(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、
画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、
前記解析手段が解析した各画素データについて赤と緑の比率及び赤と青の比率を求め、その最小値を導出し、導出した最小値により調整した赤を前記基本色の一つとして設定する基本色設定手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記基本色設定手段で導出した最小値により前記複数の画素を表色するときに使う透過率を変更する画素強度設定手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、
画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、
前記解析手段が解析した各画素データについて赤／（緑＋青）、緑／（青＋赤）、青／（赤＋緑）の比率を求め、各々の最小値を導出し、導出した各々の最小値により調整した色を前記基本色として設定する基本色設定手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示装置において、
前記基本色設定手段で導出した各々の最小値により前記複数の画素を表色するときに使う透過率を変更する画素強度設定手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示方法において、
画像信号に基づいて画素データを解析する解析ステップと、
前記解析手段が解析した各画素データについて赤と緑の比率及び赤と青の比率を求め、その最小値を導出し、導出した最小値により調整した赤を前記基本色の一つとして設定する基本色設定ステップと、
を備えたことを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置及び画像表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイにおいてカラー画像を表示する従来手法には、カラーフィルタ方式と面順次方式がある。カラーフィルタ方式は、画素を空間的に複数のサブ画素に分割し、カラーフィルタを用いて各サブ画素に色を着けるものである。面順次方式は、フレームを時間的に複数のフィールドに分割し、液晶の開閉と同期して切り替え可能なバックライトを用いて各フィールドに色（以下、基本色）を着けるものである。尚、各フィールドの基本色は一般的には赤、緑、青のＲＧＢ三原色が用いられる。
【０００３】
面順次方式をカラーフィルタ方式と比較した場合、その長所としてはサブ画素が不要なため解像度が高いことや、光を吸収するカラーフィルタが不要なためバックライトの消費電力の無駄が少ないこと等が挙げられ、欠点としては色割れ現象を起こすこと等が挙げられる。
【０００４】
色割れ現象とは、網膜上の一点に投影されるべき画像フレームの１画素が、眼球運動又はディスプレイの動きによって、フレーム毎に別々の点に投影されてしまい、本来表示されるべき色とは異なる色が知覚される現象である。色割れ現象には、滑らかに視線を動かしながら動画像中の移動物体を追いかけるときに生じるものと、跳躍的眼球運動や瞬きなどに起因するものとがあり、両者は時間特性が異なるため別の解決策を必要とする。ここでは、前者を「追尾型の色割れ」、後者を「瞬動型の色割れ」と呼ぶこととする。
【０００５】
追尾型の色割れを軽減する対策としては、フレーム毎にフィールド順を変えることにより、一定速度で追尾する際に生じる色を打ち消す手法が提案されている。例えば、特開平８−２４８３８１号公報においてフレーム毎にフィールドを提示する順番をＲＧＢ、ＢＲＧ、ＧＢＲと変更していく手法が開示されている。
【０００６】
又、特開平８−１０１６７２号公報、特開平９−９０９１６号公報、特開平１１−５２３２７号公報では、追尾型と瞬動型の両方の色割れに有効な対策として、ＲＧＢ三原色の他に、白または別の色のフィールドを加え、４フィールド以上で１フレームを構成することにより、ＲＧＢフィールドの画素強度を出来るだけ抑える手法が提案されている。
【０００７】
更に又、特開２０００−２７６１１５号公報では、視線検出装置により観察者の視線が固定されているか否かを検出し、視線が固定されていない場合はバックライトをより低い色飽和度で駆動して色割れを目立たなくする手法も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの色割れを軽減する対策には次のような問題点がある。フレーム毎にフィールド順を変える手法では、輝度変化に関する低周波成分が発生してしまい、チラツキとして知覚されてしまう。又、４フィールド以上で１フレームを構成させる手法は、追加するフレームの色を多く含む画像に関しては効果的だが、そうではない画像に対する効果は不十分である。更に又、視線検出装置を用いる手法は、視線検出による観察者への負担や、装置のコスト面での問題がある。
【０００９】
この発明は、そのような問題を解決するためになされたものであり、面順次方式を用いてカラー画像を表示する場合に、高解像度で低消費電力であるという長所を生かしながら、色割れを低減させることのできる画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成によれば、フレームを構成するフィールドの基本色を画面に色割れが生じ難いように設定できるので、色割れを低減させることができる。
【００１２】
また、本発明の画像表示装置においては、発光色の異なる複数の発光体と、これら発光体を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記基本色設定手段による設定に基づき、前記発光色の異なる複数の発光体のそれぞれをフィールド毎に駆動制御することで、複数の異なる基本色のフィールドからなるフレームを構成することを特徴とするものである。
【００１３】
