(57)【要約】【課題】高コントラスト比と高い色再現性とを同時に得ることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示部１１６は、積層された２つの可能な液晶表示素子１１３と、液晶表示素子１１４とを有する。画像処理部１０５は、入力画像中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素について透過率を全透過状態とした単色画像を生成し、その単色画像に平均化処理を施した画像を、第２液晶表示素子１１４に出力する。また、入力画像と、平均化処理後の単色画像とに基づいてカラー画像を生成し、第１液晶表示素子１１３に出力する。このようにすることで、第２液晶表示素子１１４にて全透過状態の画素は、第１液晶表示素子１１３単独で表示が行われ、それ以外の画素では、２つの液晶表示素子の組み合わせで表示が行われることになり、高コントラスト比と高い色再現性とを同時に得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液晶表示パネルを有し、カラー画像の表示を行う液晶表示部と、入力画像データに従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像データ処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の液晶表示パネルが、カラーフィルタ層を備えた第１液晶表示パネルと、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルとを含み、前記画像データ処理部が、前記入力画像データ中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素については全透過状態とする階調を生成し、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素では、前記入力画像に基づく階調を生成して、前記入力画像データから単色画像を生成し、前記第２液晶表示パネルに出力するモノクロ画像データ生成部と、前記入力画像データと前記単色画像データとに基づいてカラー画像データを生成し、前記第１液晶表示パネルに出力するカラー画像データ演算部とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラー画像データ演算部は、前記単色画像データで全透過状態とされた画素に対応する画素は前記入力画像データに従った輝度階調を表示することとし、全透過状態とされた画素を除く画素では、表示階調を、前記第２液晶表示パネルでの透過率低下分に対応して前記入力画像データを補正した階調とするカラー画像データを生成する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記カラー画像データ演算部は、観察者が、前記第１液晶表示パネルと第２液晶表示パネルとを通して表示画面を観察した際に、前記入力画像データで規定される色が観察されるように、前記第１液晶表示パネルで表示されるべきカラー画像データを生成する、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記モノクロ画像データ生成部は、前記入力画像データを単色化し、該単色化した画像の階調が所定のしきい値以上の画素を全透過状態とし、前記単色化した画像の階調が前記しきい値よりも低い画素については、前記単色化した画像の階調に基づきヒストグラム拡大することで、前記単色画像データを生成する、請求項１〜３の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記モノクロ画像データ生成部は、前記入力画像データの単色化では、前記入力画像データの各画素について、各色成分の階調を比較し、各色成分のうちで階調が最も大きい色成分の階調を、単色化後の画素の階調とする、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記モノクロ画像データ生成部は、前記入力画像データの単色化では、前記入力画像データをＨＳＶ変換して明度の成分を抽出し、該抽出した明度に基づいて、各画素の階調を決定する、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記モノクロ画像データ生成部は、前記入力画像データの単色化では、前記入力画像データの各色成分のうちの何れか一色を用いて、各画素の階調を決定する、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記モノクロ画像データ生成部は、前記入力画像データの単色化では、前記入力画像データの各色成分のうちから選択された２色を演算処理し、各画素の階調を決定する、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、２０％以上で８０％以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される、請求項４〜８の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、２０％以上で６０％以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される、請求項４〜８の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、３０％以上で５０％以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される、請求項４〜８の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記複数の液晶表示パネルのうちで、前記第１の液晶表示パネルのみがカラーフィルタ層を有する、請求項１〜１１の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１液晶表示パネルと前記第２液晶表示パネルとで、ピクセル解像度が一致している、請求項１〜１２の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１の液晶表示パネルにおける１ピクセルが、３ドットで構成され、前記カラーフィルタ層は、それぞれ、赤、緑、及び、青に対応する色彩のカラーフィルタを有する、請求項１〜１３の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第１の液晶表示パネルにおける１ピクセルが、４ドット乃至７ドットで構成され、前記カラーフィルタ層は、それぞれ、赤、緑、及び、青に対応する色彩のカラーフィルタと、黄、マゼンタ、シアン、及び、透明のうちの少なくとも１つとに対応する色彩のカラーフィルタとを有する、請求項１〜１３の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記画像データ処理部が、前記モノクロ画像データ生成部が生成した単色画像データに平均化処理を施し、前記第２液晶表示パネル及び前記カラー画像データ演算部に出力する平均化処理部を更に備える、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記平均化処理部は、前記単色画像データに対して、中心画素から所定の距離の範囲内にある画素の階調を、中心点からの距離に従った加重平均処理で平均化する処理を実行する、１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記加重平均処理では、荷重分布としてガウス分布を用いる、請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記平均化処理部は、前記単色画像に対して、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理を実行する、請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記平均化処理部は、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲に任意の荷重分布を与えた上でヒストグラムを拡大する処理を実行することで、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理を実行する、請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記平均化処理部は、注目する画素の階調をｆ（ｉ，ｊ）、注目する画素の処理結果ｇ（ｉ，ｊ）とし、Ｇ（ｉ，ｊ）を荷重分布行列、γをガンマ値、ＳＭＡＸを最大階調値として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの領域を考えたとき、
【数１】
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により、平均化処理を行う、請求項２０に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記平均化処理部は、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲の加重平均値を注目する画素へ返した上でヒストグラムを拡大する処理を実行することで、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理を実行する、請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記平均化処理部は、注目する画素の階調をｆ（ｉ，ｊ）、注目する画素の処理結果ｇ（ｉ，ｊ）とし、γをガンマ値、ＳＭＡＸを最大階調値として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの領域を考えたとき、
【数２】
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により、平均化処理を行う、請求項２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記平均化処理部は、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲の加重平均値を注目する画素へ返した出力と、注目する画素との平均値に対して、ヒストグラムを拡大する処理を実行することで、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理を実行する、請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
前記平均化処理部は、注目する画素の階調をｆ（ｉ，ｊ）、注目する画素の処理結果ｇ（ｉ，ｊ）とし、Ｇ（ｉ，ｊ）を荷重分布行列、γをガンマ値、ＳＭＡＸを最大階調値として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの領域を考えたとき、
【数３】
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により、平均化処理を行う、請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
前記複数の液晶表示パネルのそれぞれ表示可能な階調数をｍとするとき、前記液晶表示部で表示可能な階調数が、前記液晶表示パネルの枚数をｎとして、ｍ以上ｍｎ以下である、請求項１〜２５の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ平行な方向に電界を印加し、前記透明基板とほぼ平行な方向に配列されている液晶分子を、前記透明基板とほぼ平行な方向に回転させることで、光透過状態と光遮断状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される、請求項１〜２６の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ垂直な方向に電界を印加し、前記透明基板に対してほぼ垂直な方向に配列されている液晶分子を、前記透明基板とほぼ平行な方向に回転させることで、光透過状態と光遮断状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される、請求項１〜２６の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項２９】
前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ垂直な方向に電界を印加し、透明基板近傍ではほぼ水平に配向され、かつ、液晶層内部でダイレクタ方向がほぼ９０°変化するように配向された液晶分子を、透明基板に垂直な方向に立ち上がらせることで、光透過状態と光遮光状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される、請求項１〜２６の何れか一に記の液晶表示装置。
【請求項３０】
