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WO2012005170A1 - 多原色液晶表示装置 - Google Patents

多原色液晶表示装置 Download PDF

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WO2012005170A1
WO2012005170A1 PCT/JP2011/065078 JP2011065078W WO2012005170A1 WO 2012005170 A1 WO2012005170 A1 WO 2012005170A1 JP 2011065078 W JP2011065078 W JP 2011065078W WO 2012005170 A1 WO2012005170 A1 WO 2012005170A1
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WO
WIPO (PCT)
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red
pixel
sub
primary color
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/065078
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
冨沢　一成
中村　浩三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US13/807,380 priority Critical patent/US9245471B2/en
Publication of WO2012005170A1 publication Critical patent/WO2012005170A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G3/2003—Display of colours
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
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    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439—Pixel structures
    • G09G2300/0452—Details of colour pixel setup, e.g. pixel composed of a red, a blue and two green components
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0666—Adjustment of display parameters for control of colour parameters, e.g. colour temperature
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2340/00—Aspects of display data processing
    • G09G2340/06—Colour space transformation

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a multi-primary color liquid crystal display device.
  • one pixel is constituted by three sub-pixels that display red, green, and blue which are the three primary colors of light, thereby enabling color display.
  • FIG. 9 shows a color reproduction range of a conventional display device that performs display using the three primary colors.
  • FIG. 9 is an xy chromaticity diagram in the XYZ color system, and a triangle having apexes at three points corresponding to the three primary colors of red, green, and blue represents a color reproduction range.
  • the colors of various objects existing in nature see Non-Patent Document 1), which are clarified by Pointer, are plotted with crosses. As can be seen from FIG. 9, there are object colors that are not included in the color reproduction range, and a display device that displays using the three primary colors cannot display some of the object colors.
  • a red sub-pixel R that displays red
  • a green sub-pixel G that displays green
  • a blue sub-pixel B that displays blue
  • a cyan sub-pixel C that displays cyan
  • a liquid crystal display device 800 is disclosed in which one pixel P is configured by six sub-pixels, a magenta sub-pixel M that displays magenta and a yellow sub-pixel Ye that displays yellow.
  • the color reproduction range of the liquid crystal display device 800 is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the color reproduction range represented by a hexagon having six points corresponding to the six primary colors as vertices almost covers the object colors. Thus, the color reproduction range can be widened by increasing the number of primary colors used for display.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device in which one pixel P is configured by four subpixels of a red subpixel R, a green subpixel G, a blue subpixel B, and a yellow subpixel Ye, and a red subpixel R. There is also disclosed a liquid crystal display device in which one pixel P is constituted by five sub-pixels of a green sub-pixel G, a blue sub-pixel B, a cyan sub-pixel C, and a yellow sub-pixel Ye. By using four or more primary colors, the color reproduction range can be made wider than that of a conventional display device that performs display using three primary colors.
  • multi-primary color display devices display devices that perform display using four or more primary colors
  • liquid crystal display devices that perform display using four or more primary colors are referred to as “multi-primary color liquid crystal display devices”.
  • multi-primary LCD liquid crystal display devices that perform display using four or more primary colors
  • conventional general display devices that perform display using the three primary colors are collectively referred to as “three primary color display devices”
  • liquid crystal display devices that perform display using the three primary colors are referred to as “three primary color liquid crystal display devices (or simply three primary color LCDs)”. Called.
  • an RGB format, a YCrCb format, or the like is common. Since the video signals of these formats include three parameters (a so-called three-dimensional signal), the luminances of the three primary colors (red, green, and blue) used for display are uniquely determined.
  • multi-primary color video signal In order to perform display on a multi-primary color display device, it is necessary to convert the video signal in the format for the three primary color display device into a video signal including more parameters (four or more parameters). Such a video signal corresponding to four or more primary colors is referred to as a “multi-primary color video signal” in the present specification.
  • the method for converting the three primary color video signals into the multi-primary color video signals is not one-way, and is extremely flexible (freedom).
  • Methods for converting a three-primary color video signal into a multi-primary color video signal are proposed in, for example, Patent Documents 2 and 3, but are not limited to the methods proposed in these documents, and various methods are conceivable. It is done.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-primary color liquid crystal display device capable of displaying good-looking red and orange colors.
  • a multi-primary-color liquid crystal display device is a multi-primary-color liquid crystal display device including a liquid crystal display panel having pixels composed of red sub-pixels, green sub-pixels, blue sub-pixels, and yellow sub-pixels.
  • a signal conversion circuit for converting the signal into a signal, and the three primary color video signals inputted to the signal conversion circuit are represented by gradation levels r, g, and b of red, green, and blue of the three primary colors (each being an integer of 0 to 255).
  • the circuit is configured to output the four-color video signal so that the red luminance displayed by the red sub-pixel is 6.5% or more. Adjust the level.
  • the signal conversion circuit has a red luminance displayed by the red sub-pixel of 9.7% or more when a three primary color video signal represented by (223, 0, 0) is input.
  • the level of the four-color video signal is adjusted so that
  • the multi-primary-color liquid crystal display device is a multi-primary-color liquid crystal display device including a liquid crystal display panel having pixels composed of red sub-pixels, green sub-pixels, blue sub-pixels, and yellow sub-pixels. 4 corresponding to red displayed by the red sub-pixel, green displayed by the green sub-pixel, blue displayed by the blue sub-pixel, and yellow displayed by the yellow sub-pixel.
  • a signal conversion circuit for converting the signal into a color video signal, and the three primary color video signals inputted to the signal conversion circuit are converted into red, green, and blue gradation levels r, g, and b (each of integers of 0 or more and 255 or less).
  • the signal conversion circuit has four colors so that the luminance of red displayed by the red sub-pixel is 9.7% or more. Adjust the video signal level.
  • the signal conversion circuit has a luminance of red displayed by the red sub-pixel of 6.5% or more when a three primary color video signal having a red gradation level r of 186 or more is input.
  • the level of the four-color video signal is adjusted so that
  • the signal conversion circuit has a red luminance displayed by the red sub-pixel of 9.7% or higher when a three primary color video signal having a red gradation level r of 223 or higher is input.
  • the level of the four-color video signal is adjusted so that
  • the signal conversion circuit has a red luminance displayed by the red sub-pixel of 13 (r) when a three primary color video signal having a red gradation level r of 186 or more and 223 or less is input. / 255) Adjust the level of the 4-color video signal so that it becomes 1 / 0.45 % or more.
  • areas of the red sub-pixel, the green sub-pixel, the blue sub-pixel, and the yellow sub-pixel are substantially equal to each other.
  • the signal conversion circuit includes a four-color conversion unit that generates a four-color video signal based on an input three primary color video signal, and a red color of the four-color video signal obtained by the four-color conversion unit.
  • a multi-primary color liquid crystal display device capable of displaying good-looking red and orange colors is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a liquid crystal display device 100 in a preferred embodiment of the present invention.
  • (A) And (b) is a figure which shows one pixel of the liquid crystal display panel 10 with which the liquid crystal display device 100 is provided.
  • (A) and (b) are graphs in which the horizontal axis represents the red input gradation level and the vertical axis represents the red output luminance, and is a graph showing the gamma characteristic of the red sub-pixel R of the liquid crystal display device 100.
  • It is. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the red input gradation level and the vertical axis represents the red output luminance, and is a graph showing the gamma characteristic of the red sub-pixel R of the liquid crystal display device 100.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a preferable configuration of a signal conversion circuit 20 included in the liquid crystal display device 100.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a preferable configuration of a four-color conversion unit 22 included in the signal conversion circuit 20.
  • FIG. (A)-(f) is a figure which shows the relationship between the red, green, and blue gradation levels r, g, b of the input three primary color video signal, and the extracted color component.
  • (A) And (b) is a figure which shows the example of gradation distribution of the extracted color component.
  • It is xy chromaticity diagram which shows the color reproduction range of the conventional display apparatus which displays using three primary colors.
  • It is a figure which shows the conventional multi-primary-color liquid crystal display device 800 typically.
