JP4944461B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は，画像表示装置に関する。

特許文献１には，３原色信号を多原色信号に変換する時，伝送されてきた３原色信号の色度図上の位置を判定し、その結果により多原色中から３つの色を選択して多原色信号を出力する方法が開示されている。

また，特許文献２には、４以上の多元色の表示原色によるディスプレイホワイトを具現化するための色信号処理装置が開示されている。

一般に，３原色信号を多原色信号に変換する場合，色分解の解は複数存在することが知られているが、上記特許文献１及び２記載の変換方法においては、画素位置や表示フレームに依らず予め選択された複数解の中の一つの解を用いて原色信号を生成している。
特開平０６−２６１３３２号公報 特開２００３−２０８１５２号公報

一般に流通している表示装置においては、３つの原色によって多様な色を表現するように構成されている。４以上の原色を用いることで、例えば、再現できる色域を拡大することができる。４以上の原色を用いる場合であっても、色域上の各色は、４つの原色をすべて使って表示する必要はなく、３つ以下の原色によって表示することができる。

本願発明者は、４つ以上の原色を用いる表示装置においては特有の視覚妨害が発生することを見出した。

本願発明は４つ以上の原色を用いる表示装置において画質の低下を抑制することもしくは画質を向上することを目的とする。

上記目的は以下の画像表示装置によって達成される。すなわち、
複数の画素を有する画像表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、４色以上の原色にそれぞれ対応するサブ画素を有しており、
前記複数の画素は、同じ色に対応するサブ画素が第１の方向に並ぶように規則的に配置されており、
画素で表示する色を指定する入力信号に基づいて、画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生する信号処理を行う信号処理回路と、
制御回路と、
を有しており、
前記制御回路による制御によって、
第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件が選択され、
該第１の画素と前記第１の方向に隣接する第２の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第２の画素を構成するサブ画素のうちの前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件が選択される、
画像表示装置である。

なお、画素で表示する色を指定する入力信号としては、三刺激値を好適に用いることができる。ＲＧＢ信号や、色差信号を用いることもできる。ＲＧＢ信号や、色差信号を入力信号として用いる場合は、それらの信号を三刺激値に変換してから４色以上の原色に対応する信号に分解する信号処理を行う構成が好適である。

なお、また、全ての隣接画素において、
「第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件が選択され、
該第１の画素と前記第１の方向に隣接する第２の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第２の画素を構成するサブ画素のうちの前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件が選択される」
という要件を満たす必要はない。少なくとも画像を構成する一部における隣接画素間で上記要件を満たすよう上記制御回路は制御を行うものであればよい。また、第１の画素と第２の画素とは常に固定されている必要はない。ある画像（フレーム）を形成する際に、その画像を構成する一部の画素が上記第１の画素及び第２の画素として上記要件を満たす。そして、その後（その次）のフレームを形成する際には、先のフレームにおいて上記要件を満たした画素（第１及び第２の画素）とは異なる画素が第１及び第２の画素として上記要件を満たすようにすることも本願発明は含んでいる。

また制御回路においてランダムな選択を行った結果として、少なくとも一部の隣り合う画素が上記第１及び第２の画素の要件を満たすものも本願発明は含んでいる。

全ての隣り合う画素が各発明における第１の画素，第２の画素としての要件を満たす必要はないこと、及び、第１の画素と第２の画素は固定的に設定されるものではないことは以下の各発明においても同様である。

また以下の構成も採用できる。即ち、
複数の画素を有する画像表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、４色以上の原色にそれぞれ対応するサブ画素を有しており、
画素で表示する色を指定する入力信号に基づいて、画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生する信号処理を行う信号処理回路と、
制御回路と、
を有しており、
前記制御回路による制御によって、
第１の画像を形成するために、第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件が選択され、
前記第１の画像と時間的に隣接して形成される第２の画像を形成するために、該第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件が選択される、画像表示装置である。

またそれらの発明において、前記信号処理回路は、前記特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件で信号処理を行う第１の回路と、前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件で信号処理を行う第２の回路と、を有しており、
前記制御回路は、前記信号処理回路が有する前記第１の回路と前記第２の回路を選択的に指定する構成を好適に採用できる。

