JP5368499B2 - 属性を向上させるカラー表示装置および方法 - Google Patents
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Description
monochromatic excitation)間の馬蹄の底面を「閉鎖する」直線は、一般に「紫線」と呼ばれている。人の目によって認識可能な色の範囲は、様々な明度レベルにおいて、紫線よりも上の馬蹄図のエリアによって表され、一般に目の色域と呼ばれている。図1Aの点線で示す三角形エリアは、標準的なRGBモニタによって再現可能な色の範囲を表す。
アレイは、三原色副画素フィルタ、例えば、RGBカラー・フィルタを含み、これらを第4の種類のカラー・フィルタと交錯させて、所定の反復シーケンスを形成する。’375特許によって記載された種々の反復画素配列、例えば、16画素シーケンスは、画素配列を簡略化し、ある種の画像パターン、例えば、対称性を高めた線パターンを再現する表示装置の能力を向上させることを意図している。画素の幾何学的配列を制御する以外に、’375特許は、三原色と反復シーケンスにおける第4の色との間の視覚的な相互作用については全く記載も示唆もしていない。
または代わりに、表示装置が生成する明度レベルを大幅に高めることができる。本発明の実施形態は、表示装置、例えば、3つよりも多い原色を用いる、液晶表示(LCD)装置のような薄型表示装置上においてカラー画像を表示するシステムおよび方法を提供する。
本発明の別の実施形態例によれば、最適な目視画像均一性、例えば、目視画像全域にわたる最適均一輝度は、隣接する副画素グループ間の輝度の相違を最少に抑えるように、各画素を形成するn原色副画素を配列することによって、得ることができる。本発明の実施形態の中には、複数の副画素配列をマッピングし、マッピングした各配列の輝度値を判定し、計算した輝度値に、例えば、フーリエ変換を適用することによって輝度値を空間座標から空間周波数、例えば、高調波に変換し、変換の高調波、例えば、第1高調波の振幅を最少にすることによって、副画素配列を決定することができるものもある。
本発明の別の態様の実施形態例によれば、表示グラフィック・オブジェクト、例えば、あるフォントを有するキャラクタのn原色副画素レンダリング・システムおよび方法を提供する。この方法は、表示されるグラフィックにおいて見られる輪郭および/縁端の変更を可能にし、例えば、目視するオブジェクトの色縁効果を低減することができる。この方法は、グラフィック画像をサンプリングし、各副画素に初期被覆値を適用し、各副画素にスムージング関数を適用し、例えば、隣接する副画素のグループの加重平均を計算し、スムージング関数によって計算した値に基づいて、調節した被覆値をグループ内の各副画素に割り当てるステップを含むことができる。
国特許出願第09/710,895号、2001年6月7日に出願され"Dvice, System and Method For Electronic True Color Display"(真の電子カラー表示装置、システムおよび方法)と題し、2001年12月13日にPCT公開WO01/95544号として公開された、国際出願PCT/IL01/00527号、および2001年12月18日に出願され、"Spectrally Matched Digital Print Proofer"(スペクトル的に一致するディジタル印刷校正装置)と題し、2002年10月17日に米国公開US−2002−014954号として公開された米国特許出願第10/017,546号、2002年5月23日に出願され、"System and method of data conversion for wide gamut displays"(広色域表示用の標準的データ変換方法)と題し、2002年12月12日にPCT公開WO02/99557号として公開された国際出願PCT/IL02/00410号、および2002年6月11日に出願され、"Device, System and Method For Color Display"(カラー表示装置、システムおよび方法)と題し、2002年12月19日にPCT公
開WO02/101644号として公開された国際出願PCT/IL02/00452に記載されている。これら全ての出願および公開の開示内容は、ここで引用したことにより、本願にも含まれることとする。
