WO2011036916A1

WO2011036916A1 - 表示装置ならびにその表示方法

Info

Publication number: WO2011036916A1
Application number: PCT/JP2010/058412
Authority: WO
Inventors: 正幸片上; 厚志伴; 俊英津幡; 壮寿吉田
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-03-31
Also published as: US20120249610A1

Abstract

　１つの画素を４色以上の副画素で構成する本表示装置におけるＧ補正部（３３１）によって（副画素である）Ｇの面積が他の半分であることにより生じる表示輝度の低下を補うため補正されたＧの入力画素データの値が画素の最大値を超えないように、最大輝度調整部（３３２）によって調整ゲインが乗算され、その結果生じる表示輝度の低下分を補うためバックライトデータ処理部によりバックライトの光源輝度が大きく設定される。このことにより、ＲＧＢ３色の画素構成を有する従来の液晶表示装置と同様に色再現性と輝度とを高くする。

Description

表示装置ならびにその表示方法

　本発明は、表示装置に関し、更に詳しくは、各画素を４色以上の副画素で構成する表示パネルを備えた表示装置に関する。

　従来より、液晶表示装置においては、カラーの画像表示を行うために赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）の３色のカラーフィルタが用いられている。このような液晶表示装置では、図７に示すように、赤色、緑色、および青色の３色を表す画素（各々を「副画素」という。）によって１つの画素が構成されている。そして、それら副画素毎に透過率を調節することによって、各画素において所望の色が表示される。このような液晶表示装置に関し、近年、色再現範囲を広くすること（色再現性を高めること）への要求が高まっている。また、携帯用の電子機器など液晶表示装置が屋外で使用されることが多くなってきており、外光の強い環境下においても良好な視認性を保つために、高輝度化への要求も高まっている。なお、以下の説明においては、赤色、緑色、青色のことをそれぞれＲ、Ｇ、Ｂと略記する。また、例えば、「赤色の画像信号」のことを「Ｒの画像信号」という。

　ところで、色再現範囲を広くするためにカラーフィルタの色を濃くすると、透過率が低下するために輝度が低下する。そこで、輝度の低下を抑制するために１つの画素を４色の副画素で構成する液晶表示装置が提案されている。例えば、図８に示すように、ＲＧＢの３原色の副画素に白色（Ｗ）の副画素を加えた液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置によると、Ｗの副画素から光を透過させることによって、１つの画素をＲＧＢの３原色の副画素で構成する液晶表示装置よりも約１．６倍の最大輝度が得られる。

　もっとも図８に示すような画素構成の液晶表示装置では、例えば白色の背景に原色の赤のラインを表示すると、Ｒの副画素の輝度が低いために非常に暗い赤色となって、きれいな原色のＲが表示されない。そこで従来より、図９に示すように、輝度の高いＷ、Ｇの面積のみを小さくした画素構成の液晶表示装置がある。このように構成すればＲやＢが暗くならず、色再現性を高くすることができる。

　なお、日本特開２００４－１１８１３３号公報には、上記のような構成とは異なって、２種類以上のカラーフィルタと複数種類（例えば４つ）の光源とを備え、１フレーム期間中に上記光源を１つずつ切り替えて順に点灯させる液晶表示装置についての発明が開示されている。この液晶表示装置では、２種類以上のカラーフィルタを透過する光を発する光源の点灯時に少なくとも１種類以上のカラーフィルタを遮断状態にすることにより、例えばＲＧＢＷの４色を用いた色再現性の高い画像表示が行われる。

日本特開２００４－１１８１３３号公報

　しかし、そもそも１つの画素を４色の副画素で構成する液晶表示装置で単色表示あるいはそれに近い表示が行われると、１つの画素を３色の副画素で構成する液晶表示装置と比べて輝度が低下する。この理由は、例えばＲＧＢＷの４色の副画素を有する液晶表示装置で単色表示が行われるときにはＷの副画素については黒表示とされ、１つの画素全体での開口面積に着目すると、３色の副画素を有する液晶表示装置よりも４色の副画素を有する液晶表示装置の方が小さくなるからである。このように、１つの画素を４色の副画素で構成する限り、単色表示の際の（画素の）輝度低下は避けられず、高い色再現性と高輝度化との双方を常に満たすことは困難である。

　また、図９に示す画素構成の液晶表示装置では、１つの画素を３色の副画素で構成する図７に示す画素構成の液晶表示装置と比べて、Ｇの面積が半分となる。そのため、Ｇの単位面積あたりの輝度（すなわちＧの光透過率）が大きくてもＧ全体の表示輝度（光度）が不足する場合があり、結果的に（ＲＧＢの）カラーバランスが崩れることがある。

