(57)【要約】【課題】斜め方向から見ても正面方向から見た場合と同じように自然な階調再現が行われる視認性の高い表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１０は、各視角での規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係が所定視角範囲内において平均化されるように、散乱異方性を有する異方散乱フィルム１４が表示面を覆うように設けられている。【選択図】図７
2004145182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
規格化された入力信号をｘ、規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）として下記関係式で定義されるＳが所定の視角範囲内における任意の視角で一定値Ｓ０よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存を補正する視角依存補正手段を備えていることを特徴とする表示装置。
【数１】
2004145182.tif 000009
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
上記視角依存補正手段は、少なくとも表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内における任意の視角でＳがＳ０よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存を補正することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載された表示装置において、
上記ｘ、ｇ（ｘ）及びｇ’（ｘ）のそれぞれの最大値が１に規格化されたとき、上記Ｓ０が０．１５であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載された表示装置において、
上記視角依存補正手段は、表示面を覆うように設けられた散乱異方性を有する異方散乱フィルムで構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
最大値１に規格化された入力信号をｘ、最大値１に規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、最大値１に規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）として下記関係式で定義されるＳが、少なくとも表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内における任意の視角で０．１５よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正されていることを特徴とする表示装置。
【数２】
2004145182.tif 000010
【請求項６】
請求項５に記載された表示装置において、
表示面を覆うように散乱異方性を有する異方散乱フィルムが設けられていることにより、上記規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
各視角での規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係が所定視角範囲内において平均化されるように、散乱異方性を有する異方散乱フィルムが表示面を覆うように設けられていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示性能に視角依存のある表示装置の典型的なものとしては、ＴＮ（ツイステッドネマチック）モードに代表される液晶表示装置が知られている。ここでいう表示性能の視角依存（あるいは視野角特性）とは、正面方向（＝表示装置の表示面法線方向）から見た場合と斜め方向から見た場合とで、コントラスト比、階調特性、色味などの表示性能が異なることを指し、一般的に正面方向から見た場合よりも、斜め方向から見た場合の方が表示性能は低い。
【０００３】
液晶表示装置を例にとると、この表示性能の視角依存は、屈折率異方性をもつ液晶分子や、偏光板などの部材を利用していることに起因していることから、液晶表示装置に本質的に備わる問題である。従来、これらの視角依存の問題を解決する方法として、一つの画素を複数に分割してそれぞれへの印加電圧を一定の比で変えるハーフトーングレイスケール法、一つの画素を複数の分割してそれぞれで液晶分子の立ち上がり方向を変えるドメイン分割法、液晶に横電界をかけるＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）法、垂直配向させた液晶を駆動するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）法、あるいはベンド配向セルと光学補償フィルムを組み合わせるＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）法などが、提案及び開発されている。しかしながら、これらの方法では、配向膜、電極等の構造を変えなければならず、そのための製造技術確立及び製造設備の新設が必要となり、結果として製造の困難さとコスト高を招いている。
