JP2006506664A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

本発明の液晶表示装置は、入力画像データに基づいてガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有し、入力画像データより大きいビット数を有する出力画像データを出力するガンマ変換部と、ガンマ変換部からの画像データに対し色補正を行うための色補正係数を有する色補正部と、色補正部からの画像データから上位ビットと取り、上位ビットの頻度及び位置を制御することによって、画像データのビット数を縮少するディザリング及びＦＲＣ処理部と、を備える信号制御部と；信号制御部からの画像データに該当する階調電圧を選択して出力するデータ駆動部と；を備えている。

Description

本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、パーソナルコンピュータやテレビなどの表示装置分野における大画面化、軽量化及び薄型化が要求されており、このような要求に応えるために陰極線管（ＣＲＴ）の代りとして液晶表示装置のような平板表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が開発され、デスクトップコンピュータ用表示装置、液晶テレビなどの分野で実用化されている。

液晶表示装置の表示板組立体は、マトリクス状に画素パターンが形成された基板とそれに対向する基板で構成される。二つの基板の間には、誘電率異方性を有する液晶物質が注入される。両基板の両端に印加される電界の強さを調節することによって基板を透過する光の量が制御され、所望の映像が表示される。

一般に、表示装置は、その装置固有のＲＧＢ色空間を利用して本来の映像を画面上に再現する。即ち、複数の階調レベルで色空間が表現される時、各階調レベルに対応する輝度曲線、つまりガンマ曲線によってガンマ補正を行い、ここに色補正を更に行うことによって、本来の映像を復元する。しかし、ＲＧＢ色空間の殆どは、装置に依存的（ｄｅｖｉｃｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）であるため、装置開発者や使用者は、本来の映像を再現する際に、装置固有のイメージプロファイルを考慮しなければならず、これは相当な負担になる。また、表示装置の種類及び特性も、極めて多様であり、標準的な色空間の定義が必要であった。その要求に応じて、１９９６年１１月、ＨＰ社とＭＳ社によってＲＧＢモニター等の平均概念として、単一標準ＲＧＢ色空間、つまりｓＲＧＢ色空間が提案された。その後、ｓＲＧＢ色空間は、インターネット上の標準的な色空間として受入れられている。

本発明は、このようなｓＲＧＢ色空間を液晶表示装置で実現したいとの要求を達成するための技術に関するものである。
ｓＲＧＢ色空間を液晶表示装置に実現するためには、３つの要件が必要である。第１に、所定の入力階調レベルに対する表示輝度レベルが８０cd/m²であること。第２に、入力階調レベルの輝度特性を示すガンマ曲線がガンマ２．２曲線を満たすこと。第３に、ＲＧＢカラーに対する表示モデルオフセットがゼロであることが要求される。

液晶表示装置分野では、このようなｓＲＧＢ色空間を装置に取り入れることが要求されている。

本発明は、かかる技術的背景に鑑み、従来の技術的課題を解決するためになされたもので、ｓＲＧＢ色空間を実現した液晶表示装置及びその駆動方法の提供を目的とする。

本発明の液晶表示装置は、入力画像データに基づいてガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有し、前記入力画像データより大きいビット数を有する出力画像データを出力するガンマ変換部と、前記ガンマ変換部からの前記画像データに対し色補正を行うための色補正係数を有する色補正部と、前記色補正部からの画像データから上位ビットを取り、前記上位ビットの頻度及び位置を制御することによって前記画像データのビット数を縮少するディザリング及びＦＲＣ処理部と、を備える信号制御部と；信号制御部からの画像データに該当する階調電圧を選択して出力するデータ駆動部と；を備える。

このような液晶表示装置は、ランプを駆動するインバータを更に備えており、前記インバータは、前記ランプが８０cd/m^２の輝度で発光するように制御する。

前述したように本発明によれば、ガンマ変換、色補正及び輝度調節を通じて液晶表示装置におけるｓＲＧＢモードを実現することができ、液晶表示装置の表示品質を更に向上できる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については、同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が、他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

本発明の実施例に係る液晶表示装置及びその駆動方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。

同図に示したように、本発明の一実施例に係る液晶表示装置は、液晶表示板（liquid crystal panel）組立体１０、ゲート駆動部（gate driver）２０、データ駆動部（data driver）３０、信号制御部（signal controller）４０、電圧生成部（voltage generator）５０、ランプ（lamp）６０及びインバータ（inverter）７０を備える。