　さらに、上記日本特開２００４－１１８１３３号公報に開示された液晶表示装置の発明は、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う液晶表示装置に適用されるものであり、空間的に画素を分割してカラー表示を行う液晶表示装置に適用されるものではない。

　そこで本発明は、１つの画素を４色以上の副画素で構成する表示パネルにおいて、高い輝度とカラーバランスとが保たれた表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の局面は、バックライトの輝度を制御する機能を有する表示装置であって、
　４色以上の色の副画素によって各画素が構成されており、外部からの映像データに基づき画像を表示する表示パネルと、
　輝度を制御可能な光源を含むバックライトと、
　前記表示パネルに含まれる全ての画素のうち一部の色の副画素のいずれかに所定の限界値を超える階調値が与えられるべき場合、一部の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を所定の限界値以下に減少させるとともに、当該減少に応じて他の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を減少させる輝度調整部と、
　前記各階調値の減少に対応して生じる各副画素の輝度低下が補われるように、前記光源の輝度を増加させる制御を行う点灯制御部と
を備えることを特徴とする。

　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記映像データの１フレーム期間に含まれる前記一部の色の副画素に与えられるべき各階調値の最大値を算出する最大値算出部をさらに備え、
　前記輝度調整部は、前記最大値算出部により算出される最大値が所定の限界値以上の場合、前記各階調値を減少させ、
　前記点灯制御部は、前記最大値算出部により算出される最大値に応じて前記光源の輝度を増加させる制御を行うことを特徴とする。

　本発明の第３の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記輝度調整部は、
　　前記一部の色の副画素に与えられるべき各階調値に所定の補正ゲインを乗算することにより、前記一部の色の副画素に与えられるべき各補正階調値を生成する特定色補正部と、
　　前記各補正階調値のいずれかが前記限界値以上の場合、前記各補正階調値および前記他の色の副画素に与えられるべき各階調値に所定の調整ゲインを乗算することによりそれぞれの各階調値を減少させる輝度減少調整部と
を備えることを特徴とする。

　本発明の第４の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記輝度調整部は、前記映像データに含まれる赤色、緑色、および青色の画素データを前記４色以上の色の副画素に与えられるべき各階調値に分配する多色化分配部を含むことを特徴とする。

　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、少なくとも白色の副画素とによって構成されていることを特徴とする。

　本発明の第６の局面は、本発明の第５の局面において、
　前記一部の色は緑色であり、緑色の副画素の表示面積が前記他の色の副画素の少なくとも１つの表示面積よりも小さいことを特徴とする。

　本発明の第７の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、黄色若しくはシアンのいずれかの色あるいは両方の色の副画素とを含んで構成されていることを特徴とする。

　本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記一部の色の副画素は、前記他の色の副画素よりも相対輝度が小さいことを特徴とする。

　本発明の第９の局面は、バックライトの輝度を制御する機能を有する表示装置における表示方法であって、
　４色以上の色の副画素によって各画素が構成されており、外部からの映像データに基づき画像を表示する表示パネルに含まれる全ての画素のうち一部の色の副画素のいずれかに所定の限界値を超える階調値が与えられるべき場合、一部の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を所定の限界値以下に減少させるとともに、当該減少に応じて他の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を減少させる輝度調整ステップと、
　前記各階調値の減少に対応して生じる各副画素の輝度低下が補われるように、前記バックライトに含まれる光源の輝度を増加させる制御を行う点灯制御ステップと
を備えることを特徴とする。

　本発明の第１の局面によれば、表示パネルに含まれる一部の色の副画素のいずれかに所定の限界値を超える階調値が与えられるべき場合、輝度調整部により、一部の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値が所定の限界値以下に減少されるとともに、当該減少に応じて他の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値が減少されることにより、一部の色と他の色とのカラーバランスを保つことができ、かつ点灯制御部により各副画素の輝度低下が補われるように光源の輝度が増加されることにより、高い輝度も得ることができる。

　本発明の第２の局面によれば、最大値算出部により算出される１フレーム期間に含まれる一部の色の副画素に与えられるべき各階調値の最大値が所定の限界値以上の場合、輝度調整部により各階調値が減少され、点灯制御部により上記最大値に応じて光源の輝度が増加されるので、全ての画素においてカラーバランスを保ちつつ高い輝度を得ることができる。

　本発明の第３の局面によれば、特定色補正部により、一部の色の副画素に与えられるべき各階調値に所定の補正ゲインを乗算することにより各補正階調値が生成されるので、当該一部の色が（例えば画素面積が小さいなどの理由により）暗い場合であっても正しく補正され、また輝度減少調整部により、各階調値に所定の調整ゲインを乗算することによりそれぞれの各階調値が減少されるので、例えば調整ゲインに対応した倍率で光源の輝度を調節することにより、簡単にカラーバランスを保ちつつ高い輝度を得ることができる。

