(57)【要約】【課題】映像間のクロストークを防止しながら、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を交互に表示して、品質の良い立体映像を提示する。【解決手段】通常は８ビットの液晶表示パネル１３４の０〜２５５階調を用いるが、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいときには、映像信号の階調のダイナミック・レンジを１６〜２４０階調に狭くする。連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間でのすべての階調変化の組み合わせに対してオーバードライブ技術を適用することが可能となるので、クロストークが軽減される。【選択図】  図１
2012085165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを背面から照射するバックライトと、
映像信号を処理する映像信号処理部と、
前記映像信号処理部の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動制御する駆動制御部と、
前記映像信号処理部の出力に基づいて前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部と、
を具備し、
前記映像信号処理部は、左眼用画像及び右眼用画像の映像信号を交互に入力したときに、左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを制御する、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記映像信号処理部は、左眼用画像の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高いとき、若しくは、左眼用画像の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高く、且つ、右眼用画像の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低いときには、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くする、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記バックライト制御部は、映像信号の階調のダイナミック・レンジに応じて前記バックライトを部分駆動する、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記バックライト制御部は、前記映像信号処理部が映像信号の階調のダイナミック・レンジの下側を高くしたことに応じて前記バックライトの光量を低くし、前記映像信号処理部が映像信号の階調のダイナミック・レンジの上側を低くしたことに応じて前記バックライトの光量を高くする、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記映像信号処理部は、左眼用画像と右眼用画像間の視差量を検出し、視差量に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くする、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
左眼用画像及び右眼用画像の映像信号を交互に入力するステップと、
入力した左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化を検出するステップと、
左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを制御するステップと、
を有する液晶表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の制御方法に係り、特に、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を交互に表示して左右の眼に視差のある立体映像を提示する液晶表示装置及び液晶表示装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
左右の眼に視差のある映像を表示することで、観察者に立体的に見える立体映像を提示することができる。立体映像を提示する方式の１つとして、観察者に特殊な光学特性を持った眼鏡をかけさせ、両眼に視差をつけた画像を提示するものが挙げられる。
【０００３】
例えば、時分割立体映像表示システムは、互いに異なる複数の映像を時分割で表示する表示装置と、映像の観察者がかけるシャッター眼鏡の組み合わせからなる。表示装置は、視差のある左眼用映像及び右眼用映像を非常に短い周期で交互に画面表示する。一方、観察者が装着したシャッター眼鏡は、左眼部及び右眼部にそれぞれ液晶レンズなどで構成されるシャッター機構を備えている。シャッター眼鏡は、左眼用映像がディスプレイされる間に、シャッター眼鏡の左眼部が光を透過させ、右眼部が遮光する。また、右眼用映像がディスプレイされる間に、シャッター眼鏡の右眼部が光を透過させ、左眼部が遮光する（例えば、特許文献１〜３を参照のこと）。すなわち、表示装置による左眼用映像及び右眼用映像の時分割表示と、表示装置の表示切り換えに同期してシャッター眼鏡がシャッター機構により画像選択を行なうことで、観察者に立体映像が提示される。
