JP2019008019A - 信号処理装置及びそれを備える表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示性能を維持しながら、消費電力が低減された液晶表示装置を提供する。【課題を解決する手段】赤色、緑色及び青色画素値を含む第1画像信号を受信し、第1画像信号に基づいて、1フレーム分の伸長係数値を決定する伸長係数演算回路と、第1画像信号と伸長係数値を受信する画像信号処理回路と、を備え、画像信号処理回路は、第1画像信号を赤色、緑色、青色及び白色画素値を含む第2画像信号に変換する画像信号変換回路と、第2画像信号を伸長係数値に基づいて伸長する伸長処理回路と、伸長された第2画像信号を解析して、第2画像信号に含まれる赤色、緑色及び青色が所定の閾値以下であるか否かを判定する画像信号解析回路と、第2画像信号に含まれる赤色、緑色及び青色画素値のうちのいずれかが所定の閾値を超過している場合、所定の閾値に対する超過量に基づいて、伸長された第2画像信号を調整する調整回路と、を備える信号処理装置。【選択図】図4

Description

本発明は、信号処理装置、及びそれを備える表示装置に関する。
液晶表示装置は、テレビ、パーソナルコンピュータなどのOA機器、モバイル用端末機器、デジタルサイネージなどの画像表示装置として様々な分野で利用されている。液晶表示装置が搭載される、上述したテレビやOA機器、モバイル用端末機器などといった装置の高機能化に伴い、液晶表示装置の表示性能の向上及び低消費電力化が求められている。
液晶表示装置は、2つの配向膜の間に挟持された液晶層を含む表示パネルと、表示パネルに光を供給するバックライトを含む。液晶表示装置に用いられるバックライトの光源としては、冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が挙げられる。
液晶表示装置では、一般的に光の三原色である赤色、緑色及び青色(RGB)を表示する3つのサブ画素から1つの画素が構成されている。近年、画像の解像度や輝度の向上及び低消費電力化のために、一般的な赤色、緑色及び青色(RGB)のサブ画素に白色(W)のサブ画素を追加した赤色、緑色、青色及び白色(RGBW)を表示する4つのサブ画素を含んでいる画素が表示パネルに適用された画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1)。このような画像表示装置では、外部から入力されたRGB画像信号を変換して当該画像表示装置に適したRGBW画像信号を生成する。白色(W)のサブ画素を用いることにより、輝度効率を向上させることができるため、バックライトの発光光量を低減することができる。
また、バックライトでの消費電力を低減するために、画像信号を伸長し、画像信号を伸長した分、バックライトの発光光量を下げて、バックライトの消費電力を低減する方法が知られている(例えば、特許文献2)。
特開2012−27397号公報 特開平11−65531号公報
液晶表示装置のさらなる低消費電力化のために、以上に述べた2つのバックライトの消費電力を低減するための方法を組み合わせることが考えられる。つまり、1画素に含まれる赤色、緑色、青色及び白色(RGBW)を表示するためのRGBW画像信号を伸長し、その分バックライトの発光光量を下げることによって、画像の解像度や輝度などを維持しながらバックライトでの消費電力を低減する方法が考えられる。しかしながら、RGB画像信号を変換してRGBW画像信号を生成し、生成されたRGBW画像信号を伸長する場合、オーバーフローが発生して画像の色相がシフトしてしまい、元のRGB画像信号に基づく画像を表示することができないという問題がある。
本発明に係る一実施形態は、表示性能を維持しながら、消費電力が低減された液晶表示装置を提供することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る信号処理装置は、赤色画素値、緑色画素値及び青色画素値を含む第1画像信号を受信し、前記第1画像信号に基づいて、1フレームに対する伸長係数値を決定する伸長係数演算回路と、前記第1画像信号と前記伸長係数値を受信する画像信号処理回路と、を備え、前記画像信号処理回路は、前記第1画像信号を赤色画素値、緑色画素値、青色画素値及び白色画素値を含む第2画像信号に変換する画像信号変換回路と、前記第2画像信号を前記伸長係数値に基づいて伸長する伸長処理回路と、伸長された前記第2画像信号を解析して、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値が所定の閾値以下であるか否かを判定する画像信号解析回路と、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記伸長された第2画像信号を調整する調整回路と、を備える。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルに光を供給するバックライトと、前記表示パネルに画像電圧を供給するデータ駆動回路と、前記バックライトを駆動するバックライト駆動回路と、信号処理装置と、を備え、前記信号処理装置は、赤色画素値、緑色画素値及び青色画素値を含む第1画像信号を受信し、1フレーム分の前記第1画像信号に基づいて、前記1フレームに対する伸長係数値を決定する伸長係数演算回路と、前記第1画像信号と前記伸長係数値を受信する画像信号処理回路と、を備え、前記画像信号処理回路は、前記第1画像信号を赤色画素値、緑色画素値、青色画素値及び白色画素値を含む第2画像信号に変換する画像信号変換回路と、前記第2画像信号を前記伸長係数値に基づいて伸長する伸長処理回路と、伸長された前記第2画像信号を解析して、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値が所定の閾値以下であるか否かを判定する画像信号解析回路と、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値を減少させ、前記白色画素値を増加させる調整回路と、を備え、前記バックライト駆動回路は、前記伸長係数値に基づいて前記バックライトを駆動させ、前記データ駆動回路は、前記伸長された第2画像信号、又は前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記調整回路によって前記所定の閾値に対する超過量に基づいて調整された前記第2画像信号に基づいて、前記画像電圧を生成する。