JP2007206560A

JP2007206560A - 表示装置

Info

Publication number: JP2007206560A
Application number: JP2006027563A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kawamura; 哲也川村; Tetsuo Fukami; 徹夫深海; Kenji Nakao; 健次中尾
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】表示装置において赤・緑・青・白の４色の輝度信号で画像を表示する際に、白色の輝度向上に伴う原色又はそれに近い色のくすみを低減し、より自然な画像表示を行うことを課題とする。
【解決手段】制御回路５が備える白輝度信号生成部１０において、算出部１２により、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を用いて白輝度信号Ｗｏを算出することで、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）のうち１色又は２色が０である原色成分のみの場合でも白色の輝度信号Ｗｏが０にならないことが保証されるので、原色又はそれに近い色の表示を行う場合でも白色の輝度成分を含んだ高輝度な映像が表示される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関し、特に赤・緑・青の３色の輝度信号に白色の輝度信号を含んだ４色の輝度信号で表示を行う表示装置に関する。

ＴＶ、液晶表示装置、プラズマディスプレイなどの表示装置では、図１５（ａ）に示すように赤・緑・青の３色の輝度信号に対応して空間的に配置された３つの副画素を１画素として複数の画素により表示を行うのが一般的である。これに対し、近年、図１５（ｂ）に示すように赤・緑・青の３色に白を加えた４色の副画素を１画素として表示を行う表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１６は、図１５のように配置された画素により表示可能な色の範囲を示すイメージ図である。同図では横軸には赤輝度信号、縦軸には青輝度信号をそれぞれ規格化して示している。ここでは緑色の輝度信号は省略している。原点Ｏから離れるほどそれぞれの色で輝度が増す。原点Ｏから右斜め４５度の対角線方向を白方向とし、白方向に対しては黒色から灰色白へと輝度が増していく。

図１５（ａ）のように赤・緑・青の３色の副画素で１画素とした場合には、図１６（ａ）に示すように青の原色の輝度最大値は点ＢＭ、赤の原色の輝度最大値は点ＲＭ、白の原色の輝度最大値は点ＷＭで表現される。

一方で図１５（ｂ）のように白色の副画素を加えて赤・緑・青・白の４色の副画素で１画素とした場合には、図１６（ｂ）に示すように色の表示可能範囲が六角形の範囲となり、白方向に広がる。

実際には、表示装置において、図１７に示すように赤・緑・青・の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）から赤・緑・青・白の４色の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）に信号変換（以下、この信号変換をＲＧＢＷ変換と称する）され、変換後の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）が各色に対応する副画素で表示されることになる。

このため、図１６（ｂ）の六角形の表示可能な範囲のうちどのような色が表示されるかは、どのようなＲＧＢＷ変換が行われるかに依存する。

３色の輝度信号から４色の輝度信号へ変換を行うＲＧＢＷ変換について、非特許文献１では以下に示す２つの変換式（１）、（２）が開示されている。

Ｒｏ＝Ｒｉ，Ｇｏ＝Ｇｉ，Ｂｏ＝Ｂｉ，Ｗｏ＝ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）・・（１）
Ｒｏ＝Ｒｉ＊Ｓ−Ｗｏ，Ｇｏ＝Ｇｉ＊Ｓ−Ｗｏ，Ｂｏ＝Ｂｉ＊Ｓ−Ｗｏ，Ｗｏ＝ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）・・・（２）
Ｓ＝２又はＳ＝２が成立しない領域ではＳ＝１＋ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）／｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）−ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝
図１８は、ＲＧＢＷ変換式（１）によるＲＧＢＷ変換を行う前と行った後での色の表示可能範囲を示している。同図（ｂ）において点ＢＭ’は変換後の青の原色の輝度最大値、点ＲＭ’は変換後の赤の原色の輝度最大値、点ＷＭ’は変換後の白の原色の輝度最大値をそれぞれ規格化して示している。白色の輝度信号Ｗｏを表示に加えたので、白色の輝度最大値ＷＭ’の輝度は大きく向上し、白方向に伸びた四角形の領域が表示可能な範囲になる。