【０００４】
立体映像表示に用いる表示装置は、特定の方式に限定されるものではない。例えば、旧来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイの他、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）パネルを用いることができる。このうち液晶ディスプレイは、高輝度、低消費電力といった特徴がある。液晶ディスプレイは、画素毎にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｅ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）を配置したアクティブ・マトリックス型が一般的である。ＴＦＴ液晶表示ディスプレイは、映像信号を画面上部から下部に向かって走査線毎に書き込むことによって各画素を駆動し、バックライトからの照射光を各画素で遮ったり透過させたりすることによって表示を行なう。
【０００５】
立体映像を表示する際、理想的には左眼用映像と右眼用映像が完全に分離されることが望まれる。上述したような左眼用映像及び右眼用映像を時分割表示する表示装置とシャッター眼鏡からなる時分割立体映像表示システムでは、例えば表示装置側の動画特性が十分でないと、左眼用映像と右眼用映像が分離されず、クロストークが生じてしまう。すなわち、左眼用映像が右眼に、又は、右眼用映像が左眼に漏れると、映像が２重、３重になって見えて醜くなり、観察者には立体に見えなくなるだけでなく、眼精疲労を起こすこともある。クロストークは、映像観察時におけるシャッター閉成時の明るさとシャッター開成時の明るさの比率と定義することができる。
【０００６】
とりわけ、立体映像表示に液晶ディスプレイを用いる場合、白（最大輝度）⇔黒（最小輝度）の応答が遅いため、クロストークを生じ易いという問題がある。
【０００７】
例えば、ＣＲＴや液晶などの立体映像表示装置において、１フィールド（又は１フレーム）前の映像信号の輝度レベルを反転し、映像の残像の明るさの比に応じた減衰率でレベルを低下させて、映像の残像を打ち消すための補正信号を形成する映像信号処理装置について提案がなされている（例えば、特許文献４を参照のこと）。
【０００８】
また、液晶表示パネルの駆動周波数を高め、左右の画像のフレームを液晶表示パネルに２度表示させる（書き込む）ことによって、クロストークの発生を抑える手法（例えば、特許文献５を参照のこと）や、さらにバックライト１３６とシャッター開閉の同期をとる手法を併用することによって、クロストークの発生を抑える手法（例えば、特許文献６を参照のこと）について提案がなされている。
【０００９】
また、左眼用映像と右眼用映像のクロストークが発生しないように照明手段を間欠点灯させる際に、光源の発光強度を２次元映像表示の際と比べて一時的に強くして、２次元映像表示と同程度の明るさを確保しながら、左眼用映像と右眼用映像のクロストークを防止する映像表示装置について提案がなされている（例えば、特許文献７を参照のこと）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１３８３８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３６９６９号公報
【特許文献３】特開２００３−４５３４３号公報
【特許文献４】特開平７−３８９２５号公報
【特許文献５】特開２０１０−２１０７１２号公報
【特許文献６】特開特開２０１０−２１７３１号公報
【特許文献７】特開２０１０−４９０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、映像間のクロストークを防止しながら、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を交互に表示して、品質の良い立体映像を提示することができる、優れた液晶表示装置及び液晶表示装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを背面から照射するバックライトと、
映像信号を処理する映像信号処理部と、
前記映像信号処理部の出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動制御する駆動制御部と、
前記映像信号処理部の出力に基づいて前記バックライトの点灯を制御するバックライト制御部と、
を具備し、
前記映像信号処理部は、左眼用画像及び右眼用画像の映像信号を交互に入力したときに、左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを制御する、