【０００４】
一方、配向膜、電極等の構造は一切変えずに、従来のＴＮモード液晶表示装置に光学補償フィルムを組み込むことで視角依存の問題を改善する方法も知られている。例えば、下記特許文献１には、ディスコティック液晶分子を使用した光学補償フィルムを用いる方法が提案されている。ノーマリーホワイトのＴＮモード液晶表示装置において電圧印加時における液晶分子は、おおむね電極基板に垂直に配向しているが、基板付近では基板の強いアンカリング効果により、平行に配向した状態になっている。このため、液晶分子のダイレクターは膜厚方向で一様ではなく、徐々に変化したハイブリッド構造をとっている。そこで、このような電圧印加時における液晶セル中の配向形態の屈折率異方性を打ち消せばよいという発想のもと、ディスコティック液晶がハイブリッド配向した光学補償フィルムを液晶パネルとその両表面外側にそれぞれ設けられた偏光板との間に計２枚配置して視角依存を改善している。
【０００５】
また、上記方法以外にも、各種モードと各種光学補償フィルムとの組み合わせにより、表示性能の視角依存の問題を解決する方法が提案及び開発されている。いずれの方法もそれぞれ効果があり、表示性能の視角依存の問題の一部はある程度改善される。しかしながら、いずれの方法においてもその効果は、コントラスト比が所定の値よりも大きい視角範囲の広さを視野角として測定する方法、あるいは、階調反転が生じずコントラスト比が所定の値よりも大きい視角範囲の広さを視野角として測定する方法のみによって確認されている。より具体的には、下記特許文献２の実施例では、Ｌ１を黒表示状態、Ｌ８を白表示状態、その間の黒白間をほぼ等分した中間調表示状態をＬ２〜Ｌ７とし、視角を変化させた場合の各階調の輝度変化を調べ、Ｌ８とＬ１との比で計算されるコントラスト比が１０以上、かつ、Ｌ１とＬ２との間で階調反転がない視角範囲を上方向、下方向、左方向、右方向の４方向について調べたものを視野角とし、視野角が比較例のものと比べて広いか否かで、その効果の有無を確認している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−５０２０６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５６５２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記方法では、斜め方向から見た場合の視認性については、コントラスト比の大小と階調反転の有無しか考慮されておらず、階調特性の視角依存が表示性能に与える影響については全く考慮されていない。ここでいう階調特性とは、表示装置の入力信号と出力輝度との関係を示すものであり、一般的にはγ特性と呼ばれている。このγ特性は、被写体の輝度に比例した再現出力輝度を得る上で重要な特性であり、この特性が良くないと明るい部分や暗い部分にいわゆる白つぶれや黒つぶれが生じるなど、特に、表示の自然さと関連があるものである。従って、特許文献２に記載されているようなＬ１とＬ２との間で階調反転がなく且つコントラスト比が１０以上である視角範囲を上方向、下方向、左方向、右方向の４方向について測定して視野角とする方法では、その視角範囲内であっても、正面方向から見た場合と比べてγ特性が大きく異なれば、不自然な表示がなされ、視認性が低いという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、斜め方向から見ても正面方向から見た場合と同じように自然な階調再現が行われる視認性の高い表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
規格化された入力信号をｘ、規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）としたとき、ｇ（ｘ）とｇ’（ｘ）とが一致していなければ、表示装置は、その所定の斜め方向からの視角についてのγ特性、すなわち、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係が正面方向からのものと異なり、視角依存を有することとなる。そこで、本発明では、ｇ（ｘ）とｇ’（ｘ）とのズレを指標化すると共に、所定の視角範囲内における任意の視角でその指標が低いものとなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係を平均化してその視角依存を補正する視角依存補正手段を備えたものとし、斜め方向から見ても正面方向から見た場合と同じように自然な階調再現が行われる高い視認性を得ることができるようにした。