図１９は、ＲＧＢＷ変換式（２）によるＲＧＢＷ変換を行う前と行った後での色の表示可能範囲を示している。白色の輝度信号Ｗｏにより白色の輝度最大値ＷＭ’の輝度は大きく向上すると共に、この変換後では六角形の全ての領域が表示可能な範囲になる。尚、同図で角αＯβ内に在る点が変換関数でＳ＝２が成立する領域である。
特公平１５−３４０６５３６号公報ＳＩＤ（Society for Information Display）０３ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ１２１２〜Ｐ１２１５，２００３

しかしながら、ＲＧＢＷ変換式（１）、（２）を使用した従来の表示装置では、３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）のうち、１色又は２色が０である原色表示の場合には白色の輝度信号Ｗｏを０にしていた。このため、図１８（ｂ）及び図１９（ｂ）で示すように変換後に原色表示した場合の輝度最大値を示す点ＢＭ’及び点ＲＭ’の位置は変わらない。

この結果、相対的に輝度の大きな白（又はそれに近い明るい淡色）と共に輝度の弱い原色又はそれに近い色を表示すると原色の色がくすんで見えてしまうという問題がある。また、白輝度の向上に伴い全体の輝度を落として原色表示をした場合にも原色が暗い色になると共に鮮やかさを失ってしまい問題になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、表示装置において赤・緑・青の３色の輝度信号に白色の輝度信号を含んだ４色の輝度信号で画像を表示する際に、白色の輝度向上に伴う原色又はそれに近い色のくすみを低減し、より自然な画像表示を行うことを課題とする。

本発明に係る表示装置は、赤・青・緑の３色の輝度信号から映像表示の輝度を高くするための白色の輝度信号を生成すると共に、赤・青・緑の３色の輝度信号のうち１色又は２色が０である場合には白色の輝度信号が０にならないように制御する白輝度信号生成手段と、白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び赤・青・緑の３色の輝度信号で表示を行う表示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、赤・緑・青の３色の輝度信号のうち１色又は２色が０である原色成分のみの場合には映像表示の輝度を高くするための白色の輝度信号が０にならないように制御することで、赤・緑・青・白の４色の輝度信号で原色又はそれに近い色の表示を行う場合でも白色の輝度成分を含んだ高輝度な映像が表示される。

また、上記表示装置における白輝度信号生成手段は、白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から最大値を抽出する最大値抽出手段と、最大値抽出手段が抽出した最大値を用いて白輝度信号を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、赤・緑・青の３色の輝度信号の最大値を用いて白輝度信号を算出することで、赤・緑・青の３色の輝度信号のうち１色又は２色が０である原色成分のみの場合でも白色の輝度信号が０にならないことが保証されるので、原色又はそれに近い色の表示を行う場合でも白色の輝度成分を含んだ高輝度な映像が表示される。

また、上記表示装置における白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から最小値を抽出する最小値抽出手段を更に備え、算出手段は、最大値抽出手段が抽出した最大値を含んだ項及び最小値抽出手段が抽出した最小値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することを特徴とする。

本発明にあっては、赤・緑・青の３色の輝度信号の最大値を含んだ項及び赤・緑・青の３色の輝度信号の最小値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することで、原色又はそれに近い色の表示だけでなく、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

また、上記表示装置における白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号を乗算した乗算値を算出する乗算値算出手段を更に備え、算出手段は、最大値抽出手段が抽出した最大値を含んだ項及び乗算値算出手段が乗算した乗算値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することを特徴とする。

本発明にあっては、赤・緑・青の３色の輝度信号の最大値を含んだ項及び赤・緑・青の３色の輝度信号の乗算値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することで、原色又はそれに近い色の表示だけでなく、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

また、上記白輝度信号生成手段における算出手段は、最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を用いて次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
（記号＾は累乗を示す）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（１＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする。

本発明にあっては、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

また、上記白輝度信号生成手段における算出手段は、最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び最小値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＾ｎ｝＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）
ｎ（０．２５≦ｎ≦２）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（１＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする。

本発明にあっては、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

また、上記白輝度信号生成手段における算出手段は、最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び乗算値算出手段が乗算した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝＾ｎ］＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）
ｎ（０．２５≦ｎ≦２）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（1＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする。

本発明にあっては、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

また、上記表示装置における表示手段は、各色の輝度信号に対応して空間的に配置された４つの副画素を１画素とした複数の画素を備え、白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、それぞれ各色に対応する副画素で表示を行うことを特徴とする。

本発明にあっては、白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、各色の輝度信号に対応して空間的に配置された４つの副画素で表示を行うようにしたことで、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に応用することができる。