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概要を示すブロック図である。 画素の構造の一例を示す概略図である。 サブ画素の画素回路の構成の一例を示す回路図である。 信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 2つの画素に対する2つの第1画像信号を第2画像信号に変換すること説明するための概略図である。 2つの第1画像信号を第2画像信号へ変換する方法の一例を説明するための概略図である。 2つの第1画像信号を第2画像信号へ変換する方法の一例を説明するための概略図である。 伸長した第2画像信号の解析を説明するための概略図である。 伸長後の第2画像信号の調整を説明するための概略図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
[全体構成]
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について、図1〜図9を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概要を示すブロック図である。液晶表示装置100は、外部から入力される画像信号ioに基づいて画像を表示する。液晶表示装置100は、液晶パネル101、バックライト103、信号処理装置105、ゲート駆動回路107、データ駆動回路109及びバックライト駆動回路111を含む。
液晶パネル101は、バックライト103からの光を画像信号ioに基づいて変調して、画像信号ioに基づく画像を表示する。液晶パネル101は、複数の画素200を有する。複数の画素200は、マトリクス状に配置されていてもよい。
図2は、画素200の構造の一例を示す概略図である。図2に示すように、画素200は、赤色(R)を表示するサブ画素201R、緑色(G)を表示するサブ画素201G、青色(B)を表示するサブ画素201B、及び白色(W)を表示するサブ画素201Wを有する。サブ画素201R、201G、201Bには、それぞれ対応するカラーフィルタが設けられる。サブ画素201Rには赤色(R)に対応するカラーフィルタ203Rが設けられ、サブ画素201Gには緑色(G)に対応するカラーフィルタ203Gが設けられ、サブ画素201Bには、青色(B)に対応するカラーフィルタ203Bが設けられる。
図3は、各サブ画素201R、201G、201B、201Wの画素回路の構成の一例を示す回路図である。各サブ画素201R、201G、201B、201Wの画素回路は、TFT301、液晶素子303を有している。各サブ画素201R、201G、201B、201Wは、駆動する画素を選択するためのゲート線Gm(mは自然数)と、駆動される画素に画像電圧を供給するデータ線Dn(nは自然数)に電気的に接続される。
TFT301は、画像電圧を液晶素子303の供給するスイッチング素子である。TFT30は、MOSFETであってもよい。TFT30のゲートは、ゲート線Gmに電気的に接続される。TFT30の一端は、液晶素子303に電気的に接続され、他端はデータ線Dnに電気的に接続される。
液晶素子303は、一対の電極(図示せず)と、該一対の電極間に挟持された液晶層(図示せず)とを含む。液晶層は、例えば、TN(Twisted Nematic)液晶、VA(Vertical Alignment)液晶、IPS(In Place Switching)液晶を含む。液晶素子303の一対の電極のうち、一方の電極は、TFT301の一端に電気的に接続されて、データ線Dnを介して供給される画像電圧を受ける。液晶素子303の一対の電極のうち、他方の電極は、共通電圧を供給する配線(図示せず)に電気的に接続され、共通電圧を受ける。尚、他方の電極は、接地されていてもよい。
バックライト103は、液晶表示パネル101に光を供給する光源部である。バックライト103の光源としては、冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などが用いられる。
信号処理装置105は、外部から液晶表示装置100に入力される各種信号を処理する。信号処理装置105は、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値を含む画像信号io(以下、第1画像信号ioという)、水平同期信号(HSYNC)、垂直同期信号(VSYNC)、クロック信号(CLK)などが入力される。
信号処理装置105は、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値を含む第1画像信号ioを、4つのサブ画素201R、201G、201B、201Wから構成された画素200を含む液晶表示パネルに適した赤色(R)画素値、緑色(G)画素値、青色(B)画素値及び白色(W)画素値を含む画像信号ic(以下、第2画像信号icという)に変換する。ここでは、第1画素信号ioの画素値は、輝度値として扱っている。入力信号が階調値である場合は、階調値から輝度値に変換するのが望ましい。なお、階調値から輝度値への変換は、一般的に8ビットの信号である場合、一例として以下の式を用いることができる。
(輝度値)=255×(階調値/(28−1))2.2
