JP2004295086A - 表示装置の駆動装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ４色駆動表示装置の駆動装置及び駆動方法に関する。
【解決手段】 ３色映像信号を受信する第１段階と、入力された３色映像信号の大きさを比較してＭａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎを定め、それに応じたオーダーインデックスを付与する第２段階と、Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎをガンマ（Γ）変換してΓ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）であるか否か、２Γ（Ｍｉｎ）≦Γ（２５５）であるか否かによって所定の式によりＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’とＷ’を出力する第３段階と、第３段階から出力されたＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’を第２段階で与えられたオーダーインデックスによって３色と対応させ、４色映像信号のうち第３段階で決定された白色映像信号（Ｗ’）を除いた他の３色映像信号を決定する第４段階とを含む方法により、３色映像信号を４色映像信号に変換する。
【選択図】 図５

Description

本発明は表示装置の駆動装置と方法に関し、さらに詳しくは高輝度の映像を表示する表示装置の駆動装置及び方法に関する。

表示装置には陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機ＥＬ表示装置などがある。これらの表示装置は、モニター、テレビ、屋内外広告看板など様々な用途で使われているが、この中でもテレビや屋内外広告看板として使用されるためには高輝度が要求される。受光型表示装置である液晶表示装置は輝度が低いことが重要な短所の一つである。以下に液晶表示装置を中心にして説明する。
一般的な液晶表示装置は、画素電極及び共通電極を備えた２つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性を有する液晶層とを含む。画素電極は行列状に配列されていて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子に連結され、一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は表示板の全面にかけて形成されて共通電圧の印加を受ける。画素電極と共通電極及びその間の液晶層は回路的に見れば液晶蓄電器を構成し、液晶蓄電器はこれに連結されたスイッチング素子と共に画素を構成する基本単位となる。

このような液晶表示装置では、２つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することによって所望の画像を得る。この時、液晶層に一方向の電界が長く印加されることによって発生する劣化現象を防止するために、フレーム毎、行毎、またはドット毎に共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転させることが行われる。
一方、色表示を実現するためには各画素が色相を表出できなければならないが、これは画素電極に対応する領域に赤色、緑色、または青色の色フィルターを備えることによって可能となる。この時、それぞれの画素に赤色、緑色、青色の色フィルターを多様に配列することで様々な色の表示が可能になり、配列方法としては同一色の色フィルターを画素列単位で配列するストライプ型、列及び行方向に赤色、緑色、青色の色フィルターを順次に配列するモザイク型、列方向に単位画素を交差させジグザグ状に配置して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色フィルターを順次に配列するデルタ型などがある。デルタ型の場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色フィルターを含む三つの単位画素を一つのドットで画像を表示することができ、画面表示における円形や対角線の表現に有利である。しかし、赤色、緑色、青色の３色画素に基づいて一つのドットを表示する一般的な液晶表示装置では光効率が低いという短所があった。具体的には、赤色、緑色、青色それぞれの画素に配置された色フィルターが、印加される光の１/３程度のみ透過させるので全体的な光効率が劣る。

本発明が目的とする技術的課題は、液晶表示装置の色再現性を維持しながら輝度及び電力効率を向上させることにある。

このような技術的課題を達成するために本発明では４色駆動を実現しており、そのために３色映像信号の４色映像信号への変換を単純化する。具体的には、行列状に配列された赤色、緑色、青色及び白色用の複数画素を含み、階調データＧと光量データＸとの間にＸ=Γ（Ｇ）及びＧ=Γ^-1（Ｘ）の関係が成立する表示装置の駆動装置において、入力された赤、緑、青の３色映像信号の大きさを比較してＭａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎを決め、それに応じたオーダーインデックスを付与する第１段階と、前記Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎをガンマ（Γ）変換して、Γ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）の場合には、
Ｍａｘ’=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ’=ＭａｘΓ^-1[{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}]、
Ｍｉｎ’=０、
Ｗ’=ＭａｘＭｉｎ/Γ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
を出力し、Γ（Ｍａｘ）≦２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）≦Γ（２５５）の場合には、
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
Ｍｉｎ’=０、
Ｗ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）}
を出力し、Γ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）>Γ（２５５）の場合には、
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）}、
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）}、
Ｍｉｎ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）}、
Ｗ’=２５５
を出力する第２段階と、前記第２段階から出力されたＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’を前記第１段階から与えられたオーダーインデックスによってＲ’、Ｇ’、Ｂ’と対応させて赤、緑、青、白の４色映像信号を決定する第３段階とを含む過程により３色映像信号を４色映像信号に変換する映像信号補正部を含む表示装置の駆動装置を用意する。

この時、前記映像信号補正部は前記ガンマ変換をルックアップテーブル（ｌｏｏｋ-ｕｐ ｔａｂｌｅ）を利用して行うのが好ましく、前記映像信号補正部は前記逆ガンマ（Γ^-1）変換をルックアップテーブルを利用して行い、前記ルックアップテーブルは前記逆ガンマ変換の対象値を複数の区間に分割し、大きい値の区間であるほどさらに広い数値範囲を包含してその代表値の逆ガンマ変換値を保存するのが好ましい。
また、複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、前記複数の階調電圧のうち前記映像信号補正部が変換された４色映像信号に対応する階調電圧を選択してデータ電圧として前記画素に印加するデータ駆動部とをさらに含む構成とすることができ、前記映像信号補正部は前記第３段階で決定される前記赤、緑、青、白の４色映像信号により表示される画像が純色に近づいて低階調へ向かうにつれて階調間の輝度差を大きくし、高階調へ向かうにつれて階調間の輝度差を小さくするように調整する。

本発明の目的を達成するための駆動方法として、３色映像信号を受信する第１段階と、入力された３色映像信号の大きさを比較してＭａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎを定め、それに応じたオーダーインデックスを付与する第２段階と、前記Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎをガンマ（Γ）変換してΓ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）の場合には、
Ｍａｘ’=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ’=ＭａｘΓ^-1[{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}]、
Ｍｉｎ’=０、
Ｗ’=ＭａｘＭｉｎ/Γ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
を出力し、Γ（Ｍａｘ）≦２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）≦Γ（２５５）の場合には、
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
Ｍｉｎ’=０、
Ｗ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）}
を出力し、Γ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）>Γ（２５５）の場合には、
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）}、
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）}、
Ｍｉｎ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）}、
Ｗ’=２５５
を出力する第３段階と、前記第３段階から出力されたＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’を前記第２段階で与えられたオーダーインデックスによって３色と対応させ、４色映像信号のうち前記第３段階で決定された白色映像信号（Ｗ’）を除いた他の３色映像信号を決定する第４段階とを含む表示装置の駆動方法を用意する。

