JP3702699B2 - カラー画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＲＴあるいはＬＥＤなどの発光素子を、一定の比率で周期的に配列したカラー画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のカラー画像表示装置を示す図である。図６において、５１はテレビ信号の入力端子、５２は入力されたテレビ信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢデコーダ、、５３はＲＧＢ信号をタイミング発生部５５にて得られる所定のタイミング信号に基づいて、スクリ―ン２１ａの画素数に応じて標本化するとともに、所定のビット数でデジタル化するＡ／Ｄ変換器である。このＡ／Ｄ変換器５３から出力される信号（以下、「画像データ」と呼ぶ）は、一旦画像メモリ５４に格納され、タイミング発生部５５から出力されるタイミング信号に基づいて読み出され、画像データバス５６を介して各バッファメモリ５７へ伝送される。又、２０ａはＲＧＢデコーダ５２、Ａ／Ｄ変換器５３、画像メモリ５４、タイミング発生部５５及び各バッファメモリ５７を備え、スクリーン２１ａで画像を表示するために信号処理を行う画像信号処理装置である。
【０００３】
バッファメモリ５７では画像データバス５６から入力される画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄの伝送速度を低速に変換し、伝送路３１を介してスクリーン２１ａを構成する各表示ユニット３０ａへ画像データを伝送する。ここで、表示ユニット３０ａは表示制御回路５及び電源回路と、これらにより駆動される所定数の画素２をマトリクス状に配列して構成されたものであり、この表示ユニット３０ａがさらにマトリクス状に配列されることで、スクリーン２１ａが構成されるている。尚、表示ユニット３０ａの数はスクリーン２１ａのサイズに応じて任意の数を設定することができる。
【０００４】
表示ユニット３０ａにおいては、伝送路３１を介して伝送された画像データが、画素２を駆動するための駆動信号に変換され、この駆動信号に基づいて各画素２が発光し、スクリーン２１ａ全体として１つの画像を表示する。尚、画像信号処理装置２０ａと各表示ユニット３０ａ間の伝送路３１は、各表示制御回路５へ画像データを分配するためのもので、当該画像データとタイミング信号（クロックその他）の２系統の信号を伝送するために用いられる。
【０００５】
図７は、表示制御回路５による画素２の駆動制御を説明するための図であり、１はコンパレータ、２は画素、３はカウンタ、４は画像データを所定期間保持するラッチ、６０はドライバである。ここで、表示制御回路５は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により画素２を駆動制御する。この表示制御回路５に入力される信号は、画像データとタイミング信号の２系統であり、伝送路３１を介して伝送される。又、表示制御回路５から出力される信号は各画素２を駆動するための駆動信号であり、ドライバ６０を介して画素２へ伝送される。図８は、ＰＷＭ制御の場合における、表示制御回路５から出力される各画素２を駆動するための駆動信号の一例である。この図に示されるように、表示制御回路５から入力された画像データは、画像の濃淡に比例して、所定の時間幅γの駆動信号（ＯＮ信号）に変換される。
【０００６】
上記表示制御回路５の動作について詳細に説明する。表示制御回路５においては、画像データを所定の時間幅γのＯＮ信号に変換するために、ラッチ４に保持された画像データＤｇと、クロックを計数するカウンタ３の出力Ｄｒとを比較する。ここで、カウンタ３はフィールド周期で一巡するようにクロック周波数が決められている。カウンタ３の出力（即ち、比較データＤｒ）はクロックを計数するに従って更新され、画像データが例えば６ビットの場合、コンパレータ１は画像データＤｇと比較データＤｒとの大小関係を２の６乗回比較する。画像データＤｇが比較データＤｒより大きい（即ち、Ｄｇ＞Ｄｒの関係を満たす）とき、画像データＤｇはＯＮ信号に変換され，逆に小さい（Ｄｇ≦Ｄｒの関係を満たす）ときＯＦＦ信号に変換される。この結果、画像データＤｇは６４階調の時間幅のＯＮ信号に変換されて、ドライバ６０を介して所定の時間幅γで各画素２を駆動する。
【０００７】
ここで、表示制御回路における画像デ―タの記憶のために、図７に示したようなラッチ４を用いる代わりに、図９に示すように表示ユニット３０ａ毎に設けた画像メモリ４０を用いても良い。以下、図９のように構成した表示制御回路５ａの動作について説明する。表示制御回路５ａにおいては、図７の場合に比べてｎ倍のクロック周波数で順次アドレスカウンタ４６が更新され、アドレスカウンタ４６が一巡する期間内に、画像データＤｇはコンパレータ１によりフィールド周期で一巡するカウンタ３の出力Ｄｒと比較され、逐次画素２の駆動信号Ｄｐに変換される。ここで、駆動信号ＤｐはＤｇ＞Ｄｒの関係を満たすとき対応する画素２のＯＮ信号に変換され，Ｄｇ≦Ｄｒの関係を満たすときＯＦＦ信号に変換される。さらに駆動信号Ｄｐは、シフトレジスタ４４にて各画素２に対応して配列し直され、ラッチ４５により所定期間保持されて、ドライバ６０を介して対応する画素２を駆動する。
【０００８】
ここで、画像メモリ４０に記憶された画像データは、１フィールド期間内に複数回（ここでは、例えば６４回）読み出され、上記の動作を繰り返す。この結果、画素２のＯＮ時間の累積時間幅γは、画像データに対応する６４階調の時間幅の信号に変換される。図９に示す表示制御回路５ａは、比較的小規模な回路構成で図７に示す表示制御回路５をｎ個配置したときと同等の効果が得られる。
【０００９】
従来のカラー画像表示装置の各画素２は、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれか１色の発光素子をそれぞれ１個ずつ選択的に配置し、これらの発光素子をそれぞれの位置に対応する画像データに基づいて制御していた。図６における発光素子の配列は、（即ち、Ｇの比率がＢ，Ｒに比べて倍となっている）例えば実開昭４８−８７９７５号公報に示されている。このように、視感度の高いＧの数を多く配置することによって、比較的少ない発光素子数で比較的高い解像度を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
