JP2005222327A - Color signal processor and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、様々な色空間を有する色信号を処理する色信号処理装置および表示装置に関するものである。 The present invention relates to a color signal processing device and a display device that process color signals having various color spaces.
昨今、携帯電話機，ＰＤＡやディジタルカメラ等に代表される携帯機器の表示装置として、カラー液晶表示装置（以下、ＣＬＣＤまたはＬＣＤ) 等のカラー表示装置が幅広く採用されている。
一方、上記携帯機器が入力する複数の色情報は、それぞれ個別の色再現領域を有していることから、入力した色情報によって携帯機器に表示される色が異なり、携帯機器において、簡便かつ柔軟にカラーマッチングを実現することが期待される。
2. Description of the Related Art Recently, color display devices such as color liquid crystal display devices (hereinafter referred to as CLCD or LCD) are widely used as display devices for portable devices represented by mobile phones, PDAs, digital cameras, and the like.
On the other hand, since the plurality of color information input by the mobile device has individual color reproduction regions, the color displayed on the mobile device differs depending on the input color information. It is expected to realize color matching.
上記携帯機器の表示装置は、ＮＴＳＣやｓＲＧＢ空間を表現するＲＧＢ加法混色で色を表現することが多く、これらの色空間に適合するアナログ特性で設計し、入力した色信号を直接表示部の入力として使用することが一般的である。
しかしながら、入力する色信号の色空間は、ブラウン管の表示特性に最適な空間であって、ＣＬＣＤ等の他の表示装置においては最適な空間ではない。このために、ｓＲＧＢ等の元のディジタルデータにより期待される色と実際に表示装置に表示される色に差異が生じたり、表示装置の性能を最大限に発揮することができない場合がある。
たとえば、従来は、システムにおける色空間（例えば、ｓＲＧＢ）を統一し、出力先である表示部では、統一された色空間に適合するように設計されていたが、現在では、例えばｓＲＧＢより広い空間を表現できるデバイスも多数存在するので、色空間を常にｓＲＧＢにあわせることは、携帯機器の持つ性能を十分発揮できていないことになる。
したがって、複数の色空間を有する信号を扱うことができる表示装置が要望される。
The display device of the above portable device often expresses color by RGB additive color mixture that expresses NTSC or sRGB space, and is designed with analog characteristics suitable for these color spaces, and the input color signal is directly input to the display unit. It is common to use as
However, the color space of the input color signal is optimal for the display characteristics of the cathode ray tube, and is not optimal for other display devices such as a CLCD. For this reason, there may be a difference between the color expected by the original digital data such as sRGB and the color actually displayed on the display device, or the performance of the display device cannot be maximized.
For example, conventionally, the color space (for example, sRGB) in the system is unified, and the display unit that is the output destination is designed to be compatible with the unified color space. Since there are many devices that can express the above, it is not possible to sufficiently exhibit the performance of portable devices if the color space is always set to sRGB.
Therefore, a display device that can handle a signal having a plurality of color spaces is desired.
一方、ＣＬＣＤを構成する表示部の個々の構成部品、たとえば、使用する光源の特性、ガラス、フィルター、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の特性やばらつきにより、製品毎に光学特性が異なるため、ＣＬＣＤが入力する色の再現性が製品個々により異なる。したがって、色空間の違いや製品毎の特性、ばらつきを吸収し、色の再現性が良い表示装置が要望される。 On the other hand, the CLCD has different optical characteristics depending on the product due to the characteristics and variations of individual components of the display portion constituting the CLCD, such as the characteristics of the light source used, glass, filters, and thin film transistors (TFTs). The reproducibility of the color input by varies depending on the product. Accordingly, there is a demand for a display device that absorbs differences in color space, characteristics and variations among products, and has good color reproducibility.
色空間変換については、後述する引用文献にも記載されているところであるが、以下に簡単に説明しておく。
色空間を表現方法として、ＣＩＥ１９３１勧告のカラーモデルによるＸＹＺの波長刺激値を用いて色再現範囲を表現する（ＸＹＺ色座標）手法が知られている。
図１４は、ＸＹＺ色座標を下記数１に基づいて、ｘｙ色度座標で表現した図であり、（ａ）はＮＴＳＣおよびｓＲＧＢの色空間を、（ｂ）は表示部の色空間を示す。
The color space conversion is described in the cited document described later, but will be briefly described below.
As a method for expressing a color space, a method of expressing a color reproduction range (XYZ color coordinates) using XYZ wavelength stimulation values based on a color model recommended by CIE1931 is known.
14A and 14B are diagrams in which XYZ color coordinates are expressed in xy chromaticity coordinates based on the following
図１４において、三角形で表現された範囲は、色再現のための範囲であり、各色空間が表現可能な色の範囲が当該三角形の内側の範囲で示される。
図１４（ａ）に示すとおり、ＮＴＳＣ, ｓＲＧＢ等の色空間は、それぞれ形の異なる三角形で表され、また、図１４（ｂ）に示すとおり、ＣＬＣＤ等の表示部は、ＮＴＳＣ, ｓＲＧＢ等の色空間と異なる三角形で表される。表示部の色空間は、前述したように、光学特性等によってばらつきを有している。
In FIG. 14, a range expressed by a triangle is a range for color reproduction, and a color range that can be expressed by each color space is indicated by a range inside the triangle.
As shown in FIG. 14 (a), color spaces such as NTSC and sRGB are represented by triangles having different shapes, and as shown in FIG. 14 (b), a display unit such as a CLCD has NTSC, sRGB and the like. Represented by a triangle different from the color space. As described above, the color space of the display unit varies depending on optical characteristics and the like.
色空間を変換するためには、ＲＧＢ空間からＸＹＺ座標系へ変換してから、再度ＲＧＢ空間へ変換し直すことが必要であり、この変換は、下記数２および数３の一次変換を行うことにより可能となる。 In order to convert the color space, it is necessary to convert from the RGB space to the XYZ coordinate system, and then convert again to the RGB space. Is possible.
上述した色空間変換に関する技術として、従来より様々な技術が提案されている。
たとえば、下記特許文献１には、ＲＧＢ信号をＸＹＺ色座標に２次式を用いて色空間変換を行う手法が提案され、下記特許文献２には、３次元色変換テーブルおよび補間演算を用いて色空間変換を行う手法が提案され、下記特許文献３には、ＲＧＢに追加して複数の指定座標を用いて変換する手法が提案され、下記特許文献４には、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）と補正係数データを用いた手法が提案され、ＬＵＴと入力色の領域により補正係数を選択する手法が提案されている。
Various techniques have been proposed as techniques related to the color space conversion described above.
For example,
しかしながら、上述した特許文献１乃至５に開示されている技術によれば、色空間を正確に変換することは可能であるものの、表示部の持つフィルタ、光源などの特性などの個々の製品毎のばらつきを補正することができない。
また、３次元ＬＵＴや、変換に演算を必要とする技術については、携帯機器などの小型ディジタル機器として重要となる低消費電力化および低コスト化を実現することが困難となるという問題がある。
However, according to the techniques disclosed in
In addition, the three-dimensional LUT and the technique that requires computation for conversion have a problem that it is difficult to realize low power consumption and low cost, which are important as small digital devices such as portable devices.
一方、上記製品毎のばらつきに応じてディジタルデータの補正を行うと、入力の色階調に対して出力の色階調が減少してしまうため、階調を増加させる技術が必然的に必要となるが、一般に知られている技術は、画質およびコストの面で携帯機器に採用する場合には問題となる。
すなわち、アナログ回路、ＬＣＤ駆動ドライバを制御することで階調を補正する場合には、パネル駆動回路、アナログ回路の変更が伴ってコストアップの要因となり、また、簡易的に階調を増加する手法としてフレームレートコントロールとディザーリングにより実現する場合には、階調生成に使用するビット数が増加すると、空間および時間に対する影響が大きくフリッカーが目立ち実用的ではない。
On the other hand, if digital data correction is performed according to the variation of each product, the output color gradation decreases with respect to the input color gradation, so a technique for increasing the gradation is inevitably necessary. However, a generally known technique becomes a problem when it is adopted in a portable device in terms of image quality and cost.
In other words, when the gradation is corrected by controlling the analog circuit and the LCD drive driver, a change in the panel drive circuit and the analog circuit causes an increase in cost, and a method for easily increasing the gradation. In the case of realizing by frame rate control and dithering, if the number of bits used for gradation generation increases, the effect on space and time is large and flicker is conspicuous and not practical.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、個々の製品毎のばらつきを補正しつつ、階調の劣化を伴わずに低消費電力かつ低コストにより色空間変換を可能とする色信号処理装置および表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to enable color space conversion with low power consumption and low cost without gradation deterioration while correcting variations among individual products. Another object of the present invention is to provide a color signal processing device and a display device.
上記目的を達成するために本発明の第１の観点は、第１の色信号の色空間を第２の色信号の色空間に変換するための変換係数を記憶する記憶手段と、前記変換係数に基づいて、第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する色信号変換手段と、前記色信号変換手段により生成された前記第２の色信号の階調を補正する階調補正手段とを有する色信号処理装置である。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a storage means for storing a conversion coefficient for converting a color space of a first color signal into a color space of a second color signal, and the conversion coefficient. Based on the color signal conversion means for converting the first color signal to generate the second color signal, and the gradation for correcting the gradation of the second color signal generated by the color signal conversion means And a color signal processing apparatus having correction means.
