WO2008062591A1

WO2008062591A1 - Procédé de commande d'appareil d'affichage, circuit d'amplification, appareil d'affichage à cristaux liquides et récepteur de télévision

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Publication number: WO2008062591A1
Application number: PCT/JP2007/066175
Authority: WO
Inventors: Mitsuaki Hirata
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2008-05-29
Also published as: US8294736B2; US20100002018A1; CN101523477A

Description

明細書

表示装置の駆動方法、駆動回路、および液晶表示装置並びにテレビジョン受信機

技術分野

[0001] 本発明は、表示品位を向上させた表示装置およびそれを備えたテレビジョン受信機に関するものである。

背景技術

[0002] 液晶表示装置の表示品位を向上させるためには、コントラストを向上させることが必要となる。

[0003] 液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、以下の特許文献;!〜 7に開示されて!/、るような種々の技術がある。

[0004] 特許文献 1には、カラーフィルタの顔料成分中の黄顔料の含有率および比表面積を適切にすることでコントラスト比を向上する技術が開示されている。これにより、カラ一フィルタの顔料分子が偏光を散乱して消偏させることで、液晶表示装置のコントラスト比が低下するとレ、う課題を改善することができる。この特許文献 1に開示された技術によれば、液晶表示装置のコントラスト比は 280から 420に向上している。

[0005] また、特許文献 2には、偏光板の透過率および偏光度を上げることでコントラスト比を改善する技術が開示されている。この特許文献 2に開示された技術によれば、液晶表示装置のコントラスト比は 200から 250に向上している。

[0006] さらに、特許文献 3および特許文献 4には、二色性色素の光吸収性を用いるゲストホスト方式におけるコントラスト向上の技術が開示されている。

[0007] 特許文献 3には、ゲストホスト液晶セルを 2層とし、 2層のセルの間に 1/4波長板を挟む構造によって、コントラストを向上させる方法が記載されている。特許文献 3では

、偏光板を用いないことが開示されている。

[0008] また、特許文献 4には、分散型液晶方式で用いる液晶に二色性色素を混ぜるタイプの液晶表示素子が開示されている。この特許文献 4では、コントラスト比が 101との d載力 ^sある。 [0009] しかしながら、特許文献 3および特許文献 4に開示された技術は、他の方式に比べコントラストは低ぐさらにコントラストを改善するには、二色性色素の光吸収性の向上、色素含有量の増加、ゲストホスト液晶セルの厚みを大きくするなどが必要である力いずれも技術上の問題、信頼性低下や応答特性が悪くなるという新たな課題が生じ

[0010] また、特許文献 5および特許文献 6には、 1対の偏光板の間に液晶表示パネルと光学補償用の液晶パネルを有することによる、光学補償方式によるコントラスト改善方法が開示されている。

[0011] 特許文献 5では、 STN方式において表示用セルと光学補償用の液晶セルとのリタデーシヨン差を設定することにより、コントラスト比が 14から 35に改善している。

[0012] また、特許文献 6では、 TN方式などの液晶表示用セルの黒表示時における波長依存性を補償するための光学補償用の液晶セルを設置してコントラス比を 8から 100 に改善している。

[0013] しかしながら、上記の各特許文献に開示された技術では、 1. 2倍〜 10倍強のコントラスト比改善効果が得られている力コントラスト比の絶対値としては 35〜420程度である。

[0014] また、コントラストを向上させるための技術として、例えば特許文献 7には、 2枚の液晶パネルを重ね合わせて、各偏光板が互いにクロスニコルを形成するようにした複合化液晶表示装置が開示されている。この特許文献 7では、 1枚のパネルにおけるコントラスト比が 100であったものを、 2枚のパネルを重ね合わせることでコントラスト比を 3 〜4桁程度にまで拡大できることが記載されている。

[0015] また、液晶表示装置の表示品位を向上させるためには、コントラストを向上させるのに加えて、さらに他の表示特性を向上させることが望ましい。表示品位を向上させるための他の技術として、例えば、特許文献 8に記載されているような画像のスムージング処理がある。スムージング処理は、映像信号の解像度が表示装置の解像度より低レ、場合などに行われるもので、周辺画素の階調値を平均化処理してジャギーのギザギザ感を低減するなどして行われる。

特許文献 1 :日本国公開特許公報「特開 2001— 188120号公報 (公開日： 2001年 7 月 10日）」

特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2002— 90536号公報 (公開日： 2002年 3 月 27日）」

特許文献 3 :日本国公開特許公報「特開昭 63— 25629公報 (公開日： 1988年 2月 3 日）」

特許文献 4 :日本国公開特許公報「特開平 5— 2194公報 (公開日：1993年 1月 8日） J

特許文献 5 :日本国公開特許公報「特開昭 64— 49021公報 (公開日： 1989年 2月 2 3日）」

特許文献 6 :日本国公開特許公報「特開平 2— 23公報 (公開日：1990年 1月 5日）」特許文献 7 :日本国公開特許公報「特開平 5— 88197号公報 (公開日： 1993年 4月 9 日）」

特許文献 8 :日本国公開特許公報「特開平 6— 289833号公報 (公開日： 1994年 10 月 18日）」

発明の開示

[0016] ところ力従来のスムージング処理は γ変換による階調データの変換を考慮して行われていないため、以下のような問題が発生する。

[0017] 従来のディスプレイに使用されているパネルは、階調データに対し出力輝度特性が γカーブと呼ばれる、べき乗関数となるように設計されている。このような階調データの変換は γ変換と呼ばれる。これは、ディスプレイに入力される信号が、 1/ γ =0. 45 ( γ = 2. 2)の階調一輝度特性を有して送られてくることに由来する。

[0018] ここで、スムージング処理を階調データの単純な平均演算処理で行うと、階調データが γ = 2. 2の特性を有した状態で平均化されるため、平均化した部分の階調特性も γ = 2· 2のカーブを示し、均等な間隔のグラデーションにはならないという問題が起こる。例えば白から黒へ変化する画像領域を平均化処理した場合は、白に近い階調が続き、急激に黒に変化してしまう画像となってしまう。このため、人の感覚的に等間隔にならず滑らかさが失われてしまう。つまり、本来のスムージング処理の目的が確実に果たせないことになる。 [0019] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スムージング処理の方法を工夫することによって、人が見た場合により均等な感覚で（つまり、滑ら力、に）色が変化するように感じる画像表示を行うことである。そしてこれにより、表示品位の高!/、表示装置を実現する。

[0020] 本発明の表示装置の駆動方法は、上記の課題を解決するために、映像ソースに基づレ、た画像を出力する表示装置の駆動方法であって、映像ソース信号に対してスム一ジング処理を行う工程を含むとともに、上記のスムージング処理を行う工程の前および後に、入力された映像ソース信号の階調値に対してそれぞれ階調変換処理を行う第 1および第 2の階調変換工程を含むことを特徴としている。

[0021] 上記の方法によれば、スムージング処理の前後に階調変換処理を行うことで、従来と比較して滑らかなグラデーションを有して!/、るように見えるスムージング処理を行うこと力 Sできる。つまり、スムージング処理を行う前に、入力される信号の階調一輝度特性を補正するための階調変換処理を行い、さらに、スムージング処理後に、例えば、画像を見る人間の感覚において階調が等間隔に変化するような階調値のプロフアイリングを行うことによって階調変換処理を再度行うことができる。

[0022] つまり、本発明の方法では、ある画像領域において階調を滑らかに変化させてエツジをなくすという、スムージング処理の本来の目的を達成するために、スムージング処理を行う前の第 1の階調変換工程において、階調一輝度特性の補正を行っている。また、スムージング処理後の第 2の階調変換工程では、画像を見る人間の感覚において階調が等間隔に変化するように、スムージング処理された階調値を設定し直すという処理を行っている。

[0023] したがって、本発明の駆動方法を適用すれば、人が見た場合により滑らかに感じるようにスムージング処理された映像を出力し、表示品位を高くすることのできる表示装置を実現することができる。

[0024] 本発明の表示装置の駆動方法において、スムージング処理後に行う上記第 2の階調変換工程では、入力される階調値が大きくなるにしたがって、出力される階調値の入力値に対する増加率が大きくなるように階調の変換を行うことが好ましい。

[0025] 一般に人間の目の輝度に対する感度は、階調値の増加に対して反応が鈍いと言われている。つまり、例えば、輝度値が 2倍に上昇しても、人間の目の感覚では、 2倍未満の輝度の上昇にし力、感じられない。しかし、従来のスムージング処理は、階調値の単純な平均化処理によって行われているため滑らかなグラデーションを得ることはできない。

[0026] そこで、上記の方法によれば、第 2の階調変換工程にお!/、て、入力される階調値が大きくなるにしたがって、傾きが大きくなる関数によって階調の変換を行うことによって、人間が画像を見た場合により滑らかに感じるようなスムージング処理を行うことができる。

[0027] なお、本発明の駆動方法では、スムージング処理後に行う上記第 2の階調変換ェ程において、入力される映像ソース信号の階調値が大きくなるにしたがって、傾きが大きくなる関数によって階調の変換を行ってもよい。

[0028] また、上記の駆動方法において、入力された映像ソース信号 Xに対して出力される輝度の関数を o(x )とし、上記の映像ソース信号 Xに対して、上記第 1の階調変換工程後に出力される信号の関数を G (X )とし、上記のスムージング処理を行う工程によってスムージング処理された後の映像ソース信号 Xに対して、上記第 2の階調変

3

換工程を行った後に出力される輝度の関数を G (X )としたとき、上記の各関数が、

2 3

〇(X ) =G (G (X ) )の関係にあることが好ましい。

[0029] 上記の方法によれば、第 1の階調変換工程において、例えば、 γ =0. 45の階調一輝度特性を有する入力信号について、最終的に出力される階調一輝度特性が γ

= 1となるような階調値の補正処理を行うことができる。

[0030] また、上記の方法によれば、最終的に液晶パネルなどの表示パネルに出力したい輝度（比透過率）を Ο (X ) (目的の輝度）とし、 G (G (X ) )がこの目的の輝度となるように G (X )設定することで、上記第 2の階調変換工程を行った後に出力される輝度を目的のィ直にすること力 Sできる。

[0031] 上記の駆動方法にお!/、て、上記 G (X )は指数関数であることが好まし!/、。

2 3

[0032] 上記の方法によれば、上記 G (X )が、 logスケールで出力値がリニアに変化する

2 3

指数関数であることによって、画像を見る人間の感覚において階調がより等間隔に変化するような階調値のプロフアイリングを行うことができる。 [0033] 上記の駆動方法において、上記 G (X )は K X X ^d〔Kは定数〕であることが好ましい

2 3 3

[0034] 上記の方法によれば、上記 G (X )が K X X ³〔Kは定数〕であることによって、画像

2 3 3

を見る人間の感覚において階調がより等間隔に変化するような階調値のプロファイリングを fiうことができる。

[0035] 本発明の表示装置の駆動方法は、入力信号の階調値に応じて、上記 G (X )が、

2 3 指数関数および K X X ³〔κは定数〕の間で切替わることが好ましい。

3

[0036] 上記の方法によれば、入力信号の階調値に応じて指数関数による階調変換を行つたり、 κχχ ³による階調変換を行ったりすることができる。したがって、階調値に応じ