大きい)、代替実施形態では、本発明のシステム、方法および装置は、他の種類の表示装置ならびに他の種類の光源および変調技法と共に用いることもできることは当然認められよう。例えば、本発明のn原色表示装置の原理は、しかるべく変更を加えれば、CRT表示装置、プラズマ・ディスプレイ、発光ダイオード(LED)表示装置、有機LED(OLED)表示装置、およびフィールド・エミッション表示(FED)装置、あるいは当技術分野では公知のこのような表示装置のあらゆる混成組み合わせにも容易に実施可能であることは、当業者には認められよう。
を含む。三原色表示装置では、最初の2つのパラメータ、即ち、光源のスペクトルおよびLCセルのスペクトル透過は、通例ではシステムの制約によって決められ、したがって、フィルタの色は、単に図1Aに示すように、所望のRGB三角形の「角」において要求される比色値(colorimetric value)が得られるように単純に選択すればよい。三原色LCD装置の効率を最大限高めるには、フィルタのスペクトル透過を、可能な範囲で光源の波長ピークと実質的に重複するように設計する。三原色LCD装置におけるフィルタの選択は、主に、全体の光源効率の最大化に基づいて行えばよい。これに関連して、選択したフィルタのスペクトル透過曲線が狭い程、原色が飽和し易くなり、ディスプレイの全体的な明度レベルは低下することを注記しておく。
相対的強度を調節すること。
Y(三色)=(Y(色1)+Y(色2)+Y(色3))/3
同様に、本発明の一実施形態による五色LCD装置の正規化した明度レベルは、以下のように計算することができる。
Y(五色)=(Y(色1)+Y(色2)+Y(色3)+Y(色4)+Y(色5))/5
ここで、Y(色i)は、i番目の原色の明度レベルを示し、Y(n色)は、n原色表示装
置の全体的な正規化した明度レベルを示す。
素全てを単一の直線上に連続して構成しているという意味で一次元的である。
画素を形成するn原色を配置することにより、所望の彩度を達成することができる。この関連において、色相順は、色度図、例えば、図1Bに示した馬蹄形図上における個々のn個の原色の周方向の順序に基づくことができる。各表示副画素の光は、対応する色フィルタを透過することができる。しかしながら、光の散乱や反射の効果によって、光は隣接する副画素のカラー・フィルタを通じて「漏れる」こともあり得る。その結果、歪みや、所望の色の彩度低下が生ずる虞れがある。例えば、隣接する副画素が補色の原色を再現する場合、副画素間の光の漏れから、補色の組み合わせによって見られるある程度の中和色によって、副画素の有効彩度が低下する虞れがある。尚、副画素間の光漏洩の影響は、副画素間の境界の長さ、および副画素間の距離に左右され得ることを注記しておく。例えば、隣接する副画素の中心間の距離が広がれる程、光の漏洩は減少すると考えられる。例えば、垂直方向または水平方向に隣接する副画素、例えば、同じ行または同じ列上にある副画素は、2つの対角線方向に隣接する副画素よりも漏洩の影響を受けやすいと考えられる。更に、行および列上の隣接する画素は、副画素のアスペクト比によって、異なる漏洩効果を生ずると考えられる。
および緑の副画素を他方の対角線上に配置することによって配列を作成すると、各色の副画素が直接隣り合うのは、比較的色相が近い副画素だけとなり、例えば、黄色の副画素は赤および緑色の副画素と直接隣り合うことができる。尚、ここに示し説明する配列の例は、説明に役立てるだけであることを注記しておく。また、色相値に基づいて各副画素が他の副画素に隣接する、副画素の他の相応しい配列も、本発明の範囲に該当することは当業者には認められよう。
原色の輝度値は、原色フィルタの組、および表示装置に用いるバックライトの形式によって左右される可能性がある。フィルタや光源が異なれば、異なる原色輝度値が得られる。したがって、ここに記載する副画素を配列する方法は、バックライトおよびフィルタの所与の組み合わせに対して、最適な輝度均一性を達成するための副画素配列を得ることができる。
ことができる。
この方法は、ブロック1001に示すように、選択した副画素構成について、n原色のn個の副画素へ可能なあらゆる配列をマッピングすることを含むことができる。
目は低空間周波数におけるコントラストのばらつきの方に強く感応するので、変換の第1高調波の振幅を、全ての配列について分析し、ブロック1004に示すように、第1高調波の比較的小さな振幅を有する配列を選択する。
含む。
むことができ、これらは各々実質的に白色光を生成することができる。尚、図11Bの配列は、ここに記載した副画素配列のない六原色表示装置で得られる輝度解像度と比較して、水平方向に約3倍、垂直方向に約2倍表示の解像度を高めることができることが認められよう。
