JP5426559B2

JP5426559B2 - 多原色液晶表示装置

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Publication number: JP5426559B2
Application number: JP2010529654A
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Inventors: 浩三中村; 俊植木; 一成冨沢; 智彦森; 悠一吉田
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Filing date: 2009-09-18
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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、４色以上の原色を用いて表示を行う多原色液晶表示装置に関する。また、本発明は、そのような液晶表示装置に用いられる信号変換回路にも関する。

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

しかしながら、従来の表示装置は、表示可能な色の範囲（「色再現範囲」と呼ばれる。）が狭いという問題を有している。図４０に、三原色を用いて表示を行う従来の表示装置の色再現範囲を示す。図４０は、ＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図であり、赤、緑、青の三原色に対応した３つの点を頂点とする三角形が色再現範囲を表している。また、図中には、Pointerによって明らかにされた、自然界に存在する様々な物体の色（非特許文献１参照）が×印でプロットされている。図４０からわかるように、色再現範囲に含まれない物体色が存在しており、三原色を用いて表示を行う表示装置では、一部の物体色を表示することができない。

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

例えば、特許文献１には、図４１に示すように、赤、緑、青、黄、シアン、マゼンタを表示する６つのサブ画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ、Ｃ、Ｍによって１つの画素Ｐが構成された液晶表示装置８００が開示されている。この液晶表示装置８００の色再現範囲を図４２に示す。図４２に示すように、６つの原色に対応した６つの点を頂点とする六角形によって表される色再現範囲は、物体色をほぼ網羅している。このように、表示に用いる原色の数を増やすことによって、色再現範囲を広くすることができる。本願明細書では、４つ以上の原色を用いて表示を行う表示装置を「多原色表示装置」と総称し、４つ以上の原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「多原色液晶表示装置（あるいは単に多原色ＬＣＤ）」と称する。また、三原色を用いて表示を行う従来の一般的な表示装置を「三原色表示装置」と総称し、三原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「三原色液晶表示装置（あるいは単に三原色ＬＣＤ）」と称する。

また、従来一般的であったＴＮ（Twisted Nematic）モードやＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを改善するために種々の表示モードが開発されている。

視野角特性が改善された表示モードとしては、特許文献２に開示されているＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードや、特許文献３に開示されているＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードなどが知られている。

ＭＶＡモードやＣＰＡモードでは、広視野角で高品位の表示が実現される。しかしながら、ＭＶＡモードやＣＰＡモードのような広視野角の垂直配向モード（ＶＡモード）では、視野角特性の問題点として、正面観測時のγ特性と斜め観測時のγ特性が異なるという問題、すなわちγ特性の視角依存性の問題が新たに顕在化してきた。γ特性とは、表示輝度の階調依存性である。γ特性が正面方向と斜め方向とで異なると、階調表示状態が観測方向によって異なることとなるため、写真等の画像を表示する場合や、ＴＶ放送等を表示する場合に特に問題となる。

垂直配向モードにおけるγ特性の視角依存性は、斜め観測時の表示輝度が本来の表示輝度よりも高くなってしまう現象（「白浮き」と呼ばれる）として視認される。白浮きが発生すると、画素によって表示される色が正面方向から見たときと斜め方向から見たときとで異なってしまうという問題も発生する。

γ特性の視角依存性を低減する手法としては、特許文献４および特許文献５にマルチ画素駆動と呼ばれる手法が提案されている。この手法では、１つのサブ画素を２つの領域に分割し、それぞれの領域に異なる電圧を印加することによってγ特性の視角依存性を低減している。

特表２００４−５２９３９６号公報特開平１１−２４２２２５号公報特開２００３−４３５２５号公報特開２００４−６２１４６号公報特開２００４−７８１５７号公報

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

しかしながら、本願発明者の検討によれば、マルチ画素駆動を用いると、低階調（つまり低輝度）のグレー表示を斜め方向から見たときに、グレー表示が黄色味を帯びてしまうことがわかった。この着色現象は、多原色ＬＣＤにマルチ画素駆動を適用した場合にも発生し、表示品位を低下させる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、斜め方向から見たときのグレー表示の着色に起因する表示品位の低下が抑制された多原色液晶表示装置およびそのような多原色液晶表示装置に用いられる信号変換回路を提供することにある。

本発明による信号変換回路は、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素を含む複数のサブ画素によって規定される画素を有し、前記複数のサブ画素によって表示される４つ以上の原色を用いてカラー表示を行う多原色液晶表示装置に用いられ、入力された映像信号を４つ以上の原色に対応した多原色信号に変換する信号変換回路であって、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記黄サブ画素の規格化輝度がもっとも低くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．１５以上０．３５以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記黄サブ画素の規格化輝度がもっとも低くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記黄サブ画素の規格化輝度の次に前記青サブ画素の規格化輝度が低くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素は、シアンサブ画素をさらに含む。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記緑サブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記赤サブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記シアンサブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって表示されるグレーの規格化輝度の増加に伴って前記複数のサブ画素のそれぞれの規格化輝度が単調増加するように、映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記画素によって表示されるグレーの規格化輝度の増加に伴って前記複数のサブ画素の少なくとも１つの規格化輝度が単調増加しないように、映像信号の変換を行う。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、表示に用いられる原色の数をｎとしたとき、入力された映像信号に基づいてルックアップテーブルを参照することによって、ｎ個の原色のうちの（ｎ−３）個の原色の輝度を得て、前記（ｎ−３）個の原色の輝度を用いた演算を行うことによって前記ｎ個の原色のうちの残りの３個の原色の輝度を算出する。

ある好適な実施形態において、本発明による信号変換回路は、前記ルックアップテーブルを格納するルックアップテーブルメモリと、前記演算を行う演算部と、を備える。

本発明による多原色液晶表示装置は、上記構成を有する信号変換回路と、前記信号変換回路によって生成された多原色信号が入力される液晶表示パネルと、を備える。

ある好適な実施形態において、前記液晶表示パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、を備え、前記複数のサブ画素を有し、前記複数のサブ画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に所定の電圧が印加されたとき、前記液晶層に含まれる液晶分子は複数の方位に傾斜する。

ある好適な実施形態において、前記複数のサブ画素のそれぞれは、それぞれ内の前記液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる複数の領域を有する。

本発明によると、斜め方向から見たときのグレー表示の着色に起因する表示品位の低下が抑制された多原色液晶表示装置が提供される。また、本発明によると、そのような多原色液晶表示装置に用いられる信号変換回路が提供される。

