JP2008026339A

JP2008026339A - 表示装置

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Publication number: JP2008026339A
Application number: JP2004374879A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kataue; 正幸片上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2008-02-07
Also published as: WO2006068224A1

Abstract

【課題】カラー表示における色相変化を抑制しながら、輝度ＵＰによる画像表示の鮮明化が可能であるので、カラー液晶表示装置といった表示装置を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配列された複数の各画素は、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素およびＷ(白)絵素の４色の絵素をそれぞれ備える。入力される赤、緑、青の各色信号１を逆γ補正する逆γ補正部２を設ける。逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成し、出力するための輝度比算出部３、輝度拡張率算出部４および振り分け処理部６を分配処理部として設ける。４色の各処理色信号に対しそれぞれγ補正して出力するγ補正部８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像の色相を維持しながら輝度を調整してカラー画像の鮮明化できるカラー液晶表示装置などの表示装置に関するものである。

従来から、薄型化や軽量化が可能な表示装置として、液晶表示装置が知られている。液晶表示装置は、各液晶表示素子（各画素）をマトリックス状に、例えば1024×768 画素（ＸＧＡ）に配列されて有し、各水平走査線（１ライン1024画素）と交差する各信号線に、対応する映像信号がそれぞれ入力されて画像を表示できるようになっている。

このような液晶表示装置においてカラー表示するには、画素毎に、Ｒ(赤)のフィルターを備えた絵素（ドット）、Ｇ(緑)のフィルターを備えた絵素、Ｂ(青)のフィルターを備えた絵素（ドット）を一組の一画素として用いることが広く知られている。上記各色の絵素の配列方法としては、ストライプ型、モザイク型、およびデルタ型が挙げられる。

ところが、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素の３色の各絵素に基づいて一つの画素を表示する一般的な液晶表示装置では、光効率が低下する、つまり表示の輝度が小さくなって表示品質が劣化するという不都合を有している。

そこで、上記不都合を回避するために、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素の３色の各絵素に対し、さらにＷ（白）の絵素を加え、４色の各絵素を用いて、一つの画素を表示することで、光効率を向上し、表示品質を改善することが提案されている（特許文献１参照、特許文献２参照）。

このような３色の色信号を演算して４色の色信号に変換する方法として、特許文献１には、３色の色信号における増加値の内の最小値を各色信号毎に増加値から差し引いて、これを白色成分の入力増加値として活用し、白色差し引き量以外の、赤、緑および青の各色信号の増加分を残りの各色信号（赤、緑および青）の出力信号として用いる方法が開示されている。

また、３色の色信号を演算して４色の色信号に変換する方法として、特許文献２では、２進数の３色の各色信号をから、それぞれ白色成分を抽出し、これをハーフトーンプロセスで処理して、４色の各色信号（赤、緑、青、白）を生成することが記載されている。
特開２００１−１１９７１４（公開日：２００１年４月２７日）特開２００４−１０２２９２（公開日：２００４年４月２日）

しかしながら、上記従来の構成は、４色の各色信号（赤、緑、青、白）を用いて輝度拡張を行う場合、色相変化が生じるという問題点を有している。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、３色の色信号を４色の色信号に変換して輝度拡張を行い、表示画像の鮮明化を図りながら、色相変化を抑制して色再現性を向上できる表示装置を実現することにある。

本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、マトリクス状に配列された複数の画素により画像を表示するための表示装置であって、前記各画素は、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素およびＷ(白)絵素の４色の絵素をそれぞれ備え、入力される赤、緑、青の各色信号を逆γ補正する逆γ補正部と、逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成し、出力する分配処理部と、４色の各処理色信号に対しそれぞれγ補正して出力するγ補正部とを有することを特徴としている。

上記構成によれば、逆γ補正部により逆γ補正された各色信号は、信号レベルと輝度（つまり明るさ）レベルとの関係が、ほぼ直線性を具備することになるので、分配処理部による、逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成したときに、上記各処理色信号での色相変化を抑制できる。

また、上記構成では、色相変化が抑制された上記各処理色信号を、所望する表示部、例えば液晶パネルでの表示特性（すなわちγ特性）に合わせて、γ補正部により補正するから、表示画像を鮮明化できる。よって、上記構成は、色相変化を抑制しながら、表示画像の各絵素の輝度を調整できて、上記表示画像を鮮明化できる。

