JP4660466B2 - カラーディスプレイ上に画像を表示する方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラーディスプレイ上に画像を表示する方法に関する。本発明は、カラーディスプレイ上に画像を表示する方法を実行するためのディスプレイコントローラにも関する。本発明は、更に、斯かるディスプレイコントローラを有するカラーディスプレイにも関する。

視覚は、目によって伝えられる感覚であって、外観を構成する物体の質（例えば、色、輝度、形状、及びサイズ）を知覚する感覚である。

色は、有彩コンテンツ（chromatic content）と無彩コンテンツと（achromatic content）の任意の組み合わせからなる視知覚の属性として規定される。この属性は、黄、オレンジ、茶、赤、ピンク、緑、青、紫等のような有彩色の名称によって、又は白、グレー、黒等のような無彩色の名称によって記述され、及び明るい、薄暗い、暗い等によって又は斯かる名称の組合せによって修飾される。

知覚された色は、色刺激のスペクトル分布、その刺激領域のサイズ、形、構造及び周囲、観測者の視覚系の適応状態、並びに観測者の支配的な観測の状況及び同様の観測の状況の経験に依存する。

無関係な色の属性は、輝度（brightness）、色相（hue）及び飽和度（saturation）である。輝度は、多かれ少なかれ光を放出するような領域が見える視覚の属性である。色相は、知覚された色（例えば、赤、黄、緑、及び青）のうちの１つ又はそれらの組合せと同じような領域が見える視覚の属性である。飽和度は、その輝度に従って判断される領域のカラフルネス（colorfulness）、色度である。

関連する色の属性は、明度（lightness）、カラフルネス及び彩度（chroma）である。明度は、白又は十分に透過するものとして見える同じように輝いた領域の輝度を基準にして判断される領域の輝度として規定される。カラフルネスは、知覚された領域の色が多かれ少なかれ有彩色として見える視覚の属性である。彩度は、白又は高透過なものとして見える同じように輝いた領域の輝度の割合として判断される領域のカラフルネス、即ち、色度として規定される。

目の網膜には、３つの異なるタイプの光センサがある。これらのセンサはＬ錐体、Ｍ錐体及びＳ錐体と呼ばれ、それぞれ、長（Ｌ）波長、中間（Ｍ）波長及び短（Ｓ）波長に感度がある。各タイプのセンサは、ニューロンにより脳に接続されている。光が錐体に当たるとき、それが光の波長に反応すると脳にパルスを送り始める。図１は、人間の目のＬ、Ｍ及びＳ錐体の分光感度を示す。錐体に当たる光が多いほど、それはパルス（fire spike）を脳に素早く送る。

目に入る光の色は、３つのタイプの錐体の各々が脳に送るパルスの相対的な量によって決定される。青の光（波長約４００−４５０ｎｍ）は、例えば、Ｌ錐体又はＭ錐体よりもＳ錐体から多くのスパイクをもたらす。

人間の目は３つの錐体しか有していないので、同じ色感覚を与える多くの異なる光スペクトルが存在する。例えば、日光及び蛍光ランプからの光は、両方とも白色と知覚されるが、日光は各波長に対してほぼ等しい強度を伴う非常に幅広いスペクトルを有するのに対して、蛍光ランプは数個のピークしか伴なわないスペクトルを有する。同じ色感覚を与える異なる光スペクトルのこの効果は、メタメリズムと呼ばれ、同じ色感覚を与える２つのスペクトルはメタマーと呼ばれる。

３つのタイプの錐体のみを有する別の効果は、２つの光源の相対的強度を変えながら２つの光源の光を加えることによって異なる色を作ることができることである。赤の光及び緑の光が混合される場合、それらは黄色として知覚されるだろう。赤の光を発する第１の光源が最大強度に設定され且つ緑の光を発する第２の光源がゼロの強度に設定され、赤の光の強度を減少させながら緑の光の強度を増加させる場合、赤から、オレンジ、黄、緑への色変化を観測することができる。

ディスプレイは、３つの原色のみ（通常は、赤、緑、及び青）で多くの色を作るために、この原理を使用する。

我々の目に入射する光から我々が得る色感覚を予測するために、多数のモデルが開発されてきた。これらのモデルのうちの１つは、一般に最も知られておりＣＩＥ（Commission
Internationale d‘Eclairage - International Commission on Illumination）によって標準化されているものであり、ＣＩＥ１９３１モデルである。それは、或るスペクトルを伴なう光に対して、三刺激値Ｘ、Ｙ、及びＺを計算するために使用することができる標準観測者のための３つのスペクトルマッチング関数を規定する。これらの３刺激値から、色度座標ｘ及びｙは以下のように計算することができる。

Ｙは、知覚属性輝度（perceptual attribute brightness）に関連するものであり、ｘ座標及びｙ座標は色度を決定し、ここでｘは赤−緑の軸、及びｙは黄−青の軸である。

