(57)【要約】【課題】  １画素が光透過率の異なる複数のサブピクセルによって構成される液晶表示装置において、１つのサブピクセルからの電界の漏れによる他のサブピクセルへの影響を低減する。【解決手段】  １つの画素が複数のサブピクセル（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）から成り、液晶（３５）の一側に共通電極（３３ａ）を配置し、他側にサブピクセル毎に分割された対向電極（３３ｂ）を配置し、更に、分割された対向電極間に格子状の第３電極（３８）を配置した液晶表示装置（３１）。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶の両側に一対の電極を配置し、前記液晶に電界を与えることにより表示機能を有するとともに、１つの画素が少なくとも２つのサブピクセルから成り、前記各サブピクセルの最大光量が互いに異なるように構成された液晶表示装置の階調較正方法において、
前記全てのサブピクセルについて電界を与える入力値を同時に所定値づつ増加あるいは減少させてゆき、光量が目標光量に最も近くなったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、最も光量の大きいサブピクセルについて第１入力値として固定し、その後、残りの全サブピクセルについて前記第１入力値から同時に所定値づつ増加あるいは減少させて、この光量が前記目標光量に最も近くなったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、２番目に光量の大きいサブピクセルについて第２入力値として固定し、全てのサブピクセルについて、順次、入力値を決定する液晶表示装置の階調較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の用途に使用される液晶表示装置の階調較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２次元モノクロビット面表示装置のうちの一例である液晶表示装置において輝度分解能を高める方法として、最近では、下記特許文献１，２および特許文献３に開示されているように画素の光量を変えたサブピクセルを用いるものが検討されてきている。そして、これらの表示装置においては、サブピクセルの透過光量を変える方法として、透過率の異なるＮＤフィルタ（ニュートラルデンシティフィルタ）を装着させる方法について述べているが、以下に説明されるような問題が有る。
【０００３】
例えば、目標とする輝度分解能を１５００とすれば、そのようなＮＤフィルタに要求される精度は１／１５００以下であるが、現状のＮＤフィルタで０．１％以下の精度を求めることは現実的には極めて難しい。このため、現実的な方法として、下記特許文献４に開示されているようにサブピクセルに異なる開口面積を有する遮光マスクを装着する構成が考案された。しかし、開口面積が大きいサブピクセルに対して１／ｎとなるような微小サブピクセルを設けて、大きいサブピクセルの1ビット増大分の光量変化に対してｎ段階に分割した光量を付加する構成では、液晶の画素を構成するサブピクセルが相互に影響しあうために、目標の階調を得ることは極めて困難となる。その理由を以下に説明する。
【０００４】
液晶は加えられた電界で偏光角が変化するが、１つの画素を構成するサブピクセル間で漏れ電界成分による影響を受ける現象が存在する。図１４において、１画素を構成するサブピクセル１、サブピクセル２およびサブピクセル３は、遮光マスクに異なった面積の開口部を設けることによって、互いに異なった透過光量を備えるサブピクセルとなっている。図１５はサブピクセル１、サブピクセル２およびサブピクセル３の個々のサブピクセルに関して、８ビット（２５６階調）分の光量変化を測定したものと、３つのサブピクセルへの入力を同時に８ビット（２５６階調）分変化させ、その光量変化を測定したものの実測例である。独立に計測された３つのサブピクセルの光量を数値的に足したものＴＩは、３つのサブピクセルを同時に２５６階調出力したものＧＩと比較して、少なからぬ差が生じている。
【０００５】
これは１つのサブピクセルに加えられた電界によって、それ以外のサブピクセルの液晶の偏光角が微妙な影響を受けることが原因である。微小なサブピクセルを設けて単純に光量の和を取っても、このような差が１％程度でもあれば、階調精度の再現性として、１００階調以下の輝度分解能力でしか表示することができないことが分かる。これでは１５００階調以上が要求される医療用のＸ線画像表示などでは使用できない。このような大きなサブピクセルの１ビット分の輝度変化分を細かく分割するような構成では、階調を単調に増加させる場合において、均一な段階性を持った階調を出すことは困難になる。
