液晶表示装置の表示制御方法
【課題】液晶表示パネルにおけるγ特性の視角依存性を利用して、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる液晶表示装置の表示制御方法を提供する。
【解決手段】各階調レベルを、2つの階調レベル(n1,n2)の平均輝度で実現する。(広視野角処理)の曲線は、階調レベルの広範囲において、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増するように選定される。(狭視野角処理)の曲線は、階調レベルの広範囲において、傾き(接線の傾き)が小さくなるように選定される。広視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。また、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。
【解決手段】各階調レベルを、2つの階調レベル(n1,n2)の平均輝度で実現する。(広視野角処理)の曲線は、階調レベルの広範囲において、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増するように選定される。(狭視野角処理)の曲線は、階調レベルの広範囲において、傾き(接線の傾き)が小さくなるように選定される。広視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。また、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置の表示制御方法、およびその表示制御方法を用いた液晶表示装置に関し、特に、γ特性の視角依存性を利用した表示制御を行う液晶表示装置の表示制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置において、TN(Twisted Nematic )モードの液晶を用いたTN型液晶表示パネルが広く用いられている。
【0003】
しかし、TN型液晶表示パネルには、視認者が表示面を斜め方向から視認すると、表示のコントラスト比が低下して視認されるという課題がある。すなわち、正面から視認した場合には階調差が明確に識別される画像を斜め方向から視認すると階調間の輝度差が不明瞭になる。また、階調特性が反転し、正面から暗く視認される部分を斜め方向から視認すると明るく視認される現象が発生することがある(例えば、特許文献1,2参照。)。
【0004】
視角特性を改善した液晶表示パネルとして、IPS(In-Plane Switching)モードやMVA(Multi-Domain Vertical Alignment )モードの液晶表示パネルがある。それらの液晶表示パネルでは、表示面を斜め方向から視認したときのコントラスト比の低下や階調特性の反転現象が緩和されている。
【0005】
【特許文献1】特開2004−62146号公報(段落0004−0006)
【特許文献2】特開平10−319373号公報(段落0002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
IPSモードの液晶表示パネルやMVAモードの液晶表示パネルでは、斜め方向から視認したときのコントラスト比の低下や階調特性の反転現象は緩和されるが、特に、MVAモードの液晶表示パネルにおいて、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なるという視角特性(γ特性の視角依存性)の問題が残っている。γ特性の視角依存性とは、それぞれの階調において、表示面を視認する角度が異なると、表示面を正面から視認した場合の輝度に対して、視認される輝度(相対輝度)が変わることである。例えば、表示面を正面から視認すると表示内容を判別できた部分が、斜め方向から視認すると高い輝度で視認されて表示内容を判別できないという現象が生ずる。
【0007】
図14(A)は、一般的なIPSモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図であり、図14(B)は、一般的なMVAモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図である。図14(A),(B)において、横軸は階調レベルを示し、縦軸は相対輝度を示す。なお、液晶表示パネルは256階調表示可能であるとする。また、相対輝度は、表示可能な最大輝度を1とし最小輝度を0とした場合の輝度である。図14(A),(B)に記載されている角度(0°、30°、45°および60°)は、表示面に対する法線からの視認方向の角度(視角)であり、法線から左または右に傾いた角度である。以下、表示面に対する法線に沿って表示面を視認する場合を「表示面を正面から視認する」と表現することがある。
【0008】
図14(A)に示すように、IPSモードの液晶表示パネルでは、それぞれの階調レベルにおいて、視角が変化しても輝度はほぼ同じである。また、図14(B)に示すように、MVAモードの液晶表示パネルでは、視角が大きくなるのに従って、輝度は高くなる。図14(B)に示すように、MVAモードの液晶表示パネルでは、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なっている。
【0009】
なお、γ特性の視角依存性の問題は、MVAモードの液晶表示パネルだけでなく、TN型液晶表示パネル等の他の方式による液晶表示パネルにも存在する。
【0010】
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、上記の特許文献1参照。)。
【0011】
また、TN型液晶表示パネルにおける視角依存性を利用して、特殊な表示状態を実現するための提案もなされている(例えば、上記の特許文献2参照。)。例えば、特許文献2には、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる液晶表示装置が記載されている。なお、特許文献2において、視野角を広くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度が大きくなっても、コントラスト比が高い値に保たれるようにすることである。また、視野角を狭くするということは、視角がある程度以上になると、コントラスト比を極端に低下させるようにすることである。
【0012】
しかし、γ特性の視角依存性(それぞれの階調において視角が異なると視認される輝度が変わるという特性)を利用して特殊な表示状態を実現することは、特許文献1,2には記載されていない。特許文献1,2には、TN型液晶表示パネルにおけるコントラスト比の視角依存性を利用しているにすぎない。
【0013】
本発明は、液晶表示パネルにおけるγ特性の視角依存性を利用して、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる液晶表示装置の表示制御方法を提供することを目的とする。
【0014】
なお、以下の説明において、視野角を広くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度が大きくなっても、階調差が判別できるようにすることである。また、視野角を狭くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度がある程度以上になると、階調差を判別できなくなるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
まず、本発明による液晶表示装置の表示制御方法の基礎になる液晶表示パネルの特性を説明する。図1(A)は、MVAモードの液晶表示パネルにおける各階調レベルの輝度の視角依存性の一例を示す説明図である。図1(A)において、横軸は、表示面に対する法線からの傾き(視角)であり、法線から左または右に傾いた角度θである。角度θの正値は右側への傾きに対応し、角度θの負値は左側への傾きに対応している。縦軸は、I(255,0)(表示面を正面から視認した場合の階調レベル255の画像の輝度)に対する輝度I(n,θ)、すなわち相対輝度[I(n,θ)/I(255,0)]を示す。nは階調レベルを示す。図1(B)は、それぞれの階調レベルの種々の角度(視角)θにおける階調レベル255(最も輝度が高いレベル)に対する輝度I(n,θ)、すなわち相対輝度(輝度比)[I(n,θ)/I(255,θ)]を示す。以下、相対輝度を、単に「輝度」という。
【0016】
図1(B)に示すように、各階調レベルにおいて視角の絶対値が小さい(0°に近い)場合には輝度は低く視認されるが、視角の絶対値が大きくなると輝度は高く視認される。しかも、輝度が高く視認される角度範囲(視野)は比較的広い。以下、輝度が低く(または高く)視認されることを、単に、輝度が低い(または高い)という。また、視角の絶対値が小さい場合の2つの階調レベルに関する輝度の差は、視角の絶対値が大きい場合の輝度の差とは異なっている。例えば、 図1(B)に示す例では、視角θが0°である場合の階調レベル160の輝度(約0.4)と階調レベル64の輝度(約0.1)との差は0.3であるのに対して、視角θが30°である場合には、階調レベル160の輝度(約0.6)と階調レベル64の輝度(約0.25)との差は0.35である。また、視角θが50°である場合には、階調レベル160の輝度(約0.9)と階調レベル64の輝度(約0.5)との差は0.4である。
【0017】
また、4つの階調レベルに着目すると、視角θが0°である場合に、2つの階調レベルの輝度の平均値Aが、他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じであっても、視角が大きくなると(斜め視点では)、2つの階調レベルの輝度の平均値Aは、他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じにならない。例えば、視角θが0°である場合には、階調レベル128の輝度(階調レベル128と階調レベル128との平均値に相当:0.25とする。)と、階調レベル160の輝度(約0.4)と階調レベル64の輝度(約0.1)の平均値はほぼ等しいが、視角θが50°である場合には、階調レベル128の輝度(約0.75)は、階調レベル160の輝度(約0.9)と階調レベル64の輝度(約0.5)の平均値(約0.7)とは異なる。以下、2つの階調レベルの輝度の平均値を平均輝度という。
【0018】
図2は、斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを説明するための説明図である。図2(A)に示すように、視角θが0°である場合に、階調レベル160の輝度(2つの階調レベルがともに160であった場合の平均値Aに相当)が、階調レベル0の輝度と階調レベル224の輝度の平均値Bと同じであるが、視角θが50°である場合には、平均値Aは平均値Bよりも大きくなっている。図2(A)において、矢印は、視角θが50°である場合の平均値Aと平均値Bとの差を示す。なお、図2に例示された階調レベル0,160,224は一例である。また、図2(A)に記載されている「1階調表示」は、階調レベル160の輝度表示に相当し、「2階調平均表示」は、階調レベル0の輝度と階調レベル224の輝度との平均輝度表示に相当する。
【0019】
図2(B),(C)には、液晶表示パネルにおける隣接する4つの領域が、階調レベル160または階調レベル(0+224)/2であった場合に視認される輝度の様子が示されている。(0+224)/2は、輝度が、階調レベル0の輝度と階調レベル224の平均輝度であることを示す。なお、階調レベル0の輝度と階調レベル224の平均輝度は、後述するように、例えば階調レベルを時間平均または空間平均することによって実現される。
【0020】
図2(B)には、視角θが0°である場合に視認される輝度の様子が示され、図2(C)には、視角θが50°である場合に視認される輝度の様子が示されている。図2(B)に示すように、視角θが0°である場合には輝度差は視認されないが、図2(C)に示すように、視角θが50°である場合には輝度差は視認される。
【0021】