現在、スクリーン２１ａがＣＲＴやＬＥＤ等如何なる種類の発光素子を配列した場合においても、該スクリーン２１ａ以外の部分（即ち、画像処理信号装置２０ａ）の変更をきたすことなく、所望の色相の画像を表示可能なカラー画像表示装置を実現することが要望されている。
【００１１】
しかし、従来の表示装置においては、配列される発光素子の種類によって色度が異なる。図１０にＣＲＴとＬＥＤのＲＧＢの色度を対比して示す。この図よりＬＥＤは、ＣＲＴに比べて色の再現範囲が異なることがわかる。このように、ＬＥＤを配列する場合とＣＲＴを配列する場合では、表示される画像の色が異なる。従って、従来のカラー画像表示装置においては、配列される発光素子の種類に応じて色の設定が異なり、画像信号処理装置２０ａの共通化が困難であった。
【００１２】
さらに、従来のカラー画像表示装置のスクリーン２１ａでは、上述したように、各色の発光素子をそれぞれの配置に対応する個別の画像データに基づいて制御しており、これによって、見かけの解像度が高くなるというメリットを有していた。しかし、この場合には、Ｒ、Ｇ，Ｂ各色を発光する発光素子が、それぞれ他の色を発光する発光素子によって分離して（とびとびに）配列される。そのため、例えば図６に示したようなＲＧＧＢ配列では、ＲやＢなどの単色に近い画像を表示する場合に、この分離した（とびとびの）発光素子が画像のノイズとして目立ちやすくなるなどの課題があった。
【００１３】
又、ＬＥＤなどの点発光の発光素子では、色度のばらつきも問題になっていた。図１１に、ＬＥＤにおけるＲ，Ｇ，Ｂの各発光素子の色度のばらつきの範囲を示す。この図に示すように、ＬＥＤを使用すると、ＣＲＴに比べて色毎の色度のばらつきが大きく、表示画面上でこの色度のばらつきが顕著な画質妨害として知覚される場合がある。発光素子を配列するこの種のカラー画像表示装置においては、各発光素子の色度のばらつきを補正し、画面を均一化する必要がある。従来、輝度のばらつきは容易に補正できるものの、上記のような色度のばらつきの補正は一般に困難であった。
【００１４】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、表示手段が如何なる種類の発光素子を配列してなるものであっても、該表示手段以外の部分の変更をきたすことなく所望の色相の画像を表示可能なカラー画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカラー画像表示装置は、テレビ信号を、複数の色のうち互いに異なるいずれか１色にそれぞれ対応するデジタル形式の複数の色信号に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段から出力される複数の色信号に基づく画像が所望の色相となるように、該複数の色信号に所定の演算を施して変換する第２の変換手段と、上記複数の色のいずれか１色をそれぞれ発光する複数の発光素子が周期的に配列され、上記第２の変換手段により変換された複数の色信号を、上記複数の発光素子のそれぞれの空間的配置に対応して個別に標本化し所望の色相の画像を表示する表示手段とを備えたものである。
【００１６】
又、上記第２の変換手段による色相の変換率は可変であることを特徴とするものである。
【００１８】
又、上記複数の発光素子のそれぞれはＬＥＤであることを特徴とするものである。
【００１９】
又、上記複数の発光素子においては、長波長の色を発光する発光素子の割合が高いことを特徴とするものである。
【００２０】
又、上記複数の色は、赤、青及び緑の３原色であり、上記複数の発光素子においては、青又は緑を発光する発光素子よりも赤を発光する発光素子の数が多いことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明を適用したカラー画像表示装置の構成図である。５０はデジタル化された各色毎の画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄを所望の色度に変換可能な色度変換部である。又、表示ユニット３０における画像２の配列は、図６における配列（Ｇの発光素子の数がＲ、Ｂの発光素子の数よりも多い）と異なり、波長の長いＲを発光するＬＥＤの割合をＧ、ＢのＬＥＤの約２倍にしている。その他の構成は従来の技術で示したものと同様であり、同一の構成要素を同一の符号で示している。
【００２２】
まず、図２を用いて色度変換の原理について説明する。Ｒ，Ｇ，Ｂの発光色は、いずれも３次元空間のベクトルであり、その合成色は、Ｒ，Ｇ，Ｂのベクトル和で表される。従って、ベクトルＲ，Ｇ，Ｂによって表現可能な色は、図２の座標系において、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１の面と、ベクトルＲ，Ｇ，Ｂの交点で囲まれる三角形斜線部で表される。先に図１０、１１に示したｘ，ｙ色度図は、図２の３次元の色座標をｘ，ｙの２次元の座標に射影したものである。斜線部の三角形で表される色表現範囲は、ｘ，ｙ座標上においても各発光素子の特有のＲ，Ｇ，Ｂの色度座標で囲まれる三角形で表される。
【００２３】
一般に、発光素子としてＣＲＴを配列したスクリーンを用いた場合、通常の家庭用テレビと同等の色表現範囲となり、日常見慣れた自然な色表現が可能である。一方、本実施の形態におけるＬＥＤを配列したスクリーン２１では、色表現範囲を表す三角形の面積がＣＲＴを配列した場合よりも広く、見かけ上、ＣＲＴよりも色表現能力は優れている。しかし、色度座標がＣＲＴとは異なっており、ギラギラした感じがするなど、必ずしも自然な色表現とはならない。
そこで、画像信号処理装置２０において、色変換部５０を導入し、ＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂの各色相を変換する。
【００２４】
以下、色度変換部５０による色相の変換について説明する。図１において、色変換部５０は、デジタル化された色毎の画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄを入力すると、以下の式に従う演算処理を施し、色変換された画像データＲｄｍ，Ｇｄｍ，Ｂｄｍを出力する。
