(57)【要約】【課題】      液晶装置において、単純なデータ処理により視野角を制御する。【解決手段】  液晶装置は画像データの表示モードとして広視野角表示モードと狭視野角表示モードを有する。広視野角表示時には入力画像データは無変換で表示画像データとして液晶表示部に出力され、表示される。一方、狭視野角表示時には、前記入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせた表示画像データが生成され、液晶表示部に表示される。入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせることにより、コントラストが低下するため、視認性が低下する。その結果、左右方向からの視認性を低下させることができ、左右の視野角を狭めることができる。入力画像データの単純なデータ変換処理により視野角を制限できるので、液晶表示パネル自体の構造を変更する必要がなく、低コストで視野角制御が実現できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広視野角表示時には入力画像データを無変換で表示画像データとして出力し、狭視野角表示時には前記入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせた表示画像データを出力するデータ処理部と、
前記表示画像データを表示する液晶表示部と、を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記データ処理部は、外部から入力される視野角制御量に応じて、前記入力画像データの階調値をシフトさせるシフト量を変更することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記入力画像データをＤin、前記表示画像データをＤout、前記シフト量をａ、前記入力画像データの階調数をｂとしたとき、前記データ処理部は、
Ｄout＝Ｄin／ｂ＋ａ
の式に従って前記表示画像データを生成することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、前記表示画像データの階調値が前記液晶表示部が表示可能な階調値と一致しない場合に、所定の階調表示手法により前記表示画像データの階調値を前記液晶表示部が表示可能な階調値に変換する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置の視野角制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の液晶装置に用いられているＴＮ（Twisted Nematic）液晶は、電圧印加時に液晶分子が斜めに配向するため、見る方向によってコントラストや色合いが異なってしまう性質、いわゆる視野角依存性を有する。このため、視野角依存性を低減し、広視野角化するための各種の技術が提案されている。
【０００３】
広視野角化の手法としては、一般的に液晶パネル自体の構造を改良する方法や、視野角補償フィルムなどの光学的部材を使用する方法が広く用いられている。一方、液晶パネル自体の構造などを変更することなく、表示すべき画像信号の信号処理により視野角を制御する方法も提案されている。例えば特許文献１は、液晶パネルのＶＴ特性に応じて所望の視野角特性となるように入力データを変換するγ変換回路をＲＧＢ独立に持ち、所望の視野角特性となるように複数のγデータを切り換えて使用する手法を開示している。
【０００４】
【特許文献１】特願２００１−１４７６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、単純なデータ処理により視野角を制御することが可能な液晶装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、液晶装置は、広視野角表示時には入力画像データを無変換で表示画像データとして出力し、狭視野角表示時には前記入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせた表示画像データを出力するデータ処理部と、前記表示画像データを表示する液晶表示部と、を備える。
【０００７】
上記の液晶装置は、入力画像データを液晶表示部に表示する。ここで、液晶装置は画像データの表示モードとして広視野角表示モードと狭視野角表示モードを有する。広視野角表示時には入力画像データは無変換で表示画像データとして液晶表示部に出力され、表示される。一方、狭視野角表示時には、前記入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせた表示画像データが生成され、液晶表示部に表示される。入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせることにより、コントラストが低下するため、視認性が低下する。その結果、左右方向からの視認性を低下させることができ、左右の視野角を狭めることができる。入力画像データの単純なデータ変換処理により視野角を制限できるので、液晶表示パネル自体の構造を変更する必要がなく、低コストで視野角制御が実現できる。
【０００８】
上記の液晶装置の一態様では、前記データ処理部は、外部から入力される視野角制御量に応じて、前記入力画像データの階調値をシフトさせるシフト量を変更する。必要とされる視野角制御量に応じてシフト量を変更することにより、視野角の制御度合いを容易に変更することができる。好適な例では、前記入力画像データをＤin、前記表示画像データをＤout、前記シフト量をａ、前記入力画像データの階調数をｂとしたとき、前記データ処理部は、Ｄout＝Ｄin／ｂ＋ａの式に従って前記表示画像データを生成する。
【０００９】