色の間の関係（強度（Ｙ）は無視する）が、図２に示すように、二次元色度図にプロットすることができる。それは、曲線によってスペクトル色の色度座標を示し、対応する波長をナノメートル（ｎｍ）で示す。全ての目に見える色の色度座標は、曲線内に馬蹄形領域上に存在する。チャートの下部における直線（紫のライン）は赤及び青のスペクトル色をつないでおり、このため、赤及び青の混合する非スペクトル色（例えば、紫、すみれ色など）はこの直線に沿って位置する。日光の中の白い物体の色度座標は、図２のＤで示されている。白の点に対する色度図の中の特定の点への方向及び距離は、その色相及び飽和度を決定する。

先に言及したように、２つの色の光の混合は新しい色をつくることができる。この新しい色の色度座標は、その２つの色の間の想像直線上にある。緑（Ｇ）及びシアン（Ｃ）の混合は、例えば、図２に与えられるように色度座標がＧとＣとの間のライン上に存在する色を与える。第３の色（例えば赤（Ｒ））を加えることによって、Ｒ、Ｇ、及びＣにわたる想像三角形内の全ての色を作ることができる。６つの異なる原色（例えば、Ｒ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、Ｍ）の光を混合することによって、パッチＲ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、Ｍ、即ち多角形（角がＲ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、及びＭである）内の色度座標を伴なう全ての色を作ることができる。

色度図は三刺激値の割合を示すだけであり、それ故に、同じ三刺激値割合を有する明るい色及び薄暗い色は同じ点に属する。このため、光源点Ｄはグレーカラーも表し、例えば、オレンジ色及び茶色は互いに同じ位置にプロットされる。

色覚の内容は、例えばRoy S. Berns, Fred W. Billmeyer, and Max Saltzman; Billmeyer and Saltzman’s Principles
of Color Technology, 3rd Edition; ISBN 0-471-19459-X、に更に説明されており、これによってその全体がレファレンスとして組み込まれている。

本発明はディスプレイの分野一般、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、フラットインテリジェントチューブ（ＦＩＴ）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ（これら全ては、以下に簡単に説明される）、並びにプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、PolyＬＥＤディスプレイ、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、及びホイルディスプレイに関する。

従来技術において、液晶ディスプレイが、小型及び低電力消費を必要とする種々のアプリケーションに適していることが判明している。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、小さい体積、薄い厚さ及び低電力消費という利点を有しているフラットパネルディスプレイ装置である。

ＬＣＤは、携帯電話、ポータブルコンピュータ、電子カレンダー、電子ブック、テレビ又はビデオゲームコントロールのようなポータブル装置、並びに種々の他のオフィスオートメーション装置、及びオーディオ／ビデオ機械などと一緒に使用されている。

ＬＣＤは、光を透過又は遮蔽するために、誘電異方性を有する液晶材料に印加される電界を制御し、これによって絵又は画像を表示し、それ自体既知のやり方における全てが当業者によって認識されている。内部で光を発生する表示装置（例えば、電子発光（ＥＬ）装置、ブラウン管（ＣＲＴ）、及び発光ダイオード（ＬＥＤ））とは異なり、ＬＣＤは外部光源を使用する。

通常、当業者によって認識されるように、液晶ディスプレイは液晶パネルとして設計され、それは、２つの透明基板の間に一般的に注入される液晶混合物の特性に依存して光の透過又は反射が制御可能な本質的に矩形状の表示素子（画素）のマトリックスを有し、このディスプレイは、加えて、行ドライバ及び列ドライバのような関連する電子装置を通じてディスプレイの選択された部分に電圧を供給する行導体及び列導体を有する。

ＬＣＤ装置は、光を利用する方法によって、透過型装置及び反射型装置に大きく分類される。透過型ＬＣＤは、光を液晶パネルに供給するためのバックライトユニットを含む。

jumbo-TVのような大画面装置を作るために、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。所望の画素サイズに依存して、ＬＣＤディスプレイの画素に対応する単一表示素子を形成するために多数の赤、緑、及び青の発光ダイオードをグループ分けすることができる。当業者に認識されるように、斯かる表示素子は続けて矩形マトリックスに配され、必要な電子装置に接続される。

図３は、今日使用される多くのテレビ及び多くの他の表示装置に備えられるブラウン管（ＣＲＴ）の基本的原理の概略図である。カソード３１（例えば、加熱されたフィラメント）が、真空のガラス管３２内に配される。電子は加熱されたカソード３１からガラス管３２へと自然に放出される。アノード３３はカソード３１から放出される電子を引きつけ、それ故に電子ビーム又は電子線３４を形成する。テレビのブラウン管３２において、電子ビーム３４は、焦点調節アノード３３によって密なビームに焦合され、加速アノード３５によって加速される。電子３４のビームは、ガラス管３２内の真空を進み、ガラス管３２の他端のフラットスクリーン３６に当たる。このスクリーン３６は蛍光体３７で覆われており、蛍光体３７は電子ビーム３４が当たると光を発する。ガラス管内の導電コーティングは、ガラス管のスクリーン端において蓄積する電子を吸収する。

