JP2011215624A - 表示装置およびテレビ受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示装置は、4色以上のサブピクセルによって1つのピクセルが構成された表示パネルを備え、サブピクセルのそれぞれについて入力映像信号に基づく表示データを生成し、該表示データを表示パネルで表示させる。そしてサブピクセルのうち、輝度の高い上位2つのサブピクセルである高輝度サブピクセルと他のサブピクセルとが交互に配置されている。また、1つのピクセル内で、高輝度サブピクセルのそれぞれの面積を、他のサブピクセルよりも小さくする。好ましい例では、前記輝度の高い上位2つのサブピクセルの面積と、前記他の2つのサブピクセルの面積とが、順に1.0:1.0:1.6:1.6の面積比になっている。
【選択図】図3
Description
液晶表示装置は、表示部1、入力部2、映像処理回路3、制御部4、光源制御回路5、及びで駆動制御回路6により構成される。表示部1はアクティブマトリクス型のカラー表示パネルを備え、駆動制御回路6は表示部1を駆動するための駆動信号を生成する。
これにより、各サブピクセルの画素容量には、デジタル映像信号DVに応じた電圧が保持されて液晶層に印加される。その結果、各サブピクセルに設けられRGBYのカラーフィルタによってデジタル映像信号DVの表すカラー画像が表示部1に表示される。
ここでは、モノクロの第1のピクセル構成101、RGBの3つのサブピクセルによる第2のピクセル構成102、RGBYのサブピクセルによる第3のピクセル構成103、及びRGBYのサブピクセルによる第4のピクセル構成104、を比較している。ここで第3のピクセル構成103は、RGBYのサブピクセルの面積がいずれも同じ1:1:1:1の構成を有している。また第4のピクセル構成104は、RGBYのサブピクセルの面積比が、R:B:G:Y=1.6:1.0:1.6:1.0になっている。
そして、RGBのサブピクセルによる第2のピクセル構成102の場合には、1つのピクセルが3つの均等な面積をもつサブピクセルで構成されているため、空間周波数は、3倍の3Fnとなる。フルHDのパネルでは、1920ピクセル×3サブピクセル=5760ドットとなって、0.33ピクセル相当の解像度となる。
フルHDのパネルでは、RとBのサブピクセルの場合、1920×5.2/1.6=6240ドットとなり、0.31ピクセル相当の解像度となる。また、GとYのサブピクセルの場合、1920ピクセル×5.2/1.0=9984ドットとなって、0.19ピクセル相当の解像度となる。従ってRとBのサブピクセルの場合には、RGBの第2のピクセル構成102よりも1.08倍細かい解像度となり、面積の小さいGとYのサブピクセルの場合には、RGBの第2のピクセル構成102よりも1.73倍細かい解像度となる。
また、RGBYに代えてRGBCの構成とした場合にも、輝度比の高い上位2つのG,CのG、Yのサブピクセルと他の2つのR、Bのサブピクセルとを交互に配置する。
これによって、ピクセルを連続配置した構成において高輝度のサブピクセルが交互に並び、その配列方向において解像度が向上する。
またサブピクセルの配列方向と直交方向においても、高輝度のサブピクセルとその他のサブピクセルとを交互に配置することにより、ピクセルマトリックス全体の解像度を向上させることができる。
上記図3にて説明したように、RGBYを1.6:1.0:1.6:1.0の面積比で配置した第4のピクセル構成104の場合には、R、Bについては0.31ピクセル相当の解像度が得られ、G、Yについては0.19ピクセル相当の解像度が得られることがわかる。高輝度のサブピクセルの面積比を小さくすることによって、見かけ上の解像度を向上させることができる。従って、本発明に係る実施形態では、輝度に支配的な高輝度のサブピクセルの面積を、他のサブピクセルの面積よりも小さくするようにする。
(1)表示パネルでは、4色以上のサブピクセルによって1つのピクセルが構成され、サブピクセルのそれぞれについて入力映像信号に基づく表示データを生成して表示させる。
(2)4色以上のサブピクセルのうち輝度が高い上位2色のサブピクセルが、他の2色のサブピクセルと交互に配置されている。
(3)1つのピクセル内で、高輝度のサブピクセルのそれぞれの面積を、他のサブピクセルよりも小さくする。望ましい面積比の例として、サブピクセルを4色により構成し、高輝度の2色のサブピクセルの面積を同じにし、かつ他の2色のサブピクセルの面積と同じにし、高輝度の2色のサブピクセルと、他の2色のサブピクセルとの面積比を1.0:1.6とする。
そして、このようなサブピクセル配置によって、サブピクセルサンプリングなどによりサブピクセルごとに映像データを生成する処理を行って映像表現を行うことで、高解像度の表現が可能で、映像品位の低下を改善した表示装置を提供することができる。
また、図4(B)に示すようにRGBYのY(黄)に代えてC(シアン)を用いるものであってもよい。この場合、輝度が高い上位2色は、G、Cの2色である。
