JP2009192887A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＧＢ画素→ＲＧＢＷ画素の変換における単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）を回避し、かつ低電力化を図る。
【解決手段】ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１０６は、従来と同様のＷ生成回路２０１、サブピクセルレンダリング回路２０２、Ｗ生成回路２０１へＷ強度設定値２０５を送信するＷ強度算出部２０３、及びサブピクセルレンダリング部２０２で生成したＲＧＢＷ画素を元にデータを伸長し、データ伸長した量に応じてバックライトを下げる低電力バックライト制御回路２０４で構成される。入力するＲＧＢデータは、Ｗ強度算出部２０３で算出されたＷ強度でＲＧＢＷデータとされる。サブピクセルレンダリング部２０２でのデータ伸長量に応じたバックライト制御信号が生成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、高輝度化、低消費電力化を実現可能なＲＧＢＷ表示パネルモジュールで構成した表示装置における単色のくすみを改善した表示装置に係り、特に、バックライトを有する液晶表示装置に関する。

近年、ＵＭＰＣ等の超高精細な中小型ディスプレイの需要が増加傾向であり、システム電力の削減が重要な課題とされている。この様な中、従来の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブピクセル（以下、ＲＧＢ画素）に白（Ｗ）のサブピクセル（以下、Ｗ画素）を追加したＲＧＢＷ画素パネルは高輝度化が可能なために、バックライトの規模を低減することで低電力化の実現が可能であり、今後需要が増加すると考えられている。なお、ここでは、ＲＧＢ画素はＲサブピクセルとＧサブピクセルとＢサブピクセルとで構成されるカラー１画素を、またＲＧＢＷ画素はＲサブピクセルとＧサブピクセルとＢサブピクセルとＷサブピクセルで構成されるカラー１画素を意味する。複数のサブピクセルで１つのピクセル（画素）を構成する。

ＲＧＢＷ画素パネルでは、Ｗ画素を用いることで輝度を向上すること可能であるが、Ｗ画素を用いない単色表示の場合は輝度が低減する。その結果、白色と単色を表示した場合の白色に対する単色の相対輝度が低くなり、単色がくすんだ画像となることが画質劣化の要因である。この種の従来技術を開示したものとして、特許文献１を挙げることができる。
米国特許第７，２２１，３８１号明細書

従来技術においては、液晶表示パネルのγ特性を考慮して、液晶表示パネルのγ特性に依存しないＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換を行っている。このＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部では、Ｗ画素の強度を変換することでくすみを改善している。例えば、２５６階調（０〜２５５階調）表示で、ＲＧＢ画素＝（２５５，２５５，２５５）の白色をＲＧＢＷパネルで表示する場合に、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理においてＲＧＢＷ画素＝（２５５，２５５，２５５，２５５）と変換した場合に対し、ＲＧＢＷ画素＝（２５５，２５５，２５５，０）と変換した場合は、白色表示の輝度は低下する。このことはＷ画素の強度が下がることを意味する。

一方で、ＲＧＢ画素＝（２５５，２５５，０）の黄色をＲＧＢＷパネルで表示する場合は、彩度の低下を抑制する為にはＷ画素は０階調とする必要がある。その理由は、Ｗ画素を用いることで青色成分が透過するため、黄色に青みを帯びるためである。よって、黄色はＲＧＢＷ画素＝（２５５，２５５，０，０）とする必要がある。この場合、Ｗ画素の強度を下げた場合にも輝度が変化しない。

以上のことから、Ｗ画素の強度を下げた場合には白色表示の箇所の輝度は低くなるが、黄色等のＷ画素を用いない単色、２色表示の箇所は輝度は低下しないため、白色表示箇所と黄色表示箇所の相対輝度がよりＲＧＢストライプで構成された液晶表示パネルに近くなり、くすみが改善される。

図１６は、従来のＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の構成を説明する図である。このＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１２０１は、Ｗデータを生成するＷ生成回路１２０２とＲＧＢＷ画素をサブピクセル毎に処理を施すサブピクセルレンダリング回路１２０３で構成される。ここで、サブピクセルレンダリング処理について簡単に説明する。ＲＧＢ‐ＲＧＢＷ変換処理部１２０１では、ＲＧＢの２画素に対しＲＧＢＷの１画素を生成する。このため、画像の高周波成分の情報が減少する。そこで、減少した画像データの高周波成分情報を元のＲＧＢ画像データから新たに生成し、ＲＧＢＷのサブピクセル毎に処理を施す。これをサブピクセルレンダリング処理と呼ぶ。従来の回路構成の場合は、上記Ｗ生成回路においてＷ強度の設定は外部設定手段１２０４で外部より設定する。この設定は図示しないレジスタにパラメータを入力して保持することで行われる。

なお、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１２０１は、サブピクセルレンダリング回路１２０３から上記のＲＧＢＷ画素を出力すると共に、Ｗ生成回路１２０２からバックライト制御信号（ＢＬ制御信号）を出力する。

上記のように、従来は、Ｗ強度のパラメータ設定は外部からレジスタ設定する必要がある。つまり、データに応じてＷ強度の設定は変化しないため、例えばＷ強度を強くする設定とした場合は画像は全体的に輝度が高くなるが、Ｗ画素を用いている画素と単色画素の相対輝度が大きくなるために単色箇所は相対的に暗くなる。これとは逆に、Ｗ強度を弱くする設定とした場合は、Ｗ画素を用いている画素と単色画素の相対輝度が小さくなるが、画像は全体的に輝度が低くなる。