3

て望ましい階調変換が行える関数を適宜選択して、表示装置の表示品位をより向上させること力 sでさる。

[0037] なお、指数関数および Κ X X ³〔Κは定数〕の両方の要素を有するとは、入力される

3

Xの値によって、指数関数による変換処理を行うか、あるいは、 κχχ ³〔κは定数〕

3 3

による変換処理を行うかを分けて!/、ることを!/、う。

[0038] ところで、 Κ Χ Χ ³〔Κは定数〕のようなべき乗関数では、 0³ = 0となり、 0に近い階調

3

は、完全に 0 (黒）にならないディスプレイでは表現することが困難である。したがって、例えば 16階調以下の低階調領域を指数関数にすれば、 0に近い階調を表現することができる。そこで、例えば、 16階調以下の低階調領域においては、指数関数による階調変換処理を行い、 16階調よりも大きい高階調領域においては、 K X X ³〔Κは

3 定数〕による階調変換処理を行うことが好ましい。

[0039] また、定数 Κにつ!/、ては、次のようにして規定される。

Οと Gが輝度の関数であるため、例えば、 8bitの場合、 X = 255階調のとき、白表示

2

となり、その出力輝度は 500cd/m²となる。 X = 255のとさ X³ = 16581375であるため、 500 = K X 16581375より、 K = 500/16581375 = 3. 02e— 5となる。

[0040] 本発明の表示装置の駆動方法において、上記第 1の階調変換工程は、入力される信号の階調値と出力される信号の階調値とをそれぞれ対応付けたルックアップテーブルによって行うことが好まし!/、。

[0041] 上記の方法によれば、上記ルックアップテーブルを ROM等の記憶媒体に格納しておくだけで、該ルックアップテーブルを参照して出力する階調値を決定することが可能となる。よって、表示装置の駆動回路を複雑化することなぐ低コストにて表示装置を提供すること力できる。

[0042] 本発明の表示装置の駆動方法において、上記 G (X )を指数関数 A.B^X3 (ここで、

2 3

Aおよび Bは定数）とし、上記 0 (X )を ²· ² (Cは比例定数）としたとき、上記 G (X )は、 2. 2 -logB (C/A-X )であってもよい。

[0043] また、本発明の表示装置の駆動方法において、上記 G (X )を K X X ³ (Kは定数）

2 3 3

とし、上記 0 (Χ )を ²· ² (Cは比例定数）としたとき、上記 G (X )は、 {C/K-X ²· 2}°- ³³であってもよい。

[0044] 本発明にかかる液晶表示装置は、上記の何れかの表示装置の駆動方法を適用したものである。これにより、人が見た場合により滑らかに感じるようにスムージング処理された映像を出力し、表示品位の高い映像を提供することができる。

[0045] また、上記液晶表示装置は、液晶パネルを 2枚以上重ね合わせて形成されてレ、るとともに、該液晶パネルを挟んで互いにクロスニコルの関係になるように複数の偏光吸収層が設けられており、該液晶パネルのそれぞれが映像ソース信号に基づいた画像データを出力する液晶表示装置であって、上記液晶パネルの少なくとも 1枚力も出力される画像データがスムージング処理されて!/、ることが好まし!/、。

[0046] 2枚の液晶パネルを重ねて画像を表示した状態で、視角を倒して斜めから見ると、

2枚のパネル間の視差の影響で画像が 2重に見えてしまう。そこで、上記の構成によれば、少なくともどちらかの液晶パネルの画像をスムージング処理することで、この現象を緩和すること力できる。上記の構成によれば、特に、エッジのある画像が滑らかになり、 2重に見えに《することができる。

[0047] 特に、複数枚の液晶パネルのうち背面側に設けられた液晶パネルにつ!/、てスムージング処理を行えば、白表示と黒表示との境界部分がぼかされるため、重ね合わせた液晶パネルを斜めから見た場合に、背面側の液晶パネルに表示された画像の境界部分が視差により表れて、画像が 2重に見えることを防止することができる。

[0048] 上記の液晶表示装置にお!/、て、重ね合わせた上記液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、上記第一の液晶パネルがカラー液晶パネル、他の少なくとも 1つの液晶パネルが白黒液晶パネルであり、上記白黒液晶パネノレから出力される画像データ力スムージング処理されていることが好ましい。

[0049] 上記の構成によれば、カラー液晶パネルの背面側に設けられた白黒液晶パネルに表示される画像のエッジをスムージング処理によってぼかすことができる。そのため、 2枚の液晶パネルを重ねて構成される液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。

[0050] 本発明の駆動回路は、上記の課題を解決するために、映像ソースに基づいた画像を出力する表示装置に用いられ、表示パネルに画像データを供給する駆動回路であって、入力された映像ソース信号の階調値に対してスムージング処理を行うスムージング処理回路を備えているとともに、上記映像ソース信号の送信経路において、上記スムージング処理回路の前および後に、入力された映像ソース信号の階調値に対して階調変換処理を行う第 1の階調変換回路または第 2の階調変換回路をそれぞれ備えて!/、ることを特徴として!/、る。

[0051] 上記の駆動回路によれば、スムージング処理回路の前後に階調変換処理回路を設けることで、従来と比較して滑らかなグラデーションを有しているように見えるスムージング処理を行うことができる。つまり、スムージング処理を行う前に、入力される信号の階調一輝度特性を補正するための階調変換処理を行い、さらに、スムージング処理後に、例えば、画像を見る人間の感覚において階調が等間隔に変化するような階調値のプロフアイリングを行うことによって階調変換処理を再度行うことができる。

[0052] したがって、本発明の駆動回路を使用すれば、人が見た場合により滑らかに感じるようにスムージング処理された映像を出力し、表示品位を高くすることのできる表示装置を実現することができる。

[0053] 本発明の液晶表示装置は、上記の駆動回路を備えているものである。そのため、この液晶表示装置によれば、人が見た場合により滑らかに感じるようにスムージング処理された映像を出力し、表示品位の高い映像を提供することができる。

[0054] また、上記の液晶表示装置は、液晶パネルを 2枚以上重ね合わせて形成されてレ、るとともに、該液晶パネルを挟んで互いにクロスニコルの関係になるように複数の偏光吸収層が設けられており、該液晶パネルのそれぞれが映像ソース信号に基づいた画像データを出力する液晶表示装置であって、上記液晶パネルの少なくとも 1枚から出力される画像データがスムージング処理されて!/、ることが好まし!/、。

[0055] 2枚の液晶パネルを重ねて画像を表示した状態で、視角を倒して斜めから見ると、 2枚のパネル間の視差の影響で画像が 2重に見えてしまう。そこで、上記の構成によれば、少なくともどちらかの液晶パネルの画像をスムージング処理することで、この現象を回避すること力 Sできる。上記の構成によれば、特に、エッジのある画像が滑らかになり、 2重に見えに《することができる。

[0056] 上記の液晶表示装置において、重ね合わせた上記液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、上記第一の液晶パネルがカラー液晶パネル、他の少なくとも 1つの液晶パネルが白黒液晶パネルであり、上記白黒液晶パネノレから出力される画像データ力スムージング処理されていることが好ましい。

[0057] 上記の構成によれば、カラー液晶パネルの背面側に設けられた白黒液晶パネルに表示される画像のエッジをスムージング処理によってぼかすことができる。そのため、 2枚の液晶パネルを重ねて構成される液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。

[0058] 本発明の液晶表示装置の駆動方法を適用した液晶表示装置および上記の液晶表示装置は、テレビジョン放送を受信するチューナ部と、該チューナ部で受信したテレビジョン放送を表示する表示装置とを備えたテレビジョン受信機における、該表示装置として使用すること力できる。

[0059] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0060] [図 1]本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の概略断面図である。

[図 2]図 1に示す液晶表示装置における偏光板とパネルとの配置関係を示す図であ

[図 3]図 1に示す液晶表示装置の画素電極近傍の平面図である。

[図 4]図 1に示す液晶表示装置を駆動する駆動システムの概略構成図である。園 5]図 1に示す液晶表示装置のドライバとパネル駆動回路との接続関係を示す図である。

園 6]図 1に示す液晶表示装置が備えているバックライトの概略構成図である。

[図 7]図 1に示す液晶表示装置を駆動する駆動回路である表示コントローラのブロック図である。

園 8]液晶パネル 1枚の液晶表示装置の概略断面図である。

園 9]図 8に示す液晶表示装置における偏光板とパネルとの配置関係を示す図であ園 10(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 10(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 10(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 11(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 11(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 11(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 11(d)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 12(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 12(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 12(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 13(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 13(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 14(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 14(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 14(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 15(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 15(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 16(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 16(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。

園 17(a)]PVA方式の液晶表示装置の構造を示す断面図であって、電圧を印加しない状態を示すものである。

[図 17(b)]PVA方式の液晶表示装置の構造を示す断面図であって、電圧を印加した

[図 18]カラーパネル、白黒パネル、両パネル合わせた状態のそれぞれの階調特性を園 19]図 18に示す階調特性を logスケールでプロットしたグラフである。

園 20]本発明の実施の形態に力、かる液晶表示装置の白黒パネル側のデータラインの流れを示す図である。

園 21]本発明の実施の形態に力、かる液晶表示装置の白黒パネル側の駆動回路の構成例を示すブロック図である。

園 22]図 21に示す第 1の階調変換回路において行われる階調変換に使用される L UTを示す図である。

園 23]図 21に示す第 2の階調変換回路における階調変換の関数 G (X )、G (G (

2 1 2 1

[図 24]本発明の他の実施の形態にかかる液晶表示装置の駆動回路の構成例を示すブロック図である。

園 25]図 24に示す第 1の階調変換回路において行われる階調変換に使用される L UTを示す図である。

園 26]図 25に示す第 2の階調変換回路における階調変換の関数 G (X )、G (G (

2 1 2 1 園 27]本発明のさらに他の実施の形態に力、かる液晶表示装置の駆動回路第 2の階調変換回路における階調変換の関数 G (X )、G (G (X ) )を示すグラフである。

2 1 2 1 1

園 28]図 27に示す階調-輝度 (透過率)特性を logスケールでプロットしたグラフであ d * o

園 29]本発明の液晶表示装置を備えたテレビジョン受信機の概略ブロック図である。園 30]図 29に示すテレビジョン受信機におけるチューナ部と液晶表示装置との関係を示すブロック図である。

園 31]図 30に示すテレビジョン受信機の分解斜視図である。符号の説明

201 走査信号用配線

202 補助容量配線

203 TFT素子

204 データ信号用配線

205 ドレイン引き出し配線

206 補助容量形成用電極

207 層間絶縁膜

208 画素電極

210 透明基板

211 スリットパターン

212a~12f ス！;ッ卜

220 カラーフィルタ基板

220' 対向基板

221 カラーフィノレタ

222 突起

223 対向電極

224 ブラックマトリクス

225 垂直配向膜

226 液晶

230 アクティブマトリクス基板

100 液晶表示装置

101a-101b-101c 偏光板（偏光吸収層)

600 チューナ部

601 液晶表示装置 (表示装置）

700a パネル駆動回路（駆動回路） 700b パネル駆動回路（駆動回路） 701-711 第 1の階調変換回路 702.712 スムージング処理回路

703 - 713 第 2の階調変換回路

発明を実施するための最良の形態

[0062] 本実施形態では、本発明を、液晶表示装置に適用した場合に関して述べる。液晶表示装置はシャッター型の表示デバイスであるため、通常バックライトと呼ばれる光源と組み合わせて透過光を制御し映像を表示する。このため以下では輝度に対応する表現として透過率、もしくは規格化した比透過率を用いる。

