JP4781351B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の画素により表示画面が構成される表示装置に関する。より詳しくは、複数の画素により表示画面が構成される、液晶ディスプレイ、PDP(Plasma Display Panel)、有機EL(Electroluminescent)ディスプレイ、FED(Field Emission Display)等に適用することができる表示装置に関するものである。
表示装置としては、近年、液晶ディスプレイ、PDP(Plasma Display Panel)、有機EL(Electroluminescent)ディスプレイ、FED(Field Emission Display)等の各種の薄型表示装置が広く用いられるようになった。これらの表示装置においては、更なる性能の向上が求められており、例えば、携帯電話等に用いられる液晶表示装置に対しては、更なる小型化、高解像度が求められている。そのような要望を満たすためには、表示領域の面積を増加させることなく、解像度を高くする必要があり、それを実現する方法としては、画素を構成するサブピクセルのサイズを小さくしつつ、画素数を増やす方法が挙げられる。しかしながら、1画素中には、各画素を構成するサブピクセルに画像信号を供給する配線や、画素を駆動する薄膜トランジスタを設ける必要があるため、サブピクセルのサイズを小さくすると、開口率が低下し、表示画面の明るさが充分に得られない点で改善の余地があった。
これに対して、画素数を増加させることなく、1画素におけるサブピクセルの配置を変更することにより、見かけ上の解像度を高くする方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。一般に、解像度は画素数に比例するが、見かけ上の解像度は、1画素における輝度分布によって決まる。通常、液晶ディスプレイ等の表示装置は、図1(a)に示すように、1画素が赤色(R)、緑色(G)、及び、青色(B)の3つのサブピクセルにより構成されるものが多い(例えば、特許文献3参照。)。この場合は、図1(b)に示すように、1画素につき1つのピークを有する輝度分布となる。
一方、特許文献1で提案されているサブピクセルの配置である場合は、図2(a)に示すように、1画素が赤(R)、緑(G)、青(B)、及び、緑(G)の4つのサブピクセルにより構成されることとなり、図2(b)に示すように、1画素につき2つのピークを有する輝度分布となる。これにより、この1画素は、見かけ上、画素2つ分に相当するといえる。すなわち、1画素がR、G、B、及び、Gの4つのサブピクセルから構成される場合は、1画素がR、G、及び、Bの3つのサブピクセルから構成される場合と比較して、同じ画素数であっても見かけ上1.5倍の解像度を得ることができる。しかしながら、R、G、B、及び、Gの4つのサブピクセルにより構成される画素により画像が表示される表示装置を実現するうえで、各色のサブピクセルのサイズが全て同じ場合は、1画素中のGのサブピクセル数がR又はBのサブピクセル数の2倍であるため、各色のサブピクセルを最大輝度で点灯させると、ホワイトバランスが、緑色側にシフトし、表示品位が低下する点で、未だ改善の余地があった。
特開平6−324649号公報 特開2004−152737号公報 特開平7−181472号公報
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、見かけ上の解像度を向上させることができるサブピクセルの配列からなる画素、すなわち、R、G、B、及び、Gの4つのサブピクセルを含む画素により画像が表示される場合に、白表示のホワイトバランスを改善し、良好な表示品位が得られる表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、画素数を増加させることなく、見かけ上の解像度を向上させることができる赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素により画像が構成される表示装置について種々検討したところ、1画素中の緑色(G)のサブピクセル数が、青色(B)又は赤色(R)のサブピクセル数よりも1つ多いために、各色のサブピクセルを最大輝度で点灯させると、ホワイトバランスが、緑色(G)側にシフトし、表示品位が低下する点に着目した。そして、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルの1つ当たりの光量を緑色(G)のサブピクセルの略2倍とすることにより、ホワイトバランスが改善されることを見いだした。すなわち、各色のサブピクセルの開口面積及び単位開口面積当たりの光量を調整することにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素により画像が構成される表示装置であって、上記表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、1つ当たりの開口面積と単位開口面積当たりの光量との積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とする表示装置である。
上記サブピクセルとは、個別に駆動制御することが可能な表示単位であり、通常、サブピクセルがデータ信号線から供給される画像信号により制御される最小の表示単位となる。本発明においては、少なくとも赤色(R)、青色(B)、及び、緑色(G)の3色のサブピクセルの集合体が画素(ピクセル)を構成し、表示装置におけるカラー表示が実現される。
上記サブピクセルペアとは、2以上の互いに隣接又は連続するサブピクセルから構成されるサブピクセルの組である。なお、本発明において、「赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む」とは、言い換えれば、「赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルを組み合わせたサブピクセル配列と、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルを組み合わせたサブピクセル配列とを含む」であり、すなわち、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとが隣接又は連続して配置されていなくてもよく、例えば、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとの間に、白色(W)等のサブピクセルを含む形態であってもよい。
