JP5066327B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示品質が良好な液晶表示装置に関するものである。

これまで、一般の表示装置としては、ＣＲＴが主流であったが、近年はアクティブマトリクス型の液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」という。）が普及しつつある。ＬＣＤは、液晶の光透過性を利用した表示装置であり、自らは発光せず、背面にあるバックライトの光を、透過−遮断及びその中間状態で制御することで階調表示する。

ＬＣＤの適用製品は、ノートパソコンの画面やデスクトップパソコン用モニタが主であったが、近年、ＴＶ受信機としても使用され始めている。ＬＣＤをＴＶ受信機として使用する場合、明るさや、どちらの方向から見た場合でも色が変わらないなど（広視野角）の要求が強いため、適用可能な液晶表示モードが限られる。

これまでに発表された液晶表示モードの透過特性や視野角特性については、下記非特許文献１によくまとめられて記載されている。

また、ＴＶ受信機としての映像表示装置としては、表示物を忠実に再現するのみならず、美しく表示することが重要であり、その一例として、ＣＲＴを用いたＴＶ受信機では白ピーク表示特性を利用して、全面面白表示時のコントラスト比以上のダイナミックレンジで表示を実現している。

ＬＣＤにおける白表示輝度は、バックライトの輝度と液晶の透過率によって決定される。バックライトの輝度を向上することは、消費電力が増加することにつながるために、できれば、液晶の透過率を向上させることが望ましい。

液晶の透過率を実質的に向上させて、白輝度を高め、白ピーク表示を実現する方法として、例えば、下記特許文献１又は特許文献２に記載されているように、赤、緑、青（以下「Ｒ，Ｇ，Ｂ」という。）の３原色以外に、白色（以下「Ｗ」という。）の画素も用いて、消費電力を増やすことなく、透過率特性の向上を実現しようとしている例がある。

また、下記特許文献３においては、画面内の一部領域や画面毎にＲＧＢ表示とＲＧＢＷ表示を切り替えて使用する旨の記載がある。

なお、ＲＧＢＷ画素構成における液晶表示装置においても、入力される画像データ信号は、ＲＧＢのみであるので、ＲＧＢ画像データからＲＧＢＷ画像データに変換する必要がある。

ここで、白色を含めて画像表示することは、色純度劣化による画質劣化が必ず伴うことになるため、画質劣化が少なく、かつ目立たなくなるＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換方法が数多く提案されている。（下記特許文献１〜５を参照）

一方、表示画像のダイナミックレンジを広げる方法としては、例えば、下記特許文献６に記載されているように、表示すべく入力された画像データに応じて、動的にコントラストの調整及びバックライトの輝度調節をする例や、下記特許文献７又は特許文献８に記載されているように、表示すべく入力された画像データを解析して、階調−輝度特性（以下「ガンマ特性」という。）を制御することで、メリハリのある映像を表示する例がある。

なお、上記における白ピークとは、表示画像内の金属光沢や水滴などのような、光の反射等による通常白表示以上の表示部を示す。これらの白ピーク表示は、テレビの放送規格であるＮＴＳＣやハイビジョン規格において専用のデータ領域が指定されている。

例えば、国際的なハイビジョン規格である下記非特許文献２では、Ｒ，Ｇ，Ｂ若しくはＹ（輝度レベル）の信号を、０〜１０２３の１０ビットで表記する場合、画像データ範囲を４〜１０１９（残りはタイミング信号として使用）とし、その中で黒レベルを６４、通常白（nominal peak）を９４０と指定している。つまり、データ領域９４０以上１０１９までの範囲は、通常白＝１００％白以上の白ピーク用のデータ領域である。（なお、６４以下４までの範囲はすべて同一の黒レベルである。）
特開２００１−１４７６６６号公報 特開２００１−１５４６３６号公報 特開２００２−１４９１１６号公報 特開２００３−２９５８１２号公報 特開２００４−１０２２９２号公報 特許第３２１５４００号明細書 特開２００２−４１００４号公報 特開２００２−３３３８５８号公報 ＩＤＲＣ’０３ Ｐ．６５ Ｕｃｈｉｄａ． ｅｔ ａｌ ＩＴＵ−Ｒ 勧告７０５−５

しかしながら、液晶表示装置を用いたＴＶ受信機、いわゆる液晶ＴＶにおいて、消費電力の増加なく白表示輝度の向上をするために、上記特許文献１〜５に記載のような、ＲＧＢＷ構成を用いる場合、前述のように色純度劣化による画質劣化が必ず伴うことになる。

例えば、上記特許文献１には、輝度向上を図ると同時に、中間調の色度を変化させずに、画像を表示する手段が記載されているが、すべての中間調領域で、この変換が可能なわけでなく、上記特許文献１の図５で示されている領域でのみ可能であることが記載されている。

この領域以外では、色度若しくは輝度向上率のどちらかを犠牲にする必要があり、通常画像内にこの領域以外の表示データが含まれていた場合には、その画素の色度や輝度向上率は、他の部分と異なることになり、画質不良となる。

なお、上記特許文献２〜５に記載されている変換方法を使用することで、色劣化をある程度目立たなくすることはできる。しかし、最も明るい純色を表示する場合には、上記のどのような変換方法も効果を示すことはできない。

例えば、一番明るい赤色等に白色を混ぜて表示すると、必ず色は劣化する。なお、その劣化度合いは容易に判別でき、わずかな白色混色でも色の劣化が、目視で判別できるほどである。

以上のように、ＲＧＢＷによる表示は、消費電力の増加なく輝度向上が可能であるが、特に、明るい画像において、必ず色劣化を伴うため、変換方法や使いこなし方が難しく、これまでに製品への適用例はそれほど多くなかった。

本発明の目的は、このような問題、課題を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、低消費電力で、実質的な輝度向上が可能である高性能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、入力された画像データを検出し、あるレベル以上か否かの信号を出力するレベル検出回路と、入力された画像データを変換して出力する回路であってレベル検出回路からの検出信号を受けて２種類の変換方式を切り替える画像データ変換回路と、画像データ変換回路からの画像データを受けて、赤、緑、青、白の４色で構成された画素で画像を表示する液晶表示部とを備えている。

また、前記画像データのレベルとは、ＮＴＳＣ規格における１００ＩＲＥやＨＤＴＶ１０ビットデジタル規格における９４０（nominal peak）などの１００％白レベルであり、画像データ変換回路が１００％白レベル以下の画像データに適応する変換方式（以下「変換Ａ」という。）とは、変換前と比較して色度及び輝度を保つ変換とし、１００％白レベル以上の画像データに適用する変換方式（以下「変換Ｂ」という。）とは、変換前と比較して必ずしも色度を保つ変換ではなく、液晶表示部の各画素は赤、緑、青、白の４サブ画素から構成され、各サブ画素の面積は等しい。

さらに、発光量を制御可能なバックライトを持ち、画像データ変換回路は、画像データを変換すると共にバックライトの光量も制御し、当該バックライトは白色として発光量を制御可能であり、前記画像データ変換回路は、液晶表示部に出力する各画素データのレベルを揃えるように画像データを変換することが特徴である。

本発明に係る液晶表示装置は、入力されたデータ内の白ピークデータ領域を判別し、白ピークと判定された画素データのみ、ＲＧＢＷ表示における色度変化を許容したデータ変換をすることで、消費電力の増加がなく、実質的に白輝度の向上が可能な液晶表示装置を提供できる。