本発明による液晶表示装置の表示制御方法は、上述したような、表示画面を正面から観察した場合には平均値Aと平均値Bとがほぼ同じであっても、斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを利用して特殊な表示を実現する。
【0022】
階調レベルnと輝度Iとの関係は、(1)式で表されるγ特性になる。
I(n,γ)=(n/255)^γ ・・・(1)
【0023】
ただし、好ましくは、液晶表示パネルの固有のγ特性に従う。(1)式において、I(n,γ)は階調レベルnにおける輝度であり、γは一般に2.2である。「^」は累乗の指数を示す。なお、輝度I(n,γ)は、視角θが0°である場合の輝度である。
【0024】
階調レベルがnであるときの輝度I(n,γ)に対して、(2)式を満足するn1,n2を選択することによって、視角θが0°であるときの、階調レベルn1と階調レベルn2の平均輝度は、階調レベルがnの輝度と等しくなる。
【0025】
I(n,γ)=[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2 ・・・(2)
【0026】
上述したように、視角θが0°であるときに(2)式を満足しても、MVAモードの液晶表示パネルを使用する場合には、斜め視点では平均値A(2つの階調レベルがともにnであった場合の平均値に相当)と平均値B(階調レベルn1の輝度と階調レベルn2の輝度の平均値に相当)とが同じにならない。よって、液晶表示パネルが、階調レベルnで表示を行う場合と、階調レベルn1の輝度と階調レベルn2の輝度の平均値の輝度の表示を行う場合とで、視角が0°に対して大きくなったときに視認される輝度は同じにならない。
【0027】
図3は、視角が0°の場合に平均輝度が同じであって斜め視点では平均輝度が異なる階調レベルn1,n2の集合を示す説明図である。図3の説明図に示すように、階調レベルnに対して、(2)式を満足するn1,n2の組み合わせは多数存在する。図3において、Sが付された数字が示す円弧は、その数字が示す階調レベルに対する(n1,n2)の組み合わせが存在する位置を示す。つまり、(n1,n2)の組み合わせは、円弧上に存在する。具体的には、(3)式を満足する(n1,n2)の集合Snは、図3における円弧上に存在する(n1,n2)の組み合わせである。
【0028】
Sn={n1,n2|I(n,γ)=[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2} ・・・(3)
【0029】
(3)式は、|の右側の条件を満足する(n1,n2)の組み合わせの全てを示す。なお、nは離散的な値(例えば、0〜255のいずれかの整数)であるから、集合Snを、例えば、(4)式で示すように条件に余裕を持たせることが好ましい。
【0030】
Sn={n1,n2|I(n−0.5,γ)<[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2<I(n+0.5,γ)} ・・・(4)
【0031】
視角が0°に対して大きくなったときに、集合Snに属する多数の(n1,n2)の組み合わせのそれぞれによる輝度(輝度の平均値すなわち平均輝度)は、階調レベルnの輝度とは異なる上に、互いに異なる。図1(A)に示されたように、ある視角における各階調レベルの輝度は異なっているからである。
【0032】
図1(A)に示された特性にもとづいて、視角が0°に対して大きくなったときの階調レベルn1,n2の輝度を導出することができる。従って、階調レベルn1,n2の平均輝度を導出することができる。一例として、視角が60°の場合の階調レベルnに対する集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度を図4に示す。図4において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。なお、図4には、γ=2.2である場合の視角θが0°であるときの輝度を示す曲線も示されている。
【0033】
図4において、斜線が施された領域は、視角が0°であるときには平均輝度が同じである場合、視角が60°であるときに選択可能な輝度の領域を示す。図4において、(下限)として示されている曲線は、それぞれの階調レベルn(n=0〜255)に対する(n1,n2)の組み合わせの平均輝度のうち、最も低い値を示す。(上限)として示されている曲線は、それぞれの階調レベルn(n=0〜255)に対する(n1,n2)の組み合わせの平均輝度のうち、最も高い値を示す。なお、(通常n表示)は、視角が60°の場合の階調レベルnの輝度を示す。図4では、(通常n表示)は、(上限)に一致している。ただし、一般的には、(通常n表示)と(上限)とは一致しない。
【0034】
例えば、階調レベルnが100である場合、(下限)は約0.5であり、(上限)は、(通常n表示)の場合と同じで、ほぼ0.8である。このことは、視角が0°である場合には平均輝度が同じになる(n1,n2)の組み合わせを2つ選択したときに、視角が60°である場合には、0.4(=0.8−0,4)の範囲内で、視認される輝度に差を付けることができることを示す。
【0035】
なお、視角が0°である場合には、(通常n表示)を示す曲線(特性)と、(下限)を示す曲線および(上限)を示す曲線とは一致する。
【0036】
階調レベルnが100である場合に限らず、他の階調レベルnについても、同様に、視角が0°である場合には平均輝度が同じになる2つの(n1,n2)の組み合わせを選択したときに、視角が60°である場合には、視認される輝度に差を付けることができる。つまり、図4には視角が60°である場合が例示されているが、他の視角でも、斜線内の領域の形状は異なるが、図4において斜線が施された領域と同じような領域がある。
【0037】
図5は、視角θが0°であるときに(2)式を満足する(n1,n2)の組み合わせと(n1’,n2’)の組み合わせの輝度、および階調レベルnの輝度であって、斜め視点での輝度の例を示す説明図である。一例として、階調レベルnは186である。階調レベルn1は80であり、階調レベルn2は246であり、階調レベルn1’は0であり、階調レベルn2’は255であるとする。図5(A)は、階調レベルnの2画素を示し、図5(B)は、階調レベルn1の画素と階調レベルn2の画素とを示し、図5(C)は、階調レベルn1’の画素と階調レベルn2’の画素とを示す。また、図5において、斜線の密度の違いは、輝度が異なっていることを示す。
【0038】
なお、(n1,n2)の組み合わせと(n1’,n2’)の組み合わせとは、図3における同一円弧上に存在する組み合わせである。そして、斜め視点では、階調レベルnの輝度と、階調レベルn1と階調レベルn2の平均輝度と、階調レベルn1’と階調レベルn2’の平均輝度とは互いに異なっている。
【0039】
本発明による第1の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、以上に説明したような表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じ(観察者に同輝度と視認される程度の差を許容した同程度)であり、斜め方向(例えば、表示面に対する法線からの視認方向の角度が60゜)から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間(実際に表示に用いられる最低レベルから最高レベルまでの間)で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルの組み合わせを選択し、選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、広視野角表示が実現される。
【0040】
本発明による第2の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルの組み合わせを選択し、選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、狭視野角表示が実現される。
【0041】
本発明による第3の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1,n2(n1,n2:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルn1,n2を選択し、選択した階調レベルn1,n2の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、広視野角表示が実現される。
【0042】
本発明による第4の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1’,n2’(n1’,n2’:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルn1’,n2’を選択し、選択した階調レベルn1’,n2’の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、狭視野角表示が実現される。
【0043】
階調レベル(N個や(n1,n2))の平均表示を、例えば、時間平均および/または空間平均(時間平均、空間平均、または時間平均と空間平均との併用)によって実現する。
【発明の効果】
【0044】
本発明によれば、液晶表示パネルにおけるγ特性の視角依存性を利用して、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0045】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0046】
本発明では、図2(A)に示されたように、視角0°では2つの階調レベルの輝度の平均値Aが他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じであっても、視角が大きくなると(斜め視点では)、2つの階調レベルの輝度の平均値Aは他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じにならないことを利用して、より具体的には、図4において斜線が施された領域が存在することを利用して、視野角を広くしたり視野角を狭くしたりする。すなわち、実質的に、視野角を広くしたり視野角を狭くしたりするようにγ曲線(γ特性を表す曲線)の傾きを変化させる。なお、本実施の形態では、MVAモードの液晶表示パネルを使用することを想定するが、図2(A)に示されたような特性を有していれば、MVAモード以外のモードの液晶表示パネルを使用することができる。
【0047】
図6は、MVAモードの液晶表示パネル(MVA Display)において、視角が異なるとγ特性が異なることを示す説明図である。図6において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。なお、図6には、2つの階調レベルの平均輝度ではなく、1つの階調レベルnの輝度が示されている。また、図4には、γ=2.2である場合の視角θが0°であるときの輝度を示す曲線も示されている。図6に示すように、例えば、視角60゜のγ特性における輝度に対して、視角45゜のγ特性における輝度は低下する(図6における矢印参照)。また、視角30゜のγ特性における輝度はさらに低下する。
【0048】
図4には、視角が60°の場合の階調レベルnに対する集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度が示され、斜線が施された領域は、視角が0°であるときには平均輝度が同じである場合、視角が60°であるときに選択可能な輝度の領域であった。例えば、階調レベル100を実現する(n1,n2)の組み合わせによる平均輝度の最大値は、ほぼ0.8である。また、階調レベル100を実現する(n1,n2)の組み合わせによる平均輝度の最小値は、ほぼ0.5である。
【0049】
図7は、本実施の形態の液晶表示装置の表示制御方法において用いる(n1,n2)の組み合わせを示す説明図である。図7には、図4の場合と同様に、視角が60°の場合の(n1,n2)の組み合わせの平均輝度が示されている。図7において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。
【0050】