本発明の目的は、ＲＧＢ画素→ＲＧＢＷ画素の変換における単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）を回避し、かつ低電力化を図った表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部にＲＧＢＷのサブピクセルが配置されてマトリクス状のカラー画素を備えた薄膜トランジスタ基板と、前記ＲＧＢＷのサブピクセルに対応したＲＧＢＷのカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板からなるＲＧＢＷ液晶表示パネルと、前記ＲＧＢＷ液晶表示パネルの背面に設置して、当該ＲＧＢＷ液晶表示パネルを照明するバックライトモジュールとを備えたＲＧＢＷパネルモジュールで構成される。

本発明は、前記走査線に水平走査信号を印加する走査ドライバと、前記データ線に前記走査線数分の階調電圧を出力するデータドライバと、前記データドライバにＲＧＢデータを送信するＣＰＵ／ＭＰＵを有し、
前記データドライバは、ＲＧＢデータをＲＧＢＷデータに変換するＲＧＢ‐ＲＧＢＷ変換回路を有し、
前記ＲＧＢ‐ＲＧＢＷ変換回路は、ＲＧＢの１画素の階調番号に対するＷ強度の比率の変更可能とするＷ強度設定回路を有し、
前記Ｗ強度設定回路のＷ強度設定値は、映像信号のフレーム毎の画像データの彩度画素の比率に応じて決定されることを特徴とする。

ＲＧＢ画素→ＲＧＢＷ画素の変換における単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）が回避され、かつ低電力化が実現される。

以下、本発明の最良の実施形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。本発明の表示装置は、複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部にＲＧＢＷのサブピクセルが配置されてマトリクス状のカラー画素を備えた薄膜トランジスタ基板と、前記ＲＧＢＷのサブピクセルに対応したＲＧＢＷのカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板からなるＲＧＢＷ液晶表示パネルと、
前記ＲＧＢＷ液晶表示パネルの背面に設置して、当該ＲＧＢＷ液晶表示パネルを照明するバックライトモジュールとを備えたＲＧＢＷパネルモジュールで構成される。

図１〜図５を用いて本発明の実施例１を説明する。実施例１は、画像データの彩度画素の比率とＷ画素の比率（例えば、１フレーム画像内の個数の比率）に応じて、Ｗ（白）強度とＢＬ（バックライト）輝度率を設定することを特徴とする。図１は、本発明の表示装置の実施例１を説明するための液晶表示装置のデータドライバの構成図である。図２は、図１のＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の構成図である。図３は、図２におけるＷ強度算出回路においてＷ強度を算出する方法を説明する図である。図４は、図２におけるＷ強度算出回路の構成図である。図５は、図２における低電力バックライト制御回路の詳細な構成図である。彩度画素とは、ＲＧＢを１カラー画素とした場合に、その１カラー画素が白や灰色や黒ではない、赤みや緑みや青みをおいた画素をいう。詳細は、以下で定義する。

図１中のデータドライバ１０１は、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１０６を構成する。図２は、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１０６の構成図であり、従来のＷ生成回路２０１、サブピクセルレンダリング回路２０２と、Ｗ生成回路２０１へＷ強度設定値２０５を送信するＷ強度算出部２０３、及びサブピクセルレンダリング部２０２で生成したＲＧＢＷ画素を元にデータを伸長し、データ伸長した量に応じてバックライトを下げる低電力バックライト制御回路２０４を構成する。図１において、符号１０２はシステムＩＦ、１０３はコントロールレジスタ、１０４はグラフィックＲＡＭ、１０５はタイミング生成部、１０７は階調電圧生成部、１０８はデコーダ、１０９はＰＷＭ生成部、１１０は制御プロセッサ、１１１はパネルモジュール、１１２はＲＧＢＷ液晶パネル、１１３はバックライトモジュールを示す。通常のデータドライバに有するそれぞれの構成回路等の機能は既知であるので詳しい説明は省略する。以下、本実施例に特有の構成部分について説明する。データの伸張とは、データのヒストグラム（横軸がデータの値、縦軸がデータの出現度頻度）の横軸方向にそのデータの分布を伸張するように各データを変換することをいう。

図３は、前記Ｗ強度算出回路におけるＷ強度を算出する方法の説明図で、図３（ａ）はＷ強度ｖｓ.ＢＬ強度の関係を図示したものである。図３（ａ）において斜線部分が、Ｗ強度に対してＢＬ強度の取り得る領域を示している。Ｗ強度が大きいほどＢＬ電力の取り得る範囲は広がり、つまりＢＬ強度の最小値が低くなる。逆に、Ｗ強度が小さい場合は、ＢＬ電力の取り得る範囲は狭まり、つまりＢＬ強度の最小値が高くなる関係にある。ここで、ＢＬ強度＝ＢＬ強度（ｍｉｎ）＋ＢＬ強度（ｗ平均）３０１となる。この内、第一項のＢＬ強度（ｍｉｎ）は、Ｗ強度で表され、ＢＬ強度（ｍｉｎ）＝１／（１＋Ｗ強度）３０２の関係にある。ここでＷ強度３０３の算出方法は図３（ｂ）に示す通り、画像データの彩度面積比（個数比、存在比）に応じて決定する。彩度面積比の算出式は数式１の通りである。

