(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたＲＧＢ映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長発光特性を有する発光素子から構成されるバックライトのＲＧＢ発光素子それぞれの発光量を制御するバックライト駆動信号を算出する手段と、
前記入力されたＲＧＢ映像信号及び前記バックライト駆動信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各波長透過率特性を有するサブ画素から構成されるパネルのサブ画素それぞれの透過率を制御するパネル駆動信号を算出する手段と、を備え
前記バックライト駆動信号および前記パネル駆動信号が反比例の関係にあり、
前記Ｗサブ画素のパネル駆動信号に基づいて前記バックライト駆動信号を低下させて前記パネル駆動信号を増加させるように、前記バックライト駆動信号および前記パネル駆動信号を変換する信号変換手段を備えることを特徴とする信号変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号変換装置において、
前記パネル駆動信号のＲＧＢＷ信号の算出において、前記ＲＧＢサブ画素のパネル駆動信号の最大値が最小になるように前記Ｗサブ画素のパネル駆動信号を算出することを特徴と信号変換装置。
【請求項３】
請求項１記載の信号変換装置において、
前記パネル駆動信号のＲＧＢＷ信号の算出において、前記ＲＧＢサブ画素のパネル駆動信号および前記Ｗサブ画素のパネル駆動信号の前記入力されたＲＧＢ映像信号に対する寄与率を変化させることで表示画面の輝度および彩度の関係を変化させることを特徴とする信号変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の信号変換装置において、
前記パネル駆動信号のＲＧＢＷ信号の算出における表示画面の輝度および彩度の関係は任意に設定されることを特徴とする信号変換装置。
【請求項５】
請求項１記載の信号変換装置において、
前記パネルを構成するサブ画素がＲＧＢＷ４種類であるかＲＧＢ３種類であるかの切り換えを設定する設定手段と、
前記設定手段の設定値を参照することで前記信号変換手段の信号処理手順を切り替える切り換え手段と、を備えることを特徴とする信号変換装置。
【請求項６】
請求項１記載の信号変換装置において、
前記バックライト駆動信号および前記パネル駆動信号が入力される表示装置を有し、
前記信号変換装置および前記表示装置の間で前記信号変換手段による信号処理の分担を切り替える手段を備えることを特徴とする信号変換装置。
【請求項７】
請求項１記載の信号変換装置において、
１フレームにおける前記入力されたＲＧＢ映像信号に基づいて算出した前記バックライト駆動信号を、前記１フレームにおける前記入力されたＲＧＢ映像信号に基づいて算出した前記パネル駆動信号に先だって伝送する手段を備えることを特徴とする信号変換装置。
【請求項８】
請求項１記載の信号変換装置において、
前記入力されたＲＧＢ映像信号は、浮動小数点形式の信号であって、
前記パネル駆動信号は、前記浮動小数点形式の信号の小数部に示され、
前記バックライト駆動信号は、前記浮動小数点形式の信号の指数部で示されたことを特徴とする信号変換装置。
【請求項９】
入力されたＲＧＢ映像信号をメモリに格納し、
格納された前記ＲＧＢ映像信号及び前記バックライト駆動信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各波長透過率特性を有するサブ画素から構成されるパネルのサブ画素それぞれの透過率を制御するパネル駆動信号を算出し、
前記入力されたＲＧＢ映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長発光特性を有する発光素子から構成されるバックライトのＲＧＢ発光素子それぞれの発光量を制御するバックライト駆動信号を算出し、
前記バックライト駆動信号および前記パネル駆動信号が反比例の関係にあり、
前記Ｗサブ画素のパネル駆動信号に基づいて前記バックライト駆動信号を低下させて前記パネル駆動信号を増加させるように、前記バックライト駆動信号および前記パネル駆動信号を変換し、
前記パネル駆動信号及び前記バックライト駆動信号を表示装置へ出力することを特徴とする信号変換方法。
【請求項１０】
請求項９記載の信号変換装置において、
前記算出されたバックライト駆動信号は、バックライト駆動信号蓄積手段で一時格納したうえで、前記表示装置へ出力することを特徴とする信号変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置を駆動するための信号変換方法および信号変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置を駆動するための信号変換方法としては、非特許文献１や特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
なお、「サブ画素」とは、単色のカラーフィルタを備える液晶素子の領域をいい、「画素」とは、このサブ画素を複数並べて構成したものとする。
【０００４】
まず、非特許文献１は、ＲＧＢＷ（赤緑青白）の各色のカラーフィルタと液晶素子の組み合わせで構成する複数のサブ画素をパネル面内に多数配置して、白色のバックライトと組み合わせることで表示画面を得る装置構成と信号処理方式を示している。ここで、従来の画素面積(ＲＧＢの三つのサブ画素)と同じ大きさにＲＧＢＷの四つのサブ画素を配置したならば、各サブ画素面積は４分の３に減少することになるが、一方で、Ｗ画素はＲＧＢ３色分の波長分布特性を有することから、面積比率と波長分布特性の関係から、表示画面の輝度を従来比１.５ 倍にできるとしている。また入力ＲＧＢ信号(映像信号)からＲＧＢＷサブ画素の駆動信号を算出するために、入力ＲＧＢ信号の共通成分（すなわちＲＧＢ信号の最小値）をＷ信号に置き換える信号変換手順が開示されている。
【０００５】
また特許文献１は、ＲＧＢＷ４色から選択するＲＧＢ３色あるいはＲＷＢ３色の組み合わせからなる３色サブ画素の各種配列方法と配列方法に対応する信号変換手順が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９９０７１号公報「映像信号の表示方法および表示装置」
【非特許文献１】ＳＩＤ２００３、１２１２−１２１５ページ、ＴＦＴ−ＬＣＤ    with Ｒ  ＧＢＷ Color System、Baek-woon Lee、ほか
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１および特許文献１はいずれも、液晶表示装置において、パネルのＲＧＢＷサブ画素の波長透過特性を考慮することでバックライト発光を有効利用することを目的としている。つまりＷは、ＲＧＢの波長選択性を持たず、ＲＧＢ３色分のエネルギーを透過できることから、Ｗ画素を利用することで表示画面の輝度向上の効果が得られるとしている。
【０００８】
ここで、入力ＲＧＢ信号からパネル駆動のＲＧＢＷ信号への変換は、３入力４出力の信号線数であるから、信号変換の方程式において自由度があり一意の解は得られない。
【０００９】