図7における(処理限界)は、図4における(下限)と同じことである。また、(通常60゜視点)は、図4における(通常n表示)と同じことであり、視角が60°の場合の階調レベルnの輝度を示す。
【0051】
(広視野角処理)として示される曲線上に、視野角を広くしたい場合に選択される(n1,n2)の組み合わせがあり、(狭視野角処理)として示される曲線上に、視野角を狭くしたい場合に選択される(n1,n2)の組み合わせがある。
【0052】
(広視野角処理)の曲線は、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、階調レベルが異なると輝度変化があるように選定される。すなわち、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増するように選定される。
【0053】
(狭視野角処理)の曲線は、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、傾き(接線の傾き)が小さくなるように選定される。すなわち、できるだけ広い範囲において、階調レベルが異なっても輝度変化が小さくなるように選定される。換言すれば、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しないように選定される。
【0054】
(広視野角処理)の曲線上にある(n1,n2)の組み合わせは、階調レベルが異なると常に輝度変化があるように選択されることになるので、視角が60°の場合でも、観察者に輝度の違いが視認される。すなわち、観察者は、表示画像を判別できる。なお、視角が60゜から0゜に近づくにつれて、一般に観察者は輝度の違いをより容易に視認できる。また、(狭視野角処理)の曲線上にある(n1,n2)の組み合わせは、階調レベルが異なっても輝度変化が小さくなるように選択されることになるので、視角が60°の場合には、観察者に輝度の違いが視認されづらい。すなわち、観察者は、表示画像を判別しづらい。
【0055】
すると、視角が大きい場合でも、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、階調レベルが異なると輝度変化があるように選定すれば、すなわち、階調レベルの広範囲において、傾きが0でない曲線(例えば、傾きがある略直線)を(広視野角処理)の曲線として選定すれば、0゜から少なくともその視角まで、観察者は表示画像を判別できるようになる。つまり、広視野角になる。
【0056】
また、視角が大きい場合に、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において傾きが小さくなるように選定すれば、すなわち、階調レベルの広範囲において傾きが0に近い曲線(例えば、傾き0の略直線)を(狭視野角処理)の曲線として選定すれば、少なくともその視角付近の視角において、観察者は表示画像を判別することが不能になる。実際には、その視角になる前に(その視角よりも小さい視角において)、表示画像を判別することが不能になる。つまり、狭視野角になる。
【0057】
以下、(広視野角処理)の曲線上にある階調レベルの組み合わせを(n1,n2)とし、(狭視野角処理)の曲線上にある階調レベルの組み合わせを(n1’,n2’)とする。広視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。また、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。
【0058】
以上のように、本実施の形態では、視角が0°であるときには平均輝度が同じである(n1,n2)の組み合わせが多数あり、視角が大きくなると、それらの組み合わせのそれぞれの平均輝度が異なることを利用して、液晶表示パネルの視野を広くしたり狭くしたりすることができる。
【0059】
なお、本実施の形態では、液晶表示パネルに白黒表示を行うことを想定しているが、R(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれのγ特性は完全には一致しないので、カラー画像を対象にして表示制御を行う場合には、R、G、Bそれぞれのγ特性を対象にして、本実施の形態の表示制御を行うことが好ましい。
【0060】
詳しくは、RGBでの正面視でのRGBのγ特性はそれぞれの色で異なるので、(n1,n2)の組み合わせを選ぶ際に、つまり集合Snの要素を選ぶ際に、正面視でのカラー画像の見栄えを補償するために、R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮することが好ましい。すなわち、R、G、B別に(4)式を満たす(n1,n2)の組み合わせを選ぶ。R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮して集合Snの要素を選ぶことによって、正面視でのカラー画像の見栄えを大幅に改善できる。また、視野角制御の効果を最大にするために、集合Snの中から、輝度が最大の組み合わせ(n1,n2)と、輝度が最小の組み合わせ(n1’,n2’)を選ぶ際に、R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮することが好ましい。
【0061】
また、本実施の形態では、2つの階調レベル(n1またはn1’とn2またはn2’)の平均輝度を用いるが、3つ以上の階調レベルの平均輝度を用いてもよい。
【実施例】
【0062】
以下、上記の各実施の形態の液晶表示装置の表示制御方法を実現するための実施例を説明する。
【0063】
図8は、液晶表示装置の一例をMPU(Micro Processing Unit)40とともに示すブロック図である。図8に示す例では、TFT(Thin Film Transistor)がマトリクス状に配され、画素電極とコモン電極との間にMVAモードの液晶が挟持された液晶表示パネル10が用いられている。液晶表示パネル10を駆動する駆動回路には、液晶表示パネル10における同列のTFTのソースに接続されるデータ電極としての各ソース電極(ソース配線)が繋がれたソースドライバ(データ電極ドライバ)12、液晶表示パネル10における同行のTFTのゲートに接続される走査電極としての各ゲート電極(ゲート配線)が繋がれたゲートドライバ(走査電極ドライバ)13、データ電圧を作成するための電圧をソースドライバ12に供給するとともに、選択電圧(オン電圧)と非選択電圧(オフ電圧)とを作成するための電圧をゲートドライバ13に供給する電源回路14が設けられている。
【0064】
制御回路としてのコントローラ11は、駆動回路の外部に設けられているMPUから入力される表示データ(画素データ)を一時記憶するRAM111を有し、ソースドライバ12およびゲートドライバ13に、フレームの開始を示す信号に相当するVSYNC(垂直同期)信号を出力するとともに、各選択期間(1本のゲート配線にオン電圧としての選択電圧が印加される期間)毎に、LP(Latch Pulse )信号を出力する。
【0065】
ゲートドライバ13は、カウンタを内蔵し、VSYNC信号が入力されるとカウンタをリセットし、LP信号が入力されるとカウンタの値を+1する。そして、カウンタの値が示すゲート配線にTFTのゲートを導通状態にさせるための選択電圧を印加し、他のゲート配線にTFTのゲートを遮断状態にさせるための非選択電圧を印加する。また、ゲートドライバ13に内蔵されているコモン電圧出力部131は、コモン配線にコモン電圧を印加する。
【0066】
ソースドライバ12は、LP信号が入力されると、データ信号をラッチするとともに、ラッチしているデータ信号に応じたデータ電圧をソース配線に印加する。ゲートドライバ13はLP信号に同期してゲート配線に選択電圧を印加するので、ソースドライバ12は、ゲート配線への選択電圧の印加に同期して各ソース配線にデータ電圧を印加することになる。
【0067】
MPU40は、広視野角処理を行うように設定されている場合に、画面の表示データを作成するときに、例えば、図7における(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。なお、(n1,n2)の組み合わせは、階調レベル毎に選択される。また、実際には、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせは、例えばROMのデータテーブルに設定されている。MPU40は、使用する階調レベルに応じた(n1,n2)の組み合わせをデータテーブルから読み出す。
【0068】
また、MPU40は、狭視野角処理を行うように設定されている場合に、画面の表示データを作成するときに、例えば、図7における(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。なお、(n1’,n2’)の組み合わせは、階調レベル毎に選択される。また、実際には、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせは、例えばROMのデータテーブルに設定されている。MPU40は、使用する階調レベルに応じた(n1’,n2’)の組み合わせをデータテーブルから読み出す。
【0069】
また、MPU40が通常の元画像を送信して、さらに広視野角処理をするか、狭視野角処理をするか、元画像のまま表示するかを命令して、その命令を受け取った制御回路が(n1,n2)を選択するようにしてもよい。
【0070】
そして、作成した表示データすなわち各画素の階調レベルを示すデータを、液晶表示装置に出力する。液晶表示装置において、コントローラ11は、表示データをRAM111に一時記憶する。コントローラ11は、RAM111に記憶されている表示データをソースドライバ12に出力する。
【0071】
次に、平均輝度を得るための平均表示の実現方法を説明する。まず、時間平均によって平均輝度を実現する方法を説明する。図9は、2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図9(A),(B)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図9(A),(B)において、小文字アルファベットa〜pが同じ画素は同一画素を示す。画素中の「1」の数字は第1フレームにおける表示を示し、「2」の数字は第2フレームにおける表示を示す。また、「2」の数字が付されている画素の階調レベルは、「1」の数字が付されている画素の階調レベルよりも高いとする。例えば、a1で示される画素の階調レベルよりもa2で示される画素の階調レベルの方がレベルが高い。なお、図9における斜線は、第1フレームにおける輝度と第2フレームにおける輝度とが異なっていることを示す。
【0072】
図9(A)に示す表示と図9(B)に示す表示とを1フレーム毎に交互に表示すると、「1」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度の平均輝度が視認される。よって、図9(C)における大文字アルファベットで示される各画素は、「1」の数字が付されている小文字アルファベットの画素の階調レベルによる輝度と「1」の数字が付されているアルファベットと同じアルファベットで「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度との平均輝度で視認される。
【0073】
従って、大文字アルファベットA〜Pは、それぞれ画素の任意の階調レベル0〜255を表す自然数を示す。また、(a1〜p1,a2〜p2)は上記の(n1,n2)に相当する。例えば、(a1,a2)は、階調レベルAを平均で表示するために選択する2つの階調レベルを表す。詳しくは、下記の式を満たす関係にある。
【0074】
I(A,γ)=[I(a1,γ)+I(a2,γ)]/2 (a1≦a2)
【0075】
なお、図9に示す例では、画素A〜Pの階調レベルはそれぞれ異なる。従って、16種類の平均輝度が視認される表示が実現されている。ある階調レベルnの平均輝度を実現する場合、例えば、図9に示す画素a1の階調レベルが上記のn1またはn1’に対応し、画素a2の階調レベルが上記のn2またはn2’に対応する。MPU40は、図9に示されたような方式によって、2つの階調レベルの平均輝度を実現することができる。
【0076】