また、データ変換時にＲＧＢＷの各画素のデータレベルを、なるべく等しく揃えることで、バックライトの発光量を低減できることから、さらに、低消費電力である液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１に、本実施例における液晶表示装置のブロック図を示す。本実施例における液晶表示装置は、レベル検出回路１１０、画像データ変換回路１２０、液晶表示部１３０、バックライト１４０から構成されている。表示すべく入力された画像データは、レベル検出回路１１０に入力され、入力画像データのレベルが検出され、その結果は画像データ変換回路１２０に出力される。

また、画像データ変換回路１２０は、入力された画像データとレベル検出回路１１０からの検出信号を基に、画像データを変換して、液晶表示部１３０に出力すると共にバックライト１４０の輝度を制御する。

ここで、液晶表示部１３０は、赤、緑、青及び白の４サブ画素を持つ画素群で構成されている。この４サブ画素構成１，２を図２（２）、（３）に示す。

なお、図２（１）は、通常の３サブ画素構成（ＲＧＢ画素構成）であって、この通常の３サブ画素構成においては、赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２、青色サブ画素１３４３の３サブ画素から１画素が構成されている。この１画素毎の配線としては、ゲート線１３１０、各色毎の信号配線（１３２０〜１３２２）、及び共通配線１３３０からなっている。ゲート線１３１０に選択電圧が印加された場合に、それぞれのサブ画素に、赤用信号線１３２０、緑用信号線１３２１、青用信号線１３２２の電圧が書き込まれ、その電圧によって階調が表示されることになる。

図２（２）、（３）は、本実施例の赤、緑、青及び白の４サブ画素構成（ＲＧＢＷ画素構成）である。

まず、図２（２）の４サブ画素構成１は、通常の３サブ画素構成と異なり、赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２、青色サブ画素１３４３、白色サブ画素１３４４のサブ画素が田の字状に配置されている。

この場合、１画素に対しての配線は、ゲート線１３１０の他に１本、第２ゲート線１３１１が配置される。また、信号線は、各色毎ではなく、赤と緑の共用信号線１３２３と青と白の共用信号線１３２４の２本となる。さらに、共通配線１３３０も別の１系統、第２共通配線１３３１が配置される。

画素電圧の書き込み方法も通常のＲＧＢ画素構成とは異なり、１画素を構成するサブ画素にすべて同時に電圧が書き込まれるわけではなく、例えば、第２ゲート線１３１１に選択電圧が印加された次のタイミングで、ゲート線１３１０に選択電圧が印加されるため、同時に書き込まれるサブ画素は、まず赤色サブ画素１３４１と青色サブ画素１３４３、次に緑色サブ画素１３４２と白色サブ画素１３４４となる。

一方、図２（３）の４サブ画素構成２は、通常の３サブ画素構成と類似して、赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２、青色サブ画素１３４３、白色サブ画素１３４４のサブ画素が横に並んでいる。

この場合の配線は、通常の３サブ画素構成と比べて白用信号線１３２５が増えているだけである。画素電圧の書き込み方法も４サブ画素同時に書き込まれる。

この４サブ画素構成における液晶表示部の周辺回路（図示せず）について考えると、図２（２）に示す４サブ画素構成１においては、ゲート線ドライバＩＣが２倍となるが、ゲート線ドライバＩＣと比べて高価である信号線ドライバＩＣが２／３倍となる。一方、図２（３）に示す４サブ画素構成２においては、ゲート線ドライバＩＣの個数は変わらず、信号線ドライバＩＣのみが４／３倍となる。

なお、４サブ画素構成１においては、ゲート線１３１０の選択電圧印加期間が通常の半分となり、電圧書き込みが不十分になりがちであるが、本実施例おいては、４サブ画素構成１を採用した。

以上の４サブ画素構成は、通常の３サブ画素構成と比較すると、白色サブ画素１３４４が追加されているため、他のサブ画素（赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２、青色サブ画素１３４３）が占める面積が、通常の３サブ画素構成より少なくなっている。したがって、白サブ画素１３４４を使用しないで表示した場合には、通常の３サブ画素構成と比較して透過率が低下するため、輝度も低下する。

次に、本実施例における画像データ変換方法について、図３〜７を用いて説明する。

まず、図３において、同図（１）に示すように、通常の３サブ画素構成（ＲＧＢ画素構成）における色表示範囲と、同図（２）に示すように、４サブ画素構成（ＲＧＢＷ画素構成）における色表示範囲を説明する。

３次元座標方向を、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の発光強度とすると、ＲＧＢ構成においては、図３（１）に示すように、立方体内部が色表示可能である領域となる。

一方、ＲＧＢＷ画素構成においては、図３（２）に示すように、Ｗサブ画素における発光強度は、立方体の対角頂点へ向かう軸に沿うことになる。これにより色表示可能である領域は立方体を対角頂点方向へ平行移動した時に通過する領域となる（１２面体）。

このとき、注意すべきことは、ＲＧＢＷ画素構成におけるＲＧＢサブ画素の領域は、ＲＧＢ画素構成より小さくなっているため、ＲＧＢ発光強度を基とする立方体の大きさはＲＧＢ画素構成より小さくなることである。図３においても、そのことを考慮して、図３（２）における立方体の大きさは小さく示してある。

ＲＧＢ混色による色表示範囲は、図３に示すように３次元空間的であるが、２次元平面である紙面上で３次元空間の説明は見にくいために、これまでの図の代わりに、２色のみを使って考えた図を使って説明を続ける。

図４は、ＲＧＢ画素構成とＲＧＢＷ画素構成における色表示可能領域を、赤（Ｒ）−青（Ｂ）のみを使って考えた図である。同図（１）に示すように、ＲＧＢ画素構成では、色表示可能領域は正方形に、また、同図（２）に示すように、ＲＧＢＷ画素構成では正方形を対角方向に平行移動させた図内のａ，ｂ，ｆ，ｊ，ｈ，ｄを頂点とする６角形によって表される。

もし、ＲＧＢ画素構成における正方形の色表示可能領域を、発光強度の増加を想定して、ＲＧＢＷ画素構成上にそのまま拡大適用すると、ｂ，ｃ，ｆ及びｄ，ｇ，ｈを頂点とする３角形内部は表色できない領域となる。

また、最も明るい赤である頂点ｆや最も明るい青である頂点ｈについては、白色が混ざることによる色純度劣化が発生する。これについて、簡単なシミュレーションにより色座標を計算した結果を図４（２）の上部に示した。それぞれの純色は非常に劣化しており、ほとんど白に近い色となる。

このようなＲＧＢＷ画素構造において、いかに色変化を抑えてＲＧＢの表示データをＲＧＢＷに変換するかについて説明する。

図５は、上記特許文献１に記載されている色変化なしのＲＧＢＷ画素データ変換方法の例であって、入力画像データのＲＧＢ比率（Ｒｉｎ：Ｇｉｎ：Ｂｉｎ）と、ＲＧＢＷ出力画像データにおける各色要素（Ｒ＋Ｗ：Ｇ＋Ｗ：Ｂ＋Ｗ）の比率が等しくなるように変換することが特徴である。