  • 4 is an xy chromaticity diagram showing a color reproduction range of a multi-primary color liquid crystal display device 800.
  • This deterioration in appearance is caused by the fact that the relative luminance of red displayed by the red sub-pixel decreases due to the addition of the primary color (that is, the addition of a new sub-pixel).
  • the primary color that is, the addition of a new sub-pixel.
  • the relative luminance of red decreases to half or less.
  • the luminance of white (the highest gradation white) displayed by the pixels is 100%
  • the luminance of red (the highest gradation red) displayed by the red sub-pixel is about 24 in the three primary color LCD.
  • the multi-primary LCD with the yellow sub-pixel added it is about 11%, which is about 0.46 times.
  • the first factor is a decrease in the area ratio (area ratio) occupied by the red sub-pixel in the pixel.
  • the number of sub-pixels constituting the pixel is increased from 3 to 4, so that when the areas of the sub-pixels are substantially equal to each other, the area ratio of the red sub-pixel is 0.75 times.
  • the second factor is a decrease in the relative Y value of the red color filter.
  • the yellow color filter is added, the light transmittance of the yellow color filter is high (that is, the Y value is high), so that the Y value of the entire color filter is increased. For this reason, the relative Y value of the red color filter is reduced to about 0.85 times.
  • the third factor is a decrease in the intensity of the red region in the emission spectrum of the backlight.
  • the intensity of the blue region in the emission spectrum of the backlight is increased in order to maintain white balance.
  • the intensity of the red region is reduced to about 0.72 times.
  • the luminance of red is about 11%.
  • the relative luminance of red displayed by the red sub-pixel is lowered, and as a result, the appearance of red or orange displayed by the pixel is deteriorated. For this reason, it is not possible to realize sufficiently high display quality simply by converting the three primary color video signals into the multi-primary color video signals (for example, by simply performing signal conversion using the methods of Patent Document 2 and Patent Document 3).
  • FIG. 1 shows a liquid crystal display device 100 according to this embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal display panel 10 and a signal conversion circuit 20, and is a multi-primary LCD that performs color display using four primary colors.
  • the liquid crystal display panel 10 has a plurality of pixels arranged in a matrix. Each of the plurality of pixels is composed of four sub-pixels.
  • FIG. 2A shows a specific configuration of one pixel of the liquid crystal display panel 10. As shown in FIG. 2A, one pixel is formed by a red sub-pixel R that displays red, a green sub-pixel G that displays green, a blue sub-pixel B that displays blue, and a yellow sub-pixel Ye that displays yellow. It is configured.
  • FIG. 2A illustrates a configuration in which four sub-pixels are arranged in one row and four columns in the pixel.
  • the red sub-pixel R is included in the pixel.
  • the green sub-pixel G, the blue sub-pixel B, and the yellow sub-pixel Ye may be arranged in 2 rows and 2 columns (that is, in a matrix).
  • the areas of the red sub-pixel R, the green sub-pixel G, the blue sub-pixel B, and the yellow sub-pixel Ye are substantially equal to each other.
  • FIG. 2A illustrates a configuration in which a red sub-pixel R, a green sub-pixel G, a blue sub-pixel B, and a yellow sub-pixel Ye are arranged in this order from left to right in the pixel.
  • FIG. 2B illustrates a configuration in which the red sub-pixel R, the green sub-pixel G, the yellow sub-pixel Ye, and the blue sub-pixel B are arranged in this order clockwise from the upper left in the pixel.
  • the arrangement of the sub-pixels in the pixel is not limited to this.
  • the red sub-pixel R, the green sub-pixel G, the blue sub-pixel B, and the yellow sub-pixel Ye may be arranged in any order in the pixel.
  • the signal conversion circuit 20 converts the input three primary color video signals into multi-primary color video signals. More specifically, the multi-primary color video signal generated by the signal conversion circuit 20 includes red displayed by the red sub-pixel R, green displayed by the green sub-pixel G, blue displayed by the blue sub-pixel B, and It is a four-color video signal corresponding to yellow displayed by the yellow subpixel Ye.
  • the signal conversion circuit 20 converts, for example, an RGB format three-primary-color video signal indicating the respective luminances of red, green and blue into a four-color video signal indicating the respective luminances of red, green, blue and yellow.
  • the format of the three primary color video signals is not limited to the RGB format, and may be an XYZ format, a YCrCb format, or the like. Since the three primary color video signals directly or indirectly indicate the gradation levels of red, green and blue in any format, the gradation levels of the three primary colors red, green and blue are represented by r, g, When b, it is expressed as (r, g, b).
  • the three primary color video signals are digital signals to which 8 bits are assigned for each primary color, r, g, and b are integers of 0 or more and 255 or less, respectively.
  • the liquid crystal display panel 10 receives the four-color video signal generated by the signal conversion circuit 20, and a color corresponding to the four-color video signal is displayed by each pixel.
  • the display mode of the liquid crystal display panel 10 various display modes can be used. For example, a vertical alignment mode (VA mode) capable of realizing a wide viewing angle characteristic can be preferably used.
  • VA mode vertical alignment mode
  • the vertical alignment mode examples include an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode disclosed in JP-A-11-242225, and a CPA (Continuous Pinwheel) disclosed in JP-A 2003-43525. Alignment) mode can be used.
  • the MVA mode or CPA mode panel includes a vertical alignment type liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the substrate when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned in a plurality of directions when voltage is applied within each sub-pixel. By tilting, a wide viewing angle display is realized.
  • other display modes such as a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, and an FFS (Fringe Field Switching) mode may be used.
  • PSA technology Polymer Sustained Alignment Technology
  • the PSA technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-357830, 2003-177418, and 2006-78968.
  • a polymerizable compound for example, a photopolymerizable monomer or oligomer
  • a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • active energy rays for example, ultraviolet rays
  • the alignment state of the liquid crystal molecules when the polymer is generated is maintained (stored) even after the voltage is removed (a state where no voltage is applied).
  • the layer formed of the polymer is referred to as an orientation maintaining layer.
  • the alignment maintaining layer is formed on the surface of the alignment film (on the liquid crystal layer side), but it is not always necessary to take the form of a film covering the surface of the alignment film, and the polymer particles are discretely present. Also good.
  • the signal conversion circuit 20 not only simply converts the three primary color video signals into the four color video signals but also adjusts the level of the four color video signals.
  • the signal conversion circuit 20 sets the luminance of white (that is, the highest gradation white) displayed by the pixels to 100% when the three primary color video signals represented by (255, 255, 255) are input. Then, when the three primary color video signals represented as (186, 0, 0) are input, the red color displayed by the red sub-pixel R is not less than 6.5%. Adjust the level. Further, the signal conversion circuit 20 is configured so that the red luminance displayed by the red sub-pixel R becomes 9.7% or more when the three primary color video signals represented by (223, 0, 0) are input. Adjust the level of the 4-color video signal.
  • the signal conversion circuit 20 adjusts the level of the four-color video signal as described above, it is possible to display red or orange with good appearance.
  • the horizontal axis represents the red gradation level r (“red input gradation level”) indicated by the three primary color video signals
  • the vertical axis represents red displayed by the red sub-pixel R. Is a graph showing the gamma characteristic of the red sub-pixel R of the liquid crystal display device 100 in a preferred embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B show, as a comparative example, the red sub-pixel R when the signal conversion circuit 20 does not adjust the level of the four-color video signal (that is, only simple signal conversion is performed). Gamma characteristics are also shown. FIGS. 3A and 3B also show the gamma characteristics of the red sub-pixel R in a virtual multi-primary LCD in which the maximum luminance of the red sub-pixel R is 13% as a reference example. Yes.
  • the inventor of the present application has determined that the gamma characteristic of the red sub-pixel R is the maximum luminance of the red sub-pixel R. It was found that the appearance of red and orange was improved to an acceptable level when matched to the gamma characteristic when it was virtually increased to 13%.