白黒の高コントラスト画像、例えば、白い背景の上にある黒いグラフィックの解像度および判読率を高めるためには、グレー・スケール画素レンダリング方法を用いるとよい。グレー・スケール画素レンダリング方法は、画像の画素マトリクス表現の各画素をサンプリングして、部分的に覆われている画素毎に、グラフィック・オブジェクトによって覆われている画素エリアの割合を判定し、グラフィック・オブジェクトによって覆われている画素エリアの割合に応答する、例えば、比例するグレー・レベルの画素を再現することを含むことができる。この方法の欠点は、図12Bに示すように、オブジェクトの曖昧さと考えられる。
被覆値を示す表を概略的に示す。
本発明の実施形態例によれば、一次元n原色構成には、n通りの異なるトライアッド配列があり得る。したがって、本発明の実施形態の一例によれば、異なる重み関数を定義すれば、配列、例えば、配列1101(図11A)の副画素毎に、調節被覆値を計算することが可能となる。
図13Bは、本発明の実施形態例による、副画素レンダリング・システムにおけるデータ・フローを示す概略ブロック図である。
TVの用途では、この情報は、ブロードキャストMPEGフォーマットに含むことができ、MPEGデコーダによって、例えばセット・オフ・ボックスまたはDVDプレーヤによってデコードすることができる。本発明の実施形態によれば、ここに記載する副画素レンダリングに対応するデータ・フロー・システムを用いれば、将来のディジタルTVの用途、例えば、対話型テキストやグラフィック表示に対応することができる。
示装置と比較して、より広い範囲のグレー・レベルを表示することができる。
サイズbdの既定ビット深さでは、表示に用いられる原色の各々に、2bd通りのグレー・レベルの範囲を得ることができる。例えば、8ビット深さでは、各原色に256通りのグレー・レベルを得ることができる。従来のRGB LCD表示装置では、三原色全ての組
み合わせを用いて殆どの色を表示したり、あるいは所与の色のグレー・レベルを調節する。したがって、表示される各色に対するグレー・レベルの最大数は、ビット深さに依存する。例えば、8ビット深さでは、0から255まで付番した256通りのグレー・スケールとなり、レベル0および255は、それぞれ、黒および白に対応する。このような表示装置では、表示可能な最も明るい白は、三原色全てにレベル255を用いると、得ることができる。同様に、表示可能な最も暗いグレーは、三原色の副画素全てをレベル1で活性化すると、得られる。
また、図15も参照すると、本発明の実施形態の一例による六原色表示装置の色域を表す色度図が概略的に示されている。
ブロック1402に示すように、第1チャネルを用いて、入力データを処理し、n原色色出力を形成することができる。
更に、ブロック1405に示すように、入力データは組み合わせパラメータを計算するためにも用いることができる。組み合わせパラメータの計算は、滑らかな表示、明度の要求レベル、またはその他のいずれかの関係する表示属性を与えることに基づくことができる。例えば、高輝度入力では、チャネルを組み合わせることによって、第1チャネルの多重原色出力を相当に含んだ出力を得ることができる。低輝度入力では、チャネルを組み合わせることによって、第2チャネルの三原出力を相当に含んだ出力を得ることができる。実質的に中間の輝度入力では、出力は、双方のチャネルの組み合わせを含むことができる。
以上、本発明の明白な特徴を図示し説明したが、当業者には、多くの修正、代用、変更、および均等物も今では想起されよう。したがって、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の範囲に該当する、このような修正や変更全ても包含することは理解されて当然である。
Claims (38)
- 入力画像データに基づきn原色画像を生成し表示するカラー表示装置であって、nは3よりも大きく、同カラー表示装置は、
少なくとも1つの反復単位を有するように構成された副画素アレイであって、同アレイはn原色画像のうちのそれぞれを表す1つの副画素を有し、前記反復単位はn原色画像の少なくとも1つの属性を最適化するように構成され、前記反復単位のアスペクト比は約1:1である副画素アレイと、
前記入力画像データをn原色画像データに変換するコンバータであって、
前記入力画像データを、3色を超える色を有する第1のデータの組に変換する第1のチャネルと、
前記入力画像データを、3色を有する第2のデータの組に変換する第2のチャネルと、
第1のデータの組と第2のデータの組とを組み合わせる工程を実行し、n原色画像データを生成する組み合わせユニットと、を備えるコンバータと、