この時、前記ガンマ変換はルックアップテーブルを利用して行うのが好ましく、前記逆ガンマ（Γ^-1）変換をルックアップテーブルを利用して行い、前記ルックアップテーブルは前記逆ガンマ変換の対象値を複数の区間に分割し、大きい値の区間であるほどさらに広い数値範囲を包含して代表値の逆ガンマ変換値を保存するのが好ましく、前記第４段階で決定される前記４色映像信号により表示される画像が純色に近づいて低階調へ向かうにつれて階調間の輝度差を大きくし、高階調へ向かうにつれて階調間の輝度差を小さく調整する第５段階をさらに含む構成とすることができる。

本発明によれば、映像信号の種類によって３色映像信号を４色映像信号に変換して映像を表示しているので輝度が増加し、躍動感のある映像を表示できる。また、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化し、これに使われる演算チップの費用を安価にできると同時に量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。

添付した図面を参照して本発明の実施例に対して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図面は、各種の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。

図１は本発明の実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の実施例による液晶表示装置の１画素に対する等価回路図である。
図１に示したように、本発明による液晶表示装置は液晶表示板組立体３００及びこれに連結されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。
液晶表示板組立体３００は等価回路から見れば、複数の表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）とこれに連結されて概ね行列状に配列されており、４色用の複数画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）を含む。表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）はゲート信号（走査信号ともいう）を伝達する複数のゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）とデータ信号を伝達するデータ線（Ｄ₁-Ｄ_m）を含む。ゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）は行方向に延設されており互いにほぼ平行であり、データ線（Ｄ₁-Ｄ_m）は列方向に延設されておる互いにほぼ平行である。

各画素は表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）に連結されたスイッチング素子Ｑとこれに連結された液晶蓄電器Ｃｌｃ及び維持蓄電器Ｃｓｔを含む。維持蓄電器Ｃｓｔは必要に応じて省略することもできる。
スイッチング素子Ｑは下部表示板１００に設けられ、三端子素子としてその制御端子及び入力端子は各々ゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）及びデータ線（Ｄ₁-Ｄ_m）に連結されており、出力端子は液晶蓄電器Ｃｌｃ及び維持蓄電器Ｃｓｔに連結されている。
液晶蓄電器Ｃｌｃは下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を２つの端子とし、２つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子Ｑに連結され、共通電極２７０は上部表示板２００前面に形成され、共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。図２とは異なり、共通電極２７０が下部表示板１００に設けられる場合もあり、この時には２つの電極１９０、２７０が全て線形または棒形状に形成することができる。

維持蓄電器Ｃｓｔは、下部表示板１００に設けられた別個の信号線（図示しない）と画素電極１９０とが重なることにより構成され、この別個の信号線には共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧が印加される。また、維持蓄電器Ｃｓｔは画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重なることにより構成することもできる。
既に言及したように、色表示を実現するためには各画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が色相を表出できなければならず、これは画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、青色の色フィルター２３０を設けることによって可能となり、白色用画素（ＷＰ）には色フィルターを設けていない。本実施例では、白色用画素にフィルターを形成せずに空いている空間として残しているが、これと異なり、無色の感光膜で透明フィルターを形成するなどの他の方法で白色用画素を形成することも可能である。

このような構造からなる各画素は、赤色、緑色、青色及び白色用４個の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が１つのドットを構成するように配列することができる。図２で、色フィルター２３０は上部表示板２００の該当領域に形成されているが、これとは異なり、下部表示板１００の画素電極１９０の上または下にも形成できる。
液晶分子は画素電極１９０と共通電極２７０が生成する電場の変化によってその配列を変え、これにより液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は、表示板１００、２００に取り付けられた偏光子（図示しない）によって光の透過率変化として表れる。

図１に示すように、階調電圧生成部８００は液晶表示装置の輝度に係わる複数の階調電圧を生成する。ゲート駆動部４００は液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）に連結されて外部からのゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆの組み合わせからなるゲート信号をゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）に印加する。また、データ駆動部５００は液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ₁-Ｄ_m）に連結されて階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ信号としてデータ線（Ｄ₁-Ｄ_m）に印加する。
映像信号補正部６１０は、信号制御部６００に含まれる構成とすることが可能であり、信号制御部６００とは異なる別途装置で実現することもできる。信号制御部６００は外部のグラフィック制御機（図示しない）から赤色、緑色及び青色の３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部６００は入力制御信号に基づいてゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成し、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送り出し、データ制御信号ＣＯＮＴ２はデータ駆動部５００に送り出す。

また、信号制御部６００の映像信号補正部６１０は３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を赤色、緑色、青色及び白色の４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）に変換する。この時、映像信号変換方法としては３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の増加値の中の最小値を増加値から差し引いて、これを白色成分の入力値として利用し、白色の差減量を除く赤色、緑色及び青色の映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の増加分を他の映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の出力信号として用いる方法を採用する。このような映像信号補正部６１０の映像信号変換動作については後に詳細に説明する。

ゲート制御信号ＣＯＮＴ１はゲートオンパルス（ゲートオン電圧区間）の出力開始を指示する垂直同期開始信号ＳＴＶ、ゲートオンパルスの出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ及びゲートオンパルスの幅を限定する出力イネーブル信号ＯＥなどを含む。
データ制御信号ＣＯＮＴ２は４色映像信号（Ｒｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’、Ｗｏ’）の入力開始を指示する水平同期開始信号ＳＴＨとデータ線Ｄ₁-Ｄ_mに該当データ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖｃｏｍに対するデータ電圧の極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”略して“データ電圧の極性”と記す）を反転させる反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを含む。

階調電圧生成部８００は液晶表示装置の輝度に係わる複数の階調電圧を生成してデータ駆動部５００に印加する。
データ駆動部５００は信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって１行の画素に対応する４色映像信号（Ｒｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’、Ｗｏ’）を順次に受信し、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうち各４色映像信号（Ｒｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’、Ｗｏ’）に対応する階調電圧を選択することによって４色映像データ（Ｒｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’、Ｗｏ’）を該当データ電圧に変換する。

ゲート駆動部４００は信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧Ｖｏｎをゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）に印加し、このゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）に連結されたスイッチング素子Ｑを導通させる。１つのゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）にゲートオン電圧Ｖｏｎが印加され、これに連結された１行のスイッチング素子Ｑが導通されている間（この期間を１Ｈまたは１水平周期といい、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期と同じである）、データ駆動部４００は各データ電圧を該当データ線（Ｄ₁-Ｄ_m）に供給する。データ線（Ｄ₁-Ｄ_m）に供給されたデータ電圧はオンになったスイッチング素子Ｑを通じて該当画素に印加される。