そこで非特許文献１は、入力ＲＧＢ信号の共通値（すなわち最小値）をＷサブ画素の駆動信号として、残るＲＧＢ信号成分をＲＧＢサブ画素の駆動信号として利用する。簡易な信号変換というメリットはあるが、方程式に含まれる自由度を、特定の評価指標を実現するために利用するという観点はない。具体的には、消費電力を低減するための評価指標は無い。
【００１０】
これら文献はいずれも、パネル側の画素の波長分布特性を考慮しているが、バックライト側の発光の波長分布特性は考慮していない。これは、いずれもバックライト光源として蛍光管のような白色光の利用を前提としているためである。
【００１１】
例えば赤色を表示する場合には、パネル側でＲの透過率を高めるが、バックライトは白色すなわちＲＧＢ全ての点灯を行い、両者の組み合わせの波長分布特性として赤色となる。この場合、バックライトに含まれるＧＢ光のエネルギーは無駄となる。
【００１２】
そこで本発明は、表示装置の消費電力を削減しつつ、白表示時の輝度向上及び黒表示時の輝度低下の画質向上可能な色信号変換方法及び色信号変換装置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】
【００１３】
本発明の信号変換装置及び信号変換方法は、上記課題を解決するために、入力された映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長発光特性を有する発光素子から構成されるバックライトを駆動するバックライト駆動信号を算出する手段と、入力された映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各波長透過率特性を有するサブ画素から構成されるパネルを駆動するパネル駆動信号を算出する手段と、を備える構成とする。
【００１４】
また、上記構成に加え、バックライト駆動信号が映像信号より時間的に先立つように伝送する手段を有し、パネル駆動信号を算出する手段は、バックライト駆動信号と映像信号からパネル駆動信号を算出する構成とする。
【００１５】
また、表示画面内を制御する表示制御信号を映像信号内に含ませている構成とする。
【００１６】
また、バックライト駆動信号を表示画面内の映像信号の一部に含ませている構成とする。
【００１７】
また、入力された映像信号をメモリに格納し、格納された映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各波長透過率特性を有するサブ画素から構成されるパネルを駆動するパネル駆動信号を算出し、入力された映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長発光特性を有する発光素子から構成されるバックライトを駆動するバックライト駆動信号を算出し、パネル駆動信号及びバックライト駆動信号を表示装置へ出力する方法とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、表示装置の消費電力を削減しつつ、白表示時の輝度向上及び黒表示時の輝度低下の画質向上可能な信号変換方法及び信号変換装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて各実施例を説明します。
【実施例１】
【００２０】
本発明の信号変換装置の一実施例を図１に示す。
【００２１】
本発明は、入力する映像信号１０を、表示装置２を用いて表示するための駆動信号（パネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４）に変換するための、信号変換装置１に関するものである。本発明は、パネル２６とバックライト２８で構成される表示装置２を駆動するための信号を、消費電力を低減するように算出することを特徴とする。
【００２２】
まず駆動対象とする表示装置２の構成を簡単に説明する。パネル２６は、視覚特性として感知可能な波長範囲内において分布特性を持つ、例えばＲＧＢの３種類のカラーフィルタと、そのカラーフィルタの透過率を制御するための液晶素子の組み合わせから構成される。ここで、本実施例では、波長範囲内を分割するＲＧＢ（赤緑青）のカラーフィルタに加えて、波長範囲の分割を行わないＷ（白）を備える。
【００２３】
なお、Ｗ（白）は波長分布特性は持たないが、以下の説明ではＲＧＢＷの４種類をカラーフィルタとして扱う。実際Ｗのサブ画素に対応するカラーフィルタは無いか、透明のフィルタ等を用いる。
【００２４】
またカラーフィルタのいずれか１つ（単色のカラーフィルタ）と液晶素子の１つの組み合わせをサブ画素と呼び、波長範囲を網羅する、例えばＲＧＢ３種類、あるいはＲＧＢＷ４種類のサブ画素の組み合わせ、つまり複数のサブ画素から形成されたものを画素と呼ぶことにする。パネルの面内には該画素を多数配列して、外部から与える電気信号により各画素の波長分布特性を制御することで、パネルの全面を用いて画面を表示する。
【００２５】
バックライト２８は、半導体素子であるＬＥＤ（ライト  エミット  ダイオード）あるいはＬＤ（レーザ  ダイオード）で構成する。従来の蛍光灯と比較すれば、波長分布特性が単一ピークを持つ正規分布に近い形状であることから色純度が高く、また入力電気信号と発光の時間的な応答が極めて早い。バックライト２８は、表示画面全体を単一の駆動対象とすることができるが、あるいは該面内を複数領域に分割して個々の領域を独立した駆動対象とすることもできる。複数領域分割の場合には複数の駆動信号を用意することになる。いずれの構成においても、表示装置における消費電力の多くはバックライトが費やしていることから、そのバックライトの駆動信号を低減することを解決すべき課題とする。
【００２６】
なお、パネル面内の、ＲＧＢＷサブ画素の配置レイアウトを限定するものではない。例えば視覚特性として、明るさの解像度は色の解像度よりも高いことが知られているので、パネルのＷサブ画素の配置周期をＲＧＢサブ画素の配置周期よりも高くなるように配置することもできて、具体的にはＲＧＢＷの組み合わせの代わりに、ＲＧＢの組み合わせと
ＲＷＢの組み合わせで画素を構成することで、一定面積内の画素密度を維持しながらサブ画素数の増加を抑えることができる。これらのパネル上のサブ画素配置に応じて、表示画質を向上させるための輪郭補正，平滑化，色補正等の信号処理を行うことができるが、本発明はこれらの画質向上の信号処理の内容を限定するものではない。
【００２７】
これらのパネル２６とバックライト２８は、それぞれを駆動するためのパネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４を信号変換装置１から受け取り、パネル駆動回路２５とバックライト駆動回路２７を用いて駆動するものであり、両者の組み合わせとして表示出力１１を構成する。なお両者の組み合わせとして、いわゆるガンマ特性と呼ばれる非線形特性がある場合に、入力信号と表示出力との間にガンマ特性に関わる変換手段を備えることが一般的に行われる。以下の説明では簡単のため、入力信号と表示出力間はリニア特性であるとするが、必要に応じてガンマ特性に関わる変換手段を組み込むことができる。
【００２８】