上記表示装置では、前記分配処理部は、逆γ補正された一画素内のＲ，Ｇ，Ｂの各色信号における、輝度レベル（輝度成分）の最小値を示すＬｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、輝度レベルの最大値を示すＬｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比を変数とする非線形関数により各色信号の輝度レベルの振り分け変換処理が行われるようになっていることが好ましい。

上記構成によれば、各色信号の輝度レベルの振り分け変換処理が、Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、Ｌｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比を変数とする非線形関数により行われるので、振り分け変換処理後の４色の各処理色信号での色相変化を低減できる。

上記表示装置においては、前記Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）／Ｌｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の比をｔ（０≦ｔ≦１）としたとき、前記非線形関数Ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ＋Δｔ）＞｛Ｆ（ｔ）＋Ｆ（ｔ＋２Δｔ）｝／２であるように設定されていることが望ましい。

上記構成によれば、非線形関数Ｆ（ｔ）が、Ｆ（ｔ＋Δｔ）＞｛Ｆ（ｔ）＋Ｆ（ｔ＋２Δｔ）｝／２であるので、非線形関数Ｆ（ｔ）を、上に凸状の増加関数にできるから、直線増加と比べて、輝度をより高めることができる。

上記表示装置では、前記非線形関数Ｆ（ｔ）は、Ｆ（０）が１．０から１．４までの間にて、前フレームでの映像信号により変動するように設定されていてもよい。

上記表示装置においては、前記分配処理部は、予め設定された最大輝度レベルを備え、前記非線形関数を用いた処理がルックアップテーブルによる輝度拡張処理によりなされたとき、最大輝度レベルを超える絵素があれば、その信号を最大輝度レベルに置き換え、１フレーム内で置き換えた絵素数をカウントし、その絵素カウント数を元に次のフレームで適応される非線形関数Ｆ（０）を調整して信号処理を行うものであってもよい。

上記表示装置では、前記の逆γ補正、γ補正及び非線形関数による各信号処理における少なくとも一つを参照により処理するためのルックアップテーブルが設けられていてもよい。

上記表示装置においては、前記の非線形関数による処理にて参照するルックアップテーブルを１つもしくは複数備え、さらに、選択されたルックアップテーブルにより、表示のためのバックライト輝度を変動させる輝度調整部を有してもよい。

上記表示装置では、前記画素は、光の透過を制御するための液晶をそれぞれ備え、さらに、各液晶に対し画像表示のための光を照射するためのバックライトを、前記輝度調整部からの信号により輝度が変動するように有してもよい。

上記構成によれば、表示のための輝度を表示画像の各色信号の輝度レベルに合わせて変動させるので、表示のための光源輝度を、白絵素を入れて透過率を向上させた分、より低くできるから、表示のための、例えばバックライトの消費電力を低減できる。

本発明に係る表示装置は、以上のように、マトリクス状に配列された複数の画素により画像を表示するための表示装置であって、前記各画素は、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素およびＷ(白)絵素の４色の絵素をそれぞれ備え、入力される赤、緑、青の各色信号を逆γ補正する逆γ補正部と、逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成し、出力する分配処理部と、４色の各処理色信号に対しそれぞれγ補正して出力するγ補正部とを有する構成である。

それゆえ、上記構成は、逆γ補正部を備えているので、分配処理部での振り分け処理した４色の各処理色信号での色相変化を抑制でき、また、γ補正部によって表示画像を鮮明化できる。

よって、上記構成は、単色においても色相変化を低減しながら、輝度を向上することができ、パネル輝度ＵＰが可能となって表示画像を鮮明化できるという効果を奏する。

本発明の表示装置としての液晶表示装置に係る実施の各形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

（実施の第一形態）
液晶表示装置における種々の表示方式のうち、高精細な表示を行える方式として、スイッチング素子にＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリックス方式が知られている。

図２に示すように、上記アクティブマトリックス方式の液晶表示装置１１０は、液晶表示部（表示部）１１０ａと、それを駆動する液晶駆動装置としての液晶駆動回路（駆動信号出力部）１１０ｂとを備えている。

