JP5190731B2 - 画像表示装置、該画像表示装置に用いられる画像表示方法、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
この表示装置では、たとえば、RGB映像信号のR,G,Bがそれぞれ8ビットデータ幅(階調値;0,1,…,254,255)で構成され、各階調値が、たとえば、R;255、G;217、B;186、及び、表示パネルに対応したそれぞれのガンマ(γ)が2.2とすると、図13に示すように、ガンマ変換処理(ステップA1)では、RGB映像信号のR,G,Bの各階調値が次式(1)により輝度値R0,G0,B0(0〜1)に変換される。
R0={R/(総階調数−1)}γ={255/(256−1)}2.2 =1
G0={G/(総階調数−1)}γ={217/(256−1)}2.2 ≒0.7
B0={B/(総階調数−1)}γ={186/(256−1)}2.2 ≒0.5
・・・(1)
M1=Max(R0,G0,B0)=1
M2=Min(R0,G0,B0)=0.5 ・・・(2)
領域選択;M1−2×M2=1−2×0.5=0
判定条件; >0 でないので、No、よって、S1=2 ・・・(3)
R2=S1×R0=2×1=2
G2=S1×G0=2×0.7=1.4
B2=S1×B0=2×0.5=1 ・・・(4)
Wout=Min(R2,G2,B2)=1 ・・・(5)
Wout=1
Rout=R2−Wout=2−1=1
Gout=G2−Wout=1.4−1=0.4
Bout=B2−Wout=1−1=0 ・・・(6)
Rout’=(総階調数−1)×Rout (1/γ)
=(256−1)×1(1/2.2) =255
Gout’=(総階調数−1)×Gout (1/γ)
=(256−1)×0.4(1/2.2) ≒168
Bout’=(総階調数−1)×Bout (1/γ)
=(256−1)×0(1/2.2) =0
Wout’=(総階調数−1)×Wout (1/γ)
=(256−1)×1(1/2.2) =255 ・・・(7)
これらの各処理により、RGB映像信号からRGBW映像信号が生成される。
すなわち、特許文献1に記載された表示装置では、R,G,Bが3色共に階調入力されたとき、最小輝度値M2が0.5以下の場合、R,G,Bのうちの同最小輝度値M2に対応する色の階調値が0となり(上記動作例では、階調値Bout’が0)、白色(W)、及び最小輝度値M2を除くR,G,Bの階調値(上記動作例では、R及びGの階調値Rout’,Gout’)により表示が行われる。一方、最小輝度値M2が0.5を超えた時点から、白色サブ画素の階調値が255で上限値となるため、同白色サブ画素の階調値を255に固定して、最小輝度値M2に対応するR,G,Bの階調値を使用して表示が行われる。このように、この表示装置では、最小輝度値M2(=0.5)を境界として、白色サブ画素のみで白成分を受け持つ場合と、W=255に階調を固定して、R,G,Bサブ画素で白成分を受け持つ場合との2通りの挙動がある。
この例の画像表示装置は、同図に示すように、液晶表示装置1である。同液晶表示装置1は、液晶パネル11と、データ駆動部12と、ゲート駆動部13と、タイミングコントローラ14と、電源部15とから構成されている。液晶パネル11は、信号線Xi(i=1,2,…,m、たとえば、m=1920)と、走査線Yj(j=1,2,…,n、たとえば、n=1080)と、サブ画素SPi,jとから構成されている。
このRGBW信号生成部14bは、同図2に示すように、ガンマ変換部21と、Min/Max算出部22と、RGBW輝度算出部23と、スケーリングファクタ算出部24と、RGBWスケーリング輝度算出部25と、逆ガンマ変換部26とから構成されている。ガンマ変換部21は、RGB映像信号viが入力され、液晶パネル11のガンマ特性に応じて同RGB映像信号viをガンマ変換して3色階調値(R,G,B;階調値)を3色輝度値LR,LG,LBに変換する。Min/Max算出部22は、ガンマ変換部21から出力される3色輝度値LR,LG,LBに基づいて、同3色輝度値LR,LG,LBの最大輝度値M1及び最小輝度値M2を算出する。RGBW輝度算出部23は、あらかじめ設定されている基本色サブ画素による第1の全白表示輝度と白色サブ画素による第2の全白表示輝度と3色輝度値LR,LG,LBと最小輝度値M2とに基づいて、各基本色及び白色に対応した第1の4色輝度値LR’,LG’,LB’,LW’を算出する。