選択的な指定とは、例えば、第１の回路、第２の回路がそれぞれ出力する信号のうちのいずれかを選択することで行うことができる。または、第１の回路、第２の回路のうちのいずれかからは信号を出力させ、他方からは出力させないにように指定することもできる。なお、４色以上の原色を第１番目の原色から第ｎ番目の原色とするとき、以下の様に構成すると好適である。

第１番目の原色を使用しない条件で信号処理を行う第１の回路（第１の原色以外の少なくとも３つの原色を使用する条件で信号処理を行う第１の回路）。

第２番目の原色を使用しない条件で信号処理を行う第２の回路（第２の原色以外の少なくとも３つの原色を使用する条件で信号処理を行う第２の回路）。
・・・
第ｎ番目の原色を使用しない条件で信号処理を行う第ｎの回路（第ｎの原色以外の少なくとも３つの原色を使用する条件で信号処理を行う第ｎの回路）。

をそれぞれ設ける構成を好適に採用できる。

なお、本願において原色としては種々の色を採用することができる。具体的には、複数の原色の光が視覚的に合成されることによって様々な色が知覚できるように原色を選択する。例えば、赤、青、緑、シアンを用いることができる。

また、画素の位置情報に応じて前記信号処理の条件の選択が行なわれる構成、乱数を使用して前記信号処理の条件の選択が行なわれる構成、表示するフレームの情報に応じて前記信号処理の条件の選択が行なわれる構成を採用できる。

本願発明によって画質の低下を抑制、もしくは画質を向上することができる。

同じ色の画素が連続する画像、もしくは画素間での色の差の小さい画像、において、特にはそれらの画像が静止画像であるばあいにおいて上記課題は顕著になるが、本願発明によって画質の低下を抑制することが可能になる。

前述したように並置加法混色により多原色（Ｎ原色）を表示するディスプレイでは、サブ画素数が多原色数分（Ｎ個）であるため、１画素の面積が大きくなる。このため，使用者にサブ画素構造が見えやすく、その結果縦筋などの画素構造による視覚妨害を起こしやすい。この点を具体的に説明すると、
たとえば，水平方向に隣接配置されたＲＧＢＣの４原色のサブ画素で１画素を構成した縦ストライプ配列（第１の方向が画面の縦方向）のディスプレイで，ある表示領域を色Ｔで塗りつぶす（即ち、垂直方向に同一の表示色を表示する）場合を考える。

色ＴがＲ，Ｇ，Ｂの３色に色分解１として分解できた場合，この表示領域においてはＣが非点灯であるため，図８に示したように、ストライプ状の非点灯画素の存在によりこの表示領域に縦縞が見えやすくなる（斜線のサブ画素が非点灯画素を示す）。これは同じ色のサブ画素が縦方向に並ぶ配置に限る課題ではない。例えば、上下に互いに隣接する各画素において、同じ色のサブ画素が、ｐを２よりも大きい整数として１／ｐピッチ（１ピッチは１画素の水平方向の幅）ずれた配置を採用できる。この場合は、非点灯のサブ画素が斜め方向（第１の方向）にならぶことになり、斜めの縞が見え易くなる。

また１画素のサブ画素を縦方向に配置した場合にも同様の視覚妨害が発生し得る。

本実施形態によれば、色ＴがＲ，Ｇ，Ｃを用いた別の色分解２が可能である場合に、色分解２と色分解１とを併用してこの表示領域を表示することにより、サブ画素の発光パターンが同一の表示色の表示領域内で異なる。これにより色再現の不連続性が軽減され視覚妨害が低減する。その結果、高画質化を図ることが可能であるとともに、色再現の安定性が改善される。

ディスプレイでは，色の滑らかな変化が重要である。本実施形態によれば、多原色ディスプレイにおける表示色の連続性を保持できるので、表示装置の表示特性ばらつきの許容度が広げられ、製造コストを削減できる。

以下本発明の実施の形態について説明する。

本発明の画像表示装置は，マトリクス画素からなる液晶表示装置、プラズマ表示装置、電子線表示装置などを包含しており，並置加法混色によってカラー表示を行う画像表示装置が好ましい。