本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示すブロック図である。液晶表示装置１００の画素構成の一例を示す図である。従来の態様で信号変換を行った場合の入力輝度と出力輝度との関係を示すグラフである。図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。マルチ画素駆動を行わない液晶表示装置において図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。マルチ画素駆動を行わない液晶表示装置において図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の信号変換回路にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示すグラフである。図９に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図９に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。正面方向から白表示を観察したときの三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおいて、各サブ画素によって表示される原色の構成比を示すグラフである。図９に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の信号変換回路にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示すグラフである。図１４に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図１４に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の信号変換回路にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示すグラフである。図１７に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図１７に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図１７に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の信号変換回路にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示すグラフである。図２１に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図２１に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図２１に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の画素構成の一例を示す図である。従来の態様で信号変換を行った場合の入力輝度と出力輝度との関係を示すグラフである。図２６に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図２６に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図２６に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００の信号変換回路にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示すグラフである。図３０に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図３０に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示すグラフである。図３０に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。液晶表示装置１００が備える信号変換回路の好ましい構成の一例を示すブロック図である。液晶表示装置１００が備える信号変換回路の好ましい構成の他の一例を示すブロック図である。（ａ）〜（ｃ）は、ＭＶＡモードの液晶表示パネルの基本的な構成を説明するための図である。マルチ画素駆動を行うための各サブ画素の具体的な構成の一例を示す図である。マルチ画素駆動を行うための各サブ画素の具体的な構成の一例を示す図である。各サブ画素の第１領域および第２領域（明領域および暗領域）が呈する輝度と、電圧との関係を示すグラフである。三原色ＬＣＤの色再現範囲を示すｘｙ色度図である。従来の多原色ＬＣＤ８００を模式的に示す図である。多原色ＬＣＤ８００の色再現範囲を示すｘｙ色度図である。

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

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

三原色表示装置用のフォーマットの映像信号で示される色を、４つ以上の原色を用いて表現する場合、それぞれの原色の輝度は一義的には決まらず、輝度の組み合わせは多数存在する。つまり、三次元信号を多原色信号に変換する方法は、一通りではない。

本願発明者は、多原色ＬＣＤに用いられる信号変換手法について種々の検討を行った結果、斜め方向から見たときのグレー表示の着色を抑制できる信号変換手法を見出した。

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

図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル１０と、信号変換回路２０とを備え、４つ以上の原色を用いてカラー表示を行う多原色ＬＣＤである。

液晶表示装置１００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、各画素は、複数のサブ画素によって規定されている。図２に、液晶表示装置１００の画素構成の一例を示す。図２に示す例では、各画素を規定する複数のサブ画素は、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇ、青を表示する青サブ画素Ｂ、黄を表示する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンを表示するシアンサブ画素Ｃである。表１に、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃによって表示される各原色の色度ｘｙおよび相対輝度Ｙ（画素によって表示される白の輝度を１００とした値）を示す。

なお、１つの画素を規定するサブ画素の種類や個数、配置は図２に例示したものに限定されない。１画素を規定する複数のサブ画素は、少なくとも赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅを含んでいればよい。

信号変換回路２０は、入力された映像信号を４つ以上の原色に対応した多原色信号に変換する。信号変換回路２０は、例えば図１に示しているように、赤、緑および青のそれぞれの輝度を示す成分を含むＲＧＢフォーマットの映像信号（三次元信号）を、赤、緑、青、黄およびシアンのそれぞれの輝度を示す成分を含む多原色信号に変換する。

液晶表示パネル１０には、信号変換回路２０によって生成された多原色信号が入力され、入力された多原色信号に応じた色が各画素によって表示される。液晶表示パネル１０の表示モードとしては、広視野角特性を実現し得る垂直配向モード（ＶＡモード）を好適に用いることができ、例えばＭＶＡモードやＣＰＡモードを用いることができる。ＭＶＡモードやＣＰＡモードのパネルは、後に詳述するように、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向する垂直配向型の液晶層を備えており、各サブ画素内で電圧印加時に液晶分子が複数の方位に傾斜することによって、広視野角の表示が実現される。

また、液晶表示装置１００の各サブ画素は、それぞれ内の液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる複数の領域を有する。つまり、各サブ画素は、独立に電圧が印加され得る複数（例えば２つまたは３つ）の領域に分割されており、液晶表示装置１００は、特許文献４および特許文献５に開示されているようなマルチ画素駆動が可能な構成を有する。以下では、各サブ画素が有する複数の領域のうち、相対的に輝度の高い領域を明領域とも呼び、相対的に輝度の低い領域を暗領域とも呼ぶ。

なお、本実施形態では、信号変換回路２０にＲＧＢフォーマットの映像信号が入力される場合を例示しているが、信号変換回路２０に入力される映像信号は、三次元信号である限りどんなフォーマットであってもよく、ＸＹＺフォーマットやＹＣｒＣｂフォーマットなどであってもよい。

上述したように、液晶表示装置１００は、ＶＡモードで表示を行い、マルチ画素駆動される多原色ＬＣＤである。本実施形態における液晶表示装置１００は、画素によってグレーを表示するための映像信号が入力されたときの信号変換の態様に特徴を有する。以下、本実施形態における信号変換の態様を具体的に説明するが、それに先立ち、参考例として従来の信号変換の態様を説明し、その場合に着色が発生する理由を説明する。

なお、以下では、入力される映像信号が示す画素の輝度を単に「入力輝度」とも呼び、信号変換回路２０から出力された多原色信号が示す各サブ画素の輝度を単に「出力輝度」とも呼ぶ。また、「入力輝度」および「出力輝度」の具体的な値に言及する際には、最高階調（例えば８ビット信号の場合の２５５階調）の表示を行ったときの輝度を１として規格化した値（つまり「規格化輝度」）を示す。なお、白表示時の各サブ画素の規格化輝度は基本的には１（最高階調に対応する輝度）であるが、白の色温度を調節するために１以下（最高階調よりも低い階調に対応する輝度であり、８ビット信号の場合２５５未満の階調に対応する輝度）にしてもよい。

図３に、従来の態様で信号変換を行った場合の入力輝度と出力輝度との関係を示す。入力輝度が０の場合が黒表示に対応し、１の場合が白表示に対応する。また、その他の場合（つまり入力輝度が０を超え１未満の場合）がグレー表示に対応する。最低階調の無彩色である黒を表示する場合、各サブ画素の輝度は０である。また、最高階調の無彩色である白を表示する場合、各サブ画素の輝度は典型的には１である。つまり、黒表示を行う場合および白表示を行う場合のそれぞれにおいて、各サブ画素の輝度はほぼ同じである。そのため、中間調の無彩色であるグレーを表示する場合、図３に示すように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの出力輝度（図中にそれぞれＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ、Ｙｏｕｔ、Ｃｏｕｔと表記している。）を実質的に同じに設定するのがもっとも自然である。つまり、各サブ画素の出力輝度が入力輝度に対してほぼリニアな関係を有するのがもっとも普通であるといえる。