後述する説明では、画素値(輝度値)の最大を255としているが、式中の255の値を増やして、それ以上で計算しても構わない。また、出力される第2画像信号icの画素値も輝度値として扱われるため、データ駆動回路の入力の前に、階調値に変換することもある。この時、輝度値から階調値への変換は、第2画像信号icが8ビットの信号である場合、一例として以下の式を用いることができる。
(階調値)=255×(輝度値/(28−1))0.45
信号処理装置105は、第1画像信号ioに基づいて1フレーム毎の伸長係数値αを決定し、決定した伸長係数値αに基づいて、対応するフレームの第2画像信号icを伸長する。信号処理装置105は、伸長係数値αに基づいてバックライト103の発光レベルを示すバックライト信号BLsを生成する。信号処理装置105の詳細な構成は、後述する。
信号処理装置105は、外部から液晶表示装置100に入力される、水平同期信号(HSYNC)、垂直同期信号(VSYNC)、クロック信号(CLK)などに基づいて、タイミング制御信号を生成する信号生成部(図示せず)を含んでもよい。タイミング制御信号は、ゲート駆動制御信号、データ駆動制御信号、バックライト駆動制御信号などを含んでもよい。信号処理装置105は、ゲート駆動制御信号、データ駆動制御信号、バックライト駆動制御信号を後述するゲート駆動回路107、データ駆動回路109及びバックライト駆動回路111に出力し、ゲート駆動回路107、データ駆動回路109及びバックライト駆動回路111の駆動を制御してもよい。
ゲート駆動回路107は、ゲート線Gmにゲート信号Gsを供給して、液晶表示パネル101の各画素200を選択的に駆動する。データ駆動回路109は、データ線Dnに第2画像信号icに基づく画像電圧を各画素200(各サブ画素201R、201G、201B、201W)に供給する。バックライト駆動部111は、バックライト信号BLsに基づいて、バックライト103の発光レベルを制御する。
[信号処理装置の構成]
以下、図4〜図9を参照して、信号処理装置105の構成を詳細に説明する。図4は、信号処理装置105の構成の一例を示すブロック図である。信号処理装置105は、伸長係数演算回路401と、画像信号処理回路403とを含む。画像振動処理回路403は、画像信号変換回路405、伸長処理回路409、画像信号解析回路409及び調整回路411を有する。
伸長係数演算回路401は、第1画像信号ioに基づいて伸長係数値αを決定する。伸長係数値αは、1フレーム毎に決定される。伸長係数演算回路401は、第1画像信号ioに含まれる、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値に基づいて当該フレームの伸長係数値αを決定する。伸長係数演算回路401は、1フレーム分の画像信号ioに含まれる、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値に基づいて当該フレームの伸長係数値αを決定してもよい。伸長係数演算回路401は、1フレーム分の赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値のうちの最大値に基づいて伸長係数値αを決定する。例えば、1フレーム分の赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値のうちの最小値が、当該フレーム分の赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値のうちの最大値の1/2未満である場合、1フレーム分の赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値のうちの最小値が、当該フレーム分の赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値のうちの最大値の1/2以上である場合よりも、伸長係数値αが相対的に大きくなってもよい。また、伸長係数演算回路401は、1フレーム分の第1画像信号ioに単色が含まれている場合、当該フレームの伸長係数値αを1としてもよい。尚、伸長係数演算回路401は、1フレームにおける所定の画素に対する画像信号ioに含まれる、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値に基づいて当該フレームの伸長係数値αを決定してもよい。伸長係数演算回路401は、決定した伸長係数値αを後述する画像信号処理回路403の伸長処理回路407に出力する。また、伸長係数演算回路401は、決定した伸長係数値αに基づいてバックライト103の発光レベルを示すバックライト信号BLsを生成してバックライト駆動回路107に出力する。ここで、バックライト信号BLsは、バックライトの発光レベルを1/αにすることを示す信号である。
画像信号変換回路405は、サブピクセルレンダリング処理によって、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値を含む第1画像信号ioを、4つのサブ画素201R、201G、201B、201Wから構成された画素200を含む液晶表示パネルに適した赤色(R)画素値、緑色(G)画素値、青色(B)画素値及び白色(W)画素値を含む第2画像信号icに変換する。具体的には、画像信号変換回路405は、赤色(R)サブ画素、緑色(G)サブ画素、及び青色(B)サブ画素からそれぞれ構成される、連続する2つの画素に対する2つの第1画像信号ioを、4つのサブ画素201R、201G、201B、201Wから構成された1つの画素200に対する第2画像信号icに変換する。
図5は、画像信号変換回路405によって行われる、連続する2つの画素に対する2つの第1画像信号ioを第2画像信号icに変換すること説明するための概略図である。図5に示すように、画像信号変換回路405は、赤色(R)サブ画素、緑色(G)サブ画素、及び青色(B)サブ画素からそれぞれ構成され、行方向に連続する2つの画素PX、PX+1(Xは自然数)に対する第1画像信号ioを、赤色(R)サブ画素201R、緑色(G)サブ画素201G、青色(B)サブ画素201B、白色(W)サブ画素201Wから構成された1つの画素200に対する第2画像信号icに変換する。
