JP3598015B2 - 液晶パネルの色補正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルのカラーフィルタの特性を鑑みてこれを補正し、色再現性を向上させるための色補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルはＣＲＴに比べ省スペース、低電力であることから、携帯機器等を中心として急速に普及している。しかし、液晶パネルはＣＲＴに対し、コントラスト、明るさ、色の鮮やかさなどで劣っているため、これを改善する試みが、液晶パネル側、および駆動回路側の双方でなされている。
【０００３】
図３１は、液晶パネルに映像を表示させるための一般的な映像信号処理のブロック図を示したものである。図３１において、１は液晶パネルを、６は入力される輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）からＲＧＢに変換するデコード回路を、それぞれ示す。
【０００４】
また、７はコントラスト・アンド・ブライト回路を示し、液晶パネルの特性に合わせてコントラスト等を調整することが可能である。さらに、８は液晶パネルの持つγ特性を補正するためのガンマ補正回路を示し、これについても液晶パネルに合わせて調整することが可能である。なお、図３１に示した以外にも、色ゲインを調整する回路や、色相調整の回路、映像のディテールを強調させるための回路等が加えられている場合も多い。
【０００５】
さらに、液晶パネルの画質改善のため、特開平５−１８３９２１号公報において開示されているように、入力信号の輝度レベルを検出して、検出された輝度レベルに応じてコントラストやブライトを設定する等の工夫が考案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、液晶パネルの電力を大幅に削減するため、バックライトを使わない反射型の液晶パネルが実用化されてきている。反射型液晶パネルは、特に室内などの暗いところでの視認性を上げるため、カラーフィルタの色純度を必要最小限にまで落とすことで、光の反射率、すなわち明るさを上げる傾向にある。図３２に反射型液晶パネルに用いられているカラーフィルタの代表的な特性を示し、比較のため図３３に透過型の液晶パネルに用いられているカラーフィルタの代表的な特性を示す。
【０００７】
図３２に示すように、反射型液晶パネルに使用されているカラーフィルタの遮断特性は透過型に対して緩やかであり、例えばＧカラーフィルタの特性については、Ｇの波長以外にも、Ｒ、Ｂの波長の光も５０％程度透過していることがわかる。このため、透過型のカラーフィルタに比べ、全体的に光を多く透過させるが、色純度が不充分となりやすいという特性を有する。したがって、映像を表示させるときに色の濃さが極端に劣化するという課題が発生していた。
【０００８】
かかる課題に対処すべく、図３１に示すような従来の液晶信号処理においては、あらかじめ色ゲインを上げて色の濃さを補正する方法等も考えられてはいるが、ＲＧＢのカラーフィルタの遮断特性が揃っていない場合には、色に応じて色濃度の劣化の度合にばらつきが生じるため、特定の色のみ色ゲインが不充分になったり、過度の色ゲインが得られるといった問題が二次的に発生している。図３４は、図３２に示すカラーフィルタの特性による入力信号の色の変化を示したものである。図３４において、縦軸は（Ｒ−Ｙ）、横軸は（Ｂ−Ｙ）であり、●印は入力信号の色ベクトル位置、×印は液晶パネルに表示された色のベクトルを示している。図３４に示すように、カラーフィルタの特性により、色に応じて色濃度が劣化する度合が異なり、色位相も元の位相からずれていることがわかる。
【０００９】
さらに、特開平９−１３８６７５号公報に開示されているように、３×３の１次変換行列でディスプレイに表示される映像を人間の色感覚に変換する方法も考えられている。かかる方法においては、（数２）によって変換を行う。
【００１０】
【数２】

【００１１】
ここで、３×３の変換行列の各係数をカラーフィルタの特性を補正するように設定すれば、精度の良い補正が可能となる。
【００１２】
しかしながら、（数２）で得られるＲ’、Ｂ’、Ｇ’の値は必ずしも正の値とは限らず、場合によっては負の値も存在する。この場合、ＲＧＢの信号については負の概念は存在しないので、０（ゼロ）にクリップして出力する等の対応が必要となる。しかし、０（ゼロ）にクリップすることによって、色位相が変化するなどの新たな問題が発生している。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するために、複雑な回路や装置を用いることなく、比較的精度よくカラーフィルタの特性を補正することができる液晶パネルの色補正装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、輝度信号と色差信号が入力される液晶パネルにおいて、カラーフィルタの特性に応じて前記色差信号をあらかじめ補正するべく、入力された色差信号の位相を所定の角度だけ回転する色回転部と、色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号を、それぞれ増幅する（Ｒ−Ｙ）増幅部及び（Ｂ−Ｙ）増幅部と、（Ｒ−Ｙ）増幅部及び（Ｂ−Ｙ）増幅部から出力される色差信号を、色回転部の回転方向と逆方向に所定の角度だけ回転させる色逆回転部と、最終的に色逆回転部から出力される色差信号と、最初に入力された輝度信号に基づいて、ＲＧＢ信号を生成するデコード部を含むことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成により、カラーフィルタの特性に応じて、色ベクトルに対して表示前に補正をしておくことで、元の入力された画像の色ベクトルに近似した表示画像を得ることができる。