このような方式で１フレーム期間の間に全てのゲート線（Ｇ₁-Ｇ_n）に対して順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終われば次のフレームが始まり、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前のフレームでの極性と反対になるようにデータ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（フレーム反転）。この時、１フレーム内でも反転信号ＲＶＳの特性によって１つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性を反転させたり（ライン反転）、１つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も画素毎に反転させることができる（ドット反転）。

次は、このような構造の液晶表示装置の下部表示板１００を構成する薄膜トランジスタ基板の構造に対してさらに詳細に説明する。
図３は本発明の実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の画素構造に対する配置図である。図４は図３のIV-IV’線に沿った液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の断面図である。
図３に示すように、本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板には１つの画素行に隣接して緑色及び赤色用の画素（ＧＰ、ＲＰ）が配列されており、隣接した他の画素行には隣接して青色及び白色用の画素（ＢＰ、ＷＰ）が配列されている。この場合、緑色及び青色用の画素（ＧＰ、ＢＰ）が同じ列に位置し、赤色及び白色用の画素（ＲＰ、ＷＰ）が隣接した同じ列に位置する。ここで、白色用画素（ＷＰ）の開口率を他の画素の開口率より小さくするために、データ線とゲート線の面積を増加させることもできる。

このような画素配列構造では、４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が映像を表示するための基本単位であるドットとして使われるが、このドットを構成する画素の面積はそれぞれ同一である。
このように４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）を１つのドットとして映像を表示すると全体的に光効率が高くなる。例えば、液晶表示装置でＴＦＴ基板方向偏光器（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を通過する光の量を“１”とする場合、赤色、緑色及び青色の３色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）でドットを表示する場合には各々全体画素面積の１/３を占め、色フィルターによる透過率が１/３であるので、１つのドットの全体透過率は[１/３×１/３（Ｒ）]+[１/３×１/３（Ｇ）]+[１/３×１/３（Ｂ）]=１/３=３３．３％となる。しかし、本発明の実施例では、各画素がそれぞれ全体画素面積の１/４を占め、白色用画素（ＷＰ）の透過率が１であるので、一つのドットの全体透過率は[１/４×１/３（Ｒ）]+[１/４×１/３（Ｇ）]+[１/４×１/３（Ｂ）]+[１/４×１（Ｗ）]=１/２=５０％になる。したがって、本発明による液晶表示装置は従来の液晶表示装置に比べて輝度が約１．５倍程度高くなることが分かる。

以下、さらに具体的に説明する。
図３に示したように、横方向には走査信号またはゲート信号を伝達するゲート線１２１（または走査信号線）が画素の行方向にそれぞれの画素行に対して一つずつ形成されており、縦方向にはデータ信号を伝達し、ゲート線１２１と交差して単位画素を定義するデータ線１７１がゲート線１２１と絶縁されて画素（‥ＢＰ、ＲＰ、ＧＰ、‥）列に対して形成されている。ここで、ゲート線１２１とデータ線１７１とが交差する部分には、ゲート線１２１と連結されているゲート電極１２３と、データ線１７１と連結されているソース電極１７３及びゲート電極１２３に対してソース電極１７３に対向して形成されているドレーン電極１７５及び半導体層１５０を含む薄膜トランジスタが形成されており、それぞれの画素には薄膜トランジスタによってゲート線１２１及びデータ線１７１と電気的に連結されている画素電極１９０が形成されている。

また、データ線１７１と同一層に画素電極１９０と重なって保持容量を形成する維持蓄電器用導電体パターン１７７が形成されており、維持蓄電器用導電体パターン１７７はゲート線１２１の上に形成され、接触孔１８７によって画素電極１９０と連結される。ゲート線１２１に維持蓄電器用導電体パターン１７７が形成されている部分の幅は充分な保持容量を確保するために、維持蓄電器用導電体パターン１７７が形成されていない部分の幅より広く形成されている。
そして、データ配線はドレーン電極１７５に連結されている。また、画素電極１９０とデータ配線を連結するための保護膜１８０（図３及び図４参照）の接触孔１８１は、維持蓄電器用導電体パターン１７７上部に形成されている。ここで、それぞれのデータ線１７１の一端部１７９は外部回路との連結のために幅が拡張されている。

さらに具体的に説明すると、絶縁基板１１０の上にゲート配線が形成されている。ゲート配線は画素の行方向にそれぞれの画素行に対して１つずつ形成されているゲート線１２１及びゲート線１２１に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極１２３を含む。この時、ゲート線１２１の一端部１２５は外部回路との連結のために幅が拡張されている。ここで、ゲート配線はテーパ角を有し、このテーパ角は例えば３０°〜９０°の範囲に設定することができる。
基板１１０の上には窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０がゲート配線を覆っている。

ゲート電極１２５のゲート絶縁膜１４０上部には非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５０が島状に形成されており、半導体層１５０上部にはシリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた抵抗性接触層１６０が各々形成されている。これと異なり、半導体層１５０をデータ線１７１の形に沿って形成することもできる。
抵抗性接触層１６０及びゲート絶縁膜１４０の上にはデータ配線が形成されている。データ配線は縦方向に形成されゲート線１２１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の分枝であって抵抗性接触層１６０上部までのびているソース電極１７３、ソース電極１７３と分離されゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側抵抗性接触層１６０上部に形成されているドレーン電極１７５を含む。この時、データ線１７１の一端部１７９は外部回路との連結のために幅が拡張されている。

データ配線及びこれらによって覆われない半導体層１５０上部には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０にはドレーン電極１７５及びデータパッド１７９を各々露出する接触孔１８５、１８９が形成されている。また、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０を貫通してゲートパッド１２５を露出する接触孔１８２が形成されている。保護膜１８０はＳｉＮＸ単一膜または有機膜で形成することができ、また、有機膜/ＳｉＮＸから形成することもできる。
保護膜１８０の上には接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と電気的に連結され画素に位置する画素電極１９０が形成されている。また、保護膜１８０の上には接触孔１８２、１８９を通じて各々ゲート線の端部１２５及びデータ線の端部１７９と連結されている接触補助部材９５、９７が形成されている。ここで、画素電極１９０は図３及び図４に示すように、ゲート線１２１と重なって維持蓄電器を構成し、保持容量が不足した場合にはゲート配線１２１、１２５、１２３と同一層に保持容量用配線を追加することもできる。

前記では各画素を赤、緑、青及び白色画素に区分して説明しているが、これを実質的に区分する色フィルターは図３及び図４に示していない。これは色フィルターが上部表示板に形成されている場合を例示しているためである。しかし、色フィルターは必要によって薄膜トランジスタ基板に形成することもできる。
なお、図３では赤、緑、青及び白色画素が２×２行列状に配置されている場合を示しているが、これら４色画素の配置は多様に変形できる。以下、その例についていくつか説明する。

