JP4175485B2 - 液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、RGBW型の表示装置で表示される画像をより自然に表示することができる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法に関する。

近来、陰極線管(Cathode Ray Tube)の短所とされる重さと体積を減らすことのできる各種平板表示装置が台頭してきている。かかる平板表示装置には、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)、電界放出表示装置(FED:Field Emission Display)、プラズマ表示パネル(PDP:Plasma Display Panel)及び発光表示装置(LED:Light Emitting Display)などがある。

なかでも、液晶表示装置は、複数のデータラインと複数のゲートラインにより定義される領域に複数の液晶セルが配置され、各液晶セルに、スイッチング素子の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFTと称する)が形成されたTFT基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板とが一定の間隔を保ちながら配置され、その隙間に液晶層が形成されてなる。

このように構成される液晶表示装置は、データ信号によって液晶層に電界を形成し、液晶層を通過する光の透過率を調節することによって望む画像を得る。この時に、データ信号は、液晶層へ一方向の電界が長い間印加されることから生じる劣化現象を防止するために、フレーム別に、行別に、またはドット別に極性が反転される。

また、液晶表示装置は、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の3色ドットから赤色光、緑色光及び青色光を混合して一つのカラー画像を表示する。しかしながら、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の3色ドットで1サブピクセルを表示する一般の液晶表示装置では、光効率が低下するという問題が生じる。具体的に、赤色、緑色及び青色のそれぞれのサブピクセルに配置されたカラーフィルタは、印加される光の1/3程度のみを透過させるために全体的に光効率が落ちる。

そこで、液晶表示装置の色再現性を維持しながら輝度及び光効率を向上させるための方法として、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のカラーフィルタの外に、白色フィルタ(W)を含むRGBW型の液晶表示装置が提案された(例えば、特許文献1、2参照)。

これらのRGBW型の液晶表示装置は、3色画像信号を4色画像信号に変換してカラー画像の輝度を向上させる。

図1は、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)を各軸とする立体直交座標において、赤色(R)と緑色(G)を軸とする領域の平面座標を示す図である。

図1において、実線で表示された正方形領域は、3色画像信号により表示可能な色を表し、太い実線で表示された直方体形領域は、4色画像信号により表示可能な色を表す。そして、RGBW型の液晶表示装置は、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の3色に白色(W)を加えることによって、色領域を点線で表示された対角線方向に拡張する。すなわち、3色画像信号を4色画像信号に変換する過程は、正方形内の各座標を直方体内の座標に拡張するものである。

一方、RGBW型の液晶表示装置において、3色画像信号を4色画像信号に変換するための変換装置は、様々なゲインカーブG1、G2、G3、G4が現れるようにしている。

韓国公開特許番号第2002-13830号公報 韓国公開特許番号第2004-83786号公報

しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。ゲインカーブG1、G2、G3、G4が変わっても、3色画像信号による白色(W)に対する輝度の増幅の度合は、同一であるが、任意の3色画像信号Aの場合、A’、A’’及びA’’’のようにいずれも異なる増幅の度合を持つ。また、一つのゲインカーブ上で現れる白色(W)と任意の3色画像信号Aの輝度増幅の度合が異なるため、ゲインが1の純色とゲインが2の階調色とが混合している画像では、その差が一層目立つことになる。したがって、RGBW型の液晶表示装置は、入力される3色画像信号によって輝度の増幅される度合が異なるため、使用者が感じる画面の感じがRGB液晶表示装置の画面と異なるという問題があった。

しかも、RGBW型の液晶表示装置において、ゲインカーブを得るためには演算回路が必要であるが、この演算回路は、複雑な演算を行うもので、その具現が難しいという問題点があった。