　本発明の第４の局面によれば、映像データに含まれる赤色、緑色、および青色の画素データを、４色以上の色の副画素に与えられるべき各階調値に分配する多色化分配部が輝度調整部に含まれるので、例えば多色化の過程で輝度調整部の上記動作を併せて簡潔に行うことができる。

　本発明の第５の局面によれば、各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、少なくとも白色の副画素とによって構成されているので、例えば赤色、緑色、または青色のいずれかの表示輝度が他より特に大きい場合を除き（典型的には全ての表示輝度が最大であるときには）赤色、緑色、および青色の副画素で構成される画素の場合よりも高い表示輝度を得ることができる。

　本発明の第６の局面によれば、一部の色である緑色の副画素の表示面積が他の色の副画素の少なくとも１つの表示面積よりも小さいことにより生じる輝度不足を輝度調整部によって調整することにより画素のカラーバランスの崩れが生じないようにすることができ、かつ上記点灯制御部により上記輝度低下が補われるので、高い輝度も得ることができる。

　本発明の第７の局面によれば、各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、黄色若しくはシアンのいずれかの色あるいは両方の色の副画素とを含んで構成されているので、赤色、緑色、および青色の副画素で構成される画素の場合よりも高い色再現性を得ることができる。

　本発明の第８の局面によれば、一部の色の副画素は、他の色の副画素よりも相対輝度が小さいので、当該相対輝度の不足を輝度調整部によって調整することにより画素のカラーバランスの崩れが生じないようにすることができ、かつ上記点灯制御部により上記輝度低下が補われるので、高い輝度も得ることができる。

　本発明の第９の局面によれば、本発明の第１の局面における効果と同様の効果を表示方法において奏することができる。

本発明の一実施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。上記実施形態における輝度バランス調整部の詳しい構成を示すブロック図である。上記実施形態におけるＧ補正部に入力される画素データと出力される画素データとの関係を示す図である。上記実施形態におけるＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂに含まれるＲ、Ｇ、Ｂの各画素データの相対輝度を示す図である。上記実施形態における補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる各画素データの相対輝度を示す図である。上記実施形態における液晶パネルに実際に表示されるときの各副画素の（バックライトからの透過光の）相対輝度を示す図である。赤色、緑色、および青色の３色を表す副画素を含む画素の構成例を示す図である。赤色、緑色、青色、および白色の４色を表す副画素を含む画素の構成例を示す図である。図８に示す副画素のうち、白色および緑色を表す副画素の面積のみを小さくした画素の構成例を示す図である。上記実施形態の変形例における液晶表示装置の構成を示すブロック図である上記変形例における信号再調整部の詳しい構成を示すブロック図である。

　以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
　＜１．全体構成＞
　図１は、本発明の一実施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に示す液晶表示装置１は、液晶パネル１０、走査信号線駆動回路１１、映像信号線駆動回路１２、バックライト２０、フレーム単位演算部３０、輝度成分拡張部３１、多色化信号分配部３２、輝度バランス調整部３３、駆動制御部３４、およびバックライトデータ処理部３５を備えている。以下、ｍは２以上の整数、ｎは４の倍数であるとする。

　液晶パネル１０は、ｍ本の走査信号線Ｇ１～Ｇｍ、ｎ本の映像信号線Ｓ１～Ｓｎ、および、（ｍ×ｎ）個の画素回路Ｐを含んでいる。走査信号線Ｇ１～Ｇｍは互いに平行に配置され、映像信号線Ｓ１～Ｓｎは走査信号線Ｇ１～Ｇｍと直交するように互いに平行に配置される。画素回路Ｐは、走査信号線Ｇ１～Ｇｍと映像信号線Ｓ１～Ｓｎの交点近傍に設けられる。画素回路Ｐには、赤色、緑色、および青色のうちいずれかのカラーフィルタが設けられる。ただし白色を表示する画素回路Ｐには、有彩色のカラーフィルタではなく透明膜が設けられる。後述するように光源が白色だからである。赤色、緑色および青色のカラーフィルタを設けた画素回路Ｐは、それぞれ、赤色、緑色および青色の表示素子として機能する。またカラーフィルタが設けられない画素回路Ｐは、白色の表示素子として機能する。これら４種類の画素回路Ｐは、走査信号線Ｇ１～Ｇｍの伸延方向（図１では横方向）に並べて配置され、４個で１個の画素を形成する。なお、以下ではこの画素を構成する４つの要素を副画素と呼ぶ。

　ここで本実施形態における上記画素の配置構成は、前述した図９に示す、単位面積あたりの表示輝度が高いＷ、Ｇの面積のみを小さくした構成となっている。このように構成すればＲやＢの色再現性を高くすることができるからである。しかしこのことからＧの表示輝度（正確には光度）が足りない場合が生じることがあり、本実施形態ではその問題点を解決するための構成が備えられている。詳しくは後述する。なお、厳密には輝度は面積に依存しない概念であるが、以下ではＲ、Ｇ、Ｂの副画素全体を所定位置から見たときの当該副画素の光度を、端的に表示輝度とも表現する。