（数式1）
彩度面積比＝黒画素を除いた彩度画素数(＊１)／黒画素を除いた画素数(＊２)
＊１：「黒画素を除いた画素＝サブピクセルＭＡＸ≦黒閾値」において「彩度画素＝（サブピクセルＭＡＸ‐サブピクセルＭＩＮ）＞彩度閾値」の全画素数
＊２：「黒画素を除いた画素＝サブピクセルＭＡＸ≦黒閾値」の全画素数
但し、黒閾値は０階調〜２５５階調を取り得る値であり、２５５階調を１００％とした場合に、３０％以下程度が望ましい。また、彩度閾値は０〜２５５階調を取り得る値であり、２５５階調を１００％とした場合に、５０％〜１００％程度が望ましい。また彩度は最大ピクセル-最小ピクセルとしたが、その他の彩度を示す指標、例えば（最大ピクセル−最小ピクセル）／最大ピクセルとしても構わない。数式１は、例えば、彩度の比率が高い場合はＷ強度が小さくなり、彩度の比率が低い場合はＷ強度が大きくなる。

一方、ＢＬ強度（ｗ平均）は、画像データの白色輝度の平均値を示す値であり、前記ＢＬ強度(ｗ平均)の算出式は（数式２）の通りである。

（数式２）
ＢＬ強度（ｗ平均)＝１−｛Σ（黒画素を除いた（サブピクセルＭＩＮ
値／サブピクセルＭＡＸ値）γ(＊３)）／黒画素を除いた全画素数（＊４）｝
＊３：「黒画素を除いた画素＝サブピクセルＭＡＸ≦黒閾値」の画素で、（サブピクセルＭＩＮ／サブピクセルＭＡＸ）にγ値で累乗した値の加算値
＊４：「黒画素を除いた画素＝サブピクセルＭＡＸ≦黒閾値」の全画素数
但し、黒閾値は０階調〜２５５階調を取り得る値である。また、彩度閾値は０〜２５５階調を取り得る値である。例えば、白色輝度の平均値が高い場合は、画像データはＷ画素を多く使用する為、画像データは全体的に彩度が低い。この場合、ＢＬ強度（ｗ平均）は小さく設定することでＢＬ電力を下げることが可能となる。これとは逆に、白色輝度の平均値が低い場合は、画像データはＷ画素の使用率が少ない為、画像データは全体的に彩度が高くなる。この場合、ＢＬ強度（ｗ平均）は大きく設定することで彩度の高い画像が相対的に暗くなることを回避する。

以上の様にして算出したＢＬ強度（ｍｉｎ）とＢＬ強度（ｗ平均）を用いることで、彩度が高い画像では、Ｗ画素を使用する表示箇所と比較して相対的に暗くなる、所謂くすみによる画質劣化を回避可能とする。また、彩度が低い画像の場合にはＢＬ電力を低くすることが可能となり低電力化が可能となる。

図４は、図２のＷ強度算出回路の詳細な構成図であり、図３に示した方法の実現手段をブロック図として表したものである。また、図５は、図２における低電力バックライト制御回路２０４の詳細な構成図であり、図２のサブピクセルレンダリング回路２０２から出力されたＲＧＢＷ画像と図４から算出されたＢＬ強度を入力し、バックライト処理を行う実現手段を記したものである。

図４においてＲＧＢＷデータは、入力されたＲＧＢＷデータを１画素とした場合に前記１画素の内の最大階調を算出し、フレーム毎の画像データのヒストグラムを算出する。前記ヒストグラム情報から、ＲＧＢＷ上位Ｎ％（Ｎ％は、０％〜１００％の実数）に相当する閾値階調を算出する。選択データの取り得る最大階調値、例えば８ビットデータであれば２５５階調といった階調値を前記閾値階調で除算した値をデータ伸長係数とし、前記ＲＧＢＷデータに前記データ伸長係数を乗算することでデータ伸長し、前記データ伸長係数の逆数をパネルのガンマ特性のガンマ値で累乗した値をバックライト輝度率として算出し、算出した前記Ｗ強度設定値に基づいたバックライト輝度率との乗算によりバックライト輝度を決定する。

本実施例により、彩度が高い画像はＷ強度を低くし更にバックライト輝度を向上することによって、バックライト電力は増加するが彩度と輝度が低くなることを回避できる。この場合、ＲＧＢＷ画素の問題であった単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）は回避される。また、彩度が低い画像は、Ｗ強度を高くしても彩度に影響が少ないため、Ｗ強度を高く設定することで輝度が向上する。この場合、従来と同等の輝度とする場合は、バックライト輝度を低減することが可能であるため、低電力化が実現できる。

次に、図１、図２、および図６〜図８を用いて本発明の実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様にＷ強度とＢＬ強度を設定することを特徴とし、且つＷ強度を算出するための画像データの彩度比率とＷ強度の関係式は、コンピュータ・グラフィクス画像・ユーザ・インタフェース画像（ＣＧ／ＵＩ画像）と自然画／動画像において夫々独立した関係式を持ち、レジスタ設定により前記画像データの彩度比率とＷ強度の関係式を選択することを特徴する。

実施例２の図１、図２は実施例１と同等である。図６は、図２のＷ強度算出部においてＷ強度を算出する実施例２の方法を説明する図である。図６は、前記実施例の図３とは図３（ｂ）において異なり、それ以外は同じである。図６（ｂ）はＷ強度ｖｓ彩度面積比を示すものであるが、自然画／動画モード６０３とＣＧ／ＵＩ画像モード６０６で異なる関係式を持つ。ＣＧ／ＵＩ画像モード６０６の場合は、図の彩度面積比を示す横軸においてＰ点（０≦Ｐ＜１の実数）でＷ強度は０となる。よって、ＣＧ／ＵＩ画像の場合には、彩度比率が少なくても、Ｗ強度を小さく設定する。