好適には、前記記憶手段は、前記第１の色信号の表示特性を線形にするための第２の変換係数を記憶し、前記第２の変換係数に基づいて、表示特性を変更するように前記第１の色信号を調整する色信号調整手段を有し、前記色信号変換手段は、前記色信号調整手段により調整された第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する。 Preferably, the storage means stores a second conversion coefficient for making the display characteristic of the first color signal linear, and changes the display characteristic based on the second conversion coefficient. A color signal adjusting unit configured to adjust the first color signal, wherein the color signal converting unit converts the first color signal adjusted by the color signal adjusting unit to generate a second color signal; .
好適には、前記変換係数は、第１の複数のパラメータ、第２の複数のパラメータおよび第３の複数のパラメータからなり、各パラメータは、第２の色信号のビット列が第１の色信号のビット列より増加するように設定され、第１の色信号は、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号を含み、前記色信号変換手段は、前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第１の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＲ信号を生成し、前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第２の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＧ信号を生成し、前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第３の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＢ信号を生成する。 Preferably, the conversion coefficient includes a first plurality of parameters, a second plurality of parameters, and a third plurality of parameters, and each parameter includes a bit string of the second color signal of the first color signal. The first color signal includes an R signal, a G signal, and a B signal, and the color signal conversion means includes the first signal and each signal included in the first color signal. An R signal of the second color signal is generated based on the plurality of parameters, and the second color signal of the second color signal is generated based on each signal included in the first color signal and the second plurality of parameters. A G signal is generated, and a B signal of the second color signal is generated based on each signal included in the first color signal and the third plurality of parameters.
好適には、前記階調補正手段は、第２の色信号に対応する画像データにおいて、隣接する画素の階調を、前記画像データのフレーム周期単位でそれぞれ異なる変化タイミングをもって変化させる。 Preferably, the gradation correction means changes the gradation of adjacent pixels in the image data corresponding to the second color signal at different change timings for each frame period of the image data.
上記目的を達成するために本発明の第２の観点は、第１の色信号の色空間を第２の色信号の色空間に変換するための変換係数を記憶する記憶手段と、前記変換係数に基づいて、第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する色信号変換手段と、前記色信号変換手段により生成された前記第２の色信号の階調を補正する階調補正手段と表示手段と、前記階調補正手段により階調補正された第２の色信号に基づいて、前記表示手段を駆動する表示駆動手段とを有する表示装置である。 In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention provides storage means for storing a conversion coefficient for converting a color space of a first color signal into a color space of a second color signal, and the conversion coefficient. Based on the color signal conversion means for converting the first color signal to generate the second color signal, and the gradation for correcting the gradation of the second color signal generated by the color signal conversion means The display device includes a correction unit, a display unit, and a display driving unit that drives the display unit based on the second color signal subjected to gradation correction by the gradation correction unit.
好適には、前記表示駆動手段は、第２の色信号に含まれる各色信号を順次選択する色信号選択手段と、前記色信号選択手段により選択された色信号を順次アナログ信号に変換するアナログ信号生成手段とを有し、前記アナログ信号生成手段が生成するアナログ信号に基づいて、前記変換係数を変更する。 Preferably, the display driving unit includes a color signal selection unit that sequentially selects each color signal included in the second color signal, and an analog signal that sequentially converts the color signal selected by the color signal selection unit into an analog signal. Generating means, and changing the conversion coefficient based on the analog signal generated by the analog signal generating means.
好適には、前記表示手段に配設され、明度を検出する明度検出手段を有し、前記表示手段は、複数の色再現特性を含み、前記記憶手段は、前記複数の色再現特性に対応する複数の変換係数を含み、前記明度検出手段により検出された明度に応じて、前記記憶手段が記憶する複数の変換係数から一の変換係数を選択する。 Preferably, the display means includes brightness detection means for detecting brightness, the display means includes a plurality of color reproduction characteristics, and the storage means corresponds to the plurality of color reproduction characteristics. One conversion coefficient is selected from the plurality of conversion coefficients stored in the storage means according to the lightness detected by the lightness detection means, including a plurality of conversion coefficients.
好適には、周囲温度を検出する温度検出手段を有し、前記変換係数は、予め所定の温度条件により設定され、前記記憶手段は、温度変化に応じた変換係数の変化の度合いを表す補正係数を記憶し、前記温度検出手段により検出された温度と前記補正係数とに基づいて、起動時に前記変換係数を変更する。 Preferably, the apparatus has temperature detection means for detecting an ambient temperature, the conversion coefficient is set in advance according to a predetermined temperature condition, and the storage means is a correction coefficient representing a degree of change of the conversion coefficient in accordance with a temperature change. And the conversion coefficient is changed at startup based on the temperature detected by the temperature detection means and the correction coefficient.
本発明の第１の観点に係る色信号処理装置によれば、記憶手段は、第１の色信号の色空間を第２の色信号の色空間に変換するための変換係数を記憶し、色信号変換手段は、前記変換係数に基づいて、第１の色信号を変換して、第２の色信号を生成し、階調補正手段は、前記色信号変換手段により生成された前記第２の色信号の階調を補正するので、複数の異なる色信号の色空間に対応して信号処理することが可能となる。 According to the color signal processing device of the first aspect of the present invention, the storage means stores the conversion coefficient for converting the color space of the first color signal into the color space of the second color signal, and the color The signal conversion unit converts the first color signal based on the conversion coefficient to generate a second color signal, and the gradation correction unit converts the second color signal generated by the color signal conversion unit. Since the gradation of the color signal is corrected, it is possible to perform signal processing corresponding to a plurality of different color signal color spaces.
本発明によれば、個々の製品毎のばらつきを補正しつつ、階調の劣化を伴わずに低消費電力かつ低コストにより色空間変換を可能となるので、表示対象の色空間に依存せず、同じ色を再現することが可能となり、表示性能が向上するという利点がある。
また、ＣＬＣＤ等の表示部のばらつきを吸収することが可能となるので、表示装置の各製品に対して同一の表示性能が得られる利点がある。
According to the present invention, it is possible to perform color space conversion with low power consumption and low cost without correcting gradation while correcting variations among individual products, so that it does not depend on the color space to be displayed. The same color can be reproduced, and there is an advantage that display performance is improved.
In addition, since it is possible to absorb variations in a display unit such as a CLCD, there is an advantage that the same display performance can be obtained for each product of the display device.
実施形態
以下、本発明の表示装置に係る実施形態について、添付図面に関連付けて説明する。
図１は、本実施形態における表示装置１が適用されるシステムの一例を示す図である。 本システムは、複数の画像ソースを入力し、入力画像の印刷、表示等の処理を行う。入力する画像ソースは、それぞれ別々の色空間で表現されていてもよく、たとえば、ＴＶチューナ３から入力するＴＶ映像は、ＮＴＳＣにより規定される色空間を有し、画像データ格納部４に記録されたＪＰＥＧ画像は、ｓＲＧＢで規定される色空間を有している。
一方、入力した画像データの出力先である表示装置１およびプリンタ５についても、それぞれ個別の色空間を有している。
Embodiments Hereinafter, embodiments according to the display device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system to which the
On the other hand, the
ホスト制御部２は、ＣＰＵ２２により全体の制御が司られる。
ＣＰＵ２２は、必要に応じて、入力した複数の画像ソースを、記憶部２４に格納し、または、プリンタ５へ出力し、または、入出力Ｉ／Ｆ２５を介して、表示装置１が有するＬＣＤへ画像を表示させるために、表示装置１へＲＧＢの各ディジタル信号を出力する。
なお、表示装置１は本発明に係る表示装置に対応し、ホスト制御部２よりＲＧＢの各ディジタル信号を入力して処理する色信号処理部１０（後述する）は、本発明に係る色信号処理装置に対応する。
The
The
The
図２は、本発明に係る表示装置の一実施形態を示すブロック図である。
以下の説明においては、表示素子アレイとして、ＴＦＴのＬＣＤパネル、色信号処理部を大規模集積回路（ＬＳＩ）により実現する場合を例として説明する。
なお、表示アレイは、ＬＣＤに限らず、有機ＥＬ(Electroluminescence) や、ＰＤＰ(Prasma Display Panel)等、ディジタル信号を処理できる表示手段に適用可能であり、また、ＬＳＩで実現する回路の一部は、ＴＦＴを用いてＬＣＤパネル上に形成することも可能である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a display device according to the present invention.
In the following description, a case where a TFT LCD panel and a color signal processing unit are realized as a display element array by a large scale integrated circuit (LSI) will be described as an example.
The display array is not limited to the LCD, but can be applied to display means that can process digital signals such as organic EL (Electroluminescence) and PDP (Prasma Display Panel). It is also possible to form on an LCD panel using TFT.
