CN101727814B - 有源矩阵型的显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种有源矩阵型的显示装置，其中每一子像素具有多位存储器，能够轻易地实现任意伽马值。其具有配置成矩阵状的多个像素，此多个像素分别分割成面积不同的多个子像素。在每一子像素中，储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为子像素进行灰阶显示用的阶调信息。所储存的输入数字数据则转换成使用在子像素进行灰阶显示时的显示用模拟数据。根据转换后的显示用模拟数据所对应的阶调，进行子像素的灰阶显示。从外部输入的图像数字数据则是对应于待实现的既定伽马值特性以及多个子像素的面积比，转换成所储存的输入数字数据。

Description

有源矩阵型的显示装置
技术领域
本发明是有关于一种将配置成矩阵状的像素分割成多个子像素的有源矩阵型显示装置，且特别有关于一种有源矩阵型显示装置以及使用于此显示装置的显示方法，其中在各子像素分别设置多位存储器，进行可以平滑表现中间色调的灰阶显示。
背景技术
由多个像素配置成矩阵状所构成的有源矩阵型液晶显示装置为已知的技术。在此已知的液晶显示装置中，一个像素分割为多个子像素并且在面积不同的多个子像素上显示黑色或白色，通过各子像素的面积组合而进行多阶调(gradient)的灰阶显示(参考如专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2005-300579号公报
然而在已知液晶显示装置中(以下也可称为已知技术)，由于各子像素的显示只有黑色或白色两种(1位)，因此在平滑地表现黑色和白色间的中间色调上有其限制。举例来说，将液晶显示装置的显示画面放大时，马上就可以看到黑色和白色间中间色调所呈现的颗粒。
发明内容
因此，本申请的发明人曾提出一种有源矩阵型显示装置(以下称已知显示装置)，利用在各子像素分别设置多位存储器以及数字模拟转换电路，以提高像素的开口率并且能够平滑地显示中间色调。
在此已知显示装置中，如图12所示，多个像素70是分别分割成低位位、中间位、高位位的三个子像素71a、71b、71c。这三个子像素71a、71b、71c的面积比则是1∶4∶16。在每个子像素71a、71b、71c上，则设置用来储存2位输入数字数据的多位存储器，以及将输入数字数据转换成显示用模拟数据的数字模拟转换电路。各子像素的液晶显示元件则根据对应于此模拟数据的阶调，进行灰阶显示。
如图13所示，在各子像素上能够进行「0～3」4个阶调的灰阶显示，此时各子像素的亮度则对应于阶调变化而呈线性变化。举例来说，如图13所示，在子像素的阶调为「0」时子像素相对亮度设为「0」、并且子像素的阶调为「3」时子像素相对亮度设为「1」的情况下，子像素的阶调为「1」时，子像素相对亮度则为「1/3」，子像素的阶调为「2」时，子像素相对亮度则为「2/3」。
因此各像素70可以通过三个子像素71a、71b、71c所呈现不同亮度的组合，而能够以6位2进位数「000000～111111」所代表的「0～63」64个阶调，进行灰阶显示。
此已知显示装置能够利用对应于显示用模拟数据的各种阶调，进行子像素的灰阶显示。换言之，相较于已知技术中仅在一个子像素上显示黑色或白色的情况，此已知显示装置由于可以在一个子像素上显示各种中间色调，所以能够利用少于已知技术的子像素数量，进行相同或超越已知技术的多阶调灰阶显示。另外，此已知显示装置由于能够减少构成一像素的子像素数量，因此能够缩小子像素间的结构性边界区域(光学的无效区域)，进而能够就此部分提高像素的开口率。另外，由于各子像素上能够显示各种中间色调，因此相较于已知技术来说，更能够平滑地显示中间色调。
以上所述的已知显示装置中，如图13中所示，由于各子像素的亮度是对应于阶调变化而呈线性变化，所以显示的伽马值(gamma)是1。因此，例如伽马值是设定在2.2等1以外的伽马值的输入图像数据，并无法依照所设想的方式显示，而会变成整体上带有白色的图像，因此仍有改善的空间。
另外，为了处理伽马值为1以外的情况，虽然可以考虑根据所希望的伽马特性预先转换输入图像数据，但是由于多位存储器的存储位数为2位，数量较少，所以此方式在单纯转换数据的情况中，会因为舍位误差(rounding error)所产生所谓「黑色色偏」而使得深黑色的区域无法清晰显示的问题。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有源矩阵型显示装置及在此显示装置所使用的显示方法，能够轻易地实现具有任意伽马值的伽马特性，以改善已知显示装置。
