JP3805189B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示可能な液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、及びカーナビゲーション等の表示装置として、カラー表示可能な液晶表示装置が普及している。
【0003】
この液晶表示装置の液晶パネルの画素の輝度を向上させるための方法として、従来のRGB方式のRGBフィルターに加え透明フィルター(W)を設置した、RGBW方式の液晶表示装置(以下、「RGBW型液晶表示装置」という。)が、特開平10−10998号公報に提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、単に透明フィルターを加えて、液晶パネルの輝度を向上させようとしても、透明フィルター部の画素の輝度を独立して適正に制御しなければ全ての表示色において白色が混ざるため色純度(彩度)が低下したりする等、原画像とは異なる意図されない表示色の画像が表示されてしまう。
【0005】
そこで、本発明は、液晶パネルの輝度を定めるに際し、所定の演算の下、透明フィルター部の画素の輝度を独立して適正に制御することにより、液晶パネルから出力される画像の輝度を向上させることができるRGBW型の液晶表示装置を提供することを第1の目的とする。
【0006】
なお、上記RGBW型液晶表示装置は、液晶表示によるTVをCRTによるTVと同様に、スパークリング(Sparkling)性能すなわち、単に高輝度にするばかりでなく、部分的に輝く白色をきらめかそうとすることにより、例えばTV映像にある、ランプ光源そのものを現したり、メタリックな反射の再現、晴天の雲のエッジ、山の雪の反射などの、通常の紙面の反射光では現せない「輝く光源のようなもの」を現す性能を再現するものである。
【0007】
そこで、本発明は、前記RGBW型液晶表示装置の特徴を基調とするが、上記の特徴を実現するための構成上の主要部を同一としながらも、白色を特に強調する必要がない、例えばオフィスワークにおける文書作成作業では、RGB型液晶表示装置としても容易に使用できる装置を提供することを第2の目的とする。さらに、PCのウインドウを利用して画面上に、一部には白の強調を必要とする画像のためのRGBW型液晶表示を、一部には、むしろ白の強調を必要としない画像のためのRGB型液晶表示を容易に同時使用できる装置とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された液晶表示装置によれば、前記データ演算手段による前記所定の演算処理が、前記輝度用副画素のデジタル値をWoとし、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素、及び青入力用副画素毎のデジタル値のうち最小値をYminとし、最大値をYmaxとした場合に、演算式 Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数により、前記輝度用副画素を駆動するためのデジタル値を求めることができるので、前記第1の目的を達成することができる。
【0009】
請求項2に記載された液晶表示装置によれば、前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数が、前記Yminの値、又は前記Ymaxの値が大きくなるにつれ単調増加する関数であることから、前記第1の目的を達成することができる。
【0010】
請求項3に記載された液晶表示装置によれば、前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数は、前記Yminを変数とし、前記Ymaxを定数とする関数であって、前記Yminの値が大きくなるにつれ、Woの値が単調増加する関数であることから、前記第1の目的を達成することができる。
【0011】
請求項4に記載された液晶表示装置によれば、α、β、及びnを任意の実数値とし、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素、及び青入力用副画素毎のデジタル値が取り得る最大の値をYmaxとした場合に、前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)は、 Wo=Ymax*{(Ymin+α)/(Ymax+β)}nにより表される関数により、前記輝度用副画素を駆動するためのデジタル値を求めることができるので、前記第1の目的を達成することができる。
【0012】
請求項5に記載された液晶表示装置によれば、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素、及び青入力用副画素毎のデジタル値のうちいずれかが0値の場合は前記Wの値は0値をとることから、前記第1の目的を達成することができる。
【0013】
請求項6に記載された液晶表示装置によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液晶表示装置が、前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される、複数の種類の関数を記憶している記憶手段と、この記憶手段により記憶されている該複数の種類の前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数のいずれか一つの種類の演算式を選択する選択手段とを有することから、前記第1の目的を達成することができる。
【0014】
請求項7に記載された発明によれば、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液晶表示装置が、所定の制御信号を使用することにより、前記輝度用副画素を使用せずに前記赤出力用副画素、緑出力用副画素、及び青出力用副画素を一つの主画素単位とする液晶パネルを備えるカラー表示可能な液晶表示装置としても使用することができることから、前記第2の目的を達成することができる。
【0015】
請求項8に記載された発明によれば、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液晶表示装置が、所定の制御信号を使用することにより、前記輝度用副画素を使用せずに前記赤出力用副画素、緑出力用副画素、及び青出力用副画素を一つの主画素単位とする画像表示と、
