JP2001242828A - 多階調表現のための画像表示装置、液晶表示装置、および画像表示方法 - Google Patents
多階調表現のための画像表示装置、液晶表示装置、および画像表示方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶表示ディスプレイデバイスにて表示でき
る階調数を増大させ、特にモノクロームタイプの液晶表
示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数を飛躍的
に増大させる。 【解決手段】 無彩色の光を第１の透過率によって透過
するサブピクセル５２、５３と、このサブピクセル５
２、５３が有する第１の透過率と異なる第２の透過率に
よって無彩色の光を透過するサブピクセル５１と、入力
されるビデオデータに対し、サブピクセル５２、５３に
おける第１の透過率によってなされる階調表現とサブピ
クセル５１における第２の透過率によってなされる階調
表現とを組み合わせ、ビデオデータの有する階調を表現
する多階調表現のための画像表示装置。
る階調数を増大させ、特にモノクロームタイプの液晶表
示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数を飛躍的
に増大させる。 【解決手段】 無彩色の光を第１の透過率によって透過
するサブピクセル５２、５３と、このサブピクセル５
２、５３が有する第１の透過率と異なる第２の透過率に
よって無彩色の光を透過するサブピクセル５１と、入力
されるビデオデータに対し、サブピクセル５２、５３に
おける第１の透過率によってなされる階調表現とサブピ
クセル５１における第２の透過率によってなされる階調
表現とを組み合わせ、ビデオデータの有する階調を表現
する多階調表現のための画像表示装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
(ＬＣＤ)デバイスの表示方式に関し、より詳しくは、Ｌ
ＣＤデバイスにおける階調数を拡張する方法及び機構に
関するものである。
(ＬＣＤ)デバイスの表示方式に関し、より詳しくは、Ｌ
ＣＤデバイスにおける階調数を拡張する方法及び機構に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)デバイスと言
うと、昨今ではすぐカラー表示を想像しがちである。実
際に、ＬＣＤモニタなどに使われるＬＣＤモジュールで
は、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)をそれぞれ８ビットデータ
で表現する、いわゆる８ビットカラーのソースドライバ
を用いたものが普及している。これによれば、１色につ
き、２8＝２５６段階の階調表現ができ、Ｒ、Ｇ、Ｂ全
体では、(２8)3＝１６Ｍ(約１６００万)通りもの色を表
現することが可能である。
うと、昨今ではすぐカラー表示を想像しがちである。実
際に、ＬＣＤモニタなどに使われるＬＣＤモジュールで
は、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)をそれぞれ８ビットデータ
で表現する、いわゆる８ビットカラーのソースドライバ
を用いたものが普及している。これによれば、１色につ
き、２8＝２５６段階の階調表現ができ、Ｒ、Ｇ、Ｂ全
体では、(２8)3＝１６Ｍ(約１６００万)通りもの色を表
現することが可能である。
【０００３】一方、ディスプレイの用途には、必ずしも
カラー表示が必要とされるものばかりではない。モノク
ローム(Monochrome)でも構わない場合や、モノクローム
の方が良い場合もあり、より高精細で、かつより多くの
階調を表現させたいという要求もある。いわゆる医療用
途向けの表示装置がその代表的な例である。これらの特
殊用途向けには、従来から、高精細でかつ多階調のモノ
クローム表示が可能なＣＲＴモニタが用いられている。
一般に、これらのモノクロームのＣＲＴモニタを用いた
場合には、ホストシステムのグラフィックスアダプタか
ら１２ビット/データ、即ち、２12の階調表現ができる
データが送り出されるものも存在しており、ＬＣＤディ
スプレイ側としても、それだけの階調表現ができる必要
がある。
カラー表示が必要とされるものばかりではない。モノク
ローム(Monochrome)でも構わない場合や、モノクローム
の方が良い場合もあり、より高精細で、かつより多くの
階調を表現させたいという要求もある。いわゆる医療用
途向けの表示装置がその代表的な例である。これらの特
殊用途向けには、従来から、高精細でかつ多階調のモノ
クローム表示が可能なＣＲＴモニタが用いられている。
一般に、これらのモノクロームのＣＲＴモニタを用いた
場合には、ホストシステムのグラフィックスアダプタか
ら１２ビット/データ、即ち、２12の階調表現ができる
データが送り出されるものも存在しており、ＬＣＤディ
スプレイ側としても、それだけの階調表現ができる必要
がある。
【０００４】ＬＣＤモジュール/モニタのメーカにとっ
て、このモノクロームモニタの市場は非常に魅力的であ
り、モノクロームＣＲＴモニタからの置き換えをモノク
ローム化したＬＣＤモニタで狙いたいと考えるのも不思
議ではない。特に昨今では、ＬＣＤモニタにて、ＱＸＧ
Ａ(Quad Extended Graphics Array)(2048×1536ドット)
やＱＵＸＧＡ(Quad Ultra Extended Graphics Array)(3
200×2400ドット)などの、いわゆる超高精細化が可能と
なり、画素ピッチにおいてＣＲＴの限界を凌駕するとい
う事態を迎えている。例えば、２０.８インチのＱＸＧ
ＡからなるＬＣＤモニタを例にとると、その画素ピッチ
は、 横列：（４/５）・２０.８・２５.４/２０４８＝０.２
０６３７ 縦列：（３/５）・２０.８・２５.４/１５３６＝０.２
０６３７ で、縦横ともに約２０６μｍ となる。これは、文字表
示としては人間の目には細かすぎる(文字表示としては
画素ピッチで約３００μｍ前後が良いとされている)
が、グラフィックス表示としてはちょうど良い値であ
る。
て、このモノクロームモニタの市場は非常に魅力的であ
り、モノクロームＣＲＴモニタからの置き換えをモノク
ローム化したＬＣＤモニタで狙いたいと考えるのも不思
議ではない。特に昨今では、ＬＣＤモニタにて、ＱＸＧ
Ａ(Quad Extended Graphics Array)(2048×1536ドット)
やＱＵＸＧＡ(Quad Ultra Extended Graphics Array)(3
200×2400ドット)などの、いわゆる超高精細化が可能と
なり、画素ピッチにおいてＣＲＴの限界を凌駕するとい
う事態を迎えている。例えば、２０.８インチのＱＸＧ
ＡからなるＬＣＤモニタを例にとると、その画素ピッチ
は、 横列：（４/５）・２０.８・２５.４/２０４８＝０.２
０６３７ 縦列：（３/５）・２０.８・２５.４/１５３６＝０.２
０６３７ で、縦横ともに約２０６μｍ となる。これは、文字表
示としては人間の目には細かすぎる(文字表示としては
画素ピッチで約３００μｍ前後が良いとされている)
が、グラフィックス表示としてはちょうど良い値であ
る。
【０００５】このように、高精細化の点ではＬＣＤモニ
タでも全く問題はない。しかしながら、表現できる階調
数には大きな問題がある。即ち、例えば、モノクローム
化したＬＣＤモニタにおいて、２12か、それ以上の階調
数が得られないと、ユーザにとってＣＲＴモニタから置
き換える魅力が今一つ欠けるばかりか、断念することに
もなりかねない。そこで、いかに多階調数のモノクロー
ムＬＣＤモジュールを、あまりコストをかけずに実現す
るかが重要なテーマとなってきている。
タでも全く問題はない。しかしながら、表現できる階調
数には大きな問題がある。即ち、例えば、モノクローム
化したＬＣＤモニタにおいて、２12か、それ以上の階調
数が得られないと、ユーザにとってＣＲＴモニタから置
き換える魅力が今一つ欠けるばかりか、断念することに
もなりかねない。そこで、いかに多階調数のモノクロー
ムＬＣＤモジュールを、あまりコストをかけずに実現す
るかが重要なテーマとなってきている。
【０００６】ここで、従来から、同じデータビット数か
らなるディスプレイデバイスで、より多くの階調数を実
現する手法として、ディザ法とＦＲＣ(Frame Rate Cont
ro1)が広く用いられている。このディザ法は、言わば空
間変調であり、例えば、本来ｎビット(bit)のデータビ
ット数からなるディスプレイデバイスに対して、ｎ＋２
ビット分のデータをホストシステムから入力し、上位ｎ
ビットによって表されるそのピクセル(Pixel)本来の階
調値に対して、下位２ビット分を使って空間変調をかけ
ることによって、見かけ上、２ｎ以上の階調数を実現す
るものである。これに対して、ＦＲＣは、言わば時間変
調であり、やはり下位側に拡張されたビットを使って、
今度はフレーム毎に変調する(即ち、本来の階調値に＋
１、−１などを加える)ことによって、見かけ上の階調
数を増やすものである。
らなるディスプレイデバイスで、より多くの階調数を実
現する手法として、ディザ法とＦＲＣ(Frame Rate Cont
ro1)が広く用いられている。このディザ法は、言わば空
間変調であり、例えば、本来ｎビット(bit)のデータビ
ット数からなるディスプレイデバイスに対して、ｎ＋２