液晶表示装置である。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の液晶表示装置の映像信号処理部は、左眼用画像の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高いとき、若しくは、左眼用画像の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高く、且つ、右眼用画像の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低いときには、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くするように構成されている。
【００１４】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト制御部は、映像信号の階調のダイナミック・レンジに応じて前記バックライトを部分駆動するように構成されている。
【００１５】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト制御部は、前記映像信号処理部が映像信号の階調のダイナミック・レンジの下側を高くしたことに応じて前記バックライトの光量を低くし、前記映像信号処理部が映像信号の階調のダイナミック・レンジの上側を低くしたことに応じて前記バックライトの光量を高くするように構成されている。
【００１６】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の液晶表示装置の映像信号処理部は、左眼用画像と右眼用画像間の視差量を検出し、視差量に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くするように構成されている。
【００１７】
また、本願の請求項６に記載の発明は、
左眼用画像及び右眼用画像の映像信号を交互に入力するステップと、
入力した左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化を検出するステップと、
左眼用画像及び右眼用画像間の階調変化に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを制御するステップと、
を有する液晶表示装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、映像間のクロストークを防止しながら、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を交互に表示して、品質の良い立体映像を提示することができる、優れた液晶表示装置及び液晶表示装置の制御方法を提供することができる。
【００１９】
本発明によれば、連続する左右の画像間での階調の差が大きくなると液晶表示パネルで用いる階調のダイナミック・レンジを適応的に狭くすることによって、左右の画像間のすべての階調変化の組み合わせに対しオーバードライブ技術を適用可能にして、クロストークを軽減することができる、優れた液晶表示装置及び液晶表示装置の制御方法を提供することができる。
【００２０】
本願の請求項３、４に記載の発明によれば、映像信号の階調のダイナミック・レンジに応じてバックライトを部分駆動するので、コントラストを維持したまま、クロストークを大幅に改善することができる。
【００２１】
本願の請求項５に記載の発明によれば、左眼用画像と右眼用画像間の視差量に応じて映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くするので、さらにクロストークの改善が見込まれる。
【００２２】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明を適用可能な立体映像表示システム１の構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、画像表示装置１００の左眼用画像Ｌの表示期間に同期したシャッター眼鏡２００の制御動作を示した図である。
【図３】図３は、画像表示装置１００の右眼用画像Ｒの表示期間に同期したシャッター眼鏡２００の制御動作を示した図である。
【図４】図４は、液晶表示パネル１３４の画像の２度書き込みとシャッター眼鏡２００の左右のシャッター２０１Ｌ、２０１Ｒの開閉タイミングを示した図である。
【図５】図５は、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒとで黒（最小輝度）と白（最大輝度）を交互に表示させたときの液晶表示パネル１３４の応答波形を示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示した図（左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間の低コントラスト部分の拡大図）である。
【図７】図７は、入力される左眼用画像Ｌと右眼用画像が０−０−２５５−２５５のときに、階調のダイナミック・レンジを１６〜２４０階調に狭くしたときの液晶表示パネル１３４の応答波形を示した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図７に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示した図（左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間の低コントラスト部分の拡大図）である。
