JP2006003880A - クロストークを低減するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイのためのクロストークを低減する。
【解決手段】緑サブピクセルＧ_ｉについてのクロストーク補正は、左のサブピクセルからのクロストーク（赤から緑）は、赤および緑のピクセル値に基づいて計算され、右のサブピクセルからのクロストーク（青から緑）は、青および緑のピクセル値に基づいて計算される。これら２つのクロストーク量は緑値から引かれる。赤ピクセルについては、これは左のピクセル（Ｂ_ｉ−１）の青サブピクセルと隣接しているので、そのクロストークは、Ｂ_ｉ−１およびＧ_ｉから導き出される。同じ理由により、青ピクセルについてのクロストークは、Ｇ_ｉおよびＲ_ｉ＋１から導き出される。クロストーク補正値は、これらを数学的に処理することによって得られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディスプレイのためのクロストーク低減に関する。

カラー画像の表示に適したディスプレイは通常、カラー画像を表示するための３つのカラーチャンネルで構成されている。これらのカラーチャンネルは一般に、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイおよび液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような加法混色ディスプレイにおいてよく用いられる赤チャンネル、緑チャンネル、および青チャンネル（ＲＧＢ）を含んでいる。加法混色ディスプレイにおいては、原色は加法性であり出力された色はその赤、緑、および青チャンネルの和であると想定されている。最適な色出力を得るためには、３つのカラーチャンネルは互いに独立していること、すなわち、赤チャンネルの出力は、緑値または青値ではなく、赤値のみに依存するべきである。

陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイにおいては、１つのチャンネル中の電子が他のチャンネルの蛍光体に衝突するのを防ぐためにシャドーマスクがよく用いられる。このようにして、赤チャンネルに関連付けられた電子は主として赤蛍光体をヒットし、青チャンネルに関連付けられた電子は主として青蛍光体をヒットし、緑チャンネルに関連付けられた電子は主として緑蛍光体をヒットする。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）においては、図１に示されるように１つのカラーピクセルを表すために３つのサブピクセルのトライアッド（または他の配置）が用いられる。これらの３つのサブピクセルは一般に構造が同一であり、主な差異はカラーフィルタである。

液晶ディスプレイにおいてカラートライアッドを用いることにより各色を独立して制御できるが、１つのチャンネルの信号が他のチャンネルの出力に影響することがあり、これは一般にクロストークと呼ばれる。したがって、ディスプレイに供給される信号は、いくつかの色がもはや互いに独立しないように何らかの形で修正される。クロストークは、例えば、駆動回路中の容量結合、電極からの電界、またはカラーフィルタ中の望ましくない光学的「漏れ」のような多様な原因の結果であることがある。カラーフィルタ中の光学的「漏れ」が３×３マトリックス演算を用いて低減できるのに対して、電気的（例えば、電界および容量結合）クロストークは、同じ３×３マトリックス演算を用いても低減されない。

ディスプレイのための典型的な色補正は、測色計を用いてディスプレイを全体として色校正し、次にカラーマトリックスルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて色信号を修正することを伴う。同じルックアップテーブルが、ディスプレイの各ピクセルに無差別に適用される。測色計は、大きく均一なカラーパッチを検知するために用いられ、マトリックスルックアップテーブルは、この大きく均一なカラーパッチの検知に基づく。あいにく、このカラーマトリックスルックアップテーブルは、結果的にかなりの記憶容量要件を必要とし、これをコンピュータで計算するのは高価である。カラーマトリックスルックアップテーブルは、クロストークの空間依存性を無視するので不正確でもある（すなわち、低周波の色についての補正が高周波色誤差を引き起こす）。

本発明は、ディスプレイ上で表示される画像を修正するための方法であって、前記ディスプレイ上で表示される複数のサブピクセルを表すデータを有する前記画像を受け取り、前記複数のサブピクセルの１つのサブピクセルの値を、少なくとも部分的に、前記複数のサブピクセルの別の１つのサブピクセルの値に基づいて修正し、前記複数のサブピクセルの前記別の１つのサブピクセルは、前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルに対する空間的関係に基づいて選択されることを特徴としたものである。