図４に、図３に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図５に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。正面方向の色度は、図４に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。これに対し、斜め６０°方向の色度は、図５に示すように、一部の入力輝度で急激に変化しており、入力輝度０．２５付近を中心としてグレー表示が黄色く着色されている。

ここで、図６を参照しながら、斜め方向において着色が発生する理由を説明する。図６は、斜め６０°方向からグレー表示を観察したときの入力輝度と三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ（規格化された値）との関係を示すグラフである。図６に示すように、入力輝度０．２５付近において三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの関係が他の入力輝度の場合と異なっている。具体的には、他の入力輝度ではＸ、Ｙ、Ｚがほぼ一致しているのに対し、入力輝度０．２５付近ではＺがＸ、Ｙに比べて小さくなっている。

色度座標（ｘ, ｙ）は、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを用いてｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）と表される。つまり、ある色の色度ｘｙは、その色を構成する三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの比率により決定される。図６では、入力輝度０．２５付近でＺが相対的にＸ、Ｙより小さくなっている。Ｚは青味を出す成分であり、ＺがＸ、Ｙに比べて小さいということは、青味が弱くなる、つまり、黄味が強くなるということである。従って、ＺがＸ、Ｙよりも小さくなる入力輝度０．２５付近では、グレー表示に黄色い着色が発生してしまう。上述したように、従来の態様で信号変換を行うと、斜め方向から見たときのグレー表示に着色が発生し、表示品位が低下してしまう。

参考までに、マルチ画素駆動を行わない場合について、斜め６０°方向からグレー表示を観察したときの入力輝度と色度座標（ｘ, ｙ）との関係を図７に示し、入力輝度と三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を図８に示す。図７に示すように、斜め６０°方向の色度は入力輝度によって大きく異なっており、全体として入力輝度に依存した色度変化が大きい。この原因は、図８に示すように、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの関係が入力輝度によって大きく異なっているからである。

図５と図７との比較からわかるように、マルチ画素駆動を行う場合、入力輝度に対する色度変化は全体としては小さいが、入力輝度０．２５付近で急激な色度変化があり、この色度変化に伴う着色現象が表示品位を低下させてしまう。急激な色度変化の原因は、既に述べたようにＺがＸ、Ｙに対して局所的にずれていることにある。

このずれの原因は、以下のように説明される。マルチ画素駆動を行う場合、斜め方向から観察したときに青サブ画素Ｂ中の明領域の輝度が低下する（階調反転）。そのため、青サブ画素Ｂ全体として（明領域と暗領域の平均輝度で観察される）出力輝度の増加の割合が小さくなる。一方、その他のサブ画素では、出力輝度の増加の割合はほとんど変わらない。その結果、１つの画素全体のＸ、Ｙ、Ｚのうち、青サブ画素Ｂの出力輝度の増加割合が小さくなることが強く影響するのはＺであり（後述するように青サブ画素ＢはＸ、Ｙにおける構成比が低く、Ｚにおける構成比が高いからである）、ＺがＸ、Ｙに対してずれてしまう。

上述したように、マルチ画素駆動を行う多原色液晶表示装置では、入力輝度０．２５付近を中心として着色現象が発生し、表示品位が低下する。

本実施形態における信号変換回路２０は、画素によって所定範囲の輝度のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、複数のサブ画素の規格化輝度のうちで黄サブ画素Ｙｅの規格化輝度がもっとも低くなるように映像信号の変換を行う。図９に、本実施形態における信号変換回路２０にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示す。

図９に示す例では、着色現象が発生する入力輝度０．２５付近において、図３に示す従来例と比べ、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度が低くなっており、シアンサブ画素Ｃおよび赤サブ画素Ｒの出力輝度が高くなっている。また、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの出力輝度も入力輝度とリニアな関係ではない。その結果、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で、出力輝度は、シアンサブ画素Ｃ、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅの順に高い（Ｃｏｕｔ≧Ｒｏｕｔ≧Ｇｏｕｔ≧Ｂｏｕｔ≧Ｙｏｕｔ）。つまり、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低く、シアンサブ画素Ｃの出力輝度がもっとも高い。なお、各サブ画素の出力輝度は、入力輝度の増加に伴って必ず増加する。つまり、各サブ画素の出力輝度は入力輝度に対して単調増加の関係にある。

図９に示したように、入力輝度０．２５付近で黄サブ画素Ｙｅの規格化輝度がもっとも低くなるように映像信号の変換を行うことにより、グレー表示の着色を抑制することができる。図１０に、図９に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図１１に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。

正面方向の色度は、図１０に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。図９に示した例では、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を従来よりも低くしているが、それにも関らず、正面方向では全体としてほぼ同じ色度が得られている。これは、そうなるように赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよびシアンサブ画素Ｃの出力輝度が適切に設定（制御）されているからである。

また、斜め６０°方向の色度は、図１１に示すように、入力輝度０．２５付近で若干変化しているものの、図１１と図５との比較から明らかにわかるようにその変化量は従来よりも小さい。つまり、斜め方向から見たときのグレー表示の着色が抑制されている。

このように、本実施形態のような映像信号の変換を行うことにより、グレー表示の着色を抑制することができ、表示品位の低下が抑制される。以下、この理由を図１２および図１３を参照しながら説明する。図１２は、正面方向から白表示を観察したときの三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおいて、各サブ画素によって表示される原色の構成比を示すグラフであり、図１３は、斜め６０°方向からグレー表示を観察したときの入力輝度と三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示すグラフである。

図１２からわかるように、Ｘ、Ｙのそれぞれにおける黄サブ画素Ｙｅの構成比が約４０％であるのに対し、Ｚにおける黄サブ画素Ｙｅの構成比は著しく低く、１％以下である。そのため、入力輝度０．２５付近で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を小さくすると、Ｚをほとんど低下させずに、Ｘ、Ｙを小さくすることができるので、入力輝度０．２５付近におけるＺのずれ（Ｘ、Ｙに対するずれ）を小さくすることができる。また、Ｘ、Ｙにおける黄サブ画素Ｙｅの構成比はほぼ等しいので、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を小さくすると、Ｘ、Ｙをほぼ同じ割合で小さくすることができる。そのため、本来一致しているＸ、Ｙを大きくずらすことはない。

このように、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を小さくすることにより、Ｚをほぼそのままに、Ｘ、Ｙをほぼ同じ割合で小さくすることができる。従って、図１３に示すように、入力輝度０．２５付近で三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚをほぼ一致させることができる。そのため、グレー表示の着色が抑制される。