このような構成によれば、面順次方式を採用する液晶表示装置にも、本発明を容易に適用することができ、低消費電力を維持しつつ、色割れを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の画像表示装置においては、前記基本色設定手段による基本色の設定結果に基づいて、前記複数の画素における画素強度を設定する画素強度設定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような構成によれば、基本色設定手段で設定された各基本色に対し、画面の各画素強度を調整することができるので、基本色設定手段で設定された基本色に拘わらず、画面の明るさを良好に維持することができる。例えば、液晶ディスプレイにおける面順次方式による画像表示において、基本色が調整され設定された場合に、該設定に応じて液晶の開閉を調整できるため、色割れ低減効果の高い基本色が設定された場合に、画面の明るさを良好に維持しつつ色割れを低減させることが可能となる。更に、基本色が変更設定された場合でも、通常の面順次方式と同じカラー画像が表現されるよう画素強度を調整することができる。このため、表示画像を見る人に対し違和感を与えずに済む。
【００１６】
また、本発明の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、前記解析手段により画像信号に基づいて作成される色度図において、各画素の分布を取り囲む三角形の頂点の彩度が低くなるように前記三角形の頂点を選択し、該頂点位置に基づいて三つの基本色を設定することを特徴とするものである。
【００１７】
このような構成によれば、表示画像に必要十分な色再現域に限定することにより通常の面順次方式と比べて基本色を低彩度化することができ、色割れを低減させることができる。例えば、自然風景などの画像においては赤色成分が弱いため、赤色の彩度を低下させるよう基本色を設定すれば、色割れが発生した場合でも赤色成分は目立たず、色割れを低減させることができる。
【００１８】
また、本発明の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、第１のフィールドで表される第１の基本色と第２のフィールドで表される第２の基本色との混合色を第３の基本色とし、前記第３の基本色からなる第３のフィールドを前記第１のフィールドと第２のフィールドの間に設定することもできる。
【００１９】
このような構成によれば、フィールド間で急激に基本色が変化することがなく、その変化が緩和されるので、基本色の切り換えの時間遅れに起因して発生する色割れを低減することができる。例えば、通常の面順次方式の液晶カラーディスプレイにおいては、フィールド全体の液晶セルを同時に制御することができないため、バックライトの切り替え時に前後の基本色が混合してしまう。従って、切替中に発生する混合色もフィールドとして扱い、前後の基本色のフィールドの間にその混合色のフィールドが挿入されるようなフレームを形成すれば、本来のフィールドに割り当てられる画素値を低減させ、色割れを目立たなくすることができる。尚、フレーム形成によりそれに対応して画素強度を設定する処理を行うことでより色割れ低減効果が高まる。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、前記解析手段による解析結果に基づいて、基本色の数を変更設定するようにすることもできる。更に、前記基本色設定手段は、赤、青、緑の三原色の基本色に加え、前記解析手段による解析結果に基づいて、表示される画像に応じて変化する前記基本色以外の他の基本色を設定することもできる。そして、このような構成によれば、第４の基本色として、フレーム内の色分布に応じて第４基本色を調整することができ、色割れ防止に有効である。例えば、全体的に黄色がかったフレームについては、第４の基本色として黄色がかった白色をフレーム内の画素分布に応じて動的に設定すれば、第４基本色成分へより多くの色成分を割り振ることができるため、色割れ低減効果が高まる。
【００２１】
更に、前記解析手段は、前記フレームにおいて表示される色数を解析し、前記基本色設定手段は、解析された色数が所定の範囲内であると判断された場合に、前記フレームにおいて表示される全ての色、またはその一部の色を基本色として設定することを特徴とすることもできる。このような構成によれば、少ない色数で表現された画像を表示する場合、画像中の数色或いは全ての色を基本色として設定することで、色割れを低減させることができる。
【００２２】
また、本発明として、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像表示装置の周囲の明るさ又は色を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された明るさ又は色に基づいて基本色の明るさ又は色を設定する基本色設定手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供することもできる。
【００２３】
このような構成によれば、周囲の明るさに応じて、基本色を設定することができるので、画面が視認し易く、色割れも低減できる。例えば、液晶ディスプレイの面順次方式による画像表示の際、暗い場所ではバックライトが明るすぎると色割れが酷くなるため、周囲の光の状況によってバックライトの明るさを調整する必要がある。上記の構成を有する画像表示装置であれば、様々な周囲の状況に応じて適宜基本色の明るさを設定することができるため、色割れを低減させることができる。尚、実施の形態６において、測定手段は受光センサにより構成され、受光センサは、例えばフォトダイオード等を用いてもよい。更に、分光分布特性の異なる数個の受光素子からなる受光センサを備えれば、周囲光の赤、青、緑成分を検知し、それぞれの強度に比例させて赤、青、緑毎にバックライトの明るさを独立に調整・制御できるようになるため、色割れに大きな効果を奏する。
【００２４】
また、本発明によれば、表示用画像信号に基づいて、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号から輝度成分と色成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された色成分を画像上で空間的に平滑化する平滑化手段と、前記平滑化手段により平滑化された色成分に対して前記輝度成分を合成し、前記表示用画像信号とする合成手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供することもできる。