　走査信号線駆動回路１１と映像信号線駆動回路１２は、液晶パネル１０の駆動回路である。走査信号線駆動回路１１は走査信号線Ｇ１～Ｇｍを駆動し、映像信号線駆動回路１２は映像信号線Ｓ１～Ｓｎを駆動する。より詳細には、走査信号線駆動回路１１は、駆動制御部３４から出力されたタイミング制御信号に従い、走査信号線Ｇ１～Ｇｍの中から１本の走査信号線を選択し、選択した走査信号線には選択電圧（例えば、ハイレベル電圧）を与え、それ以外の走査信号線には非選択電圧（例えば、ローレベル電圧）を与える。映像信号線駆動回路１２は、駆動制御部３４から出力されたタイミング制御信号に従い、駆動制御部３４から出力された映像信号に応じた電圧を映像信号線Ｓ１～Ｓｎに与える。映像信号線駆動回路１２は、映像信号線Ｓ１～Ｓｎを駆動するときに点順次駆動を行ってもよく、線順次駆動を行ってもよい。

　バックライト２０は、液晶パネル１０の背面側に設けられ、液晶パネル１０の背面に白色光（バックライト光）を照射する。バックライト２０は、光源として、輝度を制御できる白色ＬＥＤからなる。このＬＥＤの輝度を制御するために、バックライトデータ処理部３５はＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号を出力する。

　液晶表示装置１の外部には、コンポジット映像信号を出力する映像信号源２が設けられる。映像信号源２から出力されたコンポジット映像信号に対しては、図示されない信号処理部によりクロマ処理やマトリクス変換などが行われ、ＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂが生成される。このＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂは、フレーム単位演算部３０と、輝度成分拡張部３１とに与えられる。

　フレーム単位演算部３０は、ＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂを１フレーム分記憶するフレームメモリを含んでおり、このフレームメモリに格納されるＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂの１フレーム期間に含まれる画素データの輝度平均値である平均画像輝度レベル（Average Picture Level：以下「ＡＰＬ」と略称する）を算出する。また、フレーム単位演算部３０は、この１フレーム期間に含まれるＧの入力画素データのうちの最大値Ｌｍａｘを算出する。算出されたＡＰＬは、輝度成分拡張部３１およびバックライトデータ処理部３５に与えられ、算出された最大値Ｌｍａｘは、輝度バランス調整部３３およびバックライトデータ処理部３５に与えられる。この最大値Ｌｍａｘについては詳しく後述する。

　ここで、ＡＰＬが小さい場合、表示される画像は全体的に暗くなるので、バックライト２０の発光輝度は最大輝度である必要はない。そのため、ＡＰＬが小さくなるにしたがいバックライト２０の発光輝度を小さくし、その分を補うように各画素の液晶透過率を大きくすれば、バックライト２０における消費電力を低減させることができる。

　輝度成分拡張部３１は、上記のような消費電力の低減を図るため、ＡＰＬが小さくなるにしたがって発光輝度が小さくなる後述するバックライト２０の発光輝度低下分が補われるように、所定のルックアップテーブルや算出式などに基づき、各画素の液晶透過率を大きくするための輝度成分拡張率を算出する。

　輝度成分拡張部３１は、算出された輝度成分拡張率をＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂに含まれる各色の画素データ値に対してそれぞれ乗算することにより、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’を生成し出力する。

　多色化信号分配部３２は、輝度成分拡張部３１から出力される補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれるＲ、Ｇ、Ｂの各画素データに基づき、所定のルックアップテーブルや算出式などを参照することにより、対応するＷの画素データを算出し、算出されたＷの画素データを補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に加えることにより、ＲＧＢＷ信号Ｄｒｇｂｗを生成し出力する。

　輝度バランス調整部３３は、１つの画素を４色の副画素で構成することにより生じる単色表示の際の表示輝度（正確には光度）の低下を補うように、具体的には従来の画素構成と比べて表示面積が約半分となっているＧの表示輝度（正確には光度）の低下を補うように、多色化信号分配部３２から出力されるＲＧＢＷ信号Ｄｒｇｂｗに含まれるＧの入力画素データを補正する。また、フレーム単位演算部３０から受け取った（Ｇの入力画素データのうちの）最大値Ｌｍａｘに基づき、Ｇが表示すべき表示輝度が最大輝度を超えないようにＲＧＢ入力画素データを補正する。これらの詳しい構成については後述する。