ビット分のデータをホストシステムから入力し、上位ｎ
ビットによって表されるそのピクセル(Pixel)本来の階
調値に対して、下位２ビット分を使って空間変調をかけ
ることによって、見かけ上、２ｎ以上の階調数を実現す
るものである。これに対して、ＦＲＣは、言わば時間変
調であり、やはり下位側に拡張されたビットを使って、
今度はフレーム毎に変調する(即ち、本来の階調値に＋
１、−１などを加える)ことによって、見かけ上の階調
数を増やすものである。
【０００７】ここで、特開平３−３９７１７号公報に
は、ディザ法とＦＲＣを併用するものとして、液晶表示
素子の各表示画素を４分割し、更に、各表示画素の表示
に際し、その表示階調数を増加させることによって多階
調表示を行う技術について開示されている。また、特開
平６−３０１３５７号公報にも、同様にディザ法とＦＲ
Ｃを併用する技術について開示されている。
は、ディザ法とＦＲＣを併用するものとして、液晶表示
素子の各表示画素を４分割し、更に、各表示画素の表示
に際し、その表示階調数を増加させることによって多階
調表示を行う技術について開示されている。また、特開
平６−３０１３５７号公報にも、同様にディザ法とＦＲ
Ｃを併用する技術について開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たディザ法を用いた場合には、階調を上げることは可能
であるが、その一方で解像度を犠牲にする必要があり、
高精細化を図ることができない。また、上述したＦＲＣ
を採用した場合には、フレーム毎に輝度差が生じてしま
い、表示されるパターンによっては、画面のちらつきで
あるフリッカが顕著に現われてしまい、画質の低下とい
った問題点がある。更に、上記公報開示の技術では、あ
くまでもディザ法とＦＲＣの中間を取る技術であり、上
記の各問題点を根本的に解決するものではない。また、
このディザ法とＦＲＣを共に採用しての実質的な階調数
増加率は、せいぜい、２2〜２3程度であり、８ビット/
カラーのディスプレイデバイスの場合でも全階調数は２
10〜２11程度にしかならず、これは現存のモノクローム
ＣＲＴを使って表現できる階調数２12(＝４０９６)に及
ぶものではない。
たディザ法を用いた場合には、階調を上げることは可能
であるが、その一方で解像度を犠牲にする必要があり、
高精細化を図ることができない。また、上述したＦＲＣ
を採用した場合には、フレーム毎に輝度差が生じてしま
い、表示されるパターンによっては、画面のちらつきで
あるフリッカが顕著に現われてしまい、画質の低下とい
った問題点がある。更に、上記公報開示の技術では、あ
くまでもディザ法とＦＲＣの中間を取る技術であり、上
記の各問題点を根本的に解決するものではない。また、
このディザ法とＦＲＣを共に採用しての実質的な階調数
増加率は、せいぜい、２2〜２3程度であり、８ビット/
カラーのディスプレイデバイスの場合でも全階調数は２
10〜２11程度にしかならず、これは現存のモノクローム
ＣＲＴを使って表現できる階調数２12(＝４０９６)に及
ぶものではない。
【０００９】ここで、一般に用いられるカラーＴＦＴ(T
hin Film Transistor)ＬＣＤパネルなどから、単にカラ
ーフィルタを取り除く(例えばカラーフィルタ生成プロ
セスを省略する)ことによってモノクローム化するとい
った場合を考える。この場合には、元々のＲ、Ｇ、Ｂに
対応する３ピクセル分をモノクロームの１ピクセルとみ
なすことができる。８ビットカラーの場合、これら３サ
ブピクセルの階調値が、(ｍ，ｍ，ｍ)から(ｍ+１，ｍ+
１，ｍ+１)まで(但し、０≦ｍ≦２8−１)増加する間
に、(ｍ，ｍ，ｍ+１)から(ｍ，ｍ+１，ｍ+１)の２通り
の輝度レベルを採り得る。このとき、(ｍ，ｍ，ｍ+
１)、(ｍ，ｍ+１，ｍ)、(ｍ+１，ｍ，ｍ)は同じ輝度レ
ベルとみなされ、区別することができない。(ｍ，ｍ+
１，ｍ+１)、(ｍ+１，ｍ，ｍ+１)、(ｍ+１，ｍ+１，ｍ)
も同様である。よって、表現できる階調数は３・(２8)
−２＝７６６となる。
hin Film Transistor)ＬＣＤパネルなどから、単にカラ
ーフィルタを取り除く(例えばカラーフィルタ生成プロ
セスを省略する)ことによってモノクローム化するとい
った場合を考える。この場合には、元々のＲ、Ｇ、Ｂに
対応する３ピクセル分をモノクロームの１ピクセルとみ
なすことができる。８ビットカラーの場合、これら３サ
ブピクセルの階調値が、(ｍ，ｍ，ｍ)から(ｍ+１，ｍ+
１，ｍ+１)まで(但し、０≦ｍ≦２8−１)増加する間
に、(ｍ，ｍ，ｍ+１)から(ｍ，ｍ+１，ｍ+１)の２通り
の輝度レベルを採り得る。このとき、(ｍ，ｍ，ｍ+
１)、(ｍ，ｍ+１，ｍ)、(ｍ+１，ｍ，ｍ)は同じ輝度レ
ベルとみなされ、区別することができない。(ｍ，ｍ+
１，ｍ+１)、(ｍ+１，ｍ，ｍ+１)、(ｍ+１，ｍ+１，ｍ)
も同様である。よって、表現できる階調数は３・(２8)
−２＝７６６となる。
【００１０】上述の内容を更に詳述する。それぞれＲ、
Ｇ、Ｂと呼ばれていた部分の輝度がそれぞれＮであると
する。この総和の輝度は３Ｎとなる。前提条件は、それ
ぞれ８ビット/カラー、即ち２8＝２５６階調で表示でき
るとし、輝度と階調値のγ特性は、黒を０として１次関
数で表わせるとする。この時、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの階
調は、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５、．．．．．．．、
２５５Ｎ/２５５と表現できる。ＲとＧとＢの組み合わ
せで、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５、・・・・・・、７
６５Ｎ/２５５の階調で表現できる。したがって、その
階調数は７６６となる。即ち、このカラーＬＣＤパネル
に対してカラーフィルタを取り除くことによりモノクロ
ーム化する場合であっても、８ビット/カラーのディス
プレイデバイスを使った全階調数は２10にも及ばない。
Ｇ、Ｂと呼ばれていた部分の輝度がそれぞれＮであると
する。この総和の輝度は３Ｎとなる。前提条件は、それ
ぞれ８ビット/カラー、即ち２8＝２５６階調で表示でき
るとし、輝度と階調値のγ特性は、黒を０として１次関
数で表わせるとする。この時、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの階
調は、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５、．．．．．．．、
２５５Ｎ/２５５と表現できる。ＲとＧとＢの組み合わ
せで、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５、・・・・・・、７
６５Ｎ/２５５の階調で表現できる。したがって、その
階調数は７６６となる。即ち、このカラーＬＣＤパネル
に対してカラーフィルタを取り除くことによりモノクロ
ーム化する場合であっても、８ビット/カラーのディス
プレイデバイスを使った全階調数は２10にも及ばない。
【００１１】本発明は、以上のような技術的課題を解決
するためになされたものであって、その目的とするとこ
ろは、液晶表示ディスプレイデバイスにおいて、表示で
きる階調数を増大させることにある。また他の目的は、
特にモノクロームタイプの液晶表示ディスプレイデバイ
スにて表示できる階調数を飛躍的に増大させることにあ
る。更に他の目的は、階調数を増大した場合であって
も、解像度や画質の劣化を無くすことにある。
するためになされたものであって、その目的とするとこ
ろは、液晶表示ディスプレイデバイスにおいて、表示で
きる階調数を増大させることにある。また他の目的は、
特にモノクロームタイプの液晶表示ディスプレイデバイ
スにて表示できる階調数を飛躍的に増大させることにあ
る。更に他の目的は、階調数を増大した場合であって
も、解像度や画質の劣化を無くすことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる目的のもと、本発
明における多階調表現のための画像表示装置は、無彩色
の光を第１の透過率によって透過する第１の画素と、こ
の第１の画素が有する第１の透過率と異なる第２の透過
率によって無彩色の光を透過する第２の画素と、入力さ
れるビデオデータに対し、第１の画素における第１の透
過率によってなされる階調表現と第２の画素における第
２の透過率によってなされる階調表現とを組み合わせ、
ビデオデータの有する階調を表現することを特徴として
いる。
明における多階調表現のための画像表示装置は、無彩色
の光を第１の透過率によって透過する第１の画素と、こ
の第１の画素が有する第１の透過率と異なる第２の透過
率によって無彩色の光を透過する第２の画素と、入力さ
れるビデオデータに対し、第１の画素における第１の透
過率によってなされる階調表現と第２の画素における第
２の透過率によってなされる階調表現とを組み合わせ、
ビデオデータの有する階調を表現することを特徴として
いる。
【００１３】この第１の画素と第２の画素とは、ピクセ
ルに対するサブピクセルに該当する。また、この第１の
画素と第２の画素は、光が透過する開口の大きさを変え
ることによって透過率を異ならせていることを特徴とす
ることができる。より詳しくは、各画素の間を仕切る遮
光性に優れたブラックマトリックスの開口部分の面積を
