JP2008176247A - 透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶パネルとバックライトとを備えた透過型液晶表示装置において、液晶パネルは、1画素が、赤(R)、緑(G)、青(B)、および白(W)の4サブピクセルに分割されている液晶パネル14とする。また、バックライトは、発光輝度を制御可能な白色バックライト16とする。さらに、原入力信号である第1RGB入力信号は、彩度低減部11によって彩度低減処理が施されて第2RGB入力信号とされた後、該第2RGB入力信号に基づいて出力信号生成部12において透過率およびバックライト値が求められる。
【選択図】図1
Description
(A) バックライト上限値MAXwを
MAXw=MAX×BlRatio
の式により算出し、
MAXw<maxRGB−minRGB
を満たす注目画素データを輝度および彩度が高い画素データとして抽出する。
MAX:彩度低減処理を行わない場合のバックライト値の上限値
WR:白色輝度比
BlRatio:バックライト値設定率(1/(1+WR)≦BlRatio≦1.0)
maxRGB=max(Ri,Gi,Bi)
minRGB=min(Ri,Gi,Bi)
Ri,Gi,Bi(i=1,2,…,Np):第1入力RGB信号における注目画素のRGB値
Np:入力画像の画素数
max(A,B,...):A,B,...の最大値
min(A,B,...):A,B,...の最小値
とする。
(B) 抽出された画素データに対して、
Rsi=α×Ri+(1−α)×Yi
Gsi=α×Gi+(1−α)×Yi
Bsi=α×Bi+(1−α)×Yi
の式により彩度低減処理後の画素データを求める。
Rsi,Gsi,Bsi(i=1,2,…,Np):第2入力RGB信号における彩度低減処理後の注目画素のRGB値
Yi(i=1,2,…,Np):注目画素の輝度
α=MAXw/(maxRGB−minRGB)
とする。
(A) W透過量(Wtsi)を、
Wtsi=min(maxRGBs/(1+1/WR),minRGBs)
の式により算出する。
maxRGBs=max(Rsi,Gsi,Bsi)
minRGBs=min(Rsi,Gsi,Bsi)
とする。
(B) RGB透過量(Rtsi,Gtsi,Btsi)を、
Rtsi=Rsi−Wtsi
Gtsi=Gsi−Wtsi
Btsi=Bsi−Wtsi
の式により算出する。
(C) バックライト値(Wbs)を、
Wbs=max(Rts1,Gts1,Bts1,Wts1/WR,
...
RtsNp,GtsNp,BtsNp,WtsNp/WR)
の式により算出する。または、Wサブピクセル透過量を使わずに、
Wbs=max(Rts1,Gts1,Bts1,
...
RtsNp,GtsNp,BtsNp)
の式により算出する。
(D) RGBW透過率(rsi,gsi,bsi,wsi)を、
rsi=Rtsi/Wbs
gsi=Gtsi/Wbs
bsi=Btsi/Wbs
wsi=Wtsi/Wbs/WR
の式により算出する。
=maxRGBsi/(1+1/WR)>minRGBsi
このため、ある注目画素において、minRGBsi≧maxRGBsi/(1+1/WR)が成立する時のみ、該注目画素における必要最小限のバックライト値が、上記の考えに基づいてmaxRGBsi/(1+WR)に設定される。
尚、ここでいうMAXは、入力RGB信号の上限値を指すが、一意の値ではなく複数の値が考えられる。すなわち、MAXの下限値は、入力RGB信号の全てのRGB値の最大値(MAXi)となる。これは、MAXをMAXiより小さな値にすると、所望のバックライト値にすることを保障できないからである。一方、MAXの上限値は、入力RGB信号の取り得る値の最大値(MAXs)となる。これは、MAXをMAXsより大きくしても、意味がないからである。
MAXs=2Bw−1
で表される。例えば、Bwが8の場合、MAXsは28−1=255となる。よって、有効なMAXの範囲は、
MAXi≦MAX≦MAXs
で表される。
ただし、上記(2)式において、
