JP3715969B2 - 色信号補正装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、電子放出型ディスプレイなどの表示器を用いてテレビジョン信号やコンピュータなどの画像信号を受信し画像を表示する、テレビジョン受信機やディスプレイ装置などの画像表示装置及びそれに用いられる色信号補正装置及び色信号補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像信号であるＮＴＳＣやＨＤＴＶのようなＴＶ信号を例に挙げると、これは、ＣＲＴを用いた受信機を対象に考えており、ＣＲＴが有するγ特性（輝度信号−発光輝度特性の非線形な特性）を送出側で予め補正して（γ補正と呼ぶ）出力されている。
【０００３】
しかしながら、表示器の発光量が画像信号の輝度レベルに正確に対応しないという現象が現れることがある。
【０００４】
一例をあげると、電子放出型ディスプレイの場合、冷陰極素子等を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源において、線順次駆動の採用により１つの画素の選択時間が長くなった結果、１画素の発光体（蛍光体）が電子ビーム照射を受ける時間が長くなり過ぎ、蛍光体の発光量が電子ビーム照射時間に比例しなくなる、飽和現象を示すことがある。本明細書では、この現象を蛍光体の飽和と呼ぶことにする。
【０００５】
この飽和の程度は蛍光体の種類や、電子ビームの密度、電子ビームの照射時間などにより変化する。
【０００６】
そして蛍光体の材料や、色の種類により飽和の特性が変わると、表示される画像の色バランス、特に無彩色（白色）の色度点が所望の値とならない。。
【０００７】
このような課題を解決する技術は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１記載のＲＧＢ各蛍光体の階調に応じた飽和特性を図１３に示す。図１３において、横軸は、規格化した輝度データで、縦軸は規格化した輝度を示す。
【０００８】
そして、図１３に示した上に凸の曲線の逆関数（補正関数）を算出し、入力輝度データ（輝度要求値、階調データとも呼ぶ）を補正関数に代入することによって補正輝度データを算出することで、入力輝度データに対し、蛍光体の発光輝度がリニアになる。そして、その補正関数をＲＧＢそれぞれに持つことによって、各蛍光体の飽和特性は補正することができる。
【０００９】
これ以外にも、白色の調整方法が特許文献２、３などで提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−７５８３３号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１６０４９２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１１９７１７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術では、無彩色や有彩色の色度点の変動抑制が充分ではなかった。
【００１２】
例えば、特許文献１のように色信号の入力階調レベルに対する出力輝度レベルを補正する方法では、輝度の非線形性の補正は可能となったが、まだ階調レベルの変化と連動して無彩色の色度点が変動するという現象を抑えることができない。詳しくは、ＣＩＥのｘｙ色度図上で、蛍光体の飽和の補正を行った後の各階調レベルにおける白の色度点を表すと、階調レベルの変化に連動して、白の色度点が図１４に示す計測点のように点２１〜点２２へと変動してしまうことがあった。
【００１３】
本発明者が鋭意研究した結果、この階調レベルの変化に応じた色度点の変動、特に無彩色の色度点の変動は、各色の蛍光体の単色の階調特性において、３刺激値ＸＹＺ全てに異なった飽和特性があることに起因するものであることが判明した。
【００１４】
特に、表示器に用いられる蛍光体の多くは、赤と緑の蛍光体におけるＺが、飽和特性が比較的互いに似ているＸ、Ｙに比べて、直線に近い階調特性を示す。（図１５参照）。図１５において、横軸は規格化した階調データ、縦軸は３刺激値の規格化した値を示す。
【００１５】
従って、Ｙの飽和特性の逆関数を補正関数として補正すると、Ｙの階調特性は線形になったとしても、Ｚは過補正になってしまい、Ｚの階調特性は下向きに凸の特性となってしまう（図１６参照）。図１６において、横軸は規格化した階調データ、縦軸は規格化した補正後の３刺激値を示す。
【００１６】
図１６からわかるように、赤及び緑において、Ｚ成分が相対的に不足することによって、補正後のＸＹＺのバランス、つまり、Ｘ又はＹの値とＺの値との差が、階調レベルの変化に応じて変動するので、有彩色である単色においても色度点が変動してしまう。ましてや、無彩色の白色においては、Ｚの成分だけが、階調によっては極端に減少してしまい、それによって、ＸＹＺの成分のバランスが崩れてしまうので、白色の色度座標であるｘ及びｙの値が変化してしまい、白の色度点が変動するのである。
【００１７】
本発明は、上述した本発明者の新しい知見に基づいてなされたものであり、その目的は、各階調レベルにおける３刺激値ＸＹＺのバランス変動を抑制し、発光体の飽和特性に起因する階調レベルの変化に連動した単色の色度点の変動、或いは無彩色の色度点の変動を抑制し、表示画質を向上させる、色信号補正装置および色信号補正方法、及び色信号補正装置を搭載した画像表示装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の１つは以下のように構成される。
【００１９】