上記液晶表示部１１０ａは、ＴＦＴ方式の液晶パネル１０１を有している。液晶パネル１０１は、各画素（ピクセル）がマトリックス（格子）状に、本実施の形態では例えば1024×768画素（ＸＧＡ）にて配列されたものであり、映像信号に基づき、水平走査線（ライン）毎に順次または間欠的に順次垂直方向に表示することで画像を表示できるようになっている。上記ＸＧＡの場合、水平走査線の数は計７６８本となり、一水平走査線は１０２４画素となる。上記各画素の数としては、必要に応じて、1280×1024画素（ＳＸＧＡ）、1600×1200画素（ＵＸＧＡ）、3200×2400画素（2.7p/J）などが用いられる。

また、液晶パネル１０１の背面側には、図示しないが、バックライトが取り付けられている。一方、上記液晶駆動回路１１０ｂには、ＩＣ（集積回路）からなるソースドライバ（駆動回路）１０３およびゲートドライバ１０４と、コントローラ（制御回路、駆動回路）１０５と、液晶駆動電源１０６とが搭載されている。コントローラ１０５は、バックライトの輝度を制御して、上記輝度を、一フレーム毎、または複数の（５〜６）フレーム毎に、それらの映像信号に含まれる輝度の輝度変換レベルに合わせて調整できるようになっている。

上記構成において、外部から入力されたカラー表示のための映像信号は、上記コントローラ１０５を介してデジタル信号である表示データＤとしてソースドライバ１０３に入力される。ソースドライバ１０３は、入力された表示データＤを、時分割して、第１ソースドライバ〜第ｎソースドライバに対しそれぞれラッチし、その後、コントローラ１０５から入力される上記水平同期信号に同期してＤ／Ａ変換する。

このように時分割された表示データＤをＤ／Ａ変換して、階調表示用のアナログ電圧（以下、「階調表示電圧」と言う）であるアナログ表示データ信号が作成される。上記アナログ表示データ信号は、図示しないソース信号ラインを介して、液晶パネル１０１内における対応する上記液晶表示素子（各画素）にそれぞれ出力されている。

さらに、上記コントローラ１０５から、各ソースドライバ１０３へは、映像信号に含まれる、各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂや、制御信号として水平同期信号（スタートパルス信号ＳＰやラッチ信号Ｌｓに相当）、クロック信号ｃｌｋが、また、ゲートドライバ１０４へは垂直同期信号や水平同期信号が出力されている。また、コントローラ１０５は、Ｉ／Ｏ回路、映像信号を格納するための表示ＲＡＭ、上記各種の制御信号のための生成回路や出力回路等も備えている。

そして、本発明に係る液晶表示装置では、マトリクス状に配列された複数の各画素は、図３に示すように、２絵素×２絵素の４色配列にて、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素およびＷ(白)絵素の４色の絵素（ドット）をそれぞれ備えている。なお、４色の各絵素の配列としては、図４に示すように、４色のストライプ配列や、図示しないがモザイク型の配列、およびデルタ型の配列を用いることもできる。

また、上記液晶表示装置においては、図１に示すように、入力される赤、緑、青の各色信号１を逆γ補正する逆γ補正部２が設けられている。一般に、入力される赤、緑、青の各色信号１には、表示部として使用されるＣＲＴのγ特性に合わせて第一γ補正が施されている。γ特性とは、ＣＲＴにおける入力信号レベルＥ対輝度Ｌの特性を示し、Ｌ＝ＫＥγ（Ｋは定数、γは一般に２．２〜３）にて表される。よって、第一γ補正は、上記γ特性を補償するものであるから、Ｅ＝Ｋ’Ｌ^1/γ（γ＝２．２）またはそれに近い特性となる。上記逆γ補正とは、上記第一γ補正された各色信号を元の色信号の、ほぼ線形性を有する色信号に戻すためのものであるが、色相変化を抑制できれば、上記線形性に近づくように変換処理するものであればよい。例えば、逆γ補正された各色信号１において、その線形性（各色信号レベル対明るさレベル）からの、明るさレベルのずれの上限値は、１０％、より好ましくは６％、より一層好ましくは３％であり、上記明るさレベルのずれの下限値は、１０％、より望ましくは６％、より一層望ましくは３％である。

さらに、上記液晶表示装置では、逆γ補正された一画素内のＲ，Ｇ，Ｂの各色信号がそれぞれ入力され、上記各色信号における、輝度レベルの最小値を示すＬｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、輝度レベルの最大値を示すＬｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比（ｔ、０≦ｔ≦１）を算出するための輝度比算出部（分配処理部）３が設けられている。

