CN102347010A - 液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种液晶显示(LCD)设备，包括：光源部；LCD面板，包括多个像素，每个像素具有R、G、B和Z的子像素；以及显示控制部，包括输出信号生成部。显示控制部利用各个输出视频信号来对于子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动。输出信号生成部基于输入视频信号来生成分别对应于四个颜色的输出视频信号，并且基于输入视频信号来生成发光信号，以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且最终基于根据调光处理所得到的视频信号，通过执行预定的颜色转换处理来生成输出视频信号。

Description

液晶显示设备

技术领域

本公开涉及一种液晶显示设备，其具有例如由红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和白色(W)四个颜色的子像素所组成的子像素结构。

背景技术

近年来，作为用于平板屏幕电视和便携式终端的显示装置，经常使用在每个像素中都布置有薄膜晶体管(TFT)的主动矩阵液晶显示(LCD)设备。在这种液晶显示设备中，一般地，从屏幕的上部到下部线性顺次地将视频信号写入每个像素的辅助容性器件和液晶器件，从而驱动每个像素。

过去，为了降低液晶显示设备在视频显示期间的功率消耗，提出了液晶显示面板中的每个像素都包括四个颜色的子像素的配置(例如参见日本特公平4-54207号公报、日本特开平4-355722号公报以及日本特许第4354491号公报)。此处，四个颜色的子像素包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素以及在亮度上高于这三个颜色的颜色(Z，例如白色(W)或黄色(Y))的子像素。当使用这样的四个颜色的子像素的视频信号来实施视频显示时，与通过向具有已知的R、G和B三个颜色的子像素结构的每个像素供应三个颜色的视频信号来实施的视频显示的情况相比，可以提高亮度效率。

同时，在日本特许第4354491号公报中，提出了其中根据要被显示的视频(根据视频信号的信号电平)来主动(动态地)控制背光灯的亮度(实施调光处理)的液晶显示设备。当使用该方法时，有可能在保持显示亮度的同时实现较低的功率消耗和动态范围的扩展。

发明内容

顺带提及，在液晶显示设备中，根据视频信号的信号电平来调制从背光灯入射在液晶层上的入射光，并且控制透射光(显示光)的光量(亮度)。已知的是，来自液晶层的透射光的分光特性通常示出浓淡度(gradation)依存性，并且透光率峰值随着视频信号的信号电平的降低而向短波长侧(蓝光侧)移动。在已知的R、G和B三个颜色的子像素结构中，在每个子像素中布置用于选择性地透射预定波长区域的光的颜色滤波器。因此，即使将每个颜色的每个视频信号中最大信号电平处的色度(chromaticity)点设定为基准，以上提到的透光率峰值的波长移动也不是主要问题。

同时，在使用以上提到的四个颜色的子像素结构的液晶显示设备中，Z的子像素示出了高亮度特性，使得来自Z的子像素的透射光的分光特性在很大程度上根据视频信号的信号电平而改变。因此，来自全部像素的透射光(显示光)的色度点也在很大程度上响应于视频信号的信号电平而移动。特别地，当W的子像素被用作Z的子像素时，因为在W的子像素中没有布置颜色滤波器，所以显示光的色度点根据信号电平而产生的变化大。例如，当将W的子像素中的单元厚度和驱动电压设定为使得W的子像素中的透光率示出相对高的液晶分光特性，换言之，使得透光率峰值在G的波长区域附近时，结果如下。即，在信号电平低于W的子像素中的最大信号电平时，透光率峰值位于B的波长区域中。

如所述，当在W的子像素中发生透光率峰值根据信号电平而变化时，具有R、G、B和Z四个颜色的子像素结构的液晶显示设备示出了如下的非线性。具体地，在用一组R、G和B子像素中间视频信号代替Z子像素视频信号(Z信号)的信号电平的情况下，在Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平之间的关系中示出了该非线性。

如果在示出了所提到的非线性的情况下实施对背光灯亮度的以上提到的主动控制(调光处理)，则在某些情况下，视频信号的信号电平也非线性地改变，导致色度点的变化(颜色移动)，从而降低图像质量。此外，为了抑制由于颜色移动导致的图像质量的降低，在信号处理时针对非线性的复杂的算术处理变得必要，这导致了复杂的器件配置。

为了上述原因，在已知的液晶显示设备中，在使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来实施视频显示时，难以在降低由于颜色移动导致的图像质量的降低的同时，通过简单的配置来实现调光处理，因此存在对于改进的方法的需要。

考虑到以上情况做出了本公开，并且本公开提供了一种液晶显示设备，其在使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来进行视频显示的情况下，可以在抑制由于颜色移动导致的图像质量的降低的同时，以简单的配置来实现调光处理。

根据本公开的实施例的液晶显示设备包括：光源部；液晶显示面板，包括多个像素，每个像素具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于这三个颜色的亮度的颜色(Z)的子像素，液晶显示面板被配置为基于与R、G和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制来自光源部发出的光以执行视频显示；以及显示控制部，包括输出信号生成部，输出信号生成部适于基于输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成光源部的发光信号，显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在液晶显示面板中对于R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动。输出信号生成部基于输入视频信号来生成发光信号，以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且输出信号生成部通过基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成输出视频信号。

在本公开的液晶显示设备中，基于分别对应于R、G和B三个颜色的输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号和光源部的发光信号，利用输出视频信号来实施R、G、B和Z的每个子像素的显示驱动，并且利用发光信号来实施对于光源部的发光驱动。在该情况下，基于输入视频信号来生成发光信号，并且基于输入视频信号和发光信号两者来实施预定的调光处理，此后，基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，从而生成输出视频信号。换言之，对于与R、G和B三个颜色相对应的输入视频信号实施发光信号的生成以及调光处理，此后，实施颜色转换处理以生成与R、G、B和Z四个颜色相对应的输出视频信号。通过该过程，与在通过颜色转换处理生成R、G、B和Z四个颜色的视频信号之后实施发光信号的生成和调光处理的情况相反，通过简单的算术处理(调光处理)抑制了由于来自Z的子像素的辐照光中峰值波长区域变化所导致的显示光的颜色移动(在用一组R、G和B子像素中间视频信号代替Z子像素视频信号(Z信号)的信号电平的情况下，在Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平之间的关系中的非线性)。

根据本公开的液晶显示设备，基于与R、G和B三个颜色相分别相对应的输入视频信号来生成发光信号，并且基于输入视频信号和发光信号来实施预定的调光处理，此后，基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，从而生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，使得有可能通过简单的算术处理(调光处理)来降低由于非线性所导致的显示光的颜色移动。因此，当使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来实施视频显示时，有可能在降低由于颜色移动所导致的图像质量的降低的同时，通过简单的配置实现调光处理。

要理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意在为所要求保护的技术提供更详细的解释。

附图说明

附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分。这些图对实施例进行了图示，并且与说明书一起用来解释该技术的原理。

图1是图示了根据本公开的实施例的液晶显示设备的总体配置的框图。

图2A和2B是图示了图1中示出的像素的示例性子像素结构的示意性平面视图。

图3是图示了图2A和2B中示出的子像素的具体配置示例的电路图。

图4是图示了图1中示出的输出信号生成部的具体配置的框图。

图5是图示了图4中示出的RGB/RGBW转换部的具体配置的框图。

图6A和6B是用于描述当实施RGB/RGBW转换时信号电平的限制处理的示例的特性图。

图7是图示了依照比较性示例的根据W信号的信号电平的分光透光率的波长依存性的示例的特性图。

图8是图示了依照比较性示例的在R、G、B和W的每个子像素中分光透光率的波长依存性的示例的特性图。

图9是在HSV空间中图示了RGBW子像素结构中的理想颜色再现特性的示例的特性图。

图10是在HSV空间中图示了依照比较性示例的RGBW子像素结构中的颜色再现特性的示例的特性图。

图11是图示了在用一组R、G和B子中间像素视频信号代替W信号的信号电平的情况下，依照比较性示例的RGBW子像素结构中的W信号的信号电平和R、G和B信号的信号电平之间的关系的示例的特性图。