【００１６】
また、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、（Ｒ−Ｙ）増幅部及び（Ｂ−Ｙ）増幅部における色ゲインを、入力される（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の符号によって切り換えることができることが好ましい。色ベクトルが非対称なベクトルである場合にも適正な補正をすることができるからである。
【００１７】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、輝度信号と色差信号が入力される液晶パネルにおいて、色差信号の位相を所定の角度だけ回転する色回転部と、色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号が与えられ、（Ｒ−Ｙ）を縦軸、（Ｂ−Ｙ）を横軸とした色差平面上において、第１の直線（Ｒ−Ｙ）＝−（Ｂ−Ｙ）と第２の直線（Ｒ−Ｙ）＝（Ｂ−Ｙ）で分割された４つの領域のうち、（Ｒ−Ｙ）＜（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＞−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第１の領域又は、（Ｒ−Ｙ）＞（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＜−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第２の領域においては０（ゼロ）を出力し、（Ｒ−Ｙ）＞（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＞−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第３の領域では（Ｒ−Ｙ）−｜Ｂ−Ｙ｜を出力し、（Ｒ−Ｙ）＜（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＜−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第４の領域では（Ｒ−Ｙ）＋｜Ｂ−Ｙ｜を出力する非線形演算部と、非線形演算部の出力と色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号又は（Ｂ−Ｙ）信号のどちらか一方と加算する加算部と、色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号が加算部を介して入力され、色回転部の回転方向と逆方向に所定の角度だけ回転させる色逆回転部と、最終的に色逆回転部から出力される色差信号と、最初に入力された輝度信号に基づいて、ＲＧＢ信号を生成するデコード部とを含むことを特徴とする。
【００１８】
かかる構成により、注目する色ベクトルを中心として、その周辺の色についてのみ色ゲインを上げることができ、色位相に大きな変化を生じさせることなく色ゲインの補正を行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、非線形演算部の第１の直線は（Ｒ−Ｙ）＝−ａ×（Ｂ−Ｙ）（ａは任意の正の実数）で与えられ、第２の直線は（Ｒ−Ｙ）＝ｂ×（Ｂ−Ｙ）（ｂは任意の正の実数）で与えられ、第１の直線及び第２の直線で分割された４つの領域のうち、第１の領域と第２の領域では０（ゼロ）を出力し、第３の領域ではｃ×（（Ｒ−Ｙ）−｜Ｂ−Ｙ｜）（ｃは任意の実数）を出力し、第４の領域ではｄ×（（Ｒ−Ｙ）＋｜Ｂ−Ｙ｜）（ｄは任意の実数）を出力することが好ましい。領域の分割角度を自由に設定することができるからである。
【００２０】
また、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、非線形演算部が、色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の絶対値を出力する（Ｒ−Ｙ）絶対値回路及び（Ｂ−Ｙ）絶対値回路と、（Ｒ−Ｙ）絶対値回路の出力と（Ｂ−Ｙ）絶対値回路の出力の差を演算する加算回路と、加算回路の出力が負の場合に０（ゼロ）にクリップするクリップ回路と、クリップ回路の出力の符号を反転して出力する符号反転回路と、色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号が正の場合にはクリップ回路の出力を選択し、負の場合には符号反転回路の出力を選択するセレクタを含むことが好ましい。カラーフィルタの特性が非対称なベクトルであった場合でも、適正な補正をすることが可能だからである。
【００２１】