（解決手段１） それぞれ異なる色に発光する複数の発光体にそれぞれ対応した複数色の色信号に、各色の発光輝度特性を補正するための補正処理を施す発光特性補正部を備えた色信号補正装置であって、入力された複数色の色信号のうちから選択される少なくとも１つの色信号の輝度レベルに基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定手段と、前記複数色の色信号間の輝度レベルのバランスに応じて、前記オフセット値の調整を行うオフセット値調整手段と、少なくとも１つの残りの色信号に、前記調整されたオフセット値を付加するオフセット値付加手段と、を有しており、前記選択される色信号の輝度レベルの大きさと前記オフセット値の大きさは非線形な関係となっており、所定の色の輝度レベルの変化に連動した該色の色度点の変動を前記調整されたオフセット値の付加によって抑制することを特徴とする色信号補正装置。
【００２０】
（解決手段２） それぞれ異なる色に発光する複数の発光体にそれぞれ対応した複数色の色信号に、各色の発光輝度特性を補正するための補正処理を施す工程を含む色信号補正方法であって、入力された複数色の色信号のうちから選択される少なくとも１つの色信号の輝度レベルに基づいてオフセット値を決定する工程と、少なくとも１つの残りの色信号に、該オフセット値を付加するオフセット値付加工程と、を含んでおり、前記選択される色信号の輝度レベルの大きさと前記オフセット値の大きさは非線形な関係となっており、所定の色の輝度レベルの変化に連動した該色の色度点の変動を前記オフセット値の付加によって抑制することを特徴とする色信号補正方法。
【００２１】
上記解決手段１または２の何れかの構成において、
前記オフセット値付加手段は、（１）前記発光特性補正部から出力された前記複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、前記発光特性補正部から出力された少なくとも1つの残りの色信号に付加するか、或いは、（２）前記発光特性補正部に入力される前記複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、前記発光特性補正部に入力される少なくとも1つの残りの色信号に付加する、と良い。
【００２２】
また、前記オフセット値は、前記色信号の階調レベルの増加に対して、非線形に増加又は減少する値であるとよい。
【００２５】
前記複数の色信号として、単色を示す色信号が入力されたものと判断された場合には、前記オフセット値の付加を禁止する禁止手段を有することも好ましい。
【００２６】
また、上記解決手段は、色信号補正装置において、上述した構成の色信号補正方法を実行する半導体集積回路を有することを特徴とする色信号補正装置であってもよい。
【００２８】
また、本発明は、画像表示装置において、上記解決手段による色信号補正装置と、前記発光体の発光によって画像を表示する表示器と、を具備することを特徴とする画像表示装置であってもよい。
【００２９】
前記画像表示装置は、複数の走査配線と、該複数の走査配線と非平行な複数の変調配線とを有するマトリクス回路と、前記マトリクス回路を介して駆動される冷陰極素子と、を備え、前記発光体は、前記冷陰極素子から放出される電子ビームの照射により画像を表示することが好適である。
【００３０】
【発明の実施形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００３１】
図１、図２は、本発明の一実施形態による色信号補正装置のブロック図である。
【００３２】
色信号補正装置８０１は、それぞれ異なる色に発光する複数の発光体にそれぞれ対応した複数色の色信号（Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）に、各色の発光輝度特性を補正するための補正処理を施す発光特性補正部（８１２）を備えている。
【００３３】
そして、色信号補正装置８０１は、白色のような所定の色の輝度レベルの変化に連動した該色の色度点の変動を抑制するための、色度補正用のオフセット値（Ｒｂ、Ｇｂ）を、入力された複数色の色信号のうちから選択される少なくとも１つの色信号（Ｒａ、Ｇａ）の輝度レベルに基づいて、決定するオフセット値決定手段（７１１、７１２）と、少なくとも1つの残りの色信号（Ｂａ）に、該オフセット値（Ｒｂ、Ｇｂ）を付加するオフセット値付加手段（７３１、７３２）と、を有する。
【００３４】
本願発明が適用できる表示器としては、電界放出型又は表面伝導型の冷陰極素子と発光体として電子を受けて発光する蛍光体とを組み合わせた表示器、発光体としての有機ＥＬ素子又は無機ＥＬ素子を用いた表示器、発光体として紫外線を受けて発光する蛍光体を備えたプラズマ表示器などが挙げられる。
【００３５】
発光特性補正部８１２としては、発光体の飽和を補正するもの、つまり、入力色信号の輝度レベルに対する出力色信号の輝度レベルを、輝度レベルに応じて変更することにより、表示器への入力色信号の輝度レベルに対する発光輝度が線形になるように補正する非線形補正回路が好適に用いられる。
【００３６】
色度点の変動を抑制できる色としては、無彩色である白色に限定されることはなく、有彩色である緑色、赤色、青色など、他の色であってもよい。また、オフセット値を決定するためのパラメータとなる輝度レベルを提供する色信号としては、図１では、赤色信号と緑色信号の両方としたが、これらのうち何れか１つであってもよい。
【００３７】