[0063] 一般的な液晶表示装置は、図 8に示すように、カラーフィルタおよび駆動用基板を備えた液晶パネルに偏光板 (偏光吸収層） A、 Bを貼り合せて構成される。ここでは M VA(Multidomain Vertical Alignment)方式について説明する。

[0064] 偏光板 A、 Bは、図 9に示すように、偏光軸が直交しており、画素電極 208に閾値電圧を印加した場合に液晶が傾いて配向する方向は、偏光板 A, Bの偏光軸と方位角 45度に設定してある。このとき、偏光板 Aを通った入射偏光が液晶層を通るときに、偏光軸が回転するため、偏光板 Bから光が出射される。また、画素電極に閾値電圧以下の電圧しか印加されない場合は、液晶は基板に対して垂直に配向しており、入射偏光の偏向角は変化しないため、黒表示となる。 MVA方式では、電圧印加時の液晶の倒れる方向を 4つに分割（Multidomain)することによって、高視野角を実現している。

[0065] しかしながら、従来のディスプレイに使用されているパネルは、階調データに対し出力輝度特性が γカーブと呼ばれる、べき乗関数となるように設計されている。これは、ディスプレイに入力される信号が、 l/ γの階調一輝度特性を持って送られて来ることに由来する。ここで、スムージング処理を階調データの単純な平均演算処理で行うと、平均化した部分の階調特性も γカーブを示し、滑らかなグラデーションにはならず、例えば白から黒への平均化部分では、白に近い階調が続き、急激に黒に変化する。このため人の感覚的に等間隔にならず滑らかさが失われる。

[0066] 本願発明は、スムージング処理を行った際、滑らかにスムージング処理された映像を出力するための表示装置の駆動方法などを提供する。以下の各実施の形態では、本発明の駆動方法を適用した表示装置として様々な構成を有する液晶用事装置を挙げて、本発明について説明する。

[0067] 〔実施の形態 1〕

実施の形態 1では、本発明を 2枚の液晶パネルを使用した高コントラスト液晶表示装置に適用した場合に関して説明する。

まず、高コントラスト液晶表示装置の構成と原理を説明する。

[0068] 通常の 2枚偏光板構成の液晶表示装置は、コントラストの向上に限界があった。そこで、本願発明者らは、液晶表示パネル 2枚に対して、偏光板 (偏光吸収層） 3枚構成 (それぞれをクロスニコルに設置）とすることで、正面 ·斜め方向ともにシャッター性能が向上することを見出した。

[0069] コントラスト改善の原理につ!/、て以下に説明する。

[0070] 具体的には、

(1)正面方向について

パネル内の偏光解消（CF等の散舌 L)により、クロスニコルの透過軸方向から漏れ光が発生していたが、上記の偏光板三枚構成にすることで、二枚目の偏光板の透過軸方向漏れ光に対し、三枚目の偏光板吸収軸を一致させて漏れ光をカットすることができることを見出した。

[0071] (2)斜め方向について

偏光板ニコル角 Φの崩れに対し、漏れ光量変化が鈍感になること、すなわち、斜め視角でのニコル角 φの広がりに対して黒が浮きにくいことを見出した。

[0072] 以上のことから、液晶表示装置においてコントラストが大幅に向上することを見出した。以下において、コントラスト向上の原理について、図 10 (a)〜図 16 (b)および表 1 を参照しながら以下に説明する。ここでは、二枚偏光板構成を構成（1)、三枚偏光板構成を構成（2)として説明する。斜め方向のコントラスト向上は、本質的には偏光板の構成が要因となっているため、ここでは液晶パネルを用いずに、偏光板のみによつてモデル化して説明している。

[0073] 図 10 (a)は、構成（1)において、一枚の液晶表示パネルがある場合を想定しており、二枚の偏光板 101a · 101bがクロスニコルに配置された例を示し、図 10 (b)は、構成（2)において、三枚の偏光板 lOla ' lOlb ' 101cが互いにクロスニコルに配置された例を示す図である。つまり、構成（2)では、液晶表示パネルが二枚である場合を想定しているので、クロスニコルに配置されている偏光板は 2対となる。図 10 (c)は、対向する偏光板 101aと偏光板 101bとをクロスニコルに配置し、それぞれの偏光板の外側に偏光方向が同じ偏光板を重ね合わせた例を示す図である。なお、図 10 (c)では、四枚の偏光板の構成を示しているが、クロスニコルの関係にある偏光板は 1枚の液晶表示パネルを挟持する場合を想定している 1対となる。

[0074] 液晶表示パネルが黒表示をする場合の透過率を、液晶パネルが無!/、場合の偏光板をクロスニコル配置したときの透過率すなわちクロス透過率としてモデル化し黒表示と呼ぶことにし、液晶表示パネルが白表示をする場合の透過率を、液晶パネルが無い場合の偏光板をパラレルニコル配置したときの透過率すなわちパラレル透過率としてモデル化し黒表示と呼ぶことにしたとき、偏光板を正面からみたときの透過スぺタトルの波長と透過率の関係と、偏光板を斜めからみたときの透過スペクトルの波長と透過率の関係とを示した例力図 11 (_a)〜図 11 (d)に示すグラフである。なお、上記モデル化した透過率は偏光板をクロスニコル配置し液晶パネルを狭持する方式の、白表示、黒表示の透過率の理想値にあたるものである。

[0075] 図 11 (a)は、偏光板を正面からみたときの透過スペクトルの波長とクロス透過率との関係を、上記の構成（1)と構成（2)とで比較した場合のグラフである。このグラフから、黒表示の正面での透過率特性は、構成（1)と構成（2)とは似た傾向にあることが分かる。

[0076] 図 11 (b)は、偏光板を正面からみたときの透過スペクトルの波長とパラレル透過率の関係を、上記の構成（1)と構成（2)とで比較した場合のグラフである。このグラフ力、ら、白表示の正面での透過率特性は、構成（1)と構成（2)とは似た傾向にあることが分かる。

[0077] 図 11 (c)は、偏光板を斜め（方位角 45° —極角 60° )からみたときの透過スぺタトルの波長とクロス透過率の関係を、上記の構成（1)と構成（2)とで比較した場合のグラフである。このグラフから、黒表示の斜めでの透過率特性は、構成（2)では、ほとんどの波長域で透過率がほぼ 0を示し、構成（1)では、ほとんどの波長域で若干の光の透過が見られることが分かる。つまり、偏光板二枚構成では、黒表示時に斜め視野角で光もれ（黒の締まりの悪化）が生じていることが分かり、逆に、偏光板三枚構成では、黒表示時に斜め視野角で光もれ（黒の締まりの悪化）が抑えられていることが分か

[0078] 図 11 (d)は、偏光板を斜め（方位角 45° —極角 60° )からみたときの透過スぺタトルの波長とパラレル透過率の関係を、上記の構成（1)と構成（2)とで比較した場合のグラフである。このグラフから、白表示の斜めでの透過率特性は、構成（1)と構成（2) とで似た傾向にあることが分かる。

[0079] 以上のことから、白表示時では、図 11 (b)、図 11 (d)に示すように、偏光板の枚数、すなわち偏光板のニコルクロス対の数による差はほとんどなぐ正面であっても斜めであってもほとんど同じ透過率特性を示すことが分かる。

[0080] しかしながら、黒表示時では、図 11 (c)に示すように、クロスニコル対が 1の構成（1) の場合では、斜め視野角で黒の締まりの悪化が生じ、クロスニコル対が 2の構成（2) の場合では、斜め視野角での黒の締まりの悪化を抑えていることが分かる。

[0081] 例えば、透過スペクトルの波長が 550nmのときの、正面、斜めのからみたときの透過率の関係は、以下の表 1に示すようになる。

[0082] [表 1]

550nm

[0083] ここで、表 1において、パラレルとは、パラレル透過率を示し、白表示時の透過率を示す。また、クロスとは、クロス透過率を示し、黒表示時の透過率を示す。従って、パラレル/クロスは、コントラストを示す。

[0084] 表 1から、構成（2)における正面のコントラストは、構成（1)に対して約 2倍となり、構成（2)における斜めのコントラストは、構成（1)に対して約 22倍となり、斜めのコントラストが大幅に向上していることが分かる。 [0085] また、白表示時と黒表示時とにおける視野角特性について、図 12 (a)〜図 12 (c) を参照しながら以下に説明する。ここでは、偏光板に対する方位角が 45° で、透過スペクトルの波長が 550nmの場合について説明する。

[0086] 図 12 (a)は、白表示時の極角と透過率との関係を示すグラフである。このグラフから、構成（2)の方が構成（1)の場合よりも透過率が全体的に低くなつている力この場合の視野角特性 (パラレル視野角特性）は構成（2)と構成（1)とでは似た傾向にあることが分かる。

[0087] 図 12 (b)は、黒表示時の極角と透過率との関係を示すグラフである。このグラフから、構成（2)の場合、斜め視野角（極角土 80° 付近）での透過率を抑えて!/、ることカ分かる。逆に、構成（1)の場合、斜め視野角での透過率が上がっていることが分かる。つまり、構成（1)の方が、構成（2)の場合に比べて、斜め視野角における黒の締まりの悪化が顕著であることを示してレ、る。

[0088] 図 12 (c)は、極角とコントラストとの関係を示したグラフである。このグラフから、構成

(2)の方が構成（1)の場合よりもコントラストが格段によくなつていることが分かる。なお、図 12 (c)の構成（2)の 0度付近が平坦となっているのは、黒の透過率が小さいため桁落ちして計算が出来ないためであり、実際は滑らかな曲線となる。

[0089] 次に、偏光板ニコル角 φの崩れに対し、漏れ光量変化が鈍感になること、すなわち、斜め視角でのニコル角 φの広がりに対して黒の締まりの悪化が生じに《なることについて、図 13 (a)および図 13 (b)を参照しながら以下に説明する。ここで、偏光板二コノレ角 Φとは、図 13 (a)に示すように、対向する偏光板の偏光軸同士がねじれの関係にある状態での角度をいう。図 13 (a)は偏光板をクロスニコル配置したものを斜視したものであり、ニコル角 φ力 90° 力、ら変化している（上記ニコル角の崩れに対応）。

[0090] 図 13 (b)は、ニコル角 φとクロス透過率との関係を示すグラフである。理想的な偏光子（パラレルニコル透過率 50%、クロスニコル透過率 0%)を用いて計算して!/、る。このグラフから、黒表示時において、ニコル角 φの変化に対する透過率の変化の度合いは、構成（2)の方が構成（1)の場合よりも少ないことが分かる。つまり、偏光板三枚構成の方が、偏光板二枚構成よりもニコル角 Φの変化の影響を受け難いことが分かる。 [0091] 次に、偏光板の厚み依存性について、図 14 (a)〜図 14 (c)を参照しながら以下に説明する。ここでは、偏光板の厚み調整は、図 10 (c)に示すように、 1対のクロスニコル配置された偏光板に対して、 1枚ずつ同じ偏光軸の偏光板を重ね合わせた構成（ 3)のようにすることで行う。図 10 (c)では、 1対のクロスニコル配置された偏光板 101a . 101bのそれぞれに対して、同じ偏光方向の偏光軸を有する偏光板 101a ' 101bをそれぞれ重ね合わせて例を示している。この場合、 1対のクロスニコル配置された偏光板二枚の他に、二枚の偏光板を有した構成となっているので、クロス一対一 2とする。同様に、重ね合わせる偏光板が増えれば、クロス一対一 3 4、…とする。図 14 (a)〜図 14 (c)に示すグラフでは、各値を方位角 45° ，極角 60° で測定している。