图12A和12B是图示了依照变型1的在BL电平计算部中所使用的公用查询表格(LUT)的示例的特性图。

图13是图示了依照变型2的BL电平计算部的具体配置示例的框图。

图14是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于R的LUT的示例的特性图。

图15是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于G的LUT的示例的特性图。

图16是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于B的LUT的示例的特性图。

图17A和17B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于R的LUT的另一示例的特性图。

图18A和18B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于G的LUT的另一示例的特性图。

图19A和19B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于B的LUT的另一示例的特性图。

图20A和20B是图示了依照变型3的像素的示例性子像素的示意性平面视图。

具体实施方式

根据本公开的实施例，提供了一种液晶显示设备，包括：光源部；液晶显示面板，包括多个像素，每个像素具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于这三个颜色的亮度的颜色(Z)的子像素，液晶显示面板被配置为基于与R、G和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制来自光源部发出的光以执行视频显示；以及显示控制部，包括输出信号生成部，输出信号生成部适于基于输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成光源部的发光信号，显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在液晶显示面板中对于R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动，其中：输出信号生成部基于输入视频信号来生成发光信号，以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且输出信号生成部通过基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成输出视频信号。

下文中，将参照附图详细介绍本公开的实施例。描述将按以下顺序进行。

1.实施例(使用RGBW面板的液晶显示设备的示例)

2.变型

变型1(在BL电平计算部中的R、G和B之间使用公用LUT的示例)

变型2(为在BL电平计算部中的每个R、G和B使用单独的LUT的示例)

变型3(使用RGBZ面板的液晶显示设备的示例)

[实施例]

[液晶显示设备1的总体配置]

图1是图示了根据本公开的实施例的液晶显示设备1的总体配置的框图。

液晶显示设备1基于从外部输入的输入视频信号Din来实施视频显示。液晶显示设备1包括液晶显示面板2、背光灯3(光源部)、视频信号处理部41、输出信号生成部42、定时控制部43、背光灯驱动部50、数据驱动器51和栅极驱动器52。在这些部件中，视频信号处理部41、输出信号生成部42、定时控制部43、背光灯驱动部50、数据驱动器51和栅极驱动器52对应于本公开的“显示控制部”的具体示例。

液晶显示面板2基于输入视频信号Din来调制从背光灯3(稍后描述)发出的光，以基于输入视频信号Din来实施视频显示。液晶显示面板2包括在整体上排列为矩阵的多个像素20。

图2A和2B是分别图示了在每个像素20中的示例性子像素结构的示意性平面视图。每个像素20具有对应于红色(R)的子像素20R、对应于绿色(G)的子像素20G、对应于蓝色(B)的子像素20B、以及对应于在亮度上高于这三个颜色的白色(W)的子像素20W。在R、G、B和G四个颜色的这些子像素20R、20G、20B和20W中，分别对应于R、G和B三个颜色的子像素20R、20G和20B具有分别对应于R、G和B颜色的颜色滤波器24R、24G和24B。换言之，向对应于R的子像素20R布置对应于R的颜色滤波器24R，向对应于G的子像素20G布置对应于G的颜色滤波器24G，向对应于B的子像素20B布置对应于B的颜色滤波器24B。另一方面，不向对应于W的子像素20W布置颜色滤波器。

此处，在图2A中示出的示例中，在像素20中，以这样的顺序(例如沿水平方向(H))以直线布置20R、20G、20B和20W的四个子像素。另一方面，在图2B中示出的示例中，在像素20中，以2行×2列的矩阵来布置20R、20G、20B和20W的四个子像素。要注意的是，像素20中四个子像素20R、20G、20B和20W的排列不限于这些示例，并且可以采用其他排列。

由于四个颜色的子像素结构，在本实施例的像素20中，与R、G和B三个颜色子像素结构相比，可以提高视频显示的亮度效率。稍后将描述细节。

图3图示了在每个子像素20R、20G、20B和20W中的像素电路的示例性电路配置。每个子像素20R、20G、20B和20W具有液晶器件22、TFT器件21和辅助容性器件23。用于线形顺次地选择要被驱动的像素的栅极线路G、用于向要被驱动的像素供应视频电压(从稍后描述的数据驱动器51所供应的视频电压)的数据线路D、以及辅助容性线路Cs连接到每个子像素20R、20G、20B和20W。

液晶器件22根据从数据线路D通过TFT器件21向液晶器件22的一端所供应的视频电压来实施显示操作。液晶器件22是如下器件，其中，由诸如竖直对准(VA)模式液晶或扭曲向列(TN)模式液晶的液晶所组成的液晶层(未示出)夹在一对电极(未示出)之间。液晶器件22中的电极对中的一个或者一端连接到TFT器件21的漏极和辅助容性器件23的一端，电极对中的另一个或者另一端接地。辅助容性器件23是用于稳定液晶器件22的积累电荷的容性器件。辅助容性器件23的一端连接到液晶器件22的一端和TFT器件21的漏极，而另一端连接到辅助容性线路Cs。TFT器件21是用于向液晶器件22的一端和辅助容性器件23的一端这两者供应基于视频信号D1的视频电压的开关器件，并且是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)。TFT器件21的栅极和源极分别连接到栅极线路G和数据线路D，并且TFT器件21的漏极连接到液晶器件22的一端和辅助容性器件23的一端这两者。

背光灯3是用于将光辐照到液晶显示面板2的光源部，并且例如由作为发光器件的冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)等所组成。背光灯3根据输入视频信号Din的亮度电平或信号电平来实施发光驱动(对亮度的主动控制或动态控制)，并且稍后将描述细节。

视频信号处理部41实施例如预定的图像处理(例如锐化处理、伽马校正等)，用于改进关于与三原色R、G和B相对应的像素信号的输入视频信号Din的图像质量。由此，生成了与三个颜色R、G和B相对应的像素信号(即用于R的像素信号D1r、用于G的像素信号D1g和用于B的像素信号D1b)的视频信号D1。

输出信号生成部42基于从视频信号处理部41所供应的视频信号D1(D1r、D1g和D1b)来实施稍后描述的预定信号处理。由此，生成了示出背光灯3中的亮度电平(发光电平)的发光信号BL1、以及视频信号D4(用于R的像素信号D4r、用于G的像素信号D4g、用于B的像素信号D4b以及用于W的像素信号D4w)或输出视频信号。在该情况下，在本实施例中，基于视频信号D1来生成发光信号BL1，并且基于视频信号D1和所生成的发光信号BL1来实施稍后描述的预定调光处理。随后，基于根据调光处理所得到的视频信号(稍后描述的视频信号D2)来实施稍后描述的预定颜色转换处理，从而生成视频信号D4。要注意的是，稍后(图4至图6B)将描述输出信号生成部42的具体配置。

定时控制部43控制背光灯驱动部50、栅极驱动器52和数据驱动器51的驱动定时，并且将从输出信号生成部42所供应的视频信号D4供应给数据驱动器51。

根据由定时控制部43所进行的定时控制，栅极驱动器52沿着栅极线路G线形顺次地驱动液晶显示面板2中的每个像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)。另一方面，数据驱动器51向液晶显示面板2的每个像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)供应基于从定时控制部43所供应的视频信号D4的视频电压。换言之，数据驱动器51向子像素20R供应用于R的像素信号D4r，向子像素20G供应用于G的像素信号D4g，向子像素20B供应用于B的像素信号D4b，并且向子像素20W供应用于W的像素信号D4w。更具体地，数据驱动器51从数字到模拟(D/A)地对视频信号D4进行转换，以生成作为模拟信号的视频信号(以上所提到的视频电压)，并将作为结果的信号输出到每个像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)。以这种方式，基于视频信号D4实施了对液晶显示面板2中的每个像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)的显示驱动。

根据由定时控制部43所进行的定时控制，背光灯驱动部50基于从输出信号生成部42所输出的发光信号BL1，实施背光灯3的发光驱动(点灯驱动)。具体地，实施了根据输入视频信号Din的亮度电平或信号电平的发光驱动(对亮度的主动控制或动态控制)，稍后描述其细节。