例えば、緑色の色度点の変動を抑える場合、緑色信号（Ｇａ）の輝度レベルに基づいて、青色信号（Ｂａ）に付加するオフセット値（Ｇｂ）を決める。同様に、赤色の色度点の変動を抑える場合、赤色信号（Ｒａ）の輝度レベルに基づいて、青色信号（Ｂａ）に付加するオフセット値（Ｒｂ）を決める。また、青色の色度点の変動を抑える場合には、緑色信号（Ｇａ）の輝度レベル（この場合は０レベル）に基づいて、青色信号（Ｂａ）に付加するオフセット値（Ｇｂ）を決めればよい。
【００３８】
そして、青色信号（Ｂａ）に他の色信号に基づいて決定されたオフセット値（第１のオフセット値）を付加した場合に、３刺激値のうち、ＸがＺの次に強くなるので、このＸの増加分を減らすために、Ｘの多い赤色信号に、第２のオフセット値として、負のオフセット値を付加することも好ましいものである。こうして、赤色信号の輝度レベルを下げると、肌色やオレンジ色などの淡色が青みがかることを抑制できる。また、このような負のオフセット値は、青色信号に付加されるオフセット値に基づいて決定することがより好ましいものである。
【００３９】
こうして、第２のオフセット値付加手段により、第１のオフセット値に基づいて決定された第２のオフセット値を、第１のオフセット値が付加されない色信号に付加することにより、他の色の色度点の変動を抑制することができる。
【００４０】
本発明に用いられるオフセット値付加手段は、発光特性補正部に入力される前記複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、前記発光特性補正部に入力される少なくとも1つの残りの色信号に付加する。或いは、オフセット値付加手段は、発光特性補正部から出力された複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、発光特性補正部から出力された少なくとも1つの残りの色信号に付加してもよい。
【００４１】
本発明に用いられるオフセット値としては、色信号の階調レベルの増加に対して、非線形に増加又は減少する値であることが好ましい。
【００４２】
また、例えば、乗算器のような、オフセット値調整手段を設け、複数色の色信号間の輝度レベルのバランスに応じて、オフセット値の調整を行うことも好ましいものである。これは、オレンジ色、桃色、肌色のような淡色において、階調レベルの変化に連れた色度点の変動抑制に効果を発揮する。
【００４３】
また、色再現範囲を変えたくない場合には、複数の色信号として、単色を示す色信号の入力を判断する判断手段を比較器や論理ゲートなどで構成して設け、単色と判断された場合には、オフセット値の付加を禁止する禁止手段を論理ゲートなどで構成して設けることも好ましいものである。
【００４４】
オフセット値が付加される色としては、前述した説明では、３刺激値のうち、Ｚに注目したが、発光体の種類によっては、ＸやＹが他の刺激値成分に比べて異なる場合もありうるので、その場合には、赤や緑の色信号にオフセット値を付加するように変更することも可能である。
【００４５】
以下では表示器として冷陰極素子、特に表面伝導型放出素子と蛍光体とを用いた構成を例に挙げて説明する。
【００４６】
(第１の実施形態)
第１の実施形態では、Ｒ及びＧの色信号からなる入力画像データの値から３刺激値ＸＹＺのバランスを一定に保つように、Ｒ及びＧのそれぞれの画像データに応じてオフセット値を選択し、そのオフセット値をＢの色信号からなる画像データに加算する色度点補正部と、色度点補正部から出力された画像データに対し、それぞれ各蛍光体の発光輝度の飽和特性に応じた飽和補正を行う発光特性補正部とによって、単色の３刺激値ＸＹＺのバランスを階調に関わらず一定にして、好適な色、特に無彩色の色度点の変動を抑える補正を行う。
【００４７】
そして、複数の冷陰極素子、本実施形態では複数の表面伝導型放出素子を、複数の走査配線と変調配線による単純マトリクス上の交点に配置したマルチ電子源を有する表示装置において、マルチ電子源からの電子ビーム照射を受け発光する蛍光体を有する表示パネルにＴＶ信号を表示する画像表示装置に、この色信号補正装置を組み込むことにより、好適な画像表示を行う画像表示装置を構成することができる。
【００４８】
以下、本願の特徴である色信号補正装置及び色信号補正装置を搭載した画像表示装置のハードウェアの構成について、順に説明を行う。
【００４９】
（システム全体と各部分の機能説明）
本発明の実施形態にかかわる画像表示装置の表示パネルの概観、単純マトリクス構造をもつ電気的な接続、表面伝導型放出素子の特性については、特開２０００−７５８３３号に記載されているので、ここでは説明を省略する。尚、本実施形態の画像表示装置において、線順次駆動、パルス幅変調手段によって、画像表示を行った。
【００５０】
次に、ハードウェアの構成を、図３に示す。図３はその回路構成の概略を示すブロック図である。
【００５１】
Ｄｘ１〜ＤｘＭ及びＤｘ１’〜ＤｘＭ’は表示パネル１の走査配線の電圧供給端子、Ｄｙ１〜ＤｙＮは表示パネル１の変調配線の電圧供給端子、Ｈｖはフェースプレートとリアプレートの間に加速電圧を印加するための高圧供給端子、Ｖａは高圧電源、２及び２’は走査回路、３は同期信号分離回路、４はタイミング発生回路、７はＹＰｂＰｒ信号をＲＧＢ信号に変換するための変換回路、１７は必要に応じて設けられる逆γ処理部、１０は本発明の色信号補正装置、５は画像データ１ライン分のシフトレジスタ、６は画像データ１ライン分のラッチ回路、８は表示パネルの変調配線に変調信号を出力するパルス幅変調手段である。
【００５２】
また、図３においてＲ、Ｇ、ＢはＲＧＢパラレルの入力画像データ、Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは後述する逆γ変換処理を施したＲＧＢパラレルの画像データ、Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃは色補正信号装置１０で色度点の変動を抑え、且つ蛍光体の飽和を補正するために補正されたＲＧＢパラレルの画像データ、Ｄａｔａは表示パネル１の画素配列に合わせたデータ配列の変換を行うデータ配列変換部９によりパラレル・シリアル変換された画像データである。
