液晶表示装置は、第１ないし４のいずれかの発明に従属し、選択手段に、液晶パネルユニットの任意の液晶パネルについて常に入力色信号を与えるよう選択させ、かつ液晶パネルユニットの他の少なくとも１つの液晶パネルについて常に特定色信号を選択させる切換手段(48)をさらに備える。

切換手段は選択手段に、液晶パネルユニットの任意の液晶パネルについて常に入力色信号を与えるよう選択させ、かつ液晶パネルユニットの他の少なくとも１つの液晶パネルについて常に特定色信号を選択させる。
第６の発明は、ＲＧＢＷ型液晶パネルを用いた多層の液晶パネルからなる液晶パネルユニット、液晶パネルユニットの後方に配置されるバックライトユニット、ＲＧＢ型液晶パネル用の入力色信号をＲＧＢＷ型液晶パネル用の色信号に変換する変換手段、液晶パネルユニットの液晶パネルについて、白色を表示するための白色信号を記憶する記憶手段、および、液晶パネルユニットのいずれか１つの液晶パネルの注目画素に対する入力色信号が白色とは異なる色を示す場合に、他の液晶パネルの当該注目画素に対応して位置する画素に記憶手段に記憶している白色信号を与える選択手段を備え、変換手段はＲＧＢＷ型液晶パネルにおけるＲＧＢ部分の使用率を抑えてＷ部分の使用率を高めるように変換し、記憶手段はＲＧＢＷ型液晶パネルが白色最高輝度を示すような白色信号を記憶する、液晶表示装置である。
第６の発明によれば、ＲＧＢ型液晶パネル用の入力色信号を変換手段でＲＧＢＷ型液晶パネル用の色信号に、ＲＧＢ部分の使用率を抑えてＷ部分の使用率を高めるように変換すると共に、ＲＧＢＷ型液晶パネルに最高輝度の白色を表示するための白色信号を記憶手段に記憶しておき、そして選択手段を通じ、いずれか１つの液晶パネルの注目画素に対する入力色信号が白色とは異なる色を示す場合に、他の液晶パネルの当該注目画素に対応して位置する画素には記憶手段に記憶している白色信号を与えるので、バックライトからの光は、画素毎に、いずれか１つの液晶パネルで白色とは異なる色を帯び、他の液晶パネルでは着色せずに輝度低下が最小限に抑えられる結果、バックライト光の利用効率を高めることができる。

この発明によれば、バックライト光の利用効率を高めることができる。この結果、消費電力や発熱の問題が改善される。また、バックライト光の利用効率を高めることで生じるホワイトバランスの乱れも修復できる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例の液晶表示装置１０は、後方カバー１２，バックライトユニット１４，背面側の液晶パネル１６，スペーサ１８，前面側の液晶パネル２０および前方カバー２２によって形成される。

液晶パネル１６および２０はいずれも矩形の板状に形成され、主面の大きさならびに主面に設けられる表示画面の大きさは液晶パネル１６および２０の間で一致する。バックライトユニット１４は矩形の板状に形成され、その大きさは液晶パネル１６または２０の主面の大きさとほぼ一致する。

スペーサ１８は合成樹脂を材料として矩形の枠状に形成され、その大きさは液晶パネル１６または２０の主面の大きさとほぼ一致する。さらに、枠によって定義される窓Ｗ１の大きさは、表示画面の大きさとほぼ一致する。

バックライトユニット１４，液晶パネル１６，スペーサ１８および液晶パネル２０は、各々の主面または窓Ｗ１の中心が軸ＡＸと一致し、かつ各々の四隅が互いに接するように、軸ＡＸ方向に積層される。積層された液晶パネル１６および２０の表示画面はいずれも前方を向く。

後方カバー１２は、バックライトユニット１４の背面および側面と、液晶パネル１６の側面とを覆う直方体状のカバーである。前方カバー２２は、液晶パネル２０の正面外周と側面とを覆う直方体状のカバーであり、液晶パネル２０の表示画面と同じサイズの窓Ｗ２が前方カバー２２の主面に形成される。バックライトユニット１４，液晶パネル１６，スペーサ１８および液晶パネル２０の積層体は、このような後方カバー１２および前方カバー２２によって封止される。

