JP2006171761A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、各色別に異なる最大階調電圧を印加することによって、各色の最大輝度を表示することができ、色再現性も向上させることができる、表示装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】複数のゲート線と、ゲート線に交差して、複数の階調電圧の中から映像データに対応する階調電圧をデータ電圧として伝達する複数のデータ線と、ゲート線及びデータ線に連結されていて、データ電圧の印加を受ける複数の画素を含む。この時、画素は、第１乃至第３色画素を含み、第１色画素は階調電圧のうちの最大値を有する第１電圧の印加を受けると最大輝度が表示され、第２及び第３色画素は階調電圧のうちの第１電圧より小さい第２及び第３電圧の印加を各々受けると最大輝度が表示される。
【選択図】図５

Description

本発明は、表示装置及びその駆動方法に関する。

一般的な液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が形成されている二つの表示板、及びその間の誘電率異方性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有する液晶層を含む。画素電極は、行列形態に配列されていて、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て、一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は、表示板の全面に形成されていて、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、回路的に見る時、液晶キャパシタを構成し、液晶キャパシタは、これに連結されている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、二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、所望の画像を表示する。この時、液晶層に一方向の電界が長時間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、フレーム別、行別、または画素別に共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転させる。

最近では、液晶表示装置のカラーシフト（ｃｏｌｏｒ ｓｈｉｆｔ）の最少化やガンマ補正などを行うための努力が進められている。ＶＡモード、ＥＣＢモード、及びＴＮモードなどのような垂直電界モードでは、駆動時に階調領域でこのようなカラーシフトが必然的に発生するが、このような問題を解決するために、２種類の方法を併行している。一つは青色（Ｂ）を基準にして液晶パネルの光学設計を行う方法であり、他の一つはＡＣＣ（ａｃｃｕｒａｃｙ ｃｏｌｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）やダイナミックガンマ（ｄｙｎａｍｉｃ ｇａｍｍａ）などのように映像データを変換する方法である。しかし、このように２種類の方法を併行する場合には、カラーシフトの最少化やガンマ補正には非常に効果的であるが、パネル全体の輝度が約２０％程度低下する。

つまり、図３に示したように、青色（Ｂ）を基準にして液晶パネルの光学設計を行うと、最大階調電圧を青色（Ｂ）の輝度が最大になる３Ｖに設定しなければならない。ところが、この電圧レベルでは青色（Ｂ）画素はほぼ１００％の輝度を表示することができるが、緑色（Ｇ）画素は約８０％、赤色（Ｒ）画素は約６０％の輝度を表示するので、全体的に２０％の輝度損失を招き、これによって色再現性が低下する。

赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）全体の輝度を基準にして液晶パネルの光学設計を行って最大階調電圧を３．４Ｖに設定するとしても、依然として輝度損失が起こる。

したがって、本発明の技術的課題は、カラーシフトを最少化してガンマ補正を行いながらも、最大輝度での表示をすることができ、色を忠実に再現することができる、表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

このような技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による表示装置は、複数のゲート線と、前記ゲート線に交差して、複数の階調電圧の中から映像データに対応する階調電圧をデータ電圧として伝達する複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線に連結されていて、前記データ電圧の印加を受ける複数の画素を含み、前記画素は、第１乃至第３色画素を含み、前記第１色画素は前記階調電圧のうちの最大値を有する第１電圧の印加を受けると最大輝度が表示され、前記第２及び第３色画素は前記階調電圧のうちの前記第１電圧よりも小さい第２及び第３電圧の印加を各々受けると最大輝度が表示される。

前記複数の階調電圧は、最大値が各々前記第１乃至第３電圧である第１乃至第３階調電圧の集合を含むことができる。

外部から前記映像データの印加を受けて所定の信号処理を行って出力する信号制御部と、前記信号制御部から前記処理された映像データの印加を受けて前記データ電圧に変換して前記データ線に印加するデータ駆動部と、をさらに含むことができる。

前記第１色画素は赤色画素でありうる。

前記データ駆動部に印加するための前記第１乃至第３電圧を生成する階調電圧生成部をさらに含むことができる。

前記データ駆動部は、前記階調電圧生成部からの前記第１乃至第３電圧の各々に基づいて前記第１乃至第３階調電圧を各々生成する第１乃至第３デジタル−アナログ変換器を含むことができる。