少なくとも１つの液晶表示パネルとドットマトリクス駆動が可能な光源とを有し、カラー画像の表示を行う液晶表示部と、入力画像データに従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像データ処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記画像データ処理部が、前記入力画像データ中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素に対応する光源部分を所定の輝度以上の輝度で点灯し、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素を前記入力画像データに基づく発光輝度として、前記入力画像データから単色画像を生成し、前記光源に出力するモノクロ画像データ生成部と、前記入力画像データと前記単色画像データとに基づいてカラー画像データを生成し、前記液晶表示パネルに出力するカラー画像データ演算部とを備え、前記光源は、各ドットの発光輝度を、前記単色画像データに基づいて制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３１】
前記画像データ処理部が、前記モノクロ画像データ生成部が生成した単色画像データに平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像データを前記光源及び前記カラー画像データ演算部に出力する平均化処理部を更に備える、請求項３０に記載の液晶表示装置。
【請求項３２】
前記光源が、電球、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＦＥＤ、及び、ＰＤＰの何れかを用いて構成される、請求項３０又は３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３３】
複数の液晶表示パネルを有する液晶表示部と、入力画像データに従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像データ処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の液晶表示パネルが、それぞれカラーフィルタ層を有しない液晶表示パネルとして構成されており、前記画像データ処理部が、前記入力画像データ中で輝度が所定の値以上の画素を全透過状態とし、輝度が前記所定の値よりも小さい画素を前記入力画像データに基づく階調として、前記入力画像データから単色画像データを生成し、前記複数の液晶表示パネルのうちの何れかに出力するモノクロ画像データ生成部と、前記入力画像データと前記単色画像データとに基づいて画像データを生成し、前記複数の液晶表示パネルのうちの他の何れかに出力する画像データ演算部とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３４】
前記画像処理部が、前記モノクロ画像データ生成部が生成した単色画像データに平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像データを、前記複数の液晶表示パネルのうちの何れか及び前記画像データ演算部に出力する平均化処理部を更に備える、請求項３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３５】
請求項１〜３４の何れか一に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項３６】
請求項１〜３４の何れか一に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする画像送出用調整装置。
【請求項３７】
請求項１〜３４の何れか一に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする画像切替え装置。
【請求項３８】
請求項１〜３４の何れか一に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする画像診断装置。
【請求項３９】
積層されたｎ枚（ｎは２以上の整数）の液晶表示パネルを有する液晶表示部と、画像ソースに基づいて画像信号を生成する画像ソース部と、前記画像信号に基づいて、前記液晶表示部の各液晶表示パネルで表示すべき画像を生成する画像処理部とを有する画像表示システムであって、前記ｎ枚の液晶表示パネルが、カラーフィルタ層を有する第１液晶表示パネルと、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルとを有しており、前記画像処理部が、前記画像信号中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素を全透過状態とし、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素を前記画像信号に基づく階調として、前記画像信号から単色画像を生成し、前記第２の液晶表示パネルに出力するモノクロ画像生成部と、前記画像信号と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成し、前記第１の液晶表示パネルに出力するカラー画像演算部とを備えることを特徴とする画像表示システム。
【請求項４０】
前記画像ソース部が、画像ソースから画像データを読み出し、該読み出した画像データを、前記画像処理部へ伝送可能な画像信号に変換して出力する伝送部を備える、請求項３９に記載の画像表示システム。
【請求項４１】
前記画像処理部は、前記カラー画像演算部に入力される画像信号と、前記単色画像とが、同じ時点の画像となるようにタイミングを調整するタイミング調整部を更に有する、請求項３９又は４０に記載の画像表示システム。
【請求項４２】
前記画像処理部が、前記第１液晶表示パネルに対応して、前記カラー画像演算部が出力するカラー画像を記憶する第１のバッファメモリと、該第１のバッファメモリからカラー画像を読み出して前記第１液晶表示パネルに出力する第１のトランスミッタとを更に有し、前記第２液晶表示パネルに対応して、前記単色画像を記憶する第２のバッファメモリと、該第２のバッファメモリから前記単色画像を読み出して前記第２液晶表示パネルに出力する第２のトランスミッタとを有する、請求項３９〜４１の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項４３】
前記画像処理部が、前記モノクロ画像生成部が生成した単色画像に平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像を、前記第２の液晶表示パネル及び前記カラー画像演算部に出力する平均化処理部を更に備える、請求項３９〜４２の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項４４】
前記モノクロ画像生成部は、入力された画像信号から輝度信号を抽出して前記画像信号を単色化し、該単色化した画像信号に基づいて単色画像を生成する、請求項３９〜４３の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項４５】
前記モノクロ画像生成部は、各画素について、入力された画像信号の複数の原色信号のうちで、表示階調が最も高い階調を抽出して前記画像信号を単色化し、該単色化した画像信号に基づいて単色画像を生成する、請求項３９〜４４の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項４６】
前記モノクロ画像生成部は、前記単色化した画像信号に対して、透過率が所定のしきい値以上の画素の透過率を全透過状態とするクリッピング処理、γカーブ変換処理、及び、ヒストグラム調整のうちの少なくとも一つを実施する、請求項４４又は４５に記載の画像表示システム。
【請求項４７】
前記モノクロ画像生成部は、あらかじめ設定されたルックアップテーブルを参照して、前記画像信号から単色画像を生成する、請求項３９〜４６の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項４８】
前記ルックアップテーブルは、入力された画像信号のＲＧＢの各階調値に対して、単色化された画像信号の階調値が得られる３次元ルックアップテーブルとして構成される、請求項４７に記載の画像表示システム。
【請求項４９】
前記カラー画像演算部は、あらかじめ設定されたルックアップテーブルを参照して、前記入画像信号と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成する、請求項３９〜４６の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５０】
前記ルックアップテーブルは、入力された画像信号のＲＧＢの各階調値と前記単色画像の階調値とに対して、前記第１液晶表示パネルにて表示されるべきカラー画像の階調値が得られる４次元ルックアップテーブルとして構成される、請求項４９に記載の画像表示システム。
【請求項５１】
前記カラー画像演算部は、前記単色画像の輝度で、前記画像信号の輝度成分を除算して、カラー画像を生成する、請求項３９〜４６の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５２】
前記カラー画像演算部は、前記除算に際して、前記単色画像の輝度に、１以上の整数値を加える輝度シフト処理を施す、請求項５１に記載の画像表示システム。
【請求項５３】
前記モノクロ画像生成部による単色画像の生成、及び、前記カラー画像演算部によるカラー画像の生成の少なくとも一方は、ソフトウェア処理により行われる、請求項３９〜５２の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５４】
前記画像処理部が、前記ｎ枚の液晶表示パネルに対応してｎ個の画像処理ユニットに分割され、各画像処理ユニットは、画像信号に基づいて、対応する液晶表示パネルで表示すべき画像を生成する、請求項３９〜５３の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５５】
前記ｎ枚の液晶表示パネルのそれぞれは、透明基板上に形成されたｘ方向の電極、前記ｘ方向に直交するｙ方向の電極、及び、共通電極と、前記ｘ方向の電極と前記ｙ方向の電極との交点付近に形成された画素電極と、前記ｘ方向の電極、前記ｙ方向の電極、及び、前記画素電極に接続された３端子素子とを有し、駆動信号により擬似的なスタティック駆動が実施できるアクティブマトリクス駆動により駆動される、請求項３９〜５４の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５６】
前記ｎ枚の液晶表示パネルのそれぞれは、一方の透明基板に形成されたｘ方向の電極と、他方の透明基板に形成されたｘ方向に直交するｙ方向の電極と、何れか一方の透明基板に形成された画素電極と、前記画素電極が形成された透明基板上に形成された、前記ｘ方向の電極又は前記ｙ方向の電極と、前記画素電極とに接続された２端子非線形素子とを有し、  アクティブマトリクス駆動により駆動される、請求項３９〜５４の何れか一に記載の画像表示システム。
【請求項５７】
配向膜が形成された面を対向させて間隔を隔ててほぼ平行に配置された一対の透明基板間に液晶が封入された第１液晶表示パネル、及び、前記第１液晶表示パネルを狭持するよう配置された一対の偏光板から成る第１液晶表示素子と、配向膜が形成された面を対向させて間隔を隔ててほぼ平行に配置された一対の透明基板間に液晶が封入された第２液晶表示パネル、及び、前記第２液晶表示パネルを狭持するように配置された一対の偏光板から成る第２液晶表示素子とを備え、光出射側から見て前記第１液晶表示素子、前記第２液晶表示素子、光源の順で配置され、前記第１液晶表示素子の前記第２液晶表示素子側と前記第２液晶表示素子の前記第１液晶表示素子側にある偏光板の光学軸はほぼ平行に配置、又は、１枚に統合されている統合型の液晶表示素子に画像信号を供給する統合型液晶表示素子の駆動回路であって、
画像信号を入力するポートを有し、入力された画像信号を第１液晶表示素子と第２液晶表示素子とを駆動する画像としてそれぞれ異なる画像処理アルゴリズムを適用して画像処理を行い、前記第１液晶表示素子と前記第２液晶表示素子とへ接続される２組の出力端子を具備していることを特徴とする統合型液晶表示素子の駆動回路。
【請求項５８】
前記統合型液晶表示素子の駆動回路が、１つ又は複数のシリコンチップ上に構成され、一つのパッケージにまとめることでＩＣ化された画像処理制御チップとして構成される、請求項５７に記載の統合型液晶表示素子の駆動回路。
【請求項５９】
前記第１液晶表示素子と前記第２液晶表示素子への画像出力タイミングを一致させる出力タイミング整合回路を具備している、請求項５７又は５８に記載の統合型液晶表示素子の駆動回路。
【請求項６０】
前記統合型液晶表示素子の駆動回路は、請求項１〜１１の何れか一，１７〜２５の何れか一，又は、３９〜５３の何れか一に記載されている画像処理アルゴリズムを適用する、請求項５７〜５９の何れか一に記載の統合型液晶表示素子の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び画像表示システムに関し、更に詳しくは、高い表示コントラストが得られる直視型の液晶表示装置及び画像表示システムに関する。また、本発明は、そのような液晶表示装置を使用した電子機器、画像送出用調整装置、画像切替え装置、及び、画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（液晶ディスプレイ）は、低消費電力で高精細化が可能という特徴を有しており、小型の携帯電話機から大型のテレビモニターまで広い範囲に適用されている。しかしながら、液晶表示パネル（液晶表示素子）の暗所におけるコントラスト比は、液晶表示パネル単独では高々１０００：１前後であり、ＣＲＴにおけるコントラスト比や、液晶ディスプレイと同じくテレビモニターとして用いられているプラズマディスプレイのコントラスト比（３０００：１）、ＦＥＤ／ＳＥＤと呼ばれる放電型表示パネルのコントラスト比に比べて低く、映画など暗い部分の表現力が豊かな映像ソースを用いて表示を実施した場合に、臨場感が不足するという問題点が指摘されている。