上記の液晶装置の他の一態様では、前記データ処理部は、前記表示画像データの階調値が前記液晶表示部が表示可能な階調値と一致しない場合に、所定の階調表示手法により前記表示画像データの階調値を前記液晶表示部が表示可能な階調値に変換する手段を備える。入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせることにより、液晶表示パネルが本来表示できない階調値となることがあるが、その場合には、例えば誤差拡散法、ディザ法などの処理により、表示画像データの階調値を前記液晶表示部が表示可能な階調値に変換して表示すればよい。これにより、特定の階調が表現できなくなることが防止できる。
【００１０】
また、上記の液晶装置を備える電子機器を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１２】
［液晶表示装置］
本発明を適用した液晶装置の概略構成を図１に示す。液晶装置１００は、データ処理部１０と、コントローラ１５と、表示部２０とを備える。データ処理部１０は、外部から供給される入力画像データＤinに対して視野角制御のためのデータ処理を実行し、表示画像データＤoutを生成して表示部２０へ供給する。表示部２０は、供給された表示画像データＤoutを液晶パネル２３に表示する。
【００１３】
データ処理部１０は、データ変換部１１と、変換制御部１２とを備える。データ変換部１１は、視野角を制御するためのデータ処理を行う。具体的には、広視野角表示時には入力画像データＤinをそのまま、即ち無変換で表示画像データＤoutとして出力する。一方、狭視野角表示時には、入力画像データＤinに対して、その階調値を白の階調値側にシフトする変換を施して表示画像データＤoutを生成し、出力する。具体的には、入力画像データをＤin、表示画像データをＤout、入力画像データの階調値をシフトさせる量（「シフト量」と呼ぶ。）をａ、前記入力画像データの階調数をｂとしたとき、前記データ処理部は、
Ｄout＝ｆ（Ｄin）＋ａ                                    （式１）
＝Ｄin／ｂ＋ａ                                      （式２）
に従って変換処理を行い、表示画像データを生成する。なお、式１は一般式であり、この場合ｆ（Ｄin）はＤinの単調増加関数である。データ変換部１１におけるデータ変換については後に詳しく説明する。
【００１４】
変換制御部１２は、コントローラ１５から供給される制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じて、データ変換部１１におけるデータ変換に使用するパラメータ、具体的には上記式２におけるシフト量ａ及び入力画像データの階調数ｂを決定し、データ変換部１１へ供給する。具体的には、コントローラ１５は、視野角制御量を示す制御信号Ｓ１及び入力画像データの階調数を示す制御信号Ｓ２を変換制御部１２へ供給する。変換制御部１２は、制御信号Ｓ２が示す入力画像データの階調数ｂをデータ変換部１１へ供給する。また、変換制御部１２は、制御信号Ｓ１が示す視野角制御量に基づいてシフト量ａを決定し、データ変換部１１に供給する。
【００１５】
コントローラ１５は図示しない入力装置などと接続されており、入力装置を介してユーザが入力する視野角制御量を制御信号Ｓ１として変換制御部１２へ供給する。例えば、液晶装置が広視野角表示モードと狭視野角表示モードの２つの表示モードを有する場合、ユーザは入力装置を用いていずれかのモードの選択又は切替指示を入力する。コントローラ１５はこの指示を受け取り、視野角制御量として制御信号Ｓ１を生成する。
【００１６】
なお、複数段階の狭視野角表示モードを用意することもできる。例えば、狭視野角表示モードと、それよりさらに視野角を制限した超狭視野角制御モードとを用意してもよい。この場合、超狭視野角制御モードの視野角制御量は、狭視野角制御モードの視野角制御量より大きく設定される。また、入力装置を例えばジョグダイヤルなどの連続量を入力可能な装置とし、ユーザが所望の視野角制限度合いを入力できるように構成してもよい。その場合には、コントローラ１５は、ユーザによる入力装置の操作量に応じた視野角制御量を制御信号Ｓ１として変換制御部１２へ供給する。
【００１７】
表示部２０は、Ｘドライバ２１と、Ｙドライバ２２と、液晶パネル２３とを備える。Ｙドライバ２２は液晶パネル２３の走査線に選択信号を供給する。Ｘドライバ２１は、データ処理部１０から供給された表示画像データＤoutを受け取り、Ｙドライバ２２が選択した走査線に表示画像データＤoutを書き込む。これにより、表示画像データＤoutが液晶パネル２３に表示される。なお、液晶パネル２３における表示画像データＤoutの表示制御方法は各種の方法を採用することができ、本発明の適用は特定の表示制御方法に制限されるものではない。
【００１８】
［視野角制御］
次に、視野角制御について詳しく説明する。液晶パネルの視野角とコントラストとは相関関係があり、コントラストを下げれば視認性が低下する結果、視野角が制限される。そこで、本発明では、狭視野角表示時には入力画像データの階調値を白の階調値側にシフトさせるデータ変換を行い、コントラストを低下させて視野角を狭くする。
【００１９】
図２は、液晶パネルの各階調における透過率の角度依存性を示すグラフである。なお、図２のグラフは、階調値０〜６３の６４階調表示が可能な垂直配向方式の液晶パネルの例である。図２において、横軸は左右方向の視野角を示す。縦軸は液晶パネルの透過率を示し、上側が白、下側が黒に対応する。また、図中の「ｎ／６３」の表示は０〜６３のうちのｎ階調を液晶パネルに表示したときの透過率のグラフを示している。図示のように、正面方向（視野角０度）では階調値が増加するほど透過率は増加するが、視野角が左右に大きくなると、階調値の増加に対する透過率の増加量は小さくなり、ある程度の階調値で透過率は飽和する。即ち、ある表示データの階調値が増加すると、正面方向ではそれに伴って透過率が増加するので視認性に問題は生じない。これに対し、所定角度以上の視野角（図２の例では、±４０度程度）を超えると、画像データの階調数が増加すると透過率が飽和し、視認性が低下する。よって、画像データの階調値を増加させる、即ち、階調値を白側にシフトさせることにより、正面方向の視認性を維持したまま、左右方向からの視認性を低下させることができ、左右方向の視野角を制限することができることが理解される。