本发明的有源矩阵型显示装置，具有配置成矩阵状的多个像素，上述多个像素分别分割成面积不同的多个子像素，其包括：输入部，用以输入来自外部的图像数字数据；多位存储器，分别对应上述多个子像素而设置，用来储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为上述子像素的灰阶显示用的阶调信息；数字模拟转换电路，分别对应上述多个子像素而设置，用以将上述多位存储器所储存的上述输入数字数据，转换成使用在上述子像素进行灰阶显示的显示用模拟数据；显示元件，分别对应上述多个子像素而设置，其依据上述数字模拟转换电路进行转换后的上述显示用模拟数据所对应的阶调，进行上述子像素的灰阶显示；转换装置，用以将上述输入部所输入的上述图像数字数据，对应于待实现的既定伽马值特性以及上述多个子像素的面积比，转换成储存于上述多位存储器的上述输入数字数据；其中，上述转换装置包括：递色电平查询表，储存根据待实现伽马值而对于0～63各亮度电平所设定的多个图样递色处理临界值，并且输出6位的Y亮度数据的电平所对应的第一6位数据，其中，上述6位的Y亮度数据是由上述图像数字数据的6位R、G、B彩色图像数据所转换而成；递色空间配置查询表，储存递色矩阵，并且输出作为对象的上述像素的位置信息所对应的第二6位数据；以及比较器，接收上述第一6位数据以及上述第二6位数据，并且比较上述第一6位数据与上述第二6位数据；其中，上述输入数字数据是根据上述6位的Y亮度数据以及上述比较器的比较结果而获得；以及其中，上述第一6位数据以及上述第二6位数据是根据所希望实现的伽马值以及上述多个子像素的面积比所设定。
在本发明的显示装置中，转换装置是将输入部所输入的上述图像数字数据，对应于待实现的既定伽马值以及多个子像素的面积比，转换成储存于多位存储器的上述输入数字数据。藉此，在此有源矩阵型显示装置中，各子像素能够进行各种中间色调的显示并且能够平滑地显示中间色调，可以实现所希望的伽马特性。
本发明的有源矩阵型显示装置中，上述转换装置具有第一灰阶查询表以及第二灰阶查询表，第一灰阶查询表以及上述第二灰阶查询表中的每一者对应于上述既定伽马值特性以及上述多个子像素的面积比，表示上述图像数字数据以及上述输入数字数据间的对应关系。
在本发明的有源矩阵型显示装置中，是使用一查询表，其对应于既定伽马值特性以及多个子像素的面积比，表示图像数字数据以及输入数字数据之间的对应关系，藉此将图像数字数据转换成输入数字数据。藉此，可以很容易地进行转换处理。另外，当所希望伽马值变更时，也可以配合此改变来调整所使用的查询表，因此很容易对于伽马值变更进行相应处理。
本发明的有源矩阵型显示装置中，，上述转换装置还包括一选择装置，其根据对于上述图像数字数据进行递色(dither)处理的结果，从上述第一灰阶查询表以及上述第二灰阶查询表中选择其一查询表。
在本发明的有源矩阵型显示装置中，是根据对于图像数字数据进行递色(dither)处理的结果，选择出应该使用的查询表。藉此，可以实现具有更平滑伽马特性的灰阶显示。
在本发明的有源矩阵型显示装置中，上述多个像素被分别地分割成n个子像素，上述n个子像素的面积比则设定成1∶2∶…∶2n-1，n为大于2的整数。
本发明的有源矩阵型显示装置中是将分割出的n个子像素的面积比设定成1∶2∶…∶2n-1。藉此，即使是最小的子像素，其面积也不会非常小，不会造成制作上的困难。
本发明的有源矩阵型显示装置中，每一上述多个子像素是相对于多个子像素所构成的像素中心，具有对称的形状，并且配置在相对于像素中心的对称位置。
在本发明的有源矩阵型显示装置中，多个子像素是相对于像素中心，具有对称的形状，并且配置在相对于像素中心的对称位置。藉此，可以防止在像素中各子像素的重心产生偏移，所以能够抑制因为子像素重心偏移而在显示画面上产生条状失真的情况。