1画素は、たとえば図3に示すように、R,G,B,Wのサブ画素が共に同じ比率の面積で行方向に配列されて構成されている。この場合、ゲート駆動部13の走査信号Gjは、各画素を構成するR,G,B,Wのサブ画素が同時に選択されるように、1ライン毎に線順次で出力される。また、図4に示すように、R,Gのサブ画素が共に同じ比率の面積で行方向に配列されると共に、B,Wのサブ画素が共に同じ比率の面積で行方向に配列され、同R,Bのサブ画素が列方向に配列されると共に、G,Wのサブ画素が列方向に配列されている。この場合、ゲート駆動部13の走査信号Gjは、R,G,B,Wのサブ画素が同時に選択されるように、2ライン毎に線順次で出力される。
これらの図を参照して、この例の液晶表示装置に用いられる画像表示方法の処理内容について説明する。
この実施例では、RGB映像信号viのR,G,Bがそれぞれ8ビットデータ幅(階調値;0,1,…,254,255)で構成され、各階調値が、R;255、G;217、B;186、それぞれのガンマが2.2、R,G,Bの基本色サブ画素のみで白色表示した場合の白輝度(第1の全白表示輝度)が200cd/m2、及び、白色サブ画素のみで白表示した場合の白輝度(第2の全白表示輝度)が200cd/m2に設定され、これらの白輝度比が1:1となっている。
LR={R/(総階調数−1)}γ={255/(256−1)}2.2 =1
LG={G/(総階調数−1)}γ={217/(256−1)}2.2 ≒0.7
LB={B/(総階調数−1)}γ={186/(256−1)}2.2 ≒0.5
・・・(11)
これらの輝度値LR,LG,LBに対応してR,G,Bを混色させた場合の輝度及び色度は、図8中の点fに表示される。
M1=Max(LR,LG,LB)=1 ・・・(12)
M2=Min(LR,LG,LB)=0.5 ・・・(13)
L=白色サブ画素での全白表示輝度
/R,G,Bの基本色サブ画素での全白表示輝度
=200/200=1
LR’=LR×(1+L)−M2×L=1×(1+1)−0.5×1=1.5
LG’=LG×(1+L)−M2×L=0.7×(1+1)−0.5×1=0.9
LB’=LB×(1+L)−M2×L=0.5×(1+1)−0.5×1=0.5
LW’=M2=0.5 ・・・(14)
これらの輝度値LR’,LG’,LB’に対応してR,G,Bを混色させた場合の輝度及び色度は図8中の点g、及び、輝度値LR’,LG’,LB’,LW’に対応してR,G,B,Wを混色させた場合の輝度及び色度が点hに表示される。この点hは、輝度値LR,LG,LBに対応して混色させた場合の点fと同一方向のベクトル上にあるため、同一の色度で輝度が増加していることがわかる。
S=Max(LR’,LG’,LB’,LW’)/M1
=1.5/1=1.5
(ただし、M1=0の場合、S=1として固定値スケーリング)
・・・(15)
LR*=LR’/S=1.5/1.5=1
LG*=LG’/S=0.9/1.5=0.6
LB*=LB’/S=0.5/1.5≒0.333
LW*=LW’/S=0.5/1.5≒0.333 ・・・(16)
R’=(総階調数−1)×LR*(1/γ)
=(256−1)×1(1/2.2) =255
G’=(総階調数−1)×LG*(1/γ)
=(256−1)×0.6(1/2.2) ≒202
B’=(総階調数−1)×LB*(1/γ)
=(256−1)×0.333(1/2.2) ≒155
W’=(総階調数−1)×LW*(1/γ)
=(256−1)×0.333(1/2.2) ≒155 ・・・(17)
この例の液晶表示装置では、図2のRGBW信号生成部14bにおいて、RGB映像信号viに基づいてRGBW映像信号vfが生成されるときの同RGBの階調値の使用される度合いを輝度値の比率として表したRGB使用輝度比(3原色使用輝度比)が設定されている。このRGB使用輝度比は、R,G,Bがそれぞれ255階調で入力された場合の輝度値を1としたときに、たとえば、R,G,Bの階調値を50%使用する場合、0.5となる。そして、図2中のスケーリングファクタ算出部24は、最大輝度値M1が0よりも大きいとき、スケーリングファクタSを上記RGB使用輝度比に比例させて算出する。
この例の液晶表示装置では、Min/Max算出部22で算出された最大輝度値M1及び最小輝度値M2に基づいて、同最小輝度値M2に対する同最大輝度値M1の比を、RGBW輝度算出部23で白色サブ画素を使用する比率の上限値として算出する図示しない白色サブ画素使用比率上限値算出部が設けられている。そして、図2中のRGBW輝度算出部23は、最小輝度値M2を上記上限値以下の任意の比率に比例させて第1の4色輝度値LR’,LG’,LB’,LW’を算出する。