【０００３】
上記問題に対して、液晶表示素子単体でのコントラスト比はそのままとして、バックライトの光強度を、表示する画像に従って制御することで、液晶ディスプレイ装置全体でコントラスト比を向上させる技術が開発されてきている。しかし、従来の面光源型のバックライト装置では、光源として冷陰極管が用いられており、この冷陰極管の輝度のダイナミックレンジは狭いため、バックライトの光強度を表示する画像に従って制御した場合でも、コントラスト比は、２０００〜３０００：１に留まる。また、冷陰極管は棒状の光源であるために、同一画面内に輝度の高い部分と低い部分が同時に存在した場合には、バックライトにおける輝度の調整ができず、バックライトの輝度制御によるコントラストの向上効果が低くなる。従って、一部高輝度の領域がある画像で、低輝度領域における再現性を重視するような画像を表示する場合に、実質的なコントラスト比が低下するという問題がある。
【０００４】
上記の問題を生じさせないためには、液晶表示素子のコントラスト比を大幅に引き上げる必要があるが、前記したように、液晶表示素子単体におけるコントラスト比は高々１０００：１程度である。液晶表示素子単体でのコントラスト比を大幅に引き上げることなく、液晶表示装置のコントラスト比を大幅に向上できる液晶表示装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術がある。これら技術では、液晶表示素子を２層又はそれ以上重ね合わせる。このようにすることで、黒輝度を低下させ、液晶表示装置全体でのコントラスト比を向上させている。
【０００５】
図１２は、液晶表示素子を２層重ね合わせた構造の液晶表示装置の構成を示している。この液晶表示装置９００は、光入射側から順に、偏光板９０１、液晶表示パネル９４１、偏光板９０２、液晶表示パネル９４２、及び、偏光板９０３を有する。液晶表示パネル９４１は、ＴＮ構造の液晶層９３１と、透明電極９２１、９２２を液晶層側に有する一対の透明基板９１１、９１２とから成る。液晶表示パネル９４２は、ＴＮ構造の液晶層９３２と、透明電極９２３、９２４を液晶層側に有する一対の透明基板９１３、９１４とから成る。液晶表示パネル９４１、９４２の透明電極９２１及び９２３は、それぞれ、駆動回路９５１から駆動信号が供給される画素電極であり、透明電極９２２及び９２４は、それぞれ共通電極である。このような構造を採用することで、レーザ光を用いてコントラスト比を測定した場合、液晶表示パネルを１枚用いる構造ではコントラスト比が１０〜１５程度であったものが、２枚積層することにより１００：１程度に向上でき、更に、３枚積層することにより１０００：１程度に向上でき、液晶表示パネル単体でのコントラスト限界を超えたコントラスト比を実現できる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−１０２２３号公報
【特許文献２】実開昭５９−１８９６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、積層された２つの液晶表示パネル９４１、９４２を、同一の信号源からの同一の信号によって駆動することで、高コントラスト比を得ている。しかしながら、液晶表示装置９００では、液晶層９３１と９３２とが厚み方向に距離ｄだけ離れているため、パネル斜め方向から表示面を観察すると、液晶表示パネル９４１と液晶表示パネル９４２とで、表示位置に位置ずれが生じる。この位置ずれにより、斜め視野では、観察者は、正常な画像を認識できず、違和感が生じる。また、カラー表示を行う液晶表示パネルを２つ重ねた場合には、斜め視野から観察すると、下層側の液晶表示パネルと上層側の液晶表示パネルとで、光が、カラーフィルタ層の異なる色の層を通過することがある。これにより、表示輝度が低下し、視認性が悪化するという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、積層された液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、視野方向に関係なく単体のパネルで表示したときと同等の色再現特性を得ると同時に、複数枚の液晶表示パネルを組み合わせることにより、単体で表現可能なコントラスト比を超えたコントラスト比を有する液晶表示装置及び画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、複数の液晶表示パネルを有し、カラー画像の表示を行う液晶表示部と、入力画像に従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の液晶表示パネルが、カラーフィルタ層を備えた第１液晶表示パネルと、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルとを含み、前記画像処理部が、前記入力画像中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素については全透過状態とする階調を発生し、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素では、前記入力画像に基づく階調を発生して、前記入力画像から単色画像を生成し、前記第２の液晶表示パネルに出力するモノクロ画像生成部と、前記入力画像と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成し、前記第１の液晶表示パネルに出力するカラー画像演算部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の液晶表示装置では、モノクロ画像生成部で、原画像である入力画像中で輝度又は彩度が高い画素を全透過状態とした単色化画像を生成し、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルを、その単色画像で駆動する。一方、カラーフィルタ層を有する第１液晶表示パネルについては、入力画像と、第２液晶表示パネルを駆動する単色画像とに基づいて生成されたカラー画像で駆動する。このようにすることで、輝度又は彩度が高い画素については、第２液晶表示パネルが全透過状態となることから、第１液晶表示パネルのみで表示が行われ、輝度又は彩度が低い画素については、第１液晶表示パネルと第２液晶表示パネルとの組み合わせにて表示が行われることになる。従って、輝度又は彩度が低い画素では、複数の液晶表示パネルを連携させることで高コントラスト表示が得られると共に、輝度又は彩度が高い画素では、液晶表示パネル１枚での表示と同等な色再現性を得ることができ、高コントラスト比と高い色再現性とを同時に実現することができる。
【００１１】
本発明の液晶表示装置では、前記カラー画像演算部は、前記単色画像で全透過状態とされた画素に対応する画素は前記入力画像に従った輝度階調を表示することとし、全透過状態とされた画素を除く画素では、表示階調を、前記第２液晶表示パネルでの透過率低下分に対応して前記入力画像を補正した階調とするカラー画像を生成する構成を採用できる。第２液晶表示パネルにおける透過率が１（全透過状態）よりも小さい画素では、第２液晶表示パネルにて透過率の低下が発生する。第１液晶表示パネルにて、第２液晶表示パネルにおける透過率の低下分だけ透過率が増加するような画像を表示することにより、トータルでの透過率を制御することができ、観察者に対し、元の入力画像の色や輝度を、観察させることができる。
【００１２】
本発明の液晶表示装置では、前記カラー画像演算部は、観察者が、前記第１液晶表示パネルと第２液晶表示パネルとを通して表示画面を観察した際に、前記入力画像で規定される色が観察されるように、前記第１の液晶表示パネルで表示されるべきカラー画像を生成する構成を採用できる。
【００１３】
本発明の液晶表示装置では、前記モノクロ画像生成部は、前記入力画像を単色化し、該単色化した画像の階調が所定のしきい値以上の画素を全透過状態とし、前記単色化した画像の階調が前記しきい値よりも低い画素については、前記単色化した画像の階調に基づきヒストグラム拡大することで、前記単色画像を生成する構成を採用できる。輝度又は彩度が高い画素の透過率を全透過状態とする際には、所定のしきい値以上の透過率の画素を全透過状態とするしきい値処理を採用できる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置では、前記モノクロ画像生成部は、前記入力画像の単色化では、前記入力画像の各画素について、各色成分の階調を比較し、各色成分のうちで階調が最も大きい色成分の階調を、単色化後の画素の階調とする構成を採用できる。
【００１５】
上記に代えて、前記モノクロ画像生成部は、前記入力画像の単色化では、前記入力画像をＨＳＶ変換して明度の成分を抽出し、該抽出した明度に基づいて、各画素の階調を決定する構成を採用できる。また、前記モノクロ画像生成部は、前記入力画像の単色化では、前記入力画像の各色成分のうちの何れか一色を用いて、各画素の階調を決定する構成を採用することができ、前記モノクロ画像生成部は、前記入力画像の単色化では、前記入力画像の各色成分のうちから選択された２色を演算処理し、各画素の階調を決定する構成を採用することもできる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置では、前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、２０％以上で８０％以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される構成を採用できる。第２液晶表示パネルでの透過率の変動が大きいと、第１液晶表示パネルにて第２液晶表示パネルでの透過率の変動分を補正しようとしても、補正しきれないことも考えられる。しきい値を、この範囲に設定することで、第２液晶表示パネルでの透過率変動があっても、違和感のない表示が可能となる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置では、前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、２０％以上で６０％以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される構成を採用できる。また、輝度又は彩度が高い画素についてはできるだけ第１液晶表示パネルのみで表示を行うという観点からは、しきい値の上限は上記よりも少し低いことが好ましく、２０％〜６０％の範囲が好適である。
【００１８】
本発明の液晶表示装置では、前記しきい値が、全透過状態での透過率を１００％としたとき、３０％以上で５０以下の範囲内の透過率に対応する値に設定される構成を採用できる。この場合、更に違和感の少ない表示が可能である。
【００１９】
本発明の液晶表示装置では、前記複数の液晶表示パネルのうちで、前記第１の液晶表示パネルのみがカラーフィルタ層を有する構成を採用できる。積層された複数の液晶表示パネルのうちで、カラーフィルタ層を有する液晶表示パネルが複数ある場合には、斜めから観察した際に、上下の液晶表示パネル間で、異なる色のカラーフィルタの層を通過することにより、観察者に観察される色が、本来の表示色からずれることがある。カラーフィルタ層を有する液晶表示パネルを１枚のみとすることで、このような問題を回避できる。
【００２０】
本発明の液晶表示装置では、前記第１液晶表示パネルと前記第２液晶表示パネルとで、ピクセル解像度が一致している構成を採用できる。
【００２１】
本発明の液晶表示装置では、前記第１の液晶表示パネルにおける１ピクセルが、３ドットで構成され、前記カラーフィルタ層は、それぞれ、赤、緑、及び、青に対応する色彩のカラーフィルタを有する構成を採用できる。或いは、前記第１の液晶表示パネルにおける１ピクセルが、４ドット乃至７ドットで構成され、前記カラーフィルタ層は、それぞれ、赤、緑、及び、青に対応する色彩のカラーフィルタと、黄、マゼンタ、シアン、及び、透明のうちの少なくとも１つとに対応する色彩のカラーフィルタとを有する構成を採用できる。
【００２２】
本発明の液晶表示装置では、前記モノクロ画像生成部が生成した単色画像に平均化処理を施し、前記第２の液晶表示パネル及び前記カラー画像演算部に出力する平均化処理部を更に備える構成を採用できる。この場合、第２液晶表示パネルを、平均化処理された単色画像で駆動することで、積層された液晶表示パネルが離隔していることで生じる視差による違和感を解消することができる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置では、前記平均化処理部は、前記単色画像に対して、中心画素から所定の距離の範囲内にある画素の階調を、中心点からの距離に従った加重平均処理で平均化する処理を実行する構成を採用できる。また、前記加重平均処理では、荷重分布としてガウス分布を用いる構成を採用できる。平均化処理を行う距離については、斜め視野における観察方向の角度と、積層された液晶表示パネル間の層間の距離に応じて設定すればよい。
【００２４】
本発明の液晶表示装置では、前記平均化処理部は、前記単色画像に対して、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理を実行する構成とすることができる。この輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理方法として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲に任意の荷重分布を与えた上でヒストグラムを拡大する処理を実行する。このような処理は次の式で表される。
【数１】