【００１０】
つまり、本発明は、規格化された入力信号をｘ、規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）として下記関係式で定義されるＳが所定の視角範囲内における任意の視角で一定値Ｓ０よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存を補正する視角依存補正手段を備えていることを特徴とする表示装置である。
【００１１】
【数３】
2004145182.tif 000003
【００１２】
ここで、上記関係式で表されるＳはｇ（ｘ）とｇ’（ｘ）とのズレの指標となるものである。また、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係とは、上記のいわゆるγ特性のことである。そして、その視角依存とは、γ特性の視角による異同のことである。
【００１３】
調査によれば、複数人で長視距離から見ることが多いテレビにおいて本質的に良視認が必要とされる視角範囲は、表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度のである視角範囲である。
【００１４】
従って、本発明では、上記視角依存補正手段は、少なくとも表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内における任意の視角でＳがＳ０よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存を補正するものであることが好ましい。
【００１５】
調査によれば、ｘ、ｇ（ｘ）及びｇ’（ｘ）のそれぞれの最大値を１に規格化したとき、Ｓが０．１５未満では正面方向と比べて斜め方向からの視認性の劣化が気にならず、Ｓが０．１５以上では正面方向と比べて斜め方向からの視認性の劣化が気になるということである。
【００１６】
従って、本発明は、上記ｘ、ｇ（ｘ）及びｇ’（ｘ）のそれぞれの最大値が１に規格化されたとき、上記Ｓ０が０．１５であることが望ましい。
【００１７】
視角依存補正手段としては、特に限定されるものではないが、散乱異方性を有する異方散乱フィルムを表示面を覆うように設けることが簡便である。
【００１８】
従って、本発明では、上記視角依存補正手段は、表示面を覆うように設けられた散乱異方性を有する異方散乱フィルムで構成されているものであってもよい。なお、かかる異方散乱フィルムによる散乱異方性は、異方性を有する構成要素をフィルムに含めることにより発現させることができる。
【００１９】
以上より、本発明の好ましい態様は、最大値１に規格化された入力信号をｘ、最大値１に規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、最大値１に規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）として下記関係式で定義されるＳが、少なくとも表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内における任意の視角で０．１５よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正されている表示装置である。
【００２０】
【数４】
2004145182.tif 000004
【００２１】
視角依存補正手段としては、特に限定されるものではないが、散乱異方性を有する異方散乱フィルムを表示面を覆うように設けることが簡便である。
【００２２】
従って、この態様の場合において、表示面を覆うように散乱異方性を有する異方散乱フィルムが設けられていることにより、上記規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正されているものであってもよい。
【００２３】
また、本発明の具体的な態様は、各視角での規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係が所定視角範囲内において平均化されるように、散乱異方性を有する異方散乱フィルムが表示面を覆うように設けられた表示装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
まず、表示装置の入力信号と出力輝度との関係について説明する。表示装置、あるいは表示デバイスにおいて、入力信号と出力信号との関係を一般的にγ特性という。ここで、表示装置とは表示デバイスの前段に駆動システムを設けたものである。また、入力信号とは一般的に映像信号または印加電圧であり、出力信号とは一般的に出力輝度である。例えば、ＣＲＴ表示装置に用いられるＣＲＴや、液晶表示装置に用いられる液晶パネルなどの表示デバイスの多くは、印加電圧によりその出力輝度を変調するものである。なお、液晶パネル自体は非自発光のライトバルブとしてのみ機能するため、印加電圧に対して本質的に変化するのは出力輝度ではなく透過率であるが、液晶パネルをバックライト装置と一体のデバイスとして考えた場合には、印加電圧により出力輝度が変化するデバイスとして扱うことができる。他の表示デバイスも含めて、以降は簡単のため、印加電圧に対する表示デバイスの出力信号は全て出力輝度として取り扱う。