図１において、入力Ｍ刺激値信号１０（Ｍ≧３、Ｍは正数）は、ある一画素の色情報を表す信号である。

色分解手段２０は信号処理回路であり，第１の回路から第ｎの回路に相当する、複数の色分解器２００からなり、それぞれの色分解器２００から入力Ｍ刺激値信号１０を色分解したＮ原色信号を出力する。

ここでＮ＞Ｍであるので，色分解の解は不定となるが，適切な異なる制約条件をそれぞれの色分解手段に付加して，異なる解を得るように設定するのが好ましい。適切な異なる制約条件としては，特定の原色信号を使わない条件，特定の原色値を強める条件，などを設定することができる。

また，上記制約条件下でＮ原色信号値の解が存在しなければ，色分解手段２００のＮ原色信号の少なくとも１つが実現不可能な値（負の値、最大強度を越えた値）となる。

入力Ｍ刺激値の表示情報３０は、画面上の水平・垂直位置情報を含む表示画素位置情報や表示フレーム情報からなり、色分解選択手段４０に供給される。これらの情報は，必ずしも正確な位置情報，フレーム情報である必要はなく，その下位数桁などの部分情報を用いてもよい。

色分解選択手段４０は、色分解手段２０から出力される複数の異なる色分解の解から１つを選択し出力する。選択方法は選択手段の内部で生成する乱数情報に基づいて選択する場合，表示画素位置情報に基づいて選択する場合，表示フレーム情報に基づいて選択する場合がある。

ここで色分解の解とは、以下の方程式を解いて得られる解である。

ここで

は，入力Ｍ値信号

を要素とするベクトル。

Ｉは、

をたとえばＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系に変換する３行Ｍ列の行列

は，出力Ｎ値信号

を要素とするベクトル。

Ｏ^−１は、

をたとえばＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系値に変換する３行Ｎ列の行列Ｏ

の逆行列である。

この逆行列を周知の方法により、所定の制約条件を付与して求めたものが解である。

選択した色分解に解が存在しない場合，次々と別の色分解の解を探索し，可能解を得るように構成するのが望ましい。すべての色分解を探索して解がえられなければ，たとえば負の値などのエラー値を出力する。

Ｎ原色カラー画像表示手段５０は、Ｎ原色のサブ画素により１カラー画素を構成している表示手段であり、色分解選択手段４０が出力するＮ原色信号を入力して画素を点灯させる。

以下，具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

［実施例１］
本実施例は，入力３刺激値信号、４色分解器、４原色表示の場合の具体例である。

従って、図１において、Ｍ＝３、ｋ＝Ｎ＝４とした例である。

３刺激値としては，Ａｄｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ社提唱の広い色域を持ったカラースペースである
ＡｄｏｂｅＲＧＢ値（原色点：Ｒ（ｘ＝０．６４，ｙ＝０．３３），Ｇ（ｘ＝０．２１，ｙ＝０．７４），Ｂ（ｘ＝０．１５，ｙ＝０．０６）と基礎刺激（Ｄ６５光源）を用いる。

４原色の色度値としては，図２に示すように，ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ）方式の３原色ＲＧＢ値、及び、
第４原色値（原色点：Ｃ（ｘ＝０．１４，ｙ＝０．３３））を用いる。

ＥＢＵ方式の３原色ＲＧＢ値は原色点：Ｒ（ｘ＝０．６４，ｙ＝０．３３），Ｇ（ｘ＝０．２９，ｙ＝０．６０），Ｂ（ｘ＝０．１５，ｙ＝０．０６），基礎刺激（Ｄ６５光源）である。