変えることで、透過率を変えることが可能である。ま
た、この第１の画素と第２の画素は、無彩色のレジスト
を塗布することで透過率を異ならせることを特徴とする
ことができる。より詳しくは、透過率を異ならせたい画
素(サブピクセル)に対して、例えば透過率を１/８にす
るようなグレイ膜を塗布・現像する構成が挙げられる。
ルに対するサブピクセルに該当する。また、この第１の
画素と第２の画素は、光が透過する開口の大きさを変え
ることによって透過率を異ならせていることを特徴とす
ることができる。より詳しくは、各画素の間を仕切る遮
光性に優れたブラックマトリックスの開口部分の面積を
変えることで、透過率を変えることが可能である。ま
た、この第１の画素と第２の画素は、無彩色のレジスト
を塗布することで透過率を異ならせることを特徴とする
ことができる。より詳しくは、透過率を異ならせたい画
素(サブピクセル)に対して、例えば透過率を１/８にす
るようなグレイ膜を塗布・現像する構成が挙げられる。
【００１４】更に、この第１の画素と第２の画素の組み
合わせは、必ずしも両者が１つずつだけで組み合わされ
るものに限定はされず、例えば第１の画素を２つと第２
の画素を１つ等、任意の数の組み合わせで階調を表現す
るように構成しても良い。このとき、第１の画素を２つ
と第２の画素を１つ用いるように構成すれば、通常用い
られるカラー表示装置のＲＧＢの各画素(３つのサブピ
クセル)に対応して本発明のサブピクセルを配置するこ
とが可能となる。より具体的には、ＲＧＢの各サブピク
セルが、モノクロームでかつ光の透過率が一定の比率
(例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１/８：１：１)になるように変
える。それにより、これらのサブピクセルを組み合わせ
て一つのピクセルとして見たとき、そのピクセルとして
表現できるモノクロームの階調数を、単一のサブピクセ
ルで表せる階調数の少なくとも２4倍以上、増やすこと
が可能となる。
合わせは、必ずしも両者が１つずつだけで組み合わされ
るものに限定はされず、例えば第１の画素を２つと第２
の画素を１つ等、任意の数の組み合わせで階調を表現す
るように構成しても良い。このとき、第１の画素を２つ
と第２の画素を１つ用いるように構成すれば、通常用い
られるカラー表示装置のＲＧＢの各画素(３つのサブピ
クセル)に対応して本発明のサブピクセルを配置するこ
とが可能となる。より具体的には、ＲＧＢの各サブピク
セルが、モノクロームでかつ光の透過率が一定の比率
(例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１/８：１：１)になるように変
える。それにより、これらのサブピクセルを組み合わせ
て一つのピクセルとして見たとき、そのピクセルとして
表現できるモノクロームの階調数を、単一のサブピクセ
ルで表せる階調数の少なくとも２4倍以上、増やすこと
が可能となる。
【００１５】また、本発明が適用された液晶表示装置
は、遮光性に優れた膜によって形成されるブラックマト
リックスと、このブラックマトリックスによって覆われ
ていない第１の開口部分から光を透過させる第１の画素
と、このブラックマトリックスによって覆われておら
ず、かつ第１の開口部分と異なる大きさである第２の開
口部分から光を透過させる第２の画素と、この第１の画
素から透過される光と第２の画素から透過される光とを
組み合わせた状態にて階調を表現して表示することを特
徴とすることができる。より詳しくは、ブラックマトリ
ックスのパターン(開口率)を変更することで、出力でき
る最大光量を特定の画素(第２の画素)に対して変更する
態様が挙げられる。更に、この第２の画素における第２
の開口部分は、ブラックマトリックスとは異なる遮蔽部
材の開口で形成されることを特徴としている。例えば、
第２の開口部分を形成する特別な膜構造を形成する態様
がある。このように構成すれば、ブラックマトリックス
の形状を一般的な液晶表示装置におけるものと区別する
ことなく適用できる点で好ましい。
は、遮光性に優れた膜によって形成されるブラックマト
リックスと、このブラックマトリックスによって覆われ
ていない第１の開口部分から光を透過させる第１の画素
と、このブラックマトリックスによって覆われておら
ず、かつ第１の開口部分と異なる大きさである第２の開
口部分から光を透過させる第２の画素と、この第１の画
素から透過される光と第２の画素から透過される光とを
組み合わせた状態にて階調を表現して表示することを特
徴とすることができる。より詳しくは、ブラックマトリ
ックスのパターン(開口率)を変更することで、出力でき
る最大光量を特定の画素(第２の画素)に対して変更する
態様が挙げられる。更に、この第２の画素における第２
の開口部分は、ブラックマトリックスとは異なる遮蔽部
材の開口で形成されることを特徴としている。例えば、
第２の開口部分を形成する特別な膜構造を形成する態様
がある。このように構成すれば、ブラックマトリックス
の形状を一般的な液晶表示装置におけるものと区別する
ことなく適用できる点で好ましい。
【００１６】本発明を他の観点から把えると、本発明が
適用された液晶表示装置は、光を供給する光源と、サブ
ピクセル毎に形成される薄膜トランジスタ構造を備える
と共に、この光源からの光を透過させる液晶構造と、サ
ブピクセルの間を仕切り、液晶構造からの光を透すため
の開口を備えると共に、特定のサブピクセルに対応して
開口の大きさが変更された遮光膜構造によって形成され
るブラックマトリックスとを備えたことを特徴としてい
る。更に、一般のカラー液晶表示装置に用いられるカラ
ーフィルタ構造が取り除かれて構成され、このブラック
マトリックスは、カラーフィルタ構造が成膜された際に
形成されるであろうＲＧＢを構成するサブピクセルの中
で特定のサブピクセルに対して遮蔽領域を大きくするこ
とを特徴としている。このように構成すれば、カラーに
おけるＲＧＢを構成する例えば１つのカラー画素(サブ
ピクセル)に対して開口を小さくする(遮蔽領域を大きく
する)ことで、簡易に階調を上げることが可能となる。
適用された液晶表示装置は、光を供給する光源と、サブ
ピクセル毎に形成される薄膜トランジスタ構造を備える
と共に、この光源からの光を透過させる液晶構造と、サ
ブピクセルの間を仕切り、液晶構造からの光を透すため
の開口を備えると共に、特定のサブピクセルに対応して
開口の大きさが変更された遮光膜構造によって形成され
るブラックマトリックスとを備えたことを特徴としてい
る。更に、一般のカラー液晶表示装置に用いられるカラ
ーフィルタ構造が取り除かれて構成され、このブラック
マトリックスは、カラーフィルタ構造が成膜された際に
形成されるであろうＲＧＢを構成するサブピクセルの中
で特定のサブピクセルに対して遮蔽領域を大きくするこ
とを特徴としている。このように構成すれば、カラーに
おけるＲＧＢを構成する例えば１つのカラー画素(サブ
ピクセル)に対して開口を小さくする(遮蔽領域を大きく
する)ことで、簡易に階調を上げることが可能となる。
【００１７】また、本発明は、複数のサブピクセルによ
って１つのピクセル画像の階調を表現する液晶表示装置
であって、第１の光量によって所定の階調表現を行う第
１のサブピクセルと、この第１のサブピクセルが有する
第１の光量に対して下限または上限の光量が異なった第
２の光量によって階調表現を行う第２のサブピクセル
と、入力された画像データが有するピクセル画像に対し
て第１のサブピクセルと第２のサブピクセルを組み合わ
せて階調表現するように制御する制御部とを備えたこと
を特徴としている。更に、この第２のサブピクセルは、
下限または上限の光量が異なるように電圧値を変更して
第２の光量を形成すると共に、この第２の光量を所定量
に分割した電圧制御によって階調表現がなされることを
特徴とすることができる。このように構成すれば、複数
のサブピクセルに対する電気的制御を用いて多階調を実
現することが可能となる。
って１つのピクセル画像の階調を表現する液晶表示装置
であって、第１の光量によって所定の階調表現を行う第
１のサブピクセルと、この第１のサブピクセルが有する
第１の光量に対して下限または上限の光量が異なった第
２の光量によって階調表現を行う第２のサブピクセル
と、入力された画像データが有するピクセル画像に対し
て第１のサブピクセルと第２のサブピクセルを組み合わ
せて階調表現するように制御する制御部とを備えたこと
を特徴としている。更に、この第２のサブピクセルは、
下限または上限の光量が異なるように電圧値を変更して
第２の光量を形成すると共に、この第２の光量を所定量
に分割した電圧制御によって階調表現がなされることを
特徴とすることができる。このように構成すれば、複数
のサブピクセルに対する電気的制御を用いて多階調を実
現することが可能となる。
【００１８】一方、上記目的を達成するために、本発明
は、入力された多階調のモノクローム画像データを液晶
セルに出力するための画像表示方法であって、入力ピク
セル値に対して、第１の最大出力光量からなる第１のサ
ブピクセルにおける階調と第２の最大出力光量からなる
第２のサブピクセルにおける階調とを組み合わせて階調
表現した出力関係を記憶し、入力されたこのモノクロー
ム画像データにおける１つのピクセル値に対して、記憶
された出力関係に基づいて第１のサブピクセルと第２の