【００２６】
表示装置とは、入力信号である映像信号を入力し、駆動システムで決定される適切な電圧を表示デバイスに印加し出力輝度として出力を得るものであるが、一般的には、映像の線形な階調性を保つため、入力信号と出力輝度との関係を線形にする必要がある。しかしながら、一般的な表示デバイスの入力信号である印加電圧と出力輝度との関係、すなわち表示デバイスのγ特性は線形ではなく、デバイスに固有の非線型性をもつ。ＣＲＴを例にとると、その非線形性はＬ∝Ｖγというベキ乗則で理想化される。ここで、Ｌは出力輝度、Ｖは入力信号（印加電圧）、γはγ係数と呼ばれ、ＣＲＴの場合、γ＝２．２である。
【００２７】
前記デバイス固有の非線型性のため、表示デバイスのγ特性に応じて入力信号を予め補正し、補正前の入力信号と出力輝度とが線形な関係になるようにすることを要し、このような補正をγ補正と呼ぶ。γ補正によって、入力信号から出力輝度までの全体を通してγ＝１とすれば、入力信号と出力輝度との関係を線形とすることができる。
【００２８】
γ補正は、表示装置側、すなわち駆動システムで行なうようにしてもよいが、各表示装置に補正回路を設けなければならないため不経済であり、また、補正回路の特性安定性の問題を有するため、現行テレビ方式の標準規格の一つでもあるＮＴＳＣ方式では、表示装置にＣＲＴ表示装置が用いられることを前提にして、放送局側でγ補正を行っている。より具体的には、入力信号となる映像信号に対して、（１／２．２）乗の補正を行ってから送像している。
【００２９】
また、パソコンモニター用表示装置の場合にも、画像表示ソフトやコンピュータ内部のビデオカードのＬＵＴを使用して補正される方法が一般化しており、印刷イメージをシミュレートするなどの特殊な場合を除き、通常γ＝２．２の表示装置を前提としたγ補正が行われている。
【００３０】
しかしながら、上記γ補正はＣＲＴに対するものであるので、液晶表示装置などにおいては本来不要である。そこで、液晶表示装置などにおいては通常、送像側（放送局またはコンピューター内部）で行われたγ補正に対して、逆γ補正を行って送像側のγ補正をキャンセルし、さらに、表示デバイス固有のγ特性を線形化するγ補正を駆動システムで行っている。結果として、表示装置全体としてはγ＝２．２となり、こうすることにより、送像側で行われる（１／２．２）乗のγ補正と合わせて、入力信号から出力輝度までの全体を通してγ＝１を達成している。送像側でγ補正が行われた入力信号が入力されてから出力輝度とし出力されるまでの様子を図１のフローチャートに示す。
【００３１】
ここで、表示装置のγ係数を２．２とすることの意味は、前述の通り、送像側で行われる（１／２．２）乗のγ補正と合わせて、入力信号から出力輝度までの全体を通してγ＝１を達成し、入力信号と出力輝度の関係を線形とすることにある。この場合の入力信号と出力輝度との関係を示したものが図２である。
【００３２】
表示装置のγ係数は、必ずしも２．２である必要はない。さらには、表示装置のγ特性が、理想化されたＬ∝Ｖγというベキ乗則の形で表される必要もない。例えば、Ｌ∝Ｖγというベキ乗則の形で表されない適当なγ特性を表示装置に持たせることにより、図３に示すような略Ｓ字型の入力信号と出力輝度との関係を得ることもできる。このように入力信号と出力輝度との関係を略Ｓ字型とすることは、黒に近い灰色を黒に引き込み、白に近い灰色を白に引き込むことにより、見た目のコントラスト感が上がることを意味し、表示装置の使用目的や設計思想によっては、このようなγ特性が得られるように補正回路が設計される場合もある。あるいは、使用目的によってγ特性を調節できる機能を駆動システムに持たせる場合もある。
【００３３】
しかしながら、γ特性の設計値がいずれの場合においても、従来の表示装置のγ特性は、表示装置正面方向でのみ最適設計が行われていたため、表示性能に視角依存のある表示装置の場合、表示装置を斜め方向から見た場合のγ特性は、設計値に最適化されているとは限らず、正面方向からみた場合のγ特性と斜め方向から見た場合のγ特性のズレが大きい場合には、斜め方向から見た場合に不自然な表示がなされ、視認性の低下を招くという問題点があった。
【００３４】
次に、表示装置を正面方向から見たγ特性と、斜め方向から見たγ特性のズレの定量化方法について説明する。既に説明したように、表示装置のγ特性とは、入力信号と出力輝度との関係のことを指す。ここで、入力信号の構成は、主に、表示の種類や、駆動システムのデータドライバの能力によって決まる。パソコンモニター用表示装置など、画像表示をメインに行う表示装置では、駆動システムにデジタルドライバが用いられ、デジタル信号の入力を受けて表示を行うのが一般的である。一方、ＡＶ用表示装置など、映像表示をメインに行う表示装置では、従来、駆動システムにアナログドライバが用いられ、アナログ信号の入力を受けて表示を行うのが一般的であったが、近年では、デジタル機器の普及拡大が進み、ＡＶ用表示装置といえどもデジタルドライバが用いられることも多い。