【００５３】
入力された画像信号は、まず図３に示す同期分離回路３により同期信号Ｖｓｙｎｃ、Ｈｓｙｎｃを分離し、タイミング発生回路４に供給する。同期分離された画像信号ＹＰｂＰｒは、ＲＧＢ変換手段に供給される。ＲＧＢ変換手段７の内部には、輝度・色差信号ＹＰｂＰｒから原色信号ＲＧＢへの変換回路の他に、不図示のローパスフィルタやＡ／Ｄ変換器などが設けられており、ＹＰｂＰｒ信号をディジタルＲＧＢ信号へと変換し、逆γ処理部１７へと供給されている。
【００５４】
図３のタイミング発生回路４は、様々な映像フォーマットに対応したタイミング信号を発生し、各部の動作タイミング信号を発生する回路である。タイミング発生回路４が発生するタイミング信号としては、シフトレジスタ５の動作タイミングを制御するＴｓｆｔ、シフトレジスタから、ラッチ回路６へデータをラッチするための制御信号Ｄａｔａｌｏａｄ、変調手段８のパルス幅変調開始信号Ｐｗｍｓｔａｒｔ，パルス幅変調のためのクロックＰｗｍｃｌｋ、走査回路２の動作を制御するＴｓｃａｎなどがある。
【００５５】
図３の走査回路２及び２’は、表示パネルを一水平走査期間に１行ずつ順次走査するために、接続端子Ｄｘ１〜ＤｘＭに対して選択電位Ｖｓまたは非選択電位Ｖｎｓを出力する回路である。
【００５６】
走査回路２及び２’はタイミング発生回路４からのタイミング信号Ｔｓｃａｎに同期して、一水平期間ごとに選択している走査配線を順次切り替え、走査を行う回路である。
【００５７】
なお、Ｔｓｃａｎは垂直同期信号及び水平同期信号などから作られるタイミング信号群である。
【００５８】
次に、図３に記載の逆γ処理部１７について説明を行う。
【００５９】
ＣＲＴは入力に対しほぼ２．２乗の発光特性（以降逆γ特性とよぶ）を備えている。ＴＶ放送波からの入力画像信号は、ＣＲＴのこのような特性が考慮されており、ＣＲＴに表示した際にリニアな発光特性となるように、一般に０．４５乗のγ特性をもつように変換されている。
【００６０】
一方、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネル１は駆動電圧の印加時間により変調を施す場合などのように、印加時間に対しほぼリニアな発光特性を有しているため、逆γ処理部１７でＴＶ放送波からの入力画像信号を２．２乗し、画像信号のリニアに変換しておく。このような変換を逆γ変換とよぶ。
【００６１】
(色信号補正装置)
図２は色信号補正装置のブロック図である。図２において、８１１は色度点補正部、８１２は発光特性補正部である。
【００６２】
色度点補正部８１１では、前述したように、色度点補正を行うためのオフセット値を画像データＲａ、Ｇａ、Ｂａに加算し、その結果得られた画像データＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗを発光特性補正部８１２へ出力する。
【００６３】
発光特性補正部８１２によって、画像データＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗの入力階調レベルに対する出力輝度レベルを変更し、輝度の非線形性を補正する、蛍光体飽和補正を行う。こうして、好適な色、特にホワイトバランス変動の補正がなされた画像データＲｃ、Ｇｃ、Ｂｃが生成される。
【００６４】
（色度点補正部）
図１は色度点補正部の構成を示している。
【００６５】
７１１はＲ色度補正テーブル、７１２はＧ色度補正テーブルである。Ｒ色度補正テーブル７１１及びＧ色度補正テーブル７１２から、青の画像データＢａに加算されるオフセット値Ｒｂ及びＧｂが出力され、加算器７３１及び７３２でそれぞれ加算される。そして、青の画像データＢａは、オフセット値が加算された画像データＢｗとして、色度点補正部から出力され、発光特性補正部８１２へ入力される。
【００６６】
遅延回路７２１、７２２は、青の画像データＢａにオフセット値が加算されるのにかかる時間だけ、オフセット値が加算されないデータの先行を妨げ、出力タイミングを調整するために設けられたもので、フリップフロップなどを用いて構成できる。
【００６７】
Ｒ色度補正テーブル７１１は赤の画像データＲａに基づいて、青の画像データＢａに加算するオフセット値となるデータＲｂを出力する。Ｒ色度補正テーブル７１１には、図４（ａ）のような、階調レベルの増加に対して、非線形に増加してから減少する値が格納されている。つまり、Ｒ色度補正テーブル７１１は、階調方向に対し、非線形な補正テーブルである。
【００６８】
Ｇ色度補正テーブル７１２は、緑の画像データＧａに基づいて、青の画像データＢａに加算するオフセット値となるデータＧｂを出力する。Ｇ色度補正テーブル７１２には、図４（ｂ）のような、階調レベルの増加に対して、非線形に増加してから減少する値が格納されている。つまり、Ｇ色度補正テーブル７１２は、階調方向に対し、非線形な補正テーブルである。
【００６９】
図４（ａ）、図４（ｂ）は、横軸に入力画像データ、縦軸に青の画像データに加算するオフセット値を示す。入出力は８ｂｉｔ処理を例に挙げている。
【００７０】
図４（ａ）、図４（ｂ）のオフセット値は、いくつかの隣接階調レベルにおいて、同一のオフセット値をとっているので、オフセット値の数が抑えられている
【００７１】