図6及び図7は、画像信号変換回路405によって行われる、2つの第1画像信号ioを第2画像信号icへ変換する方法の一例を説明するための概略図である。図6及び図7では、一例として、赤色(R)サブ画素、緑色(G)サブ画素、及び青色(B)サブ画素からそれぞれ構成される、行方向に連続する2つの画素PX、PX+1に対する2つの第1画像信号ioを、赤色(R)サブ画素201R、緑色(G)サブ画素201G、青色(B)サブ画素201B、白色(W)サブ画素201Wから構成された1つの画素PYに対する第2画像信号icに変換する方法を説明している。図6及び図7において、画素PXの赤色サブ画素、緑色サブ画素、及び青色サブ画素に対する画素値をそれぞれ、第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX、第1青色画素値BXとし、画素PX+1の赤色サブ画素、緑色サブ画素、及び青色サブ画素に対する画素値をそれぞれ、第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1、第3青色画素値BX+1とする。
画像信号変換回路405は、2つの画素PX、PX+1に対する2つの第1画像信号ioを色成分CCと白成分CWに分離する。画像信号変換回路405は、画素PXに対する第1画像信号ioに含まれる第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX及び第1青色画素値BXの中から最小値である画素値(以下、第1最小値という)を特定する。例えば、図7に示すように、画素PXに対する第1画像信号ioに含まれる第1赤色画素値RXが254であり、第1緑色画素値GXが254であり、第1青色画素値BXが154である場合、第1最小値は青色画素値BXである154である。
画像信号変換回路405は、特定した第1最小値154に基づいて、画素PXに対する第1画像信号ioを色成分CCと白成分CWに分離する。具体的には、画像信号変換回路405は、第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX、第1青色画素値BXにおける第1最小値154を、画素PXに対する第1画像信号ioの白成分CWに対応する画素値として特定する。
画像信号変換回路405は、第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX、第1青色画素値BXそれぞれから白成分CWに対応する第1最小値を減算した画素値を色成分CCとする。画素PXに対する第1画像信号ioに含まれる第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX、第1青色画素値BXの白成分CWがそれぞれ154である場合、第1赤色画素値RX、第1緑色画素値GX、第1青色画素値BXそれぞれから154を減少させた画素値を画素PXに対する第1画像信号ioの色成分CCに対する画素値として特定する。つまり、画素PXに対する第1画像信号ioにおける第1赤色画素値RXの色成分CCは100であり、第1緑色画素値GXの色成分CCは100であり、第1青色画素値BXの色成分CCは0である。以下、画素PXに対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX、緑色画素値GX、及び青色画素値BXの色成分CCを、それぞれ第3赤色画素値、第3緑色画素値、及び第3青色画素値という。
同様に、画像信号変換回路405は、画素PX+1に対する第1画像信号ioに含まれる第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1及び第2青色画素値BX+1の中から最小値である画素値(以下、第2最小値という)を特定する。例えば、図7に示すように、画素PX+1に対する第1画像信号ioに含まれる第2赤色画素値RX+1が128であり、第2緑色画素値GX+1が128であり、第2青色画素値BX+1が52である場合、第2最小値は青色画素値BX+1である52である。
画像信号変換回路405は、特定した第2最小値52に基づいて、画素PX+1に対する第1画像信号ioを色成分CCと白成分CWに分離する。具体的には、画像信号変換回路405は、第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1、第2青色画素値BX+1における第2最小値52を、画素PX+1に対する第1画像信号ioの白成分CWに対応する画素値として特定する。
画像信号変換回路405は、第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1、第2青色画素値BX+1それぞれから白成分CWに対応する第2最小値を減算した画素値を色成分CCとする。画素PX+1に対する第1画像信号ioに含まれる第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1、第2青色画素値BX+1の白成分CWがそれぞれ52である場合、第2赤色画素値RX+1、第2緑色画素値GX+1、第2青色画素値BX+1それぞれから52を減少させた画素値を画素PX+1に対する第1画像信号ioの色成分CCに対する画素値として特定する。つまり、画素PX+1に対する第1画像信号ioにおける第2赤色画素値RX+1の色成分CCは76であり、第2緑色画素値GX+1の色成分CCは76であり、第2青色画素値BX+1の色成分CCは0である。以下、画素PX+1に対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX+1、緑色画素値GX+1、及び青色画素値BX+1の色成分CCを、それぞれ第4赤色画素値、第4緑色画素値、及び第4青色画素値という。
