JP2008129030A - 液晶装置、液晶装置の駆動方法、電子機器 - Google Patents

液晶装置、液晶装置の駆動方法、電子機器 Download PDF

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賢一 本田
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Abstract

【課題】効果的かつ簡単にWのサブ画素の階調値を制御することのできる液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶装置は、液晶表示パネルと表示画像変換部とを備える。液晶表示パネルは、1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される。表示画像変換部は、入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、液晶表示パネルへ出力する。具体的には、表示画像変換部は、RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる色の画像信号を用いて、Wの画像信号を決定する。このようにすることで、上記の液晶装置は、一般的な手法である輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法と比較して、表示画像変換部の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶装置に関する。
一般的な液晶装置は、白色光を出光する照明装置と、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のカラーフィルタとによりカラー表示を行っている。最近では、特許文献1に示すように、1つの表示画素において、R、G、Bの3色に加え、更に透明(W)のサブ画素を加えることで、表示画面の輝度を向上させる液晶装置が提案されている。
特開2000−330523号公報
しかしながら、このWのサブ画素の階調値を制御する方法については検討が少なく、効果的かつ簡単にWのサブ画素の階調値を制御する方法については確立されていない。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効果的かつ簡単にWのサブ画素の階調値を制御することのできる液晶装置を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、液晶装置は、1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される液晶表示パネルと、入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、前記液晶表示パネルへ出力する表示画像変換部と、を備え、前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる色の画像信号を用いて、前記Wの画像信号を決定する。
上記の液晶装置は、液晶表示パネルと表示画像変換部とを備える。前記液晶表示パネルは、1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される。前記表示画像変換部は、入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、前記液晶表示パネルへ出力する。具体的には、前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる色の画像信号を用いて、前記Wの画像信号を決定する。このようにすることで、上記の液晶装置は、表示画面の輝度の向上を図ることができると共に、輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法を用いた一般的な液晶装置と比較して、前記表示画像変換部の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。
上記の液晶装置の他の一態様は、前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、最小値となる階調値を前記Wの階調値として設定する。これにより、入力された画像信号が示す色が純色系の色の場合には、Wの色の画素は非透過状態となり光を透過することはないので、表示画面の純色系の色の明度・彩度を低下させることなく、純色系の色を鮮やかに表示することができる。
上記の液晶装置の他の一態様は、前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、中位値となる階調値を前記Wの階調値として設定する。これにより、表示画面の輝度を向上させることができる。
上記の液晶装置の他の一態様は、前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、最小値及び中位値となる階調値の間の補間値を前記Wの階調値として設定する。これにより、Wの色の画素を用いることによる純色系の色の明度・彩度の低下を抑えると共に、表示画面の輝度の向上を図ることができる。
上記の液晶装置の好適な実施例は、前記表示画像変換部は、(前記中位値−前記最小値)×A(0<A<1)+前記最小値の値を前記Wの階調値として設定する。
上記の液晶装置の好適な実施例は、前記表示画像変換部は、A=0.5に設定されている。
本発明の他の観点では、上記の液晶装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器を構成することができる。