ビーム３４を案内する手段を備えるために、典型的なＣＲＴ表示装置内のガラス管３２は、ステアリングコイル３８、３９が巻かれている。ステアリングコイル３８、３９は単なる銅巻線であり、これはガラス管内に磁場を作ることができ、電子ビーム３４はその磁場に反応を示す。第１のコイル３８の集合は電子ビームを垂直に動かす磁界を作り、一方、第２のコイル３９の集合はビームを水平に動かす。コイル３８、３９に印加される電圧を制御することによって、電子ビーム３４を画面３６上の任意の点に位置決めできる。

カラーＣＲＴディスプレイは、典型的には、赤、緑、及び青のビームで表される３つの電子ビームを有し、それは同時に画面を横切って移動する。白黒のＣＲＴ表示装置の画面に配される蛍光体の単一シートの代わりに、カラーＣＲＴディスプレイの画面は、ドット又はストライプに配される赤、緑、及び青の蛍光体で覆われている。ガラス管の内部には、蛍光体コーティングに非常に近いところに、薄い金属スクリーン、即ちシャドーマスクが配されている。このマスクは、画面上の蛍光体ドット（又はストライプ）に合わせられる非常に小さい孔が穿孔されている。

赤のドットは、赤の蛍光体に赤のビームを発射することによってつくられ、一方、緑及び青のドットはそれに相当するやり方でつくられる。白のドットをつくるためには、赤、緑、及び青のビームが同時に発射され、３つの色が一緒に混ざり白をつくる。黒のドットをつくるためには、３つの全てのビームがドットを通り越して走査するのでオフになる。カラーＣＲＴディスプレイ上の他の全ての色は、赤、緑、及び青の組合せである。ＣＲＴディスプレイは典型的には時系列表示であり、これは、当業者によって理解されるようにそれ自体既知のやり方で、画像が表示される画面上をビームで繰返し走査することによって画像が構成されることを意味する。

フラットインテリジェント管（時折、ＦＩＴ又はＦ！Ｔと呼ばれる）はシャドーマスクを使用しない新しいブラウン管（ＣＲＴ）である。シャドーマスクの主な機能、即ち色選択は、適正な蛍光体ライン上に電子ビームを案内する電子制御システムによって管理される。ビームの位置はフェースプレート上の専用構造によって検出される。

図４は、ＦＩＴディスプレイ４０におけるトラッキング原理を簡略化して表示したものである。ＦＩＴディスプレイ４０では、単一ビームが垂直蛍光ラインに垂直に走査される過去に開発されたインデックス型のマスクレスＣＲＴとは対照的に、ビーム３４が水平蛍光ライン４１に沿って走査される。ＦＩＴアプローチは、レーザービームがトラッキングシステムによってスパイラルにガイドされるＣＤプレーヤのものと全く同様である。ビーム３４は水平蛍光体ライン４１に沿って走査され、このラインからの如何なるずれもフィードバックシステムによって補正される。各蛍光体ライン４１の上下に位置するトラック上には、位置検出器４２が存在する（例えば、電流を測定する導体ストライプ）。これらの検出器４２からの情報が供給される表示コントローラ４３は、ビーム軌道が蛍光体ライン４１に一致するように、補正コイル４４を駆動する。

ＣＲＴ及びＦＩＴディスプレイでは、蛍光体ドット又は蛍光体ストライプが表示エレメントを構成し、従って、それは所定の波長（色）を有する光を放射するように制御可能である。

従来のＲＧＢカラーディスプレイでは、表示可能な色範囲は、（図２に示されるように）３原色（例えば、赤、緑、及び青）により広がるカラートライアングルに制限される。このカラートライアングルの外側の色、例えば、金及び青緑色（原色が赤、緑、及び青の場合）は表示することができず、そのため、表示できる色（例えば、飽和していない黄、及び青みがかった緑）に対して削減される。最も存在するアプリケーションに使用される３原色に１つ以上の追加の原色を加えることは表示可能な色範囲を広げる可能性を提供することが知られている。

空間解像度は、互いに近い２つの物を別々のドットとして表示する表示システムの能力である。互いの上に種々のカラーピクセルを投影できない全てのディスプレイタイプに対して、別のカラープライマリを伴なうサブピクセルの追加は、サブピクセルの数が同じままの場合ディスプレイの空間解像度の低下をもたらす。

最も小さいスイッチング素子はサブ画素である。サブ画素を小さくする場合、３つのサブ画素を伴なう画素と同じサイズの１つの画素に４つのサブ画素が存在できる。しかし、これは高価であり、一般的に言って、サブ画素の総数が増加するに伴なって、解像度が減少する。一方、サブ画素のサイズが一定に保たれ、画素を形成するために３つのサブ画素に代えて４つのサブ画素が使用される場合、画素解像度は減少する。