画像信号変換回路405は、画素PXに対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX、緑色画素値GX、及び青色画素値BXの色成分CCである第3赤色画素値、第3緑色画素値、及び第3青色画素値と、画素PX+1に対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX+1、緑色画素値GX+1、及び青色画素値BX+1の色成分CCである第4赤色画素値、第4緑色画素値、及び第4青色画素値との平均値をそれぞれ算出する。つまり、画像信号変換回路405は、第3赤色画素値と第4赤色画素値との平均値(以下、平均赤色画素値という)、第3緑色画素値と第4緑色画素値との平均値(以下、平均緑色画素値という)、及び第3青色画素値と第4青色画素値との平均値(以下、平均青色画素値という)をそれぞれ算出する。例えば、図7に示すように、第3赤色画素値が100、第3緑色画素値が100、第3青色画素値が0であり、第4赤色画素値が76であり、第4緑色画素値が76であり、第4青色画素値が0である場合、平均赤色画素値は88であり、平均緑色画素値は88であり、平均青色画素値は0となる。
画像信号変換回路405は、画素PXに対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX、緑色画素値GX、及び青色画素値BXの白成分CWである第1最小値と、画素PX+1に対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX+1、緑色画素値GX+1、及び青色画素値BX+1の白成分CWである第2最小値とをそれぞれ1/2倍し、1/2倍した第1最小値及び1/2倍した第2最小値のうち一方を、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素、及び白色サブ画素から構成された画素PYに対する第2画像信号icの白色画素値WYとし、他方を画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYにおける白成分として算出する。図7に示すように、ここでは、第2最小値52の1/2である26を画素PYに対する第2画像信号icの白色画素値WYとする。
画像信号変換回路405は、1/2倍した第1最小値及び1/2倍した第2最小値のうち他方に基づいて、平均赤色画素値、平均緑色画素値、及び平均青色画素値を増加させて第画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYを算出する。上述したように、1/2倍した第1最小値及び1/2倍した第2最小値のうち他方は、画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYにおける白成分である。図7に示すように、ここでは、第1最小値154の1/2である77に基づいて平均赤色画素値88、平均緑色画素値88、及び平均青色画素値0を増加させる。つまり、画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYは、平均赤色画素値88、平均緑色画素値88、及び平均青色画素値0のそれぞれに白成分CWである77を足した値となる。したがって、画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYは、それぞれ165、165、77となる。
このように、画素PXに対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX、緑色画素値GX、及び青色画素値BXの白成分CWである第1最小値に基づいて画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BYに増加させることにより、画素PXに白成分を画素PYに反映する。また、画素PX+1に対する第1画像信号ioにおける赤色画素値RX+1、緑色画素値GX+1、及び青色画素値BX+1の白成分CWである第2最小値を、第2画像信号icの白色画素値WYとする。これにより、第1画像信号ioに基づく画素PXと画素PX+1との輝度比を、画素PYの赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素と白色サブ画素との輝度比に反映することができる。このことにより、少なくとも白成分に関しては、画素PYは入力信号の2画素分の解像度を表現することが可能となる。
画像信号変換回路405は、以上に述べたように、連続する2つの画素に対する2つの第1画像信号ioを第2画像信号icに変換する。尚、以上に述べた第1画像信号ioから第2画像信号icへの変換処理は、一例であって、これに限定されるわけではない。画像信号変換回路405は、算出した画素PYの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icを伸長処理回路407に出力する。
伸長処理回路407は、赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icを画像信号変換回路405から取得する。また、伸長処理回路407は、伸長係数値αを伸長係数演算回路401から取得する。伸長処理回路407は、伸長係数値αに基づいて、第2画像信号icを伸長する。具体的には、伸長処理回路407は、伸長係数値αに基づいて、第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを伸長する。伸長処理回路407は、伸長係数値αに基づいて伸長した赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icを画像信号解析回路409に出力する。