液晶表示板組立体１０は、横方向に延びてゲート電圧を伝達する複数のゲート線（図示せず）と、縦方向に延びてデータ電圧を伝達する複数のデータ線（図示せず）と、ゲート線とデータ線に接続されマトリクス状に配列されている複数の画素（pixel）（図示せず）と、を備える。各画素は、液晶キャパシタ（図示せず）と、ゲート電圧に応じて液晶キャパシタにデータ電圧を伝達する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子と、を有する。

信号制御部４０は、外部のグラフィックソース（図示せず）から画像データＲＧＢと共に、入力制御信号（画像データＲＧＢの表示のための同期信号Ｈｓｙｎｃ及びＶｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ並びにクロック信号ＭＣＬＫなど）を受信する。信号制御部４０は、画像データＲＧＢに対してガンマ補正及び色補正を行い、補正した画像データＲ´Ｇ´Ｂ´をデータ駆動部３０に出力する。また、信号制御部４０は、ゲート駆動部２０及びデータ駆動部３０の表示動作を制御するための水平クロック信号ＨＣＬＫ、水平同期開始信号ＳＴＨ、ロード信号ＬＯＡＤ、ゲートクロック信号（Ｇａｔｅ ｃｌｏｃｋ）、垂直同期開始信号ＳＴＶ及び出力イネーブル信号ＯＥを生成して、該当駆動部２０、３０に出力する。

信号制御部４０は、制御信号処理（control signal processing）ブロック４１と、更に、ガンマ変換部（gamma conversion）４２と色補正マトリクス（color correction）４３とディザリング（dithering）及びフレームレート制御（ＦＲＣ）処理部４４とで構成されるデータ処理ブロックと、を備える。

制御信号処理ブロック４１は、同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃとデータイネーブル信号ＤＥとクロック信号ＭＣＬＫとを用いて表示動作を制御するための制御信号ＨＣＬＫ、ＳＴＨ、ＬＯＡＤ、Ｇａｔｅ ｃｌｏｃｋ、ＳＴＶ及びＯＥを生成する。

ガンマ変換部４２は、画像データを受信して画像データのガンマ特性をガンマ２．２曲線に合うように変換し、変換された画像データをデータ駆動部３０に出力する。この時、ガンマ変換部４２は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いたり、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で実現される数式演算によってガンマ変換を行うことができる。図１に示す構成は、ルックアップテーブルを用いた方法を仮定したものである。この場合、ルックアップテーブルは、元の（入力）画像データＲＧＢと変換後の（出力）画像データとの間のマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）を記憶する。ガンマ変換部４２は、入力される画像データＲＧＢに対応する変換された画像データをルックアップテーブルで検索して出力する。図１で、変換した画像データのビット数（ｍビット）は、ガンマ変換の精度を高くするために、元の画像データＲＧＢのビット数（ｎビット）より大きい。

図２は、液晶表示装置における元のガンマ曲線（original gamma curve）及びｓＲＧＢ色空間に適したガンマ２．２曲線（gamma 2.2 curve）を示したグラフの例である。
同図において、横軸は、正規化された入力階調レベル（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌ）であり、縦軸は、正規化された輝度レベル（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）である。

色補正マトリクス４３は、ガンマ補正部４２からの変換されたｍビット画像データに対して色補正を行う。色補正は、液晶表示装置が表示する色とｓＲＧＢ色空間における色の差を液晶表示装置の限界内で最少化する。

ディザリング及びＦＲＣ処理部４４は、空間的なディザリングと時間的なＦＲＣとを行って、色補正マトリクス４３からのｍビット画像データをｎビット出力画像データＲ’Ｇ’Ｂ’に変換し、処理された出力データＲ’Ｂ’Ｇ’をデータ駆動部３０に出力する。

データ駆動部３０は、制御信号ＨＣＬＫ及びＳＴＨに同期して、信号制御部４０のガンマ変換部４２から画像データＲ´Ｇ´Ｂ´を受信して保存する。また、データ駆動部３０は、液晶表示板組立体１０に実際に印加されるアナログ電圧である複数の階調電圧Ｖｇｒａｙを電圧生成部５０から受ける。データ駆動部３０は、各画素のための画像データＲ’Ｇ’Ｂ’に対応する階調電圧Ｖｇｒａｙを選択した後、選択した階調電圧をロード信号ＬＯＡＤに応じてデータ電圧として液晶表示板組立体１０に出力する。