前記輝度用副画素を使用して前記赤出力用副画素、緑出力用副画素、及び青出力用副画素を一つの主画素単位とする画像表示とを同時に実行可能とすることができることから前記第2の目的を達成することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置の好適実施形態について説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施形態の液晶表示装置100の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置100は液晶パネル1を備えている。
【0018】
図2は、この液晶パネル100の水平断面を概略的に表す平面図である。図2に示されるように、この液晶パネル1には、行状のゲートバスG1〜Gm(m:自然数)と、列状のソースバスS1〜Sn(n:自然数)とが備わっている。そして、ゲートドライバ2には、ゲートバスG1〜Gmが順に接続されており、またソースドライバ3には、ソースバスS1〜Snが順に接続されている。
【0019】
また、ゲートバスGi及びGi+1(i=1〜m)と、ソースバスSj及びSj+1(j=1〜n)とが作る網目内にR(赤)、G(緑)、B(青)、又はW(白(輝度増強用))の副画素Lijが配置されている。
【0020】
そして、ゲートバスGiとソースバスSjの交差点付近にTFT(薄膜トランジスタ)Qijが配置されている。さらに、ゲートバスGiがTFTQijのゲートに、ソースバスSjがTFTQijのソースに、及び各副画素Lijの表示電極がTFTQijのドレインに接続されている。また、各サブピクセルLijの表示電極と対向する電極を共通電極とし、この共通電極は、図示しないコモン電圧供給回路に接続されている。
【0021】
なお、副画素が図2のような縦ストライプ状に配置されているとき、RGBW用のカラーフィルターは、各サブピクセルLijに対して次のように配置されていて、一画素がRGBWの4副画素から構成されている。
【0022】
R:Lij(i=1,2,3,…,m−1,j=1,5,9,…,n−3)
【0023】
G:Lij(i=1,2,3,…,m, j=2,6,10,…,n−2)
【0024】
B:Lij(i=1,2,3,…,m, j=3,7,11,…,n−1)
【0025】
W:Lij(i=1,2,3,…,m−1,j=4,8,12,…,n)
【0026】
この液晶パネル1では、これらの副画素が縦ストライプ配列を形成している。
【0027】
また、液晶パネル1のパネル面と垂直の方向には、図示はしないが、副画素電極が形成されたTFT基板、共通電極が形成されたカラーフィルタ基板、及びガラス基板等が備えられており、これら基板の間には液晶が挟まれて充填されている。カラーフィルター基板には、上記副画素RGBに対応する部分には、それぞれ赤、緑、青の半透明のカラーフィルターが設置されているが、副画素Wに対応する部分には、カラーフィルターを設置しないか、又は透明フィルターを設置する。
【0028】
図1に戻って、液晶表示装置100の説明を続ける。液晶パネル1の周囲に、ゲートドライバ2と、8個のソースドライバ3が配置されている。各ソースドライバ3は、図示しない、アンプ、DAC(DAコンバータ)、及びラッチを備えている。また、この液晶表示装置100は、信号制御部4を備えている。この信号制御部4は、ゲートドライバ2、ソースドライバ3、画像データ保持部5、及びデコーダ6に電源電圧を供給するとともに、制御信号を供給する。各ソースドライバ3には、デコーダ6が接続されている。そして、このデコーダ6にはデジタル的に取得された画像の8ビットの赤、緑、及び青の各副画素入力データRi、Gi、及びBiが保持される画像データ保持部5が接続されている。
【0029】
また、液晶表示装置100は、各ソースドライバ3それぞれに、所定のクロック周波数に基づいて基準電位を供給する図示しない基準電位発生回路を備えている。
【0030】
以下、図1に示す液晶表示装置100の動作について説明する。
【0031】
信号制御部4から、ゲートドライバ2、各ソースドライバ3それぞれに、制御信号が供給される。ゲートドライバ2は、その制御信号に基づいて、各ゲートバス(図2参照)それぞれに、TFTQijをon状態とするための信号を伝送する。
【0032】
また、各ソースドライバ3に制御信号が供給されると、その制御信号に基づいて、各ソースドライバ3のラッチ部(不図示)で、8ビットの副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、及びWoがラッチされる。
【0033】
尚、これらの8ビットの副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、及びWoは、画像データ保持部5に保持されているデジタル画像を構成する副画素入力データRi、Gi、及びBiについてデコーダ6により所定の演算(後述)が行われた結果として得られる。
【0034】
上記ラッチ部にラッチされた副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、及びWoは、順次出力され、DAC部(不図示)に入力される。また、制御電源4は、DAC部が、基準電位発生回路から発生される、正極用基準電位から電位を選択するのか、又は負極用基準電位から電位を選択するのかを制御するための極性制御信号を出力し、この極性制御信号はDAC部に入力される。DAC部は、入力された極性制御信号と副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、及びWoとに基づいて、基準電位発生回路が発生する電位から、これらW副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、及びWoに対応した電位を選択する。
【0035】
DAC部により電位が選択されると、DAC部は所望の階調が得られるように抵抗分割により選択された電位における電圧を何段階かに適当に分割する。この後、分割された電圧がアンプで電流増幅されて、対応するソースバスS1〜Snのいずれか(図2参照)に伝送される。このソースバスに伝送された電位を表す信号は、ゲートバスG1〜Gmのいずれかに伝送された信号によりTFTがon状態になると、このTFTを経由して各副画素電極に伝送される。
【0036】
これにより、各副画素電極に、副画素出力用輝度データに応じた電位が付与される。従って、共通電極と各副画素電極とに挟まれる液晶層に電圧が印加され、液晶層は各副画素電極に付与された電位に応じて駆動し、加法混色の原理により液晶パネル1に画像が表示される。
【0037】
さらに詳細に、上述したデコーダ6の演算処理に関する好適実施形態について、図3を参照して以下説明する。
【0038】
図3に示されるように、デコーダ6は、画像データ保持部5から8ビットの赤、緑、及び青の各入力副画素用デジタルデータRi、Gi、及びBiを取得して、これらのRi、Gi、及びBiからソースドライバ3に、RGBW副画素出力用輝度データRo、Go、Bo、Woを出力する。