【０００６】
特に、下記特許文献４に開示されているように開口面積を正確に１／ｎとなるような微小サブピクセルを設けた場合も、サブピクセル間の透過率が相互に影響し合うため、大きいサブピクセルの１ビットの階調変化を正確にｎで分割するように埋めることは実際上できない。このため、新しい較正の手段が必要になる。最悪の場合、最も小さいサブピクセルが最大光量となっても、他の大きなサブピクセルの１ビットの変化量に満たない場合は、階調に大きな飛びができるので、正しい較正も不可能となる。
【０００７】
また、１画素を構成するサブピクセルの透過光量が偏ると光量の中心が移動してしまう場合がある。例えば、光透過率が２の累乗となるような３つのサブピクセルから成る画素を用いた構成では、１ピクセルが８ビット（２５６階調）出せば、３つのサブピクセルの組み合わせは２４ビットとなる。ここで、ある合成輝度を実現する各サブピクセルの階調の組合せは複数ある。例えば、各サブピクセルの開口面積比を１００％、５０％、２５％とした場合には、以下に示した合成輝度の数値が等しいものについては、１画素の光量は基本的に同じである。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
しかしながら、合成輝度が同じものでも、１つの画素のサブピクセルに偏ったビットの組み合わせになれば、画素の重心がずれる、即ち光の重心がずれることになる。これは１画素以内の大きさではあるが、高品質の表示装置の場合には大きな問題となる。
【特許文献１】特開平１１−３１１９７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２９５４号公報
【特許文献３】特開２０００−２００３８号公報
【特許文献４】特開２００１−２４２８２８号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、１つの画素が複数のサブピクセルから構成される液晶表示装置において、１画素内の光の重心をほぼ一定にするように、サブピクセルに対する入力ビットの組み合わせを決めるような較正方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の特徴は、液晶の両側に一対の電極を配置し、前記液晶に電界を与えることにより表示機能を有するとともに、１つの画素が少なくとも２つのサブピクセルから成り、前記各サブピクセルの最大光量が互いに異なるように構成された液晶表示装置の階調較正方法において、前記全てのサブピクセルについて電界を与える入力値を同時に所定値づつ増加あるいは減少させてゆき、光量が目標光量に最も近くなったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、最も光量の大きいサブピクセルについて第１入力値として固定し、その後、残りの全サブピクセルについて前記第１入力値から同時に所定値づつ増加あるいは減少させて、この光量が前記目標光量に最も近くなったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、２番目に光量の大きいサブピクセルについて第２入力値として固定し、全てのサブピクセルについて、順次、入力値を決定することにある。
【００１２】
これによれば、光透過の大きいサブピクセルから順に設定値を決めて行き、全てのサブピクセルが近接した入力ビットとなるような較正方法によって、光の重心がほとんど変動しないような液晶表示装置の階調較正方法を実現できる。
【００１３】
なお、本発明に係る液晶表示装置の階調較正方法は、前記各サブピクセル間で開口部面積を互いに変えた遮光マスクを備えること、前記各サブピクセル間で光透過量を互いに変えたＮＤフィルタを備えること、および前記各サブピクセルの光透過面積を互いに変えることのうちの１つによって、最大光量が互いに異なるように構成された液晶表示装置に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の理解を容易にするため、本発明による実施の形態の詳細の説明の前に、一般的な液晶表示装置の構成および基本作動原理について簡単に説明する。図１は、通常のネマティック液晶を利用した液晶表示装置１１の基本的な構成図である。図において、２枚の透明電極１３ａ，１３ｂ間に、４−メトキシベンリジデン−４’−ブチルアニリン（ＭＢＢＡ）と４−エトキシベンジリデン−４’−ブチルアニリン（ＥＢＢＡ）からなる、誘電異方性が負の液晶混合物１５が封入されており、透明電極１３ａ，１３ｂとともにセル１７を構成している。
【００１５】