2008122940.tif 000003
また、輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理方法の他の例として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲の加重平均値を注目する画素へ返した上でヒストグラムを拡大する処理を実行する。このような処理は次の式で表される。
【数２】
2008122940.tif 000004
輝度を低下させずに明暗変動を与える平均化処理方法の他の例として、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲の加重平均値を注目する画素へ返した出力と、注目する画素との平均値に対して、ヒストグラムを拡大する処理を実行する。このような処理は次の式で表される。
【数３】
2008122940.tif 000005
ここで、ｇ（ｉ，ｊ）は注目する画素の処理結果を、ｆ（ｉ，ｊ）は注目する画素とし、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの領域を考え、Ｇ（ｉ，ｊ）は任意の荷重分布行列を、γはガンマ値を、ＳＭＡＸは最大階調値を表す。なお、ｉ方向とｊ方向は必ずしも、ストライプ配列のように直交するものではなく、デルタ配列等にも採用することができる。
【００２５】
本発明の液晶表示装置は、前記複数の液晶表示パネルのそれぞれ表示可能な階調数をｍとするとき、前記液晶表示部で表示可能な階調数が、前記液晶表示パネルの枚数をｎとして、ｍ以上ｍｎ以下である構成を採用できる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ平行な方向に電界を印加し、前記透明基板とほぼ平行な方向に配列されている液晶分子を、前記透明基板とほぼ平行な方向に回転させることで、光透過状態と光遮断状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される構成を採用できる。
【００２７】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ垂直な方向に電界を印加し、前記透明基板に対してほぼ垂直な方向に配列されている液晶分子を、前記透明基板とほぼ平行な方向に回転させることで、光透過状態と光遮断状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される構成を採用できる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶表示パネルが、透明基板にほぼ垂直な方向に電界を印加し、透明基板近傍ではほぼ水平に配向され、かつ、液晶層内部でダイレクタ方向がほぼ９０°変化するように配向された液晶分子を、透明基盤に垂直な方向に立ち上がらせることで、光透過状態と光遮光状態とを電気的に変化させる液晶モードで駆動される構成を採用できる。
【００２９】
本発明の別の観点の液晶表示装置は、少なくとも１つの液晶表示パネルとドットマトリクス駆動が可能な光源とを有し、カラー画像の表示を行う液晶表示部と、入力画像に従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記画像処理部が、前記入力画像中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素に対応する光源部分を所定の輝度以上の輝度で点灯し、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素を前記入力画像に基づく発光輝度として、前記入力画像から単色画像を生成し、前記光源に出力するモノクロ画像生成部と、前記入力画像と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成し、前記液晶表示パネルに出力するカラー画像演算部とを備え、前記光源は、各ドットの発光輝度を、前記単色画像に基づいて制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明の別の観点の液晶表示装置では、ドットマトリクス駆動が可能な光源を用い、モノクロ画像生成部で、原画像である入力画像中で輝度又は彩度が高い画素を全透過状態とした単色化画像を生成し、ドットマトリクス駆動の光源を、その単色画像で駆動する。カラーフィルタを有する液晶表示パネルについては、入力画像と、光源を駆動する単色画像とに基づいて生成されたカラー画像で駆動する。このようにすることで、輝度又は彩度が高い画素については、光源が全白状態となることから、液晶表示パネルのみで表示が行われ、輝度又は彩度が低い画素については、液晶表示パネルと全白状態よりも透過率が低下した光源との組み合わせにて表示が行われることになる。従って、輝度又は彩度が低い画素では、液晶表示パネルとドットマトリクス駆動が可能な光源とを連携させることで高コントラスト表示が得られると共に、輝度又は彩度が高い画素では、液晶表示パネル１枚での表示と同等な色再現性を得ることができ、高コントラスト比と高い色再現性とを同時に実現することができる。
【００３１】
本発明の別の観点の液晶表示装置では、前記画像処理部が、前記モノクロ画像生成部が生成した単色画像に平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像を前記光源及び前記カラー画像演算部に出力する平均化処理部を更に備える構成を採用できる。
【００３２】
本発明の別の観点の液晶表示装置では、前記光源が、電球、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＦＥＤ、及び、ＰＤＰの何れかを用いて構成される構成を採用できる。
【００３３】
本発明の更に別の観点の液晶表示装置は、複数の液晶表示パネルを有する液晶表示部と、入力画像に従って、前記液晶表示部で表示する画像を生成する画像処理部とを備えた液晶表示装置であって、前記複数の液晶表示パネルが、それぞれカラーフィルタ層を有しない液晶表示パネルとして構成されており、前記画像処理部が、前記入力画像中で輝度が所定の値以上の画素を全透過状態とし、輝度が前記所定の値よりも小さい画素を前記入力画像に基づく階調として、前記入力画像から単色画像を生成し、前記複数の液晶表示パネルのうちの何れかに出力するモノクロ画像生成部と、前記入力画像と前記単色画像とに基づいて画像を生成し、前記複数の液晶表示パネルのうちの他の何れかに出力する画像演算部とを備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の液晶表示装置では、モノクロ画像生成部で、原画像である入力画像中で輝度が高い画素を全透過状態とした単色化画像を生成し、液晶表示パネルのうちの少なくとも１つの液晶表示パネルを、その単色画像で駆動する。一方、その他の液晶表示パネルのいくつかについては、入力画像と、第２液晶表示パネルを駆動する単色画像とに基づいて生成された画像で駆動する。このようにすることで、輝度が高い画素については、一方の液晶表示パネルが全透過状態となることから、他方の液晶表示パネルのみで表示が行われ、輝度が低い画素については、双方の液晶表示パネルの組み合わせにて表示が行われることになる。従って、輝度が低い画素では、複数の液晶表示パネルを連携させることで高コントラスト表示が得られると共に、輝度が高い画素では、液晶表示パネル１枚での表示と同等な表示再現性を得ることができ、高コントラスト比と高い表示再現性とを同時に実現することができる。
【００３５】
本発明の液晶表示装置では、前記画像処理部が、前記モノクロ画像生成部が生成した単色画像に平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像を、前記複数の液晶表示パネルのうちの何れか及び前記画像演算部に出力する平均化処理部を更に備える構成を採用できる。
【００３６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００３７】
本発明の画像送出用調整装置は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の画像切替え装置は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００３９】
本発明の画像診断装置は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００４０】
本発明の画像表示システムは、積層されたｎ枚の液晶表示パネルを有する液晶表示部と、画像ソースに基づいて画像信号を生成する画像ソース部と、前記画像信号に基づいて、前記液晶表示部の各液晶表示パネルで表示すべき画像を生成する画像処理部とを有する画像表示システムであって、前記ｎ枚の液晶表示パネルが、カラーフィルタ層を有する第１液晶表示パネルと、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルとを有しており、前記画像処理部が、前記画像信号中で輝度又は彩度が所定の値以上の画素を全透過状態とし、輝度又は彩度が前記所定の値よりも小さい画素を前記画像信号に基づく階調として、前記画像信号から単色画像を生成し、前記第２の液晶表示パネルに出力するモノクロ画像生成部と、前記入画像信号と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成し、前記第１の液晶表示パネルに出力するカラー画像演算部とを備えることを特徴とする。
【００４１】
本発明の画像表示システムでは、モノクロ画像生成部で、原画像である入力画像中で輝度又は彩度が高い画素を全透過状態とした単色化画像を生成し、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示パネルを、その単色画像で駆動する。一方、カラーフィルタを有する第１液晶表示パネルについては、入力画像と、第２液晶表示パネルを駆動する単色画像とに基づいて生成されたカラー画像で駆動する。このようにすることで、輝度又は彩度が高い画素については、第２液晶表示パネルが全透過状態となることから、第１液晶表示パネルのみで表示が行われ、輝度又は彩度が低い画素については、第１液晶表示パネルと第２液晶表示パネルとの組み合わせにて表示が行われることになる。従って、輝度又は彩度が低い画素では、複数の液晶表示パネルを連携させることで高コントラスト表示が得られると共に、輝度又は彩度が高い画素では、液晶表示パネル１枚での表示と同等な色再現性を得ることができ、高コントラスト比と高い色再現性とを同時に実現することができる。
【００４２】
本発明の画像表示システムでは、前記画像ソース部が、画像ソースから画像データを読み出し、該読み出した画像データを、前記画像処理部へ伝送可能な画像信号に変換して出力する伝送部を備える構成を採用できる。
【００４３】
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部は、前記カラー画像演算部に入力される画像信号と、前記単色画像とが、同じ時点の画像となるようにタイミングを調整するタイミング調整部を更に有する構成を採用できる。
【００４４】
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部が、前記第１液晶表示パネルに対応して、前記カラー画像演算部が出力するカラー画像を記憶する第１のバッファメモリと、該第１のバッファメモリからカラー画像を読み出して前記第１液晶表示パネルに出力する第１のトランスミッタとを更に有し、前記第２液晶表示パネルに対応して、前記単色画像を記憶する第２のバッファメモリと、該第２のバッファメモリから前記単色画像を読み出して前記第２液晶表示パネルに出力する第２のトランスミッタとを有する構成を採用できる。
【００４５】
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部が、前記モノクロ画像生成部が生成した単色画像に平均化処理を施し、該平均化処理後の単色画像を、前記第２の液晶表示パネル及び前記カラー画像演算部に出力する平均化処理部を更に備える構成を採用できる。この場合、第２液晶表示パネルを、平均化処理された単色画像で駆動することで、積層された液晶表示パネルが離隔していることで生じる視差による違和感を解消することができる。
【００４６】
本発明の画像表示システムでは、前記モノクロ画像生成部は、入力された画像信号から輝度信号を抽出して前記画像信号を単色化し、該単色化した画像信号に基づいて単色画像を生成する構成を採用できる。
【００４７】
本発明の画像表示システムでは、前記モノクロ画像生成部は、各画素について、入力された画像信号の複数の原色信号のうちで、表示階調が最も高い階調を抽出して前記画像信号を単色化し、該単色化した画像信号に基づいて単色画像を生成する構成を採用することができる。
【００４８】
本発明の画像表示システムでは、前記モノクロ画像生成部は、前記単色化した画像信号に対して、透過率が所定のしきい値以上の画素の透過率を全透過状態とするクリッピング処理、γカーブ変換処理、及び、ヒストグラム調整のうちの少なくとも一つを実施する構成を採用できる。
【００４９】
本発明の画像表示システムでは、前記モノクロ画像生成部は、あらかじめ設定されたルックアップテーブルを参照して、前記画像信号から単色画像を生成する構成を採用できる。この場合、単色画像の生成に際して、演算処理の処理負担を軽減できる。
【００５０】
本発明の画像表示システムでは、前記ルックアップテーブルは、入力された画像信号のＲＧＢの各階調値に対して、単色化された画像信号の階調値が得られる３次元ルックアップテーブルとして構成される構成を採用できる。
【００５１】