　バックライトデータ処理部３５は、フレーム単位演算部３０から与えられるＡＰＬおよび最大値Ｌｍａｘに基づき、バックライト２０の駆動に用いる光源の発光輝度に相当するバックライトデータを求め、このバックライトデータに基づき、所定のＰＷＭデータを参照して、バックライトユニット内のＬＥＤを駆動するためのＰＷＭ信号を生成する。生成されたＰＷＭ信号はＬＥＤバックライト基板に供給され、ＬＥＤの輝度制御に使用される。

　ここで、ＡＰＬと発光輝度（バックライトデータ）との関係は、前述した輝度成分拡張部３１における上記ルックアップテーブルや算出式と対応するように定められる所定のルックアップテーブルや算出式などで規定される。もっとも、上記のようにＡＰＬが最大のときに光源の発光輝度を最大とするのではなく、ＡＰＬが最大値の６割程度の値であるときに光源の発光輝度を最大とするよう所定の特性を持たせるように制御してもよい。この場合には、輝度成分拡張部３１における所定のルックアップテーブル等にも同様の特性が与えられることになる。なお、最大値Ｌｍａｘと発光輝度との関係については後述する。

　駆動制御部３４は、走査信号線駆動回路１１に対してタイミング制御信号を出力し、映像信号線駆動回路１２に対してタイミング制御信号と映像信号を出力する。走査信号線駆動回路１１と映像信号線駆動回路１２は、駆動制御部３４の出力信号に基づき液晶パネル１０を駆動する。これにより、液晶パネル１０の画素回路Ｐの光透過率が変化する。一方、バックライト２０内のＬＥＤは、バックライトデータ処理部３５で求めたバックライトデータに応じた輝度で発光する。液晶パネル１０の各画素の表示輝度は、ＬＥＤの輝度と画素回路Ｐの光透過率に応じて変化する。したがって、（映像信号源２からの）ＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂに基づき好適な映像データとバックライトデータを求め、これらを用いて液晶パネル１０とバックライト２０を駆動することにより、所望の画像を表示することができる。次に、輝度バランス調整部３３の詳しい構成および動作について図２から図６までを参照して説明する。

＜２．輝度バランス調整部の構成および動作＞
　図２は、輝度バランス調整部３３の詳しい構成を示すブロック図である。図２に示されるように、この輝度バランス調整部３３は、Ｇ補正部３３１と、最大輝度調整部３３２とを含む。

　Ｇ補正部３３１は、多色化信号分配部３２からのＲＧＢＷ信号Ｄｒｇｂｗに含まれるＧの入力画素データを受け取り、１つの画素を４色の副画素で構成することにより生じる単色表示の際の表示輝度（正確には光度）の低下、特にここでは図９に示すように（副画素である）Ｇの面積が他の半分であることにより生じる表示輝度の低下を補うために、Ｇの入力画素データを所定の補正ゲイン（倍率）で補正する。

　図３は、Ｇ補正部に入力される画素データと出力される画素データとの関係を示す図である。このＧ補正部３３１に入力される表示階調データである入力画素データＤｇは、その値が所定の限界値Ｌｓ（ここでは１２７）までは２倍の倍率（補正ゲイン）が乗算され、出力画素データＤｇ’として出力され、所定の限界値Ｌｓを超えると表示階調値の最大値である２５５が出力画素データＤｇ’として出力される。もし限界値Ｌｓを超えても上記倍率を乗算すると、図３に示される点線のように出力画素データＤｇ’の値は２５５を超えてしまうからである。なお、この倍率（補正ゲイン）は、上記表示輝度の低下分が補われるように定められるので、上記限界値Ｌｓも画素構成から予め定まっている。この表示輝度の低下について、図４から図６までを参照して具体的に説明する。

　図４は、ＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂに含まれるＲ、Ｇ、Ｂの各画素データの相対輝度を示す図であり、図５は、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる各画素データの相対輝度を示す図であり、図６は、液晶パネル１０に実際に表示されるときの各副画素の（バックライトからの透過光の）相対輝度を示す図である。

　なお、説明の便宜のため、ここでのＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂに含まれる入力画素データＤｒ，Ｄｇ，Ｄｂは、それぞれ最大輝度を表すデータ、すなわち表示階調値が２５５であるものとする。

　図４から図６までにおいて縦軸として示されている相対輝度とは、Ｒ、Ｇ、Ｂ全ての副画素により表示されるべき表示輝度を１とするときの、これら各副画素１つあたりで表示されるべき輝度を示しており、例えば図４では、Ｇの相対輝度は約０．６であり、Ｇの表示されるべき輝度がＲ、Ｇ、Ｂ全ての表示されるべき輝度の約０．６倍であることがわかる。

