(57)【要約】【課題】  光の中心の移動を抑制するとともに所定の輝度分解能を有して表示する２次元モノクロビット面表示装置を提供すること。【解決手段】  ＬＵＴ制御回路２４は、画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度値を用いて画像の表示に必要な理論輝度値を計算する。また、回路２４は、３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度差が「０」となる８ビットの輝度制御信号の値の組み合わせを選択する。さらに、回路２４は、この組み合わせのうち画素１１の周縁部分に位置するサブピクセル１１１，１１３の輝度に対して重み付けし、重み付けした輝度の値が等しくなる組み合わせを選択する。このように選択された組み合わせは、光の中心の移動が最小となる組み合わせであり、回路２４は、この組み合わせを実現するために回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のルックアップテーブルを書き換える。【選択図】  図２
2006154685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素がｍ個（ｍは３以上の整数）のサブピクセルによって構成されたビット面と、同ビット面に対して所定光量の光を放射するバックライトと、前記各画素を構成するｍ個のサブピクセルにより前記バックライトから入射した光の透過量を変更させて前記ビット面を所定の輝度分解能で表示させる制御ユニットとを備えた２次元モノクロビット面表示装置であって、前記制御ユニットを、
外部から送信される所定の信号を受信する入力回路と、
前記ｍ個のサブピクセルのそれぞれに対応して設けられて、前記ｍ個のサブピクセルが複数の階調で前記バックライトからの入射光を透過させるための複数ビットの輝度情報を、所定のルックアップテーブルを参照することにより前記受信した所定の信号から変換して出力するｍ個のルックアップテーブル回路と、
前記ｍ個のルックアップテーブル回路にそれぞれ接続されて、同ｍ個のルックアップテーブル回路から出力された複数ビットの輝度情報に基づき、前記ｍ個のサブピクセルをそれぞれ所定の階調で前記バックライトからの入射光を透過させて所定の輝度に制御する輝度制御信号を出力するｍ個の輝度制御回路と、
前記ｍ個の輝度制御回路によってそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて所定の輝度に制御される前記ｍ個のサブピクセルの各輝度を合計した合計輝度値が前記受信した所定の信号により指示される画素の輝度と一致する輝度制御信号の組み合わせを選択し、同選択した組み合わせのうち前記ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となる輝度制御信号の組み合わせを決定するとともに、前記ｍ個の輝度制御回路が前記決定した組み合わせを実現する輝度制御信号を出力するために前記ルックアップテーブル回路の参照する前記ルックアップテーブルを変更するルックアップテーブル制御回路と、
前記ｍ個の輝度制御回路からそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて前記ｍ個のサブピクセルの輝度を制御する表示制御回路とから構成したことを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記ルックアップテーブル制御回路は、
前記画素を構成するｍ個のサブピクセルのうち同画素の略中央部分を構成するサブピクセルの輝度と、前記画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度とが同一となる輝度制御信号の組み合わせを選択し、同選択した組み合わせのうち前記画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度に対して所定の重みを付加し、同重みを付加したサブピクセルの輝度が略同一となる組み合わせを前記輝度の偏りが最小となる輝度制御信号の組み合わせとして決定することを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項３】
各画素がｍ個（ｍは３以上の整数）のサブピクセルによって構成されたビット面と、同ビット面に対して所定光量の光を放射するバックライトと、前記各画素を構成するｍ個のサブピクセルにより前記バックライトから入射した光の透過量を変更させて前記ビット面を所定の輝度分解能で表示させる制御ユニットとを備えた２次元モノクロビット面表示装置であって、前記制御ユニットを、
外部から送信される所定の信号を受信する入力回路と、
前記ｍ個のサブピクセルのそれぞれに対応して設けられて、前記ｍ個のサブピクセルが複数の階調で前記バックライトからの入射光を透過させるための複数ビットの輝度情報を、前記ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となるように予め記憶されたルックアップテーブルを参照することにより前記受信した所定の信号から変換して出力するｍ個のルックアップテーブル回路と、
前記ｍ個のルックアップテーブル回路にそれぞれ接続されて、同ｍ個のルックアップテーブル回路から出力された複数ビットの輝度情報に基づき、前記ｍ個のサブピクセルをそれぞれ所定の階調で前記バックライトからの入射光を透過させて所定の輝度に制御する輝度制御信号を出力するｍ個の輝度制御回路と、
前記ｍ個の輝度制御回路からそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて前記ｍ個のサブピクセルの輝度を制御する表示制御回路とから構成したことを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記画素を構成するｍ個のサブピクセルは、
２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の割合で光を透過するＮＤフィルタがそれぞれ装着されるものである２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記画素が３個のサブピクセルから構成されており、
この３個のサブピクセルに装着されるＮＤフィルタの光を透過する割合が１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであることを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記画素を構成するｍ個のサブピクセルは、
前記バックライトから入射した光が透過する面積の比を２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の比で異ならせるための開口を有するマスクフィルタがそれぞれ装着されるものである２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記画素が３個のサブピクセルから構成されており、
この３個のサブピクセルに装着されるマスクフィルタによって異なる前記バックライトから入射した光が透過する面積の比が１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであることを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記ｍ個のサブピクセルは、
その形成面積の比が２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の比に設定されるものである２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記画素が３個のサブピクセルから構成されており、
前記３個のサブピクセルの形成面積の比が１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであることを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した２次元モノクロビット面表示装置において、
前記制御ユニットは、さらに、
各サブピクセルの輝度をごく僅かに時間軸方向にずらして制御する時間軸制御回路を備えたことを特徴とする２次元モノクロビット面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各画素の輝度が所定のビットのデジタル信号によって制御されることによりモノクロ画像を表示する２次元モノクロビット面表示装置に関する。
【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、例えば下記特許文献１に示すように、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。この従来の輝度分解能を高める方法では、サブピクセルの透過光量を変える方法として、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となっている。すなわち、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、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となっている。
【特許文献１】特開２００１−２４２８２８号公報
【０００３】
しかしながら、上記従来の構成により、液晶表示装置の輝度分解能を高めた場合には、１画素を構成するサブピクセルの透過光量すなわちサブピクセルの輝度が偏ると光量の中心が画素の中心に対してずれる場合がある。具体的に説明すると、例えば、開口面積が異なる３つのサブピクセルを用いて画素を構成し、これらのサブピクセルをそれぞれ８ビット（２５６階調）で制御した場合には、３つのサブピクセルの組み合わせは２４ビットとなる。このとき、画素の輝度は３つのサブピクセルの輝度を合成したものとなるため、画素のある合成輝度を実現する各サブピクセルの階調の組み合わせは複数存在する。この場合、３つのサブピクセルを直線状に並べて画素を構成したとすると、画素の合成輝度が同一であっても、右端に位置するサブピクセルの輝度が最も大きい場合と、左端に位置するサブピクセルの輝度が最も大きい場合とでは、光の中心すなわち光の重心がずれることになる。このため、画素の合成輝度が同じものでも、１つの画素を構成するサブピクセルが偏ったビットの組み合わせとなれば、画素の重心と光の重心とが互いにずれる。これは、１画素以内の大きさではあるが、高品質の表示が要求される場合、例えば、医療用のＸ線画像を表示する場合などにおいては、精細な表示ができない可能性がある。
【発明の開示】
【０００４】
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、光の中心の移動を抑制するとともに所定の輝度分解能を有して表示する２次元モノクロビット面表示装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の特徴は、各画素がｍ個（ｍは３以上の整数）のサブピクセルによって構成されたビット面と、同ビット面に対して所定光量の光を放射するバックライトと、前記各画素を構成するｍ個のサブピクセルにより前記バックライトから入射した光の透過量を変更させて前記ビット面を所定の輝度分解能で表示させる制御ユニットとを備えた２次元モノクロビット面表示装置であって、前記制御ユニットを、外部から送信される所定の信号を受信する入力回路と、前記ｍ個のサブピクセルのそれぞれに対応して設けられて、前記ｍ個のサブピクセルが複数の階調で前記バックライトからの入射光を透過させるための複数ビットの輝度情報を、所定のルックアップテーブルを参照することにより前記受信した所定の信号から変換して出力するｍ個のルックアップテーブル回路と、前記ｍ個のルックアップテーブル回路にそれぞれ接続されて、同ｍ個のルックアップテーブル回路から出力された複数ビットの輝度情報に基づき、前記ｍ個のサブピクセルをそれぞれ所定の階調で前記バックライトからの入射光を透過させて所定の輝度に制御する輝度制御信号を出力するｍ個の輝度制御回路と、前記ｍ個の輝度制御回路によってそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて所定の輝度に制御される前記ｍ個のサブピクセルの各輝度を合計した合計輝度値が前記受信した所定の信号により指示される画素の輝度と一致する輝度制御信号の組み合わせを選択し、同選択した組み合わせのうち前記ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となる輝度制御信号の組み合わせを決定するとともに、前記ｍ個の輝度制御回路が前記決定した組み合わせを実現する輝度制御信号を出力するために前記ルックアップテーブル回路の参照する前記ルックアップテーブルを変更するルックアップテーブル制御回路と、前記ｍ個の輝度制御回路からそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて前記ｍ個のサブピクセルの輝度を制御する表示制御回路とから構成したことにある。