ゲート駆動部２０は、信号制御部４０からゲートクロック信号Ｇａｔｅ ｃｌｏｃｋ、出力イネーブル信号ＯＥ及び垂直同期開始信号ＳＴＶを受信し、ゲート電圧生成部（図示せず）からゲート電圧Ｖｇａｔｅを受ける。ゲート駆動部２０は、出力イネーブル信号ＯＥに従って液晶表示板組立体１０上のゲート線を選択するためのゲート電圧を順次に出力して、液晶表示板組立体１０上の各ゲート線を順にスキャニングする。

ランプ６０及びインバータ７０は、液晶表示板組立体１０のバックライトとして動作し、インバータ７０は、ランプ６０の発光を制御する。本実施例において、ｓＲＧＢ色空間の輝度要件を満たすため、インバータ７０は、ランプ６０の明度が最低８０cd/m²より大きくなるようにランプ６０を制御する。

ゲート電圧Ｖｇｒａｙによって一つのゲート線が選択されれば、該ゲート線に接続されている画素は、書き込み可能な状態となり、データ線を通じてデータ電圧の印加を受ける。各画素は、データ電圧に対応する所定の輝度レベルを表示し、これによって画面全体に所望の画像を表示することができる。

次に、図３及び図４を参照して、ガンマ変換部４２、色補正マトリクス４３、並びにディザリング及びＦＲＣ処理部４４の動作を更に詳細に説明する。
図３は、図１に示したガンマ変換部４２、色補正マトリクス４３、ディザリング及びＦＲＣ処理部４４の詳細なブロック図であり、図４は、図３に示したガンマ変換部４２におけるガンマ曲線の変換過程を示すものであって、ガンマ２．２曲線及び元のガンマ曲線を示した図である。

図３に示したように、ガンマ変換部４２は、Ｒデータ補正部（R data modifier）４２１と、Ｇデータ補正部（G data modifier）４２２と、Ｂデータ補正部（（B data modifier））４２３と、を備える。データ補正部４２１、４２２及び４２３は、各カラーＲＧＢに対して独立的にガンマ特性の変換を行う。

更に詳細には、各データ補正部４２１、４２２及び４２３は、ガンマ２．２曲線上である輝度を示す入力画像データを元のガンマ曲線上でそれと同一の輝度を示す出力画像データにマッピングする。図４によれば、入力画像データの階調レベル（gray level）は、１２８である。元のガンマ曲線における１２８階調の輝度（luminance）は、ガンマ２．２曲線における１２８階調の輝度とは異なり、元のガンマ曲線におけるガンマ２．２曲線上の１２８階調の輝度と同一の輝度を示す階調は、１２９．４である。Ｒ、Ｇ及びＢデータ補正部４２１、４２２、４２３のそれぞれは、１２８階調の入力画像データを、１２９．４階調の出力画像データにマッピングする。そのためにデータ補正部４２１、４２２及び４２３のそれぞれは、互いに同一の輝度値を有する元のガンマ曲線の階調とガンマ２．２曲線の階調との間のマッピングをルックアップテーブル形態に保存する。また、Ｒ、Ｇ及びＢデータ補正部４２１、４２２、４２３のルックアップテーブルは、保存のために非揮発性メモリ素子であるＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）素子によって実現されており、これらは、それぞれ独立的なＲＯＭ素子によって実現されたり、一つのＲＯＭ素子によって実現されることも可能である。ここで、出力画像データのビット数を入力画像データのビット数より大きくすることができる。その場合、図４に示したように、少数点以下の値を有する階調レベルに対する表現も可能となる。

色補正マトリクス４３は、色補正係数を有する方程式をガンマ変換部４２からの画像データに適用することによって、色補正を行う。本実施例で用いるマトリクスの一例は、３×４行列であり、このような色補正に対して図６を参照して詳細に説明する。