サブピクセルとの出力値を決定し、液晶セルに出力する
ことを特徴としている。また、この第２のサブピクセル
における第２の最大出力光量は、第１の最大出力光量に
対して光透過率を変えることによって得られることを特
徴とすることができる。更に、この第２のサブピクセル
は、液晶セルに設けられたブラックマトリックスによっ
て開口が狭められ、第２の最大出力光量に設定されてい
ることを特徴とすることができる。また更に、出力関係
の記憶は、例えばテーブル形式によって入力された１つ
のピクセルに対するサブピクセルの出力関係を記憶する
態様が挙げられる。この出力関係の記憶や出力値の決定
は、液晶モジュール内に設けられた液晶セルコントロー
ル回路に設けても良いし、液晶モジュールを制御するシ
ステム部の、例えばグラフィックスコントローラＬＳＩ
に設けるように構成しても構わない。
は、入力された多階調のモノクローム画像データを液晶
セルに出力するための画像表示方法であって、入力ピク
セル値に対して、第１の最大出力光量からなる第１のサ
ブピクセルにおける階調と第２の最大出力光量からなる
第２のサブピクセルにおける階調とを組み合わせて階調
表現した出力関係を記憶し、入力されたこのモノクロー
ム画像データにおける１つのピクセル値に対して、記憶
された出力関係に基づいて第１のサブピクセルと第２の
サブピクセルとの出力値を決定し、液晶セルに出力する
ことを特徴としている。また、この第２のサブピクセル
における第２の最大出力光量は、第１の最大出力光量に
対して光透過率を変えることによって得られることを特
徴とすることができる。更に、この第２のサブピクセル
は、液晶セルに設けられたブラックマトリックスによっ
て開口が狭められ、第２の最大出力光量に設定されてい
ることを特徴とすることができる。また更に、出力関係
の記憶は、例えばテーブル形式によって入力された１つ
のピクセルに対するサブピクセルの出力関係を記憶する
態様が挙げられる。この出力関係の記憶や出力値の決定
は、液晶モジュール内に設けられた液晶セルコントロー
ル回路に設けても良いし、液晶モジュールを制御するシ
ステム部の、例えばグラフィックスコントローラＬＳＩ
に設けるように構成しても構わない。
【００１９】また、本発明は、複数のサブピクセルによ
って１つのピクセル画像の階調を表現する画像表示方法
であって、所定の階調表現が可能である複数のサブピク
セルの中で、下限または上限の光量を異ならせたサブピ
クセルを備え、下限または上限の光量を異ならせたサブ
ピクセルを他のサブピクセルと組み合わせて多階調を表
現することを特徴とすることができる。更に、複数のサ
ブピクセルの中で、最大出力光量を得るための最大電圧
値を変えることで下限または上限の光量を異ならせるこ
とを特徴とすることもできる。
って１つのピクセル画像の階調を表現する画像表示方法
であって、所定の階調表現が可能である複数のサブピク
セルの中で、下限または上限の光量を異ならせたサブピ
クセルを備え、下限または上限の光量を異ならせたサブ
ピクセルを他のサブピクセルと組み合わせて多階調を表
現することを特徴とすることができる。更に、複数のサ
ブピクセルの中で、最大出力光量を得るための最大電圧
値を変えることで下限または上限の光量を異ならせるこ
とを特徴とすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本実施の形態における液晶表示装
置の詳細な説明に入る前に、理解を容易にする目的か
ら、本実施の形態にて用いられた階調数拡張手法の概念
について説明する。図１は、本方式の概念を説明するた
めの説明図であり、光透過率の異なる隣接した２つのサ
ブピクセルを組み合わせて、１つのピクセルとして使用
する場合を例にとっている。開口Ａは第１の光透過率を
有し、開口Ｂは第２の光透過率を有している。また、こ
の開口Ａと開口Ｂの２つのサブピクセルを組み合わせて
１つのピクセルとして扱っている。ここで、この開口Ａ
および開口Ｂは、共にカラーフィルタ無しで、ＡはＢの
４倍の開口面積を有しており(面積Ａ＝Ｓ、面積Ｂ＝Ｓ/
４)、開口Ａは開口Ｂの４倍の光透過率を持ち、したが
って輝度も４倍出るものとする(輝度Ａ＝Ｎ、輝度Ｂ＝
Ｎ/４)。更に、ガンマ曲線は、黒の時、輝度０で一次関
数で表現でき、開口Ａ、開口Ｂがそれぞれ４段階の階調
を表現できるものとする。
置の詳細な説明に入る前に、理解を容易にする目的か
ら、本実施の形態にて用いられた階調数拡張手法の概念
について説明する。図１は、本方式の概念を説明するた
めの説明図であり、光透過率の異なる隣接した２つのサ
ブピクセルを組み合わせて、１つのピクセルとして使用
する場合を例にとっている。開口Ａは第１の光透過率を
有し、開口Ｂは第２の光透過率を有している。また、こ
の開口Ａと開口Ｂの２つのサブピクセルを組み合わせて
１つのピクセルとして扱っている。ここで、この開口Ａ
および開口Ｂは、共にカラーフィルタ無しで、ＡはＢの
４倍の開口面積を有しており(面積Ａ＝Ｓ、面積Ｂ＝Ｓ/
４)、開口Ａは開口Ｂの４倍の光透過率を持ち、したが
って輝度も４倍出るものとする(輝度Ａ＝Ｎ、輝度Ｂ＝
Ｎ/４)。更に、ガンマ曲線は、黒の時、輝度０で一次関
数で表現でき、開口Ａ、開口Ｂがそれぞれ４段階の階調
を表現できるものとする。
【００２１】この時、開口Ａおよび開口Ｂの２つのサブ
ピクセルで組み合わされた１つのピクセルからなる画素
の輝度は、開口Ａと開口Ｂの輝度の加算値で表現でき
る。開口Ａのみで表現できる輝度は、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/
３、０の４通り(４階調表現)、開口Ｂのみで表現できる
輝度は、Ｎ/４、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０の４通り(４階
調表現)である。 この時、１つのピクセルで表現できる輝度は、ＡとＢの
組み合わせで、１５Ｎ/１２、１４Ｎ/１２、１３Ｎ/１
２、１２Ｎ/１２、１１Ｎ/１２、１０Ｎ/１２、９Ｎ/１
２、８Ｎ/１２、７Ｎ/１２、６Ｎ/１２、５Ｎ/１２、４
Ｎ／１２、３Ｎ/１２、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０、の計
１６通りとなる。即ち表現できる階調が１６階調に増や
せることになる。２つのサブピクセルが、開口面積が同
じで同一の光透過率であったとすると、２Ｎ、５Ｎ/
３、４Ｎ/３、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/３、０の計７階調しか
表現することができない。本方式のように光透過率が異
なるサブピクセルを組み合わせて１つのピクセルを構成
することで、階調数を飛躍的に増大させることが可能と
なる。
ピクセルで組み合わされた１つのピクセルからなる画素
の輝度は、開口Ａと開口Ｂの輝度の加算値で表現でき
る。開口Ａのみで表現できる輝度は、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/
３、０の４通り(４階調表現)、開口Ｂのみで表現できる
輝度は、Ｎ/４、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０の４通り(４階
調表現)である。 この時、１つのピクセルで表現できる輝度は、ＡとＢの
組み合わせで、１５Ｎ/１２、１４Ｎ/１２、１３Ｎ/１
２、１２Ｎ/１２、１１Ｎ/１２、１０Ｎ/１２、９Ｎ/１
２、８Ｎ/１２、７Ｎ/１２、６Ｎ/１２、５Ｎ/１２、４
Ｎ／１２、３Ｎ/１２、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０、の計
１６通りとなる。即ち表現できる階調が１６階調に増や
せることになる。２つのサブピクセルが、開口面積が同
じで同一の光透過率であったとすると、２Ｎ、５Ｎ/
３、４Ｎ/３、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/３、０の計７階調しか
表現することができない。本方式のように光透過率が異
なるサブピクセルを組み合わせて１つのピクセルを構成
することで、階調数を飛躍的に増大させることが可能と
なる。
【００２２】◎ 実施の形態１ 次に、本実施の形態における液晶表示装置について説明
する。図２は、階調数拡張手法が適用された本実施の形
態における液晶表示装置の全体構成を説明するための説
明図である。符号１０は液晶表示パネルとしての液晶表
示モニタ(ＬＣＤモニタ)であり、例えば薄膜トランジス
タ(ＴＦＴ)構造を有する液晶モジュール３０と、ＰＣま
たはＷＳシステムからのデジタルインターフェイスまた
はアナログインターフェイスと接続され、液晶モジュー
ル３０にビデオ信号を供給するインターフェイス(Ｉ/
Ｆ)ボード２０とを備えている。ノートブックＰＣの場
合には、この液晶表示モニタ１０にシステム部(図示せ
ず)が付加され、また、表示装置がシステム装置から独
立したモニタを構成する場合には、液晶表示モニタ１０
にシステム装置(図示せず)が加わって液晶表示装置を構
成している。
する。図２は、階調数拡張手法が適用された本実施の形
態における液晶表示装置の全体構成を説明するための説
明図である。符号１０は液晶表示パネルとしての液晶表
示モニタ(ＬＣＤモニタ)であり、例えば薄膜トランジス
タ(ＴＦＴ)構造を有する液晶モジュール３０と、ＰＣま
たはＷＳシステムからのデジタルインターフェイスまた