また、上記液晶表示装置においては、上記変数ｔと、前フレームでの調整値Ｃとから、輝度拡張率Ｓを算出するための輝度拡張率算出部４が設けられている。輝度拡張率Ｓを算出するための関数は、非線形関数であり、本実施の形態では、例えば図５に示すように、Ｓ＝−０．５ｔ²＋１．１５ｔ＋Ｃと二次関数により表されるものである。上記非線形関数は、必要に応じて、種々代えることができるものであるが、本実施の形態においては、前記非線形関数Ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ＋Δｔ）＞｛Ｆ（ｔ）＋Ｆ（ｔ＋２Δｔ）｝／２であるように設定されており、言い換えると、０≦ｔ≦１において、正数であり、ｔの増加にしたがって増加し、かつ、その増加率がｔの増加に伴って低下する、上に凸な関数であればよい。また、上記非線形関数は、調整値Ｃの変動によって、曲線Ｌ１と曲線Ｌ２との間にて変動可能なものとなっている。

さらに、前記非線形関数Ｆ（０）、つまり調整値Ｃが１．０から１．４までの間が望ましいことが実評価結果から確認されている。すなわち、ｔ＝０のとき、すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの何れかの単色の場合、輝度拡張率は、前記二次関数の式より、Ｓ＝Ｃとなるが、拡張しないときが下限値のＣ＝１となる。また、Ｃの上限値を１．４に設定したのは、単色と白色との輝度比が大きくなると、単色が暗くくすんで見えるという、実評価結果に基づいている。

さらに、前フレーム（前画面）での調整値Ｃを生成するための判別部５が設けられている。判別部５は、前フレームにおいて、輝度拡張した際に、輝度ｍａｘ値を超えるドットがあれば、その超えたドット数Ｐにより調整値Ｃを判別し調整して出力するものである。本実施の形態では、例えばドット数Ｐが６１４４を超えると、前フレームの調整値Ｃから０．０５を引く。ただし、調整値Ｃが１．０を下回るときには、Ｃ＝１．０に設定される一方、ドット数Ｐが０のとき、前フレームの調整値Ｃに対し０．０５を足す。ただし、調整値Ｃが１．３５を上回るときには、Ｃ＝１．３５に設定されるようになっている。よって、ドット数Ｐが１から６１４４までのときは、前フレームの調整値Ｃがそのまま維持されることになる。

なお、上記実施の形態では、判別するドット数Ｐを、６１４４に設定したが、１表示画面での画素の数に応じて設定でき、本実施の形態のように一水平走査線が１０２４画素の場合には、判別するドット数Ｐの下限値は、上記一水平走査線の２本分の画素数、より好ましくは４本分、さらに好ましくは５本分であり、判別するドット数Ｐの上限値は、上記一水平走査線の１０本分の画素数、より好ましくは８本分、さらに好ましくは７本分である。

また、上記液晶表示装置においては、振り分け処理部（分配処理部）６が、逆γ補正された３色の各色信号から前述の輝度拡張率ＳおよびＬｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とに基づく演算による振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号の各輝度レベルを生成し出力するように設けられている。以下にその各演算式（１）〜（４）を示す。
Ｒｏｕｔ＝Ｒｉｎ×Ｓ−Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） …（１）
Ｇｏｕｔ＝Ｇｉｎ×Ｓ−Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） …（２）
Ｂｏｕｔ＝Ｂｉｎ×Ｓ−Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） …（３）
Ｗｏｕｔ＝Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） …（４）
上記振り分け処理部６では、輝度拡張された各ドット（絵素）の内、輝度レベルが最大輝度レベル（輝度ｍａｘ値）である１．０（階調レベルでは２５５に対応）を超えるドットについては、その輝度レベルを１．０に置き換えるように設定されている。一般に、画像表示においては、階調レベルが２⁸階調数つまり２５６階調数（０レベル〜２５５レベル）あれば、十分な画像品質が得られることが分かっている。ただし、さらに画像品質を改善するために、上記階調レベルを２¹⁰階調数つまり１０２４階調数（０レベル〜１０２３レベル）に設定してもよい。