前記n原色画像データを受け取り、前記副画素の少なくとも一部を選択的に活性化させて、カラー画像のグレー・レベル表現に対応する1つ以上の減衰パターンを生成可能なコントローラと、を備え、
前記副画素は部分集合をなし、各部分集合は隣接する副画素を有するとともに、各部分集合は比較的中性のホワイト・バランスを有するカラー表示装置。 - 前記組み合わせる工程は、入力画像データに応じた組み合わせパラメータの計算に基づく、請求項1に記載のカラー表示装置。
- 少なくとも1つの部分集合は3つの隣接する副画素からなる、請求項1に記載のカラー表示装置。
- 前記3つの隣接する副画素は1つの行または列に位置する、請求項3に記載のカラー表示装置。
- 前記部分集合の1つ以上は、赤、緑、青、黄色、およびシアンの順に配列された5原色の副画素を有する、請求項1に記載のカラー表示装置。
- 前記部分集合の1つ以上は2つの隣接する色副画素を有する、請求項1に記載のカラー表示装置。
- 前記2つの隣接する色副画素は1つの行または列に位置する、請求項6に記載のカラー表示装置。
- 前記コントローラは、調節した被覆値に応じて、前記副画素の少なくとも1つを活性化することができる、請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記コントローラは、前記活性化した副画素を有するn個未満の異なる原色副画素のグループの初期被覆値にスムージング関数を適用することによって、前記調節した被覆値を決定する、請求項8に記載のカラー表示装置。
- 前記副画素のグループは、前記活性化した副画素に隣接する2つの副画素を有する、請求項9に記載のカラー表示装置。
- 前記活性化した副画素に隣接する2つの副画素は、1つの行または列に位置する、請求項10に記載のカラー表示装置。
- 前記コントローラは、第1および第2スムージング関数を第1および第2の副画素グループの初期被覆値にそれぞれ適用することによって、前記調節した被覆値を決定することができ、前記第1および第2の副画素グループの各々は、前記活性化した副画素を有するとともに、n個未満の異なる原色副画素を有する、請求項8に記載のカラー表示装置。
- 前記第1グループは、前記活性化した副画素を含む単一の行または列内にある2つの副画素を有する、請求項12に記載のカラー表示装置。
- 前記第2グループは、前記活性化した副画素と同じ列または行上にある少なくとも1つの隣接副画素を有する、請求項12または13に記載のカラー表示装置。
- 前記反復単位の副画素は一次元アレイに配列されている、請求項1乃至14のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記反復単位の副画素は、複数の行および列からなる二次元アレイに配列されている、請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 第1および第2行に配列した6原色副画素を備えており、前記第1行は、赤、緑、青、シアン、マジェンタ、および黄色の順とした色副画素を有し、前記第2行は、シアン、マジェンタ、黄色、赤、緑、および青の順とした色副画素を有する、請求項16に記載のカラー表示装置。
- 前記n原色は赤、緑、青、および黄色からなる、請求項1乃至17のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記n原色は少なくとも5つの異なる原色からなる、請求項1乃至18のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも5つの異なる原色は赤、緑、青、黄色、およびシアンからなる、請求項19に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも5つの異なる原色は少なくとも6つの異なる原色を有する、請求項20に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも6つの異なる原色は赤、緑、青、黄色、シアン、およびマジェンタからなる、請求項21に記載のカラー表示装置。
- 前記反復単位は、表示画像の少なくとも1つの特性を最適化する、前記副画素の配列を有する、請求項1乃至22のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 入力画像データに基づきn原色画像を生成し表示するカラー表示装置であって、nは3よりも大きく、同カラー表示装置は、