液晶パネル１６，２０の画素配列を図２に示す。図２を参照して、液晶パネル１６，２０の１画素は赤，緑，青および白にそれぞれ対応するＲ，Ｇ，ＢおよびＷの４副画素で構成される。このうちＲ，ＧおよびＢの３副画素の各々は無色の液晶および対応色のカラーフィルタを含み、Ｗの副画素は同様の液晶および無色のフィルタを含む。液晶の透光率は０〜１００％の範囲で変化する。無色フィルタの透光率はたとえば１００％である。このようなパネルを“ＲＧＢＷパネル”と呼ぶ。

ＲＧＢＷパネルでは、ＲＧＢ部分の白色バックライト光に対する透光率はＲＧＢパネルの場合と同じく最大２５％であるのに対し、Ｗ部分のそれは最大１００％となる。なお、以下で液晶パネルの透光率とは、白色バックライト光に対する最大透光率を意味する。

液晶パネル１６，２０の場合、ＲＧＢおよびＷの４副画素は同一のサイズであるから、図３に示すように、白色バックライト光の１画素あたりの入射光量を１００とすれば、ＲＢＧ部分の透過光量は（３÷４）×２５＝１８．７５であり、Ｗ部分の透過光量は（１÷４）×１００＝２５となる。したがって、液晶パネル１６，２０の透光率は（１８．７５＋２５）÷１００＝４３．７５％と計算される。これは、ＲＧＢパネルの透光率（２５％）の１．７５倍である。

ＲＧＢＷパネルを画素単位で制御するためのＲＧＢＷ信号は通常、ＲＧＢパネル用のＲＧＢ信号から生成される。このため液晶表示装置１０へは、背面用のＲＧＢ信号と前面用のＲＧＢ信号とが入力される。２つのＲＧＢ信号の入力は、共通の同期信号に従うラスタ走査態様で行われる。

入力された背面用のＲＧＢ信号は背面用のＲＧＢＷ信号に変換され、入力された前面用のＲＧＢ信号は前面用のＲＧＢＷ信号に変換される。変換された背面用のＲＧＢＷ信号は液晶パネル１６に与えられ、変換された前面用のＲＧＢＷ信号は液晶パネル２０に与えられる。液晶パネル１６は与えられた背面用のＲＧＢＷ信号に基づいて液晶の透光率を副画素毎に制御し、液晶パネル２０は与えられた前面用のＲＧＢＷ信号に基づいて液晶の透光率を副画素毎に制御する。

背面用として背景画面のＲＧＢ信号を入力し、前面用として前景画面のＲＧＢ信号を入力し、そしてバックライトユニット１４を点灯することで、液晶パネル１６には背景画面が再現され、液晶パネル２０には前景画面が再現される。液晶パネル１６および２０にそれぞれ再現される背景画面および前景画面の一例を図４（Ａ）に示す。ここで背面用のＲＧＢ信号と前面用のＲＧＢ信号とは、一方が白色最高輝度を示すとき他方は白色最高輝度以外を示すような関係にある。

図４（Ａ）を参照して、液晶パネル１６の背景画面は白色最高輝度領域ＷＥ１と白色最高輝度以外の背景領域ＢＥとを含み、液晶パネル２０の前景画面は白色最高輝度領域ＷＥ２と白色最高輝度以外の前景領域ＦＥとを含む。背景画面の白色最高輝度領域ＷＥ１は前景画面の前景領域ＦＥと相対し、前景画面の白色最高輝度領域ＷＥ２は背景画面の背景領域ＢＥと相対する。白色最高輝度領域ＷＥ１およびＷＥ２の各々は透過光に対して無彩色であるから、バックライトユニット１４からの白色光は、液晶パネル１６を通るとき背景領域ＢＥのみが彩色され、そして液晶パネル２０を通るとき前景領域ＢＥのみが彩色される。

液晶表示装置１０からは、こうして再現された背景画面および前景画面が前方に出力され、これによって、ユーザは図４（Ｂ）のような複合画面を見ることができる。この複合画面では、背景領域ＢＥは前景領域ＦＥよりも遠くに見える。すなわち、立体的な光学像の出力が可能となる。