本発明の他の観点では、1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される液晶表示パネルと、入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、前記液晶表示パネルへ出力する表示画像変換部と、を有する液晶装置の駆動方法は、前記表示画像変換部が、前記RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる画像信号を用いて、前記Wの画像信号を決定する工程を備える。この方法によっても、一般的な手法である輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法と比較して、前記表示画像変換部の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
[第1実施形態]
まず、図1及び図2を参照して、第1実施形態に係る液晶装置100の構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係る液晶装置100の概略構成を模式的に示す平面図である。図1では、紙面手前側(観察側)にカラーフィルタ基板92が、また、紙面奥側に素子基板91が夫々配置されている。なお、図1では、紙面縦方向(列方向)をY方向と、また、紙面横方向(行方向)をX方向と規定する。また、図1において、R(赤)、G(緑)、B(青)、W(透明または白色)に対応する各領域は1つのサブ画素SGを示していると共に、RGBWに対応する1行4列のサブ画素SGは、1つの表示画素AGを示している。
図2は、液晶装置100における切断線A−A´に沿った1つの表示画素AGの拡大断面図である。図2に示すように、液晶装置100は、液晶表示パネル30と、照明装置10より構成される。液晶表示パネル30は、素子基板91と、その素子基板91に対向して配置されるカラーフィルタ基板92とが枠状のシール材5を介して貼り合わされ、そのシール材5の内側に液晶が封入されて液晶層4が形成されてなる。液晶表示パネル30の素子基板91の外面上には、液晶表示パネル30を照明する照明装置10が備えられる。
第1実施形態に係る液晶装置100は、RGBWの4色を用いて構成されるカラー表示用の液晶装置であると共に、スイッチング素子として例えばα−Si型TFT(Thin Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置である。
素子基板91の平面構成について説明する。素子基板91の内面上には、主として、複数のソース線32、複数のゲート線33、複数のα−Si型TFT素子37、複数の画素電極34、ドライバIC40、外部接続用配線35及びFPC(Flexible Printed Circuit)41などが形成若しくは実装されている。
図1に示すように、素子基板91は、カラーフィルタ基板92の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域31を有しており、その張り出し領域31上には、ドライバIC40が実装されている。ドライバIC40の入力側の端子(図示略)は、複数の外部接続用配線35の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線35の他端側はFPC41と電気的に接続されている。各ソース線32は、Y方向に延在するように且つX方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ソース線32の一端側は、ドライバIC40の出力側の端子(図示略)に電気的に接続されている。
各ゲート線33は、Y方向に延在するように形成された第1配線33aと、その第1配線33aの終端部からX方向に延在するように形成された第2配線33bとを備えている。各ゲート線33の第2配線33bは、各ソース線32と交差する方向、即ちX方向に延在するように且つY方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ゲート線33の第1配線33aの一端側は、ドライバIC40の出力側の端子(図示略)に電気的に接続されている。各ソース線32と各ゲート線33の第2配線33bの交差に対応する位置にはα−TFT素子37が設けられており、各α−TFT素子37は各ソース線32、各ゲート線33及び各画素電極34等に電気的に接続されている。
各α−TFT素子37及び各画素電極34は、ガラスなどの基板1上の各サブ画素SGに対応する位置に設けられている。各画素電極34は、例えばITO(Indium-Tin Oxide)などの透明導電材料により形成されている。なお、ここで、スイッチング素子としては、α−TFT素子37を用いるとしているが、これに限られず、代わりにポリシリコンTFTやTFD(Thin Film Diode)素子を用いるとすることもできる。
1つの表示画素AGがX方向及びY方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域V(2点鎖線により囲まれる領域)である。この有効表示領域Vに、文字、数字、図形等の画像が表示される。つまり、この有効表示領域Vが、液晶装置100における表示画面の領域を示している。なお、有効表示領域Vの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域38となっている。また、各ソース線32、各ゲート線33、各α−TFT素子37、及び各画素電極34等の内面上には、図示しない配向膜が形成されている。