本発明は上記の問題を解決するためのもので、その目的は、RGBW型の表示装置で表示される画像をより自然に表示することができる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、単純な演算を通じて3色画像信号を4色画像信号に変換することができる液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置の駆動装置は、4色のサブピクセルを備える液晶パネルと、前記各サブピクセルにビデオデータ信号を提供するデータドライバと、前記サブピクセルにスキャンパルスを提供するゲートドライバと、外部から入力される3色ソースデータから無彩色信号及び彩色信号の割合を分析してゲイン値を生成し、生成されたゲイン値を用いて前記3色ソースデータを4色データに変換するデータ変換部と、前記データ変換部からの前記4色データを前記データドライバに提供するとともに、前記ゲートドライバ及び前記データドライバを制御するタイミングコントローラとを備え、前記データ変換部は、前記3色ソースデータを逆ガンマ補正して3色入力データを生成する逆ガンマ補正部と、前記3色入力データに基づいて前記ゲイン値を生成するゲイン値生成部と、前記3色入力データに前記ゲイン値を乗じて3色増幅データを生成する乗算部と、前記3色増幅データの共通成分を1次白色データとして抽出して出力すると同時に、前記1次白色データを用いて1次3色出力データを生成して出力する1次4色データ生成部と、前記1次白色データと前記1次3色出力データを補正して2次白色データ及び2次3色出力データを生成する2次4色データ生成部と、前記1次、2次白色データと前記1次、2次3色出力データをガンマ補正して前記4色データを生成するガンマ変換部とを備え、前記2次4色データ生成部は、前記1次3色出力データの最大輝度値を検出する最大値検出部と、前記最大輝度値を用いて誤差成分を検出する誤差成分検出部と、前記1次3色出力データと前記誤差成分を用いて3色補正データを生成する1次3色データ補正部と、前記3色補正データを用いて白色補正データを生成する白色補正データ生成部と、前記1次3色出力データ及び前記3色補正データを用いて前記2次3色出力データを生成する2次3色データ生成部と、前記白色補正データ及び前記1次白色データを用いて前記2次白色データを生成する2次白色データ生成部とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明による液晶表示装置の駆動方法は、4色のサブピクセルを備える液晶パネルと、前記サブピクセルにビデオデータ信号を提供するデータドライバと、前記サブピクセルにスキャンパルスを提供するゲートドライバとを有する液晶表示装置の駆動方法において、外部から入力される3色ソースデータから無彩色信号及び彩色信号の割合を分析してゲイン値を生成する段階と、前記生成された前記ゲイン値を用いて前記3色ソースデータを4色データに変換する段階と、前記スキャンパルスを生成する段階と、前記4色データを前記ビデオデータに変換し、これを、前記スキャンパルスに同期するように前記サブピクセルに提供する段階とを備え、前記ゲイン値を生成する段階は、前記3色ソースデータを逆ガンマ補正して3色入力データを生成する段階と、前記3色入力データの最大輝度値及び最小輝度値を検出し、前記最小輝度値に係数C(ただし、Cは正の実数)を乗じる段階と、前記係数Cが乗じられた最小輝度値と前記最大輝度値とを比較して比較信号を生成する段階と、フレーム単位に前記比較信号を計数して計数信号を発生する段階と、前記計数信号に基づいて前記ゲイン値を設定する段階とを備え、前記3色ソースデータを4色データに変換する段階は、前記3色入力データに前記ゲイン値を乗じて3色増幅データを生成する段階と、前記3色増幅データの共通成分を1次白色データとして抽出すると同時に、前記1次白色データを用いて1次3色出力データを生成する段階と、前記1次白色データと前記1次3色出力データをガンマ補正して前記4色データを生成する段階とを備えることを特徴とする。

本発明による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、入力されるフレーム単位の3色ソースデータに基づいて輝度増幅のゲイン値を設定してRGBデータを増幅し、増幅されたRGBデータの共通成分で白色データを生成し、増幅されたRGBデータから白色データを減算し出力RGBデータを生成することによって、RGBデータからRGBWデータを簡易に計算することができる。

したがって、本発明によれば、別途の除算を行う必要がないため、RGBデータをRGBWデータに変換するためのデータ変換部の構成を単純化することができる。この場合、本発明において、別途の除算を行うと、RGBデータをより正確なRGBWデータに変換可能になる。

結果として、本発明は、ゲイン値を用いて、入力された3色ソースデータに対する輝度増幅の大きさを等しくすることによって、RGBW型の表示装置で表示される画像をより自然にすることが可能になる。

以下、添付の図面に基づき、本発明の好適な実施の形態に係る液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法ついて説明する。

図2は、本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置を概略的に示す図である。

図2を参照すると、本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置は、n本のゲートラインGL1〜GLn、及びm本のデータラインDL1〜DLmにより定義される4色のサブピクセル領域ごとに形成された液晶セルを有する液晶パネル102と、データラインDL1〜DLmにビデオデータ信号を提供するデータドライバ104と、ゲートラインGL1〜GLnにスキャンパルスを提供するゲートドライバ106と、外部から入力される3色ソースデータRGBを4色データRGBWに変換して出力するデータ変換部110と、データ変換部110から入力された4色データRGBWを整列してデータドライバ104に提供し、また、データ制御信号DCSを生成してデータドライバ104を制御すると同時に、ゲート制御信号GCSを生成してゲートドライバ106を制御するタイミングコントローラ108とを備える。

液晶パネル102は、n本のゲートラインGL1〜GLn、及びm本のデータラインDL1〜DLmにより定義される領域に形成された薄膜トランジスタTFTと、薄膜トランジスタTFTに接続された液晶セルとを備える。薄膜トランジスタTFTは、ゲートラインGL1〜GLnからのスキャンパルスに応じてデータラインDL1〜DLmからのデータ信号を液晶セルに提供する。液晶セルは、液晶を介在して対面する共通電極と、薄膜トランジスタTFTに接続されたサブピクセル電極とで構成されるので、等価的に液晶キャパシタClcで表示することができる。さらに、液晶セルは、液晶キャパシタClcに充電されたデータ信号を次のデータ信号が充電されるまで保持するために、前のゲートラインに接続されるストレージキャパシタCstを備える。