このように、液晶表示装置１０では、バックライトユニット１４からの白色光は画素毎に液晶パネル１６および２０のどちらか一方で彩色される。これによって、遠近感のある複合画像の出力が可能となる。そして、液晶パネル１６および２０の各々をＲＧＢＷタイプの液晶パネルとしたことで、液晶パネル１６および２０の各々で生じる光損失の抑制が可能となり、バックライト光の利用効率を高めることができる。

また、液晶表示装置１０にはＲＧＢパネル用のＲＧＢ信号が入力され、液晶表示装置１０は入力されたＲＧＢ信号を変換回路で変換することにより液晶パネル１６，２０を制御するためのＲＧＢＷ信号を得ている。ＲＧＢパネルは、白色最高輝度を示すＲＧＢ信号つまりＲＧＢ各々の副画素が最大透過率を示すＲＧＢ信号が与えられたとき最大限透明となる。しかし、このようなＲＧＢ信号を変換して得られるＲＧＢＷ信号は通常、ＲＧＢＷタイプである液晶パネル１６，２０を最大限透明にするには至らない。

そこで、液晶表示装置１０は、白色最高輝度を示すＲＧＢＷ信号つまり４成分の各々が均一の上限値を示すＲＧＢＷ信号をメモリに記憶しておき、ＲＧＢ信号が白色最高輝度を示すときには、変換回路から出力されるＲＧＢＷ信号に代えて、メモリに記憶されたＲＧＢＷ信号を液晶パネル１６，２０に与える。これによって、彩色を行わない方の液晶パネルは最大限透明となり（透光率４３．７５％）、バックライト光の利用効率を極力高めることができる。

液晶表示装置１０ではまた、上記のようにバックライト光を画素毎に液晶パネル１６および２０のどちらか一方で彩色するモード（これを“第１モード ”と呼ぶ）に加え、彩色を液晶パネル１６でしか行わないモード（これを“第２モード ”と呼ぶ）が準備される。第２モードでは、バックライト光は、液晶パネル１６で彩色された後、液晶パネル２０を無彩色で通過する。これにより、液晶表示装置１０から出力される光学像は平面的となり、多彩な映像表現が可能となる。

ところで、上では言及していないが、ＲＧＢの３副画素にそれぞれ設けられる赤緑青の３カラーフィルタの透光率は均一ではないため、液晶パネル１６，２０に白色最高輝度を示す信号を与えても、液晶パネル１６，２０から出力される光は通常、完全な白色光にはならない。液晶表示装置１０の場合、白色最高輝度を示すＲＧＢＷ信号が液晶パネル１６，２０のいずれか一方に与えられるので、バックライトユニット１４からの白色光には、液晶パネル１６および２０のいずれかで色が付着するはずである。

しかし、液晶表示装置１０は、入力されたＲＧＢ信号にホワイトバランス調整処理を施し、かつメモリ内の特定ＲＧＢＷ信号にも調整結果を反映させることで、出力光に付着する色を除去する。ここでのホワイトバランス調整処理は、具体的には、ＲＧＢ信号の３成分に対して成分毎に異なる係数（詳細は後述）を乗算する処理であり、メモリ内の特定ＲＧＢＷ信号に対してはＲＧＢの３成分に同様の係数が乗算される。

そして、バックライトユニット１４からの白色光は液晶パネル１６および２０を順次通過するから、このようなホワイトバランス調整処理は前面側および背面側の一方で行えば足りる。これによって、液晶表示装置１０からは、透光率を最大限高めながらも、好適なホワイトバランスを有する光が出力される。

図５は、この液晶表示装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。図５を参照して、この液晶表示装置１０は、背面用のＲＧＢ信号入力回路２４と、前面用のＲＧＢ信号入力回路３２とを含む。ＲＧＢ信号入力回路２４はＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６を介してセレクタ３０の一方入力端に接続され、セレクタ３０の他方入力端には信号メモリ２８が接続される。背面側の液晶パネル１６はセレクタ３０の出力端に接続される。