画像信号解析回路409は、伸長した赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icを伸長処理回路407から取得する。画像信号解析回路409は、伸長した赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icを解析して、第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYが所定の閾値以下であるか否かを判定する。
図8は、画像信号解析回路409によって行われる、伸長した第2画像信号icの解析を説明するための概略図である。一例として、伸長係数値αが1.7である場合を説明する。画素PYに対する第2画像信号icの赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYが、それぞれ165、165、77、26である場合、伸長処理回路407から出力される伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYは、それぞれ282、282、131、44である。(少数点以下は、四捨五入した。)画像信号解析回路409は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYがそれぞれ所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここでは、所定の閾値を255であるとする。この場合、画像信号解析回路409は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYのうち、赤色画素値RY及び緑色画素値GYが所定の閾値を超過していると判定する。
画像信号解析回路409は、伸長後の第2画像信号icと、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYが所定の閾値以下であるか否かを示す信号とを調整回路411に出力する。
調整回路111は、画像信号解析回路409から伸長後の第2画像信号icと、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYが所定の閾値以下であるか否かを示す信号とを取得する。取得した伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYが所定の閾値以下である場合、調整回路411は、取得した伸長後の第2画像信号icをそのまま出力する。一方、取得した伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYの少なくとも1つが所定の閾値を超過している場合、調整回路411は、所定の閾値に対する超過量に基づいて、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整する。調整回路411は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYのうち所定の閾値を超過している画素値が複数ある場合、最大の超過量に基づいて赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整する。
図9は、調整回路411によって行われる、伸長後の第2画像信号icの調整を説明するための概略図である。伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYのうち、赤色画素値RY及び緑色画素値GYが所定の閾値を超過している場合、調整回路411は、赤色画素値RY及び緑色画素値GYのうちのいずれか一方の所定の閾値に対する超過量に基づいて、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整する。ここで、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYは、それぞれ282、282、131、44である場合、赤色画素値RY及び緑色画素値GYの所定の閾値に対する超過量は、ともに26である。したがって、調整回路411は、赤色画素値RY及び緑色画素値GYの所定の閾値に対する超過量26に基づいて、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整する。
調整回路411は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYから、赤色画素値RY及び緑色画素値GYの所定の閾値に対する超過量26を減少させる。つまり、調整回路411は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYを所定の閾値以下になるように調整する。調整後の赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYは、それぞれ255、255、105となる。一方、調整回路411は、伸長後の第2画像信号icに含まれる白色画素値WYを赤色画素値RY及び緑色画素値GYの所定の閾値に対する超過量26だけ増加させる。調整後411の伸長後の第2画像信号icに含まれる白色画素値WYは70である。
このように、調整回路411は、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYのうち、赤色画素値RY及び緑色画素値GYが所定の閾値を超過している場合、所定の閾値に対する超過量に基づいて、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整する。これにより、第2画像信号icに基づく画像のオーバーフローによる色相のシフトを防止することができる。調整回路411は、調整後の赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを含む第2画像信号icをデータ駆動回路109に出力する。