また、上記表示装置における表示手段は、白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、時系列で表示することを特徴とする。

本発明にあっては、白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、時系列で表示するようにしたことで、プロジェクタ装置やフィールド・シーケンシャルタイプの液晶表示装置など、時分割的に４色の映像表示を行う表示装置に応用することができる。

本発明の表示装置によれば、赤・緑・青の３色の輝度信号に白色の輝度信号を含んだ４色の輝度信号で画像を表示する際に、白色の輝度向上に伴う原色又はそれに近い色のくすみを低減し、より自然な画像表示が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る表示装置の概略的な構成を示す平面図である。同図に示すように、表示装置は、ガラス製のアレイ基板１上に表示部２と、その左端に配置された走査線駆動回路３と、上端に配置された信号線駆動回路４と、図示しない外部基板上に配置された制御回路５とを備えた構成である。

また、表示装置は、アレイ基板１に対向して配置された対向基板との間に液晶層を挟持すると共にアレイ基板１の背面に配置されたバックライトを光源として表示を行う透過型の液晶表示装置とする。ここではバックライトの輝度は一定とする。

表示部２では、走査線駆動回路３からの複数の走査線Ｙ１〜Ｙｎと、信号線駆動回路４からの複数の信号線Ｘ１〜Ｘｍとが交差して配線される。各交差部には薄膜トランジスタ６と、画素電極７と、補助容量８を備えた副画素が配置されている。薄膜トランジスタ６は、例えば、薄型ＭＯＳ―ＦＥＴであり、そのドレイン端子は画素電極７及び補助容量８に接続され、ソース端子は信号線Ｘに接続され、ゲート端子は走査線Ｙに接続される。また、図示しない対向基板上には点線で示したカラーフィルタ９が画素電極７に対応して配置されている。

走査線駆動回路３は、走査線Ｙ１〜Ｙｎをそれぞれ駆動し、信号線駆動回路４は、信号線Ｘ１〜Ｘｎをそれぞれ駆動する。

制御回路５は、図示しない外部装置からインターフェースケーブルを介して伝送された映像信号に含まれる同期信号から走査線駆動回路３や信号線駆動回路４などの周辺回路に必要なタイミング信号などの制御信号を生成して制御を行う。

更に、映像信号に含まれる赤・青・緑の３色の輝度信号から映像表示の輝度を高くするための白色の輝度信号を生成する白輝度信号生成部１０を備え、生成した赤・青・緑・白の４色の輝度信号を信号線駆動回路４に伝送する。ここで輝度信号は色の明るさを表現する情報であり、例えば、２５６階調の場合には明るさの最小値は０、最大値は２５５となり各色に対して８ビットの情報量を持つ。

画像表示の際には、制御回路５からの制御信号により、走査線駆動回路３から出力されるゲート信号により走査線Ｙを駆動して画素内部の薄膜トランジスタ６をオンする。このタイミングで信号線駆動回路４において輝度信号に対応する階調電圧に変換されたデータ信号が出力され、信号線Ｘを駆動する。このとき各画素が備える補助容量８及び液晶容量にデータ信号が書き込まれ、書き込まれた階調電圧に応じて液晶分子が配向する。各画素における液晶分子の配向状態に応じてバックライトからの透過光の光量が変化すると共に、透過光が各色相に対応したカラーフィルタ９を通過するのでカラー画像が表示される。

次に、制御回路５が備える白輝度信号生成部１０について図２を用いて説明する。同図に示すように、白輝度信号生成部１０は、最大値抽出部１１と、算出部１２と、記憶部１３とを備えている。

記憶部１３は、指数ｍ、除数ｋを予め格納しておく。最大値抽出部１１は、赤・青・緑の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の中から最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を抽出する。

算出部１２は、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を用いて次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
（記号＾は累乗を示す）から白輝度信号Ｗｏを算出する。

このとき、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用して白色の輝度信号Ｗｏの値を調整する。ここでは、指数ｍ＝１、除数ｋ＝２を使用した。

赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）については以下に示すように入力された赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を使用する。