例えば、Ｒｉｎ＝２４０：Ｇｉｎ＝１６０：Ｂｉｎ＝１２０とするならば、最小値であるＢｉｎの値をまずＷで置き換え、その後、輝度向上率を乗ずることで（この例では、１．５倍）、Ｒ＋Ｗ＝３６０、Ｇ＋Ｗ＝２４０、Ｂ＋Ｗ＝１８０とする。入力と出力のＲＧＢ比率はどちらも６：４：３であり、色変化は発生しないことになる。

しかし、全ての中間調表示において、輝度向上率を一定にすることは不可能である。例えば、図５に示すように、輝度向上率１．５倍について考えると、図４（２）に示す色ｋにおいては、１．５倍化（ｋ’）は可能であるが、色ｍにおいては、１．５倍化（ｍ’）すると表色不可能の領域に入り込んでしまう。

この１．５倍化（ｍ’）に対して、近傍の表色可能範囲の色で代替するか（色変化有り）、若しくは輝度向上率を低下して色を保つか（輝度変化有り）、どちらか目立たない方法を選んで使用するということが、上記特許文献２〜５に記載されている色変化有りのＲＧＢＷ変換方法である。これは、画面内の一部の画素が、意図せずに、表示すべき色、若しくは輝度から異なった表示となるということであり、画質不良と同程度の画質劣化であると考えられる。

そこで、本実施例においては、テレビの放送規格であるＮＴＳＣ規格やハイビジョン規格にも規定されている白ピーク特性に着目した。白ピークとは、前述のように、水滴による光の反射や金属光沢など、画面内のごく一部において、通常画面表示における１００％白表示より明るい“白”のことである。

これまでの表示装置の主流であったＣＲＴにおいては、電源能力の制限により、画面全体のトータル発光量が一定値を超えられない制限がかかっていた。このため、全画面白表示より、一部のみ白表示の方が、意図せずに白輝度が向上し、自動的に“白ピーク”を表示できることになる。

一方、現行の液晶ＴＶにおいては、バックライトの発光輝度は、全画面同一であるために、必然的に全画面白輝度＝一部表示白輝度となっている。

しかし、一部の液晶ＴＶにおいては、映像最適化エンジンにより、意図的に全画面白輝度＜一部表示白輝度となるように、画像データを作り変えて、白ピークを模擬（再現）しているものもある。

ここで、白ピークは、上述のように光の反射などによって発現することが多いことから、白ピーク表示においては、高い色純度を持つものは少ないはずであると考えられる。

図６は、いくつかの画像において、白ピーク表示している画素の色を測定した分布を示す。実際に、白ピークにおいては、それほど高い色純度を示している画素は存在しないことがわかる。

そこで、本実施例においては、ＮＴＳＣ規格やハイビジョン規格における１００％白レベル以上のレベルを持つ画素のみを、色変化有りのＲＧＢＷ変換方式で変換し、１００％白レベル以下の画素については、色変化なしのＲＧＢＷ変換方式（輝度向上率１．０倍）で変換することとした。

これにより、白ピーク表示レベルの画素においては、色変化が発生しうることもあるが、その確率は非常に小さく、かつ輝度向上効果は大きく、実質的に透過率が向上したとみなすことが可能となる。

また、本実施例においては、ＲＧＢＷ変換時の変換方法とバックライト変調方式の組み合わせにより、更なる低消費電力化を可能としている。これについて、図７を用いて説明する。

まず、図７（１−１）に示すように、ＲＧＢ画素構造の通常の液晶表示装置において、１画面の表示データの統計値として、赤データの最大値が２００、緑データの最大値が１８５、青データの最大値が１７０である場合を想定する（各データがとりうることのできる最大値は２５５）。

これに対して、バックライトは、１００の発光量で液晶表示部を照射しており、最終的に画像出力される出力データ分布は、表示データ分布と同じである。

なお、ここで示した液晶表示装置においては、各色の透過率はデータ（階調）−透過率特性としてデータを、２．２乗した値に比例して、透過率を示すように設定されている。

つまり、最大階調データ２５５の透過率を２５５＾２．２＝１９６９６４．７（任意単位）とすると、この半分の透過率を示す階調データ値は、約１８６（１８６＾２．２＝９８３８４．９）となる。

このような通常の液晶表示に対して、上記特許文献６に記載されているように、バックライト発光量を画面毎に変調させて、元の表示データと同じ出力データを得る方式がある。これについて図７（１−２）の例を用いて説明する。

図７（１−２）において、元の表示データで最大の値を持つ赤に関して、最大データ値である２００を、データがとりうる最大値である２５５に変換し、透過率が増加した分、バックライト発光量を減少させる。

この場合であれば、バックライト発光量を５９にすることができる（（２００／２５５）＾２．２＝０．５８６）。なお、緑や青のデータは、バックライト発光量低下分だけ透過率を増大させるように変換する。

例えば、緑では最大データ値１８５を２３６に、青では１７０を２１７に変換する（（１８５／２３６）＾２．２＝０．５８５，（１７０／２１７）＾２．２＝０．５８４）。このようにすることで、出力データは、元の表示データと同じとしながら、バックライトの発光強度を低減することができ、すなわち、バックライトの消費電力を低減することが可能となる。

以上のように、バックライト変調方式は、低消費電力化を可能とするが、これをＲＧＢＷ変換に適用する際には、注意が必要である。通常、ＲＧＢ→ＲＧＢＷデータ変換は、上記特許文献１にも記載されているように、光利用効率を最大限とするために、白画素へのデータ割り振りを最大とするような変換をする。

しかしながら、このような変換の結果、白色画素の出力が他の色と比較して最大となる場合、バックライト変調によるバックライト発光量低減効果が最大とならないことがある。これについて引き続き図７を用いて説明する。

まず、図７（２−１）は、図７（１−１）で示されている各色データの最大値を、上記特許文献１に記載されている色変化なし、かつ、輝度向上率１．０倍（輝度向上もなし）でＲＧＢＷ変換した場合の表示データである。元の表示データの白色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂの最小データ値＝共通値＝白色成分）を、全て白色データとして置き換えている。

この表示データに対して、バックライト変調方式を適用する場合、図７（２−２）で示すように、各色の中で最大のデータ値である白の１７０が２５５になるようにデータを変換する。この場合、バックライト発光量は、４１にすることができる（（１７０／２５５）＾２．２＝０．４１）。

しかし、これまでのＲＧＢＷ変換の基本であった“白画素へのデータ割り振りを最大”としなければ、更なる低消費電力化が可能である。

これについて、図７（３−１）に、図７（１−１）で示されている各色データの最大値を、本実施例の方式で、ＲＧＢＷ変換した場合の表示データを示す。本実施例においては、白画素へのデータ割り振りを最大とせず、各色のデータ最大値が揃うよう（等しくなるよう）に変換する。

図７（３−１）の例では、白色のデータ最大値を、赤色（元の表示データのデータ最大値を有する色）のデータ最大値と等しい１４６に変換している。このデータ値１４６の透過率（（１４６／２５５）＾２．２＝０．２９３）は、元の赤色表示データ２００の透過率（（２００／２５５）＾２．２＝０．５８６）の半分の値であり、元の赤色成分出力を、赤色画素と白色画素から出力される赤色成分で２分することで、各色のデータ最大値を等しくさせている。また、緑色画素のデータ値は、元のデータ値１８５の透過率（（１８５／２５５）＾２．２＝０．４９４）から、白画素から出力される緑色成分（（１４６／２５５）＾２．２＝０．２９３）を差し引いたデータ値１２３（（１２３／２５５）＾２．２＝０．２０１＝０．４９４−０．２９３）となっている。なお、青色画素のデータ値も元のデータ値１７０（（１７０／２５５）＾２．２＝０．４１）から、白画素中の青色成分を差し引いたデータ値９６（（９６／２５５）＾２．２＝０．１１７＝０．４１−０．２９３）となる。