一方、液晶パネル102には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び白色(W)サブピクセルが、サブピクセルの行方向に反復して形成される。これら赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)サブピクセルのそれぞれには、各色に対応するカラーフィルタが配置されるのに対し、白色(W)サブピクセルにはカラーフィルタが配置されない。そして、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び白色(W)サブピクセルは、同じ面積の割合または異なる面積の割合のストライプ構造をなす。この際、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び白色(W)サブピクセルは、上下左右、すなわち2×の行列形状で配置することができる。

データ変換部110は、外部から入力される3色ソースデータRGBから無彩色信号及び彩色信号の割合をフレーム単位に分析し、ゲイン値を生成して3色ソースデータRGBを増幅し、増幅された3色ソースデータRGBの共通成分により抽出された白色(W)データを生成し、生成された白色(W)データを用いて3色ソースデータRGBを4色データRGBWに変換してタイミングコントローラ108に提供する。

タイミングコントローラ108は、データ変換部110から提供される4色データRGBWを、液晶パネル102の駆動に見合うように整列してデータドライバ104に供給する。また、タイミングコントローラ108は、外部から入力されるメインクロックDCLK、データイネーブル信号DE、水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncを用いてデータ制御信号DCSとゲート制御信号GCSを生成し、データドライバ104とゲートドライバ106のそれぞれの駆動タイミングを制御する。

ゲートドライバ106は、タイミングコントローラ108から入力されるゲート制御信号GCSのうち、ゲートスタートパルスGSPとゲートシフトクロックGSCに応答してスキャンパルス、すなわちゲートハイパルスを順次発生するシフトレジスタを備える。このスキャンパルスに応答して、薄膜トランジスタTFTは、ターンオンされる。

データドライバ104は、タイミングコントローラ108から入力されるデータ制御信号DCSに応じて、タイミングコントローラ108で整列された4色データDataをアナログ信号のビデオデータ信号に変換し、これを、ゲートラインGL1乃至GLnにスキャンパルスが提供される1水平周期ごとに1水平ライン分のビデオデータ信号としてデータラインDL1乃至DLmに提供する。すなわち、データドライバ104は、4色データDataの階調値に基づいて所定レベルを持つガンマ電圧を選択し、選択したガンマ電圧をデータラインDL1乃至DLmに提供する。

図3は、図2に示す本発明の第1の実施の形態に適用されるデータ変換部110の第1例を示すブロック図である。

図2及び図3に基づき、3色データRGBを4色データRGBWに変換するデータ変換部110について説明すると、下記の通りである。

まず、データ変換部110は、逆ガンマ変換部200、ゲイン値生成部210、乗算部220、RGBW生成部230及びガンマ変換部240を備える。

逆ガンマ変換部200は、外部から入力される3色ソースデータRGBが陰極線管の出力特性を考慮してガンマ補正された信号であるので、下式(1)により線形化した3色入力データRI、GI、BIに変換する。
RI=Rγ
GI=Gγ
BI=Bγ (1)

ゲイン値生成部210は、逆ガンマ変換部200から出力される3色入力データRI、GI、BIの最大輝度値YMax及び最小輝度値YMinを用いて、1フレームにおいて無彩色信号が占める割合を計算することでゲイン値Gを生成する。

このため、ゲイン値生成部210は、図4に示すように輝度検出部212、比較器214、カウンタ216及びゲイン値設定部218を備える。

輝度検出部212は、逆ガンマ変換部200から提供される3色入力データRI、GI、BIの最大輝度値YMax及び最小輝度値YMinを検出する。このときに、輝度検出部212は、検出された最大輝度値YMaxを比較器214に供給するとともに、下式(2)の右辺のように、検出された最小輝度値YMinに係数Cを乗じて比較器214に供給する。ここで、係数Cは、正の実数であり、単純に定められず、多様な画像に対するゲイン値を評価した結果から設定される。
YMax=C×YMin (2)

比較器214は、輝度検出部212からの最大輝度値YMaxと、最小輝度値YMinに係数Cを乗じた値とを比較して比較信号Caを出力する。このときに、比較器214は、下式(3)に示すように、係数Cが乗じられた最小輝度値YMinよりも最大輝度値YMaxが大きい場合には「1」の比較信号Caを出力し、そうでない場合には「0」の比較信号Caを出力する。
YMax≦C×Min → 無彩色信号
YMax>C×Min → 彩色信号 (3)

カウンタ216は、外部からのデータイネーブル信号DE及び垂直同期信号Vsyncに応じて、1フレームの間における比較器214からの比較信号Caを計数し、計数信号Cbを生成する。このとき、カウンタ216は、垂直同期信号Vsyncに応じてフレーム単位に計数をリセットする。

ゲイン値設定部218は、下式(4)のように、カウンタ216からの計数信号Cbに基づいて、ゲイン値Gを設定して乗算部220に供給する。
G=1+α(Cb/Tpixel) (4)