[输出信号生成部42的具体配置]

接下来，将参照图4至图6B来描述输出信号生成部42的具体配置。图4图示了输出信号生成部42的模块配置。输出信号生成部42具有BL电平计算部421、LCD电平计算部422、色度点调整部423和RGB/RGBW转换部424。

BL电平计算部421基于视频信号D1(D1r、D1g和D1b)生成背光灯3中的发光信号BL1。具体地，BL电平计算部421分析视频信号D1的亮度电平(信号电平)来得到对应于亮度电平的发光信号BL1。稍后将描述BL电平计算部421中用于发光信号BL1的生成操作的细节。

LCD电平计算部422基于视频信号D1(D1r、D1g和D1b)和从BL电平计算部421所输出的发光信号BL1，生成视频信号D2(用于R的像素信号D2r、用于G的像素信号D2g和用于B的像素信号D2b)。具体地，LCD电平计算部422基于视频信号D1和发光信号BL1实施预定的调光处理(这里，将视频信号D1的信号电平除以发光信号BL1的信号电平)，以生成视频信号D2。更精确地说，LCD电平计算部422利用以下表达式(1)至(3)来生成视频信号D2。

D2r＝(D1r/BL1)......(1)

D2g＝(D1g/BL1)......(2)

D2b＝(D1b/BL1)......(3)

色度点调整部423对视频信号D2(D2r、D2g和D2b)实施预定的色度点调整，以生成视频信号D3(D3r、D3g和D3b)。具体地，当视频信号D2(D1)是表示白色(W)的视频信号时，实施色度点调整，使得基于从背光灯3发出的光而从液晶显示面板2发出的显示光的色度点是白色色度点。顺带提及，“当视频信号D2(D1)是表示白色(W)的视频信号时”对应于每个像素信号D2r、D2g和D2b(D1r、D1g和D1b)的亮度电平(信号电平或者亮度浓淡度)处于最大值时的情况。

在该情况下，色度点调整部423利用例如由以下表达式(4)所指定的转换矩阵M_d2→d3来实施色度点调整。换言之，将视频信号D2(像素信号D2r、D2g和D2b)乘以转换矩阵M_d2→d3，换言之，实施矩阵运算，从而生成视频信号D3(像素信号D3r、D3g和D3b)。这里，如表达式(4)中所示，转换矩阵M_d2→d3可以通过将转换矩阵M_d2→XYZ乘以转换矩阵M_XYZ→d3来得到(矩阵运算)。转换矩阵M_d2→XYZ是从视频信号D2到白色色度点中的三色值(X，Y，Z)的转换矩阵。另一方面，转换矩阵M_XYZ→d3是从该三色值(X，Y，Z)到视频信号D3的转换矩阵，并且可以利用以下表达式(5)得到。在该表达式(5)中，(Xw，Yw，Zw)代表子像素20W中的三色值，而在用一组用于每个子像素20R、20G和20B的中间视频信号代替用于子像素20W的视频信号(W信号)的信号电平的情况下，(Wr，Wg，Wb)代表每个子像素中间视频信号的信号电平。

[式1]

M_d2→d3＝(M_d2→XYZ)×(M_XYZ→d3)......(4)

$\left(\begin{array}{c}{W}_r\\ W_g\\ W_b\end{array}\right)=M_{\mathrm{XYZ}}\→d_3\left(\begin{array}{c}{X}_w\\ Y_w\\ Z_w\end{array}\right)......\left(5\right)$

[A：RGB/RGBW转换部424]

RGB/RGBW转换部424对于与R、G和B三个颜色相对应并且从色度点调整部423输出的视频信号D3(D3r、D3g和D3b)实施预定的RBG/RGBW转换处理(颜色转换处理)。因而，生成了对应于R、G、B和W四个颜色的视频信号D4(D4r、D4g、D4b和D4w)。

图5图示了RGB/RGBW转换部424的模块配置。RGB/RGBW转换部424具有用于R、G和B的每个颜色的查询表格(LUT)61R、61G和61B，最小选择部62，用于R、G和B的每个颜色的LUT 63R、63G和63B，最大选择部64，最小选择部65，用于R、G和B的每个颜色的LUT66R、66G和66B，以及减法部67R、67G和67B。

要注意的是，这里，作为输入信号的像素信号D3r、D3g和D3b被分别描述为Sr、Sg和Sb。此外，LUT 61R、61G和61B是分别对应于稍后描述的逆函数invfr、invfg和invfb的LUT。因此，在图中，LUT 61R、61G和61B分别示为“Invfr-LUT”、“Invfg-LUT”和“Invfb-LUT”。类似地，LUT 63R、63G和63B是分别对应于稍后描述的逆函数invFr、invFg和invFb的LUT。因此，在图中，LUT 63R、63G和63B分别示为“InvFr-LUT”、“InvFg-LUT”和“InvFb-LUT”。此外，LUT 66R、66G和66B是分别对应于稍后描述的函数fr、fg和fb的LUT。因此，在图中，LUT 66R、66G和66B分别示为fr-LUT、fg-LUT和fb-LUT。

[用于转换处理中的计算的表达式]

首先，在RGB/RGBW转换处理中，使用当用一组(分别对应于上述Wr、Wg和Wb的)用于子像素20R、20G和20B的中间视频信号来代替用于子像素20W的视频信号D4w(Sw)的信号电平时，表示哪组信号电平可以实现该处理的查询表格(LUT)。换言之，所使用的LUT 66R、66G和66B(第一LUT)是根据要在稍后描述并在图11中示出的非线性(在Sw的信号电平和Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系中的非线性)来制备的LUT。

这里，如果对应于LUT 66R、66G和66B的函数分别由fr(Sw)、fg(Sw)和fb(Sw)代表，则RGB/RGBW转换部424中的RGB/RGBW转换可以由以下方程(6)来表达。要注意的是，在RGB/RGBW转换之后的像素信号D4r(＝Sr-fr(Sw))、D4g(＝Sg-fg(Sw))、D4b(＝Sb-fb(Sw))和D4w(＝Sw)的信号电平必须是正值。因此，需要满足以下条件表达式(7)至(9)。

[式2]

(S_r，S_g，S_b)→(S_r-f_r(S_w)，S_g-f_g(S_w)，S_b-f_b(S_w)，S_w)...(6)

S_r≥f_r(S_w).....(7)

S_g≥f_g(S_w)......(8)

S_b≥f_b(S_w).....(9)

为了满足条件表达式(7)至(9)，使用分别对应于函数fr(Sw)、fg(Sw)和fb(Sw)的逆函数invfr(Sr)、invfg(Sg)和invfb(Sb)。换言之，提供了分别对应于逆函数invfr(Sr)、invfg(Sg)和invfb(Sb)的LUT 61R、61G和61B。在每个LUT 61R、61G和61B中，当输入(Sr、Sg和Sb)的信号电平在图11中示出的图表中的竖直轴上超过了各自颜色的最大值时，将输出Sw的最大值(＝1.0)。同样，例如，在像图11中所示的曲线Wb一样存在拐点的情况下，当在竖直轴上超过了最大值时，将输出Sw的最大值(＝1.0)。换言之，如果存在拐点并且存在逆函数的两个解，则将输出两个解中较小值的解。

在该情况下，如果逆函数invfr(Sr)、invfg(Sg)和invfb(Sb)在数值上最小的值由Sw_1代表，则通过选择在数值上小于Sw_1的W信号Sw，会满足上述条件表达式(7)至(9)。换言之，如果满足以下示出的条件表达式(10)，则在RGB/RGBW转换之后的每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w(Sw)的信号电平都是正值。

[式3]

S_w≤S_{w_1}＝Min(invf_r(S_r)，invf_g(S_g)，invf_b(S_b)).....(10)