前記映像データは、前記第１乃至第３色画素に各々対応する第１乃至第３映像データを含み、前記第２及び第３映像データに対応する階調数は前記第１映像データに対応する階調数よりも小さくありうる。

前記第１電圧を生成して前記データ駆動部に印加する階調電圧生成部をさらに含み、前記データ駆動部は、前記階調電圧生成部からの前記第１電圧に基づいて前記処理された第１乃至第３映像データを前記データ電圧に変換するデジタル−アナログ変換器を含むことができる。

最大階調値を有する前記第２及び第３映像データを前記第２及び第３電圧に各々相当する第１及び第２階調データに各々補正するデータ補正部をさらに含むことができる。

前記データ補正部は、複数の前記第２及び第３映像データを各々一つの階調データに対応させることができる。

前記データ補正部は、前記第２及び第３映像データ及び前記階調データの対応関係を記憶するルックアップテーブルを含むことができる。

前記データ補正部は、前記第２及び第３映像データが入力階調範囲よりも小さい出力階調範囲を有するように前記第２及び第３映像データを補正してディザリング処理を行うことができる。

本発明の他の実施形態による複数の第１乃至第３色画素を含む表示装置の駆動方法は、複数の階調電圧を生成する段階と、外部から前記第１乃至第３色画素に各々対応する第１乃至第３映像データの印加を受けて所定の信号処理を行う段階と、前記複数の階調電圧の中から前記第１乃至第３映像データに対応する階調電圧をデータ電圧として前記第１乃至第３色画素に各々印加する段階と、を含み、前記第１色画素は前記階調電圧のうちの最大値を有する第１電圧の印加を受けると最大輝度が表示され、前記第２及び第３色画素は前記階調電圧のうちの前記第１電圧よりも小さい第２及び第３電圧の印加を各々受けると最大輝度が表示される。

前記階調電圧を生成する段階は、最大値が各々前記第１乃至第３電圧である第１乃至第３階調電圧を生成する段階を含むことができる。

前記信号処理を行う段階は、最大階調値を有する前記第２及び第３映像データを前記第２及び第３電圧に各々相当する第１及び第２階調データに各々補正する段階を含むことができる。

本発明によれば、各色別に異なる最大階調電圧を印加することによって、各色の最大輝度を表示することができて、色再現性も向上させることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明が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することができるように詳細に説明する。

図面では、各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た。明細書全体にわたって類似した部分については、同一の図面符号を付けた。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“真上に”ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も意味する。反対に、ある部分が他の部分の“真上に”あるとする時、これはその中間に他の部分がない場合を意味する。

次に、本発明の実施形態による表示装置及びその駆動方法について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。

図１に示したように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３００、これに連結されたゲート駆動部４００及びデータ駆動部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、等価回路で見る時、複数の表示信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）、及びこれに連結されていて、ほぼ行列形態に配列された複数の画素（ｐｉｘｅｌ）を含む。

表示信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−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（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）及びデータ信号を伝達するデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）を含む。ゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）は、ほぼ行方向にのびていて、互いにほぼ平行であり、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）は、ほぼ列方向にのびていて、互いにほぼ平行である。

各画素は、表示信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に連結されたスイッチング素子（Ｑ）、及びこれに連結された液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（Ｃ_ＬＣ）及びストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（Ｃ_ＳＴ）を含む。ストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は必要に応じて省略することができる。

薄膜トランジスタなどのスイッチング素子（Ｑ）は、下部表示板１００に形成されていて、三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は各々ゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）及びデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に連結されており、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）及びストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）に連結されている。

液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）は、下部表示板１００の画素電極１９０及び上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０の間の液晶層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）に連結されており、共通電極２７０は、上部表示板２００の全面に形成されていて、共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）の印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に形成される場合もあり、この時には、二つの電極１９０、２７０のうちの少なくとも一つが線形態または棒形態に形成されることができる。

液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）の補助的な役割を果たすストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は、下部表示板１００に形成された別個の信号線（図示せず）及び画素電極１９０が絶縁体を隔てて重畳して構成され、この別個の信号線には共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）などの決められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は、画素電極１９０及びその上の前段ゲート線が絶縁体を隔てて重畳して構成されることもできる。