【００３５】
一例として、デジタル８ビットのデータドライバを仮定すると、入力信号の階調数は０から２５５までの２５６階調となるが、話をより一般化するために、入力信号を最大値１に規格化する。このように規格化することによって、データドライバの種類によらず入力信号は最小値０、最大値１として扱うことができる。また、出力輝度は表示装置の種類などにもよるが、映像信号と同様に、最大値１に規格化することによって、表示装置の種類によらず、出力輝度は最小値０、最大値１として扱うことができる。以降の説明では、上記方法にて最大値１に規格化した入力信号をｘ、最大値１に規格化した出力輝度をｙとする。
【００３６】
次に、正面方向から見たｙとｘの関係を表す関数をｇ（ｘ）、所定の斜め方向から見たｙとｘの関係を表す関数をｇ’（ｘ）とする。この時、曲線または直線ｙ＝ｇ（ｘ）とｙ＝ｇ’（ｘ）とｘ＝０とｘ＝１とで囲まれる部分の面積をＳと定義する。この囲まれる部分が複数の領域に及ぶときは、それらの全ての領域の面積の和をＳと定義する。すなわち
Ｓ＝∫｜ｇ（ｘ）―ｇ’（ｘ）｜ｄｘ（ｘ＝０→１）
である。正面方向から見たγ特性と、斜め方向から見たγ特性とが完全に一致すればＳ＝０、そのズレが大きくなればＳもそれに従い大きくなる。なお、Ｓの最小値は０、最大値は１である。
【００３７】
以上の説明のように、Ｓの大きさで、表示装置の正面方向から見たγ特性と、斜め方向から見たγ特性とのズレを定量化することができる。つまり、Ｓの最小値は０、最大値は１で、その値が小さいほどズレが小さく、逆に大きいほどズレが大きい。表示装置に本質的に良視認が必要とされる視角範囲内の全ての斜め方向について、Ｓが許容限よりも小さくなっていれば、その表示装置は、前記視角範囲内において、見る方向によって階調特性の変化が少ない高い視認性を有することとなる。
【００３８】
（調査及び実験）
次に、表示装置について行なった調査及び実験について説明する。
【００３９】
＜視角範囲調査＞
表示装置に本質的に良視認が必要とされる視角範囲を求めるために、アンケート調査を行った。調査内容は、一般家庭内で最もテレビを見る頻度の高い部屋を想定してもらい、テレビを設置してある位置、そのテレビを見る位置を回答してもらうものである。なお、表示装置をテレビで代表して調査したのは、個人使用が基本で視距離の短いパソコンモニターと比較して、複数人で長視距離から見ることの多いテレビの方が明らかに本質的に良視認が必要とされる視角範囲が広いからである。
【００４０】
調査の方法をより具体的に説明すると次の通りである。まず、壁２面と床とから構成される部屋のコーナーの一つを基準として選定してもらう。そして、該コーナーを原点、床の法線方向にｚ軸、ｚ軸と直行し２面の壁にそれぞれ平行なｘ軸とｙ軸を設定する。このようなｘｙｚ座標系に従って実際にメジャーで測長することにより、テレビの設置位置、見る位置を、ｘｙｚ座標で取得することができる。そして、テレビの設置場所とその設置角度を求めるため、テレビ画面の左上隅、右上隅、右下隅の位置座標を回答させた。またテレビを見る位置のｚ座標は目の高さで測長するものとし、よく見る位置だけではなく、よく見る位置、たまに見る位置、ほとんど見ない位置の３つに分類して複数回答するように指示した。このようにして、テレビの設置位置と見る位置がｘｙｚ座標で取得でき、テレビの設置角度も画面隅のｘｙｚ座標から計算できるため、適当な座標回転やベクトル演算を行うことにより、最終的にテレビを見る視角を計算することができる。なお、視角の計算結果はその方位角と傾斜角とにより得た。方位角は正面方向に対してどちらの方向に傾いた斜め方向かを規定する角度で、正面に対して右方向を０度、上方向を９０度、左方向を１８０度、下方向を２７０度、上方向と右方向とを２等分する方向を４５度のように定義する。傾斜角は、正面方向を基準にして、方位角で規定される方向にどれだけ傾いているかを規定する角度である。また、傾斜角に符号を持たせ、例えば方位角９０度方向における傾斜角−９０度で、下方向における傾斜角９０度を表現することもできる。
【００４１】
また、テレビ画面上のどの点に注視するかによって視角の計算結果は異なるが、今回その注視点は、画面中央と４つある画面隅の計５点とし、画面隅に注視するとした場合についての計算結果は、傾斜角が最大となる隅１点のみの計算結果で代表した。
【００４２】