　ここで、図４に示されているＧの相対輝度は、実際には図７に示される従来の画素構成におけるＧの相対輝度を表している。図９に示される本実施形態の画素構成は、上記従来の画素構成と比較してＧの表示面積が約半分となっているので、実際に表示されるＧの相対輝度は、図４に示される点線の位置まで低下することになる。そこで、この表示輝度の低下を補うようにＧ補正部３３１による補正が行われる。

　すなわち前述したように、Ｇ補正部３３１は、入力画素データＤｇに対して、図３に示されるようにここでは２倍の倍率（補正ゲイン）を乗算することにより、出力画素データＤｇ’を出力する。ここで、図３に示される所定の限界値Ｌｓを超えると、出力画素データＤｇ’は表示階調値の最大値である２５５を超えることになるが、以下に説明する最大輝度調整部により、表示パネルで表示可能な最大値以下の値に補正されるため問題はない。

　最大輝度調整部３３２は、１フレーム期間に含まれるＧの入力画素データのうちの最大値Ｌｍａｘをフレーム単位演算部３０から受け取り、この最大値Ｌｍａｘに対応する入力階調データＤｇ、具体的には輝度成分拡張部３１によって補正され、多色化信号分配部３２によって定められる入力階調データＤｇのうちの最大値が表示階調値の最大値である２５５を超えないよう、Ｇ補正部３３１により補正された出力画素データＤｇ’に対して乗算されるべき調整値（調整ゲイン）を算出する。最大輝度調整部３３２は、当該調整ゲインを出力画素データＤｇ’および入力画素データＤｒ，Ｄｂ，Ｄｗにそれぞれ乗算することにより補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’を出力する。

　例えば、最大値Ｌｍａｘが２５５である場合、１フレーム期間中の入力画素データＤｇの最大値は（説明の便宜上端的には）２５５であるとしてよいので、図３を参照すればわかるように、出力画素データＤｇ’の最大値は２５５に（ここでは２倍の）上記補正ゲインを乗算した値となる。したがって、調整ゲインを上記補正ゲインの逆数とすれば最大輝度調整部３３２から出力される補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる画素データＤｇ’は２５５を超えることはない。

　以上より調整ゲインを上記補正ゲインの逆数としてもよいが、例えば最大値Ｌｍａｘが限界値Ｌｓより大きく最大値２５５より小さい場合には、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる画素データＤｇ’の最大値が２５５となるように、上記補正ゲインの逆数に対してさらに（２５５／Ｌｍａｘ）を乗算した値を調整ゲインとしてもよい。　

　また最大値Ｌｍａｘが限界値Ｌｓ以下の場合には、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる画素データＤｇ’は２５５を超えることはない。よって、この場合には調整ゲインを１としてもよいし、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる画素データＤｇ’の最大値が２５５となるように、（２５５／Ｌｍａｘ）を調整ゲインとしてもよい。

　ここで最大値Ｌｍａｘが２５５である場合、ＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’に含まれる画素データＤｇ’は２５５となるが、対応する他の画素データＤｒｂｗ’は補正ゲインを乗算されていないことから当然に２５５よりも小さくなる。したがって、図５に示すように、Ｇの相対輝度は図４の点線位置に示す実際に表示されるときの相対輝度と比較して変化しないが、ＲおよびＢの相対輝度は低下している。図５に示されている点線部分は、この低下分を見やすくするために、図４に示される点線部分を含み実際に表示される相対輝度を表したものである。

　この図４に示される相対輝度と比較するとわかるように、図５に示されている本実施形態の画素構成におけるＲＧＢの各相対輝度は、図７に示される従来の画素構成におけるＲＧＢの各相対輝度よりもそれぞれ小さくなっている（低下している）が、各相対輝度の比率（バランス）は従来のそれとほぼ等しくなっている。そこで、この低下分が補われるようにバックライトの光源輝度を大きくすれば、１つの画素をＲＧＢ３色の副画素で構成する図７に示す画素構成の従来の液晶表示装置と同様の光量を有し、同様のカラーバランスを実現することができる。

　そこで、バックライトデータ処理部３５は、最大値Ｌｍａｘが大きくなるにつれて生じるべき上記輝度の低下分を補うためバックライトの光源輝度が大きくなるよう、最大値Ｌｍａｘに基づき、バックライト２０の駆動に用いる光源の発光輝度に相当するバックライトデータを求める。このようにバックライトの光源輝度を大きくすれば、液晶パネル１０に実際に表示されるときの各副画素の（バックライトからの透過光の）相対輝度は、図６に示されるように、ＲＧＢ３色の画素構成を有する従来の液晶表示装置と同様となる。