【0039】
一方、W副画素出力用輝度データWoを得るためには以下の処理による。
【0040】
デコーダ6は、コンパレータ7とルックアップテーブル8とを備えている。
コンパレータ7は、上記取得した入力副画素用データRi、Gi、及びBiの値を比較して、これらのRi、Gi、及びBiの値の内、最小の値Yminを選択した後、この値を輝度データのディメンジョンに変換する。
【0041】
次に、ルックアップテーブル8が、このコンパレータ7により選択かつ変換されたYmin値をW副画素出力用輝度データWoに変換する。
【0042】
上記Ymin値のW副画素出力用輝度データWoへの変換は、0から255(256階調の場合)に変化するYminのそれぞれの値に対して、後述する数式1の演算結果をYminアドレスに記憶させておいたPROMを使うことにより容易に実現可能である。さらにまた、これだけの回路構成であれば、信号制御部4からデコーダ6への制御信号も、データを蓄積するメモリ等も不必要である。
【0043】
ただし、入力副画素用データRi、Gi、及びBiがデコーダ6に入力してから、コンパレータ及びルックアップテーブルがW副画素出力用輝度データWoをソースドライバ3に出力するまでの間に、クロック数個分の遅れを生じ、時間がかかることがある。その際は、W副画素出力用輝度データWoの出力に合わせて、RGB副画素出力用輝度データRo、Go、及びBoの出力をデコーダ6内で遅延させる必要がある。
【0044】
このようにして、デコーダ6は入力されたオリジナルの画像から得られた入力副画素用データRi、Gi、及びBiからW副画素出力用輝度データWoを求める。
【0045】
さらに、数式Wo=f(Ymin,Ymax)(以下「式1」とする。)について説明する。この式1は、W副画素出力用輝度データをWoとし、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素、及び青入力用副画素毎のデジタルデータのうち最小値をYmin、最大値をYmaxとした場合により表される任意の関数である。この式により表される関数として、前記Yminの値又は前記Ymaxの値が大きくなるにつれ単調増加する関数を採用することができる。例えば、Wo=(Ymax*Ymin)/Ymax2なる関数である。ここで、Ymaxは、Ri、Gi、及びBiの入力輝度データの値の取り得る最大値である。
【0046】
さらに、数式1のその他の好適例として、
【0047】
Wo=Ymax*{(Ymin+α)/(Ymax+β)}n
(以下、この式を「式2」とする。)が挙げられる。
【0048】
この数式2について以下詳細に説明する。この数式2は、デコーダ6に出力されるRGB副画素用の入力輝度データのうち最小値を変数としてW副画素用の輝度データWoを求める関数である。この数式2では、WoはW副画素用の出力輝度データであり、Ymaxは上記と同様にRi、Gi、及びBiの入力輝度データの値のうち、取り得る最大値であり、YminはRi、Gi、及びBiの入力輝度データの値のうち、取り得る最小値である。また、α、β、及びnは任意の実数値である。α、β及びnの値は使用される液晶表示装置100の目標とする輝度等の光学特性により決定される。
【0049】
例えば、β=0となる条件は、Ri、Gi、及びBiの入力輝度データの最小値YminがMAX(最大値)の場合に、WoがMAXとなる条件、すなわち液晶ディスプレイ100の液晶パネル1に最大輝度を与える条件から導かれる。
【0050】
また、α=0かつβ=0となる条件は、この条件の下で、Ri、Gi、及びBiの入力輝度データの最小値Yminが0の場合にWoが0となり、Ri、Gi、及びBiの入力輝度データの最小値YminがMAXの場合にWo=MAXとなるので、液晶ディスプレイ100が本来持っているコントラストを低下させないという条件から導かれる。
【0051】
尚、MAXの値は、液晶表示装置100の表示されるべき色が256階調であれば、MAX=255である。
【0052】
数式2による演算も、上述したように、デコーダ6に備わるルックアップテーブル(LUT)を用いて実現できる。このようなルックアップテーブルは、デコーダ6のASIC内に容易に組み込むことができ、RGBWの各入力及び輝度データが8ビットであれば、256バイト分の記憶容量を持つPROMやEEPROMで容易に実現可能である。上記α、β及びnの値は、液晶表示装置の望まれる光学特性(輝度)に従って、予めルックアップテーブルに設定されている。
【0053】
ここで、数式2を求めるに際し根拠となった理論を、図4の色度図を参照して以下補足説明する。
【0054】
いま、Ri、Gi、及びBiと、図4の色度図上のR、G、B、及びWの各点が次のような関係にある場合、すなわち、Ri=MAX、かつG=B=0のときは点Rであり、G=MAX、かつR=B=0のときは点Gであり、B=MAX、かつR=G=0のときは点Bであり、さらに、R=G=Bのときは点Wである関係を満たす一般の色度図に基づき、次の結論が得られる。
【0055】
「R、G、及びBの値のいずれもが0より大きい場合、色度は図4の三角形RGBの内側にある。すなわち、点Wに近づきその色は白(グレー)色成分をもつ。」
【0056】
さらに、以上の結論からWに関して次の結論が得られる。
【0057】
(1)「R=G=Bの場合は、Wを加えても色度を変化させずに輝度のみを上げることができる。」
【0058】
(2)「三角形RGBは、当該液晶表示装置が表現できる色の範囲であるので、この範囲を狭めないために、R、G、及びBのうちどれか一つでも0の場合は、W=0とする。」
【0059】
(3)「R、G、及びBのうちいずれもが0より大きい場合の色度は、R、G、及びBのうちの最小値が大きいほど点Wに近づく。つまり、R、G、及びBのうちの最小値はその色がどれだけ白いかを表している。したがって、WをR、G、及びBのうちの最小値の関数で与えれば、1画素をRGBの3個の副画素で構成したときの色度をあまり変化させずに輝度を上げることができる。」
【0060】
そこで、上記(1)(2)及び(3)の結論に鑑みて、WoをR、G、及びBのうちの最小値の関数で与えることができる数式2が導出された。
【0061】
次に、デコーダ6がこの式2を用いてWoを求めるいくつかの実施形態(例1〜3)を、図5の式2のグラフを参照して以下述べる。
【0062】
図5は、表示画像の各画素の最大階調数が256階調の場合に、デコーダ6が求めた上述のYmin値をX軸の変数とし、Ymin値を数式2に代入して求められるWo値をY軸の変数とした、数式2のグラフである。
【0063】
例1として、Ri、Gi、及びBiの輝度データの値うちどれか一つでも0の場合を説明する。