  • the gamma characteristic of the red sub-pixel R of the liquid crystal display device 100 in the present embodiment is higher than the gamma characteristic of the comparative example (the original gamma characteristic). It is shifted to the luminance side, and almost matches the gamma characteristic of the reference example (gamma characteristic when the maximum luminance is 13%) in almost all gradations. Therefore, when the three primary color video signals expressed as (186, 0, 0) are input, that is, when the input gradation level of red is 186, as shown in FIG. Is 5.5%, which is the same as the comparative example, but is actually 6.5%, which is the same as the reference example.
  • Red or orange Deterioration of the appearance of red or orange is, for example, 15 in the Macbeth chart. Red or 7. This is noticeable when Orange is displayed.
  • 15. Red has poor brightness due to insufficient brightness.
  • Orange has a poor color due to the yellowish color shift.
  • Macbeth chart Red corresponds to the three primary color video signals represented as (186, 70, 73);
  • Orange corresponds to the three primary color video signals represented as (223, 141, 57). Therefore, as in this embodiment, the Macbeth chart 15. Red and / or 7.
  • the red output brightness is increased to an allowable value by adjusting the level of the four-color video signal to display a good-looking red or orange color. It becomes possible to do.
  • the gradation X 1 that can achieve a luminance of 6.5% on the liquid crystal display panel 10 having a maximum luminance of red of 11% is 201 as calculated from the following equation (4).
  • 6.5 11 (X 1/255 ) 1 / 0.45 ⁇ (4)
  • the signal conversion circuit 20 adjusts (increases) the red gradation level of the four-color video signal to 201 when a three primary color video signal having a red gradation level r of 186 is input.
  • the luminance of red displayed by the sub-pixel R can be increased from the original 5.5% to 6.5%.
  • the gradation X 2 that can realize the luminance of 9.7% in the liquid crystal display panel 10 having the maximum luminance of 11% is 241 as calculated from the following formula (7).
  • 9.7 11 (X 2/255 ) 1 / 0.45 ⁇ (7)
  • the signal conversion circuit 20 adjusts (increases) the red gradation level of the four-color video signal to 241 when a three primary color video signal having a red gradation level r of 223 is input.
  • the luminance of red displayed by the sub-pixel R can be increased from the original 8.2% to 9.7%.
  • FIG. 3 shows an example in which the gamma characteristic of the red sub-pixel R is matched with the gamma characteristic when the maximum luminance is 13%, but in order to improve the appearance of red and orange colors,
  • the luminance of the sub-pixel R may be further increased, and the gamma characteristic of the red sub-pixel R may be matched with the gamma characteristic when the maximum luminance exceeds 13%. That is, when the input gradation level of red is 186, the level of the four-color video signal may be adjusted so that the output luminance of red exceeds 6.5%, or the input gradation level of red is 223. In some cases, the level of the four-color video signal may be adjusted so that the output luminance of red exceeds 9.7%.
  • the signal conversion circuit 20 adjusts the level of the four-color video signal so that the red luminance is 6.5% or more when a three primary color video signal having a red gradation level r of 186 or more is input.
  • the level of the four-color video signal is adjusted so that the red luminance becomes 9.7% or more when a three primary color video signal having a red gradation level r of 223 or higher is input. preferable.
  • the red gradation level of red when the input gradation level of red is 200, four colors are used to change the output luminance of red from the original value of 6.4% to the allowable value of 7.6%.
  • the red gradation level of the video signal may be set to 216.
  • the red color of the four-color video signal The gradation level may be set to 227. The case where the red input gradation level is 186 and 223 is as described above.
  • the gamma characteristic of the red sub-pixel R cannot be matched with the gamma characteristic when the maximum luminance is 13% for all gradations. Specifically, the gamma characteristic of the red sub-pixel R cannot match the gamma characteristic when the maximum luminance is 13% for the highest gradation (that is, 255 gradations) and a gradation close thereto. This is because the maximum luminance of red displayed by the liquid crystal display panel 10 remains 11% regardless of what signal conversion is performed.
  • the red luminance is set to an allowable value or more (that is, when the gamma characteristic of the red sub-pixel R is 13% or more of the maximum luminance). It is preferable to match the gamma characteristic). That is, the signal conversion circuit 20 has a red luminance displayed by the red sub-pixel R of 13 (r / 255) 1 / when a three primary color video signal having a red gradation level r of 186 or more and 223 or less is input. It is preferable to adjust the level of the four-color video signal so that it becomes 0.45 % or more.
  • the gamma characteristic of the red sub-pixel R matches the gamma characteristic when the maximum luminance is 13% for input gradation levels less than 186 (that is, the red luminance is 13 (r / 255)).
  • the level of the four-color video signal may be adjusted as shown in FIG.
  • the gamma characteristic of the red sub-pixel R does not match the gamma characteristic (reference example) when the maximum luminance is 13%, but it is red or orange.
  • the gamma characteristic of the red sub-pixel R matches the gamma characteristic when the maximum luminance is 13% (reference example) at an input gradation level of 186 or more and 223 or less where deterioration of appearance is easy to be visually recognized, it is practically sufficient. High display quality can be realized.
  • FIG. 5 shows an example of a specific configuration of the signal conversion circuit 20.
  • the signal conversion circuit 20 illustrated in FIG. 5 includes a four-color conversion unit 22 and a red level adjustment unit 24.
  • the 4-color conversion unit 22 generates a 4-color video signal based on the input three primary color video signals. However, the four-color converter 22 does not adjust the level of the four-color video signal. That is, if the four-color video signal obtained by the four-color conversion unit 22 is output to the liquid crystal display panel 10 as it is, the red output luminance remains the original value.
  • a specific conversion algorithm for generating a four-color video signal in the four-color conversion unit 22 various known algorithms for converting a three primary color video signal into a multi-primary color video signal can be used.
  • the red level adjustment unit 24 adjusts the red gradation level of the four-color video signal obtained by the four-color conversion unit 22.
  • the red level adjusting unit 24 has a lookup table including data indicating a gradation level corresponding to an allowable value of the output luminance of red, and adjusts the gradation level of red with reference to the lookup table. can do.
  • the gradation level may be adjusted by calculation instead of referring to the lookup table.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of the four-color conversion unit 22.
  • the four-color conversion unit 22 shown in FIG. 6 includes a color component extraction unit 22a and a gradation distribution unit 22b.
  • the color component extraction unit 22a extracts seven color components, more specifically, a red component, a green component, a blue component, a yellow component, a magenta component, a cyan component, and a white component, from the input three primary color video signals. Extraction of color components is performed as follows.
  • the three primary color video signals are classified into six patterns based on the magnitude relationship between the red, green, and blue gradation levels r, g, and b.
  • the three primary color video signals are classified into the following patterns (1) to (6).
  • gradation levels of the red component, green component, blue component, yellow component, magenta component, cyan component and white component are r 0 , g 0 , b 0 , y 0 , m 0 , c 0 , w 0 , respectively.
  • the gradation level of each color component is calculated for each pattern as follows.
  • the gradation level of each color component calculated by is distributed to the associated subpixel.
  • Gradation level r 0 of the red component is distributed to the red subpixel R is a sub-pixel that contributes to the display of the red.
  • the gradation level g 0 of the green component is distributed to the green sub-pixel G that is a sub-pixel contributing to green display.
  • the blue component of the grayscale level b 0 is distributed to the blue subpixel B is the sub-pixel that contributes to the display of blue.
  • the gradation level y 0 of the yellow component is distributed to the red sub-pixel R, the green sub-pixel G, and the yellow sub-pixel Ye that are sub-pixels that contribute to yellow display.
  • the gradation level m 0 of the magenta component is distributed to the red sub-pixel R and the blue sub-pixel B, which are sub-pixels that contribute to magenta display.
  • the gradation level c 0 of the cyan component is distributed to the green sub-pixel G and the blue sub-pixel B, which are sub-pixels that contribute to cyan display.
  • the gray level w 0 of the white component is distributed to the red sub-pixel R, the green sub-pixel G, the blue sub-pixel B, and the yellow sub-pixel Ye (that is, all sub-pixels) that are sub-pixels that contribute to white display.