信号変換装置１は、入力された映像信号１０に基づいて、上記のパネルおよびバックライトを駆動するためのパネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４を、消費電力削減するように算出する。この算出時間を調整するために、映像信号１０に含まれる入力RGB信号１２を画面メモリ２１に一時的に蓄積する映像信号１０と入力ＲＧＢ信号１２は画像データとしては同じ内容であるが、映像信号１０はフォーマットとして帰線期間を含む場合があるので区別する。表示装置２は、パネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４を入力して、前記パネル２６とバックライト２８を駆動して表示画面を生成する。この関係は、入力映像信号１０に含まれる入力ＲＧＢ信号１２をＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉとして、パネル駆動信号ＲＧＢＷ信号をＲｐ，Ｇｐ，Ｂｐ，Ｗｐとして、バックライト駆動信号ＲＧＢ信号をＲｂ，Ｇｂ，Ｂｂとするならば、次式で表される。
【００２９】
〔数１〕
Ｒｉ＝Ｒｐ×Ｒｂ＋Ｗｐ×Ｒｂ
Ｇｉ＝Ｇｐ×Ｇｂ＋Ｗｐ×Ｇｂ
Ｂｉ＝Ｂｐ×Ｂｂ＋Ｗｐ×Ｂｂ
ここでバックライト駆動信号は画面全体において設定するのに対して、パネル駆動信号は画素ごとに設定する信号であるから、上式は画面全体の画素それぞれの関係式となる。
【００３０】
パネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４の合計信号数は、入力ＲＧＢ信号１２に比べて多数であるから、当然ながら駆動信号を一意に設定することができない。本発明は、消費電力削減するように解を求めることを特徴とする。ただし、フレーム画面を一定時間の周期で表示するためには、解を求めるための処理時間が長大になることは表示装置としての基本機能を損なうことになる。したがって、前記した消費電力削減の指標を単独で用いるのではなくて、一定の処理負荷以内という指標と組み合わせて用いることは、実用的な装置を構成するにおいて不可欠な要件である。
【００３１】
本発明は上記の条件を考慮して、画面メモリ２１に蓄積する入力信号（映像信号）を参照しながら、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長発光特性を有する発光素子から構成されるバックライトを駆動するバックライト駆動信号を算出する手段であるバックライト駆動信号算出回路
２２がバックライト駆動信号１４を算出して、その結果をバックライト駆動信号蓄積回路２４に一時的に蓄積する。また、入力された映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各波長透過率特性を有するサブ画素から構成されるパネルを駆動するパネル駆動信号を算出する手段であるパネル駆動信号算出回路２３は、画面メモリ２１とバックライト駆動信号蓄積回路２４を参照しながら、パネル駆動信号１３の算出を行う。そして、パネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４の組み合わせで表示装置を駆動する。また上記回路と同等の機能をソフトウェア処理で実現できることは言うまでもない。具体的な処理手順，回路の動作を以下に述べる。
【００３２】
入力ＲＧＢ信号をＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉとして、パネル駆動のＲＧＢＷ信号をＲｐ，Ｇｐ，Ｂｐ，Ｗｐとして、バックライト駆動信号ＲＧＢ信号をＲｂ，Ｇｂ，Ｂｂとする。以下の説明では簡単のため、図２に示すように画面が画素ｍと画素ｎから構成されているとする。説明のために手順を幾つかに分割する。
手順１：
面内の入力ＲＧＢ信号から、各色信号の最大値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘを算出して、バックライト駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｂ′，Ｇｂ′，Ｂｂ′）＝（Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘ）とする。
手順２：
バックライト駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｂ′，Ｇｂ′，Ｂｂ′）を用いて、各画素のパネル駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）を、次式の反比例の関係を満たすように算出する。ここでは、画素ｍと画素ｎの表記を略してある。
【００３３】
〔数２〕
Ｒｉ＝Ｒｂ′×Ｒｐ′
Ｇｉ＝Ｇｂ′×Ｇｐ′
Ｂｉ＝Ｂｂ′×Ｂｐ′
明らかなように、入力ＲＧＢ信号の面内の最大値に基づいてバックライト駆動信号を設定するならば、バックライトの発光量はフレーム毎に変化することになる。これは、表示画面を維持しながら消費電力を削減できる効果となる。このとき、パネル駆動信号は、該表示画面内の最大値である画素において、最大振幅（＝１）となる。
手順３：
上記手順２で求めたパネル駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）を利用して表示を行っても問題ないが、次に、該仮設定値の画面内の最小値を求めてＷサブ画素の駆動信号の仮設定値Ｗｐ′とする。なお画素ｍと画素ｎの表記を略してある。
【００３４】
〔数３〕
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）
仮設定値Ｗｐ′は、画面内の全ての画素が共通的に有するＲＧＢの信号レベルであるから、白色に置き換えることができる。ただし置き換えのために利用するのであるから、仮設定値Ｗｐ′の大きさは、Ｗｐ′以下で０以上の範囲内であって良い。これらの関係は次式で表されて、パネル駆動信号ＲＧＢを、仮設定値（Ｒｐ′,Ｇｐ′,Ｂｐ′）からＷｐ′を引き算した値で置き換えて、新たにＷｐ′を加算することで入力ＲＧＢ信号を表示する。ただし原理を示すためであって、信号処理手順において演算は不要である。
【００３５】
〔数４〕
Ｒｉ＝Ｒｂ′×（Ｒｐ′−Ｗｐ′）＋Ｒｂ′×Ｗｐ′
Ｇｉ＝Ｇｂ′×（Ｇｐ′−Ｗｐ′）＋Ｇｂ′×Ｗｐ′
Ｂｉ＝Ｂｂ′×（Ｂｐ′−Ｗｐ′）＋Ｂｂ′×Ｗｐ′
手順４：
上式は、入力ＲＧＢ信号を表示するために、パネルのサブ画素のＲＧＢとＷによる分担割合を示していることになる。つまり第一項はＲＧＢサブ画素による表示出力、第二項はＷサブ画素による表示出力であり、両者を組み合わせて入力ＲＧＢ信号と同値となる。そして、両者の分担割合は、仮設定値Ｗｐ′の大きさに依存した補完（一方を増加させれば他方は減少する）関係にあることが分かる。上述したように仮設定値Ｗｐ′は０からWp′の範囲内で選んで良いから、上記の分担割合を設定するにおいて自由度が残る。
【００３６】
ここで本発明は、上式のＷサブ画素のＷｐ′の設定を、パネル駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）の修正後の信号の最大値が最小になるようにする。ここで面内のパネル駆動信号ＲＧＢの仮設定値（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）の最大値が最大振幅（＝１）である場合に上記条件を満たすには、Ｗｐ′＝０.５ とすれば良いことになる。これより結局、Ｗｐ′にＷｐ′≦０.５の上限を設定することになり、
【００３７】
〔数５〕
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｗｐ′，０.５）
手順５：
