(57)【要約】【課題】４原色パネルにおけるキャリブレーションを効率良く行う製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、複数の画素がそれぞれ異なる４色のサブ画素からなる液晶パネルを含む液晶表示装置の製造方法において、前記４色の各原色表示の色度を測定する第一工程、ＸＹＺ表色系の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚについて、青成分のＺについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＺを調整する第二工程、前記第二工程の後に、青成分以外の色のＸまたはＹについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＸまたはΔＹを調整する第三工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がそれぞれ異なる４色のサブ画素からなる液晶パネルを含む液晶表示装置の製造方法において、
前記４色の各原色表示の色度を測定する第一工程、
ＸＹＺ表色系の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚについて、青成分のＺについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＺを調整する第二工程、
前記第二工程の後に、青成分以外の色のＸまたはＹについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＸまたはΔＹを調整する第三工程、
とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、４原色で表示を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型および低消費電力等の利点を有しており、携帯電話の表示部等の小型の表示装置としてだけでなく大型テレビジョンとしても利用されている。液晶パネルは、ブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）やプラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）などの自発光型パネルとは異なり、液晶パネル自体は発光しない。このため、一般に、液晶表示装置では、液晶パネルの裏面に配置されたバックライトの光を利用して表示を行う。
【０００３】
近年、一般的な３原色の液晶表示装置とは異なり、４以上の原色を加法混色する液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置は多原色液晶表示装置とも呼ばれる。一般に、多原色液晶表示装置では、３つの原色（すなわち、赤、緑および青）に別の原色が追加されており、色再現範囲の拡大が図られている。また、多原色液晶表示装置では、一般的な３原色表示装置で表示可能な入力映像信号の階調レベルを４以上の原色の階調レベルに変換して表示が行われており（例えば、特許文献１および２参照）、このような変換は多原色変換とも呼ばれる。
【０００４】
また、特許文献３には、４原色以上の表示装置において、再現表示したい色（目標色）を表示パネルの４色成分に変換するためのアルゴリズムおよびキャリブレーション方法が提案されている。以下に説明する。
【０００５】
一般的な表示パネル、すなわち３つのサブ画素から構成される3原色ディスプレイにおいて、ある特定の色再現を行うにはＸＹＺ表色系の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを実現する３色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの組み合わせを計算すればよい。この場合は次式（１）より３行３列の正則行列Ｍ３×３の逆行列を計算することにより１つの解が求まる。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
一方、１画素が４色成分Ｒ、ＹＧ、Ｂ、ＥＧの４色のサブ画素から構成される表示パネルでは、次式（２）が成り立つ。
【０００８】
【数２】
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【０００９】
この場合は行列Ｍ３×４の逆行列を計算できないので、次式（３）を満たす４行３列の行列Ｎ４×３を求める必要がある。
【００１０】
【数３】
2014038117.tif 000005
【００１１】
そして、行列Ｎ４×３を求めるに際し、次数を下げるために表示パネルの色再現域を複数に分割したうえで、分割した各領域のＮ４×３をそれぞれ計算することにより、４色成分への変換およびキャリブレーションを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００４−５２９３９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３２１３３号