【図９】図９は、左右映像信号処理部１２０において液晶表示パネル１３４の階調のダイナミック・レンジを適用制御するための処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明を適用可能な立体映像表示システム１の構成を模式的に示している。図示の立体映像表示システム１は、左眼用画像Ｌ及び右眼用画像Ｒを非常に短い周期で交互に画面表示する画像表示装置１００と、立体映像鑑賞用のシャッター眼鏡２００からなる。観察者は、シャッター眼鏡２００を頭部に装着して用いる。
【００２６】
立体映像を表示する画像表示装置１００は、特定の方式に限定されるものではない。但し、本実施形態では、画像表示装置１００は液晶ディスプレイであるとする。液晶ディスプレイは、一般に、高輝度で低消費電力といった長所があるが、白（最大輝度）⇔黒（最小輝度）の応答が遅いという欠点もある。
【００２７】
画像表示装置１００は、左右映像信号処理部１２０と、シャッター制御部１２２と、通信部１２４と、タイミング制御部１２６と、バックライト制御部１２８と、ゲート・ドライバー１３０と、データ・ドライバー１３２と、液晶表示パネル１３４を備えている。
【００２８】
液晶表示パネル１３４は、液晶層及び液晶層を挟んで対向する透明電極と、カラー・フィルターなど（いずれも図示しない）から構成されている。また、液晶表示パネル１３４の背後には、バックライト（面光源）１３６が配置されている。バックライト１３６は、残光特性の良好なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などから構成されている。
【００２９】
左右映像信号処理部１２０には、左眼用画像Ｒ及び右眼用画像Ｌをそれぞれ表示するための左右の映像信号ＤL、ＤRからなる入力信号Ｄinが入力される。左右映像信号処理部１２０は、液晶表示パネル１３４に左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを交互に表示させるため、左右の映像信号ＤL、ＤRを交互に出力する。また、左右映像信号処理部１２０は、入力された左右映像信号ＤL、ＤRに基づいて、後述する２度書き込みを行なうため、左眼用映像信号ＤLと右眼用映像信号ＤRのそれぞれについて、連続する２フレーム期間にわたり同じ信号が続くように変換を行なう。
【００３０】
タイミング制御部１２６には、左右映像信号処理部１２０で変換された左眼用映像信号ＤL及び右眼用映像信号ＤRが入力される。タイミング制御部１２６は、入力された左眼用映像信号ＤL及び右眼用映像信号ＤRを液晶表示パネル１３４へ入力するための信号に変換し、ゲート・ドライバー１３０及びデータ・ドライバー１３２の動作に用いられるパルス信号を生成する。
【００３１】
タイミング制御部１２６で変換されパルス信号は、ゲート・ドライバー１３０とデータ・ドライバー１３２のそれぞれに入力される。ゲート・ドライバー１３０及びデータ・ドライバー１３２は、タイミング制御部１２６で生成されたパルス信号を受け、入力された信号に基づいて液晶表示パネル１３４の各画素を発光させる。これにより、液晶表示パネル１３４に映像が表示される。
【００３２】
また、左右映像信号処理部１２０は、２つ連続するように変換された左眼用映像信号ＤL及び右眼用映像信号ＤRの切り換わりのタイミングを示すタイミング信号をシャッター制御部１２２及びバックライト制御部１２８へ送る。
【００３３】
バックライト制御部１２８は、左右映像信号処理部１２０から送られたタイミング信号に基づいて、バックライト１３６を点灯させるための制御信号ＣＬＴBを出力する。バックライト１３６は、バックライト制御部１２８から入力された制御信号ＣＬＴBに基づいて点灯を行なう。バックライト１３６は、例えば液晶表示パネル１３４の下に光源を配置した直下型バックライトである。本実施形態では、バックライト制御部１２８は、バックライト１３６のローカル・ディミング、すなわち画面の場所毎の明るさを切り替えることが可能であるとする。
【００３４】
シャッター制御部１２２は、左右映像信号処理部１２０から送られたタイミング信号に基づいて、右の映像信号の切り換わりタイミングに同期して左右のシャッター２０１Ｌ、２０１Ｒの開閉動作を制御する開閉制御信号ＣＴＬを生成して、通信部１２４に出力する。通信部１２４は、開閉制御信号ＣＴＬをシャッター眼鏡２００に無線伝送する。
【００３５】
シャッター眼鏡２００側では、画像表示装置１００から無線伝送された開放制御信号ＣＴＬを受信すると、これを解読して左右の各シャッター２０１Ｌ、２０１Ｒの開閉タイミングを判別し、その判別結果に基づいて左右の各シャッター２０１Ｌ、２０１Ｒの開閉動作を制御する。
【００３６】