その上、上記液晶表示装置では、１フレーム内で置き換えたドット数をカウントするカウンタ７が、そのカウント数を判別部５に出力するように設けられている。また、上記液晶表示装置においては、振り分け処理部６により生成された、白を含む４色の各処理色信号の各輝度レベルを、階調レベルに第二γ補正により変換するγ補正部８が、前述の液晶パネル１０１での画像表示を鮮明化できるように設けられている。輝度レベルと階調レベルとの関係を示す第二γ補正は、もとのγ特性（γ＝２．２〜３）にもどすためのものである。

また、上記液晶表示装置では、γ補正部８からの各階調レベルに変換された４色の各色信号に対し、それぞれ、液晶パネル１０１の応答特性を改善するオーバーシュート（以下、ＯＳと略記する）駆動するためのＯＳ部を各色信号の立ち上がり部に付加するためのＯＳ回路９が設けられていてもよい。このようにＯＳ部が付加された各色信号は前述の各ソースドライバ１０３に出力される。

次に、上記液晶表示装置を用いた、３色の色信号を４色の色信号に変換する変換方法を示す各工程について、図７および図８に基づいて上記各工程順に説明する。まず、図７に示すように、ある画面、例えばＮ画面での、各色信号の階調レベルを示すＲＧＢの各色信号１が逆γ補正部２に入力される（ステップ１、以下、ステップをＳと略記する、図８（ａ）参照）。

逆γ補正部２にて逆γ補正して輝度レベルを示す各処理色信号を得る（Ｓ２、図８（ｂ）参照）。続いて、上記各処理色信号を輝度比算出部３にて、Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、輝度レベルの最大値を示すＬｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比（ｔ、０≦ｔ≦１）を算出する（Ｓ３）。その後、輝度拡張率算出部４において、上記ｔ値及び前フレームの調整値Ｃから輝度拡張率Ｓを算出する（Ｓ４）。

その次に、振り分け処理部６にて、輝度拡張率Ｓにより、各処理色信号に対し、それらの間での輝度比率を保ちながら、Ｓ倍に拡張（図８（ｃ）参照）する一方、白（Ｗ）色の輝度レベルを設定するために、前述のＬｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を割り当て、Ｓ倍に拡張した各処理色信号から、それぞれ、Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）分を差し引く（図８（ｄ）参照）。

さらに、振り分け処理部６では、一フレーム内において、そのように演算により得られた４色の各色信号が、輝度レベル１．０（階調レベルでは２５５）を超えるものについては、輝度レベル１．０に設定する（Ｓ５）。本実施の形態においては、一フレームの全白（Ｗ）色の輝度レベルを示すＷｏｕｔを一定とするのではなく、それぞれの画素単位にてＷｏｕｔを設定する。

一方、カウンタ７は、その超えたドット数Ｐをカウントして、その結果を判別部５に出力し、判別部５は、前フレームのドット数Ｐが６１４４を超えると、調整値Ｃを低減（例えば０．０５）し、前フレームのドット数Ｐが０のとき、調整値Ｃを増加（例えば０．０５）して、本フレームに適用する調整値Ｃを決定する（Ｓ６）。この決定の際に、調整値Ｃが１．０を下回るとき、調整値Ｃを１．０とし、調整値Ｃが１．４（より好ましくは１．３５）を超えるとき、調整値Ｃを１．４（より好ましくは１．３５）に設定する。

続いて、γ補正部８において、このようにして得られた４色の各色信号を輝度レベルにから階調レベルに第二γ補正により変換して、液晶パネル１０１の駆動ドライバである、各ソースドライバ１０３に出力される。このとき、変換した各色信号に対しさらに前述のＯＳ部が付加されてもよい。

このように本発明に係る液晶表示装置及びその変換方法では、逆γ補正部２により逆γ補正された各色信号は、信号レベルと輝度（つまり明るさ）レベルとの関係が、より直線性を具備することになるので、振り分け処理部６による、逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成したときに、上記各処理色信号での加法混色による画像表示において色相変化を抑制できる。

また、上記構成では、色相変化が抑制された上記各処理色信号を、所望する表示部、例えば液晶パネル１０１での表示特性（すなわち第二γ特性）に合わせて、γ補正部８により補正するから、表示画像を鮮明化できる。よって、上記構成は、色相変化を抑制しながら、表示画像の各絵素の輝度を調整できて、上記表示画像を鮮明化できる。