一方、色表示を実現するためには、各画素が三原色のうちの一つを固有に表示したり（空間分割）、各画素が時間によって交互に三原色を表示したりするようにして（時間分割）、これら三原色の空間的、時間的合計によって所望の色相が認識されるようにする。図２は空間分割の一例として、各画素が画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、または青色の色フィルター２３０を含むことを示している。図２とは異なって、色フィルター２３０は、下部表示板１００の画素電極１９０上または下に形成することもできる。

液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００のうちの少なくとも一つの外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。

階調電圧生成部８００は、画素の透過率に関する二組の複数の階調電圧を生成する。二組のうちの一組は共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に対して正の値を有し、他の一組は負の値を有する。複数の階調電圧は、最大値が各々前記第１乃至第３電圧である第１乃至第３階調電圧の集合を含んでいる。

ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に連結されて、外部からのゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）及びゲートオフ電圧（Ｖ_ｏｆｆ）の組み合わせからなるゲート信号をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１−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画素に印加する。

ゲート駆動部４００またはデータ駆動部５００は、複数の駆動集積回路チップの形態で液晶表示板組立体３００上に直接装着されたり、可撓性印刷回路膜（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｉｌｍ）（図示せず）上に装着されたりしてＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）の形態で液晶表示板組立体３００に付着させることもできる。これとは異なって、ゲート駆動部４００またはデータ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００に集積させることもできる。

信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する。

このような液晶表示装置の表示動作について、より詳細に説明する。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）から入力映像信号（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（Ｖ_ｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈ_ｓｙｎｃ）、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、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び入力制御信号に基づいて映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適切に処理して、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に出力し、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理した映像信号（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）をデータ駆動部５００に出力する。

ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、ゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）の走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）、及びゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）の出力を制御する少なくとも一つのクロック信号などを含む。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、一行の画素に対するデータの伝達を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に当該データ電圧の印加を指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に対するデータ電圧の極性（以下では、‘共通電圧に対するデータ電圧の極性’を略して‘データ電圧の極性’とする）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。

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）によって一行の画素に対する映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）の入力を受け、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうちの各映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）に対応する階調電圧を選択することによって、映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）を当該データ電圧に変換した後、これを当該データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。

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（Ｖ_ｏｎ）をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加し、このゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に連結されたスイッチング素子（Ｑ）をターンオンさせることによって、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加されたデータ電圧がターンオンされたスイッチング素子（Ｑ）を通じて当該画素に印加される。

画素に印加されたデータ電圧と共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）との差は、液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）の充電電圧、つまり画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列を異にし、これによって液晶層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に付着された偏光子（図示せず）によって光の透過率の変化として現れる。

１水平周期（または“１Ｈ”とも表記し、水平同期信号（Ｈ_ｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同一である）が経過すると、データ駆動部５００及びゲート駆動部４００は、次の行の画素に対して同一の動作を繰り返す。このような方式で、一つのフレーム（ｆｒａｍｅ）の間に全てのゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に対して順次にゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）を印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。一つのフレームが終われば次のフレームが始まって、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、一つのフレーム内でも反転信号（ＲＶＳ）の特性によって一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が反対になったり（例：行反転、点反転）、一行の画素に印加されるデータ電圧の極性が互いに反対になったりすることもある（例：列反転、点反転）。

それでは、本発明の一実施形態によって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の各画素が最大輝度を表示することができる液晶表示装置について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。

図３は本発明の一実施形態による液晶表示装置の輝度特性を示したグラフの一例であり、図４は本発明の一実施形態による液晶表示装置のデータ駆動部を示したブロック図である。

図３に示されているグラフは、ノーマリーブラック（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ）モードであり、５μｍのセルギャップを有するＶＡモード（ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｏｄｅ）の液晶表示装置の輝度特性を示したグラフである。ここで、Ｙ軸に記入されている輝度の数値は相対的な輝度を示す。

図３に示したように、階調電圧が青色（Ｂ）である場合は３．０Ｖ、緑色（Ｇ）である場合は３．６Ｖ、赤色（Ｒ）である場合は４．２Ｖで各々最大輝度を表示している。したがって、入力映像データのうちの最大入力映像データ、例えば６ビットの場合には、６３階調を、最大輝度を表示することができる階調電圧（以下、最大階調電圧という）に各々対応させる。そして、各色の輝度特性に合うように最大階調電圧を分割して、各階調データに割当てる。