更に、３つ以上の色を加えることは、色、輝度及び画像均一性に関する誤差をもたらす場合がある。

それに応じて不利なことは、原色の追加がディスプレイの空間解像度の低下、従って全体の画質の低下をもたらすことである。

本発明の目的は、カラーディスプレイ上に画像を表示する方法であって、これにより、原色の追加から生じるディスプレイの空間解像度の低下が抑えられる方法を提供することである。

本発明の他の目的は、カラーディスプレイ上に画像を表示する方法であって、これにより、増加した色範囲を、従来技術に関連するルミナンス信号における対応した解像度の損失なく得られる方法を提供することである。

第１の態様によれば、本発明は、請求項１によるカラーディスプレイ上に画像を表示する方法に関する。

請求項２−１０に規定されているような手段は、本発明の別の好適実施例を構成する利点を有する。

第２の態様によれば、本発明は、請求項１１による表示コントローラに関する。

第３の態様によれば、本発明は、請求項１２によるディスプレイに関する。

請求項１２に規定されるような手段は、本発明の特に好適な実施例を構成する利点を有する。

本発明のこれら及び他の態様は以下に記載される実施例から明らかであり、その実施例を基準にして説明される。

本質的に言えば、本発明は、４つ以上の原色を有し空間的に分布した複数の表示エレメント（例えば、画素）を有するカラーディスプレイ上に画素を表示する新たな且つ革新的な方法に関する。

本発明によれば、増加した色範囲を、従来技術に関連するルミナンス信号における対応した解像度の損失なく得られる方法を提供することである。

本発明は、カラーディスプレイの分野に関する。従来技術のマルチカラーディスプレイは、赤、緑、及び青の原色を伴ない、且つ黄色又は白のような付加的な原色を伴なうディスプレイを有する。

追加の原色を選択するとき、ディスプレイの色範囲及び輝度に与えるそのインパクトを考慮すべきである。輝度だけを考えると、黄−白−緑−のトライアングル内におけるような高輝度の原色が望ましいように思える。色範囲に関して、色範囲をできるだけ広げる目的で、高飽和の黄、シアン又はマゼンタが好ましいだろう。

黄は更に、大きな輝度を担持する色、従って、欠如が容易に検出される色であり、このような理由で、より飽和した黄色を加えることが、知覚の視点から一般に最も評価される。全ての要求を考慮すると、黄色の原色が、ＲＧＢディスプレイにおける追加の原色の最善の選択であろう。

図１は、種々の色の光に対する人間の目の錐体の感度を示す。目は黄色の光（５７０ｎｍ乃至５８０ｎｍ）に非常に敏感であり、このため、赤、緑、及び青の原色を伴なう従来技術のディスプレイ（ＲＧＢディスプレイ）に黄色の原色を加えると、表示される画像の全体の輝度及び画質が大きく向上するだろう。

それでも、幾つかの特別なタイプの画像が表示されるとすれば、黄色以外の別の色を適切な第４の原色とできるだろう。医療用画像の分野又は印刷分野に関する幾つかの用途が存在し、そこでは、追加の原色の第１の選択は黄色以外の別の色だろう。本発明の好適実施例において、赤、青、緑、シアン、マゼンタ、及び黄の色が適切な色として言及されているが、これは本発明を制限するものとみなされるべきではない。

ディスプレイ技術において、ルミナンス信号は輝度に対し主要な制御をする信号として規定される。色信号（クロミナンス信号）は色情報を担持する信号として規定される。

人間の知覚において、ディスプレイの全体的な解像度は、ルミナンス信号の解像度によって主に支配され、色信号では支配されにくい。従って、黄の原色の追加がルミナンス信号の空間解像度に影響しないことが好ましいだろう。それでも、追加の原色用のサブ画素はディスプレイ上に幾らか物理的スペースを占めなければならないので（サブ画素が互いに積み重ねられない限り）、従来技術のカラーディスプレイ技術における多数の色の選択は、増加した色範囲が低品位の空間解像度をもたらすという引換えを構成する。サブ画素のサイズを小さくすることは、これまでは、解像度を損失することなく、増加した色範囲を提供する唯一の方法を構成していた。それでも、サブ画素サイズ（本質的に矩形状のサブ画素の場合は、典型的には幅及び／又は長さ）の縮小は、減少したサブ画素性能、増加したコスト、減少した輝度などのような種々の問題に関連する。

発明者は、増加した色範囲を、従来技術に関連するルミナンス信号における対応した解像度の損失なく得られるように、カラーディスプレイ上に画像を表示する新しい方法を提案する。

本発明は、典型的なマトリックスのタイプで、行及び列に配される画素を有する４つの原色のＬＣＤディスプレイを基準にして説明され、そこでは各画素が４つのサブ画素から構成される（例えば、赤のサブ画素、緑のサブ画素、青のサブ画素、及び黄のサブ画素が画素を構成する）。各画素の種々のサブ画素は個別に制御できる、即ち、画素のサブ画素は、ディスプレイコントローラで互いに独立にアドレス指定されることができる。