本発明の表示装置としては、赤色(R)、青色(B)、及び、緑色(G)の3色を用いて表示を行うものであれば特に限定されないが、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置等が好適である。
本発明においては、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルについて、1つ当たりの開口面積と単位開口面積当たりの光量との積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とするが、好ましくは、全ての画素の赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルについて、1つ当たりの開口面積と単位開口面積当たりの光量との積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である。なお、上記光量とは、本発明の表示装置が液晶表示装置等である場合には、透過光量を意味し、有機エレクトロルミネセンス表示装置等の場合には、発光量を意味する。
本発明における赤色(R)のサブピクセルとは、波長570〜780nmの光を主に用いて表示を行うサブピクセルであり、好ましくは、波長605〜700nmの光を90%以上用いて表示を行うサブピクセルである。また、本発明における緑色(G)のサブピクセルとは、波長500〜570nmの光を主に用いて表示を行うサブピクセルであり、好ましくは、波長500〜560nmの光を90%以上用いて表示を行うサブピクセルである。更に、本発明における青色(B)のサブピクセルとは、波長430〜500nmの光を主に用いて表示を行うサブピクセルであり、好ましくは、波長435〜480nmの光を90%以上用いて表示を行うサブピクセルである。また、本発明における赤色(R)、緑色(G)、及び、青色(B)とは、CIE(Commission Internationale de l’Eclairage;国際照明委員会)で採用されるように、それぞれ、700.0nm、546.1nm、435.8nmの単色光を含む。
本発明の表示装置によれば、見かけ上の解像度を向上させることができるサブピクセルの配列を含む画素、すなわち、R、G、B、及び、Gの4つのサブピクセルを含む画素により画像が表示される場合に、白表示のホワイトバランスを改善し、良好な表示品位を得ることができる。
本発明における赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素(RGBG画素)とは、水平ライン上において、緑色(G)のサブピクセル同士が隣接しない配置であることが好ましい。一般に、緑色(G)のサブピクセルは、他の2色のサブピクセルと比べて輝度が高いことが知られている。そのため、緑色(G)のサブピクセル同士が隣接しない配置とすることにより、均一な表示画像を得ることができる。
上記表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、1つ当たりの開口面積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とすることが好ましい。これにより、緑色(G)のサブピクセル数が赤色(R)又は青色(B)のサブピクセル数よりも1つ多いRGBG画素により画像を表示する場合に、バックライト、カラーフィルターの設計変更等により単位開口面積当たりの光量を調整することなく、ホワイトバランスを改善し、表示品位の低下を防止することができる。
上記表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、単位開口面積当たりの光量が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とすることが好ましい。光量の調整は、バックライト、カラーフィルターの設計変更等により行うことができる。これにより、緑色(G)のサブピクセル数が、赤色(R)又は青色(B)のサブピクセル数よりも1つ多いRGBG画素により画像を表示する場合に、各色のサブピクセルの開口面積を調整することなく、ホワイトバランスを改善し、表示品位の低下を防止することができる。
上記表示装置は、バックライトを有し、上記バックライトは、赤色(R)及び青色(B)の発光強度が緑色(G)の発光強度に対して略2倍であることが好ましい。バックライトの設計を変更して、赤色(R)及び青色(B)の発光強度を緑色(G)の発光強度に対して略2倍とすることにより、緑色(G)のサブピクセル数が赤色(R)又は青色(B)のサブピクセル数よりも1つ多いRGBG画素により画像を表示する場合に、各色のサブピクセルの開口面積を調整することなく、ホワイトバランスを改善することができ、表示品位の低下を防止することができる。なお、赤色(R)及び青色(B)の発光強度が緑色(G)の発光強度に対して略2倍であるバックライトとしては、例えば、熱陰極蛍光管、冷陰極蛍光管等が挙げられる。
上記表示装置は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び緑色(G)の順にサブピクセルが配置されていることが好ましい。これにより、表示品位の向上を図ることができる。このような表示装置における画素の形態としては、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び緑色(G)の順にサブピクセルが配置されたものでもよく、緑色(G)、赤色(R)、緑色(G)、及び、青色(B)の順にサブピクセルが配置されたものでもよく、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)、及び、緑色(G)の順にサブピクセルが配置されたものでもよい。