図５〜図１０は、本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。
図５に示した液晶表示装置には、赤色、緑色、青色及び白色画素（‥ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ‥）が画素行方向に順次現れるように形成されており、同一色のための画素が画素列単位で配列されている。この時、白色画素（ＷＰ）には別途の色フィルターが配置されていない。このような配置構造は、４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が画素列単位で配列されるストライプ構造となっている。ここで、４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が配列される順番は前述したものに限定されず、場合によって変更できる。

次に、２×２行列状の画素配列構造を説明する。
図６に示したように、２つの画素行と画素列にかけて１つのドットをなす４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が互いに隣接して配列されている。例えば、行方向には緑色及び赤色用の画素（ＧＰ、ＲＰ）または青色及び白色用の画素（ＢＰ、ＷＰ）が順次配列されており、列方向には緑色及び青色用の画素（ＧＰ、ＢＰ）または赤色及び白色用の画素（ＲＰ、ＷＰ）が順次配列されている。このような画素配列構造では、２つの画素行と画素列にかけて配置された４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が映像を表示するための基本単位であるドットとして使われる。

前述した実施例のように、白色用画素（ＷＰ）を追加して配置すれば、輝度が向上される反面、高輝度における色濃度の低下が生じ得る。したがって、輝度を向上させながら色濃度の低下を防止するために白色用画素（ＷＰ）の面積を調節することができる。
図７及び図８には４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）を画素列単位で配列するストライプ構造となっており、白色用画素（ＷＰ）の開口面積を他の画素の面積より例えば１/４程度縮少させた構造が示されている。
図７は各画素間に配置されたデータ線を白色用画素（ＷＰ）側にシフトし、赤色、緑色、及び青色用の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の面積を増加させ、増加された面積の分だけ白色用画素（ＷＰ）の面積を縮少させたものである。

図８は各画素の周辺に配置される配線（例えば、データ線、ゲート線等）の幅を調節して各画素の面積を調節する。つまり、面積を減らそうとする白色用画素（ＷＰ）周辺に形成された配線の幅を増加させることによって白色用画素（ＷＰ）の大きさを減少させる。この時、各画素のデータ線とゲート線とが交差する領域は互いに容量性負荷として作用するため、増加させないのが好ましい。
このように白色用画素（ＷＰ）の面積を減少させ、それによって相対的に他の画素の面積が増加すると、有利な色濃度を維持しながら白色用画素（ＷＰ）による輝度増加の効果も同時に得ることができる。

図９及び図１０には４色用画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）が２×２行列構造で配置されており、白色用画素（ＷＰ）の開口面積を他の画素の面積より例えば１/４程度縮少させた構造が示されている。
図９は各画素間に配置されたデータ線とゲート線の配置位置を調整して、赤色、緑色、及び青色用の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の面積を増加させ、白色用画素（ＷＰ）の面積を縮少させた構造を示す。この時、バックライトの光量と最終目標となる色温度などを考慮して、赤色、緑色及び青色用の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の面積増加比率と白色用画素（ＷＰ）の面積減少比率を定める。例えば、青色用画素（Ｂ）は他の画素に比べて相対的に視認性に与える影響が少ないのでデータ線とゲート線の配置状態を調整して青色用画素（Ｂ）の面積を増加させる反面、白色用画素（ＷＰ）の面積を減少させたものである。

図１０は白色用画素（ＷＰ）の周辺に設置される配線の大きさを調節して画素の開口面積を減らした構造を示す。この場合にもデータ線とゲート線が交差する領域の面積は変更しない。
以上、本発明の実施例による４色駆動液晶表示装置の構造について説明した。次は、このような液晶表示装置の４色駆動のために３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）に変換する動作について説明する。
３色映像信号を４色映像信号に変換する動作は図１に示す映像信号補正部６１０が行う。次は、３色映像信号を４色映像信号に変換する概念について図１１を参照して説明する。

図１１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を各軸とする立体直交座標でＲとＧを軸とするＧａｍｕｔ平面座標を示している。図１１で実線で示される立方体領域が３色映像信号を表示できる色相であり、実線で表示される６面体領域が４色映像信号を表示できる色相である。つまり、赤、緑、青の３色に白色が追加される場合に表示できる色相領域が対角線方向に拡張される。したがって、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程は、立方体内の各座標を６面体内の座標に拡張させることである。
以下、本発明の第１実施例による液晶表示装置における３色映像信号が４色映像信号に変換される過程を説明する。

図１２は本発明の第１実施例による液晶表示装置の映像信号補正部が３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を示すアルゴリズムである。まず、階調スケールのＲ、Ｇ、Ｂ３色映像信号が入力されると（ステップ１０）、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号をガンマ変換する（ステップ１１）。
ガンマ変換とはグラフィックカードから出る階調スケールを光量スケールに変換することを言う。これを式で表すと、
Ｘ=αＧ^γ （１）
になる。式１で、Ｘが光量スケールであり、Ｇは階調スケールである。反対に光量スケールを逆ガンマ変換すると階調スケールを得ることができる。逆ガンマ変換は次の式で表すことができる。
Ｇ=α’Ｘ^1/γ （２）
前記式１、２は理想的な形態であって液晶表示装置の実際のガンマ曲線はさらに複雑な関数とすることができる。

次に、光量スケールに変換された３色映像信号（Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀）のＧａｍｕｔ平面上の位置座標を計算する（ステップ１２）。つまり、
Ｍ₁=Ｍａｘ（Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀） （３）
Ｍ₂=Ｍｉｎ（Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀） （４）
を求める。次に、
Ｍ₁-２Ｍ₂>０ （５）
であるか否かを判断して映像信号がＧａｍｕｔ平面上のどの領域に含まれているかを確認する（ステップ１３）。ステップ１２と１３は、図１１で点線で区分された２つの領域（Ｄｏｍａｉｎ０、Ｄｏｍａｉｎ１）のうちどの領域に属する映像信号であるかを判断する過程である。