ディスプレイが空間的に分散した複数の表示エレメント（例えば、典型的なＬＣＤディスプレイにおけるサブ画素）を有し、この表示エレメントが或る所定の色を有する光を表示することが制御可能であり、しかもディスプレイの異なる表示エレメントが独立に制御可能であれば、本発明による方法は種々のマルチカラーディスプレイに適用できる。

この方法は、カラーディスプレイ上に表示されるべき画像データを受け取るステップを有する。この画像データは、ＴＶ信号、ストリーミングビデオデータ、又は画像素材のシーケンスを有する同様の信号のような、画像素材の量として提供されるだろう。

画像素材のシーケンスは、典型的にはフレームにより構成されている。このように、フレームは、所定の時間期間の間、各表示エレメント（例えば、ＬＣＤの画素）上に残る画像コンテンツとして規定することができる。数秒、典型的には１０−２０ｍｓ後（５０−１００Ｈｚの典型的なフレームリフレッシュ周波数を仮定する）、各画素上の画像コンテンツは新しい情報でリフレッシュされる。

当該画像データを使用すると、第１のサブ画像と第２のサブ画像とが形成される。第１のサブ画像は第１の色集合を有し、第２のサブ画像は第２の色集合を有し、この第１の色集合及び第２の色集合は、互いに素の集合であり、第１の色集合及び第２の色集合は、第１の色集合のうちの少なくとも第１の色と第２の色集合のうちの少なくとも第２の色とによって形成されるメタマー（metamer）を有する。

第１及び第２のサブ画像の形成は、画像が表示される特別のディスプレイに関連する、又は近傍若しくは遠隔の画像処理手段若しくは同様の装置の、ディスプレイコントローラによって実行することができる。信号は、それ自体が第１のサブ画像と第２のサブ画像とを有することができる。

第１のサブ画像は例えば赤色、緑色及び青色（又は、それらを表現したもの）を有することができ、第２のサブ画像は例えば青色及び黄色（又は、それらを表現したもの）を有することができ、それに応じて２つの集合は互いに素である。

本発明は２つの別々のサブ画像を基準にして記載されるけれども、これは本発明を制限するものと考えるべきではない。なぜならば、本発明は、当業者によって認識されるように、種々の色集合を有する２つ以上のサブ画像を使用して実現することができるからである。

続いて、画像は、第１のサブ画像及び第２のサブ画像、又はそれらを表現したものを用いて、カラーディスプレイ上に表示される。これは、好ましくは、典型的なディスプレイのサブ画素を別個にアドレスできるディスプレイコントローラを使って行われる。

好ましくは、メタマーによって提供される色感覚は本質的に白色として知覚され、そのため、白黒画像を第１の色集合及び第２の色集合の各々によって作り出することができる。

色に言及すると、第１の色集合は、好ましくは、組み合わされたときに白色光の知覚を作ることができる赤、緑、及び青を有する。第２の色集合は、好ましくは、組み合わされたときに白色光の知覚を作ることができる青及び黄を有する。

本発明の第１の実施例によれば、第１のサブ画像及び第２のサブ画像は、或る時間期間の間、同時に表示される。その場合には、その方法は、好ましくは、第１の色集合と第２の色集合との両方に含まれる少なくとも１つの色及び好ましくは全ての色に関連するデータを平均することによって第１のサブ画像及び第２のサブ画像を表現したものを形成する追加のステップを有する。

この方法の第２の実施例によれば、第１のサブ画像及び第２のサブ画像は、或る時間期間の間、時間的に連続して表示される。この時間期間は、好ましくは、人間により単一フレームとして知覚されるように十分短く、この時間期間は、更に好ましくは、（５０Ｈｚのリフレッシュレートに対応する）２０ｍｓｅｃに等しい又はそれよりも短く、最も好ましくは、（１００Ｈｚのリフレッシュレートに対応する）１０ｍｓｅｃに等しい又はそれよりも短い。

向上した解像度を伴なう増加した色範囲は新たなアドレス方式に第２の実施例による方法を適用することによって達成され、各リフレッシュフレームは第１の色集合と第２の色集合とを用いて２回表示される。

本発明の一態様によれば、典型的なディスプレイのサブ画素は第１のサブ画像と第２のサブ画像とに関連することができ、ここで、青（即ち、ディスプレイの青のサブ画素）は第１の色集合と第２の色集合との両方に含まれるが、第１の色集合は赤（即ち、ディスプレイの赤のサブ画素）及び緑（即ち、ディスプレイの緑のサブ画素）を更に有し、第２の色集合は黄（即ち、ディスプレイの黄のサブ画素）を付加的に有する。第１のサブ画像及び第２のサブ画像は、フレーム期間内に、タイムシーケンシャル的に、即ち、次々に、続けて表示される。好ましくは、第２のサブセットの表示は、第１のサブセットの表示の終わりに実行される。しかし、第１のサブ画像の表示は、部分的又は全体的に第２のサブ画像の表示にインターラップしてもよい。