色信号処理部１０は、ＲＧＢの色信号を入力して、画像表示部１１の表示部に応じた色信号を生成する。その際、入力した色信号の色空間に基づいて、画像表示部１１の表示に適合した色空間へ色空間変換を行った後に色信号を出力する（信号Ｓ１０）。
また、色信号処理部１０は、画像表示部１１の光学特性等のばらつきを補正するために、表示駆動用アナログ信号（信号Ｓ１１）に基づいてフィードバック制御を行ったり、画像表示部１１のフォトセンサ１１２１の出力（信号Ｓ１１）に応じてＬＵＴ（ルックアップテーブル）の書換等を行う。
本発明の変換係数としてのＬＵＴは、後述する入力補正部１０６における入力補正処理、および、後述する色空間変換部１０７における色空間変換に必要な複数のパラメータにより構成され、記憶手段としてのＲＯＭ１０２に記憶される。ＬＵＴはＲＯＭ１０２に格納され、必要に応じてＣＰＵ１００からアクセスされて書換が可能に構成される。
The color
Further, the color
The LUT as a conversion coefficient according to the present invention includes a plurality of parameters necessary for input correction processing in an
色信号処理部１０において、ＣＰＵ１００はＲＯＭ１０２に記述されたプログラムに従って動作し、電源投入時の初期化処理や、ＲＯＭ１０２に格納されるＬＵＴの書き換えを行う。
Ｉ／Ｆレジスタ１０４は、ホスト制御部２より制御コマンドを入力し、バスを介してＣＰＵ１００へ制御コマンドを通知する。
温度検出手段としての温度センサ１２または温度差感知回路１０３は、周辺温度を検出し、これによって後述するように温度補償が可能となる。温度センサ１２の出力値に応じて、ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０２に格納されるＬＵＴの書き換えを行う。
色信号調整手段としての入力補正部１０６，色信号変換手段としての色空間変換部１０７および階調補正手段としての階調生成部１０８は、ホスト制御部２より色信号を入力し、画像表示部１１に応じた色信号（信号Ｓ１０）に変換する。その際、色の階調が劣化しないように階調生成処理を行う。
In the color
The I / F register 104 receives a control command from the
The
An
ＲＯＭ１０２が記憶するプログラムを変更することにより、容易にＬＵＴの初期値や書き換えアルゴリズムを変更し、また、ＲＯＭ１０２としてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリを搭載した場合に工場出荷時において初期値を書き込むことにより、コストと精度に柔軟に対応することが可能な構成となっている。
By changing the program stored in the
次に、色信号処理部１０において実行される色空間変換処理について述べる。
色空間は、ＣＩＥ規格に基づいたＲＧＢそれぞれのＸＹＺ座標、ホワイトポイント、およびガンマ（γ）値により指定され、ＲＧＢ空間からＸＹＺ空間に対しては、以下の数４で変換することができる。
Next, a color space conversion process executed in the color
The color space is specified by the XYZ coordinates, white point, and gamma (γ) value of each RGB based on the CIE standard, and can be converted from the RGB space to the XYZ space by the following
上記変換行列Ａが定行列であるためにはＲＧＢは線形である必要があるが、通常、ＮＴＳＣ, ｓＲＧＢなど入力色信号は、非線形な表示特性（ガンマカーブ）を有するため、後述するように、入力補正部１０６により入力色信号の表示特性を線形とするような入力補正を行う。
入力補正後のデータに基づいて、それぞれの色空間毎にＲＧＢ各点とホワイトポイントを上記の数４に代入することにより、変換行列Ａの各要素を決定することができる。
In order for the conversion matrix A to be a constant matrix, RGB needs to be linear. However, since input color signals such as NTSC and sRGB usually have nonlinear display characteristics (gamma curves), as described later, The
Each element of the transformation matrix A can be determined by substituting the RGB points and the white points for each color space into the
一方、ＸＹＺ空間を表示部の色信号に変換するための変換行列Ｂは下記数５に示すとおりである。 On the other hand, a conversion matrix B for converting the XYZ space into the color signal of the display unit is as shown in the following equation (5).
変換行列Ａと同様に、それぞれの色空間毎にＲＧＢ各点とホワイトポイントを上記の数５に代入することにより、変換行列Ｂの各要素を決定することができる。
したがって、上記数４および５から、入力した色信号に対する表示出力への色信号の変換式は、下記数６に示す通りとなる。
Similarly to the conversion matrix A, each element of the conversion matrix B can be determined by substituting the RGB points and the white points for the respective color spaces into the above equation (5).
Therefore, the conversion formula of the color signal from the
次に、上述した色空間変換処理に関し、色信号処理部１０において行われる実際の処理について述べる。かかる処理は、入力補正部１０６，色空間変換部１０７および階調生成部１０８より実行される。
なお、以下の説明においては、入力色信号がＲＧＢ各８ビットのディジタル信号であり、また、ＬＣＤアレイ１１２の表示階調がＲＧＢ各６ビットである場合を例として、以下説明するが、これより少ないまたは多い階調の場合も、任意に適用可能である。
また、以下の説明および添付図面においては、たとえば、Ｒの８ビット色信号をＲ〔７：０〕と表記し、その下位２ビットをＲ〔１：０〕と表記し、また、上位５ビット目をＲ〔５〕と表記する。
Next, regarding the color space conversion process described above, an actual process performed in the color
In the following description, the case where the input color signal is a digital signal of 8 bits for each of RGB and the display gradation of the
In the following description and accompanying drawings, for example, an 8-bit color signal of R is represented as R [7: 0], its lower 2 bits are represented as R [1: 0], and upper 5 bits. The eye is expressed as R [5].
図３は、入力補正部１０６および色空間変換部１０７の構成の一例を説明するためのブロック図である。
図３において、ホスト制御部２より表示装置１が入力するＮＴＳＣ, ｓＲＧＢなど色信号は、一般にガンマカーブを有する非線形なデータであるため、これを線形な（リニア）データとするように入力補正を行う。
具体的には、入力補正部１０６を構成する乗算器１０６１〜１０６３は、ＲＧＢの各入力信号に対応し、それぞれＲＯＭ１０２に格納される８ビットのＬＵＴを入力信号に乗算して出力する。８ビットの各ＬＵＴは、所定のガンマカーブを有する色信号の表示特性を線形特性とするような係数により設定される。
なお、非線形データと線形データの変換は、上記８ビットのＬＵＴをＣＰＵ１００により書き換えることにより対応する。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the
In FIG. 3, color signals such as NTSC and sRGB input to the
Specifically,
Note that conversion between nonlinear data and linear data is performed by rewriting the 8-bit LUT by the
色空間変換部１０７は、上述した数６に示す演算を実現するように構成し、ＲＧＢの各色信号を色空間変換した１０ビットの出力色信号Ｒｃ，Ｇｃ，Ｂｃを生成する。
色空間変換部１０７においては、それぞれ８ビット入力１１ビット出力を有する９個のＬＵＴを用いて構成されている。
ここで、色空間変換部１０７における変換処理に伴って、色の階調が減少してしまうので、階調の劣化を最小限にするため、要求精度に応じてＬＵＴのビット幅を増やすことにしている。
The color
The color
Here, since the color gradation decreases with the conversion processing in the color
図３において、たとえば、Ｒの色信号を色空間変換した出力Ｒ信号Ｒｃは、入力補正された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、それぞれ乗算器１０７１〜１０７３において、対応する１１ビットＬＵＴであるＲＲＬＵＴ，ＲＧＬＵＴ，ＲＢＬＵＴと乗算し、さらに、その乗算結果を加算器１０７ａおよび１０７ｂにより合計加算する。この合計加算結果は、数６のＲｄに相当する。
色空間変換された色信号は、後段処理の入力範囲を超えないように、飽和処理部１０７ｇにおいて、１０ビットデータ（０〜１０２３）に飽和処理されて、色信号Ｒｃとして出力される。
他の色信号ＧｃおよびＢｃについても、同様に生成されて出力される。
In FIG. 3, for example, an output R signal Rc obtained by color space converting an R color signal is converted into an RRLUT which is an 11-bit LUT corresponding to the input corrected color signals R, G, and B in
The color space-converted color signal is subjected to saturation processing to 10-bit data (0 to 1023) in the saturation processing unit 107g so as not to exceed the input range of the subsequent processing, and is output as the color signal Rc.
Other color signals Gc and Bc are similarly generated and output.