図４に示したように、本発明の実施形態による液晶表示装置のデータ駆動部５００は、データ制御部５１０、シフトレジスター５２０、データレジスター５３０、データラッチ５４０、デジタル−アナログ変換器５５０、そして出力バッファー５６０を含む。

データ制御部５１０は、信号制御部６００で処理された映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）の印加を受けてデータレジスター５３０に伝達する。シフトレジスター５２０は、信号制御部６００からのデータクロック信号（ＨＣＬＫ）によって映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）を順次にデータレジスター５３０に保存する。保存された映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）はデータラッチ５４０に伝達され、データラッチ５４０は、ロード信号（ＬＯＡＤ）によって映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）をデジタル−アナログ変換器５５０に伝達する。

デジタル−アナログ変換器５５０は、赤色用デジタル−アナログ変換器５５２、緑色用デジタル−アナログ変換器５５４、そして青色用デジタル−アナログ変換器５５６を含む。各色用デジタル−アナログ変換器５５２、５５４、５５６は、図３に示した各色の輝度特性に合うガンマ回路（図示せず）を含み、階調電圧生成部８００から最大階調電圧（ＶＲ、ＶＧ、ＶＢ）の印加を各々受け、データラッチ５４０から映像データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）の印加を受けて、これをデータ電圧に変換する。

出力バッファー５６０は、データ電圧を当該データ線に伝達して、一つのフレームの間これを維持する。

このように、データ駆動部５００が各色別に異なる最大階調電圧（ＶＲ、ＶＧ、ＶＢ）の印加を受け、別途のガンマ回路を含むことによって、各色の最大輝度を表示することができ、色再現性も向上する。

図３に示した輝度特性グラフは一例であって、液晶表示装置の仕様が異なれば各色の輝度特性も異なり、これによって各色の最大階調電圧（ＶＲ、ＶＧ、ＶＢ）も異なることがある。

一方、階調電圧生成部８００で最大階調電圧（ＶＲ、ＶＧ、ＶＢ）だけでなく複数の階調電圧をさらに生成して、各色用デジタル−アナログ変換器５５２、５５４、５５６に各々さらに印加することもできる。

次に、本発明の他の実施形態によって最大輝度を表示することができる液晶表示装置について、図５及び図６を図３と共に参照して詳細に説明する。

図５は本発明の他の実施形態による液晶表示装置のデータ補正部及びデータ駆動部を示したブロック図であり、図６は本発明の他の実施形態による赤色に対するガンマ曲線を示したグラフである。

図５に示したように、本発明の他の実施形態による液晶表示装置は、データ補正部６１０及びデータ駆動部５００を含む。

データ補正部６１０は、ルックアップテーブル６２０を含み、映像データ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の印加を受けて、これに相当する補正データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）をルックアップテーブル６２０から抽出して、データ駆動部５００に出力する。データ補正部６１０は、信号制御部６００に含まれることができる。

データ駆動部５００は、データ制御部５１０、シフトレジスター５２０、データレジスター５３０、データラッチ５４０、デジタル−アナログ変換器５５０、そして出力バッファー５６０を含む。

デジタル−アナログ変換器５５０は、図６に示した赤色に対するガンマ曲線の特性に合うガンマ回路（図示せず）を含み、赤色の最大階調電圧（ＶＲ）の印加を受ける。デジタル−アナログ変換器５５０は、ガンマ曲線によって補正データ（Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´）をデータ電圧に変換する。もちろん、階調電圧生成部８００から複数の階調電圧の入力をさらに受けて、これからデータ電圧を生成することもできる。

図６に示したガンマ曲線は、赤色（Ｒ）を基準にして生成されたガンマ曲線であり、階調データは６ビットであって、０〜６３の階調値を有する。以下では、本発明の実施形態による液晶表示装置は６ビットのデータで駆動するものとし、説明の便宜上、データ値がｉである入力映像データ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を各々Ｇ_Ｒ（ｉ）、Ｇ_Ｇ（ｉ）及びＧ_Ｂ（ｉ）とし、図６で階調値がｉである階調データはｇ（ｉ）とする。