上記表示装置は、サブピクセルペアを信号単位とする画像信号を色毎に生成し、上記赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルは、連続するサブピクセルペアに対応する2以上の画像信号を平均化処理して得られる平均化画像信号によりそれぞれ駆動されることが好ましい。緑色(G)のサブピクセルに対応する画像信号は、従来の赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つのサブピクセルから構成される画素(RGB画素)で用いられる信号をそのまま駆動回路へ入力することにより、緑色(G)のサブピクセルを表示することができる。しかしながら、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルについては、本発明のサブピクセルの配置に応じ、画像信号の調整が必要である。例えば青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアに対して赤色(R)の画像信号が入力されたとしても表示に用いられることはないように、赤色(R)及び青色(B)の画像信号を緑色(G)の画像信号と同様に同じ数だけ駆動回路へ入力しても、表示に用いられない画像信号が半分存在することとなり、赤色(R)及び青色(B)については画像信号の内容を忠実に表示に反映することができない。そこで、上述のように、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルを、連続するサブピクセルペアに対応する2以上の画像信号を平均化処理して得られる平均化画像信号によりそれぞれ駆動することとすると、すべての赤色(R)及び青色(B)の画像信号を表示に用いることができるため、高精細な表示品位を保つことができる。
なお、本発明における表示装置としては、輝度を向上させるために配置された白色(W)のサブピクセルを含む赤色(R)、緑色(G)、白色(W)のサブピクセルペアと、青色(B)、緑色(G)、白色(W)のサブピクセルペアとを含む画素により画像が構成される表示装置であってもよい。
上記平均化処理は、2以上の画像信号を階調値から輝度値に変換して平均値を得た後、上記平均値から階調値に再変換して平均化画像信号を生成するものであることが好ましい。人間の視覚を通じて観察される解像度(見かけ上の解像度)は、画素の数(実際の解像度)だけでなく、輝度(明るさ)の分布にも影響されるものである。一方、通常の表示装置では、画像信号は、輝度データではなく、階調データが用いられるため、ローパスフィルタにおいて、入力される2以上の画像信号を平均化処理しても、階調値の平均値となるものの、輝度値の平均値とはならず、赤色(R)及び青色(B)の理想の輝度値を得ることができない。そこで、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルが、2以上の画像信号を階調値から輝度値に変換して平均値を得た後、その平均値から階調値に再変換して生成された平均化画像信号によりそれぞれ駆動されることにより、赤色(R)及び青色(B)を理想の輝度値で表示することができる。
上記平均化画像信号は、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号と、青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号とで、平均化処理に用いられるサブピクセルペアの組み合わせが異なることが好ましい。これにより、赤色(R)及び青色(B)の画像信号の平均化処理に同じローパスフィルタを用いた場合に比べ、本発明の赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルの配置により適した画像信号が赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに入力されることになる。
上記表示装置は、赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとに共通のデータ信号線が接続されたものであることが好ましい。これにより、データ信号線数を増加させることなく、本発明のサブピクセルの配置に対応したデータ信号線を確保することができる。
上記表示装置は、入力側に第1及び第2の入力線が接続され、かつ出力側に第1及び第2のデータ信号線が接続された駆動回路(ソースドライバー)を有し、上記第1の入力線は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号の混成信号を第1のデータ信号線に対して供給し、上記第2の入力線は、緑色(G)のサブピクセルに対応する画像信号を第2のデータ信号線に対して供給することが好ましい。これにより、赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとに共通のデータ信号線が接続された場合であっても、駆動回路から出力されるデータとサブピクセルとの関係を一致させることができる。すなわち、本発明のRGBG画素に対応した駆動回路を用い、駆動回路へ画像信号が入力される前に、従来のRGB画素により画像を構成する場合の画像信号(データ)を本発明のサブピクセルの配置に対応したデータに並び替える。その結果、本発明のRGBG画素により画像を表示することができる。なお、上記第1の入力線が供給する混成信号とは、赤色(R)のサブピクセルに対応する画像信号と青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号とが交互に配置された信号である。
上記表示装置は、入力側に第1、第2及び第3の入力線が接続され、かつ出力側にデータ信号線が接続された駆動回路を有し、上記第1、第2及び第3の入力線は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号の混成信号をデータ信号線に対して供給することが好ましい。これにより、赤色(R)のサブピクセルと青色の(B)サブピクセルとに共通のデータ信号線が接続された場合であっても、従来のRGB画素により画像を表示するための駆動回路(RGB画素用駆動回路)から出力されるデータとサブピクセルとの関係を一致させることができる。すなわち、駆動回路へ画像信号が入力される前に、RGB画素により画像を構成する場合の画像信号(データ)を本発明のサブピクセルの配置に対応したデータに並び替える。その結果、従来のRGB画素用駆動回路を用いて、本発明のRGBG画素により画像を表示することができる。