式５が満たされる場合、Ｄｏｍａｉｎ１に属する映像信号としてＧａｍｕｔスケーリングしなければならない（ステップ１４）。この時のスケーリング倍率は、次の式６で表すことができる。
Ｓ₁=Ｍ₁/（Ｍ₁-Ｍ₂） （６）
式５が満たされない場合、Ｄｏｍａｉｎ０に属する映像信号として固定値スケーリングしなければならない（段階１５）。この時の倍率は２倍である。つまり、
Ｓ₁=２ （７）
次に、ステップ１４と１５で求められたＳ₁をＲ₀、Ｇ₀、Ｂ₀にかけて４色映像信号領域へと拡張する場合の増加値（Ｒ₂、Ｇ₂、Ｂ₂）を求める（ステップ１６）。次に、白色信号を抽出する（ステップ１７）。増加値（Ｒ₂、Ｇ₂、Ｂ₂）の中で最小値を白色信号として抽出する。つまり、
Ｗｏｕｔ=Ｍｉｎ（Ｒ₂、Ｇ₂、Ｂ₂） （８）
次に、抽出された白色信号が２５５階調、つまり、白色画素が発揮できる最高輝度を越えるか否かを判断する（ステップ１８）。つまり、
Ｗｏｕｔ>２５５ （９）
を満たしているか否かを判断して、式９が満たされた場合、Ｗｏｕｔ=２５５に設定し（ステップ１９）、式９が満たされない場合、ステップ１７で抽出された白色信号、つまり、Ｗｏｕｔ=Ｍｉｎ（Ｒ₂、Ｇ₂、Ｂ₂）をそのまま白色信号とする。

次に、３色映像信号の増加値（Ｒ₂、Ｇ₂、Ｂ₂）からＷｏｕｔを各々引いた値を赤、緑、青色の出力信号（Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ）として決定する（ステップ２０）。Ｗｏｕｔ、Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔを逆ガンマ変換すると階調スケールの４色映像信号が得られる。
このようなデジタル演算過程をハードウェア的に実現する際には、演算の正確性あるいは各変数の桁数配分にやむを得ない制約が伴う。正確性を強調するとハードウェアのコストが増えてしまい、正確性が欠如すると演算誤差及び量子化誤差が生じることになる。

式１の例を説明する。階調スケールが２５６階調である場合、変数Ｇの表現のために全部で８ビットが要される。γ=２．４であると仮定すると、２５５^2.4＝２５５２．４=５９６６１８．１１１４．．．であるので、式１で階調スケールの損失なしにＸを表現するためには最小限１８ビットが必要となる。実際に１８ビットで表現する場合であっても、小数点以下を切り上げ（または切り捨て、四捨五入）のような整数化過程を経て捨てられることとなるので、それによる誤差は依然として存在する。式１でＸにｍビットを割り当てたとすると、図１２のアルゴリズムにおいて、ｍビット×ｍビットの掛け算、およびこの積に対する２ｍビット/ｍビットの割算を行う（ステップ１６）。このような掛け算と割算を行う回路がこの演算チップ内で占める面積はＸに割り当てたビット数ｍに比例して大きくなる。これで演算チップのコストが高くなり、消費電力が増加し、ＥＭＩ及び発熱の問題等が発生する。このような理由で演算の正確性に係わるｍ値をある程度以下に制限する必要がある。しかし、このため量子化誤差が生じるようになり、この誤差は滑らかな色調変化（ｇｒａｄａｔｉｏｎ）を表示する際に、輪郭線（ｃｏｎｔｏｕｒ）が生じる不良またはＭＰＥＧ画像（ＤＶＤ、ＨＤＴＶ）に存在する背景雑音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ）の増幅現象（映像の乱れ）などとして現れる。

３色映像信号を４色映像信号に変換する過程で現れる前記の問題を解決するための方法について第２実施例で説明する。
量子化誤差が生じるところは、図１２に示すステップのうちスケーリング倍率をかけるステップ１６である。したがって、本発明の第２実施例では、このように誤差が生じるおそれのある演算を最少化し、ハードウェアにより実現される演算そのものを最少化する。
図１３は本発明の第２実施例による液晶表示装置の映像信号補正部が３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を示すアルゴリズムである。

まず、階調スケールのＲ、Ｇ、Ｂの３色映像信号が入力されると（ステップ２１）、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号をその大きさ順に配列し、それに応じたオーダーインデックスを付与する（ステップ２２）。この時のオーダーインデックスは次の６種類がある。
Ｒ≧Ｇ≧Ｂ:Ｍａｘ=Ｒ、Ｍｉｄ=Ｇ、Ｍｉｎ=Ｂ、Order Index=１ （１０）
Ｒ≧Ｂ≧Ｇ:Ｍａｘ=Ｒ、Ｍｉｄ=Ｂ、Ｍｉｎ=Ｇ、Order Index=２ （１１）
Ｇ≧Ｂ≧Ｒ:Ｍａｘ=Ｇ、Ｍｉｄ=Ｂ、Ｍｉｎ=Ｒ、Order Index=３ （１２）
Ｇ≧Ｒ≧Ｂ:Ｍａｘ=Ｇ、Ｍｉｄ=Ｒ、Ｍｉｎ=Ｂ、Order Index=４ （１３）
Ｂ≧Ｒ≧Ｇ:Ｍａｘ=Ｂ、Ｍｉｄ=Ｒ、Ｍｉｎ=Ｇ、Order Index=５ （１４）
Ｂ≧Ｇ≧Ｒ:Ｍａｘ=Ｂ、Ｍｉｄ=Ｇ、Ｍｉｎ=Ｒ、Order Index=６ （１５)
次に、Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎに対してガンマ変換を行う（ステップ２３）。
次いで、ガンマ変換によって求められたＭａｘ^γ、Ｍｉｎ^γを利用して領域を決定する（ステップ２４）。つまり、Ｍａｘ^γ>２Ｍｉｎ^γであるか否かを判断して、Ｍａｘ^γ>２Ｍｉｎ^γであれば図１１でＤｏｍａｉｎ１に属する映像信号であってステップ２５に移動し、Ｍａｘ^γ>２Ｍｉｎ^γでなければステップ２６に移動する。

Ｄｏｍａｉｎ１に属するものと判断された場合には、次の式によってＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’及びＷ’を計算する（ステップ２５）。
Ｍａｘ’=Ｍａｘ （１６）
Ｍｉｄ’=Ｍａｘ{（Ｍｉｄ^γ-Ｍｉｎ^γ）/（Ｍａｘ^γ-Ｍｉｎ^γ）}^1/γ（１７）
Ｍｉｎ’=０
Ｗ’=Ｍａｘ・Ｍｉｎ/（Ｍａｘ^γ-Ｍｉｎ^γ）^1/γ （１８）
Ｄｏｍａｉｎ０に属するものと判断された場合には、再び２Ｍｉｎ^γ≦２５５^γであるか否かを判断する（ステップ２６）。これは白色信号を最大に抽出した場合にその値が２５５階調を越えるかどうかを判断するものである。