[0092] 図 14 (a)は、黒表示時において、 1対のクロスニコル配置された偏光板の偏光板厚みと透過率（クロス透過率）との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、比較のために、 2対のクロスニコル配置された偏光板を有する場合の透過率を示して!/、る

[0093] 図 14 (b)は、白表示時において、 1対のクロスニコルに配置された偏光板の厚みと透過率 (パラレル透過率）との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、比較のために、 2対のクロスニコル配置された偏光板を有する場合の透過率を示して!/、る

[0094] 図 14 (a)に示すグラフから、偏光板を重ね合わせれば、黒表示時の透過率を小さくすること力 Sできること力 S分力、る力図 14 (b)に示すグラフから、偏光板を重ね合わせれば、白表示時の透過率が小さくなることが分かる。つまり、黒表示時の黒の締まりの悪化を抑えるために、偏光板を重ねただけでは、白表示時の透過率が低下することになる。

[0095] また、 1対のクロスニコルに配置された偏光板の厚みとコントラストとの関係を示すグラフは、図 14 (c)に示すようになる。なお、このグラフには、比較のために、 2対のクロスニコル配置された偏光板を有する場合のコントラストを示している。

[0096] 以上、図 14 (a)〜図 14 (c)に示すグラフから、 2対のクロスニコル配置された偏光板の構成であれば、黒表示時の黒の締まりの悪化を抑え、且つ白表示時の透過率の低下を防ぐこと力できること力分力、る。し力、も、 2対のクロスニコル配置された偏光板は、合計 3枚の偏光板からなっているので、液晶表示装置全体の厚みを厚くすることもなぐさらに、コントラストも大幅に向上できることが分かる。

[0097] クロスニコル透過率の視野角特性を具体的に示したものとして、図 15 (a)および図 15 (b)がある。図 15 (a)は、構成（ 1 )の場合、すなわち、クロスニコル一対の偏光板 2 枚構成のクロスニコル視野角特性を示す図であり、図 15 (b)は、構成（2)の場合、すなわちクロスニコル二対の偏光板 3枚構成のクロスニコル視野角特性を示す図である

〇

[0098] 図 15 (a)および図 15 (b)に示すように、クロスニコル二対の構成では、黒の締まりの悪化（黒表示時の透過率の上昇に相当 )がほとんど見られな!/、ことがわかる（特に 45 ° 、 135° 、 225° 、 315° 方向）。

[0099] また、コントラスト視野角特性 (パラレル/クロス輝度）を具体的に示したものとして、図 16 (a)および図 16 (b)がある。図 16 (a)は、構成（1)の場合、すなわち、クロスニコルー対の偏光板 2枚構成のコントラスト視野角特性を示す図であり、図 16 (b)は、構成（2)の場合、すなわちクロスニコル二対の偏光板 3枚構成のコントラスト視野角特性を示す図である。

[0100] 図 16 (a)および図 16 (b)に示すように、クロスニコル二対の構成では、クロスニコル一対の構成よりもコントラストが向上していることが分かる。

[0101] ここで、上述したコントラスト向上の原理を利用した液晶表示装置について、図 1〜図 9を参照しながら以下に説明する。ここで説明する液晶表示装置は、第 1のパネルは着色層を持ったカラーパネル、第 2のパネルは着色層を持たない白黒パネルで構成されるものである力本発明は必ずしもこの構成には限定されない。

[0102] 図 1は、本実施の形態に係る液晶表示装置 100の概略断面を示す図である。

[0103] 上記液晶表示装置 100は、図 1に示すように、第 1のパネルと第 2のパネルと偏光板 A、 B、 Cを交互に貼り合せて構成されている。

[0104] 図 2は、図 1に示す液晶表示装置 100における偏光板と液晶パネルと配置を示した図である。図 2では、偏光板 Aと B、偏光板 Bと Cはそれぞれ偏光軸が直交して構成される。すなわち、偏光板 Aと B、偏光板 Bと Cは、それぞれクロスニコルに配置されている。 [0105] 液晶表示装置 100に備えられている液晶パネルのうち、最表面 (観察者に最も近い側）の液晶パネル (第 1の液晶パネル）がカラー液晶パネルであり、バックライト（光源）側に設けられた液晶パネル (第 2の液晶パネル）が白黒液晶パネルである。

[0106] 第 1のパネルは、それぞれ 1対の透明基板（カラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230)間に液晶を封入してなる。一方、第 2のパネルは、カラーフィルタは備えておらず、対向基板 220 'とアクティブマトリクス基板 230との間に液晶を封入して形成されている。これら第 1のパネルおよび第 2のパネルは、電気的に液晶の配向を変化させることによって、光源から偏光板 Aに入射した偏光を約 90度回転させる状態と、偏光を回転させない状態と、その中間状態とを任意に変化させる手段を備える

〇

[0107] また、第 1のパネルおよび第 2のパネルは、複数の画素により画像を表示できる機能を有している。このような機能を有する表示方式は、 TN (TwistedNematic)方式、 V A (VerticalAlignmentJ方式、 IP¾ (InPlainSwitchingノ方式、 FFS方式 (FringeFieldSwit ching)方式またはそれぞれの組み合わせによる方法がある力 S、単独でも高いコントラストを有する VA方式が適しており、ここでは MVA (MultidomainVerticalAlignment) 方式を用いて説明するが、 IPS方式、 FFS方式もノーマリーブラック方式であるため、十分な効果がある。駆動方式は TFT (ThinFilmTransistor)によるアクティブマトリックス駆動を用いる。 MVAの製造方法についての詳細は、特開 2001— 83523などに開示されている。

[0108] 本明細書において、「垂直配向」とは、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」ともいう。）が約 85° 以上の角度で配向した液晶層をいう。

[0109] 上記液晶表示装置 100における第 1および第 2のパネルは、カラーフィルタ以外については同じ構造であり、上述のように、それぞれ互いに対向するカラーフィルタ基板 220 (または対向基板 220 ' )とアクティブマトリクス基板 230とを有し、プラスチックビーズや、カラーフィルタ基板 220ほたは対向基板 220 ' )上などに設けた柱状樹脂構造物をスぺーサ（図示せず）として用い基板間隔を一定に保持した構造となっている。 1対の基板（カラーフィルタ基板 220 (または対向基板 220 ' )とアクティブマトリクス基板 230)間に液晶を封入し、各基板の液晶に接する表面には垂直配向膜 225が形成されている。液晶は、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を使用する。

[0110] カラーフィルタ基板 220は、透明基板 210上にカラーフィルタ 221、ブラックマトリクス 224等が形成されたものである。

[0111] アクティブマトリクス基板 230は、図 3に示すように、透明基板 210上に、 TFT素子 2 03、画素電極 208等が形成され、さらに、液晶の配向方向を規定する配向制御用の突起 222およびスリットパターン 211を有する。画素電極 208に閾値以上の電圧が印カロされた場合、液晶分子は突起 222およびスリットパターン 211に対して垂直な方向に倒れる。本実施の形態では、偏光板の偏光軸に対して方位角 45度方向に液晶が配向するように、突起 222およびスリットパターン 211を形成している。

[0112] また、第 2の液晶パネルを構成する対向基板 220'は、透明基板 210上に対向電極 223、ブラックマトリクス 224等が形成されたものである。

[0113] 第 1のパネルと第 2のパネルとは、鉛直方向から見た位置が一致するようにそれぞれのブラックマトリクスが配置されている。

[0114] 以上のように、本実施の形態の液晶表示装置は、重ね合わせた 2枚の液晶パネルのうち、最表面に位置する液晶パネル (第 1の液晶パネル）がカラー液晶パネルであり、その背面に備えられた液晶パネル (第 2の液晶パネル）が白黒液晶パネルである。このように、第 2の液晶パネルを白黒の液晶パネルとすることによって、材料やプロセスの簡素化が可能となる。また、 2枚の液晶パネルをともにカラー液晶パネルとした場合、第 1のパネルと第 2のパネルの視差により、あるいは、第 1のパネルと第 2のパネルのカラーフィルタの位置ずれにより、正しくカラー表示されなかったり、モアレが発生したりする。そこで、本実施の形態のように、第 1のパネルをカラー液晶パネルとし、第 2のパネルを白黒液晶パネルとすることで、正しくカラー表示されなかったり、モァレが発生したりすることを防止することができる。

[0115] 上記構成の液晶表示装置 100の駆動システムの概略を、図 4に示す。

[0116] 上記駆動システムは、液晶表示装置 100に映像を表示するために必要な表示コントローラ 400を有している。この結果、液晶表示装置 100に対して、入力信号に基づいた適切な画像データが出力されることになる。

[0117] 上記表示コントローラ 400は、第 1のパネル、第 2のパネルを所定の信号でそれぞれ駆動する第 1、第 2のパネル駆動回路（1) (2)を有する。表示コントローラ 400は、液晶表示駆動部（1) (2) (第 1、第 2のパネル駆動回路（1) (2) )に、映像ソース信号を分配する信号分配部 401などを有している。表示コントローラ 400の詳細については後述する。

[0118] ここで、映像ソースとは、 TV受信機、 VTR、 DVDなどからの映像信号だけではなく

、これらの信号を処理した信号も表している。

[0119] 従って、表示コントローラは、液晶表示装置 100に適切な画像を表示できるよう信号を各パネルに送るようになって!/、る。

[0120] 上記表示コントローラは、与えられた映像信号力パネルに適切な電気信号を送るための装置であり、ドライバ、回路基板、パネル駆動回路 (駆動回路）などで構成され

[0121] 上記の第 1、第 2のパネルと、それぞれのパネル駆動回路との接続関係を、図 5に示す。図 5では、偏光板を省略している。

[0122] 上記第 1のパネル駆動回路（1)は、ドライバ（TCP) (1)を介して第 1のパネルの回路基板（1)に設けられた端子（1)に接続されている。すなわち、第 1のパネルにドライバ (TCP) (1)を接続し、回路基板（1)で連結し、パネル駆動回路（1)に接続している

〇

[0123] なお、第 2のパネルにおける第 2のパネル駆動回路（2)の接続も上記の第 1のパネルと同じであるので、その説明を省略する。

[0124] 次に、上記構成の液晶表示装置 100の動作について説明する。

[0125] 上記第 1のパネルの画素は、表示信号に基づいて駆動され、該第 1のパネルの画素とパネルの鉛直方向から見た位置が一致する対応する第 2のパネルの画素は、第 1のパネルに対応して駆動される。偏光板 Aと第 1のパネルと偏光板 Bとで構成される部分 (構成部 1)が透過状態の場合は、偏光板 Bと第 2のパネルと偏光板 Cにより構成される部分 (構成部 2)も透過状態となり、構成部 1が非透過状態の時は構成部 2も非透過状態となるよう駆動される。

[0126] 第 1、第 2のパネルには同一の画像信号を入力しても良いし、第 1、第 2のパネルに互いに連関した別々の信号を入力しても良い。 [0127] ここで、上記アクティブマトリクス基板 230およびカラーフィルタ基板 220の製造方法について説明する。

[0128] はじめに、アクティブマトリクス基板 230の製造方法について説明する。

[0129] まず、透明基板 210上に、図 3に示すように、走査信号用配線 (ゲート配線またはゲートバスライン） 201と補助容量配線 202とを形成するためにスパッタリングにより Ti/ Al/Ti積層膜などの金属を成膜し、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩素系ガスなどのエッチングガスを用いてドライエッチングし、レジストを剥離する。これにより、透明基板 210上に、走査信号用配線 201と補助容量配線 202とが同時に形成される。