【0064】
この場合は、Ymin=0であるので、数式2の演算からWo=0を得る(図5のグラフのx軸上)。すなわち、この場合は、常にWo=0となるようにすることができ、色純度(彩度)の低下はない。
【0065】
例2として、数式2において、α=β=0及びn=1と設定した場合を説明する。この場合は、数式2は、Wo=Yminと変形されるので、図5の(例2)のグラフの直線で表される結果を得る。
【0066】
したがって、この場合は画像データ保持部5に入力される前のオリジナル画像のガンマ特性が保持される。そして、追加する回路の構成は簡単で、回路を構成する規模も小さくて済む。
【0067】
例3として、数式2において、nの値を1より大きくした場合を説明する。この例3では、n=2とし、α=β=0と設定する。また、Ymax=255とする。この設定から、数式2は、Wo=255*(Ymin/255)n
(以下、この式を単に「数式3」とする。)と表され、この数式3は、図5の(例3)のグラフで表される。この(例3)のグラフからわかるように、Yminの値が大きくなるほどWoの値が急激に大きくなっている。
【0068】
つまり、この数式2による演算処理よれば、Ymin値が最大階調数に近づくにつれてW副画素用の輝度(Wo)が急激に高くなるため、他の表示色に対して100%に近い白表示を際立たせることができる。その結果、従来CRTでしか実現できなかった日に照らされた白雲の輝きや、金属的な表面のきらめく光沢等の画像の表示が可能となる。
【0069】
また、この(例3)のグラフからわかるように、Ymin値が取り得る中間の値の変域では、Woのグラフは下に凸の曲線形状(単調増加)が顕著となっている。その結果、例えばYmin=64〜192のような中間調においては、W副画素用の輝度Woを抑えることができ、中間調におけるオリジナルの色度(彩度)を表示画像において保つことができる。
【0070】
以上のように、数式2の定数を適宜定めることによって、様々な画像表示が可能となる。Woを求めるための上記例1から例3のような関数や、その他の数式1を基にした関数を、デコーダ6に備わるルックアップテーブル8に複数予め記憶させておき、外部からユーザが意図する画像が得られるように選択できるようにしてもよい。
【0071】
このようにして前記実施形態によれば、デコーダ6により数式1を基に演算処理を行うことにより、表示されるべき画像に応じて適正なW副画素用の輝度データを求めることができる。また、デコーダ6に備わるルックアップテーブル8に諸関数を予め設定しておくことによって、液晶表示装置100の所望の様々な輝度の光学特性を提供することができる。
【0072】
次に、前述したように、さらなる実施形態として、液晶表示装置100が、RGBW型の液晶表示としても、RGB型の液晶表示としても使用できる構成を、図3のブロック図による構成を主要部として書かれた図6のブロック図を参照して説明する。
【0073】
このさらなる実施形態を達成するためには、図6に示されているように、入力信号Ri、Gi、及びBiに加えて、もう1ビットの切換制御信号として機能する制御信号Ciを付け加える。このCi信号は、上記入力信号Ri、Gi、及びBiのクロック周波数に同期しており、このCi信号がHighのときは、RGBWを表示するための機能を果たす図6の回路はすべてイネーブルとなる。一方、Ci信号がLowのときは、CMP7及びLUT8をすべてスキップして、Wo=0とし、入力信号Ri、Gi、及びBiがそのまま、出力信号Ro、Go、及びBoとしてソースドライバ3へと入力される。
【0074】
これにより、Ci信号のHigh及びLowを切換えることで、RGB表示又はRGBW表示のいずれかを任意に表示することが可能となる。なお、RGB表示を望むときは、LUT8において単にWo=0とするように設定されるようにしてもよい。
【0075】
Ci信号の切り替えは、液晶表示装置100を備えたPCによりソフトウエア的に切換えるようにしてもよく、又はPCのキーボードのショートカットキー等をプッシュすればその切り替えができるようにしてもよい。
【0076】
これにより、オフィスワークの文書作成時においては、特に白色を輝かせる必要もないため、RGB型の液晶表示装置として使用でき、一方、雪景色や、ワックスで良く磨かれた車の輝きや、雲、または白色のテキストを宣伝用に強調させたいときいはRGBW型の液晶表示装置としても使用できるようになる。
【0077】
さらに、PC画面のウインドウを利用することにより、一部はRGBWの画面、一部はRGBの画面を表示することもできる。この場合Ci信号による画素が、前述したように入力信号Ri、Gi、及びBiによる画素に性格付与を1画素単位で行うようにし、例えば、Ci信号がHighのウインドウ画面の画素ではRGBW表示を行い、Ci信号がLowのウインドウ画面の画素ではRGB表示を行うことができるようにする。これにより、例えば、車の販売所や展示会で車の宣伝のために、本発明の液晶表示装置をPCに具備させることによって、右半分のウインドウ画面は車のメタリックから得られる光沢を強調した画面を表示し、左半分のウインドウ画面はその車のプロフィール等を書いたテキスト文章を表示させることができる。RGBW画面が持つメリットを活かしつつ、それほど白色(輝度)を強調せずにむしろ白色を弱めて観察者が読みやすいようにして、テキストを片や表示させることが可能となる。
【0078】
また、RGBW型の液晶表示はやや遠くから画面をみたときに、RGB型の液晶表示と比較した時の、白の輝度において明白な差異があり、観察者が混み合った展示会で遠くからRGBW型の液晶表示装置でテロップ等の白文字を観察する場合や、観察者がビルの壁面等に備え付けられた必然的に遠くからRGBW表示を観察せざるを得ない場合等に、本発明のRGBW型の液晶表示装置は、顕著なる効果を発揮する。
【0079】
なお、各請求項に記載した発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、各請求項に記載された範囲において、次に説明するように各種の変形例を採用することが可能である。
【0080】
以下、いくつかの変形例を説明する。
【0081】
(1)変形例1:
好適実施形態では、副画素RGBWの配列を、図2に示されるように縦ストライプ配列としたが、図7に示されるような田の字型配列とするようにしてもよい。この場合は、副画素の個々の形状は略正方形である。
【0082】
(2)変形例2:
上記変形例1では、図7に示されるようにソースバスとゲートバスとで網の目を形成し、個々の副画素がその網の目に一つずつ配置されるようにされているが、図8に示されるようにゲートバスを、副画素の2段毎の一本ずつ、ソースバスを副画素一段間に2本ずつ配線してもよい。このような構成によれば、ゲートバスの本数は従来のRGB方式と同じで、TFTの書き込み特性は従来のままでよいことになる。また、該構成によれば、1本のソースバスに接続される副画素の色は1種類となるから、ソースドライバ3内でソース信号を1行毎に並べ替える必要がなくなる。
【0083】
(3)変形例3:
上記好適実施例においては、図3に示されるようにデコーダ6とソースドライバ3とが別体として構成されているが、図9に示されるようにデコーダをソースドライバ内部の入り口部に配置することによって、デコーダ及びソースドライバの一体構造として設置するようにしてもよい。このような構成により、プリント基板内のデータ配線本数のW副画素用の輝度データ分の増加を回避することができる。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、RGBW型の液晶表示パネルで表示される画像の輝度を適正に向上させることができる。また、RGBW型の液晶表示装置でありながらも、RGB型の液晶表示装置としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施形態の液晶表示装置100の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す液晶パネル1の副画素、ゲートバス、及びソースバスの配置を説明するための平面図である。
【図3】図1に示すソースドライバ3及びデコーダ6を概念的に表すブロック図である。
【図4】数式2を説明するために用いる色度図である。
【図5】数式3を使用して得られる演算結果のグラフである。
【図6】本発明の好適実施形態の液晶表示装置100の構成を主要部としつつ、RGB表示及びRGBW表示の少なくとも一方を可能とするための構成を示すブロック図である。
【図7】図2に示された実施形態の変形例を示す平面図である。
【図8】図2に示された実施形態の変形例を示す平面図である。
【図9】図3に示された実施形態の変形例を表すブロック図である。
【符号の説明】
1 液晶パネル
2 ゲートドライバ
3 ソースドライバ
4 信号制御部
5 画像データ保持部
6 デコーダ
7 コンパレータ
8 ルックアップテーブル
100 液晶表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device capable of color display.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal display devices capable of color display have become widespread as display devices for personal computers, video cameras, car navigation systems, and the like.
[0003]
As a method for improving the brightness of the pixels of the liquid crystal panel of this liquid crystal display device, an RGBW liquid crystal display device (hereinafter referred to as “RGBW liquid crystal”) in which a transparent filter (W) is installed in addition to the conventional RGB RGB filter. A display device ”is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-10998.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if an attempt is made to improve the brightness of the liquid crystal panel simply by adding a transparent filter, if the brightness of the pixels in the transparent filter section is not properly controlled independently, white will be mixed in all display colors, so color purity (color For example, an image with an unintended display color different from the original image is displayed.
[0005]
Therefore, the present invention improves the brightness of the image output from the liquid crystal panel by appropriately controlling the brightness of the pixels of the transparent filter portion independently and under a predetermined calculation when determining the brightness of the liquid crystal panel. It is a first object of the present invention to provide an RGBW liquid crystal display device that can be used.
[0006]
In addition, the RGBW liquid crystal display device, like a TV with a CRT, does not only have a sparkling performance, that is, high brightness but also a sparkle white color. For example, the lamp light source itself in TV images, or the reflection of metallic reflections, the edges of clouds in the clear sky, the reflection of snow on mountains, etc. It reproduces the performance of “things”.
