４色表示装置の駆動装置及び方法
【課題】光効率を向上できる４色表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明は、４色の画素を有する表示装置の駆動装置である。この表示装置の駆動装置は、４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、３色の画素の映像信号を４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、映像信号補正部により変換された４色の画素の映像信号を出力する出力部と、を含む。かかる方法で、変曲点のないガンマ曲線を得ることにより、特定階調においても鮮明な画質を実現することができる。
【解決手段】本発明は、４色の画素を有する表示装置の駆動装置である。この表示装置の駆動装置は、４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、３色の画素の映像信号を４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、映像信号補正部により変換された４色の画素の映像信号を出力する出力部と、を含む。かかる方法で、変曲点のないガンマ曲線を得ることにより、特定階調においても鮮明な画質を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４色表示装置の駆動装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置にはＣＲＴ、ＰＤＰ、液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置などがある。これらの表示装置は、モニター、テレビ及び屋内外広告看板などの様々な用途に使用されている。特に、テレビや屋内外広告看板に使用する表示装置は高い輝度が要求される。しかし、受光型表示装置である液晶表示装置では輝度が低く、これは大きな短所の一つとなっている。
【０００３】
液晶表示装置は、一般に画素電極及び共通電極など電場を生成する二種類の電界生成電極を有する二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性液晶層とを含む。二つの電極間の電圧差が変化すると、二つの電極間の電場の強度が変化し、これによって液晶層を通過する光の透過率が変化する。従って、二つの電極間の電圧差を調節することによって、所望の画像を表示することができる。
【０００４】
このような液晶表示装置は、画素電極と、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを備える複数の画素とを含む。各画素は、表示信号線を通じて印加される信号によって駆動して表示動作を行う。信号線には、走査信号を伝達するゲート線（または走査信号線）と、データ信号を伝達するデータ線とがあり、各画素は、一つのゲート線及び一つのデータ線と接続されている薄膜トランジスタを含む。この薄膜トランジスタは、画素電極に伝達されるデータ信号を制御する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタの配列方法は様々である。その配列方法には、同じ色のカラーフィルタを同じ列に配置するストライプ型、列方向及び行方向に赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを順に配列するモザイク型、及び列方向に画素が交差するようにジグザグ状に配置して赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを順に配列するデルタ型などがある。デルタ型は円や斜線などの表示に有効である。
【０００６】
しかし、赤色、緑色及び青色の３色の画素に基づいて一つのドットを表示する一般的な液晶表示装置では、光効率が低下するという不具合が生じることがある。具体的に、赤色、緑色及び青色それぞれの画素に配置されたカラーフィルタは、印加される光の入射光の１/３程度しか透過させないため、全体的に光効率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明は、光効率を向上できる４色表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、発明１は、４色の画素を有する表示装置の駆動装置であって、前記４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、前記表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、前記映像信号補正部により変換された前記４色の画素の映像信号を出力する出力部と、を含むことを特徴とする、表示装置の駆動装置を提供する。
【０００９】
これにより、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化するため演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【００１０】
発明２は、前記発明１において、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）＞[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、前記出力部に出力された前記４色の画素の映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
・Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
・Ｍｉｄ´=ＭａｘΓ-１[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）]/[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]、
・Ｍｉｎ´=０、
・Ｗ=ＭａｘＭｉｎ/Γ-１[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]（Γはガンマ変換関数、Γ-１は逆ガンマ変換関数、ｓ１は倍率因子）により決定されることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１１】
発明３は、前記発明１または２において、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）≦[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、前記出力４色映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
・Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
・Ｍｉｄ´=Γ-１{ｓ１[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）}
・Ｍｉｎ´=Γ-１{ｓ１[Γ（Ｍｉｎ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）}
・Ｗ=Γ-１[（ｓ１-１）Γ（Ｍａｘ）]（Γはガンマ関数、Γ-１は逆ガンマ関数、ｓ１は倍率因子）により決定されることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１２】
発明４は、前記発明３において、前記映像信号補正部は、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の前記最大入力階調、前記中間入力階調及び前記最小入力階調の大きさの順に対応してオーダーインデックスを付与し、前記オーダーインデックスに基づいて前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換することを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１３】
発明５は、前記発明３において、前記ガンマ関数は指数関数であることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１４】
発明６は、前記発明５において、前記倍率因子は２であることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、本発明によると、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化して演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下より、添付した図面を参照して、本発明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。
【００１７】
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図面符号を付けている。層、膜、領域、基板及び板などの部分が、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。
【００１８】
本発明の実施形態に係る表示装置の駆動装置及び駆動方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
＜表示装置の全体の構成＞
図１は、本発明の一実施例による表示装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、表示部３００と、これに連結されたゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００と、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００と、これらを制御する信号制御部６００と、を含む。
【００２１】
図２の等価回路を参照すると、表示部３００は、複数の表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）と、これに連結されほぼ行列状に配列された複数の画素（Ｐｘ）とを含む。
【００２２】
表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）は、ゲート信号（走査信号とも言う。）を伝達する複数のゲート線（Ｇ1-Ｇn）と、データ信号を伝達するデータ線（Ｄ1-Ｄm）とを含む。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）はほぼ行方向に延長しており互いにほぼ平行である。データ線（Ｄ1-Ｄm）はほぼ列方向に延長しており互いにほぼ平行である。
【００２３】
平板表示装置を代表する液晶表示装置の場合、図２に示すように、各画素（Ｐｘ）は、表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）と、これと接続された液晶キャパシタ（ＣLC）及びストレージキャパシタ（ＣST）とを含む。ストレージキャパシタ（ＣST）は、必要に応じて省略することができる。液晶表示装置以外の平板表示装置、例えば有機ＥＬ装置では、液晶キャパシタ及びストレージキャパシタの代わりにＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；以下ＯＬＥＤ）のような画素回路を備えることができる。
【００２４】
スイッチング素子（Ｑ）は三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は各々ゲート線（Ｇ1-Ｇn）及びデータ線（Ｄ1-Ｄm）に接続され、出力端子は液晶キャパシタ（ＣLC）及びストレージキャパシタ（ＣST）に接続されている。
【００２５】
液晶キャパシタ（ＣLC）は、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０とを二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子（Ｑ）に接続されている。共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されており、共通電圧（Ｖｃｏｍ）を印加される。また、図２とは異なり、共通電極２７０が下部表示板１００に具備される場合もある。この場合には、二つの電極１９０、２７０がいずれも線形や棒形に形成される。
【００２６】
ストレージキャパシタ（ＣST）は、下部表示板１００に具備された別の信号線（図示せず）と画素電極１９０とが重なってなり、該別の信号線には共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの定められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（ＣST）は、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重なってなることができる。
【００２７】
一方、カラー表示を行うために、各画素には、画素電極１９０に対応する領域にカラーフィルタ２３０が備えられていてもよい。図２では、カラーフィルタ２３０は上部表示板２００の該当領域に形成されているが、これとは異なって下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成されても良い。
【００２８】
カラーフィルタ２３０のカラーは、光の三原色である赤色、緑色及び青色（ｂｌｕｅ）のうちのいずれか一つであるか、または白色であるのが好ましい。以下では、各画素を該画素が表示するカラーに応じて赤色画素、緑色画素、青色画素及び白色画素と称し、図面符号ではそれぞれＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰと表記する。これは、画素が占有する画素領域を示すときにも用いられる。白色画素（ＷＰ）はカラーフィルタを有さない場合もあり、この他にも別の方法で白色を表示することができる。
【００２９】
また、液晶表示装置の表示部３００の二つの表示板１００、２００のうちの少なくとも一つの外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。
【００３０】
＜画素配置＞
次に、図３乃至図８を参照して、本発明の実施例に係る液晶表示装置の空間的な画素配置について説明する。
【００３１】
（１）ストライプ型画素
図３乃至図５は、本発明の一実施例による液晶表示装置のストライプ型画素の配置図である。
【００３２】
図３乃至図５に示すように、本発明では、複数の画素が行列状に配列されおり、複数の画素行と複数の画素列とが具備されている。
【００３３】
各画素行は、順次に配列された４色の画素、即ち赤色画素（ＲＰ）、緑色画素（ＧＰ）、青色画素（ＢＰ）及び白色画素（ＷＰ）を備えている。各画素列は、４色の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）のうちのいずれか一色の画素のみを備えている。尚、画素行内における配列順は入れ替わることもある。
【００３４】
図３乃至図５に示される一つの４色画素群は、画像の基本単位、つまり一つのドットを構成する。
【００３５】
図３に示される全ての画素は実質的に同じサイズであるが、図４及び図５に示される画素はそのサイズが互いに異なる。図４及び図５では、白色画素（ＷＰ）は赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）より小さい。このように、白色画素（ＷＰ）のサイズを他の色の画素よりも小さくことで、白色画素（ＷＰ）の追加による彩度減少を防ぐことができる。赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は同じサイズであることができる。
【００３６】
図４に示す画素では、図３の画素と比較すると、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は大きく、白色画素（ＷＰ）は小さい。白色画素（ＷＰ）と赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの比率は、バックライト部（図示せず）の輝度及び目標色温度を考慮して決定する。白色画素（ＷＰ）のサイズは、他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの半分若しくは１/４であることができる。
【００３７】
図５に示す画素では、図３の画素と比較して、白色画素（ＷＰ）は上下の小さい領域の分だけ小さいが、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズはそのままである。白色画素（ＷＰ）を減らすために、白色画素（ＷＰ）付近のゲート線（Ｇ1-Ｇn）やデータ線（Ｄ1-Ｄm）等の信号線の幅を大きくしたり、上部表示板２００に具備されているブラックマトリックス（図示せず）の、白色画素（ＷＰ）を囲む部分の幅を大きくする。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は増加しない方が良い。なぜならば、ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は信号線の容量性負荷を形成するからである。
【００３８】
（２）モザイク型画素
図６乃至図８は、本発明の一実施例による液晶表示装置のモザイク型画素の配置図である。
【００３９】
図６乃至図８に示すように、各画素行及び各画素列は、それぞれ４色の画素のうち２色の画素を備えている。
【００４０】
図６及び図８では、緑色及び赤色画素（ＧＰ、ＲＰ）を含む画素行と、青色及び白色画素（ＢＰ、ＷＰ）を含む画素行とが交互に配列されている。また、緑色及び青色画素（ＧＰ、ＢＰ）を含む画素列と、赤色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素列とが交互に配列されている。
【００４１】
図７では、青色及び赤色画素（ＢＰ、ＲＰ）を含む画素行と、緑色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素行とが交互に配列されている。また、青色及び緑色画素（ＢＰ、ＧＰ）を含む画素列と、赤色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素列とが交互に配列されている。
【００４２】
尚、画素行及び画素列における配列順は入れ替わることもある。
【００４３】
図６乃至図８は、２×２行列をなす一群の画素を含んでなるドットを示している。
【００４４】
図６に示される全ての画素は実質的に同じサイズであるが、図７及び図８に示される画素のサイズが互いに異なる。図７及び図８では、白色画素（ＷＰ）は、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）より小さい。また、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は同じサイズか、もしくは互いに異なっている。
【００４５】
図７では、図６に示す画素と比較すると、白色画素（ＷＰ）は小さく、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は大きい。モザイク型画素配置では、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズが均等に大きくなることはできない。前述したように、白色画素（ＷＰ）と赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの比率は、バックライト部（図示せず）の輝度及び目標色温度に依存して決定される。人間の目は青色光の光量変化に対して、赤色及び緑色光の光量変化に比べて相対的に鈍感であるため、青色画素（ＢＰ）の面積拡大の方が画質に与える影響が比較的に少ない。従って、青色画素（ＢＰ）の増加面積を赤色画素（ＲＰ）及び緑色画素（ＧＰ）の増加面積より大きくするのが望ましい。このため、画素順が図７の通りに変化している。この場合、白色画素（ＷＰ）のサイズは、青色画素（ＢＰ）の半分であり、赤色及び緑色画素（ＲＰ、ＧＰ）の１/４であり得る。
【００４６】
図８では、白色画素（ＷＰ）付近のゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）のうちの一つもしくは両方の幅が大きくなり、そのために白色画素（ＷＰ）が減少した。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は増加しないことが良い。このような４色液晶表示装置の配列は光透過率を向上させる。
【００４７】
赤色、緑色及び青色のカラーフィルタは入射光の１/３のみを透過させが、白色画素（ＷＰ）の光透過率は他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の約３倍である。よって、白色画素（ＷＰ）を加える場合、ドットの面積を増やすことなく光効率を大きくすることができる。
【００４８】
例えば、入射光の光量を１として、赤色、緑色及び青色の３色の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）でドットを表示する場合、各画素はドット全体面積の１/３を占める。カラーフィルタによる透過率が１/３であるので、１ドットの全体の透過率は、[１/３×１/３（Ｒ）]+[１/３×１/３（Ｇ）]+[１/３×１/３（Ｂ）]=１/３=３３．３％である。
【００４９】
一方、図３及び図６に示したドットの場合、赤色、緑色、青色の画素にさらに白色の画素を用いてドットを表示する。従って、各画素はドット全体面積の１/４を占めており、白色用画素（ＷＰ）の透過率が１、他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の透過率が１/３であるため、１ドットの全体の透過率は[１/４×１/３（Ｒ）]+[１/４×１/３（Ｇ）]+[１/４×１/３（Ｂ）]+[１/４×１（Ｗ）]=１/２=５０％である。このように、４色液晶表示装置は、３色液晶表示装置に比べて輝度が約１．５倍程度高くなる。
【００５０】
また、図４、図５、図７及び図８に示すように、白色画素（ＷＰ）の面積を減らすことで、輝度増加のため発生し得る色濃度の劣化を防ぐことができる。
【００５１】
＜薄膜トランジスタ表示板の構造＞
次に、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の詳細な構造について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。
【００５２】
図９は、本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図１０は、図９に示す薄膜トランジスタ表示板のＸ-Ｘ´線による断面図である。
【００５３】
絶縁基板１１０上には、ゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は主に横方向に延長しており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４をなしている。また、各ゲート線の他の一部は、下方向に突出して複数の拡張部１２７をなしている。
【００５４】
ゲート線１２１は、比抵抗の低い銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属や、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属などから形成されている導電膜を含む。また、ゲート線１２１は、該導電膜に加えて、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）と物理的、化学的及び電気的な接触特性が良いクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金）などから形成されている他の導電膜を含む多層膜構造であることもできる。下部膜と上部膜との組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）合金が挙げられる。
【００５５】
ゲート線１２１の側面は傾斜されており、基板１１０表面に対して約３０乃至８０度の範囲の傾斜角を有する。
【００５６】
ゲート線１２１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などを含むゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００５７】
ゲート電極１２３上のゲート絶縁膜１４０上部には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略してａ-Ｓｉと称する。）などを含む複数の島状半導体１５４が形成されている。
【００５８】
半導体１５４の上部には、シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質を含む複数の島状の抵抗性接触部材１６３、１６５が対をなして形成されている。
【００５９】
半導体１５４及び抵抗性接触部材１６３、１６５の側面もゲート線１２１の側面と同様に傾斜されており、その傾斜角は３０乃至８０度の範囲である。
【００６０】
抵抗接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、各々複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５、及び複数のストレージキャパシタ用導電体１７７が形成されている。
【００６１】
データ線１７１は、主に縦方向に延長しておりゲート線１２１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１からドレイン電極１７５に向けて延びた複数の分枝はソース電極１７３をなしている。一対のソース電極１７３及びドレイン電極１７５は互いに分離されており、ゲート電極１２４に対して互いに反対側に位置する。ゲート電極１２３、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の島状半導体１５４に形成される。
【００６２】
ストレージキャパシタ用導電体１７７は、ゲート線１２１の拡張部１２７と重畳されている。
【００６３】
更に、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７は、ゲート線１２１と同様に、比抵抗の低い銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属や、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等のアルミニウム系金属などから形成される導電膜を含む。また、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７は、該導電膜に加えて、ＩＴＯまたはＩＺＯとの物理的、化学的及び電気的な接触特性が良いクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金）などから形成される他の導電膜を含む多層膜構造であることもできる。下部膜と上部膜との組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）合金がある。
【００６４】
データ線１２１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７の側面は、データ線１２１の側面と同様に傾斜されており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０乃至８０度の範囲である。
【００６５】
抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下部の半導体１５４とその上部のソース電極１７３及びドレイン電極１７５との間にのみ存在し、接触抵抗を低くする役割をする。
【００６６】
データ線１７１、ドレイン電極１７５、ソース電極１７３及びストレージキャパシタ用導電体１７７と露出された半導体１５４部分の上には、平坦化特性が優れかつ感光性を有する物質からなる保護膜１８０が形成されている。平坦化特性及び感光性に優れた物質は、例えば、有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などを含む。更に、保護膜１８０は、有機物と窒化ケイ素との二重層を含んでなることができる。
【００６７】
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５、ストレージキャパシタ用導電体１７７及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８７、１８９が形成され、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。
【００６８】
保護膜１８０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯを含む複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。
【００６９】
画素電極１９０は、接触孔１８５、１８７を通じてドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７と各々物理的、電気的に連結されてドレイン電極１７５からデータ電圧が印加され、導電体１７７にデータ電圧を伝達する。
【００７０】
再び図２を参照すると、データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧が印加される他の表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することにより、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３の液晶分子を再配列する。
【００７１】
また、前述のように、画素電極１９０及び共通電極２７０は液晶キャパシタ（ＣLC）をなし、薄膜トランジスタがオフした後にも印加された電圧を維持する。ストレージキャパシタ（ＣST）は、画素電極１９０及びこれと隣接するゲート線１２１（これを前段ゲート線と言う）の重畳などで形成され、静電容量、つまり保持容量を増加させるためにゲート線１２１を拡張した拡張部１２７を設けて重畳面積を拡大する。一方、ストレージキャパシタ（ＣST）は画素電極１９０と連結され、拡張部１２７と重なるストレージキャパシタ用導電体１７７を保護膜１８０下に設けて両者間の距離を短くする。
【００７２】
さらに、画素電極１９０は、隣接するゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を向上させているが、重ならない場合もある。
【００７３】
接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８９を通じてゲート線の端部１２９及びデータ線の端部１７９とそれぞれ連結している。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２５、１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割をするものであって、これらの適用は必須ではなく選択的である。
【００７４】
本発明の他の実施例では、画素電極１９０は透明な導電性ポリマーなどを用いて形成され、反射型液晶表示装置の場合は不透明な反射性金属を使用しても構わない。ここで、接触補助部材８１、８２は、画素電極１９０と異なる物質、特にＩＴＯまたはＩＺＯを含んでなることができる。
【００７５】
再び図１を参照すると、液晶表示装置の階調電圧生成部８００は、画素の透過率に係る二組の複数階調電圧を生成する。このうち一組は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正値を有し、もう一組は負値を有する。
【００７６】
ゲート駆動部４００は、外部からのゲートオン電圧（Ｖｏｎ）及びゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせを含むゲート信号をゲート線（Ｇ1-Ｇn）に印加する。このゲート駆動部４００は、実質的にシフトレジスターとして一列に配列された複数のステージを含む。
【００７７】
データ駆動部５００は、表示部３００のデータ線（Ｄ1-Ｄm）に連結されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ信号として画素に印加する。
【００７８】
信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する。信号制御部６００は映像信号補正部６１０を含むことができ、該映像信号補正部６１０は別に設けることもできる。
【００７９】
＜表示動作＞
以下より、上述した液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
【００８０】
信号制御部６００は、３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が入力される入力部（図示せず）と、これを４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）に変換する映像信号補正部６１０と、映像信号補正部６１０が補正した４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）を出力する出力部（図示せず）と、を含む。
【００８１】
信号制御部６００には、外部のグラフィック制御部（図示せず）から３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号が提供される。入力制御信号とは、例えば垂直同期信号（Ｖsync）と水平同期信号（Ｈsync）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などを含む。信号制御部６００の映像信号補正部６１０は、入力映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を入力制御信号に基づいて４色映像信号に変換し、表示部３００の動作条件に合わせて４色映像信号を適切に処理及び補正する。さらに信号制御部６００は、処理及び補正された映像信号（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を制御するためのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）を生成する。信号制御部６００は、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に送り、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理した映像信号（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）をデータ駆動部５００に送る。
【００８２】
ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、１フレームの開始を知らせる垂直同期開始信号（ＳＴＶ）、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力時期を制御するゲートクロック信号（ＣＰＶ）、及びゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の幅を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）などを含む。
【００８３】
データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、水平周期の開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）、データ線（Ｄ1-Ｄm）に該当データ電圧の印加を指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、共通電圧（Ｖcom）に対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を略してデータ電圧の極性と言う。）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）、及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）などを含む。
【００８４】
データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）に基づいて一行の画素に対する映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を順に受信してシフトさせ、階調電圧生成部８００からの階調電圧の中から各映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）に対応する階調電圧を選択することによって、映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を該当データ電圧に変換する。そしてデータ駆動部５００は、変換した該当データ電圧を該当するデータ線（Ｄ1-Ｄm）に印加する。
【００８５】
ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）に基づいてゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ1-Ｇn）に印加して該ゲート線（Ｇ1-Ｇn）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）をオンさせる。これにより、データ線（Ｄ1-Ｄm）に印加されたデータ電圧は、オンしたスイッチング素子（Ｑ）を通じて該当する画素に印加される。
【００８６】
図２に示す液晶表示装置の場合、画素に印加されたデータ電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との差は、液晶キャパシタ（ＣLC）の充電電圧、即ち画素電圧として表れる。液晶分子は、画素電圧の大きさに応じてその配列を変える。このため、液晶層３を通過する光の偏光が変化する。この偏光の変化は、表示板１００、２００に付着された偏光子（図示せず）により光透過率の変化として表れる。
【００８７】
１水平周期（または１Ｈ）[水平同期信号（Ｈsync）、データイネーブル信号（ＤＥ）、ゲートクロック（ＣＰＶ）の一周期]が経過すると、データ駆動部５００及びゲート駆動部４００は、次行の画素に対し同じ動作を繰り返す。このような方法で、１フレーム期間の間に全てのゲート線（Ｇ1-Ｇn）に対して順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。図２に示す液晶表示装置の場合、特に１フレームが終了すると次のフレームが開始され、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（フレーム反転）。ここで、１フレーム期間内においても反転信号（ＲＶＳ）の特性に応じて一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変化したり（ライン反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なる場合がある（ドット反転）。
【００８８】
＜映像信号変換方法＞
以下より、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について詳細に説明する。
【００８９】
まず、本発明の実施例に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する原理について、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して詳細に説明する。
【００９０】
図１１Ａは、赤色、緑色及び青色の三原色の輝度を立体直交座標で示した物であって、立体直交座標において任意の２軸を含んでなるガモット表面を示す図である。図１１Ｂは、本発明の一実施例に係る輝度ベクターの分解を説明するための図である。また、以下より、ベクトルを次式のように表す。
【００９１】
【数１】
【００９２】
与えられた一組の映像信号、つまり赤色、緑色及び青色映像信号は階調で表現され、さらに該階調は該当する色の輝度を表す。階調と輝度との関係を示すものがガンマ曲線であり、階調を輝度に変換するものはガンマ変換である。これに対し、輝度を階調に変換するものは逆ガンマ変換である。階調をＧＶとし、輝度をＬとし、ガンマ関数をΓとすると、ガンマ曲線を示す式は以下のよう表すことができる。
【００９３】
【数２】
【００９４】
ガンマ関数Γが指数関数である場合は、以下のようになる。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ここで、α、β、γは定数であって、特にγはガンマ定数であり、β=α-１/γが成り立つ。
【００９７】
ガンマ関数Γが指数関数等である場合、
【００９８】
【数４】
【００９９】
また、ガンマ関数Γは、階調が増加するにつれて増加する増加関数であり、一対一対応の関数である。
【０１００】
一方、一組の３色映像信号は、各色の階調を直交する３軸で示した階調空間上の１点で表示できる。即ち、図１１に示すように、一組の３色映像信号は、各色の輝度を直交する３軸で示した輝度空間上の１点で表示することができる。
【０１０１】
更に、３次元空間上の１点はベクターで表現することもできる。階調空間上の１点を示すベクターを階調ベクターとし、輝度空間上の１点を示すベクターを輝度ベクターとする。すると、任意の３色映像信号の階調ベクター[ＧＶ＝（ＧＶ１、ＧＶ２、ＧＶ３）]と輝度ベクター[Ｌ=（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）]との関係は下式のとおりになる。
【０１０２】
【数５】
【０１０３】
ここで、各色相毎にガンマ曲線が異なる場合、各成分に対するガンマ関数が異なる形態となる。
【０１０４】
図１１Ａによれば、実線で示した正方形領域（３次元空間では正六面体領域）が入力３色映像信号の表示できる部分であり、実線で示した六角形領域が出力４色映像信号の表示できる部分である。六角形領域は、正方形領域を対角線方向に延長して得られたものである。よって、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程は、正方形内の１点を六角形内の点に写像することである。以下、これに関してより詳細に説明する。
【０１０５】
入力される一組の入力３色映像信号の階調ベクターをＩとし、これをガンマ変換する。ここで、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、各々入力３色映像信号の階調を示す。
【０１０６】
【数６】
【０１０７】
ここで、Ｌiは入力映像信号の輝度ベクターである。
【０１０８】
次に、ガンマ変換を行って得られた輝度ベクターに、白色画素の追加で増加された輝度値を反映した倍率因子を掛ける。前記倍率因子は、表示装置の特性やガンマ曲線によって決定される。即ち、該倍率因子を輝度ベクターに掛けることで、四角型領域内の１点を六角形領域に写像することになる。
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
ここで、ｓは倍率因子で、ｓＬiは増加ベクターである。
【０１１１】
倍率因子は、入力３色映像信号の輝度ベクターが位置した領域に応じて異なるように定める。例えば、図１１ａでＸ軸及びＹ軸は、各々最小輝度値を有する映像信号の軸及び最大輝度値を有する映像信号の軸であるか、逆に最大信号値及び最小信号値を有する映像信号の輝度軸である。
【０１１２】
入力３色信号が、正方形領域の１辺と六角形領域の１点とを線で結んだ三角形領域（両側に隣接した三角形領域）に属する場合には、入力３色映像信号の輝度値に応じて変化する倍率因子を適用する。この領域を可変変換領域（ＶＳ）と称する。また、正方形領域のうち上述した三角形領域を除いた部分、即ち中央の四角形領域に属する場合には、固定の倍率因子を適用する。この領域を固定変換領域（ＦＳ）と称する。
【０１１３】
例えば、固定変換領域（ＦＳ）の倍率因子を定数ｓ1とすると、可変変換領域（ＶＳ）の倍率因子の定数ｓ2は、以下のようになる。
【０１１４】
【数８】
【０１１５】
ここで、ｍａｘ、ｍｉｎは、３色映像信号の階調値の最大値及び最小値である。
【０１１６】
図１１ａにおいて、固定変換領域（ＦＳ）と可変変換領域（ＶＳ）とを分ける境界面（ＢＰ1、ＢＰ2）の方程式は、境界面ＢＰ1の場合は、
【０１１７】
【数９】
【０１１８】
であり、境界面ＢＰ２の場合は、
【０１１９】
【数１０】
【０１２０】
である。但し、ＧＶmaxは、各映像信号の最大階調値である。
【０１２１】
Ｙ軸が最大映像信号の輝度軸である場合は、入力３色映像信号の輝度ベクターはＸ=Ｙで表すことができる平面（Ｃ）の上方に位置する。これに対し、Ｘ軸が最大映像信号の輝度軸である場合には、入力３色映像信号の輝度ベクターはＸ=Ｙで表すことができる平面（Ｃ）の下方に位置する。従って、
【０１２２】
【数１１】
【０１２３】
であるときは可変変換領域（ＶＳ）に属し、逆の場合には固定変換領域（ＦＳ）に属する。
【０１２４】
特に、白色画素の大きさを赤色、緑色及び青色画素の大きさと同じにする場合、輝度が約２倍増加することが分かる。例えば、ストライプ構造では、上述したように入射光量は１でああって各色相の画素の大きさ及びカラーフィルタの透過率はそれぞれ１/３であるので、全体の透過率は３３．３％である。この時、白色画素のカラーフィルタの透過率が１であるため、各色相の画素の大きさが同じでカラーフィルタの透過率が１/３である場合は、白色画素による透過率３３．３％が加えられて全体的に透過率は２倍となる。その結果、ｓ1=２とすることができる。
【０１２５】
（６）式から得られた輝度ベクター（ｓＬi）は、図１１Ｂに示すように、赤色、青色及び緑色画素がの部分を示す輝度ベクター（Ｌo）と、白色画素の部分を示す輝度ベクター（Ｌw）の合計で表示することができる。即ち、
【０１２６】
【数１２】
【０１２７】
である。ところが、白色光は、赤色、緑色及び青色光を同一比率で合成する際に得られるため、
【０１２８】
【数１３】
【０１２９】
となる。ここで、Ｗは、白色映像信号の階調ベクターである。
【０１３０】
白色信号の輝度ベクター（Ｌw）を(１２)式のように決定すると、残りの出力３色映像信号が示す輝度ベクター（Ｌo）は、以下のようになる。
【０１３１】
【数１４】
【０１３２】
次に、出力３色映像信号の輝度ベクター（Ｌo）を逆ガンマ変換して階調ベクター（Ｏ）を得る。
【０１３３】
【数１５】
【０１３４】
以下より、この基本原理に基づいた本発明の一実施例に係る映像信号補正方法について、図１２Ａ乃至図１３を参照して説明する。
【０１３５】
＜本発明の映像信号補正方法＞
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【０１３６】
図１２Ａ及び図１２Ｂの例では、固定変換領域（ＦＳ）における変換を二通りに分けている。
【０１３７】
まず、図１２Ａでは、白色信号の輝度ベクター（Ｌw）の各成分を増加ベクター（ｓ1Ｌi）の成分のうちの最小値とする。増加ベクター（ｓ1Ｌi）の各成分のうちの最小値はｓ１Γ（ｍｉｎ）であるので、式１２に基づくと、
【０１３８】
【数１６】
【０１３９】
となり、白色映像信号の階調（Ｗ）は、
【０１４０】
【数１７】
【０１４１】
となる。
【０１４２】
しかし、（１７）式で得られた白色映像信号の階調（Ｗ）は最高階調であるＷmaxより大きくてはならない。従って、（１７）式で得られた出力白色映像信号の階調（Ｗ）が最高階調（Ｗmax）より大きい場合、またはｓ1Γ（ｍｉｎ）が最高階調の輝度であるΓ（Ｗmax）より大きい場合、即ち
【０１４３】
【数１８】
【０１４４】
または、
【０１４５】
【数１９】
【０１４６】
である場合には、図１２Ｂに示すような方法で出力映像信号の階調を決定する。
【０１４７】
図１２Ｂによると、白色映像信号の輝度ベクター（Ｌw,max）は、
【０１４８】
【数２０】
【０１４９】
となる。これにより、出力３色映像信号の輝度ベクター（Ｌｏ）は、
【０１５０】
【数２１】
【０１５１】
から求めることができる。
【０１５２】
＜３色映像信号の４色映像信号への変換方法＞
（１）実施例１
以下より、本発明の一実施例の図１２Ａ及び図１２Ｂに示した内容に基づいて、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図を参照して詳細に説明する。
【０１５３】
図１３は、本発明の一実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【０１５４】
まず、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の赤色、緑色及び青色信号群が信号補正部６００に入力されると（Ｓ１０）、映像信号補正部６１０は入力された映像信号をガンマ変換して輝度値（Ｌri、Ｌgi、Ｌbi）を求める（Ｓ１１）。
【０１５５】
次に、輝度値のうちの最大値（Ｍ1）及び最小値（Ｍ2）を、以下のように計算する（Ｓ１２）。
【０１５６】
【数２２】
【０１５７】
【数２３】
【０１５８】
ここで、Ｍａｘ（ｘ、ｙ、…）はｘ、ｙ、…のうちの最大値を意味し、Ｍｉｎ（ｘ、ｙ、…）はｘ、ｙ、…のうちの最小値を意味する。
【０１５９】
前述したように、ガンマ関数Γは増加関数であるので、入力映像信号の階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）のうちの最大値をｍａｘ、最小値をｍｉｎとするとき、Max(Lri,Lgi,Lbi)＝Γ（max)であり、Min(Lri,Lgi,Lbi)＝Γ(min)と表すことができる。次に、下式の条件；
【０１６０】
【数２４】
【０１６１】
であるか否かを判断して、映像信号（Ｒi、Ｇi、Ｂi）群が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどの領域に属しているかを決定する（Ｓ１３）。（２４）式は、式１０と実質的に同じ表現であり、ｓ1は固定変換領域（ＦＳ）における倍率因子である。
【０１６２】
（２４）式を満たす場合は、映像信号群は可変変換領域（ＶＳ）に属する。この場合、（７）式から倍率因子（ｓ）は、
【０１６３】
【数２５】
【０１６４】
となる（Ｓ１４）。
【０１６５】
これに対し、入力映像信号群が（２４）式を満たさない場合は、映像信号群は固定変換領域（ＦＳ）に属する。この場合、倍率因子（ｓ）は、
【０１６６】
【数２６】
【０１６７】
となる（Ｓ１５）。
【０１６８】
次に、倍率因子（ｓ）を輝度値（Ｌri、Ｌgi、Ｌbi）に掛けて増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）を求める（Ｓ１６）。
【０１６９】
【数２７】
【０１７０】
次に、白色信号の予備輝度値（Ｌ´ｗ）を抽出する（Ｓ１７）。白色信号の予備輝度値（Ｌ´ｗ）は、増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）のうちの最小値で与えられ、下式のようになる。
【０１７１】
【数２８】
【０１７２】
次に、抽出された白色信号の輝度値（Ｌ´ｗ）が例えば０から２５５階調のうち２５５階調、つまり白色画素が示すことができる最大輝度[Ｌｍａｘ=Γ（Ｗｍａｘ）]を越えるか否かを判断する（Ｓ１８）。即ち、下記の条件を満たしているか否かを判断する。
【０１７３】
【数２９】
【０１７４】
（２９）式を満足する場合は、白色信号の輝度（Ｌｗ）は、
【０１７５】
【数３０】
【０１７６】
となる（Ｓ１９）。
【０１７７】
（２９）式を満足しない場合は、白色信号の輝度（Ｌｗ）は、（２８）式で求められた結果とする。即ち、下式のようになる。
【０１７８】
【数３１】
【０１７９】
次に、増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）から白色映像信号の輝度値（Ｌｗ）を引いた残りを、それぞれ出力赤色、緑色、青色映像信号の輝度値（Ｌro、Ｌgo、Ｌbo）と決定する（Ｓ２０）。即ち、
【０１８０】
【数３２】
【０１８１】
である。
【０１８２】
次に、出力白色、赤色、緑色及び青色信号の輝度値（Ｌw、Ｌro、Ｌgo、Ｌbo）を逆ガンマ変換して、４色映像信号の階調値（Ｗｏ、Ｇｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を求める（Ｓ２１）。
【０１８３】
一方、入力３色映像信号の階調値のうちの最大値、中間値及び最小値をｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎとするとき、入力３色映像信号の階調ベクター（I）はｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎを各成分とするもので表すことができる。
【０１８４】
【数３３】
【０１８５】
従って、入力３色映像信号の輝度ベクター（Li）、増加ベクター（ｓLi）、出力３色映像信号の輝度ベクター（Lo）及び階調ベクター（O）は各々、下記のようになる。
【０１８６】
【数３４】
【０１８７】
【数３５】
【０１８８】
【数３６】
【０１８９】
【数３７】
【０１９０】
可変変換領域（ＶＳ）に対しては、白色映像信号の輝度値を増加ベクター（ｓLi）の成分のうちの最小値と定める。即ち、Γ（Ｗ）=ｓ２Γ（ｍｉｎ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。
【０１９１】
【数３８】
【０１９２】
（７）式及び（３）式により、
【０１９３】
【数３９】
【０１９４】
また、白色映像信号の階調値（Ｗ）は、
【０１９５】
【数４０】
【０１９６】
固定変換領域（ＦＳ）に対して、（１９）式を満たさない場合は、白色映像信号の輝度値を増加ベクター（ｓLi）の成分のうちの最小値と定める。即ち、Γ（Ｗ）=ｓ１Γ（ｍｉｎ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。
【０１９７】
【数４１】
【０１９８】
白色信号の階調値（Ｗ）は、
【０１９９】
【数４２】
【０２００】
固定変換領域（ＦＳ）に対して、（１８）式、つまりｓ１Γ（ｍｉｎ）>Ｗｍａｘを満足する場合は、白色映像信号の輝度値を最大値、即ちΓ（Ｗ）=Γ（Ｗｍａｘ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。従って、
【０２０１】
【数４３】
【０２０２】
白色映像信号の階調値（Ｗ）は、
【０２０３】
【数４４】
【０２０４】
＜３色映像信号の４色映像信号への変換方法＞
（２）実施例２
次に、本発明の他の実施例の図１２Ａ及び図１２に示した内容に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図１４を参照して説明する。
【０２０５】
まず、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の３色映像信号群が入力されると（Ｓ３１）、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を大きさ順に配列し、これに応じたオーダーインデックスを付与する（Ｓ３２）。例えば、以下のように定める。
【０２０６】
【数４５】
【０２０７】
次に、Ｍａｘ、Ｍｉｎ、Ｍｉｎに対してガンマ変換を行う（Ｓ３３）。
【０２０８】
ガンマ変換によって得られた値（Γ（Ｍａｘ）、Γ（Ｍｉｎ））を利用して、３色映像信号が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどこに属しているかを決定する（Ｓ３４）。即ち、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）であるかを判断して、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）である場合は、可変変換領域（ＶＳ）に属する映像信号であるためステップ（Ｓ３５）に移動する。Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たさない場合には、固定変換領域（ＦＳ）に属しているとして、ステップ（Ｓ３６）に移動する。
【０２０９】
可変変換領域（ＶＳ）に属している場合は、（３８）式及び（３９）式を用いて、出力４色映像信号の階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３５）。即ち、
【０２１０】
【数４６】
【０２１１】
である。
【０２１２】
固定変換領域（ＦＳ）に属する場合には、再びｓ１Γ（Ｍｉｎ）>Γ（ＧＶｍａｘ）であるかを判断する（Ｓ３６）。ここで、ＧＶｍａｘは、前述したように最大階調を意味する。即ち、この段階は白色映像信号の階調値が最大階調を越えるか否かを判断するものである。
【０２１３】
また、前記式を満足しない場合は、（４１）式及び（４２）式を用いて階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３７）。
【０２１４】
【数４７】
【０２１５】
ｓ１Γ（Ｍｉｎ）>Γ（ＧＶｍａｘ）であると判断される場合には、（４２）式及び（４４）式から階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３８）。
【０２１６】
【数４８】
【０２１７】
オーダーインデックスは、次のように入力信号の階調値の順を保存する。
【０２１８】
【数４９】
【０２１９】
従って、赤色、緑色及び青色出力信号の階調値（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を（４９）式に基づいて決定する（Ｓ３９）。
【０２２０】
＜白色信号の輝度値の決定方法＞
以下より、本発明の他の実施例に係る固定変換領域（ＦＳ）で白色信号の輝度値を定める方法について、図１５及び図１６を参照して詳細に説明する。
【０２２１】
図１５は、本発明の他の実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。図１５のＹ軸は最大輝度値を有する映像信号の軸であり、Ｘ軸は他の映像信号の軸である。
【０２２２】
ここで、出力３色信号の最大輝度値[Γ（ｍａｘ´）]は入力３色信号の最大輝度値[Γ（ｍａｘ）]と同じであるとする。即ち、
【０２２３】
【数５０】
【０２２４】
白色信号の輝度ベクター（Ｌw）及び出力３色映像信号の階調ベクター（O）は、(３６）式及び（３７）式から求めることができる。
【０２２５】
【数５１】
【０２２６】
【数５２】
【０２２７】
（上記の内容における３色映像信号の４色映像信号への変換方法）
以下より、本発明の一実施例により図１５に示す内容に基づいて、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図１６を参照して詳細に説明する。
【０２２８】
図１６は、本発明の他の実施例に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【０２２９】
図１６に示す変換方法は、図１４に示した変換方法とほぼ同じである。即ち、まず階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の３色映像信号群が入力されると（Ｓ４１）、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を大きさ順に配列し、これによるオーダーインデックスを付与する（Ｓ４２）。例えば、図１４に示す方法と同様に、以下のように定めることができる。
【０２３０】
【数５３】
【０２３１】
次に、Ｍａｘ、Ｍｉｎ、Ｍｉｎに対してガンマ変換を行う（Ｓ４３）。
【０２３２】
次に、ガンマ変換によって得られた値[Γ（Ｍａｘ）、Γ（Ｍｉｎ）]を用いて、３色映像信号が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどこに属しているか決定する（Ｓ４４）。即ち、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）であるか否かを判断して、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）である場合は、可変変換領域（ＶＳ）に属する映像信号であるのでステップ（Ｓ４５）に移動する。Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）でない場合は、固定変換領域（ＦＳ）に属する映像信号であるので、ステップ（Ｓ４６）に移動する。
【０２３３】
可変変換領域（ＶＳ）に属する場合は、図１４に示した変換方法と同様に、（３９）及び（４０）を利用して出力４色映像信号の階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ４５）。即ち、
【０２３４】
【数５４】
【０２３５】
固定変換領域（ＦＳ）に属する場合は、（５２）式を用いて階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を求める（Ｓ４６）。即ち、
【０２３６】
【数５５】
【０２３７】
ここで、例えば倍率因子（ｓ１）が２であるときの（５４）式をさらに表すと、以下のようになる。
【０２３８】
【数５６】
【０２３９】
オーダーインデックスは、以下のように入力信号の階調値の順を保存する。
【０２４０】
【数５７】
【０２４１】
従って、赤色、緑色及び青色出力信号の階調値（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を（４８）式によって決定する（Ｓ４７）。
【０２４２】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、各々図１４に示す変換方法及び図１６に示す変換方法によるガンマ曲線を示すグラフである。図１８Ａ及び図１８Ｂは、図１７Ａに示したガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び出力３色信号のガンマ曲線でそれぞれ分解したものを示すグラフである。図１９Ａ及び図１９Ｂは、図１７Ｂに示したガンマ曲線を、白色信号のガンマ曲線及び出力３色信号のガンマ曲線でそれぞれ分解したものを示すグラフである。
【０２４３】
図１７Ａ乃至図１９Ｂは、Ｌ=α（ＧＶ）２．４であり、倍率因子（ｓ1）を２として、４色液晶表示装置で測定した無彩色に対するガンマ曲線のグラフである。横軸は入力３色映像信号の階調を示し、縦軸は光透過率、即ち輝度を示す。ここで、横軸は、例えば３色入力映像信号が８ビット信号であるときに表せる２５６階調、つまり０から２５５階調を示した。
【０２４４】
図１７Ａに示すガンマ曲線は１９２階調近傍で変曲点を有するのに対し、図１７Ｂに示すガンマ曲線は変曲点を有しない。これは、白色信号のガンマ曲線と出力３色映像信号のガンマ曲線とを合わせる方法、即ち白色信号及び出力３色信号に輝度を割り当てる方法の違いに起因する。具体的には、図１４に示す方法では、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、増加ベクターｓＬiのＹ成分及びＸ成分は増加ベクターｓＬiがＹ軸／Ｘ軸との交点もしくは最大階調（Ｗｍａｘ）以下となるように線を引いた値である。
【０２４５】
この時、図１７Ａ及び図１７Ｂによれば、例えば入力３色映像信号の階調が１９２階調である場合は、透過率は５０％である。これに倍率因子（ｓ１）の２を掛けると１００％になる。このとき、１００％分全ては白色信号の透過率である。即ち、出力３色映像信号の透過率は０％である。したがって、この１００％に当たる白色信号の階調値は最高階調である２５５階調であり、出力３色映像信号の階調は０である。さらに、例えば３色入力信号の階調が２０８であってこれの透過率が６０％であるとすると、この透過率６０％に倍率因子（ｓ１）の２を掛けると透過率は１２０％となる。このとき、白色信号の透過率は１００％であって、残りの２０％は出力３色映像信号の透過率に相当する。従って、白色信号の階調値は１００％の透過率に相当する分、即ち２５５階調であるが、出力３色映像信号の階調値は透過率２０％に相当する分、即ち約１２８階調である。
【０２４６】
即ち、入力３色映像信号が１９２階調以下であるときは、白色信号の階調のみが０から２５５階調にまで変化するが、入力三色映像信号が１９３から２５５階調となると、白色信号は２５５階調となり飽和状態となる。この場合は、出力３色映像信号が０から２５５階調まで変化する。
【０２４７】
図１７Ａの変曲点を有するガンマ曲線は、図１８Ａ及び図１８Ｂのようになる。白色信号のガンマ曲線（Ｗ）は、入力３色映像信号が０から１９２階調までは増加する指数関数形態を有するが、１９３階調から２５５階調以降は透過率５０％で飽和を示す曲線となる。一方、出力３色信号のガンマ曲線（ＲＧＢ）は、入力３色信号の階調が０から１９２までは、透過率が０％であるが、入力３色信号の階調が１９３から２５５階調までは指数関数形態となっており、０％から５０％にまで達している。
【０２４８】
ところで、ガンマ曲線は低い階調では傾きが小さいが、階調が大きくなると傾きが増加する関数である。従って、２つの指数関数を合わせる場合は、２つのガンマ曲線の終点及び始点にそれぞれ該当する１９２番目階調及び１９３番目階調付近で傾きの差が生じるために変曲点が発生する。このような変曲点では、輝度の変化が微小なため画像の見分けが難しいということも生じ得る。
【０２４９】
これとは異なって、図１６に示した方法は、図１５のように、線分ＯＡを対角線とする四角形の一辺と出会う部分までは白色信号の輝度であって、その他の部分は３色映像信号の輝度である。これは、２つのガンマ曲線を全範囲の階調でそれぞれ合わせることを意味する。
【０２５０】
倍率因子（ｓ1）が２である場合には、増加した輝度は、全階調に対し白色信号及び３色映像信号が１：１の比率で輝度を担当する。例えば、入力３色映像信号の階調が１９２である場合は、透過率は５０％であり、倍率因子（ｓ1）の２を掛けると１００％である。この時、白色信号及び出力３色信号の担当比率は１：１であるため、白色信号の透過率は５０％、出力３色信号の透過率は５０％である。これにより、白色信号及び出力３色信号の階調は等しく１９２階調である。この結果、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、白色信号のガンマ曲線（Ｗ）及び出力３色信号のガンマ曲線（ＲＧＢ）は同一形態となり、該二つの曲線を合わせると、図１７Ｂのような変曲点のないガンマ曲線が得られる。この時、倍率因子（ｓ1）によって指数関数の傾きが変わることもあるが、その際にも変曲点が存在しないことが分かる。
【０２５１】
従って、特定の階調において変曲点のないガンマ曲線が得られ、鮮明な画質を実現することができる。
【０２５２】
以上、本発明によると、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化するため演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【０２５３】
また、本発明の実施形態において前述したガンマ変換及び逆ガンマ変換はルックアップテーブルを用いて行うことができる。
【０２５４】
以上、本発明の好適な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。
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】本発明の一実施例による表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【図３】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図１０】図９に示す薄膜トランジスタ表示板のＸ-Ｘ´線による断面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する原理を説明するためのグラフである。
【図１１Ｂ】本発明の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する原理を説明するためのグラフである。
【図１２Ａ】本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１６】本発明の他の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】図１６に示す方法で４色映像信号に変換した場合の無彩色に対するガンマ曲線を示したグラフである。
【図１７Ｂ】図１４に示す方法で４色映像信号に変換した場合の無彩色に対するガンマ曲線を示したグラフである。
【図１８Ａ】図１７Ａに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１８Ｂ】図１７Ａに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１９Ａ】図１７Ｂに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１９Ｂ】図１７Ｂに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【符号の説明】
【０２５６】
３液晶層
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２７ 拡張部
１４０ ゲート絶縁膜
１５４ 半導体
１６３、１６５ 抵抗性接触部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７７ ストレージキャパシタ用導電体
２３０ カラーフィルタ
１００、２００ 表示板
１９０ 画素電極
２７０ 共通電極
３００ 表示部
４００Ｌ、４００Ｒ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
８００ 階調電圧生成部
６００ 信号制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４色表示装置の駆動装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置にはＣＲＴ、ＰＤＰ、液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置などがある。これらの表示装置は、モニター、テレビ及び屋内外広告看板などの様々な用途に使用されている。特に、テレビや屋内外広告看板に使用する表示装置は高い輝度が要求される。しかし、受光型表示装置である液晶表示装置では輝度が低く、これは大きな短所の一つとなっている。
【０００３】
液晶表示装置は、一般に画素電極及び共通電極など電場を生成する二種類の電界生成電極を有する二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性液晶層とを含む。二つの電極間の電圧差が変化すると、二つの電極間の電場の強度が変化し、これによって液晶層を通過する光の透過率が変化する。従って、二つの電極間の電圧差を調節することによって、所望の画像を表示することができる。
【０００４】
このような液晶表示装置は、画素電極と、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを備える複数の画素とを含む。各画素は、表示信号線を通じて印加される信号によって駆動して表示動作を行う。信号線には、走査信号を伝達するゲート線（または走査信号線）と、データ信号を伝達するデータ線とがあり、各画素は、一つのゲート線及び一つのデータ線と接続されている薄膜トランジスタを含む。この薄膜トランジスタは、画素電極に伝達されるデータ信号を制御する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタの配列方法は様々である。その配列方法には、同じ色のカラーフィルタを同じ列に配置するストライプ型、列方向及び行方向に赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを順に配列するモザイク型、及び列方向に画素が交差するようにジグザグ状に配置して赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを順に配列するデルタ型などがある。デルタ型は円や斜線などの表示に有効である。
【０００６】
しかし、赤色、緑色及び青色の３色の画素に基づいて一つのドットを表示する一般的な液晶表示装置では、光効率が低下するという不具合が生じることがある。具体的に、赤色、緑色及び青色それぞれの画素に配置されたカラーフィルタは、印加される光の入射光の１/３程度しか透過させないため、全体的に光効率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明は、光効率を向上できる４色表示装置の駆動装置及び駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、発明１は、４色の画素を有する表示装置の駆動装置であって、前記４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、前記表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、前記映像信号補正部により変換された前記４色の画素の映像信号を出力する出力部と、を含むことを特徴とする、表示装置の駆動装置を提供する。
【０００９】
これにより、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化するため演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【００１０】
発明２は、前記発明１において、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）＞[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、前記出力部に出力された前記４色の画素の映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
・Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
・Ｍｉｄ´=ＭａｘΓ-１[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）]/[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]、
・Ｍｉｎ´=０、
・Ｗ=ＭａｘＭｉｎ/Γ-１[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]（Γはガンマ変換関数、Γ-１は逆ガンマ変換関数、ｓ１は倍率因子）により決定されることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１１】
発明３は、前記発明１または２において、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）≦[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、前記出力４色映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
・Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
・Ｍｉｄ´=Γ-１{ｓ１[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）}
・Ｍｉｎ´=Γ-１{ｓ１[Γ（Ｍｉｎ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）}
・Ｗ=Γ-１[（ｓ１-１）Γ（Ｍａｘ）]（Γはガンマ関数、Γ-１は逆ガンマ関数、ｓ１は倍率因子）により決定されることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１２】
発明４は、前記発明３において、前記映像信号補正部は、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の前記最大入力階調、前記中間入力階調及び前記最小入力階調の大きさの順に対応してオーダーインデックスを付与し、前記オーダーインデックスに基づいて前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換することを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１３】
発明５は、前記発明３において、前記ガンマ関数は指数関数であることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【００１４】
発明６は、前記発明５において、前記倍率因子は２であることを特徴とする表示装置の駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、本発明によると、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化して演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下より、添付した図面を参照して、本発明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。
【００１７】
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図面符号を付けている。層、膜、領域、基板及び板などの部分が、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。
【００１８】
本発明の実施形態に係る表示装置の駆動装置及び駆動方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
＜表示装置の全体の構成＞
図１は、本発明の一実施例による表示装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、表示部３００と、これに連結されたゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００と、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００と、これらを制御する信号制御部６００と、を含む。
【００２１】
図２の等価回路を参照すると、表示部３００は、複数の表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）と、これに連結されほぼ行列状に配列された複数の画素（Ｐｘ）とを含む。
【００２２】
表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）は、ゲート信号（走査信号とも言う。）を伝達する複数のゲート線（Ｇ1-Ｇn）と、データ信号を伝達するデータ線（Ｄ1-Ｄm）とを含む。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）はほぼ行方向に延長しており互いにほぼ平行である。データ線（Ｄ1-Ｄm）はほぼ列方向に延長しており互いにほぼ平行である。
【００２３】
平板表示装置を代表する液晶表示装置の場合、図２に示すように、各画素（Ｐｘ）は、表示信号線（Ｇ1-Ｇn、Ｄ1-Ｄm）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）と、これと接続された液晶キャパシタ（ＣLC）及びストレージキャパシタ（ＣST）とを含む。ストレージキャパシタ（ＣST）は、必要に応じて省略することができる。液晶表示装置以外の平板表示装置、例えば有機ＥＬ装置では、液晶キャパシタ及びストレージキャパシタの代わりにＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；以下ＯＬＥＤ）のような画素回路を備えることができる。
【００２４】
スイッチング素子（Ｑ）は三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は各々ゲート線（Ｇ1-Ｇn）及びデータ線（Ｄ1-Ｄm）に接続され、出力端子は液晶キャパシタ（ＣLC）及びストレージキャパシタ（ＣST）に接続されている。
【００２５】
液晶キャパシタ（ＣLC）は、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０とを二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子（Ｑ）に接続されている。共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されており、共通電圧（Ｖｃｏｍ）を印加される。また、図２とは異なり、共通電極２７０が下部表示板１００に具備される場合もある。この場合には、二つの電極１９０、２７０がいずれも線形や棒形に形成される。
【００２６】
ストレージキャパシタ（ＣST）は、下部表示板１００に具備された別の信号線（図示せず）と画素電極１９０とが重なってなり、該別の信号線には共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの定められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（ＣST）は、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重なってなることができる。
【００２７】
一方、カラー表示を行うために、各画素には、画素電極１９０に対応する領域にカラーフィルタ２３０が備えられていてもよい。図２では、カラーフィルタ２３０は上部表示板２００の該当領域に形成されているが、これとは異なって下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成されても良い。
【００２８】
カラーフィルタ２３０のカラーは、光の三原色である赤色、緑色及び青色（ｂｌｕｅ）のうちのいずれか一つであるか、または白色であるのが好ましい。以下では、各画素を該画素が表示するカラーに応じて赤色画素、緑色画素、青色画素及び白色画素と称し、図面符号ではそれぞれＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰと表記する。これは、画素が占有する画素領域を示すときにも用いられる。白色画素（ＷＰ）はカラーフィルタを有さない場合もあり、この他にも別の方法で白色を表示することができる。
【００２９】
また、液晶表示装置の表示部３００の二つの表示板１００、２００のうちの少なくとも一つの外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。
【００３０】
＜画素配置＞
次に、図３乃至図８を参照して、本発明の実施例に係る液晶表示装置の空間的な画素配置について説明する。
【００３１】
（１）ストライプ型画素
図３乃至図５は、本発明の一実施例による液晶表示装置のストライプ型画素の配置図である。
【００３２】
図３乃至図５に示すように、本発明では、複数の画素が行列状に配列されおり、複数の画素行と複数の画素列とが具備されている。
【００３３】
各画素行は、順次に配列された４色の画素、即ち赤色画素（ＲＰ）、緑色画素（ＧＰ）、青色画素（ＢＰ）及び白色画素（ＷＰ）を備えている。各画素列は、４色の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ、ＷＰ）のうちのいずれか一色の画素のみを備えている。尚、画素行内における配列順は入れ替わることもある。
【００３４】
図３乃至図５に示される一つの４色画素群は、画像の基本単位、つまり一つのドットを構成する。
【００３５】
図３に示される全ての画素は実質的に同じサイズであるが、図４及び図５に示される画素はそのサイズが互いに異なる。図４及び図５では、白色画素（ＷＰ）は赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）より小さい。このように、白色画素（ＷＰ）のサイズを他の色の画素よりも小さくことで、白色画素（ＷＰ）の追加による彩度減少を防ぐことができる。赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は同じサイズであることができる。
【００３６】
図４に示す画素では、図３の画素と比較すると、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は大きく、白色画素（ＷＰ）は小さい。白色画素（ＷＰ）と赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの比率は、バックライト部（図示せず）の輝度及び目標色温度を考慮して決定する。白色画素（ＷＰ）のサイズは、他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの半分若しくは１/４であることができる。
【００３７】
図５に示す画素では、図３の画素と比較して、白色画素（ＷＰ）は上下の小さい領域の分だけ小さいが、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズはそのままである。白色画素（ＷＰ）を減らすために、白色画素（ＷＰ）付近のゲート線（Ｇ1-Ｇn）やデータ線（Ｄ1-Ｄm）等の信号線の幅を大きくしたり、上部表示板２００に具備されているブラックマトリックス（図示せず）の、白色画素（ＷＰ）を囲む部分の幅を大きくする。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は増加しない方が良い。なぜならば、ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は信号線の容量性負荷を形成するからである。
【００３８】
（２）モザイク型画素
図６乃至図８は、本発明の一実施例による液晶表示装置のモザイク型画素の配置図である。
【００３９】
図６乃至図８に示すように、各画素行及び各画素列は、それぞれ４色の画素のうち２色の画素を備えている。
【００４０】
図６及び図８では、緑色及び赤色画素（ＧＰ、ＲＰ）を含む画素行と、青色及び白色画素（ＢＰ、ＷＰ）を含む画素行とが交互に配列されている。また、緑色及び青色画素（ＧＰ、ＢＰ）を含む画素列と、赤色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素列とが交互に配列されている。
【００４１】
図７では、青色及び赤色画素（ＢＰ、ＲＰ）を含む画素行と、緑色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素行とが交互に配列されている。また、青色及び緑色画素（ＢＰ、ＧＰ）を含む画素列と、赤色及び白色画素（ＧＰ、ＷＰ）を含む画素列とが交互に配列されている。
【００４２】
尚、画素行及び画素列における配列順は入れ替わることもある。
【００４３】
図６乃至図８は、２×２行列をなす一群の画素を含んでなるドットを示している。
【００４４】
図６に示される全ての画素は実質的に同じサイズであるが、図７及び図８に示される画素のサイズが互いに異なる。図７及び図８では、白色画素（ＷＰ）は、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）より小さい。また、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は同じサイズか、もしくは互いに異なっている。
【００４５】
図７では、図６に示す画素と比較すると、白色画素（ＷＰ）は小さく、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）は大きい。モザイク型画素配置では、赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズが均等に大きくなることはできない。前述したように、白色画素（ＷＰ）と赤色、緑色及び青色画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）のサイズの比率は、バックライト部（図示せず）の輝度及び目標色温度に依存して決定される。人間の目は青色光の光量変化に対して、赤色及び緑色光の光量変化に比べて相対的に鈍感であるため、青色画素（ＢＰ）の面積拡大の方が画質に与える影響が比較的に少ない。従って、青色画素（ＢＰ）の増加面積を赤色画素（ＲＰ）及び緑色画素（ＧＰ）の増加面積より大きくするのが望ましい。このため、画素順が図７の通りに変化している。この場合、白色画素（ＷＰ）のサイズは、青色画素（ＢＰ）の半分であり、赤色及び緑色画素（ＲＰ、ＧＰ）の１/４であり得る。
【００４６】
図８では、白色画素（ＷＰ）付近のゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）のうちの一つもしくは両方の幅が大きくなり、そのために白色画素（ＷＰ）が減少した。ゲート線（Ｇ1-Ｇn）とデータ線（Ｄ1-Ｄm）との交差領域は増加しないことが良い。このような４色液晶表示装置の配列は光透過率を向上させる。
【００４７】
赤色、緑色及び青色のカラーフィルタは入射光の１/３のみを透過させが、白色画素（ＷＰ）の光透過率は他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の約３倍である。よって、白色画素（ＷＰ）を加える場合、ドットの面積を増やすことなく光効率を大きくすることができる。
【００４８】
例えば、入射光の光量を１として、赤色、緑色及び青色の３色の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）でドットを表示する場合、各画素はドット全体面積の１/３を占める。カラーフィルタによる透過率が１/３であるので、１ドットの全体の透過率は、[１/３×１/３（Ｒ）]+[１/３×１/３（Ｇ）]+[１/３×１/３（Ｂ）]=１/３=３３．３％である。
【００４９】
一方、図３及び図６に示したドットの場合、赤色、緑色、青色の画素にさらに白色の画素を用いてドットを表示する。従って、各画素はドット全体面積の１/４を占めており、白色用画素（ＷＰ）の透過率が１、他の画素（ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ）の透過率が１/３であるため、１ドットの全体の透過率は[１/４×１/３（Ｒ）]+[１/４×１/３（Ｇ）]+[１/４×１/３（Ｂ）]+[１/４×１（Ｗ）]=１/２=５０％である。このように、４色液晶表示装置は、３色液晶表示装置に比べて輝度が約１．５倍程度高くなる。
【００５０】
また、図４、図５、図７及び図８に示すように、白色画素（ＷＰ）の面積を減らすことで、輝度増加のため発生し得る色濃度の劣化を防ぐことができる。
【００５１】
＜薄膜トランジスタ表示板の構造＞
次に、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の詳細な構造について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。
【００５２】
図９は、本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図１０は、図９に示す薄膜トランジスタ表示板のＸ-Ｘ´線による断面図である。
【００５３】
絶縁基板１１０上には、ゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は主に横方向に延長しており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４をなしている。また、各ゲート線の他の一部は、下方向に突出して複数の拡張部１２７をなしている。
【００５４】
ゲート線１２１は、比抵抗の低い銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属や、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属などから形成されている導電膜を含む。また、ゲート線１２１は、該導電膜に加えて、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）と物理的、化学的及び電気的な接触特性が良いクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金）などから形成されている他の導電膜を含む多層膜構造であることもできる。下部膜と上部膜との組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）合金が挙げられる。
【００５５】
ゲート線１２１の側面は傾斜されており、基板１１０表面に対して約３０乃至８０度の範囲の傾斜角を有する。
【００５６】
ゲート線１２１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などを含むゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００５７】
ゲート電極１２３上のゲート絶縁膜１４０上部には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略してａ-Ｓｉと称する。）などを含む複数の島状半導体１５４が形成されている。
【００５８】
半導体１５４の上部には、シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質を含む複数の島状の抵抗性接触部材１６３、１６５が対をなして形成されている。
【００５９】
半導体１５４及び抵抗性接触部材１６３、１６５の側面もゲート線１２１の側面と同様に傾斜されており、その傾斜角は３０乃至８０度の範囲である。
【００６０】
抵抗接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、各々複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５、及び複数のストレージキャパシタ用導電体１７７が形成されている。
【００６１】
データ線１７１は、主に縦方向に延長しておりゲート線１２１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１からドレイン電極１７５に向けて延びた複数の分枝はソース電極１７３をなしている。一対のソース電極１７３及びドレイン電極１７５は互いに分離されており、ゲート電極１２４に対して互いに反対側に位置する。ゲート電極１２３、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の島状半導体１５４に形成される。
【００６２】
ストレージキャパシタ用導電体１７７は、ゲート線１２１の拡張部１２７と重畳されている。
【００６３】
更に、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７は、ゲート線１２１と同様に、比抵抗の低い銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属や、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等のアルミニウム系金属などから形成される導電膜を含む。また、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７は、該導電膜に加えて、ＩＴＯまたはＩＺＯとの物理的、化学的及び電気的な接触特性が良いクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金）などから形成される他の導電膜を含む多層膜構造であることもできる。下部膜と上部膜との組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）合金がある。
【００６４】
データ線１２１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７の側面は、データ線１２１の側面と同様に傾斜されており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０乃至８０度の範囲である。
【００６５】
抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下部の半導体１５４とその上部のソース電極１７３及びドレイン電極１７５との間にのみ存在し、接触抵抗を低くする役割をする。
【００６６】
データ線１７１、ドレイン電極１７５、ソース電極１７３及びストレージキャパシタ用導電体１７７と露出された半導体１５４部分の上には、平坦化特性が優れかつ感光性を有する物質からなる保護膜１８０が形成されている。平坦化特性及び感光性に優れた物質は、例えば、有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などを含む。更に、保護膜１８０は、有機物と窒化ケイ素との二重層を含んでなることができる。
【００６７】
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５、ストレージキャパシタ用導電体１７７及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８７、１８９が形成され、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。
【００６８】
保護膜１８０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯを含む複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。
【００６９】
画素電極１９０は、接触孔１８５、１８７を通じてドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７と各々物理的、電気的に連結されてドレイン電極１７５からデータ電圧が印加され、導電体１７７にデータ電圧を伝達する。
【００７０】
再び図２を参照すると、データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧が印加される他の表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することにより、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３の液晶分子を再配列する。
【００７１】
また、前述のように、画素電極１９０及び共通電極２７０は液晶キャパシタ（ＣLC）をなし、薄膜トランジスタがオフした後にも印加された電圧を維持する。ストレージキャパシタ（ＣST）は、画素電極１９０及びこれと隣接するゲート線１２１（これを前段ゲート線と言う）の重畳などで形成され、静電容量、つまり保持容量を増加させるためにゲート線１２１を拡張した拡張部１２７を設けて重畳面積を拡大する。一方、ストレージキャパシタ（ＣST）は画素電極１９０と連結され、拡張部１２７と重なるストレージキャパシタ用導電体１７７を保護膜１８０下に設けて両者間の距離を短くする。
【００７２】
さらに、画素電極１９０は、隣接するゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を向上させているが、重ならない場合もある。
【００７３】
接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８９を通じてゲート線の端部１２９及びデータ線の端部１７９とそれぞれ連結している。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２５、１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割をするものであって、これらの適用は必須ではなく選択的である。
【００７４】
本発明の他の実施例では、画素電極１９０は透明な導電性ポリマーなどを用いて形成され、反射型液晶表示装置の場合は不透明な反射性金属を使用しても構わない。ここで、接触補助部材８１、８２は、画素電極１９０と異なる物質、特にＩＴＯまたはＩＺＯを含んでなることができる。
【００７５】
再び図１を参照すると、液晶表示装置の階調電圧生成部８００は、画素の透過率に係る二組の複数階調電圧を生成する。このうち一組は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正値を有し、もう一組は負値を有する。
【００７６】
ゲート駆動部４００は、外部からのゲートオン電圧（Ｖｏｎ）及びゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせを含むゲート信号をゲート線（Ｇ1-Ｇn）に印加する。このゲート駆動部４００は、実質的にシフトレジスターとして一列に配列された複数のステージを含む。
【００７７】
データ駆動部５００は、表示部３００のデータ線（Ｄ1-Ｄm）に連結されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ信号として画素に印加する。
【００７８】
信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する。信号制御部６００は映像信号補正部６１０を含むことができ、該映像信号補正部６１０は別に設けることもできる。
【００７９】
＜表示動作＞
以下より、上述した液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
【００８０】
信号制御部６００は、３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が入力される入力部（図示せず）と、これを４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）に変換する映像信号補正部６１０と、映像信号補正部６１０が補正した４色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）を出力する出力部（図示せず）と、を含む。
【００８１】
信号制御部６００には、外部のグラフィック制御部（図示せず）から３色映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号が提供される。入力制御信号とは、例えば垂直同期信号（Ｖsync）と水平同期信号（Ｈsync）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などを含む。信号制御部６００の映像信号補正部６１０は、入力映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を入力制御信号に基づいて４色映像信号に変換し、表示部３００の動作条件に合わせて４色映像信号を適切に処理及び補正する。さらに信号制御部６００は、処理及び補正された映像信号（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を制御するためのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）を生成する。信号制御部６００は、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に送り、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理した映像信号（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）をデータ駆動部５００に送る。
【００８２】
ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、１フレームの開始を知らせる垂直同期開始信号（ＳＴＶ）、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力時期を制御するゲートクロック信号（ＣＰＶ）、及びゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の幅を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）などを含む。
【００８３】
データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、水平周期の開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）、データ線（Ｄ1-Ｄm）に該当データ電圧の印加を指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、共通電圧（Ｖcom）に対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を略してデータ電圧の極性と言う。）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）、及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）などを含む。
【００８４】
データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）に基づいて一行の画素に対する映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を順に受信してシフトさせ、階調電圧生成部８００からの階調電圧の中から各映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）に対応する階調電圧を選択することによって、映像データ（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏ）を該当データ電圧に変換する。そしてデータ駆動部５００は、変換した該当データ電圧を該当するデータ線（Ｄ1-Ｄm）に印加する。
【００８５】
ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）に基づいてゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ1-Ｇn）に印加して該ゲート線（Ｇ1-Ｇn）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）をオンさせる。これにより、データ線（Ｄ1-Ｄm）に印加されたデータ電圧は、オンしたスイッチング素子（Ｑ）を通じて該当する画素に印加される。
【００８６】
図２に示す液晶表示装置の場合、画素に印加されたデータ電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との差は、液晶キャパシタ（ＣLC）の充電電圧、即ち画素電圧として表れる。液晶分子は、画素電圧の大きさに応じてその配列を変える。このため、液晶層３を通過する光の偏光が変化する。この偏光の変化は、表示板１００、２００に付着された偏光子（図示せず）により光透過率の変化として表れる。
【００８７】
１水平周期（または１Ｈ）[水平同期信号（Ｈsync）、データイネーブル信号（ＤＥ）、ゲートクロック（ＣＰＶ）の一周期]が経過すると、データ駆動部５００及びゲート駆動部４００は、次行の画素に対し同じ動作を繰り返す。このような方法で、１フレーム期間の間に全てのゲート線（Ｇ1-Ｇn）に対して順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。図２に示す液晶表示装置の場合、特に１フレームが終了すると次のフレームが開始され、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（フレーム反転）。ここで、１フレーム期間内においても反転信号（ＲＶＳ）の特性に応じて一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変化したり（ライン反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なる場合がある（ドット反転）。
【００８８】
＜映像信号変換方法＞
以下より、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について詳細に説明する。
【００８９】
まず、本発明の実施例に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する原理について、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して詳細に説明する。
【００９０】
図１１Ａは、赤色、緑色及び青色の三原色の輝度を立体直交座標で示した物であって、立体直交座標において任意の２軸を含んでなるガモット表面を示す図である。図１１Ｂは、本発明の一実施例に係る輝度ベクターの分解を説明するための図である。また、以下より、ベクトルを次式のように表す。
【００９１】
【数１】
【００９２】
与えられた一組の映像信号、つまり赤色、緑色及び青色映像信号は階調で表現され、さらに該階調は該当する色の輝度を表す。階調と輝度との関係を示すものがガンマ曲線であり、階調を輝度に変換するものはガンマ変換である。これに対し、輝度を階調に変換するものは逆ガンマ変換である。階調をＧＶとし、輝度をＬとし、ガンマ関数をΓとすると、ガンマ曲線を示す式は以下のよう表すことができる。
【００９３】
【数２】
【００９４】
ガンマ関数Γが指数関数である場合は、以下のようになる。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ここで、α、β、γは定数であって、特にγはガンマ定数であり、β=α-１/γが成り立つ。
【００９７】
ガンマ関数Γが指数関数等である場合、
【００９８】
【数４】
【００９９】
また、ガンマ関数Γは、階調が増加するにつれて増加する増加関数であり、一対一対応の関数である。
【０１００】
一方、一組の３色映像信号は、各色の階調を直交する３軸で示した階調空間上の１点で表示できる。即ち、図１１に示すように、一組の３色映像信号は、各色の輝度を直交する３軸で示した輝度空間上の１点で表示することができる。
【０１０１】
更に、３次元空間上の１点はベクターで表現することもできる。階調空間上の１点を示すベクターを階調ベクターとし、輝度空間上の１点を示すベクターを輝度ベクターとする。すると、任意の３色映像信号の階調ベクター[ＧＶ＝（ＧＶ１、ＧＶ２、ＧＶ３）]と輝度ベクター[Ｌ=（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）]との関係は下式のとおりになる。
【０１０２】
【数５】
【０１０３】
ここで、各色相毎にガンマ曲線が異なる場合、各成分に対するガンマ関数が異なる形態となる。
【０１０４】
図１１Ａによれば、実線で示した正方形領域（３次元空間では正六面体領域）が入力３色映像信号の表示できる部分であり、実線で示した六角形領域が出力４色映像信号の表示できる部分である。六角形領域は、正方形領域を対角線方向に延長して得られたものである。よって、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程は、正方形内の１点を六角形内の点に写像することである。以下、これに関してより詳細に説明する。
【０１０５】
入力される一組の入力３色映像信号の階調ベクターをＩとし、これをガンマ変換する。ここで、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、各々入力３色映像信号の階調を示す。
【０１０６】
【数６】
【０１０７】
ここで、Ｌiは入力映像信号の輝度ベクターである。
【０１０８】
次に、ガンマ変換を行って得られた輝度ベクターに、白色画素の追加で増加された輝度値を反映した倍率因子を掛ける。前記倍率因子は、表示装置の特性やガンマ曲線によって決定される。即ち、該倍率因子を輝度ベクターに掛けることで、四角型領域内の１点を六角形領域に写像することになる。
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
ここで、ｓは倍率因子で、ｓＬiは増加ベクターである。
【０１１１】
倍率因子は、入力３色映像信号の輝度ベクターが位置した領域に応じて異なるように定める。例えば、図１１ａでＸ軸及びＹ軸は、各々最小輝度値を有する映像信号の軸及び最大輝度値を有する映像信号の軸であるか、逆に最大信号値及び最小信号値を有する映像信号の輝度軸である。
【０１１２】
入力３色信号が、正方形領域の１辺と六角形領域の１点とを線で結んだ三角形領域（両側に隣接した三角形領域）に属する場合には、入力３色映像信号の輝度値に応じて変化する倍率因子を適用する。この領域を可変変換領域（ＶＳ）と称する。また、正方形領域のうち上述した三角形領域を除いた部分、即ち中央の四角形領域に属する場合には、固定の倍率因子を適用する。この領域を固定変換領域（ＦＳ）と称する。
【０１１３】
例えば、固定変換領域（ＦＳ）の倍率因子を定数ｓ1とすると、可変変換領域（ＶＳ）の倍率因子の定数ｓ2は、以下のようになる。
【０１１４】
【数８】
【０１１５】
ここで、ｍａｘ、ｍｉｎは、３色映像信号の階調値の最大値及び最小値である。
【０１１６】
図１１ａにおいて、固定変換領域（ＦＳ）と可変変換領域（ＶＳ）とを分ける境界面（ＢＰ1、ＢＰ2）の方程式は、境界面ＢＰ1の場合は、
【０１１７】
【数９】
【０１１８】
であり、境界面ＢＰ２の場合は、
【０１１９】
【数１０】
【０１２０】
である。但し、ＧＶmaxは、各映像信号の最大階調値である。
【０１２１】
Ｙ軸が最大映像信号の輝度軸である場合は、入力３色映像信号の輝度ベクターはＸ=Ｙで表すことができる平面（Ｃ）の上方に位置する。これに対し、Ｘ軸が最大映像信号の輝度軸である場合には、入力３色映像信号の輝度ベクターはＸ=Ｙで表すことができる平面（Ｃ）の下方に位置する。従って、
【０１２２】
【数１１】
【０１２３】
であるときは可変変換領域（ＶＳ）に属し、逆の場合には固定変換領域（ＦＳ）に属する。
【０１２４】
特に、白色画素の大きさを赤色、緑色及び青色画素の大きさと同じにする場合、輝度が約２倍増加することが分かる。例えば、ストライプ構造では、上述したように入射光量は１でああって各色相の画素の大きさ及びカラーフィルタの透過率はそれぞれ１/３であるので、全体の透過率は３３．３％である。この時、白色画素のカラーフィルタの透過率が１であるため、各色相の画素の大きさが同じでカラーフィルタの透過率が１/３である場合は、白色画素による透過率３３．３％が加えられて全体的に透過率は２倍となる。その結果、ｓ1=２とすることができる。
【０１２５】
（６）式から得られた輝度ベクター（ｓＬi）は、図１１Ｂに示すように、赤色、青色及び緑色画素がの部分を示す輝度ベクター（Ｌo）と、白色画素の部分を示す輝度ベクター（Ｌw）の合計で表示することができる。即ち、
【０１２６】
【数１２】
【０１２７】
である。ところが、白色光は、赤色、緑色及び青色光を同一比率で合成する際に得られるため、
【０１２８】
【数１３】
【０１２９】
となる。ここで、Ｗは、白色映像信号の階調ベクターである。
【０１３０】
白色信号の輝度ベクター（Ｌw）を(１２)式のように決定すると、残りの出力３色映像信号が示す輝度ベクター（Ｌo）は、以下のようになる。
【０１３１】
【数１４】
【０１３２】
次に、出力３色映像信号の輝度ベクター（Ｌo）を逆ガンマ変換して階調ベクター（Ｏ）を得る。
【０１３３】
【数１５】
【０１３４】
以下より、この基本原理に基づいた本発明の一実施例に係る映像信号補正方法について、図１２Ａ乃至図１３を参照して説明する。
【０１３５】
＜本発明の映像信号補正方法＞
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【０１３６】
図１２Ａ及び図１２Ｂの例では、固定変換領域（ＦＳ）における変換を二通りに分けている。
【０１３７】
まず、図１２Ａでは、白色信号の輝度ベクター（Ｌw）の各成分を増加ベクター（ｓ1Ｌi）の成分のうちの最小値とする。増加ベクター（ｓ1Ｌi）の各成分のうちの最小値はｓ１Γ（ｍｉｎ）であるので、式１２に基づくと、
【０１３８】
【数１６】
【０１３９】
となり、白色映像信号の階調（Ｗ）は、
【０１４０】
【数１７】
【０１４１】
となる。
【０１４２】
しかし、（１７）式で得られた白色映像信号の階調（Ｗ）は最高階調であるＷmaxより大きくてはならない。従って、（１７）式で得られた出力白色映像信号の階調（Ｗ）が最高階調（Ｗmax）より大きい場合、またはｓ1Γ（ｍｉｎ）が最高階調の輝度であるΓ（Ｗmax）より大きい場合、即ち
【０１４３】
【数１８】
【０１４４】
または、
【０１４５】
【数１９】
【０１４６】
である場合には、図１２Ｂに示すような方法で出力映像信号の階調を決定する。
【０１４７】
図１２Ｂによると、白色映像信号の輝度ベクター（Ｌw,max）は、
【０１４８】
【数２０】
【０１４９】
となる。これにより、出力３色映像信号の輝度ベクター（Ｌｏ）は、
【０１５０】
【数２１】
【０１５１】
から求めることができる。
【０１５２】
＜３色映像信号の４色映像信号への変換方法＞
（１）実施例１
以下より、本発明の一実施例の図１２Ａ及び図１２Ｂに示した内容に基づいて、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図を参照して詳細に説明する。
【０１５３】
図１３は、本発明の一実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【０１５４】
まず、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の赤色、緑色及び青色信号群が信号補正部６００に入力されると（Ｓ１０）、映像信号補正部６１０は入力された映像信号をガンマ変換して輝度値（Ｌri、Ｌgi、Ｌbi）を求める（Ｓ１１）。
【０１５５】
次に、輝度値のうちの最大値（Ｍ1）及び最小値（Ｍ2）を、以下のように計算する（Ｓ１２）。
【０１５６】
【数２２】
【０１５７】
【数２３】
【０１５８】
ここで、Ｍａｘ（ｘ、ｙ、…）はｘ、ｙ、…のうちの最大値を意味し、Ｍｉｎ（ｘ、ｙ、…）はｘ、ｙ、…のうちの最小値を意味する。
【０１５９】
前述したように、ガンマ関数Γは増加関数であるので、入力映像信号の階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）のうちの最大値をｍａｘ、最小値をｍｉｎとするとき、Max(Lri,Lgi,Lbi)＝Γ（max)であり、Min(Lri,Lgi,Lbi)＝Γ(min)と表すことができる。次に、下式の条件；
【０１６０】
【数２４】
【０１６１】
であるか否かを判断して、映像信号（Ｒi、Ｇi、Ｂi）群が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどの領域に属しているかを決定する（Ｓ１３）。（２４）式は、式１０と実質的に同じ表現であり、ｓ1は固定変換領域（ＦＳ）における倍率因子である。
【０１６２】
（２４）式を満たす場合は、映像信号群は可変変換領域（ＶＳ）に属する。この場合、（７）式から倍率因子（ｓ）は、
【０１６３】
【数２５】
【０１６４】
となる（Ｓ１４）。
【０１６５】
これに対し、入力映像信号群が（２４）式を満たさない場合は、映像信号群は固定変換領域（ＦＳ）に属する。この場合、倍率因子（ｓ）は、
【０１６６】
【数２６】
【０１６７】
となる（Ｓ１５）。
【０１６８】
次に、倍率因子（ｓ）を輝度値（Ｌri、Ｌgi、Ｌbi）に掛けて増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）を求める（Ｓ１６）。
【０１６９】
【数２７】
【０１７０】
次に、白色信号の予備輝度値（Ｌ´ｗ）を抽出する（Ｓ１７）。白色信号の予備輝度値（Ｌ´ｗ）は、増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）のうちの最小値で与えられ、下式のようになる。
【０１７１】
【数２８】
【０１７２】
次に、抽出された白色信号の輝度値（Ｌ´ｗ）が例えば０から２５５階調のうち２５５階調、つまり白色画素が示すことができる最大輝度[Ｌｍａｘ=Γ（Ｗｍａｘ）]を越えるか否かを判断する（Ｓ１８）。即ち、下記の条件を満たしているか否かを判断する。
【０１７３】
【数２９】
【０１７４】
（２９）式を満足する場合は、白色信号の輝度（Ｌｗ）は、
【０１７５】
【数３０】
【０１７６】
となる（Ｓ１９）。
【０１７７】
（２９）式を満足しない場合は、白色信号の輝度（Ｌｗ）は、（２８）式で求められた結果とする。即ち、下式のようになる。
【０１７８】
【数３１】
【０１７９】
次に、増加値（Ｌr、Ｌg、Ｌb）から白色映像信号の輝度値（Ｌｗ）を引いた残りを、それぞれ出力赤色、緑色、青色映像信号の輝度値（Ｌro、Ｌgo、Ｌbo）と決定する（Ｓ２０）。即ち、
【０１８０】
【数３２】
【０１８１】
である。
【０１８２】
次に、出力白色、赤色、緑色及び青色信号の輝度値（Ｌw、Ｌro、Ｌgo、Ｌbo）を逆ガンマ変換して、４色映像信号の階調値（Ｗｏ、Ｇｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を求める（Ｓ２１）。
【０１８３】
一方、入力３色映像信号の階調値のうちの最大値、中間値及び最小値をｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎとするとき、入力３色映像信号の階調ベクター（I）はｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎを各成分とするもので表すことができる。
【０１８４】
【数３３】
【０１８５】
従って、入力３色映像信号の輝度ベクター（Li）、増加ベクター（ｓLi）、出力３色映像信号の輝度ベクター（Lo）及び階調ベクター（O）は各々、下記のようになる。
【０１８６】
【数３４】
【０１８７】
【数３５】
【０１８８】
【数３６】
【０１８９】
【数３７】
【０１９０】
可変変換領域（ＶＳ）に対しては、白色映像信号の輝度値を増加ベクター（ｓLi）の成分のうちの最小値と定める。即ち、Γ（Ｗ）=ｓ２Γ（ｍｉｎ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。
【０１９１】
【数３８】
【０１９２】
（７）式及び（３）式により、
【０１９３】
【数３９】
【０１９４】
また、白色映像信号の階調値（Ｗ）は、
【０１９５】
【数４０】
【０１９６】
固定変換領域（ＦＳ）に対して、（１９）式を満たさない場合は、白色映像信号の輝度値を増加ベクター（ｓLi）の成分のうちの最小値と定める。即ち、Γ（Ｗ）=ｓ１Γ（ｍｉｎ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。
【０１９７】
【数４１】
【０１９８】
白色信号の階調値（Ｗ）は、
【０１９９】
【数４２】
【０２００】
固定変換領域（ＦＳ）に対して、（１８）式、つまりｓ１Γ（ｍｉｎ）>Ｗｍａｘを満足する場合は、白色映像信号の輝度値を最大値、即ちΓ（Ｗ）=Γ（Ｗｍａｘ）として出力３色映像信号の階調ベクター（O）を求める。従って、
【０２０１】
【数４３】
【０２０２】
白色映像信号の階調値（Ｗ）は、
【０２０３】
【数４４】
【０２０４】
＜３色映像信号の４色映像信号への変換方法＞
（２）実施例２
次に、本発明の他の実施例の図１２Ａ及び図１２に示した内容に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図１４を参照して説明する。
【０２０５】
まず、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の３色映像信号群が入力されると（Ｓ３１）、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を大きさ順に配列し、これに応じたオーダーインデックスを付与する（Ｓ３２）。例えば、以下のように定める。
【０２０６】
【数４５】
【０２０７】
次に、Ｍａｘ、Ｍｉｎ、Ｍｉｎに対してガンマ変換を行う（Ｓ３３）。
【０２０８】
ガンマ変換によって得られた値（Γ（Ｍａｘ）、Γ（Ｍｉｎ））を利用して、３色映像信号が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどこに属しているかを決定する（Ｓ３４）。即ち、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）であるかを判断して、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）である場合は、可変変換領域（ＶＳ）に属する映像信号であるためステップ（Ｓ３５）に移動する。Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たさない場合には、固定変換領域（ＦＳ）に属しているとして、ステップ（Ｓ３６）に移動する。
【０２０９】
可変変換領域（ＶＳ）に属している場合は、（３８）式及び（３９）式を用いて、出力４色映像信号の階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３５）。即ち、
【０２１０】
【数４６】
【０２１１】
である。
【０２１２】
固定変換領域（ＦＳ）に属する場合には、再びｓ１Γ（Ｍｉｎ）>Γ（ＧＶｍａｘ）であるかを判断する（Ｓ３６）。ここで、ＧＶｍａｘは、前述したように最大階調を意味する。即ち、この段階は白色映像信号の階調値が最大階調を越えるか否かを判断するものである。
【０２１３】
また、前記式を満足しない場合は、（４１）式及び（４２）式を用いて階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３７）。
【０２１４】
【数４７】
【０２１５】
ｓ１Γ（Ｍｉｎ）>Γ（ＧＶｍａｘ）であると判断される場合には、（４２）式及び（４４）式から階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ３８）。
【０２１６】
【数４８】
【０２１７】
オーダーインデックスは、次のように入力信号の階調値の順を保存する。
【０２１８】
【数４９】
【０２１９】
従って、赤色、緑色及び青色出力信号の階調値（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を（４９）式に基づいて決定する（Ｓ３９）。
【０２２０】
＜白色信号の輝度値の決定方法＞
以下より、本発明の他の実施例に係る固定変換領域（ＦＳ）で白色信号の輝度値を定める方法について、図１５及び図１６を参照して詳細に説明する。
【０２２１】
図１５は、本発明の他の実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。図１５のＹ軸は最大輝度値を有する映像信号の軸であり、Ｘ軸は他の映像信号の軸である。
【０２２２】
ここで、出力３色信号の最大輝度値[Γ（ｍａｘ´）]は入力３色信号の最大輝度値[Γ（ｍａｘ）]と同じであるとする。即ち、
【０２２３】
【数５０】
【０２２４】
白色信号の輝度ベクター（Ｌw）及び出力３色映像信号の階調ベクター（O）は、(３６）式及び（３７）式から求めることができる。
【０２２５】
【数５１】
【０２２６】
【数５２】
【０２２７】
（上記の内容における３色映像信号の４色映像信号への変換方法）
以下より、本発明の一実施例により図１５に示す内容に基づいて、３色映像信号を４色映像信号に変換する方法について、図１６を参照して詳細に説明する。
【０２２８】
図１６は、本発明の他の実施例に係る３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【０２２９】
図１６に示す変換方法は、図１４に示した変換方法とほぼ同じである。即ち、まず階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を有する一組の３色映像信号群が入力されると（Ｓ４１）、階調値（Ｒi、Ｇi、Ｂi）を大きさ順に配列し、これによるオーダーインデックスを付与する（Ｓ４２）。例えば、図１４に示す方法と同様に、以下のように定めることができる。
【０２３０】
【数５３】
【０２３１】
次に、Ｍａｘ、Ｍｉｎ、Ｍｉｎに対してガンマ変換を行う（Ｓ４３）。
【０２３２】
次に、ガンマ変換によって得られた値[Γ（Ｍａｘ）、Γ（Ｍｉｎ）]を用いて、３色映像信号が可変変換領域（ＶＳ）及び固定変換領域（ＦＳ）のうちどこに属しているか決定する（Ｓ４４）。即ち、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）であるか否かを判断して、Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）である場合は、可変変換領域（ＶＳ）に属する映像信号であるのでステップ（Ｓ４５）に移動する。Γ（Ｍａｘ）>[ｓ１/（ｓ１-１）]Γ（Ｍｉｎ）でない場合は、固定変換領域（ＦＳ）に属する映像信号であるので、ステップ（Ｓ４６）に移動する。
【０２３３】
可変変換領域（ＶＳ）に属する場合は、図１４に示した変換方法と同様に、（３９）及び（４０）を利用して出力４色映像信号の階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を決定する（Ｓ４５）。即ち、
【０２３４】
【数５４】
【０２３５】
固定変換領域（ＦＳ）に属する場合は、（５２）式を用いて階調値（Ｍａｘ´、Ｍｉｄ´、Ｍｉｎ´、Ｗ）を求める（Ｓ４６）。即ち、
【０２３６】
【数５５】
【０２３７】
ここで、例えば倍率因子（ｓ１）が２であるときの（５４）式をさらに表すと、以下のようになる。
【０２３８】
【数５６】
【０２３９】
オーダーインデックスは、以下のように入力信号の階調値の順を保存する。
【０２４０】
【数５７】
【０２４１】
従って、赤色、緑色及び青色出力信号の階調値（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を（４８）式によって決定する（Ｓ４７）。
【０２４２】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、各々図１４に示す変換方法及び図１６に示す変換方法によるガンマ曲線を示すグラフである。図１８Ａ及び図１８Ｂは、図１７Ａに示したガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び出力３色信号のガンマ曲線でそれぞれ分解したものを示すグラフである。図１９Ａ及び図１９Ｂは、図１７Ｂに示したガンマ曲線を、白色信号のガンマ曲線及び出力３色信号のガンマ曲線でそれぞれ分解したものを示すグラフである。
【０２４３】
図１７Ａ乃至図１９Ｂは、Ｌ=α（ＧＶ）２．４であり、倍率因子（ｓ1）を２として、４色液晶表示装置で測定した無彩色に対するガンマ曲線のグラフである。横軸は入力３色映像信号の階調を示し、縦軸は光透過率、即ち輝度を示す。ここで、横軸は、例えば３色入力映像信号が８ビット信号であるときに表せる２５６階調、つまり０から２５５階調を示した。
【０２４４】
図１７Ａに示すガンマ曲線は１９２階調近傍で変曲点を有するのに対し、図１７Ｂに示すガンマ曲線は変曲点を有しない。これは、白色信号のガンマ曲線と出力３色映像信号のガンマ曲線とを合わせる方法、即ち白色信号及び出力３色信号に輝度を割り当てる方法の違いに起因する。具体的には、図１４に示す方法では、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、増加ベクターｓＬiのＹ成分及びＸ成分は増加ベクターｓＬiがＹ軸／Ｘ軸との交点もしくは最大階調（Ｗｍａｘ）以下となるように線を引いた値である。
【０２４５】
この時、図１７Ａ及び図１７Ｂによれば、例えば入力３色映像信号の階調が１９２階調である場合は、透過率は５０％である。これに倍率因子（ｓ１）の２を掛けると１００％になる。このとき、１００％分全ては白色信号の透過率である。即ち、出力３色映像信号の透過率は０％である。したがって、この１００％に当たる白色信号の階調値は最高階調である２５５階調であり、出力３色映像信号の階調は０である。さらに、例えば３色入力信号の階調が２０８であってこれの透過率が６０％であるとすると、この透過率６０％に倍率因子（ｓ１）の２を掛けると透過率は１２０％となる。このとき、白色信号の透過率は１００％であって、残りの２０％は出力３色映像信号の透過率に相当する。従って、白色信号の階調値は１００％の透過率に相当する分、即ち２５５階調であるが、出力３色映像信号の階調値は透過率２０％に相当する分、即ち約１２８階調である。
【０２４６】
即ち、入力３色映像信号が１９２階調以下であるときは、白色信号の階調のみが０から２５５階調にまで変化するが、入力三色映像信号が１９３から２５５階調となると、白色信号は２５５階調となり飽和状態となる。この場合は、出力３色映像信号が０から２５５階調まで変化する。
【０２４７】
図１７Ａの変曲点を有するガンマ曲線は、図１８Ａ及び図１８Ｂのようになる。白色信号のガンマ曲線（Ｗ）は、入力３色映像信号が０から１９２階調までは増加する指数関数形態を有するが、１９３階調から２５５階調以降は透過率５０％で飽和を示す曲線となる。一方、出力３色信号のガンマ曲線（ＲＧＢ）は、入力３色信号の階調が０から１９２までは、透過率が０％であるが、入力３色信号の階調が１９３から２５５階調までは指数関数形態となっており、０％から５０％にまで達している。
【０２４８】
ところで、ガンマ曲線は低い階調では傾きが小さいが、階調が大きくなると傾きが増加する関数である。従って、２つの指数関数を合わせる場合は、２つのガンマ曲線の終点及び始点にそれぞれ該当する１９２番目階調及び１９３番目階調付近で傾きの差が生じるために変曲点が発生する。このような変曲点では、輝度の変化が微小なため画像の見分けが難しいということも生じ得る。
【０２４９】
これとは異なって、図１６に示した方法は、図１５のように、線分ＯＡを対角線とする四角形の一辺と出会う部分までは白色信号の輝度であって、その他の部分は３色映像信号の輝度である。これは、２つのガンマ曲線を全範囲の階調でそれぞれ合わせることを意味する。
【０２５０】
倍率因子（ｓ1）が２である場合には、増加した輝度は、全階調に対し白色信号及び３色映像信号が１：１の比率で輝度を担当する。例えば、入力３色映像信号の階調が１９２である場合は、透過率は５０％であり、倍率因子（ｓ1）の２を掛けると１００％である。この時、白色信号及び出力３色信号の担当比率は１：１であるため、白色信号の透過率は５０％、出力３色信号の透過率は５０％である。これにより、白色信号及び出力３色信号の階調は等しく１９２階調である。この結果、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、白色信号のガンマ曲線（Ｗ）及び出力３色信号のガンマ曲線（ＲＧＢ）は同一形態となり、該二つの曲線を合わせると、図１７Ｂのような変曲点のないガンマ曲線が得られる。この時、倍率因子（ｓ1）によって指数関数の傾きが変わることもあるが、その際にも変曲点が存在しないことが分かる。
【０２５１】
従って、特定の階調において変曲点のないガンマ曲線が得られ、鮮明な画質を実現することができる。
【０２５２】
以上、本発明によると、特定の階調付近で発生するガンマ曲線の不連続をなくして鮮明な画質を実現することができる。また、３色映像信号を４色映像信号に変換する過程を単純化するため演算チップのコストを抑えると共に、量子化誤差などの計算上の誤差を減少させることができる。
【０２５３】
また、本発明の実施形態において前述したガンマ変換及び逆ガンマ変換はルックアップテーブルを用いて行うことができる。
【０２５４】
以上、本発明の好適な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。
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】本発明の一実施例による表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【図３】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る液晶表示装置のストライプ型画素配列を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のモザイク型画素配列を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図１０】図９に示す薄膜トランジスタ表示板のＸ-Ｘ´線による断面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する原理を説明するためのグラフである。
【図１１Ｂ】本発明の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する原理を説明するためのグラフである。
【図１２Ａ】本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の一実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施例による白色信号の輝度ベクター及び出力３色信号の輝度ベクターを示すグラフである。
【図１６】本発明の他の実施例により３色映像信号を４色映像信号に変換する方法を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】図１６に示す方法で４色映像信号に変換した場合の無彩色に対するガンマ曲線を示したグラフである。
【図１７Ｂ】図１４に示す方法で４色映像信号に変換した場合の無彩色に対するガンマ曲線を示したグラフである。
【図１８Ａ】図１７Ａに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１８Ｂ】図１７Ａに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１９Ａ】図１７Ｂに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【図１９Ｂ】図１７Ｂに示すガンマ曲線を白色信号のガンマ曲線及び３色出力映像信号のガンマ曲線に分解したものを示したグラフである。
【符号の説明】
【０２５６】
３液晶層
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２７ 拡張部
１４０ ゲート絶縁膜
１５４ 半導体
１６３、１６５ 抵抗性接触部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７７ ストレージキャパシタ用導電体
２３０ カラーフィルタ
１００、２００ 表示板
１９０ 画素電極
２７０ 共通電極
３００ 表示部
４００Ｌ、４００Ｒ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
８００ 階調電圧生成部
６００ 信号制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４色の画素を有する表示装置の駆動装置であって、
前記４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、
前記表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、
前記映像信号補正部により変換された前記４色の画素の映像信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする、表示装置の駆動装置。
【請求項２】
前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）＞[ｓ1/（ｓ1-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、
前記出力部に出力された前記４色の画素の映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ´=ＭａｘΓ-1[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）]/[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]、
Ｍｉｎ´=０、
Ｗ=ＭａｘＭｉｎ/Γ-1[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]
（Γはガンマ変換関数、Γ-1は逆ガンマ変換関数、ｓ1は倍率因子）により決定されることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項３】
前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）≦[ｓ1/（ｓ1-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、
前記出力４色映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ´=Γ-1[ｓ1[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）]
Ｍｉｎ´=Γ-1[ｓ1[Γ（Ｍｉｎ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）]
Ｗ=Γ-1[（ｓ1-１）Γ（Ｍａｘ）]
（Γはガンマ関数、Γ-1は逆ガンマ関数、ｓ1は倍率因子）により決定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項４】
前記映像信号補正部は、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の前記最大入力階調、前記中間入力階調及び前記最小入力階調の大きさの順に対応してオーダーインデックスを付与し、前記オーダーインデックスに基づいて前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換することを特徴とする、請求項３に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項５】
前記ガンマ関数は指数関数であることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項６】
前記倍率因子は２であることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項１】
４色の画素を有する表示装置の駆動装置であって、
前記４色の画素のうち３色の画素の映像信号が入力される入力部と、
前記表示装置の白色画素のガンマ曲線が変曲点を有さないように、前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換する映像信号補正部と、
前記映像信号補正部により変換された前記４色の画素の映像信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする、表示装置の駆動装置。
【請求項２】
前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）＞[ｓ1/（ｓ1-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、
前記出力部に出力された前記４色の画素の映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ´=ＭａｘΓ-1[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍｉｎ）]/[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]、
Ｍｉｎ´=０、
Ｗ=ＭａｘＭｉｎ/Γ-1[Γ（Ｍａｘ）-Γ（Ｍｉｎ）]
（Γはガンマ変換関数、Γ-1は逆ガンマ変換関数、ｓ1は倍率因子）により決定されることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項３】
前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の最大入力階調（Ｍａｘ）、中間入力階調（Ｍｉｄ）及び最小入力階調（Ｍｉｎ）がΓ（Ｍａｘ）≦[ｓ1/（ｓ1-１）]Γ（Ｍｉｎ）を満たす場合は、
前記出力４色映像信号の最大出力階調（Ｍａｘ´）、中間出力階調（Ｍｉｄ´）、最小出力階調（Ｍｉｎ´）及び出力白色階調（Ｗ）は、
Ｍａｘ´=Ｍａｘ、
Ｍｉｄ´=Γ-1[ｓ1[Γ（Ｍｉｄ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）]
Ｍｉｎ´=Γ-1[ｓ1[Γ（Ｍｉｎ）-Γ（Ｍａｘ）]+Γ（Ｍａｘ）]
Ｗ=Γ-1[（ｓ1-１）Γ（Ｍａｘ）]
（Γはガンマ関数、Γ-1は逆ガンマ関数、ｓ1は倍率因子）により決定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項４】
前記映像信号補正部は、前記入力部に入力された前記３色の画素の映像信号の前記最大入力階調、前記中間入力階調及び前記最小入力階調の大きさの順に対応してオーダーインデックスを付与し、前記オーダーインデックスに基づいて前記３色の画素の映像信号を前記４色の画素の映像信号に変換することを特徴とする、請求項３に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項５】
前記ガンマ関数は指数関数であることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置の駆動装置。
【請求項６】
前記倍率因子は２であることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２４８３７２（Ｐ２０１１−２４８３７２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５１６６１（Ｐ２０１１−１５１６６１）
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【分割の表示】特願２００５−１２０４５０（Ｐ２００５−１２０４５０）の分割
【原出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【分割の表示】特願２００５−１２０４５０（Ｐ２００５−１２０４５０）の分割
【原出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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