はアナログインターフェイスと接続され、液晶モジュー
ル３０にビデオ信号を供給するインターフェイス(Ｉ/
Ｆ)ボード２０とを備えている。ノートブックＰＣの場
合には、この液晶表示モニタ１０にシステム部(図示せ
ず)が付加され、また、表示装置がシステム装置から独
立したモニタを構成する場合には、液晶表示モニタ１０
にシステム装置(図示せず)が加わって液晶表示装置を構
成している。
【００２３】このＩ/Ｆボード２０は、入力ビデオ信号
に対して各種調整や加算等を実行するための論理回路を
搭載したＡＳＩＣ２１、このＡＳＩＣ２１の動きに必要
な各種情報が格納されたメモリ２２、Ｉ/Ｆボード２０
をコントロールするマイクロプロセッサ２３を有してい
る。本実施の形態では、例えば、ホスト側から入力され
た１２ビットのモノクローム(白黒階調)データに対し
て、サブピクセル毎の出力値を決定するためのテーブル
２４がメモリ２２に格納されている。このテーブル２４
では、接続される液晶モジュール３０のガンマ特性を考
慮して出力階調値が決定できるように、入力値に対する
出力値の対応関係が記述されている。尚、このテーブル
２４と、これに基づく出力電圧値の制御機能を、液晶モ
ジュール(後述)内の液晶セルコントロール回路(後述)に
設けるように構成することも可能である。
に対して各種調整や加算等を実行するための論理回路を
搭載したＡＳＩＣ２１、このＡＳＩＣ２１の動きに必要
な各種情報が格納されたメモリ２２、Ｉ/Ｆボード２０
をコントロールするマイクロプロセッサ２３を有してい
る。本実施の形態では、例えば、ホスト側から入力され
た１２ビットのモノクローム(白黒階調)データに対し
て、サブピクセル毎の出力値を決定するためのテーブル
２４がメモリ２２に格納されている。このテーブル２４
では、接続される液晶モジュール３０のガンマ特性を考
慮して出力階調値が決定できるように、入力値に対する
出力値の対応関係が記述されている。尚、このテーブル
２４と、これに基づく出力電圧値の制御機能を、液晶モ
ジュール(後述)内の液晶セルコントロール回路(後述)に
設けるように構成することも可能である。
【００２４】一方、液晶モジュール３０は、大きく分け
て、液晶セルコントロール回路３１、液晶セル３２、バ
ックライト３３の３つのブロックから構成されている。
この液晶セルコントロール回路３１は、パネルドライバ
として、ＬＣＤコントローラＬＳＩ３４やソースドライ
バ(Ｘドライバ)３５、ゲートドライバ(Ｙドライバ)３６
のコンポーネントから構成されている。ＬＣＤコントロ
ーラＬＳＩ３４は、Ｉ/Ｆボード２０からビデオインタ
ーフェイスを介して受け取った信号を処理し、ソースド
ライバ３５、ゲートドライバ３６の各ＩＣに供給すべき
信号を必要なタイミングにて出力するものである。ま
た、液晶セル３２は、ソースドライバ３５およびゲート
ドライバ３６から電圧を受け、マトリックス上に並んだ
ＴＦＴ配列により画像を出力している。また、バックラ
イト３３は、インバータ電源３８により点灯される蛍光
管３７を備えており、液晶セル３２の背面または側面に
配置されて背面から光を照射するように構成されてい
る。尚、バックライト３３を備えるのはいわゆる透過型
液晶モジュールの場合で、反射型液晶モジュールの場合
は外光を反射させて光源として使用するので、通常、バ
ックライト３３は備えていない。
て、液晶セルコントロール回路３１、液晶セル３２、バ
ックライト３３の３つのブロックから構成されている。
この液晶セルコントロール回路３１は、パネルドライバ
として、ＬＣＤコントローラＬＳＩ３４やソースドライ
バ(Ｘドライバ)３５、ゲートドライバ(Ｙドライバ)３６
のコンポーネントから構成されている。ＬＣＤコントロ
ーラＬＳＩ３４は、Ｉ/Ｆボード２０からビデオインタ
ーフェイスを介して受け取った信号を処理し、ソースド
ライバ３５、ゲートドライバ３６の各ＩＣに供給すべき
信号を必要なタイミングにて出力するものである。ま
た、液晶セル３２は、ソースドライバ３５およびゲート
ドライバ３６から電圧を受け、マトリックス上に並んだ
ＴＦＴ配列により画像を出力している。また、バックラ
イト３３は、インバータ電源３８により点灯される蛍光
管３７を備えており、液晶セル３２の背面または側面に
配置されて背面から光を照射するように構成されてい
る。尚、バックライト３３を備えるのはいわゆる透過型
液晶モジュールの場合で、反射型液晶モジュールの場合
は外光を反射させて光源として使用するので、通常、バ
ックライト３３は備えていない。
【００２５】ここで、ＴＦＴからなる液晶セル３２は、
通常では、カラー用としてＲＧＢのカラーフィルタが設
けられている。このカラーフィルタは、ストライプ配列
やモザイク配列、デルタ(トライアングル)配列等にてＲ
ＧＢが配列(配置)され、各ＲＧＢに対応したＴＦＴ画素
をサブピクセルとして、３つのサブピクセルにて空間変
調することにより１つのピクセル(画素)を表現してい
る。しかしながら、本実施の形態では、液晶セル３２か
らこれらのカラーフィルタを取り除き、モノクロームの
ＴＦＴ−ＬＣＤモニタを構成している。また、液晶セル
３２には、通常、コントラストの向上と隣接画素間から
の光漏れ、およびＴＦＴへの外光照射を防ぐ目的で、ブ
ラックマトリックス(ＢＭ)が設けられているが、本実施
の形態ではこのブラックマトリックスのパターンを一部
変更し、サブピクセルの間で画素開口部の面積が異なる
ように構成されている。
通常では、カラー用としてＲＧＢのカラーフィルタが設
けられている。このカラーフィルタは、ストライプ配列
やモザイク配列、デルタ(トライアングル)配列等にてＲ
ＧＢが配列(配置)され、各ＲＧＢに対応したＴＦＴ画素
をサブピクセルとして、３つのサブピクセルにて空間変
調することにより１つのピクセル(画素)を表現してい
る。しかしながら、本実施の形態では、液晶セル３２か
らこれらのカラーフィルタを取り除き、モノクロームの
ＴＦＴ−ＬＣＤモニタを構成している。また、液晶セル
３２には、通常、コントラストの向上と隣接画素間から
の光漏れ、およびＴＦＴへの外光照射を防ぐ目的で、ブ
ラックマトリックス(ＢＭ)が設けられているが、本実施
の形態ではこのブラックマトリックスのパターンを一部
変更し、サブピクセルの間で画素開口部の面積が異なる
ように構成されている。
【００２６】図３は、本実施の形態における液晶セル３
２の各ピクセルを説明するための説明図である。本実施
の形態では、前述のようにカラーフィルタが取り除か
れ、また、もともとはＲ配列であったサブピクセルに対
してブラックマトリックスのパターンを変更してサブピ
クセル５１を形成している。サブピクセル５２、５３
は、もともとはＧ配列、Ｂ配列であったピクセルであ
る。ここでは、ブラックマトリックスによって、このサ
ブピクセル５１、５２、５３の画素開口部面積が、それ
ぞれＳ/８、Ｓ、Ｓとなるように構成されている。 この
時、サブピクセル５１、５２、５３の輝度は、それぞれ
Ｎ/８、Ｎ、Ｎとなり、この総和の輝度は２Ｎ＋Ｎ/８＝
１７Ｎ/８となる。ここで、前提条件としては、それぞ
れが２8＝２５６階調で表示できるとし、ガンマ曲線は
黒の時に輝度０であり、一次関数で表わせるものとす
る。
２の各ピクセルを説明するための説明図である。本実施
の形態では、前述のようにカラーフィルタが取り除か
れ、また、もともとはＲ配列であったサブピクセルに対
してブラックマトリックスのパターンを変更してサブピ
クセル５１を形成している。サブピクセル５２、５３
は、もともとはＧ配列、Ｂ配列であったピクセルであ
る。ここでは、ブラックマトリックスによって、このサ
ブピクセル５１、５２、５３の画素開口部面積が、それ
ぞれＳ/８、Ｓ、Ｓとなるように構成されている。 この
時、サブピクセル５１、５２、５３の輝度は、それぞれ
Ｎ/８、Ｎ、Ｎとなり、この総和の輝度は２Ｎ＋Ｎ/８＝
１７Ｎ/８となる。ここで、前提条件としては、それぞ
れが２8＝２５６階調で表示できるとし、ガンマ曲線は
黒の時に輝度０であり、一次関数で表わせるものとす
る。
【００２７】このサブピクセル５２、５３の階調は、そ
れぞれ、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５………２５５Ｎ/
２５５で表現することができる。その結果、サブピクセ
ル５２とサブピクセル５３とを組合せることで、０、Ｎ
/２５５、２Ｎ/２５５、………５１０Ｎ/２５５の階調
で表現できる。一方、サブピクセル５１の階調は、０、
Ｎ/(２５５×８)、２Ｎ/(２５５×８)、………２５５Ｎ
/(２５５×８)と表現することができる。次に、サブピ
クセル５１、５２、５３を全て組み合わせると、０、Ｎ
/(２５５×８)、２Ｎ/(２５５×８)、………(５１０×
８)Ｎ/(２５５×８)、……[(５１０×８)＋２５５]Ｎ/
(２５５×８)の階調で表現できる。したがって、総階調
数は、[(５１０×８)＋２５５]＋１＝４３３６になる。
これは、ユーザの要求が２12階調であった場合の、２12
＝４０９６を超えている。また、この時の輝度は、カラ
ーフィルタを取り除いただけのものに対して、３分の２
程度((１７Ｎ/８)÷３Ｎ＝１７/２４)になるだけで済む
のである。
れぞれ、０、Ｎ/２５５、２Ｎ/２５５………２５５Ｎ/
２５５で表現することができる。その結果、サブピクセ
ル５２とサブピクセル５３とを組合せることで、０、Ｎ
/２５５、２Ｎ/２５５、………５１０Ｎ/２５５の階調