ＲＧＢ信号入力回路３２はホワイトバランス調整回路３４およびＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６を介してセレクタ４４の一方入力端に接続され、セレクタ４４の他方入力端には信号メモリ４２が接続される。前面側の液晶パネル２０はセレクタ４４の出力端に接続される。

ＲＧＢ信号入力回路３２はまた、判別回路４６を介してセレクタ５０の一方入力端に接続される。セレクタ５０の他方入力端には論理値メモリ４８が接続される。セレクタ５０のゲートには制御回路４０の出力が接続される。セレクタ５０の出力端は、セレクタ３０のゲートと接続され、かつＮＯＴ回路５２を介してセレクタ４４のゲートと接続される。

以上のように構成された液晶表示装置１０では、背面用のＲＧＢ信号は、ラスタ走査態様でＲＧＢ信号入力回路２４に入力され、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６で背面用のＲＧＢＷ信号に変換される。前面用のＲＧＢ信号は、ラスタ走査態様でＲＧＢ信号入力回路３２に入力され、ホワイトバランス調整回路３４でホワイトバランス調整処理を施された後、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６で前面用のＲＧＢＷ信号に変換される。

以下では、ＲＧＢ信号の各成分は０〜２５５（８階調）で表現され、ＲＧＢＷ信号の各成分もまた０〜２５５で表現されるものとする。つまり、各成分の下限値（Ｍｉｎ）は０であり、各成分の上限値（Ｍａｘ）は２５５である。したがって、白色最高輝度を示すＲＧＢ信号は（２５５，２５５，２５５）であり、白色最高輝度を示すＲＧＢＷ信号は（２５５，２５５，２５５，２５５）である。

ここで、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６，３６のＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換処理の具体例を説明する。ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６，３６には、基本的には液晶パネル１６，２０とバックライトユニット１４の特性から決定される目標の白色を実現するためのＲＧＢＷ信号の各成分比を表す係数が所定のアルゴリズムによって予め計算され記憶される。いま、これを（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ，Ｗｒ）とする。

ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６，３６では、最初入力されたＲＧＢ信号の３成分のうち値が最小のものを選択し、選択された成分の値つまり最小値を３成分の各々から減算する。たとえば入力信号を（２００，１００，１７０）とすると、Ｇ＝１００が最小値なので、減算後のＲＧＢ信号は（１００，０，７０）となる。

次に、入力されたＲＧＢの３成分各々から減算した成分で表現される白色をＲＧＢＷ の４成分で表現したときの値を上記（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ，Ｗｒ）から求める。具体的には、（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ，Ｗｒ）にそれぞれ上記最小値の１００を乗算して、（１００Ｒｒ，１００Ｇｒ，１００Ｂｒ，１００Ｗｒ）のように計算される。

こうして算出されたＲＧＢＷ信号に対し、上記減算後のＲＧＢＷ信号（１００，０，７０）を成分毎に加算すれば、入力されたＲＧＢ信号を等価なＲＧＢＷ信号が得られる。具体的には、入力信号（２００，１００，１７０）の等価信号として（１００Ｒｒ＋１００，１００Ｇｒ＋０，１００Ｂｒ＋７０，１００Ｗｒ）が得られる。

なお、ここで述べたＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換処理の詳細は、本出願人による特開２００６−１３３７１１号公報に開示されている。ただし、この発明は、変換処理のアルゴリズムに依存するものではないので、任意のＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換処理の適用が可能である。ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換処理では一般に、ＲＧＢ部分の使用率を抑えてＷ部分の使用率を高める工夫がなされる。ＲＧＢ部分の使用率を抑えれば、カラーフィルタでの光損失が減少するので、バックライト光の利用効率を高めることができる。

ホワイトバランス調整回路３４は、ＲＧＢにそれぞれ対応する３つのアッテネータを含み、ＲＧＢ信号入力回路３２からのＲＧＢ信号つまり（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対して成分毎に異なる係数を乗算する。この係数つまりホワイトバランス調整用の係数を（α，β，η）とすると、ホワイトバランス調整回路３４から出力されるＲＧＢ信号は（Ｒ×α，Ｇ×β，Ｂ×η）となる。ここで係数（α，β，η）は、白色を示すＲＧＢ信号が入力されたとき、液晶表示装置１０から出力される白色光が所望の白色光となるように決められる。