次に、カラーフィルタ基板92の平面構成について説明する。図2に示すように、カラーフィルタ基板92は、ガラスなどの基板2上に、遮光層(一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「BM」と略記する)、R、G、Bの着色層6R、6G、6Bと、Wの透明又は白色部6W及び共通電極8などを有する。なお、透明又は白色部6Wは、例えば透明樹脂によって形成された層、もしくは何も設けない層とされる。BMは、各サブ画素SGを区画する位置に形成されている。ここでは、各色のサブ画素SGについて、対応する色をカッコ付きで示している。
なお、以下の説明もしくは図面において、RGBの色を特定することなく構成要素を示す場合には、単に「着色層6」のように記し、RGBの色を区別して構成要素を示す場合には、例えば「着色層6R」のように記すこととする。
この着色層6R、6G、6Bと、透明又は白色部6Wがカラーフィルタを構成する。共通電極8は、画素電極34と同様にITOなどの透明導電材料からなり、カラーフィルタ基板92の略一面に亘って形成されている。共通電極8は、シール材5の隅の領域E1において配線36の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線36の他端側は、ドライバIC40のCOMに対応する出力端子と電気的に接続されている。
液晶装置100では、電子機器のメイン基板等と接続されたFPC41側からの信号及び電力等に基づき、ドライバIC40によって、G1、G2、・・・、Gm−1、Gm(mは自然数)の順にゲート線33が順次排他的に1本ずつ選択されるとともに、選択されたゲート線33には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択のゲート線33には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバIC40は、選択されたゲート線33に対応する位置にある画素電極34に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するS1、S2、・・・、Sn−1、Sn(nは自然数)のソース線32及びα−TFT素子37を介して供給する。その結果、液晶層4の配向状態が制御され、液晶装置100の表示状態が、非表示状態または中間表示状態に切り替えられることとなる。
次に、照明装置10について説明する。照明装置10は、導光板11と光源部12と反射シート14より構成される。光源部12は、導光板11の端面に設置されている。光源部12は、光源として複数のLED13を有している。複数のLED13としては、青色LEDからの青色光でYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を励起し、それによって白色光を照射するシングルチップ方式の白色LEDを配列したものを用いても良いし、又は、RGBの夫々の色のLEDを揃えて同時に発光および混光することによって白色光を出光するマルチチップ方式のものを用いても良い。反射シート14は、導光板11の液晶表示パネル30側とは反対側の面に設置されている。
照明装置10における複数のLED13より出光した白色光は、光源部12より光Lとして、導光板11の端面(以下、「入光端面」と称す)11cに向けて出光する。光源部12より出光した光Lは、導光板11の入光端面11cより導光板11内へ入り、導光板11の出光面11a、反射面11bで反射を繰り返すことにより方向を変え、導光板11の出光面11aと光Lのなす角が臨界角を超えると、導光板11の出光面11aから照明光Ltとして図示しない光学シートを介して液晶表示パネル30へ向けて夫々出光する。液晶装置100は、照明光Ltが液晶表示パネル30を透過することによって照明される。これにより、液晶装置100は、文字、数字、図形等の画像を表示することができ、観測者が画像を視認することができる。
なお、液晶装置100としては、上述した実施形態のものには限られず、代わりに、RGBのサブ画素SG毎の画素電極34上の一部の領域に光を反射する反射層が設けられた半透過反射型の液晶装置を用いることとしてもよい。
図3は、第1実施形態に係る液晶装置100の回路構成を示す模式図である。液晶装置100において、入力されたRGBの各色の画像信号がRGBWの各色の画像信号に変換される場合、液晶装置100は、表示画像変換部612を備える。表示画像変換部612は、パーソナルコンピュータなどの外部の表示画像出力源611より出力されたRGBの各色の画像信号を、RGBWの各色の画像信号に変換して、液晶表示パネル30に出力する機能を有する。
表示画像変換部612は、例えば、ドライバIC40内部に備えられた回路であり、CPU(Central Processing Unit)などの演算処理部612aと、RAM(Random Access Memory)などの記憶部612bとを備えて構成されている。演算処理部612aは、表示画像出力源611より出力された入力画像のRGBの各色の画像信号61R、61G、61Bを、RGBWの各色の画像信号62R、62G、62B、62Wに変換して、液晶表示パネル30へ出力する。ここで、演算処理部612aは、画像信号61R、61G、61Bを基にWの画像信号62Wを決定する。なお、この表示画像変換部612は、回路ではなく、代わりに、例えば、ドライバIC40におけるCPUがプログラムを実行することによって実現されるとしてもよい。