【特許文献３】特開２０１０−２１７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように、パネルのキャリブレーションを行う際、３原色ディスプレイに比べ増加した自由度により目標点に近づけるというプロセスが複雑となる。多原色ディスプレイをモニター、TV用途など含め幅広い用途で使用するためには、このキャリブレーションプロセスを効率よく行う指針が必要となる。特許文献３においては、領域分けをする（領域ごとに演算行列が入れ替わる）ことにより、キャリブレーションを効率良く行っている。しかしながら、この方法ではキャリブレーション時に境界をまたぐような調整が行われる場合に、演算行列が境界ごとに異なると、キャリブレーションが不連続で発散する可能性があるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、４原色ディスプレイにおけるキャリブレーションを効率良く行う手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、複数の画素がそれぞれ異なる４色のサブ画素からなる液晶パネルを含む液晶表示装置において、前記４色の各原色表示の色度を測定する第一工程、ＸＹＺ表色系の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚについて、青成分のＺについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＺを調整する第二工程、前記第二工程の後に、青成分以外の色のＸまたはＹについて液晶パネルへの入力値と前記第一工程で測定された測定値との差ΔＸまたはΔＹを調整する第三工程とを有する。
【００１６】
本発明による手法はキャリブレーション時に領域分けをせず、全領域にわたって同様な処理を行うため、連続性を保ち安定したキャリブレーション結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による液晶表示装置は、４原色ディスプレイにおけるキャリブレーションを可能にし、かつ効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における液晶表示装置およびキャリブレーションシステムの模式図である。
【図２】本発明の実施形態における画素の模式図である。
【図３】図１に示した４原色変換回路３０の内部構成の模式図である。
【図４】本発明の実施形態におけるキャリブレーション方法のフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態の具体例に示した、キャリブレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
以下、本発明による実施形態を説明する。図１に、液晶表示装置１００およびキャリブレーションを行うシステムの模式図を示す。液晶表装置１００は、液晶パネル１０、バックライト（図示せず）および４原色変換回路３０とを備えている。液晶パネル１０は複数の画素を有している。複数の画素は、複数の行および複数の列のマトリクス状に配列されている。各画素は４つのサブ画素によって規定されている。なお、このような液晶パネル１０、液晶表示装置１００はそれぞれ４原色パネル、４原色表示装置とも呼ばれる。
【００２１】
図２に、液晶パネル１０における画素Ｐの模式図を示す。画素Ｐは、４以上のサブ画素を有している。４以上のサブ画素は互いに異なる色を表示する。画素Ｐはカラー表示画素とも呼ばれる。ここでは、画素Ｐは、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅを有している。
【００２２】
なお、図２（ａ）では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅは行方向に沿って一列に示されているが、図２（ｂ）のように赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅは２行２列のマトリクス状に配列されてもよい。また、図２では、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの面積は互いに等しく示されているが、赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの面積は異なってもよい。赤サブ画素Ｒ、緑サブ画素Ｇ、青サブ画素Ｂおよび黄サブ画素Ｙｅの面積の平均をサブ画素平均面積と呼ぶとすると、赤サブ画素Ｒの面積がサブ画素平均面積よりも大きいことにより、明度の高い赤色を充分に表現することができる。また、青サブ画素Ｂの面積がサブ画素平均面積よりも大きいことにより、バックライトの発光効率の低下を抑制できる。このため、赤サブ画素Ｒ、青サブ画素Ｂの面積は、緑サブ画素Ｇ、黄サブ画素Ｙｅの面積よりも大きいことが好ましい。
【００２３】