本发明的显示方法是适用于一种有源矩阵型的显示装置，其具有配置成矩阵状的多个像素，上述多个像素则分别分割成面积不同的多个子像素。显示方法包括：对于每一上述子像素，储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为上述子像素的灰阶显示用的阶调信息；转换所储存的上述输入数字数据，成为上述子像素进行灰阶显示时所使用的显示用模拟数据；以转换后的上述显示用模拟数据所对应的阶调，进行上述子像素的灰阶显示；以及将外部所输入的上述图像数字数据，对应于待实现的既定伽马值特性以及上述多个子像素的面积比，转换成所储存的上述输入数字数据。
在本发明的显示方法中，是根据希望实现的伽马值以及多个子像素的面积比，将输入的图像数字数据转换成所储存的输入数字数据。因此，在此有源矩阵型显示装置中，各子像素能够进行各种中间色调的显示并且能够平滑地显示中间色调，以实现所希望的伽马特性。
本发明的显示方法是适用于一种有源矩阵型的显示装置，其具有配置成矩阵状的多个像素，上述多个像素分别分割成面积不同的多个子像素。显示方法包括：对于每一上述子像素，储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为上述子像素的灰阶显示用的阶调信息；转换所储存的上述输入数字数据，成为上述子像素进行灰阶显示时所使用的显示用模拟数据；以转换后的上述显示用模拟数据所对应的阶调，进行上述子像素的灰阶显示；以及根据待实现的既定伽马值特性，设定上述多个子像素的面积比与上述子像素的可显示亮度间的关系。
在本发明的显示方法中，是根据希望实现的伽马值，将多个子像素的面积比与子像素的可显示亮度间的关系进行最佳化。因此，在此有源矩阵型显示装置中，各子像素能够进行各种中间色调的显示并且能够平滑地显示中间色调，以实现所希望的伽马特性。
本发明的显示方法是适用于一种有源矩阵型的显示装置，其具有配置成矩阵状的多个像素，上述多个像素分别分割成面积不同的多个子像素。显示方法包括：对于每一上述子像素，储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为上述子像素的灰阶显示用的阶调信息；转换所储存的上述输入数字数据，成为上述子像素进行灰阶显示时所使用的显示用模拟数据；以转换后的上述显示用模拟数据所对应的阶调，进行上述子像素的灰阶显示；以及根据待实现的大于1的伽马值特性，以满足以下条件的方式，设定上述子像素的可显示亮度。其中上述条件为：各子像素能够以「0～(m-1)」的m个阶调进行灰阶显示，在子像素的阶调为「0」时的子像素相对亮度为「0」，并且子像素的阶调为「m-1」时的子像素相对亮度为「1」的情况下，子像素的阶调为「t(1≤t≤m-2)」时的子像素相对亮度，是小于「t/(m-1)」。
在本发明的显示方法中，是根据所希望实现大于1的伽马值，依上述条件来设定子像素的可显示亮度。藉此，在此有源矩阵型显示装置中，各子像素能够进行各种中间色调的显示并且能够平滑地显示中间色调，以实现所希望大于1的伽马特性。
在本发明中，由于是根据希望实现的伽马值和多个子像素的面积比，将输入的图像数字数据转换成储存于多位存储器的输入数字数据，所以能够在结构上每个子像素具有多位存储器的有源矩阵型显示装置中，实现所希望的伽马值特性。
附图说明
图1表示本发明的液晶显示装置结构的概略示意图。
图2表示转换部内部结构的方块图。
图3表示显示电路内部结构的方块图。
图4表示显示电路范例的电路图。
图5表示在已知显示装置中对于子像素的位分配的示意图。
图6表示在本发明液晶显示装置中对于子像素的位分配的示意图。
图7表示用来说明在本发明液晶显示装置中像素的亮度和阶调间关系的关系图。
图8表示在本发明液晶显示装置中，用来实现伽马值＝1的多个子像素面积比以及各子像素亮度比的关系的示意图。
图9表示在已知显示装置中，多个子像素面积比以及各子像素亮度比的关系的示意图。
图10表示在本发明液晶显示装置中，用来实现各种伽马值的多个子像素面积比以及各子像素亮度比的关系的示意图。
图11表示在本发明液晶显示装置中，用来实现大于1的伽马值的子像素亮度和阶调间关系的关系图。
图12表示在已知显示装置中，将像素分割成多个子像素的示意图。
图13表示在已知显示装置中，用以说明子像素的亮度和阶调间关系的示意图。
[主要元件标号说明]
1～液晶显示装置；2～图像输入部；3～转换部；4～显示电路；10～像素；11a、11b、11c～子像素；S1、S2、S3～子像素面积；19～像素电极；20～对向电极；31～色调亮度转换器；32～递色电平查询表；33～递色空间配置查询表；34～比较器；35～递色选择部；36～第一灰阶查询表；37～第二灰阶查询表；38～灰阶选择部；41a、41b、41c～SRAM；42a、42b、42c～DAC电路；43～液晶显示元件；51～维持电路；52、54、55、56、59～PMOS晶体管；53、57、58、60、61～NMOS晶体管；70～像素；71a、71b、71c～子像素。