回答者は２４歳から５５歳までの非専門家３０名とした。テレビの表示装置の種類はＣＲＴ表示装置が２４名及び液晶表示装置が６名、表示装置の表示画面対角サイズも８インチから３３インチまでの分布があったが、表示装置の種類、表示装置のサイズによって視角分布の有意差はみられなかった。したがって、結果はそれらの区別なく集計し、画面中央に注視するとして計算した視角の分布を図４に、画面隅に注視するとして計算した視角の分布を図５に示した。図４と図５とでは、方位角と傾斜角とを用いて、視角を２次元極座標表示している。２本の座標軸の交点が方位角０度、傾斜角０度、すなわち正面方向を意味し、半径が１番小さい円周上の点は傾斜角１０度、半径が２番目に小さい円周上の点は傾斜角２０度を意味する。同様に、傾斜角９０度を意味する半径最大の円まで、１０度毎にガイド用の同心円が描かれている。図４と図５を見てわかるように、方位角９０度方向においては−４０〜４０度、方位角１８０度方向においては−６０〜６０度、方位角４５度方向及び方位角１３５度方向においては、−３０〜３０度の範囲内に収まっている。すなわち、アンケート調査の結果から、表示装置に本質的に良視認が必要とされる視角範囲は、上記視角範囲とすることができ、これを以下では視角範囲Ａと称する。
【００４３】
＜主観評価実験＞
γ特性のズレの許容限を調べるために、液晶表示装置を用いた主観評価実験を行った。主観評価実験は、評価用画像を表示した液晶表示装置を正面方向から観察してもらい、その液晶表示装置のγ特性を基準値であるγ＝２．２から変化させた場合に、その画像の視認性がどれだけ変化するかを調べるものである。なお、液晶表示装置のγ特性を任意に変化させることは容易ではないため、今回は、液晶表示装置のγ特性はγ＝２．２に固定したまま、画像処理ソフトを用いて評価画像側に適当なγ補正を施すことにより、擬似的に液晶表示装置のγ特性を変化させた場合と同じ最終表示を得るという方法をとった。その方法を詳細に説明すると以下の通りである。
【００４４】
まず、階調−出力輝度特性がγ＝１で量子化されたデジタル評価用画像を１枚用意しこれを元画像Ｐ０とする。元画像Ｐ０はコンピュータの画像表示ソフトやコンピュータ内部のビデオカードにより、γ＝２．２の表示装置に対するγ補正が行われた後に送像され、γ＝２．２の液晶表示装置に映像信号として入力されるため、結果として、γ＝１×（１／２．２）×２．２＝１で液晶表示装置に表示される。
【００４５】
次に、画像処理ソフトを用いて、前記元画像Ｐ０をγ＝０．５で量子化し直したものを評価画像Ｐとする。この評価画像Ｐをγ＝２．２の液晶表示装置で表示すると、結果として、γ＝０．５×（１／２．２）×２．２＝０．５で液晶表示装置に表示されるが、ここで表示される画像は、元画像Ｐ０をγ＝１．１の液晶表示装置で表示したものと同じになる。すなわち、０．５×（１／２．２）×２．２＝１×（１／２．２）×１．１＝０．５であり、画像のγ特性を変化させることで、擬似的に、液晶表示装置のγ特性を変化させた場合と同じ最終表示を得ることが可能となる。
【００４６】
上記方法で、元画像Ｐ０からγ特性の異なる評価画像Ｐ１〜Ｐ５を作成した。元画像Ｐ０の表示はγ＝２．２の表示装置Ｄ０での表示に相当し、評価画像Ｐ１〜Ｐ９の表示はγ≠２．２の擬似的な表示装置Ｄ１〜Ｄ５での表示に相当する。前記擬似的な表示装置Ｄ１〜Ｄ５のγ特性は評価画像Ｐ１〜Ｐ５のγ特性から逆算することができ、結果を図６（ａ）〜（ｅ）に示す。なお、図６（ａ）〜（ｅ）のそれぞれには、Ｄ０のγ特性をも併せて示している。
【００４７】
主観評価実験の具体的方法とその結果について説明する。
【００４８】
主観評価実験は二重刺激妨害尺度法で行った。二重刺激妨害尺度法とは、評価サンプルの後に基準サンプルを提示し、評定者は基準サンプルに対する劣化の程度を次に示す５段階劣化尺度で判定する方法である。
【００４９】
５．劣化が全く認められない
４．劣化が認められるが気にならない
３．劣化がわずかに気になる
２．劣化が気になる
１．劣化が非常に気になる。
【００５０】
今の場合、γ＝２．２の表示装置Ｄ０を基準にし、γ≠２．２の擬似的な表示装置Ｄ１〜Ｄ５を評価することにより、γ特性を変化させた時の視認性の変化を評価することができる。２４歳から５５歳までの非専門家３０名を評定者として評価を行い、３０名の平均評点を表１にまとめた。表１から、ズレＳが０．１５未満のＤ１とＤ２の平均評点は劣化が気にならないボーダーラインの４を超えている。一方、ズレＳが０．１５以上のＤ３〜Ｄ５の平均評点はボーダーラインの４を下回り、Ｄ０と比べて劣化が気になることがわかる。以上の主観評価実験の結果から、視認性の低下を及ぼすことのないγ特性のズレＳの許容限Ｓ０は０．１５であるということができる。
【００５１】
【表１】
2004145182.tif 000005
【００５２】
つまり、視角範囲Ａにおいて、γ特性のズレＳが許容限Ｓ０よりも小さくなるように表示装置の特性を最適化することにより、斜め方向から見ても、正面方向から見た場合と同じく、自然な階調再現が行われ、高い視認性を得ることができるということである。
【００５３】
（液晶表示装置）
図７は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０を示す。
【００５４】