なお、色空間変換部１０７に使用されるＬＵＴの各要素決めるためには、まず上述した数４および数５に示す行列から、リニアな色信号における変換データを作成する。
たとえば、乗算器１０７１において使用されるＲＲＬＵＴは、上記数６に示すａｂ１１から作成し、乗算器１０７２において使用されるＲＧＬＵＴは、上記数６に示すａｂ２１から作成する。さらに、作成された変換データに対して、表示部の各色の非線形（ノンリニア）表示特性に従って補正する。たとえば、Ｒの特性に対しては、図３に示すＲＲＬＵＴ，ＲＧＬＵＴ，ＲＢＬＵＴの変換データを同じ係数によって書き換えることにより補正する。
In order to determine each element of the LUT used in the color
For example, the RRLUT used in the
また、入力補正部１０６において使用されるＬＵＴを、色空間変換部１０７において使用されるＬＵＴに取り込むことも可能ではあるが、その場合には、ばらつきのための自動補正処理（後述する）時においてＬＵＴを構成するテーブルの書き換えの演算が複雑になるという不利益がある。
It is also possible to import the LUT used in the
次いで、図４乃至図６に関連付けて、階調生成部１０８の構成および処理について述べる。
上記入力補正部１０６および色空間変換部１０７の処理を行うことにより、階調が減少してしまうため、階調生成処理が必要となる。すなわち、ｓＲＧＢ等の色空間はＣＲＴの特性に合った色空間およびガンマ特性を有しているので、このデータを線形変換すると低輝度時の階調が低下するため、これを補正する必要がある。
Next, the configuration and processing of the
Since the gradation is reduced by performing the processes of the
図４は、階調生成部１０８の構成の一例を示すブロック図である。
階調生成部１０８は、色空間変換部１０７からの各色信号Ｒｃ，Ｇｃ，Ｂｃ毎に、図４に示す回路を有しているが、各色信号に対して構成および動作は同一なので、図４においては、Ｒ信号の場合についてのみ記載している。なお、フレームカウンタ１０８１は、各色信号に対して共通に使用される。
図４に示すとおり、階調生成部１０８は多段で実装可能に構成され、図４に示す例では、２段の回路構成により、順に１０ビットの入力色信号から表示部に適合した６ビットの色信号を生成する。
図４に示す回路は、隣接する２階調を時間的にずらし交互に表示させることによって、階調を擬似的に増やし、かつ、隣接する２階調を切り替えることによって、フリッカーを最小限に抑えることを目的としている。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
The
As shown in FIG. 4, the
The circuit shown in FIG. 4 minimizes flicker by increasing the gradation in a pseudo manner by alternately displaying two adjacent gradations shifted in time and switching the adjacent two gradations. The purpose is that.
階調生成部１０８は、フレームカウンタ１０８１と、ビットデータ生成手段としての階調フラグ生成部１０８２，１０８４と、ビット列データ生成手段としてのビット列生成部１０８３，１０８５とを含んで構成される。
階調フラグ生成部１０８２とビット列生成部１０８３を含んで構成される前段と、階調フラグ生成部１０８４とビット列生成部１０８５を含んで構成される後段とは、構成および処理が同様であるため、以下、後段（８ビット→６ビットの処理）についてのみ説明する。
The
Since the preceding stage configured to include the gradation
階調フラグ生成部１０８４は、８ビットの色信号（Ｒ１）の下位２ビットＲ1[1:0]と、対応する表示アレイのＸ, Ｙ座標の下位１ビットＸ[0],Ｙ[0] と、フレーム毎に更新するフレームカウンタの出力下位２ビットＦ[1:0] とを入力して、階調フラグを生成する。
階調フラグ生成部１０８４は、上記の６ビットから１ビットを得る組み合わせ回路で実現でき、この組み合わせ回路の真理値表の一例を図５に示す。
図５において、（ａ）〜（ｄ）は４ビットのフレームカウンタ１０８１の各タイミングを示し、（１）〜（４）は各タイミングそれぞれにおいて、入力する色信号（Ｒ１）の値である。
The gradation
The gradation
In FIG. 5, (a) to (d) indicate timings of the 4-
すなわち、図５においては、フレームのタイミング毎に入力する色信号（Ｒ１）の値に応じて、２×２の真理値表が一意に決定され、決定された真理値表において、隣接する画素に対する階調フラグ（Ｆｌａｇ）が規定される。そして、階調フラグが「１」を示す場合には、１つ上の階調を使用することを示す。
また、図５に示すとおり、色信号（Ｒ１）の下位２ビットＲ1[1:0]が「０」の場合、階調フラグは常時０であり、Ｒ1[1:0]が「１」の場合には、各画素４フレームに１度、階調フラグが「１」になり（セットされ）、Ｒ1[1:0]が「２」の場合には、各画素４フレームに２度、階調フラグがセットされ、Ｒ1[1:0]が「３」の場合には、各画素４フレームに３度、階調フラグがセットされるように、真理値表は設定される。
なお、図５に示す真理値表は一例であって、他の組み合わせにより構成することもできる。
That is, in FIG. 5, a 2 × 2 truth table is uniquely determined according to the value of the color signal (R1) input at each frame timing, and in the determined truth table, for the adjacent pixels A gradation flag (Flag) is defined. When the gradation flag indicates “1”, it indicates that the next higher gradation is used.
As shown in FIG. 5, when the lower 2 bits R1 [1: 0] of the color signal (R1) are “0”, the gradation flag is always 0, and R1 [1: 0] is “1”. In this case, the gradation flag is “1” (set) once every 4 frames of each pixel, and when R1 [1: 0] is “2”, the gradation is twice every 4 frames of each pixel. When the tone flag is set and R1 [1: 0] is “3”, the truth table is set so that the tone flag is set three times for each frame of four pixels.
Note that the truth table shown in FIG. 5 is an example, and may be configured by other combinations.
たとえば、Ｒ1[7:2]＝ 27 であり、かつ、Ｒ1[1:0]＝ 1の場合には、出力はフレーム周期毎に、下記表１に示すように変化する。 For example, when R1 [7: 2] = 27 and R1 [1: 0] = 1, the output changes as shown in Table 1 below for each frame period.
（表１）
Ｘ＝0,Ｙ＝0 Ｒd[5:0]＝ 27 -> 27 -> 27 -> 28 -> 27 -> 27 -> 27 -> 28 ...
Ｘ＝1,Ｙ＝0 Ｒd[5:0]＝ 28 -> 27 -> 27 -> 27 -> 28 -> 27 -> 27 -> 27 ...
Ｘ＝0,Ｙ＝1 Ｒd[5:0]＝ 27 -> 27 -> 28 -> 27 -> 27 -> 27 -> 28 -> 27 ...
Ｘ＝1,Ｙ＝1 Ｒd[5:0]＝ 27 -> 28 -> 27 -> 27 -> 27 -> 28 -> 27 -> 27 ...
(Table 1)
X = 0, Y = 0 Rd [5: 0] = 27->27->27->28->27->27->27-> 28 ...
X = 1, Y = 0 Rd [5: 0] = 28->27->27->27->28->27->27-> 27 ...
X = 0, Y = 1 Rd [5: 0] = 27->27->28->27->27->27->28-> 27 ...
X = 1, Y = 1 Rd [5: 0] = 27->28->27->27->27->28->27-> 27 ...
フレームを十分高速で変化させれば、見かけの明るさは平均化されるので、擬似的に中間階調を表現することが可能となる。表１に示す例では、Ｒ１[5:0] ＝ 27.25となる。 If the frame is changed at a sufficiently high speed, the apparent brightness is averaged, so that it is possible to express a halftone in a pseudo manner. In the example shown in Table 1, R1 [5: 0] = 27.25.
また、階調フラグ生成部１０８２においては、各座標のＸＹの最下位ビットを使用しているため、表１に示すように、出力の変化のタイミングは、空間的にずれた位置において発生する。
したがって、同じ階調の色が空間的に広がっている場合には、空間的にディザーをかけたのと同じ効果が得られる。実際にはディザーをかけていないため、画像の解像度が低下することはない。
Further, since the gradation
Therefore, when colors of the same gradation are spread spatially, the same effect as that obtained by applying dither spatially can be obtained. Since the dither is not actually applied, the resolution of the image does not decrease.
ビット列生成部１０８５は、飽和処理付きの半加算器であり、階調フラグ生成部１０８４から入力した階調フラグ（Ｆｌａｇ）と、入力した色信号Ｒ１の上位ビット[7:2] から６ビットの色信号Ｒｄ[5:0] を出力する。
図６は、ビット列生成部１０８３の回路構成の一例を示す図である。
図６に示すように、ビット列生成部１０８３は、色信号Ｒ１の上位６ビットに対して、階調フラグを順に加算するための６つの半加算器と、６つのＯＲ論理ゲートとから構成される。
入力色信号Ｒ1[7:2]が最大階調の場合には、その最大階調より大きい階調は表現できないので、Ｒ1[7]のキャリー（桁上げ）と各半加算器の出力のＯＲをとることにより、最大階調に飽和するように構成している。
The bit
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the bit
As shown in FIG. 6, the bit
When the input color signal R1 [7: 2] has the maximum gradation, since a gradation larger than the maximum gradation cannot be expressed, the carry (carry) of R1 [7] and the output of each half adder are ORed. By taking the above, it is configured to be saturated at the maximum gradation.