Ｒｏ＝Ｒｉ，Ｇｏ＝Ｇｉ，Ｂｏ＝Ｂｉ
ここでは１画素の赤・緑・青の副画素における最大輝度の合計値が、白色の副画素の最大輝度の値にほぼ等しくなるように設定する。

次に、表示部２に配置された画素の構成について図３を用いて説明する。同図に示すように、表示部２において各色の輝度信号に対応して空間的に配置された４つの副画素を１画素とした複数の画素が配置されている。ここでは、赤色のカラーフィルタ９Ｒを備えた副画素と、緑色のカラーフィルタ９Ｇを備えた副画素と、青色のカラーフィルタ９Ｂを備えた副画素と、白色のカラーフィルタ９Ｗを備えた副画素とで１画素としている。白色のカラーフィルタ９Ｗには透明のカラーフィルタを使用する。各カラーフィルタ９の面積は等しく設定されている。

それぞれ各色に対応する副画素で、白輝度信号生成部１０により生成した赤・青・緑・白の４色の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）を用いて、表示を行う。

図４は、白輝度信号生成部１０により輝度信号の生成を行う前と行った後での色の表示可能範囲を示している。生成後の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）による表示可能な色の範囲を示した同図（ｂ）において、点ＢＭ’は生成された輝度信号により青の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＲＭ’は生成された輝度信号により赤の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＷＭ’は生成された輝度信号により白の原色を表示した場合の輝度最大値をそれぞれ規格化して示している。

同図に示した結果から、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）のうち１色又は２色が０である原色成分のみの場合でも白色の輝度信号Ｗｏが０にならないことが保証されるので、原色又はそれに近い色の表示を行う場合でも点ＢＭ’、点ＲＭ’は白色の輝度成分を含むことになる。これにより、図１８（ｂ）及び１９（ｂ）で示した従来の信号変換により生成された輝度信号による原色の輝度の最大値点ＢＭ’、点ＲＭ’と比べて輝度が白方向に向上している。

また、白色の輝度信号Ｗｏにより、白色の輝度最大値ＷＭ’の輝度が、同図（ａ）の生成前の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）により表示した場合に比べて１．５倍向上している。これにより同じ電力で明るい表示が可能になる若しくは同じ輝度でも省電力での表示が可能になる。

したがって、本実施の形態によれば、制御回路５が備える白輝度信号生成部１０において、算出部１２により、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を用いて白輝度信号Ｗｏを算出することで、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）のうち１色又は２色が０である原色成分のみの場合でも白色の輝度信号Ｗｏが０にならないことが保証されるので、原色又はそれに近い色の表示を行う場合でも白色の輝度成分を含んだ高輝度な映像が表示される。これにより、表示装置において赤・緑・青・白の４色の輝度信号で画像を表示する際に、白色の輝度向上に伴う原色又はそれに近い色のくすみを低減し、より自然な画像表示を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

また、本実施の形態によれば、１画素の赤・緑・青の副画素の最大輝度合計が白色の副画素の最大輝度にほぼ等しく設定することで、従来の赤・緑・青の３色の副画素で１画素を構成する場合に比べて白輝度を１．５倍向上することができ、同じ電力で明るい表示が可能になる若しくは同じ輝度でも省電力での表示が可能になる。

［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態で説明したものと基本的な構成は同様である。以下では、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

第１の実施の形態と異なる点は、図５に示すように白輝度信号生成部１０が、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から最小値を抽出する最小値抽出部１４を更に備え、算出部１２は、最大値抽出部１１が抽出した最大値を含んだ項、及び、最小値抽出部１４が抽出した最小値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出する点である。

具体的には、算出部１２は、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び最小値抽出部１４が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＾ｎ｝＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）から白輝度信号Ｗｏを算出する。

このとき、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用して白色の輝度信号Ｗｏの値を調整する。ここでは指数ｎ、ｍ＝１、除数ｋ＝２を使用した。

Ｒｏ＝Ｒｉ，Ｇｏ＝Ｇｉ，Ｂｏ＝Ｂｉ
ここでも１画素の赤・緑・青の副画素における最大輝度の合計値が、白色の副画素の最大輝度の値にほぼ等しくなるように設定する。また、表示部２に配置された画素の構成については図３で示した第１の実施の形態と同様とする。

図６は、白輝度信号生成部１０により輝度信号の生成を行う前と行った後での色の表示可能範囲を示している。生成後の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）による表示可能な色の範囲を示した同図（ｂ）において、点ＢＭ’は生成された輝度信号により青の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＲＭ’は生成された輝度信号により赤の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＷＭ’は生成された輝度信号により白の原色を表示した場合の輝度最大値をそれぞれ規格化して示している。

