JP5278730B2 - コントローラ、ホールド型表示装置、電子機器、ホールド型表示装置の信号調整方法 - Google Patents

コントローラ、ホールド型表示装置、電子機器、ホールド型表示装置の信号調整方法 Download PDF

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Description

本発明は液晶表示装置などのホールド型表示装置に関し、特に該装置における動画尾引きの発生を抑制することに関する。
図19は、従来の液晶表示装置などのようなホールド型表示装置に入力される信号の、時間軸に対する相対輝度の変化を示すタイムチャートである。図19(a1)および(a2)は通常駆動、図19(b1)および(b2)は特許文献1に示される黒挿入駆動、図19(c1)および(c2)は特許文献2に示される時分割駆動の場合の相対輝度の時間変化を示す。図19(a1)は通常駆動の場合で入力信号の階調が小さい場合、図19(a2)は通常駆動の場合で入力信号の階調が大きい場合を示す。図19(b1)および(b2)、図19(c1)および(c2)も同様に入力信号の階調が小さい場合と大きい場合とを示す。
図19(a1)および(a2)に示す通常駆動の場合では、時間軸に対して相対輝度が変化しない。ホールド型表示装置は、入力信号の変化に対する応答時間は、ブラウン管表示装置やプラズマ表示装置などと比べて長い。特に液晶表示装置は、その動作原理上、液晶の粘度および層の厚みのため、入力信号の変化に比べて液晶の配向変化が遅れる。このため、特に入力信号の変化が大きい動画などでは、残像が残ったような表示画面となってしまう。この現象を、動画尾引き(以後、単に「尾引き」ということもある)、もしくはモーションブラーなどという。
図19(b1)および(b2)に示す、特許文献1に係る黒挿入駆動は、動画尾引きを抑制することを意図して提案されたものである。この駆動方式では、時間軸を所定の割合で映像サブフレーム301と黒サブフレーム302とに分割し、映像サブフレーム301は入力された映像信号をそのまま表示し、黒サブフレーム302では輝度0である黒色の画面を表示する。この動作は、入力信号の階調が小さい場合と大きい場合とで同一である。
この駆動は、擬似的なインパルス駆動となるため、動画尾引きの発生を抑制することは可能である。しかし、人間が認識する輝度303(水平方向の一点鎖線で示す)は、映像サブフレーム301と黒サブフレーム302との平均値となるため、輝度効率が半減する。このため、輝度の低下を防ぐためには、バックライトの輝度を上げなければならず、コストアップや消費電力の増加を引き起こすことになる。
図19(c1)および(c2)に示す、特許文献2に係る時分割駆動は、動画尾引きを抑制すると同時に輝度効率を改善することを意図して提案されたものである。この駆動方式では、映像信号を倍速変換して1フレームを2つのサブフレーム304および305に分割する。図19(c1)に示す入力信号の階調が小さい場合は、一方のサブフレーム305の階調を最小値近傍にし、もう一方のサブフレーム304の階調を変化させる。
図19(c2)に示す入力信号の階調が大きい場合は、一方のサブフレーム305の階調を変化させ、もう一方のサブフレーム304の階調を最大値近傍にする。人間が認識する輝度306(水平方向の一点鎖線で示す)は各サブフレーム304および305の平均輝度であるので、平均輝度が元の入力信号の階調と等しくなるようサブフレームの階調を設定する。
より具体的には、1フレームを複数のサブフレームに時分割すると共に、入力映像信号の輝度が大きさに関わって変化する減衰変数で除算する減衰信号生成回路を設け、先行するサブフレームには除算前の輝度信号を表示し、後続するサブフレームには除算後の輝度信号を表示するという手法である。
この手法で、入力映像信号の輝度が最大の場合には後続するサブフレームの表示が最大となるように減衰変数を設定し、入力映像信号の輝度が小さい場合には後続するサブフレームの表示が最小になるように減衰変数を設定すれば、輝度効率は低減せずに低階調側の動画尾引きの発生を抑制することが可能である。
上記した特許文献1および特許文献2以外で、ホールド型表示装置における動画尾引きの抑制に関連する技術文献としては以下のものがある。特許文献に3は、黒挿入駆動において黒サブフレームを表示する期間を、画像信号の動き量に応じて設定するという技術が記載されている。特許文献4には、時分割駆動において階調が大きい側のサブフレームの階調を低下させて、サブフレーム間の輝度差を維持するという技術が記載されている。
特開2001−042282号公報 特開2002−023707号公報 再公表特許WO2003/032288号公報 特開2007−133051号公報
図20は、図19で示した各方式での入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。図20(a)は通常駆動、図20(b)は黒挿入駆動、図20(c)は時分割駆動の場合をそれぞれ示す。共に、横軸は入力信号の階調を、縦軸は白色画面に対する相対輝度を示す。図20(a)に示す通常駆動の場合では、もちろん相対輝度の変化はない。図20(b)に示す黒挿入駆動の場合では、映像サブフレーム301と黒サブフレーム302のそれぞれが表示される時間の割合(ここでは1:1)に応じて、相対輝度が低下している。
図20(c)に示す時分割駆動の場合では、入力信号の階調が小さい場合は、一方のサブフレーム305が黒表示に近い相対輝度となるため、黒挿入駆動と同様に動画尾引きの発生を抑制する効果がある。かつ、入力信号の階調が大きい場合は一方のサブフレーム304は最大の表示に近い輝度となるため、輝度効率は低減しないという効果がある。
しかしながら、動画尾引きの発生を抑制するという効果は、入力信号の階調が小さい場合に限定される。入力信号の階調が大きくなると、動画尾引きを抑制する効果は小さくなり、動画尾引きに伴う動画の変形、尾引きの色づきなどが引き続き発生することとなる。
また、減衰変数を定数とし、後続するサブフレームの輝度が小さくなるよう設定すれば、全階調領域に渡って動画尾引きの発生を抑制することはできるが、輝度効率の改善の効果が弱まる。つまり、従来のままの時分割駆動では、動画尾引きの抑制と輝度効率の改善との両立は困難である。
また、特許文献3に示される技術も、特許文献1の黒挿入駆動を一部改良したものであるが、黒挿入駆動である以上、前述の欠点を解決できるものではない。また、特許文献4に示される技術は、階調が大きい側のサブフレームの階調を低下させてサブフレーム間の輝度差を維持するというものであるので、輝度効率の悪化はやはり避けられない。つまり、特許文献1〜4のいずれにも、動画尾引きの抑制と輝度効率の改善とを両立しうる技術は記載されていない。