図6(A)に示すピクセルサンプリングでは、アナログの入力映像信号(input)に対して、画素(ピクセル)ごとに1カ所の位置でサンプリングを行う。例えば、各画素のRGBのGに相当する位置で入力映像信号をサンプリングしていく。このときの画素ピッチをΔxとすると、サンプリング周波数fsは、fs=1/Δxとなる。そしてサンプリングした各画素のデータをRGBの全てそれぞれに割り当てて映像表示する。従って、各画素のRGBの画素値は同じ値となる。この手法がピクセルサンプリングである。
図7は、映像信号の画素値の状態の一例を示す図で、横軸が画素の位置(x position)、縦軸が画素値(Intensity)である。図6の例では、十分な周波数帯域を持った連続信号からサンプリングを行った場合における画素値の状態を説明した。
一方、周波数帯域が限られていて、入力映像信号としてRGBの3色分の離散した画素値が入力したものとする。このときの画素値の状態を図7(A)に示す。
上記のような処理によって、入力画像データが離散した画素値のデータしかない場合でもサブピクセル処理を行うことができる。この処理によれば、例えば白黒画像が入力したとしても、階調が空間的に変化している場合には、その部分では、1画素内のサブピクセルが同じ画素値にならず、輝度の先鋭感が向上する。
ここでは、画素配列とサンプリング方法の相違に応じた映像品位の状態をシミュレーションにより比較した。シミュレーションにより評価した映像は、
(1)RGBの画素構成でピクセルサンプリングした映像
(2)RGBの画素構成でサブピクセルサンプリングした映像
(3)RGBYの画素構成でピクセルサンプリングした映像
(4)RGBYの画素構成でサブピクセルサンプリングした映像
である。なお、サブピクセルの輝度値を変化させたときの状態を確認するためにRGBWのサブピクセルサンプリングの映像も評価した。
ここで、x,yは画像の中の座標、imagewidthは画像幅、imageheightは画像高さである。すなわち、関数f(x,y)は、空間領域のデータ、すなわち画像データにおいて、位置(x,y)の画素の画素値を示す関数である。
そして、ゾーンプレートの入力映像信号からサンプリングし、サブピクセルを含めて300×100ピクセル分のデータを生成する。以下、「画素」との用語は、ビットマップを構成する各画素ではなく、シミュレーションを行うRGB構成のピクセル(画素)及びサブピクセル(副画素)に対応するものとする。
ここでは、RGBの各サブピクセルに対して、その位置に応じて式(1)により画素値を計算する。そしてその画素値から輝度成分をサブピクセルごとに抽出する。この場合、対象となるサブピクセルの輝度成分は、そのサブピクセルの両隣のサブピクセルの画素値から算出する。
この場合、RGBで白を表示したときの輝度比を係数とし、
輝度成分=0.30×r1+0.59×g1+0.11×b1
によって求める。
輝度成分=0.30×r2+0.59×g1+0.11×b1
によって求める。
このように注目サブピクセルの両隣のサブピクセルの画素値を用いることにより、実際の見た目に近い映像表現をシミュレートすることができる。
ここでは、RGBYの各サブピクセルに対して、その位置に応じて式(1)により画素値を計算する。そしてその画素値から輝度成分をサブピクセルごとに抽出する。この場合、対象となるサブピクセルの輝度成分は、そのサブピクセルに隣接するサブピクセルの画素値を用いて算出する。
この場合、RGBYで白を表示したときの輝度比を係数とし、
輝度成分=0.120437475×r1+0.34378706×g1+0.103175649×b1+0.432599816×y1
によって求める。この場合の係数は、LEDバックライトによりRGBYの画素を照明し、画面の光学測定を行って算出した実測の原色輝度比に基づいて決定した。
この場合、
輝度成分=0.120437475×r2+0.34378706×g1+0.103175649×b1+0.432599816×y1
によって求める。
なお、Yの左側に位置するGのサブピクセルの画素値g1を用いる理由は、左側から右側に向かって画素値を計算していくときに、対象となるサブピクセルの左側に位置するサブピクセルは、画素値が常に計算済みであることによる。
図11は、RGBの画素構成でピクセルサンプリングを行ったときの輝度成分の空間周波数応答を表した図である。上記のように、入力映像源は、式(1)に従うゾーンプレートである。ここでは入力周波数fs=1/Δx(サンプリング周波数)である。従って、0.5fsはナイキスト周波数になる。
ここで、本例の場合には、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が生じて輝度特性が低下しているのが明らかである。このビートは、映像品位に悪影響を与えるもので好ましくない。
図12の結果を見ると、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が生じているが、ピクセルサンプリングを行った図11の例よりも輝度特性は向上している。このように、RGBの画素構成では、ピクセルサンプリングよりもサブピクセルサンプリングを行った方が輝度特性は向上しているものの、いずれのサンプリングにおいてもビートによる映像品位の低下が生じている。