Ｗｐを用いて各色サブ画素の駆動信号の修正は、パネル駆動信号を低くする方向に働く。ここでパネルとバックライトの駆動信号の関係が反比例にあることから、上記のパネル駆動信号の修正は、バックライト駆動信号の修正に反映することができる。つまり、表示画面内のサブ画素の駆動信号の修正を、バックライト発光量の削減に利用できることになる。手順（２）で説明したように表示画面内のサブ画素の駆動信号の最大値は最大振幅
（＝１）であったが、これをＷｐ′で修正するならば振幅は（１−Ｗｐ′）となる。この値を再び最大振幅（＝１）とするには（１−Ｗｐ′）で割ればよい。そして反比例の関係で、バックライト駆動信号に（１−Ｗｐ′）を掛ければ、入力ＲＧＢ信号を再生するためのパネルとバックライトの駆動信号の関係を維持できることになる。これより新たに設定するバックライト駆動信号は以下となる。係数とする（１−Ｗｐ′）の大きさは１.０ 以下であるから消費電力削減の効果が得られる。
【００３８】
〔数６〕
Ｒｂ＝Ｒｂ′×（１−Ｗｐ′）
Ｇｂ＝Ｇｂ′×（１−Ｗｐ′）
Ｂｂ＝Ｂｂ′×（１−Ｗｐ′）
手順６：
こうして定めたバックライト駆動信号による光量を用いて、入力ＲＧＢ信号の表示を行うために、面内の各画素のパネル駆動信号を算出する。上述した係数（１−Ｗｐ′）を用いるならば下式のように一意に算出できる。
【００３９】
〔数７〕
Ｒｐ＝（Ｒｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｇｐ＝（Ｇｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｂｐ＝（Ｂｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｗｐ＝Ｗｐ′            ／（１−Ｗｐ′）
これより、入力ＲＧＢ信号を下式のように再生することができる。
【００４０】
〔数８〕
Ｒｉ＝Ｒｂ×Ｒｐ＋Ｒｂ×Ｗｐ
Ｇｉ＝Ｇｂ×Ｇｐ＋Ｇｂ×Ｗｐ
Ｂｉ＝Ｂｂ×Ｂｐ＋Ｂｂ×Ｗｐ
なおこの段階において消費電力の大半を費やすバックライト駆動信号が既に算出済みである。上式〔数７〕において係数(１−Ｗｐ′)を用いなくとも、入力ＲＧＢ信号とバックライト駆動信号から両者の関係を満たすように前記手順２，３に沿って〔数２〕〔数３〕〔数４〕の演算を行うことで、パネル駆動信号を求めることができる。これは、手順５から６において受け渡す信号は（入力ＲＧＢ信号は全ての手順で共通とするならば）バックライト駆動信号のみで良いことを意味する。
手順７：
上記で基本的な信号変換は完了する。ここで着目できるのは入力ＲＧＢ信号を忠実に再現するためのパネルとバックライトの駆動信号を得ることを暗黙の前提としていることである。したがって、忠実に再現すると言う前提を外すならば、画質向上という観点から信号設定の自由度を高めることができる。上記手順で求められたＷサブ画素とＲＧＢサブ画素の寄与を相対的に変化させることで、輝度と彩度の関係を変化させる効果となる。
【００４１】
例えば、Ｗサブ画素の信号に係数を掛け合わせれば、より明るい表示を実現できる。あるいはＲＧＢサブ画素の信号に係数を掛け合わせれば、より彩度の高い表示を実現できる。このような係数設定により、表示画面を演出することで、見た目の画質向上を実現できる。これらの係数は、その表示画面を観察するユーザが任意に設定することができるほか、映像信号の分布特性を測定する手段を用意して何らかの判断基準を持って画質演出係数の設定を行うように構成することもできる。
【００４２】
本発明は、これらの色再現の演出効果を、前記手順で求めた駆動信号を補正することで実現することができる。
【００４３】
また上記手順は、バックライト駆動信号を算出する手順１から手順５と、そのバックライト駆動信号に基づいてパネル駆動信号を算出する手順６と手順７の二つに分類することができる。前者のバックライト駆動信号の算出手順は画面の入力ＲＧＢ信号の全体を２回に渡り参照し、後者のパネル駆動信号の算出手順は画面の入力ＲＧＢ信号の全体を再度１回参照し、合計して入力ＲＧＢ信号の全体を３回参照することで、結果となるバックライト駆動信号とパネル駆動信号の両者を算出する。
【００４４】
１画面のデータを３回参照するために、本発明は画面データを一時的にメモリ蓄積して、そのメモリをアクセスすることで、前記手順の演算を行うことができる。電気回路、あるいはソフトウェアのいずれを用いることもできる。
【００４５】
また上記手順は、パネルを構成するサブ画素がＲＧＢの３種類である場合には、本発明の信号変換装置１を用いて手順１と２までを行うことでバックライト駆動信号とパネル駆動信号を算出することができる。また上記手順では示していないが、バックライトがRGBWの４種類の駆動が可能である場合には、上記に付加する手順を用意すれば良い。例えば図示していないが、パネルを構成するサブ画素がＲＧＢＷ４種類であるか、あるいはＲＧＢ３種類であるかの切り換えを設定する手段として、設定値を保持するスイッチ、あるいは設定値を書き込むレジスタ、あるいはメモリ上の変数を用意することで、これらの設定手段の設定値を参照して上記信号処理手順を切り換えることができる。この切り換え手段により、表示装置の表示原理の多様化に容易に対応できるメリットがある。
【００４６】
上記の手順に沿って信号算出の数値例を示す。まず第一の数値例として、入力ＲＧＢ信号が最大振幅の場合である。従来型のＲＧＢサブ画素の表示装置では、バックライトおよびパネルの両者の駆動信号を最大にして表示を行うことになるが、本発明では下記のようになる。
数値例１
画素ｍ（ＲｍＧｍＢｍ＝１，１，１），画素ｎ（ＲｎＧｎＢｎ＝１，１，１）
手順１：
Ｒｍａｘ＝１，Ｇｍａｘ＝１，Ｂｍａｘ＝１
（Ｒｂ′，Ｇｂ′，Ｂｂ′）＝（Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘ）
＝（１，１，１）
手順２：
Ｒｐｍ′＝１，Ｇｐｍ′＝１，Ｂｐｍ′＝１
Ｒｐｎ′＝１，Ｇｐｎ′＝１，Ｂｐｎ′＝１
手順３：
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）
＝１
手順４：
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｗｐ′，０.５）
＝０.５
手順５：
Ｒｂ＝Ｒｂ′×（１−Ｗｐ′）
Ｇｂ＝Ｇｂ′×（１−Ｗｐ′）
Ｂｂ＝Ｂｂ′×（１−Ｗｐ′）
Ｒｂ＝０.５，Ｇｂ＝０.５，Ｂｂ＝０.５
手順６：
Ｒｐ＝（Ｒｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｇｐ＝（Ｇｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｂｐ＝（Ｂｐ′−Ｗｐ′）／（１−Ｗｐ′）
Ｗｐ＝  Ｗｐ′          ／（１−Ｗｐ′）
Ｒｐｍ＝１，Ｇｐｍ＝１，Ｂｐｍ＝１，Ｗｐｍ＝１
Ｒｐｎ＝１，Ｇｐｎ＝１，Ｂｐｎ＝１，Ｗｐｎ＝１
これより本発明では、ＲＧＢＷサブ画素の駆動信号を最大にしながらも、バックライト駆動信号は最大振幅の半分に設定することで表示できる。なお、バックライト駆動信号の振幅に余裕があることから、その余裕を用いて入力ＲＧＢ信号の指示を上回る表示出力が行うこともできる。これは前述したような画質演算係数として設定できる。
【００４７】
次に別の数値例を手順に沿って示す。
数値例２
画素ｍ(ＲｍＧｍＢｍ＝１,０.４,０.４),画素ｎ(ＲｎＧｎＢｎ＝０.７,０.５,０.３)
手順１：
Ｒｍａｘ＝１，Ｇｍａｘ＝０.５，Ｂｍａｘ＝０.４
（Ｒｂ′，Ｇｂ′，Ｂｂ′）＝（Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘ）