また、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置は、非線形演算部が、色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の絶対値を出力する（Ｒ−Ｙ）絶対値回路及び（Ｂ−Ｙ）絶対値回路と、（Ｒ−Ｙ）絶対値回路の出力に係数Ｋｒｙを乗ずる（Ｒ−Ｙ）乗算回路と、（Ｂ−Ｙ）絶対値回路の出力に係数Ｋｂｙを乗ずる（Ｂ−Ｙ）乗算回路と、（Ｒ−Ｙ）乗算回路の出力と（Ｂ−Ｙ）乗算回路の出力の差を演算する加算回路と加算回路の出力が負の場合に０（ゼロ）にクリップするクリップ回路と、クリップ回路の出力の符号を反転して出力する符号反転回路と、クリップ回路の出力に係数Ｋ１を乗ずる第１の乗算回路と、符号反転回路の出力に係数Ｋ２を掛ける第２の乗算回路と、色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号が正の場合は第１の乗算回路の出力を選択し、負の場合は第２の乗算回路の出力を選択するセレクタを含むことが好ましい。同じく、カラーフィルタの特性が非対称なベクトルであった場合でも、適正な補正をすることが可能だからである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図である。
【００２７】
図１において、１は液晶パネルを、２は入力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の色位相を（数４）に基づき所定の角度θだけ回転させ、（Ｒ−Ｙ）ｒ、（Ｂ−Ｙ）ｒを出力する色回転回路を、それぞれ示す。
【００２８】
【数４】

【００２９】
また、３は色回転回路２から出力される（Ｒ−Ｙ）ｒを所定倍して（Ｒ−Ｙ）ｇを出力する（Ｒ−Ｙ）増幅回路を、同様に４は色回転回路２から出力される（Ｂ−Ｙ）ｒを所定倍して（Ｂ−Ｙ）ｇを出力する（Ｂ−Ｙ）増幅回路を、５は（Ｒ−Ｙ）増幅回路３及び（Ｂ−Ｙ）増幅回路４から出力される色差信号の色位相を、（数５）に基づき所定の角度θだけ逆回転させ、（Ｒ−Ｙ）ｃ、（Ｂ−Ｙ）ｃを出力する色逆回転回路を、それぞれ示す。
【００３０】
【数５】

【００３１】
なお、本実施の形態１においては、便宜上、色逆回転回路５では、色回転回路２で回転角度θと逆方向に、同じ角度だけ回転させるものとする。
【００３２】
図１に示すような、一般的な反射型液晶パネルのカラーフィルタでは、特に輝度に対し依存性の高いＧのカラーフィルタの遮断特性を、Ｒ、Ｂに対して緩やかにする傾向がある。このため、特にＧの色純度が他の色に対して劣化し、図３４に示すような特性となる傾向がある。図３４では、赤、シアンに比べ、緑、黄色、青、マゼンダの色のゲインが不充分となっている。
【００３３】
図２は、この特性を簡易的に示したもので、カラーフィルタの特性により、円周上にある理想の色ベクトル２Ａが、実際には色ベクトル２Ｂに示すように楕円上に歪んでいることを示している。これを補正するには、実際に得られる色ベクトル２Ｂに応じた色ゲインを設定し、図３に示すように、あらかじめ円周上にある色ベクトル３Ａをカラーフィルタの色ゲイン特性の逆方向に補正して、色ベクトル３Ｂとしておけば良い。
【００３４】
本実施の形態１は、図３に示す補正を行う手段について示したもので、ここでは説明をわかりやすくするため、入力される画像データが、図４に示す円周上の色ベクトルであるものとして説明する。
【００３５】
まず、色回転回路２では、図４に示すように、入力画像の色ベクトルを原点を中心として回転させる。次に、（Ｒ−Ｙ）増幅回路３及び（Ｂ−Ｙ）増幅回路４において、それぞれ図５に示すように（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号を増幅し、円周上の色ベクトル５Ａが楕円状の色ベクトル５Ｂになるように補正する。
【００３６】
次に図６に示すように、色逆回転回路５において、色位相が元の位相に戻るように、前記色回転回路２で回転させた角度だけ、逆回転させる。すなわち、Ｒ−Ｙ）増幅回路３及び（Ｂ−Ｙ）増幅回路４の出力である色ベクトル６Ａを色回転回路２と逆方向に回転させることにより、色ベクトル６Ｂを出力することになる。
【００３７】
そして、色逆回転回路５の出力である色ベクトル６Ｂが、液晶パネルのカラーフィルタで変換され、図７に示すように最終的に元の入力画像データとして復元される。すなわち、カラーフィルタの特性に応じて事前に補正を行った色ベクトル７Ａを液晶パネルへ入力することで、所期の画像データである円周上の色ベクトルと同等の色ベクトル７Ｂを得ることができる。
【００３８】
図３４に示すカラーフィルタ特性を例にとり、本実施の形態１で補正した結果を図８に示す。図８において、●印は入力画像データを、×印は補正前の液晶表示データを、□印は本実施例による補正後の液晶表示データを、それぞれ示す。なお、図８においては、色回転角度を４５度、（Ｒ−Ｙ）ゲインを１．６、（Ｂ−Ｙ）ゲインを１．１としている。このように、補正後の色ベクトルは、補正前の色ベクトルに対し、元の入力画像の色ベクトルにかなり近づいていることがわかる。
【００３９】
以上のように本実施の形態１によれば、カラーフィルタの特性を容易に補正することができ、色再現性の優れた液晶パネルの色補正装置を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態１では、（Ｒ−Ｙ）増幅回路３及び（Ｂ−Ｙ）増幅回路４の色ゲインは信号の符号に無関係に一定としたが、例えば、カラーフィルタの特性が図９に示すように、色ベクトル上で原点を中心に非対称であった場合、すなわち実際に得られる色ベクトルが９Ｂに示すような色ベクトルであった場合には、（Ｒ−Ｙ）増幅回路３の色ゲイン、（Ｂ−Ｙ）増幅回路４の色ゲインを信号の符号で切替えるようにすれば良い。
【００４１】
この場合の液晶パネルの色補正装置のブロック構成図を図１０に示す。図１０において、３ａは色回転回路２から出力される（Ｒ−Ｙ）ｒの符号を検出する第１の符号検出回路を、４ａは同じく（Ｂ−Ｙ）ｒの符号を検出する第２の符号検出回路を示す。図１１から図１４に、実施の形態１と同様に色補正動作の概要を示す。
【００４２】