在该情况下，在液晶显示面板2的像素20中示出最高亮度电平的像素20中，在RGB/RGBW转换之后的每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平也会在作为上限的1.0附近。因此，如果改变了像素信号D4w(W信号Sw)的信号电平，则该信号电平会超过上限，这意味着W信号Sw会被唯一地确定并且在信号电平上没有自由度。另一方面，在液晶显示面板2的所有像素20中除了示出最高亮度电平的像素之外的像素20，在由表达式(10)所指定的条件(限制)和每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平是作为其上限的1.0或更低的限制的范围内，在W信号Sw的信号电平上具有自由度。因此，在这样的像素20中，为了唯一地确定W信号Sw的信号电平，可能在表达式(10)之外需要另外的限制条件。

在另外的限制条件中，在该情况下，每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平(信号幅值)应该位于最小的电平处。同样在该限制条件中，在像素20的子像素20R、20G、20B和20W中，尽可能以使得在亮度上不存在不均匀的方式(以使得亮度均匀的方式)来发出显示光，从而有利地使得有可能降低图像在以一个颜色来显示时的颗粒度(由子像素结构引起的颗粒度)。有鉴于此，如下面将描述的，可以期望的是，在RGB/RGBW转换部424中实施RGB/RGBW转换处理使得组成视频信号D4的像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平基本上彼此相等。

在该情形下，当每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平(信号幅值)处于最低电平时，则像素信号D4r、D4g和D4b的信号电平的最高信号电平和像素信号D4w(W信号Sw)的信号电平彼此相等。如果在先前描述的Sw_1以下的范围内存在这样的W信号Sw，则这是满足其他限制条件的W信号的信号电平。

有鉴于此，首先，在像素信号D4r、D4g和D4b的信号电平中的每个信号电平和W信号Sw的信号电平彼此相等的条件下，求出W信号的信号电平。在该情况下的解将等于像素信号D4r、D4g和D4b中的最高信号电平，使得该解将会是以上所述解中具有最高电平的解。这可以由以下表达式(11)至(13)来表达。接下来，为了以简单的方式得到这些解，提供了由以下表达式(14)至(16)所设定的函数Fr(Sw)、Fg(Sw)和Fb(Sw)。使用分别对应于函数Fr(Sw)、Fg(Sw)和Fb(Sw)的逆函数invFr(Sw)、invFg(Sw)和invFb(Sw)由以下表达式(17)求出的W信号的信号电平Sw_2是满足其他限制条件的W信号的信号电平。换言之，逆函数invFr(Sw)、invFg(Sw)和invFb(Sw)的值中的最高值是Sw_2。这里，当假设该Sw_2是解时，可以要求满足在RGB/RGBW转换之后的信号电平具有正值的条件(Sw_2＜Sw_1)。然而，在Sw_2高于Sw_1的情况下，为了尽可能多地降低每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平(信号幅值)，会选择使像素信号D4r、D4g和D4b中的一个为“0”的Sw_2。因此，通过以下表达式(18)表达了最终在RGB/RGBW转换处理时求出的W信号Sw。换言之，在Sw_1和Sw_2中，具有较低值(最低值)的信号电平是W信号Sw。

[式4]

S_r-f_r(S_w)＝S_w.....(11)

S_g-f_g(S_w)＝S_w.....(12)

S_b-f_b(S_w)＝S_w.....(13)

F_r(S_w)＝S_w+f_r(S_w).....(14)

F_g(S_w)＝S_w+f_g(S_w).....(15)

F_b(S_w)＝S_w+f_b(S_w).....(16)

S_{w_2}＝Max(invF_r(S_r)，invF_g(S_g)，invF_b(S_b)).....(17)

S_w＝Min(S_{w_1}，S_{w_2}).....(18)

[各模块的描述]

现在，基于前面的描述，将描述RGB/RGBW转换部424中的各模块。

LUT 61R是对应于上述逆函数invfr(Sr)的LUT，并且响应于像素信号D3r(Sr)的输入而输出由逆函数invfr(Sr)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 61G是对应于上述逆函数invfg(Sg)的LUT，并且响应于像素信号D3g(Sg)的输入而输出由逆函数invfg(Sg)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 61B是对应于上述逆函数invfb(Sb)的LUT，并且响应于像素信号D3b(Sb)的输入而输出由逆函数invfb(Sb)所表示的值(信号电平)。

最小选择部62是实施对应于上述表达式(10)的算术处理的部分，并且从自LUT 61R、61G和61B所输出的值(信号电平)中选择具有最低值的信号电平，并将其作为Sw_1输出。

LUT 63R是对应于上述逆函数invFr(Sr)的LUT，并且响应于像素信号D3r(Sr)的输入而输出由逆函数invFr(Sr)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 63G是对应于上述逆函数invFg(Sg)的LUT，并且响应于像素信号D3g(Sg)的输入而输出由逆函数invFg(Sg)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 63B是对应于上述逆函数invFb(Sb)的LUT，并且响应于像素信号D3b(Sb)的输入而输出由逆函数invFb(Sb)所表示的值(信号电平)。

最大选择部64是实施对应于上述表达式(17)的算术处理的部分，并且从自LUT 63R、63G和63B所输出的值(信号电平)中选择具有最高值的信号电平，并将其作为Sw_2输出。

最小选择部65是实施对应于上述表达式(18)的算术处理的部分，并且从Sw_1和Sw_2中选择具有最低值(较低值)的信号电平，并将其作为Sw输出。

LUT 66R是对应于上述函数fr(Sw)的LUT，并且响应于W信号Sw的输入而输出由函数fr(Sw)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 66G是对应于上述函数fg(Sw)的LUT，并且响应于W信号Sw的输入而输出由函数fg(Sw)所表示的值(信号电平)。类似地，LUT 66B是对应于上述函数fb(Sw)的LUT，并且响应于W信号Sw的输入而输出由函数fb(Sw)所表示的值(信号电平)。

减法部67R从像素信号D3r(Sr)中减去LUT 66R的输出(fr(Sw))，从而生成像素信号D4r(＝Sr-fr(Sw))。类似地，减法部67G从像素信号D3g(Sg)中减去LUT 66G的输出(fg(Sw))，从而生成像素信号D4g(＝Sg-fg(Sw))。类似地，减法部67B从像素信号D3b(Sb)中减去LUT66B的输出(fb(Sw))，从而生成像素信号D4b(＝Sb-fb(Sw))。

[信号电平限制处理]

尽管在图5中未示出，但是期望在RGB/RGBW转换部424中的RGB/RGBW转换处理期间实施用于限制信号电平的处理，使得像素信号D4r、D4g、D4b和D4w的信号电平不超过预定的上限(例如1.0)。这样做的原因如下。

在具有R、G、B和W四个颜色的子像素结构的液晶显示面板中，子像素的总数目是具有R、G和B三个颜色的子像素结构的液晶显示面板中的子像素的总数目的三分之四倍，因此四个颜色的子像素结构的每个子像素的开口率相对小。因而，当背光灯的电力均匀时，四个颜色的子像素结构中的每个子像素的显示亮度倾向于比三个颜色的子像素结构中的每个子像素的亮度相对更低。

例如，如果实施其中RGB/RGBW转换处理之后的每个像素信号D4r、D4g、D4b和D4w乘以预定的增益系数的校正，则可以使其信号电平(亮度电平)更高。然而，在该情况下，如果具有最大值(V)附近的值的视频信号乘以增益系数，则例如视频信号可能超过预定的上限(例如1.0)。如果采用其中将超过预定的上限的信号全部(均匀地)设定为上限的配置，则会丢失其浓淡度(会使其浓淡度变得粗糙)，导致亮度浓淡度上的不连续性。

为此原因，在本实施例中，期望如下地实施信号电平的上述限制处理。也就是，例如，对应于视频信号(像素信号D4r、D4g、D4b和D4w)的信号电平中的最高电平来确定的增益系数(图6A中示出)乘以每个信号，从而实施信号电平的校正(限制处理)。更具体地，当信号电平高于阈值电平时，如图中的箭头所示，增益系数的值逐渐(这里是线性地)减少。因而，如图6B中所示，例如，在使得视频信号的信号电平在校正之后高于校正之前的同时，可以防止信号电平超过预定的上限(这里是1.0)。换言之，通过根据信号电平逐步地减小增益系数，视频信号的信号电平在校正之后的增加率逐渐减小，如图中的箭头所示，并且当信号电平在校正之前达到最大值(这里是1.5)时可以达到上限。结果，在避免了亮度浓淡度中的上述不连续性的同时，可以减少由于利用R、G、B和W四个颜色的子像素结构而产生的显示亮度的相对降低。