図６は、本発明の一実施例に係る色補正の例を説明するフロー図である。
まず、ｓＲＧＢ色空間で表現される画像データＲｓＧｓＢｓが入力されれば（Ｓ４３１）、入力画像データＲｓＧｓＢｓに基づき液晶表示装置が表示する色を計測器で測色（measured）して、各カラーパッチに対する色の値ｘｙＹを求める。求めた色値ｘｙＹを３刺激値ＸＹＺに変換する（Ｓ４３２）。次に、３次元空間Ｘ_ＮＹ_ＮＺ_Ｎを定義し、Ｙ_Ｎを用いて３刺激値ＸＹＺを正規化（normalized）する（Ｓ４３３）。ここで、ｓＲＧＢ規格に明示されている輝度８０cd/m²を基準ホワイトと定義する。そして、正規化された３刺激値Ｘ´Ｙ´Ｚ´を線形ＲＧＢデータＲ_ＣＧ_ＣＢ_Ｃに変換した後（Ｓ４３４）、線形ＲＧＢデータＲ_ＣＧ_ＣＢ_Ｃに対しガンマ補正（gamma correction）を行い（Ｓ４３５）、非線形ＲＧＢデータＲ´_ＣＧ´_ＣＢ´_Ｃを求める（Ｓ４３６）。最後に、ｓＲＧＢ色空間で表現されるＲＧＢ画像データＲｓＧｓＢｓと非線形ＲＧＢデータＲ’ｃＧ’ｃＢ’ｃとの間の色整合マトリクスを求め、その元素値を色補正マトリクスの係数として使用する。本実施例では、式１に示したような色補正マトリクスが使用される。

ディザリング及びＦＲＣ処理部４４では、色補正マトリクス４３からの画像データに対するビット縮少過程が実施され、これを図５を参照して詳細に説明する。
図５は、ディザリング及びＦＲＣ処理部４４で行われる２ビットディザリング及びＦＲＣの例を示す。例えば、図５に示したディザリング及びＦＲＣは、１０ビットデータを８ビットデータに縮少する場合に適用する。

図４に関連して前述したように、２５６個の階調を有する液晶表示装置において、ガンマ変換部４２は、１２８番目階調の８ビット画像データを１２９．４番目階調の１０ビットデータに変換することができる。この時、少数点以下の数は、１０ビット数の下位２ビットで近似することができる。例えば、０．４は、二進数（００００００００１０）で近似することができる。１０ビットデータを８ビットデータに復元する際に、下位２ビットは、所定数の画素に対する空間的な平均と所定数のフレームに対する時間的な平均とで表示する。図５によれば、下位２ビットは、０＝（００）、１＝（０１）、２＝（１０）、３＝（１１）である。ディザリングに関して説明すると、２×２行列をなす隣接する４個の画素に対する平均データで下位２ビットを表現する。例えば、下位２ビットが（０１）であるとき、４つの画素のうち３つの画素が上位８ビットを表示し、残りの一つは、上位８ビットに１を足した値を表示する。ＦＲＣに関して説明すると、連続する４つのフレームにおける平均データで下位２ビットを表現する。例えば、下位２ビットが（１０）であるとき、４つのフレームのうち２フレームの期間は、上位８ビットを表示し、残りの２フレームの期間は、上位８ビットに１を足した値を表示する。また、図５に示したように、全ての画素が同時にちらつくことを防止するために、２×２行列をなす４つの画素が１フレームで全て同一な値を表示しないように制御する。

図７及び図８は、本発明の他の実施例による液晶表示装置のブロック図である。
図７に示した液晶表示装置は、ガンマ変換部４２’の他に、ＲＯＭ制御部（ROM controller）４５と外部目標画像データ保存部（external target image data storage）４６とを更に備え、ガンマ変換部４２’は、Ｒデータ補正部（R data modifier）４２１’、Ｇデータ補正部（G data modifier）４２２’及びＢデータ補正部（B data modifier）４２３’を備え、データ補正部４２１’、４２２’及び４２３’のそれぞれは、例えばＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）素子のような揮発性メモリ素子を備えている。

外部目標画像データ保存部４６には、各色に対して互いに同一な輝度値を有する元のガンマ曲線の階調とガンマ２．２曲線の階調との間のマッピングを収めているルックアップテーブルが保存されており、ＲＯＭ制御部４５は、外部目標画像データ保存部４６に保存されているルックアップテーブルを各Ｒ、Ｇ及びＢデータ補正部４２１’、４２２’、４２３’にロードする。その後の動作に関しては、図３を参照して説明したものと同様であり、ここでは説明を省略する。

このように、ルックアップテーブルが外部データ保存部４６に保存されるので、液晶表示板組立体を変更する際にもガンマ変換部４２’を変更することなく、容易に対応することができる。