なお、画像表示装置１００とシャッター眼鏡２００間の通信手段として、赤外線通信を利用するものも多いが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４などの、電波通信によるワイヤレス・ネットワークを用いることもできる。図１に示したシステム構成例では、画像表示装置１００とシャッター眼鏡２００が１対１で通信を行なうが、ワイヤレス・ネットワークを適用すると、画像表示装置１００の通信部１２４がアクセスポイントとして動作して、それぞれ端末局として動作する複数のシャッター眼鏡を同時に収容することも可能である。
【００３７】
図２には、画像表示装置１００の左眼用画像Ｌの表示期間に同期したシャッター眼鏡２００の制御動作を示している。図示のように、左眼用画像Ｌの表示期間には、画像表示装置１００側から無線伝送される開閉制御信号により、左眼用シャッター２０１Ｌを開成状態、右眼用シャッター２０１Ｒを閉成状態とし、左眼用画像Ｌに基づく表示光ＬＬが鑑賞者の左眼にのみ到達する。また、図３には、右眼用画像Ｒの表示期間に同期したシャッター眼鏡２００の制御動作を示している。図示のように、右眼用画像Ｒの表示期間には、画像表示装置１００からの開閉制御信号により、右眼用シャッター２０１Ｒを開成状態、左眼用シャッター２０１Ｌを閉成状態とし、右眼用画像Ｒに基づく表示光ＲＲが鑑賞者の右眼にのみ到達する。
【００３８】
画像表示装置１００は、例えば、フィールド毎に左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを交互に表示する。シャッター眼鏡２００側では、左右のシャッター２０１Ｌ、２０１Ｒが画像表示装置１００のフィールド毎の画像切り換えに同期して交互に開閉動作を行なう。鑑賞者には、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒが合成され、画像表示装置１００に表示される画像が立体的に認識される。勿論、画像表示装置１００は通常の２次元画像を表示することもでき、この場合、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの切り換えは行なわれない。
【００３９】
本実施形態では、液晶の応答速度の不足に起因するクロストークの発生、及び輝度不足等を解消するため、液晶表示パネル１３４の駆動周波数を高め、左右の画像の１フレームを液晶表示パネル１３４に２度表示させる（書き込む）という手法を採用するものとする。左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを２フレームにわたって書き込むと、２回目の書き込み時には、所望の輝度を保持していることを期待できる。左右の画像の２度書き込みの原理について、以下に説明しておく説明する。
【００４０】
図４には、液晶表示パネル１３４の画像の２度書き込みとシャッター眼鏡２００の左右のシャッター２０１Ｌ、２０１Ｒの開閉タイミングを示している。同図において、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒのそれぞれを２４０Ｈｚの駆動周波数で表示するものとする。１回の書き込みにより左眼用画像Ｌ又は右眼用画像Ｒが表示される時間は、１／２４０［Ｈｚ］＝４．２ミリ秒である。
【００４１】
図４（Ａ）には、液晶表示パネル１３４の画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）から下辺（Ｙ＝０）に至る縦方向の各位置において、時間とともに輝度が変化している様子（液晶の応答）を示している。また、図４（Ｂ）には、液晶表示パネル１３４のバックライト１３６が発光している様子（バックライトの応答）を示している。同図では、バックライト１３６は常時点灯しているものとする。また、図４（Ｃ）には、シャッター眼鏡２００の左右の液晶シャッター２０１Ｌ及び２００Ｒの開閉タイミングを示している。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）では、時刻ｔ２０からｔ２１までの４．２ミリ秒の間に左眼用画像Ｌ０１が書き込まれ、さらに続く時刻ｔ２１からのｔ２２までの４．２ミリ秒の間に再び左眼用画像Ｌ０２が書き込まれる。ここで、時刻ｔ２０からｔ２１の間とｔ２１からのｔ２２の間にそれぞれ書き込まれる左眼用画像Ｌ０１、Ｌ０２は、基本的には同一の画像であるが、オーバードライブ処理などの調整に起因して相違するものであってもよい。また、１回目に書き込まれる左眼用画像Ｌ０１と２回目に書き込まれる左眼用画像Ｌ０２との間に所定のブランク期間を設けてもよい。
【００４３】
上述のように左眼用画像Ｌ０２を２回書き込んだ後に、画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）では、時刻ｔ２２からｔ２３までの４．２ミリ秒の間に左眼用画像Ｒ０１が書き込まれ、さらに続く時刻ｔ２３からのｔ２４までの４．２ミリ秒の間に再び左眼用画像Ｒ０２が書き込まれる。時刻ｔ２２からｔ２３の間と時刻ｔ２３からのｔ２４の間にそれぞれ書き込まれる右眼用画像Ｒ０１、Ｒ０２は、基本的には同一の画像であるが、オーバードライブ処理などの調整に起因して相違するものであってもよい。また、１回目に書き込まれる右眼用画像Ｒ０１と２回目に書き込まれる右眼用画像Ｒ０２との間、又は、左眼用画像Ｌ０２と右眼用画像Ｒ０１の間に所定のブランク期間を設けてもよい。