[0130] その後、窒化シリコン（SiNx)などからなるゲート絶縁膜、アモルファスシリコン等からなる活性半導体層、リンなどをドープしたアモルファスシリコン等からなる低抵抗半導体層を CVDにて成膜、その後、データ信号用配線 (ソース配線またはソースバスライン） 204、ドレイン引き出し配線 205、補助容量形成用電極 206を形成するためにスパッタリングにより Al/Tiなどの金属を成膜し、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩素系ガスなどのエッチングガスを用いてドライエッチングし、レジストを剥離する。これにより、データ信号用配線 204、ドレイン引き出し配線 205、補助容量形成用電極 206が同時に形成される。

[0131] なお、補助容量は補助容量配線 202と補助容量形成用電極 206の間に約 4000 Aのゲート絶縁膜をはさんで形成されている。

[0132] その後、ソースドレイン分離のために低抵抗半導体層を塩素ガスなどを用いてドラィエッチングし TFT素子 203を形成する。

[0133] 次に、アクリル系感光性樹脂などからなる層間絶縁膜 7をスピンコートにより塗布し、ドレイン引き出し配線 205と画素電極 208を電気的にコンタクトするためのコンタクトホール（図示せず）をフォトリソグラフィ一法で形成する。層間絶縁膜 207の膜厚は、約 3 mである。

[0134] さらに、画素電極 208、および垂直配向膜（図示せず）をこの順に形成して構成される。

[0135] なお、本実施形態は、上述したように、 MVA型液晶表示装置であり、 ITOなどからなる画素電極 208にスリットパターン 211が設けられている。具体的には、スパッタリングにより成膜し、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩化第二鉄などのエッチング液によりエッチングし、図 3に示すような画素電極パターンを得る。

[0136] 以上により、アクティブマトリクス基板 230を得る。

[0137] なお、図 3に示す符号 212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 212fは、画素電極 208 に形成されたスリットを示す。このスリットにおける電気的接続部分では配向が乱れ配向異常が発生する。ただし、スリット 212a〜212dについては、配向異常に加えて、ゲート配線に供給される電圧力 S、TFT素子 203をオン状態に動作させるために供給されるプラス電位が印加される時間が通常秒オーダーであり、 TFT素子 203をォフ状態に動作させるために供給されるマイナス電位が印加される時間が通常 m秒ォーダ一であるため、マイナス電位が印加される時間が支配的である。このため、スリツト 212a〜212dをゲート配線上に位置させるとゲートマイナス DC印加成分により液晶中に含まれる不純物イオンが集まるため、表示ムラとして視認される場合がある。よつて、スリット 212a〜212dはゲート配線と平面的に重ならない領域に設ける必要があるため、図 3に示すように、ブラックマトリクス 224で隠すほうが望ましい。

[0138] 続!/、て、カラーフィルタ基板 220の製造方法につ!/、て説明する。

[0139] 上記カラーフィルタ基板 220は、透明基板 210上に、 3原色（赤、緑、青）のカラーフィルタ 221およびブラックマトリクス（BM) 224などからなるカラーフィルタ層、対向電極 223、垂直配向膜 225、および配向制御用の突起 222を有する。

[0140] まず、透明基板 210上に、スピンコートによりカーボンの微粒子を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液を塗布した後、乾燥を行い、黒色感光性樹脂層を形成する。続いて、フォトマスクを介して黒色感光性樹脂層を露光した後、現像を行って、ブラックマトリクス（BM) 224を形成する。このとき第 1着色層（例えば赤色層）、第 2着色層（例えば緑色層）、および第 3着色層（例えば青色層）が形成される領域に、それぞれ第 1着色層用の開口部、第 2着色層用の開口部、第 3着色層用の開口部（それぞれの開口部は各画素電極に対応）が形成されるように BMを形成する。より具体的には、図 3に示すように、画素電極 208に形成されたスリット 212a〜212fにおける電気的接続部分のスリット 212a〜212dに生じる配向異常領域を遮光する BMパターンを島状に形成し、また、 TFT素子 203に外光が入射することにより光励起されるリーク電流の増加を防ぐために TFT素子 203上に遮光部（BM)を形成する。

[0141] 次に、スピンコートにより顔料を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液を塗布した後、乾燥を行い、フォトマスクを用いて露光および現像を行い、赤色層を形成する

[0142] その後、第 2色層用（例えば緑色層）、および第 3色層用（例えば青色層）についても同様に形成し、カラーフィルタ 221が完成する。

[0143] さらに、 ITOなどの透明電極からなる対向電極 223をスパッタリングにより形成し、その後、スピンコートによりポジ型のフエノールノポラック系感光性樹脂液を塗布した後

、乾燥を行い、フォトマスクを用いて露光および現像を行い垂直配向制御用の突起 2

22を形成する。

[0144] 以上により、カラーフィルタ基板 220が形成される。

[0145] また、本実施形態では樹脂からなる BMの場合を示した力金属からなる BMでも構わない。また、 3原色の着色層は、赤、緑、青に限られることはなぐシアン、マゼンタ、イェローなどの着色層があってもよぐまたホワイト層が含まれていても良い。

[0146] なお、第 2のパネルを構成する対向基板 220'は、カラーフィルタ基板 220においてカラーフィルタ 221を含まない構成であり、上述したカラーフィルタ基板 220の製造からカラーフィルタ形成の工程を除いた各工程によって製造することができる。また、白黒表示用の液晶パネルの対向基板の一般的な製造方法を用いて製造してもよい。

[0147] 上述のように製造されたカラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230とで液晶パネル (第 1のパネル、第 2のパネル)を製造する方法について以下に説明する

[0148] まず、上記カラーフィルタ基板 220およびアクティブマトリクス基板 230の、液晶と接する面に、垂直配向膜 225を形成する。具体的には、配向膜塗布前に脱ガス処理として焼成を行いその後、基板洗浄、配向膜塗布を行う。配向膜塗布後には配向膜焼成を行う。配向膜塗布後洗浄を行った後、脱ガス処理としてさらに焼成を行う。垂直配向膜 225は液晶 226の配向方向を規定する。

[0149] 次に、アクティブマトリクス基板 230とカラーフィルタ基板 220との間に液晶を封入する方法について説明する。

[0150] 液晶の封入方法につ!/、ては、たとえば熱硬化型シール樹脂を基板周辺に一部液晶注入のための注入口を設け、真空で注入口を液晶に浸し、大気開放することによつて液晶を注入し、その後 UV硬化樹脂などで注入口を封止する、真空注入法などの方法で行ってもよい。しかしながら、垂直配向の液晶パネルでは、水平配向パネルに比べ注入時間が非常に長くなる欠点がある。ここでは液晶滴下貼り合せ法による説明を行う。

[0151] アクティブマトリクス基板側の周囲に UV硬化型シール樹脂を塗布し、カラーフィルタ基板に滴下法により液晶の滴下を行う。液晶滴下法により液晶によって所望のセルギャップとなるよう最適な液晶量をシールの内側部分に規則的に滴下する。

[0152] さらに、上記のようにシール描画および液晶滴下を行ったカラーフィルタ基板とァクティブマトリクス基板を貼り合わせるため、貼り合わせ装置内の雰囲気を lPaまで減圧を行い、この減圧下において基板の貼合せを行った後、雰囲気を大気圧にしてシール部分が押しつぶされ、所望のシール部のギャップが得られる。

[0153] 次に、シール部分の所望のセルギャップを得た構造体につ!/、て、 UV硬化装置にて UV照射を行いシール樹脂の仮硬化を行う。さらに、シール樹脂の最終硬化を行う為にベータを行う。この時点でシール樹脂の内側に液晶が行き渡り液晶がセル内に充填された状態に至る。ベータ完了後に構造体を液晶パネル単位に分断することで液晶パネルが完成する。

[0154] 続いて、上述の製造方法により製造された第 1のパネルと第 2のパネルとの実装方法について説明する。

[0155] ここでは、第 1のパネルおよび第 2のパネルを洗浄後、それぞれのパネルに偏光板を貼り付ける。具体的には、図 4に示すように、第 1のパネルの表面および裏面にそれぞれ偏光板 Aおよび Bを貼り付ける。また、第 2のパネルの裏面に偏光板 Cを貼り付ける。なお、偏光板には必要に応じて、光学補償シート等を積層してもよい。

[0156] 次に、ドライバ（液晶駆動用 LSI)を接続する。ここでは、ドライバを TCP (TapeCaree rPackage)方式によって接続する方法につ!/、て説明する。

[0157] 例えば、図 5に示すように、第 1のパネルの端子部（1)に ACF (ArisotoropiCondukti veFilm)を仮圧着後、ドライバが乗せられた TCP (1)を、キャリアテープから打ち抜き、パネル端子電極に位置合せし、加熱、本圧着する。その後、ドライバ TCP (1)同士を連結するための回路基板（1)と TCP (1)の入力端子（1)を ACFで接続する。

[0158] 次に、 2枚のパネルを貼り合せる。偏光板 Bは両面に粘着層を供えている。第 2のパネルの表面を洗浄し、第 1のパネルに貼り付けられた偏光板 Bの粘着層のラミネートをはがし、精密に位置合せし、第 1のパネルおよび第 2のパネルを貼り合せる。このとき、パネルと粘着層の間に気泡が残る場合があるので、真空下で貼り合せることが望ましい。

[0159] また、別の貼り合せ方法としては、常温またはパネルの耐熱温度以下で硬化する接着剤たとえばエポキシ接着剤などをパネルの周辺部に塗布し、プラスチックスぺーサを散布し、たとえばフッ素油などを封入しても良い。貼り合せに使用する液体としては、光学的に等方性で、ガラス基板と同程度の屈折率を持ち、液晶と同程度の安定性な液体が望ましい。

[0160] なお、本実施例では、図 4および図 5に記載されているように、第 1のパネルの端子面と第 2のパネルの端子面が同じ位置にあるような場合にも適用できる。また、パネルに対する端子の方向や貼り合せ方法は特に限定するものではない。たとえば接着によらず機械的な固定方法でもよレ、。

[0161] その後、バックライトと呼ばれる照明装置と一体化することで、液晶表示装置 100となる。

[0162] ここで、本願発明に好適な照明装置の具体例について、以下に説明する。但し、本発明は、以下に挙げる照明装置の形態に限られるものではなく適宜変更可能である

[0163] 本発明の液晶表示装置 100は表示原理により、従来のパネルより多くの光の量を提供する能力がバックライトには求められる。しかも、波長領域でも短波長の吸収がより顕著になるので照明装置側にはより波長の短い青い光源を用いる必要性がある。これらの条件を満たす照明装置の一例を図 6に示す。

[0164] 本発明における液晶表示装置 100では、従来と同様の輝度を出すために、今回は熱陰極ランプを使用する。熱陰極ランプは、一般的仕様で用いられている冷陰極ランプより光の量が 6倍程度出力できることを特徴とする。

[0165] 標準的液晶表示装置として対角 37インチ WXGAを例に挙げると、外径 φ 15mm のランプを 18本をアルミニウムで出来たハウジングの上に配置する。本ハウジングにはランプから背面方向に出射された光を効率よく利用するために、発泡樹脂を用いた白色反射シートを配置する。本ランプの駆動電源は該ハウジングの背面に配置され、家庭用電源から供給される電力でランプの駆動を行う。