図７は、図２のＷ強度算出部の実施例２の構成図である。図７は、図６の方法を実現するブロック図を表したものである。図７において、Ｗ強度算出部２０３は、表示データであるＲＧＢデータ７０１と黒閾値７０４を入力する黒閾値判定部７０６、γ設定値を入力する（ＭＩＮ／ＭＡＸ）γ算出部７０７、フレーム信号（ＶＳＹＮＣ）７０３を入力するΣ（ＭＩＮ／ＭＡＸ）γ算出部７０８、黒画素を除いた画素をカウントするカウンタ７０９、ＢＬ強度（ｗ平均）算出部７１０、彩度閾値７０５とフレーム信号（ＶＳＹＮＣ）７０３および黒閾値判定部７０６を入力する彩度画素カウンタ７１１、彩度面積比算出部７１２、Ｗ強度算出部７１３、ＢＬ強度（ｍｉｎ）算出部７１４で構成される。

また、図８は、図２の低電力バックライト制御部の実施例２の実現手段の構成図である。この低電力バックライト制御部２０４は、表示データであるＲＧＢＷデータ８０１を入力する最大値算出部８０７、最大値算出部８０７の出力とフレーム信号（ＶＳＹＮＣ）８０２、切捨て画素率設定値１・２、ＢＬ強度判定部８０４の出力を受けるヒストグラム計数部８０８、選択データ設定点（５点）を入力して選択データ設定値（１６点）８１０をヒストグラム計数部８０８に出力する選択データ値算出部８０９、２５５/選択データ値設定部８１１、表示データ×表示データ伸張計数計算部８１２、オーバーフローデータ処理部８１３、小数点切捨て部８１４、選択テーブル８１５、係数（ＢＬ強度/２５５）算出部８１６で構成される。

図８において、伸張表示データ８１３はオーバーフローデータを処理するブロックであり、図８中の表にまとめたように、のこの伸張表示データ８１３が１００％では階調が２５５で、選択データ値は２５５、バックライト制御信号（輝度率）は２５５（１００％）とする。伸張表示データ８１３が１３０％の場合は、選択データ値は１７９、バックライト制御信号（輝度率）は１１７（７０％）となる。

本実施例によっても、彩度が高い画像はＷ強度を低くし更にバックライト輝度を向上することによって、バックライト電力は増加するが彩度と輝度が低くなることを回避でき、ＲＧＢＷ画素の問題であった単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）は回避される。また、彩度が低い画像は、Ｗ強度を高くしても彩度に影響が少ないため、Ｗ強度を高く設定することで輝度が向上する。この場合、従来と同等の輝度とする場合は、バックライト輝度を低減することが可能であるため、低電力化が実現できる。

次に、図１、図２、図６、図９〜図１１を用いて本発明の実施例３を説明する。実施例３は、実施例２と同様にＣＧ／ＵＩ画像と自然画／動画像において夫々独立した彩度比率とＷ強度の関係式を持ち、且つ前記２つの関係式は、画像データがＣＧ／ＵＩ画像に特徴的な画像あるか、自然画／動画像に特徴的な画像であるかを自動検出して決定することを特徴とする。図１、図２は実施例１と同等である。

図９は、実施例２で説明した図６の彩度比率とＷ強度の関係式を、画像がＣＧ／ＵＩ画像に特徴的な画像であるか、もしくは自然画/動画像に特徴的な画像であるかを判定するための方法を示す図である。図９（ａ）は液晶パネル９０１の画面を１６分割した場合の例を示している。各領域１〜１６の白画素（但し、白画素＝Ｒ，Ｇ，Ｂ画素が夫々白閾値以上である場合を示す）９０３の比率と彩度画素（ここでは、黄色ＢＯＸ表示箇所９０２）の比率（但し、白画素＝Ｒ，Ｇ，Ｂ画素が夫々白閾値以上である場合を示す）を累積し、分割領域の１領域以上が、以下の条件１、２を満たした場合には、ＣＧ／ＵＩモードとなる。この関係を図９（ｂ）にモード選択条件９０４として示す。また、下記条件の白閾値は０〜２５５の範囲であり、１８０〜２５０の範囲が望ましい。また下記条件の黒閾値は０〜２５５の範囲であり、３０以下が望ましい。また下記条件の白比率閾値は０％〜１００％の範囲であり、５０％に設定するのが望ましい。また、下記条件の彩度比率閾値は０％〜１００％の範囲であり、１〜５％に設定するのが望ましい。

条件１：領域内の白画素数（但し「白画素＝各サブピクセル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）≧白閾値」の画素数）が領域内の黒画素を除いた画素数（但し、「黒画素を除いた画素数＝サブピクセルの最大値≧黒閾値」の画素）に対し、白比率閾値設定以上ある場合。

条件２：領域内の彩度画素数（但し、「彩度画素＝（サブピクセルＭＡＸ‐サブピクセルMIN）≧彩度閾値」の画素）が領域内の黒画素を除いた画素数（但し、「黒画素を除いた画素数＝サブピクセルの最大値≧黒閾値」の画素）に対し、彩度比率閾値設定以上ある場合