式中、係数α、RGBW表示装置において白色(W)サブピクセルが赤色、緑色及び青色輝度に寄与する相対サイズを表すパラメータであるαR、αG、αBの最小値を表し、Tpixelは、液晶パネルの総サブピクセル数を表す。したがって、ゲイン値Gは、1〜1+αの範囲を有する。

このように構成されるゲイン値生成部210は、上(2)及び(3)を用いて、3色入力データRI、GI、BIが無彩色信号か或いは彩色信号かを判断する。ここで、上式(2)及び(3)を用いた3色入力データRI、GI、BIに対する無彩色信号または彩色信号の判断基準は、図5の通りになる。

図5に示すように、最大輝度値YMaxと最小輝度値YMinが等しいC=1のライン上には、ブラックからホワイトの信号が存在する。これにより、混じり気のない赤色(R)または混じり気のない緑色(G)の場合には、最小輝度値YMinがゼロとなる。したがって、数式(2)の関係式において、係数Cの値が大きくなるほど彩色信号に近付くのに対し、係数Cが「1」の場合には、完全に無彩色信号となる。このような基準を複数設定して1フレームの信号を分析すれば、より正確に該当フレームの信号を分析することができるため、本発明では一つの判断基準として係数Cの値を設定する。

その後、ゲイン値生成部210は、数式(4)を用いて、ゲイン値Gを設定する。ここで、液晶パネル102の解像度がXGA(1024×768画素)の場合、1フレームの総サブピクセル数は786432個となる。したがって、カウンタ216を用いて無彩色信号または彩色信号のいずれか一つのみをカウントすると、残りは総サブピクセル数との差から得ることができる。これにより、垂直同期信号Vsync及びデータイネーブル信号DEを用いて1フレーム内の有効データをカウントできる。ここで、フレームメモリを用いて該当のフレームに対応するゲイン値Gを導き出さなければならないが、フレームメモリの使用によりコスト高となる。そこで、一般の動画像では、1フレーム前後の画像は、大きな差がないので、本発明においては、前のフレームで導き出されたゲイン値Gを使用する。

その結果、ゲイン値生成部210は、数式(2)乃至(4)を用いて入力データRI、GI、BIをフレーム単位に分析し、1フレーム上で輝度増幅のゲイン値Gを同一に具現することができる。

乗算部220は、下式(5)のように、ゲイン値生成部210からのゲイン値Gを、逆ガンマ変換部200からの入力データRI、GI、BIに乗じて、3色増幅データRa、Ga、Baを生成してRGBW生成部230に提供する。
Ra=G×RI
Ga=G×GI
Ba=G×BI (5)

RGBW生成部230は、乗算部220からの3色増幅データRa、Ga、Baから共通成分を白色データWbとして抽出し、抽出した白色データWbを用いて4色データRGBWを生成し、4色データRGBWをガンマ変換部240に供給する。このため、RGBW生成部230は、図6に示すように、白色データ抽出部232及び減算部234を備える。

白色データ抽出部232は、下式(6)によって、乗算部220からの3色増幅データRa、Ga、Baから共通成分を白色データWbとして抽出し、これを減算部234に供給する。
Wb=Min(Da、1) ただし、Daは、Ra、Ga、Ba (6)

この白色データ抽出部232は、赤色、緑色及び青色の3色増幅データRa、Ga、Baの最小値を共通成分として抽出し、抽出した共通成分を白色データWbとして出力する。ここで、白色データWbは、「1」より小さいか等しくなる。

減算部234は、下式(7)のように、乗算部220からの3色増幅データRa、Ga、Baから、白色データ抽出部232からの白色データWbを減算して、3色出力データRb、Gb、Bbをガンマ変換部240に提供すると同時に、白色データWbをガンマ変換部240に提供する。
Rb=Ra−Wb
Gb=Ga−Wb
Bb=Ba−Wb (7)

したがって、減算部234は、赤色、緑色及び青色輝度のそれぞれに寄与する白色データWbを、3色増幅データRa、Ga、Baのそれぞれから減算することによって、正確なカラーが赤色、緑色、青色及び白色サブピクセルRGBWで表現されるように、3色出力データRb、Gb、Bbを生成して出力する。

ガンマ変換部240は、RGBW生成部230から、3色出力データRb、Gb、Bb及び白色データWbを含む4色出力データRb、Gb、Bb、Wbを受け取り、これらを、下式(8)によってガンマ補正して4色の最終出力データRo、Go、Bo、Woに変換する。
Ro=(Rb)1/γ
Go=(Gb)1/γ
Bo=(Bb)1/γ
Wo=(Wb)1/γ (8)

すなわち、ガンマ変換部240は、ルックアップテーブルに基づき、出力データRb、Gb、Bb、Wbを、液晶パネル102の駆動回路に適合する最終出力データRo、Go、Bo、Woにガンマ補正し、これらをタイミングコントローラ108に供給する。