＝（１，０.５，０.４）
手順２：
Ｒｐｍ′＝１，Ｇｐｍ′＝０.８，Ｂｐｍ′＝１
Ｒｐｎ′＝０.７，Ｇｐｎ′＝１，Ｂｐｎ′＝０.７５
手順３：
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｒｐ′，Ｇｐ′，Ｂｐ′）＝０.７
手順４：
Ｗｐ′＝ＭＩＮ（Ｗｐ′，０.５）＝０.５
手順５：
Ｒｂ＝０.５，Ｇｂ＝０.２５，Ｂｂ＝０.２
手順６：
Ｒｐｍ＝１.０，Ｇｐｍ＝０.６，Ｂｐｍ＝１.０，Ｗｐｍ＝１.０
Ｒｐｎ＝０.４，Ｇｐｍ＝１.０，Ｂｐｍ＝０.５，Ｗｐｎ＝１.０
図３は、信号変換装置１における信号処理を実行する回路構成例を示している。
【００４８】
入力ＲＧＢ信号３２は画面メモリ２１に一時的に蓄積するとともに、仮照明算出回路
３０を用いて前記手順１を実行することでバックライト駆動信号ＲＧＢの仮設定値を算出する。前記手順２から４までの信号処理を、画面メモリ２１から入力ＲＧＢ信号３３を読み出しながら、Ｗ信号算出回路３１で実行する。前記手順５の信号処理をバックライト駆動信号算出回路２２で実行して、その結果として得られるバックライト駆動信号をバックライト駆動信号蓄積回路２４に蓄積する。その蓄積手段は、レジスタあるいはメモリ等を利用できる。そして前記手順６を、その蓄積したバックライト駆動信号と、画面メモリ
２１から読み出す入力ＲＧＢ信号３４から、パネル駆動信号算出回路２３を用いてサブ画素ごとのパネル駆動信号１３を生成する。そしてバックライト駆動信号１４とパネル駆動信号１３を併せて出力する。
【００４９】
ここでバックライト駆動信号１４とパネル駆動信号１３の出力信号の形式を説明する。
【００５０】
本実施例の信号変換装置１は、パネルとバックライトから構成される表示装置２との間で信号を伝送することが不可欠である。本発明の信号変換装置は、表示装置と同一の筐体に組み込む場合と、あるいは表示装置とは別の筐体に組み込む場合のいずれの構成でも良い。いずれの場合も、両者を接続する伝送装置３を備えることで、信号のやり取りを実現することになる。信号変換装置１と表示装置２が同一の筐体にある装置構成では、両者を接続する伝送装置３は回路基板上の配線あるいは適宜なコネクタを経由した配線であってよい。
【００５１】
一方、信号変換装置１と表示装置２が別の筐体にある装置構成では、両者を接続する伝送装置３は、何らかの伝送フォーマットに基づくフォーマット変換の機能を備える。伝送装置３により伝送する信号は、基本的にはパネル駆動信号１３とバックライト駆動信号
１４である。あるいは表示装置２にパネル信号算出回路を備えることで、入力ＲＧＢ信号１２とバックライト駆動信号１４とすることができる。
【００５２】
ここで、上述した処理手順は単一の画面フレームを対象にしていたが、液晶素子の時間応答特性は必ずしも画面フレーム周期において安定しない場合がある。あるいはバックライトとして蛍光灯を利用する場合には、画面フレーム周期で輝度調整することは困難である。例えば、パネル駆動信号を最低値から最高値に変化させた時にフレーム周期で応答しない場合には、表示出力に誤差が生じることになる。
【００５３】
このような時間応答性に依存する画質劣化要因を低減させるために、本発明は、駆動信号の時間的な変化量に制限を加える。これは前記した手順で算出したバックライト駆動信号のフレーム間差分の大きさを、予め定めた上限値以下になるようにリミッタを用意することで実現できる。このリミッタの構成は図示していないが、バックライト駆動信号算出回路２２に、バックライト駆動信号のフレーム間差分算出手段と、上限値を設定したレジスタと、両者の比較回路を用意することで実現できる。またソフトウェアであるならば、ＩＦ文等を用いて上限値との比較判断を行うことで実現できる。いずれの構成においても上限値は任意に設定することができる。
【００５４】
また画像メモリ２１に複数枚の画像データを画面メモリに蓄積することで、バックライト駆動信号算出回路２２は、実際の表示出力に先立つ複数のバックライト駆動信号を算出できる。ここで算出したバックライト駆動信号の時間的変化が大きい場合には、そのバックライト駆動信号算出回路２２は、予め上限値を超えないようにバックライト駆動信号を修正することができる。パネル駆動信号算出回路２３は、入力ＲＧＢ信号を目標信号として、その修正済みのバックライト駆動信号を参照してパネル駆動信号を算出する。このようにして本発明は、バックライト駆動信号の時間的変化量に上限を設けることで、表示装置の時間応答特性に依存する画質劣化を低減する効果を実現できる。
【００５５】
一方、信号変換装置１と表示装置２は、それぞれが分担する信号処理手段の構成を変えても良く、それにあわせて両者を接続する伝送装置３の信号形式を変化させる。ここでは、図４に示す２種の分担方法について説明する。
【００５６】
図４（１）は、パネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４を最終段階まで算出してから、伝送装置３を用いて信号変換装置１から表示装置２へ伝える構成を示している。ここで前記したように、パネル駆動信号１３は入力映像信号１０とは信号形式およびデータ量が異なる。このため、信号変換装置１と表示装置２が同一の筐体にある装置構成では伝送装置３をパネル駆動信号１３とバックライト駆動信号１４を結ぶ専用信号線とする。例えば、その伝送装置を構成する信号線は、プリント基板上の配線でよい。
【００５７】
図４（２）は、入力ＲＧＢ信号１２とバックライト駆動信号１４を該伝送装置３を用いて伝送し、受信側の表示装置２において、該入力ＲＧＢ信号１２とバックライト駆動信号
１４からパネル駆動信号１３を算出する構成である。ここで伝送装置３は、入力された映像信号１０と同じ信号形式を利用する。このため、映像信号を構成する画素あるいは帰線期間に、バックライト駆動信号を書き込む。このように本発明は、映像信号１０の伝送フォーマットを維持したままバックライト駆動信号を付け加えて伝送する。入力された映像信号１０の伝送フォーマットを維持していることから、従来の映像信号ケーブルを用いて伝送装置３を構成できる。これは、信号変換装置１と表示装置２が別筐体にある装置構成で、両者をケーブル等で接続する構成に好適となる。ここで表示装置が従来のＣＲＴであっても、その映像信号へバックライト駆動信号を付け加えたままで表示を行うことができる。こうして、上述したように、既存の映像信号の伝送ケーブル等の利用伝送装置３を用いることで、信号変換装置１から表示装置２への信号接続を容易に実現できる効果がある。
【００５８】
図５は、図４（２）の構成で、信号変換装置１と表示装置２が動作する信号処理と伝送のタイミングを示している。ここでは、図中番号の（１）から（３）までが信号変換装置１の役割であり、図中番号（４）が伝送装置３の役割、図中番号（５）から（６）までが表示装置２の役割としている。また、信号変換装置１から表示装置２へ伝送する信号は、バックライト駆動信号と入力ＲＧＢ信号であり、受信側の表示装置２において両者の信号からパネル駆動信号を生成する。図中の番号に沿って説明する。
【００５９】
（１）入力ＲＧＢ信号
入力ＲＧＢ信号１２は、映像信号１０のフレーム周期に従って画面ごとに入力して、画面メモリに蓄積する。
【００６０】
（２）バックライト駆動信号の算出
前記した手順に従って、入力ＲＧＢ信号１２からバックライト駆動信号を生成する。この生成は、入力ＲＧＢ信号１２の入力開始時点から始めて、入力終了後においても、さらなる画面メモリの参照を行う。