本発明の第２実施例によれば、各青のサブ画素は、それに応じて各リフレッシュフレームに二度、一度は緑のサブ画素及び青のサブ画素との組合せで、一度は黄のサブ画素との組み合わせで、活性化することができる。本発明は、以下の例を基準にして説明される。

図５は、本発明の一実施例によるマルチカラー液晶ディスプレイの画面の概略図である。表示画面は画素のマトリックスを有し、それら画素は、赤、緑、青、及び黄（ＲＧＢＹ）のサブ画素（それぞれ、６１、６２、６３及び６４）の繰返し配列を順に構成する。このディスプレイの中の画素の配列は、本発明に対する限定を構成するものと考えられるべきではない。なぜならば、画素及びサブ画素は種々の規則的な形又は不規則な形とすることができ、さまざまな規則的パターン又は不規則的パターンに配することができるからである。ディスプレイは、更に、幾つかの構成要素（例えば、行ドライバ及び列ドライバのような電子装置（図示せず）に接続される行導体及び列導体（図示せず）、当業者により既知であるやり方における全てのもの）から構成され、従って、ここでは本発明を目立たなくしないようにするため不必要に詳細には記載されていない。

第４の原色は、青色のストライプと赤色のストライプとの隣りに配される黄のサブ画素の追加のストライプとして、従来技術のＲＧＢレイアウトに加えることができることに注意すべきである。赤、青、緑又は黄の画素を規則的な配列（例えばＧＲＢＹ又はＧＢＲＹ又はＲＧＢＹ又はＢＲＧＹ）に配する多くの可能な方法が存在する。後の２つの選択が好ましい。なぜならば、それらの選択は画面上に渡って最も均一な輝度分布をもたらすことが予想されるからである。ＦＩＴディスプレイの場合、後の２つの選択は、一方では緑のストライプどうしの間、他方では青のストライプと赤のストライプとの間の輝度の差の結果として生じる水平ライン構造の視認を低減するという付加的な利点を有することが予想される。
以下に記載される例では、５０Ｈｚのリフレッシュレートを有するビデオ信号がディスプレイに供給される、即ち、新しい画像は一秒間に５０回表示されるべきものとする。リフレッシュフレーム（画像データ）は、２０ｍｓのフレーム時間期間の間、表示される。

典型的なリフレッシュフレームを仮定すると、画像データ、即ち複数の表示エレメント（画素）のうちの１つの表示エレメントの白の画素は、図５を基準にして先に記載されたディスプレイによって表示される。

赤、緑、及び青のサブ画素は、第１のサブ画素のサブセットを構成し、これは、リフレッシュフレームに関連する時間期間の前半の間（即ち１０ｍｓ）に活性化することができる。白の画素が表示されるべきであるので、赤、緑、及び青のサブ画素は、２０ｍｓリフレッシュフレーム期間の最初の１０ｍｓの間、活性化される。

赤、青、及び黄のサブ画素は、それに応じて第２のサブ画素のサブセットを構成し、これはリフレッシュフレームに関連する時間期間の後半の間、活性化することができる。白の画素が表示されるべきであるので、赤、青、及び黄のサブ画素は２０ｍｓリフレッシュフレーム期間のうちの残りの１０ｍｓの間、活性化される。

従って、２０ｍｓのリフレッシュフレームは、異なるサブ画素のサブセットを用いて、続く２つの１０ｍｓのリフレッシュサブフレームとして表示される。

本発明の他の利点及び態様は、黒のストライプと白のストライプとのパターンが表示されるであろう次の例からさらに明らかになる。

図６は、先行技術の３色ＲＧＢディスプレイの画面の概略図である。表示画面は画素のマトリックスを有し、それら画素は、赤、緑、及び青のサブ画素（それぞれ、７１、７２、及び７３）の繰返し配列を順に構成する。

従来技術を使用して黒のストライプと白のストライプとのパターンを表示するために、画素の縦じまが交互に活性化され、活性化されない。即ち、活性化された各画素を形成するサブ画素が活性化され、一方、活性化されない各画素を形成するサブ画素は活性化されない。

図７ａは、図６による３色ＲＧＢディスプレイの画面上の知覚された画像の概略図である。ｐと表記された距離は、解像度に逆比例する表示ピッチを６個のサブ画素エレメントとして示す。

図７ｂは、図６と図７ａとを基準に記載されたディスプレイに類似の通常のアドレス技術を用いたフルカラーディスプレイの画面上に知覚された画像の概略図である。従来技術の３色ＲＧＢディスプレイの赤、緑、及び青のサブ画素に加えて、本発明による４色ディスプレイの各画素は黄のサブ画素を有する。