図８に示した液晶表示装置は、ガンマ変換部４２’、ＲＯＭ制御部４５及び外部目標画像データ保存部４６の他に、内部目標画像データ保存部（internal target image data storage）４７を更に備えるという点が、図７に示した液晶表示装置と異なる。ガンマ変換部４２’は、Ｒデータ補正部（R data modifier）４２１’、Ｇデータ補正部（G data modifier）４２２’及びＢデータ補正部（B data modifier）４２３’を備え、データ補正部４２１’、４２２’及び４２３’のそれぞれは、例えばＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）素子のような揮発性メモリ素子を備える。

内部目標画像データ保存部４７は、外部目標画像データ保存部４６のように、前述したルックアップテーブルを保存しており、ＲＯＭ制御部４５は、外部または内部目標画像データ保存部４６、４７に保存されているルックアップテーブルをガンマ変換部４２’内のＲ、Ｇ及びＢデータ補正部４２１’、４２２’、４２３’にロードする。その後の動作に関しては、図３を参照した説明と同様であるので、ここでは説明を省略する。

以下、図９及び図１０を参照して本発明の一実施例に係る数式演算によってガンマ変換を行う方法について説明する。
図９は、本発明の一実施例による液晶表示装置において、出力（目標）画像データと入力（元の）画像データとの階調差（gray difference）を入力画像データの階調の関数で示した図であり、図１０は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置における数式演算によるガンマ変換の例を示したフロー図である。

ここで、画像データＲＧＢは、２５６階調を表現できる８ビット信号であると仮定する。
図９に示したように、緑色画像データＧの目標画像データと元の画像データとの差は無く、赤色及び青色画像データＲ、Ｂに対する目標画像データと元の画像データとの差を示す曲線は、略階調レベル（gray level）１６０付近でその形態が変化する。この点を考慮して、赤色及び青色画像データＲ、Ｂに対し、目標画像データと元の画像データとの差（△Ｒ、△Ｂ）を近似的な式で示せば、次の式２及び３のようになる。

ここで、Ｒ及びＢは、それぞれ赤色及び青色画像データに対する元のデータの階調である。
まず、図１０に示したように、８ビットの画像データが入力されると、入力データの階調Ｒが、予め設定された境界値“１６０”より大きいか否かを判断する（Ｓ５０１）。

入力階調Ｒが境界値１６０より大きいと、入力階調Ｒから境界値１６０を引く（Ｓ５０２）。次に、その結果値（Ｒ−１６０）に１／（２５５−１６０）を掛けるべきである。しかしながら、この演算は、１／（２５５−１６０）が略１１／１０２４（＝２^１０）と類似しているので、単純化のために、（Ｒ−１６０）に１１を掛けた後、下位１０ビットをまるめる（round off）（Ｓ５０３）。次に、（（Ｒ−１６０）×１１／１０２４）を連続して２度自乗すべきであるが、この演算は、ＡＳＩＣ上でパイプラインで解決することができる（Ｓ５０４、Ｓ５０５）。前記演算結果（（（Ｒ−１６０）×１１／１０２４）^４）に６を掛ける演算を行い（Ｓ５０６）、６から前記演算値６×（（Ｒ−１６０）×１１／１０２４）^４）を引いて、式２のように△Ｒを求める（Ｓ５０７）。

ステップ５０１で、入力階調Ｒが境界値１６０より小さいと、境界値１６０から入力階調Ｒを引く（Ｓ５１１）。次に、その結果値（１６０−Ｒ）に１／１６０を掛けるべきであるが、この演算は、１／１６０が略１３／２０４８（＝２^１１）と類似しているので、（１６０−Ｒ）に１３を掛けた後、下位１１ビットをまるめる（Ｓ５１２）。次に、（１６０−Ｒ）×１３／２０４８）に６を掛ける演算を行い（Ｓ５１３）、６からステップ５１３の演算結果（（１６０−Ｒ）×１３／２０４８）×６）を引いて、式２のように、△Ｒを求める（Ｓ５１４）。

ステップ５０７または５１４で求められた△Ｒから１０ビット出力データを求めるために、８ビットの入力画像データに４を掛けて１０ビットに変換した後、この値に△Ｒを足す（Ｓ５０８）。同様に、出力画像データＢ’も、式３に基づいて算出することができる。

このような数式演算によるガンマ変換法では、ルックアップテーブルを保存するためのメモリ素子を必要としない。ルックアップテーブルを保存するためのＲＯＭまたはＲＡＭ素子の保存容量は、非常に大きい。例えば、８ビット画像データを１０ビット画像データに変換するために、７６８０（＝３×２５６×１０）ビットの保存容量が必要である。よって、本実施例によるガンマ変換を用いれば、大きい保存容量を必要としないと共に、メモリによる消費電力を減らすことができる。

図１１は、本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 同図に示したように、本発明の他の実施例に係る液晶表示装置は、液晶表示板（liquid crystal panel）組立体１０、ゲート駆動部（gate driver）２０、データ駆動部（data driver）３０、信号制御部（signal controller）４０’、電圧生成部（voltage generator）５０’、ランプ６０（lamp）及びインバータ（inverter）７０を備える。

信号制御部４０’と電圧生成部５０’を除く液晶表示装置の構成要素等の動作は、図１に示したものと略同様である。。
信号制御部４０’は、制御信号処理（control signal processing）ブロック４１と、色補正（color correction）マトリクス４３を含むデータ処理ブロックと、を備える。データ処理ブロックは、ガンマ変換部（gamma conversion）４２と、ディザリング（dithering）及びフレームレート制御（ＦＲＣ）処理部４４と、を任意に備えることもできる。

電圧生成部５０’は、ゲート電圧Ｖｇａｔｅを生成するゲート電圧生成部（voltage generator）５１と、階調電圧Ｖｇａｔｅを生成するメモリ（memory）５２と、Ｎチャンネルデジタル／アナログ変換器（N channel D/A converter）５３と、を備える。

メモリ５２は、入力画像データに対応する階調電圧をデジタルデータ形態（以下、デジタル階調電圧と言う。）で保存しており、階調電圧は、ガンマ２．２曲線に合わせて予め設定された値である。

Ｄ／Ａ変換器５３は、デジタル階調電圧をアナログ電圧に変換した後、これをデータ駆動部３０に出力する。各チャンネルは、一つの階調電圧に対応するので、数字Ｎは、アナログ階調電圧の数と同一である。

図１１に示した液晶表示装置の例では、メモリ５２に階調電圧を生成するための基準データを保存し、これをＮチャンネルＤ／Ａ変換器５３にロードしてアナログ階調電圧を生成する。

これに対する変形として、前記タイミング制御部４０´の制御信号処理ブロック４１でデジタルインターフェースを通じてＤ／Ａ変換器５３に基準データを伝送する方式も利用できる。

このようなデジタル階調技術によれば、信号制御部からガンマ変換部４２とディザリング及びＦＲＣ処理部４４を除去できるという点で信号制御部４２の単価及び回路複雑性を減少させることができる。

次に、図１２を参照して本発明の一実施例に係る液晶表示装置の駆動方法について説明する。
図１２は、本発明の一実施例によってｓＲＧＢ色空間で液晶表示装置を駆動する過程を示す。

同図に示したように、本発明の一実施例に係るバックライト装置を備えた液晶表示装置の駆動方法は、ガンマ補正（gamma correction）を行う第１段階と、色補正（color correction）を行う第２段階と、バックライト調整（backlight luminance control）を行う第３段階と、を有する。バックライト装置は、少なくとも一つのランプとこれを制御するためのインバータを備える。

第１段階は、ガンマ２．２曲線を満たすように入力画像データのガンマ特性を変換する。
第２段階では、３×４色補正行列（3x4 color correction matrix）を用いて色補正を行い、液晶表示装置が表示する色相がｓＲＧＢ色空間での色に接近するようにする。

第３段階では、ｓＲＧＢ色空間で要求される条件を満たすために、バックライトランプが８０cd/m^２以上の輝度で発光するようにインバータを制御する。
前述したように本発明によれば、ガンマ変換、色補正及び輝度調節を通じて液晶表示装置におけるｓＲＧＢモードを実現することができ、液晶表示装置の表示品質をさらに向上できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものでなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の一実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 液晶表示装置のガンマ曲線を示したグラフであって、元のガンマ曲線及びｓＲＧＢ色空間用ガンマ２．２曲線を示す。 図１に示した輝度調節部及びガンマ変換部を更に詳細に示したブロック図である。 ガンマ２．２曲線及び元のガンマ曲線を示したグラフであって、図３に示したガンマ変換部におけるガンマ曲線の補正過程を示した図である。 ディザリング及びＦＲＣ処理部が行う２ビットディザリング及びＦＲＣの例を示した図である。 本発明の一実施例に係る色補正の例を示したフロー図である。 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置において、出力（目標）画像データと入力（元の）画像データとの階調差を入力画像データの階調の関数で示した図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置において、数式演算によるガンマ変換の例を示したフロー図である。 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例により液晶表示装置をｓＲＧＢ色空間で駆動する方法を説明するための図である。

Claims (16)

1. 入力画像データに基づいてガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有する出力画像データであって、前記入力画像データより大きいビット数を有する出力画像データを出力するガンマ変換部と、前記ガンマ変換部からの前記画像データに対し色補正を行うための色補正係数を有する色補正部と、前記色補正部からの画像データから上位ビットを取り、前記上位ビットの頻度及び位置を制御することによって、前記画像データのビット数を縮少するディザリング及びＦＲＣ（フレームレート制御）処理部と、を備える信号制御部と、
   前記信号制御部からの画像データに該当する階調電圧を選択して出力するデータ駆動部と、
   を備える液晶表示装置。
2. 前記ガンマ変換部は、赤色、緑色及び青色の各色毎に独立的にガンマ変換を行うためのＲデータ補正部、Ｇデータ補正部及びＢデータ補正部を有し、
   前記Ｒ、Ｇ及びＢデータ補正部のそれぞれは、前記入力画像データをガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有する出力画像データにマッピングする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記各データ補正部は、非揮発性メモリ素子によって実現される、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記色補正係数は、３×４色補正行列で示される、請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記色補正行列は、
   

   

   で示される、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記ガンマ変換部は、赤色、緑色及び青色の各色毎に独立的にガンマ変換を行うためのＲデータ補正部、Ｇデータ補正部及びＢデータ補正部を備え、
   前記液晶表示装置は、
   前記入力画像データをガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有する出力画像データに変換するマップを保存している目標画像データ保存部と、
   前記目標画像データ保存部に保存された画像データを前記データ補正部にロードする制御部と、
   を更に備えており、
   前記Ｒ、Ｇ及びＢデータ補正部は、前記入力画像データに対応する出力画像データを前記ロードされたマップから選択して出力する、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記データ補正部は、揮発性メモリ素子によって実現され、
   前記目標画像データ保存部は、非揮発性メモリ素子によって実現される、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記目標画像データ保存部は、前記信号制御部の内部に具備された非揮発性メモリと外部に具備された非揮発性メモリ素子とを有する、請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記ガンマ変換部は、数式演算によって前記入力画像データから前記出力画像データを求める、請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 画像データに対する色補正を実行するための色補正係数を有する色補正部を備える信号制御部と、
    前記信号制御部からの画像データに該当する階調電圧を選択して出力するデータ駆動部と、
    ガンマ２．２曲線に合わせたデジタル階調電圧を保存し、前記デジタル階調電圧をアナログ階調電圧に変換して前記データ駆動部に提供する電圧生成部と、
    を備える液晶表示装置。
11. 前記色補正係数は、３×４色補正行列で示される、請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記色補正行列は、
    

    

    で示される、請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 入力画像データに基づいてガンマ２．２曲線を満たすガンマ特性を有する出力画像データであって、前記入力画像データより大きいビット数を有する出力画像データを出力するガンマ変換部と、前記ガンマ変換部からの前記画像データに対し色補正を行うための色補正係数を有する色補正部と、前記色補正部からの画像データから上位ビットを取り前記上位ビットの頻度及び位置を制御することによって、前記画像データのビット数を縮少するディザリング及びＦＲＣ処理部と、を備える信号制御部と、
    前記信号制御部からの画像データに該当する階調電圧を選択して出力するデータ駆動部と、
    最大入力階調で８０cd/m^２の輝度でランプが発光するように前記ランプを制御するインバータと、
    を備えている、液晶表示装置。
14. 入力画像データのガンマ特性をガンマ２．２曲線に合うように変換する段階と、
    前記画像データに対し色補正行列を適用して画像データの色差を最少化する段階と、
    バックライトの輝度を約８０cd/m^２より大きくなるように制御する段階と、
    を有する液晶表示装置の駆動方法。
15. 前記ガンマ特性変換は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）上で実現される数式演算を含む、請求項１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
16. 前記色補正行列は、
    

    

    で示される、請求項１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。

Images