たとえば、3原色は、R(赤),G(緑),B(青)に限らず、Y(黄),C(シアン),M(マゼンタ)としても、上記実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。また、図3、図4、図5又は図6に示すR,G,B,Wのサブ画素は、これらの図の構成に限らず、必要な輝度や色度などに応じて、配列を変更したり、面積比率を変更しても良く、また、同一色のサブ画素を複数設けても良い。この場合、1画素を構成するサブ画素の数は、4つ以上でも良い。また、第1の実施例の式(11)及び式(17)の各階調値、輝度値及びガンマの各数値は、一例であり、限定されない。また、第3の実施例では、図12中のステップB4に代えて、第2の実施例の図11中のステップB11と同様の処理を行っても良い。
11 液晶パネル(表示パネル)
12 データ駆動部(駆動手段の一部)
13 ゲート駆動部(駆動手段の一部)
14 タイミングコントローラ(画像表示装置の一部)
14b RGBW信号生成部(階調信号変換部、4色階調信号生成部)
15 電源部(画像表示装置の一部)
21 ガンマ変換部(4色階調信号生成部の一部)
22 Min/Max算出部(最大/最小輝度値算出部、4色階調信号生成部の一部)
23 RGBW輝度算出部(第1の4色輝度値算出部、4色階調信号生成部の一部)
24 スケーリングファクタ算出部(補正定数算出部、4色階調信号生成部の一部)
25 RGBWスケーリング輝度算出部(第2の4色輝度値算出部、4色階調信号生成部の一部)
26 逆ガンマ変換部(4色階調信号生成部の一部)
Xi 信号線(液晶パネル11の一部)
Yj 走査線(液晶パネル11の一部)
SPi,j サブ画素(液晶パネル11の一部)
Claims (20)
- 複数の画素を有し、前記各画素が、加法混色による白色表示の分解色に相当する複数の基本色のそれぞれを表示する複数の基本色サブ画素と、白色を表示する白色サブ画素とからなる表示パネルと、
任意の前記画素について、前記各基本色の全てに対応する基本色階調信号が同時に入力されたとき、前記基本色階調信号を、白色を加えた変換階調信号に変換して同時に出力する階調信号変換部と、
該階調信号変換部から前記変換階調信号が入力されると、前記各基本色サブ画素及び白色サブ画素に対して、対応するサブ画素階調信号を供給する駆動手段とを備えてなると共に、
前記階調信号変換部は、
前記基本色階調信号の前記基本色毎の階調値を各輝度値に変換し、前記各輝度値から最大輝度値及び最小輝度値を算出し、あらかじめ設定されている前記複数の基本色サブ画素による第1の全白表示輝度と前記白色サブ画素による第2の全白表示輝度と前記各輝度値と前記最小輝度値とに基づいて、前記複数の基本色及び白色に対応した第1の多色輝度値を算出し、前記第1の多色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて当該第1の多色輝度値をそれぞれ所定の上限値以下に補正するための補正定数を算出し、前記第1の多色輝度値と前記補正定数とに基づいて第2の多色輝度値を算出し、かつ、前記第2の多色輝度値を階調値に変換して前記変換階調信号を生成する構成とされていることを特徴とする画像表示装置。 - 前記表示パネルは、
前記各画素が、加法混色により白色表示を得るための3原色を表示する3つの基本色サブ画素と、前記白色サブ画素とから構成され、
前記階調信号変換部は、
入力された前記3原色に対応する3色階調信号から前記3原色及び白色に対応する4色階調信号を生成して前記駆動手段へ送出する4色階調信号生成部として構成され、
前記駆動手段は、
前記4色階調信号が入力され、前記各基本色サブ画素及び白色サブ画素に対して、対応するサブ画素階調信号を供給する構成とされ、
前記4色階調信号生成部は、
前記3色階調信号を前記表示パネルのガンマ特性に応じてガンマ変換して前記3原色に対応した3色階調値を3色輝度値に変換し、前記3色輝度値から最大輝度値及び最小輝度値を算出し、あらかじめ設定されている前記3原色に対応した基本色サブ画素による第1の全白表示輝度と前記白色サブ画素による第2の全白表示輝度と前記3色輝度値と前記最小輝度値とに基づいて、前記3原色及び白色に対応した第1の4色輝度値を算出し、前記第1の4色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて当該第1の4色輝度値をそれぞれ所定の上限値以下に補正するための補正定数を算出し、前記第1の4色輝度値と前記補正定数とに基づいて第2の4色輝度値を算出し、かつ、前記第2の4色輝度値を逆ガンマ変換して前記4色階調信号を生成する構成とされていることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 - 前記4色階調信号生成部は、