なお、図９に示した例では、入力輝度０．２５付近で、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を従来よりも低くするとともに、シアンサブ画素Ｃ、赤サブ画素Ｒおよび緑サブ画素Ｇの出力輝度を従来よりも高くしている。以下、この理由を説明する。

三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺのうちのＹは、その色の明るさを表す。図１２に示したように、Ｙにおける黄サブ画素Ｙｅの構成比は約４０％と大きいので、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を低下させただけでは、正面方向の明るさが大きく低下する。つまり、正面方向の電圧−透過率特性がずれてしまう。また、色度も青方向にずれる。つまり、色度ｘ、ｙがともに小さくなる。

これらを補償するためには、黄サブ画素Ｙｅ以外のサブ画素の出力輝度を大きく上げればよい。ただし、図１２からわかるように、Ｙにおける青サブ画素Ｂの構成比は小さく、また、既に述べたように正面方向の色度が青方向にずれることを考慮すると、青サブ画素Ｂの出力輝度を高くするのは好ましくない。従って、正面方向の明るさの低下および色度のずれを補償するためには、シアンサブ画素Ｃ、赤サブ画素Ｒおよび緑サブ画素Ｇの出力輝度を高くすることが好ましい。より具体的には、色度ｘを大きくするためには赤サブ画素Ｒの出力輝度を高くすることが好ましく、色度ｙを大きくするためにはシアンサブ画素Ｃや緑サブ画素Ｇの出力輝度を高くすることが好ましい。なお、図９に示した例では、入力輝度０．２５付近でシアンサブ画素Ｃの出力輝度がもっとも高いが、赤サブ画素Ｒの出力輝度がもっとも高くてもよいし、緑サブ画素Ｇの輝度がもっとも高くてもよい。

また、図１２に示すように、Ｚにおける赤サブ画素Ｒの構成比は低く、１％以下であるので、黄サブ画素Ｙｅの代わりに赤サブ画素Ｒの出力輝度を低くすることも考えられるが、それは以下の理由から好ましくない。赤サブ画素Ｒの出力輝度を低くした場合、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を低くした場合と同じように、Ｚをほとんど低下させずに、Ｘ、Ｙを小さくすることができるので、ＺのＸ、Ｙに対するずれを小さくすることができる。このとき、正面方向では、輝度が少し低下し、色度ｘが小さくなる方向にずれる。そこで、この正面方向のずれを補償することが必要となる。色度ｘを大きくするには、黄サブ画素Ｙｅや緑サブ画素Ｇの出力輝度を高くすればよいが、色度ｘのずれを十分に補償するまで黄サブ画素Ｙｅや緑サブ画素Ｇの出力輝度を高くすることはできない。なぜならば、Ｙにおける黄サブ画素Ｙｅや緑サブ画素Ｇの構成比は高いので、色度ｘのずれが十分に補償されるまで黄サブ画素Ｙｅや緑サブ画素Ｇの出力輝度を高くすると、正面方向の電圧−透過率特性がずれてしまうからである。

また、Ｘ、Ｙを小さくしてＺに近付ける代わりに、Ｚを大きくしてＸ、Ｙに近付けることも考えられるが、それは以下の理由から好ましくない。Ｚを大きくしてＸ、Ｙに近付けるには、Ｚにおける構成比が高く、Ｘ、Ｙにおける構成比が低い青サブ画素Ｂの出力輝度を高くすることになる。この場合、斜め方向における着色は抑制されるが、正面方向の色度が青方向にずれてしまうので、このずれを補償するために、黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を高くしなければならない。しかしながら、Ｙにおける黄サブ画素Ｙｅの構成比は高いので、色度のずれを十分に補償できるほど黄サブ画素Ｙｅの出力輝度を高くすると、正面方向の電圧−透過率特性がずれてしまう。また、斜め方向におけるＸ、Ｙも大きくなり結局意味がない。従って、入力輝度０．２５付近で、青サブ画素Ｂの出力輝度は黄サブ画素Ｙｅの出力輝度の次に低いことが好ましい。

なお、図９に示した例では、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低いが、この範囲のすべてにわたって黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低い必要はない。少なくとも入力輝度０．２以上０．３以下の範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低ければ、斜め方向から見たときのグレー表示の着色を十分抑制することができる。

図１４に、信号変換回路２０にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の他の一例を示す。図１４に示す例では、入力輝度０．２以上０．３以下の範囲で、出力輝度がシアンサブ画素Ｃ、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅの順に高い（Ｃｏｕｔ≧Ｒｏｕｔ≧Ｇｏｕｔ≧Ｂｏｕｔ≧Ｙｏｕｔ）。つまり、図９に示した例よりも狭い範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低くなっている。

図１５に、図１４に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図１６に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。

正面方向の色度は、図１５に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。また、斜め６０°方向の色度は、図１６に示すように、入力輝度０．２５付近で若干変化しているものの、図１６と図５との比較から明らかにわかるようにその変化量は従来よりも小さい。つまり、グレー表示の着色が抑制されている。このように、入力輝度０．２以上０．３以下の範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度をもっとも低くすることにより、斜め方向から見たときのグレー表示の着色を十分抑制することができる。

なお、図１１と図１６との比較からわかるように、図１４に例示した信号変換の態様では、図９に例示した信号変換の態様に比べ、色度変化がわずかに大きい。従って、着色現象をより確実に抑制するためには、入力輝度０．２以上０．３以下の範囲に加え、入力輝度０．１５以上０．２未満の範囲および入力輝度０．３超０．３５以下の範囲においても黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低いことが好ましい。つまり、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低いことが好ましい。

図１７に、信号変換回路２０にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係のさらに他の一例を示す。図１７に示す例では、図９に示した例と同様に、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で出力輝度がシアンサブ画素Ｃ、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅの順に高く（Ｃｏｕｔ≧Ｒｏｕｔ≧Ｇｏｕｔ≧Ｂｏｕｔ≧Ｙｏｕｔ）、この範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低い。ただし、図１７に示す例では、図９に示した例とは異なり、各サブ画素の出力輝度は、入力輝度の増加に応じて必ず増加するわけではない。つまり、各サブ画素の出力輝度は入力輝度に対して単調増加の関係にない。

図１８に、図１７に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図１９に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。さらに、図２０に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。

正面方向の色度は、図１８に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。また、斜め６０°方向については、図１９に示すように、入力輝度０．２５付近での色度変化が抑制されており、グレー表示の着色が抑制されている。これは、図２０に示すように、入力輝度０．２５付近で三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚがほぼ一致しているためである。