【００２０】
図３は、入力画像データに対してデータ変換部１１によるデータ変換を行った場合と行わない場合における視野角とコントラストの関係を示す。図３中、「０／６３」のグラフはデータ変換を行わない場合のグラフであり、広い視野角で十分なコントラストが得られることがわかる。「７／６３」のグラフは、黒を階調値「７」となるように入力画像データの階調値を変換した場合のグラフであり、正面方向では白の明るさは変わらず、１００程度の十分なコントラストが得られる。一方、左右方向ではコントラストが低下する。一般的に人間が見やすいと感じるコントラストは「５」以上であり、コントラストが「５」以下となると視認性が急激に低下すると言われている。この基準を用いると、黒を階調値「７」となるように入力画像データの階調値を変換した場合、左右の視野角を±４０度程度に制限することが可能である。
【００２１】
さらに、「１６／６３」のグラフが示すように、黒を階調値「１６」となるように入力画像データの階調値を変換すると、正面方向ではコントラストは２０程度に下がるが、明るさは変わらないので視認性はそれほど悪くならない。一方、左右方向の視野角は±２５度程度に制限される。これは、携帯型電子機器などにおいて左右方向の視野角を制限して表示情報の秘匿性を確保する際に特に有効となる。
【００２２】
このように、入力画像データの階調値を、黒が白側にシフトするように変換することにより、左右方向の視野角を制限することが可能であり、本実施形態では上記のデータ変換部１１が上記の式２に従ってこの変換を行う。上記の式２において、シフト量「ａ」は黒の階調値を白側にシフトする量を示している。通常の（即ち、黒の階調値をシフトしない状態）の黒の階調値は「０」であるから、図３の例のように黒の階調値を「７」となるように変換する場合、式２におけるシフト量ａ＝７となる。また、式２において、「Ｄin／ｂ」の項は、シフト量ａだけシフトした後の黒と白の間の階調幅に、変換後の画像データの各階調値を割り当てるために必要とされる。例えば、シフト量ａ＝７とした場合、式２により、入力画像データの０〜６３の各階調値は、データ変換処理後には７〜６３の階調幅を６４分割して得られる各階調値に割り当てられることになる。
【００２３】
複数段階の狭視野角モードを設ける場合には、式２におけるシフト量ａを変更すればよい。例えば、狭視野角表示モードのシフト量をａ１、超狭視野角表示モードのシフト量をａ２（＞ａ１）に設定すればよい。また、視野角制御量を連続的に変更する場合には、シフト量ａを連続的に変更すればよい。
【００２４】
なお、通常、出力画像データの階調値は液晶表示パネルが表示可能な階調数に設定される。即ち、液晶表示パネルが６４階調表示可能であれば、出力画像データは６４階調で表現される。しかし、本発明では、式２によりシフト量ａだけ黒の階調値を白側にシフトし、シフト後の階調範囲を６４分割して６４階調を表現することになるので、変換後の階調値は実際にはその液晶表示パネルが本来表示できない階調値に該当することがある。その場合には、誤差拡散法、ディザ法などの既知の手法により、液晶表示パネルが本来表示できない中間の階調を表示することとすればよい。
【００２５】
また、上記の実施形態では図１に示すようにデータ処理部１０を表示部２０と独立に構成しているが、データ処理部１０をＸドライバ２１内に設けることとしてもよい。
【００２６】
[電子機器]
次に、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器の具体例について図４を参照して説明する。
【００２７】
まず、本発明に係る液晶表示装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図４（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部７１３とを備えている。
【００２８】
続いて、本発明に係る液晶表示装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図４（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。
【００２９】
なお、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器としては、図４（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図４（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ある液晶表示パネルの各階調における透過率の角度依存性を示す。
【図３】データ変換をした場合の視野角とコントラストの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の液晶表示装置装置を適用した電子機器を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  データ処理部、  １１  データ変換部、  １２  変換制御部、  １５  コントローラ、  ２０  表示部、  ２１  Ｘドライバ、  ２２  Ｙドライバ、  ２３  液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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