図４に示すオフセット値は、次のように算出する。図５（ａ）は、赤の蛍光体の、輝度の飽和補正後の３刺激値ＸＹＺのうち、Ｚの階調特性を示す。また直線は最高階調レベルから最低階調レベルまで結んだ直線で、下に凸の曲線は計測値を示す。そして直線と計測値との差分を求め、差分の値が、青の蛍光体のＺ値の何階調レベル分に相当するかを階調レベルごとに算出し、階調方向に対し非線形なオフセット値のテーブルを作成する。
【００７２】
図５（ｂ）は、緑の蛍光体の刺激値Ｚの階調特性である。緑の蛍光体のオフセット値についても同様の方法で、直線と計測値との差分を求め、差分の値が、青の蛍光体のＺ値の何階調レベル分に相当するかを階調レベルごとに算出し、階調方向に対し非線形なオフセット値のテーブルを作成する。
【００７３】
本形態で用いた蛍光体は、現在実用化されているカラー陰極線管用の蛍光であり、いわゆるＰ−２２蛍光体として知られているものである。すなわち、緑色発光蛍光体として銅付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ）、赤色発光蛍光体としてユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体（Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ）、青色発光蛍光体として銀付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）が用いられている。この蛍光体では、青の蛍光体を発光させた時、どの階調においてもＺ成分がＸ、Ｙ成分に比べ、極端に大きい。図６に、ある階調における、発光色である青の３刺激値の成分値を示す。図６から、青の蛍光体では、Ｚの成分値が、Ｘ、Ｙに比べ極端に大きいことがわかる。従って青の蛍光体を余分に発光させるように色信号を補正することにより、Ｚ成分の不足を補うことができる。
【００７４】
（発光特性補正部）
発光特性補正部のブロック図を図７に示す。発光特性補正部８１２は、Ｒ発光特性補正テーブルメモリ９８１、Ｇ発光特性補正テーブルメモリ９８２、及びＢ発光特性補正テーブルメモリ９８３を備えている。
【００７５】
Ｒ発光特性補正テーブルメモリ９８１は、図８（ａ）に示すような、画像データＲｗが入力されると、補正画像データＲｃが出力されるテーブルが記憶されている。図８（ａ）は、蛍光体の飽和特性の関数の逆関数の特性を示しており、この逆関数の特性をもった補正テーブルにより、飽和特性をもった赤の蛍光体の輝度の階調特性が、線形な階調特性となる。
【００７６】
Ｇ発光特性補正テーブルメモリ９８２も同様に、図８（ｂ）に示すような、画像データＧｗが入力されると、補正画像データＧｃが出力されるテーブルが記憶されている。図８（ｂ）は、蛍光体の飽和特性の関数の逆関数の特性を示しており、この逆関数の特性をもった補正テーブルにより、飽和特性をもった緑の蛍光体の輝度の階調特性が、線形な階調特性となる。
【００７７】
Ｂ発光特性補正テーブルメモリ９８３も同様に、図８（ｃ）に示すような、画像データＢｗが入力されると、補正画像データＢｃが出力されるテーブルが記憶されている。図８（ｃ）は、蛍光体の飽和特性の関数の逆関数の特性を示しており、この逆関数の特性をもった補正テーブルにより、飽和特性をもった青の蛍光体の輝度の階調特性が、線形な階調特性となる。図８（ａ）〜図８（ｃ）のテーブルは同一ではなく互いに異なっているが、何れも、飽和特性をもった発光体の階調特性が、線形な階調特性となるように補正する回路である。
【００７８】
このように、赤及び緑の画像データから、色度点の変動を抑えるための青の画像データに加算するオフセット値を求め、オフセット値を青の画像データに加算することによって、単色の階調方向に対する３刺激値ＸＹＺのバランスを一定にして色度の変動を抑え、且つ、無彩色の階調方向に対する色度点の変動を抑えることができ、好適な画像データ（色信号）を作成することができる。
【００７９】
なお蛍光体の発光特性は、蛍光体の種類、電子ビームの密度、電子ビームの照射時間、フェースプレートとリアプレートの加速電圧などによって変化するので、本実施形態の色信号補正装置８０１の色度点補正部８１１、発光特性補正部８１２で用いられた各種補正テーブルに記載の内容は、これらに限定されるものではない。
【００８０】
そして、色信号補正装置１０から、色度点の変動を抑えるため補正された出力画像データＲｃ、Ｇｃ、Ｂｃが、図３のデータ配列変換部９へ出力される。
【００８１】
図３に記載のデータ配列変換部９はＲＧＢパラレルな画像信号であるＲｃ、Ｇｃ、Ｂｃを表示パネルの画素配列にあわせて並べかえをする機能を有し、ＲＧＢのパラレルな画像信号は、ＲＧＢのシリアル画像データＳＤａｔａとしてシフトレジスタ５へ出力される。詳細については記載しないが、タイミング発生回路４からのタイミング制御信号に基づいて動作する。
【００８２】
図３のデータ配列変換部９からの出力である画像データＤａｔａは、シフトレジスタ５により、シリアルなデータフォーマットから、各変調配線毎のパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮへとシリアル／パラレル変換されラッチ回路へ出力される。ラッチ回路では１水平期間が開始される直前にタイミング信号Ｄａｔａｌｏａｄにより、シフトレジスタからのデータをラッチする。ラッチ回路６の出力は、パラレルな画像データＤ１〜ＤＮとして変調手段８へと供給される。
【００８３】
変調手段は、図９（ａ）に示したように、ＰＷＭカウンタと、各変調配線ごとにコンパレータとスイッチ（同図ではＦＥＴ）を備えたパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）である。
【００８４】