大きく均一なカラーパッチを検知する測色計を用いた結果生じるカラーマトリックスルックアップテーブルの検討後、本発明者は、それらの結果が比較的不正確であることに気が付いた。なぜならば、そのカラーマトリックスルックアップテーブルは、クロストークの空間依存性を本来的に無視するからである。例えば、カラーパッチ（例えば、低周波）の色誤差を補正することにより、実際にはより局部的な領域（例えば、高周波）の色誤差という結果になる。一例として、図２は、ピクセルの２×２セットについて同じ色価を有する２つのパターンを示しており、各ピクセルは、赤、緑、および青のような３つのサブピクセルを有している。クロストークが存在すれば、信号値は、３つのカラーチャンネル間のクロストークを低減するために修正される。ディスプレイは、１つ以上の異なるチャンネル間でクロストークがある１つ以上の異なるカラーチャンネルを含むことがあり、これらのチャンネルは、同じまたは異なる色とすることができ、その色はすべて、任意のピクセルまたはサブピクセル構造を用いる。前に言及したように、現行のカラーパッチベースのクロストーク低減手法においては、ピクセル値は、ピクセル間の空間的関係を考慮せずに変えられ、したがって、図２の両方のパターンが修正される。しかしながら、任意の２つの「オン」サブピクセル間に１つの「オフ」サブピクセルがあるので、図２の右側のパターンはなんらの補正もおそらく必要としないことが観察され得る。「オフ」ピクセル（例えば、ピクセル電極にゼロ電圧を課す）は、「オン」ピクセル（例えば、ピクセル電極に電圧を課す）にまったく影響を及ぼさず、その逆も同様である。なぜならば、対応する電気的影響が皆無だからである。ディスプレイのタイプに応じて、「オフ」ピクセルには電圧が課され、「オン」ピクセルには電圧が課されないことがある。オフ電圧は、ゼロまたは実質的にゼロ（例えば、ピクセルの最大電圧範囲の１０％未満）とすることができる。

この空間クロストーク制限を克服する１つの手法は、サブピクセルベースの修正手法を用いることである。サブピクセル手法は、表示されている特定の画像に依存しないやり方で適用し得る。さらに、サブピクセル手法は、信号レベルに依存しないやり方でも適用し得る。クロストーク情報の目安を得るために、特定のディスプレイまたはディスプレイ構成について試験を実行し得る。図３を参照すると、種々のサブピクセル配置を有する液晶ディスプレイの顕微鏡的写真が例示されている。この図のディスプレイのサブピクセル値は、０（または、電圧範囲の１０％未満のような実質的にゼロ）か１２８（または、電圧範囲の最大値から１０％以内のような１２８に近い値）かである。この試験の実行後、（１）任意の２つの隣接サブピクセルがオンである場合に大きなクロストークが観察されること、（２）サブピクセルが１つの「オフ」サブピクセルにより隔てられている場合に大きなクロストークはまったく観察されないこと、（３）クロストークは、左から右ではなく、右から左のような指向性であること、および（４）垂直方向には大きなクロストークが皆無であることが観察された。要望があれば、クロストーク低減手法は、垂直方向のクロストークを低減しないようにし得る。要望があれば、クロストーク低減手法は、単一方向、２方向、または多方向に適用し得る。

これらの知見に基づき、本発明者は、適切なクロストーク低減手法は、好ましくはディスプレイの空間特性を取り入れると判断することができた。なぜならば、基礎をなしているディスプレイ電極構造および他の構成部品は、ディスプレイ全体にわたり比較的均一に通常繰り返される空間特性を有しているからである。空間特性は、例えば、ディスプレイ内の空間位置、サブピクセル内の空間位置、ディスプレイ内のピクセルの位置、ならびにディスプレイ、サブピクセル内の空間位置、および／またはディスプレイ、サブピクセル内の他の空間位置、および／またはピクセル位置に対するピクセル位置に基づくことができる。

これらの特性に基づき、補正手法は、好ましくは空間特性を有し、より好ましくは、サブピクセルグリッド上で動作する。各サブピクセルの値は、第一に水平に隣接するサブピクセルの値に基づいて調節されるべきである。図４は、緑サブピクセルＧ_ｉについてのクロストーク補正を例示している。左のサブピクセルからのクロストーク（赤から緑）は、赤および緑のピクセル値に基づいて計算され、右のサブピクセルからのクロストーク（青から緑）は、青および緑のピクセル値に基づいて計算される。これら２つのクロストーク量は緑値から引かれる。赤ピクセルについては、これは左のピクセル（Ｂ_ｉ−１）の青サブピクセルと隣接しているので、そのクロストークは、Ｂ_ｉ−１およびＧ_ｉから導き出されるべきである。同じ理由により、青ピクセルについてのクロストークは、Ｇ_ｉおよびＲ_ｉ＋１から導き出されるべきである。クロストーク補正は、以下の式において数学的に表すことができる：