【００２５】
【数１】
【００２６】
ここでａ〜ｉは色変換の定数である。
【００２７】
ＬＥＤを発光素子として用いた場合の色相を、ＣＲＴを用いた場合の色相に近づけるためには、例えばＲの色相を変換する場合には、Ｒの発光素子に隣接するＧ又はＢの発光素子を、それぞれ所定の輝度で発光させることによって（即ち、上述の式に示されるように、Ｇ、Ｂの発光素子をｂ×Ｇｄ、ｃ×Ｂｄの輝度で発光させることによって）、図１０に示すように、Ｒが矢印の方向に変化し、色表現範囲がＣＲＴを用いる場合の特性に近づく。もちろん、Ｂ、Ｇについても同様の原理で色を変換することができる。この結果、表示画像の色相を変化させることが可能となり、画質を改善することが可能となる。
【００２８】
次に、上記色変換部５０について図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、色変換部５０の一部を構成する、色変換された画像データＲｄｍを出力する回路５００を示す回路図である。Ｇｄｍ、Ｂｄｍを出力する回路も同様の構成を有する。図において、ｒａは定数ａを出力するレジスタ、ｒｂは定数ｂを出力するレジスタ、ｒｃは定数ｃを出力するレジスタ、５０１〜５０３は乗算器、５０４及び５０５は加算器である。尚、各レジスタｒａ〜ｒｃの内容（即ち、ａ〜ｃ）は、コンピュータにより外部からの書き換えが可能となっている。
【００２９】
上記回路５００に入力された画像データＲｄは乗算器５０１にてレジスタｒａから出力される定数ａを乗算され、画像データＧｄは乗算器５０２にてレジスタｒｂから出力される定数ｂを乗算され、画像データＢｄは乗算器５０３にてレジスタｒｃから出力される定数ｃを乗算され、これらの出力は加算機５０４、５０５にて互いに加算され、上述の式を満たすような色変換された画像データＲｄｍとして出力される。
【００３０】
画像データＧｄｍ，Ｂｄｍも同様にして、入力された画像データＲｄ、Ｇｄ、Ｂｄに定数ｄ，ｅ，ｆ若しくはｇ，ｈ，ｉが乗算され、それぞれの和として出力される。
【００３１】
尚、色変換部５０における各レジスタに設定されている色相の変換定数ａ〜ｉを変化させることによって、所望の色相を得ることができる。即ち、変換定数ａ〜ｉとして複数の設定値を設け、これらを選択可能とすることによって各種表示デバイスに適用できるようになる。さらに変換定数ａ〜ｉを任意に設定できるようにすることで、任意の発光素子を制御可能な画像信号処理装置２０を実現でき、しかも外部環境の照度などに対応して色相を設定可能な高機能のカラー画像表示装置を得ることができる。
【００３２】
又、上述のように本実施の形態においては、画素２としてＲ，Ｇ，Ｂいずれか１色を発光する発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を、それぞれの配置に対応して個別に標本化した画像データによって制御している。本実施の形態おける画素配列（Ｒの発光素子の数がＧ、Ｂの約２倍）においては、ＧあるいはＢの発光素子が飛び飛びに配置されているため、例えば、Ｇ単色の画像を表示する場合、Ｇの発光素子の分離が妨害として目立ちやすい。ここで、上述の色変換技術を適用すると、Ｇを表示する場合は、隣接するＲ，Ｂの発光素子が飛び飛びのＧの発光素子の隙間をうめるように所定の輝度（即ち、ｄ×Ｒｄ及びｆ×Ｂｄ）で発光することになり、色相が変化する。この結果、分離した各色の発光素子の発光は、隣接発光素子の発光によって見かけ上連続化し、各色の発光素子の分離が目立たなくなり、良好な画質を得ることができる。特に、ＬＥＤのような点発光の素子では顕著な効果が得られる。
【００３３】
このように本実施の形態においては、画素２としてＲ，Ｇ，Ｂの各発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれの配置に対応して個別に標本化された画像データによって制御する方式において、分離した各色（例えば、Ｇ、Ｂ）の発光素子の目立ちを軽減するとともに、所望の色度の良好な画質を実現することのできるカラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３４】
尚、スクリーン２１の最小構成単位としての画素２は、図４に示すように、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３原色の発光素子を１つずつ含むように構成しても良い。
１画素内の複数の発光素子は、例えば、アナログＲＧＢ映像信号を同じタイミングでＡ／Ｄ変換したデータ、またはコンピュータグラフィックの表示におけるＲＧＢ３色を含む１画素のデータに基づいて駆動される。
【００３５】
図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、１画素を構成するＲ，Ｇ，Ｂの発光素子の配置で、それぞれ画素２を構成する素子数が３、４、５の例である。特に発光素子としてＬＥＤを使用する場合、輝度など、画素２の仕様に応じて、画素２を構成する素子数を任意に選択すればよい。このような複数の発光素子からなる画素２は、例えば図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）のように配線することで駆動可能となる。尚、このような画素２の構成においては、１画素の構成が少なくとも３種類の発光素子を含む複数の発光素子から成るため、解像度の高い表示を行うには多くの発光素子を必要とする。
【００３６】
又、一般に、画素としてＲ，Ｇ，Ｂの各色の発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれの配置に対応して個別に標本化した画像データによって制御するカラー画像表示装置においては、図１１に示したような各色の発光素子の色度のばらつきが、画像の画質を劣化させる原因となる。特に、ＬＥＤを発光素子として用いる場合、各ＬＥＤ間の色度のばらつきが大きく、これが画質を劣化させる要因となる。図１１に示したように、色度のばらつきは発光の波長に依存し、波長の長いＲは比較的ばらつきが少ない。そこで、本実施の形態におけるＬＥＤの配列のように、波長の長いＲを発光するＬＥＤの数を２倍にして、空間的に占めるＲのＬＥＤの比率を高くすると、色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができる。さらに、上述の色変換技術を適用するに当って、ばらつきの少ないＲのＬＥＤの比率を高めると、色変換の精度が改善され、良好な画質を得ることができる。