４原色変換回路３０は入力されるＸＹＺまたはｘｖＹＣＣなどの色情報を４原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅに変換し、液晶パネル１０に供給する。なお、４色変換アルゴリズムは多くの手段が存在するが、本実施形態では、説明の簡略化のためＸＹＺまたはｘｖＹＣＣなどの色情報に対して忠実に色を再現できるようにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅの組み合わせを選ぶ４色変換回路を考える。この４色変換により表示される画面の色度は、理想的には入力信号が想定しているＸＹＺ値と一致するはずである。しかし実際の液晶パネルでは、パネル固有の問題により理想のXYZ値との差異が生じる。この差異を修正するためにキャリブレーションを行う必要がある。
【００２４】
本実施形態では、ある色度点Ｘ、Ｙ、Ｚを実現するための４原色信号理論値（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ）の組み合わせを表示する時の理論値と、実パネルでの測定値との誤差に対してキャリブレーションを行う。なお、目標点等の演算を理論値で行うため、計算に即したガンマ補正後のパネルでキャリブレーションを行うほうが好ましい。ガンマ補正を行うことにより、各原色が理論値に近い特性を示すようになる。他にもパネルの誤差の原因として考えられるのは、例えばサブ画素間のクロストークや低コントラストパネルで見られる低階調付近の彩度の低下などである。このような補正は、ガンマ補正の前、つまり4色変換部において補償（キャリブレーション）を行うことができる。
【００２５】
図３は４原色変換回路３０の内部構成の一例を示している。４原色変換アルゴリズム回路１で入力された色情報を４原色信号R0、G0、B0、Ye0に変換した後に、ガンマ補正回路２でガンマ補正を行い、４原色信号Ｒout、Ｇout、Ｂout、Ｙｅoutを出力している。
【００２６】
キャリブレーションは以下の方法で行う。４原色パネルに表示した色を色度測定器２００で測定し、その測定結果をフィードバック回路３００にフィードバックし、実際に使われた４色階調の理論値Ｒ０、Ｂ０、Ｇ０、Ｙｅ0との差をΔX、ΔY、ΔZとして認識し、青原色による調整や赤緑黄原色による調整を行い、調整後の４原色の組み合わせを４原色システムへフィードバックする。なお、任意に設定した色度ずれの許容範囲に収まらなかった場合は、再度同様な作業を繰り返す。
【００２７】
キャリブレーションのフローチャートを図４に示す。ステップ１で、まずパネルのガンマ値を合わせる。以下の演算は理論値で行うため、実パネルの色表示におけるガンマを補正しておく必要がある（例えばガンマ＝２．２等）。ステップ２で、キャリブレーションを行う目標の４色の組み合わせを決定する。４色変換には様々なアルゴリズムが考えられるが、ここでは変換後の４色組み合わせから理論値を計算するため、変換アルゴリズムは指定しない。ステップ３で、三刺激値ＸＹＺを求める。理論値であるため、４原色の原色色度（下表１）を用い、補正されたガンマに則り４色で作られるＸＹＺ値を求める。さらに、あらかじめ原色ごとにその各階調から微少量階調をずらした時のＸ、Ｙ、Ｚの変化量を計算し、各色の挙動を定義する。ステップ４で、実際に４色階調を表示し、測定を行う。ステップ５で、目標値との誤差のうち、ΔＺを最小化するような青原色の差分を求める。ステップ６で、残りのΔＸ、ΔＹを最小化できるような赤緑黄原色の差分を求める。ステップ７で、結果の色度点と目標点の差を確認し、任意の色度ズレ許容範囲より大きければステップ３に戻る。
【００２８】
【表１】
2014038117.tif 000006
【００２９】
上記表１から分かるように、全体の構成要素に対してＸ成分は各原色とも似たような割合で構成されており、Ｙ成分も緑画素や黄色画素に割合が偏って入るものの、オーダーとしてはそれほど大きな違いはない。ところが、青原色のＺ成分に占める割合だけは桁違いに大きい。このことは、このパネルにおいて混色により表示される色のＺ成分は、ほぼ青原色の影響であることを意味する。よって色調整において、Ｚ成分の誤差は青原色を用いて効率的に調整を行うことができる。その後、残りの赤、緑、黄原色を用いてＸ、Ｙ成分を調整する。本調整方法を用いることで４原色の自由度のうち１つを固定できるため、解が発散しにくく実用的な手法となり得る。
【００３０】
ステップ６およびステップ７における階調決定と色差判定についてさらに説明する。ステップ6で求められた変化量に応じて赤、緑、黄色画素を用いて調整を行う。そのまま一気に理想値に近づけるような調整を行うのは誤差の観点から好ましくない。特に誤差量が大きい場合は逆に理想値から離れてしまう可能性もある。そこで、１回の調整量の最大値Ｆを定義することで、数回に分けて理想値に近づけることにする。ステップ６で求められたＲ、Ｇ、Ｙｅの変化量ｒ、ｇ、ｙｅの中で最大絶対値をＡ＿ＭＡＸとし、抑制係数Ｃ＝Ａ＿ＭＡＸ／Ｆとして導入する。ただし、Ａ＿ＭＡＸ＜ＦのときはＣ＝１とする。この係数の導入により、変化量を抑制しつつ、階調変化の色バランス（キャリブレーションの方向）をある程度維持することができる。なお、最終的な変化量は、（ｒ／Ｃ、ｇ／Ｃ、ｙｅ／Ｃ）とする（ただし求める変化量は整数とする）。この変化量を反映し、最終的に得られたＸＹＺに対し、目標値との色差を計算する。色差の許容値を設定しておき（例えば０．０００３）、これを満たさない場合は試行を繰り返す。
【実施例】
【００３１】