画像データＤ１〜ＤＮと変調手段の出力パルス幅の関係は、図９（ｂ）のようなリニアな関係にある。
【００８５】
図９（ｃ）に変調手段の出力波形の例を３つ示す。
【００８６】
同図において上側の波形は、変調手段への入力データが０の時の波形，中央の波形は、変調手段への入力データが１２８の時の波形，下側の波形は、変調手段への入力データが２５５の時の波形である。
【００８７】
なお、本実施形態では変調手段への入力データＤ１〜ＤＮのビット数は８ビットとした。また、入力データに対して発光体の出力輝度レベルがリニアになるように、変調手段の出力電圧値や出力電流値を設定すれば、変調方法は、パルス幅変調に限定されることはなく、電圧振幅変調や電流振幅変調であってもよい。
【００８８】
このような構成で、色信号補正装置を搭載して、画像の表示を行ったところ、従来からの課題であった単色及び無彩色の階調特性において、３刺激値のバランスを保つことができるようになり、色度点の変動を抑えることができた。また、青の蛍光体は色の３刺激値のうち、Ｙの値が小さいので、輝度特性についても、良好な特性を得ることができた。そして自然画像についても、良好な画像を得ることができた。
【００８９】
また、蛍光体によっては、オフセット値を加算することによって、３刺激値ＸＹＺの、別の刺激値が大きくなってしまうことがあるので、加算される青色の画像データではなく赤色の画像データに、加算する第１のオフセット値Ｒｂ及び／又はＧｂに応じて、別の減算する調整オフセット値（第２のオフセット値）を付加してもよい。
【００９０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、色信号補正装置に単色の画像データが入力された時、例えば緑の画像データを除く他色の画像データの値が０であっても、緑の画像データの値に応じて、青の画像データにオフセット量を加算して、出力し、画像表示を行っていたが、この場合、僅かながら色再現範囲が変化することがあった。
【００９１】
そこで第２の実施形態では、単色の色再現範囲の劣化を防止するため、単色の画像データが入力された時は、色度点補正用のオフセット値を加算しないようにして、それ以外の画像データが色信号補正装置に入力された時、Ｒ及びＧの画像データの値から３刺激値ＸＹＺのバランスを一定に保つように、Ｒ及びＧのそれぞれの画像データに応じてオフセット値を選択し、そのオフセット値をＢの画像データに加算する色度点補正部と、色度点補正部から出力された画像データに対し、それぞれ各蛍光体の飽和特性に応じた飽和補正を行う発光特性補正部とによって、単色の３刺激値ＸＹＺのバランスを階調に関わらず一定にして、好適な色、特に無彩色の色度点の変動を抑える補正を行う信号処理回路、即ち色信号補正装置を構成する。
【００９２】
図１０を参照して、第２の実施形態における色信号補正装置の色度点補正部の説明を行う。図１０（ａ）は色度点補正部８１５の構成を示している。
【００９３】
９１１はＲ色度補正テーブル、９１２はＧ色度補正テーブルである。Ｒ色度補正テーブル９１１、及びＧ色度補正テーブル９１２から、青の画像データＢａに加算されるオフセットデータＲｂ、及びＧｂが出力され、加算器９３１、及び９３２でそれぞれ加算される。そして、青の画像データＢａは、オフセット値が加算された画像データＢｗとして、色度点補正部８１５から出力され、図２に示したように、発光特性補正部８１２へ入力される。
【００９４】
遅延回路９２１、９２２は、青の画像データＲａにオフセット値が加算されるのにかかる時間だけデータの出力を遅延させるもので、フリップフロップなどによって構成できる。
【００９５】
Ｒ色度補正テーブル９１１は図１０（ｂ）ように構成されている。Ｒ色度補正テーブル９１１は、ＲＥＤ色度補正テーブルメモリ９５１と、比較器９６１（ａ）９６１（ｂ）、ＮＡＮＤ回路９６２、ＡＮＤ回路９６３で構成される。ＲＥＤ色度補正テーブルメモリ９５１は、赤の画像データＲａに基づいて、青の画像データＢａに加算するオフセット値のデータ、データＲｂを出力する。
【００９６】
ＲＥＤ色度補正テーブルメモリ９５１には、第１の実施形態と同様な図４（ａ）に示すテーブルが保存されており、赤の画像データの大きさに対し、非線形にオフセット値Ｒｂは変化する。
【００９７】
また、赤単色のみの画像データの場合、青の画像データＢａに何も加算しないために、赤以外の画像データＧａ、Ｂａの画像データが０であった場合、比較器９６１（ａ）、９６１（ｂ）はＨレベルを出力し、よってＮＡＮＤ回路９６２の出力はＬレベルとなる。この結果、ＡＮＤ回路９６８では、Ｌが入力されることから、赤以外の画像データＧａ、Ｂａの画像データが０であった場合、ＲＥＤ色度補正テーブルメモリには０の値が入力され、オフセット値のデータＲｂは０となる。
【００９８】
Ｇ色度補正テーブル９１２もＲ色度補正テーブル９１１同様、図１０（ｃ）のように構成されている。Ｇ色度補正テーブル９１２は、ＧＲＥＥＮ色度補正テーブルメモリ９５２と、比較器９６６（ａ）、９６６（ｂ）、ＮＡＮＤ回路９６７、及びＡＮＤ回路９６８で構成される。ＧＲＥＥＮ色度補正テーブルメモリ９５１は緑の画像データＧａに基づいて、青の画像データＢａに加算するオフセット値となるデータＧｂを出力する。ＧＲＥＥＮ色度補正テーブルメモリ９５２には、図４（ｂ）に示すテーブルが保存されており、緑の画像データＧａの大きさによって、オフセット値Ｇｂは変化する。
【００９９】
また、緑単色のみの画像データの場合、青の画像データＢａに何も加算しないために、緑以外の画像データＲａ、Ｂａの画像データが０であった場合、比較器９６６（ａ）、９６６（ｂ）はＨレベルを出力し、よってＮＡＮＤ回路９６７の出力はＬレベルとなる。この結果、ＡＮＤ回路９６８では、Ｌが入力されることから、緑以外の画像データＲａ、Ｂａの画像データが０であった場合、ＧＲＥＥＮ色度補正テーブルメモリには０の値が入力され、オフセット値のデータＲｂは０となる。