信号メモリ２８には、ＲＧＢＷの各々の副画素が最大透過率を示すＲＧＢＷ信号、つまり（２５５，２５５，２５５，２５５）が記憶される。信号メモリ４２には、信号メモリ２８のＲＧＢＷ信号においてＲＧＢ成分に前述の係数（α，β，η）を乗算したもの、つまり（２５５×α，２５５×β，２５５×η，２５５）が記憶される。

ＲＧＢ信号入力回路３２に入力された前面用のＲＧＢ信号は判別回路４６にも与えられ、判別回路４６は与えられた現時点のＲＧＢ信号が白色最高輝度を示すＲＧＢ信号であるか否かを判別する。具体的には、判別回路４６には白色最高輝度を示すＲＧＢ信号つまり（２５５，２５５，２５５）が記憶されており、判別回路４６は、入力されたＲＧＢ信号の３成分の各々が２５５であるか否かを判別して、判別結果が肯定的であれば論理値“１”を出力し、判別結果が否定的であれば論理値“０”を出力する。

論理値メモリ４８には論理値 “１” または “０”が記憶され、セレクタ５０のゲートには制御回路４０から信号ＥＮが与えられる。セレクタ５０は、与えられた信号ＥＮの値に従い、論理値メモリ４８の記憶値および判別回路４６の出力値のいずれか一方を出力する。具体的には、ＥＮ＝０であれば判別回路４６の出力値が、ＥＮ＝１であれば論理値メモリ４８の記憶値が、セレクタ５０からゲート信号ｇ０として出力される。なお、ＥＮ＝０は第１モードと対応し、ＥＮ＝１は第２モードと対応する。ＥＮ値の切り換えと、論理値メモリ４８に記憶される値およびその切り換えとは、制御回路４０からの信号に基づく。

出力されたゲート信号ｇ０はセレクタ３０に与えられ、セレクタ３０は、与えられたゲート信号ｇ０の値に従い、信号メモリ２８の記憶信号およびＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６の出力信号のいずれか一方を液晶パネル１６に出力する。具体的には、ｇ０＝１であればＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６の出力信号が、ｇ０＝０であれば信号メモリ２８の記憶信号が、セレクタ３０から液晶パネル１６に出力される。

出力されたゲート信号ｇ０はまたＮＯＴ回路５２を通してセレクタ４４に与えられる。このため、セレクタ４４に与えられるゲート信号ｇ０の値は、セレクタ３０に与えられるゲート信号ｇ０の値を反転させた反転値となる。セレクタ４４は、与えられたゲート信号ｇ０の値に従い、信号メモリ４２の記憶信号およびＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６の出力信号のいずれか一方を液晶パネル１６に出力する。具体的には、ｇ０＝０であればＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６の出力信号が、ｇ０＝１であれば信号メモリ４２の記憶信号が、セレクタ４４から液晶パネル２０に出力される。

したがって、ＥＮ＝０の状態つまり第１モードでは、ＲＧＢ信号入力回路３２に入力されたＲＧＢ信号つまり前面用のＲＧＢ信号が白色最高輝度以外を示すＲＧＢ信号であるとき、ｇ０＝０となって、液晶パネル１６には信号メモリ２８の記憶信号つまり（２５５，２５５，２５５，２５５）が与えられ、液晶パネル２０にはＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６の出力信号が与えられる。

一方、前面用のＲＧＢ信号が白色最高輝度を示すＲＧＢ信号つまり（２５５，２５５，２５５）であるときには、ｇ０＝１となって、液晶パネル１６にはＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６の出力信号が与えられ、液晶パネル２０には信号メモリ４２の記憶信号つまり（２５５×α，２５５×β，２５５×η，２５５）が与えられる。

したがって、図４（Ａ）に示されるように、液晶パネル１６および２０において相対する２つの画素ひいては相対する２つの領域は、一方が有色となり、他方が最大限透明となる。これによって液晶表示装置１０から、図４（Ｂ）のような複合画像つまり立体的な光学像が出力される。