【０００６】
この場合、前記ルックアップテーブル制御回路は、前記画素を構成するｍ個のサブピクセルのうち同画素の略中央部分を構成するサブピクセルの輝度と、前記画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度とが同一となる輝度制御信号の組み合わせを選択し、同選択した組み合わせのうち前記画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度に対して所定の重みを付加し、同重みを付加したサブピクセルの輝度が略同一となる組み合わせを前記輝度の偏りが最小となる輝度制御信号の組み合わせとして決定するとよい。
【０００７】
また、本発明の他の特徴は、各画素がｍ個（ｍは３以上の整数）のサブピクセルによって構成されたビット面と、同ビット面に対して所定光量の光を放射するバックライトと、前記各画素を構成するｍ個のサブピクセルにより前記バックライトから入射した光の透過量を変更させて前記ビット面を所定の輝度分解能で表示させる制御ユニットとを備えた２次元モノクロビット面表示装置であって、前記制御ユニットを、外部から送信される所定の信号を受信する入力回路と、前記ｍ個のサブピクセルのそれぞれに対応して設けられて、前記ｍ個のサブピクセルが複数の階調で前記バックライトからの入射光を透過させるための複数ビットの輝度情報を、前記ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となるように予め記憶されたルックアップテーブルを参照することにより前記受信した所定の信号から変換して出力するｍ個のルックアップテーブル回路と、前記ｍ個のルックアップテーブル回路にそれぞれ接続されて、同ｍ個のルックアップテーブル回路から出力された複数ビットの輝度情報に基づき、前記ｍ個のサブピクセルをそれぞれ所定の階調で前記バックライトからの入射光を透過させて所定の輝度に制御する輝度制御信号を出力するｍ個の輝度制御回路と、前記ｍ個の輝度制御回路からそれぞれ出力される輝度制御信号に基づいて前記ｍ個のサブピクセルの輝度を制御する表示制御回路とから構成したことにもある。
【０００８】
これらの場合、前記画素を構成するｍ個のサブピクセルは、２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の割合で光を透過するＮＤフィルタがそれぞれ装着されるものであるとよい。この場合、前記画素が、例えば、３個のサブピクセルから構成されており、この３個のサブピクセルに装着されるＮＤフィルタの光を透過する割合が、例えば、１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであるとよい。
【０００９】
また、前記画素を構成するｍ個のサブピクセルは、前記バックライトから入射した光が透過する面積の比を２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の比で異ならせるための開口を有するマスクフィルタがそれぞれ装着されるものであるとよい。この場合、前記画素が、例えば、３個のサブピクセルから構成されており、この３個のサブピクセルに装着されるマスクフィルタによって異なる前記バックライトから入射した光が透過する面積の比が１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであるとよい。
【００１０】
さらに、前記ｍ個のサブピクセルは、その形成面積の比が２のｎ乗分の１（ｎは０からｍまでの整数）の値をパーセントで表した値またはその近傍の値の比に設定されるものであるとよい。この場合、前記画素が、例えば、３個のサブピクセルから構成されており、前記３個のサブピクセルの形成面積の比が１００％，５０％，２５％、５０％，１００％，２５％、または、１００％，１００％，２５％のうちのいずれか一つの組み合わせであるとよい。
【００１１】
これらによれば、制御ユニットは、各サブピクセルの輝度制御信号によってそれぞれのサブピクセルの輝度をそれぞれ制御することにより、画素の輝度の階調すなわち輝度分解能を必要十分に確保することができる。このとき、サブピクセルを透過する光の強度割合をそれぞれ異ならせることによって、画素の輝度分解能をより高く確保することができる。また、ルックアップテーブル制御回路は、ｍ個のサブピクセルのそれぞれの輝度を合計した合計輝度値と所定の信号により指示される画素の輝度とが一致する輝度制御信号の組み合わせを、ｍ個のサブピクセルにそれぞれ対応したｍ個の輝度制御信号の複数の組み合わせの中から選択することができる。そして、ルックアップテーブル制御回路は、選択した組み合わせのうち、ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となる輝度制御信号の組み合わせを決定する。このように、輝度の偏りが最小となる場合においては、各サブピクセルを透過した透過光の透過光量すなわち各サブピクセルの輝度によって決定される光の中心の位置、言い換えれば、光の重心が乱れにくくなる。このため、ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りを最小とするとともに、光の重心が、例えば、画素の略中央と一致するように各サブピクセルの輝度すなわち輝度制御信号の組み合わせを決定すれば、画素は、常に、その略中央部分（画素の重心）でバックライトから入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００１２】
また、ルックアップテーブル制御回路は、ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となる組み合わせを決定するに当たり、前記画素を構成するｍ個のサブピクセルのうち画素の略中央部分を構成するサブピクセルの輝度と、画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度とが同一となる輝度制御信号の組み合わせを選択することができる。これにより、画素の略中央部分を構成するサブピクセルの輝度と、画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度との輝度差が略「０」となるため、輝度の偏りの小さい組み合わせ、言い換えれば、画素の全体がバランス良く光る輝度制御信号の組み合わせを選択することができる。そして、ルックアップテーブル制御回路は、上記のように選択した組み合わせのうち、画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度に対して所定の重み（例えば、各サブピクセルの偏向量を表す係数など）を付加し、これらのサブピクセルの輝度が略同一となる組み合わせを選択し、この組み合わせをｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となる組み合わせとして決定することができる。このように、光の重心を乱す（移動させる）大きな要因となる画素の周縁部分を構成するサブピクセルの輝度が略同一となる組み合わせを選択することによって、光の重心が乱れることを効果的に抑制することができる。したがって、光の重心を、例えば、画素の略中央と一致させる場合には、画素は、常に、その略中央部分（画素の重心）でバックライトから入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００１３】
さらに、ルックアップテーブル回路は、ｍ個のサブピクセルの輝度の偏りが最小となるように予め記憶されたルックアップテーブルを備えることができる。この場合には、ある合計輝度値に対して最も輝度の偏りが小さく、光の重心が画素の略中央部分と一致する組み合わせを、予め計算によって決定しておくとよい。これによっても、画素は、常に、その略中央部分（画素の重心）でバックライトから入射した光を必要な輝度分解能により表示することができて高品質の表示が可能となるとともに、制御ユニットの構成を簡略化することができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記制御ユニットが、さらに、各サブピクセルの輝度をごく僅かに時間軸方向にずらして制御する時間軸制御回路を備えたことにもある。これによれば、ごく僅かに時間差を設けて、輝度制御信号によりサブピクセルの表示を制御することができるため、より良好な輝度分解能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置としての液晶表示装置Ａの構成を概略的に示している。液晶表示装置Ａは、入力した映像信号に基づいて映像を表示する液晶表示ユニット１と、同ユニット１の表示態様を制御する制御ユニット２と、液晶表示ユニット１の表示面における輝度を検出し、同検出結果を制御ユニット２に出力する輝度測定ユニット３とから構成されている。
【００１６】
液晶表示ユニット１は、多数個の画素１１から構成された液晶表示面（液晶パネル）１０と、液晶パネル１０の背面側に配置されるバックライト１２とを備えている。ここで、この第１実施形態においては、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１の１つ１つを複数のサブピクセルによって構成し、各サブピクセルについて輝度制御を実施して液晶パネル１０の輝度分解能を高める空間変調ディザ方法を採用する。このため、画素１１は、図１にて一部を拡大して示すように、１つの画素１１が３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３によって構成されている。
【００１７】
サブピクセル１１１，１１２，１１３は、誘電異方性が負の液晶混合物（例えば、４−メトキシベンジリデン−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）などの混合物）が封入されたセルから構成されている。ここで、セルの構造に関しては従前までに種々の構造が考案されており、本発明においてはいかなる構造も採用可能であるが、本第１実施形態においては、例えば、セルの一面側に設けた透明電極に２つの電極を形成しておき、これらの電極に電圧を印加することによって封入された液晶混合物（以下、単に液晶という）に電界を加える構造のセルを採用する。そして、セル内に封入される液晶の液晶分子の長軸は、透明電極面に垂直な方向に配向するように予め整列されている。なお、液晶の分子軸を垂直にするには、例えば、透明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とよい。また、セルの透明電極側には、偏光板が配置されるようになっている。
【００１８】
このように構成されたサブピクセル１１１，１１２，１１３においては、通常時、バックライト１２からの垂直入射光に対しては、光の進行方向と液晶の光軸が一致しているから、液晶を通過した光の偏光面は変化しないため、偏光板によって遮られて光は通過しない。一方、前記セルに電圧を印加して液晶に電界を加えると、液晶分子が回転して、分子軸は透明電極面に対して傾き、垂直でなくなる。このため、バックライト１２からの垂直入射光のうち、液晶を通過することにより光の偏光面が変化した一部の光が偏光板を通過するようになる。これにより、印加する電圧、言い換えれば、液晶に加える電界を変更することにより、分子軸の傾きを制御することができるため、偏光板を通過する透過光の光量すなわちサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を適宜変更することができるようになっている。
【００１９】
そして、各サブピクセル１１１，１１２，１１３には、それぞれ光透過率の異なるＮＤフィルタ(Natural Density filter)が装着されている。具体的に説明すると、サブピクセル１１１には、例えば、５０％の光透過率のＮＤフィルタ１１１Ｆが装着される。サブピクセル１１２には、例えば、１００％の光透過率のＮＤフィルタ１１２Ｆが装着される。また、サブピクセル１１３には、例えば、２５％の光透過率のＮＤフィルタ１１３Ｆが装着される。なお、ＮＤフィルタ１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆの装着に関しては、例えば、広く知られているカラー液晶表示装置のＲＧＢフィルタの成膜方法を適用することができる。この場合、ＲＧＢフィルタを形成する代わりに５０％，１００％，２５％のＮＤフィルタを形成すればよいため、容易であり、製造上の問題もない。
【００２０】
