JP4474701B2

JP4474701B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4474701B2
Application number: JP25909999A
Authority: JP
Inventors: 俊久小島; 鋭造岡本; 英昭中川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP2000155548A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にモザイクディスプレイのように発光体を集合させて画面を形成するような場合、発光波長の異なる部分があると画面の均一性を悪化させる要因となるので、カラー発光の３原色の各原色が同じ色度点となるように補正することで画面全体の色を均一に保つことができる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）のトリオ（以下、ＲＧＢトリオと称する）で１画素を構成し、その画素を多数配列させてモザイクディスプレイ（大型映像表示装置）を作る場合、ＬＥＤの光度と発光波長がある規格（以下、ランクと称する）内のＬＥＤを選別して使用する必要がある。これは、ＬＥＤの特性のバラツキによる色むらの問題を回避するためである。
【０００３】
そのバラツキとしては、
1.光度（輝度）のバラツキ
2.発光波長（色度）のバラツキ
がある。ＲＧＢトリオで１画素を構成する場合、光度のバラツキは、輝度の均一性と中間色の色度の均一性を悪化させる。また、発光波長のバラツキは、中間色および３原色の色度の均一性を悪化させる。若し、このように特性にバラツキのあるＬＥＤを選別しないでランダムに使用した場合、発光波長の違いによる色ムラが目立ち、画質が悪化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１画面同一ランクのＬＥＤを使用する場合、画面毎の生産性や、サービスメンテナンスを行うときに、予めランク毎にメンテナンス用のＬＥＤを用意する必要があり、管理面等、トータル的にみると無駄なコストを発生させる問題があった。
【０００５】
また、特開平１０−２６９５９号公報には、ＬＥＤの素子毎の光度（輝度）のバラツキにより生じるＬＥＤアレイ上の位置によるＲ、Ｇ、Ｂの各単色の輝度ムラや、これらの重ね合わせによる色ムラを補正するために、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも１色の映像信号の振幅と直流レベルの両方を画面位置に応じて記憶されている輝度補正データで補正するものが示されている。このように、各単色の画素毎の輝度レベルをそろえることにより、光度（輝度）のバラツキによる輝度ムラや、これらの重ね合わせによる色ムラを補正するものが既に知られている。
【０００６】
しかしながら、この文献に記載の方法では、光度（輝度）のバラツキによる輝度ムラは解決できるが、発光波長（色度）のバラツキによって生じる色ムラを補正することができない問題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、ＬＥＤを選別しなくても画面全体を構成する各画素の表現色（以下、ＣＩＥ三刺激値と称する）を均一に保つことができる表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入力信号に基づき、３原色の発光体により構成されるトリオの集合によって表示を行う表示装置において、３原色の発光体をそれぞれ駆動するときに、トリオの１色のデータに対して、トリオの他の１色または２色のデータに予め求められた色度補正係数を乗じたデータを加える色度補正手段を備え、色度補正手段において、色度図上に表される３原色の発光体の第１の色の発光色のバラツキにより形成される第１の範囲と、３原色の発光体の第２の色の発光色のバラツキにより形成される第２の範囲と、３原色の発光体の第３の色の発光色のバラツキにより形成される第３の範囲と、第１の範囲の外縁と第２の範囲の外縁とを結ぶ第１の接線と、第１の範囲の外縁と第３の範囲の外縁とを結ぶ第２の接線とが交差することによって生成される角度の中から第１の範囲に向かう側に張る角度が最も小さくなるようにして得られる交点で示される色度に、第１の色を補正することを特徴とする表示装置である。
【０００９】
３原色の発光体（ＲＧＢトリオ）から１画素が構成され、複数の画素を集合させたモザイクディスプレイを駆動するとき、供給される発光データに対して、予め求められ色度補正データメモリに記憶された色度補正係数を、各発光体（ＬＥＤ）の特性のバラツキに応じて、他の１色または２色で補正される。これによって、３原色それぞれの色度点をそろえることができるので、発光体の発光波長のランク管理を行う必要がなくなる。また、製品の生産性向上、サービス性、製品在庫のランク管理など無駄なコストを削減でき、画像表示品位の均一な製品を安定して作ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この一実施形態が適用されるモザイクディスプレイの斜視図である。この一例では、本体１にユニット２が縦に４つ、横に４つ配設される。また、ユニット２には、３原色の発光体から構成されるセル３が縦に４つ、横に４つ配設される。このセル３は、図２に示すように、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の３つのＬＥＤで構成され、その３つのＬＥＤ（以下、ＲＧＢトリオと称する）で１画素が構成される。また、この本体１を縦横に複数個並べてさらに大きなモザイクディスプレイを構成することも可能である。
【００１１】