【００３７】
このように本実施の形態においては、発光素子としてＬＥＤを配列する場合において、該発光素子の色度のばらつきによる画質の劣化を軽減し、均一な画質を得ることの可能なカラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３８】
以上述べたように本実施の形態においては、発光素子の種類に依存するＲ，Ｇ，Ｂの色度の違いがもたらす画像の色相の差を容易に補正し、各種発光素子を配列したスクリーンに対する共通の画像信号処理装置を備えた、カラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明に係るカラー画像表示装置は、テレビ信号を、複数の色のうち互いに異なるいずれか１色にそれぞれ対応するデジタル形式の複数の色信号に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段から出力される複数の色信号に基づく画像が所望の色相となるように、該複数の色信号に所定の演算を施して変換する第２の変換手段と、上記複数の色のいずれか１色をそれぞれ発光する複数の発光素子が周期的に配列され、上記第２の変換手段により変換された複数の色信号を、上記複数の発光素子のそれぞれの空間的配置に対応して個別に標本化し所望の色相の画像を表示する表示手段とを備えたので、上記表示手段が如何なる種類の発光素子を配列してなるものであっても、該表示手段以外の部分の変更をきたすことなく所望の色相の画像を表示可能である。更に、各色の発光素子がそれぞれ分離して配置されている場合においても、隣接発光素子の発光によって見かけ上連続化し、上記各色の発光素子が分離して配列されていることによる画像のノイズが軽減され、良好な画質を得ることが可能となる。
【００４０】
又、上記第２の変換手段による色相の変換率は可変であることを特徴とするので、ＣＲＴやＬＥＤその他各種発光素子を配列して表示手段を構成しても、発光素子の種類に依存する色相の違いを容易に補正することができる。
【００４２】
又、上記複数の発光素子のそれぞれはＬＥＤであることを特徴とするので、点発光であるため上記画像のノイズが目立ちやすいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、上記画像のノイズが軽減され、良好な画質を得ることが可能となる。
【００４３】
又、上記複数の発光素子においては、長波長の色を発光する発光素子の割合が高いことを特徴とするので、色度のばらつきが大きいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、各発光素子の色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができ、しかも色変換の精度が改善され、良好な画質のカラー画像表示装置を得ることができる。
【００４４】
又、上記複数の色は、赤、青及び緑の３原色であり、上記複数の発光素子においては、青又は緑を発光する発光素子よりも赤を発光する発光素子の数が多いことを特徴とするので、色度のばらつきの少ない赤の発光素子の比率を高めることにより、他の発光素子に比べて色度のばらつきが大きいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、各発光素子の色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができ、しかも色変換の精度が改善され、良好な画質のカラー画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるカラー画像表示装置のブロック図である。
【図２】 本発明の色変換の原理を説明するための三次元の色度図である。
【図３】 色変換部の一部を構成する画像データＲｄｍを出力する回路の構成を示す回路図である。
【図４】 各画素を構成する発光素子の配置例である。
【図５】 図４に示す画素を構成するＬＥＤの配線図である。
【図６】 従来のカラー画像表示装置のブロック図である。
【図７】 表示制御回路の一例を示す説明図である。
【図８】 表示制御回路から出力される駆動信号の説明図である。
【図９】 表示制御回路の他の例を示す説明図である。
【図１０】 ＬＥＤとＣＲＴの色再現範囲を比較するための色度図である。
【図１１】 ＬＥＤとＣＲＴのＲ，Ｇ，Ｂの色度のばらつきを比較するための色度図である。
【符号の説明】
１ コンパレータ、 ２ 発光素子（画素）、 ３ カウンタ、
４ ラッチ、 ５、５ａ 表示制御回路、
２０、２０ａ 画像信号処理装置、 ２１、２１ａ スクリーン、
３０、３０ａ ユニット、 ３１ 伝送路、 ４０ メモリ、
４４ シフトレジスタ、 ４５ ラッチ、 ４６ アドレスカウンタ、
５０ 色変換部、 ５１ テレビ信号入力端子、 ５２ ＲＧＢデコーダ、
５３ Ａ／Ｄ変換器、 ５４ 画像メモリ、 ５５ タイミング発生部、
５６ 画像データバス、 ５７ バッファメモリ、 ６０ ドライバ、
５００ 色変換部の一部を構成する画像データＲｄｍを出力する回路、
５０１〜５０３ 乗算器、 ５０４、５０５ 加算器、
ｒａ〜ｒｉ レジスタ、 Ｄｇ 画像データ、 Ｄｒ 比較データ、
Ｄｐ 駆動信号、 Ｒｄ、Ｇｄ、Ｂｄ 画像データ、
Ｒｄｍ、Ｇｄｍ、Ｂｄｍ 色変換された画像データ、 γ 時間幅。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＲＴあるいはＬＥＤなどの発光素子を、一定の比率で周期的に配列したカラー画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のカラー画像表示装置を示す図である。図６において、５１はテレビ信号の入力端子、５２は入力されたテレビ信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢデコーダ、、５３はＲＧＢ信号をタイミング発生部５５にて得られる所定のタイミング信号に基づいて、スクリ―ン２１ａの画素数に応じて標本化するとともに、所定のビット数でデジタル化するＡ／Ｄ変換器である。このＡ／Ｄ変換器５３から出力される信号（以下、「画像データ」と呼ぶ）は、一旦画像メモリ５４に格納され、タイミング発生部５５から出力されるタイミング信号に基づいて読み出され、画像データバス５６を介して各バッファメモリ５７へ伝送される。又、２０ａはＲＧＢデコーダ５２、Ａ／Ｄ変換器５３、画像メモリ５４、タイミング発生部５５及び各バッファメモリ５７を備え、スクリーン２１ａで画像を表示するために信号処理を行う画像信号処理装置である。