制御ユニット２は、図２に示すように、操作ボタン群２１、入力回路２２、輝度制御回路２３、ルックアップテーブル制御回路２４（以下、ＬＵＴ制御回路２４という）および液晶表示制御回路２５を備えている。操作ボタン群２１は、ユーザによって操作されて各種コマンドを入力するものである。入力回路２２は、外部のコンピュータその他外部回路から送信された映像信号および制御信号を受信するものであり、映像信号を受信する映像信号入力端子ＩＭＴと制御信号を受信する制御信号入力端子ＣＭＴとが設けられている。ここで、映像信号とは、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１のうち表示させる画素１１を指定する信号であり、制御信号とは、映像信号に基づいて表示させる画素１１の表示態様（例えば、必要な輝度など）を指定する信号である。輝度制御回路２３は、液晶パネル１０を構成する画素１１（詳しくは、サブピクセル１１１，１１２，１１３）のそれぞれの輝度を制御するための回路である。このため、輝度制御回路２３は、サブピクセル１１１の輝度を制御する第１輝度制御回路２３１と、サブピクセル１１２の輝度を制御する第２輝度制御回路２３２と、サブピクセル１１３の輝度を制御する第３輝度制御回路２３３とから構成されている。
【００２１】
これら第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、サブピクセル１１１，１１２，１１３を２５６階調の輝度で表示させるために、８ビットからなる輝度制御信号を液晶表示制御回路２５に出力する。このため、第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３には、それぞれ、輝度を２５６階調に制御するための輝度情報（８ビット）を供給するルックアップテーブル回路（以下、ＬＵＴ回路という）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が接続されている。ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、１１ビット入力／８ビット出力の書き換え可能なルックアップテーブルを備えた回路であり、入力回路２２の映像信号入力端子ＩＭＴおよびＬＵＴ回路Ｌ０を介して受信した映像信号（例えば、モノクロ映像信号）に含まれる１１ビット（２０４８階調）の輝度情報を８ビットの輝度情報に変換して出力する。ＬＵＴ回路Ｌ０は、入力回路２２の映像入力端子ＩＭＴを介して受信されたモノクロ映像信号の輝度カーブを任意に変更して制御するものであり、１１ビット入力／１１ビット出力の書き換え可能なルックアップテーブルを備えた回路である。
【００２２】
そして、ＬＵＴ回路Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３には、ＬＵＴ制御回路２４が接続されている。ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対して、所定のルックアップテーブルの書き込み、変更、削除などを制御する回路である。具体的に説明すると、ＬＵＴ制御回路２４は、操作ボタン群２１および制御信号入力端子ＣＭＴと接続されていて、操作ボタン群２１を利用してユーザが入力するコマンドや外部から送信される制御信号に基づき、ＬＵＴ回路Ｌ０が参照するルックアップテーブルを適宜変更する。また、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを、後述の選択処理による輝度制御信号の値の組み合わせを実現するように適宜変更する。なお、ＬＵＴ制御回路２４は、輝度測定ユニット３とも接続しており、同ユニット３によって検出された液晶パネル１０の表示面における輝度を適宜用いて、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することもできる。液晶表示制御回路２５は、輝度制御回路２３から出力される輝度制御信号に基づき、サブピクセル１１１，１１２，１１３に印加する電界を同輝度制御信号に対応した８ビットで制御し、液晶表示ユニット１の液晶パネル１０の画素１１（詳しくは、サブピクセル１１１，１１２，１１３）の輝度を制御する。
【００２３】
次に、上記のように構成した液晶表示装置Ａの作動について説明する。外部のコンピュータその他外部回路から送信されたモノクロ映像信号および制御信号は、制御ユニット２の入力回路２２によって受信される。すなわち、モノクロ映像信号は制御ユニット２の入力回路２２の映像信号入力端子ＩＭＴによって受信される。また、制御信号は入力回路２２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信される。以下、まず、制御信号が制御ユニット２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信された場合から説明する。
【００２４】
制御ユニット２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信された制御信号は、ＬＵＴ制御回路２４に供給される。ＬＵＴ制御回路２４は、供給された制御信号または操作ボタン群２１を利用してユーザにより入力されたコマンドに基づき、ＬＵＴ回路Ｌ０が参照するルックアップテーブルとして、例えば、ＤＩＣＯＭスタンダードカーブ、指数カーブ、リニアカーブなどを書き込む。また、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルとして、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度が最適となる、より詳しくは後述するように各サブピクセル１１１，１１２，１１３の透過光量すなわち輝度の偏りが最も小さくなるルックアップテーブルを書き込む。
【００２５】
一方、制御ユニット２の映像信号入力端子ＩＭＴによって受信された１１ビットのモノクロ映像信号は、ＬＵＴ回路Ｌ０に供給される。ＬＵＴ回路Ｌ０は、上述したように書き込まれたルックアップテーブルを参照することにより、供給されたモノクロ映像信号を指定された輝度カーブに対応した輝度情報（１１ビット）に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ０は、変換した１１ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ供給する。ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、供給された１１ビットの輝度情報を、上述したように書き込まれたルックアップテーブルを参照することによって、対応するサブピクセル１１１，１１２，１１３が２５６階調の階調値で制御されるように８ビットの輝度情報に変換して輝度制御回路２３に出力する。
【００２６】
輝度制御回路２３すなわち各サブピクセル１１１，１１２，１１３に対応した第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、出力された８ビットの輝度情報に従って、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御するための輝度制御信号を液晶表示制御回路２５に出力する。これにより、液晶表示制御回路２５は、８ビットの輝度制御信号に対応した電界の強さをサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれに設けられた図示しない電極に印加することにより、液晶分子の配向を変化させる。これにより、バックライト１２から液晶パネル１０に入射した光がサブピクセル１１１，１１２，１１３に到達すると、変化した液晶分子の配向によって入射光の一部が遮られるとともに、一部透過した透過光が液晶パネル１０の表示面に映像を表示することができる。
【００２７】
このように、各画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を８ビットの輝度制御信号によって２５６階調に制御すると、１つの画素１１の輝度の組み合わせは２４ビットとなる。このとき、５０％の光透過率のＮＤフィルタ１１１Ｆを装着したサブピクセル１１１の輝度値をＳＢ１、１００％の光透過率のＮＤフィルタ１１２Ｆを装着したサブピクセル１１２の輝度値をＳＢ２、２５％の光透過率のＮＤフィルタ１１３Ｆを装着したサブピクセル１１３の輝度値をＳＢ３とすると、１つの画素１１の合計輝度値としての理論輝度値Ｘは下記式１に従って計算することができる。
Ｘ＝ＳＢ１×０．５＋ＳＢ２×１．０＋ＳＢ３×０．２５  …式１
【００２８】
ここで、理論輝度値Ｘの計算に当たっては、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度値についての２４ビットの組み合わせは極めて多数存在するが、例えば、次のように計算する。すなわち、サブピクセル１１１の輝度制御信号の値を「０」、サブピクセル１１２の輝度制御信号の値を「０」に固定し、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値を「０」から「２５５」まで変化させて計算する。次に、サブピクセル１１１の輝度制御信号の値を「０」に固定し、サブピクセル１１２の輝度制御信号の値を「１」から「２５５」まで変化させるとともに、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値を「０」から「２５５」まで変化させる。さらに、サブピクセル１１１の輝度制御信号の値を「１」から「２５５」まで変化させるとともに、サブピクセル１１２および１１３の輝度制御信号の信号を「０」から「２５５」まで変化させる。
【００２９】
このように、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度制御信号の値を変化させて計算される理論輝度値Ｘは、下記表１に一部を示すように、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値が「１」増加するごとに「０．２５」増加する値となる。また、図３のグラフにて理論輝度値Ｘの計算結果の一部を示すように、「０．２５」増加する理論輝度値Ｘの値は、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値が「０」から「２５５」まで変化するごとに繰り返し計算される。
【００３０】
【表１】
2006154685.tif 000003
【００３１】
ところで、上述したように計算される理論輝度値Ｘは、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度制御信号の値が異なる組み合わせであっても、同一の値となる場合がある。すなわち、図３にて太実線で示すように、例えば、理論輝度値Ｘが「ａ」となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせは、複数存在する。しかしながら、これらの組み合わせにおいては、各サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度が偏ることによって光の中心が移動している、言い換えれば、光の重心が乱れる組み合わせも含まれている。このため、高品質の表示が要求される場合においては、光の重心が乱れることによって表示品質が低下する場合がある。この表示品質の低下を防止するため、ＬＵＴ制御回路２４は、複数存在する組み合わせから最も輝度の偏りが小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択する。以下、この選択について詳細に説明する。
【００３２】
まず、ＬＵＴ制御回路２４は、上述したように、例えば、理論輝度値Ｘが「ａ」となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせを複数計算する。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、これら計算された複数の組み合わせのうち、下記式２によって表される関係が成立する組み合わせを選択する。
ＳＢ２×１．０−ＳＢ１×０．５−ＳＢ３×０．２５＝０  …式２
この式２によれば、画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３のうち、画素１１の中央部分に位置するサブピクセル１１２の輝度制御信号の値言い換えれば輝度と画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１およびサブピクセル１１３の輝度制御信号の値言い換えれば輝度との輝度差が「０」となる組み合わせが選択される。このように、輝度差が「０」となる状態は、画素１１の中央部分に位置するサブピクセル１１２と、画素１１の周縁部分に位置するサブピクセル１１１，１１３とがバックライト１２からの入射光をバランス良く透過している状態、すなわち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度に大きな偏りがない状態である。したがって、光の重心が画素１１の中央（画素の重心）から極端にずれることなく、画素１１の全体がバランス良く光っている状態となっている。