前記3色階調信号をガンマ変換して前記3色階調値を前記3色輝度値に変換するガンマ変換部と、
該ガンマ変換部から出力される前記3色輝度値から前記最大輝度値及び最小輝度値を算出する最大/最小輝度値算出部と、
前記第1の全白表示輝度と前記第2の全白表示輝度と前記3色輝度値と前記最小輝度値とに基づいて前記第1の4色輝度値を算出する第1の4色輝度値算出部と、
前記第1の4色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて前記補正定数を算出する補正定数算出部と、
前記第1の4色輝度値と前記補正定数とに基づいて前記第2の4色輝度値を算出する第2の4色輝度値算出部と、
前記第2の4色輝度値を逆ガンマ変換して前記4色階調信号を生成する逆ガンマ変換部とから構成されていることを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。 - 前記補正定数算出部は、
前記最大輝度値が0よりも大きいとき、前記補正定数として、(前記第1の4色輝度値の最大値/前記最大輝度値)を算出する一方、前記最大輝度値が0のとき、前記補正定数を1とする構成とされていることを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。 - 前記第2の4色輝度値算出部は、
前記第2の4色輝度値として、(前記第1の4色輝度値/前記補正定数)を算出する構成とされていることを特徴とする請求項3又は4記載の画像表示装置。 - 前記最大/最小輝度値算出部で算出された前記最大輝度値及び最小輝度値に基づいて、前記最小輝度値に対する前記最大輝度値の比を、前記第1の4色輝度値算出部で白色サブ画素を使用する比率の上限値として算出する白色サブ画素使用比率上限値算出部が設けられ、
前記第1の4色輝度値算出部は、
前記最小輝度値を前記上限値以下の任意の比率に比例させて前記第1の4色輝度値を算出する構成とされていることを特徴とする請求項3、4又は5記載の画像表示装置。 - 前記表示パネルは、
前記各画素が、該当する色層が配置されている前記3原色の基本色サブ画素と、色層が配置されていない前記白色サブ画素とから構成されていることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一に記載の画像表示装置。 - 前記表示パネルは、
前記3原色の基本色サブ画素の混色により得られる白色と前記白色サブ画素により得られる白色との色度差を有することを特徴とする請求項7記載の画像表示装置。 - 前記3原色は、
R(赤),G(緑),B(青)、又はY(黄),C(シアン),M(マゼンタ)であることを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一に記載の画像表示装置。 - 前記4色階調信号生成部は、
1チップの集積回路で構成されていることを特徴とする請求項2乃至9のいずれか一に記載の画像表示装置。 - 複数の画素を有し、前記各画素が、加法混色による白色表示の分解色に相当する複数の基本色のそれぞれを表示する複数の基本色サブ画素と、白色を表示する白色サブ画素とからなる表示パネルを有する画像表示装置に用いられる画像表示方法であって、
任意の前記画素について、前記各基本色の全てに対応する基本色階調信号が同時に入力されたとき、前記基本色階調信号を、白色を加えた変換階調信号に変換して同時に出力する階調信号変換処理と、
該階調信号変換処理から前記変換階調信号が入力されると、前記各基本色サブ画素及び白色サブ画素に対して、対応するサブ画素階調信号を供給する駆動処理とを行うと共に、
前記階調信号変換処理では、
前記基本色階調信号の前記基本色毎の階調値を各輝度値に変換し、前記各輝度値から最大輝度値及び最小輝度値を算出し、あらかじめ設定されている前記複数の基本色サブ画素による第1の全白表示輝度と前記白色サブ画素による第2の全白表示輝度と前記各輝度値と前記最小輝度値とに基づいて、前記複数の基本色及び白色に対応した第1の多色輝度値を算出し、前記第1の多色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて当該第1の多色輝度値をそれぞれ所定の上限値以下に補正するための補正定数を算出し、前記第1の多色輝度値と前記補正定数とに基づいて第2の多色輝度値を算出し、かつ、前記第2の多色輝度値を階調値に変換して前記変換階調信号を生成することを特徴とする画像表示方法。 - 前記表示パネルは、前記各画素が、加法混色により白色表示を得るための3原色を表示する3つの基本色サブ画素と、前記白色サブ画素とから構成され、