上記表示装置は、画素が碁盤目状に配置された表示部を有し、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が、隣接する画素毎、ライン毎、及び、フレーム毎に反転されることが好ましい。液晶等に長時間片極性の電圧を印加すると、画素の電荷が偏り焼き付き現象が現れる。この焼き付き現象を回避するため交流駆動が必要となり、隣り合うサブピクセルに印加される階調電圧の極性、及び、フレーム毎に各サブピクセルに印加される階調電圧の極性を反転させる必要がある。このため、従来のRGB画素により画像を表示する場合は、階調電圧の極性をサブピクセル毎、ライン毎、フレーム毎に反転させていた。しかしながら、本発明におけるRGBG画素により画像を表示する場合には、従来と同じ方法により、階調電圧の極性を反転させると、ライン上の隣り合う同色のサブピクセルの階調電圧が同じ極性となってしまう。理想通り+極性と−極性の輝度が一致していれば問題はないが、実際には+極性と−極性との間で輝度のばらつきあるため、この場合、ライン毎に輝度が異なることになる。そのため、ライン上の隣り合う同色のサブピクセル同士は逆極性であることが好ましい。そこで、サブピクセルに印加される階調電圧の極性を隣接する画素毎、ライン毎、及び、フレーム毎に反転させ、ライン上の隣り合う同色のサブピクセルの階調電圧の極性を互いに反転させることにより、隣り合う同色のサブピクセルに印加される階調電圧の極性を反転させることができ、+極性と−極性との輝度のばらつきによる弊害を防止することができる。なお、上記ラインとは、碁盤目状に配置された画素の縦方向の列であってもよいし、横方向の列であってもよい。
なお、この反転方法は、垂直ライン上に、同色のサブピクセルが並べられた配置からなるストライプ状の画素により画像が表示される場合も、同様の効果が得られる。このストライプ状の画素により画像を表示する場合には、例えば、赤色(R)や青色(B)の単色の縦の直線の表示がジグザグになることを防止することができる。
本発明の表示装置の構成としては、このような構成要素を含んで形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
本発明の表示装置によれば、解像度を向上させることができるサブピクセルの配列を含む画素、すなわち、R、G、B、及び、Gの4つのサブピクセルを含む画素により画像が表示される場合に、白表示のホワイトバランスを改善し、良好な表示品位を得ることができる。
以下に実施例を掲げ、図面を参照して、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
以下に、本発明の赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素(RGBG画素)により画像が構成される表示装置について説明する。なお、従来の赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の3つのサブピクセルから構成される画素を以下、RGB画素という。
(1)画素のホワイトバランスについて
RGBG画素により画像を構成した場合には、1画素につき2つのピークを有する輝度分布とすることができるので、見かけ上の解像度を向上させることができるという利点がある。一方で、RGBG画素により画像が表示される場合に、サブピクセルを駆動する画像信号として従来のRGB画素の画像信号を用いると、1画素中の緑色(G)のサブピクセル数が赤色(R)又は青色(B)のサブピクセル数よりも多いため、それぞれのサブピクセルを最大輝度で点灯し、白色を表示すると、ホワイトバランスが緑色(G)側に傾いてしまう。そこで、以下に、本発明におけるホワイトバランスを改善する方法(1〜3)について説明する。
〔ホワイトバランスを改善する方法1−サブピクセルの開口面積を変更する〕
図3(a)は、従来のRGB画素2つ分(R、G、B、R、G、Bの順に並んだサブピクセルから構成されている)を示す。この場合、1画素中の赤色(R)、青色(B)及び緑色(G)は、同じ開口面積となり、ホワイトバランスが緑色(G)側に移動する問題は生じない。この図3(a)に示した従来のRGB画素を基にして、RGBG画素の最適な構成を考えるため、従来のRGB画素2つ分を本発明のRGBG画素の色配列に対応するサブピクセルの配置となるように並び替えると、図3(b)に示すように、R、R、G、B、B、Gの順にサブピクセルを配置することになる。したがって、図3(b)に示されたサブピクセルの配置形態を基にすれば、R、G、B、Gの順にサブピクセルが配置され、かつ図3(a)と同等のホワイトバランスが得られるRGBG画素の形態は、図3(c)に示すように、赤色(R)と青色(B)のサブピクセルの開口面積が、緑色(G)のサブピクセルの開口面積の2倍となったものであることが分かる。この場合、1画素中における赤色(R)又は青色(B)は、緑色(G)と同じ開口面積となるため、ホワイトバランスが緑色(G)側に傾くことはない。
また、この際、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペア、並びに、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアがそれぞれ正方形となるように、各サブピクセルの縦横のサイズを設計することが好ましい。これにより、各サブピクセルペアを隙間無く配置することができるため、カラーフィルターの設計上好ましい。ただし、ホワイトバランスを改善するために、サブピクセルの開口面積を赤色(R)又は青色(B):緑色(G)=2:1としても、サブピクセルペアの形状を正方形にする場合に、サブピクセルの横の長さの比が赤色(R)又は青色(B):緑色(G)=2:1になるとは限らない。すなわち、配線や薄膜トランジスタ等の存在により、サブピクセルの開口面積が変化するため、各色のサブピクセルの開口面積の比率、及び、各色のサブピクセルペアの縦横の長さがそれぞれ条件を満たすように、各色のサブピクセルのサイズを設計する必要がある。
画素を上記構成とすることにより、見かけ上の解像度に重要な影響を及ぼす緑色(G)のサブピクセルが増えるため、見かけ上の解像度を高くすることができる。一方、一般に、赤色(R)、青色(B)のサブピクセルは、緑色(G)のサブピクセルと比べて輝度が低いため、見かけ上の解像度に影響を及ぼすことが少なく、色調整用としての意味合いが強い場合が多い。よって、本発明のRGBG画素は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセル数が、緑色(G)のサブピクセル数よりも少ないが、カラー表示(色再現範囲)に影響を及ぼすことはないと考えられる。
〔ホワイトバランスを改善する方法2−バックライトの設計を変更する〕