具体实施方式
以下，根据图式说明本发明实施例的有源矩阵型显示装置。在本实施例中，是以移动电话、数字相机、个人数字助理(PDA)、个人计算机、电视、汽车用显示器、航空用显示器、数字相框、可携式DVD播放器等电子装置所用的液晶显示面板为例进行说明。此液晶显示面板是以矩阵状配置多个像素的有源矩阵型液晶显示装置。
图1表示本发明液晶显示装置结构的概略示意图。液晶显示装置1包括用来从外部接收作为显示对象的图像数字数据的图像输入部2、用来将输入的图像数字数据转换成储存在后述多位存储器的输入数字数据的转换部3、以及显示电路4。
图2表示转换部3内部结构的方块图。转换部3包括色调亮度转换器31、递色(dither)选择部35以及灰阶选择部38。递色选择部35具有递色电平查询表(lookup table)32、递色空间配置查询表33以及比较器34。灰阶选择部38则具有第一灰阶查询表36以及第二灰阶查询表37。
色调亮度转换器31是将经由图像输入部2所输入的6位R、G、B彩色图像数据，转换成6位(0～63)的Y亮度数据，转换后的亮度数据则输出到递色电平查询表32和灰阶选择部38。
递色电平查询表32是储存根据待实现伽马值而对于0～63各亮度电平所设定的图样递色处理(pattern dither)临界值，并且将来自色调亮度转换器31的亮度数据电平所对应的6位(0～63)数据，输出到比较器34。递色空间配置查询表33则储存8×8的递色矩阵(dither matrix)，并且将作为对象的像素的位置信息(x、y坐标数据)所对应的6位(0～63)数据，输出到比较器34。
另外，在此虽然是以8×8的递色矩阵为例，但递色矩阵的大小可以是任意值，例如也可以是2×2。在这种情况的话，则递色电平查询表32和递色空间配置查询表33中所储存的递色电平分别是2位(0～3)。再其次，在此虽然是采用图样递色法，但是也可以采用随机递色法(random dither)或组合多种不同递色空间配置查询表的方法。
比较器34则比较从递色电平查询表32所输入的数据以及从递色空间配置查询表33所输入的数据，其比较结果则是1位的比较信号并且输出到灰阶选择部38。具体来说，当来自递色电平查询表32的数据小于来自递色空间配置查询表33的数据时，是输出比较信号「0」到灰阶选择部38；当前者的数据大于后者的数据时，则输出比较信号「1」到灰阶选择部38。
灰阶选择部38的第一灰阶查询表36以及第二灰阶查询表37是储存来自色调亮度转换器31的亮度数据相对于各多位存储器的数据分配。换言之，查询表36和37是对于亮度数据各电平，储存根据待实现伽马值所应储存于各多位存储器的灰阶数据。另外，第一灰阶查询表36是用于低电平(来自比较器34的比较信号为「0」的情况)的查询表，第二灰阶查询表37是用于高电平(来自比较器34的比较信号为「1」的情况)的查询表。灰阶选择部38是对应于色调亮度转换器31的亮度数据以及比较器34的比较信号，将代表待显示灰阶的6位(0～63)数据，作为送到多位存储器的输入数字数据而输出至显示电路4。
另外，在递色电平查询表32、递色空间配置查询表33、第一灰阶查询表36以及第二灰阶查询表37中的各查询表数值，则是根据所希望实现的伽马值以及后述三个子像素面积比所设定。
图3表示显示电路4的内部结构的方块图。如图3所示，在本实施例的液晶显示装置中，多个像素10是分别分割成三个子像素11a、11b、11c。显示电路4则包括设置于每一子像素11a、11b、11c并作为多位存储器的静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)41a、41b、41c，设置于每一子像素11a、11b、11c的数字模拟转换电路(DAC电路)42a、42b、42c，以及用来进行子像素11a、11b、11c灰阶显示的液晶显示元件43。
如图3所示，子像素11a的外围形状是正方形。子像素11b则呈围绕子像素11a的形状，并且子像素11b的外围形状是正方形。另外，子像素11c则呈围绕子像素11b的形状，并且子像素11c的外围形状是正方形。这三个子像素11a、11b、11c的面积比S1∶S2∶S3则设定成1∶2∶4。