なお、この例では、白色のデータ最大値＝赤色のデータ最大値としているが、必ずしも等しくする必要はなく、各色のデータ最大値が、等しくなるように、揃えればよい。また、この例では最大データ値の半分をそのまま白色データ値としても、他の色成分（緑や青）の出力以下であったが、他の色成分の出力以上となる場合（青色成分などが出過ぎてしまう場合など）には、それを超えないように白色データ値を再設定するする必要がある。

さらに、この表示データに対して、バックライト変調方式を適用すると、図７（３−２）に示すように、赤及び白色が持つデータ最大値である１４６が２５５になるようにデータが変換される。

この場合、バックライト発光量は２９まで低下させることが可能であり（（１４６／２５５）＾２．２＝０．２９）、図７（２−２）に示すバックライト発光量が４１に比べて、更なる低消費電力化が可能である。

以上のように、本実施例においては、ＲＧＢＷデータ変換とバックライト変調方式を同時に実行する上で、ＲＧＢＷデータ変換において、各色のデータ最大値が揃うように変換しているため、さらに低消費電力化が可能である。

このＲＧＢＷデータ変換とバックライト変調方式を制御するのが画像データ変換回路である。図８に、本実施例における画像データ変換回路１２０の内部ブロック図を示す。

この画像データ変換回路１２０に入力された画像データは、まず、ＲＧＢＷデータへ変換される。この画像データ変換回路１２０内には、ＲＧＢのデータを色変化及び輝度変化なしで、ＲＧＢＷデータに変換する４色変換回路Ａ１２１と、色変化及び輝度変化有りで、ＲＧＢＷデータに変換する４色変換回路Ｂ１２２があり、入力画像データは両変換回路に入力されている。

どちらのＲＧＢＷ４色変換回路も図７で説明したように、ＲＧＢＷの各データ出力が揃うように変換されることが、これまでのＲＧＢＷ変換と異なるところである。

４色変換回路Ａ及びＢから出力されたＲＧＢＷデータは、図１に示すレベル検出回路１１０からのレベル検出信号を基にして、セレクタ１２３により、どちらかが選別される。つまり、白ピーク領域のデータとみなされれば変換回路Ｂからの信号が、通常１００％白以下のデータであれば変換回路Ａからの信号が選択される。

セレクタから出力されたＲＧＢＷデータは、メモリ１２５に一定期間、保存される。一方で、データ最大値レジスタ１２４は保存期間中に出力された各色毎のデータの最大値を保存している。

データ保存期間は、バックライトの制御単位に依存し、バックライトが全画面同一に制御される場合は１画面表示時間（１フレーム＝約１６．６ｍ秒）である。画面内でバックライト制御単位が分かれている（分割制御バックライト）の場合には、バックライトの各制御領域単位の時間となる。

なお、本実施例では、バックライトは全画面同一制御であるので、１画面分の表示データをメモリ１２５にて保存している。

１画面分の表示データがメモリ１２５に保存され、その画面内の各色毎のデータ最大値が、データ最大値レジスタ１２４に設定された後、ＢＬ輝度制御回路１２７は上記各色毎のデータ最大値を基に、バックライト発光量を算出して、次の画面を表示するときのバックライトの発光量を制御する。

一方、ＢＬ輝度補償データ変換回路１２６は、メモリ１２５内の表示データを逐次読み出して、ＢＬ輝度制御回路１２７から入力されたバックライト発光量信号を基に、バックライト輝度を補償するように、データ変換をした後に、次の画面の表示用データとして、図１に示す液晶表示部１３０へ出力する。

なお、１画面前の画像内における各色毎のデータ最大値を使用して、上記バックライト輝度補償データの変換をする場合には、メモリ１２５を配置せず、セレクタ１２３からの出力を直接、ＢＬ輝度補償データ変換回路１２６に入力することもありえる。

以上のように、本実施例では、白ピーク表示データ領域のみ色変化有りのＲＧＢＷ変換とすることで、実質的に透過率が向上し、消費電力の増加なく実質的白輝度の向上が可能である。また、ＲＧＢＷデータへの変換を各データ値が、なるべく等しく揃うように変換しているため、バックライト変調を使用して非常に低消費電力とすることが可能である。これにより、実質的白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を提供することができる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例１と同じである。

本実施例における液晶表示装置では、白ピークデータ領域以外のデータに対してＲＧＢＷ変換をせず、ＲＧＢデータをそのまま使用している。

つまり、図８のブロック図において、画像データ変換回路１２０内のＲＧＢＷ４色変換回路Ａ１２１は、実際には、ＲＧＢＷ変換を実行しないで、ＲＧＢデータをそのまま通過させている。

これにより、本実施例におけるＲＧＢＷデータ４色変換回路Ａ１２１は、非常に低コストにすることが可能である。

ただし、白ピーク表示がない映像に関しては、各色毎のデータ値が揃っているとは限らないので、バックライト変調による低消費電力化の効果が少なくなる。

しかし、ＲＧＢＷ４色変換回路Ｂ１２２は、実施例１と同じく、各色毎のデータが揃うように色変化有りでＲＧＢＷ変換しており、白ピークのある明るい画面については実施例１と同じく低消費電力の効果が大きい。

以上のように、本実施例では、白ピークデータ領域以外のデータに対して、ＲＧＢＷ変換をせず、ＲＧＢで表示をしているために、変換回路のコストを削減できる。

これにより、低消費電力化の効果は若干少なくなるが、白ピーク表示データを含む明るい画面については、実施例１と同じく、低消費電力効果が大きいため、実質的白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を低コストで提供することができる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例２と同じである。

本実施例における液晶表示部１３０内のＲＧＢＷ画素配置を図９（２）に示す。なお、図９（１）に通常の３サブ画素構成（ＲＧＢ画素配置）を示す。

本実施例においては、赤、緑、青の３つのサブ画素に対して、白色サブ画素１３４４の面積が小さく、配置も実施例１での図２（２）（３）に示す２つの４サブ画素構成１，２と異なる配置となっている。

白色サブ画素１３４４の面積が、他の３色より小さくするためには、図２（２）（３）で示した構成では配置しにくいためである。１画素に対しての配線は、図２（３）の構成に近く、各色毎に信号配線が配置されている。

実施例１で、詳細に説明したが、ＲＧＢＷ画素構成にするために、白画素を配置することは、元からあるＲＧＢ３色の画素面積を減少させることになり、赤、緑、青などの純色を表示する場合には明るさが低下することになる。また、白画素の面積は、白ピーク時の明るさに関係し、面積の大小で、白ピーク表示時の明るさが決まる。

つまり、本実施例におけるＲＧＢＷ画素構成では、画素設計時に白画素の面積を調整することで、白ピーク表示時の明るさと各色の純色表示時の明るさを設計することが可能である。