式中、ｆ_ｌは左からのクロストーク補正であり、ｆ_ｒは右からのクロストーク補正である。「ｆ」は、サブピクセル値およびその隣接サブピクセルのサブピクセル値の関数である。プライム符号（’）は、修正値を示すために用いられる。

クロストークの主たる発生源は電気的結合なので、補正は、好ましくは駆動電圧空間中で実行される。電圧空間中で補正を実行することによっても、ＲＧＢチャンネル間で異なることがよくある表示ガンマテーブルの依存性が低減される。したがって、実質的に線形の領域さもなければガンマ補正されていない領域において調節を行うのが好ましい。図５は、デジタル計数−電圧特性の一例を示すもので、３本の曲線は３つのカラーチャンネルの応答関数を表している。ＲＧＢ信号は最初に、３つの１次元（１Ｄ）ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて駆動電圧に変換される。

入力されたＲＧＢ信号がひとたび電圧に変換されれば、カラーチャンネル間には差異は皆無である。好ましい実施の形態におけるクロストークは、この電圧ならびにその２つの最隣接物の電圧にのみ依存する。クロストークは多くの場合に非線形なので、２次元ＬＵＴがクロストーク補正により適しており、１つのエントリは現在のピクセルの電圧であり、他方はそれに隣接するピクセルの電圧である。出力は、意図される電圧から引かれるべきクロストーク電圧である。一般に、２つの２次元ＬＵＴが用いられ、１つは左のサブピクセルからのクロストークについてのものであり、他方は右のサブピクセルからのクロストークについてのものである。ＬＣＤパネルによっては、クロストークは１方向への指向性であって補正を保証するには小さすぎ、したがって、１つの２次元ＬＵＴのみが必要とされる。

クロストーク補正のプロセスは図６により例示され、さらに以下の通り記述し得る。

ステップ１：各ピクセルについて、入力されたデジタル計数が、そのカラーチャンネルの１次元ＬＵＴを用いてＬＣＤ駆動電圧Ｖ（ｉ）に変換される。

ステップ２：この電圧および前のピクセルの電圧Ｖ（ｉ−１）（左のピクセルからのクロストークについては、左のサブピクセルの電圧が用いられ、右のピクセルからのクロストークについては、右のサブピクセルの電圧が用いられる）を用いて、クロストーク電圧が２次元ＬＵＴからｄＶ（Ｖ（ｉ−１）’，Ｖ（ｉ））としてルックアップされる。

ステップ３：出力された電圧を補正する。Ｖ（ｉ）’＝Ｖ（ｉ）−ｄＶ（Ｖ（ｉ−１）’，Ｖ（ｉ））

ステップ４：電圧−デジタル計数１次元ＬＵＴを用いて、この電圧をデジタル計数に変換する。

ステップ５：前のピクセル電圧Ｖ（ｉ−１）’を現在の新たに補正された電圧Ｖ（ｉ）’に設定する。

ステップ１〜５を繰り返す。

ラインが１方向についてひとたび補正されると（例えば、左のサブピクセルからのクロストーク）、この手法は他の方向に移り得る。右から左へのクロストークについては、クロストーク補正が前のサブピクセル電圧に依存するので、クロストーク補正は、好ましくは右から左へ実行される。多くのディスプレイについて、１方向のクロストークのみが意味があり、したがって、第２のパス補正は省略できる。

２次元ＬＵＴは、以下のステップを用いて構成し得る：

１． 強度の全ての組合せ、すなわち、Ｒ＝ｍｉｎ〜ｍａｘ、およびＧ＝ｍｉｎ〜ｍａｘ、を有する図７に示されるような２つのサブピクセルパターンのパターンを表示する。

２． 分光光度計のような色測定装置を用いてこれらのカラーパッチを測定してＸＹＺを得る。

３． ダークリークＸＹＺを引き、以下の３×３マトリックスを用いてＸＹＺをＲＧＢに変換する。

式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、３原色：Ｒ、Ｇ、およびＢをその最大強度において測定した比色値である。