ｐと表記された距離は、表示ピッチを８個のサブ画素エレメントとして示す。図６のディスプレイと比較して増加した色範囲を得るけれども、追加の画素は、通常のアドレシングが使用されるとき空間解像度の損失を意味し、このことは、増加する画素サイズ、従って増加する２つの画素間の距離によって示される。それ故に、従来技術の４色ディスプレイの色信号における空間解像度は、典型的には三色ディスプレイに対して０．７５に減少する。

本発明による４色ディスプレイの各画素は、図７ｂを基準に先に記載されたディスプレイと類似して、黄のサブ画素を有する。

白黒のストライプパターンが本発明によるディスプレイ上に表示されるべきと仮定すると、黒のストライプの一部と白のストライプの一部との両方を表示するために、単一画素を使用できるだろう。これは画素の第１及び第２のサブセットをタイムシーケンスで表示することによって達成される。ここで、画素の第１のサブセットのサブ画素、即ち、本実施例の各画素の左手側の赤、緑、及び青のサブ画素は、白を表示するために活性化され、また、第２のサブフレームのサブ画素、即ち、画素の右手側のサブ画素は、黒を表示するために続いて活性化されず、サブセットは交互に活性化される。

あらゆるリフレッシュフレームにおけるサブ画素の２つのサブセットの斯かるタイムシーケンシャル活動は、種々の色がストライプ状に設計されるディスプレイタイプにおけるルミナンス信号の損失無く、第４の原色の追加を可能にする。

ルミナンス信号の水平解像度のゲインも図示されている。グレーのバーを表示するのに対して、異なる４つのグレーレベルを表示するために原理的には４つの画素を必要とする。第４の原色が加えられ、且つ１つのフレームにおいて赤及び青の画素への二度のアドレスをする可能性を有する場合には、異なる６個のグレーレベルを同じ水平スペースに位置させることができ、これは、ルミナンス信号における空間解像度の増加がどのように実現されるかを示す。

図７ｃは、本発明による４色ディスプレイの画面上に知覚された画像の概略図である。

この特別の配列を本発明の限定として解釈すべきではないことに注意されたい。なぜならば、４つの色は、種々の他の対称配列又は不規則配列に配することができるからである。距離ｐは空間解像度をこの場合４ｄとして表す。ここで、ｄはサブ画素のサイズ（幅、長さ又は非矩形状サブ画素の領域を決定する対応する大きさ）を表す。

本発明は、本発明による方法を実行することを特徴とするディスプレイコントローラ、及び斯かるディスプレイコントローラを有するディスプレイにも関する。

好ましくは、ディスプレイは液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ、オーバーラップしない電子ビームを伴なうブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、フラットインテリジェント管（ＦＩＴ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ポリ発光ダイオード（PolyＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、又は電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）である。

図８は、本発明によるカラーディスプレイ上の画像を表示する方法の概略図である。ステップ８０１では、ディスプレイ上に表示されるべき画像データが受け取られる。ステップ８０２では、第１のサブ画像及び第２のサブ画像が、画像データから形成される。第１のサブ画像は第１の色集合を有し、第２のサブ画像は第２の色集合を有し、ここで、第１の色集合及び第２の色集合は互いに素の集合であり、さらに、第１の色集合及び第２の色集合は、第１の色集合の少なくとも第１の色と第２の色集合の少なくとも第２の色とによって形成されるメタマーを有する。ステップ８０３では、当該画像が、第１のサブ画像及び第２のサブ画像、又はそれらを表現したものを用いて、カラーディスプレイ上に表示される。

従って、本発明は、カラートライアングルによって規定される限られた数の色のみ表示できるあらゆるディスプレイ（即ち、レーザーディスプレイを除く実質的にあらゆるディスプレイ）、追加の原色を加えることにより空間解像度の損失を示すあらゆるディスプレイ（即ち、カラーシーケンシャル投影システムを除くあらゆるディスプレイ）、及び各色に別々にアドレスできるあらゆるディスプレイ（即ち、カラービームがＦＩＴディスプレイのようにオーバーラップしないものでなければ、ＣＲＴディスプレイではない）に適用することができる。これらの制約から、本発明がＦＩＴディスプレイ及びＬＣＤにおいて最も容易に実現されることが明らかである。更に、反射型ＬＣＤにより表示できる限られた色範囲を考慮して、本発明はそれらのディスプレイに対して最も大きいインパクトを有することが期待される。

ディスプレイに他の原色を加える結果として生成プロセスへのインパクトを制限するために、及び空間解像度の損失を制限するために、上に開示された実施例では、黄の原色のみが追加された。しかしながら、当業者は、色は別の色でもよく又は１つ以上の余分の色を加えてもよいだろうということを認識するだろう。

それ故に、色及び輝度の最適な均一性を表し、色及び輝度の誤差を制限し、白黒のテキストを有する画像に対する解像度を最高にする新しく且つ革新的なディスプレイが提案されたものである。

ディスプレイの画素の図示された配列は、限定的なものを構成すると考えるべきではない。なぜならば、画素及びサブ画素は種々の規則的又は不規則的な形状とすることができ、さまざまな規則的パターン又は不規則的パターンとすることができるからである。