このような４原色カラー表示装置に対しては，図１で行う複数の色分解は，計算の簡便さを目的として，４原色中３原色を用いた４つの色分解器２００で行う。

たとえば，色分解器１では原色ＲＧＢを使った色分解、色分解器２では原色ＧＣＲを使った色分解、色分解器３では原色ＣＢＧを使った色分解、色分解器４では原色ＢＲＣを使った色分解を行う。色分解器１が出力する信号は、Ｒのサブ画素とＧのサブ画素とＢのサブ画素の明るさをそれぞれ指定する信号の組である。ある画素の表示を行うときに、色分解器１が出力する信号が選択される場合は、Ｃのサブ画素は使用されない（非点灯）。色分解器２が出力する信号は、Ｇのサブ画素とＣのサブ画素とＲのサブ画素の明るさをそれぞれ指定する信号の組である。ある画素の表示を行うときに、色分解器２が出力する信号が選択される場合は、Ｂのサブ画素は使用されない（非点灯）。色分解器３が出力する信号は、Ｃのサブ画素とＢのサブ画素とＧのサブ画素の明るさをそれぞれ指定する信号の組である。ある画素の表示を行うときに、色分解器３が出力する信号が選択される場合は、Ｒのサブ画素は使用されない（非点灯）。色分解器４が出力する信号は、Ｂのサブ画素とＲのサブ画素とＣのサブ画素の明るさをそれぞれ指定する信号の組である。ある画素の表示を行うときに、色分解器４が出力する信号が選択される場合は、Ｇのサブ画素は使用されない（非点灯）。

また本実施例では，表示情報３０は，表示画素位置情報として、入力３刺激値信号１０の水平・垂直位置情報（ＩＸ，ＩＹ）の最下位１ビットを供給する。これは，色分解手段２０が４つの解に基づいた信号を出力するので，その選択に必要十分な情報となる。

色分解選択手段４０は，図４のフローチャートで示される動作を行う。

色分解選択手段の動作が開始すると，まず，Ｓｔｅｐ１で選択し得る色分解手段の数，Ｎｍａｘを設定する。

続いて，Ｓｔｅｐ２で表示画素位置情報Ｉ１，Ｉ２を入力する。本実施例ではＩ１，Ｉ２は１ビット情報としている。

続いて，Ｓｔｅｐ３で色分解選択番号ＫをＩ１，Ｉ２，Ｎｍａｘから乱数発生により生成する。発生する乱数は，０からＮｍａｘを越えないものとし，本実施例の場合，Ｋは，０，１，２，３のいずれかが出力される。

続いて，Ｓｔｅｐ４で色分解探索回数Ｎを１に初期化する。

続いて，Ｓｔｅｐ５で，色分解選番号Ｋで示される色分解要素Ｒ（Ｋ），Ｇ（Ｋ），Ｂ（Ｋ），Ｃ（Ｋ）が有効かどうかを判定する。無効な解であれば，色分解要素のどれかが負の値もしくは最大強度を越える値になるので，色分解要素の最小値が０以上であるかもしくは最大許容値を越える値があるかを判別すればよい。

Ｓｔｅｐ５の判別結果が真であれば，Ｓｔｅｐ１１で色分解番号Ｋで示される色分解要素が出力され，色分解選択手段４０の処理は終了する。

Ｓｔｅｐ５で，偽と判定されれば，次の色分解選択手段の解の選択動作に移る。

Ｓｔｅｐ６で，色分解探索回数Ｎをインクリメントし，Ｓｔｅｐ７で，それが，選択し得る色分解手段の数Ｎｍａｘを越えないか判定する。

これが偽であれば，Ｓｔｅｐ１０へ移動し，エラー状態を出力する。

これが真であれば，次の色分解選択番号をＳｔｅｐ９で計算し，Ｓｔｅｐ５にジャンプする。

以上が本実施例の色分解選択手段４０の動作である。

次に、色分解の動作をさらに図５を用いて説明する。

図５に示す表示画素位置情報，色度値を持つ入力３刺激値信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が入力した場合を考える。

これらは図６に示すように隣接する画素で，色度値が近い入力信号である。

表示画素位置情報は，水平，垂直ともに最下位の１ビットが画素位置情報として使われ，上述した色分解選択手段４０の動作のステップ３で選択番号Ｋに変換される。

入力３刺激値信号は，色分解手段２０により，４つの色分解器２００に供給され，その結果が図５の色分解として，解が得られたものを○印，得られなかったものを×印で示されている。