（実施の第二形態）
本実施の第二形態では、上記実施の第一形態において、演算により実行されていた前記の逆γ補正、非線形関数及び第二γ補正による各信号処理に代えて、図９に示すように、参照により処理するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）が、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色信号の各組み合わせに合わせてそれぞれ設けられている。上記ＬＵＴの具体例としては、例えば図９に示すように、デュアルポートランダムアクセスメモリ（Ｄｐｒａｍ）が挙げられる。このようなＤｐｒａｍによるＬＵＴでは、例えば逆γ補正のとき、赤の色信号を示すＲｉｎの入力に対し、参照データＲｏｕｔ（逆γ補正した値）を読み出し出力する。このようなＬＵＴにおいては、処理上、整数しか扱えないのでＮ倍し、整数として取り出している。

なお、上記組み合わせについては、全ての組み合わせに対して設けてもよいが、上記組み合わせ数より少ない数の複数のブロックに分けて、その設ける組み合わせ数を減らすこともできる。また、逆γ補正、非線形関数及び第二γ補正の少なくとも一つをＬＵＴに置き換えてもよい。

このような実施の第二形態では、その変換方法は、図１０に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色信号を入力し（Ｓ１１）、続いて、上記各処理色信号を輝度比算出部３にて、Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、輝度レベルの最大値を示すＬｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比（ｔ、０≦ｔ≦１）を算出する（Ｓ１２）。その後、上記ｔ値と、前フレームにて選択された上記各ＬＵＴの一つとから輝度拡張率Ｓを算出する（Ｓ１３）。

さらに、振り分け処理部６では、一フレーム内において、そのように演算により得られた４色の各色信号が、輝度レベル１．０（階調レベルでは２５５）を超えるものについては、輝度レベル１．０に設定して、ＲＧＢＷの各色信号が演算される（Ｓ１４）。本実施の形態においては、一フレームの全白（Ｗ）色の輝度レベルを示すＷｏｕｔを一定とするのではなく、それぞれの画素単位にてＷｏｕｔを設定する。

一方、カウンタ７は、その超えたドット数Ｐをカウントして、その結果を判別部５に出力し、判別部５は、前フレームのドット数Ｐが６１４４を超えると、調整値Ｃを低減（例えば０．０５）したことに相当する新たなＬＵＴを選択し、前フレームのドット数Ｐが０のとき、調整値Ｃを増加（例えば０．０５）したことに相当する別の新たなＬＵＴを選択する（Ｓ１６）。この決定の際に、調整値Ｃが１．０を下回るとき、調整値Ｃを１．０とし、調整値Ｃが１．４（より好ましくは１．３５）を超えるとき、調整値Ｃを１．４（より好ましくは１．３５）に設定する。なお、本実施の形態では、ドット数Ｐのカウント数条件を６１４４としたが、パネル解像度や使用する拡張率設定関数により別の適当な数値を選択してもよい。

続いて、このようにして得られたＲＧＢＷの各色信号に対する後の各処理に関しては、前述の実施の第一形態と同様である。

このように本実施の第二形態に係る液晶表示装置及びその変換方法では、ＲＧＢＷ配列で輝度拡張率Ｓは１画素の輝度データのＬｍｉｎ／Ｌｍａｘの比ｔをもとにＬＵＴから取り出すものとし、前画面のデータを元に複数のＬＵＴを切り替えるものとする。このような方法で輝度拡張すれば元信号の色相変化を最小限にして輝度ＵＰが可能となる。

また、本実施の第一形態では、色相変化が生じない輝度拡張率Ｓを算出する為には逆γ補正した後、ＲＧＢＷ出力輝度値を演算し、再びγ補正する必要があり、この逆γ補正、γ補正において、その演算処理するマイクロプロッセッサといったＬＳＩに負荷がかかりコストアップの要因であったという問題を生じるが、本実施の第二形態においては、上記問題を回避できる。

（実施の第三形態）
本実施の第三形態においては、前記の非線形関数による処理にて参照するルックアップテーブルを複数備え、さらに、前述のコントローラ１０５は、選択されたルックアップテーブルにより、表示のための輝度を変動させる輝度調整部としても機能するように設定されている。上記調整する輝度は、バックライト輝度であってもよい。