[0166] 次に、本ハウジングにランプを複数並べる直下型バックライトにおいてランプィメージを消すために乳白色の樹脂板が必要になる。今回は 2mm厚の、吸湿反り及び熱変形に強いポリカーボネイトをベースにした板部材をランプ上のハウジングに配置し、さらにその上面に所定の光学効果を得るための光学シート類、具体的には今回は下から拡散シート、レンズシート、レンズシート、偏光反射シートを配置する。本仕様により一般的な、冷陰極ランプ φ 4mmの 18灯、拡散シート 2枚と偏光反射シートの仕様に対して 10倍程度のバックライト輝度を得ることが可能になる。それにより、本発明の 37インチの液晶表示装置は、 400cd/m²程度の輝度を得ることが可能となる。

[0167] ただし、本バックライトの発熱量は従来のものの 5倍に至るため、バックシャーシの背面には空気への放熱を促すフィンと、空気の流れを強制的に行うファンを設置する。

[0168] 本照明装置の機構部材は、モジュール全体の主要機構部材をかねて!/、て、本バックライトに前記実装済みパネルを配置し、パネル駆動回路や信号分配器を備えた液晶表示用コントローラ、光源用電源、場合によっては家庭用一般電源を取り付け、液晶モジュールが完成する。本バックライトに前記実装済みパネルを配置し、パネルを押える枠体を設置することで本発明の液晶表示装置となる。

[0169] 本実施の形態では、熱陰極管を用いた直下方式の照明装置を示したが、用途に応じて、投射方式やエッジライト方式でも良ぐ光源は冷陰極管あるいは LED、 OEL、電子線蛍光管などを用いてもよぐ光学シートなどの組み合わせにおいても適宜選択することが可能である。

[0170] さらに、他の実施形態として、液晶の垂直配向液晶分子の配向方向を制御する方法として、以上に説明した実施形態ではアクティブマトリクス基板の画素電極にスリツトを設けカラーフィルタ基板側に配向制御用の突起を設けた力それらが逆の場合でもよく、また、両基板の電極にスリットを持たせた構造や、両基板の電極表面に配向制御用の突起を設けた MVA型液晶パネルであっても構わない。

[0171] 図 17 (a)および図 17 (b)に両基板の電極（共通電極 401、画素電極 402)にスリツト 404を持たせた構造、すなわち PVA (Patterned Vertical Alignment)方式を説明する概略断面図を示す。配向膜は、垂直配向膜を用い、液晶 403は誘電異方性が負の液晶を用いる。図 17 (a)は、電圧を印加しない状態であり、液晶は垂直に立った状態を示している。図 17 (b)は、電圧を印加している状態であり、電極のスリツトによる斜め電界を利用して、液晶を傾斜させる方向を規定している。 PVAにおける偏光板の角度は MVAと同じように適用できる。

[0172] 加えて、上記 MVA型ではなぐ一対の配向膜によって規定されるプレチルト方向（配向処理方向）が互いに直交する垂直配向膜を用いる方法でも良い。また、液晶分子がツイスト配向となる VAモードであってもよぐ VATN (Vertical Alignment T wisted Nematic)モードと呼ばれることもある。 VATN方式は、配向制御用突起の部分での光漏れによるコントラストの低下が無レ、ことから、本願発明にお!/、てはより好ましい。プレチルトは、光配向等により形成される。

[0173] ここで、上記構成の液晶表示装置 100の表示コントローラにおける駆動方法の具体例について、図 7を参照しなが以下に説明する。ここでは、入力 8bit (256階調）、液晶ドライバ 8bitの場合について説明する。

[0174] 表示コントローラ部のパネル駆動回路（1)において、入力信号（映像ソース）に対し、 γ変換、オーバーシュートなどの駆動信号処理を行って第一のパネルのソースドラィバ（ソース駆動手段）に対し 8bit階調データを出力する。

[0175] 一方、パネル駆動回路（2)にお!/、て、 γ変換、オーバーシュートなどの信号処理を行って第 2のパネルのソースドライバ（ソース駆動手段）に対し 8bit階調データを出力する。

[0176] 第 1のパネル、第 2のパネルおよびその結果出力される出力画像は 8bitとなり、入力信号に対し 1対 1に対応し、入力画像に忠実な画像となる。

[0177] ここで、特許文献 7 (特開平 5— 88197)では、低階調から高階調に出力される場合

、各々のパネルの階調の順序は必ずしも昇順とはならない。たとえば 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6…と輝度が上がって行く場合 (第 1パネルの階調，第 2パネルの階調）を記述して行くと、 (0, 0)、 (0, 1)、 (1 , 0)、 (0, 2)、 (1 , 1)、 (2, 0) · · ·となり、第 1のパネルの階調は 0、 0、 1、 0、 1、 2の J噴、第 2のノネノレの階調は 0、 1、 0、 2、 1、 0となり単調増加しない。し力もながら、オーバーシュート駆動をはじめとする多くの液晶表示装置の信号処理は、補間計算を使用したアルゴリズムを用いるため、単調増加（または減少）する必要があり、上記のように単調でなレ、場合すベての階調のデータをメモリに記憶する必要があるため、表示コントール回路および ICの規模が増大しコストアップにつながる。

[0178] ここで、カラーパネルの階調特性は概ね γ = 2. 2に設定される。ただし、液晶パネルのコントラストが有限なため、低階調領域では _γ = 2. 2にはならない。そのため、 6 4階調以下はなだらかに γを減少させて階調が急に飛んだりサチユレイトしないように調整する。白黒パネルの階調特性は、両パネルを合わせた状態で γ = 2. 2となるように調整する。図 18にカラーパネル、白黒パネル、両パネルを合わせた状態のそれぞれの階調特性をプロットした。また、図 19には、図 18に示す階調特性を logスケールでプロットした図を示す。図 19からわかるように、ほぼ全階調に渡り γ = 2. 2を実現できる。

[0179] 上記のように、第 1のパネルと第 2のパネルとを重ね合わせて画像を表示した状態で、視角を倒して斜めから見ると、 2枚のパネル間の視差の影響で画像力 ¾重に見えてしまう。これを回避するためには、少なくともどちらかのパネルの画像をスムージング処理することで、特にエッジのある画像が滑らかになり、 2重に見えに《なる。より効果的には、第 2のパネルである白黒パネルの映像をスムージングする必要がある。

[0180] 以下に、本実施の形態の液晶表示装置において白黒パネルをスムージング処理する方法について説明する。

[0181] 図 21には、上記白黒パネルに画像データを供給するためのパネル駆動回路 (駆動回路） 700aの構成を示す。図 21に示すように、パネル駆動回路 700aは、入力された映像ソース信号の階調値に対してスムージング処理を行うスムージング処理回路 7 02を備えている。スムージング処理回路 702の前および後には、入力された映像ソース信号の階調値に対して階調変換処理を行う第 1の階調変換回路 701、第 2の階調変換回路 703がそれぞれ配置されている。つまり、パネル駆動回路 700aに入力された映像ソース信号は、第 1の階調変換回路 701、スムージング処理回路 702、第 2 の階調変換回路 702という順で送信され、最終的に画像データとして白黒パネル (液晶パネル)へ出力される。

[0182] このように、パネル駆動回路 700aへの入力部から液晶パネルへ出力される間に、スムージング処理回路 702があり、その前後に階調変換回路が各々 1つ存在する。本実施の形態では、第 2の階調変換回路 703は、液晶コントローラにおいて液晶に印加される電圧を設定するための、デジタル γ変換回路とデジタルアナログ変換回路をあわせたもので実現している。また、本実施の形態では、第 1の階調変換回路 7 01とスムージング処理回路 702は、液晶コントローラの前段に設けられた FPGA (A SIC)にて実現しているが、これらすベての回路を液晶コントローラ中に形成してももん良レヽ。

[0183] 本実施の形態では、入力信号の階調を 8bit信号にて説明するが、もちろんこれよりも大きくても小さくても力、まわなレ、。

[0184] ここで、あるひとつの入力された映像ソース信号を Xとする。この入力信号 Xは、 L CDなどのデジタル表示素子の場合、一般に RGB別に分けられたデジタル信号のひとつで入力される。 8bitならば 0く Xく 255の値をとる。次に、 X = G (X )となる第 1 の階調変換回路 701を経て、スムージング処理回路 702でスムージング処理される。スムージング処理の関数を X = S (X )で表す。ただし、 S (X)は画像情報による関数

3 2

であるため、本発明で述べられている階調変換に対しては、 X =Xとなる場合のみ

3 2

を考えれば良い。さらに、映像ソース信号は、 T = G (X )となる第 2の階調変換回路

2 3

703を経て液晶パネルより映像信号 (画像データ）として出力される。このとき、 DA変換処理を経て液晶パネルの透過率の変化に変換されるため、 Tは比透過率 (最大値 = 1 )にてあらわされる。

[0185] また、 G (X)と G (X)の関係は、入力信号 Xと最終的に液晶パネルより出力したい

1 2 1

階調 vs比透過率 (輝度）の関数を O (X )としたときに、〇(X ) = G (G (X ) )となる。

[0186] ここで、最終的に液晶パネルより出力したい階調 vs比透過率の関数 0 (X )は、一般のディスプレイの場合 X ²· ²となる。これは、放送局などから送られてくる映像の _Ί 特性が、 χ°· ⁴⁵であること力、（χ°· ⁴⁵) ²· ²=χとなり、映像がリニアに表現される。以上より、 o(x ) =c-x ²· ² (Cは比例定数）となる。但し、本発明はこれに限定はされない

[0187] ここで、 Cの具体的な値は、例えば以下のように決定される。

X =0のとき、 0 (X ) =0、および、 X = 255のとき、 0 (X ) = 1より、 C = l/255^{2 2} となる。

[0188] 以下に、パネル駆動回路 700aにおける具体的な信号処理方法について説明する

[0189] まず入力信号 (映像ソース信号) Xの γ変換（=階調変換)を行う（第 1の階調変換工程)。この γ変換は、第 1の階調変換回路 701において行われる。ここでの γ変換処理については、後で説明する。

[0190] 次に、 _Ί変換された映像ソース信号 Xは、スムージング処理回路 702に送信される

2

。スムージング処理は以下のように行われる。図 20に、白黒パネルにおいてスムージング処理を行うときのデータラインの流れ図を示す。以下この流れ図に沿って説明す

[0191] まず、 RGB各データから最大値を求める。

[0192] 次に、スムージング処理を行う（スムジング処理工程）この時スムージングのサイズは、斜めから見たときの視差によって予め決定しておく。すなわち、斜めの角度を Θ、カラー液晶パネルの液晶層と白黒液晶パネルの液晶層との間の距離を D 、力 gap ラー液晶パネルの液晶層と白黒液晶パネルの液晶層との間の材料の平均屈折率を n、とすると、 D =D X

X sii e ) )となる。 Θの最大値は 90° 牛兄差 gap

であるが、実用上、斜め角度 45° 60° の間において、視差の影響で画像が 2重に見えることを少なくとも防止できることが好ましい。そのため、好ましくは Θを 45° 以上、より好ましくは Θを 60° 以上として D を決定する。これによつて求めた D に視差視差近くなるように、スムージングの実際の距離 D , D が決定される。