【００６１】
（３）入力ＲＧＢ信号とバックライト駆動信号の送信
信号変換装置１ではパネル駆動信号の算出までは行わずに、上記算出したバックライト駆動信号と、画面メモリから読み出す入力ＲＧＢ信号を出力する。ここで、受信側の信号処理手順を考慮して、バックライト駆動信号を入力ＲＧＢ信号に先立って出力する。この効果は後述する。
【００６２】
（４）伝送
伝送装置３による信号の伝送を行う。一般に短距離であるならば伝送遅延は無視できるほどであるが、大画面の映像信号の伝送レートは極めて高くなる傾向にある。伝送遅延の影響（いわゆるスキュー）を減らすには、シリアル伝送路を利用することが望ましい。本発明は後述するように画面データと制御データを単一のフォーマットに組み合わせることを特徴としており、シリアル伝送路を用いるに好適である。また後述するように、このシリアル伝送路は既存方式と互換性を保つことができる。
【００６３】
（５）入力ＲＧＢ信号とバックライト駆動信号の受信
前記（３）と（４）を経由して、バックライト駆動信号と入力ＲＧＢ信号を受信する。ここで、入力ＲＧＢ信号が到着する以前に、バックライト駆動信号を用意することができる。
【００６４】
（６）パネル駆動信号の算出
ここで、バックライト駆動信号を参照しながら、順次に入力する入力ＲＧＢ信号からパネル駆動信号を算出する。ここで、入力ＲＧＢ信号が３種類の信号であり、パネル駆動信号はＲＧＢＷの４種類の信号であることに注目するならば、データ量が３分の４に増加していることが分かる。しかしながら算出後のパネル駆動信号は、表示装置２が備えるパネル駆動回路に即座に伝達することで、新たなデータフォーマットに整理する必要も、またデータ蓄積する必要もない。つまり本発明によれば、上記の３分の４に増加するデータ量の影響が及ぶ範囲を最小限に抑えることができる効果がある。
【００６５】
（７）バックライト駆動信号とパネル駆動信号による表示
伝送装置３を経由して入力したバックライト駆動信号と、前記手順（６）で生成したパネル駆動信号を用いて、それぞれバックライトとパネルを駆動することにより、両者の組み合わせとして表示出力を得る。
【００６６】
また、図６は、映像信号１０に含まれる表示期間と、それに付属する帰線期間を模式的に描いたものである。バックライト駆動信号は、面内において一組、あるいはバックライトの構成に依存して面内を分割する複数組の信号である。一方パネル駆動信号は、面内のサブ画素ごとの信号である。ここで、本来の入力ＲＧＢ信号には含まれず、表示装置を駆動するために、表示画面内の制御信号５３あるいは帰線期間の制御信号５２として新たに設定することができる。本発明は、バックライト光量をフレーム単位で制御するという新たな表示原理を実現するために生まれた新たな課題を解決するための技術であり、また従来型の映像信号との互換性を維持するという課題を解決するものである。
【００６７】
例えば入力ＲＧＢ信号の一部のサブ画素の信号を置き換える、あるいは変調する等の方法で、バックライト駆動信号を書き込むことができる。本来の入力ＲＧＢ信号に画質的な変化をもたらすことなく、新たな信号を重畳することができる。
【００６８】
ところで前記タイミング図で説明したように、バックライト駆動信号と入力ＲＧＢ信号の組み合わせにおいては、バックライト駆動信号を入力ＲＧＢ信号に先立って伝送することになる。図に記載のフレーム帰線期間の制御信号５２は、該フレームの表示画面領域にある入力ＲＧＢ信号よりも時間的に先立って設定できる。一方、図に記載の表示画面内の制御信号５３は、該フレームの表示画面領域にある入力ＲＧＢ信号よりも先立つことができない。これを解決するには、１フレーム周期の先行した該制御信号（バックライト駆動信号）を設定しておき、受信側である表示装置において該制御信号をバックライト駆動信号蓄積回路２４に蓄積することで時間合わせを実現することができる。
【００６９】
これにより、
（Ａ）映像フレームと同期してバックライト駆動信号等の制御信号を伝送することができる。
（Ｂ）既存の映像信号の伝送手段を利用できる。
（Ｃ）映像信号と同等の手段で各種制御信号の読み書きができる。
（Ｄ）映像信号と同じく各種制御信号を画面メモリに蓄積ができる。
（Ｅ）伝送を行うに好適である。
というメリットがある。
【００７０】
本発明は上記メリットを利用することで、例えばパソコン等の信号処理装置を信号変換装置として利用する場合において、表示データと制御データを画面メモリに書き込むことで、従来型の映像信号フォーマットを維持したまま、表示装置に信号出力することができる。一般にパソコンにおいては、画面メモリのアクセスは、ＣＰＵ（セントラル  プロセッシング  ユニット）およびＧＰＵ（グラフィック  プロセッシング  ユニット）から行うことができる。本発明の信号変換装置の機能をこれらのプロセッシングユニットのソフトウェア処理で実行することができる。このような装置構成において、本発明の特徴は、出力する映像信号にバックライト駆動信号が含まれていることとして観察することができる。
【００７１】
なお映像信号の説明においてＲＧＢ（赤青緑）の色種別を用いているが、本発明は色種別を限定するものではなく、例えば輝度と色差の組み合わせ、明度と彩度と色相の組み合わせ、減法混色の原色であるＣＭＹ（シアン，マゼンタ，イエロー）などを利用できることは言うまでもない。また映像信号の伝送・蓄積においてはデータ容量を削減する目的で何らかの圧縮手段を利用する場合がある。本発明は、このような映像信号の圧縮手段と組み合わせて利用できることも言うまでもない。圧縮手段によっては、圧縮データのデータフォーマットが決められている場合があるが、これらを利用することができる。
【００７２】
本発明は、表示装置の機器特性に基づいて、伝送する信号内容を切り換えることができる。また信号内容の切り換えと同時に、伝送手段を介した信号変換装置と表示装置間での信号処理の役割分担を切り換えることができる。また、この切り換えを識別するための信号を、パネル駆動信号とバックライト駆動信号と併せて伝送手段を用いて伝送することができる。これにより、各種の原理に基づく表示装置において、機器接続の互換性を高める効果を実現できる。あるいは、切り換え識別信号を利用することなく、機器接続の互換性を実現することもできる。切り換え識別信号を利用するには、前記した映像フレームへの制御信号の設定と同様に、画面内の画素信号の変調、あるいは帰線期間の信号書き込みなどの方法を利用することができる。
【００７３】
本発明は、前記識別信号を用いて伝送する信号内容を明示的に示すことができる。これは特に伝送手段を介した送信側において、表示装置の表示原理に基づく信号処理を行う場合に、画質向上を実現するために有効となる。ここで、映像信号の加工等を含む高度な信号処理を行ってから表示装置へ信号伝送するために、あらかじめ表示装置の機器特性に関わる情報を設定する手段を用意することができる。該設定手段は、表示装置からの情報受信手段を備えることも、あるいは、該表示装置の利用者による設定であっても良い。
【００７４】