上記構成によれば、表示のための輝度を表示画像の各色信号の輝度拡張レベルに合わせて変動させるので、例えば拡張率の低い単色の多い画面ではバックライト輝度を上げて明るくし、拡張率の高い画面ではバックライトの輝度を低下できるので、バックライトの消費電力を低減できる。

なお、上記実施の各形態では、表示部として液晶パネルを用いた例を挙げたが、上記の特に限定されるものではなく、表示部としては、加法混色するカラー表示部であればよく、液晶パネル以外に、プラズマディスプレイやエレクトロルミネッセンスディスプレイといったフラットパネルディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）といった、いわゆるブラウン管を用いたカラー表示部が挙げられる。

本発明の表示装置は、カラー表示における色相変化を抑制しながら、輝度ＵＰによる画像表示の鮮明化が可能であるので、カラー液晶表示装置といった画像表示の分野に好適に利用できる。

本発明の実施の第一形態に係る液晶表示装置の要部ブロック図である。上記液晶表示装置の概略ブロック図である。上記液晶表示装置の液晶パネルでの各絵素の配置の一例を示す平面図である。上記各絵素の配置における他の例を示す平面図である。上記液晶表示装置における、Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）／Ｌｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の比と、輝度拡張率Ｓとの非線形な関係と、その関係が変動する範囲とを示すグラフである。上記液晶パネルでの階調を示す輝度信号と、表示される輝度レベルとの関係（第二γ補正）を示すグラフである。上記液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。（ａ）〜（ｅ）は、上記液晶表示装置の各ステップでの各色信号の変化をそれぞれ示す各グラフである。本発明に係る実施の第二形態の液晶表示装置におけるＬＵＴのブロック図である。上記実施の第二形態に係る液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。従来の３色の各絵素の配列を示す平面図である。

符号の説明

１赤、緑、青の各色信号
２逆γ補正部
３輝度比算出部（分配処理部）
４輝度拡張率算出部（分配処理部）
６振り分け処理部（分配処理部）
８ γ補正部

Claims

マトリクス状に配列された複数の画素により画像を表示するための表示装置であって、
前記各画素は、Ｒ(赤)絵素、Ｇ(緑)絵素、Ｂ(青)絵素およびＷ(白)絵素の４色の絵素をそれぞれ備え、
入力される赤、緑、青の各色信号を逆γ補正する逆γ補正部と、
逆γ補正された各色信号から振り分け処理して、白を含む４色の各処理色信号を生成し、出力する分配処理部と、
４色の各処理色信号に対しそれぞれγ補正して出力するγ補正部とを有することを特徴とする表示装置。
前記分配処理部は、逆γ補正された一画素内のＲ，Ｇ，Ｂの各色信号における、輝度レベルの最小値を示すＬｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、輝度レベルの最大値を示すＬｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との比を変数とする非線形関数により各色信号の輝度レベルの振り分け変換処理が行われるようになっていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記Ｌｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）／Ｌｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の比をｔ（０≦ｔ≦１）としたとき、
前記非線形関数Ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ＋Δｔ）＞｛Ｆ（ｔ）＋Ｆ（ｔ＋２Δｔ）｝／２であるように設定されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記非線形関数Ｆ（ｔ）は、Ｆ（０）が１．０から１．４までの間にて、前フレームでの映像信号により変動するように設定されていることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
前記分配処理部は、予め設定された最大輝度レベルを備え、前記非線形関数を用いた処理がルックアップテーブルによる輝度拡張処理によりなされたとき、最大輝度レベルを超える絵素があれば、その信号を最大輝度レベルに置き換え、１フレーム内で置き換えた絵素数をカウントし、その絵素カウント数を元に次のフレームで適応される非線形関数Ｆ（０）を調整して信号処理を行うものであることを特徴とする請求項３または４記載の表示装置。
前記の逆γ補正、γ補正及び非線形関数による各信号処理における少なくとも一つを参照により処理するためのルックアップテーブルが設けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の表示装置。
前記の非線形関数による処理にて参照するルックアップテーブルを１つもしくは複数備え、
さらに、選択されたルックアップテーブルにより、表示のためのバックライト輝度を変動させる輝度調整部を有することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
前記画素は、光の透過を制御するための液晶をそれぞれ備え、
さらに、各液晶に対し画像表示のための光を照射するためのバックライトを、前記輝度調整部からの信号により輝度が変動するように有することを特徴とする請求項７記載の表示装置。