データ補正部６１０の動作について詳細に説明する。

データ補正部６１０は、赤色の映像データ（Ｒ）を階調データに１：１で対応させる。したがって、Ｇ_Ｒ（０）＝ｇ（０）、Ｇ_Ｒ（１）＝ｇ（１）、・・・、Ｇ_Ｒ（６３）＝ｇ（６３）である。つまり、赤色の補正データ（Ｒ´）は映像データ（Ｒ）と同一である。ここで、階調データｇ（６３）は赤色の最大階調電圧（ＶＲ）である４．２Ｖに対応する。

一方、データ補正部６１０は、最大入力映像データＧ_Ｇ（６３）が階調データｇ（５５）に対応するように緑色の映像データ（Ｇ）を補正する。ここで、階調データｇ（５５）は緑色の最大階調電圧（ＶＧ）である３．６Ｖに対応する。

中間階調の場合には、二つの入力映像データ（Ｇ）を適切に重複させて一つの階調データに対応させて、映像データ（Ｇ）を補正する。一例として、緑色の映像データ（Ｇ）を下記の[表１]のように階調データに対応させることができる。ルックアップテーブル６２０はこのような対応関係を記憶し、データ補正部６１０は入力映像データ（Ｂ）に対応する階調データをルックアップテーブル６２０から抽出して補正データ（Ｇ´）としてデータ駆動部５００に出力する。

このように入力映像データ（Ｇ）の階調数を適切に減少させて映像データ（Ｇ）を補正することによって、最大階調電圧（ＶＧ）にガンマ特性を合せた緑色のガンマ曲線を生成することができる。

同様に、データ補正部６１０は、最大入力映像データＧ_Ｂ（６３）が階調データｇ（４７）に対応するように青色の映像データ（Ｂ）を補正する。ここで、階調データｇ（４７）は青色の最大階調電圧（ＶＢ）である３．０Ｖに対応する。

中間階調の場合には、二つの入力映像データ（Ｂ）を適切に重複させて一つの階調データに対応させて、映像データ（Ｂ）を補正する。一例として、青色の映像データ（Ｂ）を下記の[表２]のように階調データに対応させることができる。ルックアップテーブル６２０はこのような対応関係を記憶し、データ補正部６１０は入力映像データ（Ｂ）に対応する階調データをルックアップテーブル６２０から抽出して補正データ（Ｂ´）としてデータ駆動部５００に出力する。

このように入力映像データ（Ｂ）の階調数を適切に減少させて映像データ（Ｂ）を補正することによって、最大階調電圧（ＶＢ）にガンマ特性を合せた青色のガンマ曲線を生成することができる。

このように、入力映像データ（Ｇ、Ｂ）の最大入力映像データが最大階調電圧（ＶＧ、ＶＢ）に各々対応するように補正データ（Ｇ´、Ｂ´）をルックアップテーブル６２０に記憶させておいて、これから補正データ（Ｇ´、Ｂ´）を抽出することによって容易に映像データ（Ｇ、Ｂ）を補正することができ、これによって各色の最大輝度を表示することができる。また、一つの最大階調電圧（ＶＲ）のみを印加すれば良いので、従来の駆動方式をそのまま使用することができ、データ駆動部５００及び液晶表示板組立体３００を設計変更する必要がない。

本発明の他の実施形態による、最大輝度を表示しながらも階調数を減少させずに階調間隔が均一な液晶表示装置について、図７を図５と共に参照して詳細に説明する。

図７は本発明の他の実施形態によって８ビットの変換データを６ビットの補正データで表現する方式を説明する図面である。

このような液晶表示装置は、図５に示したデータ補正部６１０及びデータ駆動部５００を含む。この液晶表示装置は、データ補正部６１０の補正動作を除いては前記実施形態と同一なので、これに対する詳細な説明は省略する。

まず、緑色の映像データ（Ｇ）の場合に、入力された０〜６３階調を０〜５５階調の補正データ（Ｇ´）に変換して表示する方法について、詳細に説明する。

このようなデータ補正は、０〜６３の範囲の階調を０〜５５の範囲の階調に対応させるものである。つまり、補正前のデータが０であれば補正後のデータも０であるが、補正前のデータが６３であれば補正後のデータは５５に対応する。その間の階調は一定の規則によって０〜５５の範囲の階調に変わる。この時、ルックアップテーブル６２０は、補正前の０〜６３階調を０〜５５階調に変える時の対応関係を予め記憶する。そうすれば、データ補正部６１０は、ルックアップテーブル６２０から相当する補正階調を容易に迅速に抽出することができる。