  • gradation level r 1, g 1, b 1 , y 1 is expressed by the following formula (8) to (11).
  • r 1 r 0 + y 0 + m 0 + w 0
  • g 1 g 0 + y 0 + c 0 + w 0
  • b 1 b 0 + m 0 + c 0 + w 0 (10)
  • y 1 y 0 + w 0 (11)
  • FIG. 8A schematically shows gradation distribution in the case of the pattern (1) (more strictly, in the case of r>g> b in the pattern (1)).
  • FIG. 8B schematically shows gradation distribution in the case of the pattern (4).
  • the multi-primary color liquid crystal display device can perform high-quality display, it can be suitably used for various electronic devices such as liquid crystal televisions.

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Abstract

　本発明は、見映えの良い赤やオレンジ色を表示することができる多原色液晶表示装置を提供することを目的とする。　本発明による多原色液晶表示装置（１００）は、赤サブ画素（Ｒ）、緑サブ画素（Ｇ）、青サブ画素（Ｂ）および黄サブ画素（Ｙｅ）から構成された画素を有する液晶表示パネル（１０）と、入力された三原色映像信号を４色映像信号に変換する信号変換回路（２０）とを備える。信号変換回路に入力される三原色映像信号を、三原色の赤、緑および青の階調レベルr、g、b（それぞれ０～２５５以下の整数である）を用いて（r, g, b）と表し、（255, 255,255）と表される三原色映像信号が入力されたときに画素によって表示される白の輝度を１００％とすると、信号変換回路は、（186,0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、赤サブ画素によって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。

Description

多原色液晶表示装置
　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、多原色液晶表示装置に関する。
　現在、液晶表示装置をはじめとする種々の表示装置が様々な用途に利用されている。一般的な表示装置では、光の三原色である赤、緑、青を表示する３つのサブ画素によって１つの画素が構成されており、そのことによってカラー表示が可能になっている。
　しかしながら、従来の表示装置は、表示可能な色の範囲（「色再現範囲」と呼ばれる。）が狭いという問題を有している。図９に、三原色を用いて表示を行う従来の表示装置の色再現範囲を示す。図９は、ＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図であり、赤、緑、青の三原色に対応した３つの点を頂点とする三角形が色再現範囲を表している。また、図中には、Pointerによって明らかにされた、自然界に存在する様々な物体の色（非特許文献１参照）が×印でプロットされている。図９からわかるように、色再現範囲に含まれない物体色が存在しており、三原色を用いて表示を行う表示装置では、一部の物体色を表示することができない。
　そこで、表示装置の色再現範囲を広くするために、表示に用いる原色の数を４つ以上に増やす手法が提案されている。
　例えば、特許文献１には、図１０に示すように、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇ、青を表示する青サブ画素Ｂ、シアンを表示するシアンサブ画素Ｃ、マゼンタを表示するマゼンタサブ画素Ｍおよび黄を表示する黄サブ画素Ｙｅの６つのサブ画素によって１つの画素Ｐが構成された液晶表示装置８００が開示されている。この液晶表示装置８００の色再現範囲を図１１に示す。図１１に示すように、６つの原色に対応した６つの点を頂点とする六角形によって表される色再現範囲は、物体色をほぼ網羅している。このように、表示に用いる原色の数を増やすことによって、色再現範囲を広くすることができる。
　また、特許文献１には、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの４つのサブ画素によって１つの画素Ｐが構成された液晶表示装置や、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂ、シアンサブ画素Ｃおよび黄サブ画素Ｙｅの５つのサブ画素によって１つの画素Ｐが構成された液晶表示装置も開示されている。４つ以上の原色を用いることにより、三原色を用いて表示を行う従来の表示装置よりも色再現範囲を広くすることができる。本願明細書では、４つ以上の原色を用いて表示を行う表示装置を「多原色表示装置」と総称し、４つ以上の原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「多原色液晶表示装置（あるいは単に多原色ＬＣＤ）」と称する。また、三原色を用いて表示を行う従来の一般的な表示装置を「三原色表示装置」と総称し、三原色を用いて表示を行う液晶表示装置を「三原色液晶表示装置（あるいは単に三原色ＬＣＤ）」と称する。
　三原色表示装置に入力される映像信号の形式としては、ＲＧＢフォーマットやＹＣｒＣｂフォーマットなどが一般的である。これらのフォーマットの映像信号は、３つのパラメータを含んでいる（いわば三次元信号である）ので、表示に用いられる三原色（赤、緑および青）の輝度が一義的に決定される。
　多原色表示装置で表示を行うためには、三原色表示装置用のフォーマットの映像信号を、より多くのパラメータ（４つ以上のパラメータ）を含む映像信号に変換する必要がある。４つ以上の原色に対応したこのような映像信号を、本願明細書では「多原色映像信号」と称する。
　三原色表示装置用のフォーマットの映像信号（以下では「三原色映像信号」と称する。）で示される色を、４つ以上の原色を用いて表現する場合、それぞれの原色の輝度は一義的には決まらず、輝度の組み合わせは多数存在する。従って、三原色映像信号を多原色映像信号に変換する方法は、一通りではなく、極めて任意性（自由度）の高いものである。三原色映像信号を多原色映像信号に変換する方法は、例えば、特許文献２および３に提案されているが、勿論、これらに提案されている方法に限定されるものではなく、種々の方法が考えられる。
特表２００４－５２９３９６号公報 米国特許第７５９８９６１号明細書 米国特許第７４３６９９６号明細書
M. R. Pointer, "The gamut of real surface colors," Color Research and Application, Vol.5, No.3, pp.145-155 (1980)
　上述したように、三原色映像信号を多原色映像信号に変換する方法としては、種々の方法が考えられ、多原色表示装置に最適な信号変換手法はいまだ見出されていない。多原色液晶表示装置に最適な信号変換手法についても同様である。
　本願発明者が、多原色液晶表示装置用の信号変換手法について検討した結果、単に三原色映像信号を多原色映像信号に変換するだけでは、表示される赤やオレンジ色の見映えが悪くなることがわかった。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、見映えの良い赤やオレンジ色を表示することができる多原色液晶表示装置を提供することにある。