要注意的是，在技术上，由于如图11中所示的稍后描述的非线性(在Sw的信号电平和Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系中的非线性)，根据本实施例的增益系数的乘法导致了色度点的改变。然而，如果改变是微小的，则对于实践使用没有问题。此外，如果将关于上述LUT 66R、66G和66B的输出值的上限设定为1.0，则可以防止像素信号D4w(S信号Sw)超过1.0的上限，使得也有可能仅对于像素信号D4r、D4g和D4b实施上述信号电平限制处理。

[B：用于BL电平计算部421中的计算的表达式]

接下来，具体描述用于在上述BL电平计算部421中计算发光信号BL1的信号电平的表达式。在本实施例中，以下描述通过电路配置来实现BL电平计算部的情况作为示例。

如果Sw(稍后描述)的信号电平和Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系按推测示出了线性(比例关系)，而非例如图11中所示的非线性，则例如RGB/RGBW转换之后的视频信号也示出了线性。在该情况下，如果在信号电平转换为对应于R、G、B和W四个颜色的视频信号之后信号电平乘以常数，则色度点不会改变。出于此原因，在该情况下，通过实施其中在RGB/RGBW转换之后给定最小信号电平(信号幅值)的RGB/RGBW转换，并且将信号电平的上限(1.0)除以最小信号电平，可以得到发光信号BL1的信号电平。然而，在本实施例中，如前所述，Sw的信号电平和Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系示出了例如图11中所示的非线性。因此，在本实施例中，在要计算发光信号BL1的信号电平的情况下上述方法不可用。

有鉴于此，如下所述，可以采用如下方法，其中得到表达式的解使得在从色度点调整部423输出的视频信号D3乘以常数(k倍)之后通过RGB/RGBW转换得到的视频信号D4的最大值是1.0。下文中，用四种情况来描述该方法。要注意的是，在以下描述中，包括视频信号的三种颜色被表示为c1、c2和c3，每个颜色对应于任一R、G和B。

(1)在RGB/RGBW转换之后得到的任一像素信号D4r、D4g和D4b是1而其他中的任一为0的情况。

在该情况下，如表达式(7)至(9)中那样，根据RGB/RGBW转换之后的所有像素信号D4r、D4g、D4b和D4w具有正值的条件可以得到解。另一方面，对应于c1到c3三个颜色中其余之一的像素信号是从0至1的范围内的值，使得可以得到以下表达式(19)至(21)。在表达式(19)至(21)之中，利用表达式(19)至(20)，可以得到以下表达式(22)。为了求解表达式(22)，首先，定义了由以下表达式(23)所指定的函数G_c1，c2(Sw)。随后，关于颜色的所有组合，得到与由以下表达式(24)所指定的函数G_c1，c2(Sw)相对应的逆函数G^-1 _c1，c2(Sc1/Sc2)，以制备查询表格。然后，当在对应于逆函数G^-1 _c1，c2(Sc1/Sc2)的查询表格中的输入范围内存在具有(Sc1/Sc2)的比率的值的情况下，利用以下表达式(25)来得到W信号Sw和乘法因数k。如果这样得到的W信号Sw和乘法因数k满足上述表达式(21)，则乘法因数k是所求的最大乘法因数。

[式5]

k·S_c1-f_c1(S_w)＝0.....(19)

k·S_c2-f_c2(c)＝1.....(20)

0≤{k·S_c3-f_c3(S_w)}≤1.....(21)

$\frac{S_{c1}}{S_{c2}}=\frac{f_{c1}\left(S_w\right)}{f_{c2}\left(S_w\right)+1}.....\left(22\right)$

$G_{c1,c2}\left(S_w\right)=\frac{f_{c1}\left(S_w\right)}{f_{c2}\left(S_w\right)+1}.....\left(23\right)$

$S_w={G^{-1}}_{c1,c2}\left(\frac{S_{c1}}{S_{c2}}\right).....\left(24\right)$

$k=\frac{f_c\left(S_w\right)}{S_c}=\frac{f_{c^{\′}}\left(S_w\right)+1}{S_{c^{\′}}}.....\left(25\right)$

(2)像素信号D4w和像素信号D4r、D4g和D4b之一各自是1的情况。

在该情况下，D4w是1，对应于c1至c3中的一个颜色的像素信号是1，并且对应于剩下的两个颜色的像素信号在数值上处于从0至1的范围内。因此，可以得到以下表达式(26)至(28)。如果存在满足表达式(26)至(28)的乘法因数k，则乘法因数k是所求的最大乘法因数，并且可以由以下表达式(29)来表达。

[式6]

k·S_c1-f_c1(1)＝1.....(26)

0≤{k·S_c2-f_c2(1)}≤1.....(27)

0≤{k·S_c3-f_c3(1)}≤1.....(28)

$k=\frac{f_{c1}\left(1\right)+1}{S_{c1}}.....\left(29\right)$

(3)在信号电平Sw(稍后描述)与Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系中，对应于B的Wb的特征线是例如具有如图11中所示的峰值的曲线。

首先，表示峰值的W信号Sw的值表达为Sw_p。在该情况下，在RGB/RGBW转换之后的对应于B的像素信号D4b是1并且W信号Sw(D4w)是Sw_p的情况下，有可能RGB/RGBW转换之前的视频信号D3的值V高于在W信号Sw是1的情况下的值。在该情况下，像素信号D4b之外的像素信号D4r和D4g中的每个都只需要是从0至1的范围内的值，使得可以得到表达式(30)至(32)。如果存在满足这些表达式(30)至(32)的乘法因数k，则乘法因数k是所求的最大乘法因数，并且可以由以下表达式(33)来表达。

[式7]

k·S_b-f_b(S_{w_p})＝1.....(30)

0≤{k·S_r-f_r(S_{w_p})}≤1.....(31)

0≤{k·S_g-f_g(S_{w_p})}≤1.....(32)

$k=\frac{f_b\left(S_{w\_p}\right)+1}{S_b}.....\left(33\right)$

(4)在上述W信号Sw的值Sw_p和1之间存在所求的W信号Sw的值的情况。

在该情况下，如果颜色c1至c3表达为c，则针对颜色c得到以下表达式(34)，并且可以将表达式(34)变换为以下表达式(35)和(36)。

[式8]

0≤{k·S_c-f_c(S_w)}≤1.....(34)

$\frac{f_c\left(S_w\right)}{S_c}\≤.....\left(35\right)$

$k\≤\frac{1+f_c\left(S_w\right)}{S_c}.....\left(36\right)$

针对c1至c3的所有三个颜色满足这些表达式的乘法因数k中，具有最高值的因数k是所求的乘法因数k。在该情况下，如果针对B的函数fc(Sw)具有峰值，则表达式(36)中右侧的值在大于W信号Sw在峰值处的值Sw_p的范围内单调减小。在该情况下，乘法因数k应该低于针对c1至c3的所有颜色的表达式(36)中右侧的值；因此，在表达式(36)中右侧的值具有更大值的范围内，以下是乘法因数k给出最大值的点。就是说，在针对B的表达式(36)中右侧的值与针对其他颜色的表达式(36)中右侧的值之间的交点处给出最大值。换言之，当c1和c2是R或G中的任一个时，得到以下表达式(37)至(39)。在这些表达式中，如果变换表达式(37)和(38)，则可以得到以下表达式(40)。为了求解该表达式(40)，如在上述(1)的情况中那样，首先，定义由以下表达式(41)所指定的函数H_c1，b(Sw)。此后，针对各颜色的所有组合，得到由以下表达式(42)所指定的函数H_c1，b(Sw)的逆函数H^-1 _c1，b(Sc1/Sb)，以制备查询表格。如果在与逆函数H^-1 _c1，b(Sc1/Sb)相对应的查询表格的输入范围内存在具有(Sc1/Sb)的比率的值，则可以利用以下表达式(43)来求出W信号Sw和乘法因数k。