以上、階調生成部１０８の構成について説明した。
なお、図４に示すように、階調生成部１０８を多段により構成する場合は、フレームカウンタは段数×２ビット必要であり、また、最終段から順番に下位から２ビットづつ使用する。これは、入力信号の下位ビットほど階調差が小さいため、時間的に長い期間で変化させても、色斑が認識しにくいためである。
The configuration of the
As shown in FIG. 4, when the
階調生成部１０８は、色信号の下位２ビット入力、または、階調フラグ（Ｆｌａｇ）を「０」に固定することにより、簡単に無効化することが可能であり、低消費電力モードを設定して消費電力を低減させる場合や、フレームレートを低下させることにより上述した階調変化が視認しやすい場合には、有効である。
また、階調生成部１０８は、小規模なロジック回路で実現可能であるので、ＴＦＴを使用してＬＣＤパネル上に形成することも可能である。
The
In addition, since the
上述したように、ホスト制御部２から入力されたＲＧＢの各８ビットの色信号は、色信号処理部１０において、入力補正部１０６により入力補正（線形変換）され、色空間変換部１０７により色空間変換され、階調生成部１０８により階調生成されて、ＲＧＢの各６ビットの色信号（図２の信号Ｓ１０）として画像表示部１１へ出力される。
As described above, the RGB 8-bit color signals input from the
次に、色信号処理部１０より出力されたＲＧＢの各６ビットの色信号（信号Ｓ１０）に基づいて、ＬＣＤを駆動する処理について述べる。
通常、ＲＧＢそれぞれについて光学特性が異なるため、ＲＧＢそれぞれの特性に適合したＤ／Ａ変換器を有する場合が多いが、その場合、各Ｄ／Ａ変換器毎に異なるトランジスタを使用するために、ＴＦＴのばらつきによって同一のＬＣＤパネルであっても特性がばらついてしまうという不利益がある。
そこで、本実施形態においては、ＲＧＢに対して共通のＤ／Ａ変換器を使用することによって、カラーチャンネル毎のＴＦＴのばらつきを抑制しつつ、色信号処理部１０のＬＵＴを適宜書き換えることで、ＲＧＢ毎の光学特性を補正して上記ばらつきを吸収する。
Next, a process for driving the LCD based on each RGB 6-bit color signal (signal S10) output from the color
Usually, since each RGB has different optical characteristics, it often has a D / A converter adapted to the characteristics of each RGB. In this case, in order to use a different transistor for each D / A converter, a TFT is used. There is a disadvantage that the characteristics vary even with the same LCD panel due to the variation of.
Therefore, in the present embodiment, by using a common D / A converter for RGB, the variation of TFTs for each color channel is suppressed, and the LUT of the color
図７は、ＲＧＢ共通のＤ／Ａ変換器を使用する場合の効果を示す特性を示し、（ａ）はＲＧＢ個別のＤ／Ａ変換器を使用した場合の表示特性を、（ｂ）は１つのＤ／Ａ変換器によってＲＧＢの各信号を駆動する場合の表示特性を、それぞれ示す。図７から明らかなように、１つのＤ／Ａ変換器によってＲＧＢの各信号を駆動する場合（図７（ｂ））の方が、Ｄ／Ａ変換器に使用されるトランジスタのばらつきが少ないために、生成される階調のばらつきが少ない。 FIG. 7 shows characteristics showing the effect when using a D / A converter common to RGB, (a) shows display characteristics when using an RGB individual D / A converter, and (b) shows 1 The display characteristics in the case where each RGB signal is driven by two D / A converters are shown respectively. As is clear from FIG. 7, when each RGB signal is driven by one D / A converter (FIG. 7B), there is less variation in transistors used in the D / A converter. Furthermore, there is little variation in the generated gradation.
図８は、信号Ｓ１０に基づいて処理する表示駆動部１１１の構成の一例を示すブロック図である。
表示駆動手段としての表示駆動部１１１では、入力した色信号（信号Ｓ１０）が順次、色信号選択手段としてのマルチプレクサ１１１１により選択され（V[5:0]）、次いで、アナログ信号生成手段としての６ビットのＤ／Ａ変換部１１１２によりＬＣＤを駆動するためのアナログ信号が生成される。したがって、上述したように、ＲＧＢの各色についてばらつきが少ないアナログ信号が得られる。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
In the
さらに、図８に示すように、出力されるアナログ信号は、アナログスイッチ１１１３，１１１４を介し、所定のタイミングで色信号処理部１０へフィードバックされる（図８に示す信号Ｓ１１）。これにより、色信号処理部１０において、Ｄ／Ａ変換部１１１２のばらつきがモニタされ、そのばらつきを吸収するようにＬＵＴが書き換えられる。
Further, as shown in FIG. 8, the output analog signal is fed back to the color
ここで、Ｄ／Ａ変換部１１１２は、通常、ＬＣＤアレイ１１２の表示素子を駆動することに最適化された設計がなされ、ＴＦＴによってＬＣＤパネル上に形成されることが多い。
一方、色信号処理部１０はＬＳＩにより構成され、フィードバックされたアナログ信号を処理する色信号処理部１０のＡ／Ｄ変換部１０５は、上記ＬＳＩ上に形成されるので、微細加工プロセスを使用することができ、変換速度や駆動能力等設計上の制約が多いＤ／Ａ変換器１１１２に比べて、精度の高いＡ／Ｄ変換を実現することが可能である。
また、Ａ／Ｄ変換部１０５は、常時駆動する必要がないので、消費電力を抑制することが可能である。
Here, the D /
On the other hand, the color
Further, since the A /
表示駆動部１１１のＤ／Ａ変換部１１１２による出力電圧は、温度による影響を受けることから、色信号処理部１０に接続された温度センサ１２によって検出された温度と、フィードバックされたアナログ信号とに基づいて、温度による影響をキャンセルするように、ＬＵＴを書き換えてもよい。
独立した温度センサでなくとも、ＭＯＳトランジスタの温度特性差を利用して簡便に温度差を感知する回路（温度差感知回路１０３）を追加してもよい。
なお、ＬＳＩ上に上記の温度差感知回路１０３を設ける場合には、正確な温度を推定することが難しいので、温度補正は必要な精度とコストのバランスにより、外部の温度センサを使用するか否かを決定する。
Since the output voltage from the D /
Even if it is not an independent temperature sensor, a circuit (temperature difference sensing circuit 103) that simply senses the temperature difference using the temperature characteristic difference of the MOS transistor may be added.
In the case where the temperature
さらに、図８に示す表示駆動部１１１においては、ＬＣＤアレイ１１２に配設された明度検出手段としてのフォトセンサ１１２１の出力信号が、アナログスイッチ１１１４を介し、所定のタイミングで色信号処理部１０へフィードバックされる。そして、フィードバックされたフォトセンサ出力に応じて、ＬＵＴの書換がなされる。
Further, in the
一般に、ＬＣＤの種類として、全ての光をバックライトから得る透過型ＬＣＤのほか、一部を反射光から得る半透過型ＬＣＤ、すべてを反射光から得る反射型ＬＣＤ等がある。半透過型ＬＣＤでは、反射モードと透過モードによってそれぞれ光学特性が異なり、周囲の明るさにより出力される色が変化してしまう。また、反射型ＬＣＤにおいても，フロントライトを使用することが多く、外光とフロントライトの強さによって、その光学特性が変化する。
したがって、本実施形態においては、フォトセンサ１１２１をＴＦＴの構成によりＬＣＤパネル上に形成し、その出力をアナログスイッチ１１１４を介して色信号処理部１０へフィードバックすることによって、ＬＣＤ周辺の外光の強さを把握し、外光の強さに応じてＬＵＴを書き換える構成としている。これにより、上述のように複数の光学特性に対して、出力される色の変化を最小限に押さえることが可能となる。
In general, there are LCD types such as a transmissive LCD that obtains all light from a backlight, a transflective LCD that obtains part from reflected light, and a reflective LCD that obtains all from reflected light. In a transflective LCD, the optical characteristics differ depending on the reflection mode and the transmission mode, and the output color changes depending on the ambient brightness. Also, a reflective LCD often uses a front light, and its optical characteristics change depending on the intensity of external light and the front light.
Therefore, in the present embodiment, the
なお、フォトセンサは、ＬＣＤアレイ１１２の外側に複数個設けることが望ましく、図２に示す例では、ＬＣＤアレイ１１２の四隅に設置されている。これにより、複数個のフォトセンサのうち、一部のセンサが表示部の外枠の影に隠れ、外光を十分に検出できない場合であっても、残りのセンサにより周辺の明るさを知ることができる。
画面領域の一部が他の部分と比べて明るさが大きく異なることは考えられないので、上記複数のフォトセンサの出力のうち、低輝度の値は無視するようにしてもよい。
検出精度がそれ程必要ない場合には、表示駆動部１１１側に２個のフォトセンサを設置し、また、フォトセンサの設置場所が確保できない場合には、ＬＣＤパネルの隅の画素を削って配置する。
Note that it is desirable to provide a plurality of photosensors outside the
Since it is unlikely that the brightness of a part of the screen area is significantly different from that of other parts, the low luminance value among the outputs of the plurality of photosensors may be ignored.
When the detection accuracy is not so high, two photosensors are installed on the
以上、本実施形態に係る表示装置の構成および動作について説明した。
次に、色信号処理部１０において設定されるＬＵＴの標準パラメータの決定フローについて述べる
The configuration and operation of the display device according to this embodiment have been described above.
Next, a determination flow of standard parameters of the LUT set in the color
図９は、ＬＵＴの標準パラメータの決定処理を示すフローチャートである。
図９において、先ず論理値の設定が行われる（ステップＳＴ１０）。すなわち、ＬＵＴの各パラメータの論理的な値を設定する。
入力補正部１０６において使用されるＲＧＢ各色信号に対応するＬＵＴ（図３参照）は、入力の色空間と共に指定されるガンマ値（たとえば、ｓＲＧＢ，γ＝2.2)に応じて、逆ガンマ変換を行い、線形変換が実行されるように設定される。
さらに、ＮＴＳＣ, ｓＲＧＢ等の入力信号の色空間に応じて、数４に示す行列Ａの各項（ａ１１〜ａ３３）を算出する。
同様に、表示装置の光学測定によって行列Ｂの各項（ｂ１１〜ｂ３３）を算出する。その際、行列Ｂの各項がばらつきを有しないように、常温において光学測定を行う等ばらつきセンタとなる環境設定により行う。
FIG. 9 is a flowchart showing the LUT standard parameter determination process.