２Ｍｉｎ^γ≦２５５^γであるものと判断した場合、次の式によってＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’及びＷ’を計算する（ステップ２７）。
Ｍａｘ’=（２Ｍａｘ^γ-２Ｍｉｎ^γ）^1/γ （１９）
Ｍｉｄ’=（２Ｍｉｄ^γ-２Ｍｉｎ^γ）^1/γ （２０）
Ｍｉｎ’=０ （２１）
Ｗ’=２^1/γＭｉｎ （２２）
２Ｍｉｎ^γ≦２５５^γでないと判断した場合、次の式によってＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’及びＷ’を計算する（ステップ２８）。
Ｍａｘ’=（２Ｍａｘ^γ-２５５^γ）^1/γ （２３）
Ｍｉｄ’=（２Ｍｉｄ^γ-２５５^γ）^1/γ （２４）
Ｍｉｎ’=（２Ｍｉｎ^γ-２５５^γ）^1/γ （２５）
Ｗ’=２５５ （２６）
ガンマ曲線が式１、２のような理想的な指数関数ではなく、さらに複雑な関数である場合、これを一般化すると次のような関数で表すことができる。
Ｘ=Γ（Ｇ） （２７）
Ｇ=Γ^-1（Ｘ） （２８）
このように一般化されたガンマ曲線関数に対して上記の段階２５、２７、２８の計算式を一般化すると次の通りである。
[段階２５]
Ｍａｘ’=Ｍａｘ （２９）
Ｍｉｄ’=ＭａｘΓ^-1[{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}] （３０）
Ｍｉｎ’=０ （３１）
Ｗ’=Ｍａｘ・Ｍｉｎ/Γ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）} （３２）
[段階２７]
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）} （３３）
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）} （３４）
Ｍｉｎ’=０（３５）
Ｗ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）}（３６）
[段階２８]
Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）} （３７）
Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）} （３８）
Ｍｉｎ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）} （３９）
Ｗ’=２５５ （４０）
最後に、ステップ２２で決められたオーダーインデックスによってＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’をＲ’、Ｇ’、Ｂ’と対応させて４色映像信号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’）を決定する（ステップ２９）。
Order Index=１:Ｒ’=Ｍａｘ’、Ｇ’=Ｍｉｄ’、Ｂ’=Ｍｉｎ’ (４１)
Order Index=２:Ｒ’=Ｍａｘ’、Ｇ’=Ｍｉｎ’、Ｂ’=Ｍｉｄ’ （４２）
Order Index=３:Ｒ’=Ｍｉｎ’、Ｇ’=Ｍａｘ’、Ｂ’=Ｍｉｄ’ （４３）
Order Index=４:Ｒ’=Ｍｉｄ’、Ｇ’=Ｍａｘ’、Ｂ’=Ｍｉｎ’ （４４）
Order Index=５:Ｒ’=Ｍｉｄ’、Ｇ’=Ｍｉｎ’、Ｂ’=Ｍａｘ’ （４５）
Order Index=６:Ｒ’=Ｍｉｎ’、Ｇ’=Ｍｉｄ’、Ｂ’=Ｍａｘ’ （４６）
本発明の第１実施例によるＲＧＢＷ変換過程では、常に全てのＲ、Ｇ、Ｂデータに対してガンマ変換が行われ、掛け算及び割算が行われた後逆ガンマ（ｉｎｖｅｒｓｅ γ）変換が行われた。しかし、本発明の第２実施例による演算では、式２９、３１、３５、４０では全く誤差がなく、式３６、３７、３８、３９では予め正確性の高いコンピュータを利用して全ての階調に対して演算を行った後ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に保存して変換をすれば良いので量子化誤差がほとんど発生しない。この場合、ＬＵＴの大きさは２５６×８ビット=２Ｋｂである。

式３３、３４は既存の場合と同様であるが、掛け算及び割算がなく、単にガンマ及び逆ガンマ変換、そして引き算のみが行われるので、ハードウェアのコストがそれほど大きくなく、したがって量子化誤差が大きくない。
量子化誤差に最も寄与しているのは掛け算及び割算であるが、その理由は、これらの演算器が桁数ｍ増加によるハードウェアコストの増加が非常に大きいためである。本発明では、掛け算及び割算が式３０、３２の２カ所でのみ行われる。さらに、第１実施例ではｍビット×ｍビット掛け算と２ｍビット/ｍビット割算が行われているが、式３０ではｍビット/ｍビット割算してから逆ガンマ変換した後、この結果値（８ビット）とＭａｘ（８ビット）の掛け算が行われる。式３２ではＭａｘとＭｉｎとの間の８ビット×８ビット掛け算と、この結果物１６ビットをΓ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}演算の結果物８ビットで割る１６ビット/８ビット割算のみが必要である。

即ち、第１実施例ではＲ、Ｇ、Ｂを各々ガンマ変換してから、これら各々に対してｍビット×ｍビット掛け算と２ｍビット/ｍビット割算を行うので、３個のｍビット×ｍビット掛け算器と３個の２ｍビット/ｍビット割算器を必要としていた。ところが、第２実施例では２つの８ビット×８ビット掛け算器と一つのｍビット/ｍビット割算器、そして一つの１６ビット/８ビット割算器のみが必要である。ｍ=１６である場合は、第２実施例による映像信号補正部は第１実施例による映像信号補正部より１/６の掛け算器の面積、１/４の割算器の面積のみ必要となる。したがって、第１実施例による方法をハードウェアで実現した時よりチップの大きさを減少させて安価にすることができるか、または正確性を高めて量子化誤差をさらに減らすことができる。

以下、ガンマ変換及び逆ガンマ変換をハードウェアー的に実現する方法について説明する。
ガンマ変換はＬＵＴ参照によって行われる。８ビット階調に対して予め充分な正確性をもってコンピュータで演算し、この値をＬＵＴに保存する。ガンマ変換後の変数としてｍビットが割り当てられると、ＬＵＴの大きさは２５６×ｍビットとなる。例えば、ｍ=１６である場合のＬＵＴの大きさは４Ｋｂ程度になるのでハードウェアー的な負担は殆どない。ｍ=２０であるとしてもＬＵＴの大きさは５Ｋｂである。