したがって、本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、逆ガンマ変換部200を用いて外部から入力される3色ソースデータRGBを逆ガンマ補正して線形化した後、ゲイン値生成部210を用いて外部から入力される3色ソースデータRGBに対応するゲイン値Gを生成する。続いて、生成されたゲイン値Gを3色ソースデータRGBに乗じて3色増幅データRa、Ga、Baを生成し、3色増幅データRa、Ga、Baから共通成分を白色データWbとして抽出する。続いて、3色増幅データRa、Ga、Baから抽出した白色データWbを減算して出力データRb、Gb、Bbを生成し、生成した出力データRb、Gb、Bb及び白色データWbをガンマ補正して4色最終出力データRo、Go、Bo、Woに変換し、液晶パネル102上に表示する。

図7は、本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法により具現される色領域を示す図である。

図7を参照すると、本発明により具現できる色領域は、太線300で定義された多角形領域である。この領域のうち、r−k−g−wの正方形領域310は、赤色、緑色及び青色サブピクセルにより表現される領域であり、残りの領域は、白色サブピクセルWにより表現される領域である。

これにより、本発明では、ゲイン値生成部210を用いて、入力される3色ソースデータRGBによってゲイン値Gを設定し、設定したゲイン値Gによって3色ソースデータRGBを4色最終出力データRo、Go、Bo、Woに変換することによって、r−k−g−wの正方形領域310を除いた残りの領域300に増幅し、輝度を向上させることができる。

例えば、係数Cの値を3に設定し、数式(2)乃至(4)により生成されたゲイン値Gを用いて、3色ソースデータRGBを4色最終出力データRo、Go、Bo、Woに変換する場合において、r−k−g−wの正方形領域310のうち、斜線でハッチングした領域312は、無彩色信号領域になり、塗りつぶされた領域314は、彩色信号領域となる。

具体的に、彩色信号領域のA地点の輝度に対応する3色ソースデータRGBのゲイン値Gが、「1.1」に定められた場合、A地点の輝度は、ゲイン値GによりA’地点の輝度に増幅されて表示される。これにより、A’地点の輝度は、表現可能な領域300内に存在する値で、表示する上で何らの問題もない。

したがって、上記の本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、ゲイン値Gを用いて、入力された3色ソースデータRGBに対する輝度増幅の大きさを同一にすることによって、RGBW型の表示装置で表示される画像を、より自然に表示することができる。なお、本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、除算無しで簡単に3色ソースデータRGBから4色最終出力データRGBWを計算でき、データ変換部110を簡易に構成することができる。

一方、上述した本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法は、3色ソースデータRGBによって、ゲイン値Gが変化するように構成されている。すなわち、ゲイン値Gは、数式(4)で示されるように、1フレームを構成する液晶パネル102の総サブピクセル数で、無彩色信号が占める割合が高いほど大きくなり、画像全体が無彩色信号の場合に最大となる。逆に、画像全体が彩色信号の場合に、ゲイン値Gは1となるので、入力される3色ソースデータRGBは、変換されずにタイミングコントローラ108に供給される。

しかしながら、RGBW表示装置では、図7に示すような色領域を有するので、ゲイン値Gが1以上の場合に、必然的に表現不可能な成分が生じる。

具体的に、図7に示すような色領域を有するRGBW表示装置において、入力される3色ソースデータRGBによってゲイン値Gが「1.6」に定められた場合、A地点の輝度はA’’地点の輝度に増幅され、表現可能な色領域を外れる。この場合、該当のサブピクセルのカラーが正しく表現されないか、階調情報を部分的に失う。しかしながら、上述の如く、1フレームを構成するサブピクセルデータの大部分が無彩色信号領域に存在するほど、より大きいゲイン値Gを有するように本発明が構成されているため、表現可能な色領域を外れるサブピクセルデータ量は、大きくならない。したがって、上述したように、3色ソースデータRGBを4色データRGBWに変換しても構わない。

そこで、表現可能な色領域を外れる場合にも、より正確な画像を表示するために、本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置は、図8に示すデータ変換部110を備える。

図2及び図8を参照すると、本発明の第2の実施の形態によるデータ変換部110は、逆ガンマ変換部200、ゲイン値生成部210、乗算部220、1次RGBW生成部330、2次RGBW生成部335及びガンマ変換部340を備える。

第2の実施の形態によるデータ変換部110において、逆ガンマ変換部200、ゲイン値生成部210及び乗算部220は、図3に示した本発明の第1の実施の形態と同じため、これについての詳細説明は省略するものとする。

1次RGBW生成部330は、図3に示すRGBW生成部230と同じ構成及び方式で動作し、乗算部220から供給される3色増幅データRa、Ga、Baから、1次出力データRb、Gb、Bb、Wbを生成して2次RGBW生成部335に供給する。

2次RGBW生成部335は、1次出力データRb、Gb、Bb、Wbを、より正確な映像とするために、追加の演算過程により、2次出力データRc、Gc、Bc、Wcを生成してガンマ変換部340に提供する。

このため、2次RGBW生成部335は、図9に示すように、最大値検出部350、誤差成分検出部352、1次3色データ補正部354、1次白色データ補正部356、及び2次出力データ生成部360を備える。