上記の２条件以外の場合には、自然画／動画モード９０６となる。前記２つのモードの彩度面積比ｖｓ．Ｗ強度の関係を図９（ｃ)に示す。ＣＧ／ＵＩ画像の場合９０５、背景が白色に対し、彩度の高い文字などパターンが多く存在する。この場合、表示データ全体の白画素比率と彩度画素の比率を比較した場合、彩度の比率は低く設定される。しかしながら、背景に白画素が多く存在すると、彩度の高い箇所は少なくても、くすみの発生は顕著となる。よって、画像を領域に分割し、彩度画素をより強調することで、上記パターンを救済可能となる。

更に、図１０は、実施例３におけるＷ強度算出部の構成図である。Ｗ強度算出部２０３は、表示データであるＲＧＢデータ１００１と黒閾値１００４を入力する黒閾値判定部１００６、γ設定値を入力する（ＭＩＮ／ＭＡＸ）γ算出部１００７、フレーム信号（ＶＳＹＮＣ）１００３を入力するΣ（ＭＩＮ／ＭＡＸ）γ算出部１００８、黒画素を除いた画素をカウントするカウンタ１００９、ＢＬ強度（ｗ平均）算出部１０１０、彩度閾値１００５とフレーム信号（ＶＳＹＮＣ）１００３および黒閾値判定部１００６、白閾値１０１６、白画素比率閾値１０１７、彩度画素比率閾値１０１８、領域選択信号（１〜４）１０１９〜１０２２を入力するモード算出部１０１１、彩度面積比算出部１０１２、Ｗ強度算出部１０１３、ＢＬ強度（ｍｉｎ）算出部１０１４で構成される。

図１０の構成により、ＢＬ強度２０６、Ｗ強度設定値２０５が得られる。このＢＬ強度２０６は、低電力BL制御部の制御信号となり、Ｗ強度設定値２０５は、Ｗ生成（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ）での制御信号となる。

図１１は、実施例３におけるＷ強度算出部を構成するモード算出部の回路構成を示すものである。尚、図１１では、説明を簡易にするため、領域分割を４分割とした場合を示している。図１１に示したモード算出部は、彩度画素判定部１１０１、白画素判定部１１０２、彩度画素カウンタ（１）１１０３、彩度画素カウンタ（２）１１０４、彩度画素カウンタ（３）１１０５、彩度画素カウンタ（４）１１０６、白画素カウンタ（１）１１０７、白画素カウンタ（２）１１０８、白画素カウンタ（３）１１０９、白画素カウンタ（４）１１１０、白画素最大値選択部１１１１、彩度カウンタ選択値１１１２、彩度画素比率判定部１１１３、白画素比率判定部１１１４、ＣＧ/ＵＩモード選択判定部１１１５、彩度全画素カウンタ１１１６で構成される。

図１１の構成により、モード選択信号とc信号が得られる。このc信号は、図１０に示す１０１２の彩度面積比(=c/a)算出部に入力され、彩度面積を算出する為に利用される。

本実施例によっても、彩度が高い画像はＷ強度を低くし更にバックライト輝度を向上することによって、バックライト電力は増加するが彩度と輝度が低くなることを回避でき、ＲＧＢＷ画素の問題であった単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）は回避される。また、彩度が低い画像は、Ｗ強度を高くしても彩度に影響が少ないため、Ｗ強度を高く設定することで輝度が向上する。この場合、従来と同等の輝度とする場合は、バックライト輝度を低減することが可能であるため、低電力化が実現できる。

次に、図１、図５、図１２〜図１５により本発明の実施例４を説明する。実施例４は、彩度ヒストグラムに応じてＷ強度を決定して、前記Ｗ強度に応じてＲＧＢからＲＧＢＷ画素に変換することで原理的に高彩度な画像のくすみを完全に抑制する事を特徴とする。更に、低電力ＢＬ制御をサブピクセルレンダリング処理部の手前に配置することで、サブピクセルレンダリング処理（減少した画像データの高周波成分の生成）で施した画像の高精細度化の効果を損なわい事を特徴とする。図１の全体モジュール構成と図５の低電力バックライト制御部は実施例１と同等である。

図１２は、図１におけるＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の実施例４の構成図である。ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１０６は、従来のサブピクセルレンダリング回路１３０４と、ＲＧＢ画素から彩度ヒストグラムを解析しＷ強度を算出するＷ強度算出回路１３０３と、前記Ｗ強度算出部で算出されたＷ強度を元にＲＧＢＷデータを生成するＷ生成回路１３０１（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換）と、ＲＧＢＷデータのデータ伸長した量に応じてバックライトを下げる低電力バックライト制御回路１３０２で構成される。実施例４では、このＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部１０６の構成が、実施例１〜実施例３とは異なり、Ｗ生成部（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換）１３０１とサブピクセルレンダリング部１３０４の間に低電力バックライト制御部を構成する。

図１３は、図１２におけるＷ強度算出回路においてＷ強度を算出する方法を説明する図である。図１３（ａ）はＷ強度ｖｓ．ＢＬ強度の関係を図示したものである。図１３（ａ）において、太線部分がＷ強度に対してＢＬ強度の取り得る値を示している。Ｗ強度が大きいほどＢＬ電力は下がり、逆にＷ強度が小さい場合はＢＬ電力は高くなる関係にある。ここで、ＢＬ強度＝１／（１＋Ｗ強度）の関係にある。また、Ｗ強度の算出方法は図１３（ｂ）に示す通り、横軸を彩度値（ＭＡＸ‐ＭＩＮ／２）、縦軸をＷ強度としたグラフであり、前記彩度値に応じてＷ強度を決定する。ここで前記彩度データは、ヒストグラム解析により決定する。ここで、彩度値を（ＭＡＸ‐ＭＩＮ／２）とした理由について以下で説明する。