ところが、補正前の階調及び補正後の階調は一対一で対応しない。例えば０〜６３の範囲の階調を０〜５５の範囲の階調に線形に対応させるとする。つまり、補正前のデータをｘとする時、補正データはｘ´＝ｘ×５５／６３となる。映像データ（Ｇ）の階調が２０であれば、２０×５５／６３＝１７．４６である。しかし、これを６ビットの映像データで表現するためには、少数点以下を切捨てて１７だけを６ビットのデータとして、“０１０００１”で表現するしかない。

しかし、このように少数点以下をそのまま切捨てると階調表示が正確に行われないので、ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）処理を行って表示する。例えば、少数点以下の値が空間的に隣接した画素の平均階調として現れるようにすることができ、これとは異なって、少数点以下の値がある画素に対する時間的な平均として現れるようにすることもできる。このような方法を、各々空間的及び時間的ディザリングという。

まず、デジタル値で少数点以下を正確に表現することは時間的、空間的に浪費であるので、いくつかの値に近似させて表現する。つまり、一つのビット、二つのビット、またはそれ以上のビットを少数点より上の値を示す６ビットにさらに追加して表現する。例えば、少数点以下の数字をｙとする時、０≦ｙ＜０．２５であれば０、０．２５≦ｙ＜０．５であれば０．２５、０．５≦ｙ＜０．７５であれば０．５、０．７５≦ｙ＜１であれば０．７５に近似させてデータのビット数を二つ増加させて各値を表現する。例えば０、０．２５、０．５、０．７５を各々“００”、“０１”、“１０”、“１１”で表現する。前記のように階調が２０である場合、変換値は１７．４６…であるので、“０１０００１０１”で表現することができる。

このように変換した８ビットのデータを利用して、各画素に対する６ビットの補正データを算出するための一例を図７に示した。

図７に示したように、下位の２ビットが“００”であれば、数字で０に対応するので、隣接した四つの画素に全て上位６ビットのデータのみを与える。下位の２ビットが“０１”であれば、０．２５＝１／４に対応するので、隣接した四つの画素のうちの三つには上位６ビットのデータを与え、残りの一つの画素には上位６ビットのデータに１を足したデータを与える。このようにすれば、隣接した四つの画素の平均データの少数点以下の数字は０．２５となる。同様に、下位の２ビットが“１０”、“１１”であれば、各々二つ、一つの画素に上位６ビットのデータを、残りの二つ、三つの画素には上位６ビットのデータに１を足したデータを与える。このように少数点以下を空間的に表現する方法が、空間的ディザリングである。

しかし、一つの画素に同一な電圧が続けて印加されると、フリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が発生しやすいので、少数点以下が一つの画素のデータのフレーム別平均で現われるようにすることもでき、これを時間的ディザリングという。

このような空間的ディザリング及び時間的ディザリングを結合して表現すれば、図７のようになる。

図７では、四つの連続するフレーム、つまり４ｎ、４ｎ＋１、４ｎ＋２、及び４ｎ＋３フレームでの画素の配置を示している。

このようにディザリングを利用すれば、実質的に階調数を減少させずに階調間隔を均一にして映像データを表示することができ、最大輝度も表示することができる。

青色の映像データ（Ｂ）の場合も、同様に、０〜６３階調を０〜４７階調に変換して表示することができるので、これに対する詳細な説明は省略する。

前記で、映像データが６ビットである場合について説明したが、映像データが８ビットである場合にも同様に拡張することができる。

また、液晶表示装置がノーマリーブラックモードである場合について説明したが、ノーマリーホワイト（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｗｈｉｔｅ）モードである液晶表示装置にも本発明を同一に適用することができる。

また、三原色として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）だけでなく、シアン（ｃｙａｎ）、マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）、及び黄色（ｙｅｌｌｏｗ）などを使用することもできる。そして、４色以上の画素の場合にも本発明を同一に適用することができる。

以上で、本発明の好ましい実施形態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様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。

本発明は、種々の表示装置に適用することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の輝度特性を示したグラフの一例である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置のデータ駆動部を示したブロック図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置のデータ補正部及びデータ駆動部を示したブロック図である。 本発明の他の実施形態による赤色に対するガンマ曲線を示したグラフである。 本発明の他の実施形態によって８ビットの変換データを６ビットの補正データで表現する方式を説明する図面である。