【００４４】
一般に、液晶の応答速度は比較的遅いため、１回の書き込み時間が短時間であると、各画素が所望の輝度に達しない。駆動周波数を高くして１回の書き込み時間が４．２ミリ秒と短くすると、画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）と下辺（Ｙ＝０）の両方が所望の輝度に達しているタイミングが存在しない。これに対し、図４（Ａ）に示すように、左眼用画像Ｌ０１、Ｌ０２、並びに、右眼用画像Ｒ０１、Ｒ０２をそれぞれ２度に渡って書き込みすると、２回目の書き込み時に所望の輝度を保持するので、画面の上辺（Ｙ＝Ｙ０）と下辺（Ｙ＝０）の両方で所望の輝度に達した状態を実現できる。
【００４５】
例えば、時刻ｔ２２の時点では、画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）から下辺（Ｙ＝０）に至る全域において、左眼用画像Ｌの輝度は所望のレベルに到達している。したがって、図４（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２２を中心とする所定の期間ｔ３０〜ｔ３１（例えば２．１ミリ秒）だけ液晶シャッター２０１Ｌを開口させることで、観察者の左眼には所望の輝度レベルからなる左目用画像Ｌ０２が届く。同様に、時刻ｔ２４の時点では、画面上辺（Ｙ＝Ｙ０）から下辺（Ｙ＝０）に至る全域で右眼用画像Ｒ０２の輝度が所望のレベルに到達しているので、時刻ｔ２４を中心とする所定の期間ｔ３２〜ｔ３３（例えば２．１ミリ秒）だけ液晶シャッター２００ｂを開口させればよい。
【００４６】
ここで、液晶表示パネル１３４の各画素の階調数を８ビット、すなわち０〜２５５の２５６階調を有するとする。図５には、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒとで、０−０−２５５−２５５、すなわち、左眼用画像として黒（最小輝度）と右眼用画像として白（最大輝度）を交互に表示させたとき（液晶表示パネル１３４に２度書きしたとき）の液晶表示パネル１３４の応答波形を示している。同図の横軸は時間、縦軸は明るさを輝度比（コントラスト）で示している。縦軸において、１００が２５５階調の明るさであり、０が０階調のときの明るさである。
【００４７】
図６Ａには、図５に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示している。同図において、網掛けで示した区間が左眼用シャッター２０１Ｌを閉成している期間であり、それ以外の区間が左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間である。また、図６Ｂには、一方のシャッターを開成している期間における低コントラストの部分を拡大して示している。
【００４８】
本来、左眼用映像Ｌは０階調の明るさであり、観察者の左眼にはシャッター眼鏡２００越しに０階調が表示されるはずである。ところが、液晶の応答速度が十分でないため、図６Ｂに示したように、左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間に光漏れが生じてしまい、これが観察者にクロストークとして視認されてしまうことになる。
【００４９】
液晶表示パネル１３４を２４０Ｈｚと高速に駆動するのは、図４を参照しながら説明したように、液晶の応答速度の不足に起因するクロストークの発生や輝度不足などを解消することを目的としている。しかしながら、０⇒２５５階調と、左右の画像間で階調の差が大きくなると、このようにクロストークを発生してしまう。中間階調から中間階調への階調変化に対する応答速度を上げるオーバードライブ技術が知られている。オーバードライブ技術は、波形の立ち上がり時に液晶分子にかける電圧を一時的に高いレベルにし、液晶分子の配向を変えるのにかかる時間を短縮するものであるが、白⇔黒の階調変化に対して適用することはできない。白⇔黒の階調変化に対する応答速度不足は、液晶そのものの応答速度を改善するより他ないと思料されるが、液晶表示パネル１３４のセル厚を薄くするなどの必要があり、歩留まりが悪化することなどの問題がある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、通常は８ビットの液晶表示パネル１３４の０〜２５５階調を用いるが、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいとき（若しくは所定の閾値を超えるとき）には、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くして、クロストーク量を低減するようにしている。例えば、左眼用画像Ｌ０２の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像Ｒ０１の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高いとき、若しくは、左眼用画像Ｌ０２の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高く、且つ、右眼用画像Ｒ０１の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低いときには、映像信号の階調のダイナミック・レンジを、０〜２５５階調から例えば１６〜２４０階調へと狭くする。