図１９と、図１１および図１６との比較からもわかるように、図１７に示したような信号変換を行うと、図９および図１４に示したような信号変換を行う場合に比べ、着色がいっそう抑制されることがわかる。このように、複数のサブ画素のうちの少なくとも１つの出力輝度が入力輝度に対して単調増加の関係にないことにより、出力輝度の設定の自由度が高くなるので、着色を抑制する効果をいっそう高くすることができる。

これまで説明した例では、入力輝度０．２５付近における急激な色度変化を小さくする手法、いわば色度変化の変極点をなくす手法を説明したが、各サブ画素の出力輝度を調整することによって色度変化を一方向にしても、表示品位の低下を抑制することができる。

図２１に、このような信号変換を行う場合の入力輝度と出力輝度との関係の一例を示す。図２１に示す例では、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で出力輝度が緑サブ画素Ｇ、赤サブ画素Ｒ、シアンサブ画素Ｃ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅの順に高く（Ｇｏｕｔ≧Ｒｏｕｔ≧Ｃｏｕｔ≧Ｂｏｕｔ≧Ｙｏｕｔ）、この範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低い。また、複数のサブ画素のうち、一部のサブ画素（具体的には青サブ画素Ｂおよびシアンサブ画素Ｃ）の出力輝度は入力輝度に対して単調増加の関係にあるが、他のサブ画素（具体的には赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび黄サブ画素Ｙｅ）の出力輝度は入力輝度に対して単調増加の関係にない。

図２２に、図２１に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図２３に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。さらに、図２４に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。

正面方向の色度は、図２２に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。これに対し、斜め６０°方向の色度は、図２３に示すように、入力輝度によって異なっている。ただし、斜め６０°方向の色度の変化は、入力輝度が低くなるにつれて（つまり高階調から低階調になるにつれて）黄から青へ一様に変化する。これは、図２４に示すように、入力輝度が低くなるにつれてＺがＸ、Ｙに対して相対的に大きくなっており、徐々に青くなっていくからである。このように色度の変化が一方向であると、着色自体が発生しても違和感が少なく、表示品位の低下が抑制される。

また、ここまでの説明では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの５つのサブ画素によって１つの画素が規定される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。各画素を規定する複数のサブ画素は、少なくとも赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅを含んでいればよく、例えば図２５に示すように、各画素が赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの４つのサブ画素によって規定されてもよい。表２に、この場合において赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅによって表示される各原色の色度ｘｙおよび相対輝度Ｙ（画素によって表示される白の輝度を１００とした値）を示す。

図２６に、各画素が４つのサブ画素によって規定される場合において、従来の態様で信号変換を行ったときの入力輝度と出力輝度との関係を示す。この場合にも、図３を参照しながら説明したのと同様に、各サブ画素の出力輝度が入力輝度に対してほぼリニアな関係を有するように、つまり、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの出力輝度（図中にそれぞれＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ、Ｙｏｕｔと表記している。）を実質的に同じに設定するのがもっとも自然である。

図２７に、図２６に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図２８に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。さらに、図２９に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。

正面方向の色度は、図２７に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。これに対し、斜め６０°方向の色度は、図２８に示すように、一部の入力輝度で急激に変化しており、入力輝度０．２５付近を中心としてグレー表示が黄色く着色されている。これは、図２９に示すように、入力輝度０．２５付近でＺがＸ、Ｙからずれてしまう（Ｘ、Ｙよりも小さくなってしまう）からである。

各画素が４つのサブ画素によって規定される場合においても、所定の入力輝度の範囲（少なくとも入力輝度０．２以上０．３以下、好ましくは入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲）内で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低くなるように信号変換を行うことによって、グレー表示の着色を抑制することができる。

図３０に、各画素が４つのサブ画素によって規定される場合について、本実施形態における信号変換回路２０にグレー表示を行うための映像信号が入力されたときの入力輝度と出力輝度との関係の一例を示す。図３０に示す例では、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で出力輝度が赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅの順に高く（Ｒｏｕｔ≧Ｇｏｕｔ≧Ｂｏｕｔ≧Ｙｏｕｔ）、この範囲で黄サブ画素Ｙｅの出力輝度がもっとも低い。

図３１に、図３０に示したような信号変換を行った場合の入力輝度と、正面方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。また、図３２に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の色度座標（ｘ, ｙ）との関係を示す。さらに、図３３に、この場合の入力輝度と、斜め６０°方向から観察したグレー表示の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。

正面方向の色度は、図３１に示すように、入力輝度によらずほぼ同じである。また、斜め６０°方向については、図３２に示すように、入力輝度０．２５付近での色度変化が抑制されており、グレー表示の着色が抑制されている。これは、図３３に示すように、入力輝度０．２５付近で三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚがほぼ一致しているためである。

なお、図３０に示した例では、一部のサブ画素（具体的には赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび黄サブ画素Ｙｅ）の出力輝度が入力輝度に対して単調増加の関係にないが、すべてのサブ画素の出力輝度が入力輝度に対して単調増加の関係にあってもよい。図３０に示した例のように、少なくとも１つのサブ画素の出力輝度が入力輝度に対して単調増加の関係にないと、グレー表示の着色を抑制する効果が高い。また、図３０に示した例では、入力輝度０．１５以上０．３５以下の範囲で赤サブ画素Ｒの出力輝度がもっとも高いが、緑サブ画素の出力輝度がもっとも高くてもよい。

続いて、信号変換回路２０のより具体的な構成の例を説明する。

信号変換回路２０は、例えば、映像信号（三次元信号）によって特定される色に対応したサブ画素輝度を示すデータを含むルックアップテーブルを有することにより、入力された映像信号に応じてこのルックアップテーブルを参照して多原色信号を生成することができる。ただし、サブ画素輝度を示すデータをすべての色についてルックアップテーブルに含めると、ルックアップテーブルのデータ量が多くなってしまい、容量の小さな安価なメモリを用いてルックアップテーブルを簡便に構成することが難しい。

図３４に、信号変換回路２０の好ましい構成の一例を示す。図３４に示す信号変換回路２０は、色座標変換部２１、ルックアップテーブルメモリ２２および演算部２３を有している。

色座標変換部２１は、三原色の輝度を示す映像信号を受け取り、ＲＧＢ色空間における色座標をＸＹＺ色空間における色座標に変換する。具体的には、色座標変換部２１は、下記式（１）に示すように、ＲＧＢ信号（赤、緑、青のそれぞれの輝度に対応した成分Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを含む）に対してマトリクス変換を行うことによって、ＸＹＺ値を得る。式（１）中に例示している３行３列のマトリクスは、ＢＴ．７０９規格に基づいて定められたものである。