本発明の目的は、画像表示装置の動画尾引きの発生を抑制しつつ、輝度効率が良好であるコントローラ、ホールド型表示装置、電子機器、およびホールド型表示装置の信号調整方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係るコントローラは、ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整するコントローラであって、映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換機能と、3原色の映像信号を3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換機能とを備えた映像信号変換部と、映像信号変換部によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、複数の階調の輝度の平均値が色変換機能で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、複数の階調のそれぞれを複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換部とを有すると共に、色変換機能が、3原色の映像信号の最大階調に対し、4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るホールド型画像表示装置は、3原色と混色とを含む4色以上のサブピクセルを含むホールド型画像表示パネルと、ホールド型画像表示パネルに信号を出力するドライバ回路と、ドライバ回路を駆動制御するコントローラを有し、コントローラが請求項1ないし請求項10のうちいずれか1項に記載のコントローラであることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る電子機器は、ホールド型画像表示装置を含む電子機器であって、ホールド型画像表示装置が請求項11もしくは請求項12に記載のホールド型画像表示装置であることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る信号調整方法は、ホールド型画像表示パネルを有するホールド型表示装置にあって、ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整する方法であって、入力される映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換工程と、複数のサブフレームを含む3原色の映像信号を3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換工程と、色変換工程によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、複数の階調の輝度の平均値が色変換工程で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、複数の階調のそれぞれを複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換工程とを有すると共に、色変換工程が、3原色の映像信号の最大階調に対し、4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る他の信号調整方法は、ホールド型画像表示パネルを有するホールド型表示装置にあって、ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整する方法であって、入力される3原色の映像信号を、3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換工程と、4色以上の映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換工程と、倍速駆動変換工程によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、複数の階調の輝度の平均値が色変換工程で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、複数の階調のそれぞれを複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換工程とを有すると共に、色変換工程が、3原色の映像信号の最大階調に対し、4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とする。
本発明は、3原色の映像信号を混色を含む4色以上に変換するように構成したので、同じ映像表示を3原色表示で用いる階調よりも低い階調の信号で表示することができ、時分割駆動の動画尾引きの発生を抑制する効果を発揮させることができる。これによって、画像表示装置の動画尾引きの発生を抑制しつつ、輝度効率が良好であるという、従来にない優れたコントローラ、ホールド型表示装置、電子機器、およびホールド型表示装置の信号調整方法を提供することができる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。液晶表示装置1は、コントローラ10と、ソースドライバ11、ゲートドライバ12、液晶パネル13、およびフレームメモリ(FM)14を含む。コントローラ10は、外部から入力された映像信号に基づいて、映像信号を出力するソースドライバ11および走査信号を出力するゲートドライバ12を制御し、液晶パネル13に映像を表示させる。フレームメモリ14については後述する。
コントローラ10は、倍速駆動変換部21、RGBW変換部22、サブフレーム階調変換部23、第1サブフレームLUT(ルックアップテーブル)24a、第2サブフレームLUT24b、および駆動制御部25を含む。
倍速駆動変換部21は、フレームメモリ14を用い、入力された映像信号を倍速化し、同じ映像信号を1フレーム期間に2回繰り返して、第1のサブフレームと第2のサブフレームに変換し、倍速映像信号としてRGBW変換部22に送る。同時に第1のサブフレーム識別情報および第2のサブフレーム識別情報をサブフレーム階調変換部23に送る。
RGBW変換部22は、倍速駆動変換部21から入力された倍速映像信号を、RGBWに変換すると共に、最大階調が小さくなるよう処理を行い、サブフレーム階調変換部23に送る。なお、ここでいうRGBWについては後述する。