N M

[0193] 本実施の形態では、 D は約 1. 8mm、各液晶層間の屈折率 nは 1. 4であることか gap

ら、実用上必要な角度 45° で 0. 9mm、 60° で 1. 4mmの D となった。また画素視差

のサイズは本実施の形態の 37型フル HD (解像度 1920 X 1080)の場合約 0. 43m mであることから、片側 1 · 4mm÷0. 43mm 3より、 N= 7、 M = 7の 7 X 7マトリクスとした。

[0194] 次に、任意の絵素（X、 y )の値を決めるアルゴリズムは、まず上記のマトリクス内で最大値を求める。すなわち、 X 力 X の 7画素の最大値を求める。そして、 y か n-3 n + 3 n— 3 ら y の 7画素の最大値を求める。この値を 7 X 7マトリクス格納し、それらの平均値を n + 3

最終的な値とする。

[0195] このようにスムージング処理を行うことで、白黒パネルの喑ぃ部分が視差によって明るい部分に出てくることによる画像ずれを抑制できる。

[0196] なお、本実施の形態では、上述のような方法でスムージング処理を行った力本発明はこれに限定されず、一般的な画像処理において行われるスムージング処理を利用すること力 Sできる。回路が複雑になることを避けるために、平均演算処理によるスム一ジング処理を行うことが好まし!/、。

[0197] 続いて、上述のスムージング処理の前後に行われる第 1および第 2の階調変換処理について説明する。

[0198] 第 1の階調変換処理回路 701で行われる第 1の階調変換工程では、映像ソース信号 Xに対して、上記第 1の階調変換工程後に出力される信号の関数を G (X )とすると、 0 (X ) =G (G (X ) )となるように、 G (X )が決定される。

[0199] 具体的には、本実施の形態では後述するように、第 2の階調変換処理回路 703において G (X ) =Α·Β^Χ3となる回路を構成する。また、最終的に液晶パネルより出力

2 3

したレ、階調 vs比透過率の関数 Ο (X)は、前述した白黒パネルの階調 vs比透過率曲線となる。以上より、 0 (X ) =G (G (X ) )となるように、 G (X )が決定される。

[0200] 第 1の階調変換処理回路 701は、ルックアップテーブル (LUT)を用いた 1対 1の階調変換回路で構成される。つまり、 0 (X ) =G (G (X ) )となる G (X )が LUTに格納されており、この LUTを参照することによって階調変換が行われる。図 22に、階調 X vs階調 X (第 1の階調変換処理回路 701から出力される映像ソース信号）の LUT

1 2

の一例を示す。

[0201] 第 2の階調変換処理回路 703で行われる第 2の階調変換工程では、スムージング処理された映像ソース信号 Xに対して、出力される輝度の関数を G (X )とする。本実施の形態では、第 2の階調変換処理回路 703は、指数関数 G (X ) =Α· Β^Χ3とな

2 3

る回路を構成する。ここで、 A, Βの値はパネルのコントラストに依存して決定され、コントラスト 1500のノネノレの場合、 Α= 1500、 B = l . 029となる。図 23には、皆調 vs G (X )、および階調 vsG (G (X ) )の比透過率のグラフを示す。

2 1 2 1 1

[0202] 上記のような構成にすることによって、スムージング処理回路 702によってスムージング処理された部分の比透過率の変化量は G (X )で規定されるため、指数関数で

2 3

変化する。すなわち logスケールでリニアに変化する。例えば、 0階調と 255階調の間を 4等分するようにスムージング処理した場合、 0, 64, 128, 192, 255階調となる力 S 、それぞれの階調の比透過率は、 7. 55e— 4, 4. 59e— 3, 2. 79e— 2, 1. 69e— 1 , 1となる。

[0203] 感覚受容における入出力関係において Weber-Fechnerの法則（参考文献 1；「感覚受容」、 online,検索日：平成 18年 9月 15日、 URL< http：〃 www.tmd.ac.jp/med/phy 1/ptext/rec印 tor.html〉、参考文献 2 ;「感覚の測定」、 online、検索日：平成 18年 9 月 15曰、 URL< http://www.oaK.dti.ne.jp/ xkana/ psycho/ intro/ intro_03/ノ参照)によると、感覚 E、刺激 I、比例定数 K、閾刺激 Ιοとしては E = K 'log (l/lo)で表される。このことから logスケールでリニアな比透過率の変化（=輝度変化）は、人の目の感覚では等間隔な変化に感じる。そのため、 logスケールでリニアな比透過率の変化が得られる本実施の形態によれば、滑らかなスムージングの結果が得られる。

[0204] なお、本発明にお!/、ては、上記第 2の階調変換工程で行う階調変換は、 G (X ) =

2 3

Α· Β^Χ3となる指数関数により行われるものに限定されない。上記の関数 G (X )は、

2 3 例えばべき乗関数などの、入力される映像ソース信号の階調値が大きくなるにしたがつて、傾きが大きくなる関数であることが好ましい。但し、完全に 0 (黒）にならないディスプレイにおいて、べき乗関数による階調変換では、 0に近い階調は表現することが困難である。そこで、例えば、 16階調以下の低階調領域においては、 G (X ) =Α·

2 3

Β^χ¾どの指数関数による階調変換処理を行い、 16階調よりも大きい高階調領域においては、 Κ Χ Χ ³〔Κは定数〕などのべき乗関数による階調変換処理を行うことが好

3

ましい。

[0205] 本実施の形態では、液晶パネル 2枚を重ね合わせて構成される液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。本発明の液晶表示装置は、液晶パネル 1枚のみで構成されるものであってもよいし、 3枚以上の液晶パネルを重ね合わせて構成されるものであってもよい。以下に、 1枚の液晶パネルからなる液晶表示装置の例を説明する。

〔実施の形態 2〕

本実施の形態では、本発明を通常の 1枚の液晶パネルからなる液晶表示装置に適用した場合に関して説明する。なお、本実施の形態の液晶表示装置の構成としては、例えば図 8に示すものが挙げられる。

[0206] スムージング処理は、角早像度 1920 X 1080のディスプレイに、例えば 960 X 540の解像度し力、もたない映像を表示する場合、単純に 2 X 2倍することで対応できる力ドットが荒く見える。この時 RGB各々 3 X 3画素の平均化処理をすることで滑らかにはなる力前述のような課題が残る。本発明を適用することで、人が見た場合により滑らかに感じるようなスムージング処理を行うことができる。

[0207] 図 24に、本実施の形態の液晶表示装置に備えられたパネル駆動回路 700bの構成を示す。図 24に示すように、パネル駆動回路 700bは、入力された映像ソース信号の階調値に対してスムージング処理を行うスムージング処理回路 712を備えている。スムージング処理回路 712の前および後には、入力された映像ソース信号の階調値に対して階調変換処理を行う第 1の階調変換回路 711、第 2の階調変換回路 713がそれぞれ配置されている。つまり、パネル駆動回路 700bに入力された映像ソース信号は、第 1の階調変換回路 711、スムージング処理回路 712、第 2の階調変換回路 7 12という順で送信され、最終的に画像データとして液晶パネルへ出力される。

[0208] このように、パネル駆動回路 700bへの入力部から液晶パネルへ出力される間に、スムージング回路 702があり、その前後に階調変換回路が各々 1つ存在する。本実施の形態では、第 2の階調変換回路 713は、液晶コントローラにおいて液晶に印加される電圧を設定するための、デジタル γ変換回路とデジタルアナログ変換回路をあわせたもので実現している。また、本実施の形態では、第 1の階調変換回路 711とスムージング処理回路 712は、液晶コントローラの前段に FPGA (ASIC)にて実現している力これらすベての回路を液晶コントローラ中に形成してももちろん良い。 [0209] 本実施例では、入力信号の階調を 8bit信号にて説明するが、もちろんこれよりも大きくても小さくても力、まわなレ、。

[0210] ここで、あるひとつの入力された映像ソース信号を Xとする。この入力信号 Xは、 L CDなどのデジタル表示素子の場合、一般に RGB別に分けられたデジタル信号のひとつで入力される。次に、 X =G (X )となる第 1の階調変換回路 701を経て、スムー

2 1 1

ジング処理回路 702でスムージング処理される。スムージング処理の関数を X =S(

3

X )で表す。ただし、 s(x)は画像情報による関数であるため、本発明で述べられて

2

いる階調変換に対しては、 X =xとなる場合のみを考えれば良い。さらに、映像ソー

3 2

ス信号は、 T = G (X )となる第 2の階調変換回路 703を経て液晶パネルより映像信

2 3

号 (画像データ）として出力される。このとき、 DA変換処理を経て液晶パネルの透過率の変化に変換されるため、 Tは比透過率 (最大値 =1)にてあらわされる。

[0211] また、 G (X)と G (X)の関係は、入力信号 Xと最終的に液晶パネルより出力したい

1 2 1

階調 vs比透過率 (輝度）の関数を O(X)としたときに、〇(X)=G (G (X ))となる。

[0212] 以下に、パネル駆動回路 700bにおける具体的な信号処理方法について説明する

1S 実施の形態 1と同じ方法が適用される部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

[0213] 本実施の形態では、第 2の階調変換回路 713は、指数関数 G (X ) =Α·Β^Χ3となる

2 3

回路を構成する。ここで、 A, Βの値はパネルのコントラストに依存して決定され、コントラスト 1500のノネノレの場合、 Α=1500、 B = l.029となる。図 26には、皆調 vsG

2

(X )、および階調 vsG (G (X ))の比透過率のグラフを示す。

[0214] また、最終的に液晶パネルより出力したい階調 vs比透過率の関数 O(X)は、一般のディスプレイの場合 X²· ²となる。これは、放送局などから送られてくる映像の γ特性力 S、X° ⁴⁵であること力、ら、（χ°·⁴⁵)²·² = χとなり、映像がリニアに表現される。

[0215] 以上ょり、0( ）=じ ^{2 2}(じは比例定数）とした時に、0 (X )tt、G (X )=2.2

•logB(C/A'X )となる。なお、 G (X

)の式に基づいて階調変換した結果が、図 25の LUTに示される。

[0216] より具体的には、第 1の階調変換処理回路 711は、ルックアップテーブル (LUT)を用いた 1対 1の階調変換回路で構成される。つまり、〇(X)=G (G (X ))となる G ( X )が LUTに格納されており、この LUTを参照することによって階調変換が行われる。図 25に、階調 X vs階調 X (第 1の階調変換処理回路 711から出力される映像ソー

1 2

ス信号）の LUTの一例を示す。また、図 26に、階調 X vsG (X )、および G (G (X )

1 2 1 2 1 1

)の比透過率のグラフを示す。

[0217] 上記のような構成にすることによって、スムージング処理回路 712によってスムージング処理された部分の比透過率の変化量は G (X )で規定されるため、指数関数で

2 3

変化する。すなわち logスケールでリニアに変化する。例えば、 0階調と 255階調の間を 4等分するようにスムージング処理した場合、 0, 64, 128, 192, 255階調となるが、それぞれの階調の比透過率は、 7. 55e— 4, 4. 59e— 3, 2. 79e— 2, 1. 69e— 1 , 1となる。

[0218] 感覚受容における入出力関係において Weber-Fechnerの法則によると、感覚 E、刺激 I、比例定数 K、閾刺激 Ιοとしては E = K'log(l/lo)で表される。このことから logスケールでリニアな比透過率の変化（=輝度変化）は、人の目の感覚では等間隔な変化に感じる。そのため、 logスケールでリニアな比透過率の変化が得られる本実施の形態によれば、滑らかなスムージングの結果が得られる。