で表現できる。一方、サブピクセル５１の階調は、０、
Ｎ/(２５５×８)、２Ｎ/(２５５×８)、………２５５Ｎ
/(２５５×８)と表現することができる。次に、サブピ
クセル５１、５２、５３を全て組み合わせると、０、Ｎ
/(２５５×８)、２Ｎ/(２５５×８)、………(５１０×
８)Ｎ/(２５５×８)、……[(５１０×８)＋２５５]Ｎ/
(２５５×８)の階調で表現できる。したがって、総階調
数は、[(５１０×８)＋２５５]＋１＝４３３６になる。
これは、ユーザの要求が２12階調であった場合の、２12
＝４０９６を超えている。また、この時の輝度は、カラ
ーフィルタを取り除いただけのものに対して、３分の２
程度((１７Ｎ/８)÷３Ｎ＝１７/２４)になるだけで済む
のである。
【００２８】更に、極端な例として、今回の方式を使用
して、輝度の低下を気にせずに階調数をできる限り増大
させることを考える。Ｒ、Ｇ、Ｂに別れているサブピク
セル内における任意の２つの光透過率(開口部面積など)
を例えば１／２8と1／２16とにすれば、理論上は、２24
＝１６７７７２１６階調まで表現できる。 但しこの場
合、輝度は、カラーフィルタを取り除いただけのものに
対して３分の１程度になってしまう。即ち、階調数と輝
度低下との間にはトレードオフが存在する。ここで問題
になるのがユーザの必要とする階調数である。 即ち、
ユーザが必要とする階調の最小限を超える程度まで効率
よく階調数を増やし、輝度の低下を極力、抑えるように
するのが理想的と言える。例えば、ユーザの必要とする
階調数が２12であったなら、図３で説明した例で充分で
あると言うことになる。
して、輝度の低下を気にせずに階調数をできる限り増大
させることを考える。Ｒ、Ｇ、Ｂに別れているサブピク
セル内における任意の２つの光透過率(開口部面積など)
を例えば１／２8と1／２16とにすれば、理論上は、２24
＝１６７７７２１６階調まで表現できる。 但しこの場
合、輝度は、カラーフィルタを取り除いただけのものに
対して３分の１程度になってしまう。即ち、階調数と輝
度低下との間にはトレードオフが存在する。ここで問題
になるのがユーザの必要とする階調数である。 即ち、
ユーザが必要とする階調の最小限を超える程度まで効率
よく階調数を増やし、輝度の低下を極力、抑えるように
するのが理想的と言える。例えば、ユーザの必要とする
階調数が２12であったなら、図３で説明した例で充分で
あると言うことになる。
【００２９】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、通常のＴＦＴ−ＬＣＤパネルに用いられるカラーフ
ィルタ生成のプロセスを行わず、元々のＲ列、Ｇ列、Ｂ
列の各サブピクセルの、何れかの開口率を変更すること
で、そのピクセルにて表現できるモノクロームの階調数
を増大させている。即ち、この構成では、従来のＴＦＴ
−ＬＣＤパネルに対して簡易な変更を施すことで、飛躍
的に階調数を増やすことができ、近年、要望の強い多階
調のモノクロームＬＣＤを提供することが可能となる。
ば、通常のＴＦＴ−ＬＣＤパネルに用いられるカラーフ
ィルタ生成のプロセスを行わず、元々のＲ列、Ｇ列、Ｂ
列の各サブピクセルの、何れかの開口率を変更すること
で、そのピクセルにて表現できるモノクロームの階調数
を増大させている。即ち、この構成では、従来のＴＦＴ
−ＬＣＤパネルに対して簡易な変更を施すことで、飛躍
的に階調数を増やすことができ、近年、要望の強い多階
調のモノクロームＬＣＤを提供することが可能となる。
【００３０】尚、以上の説明では、ブラックマトリック
スのパターンの一部を変更することで開口率を変更する
ものを例にとって説明したが、開口部の遮蔽部に該当す
る部分に対してブラックマトリックス以外の他の部材を
用いることも可能である。また、開口面積を１/８にす
る例について説明したが、開口部の遮蔽の変わりに、光
を一定の透過率で通過させるように構成することもでき
る。例えば、無彩色(グレイ)の光を１/８の透過率で通
過させることができる特殊な無彩色のカラーレジストを
塗布/現像することで、光の透過率を上述の例のように
構成すれば良い。この場合にも、非線型なガンマ特性ま
でを考慮して透過率を決定することが好ましい。
スのパターンの一部を変更することで開口率を変更する
ものを例にとって説明したが、開口部の遮蔽部に該当す
る部分に対してブラックマトリックス以外の他の部材を
用いることも可能である。また、開口面積を１/８にす
る例について説明したが、開口部の遮蔽の変わりに、光
を一定の透過率で通過させるように構成することもでき
る。例えば、無彩色(グレイ)の光を１/８の透過率で通
過させることができる特殊な無彩色のカラーレジストを
塗布/現像することで、光の透過率を上述の例のように
構成すれば良い。この場合にも、非線型なガンマ特性ま
でを考慮して透過率を決定することが好ましい。
【００３１】また、元々のＲ列、Ｇ列、Ｂ列の各サブピ
クセルの、何れかの光透過率を変更するのではなく、予
め大きさの異なるサブピクセルを配置し、この複数のサ
ブピクセルにて１ピクセルを構成することも可能であ
る。この場合には、当初から輝度を最大限、確保するよ
うにして設計することが可能であり、多階調でかつ明る
いＬＣＤパネルを提供することができる。
クセルの、何れかの光透過率を変更するのではなく、予
め大きさの異なるサブピクセルを配置し、この複数のサ
ブピクセルにて１ピクセルを構成することも可能であ
る。この場合には、当初から輝度を最大限、確保するよ
うにして設計することが可能であり、多階調でかつ明る
いＬＣＤパネルを提供することができる。
【００３２】更にまた、開口部の光透過率を変更する代
わりに、例えば、液晶セルコントロール回路３１にて、
Ｒ列の最大輝度が１/８となるように電圧の制御を行う
ことで階調数を増やすことも考えられる。即ち、Ｇ列、
Ｂ列を、例えば０〜Ｅ(Ｖ)の間で振る場合に、Ｒ列は、
例えば０〜Ｅ/８(Ｖ)の間で振るように制御する方法で
ある。ノートブック型の液晶表示装置に良く用いられる
ＴＮモードの液晶セルの場合は、各サブピクセルの最大
電圧振幅(ダイナミックレンジ)は１０Ｖ程度であり、モ
ニタ型の液晶表示装置に良く用いられるＩＰＳモードの
液晶セルの場合は、各サブピクセルの最大電圧振幅(ダ
イナミックレンジ)は１５Ｖ程度を要するものもある。
この中の、例えばＲ列に該当するサブピクセルに対して
最大電圧を１/８程度にし、その最大電圧までの中で階
調を表現することで同様な効果を得ることができる。但
し、実際には、非線型であるガンマ曲線を考慮して出力
特性が決定される。
わりに、例えば、液晶セルコントロール回路３１にて、
Ｒ列の最大輝度が１/８となるように電圧の制御を行う
ことで階調数を増やすことも考えられる。即ち、Ｇ列、
Ｂ列を、例えば０〜Ｅ(Ｖ)の間で振る場合に、Ｒ列は、
例えば０〜Ｅ/８(Ｖ)の間で振るように制御する方法で
ある。ノートブック型の液晶表示装置に良く用いられる
ＴＮモードの液晶セルの場合は、各サブピクセルの最大
電圧振幅(ダイナミックレンジ)は１０Ｖ程度であり、モ
ニタ型の液晶表示装置に良く用いられるＩＰＳモードの
液晶セルの場合は、各サブピクセルの最大電圧振幅(ダ
イナミックレンジ)は１５Ｖ程度を要するものもある。
この中の、例えばＲ列に該当するサブピクセルに対して
最大電圧を１/８程度にし、その最大電圧までの中で階
調を表現することで同様な効果を得ることができる。但
し、実際には、非線型であるガンマ曲線を考慮して出力
特性が決定される。
【００３３】◎ 実施の形態２ 実施の形態１では、モノクロームのＬＣＤパネルにおい
て高階調を達成する技術について説明してきたが、本実
施の形態では、カラーＬＣＤパネルにて高階調を実現す
るものである。図４は、実施の形態２における液晶セル
の構成を説明するための説明図である。この実施の形態
２では、Ｒのカラー列であるサブピクセル６１、Ｇのカ
ラー列であるサブピクセル６２、Ｂのカラー列であるサ
ブピクセル６３に対して、それぞれ各色のカラーフィル
タを備えたまま配置されると共に、その各サブピクセル
６１、６２、６３が最下位ピクセル６４、６５にて構成
されている。即ち、１つのピクセルは各サブピクセル６
１、６２、６３を合わせて構成されるが、各サブピクセ
ル６１、６２、６３もまた、複数の最下位ピクセル６
４、６５を有している。この最下位ピクセル６５は、最
下位ピクセル６４に対して１/４の開口面積で構成さ
れ、光透過率も１/４となっている。更に、ガンマ曲線
は、光が透過しないとき輝度０で、一次関数にて表現で
き、また、最下位ピクセル６４および６５は、それぞれ
４段階の階調を表現できるものとする。
て高階調を達成する技術について説明してきたが、本実
施の形態では、カラーＬＣＤパネルにて高階調を実現す
るものである。図４は、実施の形態２における液晶セル
の構成を説明するための説明図である。この実施の形態
２では、Ｒのカラー列であるサブピクセル６１、Ｇのカ
ラー列であるサブピクセル６２、Ｂのカラー列であるサ
ブピクセル６３に対して、それぞれ各色のカラーフィル
タを備えたまま配置されると共に、その各サブピクセル
６１、６２、６３が最下位ピクセル６４、６５にて構成
されている。即ち、１つのピクセルは各サブピクセル６
１、６２、６３を合わせて構成されるが、各サブピクセ
ル６１、６２、６３もまた、複数の最下位ピクセル６
４、６５を有している。この最下位ピクセル６５は、最