上記実施の形態１と異なるところは、（Ｒ−Ｙ）増幅回路３の色ゲインについて、（Ｒ−Ｙ）が負の場合の色ゲインを正の場合の色ゲインより大きくしたことである。すなわち、図１２において、増幅後の色ベクトル１２Ｂが、（Ｒ−Ｙ）軸の負の方向に間延びしたようなベクトル形状を有するように変換されている。かかる補正処理を行うことで、液晶パネルへ入力される色ベクトルは図１４の１４Ａに示すように左右非対称な形状となり、カラーフィルタの特性が非対称な場合であっても、適正な補正を行うことが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態１は、（Ｒ−Ｙ）軸、（Ｂ−Ｙ）軸の４方向で、かつ色回転により任意の色位相の色ゲインを調整可能であるため、反射型液晶パネルに限らず、透過型液晶パネルのカラーフィルタの補正にも有効である。
【００４４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置について、図面を参照しながら説明する。図１５は、本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図である。図１５において、１０は色回転回路２から出力される（Ｒ−Ｙ）ｒ、（Ｂ−Ｙ）ｒが、図１６に示すように、（Ｒ−Ｙ）ｒ＝−（Ｂ−Ｙ）ｒの直線と、（Ｒ−Ｙ）ｒ＝（Ｂ−Ｙ）ｒの直線で分割された４つの領域のうち、領域Ａ及びＣにある場合は０（ゼロ）を出力し、領域Ｂにある場合は、（Ｒ−Ｙ）ｒ−｜（Ｂ−Ｙ）ｒ｜を出力し、領域Ｄに有る場合は、（Ｒ−Ｙ）ｒ＋｜（Ｂ−Ｙ）ｒ｜を出力する非線形演算回路を示す。１１は、色回転回路２から出力される（Ｒ−Ｙ）ｒと非線形演算回路１０から出力される信号を加算する加算回路を示す。１２は色逆回転回路５から出力される色信号を増幅する色増幅回路を示す。その他の構成は上記実施の形態１と同一である。
【００４５】
図１５において、本実施の形態２についても補正の基本的な考え方、すなわち、入力の色差信号を回転させ、（Ｒ−Ｙ）軸、（Ｂ−Ｙ）軸上で個々のゲインで増幅し、元の色位相に戻すために色の逆回転を行う考え方は上記実施の形態１と概略同一である。異なるところは、入力の色差信号を回転させた後の、色ゲイン補正の方式が異なるところである。ここでは、説明を簡略化するために本実施の形態２の特徴であるところの非線形演算回路１０、加算回路１１、色増幅回路１２の動作について重点的に説明する。
【００４６】
非線形演算回路１０の具体的な構成を図１７に示す。図１７において、１０ａは（Ｒ−Ｙ）ｒ、（Ｂ−Ｙ）ｒの絶対値を出力する絶対値回路を、１０ｂは、（数６）に示す差演算を行う加算回路を、１０ｃは加算回路１０ｂから出力される差信号Ｓａの値が負の場合は０（ゼロ）にクリップして出力するクリップ回路を、１０ｄはクリップ回路の出力データの符号を反転させる（つまり負の値にする）符号反転回路を、１０ｅは入力される（Ｒ−Ｙ）ｒの信号が正の場合は、クリップ回路１０ｃの出力データをそのまま出力し、負の場合は、符号反転回路１０ｄの出力データを出力するセレクタを、それぞれ示す。
【００４７】
【数６】

【００４８】
図１７において、まず絶対値回路１０ａおよび加算回路１０ｂにより、（数６）に示す演算が行われる。クリップ回路１０ｃでは、Ｓａ≧０の場合はＳａがそのまま出力され、Ｓａ＜０の場合は０（ゼロ）が出力される。ここで、Ｓａ＜０は（Ｒ−Ｙ）ｒ、（Ｂ−Ｙ）ｒが図１６の領域Ａもしくは領域Ｃにあることを意味する。
【００４９】
次に、符号反転回路１０ｄ、セレクタ１０ｅでは、クリップ回路１０ｃから出力される信号をＳａ’とすれば、まず（Ｒ−Ｙ）ｒ≧０の場合は、Ｓａ’がそのまま出力され、逆に（Ｒ−Ｙ）ｒ＜０の場合は−Ｓａ’が出力される。Ｓａ’は、領域Ｂにあることを意味し、−Ｓａ’は領域Ｄにあることを意味している。
【００５０】
このデータが加算回路１１にて、（Ｒ−Ｙ）ｒと加算されるため、領域Ｂでは、Ｓａ’の値にに比例してして加算回路１２から出力される（Ｒ−Ｙ）の値は大きくなる。また、領域Ｄではその逆でＳａ’の値の値に比例して小さくなる。以下、色増幅回路１２では、色逆回転回路５で元の入力位相に戻された色差信号を増幅して出力するものである。
【００５１】
図１８から図２０は、本実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図である。まず、図１８は非線形演算回路１０、加算回路１１における補正を示したものであり、領域Ａにあるａ点と領域Ｃにあるｃ点はそのまま出力され、領域Ｂにあるｂ点はｂ’点に、領域Ｄにあるｄ点はｄ’点に変換される様子を示している。かかる補正により、図１９に示すように、色回転回路２から出力された色ベクトル１９Ａが１９Ｂで示すように変換される。最終的には、色逆回転回路５によって元の色位相に戻されて、図２０の２０Ｂのような色ベクトルとして出力される。また、色増幅回路１２は、全体の色ゲインの調整に使用される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態２は、実施の形態１とは異なり、注目する色ベクトルを中心にその周辺の色についてのみ、色ゲインを上げる方法について示している。この方法固有の効果としては、色位相の変化を最小限に抑えて、特定の色ベクトルのみのゲインを上げることができることにある。図２１及び図２２はこの効果を説明するための図で、図２１は実施の形態１による色位相の変化を、図２２は実施の形態２による色位相の変化を示している。
【００５３】
まず、図２１に示すように、実施の形態１による色補正では、（Ｒ−Ｙ）軸にそって全ての色のゲインを上げるため、点ａに示すような、（Ｒ−Ｙ）軸から離れたところでは色位相が大きく変化する。このため、色位相を考慮すると（Ｒ−Ｙ）ゲインと（Ｂ−Ｙ）ゲインの差をあまり大きくすることができない。