【００３３】
次に、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式２に従って選択したサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせのうち、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを、下記式３によって表される関係が成立するか否かに基づいて選択する。
ＳＢ１×０．５−ＳＢ３×１．０≒０  …式３
この式３によれば、画素１１の周縁部分を構成するサブピクセル１１１とサブピクセル１１３の輝度制御信号の値すなわち輝度に重み付けすることにより、サブピクセル１１１の輝度とサブピクセル１１３の輝度、言い換えれば、画素１１の左右両端部分の輝度が略同一となる組み合わせを選択することができる。
【００３４】
すなわち、上述したように、サブピクセル１１１，１１２，１１３においては、加える電界の強度や方向に依存して、液晶の分子軸の傾きすなわち回転を制御することができる。今、画素１１の中心から同じ距離にサブピクセル１１１とサブピクセル１１３が配置されている場合を考えると、サブピクセル１１１の液晶分子軸が回転する回転モーメントと、サブピクセル１１３の液晶分子軸が回転する回転モーメントとを同じとすれば、サブピクセル１１１，１１３の偏向量が同じとなる。このため、バックライト１２から入射されて、サブピクセル１１１，１１３を透過する透過光量すなわち輝度は同一となる。したがって、前記式３によって表される関係が成立する組み合わせを選択すれば、サブピクセル１１１，１１３の輝度は略同一となる。これにより、前記式２によって表される関係が成立する組み合わせのうち、前記式３によって表される関係が成立する組み合わせを選択することによって、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが極めて小さくなる組み合わせを選択することができる。したがって、前記式２および式３によって表される関係をともに満たす輝度制御信号の値の組み合わせを選択することによって、光の重心を画素１１の略中央に一致させることができる。
【００３５】
ここで、上述したＬＵＴ制御回路２４による前記式２および式３に従った組み合わせの選択について具体的に例示して説明する。今、例えば、理論輝度値Ｘが「５２」に設定されたとすると、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式１に従い、サブピクセル１１１，１１２，１１３の各輝度制御信号の値を順次変化させながら、下記表２に示すように、理論輝度値Ｘが「５２」となる輝度制御信号の値の組み合わせを選択する。
【００３６】
【表２】
2006154685.tif 000004
【００３７】
次に、ＬＵＴ制御回路２４は、前記選択した理論輝度値Ｘが「５２」となる組み合わせのうち、表２に示すように、前記式２の計算値が「０」となる組み合わせを選択する。この選択によって、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度に大きな偏りが生じる組み合わせすなわち前記式２の計算値の絶対値が大きな組み合わせが排除される。ここで、前記式２の関係が成立する組み合わせを図示すると、図４のグラフのようになる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した前記式２の成立する組み合わせのうち、前記式３によって示される関係が成立する組み合わせを選択する。すなわち、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式３に従って計算される値が「０」に最も近い値となる組み合わせを選択する。この選択によって、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さな組み合わせを選択することができる。ここで、前記式３の関係が成立する組み合わせを図示すると、図５のグラフのようになる。これにより、理論輝度値Ｘが「５２」に設定された場合には、サブピクセル１１１の輝度制御信号の値が「４２」、サブピクセル１１２の輝度制御信号の値が「２６」、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値を「２０」とすれば、光の重心が画素１１の略中央と一致する態様で画像（映像）を表示することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のルックアップテーブルを、選択した輝度制御信号の値の組み合わせが実現されるように書き換える。
【００３８】
具体的に上述した例によれば、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１のルックアップテーブルをサブピクセル１１１の輝度制御信号の値が「４２」となるように、ＬＵＴ回路Ｌ２のルックアップテーブルをサブピクセル１１２の輝度制御信号の値が「２６」となるように、ＬＵＴ回路Ｌ３のルックアップテーブルをサブピクセル１１３の輝度制御信号の値が「２０」となるように書き換える。これにより、各サブピクセル１１１，１１２，１１３は、指示された輝度でバックライト１２からの入射光を透過させるため、光の重心を画素１１の略中央と一致させることができる。
【００３９】
以上の説明からも理解できるように、この第１実施形態によれば、サブピクセル１１１，１１２，１１３およびＮＤフィルタ１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆを透過する光の強度割合をそれぞれ異ならせることによって、画素１１の輝度の階調すなわち輝度分解能を必要十分に確保することができる。また、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｘのうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には光の重心が画素１１の略中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することができる。これにより、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００４０】
次に、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３に対して、それぞれ光透過率の異なるＮＤフィルタ１１１Ｆ、１１２Ｆ、１１３Ｆを装着して実施した。これにより、液晶パネル１０の背面側に配置したバックライト１２から入射してサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過する透過光の強度割合を異ならせるとともに、各サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御することによって、必要な輝度分解能を確保するようにした。このように、サブピクセル１１１，１１２，１１３の透過光の強度割合を異ならせる手段としては、図６に示すように、バックライト１２から入射した光がサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過する透過面積を異ならせることによっても実現することができる。以下、この第２実施形態について詳細に説明するが、上記第１実施形態と同一部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
この第２実施形態においても、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１の１つ１つを複数のサブピクセル１１１，１１２，１１３によって構成し、各サブピクセル１１１，１１２，１１３について輝度制御を実施して液晶パネル１０の輝度分解能を高める空間変調ディザ方法を採用する。そして、この第２実施形態においては、各サブピクセル１１１，１１２，１１３に対して、バックライト１２から入射した光が透過する透過面積を異ならせるための開口を有するマスクフィルタが装着されている。
【００４２】
具体的に説明すると、サブピクセル１１１には、例えば、サブピクセル１１１の面積の５０％を透過面積とするマスクフィルタ１１１ＭＦが装着される。サブピクセル１１２には、例えば、サブピクセル１１２の面積の１００％を透過面積とするマスクフィルタ１１２ＭＦが装着される。また、サブピクセル１１３には、例えば、サブピクセル１１３の面積の２５％を透過面積とするマスクフィルタ１１３ＭＦが装着される。なお、マスクフィルタ１１１ＭＦ，１１２ＭＦ，１１３ＭＦの装着に関しては、例えば、広く知られているカラー液晶表示装置のＲＧＢフィルタの成膜方法を適用することができる。この場合、ＲＧＢフィルタを形成する代わりに５０％，１００％，２５％のマスクフィルタを形成すればよいため、容易であり、製造上の問題もない。
【００４３】
そして、この第２実施形態に係る液晶表示装置Ａにおいても、上記第１実施形態と同様に構成された図２に示す制御ユニット２が設けられている。これにより、制御ユニット２は、入力回路２２を介して、外部のコンピュータその他の外部回路から送信されたモノクロ映像信号および制御信号を受信する。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、入力回路２２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信された制御信号または操作ボタン群２１から入力されたコマンドに基づき、ＬＵＴ回路Ｌ０が参照するルックアップテーブルを所定の輝度カーブとして書き込む。また、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルとして、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度が最適すなわち輝度の偏りが最も小さくなるルックアップテーブルを書き込む。
【００４４】
また、この第２実施形態においても、入力回路２２の映像入力端子ＩＭＴによって受信された１１ビットのモノクロ映像信号は、ＬＵＴ回路Ｌ０に供給され、ＬＵＴ回路Ｌ０は、ルックアップテーブルを参照することにより、供給されたモノクロ映像信号を指定された輝度カーブに対応した輝度情報（１１ビット）に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ０は、変換した１１ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ供給する。これにより、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、供給された１１ビットの輝度情報を、ＬＵＴ制御回路２４によって書き込まれたルックアップテーブルを参照することにより、対応するサブピクセル１１１，１１２，１１３の階調値を８ビットの輝度情報に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、輝度制御回路２３を構成する第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３に対して、変換した輝度情報を出力する。
【００４５】
サブピクセル１１１，１１２，１１３にそれぞれ対応した第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、出力された８ビットの輝度情報に従って、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御するための輝度制御信号を液晶表示制御回路２５に出力する。液晶表示制御回路２５は、８ビットの輝度制御信号に対応した電界の強さをサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれに設けられた電極に印加することにより、液晶分子の配向を変化させる。これにより、バックライト１２から液晶パネル１０に入射した光がサブピクセル１１１，１１２，１１３に到達すると、変化した液晶分子の配向によって入射光の一部が遮られるとともに、一部透過した透過光が液晶パネル１０の表示面に映像を表示することができる。
【００４６】