本発明の画像表示システムでは、前記カラー画像演算部は、あらかじめ設定されたルックアップテーブルを参照して、前記入画像信号と前記単色画像とに基づいてカラー画像を生成する構成を採用できる。この場合、カラー画像の生成に際して、演算処理の処理負担を軽減できる。
【００５２】
本発明の画像表示システムでは、前記ルックアップテーブルは、入力された画像信号のＲＧＢの各階調値と前記単色画像の階調値とに対して、前記第１液晶表示パネルにて表示されるべきカラー画像の階調値が得られる４次元ルックアップテーブルとして構成される構成を採用できる。
【００５３】
本発明の画像表示システムでは、前記カラー画像演算部は、前記単色画像の輝度で、前記画像信号の輝度成分を除算して、カラー画像を生成する構成を採用できる。積層された複数の液晶表示パネルを透過する光は、各液晶表示パネルでの透過率の積となる。従って、カラー画像の輝度を、前記単色画像の輝度で除算することで、元の画像の輝度の表示が可能となる。
【００５４】
本発明の画像表示システムでは、前記カラー画像演算部は、前記除算に際して、前記単色画像の輝度に、１以上の整数値を加える輝度シフト処理を施す構成を採用できる。除算を行う際には、例外処理等を用いて、０での除算がされないようにする必要がある。除算に際して、輝度シフト処理を実施することで、輝度の最小値は０よりも大きな値となり、０での除算を考慮する必要がなくなる。
【００５５】
本発明の画像表示システムでは、前記モノクロ画像生成部による単色画像の生成、及び、前記カラー画像演算部によるカラー画像の生成の少なくとも一方は、ソフトウェア処理により行われる構成を採用できる。
【００５６】
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部が、前記ｎ枚の液晶表示パネルに対応してｎ個の画像処理ユニットに分割され、各画像処理ユニットは、画像信号に基づいて、対応する液晶表示パネルで表示すべき画像を生成する構成を採用できる。この場合、モノクロ表示の液晶表示パネルに対応する画像処理ユニットは、モノクロ画像生成部を備える構成とすればよい。また、カラー表示の液晶表示パネルに対応する画像処理ユニットは、カラー画像演算部を備える構成とすればよい。
【００５７】
本発明の画像表示システムでは、前記ｎ枚の液晶表示パネルのそれぞれは、透明基板上に形成されたｘ方向の電極、前記ｘ方向に直交するｙ方向の電極、及び、共通電極と、前記ｘ方向の電極と前記ｙ方向の電極との交点付近に形成された画素電極と、前記ｘ方向の電極、前記ｙ方向の電極、及び、前記画素電極に接続された３端子素子とを有し、駆動信号により擬似的なスタティック駆動が実施できるアクティブマトリクス駆動により駆動される構成を採用できる。
【００５８】
本発明の画像表示システムでは、前記ｎ枚の液晶表示パネルのそれぞれは、一方の透明基板に形成されたｘ方向の電極と、他方の透明基板に形成されたｘ方向に直交するｙ方向の電極と、何れか一方の透明基板に形成された画素電極と、前記画素電極が形成された透明基板上に形成された、前記ｘ方向の電極又は前記ｙ方向の電極と、前記画素電極とに接続された２端子非線形素子とを有し、アクティブマトリクス駆動により駆動される構成を採用できる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の液晶表示装置及び画像表示システムでは、モノクロ画像生成部で、原画像である入力画像中で輝度又は彩度が高い画素を全透過状態とした単色化画像を生成し、第２液晶表示パネル又はドットマトリクス駆動が可能な光源を、その単色画像で駆動する。また、第１液晶表示パネルについては、入力画像と、単色画像とに基づいて生成された画像で駆動する。このようにすることで、輝度又は彩度が高い画素については、第１液晶表示パネル単独で表示を行い、輝度又は彩度が低い画素では、第１液晶表示パネルと第２液晶表示パネルとの組み合わせ、又は、液晶表示パネルとドットマトリクス駆動の光源との組み合わせにて表示を行うことが可能となり、高い色再現性を維持したままで、高コントラスト表示を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置（画像表示装置）、及び、その駆動システムの構成を示している。画像表示システム（液晶表示装置）１００は、大きく分けて、画像ソース部１１７と、画像処理部１０５と、液晶表示部１１６との３つの部分に分かれており、それぞれのユニット間は、ケーブル１２０〜１２２で接続されている。
【００６１】
画像ソース部１１７は、画像ソース１０１と、トランスミッタ１０２とを有する。トランスミッタは、画像ソース１０１から供給される画像信号（画像データ）を、伝送可能な映像信号に変換して、画像処理部１０５に送信する。トランスミッタ１０２は、例えばザインエレクトロニクス社製のＴＨＣ６３ＤＶ１６４を用いて構成され、画像ソース１０１から出力されるパラレルデータをシリアル信号に変換し、変換した信号を、通信ケーブル１２０を介して、画像処理部１０５へ送出する。ただし、この部分としては、パソコン用のデジタルインターフェースとして一般的なＤＶＩ出力が得られればよいため、前記のチップによらず、同等の信号を出力できれば何でもよい。また、画像ソース部１１７として、一般的なＤＶＩ出力を有するパソコンを使用しても何ら問題ない。信号伝送については、トランスミッタとレシーバとが対となって信号の送受信ができればよいため、信号形式はＤＶＩ形式に限らず、デジタルでもアナログでもかまわない。
【００６２】
画像処理部１０５は、レシーバ１０３、ローカルメモリ１０４、バッファメモリ１０６、１０９、トランスミッタ１０７、１０８、タイミング制御部１１０、及び、演算ユニット１１８を有する。液晶表示部１１６は、複数の液晶表示素子（図１では、２つの液晶表示素子１１３、１１４）と、光源１１５とを有する。画像処理部１０５は、画像ソース部１１７から送出された映像信号に信号変化を実施し、液晶表示部１１６の各液晶表示素子１１３、１１４を駆動する信号を生成する。画像処理部１０５が生成した信号は、それぞれケーブル１２１、１２２を介して、液晶表示素子１１３、１１４の駆動回路１１１、１１２に入力される。
【００６３】
画像処理部１０５には、ザイリンクス社製のＳｐａｒｔａｎ−３Ｅ  ディスプレイ・ソリューション・ボードにオプションのＤＶＩ  Ｉ／Ｆボードを接続したものを用いることができる。具体的には、レシーバ１０３としてＤＶＩ  Ｉ／Ｆボードを用い、画像処理部１０５を構成する他のブロックは、Ｓｐａｒｔａｎ−３Ｅ  ディスプレイ・ソリューション・ボードで構成し、画像処理論理回路などは、このボード内に具備しているＦＰＧＡチップ（Ｓｐａｒｔａｎ−３Ｅ）内に構成する。出力側のトランスミッタ１０７、１０８から出力される信号は、例えば、ＬＣＤパネルの入力形式（ＬＶＤＳ）とする。画像処理部１０５にて行う画像処理の詳細については、後述する。
【００６４】
液晶表示部１１６では、第１液晶表示素子１１３と第２液晶表示素子１１４とが積層されており、観察者側とは反対側の背面側に、光源１１５が配置されている。第１液晶表示素子１１３は、カラー画像を表示する液晶表示素子であり、第２液晶表示素子１１４は、モノクロ画像（単色画像）を表示する液晶表示素子である。画像処理部１０５は、第１の液晶表示素子１１３の駆動回路１１１と、第２の液晶表示素子１１４の駆動回路１１２とに、異なる画像処理を施した映像信号出力する。液晶表示素子１１３、１１４は、駆動回路１１１、１１２に入力される信号に基づいて、個別に駆動される。
【００６５】
図２は、液晶表示部１１６の断面構造を示している。液晶表示部１１６は、光出射側から順に、偏光板２０１、透明基板２１１、カラーフィルタ層２５１、配向膜２２１、液晶層２３１、配向膜２２２、透明基板２１２、偏光板２０２、偏光板２０３、透明基板２１３、配向膜２２３、液晶層２３２、配向膜２２４、透明基板２１４、偏光板２０４、及び、面発光光源２４１を有する。以下では、便宜的に、透明基板２１１、カラーフィルタ層２５１、配向膜２２１、液晶層２３１、配向膜２２２、透明基板２１２までを第１液晶表示パネル２６１と呼び、第１液晶表示パネル２６１をはさむように配置された偏光板２０１と偏光板２０２まで含めて第１液晶表示素子１１３と呼ぶ。また、透明基板２１３、配向膜２２３、液晶層２３２、配向膜２２４、透明基板２１４までをあわせた部分を第２液晶表示パネル２６２と呼び、第２液晶表示パネル２６２をはさむように配置された偏光板２０３と偏光板２０４までを含めて第２液晶表示素子１１４と呼ぶ。
【００６６】
図２における面発光光源２４１は、図１における光源１１５に対応している。面発光光源２４１は、面発光の光源として構成され、第１液晶表示素子１１３及び第２液晶表示素子１１４の背面側から光を照射する。面発光光源２４１から出射した光は、第２液晶表示素子１１４と第１液晶表示素子１１３とを透過して観察者側に出射する。第１液晶表示素子１１３と第２の液晶表示素子１１４の各画素にて、光の透過状態を制御することで、観察者が表示画像を見ることが可能となる。
【００６７】
液晶表示素子の作成について説明する。透明基板２１２の液晶層側には、マトリクス状に電極が配置されており、その各交点付近に、３端子型の非線形素子（以下、ＴＦＴとする）が配置され、１画素が構成される。液晶表示素子の表示モードには、例えば、画素内にてＴＦＴからの電極と共通電極とが櫛歯状に形成された横電界方式のモードを用いる。カラーフィルタ層２５１では、画素一つにひとつのカラーフィルタが対応するように、赤、緑、青のカラーフィルタがストライプ状に配置される。１ピクセルは、隣接する赤、緑、青のカラーフィルタに対応する３画素で構成される。
【００６８】
液晶表示素子の形成に際しては、透明基板２１１上のカラーフィルタ層２５１の表面と、透明基板２１２のマトリクス状の電極を配置した面とにそれぞれ配向膜２２１、２２２を塗布し、ラビングに代表される液晶配向処理を実施する。その後、透明基板２１１の配向膜２２１を形成した面と、透明基板２１２の配向膜２２２を形成した面とを、互いに液晶配向方向が平行又は反平行となるような方向で向かい合わせて、一定の間隙を開けて重ね合わせ、その間隙に、メルク社製のＺＬＩ４７９２を注入する。これにより、第１液晶表示パネル２６１が形成される。更に、この第１液晶表示パネル２６１を挟み込むように、日東電工製ＳＥＧ１２２４を用いた偏光板２０１と偏光板２０２とを配置し、第１液晶表示素子１１３を形成する。このとき、偏光板２０１と偏光板２０２とは、容易透過軸又は光吸収軸同士が互いにほぼ直交した配置とし、偏光板２０１及び偏光板２０２の何れか一方の光吸収軸が、液晶の配向方向に平行となるようにする。
【００６９】
第２液晶表示パネル２６２の作成は、透明基板２１３がカラーフィルタ層を有しない点を除いて、第１液晶表示パネル２６１の作成と同様である。透明基板２１４の液晶層側には、マトリクス状の電極が配置されており、その交点付近にＴＦＴが配置されている。第２液晶表示パネル２６２における画素サイズについては、第２液晶表示パネル２６２では、透明基板２１３がカラーフィルタ層を有していないため、第１液晶表示パネル２６１における１ピクセルのサイズと同じサイズを、１画素とすることが適当である。或いは、第１液晶表示パネル２６１と同じサイズで１画素を構成し、第１の液晶表示パネル２６１からカラーフィルタ層２５１を取り除いた構成としてもよい。第２液晶表示パネル２６２の作成後、液晶表示パネル２６２を偏光板２０３、２０４で挟み込み、第２液晶表示素子１１４を形成する。このとき、第１液晶表示素子１１３と同様に、偏光板２０３と偏光板２０４とは、容易透過軸又は光吸収軸同士が互いにほぼ直交した配置とし、偏光板２０３及び偏光板２０４の何れか一方の光吸収軸が、液晶の配向方向に平行となるようにする。
【００７０】
作成された第１液晶表示素子１１３と第２液晶表示素子１１４とを、位置を合わせて重ね合わせ、背面側に面発光光源２４１を配置して、液晶表示部１１６を作成する。第１液晶表示素子１１３と第２液晶表示素子１１４とを重ね合わせる際には、互いの液晶配向方向が平行又は垂直になるように重ね合わせる。また、偏光板２０２と偏光板２０３との容易透過軸又は光吸収軸がほぼ平行となるようにし、偏光板２０３を透過した光が、偏光板２０２を可能な限り透過できるようにする。
【００７１】
液晶表示部１１６では、２つの液晶表示素子のうちの一方にカラーフィルタ層２５１を配置し、カラーフィルタ層を１層のみとしている、このため、物理的に視野を動かしても、複数のカラーフィルタ層が存在する場合のように、透過輝度が見る角度によって大きく変わることはない。しかしながら、２つの液晶表示素子１１３、１１４を、同一の信号源から同一の信号により駆動すると、液晶層２３１と液晶層２３２との間に距離が存在することから、視差により表示が見づらくなる。
【００７２】
図３は、視差の発生を説明するための模式図である。同図では、図２における主要な分、すなわち透明基板と液晶層のみを抽出して図示している。図３における液晶表示素子３０１、３０２は、図２に示す液晶表示素子１１３、１１４に対応し、透明基板３２１〜３２４は、それぞれ図２に示す透明基板２１１〜２１４に対応する。また、液晶層３２５、３２６は、図２における液晶層２３１、２３２に対応する。
【００７３】
第１液晶表示素子３０１と第２液晶表示素子３０２とを、表示面に対して鉛直な方向（３１１方向）から観察すると、視線３３１に対しては、第１液晶表示素子３０１の液晶層３２５の点βと、第２液晶表示素子３０２の液晶層３２６の点αとは重なって見え、同一の点となる。従って、鉛直方向から観察する際には、視差による違和感は生じない。一方、斜め視野では、点αと点βとは、垂直方向に距離ｄだけ離隔しているため、角度θの方向（図３に示す３１２方向）から点α及びβを見た場合には、視線３３２と視線３３３として観察され、それぞれの映像の位置が視差の分だけ異なる位置に見えることから、像が２重に見えて違和感が大きく、表示が見づらくなる。