本発明は、しかしながら表示装置の機器特性に関わる情報を入手できない場合には、より互換性を高めるように信号内容を設定することができる。例えば、従来型のＣＲＴ表示装置は、電子ビームの面内走査により各画素位置の蛍光体を励起することにより発光させて表示出力を得る。したがって、映像信号をパネル駆動信号とバックライト駆動信号に分離することは不要であるが、ここで本発明は、入力ＲＧＢ信号とバックライト駆動信号を併せて伝送することができる。この構成において、受信側のＣＲＴ表示装置は受け取った入力ＲＧＢ信号をそのまま表示のための信号と利用することで、表示出力を実現することができる。従来型の表示装置は、識別信号の有無を判断する手段を持たないため、該伝送する信号内容を示す識別信号を設定しておいても、上記動作に支障は生じないことになる。一方で表示装置が、パネル駆動信号とバックライト駆動信号の両者を駆動する装置構成であれば、該識別信号の内容に基づいて、受信した入力ＲＧＢ信号とバックライト駆動信号からパネル駆動信号を生成することができる。このように本発明によれば、新旧の表示装置における動作の互換性を実現できる。
【００７５】
上記のように、伝送手段を介した信号変換装置と表示装置間の伝送する信号内容と動作内容は、互換性を高めるような優先順位をもって判定条件をまとめておくことができる。そして、該判定条件を機器間で守るべきプロトコルとすることで、各種の信号変換装置と表示装置の相互接続の互換性を高めることができる。
【実施例２】
【００７６】
以下図７を用いて信号変換装置及び表示装置の他の実施例について説明します。
【００７７】
図７は、上述した信号変換装置１を、いわゆるパーソナルコンピュータ（パソコン５）で実現する場合の装置構成を示す。また、そのパソコン５で生成した画像データを表示するために、表示装置２を映像信号ケーブル１５を用いて接続する。
【００７８】
パソコン５は、ＣＰＵ１００(セントラル  プロセッシング  ユニット)，ＧＰＵ１０１（グラフィック  プロセッシング  ユニット），システムメモリ１０２，グラフィックメモリ１０３を基本要素として備えており、プログラムで記述した信号処理手順に従って表示データの生成、あるいはテレビ映像信号の受信等の信号処理を行う。プログラムおよびデータはシステムメモリ１０２に配置されて、ＣＰＵ１００による読み書きが行われる。またＧＰＵ１０１は生成したデータをグラフィクメモリ１０３に蓄積したうえで、映像信号のフォーマットおよびタイミングに従って、映像信号ケーブル１５を用いて外部出力する。ここで画素ごとの色信号の並び方は任意であるが、例えば、図８（１）に示すようにＲＧＢの順番とすることができる。
【００７９】
本実施例では、このような装置構成により、外部から入力した映像信号をパネル駆動信号とバックライト駆動信号の組み合わせに分解するだけでなくて、いわゆるコンピュータグラフィックスと呼ばれるようなモデルデータから画素単位の表示データを生成する手順を用いて最初からパネル駆動信号とバックライト駆動信号の組み合わせで生成することが可能である。よってパネル駆動信号を小数部、バックライト駆動信号を指数部とする浮動小数点形式で表すことに相当して、幅広いダイナミックレンジを表示できる特徴がある。
【００８０】
例えば、色信号Ｃを小数部Ａ（１.０ 以下）と指数部（０から２５５の整数）の各８ビットとしてＣ＝Ａ×２B の関係を満たすように両者を組み合わせた１６ビット構成のデータとすることで、指数部Ｂの大きさにより小数部Ａの桁位置をずらすことができるので、ダイナミックレンジを大幅に拡大することができる。
【００８１】
ここでパネル駆動信号とバックライト駆動信号の組み合わせのそれぞれが８ビット信号で、ある場合には、図８（２）に示すパネル駆動信号ＲＧＢと、バックライト駆動信号
ＲｉＧｉＢｉを組み合わせた１６ビットになる。
【００８２】
あるいは、画面全体が一定の範囲内にあるとして、指数部Ｂを、画素ごとではなく画面ごとに用意することができる。例えば図８（３）に示すように、一つのバックライト駆動信号ＲｉＧｉＢｉに、画面内のパネル駆動信号ＲＧＢを組み合わせるデータ形式となる。そして、画面ごとの指数部Ｂを、画面全体のバックライト駆動信号として利用することができる。
【００８３】
本実施例では、この浮動小数点形式データの蓄積あるいは伝送手段を用意する。画素単位に指数部Ｂを用意する場合には、上記数値例を用いれば、画素ごとに１６ビットが必要となる。一方画面単位に指数部Ｂを用意する場合には、画素ごとに８ビットの小数部、画面ごとに８ビット指数部となる。
【００８４】
このように、浮動小数点形式の映像信号を機器間で伝える伝送装置を構成することで、その浮動小数点形式の映像信号が有するダイナミックレンジを表示装置において利用できる効果がある。本発明は、映像信号を浮動小数点形式で伝達する伝送装置を特徴の一つとする。また、表示画面内に表示装置側で解釈して利用するための制御信号を書き込むことも、該手順をプログラムで記述することで容易に実現できる。該プログラムを実行するのは、ＣＰＵ１００あるいはＧＰＵ１０１のいずれであっても良い。パソコン５が備えるメモリの容量に依存して、複数フレームのデータを蓄積することができることから、該制御信号は該メモリ上に蓄積した任意フレームの任意アドレス（すなわち任意の画素）に書き込むことができる。言い換えるならば、該プログラムで記述する処理手順による画面の帰線期間へのデータ書き込みは困難であることから、画面内のデータとして書き込むことが解決策となる。
【００８５】
ここで制御信号の書き込みは、その制御信号と同期する画面内の複数画素に分散させる。さらに、時間的に連続するフレーム間で分散画素の選択を変化させる。このようなフレーム間相関を低く抑える分散画素の選択方法と、制御信号の書き込み方法を採用することで、視覚的に識別が困難とする。分散画素の選択方法としては、乱数発生手段を用いて決めるフレーム毎に異なる画素位置とすることで、フレーム間の画素位置の相関性を低くすることができる。あるいは、画面内の映像信号の変化が大きい画素位置とすることで、制御信号の書き込みによる信号変化を識別しにくくすることができる。あるいは、画面の４辺に位置する画素を定常的に利用することもできる。これらの画素位置は、制御信号の書き込み手段と読み込み手段の双方において、共通に算出できるようにする。
【００８６】
次に制御信号の書き込み方法の装置構成例を図９を用いて説明します。
【００８７】
信号送信相違２０１と信号受信装置２０は、映像信号と制御信号を伝送手段２０７を介在させて伝送する構成となっている。制御信号の書き込み方法と読み出し方法は可逆的な動作であり、構成要素もほど同じになる。まず画面データを蓄積するグラフィックメモリ２０３を備えて、制御信号の読み書き手段２０４を用いて制御信号の読み書きをする。基本的には、信号送信装置２０１では制御信号の書き込みのみ、信号受信装置２０２では制御信号の読み出しのみの動作で良いので、それぞれに専用手段を用意しても良い。制御信号の読み書きをする画素位置を設定するために、グラフィックメモリ２０３のメモリアドレスを管理する手段を備える。そして出力手段２０５と入力手段２０６は、伝送手段207を用いて接続する。
【００８８】
まず既に制御信号の書き込み位置が決まっているとする。そしてその画素位置には、１ビットの信号を書き込むとする。その画素位置に隣接する複数の画素から、その画素の規準信号を算出する。そして、その規準信号の最小ビットを、制御信号の１ビットで置き換える。一方読み込み手段においては、画素位置と書き込みビット数は共通に設定されているとして、実際の画素信号と、隣接画素からの規準信号との差分から、設定した制御信号を復元することができる。このような書き込みと読み込みを８箇所で行うことで８ビットの制御信号を画面データを用いて伝送することができる。最小ビットの書き換えであり、またフレーム毎に画素位置を変えることで画質への影響を少なく抑えることができる。また上記手順は、ハードウェアあるいはソフトウェアのいずれでも実現できることは言うまでもない。