前記階調信号変換処理は、
入力された前記3原色に対応する3色階調信号から前記3原色及び白色に対応する4色階調信号を生成して前記駆動処理へ送出する4色階調信号生成処理として行われ、
前記駆動処理では、
前記4色階調信号が入力されると、前記各基本色サブ画素及び白色サブ画素に対して、対応するサブ画素階調信号を供給し、
前記4色階調信号生成処理では、
前記3色階調信号を前記表示パネルのガンマ特性に応じてガンマ変換して前記3原色に対応した3色階調値を3色輝度値に変換し、前記3色輝度値から最大輝度値及び最小輝度値を算出し、あらかじめ設定されている前記3原色に対応した基本色サブ画素による第1の全白表示輝度と前記白色サブ画素による第2の全白表示輝度と前記3色輝度値と前記最小輝度値とに基づいて、前記3原色及び白色に対応した第1の4色輝度値を算出し、前記第1の4色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて当該第1の4色輝度値をそれぞれ所定の上限値以下に補正するための補正定数を算出し、前記第1の4色輝度値と前記補正定数とに基づいて第2の4色輝度値を算出し、かつ、前記第2の4色輝度値を逆ガンマ変換して前記4色階調信号を生成する構成とされていることを特徴とする請求項11記載の画像表示方法。 - 前記4色階調信号生成処理では、
前記3色階調信号をガンマ変換して前記3色階調値を前記3色輝度値に変換するガンマ変換処理と、
該ガンマ変換処理により出力される前記3色輝度値から前記最大輝度値及び最小輝度値を算出する最大/最小輝度値算出処理と、
前記第1の全白表示輝度と前記第2の全白表示輝度と前記3色輝度値と前記最小輝度値とに基づいて前記第1の4色輝度値を算出する第1の4色輝度値算出処理と、
前記第1の4色輝度値と前記最大輝度値とに基づいて前記補正定数を算出する補正定数算出処理と、
前記第1の4色輝度値と前記補正定数とに基づいて前記第2の4色輝度値を算出する第2の4色輝度値算出処理と、
前記第2の4色輝度値を逆ガンマ変換して前記4色階調信号を生成する逆ガンマ変換処理とを行うことを特徴とする請求項12記載の画像表示方法。 - 前記補正定数算出処理では、
前記最大輝度値が0よりも大きいとき、前記補正定数として、(前記第1の4色輝度値の最大値/前記最大輝度値)を算出する一方、前記最大輝度値が0のとき、前記補正定数を1とすることを特徴とする請求項13記載の画像表示方法。 - 前記第2の4色輝度値算出処理では、
前記第2の4色輝度値として、(前記第1の4色輝度値/前記補正定数)を算出することを特徴とする請求項13又は14記載の画像表示方法。 - 前記最大/最小輝度値算出処理で算出された前記最大輝度値及び最小輝度値に基づいて、前記最小輝度値に対する前記最大輝度値の比を、前記第1の4色輝度値算出処理で白色サブ画素を使用する比率の上限値として算出する白色サブ画素使用比率上限値算出処理が行われ、
前記第1の4色輝度値算出処理では、
前記最小輝度値を前記上限値以下の任意の比率に比例させて前記第1の4色輝度値を算出することを特徴とする請求項13、14又は15記載の画像表示方法。 - 前記表示パネルが、前記各画素が、該当する色層が配置されている前記3原色の基本色サブ画素と、色層が配置されていない前記白色サブ画素とから構成されていることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか一に記載の画像表示方法。
- 前記表示パネルが、前記3原色の基本色サブ画素の混色により得られる白色と前記白色サブ画素により得られる白色との色度差を有することを特徴とする請求項17記載の画像表示方法。
- 前記3原色が、R(赤),G(緑),B(青)、又はY(黄),C(シアン),M(マゼンタ)であることを特徴とする請求項12乃至18のいずれか一に記載の画像表示方法。
- 請求項1乃至10のいずれか一に記載の画像表示装置の機能を有する液晶表示装置。
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