データ駆動回路109は、調整回路411から取得した第2画像信号icに基づいて画像電圧を生成し、生成した画像電圧をデータ線Dnに供給する。つまり、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYが所定の閾値以下である場合、データ駆動回路109は、調整回路411から取得した伸長後の第2画像信号icに基づいて画像電圧を生成する。一方、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY及び青色画素値BYのいずれかが所定の閾値を超過している場合、データ駆動回路109は、調整回路411によって所定の閾値に対する超過量に基づいて調整された調整後の第2画像信号icに基づいて画像電圧を生成する。
バックライト駆動回路111は、伸長係数演算回路401から取得した、バックライトの発光レベルを1/αにすることを示すバックライト信号BLsに基づいて、バックライト103の発光レベルを制御する。1/αが1未満の場合、バックライト103の消費電力を低減することができる。
尚、超過量に基づいて、伸長後の第2画像信号icに含まれる赤色画素値RY、緑色画素値GY、青色画素値BY及び白色画素値WYを調整することによって、もともとの白成分の解像度が悪くなることが懸念される。しかしながら、オーバーフローは、隣り合う2つの画素値の両方とも高い画素値である時に起こり、映像の解像感に影響のあるエッジ部分では、隣り合う2つの画素間でどちらかの画素値が必ず低くなる。そのため、エッジ部分では、2つの画素に対する第1画像ioの白成分を赤色(R)画素値、緑色(G)画素値、青色(B)画素値及び白色(W)画素値に分配しても、オーバーフローが発生しにくい。このため、本手段を用いたとしても解像感に影響するエッジなどの場所の解像度は維持することができる。
以上のように、本発明に係る一実施形態に係る液晶表示装置100では、外部から入力された第1画像信号ioに応じて決定された伸長係数値αに基づいてバックライト103の発光レベルを1/αにすることによって、バックライト103での消費電力を低減することができる。また、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値及び青色(B)画素値を含む第1画像信号ioを、赤色(R)画素値、緑色(G)画素値、青色(B)画素値及び白色(W)画素値を含む第2画像信号icに変換し、伸長係数値αに基づいて該第2画像信号icを伸長し、伸長した該第2画像信号icの所定の閾値に対する超過量に基づいて、伸長後の第2画像信号icを調整することにより、第2画像信号icに基づく画像の色相のシフトを防止し、解像度を維持することが可能になる。したがって、液晶表示装置100では、バックライト103の消費電力を低減しながら、画像の表示性能を維持することができる。
上述した本発明の実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100:液晶表示装置
101:液晶表示パネル
103:バックライト
105:信号処理装置
107:ゲート駆動回路
109:データ駆動回路
111:バックライト駆動回路
200:画素
201R、201G、201B、201W:サブ画素
301:TFT
303:液晶素子

Claims (12)

  1. 赤色画素値、緑色画素値及び青色画素値を含む第1画像信号を受信し、前記第1画像信号に基づいて、1フレームに対する伸長係数値を決定する伸長係数演算回路と、
    前記第1画像信号と前記伸長係数値を受信する画像信号処理回路と、
    を備え、
    前記画像信号処理回路は、
    前記第1画像信号を赤色画素値、緑色画素値、青色画素値及び白色画素値を含む第2画像信号に変換する画像信号変換回路と、
    前記第2画像信号を前記伸長係数値に基づいて伸長する伸長処理回路と、
    伸長された前記第2画像信号を解析して、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値が所定の閾値以下であるか否かを判定する画像信号解析回路と、
    前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記伸長された第2画像信号を調整する調整回路と、
    を備える、信号処理装置。
  2. 前記画像信号変換回路は、2つの前記第1画像信号を1つの前記第2画像信号に変換する、請求項1に記載の信号処理装置。
  3. 前記画像信号変換回路は、
    前記2つの第1画像信号のうち一方の第1画像信号に含まれる第1赤色画素値、第1緑色画素値及び第1青色画素値のうちの最小値である第1最小値を特定し、
    前記2つの第1画像信号のうち他方の第1画像信号に含まれる第2赤色画素値、第2緑色画素値及び第2青色画素値のうちの最小値である第2最小値を特定し、
    前記第1最小値及び前記第2最小値のうちの一方に基づいて、前記第2画像信号の白色画素値を算出し、
    前記第1最小値及び前記第2最小値のうちの他方と、前記第1赤色画素値、第1緑色画素値及び第1青色画素値それぞれの前記第1最小値との差分値と、前記第2赤色画素値、第2緑色画素値及び第2青色画素値それぞれの前記第2最小値との差分値とに基づいて、前記第2画像信号の赤色画素値、緑色画素値、青色画素値を算出する、請求項2に記載の信号処理装置。
  4. 前記画像信号変換回路は、
    前記第1最小値に基づいて前記第1赤色画素値、前記第1緑色画素値及び前記第1青色画素値を減少させて前記第3赤色画素値、前記第3緑色画素値及び前記第3青色画素値を算出し、
    前記第2最小値に基づいて前記第2赤色画素値、前記第2緑色画素値及び前記第2青色画素値を減少させて前記第4赤色画素値、前記第4緑色画素値及び前記第4青色画素値を算出し、
    前記第3赤色画素値と前記第4赤色画素値との平均値である平均赤色画素値、前記第3緑色画素値と前記第4緑色画素値との平均値である平均緑色画素値、及び前記第3青色画素値と前記第4青色画素値との平均値である平均青色画素値を算出し、