【０１００】
このように、単色の画像データが入力された時には、比較器とＮＡＮＤ回路とを含む判断手段によって、画像データが単色であるとの判断を下し、その結果をＡＮＤ回路を含む禁止手段によって、メモリへのオフセット値のアドレス入力を止めて、画像データへのオフセット値の加算を禁止する。それ以外の画像データが入力された時には、赤、及び緑の蛍光体の画像データより、青の蛍光体のオフセット値を求め青の画像データに加算し、加算した画像データに対し、蛍光体の発光特性(飽和特性)を補正する。
【０１０１】
こうして、単色の色度点の変動を抑えて、色再現範囲の劣化を防止しし、且つ、無彩色の各階調レベルごとの３刺激値のバランスがほぼ一定になるので、色度点の変動が抑制できる。
【０１０２】
上記の色信号補正装置を第１の実施形態と同様に、画像表示装置に搭載して、画像の表示を行ったところ、単色の色再現範囲を狭めることなく、従来からの課題であった無彩色の階調特性において、３刺激値のバランスを保つことができるようになり、色度点の変動を抑えることができた。また輝度特性についても、良好な特性を得ることができた。そして自然画像についても、良好な画像を得ることができた。
【０１０３】
また、本実施形態においては、オフセットの付加によって色再現範囲を狭めないようにするため、単色の画像データが入力された時、オフセット量を０とする構成で説明をおこなった。しかしながら、単色に僅かに他の色が混ざると、オフセットの加算によって、単色の時と比べ急激に色相が変化することがあるので、ＲＧＢの画像データのバランスにより、オフセット値に更にゲインを乗算して、急激な色相の変化を防止して良い。
【０１０４】
（第３の実施形態）
図１１に急激な色相の変化を防止したＲ色度補正テーブル、及びＧ色度補正テーブルの構成を示す。図１１（ａ）及び（ｂ）において、バランス調整メモリ９５５、９５６は、ＲＧＢの画像データのバランスに応じたゲインであるｇａｉｎＲ及びｇａｉｎＧを其々出力し、乗算器９３５及び９３６にて、其々のオフセット値にゲインを乗算して、その乗算値を其々の色度点補正用のオフセット値としてＲ色度補正テーブル９１５、及びＧ色度補正テーブル９１６から出力する。
【０１０５】
図１１のバランス調整メモリ９５５は、ＲＧＢのデータの比が１：１：１あった場合、ｇａｉｎＲ＝１を出力する。またＲＧＢの比が１：０：０の単色であった場合、ｇａｉｎＲ＝０を出力する。またＲＧＢの比が２：１：１であった場合ｇａｉｎＲ＝０．５を出力する。このように、ＲＧＢのバランスに応じて、０〜１のゲインの値が、バランス調整メモリ９５５及び９５６に格納されている。上記のようにＲ色度補正テーブル及びＧ色度補正テーブルを構成することで、色再現範囲を狭めないようにして、且つ急激な色相の変化を防止し、そして色度点の変動を抑制することができる。この形態においても、バランス調整メモリが画像データが単色を示すデータであるか否かを判断し、禁止手段としての乗算器に付与するゲインを決定することで、単色時のオフセット値の付加を禁止している。
【０１０６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、それぞれ各蛍光体の飽和特性に応じた飽和補正を行う発光特性補正部の下流に、３刺激値ＸＹＺのバランスを一定に保つように、飽和補正後のＲ及びＧの補正画像データの値に応じてオフセット値を選択し、そのオフセット値をＢの飽和補正後の補正画像データに加算する色度点補正部を設けている。これよって、色の３刺激値ＸＹＺのバランスを階調に関わらず一定にして、好適な色、特に無彩色の色度の変動を抑える補正を行う。
【０１０７】
以下に、本実施形態における色信号補正装置の説明を行う。
【０１０８】
（色信号補正装置）
本実施形態における、色信号補正装置のブロック図を図１２に示す。画像データＲａ、Ｇａ、Ｂａは発光特性補正部８１２へ入力され、各蛍光体の飽和特性に応じた飽和補正を行い、補正画像データＲｆ、Ｇｆ、Ｂｆを出力し、色度点補正部８１３へ転送される。色度点補正部８１３では、Ｒｆ及びＧｆの値から３刺激値ＸＹＺのバランスを一定に保つようにオフセット値を選択し、そのオフセット値をＢｆに加算することで、色の３刺激値ＸＹＺのバランスを階調に関わらず一定にして、無彩色の色度の変動を抑える色信号補正装置を構成している。
【０１０９】
発光特性補正部８１２は、第１の実施形態で説明を行った構成と同じある（図７参照）。発光特性補正用のテーブルの構成も第１の実施形態と同じである（図８参照）。
【０１１０】
また、色度点補正部８１３は、第１の実施形態で説明を行った構成と同じである（図１参照）。オフセット値のテーブルの作成も第１の実施形態と同じである。
【０１１１】
上記の色信号補正装置８０２を第１の実施形態と同様に、画像表示装置に搭載して、画像の表示を行ったところ、従来からの課題であった単色、及び無彩色の階調特性において、３刺激値のバランスを保つことができるようになり、色度点の変動を抑えることができた。また輝度特性についても、良好な特性を得ることができた。そして自然画像についても、良好な画像を得ることができた。
【０１１２】
また、本実施形態においても、第２、３の実施形態で説明した構成を適用できる。
【０１１３】
また、本実施形態においても、冷陰極素子を用いた構成にて色信号補正装置で用いられる色度点補正テーブル及び発光特性補正テーブルを作成し説明を行ったが、色信号補正装置で用いられる色度点補正テーブル及び発光特性補正テーブルは、ＥＬＤ、ＰＤＰなどの表示器に応じてそれらの特性等を計測し、色度点補正テーブル及び発光特性補正テーブルの各テーブルの値は作成すればよい。