【００５４】
一方、図２２に示すように、本実施の形態２による色補正では、（Ｒ−Ｙ）軸から離れたところの色についてはそのまま出力し、（Ｒ−Ｙ）軸の近傍（注目する色ベクトルの近傍）のみ、色ゲイン補正を行う方式であるため、ゲインを大きくしても、色位相の変化を最小限に抑えることが可能である。
【００５５】
さらに、本実施の形態２においては、色回転後の（Ｒ−Ｙ）信号の色ゲインは、図１９に示すように（Ｒ−Ｙ）軸上で２倍になるよう設定されている。また、色ゲイン補正を行う範囲も、図２０に示すように領域Ｂ及びＤに固定されているが、色ゲインや色補正範囲の調整についても簡単に行うことができる。
【００５６】
図２３は、色ゲインや色補正範囲の調整を簡単に行うことができる実施例にかかる非線形演算回路１０のブロック構成図を示したものである。図２３において、１０ｆは絶対値回路１０ａから出力される｜（Ｒ−Ｙ）ｒ｜と係数Ｋｒｙとの乗算を行う第１の乗算回路を、１０ｇは絶対値回路１０ａから出力される｜（Ｂ−Ｙ）ｒ｜と係数Ｋｂｙとの乗算を行う第２の乗算回路を、１０ｈは、クリップ回路１０ｃの出力データと係数Ｋ１との乗算を行う第３の乗算回路を、１０ｉは符号反転回路１０ｄの出力データと係数Ｋ２との乗算を行う第４の乗算回路を、それぞれ示す。
【００５７】
図２３において、第１の乗算回路１０ｆ、第２の乗算回路１０ｇにより、図１６に示した領域の分割形態は図２４に示すようになる。つまり、これら乗算回路に与える係数Ｋｒｙ、Ｋｂｙにより、領域の分割角度の設定は自由に調整可能となる。
【００５８】
また、第３の乗算回路１０ｈ、第４の乗算回路１０ｉにより、（Ｒ−Ｙ）ｒ信号に加算するデータのゲインを、補正データが負の場合、正の場合で任意に設定可能となる。すなわち、（Ｒ−Ｙ）が正である場合には係数Ｋ１を用いた補正２５Ａを行い、（Ｒ−Ｙ）が負である場合には係数Ｋ２を用いた補正２５Ｂを行うことで、カラーフィルタの特性が非対称な場合であっても、適切な特性補正が可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態２においては、色ゲイン補正を（Ｒ−Ｙ）ｒ信号に対して補正を行うようにしたが、これは（Ｂ−Ｙ）ｒ信号に加える方式であっても、色回転回路２、色逆回転回路５の回転方向を反対にすることで、同一の効果を得ることが期待できる。
【００６０】
以上のように本実施の形態２のよれば、カラーフィルタの特性を簡単な構成で補正でき、また色補正に伴う色位相の変化を最小限に抑えて、色再現性の優れた液晶パネルの色補正装置を得ることができる。
【００６１】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３にかかる液晶パネルの色補正装置について、図面を参照しながら説明する。図２６は、本発明の実施の形態３にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック図である。図２６において、２０は色ゲイン補正回路を示し、（数７）に示すような３×３の色ゲイン補正行列Ｈで構成されている。ここでは便宜上、（数７）におけるｈを１．５、ｐを１．０としている。
【００６２】
【数７】

【００６３】
２１はカラーフィルタ色補正回路を示し、カラーフィルタの特性を３×３の変換行列Ｂとしたときに、行列Ｂの逆行列としてカラーフィルタ色補正行列Ａを与えるものである。
【００６４】
２２はカラーフィルタ色補正回路から出力されるＲｃ、Ｇｃ、Ｂｃの信号の何れかが１を超えた場合に、その最大値が１になるように正規化するクリップ回路である。
【００６５】
また、図２６におけるカラーフィルタ特性行列Ｂの一例を（数８）に示す。
【００６６】
【数８】

【００６７】
（数８）は、ＲカラーフィルタのＲ透過率を９５％、Ｇ透過率を２０％、Ｂ透過率を５０％とし、ＧカラーフィルタのＲ透過率を５０％、Ｇ透過率を９０％、Ｂ透過率を６０％とし、ＢカラーフィルタのＲ透過率を２０％、Ｇ透過率を５０％、Ｂ透過率を９０％としたものである。ただし、反射型の液晶では入射した光は入射時と、出射時の２回、カラーフィルタを通過するため、上記透過率を２乗し、カラーフィルタ特性行列としている。なお（数８）は、例えば液晶パネルで表示される赤のレベルＲｄｐが、液晶パネルに入力されるＲｌｃｄ信号、Ｇｌｃｄ信号、Ｂｌｃｄ信号に基づいて、Ｒｄｐ＝０．９０２５×Ｒｌｃｄ＋０．０４×Ｇｌｃｄ＋０．２５×Ｂｌｃｄで表わされることを意味している。
【００６８】
（数８）で示されるカラーフィルタ特性行列Ｂの逆行列を（数９）に示す。この（数９）がカラーフィルタ色補正回路２１におけるカラーフィルタ色補正行列Ａとなる。
【００６９】
【数９】

【００７０】
本発明の基本的な原理は、カラーフィルタの特性を補正するため、カラーフィルタ特性行列の逆行列で変換を行うものである。つまり、デコード回路から出力される信号ＲＧＢに行列Ａを乗じてＲｌｃｄ、Ｇｌｃｄ、Ｂｌｃｄとしたとき、液晶パネルに表示される映像はさらにカラーフィルタ特性行列と掛け合わされて（数１０）に示すようになる。つまり、液晶パネル上で元のＲＧＢ信号に復元されることを意味している。
【００７１】
【数１０】

【００７２】
しかしながら、カラーフィルタの特性が理想でない場合、物理的に表現できない色があるため、カラーフィルタ色補正行列Ａを乗じて得られるＲｌｃｄ、Ｇｌｃｄ、Ｂｌｃｄの信号は、実際には表現が不可能な負の数値が含まれる場合がある。（表１）は、入力信号に５０％レベルのカラーバー信号（黄色、シアン、緑、マゼンダ、赤、青の信号）を入力した場合に（数１０）に基づいて得られるＲｌｃｄ、Ｇｌｃｄ、Ｂｌｃｄの信号と、液晶に表示されるＲｄｐ、Ｇｄｐ、Ｂｄｐを示したものであり、Ａは入力信号を、Ｂは出力信号を、Ｃは理想的な出力信号が得られた場合の液晶表示を、Ｄは出力信号Ｂの値が負の場合、０（ゼロ）にクリップして（置き換えて）出力した場合の液晶表示を、それぞれ示す。