サブフレーム階調変換部23は、第1サブフレームLUT24aおよび第2サブフレームLUT24bという2種のLUTを備えており、RGBW変換部22によって処理された倍速映像信号と、倍速駆動変換部21から受けた第1のサブフレーム識別情報および第2のサブフレーム識別情報により、第1のサブフレームを第1のサブフレームLUT24aで変換して第1のサブフレーム映像信号を生成し、第2のサブフレームを第2のサブフレームLUT24bで変換して第2のサブフレーム映像信号を生成し、各々のサブフレーム映像信号を駆動制御部25に送る。
駆動制御部25は、サブフレーム階調変換部23から受けた第1および第2のサブフレーム映像信号から、ソースドライバ11およびゲートドライバ12の制御信号を作成して各々のドライバに出力する。
なお、コントローラ10をマイクロコンピュータ(図示せず)によって制御されるものとして構成し、図1でコントローラ10に含まれるものとして示した各々の機能ブロックを該マイクロコンピュータによって実行されるプログラムとして実現することも可能である。この場合、フレームメモリ14は該マイクロコンピュータのRAMであり、第1サブフレームLUT24aおよび第2サブフレームLUT24bは該マイクロコンピュータ内部に記憶されているデータであるものとしてもよい。
図2は、図1で示した液晶パネル13のサブピクセルの構成の一例を示す概念図である。液晶パネル13は、図に示す画素がマトリクス状に配列されている。図2(a1)〜(c3)は、本実施の形態になるRGBW画素構成の例を示す。図2(d)は、通常のRGBストライプ画素構成を参考のため示したものである。図2(d)に示す従来のRGBストライプ画素構成では、RGB3種のサブピクセル34r、34gおよび34bを等しい面積比率の縦方向ストライプで配置している。
RGBWとは、三原色である赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に、混色である白色(W)を加えた色構成である。図2(a1)〜(a3)に示すRGBW画素構成ではRGBW4種のサブピクセル31r、31g、31bおよび31wを等しい面積比率で配置している。ただしその配置は図2(a1)のような縦方向ストライプに限らず、たとえば図2(a2)のような横方向ストライプ、あるいは図2(a3)のような格子などの配置でもよい。
また、図2(b1)〜(b2)に示すように、サブピクセルのうち31r、31gおよび31bの面積比率を等しくして、31wをそれらとは異なる面積比率として白色(W)の効果を調整することもできる。
また、図2(c1)に示すように、パネルのカラーフィルタの色層がないものなどの場合で、白色(W)のサブピクセル31wのかわりに3原色が混色された色味、たとえばシアン(C)、イエロー(Y)、マゼンダ(M)などであれば本発明の効果を奏することができる(図2(c1)では白色(W)のかわりにシアン(C)のサブピクセル32cを含んだ色構成を示している)。
さらに、図2(c2)に示すように、三原色と白色と白色以外の色(図ではシアン(C)のサブピクセル32c)を含んだ色構成にしてもよい。そして、図2(c3)に示すように、RGBの三原色のサブピクセル31r、31g、31bを、RGBではなく、各々シアン(C)、イエロー(Y)およびマゼンダ(M)のサブピクセル33c、33y、33mに置き換えてもよい。
以後、入力される映像信号はRGBの三原色によるものであり、各色の信号強度を(R,G,B)で表すものとする。液晶パネル13の画素構成は、図2(a1)〜(a3)に示した、RGBW4種のサブピクセル31r、31g、31bおよび31wを等しい面積比率で配置した形であるものとする。
図3は、図1で示したRGBW変換部22の構成をさらに詳しく示すブロック図である。また図4は、図3で示したRGBW変換部22の動作を示すフローチャートである。RGBW変換部22は、ガンマ変換部41、RGBW輝度算出部42、Min/Max算出部43、スケーリングファクタ算出部44、RGBW効率設定部45、RGBWスケーリング輝度算出部46、低輝度化処理部47、および逆ガンマ変換部48を含む。
ガンマ変換部41は、入力された映像信号(R,G,B)を数1に示す式によって相対輝度(LR0,LG0,LB0)に変換する(ステップS110)。ここで、入力信号の分解能をNビット、ガンマ定数をγと定義する。得られた相対輝度は、RGBW輝度算出部42およびMin/Max算出部43に入力される。
Figure 0005278730
Min/Max算出部43は、ガンマ変換部41から入力された相対輝度を数2に示す式によって相対輝度の最大値Lmax0と、最小値Lmin0を算出する(ステップS120)。得られた相対輝度の最小値は、RGBW輝度算出部42に入力される。また相対輝度の最大値は、スケーリングファクタ算出部44に入力される。
Figure 0005278730
RGBW輝度算出部42は、Min/Max算出部43から入力された相対輝度の最小値LMIN0をWの相対輝度に割り振ると共に、色味の変化がないように、数3に示す式によってRGBWの相対輝度(LR1,LG1,LB1,LW1)を算出する(ステップS130)。ここでA=(Wサブピクセル透過率/RGBサブビクセル合計透過率)として定義される。得られたRGBWの相対輝度は、スケーリングファクタ算出部44、およびRGBWスケーリング輝度算出部46に入力される。
Figure 0005278730
スケーリングファクタ算出部44は、RGBW輝度算出部42から入力されたRGBWの相対輝度から数4に示す式によってスケーリングファクタSを算出する(ステップS140)。スケーリングファクタSは、RGB色空間で表される入力信号(R,G,B)を、非相似形の色空間であるRGBW表示色空間に変換する際の、輝度の増幅を表す量である。得られたスケーリングファクタSは、RGBW効率設定部45に出力される。
Figure 0005278730
RGBW効率設定部45は、スケーリングファクタ算出部44から入力されたスケーリングファクタSから数5に示す式によってスケーリングファクタSを算出する(ステップS150)。スケーリングファクタSは、RGBWの輝度改善効率αにより調整したスケーリングファクタの値である。なお、輝度改善効率αの値は0〜1の間で任意に設定することができ、大きくすれば輝度増幅量が増え、小さくすれば少なくなる。またAは数3で使用したものと同一である。得られたスケーリングファクタSは、RGBWスケーリング輝度算出部46に出力される。
Figure 0005278730