【００８９】
例えば、信号送信装置２０１がパソコン、信号受信装置２０２が液晶パネル、と分割する場合に、上述した信号処理をパソコンのソフトウェアにより記述および動作させて、その信号処理結果である映像信号と制御信号を液晶パネル側に伝送して表示させることができる。なお制御信号の書き込みは、その制御信号と同期するフレームに先立つフレームに対して行うことができる。この書き込みフレームのずれ量は、送信側と受信側で共通にすることで、同期を維持することができる。これにより、フレームの映像信号の受信に先立って、そのフレームの制御信号を予め受信することができて、これによりそのフレームの映像信号の受信に先立ってその制御信号を用いた信号処理の準備を完了させることができる。
【００９０】
例えば、パソコンにおける表示データの生成と蓄積はメモリを利用して行う。ここで、メモリの構成は一般にＲＧＢ３種類、あるいは合成処理に利用するための透過率制御のα値を加えたＲＧＢα４種類を単位として、ソフトウェアによる読み書き行っている。
【００９１】
本発明は、ＲＧＢα４種類のデータを上記のメモリ構成を利用して読み書きすることを特徴とする。説明のため各信号がバイト単位であるとする。
【００９２】
ここで図１０に示すように、ＲＧＢ３種類データは１画素が３バイト、ＲＧＢＷ４種類データは１画素が４バイトとなることから、３と４の最小公倍数である１２バイトの中に、ＲＧＢ画素ならば４個であるメモリ領域に、ＲＧＢＷ画素３個を配置することができる。このような関係を用いて、画面メモリにおける画素位置と画素内の色信号の順序を算出するアドレス管理手段を用意することができる。そして図１０(１)に示すように、ＲＧＢメモリ１１０とＲＧＢＷメモリ１１１は物理的には同じとしながら、そのメモリに書き込む色信号のアドレス管理することにより、ＲＧＢ画素とＲＧＢＷ画素を切り換えて読み書きすることができる。これにより、従来にＲＧＢ３種類のデータを読み書きするメモリを用いながら、ＲＧＢＷ４種類のデータを読み書きすることができる。そのメモリに蓄積した信号を伝送する場合においても、上記メモリ内の画素配置と同様にして、ＲＧＢ３種類の信号伝送手段利用しながら、ＲＧＢＷ４種類の色信号を伝送することができる。一方
ＲＧＢα４種類のデータを蓄積および伝送する構成においては、図１０（２）に示すようにそのα信号をＷ信号に置き換えることで、ＲＧＢＷ４種類の信号の蓄積伝送を実現できる。
【００９３】
パソコンの装置構成において、画像データ生成するソフトウェア，画像データを蓄積する画面メモリ，画像データを出力するビデオ信号出力手段、を組み合わせることで、RGB３種類データとＲＧＢＷ４種類データを切り換えて処理実行することができる。ここで、画像データの形式が、ＲＧＢ３種類データあるいはＲＧＢＷ４種類データを識別する符号を、その画像データに付加する。この識別符号の付加方法は、上述した制御信号の付加方法と同様に実現できる。受信装置のパネル機能と、該受信する識別信号を照合して、破綻無いように動作を切り換えることができる。例えば画像データがＲＧＢＷで、パネル画素構造がＲＧＢである場合には、受信側の信号変換によりＲＧＢＷからＲＧＢ信号を生成して表示する。あるいは画像データがＲＧＢで、パネル画素構成がＲＧＢＷである場合には、受信したＲＧＢＷからＲＧＢのみを抽出して、ここで必要であれば上述した画質演出係数などを掛け合わせてから、表示することもできる。
【００９４】
これにより、既存のパソコン装置構成を用いながら、本発明の特徴であるデータフォーマットを有する映像信号を出力することができる。また、ＲＧＢ３種類の信号を伝送することを前提に開発製品化された伝送手段を用いながら本発明のＲＧＢＷ４種類の信号を伝送できることに着目するならば、その伝送手段は従来の有線あるいは無線による伝送手段であってもよく、あるいは伝送手段の代わりにハードディスク，ＤＶＤ等の蓄積手段を利用することもできる。このような映像信号の蓄積手段を利用するならば、映像信号の表示タイミングに依存することなく、制御信号の算出および書き込みを実行することができる。
【００９５】
また、あらかじめ複数フレームに渡るバックライト駆動信号を算出しておくことで、事前にバックライト駆動信号の時間的変化を観察することでフレーム間のバックライト光量の変化に上限を設けることができる。また、該算出済みのバックライト駆動信号を用いて表示時においてパネル駆動信号を算出するような時間的な負荷分散を行うことができる。
【００９６】
このようにして本発明の特徴である制御信号を書き込んだ映像信号を、既存の映像信号と互換なフォーマットおよびタイミングで出力することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、液晶表示装置を駆動する色信号の変換方法および変換装置に関するものであり、テレビジョン受像機，プロジェクタ，パソコンに接続するモニタ表示装置，パソコンによるテレビ受信を行ういわゆるパソコンテレビ，ゲーム装置、等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る信号変換装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る信号変換装置の信号処理手順の説明をする図である。
【図３】本発明に係る信号変換装置の回路構成の一実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る信号変換装置と表示装置間の伝送装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る信号変換装置の処理手順のタイミングの説明をする図である。
【図６】本発明に係る信号変換装置で伝送する信号フォーマットの一例を示す図である。
【図７】本発明に係る信号変換装置の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明に係る信号変換装置で伝送する浮動小数点形式の一データ例を説明する図である。
【図９】本発明に係る信号変換装置の制御信号の読み書きする一構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る信号変換装置の画面メモリのアドレス管理を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…信号変換装置、２…表示装置、３…伝送装置、５…パーソナルコンピュータ（パソコン）、１０…映像信号、１１…表示出力、１２…入力ＲＧＢ信号、１３…パネル駆動信号、１４…バックライト駆動信号、２１…画面メモリ、２２…バックライト駆動信号算出回路、２３…パネル駆動信号算出回路、２４…バックライト駆動信号蓄積回路、２５…パネル駆動回路、２６…パネル、２７…バックライト駆動回路、２８…バックライト、３０…仮照明算出回路、３１…Ｗ信号算出回路、３２，３３，３４…入力ＲＧＢ信号、５０…映像信号帰線期間、５１…映像信号表示期間、５２，５３…制御信号、１００…ＣＰＵ
（セントラル  プロセッシング  ユニット）、１０１…ＧＰＵ（グラフィック  プロセッシング  ユニット）、１０２…システムメモリ、１０３…グラフィックメモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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