【００７４】
第１液晶表示素子３０１及び第２液晶表示素子３０２内を透過した光は、透明基板３２１から空気中に出射する際に、スネルの法則により、屈折率の違いに応じた角度で進行方向が変化する。第１液晶表示素子３０１及び第２液晶表示素子３０２の内部から透過してきた光が、透明基板３２１の表面から出射する際の角度θと、透明基板３２１の表面に入射する際の角度φとは、透明基板３２１の屈折率をｎｇ、空気の屈折率をｎａとすると、スネルの法則から、
ｎａ・ｓｉｎθ＝ｎｇ・ｓｉｎφ
と表すことができる。これを変形すると、
φ＝ｓｉｎ−１（（ｎａ／ｎｇ）×ｓｉｎθ）
と表すことができる。錯角の関係から、点βから、透明基板３２１の表面に向かう光と鉛直方向との間の角度もφとなる。点αについても同様である。視角θの方向から見た場合に、第１の液晶表示素子３０１と第２の液晶表示素子３０２との表示位置が異なる量（位置ズレ量）ｒは、下記式で表すことができる。
ｔａｎφ＝（ｒ／ｄ）
ｒ＝ｄ×ｔａｎφ
＝ｄ×ｔａｎ（ｓｉｎ−１（（ｎａ／ｎｇ）×ｓｉｎθ））  （１）
【００７５】
角度θの斜め視野において、視差感をなくすためには、本来、点βの位置で表示を行うべき情報を、点γの位置まで距離ｒだけ伸ばして表示すればよい。そこで、演算ユニット１１８により、液晶表示素子を駆動する信号について、点βの情報を、距離ｒまで散らす平均化処理を画面全体に対して実施する。このようにすることで、視差間を減少させて、表示を見やすくすることができる。平均化処理は、２つの液晶表示素子のうちの何れか一方で行う。視差感の解消という観点では、カラーフィルタ層２５１（図２）を有する第１液晶表示素子３０１で平均化処理を実施しても、カラーフィルタ層を有さない第２液晶表示素子３０２で平均化処理を実施しても、効果は同等である。また、平均化処理を実施する液晶表示素子は、観察者側に存在している必要はなく、その観察者から遠い側に存在する場合でも、特に影響はない。
【００７６】
また、平均化処理を実施する液晶表示素子が観察者側から遠い側に存在する場合には、第１液晶表示素子３０１と第２液晶表示素子３０２の間に光拡散フィルムのように光拡散性を有する光学部品を挿入することで画像処理において適用した平均化処理の距離ｒ’を、光拡散性を有する光学部品により見かけ上拡大することも可能である。この場合のｒ’は、第１液晶層３２５と第２液晶層３２６の間をｄとし、光拡散性を有する光学部品の挿入位置を第２液晶層３２６からｄ’の距離、光拡散性を有する光学部品の光散乱角度（半値角度）をηとした場合
ｒ’＝  （ｄ’×ｔａｎφ）＋（（ｄ−ｄ’）×ｔａｎ（φ＋η））
となり、実質的な平均化距離が伸びることになる。このため、画像処理演算を実施する場合には留意が必要である。
【００７７】
本発明者らは、積層された２つの液晶表示素子を有する液晶表示部の駆動方式について検討をした結果、カラーフィルタ層を有しない第２液晶表示素子３０２（図１における１１４）にて平均化した画像を表示し、第１の液晶表示素子３０１（１１３）にてカラー表示を行い、これら２つを重ね合わせることで、良好な表示が得られるとの結論を得た。第２液晶表示素子１１４にて平均化処理した画像を表示する理由は、カラー画像を表示する第１の液晶表示素子１１３にて平均化処理を実施する場合には、平均化処理によって色がぼけ、色の再現域が狭くなることが考えられるためである。
【００７８】
図４に、シミュレーションにより得られた、２枚のパネルを用いた場合における輝度と色度の範囲を示す図と、カラーパネル単体で表示することができる輝度と色度の範囲を示す図を示す。同図に示すグラフの縦軸は透過率を表しており、最大を１００で規格化して示している。また、横軸は色味の度合い（彩度）を表している。
【００７９】
図４（ａ）と（ｂ）とを比較すると、輝度の高い領域（グラフの縦軸の大きい数値の領域）や彩度が高い領域（横軸の絶対値が大きい領域）では、パネル１枚で表示を行った場合でも、十分な色の再現性を得ることができることがわかる。このような結果から、輝度（彩度）の高い部分では、第２液晶表示素子１１４を全透過状態に維持することで表示動作には介入させず、第１液晶表示素子１１３のみで表示を行い、輝度の低い部分では、第２液晶表示素子１１４の表示階調を表示画像に従って制御し、第１液晶表示素子１１３と第２液晶表示素子１１４との重ね合わせで表示を行うことで、輝度又は彩度が高い領域での色再現性と、輝度が低い領域での色再現性とを同時に得ることができるという結論に至った。
【００８０】
上記では、入力画像における輝度又は彩度が高い部分の第２液晶表示素子１１４の透過率を全透過状態としたが、厳密に全透過状態（全白表示状態）である必要はない。輝度又は彩度が高い部分の透過率を、ほぼ全透過状態、例えば全白表示状態の光透過率の９０％以上の透過率としても、効果は同様である。なお、以下では、この第１液晶表示素子１１３のみで表示動作を実施する領域と、第１液晶表示素子１１３に加えて第２液晶表示素子１１４を表示動作に加えることで協調して表示動作を行う領域との境目をしきい値と呼称する。このような制御を行うことで、第１液晶表示素子を駆動する階調の変化と第２液晶表示素子を駆動する階調の変化状態には、少なくとも片方になだらかな不連続点が発生するようになる。
【００８１】
図５は、演算ユニット１１８内部の構成を機能ブロック図で示している。演算ユニット１１８は、モノクロ画像生成部５０１、演算処理部（平均化処理部）５０２、タイミングコントロール部５０３、及び、カラー画像演算部５０４を有する。演算ユニット１１８は、図１のレシーバ１０３から、例えば、１原色あたり８ビット、計２４ビットの画像信号を受け取る。この画像信号は、演算ユニット１１８内部で２つの経路に分けられ、カラー画像の画像信号から単色の階調信号（輝度信号）を生成するモノクロ画像生成部５０１と、入力側のタイミング信号に従って読み込んだ信号の順番に、出力側のタイミング信号により読み出すタイミングコントロール部５０３とに入力される。
【００８２】
モノクロ画像生成部５０１は、入力された２４ビットのカラー画像の輝度情報に基づいて、例えば８ビットの単色画像を生成する。単色画像の生成では、例えば、各画素におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各原色の階調を調べ、そのうちで最大値をとる階調を、変換後の画素の階調とする。或いは、入力された画像に対してＨＳＶ変換（明度、彩度、色相への信号変換）を行い、明度の情報のみを抽出してモノクロ画像へ変換する。また、入力画像のうちのＲ、Ｇ、Ｂの何れかのみを用いて、その色で単色化する。Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの何れか１つではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの２色に対して演算処理を行って単色画像を生成してもよい。単色画像の階調値（透過率）が高い領域は、入力画像における輝度又は彩度が高い領域に対応している。
【００８３】
モノクロ画像生成部５０１は、単色画像への変換後、透過率が所定の値以上となる画素については透過率を全透過状態とし、それよりも小さい画素については、透過率を、元のカラー画像の透過率に応じた値とする処理を行う。この処理では、例えば、単色化後の画像の各画素の階調をあらかじめ設定されたしきい値と比較し、しきい値以上のときには、その画素の透過率を、一定の値に、望ましくは全透過状態とする（以下では、全透過状態として説明する）。また、しきい値よりも小さいときには、階調変換を行って、各画素の透過率を、設定した透過率を最大値として全遮断状態までの間に再割り当てを実施する。
【００８４】
単色画像における所定の透過率以上の透過率を全透過状態に変換する処理は、上記したしきい値処理には限られない。例えば、単色画像に対して、γ値を４．０程度とするγカーブ変換を実施し、透過率がある程度以上に高い領域を全透過状態としてもよい。或いは、ヒストグラム調整を行って、透過率がある程度以上の透過率を全透過状態としてもよい。モノクロ画像生成部５０１では、透過率が高い領域の透過率をほぼ全透過状態とした単色画像が得られればよく、単色画像生成の手法や、透過率が高い領域の透過率を全透過状態に変換する際の手法としては、上記した以外の手法を採用してもかまわない。
【００８５】
演算処理部５０２は、モノクロ画像生成部５０１が生成したモノクロ画像に対して、平均化処理を行う。この平均化処理に関しては、特願２００６−１１４５２３に記載の方法にて実施する。すなわち、注目画素に対して、所定の範囲内（図３における距離ｒの範囲内）にある画素の画像情報を平均化する。平均化処理では、中心点からの距離に従った加重平均化処理を採用する。その際の荷重分布としては、ガウス分布を用いることができる。平均化処理を行うことにより、単色画像は、エッジがぼけた画像となる。演算処理部５０２によって平均化処理を施された単色画像は、バッファメモリ１０９及びトランスミッタ１０８（図１）を介して、第２液晶表示素子１１４に送られる。
【００８６】
カラー画像演算部５０４は、タイミングコントロール部５０３を介して入力した、ＲＧＢ各８ビットの２４ビットの画像データ、及び、演算処理部５０２にて平均化処理が施された単色画像に基づいて、第１液晶表示素子１１３で表示すべきカラー画像を生成する。タイミングコントロール部５０３は、単色画像生成のためのタイムラグを吸収する目的で配置されている。図１におけるローカルメモリ（画像／作業用）１０４を有効活用することでタイムラグの問題を回避する場合や、そもそもタイミング的に問題なく処理が可能である場合には、タイミングコントロール部５０３は不要である。
【００８７】
液晶表示部１１６を観察する観察者は、第１液晶表示素子１１３と第２液晶表示素子１１４とを透過した光を観察するため、観察者が観察する画像の輝度（トータルの透過率）は、各液晶表示素子の透過率の積となる。カラー画像演算部５０４は、第１液晶表示素子１１３が表示すべきカラー画像を、第２液晶表示素子１１４の画像データ基づいて補正し、第２液晶表示素子１１４での輝度の変化（低下）を補償して、もともとの画像データの輝度に対して、観察者が観察する輝度が変化しないようにする。
【００８８】
カラー画像演算部５０４は、２４ビットのカラー画像データに対して、演算処理部５０２から出力された単色画像に基づく演算処理を行い、カラー画像信号を生成する。具体的には、カラー画像データの画像信号を、単色画像の輝度信号で除算することにより、輝度が補正された画像信号を生成する。ただし、単色画像の輝度が０階調である場合には、除算を行うことができないので、例外処理を設けて、０での除算が行われないようにする。或いは、単色画像の輝度を所定の値だけ輝度が高くなる方向にシフトして、０での除算が行われないようにしてもよい。カラー画像演算部５０４にてカラー画像信号を生成する際には、元の画像信号に対して何らかの画像補正処理を別途行ってもよい。カラー画像演算部５０４が生成したカラー画像は、バッファメモリ１０６及びトランスミッタ１０７を介して、第１液晶表示素子１１３に入力される。
【００８９】
液晶表示部１１６では、第１液晶表示素子１１３は、カラー画像演算部５０４で生成されたカラー画像によって駆動され、第２液晶表示素子１１４は、モノクロ画像生成部５０１で生成され演算処理部５０２で平均化処理が施された単色画像によって駆動される。第２液晶表示素子１１４の表示のみを見た場合、輝度が高い部分は全透過状態となっており、その他の部分は、平均化処理によってぼやけた画像となっている。また、第１液晶表示素子１１３の表示のみを見た場合、第１液晶表示素子１１３では第２液晶表示素子１１４での表示輝度に基づいて輝度が補正されているため、第２液晶表示素子１１４が全透過状態でない箇所では、輝度・彩度がもともとの画像とは異なり強調された画像となっている。
【００９０】
ここで、モノクロ画像生成部５０１における単色画像への変換の際のしきい値については、演算処理部５０２にて平均化処理を実施することで、第２液晶表示素子１１４のもともとの画像に対する輝度の変化率が２０％を超えると、カラー画像演算部５０４にて第１液晶表示素子１１３の輝度信号を調整しても、全体として彩度と色相の変化量が大きくなり、違和感が生じる。このようなことを防ぐために、単色画像への変換の際のしきい値は、２０％程度の変動があっても違和感なく表示できるようにするために、入力信号に対して２０％から８０％までの範囲内で設定するのがよい。また、図４を参照して既に説明したように、輝度や彩度が高い領域では、第１液晶表示素子１１３のみでも表示が可能であるので、単独で表示が可能な領域はなるべく第１液晶表示素子１１３のみで表示を実施するという観点から、しきい値の上限を少し下げて、２０％から６０％までの範囲に設定し、第２液晶表示素子１１４の全透過状態の部分を増加させることが好ましい。更に、しきい値を、３０％から５０％の範囲内に設定すると、可能な限り有効に第１液晶表示素子１１３により表示を適用することが可能となり、違和感の少ない表示が可能となる。
【００９１】
本実施形態の効果に検証するために、画像表示システム１００にて、上記のような画像処理を行った信号を、第１液晶表示素子１１３及び第２液晶表示素子１１４にそれぞれ入力し、画像を表示させたところ、輝度・彩度に関しては、通常の画像信号を第１液晶表示素子１１３のみで表示した場合と遜色ない表示が得られた。また、コントラストに関しては、５０万：１という高いコントラスト比を得ることができた。斜め視野から観察した際には、第２液晶表示素子１１４で平均化処理を施したことにより、視差の影響が少なく、良好な表示が得られた。今回用いた液晶表示素子は、単体でのコントラスト比が７００：１程度であったが、単体でのコントラスト比が更に高い液晶表示素子を組み合わせることや、重ね合わせる液晶表示素子を３枚以上とすることで、更に高いコントラスト比を得ることができる。