なお、本実施例においては、各色の純色時の明るさを優先させたために、上記のように白サブ画素の面積は、ＲＧＢサブ画素より小さくなっている。

こここで、白サブ画素の面積は、最大白ピーク信号が入力されたときの白ピーク輝度がＲＧＢで表示する１００％白より、約２割明るくなるように設定してある。

これは、ハイビジョンテレビ信号におけるレベル設定値（黒レベル：６４、１００％白レベル：９４０、最大白ピーク：１０１９）、と、明るさ−レベル特性（γ＝０．４５）を考慮すると、最大白ピークレベルは、１００％白レベルより約２割、明るくなるからである。すなわち、（（１０１９−６４）／（９４０−６４））＾（１／０．４５）＝１．２１１５である。

また、本実施例におけるバックライトは、赤、緑、青の３原色毎に制御可能なＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたバックライトとなっている。

このバックライトの発光量は、実施例１と同じく、画像データ変換回路内のＢＬ輝度制御回路によって制御されるが、本実施例においては、白ピーク表示データ領域の画素を含む画面と、１００％白以下のデータしか含まない画面とによって、バックライトの制御方法が異なり、１００％白以下のデータしか含まない画面では、赤、緑、青の３原色毎に個別に制御し、白ピークデータ領域の画素を含む画面では赤、緑、青の３色を同一に扱い、白色として制御する。

このため、図１０に示すように、本実施例における画像データ変換回路１２０では、レベル検出回路１１０からのレベル検出信号がＢＬ輝度制御回路１２７にも入力されており、画面毎に白ピークの有無を判断している。

バックライトの低消費電力化を考えると、バックライトの３原色を独立に制御して、それに伴って表示データを変換した方が、同一レベルで白として扱う場合に比べて、さらに低消費電力とすることができる。

しかし、ＲＧＢＷ画素構成の場合に、バックライトの３原色を独立に制御すると、白サブ画素を通して出力される光は、白とは限らないことになる。

バックライトの３原色の発光量は、実施例１と同様に、各色毎の最大データ値より算出するが、白サブ画素より出射する光が白色以外であるとすると、その光の色度を考慮してバックライトの発光量や表示データを再計算する必要がある。

この計算は、収束するまで何度も繰り返さねばならず、また、計算のための回路規模が非常に増大する。さらに、リアルタイムで表示しなければならない画像にとっては、計算の時間が足らなくなる恐れもある。

そのため、本実施例においては、白ピーク表示データ領域の表示データを含む画面では、データをＲＧＢＷに変換して、バックライトをＲＧＢまとめて白色として制御し、それ以外の画面においては、データのＲＧＢＷを変換せず、バックライトは、３原色独立で制御する。これにより、実施例２と比べて、白ピーク表示データ領域のない画面においても低消費電力化が可能となる。

以上のように、本実施例においては、表示画面内の白ピーク表示の有無によってバックライトの制御モードを切り替えて表示することで、さらに低消費電力とすることが可能である。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例３と同じである。

本実施例における画素構造を図１１に示す。本実施例においては画素構造が実施例３と異なり、赤、緑、青の各サブ画素内に白色副画素領域１３４５が含まれていることが特徴である。

なお、この白色副画素領域１３４５は、個別にトランジスタや信号配線によって駆動されるわけではなく、各色のサブ画素内で、他の領域と電圧値を共有している。ただし、他の領域とは、電圧−透過率特性が異なっており、透過率が増加し始める電圧閾値が高く、その後の透過率上昇が急峻であることが特徴である。

このような特性により、白色副画素領域１３４５の閾値以下の電圧印加においては、ＲＧＢ画素を使用した色変化なしの表示ができ、また、閾値以上の電圧印加においては、ＲＧＢＷ画素を使用した色変化有りの輝度向上効果のある表示が可能となる。

これにより、画像データ変換回路１２０内のＲＧＢＷデータ４色変換回路Ｂ１２２の回路規模も非常に小さくすることができ、低コスト化が可能となる。

この白色副画素領域１３４５における電圧−透過率特性は、画素電極構造のパラメータ最適化によって実現可能である。

すなわち、図１２は、本実施例における画素電極構造を示す図であって、同図（１）が、本実施例における画素電極構造であり、同図（２）が、通常のＩＰＳ方式液晶モードにおける画素電極構造である。

ここで、ＩＰＳ方式とは、In-Plane Switchingの略であり、液晶表示部の基板平面内に主に電圧を印加して、液晶の光透過特性を制御する方式である。このため、図１２（２）に示めす画素電極構造では、基板と平行方向に電圧が印加されるように、櫛歯状の２種類の電極が互い違いに配置されている。

なお、櫛歯電極が直線とならずに屈曲しているのは、液晶分子の初期回転方向を規定するためであり、上下部で屈曲方向が異なっているのは、上下部の液晶回転方向を反対方向として、視野角による画質劣化を相殺する、いわゆるマルチドメインのためである。

そこで、本実施例におけるＩＰＳ画素構造では、櫛歯電極の一部において、屈曲角度を他の領域より小さくしている領域を設けている。この部分が、図１２（１）に示す白色副画素領域１３４５である。

このように屈曲角度を小さくすることで電圧−透過率特性が変化し、電圧閾値が高く、かつ、その後の透過率増加率が急峻になることが、ＩＰＳ画素構造の特徴である。

なお、白色副画素領域１３４５の面積の設定は、実施例３と同じように、最大白ピーク信号入力時に、通常１００％白と比べて、２０％明るくなるように設定されている。

以上のように、本実施例では、赤、緑、青の各サブ画素内に電圧−透過率特性の異なる白色副画素領域を設けていることから、ＲＧＢＷ変換の回路規模が非常に小さくなり、実質的白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を、さらに、低コストで提供することができる。なお、本実施例では、白副画素領域を画面の端部に配置したが、画面の中央部に配置して、白副画素領域についてもマルチドメイン化することも可能である。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例４と同じである。

図１３に、本実施例における液晶表示装置のブロック図を示す。本実施例における液晶表示装置では、入力された画像データが、画像データ解析回路１００にも入力されており、画像データ解析回路１００は、入力された１画面の画像の中から、白ピークと認識される画素を抽出し、それら認識された画素の白ピークデータの中での最小レベル値を、１００％白表示レベルとして、レベル検出回路１１０に送出する。

レベル検出回路１１０では、実施例１〜４と異なり、予め規格によって決められた１００％白レベルによって、レベル検出をするのではなく、画像データ解析回路１００から送られた画面毎の１００％白表示レベルによって、そのレベルを検出して、白ピーク表示データか否かを出力する。

これは、入力される画像データの種類によって、１００％白レベルが異なることがあり、さらに言えば、想定される１００％白レベルを守っていない画像信号があるためである。

例えば、日本におけるアナログ放送の規格であるＮＴＳＣ規格とハイビジョン放送の規格であるＩＴＵ−Ｒ勧告７０５では、１００％白レベルは異なった値であり、さらには、ＤＶＤプレイヤーなどから出力される画像信号においては、白ピーク領域を通常領域のごとく使用しているものもある（特に、映画フィルム素材の映像コンテンツにおいて顕著である）。

このような状況では、予め１００％白レベルを規定して、白ピーク表示データを検出する方法では、輝度向上効果が限定的、若しくは、過度の輝度向上効果が発生することが考えられる。

そこで、本実施例においては、各画面を画像データ解析することにより、画面毎に１００％白レベルを決定する手段（画像データ解析回路１００）を設けている。これにより、より高精度で、白レベルを認識でき、より高画質な画像とすることが可能となる。

以上のように、本実施例では、１００％白レベルを画面毎に、画像解析により認識することで、より高画質な画像を表示可能とする液晶表示装置を提供できる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例１と同じである。

図１４（２）（３）に、本実施例における液晶表示装置の画素構造を示す。本実施例における液晶表示装置では、赤、緑、青のサブ画素の他に、白色サブ画素ではなく、薄赤色サブ画素１３４６、薄緑色サブ画素１３４７、薄青色サブ画素１３４８を配置している。なお、図１４（１）に、通常の３サブ画素構成を示す。

１画素毎の配線としては、図１４（２）（３）に示すように、２本のゲート配線１３１０，１３３０と２本の共通配線１３１１，１３３１があり、ゲート配線１３１０に選択電圧が印加された場合に、赤色用信号線１３２０から赤色サブ画素１３４１に、緑色用信号線１３２１から緑色サブ画素１３４２に、そして、青色用信号線１３２２から青色サブ画素１３４３に、それぞれ電圧が書き込まれ、第２ゲート配線１３３０に選択電圧が印加された場合には、薄赤色サブ画素１３４６、薄緑色サブ画素１３４７及び薄青色サブ画素１３４８に電圧が書き込まれることになる。

本実施例においては赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２及び青色サブ画素１３４３の画素面積と、薄赤色サブ画素１３４６、薄緑色サブ画素１３４７及び薄青色サブ画素１３４８の画素面積が等しくなるように設計した。つまり、図１４（２）に示す６サブ画素構成１の構成となる。

続いて、本実施例における画像データ変換回路１２０内のブロック図を図１５に示す。本実施例においては、実施例１におけるＲＧＢＷ４色変換回路Ａ，Ｂの代わりに、色変化なしでＲＧＢデータを６色データに変換する６色変換回路Ａ１２８１と、色変化有りでＲＧＢデータを６色データに変換する６色変換回路Ｂ１２８２がある。

ＲＧＢＷ画素構造は、実施例１で記載してあるように、色変化が課題であり、実施例１では白ピークデータ領域のみ色変化有りの変換とすることで、影響を極力目立たなくしている。しかし、白ピークデータ領域についての色変化をさらに抑制できれば、さらに目立たなくすることができる。

本実施例はそのために、白色サブ画素の効果を、赤、緑、青のそれぞれの色を薄くしたサブ画素として分割して配置するものである。

これにより、白ピークデータ領域において、色変化有りで変換しなければならない表示データがすくなくなり、色変換の影響をさらに少なくすることができる。

以上のように、本実施例においては、白ピークデータ領域における色変化変動をさらに抑制できることから、実質的に白輝度の向上と低消費電力の両立が可能で高画質な液晶表示装置を提供することができる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例６と同じである。

本実施例における液晶表示装置では、白ピークデータ領域以外のデータに対して６色データ変換をせず、ＲＧＢデータをそのまま使用している。

つまり、図１５において、画像データ変換回路１２０内の６色変換回路Ａ１２８１は、実際には、６色データ変換を実行しないで、ＲＧＢデータをそのまま通過させている。

これにより、本実施例における６色変換回路Ａ１２８１は、非常に低コストにすることが可能である。

ただし、白ピーク表示がない映像に関しては、各色毎のデータ値が揃っているとは限らないので、バックライト変調による低消費電力化の効果が少なくなる。

しかし、６色変換回路Ｂ１２８２は、実施例６と同じく、各色毎のデータが揃うように色変化有りでＲＧＢＷ変換しており、白ピークのある明るい画面については、実施例６と同じく低消費電力の効果が大きい。

以上のように、本実施例では、白ピークデータ領域以外のデータに対して、６色データ変換をせず、ＲＧＢで表示をしているために、変換回路のコストを削減できる。

これにより、低消費電力化の効果は若干少なくなるが、白ピーク表示データを含む明るい画面については、実施例６と同じく、低消費電力効果が大きいため、高画質で、実質的白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を低コストで提供することができる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例７と同じである。

本実施例における液晶表示部内の６色サブ画素配置は、図１４（３）に示すように、赤色サブ画素１３４１、緑色サブ画素１３４２、青色サブ画素１３４３に比べて、薄赤色サブ画素１３４６、薄緑色サブ画素１３４７、薄青色サブ画素１３４８の面積が狭くなっている。

これは、実施例３と同じく、赤、緑、青などの純色を表示する場合の明るさ低下を最小限としているためである。なお、各薄色サブ画素の面積は、実施例３と同じように、最大白ピーク信号が入力されたときの白ピーク輝度がＲＧＢで表示する１００％白より、約２割明るくなるように設定してある。

また、本実施例におけるバックライトも実施例３と同じく、赤、緑、青の３原色毎に制御可能なＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたバックライトとなっている。

このバックライトの発光量は、実施例７と同じく、画像データ変換回路内のＢＬ輝度制御回路によって、制御されるわけであるが、本実施例においては、白ピークデータ領域の画素を含む画面と、１００％白以下のデータしか含まない画面とによって、バックライトの制御方法が異なり、１００％白以下のデータしか含まない画面では、赤、緑、青の３原色毎に個別に制御し、白ピーク表示データ領域の画素を含む画面では、赤、緑、青の３色を同一に扱い、白色として制御する。

このため、図１６に示すように、本実施例における画像データ変換回路１２０では、レベル検出回路１１０からのレベル検出信号がＢＬ輝度制御回路１２７にも入力されており、画面毎に白ピークの有無を判断している。

なお、本実施例においては、実施例３と同じ理由により、白ピークデータ領域の表示データを含む画面では、データを６色に変換して、バックライトをＲＧＢまとめて白色として制御し、それ以外の画面においては、データの６色変換せずＲＧＢ３色のまま使用し、バックライトは３原色独立で制御する。

これにより、実施例７と比べて、白ピークデータ領域のない画面においても低消費電力化が可能となる。

以上のように、本実施例においては、表示画面内の白ピーク表示の有無によって、バックライトの制御モードを切り替えて表示することで、さらに低消費電力とすることが可能である。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例８と同じである。

本実施例における画素構造を図１７に示す。本実施例においては、画素構造が実施例８と異なり、赤、緑、青の各サブ画素内に、各色の薄色副画素領域である薄赤色副画素領域１３４９、薄緑色副画素領域１３５０及び薄青色副画素領域１３５１が含まれていることが特徴である。

なお、この各薄色副画素領域は、実施例４と同じく、個別にトランジスタや信号配線によって駆動されるわけではなく、各色のサブ画素内で、他の領域と電圧値を共有している。

ただし、他の領域とは、電圧−透過率特性が異なっており、透過率が増加し始める閾電圧値が高く、その後の透過率上昇が急峻であることが特徴である。

このような特性により、各薄色副画素領域の閾値以下の電圧印加においては、ＲＧＢ画素を使用した色変化なしの表示ができ、また、閾値以上の電圧印加においては、各薄色サブ画素を使用した色変化有りの輝度向上効果のある表示が可能となる。

これにより、画像データ変換回路１２０内の６色変換回路Ｂ１２８２の回路規模も非常に小さくすることができ、低コスト化が可能となる。

なお、この各薄色副画素領域における電圧−透過率特性も、実施例４と同じく、画素電極構造のパラメータ最適化によって実現可能である。また、各薄色副画素領域の面積の設定は、実施例８と同じように、最大白ピーク信号入力時に、通常１００％白と比べて、２０％明るくなるように設定されている。

以上のように、本実施例では、赤、緑、青の各サブ画素内に電圧−透過率特性の異なる各薄色副画素領域を設けていることから、６色データ変換の回路規模が非常に小さくなり、実質的に白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を、さらに低コストで提供することができる。

なお、本実施例においても、各色副画素領域を画面の端部に配置したが、画面の中央部に配置して、マルチドメイン化することも可能である。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例９と同じである。

本実施例における液晶表示装置のブロック図は、実施例５と同じく、図１３となる。入力された画像データは、画像データ解析回路１００にも入力されており、この画像データ解析回路１００は、入力された１画面の画像の中から、白ピークと認識される画素を抽出して、それら認識された画素の白ピークデータの中での最小レベル値を、１００％白表示レベルとして、レベル検出回路１１０に送出している。

レベル検出回路１１０では、実施例６〜９と異なり、予め決められた１００％白レベルによって、レベル検出をするのではなく、画像データ解析回路１００から送られた画面毎の１００％白表示レベルによって、そのレベルを検出して、白ピーク表示データか否かを出力する。

これは、実施例５と同じく、入力される画像データの種類によって、１００％白レベルが異なることに対応するためである。

以上のように、本実施例では、１００％白レベルを、画面毎に画像解析により認識することで、より高画質な画像を表示可能とする液晶表示装置を提供できる。

図１８に、本実施例における液晶表示装置のブロック図を示す。本実施例における液晶表示装置は、レベル検出回路１１０、画像データ変換回路１２０、ＶＡ液晶表示部１３０’、バックライト１４０から構成されている。表示すべく入力された画像データは、レベル検出回路１１０に入力され、画素データ毎にレベル検出され、その結果は、画像データ変換回路１２０に出力される。

また、画像データ変換回路１２０は、入力された画像データとレベル検出回路１１０からの信号を基に、画像データを変換して、ＶＡ液晶表示部１３０’に出力する。

ここで、ＶＡ液晶表示部１３０’は、通常と同じ赤、緑、青のサブ画素を持つ画素群で構成されているが、バックライト１４０の光を、透過−遮断制御する液晶モードとして、ＩＰＳ方式ではなく、ＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）方式の液晶を用いている。このＶＡ方式の液晶の電圧−透過率特性を図１９（１）に示す。

このＶＡ方式の液晶表示モードにおいては、ＩＰＳ方式と同じく、電圧増加に従い透過率が増大するが、図１９（１）中に点線で領域区分しているように、ある電圧以上の透過率では、横から見た時に階調反転が発生する。

ここで、図１９（１）中に、数字で示しているいくつかの透過率レベルにおいて、横軸に視野角、縦軸に透過率を示した図（透過率の角度依存性）を図１９（２）に示す。この図は、上記非特許文献１に記載されているものである。

図１９（２）において、約６０度以上の視野角領域において、最も明るいはずであるLevel４の透過率が、その他のレベルの透過率より低くなり、階調反転が発生することがわかる。つまり、このLevel４の透過率を、常時、画像内で使用した場合、視野角特性が良好とは言えないことになる。

そこで、このＶＡ方式の液晶モードを使用するときには、通常、階調反転する電圧領域を使用せず、それ以下の領域で透過率を制御している。

ここで、本実施例では、テレビの放送規格であるＮＴＳＣ規格やハイビジョン規格にも規定されている白ピーク特性に着目した。つまり、白ピーク表示データを持つ画素は、画面内にそれほど数多くないため、その画素のみが階調反転していても、階調反転による画質劣化があまり目立たないはずである。

一方、正面から見たときの白ピーク輝度は高くなるため、画質向上効果が期待できる。

そこで、本実施例においては、ＮＴＳＣ規格やハイビジョン規格における１００％白レベル以上の画素データのみを階調反転有りの電圧領域に変換し、１００％白レベル以下の画素については、階調反転なしの電圧領域を使用するレベルに変換することとした。

これにより、白ピーク表示レベルの画素においては、階調反転が発生するが、画面内における確率は小さく、かつ、輝度向上効果があることから、実質的に透過率が向上したとみなせる。

次に、本実施例におけるデータ変換について、図２０を用いて説明する。画像データ変換回路１２０に入力された画像データは、階調反転なしのデータとして変換するデータ変換回路Ａ１２９１と、階調反転有りのデータとして変換するデータ変換回路Ｂ１２９２に入力される。

そして、両者からの出力は、レベル検出回路１１０からのレベル検出信号により、セレクタ１２３で選択され、１００％白レベル以下であれば、データ変換回路Ａ１２９１の出力が、それ以上であれば、データ変換回路Ｂ１２９２の出力が、液晶表示部１３０’に出力される。

ここで、入力される画像データにおける規格によって規定された１００％白レベルと、ＶＡ方式液晶モードにおける階調反転なしの最大透過率レベルが異なる場合（規定の１００％白レベルは、例えば１／１．２１＝８２．６％であるが、階調反転なしの最大透過率が、階調反転有りの最大透過率の９０％である場合など）、それぞれの領域で異なるデータ変換をする必要がある。

このために、データ変換回路を２系統用意する必要がある。なお、放送規格における１００％白レベルは、前述のように規格により異なっているため、すべての規格の１００％白レベルと階調反転なしの最大透過率レベルを同一とすることはできない。

以上のように、本実施例では、白ピーク表示データ領域のみ階調反転有りの表示レベルを使用するデータ変換とすることで、実質的に透過率が向上し、消費電力の増加なく実質的白輝度の向上が可能である。

これにより、実質的に白輝度の向上と低消費電力の両立が可能な液晶表示装置を提供することができる。

本実施例は、以下の要件を除けば、実施例１１と同じである。

図２１に、本実施例における液晶表示装置のブロック図を示す。本実施例における液晶表示装置では、入力された画像データが、画像データ解析回路１００にも入力されており、画像データ解析回路１００は、入力された１画面の画像の中から、白ピークと認識される画素を抽出し、それら認識された画素の白ピークデータ中での最小レベル値を、１００％白表示レベルとして、レベル検出回路１１０に送出する。

このレベル検出回路１１０では、実施例１１と異なり、予め決められた１００％白レベルによって、レベル検出をするのではなく、画像データ解析回路１００から送られた画面毎の１００％白表示レベルによって、そのレベルを検出して、白ピーク表示データか否かを出力する。

これは、入力される画像データの種類によって、１００％白レベルが異なることがあり、さらに言えば、想定される１００％白レベルを守っていない画像信号があるためである。

例えば、日本におけるアナログ放送の規格であるＮＴＳＣ規格とハイビジョン放送の規格であるＩＴＵ−Ｒ勧告７０５では、１００％白レベルは異なった値であり、さらには、ＤＶＤプレイヤーなどから出力される画像信号においては、白ピーク領域を通常領域のごとく使用しているものもある（特に、映画フィルム素材の映像コンテンツにおいて顕著である）。

特に、後者のような場合は、画面全体にわたって、階調反転が発生してしまう恐れがあるため、画質不良的要素が高くなる。そこで、本実施例においては、各画面を画像データ解析することにより、画面毎に１００％白レベルを決定する手段（画像データ解析回路１００）を設けている。

これにより、より高精度で白レベルを認識でき、より高画質な画像とすることが可能となる。

以上のように、本実施例では、１００％白レベルを、画面毎に画像解析により認識することで、より高画質な画像を表示可能な液晶表示装置を提供できる。

実施例１における液晶表示装置のブロック図 実施例１における液晶表示装置の画素構成図（同図（２）（３）） 実施例１におけるＲＧＢＷ画素構成の色表示範囲を説明する３次元図 実施例１におけるＲＧＢＷ画素構成の色表示範囲を説明する２次元図 公知例における色変化なしＲＧＢＷデータ色変換方式を説明する図 いくつかの画像内における白ピーク表示画素の色表示分布を示す図 実施例１におけるＲＧＢＷ色変換の例を示す図（同図（３−１）（３−２）） 実施例１，２における画像データ変換回路の内部ブロック図 実施例３における液晶表示装置の画素構成図（同図（２）） 実施例３における画像データ変換回路の内部ブロック図 実施例４におけるＲＧＢＷ画素構成と電圧−透過率特性を示す図 実施例４におけるＲＧＢＷ画素構成画素電極構造を示す図（同図（１）） 実施例５，１０における液晶表示装置のブロック図 実施例６における液晶表示装置の画素構成図（同図（２）（３）） 実施例６，７における画像データ変換回路の内部ブロック図 実施例８における画像データ変換回路の内部ブロック図 実施例９，１０における６色画素構成と電圧−透過率特性を示す図 実施例１１における液晶表示装置のブロック図 実施例１１におけるＶＡ方式液晶モードの特性を示す図 実施例１１における画像データ変換回路の内部ブロック図 実施例１２における液晶表示装置のブロック図

符号の説明

１００…画像データ解析回路、１１０…レベル検出回路、１２０…画像データ変換回路、１３０…ＩＰＳ液晶表示部、１３０’…ＶＡ液晶表示部、１４０…バックライト、１２１…４色変換回路Ａ、１２２…４色変換回路Ｂ、１２３…データセレクタ、１２４…データ最大値レジスタ、１２５…画像メモリ、１２６…ＢＬ輝度補償データ変換回路、１２７…ＢＬ輝度制御回路、１２８１…６色変換回路Ａ、１２８２…６色変換回路Ｂ、１２９１…変換回路Ａ、１２９２…変換回路Ｂ、１３１０…ゲート線、１３１１…第２ゲート線、１３２０…赤用信号線、１３２１…緑用信号線、１３２２…青用信号線、１３２３…赤緑共用信号線、１３２４…青白共用信号線、１３２５…白用信号線、１３３０…共通配線、１３３１…第２共通配線、１３４１…赤色サブ画素、１３４２…緑色サブ画素、１３４３…青色サブ画素、１３４４…白色サブ画素、１３４５…白色副画素領域、１３４６…薄赤色サブ画素、１３４７…薄緑色サブ画素、１３４８…薄青色サブ画素、１３４９…薄赤色副画素領域、１３５０…薄緑色副画素領域、１３５１…薄青色副画素領域

Claims (14)

1. 入力画像データのレベルが、所定レベル以上か否かを検出するレベル検出回路と、
   レベル検出回路からの検出信号に応じて、ＲＧＢ画像データである入力画像データをＲＧＢＷ画像データであるＲＧＢＷ出力画像データに変換する画像データ変換回路と、
   画像データ変換回路からの前記ＲＧＢＷ出力画像データを受けて、赤、緑、青、白の４色で構成された画素の各画素で画像を表示する液晶表示部とを備え、
   前記所定レベルは、ＮＴＳＣ規格における１００ＩＲＥ、ＨＤＴＶ１０ビットデジタル規格における９４０（ｎｏｍｉｎａｌｐｅａｋ）の１００％白レベル、または入力画像データを解析する画像データ解析回路で判定されたＮＴＳＣまたはＨＤＴＶ１０ビットデジタル規格における１００％白レベルであり、
   前記画像データ変換回路において、所定レベル以下の入力画像データの変換は、変換前と比較して色度及び輝度を保つ変換であり、
   所定レベル以上の入力画像デ一タの変換は変換前と比較して色度および輝度を変える変換であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青、白の４サブ画素から構成され、
   各サブ画素の面積は等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青、白の４サブ画素から構成され、
   白サブ画素の面積は、他の３色より小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青の３サブ画素から構成され、
   各サブ画素内には白表示副画素領域が有り、
   白表示副画素領域の電圧−透過率特性は、他の部分と異なっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記白表示副画素領域の電圧一透過率特性は、他の部分と比較して高い電圧閾値を持ち、
   高い電圧閾値以上の領域では、急峻に透過率が増加する特性であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 入力画像データのレベルが、所定レベル以上か否かを検出するレベル検出回路と、
   レベル検出回路からの検出信号に応じて、ＲＧＢ画像データである入力画像データをＲＧＢ薄Ｒ薄Ｇ薄Ｂ画像データであるＲＧＢ薄Ｒ薄Ｇ薄Ｂ出力画像データに変換する画像データ変換回路と、
   画像データ変換回路からの前記ＲＧＢ薄Ｒ薄Ｇ薄Ｂ出力画像データを受けて、赤、緑、青、薄赤、薄緑、薄青の６色で構成された画素の各画素で画像を表示する液晶表示部とを備え、
   前記所定レベルは、ＮＴＳＣ規格における１００ＩＲＥ、ＨＤＴＶｌ０ビットデジタル規格における９４０(ｎｏｍｉｎａｌｐｅａｋ)の１００％白レベル、または入力画像データを解析する画像データ解析回路で判定されたＮＴＳＣ規格またはＨＤＴＶ１０ビットデジタル規格における１００％白レベルであり、
   前記画像データ変換回路において、所定レベル以下の入力画像データの変換は、変換前と比較して色度及び輝度を保つ変換であり、
   所定レベル以上の入力画像データの変換は、変換前と比較して、色度及び輝度を変える変換であることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記画像データ変換回路において、所定レベル以下の入力画像データの変換は、赤、緑、青の３色を用いて変換前と比較して色度及び輝度を保つ変換であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記画像データ変換回路において、所定レベル以下の入力画像データの変換は、赤、緑、青、薄赤、薄緑、薄青の６色を用いる変換であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青、薄赤、薄緑、薄青の６サブ画素から構成され、
   各サブ画素の面積は等しいことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青、薄赤、薄緑、薄青の６サブ画素から構成され、薄赤色サブ画素、薄緑色サブ画素、薄青色サブ画素の面積は、他の３色より小さいことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 前記液晶表示部の各画素は、赤、緑、青の３サブ画素から構成され、
    各サブ画素内にはそれぞれの色についての薄色領域である薄赤、薄緑、薄青の薄色表示副画素領域が有り、
    薄色表示副画素領域の電圧−透過率特性は、他の部分と異なっていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液晶表示装置。
12. 前記薄色表示副画素領域の電圧―透過率特性は、他の部分と比較して高い電圧閾値を持ち、
    高い電圧閾値以上の領域では、急峻に透過率が増加する特性であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記画像データ変換回路は、入力画像データを変換し、
    前記画像データ変換回路は、バックライトの光量を制御し、
    前記画像データ変換回路におけるバックライトの光量の制御は、所定レベル以下の入力画像データの変換では、バックライトの赤、緑、青の３色を個別に制御し、所定レベル以上の入力画像データの変換では、赤、緑、青の３色をまとめて白色として制御することを特徴とする請求項1ないし１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 前記画像データ変換回路は、各色の画像データのレベルを揃えるように所定レベル以下および所定レベル以上の入力画像データを変換することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。