RGBWスケーリング輝度算出部46は、RGBW輝度算出部42から入力されたRGBWの相対輝度と、RGBW効率設定部45から入力されたスケーリングファクタSから数6に示す式によってスケーリング相対輝度(LR2,LG2,LB2,LW2)を算出する(ステップS160)。この変換により、入力信号(R,G,B)がすべて最大輝度となる場合であっても、出力映像信号の輝度を最大輝度よりも小さくすることができる。得られたスケーリング相対輝度は、低輝度化処理部47に出力される。
Figure 0005278730
ここまでの処理で、入力信号(R,G,B)の3色の相対輝度は、RGBWの4色の相対輝度に変換されたことになる。低輝度化処理部47は、RGBWスケーリング輝度算出部46から入力されたスケーリング相対輝度から、まず数7に示す式によってRGB成分の最大値Lmax2および最小値Lmin2を算出する(ステップS171)。
Figure 0005278730
ここで低輝度化処理部47は、得られたRGB成分の最大値および最小値、およびのスケーリング相対輝度のW成分LW2について、数8に示す第1の値と第2の値との間で大小を判断する(ステップS172)。数8の第1の値が第2の値以上であれば、数9に示す式によって最大値を低輝度化処理したスケーリング相対輝度(LR3,LG3,LB3,LW3)を算出する(ステップS173)。数8の第1の値が第2の値未満であれば、数10に示す式によって低輝度化処理済みスケーリング相対輝度(LR3,LG3,LB3,LW3)を算出する。なお、Aは数3および数5で使用したものと同一である(ステップS174)。
Figure 0005278730
Figure 0005278730
Figure 0005278730
この処理は、前述のRGBWのスケーリング相対輝度を、表示の変化が起こらないようにしつつ、スケーリング相対輝度RGB成分の最大値とW成分の値とを均一化して、最大値を下げるという演算である。この演算によって最大値を低輝度化処理したスケーリング相対輝度は、いずれかの成分が0とならない限り、RGB成分の最大値とW成分の値が等しくなる。得られた低輝度化処理済みスケーリング相対輝度は、逆ガンマ変換部48に入力される。
逆ガンマ変換部48は、低輝度化処理部47から入力された低輝度化処理済みスケーリング相対輝度を、数11に示す式によって低階調化処理済みRGBW階調値(R,G,B,W)に変換する(ステップS180)。これによって得られた低階調化処理済みRGBW階調値は、サブフレーム階調変換部23に入力される。なお、Nおよびγは数1で使用したものと同一である。
Figure 0005278730
このように、RGBW変換部22は、入力された映像信号(R,G,B)を映像信号(R,G,B,W)に変換すると共に、RGBW効率設定部45および低輝度化処理部47により、映像信号の最大階調が小さくなるよう映像信号の変換を行うことが可能である。
図5は、図1で示した第1サブフレームLUT24aおよび第2サブフレームLUT24bの実例を示す概念図である。図5では、入力階調51の値と、該入力階調51を第1サブフレームLUT24aによって変換した第1サブフレーム出力階調52aおよび第2サブフレームLUT24bによって変換した第2サブフレーム出力階調52bとの対応を示している。
図6は、図5で示した第1サブフレームLUT24aおよび第2サブフレームLUT24bによる階調輝度特性と出力階調特性を示すグラフである。図6(a)は、横軸に入力階調51、縦軸に第1サブフレーム出力階調52aおよび第2サブフレーム出力階調52bを取った出力階調特性のグラフである。図6(b)は、横軸に入力階調51、縦軸に人間の認識する輝度の相対値である相対輝度を取った階調輝度特性のグラフである。
図6(a)で、入力階調51に対応する第1サブフレーム出力階調52aの値は曲線61aに、第2サブフレーム出力階調52bの値は曲線61bにそれぞれ示される。直線62は通用駆動の出力階調を示し、曲線61aおよび61bの値の平均である。本実施の形態では、RGBW変換部22からの入力映像信号の階調よりも小さく変換されたRGBWの階調がサブフレーム階調変換部23に入力される。
サブフレーム階調変換部23は、入力信号の階調が小さい場合は、一方のサブフレームの階調を最小値近傍にし、もう一方のサブフレームの階調を変化させ、入力信号の階調が大きい場合は、一方のサブフレームの階調を変化させ、もう一方のサブフレームの階調を最大値近傍にし、各サブフレームの入力階調ごとの輝度を平均した平均輝度が入力映像データと等しくなるように変換する。
入力階調51が所定の値より大きい場合、たとえば図6(a)で186以上の場合には、第1サブフレームの輝度は最大値となるため、第1および第2サブフレームの平均輝度を入力映像データに追随して大きくするためには、第2サブフレームの輝度を大きくする。
図6(b)に示す相対輝度では、第1サブフレームは曲線63aで示される第1サブフレーム階調特性となるように、第2サブフレームは曲線63bで示される第2サブフレーム階調特性となるように、入力階調51から第1サブフレーム出力階調52aおよび第2サブフレーム出力階調52bへの変換を行う。曲線64は、曲線63aおよび63bの平均輝度であり、人間の認識する階調特性の曲線である。
ここで、第2サブフレームの輝度が小さいほど、また、第2サブフレームの輝度が小さくなる入力階調51の値の範囲が大きいほど、動画尾引きを低減できる。よって第2サブフレームの輝度は0であることが好ましいが、0よりも少し高い輝度であっても良い。第2サブフレームの輝度が0となる入力階調51の値の最小値は0であり、最大値は第1サブフレームの輝度を最大値としてかつ第2サブフレームの輝度を0として得られる人間の認識する輝度が入力映像データと同等となる値である。ただし、これよりも少し小さい階調を最大値としてもよい。
次に、具体的な値を用いて説明する。コントローラ10に入力される映像信号(R,G,B)=(230,190,210)とする。またA=1.3、α=0.75とし、入力信号の分解能N=8(ビット)、γ=2.2とする。本実施の形態で、変換後の階調はそれぞれ(R,G,B,W)=(183,90,143,183)となる。
図7は、図1で示したRGBW変換部22による映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。図7(a1)は入力信号の階調を、図7(a2)は入力信号の輝度(RGBマトリクスとの輝度比)と色度(XY色度座標)を、図7(b1)は変換後の出力信号の階調を、図7(b2)は出力信号の輝度と色度を、それぞれ示す。