　本発明による多原色液晶表示装置は、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素から構成された画素を有する液晶表示パネルを備えた多原色液晶表示装置であって、入力された三原色映像信号を、前記赤サブ画素によって表示される赤、前記緑サブ画素によって表示される緑、前記青サブ画素によって表示される青および前記黄サブ画素によって表示される黄に対応した４色映像信号に変換する信号変換回路をさらに備え、前記信号変換回路に入力される三原色映像信号を、三原色の赤、緑および青の階調レベルr、g、b（それぞれ０以上２５５以下の整数である）を用いて（r, g, b）と表し、（255, 255, 255）と表される三原色映像信号が入力されたときに前記画素によって表示される白の輝度を１００％とすると、前記信号変換回路は、（186, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　あるいは、本発明による多原色液晶表示装置は、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素から構成された画素を有する液晶表示パネルを備えた多原色液晶表示装置であって、入力された三原色映像信号を、前記赤サブ画素によって表示される赤、前記緑サブ画素によって表示される緑、前記青サブ画素によって表示される青および前記黄サブ画素によって表示される黄に対応した４色映像信号に変換する信号変換回路をさらに備え、前記信号変換回路に入力される三原色映像信号を、三原色の赤、緑および青の階調レベルr、g、b（それぞれ０以上２５５以下の整数である）を用いて（r, g, b）と表し、（255, 255, 255）と表される三原色映像信号が入力されたときに前記画素によって表示される白の輝度を１００％とすると、前記信号変換回路は、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが１８６以上である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが２２３以上である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが１８６以上２２３以下である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が１３（ｒ／２５５）1/0.45％以上となるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　ある好適な実施形態において、前記赤サブ画素、前記緑サブ画素、前記青サブ画素および前記黄サブ画素の面積は互いに略等しい。
　ある好適な実施形態において、前記信号変換回路は、入力された三原色映像信号に基づいて４色映像信号を生成する４色変換部と、前記４色変換部により得られた４色映像信号の赤の階調レベルを調整する赤レベル調整部と、を有する。
　本発明によると、見映えの良い赤やオレンジ色を表示することができる多原色液晶表示装置が提供される。
本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示すブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置１００が備える液晶表示パネル１０の１つの画素を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、横軸に赤の入力階調レベルをとり、縦軸に赤の出力輝度をとったグラフであり、液晶表示装置１００の赤サブ画素Ｒのガンマ特性を示すグラフである。 横軸に赤の入力階調レベルをとり、縦軸に赤の出力輝度をとったグラフであり、液晶表示装置１００の赤サブ画素Ｒのガンマ特性を示すグラフである。 液晶表示装置１００が備える信号変換回路２０の好ましい構成の例を示すブロック図である。 信号変換回路２０が有する４色変換部２２の好ましい構成の例を示すブロック図である。 （ａ）～（ｆ）は、入力された三原色映像信号の赤、緑および青の階調レベルｒ、ｇ、ｂと、抽出される色成分との関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、抽出された色成分の階調振り分けの例を示す図である。 三原色を用いて表示を行う従来の表示装置の色再現範囲を示すｘｙ色度図である。 従来の多原色液晶表示装置８００を模式的に示す図である。 多原色液晶表示装置８００の色再現範囲を示すｘｙ色度図である。
　以下、本発明の実施形態を説明するが、それに先立ち、多原色ＬＣＤにおいて赤やオレンジ色の見映えが悪くなる理由を説明する。
　この見映えの悪化は、原色を追加したこと（つまり新たなサブ画素を追加したこと）によって赤サブ画素の表示する赤の相対輝度が低下することに起因する。例えば、原色として黄を追加した場合、つまり、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素によって１つの画素が構成される場合、赤の相対輝度は半分以下に低下する。具体的には、画素によって表示される白（最高階調の白）の輝度を１００％とすると、赤サブ画素によって表示される赤（最高階調の赤）の輝度は、三原色ＬＣＤでは約２４％であったの対し、黄サブ画素が追加された多原色ＬＣＤでは約１１％であり、約０．４６倍となる。
　上述したように赤の相対輝度が低下する要因は、３つある。
　１つ目の要因は、画素内で赤サブ画素が占める面積の割合（面積比）の低下である。黄サブ画素を追加すると、画素を構成するサブ画素の個数が３から４に増加するので、各サブ画素の面積が互いに略等しい場合、赤サブ画素の面積比は０．７５倍となる。
　２つ目の要因は、赤カラーフィルタの相対的なＹ値の低下である。黄カラーフィルタを追加すると、黄カラーフィルタの光透過率は高い（つまりＹ値が高い）ので、カラーフィルタ全体のＹ値が高くなる。そのため、赤カラーフィルタの相対的なＹ値が低下し、約０．８５倍となる。
　３つ目の要因は、バックライトの発光スペクトルにおける赤領域の強度の低下である。黄サブ画素を追加する場合、ホワイトバランスを保つために、バックライトの発光スペクトルにおける青領域の強度を高くする。そのため、赤領域の強度が低下し、約０．７２倍となる。
　上述の３つの要因から、赤の相対輝度は約０．４６（＝０．７５×０．８５×０．７２）倍となるので、三原色ＬＣＤにおける赤の輝度が約２４％であるのに対し、黄サブ画素が追加された多原色ＬＣＤにおける赤の輝度は約１１％である。このように、赤サブ画素によって表示される赤の相対輝度が低下し、その結果、画素によって表示される赤やオレンジ色の見映えが悪くなる。そのため、単に三原色映像信号を多原色映像信号に変換するだけでは（例えば特許文献２や特許文献３の方法を用いて信号変換を行うだけでは）十分に高い表示品位を実現することができない。
　本発明は、本願発明者が見出した上記知見に基づいてなされたものである。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
　図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル１０と、信号変換回路２０とを備え、４つの原色を用いてカラー表示を行う多原色ＬＣＤである。
　液晶表示パネル１０は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。複数の画素のそれぞれは、４つのサブ画素によって構成されている。図２（ａ）に、液晶表示パネル１０の１つの画素の具体的な構成を示す。図２（ａ）に示すように、赤を表示する赤サブ画素Ｒ、緑を表示する緑サブ画素Ｇ、青を表示する青サブ画素Ｂおよび黄を表示する黄サブ画素Ｙｅによって１つの画素が構成されている。
　図２（ａ）には、画素内で４つのサブ画素が１行４列に配置されている構成を例示しているが、図２（ｂ）に示すように、画素内で赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅが２行２列に（すなわちマトリクス状に）配置されていてもよい。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの面積は互いに略等しい。
　なお、図２（ａ）には、画素内で左側から右側に向かって赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅがこの順で配置されている構成を例示しており、図２（ｂ）には、画素内で左上から時計回りに赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、黄サブ画素Ｙｅおよび青サブ画素Ｂがこの順で配置されている構成を例示しているが、画素内におけるサブ画素の配置はこれに限定されない。画素内で赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅがどのような順番で配置されていてもよい。
　信号変換回路２０は、入力された三原色映像信号を多原色映像信号に変換する。信号変換回路２０によって生成される多原色映像信号は、より具体的には、赤サブ画素Ｒによって表示される赤、緑サブ画素Ｇによって表示される緑、青サブ画素Ｂによって表示される青および黄サブ画素Ｙｅによって表示される黄に対応した４色映像信号である。
　信号変換回路２０は、例えば、赤、緑および青のそれぞれの輝度を示すＲＧＢフォーマットの三原色映像信号を、赤、緑、青および黄のそれぞれの輝度を示す４色映像信号に変換する。なお、三原色映像信号のフォーマットは、ＲＧＢフォーマットに限定されるわけではなく、ＸＹＺフォーマットやＹＣｒＣｂフォーマットなどであってもよい。三原色映像信号は、どのようなフォーマットであっても、赤、緑および青の階調レベルを直接的または間接的に示すので、三原色の赤、緑および青の階調レベルをそれぞれｒ、ｇ、ｂとしたとき、（r, g, b）と表される。三原色映像信号が、各原色について８ビットを割り当てられたデジタル信号である場合、ｒ、ｇ、ｂはそれぞれ０以上２５５以下の整数である。