最大値検出部350は、下式(9)によって、1次RGBW生成部330からの1次出力データRb、Gb、Bb、Wbのうち、1次白色出力データWbを除いた1次3色出力データRb、Gb、Bbから最大値MaxBを検出して出力する。
Max=Max(D) ただし、Dは、Rb、Gb、Bb (9)

誤差成分検出部352は、下式(10)のように、最大値検出部350から供給される最大値Maxから「1」を減算して誤差成分SPを検出する。
SP=Max−1 ただし、Max>1 (10)

1次3色データ補正部354は、下式(11)のように、誤差成分SP及び最大値Maxを用いて、1次3色出力データRb、Gb、Bbを補正する。
=SP×(Rb/Max
=SP×(Gb/Max
=SP×(Bb/Max) (11)

具体的に、1次3色データ補正部354は、1次赤色出力データRbを最大値Maxで除算した結果と誤差成分SPとを乗じて、1次赤色補正データRsを生成して出力する。また、1次3色データ補正部354は、1次緑色出力データGbを最大値Maxで除算した結果と誤差成分SPとを乗じて、1次緑色補正データGsを生成し出力する。さらに、1次3色データ補正部354は、1次青色出力データBbを最大値Maxで除算した結果と誤差成分SPとを乗じて、1次青色補正データBsを生成し出力する。

1次白色データ補正部356は、下式(12)によって、1次3色データ補正部354からの1次3色補正データRs、Gs、Bsに基づいて、白色補正データWsを生成して出力する。
Ws=xRs+yGs+zBs (12)
ここで、x、y、zは、赤色、緑色及び青色別の特性パラメータであり、互いに等しいか或いは異なる値を持つ。

具体的に、1次白色データ補正部356は、1次3色補正データRs、Gs、Bsのそれぞれに特性パラメータを乗じた後、それらを加算して白色補正データWsを生成する。

2次出力データ生成部360は、2次3色データ生成部362及び2次白色データ生成部364を備える。

2次3色データ生成部362は、下式(13)によって、1次3色データ補正部354からの1次3色補正データRs、Gs、Bs及び1次3色出力データRb、Gb、Bbに基づいて、2次出力データRc、Gc、Bcを生成してガンマ変換部340に提供する。
Rc=Rb−Rs
Gc=Gb−Gs
Bc=Bb−Bs (13)

具体的に、2次3色データ生成部362は、1次赤色出力データRbから1次赤色補正データRsを減算して、2次赤色出力データRcを生成する。また、2次3色データ生成部362は、1次緑色出力データGbから1次緑色補正データGsを減算して、2次緑色出力データGcを生成する。さらに、2次3色データ生成部362は、1次青色出力データBbから1次青色補正データBsを減算して、2次青色出力データBcを生成する。

2次白色データ生成部364は、下式(14)によって、1次白色出力データWbと、1次白色データ補正部356からの白色補正データWsとを加算することによって、2次白色出力データWcを生成してガンマ変換部340に提供する。
Wc=Wb+Ws (14)

ガンマ変換部340は、2次出力データ生成部360からの2次3色出力データRc、Gc、Bc及び2次白色出力データWcからなる2次出力データRc、Gc、Bc、Wcを受け取り、下式(15)に従ってガンマ補正して、4色最終出力データRo、Go、Bo、Woに変換する。
Ro=(Rc)1/γ
Go=(Gc)1/γ
Bo=(Bc)1/γ
Wo=(Wc)1/γ (15)

すなわち、ガンマ変換部340は、ルックアップテーブルを用いて、2次出力データRc、Gc、Bc、Wcを、液晶パネル102の駆動回路に適合する最終出力データRo、Go、Bo、Woにガンマ補正して、タイミングコントローラ108に供給する。

したがって、本発明の第2の実施の形態によるデータ変換部110は、図7に示すA’’地点の輝度のように、RGBWの輝度が表現可能な領域を外れる場合、上式(9)乃至(15)のような追加演算により、A’’地点の輝度を表現可能な領域のA’’’地点の輝度に補正することによって、より正確な映像に輝度増幅する。

一方、上記の第2の実施の形態では、ゲイン値生成部210が、数式(4)によって、線形的なゲイン値Gを生成したが、下式(16)のように、指数関数kを用いて、非線形的なゲイン値Gを生成することができる。
G=1+α(Cb/Tpixel) (16)

従来技術によるRGBW型の表示装置において具現可能な色領域を示す図である。 本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置を示すブロック図である。 図2に示した本発明の第1の実施の形態によるデータ変換部を示すブロック図である。 図3に示したゲイン値生成部を示すブロック図である。 RGB座標系において無彩色信号と彩色信号の判断基準を示す図である。 図3に示したRGBW生成部を示す図である。 本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法で具現可能な色領域を示す図である。 図2に示した本発明の第2の実施の形態によるデータ変換部を示すブロック図である。 図8に示した2次RGBW生成部を示すブロック図である。