液晶分子の長軸は電極１３ａ，１３ｂ面に垂直な方向に配向するように、あらかじめ整列させておく。液晶１５の分子軸を垂直にするには、電極面に界面活性剤をコーティングするとか、垂直配向剤を加える方法を採用する。透明電極１３ａ，１３ｂ間には電源Ｅによって電圧が印加可能であり、液晶１５に電界を加えることができる。また、１４ａ，１４ｂは透明ガラス板で、透明電極１３ａ，１３ｂに隣接して配置される。さらに、偏光板１６ａ，１６ｂが、透明ガラス板１４ａ，１４ｂを挟むように配置されている。
【００１６】
図１にある液晶表示装置１１においては、通常時、光源からの垂直入射光に対しては、光の進行方向と液晶１５の光軸が一致しているから、液晶１５を通過した光の偏光面は変化しないので、検光用偏光板１６ｂによって遮られて光は通過しない。一方、このセル１７に電圧を印加して液晶１５に電界を加えると、液晶分子が回転して、分子軸は電極１３ａ，１３ｂ面に対して傾いて垂直でなくなる。そのために透過光は複屈折効果により楕円偏光となり、一部が偏光板１６ｂを通過し、液晶表示装置１１上に文字、数字等を表示することができる。
【００１７】
図２は、１画素が３つのサブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３で構成された液晶表示装置２１を駆動するシステムを表す概略図である。図２について、その機能を重点的に説明する。入力された画像信号に基いてコントローラ２３は、各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３の液晶に対し、どのくらいの電界を、どのくらいの時間加えればよいかを演算する。コントローラ２３は、演算した各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３に対して加える電界の強さおよび時間に基いて、各信号を強度設定装置２５および時間設定装置２７に送信する。
【００１８】
強度設定装置２５および時間設定装置２７は、各々、コントローラ２３からの信号に基いて、各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３の電極に対して加える電圧（入力ビット）あるいはその時間を設定し、相当する信号を発信する。強度設定装置２５および時間設定装置２７からの信号は、ドライバ２９を介して各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３の電極に駆動信号として印加され、所望の画像を表示すべく各サブピクセルを駆動する。
【００１９】
図３は本発明の実施の形態１の要部を概念的に表した図である。図３において、液晶表示装置３１は、図１において説明した通常の液晶表示装置に対し、さらに１画素をサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの３つのセルに分割したものである。図１において説明した透明電極のうちの一側である共通電極３３ａは、この実施の形態においては画素全体を覆うものであり、透明電極の他側である対向電極３３ｂは、分割されたサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃ毎に１つずつ同種のものが配置されている。電極３３ａ，３３ｂはいずれも透明電極であり、両電極３３ａ，３３ｂ間には液晶３５が封入されている。
【００２０】
図３にある液晶表示装置の構成では、１画素が３つのサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃに分割され、サブピクセル毎に対向電極３３ｂが設置されているため、各対向電極３３ｂと共通電極３３ａとの間の電圧を別々に印加することによって、１画素が発生する光輝度を３つのサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの発生するそれぞれの光輝度（光量）の組み合わせによって形成できるため、光輝度の細かい階調の段数が実現できるという利点がある。
【００２１】
液晶３５を挟んで共通電極３３ａとサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対応する対向電極３３ｂが設けられる液晶透過部（セル）３７において、平面方向の対向電極間に第３電極３８を設けている。図３において、第３電極３８は、画素中のサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃが配置される方向に向けて延在した横電極３８ａと、横電極３８ａと直交する縦電極３８ｂとによって構成されている。第３電極３８は、或る一定の電圧に接続されている。尚、図３の上では、透明ガラス板および偏光板は省略されている。