本発明による方法はディスプレイの既存の制御回路及び／又はディスプレイに関連する他の部品によって実現することができる。

本発明によるディスプレイコントローラは、ディスプレイの既存のディスプレイコントローラによって、又は個別のスタンドアロンユニットとして実現することができる。ディスプレイコントローラは、集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディスクリートアナログ部品及び／又はディスクリートデジタル部品のようなハードウェアとして、又はプロセッサによって実現されるべきソフトウェアとして、又はこれらの任意の組合せとして、実現できる。

本発明によるディスプレイは、例えば、個別のスランドアロンユニットとして実現することができ、又はテレコムネットワークの移動端末（例えば、ＧＳＭ，ＵＭＴＳ，ＧＰＳ，ＧＰＲＳ又はＤ−ＡＭＰＳ）、又は既存のタイプの別のポータブル装置（例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、電子カレンダー、電子ブック、テレビ又はビデオゲームコントロール）、並びに他のオフィスオートメーション装置及びオーディオ／ビデオ機器などにあるいは含まれ、又は組み合わせることができる。

本発明は、メイン実施例を基準にして上に主に記載されている。しかしながら、上に開示された実施例以外の実施例は、添付された特許請求項によって規定されるように、本発明の範囲内において等しく可能である。請求項に使用されている全ての用語は、ここにおいて明らかに異なるものとして規定されていない限りは、その技術分野の通常の意味に従って解釈されるべきである。［要素、手段、部品、部材、ユニット、ステップなど］が単数である全ての言及は、要素、手段、部品、部材、ユニット、ステップなどの少なくとも１つの場合に言及しているものとして、オープンに解釈されるべきである。ここに記載されている方法のステップは、明確に指定されていない限りは、開示されるその順序で実行される必要はない。

人間の目のＬ錐体、Ｍ錐体、及びＳ錐体のスペクトル感度を示す。 色度図である。 ブラウン管（ＣＲＴ）の基本原理の概略図である。 フラットインテリジェント管（ＦＩＴ）のトラッキング原理を簡略して表現したものである。 本発明の実施例によるマルチカラー液晶ディスプレイの画面の概略図である。 従来技術の３色ＲＧＢディスプレイの画面の概略図である。 従来技術の３色ディスプレイの画面上に知覚された画像の概略図である。 従来技術テクノロジーによる４色ディスプレイの画面上に知覚された画像の概略図である。 本発明の態様による４色ディスプレイの画面上に知覚された画像の概略図である。 本発明によるカラーディスプレイ上に画像を表示する方法の概略図である。

Claims (13)

1. カラーディスプレイ上に画像を表示する方法であって、前記方法が、
   表示されるべき画像データを受け取るステップ、
   前記画像データから第１の色集合を有する第１のサブ画像と第２の色集合を有する第２のサブ画像とを形成するステップであって、前記第１の色集合及び前記第２の色集合は互いに素の集合であり、前記第１の色集合及び前記第２の色集合は、前記第１の色集合の少なくとも第１の色と前記第２の色集合の少なくとも第２の色とによって形成されるメタマーを有するようなステップ、及び
   前記第１のサブ画像及び前記第２のサブ画像を用いてカラーディスプレイ上に前記画像を表示するステップ、
   を有する方法。
2. 前記第１の色集合及び前記第２の色集合はそれぞれ色の組み合わせを有し、前記組み合わせが前記メタマーを形成し、前記メタマーによって提供される色感覚は、略白色として知覚される、請求項１による方法。
3. 前記第１のサブ画像及び前記第２のサブ画像は、或る時間期間の間、同時に表示される、請求項１又は２による方法。
4. 前記第１の色集合と前記第２の色集合との両方に含まれる任意の色に関連するデータを平均し、前記平均されたデータが前記第１のサブ画像及び前記第２のサブ画像の前記任意の色のデータとして用いられる、請求項３による方法。
5. 前記第１のサブ画像及び前記第２のサブ画像は、或る時間期間の間、時間的に連続して表示される、請求項１又は２による方法。
6. 前記或る時間期間は、単一フレームとして知覚されるように十分短い、請求項３又は４による方法。
7. 前記或る時間期間は、２０ｍ秒に等しい又はそれよりも短い、請求項５による方法。
8. 前記或る時間期間は、１０ｍ秒に等しい又はそれよりも短い、請求項５による方法。
9. 前記第１の色集合は、赤、緑、及び青を有する、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. 前記第２の色集合は、青及び黄を有する、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか１項による方法を実行するディスプレイコントローラ。
12. 請求項１１によるディスプレイコントローラを有するディスプレイ。
13. 前記ディスプレイが、液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ、オーバーラップしない電子ビームを伴なうブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、フラットインテリジェント管（ＦＩＴ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ポリ発光ダイオード（PolyＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、又は電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）である、請求項１２によるディスプレイ。

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