符号の説明

102 液晶パネル、104 データドライバ、106 ゲートドライバ、108 タイミングコントローラ、110 データ変換部、200 逆ガンマ変換部、210 ゲイン値生成部、212 輝度検出部、214 比較器、216 カウンタ、218 ゲイン値設定部、220 乗算部、230 RGBW生成部、232 白色データ抽出部、234 減算部、240 ガンマ変換部、330 1次RGBW生成部、335 2次RGBW生成部、340 ガンマ変換部、350 最大値検出部、352 誤差成分検出部、354 1次3色データ補正部、356 1次白色データ補正部、360 2次出力データ生成部、362 2次3色データ生成部、364 2次白色データ生成部。

Claims (25)

  1. 4色のサブピクセルを備える液晶パネルと、
    前記各サブピクセルにビデオデータ信号を提供するデータドライバと、
    前記サブピクセルにスキャンパルスを提供するゲートドライバと、
    外部から入力される3色ソースデータから無彩色信号及び彩色信号の割合を分析してゲイン値を生成し、生成したゲイン値を用いて前記3色ソースデータを4色データに変換するデータ変換部と、
    前記データ変換部からの前記4色データを前記データドライバに提供するとともに、前記ゲートドライバ及び前記データドライバを制御するタイミングコントローラとを備え、
    前記データ変換部は、
    前記3色ソースデータを逆ガンマ補正して3色入力データを生成する逆ガンマ補正部と、
    前記3色入力データに基づいて前記ゲイン値を生成するゲイン値生成部と、
    前記3色入力データに前記ゲイン値を乗じて3色増幅データを生成する乗算部と、
    前記3色増幅データの共通成分を1次白色データとして抽出して出力すると同時に、前記1次白色データを用いて1次3色出力データを生成して出力する1次4色データ生成部と、
    前記1次白色データと前記1次3色出力データを補正して2次白色データ及び2次3色出力データを生成する2次4色データ生成部と、
    前記1次、2次白色データと前記1次、2次3色出力データをガンマ補正して前記4色データを生成するガンマ変換部と
    を備え、
    前記2次4色データ生成部は、
    前記1次3色出力データの最大輝度値を検出する最大値検出部と、
    前記最大輝度値を用いて誤差成分を検出する誤差成分検出部と、
    前記1次3色出力データと前記誤差成分を用いて3色補正データを生成する1次3色データ補正部と、
    前記3色補正データを用いて白色補正データを生成する白色補正データ生成部と、
    前記1次3色出力データ及び前記3色補正データを用いて前記2次3色出力データを生成する2次3色データ生成部と、
    前記白色補正データ及び前記1次白色データを用いて前記2次白色データを生成する2次白色データ生成部と
    を備える
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動装置。
  2. 前記ゲイン値生成部は、
    前記3色入力データの最大輝度値及び最小輝度値を検出し、前記最小輝度値に係数C(ただし、Cは正の実数)を乗じて出力する輝度検出部と、
    前記係数Cが乗じられた最小輝度値と前記最大輝度値とを比較して比較信号を出力する比較器と、
    フレーム単位に前記比較信号を計数して計数信号を発生するカウンタと、
    前記計数信号に応じて前記ゲイン値を設定するゲイン値設定部と
    を備えることを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  3. 前記比較信号は、
    前記係数Cが乗じられた最小輝度値が前記最大輝度値より大きいか等しい場合には、前記無彩色信号に対応する第1論理状態の比較信号を出力し、前記係数Cが乗じられた最小輝度値が前記最大輝度値よりも小さい場合には、前記彩色信号に対応する第2論理状態の比較信号を出力することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  4. 前記ゲイン値設定部は、前記計数信号に基づいて前記ゲイン値を1〜1+α(ただし、係数αは、正の実数)の範囲に設定することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  5. 前記ゲイン値設定部は、前記計数信号を、あらかじめ設定された前記液晶パネルのピクセル数で除算して前記係数αを算出した後、前記係数αと定数1を加算して前記ゲイン値を設定することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  6. 前記1次4色データ生成部は、前記3色増幅データの共通成分を前記1次白色データとして抽出して出力し、前記3色増幅データのそれぞれから前記抽出された1次白色データを減算し1次3色出力データを生成して出力することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  7. 前記1次4色データ生成部は、前記抽出された1次白色データが前記1次3色出力データの輝度にそれぞれ寄与する相対サイズである3色α値を、前記抽出された1次白色データに乗じることを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  8. 前記誤差成分検出部は、前記最大輝度値から定数1を減算して前記誤差成分を検出することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  9. 前記1次3色データ補正部は、前記1次3色出力データを前記最大輝度値で除算した結果と前記誤差成分とを乗算して前記3色補正データを生成することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  10. 前記白色補正データ生成部は、前記3色別特性パラメータと前記3色補正データとをそれぞれ乗算した後、これらを加算して前記白色補正データを生成することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  11. 前記2次3色データ生成部は、前記1次3色出力データから前記3色補正データを減算して前記2次3色出力データを生成することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  12. 前記2次白色データ生成部は、前記1次白色データに前記白色補正データを加算して前記2次白色データを生成することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の駆動装置。