maxRGB=max(Ri,Gi,Bi)
minRGB=min(Ri,Gi,Bi)
である。
Gti=Gi−Wti …(4)
Bti=Bi−Wti …(5)
RGBW透過量Rti、Gti、Bti、Wtiの取り得る範囲は、RGB透過量の場合、0以上、かつバックライト上限値MAXw以下で、W透過量の場合、RGBよりも白色輝度比WR倍明るく光るため0以上、かつバックライト上限値のWR倍以下となり、下記の(6)〜(9)式となる。
0≦Gti≦MAXw …(7)
0≦Bti≦MAXw …(8)
0≦Wti≦MAXw×WR …(9)
ここで、RGB透過量Rti,Gti,Btiの全てが0以上となる条件、すなわち、
0≦min(Rti,Gti,Bti)
となる条件を考える。上記式を、(3)〜(5)式を用いて変形すると、
0≦min(Rti,Gti,Bti)
=min(Ri−Wti,Gi−Wti,Bi−Wti)
=minRGB−Wti
となる。これより、RGB透過量Rti,Gti,Btiの全てが0以上となる条件は、下記の(10)式となる。
次に、RGB透過量Rti,Gti,Btiの全てがMAXwを超えない条件、すなわち、
max(Rti,Gti,Bti)≦MAXw
となる条件を考える。上記式を、(3)〜(5)式を用いて変形すると、
max(Rti,Gti,Bti)
=max(Ri−Wti,Gi−Wti,Bi−Wti)
=maxRGB−Wti≦MAXw
となる。これより、RGB透過量Rti,Gti,Btiの全てがMAXwを超えない条件は、下記の(11)式となる。
上記(10)式および(11)式より、RGB透過量Rti,Gti,Btiの全てが0以上、かつMAXw以下となる条件は、
maxRGB−MAXw≦Wti≦minRGB …(12)
さらに、上記(9)式および(12)式より、RGB透過量が0以上、かつMAXw以下となり、およびW透過量Wtiが0以上MAXw×WR以下となる条件は、下記の(13)式となる。
≦min(minRGB,MAXw×WR) …(13)
上記(13)式よりWtiが存在するためには、下記(14)式が成立する必要がある。
≦min(minRGB,MAXw×WR) …(14)
上記(14)式を、以下のようにa)〜d)の場合に分けて考える。
a) maxRGB−MAXw≧0、かつ、minRGB≧MAXw×WRの場合
この場合、上記(14)は、
maxRGB−MAXw≦MAXw×WR
maxRGB≦(1+WR)×MAXw
となる。この式は必ず成り立つので、a)の場合は上記(14)は必ず成立する。
b) maxRGB−MAXw≧0、かつ、minRGB<MAXw×WRの場合
この場合、上記(14)は、
maxRGB−MAXw≦minRGB
となる。このため、b)の場合は、
MAXw≧maxRGB−minRGB …(15)
が、上記(14)式が成立するための条件となる。
c) maxRGB−MAXw<0、かつ、minRGB≧MAXw×WRの場合
この場合、上記(14)は、
0≦MAXw×WR
となる。この式は必ず成り立つので、c)の場合は上記(14)は必ず成立する。
d) maxRGB−MAXw<0、かつ、minRGB<MAXw×WRの場合
この場合、上記(14)は、
0≦minRGB
となる。この式は必ず成り立つので、d)の場合は上記(14)は必ず成立する。
Gsi=α×Gi+(1−α)×Yi …(17)
Bsi=α×Bi+(1−α)×Yi …(18)
α=MAXw/(maxRGB−minRGB) …(19)
ただし、上記(16)〜(18)式において、Yiは入力RGB信号(Ri,Gi,Bi)の輝度(例えば、Yi=(2×Ri+5×Gi+Bi)/8)である。
上記(16)〜(18)式が、彩度低減処理前後でRGB信号の輝度および色相を変えないことの証明は以下の通りである。
上記(21)式に、上記(16)〜(18)式を代入すると、下記の(22)のようになる。
=α×Yi+(1−α)×Yi
=Yi …(22)
上記(22)式より、上記(16)〜(18)式を用いた彩度低減処理は、処理前後で輝度を変化させないことが分かる。
但し、