[式9]

k·S_b-f_b(S_w)＝1.....(37)

k·S_c1-f_c1(S_w)＝1(S_{w_p}＜S_W＜1).....(38)

0≤{k·S_c2-f_c2(S_w)}≤1.....(39)

$\frac{S_{c1}}{S_b}=\frac{1+f_{c1}\left(S_w\right)}{1+f_b\left(S_w\right)}.....\left(40\right)$

$H_{c1,b}\left(S_w\right)=\frac{1+f_{c1}\left(S_w\right)}{1+f_b\left(S_w\right)}.....\left(41\right)$

$S_w={H^{-1}}_{c1,b}\left(\frac{S_{c1}}{S_b}\right).....\left(42\right)$

$k=\frac{f_b\left(S_w\right)+1}{S_b}.....\left(43\right)$

通过考虑在(1)至(4)中的所有情况，可以求出乘法因数k，通过乘法因数k乘以RGB/RGBW转换之前的视频信号D3来求出的值V是该情况下的最大值。

[液晶显示设备1的功能和效果]

现在，将描述本实施例的液晶显示设备1的功能和效果。

[1.显示操作的概况]

如图1中所示，在液晶显示设备1中，首先，视频信号处理部41对于输入视频信号Din实施预定的图像处理，从而生成视频信号D1(D1r、D1g和D1b)。随后，输出信号生成部42对于视频信号D1实施预定的信号处理。因而，生成了背光灯3中的发光信号BL1和液晶显示面板2中的视频信号D4(D4r、D4g、D4b和D4z)。

随后，如此生成的视频信号D4和发光信号BL1被输入定时控制部43。在其中，视频信号D4被从定时控制部43供应给数据驱动器51。数据驱动器51将视频信号D4进行从数字到模拟的转换，以便生成用作模拟信号的视频电压。随后，通过从栅极驱动器52和数据驱动器51向像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)输出的驱动电压，实施显示驱动操作。由此，对于液晶显示面板2中的像素20(每个子像素20R、20G、20B和20W)实施了基于视频信号D4(D4r、D4g、D4b和D4z)的显示驱动。

具体地，如图3中所示，响应于从栅极驱动器52经过栅极线路G所供应的选择信号，实施用于TFT器件21的通/断操作。以这种方式，选择性地连接数据线路D、液晶器件22和辅助容性器件23。作为结果，向液晶器件22供应基于从数据驱动器51所供应的视频信号D4的视频电压，并且实施线性顺次的显示驱动操作。

同时，从定时控制部43向背光灯驱动部50供应发光信号BL1。背光灯驱动部50基于发光信号BL1来实施用于背光灯3中的每个光源(每个发光器件)的发光驱动(点灯驱动)。具体地，根据输入视频信号Din的亮度电平(信号电平)来实施发光驱动(对亮度的主动控制(动态控制))。

在该情况下，在已被供应有视频电压的像素20(子像素20R、20G、20B和20W)中，在液晶显示面板2中调制来自背光灯3的照射光，并且随后将其输出为显示光。因而，在液晶显示设备1中实施了基于输入视频信号Din的视频显示。

在该情况下，在本实施例中，利用与四个颜色的子像素20R、20G、20B和20W相对应的视频信号来实施视频显示。因此，与利用与R、G和B三个颜色的子像素相对应的视频信号来实施视频显示的已知设备相比，可以实现提高的亮度效率。此外，因为利用根据输入视频信号Din的亮度电平的亮度来实施对背光灯3的主动驱动，所以可以在保持显示亮度的同时实现较低的功率消耗和动态范围的扩展。

[2.特征部分中的操作]

接下来，作为本公开的特征部分之一，与比较性示例相对比地具体描述在使用R、G、B和W四个颜色的子像素结构的情况下的用于生成输出信号的操作(在输出信号生成部42中的操作)。

[比较性示例]

在通常的液晶显示设备中，根据视频信号的信号电平来调制来自背光灯的液晶层上的入射光，并且控制透射光(显示光)的光量(亮度)。来自液晶层的透射光的分光特性表示浓淡度依存性，并且随着视频信号的信号电平降低，透光率峰值向短波侧(蓝色颜色光侧)移动。在该联系中，在使用R、G、B和Z(W)四个颜色的子像素结构的液晶显示设备中，Z(W)的子像素示出了高亮度特性，使得来自Z(W)的子像素的透射光的分光特性根据视频信号的信号电平而改变。这意味着来自整个像素的透射光(显示光)的色度点也取决于视频信号的信号电平而在很大程度上改变。特别是，如在本实施例中那样，如果采用W的子像素(子像素20W)作为Z的子像素，则因为在W的子像素中没有布置颜色滤波器，所以如上所述，根据信号电平而改变的显示光的色度点的变化大。

例如，如果设定W的子像素中的单元厚度或者驱动电压(例如参见图8)以使得W的子像素中的透光率表示出相对高的液晶分光特性，换言之，使得透光率峰值位于G的波长区域附近，则有如下结果。就是说，例如图7中所示，在低于W的子像素总的最大信号电平的信号电平中，透光率峰值位于B的波长区域中。要注意的是，图8图示了在每个子像素R、G、B和W中的分光透光率。

如果在HSV颜色空间中图示R、G、B和W四个颜色的子像素结构中的颜色再现特性，则在假设W的子像素中的透光率峰值中没有变化的情况下，结果理想地例如图9中所示。换言之，图9中示出了以白色色度点作为中心的旋转对称颜色空间。然而，在实践中，如前面所提到的，存在W的子像素中的透光率峰值取决于信号电平的变化，因此根据比较性示例(已知)的R、G、B和W四个颜色的子像素结构中的颜色再现特性将例如图10中所示。换言之，在从白色(W)到蓝色(B)侧的颜色(色相)中存在明亮区域(值V的值高)，而在以黄色(Y)为其中心从品红色(M)到青色(C)的颜色区域(色相)中存在阴暗区域(值V的值低)。顺带提及，此时，值V的值越高，可以越多地实现功率消耗的降低。

如所述，在根据比较性示例使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构的液晶显示设备中，由于来自Z的子像素的透射光的分光特性的变化，根据视频信号的信号电平而引起了显示光的色度点的变化(颜色移动)，从而降低了图像质量。此外，在同时使用对背光灯亮度的主动控制的情况下，可能无法有效实现诸如低功率消耗和动态范围的扩展的优点。

图11图示了根据比较性示例的W子像素视频信号的信号电平(W信号的信号电平)和上述R、G、B和W四个颜色的子像素结构中的Wr、Wb和Wg(在用一组R、G和B子像素中间视频信号代替W信号的信号电平的情况下每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平)之间的示例性关系。如果假设像例如在图9中所示的情况下一样，W的子像素中的透光率峰值没有变化，则W信号的信号电平与Wr、Wg和Wb之间的关系会是成比例的(会示出线性)。在比较性示例中，如上所述，根据信号电平而引起了W的子像素中的透光率峰值的变化，每个Wr、Wg和Wb是具有取决于W信号的信号电平的浓淡度的函数(示出非线性)。

如果在示出这样的非线性的情况下实施对背光灯亮度的主动控制(调光处理)，则视频信号的信号电平也被非线性地改变，在一些情况下引起色度点的变化(颜色移动)，从而降低图像质量。此外，为了降低由于颜色移动而产生的图像质量的这样的降低，在信号处理(调光处理)期间复杂的算术处理变得必需，这导致了复杂的器件配置。具体地，例如与以下描述的本实施例相反，在通过RGB/RGBW转换处理生成R、G、B和W的视频信号之后实施发光信号的生成和调光处理的情况下，难以用简单的配置同时实现调光处理和防止由颜色移动引起的图像质量的降低。

[实施例]