【００２２】
図３に示した液晶表示装置では、隣り合ったサブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間にシールド電極である第３電極３８が存在することによって、シールド効果が得られる。この結果、１つのサブピクセルから漏れ出す電界の影響は低減され、各サブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの依存関係は無視できるようになり、それぞれのサブピクセルに独立に透過光量を設定できる。
【００２３】
本実施の形態において、第３電極３８は格子状をしたものであるが、本発明の第３電極３８はこの形状に限ったものではなく、サブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃに設置された各対向電極３３ｂの間に配置され、各サブピクセル３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間の電界の影響を低減できるものであれば任意の形状のものが適用可能である。また、１画素を構成するサブピクセルは、必ずしも図３にあるように３個でなければならないわけではなく、複数であれば、任意の数が許容される。
【００２４】
本発明の実施の形態２を図４を参照して説明する。図１４および１５で説明したように、全てのサブピクセルについて、液晶に電界を印加する入力ビットを同時に増加させていった場合では、各サブピクセル毎に独立に光輝度を増加させるように入力ビットを増加させていった場合に比べて、全体の光輝度は小さくなる傾向を示す場合が多い。
【００２５】
図４は、異なる開口面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３）を有する３つの開口部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを備える遮光マスク４１が装着されることによって、１画素が３つのサブピクセルＳＰ１，サブピクセルＳＰ２，サブピクセルＳＰ３に分割されたものを示している。遮光マスク４１は、例えば、図１の透明電極１３ｂと透明ガラス板１４ｂとの間に配置される。
【００２６】
図５は、図４に示した３つのサブピクセルＳＰ１，サブピクセルＳＰ２，サブピクセルＳＰ３に、光輝度を与えるための入力ビット（Ｂ）を、各々単独で１ビットずつ増加させて行った場合の光輝度（Ｉ）の変化を示したものである。各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の透過光量は、遮光マスクに設けたそれぞれの開口面積に応じて発生する。図５の線図は、上からサブピクセルＳＰ１，サブピクセルＳＰ２，サブピクセルＳＰ３の各光輝度特性を表し、いずれも設定ビットの増加につれて階段状に増加する。
【００２７】
ここで開口面積Ｓ３が最も小さいため、最も透過光量の小さいサブピクセルＳＰ３の最大光輝度Ｍａｘ（Ｐ３）が、開口面積Ｓ２が２番目に大きいサブピクセルＳＰ２の最小ビット分の光輝度変化ｄ２ｎ以上となるように設定されており、同様の関係がサブピクセルＳＰ２とサブピクセルＳＰ１の間にも成立するように、各開口面積Ｓ１，Ｓ２およびＳ３が設定されている（図５に示した実施の形態では、Ｍａｘ（Ｐ３）＞ｄ２ｎおよびＭａｘ（Ｐ２）＞ｄ１ｎ）。この関係を数式で表せば、
Ｍａｘ（Ｐ３）≧ｄ２ｎ
Ｍａｘ（Ｐ２）≧ｄ１ｎ
となる。
【００２８】
このような関係を維持したサブピクセルから成る液晶表示装置であれば、より開口面積の小さいサブピクセルが、開口面積が１段階大きなサブピクセルの、最小ビット分の光輝度変化の全範囲をカバーしているため、前述したサブピクセル間の相互作用によって全体の光量和が小さくなっても、より小さいサブピクセルが光輝度低下を補えるようにできる。
【００２９】
本発明の実施の形態３を図６および７を参照して説明する。図６は、同一形状、同一面積の開口部６３を有した遮光マスク６１が装着されることによって、１画素が３つのサブピクセルＳＰ４，サブピクセルＳＰ５，サブピクセルＳＰ６に分割されたものを示している。図６の各サブピクセルの液晶に対しては、電圧を印加する時間を、図２における時間設定装置２７を用いて互いに変化させることによって、各サブピクセルの光輝度を設定している。この場合には、マトリックス（図示せず）全体を走査する時間である１フレームあたりの時間積分値が各サブピクセルの光輝度となる。
【００３０】
各サブピクセルＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６に対して、電界を発生させる電圧を与える時間（駆動時間）は互いに異なっており、図６にあるように、それぞれｔ１，ｔ２，ｔ３（ｔ１＞ｔ２＞ｔ３）と設定している。図７は、図６に示した各サブピクセルＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６の入力ビットを、各サブピクセル単独で増加させて行った場合の、各サブピクセルの入力ビットを時間積分して得られた光輝度の特性変化を示したものである。線図は、上からサブピクセルＳＰ４，サブピクセルＳＰ５，サブピクセルＳＰ６の各光輝度特性を表し、いずれも入力ビットの増加につれて階段状に増加する。
【００３１】
この場合も実施の形態２と同様に最も透過光量の小さいサブピクセルＳＰ６の最大光量Ｍａｘ（Ｐ６）が２番目に大きいサブピクセルＳＰ５の最小ビット分の光量変化ｄ５ｎ以上と設定されており、同様の関係がサブピクセルＳＰ５とサブピクセルＳＰ４の間にも成立するように設計されている（図７に示した実施の形態では、Ｍａｘ（Ｐ６）＞ｄ５ｎおよびＭａｘ（Ｐ５）＞ｄ４ｎ）。この関係を数式で表せば、
Ｍａｘ（Ｐ６）≧ｄ５ｎ
Ｍａｘ（Ｐ５）≧ｄ４ｎ
となる。
【００３２】
このような関係を維持したサブピクセルから成る液晶表示装置であれば、サブピクセル間の相互作用によって全体の光量和が小さくなっても、より小さいサブピクセルが光量低下を補えるようにできる。
【００３３】
本発明の実施の形態４を図８を参照して説明する。図８は液晶表示装置において、1画素を構成する３つのサブピクセルＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９を示したものである。画素に遮光マスク８１をかけ、遮光マスク８１の各サブピクセルに対応する位置には、同一面積であり、同一の形状を有する複数の開口エレメント８３が設けられている。ここで開口エレメント８３の形状は、図にあるように光の回折の影響が少ない三日月形であり、透過光量の大きいサブピクセルＳＰ７は２８個、２番目に透過光量が大きいサブピクセルＳＰ８は１４個、最も透過光量が小さいサブピクセルＳＰ９は５個の開口エレメント８３を設けている。開口エレメント８３の形状が同一なので、透過光の回折は各サブピクセルの開口面積に拘わらず、全てのサブピクセルＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９で同一条件となる。
【００３４】
本発明の実施の形態５を図９を参照して説明する。図９は液晶表示装置において、1画素を構成する３つのサブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２を示したものである。図８と同様に、画素に遮光マスク９１をかけ、３つのサブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２に対応する位置に、同一面積であり、同一形状の開口エレメント９３が設けられている。
【００３５】
ここで開口エレメント９３の形状は丸みのある四角形にしており、その数は、透過光量の最も大きいサブピクセルＳＰ１０は８個、２番目に透過光量が大きいサブピクセルＳＰ１１は４個、最も透過光量が小さいサブピクセルＳＰ１２は２個の開口となっている。すなわち、各サブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２の備える開口エレメント９３の数、換言すれば、各サブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２の開口面積は、互いに２の累乗の比率となっている（ＳＰ１０が２の３乗、ＳＰ１１が２の２乗、ＳＰ１２が２の１乗）。
【００３６】
つまり、透過光量の最も大きいサブピクセルＳＰ１０の入力ビットの１／２ビットが２番目に透過光量が大きいサブピクセルＳＰ１１の1ビットに対応し、２番目に透過光量が大きいサブピクセルＳＰ１１の入力ビットの１／２ビットが最も透過光量が小さいサブピクセルＳＰ１２の１ビットに相当する、全てバイナリーの関係を維持している。これは光透過率の小さいサブピクセルの入力ビットを1ビットずつシフトしたものが次に大きい光透過度のサブピクセルの入力ビットとなる関係になっていることを意味する。これは実施の形態７で述べる較正方法を容易とする。また、これは各サブピクセル間の電位差を小さくでき、クロストークを低減できる。更に、各サブピクセル間の電位差を自由に設定できるため、液晶表示装置の特性の修正を容易にする。
【００３７】
