JP3598015B2 - 液晶パネルの色補正装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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