【００５１】
ここで、液晶表示パネル１３４において階調のダイナミック・レンジを変えることは、黒並びに白の定義を変えることに相当する。本来は０階調で黒を表示し２５５階調で白を表示するのに対し、ダイナミック・レンジを狭めると、１６階調で黒を表示し２４０階調で白を表示することになる。
【００５２】
液晶表示パネル１３４の階調のダイナミック・レンジを、０〜２５５階調から例えば１６〜２４０階調へと狭くすると、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間でのすべての階調変化の組み合わせに対してオーバードライブ技術を適用することが可能となるので、クロストークが軽減されることになる。
【００５３】
低階調側の閾値Ｇdown、並びに、高階調側の閾値ＧUPは、液晶表示パネル１３４の応答速度に依存する値であり、一概には決められない。図５〜図６に示した例では、Ｇdown＝３２、ＧUP＝２２４が妥当な値と思料される。
【００５４】
このような階調のダイナミック・レンジの適応制御は、例えば左右映像信号処理部１２０で実行される。左右映像信号処理部１２０に入力される左眼用画像Ｌと右眼用画像が図５に示したように０−０−２５５−２５５、すなわち、入力される左眼用画像Ｌ０２の階調が低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像Ｒ０１の階調が高階調側の閾値ＧUPよりも高いときには、左右映像信号処理部１２０は階調のダイナミック・レンジを狭くして、１６階調で黒を表示し２４０階調で白を表示するよう、白黒の階調レベルの定義を変える。
【００５５】
図７には、入力される左眼用画像Ｌと右眼用画像が０−０−２５５−２５５のときに、階調のダイナミック・レンジを１６〜２４０階調に狭くしたときの液晶表示パネル１３４の応答波形を示している。同図の横軸は時間、縦軸は明るさを輝度比（コントラスト）で示している。図８Ａには、図７に示したような応答特性を持つ立体映像に対し、シャッター眼鏡２００で左右の画像の分離を行なった様子を示している。同図において、網掛けで示した区間が左眼用シャッター２０１Ｌを閉成している期間であり、それ以外の区間が左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間である。また、図８Ｂには、一方のシャッターを開成している期間における低コントラストの部分を拡大して示している。
【００５６】
液晶の応答速度が十分でないため、図８Ｂに示すように、左眼用シャッター２０１Ｌを開成している期間に光漏れが生じることになる。しかしながら、ダイナミック・レンジの切り替えにより白黒レベルが再定義され、光漏れのうち１６階調までは白を表示することになるので、クロストーク量は減少する。また、白黒の各階調レベルの定義を変えることにより、オーバードライブ技術を適用することが可能となり、クロストーク量が減少する。
【００５７】
なお、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいときに階調のダイナミック・レンジを狭くする際、ダイナミック・レンジの上側（すなわち白レベルの定義）とダイナミック・レンジの下側（すなわち黒レベルの定義）を同時に変更する必要は必ずしもない。例えば、ダイナミック・レンジの上側の階調（すなわち白レベルの定義）を低くするのみ、あるいは、ダイナミック・レンジの下側の階調（すなわち黒レベルの定義）を高くするのみであってもよい。
【００５８】
図９には、左右映像信号処理部１２０において液晶表示パネル１３４の階調のダイナミック・レンジを適用制御するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００５９】
左右映像信号処理部１２０は、連続する左眼用画像及び右眼用画像それぞれの階調Ｌ、Ｒを入力すると（ステップＳ９１）、左眼用画像からの入力階調Ｌが低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像からの入力階調Ｒが高階調側の閾値ＧUPよりも高いか、若しくは、左眼用画像からの入力階調Ｌが高階調側の閾値ＧUPよりも高く、且つ、右眼用画像からの入力階調Ｒが低階調側の閾値Ｇdownよりも低いかを判定する（ステップＳ９２）。
【００６０】
ここで、左眼用画像からの入力階調Ｌ及び右眼用画像からの入力階調Ｒがともに、低階調側の閾値Ｇdown以上で、且つ、高階調側の閾値ＧUP以下のときには（ステップＳ９２のＮｏ）、左右映像信号処理部１２０は、入力階調Ｌ、Ｒのまま保持し（ステップＳ９５）、出力する（ステップＳ９４）。
【００６１】
一方、左眼用画像からの入力階調Ｌが低階調側の閾値Ｇdownよりも低く、且つ、右眼用画像からの入力階調Ｒが高階調側の閾値ＧUPよりも高いとき、若しくは、左眼用画像からの入力階調Ｌが高階調側の閾値ＧUPよりも高く、且つ、右眼用画像からの入力階調Ｒが低階調側の閾値Ｇdownよりも低いときには（ステップＳ９２のＹｅｓ）、左右映像信号処理部１２０は、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くして保持し（ステップＳ９３）、出力する（ステップＳ９４）。