【０００３】
バッファメモリ５７では画像データバス５６から入力される画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄの伝送速度を低速に変換し、伝送路３１を介してスクリーン２１ａを構成する各表示ユニット３０ａへ画像データを伝送する。ここで、表示ユニット３０ａは表示制御回路５及び電源回路と、これらにより駆動される所定数の画素２をマトリクス状に配列して構成されたものであり、この表示ユニット３０ａがさらにマトリクス状に配列されることで、スクリーン２１ａが構成されるている。尚、表示ユニット３０ａの数はスクリーン２１ａのサイズに応じて任意の数を設定することができる。
【０００４】
表示ユニット３０ａにおいては、伝送路３１を介して伝送された画像データが、画素２を駆動するための駆動信号に変換され、この駆動信号に基づいて各画素２が発光し、スクリーン２１ａ全体として１つの画像を表示する。尚、画像信号処理装置２０ａと各表示ユニット３０ａ間の伝送路３１は、各表示制御回路５へ画像データを分配するためのもので、当該画像データとタイミング信号（クロックその他）の２系統の信号を伝送するために用いられる。
【０００５】
図７は、表示制御回路５による画素２の駆動制御を説明するための図であり、１はコンパレータ、２は画素、３はカウンタ、４は画像データを所定期間保持するラッチ、６０はドライバである。ここで、表示制御回路５は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により画素２を駆動制御する。この表示制御回路５に入力される信号は、画像データとタイミング信号の２系統であり、伝送路３１を介して伝送される。又、表示制御回路５から出力される信号は各画素２を駆動するための駆動信号であり、ドライバ６０を介して画素２へ伝送される。図８は、ＰＷＭ制御の場合における、表示制御回路５から出力される各画素２を駆動するための駆動信号の一例である。この図に示されるように、表示制御回路５から入力された画像データは、画像の濃淡に比例して、所定の時間幅γの駆動信号（ＯＮ信号）に変換される。
【０００６】
上記表示制御回路５の動作について詳細に説明する。表示制御回路５においては、画像データを所定の時間幅γのＯＮ信号に変換するために、ラッチ４に保持された画像データＤｇと、クロックを計数するカウンタ３の出力Ｄｒとを比較する。ここで、カウンタ３はフィールド周期で一巡するようにクロック周波数が決められている。カウンタ３の出力（即ち、比較データＤｒ）はクロックを計数するに従って更新され、画像データが例えば６ビットの場合、コンパレータ１は画像データＤｇと比較データＤｒとの大小関係を２の６乗回比較する。画像データＤｇが比較データＤｒより大きい（即ち、Ｄｇ＞Ｄｒの関係を満たす）とき、画像データＤｇはＯＮ信号に変換され，逆に小さい（Ｄｇ≦Ｄｒの関係を満たす）ときＯＦＦ信号に変換される。この結果、画像データＤｇは６４階調の時間幅のＯＮ信号に変換されて、ドライバ６０を介して所定の時間幅γで各画素２を駆動する。
【０００７】
ここで、表示制御回路における画像デ―タの記憶のために、図７に示したようなラッチ４を用いる代わりに、図９に示すように表示ユニット３０ａ毎に設けた画像メモリ４０を用いても良い。以下、図９のように構成した表示制御回路５ａの動作について説明する。表示制御回路５ａにおいては、図７の場合に比べてｎ倍のクロック周波数で順次アドレスカウンタ４６が更新され、アドレスカウンタ４６が一巡する期間内に、画像データＤｇはコンパレータ１によりフィールド周期で一巡するカウンタ３の出力Ｄｒと比較され、逐次画素２の駆動信号Ｄｐに変換される。ここで、駆動信号ＤｐはＤｇ＞Ｄｒの関係を満たすとき対応する画素２のＯＮ信号に変換され，Ｄｇ≦Ｄｒの関係を満たすときＯＦＦ信号に変換される。さらに駆動信号Ｄｐは、シフトレジスタ４４にて各画素２に対応して配列し直され、ラッチ４５により所定期間保持されて、ドライバ６０を介して対応する画素２を駆動する。
【０００８】
ここで、画像メモリ４０に記憶された画像データは、１フィールド期間内に複数回（ここでは、例えば６４回）読み出され、上記の動作を繰り返す。この結果、画素２のＯＮ時間の累積時間幅γは、画像データに対応する６４階調の時間幅の信号に変換される。図９に示す表示制御回路５ａは、比較的小規模な回路構成で図７に示す表示制御回路５をｎ個配置したときと同等の効果が得られる。
【０００９】
従来のカラー画像表示装置の各画素２は、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれか１色の発光素子をそれぞれ１個ずつ選択的に配置し、これらの発光素子をそれぞれの位置に対応する画像データに基づいて制御していた。図６における発光素子の配列は、（即ち、Ｇの比率がＢ，Ｒに比べて倍となっている）例えば実開昭４８−８７９７５号公報に示されている。このように、視感度の高いＧの数を多く配置することによって、比較的少ない発光素子数で比較的高い解像度を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
現在、スクリーン２１ａがＣＲＴやＬＥＤ等如何なる種類の発光素子を配列した場合においても、該スクリーン２１ａ以外の部分（即ち、画像処理信号装置２０ａ）の変更をきたすことなく、所望の色相の画像を表示可能なカラー画像表示装置を実現することが要望されている。
【００１１】