In FIG. 9, first, a logical value is set (step ST10). That is, the logical value of each parameter of the LUT is set.
The LUT (see FIG. 3) corresponding to each RGB color signal used in the
Furthermore, each term (a11 to a33) of the matrix A shown in
Similarly, each term (b11 to b33) of the matrix B is calculated by optical measurement of the display device. At this time, the measurement is performed by setting the environment to be a variation center such that optical measurement is performed at room temperature so that each term of the matrix B has no variation.
以上から、行列Ａ，Ｂの各項がそれぞれ決まるため、数６に従って、変換行列ＡＢの線形変換テーブルの各項が一意に定まる（論理値の設定）。
上述したように、論理値の設定がなされると（ステップＳＴ１０）、期待される表示特性に合致するように、ＬＵＴを変更する（ステップＳＴ１１）。たとえば、ｓＲＧＢ入力に対し、表示部側においてｓＲＧＢの出力特性が得られるようにＬＵＴを変更（補正）する。
さらに、補正後の表示部の光学特性を測定して（ステップＳＴ１２）、表示部において期待された表示特性が得られるように、すなわち、実際の表示特性と期待される表示特性（入力時の表示特性）の誤差が最小となるように（ステップＳＴ１３）、ＬＵＴを決定する。決定されたＬＵＴ（標準ＬＵＴ）は、ＲＯＭ１０２に格納される。
なお、図９のフローチャートが示すように、誤差が大きい場合には、ステップＳＴ１１およびステップＳＴ１２が繰り返し実行されることになるが、本処理に対してリアルタイム性は必要なく、表示装置１の製造段階において時間をかけて行えばよい。
From the above, since the terms of the matrices A and B are determined, the terms of the linear transformation table of the transformation matrix AB are uniquely determined according to Equation 6 (setting of logical values).
As described above, when the logical value is set (step ST10), the LUT is changed so as to match the expected display characteristics (step ST11). For example, with respect to sRGB input, the LUT is changed (corrected) so that sRGB output characteristics can be obtained on the display unit side.
Further, the optical characteristics of the display unit after correction are measured (step ST12) so that the display characteristics expected in the display unit can be obtained, that is, the actual display characteristics and the expected display characteristics (display at the time of input) The LUT is determined so that the (characteristic) error is minimized (step ST13). The determined LUT (standard LUT) is stored in the
As shown in the flowchart of FIG. 9, when the error is large, step ST11 and step ST12 are repeatedly executed. However, the real-time property is not necessary for this processing, and the
図１０は、入力したＲＧＢの各色信号に応じて、設定したＬＵＴに応じて表示特性が変化する一例であり、（１）はＲ入力について、（２）はＧ入力について、（３）はＢ入力について、それぞれ示す。
図１０においては、入力信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉがγ＝２．２，ｓＲＧＢの特性を有している場合であって、Ｒｄ＝０．７Ｒｉ−０．１５Ｇｉ＋０．５Ｂｉの関係により線形変換を行う場合の例を示す。
図１０（１）において、（１−ａ）は、Ｒ入力に対して期待される表示特性（γ＝２．２）を、（１−ｂ）は、（１−ａ）の表示特性を線形（リニア）に変換（逆ガンマ変換）した特性を、（１−ｃ）は、（１−ａ）の表示特性に対して色空間変換（線形変換）を施した特性を、（１−ｄ）は、予め測定したＲ表示素子の特性によって補正がされた後の特性を、それぞれ示す。図１０（２）および（３）についても、（１）と同様である。
図１０においては、（１−ｄ）〜（３−ｄ）により得られる表示特性が入力信号の表示特性と極力合致するように、図９に示すフローチャートに従ってＬＵＴが設定される。
なお、図１０では省略しているが、図３に示したように、図１０（１−ｂ）〜（３−ｂ）に示す線形特性は、ＧｄおよびＢｄの演算にも使用される。
FIG. 10 shows an example in which the display characteristics change according to the set LUT in accordance with the input RGB color signals. (1) is for R input, (2) is for G input, and (3) is for B input. Each input is shown.
In FIG. 10, the input signals Ri, Gi, Bi have the characteristics of γ = 2.2, sRGB, and linear conversion is performed according to the relationship of Rd = 0.7Ri−0.15Gi + 0.5Bi. An example of the case is shown.
In FIG. 10 (1), (1-a) is a display characteristic (γ = 2.2) expected for the R input, and (1-b) is a linear display characteristic of (1-a). (1-c) is a characteristic obtained by performing color space conversion (linear conversion) on the display characteristic of (1-a), and (1-d) is a characteristic converted to (linear) (inverse gamma conversion). Indicates the characteristics after correction by the characteristics of the R display element measured in advance. 10 (2) and (3) are the same as (1).
In FIG. 10, the LUT is set according to the flowchart shown in FIG. 9 so that the display characteristics obtained by (1-d) to (3-d) match the display characteristics of the input signal as much as possible.
Although omitted in FIG. 10, as shown in FIG. 3, the linear characteristics shown in FIGS. 10 (1-b) to (3-b) are also used for the calculation of Gd and Bd.
次に、ＬＵＴを補正する際の補正係数の決定フローについて、図１１に関連付けて述べる。
図９のフローチャートに示す処理により得られたＬＵＴの値は、ばらつきを考慮しない標準値（標準ＬＵＴ）であるため、温度やトランジスタの特性がばらつく場合に、標準ＬＵＴをどの程度補正すべきかを示す補正係数を予め決定しておく必要があり、そのための処理が図１１に示すフローチャートである。
Next, a correction coefficient determination flow for correcting the LUT will be described with reference to FIG.
Since the LUT value obtained by the processing shown in the flowchart of FIG. 9 is a standard value (standard LUT) that does not take into account variations, it indicates how much the standard LUT should be corrected when the temperature and transistor characteristics vary. The correction coefficient needs to be determined in advance, and the process for this is the flowchart shown in FIG.
図１１において、先ず、標準ＬＵＴを設定する（ステップＳＴ２０）。
次いで、温度およびばらつき条件の設定を行う（ステップＳＴ２１）。
たとえば、温度として、常温，高温，低温の３種類を考慮し、ばらつきとして、ＴＦＴ ＬＣＤの場合には、ＰＮトランジスタばらつきの範囲の最大最小の組み合わせ４種類（Ｐ最大／Ｎ最大, Ｐ最大／Ｎ最小，Ｐ最小／Ｎ最大，Ｐ最小／Ｎ最小）を考慮する。この場合には、３×４＝１２パターンの条件を設定して、以下のステップを処理する。
In FIG. 11, first, a standard LUT is set (step ST20).
Next, temperature and variation conditions are set (step ST21).
For example, in consideration of three types of temperature, normal temperature, high temperature, and low temperature, as variations, in the case of TFT LCD, four types of maximum and minimum combinations of PN transistor variation range (P maximum / N maximum, P maximum / N Minimum, P minimum / N maximum, P minimum / N minimum). In this case, 3 × 4 = 12 pattern conditions are set, and the following steps are processed.
ステップＳＴ２２〜２４で行われる処理は、図９のフローチャートを用いて述べた処理と同一である。すなわち、上記１２パターンの各条件毎に、実際の表示特性と期待される表示特性（入力時の表示特性）の誤差が最小となるように、ＬＵＴ（最適ＬＵＴ）を決定する（ステップＳＴ２４）。
なお、誤差が大きい場合には、ステップＳＴ２２およびステップＳＴ２３が繰り返し実行されることになるが、本処理に対してリアルタイム性は必要なく、表示装置１の製造段階等において時間をかけて行えばよい。
The processing performed in steps ST22 to ST24 is the same as the processing described using the flowchart of FIG. That is, the LUT (optimum LUT) is determined so that the error between the actual display characteristics and the expected display characteristics (display characteristics at the time of input) is minimized for each condition of the 12 patterns (step ST24).
If the error is large, step ST22 and step ST23 are repeatedly executed. However, real-time processing is not necessary for this process, and it may be performed in the manufacturing stage of the
ステップＳＴ２２〜２４により、ステップＳＴ２１で設定した各条件毎に最適ＬＵＴが決定されると、標準ＬＵＴとの差分を記録する（ステップＳＴ２５）とともに、その差分を数値化して所定の近似式による係数を求める。さらに、Ｄ／Ａ変換器１１１２のばらつきを吸収できるように、各条件時のＤ／Ａ変換器１１１２の出力特性を記録する。
所定の近似式は、要求精度に応じて様々考えられるところであるが、たとえば、下記数７に示すような比較的簡単な式を各ＬＵＴ毎に適用することができる。
When the optimum LUT is determined for each condition set in step ST21 in steps ST22 to ST24, the difference from the standard LUT is recorded (step ST25), and the difference is quantified to obtain a coefficient based on a predetermined approximate expression. Ask. Further, the output characteristics of the D /
There are various possible approximate expressions depending on the required accuracy. For example, a relatively simple expression as shown in the
ステップＳＴ２１において設定された各条件毎に、上記数７の各係数を算出すると、温度の変動およびばらつきに応じて、どの程度ＬＵＴを補正させる必要があるかについて決定できることになる。
これにより、後述する自動補正のための基礎データが得られる。上述した処理（ステップＳＴ２１〜２５）は、表示特性の特性（反射光が支配的な場合、透過光が支配的な場合等）および入力信号の色空間毎（たとえば、ｓＲＧＢやＮＴＳＣ）に必要であるが、リアルタイム性は要求されず、表示装置毎に十分時間をかけて実行することが可能である。
When each coefficient of
Thereby, basic data for automatic correction described later is obtained. The above-described processing (steps ST21 to ST25) is necessary for display characteristics (when reflected light is dominant, transmitted light is dominant, etc.) and for each input signal color space (for example, sRGB or NTSC). However, real-time performance is not required, and it is possible to execute for each display device by taking a sufficient time.