一方、ＥＮ＝１の状態つまり第２モードでは、ｇ０が“１”または“０”に固定され、液晶パネル１６，２０のいずれかにＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６の出力信号が固定的に与えられ、他方のパネルは固定的に画面全体が常に最大限透明となり、液晶パネル１６，２０のいずれかのみが有色となり得る。これによって液晶表示装置１０から、平面的な光学像が出力される。

いずれのモードでも、カラーフィルタの透光率差に起因する着色は、前面側でＲＧＢ成分に乗算された係数によって出力画像から除去される。

以上から明らかなように、この実施例では、液晶表示装置１０は積層された２枚の液晶パネル１６，２０を含み、液晶パネル１６，２０の後方には白色光を発するバックライトユニット１４が配置される。液晶パネル１６，２０の各々は１画素がＲＧＢＷの４副画素で形成されたＲＧＢＷタイプの液晶パネルである。入力回路２４，３２から入力された２つのＲＧＢ信号（入力色信号）はＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６，３６で２つのＲＧＢＷ信号（第１色信号）に変換され、変換された２つのＲＧＢＷ信号はセレクタ３０，４４を通して液晶パネル１６，２０に供給される。

信号メモリ２８，４２には４成分に対応して液晶パネル１６，２０上に配置された各々の副画素の透光率が最大となる特定ＲＧＢＷ信号（第２色信号）たとえば（２５５，２５５，２５５，２５５）が記憶されており、セレクタ３０，４４は、対応するＲＧＢ信号が白色最高輝度を示す値（２５５，２５５，２５５）と等しいとき、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路２６，３６で変換されたＲＧＢＷ信号に代えて、信号メモリ２８，４２に記憶された特定ＲＧＢＷ信号を供給する。

液晶パネル１６および２０としてＲＧＢＷタイプのものを用いたことで、液晶パネル１６，２０での光損失を小さくすることが可能となり、バックライト光の利用効率が高まる。

さらに、３成分の各々が上限値であるＲＧＢ信号が入力された液晶パネルへは、これと等価なＲＧＢＷ信号の代わりに特定ＲＧＢＷ信号を供給することで、この液晶パネルを最大限透明にする。これにより、液晶パネル１６および２０の各々での損失が最小限に抑えられ、白色バックライト光の利用効率はいっそう高まる。

また、ＲＧＢ信号入力回路３２とＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６との間にホワイトバランス調整回路３４が設けられており、ＲＧＢ信号入力回路３２から入力されたＲＧＢ信号は、ホワイトバランス調整回路３４で成分毎に異なる係数（α，β，η）を乗算された後、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路３６に入力される。この係数は、信号メモリ４２内の特定ＲＧＢＷ信号にも乗算される。

こうして、入力された前面用のＲＧＢ信号に対してホワイトバランス調整処理を施すと共に、信号メモリ４２内の特定ＲＧＢＷ信号にも調整結果を反映させることで、液晶パネル１６および２０のいずれか一方の透光率を最大限高めても、液晶表示装置１０から出力される光学像のホワイトバランスを保つことが可能となる。

なお、ホワイトバランス調整処理は、背面用のＲＧＢ信号に施してもよい。また、望ましいホワイトバランスは、バックライトユニット１４の発光スペクトラムを制御したり、副画素のサイズを変えたり、カラーフィルタの特性を変えたりすることによっても実現できる。このような場合には、ＲＧＢ信号に対するホワイトバランス調整を省略してよい。

なお、この実施例では、Ｗの副画素は無色透明のフィルタを備えるが、このようなフィルタは省略してもよい。

また、この実施例では、液晶パネル１６および２０のいずれか１つを最大限透明としているが、液晶パネル１６および２０の各々を最大限透明としてもよい。この場合、液晶パネル１６および２０には信号メモリ２８および４２の記憶信号がそれぞれ与えられる。液晶パネル１６に信号メモリ２８の記憶信号を与えたことで液晶表示装置１０の出力光にホワイトバランスの乱れが生じるが、かかる乱れは液晶パネル２０を通過するとき修復される。信号メモリ４２の記憶信号にはホワイトバランス調整用の係数（α，β，η）が乗算されているからである。