図7(a1)と図7(b1)で変換前後での階調を比較すれば、入力信号は(R,G,B)=(230,190,210)であるから最大階調は230であるのに対し、出力信号は(R,G,B,W)=(183,90,143,183)であるから最大階調は183にまで縮小されている。一方、図7(a2)と図7(b2)で変換前後での輝度および色度を比較すれば、色度のXY色度座標は同一であり、また輝度の値はわずかな変化しかないことがわかる。
図5に示した第1サブフレームLUT24aおよび第2サブフレームLUT24bを利用して第1および第2サブフレームの出力階調を求めれば、第1サブフレーム出力階調は(251,123,196,251)、第2サブフレームの出力階調は(0,0,0,0)となる。本実施の形態では、186より大きい階調では第1サブフレームの階調を最大値とし、186より小さい階調では第2サブフレームを最小値とする。
このRGBW変換部22による色変換を通さずに入力映像信号をそのままLUTにより第1および第2サブフレームの出力階調に変換した場合には、第1サブフレームの出力階調はRGB共に最大値となり、第2サブフレームは最小値とはならず(201,63,149)と比較的大きな中間調となる。このため、十分な動画質を得ることができず、尾引き現象が現れる。
一方、本発明の第1の実施例では、色変換により階調を低階調側に置き換えているので、第1サブフレームと第2サブフレームとの出力階調に大きな差をつけることができ、動画尾引きを防止し、動画質が改善される。
なお、本実施の形態のRGBW変換部22は、RGBWの変換に伴い、入力されるRGBの階調の最大値に対し、出力するRGBWの階調の最大値が小さくなればよい。上記では色度座標と、輝度および色度の連続性とを重視したRGBW変換式を示しているが、これを輝度増加を重視した変換式や、色度座標の一致を重視した変換式などにしてもよい。また、1フレームを第1および第2サブフレームの2つのサブフレームに分割するだけでなく、さらに多くのサブフレームに分割してもよい。
図8は従来の時分割駆動の場合と図1〜8で示した本実施の形態の液晶表示装置1の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。図8(a)は、図20(c)として示したものと同一の、時分割駆動の場合のグラフであるのに対して、図8(b)は本実施の形態の場合のグラフである。共に、横軸は入力信号の階調を、縦軸は白色画面に対する相対輝度を示す。入力信号および各パラメータは、前述で示したように映像信号(R,G,B)=(230,190,210)、A=1.3、α=0.75、入力信号の分解能N=8(ビット)、γ=2.2である。
図8(b)に示されているように、本実施の形態では白輝度の最大値が向上している。さらに、図7に示されているように、色度のXY色度座標は同一であるままで最大表示階調を230から183に低下させている。このため、時分割駆動の動画尾引き抑制の効果がより高くなる低階調の入力信号で、同じ内容を表示させることが可能である。たとえば相対輝度1.0を得るために、図8(a)に示す従来の時分割駆動では入力階調に256を入力する必要があるのに対し、図8(b)に示す本実施の形態では226を入力する。
このように、本発明の第1の実施の形態は、透過率の高いWサブピクセルを挿入することによって白輝度を向上させると同時に、同じ映像表示を低階調の入力信号に変換することにより、時分割表示の動画改善効果が高まり、輝度効率の改善と動画尾引きの抑制を両立した高画質な表示装置が実現可能となる。
なお、図7〜8に示した例はRGBW輝度効率α=0.75に設定した時の例であるが、RGBW輝度効率は、用途に応じて輝度と動画尾引きを勘案し設定すればよい。例えばα=1.0に近い値とすれば、表示階調の低下量が減るので動画尾引き抑制の効果は弱くなるが、輝度改善効果を高めることが可能である。逆にαを小さく設定すれば、輝度改善効果が弱まるが、表示階調の低下量が増すので動画尾引き抑制の効果を高める事が可能である。
図9は、図1〜8に示した本実施の形態に係る液晶表示装置1を適用した放送受信装置200の構成を示すブロック図である。放送受信装置200は、切り替え制御部201、ユーザ設定部202、OSD(On Screen Display)制御部203、映像処理部204、音声処理部205、音声再生部206、および液晶表示装置1とを含む。なお、図9では映像信号を破線、音声信号を一点鎖線、その他の信号を実線で示している。
切り替え制御部201は、ユーザ設定部202からの入力に基づいて、複数の映像ソースから入力される映像信号および音声信号を切り替え、それぞれを映像処理部204と音声処理部205とに出力する。また、OSD制御部203はユーザ設定を補助する画像を構成し、映像処理部204に出力する。
映像処理部204は、切り替え制御部201によって選択された映像信号に対して、IP変換、スケーラ等のフォーマット変換、および明るさ、コントラスト、色等の映像調整を行うとともに、OSD制御部から入力されたユーザ設定画像を合成し、液晶表示装置1に入力する。音声処理部205は、切り替え制御部201によって選択された音声信号に対して、アナログ変換などの処理を行い、音声再生部206で再生可能な音声信号に変換し、音声再生部206に入力する。音声再生部206は、音声処理部205によって入力された音声信号を再生するものであり、スピーカおよびアンプなどを含む。
また、放送受信装置200は単数もしくは複数の映像ソースを適宜含むことができる。具体的には、たとえば地上波アナログ放送受信部211、地上波デジタル放送受信部212、衛星放送受信部213などの映像ソースを内蔵することができる。また、アナログ入力端子214およびデジタル入力端子215を介して、外部の映像ソースを入力することもできる。アナログ入力端子214を介して受け付けられたアナログ映像信号は、A/Dコンバータ216によりデジタル映像信号に変換される。
ただし、液晶表示装置1は、このような放送受信装置200への適用に限定されるものではない。たとえばコンピュータ装置、携帯電話端末、デジタルカメラ、ゲーム機、音楽プレーヤーなど、液晶表示装置を利用した電子機器全般に適用することができる。また、液晶表示装置以外のホールド型表示装置と、該装置を利用した電子機器全般に適用することもできる。さらに、放送受信装置200の構成は図9に示した例に限られることはない。ここに示したものと異なる機能ブロック構成であってもよいし、ここに示した以外の映像ソースを含んでいてもよいし、また映像ソースを全く含まず外部からの入力端子のみを備えるものとしてもよい。
[第2の実施の形態]