Cb=(maxRGB−Bi)/(maxRGB−minRGB)
Cg=(maxRGB−Gi)/(maxRGB−minRGB)
である。
但し、
Cbs=(maxRGBs−Bsi)/(maxRGBs−minRGBs)
Cgs=(maxRGBs−Gsi)/(maxRGBs−minRGBs)
maxRGBs=max(Rsi,Gsi,Bsi)
minRGBs=min(Rsi,Gsi,Bsi)
である。
(maxRGBs−minRGBs)×60
={(Gsi−Bsi)/(maxRGBs−minRGBs)}×60
=α×(Gi−Bi)/{α×(maxRGB−minRGB)}×60
={(Gi−Bi)/(maxRGB−minRGB)}×60
={(maxRGB−Bi)−(maxRGB−Gi)}/
(maxRGB−minRGB)×60
=(Cb−Cg)×60
=Hi …(25)
上記(25)式より、上記(16)〜(18)式を用いた彩度低減処理は、処理前後で色相を変化させないことが分かる。G値、あるいはB値が最大のときも同様である。
次に、RGB透過量(Rtsi,Gtsi,Btsi)が、下記の(27)〜(29)式によって算出される。
Gtsi=Gsi−Wtsi …(28)
Btsi=Bsi−Wtsi …(29)
そして、バックライト値Wbsは、下記の(30)式によって算出される。
上記アルゴリズムにおいて、A) maxRGBs/(1+1/WR)≦minRGBsの場合と、B)minRGBs<maxRGBs/(1+1/WR)の場合とを考える。
A) maxRGBs/(1+1/WR)≦minRGBsのとき
この場合、上記(26)は、
Wtsi=maxRGBs/(1+1/WR)
となる。しかし、条件A) より、maxRGBs−minRGBs≦maxRGBs/(1+WR)≦MAXwとなり、(15)式が必ず成り立つ。すなわち、輝度および色相が不変で、彩度のみを低減させる彩度低減処理を行った場合、A) maxRGBs/(1+1/WR)≦minRGBsとなることは無い。
B) minRGBs<maxRGBs/(1+1/WR)のとき
この場合、上記(26)は、
Wtsi=minRGBs
となる。したがって、上記(27)〜(29)式は、
Rtsi=Rsi−minRGBs(≦maxRGBs−minRGBs)
Gtsi=Gsi−minRGBs(≦maxRGBs−minRGBs)
Btsi=Bsi−minRGBs(≦maxRGBs−minRGBs)
となる。また、条件B)minRGBs<maxRGBs/(1+1/WR)より、minRGBs<(maxRGBs−minRGBs)×WRとなることから、上記(30)式は、
Wbs=maxRGBs−minRGBs …(31)
となる。
Wbs=MAXw
として、これに、(31)式を代入すると、
maxRGBs−minRGBs=MAXw
となる。これに、(16)〜(18)式を適用すると、
α×maxRGB+(1−α)×Yi−α×minRGB−(1−α)×Yi
=MAXw
α×maxRGB−α×minRGB=MAXw
α×(maxRGB−minRGB)=MAXw
となる。よって、下記の(32)式が導かれる。
ここで、(2)式の関係があるので、上記(32)式は上記(20)式の条件(0<α<1)と合致することになる。すなわち、B) minRGBs<maxRGBs/(1+1/WR)の場合は、輝度および色相が不変で、彩度のみを低減させる彩度低減処理を行うことが可能であり、バックライト値がMAXwになるようなαは、上記(32)式で表される。
...
RtsNp,GtsNp,BtsNp,WtsNp/WR) …(33)
または、バックライト値算出部33において、W透過量算出部31、及びRGB透過量算出部32から出力された画像内の全画素のRGBW透過量のうち、W透過量を除くRGB透過量から、下記の(34)式を用いてその画像におけるバックライト値Wbsを算出することも可能である。これは、前述した方法でW透過量Wtsを求めると、各RGB透過量Rts、Gts、Btsに対して必ずmax(Rts,Gts,Bts)≧Wts/WRとなるためである。
...