しかし、従来の表示装置においては、配列される発光素子の種類によって色度が異なる。図１０にＣＲＴとＬＥＤのＲＧＢの色度を対比して示す。この図よりＬＥＤは、ＣＲＴに比べて色の再現範囲が異なることがわかる。このように、ＬＥＤを配列する場合とＣＲＴを配列する場合では、表示される画像の色が異なる。従って、従来のカラー画像表示装置においては、配列される発光素子の種類に応じて色の設定が異なり、画像信号処理装置２０ａの共通化が困難であった。
【００１２】
さらに、従来のカラー画像表示装置のスクリーン２１ａでは、上述したように、各色の発光素子をそれぞれの配置に対応する個別の画像データに基づいて制御しており、これによって、見かけの解像度が高くなるというメリットを有していた。しかし、この場合には、Ｒ、Ｇ，Ｂ各色を発光する発光素子が、それぞれ他の色を発光する発光素子によって分離して（とびとびに）配列される。そのため、例えば図６に示したようなＲＧＧＢ配列では、ＲやＢなどの単色に近い画像を表示する場合に、この分離した（とびとびの）発光素子が画像のノイズとして目立ちやすくなるなどの課題があった。
【００１３】
又、ＬＥＤなどの点発光の発光素子では、色度のばらつきも問題になっていた。図１１に、ＬＥＤにおけるＲ，Ｇ，Ｂの各発光素子の色度のばらつきの範囲を示す。この図に示すように、ＬＥＤを使用すると、ＣＲＴに比べて色毎の色度のばらつきが大きく、表示画面上でこの色度のばらつきが顕著な画質妨害として知覚される場合がある。発光素子を配列するこの種のカラー画像表示装置においては、各発光素子の色度のばらつきを補正し、画面を均一化する必要がある。従来、輝度のばらつきは容易に補正できるものの、上記のような色度のばらつきの補正は一般に困難であった。
【００１４】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、表示手段が如何なる種類の発光素子を配列してなるものであっても、該表示手段以外の部分の変更をきたすことなく所望の色相の画像を表示可能なカラー画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカラー画像表示装置は、テレビ信号を、複数の色のうち互いに異なるいずれか１色にそれぞれ対応するデジタル形式の複数の色信号に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段から出力される複数の色信号に基づく画像が所望の色相となるように、該複数の色信号に所定の演算を施して変換する第２の変換手段と、上記複数の色のいずれか１色をそれぞれ発光する複数の発光素子が周期的に配列され、上記第２の変換手段により変換された複数の色信号を、上記複数の発光素子のそれぞれの空間的配置に対応して個別に標本化し所望の色相の画像を表示する表示手段とを備えたものである。
【００１６】
又、上記第２の変換手段による色相の変換率は可変であることを特徴とするものである。
【００１８】
又、上記複数の発光素子のそれぞれはＬＥＤであることを特徴とするものである。
【００１９】
又、上記複数の発光素子においては、長波長の色を発光する発光素子の割合が高いことを特徴とするものである。
【００２０】
又、上記複数の色は、赤、青及び緑の３原色であり、上記複数の発光素子においては、青又は緑を発光する発光素子よりも赤を発光する発光素子の数が多いことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明を適用したカラー画像表示装置の構成図である。５０はデジタル化された各色毎の画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄを所望の色度に変換可能な色度変換部である。又、表示ユニット３０における画像２の配列は、図６における配列（Ｇの発光素子の数がＲ、Ｂの発光素子の数よりも多い）と異なり、波長の長いＲを発光するＬＥＤの割合をＧ、ＢのＬＥＤの約２倍にしている。その他の構成は従来の技術で示したものと同様であり、同一の構成要素を同一の符号で示している。
【００２２】
まず、図２を用いて色度変換の原理について説明する。Ｒ，Ｇ，Ｂの発光色は、いずれも３次元空間のベクトルであり、その合成色は、Ｒ，Ｇ，Ｂのベクトル和で表される。従って、ベクトルＲ，Ｇ，Ｂによって表現可能な色は、図２の座標系において、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１の面と、ベクトルＲ，Ｇ，Ｂの交点で囲まれる三角形斜線部で表される。先に図１０、１１に示したｘ，ｙ色度図は、図２の３次元の色座標をｘ，ｙの２次元の座標に射影したものである。斜線部の三角形で表される色表現範囲は、ｘ，ｙ座標上においても各発光素子の特有のＲ，Ｇ，Ｂの色度座標で囲まれる三角形で表される。
【００２３】
一般に、発光素子としてＣＲＴを配列したスクリーンを用いた場合、通常の家庭用テレビと同等の色表現範囲となり、日常見慣れた自然な色表現が可能である。一方、本実施の形態におけるＬＥＤを配列したスクリーン２１では、色表現範囲を表す三角形の面積がＣＲＴを配列した場合よりも広く、見かけ上、ＣＲＴよりも色表現能力は優れている。しかし、色度座標がＣＲＴとは異なっており、ギラギラした感じがするなど、必ずしも自然な色表現とはならない。
そこで、画像信号処理装置２０において、色変換部５０を導入し、ＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂの各色相を変換する。
【００２４】
以下、色度変換部５０による色相の変換について説明する。図１において、色変換部５０は、デジタル化された色毎の画像データＲｄ，Ｇｄ，Ｂｄを入力すると、以下の式に従う演算処理を施し、色変換された画像データＲｄｍ，Ｇｄｍ，Ｂｄｍを出力する。
【００２５】
【数１】
ここでａ〜ｉは色変換の定数である。
【００２７】
ＬＥＤを発光素子として用いた場合の色相を、ＣＲＴを用いた場合の色相に近づけるためには、例えばＲの色相を変換する場合には、Ｒの発光素子に隣接するＧ又はＢの発光素子を、それぞれ所定の輝度で発光させることによって（即ち、上述の式に示されるように、Ｇ、Ｂの発光素子をｂ×Ｇｄ、ｃ×Ｂｄの輝度で発光させることによって）、図１０に示すように、Ｒが矢印の方向に変化し、色表現範囲がＣＲＴを用いる場合の特性に近づく。もちろん、Ｂ、Ｇについても同様の原理で色を変換することができる。この結果、表示画像の色相を変化させることが可能となり、画質を改善することが可能となる。