同図に示した結果から、原色又はそれに近い色の表示を行う場合においては点ＢＭ’、点ＲＭ’は白色の輝度成分を含むことになるので、図１８（ｂ）及び１９（ｂ）で示した従来の信号変換により生成された輝度信号による原色の輝度の最大値点ＢＭ’、点ＲＭ’と比べて輝度が白方向に向上している。

また、白色の輝度信号Ｗｏにより、白色の輝度最大値ＷＭ’の輝度が、同図（ａ）の生成前の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）により表示した場合に比べ２倍向上している。これにより、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

次に、白色の輝度信号Ｗｏを算出する際に使用する除数ｋの値を変更した場合に表示可能な色の範囲の例を図７に示す。ここでは除数ｋ＝５／４、指数ｎ、ｍ＝１とした。同図では、表示可能な原色の輝度の最大値を示す点ＢＭ’、点ＲＭ’の位置が図６（ｂ）の結果に比べてより白輝度方向に移動している。これは除数ｋの値を変更することでより高輝度な原色表示が可能であることを示している。

次に、白色の輝度信号Ｗｏを算出する際に使用する指数ｎ、ｍの値を変更した場合に表示可能な色の範囲の例を図８に示す。ここでは指数ｎ＝０．５、ｍ＝２、除数ｋ＝２とした。同図に示すように、除数ｋの値は同じ２であるため、図６（ｂ）の結果に比べて原色表示の輝度は変わらないが、表示可能な色の範囲が拡大している。これは指数ｎ、ｍの値を変更することで色の表示可能範囲を調整できることを示している。

したがって、本実施の形態によれば、制御回路５が備える白輝度信号生成部１０において、算出部１２により、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び最小値抽出部１４が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項を加算して白輝度信号Ｗｏを算出することで、原色又はそれに近い色の表示だけでなく、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

また、本実施の形態によれば、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

［第３の実施の形態］
以下、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態で説明したものと基本的な構成は同様である。以下では、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

第１の実施の形態と異なる点は、図９に示すように白輝度信号生成部１０が、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から乗算値を算出する乗算値算出部１５を更に備え、算出部１２は、最大値抽出部１１が抽出した最大値を含んだ項及び乗算値算出部１５が算出した乗算値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出する点である。

具体的には、算出部１２は、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び乗算値算出部１５が乗算した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝＾ｎ］＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）から白輝度信号Ｗｏを算出する。

このとき、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用して白色の輝度信号Ｗｏの値を調整する。ここでは指数ｎ、ｍ＝１、除数ｋ＝２を使用した。

図１０は、白輝度信号生成部１０により輝度信号の生成を行う前と行った後での色の表示可能範囲を示している。生成後の輝度信号（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）による表示可能な色の範囲を示した同図（ｂ）において、点ＢＭ’は生成された輝度信号により青の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＲＭ’は生成された輝度信号により赤の原色を表示した場合の輝度最大値、点ＷＭ’は生成された輝度信号により白の原色を表示した場合の輝度最大値をそれぞれ規格化して示している。

また、白色の輝度信号Ｗｏにより、白色の輝度最大値ＷＭ’の輝度が、同図（ａ）の生成前の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）による表示可能な色の範囲に比べ２倍向上している。これにより、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

次に、白色の輝度信号Ｗｏを算出する際に使用する除数ｋの値を変更した場合に表示可能な色の範囲の例を図１１に示す。ここでは除数ｋ＝５／４、指数ｎ、ｍ＝１とした。同図に示すように、表示可能な原色の輝度の最大値点ＢＭ’、点ＲＭ’の位置が図６（ｂ）の結果に比べてより白輝度方向に移動している。これは除数ｋの値を変更することでより高輝度な原色表示が可能であることを示している。

したがって、本実施の形態によれば、制御回路５が備える白輝度信号生成部１０において、算出部１２により、最大値抽出部１１が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び乗算値算出部１５が乗算した赤・緑・青の３色の輝度信号の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含んだ項を加算して白輝度信号Ｗｏを算出することで、原色又はそれに近い色の表示だけでなく、それ以外の中間色の表示を行う場合でも、白色の輝度成分がより多く含まれるようになるので、表示全体でより高輝度な映像が表示される。