[0007]
Therefore, the present invention is based on the characteristics of the RGBW type liquid crystal display device, but it is not necessary to emphasize white in particular, for example, in the office while maintaining the same main structural part for realizing the above characteristics. A second object of the present invention is to provide a device that can be easily used as an RGB liquid crystal display device in document creation work in a work. Further, an RGBW type liquid crystal display for an image that requires white enhancement on a part of a screen using a PC window, and an image that does not require white enhancement on a part. The RGB type liquid crystal display can be easily used simultaneously.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the liquid crystal display device according to
[0009]
According to the liquid crystal display device according to
[0010]
According to the liquid crystal display device described in
[0011]
According to the liquid crystal display device of
[0012]
According to the liquid crystal display device described in
[0013]
According to the liquid crystal display device described in
[0014]
According to the invention described in
[0015]
According to the invention described in
Since the luminance subpixel can be used to simultaneously perform image display using the red output subpixel, the green output subpixel, and the blue output subpixel as one main pixel unit. The second objective can be achieved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the liquid crystal display device according to the present invention will be described.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid
[0018]
FIG. 2 is a plan view schematically showing a horizontal cross section of the
[0019]
Further, R (red), G (green), B (blue), or in the mesh formed by the gate buses Gi and Gi + 1 (i = 1 to m) and the source buses Sj and Sj + 1 (j = 1 to n), or A W (white (for brightness enhancement)) sub-pixel Lij is arranged.
[0020]
A TFT (thin film transistor) Qij is arranged near the intersection of the gate bus Gi and the source bus Sj. Further, the gate bus Gi is connected to the gate of the TFT Qij, the source bus Sj is connected to the source of the TFT Qij, and the display electrode of each subpixel Lij is connected to the drain of the TFT Qij. Further, the display electrodes and the opposing electrodes of each subpixel Lij as a common electrodes, the common electrodes are connected to a common voltage supply circuit (not shown).
[0021]
When the sub-pixels are arranged in a vertical stripe shape as shown in FIG. 2, the RGBW color filter is arranged as follows for each sub-pixel Lij, and one pixel has four sub-pixels of RGBW. It consists of pixels.
[0022]
R: Lij (i = 1, 2, 3,..., M−1, j = 1, 5, 9,..., N−3)
[0023]
G: Lij (i = 1, 2, 3,..., M, j = 2, 6, 10,..., N−2)
[0024]
B: Lij (i = 1, 2, 3,..., M, j = 3, 7, 11,..., N−1)
[0025]
W: Lij (i = 1, 2, 3,..., M−1, j = 4, 8, 12,..., N)
[0026]
In the
[0027]
In addition, in the direction perpendicular to the panel surface of the
[0028]
Returning to FIG. 1, the description of the liquid
[0029]
In addition, the liquid
[0030]
Hereinafter, the operation of the liquid
[0031]
A control signal is supplied from the
[0032]
Further, when a control signal is supplied to each
[0033]
The 8-bit sub-pixel output luminance data Ro, Go, Bo, and Wo are decoders for the sub-pixel input data Ri, Gi, and Bi constituting the digital image held in the image
[0034]
The subpixel output luminance data Ro, Go, Bo, and Wo latched by the latch unit are sequentially output and input to a DAC unit (not shown). The
[0035]
When the potential is selected by the DAC unit, the DAC unit appropriately divides the voltage at the selected potential by resistance division into several stages so that a desired gradation can be obtained. Thereafter, the divided voltage is current-amplified by an amplifier and transmitted to one of the corresponding source buses S1 to Sn (see FIG. 2). A signal representing the potential transmitted to the source bus is transmitted to each subpixel electrode via the TFT when the TFT is turned on by the signal transmitted to any of the gate buses G1 to Gm.
[0036]
Thereby, a potential corresponding to the luminance data for subpixel output is applied to each subpixel electrode. Accordingly, a voltage is applied to the liquid crystal layer sandwiched between the common electrode and each subpixel electrode, the liquid crystal layer is driven according to the potential applied to each subpixel electrode, and an image is displayed on the
[0037]
In more detail, a preferred embodiment relating to the arithmetic processing of the
[0038]
As shown in FIG. 3, the
[0039]
On the other hand, in order to obtain W subpixel output luminance data Wo, the following processing is performed.
[0040]
The
The
[0041]
Next, the look-up table 8 converts the Ymin value selected and converted by the
[0042]
The conversion of the Ymin value into W subpixel output luminance data Wo is performed by using the calculation result of
[0043]
However, the number of clocks after the input subpixel data Ri, Gi, and Bi are input to the
[0044]
In this way, the
[0045]
Further, the formula Wo = f (Ymin, Ymax) (hereinafter referred to as “
[0046]
Furthermore, as another suitable example of
[0047]
Wo = Ymax * {(Ymin + α) / (Ymax + β)} n
(Hereinafter, this formula is referred to as “
[0048]
[0049]
For example, the condition that β = 0 is that the condition that Wo becomes MAX when the minimum value Ymin of the input luminance data of Ri, Gi, and Bi is MAX (maximum value), that is, the
[0050]
Also, the condition for α = 0 and β = 0 is that, under this condition, when the minimum value Ymin of the input luminance data of Ri, Gi, and Bi is 0, Wo becomes 0, and Ri, Gi, and Bi Since Wo = MAX when the minimum value Ymin of the input luminance data is MAX, it is derived from the condition that the contrast inherent in the
[0051]
Note that the value of MAX is MAX = 255 when the color to be displayed on the liquid
[0052]
The calculation according to
[0053]
Here, the theory that is the basis for obtaining
[0054]
Now, when Ri, Gi, and Bi and the points R, G, B, and W on the chromaticity diagram of FIG. 4 have the following relationship, that is, Ri = MAX and G = B = When 0, point R, when G = MAX and R = B = 0, point G, when B = MAX and R = G = 0, point B, and R = G When = B, the following conclusion is obtained based on a general chromaticity diagram satisfying the relationship of the point W.
