JP4175485B2

JP4175485B2 - 液晶表示装置の駆動装置及び駆動方法

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Publication number: JP4175485B2
Application number: JP2005365353A
Authority: JP
Inventors: 欽日白
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2008-11-05
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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（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）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：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ：ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）及び発光表示装置（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｓｐｌａｙ）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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：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＝Ｒ^γ
ＧＩ＝Ｇ^γ
ＢＩ＝Ｂ^γ （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_Ｂ＝Ｍａｘ（Ｄ_Ｂ）ただし、Ｄ_Ｂ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_Ｂから「１」を減算して誤差成分ＳＰを検出する。
ＳＰ＝Ｍａｘ_Ｂ−１ただし、Ｍａｘ_Ｂ＞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_Ｂを用いて、１次３色出力データＲｂ、Ｇｂ、Ｂｂを補正する。
Ｒ_Ｓ＝ＳＰ×（Ｒｂ／Ｍａｘ_Ｂ）
Ｇ_Ｓ＝ＳＰ×（Ｇｂ／Ｍａｘ_Ｂ）
Ｂ_Ｓ＝ＳＰ×（Ｂｂ／Ｍａｘ_Ｂ）（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_Ｂ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_Ｂ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_Ｂ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）^ｋ（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、２３０ＲＧＢＷ生成部、２３２白色データ抽出部、２３４減算部、２４０ガンマ変換部、３３０１次ＲＧＢＷ生成部、３３５２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、３５４１次３色データ補正部、３５６１次白色データ補正部、３６０２次出力データ生成部、３６２２次３色データ生成部、３６４２次白色データ生成部。

Claims

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。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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２に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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４に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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６に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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１に記載の液晶表示装置の駆動装置。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。