また、本実施の形態によれば、白色の輝度信号Ｗｏにおいて、赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含む項を算出する際に、指数ｍ、除数ｋを使用すると共に、加算対象となる赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含む項を算出する際に、指数ｎ、除数ｋを使用することで白色の輝度信号Ｗｏの値を調整することができる。

上記の各実施の形態においては、除数ｋには２又は５／４を使用して白色の輝度信号Ｗｏを算出した。これに対し、発明者は指数ｎ、ｍ＝１のときの除数ｋの値を決定するために、様々な除数ｋを使用して生成された輝度信号により画像を表示して、発明者の社内にてアンケートを実施した。図１２にその集計結果を示す。同グラフにおいて、横軸は除数ｋの値を示し、縦軸は除数ｋが横軸の値の場合に得られた画像表示に対する満足度を示したものである。この結果は除数ｋの値を１よりも大きい実数の範囲にすれば良いことを示しており、更に望ましくは、１．２以上２．５以下の範囲の実数にすることを示している。

また、指数ｎ、ｍについてもｎ、ｍ＝１に限定されるものではなく、例えばｎを０．２５以上２以下の範囲の実数、ｍを０．５以上４以下の範囲の実数で変更することで、色の表現可能な範囲を調整することができる。

尚、上記の各実施の形態においては、液晶表示装置において、算出した白輝度信号Ｗｏで表示を行うようにしたが、算出した白輝度信号Ｗｏを主成分とした白輝度信号を表示に用いるようにしてもよい。このような場合においても、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記の各実施の形態においては、表示装置の画素は図３のような構成で配置したが、これに限られるものではない。例えば、図１３に示すような構成で画素を配置してもよい。同図（ａ）、（ｂ）いずれの場合も４色の副画素の面積は同じとする。このような場合においても、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記の各実施の形態においては、表示装置には、表示部に各色の輝度信号に対応して空間的に配置された４つの副画素を１画素とした複数の画素を備えた液晶表示装置を使用したが、これに限られるものではなく、例えば有機ＥＬ表示装置を使用してもよい。
その他、白輝度信号生成部１０が生成した４色の輝度信号を用いて、時系列で表示するような表示装置に応用してもよい。例えば、図１４に示すようなプロジェクタ装置などの時分割的に４色の映像表示を行う表示装置にも応用することができる。その他、輝度信号に応じた色を発光するバックライトの各色を時分割的に高速に切り替えることで、カラーフィルタを使用することなくカラー表示するフィールド・シーケンシャルタイプの液晶表示装置にも応用することが可能である。

尚、上記各実施の形態においては、透過型の液晶表示装置を使用し、白色のカラーフィルタには透明のカラーフィルタを使用したが、これに限られるものではなく、淡い着色を有する場合でも白色のカラーフィルタとして使用してもよい。このような場合においても、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記の各実施の形態においては、入力された赤・緑・青の３色の輝度信号から白輝度信号生成部により白輝度信号を算出するような構成にしたが、これに限られるものではない。例えば、予め赤・緑・青の３色の輝度信号の組み合わせから算出した白色の輝度信号の値を変換テーブルとして格納しておき、入力された３色の輝度信号の値の組み合わせに応じて変換テーブルから白輝度信号を読み出して出力するような構成にしてもよい。このような場合においても、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記の各実施の形態の液晶表示装置においては、バックライトの輝度は一定としたが、これに限られるものではない。例えば、必要に応じてバックライトの輝度を調節して表示モードを切り替えるようにしてもよい。ノートＰＣなどの液晶表示装置において、４色の輝度信号により高輝度な表示を行うことができるので、バックライトの輝度を絞ることで省電力表示モードとして使用し、明るい画像を得たい場合にはバックライトの輝度を明るくして高輝度表示モードとして使用するなどの用途が可能である。

一方で、忠実な色再現が必要な場合には、白色のカラーフィルタを備えた副画素を黒表示にしてＲＧＢ信号で駆動すると共にしてバックライトの輝度を上げて色重視表示モードとして使用することも可能である。

このように１つの表示装置で明るさ、省電力、色再現能力に関する異なる表示モードを切り替える構成が可能になるので、より設計自由度の高い付加価値のある表示装置が実現できる。