　液晶表示パネル１０は、信号変換回路２０によって生成された４色映像信号を受け取り、４色映像信号に応じた色が各画素によって表示される。液晶表示パネル１０の表示モードとしては、種々の表示モードを用いることができ、例えば、広視野角特性を実現し得る垂直配向モード（ＶＡモード）を好適に用いることができる。
　垂直配向モードとしては、具体的には、特開平１１－２４２２２５号公報に開示されているＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードや、特開２００３－４３５２５号公報に開示されているＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードを用いることができる。ＭＶＡモードやＣＰＡモードのパネルは、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向する垂直配向型の液晶層を備えており、各サブ画素内で電圧印加時に液晶分子が複数の方位に傾斜することによって、広視野角の表示が実現される。勿論、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードなどの他の表示モードを用いてもよい。
　あるいは、ＰＳＡ技術（Polymer Sustained Alignment Technology）を用いることも好ましい。ＰＳＡ技術は、例えば、特開２００２－３５７８３０号公報、特開２００３－１７７４１８号公報および特開２００６－７８９６８号公報に開示されている。ＰＳＡ技術は、液晶材料中に少量の重合性化合物（例えば光重合性モノマまたはオリゴマ）を混入しておき、液晶セルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で重合性材料に活性エネルギー線（例えば紫外線）を照射し、生成される重合体によって、液晶分子のプレチルト方向を制御する技術である。重合体が生成されるときの液晶分子の配向状態が、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）においても維持（記憶）される。重合体で形成される層を、ここでは配向維持層ということにする。配向維持層は、配向膜の表面（液晶層側）に形成されるが、配向膜の表面を覆う膜の形態をとる必要は必ずしも無く、重合体の粒子が離散的に存在する形態であってもよい。
　本実施形態における液晶表示装置１００では、信号変換回路２０が、三原色映像信号を単純に４色映像信号に変換するだけでなく、４色映像信号のレベルを調整する。
　具体的には、信号変換回路２０は、（255, 255, 255）と表される三原色映像信号が入力されたときに画素によって表示される白（つまり最高階調の白）の輝度を１００％とすると、（186, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。また、信号変換回路２０は、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する。
　信号変換回路２０が上述したように４色映像信号のレベルを調整することにより、見映えのよい赤やオレンジ色を表示することが可能になる。以下、この理由を図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、横軸に三原色映像信号が示す赤の階調レベルｒ（「赤の入力階調レベル」）をとり、縦軸に赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度（「赤の出力輝度」）をとったグラフであり、本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００の赤サブ画素Ｒのガンマ特性を示す。図３（ａ）および（ｂ）には、比較例として、信号変換回路２０が４色映像信号のレベルの調整を行わない（つまり単純な信号変換のみが行われる）場合の赤サブ画素Ｒのガンマ特性も示されている。また、図３（ａ）および（ｂ）には、参考例として、赤サブ画素Ｒの最大輝度が１３％となるような仮想的な多原色ＬＣＤにおける赤サブ画素Ｒのガンマ特性も示されている。
　本願発明者は、赤サブ画素Ｒの輝度と、画素によって表示される赤やオレンジ色の見映えとの関係を検証した結果、赤サブ画素Ｒのガンマ特性を、赤サブ画素Ｒの最大輝度を１３％まで仮想的に増大させたときのガンマ特性に合わせると、赤やオレンジ色の見映えが許容できる程度に改善することがわかった。
　図３（ａ）および（ｂ）に示されているように、本実施形態における液晶表示装置１００の赤サブ画素Ｒのガンマ特性は、比較例のガンマ特性（いわば本来のガンマ特性）よりも高輝度側にシフトしており、ほとんどの階調で参考例のガンマ特性（最大輝度１３％のときのガンマ特性）に一致している。そのため、（186, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、つまり、赤の入力階調レベルが１８６であるとき、図３（ａ）に示すように、赤の出力輝度は、本来であれば比較例と同じ５．５％であるが、実際には参考例と同じ６．５％である。また、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、つまり、赤の入力階調レベルが２２３であるとき、図３（ｂ）に示すように、赤の出力輝度は、本来であれば比較例と同じ８．２％であるが、実際には参考例と同じ９．７％である。
　赤やオレンジ色の見映えの悪化は、例えば、マクベスチャートの１５．Ｒｅｄや７．Ｏｒａｎｇｅを表示するときに顕著である。従来のように単なる信号変換を行った場合、１５．Ｒｅｄは輝度不足で見映えが悪く、７．Ｏｒａｎｇｅは色味が黄側にシフトして見映えが悪い。マクベスチャートの１５．Ｒｅｄは、（186, 70, 73）と表される三原色映像信号に対応し、７．Ｏｒａｎｇｅは、（223, 141, 57）と表される三原色映像信号に対応する。そのため、本実施形態のように、マクベスチャートの１５．Ｒｅｄおよび／または７．Ｏｒａｎｇｅに対応する赤の入力階調レベル（１８６および／または２２３）において、４色映像信号のレベル調整によって赤の出力輝度を許容値まで増加させることにより、見映えのよい赤やオレンジ色を表示することが可能になる。
　ここで、赤の出力輝度を許容値まで増加させるために４色映像信号の赤の階調レベルをどの程度高くするのか説明する。
　ガンマ値がごく一般的な２．２である場合、赤の最大輝度をＡ（％）とすると、Ｘ階調における赤の輝度ＬＲX（％）は、下記式（１）で表される。
　ＬＲX＝Ａ（Ｘ／２５５）1/0.45　　　・・・（１）
　従って、赤の最大輝度が１１％である場合、赤の入力階調レベルが１８６であるときの赤の輝度ＬＲ186は、下記式（２）で表されるように、５．５％となる。
　ＬＲ186＝１１（１８６／２５５）1/0.45＝５．５　　　・・・（２）
　これに対し、赤の最大輝度が１３％である場合、赤の入力階調レベルが１８６であるときの赤の輝度ＬＲ186は、下記式（３）で表されるように、６．５％である。
　ＬＲ186＝１３（１８６／２５５）1/0.45＝６．５　　　・・・（３）
　そのため、赤の最大輝度が１１％である液晶表示パネル１０で、６．５％の輝度を実現できる階調Ｘ1は、下記式（４）から算出されるように２０１である。
　６．５＝１１（Ｘ1／２５５）1/0.45　　　・・・（４）
　従って、信号変換回路２０は、赤の階調レベルｒが１８６である三原色映像信号が入力されたとき、４色映像信号の赤の階調レベルを２０１に調整する（増加させる）ことによって、赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度を、本来の５．５％から６．５％に高くすることができる。
　また、赤の最大輝度が１１％である場合、赤の入力階調レベルが２２３であるときの赤の輝度ＬＲ223は、下記式（５）で表されるように、８．２％となる。
　ＬＲ223＝１１（２２３／２５５）1/0.45＝８．２　　　・・・（５）
　これに対し、赤の最大輝度が１３％である場合、赤の入力階調レベルが２２３であるときの赤の輝度ＬＲ223は、下記式（６）で表されるように、９．７％である。
　ＬＲ223＝１３（２２３／２５５）1/0.45＝９．７　　　・・・（６）
　そのため、赤の最大輝度が１１％である液晶表示パネル１０で、９．７％の輝度を実現できる階調Ｘ2は、下記式（７）から算出されるように２４１である。
　９．７＝１１（Ｘ2／２５５）1/0.45　　　・・・（７）
　従って、信号変換回路２０は、赤の階調レベルｒが２２３である三原色映像信号が入力されたとき、４色映像信号の赤の階調レベルを２４１に調整する（増加させる）ことによって、赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度を、本来の８．２％から９．７％に高くすることができる。