【００９２】
なお、図１では、画像ソース部１１７、画像処理部１０５、及び、液晶表示部１１６を分離して図示したが、これらは別々のハードウェアとして構成されている必要はなく、同一筐体内に存在していてもよい。また、画像ソース部１１７と画像処理部１０５とが同一筐体で、液晶表示部１１６が別筐体となっていてもよい。画像処理部１０５における画像処理は、ハードウェアによる画像処理だけでなく、ＣＰＵ等のプロセッサを用いたソフトウェア処理による画像処理を採用することもできる。
【００９３】
また、平均化処理等は、必ずしも画像処理部１０５内で行う必要はなく、ＣＰＵを用いたソフトウェア処理や、ＭＰＥＧでコーダに代表されるグラフィックチップを用いた処理を行う画像ソース部１１７で行ってもよい。その場合には、図１では１系統である画像ソース部１１７と画像処理部１０５との間の信号ケーブル１２０を２重化して、第１液晶表示素子１１３に表示させる画像と、第２液晶表示素子１１４に表示させる画像とを、別個に出力させればよい。
【００９４】
上記では、演算ユニット１１８内のモノクロ画像生成部５０１とカラー画像演算部５０４とでは、演算処理により画像を生成することを前提として説明したが、これには限定されない。例えば、入出力をあらかじめ演算し、これをルックアップテーブルに保存して、ルックアップテーブルを用いて演算する構成であってもよい。この場合、モノクロ画像生成部５０１は、入力画像のＲＧＢ各階調値に対して、単色化された画像の階調値が得られる３次元ルックアップテーブルを用いて、モノクロ画像を生成する構成を採用できる。カラー画像演算部５０４は、入力画像野ＲＧＢの各階調値と、単色画像の階調値とに対して、第１液晶表示素子１１３にて表示されるべきカラー画像の階調値が得られる４次元ルックアップテーブルを用いて、カラー画像を生成する構成を採用できる。
【００９５】
本実施形態では、第１液晶表示素子１１３がカラーフィルタ層２５１（図２）を有したが、平均化処理を施した画像を表示することによる視差感の解消に関しては、カラーフィルタ層は必須の要素ではない。従って、第１液晶表示素子１１３を、第２液晶表示素子１１４と同様に、モノクロ型の液晶表示素子として構成し、液晶表示装置を、全体としてモノクロ表示を行う液晶表示装置として構成することもできる。
【００９６】
また、第２液晶表示素子では、１ピクセルが、ＲＧＢのカラーフィルタ層に対応して３つの領域に分割される例について示したが、カラーフィルタ層の色はＲ、Ｇ、Ｂの３色には限定されず、ＲＧＢＹＭＣのような多色フィルタを用いることもできる。その場合には、１ピクセルをカラーフィルタ層の各色に対応して領域分割すればよい。また、１ピクセルを４つの領域に分割して、各領域を、Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂに対応させてもよい。或いは、４つの領域を、ＲＧＢの各色に対応する領域と、色を有しない領域（Ｗ）とで構成してもよい。
【００９７】
本実施形態では、液晶表示素子における液晶駆動方式としてＩＰＳを例に挙げて説明したが、液晶駆動方式はこの方式には限定されず、例えば、垂直配向型（ＶＡ）液晶方式、ツイストネマティック型（ＴＮ）液晶方式、ベント配向型（ＯＣＢ）液晶方式など、種々の方式を採用することもできる。図２では、位相差補償層を設けない構造を示したが、液晶表示パネル２６１、２６２と、偏光板２０１〜２０４との間に、視野角の改善を目的とした位相差補償層を挿入する構造を採用することもできる。位相差補償層を挿入する場合には、液晶層における液晶モードとの組み合わせによって、挿入する位相差補償層の光学特性等を設定すればよい。
【００９８】
例えば、第１液晶表示素子１１３に位相差補償層を挿入する場合であって、液晶表示素子１１３がＩＰＳ方式で駆動される場合には、偏光板２０１、２０２と、液晶表示パネル２６１との間のそれぞれに、屈折率が最も高い方向の屈折率をｎｘ、基板平行面内でｎｘの方向と直交する方向の屈折率をｎｙとし、ｎｘ及びｎｙと垂直な方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ≧ｎｚ＞ｎｙの特性を有する位相差補償層を、ｎｘ方向が、偏光板２０１、２０２の光吸収軸又は光透過軸と平行になるように挿入する。このようにすることで、液晶表示素子１１３の視野角特性を改善することができる。また、このとき複数の位相差補償板を組み合わせて、合成したｎｘ，ｎｙ，ｎｚの屈折率が上記の式を満たす物を採用しても上記の条件を逸脱するものではなく、同等の効果を得ることが可能となる。
【００９９】
また、液晶表示素子１１３がＶＡ方式で駆動される場合については、ｎｘ≧ｎｙ＞ｎｚの位相差補償層を、ｎｘ方向が偏光板２０１、２０２の光吸収軸又は光透過軸と平行になるように挿入することで、視野角特性を改善できる。液晶表示素子１１３がＴＮ方式又はＯＣＢ方式で駆動される場合には、負の位相差を有するディスコティック液晶層で構成され、ディスコティック液晶層の軸角度が厚み方向で連続的に変化するＷＶフィルムを位相差補償層として挿入することで、視野角特性を改善できる。
【０１００】
位相差補償層は、液晶表示パネル２６１、２６２の片側のみで挿入されていてもよく、或いは、両側で挿入されていてもよい。上記では、位相差補償層の挿入位置を、液晶表示パネル２６１、２６２と偏光板２０１〜２０４との間としたが、実際には、液晶層２３１、２３２と偏光板２０１〜２０４との間であればどの位置であってもよい。また、挿入する位相差補償層は１層には限られず、複数の位相差補償層を挿入することもできる。なお、本発明の実施の形態においては、しきい値以上の階調において第２液晶表示素子の光透過率は、一定の値であることを前提として説明を実施してきたが、厳密に一定ではなく多少の増減（±数％）を適用しても本発明の思想から逸脱するものではない。
【０１０１】
図６は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置における液晶表示部の断面構造を示している。第１実施形態では、図２に示すように、第１液晶表示パネル２６１と第２液晶表示パネル２６２との間に、第１液晶表示素子１１３を構成する偏光板２０２と、第２液晶表示素子１１４を構成する偏光板２０３との２枚の偏光板を配置した。本実施形態では、２つの液晶表示パネル間に偏光板６０３を１枚配置し、第１液晶表示素子６０１と第２液晶表示素子６０２とで、偏光板６０３を共用する。その他の点は、第１実施形態と同様である。
【０１０２】
第１実施形態では、隣接する２つの液晶表示パネル２６１と２６２との間に配置される２枚の偏光板２０２、２０３は、互いの光透過軸又は光吸収軸が平行になるように配置され、２枚の偏光板による光吸収を最小とする。しかしながら、偏光板２枚を透過することにより、パネル間で、２０％程度の透過率減少が生じることになる。本実施形態では、パネル間の偏光板を１枚省き、２つの液晶表示素子６０１、６０２で、偏光板６０３を共用する構成とする。このようにすることで、パネル間での透過率減少を低減することができ、液晶表示パネルの枚数をｎ枚とすると、各パネル間に偏光板を２枚配置する第１実施形態に比して、光透過時の輝度を１／（０．８ｎ−１）倍にすることができる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【０１０３】
本発明の第３実施形態について説明する。上記各実施形態では、光源１１５（図１）として、ＣＣＦＬやＬＥＤを用いた白色で均一な光を出射する光源を前提として説明した。本実施形態では、光源に、ＲＧＢの３つの光を時分割で出力する光源を用いる。この場合、積層された液晶表示素子は、それぞれ、ＲＧＢの画面に相当する画像を、時分割で、フィールドシーケンシャル表示で表示する。第１液晶表示素子及び第２液晶表示素子を駆動する画像の生成方法は、第１実施形態と同様である。カラー画像の表示形式として、このような表示形式を採用する場合でも、得られる効果は上記各実施形態と同様である。
【０１０４】
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、液晶表示素子の駆動方式として、例えばＴＮ方式のような、印加された電圧により液晶分子の基板に対する角度が変化する駆動方式を採用する。このような駆動方式では、観察者の観察方向によって視野角が変動するという問題がある。これは、液晶分子の基板に対する角度が変化するために、見る角度に依存して液晶分子の複屈折特性が変動し、見える角度が変化することに起因する。このような視野角特性の液晶表示素子を、同じ配置で複数重ね合わせた場合には、重ね合わせた層の数の分だけ、相乗効果で悪化していくことが考えられる。そこで、そのような駆動方式を採用する場合には、隣接する２つの層で、視野角依存性の特性を逆方向とする。このようにすることで、視野角依存性の特性を打ち消し合わせることができ、視野角特性の平均化を図ることができる。
【０１０５】
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図１に示す第１実施形態の液晶表示装置の構成から、モノクロ表示を行う第２液晶表示素子１１４を省いた構成を有する。本実施形態では、液晶表示部における光源として、発光強度を部分的に変化させることができる光源を用いる。本実施形態で用いる光源は、マトリクス状に配列された複数の発光ダイオードを有しており、各発光ダイオードの点灯状態が制御可能に構成されている。具体的には、４８０×６４０個の高輝度白色発光ダイオードを配置し、光出射側（観察者側）に拡散板を配置した構造となっている。
【０１０６】
光源における白色発光ダイオードの数は、液晶表示素子１１３の１ピクセルに対応している。本実施形態では、演算処理部５０２（図５）が出力する平均化処理された単色画像、すなわち、図１で第２液晶表示素子１１４を駆動していた単色画像を用いて、ドットマトリクス駆動される光源を駆動する。このような構成とすることによりバックライト光源の発光パターンは、光源１１５とモノクロの第２液晶表示素子１１４とで実現される表示画像と同様となる。つまりは、ドットマトリクス駆動の光源は、図１の光源１１５と第２液晶表示素子１１４との役割を併せ持つこととなり、図１の液晶表示素子１１３に相当する液晶表示パネルには、第１実施形態と同様なパターンの光が入射されることになる。従って、本実施形態では、一見、液晶表示素子１１３のみで高コントラスト表示を実施しているように見えるようになる。
【０１０７】
上記では、液晶表示パネル１枚と、ドットマトリクス駆動が可能な光源との組み合わせで画像表示を行うこととしたが、モノクロ表示を行う駆動回路を追加して、液晶表示パネル数を増加させる構成を採用することもできる。モノクロ表示を行う液晶表示パネル、及び、ドットマトリクス駆動の光源を、第１実施形態で説明した単色画像で駆動することで、原画像と遜色のない彩度と色相を持ちながら、高コントラストの表示が可能となる。
【０１０８】
なお、上記各実施形態では、液晶表示素子内部の非線形素子にＴＦＴを用いる例について説明したが、これには限られない。例えば、非線形素子として、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を用いることもできる。また、解像度が低い場合などでは、液晶表示素子を単純マトリクス駆動で駆動してもよい。上記各実施形態の液晶表示装置は、高コントラスト比を実現できるため、高コントラストな画像を要求される画像診断装置の映像表示部や、放送局などで用いるモニター、映画を上映するような暗室で映像を提供する場所で用いる電子機器の液晶表示部として用いるときに、大きな効果を有する。
【０１０９】
図１では、同一の画像処理部１０５にて第１液晶表示素子１１３で表示すべき画像と、第２液晶表示素子１１４にて表示すべき画像を生成したが、画像処理部を、液晶表示部１１６内の複数の液晶表示素子のそれぞれに対応して、複数の画像処理ユニットに分割した構成としてもよい。図７は、複数の液晶表示素子に対応して複数の画像処理部を有する液晶表示装置の構成を示している。この画像表示システム１００ａでは、画像処理部１０５ａは、液晶表示部１１６ａ内の複数の液晶表示素子５２０−１〜５２０−ｎに対応して、画像処理ユニット１３０−１〜１３０−ｎに分割されている。
【０１１０】
画像ソース部１１７からの画像データは、分配器１３１によって、各画像処理ユニット１３０に分配される。各画像処理ユニット１３０は、入力画像に応じて、対応する液晶表示素子５２０にて表示すべき画像を生成する。生成された画像は、信号ケーブル１２３を介して、液晶表示部１１６ａに入力される。画像処理ユニット１３０の何れかのタイミング制御部、図７の例では、画像処理ユニット１３０−ｎのタイミング制御部１１０は、画像処理ユニット１３０間のタイミング調整を実行し、各液晶表示素子５２０で表示される画像を同期させる。
【０１１１】
図７では、液晶表示素子５２０−１がカラー画像表示を行う液晶表示素子であり、液晶表示素子５２０−２〜５２０−ｎが、モノクロ表示を行う液晶表示素子である。画像処理ユニット１３０−２〜１３０−ｎ内の演算処理装置は、モノクロ画像生成部５０１及び平均化処理部５０２（図５）を有しており、信号ケーブル１２３−２〜１２３−ｎを介して、平均化処理された単色画像を、液晶表示素子５２０−２〜５２０−ｎに、出力する。画像処理ユニット１３０−１は、カラー画像演算部５０４を有し、信号ケーブル１２３−１を介して、第１液晶表示素子５２０−１で表示すべき画像を出力する。このように、複数の液晶表示素子に対応して、画像処理部を複数の画像処理ユニットに分割したとしても、得られる効果は同等である。
【０１１２】