Ｗ強度算出回路の入力データを（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、Ｗ生成回路（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換）の出力データを（Ｒ‘、Ｇ’、Ｂ‘、Ｗ）、前記出力データ（Ｒ’、Ｇ‘、Ｂ’、Ｗ）に相当する擬似的なＲＧＢデータ（Ｒ“，Ｇ”，Ｂ“）、Ｗ強度＝Ｗｓｔ（但し、０≦Ｗｓｔフレーム統合１）とした場合、以下の関係式が成り立つ。
Ｒ“＝Ｒ‘＋Ｗ （Ｇ”，Ｂ"も同様）
但し、上記ではγ特性をγ＝１とした場合とする。

ここで、前記（Ｒ“，Ｇ”，Ｂ“の輝度は、入力データの輝度を（１＋Ｗ強度）倍した輝度と等しくするので、
Ｒ“＝Ｒ‘＋Ｗ＝(１＋Ｗｓｔ)×Ｒ （Ｇ”，Ｂ"も同様） ・・・（式１）
また、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の最小値をＭＩＮ、ＲＧＢＷ変換後の（Ｒ‘、Ｇ’、Ｂ’）の最小値をＭＩＮ'とすると、
ＭＩＮ‘＋Ｗ＝(１＋Ｗｓｔ)＊ＭＩＮ
である。

更に、画質評価の結果から、Ｗ値はＭＩＮ’と等しくすることが最適である。よって、以下の式２が成り立つ。
ＭＩＮ‘＋Ｗ＝２Ｗ ＝(１＋Ｗｓｔ)×ＭＩＮ
∴ Ｗ＝（１＋Ｗｓｔ）×ＭＩＮ／２ ・・・（式２）
式１、式２より、
Ｒ‘＝(１＋Ｗｓｔ)×（Ｒ‐ＭＩＮ／２）
となる。ここで、Ｒ'の取りうる最大諧調は２５５であるので、
（１＋Ｗｓｔ）×（Ｒ‐ＭＩＮ／２）＜２５５
∴ Ｗｓｔ<２５５／(Ｒ−ＭＩＮ／２)−１
上記Ｗｓｔが最小となるのは、Ｒ＝ＭＡＸとなる場合なので、
Ｗｓｔ＝２５５／(ＭＡＸ−ＭＩＮ／２)−１
（但し、０≦Ｗｓｔ≦１）・・・（式３）
となる。またγ特性を考慮すると、
輝度値＝（階調番号／２５５）γ
（但し、０≦階調番号≦２５５）であるので、上記（式３）の階調値（２５５、ＭＡＸ、ＭＩＮ）をγ特性に直すと
Ｗｓｔ＝１／(ＭＡＸ／２５５) γ−(ＭＩＮ／２５５) γ／２)−１
（但し、０≦Ｗｓｔ≦１）
となる。

以上の説明により、彩度値を(ＭＡＸ−ＭＩＮ／２)とし、Ｗ強度（Ｗｓｔ）は、（式３）から算出される。

次に、図１４は、Ｗ強度の算出、及びＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換のフローを説明する図である。図１４において、（１）彩度ヒストグラムを算出・・・彩度（ＭＡＸ-ＭＩＮ）１５０６の累積値を算出する：１５０１。次いで、（２）閾値算出・・・彩度（ＭＡＸ-ＭＩＮ）の累積値から上位Ｎ％に相当する彩度閾値１５０５を算出する：１５０２。その後、（３）Ｗ強度を算出する・・・彩度閾値からＷ強度１５０７を算出する：１５０３。そして、（４）ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換をする・・・算出したＷ強度（Ｗｓｔ）を用いて、ＲＧＢデータからＲＧＢＷを算出する・・・１５０４。この変換式は図１４に符号１５０８として示す。

図１５は、実施例４におけるＷ強度算出部及びＷ生成部（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換）部を実現する構成を説明するブロック図である。Ｗ強度算出部１３０３は、最大・最小値算出部（０＜彩度値＜２５５）１６０５、彩度値算出部１６０６、彩度ヒストグラム計数部１６０７、Ｗ強度算出部（０＜Ｗ強度＜１）１６０８、１（１＋Ｗ強度）算出部１６０９で構成される。また、Ｗ生成部１３０１は、最小値ＭＩＮ算出部１６１０、Ｗデータ算出部１６１１で構成される。

図１５の構成により、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換とＢＬ強度１３０６が得られる。このＢＬ強度１３０６は低電力ＢＬ制御部１３０２に供給されて、バックライトの強度を制御する。

本実施例によっても、彩度が高い画像はＷ強度を低くし更にバックライト輝度を向上することによって、バックライト電力は増加するが彩度と輝度が低くなることを回避でき、ＲＧＢＷ画素の問題であった単色の輝度低減による画質劣化（くすみ）は回避される。また、彩度が低い画像は、Ｗ強度を高くしても彩度に影響が少ないため、Ｗ強度を高く設定することで輝度が向上する。この場合、従来と同等の輝度とする場合は、バックライト輝度を低減することが可能であるため、低電力化が実現できる。