Wの色の階調値を算出する方法としては、特許文献1に示すように、入力画像の画像信号より輝度信号を求め、当該輝度信号を基にWの色の画素の階調値を算出する方法が知られている。一方、本発明の液晶装置100における表示画像変換部612は、RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる色の画像信号を用いて、Wの画像信号を決定する。このようにすることで、表示画面の輝度を向上させることができると共に、輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法を用いた一般的な液晶装置と比較して、表示画像変換部612の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。以下では、Wの色の画像信号を求める具体的な方法について述べる。
(Wの色の画像信号を求める方法)
図4に示すフローチャートは、Wの色の画像信号を求める方法の処理について示すフローチャートである。
まず、表示画像変換部612は、RGBの各色の画像信号61R、61G、61Bを基に、RGBの各色の階調値を求める(ステップS11)。次に、表示画像変換部612は、RGBの各色の階調値のうち、最小値となる階調値を求める(ステップS12)。表示画像変換部612は、最小値となる階調値をWの色の階調値として設定する(ステップS13)。表示画像変換部612は、当該設定されたWの色の階調値を基に、Wの画像信号62Wを生成して、液晶表示パネルへ出力する(ステップS14)。
例えば、RGBの各色の階調値が、(R、G、B)=(255、0、0)となる場合、即ち、入力された画像信号が赤色を表示するものである場合には、Wの色の階調値は、RGBの各色の階調値のうち、最小値たる0と設定される。即ち、Wの色のサブ画素SGは、非透過状態に設定される。また、RGBの各色の階調値が、(R、G、B)=(255、0、255)となる場合、即ち、入力された画像信号が紫色を表示するものである場合であっても、Wの色の階調値は、RGBの各色の階調値のうち、最小値たる0と設定される。つまり、第1実施形態に係る液晶装置100では、入力された画像信号が示す色が純色系の色の場合には、Wの色のサブ画素SGは非透過状態となり光を透過することはないので、表示画面に表示された純色系の色の明度・彩度を低下させずに済む。
このように、液晶装置100は、Wの色の階調値を求める際、RGBの各色の階調値のうち、最小値となる階調値をWの色の階調値として設定する方法を用いることにより、輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法を用いた一般的な液晶装置と比較して、表示画像変換部612の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。また、液晶装置100は、上述したように、入力された画像信号が示す色が純色系の色の場合には、Wの色のサブ画素SGは非透過状態となり光を透過することはないので、表示画面に表示された純色系の色の明度・彩度を低下させることなく、純色系の色を鮮やかに表示することができる。
(第1実施形態の変形例)
次に第1実施形態の変形例について述べる。上述の液晶装置100は、RGBの各色の階調値のうち、最小値となる階調値をWの色の階調値と設定するとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、RGBの各色の階調値のうち、中位値となる階調値をWの色の階調値と設定するとしてもよい。
このようにしても、液晶装置100は、輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法を用いた一般的な液晶装置と比較して、表示画像変換部612の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。また、液晶装置100は、RGBの各色の階調値のうち、中位値となる階調値をWの色の階調値と設定することにより、上述の最小値をWの色の階調値として設定する場合と比較して、表示画面の輝度を向上させることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について述べることとする。上述の第1実施形態に係る液晶装置100では、RGBの各色の階調値のうち、最小値又は中位値となる階調値のうち、いずれか一方をWの色の階調値として設定することとしている。第2実施形態に係る液晶装置100では、最小値又は中位値となる階調値のうち、いずれか一方をWの色の階調値と設定する代わりに、最小値及び中位値となる階調値の間の補間値をWの色の階調値として設定することとする。
補間値の具体的な算出方法としては、例えば、以下の補間式(1)を用いて算出することができる。
補間値=(中位値−最小値)×A+最小値・・・(1)
ただし、ここで、媒介変数Aの範囲は0<A<1である。図5は、媒介変数Aの値と補間値との関係について示すグラフである。図5において、グラフ51は、式(1)のグラフを示している。図5に示すように、0<A<1の場合、補間値の範囲は、最小値<補間値<中位値となる。媒介変数Aの値は、観察者によって調節可能としてもよい。このようにすることで、観察者は、表示画面の輝度を自分の好みに合わせて調節することができる。また、補間値の算出方法としては、上述の式(1)を用いて算出する方法に限られるものではなく、代わりに、他の補間式を用いて補間値を算出する方法を用いてもよい。
第2実施形態に係る液晶装置100では、最小値及び中位値となる階調値の間の補間値をWの色の階調値として設定することにより、中位値をWの色の階調値として設定する場合と比較して、Wの色のサブ画素SGを用いることによる純色系の色の明度・彩度の低下を抑えることができると共に、最小値をWの色の階調値として設定する場合と比較して、表示画面の輝度の向上を図ることができる。ここで、媒介変数の値としては特にA=0.5とするのが好適である。図5に示すように、媒介変数A=0.5の場合には、補間値は中位値と最小値の間の中間値となる。