次に、この発明の一実施形態を図３を参照して説明する。画像処理装置（図示なし）から画像の発光データが入力端子１１を介して色度補正部１２へ供給される。色度補正部１２は、ＲＤＡＴＡ（赤色成分のデータ）用ラッチ１３Ｒ、ＧＤＡＴＡ（緑色成分のデータ）用ラッチ１３Ｇ、ＢＤＡＴＡ（青色成分のデータ）用ラッチ１３Ｂ、演算処理部１４、データメモリ１５、色度補正係数レジスタ１６および色度補正データメモリ２１から構成される。
【００１２】
ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１７は、各ＲＧＢトリオの色度補正係数が記憶されている色度補正データメモリ２１に制御信号を供給する。色度補正データメモリ２１では、制御信号に応じたそれぞれのＲＧＢトリオの色度補正係数が読み出される。読み出された色度補正係数は、色度補正係数レジスタ１６に書き込まれる。
【００１３】
この色度補正係数は、カラー発光の３原色の各原色が後述するように補正範囲内の色度点となるように補正するために、予め色度調整器によって、ＲＧＢトリオの特性を測定し、同じ１画素を構成する他の１色または２色のデータに対して乗じられる係数であって、色度補正データメモリ２１に記憶される。具体的には、バラツキのある緑色（Ｇ）が、同じ１画素を構成する赤色（Ｒ）および／または青色（Ｂ）で補正されることによって、後述するように補正範囲内の色度点となるように色度補正係数が形成される。
【００１４】
入力された発光データは、ＲＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｒ、ＧＤＡＴＡ用ラッチ１３ＧおよびＢＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｂへ供給され、１画素毎にＲ、Ｇ、Ｂデータとしてラッチされる。このとき、発光データは、シリアルデータとして入力される。その発光データの中から赤色の発光データが入力されたタイミングで赤色の発光データは、ＲＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｒにラッチされ、緑色の発光データが入力されたタイミングで緑色の発光データは、ＧＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｇにラッチされ、青色の発光データが入力されたタイミングで青色の発光データはＢＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｂにラッチされる。すなわち、このＲＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｒ、ＧＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｇ、ＢＤＡＴＡ用ラッチ１３Ｂでは、シリアル／パラレル変換が行われる。
【００１５】
演算処理部１４では、ラッチされているＲ、Ｇ、Ｂデータと、色度補正係数レジスタ１６に書き込まれた色度補正係数とが演算され、補正発光データが生成される。生成された補正発光データは、データメモリ１５へ供給される。データメモリ１５では、供給された補正発光データがストアされる。このデータメモリ１５は、フレーム単位のメモリから構成され、供給される補正発光データの書き込みおよび読み出しがＭＰＵ１７によって制御される。ＬＥＤ表示装置１９の受け持つ補正発光データを全て受け取った後、ストアされた補正発光データは、定電流ドライバ１８へ供給される。
【００１６】
ＭＰＵ１７では、ＬＥＤ表示装置１９の輝度補正データが記憶されている輝度補正データメモリ２０に制御信号が供給される。輝度補正データメモリ２０では、供給された制御信号に応じて、輝度補正データが定電流ドライバ１８へ供給される。この輝度補正データは、ＬＥＤ表示装置１９の各画素の光度のバラツキを駆動電流で調整するため、予め輝度調整器によって３原色の各原色の特性を測定し形成され、輝度補正データメモリ２０に記憶される。
【００１７】
定電流ドライバ１８には、データメモリ１５から補正発光データと、輝度補正データメモリ２０から輝度補正データとが供給される。このとき、補正発光データに応じた時間だけ、輝度補正データに応じた電流量がＬＥＤ表示装置１９に供給される。すなわち、定電流ドライバ１８は、ＰＷＭ（パルス幅変調）でＬＥＤ表示装置１９を駆動させる。
【００１８】
このようにして、発光されたＬＥＤ表示装置１９は、光度（輝度）と発光波長（色度）が共にそろった均一性の良い画像を再現することができる。このＬＥＤ表示装置１９は、上述した図２に示すように、ＲＧＢトリオで１画素を構成し、その画素を多数配列させたものである。街頭や競技場などに設けられているモザイクディスプレイ（大型映像表示装置）は、その一例である。
【００１９】
上述のように、この一実施形態では、まず、発光波長（色度）のバラツキが補正され、その後、光度（輝度）のバラツキが補正される。この発光波長の補正についてより詳細に説明する。色度補正部１２では、発光波長の補正は、画素毎に行われる。発光波長のバラツキによって生ずる色ムラを補正する方法として、画素毎に色度変換機能を持たせる。
【００２０】
例えば、同じ入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂが入力されたとしても、各画素の発光波長が異なることによって、ＣＩＥ三刺激値が異なってくる。その一例として、画素１および画素２に同じ入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給されたときのＣＩＥ三刺激値を式（１）および式（２）に示す。このとき、画素１の色変換係数をＡijとし、画素２の色変換係数をＡ'ij としたとき、画素１のＣＩＥ三刺激値をＸ、Ｙ、Ｚとし、画素２のＣＩＥ三刺激値をＸ’、Ｙ’、Ｚ’とする。
【００２１】
【数１】