　なお、図３には、赤サブ画素Ｒのガンマ特性を、最大輝度１３％のときのガンマ特性に一致させる例を示しているが、赤やオレンジ色の見映えをさらに良くするために、赤サブ画素Ｒの輝度をさらに高くしてもよく、赤サブ画素Ｒのガンマ特性を、最大輝度が１３％を超えるときのガンマ特性に一致させてもよい。つまり、赤の入力階調レベルが１８６であるとき、赤の出力輝度が６．５％を超えるように４色映像信号のレベル調整を行ってもよいし、赤の入力階調レベルが２２３であるとき、赤の出力輝度が９．７％を超えるように４色映像信号のレベル調整を行ってもよい。
　また、図３に例示しているように、１８６および２２３以外の入力階調レベルにおいても、赤の出力輝度が増加するようなレベル調整を行うことが好ましい。つまり、信号変換回路２０は、赤の階調レベルｒが１８６以上である三原色映像信号が入力されたときに赤の輝度が６．５％以上になるように４色映像信号のレベルを調整することが好ましく、また、赤の階調レベルｒが２２３以上である三原色映像信号が入力されたときに赤の輝度が９．７％以上になるように４色映像信号のレベルを調整することが好ましい。
　表１に、赤の入力階調レベルが１８６、２００、２１０および２２３である場合について、赤の出力輝度の本来の値（レベル調整前の値）および許容値（レベル調整後の値）と、その許容値を実現するための４色映像信号の赤の階調レベルとを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、赤の入力階調レベルが２００であるとき、赤の出力輝度を本来の値である６．４％から許容値である７．６％にするためには、４色映像信号の赤の階調レベルを２１６にすればよい。また、赤の入力階調レベルが２１０であるとき、赤の出力輝度を本来の値である７．２％から許容値である８．５％にするためには、４色映像信号の赤の階調レベルを２２７にすればよい。赤の入力階調レベルが１８６および２２３であるときについては、既に説明した通りである。
　なお、図３からもわかるように、赤サブ画素Ｒのガンマ特性を、すべての階調について最大輝度１３％のときのガンマ特性に一致させることはできない。具体的には、最高階調（つまり２５５階調）およびそれに近い階調については、赤サブ画素Ｒのガンマ特性を、最大輝度１３％のときのガンマ特性に一致させることはできない。これは、どのような信号変換を行うにせよ、液晶表示パネル１０によって表示される赤の最大輝度自体は、１１％のままだからである。
　いっそう高い表示品位を実現する観点からは、少なくとも１８６以上２２３以下の入力階調レベルについて、赤の輝度を許容値以上にする（つまり赤サブ画素Ｒのガンマ特性を最大輝度１３％以上のときのガンマ特性に一致させる）ことが好ましい。つまり、信号変換回路２０は、赤の階調レベルｒが１８６以上２２３以下である三原色映像信号が入力されたとき、赤サブ画素Ｒによって表示される赤の輝度が１３（ｒ／２５５）1/0.45％以上となるように、４色映像信号のレベルを調整することが好ましい。
　なお、図３には、１８６未満の入力階調レベルについても、赤サブ画素Ｒのガンマ特性が、最大輝度１３％のときのガンマ特性に一致する（つまり赤の輝度が１３（ｒ／２５５）1/0.45％となる）例を示しているが、図４に示すように、４色映像信号のレベルを調整してもよい。図４に示す例では、１８６未満の入力階調レベルでは、赤サブ画素Ｒのガンマ特性は、最大輝度１３％のときのガンマ特性（参考例）に一致していないが、赤やオレンジ色の見映えの悪化が視認されやすい１８６以上２２３以下の入力階調レベルにおいて、赤サブ画素Ｒのガンマ特性が最大輝度１３％のときのガンマ特性（参考例）に一致しているので、実用上十分に高い表示品位を実現することができる。
　続いて、本実施形態における液晶表示装置１００が備える信号変換回路２０の具体的な構成を説明する。
　図５に、信号変換回路２０の具体的な構成の例を示す。図５に示す信号変換回路２０は、４色変換部２２と、赤レベル調整部２４とを有する。
　４色変換部２２は、入力された三原色映像信号に基づいて４色映像信号を生成する。ただし、４色変換部２２は、４色映像信号のレベル調整を行わない。つまり、４色変換部２２により得られた４色映像信号が仮にそのまま液晶表示パネル１０に出力されると、赤の出力輝度は本来の値のままである。４色変換部２２において、４色映像信号を生成するための具体的な変換アルゴリズムとしては、三原色映像信号を多原色映像信号に変換する公知の種々のアルゴリズムを用いることができる。
　赤レベル調整部２４は、４色変換部２２により得られた４色映像信号の赤の階調レベルを調整する。赤レベル調整部２４は、例えば、赤の出力輝度の許容値に対応した階調レベルを示すデータを含むルックアップテーブルを有することにより、このルックアップテーブルを参照して赤の階調レベルを調整することができる。勿論、ルックアップテーブルを参照する代わりに、演算により階調レベルの調整を行ってもよい。
　ここで、４色変換部２２が４色映像信号を生成するための変換アルゴリズムの具体例を説明する。４色変換部２２の変換アルゴリズムとしては、例えば特開２００５－３０３９８９号公報に開示されている変換アルゴリズムが好適に用いられる。以下、図６を参照しながら、この変換アルゴリズムを説明する。
　図６は、４色変換部２２の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図６に示す４色変換部２２は、色成分抽出部２２ａと、階調振分部２２ｂとから構成されている。
　色成分抽出部２２ａは、入力された三原色映像信号から、７つの色成分、より具体的には、赤成分、緑成分、青成分、黄成分、マゼンタ成分、シアン成分および白成分を抽出する。色成分の抽出は、以下のようにして行われる。
　三原色映像信号は、赤、緑および青の階調レベルｒ、ｇ、ｂの大小関係に基づいて６つのパターンに分類される。例えば、三原色映像信号は以下のパターン（１）～（６）に分類される。
（１）ｒ≧ｇ≧ｂ
（２）ｒ≧ｂ＞ｇ
（３）ｂ＞ｒ≧ｇ
（４）ｂ＞ｇ＞ｒ
（５）ｇ≧ｂ＞ｒ
（６）ｇ＞ｒ≧ｂ
　赤成分、緑成分、青成分、黄成分、マゼンタ成分、シアン成分および白成分の階調レベルをそれぞれｒ0、ｇ0、ｂ0、ｙ0、ｍ0、ｃ0、ｗ0としたとき、各色成分の階調レベルは、パターンごとに以下のようにして算出される。
　［パターン（１）の場合］
　ｒ≧ｇ≧ｂの場合、図７（ａ）に示すように、赤の階調レベルｒと緑の階調レベルｇとの差分が赤成分の階調レベルｒ0となる（つまりｒ0＝ｒ－ｇ）。また、緑の階調レベルｇと青の階調レベルｂとの差分が黄成分の階調レベルｙ0となる（つまりｙ0＝ｇ－ｂ）。さらに、青の階調レベルｂが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｂ）。緑成分、青成分、マゼンタ成分およびシアン成分の階調レベルｇ0、ｂ0、ｍ0、ｃ0はそれぞれ０となる（つまりｇ0＝ｂ0＝ｍ0＝ｃ0＝０）。
　［パターン（２）の場合］
　ｒ≧ｂ＞ｇの場合、図７（ｂ）に示すように、赤の階調レベルｒと青の階調レベルｂとの差分が赤成分の階調レベルｒ0となる（つまりｒ0＝ｒ－ｂ）。また、青の階調レベルｂと緑の階調レベルｇとの差分がマゼンタ成分の階調レベルｍ0となる（つまりｍ0＝ｂ－ｇ）。さらに、緑の階調レベルｇが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｇ）。緑成分、青成分、黄成分およびシアン成分の階調レベルｇ0、ｂ0、ｙ0、ｃ0はそれぞれ０となる（つまりｇ0＝ｂ0＝ｙ0＝ｃ0＝０）。
　［パターン（３）の場合］
　ｂ＞ｒ≧ｇの場合、図７（ｃ）に示すように、青の階調レベルｂと赤の階調レベルｒとの差分が青成分の階調レベルｂ0となる（つまりｂ0＝ｂ－ｒ）。また、赤の階調レベルｒと緑の階調レベルｇとの差分がマゼンタ成分の階調レベルｍ0となる（つまりｍ0＝ｒ－ｇ）。さらに、緑の階調レベルｇが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｇ）。赤成分、緑成分、黄成分およびシアン成分の階調レベルｒ0、ｇ0、ｙ0、ｃ0はそれぞれ０となる（つまりｒ0＝ｇ0＝ｙ0＝ｃ0＝０）。
　［パターン（４）の場合］
　ｂ＞ｇ＞ｒの場合、図７（ｄ）に示すように、青の階調レベルｂと緑の階調レベルｇとの差分が青成分の階調レベルｂ0となる（つまりｂ0＝ｂ－ｇ）。また、緑の階調レベルｇと赤の階調レベルｒとの差分がシアン成分の階調レベルｃ0となる（つまりｃ0＝ｇ－ｒ）。さらに、赤の階調レベルｒが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｒ）。赤成分、緑成分、黄成分およびマゼンタ成分の階調レベルｒ0、ｇ0、ｙ0、ｍ0はそれぞれ０となる（つまりｒ0＝ｇ0＝ｙ0＝ｍ0＝０）。
　［パターン（５）の場合］
　ｇ≧ｂ＞ｒの場合、図７（ｅ）に示すように、緑の階調レベルｇと青の階調レベルｂとの差分が緑成分の階調レベルｇ0となる（つまりｇ0＝ｇ－ｂ）。また、青の階調レベルｂと赤の階調レベルｒとの差分がシアン成分の階調レベルｃ0となる（つまりｃ0＝ｂ－ｒ）。さらに、赤の階調レベルｒが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｒ）。赤成分、青成分、黄成分およびマゼンタ成分の階調レベルｒ0、ｂ0、ｙ0、ｍ0はそれぞれ０となる（つまりｒ0＝ｂ0＝ｙ0＝ｍ0＝０）。