  13. 4色のサブピクセルを備える液晶パネルと、前記サブピクセルにビデオデータ信号を提供するデータドライバと、前記サブピクセルにスキャンパルスを提供するゲートドライバとを有する液晶表示装置の駆動方法において、
    外部から入力される3色ソースデータから無彩色信号及び彩色信号の割合を分析してゲイン値を生成する段階と、
    前記生成された前記ゲイン値を用いて前記3色ソースデータを4色データに変換する段階と、
    前記スキャンパルスを生成する段階と、
    前記4色データを前記ビデオデータに変換し、これを、前記スキャンパルスに同期するように前記サブピクセルに提供する段階とを備え、
    前記ゲイン値を生成する段階は、
    前記3色ソースデータを逆ガンマ補正して3色入力データを生成する段階と、
    前記3色入力データの最大輝度値及び最小輝度値を検出し、前記最小輝度値に係数C(ただし、Cは正の実数)を乗じる段階と、
    前記係数Cが乗じられた最小輝度値と前記最大輝度値とを比較して比較信号を生成する段階と、
    フレーム単位に前記比較信号を計数して計数信号を発生する段階と、
    前記計数信号に基づいて前記ゲイン値を設定する段階と
    を備え、
    前記3色ソースデータを4色データに変換する段階は、
    前記3色入力データに前記ゲイン値を乗じて3色増幅データを生成する段階と、
    前記3色増幅データの共通成分を1次白色データとして抽出すると同時に、前記1次白色データを用いて1次3色出力データを生成する段階と、
    前記1次白色データと前記1次3色出力データをガンマ補正して前記4色データを生成する段階と
    を備える
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  14. 前記比較信号を生成する段階は、
    前記係数Cが乗じられた最小輝度値が前記最大輝度値よりも大きいか等しい場合には、前記無彩色信号に対応する第1論理状態の比較信号を出力し、前記係数Cが乗じられた最小輝度値が前記最大輝度値よりも小さい場合には、前記彩色信号に対応する第2論理状態の比較信号を出力することを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  15. 前記ゲイン値を設定する段階は、前記計数信号に基づいて前記ゲイン値を1〜1+α(ただし、係数αは正の実数)範囲に設定することを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  16. 前記ゲイン値を設定する段階は、前記計数信号をあらかじめ設定された前記液晶パネルのピクセル数で除算して前記係数αを算出した後、前記係数αと定数1を加算して前記ゲイン値を設定することを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  17. 前記3色ソースデータを4色データに変換する段階は、
    前記3色入力データに前記ゲイン値を乗じて3色増幅データを生成する段階と、
    前記3色増幅データの共通成分を1次白色データとして抽出すると同時に、前記1次白色データを用いて1次3色出力データを生成する段階と、
    前記1次白色データと前記1次3色出力データを用いて2次白色データ及び2次3色出力データを生成する段階と、
    前記2次白色データと前記2次3色出力データをガンマ補正して前記4色データを生成する段階と
    を備えることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  18. 前記1次3色出力データを生成する段階は、前記3色増幅データのそれぞれから前記抽出された1次白色データを減算する段階を備えることを特徴とする請求項17に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  19. 前記1次白色データを減算する段階は、前記抽出された1次白色データが前記1次3色出力データの輝度にそれぞれ寄与する相対サイズである3色α値を、前記抽出された1次白色データに乗じる段階を備えることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  20. 前記2次白色データ及び2次3色出力データを生成する段階は、
    前記1次3色出力データの最大輝度値を検出する段階と、
    前記最大輝度値を用いて誤差成分を検出する段階と、
    前記1次3色出力データと前記誤差成分を用いて3色補正データを生成する段階と、
    前記3色補正データを用いて白色補正データを生成する段階と、
    前記1次3色出力データ及び前記3色補正データを用いて前記2次3色出力データを生成する段階と、
    前記白色補正データ及び前記1次白色データを用いて前記2次白色データを生成する段階と
    を備えることを特徴とする請求項17に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  21. 前記誤差成分を検出する段階は、前記最大輝度値から定数1を減算して前記誤差成分を検出することを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  22. 前記3色補正データを生成する段階は、
    前記1次3色出力データを前記最大輝度値で除算する段階と、
    前記除算結果と前記誤差成分を乗算する段階と
    を備えることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  23. 前記白色補正データを生成する段階は、
    前記3色別特性パラメータと前記3色補正データとをそれぞれ乗算する段階と、
    前記乗算された前記3色補正データのそれぞれを加算する段階と
    を備えることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  24. 前記2次3色出力データは、前記1次3色出力データから前記3色補正データが減算されて生成されることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  25. 前記2次白色データは、前記1次白色データに前記白色補正データが加算されて生成されることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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