このように、各画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を８ビットの輝度制御信号によって２５６階調に制御すると、１つの画素１１の輝度の組み合わせは、上記第１実施形態と同様に、２４ビットとなる。このとき、５０％の光透過面積のマスクフィルタ１１１ＭＦを装着したサブピクセル１１１の輝度値をＳＢ４、１００％の光透過面積のマスクフィルタ１１２ＭＦを装着したサブピクセル１１２の輝度値をＳＢ５、２５％の光透過面積のマスクフィルタ１１３ＭＦを装着したサブピクセル１１３の輝度値をＳＢ６とすると、１つの画素１１の合計輝度値としての理論輝度値Ｙは、上記第１実施形態と同様な下記式４に従って計算することができる。
Ｙ＝ＳＢ４×０．５＋ＳＢ５×１．０＋ＳＢ６×０．２５  …式４
【００４７】
この式４に従って計算される理論輝度値Ｙも、上述したように計算される理論輝度値Ｘと同様に、上記表１および図３のグラフに示すような値となる。このため、第２実施形態における理論輝度値Ｙについても、例えば、理論輝度値Ｙが「ａ」となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせが複数存在する。したがって、ＬＵＴ制御回路２４は、上記第１実施形態と同様に、複数存在する輝度制御信号の値の組み合わせから最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択する。
【００４８】
以上の説明からも理解できるように、この第２実施形態においても、サブピクセル１１１，１１２，１１３およびマスクフィルタ１１１ＭＦ，１１２ＭＦ，１１３ＭＦを透過する光の強度割合をそれぞれ異ならせることによって、画素１１の輝度の階調すなわち輝度分解能を必要十分に確保することができる。また、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｙのうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には光の重心が画素１１の略中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することができる。これにより、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００４９】
次に、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置の第３実施形態について説明する。上記第１実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３に対して、それぞれ光透過率の異なるＮＤフィルタ１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆを装着して実施した。また、上記第２実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３を透過する透過面積を異ならせるマスクフィルタ１１１ＭＦ，１１２ＭＦ，１１３ＭＦを装着して実施した。これらによって、サブピクセル１１１，１１２，１１３の透過光の強度割合を異ならせるようにした。これに対して、図７に示すように、サブピクセル１１１，１１２，１１３の面積自体をそれぞれ異ならせても、透過光の強度割合を異ならせることができる。以下、この第３実施形態について詳細に説明するが、上記第１および第２実施形態と同一部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
この第３実施形態においても、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１の１つ１つを複数のサブピクセル１１１，１１２，１１３によって構成し、各サブピクセル１１１，１１２，１１３について輝度制御を実施して液晶パネル１０の輝度分解能を高める空間変調ディザ方法を採用する。そして、この第３実施形態においては、各サブピクセル１１１，１１２，１１３の面積を、例えば、以下のように設定する。
【００５１】
すなわち、サブピクセル１１１は、通常の面積に対して、５０％の面積に設定される。サブピクセル１１２は、通常の面積すなわち１００％の面積に設定される。サブピクセル１１３は、通常の面積に対して、２５％の面積に設定される。このように、サブピクセル１１１，１１２，１１３の面積をそれぞれ設定することにより、サブピクセル１１２を透過する透過光の強度割合を１００％とすると、サブピクセル１１１を透過する透過光の強度割合は５０％となり、サブピクセル１１３を透過する透過光の強度割合は２５％となる。
【００５２】
そして、この第３実施形態に係る液晶表示装置Ａにおいても、上記第１実施形態と同様に構成された図２に示す制御ユニット２が設けられている。これにより、制御ユニット２は、入力回路２２を介して、外部のコンピュータその他の外部回路から送信されたモノクロ映像信号および制御信号を受信する。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、入力回路２２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信された制御信号または操作ボタン群２１から入力されたコマンドに基づき、ＬＵＴ回路Ｌ０が参照するルックアップテーブルを所定の輝度カーブとして書き込む。また、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルとして、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度が最適すなわち輝度の偏りが最も小さくなるルックアップテーブルを書き込む。
【００５３】
また、この第３実施形態においても、入力回路２２の映像入力端子ＩＭＴによって受信された１１ビットのモノクロ映像信号は、ＬＵＴ回路Ｌ０に供給され、ＬＵＴ回路Ｌ０は、ルックアップテーブルを参照することにより、供給されたモノクロ映像信号を指定された輝度カーブに対応した輝度情報（１１ビット）に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ０は、変換した１１ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ供給する。これにより、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、供給された１１ビットの輝度情報を、ＬＵＴ制御回路２４によって書き込まれたルックアップテーブルを参照することにより、対応するサブピクセル１１１，１１２，１１３の階調値を８ビットの輝度情報に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、輝度制御回路２３を構成する第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３に対して、変換した輝度情報を出力する。
【００５４】
サブピクセル１１１，１１２，１１３にそれぞれ対応した第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、出力された８ビットの輝度情報に従って、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御するための輝度制御信号を液晶表示制御回路２５に出力する。液晶表示制御回路２５は、８ビットの輝度制御信号に対応した電界の強さをサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれに設けられた電極に印加することにより、液晶分子の配向を変化させる。これにより、バックライト１２から液晶パネル１０に入射した光がサブピクセル１１１，１１２，１１３に到達すると、変化した液晶分子の配向によって入射光に一部が遮られるとともに、一部透過した透過光が液晶パネル１０の表示面に映像を表示することができる。
【００５５】
このように、各画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を８ビットの輝度制御信号によって２５６階調に制御すると、１つの画素１１の輝度の組み合わせは、上記第１実施形態と同様に、２４ビットとなる。このとき、５０％の面積に設定されたサブピクセル１１１の輝度値をＳＢ７、１００％の面積に設定されたサブピクセル１１２の輝度値をＳＢ８、２５％の面積に設定されたサブピクセル１１３の輝度値をＳＢ９とすると、１つの画素１１の合計輝度値としての理論輝度値Ｚは、上記第１実施形態と同様な下記式５に従って計算することができる。
Ｚ＝ＳＢ７×０．５＋ＳＢ８×１．０＋ＳＢ９×０．２５  …式５
【００５６】
この式５に従って計算される理論輝度値Ｚも、上記第１実施形態で説明したように計算される理論輝度値Ｘと同様に、上記表１および図３のグラフに示すような値となる。このため、第３実施形態における理論輝度値Ｚについても、例えば、理論輝度値Ｚが「ａ」となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせが複数存在する。したがって、ＬＵＴ制御回路２４は、上記第１実施形態と同様に、複数存在する輝度制御信号の値の組み合わせから最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択する。
【００５７】
以上の説明からも理解できるように、この第３実施形態においても、透過面積５０％のサブピクセル１１１，透過面積１００％のサブピクセル１１２および透過面積２５％のサブピクセル１１３を透過する光の強度割合をそれぞれ異ならせることによって、画素１１の輝度の階調すなわち輝度分解能を必要十分に確保することができる。また、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｚのうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には光の重心が画素１１の略中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することができる。これにより、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００５８】
次に、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置の第４実施形態について説明する。上記第１ないし第３実施形態においては、画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過した透過光の強度割合を異ならせることによって画素１１の強度分解能を確保するように実施した。そして、各サブピクセル１１１，１１２，１１３の計算された複数の理論輝度値Ｘ，Ｙ，Ｚのうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さく、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択することによって、画素１１の略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示するように実施した。このように、上記第１ないし第３実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りを最小とし、光の重心を画素１１の略中央で一致させることができることから、サブピクセル１１１，１１２，１１３の透過光の強度割合を異ならせることなく、画素１１の略中央部分を所定の輝度分解能によって表示することもできる。以下、この第４実施形態について説明するが、同第４実施形態の実施に当たっては、上記第１または第２実施形態のいずれの構成であっても実施可能であるため、上記第１実施形態と同一部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
この第４実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１の１つ１つを複数のサブピクセル１１１，１１２，１１３によって構成し、各サブピクセル１１１，１１２，１１３について輝度制御を実施して液晶パネル１０の輝度分解能を高める空間変調ディザ方法を採用する。そして、この第４実施形態においては、各サブピクセル１１１，１１２，１１３にＮＤフィルタ１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆが設けられていない。すなわち、各サブピクセル１１１，１１２，１１３を透過した透過光の光透過率は変更されない構成となっている。
【００６０】