第１の実施の形態に係る表示装置の概略的な構成を示す図である。上記表示装置の制御回路が備える白輝度信号生成部の構成を示す構成図である。上記表示装置の表示部における画素の構成を示す構成図である。上記制御回路の白輝度信号生成部により生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。第２の実施の形態に係る表示装置の制御回路における白輝度信号生成部の構成を示す構成図である。上記制御回路の白輝度信号生成部により生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。上記制御回路の白輝度信号生成部において除数ｋを変更した場合に生成された輝度信号による表示可能な色の範囲の一例を示す図である。上記制御回路の白輝度信号生成部において指数ｎ、ｍを変更した場合に生成された輝度信号による表示可能な色の範囲の一例を示す図である。第３の実施の形態に係る表示装置の制御回路における白輝度信号生成部の構成を示す構成図である。上記制御回路の白輝度信号生成部により生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。上記制御回路の白輝度信号生成部において除数ｋを変更して生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。上記制御回路の白輝度信号生成部において最適な除数ｋの値を決定するために行ったアンケートの結果を示すグラフである。表示装置の表示部において構成可能な画素の配置例を示す構成図である。上記白輝度信号生成部が生成した赤・青・緑・白の４色の輝度信号を用いて時系列で表示する表示装置の一例を示すイメージ図である。従来の表示装置において空間的に配置された画素の配置例を示す図である。上記表示装置の画素により表示可能な色の範囲を示す図である。上記表示装置において行われる輝度信号に関する信号変換のイメージ図である。第１の従来の信号変換により生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。第２の従来の信号変換により生成された輝度信号による表示可能な色の範囲を示す図である。

符号の説明

１…アレイ基板
２…表示部
３…走査線駆動回路
４…信号線駆動回路
５…制御回路
６…薄膜トランジスタ
７…画素電極
８…補助容量
９…カラーフィルタ
１０…白輝度信号生成部
１１…最大値抽出部
１２…算出部
１３…記憶部
１４…最小値抽出部
１５…乗算値算出部

Claims

赤・青・緑の３色の輝度信号から映像表示の輝度を高くするための白色の輝度信号を生成すると共に、赤・青・緑の３色の輝度信号のうち１色又は２色が０である場合には前記白色の輝度信号が０にならないように制御する白輝度信号生成手段と、
この白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び前記赤・青・緑の３色の輝度信号で表示を行う表示手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
前記白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から最大値を抽出する最大値抽出手段と、
この最大値抽出手段が抽出した最大値を用いて白輝度信号を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号の中から最小値を抽出する最小値抽出手段を更に備え、
前記白輝度信号を算出する算出手段は、前記最大値抽出手段が抽出した最大値を含んだ項及び前記最小値抽出手段が抽出した最小値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記白輝度信号生成手段は、赤・青・緑の３色の輝度信号を乗算した乗算値を算出する乗算値算出手段を更に備え、
前記白輝度信号を算出する算出手段は、前記最大値抽出手段が抽出した最大値を含んだ項及び前記乗算値算出手段が乗算した乗算値を含んだ項を加算して白輝度信号を算出することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記白輝度信号を算出する算出手段は、前記最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を用いて次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
（記号＾は累乗を示す）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（１＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記白輝度信号を算出する算出手段は、前記最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び前記最小値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最小値ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＾ｎ｝＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）
ｎ（０．２５≦ｎ≦２）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（１＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記白輝度信号を算出する算出手段は、前記最大値抽出手段が抽出した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の最大値ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を含んだ項及び前記乗算値算出手段が乗算した赤・緑・青の３色の輝度信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の乗算値｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝を含んだ項を加算して次式
Ｗｏ＝［｛ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）｝＾ｍ］／ｋ
＋［｛Ｒｉ＊Ｇｉ＊Ｂｉ｝＾ｎ］＊（ｋ−１）／ｋ
（記号＾は累乗を示す）
ｎ（０．２５≦ｎ≦２）、ｍ（０．５≦ｍ≦４）、ｋ（１＜ｋの実数）
から白輝度信号Ｗｏを算出することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
前記表示手段は、各色の輝度信号に対応して空間的に配置された４つの副画素を１画素とした複数の画素を備え、
前記白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び前記赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、それぞれ各色に対応する副画素で表示を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置。
前記表示手段は、前記白輝度信号生成手段が生成した白色の輝度信号及び前記赤・青・緑の３色の輝度信号を用いて、時系列で表示することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置。