[0055]
“If all of the R, G, and B values are greater than 0, the chromaticity is inside the triangle RGB of FIG. 4, that is, approaching the point W, the color has a white (gray) color component.”
[0056]
Furthermore, the following conclusion about W can be obtained from the above conclusion.
[0057]
(1) “When R = G = B, only luminance can be increased without changing chromaticity even if W is added.”
[0058]
(2) “Triangle RG B is a color range that can be expressed by the liquid crystal display device. Therefore, in order not to narrow this range, if any one of R, G, and B is 0, W = 0. "
[0059]
(3) “The chromaticity when all of R, G, and B are greater than 0 approaches the point W as the minimum value of R, G, and B is larger. That is, R, G, and The minimum value of B represents how white the color is, so if W is given as a function of the minimum value of R, G, and B, one pixel is the three subpixels of RGB. The brightness can be increased without changing much the chromaticity when configured with. "
[0060]
Therefore, in view of the conclusions of (1), (2), and (3),
[0061]
Next, some embodiments (Examples 1 to 3) in which the
[0062]
FIG. 5 shows Wo obtained by substituting the Ymin value obtained by the
[0063]
As an example 1, a case where any one of the brightness data values of Ri, Gi, and Bi is 0 will be described.
[0064]
In this case, since Ymin = 0, Wo = 0 is obtained from the calculation of Formula 2 (on the x-axis of the graph of FIG. 5). That is, in this case, Wo = 0 can always be set, and there is no decrease in color purity (saturation).
[0065]
As an example 2, the case where α = β = 0 and n = 1 are set in
[0066]
Therefore, in this case, the gamma characteristic of the original image before being input to the image
[0067]
As an example 3, the case where the value of n is set to be larger than 1 in
(Hereinafter, this equation is simply referred to as “
[0068]
In other words, according to the calculation processing according to
[0069]
Further, as can be seen from the graph of (Example 3), in the intermediate range of values that the Ymin value can take, the Wo graph has a pronounced downward convex curve shape (monotonic increase). As a result, for example, in the halftone such as Ymin = 64 to 192, the luminance Wo for the W subpixel can be suppressed, and the original chromaticity (saturation) in the halftone can be maintained in the display image.
[0070]
As described above, various image displays can be performed by appropriately determining the constant of
[0071]
As described above, according to the embodiment, the
[0072]
Next, as described above, as a further embodiment, a configuration in which the liquid
[0073]
In order to achieve this further embodiment, as shown in FIG. 6, in addition to the input signals Ri, Gi and Bi, a control signal Ci which functions as a switching control signal of one bit is added. This Ci signal is synchronized with the clock frequency of the input signals Ri, Gi and Bi. When this Ci signal is High, all the circuits in FIG. 6 which perform the function for displaying RGBW are enabled. . On the other hand, when the Ci signal is Low, then skip all CMP7 and
[0074]
As a result, by switching between High and Low of the Ci signal, either RGB display or RGBW display can be arbitrarily displayed. When RGB display is desired, the
[0075]
The Ci signal may be switched by software using a PC provided with the liquid
[0076]
As a result, when creating office work documents, it is not necessary to shine white, so it can be used as an RG B- type liquid crystal display device. On the other hand, snowy scenery, the brightness of cars well polished with wax, When a cloud or white text is to be emphasized for promotion, it can be used as an RGBW liquid crystal display device.
[0077]
Furthermore, by using a window on the PC screen, a part of the RGBW screen and a part of the RGB screen can be displayed. In this case, as described above, the pixels based on the Ci signal assign the character to the pixels based on the input signals Ri, Gi, and Bi in units of one pixel. For example, RGBW display is performed on the pixels of the window screen where the Ci signal is High. The RGB signals can be displayed on the pixels of the window screen where the Ci signal is Low. Thus, for example, by providing the liquid crystal display device of the present invention on a PC for the promotion of vehicles at car sales offices and exhibitions, the right half window screen emphasizes the gloss obtained from the metallic of the car. The screen is displayed, and the left half of the window screen can display a text sentence describing the profile of the car. While taking advantage of the advantages of the RGBW screen, it is possible to display a piece of text so that the white color (luminance) is not emphasized so much that the white color is rather weakened to make it easier for the observer to read.
[0078]
In addition, RGBW liquid crystal displays have a clear difference in white brightness when viewed from a distance, compared to RGB liquid crystal displays. RGBW of the present invention when observing white characters such as telops on a liquid crystal display device of the type, or when the observer must observe the RGBW display from a distance provided on the wall of the building. The liquid crystal display device of the type exhibits a remarkable effect.