【００２８】
次に、上記色変換部５０について図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、色変換部５０の一部を構成する、色変換された画像データＲｄｍを出力する回路５００を示す回路図である。Ｇｄｍ、Ｂｄｍを出力する回路も同様の構成を有する。図において、ｒａは定数ａを出力するレジスタ、ｒｂは定数ｂを出力するレジスタ、ｒｃは定数ｃを出力するレジスタ、５０１〜５０３は乗算器、５０４及び５０５は加算器である。尚、各レジスタｒａ〜ｒｃの内容（即ち、ａ〜ｃ）は、コンピュータにより外部からの書き換えが可能となっている。
【００２９】
上記回路５００に入力された画像データＲｄは乗算器５０１にてレジスタｒａから出力される定数ａを乗算され、画像データＧｄは乗算器５０２にてレジスタｒｂから出力される定数ｂを乗算され、画像データＢｄは乗算器５０３にてレジスタｒｃから出力される定数ｃを乗算され、これらの出力は加算機５０４、５０５にて互いに加算され、上述の式を満たすような色変換された画像データＲｄｍとして出力される。
【００３０】
画像データＧｄｍ，Ｂｄｍも同様にして、入力された画像データＲｄ、Ｇｄ、Ｂｄに定数ｄ，ｅ，ｆ若しくはｇ，ｈ，ｉが乗算され、それぞれの和として出力される。
【００３１】
尚、色変換部５０における各レジスタに設定されている色相の変換定数ａ〜ｉを変化させることによって、所望の色相を得ることができる。即ち、変換定数ａ〜ｉとして複数の設定値を設け、これらを選択可能とすることによって各種表示デバイスに適用できるようになる。さらに変換定数ａ〜ｉを任意に設定できるようにすることで、任意の発光素子を制御可能な画像信号処理装置２０を実現でき、しかも外部環境の照度などに対応して色相を設定可能な高機能のカラー画像表示装置を得ることができる。
【００３２】
又、上述のように本実施の形態においては、画素２としてＲ，Ｇ，Ｂいずれか１色を発光する発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を、それぞれの配置に対応して個別に標本化した画像データによって制御している。本実施の形態おける画素配列（Ｒの発光素子の数がＧ、Ｂの約２倍）においては、ＧあるいはＢの発光素子が飛び飛びに配置されているため、例えば、Ｇ単色の画像を表示する場合、Ｇの発光素子の分離が妨害として目立ちやすい。ここで、上述の色変換技術を適用すると、Ｇを表示する場合は、隣接するＲ，Ｂの発光素子が飛び飛びのＧの発光素子の隙間をうめるように所定の輝度（即ち、ｄ×Ｒｄ及びｆ×Ｂｄ）で発光することになり、色相が変化する。この結果、分離した各色の発光素子の発光は、隣接発光素子の発光によって見かけ上連続化し、各色の発光素子の分離が目立たなくなり、良好な画質を得ることができる。特に、ＬＥＤのような点発光の素子では顕著な効果が得られる。
【００３３】
このように本実施の形態においては、画素２としてＲ，Ｇ，Ｂの各発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれの配置に対応して個別に標本化された画像データによって制御する方式において、分離した各色（例えば、Ｇ、Ｂ）の発光素子の目立ちを軽減するとともに、所望の色度の良好な画質を実現することのできるカラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３４】
尚、スクリーン２１の最小構成単位としての画素２は、図４に示すように、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３原色の発光素子を１つずつ含むように構成しても良い。
１画素内の複数の発光素子は、例えば、アナログＲＧＢ映像信号を同じタイミングでＡ／Ｄ変換したデータ、またはコンピュータグラフィックの表示におけるＲＧＢ３色を含む１画素のデータに基づいて駆動される。
【００３５】
図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、１画素を構成するＲ，Ｇ，Ｂの発光素子の配置で、それぞれ画素２を構成する素子数が３、４、５の例である。特に発光素子としてＬＥＤを使用する場合、輝度など、画素２の仕様に応じて、画素２を構成する素子数を任意に選択すればよい。このような複数の発光素子からなる画素２は、例えば図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）のように配線することで駆動可能となる。尚、このような画素２の構成においては、１画素の構成が少なくとも３種類の発光素子を含む複数の発光素子から成るため、解像度の高い表示を行うには多くの発光素子を必要とする。
【００３６】
又、一般に、画素としてＲ，Ｇ，Ｂの各色の発光素子を選択的に配置し、各Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれの配置に対応して個別に標本化した画像データによって制御するカラー画像表示装置においては、図１１に示したような各色の発光素子の色度のばらつきが、画像の画質を劣化させる原因となる。特に、ＬＥＤを発光素子として用いる場合、各ＬＥＤ間の色度のばらつきが大きく、これが画質を劣化させる要因となる。図１１に示したように、色度のばらつきは発光の波長に依存し、波長の長いＲは比較的ばらつきが少ない。そこで、本実施の形態におけるＬＥＤの配列のように、波長の長いＲを発光するＬＥＤの数を２倍にして、空間的に占めるＲのＬＥＤの比率を高くすると、色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができる。さらに、上述の色変換技術を適用するに当って、ばらつきの少ないＲのＬＥＤの比率を高めると、色変換の精度が改善され、良好な画質を得ることができる。
【００３７】
このように本実施の形態においては、発光素子としてＬＥＤを配列する場合において、該発光素子の色度のばらつきによる画質の劣化を軽減し、均一な画質を得ることの可能なカラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３８】