ルックアップテーブルメモリ２２にはルックアップテーブルが格納されている。このルックアップテーブルは、映像信号に示されている三原色の輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに対応する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度を示すデータを有している。なお、ここでは、輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、２５６階調で表現された階調値を逆γ補正したものであり、映像信号によって特定され得る色の数は２５６×２５６×２５６である。それに対して、ルックアップテーブルメモリ２２におけるルックアップテーブルは、映像信号によって特定され得る色の数に対応する２５６×２５６×２５６の３次元マトリクス構造のデータを有している。ルックアップテーブルメモリ２２のルックアップテーブルを参照することにより、輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに対応する黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度を得ることができる。

演算部２３は、色座標変換部２１によって得られたＸＹＺ値と、ルックアップテーブルメモリ２２によって得られた黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度とを用いた演算を行うことによって、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度を算出する。演算部２３は、具体的には、下記式（２）に従って演算を行う。

以下、式（２）に示す演算を行うことによって赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度が算出される理由を、下記式（３）および（４）を参照しながら説明する。

信号変換回路２０に入力される映像信号によって特定される色と、信号変換回路２０から出力される多原色信号によって特定される色とが同じであるとすると、３原色の輝度Ｒｉ、Ｂｉ、Ｇｉを変換して得られるＸＹＺ値は、式（３）に示すように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度についてのマトリクス変換式によっても表される。式（３）中に示されている３行５列の変換マトリクスの係数Ｘ_R、Ｙ_R、Ｚ_R・・・Ｚ_Cは、液晶表示パネル１０の各サブ画素のＸＹＺ値に基づいて決定される。

式（３）の右辺は、式（４）に示しているように、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂの輝度（式中にＲ、Ｇ、Ｂと表記している）に３行３列の変換マトリクスを乗じたものと、黄サブ画素Ｙｅ、シアンサブ画素Ｃの輝度（式中にＹｅ、Ｃと表記している）に３行２列の変換マトリクスを乗じたものとの和に変形することができる。この式（４）をさらに変形することにより、式（２）が得られるので、式（２）に従った演算を行うことにより、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度を算出することができる。

このように、演算部２３は、色座標変換部２１によって得られたＸＹＺ値と、ルックアップテーブルメモリ２２によって得られた黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度とに基づいて、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度を得ることができる。

上述したように、図３４に示した信号変換回路２０では、まず、ルックアップテーブルメモリ２２に格納されたルックアップテーブルを用いて２つのサブ画素の輝度を求め、その後、演算部２３によって残りの３つのサブ画素の輝度を求めている。従って、ルックアップテーブルメモリ２２に格納されるルックアップテーブルは、５つのサブ画素のすべての輝度を示すデータを含んでいる必要はなく、５つのサブ画素のうちの２つのサブ画素の輝度を示すデータのみを含んでいればよい。従って、図３４に示すような構成を採用すると、容量の小さい安価なメモリを用いてルックアップテーブルを簡便に構成することができる。

図３５に、信号変換回路２０の好ましい構成の他の一例を示す。図３５に示す信号変換回路２０は、色座標変換部２１、ルックアップテーブルメモリ２２および演算部２３に加えて、補間部２４をさらに有している点において、図３４に示した信号変換回路２０と異なっている。

また、図３４に示した信号変換回路２０では、ルックアップテーブルメモリ２２に格納されているルックアップテーブルのデータは、映像信号によって特定される色の数と同じ数の色に対応しているのに対し、図３５に示す信号変換回路２０では、ルックアップテーブルのデータが、映像信号によって特定される色の数よりも少ない数の色に対応している。

ここでは、映像信号に示された３原色の輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、それぞれ２５６階調であり、映像信号によって特定される色の数は２５６×２５６×２５６である。これに対して、ルックアップテーブルメモリ２２のルックアップテーブルは、輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉのそれぞれについて０、１６、３２、・・・、２５６階調といった１６階調おきの階調に対応する１７×１７×１７の３次元マトリクス構造のデータを有している。つまり、ルックアップテーブルは、２５６×２５６×２５６を間引いた１７×１７×１７のデータを有している。

補間部２４は、ルックアップテーブルに含まれているデータ（黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度）を用いて、間引かれた階調に対応した黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度を補間する。補間部２４は、例えば、線形近似によって補間を行う。このようにして、３原色の輝度Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに対応した黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度をすべての階調について得ることができる。

演算部２３は、色座標変換部２１によって得られたＸＹＺ値と、ルックアップテーブルメモリ２２および補間部２４によって得られた黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度を用いて、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度を算出する。

上述したように、図３５に示した信号変換回路２０では、ルックアップテーブルメモリ２２に格納されたルックアップテーブルのデータに対応する色は、映像信号によって特定される色の数よりも少ないので、ルックアップテーブルのデータ量をさらに少なくすることができる。

なお、上記の説明では、ルックアップテーブルには黄サブ画素Ｙｅおよびシアンサブ画素Ｃの輝度を示すデータを含め、演算部２３によって残りの赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂの輝度を算出する例を述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。ルックアップテーブルに任意の２つのサブ画素の輝度を示すデータを含めれば、演算部２３によって残りの３つのサブ画素の輝度を算出することができる。

また、１つの画素を規定するサブ画素の数が例示した５つ以外の場合についても、同様の手法により、ルックアップテーブルのデータ量を少なくすることができる。信号変換回路２０は、表示に用いられる原色の数をｎとしたとき、ルックアップテーブルを参照することによって、ｎ個の原色のうちの（ｎ−３）個の原色の輝度を得て（つまりルックアップテーブルには（ｎ−３）個の原色について輝度データを含めておく）、（ｎ−３）個の原色の輝度を用いた演算を行うことによってｎ個の原色のうちの残りの３個の原色の輝度を算出すればよい。

例えば、１つの画素が４つのサブ画素から規定される場合、信号変換回路２０は、ルックアップテーブルを参照して１つのサブ画素の輝度を得て、演算部２３の演算によって残りの３個のサブ画素の輝度を算出すればよい。４つのサブ画素は、例えば、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素である。

また、１つの画素が６つのサブ画素から規定される場合、ルックアップテーブルを参照して３つのサブ画素の輝度を得て、演算部２３によって残りの３個のサブ画素の輝度を算出すればよい。６つのサブ画素は、例えば、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素、黄サブ画素、シアンサブ画素およびマゼンタサブ画素である。

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

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

続いて、液晶表示パネル１０の具体的な構成の例を説明する。

まず、図３６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、ＭＶＡモードの液晶表示パネル１０の基本的な構成を説明する。