3つ以上の階調レベルの平均輝度を用いる場合にも、輝度が平均される階調レベルの数に応じた連続するフレームにおいて、それぞれの階調レベルによる表示を行う。図10は、4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図10(A)〜(D)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図10(A)〜(D)において、小文字アルファベットa〜pが同じ画素は同一画素を示す。画素中の数字は、その数字が示すフレームにおける表示を示す。各画素において、異なるフレームにおける階調レベルは異なっている。例えば、(a1で示される画素の階調レベル)≦(a2で示される画素の階調レベル)≦(a3で示される画素の階調レベル)≦(a4で示される画素の階調レベル)である。
【0077】
従って、下式を満たすような組み合わせを選ぶ。
I(A,γ)=[I(a1,γ)+I(a2,γ)+I(a3,γ)+I(a4,γ)]/4 (a1≦a2≦a3≦a4)
【0078】
図10(A)に示す表示〜図10(D)に示す表示を順に表示すると、「1」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「3」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「4」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度との平均輝度が視認される。
【0079】
なお、図10に示す例では、16画素の階調レベルはそれぞれ異なる。従って、16種類の平均輝度が視認される表示が実現されている。しかし、例えば、ある階調レベルnの平均輝度をn1,n2,n3,n4の階調レベルによる輝度の平均値で実現する場合、画素a1の階調レベルがn1に対応し、画素a2の階調レベルがn2に対応し、画素a3の階調レベルがn3に対応し、画素a4の階調レベルがn4に対応する。また、MPU40は、図10に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0080】
次に、空間平均によって平均輝度を実現する方法を説明する。図11は、2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図11(A),(B)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図11(A)における大文字アルファベットA〜Pで示されるそれぞれの画素は、図11(B)における小文字アルファベットa〜pで示されるそれぞれの画素と同一の画素である。
【0081】
図11(A)に示す16画素が表示したい画像(元画像)の画素であるとする。MPU40は、表示させたい画像の階調レベルを、図11(B)において、「1」の数字が付された画素(a1,c1,f1,h1,i1,k1,n1,p1)に低い階調レベルを割り当て、「2」の数字が付された画素(b2,d2,e2,g2,j2,l2,m2,o2)に高い階調レベルを割り当てることによって実現する。「1」の数字が付された画素と「2」の数字が付された画素とは、空間的に交互に配置されている。
【0082】
なお、「1」の数字が付された画素a1〜p1の階調レベル(階調レベルは全て同じ)が上記のn1またはn1’に対応し、「2」の数字が付された画素b2〜o2の階調レベル(階調レベルは全て同じ)が上記のn2またはn2’に対応する。また、MPU40は、図11に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0083】
図12は、4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図12における正方形はそれぞれ画素を示す。MPU40は、表示させたい画像の階調レベルを、図12において、「1」の数字が付された画素a1,c1,i1,k1に最も低い階調レベルを割り当て、「2」の数字が付された画素f2,h2,n2,p2に2番目に低い階調レベルを割り当て、「3」の数字が付された画素e3,g3,m3,o3に2番目に高い階調レベルを割り当て、「4」の数字が付された画素b4,d4,j4,l4に最も低い階調レベルを割り当てることによって実現する。任意の隣接する4画素は、「1」の数字が付された画素と、「2」の数字が付された画素と、「3」の数字が付された画素と、「4」の数字が付された画素とで構成される。つまり、同じ数字が付された画素は、空間的に分散して配置されている。
【0084】
なお、1つの平均輝度をn1,n2,n3,n4の階調レベルによる輝度の平均値で実現する場合、例えば、画素a1,c1,i1,k1の階調レベルがn1に対応し、画素f2,h2,n2,p2の階調レベルがn2に対応し、画素e3,g3,m3,o3の階調レベルがn3に対応し、画素b4,d4,j4,l4の階調レベルがn4に対応する。また、MPU40は、図12に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0085】
以上に説明したように、時間平均または空間平均によって平均輝度が実現されるが、時間平均と空間平均とを併用してもよい。
【0086】
図13は、階調レベルnが0〜255である場合の(n1,n2)(または、(n1’,n2’))の具体的な選択の仕方を示す説明図である。ここでは、広視野角処理を行うように設定されている場合を例にする。MPU40は、図13(B)に示すデータテーブルが格納されたROMからデータを読み出すことが可能なように構成されている。図13(B)に示すデータテーブルには、0〜255のそれぞれの階調レベルに応じた(n1,n2)の組み合わせの組み合わせであって、視角が0゜の場合には階調レベルnとして視認されるが、斜め視点では、階調レベルnの輝度とは異なる輝度で視認される(n1,n2)の組み合わせのデータが設定されている。なお、図13(B)に示す各々の(n1,n2)のデータは、各々の階調レベルnにおいて、図7における(広視野角処理)の曲線上の輝度を実現するデータである。
【0087】
図13(B)に示すデータテーブルと同様のデータテーブルであって、狭視野角処理を行うように設定されている場合に用いられる(n1’,n2’)の組み合わせのデータが設定されているデータテーブルもROMにあらかじめ格納されている。そのデータテーブルにおける各々の(n1’,n2’)のデータは、各々の階調レベルnにおいて、図7における(狭視野角処理)の曲線上の輝度を実現するデータである。
【0088】
MPU40は、実際には、図13(A)に示すように、空間平均の例として、表示画面において、n1(または、n1’)を割り当てる画素とn2(または、n2’)を割り当てる画素とをあらかじめ決めておく。n1(または、n1’)を割り当てる画素とn2(または、n2’)を割り当てる画素とは交互に配置されている。そして、各画素の階調レベルnに対応する(n1,n2)(または、(n1’,n2’))を、図13(B)に示されたデータテーブル(または、狭視野角処理のためのデータテーブル)から選択する。
【0089】
なお、R、G、Bのそれぞれを対象にして平均輝度の表示制御を行う場合には、図13(C)に示すように、R,G,Bのそれぞれを仮想的に1画素と捉えるようにして、(n1,n2)(または、(n1’,n2’))のうち高い階調レベルn1(または、n1’)と低い階調レベルn2(または、n2’)とを配置することが好ましい。
【0090】
また、上記の実施の形態および実施例では、広視野角処理を行うように設定されている場合には、どのような表示画像を表示させるときにも、あらかじめ用意されている広視野角処理のためのデータテーブル(図13(B)参照)から(n1,n2)を選択し、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、どのような表示画像を表示させるときにも、あらかじめ用意されている狭視野角処理のためのデータテーブルから(n1’,n2’)を選択する。すなわち、適用されるγ曲線は、表示画像の内容によらず1種類である。しかし、表示画像の内容に応じて、適用するγ曲線を変化させるようにしてもよい。例えば、全体的に暗い画像の場合には、データテーブルを用いずに、元のγ曲線(γ=2.2の曲線)を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0091】
本発明は、MVAモードなどの表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なっている液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】MVAモードの液晶表示パネルにおける各階調レベルの輝度の視角依存性の一例を示す説明図。
【図2】斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを説明するための説明図。
【図3】視角が0°の場合に平均輝度が同じであって斜め視点では平均輝度が異なる階調レベルn1,n2の集合Snを示す説明図。
【図4】集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度を示す説明図。
【図5】視角θが0°であるときに階調レベルnの輝度と平均輝度が同程度になる2つの階調レベルによる輝度の例を示す説明図。
【図6】MVAモードの液晶表示パネルにおいて、視角が異なるとγ特性が異なることを示す説明図。
【図7】液晶表示装置の表示制御方法において用いる(n1,n2)の組み合わせを示す説明図。
【図8】液晶表示装置の一例をMPUとともに示すブロック図。
【図9】時間平均によって2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図10】時間平均によって4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図11】空間平均によって2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図12】空間平均によって4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図13】階調レベルnが0〜255である場合の(n1,n2)の具体的な選択の仕方を示す説明図。
【図14】IPSモードの液晶表示パネルおよびMVAモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図。
【符号の説明】
【0093】
10 液晶表示パネル
11 コントローラ
12 ソースドライバ
13 ゲートドライバ
14 電源回路
40 MPU
111 RAM
131 コモン電圧出力部
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置の表示制御方法、およびその表示制御方法を用いた液晶表示装置に関し、特に、γ特性の視角依存性を利用した表示制御を行う液晶表示装置の表示制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置において、TN(Twisted Nematic )モードの液晶を用いたTN型液晶表示パネルが広く用いられている。
【0003】
しかし、TN型液晶表示パネルには、視認者が表示面を斜め方向から視認すると、表示のコントラスト比が低下して視認されるという課題がある。すなわち、正面から視認した場合には階調差が明確に識別される画像を斜め方向から視認すると階調間の輝度差が不明瞭になる。また、階調特性が反転し、正面から暗く視認される部分を斜め方向から視認すると明るく視認される現象が発生することがある(例えば、特許文献1,2参照。)。
【0004】
視角特性を改善した液晶表示パネルとして、IPS(In-Plane Switching)モードやMVA(Multi-Domain Vertical Alignment )モードの液晶表示パネルがある。それらの液晶表示パネルでは、表示面を斜め方向から視認したときのコントラスト比の低下や階調特性の反転現象が緩和されている。
【0005】
【特許文献1】特開2004−62146号公報(段落0004−0006)
【特許文献2】特開平10−319373号公報(段落0002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
IPSモードの液晶表示パネルやMVAモードの液晶表示パネルでは、斜め方向から視認したときのコントラスト比の低下や階調特性の反転現象は緩和されるが、特に、MVAモードの液晶表示パネルにおいて、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なるという視角特性(γ特性の視角依存性)の問題が残っている。γ特性の視角依存性とは、それぞれの階調において、表示面を視認する角度が異なると、表示面を正面から視認した場合の輝度に対して、視認される輝度(相対輝度)が変わることである。例えば、表示面を正面から視認すると表示内容を判別できた部分が、斜め方向から視認すると高い輝度で視認されて表示内容を判別できないという現象が生ずる。
【0007】
図14(A)は、一般的なIPSモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図であり、図14(B)は、一般的なMVAモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図である。図14(A),(B)において、横軸は階調レベルを示し、縦軸は相対輝度を示す。なお、液晶表示パネルは256階調表示可能であるとする。また、相対輝度は、表示可能な最大輝度を1とし最小輝度を0とした場合の輝度である。図14(A),(B)に記載されている角度(0°、30°、45°および60°)は、表示面に対する法線からの視認方向の角度(視角)であり、法線から左または右に傾いた角度である。以下、表示面に対する法線に沿って表示面を視認する場合を「表示面を正面から視認する」と表現することがある。
【0008】
図14(A)に示すように、IPSモードの液晶表示パネルでは、それぞれの階調レベルにおいて、視角が変化しても輝度はほぼ同じである。また、図14(B)に示すように、MVAモードの液晶表示パネルでは、視角が大きくなるのに従って、輝度は高くなる。図14(B)に示すように、MVAモードの液晶表示パネルでは、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なっている。
【0009】
なお、γ特性の視角依存性の問題は、MVAモードの液晶表示パネルだけでなく、TN型液晶表示パネル等の他の方式による液晶表示パネルにも存在する。
【0010】
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、上記の特許文献1参照。)。
【0011】
また、TN型液晶表示パネルにおける視角依存性を利用して、特殊な表示状態を実現するための提案もなされている(例えば、上記の特許文献2参照。)。例えば、特許文献2には、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる液晶表示装置が記載されている。なお、特許文献2において、視野角を広くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度が大きくなっても、コントラスト比が高い値に保たれるようにすることである。また、視野角を狭くするということは、視角がある程度以上になると、コントラスト比を極端に低下させるようにすることである。
【0012】
しかし、γ特性の視角依存性(それぞれの階調において視角が異なると視認される輝度が変わるという特性)を利用して特殊な表示状態を実現することは、特許文献1,2には記載されていない。特許文献1,2には、TN型液晶表示パネルにおけるコントラスト比の視角依存性を利用しているにすぎない。
【0013】
本発明は、液晶表示パネルにおけるγ特性の視角依存性を利用して、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる液晶表示装置の表示制御方法を提供することを目的とする。
【0014】
なお、以下の説明において、視野角を広くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度が大きくなっても、階調差が判別できるようにすることである。また、視野角を狭くするということは、表示面に対する法線からの視認方向の角度がある程度以上になると、階調差を判別できなくなるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
まず、本発明による液晶表示装置の表示制御方法の基礎になる液晶表示パネルの特性を説明する。図1(A)は、MVAモードの液晶表示パネルにおける各階調レベルの輝度の視角依存性の一例を示す説明図である。図1(A)において、横軸は、表示面に対する法線からの傾き(視角)であり、法線から左または右に傾いた角度θである。角度θの正値は右側への傾きに対応し、角度θの負値は左側への傾きに対応している。縦軸は、I(255,0)(表示面を正面から視認した場合の階調レベル255の画像の輝度)に対する輝度I(n,θ)、すなわち相対輝度[I(n,θ)/I(255,0)]を示す。nは階調レベルを示す。図1(B)は、それぞれの階調レベルの種々の角度(視角)θにおける階調レベル255(最も輝度が高いレベル)に対する輝度I(n,θ)、すなわち相対輝度(輝度比)[I(n,θ)/I(255,θ)]を示す。以下、相対輝度を、単に「輝度」という。
【0016】
図1(B)に示すように、各階調レベルにおいて視角の絶対値が小さい(0°に近い)場合には輝度は低く視認されるが、視角の絶対値が大きくなると輝度は高く視認される。しかも、輝度が高く視認される角度範囲(視野)は比較的広い。以下、輝度が低く(または高く)視認されることを、単に、輝度が低い(または高い)という。また、視角の絶対値が小さい場合の2つの階調レベルに関する輝度の差は、視角の絶対値が大きい場合の輝度の差とは異なっている。例えば、 図1(B)に示す例では、視角θが0°である場合の階調レベル160の輝度(約0.4)と階調レベル64の輝度(約0.1)との差は0.3であるのに対して、視角θが30°である場合には、階調レベル160の輝度(約0.6)と階調レベル64の輝度(約0.25)との差は0.35である。また、視角θが50°である場合には、階調レベル160の輝度(約0.9)と階調レベル64の輝度(約0.5)との差は0.4である。
【0017】
また、4つの階調レベルに着目すると、視角θが0°である場合に、2つの階調レベルの輝度の平均値Aが、他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じであっても、視角が大きくなると(斜め視点では)、2つの階調レベルの輝度の平均値Aは、他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じにならない。例えば、視角θが0°である場合には、階調レベル128の輝度(階調レベル128と階調レベル128との平均値に相当:0.25とする。)と、階調レベル160の輝度(約0.4)と階調レベル64の輝度(約0.1)の平均値はほぼ等しいが、視角θが50°である場合には、階調レベル128の輝度(約0.75)は、階調レベル160の輝度(約0.9)と階調レベル64の輝度(約0.5)の平均値(約0.7)とは異なる。以下、2つの階調レベルの輝度の平均値を平均輝度という。
【0018】
図2は、斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを説明するための説明図である。図2(A)に示すように、視角θが0°である場合に、階調レベル160の輝度(2つの階調レベルがともに160であった場合の平均値Aに相当)が、階調レベル0の輝度と階調レベル224の輝度の平均値Bと同じであるが、視角θが50°である場合には、平均値Aは平均値Bよりも大きくなっている。図2(A)において、矢印は、視角θが50°である場合の平均値Aと平均値Bとの差を示す。なお、図2に例示された階調レベル0,160,224は一例である。また、図2(A)に記載されている「1階調表示」は、階調レベル160の輝度表示に相当し、「2階調平均表示」は、階調レベル0の輝度と階調レベル224の輝度との平均輝度表示に相当する。
【0019】
図2(B),(C)には、液晶表示パネルにおける隣接する4つの領域が、階調レベル160または階調レベル(0+224)/2であった場合に視認される輝度の様子が示されている。(0+224)/2は、輝度が、階調レベル0の輝度と階調レベル224の平均輝度であることを示す。なお、階調レベル0の輝度と階調レベル224の平均輝度は、後述するように、例えば階調レベルを時間平均または空間平均することによって実現される。
【0020】
図2(B)には、視角θが0°である場合に視認される輝度の様子が示され、図2(C)には、視角θが50°である場合に視認される輝度の様子が示されている。図2(B)に示すように、視角θが0°である場合には輝度差は視認されないが、図2(C)に示すように、視角θが50°である場合には輝度差は視認される。
【0021】
本発明による液晶表示装置の表示制御方法は、上述したような、表示画面を正面から観察した場合には平均値Aと平均値Bとがほぼ同じであっても、斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを利用して特殊な表示を実現する。
【0022】
階調レベルnと輝度Iとの関係は、(1)式で表されるγ特性になる。
I(n,γ)=(n/255)^γ ・・・(1)
【0023】
ただし、好ましくは、液晶表示パネルの固有のγ特性に従う。(1)式において、I(n,γ)は階調レベルnにおける輝度であり、γは一般に2.2である。「^」は累乗の指数を示す。なお、輝度I(n,γ)は、視角θが0°である場合の輝度である。
【0024】
階調レベルがnであるときの輝度I(n,γ)に対して、(2)式を満足するn1,n2を選択することによって、視角θが0°であるときの、階調レベルn1と階調レベルn2の平均輝度は、階調レベルがnの輝度と等しくなる。
【0025】
I(n,γ)=[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2 ・・・(2)
【0026】
上述したように、視角θが0°であるときに(2)式を満足しても、MVAモードの液晶表示パネルを使用する場合には、斜め視点では平均値A(2つの階調レベルがともにnであった場合の平均値に相当)と平均値B(階調レベルn1の輝度と階調レベルn2の輝度の平均値に相当)とが同じにならない。よって、液晶表示パネルが、階調レベルnで表示を行う場合と、階調レベルn1の輝度と階調レベルn2の輝度の平均値の輝度の表示を行う場合とで、視角が0°に対して大きくなったときに視認される輝度は同じにならない。
【0027】
図3は、視角が0°の場合に平均輝度が同じであって斜め視点では平均輝度が異なる階調レベルn1,n2の集合を示す説明図である。図3の説明図に示すように、階調レベルnに対して、(2)式を満足するn1,n2の組み合わせは多数存在する。図3において、Sが付された数字が示す円弧は、その数字が示す階調レベルに対する(n1,n2)の組み合わせが存在する位置を示す。つまり、(n1,n2)の組み合わせは、円弧上に存在する。具体的には、(3)式を満足する(n1,n2)の集合Snは、図3における円弧上に存在する(n1,n2)の組み合わせである。
【0028】
Sn={n1,n2|I(n,γ)=[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2} ・・・(3)
【0029】
(3)式は、|の右側の条件を満足する(n1,n2)の組み合わせの全てを示す。なお、nは離散的な値(例えば、0〜255のいずれかの整数)であるから、集合Snを、例えば、(4)式で示すように条件に余裕を持たせることが好ましい。
【0030】
Sn={n1,n2|I(n−0.5,γ)<[I(n1,γ)+I(n2,γ)]/2<I(n+0.5,γ)} ・・・(4)
【0031】
視角が0°に対して大きくなったときに、集合Snに属する多数の(n1,n2)の組み合わせのそれぞれによる輝度(輝度の平均値すなわち平均輝度)は、階調レベルnの輝度とは異なる上に、互いに異なる。図1(A)に示されたように、ある視角における各階調レベルの輝度は異なっているからである。
【0032】
図1(A)に示された特性にもとづいて、視角が0°に対して大きくなったときの階調レベルn1,n2の輝度を導出することができる。従って、階調レベルn1,n2の平均輝度を導出することができる。一例として、視角が60°の場合の階調レベルnに対する集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度を図4に示す。図4において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。なお、図4には、γ=2.2である場合の視角θが0°であるときの輝度を示す曲線も示されている。
【0033】
図4において、斜線が施された領域は、視角が0°であるときには平均輝度が同じである場合、視角が60°であるときに選択可能な輝度の領域を示す。図4において、(下限)として示されている曲線は、それぞれの階調レベルn(n=0〜255)に対する(n1,n2)の組み合わせの平均輝度のうち、最も低い値を示す。(上限)として示されている曲線は、それぞれの階調レベルn(n=0〜255)に対する(n1,n2)の組み合わせの平均輝度のうち、最も高い値を示す。なお、(通常n表示)は、視角が60°の場合の階調レベルnの輝度を示す。図4では、(通常n表示)は、(上限)に一致している。ただし、一般的には、(通常n表示)と(上限)とは一致しない。
【0034】
例えば、階調レベルnが100である場合、(下限)は約0.5であり、(上限)は、(通常n表示)の場合と同じで、ほぼ0.8である。このことは、視角が0°である場合には平均輝度が同じになる(n1,n2)の組み合わせを2つ選択したときに、視角が60°である場合には、0.4(=0.8−0,4)の範囲内で、視認される輝度に差を付けることができることを示す。
【0035】
なお、視角が0°である場合には、(通常n表示)を示す曲線(特性)と、(下限)を示す曲線および(上限)を示す曲線とは一致する。
【0036】
階調レベルnが100である場合に限らず、他の階調レベルnについても、同様に、視角が0°である場合には平均輝度が同じになる2つの(n1,n2)の組み合わせを選択したときに、視角が60°である場合には、視認される輝度に差を付けることができる。つまり、図4には視角が60°である場合が例示されているが、他の視角でも、斜線内の領域の形状は異なるが、図4において斜線が施された領域と同じような領域がある。
【0037】
図5は、視角θが0°であるときに(2)式を満足する(n1,n2)の組み合わせと(n1’,n2’)の組み合わせの輝度、および階調レベルnの輝度であって、斜め視点での輝度の例を示す説明図である。一例として、階調レベルnは186である。階調レベルn1は80であり、階調レベルn2は246であり、階調レベルn1’は0であり、階調レベルn2’は255であるとする。図5(A)は、階調レベルnの2画素を示し、図5(B)は、階調レベルn1の画素と階調レベルn2の画素とを示し、図5(C)は、階調レベルn1’の画素と階調レベルn2’の画素とを示す。また、図5において、斜線の密度の違いは、輝度が異なっていることを示す。
【0038】
なお、(n1,n2)の組み合わせと(n1’,n2’)の組み合わせとは、図3における同一円弧上に存在する組み合わせである。そして、斜め視点では、階調レベルnの輝度と、階調レベルn1と階調レベルn2の平均輝度と、階調レベルn1’と階調レベルn2’の平均輝度とは互いに異なっている。
【0039】
本発明による第1の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、以上に説明したような表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じ(観察者に同輝度と視認される程度の差を許容した同程度)であり、斜め方向(例えば、表示面に対する法線からの視認方向の角度が60゜)から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間(実際に表示に用いられる最低レベルから最高レベルまでの間)で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルの組み合わせを選択し、選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、広視野角表示が実現される。
【0040】
本発明による第2の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルの組み合わせを選択し、選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、狭視野角表示が実現される。
【0041】
本発明による第3の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1,n2(n1,n2:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルn1,n2を選択し、選択した階調レベルn1,n2の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、広視野角表示が実現される。
【0042】
本発明による第4の態様の液晶表示装置の表示制御方法は、表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1’,n2’(n1’,n2’:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルn1’,n2’を選択し、選択した階調レベルn1’,n2’の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させることを特徴とする。そのように制御することによって、狭視野角表示が実現される。
【0043】
階調レベル(N個や(n1,n2))の平均表示を、例えば、時間平均および/または空間平均(時間平均、空間平均、または時間平均と空間平均との併用)によって実現する。
【発明の効果】
【0044】
本発明によれば、液晶表示パネルにおけるγ特性の視角依存性を利用して、視野角を広くしたり狭くしたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0045】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0046】
本発明では、図2(A)に示されたように、視角0°では2つの階調レベルの輝度の平均値Aが他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じであっても、視角が大きくなると(斜め視点では)、2つの階調レベルの輝度の平均値Aは他の2つの階調レベルの輝度の平均値Bと同じにならないことを利用して、より具体的には、図4において斜線が施された領域が存在することを利用して、視野角を広くしたり視野角を狭くしたりする。すなわち、実質的に、視野角を広くしたり視野角を狭くしたりするようにγ曲線(γ特性を表す曲線)の傾きを変化させる。なお、本実施の形態では、MVAモードの液晶表示パネルを使用することを想定するが、図2(A)に示されたような特性を有していれば、MVAモード以外のモードの液晶表示パネルを使用することができる。
【0047】
図6は、MVAモードの液晶表示パネル(MVA Display)において、視角が異なるとγ特性が異なることを示す説明図である。図6において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。なお、図6には、2つの階調レベルの平均輝度ではなく、1つの階調レベルnの輝度が示されている。また、図4には、γ=2.2である場合の視角θが0°であるときの輝度を示す曲線も示されている。図6に示すように、例えば、視角60゜のγ特性における輝度に対して、視角45゜のγ特性における輝度は低下する(図6における矢印参照)。また、視角30゜のγ特性における輝度はさらに低下する。
【0048】
図4には、視角が60°の場合の階調レベルnに対する集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度が示され、斜線が施された領域は、視角が0°であるときには平均輝度が同じである場合、視角が60°であるときに選択可能な輝度の領域であった。例えば、階調レベル100を実現する(n1,n2)の組み合わせによる平均輝度の最大値は、ほぼ0.8である。また、階調レベル100を実現する(n1,n2)の組み合わせによる平均輝度の最小値は、ほぼ0.5である。
【0049】
図7は、本実施の形態の液晶表示装置の表示制御方法において用いる(n1,n2)の組み合わせを示す説明図である。図7には、図4の場合と同様に、視角が60°の場合の(n1,n2)の組み合わせの平均輝度が示されている。図7において、横軸は階調レベルnを示し、縦軸は輝度を示す。
【0050】
図7における(処理限界)は、図4における(下限)と同じことである。また、(通常60゜視点)は、図4における(通常n表示)と同じことであり、視角が60°の場合の階調レベルnの輝度を示す。
【0051】
(広視野角処理)として示される曲線上に、視野角を広くしたい場合に選択される(n1,n2)の組み合わせがあり、(狭視野角処理)として示される曲線上に、視野角を狭くしたい場合に選択される(n1,n2)の組み合わせがある。
【0052】
(広視野角処理)の曲線は、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、階調レベルが異なると輝度変化があるように選定される。すなわち、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増するように選定される。
【0053】
(狭視野角処理)の曲線は、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、傾き(接線の傾き)が小さくなるように選定される。すなわち、できるだけ広い範囲において、階調レベルが異なっても輝度変化が小さくなるように選定される。換言すれば、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しないように選定される。
【0054】
(広視野角処理)の曲線上にある(n1,n2)の組み合わせは、階調レベルが異なると常に輝度変化があるように選択されることになるので、視角が60°の場合でも、観察者に輝度の違いが視認される。すなわち、観察者は、表示画像を判別できる。なお、視角が60゜から0゜に近づくにつれて、一般に観察者は輝度の違いをより容易に視認できる。また、(狭視野角処理)の曲線上にある(n1,n2)の組み合わせは、階調レベルが異なっても輝度変化が小さくなるように選択されることになるので、視角が60°の場合には、観察者に輝度の違いが視認されづらい。すなわち、観察者は、表示画像を判別しづらい。
【0055】
すると、視角が大きい場合でも、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において、階調レベルが異なると輝度変化があるように選定すれば、すなわち、階調レベルの広範囲において、傾きが0でない曲線(例えば、傾きがある略直線)を(広視野角処理)の曲線として選定すれば、0゜から少なくともその視角まで、観察者は表示画像を判別できるようになる。つまり、広視野角になる。
【0056】
また、視角が大きい場合に、図4に示す斜線が施された領域内で、階調レベルの広範囲において傾きが小さくなるように選定すれば、すなわち、階調レベルの広範囲において傾きが0に近い曲線(例えば、傾き0の略直線)を(狭視野角処理)の曲線として選定すれば、少なくともその視角付近の視角において、観察者は表示画像を判別することが不能になる。実際には、その視角になる前に(その視角よりも小さい視角において)、表示画像を判別することが不能になる。つまり、狭視野角になる。
【0057】
以下、(広視野角処理)の曲線上にある階調レベルの組み合わせを(n1,n2)とし、(狭視野角処理)の曲線上にある階調レベルの組み合わせを(n1’,n2’)とする。広視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。また、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、画面の表示データを作成するときに、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。
【0058】
以上のように、本実施の形態では、視角が0°であるときには平均輝度が同じである(n1,n2)の組み合わせが多数あり、視角が大きくなると、それらの組み合わせのそれぞれの平均輝度が異なることを利用して、液晶表示パネルの視野を広くしたり狭くしたりすることができる。
【0059】
なお、本実施の形態では、液晶表示パネルに白黒表示を行うことを想定しているが、R(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれのγ特性は完全には一致しないので、カラー画像を対象にして表示制御を行う場合には、R、G、Bそれぞれのγ特性を対象にして、本実施の形態の表示制御を行うことが好ましい。
【0060】
詳しくは、RGBでの正面視でのRGBのγ特性はそれぞれの色で異なるので、(n1,n2)の組み合わせを選ぶ際に、つまり集合Snの要素を選ぶ際に、正面視でのカラー画像の見栄えを補償するために、R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮することが好ましい。すなわち、R、G、B別に(4)式を満たす(n1,n2)の組み合わせを選ぶ。R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮して集合Snの要素を選ぶことによって、正面視でのカラー画像の見栄えを大幅に改善できる。また、視野角制御の効果を最大にするために、集合Snの中から、輝度が最大の組み合わせ(n1,n2)と、輝度が最小の組み合わせ(n1’,n2’)を選ぶ際に、R、G、Bそれぞれのγ特性を考慮することが好ましい。
【0061】
また、本実施の形態では、2つの階調レベル(n1またはn1’とn2またはn2’)の平均輝度を用いるが、3つ以上の階調レベルの平均輝度を用いてもよい。
【実施例】
【0062】
以下、上記の各実施の形態の液晶表示装置の表示制御方法を実現するための実施例を説明する。
【0063】
図8は、液晶表示装置の一例をMPU(Micro Processing Unit)40とともに示すブロック図である。図8に示す例では、TFT(Thin Film Transistor)がマトリクス状に配され、画素電極とコモン電極との間にMVAモードの液晶が挟持された液晶表示パネル10が用いられている。液晶表示パネル10を駆動する駆動回路には、液晶表示パネル10における同列のTFTのソースに接続されるデータ電極としての各ソース電極(ソース配線)が繋がれたソースドライバ(データ電極ドライバ)12、液晶表示パネル10における同行のTFTのゲートに接続される走査電極としての各ゲート電極(ゲート配線)が繋がれたゲートドライバ(走査電極ドライバ)13、データ電圧を作成するための電圧をソースドライバ12に供給するとともに、選択電圧(オン電圧)と非選択電圧(オフ電圧)とを作成するための電圧をゲートドライバ13に供給する電源回路14が設けられている。
【0064】
制御回路としてのコントローラ11は、駆動回路の外部に設けられているMPUから入力される表示データ(画素データ)を一時記憶するRAM111を有し、ソースドライバ12およびゲートドライバ13に、フレームの開始を示す信号に相当するVSYNC(垂直同期)信号を出力するとともに、各選択期間(1本のゲート配線にオン電圧としての選択電圧が印加される期間)毎に、LP(Latch Pulse )信号を出力する。
【0065】
ゲートドライバ13は、カウンタを内蔵し、VSYNC信号が入力されるとカウンタをリセットし、LP信号が入力されるとカウンタの値を+1する。そして、カウンタの値が示すゲート配線にTFTのゲートを導通状態にさせるための選択電圧を印加し、他のゲート配線にTFTのゲートを遮断状態にさせるための非選択電圧を印加する。また、ゲートドライバ13に内蔵されているコモン電圧出力部131は、コモン配線にコモン電圧を印加する。
【0066】
ソースドライバ12は、LP信号が入力されると、データ信号をラッチするとともに、ラッチしているデータ信号に応じたデータ電圧をソース配線に印加する。ゲートドライバ13はLP信号に同期してゲート配線に選択電圧を印加するので、ソースドライバ12は、ゲート配線への選択電圧の印加に同期して各ソース配線にデータ電圧を印加することになる。
【0067】
MPU40は、広視野角処理を行うように設定されている場合に、画面の表示データを作成するときに、例えば、図7における(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせを選択する。なお、(n1,n2)の組み合わせは、階調レベル毎に選択される。また、実際には、(広視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1,n2)の組み合わせは、例えばROMのデータテーブルに設定されている。MPU40は、使用する階調レベルに応じた(n1,n2)の組み合わせをデータテーブルから読み出す。
【0068】
また、MPU40は、狭視野角処理を行うように設定されている場合に、画面の表示データを作成するときに、例えば、図7における(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせを選択する。なお、(n1’,n2’)の組み合わせは、階調レベル毎に選択される。また、実際には、(狭視野角処理)の曲線上の輝度を平均輝度で実現する(n1’,n2’)の組み合わせは、例えばROMのデータテーブルに設定されている。MPU40は、使用する階調レベルに応じた(n1’,n2’)の組み合わせをデータテーブルから読み出す。
【0069】
また、MPU40が通常の元画像を送信して、さらに広視野角処理をするか、狭視野角処理をするか、元画像のまま表示するかを命令して、その命令を受け取った制御回路が(n1,n2)を選択するようにしてもよい。
【0070】
そして、作成した表示データすなわち各画素の階調レベルを示すデータを、液晶表示装置に出力する。液晶表示装置において、コントローラ11は、表示データをRAM111に一時記憶する。コントローラ11は、RAM111に記憶されている表示データをソースドライバ12に出力する。
【0071】
次に、平均輝度を得るための平均表示の実現方法を説明する。まず、時間平均によって平均輝度を実現する方法を説明する。図9は、2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図9(A),(B)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図9(A),(B)において、小文字アルファベットa〜pが同じ画素は同一画素を示す。画素中の「1」の数字は第1フレームにおける表示を示し、「2」の数字は第2フレームにおける表示を示す。また、「2」の数字が付されている画素の階調レベルは、「1」の数字が付されている画素の階調レベルよりも高いとする。例えば、a1で示される画素の階調レベルよりもa2で示される画素の階調レベルの方がレベルが高い。なお、図9における斜線は、第1フレームにおける輝度と第2フレームにおける輝度とが異なっていることを示す。
【0072】
図9(A)に示す表示と図9(B)に示す表示とを1フレーム毎に交互に表示すると、「1」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度の平均輝度が視認される。よって、図9(C)における大文字アルファベットで示される各画素は、「1」の数字が付されている小文字アルファベットの画素の階調レベルによる輝度と「1」の数字が付されているアルファベットと同じアルファベットで「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度との平均輝度で視認される。
【0073】
従って、大文字アルファベットA〜Pは、それぞれ画素の任意の階調レベル0〜255を表す自然数を示す。また、(a1〜p1,a2〜p2)は上記の(n1,n2)に相当する。例えば、(a1,a2)は、階調レベルAを平均で表示するために選択する2つの階調レベルを表す。詳しくは、下記の式を満たす関係にある。
【0074】
I(A,γ)=[I(a1,γ)+I(a2,γ)]/2 (a1≦a2)
【0075】
なお、図9に示す例では、画素A〜Pの階調レベルはそれぞれ異なる。従って、16種類の平均輝度が視認される表示が実現されている。ある階調レベルnの平均輝度を実現する場合、例えば、図9に示す画素a1の階調レベルが上記のn1またはn1’に対応し、画素a2の階調レベルが上記のn2またはn2’に対応する。MPU40は、図9に示されたような方式によって、2つの階調レベルの平均輝度を実現することができる。
【0076】
3つ以上の階調レベルの平均輝度を用いる場合にも、輝度が平均される階調レベルの数に応じた連続するフレームにおいて、それぞれの階調レベルによる表示を行う。図10は、4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図10(A)〜(D)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図10(A)〜(D)において、小文字アルファベットa〜pが同じ画素は同一画素を示す。画素中の数字は、その数字が示すフレームにおける表示を示す。各画素において、異なるフレームにおける階調レベルは異なっている。例えば、(a1で示される画素の階調レベル)≦(a2で示される画素の階調レベル)≦(a3で示される画素の階調レベル)≦(a4で示される画素の階調レベル)である。
【0077】
従って、下式を満たすような組み合わせを選ぶ。
I(A,γ)=[I(a1,γ)+I(a2,γ)+I(a3,γ)+I(a4,γ)]/4 (a1≦a2≦a3≦a4)
【0078】
図10(A)に示す表示〜図10(D)に示す表示を順に表示すると、「1」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「2」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「3」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度と、「4」の数字が付されている画素の階調レベルによる輝度との平均輝度が視認される。
【0079】
なお、図10に示す例では、16画素の階調レベルはそれぞれ異なる。従って、16種類の平均輝度が視認される表示が実現されている。しかし、例えば、ある階調レベルnの平均輝度をn1,n2,n3,n4の階調レベルによる輝度の平均値で実現する場合、画素a1の階調レベルがn1に対応し、画素a2の階調レベルがn2に対応し、画素a3の階調レベルがn3に対応し、画素a4の階調レベルがn4に対応する。また、MPU40は、図10に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0080】
次に、空間平均によって平均輝度を実現する方法を説明する。図11は、2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図11(A),(B)における各々の正方形はそれぞれ画素を示す。図11(A)における大文字アルファベットA〜Pで示されるそれぞれの画素は、図11(B)における小文字アルファベットa〜pで示されるそれぞれの画素と同一の画素である。
【0081】
図11(A)に示す16画素が表示したい画像(元画像)の画素であるとする。MPU40は、表示させたい画像の階調レベルを、図11(B)において、「1」の数字が付された画素(a1,c1,f1,h1,i1,k1,n1,p1)に低い階調レベルを割り当て、「2」の数字が付された画素(b2,d2,e2,g2,j2,l2,m2,o2)に高い階調レベルを割り当てることによって実現する。「1」の数字が付された画素と「2」の数字が付された画素とは、空間的に交互に配置されている。
【0082】
なお、「1」の数字が付された画素a1〜p1の階調レベル(階調レベルは全て同じ)が上記のn1またはn1’に対応し、「2」の数字が付された画素b2〜o2の階調レベル(階調レベルは全て同じ)が上記のn2またはn2’に対応する。また、MPU40は、図11に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0083】
図12は、4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図である。図12における正方形はそれぞれ画素を示す。MPU40は、表示させたい画像の階調レベルを、図12において、「1」の数字が付された画素a1,c1,i1,k1に最も低い階調レベルを割り当て、「2」の数字が付された画素f2,h2,n2,p2に2番目に低い階調レベルを割り当て、「3」の数字が付された画素e3,g3,m3,o3に2番目に高い階調レベルを割り当て、「4」の数字が付された画素b4,d4,j4,l4に最も低い階調レベルを割り当てることによって実現する。任意の隣接する4画素は、「1」の数字が付された画素と、「2」の数字が付された画素と、「3」の数字が付された画素と、「4」の数字が付された画素とで構成される。つまり、同じ数字が付された画素は、空間的に分散して配置されている。
【0084】
なお、1つの平均輝度をn1,n2,n3,n4の階調レベルによる輝度の平均値で実現する場合、例えば、画素a1,c1,i1,k1の階調レベルがn1に対応し、画素f2,h2,n2,p2の階調レベルがn2に対応し、画素e3,g3,m3,o3の階調レベルがn3に対応し、画素b4,d4,j4,l4の階調レベルがn4に対応する。また、MPU40は、図12に示されたような方式によって平均輝度を実現することができる。
【0085】
以上に説明したように、時間平均または空間平均によって平均輝度が実現されるが、時間平均と空間平均とを併用してもよい。
【0086】
図13は、階調レベルnが0〜255である場合の(n1,n2)(または、(n1’,n2’))の具体的な選択の仕方を示す説明図である。ここでは、広視野角処理を行うように設定されている場合を例にする。MPU40は、図13(B)に示すデータテーブルが格納されたROMからデータを読み出すことが可能なように構成されている。図13(B)に示すデータテーブルには、0〜255のそれぞれの階調レベルに応じた(n1,n2)の組み合わせの組み合わせであって、視角が0゜の場合には階調レベルnとして視認されるが、斜め視点では、階調レベルnの輝度とは異なる輝度で視認される(n1,n2)の組み合わせのデータが設定されている。なお、図13(B)に示す各々の(n1,n2)のデータは、各々の階調レベルnにおいて、図7における(広視野角処理)の曲線上の輝度を実現するデータである。
【0087】
図13(B)に示すデータテーブルと同様のデータテーブルであって、狭視野角処理を行うように設定されている場合に用いられる(n1’,n2’)の組み合わせのデータが設定されているデータテーブルもROMにあらかじめ格納されている。そのデータテーブルにおける各々の(n1’,n2’)のデータは、各々の階調レベルnにおいて、図7における(狭視野角処理)の曲線上の輝度を実現するデータである。
【0088】
MPU40は、実際には、図13(A)に示すように、空間平均の例として、表示画面において、n1(または、n1’)を割り当てる画素とn2(または、n2’)を割り当てる画素とをあらかじめ決めておく。n1(または、n1’)を割り当てる画素とn2(または、n2’)を割り当てる画素とは交互に配置されている。そして、各画素の階調レベルnに対応する(n1,n2)(または、(n1’,n2’))を、図13(B)に示されたデータテーブル(または、狭視野角処理のためのデータテーブル)から選択する。
【0089】
なお、R、G、Bのそれぞれを対象にして平均輝度の表示制御を行う場合には、図13(C)に示すように、R,G,Bのそれぞれを仮想的に1画素と捉えるようにして、(n1,n2)(または、(n1’,n2’))のうち高い階調レベルn1(または、n1’)と低い階調レベルn2(または、n2’)とを配置することが好ましい。
【0090】
また、上記の実施の形態および実施例では、広視野角処理を行うように設定されている場合には、どのような表示画像を表示させるときにも、あらかじめ用意されている広視野角処理のためのデータテーブル(図13(B)参照)から(n1,n2)を選択し、狭視野角処理を行うように設定されている場合には、どのような表示画像を表示させるときにも、あらかじめ用意されている狭視野角処理のためのデータテーブルから(n1’,n2’)を選択する。すなわち、適用されるγ曲線は、表示画像の内容によらず1種類である。しかし、表示画像の内容に応じて、適用するγ曲線を変化させるようにしてもよい。例えば、全体的に暗い画像の場合には、データテーブルを用いずに、元のγ曲線(γ=2.2の曲線)を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0091】
本発明は、MVAモードなどの表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なっている液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】MVAモードの液晶表示パネルにおける各階調レベルの輝度の視角依存性の一例を示す説明図。
【図2】斜め視点では平均値Aと平均値Bとが同じにならないことを説明するための説明図。
【図3】視角が0°の場合に平均輝度が同じであって斜め視点では平均輝度が異なる階調レベルn1,n2の集合Snを示す説明図。
【図4】集合Snに属するそれぞれの(n1,n2)の組み合わせの平均輝度を示す説明図。
【図5】視角θが0°であるときに階調レベルnの輝度と平均輝度が同程度になる2つの階調レベルによる輝度の例を示す説明図。
【図6】MVAモードの液晶表示パネルにおいて、視角が異なるとγ特性が異なることを示す説明図。
【図7】液晶表示装置の表示制御方法において用いる(n1,n2)の組み合わせを示す説明図。
【図8】液晶表示装置の一例をMPUとともに示すブロック図。
【図9】時間平均によって2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図10】時間平均によって4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図11】空間平均によって2つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図12】空間平均によって4つの階調レベルによる平均輝度を実現するための方法を説明するための説明図。
【図13】階調レベルnが0〜255である場合の(n1,n2)の具体的な選択の仕方を示す説明図。
【図14】IPSモードの液晶表示パネルおよびMVAモードの液晶表示パネルの視角特性を示す説明図。
【符号の説明】
【0093】
10 液晶表示パネル
11 コントローラ
12 ソースドライバ
13 ゲートドライバ
14 電源回路
40 MPU
111 RAM
131 コモン電圧出力部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルの組み合わせを選択し、
選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項2】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルの組み合わせを選択し、
選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項3】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1,n2(n1,n2:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルn1,n2を選択し、
選択した階調レベルn1,n2の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項4】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1’,n2’(n1’,n2’:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルn1’,n2’を選択し、
選択した階調レベルn1’,n2’の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項5】
2つの階調レベルの平均表示を、2つの階調レベルの時間平均および/または空間平均によって実現する
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項1】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルの組み合わせを選択し、
選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項2】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なるN個(N:2以上の正の整数)の階調レベルの組み合わせであって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルの組み合わせを選択し、
選択したN個の階調レベルの組み合わせの平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項3】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1,n2(n1,n2:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間で、階調レベルが漸増すると平均輝度が漸増する階調レベルn1,n2を選択し、
選択した階調レベルn1,n2の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項4】
表示面を正面から視認したときのγ特性と斜め方向から視認したときのγ特性とが異なる液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示制御方法であって、
各階調レベルn(n:自然数)について、表示面を正面から視認したときの平均輝度が略同じであり、斜め方向から視認したときの平均輝度が異なる階調レベルn1’,n2’(n1’,n2’:自然数)であって、最も低い階調レベルから最も高い階調レベルまでの間における所定区間では、階調レベルが変化しても平均輝度が実質的に変化しない階調レベルn1’,n2’を選択し、
選択した階調レベルn1’,n2’の平均表示による画像を液晶表示パネルに表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置の表示制御方法。
【請求項5】
2つの階調レベルの平均表示を、2つの階調レベルの時間平均および/または空間平均によって実現する
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置の表示制御方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2008−275855(P2008−275855A)
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−118730(P2007−118730)
【出願日】平成19年4月27日(2007.4.27)
【出願人】(000103747)オプトレックス株式会社 (843)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年4月27日(2007.4.27)
【出願人】(000103747)オプトレックス株式会社 (843)
【Fターム(参考)】
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