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置のRGBW変換部22bの構成を示すブロック図である。本発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の第1の実施の形態に係る液晶表示装置1から図3で記載した低輝度化処理部47を省略し、RGBWスケーリング輝度算出部46から出力されるスケーリング相対輝度(LR2,LG2,LB2,LW2)を逆ガンマ変換部48に入力するものである。それ以外の構成は同一であるので、これ以上の構成の説明は省略する。
図11は、図10で示したRGBW変換部22bの動作を示すフローチャートである。図11で示される処理は、図4で示した第1の実施の形態に係るRGBW変換部22の動作を示すフローチャートと比べて、低輝度化処理部47による処理(ステップS171〜174)が省略されている。
逆ガンマ変換部48はRGBWスケーリング輝度算出部46から出力されるスケーリング相対輝度(LR2,LG2,LB2,LW2)に対して低階調化処理済みRGBW階調値(R,G,B,W)に変換する処理を行う(ステップS180)。処理の内容は、数11で示した数式のLR3,LG3,LB3,LW3を各々LR2,LG2,LB2,LW2に置き換えた以外、全く同一である。これ以外に、図4で示した処理との相違点はないので、これ以上の動作の説明は省略する。
図12は、図10で示したRGBW変換部22bによる映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。また図13は従来の時分割駆動との場合と図10〜12で示した本実施の形態の液晶表示装置の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。図7および図8で示した第1の実施の形態の場合と比べて弱まっているが、最大階調を縮小する効果は発揮されていることがわかる。
かつ、低輝度化処理部47を省略しているので、本実施の形態のRGBW変換部22bの動作は、第1の実施の形態のRGBW変換部22の動作と比べて少ない演算量で実現される。従って、より計算能力の小さいハードウェアでよいので、表示装置をコストダウンしつつ、動画尾引き抑制の効果を得ることができる。
なお、図12および13に示したグラフは、時分割駆動の場合と白輝度が等しくなるようにRGBW輝度効率αを設定したものである(本実施の形態の場合α=0.44)。本実施の形態の場合、用途に応じて、輝度と動画尾引きを勘案してRGBW輝度効率αを設定することができる。
[第3の実施の形態]
図14は、本発明の第3の実施の形態に係る液晶表示装置のRGBW変換部22cの構成を示すブロック図である。本発明の第3の実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の第1の実施の形態に係る液晶表示装置1から図3で記載したRGBW効率設定部45を省略し、スケーリングファクタ算出部44から出力されるスケーリングファクタSをRGBWスケーリング輝度算出部46に入力するものである。それ以外の構成は同一であるので、これ以上の構成の説明は省略する。
図15は、図14で示したRGBW変換部22cの動作を示すフローチャートである。図15で示される処理は、図4で示した第1の実施の形態に係るRGBW変換部22の動作を示すフローチャートと比べて、RGBW効率設定部45による処理(ステップS150)が省略されている。RGBWスケーリング輝度算出部46の処理(ステップS160)の内容は、数6で示した数式のSをSに置き換えた以外、全く同一である。これ以外に、図4で示した処理との相違点はないので、これ以上の動作の説明は省略する。
図16は、図14で示したRGBW変換部22cによる映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。また図17は従来の時分割駆動との場合と図14〜16で示した本実施の形態の液晶表示装置の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。図7および図8で示した第1の実施の形態の場合と比べて弱まっているが、最大階調を縮小する効果は発揮されていることがわかる。かつ、第1の実施例と比べて、白輝度がさらに向上していることもわかる。RGBW効率設定部45を省略しているので、本実施の形態は前述の第2の実施の形態と同様に、表示装置をコストダウンしつつ、動画尾引き抑制の効果を得ることができる。
[第4の実施の形態]
図18は、本発明の第4の実施の形態に係る液晶表示装置1bの構成を示すブロック図である。液晶表示装置1bのコントローラ10bは、外部から入力される映像信号がまずRGBW変換部22によってRGBWに変換されて最大階調が小さくなるように処理され、その後でRGBW変換部22の出力する映像信号を倍速駆動変換部21が第1のサブフレームと第2のサブフレームに変換してサブフレーム階調変換部23に送る。それ以外の構成は本発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置1と同一であるので、これ以上の構成の説明は省略する。
RGBW変換部22および倍速駆動変換部21が行う処理の内容は第1の実施の形態と同一であり、また得られる効果も第1の実施の形態と同一である。この構成にすると、倍速駆動変換部21がフレームメモリ14に保存する画面データの量が増大するが、RGBW変換部22による演算量を半減することが可能である。これも、表示装置のコストダウンにつながる。なお、RGBW変換部22を、第2および第3の実施の形態で説明したRGBW変換部22bもしくは22cに置き換えてもよい。
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることは言うまでもないことである。
液晶表示装置などのホールド型表示装置を利用した電子機器全般に適用可能である。