以下、具体例を挙げて説明する。入力（目標色度点）階調を下表２のような４色の組み合わせとする。
【００３２】
【表２】
2014038117.tif 000007
【００３３】
このときの３刺激値ＸＹＺは、下表３のようになる。
【００３４】
【表３】
2014038117.tif 000008
【００３５】
この階調において、例えば赤原色の階調をR、原色のX成分をXRとするなら、ΔＸＲ＝（（Ｒ＋１）／２５５）２．２−（Ｒ／２５５）２．２）ＸＲとして、1階調変化した時の原色点由来の三刺激値への影響を定義する。各色、ＸＹＺ成分それぞれについて微少変化量の計算を行う。その結果を下表４に示す。
【００３６】
【表４】
2014038117.tif 000009
【００３７】
パネルに表示した際の測定値は下表５のようになる。
【００３８】
【表５】
2014038117.tif 000010
【００３９】
ここで、ΔＺを青原色で調整する。目標値と測定値のＺ成分を比較すると、ΔＺ／ΔＺＢで青原色の調整量が求まる。この場合は、下表６のようになり、Ｂの変化量がおよそマイナス３となることがわかる。
【００４０】
【表６】
2014038117.tif 000011
【００４１】
上記青原色の調整により変化したＸＹＺを再計算し、もう一度目標点との差を定義したものを下表７に示す。
【００４２】
【表７】
2014038117.tif 000012
【００４３】
このΔX、ΔＹを赤・緑・黄色原色の差分による変化をもとに数式で表すと以下の式（４）および式（５）のようになる。 
【００４４】
【数４】
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【００４５】
【数５】
2014038117.tif 000014
【００４６】
ここでｒ、ｇ、ｙｅは赤緑黄の階調変化量である。
【００４７】
上記の式（４）および式（５）において、ΔＸ、ΔＹを最小化するため、 変化量（（ΔＸ）２＋（ΔＹ）２）１／２を定義し、これを最小化するｒ、ｇ、ｙｅの組み合わせを選び出す。
【００４８】
上記プロセスで選ばれた変化量は下表８のようになる。
【００４９】
【表８】
2014038117.tif 000015
【００５０】
しかし、キャリブレーションプロセスにおいて、あまり大きな変化は好ましくない（上記において微小変化を前提に計算を行っている）。よって、一度に動かす最大の階調Ｆを定義する。本例ではＦ＝５とする。上Ｒ、Ｇ、Ｙｅの変化量のうち、最大値の絶対値ＡＭＡＸは１５となっている。ここから抑制係数Ｃ＝ＡＭＡＸ／Ｆを定義する。ただしＡＭＡＸ＜ＦのときはＣ＝１とする。ここでは、Ｃ＝１５／５＝３となる。上記変化量をこの抑制係数で除算した結果が下表９である。
【００５１】
【表９】
2014038117.tif 000016
【００５２】
この値を最終的な変化量として出力する。よって、試行１回目のキャリブレーションでは下表１０のようになる。
【００５３】
【表１０】
2014038117.tif 000017
【００５４】
この結果、三刺激値ＸＹＺは下表１１のようになる。
【００５５】
【表１１】
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【００５６】
初期状態の目標との色差Δｕ’ｖ’＝0.0085に対し、0.0066となり近づいていることが示された。色差の許容値を0.0003とすると未だ到達していないので、試行を繰り返す。４回の試行を行った結果、色差許容に収まった。
【００５７】
本実施例のキャリブレーションによる色度変化過程を図５に示す。試行１から４を行った後におけるそれぞれの表示階調ＲＧＢＹｅを下表１２に示す。
【００５８】
【表１２】
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【００５９】
試行１から４を行った後におけるそれぞれの３刺激値ＸＹＺおよび目標点との色差Δｕ‘ｖ’を下表１３に示す。
【００６０】
【表１３】
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【００６１】
本実施例では、4原色の中で青原色だけがZに支配的な影響力をもつことに注目し、青原色を用いたZの調整を始めに行うことで調整の自由度を減らし、キャリブレーションを効率化することに成功したことが示された。本キャリブレーション法は、今後デザインや工業分野等へ4原色パネルの応用範囲が広がる際に有効な調整手段となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明による液晶表示装置は、広い色再現範囲の表示を低消費電力で行うことができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      ４原色変換アルゴリズム回路
２      ガンマ補正回路
１０    液晶パネル
３０    ４原色変換回路
１００  液晶表示装置
２００  色度測定器
３００  フィードバック回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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