【００７３】
【表１】

【００７４】
（表１）のＣに示すように、出力信号に負の値が表現できれば液晶表示は元の入力信号が再現されるが、実際には、（表１）のＤに示すように元の入力信号とは異なる液晶表示になる。（表１）のデータに基づいて、図２７において入力された色ベクトルと、液晶に表示された色ベクトルとを比較した。図２７に示すように、入力された色ベクトルと液晶に表示された色ベクトルとには、大きな差異が生じていることがわかる。特に、前述したようにカラーフィルタの特性が理想的でない場合、物理的に表現できない色があるため、カラーレベル、色相の両方での完全な補正には限界がある。しかしながら、色相のみの補正は可能であり、特に実際の画像表示において、色相の変化は人間の目に明らかな違和感を生じさせるため、色相の変化については極力回避させる必要がある。
【００７５】
色ゲイン補正行列Ｈは、このように出力信号が負の値になるのを回避するために構成されたものである。カラーフィルタ色補正行列Ａの補正は、カラーフィルタの特性行列と掛け合わされて単位行列つまりカラーフィルタを理想特性となるように変換する方式であるため、実際には実現できない信号では補正に無理が生じる。そこで、色ゲイン補正行列Ｈにより、カラーフィルタの補正を理想的な遮断特性を持つカラーフィルタではなく、ＲＧＢのカラーフィルタの特性を揃えながら、実際の遮断特性を考慮して、緩やかな遮断特性の補正を行い、これによる色ゲインの不足を色増幅回路１２で補正するものである。また、出力が１以上になる場合があるが、これは、クリップ回路２２により、最大値が１になるように正規化して出力することにより、色相の変化を回避するものである。
【００７６】
本実施の形態３では、色ゲイン補正行列Ｈを（数７）に示す３×３の行列（ｈ＝１．５、ｐ＝１．０）としている。入力信号として、ここでも５０％レベルのカラーバー信号を用いる。（表２）は本実施の形態３による計算結果を示したもので、Ａは入力される輝度信号Ｙ、色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）を、Ｂは色ゲイン補正行列２１で色ゲインが１／２になるため、色増幅回路１２であらかじめ２倍にした結果を、Ｃはデコード回路６の出力を、Ｄはカラーフィルタ色補正回路２１の出力信号（Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃ）を、Ｅはクリップ回路２２の出力を、Ｆは液晶の表示を、それぞれ示す。
【００７７】
【表２】

【００７８】
また、図２８に、（表２）のＦに基づいて演算した液晶に表示される色ベクトルを示す。（表２）に示すように、カラーフィルタ色補正回路２１の出力は緑を除き、全て正の値に補正されている。このため、図２８に示すように液晶に表示される色相は、緑を除いて入力時の色相が保たれている。また、図２７におけるカラーフィルタ色補正回路２１のみの補正では表現できなかった赤と黄色については、完全に補正されていることがわかる。
【００７９】
また、本実施の形態３では、色増幅回路１２のゲインを２倍とし、カラーレベルも同時に補正しようとしているが、これを例えば１．５倍に抑制すると、緑についても色相補正が可能となる。このときの計算結果を（表３）に示し、また図２９に（表３）のＦに基づいて演算した液晶に表示される色ベクトルを示す。
【００８０】
【表３】

【００８１】
（表３）及び図２９に示すように、色増幅回路１２の色ゲインが２倍のときには補正できなかった緑も含めて、すべての色で色相の補正がなされている。
【００８２】
上記のように、本実施の形態３においては、カラーフィルタ特性行列の逆行列による色補正と、補正後の出力値が負になるのを回避するための色ゲイン補正行列により、カラーフィルタの特性を簡単な構成で補正でき、色再現性の優れた色補正装置を得ることが出来る。
【００８３】
また、本実施の形態３では、図２６に示すように、デコード回路６の変換と、色ゲイン補正回路２０の変換と、カラーフィルタ色補正行列による変換を明示的に分けて構成したが、実際に回路を構成する場合は、図３０に示すようにこれらの行列の積を１つの行列として構成することも可能である。この場合にも、上記図２６の実施例と同一の効果が得られるのは明白である。
【００８４】
さらに、実施の形態１から３では特にカラーフィルタの特性の補正について説明したが、カラーフィルタのみならず、位相差フィルム等の液晶の構成部材でも色が変化する。本発明の方式は、カラーフィルタの特性補正のみならず、液晶全体の特性を１つの特性と考えることにより液晶全体の色変化を補正し得る方式であることは言うまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる液晶パネルの色補正装置によれば、入力の色位相を回転させ、（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸の色ゲインをそれぞれ個別に変え、元の入力位相に戻すように色の逆回転を行っているので、任意の角度にある特定の色について色ゲインを自由に設定でき、簡単な構成で、液晶パネルの色補正を実現できる。
【００８６】