この液晶表示装置１０は、ＴＮモードの液晶パネル１１を備えたものである。液晶パネル１１の表面側、すなわち、視認側には、液晶パネル１１の方から順に視認側光学補償フィルム１２、視認側偏光板１３及び異方散乱フィルム１４が層をなすように設けられている。また、液晶パネル１１の裏面側には、液晶パネル１１の方から順に非視認側光学補償フィルム１５、非視認側偏光板１６及びバックライトユニット１７が層をなすように設けられている。
【００５５】
液晶パネル１１は、アクティブマトリクス基板と対向基板とが間隔をおいて対向するように設けられ、それらの基板間に電気光学特性を有するネマチック液晶が封入されて液晶層が構成されたものである。また、液晶パネル１１は、表示部が多数の画素で構成されており、各画素毎に液晶層に印加する電圧が制御される用に構成されている。
【００５６】
液晶パネル１１両側の視認側及び非視認側光学補償フィルム１２，１５は、いずれも例えばディスコティック液晶分子がハイブリッド配向したプラスチックフィルムからなる。
【００５７】
液晶パネル１１両側の視認側及び非視認側偏光板１３，１６は、いずれも例えばポリビニルアルコール等のプラスチックフィルムにヨウ素を含む溶液に浸漬してヨウ素を吸着させた後に延伸し、保護層としてトリアセチルセルロース等のプラスチックフィルムを両側に貼り合せたものからなり、相互に延伸方向、すなわち、偏光軸が直交するように設けられている。
【００５８】
異方散乱フィルム１４は、例えば散乱異方性を有するプラスチックフィルムからなり、表示装置の視認側偏光板から正面方向に出射し散乱フィルムに入射する光を強く散乱し、表示装置の視認側偏光板から上方向に出射し散乱フィルムに入射する光を中程度に散乱し、表示装置の視認側偏光板から左右及び下方向に出射し散乱フィルムに入射する光を弱く散乱するように方向が合わせられて設けられている。なお、ここでいう下方向とは液晶パネル１１の正視角方向、上方向とは液晶パネル１１の反視角方向を指す。
【００５９】
バックライトユニット１７は、種光源、反射板、拡散板及び調光板等が筐体に組み込まれたものであり、液晶パネル１１全面に均一な光を発する面状光源を構成する。
【００６０】
以上の構成の液晶表示装置１０では、バックライトから発された光は、各画素毎に、非視認側偏光板１６に入射して所定方向の直線偏光のみが透過し、それが非視認側光学補償フィルム１５を介して液晶パネル１１に入って液晶層の液晶分子の配向状態に応じて旋光された後、あるいは楕円偏光に変換された後、視認側光学補償フィルム１２を介して視認側偏光板１３に入射して所定方向の直線偏光のみが透過し、異方散乱フィルム１４を介して外部に発され、かかる画素が集合した全体で画像表示が行なわれるように構成されている。
【００６１】
このとき、液晶パネル１１では、各画素毎に液晶層への印加電圧が制御されて液晶分子の配向状態が変調され、それによって光の透過度の調整が図られる。つまり、液晶パネル１１がライトバルブとして機能する。
【００６２】
また、非視認側及び視認側光学補償フィルム１２，１５によって正面方向と斜め方向との複屈折の差が補償されて表示の広視野角化が図られる。
【００６３】
さらに、異方散乱フィルム１４によって、少なくとも表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内、つまり視角範囲Ａ内でγ特性の平均化が図られる。つまり、最大値１に規格化された入力信号をｘ、最大値１に規格化された正面から観測される出力輝度をｇ（ｘ）、および、最大値１に規格化された所定の斜め方向から観測される出力輝度をｇ’（ｘ）として下記関係式で定義されるＳが、上記視角範囲Ａ内における任意の視角で許容限（Ｓ０）０．１５よりも小さくなるように、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正されることとなる。
【００６４】
【数５】
2004145182.tif 000006
【００６５】
なお、異方散乱フィルム１４が設けられていなければ、正面方向からの視認性が最も優れ、上方向からの視認性が最も劣り、左右及び下方向のそれぞれからの視認性がそれらの中間のものとなる。異方散乱フィルム１４を上記のように方向を合わせて設けているのはこのためであり、正面からの良好な視認性を強い散乱により他の斜め方向に分け与え、上方向からの劣悪な視認性を中程度の散乱により他の斜め方向に大きな悪影響を与えない程度に分け与え、全体としてバランスがとれるようにγ特性を平均化するようにしたものである。
【００６６】
上記構成の液晶表示装置１０によれば、散乱異方性を有する異方散乱フィルム１４が表示面を覆うように設けられているので、一般的に良視認が必要とされる表示面法線に対する傾斜角が方位角９０度方向において−４０〜４０度である視角範囲内、方位角１８０度方向において−６０〜６０度である視角範囲内、並びに、方位角４５度方向及び１３５度方向においてそれぞれ−３０〜３０度である視角範囲内、つまり、視角範囲Ａ内において、各視角での規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係が平均化され、それによって視角範囲Ａ内の任意の視角でｇ（ｘ）とｇ’（ｘ）とのズレを指標化したＳが許容限（Ｓ０）０．１５より低くされ、斜め方向から見ても正面方向から見た場合と同じように自然な階調再現が行われる高い視認性を得ることができる。