次に、表示装置１の起動時に実行される自動補正の処理について、図１２に関連付けて説明する。
自動補正の処理においては、図１１のフローチャートに示す処理によって得られたデータに基づいて、表示装置１の起動時に標準ＬＵＴからの補正処理を行う。以下、自動補正の処理の各ステップについて順に述べる。
Next, automatic correction processing executed when the
In the automatic correction process, the correction process from the standard LUT is performed when the
先ず、ＬＣＤの周辺の明るさを測定する（ステップＳＴ３０）。具体的には、表示駆動部１１１のアナログスイッチ１１１４を制御して、ＬＣＤアレイ１１２に設置されたフォトセンサ１１２１の出力を色信号処理部１０が取り込む。
次いで、ＬＵＴの標準値（標準ＬＵＴ）をＲＯＭ１０２から読み出す（ステップＳＴ３１）。すなわち、ＲＯＭ１０２に設定した標準の入力色空間、あるいは、外部のホスト制御部２よりコマンドで指定された色空間に応じて複数のＬＵＴから一のＬＵＴを選択して、使用する標準ＬＵＴを決定する。
First, the brightness around the LCD is measured (step ST30). Specifically, the color
Next, the standard value of the LUT (standard LUT) is read from the ROM 102 (step ST31). That is, a standard LUT to be used is determined by selecting one LUT from a plurality of LUTs according to the standard input color space set in the
ステップＳＴ３２において、表示駆動部１１１のＤ／Ａ変換器特性の測定を行う。
具体的には、図８に示したように、表示駆動部１１１のアナログスイッチ１１１３，１１１４を制御して、Ｄ／Ａ変換部１１１２のアナログ信号出力を、色信号処理部１０のＡ／Ｄ変換部１０５へフィードバックさせることにより、モニタする。
In step ST32, the D / A converter characteristic of the
Specifically, as shown in FIG. 8, the analog switches 1113 and 1114 of the
次に、周辺温度を測定する（ステップＳＴ３３）。表示駆動部１１１のＤ／Ａ変換部１１１２による出力電圧は、温度による影響を受けることから、後段で周辺温度に応じたＬＵＴの設定を行うためである。
具体的には、色信号処理部１０に接続された温度センサ１２、または、独立した温度センサでなくとも、ＭＯＳトランジスタの温度特性差を利用して簡便に温度差を感知する回路（温度差感知回路１０３）を追加することによって、周辺温度を検出する。
なお、ＬＳＩ上に上記の温度差感知回路１０３を設ける場合には、正確な温度を推定することが難しいので、温度補正は必要な精度とコストのバランスにより、外部の温度センサを使用するか否かを決定する。
Next, the ambient temperature is measured (step ST33). This is because the output voltage from the D /
Specifically, a circuit (temperature difference sensing) that simply detects a temperature difference using a temperature characteristic difference of a MOS transistor without using a
In the case where the temperature
次に、ＴＦＴのばらつき推定を行う（ステップＳＴ３４）。すなわち、ＲＯＭに記録されたＤ／Ａ変換器特性と実際に搭載されたＤ／Ａ変換器１１１２の特性を比較し、ＴＦＴのばらつき傾向（標準からのばらつき）を推定する。
なお、ＴＦＴのトランジスタのばらつきに関し、あらかじめ工場出荷時にＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリにばらつき量を記録することで精度を上げることも可能であるが、コストが増加する不利益がある。
Next, TFT variation estimation is performed (step ST34). That is, the D / A converter characteristics recorded in the ROM and the characteristics of the actually mounted D /
It is possible to increase the accuracy of TFT transistor variations by recording the amount of variation in a nonvolatile memory such as an EEPROM in advance at the time of factory shipment, but there is a disadvantage that the cost increases.
以上のステップによって、ＬＵＴを補正するためのデータ（温度，ＴＦＴばらつき）が取得されたので、前述した数７に基づいて、ＬＵＴの各パラメータを決定する（ステップＳＴ３５）。
さらに、外部のホスト制御部２からの要求や、所定周期毎のＣＰＵ１００からの要求に応じて、上記ステップＳＴ３０〜３５を実行する（ステップＳＴ３６）。
Through the above steps, data (temperature, TFT variation) for correcting the LUT has been acquired, so each parameter of the LUT is determined based on
Further, the above steps ST30 to ST35 are executed in response to a request from the external
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１によれば、色空間変換のためのパラメータ（ＬＵＴ）を記憶するＲＯＭ１０２と、様々な色空間により表現された色信号を入力して逆ガンマ変換を行うことにより表示特性を線形とする入力補正部１０６と、線形化された表示特性をＬＵＴに基づいて表示出力に応じた色空間変換を行う色空間変換部１０７と、色空間変換に伴って減少した階調を擬似的に増加させる階調生成部１０８と、必要に応じてＬＵＴの書換を行うＣＰＵ１００と、を含む色信号処理部１０を有するように構成した。
As described above, according to the
したがって、ＲＯＭ１０２に記憶させるＬＵＴの初期値を追加することで、ｓＲＧＢ,
ＮＴＳＣ ＲＧＢ等の複数の異なる色空間を有する入力信号に対応することができる。
標準的に設定される標準ＬＵＴ（標準パラメータ）は、ＲＯＭ１０２に有し、表示素子の光学特性毎に変更することができる。すなわち表示素子に使用する光源やフィルタを変更しても、設計変更の必要はなく、標準パラメータをＲＯＭに書き込むことで対応することができる。これにより、表示素子の設計の簡略化が可能となり、設計上の制限が緩和されより広い色空間を実現する表示素子を実現できる。
Therefore, by adding the initial value of the LUT stored in the
It can correspond to input signals having a plurality of different color spaces such as NTSC RGB.
A standard LUT (standard parameter) set as a standard is stored in the
また、ＬＵＴの書換は、十分短時間で可能である。たとえば、垂直ブランキング期間、または、極短時間表示を中断しその間に、ＬＵＴの書換を行うことが可能で、外部のホスト制御部２からのコマンドで瞬時に、ＬＵＴを切り替えることが可能となる。したがって、異なる色空間を有する入力信号に対応した複数組のＬＵＴを有し、たとえば図１３に示すように、表示アレイのｘｙ座標に応じて、同一画面上で複数の入力色空間を切り替えることも可能である。
応用例として、たとえば、ディジタルカメラで撮影したｓＲＧＢ空間のＪＰＥＧ映像を鑑賞した直後に、ＮＴＳＣ空間を持つＴＶ映像を表示したり、ｓＲＧＢ画面上にＮＴＳＣ空間のＴＶ画像をピクチャインピクチャで表示したりすることが可能である。
In addition, the LUT can be rewritten in a sufficiently short time. For example, it is possible to interrupt the vertical blanking period or display for a very short time and rewrite the LUT during that time, and to switch the LUT instantaneously by a command from the
As an application example, for example, immediately after viewing a sRGB space JPEG image captured by a digital camera, a TV image having an NTSC space is displayed, or an NTSC space TV image is displayed as a picture-in-picture on an sRGB screen. Is possible.