＜３．効果＞
　以上のように本実施形態によれば、Ｇ補正部３３１によって（副画素である）Ｇの面積が他の半分であることにより生じる表示輝度の低下を補うため補正されたＧの入力画素データの値が画素の最大値を超えないように、最大輝度調整部３３２によって調整ゲインが乗算され、その結果生じる表示輝度の低下分を補うためバックライトデータ処理部３５によりバックライトの光源輝度が大きく設定される。このことにより、ＲＧＢ３色の画素構成を有する従来の液晶表示装置と同様の高い色再現性と高輝度化を実現することができ、１つの画素を４色以上の副画素で構成する表示パネルにおいて、高い輝度とカラーバランスとが保たれた表示装置を提供することができる。

＜４．変形例＞
＜４．１　主たる変形例＞
　上記実施形態では、バックライトデータ処理部３５は、輝度成分拡張部３１における上記ルックアップテーブルや算出式と対応するように定められる所定のルックアップテーブルや算出式などで規定されるＡＰＬおよび最大値Ｌｍａｘと発光輝度（バックライトデータ）との関係に基づき、バックライトデータを求める構成であるが、ＡＰＬのみの基づいて従来の場合と同様にバックライトデータを求め、最大値Ｌｍａｘとの発光輝度との関係については、輝度バランス調整部３３に相当する構成要素において調整する、すなわちバックライトデータを補正する構成であってもよい。また、輝度成分拡張部３１による補正は、輝度バランス調整部３３に相当する構成要素において行ってもよい。以下このような構成について、図１０および図１１を参照して説明する。

　図１０は、上記実施形態の変形例における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。この図１０に示されるように、図１に示される上記実施形態の構成に比較して、本変形例の液晶表示装置では、輝度成分拡張部３１が省略され、多信号分配部４２はフレーム単位演算部４０から補正されていないＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂを受け取り、バックライトデータ処理部４５は前述のようにフレーム単位演算部４０から与えられるＡＰＬのみに基づいて従来の場合と同様にバックライトデータＤＢＬを求め、最大値Ｌｍａｘとの発光輝度との関係については、後述するように信号再調整部４３において調整された後、この調整により補正された補正バックライトデータＤＢＬ’を受け取る構成となっている。

　なお、その他の構成要素については上記実施形態と同様の動作を行うので同一の符号を付してその説明を省略する。次に、上記信号再調整部４３の詳しい構成及び動作について図１１を参照して説明する。

　図１１は、上記変形例における信号再調整部の詳しい構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、信号再調整部４３は、図２に示される輝度バランス調整部３３に含まれるＧ補正部３３１の他、最大輝度調整部３３２の機能と後述する画素とバックライトデータとの関係を調整する機能とを有する輝度再調整部４３２を含む。

　まず輝度再調整部４３２は、前述した最大輝度調整部３３２と同様に、最大値Ｌｍａｘが表示階調値の最大値である２５５を超えないよう、調整値（調整ゲイン）を算出し、補正されたＲＧＢセパレート信号Ｄｒｇｂ’を出力する。また、最大値Ｌｍａｘが大きくなるにつれて（１よりさらに小さく設定される調整ゲインによって）生じるべき上記輝度の低下分を補うためバックライトの光源輝度が大きくなるよう、最大値Ｌｍａｘに基づき、バックライトデータＤＢＬを補正し、補正バックライトデータＤＢＬ’としてバックライトデータ処理部４５に与える。このようにバックライトの光源輝度を大きくすれば、液晶パネル１０に実際に表示されるときの各副画素の（バックライトからの透過光の）相対輝度は、図１０に示されるように、ＲＧＢ３色の画素構成を有する従来の液晶表示装置と同様となる。

　なお、算出された調整ゲインを最大値Ｌｍａｘに乗算しても２５５を超えない場合であって、かつＡＰＬに応じてバックライトの輝度が下げられるようにバックライトデータＤＢＬが算出されている場合には、出力される各色の階調データが２５５を超えない程度に調整ゲインを大きくすることが好ましい。そうすればバックライトの消費電力を低減することができる。またこのとき、算出された調整ゲインを最大値Ｌｍａｘに乗算すると２５５に達する場合には、バックライトの輝度が大きくなるように、バックライトデータＤＢＬを調整し、補正バックライトデータＤＢＬ’としてバックライトデータ処理部４５に与える。このように構成すれば、バックライトデータ処理部４５において、最大値Ｌｍａｘとバックライト輝度との対応関係を計算する必要がなくなるので、構成を簡単にすることができる。

＜４．２　その他の変形例＞
　上記実施形態では、輝度バランス調整部３３は、多色化信号分配部３２により多色化されたＲＧＢＷ信号Ｄｒｇｂｗを受け取り補正する構成であるが、輝度バランス調整部３３の機能の一部または全てを多色化信号分配部３２が有していてもよい。例えば、多色化信号分配部３２による輝度に対応する階調値の（多色化のための）分配割合を変更することにより、Ｇの表示輝度の低下が補われるようにＧの画素データを決定するとともに、最大値Ｌｍａｘに基づき、Ｇの表示輝度が最大値を超えないようにＲＧＢの画素データを併せて決定する簡潔な構成であってもよい。