【００６７】
【実施例】
以下の実施例及び比較例の液晶表示装置を用いて試験評価を行った。
【００６８】
（試験評価用表示装置）
＜実施例＞
上記実施形態と同様の構成の液晶表示装置を実施例とした。この実施例では、光学補償フィルムとしてディスコティック液晶分子を用いたものを使用した。また、異方散乱フィルムとして、表示装置の視認側偏光板から正面方向に出射し散乱フィルムに入射する光を強く散乱し、表示装置の視認側偏光板から上方向に出射し散乱フィルムに入射する光を中程度に散乱し，表示装置の視認側偏光板から左右及び下方向に出射し散乱フィルムに入射する光を弱く散乱するように方向が合わせられて設けられており、ＪＩＳ−Ｋ　７１０５に準じて測定したヘイズ値が、正面方向に入射する光に対しては５０．０％、上方向に傾斜角４０度で入射する光に対しては３０．０％、左右方向に傾斜角６０度で入射する光と、下方向に傾斜角４０度で入射する光とに対しては１０．０％のものを使用した。なお、ここでいう下方向とは液晶パネル１１の正視角方向、上方向とは液晶パネル１１の反視角方向を指す。
【００６９】
＜比較例＞
視認側偏光板の上に異方散乱フィルムを積層していないことの他は実施例と同一構成の液晶表示装置を比較例とした。
【００７０】
（試験評価方法及び結果）
表２は、実施例の液晶表示装置について計算したγ特性のズレＳとその視認性についての主観評価実験の結果を示す。また、表３は、比較として、比較例の液晶表示装置について計算したγ特性のズレＳとその視認性についての主観評価実験の結果を示す。ここで、γ特性のズレＳは、視野角測定装置（ミノルタ株式会社製、ＣＶ−１０００）を用いて測定したγ特性を基に、方位角９０度方向、方位角１８０度方向、方位角４５度及び１３５度方向のそれぞれについて計算した。また、視認性の主観評価実験は、斜め方向から見た場合の階調特性の自然さをポイントとして、非専門家である１０名の評定者にて自由視角による目視評価を行い、１０名中８名以上が実使用状況を想定した十分な視角範囲で自然と評価したものを○、それ以外のものを×とした。
【００７１】
表３によれば、比較例では、方位角９０度方向のズレＳが他の方向のものよりも大きく、また、いずれの方向でも傾斜角が大きいほどズレＳが大きいことが分かる。そして、ズレＳが方向によっては許容限（Ｓ０）０．１５以上であり、主観評価結果が×である。
【００７２】
これに対して、表２によれば、実施例では、全ての斜め方向でＳが許容限（Ｓ０）０．１５よりも小さく、主観評価結果が○である。実施例では、異方散乱フィルムによってγ特性、すなわち、規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係の視角依存が補正され、視角範囲内でそれが平均化されたものであると考えられる。
【００７３】
【表２】
2004145182.tif 000007
【００７４】
【表３】
2004145182.tif 000008
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表示装置によれば、正面方向から見たγ特性と斜め方向から見たγ特性のズレを所定の値よりも小さくすることにより、斜め方向から見ても、正面方向から見た場合と同じく、自然な階調再現が行われ、高い視認性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送像側でγ補正が行われた映像信号が入力されてから出力輝度として出力されるまでを示すフローチャートである。
【図２】線形関係を有する入力の規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係を示すグラフである。
【図３】略Ｓ字形の関係を有する規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係を示すグラフである。
【図４】画面中央に注視するとして計算した視角の分布を示すグラフである。
【図５】画面隅に注視するとして計算した視角の分布を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は表示装置Ｄ１〜Ｄ５のそれぞれの規格化された入力信号と規格化された出力輝度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０　液晶表示装置
１１　液晶パネル
１２　視認側光学補償フィルム
１３　視認側偏光板
１４　異方散乱フィルム
１５　非視認側光学補償フィルム
１６　非視認側偏光板
１７　バックライトユニット
【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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