色分解選択手段４０は，選択番号Ｋと色分解結果により，色分解器４０の出力を選択する。これを図５で選択色分解として示した。

４原色カラー画像表示手段５０は，選択された色分解の結果に基づいて表示する。図７は模式的に表示状態を示したものであり，斜線で示した非点灯サブ画素の位置が拡散される。

本実施例では、４原色カラー表示装置に対して、計算の簡便さを目的として、４原色中３原色を用いた色分解を開示したが、４原色すべてを用いた色分解器２００において異なる色分解を行うことも可能である。

また色分解器を一つだけ使用し、画素の位置に応じてその色分解器でもちいるマトリックス演算のパラメータを変更することによって、画素に応じて色分解の条件を選択する様にしてもよい。

［実施例２］
実施例１では、非点灯サブ画素を空間的に拡散することにより、視覚妨害を解消したが、本実施例では、時間的に拡散することにより視覚妨害を解消するものである。

実施例１と同様に、４つの隣接画素に対して、ほぼ同一色を表示するＳ１〜Ｓ４の入力３刺激値信号が色分解手段２００に入力し、色分解の解が得られた色分解器２と３の出力が色分解選択手段４０に入力される。このとき表示情報３０としては、表示フレーム情報が入力され、例えば偶数フレームで「０」、奇数フレームで「１」の値をもつ１ビットの情報である。色分解選択手段４０からは、偶数フレームでは色分解器２の出力が、奇数フレームでは色分解器３の出力がそれぞれ選択されて出力される。その結果、３原色カラー画像表示手段５０にはフレーム毎に非点灯サブ画素の位置が異なる画像が表示される。

本発明の画像表示装置のブロック図である。 出力４原色の色度を説明するための色度図である。 色分解を説明するための色度図である。 色分解選択手段の動作を説明するためのフローチャートである。 実施例１の色分解処理の詳細を示す説明図である。 実施例１の画素配置を説明するための模式図である。 実施例１の表示状態を示す模式図である。 従来例の表示状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ 入力Ｍ値刺激信号
２０ 色分解手段
３０ 画素位置情報
４０ 色分解選択手段
５０ Ｎ原色カラー画像表示手段
２００ 色分解器

Claims (6)

1. 複数の画素を有する画像表示装置であって、
   前記複数の画素のそれぞれは、４色以上の原色にそれぞれ対応するサブ画素を有しており、
   前記複数の画素は、同じ色に対応するサブ画素が第１の方向に並ぶように規則的に配置されており、
   画素で表示する色を指定する入力信号に基づいて、画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生する信号処理を行う信号処理回路と、
   制御回路と、
   を有しており、
   前記制御回路による制御によって、
   第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件が選択され、
   該第１の画素と前記第１の方向に隣接する第２の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第２の画素を構成するサブ画素のうちの前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件が選択される、
   画像表示装置。
2. 複数の画素を有する画像表示装置であって、
   前記複数の画素のそれぞれは、４色以上の原色にそれぞれ対応するサブ画素を有しており、
   画素で表示する色を指定する入力信号に基づいて、画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生する信号処理を行う信号処理回路と、
   制御回路と、
   を有しており、
   前記制御回路による制御によって、
   第１の画像を形成するために、第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件が選択され、
   前記第１の画像と時間的に隣接して形成される第２の画像を形成するために、該第１の画素を構成する各サブ画素の明るさを指定する信号を発生させるときの前記信号処理の条件として、該第１の画素を構成するサブ画素のうちの前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件が選択される、
   画像表示装置。
3. 前記信号処理回路は、前記特定の色に対応するサブ画素を使用しない条件で信号処理を行う第１の回路と、前記特定の色に対応するサブ画素を使用する条件で信号処理を行う第２の回路と、を有しており、
   前記制御回路は、前記信号処理回路が有する前記第１の回路と前記第２の回路を選択的に指定する請求項１もしくは２に記載の画像表示装置。
4. 画素の位置情報に応じて前記信号処理の条件の選択が行なわれる請求項１に記載の画像表示装置。
5. 乱数を使用して前記信号処理の条件の選択が行なわれる請求項１に記載の画像表示装置。
6. 表示するフレームの情報に応じて前記信号処理の条件の選択が行なわれる請求項２に記載の画像表示装置。

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