【００２２】
以下、説明を容易とするために画素１のみについて、説明する。画素１のＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの色度を以下に示す

また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの輝度比を
ＬR ：ＬG ：ＬB ＝０．１９８６：０．７０７３：０．０９４１
とする。
【００２３】
そして、画素１が本来表現しなければならない３原色の色度と、その３原色を混色することで得られるように設定された基準白色の色度とを以下に示す

【００２４】
ここで、この画素１に入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給されたときに、この画素１のＣＩＥ三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚは、以下の式（３）に従う。
【００２５】
【数２】

【００２６】
また、画素１が本来表現しなければならない３原色の色度および基準白色に対して、同じ入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給されたときのＣＩＥ三刺激値Ｘ₀、Ｙ₀、Ｚ₀は、以下の式（４）に従う。
【００２７】
【数３】

【００２８】
ここで、
【００２９】
【数４】

【００３０】
とするために、この一実施形態では、以下の式（５）に従って、画素１に供給された入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂに色度補正係数Ｃijを乗じて信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に変換する。
【００３１】
【数５】

【００３２】
変換された信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’を式（３）に代入すると、以下の式（６）に示すようになる。
【００３３】
【数６】

【００３４】
よって、式（４）と式（６）から（Ｂij）＝（Ａij）（Ｃij）となる。ここから信号の色度補正係数（Ｃij）＝（Ａij）^-1（Ｂij）が求まる。この一例では、
【００３５】
【数７】