　上記実施形態では、バックライト２０は白色ＬＥＤを光源とするが、これに代えてまたはこれとともに赤色、緑色、および青色のＬＥＤを組み合わせた光源を使用してもよいし、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp ）を光源としてもよい。また、液晶パネル１０は液晶を含む多数の表示素子２１で構成されているが、液晶に代えてバックライト２０からの光の透過率を制御可能な電気光学特性を有する周知の物質からなるシャッター素子を使用してもよい。

　上記各実施形態においては各画素がＲＧＢＷの４色の副画素で構成された液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各画素がＲＧＢＹやＲＧＢＣ（Ｃはシアン色）の４色の副画素で構成された液晶表示装置に適用することもできるし、各画素が５色以上の副画素で構成された液晶表示装置に適用することもできる。また、上記実施形態における最大値ＬｍａｘはＧの最大階調値であるが、画素構成等に応じて決定されるＧ以外の特定の色の最大階調値であってもよい。

　本発明は、例えば液晶表示装置のような表示装置に適用されるものであって、各画素を４色以上の副画素で構成する液晶パネルなどの表示パネルを備えた表示装置に適している。

　１…液晶表示装置
　２…映像信号源
　１０…液晶パネル
　１１…走査信号線駆動回路
　１２…映像信号線駆動回路
　２０…バックライト
　３０、４０…フレーム単位演算部
　３１…輝度成分拡張部
　３２、４２…多色化信号分配部
　３３…輝度バランス調整部
　３３…駆動制御部
　３５、４５…バックライトデータ処理部
　３３１…Ｇ補正部
　３３２…最大輝度調整部

Claims

　バックライトの輝度を制御する機能を有する表示装置であって、
　４色以上の色の副画素によって各画素が構成されており、外部からの映像データに基づき画像を表示する表示パネルと、
　輝度を制御可能な光源を含むバックライトと、
　前記表示パネルに含まれる全ての画素のうち一部の色の副画素のいずれかに所定の限界値を超える階調値が与えられるべき場合、一部の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を所定の限界値以下に減少させるとともに、当該減少に応じて他の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を減少させる輝度調整部と、
　前記各階調値の減少に対応して生じる各副画素の表示輝度の低下が補われるように、前記光源の輝度を増加させる制御を行う点灯制御部と
を備えることを特徴とする、表示装置。
　前記映像データの１フレーム期間に含まれる前記一部の色の副画素に与えられるべき各階調値の最大値を算出する最大値算出部をさらに備え、
　前記輝度調整部は、前記最大値算出部により算出される最大値が所定の限界値以上の場合、前記各階調値を減少させ、
　前記点灯制御部は、前記最大値算出部により算出される最大値に応じて前記光源の輝度を増加させる制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記輝度調整部は、
　　前記一部の色の副画素に与えられるべき各階調値に所定の補正ゲインを乗算することにより、前記一部の色の副画素に与えられるべき各補正階調値を生成する特定色補正部と、
　　前記各補正階調値のいずれかが前記限界値以上の場合、前記各補正階調値および前記他の色の副画素に与えられるべき各階調値に所定の調整ゲインを乗算することによりそれぞれの各階調値を減少させる輝度減少調整部と
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記輝度調整部は、前記映像データに含まれる赤色、緑色、および青色の画素データを前記４色以上の色の副画素に与えられるべき各階調値に分配する多色化分配部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、少なくとも白色の副画素とによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記一部の色は緑色であり、緑色の副画素の表示面積が前記他の色の副画素の少なくとも１つの表示面積よりも小さいことを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
　前記各画素は、赤色、緑色、および青色の副画素と、黄色若しくはシアンのいずれかの色あるいは両方の色の副画素とを含んで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記一部の色の副画素は、前記他の色の副画素よりも相対輝度が小さいことを特徴とする、請求項１に１つの請求項に記載の表示装置。
　バックライトの輝度を制御する機能を有する表示装置における表示方法であって、
　４色以上の色の副画素によって各画素が構成されており、外部からの映像データに基づき画像を表示する表示パネルに含まれる全ての画素のうち一部の色の副画素のいずれかに所定の限界値を超える階調値が与えられるべき場合、一部の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を所定の限界値以下に減少させるとともに、当該減少に応じて他の色の副画素の全てに与えられるべき各階調値を減少させる輝度調整ステップと、
　前記各階調値の減少に対応して生じる各副画素の表示輝度の低下が補われるように、前記バックライトに含まれる光源の輝度を増加させる制御を行う点灯制御ステップと
を備えることを特徴とする、表示方法。