本発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図1で示した液晶パネルのサブピクセルの構成の一例を示す概念図である。 図1で示したRGBW変換部の構成をさらに詳しく示すブロック図である。 図3で示したRGBW変換部の動作を示すフローチャートである。 図1で示した第1サブフレームLUTおよび第2サブフレームLUTの実例を示す概念図である。 図5で示した第1サブフレームLUTおよび第2サブフレームLUTによる階調輝度特性と出力階調特性を示すグラフである。 図1で示したRGBW変換部による映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。 従来の時分割駆動の場合と図1〜8で示した本実施の形態の液晶表示装置の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。 図1〜8に示した本実施の形態に係る液晶表示装置を適用した放送受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置のRGBW変換部の構成を示すブロック図である。 図10で示したRGBW変換部の動作を示すフローチャートである。 図10で示したRGBW変換部による映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。 従来の時分割駆動との場合と図10〜12で示した本実施の形態の液晶表示装置の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。 本発明の第3の実施の形態に係る液晶表示装置のRGBW変換部の構成を示すブロック図である。 図14で示したRGBW変換部の動作を示すフローチャートである。 図14で示したRGBW変換部による映像信号の入力値と出力値を示すグラフである。 従来の時分割駆動との場合と図14〜16で示した本実施の形態の液晶表示装置の場合とにおける、入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。 本発明の第4の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 従来の液晶表示装置などのようなホールド型表示装置に入力される信号の、時間軸に対する相対輝度の変化を示すタイムチャートである。 図19で示した各方式での入力信号と相対輝度との対応を示すグラフである。
符号の説明
1、1b 液晶表示装置
10、10b コントローラ
11 ソースドライバ
12 ゲートドライバ
13 液晶パネル
14 フレームメモリ
21 倍速駆動変換部
22、22b、22c RGBW変換部
23 サブフレーム階調変換部
24a 第1サブフレームLUT
24b 第2サブフレームLUT
25 駆動制御部
31r、31g、31b、31w、32c、33c、33y、33m、34r、34g、34b サブピクセル
41 ガンマ変換部
42 RGBW輝度算出部
43 Min/Max算出部
44 スケーリングファクタ算出部
45 RGBW効率設定部
46 RGBWスケーリング輝度算出部
47 低輝度化処理部
48 逆ガンマ変換部

Claims (20)

  1. ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整するコントローラであって、
    映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換機能と、3原色の映像信号を3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換機能とを備えた映像信号変換部と、
    前記映像信号変換部によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、前記複数の階調の輝度の平均値が前記色変換機能で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、前記複数の階調のそれぞれを前記複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換部とを有すると共に、
    前記色変換機能が、前記3原色の映像信号の最大階調に対し、前記4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とするコントローラ。
  2. 前記映像信号変換部が、
    入力される映像信号に対して前記倍速駆動変換機能を実行する倍速駆動変換部と、
    前記倍速駆動変換部によって前記複数のサブフレームに分割された映像信号に対して前記色変換機能を実行する色変換部と
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコントローラ。
  3. 前記映像信号変換部が、
    入力される映像信号に対して前記色変換機能を実行する色変換部と、
    前記色変換機能によって前記4色以上に変換された映像信号に対して前記倍速駆動変換機能を実行する倍速駆動変換部と
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコントローラ。
  4. 前記サブフレーム変換部は、入力される映像信号が所定の階調より小さい場合には前記複数のサブフレームのうちいずれか一つのサブフレームの階調を前記ホールド型画像表示パネルにおいて表示可能な最小値近傍にし、入力される映像信号の階調が所定の階調より大きい場合には前記複数のサブフレームのうちいずれか一つのサブフレームの階調を前記ホールド型画像表示パネルにおいて表示可能な最大値近傍にすることを特徴とする、請求項1に記載のコントローラ。
  5. 前記色変換機能が、
    前記3原色の映像信号の最大階調と前記4色以上の映像信号の階調とからスケーリングファクタを算出するスケーリングファクタ算出部と、
    前記4色以上の映像信号の相対輝度と前記スケーリングファクタからスケーリング相対輝度を算出するスケーリング輝度設定部と
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコントローラ。
  6. 前記色変換機能が、任意に設定される輝度効率から前記スケーリングファクタを調整する効率設定部を含み、
    前記スケーリング輝度設定部が前記効率設定部によって調整された調整済みスケーリングファクタを使用して前記スケーリング相対輝度を算出することを特徴とする、請求項5に記載のコントローラ。
  7. 前記スケーリングファクタ算出部が、前記4色以上の映像信号の相対輝度を(LR1,LG1,LB1,LW1)、前記3原色の映像信号の最大階調をLmax0とすると、前記スケーリングファクタSをS=Max(LR1,LG1,LB1,LW1)/Lmax0として算出し、
    前記効率設定部が、前記輝度効率をα(0≦α≦1)とすると、前記調整済みスケーリングファクタS2をS2=(1+A)−{(1+A)−S}αとして算出し、
    前記スケーリング輝度設定部が、前記スケーリング相対輝度(LR2,LG2,LB2,LW2)をLR2=LR1/S2、LG2=LG1/S2、LB2=LB1/S2、LW2=LW1/S2として算出することを特徴とする、請求項6に記載のコントローラ。
  8. 前記色変換機能が、