逆ガンマ変換もまたＬＵＴ参照で行われる。しかし、この場合には、通常の常識による２^m×８ビットのＬＵＴ使用ができない。その理由は、例えばｍ=１６である場合にＬＵＴの大きさは０．５Ｍｂにもなるためである。正確性をさらに高めるためにｍ=２０に設定すると、ＬＵＴの大きさは８Ｍｂにもなってしまう。つまり、ガンマ変換のためのＬＵＴはｍに比例して大きくなるのでｍ値が大きくなっても大した負担はないが、逆ガンマ変換の場合には２^mに比例して大きくなるのでこのような方式が導入できない。
本発明の第２実施例では、逆ガンマ変換をいくつかの区間に分けてＬＵＴを使用する。例えば、γ=２．４であり、ｍ=１５である場合、次のように４個の区間に分け、それぞれの区間では別途のＬＵＴを使用する。
区間１:０≦Ｘ≦２５５、Ｇ=Γ^-1１（Ｘ） （４７）
区間２:２５６≦Ｘ≦４０９５、
即ち、１６≦Ｘ>>４≦２５５、Ｇ=Γ^-1２（Ｘ>>４） （４８）
区間３:４０９６≦Ｘ≦１６３８３、
即ち、６４≦Ｘ>>６≦２５５、Ｇ=Γ^-1３（Ｘ>>６） （４９）
区間４:１６３８４≦Ｘ≦３２７６７、
即ち、１２８≦Ｘ>>７≦２５５、Ｇ=Γ^-1４（Ｘ>>７） （５０）
前記式でＡ>>ＢはＡを２^Bで割った結果から整数部のみを取るという意味である。例えばＸ>>４はＸを２⁴、つまり１６で割った値の整数のみを取ることを意味する。

このような区分が可能な理由は、ガンマ変換関数が指数関数であるためにＸ値が大きいときにはＸ値に大きな変化があっても逆ガンマ変換した階調値Ｇには差異がないためである。前記の場合、区間１〜４に利用されるＬＵＴは全て２５６×８ビット=２Ｋｂの大きさであってハードウェア的な負担はない。このように、区間別分割方式を利用するとガンマ変換ビット数ｍが大きくなっても、費用やＬＵＴが占める空間的な問題を解決することができ、ハードウェア設計が容易になる。
このような方式を一般化すると次の通りになる。ガンマ変換値のビット数がｍである時、全体区間０≦Ｘ≦２^m-1をａ₁、ａ₂、．．．、ａ_n-2、ａ_n-1に分け、各区間におけるガンマ変換の正確度に問題がないように適当なｂ₂、ｂ₃、．．．、ｂ_n-1、ｂ_nを決めて、逆ガンマ変換対象値Ｘをその値の分だけライトシフト（ｒｉｇｈｔ-ｓｈｉｆｔ）する。このライトシフトされた新たな変数に対してＬＵＴ変換を実施する。この時、ｂ₂<ｂ₃<．．．、<ｂ_n-1<ｂ_nが成立する。
区間１:０≦Ｘ≦ａ₁-１、Ｇ=Γ^-1１（Ｘ） （５１）
区間２:ａ₁≦Ｘ≦ａ₂-１、Ｇ=Γ^-1２（Ｘ>>ｂ₂） （５２）
．．．．．．．．．
区間ｎ-１:ａ_n-2≦Ｘ≦ａ_n-1-１、Ｇ=Γ^-1ｎ-１（Ｘ>>ｂ_n-1） （５３）
区間ｎ:ａ_n-1≦Ｘ≦２^m-1、Ｇ=Γ^-1ｎ（Ｘ>>ｂ_n） （５４）
次は、本発明の第２実施例による式２９〜４０が数学的に第１実施例による方法と同一の結果になることを証明する。

ＲＧＢＷ変換の目的は、Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）>０である時（ｃａｓｅ１）、出力光量をΓ（Ｍａｘ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}の分だけ増加し、Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）≦０であれば（ｃａｓｅ２）光量を２倍に増加することである。式２９〜４０がこの目的を達成しているかを検討する。
ＲＧＢＷシステムから最終的に出力される赤色光量成分はΓ（Ｒ’）+Γ（Ｗ’）であり、同様に緑色光量はΓ（Ｇ’）+Γ（Ｗ’）であり、青色光量はΓ（Ｂ’）+Γ（Ｗ’）である。
Ｃａｓｅ１:
Γ（Ｍａｘ’）+Γ（Ｗ’）=Γ（Ｍａｘ）+Γ（Ｍａｘ）Γ（Ｍｉｎ）/{Γ （Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
=Γ（Ｍａｘ）Γ（Ｍａｘ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）} （５５）
Γ（Ｍｉｄ’）+Γ（Ｗ’）=Γ（Ｍａｘ）{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}+Γ（Ｍａｘ）Γ（Ｍｉｎ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
=Γ（Ｍｉｄ）Γ（Ｍａｘ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）} （５６）
Γ（Ｍｉｎ’）+Γ（Ｗ’）=０+Γ（Ｍａｘ）Γ（Ｍｉｎ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
=Γ（Ｍｉｎ）Γ（Ｍａｘ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）} （５７）
ここで、最終光量はＲ、Ｇ、Ｂ各々共にΓ（Ｍａｘ）/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}の分だけ増加した。
Ｃａｓｅ２-１（２Ｍｉｎ^γ≦２５５^γである場合）:
Γ（Ｍａｘ’）+Γ（Ｗ’）=２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）+２Γ（Ｍｉｎ）
=２Γ（Ｍａｘ） （５８）
Γ（Ｍｉｄ’）+Γ（Ｗ’）=２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）+２Γ（Ｍｉｎ）
=２Γ（Ｍｉｄ） （５９）
Γ（Ｍｉｎ’）+Γ（Ｗ’）=０+２Γ（Ｍｉｎ）
=２Γ（Ｍｉｎ） （６０）
Ｃａｓｅ２-２（２Ｍｉｎ^γ>２５５^γである場合）:
Γ（Ｍａｘ’）+Γ（Ｗ’）=２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）+Γ（２５５）
=２Γ（Ｍａｘ） （６１）
Γ（Ｍｉｄ’）+Γ（Ｗ’）=２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）+Γ（２５５）
=２Γ（Ｍｉｄ） （６２）
Γ（Ｍｉｎ’）+Γ（Ｗ’）=２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）+Γ（２５５）
=２Γ（Ｍｉｎ） （６３）
ｃａｓｅ２の場合、最終光量はＲ、Ｇ、Ｂ各々共に２倍増加した。

本発明の第２実施例によると、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程に必要となる掛け算、割算の演算を最少化し、ＬＵＴを利用することによって映像信号補正部を構成する演算チップを安価に製作でき、同時に変換過程で発生する誤差も減らし、一層正確な４色映像信号を得ることができる。ところが図１１から分かるように、４色映像信号が表示できる領域は６角形となっているので純色側に向かうにつれて表示できる輝度の範囲が減る。このため、純色が無彩色に比べて暗く表示され、色彩が歪曲される。
このような問題点を解決するために本発明の第２実施例では、純色に近づき低階調に向かうにつれて階調間輝度差を大きくし、高階調に向かうにつれて階調間輝度差を小さくする。これを図１４ａ〜図１４ｃを参照して説明する。