以上述べたように本実施の形態においては、発光素子の種類に依存するＲ，Ｇ，Ｂの色度の違いがもたらす画像の色相の差を容易に補正し、各種発光素子を配列したスクリーンに対する共通の画像信号処理装置を備えた、カラー画像表示装置を提供することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明に係るカラー画像表示装置は、テレビ信号を、複数の色のうち互いに異なるいずれか１色にそれぞれ対応するデジタル形式の複数の色信号に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段から出力される複数の色信号に基づく画像が所望の色相となるように、該複数の色信号に所定の演算を施して変換する第２の変換手段と、上記複数の色のいずれか１色をそれぞれ発光する複数の発光素子が周期的に配列され、上記第２の変換手段により変換された複数の色信号を、上記複数の発光素子のそれぞれの空間的配置に対応して個別に標本化し所望の色相の画像を表示する表示手段とを備えたので、上記表示手段が如何なる種類の発光素子を配列してなるものであっても、該表示手段以外の部分の変更をきたすことなく所望の色相の画像を表示可能である。更に、各色の発光素子がそれぞれ分離して配置されている場合においても、隣接発光素子の発光によって見かけ上連続化し、上記各色の発光素子が分離して配列されていることによる画像のノイズが軽減され、良好な画質を得ることが可能となる。
【００４０】
又、上記第２の変換手段による色相の変換率は可変であることを特徴とするので、ＣＲＴやＬＥＤその他各種発光素子を配列して表示手段を構成しても、発光素子の種類に依存する色相の違いを容易に補正することができる。
【００４２】
又、上記複数の発光素子のそれぞれはＬＥＤであることを特徴とするので、点発光であるため上記画像のノイズが目立ちやすいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、上記画像のノイズが軽減され、良好な画質を得ることが可能となる。
【００４３】
又、上記複数の発光素子においては、長波長の色を発光する発光素子の割合が高いことを特徴とするので、色度のばらつきが大きいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、各発光素子の色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができ、しかも色変換の精度が改善され、良好な画質のカラー画像表示装置を得ることができる。
【００４４】
又、上記複数の色は、赤、青及び緑の３原色であり、上記複数の発光素子においては、青又は緑を発光する発光素子よりも赤を発光する発光素子の数が多いことを特徴とするので、色度のばらつきの少ない赤の発光素子の比率を高めることにより、他の発光素子に比べて色度のばらつきが大きいＬＥＤを発光素子として用いる場合においても、各発光素子の色度のばらつきが画質に与える影響を軽減することができ、しかも色変換の精度が改善され、良好な画質のカラー画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるカラー画像表示装置のブロック図である。
【図２】 本発明の色変換の原理を説明するための三次元の色度図である。
【図３】 色変換部の一部を構成する画像データＲｄｍを出力する回路の構成を示す回路図である。
【図４】 各画素を構成する発光素子の配置例である。
【図５】 図４に示す画素を構成するＬＥＤの配線図である。
【図６】 従来のカラー画像表示装置のブロック図である。
【図７】 表示制御回路の一例を示す説明図である。
【図８】 表示制御回路から出力される駆動信号の説明図である。
【図９】 表示制御回路の他の例を示す説明図である。
【図１０】 ＬＥＤとＣＲＴの色再現範囲を比較するための色度図である。
【図１１】 ＬＥＤとＣＲＴのＲ，Ｇ，Ｂの色度のばらつきを比較するための色度図である。
【符号の説明】
１ コンパレータ、 ２ 発光素子（画素）、 ３ カウンタ、
４ ラッチ、 ５、５ａ 表示制御回路、
２０、２０ａ 画像信号処理装置、 ２１、２１ａ スクリーン、
３０、３０ａ ユニット、 ３１ 伝送路、 ４０ メモリ、
４４ シフトレジスタ、 ４５ ラッチ、 ４６ アドレスカウンタ、
５０ 色変換部、 ５１ テレビ信号入力端子、 ５２ ＲＧＢデコーダ、
５３ Ａ／Ｄ変換器、 ５４ 画像メモリ、 ５５ タイミング発生部、
５６ 画像データバス、 ５７ バッファメモリ、 ６０ ドライバ、
５００ 色変換部の一部を構成する画像データＲｄｍを出力する回路、
５０１〜５０３ 乗算器、 ５０４、５０５ 加算器、
ｒａ〜ｒｉ レジスタ、 Ｄｇ 画像データ、 Ｄｒ 比較データ、
Ｄｐ 駆動信号、 Ｒｄ、Ｇｄ、Ｂｄ 画像データ、
Ｒｄｍ、Ｇｄｍ、Ｂｄｍ 色変換された画像データ、 γ 時間幅。
Claims (5)
- テレビ信号を、複数の色のうち互いに異なるいずれか１色にそれぞれ対応するデジタル形式の複数の色信号に変換する第１の変換手段と、
この第１の変換手段から出力される複数の色信号に基づく画像が所望の色相となるように、該複数の色信号に所定の演算を施して変換する第２の変換手段と、
上記複数の色のいずれか１色をそれぞれ発光する複数の発光素子が周期的に配列され、上記第２の変換手段により変換された複数の色信号を、上記複数の発光素子のそれぞれの空間的配置に対応して個別に標本化し所望の色相の画像を表示する表示手段と、を備えたカラー画像表示装置。 - 上記第２の変換手段による色相の変換率は可変であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
- 上記複数の発光素子のそれぞれはＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
- 上記複数の発光素子においては、長波長の色を発光する発光素子の割合が高いことを特徴とする請求項３記載のカラー画像表示装置。
- 上記複数の色は、赤、青及び緑の３原色であり、
上記複数の発光素子においては、青又は緑を発光する発光素子よりも赤を発光する発光素子の数が多いことを特徴とする請求項３記載のカラー画像表示装置。
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