　［パターン（６）の場合］
　ｇ＞ｒ≧ｂの場合、図７（ｆ）に示すように、緑の階調レベルｇと赤の階調レベルｒとの差分が緑成分の階調レベルｇ0となる（つまりｇ0＝ｇ－ｒ）。また、赤の階調レベルｒと青の階調レベルｂとの差分が黄成分の階調レベルｙ0となる（つまりｙ0＝ｒ－ｂ）。さらに、青の階調レベルｂが白成分の階調レベルｗ0となる（つまりｗ0＝ｂ）。赤成分、青成分、マゼンタ成分およびシアン成分の階調レベルｒ0、ｂ0、ｍ0、ｃ0はそれぞれ０となる（つまりｒ0＝ｂ0＝ｍ0＝ｃ0＝０）。
　このようにして算出された各色成分の階調レベルは、関連するサブ画素に振り分けられる。赤成分の階調レベルｒ0は、赤の表示に寄与するサブ画素である赤サブ画素Ｒに振り分けられる。緑成分の階調レベルｇ0は、緑の表示に寄与するサブ画素である緑サブ画素Ｇに振り分けられる。青成分の階調レベルｂ0は、青の表示に寄与するサブ画素である青サブ画素Ｂに振り分けられる。黄成分の階調レベルｙ0は、黄の表示に寄与するサブ画素である赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇおよび黄サブ画素Ｙｅに振り分けられる。マゼンタ成分の階調レベルｍ0は、マゼンタの表示に寄与するサブ画素である赤サブ画素Ｒおよび青サブ画素Ｂに振り分けられる。シアン成分の階調レベルｃ0は、シアンの表示に寄与するサブ画素である緑サブ画素Ｇおよび青サブ画素Ｂに振り分けられる。白成分の階調レベルｗ0は、白の表示に寄与するサブ画素である赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅ（つまりすべてのサブ画素）に振り分けられる。
　従って、４色映像信号が示す赤、緑、青および黄の階調レベル（出力階調レベル）をそれぞれｒ1、ｇ1、ｂ1、ｙ1とすると、赤、緑、青および黄の出力階調レベルｒ1、ｇ1、ｂ1、ｙ1は、下記式（８）～（１１）で表される。
　ｒ1＝ｒ0＋ｙ0＋ｍ0＋ｗ0　　　・・・（８）
　ｇ1＝ｇ0＋ｙ0＋ｃ0＋ｗ0　　　・・・（９）
　ｂ1＝ｂ0＋ｍ0＋ｃ0＋ｗ0　　　・・・（１０）
　ｙ1＝ｙ0＋ｗ0　　　・・・（１１）
　図８（ａ）に、パターン（１）の場合（より厳密にはパターン（１）のうちｒ＞ｇ＞ｂの場合）の階調振り分けを模式的に示す。この場合、入力された三原色映像信号から抽出される色成分は、図８（ａ）の左側に示しているように、赤成分、黄成分および白成分である。そのため、赤の出力階調レベルｒ1は、図８（ａ）の右側に示しているように、赤成分の階調レベルｒ0、黄成分の階調レベルｙ0および白成分の階調レベルｗ0の和である（つまりｒ1＝ｒ0＋ｙ0＋ｗ0）。同様に、緑の出力階調レベルｇ1は、黄成分の階調レベルｙ0および白成分の階調レベルｗ0の和である（つまりｇ1＝ｙ0＋ｗ0）。また、青の出力階調レベルｂ1は、白成分の階調レベルｗ0であり（つまりｂ1＝ｗ0）、黄の出力階調レベルｙ1は、黄成分の階調レベルｙ0および白成分の階調レベルｗ0の和である（つまりｙ1＝ｙ0＋ｗ0）。
　図８（ｂ）に、パターン（４）の場合の階調振り分けを模式的に示す。この場合、入力された三原色映像信号から抽出される色成分は、図８（ｂ）の左側に示しているように、青成分、シアン成分および白成分である。そのため、赤の出力階調レベルｒ1は、図８（ｂ）の右側に示しているように、白成分の階調レベルｗ0である（つまりｒ1＝ｗ0）。同様に、緑の出力階調レベルｇ1は、シアン成分の階調レベルｃ0および白成分の階調レベルｗ0の和である（つまりｇ1＝ｃ0＋ｗ0）。また、青の出力階調レベルｂ1は、青成分の階調レベルｂ0、シアン成分の階調レベルｃ0および白成分の階調レベルｗ0の和であり（つまりｂ1＝ｂ0＋ｃ0＋ｗ0）、黄の出力階調レベルｙ1は、白成分の階調レベルｗ0である（つまりｙ1＝ｗ0）。
　なお、ここで説明した（式（８）～（１１）で示される）階調の振り分け方は、もっとも単純な例であり、特開２００５－３０３９８９号公報に開示されているような改変を適宜行ってもよい。
　本発明による多原色液晶表示装置は、高品位の表示を行うことができるので、液晶テレビをはじめとする種々の電子機器に好適に用いられる。
　１０　　液晶表示パネル
　２０　　信号変換回路
　２２　　４色変換部
　２２ａ　　色成分抽出部
　２２ｂ　　階調振分部
　２４　　赤レベル調整部
　１００　　液晶表示装置
　Ｒ　　赤サブ画素
　Ｇ　　緑サブ画素
　Ｂ　　青サブ画素
　Ｙｅ　　黄サブ画素

Claims (8)

  1. 　赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素から構成された画素を有する液晶表示パネルを備えた多原色液晶表示装置であって、
    　入力された三原色映像信号を、前記赤サブ画素によって表示される赤、前記緑サブ画素によって表示される緑、前記青サブ画素によって表示される青および前記黄サブ画素によって表示される黄に対応した４色映像信号に変換する信号変換回路をさらに備え、
    　前記信号変換回路に入力される三原色映像信号を、三原色の赤、緑および青の階調レベルr、g、b（それぞれ０以上２５５以下の整数である）を用いて（r, g, b）と表し、（255, 255, 255）と表される三原色映像信号が入力されたときに前記画素によって表示される白の輝度を１００％とすると、
    　前記信号変換回路は、（186, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する多原色液晶表示装置。
  2. 　前記信号変換回路は、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する請求項１に記載の多原色液晶表示装置。
  3. 　赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素および黄サブ画素から構成された画素を有する液晶表示パネルを備えた多原色液晶表示装置であって、
    　入力された三原色映像信号を、前記赤サブ画素によって表示される赤、前記緑サブ画素によって表示される緑、前記青サブ画素によって表示される青および前記黄サブ画素によって表示される黄に対応した４色映像信号に変換する信号変換回路をさらに備え、
    　前記信号変換回路に入力される三原色映像信号を、三原色の赤、緑および青の階調レベルr、g、b（それぞれ０以上２５５以下の整数である）を用いて（r, g, b）と表し、（255, 255, 255）と表される三原色映像信号が入力されたときに前記画素によって表示される白の輝度を１００％とすると、
    　前記信号変換回路は、（223, 0, 0）と表される三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する多原色液晶表示装置。
  4. 　前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが１８６以上である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が６．５％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する請求項１から３のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
  5. 　前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが２２３以上である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が９．７％以上になるように、４色映像信号のレベルを調整する請求項１から４のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
  6. 　前記信号変換回路は、赤の階調レベルｒが１８６以上２２３以下である三原色映像信号が入力されたとき、前記赤サブ画素によって表示される赤の輝度が１３（ｒ／２５５）1/0.45％以上となるように、４色映像信号のレベルを調整する請求項１から５のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
  7. 　前記赤サブ画素、前記緑サブ画素、前記青サブ画素および前記黄サブ画素の面積は互いに略等しい請求項１から６のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
  8. 　前記信号変換回路は、入力された三原色映像信号に基づいて４色映像信号を生成する４色変換部と、前記４色変換部により得られた４色映像信号の赤の階調レベルを調整する赤レベル調整部と、を有する請求項１から７のいずれかに記載の多原色液晶表示装置。
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