無論、実施の形態４に述べたように、各サブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２が備える開口エレメント９３の形状が同一なので、透過光の回折は全てのサブピクセルＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２で同一条件となることは言うまでもない。
【００３８】
本発明の実施の形態６を図１０を参照して説明する。図１０（ｂ）はモノクロ液晶表示装置において、1画素を構成する３つのサブピクセルＳＰ１３，ＳＰ１４，ＳＰ１５を示したものである。これは本来、カラー液晶表示装置において図１０（ａ）に示すカラーフィルタ１０５を装着する場所に、これに代わって、遮光マスク１０１をかけ、カラーフィルタ１０５のＲＧＢに対応する３つのサブピクセルの位置に、同一形状の複数の開口エレメント１０３が設けられるように構成されている。
【００３９】
ここで、図１６は、通常のアクティブマトリックス型のカラー液晶表示装置１８１を示す。図においてカラー液晶表示装置１８１は、共通電極１８３ａ、駆動電極１８３ｂに挟まれた液晶１８５と、透明ガラス板１８９ａ，１８９ｂを備えており、共通電極１８３ａと透明ガラス板１８９ａとの間にはカラーフイルタ１８７が介在されている。図にあるように、カラーフィルタ１８７には、それぞれＲＧＢフィルタが規則的に配置されている。本実施の形態６においては、図１６に示したカラー液晶表示装置１８１の製造工程において、カラーフィルタ１８７に代えて、遮光マスク１０１を配置するのみで、製造工程における他の変更をすることなく容易にモノクロ液晶表示装置を製造できるものである。
【００４０】
遮光マスク１０１を配置する工程の位置は、カラー液晶表示装置１８１の製造工程におけるカラーフィルタ１８７を配置する位置であっても良いし、さもなくば、液晶パネルを製作する工程で液晶を塗布する前のＴＦＴ等のプロセス工程でアルミニュームなどの遮光マスクとして形成しておいても良い。このように既存のカラー液晶パネルを用いて高輝度分解能のモノクロ液晶パネルを作成できることは経済的に有利な点である。また、遮光マスク１０１の代わりに、ＮＤフィルタを装着した液晶表示装置としても同様の工程で製造でき、本発明の効果を奏することができる。
【００４１】
本発明の実施の形態７を図１１乃至１３を参照して説明する。図１１乃至１３は液晶表示装置において、３つの開口面積（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３）の異なる開口部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有する遮光マスク４１を装着することによって、１画素を構成する各サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３（図４において前出）の光量を互いに変えたものについて、その階調較正を行う手順を示している。
【００４２】
図１１（ａ），１２（ａ），１３（ａ）は、各サブピクセルを表し、開口部内の文字は、各階調較正時の固定された入力ビットを示す。図１１（ｂ），１２（ｂ），１３（ｂ）は、階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフであり、図１１（ｃ），１２（ｃ），１３（ｃ）は、階調較正時の各サブピクセルの入力ビットと光輝度との関係を示した表である。
【００４３】
また、図１１（ｂ），１２（ｂ），１３（ｂ）において、グラフの横軸は階調較正時の入力ビット、縦軸は高精度の光量モニタを液晶表示装置の画面上に密着設置して測定した光輝度を示す。また、実線は希望出力特性を示し、上下方向に積み上げられた矩形は、それぞれ図１１（ｂ）ではサブピクセルＳＰ１、ＳＰ２およびＳＰ３の光輝度が、図１２（ｂ）ではサブピクセルＳＰ２およびＳＰ３の光輝度が、図１３（ｂ）ではサブピクセルＳＰ３の光輝度が階調較正時に変化される様を表す。
【００４４】
１例として、希望出力特性はＤＩＣＯＭスタンダードでは入力ビットに対して、その２．２乗の光輝度特性を出さなければならない。この特性は全サブピクセルを開放した状態で最大の光輝度（Ｌｍａｘ）と完全遮断時の透過輝度（Ｌｍｉｎ）を予め求めておけば、希望出力特性のカーブは自動的に決定される。ここではバックライトの光量には温度特性が有るので、液晶を透過しない場所で光量をモニタして、予め常に一定のバックライト光量を得られるように別途に光量安定化を行っておくことが必要である。設定する最大階調数を、例えば２０４８階調とすれば、ｎ段階目の階調として設定しなければならない目標輝度（Ｌｎ）は、以下のようになる。
Ｌｎ＝ｎ＊（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／２０４７＋Ｌｍｉｎ
【００４５】
この目標輝度（Ｌｎ）に対応する各サブピクセルの入力ビットを決める手順を以下に述べる。まず全サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３の入力ビットを同一にして、徐々に増加させ、Ｌｎに最も近づいたところ（Ｌｎ＋α）で、その入力ビットをサブピクセルＳＰ１の入力ビットとして固定する（図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）においてkで表されている）。次にサブピクセルＳＰ２およびＳＰ３の入力ビットを同一にして、ｋから徐々に増加または減少させ、Ｌｎに更に最も近づいたところ（Ｌｎ＋β（α＞β））で、その入力ビットをサブピクセルＳＰ２の設定ビットとして固定する（図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）においてｋ−２で表されている）。
【００４６】
次に同様に、サブピクセルＳＰ１およびＳＰ２の入力ビットを各々、ｋ，ｋ−２に固定し、サブピクセルＳＰ３の入力ビットをｋから徐々に増加または減少させ、Ｌｎに更に最も近づいたところ（Ｌｎ＋γ（β＞γ））で、その入力ビットをサブピクセルＳＰ３の入力ビットとして固定する（図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）においてｋ−３で表されている）。このようにして、目標輝度Ｌｎに対して、それに最も近いサブピクセルの入力ビットを決定することができる。所望の階調数が２０４８であれば、ｎを０から２０４７まで以上のステップをくり返して、全ての階調（Ｌ０〜Ｌ２０４７）に対応する参照表（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ：ＬＵＴ）を求めることができる。なお、図１１（ｃ），１２（ｃ），１３（ｃ）において、光輝度の欄はＬｎに最接近したときのもののみを記入し、他のときのものは省略している。
【００４７】
尚、上記手順の最初において、全サブピクセルＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３の入力ビットを同一にして、徐々に増加させているが、この場合、逆に高輝度側から減少させてもよい。また、増加あるいは減少させる入力ビットは必ずしも１ビットづつでなければならないわけではなく、任意の入力ビット値でよいことは言うまでもない。
【００４８】
本発明の実施の形態８を以下に説明する。上の実施の形態７で得られたＬＵＴは測定される環境の温度によって異なる。このため幾つかの温度においてＬＵＴを複数作成し、使用時の環境温度におけるＬＵＴを、その使用温度に応じて適切に使用することが求められる。簡易的に環境温度におけるＬＵＴを作成するために、２つ以上の環境温度におけるＬＵＴを用い、これらから実際の使用温度において較正したＬＵＴを作成する。例えば、環境温度が１５℃と５５℃時のＬＵＴとして以下のものが得られたとする。
【００４９】
【表２】
2006085190.tif 000004
【００５０】
【表３】
2006085190.tif 000005
【００５１】
実際の使用温度がＴ℃の場合には、合成輝度Ｌｋの段階で、サブピクセルＳＰ１の入力ビットをｍ（Ｔ）ｋ１
、サブピクセルＳＰ２の入力ビットをｍ（Ｔ）ｋ２、サブピクセルＳＰ３の入力ビットをｍ（Ｔ）ｋ３とすれば、
m(T)k1 =(T-15)*{m(55)k1-m(15)k1}/40+m(15)k1
m(T)k2 =(T-15)*{m(55)k2-m(15)k2}/40+m(15)k2
m(T)k3 =(T-15)*{m(55)k3-m(15)k3}/40+m(15)k3
【００５２】
でｋについて階調数だけ計算することで温度ＴにおけるＬＵＴを下記のように作成できる。尚、前記した複数の温度におけるＬＵＴは、階調較正時にその都度作成されてもよいし、あるいは予め作成されておいてもよい。
【００５３】
【表４】
2006085190.tif 000006
【００５４】
狭い温度範囲では、上述したように、幾つかのＬＵＴを用いて、線形的な内挿法や外挿法で新たにＬＵＴを作成することができる。しかし、任意の広い使用温度で、限られたＬＵＴを用いて、単純に線形的な外挿法や内挿法により較正することは困難である。このような液晶そのものの非線形の特性は、先立って測定され得る温度Ｔの関数ｇ（Ｔ）として求めておくことができる。このような関数は曲線の形状が同一であって、拡大比率ａとオフセット成分ｂで代表することができる（ここで合成輝度ｋにおける係数をａｋ，ｂｋと表す）。則ち、
ｆｋ（Ｔ）＝ａｋ・ｇ（Ｔ）＋ｂｋ
ｍ（Ｔ）ｋｊ＝ｆｋ（Ｔ）  （ｊ＝１，２，３）
ｆｋ（１５）＝ｍ（１５）ｋｊ  （ｊ＝１，２，３）
ｆｋ（５５）＝ｍ（５５）ｋｊ  （ｊ＝１，２，３）
【００５５】
上式を連立させて、ａｋ，ｂｋを決定すれば、ｍ（Ｔ）ｋｊを求めることができる。これを全てのｋにおいて求めれば、温度Ｔにおける所望のＬＵＴが得られる。
【００５６】
尚、前記した本発明の実施の形態１，２，７および８においては、各サブピクセル間で開口面積の異なる開口部を備えた遮光マスクを用いて、各サブピクセル間の光量を互いに異ならせたもののみでなく、各サブピクセル間で光透過量を異ならせたＮＤフィルタを装着した液晶表示装置、あるいは各サブピクセル自体の光透過面積を互いに異ならせた液晶表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】液晶表示装置の基本的な構成図である。
【図２】液晶表示装置を駆動するシステムを表す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１による液晶表示装置の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２による液晶表示装置のサブピクセルを表す図である。
【図５】本発明の実施の形態２による液晶表示装置の入力ビットと光輝度との関係を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態３による液晶表示装置の各サブピクセルとその駆動時間を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態３による液晶表示装置の入力ビットと光輝度との関係を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態４による液晶表示装置の各サブピクセルを表す図である。
【図９】本発明の実施の形態５による液晶表示装置の各サブピクセルを表す図である。
【図１０】液晶表示装置のカラーフィルタを表す図（ａ）と、本発明の実施の形態６による液晶表示装置の各サブピクセルを表す図（ｂ）である。
【図１１】本発明の実施の形態７による液晶表示装置の第１手順における各サブピクセルを表す図（ａ）と、階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ（ｂ）および階調較正時の各サブピクセルの入力ビットと光輝度との関係を示す表を表す図（ｃ）である。
【図１２】本発明の実施の形態７による液晶表示装置の第２手順における各サブピクセルを表す図（ａ）と、階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ（ｂ）および階調較正時の各サブピクセルの入力ビットと光輝度との関係を示す表を表す図（ｃ）である。
【図１３】本発明の実施の形態７による液晶表示装置の第３手順における各サブピクセルを表す図（ａ）と、階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ（ｂ）および階調較正時の各サブピクセルの入力ビットと光輝度との関係を示す表を表す図（ｃ）である。
【図１４】従来からあった、１画素を開口面積の異なる複数のサブピクセルから構成した液晶表示装置の各サブピクセルを表す図である。
【図１５】従来からあった、１画素を開口面積の異なる複数のサブピクセルから構成した液晶表示装置の入力ビットと光輝度との関係を表す図である。
【図１６】従来のカラー液晶表示装置を表す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１，２１，３１，１８１…液晶表示装置、３２ａ〜３２ｃ，ＳＰ１〜１５…サブピクセル、１３ａ，３３ａ，１８３ａ，１３ｂ，３３ｂ，１８３ｂ…電極、１５，３５，１８５…液晶、１７，３７…セル、３８…第３電極、４１，６１，８１，９１，１０１…遮光マスク、８３，９３，１０３…開口エレメント、１０５，１８７…カラーフィルタ
【図１】
2006085190.tif 000007
【図２】
2006085190.tif 000008
【図３】
2006085190.tif 000009
【図４】
2006085190.tif 000010
【図５】
2006085190.tif 000011
【図６】
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【図７】
2006085190.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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