少なくとも1つの反復単位を有するように構成された副画素アレイであって、同アレイはn原色画像のうちのそれぞれを表す1つの副画素を有し、前記反復単位はn原色画像の少なくとも1つの属性を最適化するように構成され、前記反復単位のアスペクト比は約1:1である副画素アレイと、
前記入力画像データをn原色画像データに変換するコンバータであって、
前記入力画像データを、3色を超える色を有する第1のデータの組に変換する第1のチャネルと、
前記入力画像データを、3色を有する第2のデータの組に変換する第2のチャネルと、
第1のデータの組と第2のデータの組とを組み合わせる工程を実行し、n原色画像データを生成する組み合わせユニットと、を備えるコンバータと、
前記n原色画像データを受け取り、前記副画素の少なくとも一部を選択的に活性化させて、カラー画像のグレー・レベル表現に対応する1つ以上の減衰パターンを生成可能なコントローラと、を備え、
前記反復単位は、表示画像の少なくとも1つの特性を最適化する、前記副画素の配列を有し、
前記副画素の配列は、可能な副画素配列のグループの輝度値に適用される変換関数の高調波を最少化することに基づいて選択されるカラー表示装置。 - 前記変換関数はフーリエ変換からなり、前記高調波は前記フーリエ変換の第1高調波からなる、請求項24に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも1つの属性は、前記反復単位のグレー・レベル範囲である、請求項1乃至25のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも1つの属性は彩度である、請求項1乃至26のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも1つの属性は輝度均一性である、請求項1乃至27のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも1つの属性は画像の解像度である、請求項1乃至28のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 前記少なくとも1つの属性は色縁効果に関連する特性である、請求項1乃至29のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- n原色液晶(LCD)表示装置を有し、前記副画素アレイは副画素フィルタ・アレイを備えており、各副画素フィルタは前記n原色の1つの光を透過させる、請求項1乃至30のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 各副画素のアスペクト比は約n:1である、請求項1乃至31のうちのいずれか一項に記載のカラー表示装置。
- 少なくとも1つの種類の複数の反復単位に構成された副画素のアレイを備えるカラー表示装置上にカラー画像を表示する方法であって、各反復単位は、n個の異なる原色の各々の副画素を有するとともに、約1:1のアスペクト比を有し、nは3よりも大きく、該方法は、
入力画像データを受け取る工程と、
前記入力画像データを、3色を超える色を有する第1のデータの組に変換する工程と、
前記入力画像データを、3色を有する第2のデータの組に変換する工程と、
第1のデータの組と第2のデータの組とを組み合わせて、3色を超える色を有する変換データの組を得る工程と、
前記副画素の少なくとも一部を選択的に活性化させて、該変換データの組に基づき、カラー画像のグレー・レベル表現に対応する1つ以上の減衰パターンを生成する工程と、を備え、
前記副画素は部分集合をなし、各部分集合は隣接する副画素を有するとともに、各部分集合は比較的中性のホワイト・バランスを有する方法。 - 調節した被覆値に応じて、前記副画素の少なくとも一部を選択的に活性化する工程をさらに備える、請求項33に記載の方法。
- 前記活性化した副画素を含むn個未満の異なる原色副画素のグループの初期被覆値に、スムージング関数を適用することによって、前記調節した被覆値を決定するステップを備える、請求項34に記載の方法。
- 第1および第2の副画素グループの初期被覆値に第1および第2スムージング関数をそれぞれ適用することによって前記調節した被覆値を決定する工程を備え、前記第1および第2グループの各々は、前記活性化した副画素を有するとともに、n個未満の異なる原色副画素を有する、請求項35に記載の方法。
- 1つ以上の前記初期被覆値を決定する工程を備える、請求項35または36に記載の方法。
- 各副画素のアスペクト比は約n:1である、請求項33に記載の方法。
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