液晶表示パネル１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃの各サブ画素は、第１電極１と、第１電極１に対向する第２電極２と、第１電極１と第２電極２の間に設けられた垂直配向型の液晶層３とを含む。垂直配向型液晶層３は、電圧無印加時に、誘電異方性が負の液晶分子３ａを第１電極１および第２電極２の面に略垂直（例えば８７°以上９０°以下）に配向させたものである。典型的には、第１電極１および第２電極２のそれぞれの液晶層３側の表面に垂直配向膜（不図示）を設けることによって得られる。

液晶層３の第１電極１側には第１配向規制手段（３１、４１、５１）が設けられており、液晶層３の第２電極２側には第２配向規制手段（３２、４２、５２）が設けられている。第１配向規制手段と第２配向規制手段との間に規定される液晶領域においては、液晶分子３ａは、第１配向規制手段および第２配向規制手段からの配向規制力を受け、第１電極１と第２電極２との間に電圧が印加されると、図中に矢印で示した方向に倒れる（傾斜する）。すなわち、それぞれの液晶領域において液晶分子３ａは一様な方向に倒れるので、それぞれの液晶領域はドメインとみなすことができる。

第１配向規制手段および第２配向規制手段（これらを総称して「配向規制手段」と呼ぶことがある。）は各サブ画素内で、それぞれ帯状に設けられており、図３６（ａ）〜（ｃ）は帯状の配向規制手段の延設方向に直交する方向における断面図である。各配向規制手段のそれぞれの両側に液晶分子３ａが倒れる方向が互いに１８０°異なる液晶領域（ドメイン）が形成される。配向規制手段としては、特許文献２に開示されているような種々の配向規制手段（ドメイン規制手段）を用いることができる。

図３６（ａ）に示す液晶表示パネル１０Ａは、第１配向規制手段としてリブ（突起）３１を有し、第２配向規制手段として第２電極２に設けられたスリット（導電膜が存在しない部分）３２を有している。リブ３１およびスリット３２はそれぞれ帯状（短冊状）に延設されている。リブ３１はその側面３１ａに略垂直に液晶分子３ａを配向させることにより、液晶分子３ａをリブ３１の延設方向に直交する方向に配向させるように作用する。スリット３２は、第１電極１と第２電極２との間に電位差が形成されたときに、スリット３２の端辺近傍の液晶層３に斜め電界を生成し、スリット３２の延設方向に直交する方向に液晶分子３ａを配向させるように作用する。リブ３１とスリット３２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、互いに隣接するリブ３１とスリット３２との間に液晶領域（ドメイン）が形成される。

図３６（ｂ）に示す液晶表示パネル１０Ｂは、第１配向規制手段および第２配向規制手段としてそれぞれリブ（第１リブ）４１とリブ（第２リブ）４２とを有している点において、図３６（ａ）の液晶表示パネル１０Ａと異なる。リブ４１とリブ４２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、リブ４１の側面４１ａおよびリブ４２の側面４２ａに液晶分子３ａを略垂直に配向させるように作用することによって、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。

図３６（ｃ）に示す液晶表示パネル１０Ｃは、第１配向規制手段および第２配向規制手段としてそれぞれスリット（第１スリット）５１とスリット（第２スリット）５２とを有している点において、図３６（ａ）の液晶表示パネル１０Ａと異なる。スリット５１とスリット５２とは、第１電極１と第２電極２との間に電位差が形成されたときに、スリット５１および５２の端辺近傍の液晶層３に斜め電界を生成し、スリット５１および５２の延設方向に直交する方向に液晶分子３ａを配向させるように作用する。スリット５１とスリット５２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。

上述した構成を有する液晶表示パネル１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃでは、各サブ画素において、液晶層３に所定の電圧が印加されたとき、液晶分子３ａが傾斜する方位が互いに異なる複数の領域（ドメイン）が形成されるので、広視野角の表示が実現される。第１配向規制手段および第２配向規制手段としては、リブまたはスリットを任意の組み合わせで用いることができる。第１電極１と第２電極２は液晶層３を介して互いに対向する電極であればよく、典型的には一方が対向電極であり、他方が画素電極である。図３６（ａ）に示した液晶表示パネル１０Ａの構成を採用すると、製造工程の増加を最小にできるという利点が得られる。画素電極にスリットを設けても付加的な工程は必要なく、一方、対向電極については、リブを設ける方がスリットを設けるよりも工程数の増加が少ない。もちろん、配向規制手段としてリブだけを用いる構成、あるいはスリットだけを用いる構成を採用してもよい。

なお、ここではＭＶＡモードについて説明したが、ＣＰＡモードの液晶表示パネル１０を用いてもよい。ＣＰＡモードの液晶表示パネル１０の画素電極には、所定の位置に少なくとも１つの開口部および／または切欠き部が形成されており、電圧印加時にサブ画素内において、それぞれが軸対称配向（放射状傾斜配向）を呈する複数の液晶ドメインが形成される。各液晶ドメイン内において、液晶分子は、ほぼ全方位に傾斜する。つまり、ＣＰＡモードでは、液晶分子が傾斜する方位が互いに異なる領域が無数に形成される。そのため、広視野角の表示が実現される。

続いて、マルチ画素駆動を行うための具体的な構成を説明する。図３７に、各サブ画素１１の具体的な構成の一例を示す。各サブ画素１１は、図３７に示すように、互いに異なる輝度を呈し得る第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂを有している。つまり、各サブ画素１１は、ある階調の表示を行う際に、第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂのそれぞれの液晶層に印加される実効電圧が異なるように駆動され得る。なお、１つのサブ画素１１が有する複数の領域の個数（サブ画素１１の分割数ということもある。）は２に限られず、例えば、第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂと異なる電圧を印加することができる第３領域（不図示）をさらに設けてもよい。

このように、サブ画素１１を互いに異なる輝度を呈し得る複数の領域１１ａおよび１１ｂに分割すると、異なるγ特性が混合された状態で観察されるので、γ特性の視角依存性（正面観測時のγ特性と斜め観測時のγ特性が異なるという問題点）が改善される。γ特性とは表示輝度の階調依存性であり、γ特性が正面方向と斜め方向で異なるということは、階調表示状態が観測方向によって異なるということである。

第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂの液晶層に大きさの異なる実効電圧を印加するための構成は、特許文献４および５などに開示されているように種々の構成であり得る。

例えば、図３７に示す構成を採用することができる。マルチ画素駆動を行わない一般的な液晶表示装置においては、１つのサブ画素はスイッチング素子（例えばＴＦＴ）を介して信号線に接続された唯一の画素電極を有しているのに対し、図３７に示す１つのサブ画素１１は、互いに異なる信号線１４ａおよび１４ｂに、それぞれ対応するＴＦＴ１６ａおよび１６ｂを介して接続された２つの副画素電極１８ａおよび１８ｂを有している。