４． ＬＣＤの電圧−透過率特性を用いてＲＧＢを電圧に変換する。

５． クロストーク、例えば、
左から右へ：ｒｇＣｒｏｓｓｔａｌｋ（ｒ，ｇ）＝Ｖ（ｒ，ｇ）−Ｖ（０，ｇ）
右から左へ：ｇｒＣｒｏｓｓｔａｌｋ（ｒ，ｇ）＝Ｖ（ｒ，ｇ）−Ｖ（０，ｇ）
を計算する

６． 電圧Ｖ（ｉ）およびその隣接電圧Ｖ（ｉ−１）’の関数としてクロストーク電圧ｄＶの２次元テーブルを構成するために、図７に示されるようなｒｇ、ｇｂおよびｒｂパターンを用いてクロストーク測定値を平均する。

７． ステップ６のデータ測定値を直線補間することによりクロストーク電圧の２つの２次元ＬＵＴを構成する。一方のテーブルは左のサブピクセルクロストークについてのものであり、他方は右のサブピクセルクロストークについてのものである。２次元ＬＵＴについて２つのエントリがある。すなわち、一方のエントリは所望の電圧Ｖ（ｉ）であり、他方はその隣接サブピクセルの電圧Ｖ（ｉ−１）’である。テーブル内容または出力は、クロストーク電圧ｄＶ（Ｖ（ｉ），Ｖ（ｉ−１））である。

テーブルのサイズは、精度とメモリーサイズとの間のトレードオフである。理想的には、８ビットデジタル計数の電圧を表すために１０ビットが用いられるが、クロストーク電圧は副次的効果であり、したがって、補正精度を達成するにはより少ないビットが必要とされる。好ましい実施の形態においては、電圧を表すために６ビット（最上位ビット）が用いられ、６４×６４のテーブルサイズという結果になる。

好ましい実施の形態においては、クロストークの量を計算するために２次元ルックアップテーブルが用いられる。これは、多項式関数を用いて実行される。多項式の係数および次数は、多項式回帰フィットを用いて決定できる。多項式関数の利点は、多項式計数のみが記憶されるメモリー要件がより小さいことである。欠点は、多項式関数の値を求めるために必要な計算である。

容量結合に起因するクロストークの最も単純な形態については、クロストークは、クロストーク電圧Ｖ（ｉ−１）’に比例するのみであり、多項式フィットは、直線回帰になる。その場合、補正された電圧は以下の式により与えられる。

式中、ｋ_ｌおよびｋ_ｒは、左および右からのクロストーク係数である。これは本質的には、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングである。Ｖ（ｉ−１）’がＶ（ｉ−１）に非常に近いので、Ｖ（ｉ−１）’はＶ（ｉ−１）で近似できる。同じことがＶ（ｉ＋１）’についても当てはまる。補正は、有限インパルス応答関数としてモデル化できる。すなわち、以下の通りである。

好ましい実施の形態において、ＲＧＢデジタル計数が電圧に変換され、クロストーク補正は電圧空間中で行われる。これにより、３つのチャンネルすべてが同じ２次元ＬＵＴを用いることが可能になる。これに代わる別法は、図４に示されるようなデジタル計数領域においてクロストーク補正を実行することである。十中八九、３セットの２次元ＬＵＴが必要とされ、大きなメモリーが要求されるという結果になる。利点は、図６における２つの１次元ＬＵＴがもはや必要とされないという事実により、計算がより少ないことである。

本明細書中で引用されたすべての典拠は、参照により組み込まれる。

上述の詳細な説明の中で用いられた用語および表現は、限定ではなく説明の面で用いられており、そのような用語および表現の使用において、提示および記述された特徴の均等物またはその一部を除外する意図は皆無であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義および限定されることと理解される。

カラーＴＦＴ ＬＣＤの構造を例示する図である。 同じ平均色価の２つのパターンを例示する図である。 サブピクセル間のクロストークがあるＬＣＤを例示する図である。 サブピクセルグリッドにおけるクロストーク補正を例示する図である。 デジタル計数−電圧曲線を例示する図である。 ２次元ルックアップテーブルを用いたクロストーク補正を例示する図である。 クロストークを測定するために用い得るパターンを例示する図である。

Claims (14)