また、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置によれば、入力の色位相を回転させ、色相の変化を最小限に抑えながら（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸の色ゲインをそれぞれ個別に変え、元の入力位相に戻すように色の逆回転を行っているので、任意の角度にある特定の色について色ゲインを自由に設定でき、簡単な構成で、かつ、（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸の色ゲインの比を大きくしても色相の変化を最小限に抑える液晶パネルの色補正を実現できる。
【００８７】
さらに、本発明にかかる液晶パネルの色補正装置によれば、カラーフィルタ特性行列の逆行列による色補正と、補正後の出力値が負になるのを回避するための色ゲイン補正行列により、任意の特性の液晶パネルについてその特性を補正でき、色再現性の優れた色補正装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の原理説明図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の原理説明図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置を用いた補正結果を示す色ベクトル図
【図９】カラーフィルタの特性を表す色ベクトル図
【図１０】本発明の一実施例にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図１１】本発明の一実施例にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図１２】本発明の一実施例にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図１３】本発明の一実施例にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図１４】本発明の一実施例にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図１５】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図１６】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置における色差平面領域の説明図
【図１７】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置における非線形演算回路のブロック構成図
【図１８】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図１９】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図２０】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置の動作説明図
【図２１】本発明の実施の形態１にかかる液晶パネルの色補正装置による色位相変化を示す図
【図２２】本発明の実施の形態２にかかる液晶パネルの色補正装置による色位相変化を示す図
【図２３】本発明の他の実施例にかかる液晶パネルの色補正装置における非線形演算回路のブロック構成図
【図２４】本発明の他の実施例にかかる液晶パネルの色補正装置における色差平面領域の説明図
【図２５】本発明の他の実施例にかかる液晶パネルの色補正装置における非線形演算回路の動作説明図
【図２６】本発明の実施の形態３にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図２７】入力された色ベクトルと表示された色ベクトルの比較図
【図２８】本発明の実施の形態３にかかる液晶パネルの色補正装置を用いた補正結果を示す色ベクトル図
【図２９】本発明の実施の形態３にかかる液晶パネルの色補正装置を用いた補正結果を示す色ベクトル図
【図３０】本発明の他の実施例にかかる液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図３１】従来の液晶パネルの色補正装置のブロック構成図
【図３２】反射型液晶パネルに用いられるカラーフィルタ特性の例示図
【図３３】透過型液晶パネルに用いられるカラーフィルタ特性の例示図
【図３４】反射型液晶パネルに用いられるカラーフィルタによる色変化を示す色ベクトル図
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 色回転回路
３ （Ｒ−Ｙ）増幅回路
４ （Ｂ−Ｙ）増幅回路
５ 色逆回転回路
６ デコード回路
７ コントラスト・アンド・ブライト回路
８ ガンマ補正回路
１０ 非線形演算回路
１１ 加算回路
１２ 色増幅回路
２０ 色ゲイン補正回路
２１ カラーフィルタ色補正回路
２２ クリップ回路
３０ 変換マトリックス回路
２Ａ、９Ａ 理想の色ベクトル
２Ｂ、９Ｂ 実際の色ベクトル
３Ａ 入力された色ベクトル
３Ｂ 補正後の色ベクトル
５Ａ、１２Ａ 増幅前の色ベクトル
５Ｂ、１２Ｂ 増幅後の色ベクトル
６Ａ、１３Ａ 逆回転前の色ベクトル
６Ｂ、１３Ｂ、２０Ｂ 逆回転後の色ベクトル
７Ａ、１４Ａ 液晶パネルへ入力される色ベクトル
７Ｂ、１４Ｂ カラーフィルタ変換後の色ベクトル
１９Ａ 色回転後の色ベクトル
１９Ｂ 非線形演算回路から出力される色ベクトル
２５Ａ 係数Ｋ１による補正
２５Ｂ 係数Ｋ２による補正

Claims (6)

1. 輝度信号と色差信号が入力される液晶パネルにおいて、カラーフィルタの特性に応じて前記色差信号をあらかじめ補正するべく、