RtsNp,GtsNp,BtsNp) …(34)
このバックライト値Wbsは、透過率算出部34へ出力される。透過率算出部34は、W透過量算出部31、及びRGB透過量算出部32から出力されたRGBW透過量、及びバックライト値算出部33から出力されたバックライト値Wbsから、下記の(35)〜(38)式を用いて各サブピクセルの透過率を算出する(S24)。上記S24の処理は、入力RGB信号における画素の数だけ繰り返される。
gsi=Gtsi/Wbs …(36)
bsi=Btsi/Wbs …(37)
wsi=Wtsi/Wbs/WR …(38)
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、出力信号生成部12においてバックライト値およびRGBW透過率を算出する前に、原入力である入力RGB信号に対して彩度低減処理を行うことで、バックライト値を確実に低減させることができる。
α=128/(256−64)=2/3((19)式より)
Y1=(2×R1+5×G1+B1)/8
=(2×160+5×256+64)/8=208
Rs1=α×R1+(1−α)×Y1
=(2/3)×160+(1−2/3)×208=176((16)式より)
Gs1=α×G1+(1−α)×Y1
=(2/3)×256+(1−2/3)×208=240((17)式より)
Bs1=α×B1+(1−α)×Y1
=(2/3)×64+(1−2/3)×208=112((18)式より)
よって、画素Bにおける彩度低減後の入力RGB値は、(176,240,112)となり、このときのバックライト値は128になる。
12,12a,12b 出力信号生成部
13,13a,13b 液晶パネル制御部
14 RGBW液晶パネル(液晶パネル)
15,15a,15b バックライト制御部
16,16a,16b 白色バックライト(アクティブバックライト)
21 バックライト上限値算出部
22 信号変換部
31 W透過量算出部
32 RGB透過量算出部
33 バックライト値算出部
34 透過率算出部
41 入力信号分割部
51 パソコン本体
52 CPU
53 メモリ
54 入出力インタフェース
55 入出力装置
56 記憶媒体
Claims (8)
- 1画素が、赤(R)、緑(G)、青(B)、および白(W)の4サブピクセルに分割されている液晶パネルと、
発光輝度を制御可能な白色アクティブバックライトと、
入力画像である第1入力RGB信号に含まれる画素データのうち、輝度および彩度が高い画素データに対して彩度低減処理を施すことで、該第1入力RGB信号を第2入力RGB信号に変換する彩度低減部と、
上記第2入力RGB信号から、上記液晶パネルの各画素におけるR,G,B,Wの各サブピクセルの透過率信号を生成するとともに、上記アクティブバックライトにおけるバックライト値を算出する出力信号生成部と、
上記出力信号生成部で生成された上記透過率信号をもとに液晶パネルを駆動制御する液晶パネル制御部と、
上記出力信号生成部で算出されたバックライト値に基づき、上記バックライトの発光輝度を制御するバックライト制御部とを備えていることを特徴とする透過型液晶表示装置。 - 上記彩度低減部は、上記彩度低減処理が施される画素データにおいて、該彩度低減処理前後で、輝度及び色相を変化させずに彩度のみを低減することを特徴とする請求項1に記載の透過型液晶表示装置。
- 上記彩度低減部は、彩度低減処理の度合を変更可能であることを特徴とする請求項1に記載の透過型液晶表示装置。
- RGBサブピクセルの各透過率をx%としてWサブピクセルの各透過率を0%とした場合の表示輝度P1と、RGBサブピクセルの各透過率を0%としてWサブピクセルの各透過率をx%とした場合の表示輝度P2との比P2/P1を白色輝度比WRとする時に、
上記彩度低減部は、白色輝度比WRを元に彩度低減処理の度合の変更範囲を設定することを特徴とする請求項3に記載の透過型液晶表示装置。 - 上記彩度低減部は、
入力画像である第1入力RGB信号に含まれる画素データのうち、輝度および彩度が高い画素データを以下の(A)の手順によって抽出し、
抽出された画素データに対して、以下の(B)の手順によって彩度低減処理を施すことを特徴とする請求項1に記載の透過型液晶表示装置。