1. ディスプレイ上で表示される画像を修正するための方法であって、
   （ａ） 前記ディスプレイ上で表示される複数のサブピクセルを表すデータを有する前記画像を受け取るステップと、
   （ｂ） 前記複数のサブピクセルの１つのサブピクセルの値を、少なくとも部分的に、前記複数のサブピクセルの別の１つのサブピクセルの値に基づいて修正するステップとを含み、
   （ｃ） 前記複数のサブピクセルの前記別の１つのサブピクセルは、前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルに対する空間的関係に基づいて選択されることを特徴とする方法。
2. 前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルおよび前記複数のサブピクセルの前記別の１つのサブピクセルは、同じピクセルのサブピクセルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの隣接サブピクセルに電圧が実質的にまったく課されていなければ、前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルは修正されないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記修正ステップは、
   Ｒ_ｉ’＝Ｒ_ｉ−ｆ_ｌ（Ｂ_ｉ−ｌ，Ｒ_ｉ）−ｆ_ｒ（Ｇ_ｉ，Ｒ_ｉ）
   Ｇ_ｉ’＝Ｇ_ｉ−ｆ_ｒ（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ）−ｆ_ｒ（Ｂ_ｉ，Ｇ_ｉ）
   Ｂ_ｉ’＝Ｂ_ｉ−ｆ_ｒ（Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）−ｆ_ｌ（Ｒ_ｉ＋ｌ，Ｂ_ｉ）
   （式中、ｆ_ｌは左からのクロストーク補正であり、ｆ_ｒは右からのクロストーク補正であり、「ｆ」はサブピクセル値およびその隣接サブピクセルの関数であり、プライム符号は修正値を示す）
   により表されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記修正ステップは、ガンマ補正されていない領域においてなされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記修正ステップは、各カラーチャンネルについて異なるプロファイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記異なるプロファイルの各々は、１つのルックアップテーブルにより表されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記異なるプロファイルの各々は、１つの関数により表されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記修正ステップは、１つの２次元ルックアップテーブルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記修正ステップは、２つの２次元ルックアップテーブルを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記画像の複数のピクセル値を、対応するルックアップテーブルを用いて駆動電圧に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 複数のサブピクセルについて前記駆動電圧を用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. ディスプレイ上で表示される画像を修正するための方法であって、
    （ａ） 前記ディスプレイ上で表示される複数のサブピクセルを表す計数データを有する前記画像を受け取るステップと、
    （ｂ） ルックアップテーブルを用いて、前記計数データに基づいて前記複数のサブピクセルの１つのサブピクセルの駆動値を計算するステップと、
    （ｃ） 前記駆動値と、前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルに隣接するサブピクセルの駆動値に基づいてクロストーク値を決定するステップと、
    （ｄ） 前記駆動値と前記クロストーク値に基づいて前記駆動値を修正するステップと、
    （ｅ） 前記修正された駆動値に基づいて、前記複数のサブピクセルの前記１つのサブピクセルの修正された計数データを計算するステップとを含むことを特徴とする方法。
14. ディスプレイ上で表示される画像を修正するための２次元ルックアップテーブルを構成する方法であって、
    （ａ） ある範囲の強度を持つ赤サブピクセルとある範囲の強度を持つ緑サブピクセルを備えた前記ディスプレイ上に２次元サブピクセルパターンを表示するステップと、
    （ｂ） ＸＹＺ空間的表示を得るために、検知装置を用いて前記２次元サブピクセルパターンを検知するステップと、
    （ｃ） ＸＹＺ空間的表示からダークリークを引き、ダークリークを引かれたＸＹＺ空間的表示を最大強度で検知された値に基づいてＲＧＢ値に変換するステップと、
    （ｄ） 前記ＲＧＢ値を前記ディスプレイ用の電圧値に変換するステップと、
    （ｅ） サブピクセルとその左に隣接するサブピクセルに基づいて左のクロストーク値を決定するステップと、
    （ｆ） サブピクセルとその右に隣接するサブピクセルに基づいて右のクロストーク値を決定するステップと、
    （ｇ） 前記左のクロストーク値と前記右のクロストーク値に基づいて、修正されたクロストーク値を決定するステップと、
    （ｈ） 前記修正されたクロストーク値に基づいてクロストーク電圧を構成するステップとを含むことを特徴とする方法。

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