図１４ａは３色駆動表示装置で輝度を５０％向上させた場合の色相別輝度グラフであり、図１４ｂは４色駆動表示装置の各色相別輝度グラフであり、図１４ｃは適応型４色駆動表示装置の各色相別輝度グラフである。
図１４ａに示したように、３色駆動表示装置でバックライト輝度を５０％向上させた場合には全体色相領域での輝度が同様に上昇する。しかし、４色駆動方法において輝度が上昇する場合には、図１４ｂに示すように、無彩色部分（中央部）では輝度が大幅に上昇するが、純色部分（両端部）に向かうに従って輝度増加幅が減少する。これによって発生する色相歪曲を減らすために、図１４ｃに示すように、純色に近づき低階調へ向かうにつれて階調間輝度差を大きくし、高階調へ向かうにつれて階調間輝度差を小さくする。このようにすると、低階調では人が輝度の変化を敏感に感知するが、高階調に向かうほどその差をあまり感じなくなり、色相歪曲が減少したものと認識する。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の実施例による液晶表示装置の駆動装置のブロック図である。 図１に示す本発明の実施例によるタイミング制御部の構造図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の構造を示す。 図３のIII-III’線に沿った液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の様々な画素配列構造を示す配置図である。 ３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）映像信号を４色（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）映像信号に変換する原理を示す概念図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の映像信号補正部が３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を示すアルゴリズムである。 本発明の第２実施例による液晶表示装置の映像信号補正部が３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を示すアルゴリズムである。 ３色駆動表示装置で輝度を５０％向上させた場合の色相別輝度グラフである。 ４色駆動表示装置の各色相別輝度グラフである。 適応型４色駆動表示装置の各色相別輝度グラフである。

符号の説明

３００ 液晶表示板組立体
４００ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
６１０ 映像信号補正部
８００ 階調電圧生成部
１９０ 画素電極
２３０ 色フィルター
２７０ 共通電極
３ 液晶層

Claims (9)

1. 行列状に配列された赤色、緑色、青色及び白色用の複数画素を含み、階調データ（Ｇ）と光量データ（Ｘ）との間にＸ=Γ（Ｇ）及びＧ=Γ^-1（Ｘ）の関係が成立する表示装置の駆動装置において、入力された赤、緑、青の３色映像信号の大きさを比較してＭａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎを定め、これに応じたオーダーインデックスを付与する第１段階と、前記Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎをガンマ（Γ）変換してΓ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）である場合には、
   Ｍａｘ’=Ｍａｘ、
   Ｍｉｄ’=ＭａｘΓ^-1[{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}]、
   Ｍｉｎ’=０、
   Ｗ’=ＭａｘＭｉｎ/Γ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
   を出力し、Γ（Ｍａｘ）≦２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）≦Γ（２５５）である場合には、
   Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
   Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
   Ｍｉｎ’=０、
   Ｗ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）}
   を出力し、Γ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）>Γ（２５５）である場合には、
   Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）}、
   Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）}、
   Ｍｉｎ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）}、
   Ｗ’=２５５
   を出力する第２段階と、前記第２段階から出力されたＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’を前記第１段階で与えられたオーダーインデックスによってＲ’、Ｇ’、Ｂ’と対応させて赤、緑、青、白の４色映像信号を決定する第３段階とを含む過程により、３色映像信号を４色映像信号に変換する映像信号補正部を含む表示装置の駆動装置。
2. 前記映像信号補正部は前記ガンマ変換をルックアップデーブルを利用して行う請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
3. 前記映像信号補正部は前記逆ガンマ（Γ^-1）変換をルックアップテーブルを利用して行い、前記ルックアップテーブルは前記逆ガンマ変換の対象値を複数の区間に分割し、大きい値の区間であるほどさらに広い数値範囲を包含してその代表値の逆ガンマ変換値を保存する請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
4. 複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部と、前記複数の階調電圧の中で前記映像信号補正部が変換させた４色映像信号に対応する階調電圧を選択して、データ電圧として前記画素に印加するデータ駆動部とをさらに含む請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
5. 前記映像信号補正部は、前記第３段階で定まる前記赤、緑、青、白の４色映像信号により表示される画像が純色に近づいて低階調に向かうにつれて階調間輝度差を大きくし、高階調に向かうにつれて階調間輝度差を小さく調整する請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
6. ３色映像信号を受信する第１段階と、入力された３色映像信号の大きさを比較してＭａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎを定め、それに応じたオーダーインデックスを付与する第２段階と、前記Ｍａｘ、Ｍｉｄ、Ｍｉｎをガンマ（Γ）変換してΓ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）である場合には、
   Ｍａｘ’=Ｍａｘ、
   Ｍｉｄ’=ＭａｘΓ^-1[{Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）}/{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}]、
   Ｍｉｎ’=０、
   Ｗ’=ＭａｘＭｉｎ/Γ^-1{Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）}
   を出力し、Γ（Ｍａｘ）≦２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）≦Γ（２５５）である場合には、
   Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
   Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-２Γ（Ｍｉｎ）}、
   Ｍｉｎ’=０、
   Ｗ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）}
   を出力し、Γ（Ｍａｘ）>２Γ（Ｍｉｎ）であり、２Γ（Ｍｉｎ）>Γ（２５５）である場合には、
   Ｍａｘ’=Γ^-1{２Γ（Ｍａｘ）-Γ（２５５）}、
   Ｍｉｄ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｄ）-Γ（２５５）}、
   Ｍｉｎ’=Γ^-1{２Γ（Ｍｉｎ）-Γ（２５５）}、
   Ｗ’=２５５
   を出力する第３段階と、前記第３段階から出力されたＭａｘ’、Ｍｉｄ’、Ｍｉｎ’を前記第２段階で与えられたオーダーインデックスによって３色と対応させ、４色映像信号のうち前記第３段階で決定された白色映像信号（Ｗ’）を除いた他の３色映像信号を決定する第４段階とを含む表示装置の駆動方法。
7. 前記ガンマ変換はルックアップテーブルを利用して行う請求項６に記載の表示装置の駆動方法。
8. 前記逆ガンマ（Γ^-1）変換をルックアップテーブルを利用して行い、前記ルックアップテーブルは前記逆ガンマ変換の対象値を複数の区間に分割し、大きい値の区間であるほどさらに広い数値範囲を包含してその代表値の逆ガンマ変換値を保存する請求項６に記載の表示装置の駆動方法。
9. 前記第３段階で定まる前記４色映像信号により表示される画像が純色に近づいて低階調に向かうにつれて階調間輝度差を大きくし、高階調に向かうにつれて階調間輝度差を小さく調整する第５段階をさらに含む請求項６に記載の表示装置の駆動方法。
   
   

Images