【００３６】
となる。この操作をＲＧＢトリオの全画素について行うことによって、得られた色度補正係数Ｃijは、色度補正データメモリ２１に記憶される。上述したように、この色度補正係数Ｃijを用いて画素のトリオの１色に対し、そのトリオの他の１色または２色を加える色度補正が行われたモザイクディスプレイは、均一的な画質が得られる。
【００３７】
次に、図４に示すＣＩＥ色度図を用いてＬＥＤのバラツキを説明する。この図４に示すＣＩＥ色度図上には、ＬＥＤの発光色度バラツキ、ＮＴＳＣ再現、ＣＲＴ蛍光体補正後の発光色度点等を記している。ＣＲＴ色度点は、Ｐ−２２の蛍光体からなるＣＲＴの補正後の各３原色の発光色度点である。ＮＴＳＣ再現は、ＮＴＳＣ方式で定められた各３原色の発光色度点である。斜線で示す色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1は、ＬＥＤが製造されたときの発光波長による各３原色のバラツキ範囲である。また、十字で示す補正範囲Ａr2、Ａg2、Ａb2は、入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂのバラツキを補正した後の範囲であり、各３原色の色の識別がしにくいマッカダム（MacAdam ）の色弁別範囲である。
【００３８】
そして、ＣＩＥ色度図上には、赤色の色バラツキ範囲Ａr1の外縁と、緑色の色バラツキ範囲Ａg1の外縁とを結ぶ接線Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3が表示され、緑色の色バラツキ範囲Ａg1の外縁と、青色の色バラツキ範囲Ａb1の外縁とを結ぶ接線Ｌb1、Ｌb2、Ｌb3が表示され、青色の色バラツキ範囲Ａb1の外縁と、赤色の色バラツキ範囲Ａr1の外縁とを結ぶ接線Ｌc1、Ｌc2、Ｌc3が表示される。そして、各色の色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1に向かう側に張る角度が最も小さくなるようにして得られる交点をＰr 、Ｐg 、Ｐb で示す。すなわち、この交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb は、接線の最も内側となる接線Ｌa1、Ｌb1、Ｌc1によって生成される。また、交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb は、補正範囲Ａr2、Ａg2、Ａb2に含まれる。
【００３９】
この一実施形態では、各３原色のバラツキを補正することによって、色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1の発光色度を、あたかも交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb の位置の発光色度となるようにＬＥＤを発光させるものである。色度図上に、この交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb を頂点とする三角形内で示される色再現範囲は、３原色の色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1の各領域において任意に選ばれた１つの発光色度点を頂点とする三角形内で示される色再現範囲に含まれることになる。従って、交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb を補正する色度点とすれば、３原色に対応するＬＥＤが色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1の色バラツキを持つ各範囲内にあれば、どのＬＥＤを用いても交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb で示される色度に調整することができる。
【００４０】
このとき、各３原色のバラツキを補正することによって、色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1の発光色度を、補正範囲Ａr2、Ａg2、Ａb2の発光色度となるようにＬＥＤを発光させるようにしても良い。補正範囲Ａr2、Ａg2、Ａb2は、上述したように色の識別がしにくい範囲である。例えば、緑色の補正範囲Ａg2に含まれる発光色度は、あたかも交点Ｐg の位置の発光色度であるように見える。すなわち、バラツキのあるＬＥＤの発光色度（色バラツキ範囲Ａr1、Ａg1、Ａb1）を色の識別がしにくい範囲（補正範囲）Ａr2、Ａg2、Ａb2で発光しているように補正することにより、あたかも交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb の位置の発光色度で光っているように見せるようにし、ＬＥＤの発光波長のバラツキによる影響を抑えるものである。
【００４１】
このとき、例えば緑色知覚が生じる５２０ｎｍと、緑色のＬＥＤの発光波長とが同一となるように、補正範囲Ａg2の範囲内で緑色のＬＥＤの発光波長の純度を高めるように補正が施される。同様に、補正範囲Ａr2およびＡb2の範囲内で赤色および青色のＬＥＤの発光波長も純度を高めるように補正される。結果として、交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb で形成される三角形より大きい三角形を実現することができる。すなわち、より大きな色再現範囲を実現することができる。
【００４２】
具体的には、ＲＧＢトリオの緑色のＬＥＤが色バラツキ範囲Ａg1から補正範囲Ａg2に含まれるように、同じ１画素を構成する赤色のＬＥＤおよび／または青色のＬＥＤを色度補正係数Ｃijで補正して発光させる。
【００４３】
補正後の色再現範囲は、図４に示すように、交点Ｐr 、Ｐg 、Ｐb で構成される三角形の内側の範囲である。発光点を完全に１点にすると、色再現範囲は狭まるが、マッカダムの色弁別範囲（補正範囲Ａr2、Ａg2、Ａb2）の方向へ広げることで色再現範囲を広げることができる。
【００４４】
この一実施形態では、赤色、緑色および青色の３原色に対して、補正を行うようにしているが、図４に示すように、緑色のバラツキ範囲Ａg1が最も大きくなるので、緑色に対してのみ色度補正を行うようにしても同様の効果を得ることができる。
【００４５】
この一実施形態では、発光体の一例としてＬＥＤを用いたが、放電管、ＣＲＴ、液晶などを用いても同様に適用することができる。
【００４６】
この一実施形態では、ＲＧＢトリオから構成される画素毎にこの補正回路を用いているが、モザイクディスプレイの画面を複数のユニットに分割し、そのユニット毎にこの補正回路を用いるようにしても良い。例えば、特性にバラツキのあるＬＥＤをランダムにユニットに配置することにより、遠目にはユニット内の均一性は確保できる。しかしながら、ユニット間の発光波長（色度）の違いが生じるため、この補正回路をユニット毎に持つことにより、画面全体の発光波長の均一性を向上させることができ、ユニット間の表現色の違いも補正することができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明に依れば、３原色の表示デバイスを駆動するときに、トリオの１色のデータに対して、該トリオの他の１色または２色のデータに予め求められた色度補正係数を乗じたデータを加えることによって、発光波長の違う表示デバイスをあたかも同じ発光波長で光るように見せることができるので、表示デバイスの発光波長のランク管理が必要なくなり、製品の生産性向上、サービス性、製品在庫のランク管理など無駄なコストを削減でき、画像表示品位の均一な製品を安定して作ることができる。
【００４８】
請求項２の発明に依れば、入力信号に対して色度補正を行った後に、輝度補正データに基づいて表示デバイスが駆動される。従って、表示デバイスの色のバラツキだけでなく輝度のバラツキっも補正できるので、画面全体で色および輝度のユニフォミティに優れた映像を表示できる。
【００４９】
請求項３の発明に依れば、入力信号に対応するメモリに記憶された色度補正係数と該入力信号とを演算し、その演算結果に応じて表示デバイスが駆動される。従って、表示デバイス個々の発光特性に応じた表示制御を実現することができる。
【００５０】
請求項４の発明に依れば、複数の３原色のトリオにおける１色の発光波長を、各３原色に対応する個々の表示デバイスが所定のバラツキを持っていても、当該発明の交点で示される同一の色度に補正する効果を得ることができる。
【００５１】
請求項５の発明に依れば、複数の３原色のトリオにおけるそれぞれの色の発光波長を、各３原色に対応する個々の表示デバイスが所定のバラツキを持っていても、当該発明の交点で示される同一の色度に補正することができる。
【００５２】
請求項６の発明に依れば、複数の３原色のトリオにおける１色の発光色の純度を、補正後の色の識別レベルが予め決められた所定の範囲で高めることができ、その結果として複数の３原色のトリオによって表示される色再現範囲を広げる効果を得ることができる。
【００５３】
請求項７の発明に依れば、赤色、青色、緑色からなる３原色であり、特に発光特性のバラツキの大きい緑色に対して、上述の請求項４または請求項６の発明と同じ効果を得ることができる。
【００５４】
請求項８の発明に依れば、複数の３原色のトリオにおける１色の発光色の純度を、補正後の色の識別がしにくいマッカダムの色弁別範囲内で高めることができ、その結果として複数の３原色のトリオによって表示される色再現範囲を広げることができる。
【００５５】
請求項９の発明に依れば、発光波長の異なるＬＥＤをあたかも同じ発光色で光ように見せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されるモザイクディスプレイの一例の斜視図である。
【図２】この発明が適用される画素を説明するための略線図である。
【図３】この発明が適用される発光ユニットの一実施形態のブロック図である。
【図４】この発明に係る色を説明するための色度図の一例である。
【符号の説明】
１２・・・色度補正部、１３Ｒ・・・ＲＤＡＴＡ用ラッチ、１３Ｇ・・・ＧＤＡＴＡ用ラッチ、１３Ｂ・・・ＢＤＡＴＡ用ラッチ、１４・・・演算処理部、１５・・・データメモリ、１６・・・色度補正係数レジスタ、１７・・・ＭＰＵ、１８・・・定電流ドライバ、１９・・・ＬＥＤ表示装置、２０・・・輝度補正データメモリ、２１・・・色度補正データメモリ