第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂは、１つのサブ画素１１を構成するので、ＴＦＴ１６ａおよび１６ｂのゲートは共通の走査線（ゲートライン）１２に接続され、同じ走査信号によってオン／オフ制御される。信号線（ソースライン）１４ａおよび１４ｂには、第１領域１１ａと第２領域１１ｂとが異なる輝度を呈するように信号電圧（階調電圧）が供給される。信号線１４ａおよび１４ｂに供給される信号電圧は、第１領域１１ａと第２領域１１ｂの平均輝度が、信号変換回路２０から出力される多原色信号が示すサブ画素輝度（出力輝度）に一致するように調整される。

あるいは、図３８に示す構成を採用することもできる。図３８に示す構成では、ＴＦＴ１６ａおよびＴＦＴ１６ｂのソース電極は共通の（同一の）信号線１４に接続されている。また、第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂには、それぞれ補助容量（ＣＳ）１７ａおよび１７ｂが設けられている。補助容量１７ａおよび１７ｂは、それぞれ補助容量配線（ＣＳライン）１９ａおよび１９ｂに接続されている。補助容量１７ａおよび１７ｂは、それぞれ副画素電極１８ａおよび１８ｂに電気的に接続された補助容量電極と、補助容量配線１９ａおよび１９ｂに電気的に接続された補助容量対向電極と、これらの間に設けられた絶縁層（いずれも不図示）によって形成されている。補助容量１７ａおよび１７ｂの補助容量対向電極は互いに独立しており、それぞれ補助容量配線１９ａおよび１９ｂから互いに異なる電圧（補助容量対向電圧という。）が供給され得る構造を有している。補助容量対向電極に供給される補助容量対向電圧を変化させることによって、容量分割を利用して、第１領域１１ａの液晶層と第２領域１１ｂの液晶層とに印加される実効電圧を異ならせることができる。

図３７に示した構成では、第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂに、それぞれ独立したＴＦＴ１６ａおよび１６ｂが接続されており、これらＴＦＴ１６ａおよび１６ｂのソース電極は、それぞれに対応する信号線１４ａおよび１４ｂに接続されている。従って、複数の領域１１ａおよび１１ｂの液晶層に任意の実効電圧を印加することができる反面、信号線（１４ａ、１４ｂ）の数がマルチ画素駆動を行わない液晶表示装置における信号線の数の２倍となり、信号線駆動回路の数も２倍必要となる。

これに対し、図３８に示す構成を採用すると、副画素電極１８ａおよび１８ｂのそれぞれに対して異なる信号電圧を印加する必要がないので、ＴＦＴ１６ａおよび１６ｂを共通の信号線１４に接続し、同じ信号電圧を供給すればよい。従って、信号線１４の本数は、マルチ画素駆動を行わない液晶表示装置と同じであり、信号線駆動回路の構成もマルチ画素駆動を行わない液晶表示装置で用いられるものと同じ構成を採用できる。

図３８に示す構成を採用した場合における、第１領域１１ａおよび第２領域１１ｂが呈する輝度と、電圧（副画素電極１８ａおよび１８ｂに供給される信号電圧）との関係を図３９に示す。図３９に示すように、同じ電圧が供給されているにも関わらず、一方の領域は他方の領域よりも高い輝度を呈する。相対的に高い輝度を呈する方の領域を「明領域」と呼び、相対的に低い輝度を呈する方の領域を「暗領域」と呼ぶ。このように、サブ画素１１内に明領域と暗領域とを混在させることにより、γ特性の視角依存性が低減される。

本発明によると、斜め方向から見たときのグレー表示の着色に起因する表示品位の低下が抑制された多原色液晶表示装置が提供される。また、本発明によると、そのような多原色液晶表示装置に用いられる信号変換回路が提供される。本発明による多原色液晶表示装置では、高品位の表示を行うことができるので、液晶テレビをはじめとする種々の電子機器に好適に用いられる。

１０液晶表示パネル
２０信号変換回路
２１色座標変換部
２２ルックアップテーブルメモリ
２３演算部
２４補間部
１００液晶表示装置

Claims

赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素を含む複数のサブ画素によって規定される画素を有し、前記複数のサブ画素によって表示される４つ以上の原色を用いてカラー表示を行う多原色液晶表示装置であって、
入力された映像信号を４つ以上の原色に対応した多原色信号に変換する信号変換回路と、前記信号変換回路によって生成された多原色信号が入力される液晶表示パネルと、を備え、
前記液晶表示パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、を備え、前記複数のサブ画素を有し、
前記複数のサブ画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に所定の電圧が印加されたとき、前記液晶層に含まれる液晶分子は複数の方位に傾斜し、
前記複数のサブ画素のそれぞれは、それぞれ内の前記液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる複数の領域を有し、
前記画素によって０を超える任意の規格化輝度のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素のそれぞれの規格化輝度は０よりも大きく、
前記信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．１５以上０．３５以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記黄サブ画素の規格化輝度がもっとも低くなるように映像信号の変換を行い、
前記信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記黄サブ画素の規格化輝度の次に前記青サブ画素の規格化輝度が低くなるように映像信号の変換を行う、多原色液晶表示装置。
前記複数のサブ画素は、シアンサブ画素をさらに含む、請求項１に記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記緑サブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う、請求項１または２に記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記赤サブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う、請求項１または２に記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、前記画素によって規格化輝度０．２以上０．３以下のグレーを表示するための映像信号が入力されたとき、前記複数のサブ画素の規格化輝度のうちで前記シアンサブ画素の規格化輝度がもっとも高くなるように映像信号の変換を行う、請求項２に記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、前記画素によって表示されるグレーの規格化輝度の増加に伴って前記複数のサブ画素のそれぞれの規格化輝度が単調増加するように、映像信号の変換を行う、請求項１から５のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、前記画素によって表示されるグレーの規格化輝度の増加に伴って前記複数のサブ画素の少なくとも１つの規格化輝度が単調増加しないように、映像信号の変換を行う、請求項１から５のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、表示に用いられる原色の数をｎとしたとき、入力された映像信号に基づいてルックアップテーブルを参照することによって、ｎ個の原色のうちの（ｎ−３）個の原色の輝度を得て、前記（ｎ−３）個の原色の輝度を用いた演算を行うことによって前記ｎ個の原色のうちの残りの３個の原色の輝度を算出する、請求項１から７のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
前記信号変換回路は、
前記ルックアップテーブルを格納するルックアップテーブルメモリと、
前記演算を行う演算部と、を備える請求項８に記載の多原色液晶表示装置。