以上では、積層された２枚の液晶パネル１６および２０を有する液晶表示装置１０について説明したが、この発明は、積層されたＮ枚（Ｎは２以上の整数）の液晶パネルを有する液晶表示装置に適用できる。この場合、バックライトユニット１４からの白色光は、画素毎にＮ枚の液晶パネルのいずれか１つ以上で彩色される。

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 図１実施例に適用される液晶パネルの画素配列を示す図解図である。 図２液晶パネルの白色バックライト光に対する透光率を示す図解図である。 （Ａ）は図１実施例に適用される背景画面および前景画面の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は（Ａ）の背景画面および前景画面からなる複合画面を示す図解図である。 図１実施例の電気的な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ …液晶表示装置
１４ …バックライトユニット
１６ …背面側液晶パネル
２０ …前面側液晶パネル
２４，３２ …ＲＧＢ信号入力回路
２６，３６ …ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路
２８，４２ …信号メモリ
３０，４４，５０ …セレクタ
３４ …ホワイトバランス調整回路
４０ …制御回路
４６ …判別回路
４８ …論理値メモリ
５２ …ＮＯＴ回路

Claims (8)

1. ＲＧＢＷ型液晶パネルを用いた多層の液晶パネルからなる液晶パネルユニット、
   前記液晶パネルユニットの後方に配置されるバックライトユニット、
   ＲＧＢ型液晶パネル用の入力色信号を前記ＲＧＢＷ型液晶パネル用の色信号に変換する変換手段、
   前記液晶パネルユニットの液晶パネルについて、白色を表示するための白色信号を記憶する記憶手段、および
   前記液晶パネルユニットのいずれか１つの液晶パネルの注目画素に対する入力色信号が白色とは異なる色を示す場合に、他の液晶パネルの当該注目画素に対応して位置する画素に前記記憶手段に記憶している白色信号を与える選択手段を備え、
   前記変換手段は前記ＲＧＢＷ型液晶パネルにおけるＲＧＢ部分の使用率を抑えてＷ部分の使用率を高めるように変換し、
   前記記憶手段は前記ＲＧＢＷ型液晶パネルが白色最高輝度を示すような白色信号を記憶する、液晶表示装置。
2. 前記記憶手段に記憶している白色信号はＲＧＢＷ４成分の各々が均一の上限値を示す信号である、請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶パネルユニットは背面用の液晶パネルおよび前面用の液晶パネルを含み、
   前記入力色信号は、一方が白色を示すとき他方は白色以外を示すような関係にある、背面用の入力色信号および前面用の入力色信号を含み、
   前記変換手段は前記背面用の入力色信号および前記前面用の入力色信号それぞれについて変換を行い、
   前記選択手段は、前記背面用の液晶パネルおよび前記前面用の液晶パネルの一方において注目画素に対する入力色信号が白色とは異なる色を示す場合に、前記背面用の液晶パネルおよび前記前面用の液晶パネルの他方において当該注目画素に対応して位置する画素に前記記憶手段に記憶している白色信号を与える、請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記入力色信号を補正する補正手段をさらに備え、
   前記補正手段で得られた係数に基づき前記記憶手段に記憶している白色信号を補正することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記記憶手段に記憶している白色信号の補正をＲＧＢＷ４成分のうちのＲＧＢ３成分について行うことを特徴とする、請求項４記載の液晶表示装置。
6. 前記入力色信号を補正する補正手段をさらに備え、
   前記記憶手段は前記白色信号として背面用の白色信号および前面用の白色信号を記憶し、
   前記補正手段で得られた係数に基づき前記記憶手段に記憶している背面用の白色信号および前面用の白色信号の一方をＲＧＢＷ４成分のうちのＲＧＢ３成分について補正することを特徴とする、請求項３記載の液晶表示装置。
7. 前記選択手段は、注目画素の前記入力色信号が白色を示す場合に、他の液晶パネルについての当該注目画素に対応して位置する画素には、前記他の液晶パネルに入力された入力色信号を前記変換手段で変換した色信号を与えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記選択手段に、前記液晶パネルユニットのいずれか１つの液晶パネルについて常に前記入力色信号を前記変換手段で変換した色信号を与えるよう選択させ、かつ前記液晶パネルユニットの他の液晶パネルについて常に前記白色信号を選択させる切換手段をさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の液晶表示装置。

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