また、バックライトの設計を変更することによってもホワイトバランスを改善することができる。カラー液晶パネルに用いられる代表的なバックライト(三波長蛍光管)は、図18に示すような発光スペクトルを示す。各色の光は、バックライトの白色光が、各色の波長の光のみ通り抜けるよう設計されたカラーフィルターを通過することにより作られる。例えば、赤色(R)に相当する波長の発光スペクトルの光強度が2倍となるように、バックライトを設計すれば、赤色(R)サブピクセルのカラーフィルターを透過した光の発光スペクトルも2倍の光強度となるため、赤色(R)のサブピクセルの輝度を2倍にすることができる。また、緑色(G)に相当する波長の発光スペクトルの光強度を2分の1倍となるように、バックライトを設計して、相対的に赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルの1つあたりの光透過量を緑色(G)の2倍となるように調整することもできる。
〔ホワイトバランスを改善する方法3−カラーフィルターの設計を変更する〕
また、カラーフィルターの設計を変更することにより、ホワイトバランスを改善することもできる。赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルの1つ当たりの光透過量が緑色(G)の2倍となるように、カラーフィルターの設計を変更することにより、緑色(G)に傾いたホワイトバランスを改善することができる。しかしながら、通常、この方法では、各サブピクセルの色純度を低下させてしまう。すなわち、バックライトの設計を変更することなく、例えば、赤色(R)のサブピクセルのカラーフィルターの透過率が大きくなるように設計を変更して、赤色(R)のサブピクセルの1つあたりの光透過量を大きくする場合、赤色(R)の光のカラーフィルターにおける透過率は高くなるものの、図19に示すように、赤色(R)のサブピクセルのカラーフィルターは赤色(R)以外の波長の光も透過させるため、他の色の光の透過率も高くなり、結果的に赤色(R)の色純度が低下してしまう。したがって、方法3は、透過率を高くすることができ、かつ、色純度の低下を防止することができるカラーフィルターを設計することができる場合に、ホワイトバランスの改善に特に効果的である。
(2)画像信号の平均化処理について
赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号は、本発明のRGBG画素を有するパネルに対応するように変換する必要がある。すなわち、本発明における画像信号は、サブピクセルペア毎に設けられた緑色(G)のサブピクセルのそれぞれに対して個別の信号を入力することができるように、通常では、色毎にサブピクセルペアを信号単位として生成され、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアの位置に対応して入力される赤色(R)の画像信号は、表示に用いられることはない。これは、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアの位置に対応して入力される青色(B)の画像信号の場合も同様である。そのため、赤色(R)及び青色(B)の画像信号をそのまま駆動回路へ入力すると、表示に用いられない画像信号が存在し、表示に有効に用いられる赤色(R)及び青色(B)の画像信号は、緑色(G)の画像信号の半分となる。
したがって、本発明においては、図4に示すように、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルは、ローパスフィルタ(Low−Pass Filter;LPF)において、連続するサブピクセルペアに対応する2以上の画像信号を平均化処理して得られる平均化画像信号によりそれぞれ駆動することが好ましい。これにより、すべての赤色(R)及び青色(B)の画像信号を表示に用いることができるため、赤色(R)及び青色(B)について、画像信号をより忠実に画像表示に反映させることが可能となり、表示品位を向上させることができる。
以下に、平均化処理の方法の詳細について説明する。
〔平均化処理の方法1〕
画像信号は、通常、階調データ(階調値)である。階調値と輝度値の関係は、一般に、下記式;
[輝度値]=[階調値]2.2(1)
を満たすため、階調値の平均値は単純に輝度値の平均値と対応しない。例えば、あるサブピクセルの階調データが255階調(最大輝度)であるとし、次のサブピクセルの階調データが0階調(最低輝度)であるとすると、階調データの平均値は、小数点以下を切り捨てると127階調となる。従って、127階調を表示したときの輝度値が、255階調を表示したときの輝度値と0階調を表示したときの輝度値とを平均した値になるように一見思われる。しかしながら、上記式(1)にあてはめると、127階調を表示した場合の輝度値は、最大輝度値の21%程度(=(127/255)2.2)となってしまい、理想の輝度値を得ることができない。そこで、図5に示すように、画像信号がLPFに入力される前に、赤色(R)と青色(B)の画像信号を輝度値に変換してから平均化処理し、LPFから出力された後に階調データに変換して、駆動回路へ入力する。これにより、平均化処理しても赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルが理想の輝度値を得ることができる。
〔平均化処理の方法2〕
連続するサブピクセルペアに対応する2以上の画像信号をLPFでサンプルして平均化処理するとき、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号と、青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号とで、平均化処理に用いられるサブピクセルペアの組み合わせが異なるようにサンプリングする。例えば、赤色(R)と青色(B)のサブピクセルへ入力される画像信号を平均化処理する場合に、1サブピクセルペア分ずらしてサンプリングする。このようなサンプリング方法を用いる理由について、以下に詳述する。
図6は、本実施例におけるサブピクセルの配置とそれに対応する平均化処理前の画像信号を示す。図6中、R1〜R3、B1〜B3及びG1〜G3は、それぞれ赤色(R)、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルに入力される画像信号を示す。画像信号は、サブピクセルペアを信号単位とする。赤色(R)と青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号の平均化処理に同一のLPFを用いた場合は、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号は、図6中の実線矢印で示すようにR1とR2とを平均化処理して得られる平均化画像信号となる。この場合には、平均化処理に用いられたR1とR2の中間あたりに、赤色(R)のサブピクセルが位置することになるので、平均化処理された画像信号とサブピクセルの配置とが対応している。
一方、赤色(R)のサブピクセルと同様に、B1とB2とを平均化処理して青色(B)の平均化画像信号を得た場合には、平均化処理に用いられたB1とB2の中間あたりに、青色(B)のサブピクセルが位置することにならず、平均化処理された画像信号とサブピクセルの配置とが充分に対応しているとは言えない。むしろ、破線矢印で示すように、B2とB3とを平均化処理して青色(B)の平均化画像信号を得た場合の方が、平均化処理に用いられたB2とB3の中間あたりに、青色(B)のサブピクセルが位置することになり、平均化処理された画像信号とサブピクセルの配置とが対応している。このことから、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号の平均化処理には異なるLPFを用いることとし、図7に示すように、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号は、R1とR2とを平均化処理して得られる平均化画像信号R12とし、青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号は、データ単位を1つ分ずらしたB2とB3とを平均化処理して得られる平均化画像信号B23とする。なお、図7は、本実施例におけるサブピクセルの配置とそれに対応する平均化処理後の画像信号を示す。
(3)画像信号の入力方法について
図8は、画像信号、ゲート信号、及び、RGBG画素の各サブピクセルとの関係を示す。図中の四角で囲まれたG11〜G13、G21〜G23、R11〜R13、B11〜B13は、それぞれ緑色(G)、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルを示す。図中の黒塗りの菱形は、各サブピクセルを駆動するための薄膜トランジスタ(TFT)を示す。TFTには、サブピクセルの電極(画素電極)の電圧を制御するための画像信号を供給するデータ信号線(縦の配線)と、画像信号の書込みを制御するゲート信号を供給するゲート信号線(横の配線)が接続されている。すなわち、画像信号とゲート信号によって各サブピクセルを駆動する。例えば、ゲート信号線に送られたゲート信号(1)、及び、データ信号線に送られた緑色(G)の画像信号により、G11を駆動させることができる。
図8においては、同一垂直ライン上に赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルが交互に配置され、同一垂直ライン上のサブピクセルを駆動するために2本のデータ信号線が設けられている。これに対し、本実施例においては、図9に示すように、図8で示す赤色(R)のサブピクセル及び青色(B)のサブピクセルに接続された2本のデータ信号線を共通化して、1本のデータ信号線とする。これにより、データ信号線数を増加させることなく、本発明のサブピクセルの配置に対応したデータ信号線を確保することができる。なお、図9は、本実施例における画像信号、ゲート信号、及び、RGBG画素の各サブピクセルとの関係を示している。
図10は、従来のRGB画素用の駆動回路(ソースドライバー)から出力される画像信号と、サブピクセルの水平方向の配列との関係を示す図である。図10において、RGB画素用駆動回路上に記載された英小文字のr、g及びbは、それぞれ駆動回路に入力された赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の画像信号が出力されるデータ信号線の位置を示す。また、R1〜R6、G1〜G6、B1〜B6は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のサブピクセルを示す。図9に示すように、赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとでデータ信号線の共通化を行った場合、図10に示すように、RGB画素用の駆動回路(ソースドライバー)から出力された画像信号と、サブピクセルとの対応関係が一致しない。例えば、図10中、左から4番目の英小文字rに対応するデータ信号線からは、赤色(R)の画像信号が出力されるが、データ信号線上に配置されたサブピクセルは、G2であり、駆動回路から出力される画像信号とサブピクセルとの関係が一致しない。
このようなデータ信号線の共通化を行う場合の画像信号の入力方法としては、駆動回路に入力される前に画像信号の並べ替えを行っておく方法がある。この場合には、駆動回路へ入力する前に、奇数ラインのサブピクセルに入力する画像信号を図11(a)に示すように、偶数ラインのサブピクセルに入力する画像信号を図11(b)に示すように並び替える。これにより、赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとに共通のデータ信号線が接続された場合に、駆動回路から出力される画像信号とサブピクセルとの関係を一致させることができ、本実施例のサブピクセル配置からなる画素により画像を表示することができる。
また、従来のRGB画素用駆動回路とは異なる専用のRGBG画素用駆動回路を用いる方法もある。この場合には、図12に示すように、駆動回路の入力側に、第1及び第2の入力線が接続され、かつ出力側に第1及び第2のデータ信号線が接続された駆動回路が用いられる。図中、英大文字Xは、赤色(R)と青色(B)の画像信号に対応する第1のデータ信号を、英大文字Gは、緑色(G)の画像信号に対応する第2のデータ信号を示す。また、RGBG画素用駆動回路上に記載された英小文字のx及びgは、それぞれ駆動回路に入力された第1のデータ信号及び第2のデータ信号が出力される第1及び第2のデータ信号線の位置を示す。第1の入力線は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに対応する第1のデータ信号(X)を第1のデータ信号線に対して供給し、第2の入力線は、緑色(G)のサブピクセルに対応する第2のデータ信号を第2のデータ信号線(G)に対して供給するものである。
このような専用のRGBG画素用駆動回路により画像を表示するためには、駆動回路へ入力する前に、奇数ラインのサブピクセルに入力する画像信号を図13(a)に示すように、偶数ラインのサブピクセルに入力する画像信号を図13(b)に示すように並び替える。これにより、赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとに共通のデータ信号線が接続された場合に、駆動回路から出力される画像信号とサブピクセルとの関係を一致させることができ、本実施例のサブピクセル配置からなる画素により画像を表示することができる。
(4)階調電圧の極性について
図14は、従来のRGB画素の極性反転駆動(ドット反転駆動)において、サブピクセルに印加される階調電圧の極性の分布を示す図である。図中において、+と−は、サブピクセルに印加された階調電圧の極性を示す。また、(a)はNフレーム(Nは、自然数)、(b)はN+1フレームを示す(図14〜17において同じ)。従来の極性反転駆動は、1サブピクセル毎、1ライン毎、フレーム毎にサブピクセルに印加される階調電圧の極性を反転させるものである。すなわち、ある赤色(R)のサブピクセルに注目すると、同一ライン上(水平方向)では、注目するサブピクセルの次の赤色(R)のサブピクセルは、注目するサブピクセルに印加される階調電圧の極性と反転している。また、垂直方向では、赤色(R)のサブピクセルに印加される階調電圧の極性は、奇数ラインと偶数ラインとで反転している。更に、赤色(R)のサブピクセルに印加される階調電圧の極性は、Nフレームと(N+1)フレームとで反転する。
ここで、+極性の状態と−極性の状態とでは、TFT等の寄生容量に起因して画素電極の電位が異なることがあるため、+極性側の表示と−極性側の表示とでは、輝度に若干の差がある。そのため、水平方向又は垂直方向で隣接する同色のサブピクセルは、従来のRGB画素におけるドット反転駆動のように、互いに逆極性であることが好ましい。しかしながら、本実施例のRGBG画素により画像を表示する場合、図15に示すように、従来のドット反転駆動を行うと、同一ライン上の各色のサブピクセルに印加される電圧の極性は、常に同じになってしまう。そこで、本実施例においては、図16に示すように、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が、画素(4サブピクセル)毎、ライン毎、フレーム毎に反転することとする。これにより、同一ライン上の同じ色のサブピクセルに印加される階調電圧の極性が同じになることを防止することができる。
(5)サブピクセルの色配列について
なお、本実施例における駆動方式は、図17に示すように、各色のサブピクセルをストライプ状に配置したパネル構成に対しても同様の効果がある。例えば、赤色(R)と青色(B)のサブピクセルが、垂直方向において交互に配置された場合には、垂直方向に赤の直線を表示するとジグザグに表示され、視覚的に違和感を覚える。このような表示は、パーソナルコンピュータ等で多く用いられる。これに対し、図17に示すように、垂直方向に同色のサブピクセルを配置したストライプ状の画素構成によれば、垂直方向に描かれた単色の直線の表示が、ジグザクになることを防止することができる。
なお、本願は、2005年4月22日に出願された日本国特許出願2005−125382号を基礎として、(合衆国法典35巻第119条に基づく)優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
また、本願明細書における「以上」は、当該数値を含むものである。すなわち、「以上」とは、不少(当該数値及び当該数値以上)を意味するものである。
(a)は、従来の赤色(R)、青色(B)、及び、緑色(G)のサブピクセルをそれぞれ1つずつ組み合わせた画素(RGB画素)の配列を示す概念図であり、(b)は、RGB画素の輝度分布を示す概念図である。 (a)は、赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素(RGBG画素)の配列を示す概念図であり、(b)は、RGBG画素の輝度分布を示す概念図である。 (a)は、従来の隣接する2つのRGB画素におけるサブピクセルの配列を示す概念図であり、(b)は、(a)のサブピクセルを並び替えて本発明のRGBG画素を擬似的に再現したものを示す概念図であり、(c)は、赤色(R)と青色(B)のサブピクセルの面積が緑色(G)のサブピクセルの2倍となった本発明のRGBG画素を示す概念図である。 赤色(R)と青色(B)の画像信号のみがローパスフィルタ(LPF)を通過する様子を示す概念図である。 LPFを通過する前後の赤色(R)と青色(B)の画像信号の処理方法を示す概念図である。 RGBG画素のサブピクセル配置とそれに対応する画像信号を示す概念図である。 RGBG画素のサブピクセル配置に対応する平均化画像信号を示す概念図である。 RGB画素用の駆動回路を用いた場合の画像信号、ゲート信号、及び、RGBG画素の各サブピクセルとの関係を示す概念図である。 図8の赤色(R)及び青色(B)と接続されたソース信号線を共通化した場合の、画像信号、ゲート信号、及び、RGBG画素の各サブピクセルとの関係を示す概念図である。 図8の赤色(R)及び青色(B)と接続されたソース信号線を共通化した場合の、画像信号とRGBG画素の各サブピクセルとの関係を示す概念図である。 RGB画素用の駆動回路へ入力される前に並び変えた画像信号を示す概念図である。(a)は奇数ラインを示し、(b)偶数ラインを示す。 図8の赤色(R)及び青色(B)と接続されたソース信号線を共通化した場合の、画像信号とRGBG画素の各サブピクセルとの関係を示す概念図である。 RGBG画素用の駆動回路へ入力される前に並び変えた画像信号を示す概念図である。(a)は奇数ラインを示し、(b)偶数ラインを示す。 従来のRGB画素の配列に対して極性反転駆動を行った場合のサブピクセルに印可された階調電圧の極性を示す模式図である。(a)は、現フレームを示し、(b)は、次フレームを示す。 RGBG画素の配列に対して、従来のサブピクセル毎の極性反転駆動を行った場合のサブピクセルに印加された階調電圧の極性を示す模式図である。(a)は、現フレームを示し、(b)は、次フレームを示す。 RGBG画素の配列に対して、画素(4サブピクセル)毎の極性反転駆動を行った場合のサブピクセルに印加された階調電圧の極性を示す模式図である。(a)は、現フレームを示し、(b)は、次フレームを示す。 RGBG画素の配列の別の一例に対して、画素(4サブピクセル)毎の極性反転駆動を行った場合のサブピクセルに印加された階調電圧の極性を示す模式図である。(a)は、現フレームを示し、(b)は、次フレームを示す。 一般的なバックライトの発光スペクトルを示す。 一般的な赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のカラーフィルターの透過スペクトルを示す。

Claims (9)

  1. 赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアと、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアとを含む画素により画像が構成される表示装置であって、
    該表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、1つ当たりの開口面積と単位開口面積当たりの光量との積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とし、
    該表示装置は、サブピクセルペアを信号単位とする画像信号を色毎に生成し、該赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルは、連続するサブピクセルペアに対応する2以上の画像信号を平均化処理して得られる平均化画像信号によりそれぞれ駆動され、
    該平均化画像信号は、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号と、青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号とで、平均化処理に用いられるサブピクセルペアの組み合わせが異なり、
    該表示装置は、同一垂直ライン上に交互に配置された赤色(R)のサブピクセルと青色(B)のサブピクセルとに、共通のデータ信号線が接続されたものであり、
    該表示装置は、画素が碁盤目状に配置された表示部を有し、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が、隣接する画素毎、水平のライン毎、及び、フレーム毎に反転され、
    赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアにおける赤色(R)のサブピクセルと緑色(G)のサブピクセルとの間で、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が反転され、
    赤色(R)及び緑色(G)のサブピクセルペアにおける緑色(G)のサブピクセルと、該緑色(G)のサブピクセルに隣接する、青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアにおける青色(B)のサブピクセルとの間で、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が同一であり、
    青色(B)及び緑色(G)のサブピクセルペアにおける青色(B)のサブピクセルと緑色(G)のサブピクセルとの間で、サブピクセルに印加される階調電圧の極性が反転される
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、1つ当たりの開口面積が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とすることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記表示装置は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルにおける、単位開口面積当たりの光量が、緑色(G)のサブピクセルの略2倍である画素を主体とすることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  4. 前記表示装置は、バックライトを有し、該バックライトは、赤色(R)及び青色(B)の発光強度が緑色(G)の発光強度に対して略2倍であることを特徴とする請求項3記載の表示装置。
  5. 前記表示装置は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び緑色(G)の順にサブピクセルが配置されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  6. 前記平均化処理は、2以上の画像信号を階調値から輝度値に変換して平均値を得て、該平均値から階調値に再変換して平均化画像信号を生成するものであることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  7. 前記表示装置は、入力側に第1及び第2の入力線が接続され、かつ出力側に第1及び第2のデータ信号線が接続された駆動回路を有し、
    該第1の入力線は、赤色(R)及び青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号の混成信号を第1のデータ信号線に対して供給し、
    該第2の入力線は、緑色(G)のサブピクセルに対応する画像信号を第2のデータ信号線に対して供給する
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  8. 前記表示装置は、入力側に第1、第2及び第3の入力線が接続され、かつ出力側にデータ信号線が接続された駆動回路を有し、
    該第1、第2及び第3の入力線は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のサブピクセルに対応する画像信号の混成信号をデータ信号線に対して供給する
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  9. 前記平均化処理に用いられるサブピクセルペアの組み合わせは、赤色(R)のサブピクセルに入力される画像信号と、青色(B)のサブピクセルに入力される画像信号とで、1サブピクセルペア分ずれている
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
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