(A) バックライト上限値MAXwを
MAXw=MAX×BlRatio
の式により算出し、
MAXw<maxRGB−minRGB
を満たす注目画素データを輝度および彩度が高い画素データとして抽出する。
ただし、
WR:白色輝度比(RGBサブピクセルの各透過率をx%としてWサブピクセルの各透過率を0%とした場合の表示輝度P1と、RGBサブピクセルの各透過率を0%としてWサブピクセルの各透過率をx%とした場合の表示輝度P2との比P2/P1)
MAX:彩度低減処理を行わない場合のバックライト値の上限値
BlRatio:バックライト値設定率(1/(1+WR)≦BlRatio≦1.0)
maxRGB=max(Ri,Gi,Bi)
minRGB=min(Ri,Gi,Bi)
Ri,Gi,Bi(i=1,2,…,Np):第1入力RGB信号における注目画素のRGB値
Np:入力画像の画素数
max(A,B,...):A,B,...の最大値
min(A,B,...):A,B,...の最小値
とする。
(B) 抽出された画素データに対して、
Rsi=α×Ri+(1−α)×Yi
Gsi=α×Gi+(1−α)×Yi
Bsi=α×Bi+(1−α)×Yi
の式により彩度低減処理後の画素データを求める。
ただし、
Rsi,Gsi,Bsi(i=1,2,…,Np):第2入力RGB信号における彩度低減処理後の注目画素のRGB値
Yi(i=1,2,…,Np):注目画素の輝度
α=MAXw/(maxRGB−minRGB) - 上記出力信号生成手段は、
以下の(A)の手順により、各Wサブピクセルの透過量(Wtsi)を算出するW透過量算出部と、
以下の(B)の手順により、各RGBサブピクセルの透過量(Rtsi,Gtsi,Btsi)を算出するRGB透過量算出部と、
以下の(C)の手順により、バックライト値(Wbs)を算出するバックライト値算出部と、
以下の(D)の手順により、各RGBWサブピクセルの透過率(rsi,gsi,bsi,wsi)を算出する透過率算出手段とを備えていることを特徴とする請求項5に記載の透過型液晶表示装置。
(A) W透過量(Wtsi)を、
Wtsi=min(maxRGBs/(1+1/WR),minRGBs)
の式により算出する。
ただし、
maxRGBs=max(Rsi,Gsi,Bsi)
minRGBs=min(Rsi,Gsi,Bsi)
とする。
(B) RGB透過量(Rtsi,Gtsi,Btsi)を、
Rtsi=Rsi−Wtsi
Gtsi=Gsi−Wtsi
Btsi=Bsi−Wtsi
の式により算出する。
(C) バックライト値(Wbs)を、
Wbs=max(Rts1,Gts1,Bts1,Wts1/WR,
...
RtsNp,GtsNp,BtsNp,WtsNp/WR)
の式により算出する。
(D) RGBW透過率(rsi,gsi,bsi,wsi)を、
rsi=Rtsi/Wbs
gsi=Gtsi/Wbs
bsi=Btsi/Wbs
wsi=Wtsi/Wbs/WR
の式により算出する。
ただし、Wbs=0の時、rsi=gsi=bsi=wsi=0とする。 - 上記液晶パネルに対して複数のアクティブバックライトを備え、
各アクティブバックライトに対応する領域毎に、液晶パネルの透過率制御およびバックライトのバックライト値制御を行うことを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載の透過型液晶表示装置。 - コンピュータに、上記請求項5または6に記載の各機能部の処理を行わせることを特徴とする制御プログラム。
Priority Applications (4)
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JP2007031239A JP4477020B2 (ja) | 2006-12-21 | 2007-02-09 | 透過型液晶表示装置 |
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JP2007031239A JP4477020B2 (ja) | 2006-12-21 | 2007-02-09 | 透過型液晶表示装置 |
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