本実施形態に係る表示装置１によれば、外部のホスト制御部２からコマンドを受信するＩ／Ｆレジスタ１０４を有し、ホスト制御部２（ホスト）からの指示に応じて、表示装置１の色信号処理部１０が入力信号を色空間変換する構成とした。
したがって、ホスト側での事前に、表示装置１の表示部に応じた色空間変換を行う必要がない。このため、動画等のデータ量が膨大な場合にも容易に対応可能でき、また、ホスト側で色空間変換の必要がないため、色空間変換によるデータ色階調の劣化がない。
The
Therefore, it is not necessary to perform color space conversion according to the display unit of the
本実施形態に係る表示装置１によれば、階調生成部１０８を、所定の真理値表に基づくディジタル回路の組み合わせからなる階調フラグ生成部１０８２と、複数の半加算器とＯＲ論理回路を含むビット列生成部１０８３と、により構成しているので、容易にＬＳＩ上に実装可能である。
また、表示品質より低消費電力が重要である場合には、階調生成部１０８を簡単に無機能化にすることができるので、柔軟な設計が可能である。
According to the
Further, in the case where low power consumption is more important than display quality, the
本実施形態に係る表示装置１によれば、色信号処理部１０による色空間変換された色信号出力をＤ／Ａ変換してＬＣＤを駆動するアナログ信号を生成する表示駆動部１１１を有し、起動時の自動補正処理において、当該アナログ信号をモニタすることによりＬＵＴを補正する構成とした。また、ＬＣＤアレイ１１２にフォトセンサ１１２１を設置し、色信号処理部１０に温度センサ１２を接続する等により得られる、外光強度および温度に応じて、ＬＵＴを補正する構成とした。
The
したがって、たとえば、表示装置１が搭載された携帯機器を屋内から屋外に移動した場合等に、光学特性を透過が支配的なモードから、反射が支配的なモードに切り替えることによって、反射モード特有の色の劣化を最小限に押さえることができる。また夕方屋外での使用時など反射光のホワイトバランスが変化した時にも、それに応じた対応が可能である。
また、上記自動補正処理により、表示装置１の工場出荷時の調整コストの削減と色再現の正確さ、すなわち、低コストと性能向上が両立できる。
Therefore, for example, when the mobile device in which the
Further, the automatic correction process can reduce both the adjustment cost at the time of shipment of the
以上述べたように、本実施形態に係る表示装置１によれば、低コストと低消費電力を実現しつつ、所望の色空間変換が可能であるので、特に、携帯装置向けの表示装置として有用である。
As described above, according to the
１…表示装置、２…ホスト制御部、２１…Ａ／Ｄ変換部、２２…ＣＰＵ、２３…入出力Ｉ／Ｆ、２４…記憶部、２５…入出力Ｉ／Ｆ、３…ＴＶチューナ、４…画像データ格納部、５…プリンタ、１０…色信号処理部、１００…ＣＰＵ、１０１…ＲＡＭ、１０２…ＲＯＭ、１０３…温度差感知回路、１０４…Ｉ／Ｆレジスタ、１０５…Ａ／Ｄ変換部、１０６…入力補正部、１０６１〜１０６３…乗算器、１０７…色空間変換部、１０７１〜１０７９…乗算器、１０７ａ〜１０７ｆ…加算器、１０７ｇ〜１０７ｉ…飽和処理部、１０８…階調生成部、１０８１…フレームカウンタ、１０８２，１０８４…階調フラグ生成部、１０８３，１０８５…ビット列生成部、１１…画像表示部、１１１…表示駆動部、１１１１…マルチプレクサ、１１１２…Ｄ／Ａ変換部、１１１３，１１１４…アナログスイッチ、１１２…ＬＣＤアレイ、１１２１…フォトセンサ、１２…温度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記変換係数に基づいて、第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する色信号変換手段と、
前記色信号変換手段により生成された前記第２の色信号の階調を補正する階調補正手段と
を有する色信号処理装置。 Storage means for storing a conversion coefficient for converting the color space of the first color signal into the color space of the second color signal;
Color signal conversion means for converting a first color signal and generating a second color signal based on the conversion coefficient;
A color signal processing apparatus comprising: a gradation correction unit that corrects a gradation of the second color signal generated by the color signal conversion unit.
前記第２の変換係数に基づいて、表示特性を変更するように前記第１の色信号を調整する色信号調整手段を有し、
前記色信号変換手段は、
前記色信号調整手段により調整された第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する
請求項１記載の色信号処理装置。 The storage means stores a second conversion coefficient for linearizing display characteristics of the first color signal,
Color signal adjusting means for adjusting the first color signal to change display characteristics based on the second conversion coefficient;
The color signal converting means is
The color signal processing apparatus according to claim 1, wherein the first color signal adjusted by the color signal adjusting unit is converted to generate a second color signal.
第１の色信号は、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号を含み、
前記色信号変換手段は、
前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第１の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＲ信号を生成し、
前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第２の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＧ信号を生成し、
前記第１の色信号に含まれる各信号と前記第３の複数のパラメータとに基づいて、第２の色信号のＢ信号を生成する
請求項２記載の色信号処理装置。 The conversion coefficient includes a first plurality of parameters, a second plurality of parameters, and a third plurality of parameters, and each parameter has a bit string of the second color signal increased from a bit string of the first color signal. Is set to
The first color signal includes an R signal, a G signal, and a B signal,
The color signal converting means is
Based on each signal included in the first color signal and the first plurality of parameters, an R signal of the second color signal is generated,
Based on each signal included in the first color signal and the second plurality of parameters, a G signal of the second color signal is generated,
The color signal processing apparatus according to claim 2, wherein a B signal of the second color signal is generated based on each signal included in the first color signal and the third plurality of parameters.
第２の色信号に対応する画像データにおいて、隣接する画素の階調を、前記画像データのフレーム周期単位でそれぞれ異なる変化タイミングをもって変化させる
請求項３記載の色信号処理装置。 The gradation correction means includes
The color signal processing apparatus according to claim 3, wherein in the image data corresponding to the second color signal, the gradation of adjacent pixels is changed at different change timings in units of frame periods of the image data.
第２の色信号に応じて、前記画像データのフレーム周期のタイミングでビットデータを生成するビットデータ生成手段と、
前記第２の色信号と、前記ビットデータ生成手段により生成されるビットデータと、に基づいて、所定のビット列からなるデータを生成するビット列データ生成手段と
を有し、
前記ビットデータ生成手段は、
前記画像データのうち、隣接する画素に対応するビットデータがそれぞれ異なるようにビットデータを生成する
請求項４記載の色信号処理装置。 The gradation correction means includes
Bit data generating means for generating bit data at a timing of a frame period of the image data according to a second color signal;
Bit string data generating means for generating data consisting of a predetermined bit string based on the second color signal and the bit data generated by the bit data generating means;
The bit data generation means includes
The color signal processing apparatus according to claim 4, wherein bit data is generated so that bit data corresponding to adjacent pixels among the image data is different.
生成するデータのビット列に応じて、複数段からなる
請求項５記載の色信号処理装置。 The gradation correction means includes
The color signal processing device according to claim 5, comprising a plurality of stages according to a bit string of data to be generated.
前記変換係数に基づいて、第１の色信号を変換し、第２の色信号を生成する色信号変換手段と、
前記色信号変換手段により生成された前記第２の色信号の階調を補正する階調補正手段と
表示手段と、
前記階調補正手段により階調補正された第２の色信号に基づいて、前記表示手段を駆動する表示駆動手段と
を有する表示装置。 Storage means for storing a conversion coefficient for converting the color space of the first color signal into the color space of the second color signal;
Color signal conversion means for converting a first color signal and generating a second color signal based on the conversion coefficient;
Gradation correction means for correcting the gradation of the second color signal generated by the color signal conversion means; and display means;
A display driving unit configured to drive the display unit based on the second color signal subjected to gradation correction by the gradation correction unit.
第２の色信号に含まれる各色信号を順次選択する色信号選択手段と、
前記色信号選択手段により選択された色信号を順次アナログ信号に変換するアナログ信号生成手段と
を有し、
前記アナログ信号生成手段が生成するアナログ信号に基づいて、前記変換係数を変更する
請求項７記載の表示装置。 The display driving means includes
Color signal selection means for sequentially selecting each color signal included in the second color signal;
Analog signal generation means for sequentially converting the color signals selected by the color signal selection means into analog signals;
The display device according to claim 7, wherein the conversion coefficient is changed based on an analog signal generated by the analog signal generation unit.
前記表示手段は、複数の色再現特性を含み、
前記記憶手段は、前記複数の色再現特性に対応する複数の変換係数を含み、
前記明度検出手段により検出された明度に応じて、前記記憶手段が記憶する複数の変換係数から一の変換係数を選択する
請求項７記載の表示装置。 A lightness detecting means disposed on the display means for detecting the lightness;
The display means includes a plurality of color reproduction characteristics,
The storage means includes a plurality of conversion coefficients corresponding to the plurality of color reproduction characteristics,
The display device according to claim 7, wherein one conversion coefficient is selected from a plurality of conversion coefficients stored in the storage unit in accordance with the lightness detected by the lightness detection unit.
前記変換係数は、予め所定の温度条件により設定され、
前記記憶手段は、温度変化に応じて変換係数を変化させる度合いを表す補正係数を記憶し、
前記温度検出手段により検出された温度と前記補正係数とに基づいて、起動時に前記変換係数を変更する
請求項７記載の表示装置。 Having temperature detecting means for detecting the ambient temperature,
The conversion coefficient is set in advance according to a predetermined temperature condition,
The storage means stores a correction coefficient representing a degree of changing the conversion coefficient according to a temperature change,
The display device according to claim 7, wherein the conversion coefficient is changed at startup based on the temperature detected by the temperature detection unit and the correction coefficient.
前記記憶手段は、前記生成特性の変化に応じて変換係数を変化させる度合いを表す補正係数を有し、
前記アナログ信号生成手段により生成されたアナログ信号と前記補正係数とに基づいて、起動時に前記変換係数を変更する
請求項７記載の表示装置。
The conversion coefficient is set in advance by a predetermined generation characteristic of the analog signal generation means,
The storage means has a correction coefficient that represents a degree to which a conversion coefficient is changed in accordance with a change in the generation characteristic,
The display device according to claim 7, wherein the conversion coefficient is changed at startup based on the analog signal generated by the analog signal generation unit and the correction coefficient.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091020 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |