专利名称：液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种液晶显示设备，其具有例如由红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和白色 (W)四个颜色的子像素所组成的子像素结构。
背景技术：
近年来，作为用于平板屏幕电视和便携式终端的显示装置，经常使用在每个像素中都布置有薄膜晶体管(TFT)的主动矩阵液晶显示(IXD)设备。在这种液晶显示设备中， 一般地，从屏幕的上部到下部线性顺次地将视频信号写入每个像素的辅助容性器件和液晶器件，从而驱动每个像素。过去，为了降低液晶显示设备在视频显示期间的功率消耗，提出了液晶显示面板中的每个像素都包括四个颜色的子像素的配置(例如参见日本特公平4-54207号公报、日本特开平4-355722号公报以及日本特许第4354491号公报)。此处，四个颜色的子像素包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素以及在亮度上高于这三个颜色的颜色 (Z，例如白色(W)或黄色(Y))的子像素。当使用这样的四个颜色的子像素的视频信号来实施视频显示时，与通过向具有已知的R、G和B三个颜色的子像素结构的每个像素供应三个颜色的视频信号来实施的视频显示的情况相比，可以提高亮度效率。同时，在日本特许第4354491号公报中，提出了其中根据要被显示的视频(根据视频信号的信号电平)来主动(动态地)控制背光灯的亮度(实施调光处理)的液晶显示设备。当使用该方法时，有可能在保持显示亮度的同时实现较低的功率消耗和动态范围的扩展。
发明内容
顺带提及，在液晶显示设备中，根据视频信号的信号电平来调制从背光灯入射在液晶层上的入射光，并且控制透射光(显示光)的光量(亮度)。已知的是，来自液晶层的透射光的分光特性通常示出浓淡度(gradation)依存性，并且透光率峰值随着视频信号的信号电平的降低而向短波长侧(蓝光侧)移动。在已知的R、G和B三个颜色的子像素结构中，在每个子像素中布置用于选择性地透射预定波长区域的光的颜色滤波器。因此，即使将每个颜色的每个视频信号中最大信号电平处的色度(chromaticity)点设定为基准，以上提到的透光率峰值的波长移动也不是主要问题。同时，在使用以上提到的四个颜色的子像素结构的液晶显示设备中，Z的子像素示出了高亮度特性，使得来自Z的子像素的透射光的分光特性在很大程度上根据视频信号的信号电平而改变。因此，来自全部像素的透射光(显示光)的色度点也在很大程度上响应于视频信号的信号电平而移动。特别地，当W的子像素被用作Z的子像素时，因为在W的子像素中没有布置颜色滤波器，所以显示光的色度点根据信号电平而产生的变化大。例如，当将W的子像素中的单元厚度和驱动电压设定为使得W的子像素中的透光率示出相对高的液晶分光特性，换言之，使得透光率峰值在G的波长区域附近时，结果如下。即，在信号电平低于W的子像素中的最大信号电平时，透光率峰值位于B的波长区域中。如所述，当在W的子像素中发生透光率峰值根据信号电平而变化时，具有R、G、B和 Z四个颜色的子像素结构的液晶显示设备示出了如下的非线性。具体地，在用一组R、G和 B子像素中间视频信号代替Z子像素视频信号(Z信号)的信号电平的情况下，在Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平之间的关系中示出了该非线性。如果在示出了所提到的非线性的情况下实施对背光灯亮度的以上提到的主动控制(调光处理)，则在某些情况下，视频信号的信号电平也非线性地改变，导致色度点的变化(颜色移动)，从而降低图像质量。此外，为了抑制由于颜色移动导致的图像质量的降低， 在信号处理时针对非线性的复杂的算术处理变得必要，这导致了复杂的器件配置。为了上述原因，在已知的液晶显示设备中，在使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来实施视频显示时，难以在降低由于颜色移动导致的图像质量的降低的同时，通过简单的配置来实现调光处理，因此存在对于改进的方法的需要。考虑到以上情况做出了本公开，并且本公开提供了一种液晶显示设备，其在使用 R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来进行视频显示的情况下，可以在抑制由于颜色移动导致的图像质量的降低的同时，以简单的配置来实现调光处理。根据本公开的实施例的液晶显示设备包括光源部；液晶显示面板，包括多个像素，每个像素具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于这三个颜色的亮度的颜色(Z)的子像素，液晶显示面板被配置为基于与R、G和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制来自光源部发出的光以执行视频显示；以及显示控制部， 包括输出信号生成部，输出信号生成部适于基于输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和 Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成光源部的发光信号，显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在液晶显示面板中对于R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动。输出信号生成部基于输入视频信号来生成发光信号， 以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且输出信号生成部通过基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成输出视频信号。在本公开的液晶显示设备中，基于分别对应于R、G和B三个颜色的输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号和光源部的发光信号，利用输出视频信号来实施R、G、B和Z的每个子像素的显示驱动，并且利用发光信号来实施对于光源部的发光驱动。在该情况下，基于输入视频信号来生成发光信号，并且基于输入视频信号和发光信号两者来实施预定的调光处理，此后，基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，从而生成输出视频信号。换言之，对于与R、G和B三个颜色相对应的输入视频信号实施发光信号的生成以及调光处理，此后，实施颜色转换处理以生成与R、G、B 和Z四个颜色相对应的输出视频信号。通过该过程，与在通过颜色转换处理生成R、G、B和 Z四个颜色的视频信号之后实施发光信号的生成和调光处理的情况相反，通过简单的算术处理(调光处理)抑制了由于来自Z的子像素的辐照光中峰值波长区域变化所导致的显示光的颜色移动(在用一组R、G和B子像素中间视频信号代替Z子像素视频信号(Z信号) 的信号电平的情况下，在Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信
5号的信号电平之间的关系中的非线性)。根据本公开的液晶显示设备，基于与R、G和B三个颜色相分别相对应的输入视频信号来生成发光信号，并且基于输入视频信号和发光信号来实施预定的调光处理，此后，基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，从而生成分别对应于R、G、 B和Z四个颜色的输出视频信号，使得有可能通过简单的算术处理(调光处理)来降低由于非线性所导致的显示光的颜色移动。因此，当使用R、G、B和Z四个颜色的子像素结构来实施视频显示时，有可能在降低由于颜色移动所导致的图像质量的降低的同时，通过简单的配置实现调光处理。要理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意在为所要求保护的技术提供更详细的解释。
附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分。这些图对实施例进行了图示，并且与说明书一起用来解释该技术的原理。图1是图示了根据本公开的实施例的液晶显示设备的总体配置的框图。图2A和2B是图示了图1中示出的像素的示例性子像素结构的示意性平面视图。图3是图示了图2A和2B中示出的子像素的具体配置示例的电路图。图4是图示了图1中示出的输出信号生成部的具体配置的框图。图5是图示了图4中示出的RGB/RGBW转换部的具体配置的框图。图6A和6B是用于描述当实施RGB/RGBW转换时信号电平的限制处理的示例的特性图。图7是图示了依照比较性示例的根据W信号的信号电平的分光透光率的波长依存性的示例的特性图。图8是图示了依照比较性示例的在R、G、B和W的每个子像素中分光透光率的波长依存性的示例的特性图。图9是在HSV空间中图示了 RGBW子像素结构中的理想颜色再现特性的示例的特性图。图10是在HSV空间中图示了依照比较性示例的RGBW子像素结构中的颜色再现特性的示例的特性图。图11是图示了在用一组R、G和B子中间像素视频信号代替W信号的信号电平的情况下，依照比较性示例的RGBW子像素结构中的W信号的信号电平和R、G和B信号的信号电平之间的关系的示例的特性图。图12A和12B是图示了依照变型1的在BL电平计算部中所使用的公用查询表格 (LUT)的示例的特性图。图13是图示了依照变型2的BL电平计算部的具体配置示例的框图。图14是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于R的LUT的示例的特性图。图15是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于G的LUT的示例的特性图。
图16是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于B的LUT的示例的特性图。图17A和17B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于R的LUT 的另一示例的特性图。图18A和18B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于G的LUT 的另一示例的特性图。图19A和19B是图示了在图13中示出的BL电平计算部中所使用的用于B的LUT 的另一示例的特性图。图20A和20B是图示了依照变型3的像素的示例性子像素的示意性平面视图。
具体实施例方式根据本公开的实施例，提供了一种液晶显示设备，包括光源部；液晶显示面板， 包括多个像素，每个像素具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于这三个颜色的亮度的颜色(Z)的子像素，液晶显示面板被配置为基于与R、G 和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制来自光源部发出的光以执行视频显示；以及显示控制部，包括输出信号生成部，输出信号生成部适于基于输入视频信号来生成分别对应于R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成光源部的发光信号，显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在液晶显示面板中对于R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动，其中输出信号生成部基于输入视频信号来生成发光信号，以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且输出信号生成部通过基于根据调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成输出视频信号。下文中，将参照附图详细介绍本公开的实施例。描述将按以下顺序进行。1.实施例(使用RGBW面板的液晶显示设备的示例)2.变型变型1 (在BL电平计算部中的R、G和B之间使用公用LUT的示例)变型2 (为在BL电平计算部中的每个R、G和B使用单独的LUT的示例)变型3 (使用RGBZ面板的液晶显示设备的示例)[实施例][液晶显示设备1的总体配置]图1是图示了根据本公开的实施例的液晶显示设备1的总体配置的框图。液晶显示设备1基于从外部输入的输入视频信号Din来实施视频显示。液晶显示设备1包括液晶显示面板2、背光灯3 (光源部)、视频信号处理部41、输出信号生成部42、 定时控制部43、背光灯驱动部50、数据驱动器51和栅极驱动器52。在这些部件中，视频信号处理部41、输出信号生成部42、定时控制部43、背光灯驱动部50、数据驱动器51和栅极驱动器52对应于本公开的“显示控制部”的具体示例。液晶显示面板2基于输入视频信号Din来调制从背光灯3 (稍后描述)发出的光， 以基于输入视频信号Din来实施视频显示。液晶显示面板2包括在整体上排列为矩阵的多个像素20。图2A和2B是分别图示了在每个像素20中的示例性子像素结构的示意性平面视图。每个像素20具有对应于红色(R)的子像素20R、对应于绿色(G)的子像素20G、对应于蓝色(B)的子像素20B、以及对应于在亮度上高于这三个颜色的白色(W)的子像素20W。在 R、G、B和G四个颜色的这些子像素20R、20G、20B和20W中，分别对应于R、G和B三个颜色的子像素20R、20G和20B具有分别对应于R、G和B颜色的颜色滤波器MR、24G和MB。换言之，向对应于R的子像素20R布置对应于R的颜色滤波器MR，向对应于G的子像素20G 布置对应于G的颜色滤波器MG，向对应于B的子像素20B布置对应于B的颜色滤波器MB。 另一方面，不向对应于W的子像素20W布置颜色滤波器。此处，在图2A中示出的示例中，在像素20中，以这样的顺序(例如沿水平方向 (H))以直线布置20R、20G、20B和20W的四个子像素。另一方面，在图2B中示出的示例中， 在像素20中，以2行X2列的矩阵来布置20R、20G、20B和20W的四个子像素。要注意的是，像素20中四个子像素20R、20G、20B和20W的排列不限于这些示例，并且可以采用其他排列。由于四个颜色的子像素结构，在本实施例的像素20中，与R、G和B三个颜色子像素结构相比，可以提高视频显示的亮度效率。稍后将描述细节。图3图示了在每个子像素20R、20G、20B和20W中的像素电路的示例性电路配置。 每个子像素20R、20G、20B和20W具有液晶器件22、TFT器件21和辅助容性器件23。用于线形顺次地选择要被驱动的像素的栅极线路G、用于向要被驱动的像素供应视频电压(从稍后描述的数据驱动器51所供应的视频电压)的数据线路D、以及辅助容性线路Cs连接到每个子像素20R、20G、20B和20W。液晶器件22根据从数据线路D通过TFT器件21向液晶器件22的一端所供应的视频电压来实施显示操作。液晶器件22是如下器件，其中，由诸如竖直对准(VA)模式液晶或扭曲向列(TN)模式液晶的液晶所组成的液晶层(未示出)夹在一对电极(未示出)之间。液晶器件22中的电极对中的一个或者一端连接到TFT器件21的漏极和辅助容性器件 23的一端，电极对中的另一个或者另一端接地。辅助容性器件23是用于稳定液晶器件22 的积累电荷的容性器件。辅助容性器件23的一端连接到液晶器件22的一端和TFT器件21 的漏极，而另一端连接到辅助容性线路Cs。TFT器件21是用于向液晶器件22的一端和辅助容性器件23的一端这两者供应基于视频信号Dl的视频电压的开关器件，并且是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)。TFT器件21的栅极和源极分别连接到栅极线路G和数据线路D，并且TFT器件21的漏极连接到液晶器件22的一端和辅助容性器件23的一端这两者。背光灯3是用于将光辐照到液晶显示面板2的光源部，并且例如由作为发光器件的冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)等所组成。背光灯3根据输入视频信号Din的亮度电平或信号电平来实施发光驱动(对亮度的主动控制或动态控制)，并且稍后将描述细节。视频信号处理部41实施例如预定的图像处理(例如锐化处理、伽马校正等)，用于改进关于与三原色R、G和B相对应的像素信号的输入视频信号Din的图像质量。由此，生成了与三个颜色R、G和B相对应的像素信号(即用于R的像素信号Dlr、用于G的像素信号Dig和用于B的像素信号Dlb)的视频信号D1。输出信号生成部42基于从视频信号处理部41所供应的视频信号Dl (Dir. Dig和 Dlb)来实施稍后描述的预定信号处理。由此，生成了示出背光灯3中的亮度电平(发光电平)的发光信号BL1、以及视频信号D4 (用于R的像素信号D4r、用于G的像素信号D4g、用于B的像素信号D4b以及用于W的像素信号D4w)或输出视频信号。在该情况下，在本实施例中，基于视频信号Dl来生成发光信号BL1，并且基于视频信号Dl和所生成的发光信号 BLl来实施稍后描述的预定调光处理。随后，基于根据调光处理所得到的视频信号(稍后描述的视频信号D2)来实施稍后描述的预定颜色转换处理，从而生成视频信号D4。要注意的是，稍后(图4至图6B)将描述输出信号生成部42的具体配置。定时控制部43控制背光灯驱动部50、栅极驱动器52和数据驱动器51的驱动定时，并且将从输出信号生成部42所供应的视频信号D4供应给数据驱动器51。根据由定时控制部43所进行的定时控制，栅极驱动器52沿着栅极线路G线形顺次地驱动液晶显示面板2中的每个像素20 (每个子像素20R、20G、20B和20W)。另一方面，数据驱动器51向液晶显示面板2的每个像素20 (每个子像素20R、20G、20B和20W)供应基于从定时控制部43所供应的视频信号D4的视频电压。换言之，数据驱动器51向子像素20R 供应用于R的像素信号D4r，向子像素20G供应用于G的像素信号D4g，向子像素20B供应用于B的像素信号D4b，并且向子像素20W供应用于W的像素信号D4w。更具体地，数据驱动器51从数字到模拟(D/A)地对视频信号D4进行转换，以生成作为模拟信号的视频信号 (以上所提到的视频电压)，并将作为结果的信号输出到每个像素20(每个子像素20R、20G、 20B和20W)。以这种方式，基于视频信号D4实施了对液晶显示面板2中的每个像素20 (每个子像素20R、20G、20B和20W)的显示驱动。根据由定时控制部43所进行的定时控制，背光灯驱动部50基于从输出信号生成部42所输出的发光信号BLl，实施背光灯3的发光驱动(点灯驱动)。具体地，实施了根据输入视频信号Din的亮度电平或信号电平的发光驱动(对亮度的主动控制或动态控制)，稍后描述其细节。[输出信号生成部42的具体配置]接下来，将参照图4至图6B来描述输出信号生成部42的具体配置。图4图示了输出信号生成部42的模块配置。输出信号生成部42具有BL电平计算部421、IXD电平计算部422、色度点调整部423和RGB/RGBW转换部424。BL电平计算部421基于视频信号Dl (Dir. Dig和Dlb)生成背光灯3中的发光信号BL1。具体地，BL电平计算部421分析视频信号Dl的亮度电平(信号电平)来得到对应于亮度电平的发光信 号BL1。稍后将描述BL电平计算部421中用于发光信号BLl的生成操作的细节。LCD电平计算部422基于视频信号Dl (Dlr、Dlg和Dlb)和从BL电平计算部421所输出的发光信号BLl，生成视频信号D2 (用于R的像素信号D2r、用于G的像素信号D2g和用于B的像素信号D2b)。具体地，IXD电平计算部422基于视频信号Dl和发光信号BLl实施预定的调光处理(这里，将视频信号Dl的信号电平除以发光信号BLl的信号电平)，以生成视频信号D2。更精确地说，IXD电平计算部422利用以下表达式(1)至(3)来生成视频信号D2。
D2r = (Dlr/BLl)......(1)D2g = (Dlg/BLl)......(2)D2b = (Dlb/BLl)......(3)色度点调整部423对视频信号D2 (D2r、D2g和D2b)实施预定的色度点调整，以生成视频信号D3(D3r、D3g和D3b)。具体地，当视频信号D2 (Dl)是表示白色(W)的视频信号时，实施色度点调整，使得基于从背光灯3发出的光而从液晶显示面板2发出的显示光的色度点是白色色度点。顺带提及，“当视频信号D2 (Dl)是表示白色(W)的视频信号时”对应于每个像素信号D2r、D2g和D2b (Dlr、Dig和Dlb)的亮度电平(信号电平或者亮度浓淡度) 处于最大值时的情况。在该情况下，色度点调整部423利用例如由以下表达式(4)所指定的转换矩阵 Md2 —d3来实施色度点调整。换言之，将视频信号D2(像素信号D2r、D2g和D2b)乘以转换矩阵Md2 — d3，换言之，实施矩阵运算，从而生成视频信号D3 (像素信号D3r、D3g和D3b)。这里， 如表达式⑷中所示，转换矩阵Md2 —d3可以通过将转换矩阵Md2 —m乘以转换矩阵MXYZ — d3来得到(矩阵运算)。转换矩阵Md2^xyz是从视频信号D2到白色色度点中的三色值(X，Y，Z) 的转换矩阵。另一方面，转换矩阵MXYZ —d3是从该三色值(X，Y，Z)到视频信号D3的转换矩阵，并且可以利用以下表达式(5)得到。在该表达式(5)中，(Xw，Yw, Zw)代表子像素20W 中的三色值，而在用一组用于每个子像素20R、20G和20B的中间视频信号代替用于子像素 20W的视频信号(W信号)的信号电平的情况下，(Wr，ffg, Wb)代表每个子像素中间视频信号的信号电平。[式1]Md2 — d3 = (Md2 — X (Mxyz — d3)......(4)
溝、 ^Λ
权利要求
1.一种液晶显示设备，包括光源部；液晶显示面板，包括多个像素，每个像素具有红色R、绿色G和蓝色B三个颜色的子像素，以及所示出的亮度高于所述三个颜色的亮度的颜色Z的子像素，所述液晶显示面板被配置为基于与所述R、G和B三个颜色分别相对应的输入视频信号，调制从所述光源部发出的光以执行视频显示；以及显示控制部，包括输出信号生成部，所述输出信号生成部适于基于所述输入视频信号来生成分别对应于所述R、G、B和Z四个颜色的输出视频信号，并且适于生成所述光源部的发光信号，所述显示控制部被配置为利用各个输出视频信号来在所述液晶显示面板中对于所述R、G、B和Z的子像素执行显示驱动，并且利用所述发光信号来对于所述光源部执行发光驱动，其中所述输出信号生成部基于所述输入视频信号来生成所述发光信号，以基于所述输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且所述输出信号生成部通过基于根据所述调光处理所得到的视频信号来实施预定的颜色转换处理，生成所述输出视频信号。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述输出信号生成部在执行所述颜色转换处理时使用第一查询表格LUT，所述第一查询表格是根据所述输出视频信号的Z子像素视频信号的信号电平和每个R、G和B子像素中间视频信号的信号电平之间关系中的非线性来预先提供的，所述R、G和B子像素中间视频信号是在假设用所述R、G和B子像素中间视频信号组来代替所述Z子像素视频信号的信号电平的情况下所指定的。
3.根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中所述输出信号生成部对于根据所述调光处理所得到的视频信号实施预定的色度点调整，以允许当所述输入视频信号用于白色W颜色时从所述液晶显示面板发出的显示光的色度点达到白颜色的色度点，并且所述输出信号生成部通过对于根据所述色度点调整所得到的视频信号实施所述颜色转换处理，生成所述输出视频信号。
4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述输出信号生成部实施所述颜色转换处理，以允许配置所述输出视频信号的子像素视频信号的信号电平基本上彼此相等。
5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述输出信号生成部在所述颜色转换处理中将配置所述输出视频信号的子像素视频信号的每个信号电平限制为小于等于预定的上限。
6.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述输出信号生成部利用第二查询表格LUT生成发光信号，所述第二查询表格预先指定由所述输入视频信号所代表的色度与可用于表达相应色度的最高信号电平或所述最高信号电平的倒数之间的关系。
7.根据权利要求6所述的液晶显示设备，其中所述第二查询表格被配置为将由所述输入视频信号中的色度变化所指定的所述发光信号中的信号电平变化限制为等于或低于预定的阈值电平。
8.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中每个所述像素包括白色W的子像素作为所述Z的子像素。
9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述三个颜色的子像素配备有分别与颜色R、G和B相对应的颜色滤波器，而所述W的子像素未配备有滤波器。
全文摘要
本公开涉及一种液晶显示(LCD)设备，包括光源部；LCD面板，包括多个像素，每个像素具有R、G、B和Z的子像素；以及显示控制部，包括输出信号生成部。显示控制部利用各个输出视频信号来对于子像素执行显示驱动，并且利用发光信号来对于光源部执行发光驱动。输出信号生成部基于输入视频信号来生成分别对应于四个颜色的输出视频信号，并且基于输入视频信号来生成发光信号，以基于输入视频信号和所生成的发光信号两者来实施预定的调光处理，并且最终基于根据调光处理所得到的视频信号，通过执行预定的颜色转换处理来生成输出视频信号。
文档编号H04N9/68GK102347010SQ20111021102
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月27日
发明者菊地健, 谷野友哉 申请人:索尼公司