また、第2実施形態に係る液晶装置100においても、輝度信号を求めて当該輝度信号を基にWの色の階調値を算出する方法を用いた一般的な液晶装置と比較して、表示画像変換部612の回路構造又はプログラムを簡単にすることができる。
[変形例]
次に、各実施形態に係る液晶装置100の変形例について述べる。本変形例は、具体的には、表示画素AGにおけるサブ画素SGの配列構成の変形例である。
図6(b)〜(d)は、表示画素AGにおけるサブ画素SGの配列構成の変形例を示す平面図である。夫々ハッチングされた領域が、夫々の色のサブ画素SGの領域を示している。図6(a)は上述したサブ画素SGの配列構成を示している。1つの表示画素AGにおけるサブ画素SGの配列構成としては、図6(a)に示す配列構成に限られるものではなく、代わりに、例えば、図6(b)〜(d)に示す配列構成とすることもできる。
図6(b)に示す配列構成では、図に示すように、Wのサブ画素SGは、L字型の形状をなしており、RGBの各色のサブ画素SGに接する構成としている。図6(c)に示す配列構成では、RGBWの各色のサブ画素SGを田の字型に配列する構成としている。また、図6(d)に示す配列構成では、RGBWの各色のサブ画素SGをデルタ配列の構成としている。
[電子機器]
次に、上述した各実施形態に係る液晶装置100を適用可能な電子機器の具体例について図7を参照して説明する。
まず、各実施形態に係る液晶装置100を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図7(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明に係る液晶装置100を適用した表示部713とを備えている。
続いて、各実施形態に係る液晶装置100を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図7(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口723とともに、本発明に係る液晶装置100を適用した表示部724を備える。
なお、各実施形態に係る液晶装置100を適用可能な電子機器としては、図7(a)に示したパーソナルコンピュータや図7(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
第1実施形態に係る液晶装置の平面図である。 第1実施形態に係る液晶装置の断面図である。 第1実施形態に係る液晶装置の回路構成を示す模式図である。 Wの色の画像信号を求める方法を示すフローチャートである。 補間式を示すグラフである。 各実施形態の液晶装置の変形例を示すサブ画素の平面図である。 各実施形態の液晶装置を適用した電子機器の例を示す図である。
符号の説明
11 導光板、 12 光源部、 13 LED、 14 反射シート、 10 照明装置、 30 液晶表示パネル、 100 液晶装置

Claims (8)

  1. 1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される液晶表示パネルと、
    入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、前記液晶表示パネルへ出力する表示画像変換部と、を備え、
    前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる色の画像信号を用いて、前記Wの画像信号を決定することを特徴とする液晶装置。
  2. 前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、最小値となる階調値を前記Wの階調値として設定することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  3. 前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、中位値となる階調値を前記Wの階調値として設定することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  4. 前記表示画像変換部は、前記RGBの画像信号より求められる前記RGBの階調値のうち、最小値及び中位値となる階調値の間の補間値を前記Wの階調値として設定することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  5. 前記表示画像変換部は、(前記中位値−前記最小値)×A(0<A<1)+前記最小値の値を前記Wの階調値として設定することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
  6. 前記表示画像変換部は、A=0.5に設定されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。
  8. 1つの表示画素が、RGB、及び、W(透明または白色)の4つのサブ画素より構成される液晶表示パネルと、入力されたRGBの画像信号を基にWの画像信号を決定して、前記液晶表示パネルへ出力する表示画像変換部と、を有する液晶装置の駆動方法であって、
    前記表示画像変換部が、前記RGBの画像信号のうち、階調値が最小値又は中位値となる画像信号を用いて、前記Wの画像信号を決定する工程を備えることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
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