本発明の表示装置の実施例１を請求項するための液晶表示装置のデータドライバの構成図である。 図１のＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の構成図である。 図２におけるＷ強度算出回路においてＷ強度を算出する方法を説明する図である。 図２におけるＷ強度算出回路の構成図である。 図２における低電力バックライト制御回路の詳細な構成図である。 図２のＷ強度算出部においてＷ強度を算出する実施例２の方法を説明する図である。 図２のＷ強度算出部の実施例２の構成図である。 図２の低電力バックライト制御部の実施例２の実現手段の構成図である。 実施例２で説明した図６の彩度比率とＷ強度の関係式を、画像がＣＧ／ＵＩ画像に特徴的な画像であるか、もしくは自然画/動画像に特徴的な画像であるかを判定するための方法を示す図である。 実施例３におけるＷ強度算出部の構成図である。 実施例３におけるＷ強度算出部を構成するモード算出部の回路構成を示すものである。 図１におけるＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の実施例４の構成図である。 図１２におけるＷ強度算出回路においてＷ強度を算出する方法を説明する図である。 Ｗ強度の算出、及びＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換のフローを説明する図である。 実施例４におけるＷ強度算出部及びＷ生成部（ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換）部を実現する構成を説明するブロック図である。 従来のＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部の構成を説明する図である。

符号の説明

１０１・・・データドライバ、１０２・・・システムＩＦ、１０３・・・コントロールレジスタ、１０４・・・グラフィックＲＡＭ、１０５・・・タイミング生成部、１０６・・・ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換処理部、２０１・・・Ｗ生成回路、２０２・・・サブピクセルレンダリング回路、２０３・・・Ｗ強度算出部、２０４・・・低電力バックライト制御回路、２０５・・・Ｗ強度設定値。

Claims (17)