そして、この第４実施形態に係る液晶表示装置Ａにおいても、上記第１実施形態と同様に構成された図２に示す制御ユニット２が設けられている。これにより、制御ユニット２は、入力回路２２を介して、外部のコンピュータその他の外部回路から送信されたモノクロ映像信号および制御信号を受信する。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、入力回路２２の制御信号入力端子ＣＭＴによって受信された制御信号または操作ボタン群２１から入力されたコマンドに基づき、ＬＵＴ回路Ｌ０が参照するルックアップテーブルを所定の輝度カーブとして書き込む。また、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルとして、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度が最適すなわち輝度の偏りが最も小さくなるルックアップテーブルを書き込む。
【００６１】
また、この第４実施形態においても、入力回路２２の映像入力端子ＩＭＴによって受信された１１ビットのモノクロ映像信号は、ＬＵＴ回路Ｌ０に供給され、ＬＵＴ回路Ｌ０は、ルックアップテーブルを参照することにより、供給されたモノクロ映像信号を指定された輝度カーブに対応した輝度情報（１１ビット）に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ０は、変換した１１ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ供給する。これにより、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、供給された１１ビットの輝度情報を、ＬＵＴ制御回路２４によって書き込まれたルックアップテーブルを参照することにより、対応するサブピクセル１１１，１１２，１１３の階調値を８ビットの輝度情報に変換する。そして、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、輝度制御回路２３を構成する第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３に対して、変換した輝度情報を出力する。
【００６２】
サブピクセル１１１，１１２，１１３にそれぞれ対応した第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、出力された８ビットの輝度情報に従って、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御するための輝度制御信号を液晶表示制御回路２５に出力する。液晶表示制御回路２５は、８ビットの輝度制御信号に対応した電界の強さをサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれに設けられた電極に印加することにより、液晶分子の配向を変化させる。これにより、バックライト１２から液晶パネル１０に入射した光がサブピクセル１１１，１１２，１１３に到達すると、変化した液晶分子の配向によって入射光の一部が遮られるとともに、一部透過した透過光が液晶パネル１０の表示面に映像を表示することができる。
【００６３】
このように、各画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を８ビットの輝度制御信号によって２５６階調に制御すると、１つの画素１１の輝度の組み合わせは、上記第１実施形態と同様に、２４ビットとなる。この第４実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３を透過する透過光の光透過率は変更されない構成となっているため、サブピクセル１１１の輝度値をＳＢ１０、サブピクセル１１２の輝度値をＳＢ１１、サブピクセル１１３の輝度値をＳＢ１２とすると、１つの画素１１の合計輝度値としての理論輝度値Ｘ１は、下記式６に従って計算することができる。
Ｘ１＝ＳＢ１０＋ＳＢ１１＋ＳＢ１２  …式６
【００６４】
この式６に従って計算される理論輝度値Ｘ１は、上記第１実施形態と同様に組み合わせを考慮して計算することによって、下記表３に一部を示すように、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値が「１」増加するごとに「１」増加する値となる。また、この第４実施形態においては、「１」増加する理論輝度値Ｘ１の値は、サブピクセル１１１またはサブピクセル１１２の輝度制御信号の値が増加するごとに、言い換えれば、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値が「０」から「２５５」まで変化するごとに繰り返し計算される。
【００６５】
【表３】
2006154685.tif 000005
【００６６】
そして、この第４実施形態における理論輝度値Ｘ１も、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度制御信号の値が異なる組み合わせであっても、同一の値となる場合がある。すなわち、理論輝度値Ｘ１が同一となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせは複数存在する。しかしながら、これらの組み合わせにおいては、各サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度が偏って光の中心が移動している、言い換えれば、光の重心がずれている組み合わせも含まれている。このため、高品質の表示が要求される場合においては、光の重心がずれることによって表示品質が低下する場合がある。この表示品質の低下を防止するため、ＬＵＴ制御回路２４は、上記第１実施形態と同様に、複数存在する組み合わせから最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択する。なお、この第４実施形態において、ＬＵＴ制御回路２４が前記式２によって表される関係が成立する組み合わせを選択する際には、サブピクセル１１１，１１３の一方の輝度制御信号の値が「０」となる組み合わせが選択される場合がある。この場合には、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度に大きな偏りが生じる可能性がある。しかし、前記式３によって表される関係の成立可否を考慮することによって、上記組み合わせが排除されることは明らかである。したがって、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択することに関し、問題とはならない。
【００６７】
これにより、この第４実施形態によれば、上記第１ないし第３実施形態の輝度分解能に比して若干劣るものの、要求される輝度分解能を確保することができる。一方で、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｘ１のうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には光の重心が画素１１の略中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することができる。これにより、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その略中央部分でバックライト１２から入射した光を所定の輝度分解能により表示することができる。したがって、高品質の表示が可能となる。
【００６８】
次に、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置の第５実施形態について説明する。この第５実施形態においては、上記第１ないし第４実施形態において１つの画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度をごく僅かに時間軸方向にずらして１フレームの画像（映像）を２フレームの画像（映像）に変換し、これら２フレームの画素１１の合成輝度値によって１つの画素１１の輝度を表示するように構成したものである。以下、この第５実施形態について詳細に説明する。
【００６９】
この第５実施形態に係る液晶表示装置Ａの概略の構成は、図１に示す上記第１実施形態と同様である。しかし、制御ユニット２の構成は、図８に示すように、上記第１実施形態の制御ユニット２の構成と異なる。すなわち、この第５実施形態における制御ユニット２は、上記第１実施形態の制御ユニット２に対して時間軸制御回路２６が付加されて構成されている。したがって、図８にて、図２に示す上記第１実施形態と同一部分に同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、時間軸変調を行う方法は複数存在するが、この第５実施形態では、コンピュータ等から送られてくる映像信号のフレーム数と液晶表示装置Ａにおいて再生される画像（映像）のフレーム数が同じであり、かつ、１つおきのフレームの画像を２フレームの画像（映像）に変換する場合について説明する。
【００７０】
時間軸制御回路２６は、図８に示すように、フレームコントロール回路２６１、フレームメモリ２６２およびマルチプレクサ２６３から構成されている。フレームコントロール回路２６１は、コンピュータ等から送信された映像信号（例えば、モノクロ映像信号）のフレームが現在何番目のフレームであるかを、映像信号の１つである垂直同期信号を監視することによって検出するものである。フレームメモリ２６２は、フレームコントロール回路２６１に接続されるとともにＬＵＴ回路Ｌ０にも接続されており、入力回路２２の映像信号入力端子ＩＭＴおよびＬＵＴ回路Ｌ０を介して受信した映像信号をフレームごとに一時的に記憶するものである。マルチプレクサ２６３は、フレームコントロール回路２６１に接続されるとともにＬＵＴ回路Ｌ０およびフレームメモリ２６２にも接続されており、ＬＵＴ回路Ｌ０またはフレームメモリ２６２から供給された映像信号をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に出力するものである。なお、この第５実施形態におけるＬＵＴ回路Ｌ０は、１２ビット入力／１２ビット出力の書き換え可能なルックアップテーブルを備えた回路である。また、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、１３ビット入力／８ビット出力の書き換え可能なルックアップテーブルを備えた回路である。
【００７１】
次に、上記のように構成した時間軸制御回路２６の作動について説明する。フレームコントロール回路２６１は、入力回路２２の映像信号入力端子ＩＭＴを介して受信した映像信号に基づき、Ｎ番目のフレームの映像信号であると判断すると、所定の作動信号をフレームメモリ２６２、マルチプレクサ２６３およびＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に供給する。これにより、フレームメモリ２６２は、フレームコントロール回路２６１からの作動信号に従って、ＬＵＴ回路Ｌ０から所定の輝度カーブに変換された１２ビットの輝度情報であって、Ｎ番目のフレームの輝度情報を一時的に記憶する。また、マルチプレクサ２６３は、フレームコントロール回路２６１からの作動信号に従って、その入力端子をＬＵＴ回路Ｌ０の出力端子に接続する。そして、マルチプレクサ２６３は、ＬＵＴ回路Ｌ０から所定の輝度カーブに変換された１２ビットの輝度情報を取得するとともに、同取得した１２ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に供給する。ここで、マルチプレクサ２６３から供給される１２ビットの輝度情報は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の下位１２ビットの入力として与えられる。また、フレームコントロール回路２６１は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に作動信号を供給するに当たり、同信号をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の最上位ビットの入力として与え、現在はＮ番目のフレームであることを直接指示する。
【００７２】
そして、フレームコントロール回路２６１は、ごく僅かな時間が経過した時点、例えば、次の（Ｎ＋１）番目のフレームの映像信号を入力回路２２が受信した時点で、作動信号をフレームメモリ２６２およびマルチプレクサ２６３に供給する。この作動信号によって、フレームメモリ２６２は、上記説明したように、一時的に記憶したＮ番目のフレームの１２ビットの輝度情報をマルチプレクサ２６３に出力する。また、マルチプレクサ２６３は、その入力端子とＬＵＴ回路Ｌ０の出力端子との接続を解除し、同入力端子をフレームメモリ２６２の出力端子に接続する。これにより、フレームメモリ２６２に一時的に記憶されていたＮ番目のフレームの１２ビットの輝度情報は、マルチプレクサ２６３によって、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の下位１２ビットの入力として供給される。
【００７３】
ここで、フレームコントロール回路２６１によって供給された作動信号によって、フレームメモリ２６２は、一時的に記憶していたＮ番目の輝度情報を出力するように指示されているため、次にＬＵＴ回路Ｌ０から供給された（Ｎ＋１）番目のフレームの輝度情報を一時的に記憶しない。また、マルチプレクサ２６３は、その入力端子をフレームメモリ２６２の出力端子に接続しているため、言い換えれば、ＬＵＴ回路Ｌ０の出力端子に接続していないため、（Ｎ＋１）番目のフレームの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に出力しない。すなわち、フレームコントロール回路２６１は、マルチプレクサ２６３に対して、（Ｎ＋１）番目のフレームの輝度情報の代わりにフレームメモリ２６２に一時的に記憶されているＮ番目のフレームの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に出力するように指示する。このとき、フレームコントロール回路２６１は、作動信号を供給することによって、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対しては（Ｎ＋１）番目のフレームの輝度情報であることを直接指示する。このため、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、（Ｎ＋１）番目のフレームの輝度情報として、Ｎ番目のフレームの輝度情報に基づきサブピクセル１１１，１１２，１１３の階調値を指示するための８ビットの輝度信号をそれぞれ出力することになる。
【００７４】
そして、（Ｎ＋２）番目のフレームの映像信号が入力回路２２に送信されると、フレームコントロール回路２６１は、作動信号をフレームメモリ２６２、マルチプレクサ２６３およびＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に供給する。これにより、フレームメモリ２６２は、ＬＵＴ回路Ｌ０から（Ｎ＋２）番目の１２ビットの輝度情報を取得し、同取得した輝度情報を一時的に記憶する。マルチプレクサ２６３は、その入力端子とフレームメモリ２６２の出力端子との接続を解除し、同入力端子をＬＵＴ回路Ｌ０の出力端子に接続する。そして、マルチプレクサ２６３は、ＬＵＴ回路Ｌ０から供給された（Ｎ＋２）番目の１２ビットの輝度情報をＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に供給する。また、フレームコントロール回路２６１は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対して、現在は（Ｎ＋２）番目のフレームであることを直接指示する。以降、上述した動作が繰り返し実行される。
【００７５】
このように、この第５実施形態においては、フレームコントロール回路２６１の制御により、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の下位１２ビットの入力としてＮ番目のフレームの１２ビットの輝度情報が連続して２回入力され、続いて（Ｎ＋２）番目のフレームの１２ビットの輝度情報が連続して２回入力され、以下同様に、１つおきのフレームの１２ビットの映像信号が連続して２回入力される。このとき、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、ＬＵＴ制御回路２４によって書き込まれたルックアップテーブルを参照してサブピクセル１１１，１１２，１１３の階調値を８ビットの輝度信号として輝度制御回路２３に出力する。このため、ＬＵＴ回路Ｌ０からマルチプレクサ２６３を介して直接入力されたＮ番目のフレームの輝度情報をフレームＮの第１輝度情報、フレームメモリ２６２からマルチプレクサ２６３を介して入力されたＮ番目のフレームの輝度情報をフレームＮの第２輝度情報とすれば、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、フレームＮの第１輝度情報に基づき８ビットの輝度信号を出力し、フレームＮの第２輝度情報を（Ｎ＋１）番目のフレームの８ビットの輝度情報として出力する。
【００７６】
これにより、輝度制御回路２３すなわち第１輝度制御回路２３１、第２輝度制御回路２３２および第３輝度制御回路２３３は、それぞれに対応するＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から入力された８ビットの輝度情報に従って対応するサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度を２５６階調で制御するための８ビットの輝度制御信号を順次、液晶表示制御回路２５に出力する。このように、フレームＮの第１輝度情報とフレームＮの第２輝度情報の２つの輝度情報に基づく２つの８ビットの輝度制御信号が液晶表示制御回路２５を介して液晶表示ユニット１に順次供給される場合には、液晶表示ユニット１の液晶パネル１０には同じＮ番目のフレームの２つの輝度情報に基づく画像（映像）が順次表示される。
【００７７】
液晶パネル１０にごく僅かの時間差（通常、フレーム数は毎秒６０枚程度であるから、時間差は感知できない程度である）を有して表示される画像（映像）は、網膜の特性に起因して階調の差として認識される。したがって、この時間差を有して画像（映像）を表示する第５実施形態によれば、各画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を８ビットの輝度制御信号に基づき２５６階調で制御することによって、上記第１ないし第４実施形態の場合に比して、液晶表示装置Ａの輝度分解能を略２倍程度まで高めることができる。ここで、この第５実施形態においては、２つのフレームを時間差を有して表示するように実施したが、フレームの数は２つに限定されるものではない。例えば、フレームの数を４つとして、この４つのフレームを時間差を有して表示すれば、上記第１ないし第４実施形態の場合に比して液晶表示装置Ａの輝度分解能を略４倍程度まで高めることができる。
【００７８】
ところで、この第５実施形態においても、ある瞬間にて、各画素１１を構成する３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれの輝度を、第１輝度情報および第２輝度情報のいずれかに基づく８ビットの輝度制御信号によって２５６階調に制御すると、１つの画素１１の輝度の組み合わせは２４ビットとなる。このとき、上記第１実施形態と同様に、サブピクセル１１１，１１２，１１３のそれぞれに対してＮＤフィルタ１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆが装着されていれば、１つの画素１１の合計輝度値は、前記式１に従って理論輝度値Ｘとして計算することができる。
【００７９】
したがって、この第５実施形態において計算される理論輝度値Ｘも、上記表１および図３のグラフに示すような値となる。このため、例えば、理論輝度値Ｘが「ａ」となるサブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の組み合わせが複数存在する。このため、ＬＵＴ制御回路２４は、上記第１実施形態と同様に、複数存在する組み合わせから最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択する。
【００８０】
これにより、この第５実施形態によれば、フレームＮの第１輝度情報および第２輝度情報に基づく輝度制御信号によってサブピクセル１１１，１１２，１１３の表示を制御するため、上記第１ないし第４実施形態のいずれの場合に比してより良好な輝度分解能を確保することができる。また、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｘのうち、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りが最も小さくて光の重心の乱れが小さい、より具体的には光の重心が画素１１の略中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が参照するルックアップテーブルを変更することができる。したがって、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができ、高品質の表示が可能となる。
【００８１】
次に、本発明に係る２次元モノクロビット面表示装置の第６実施形態について説明する。上記第１実施形態においては、前記式２に従って、画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３のうち、画素１１の中央部分に位置するサブピクセル１１２の輝度と画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１およびサブピクセル１１３の輝度との輝度差が「０」となる組み合わせを選択した。これにより、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度に大きな偏りがない状態を実現する組み合わせが選択され、光の重心が画素１１の中央（画素の重心）から極端にずれることなく、画素１１の全体がバランスよく光っている状態とすることができるようにした。そして、上記第１実施形態においては、前記選択した組み合わせのうち、前記式３によって表される関係が成立する組み合わせ、言い換えれば、画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１，１１３の輝度が略同一となる組み合わせを選択するように実施した。これにより、光の重心を画素１１の略中央に一致させるようにした。
【００８２】
これに対して、前記式２の計算値が「０」となる組み合わせを選択した後、画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１，１１３の透過光量すなわち輝度が同一となる組み合わせを選択して、光の重心が画素１１の中央と一致させることも可能である。以下、この第６実施形態について詳細に説明するが、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８３】
この第６実施形態においても、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式２に従って、画素１１を構成するサブピクセル１１１，１１２，１１３のうち、画素１１の中央部分に位置するサブピクセル１１２の輝度と画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１およびサブピクセル１１３の輝度との輝度差が「０」となる組み合わせを選択する。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式２に従って選択した組み合わせのうち、光の重心が画素１１の中央と一致する組み合わせを、下記式７によって表される関係の成立可否に基づいて選択する。
ＳＢ１×１．０−ＳＢ３×０．５≒０  …式７
この式７は、前記式３と比較すると、画素１１の周縁部分を構成するサブピクセル１１１の輝度値ＳＢ１に対する重み付けとサブピクセル１１３の輝度値ＳＢ２に対する重み付けとが逆の関係となっている。このように構成された前記式７の成立可否に基づいて組み合わせを選択することによって、前記式３の成立可否に基づいて組み合わせを選択した場合に比して、光の重心を画素１１の中央により近づける（より一致させる）ことができる。すなわち、前記式７の関係が成立する組み合わせを選択することにより、バックライト１２から入射してサブピクセル１１１を透過する透過光量とサブピクセル１１３を透過する透過光量が同一、言い換えれば、画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１の輝度とサブピクセル１１３の輝度とが同一となる組み合わせを選択することができる。これにより、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りがない組み合わせを選択することができ、光の重心を画素１１の中央に一致させることができる。
【００８４】
このことを、以下に具体的に例示して説明する。今、上記第１実施形態と同様に、理論輝度値Ｘが、例えば「５２」に設定されたとすると、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式１に従い、サブピクセル１１１，１１２，１１３の各輝度制御信号の値を順次変化させながら、下記表４に示すように、理論輝度値Ｘが「５２」となる輝度制御信号の値の組み合わせを選択する。
【００８５】
【表４】
2006154685.tif 000006
【００８６】
次に、ＬＵＴ制御回路２４は、上記第１実施形態と同様に、前記選択した理論輝度値Ｘが「５２」となる組み合わせのうち、表４に示すように、前記式２の計算値が「０」となる組み合わせを選択する。この選択によって、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度に大きな偏りが生じる組み合わせが排除される。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した前記式２の関係が成立する組み合わせのうち、前記式７によって示される関係が成立する組み合わせを選択する。すなわち、ＬＵＴ制御回路２４は、前記式７に従って計算される値が「０」となる組み合わせを選択する。この選択によって、画素１１の周縁部分（両端）に位置するサブピクセル１１１の輝度とサブピクセル１１３の輝度とが同一となる組み合わせを選択することができ、サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度の偏りがない組み合わせを選択することができる。ここで、前記式７の関係が成立する組み合わせを図示すると、図９のようになる。これにより、理論輝度値Ｘが「５２」に設定された場合には、サブピクセル１１１の輝度制御信号の値を「２６」、サブピクセル１１２の輝度制御信号の値を「２６」、サブピクセル１１３の輝度制御信号の値を「５２」とすれば、光の重心が画素１１の中央と一致する態様で画像（映像）を表示することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のルックアップテーブルを、選択した輝度制御信号の値の組み合わせが実現されるように書き換える。
【００８７】
以上の説明からも理解できるように、この第６実施形態によれば、画素１１の必要な輝度分解能を確保するとともに、光の重心が画素１１の中央と一致する輝度制御信号の値の組み合わせを選択することができる。これにより、液晶パネル１０を構成する多数個の画素１１は、その中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができ、より高品位の表示が可能となる。
【００８８】
さらに、本発明の実施に当たっては、上記第１ないし第６実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８９】
例えば、上記各実施形態のうち、第４実施形態を除く実施形態においては、サブピクセル１１１，１１２，１１３を透過する透過光の強度割合が２の累乗となるように、言い換えれば、サブピクセル１１１，１１２，１１３の透過光の強度割合がそれぞれ５０％（２の１乗分の１）、１００％（２の０乗分の１）、２５％（２の２乗分の１）となるように構成した。これにより、画素１１の中央部分の強度割合を最も大きくして実施した。しかしながら、上記説明したように、ＬＵＴ制御回路２４は、計算された複数の理論輝度値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ１のうち、最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択することができる。そして、ＬＵＴ制御回路２４は、選択した組み合わせとなるようにＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の参照するルックアップテーブルを変更することができるため、透過光の強度割合を上述したように構成することなく、画素１１の略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。
【００９０】
具体的に説明すると、上記第１実施形態、第５実施形態または第６実施形態の構成において、例えば、サブピクセル１１１，１１２，１１３に設けるＮＤフィルタを、サブピクセル１１１に１００％の光透過率のＮＤフィルタ１１２Ｆを装着し、サブピクセル１１２に５０％の光透過率のＮＤフィルタ１１１Ｆを装着し、サブピクセル１１３に２５％の光透過率のＮＤフィルタ１１３Ｆを装着して実施する。このときのサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過した透過光の強度割合は、１００％（２の０乗分の１）、５０％（２の１乗分の１）、２５％（２の２乗分の１）となる。同様に、上記第２実施形態の構成において、例えば、サブピクセル１１１，１１２，１１３に設けるマスクフィルタを、サブピクセル１１１に１００％の透過面積となるマスクフィルタ１１２ＭＦを装着し、サブピクセル１１２に５０％の透過面積となるマスクフィルタ１１１ＭＦを装着し、サブピクセル１１３に２５％の透過面積となるマスクフィルタ１１３ＭＦを装着して実施する。このときのサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過した透過光の強度割合は、１００％（２の０乗分の１）、５０％（２の１乗分の１）、２５％（２の２乗分の１）となる。
【００９１】
また、上記第３実施形態の構成において、例えば、サブピクセル１１１，１１２，１１３の各面積を、サブピクセル１１１を１００％の面積、サブピクセル１１２を５０％の面積、サブピクセル１１３を２５％の面積として実施する。このときのサブピクセル１１１，１１２，１１３を透過した透過光の強度割合は、１００％（２の０乗分の１）、５０％（２の１乗分の１）、２５％（２の２乗分の１）となる。このように透過光の強度割合を設定した場合であっても、ＬＵＴ制御回路２４が、前記式２および式３に従って輝度の偏りが最も小さく、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択することにより、画素１１の略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。したがって、この場合も、高品質の表示が可能となる。ここで、サブピクセル１１１，１１２，１１３からの透過光の強度割合に関しては、例えば、１００％，１００％，２５％に設定してもよい。この場合であっても、ＬＵＴ制御回路２４が、前記式２および式３に従って輝度の偏りが最も小さく、光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択することにより、画素１１の略中央部分でバックライト１２から入射した光を必要な輝度分解能により表示することができる。
【００９２】
さらに、上記第１ないし第６実施形態においては、画素１１を３つのサブピクセル１１１，１１２，１１３で構成して実施した。しかしながら、４つ以上のサブピクセルで画素を構成して実施可能であることはいうまでもない。この場合において、例えば、上記第１実施形態と同様に各サブピクセルにＮＤフィルタを装着する場合には、５０％（２の１乗分の１）の光透過率、１００％（２の０乗分の１）の光透過率、２５％（２の２乗分の１）の光透過率、１２．５％（２の３乗分の１）の光透過率のように、２の塁乗分の１の光透過率となるＮＤフィルタを装着するとよい。これにより、上記第１実施形態と同様に、各サブピクセルを８ビットすなわち２５６階調で制御することによって、より輝度解像度を高めることができる。また、この場合も、各サブピクセルを２５６階調で制御することによって、同一の理論輝度値となる各サブピクセルの輝度制御信号の値の組み合わせが複数存在する。したがって、ＬＵＴ制御回路は、前記式２および式３または式７によって表される関係と同様な関係に従って輝度の偏りが最も小さく、光の重心が画素の略中央と一致する組み合わせを選択する。これにより、液晶パネルを構成する多数個の画素は、その略中央部分でバックライトから入射した光を必要な輝度分解能により表示することができ、高品質の表示が可能となる。
【００９３】
また、上記第１ないし第６実施形態においては、制御ユニット２にＬＵＴ回路Ｌ０を設けて、ＬＵＴ回路Ｌ０が１１ビットの映像信号（モノクロ映像信号）の輝度カーブを適宜変更して制御するように実施した。しかし、この輝度カーブの変更に関し、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が映像信号（モノクロ映像信号）を直接入力し、入力した信号を計算によって所定の輝度カーブに変更可能であることはいうまでもない。したがって、ＬＵＴ回路Ｌ０を省略して実施しても、上記各実施形態と同様な効果が期待できる。
【００９４】
また、上記第１ないし第６実施形態においては、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が、それぞれ、映像信号に含まれる１１ビットの輝度情報を８ビットの輝度情報に変換して出力するように実施した。しかしながら、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３がその他の複数ビット（例えば、６ビットなど）の輝度情報に変換して出力するように構成して実施可能であることはいうまでもない。この場合、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、映像信号に含まれる１１ビットの輝度情報を、例えば、６ビットに変換するルックアップテーブル（１１ビット入力／６ビット出力）を備えた構成とすればよい。これによっても、バックライト１２から入射した光を所定の輝度分解能（例えば、６４階調など）により表示することができる。
【００９５】
また、上記第１ないし第６実施形態においては、ＬＵＴ制御回路２４が、複数存在する各サブピクセル１１１，１１２，１１３の輝度制御信号の値の組み合わせのうち、最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを選択して、ＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のルックアップテーブルを書き換えるように実施した。しかしながら、上記各実施形態においては、ある理論輝度値に対して最も輝度の偏りが小さくて光の重心が画素１１の略中央と一致する組み合わせを予め計算によって決定しておくこともできる。このため、この予め計算されたルックアップテーブルをＬＵＴ回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のルックアップテーブルとして予め書き込んでおくことも可能である。この場合においても、上記各実施形態と同様の効果が得られるとともに、制御ユニット２の構成を簡略化することができる。
【００９６】
さらに、上記第１ないし第６実施形態においては、本発明を、２次元モノクロビット面表示装置としての液晶表示装置に適用して実施したが、その他の表示装置、例えば、プラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置に本発明を適用して実施可能であることはいうまでもない。この場合においても、上記各実施形態と同様に各サブピクセルの輝度制御信号の値を適宜選択して実施することによって、上記各実施形態と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す図である。
【図２】図１の制御ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】複数計算される同一の理論輝度値の組み合わせを説明するためのグラフである。
【図４】画素の中央部分に位置するサブピクセルの輝度と画素の両端部分に位置するサブピクセルの輝度との差が「０」となる組み合わせを説明するためのグラフである。
【図５】画素の両端部分に位置するサブピクセルの輝度が等しくなる組み合わせを説明するためのグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る制御ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】画素の両端部分に位置するサブピクセルの輝度が等しくなる組み合わせを説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１…液晶表示ユニット、１０…液晶パネル、１１…画素、１１１，１１２，１１３…サブピクセル、１１１Ｆ，１１２Ｆ，１１３Ｆ…ＮＤフィルタ、１１１ＭＦ，１１２ＭＦ，１１３ＭＦ…マスクフィルタ、１２…バックライト、２…制御ユニット、２１…操作ボタン群、２２…入力回路、２３…輝度制御回路、２３１…第１輝度制御回路、２３２…第２輝度制御回路、２３３…第３輝度制御回路、２４…ＬＵＴ制御回路、２５…液晶表示制御回路、２６…時間軸制御回路、２６１…フレームコントロール回路、２６２…フレームメモリ、２６３…マルチプレクサ、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…ＬＵＴ回路、３…輝度測定ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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