   入力された前記色差信号の位相を所定の角度だけ回転する色回転部と、
   前記色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号を、それぞれ増幅する（Ｒ−Ｙ）増幅部及び（Ｂ−Ｙ）増幅部と、
   前記（Ｒ−Ｙ）増幅部及び（Ｂ−Ｙ）増幅部から出力される色差信号を、前記色回転部の回転方向と逆方向に所定の角度だけ回転させる色逆回転部と、
   最終的に前記色逆回転部から出力される色差信号と、最初に入力された前記輝度信号に基づいて、ＲＧＢ信号を生成するデコード部を含むことを特徴とした液晶パネルの色補正装置。
2. 前記（Ｒ−Ｙ）増幅部及び前記（Ｂ−Ｙ）増幅部における色ゲインを、入力される前記（Ｒ−Ｙ）信号及び前記（Ｂ−Ｙ）信号の符号によって切り換えることができる請求項１記載の液晶パネルの色補正装置。
3. 輝度信号と色差信号が入力される液晶パネルにおいて、
   前記色差信号の位相を所定の角度だけ回転する色回転部と、
   前記色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号が与えられ、（Ｒ−Ｙ）を縦軸、（Ｂ−Ｙ）を横軸とした色差平面上において、第１の直線（Ｒ−Ｙ）＝−（Ｂ−Ｙ）と第２の直線（Ｒ−Ｙ）＝（Ｂ−Ｙ）で分割された４つの領域のうち、（Ｒ−Ｙ）＜（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＞−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第１の領域又は、（Ｒ−Ｙ）＞（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＜−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第２の領域においては０（ゼロ）を出力し、（Ｒ−Ｙ）＞（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＞−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第３の領域では（Ｒ−Ｙ）−｜Ｂ−Ｙ｜を出力し、（Ｒ−Ｙ）＜（Ｂ−Ｙ）、かつ（Ｒ−Ｙ）＜−（Ｂ−Ｙ）で与えられる第４の領域では（Ｒ−Ｙ）＋｜Ｂ−Ｙ｜を出力する非線形演算部と、
   前記非線形演算部の出力と前記色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号又は（Ｂ−Ｙ）信号のどちらか一方と加算する加算部と、
   前記色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号が前記加算部を介して入力され、前記色回転部の回転方向と逆方向に所定の角度だけ回転させる色逆回転部と、
   最終的に前記色逆回転部から出力される色差信号と、最初に入力された前記輝度信号に基づいて、ＲＧＢ信号を生成するデコード部とを含むことを特徴とした液晶パネルの色補正装置。
4. 非線形演算部の第１の直線は（Ｒ−Ｙ）＝−ａ×（Ｂ−Ｙ）（ａは任意の正の実数）で与えられ、
   第２の直線は（Ｒ−Ｙ）＝ｂ×（Ｂ−Ｙ）（ｂは任意の正の実数）で与えられ、
   前記第１の直線及び前記第２の直線で分割された４つの領域のうち、前記第１の領域と前記第２の領域では０（ゼロ）を出力し、前記第３の領域ではｃ×（（Ｒ−Ｙ）−｜Ｂ−Ｙ｜）（ｃは任意の実数）を出力し、前記第４の領域ではｄ×（（Ｒ−Ｙ）＋｜Ｂ−Ｙ｜）（ｄは任意の実数）を出力する請求項３記載の液晶パネルの色補正装置。
5. 前記非線形演算部が、色回転部から出力される色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の絶対値を出力する（Ｒ−Ｙ）絶対値回路及び（Ｂ−Ｙ）絶対値回路と、
   前記（Ｒ−Ｙ）絶対値回路の出力と前記（Ｂ−Ｙ）絶対値回路の出力の差を演算する加算回路と、
   前記加算回路の出力が負の場合に０（ゼロ）にクリップするクリップ回路と、
   前記クリップ回路の出力の符号を反転して出力する符号反転回路と、前記色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号が正の場合には前記クリップ回路の出力を選択し、負の場合には前記符号反転回路の出力を選択するセレクタを含む請求項３記載の液晶パネルの色補正装置。
6. 前記非線形演算部が、色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号及び（Ｂ−Ｙ）信号の絶対値を出力する（Ｒ−Ｙ）絶対値回路及び（Ｂ−Ｙ）絶対値回路と、
   前記（Ｒ−Ｙ）絶対値回路の出力に係数Ｋｒｙを乗ずる（Ｒ−Ｙ）乗算回路と、
   前記（Ｂ−Ｙ）絶対値回路の出力に係数Ｋｂｙを乗ずる（Ｂ−Ｙ）乗算回路と、
   前記（Ｒ−Ｙ）乗算回路の出力と前記（Ｂ−Ｙ）乗算回路の出力の差を演算する加算回路と前記加算回路の出力が負の場合に０（ゼロ）にクリップするクリップ回路と、
   前記クリップ回路の出力の符号を反転して出力する符号反転回路と、前記クリップ回路の出力に係数Ｋ１を乗ずる第１の乗算回路と、前記符号反転回路の出力に係数Ｋ２を掛ける第２の乗算回路と、前記色回転部から出力される（Ｒ−Ｙ）信号が正の場合は前記第１の乗算回路の出力を選択し、負の場合は前記第２の乗算回路の出力を選択するセレクタを含む請求項３記載の液晶パネルの色補正装置。

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