[0219] 以上は、 0(x) =C'X^{2 2}といういわゆる γ関数（=べき乗関数）の場合に関して説明した力他の形を呈する信号であっても、〇(X ) =G (G (X ))となる G (X)にすれば良い。

〔実施の形態 3〕

上記の各実施の形態においては、第 2の階調変換回路 703ほたは 713)における階調変換の関数 G (X )が指数関数であるものであった。

2 3

[0220] ところで、感覚受容に関する近年の研究では、上記の Weber-Fechnerの法則の他に、 Stevensの法則（参考文献 3;「心理物理学とは何か」、 online、検索日：平成 18年 9月丄 o日、 URL、http://uchikawa— www.ip.titech.ac.p/ masuda/ J/ principia/ whatsV PPAvhatsVPP.html〉の「心理物理量と心理量」を参照）が報告されている。なお、 We ber-Fechnerの法則は、その基礎となっているウェーバー（Weber)の法則が刺激強度の限定された範囲でのみ成立することが知られている。フェヒナー（Fechner)の法則も同様に刺激強度の限定された範囲内でのみ成立することが判明している。 [0221] この Stevensの法則によると、感覚受容における入出力関係は、 Ε = Κ·Ι³ (感覚 E、刺激 I、比例定数 Kとする）と報告されている。そこで、本実施の形態では、この Steven sの法則に基づき、第 2の階調変換回路 703ほたは 713)における階調変換の関数 G (X )を、 G (X ) =D-X ³ (ここで、 Dは定数）とした。最終的に液晶パネルより出

2 3 2 3 3

力したい階調 vs比透過率の関数 O (X)は、実施の形態 1と同様に、 0 (X ) =C -X ²· 2であることから、 G (X ) = {C/D-X ^{2 2}}°- ³³となる。

[0222] ここで、 Dの具体的な値は、例えば以下のように決定される。

X = 255のとさ、 G (X ) = 1より、 D= l/255³となる。

3 2 3

[0223] 図 27にこのときの G (X )、 G (G (X ) )のプロットを示す。ここで、縦軸を logスケー

2 1 2 1 1

ルでプロットすると図 28のようになる。図 28に示すように、 24階調以上は良好である 1S 24階調以下では比透過率がサチユレイトしている。ここで、比透過率がサチユレイトして!/、るとは、高階調側から低階調側に比透過率曲線を追って行くと、 24階調で比透過率曲線が変わらなくなる事をいう。これは液晶パネルのコントラストが有限であるため、これ以下の値が取れないことに起因する。

[0224] 一方、実施の形態 2で説明したような指数関数 Α·Β^Χであれば、 Xが 0の場合、 Β° = 1となる。そのため、 Αに適当な値を採用すれば、 0階調の比透過率は 0で無い有限の値を取り得、ディスプレイとして成り立つ。そこで、例えば入力信号の階調値が 32 階調以下の場合は、実施の形態 2で説明した関数 Α·Β^Χ (指数関数)を用いることが望ましい。

[0225] このように、本発明では、関数 G (X )として、上述した指数関数または Κ X X ³ [Κ

2 3 3 は定数〕を単独で用いてもよいが、これらの関数を両方用いてもよい。これら両方の関数を用いて階調変換を行うことで、階調値に応じて望ましい階調変換が行える関数を適宜選択して、表示装置の表示品位をより向上させることができる。

[0226] なお、本実施の形態では、 G (X ) =D-X ³とし、これにともなって G (X ) = {C/

2 3 3 1 1

D-x ²· ²}°· ³³とすること以外は、実施の形態 1または 2の構成と同様の構成を適用すること力 sできる。そのため、ここではその説明を省略する。

[0227] 〔実施の形態 4〕

本発明の液晶表示装置を適用したテレビジョン受信機につ!/、て、図 29〜図 31を参照しながら以下に説明する。

[0228] 図 29は、テレビジョン受信機用の液晶表示装置 601の回路ブロックを示す。

[0229] 液晶表示装置 601は、図 29に示すように、 Y/C分離回路 500、ビデオクロマ回路 5 01、 A/Dコンノータ 502、液晶コントローラ 503、液晶ノネル 504、バックライト駆動回路 505、ノックライト 506、マイコン 507、階調回路 508を備えた構成となっている。

[0230] 上記液晶パネル 504は、第 1の液晶パネルと第 2の液晶パネルの 2枚構成であり、上述した各実施の形態で説明した何れの構成であってもよい。

[0231] 上記構成の液晶表示装置 601において、まず、テレビ信号の入力映像信号は、 Y /C分離回路 500に入力され、輝度信号と色信号に分離される。輝度信号と色信号はビデオクロマ回路 501にて光の 3原色である、 R、 G、 Bに変換され、さらに、このァナログ RGB信号は A/Dコンバータ 502により、デジタル RGB信号に変換され、液晶コントローラ 503に入力される。

[0232] 液晶パネル 504では液晶コントローラ 503からの RGB信号が所定のタイミングで入力されると共に、階調回路 508からの RGBそれぞれの階調電圧が供給され、画像が表示されることになる。これらの処理を含め、システム全体の制御はマイコン 507が行うことになる。

[0233] なお、映像信号として、テレビジョン放送に基づく映像信号、カメラにより撮像された映像信号、インターネット回線を介して供給される映像信号など、様々な映像信号に基づいて表示可能である。

[0234] さらに、図 30に示すチューナ部 600ではテレビジョン放送を受信して映像信号を出力し、液晶表示装置 601ではチューナ部 600から出力された映像信号に基づいて画像（映像）表示を行う。

[0235] また、上記構成の液晶表示装置をテレビジョン受信機とするとき、例えば、図 31に示すように、液晶表示装置 601を第 1筐体 301と第 2筐体 306とで包み込むようにして挟持した構成となって!/、る。

[0236] 第 1筐体 301は、液晶表示装置 601で表示される映像を透過させる開口部 301aが形成されている。

[0237] また、第 2筐体 306は、液晶表示装置 601の背面側を覆うものであり、該液晶表示装置 601を操作するための操作用回路 305が設けられるとともに、下方に支持用部材 308が取り付けられて!/、る。

[0238] 以上のように、上記構成のテレビジョン受信機において、表示装置に本願発明の液晶表示装置を用いることで、人が見た場合により滑らかに感じるようにスムージング処理された映像を出力し、非常に表示品位の高い映像を表示することが可能となる。

[0239] 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

[0240] また、本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形で実施すること力 Sできる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。産業上の利用可能性

[0241] 本発明の液晶表示装置は、滑らかなスムージング特性を有しており、異なったフォ一マットの映像を表示することの多いテレビジョン受信機に適用できる。また、本発明の液晶表示装置は、表示品位の高い映像を表示できるので、テレビジョン受信機、放送用のモニタ等に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 映像ソースに基づいた画像を出力する表示装置の駆動方法であって、

映像ソース信号に対してスムージング処理を行う工程を含むとともに、

上記のスムージング処理を行う工程の前および後に、入力された映像ソース信号の階調値に対してそれぞれ階調変換処理を行う第 1および第 2の階調変換工程を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。

[2] スムージング処理後に行う上記第 2の階調変換工程では、

上記第 2の階調変換工程に入力される階調値が大きくなるにしたがって、出力される階調値の入力値に対する増加率が大きくなるように階調の変換を行うことを特徴とする請求項 1に記載の表示装置の駆動方法。

[3] 上記の駆動方法において、入力された映像ソース信号 Xに対して出力される輝度の関数を o (x )とし、

上記の映像ソース信号 Xに対して、上記第 1の階調変換工程後に出力される信号の関数を G (X )とし、

上記のスムージング処理を行う工程によってスムージング処理された後の映像ソース信号 Xに対して、上記第 2の階調変換工程を行った後に出力される輝度の関数を

3

G (X )としたとき、

2 3

上記の各関数が、 0 (X ) =G (G (X ) )の関係にあることを特徴とする請求項 1または 2に記載の表示装置の駆動方法。

[4] 上記 G (X )が指数関数であることを特徴とする請求項 3に記載の表示装置の駆動

2 3

方法。

[5] 上記 G (X )が K X X ³〔Kは定数〕であることを特徴とする請求項 3に記載の表示装

2 3 3

置の駆動方法。

[6] 入力信号の階調値に応じて、上記 G (X )が、指数関数および K X X ³〔Κは定数〕

2 3 3

の間で切替わることを特徴とする請求項 3に記載の表示装置の駆動方法。

[7] 上記第 1の階調変換工程は、入力される信号の階調値と出力される信号の階調値とをそれぞれ対応付けたルックアップテーブルによって行うことを特徴とする請求項 1 〜6の何れか 1項に記載の表示装置の駆動方法。

[8] 上記 G (X )を指数関数 Α·Β^Χ3 (ここで、 Αおよび Βは定数）とし、上記 0 (Χ )を

2 3 1

²' ² (Cは比例定数）としたとき、

上記 G (X )は、 2. 2 -logB (C/A-X )であることを特徴とする請求項 3に記載の表示装置の駆動方法。

[9] 上記 G (X )を K X X ³ (Kは定数）とし、上記 0 (X )を ^{2 2} (Cは比例定数）とし

2 3 3 1 1

たとき、

上記 G (X )は、 {C/K-X ²· ²}°· ³³であることを特徴とする請求項 3に記載の表示装置の駆動方法。

[10] 請求項;!〜 9の何れか 1項に記載の表示装置の駆動方法を適用した液晶表示装置

[11] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせて形成されているとともに、該液晶パネルを挟んで互いにクロスニコルの関係になるように複数の偏光吸収層が設けられており、該液晶パネルのそれぞれが映像ソース信号に基づいた画像データを出力する液晶表示装置であって、

上記液晶パネルの少なくとも 1枚から出力される画像データがスムージング処理されていることを特徴とする請求項 10に記載の液晶表示装置。

[12] 重ね合わせた上記液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、

上記第一の液晶パネルがカラー液晶パネル、他の少なくとも 1つの液晶パネルが白黒液晶パネルであり、

上記白黒液晶パネルから出力される画像データ力スムージング処理されていることを特徴とする請求項 11に記載の液晶表示装置。

[13] 映像ソースに基づいた画像を出力する表示装置に用いられ、表示パネルに画像データを供給する駆動回路であって、

入力された映像ソース信号の階調値に対してスムージング処理を行うスムージング処理回路を備えているとともに、

上記映像ソース信号の送信経路におレ、て、上記スムージング処理回路の前および後に、入力された映像ソース信号の階調値に対して階調変換処理を行う第 1の階調変換回路または第 2の階調変換回路をそれぞれ備えていることを特徴とする駆動回路。

[14] 請求項 13に記載の駆動回路を備えていることを特徴とする液晶表示装置。

[15] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせて形成されているとともに、該液晶パネルを挟んで互いにクロスニコルの関係になるように複数の偏光吸収層が設けられており、該液晶パネルのそれぞれが映像ソース信号に基づいた画像データを出力する液晶表示装置であって、

上記液晶パネルの少なくとも 1枚から出力される画像データがスムージング処理されていることを特徴とする請求項 14に記載の液晶表示装置。

[16] 重ね合わせた上記液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、

上記白黒液晶パネルから出力される画像データ力スムージング処理されていることを特徴とする請求項 15に記載の液晶表示装置。

[17] テレビジョン放送を受信するチューナ部と、該チューナ部で受信したテレビジョン放送を表示する表示装置とを備えたテレビジョン受信機において、

上記表示装置が、請求項 10〜； 12、 14〜； 16の何れか 1項に記載の液晶表示装置であることを特徴とするテレビジョン受信機。