    前記第1最小値及び前記第2最小値のうちの他方に基づいて、前記平均赤色画素値、前記平均緑色画素値、及び前記平均青色画素値を増加させることにより、前記第2画像信号の赤色画素値、緑色画素値、青色画素値を算出する、請求項3に記載の信号処理装置。
  5. 前記調整回路は、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記伸長された第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値を減少させ、前記白色画素値を増加させる、請求項1乃至4の何れか一項に記載の信号処理装置。
  6. 前記伸長係数演算回路は、前記1フレーム分の前記第1画像信号に含まれる、前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちの最大値に基づいて、前伸長係数値を決定する、請求項1乃至5の何れか一項に記載の信号処理装置。
  7. 画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルに光を供給するバックライトと、
    前記表示パネルに画像電圧を供給するデータ駆動回路と、
    前記バックライトを駆動するバックライト駆動回路と、
    信号処理装置と、
    を備え、
    前記信号処理装置は、
    赤色画素値、緑色画素値及び青色画素値を含む第1画像信号を受信し、1フレーム分の前記第1画像信号に基づいて、前記1フレームに対する伸長係数値を決定する伸長係数演算回路と、
    前記第1画像信号と前記伸長係数値を受信する画像信号処理回路と、
    を備え、
    前記画像信号処理回路は、
    前記第1画像信号を赤色画素値、緑色画素値、青色画素値及び白色画素値を含む第2画像信号に変換する画像信号変換回路と、
    前記第2画像信号を前記伸長係数値に基づいて伸長する伸長処理回路と、
    伸長された前記第2画像信号を解析して、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値が所定の閾値以下であるか否かを判定する画像信号解析回路と、
    前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値を減少させ、前記白色画素値を増加させる調整回路と、
    を備え、
    前記バックライト駆動回路は、前記伸長係数値に基づいて前記バックライトを駆動させ、
    前記データ駆動回路は、前記伸長された第2画像信号、又は前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記調整回路によって前記所定の閾値に対する超過量に基づいて調整された前記第2画像信号に基づいて、前記画像電圧を生成する、
    表示装置。
  8. 前記画像信号変換回路は、2つの前記第1画像信号を1つの前記第2画像信号に変換する、請求項7に記載の表示装置。
  9. 前記画像信号変換回路は、
    前記2つの第1画像信号のうち一方の第1画像信号に含まれる第1赤色画素値、第1緑色画素値及び第1青色画素値のうちの最小値である第1最小値を特定し、
    前記2つの第1画像信号のうち他方の第1画像信号に含まれる第2赤色画素値、第2緑色画素値及び第2青色画素値のうちの最小値である第2最小値を特定し、
    前記第1の最小値及び前記第2の最小値のうちの一方に基づいて、前記第2画像信号の白色画素値を算出し、
    前記第1最小値及び前記第2最小値のうちの他方と、前記第1赤色画素値、第1緑色画素値及び第1青色画素値それぞれの前記第1最小値との差分値と、前記第2赤色画素値、第2緑色画素値及び第2青色画素値それぞれの前記第2最小値との差分値とに基づいて、前記第2画像信号の赤色画素値、緑色画素値、青色画素値を算出する、請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記画像信号変換回路は、
    前記第1最小値に基づいて前記第1赤色画素値、前記第1緑色画素値及び前記第1青色画素値を減少させて前記第3赤色画素値、前記第3緑色画素値及び前記第3青色画素値を算出し、
    前記第2最小値に基づいて前記第2赤色画素値、前記第2緑色画素値及び前記第2青色画素値を減少させて前記第4赤色画素値、前記第4緑色画素値及び前記第4青色画素値を算出し、
    前記第3赤色画素値と前記第4赤色画素値との平均値である平均赤色画素値、前記第3緑色画素値と前記第4緑色画素値との平均値である平均緑色画素値、及び前記第3青色画素値と前記第4青色画素値との平均値である平均青色画素値を算出し、
    前記第1最小値及び前記第2最小値のうちの他方に基づいて、前記平均赤色画素値、前記平均緑色画素値、及び前記平均青色画素値を増加させることにより、前記第2画像信号の赤色画素値、緑色画素値、青色画素値を算出する、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記調整回路は、前記第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちのいずれかが前記所定の閾値を超過している場合、前記所定の閾値に対する超過量に基づいて、前記伸長された第2画像信号に含まれる前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値を減少させ、前記白色画素値を増加させる、請求項7乃至10の何れか一項に記載の信号処理装置。
  12. 前記伸長係数演算回路は、前記1フレーム分の前記第1画像信号に含まれる、前記赤色画素値、前記緑色画素値及び前記青色画素値のうちの最大値に基づいて、前伸長係数値を決定する、請求項7乃至11の何れか一項に記載の表示装置。
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