    前記4色以上の映像信号に対して、前記混色以外のいずれかの色を0階調とするか、もしくは前記混色以外の最大階調と前記混色の階調とを等しくすることによって、前記4色以上の映像信号の最大階調を小さくした低輝度化処理済スケーリング相対輝度を算出する低輝度化処理部
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコントローラ。
  9. 前記低輝度化処理部が、前記4色以上の映像信号の相対輝度を(LR2,LG2,LB2,LW2)、前記相対輝度のうち前記混色を除く成分の最大階調および最小階調を各々Lmax2およびLmin2、前記混色のサブピクセル透過率と前記混色を除くサブピクセルの合計透過率をAとすると、前記低輝度化処理済スケーリング相対輝度(LR3,LG3,LB3,LW3)を、(Lmax2−LW2)/(1+A)≧Lmin2/Aの場合LR3=LR2−Lmin2、LG3=LG2−Lmin2、LB3=LB2−Lmin2、LW3=LW2+Lmin2/A、(Lmax2−LW2)/(1+A)<Lmin2/Aの場合LR3=LR2−(Lmax2−LW2)×A/(1+A)、LG3=LG2−(Lmax2−LW2)×A/(1+A)、LB3=LB2−(Lmax2−LW2)×A/(1+A)、LW3=LW2+(Lmax2−LW2)/(1+A)として算出することを特徴とする、請求項8に記載のコントローラ。
  10. 前記混色が白色であることを特徴とする、請求項1ないし請求項9のうちいずれか1項に記載のコントローラ。
  11. 3原色と混色とを含む4色以上のサブピクセルを含むホールド型画像表示パネルと、
    前記ホールド型画像表示パネルに信号を出力するドライバ回路と、
    前記ドライバ回路を駆動制御するコントローラを有し、
    前記コントローラが請求項1ないし請求項10のうちいずれか1項に記載のコントローラであることを特徴とするホールド型画像表示装置。
  12. 前記ホールド型画像表示パネルが、3原色と混色とを含む4色以上のサブピクセルを含む液晶パネルであることを特徴とする、請求項11に記載のホールド型画像表示装置。
  13. ホールド型画像表示装置を含む電子機器であって、前記ホールド型画像表示装置が請求項11もしくは請求項12に記載のホールド型画像表示装置であることを特徴とする電子機器。
  14. ホールド型画像表示パネルを有するホールド型表示装置にあって、前記ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整する方法であって、
    入力される映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換工程と、
    前記複数のサブフレームを含む3原色の映像信号を3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換工程と、
    前記色変換工程によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、前記複数の階調の輝度の平均値が前記色変換工程で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、前記複数の階調のそれぞれを前記複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換工程と
    を有すると共に、
    前記色変換工程が、前記3原色の映像信号の最大階調に対し、前記4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とする信号調整方法。
  15. ホールド型画像表示パネルを有するホールド型表示装置にあって、前記ホールド型画像表示パネルに出力する信号を調整する方法であって、
    入力される3原色の映像信号を、3原色と混色とを含む4色以上の映像信号に変換する色変換工程と、
    前記4色以上の映像信号の1フレームを複数のサブフレームに分割する倍速駆動変換工程と、
    前記倍速駆動変換工程によって変換された映像信号を、異なる複数の階調を含み、前記複数の階調の輝度の平均値が前記色変換工程で変換された映像信号の輝度と同等となる複数の階調に変換し、前記複数の階調のそれぞれを前記複数のサブフレームのそれぞれの階調とするサブフレーム変換工程と
    を有すると共に、
    前記色変換工程が、前記3原色の映像信号の最大階調に対し、前記4色以上の映像信号の最大階調が小さくなるように変換することを特徴とする信号調整方法。
  16. 前記サブフレーム変換工程は、入力される映像信号が所定の階調より小さい場合には前記複数のサブフレームのうちいずれか一つのサブフレームの階調を前記ホールド型画像表示パネルにおいて表示可能な最小値近傍にし、入力される映像信号の階調が所定の階調より大きい場合には前記複数のサブフレームのうちいずれか一つのサブフレームの階調を前記ホールド型画像表示パネルにおいて表示可能な最大値近傍にすることを特徴とする、請求項14もしくは請求項15に記載の信号調整方法。
  17. 前記色変換工程が、
    前記3原色の映像信号の最大階調と前記4色以上の映像信号の階調とからスケーリングファクタを算出するスケーリングファクタ算出工程と、
    前記4色以上の映像信号の相対輝度と前記スケーリングファクタからスケーリング相対輝度を算出するスケーリング輝度設定工程と
    を含むことを特徴とする、請求項14ないし請求項16のうちいずれか1項に記載の信号調整方法。
  18. 前記色変換工程が、任意に設定される輝度効率から前記スケーリングファクタを調整する効率設定工程を含み、
    前記スケーリング輝度設定工程が前記効率設定工程によって調整されたスケーリングファクタを使用して前記スケーリング相対輝度を算出することを特徴とする、請求項17に記載の信号調整方法。
  19. 前記色変換工程が、
    前記4色以上の映像信号に対して、前記混色以外のいずれかの色を0階調とするか、もしくは前記混色以外の最大階調と前記混色の階調とを等しくすることによって、前記4色以上の映像信号の最大階調を小さくした低輝度化処理済スケーリング相対輝度を算出する低輝度化処理工程
    を含むことを特徴とする、請求項14ないし請求項16のうちいずれか1項に記載の信号調整方法。
  20. 前記混色が白色であることを特徴とする、請求項14ないし請求項19のうちいずれか1項に記載の信号調整方法。
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