【００６２】
上述したように、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいときに、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くすることによって、クロストーク量を低減することができる。しかしながら、ただ単純にダイナミック・レンジを狭くしてしまうと、最小輝度の階調が本来よりも高くなるとともに、最大輝度の階調が本来よりも低くなることから、コントラストが低下するという問題がある。
【００６３】
このような階調のダイナミック・ミックレンジの切り替えに伴うコントラストの低下の問題を、バックライト１３６のローカル・ディミングを用いて解決する方法が考えられる。具体的には、ダイナミック・レンジの下側の階調（すなわち黒レベルの定義）を、０⇒１６と高くしたときには、バックライト制御部１２８がバックライト１３６の光量を下げることで、コントラストを保つようにする。また逆に、ダイナミック・レンジの上側の階調（すなわち白レベルの定義）を、２５５→２４０と低くしたときには、バックライト制御部１２８がバックライト１３６の光量を上げることで、コントラストを保つようにする。
【００６４】
また、バックライト制御部１２８は、画面内で低階調となる場所でバックライト１３６の光量を下げたり、画面内で高階調となる場所でバックライト１３６の光量を上げたりして、画面内の場所毎にバックライト１３６の明るさを切り替えることで、コントラストを保つようにしてもよい。
【００６５】
上述したように連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいときに、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くすることと組み合わせて、左眼用画像と右眼用画像の視差量及び視差部の階調差を検出して、ダイナミック・レンジをダイナミックに変化させることによって、クロストーク量を低減することができる。あるいは、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒの間で階調変化が大きいときに、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くすることに代えて、左眼用画像と右眼用画像の視差量及び視差部の階調差を検出して、ダイナミック・レンジをダイナミックに変化させることによって、クロストーク量を低減することができる。
【００６６】
左右映像信号処理部１２０は、連続する左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを入力すると、これらの画像間の視差量及び視差部の階調差を検出する。そして、視差量が所定値を超えるときには、液晶の応答速度が不十分となりクロストークを生じてしまう。そこで、左右映像信号処理部１２０は、映像信号の階調のダイナミック・レンジを狭くして、クロストークを改善する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【００６８】
本明細書で説明した実施形態における液晶ディスプレイの階調のダイナミック・レンジを切り替える処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれにより行なうこともできる。当該処理をソフトウェアによって実現する場合には、ソフトウェアにおける処理手順をコンピューター可読形式に記述したコンピューター・プログラムを所定のコンピューターにインストールして実行すればよい。また、このコンピューター・プログラムは、液晶ディスプレイなどの製品に組み込んでおくこともできる。
【００６９】
また、本発明を、部分駆動型の液晶ディスプレイにも適用することができる。例えば、液晶表示パネルの画面を上部、中央部、下部の３つのブロックに分割し、画面上部から順にバックライトを点灯させる。
【００７０】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【００７１】
１…立体映像表示システム
１００…液晶表示装置
１２０…左右映像信号処理部
１２２…シャッター制御部
１２４…通信部
１２６…タイミング制御部
１２８…バックライト制御部
１３０…ゲート・ドライバー
１３２…データ・ドライバー
１３４…液晶表示パネル
１３６…バックライト
２００…シャッター眼鏡
２０１Ｌ…左眼用シャッター、２０１Ｒ…右眼用シャッター
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月10日(2010.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８Ｂ】
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