在实施例中，在输出信号生成部42中实施信号处理如下。具体地，首先，BL电平计算部421基于视频信号D1来生成发光信号BL1，并且随后，LCD电平计算部422基于视频信号D1和发光信号BL1来实施预定的调光处理(除法操作)以生成视频信号D2。RGB/RGBW转换部424基于通过调光处理所得到的视频信号D2，对于视频信号D3实施RGB/RGBW转换处理以生成视频信号D4。换言之，对于与R、G和B三个颜色相对应的视频信号D1(D1r、D1g和D1b)实施发光信号BL1的生成和调光处理，并且其后，实施RGB/RGBW转换处理以生成对应于R、G、B和W四个颜色的视频信号D4。

通过该过程，如上所述，与在通过RGB/RGBW转换处理生成R、G、B和W的视频信号之后实施发光信号的生成和调光处理的情况相反，结果如下。就是说，通过简单的算术处理(调光处理)抑制了由于来自子像素20W的发射光(透射光)中的峰值波长区域的变化(上述非线性)而产生的显示光的颜色移动。

此外，在实施例中，输出信号生成部42中的色度点调整部423对于视频信号D2(D2r、D2g和D2b)实施预定的色度点调整以生成视频信号D3(D3r、D3g和D3b)。更具体地，当视频信号D2(D1)是表示W的视频信号时，实施色度点调整使得从液晶显示面板2基于来自背光灯3的出射光而发出的显示光的色度点是白色的色度点。随后，RGB/RGBW转换部424在色度点调整之后为视频信号D3(D3r、D3g和D3b)实施RGB/RGBW转换处理，以便生成对应于R、G、B和W四个颜色的视频信号D4(D4r、D4g、D4b和D4w)。

在该情况下，色度点调整部423通过使用例如由表达式(4)所指定的变换矩阵M_d2→d3来实施色度点调整。换言之，视频信号D2(像素信号D2r、D2g和D2b)乘以变换矩阵M_d2→d3(或者实施矩阵运算)，从而生成视频信号D3(像素信号D3r、D3g和D3b)。

由此，当视频信号D2是表示W的视频信号时，显示光的色度点表示白色的色度点。换言之，调整了来自子像素20W的出射光中峰值波长区域的色度点，并且抑制了显示光的颜色移动。

此外，在实施例中，当RGB/RGBW转换处理时，使用例如根据图11中示出的非线性(在Sw的信号电平和Wr、Wg和Wb的信号电平之间的关系中的非线性)预先提供的LUT 66R、66G和66B。因而，根据液晶显示设备1(液晶显示面板2)的特性(例如上述非线性)的对RGB/RGBW转换处理的精细调整是有可能的。

如所述，在实施例中，在输出信号生成部42中，基于对应于R、G和B三个颜色的视频信号D1来生成发光信号BL1，并且基于视频信号D1和发光信号BL1来实施预定的调光处理，并且其后，基于调光处理之后的视频信号D2来实施预定的RGB/RGBW转换处理，从而生成对应于R、G、B和W四个颜色的视频信号D4。因此，有可能通过简单的算术处理(调光处理)来降低由于非线性所产生的显示光的颜色移动。因此，在使用R、G、B和W四个颜色的子像素结构来实施视频显示的情况下，可以用简单的配置实现调光处理，同时抑制由于颜色移动所引起的图像质量的降低。

此外，因为实施例的像素20被配置为包括对应于W的子像素20W作为稍后将描述的子像素20Z的示例，因此在子像素20W中不需要提供任何颜色滤波器，因此尤其可以实现亮度的提高的效率(较低的功率消耗)。

[变型]

接下来，将描述实施例的变型(变型1至3)。要注意的是，与实施例的部件相同的部件将由相同的附图标记来代表，并且将适当地省略其描述。

[变型1]

在根据变型1的液晶显示设备中，实施例的液晶显示设备1中的BL电平计算部421使用此后描述的由R、G和B共享的公用LUT(稍后描述的公用LUT 70)。具体地，当生成发光信号BL1时，与实施例相反，BL电平计算部421使用其中预先指定了视频信号D1的色度和可以用色度表达的最高信号电平或者信号电平的倒数之间关系的LUT(第二查询表格)。

这样做的原因如下。就是说，尽管可以通过使用如实施例中那样的电路配置来得到可以表达的最高信号电平(信号幅值)，但是配置(电路配置)可能是复杂的。有鉴于此，在变型1中，为视频信号D1的色度预先计算可以表达的最高信号电平，并且将结果保存作为用于视频信号D1的LUT。以这种方式，通过与视频信号D1的信号电平相比，可以计算发光信号BL1。以下描述用于为视频信号D1的色度预先计算可以表达的最高信号电平的方法。

首先，作为第一方法，可以利用在以上描述的实施例中所解释的每个情况(1)至(4)中用于得到解的方法来得到可以表达的最高信号电平。

接下来，作为第二方法，可以通过对RGB/RGBW转换之后的视频信号D4的回推计算来得到RGB/RGBW转换之前的视频信号D1。在成为RGB/RGBW转换之后的最高值的信号中，对应于R、G或B中任一颜色的像素信号是作为上限的1。出于此原因，实施其中使对应于任一颜色的像素信号为1并且同时略微改变对应于其他颜色的其他像素信号的视频信号的逆转换(RGBW/RGB转换)，从而生出视频信号D3，并且通过视频信号D3的逆矩阵计算等来得到视频信号D1。将以这种方式得到的视频信号D1除以色度，并且得到具有色度中最大值V的幅值的信号作为最高信号。

作为第三方法，可以采用重复计算，并且计算方法如下。首先，将任意视频信号D1乘以常数，直到其信号电平(幅值)为例如大约2为止，并且随后实施矩阵转换和给出最小幅值的RGB/RGBW转换。此时，W信号Sw被转换为作为LUT的上限的1，同时对应于R、G和B的像素信号超过1。此处，在对应于这些R、G和B的像素信号中，在上限和1之间的差值示为d，而视频信号D1的信号电平(幅值)示为h。随后，假设下一输入信号是视频信号D1乘以(h-d)/h的信号，再次实施矩阵运算和RGB/RGBW转换，以求出上限和1之间的差值d。重复实施该计算，直到差值d变得低于预定阈值电平(最小值)为止，并且使用当时的输入信号的值V的幅值作为最高所能表达的信号电平。

同时，存在用于使用以这种方法得到的最高所能表达的信号电平作为LUT的各种方法。

例如，如图12A和12B中所示的公用LUT 70，可以给出HSV类型的LUT作为示例。公用LUT 70是其中得到视频信号D1的色度中的色调(hue)H和饱和度S并且使用对于这些H和S的最大可表达信号电平作为值V的LUT。在变型1中，可以利用通过将视频信号D1除以通过公用LUT 70得到的最高可表达信号电平(值V)可以得到的比例的最高值(在所有像素20中的最高值)来得到发光信号BL1。

取决于视频信号D1的色度，存在值V的最大值在公用LUT 70中急剧改变的部分，例如图12A中符号P11所示。在值V的最大值急剧改变的区域中，出于以下描述的原因，显示亮度也可以快速改变。

就是说，当快速改变时，背光灯的亮度引起跳动(bouncing)(颜色跳跃)和其他问题，使得背光灯的亮度以时间常数的特定量来改变。例如，在颜色的浓淡度滚动的情况下，当值V的最大值急剧改变的部分达到背光灯的边界部分时，BL电平生成部421会倾向于迅速增加背光灯的亮度。然而，如前所述，背光灯的亮度只能以时间常数的特定量来改变，使得该区域的亮度和色度不会被正确地表达，从而生成“阴暗”部分。

因此，在本变型的公用LUT 70中，例如图12B中的符号P12所示，优选的是，响应于视频信号D1的色度变化的发光信号BL1的信号电平变化被限制为等于或低于预定阈值电平。作为该预定阈值电平的基准，可以给出人眼的敏感度值(例如ΔE＜1.0)。要注意的是，ΔE是以CIE1976L＊u＊v＊颜色系统和CIE1976L＊a＊b＊颜色系统定义的两个颜色之间的颜色差，并且约为ΔE≈1的值是颜色差的可允许的容差。

在以这种方式设定公用LUT 70的情况下，有可能降低由于颜色空间的形状所产生的背光灯的亮度的急剧改变所引起的亮度的快速改变、跳动(颜色跳跃)等。

[变型2]

根据变型2的液晶显示设备包括稍后描述的BL电平计算部421A，布置BL计算部以代替以上提到的实施例的液晶显示设备1中的BL电平计算部421。与变型1中描述的BL电平计算部421相反，BL电平计算部421A针对对应于R、G和B的每个像素信号使用单独的LUT(稍后描述的LUT 74R、74G和74B)。

这样做的原因如下。就是说，尽管以上描述的所有视频信号是线性信号，但是输入信号(视频信号D1)代表性地是经过伽马转换(γ转换)的信号。因此，如果实际上可以处理伽马数据，则可以实现简单的配置。有鉴于此，变型2的BL电平计算部421A包括三种LUT，每种LUT在R、G和B的每个像素信号处于最大值时使用。此外，作为伽马数据，将输入信号除以R、G和B的最大值，并且由最大值之外的值来指定色度。

图13图示了BL电平计算部421A的示例性模块配置。BL电平计算部421A包括最大选择部71、除法部72、选择输出部73和用于R、G和B每个颜色的LUT 74R、74G和74B。

最大选择部71从视频信号D1中的像素信号D1r、D1g和D1b中选择具有最高信号电平的像素信号，并且输出所选择的信号。

除法部72是将视频信号D1中的每个像素信号D1r、D1g和D1b除以从最大选择部71输出的最高信号电平的部分。

选择输出部73选择从除法部72输出的像素信号D1r、D1g和D1b的做除法后的值的一部分，并且将所选择的部分输出到每个LUT 74R、74G和74B。具体地，选择输出部73单独地将像素信号D1g和D1b的做除法后的值输出到LUT 74R，单独地将像素信号D1r和D1b的做除法后的值输出到LUT 74G，并且单独地将像素信号D1r和D1g的做除法后的值输出到LUT 74B。

例如图14至16中所示，LUT 74R、74G和74B是其中视频信号D1的色度中的色调H和饱和度S以及相应最高可表达信号电平的倒数(1/值V)相关的LUT。这是因为，如前面所提到的，在回推计算背光灯亮度时使用通过将像素信号除以具有最高可表达值的信号电平所得到的比率，使得使用值V的倒数导致了简单的配置。

这里，在变型2中也与在变型1中一样，优选的是，在LUT 74R、74G和74B中，响应于视频信号D1的色度变化的发光信号BL1的信号电平变化被限制为等于或低于预定阈值电平

具体地，在例如由图17A中的符号P21所示的(1/V)急剧改变的部分(区域)中，优选的是，信号电平变化被限制(软化)为等于或低于例如由图17B中的符号P22所示的阈值电平。类似地，例如由图18A中的符号P31和图19A中的P41所示的部分(区域)优选地被限制在例如由图18B中的符号P32和图19B中的P42所示的信号电平变化中。

[变型3]

根据变型3的液晶显示设备包括具有以下描述的像素20-1的液晶显示面板，以代替实施例的液晶显示设备1中的具有像素20的液晶显示面板2。

图20A和20B是图示了根据变型3的每个像素20-1的子像素的示例性配置的说明性平面视图。图20A和图20B分别对应于图2A和2B。

每个像素20-1包括与实施例中相同的对应于R、G和B三个颜色的子像素20R、20G和20B，以及示出的亮度高于三个颜色的子像素的亮度的子像素20Z。示出高亮度的颜色(Z)包括黄色(Y)、白色(W)等，并且在变型3中，颜色(Z)被描述为这些示例性颜色的广义概念。

R、G、B和Z四个颜色的这些子像素20R、20G、20B和20Z中，对应于R、G和B三个颜色的子像素20R、20G和20B像在实施例中一样，配备有分别对应于R、G和B的每个颜色的颜色滤波器24R、24G和24B。另一方面，例如在Z＝Y的情况下，Z的子像素20Z配备有对应于Y的颜色滤波器(图中所示的颜色滤波器24Z)。要注意的是，在Z＝W的情况下，如在实施例中所述，在子像素20Z(子像素20W)中没有提供颜色滤波器。此外，同样在本变型3的像素20-1中，每个子像素20R、20G、20B和20Z的布局不限于这些示例，可以采用其他布局。

同样在以这种方式配置的变型3中的液晶显示设备中，有可能通过相同功能，得到与实施例的液晶显示设备1相同的效果。更具体地，在利用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构执行视频显示的情况下，有可能在抑制由于颜色移动所产生的图像质量的降低的同时以简单的配置实现调光处理。

[其他变型]

以下，通过实施例和各变型已经描述了本公开，但是本公开不限于此，可以做出各种变型。

例如，在实施例等中，关于以整个屏幕为单位作为目标实施对背光灯的主动控制的情况进行了描述。然而，例如，有可能采用其中将屏幕划分为多个子区域并且针对每个子区域单独实施对背光灯的主动控制的配置。

此外，在实施例等中所描述的各模块的配置和计算方法不限于此，可以采用其他配置和方法。

再者，在实施例等中，针对采用了R、G、B和Z四个颜色的子像素结构的情况进行了描述。此外，本公开还可以应用于包括对应于其他颜色的子像素的五个颜色或者更多颜色的子像素结构。

此外，在实施例等中所描述的处理序列可以由硬件或软件来实施。当由软件来实施处理序列时，配置软件的程序被安装到通用计算机等。程序可以预先存储在并入计算机的记录介质中。

本公开包含与2010年7月27日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-168579中所公开的主题内容相关的主题内容，该在先申请的全部内容通过引用并入本文。

本领域技术人员应该理解，可以根据设计要求产生各种变型、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (9)

1.一种液晶显示设备，包括：

光源部；

液晶显示面板，包括多个像素，每个像素具有红色R、绿色G和蓝色B三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于所述三个颜色的亮度的颜色Z的子像素，所述液晶显示面板被配置为基于与所述R、G和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制从所述光源部发出的光以执行视频显示；以及

显示控制部，包括输出信号生成部，所述输出信号生成部适于基于所述输入视频信号来生成分别对应于所述R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成所述光源部的发光信号，所述显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在所述液晶显示面板中对于所述R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用所述发光信号来对于所述光源部执行发光驱动，其中

所述输出信号生成部基于所述输入视频信号来生成所述发光信号，以基于所述输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且

所述输出信号生成部通过基于根据所述调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成所述输出视频信号。

2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中

所述输出信号生成部在执行所述颜色转换处理时使用第一查询表格LUT，所述第一查询表格是根据所述输出视频信号的Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平之间关系中的非线性来预先提供的，所述R、G和B子像素中间视频信号是在假设用所述R、G和B子像素中间视频信号组来代替所述Z子像素视频信号的信号电平的情况下所指定的。

3.根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中

所述输出信号生成部对于根据所述调光处理所得到的视频信号实施预定的色度点调整，以允许当所述输入视频信号用于白色W颜色时从所述液晶显示面板发出的显示光的色度点达到白颜色的色度点，并且

所述输出信号生成部通过对于根据所述色度点调整所得到的视频信号实施所述颜色转换处理，生成所述输出视频信号。

4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中

所述输出信号生成部实施所述颜色转换处理，以允许配置所述输出视频信号的子像素视频信号的信号电平基本上彼此相等。

5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中

所述输出信号生成部在所述颜色转换处理中将配置所述输出视频信号的子像素视频信号的每个信号电平限制为小于等于预定的上限。

6.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中

所述输出信号生成部利用第二查询表格LUT生成发光信号，所述第二查询表格预先指定由所述输入视频信号所代表的色度与可用于表达相应色度的最高信号电平或所述最高信号电平的倒数之间的关系。

7.根据权利要求6所述的液晶显示设备，其中

所述第二查询表格被配置为将由所述输入视频信号中的色度变化所指定的所述发光信号中的信号电平变化限制为等于或低于预定的阈值电平。

8.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中

每个所述像素包括白色W的子像素作为所述Z的子像素。

9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其中

所述三个颜色的子像素配备有分别与颜色R、G和B相对应的颜色滤波器，而所述W的子像素未配备有滤波器。

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