各子像素11a、11b、11c中SRAM 41a、41b、41c中储存着从源极线所输入的2位输入数字数据(例如「00」、「01」、「10」、「11」等)。后续则会说明根据此输入数字数据，在子像素11a、11b、11c上可以进行4阶调的灰阶显示。
各子像素11a、11b、11c的DAC电路42a、42b、42c中所进行的处理，则将对应SRAM 41a、41b、41c中所储存的输入数字数据，转换成各子像素11a、11b、11c进行灰阶显示用的显示用模拟数据。具体来说，所进行的处理是将2位的输入数字数据，转换成施加在各子像素11a、11b、11c中像素电极19(参考图4)的4种模拟电压值(V1、V2、V3、V4)。
各子像素11a、11b、11c的液晶显示元件43具有像素电极19以及对向电极20，可以利用对应于显示用模拟数据的阶调进行灰阶显示。在此液晶显示元件43中，则是对应于DAC电路42a、42b、42c所转换的4种模拟电压值(V1、V2、V3、V4)，来进行4阶调的灰阶显示。另外，液晶显示元件43亦可具有用来反射外部光线的反射部(未图示)。换言之，此液晶显示元件43可以是反射型液晶显示元件。
其次，参考图4说明液晶显示装置1的显示电路4的具体结构。图4表示液晶显示装置1中显示电路4的范例的电路图。另外在图4中为了方便说明，只有图示3个子像素11a、11b、11c中一个子像素11a所使用的显示电路4，其它子像素11b、11c所使用的显示电路4结构亦相同。
首先说明子像素的SRAM。如图4所示，SRAM是由两个维持电路51所构成。维持电路51具有两个将PMOS晶体管52和NMOS晶体管53串联而成的反相电路，这两个反相电路则构成正反馈。维持电路51上则施加用来驱动维持电路51的电压VDD、VSS。当栅极G1、G2上施加高电压时，则输入来自源极线S的2位输入数字数据，各维持电路51则分别构成维持1位数据的状态。
举例来说，当栅极G1上施加高电压时，2位输入数字数据(例如「10」)之中的高位位数据(例如「1」)则维持于第一维持电路51中(图4中左侧的维持电路)。当栅极G2上施加高电压时，2位输入数字数据之中的低位位数据(例如「0」)则维持于第二维持电路51中(图4中右侧的维持电路)。
接着说明子像素的DAC电路。如图4所示，DAC电路包括连接到模拟电压V1的供给线的两个PMOS晶体管54和55，连接到模拟电压V2的供给线的PMOS晶体管56和NMOS晶体管57，连接到模拟电压V3的供给线的NMOS晶体管58和PMOS晶体管59，以及连接到模拟电压V4的供给线的两个NMOS晶体管60和61。
连接模拟电压V1的供给线的两个PMOS晶体管54、55的栅极，是分别连接到两条来自维持电路51的信号。因此，当两个维持电路51所输出的信号为「00」时(来自第一维持电路51的信号「0」，来自第二维持电路51的信号「0」)，两个PMOS晶体管54、55为导通状态，模拟电压V1则供给至像素电极19。另外，连接模拟电压V2的供给线的PMOS晶体管56和NMOS晶体管57的栅极，是分别连接到两条来自维持电路51的信号。因此，当两个维持电路51所输出的信号为「01」时，PMOS晶体管56和NMOS晶体管57为导通状态，模拟电压V2则供给至像素电极19。
连接模拟电压V3的供给线的NMOS晶体管58和PMOS晶体管59的栅极，是分别连接到两条来自维持电路51的信号。因此，当两个维持电路51所输出的信号为「10」时，NMOS晶体管58和PMOS晶体管59为导通状态，模拟电压V3则供给至像素电极19。另外，连接模拟电压V4的供给线的两个NMOS晶体管60、61的栅极，是分别连接到两条来自维持电路51的信号。因此，当两个维持电路51所输出的信号为「11」时，两个NMOS晶体管60、61为导通状态，模拟电压V4则供给至像素电极19。
在此说明液晶显示元件43的刷新操作(refresh)。如图4所示，在维持电路51上设置用来分别在两个反相电路上输出数字数据的信号线。也就是说，设置用来输出输入数字数据原来状态的信号线，以及用来反相输出输入数字数据的信号线。当在刷新线R1上施加高电压时，输入数字数据(例如「1」)是以原本状态数据(例如「1」)来输出。另一方面，当在刷新线R2上施加高电压时，输入数字数据(例如「1」)则是以反相的数据(例如「0」)来输出。因此，通过在刷新线R1、R2间切换施加高电压，便能够将两个维持电路51所输出的信号进行反相，进而能够将施加于像素电极19的模拟电压V1、V2、V3、V4进行反相。所以，通过将对向电极20上所施加电压VC的切换操作以及刷新线R1、R2上所施加高电压的切换操作进行同步，便能够进行液晶显示元件43的刷新操作。
以下说明本发明的液晶显示装置1的操作。经由图像输入部2所输入的6位R、G、B彩色图像数据，会在色调亮度转换器31中转换成6位(0～63)的亮度数据Y，转换后的亮度数据则输出到递色电平查询表32以及灰阶选择部38。
对应于亮度数据的电平而从递色电平查询表32所读出的6位(0～63)数据，以及对应于作为对象的图像的位置信息而从递色空间配置查询表33所读出的6位(0～63)数据，则在比较器34中进行比较。接着，当来自递色电平查询32的数据小于来自递色空间配置查询表33的数据时，比较器34则输出比较信号「0」到灰阶选择部38；而当前者的数据大于后者的数据时，比较器34则输出比较信号「1」到灰阶选择部38。
当输入到灰阶选择部38的是比较信号「0」时，则根据亮度数据电平，从第一灰阶查询表36读出用来代表各SRAM 41a、41b、41c中所储存灰阶的6位(0～63)数据，输出到显示电路4。另一方面，当输入到灰阶选择部38的是比较信号「1」时，则根据亮度数据的电平，从第二灰阶查询表37读出用来代表各SRAM 41a、41b、41c中所储存灰阶的6位(0～63)数据，输出到显示电路4。
表示SRAM 41a、41b、41c中所储存的灰阶的6位(每个SRAM有2位)数字数据，则在对应的DAC电路42a、42b、42c中转换成用于各子像素11a、11b、11c中进行灰阶显示的显示用模拟数据。接着，将对应于显示用模拟数据的电压施加于液晶显示元件43进行灰阶显示。
此时，通过3个子像素11a、11b、11c的不同亮度组合，各像素10便能够以6位的二进制数「000000～111111」所表示的「0～63」64阶调，进行灰阶显示。
以下说明6位配置给各子像素11a、11b、11c的方式。在本申请的发明人先前所提案的已知显示装置中，如前所述，参考图5，子像素71a是分配6位中的低位2位，子像素71b是分配6位中的中位2位，子像素71c是分配6位中的高位2位。结果使得这3个子像素71a、71b、71c的面积比S1∶S2∶S3是1∶4∶16。
相对地，在本发明的显示装置中，参考图6，子像素11a是分配包含最低位以及从高位开始算第3位的2个位，子像素11b是分配包含从低位开始算第2位以及从高位开始算第2位的2个位，子像素11c是分配包含从低位开始算第3位以及最高位的2个位。结果使得这3个子像素11a、11b、11c的面积比S1∶S2∶S3是1∶2∶4。
因此，在已知显示装置中，如图13所示，各像素的亮度是与阶调变化间呈线性变化。相对地，在本发明的显示装置中，如图7所示，当子像素的阶调是「0」(2位是「00」)时子像素的相对亮度为「0」、子像素的阶调是「3」(2位是「11」)时子像素的相对亮度为「1」的情况下，当子像素的阶调是「1」(2位是「01」)时，子像素的相对亮度则是「1/9」；当子像素的阶调是「2」(2位是「10」)时，子像素的相对亮度则是「8/9」。结果正确地实现伽马值＝1的情况。
上述本发明液晶显示装置与已知显示装置间相同点是，通过在各子像素中对应设置多位存储器以及数字模拟转换电路，即使子像素比已知技术的数量少，仍能够提高像素的开口率并且能够平滑地显示中间色调。
另外，在希望显示高伽马值的情况中，根据欲实现的伽马值以及多个子像素的面积比，将输入的图像数字数据转换成储存于多位存储器的输入数字数据，并且将子像素中亮度的比例预先最佳化，便能够实现所希望伽马值的特性。藉此，可以解决已知显示装置中只可以适用伽马值为1情况的问题，很容易适用于其它伽马值上。
另外，由于采用查询表(第一灰阶查询表36、第二灰阶查询表37)，将外部输入的图像数字数据转换成在多位存储器中所储存的输入数字数据，所以能够很容易地进行此转换处理。然而，当变更所希望伽马值时，最好是对应调整所使用的查询表，而能够很轻易地进行伽马值变更的对应处理。
另外，由于设置递色选择部35用来对于图像数字数据进行图样递色处理，再根据其处理结果，选择出应使用的查询，所以能够实现更平滑的伽马特性。
另外，由于所分割的3个子像素面积比是设定成1∶2∶4，相较于已知显示装置中面积比为1∶4∶16，因此即使是最小的子像素其面积也不会太小，不需要过高技术门坎来制作子像素，所以不会在大量生产上造成困扰。
另外，由于3个子像素11a、11b、11c的形状及配置是对称于相对于像素10的中心，所以能够防止这3个子像素11a、11b、11c的重心产生偏移，进而能够抑制因为子像素11a、11b、11c的重心偏移而在显示画面上产生条状失真的情况。
另外，由于是采用SRAM 41a、41b、41c作为子像素11a、11b、11c的多位存储器，所以能够降低存储器的电力消耗。另外，通过在像素10内设置存储器，便能够利用储存在存储器中的输入数字数据来驱动各子像素11a、11b、11c，并且能够在显示待机画面等等情况下，降低液晶显示所使用的外部装置(芯片等)的电力消耗。
另外，因为能够利用反射部所反射的光线进行显示，相较于使用背光的情况，能够稍微降低电力消耗。
此外，上述实施例虽然是以3个子像素构成1个像素的例子进行说明，但是并非限定本发明的范围，构成1个像素的子像素数量也可以是2个或是4个以上。举例来说，在2个子像素构成1个像素的情况中，这些子像素的面积比则为1∶2；在4个子像素构成1个像素的情况中，这些子像素的面积比则为1∶2∶4∶8。就一般情况而言，在n个子像素构成1个像素的情况中，这些子像素的面积比是1∶2∶…∶2n-1。
另外，虽然是以每个子像素的多位存储器所储存的输入数字数据为2位的例子来进行说明，但是并非限定本发明的范围，此输入数字数据也可以是3位以上。
以下说明本发明的实际范例，其可实现既定待实现的伽马值特性，并且最佳化多个子像素的面积比以及子像素所能显示的亮度比间的关系。
图8表示在本发明液晶显示装置中，用来实现伽马值＝1时的多个子像素面积比以及各子像素间亮度比的关系的示意图。图8中显示在子像素中所储存的位数(M：M≥2)，构成一像素的子像素数量(N：N≥2)，所储存的总位数(M×N)，子像素面积比以及各子像素的亮度比。
此外，子像素面积比的各项Ax表示成Ax＝2x(x＝0，1，…，N-1)。另外，各子像素的亮度Ix则表示成以下公式(1)。
(x＝0，1，…，2M-1)               (1)
本发明通过满足图8所示的子像素面积比以及各子像素的亮度比间的关系，而能够正确地实现伽马值＝1的特性。
至于在已知显示装置中，多个子像素面积比以及各子像素亮度比的关系，则表示在图9以供参考。在已知显示装置中仅能够实现伽马值＝1的情况。
图10表示在本发明液晶显示装置中，用来实现各种伽马值(1.8，2.2，2.5)的多个子像素面积比以及各子像素亮度比的关系的示意图。图10中显示所希望实现的伽马值(γ)，在子像素中所储存的位数(M：M≥2)，构成一像素的子像素数量(N：N≥2)，所储存的总位数(M×N)，子像素面积比以及各子像素中的亮度比。此外，与图8的情况一样，子像素面积比的各项Ax表示成Ax＝2x(x＝0，1，…，N-1)。
本发明通过满足图10所示的子像素面积比以及各子像素亮度比的关系，而能够正确地实现各种所希望的伽马值特性。
然而对于子像素的面积比以及亮度比并非限定于第10所记载的数值，除此之外的其它数值也可以获致所希望的伽马值(1以外)。
在各子像素中所储存的位数为2位时，各子像素的亮度则存在4种电平(从低亮度依序为L0，L1，L2，L3)。此时，用来实现高伽马值的各亮度电平则最好是L0＝0％，L1≤5％，L2≤50％，L3＝100％。
举例来说，在输入数字数据为6位的灰阶数据、递色处理为64电平、子像素面积比为1∶2∶4、所希望实现的伽马值是2.2的情况下，为了实现最小亮度差(1个阶调差)，如以下公式(2)所表示，亮度电平L1必须要低于4.9％。
L1×1/64×1/(1+2+4)≤(1/63)2.2
因此，L1≤0.049(4.9％)            (2)
以下说明在实现大于1的伽马值时，子像素可显示亮度的设定。各子像素可以依「0～(m-1)」m个阶调进行灰阶显示。在子像素阶调是「0」时的子像素相对亮度为「0」，子像素阶调是「m-1」时的子像素相对亮度为[1」的情况下，当子像素阶调是「t(1≤t≤m-2)」时，子像素相对亮度是设定成小于「t/(m-1)」。
在前述图10所示伽马值γ＝1.8时的例子中，m＝4，子像素则可以依「0～3」4个阶调进行灰阶显示。另外，子像素的阶调为「0」时的子像素相对亮度为「0」，子像素的阶调为「3」时的子像素相对亮度为「1(将图10中的“100”正规化(normalize)为“1”)」。此时，t＝1时的相对亮度是「4/100(将图10中的“4”正规化)，t＝2时的相对亮度是「41/100(将图10中的“41”正规化)。此时，t＝1时的相对亮度「4/100」是小于「1/3」，t＝2时的相对亮度「41/100」是小于「2/3」。
在此情况下，子像素的阶调和亮度间关系则如图11所示。为了实现大于1的伽马值，则是将阶调/亮度的特征点置入直线(图11中单点虚线)下方区域的方式，设定子像素的亮度。
此外，虽然是以伽马值γ＝1.8的情况进行说明，但是同样适用于图10所示伽马值γ＝2.2及γ＝2.5的情况。
以上虽然以举例方式说明本发明的实施例，但是并非用以限定本发明的范围，仍可以在申请专利范围所记载的范围内依据目的而进行变更和调整。
举例来说，在以上说明中，虽然是以有源矩阵型显示装置是液晶显示面板为例进行说明，但是并非用以限定本发明的范围，例如也可以是有机电激发光显示器等。另外，在以上说明中，虽然是使用正常黑(normally black)类型的液晶(电压0时显示黑色的液晶)为例进行说明，但是并非用以限定本发明的范围，也可以使用正常白(normally white)类型的液晶(电压0时显示白色的液晶)。
另外，在以上说明中，虽然是以采用SRAM作为多位存储器的例子进行说明，但是并非用以限定本发明的范围，也可以使用DRAM(dynamic randomaccess memory，动态随机存取存储器)作为多位存储器。当利用DRAM作为多位存储器时，可以缩小存储器电路的尺寸。

Claims (5)

1.一种有源矩阵型的显示装置，具有配置成矩阵状的多个像素，上述多个像素分别分割成面积不同的多个子像素，包括：
输入部，用以输入来自外部的图像数字数据；
多位存储器，分别对应上述多个子像素而设置，用来储存输入的2位以上的输入数字数据，其作为上述子像素的灰阶显示用的阶调信息；
数字模拟转换电路，分别对应上述多个子像素而设置，用以将上述多位存储器所储存的上述输入数字数据，转换成上述子像素进行灰阶显示时所使用的显示用模拟数据；
显示元件，分别对应上述多个子像素而设置，其依据上述数字模拟转换电路进行转换后的上述显示用模拟数据所对应的阶调，进行上述子像素的灰阶显示；以及
转换装置，用以将上述输入部所输入的上述图像数字数据，对应于待实现的既定伽马值特性以及上述多个子像素的面积比，转换成储存于上述多位存储器的上述输入数字数据；
其中，上述转换装置包括：
递色电平查询表，储存根据待实现伽马值而对于0～63各亮度电平所设定的多个图样递色处理临界值，并且输出6位的Y亮度数据的电平所对应的第一6位数据，其中，上述6位的Y亮度数据是由上述图像数字数据的6位R、G、B彩色图像数据所转换而成；
递色空间配置查询表，储存递色矩阵，并且输出作为对象的上述像素的位置信息所对应的第二6位数据；以及
比较器，接收上述第一6位数据以及上述第二6位数据，并且比较上述第一6位数据与上述第二6位数据；
其中，上述输入数字数据是根据上述6位的Y亮度数据以及上述比较器的比较结果而获得；以及
其中，上述第一6位数据以及上述第二6位数据是根据所希望实现的伽马值以及上述多个子像素的面积比所设定。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵型的显示装置，其中上述转换装置具有第一灰阶查询表以及第二灰阶查询表，第一灰阶查询表以及上述第二灰阶查询表中的每一者对应于上述既定伽马值特性以及上述多个子像素的面积比，表示上述图像数字数据以及上述输入数字数据间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的有源矩阵型的显示装置，其中，上述转换装置还包括一选择装置，其根据上述比较器的比较结果，从上述第一灰阶查询表以及上述第二灰阶查询表中选择其一查询表。
4.根据权利要求1所述的有源矩阵型的显示装置，其中上述多个像素被分别地分割成n个子像素，上述n个子像素的面积比则设定成1∶2∶…∶2n-1，n为大于2的整数。
5.根据权利要求1所述的有源矩阵型的显示装置，其中每一上述多个子像素，是相对于由上述多个子像素所构成的一像素中心，具有对称的形状，并且配置在相对于该像素中心的对称位置。
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