1. 複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部に対応して赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）白（Ｗ）のサブピクセルを含むカラー画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
   前記表示パネルを照明するバックライトとを備えた表示装置であって、
   前記走査線に水平走査信号を印加する走査ドライバと、前記データ線に前記走査線数分の階調電圧を出力するデータドライバと、前記データドライバにＲＧＢデータを送信する処理装置とを有し、
   前記データドライバは、ＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢデータをＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとＷサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢＷデータに変換する変換回路を有し、
   前記変換回路は、ＲＧＢの１画素の階調番号に対するＷ強度の比率を変更可能とするＷ強度設定回路を有し、
   前記Ｗ強度設定回路のＷ強度設定値は、フレーム毎のＲＧＢデータの彩度画素の比率に応じて決定されることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１において、
   前記Ｗ強度設定回路に送信するための前記Ｗ強度設定値を算出するＷ強度算出回路を有し、
   前記Ｗ強度算出回路は、前記データドライバの入力データと前記変換回路の間に設けてあり、
   前記Ｗ強度算出回路は、前記フレーム毎のＲＧＢデータの最小階調と最大階調の比率から白階調比率を算出し、フレーム毎の白階調比率の平均値を算出し、前記白画素比率の平均値と前記Ｗ強度設定値に基づいて、バックライト輝度率を算出することを特徴する表示装置。
3. 請求項２において、
   前記変換回路から出力したＲＧＢＷデータは、前記ＲＧＢＷデータを１画素とした場合に前記１画素の最大階調を算出し、フレーム毎のＲＧＢデータのヒストグラムに基づき、前記ヒストグラムの上位Ｎ％（Ｎ％は、０％〜１００％の実数）に相当する閾値階調を算出し、ＲＧＢデータの取り得る最大階調値を前記閾値階調で除算した値を伸長係数とし、前記ＲＧＢＷデータに前記伸長係数を乗算して前記ヒストグラム上のＲＧＢデータの分布が横軸方向に伸張するようにデータを伸長し、前記伸長係数の逆数を表示パネルのガンマ特性のガンマ値で累乗した値をバックライト輝度率として算出し、算出した前記Ｗ強度設定値に基づいたバックライト輝度率との乗算によりバックライト輝度を決定する制御回路を有することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１において、
   前記彩度画素は、各ＲＧＢデータのサブピクセルデータの最大値と最小値の差分が、設定した彩度閾値（０以上の整数）以上の画素であり、
   前記彩度画素の比率は、各ＲＧＢデータのサブピクセルの最大階調が黒閾値（０以上の整数）以上である黒画素を除いた画素の1フレーム内の数に対する彩度画素の数であることを特徴とする表示装置。
5. 請求項２において、
   前記白画素比率の平均値は、前記データドライバに入力された１フレーム毎のＲＧＢデータにおいて最大階調が黒閾値（０以上の整数）以上である黒画素を除いた画素において算出することを特徴とする表示装置。
6. 請求項４又は５において、
   前記データドライバは、レジスタを備え、
   前記彩度閾値、前記黒閾値は、前記データドライバの外部から前記レジスタに設定されることを特徴とする表示装置。
7. 複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部に対応して赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）白（Ｗ）白（のサブピクセルを含むカラー画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
   前記表示パネルを照明するバックライトとを備えた表示装置であって、
   前記走査線に水平走査信号を印加する走査ドライバと、前記データ線に前記走査線数分の階調電圧を出力するデータドライバと、前記データドライバにＲＧＢデータを送信する処理装置とを有し、
   前記データドライバは、ＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢデータをＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとＷデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢＷデータに変換する変換回路を有し、
   前記変換回路は、ＲＧＢ１画素の階調番号に対するＷ強度の比率を変更可能とするＷ強度設定回路を有し、
   前記Ｗ強度設定回路のＷ強度設定値は、フレーム毎のＲＧＢデータの彩度画素の比率に応じて決定され、前記彩度画素の比率に対するＷ強度の算出する複数の関係式を持つことを特徴とする表示装置。
8. 請求項７において、
   前記彩度画素の比率に対するＷ強度の算出する前記複数の関係式の内、一つは静止画像・動画像用であり、一つはコンピュータ・グラフィクス画像・ユーザ・インタフェース画像用であることを特徴とする表示装置。
9. 請求項７又は８において、
   前記データドライバは、レジスタを備え、
   前記彩度画素の比率に対するＷ強度の算出する前記複数の関係式は、前記データドライバの外部から前記レジスタに設定されることを特徴とする表示装置。
10. 請求項１において、
    前記彩度画素は、前記データドライバに入力される各ＲＧＢデータのサブピクセルデータの最大値と最小値の差分が設定した彩度閾値以上の画素であることを特徴とする表示装置。
11. 複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部に対応して赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）白（Ｗ）のサブピクセルを含むカラー画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
    前記表示パネルを照明するバックライトとを備えた表示装置であって、
    前記走査線に水平走査信号を印加する走査ドライバと、前記データ線に前記走査線数分の階調電圧を出力するデータドライバと、前記データドライバにＲＧＢデータを送信する処理装置とを有し、
    前記データドライバはＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢデータをＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとＷサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢＷデータに変換する変換回路を有し、
    前記変換回路は、ＲＧＢ１画素の階調番号に対するＷ強度の比率を変更可能とするＷ強度設定回路を有し、
    前記Ｗ強度設定回路のＷ強度設定値は、フレーム毎のＲＧＢデータの彩度画素の比率に応じて決定され、前記彩度画素の比率に対するＷ強度を算出するための複数の関係式を有し、
    前記複数の関係式の決定方法は、フレーム毎のＲＧＢデータをＸ個領域（Ｘは１以上の自然数）に分割し、前記Ｘ個領域の領域毎の各ＲＧＢデータのサブピクセルデータの最大値と最小値の差分が設定した彩度閾値（０以上の整数）以上の彩度画素と、各ＲＧＢデータが設定した白閾値（０以上の整数）以上の白画素の比率で決定することを特徴とする表示装置。
12. 請求項１１において、
    前記彩度画素の比率に対するＷ強度を算出する複数の関係式の内、一つは静止画像・動画像用であり、一つはコンピュータ・グラフィクス画像・ユーザ・インタフェース画像用であり、
    静止画像・動画像の前記関係式から、前記コンピュータ・グラフィクス画像とユーザ・インタフェース画像へ切り替わり条件は、前記領域毎の内、少なくとも１領域で前記彩度画素の比率が彩度比率閾値（０から１の実数）以上であり、且つ前記白画素の比率が白比率閾値（０から１の実数）以上であることを特徴とする表示装置。
13. 請求項１１又は１２において、
    前記ドライバは、レジスタを備え、
    前記Ｘ個領域、前記彩度閾値、前記白閾値、前記彩度比率閾値、前記白比率
    閾値は、前記データドライバの外部から前記レジスタに設定されることを特徴とする表示装置。
14. 複数のデータ線と、該データ線と交差する複数の走査線を有し、前記データ線と前記走査線の交差部に対応して赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）白（Ｗ）のサブピクセルを含むカラー画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
    前記表示パネルを照明するバックライトとを備えた表示装置であって、
    前記走査線に水平走査信号を印加する走査ドライバと、前記データ線に前記走査線数分の階調電圧を出力するデータドライバと、前記データドライバにＲＧＢデータを送信する処理装置とを有し、
    前記データドライバは、ＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢデータをＲサブピクセルデータとＧサブピクセルデータとＢサブピクセルデータとＷサブピクセルデータとを含む１カラー画素分のＲＧＢＷデータに変換する変換回路を有し、
    前記変換回路はＲＧＢ１画素の階調番号に対するＷ強度の比率を変更可能とするＷ強度設定回路を有し、
    前記Ｗ強度設定回路のＷ強度設定値は、各ＲＧＢデータのサブピクセルデータの最大値と最小値の差分から算出する彩度値のフレーム毎のヒストグラムにより算出した前記ヒストグラムの上位Ｎ％（Ｎ％は、０％〜１００％の実数）に相当する閾値に準じて決定することを特徴とする表示装置。
15. 請求項１４において、
    前記Ｗ強度設定回路に送信するための前記Ｗ強度設定値を算出するＷ強度算出回路を有し、
    前記Ｗ強度算出回路は、各ＲＧＢデータのサブピクセルデータの最大値と最小値の差分から算出する彩度値のフレーム毎のヒストグラムにより算出した前記ヒストグラムの上位Ｎ％（Ｎ％は、０％〜１００％の実数）に相当する閾値を算出することを特徴とする表示装置。
16. 請求項１４又は１５において、
    前記Ｗ強度設定回路は、Ｗ強度に応じてＲＧＢデータの最小値からＷデータを決定し、前記Ｗ強度設定回路から出力されるＲＧＢＷデータは、変換前のＲＧＢデータを（１＋Ｗ強度）（但し、０≦Ｗ強度≦１）倍した値であることを特徴とする表示装置。
17. 請求項１４乃至１６の何れかにおいて、
    前記Ｗ強度算出回路から出力されるバックライト強度は、１／(１＋Ｗ強度)（但し、０≦Ｗ強度≦１）倍した値であることを特徴とする表示装置。