下位ピクセル６４に対して１/４の開口面積で構成さ
れ、光透過率も１/４となっている。更に、ガンマ曲線
は、光が透過しないとき輝度０で、一次関数にて表現で
き、また、最下位ピクセル６４および６５は、それぞれ
４段階の階調を表現できるものとする。
【００３４】この時、最下位ピクセル６４および６５の
２つの最下位ピクセルで組み合わされた各サブピクセル
６１、６２、６３からなる画素の輝度は、それぞれ最下
位ピクセル６４および６５の輝度の加算値で表現でき
る。最下位ピクセル６４のみで表現できる輝度は、その
最大輝度をＮとすると、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/３、０の４通
り(４階調表現)、最下位ピクセル６５のみで表現できる
輝度は、Ｎ/４、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０の４通り(４階
調表現)である。この時、例えば１つのサブピクセル６１
で表現できる輝度は、最下位ピクセル６４および６５の
組み合わせで、１５Ｎ/１２、１４Ｎ/１２、１３Ｎ/１
２、１２Ｎ/１２、１１Ｎ/１２、１０Ｎ/１２、９Ｎ/１
２、８Ｎ/１２、７Ｎ/１２、６Ｎ/１２、５Ｎ/１２、４
Ｎ／１２、３Ｎ/１２、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０、の計
１６通りとなる。即ち、各色からなる各サブピクセル毎
に表現できる階調が１６階調に増やせることになる。
２つの最下位ピクセルで組み合わされた各サブピクセル
６１、６２、６３からなる画素の輝度は、それぞれ最下
位ピクセル６４および６５の輝度の加算値で表現でき
る。最下位ピクセル６４のみで表現できる輝度は、その
最大輝度をＮとすると、Ｎ、２Ｎ/３、Ｎ/３、０の４通
り(４階調表現)、最下位ピクセル６５のみで表現できる
輝度は、Ｎ/４、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０の４通り(４階
調表現)である。この時、例えば１つのサブピクセル６１
で表現できる輝度は、最下位ピクセル６４および６５の
組み合わせで、１５Ｎ/１２、１４Ｎ/１２、１３Ｎ/１
２、１２Ｎ/１２、１１Ｎ/１２、１０Ｎ/１２、９Ｎ/１
２、８Ｎ/１２、７Ｎ/１２、６Ｎ/１２、５Ｎ/１２、４
Ｎ／１２、３Ｎ/１２、２Ｎ/１２、Ｎ/１２、０、の計
１６通りとなる。即ち、各色からなる各サブピクセル毎
に表現できる階調が１６階調に増やせることになる。
【００３５】本実施の形態では、このように、Ｒのカラ
ー列であるサブピクセル６１、Ｇのカラー列であるサブ
ピクセル６２、Ｂのカラー列であるサブピクセル６３の
それぞれに対して、光透過率の異なる最下位ピクセル６
４および６５を配置するように構成した。その結果、本
実施の形態によれば、各色ごとに階調を上げることが可
能となり、カラーＬＣＤパネルにおける高階調表現が可
能となる。
ー列であるサブピクセル６１、Ｇのカラー列であるサブ
ピクセル６２、Ｂのカラー列であるサブピクセル６３の
それぞれに対して、光透過率の異なる最下位ピクセル６
４および６５を配置するように構成した。その結果、本
実施の形態によれば、各色ごとに階調を上げることが可
能となり、カラーＬＣＤパネルにおける高階調表現が可
能となる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数を
増大させることが可能であり、特にモノクロームタイプ
の液晶表示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数
を飛躍的に増大させることが可能となる。
液晶表示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数を
増大させることが可能であり、特にモノクロームタイプ
の液晶表示ディスプレイデバイスにて表示できる階調数
を飛躍的に増大させることが可能となる。
【図１】 本方式の概念を説明するための説明図であ
る。
る。
【図２】 階調数拡張手法が適用された本実施の形態に
おける液晶表示装置の全体構成を説明するための説明図
である。
おける液晶表示装置の全体構成を説明するための説明図
である。
【図３】 本実施の形態における液晶セルの各ピクセル
を説明するための説明図である。
を説明するための説明図である。
【図４】 実施の形態２における液晶セルの構成を説明
するための説明図である。
するための説明図である。
１０…液晶表示モニタ(ＬＣＤモニタ)、２０…インター
フェイス(Ｉ/Ｆ)ボード、２１…ＡＳＩＣ、２２…メモ
リ、２３…マイクロプロセッサ、２４…テーブル、３０
…液晶モジュール、３１…液晶セルコントロール回路、
３２…液晶セル、３３…バックライト、３４…ＬＣＤコ
ントローラＬＳＩ、３５…ソースドライバ(Ｘドライ
バ)、３６…ゲートドライバ(Ｙドライバ)、３７…蛍光
管、３８…インバータ電源、５１,５２,５３…サブピク
セル、６１,６２,６３…サブピクセル、６４,６５…最
下位ピクセル
フェイス(Ｉ/Ｆ)ボード、２１…ＡＳＩＣ、２２…メモ
リ、２３…マイクロプロセッサ、２４…テーブル、３０
…液晶モジュール、３１…液晶セルコントロール回路、
３２…液晶セル、３３…バックライト、３４…ＬＣＤコ
ントローラＬＳＩ、３５…ソースドライバ(Ｘドライ
バ)、３６…ゲートドライバ(Ｙドライバ)、３７…蛍光
管、３８…インバータ電源、５１,５２,５３…サブピク
セル、６１,６２,６３…サブピクセル、６４,６５…最
下位ピクセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２Ａ ５Ｃ０８０ 9/30 9/30 (72)発明者 山内 一詩 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 草深 薫 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 Ｆターム(参考） 2H091 FA35Y FA41Z GA13 HA07 LA16 2H093 NA54 NC03 NC34 NC50 ND06 NE06 NF05 5C006 AA02 AA17 AC24 AF23 AF45 BB14 BC21 FA56 5C058 AA06 AB03 BA07 BB14 5C060 BA04 BC01 DA02 DA03 DB03 HB26 HB27 HC16 HD03 JA00 5C080 AA10 BB06 DD01 DD30 EE29 FF09 GG02 GG07 JJ01 JJ02
Claims (14)
- 【請求項１】 無彩色の光を第１の透過率によって透過
する第１の画素と、 前記第１の画素が有する前記第１の透過率と異なる第２
の透過率によって無彩色の光を透過する第２の画素と、 入力されるビデオデータに対し、前記第１の画素におけ
る前記第１の透過率によってなされる階調表現と前記第
２の画素における前記第２の透過率によってなされる階
調表現とを組み合わせ、前記ビデオデータの有する階調
を表現することを特徴とする多階調表現のための画像表
示装置。 - 【請求項２】 前記第１の画素と前記第２の画素は、光
が透過する開口の大きさを変えることによって透過率を
異ならせていることを特徴とする請求項１記載の多階調
表現のための画像表示装置。 - 【請求項３】 前記第１の画素と前記第２の画素は、無
彩色のレジストを塗布することで透過率を異ならせるこ
とを特徴とする請求項１記載の多階調表現のための画像
表示装置。 - 【請求項４】 遮光性に優れた膜によって形成されるブ
ラックマトリックスと、 前記ブラックマトリックスによって覆われていない第１
の開口部分から光を透過させる第１の画素と、 前記ブラックマトリックスによって覆われておらず、か
つ前記第１の開口部分と異なる大きさである第２の開口
部分から光を透過させる第２の画素と、 前記第１の画素から透過される光と前記第２の画素から
透過される光とを組み合わせた状態にて階調を表現して
表示することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項５】 前記第２の画素における前記第２の開口
部分は、前記ブラックマトリックスとは異なる遮蔽部材
の開口で形成されることを特徴とする請求項４記載の液
晶表示装置。 - 【請求項６】 光を供給する光源と、 サブピクセル毎に形成される薄膜トランジスタ構造を備
えると共に、前記光源からの光を透過させる液晶構造
と、 前記サブピクセルの間を仕切り、前記液晶構造からの光
を透すための開口を備えると共に、特定のサブピクセル
に対応して当該開口の大きさが変更された遮光膜構造に
よって形成されるブラックマトリックスとを備えたこと
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項７】 カラーフィルタ構造が取り除かれて構成
され、 前記ブラックマトリックスは、カラーフィルタ構造が成
膜された際に形成されるであろうＲＧＢを構成するサブ
ピクセルの中で特定のサブピクセルに対して遮蔽領域を
大きくすることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装
置。 - 【請求項８】 複数のサブピクセルによって１つのピク
セル画像の階調を表現する液晶表示装置であって、 第１の光量によって所定の階調表現を行う第１のサブピ
クセルと、 前記第１のサブピクセルが有する前記第１の光量に対し
て下限または上限の光量が異なった第２の光量によって
階調表現を行う第２のサブピクセルと、 入力された画像データが有するピクセル画像に対して前
記第１のサブピクセルと前記第２のサブピクセルを組み
合わせて階調表現するように制御する制御部とを備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項９】 前記第２のサブピクセルは、下限または
上限の光量が異なるように電圧値を変更して前記第２の
光量を形成すると共に、当該第２の光量を所定量に分割
した電圧制御によって階調表現がなされることを特徴と
する請求項８記載の液晶表示装置。 - 【請求項１０】 入力された多階調のモノクローム画像
データを液晶セルに出力するための画像表示方法であっ
て、 入力ピクセル値に対して、第１の最大出力光量からなる
第１のサブピクセルにおける階調と第２の最大出力光量
からなる第２のサブピクセルにおける階調とを組み合わ
せて階調表現した出力関係を記憶し、 入力された前記モノクローム画像データにおける１つの
ピクセル値に対して、記憶された前記出力関係に基づい
て前記第１のサブピクセルと前記第２のサブピクセルと
の出力値を決定し、前記液晶セルに出力することを特徴
とする画像表示方法。 - 【請求項１１】 前記第２のサブピクセルにおける前記
第２の最大出力光量は、前記第１の最大出力光量に対し
て光透過率を変えることによって得られることを特徴と
する請求項１０記載の画像表示方法。 - 【請求項１２】 前記第２のサブピクセルは、前記液晶
セルに設けられたブラックマトリックスによって開口が
狭められ、前記第２の最大出力光量に設定されているこ
とを特徴とする請求項１０記載の画像表示方法。 - 【請求項１３】 複数のサブピクセルによって１つのピ
クセル画像の階調を表現する画像表示方法であって、 所定の階調表現が可能である前記複数のサブピクセルの
中で、下限または上限の光量を異ならせたサブピクセル
を備え、 下限または上限の光量を異ならせた前記サブピクセルを
他のサブピクセルと組み合わせて多階調を表現すること
を特徴とする画像表示方法。 - 【請求項１４】 前記複数のサブピクセルの中で、最大
出力光量を得るための最大電圧値を変えることで下限ま
たは上限の光量を異ならせることを特徴とする請求項１
３記載の画像表示方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050048A JP2001242828A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 多階調表現のための画像表示装置、液晶表示装置、および画像表示方法 |
| US09/791,963 US7206005B2 (en) | 2000-02-25 | 2001-02-23 | Image display device and method for displaying multi-gray scale display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050048A JP2001242828A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 多階調表現のための画像表示装置、液晶表示装置、および画像表示方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242828A true JP2001242828A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18571885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000050048A Pending JP2001242828A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 多階調表現のための画像表示装置、液晶表示装置、および画像表示方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7206005B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001242828A (ja) |
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| JP2009122401A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Toppoly Optoelectronics Corp | アクティブマトリクス型の表示装置 |
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| CN100407276C (zh) * | 2001-06-11 | 2008-07-30 | 格诺色彩技术有限公司 | 用于彩色显示的设备、系统和方法 |
| US7714824B2 (en) | 2001-06-11 | 2010-05-11 | Genoa Color Technologies Ltd. | Multi-primary display with spectrally adapted back-illumination |
| JP4799823B2 (ja) | 2002-04-11 | 2011-10-26 | ジェノア・カラー・テクノロジーズ・リミテッド | 属性を向上させるカラー表示装置および方法 |
| DE602004014250D1 (de) | 2003-01-28 | 2008-07-17 | Genoa Color Technologies Ltd | Subpixel-anordnung für displays mit mehr als drei primärfarben |
| JP2004295055A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-10-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 医療用ディスプレイおよび医療用ディスプレイシステム |
| US7053412B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-05-30 | The Trustees Of Princeton University And Universal Display Corporation | Grey scale bistable display |
| KR100781464B1 (ko) * | 2003-10-16 | 2007-12-03 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 매트릭스형 표시 장치 및 그 구동 방법 |
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| TWI249970B (en) * | 2005-01-12 | 2006-02-21 | Delta Optoelectronics Inc | Method for driving pixel of active display and system thereof |
| KR101182771B1 (ko) * | 2005-09-23 | 2012-09-14 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 패널과 그의 구동 방법 및 그를 이용한 액정표시 장치 |
| WO2007060672A2 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Genoa Color Technologies Ltd. | Sub-pixel rendering of a multiprimary image |
| JP5657198B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2015-01-21 | グローバル・オーエルイーディー・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＧｌｏｂａｌ Ｏｌｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｌｃ． | 表示装置 |
| KR102127510B1 (ko) | 2013-10-30 | 2020-06-30 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시장치 |
Family Cites Families (23)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH02166419A (ja) | 1988-12-21 | 1990-06-27 | Nippon I B M Kk | 液晶表示装置 |
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