図13の結果を見ると、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が生じている。輝度特性の程度は、RGBのピクセルサンプリングよりも低下している。
つまり、RBGYの画素構成でピクセルサンプリングを行った場合には、ビートによる映像品位の低下が生じていることがわかる。
図14の結果を見ると、x方向にはビートの出現が殆どなく、ビートによる映像品位の低下が殆ど生じていないことがわかる。図13と図14を比較すれば、同じ4色配置のピクセルサンプリングであっても、RBGYのサブピクセル配置の場合にはビートが発生し、RGBYのサブピクセル配置ではビートの発生が殆どみられなかった。
図15の結果を見ると、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が生じている。輝度特性の程度は、RGBの画像構成でサブピクセルサンプリングを行ったときと同等である。図14と図15を比較すると、同じRGBYの4色のサブピクセルサンプリングであっても、サブピクセルの配置順序によって輝度特性に差異が生じている。つまりRGYBの順序による配置よりも、RGBYの順序の配置の方が輝度特性が良好になっていることがわかる。
図16の結果を見ると、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が生じている。輝度特性の程度は、RGBの画像構成でピクセルサンプリングを行ったときと同等である。つまりRGYBの順序でピクセルサンプリングを行った場合には、RGBのピクセルサンプリングと同じように輝度特性が低下することがわかる。
図18の結果を見ると、ナイキスト周波数付近を中心としてビート(干渉縞)が僅かに生じている。輝度特性の程度は、RGBYの画像構成でサブピクセルサンプリングを行ったときよりも若干低下している。ここでは、RGBYのYのかわりにYよりも輝度比が高いWを使用したサブピクセルサンプリングを行ったが、輝度比の高いWのサブピクセルを用いた方が輝度特性が若干悪化した。
つまり、サブピクセルサンプリングを行うときには、RGBYの順序の配置の方が輝度特性が良好になっていることがわかる。
また、図14のRGBYのサブピクセルサンプリングと、図15のRGYBのサブピクセルサンプリングのシミュレーション結果を比較したとき、RGBYの方では水平方向の応答が2倍近くに伸びている。これは、RGBYの順序に配列して輝度を分散させることで、1つのピクセルを2ピクセルあるかのように使うことができると考えられる。
ただし、RGBYの順序で配列しても、サブピクセルサンプリングではなく、ピクセルサンプリングを行った場合には、1ピクセルの輝度が分散するため、輝度特性が低下してしまうことがわかる。
また、上記のように高輝度のサブピクセルの面積比を小さくすることによって、見かけ上の解像度を向上させることができるため、高輝度のサブピクセルの面積を他のサブピクセルの面積よりも小さくするようにすることで、輝度特性を向上させることができる。
(1)表示パネルでは、4色以上のサブピクセルによって1つのピクセルが構成され、サブピクセルのそれぞれについて入力映像信号に基づく表示データを生成して表示させる、
(2)4色以上のサブピクセルのうち輝度が高い上位2色のサブピクセルが、他の2色のサブピクセルと交互に配置されている。
(3)1つのピクセル内で、高輝度のサブピクセルのそれぞれの面積を、他のサブピクセルよりも小さくする。望ましい面積比の例として、サブピクセルを4色により構成し、高輝度の2色のサブピクセルの面積を同じにし、かつ他の2色のサブピクセルの面積と同じにし、高輝度の2色のサブピクセルと、他の2色のサブピクセルとの面積比を1.0:1.6とすることが、映像の輝度特性を向上させることを確認することができた。
Claims (4)
- 赤、緑、青、黄の4色のサブピクセルによって1つのピクセルが構成された表示パネルと、前記サブピクセルのそれぞれについて入力映像信号に基づく表示データを生成し、該表示データを前記表示パネルで表示させる表示制御部と、を有する表示装置において、
前記表示パネルは、前記サブピクセルのうち、輝度の高い上位2つのサブピクセルである緑と黄の高輝度サブピクセルと他の赤と青のサブピクセルとが交互に配置されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、前記1つのピクセル内で、前記高輝度サブピクセルのそれぞれの面積を、前記他のサブピクセルよりも小さくすることを特徴とする表示装置。
- 請求項1または2に記載の表示装置において、
前記表示制御部は、前記サブピクセルの位置に応じて前記入力映像信号をサンプリングし、それぞれの前記サブピクセル用の前記表示データを生成するサブピクセルサンプリングを行うことを特徴とする表示装置。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載の表示装置を備えたテレビ受信装置。
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