Claims

入力信号に基づき、３原色の発光体により構成されるトリオの集合によって表示を行う表示装置において、
上記３原色の発光体をそれぞれ駆動するときに、上記トリオの１色のデータに対して、上記トリオの他の１色または２色のデータに予め求められた色度補正係数を乗じたデータを加える色度補正手段を備え、
上記色度補正手段において、色度図上に表される
上記３原色の発光体の第１の色の発光色のバラツキにより形成される第１の範囲と、
上記３原色の発光体の第２の色の発光色のバラツキにより形成される第２の範囲と、
上記３原色の発光体の第３の色の発光色のバラツキにより形成される第３の範囲と、
上記第１の範囲の外縁と上記第２の範囲の外縁とを結ぶ第１の接線と、上記第１の範囲の外縁と上記第３の範囲の外縁とを結ぶ第２の接線とが交差することによって生成される角度の中から上記第１の範囲に向かう側に張る角度が最も小さくなるようにして得られる交点で示される色度に、上記第１の色を補正する
ことを特徴とする表示装置。
さらに、上記第１の接線と、上記第２の範囲の外縁と上記第３の範囲の外縁とを結ぶ第３の接線とが交差することによって生成される角度の中から上記第２の範囲に向かう側に張る角度が最も小さくなるようにして得られる交点で示される色度に、上記第２の色を補正し、
上記第２の接線と、上記第３の接線とが交差することによって生成される角度の中から上記第３の範囲に向かう側に張る角度が最も小さくなるようにして得られる交点で示される色度に、上記第３の色を補正するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
さらに、上記３原色の発光体の輝度を補正するために、予め求められた輝度補正データに基づいて上記３原色の発光体を駆動するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
上記色度補正手段は、
上記色度補正係数を記憶するメモリと、
上記入力信号と上記色度補正係数との演算を行う演算手段とを備え、
上記入力信号に対応する上記トリオを上記演算手段の結果に応じて駆動するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
上記３原色は、赤色、青色、緑色であり、上記第１の色は緑色であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
上記３原色の発光体は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。