符号の説明

３ 液晶層、
１００、２００ 表示板、
１９０ 画素電極、
２３０ 色フィルター、
２７０ 共通電極、
３００ 液晶表示板組立体、
４００ ゲート駆動部、
５００ データ駆動部、
５１０ データ制御部、
５２０ シフトレジスター、
５３０ データレジスター、
５４０ データラッチ、
５５０、５５２、５５４、５５６ デジタル−アナログ変換器、
５６０ 出力バッファー、
６００ 信号制御部、
６１０ データ補正部、
６２０ ルックアップテーブル、
８００ 階調電圧生成部。

Claims (15)

1. 複数のゲート線と、
   前記ゲート線に交差して、複数の階調電圧の中から映像データに対応する階調電圧をデータ電圧として伝達する複数のデータ線と、
   前記ゲート線及び前記データ線に連結されていて、前記データ電圧の印加を受ける複数の画素を含み、
   前記画素は、第１乃至第３色画素を含み、
   前記第１色画素は前記階調電圧のうちの最大値を有する第１電圧の印加を受けると最大輝度が表示され、
   前記第２及び第３色画素は前記階調電圧のうちの前記第１電圧よりも小さい第２及び第３電圧の印加を各々受けると最大輝度が表示されることを特徴とする表示装置。
2. 前記複数の階調電圧は、最大値が各々前記第１乃至第３電圧である第１乃至第３階調電圧の集合を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 外部から前記映像データの印加を受けて所定の信号処理を行って出力する信号制御部と、
   前記信号制御部から前記処理された映像データの印加を受けて前記データ電圧に変換して前記データ線に印加するデータ駆動部と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１色画素は赤色画素であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記データ駆動部に印加するための前記第１乃至第３電圧を生成する階調電圧生成部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
6. 前記データ駆動部は、前記階調電圧生成部からの前記第１乃至第３電圧の各々に基づいて前記第１乃至第３階調電圧を各々生成する第１乃至第３デジタル−アナログ変換器を含むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記映像データは、前記第１乃至第３色画素に各々対応する第１乃至第３映像データを含み、前記第２及び第３映像データに対応する階調数は前記第１映像データに対応する階調数よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
8. 前記第１電圧を生成して前記データ駆動部に印加する階調電圧生成部をさらに含み、
   前記データ駆動部は、前記階調電圧生成部からの前記第１電圧に基づいて前記処理された第１乃至第３映像データを前記データ電圧に変換するデジタル−アナログ変換器を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
9. 最大階調値を有する前記第２及び第３映像データを前記第２及び第３電圧に各々相当する第１及び第２階調データに各々補正するデータ補正部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記データ補正部は、複数の前記第２及び第３映像データを各々一つの階調データに対応させることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記データ補正部は、前記第２及び第３映像データ及び前記階調データの対応関係を記憶するルックアップテーブルを含むことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記データ補正部は、前記第２及び第３映像データが入力階調範囲よりも小さい出力階調範囲を有するように前記第２及び第３映像データを補正してディザリング処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
13. 複数の第１乃至第３色画素を含む表示装置の駆動方法であって、
    複数の階調電圧を生成する段階と、
    外部から前記第１乃至第３色画素に各々対応する第１乃至第３映像データの印加を受けて所定の信号処理を行う段階と、
    前記複数の階調電圧の中から前記第１乃至第３映像データに対応する階調電圧をデータ電圧として前記第１乃至第３色画素に各々印加する段階と、を含み、
    前記第１色画素は前記階調電圧のうちの最大値を有する第１電圧の印加を受けると最大輝度が表示され、
    前記第２及び第３色画素は前記階調電圧のうちの前記第１電圧よりも小さい第２及び第３電圧の印加を各々受けると最大輝度が表示されることを特徴とする表示装置の駆動方法。
14. 前記階調電圧を生成する段階は、最大値が各々前記第１乃至第３電圧である第１乃至第３階調電圧を生成する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示装置の駆動方法。
15. 前記信号処理を行う段階は、最大階調値を有する前記第２及び第３映像データを前記第２及び第３電圧に各々相当する第１及び第２階調データに各々補正する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示装置の駆動方法。

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