図５では、カラー画像演算部５０４にて、ＲＧＢ各８ビットの画像データから計２４ビットのカラー画像を生成したが、入力データと出力データのビット数は、これには限定されない。例えば、各液晶表示素子単体での表示階調数をｍとするとき、積層されたｎ枚の液晶表示素子にて表示できる最大階調はｍｎとなる。従って、入力画像データとして、ｍ以上で、ｍ２以下の階調の入力画像を用い、このデータから、カラー画像演算部５０４にて、階調ｍのカラー画像を生成してもよい。
【０１１３】
第５実施形態では、ドットマトリクス駆動が可能な光源として、ＬＥＤがマトリクス状に配列された光源を用いる例を説明したが、これには限定されない。ドットマトリクス駆動が可能な光源を、電球や、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＦＥＤ、ＰＤＰを用いたもので構成することもできる。積層された複数の液晶表示パネルは、すべて同一の映像ソースによって駆動されている必要はなく、各液晶表示素子にて、映像表示と強化表示とを分離して行うように構成してもよい。本発明の液晶表示装置は、電子機器や、画像送出用調整装置、画像切替え装置、画像診断装置に適用することができる。また、本発明の液晶表示装置と音響装置とを１つの建築物の中に固定した位置に据え付けた建築物に適用することもできる。
【０１１４】
本発明の第６実施形態について説明する。第１実施形態では、図５の演算処理部５０２における演算処理の実施方法として、ガウス分布に基づく平均化処理を適用した。本実施の形態では、別の平均化処理の適用を行い同様に良好な結果を得ることができた。暗輝度０の背景に、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｐ、ｊ方向に±Ｑの範囲が明輝度１００である明点が存在している場合とし、ここでは簡便化を図るために、図８左のように、Ｐ＝Ｑ＝１である明点を考え、話をすすめる。加重分布による平均化処理は次のように行われる。
【０１１５】
図８左のような明点に、図８右のような加重を与えるとする。この加重は、注目する画素とその周囲８画素に「１」の加重を与えている。例えば、Ｃ９の画素を注目する画素とすると、Ｃ９には、次のような輝度ＹＣ９が返される。
ＹＣ９＝（ＹＣ１×１＋ＹＣ２×１＋ＹＣ３×１＋ＹＣ８×１＋ＹＣ９×１＋ＹＣ１０×１＋ＹＣ１５×１＋ＹＣ１６×１＋ＹＣ１７×１）÷９
ここで、ＹＣ１，ＹＣ２，ＹＣ３，ＹＣ８，ＹＣ９，ＹＣ１０，ＹＣ１５，ＹＣ１６は０、ＹＣ１７は１００なので、
ＹＣ９＝１１．１となる。
Ｃ９と同様の位置と見て取れるＣ１３，Ｃ３６，Ｃ４０の輝度ＹＣ１３，ＹＣ３６，ＹＣ４０も１１．１となる。同様な計算を、他の画素についても行うと、ＹＣ１０，ＹＣ１２，ＹＣ１６，ＹＣ２０，ＹＣ２９，ＹＣ３３，ＹＣ３７，ＹＣ３９は２２．２、ＹＣ１１，ＹＣ２３，ＹＣ２６，ＹＣ３８，は３３．３、ＹＣ１７，ＹＣ１９，ＹＣ３０，ＹＣ３２は４４．４、ＹＣ１８，ＹＣ２４，ＹＣ２５，ＹＣ３１は６６．６、ＹＣ０１は１００となる。これを図で表すと、図９に示すようになる。
【０１１６】
上記では、注目する画素と周囲８画素との計９画素に対して同一の加重分布を与えるとしたが、注目する画素の周囲をより広くとることによって、より強い平均化がなされる。しかし、より広い範囲に任意の荷重分布を与えて平均化すると、より暗くなることがわかる。また、図８右において、注目する画素を中心とした平均化処理の適応範囲がより小さい場合、平均化処理の適応範囲を、注目する画素をからi方向に±Ｍ、ｊ方向に±Ｎとすると、Ｍ，Ｎが小さい場合にも暗くなることがわかる。このように、明点の範囲と、荷重分布（図８右）の範囲の広さによって、平均化の強弱は異なってくる。
【０１１７】
図８及び図９の例では、荷重分布をすべて１として平均化の原理を述べた。そこでさらに、図１０、図１１を用いて、荷重分布がガウス分布に従った場合の実際の画像を例に挙げて説明する。図１０（ａ）は、明輝度１００を有する明点の平均化処理をしていない図を、（ｂ）は（ａ）をガウス分布による平均化処理を施した図を、（ｃ）は元の輝度を低下せずに明暗変動を与えた図を示している。（ｂ）と（ｃ）とを比較すると、平均化処理していない（ａ）と比較して、（ｂ）は明らかに暗くなっているのがわかる。すなわち、ガウス分布に従った荷重分布による平均化処理では、本来の（ａ）の明るさを損なってしまう可能性がある。
【０１１８】
図１１に、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における線分Ａ−Ｂ，Ａ’−Ｂ’，Ａ’’−Ｂ’’の輝度分布を示す。図１１の縦軸は規格化された階調を表し、横軸は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に描かれている明輝度部分の中心を原点Ｐ０として、Ｐ０からの範囲を表している。平均化していない図１０（ａ）は、Ｐ０から±Ｐだけずれた範囲まで輝度１００を有し、±（Ｐ＋１）よりずれると輝度は０となっている。この（ａ）をガウス分布に従った荷重分布により平均化処理をすると（ｂ）となる。加重平均化が、先に述べたような原理であることから、輝度１００と輝度０との境界部分に着目すると、平均化処理前には輝度１００であった部分は、必ず輝度が１００未満となってしまう。これが（ａ）に対して（ｂ）が暗くなる原因である。注目する画素を中心とした範囲が小さければ小さいほど、そして、加重平均を与える範囲が大きければ大きいほど、注目する画素は、平均化処理前よりも暗くなる傾向にある。
【０１１９】
仮に、任意の範囲が０、すなわち、注目する画素単体のみの場合は、平均化処理前と後とでなんら変化がない。すなわち、平均化処理は、注目する画素からより広い範囲で処理されれば、平均化は強く現れることとなる。しかし、輝度１００の画素は本来の輝度を損なう。このように、荷重分布による平均化処理では、本来の輝度を損なうことが必至である。このため、複数枚のＬＣパネルを重ね合わせた際に、視差を抑制するための平均化処理に荷重分布による平均化処理では、視差は抑制できるが、細かい明点の輝度が損なわれることも考えられる。
【０１２０】
そこで、図１０（ｃ）に見られるような輝度分布での平均化処理を施す。図１１に示した（ｃ）の輝度分布を見ると、図１１に示した（ａ）の輝度分布と比較して、（ａ）の輝度１００である領域の輝度を維持し、輝度１００の画素と輝度０の画素との境界部分において、輝度０の部分に明暗変動があることがわかる。また、図１１には、（ｃ）のその他の例として、（ｃ）と同様に、輝度１００の画素と輝度０の画素との境界部分において、輝度０の部分に明暗変動がある輝度分布を示した。すなわち、このような平均化処理は、元の輝度を低下することなく明暗変動を与えるような平均化処理ということができる。
【０１２１】
第１の実施の形態では、ガウス分布に従った平均化処理の出力をそのまま用いたが、本実施の形態においては、この出力に対してある輝度の階調（以下しきい値）によりクリッピング処理（その輝度以上の階調を有するデータをしきい値の階調で一定とする）を実施し、得られた出力のヒストグラムを拡大し、しきい値の階調を全透過状態の階調（全白となる階調。例えば、０を黒とし２５６階調の制御ができるなら２５６階調目）とする。また、上記操作においてクリッピング処理の前後何れかにおいて階調−輝度特性のリニアリティを決定するγ特性の変換操作を実施することでさらに視差を少なくすることが可能である。
【０１２２】
注目する画素の階調をｆ（ｉ，ｊ）、注目する画素の処理結果ｇ（ｉ，ｊ）とし、平均化処理の適応範囲を、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの領域を考えたとき、処理結果ｇ（ｉ，ｊ）は次の式で表される。
【数１】
2008122940.tif 000006
ここで、Ｇ（ｉ，ｊ）は任意の荷重分布行列を、γはガンマ値を、ＳＭＡＸは最大階調値を表す。なお、ｉ方向とｊ方向は必ずしも直交するものではない。すなわち、デルタ配列等においても採用できる。前記ガウス分布に従った荷重分布は、Ｇ（ｉ，ｊ）がガウス分布に従った行列であることを表しているが、他の分布に従った行列であっても問題はない。
【０１２３】
また、他の方法として、荷重分布を用いずに単純に平均化して得られた出力のヒストグラムを拡大することによっても、輝度を低下することなく明暗変動を与えるような平均化が可能である。このような操作は、次の式で表されることになる。
【数２】
2008122940.tif 000007
さらに、その他の方法として、平均化処理の適応範囲を、注目する画素を中心としてｉ方向に±Ｍ，ｊ方向に±Ｎの範囲の加重平均値を注目する画素へ返した出力と、注目する画素との平均値に対して、ヒストグラムを拡大する処理が可能である。このような操作は、次の式で表されることになる。
【数３】
2008122940.tif 000008
これらの操作により、元の輝度を低下することなく平均化した画像へと変換することができる。
【０１２４】
なお、行列Ｇ（ｉ，ｊ）は次のような行列を除く。このような行列は、加重平均化をするものではなく、注目する画素の輝度のみを変化するものである。
【数４】
2008122940.tif 000009
【０１２５】
なお、第１〜第６までの実施の形態において記述した画像処理のアルゴリズムを実現するための画像処理部として、画像処理部１０５の演算ユニット１１８は、ひとつのＦＰＧＡで実現する構成を用いているが、図５における演算ユニット１１８の各部分が独立した構成でもかまわない、また、タイミング制御部１１０やローカルメモリ１０４を内蔵することにより完全に１チップ化した構成でも、また、２つの画像を出力するバッファメモリ１０６、１０９やトランスミッタ部１０７、１０８を内蔵することで１チップ化しても構わない。
【０１２６】
更には、画像処理部１０５を完全に１チップ化することや、マルチチップモジュールとして実用化するなどの構成には関係なく、画像ソース部１１７からの画像データ信号を受けて演算処理（ルックアップテーブル利用も含む）を実施することにより複数の異なる画像処理を適用した画像を生成し、複数の液晶素子を積層した液晶表示部１１６に送出することで単体の液晶表示素子では得ることができないコントラスト比の表示を可能にする構成ならば、本発明の範囲に含まれる。また、画像ソース部１１７と画像処理部１０５の間は１対のトランスミッタ１０２とレシーバ１０３により構成されているが、設計によりこの部分が複数のトランスミッタとレシーバにより構成されていたとしても本発明の範囲に含まれるのは言うまでもない。
【０１２７】
以上、本発明を、その好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の液晶表示装置及び画像表示システムは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、平均化処理の前段階や後段階でγ補正処理を実施するなどの画像処理を追加するなど、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】液晶表示部の断面構造を示す模式断面図。
【図３】液晶表示部の断面と、液晶表示素子内を進行する光の様子を示す模式断面図。
【図４】（ａ）は、２枚のパネルを用いた場合における輝度と色度の範囲を示す図、（ｂ）は、カラーパネル単体で表示することができる輝度と色度の範囲を示す図。
【図５】演算ユニット内部の構成を示す機能ブロック図。
【図６】本発明の第２実施形態の液晶表示装置における液晶表示部の断面構造を示す模式断面図。
【図７】本発明の変形例の液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図８】平均化処理前のモデル画像と荷重分布の一例を示す図。
【図９】平均化処理後のモデル画像を示す図。
【図１０】平均化処理前の実際の画像と、通常の平均化処理画像および本発明による平均化処理画像を示す図。
【図１１】平均化処理前の実際の画像と、通常の平均化処理画像および本発明による平均化処理画像の輝度の分布を示すグラフ。
【図１２】液晶表示素子を２層重ね合わせた構造の液晶表示装置の構成を示す模式断面図。
【符号の説明】
【０１２９】
１００：液晶表示装置
１０１：画像ソース
１０２、１０７、１０８：トランスミッタ
１０３：レシーバ
１０４：ローカルメモリ
１０５：画像処理部
１０６、１０９：バッファメモリ
１１０：タイミング制御部
１１１、１１２：駆動回路
１１３、１１４、３０１、３０２、５２０、６０１、６０２：液晶表示素子
１１５：光源
１１６：液晶表示部
１１７：画像ソース部
１１８：演算ユニット
１２０〜１２３：ケーブル
１３０：画像処理ユニット
１３１：分配器
２０１〜２０４、６０３、９０１、９０２、９０３：偏光板
２１１〜２１４、３２１〜３２４、９１１、９１２、９１３、９１４：透明基板
２２１、２２２、２２３、２２４：配向膜
２３１、２３２、３２５、３２６、９３１、９３２：液晶層
２４１：面発光光源
２５１：カラーフィルタ層
２６１、２６２、９４１、９４２：液晶表示パネル
３１１、３１２：観察者
３３１、３３２、３３３：視線
５０１：モノクロ画像生成部
５０２：演算処理部
５０３：タイミングコントロール部
５０４：カラー画像演算部
９２１、９２２、９２３、９２４：透明電極
９５１：駆動信号源
【図１】
2008122940.tif 000013
【図２】
2008122940.tif 000014
【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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【図１０】
2008122940.tif 000022
【図１１】
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【図１２】
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