[0079]
In addition, the invention described in each claim is not limited to each embodiment described above, and various modifications can be adopted as described below within the scope described in each claim. It is.
[0080]
Hereinafter, some modified examples will be described.
[0081]
(1) Modification 1:
In the preferred embodiment, the arrangement of the sub-pixels RGBW is a vertical stripe arrangement as shown in FIG. 2, but it may be a square-shaped arrangement as shown in FIG. In this case, the individual shape of the sub-pixel is substantially square.
[0082]
(2) Modification 2:
In the first modification, as shown in FIG. 7, the source bus and the gate bus form a mesh, and each subpixel is arranged one by one in the mesh. As shown in FIG. 8, one gate bus may be wired for every two stages of subpixels, and two source buses may be wired between the subpixels. According to such a configuration, the number of gate buses is the same as in the conventional RGB system, and the writing characteristics of the TFTs can be kept as they are. In addition, according to this configuration, the color of the sub-pixel connected to one source bus is one kind, so that it is not necessary to rearrange the source signals for each row in the
[0083]
(3) Modification 3:
In the preferred embodiment, the
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to appropriately improve the luminance of the image displayed on the RGBW liquid crystal display panel. Further, although it is an RGBW liquid crystal display device, it can also be used as an RGB liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid
2 is a plan view for explaining the arrangement of subpixels, gate buses, and source buses of the
3 is a block diagram conceptually showing a
4 is a chromaticity diagram used to explain
FIG. 5 is a graph of calculation results obtained using
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration for enabling at least one of RGB display and RGBW display while using the configuration of the liquid
FIG. 7 is a plan view showing a modification of the embodiment shown in FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a modification of the embodiment shown in FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
入力画像信号から得られた赤入力用副画素、緑入力用副画素及び青入力用副画素毎のデジタル値を用いて所定の演算処理をすることにより、輝度用副画素を駆動するためのデジタル値を求めるデータ演算手段を有し、
このデータ演算手段により求められた輝度用副画素を駆動するためのデジタル値と、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素及び青入力用副画素のデジタル値とを用いて、輝度用副画素、赤出力用副画素、緑出力用副画素及び青出力用副画素を駆動し、
前記データ演算手段による前記所定の演算処理は、前記輝度用副画素のデジタル値をWoとし、前記赤入力用副画素、緑入力用副画素及び青入力用副画素のデジタル値のうち最小値をYminとし、最大値をYmaxとした場合に、
演算式Wo=f(Ymin,Ymax)
により表される関数により、前記輝度用副画素を駆動するためのデジタル値Woを求めるとともに、
前記輝度用副画素、赤出力用副画素、緑出力用副画素及び青出力用副画素を1つの主画素単位として前記輝度用副画素により前記1つの主画素単位内の輝度を向上させる画像をRGBW画面の画像として表示するRGBW表示と、前記輝度用副画素を使用せずに前記赤出力用副画素、緑出力用副画素及び青出力用副画素を1つの主画素単位として画像をRGB画面の画像として表示するRGB表示とを切り替えることを可能とした、
液晶表示装置。A liquid crystal display capable of color display, including a liquid crystal panel in which each of the red output sub-pixel, the green output sub-pixel, the blue output sub-pixel, and the luminance sub-pixel capable of gradation driving can be set as one main pixel unit A device,
Digital for driving the luminance subpixel by performing predetermined arithmetic processing using the digital values for the red input subpixel, the green input subpixel and the blue input subpixel obtained from the input image signal. Having data calculation means for obtaining a value;
Using the digital value for driving the luminance subpixel determined by the data calculation means and the digital value of the red input subpixel, the green input subpixel, and the blue input subpixel, the luminance subpixel is used. Driving pixel, red output subpixel, green output subpixel and blue output subpixel,
The predetermined calculation process by the data calculation means sets the digital value of the luminance subpixel as Wo, and sets the minimum value among the digital values of the red input subpixel, the green input subpixel, and the blue input subpixel. If Ymin and the maximum value is Ymax,
Formula Wo = f (Ymin, Ymax)
A digital value Wo for driving the luminance subpixel is obtained by a function represented by:
The luminance subpixel, the red output subpixel, the green output subpixel, and the blue output subpixel are set as one main pixel unit, and the luminance subpixel is used to improve the luminance in the one main pixel unit. RGBW display for displaying as an RGBW screen image, and an RGB image with the red output subpixel, the green output subpixel, and the blue output subpixel as one main pixel unit without using the luminance subpixel. It was possible to switch between RGB display to be displayed as an image of
Liquid crystal display device.
前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数は、前記Ymin又は前記Ymaxの値が大きくなるにつれ単調増加する関数であることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1 or 2,
The arithmetic expression Wo = f (Ymin, Ymax) function represented by a liquid crystal display device wherein Ymin or which is a function that monotonically increases as the value of the Ymax increases.
前記演算式Wo=f(Ymin,Ymax)により表される関数は、前記Yminを変数とし、前記Ymaxを定数とする関数であって、前記Yminの値が大きくなるにつれWの値が単調増加することを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, 2 or 3,
Function represented by the mathematical expression Wo = f (Ymin, Ymax) is the Ymin as a variable, the Ymax a function of a constant, the value of Re One of the value of the Ymin increases W monotonously A liquid crystal display device characterized by increasing.
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