【０１１４】
上述したように、本発明の各実施形態による色信号補正方法は、機能ブロックとして半導体集積回路により実現可能であり、これを他の機能ブロックとともに集積化することができる。この場合、本発明の色信号補正方法は、ＨＤＬで記述され論理合成可能な設計資産（ＩＰコア）として電子データ形式で利用され得る。また、本発明の色信号補正方法は、マイクロプロセッサで実行可能なソフトウエアで実現されてもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３刺激値のバランスを保つことように各色の色信号を補正することによって、従来からの課題であった、階調レベルの変化に連動した単色の色度点の変動、及び無彩色の階調特性における色度点の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における色度点補正部の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態における色信号補正装置のブロック図である。
【図３】色信号補正装置を内蔵した第１の実施形態の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における色度点補正部の色度点補正テーブルを示す図である。
【図５】赤、及び緑の蛍光体の、飽和補正後のＺの階調特性を示す。
【図６】青の蛍光体における３刺激値の比較を示す図である。
【図７】発光特性補正部の構成を示す図である。
【図８】発光特性補正部における発光特性補正テーブルを示す図である。
【図９】画像表示装置の変調手段の構成及び動作を説明する図である。
【図１０】第２の実施形態における、色度点補正部の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態における、色再現範囲が狭くなるのを防止し、急激な色相の変化を抑制する色度点補正部の構成を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における色信号補正装置のブロック図を示す図である。
【図１３】従来の発光輝度特性を示すグラフである。
【図１４】蛍光体の飽和補正後の、無彩色の階調特性の色度点変化を示す図である。
【図１５】赤、緑の蛍光体の３刺激値ＸＹＺの階調特性を示す。
【図１６】赤、緑の蛍光体の飽和補正後の３刺激値ＸＹＺの階調特性を示す。

Claims (6)

1. それぞれ異なる色に発光する複数の発光体にそれぞれ対応した複数色の色信号に、各色の発光輝度特性を補正するための補正処理を施す発光特性補正部を備えた色信号補正装置であって、
   入力された複数色の色信号のうちから選択される少なくとも１つの色信号の輝度レベルに基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定手段と、
   前記複数色の色信号間の輝度レベルのバランスに応じて、前記オフセット値の調整を行うオフセット値調整手段と、
   少なくとも１つの残りの色信号に、前記調整されたオフセット値を付加するオフセット値付加手段と、
   を有しており、
   前記選択される色信号の輝度レベルの大きさと前記オフセット値の大きさは非線形な関係となっており、所定の色の輝度レベルの変化に連動した該色の色度点の変動を前記調整されたオフセット値の付加によって抑制することを特徴とする色信号補正装置。
2. 前記オフセット値付加手段は、
   前記発光特性補正部から出力された前記複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、
   前記発光特性補正部から出力された少なくとも１つの残りの色信号に付加するか、或いは、
   前記発光特性補正部に入力される前記複数色の色信号のうちから選択される１つ又は複数の色信号の輝度レベルに基づいて、決定されたオフセット値を、前記発光特性補正部に入力される少なくとも１つの残りの色信号に付加する、請求項１に記載の色信号補正装置。
3. 前記オフセット値は、前記色信号の輝度レベルの増加に対して、非線形に増加又は減少する値である請求項１又は２に記載の色信号補正装置。
4. 前記複数の色信号として、
   単色を示す色信号が入力されたものと判断された場合には、前記オフセット値の付加を禁止する禁止手段を有する請求項１に記載の色信号補正装置。
5. 色信号補正装置であって、
   色信号補正方法を実行する半導体集積回路を有しており、
   該色信号補正方法は、
   それぞれ異なる色に発光する複数の発光体にそれぞれ対応した複数色の色信号に、各色の発光輝度特性を補正するための補正処理を施す工程を含む色信号補正方法であって、
   入力された複数色の色信号のうちから選択される少なくとも１つの色信号の輝度レベルに基づいてオフセット値を決定する工程と、
   少なくとも１つの残りの色信号に、該オフセット値を付加するオフセット値付加工程と、を含んでおり、
   前記選択される色信号の輝度レベルの大きさと前記オフセット値の大きさは非線形な関係となっており、所定の色の輝度レベルの変化に連動した該色の色度点の変動を前記オフセット値の付加によって抑制することを特徴とする色信号補正装置。
6. 画像表示装置であって、請求項１乃至５のいずれかに記載の色信号補正装置と、前記発光体の発光によって画像を表示する表示器と、を具備することを特徴とする画像表示装置。

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