【００２５】
このような構成によれば、通常、人の視覚特性は色成分より輝度成分に対して敏感であることから、輝度成分をそのままにし色成分のみをぼかすことで、色割れが起きる条件下であっても、画像の解像度を落とさずに各基本色画像が滑らかに変化するよう調整できるため、色割れを和らげることが可能となる。
【００２６】
また、本発明によれば、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定手段とを備え、前記複数の画素は、それぞれが異なるフィルタを有する複数のサブ画素により構成されていることを特徴とする画像表示装置を提供することもでき、また、この場合に、前記複数のサブ画素は、短波長をカットするフィルタを有する第１サブ画素と、長波長をカットするフィルタを有する第２サブ画素とを含んで構成されることができる。
【００２７】
このような構成によれば、カラーフィルタ型と面順次型の両者の特長を有する画像表示装置を得ることができ、消費電力、空間解像度、色割れ等に優れた画像表示装置を得ることができる。例えば、実施の形態８における画像表示装置では、各サブ画素のカラーフィルタは、短波長カットフィルタ及び長波長カットフィルタを備えるようにしたため、通常用いられるカラーフィルタより消費電力が無駄になりにくい。又、サブ画素が２つであるため通常のカラーフィルタ方式による画像表示装置よりも解像度が高い。更に又、２つのサブ画素及び２つのフィールドにより画素表色するため、４つの色を表現することが可能となり、色割れの目立つ色成分を第４の色成分（実施の形態では黄色成分）に割り振ることが可能となるため、色割れを低減させることができる。従って、空間的にも時間的にもそれほど解像度を落さずに色割れを抑えたカラー動画像を表示することが可能となる。
【００２８】
又、前記基本色設定手段は、緑と赤の発光体を同時点灯させることにより得られる黄色の基本色と、青と赤の発光体を同時点灯させることにより得られるマジェンダの基本色とを設定することを特徴とすることもできる。このように黄色及びマジェンダを基本色とすることによって、中間波長を透過させるフィルタが不要となり、装置の構成が容易となる。
【００２９】
更に、本発明に係る画像表示装置は、前記フレームが２つのフィールドを有する場合に、前記基本色設定手段は、前記フレーム形成手段により形成される時間的に連続する少なくとも２つのフレームにおいて、先に表示されるフレームを形成する２つのフィールドのうち後に表示されるフィールドの基本色と、後に表示されるフレームを形成する２つのフィールドのうち先に表示されるフィールドの基本色とが同一となるよう基本色を設定することを特徴とすることもできる。例えば、切り替えるフィールドの数が２の画像表示装置において、フィールド順を交互に変更しながらフレームを表示することができ、追尾型の色割れを低減することが可能となる。
【００３０】
更に又、本発明に係る画像表示装置は、前記フィールドを表示するためのフィールド周波数を変更するフィールド周波数変更手段を備えたことを特徴とすることもできる。例えば色割れ対策のため基本色を変更するとフリッカーが発生することがあるが、このような構成であればフリッカーを抑えることが可能となる。
【００３１】
更に又、本発明に係る画像表示装置は、前後のフレームの時間的に連続する同じ基本色の２つのフィールドを合成するフィールド合成手段を備えたことを特徴とすることもできる。このような構成によれば、上記フィールド周波数の変更を容易に行うことができる。
【００３２】
更に又、本発明に係る画像表示装置は、前記サブ画素間で、空間的に隣接する同じ色のサブ画素を用いて１つのサブ画素を構成する画素構成手段を備えたことを特徴とすることもできる。このような構成により、色割れを削減しつつフィールドの時間周波数およびサブ画素の空間周波数と同じ細かさをもつコンテンツを無駄なく表現することができる。
【００３３】
又、本発明は、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示方法において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析ステップと、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は本実施の形態における面順次方式を用いてカラー画像を表示する画像表示装置の構成図を示したものである。面順次方式では、フレームを構成するフィールドの基本色はＲＧＢ三原色とされるが、本実施の形態では、フィールドの基本色をＲＧＢに固定せず、表示される画像に応じて適宜設定されるものとする。図示される画像表示装置１は、時分割発光することでフィールドに色を着けるバックライト６と、液晶パネル７と、入力された画像信号を解析して基本色を設定する入力信号解析部２と、入力信号解析部２により設定された基本色に基づいてバックライト６を点灯駆動するバックライト駆動部４と、入力信号解析部２により設定された基本色に基づいて液晶パネル７の画素強度を制御する画素強度制御部５とから構成される。
【００３５】
入力信号解析部２は、入力された画像信号から各フレームの画素データを取得して、該画素データを解析する画素データ解析部２１と、画素データ解析部２１の解析結果に基づいて基本色を設定する基本色設定部２２とから構成され、更に基本色設定部２２は、設定された基本色に基づいて液晶パネル７の画素強度を設定する画素強度設定部２３を備える。画素強度設定部２３にて設定された画素強度は画素強度制御部５における液晶パネル７に対する制御に用いられる。
【００３６】
バックライト６には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等のＲＧＢ三原色に対応する発光源が埋め込まれており、面全体が同一色で発色し、更にＲＧＢ三原色の混ざり具合いを任意に変更することができる。
又、液晶パネル７は、液晶セルの透過率によって画素強度を制御することが可能なモノクロ液晶パネルを用いるものとする。
【００３７】
一例として、自然風景等を撮影した動画像を表示する場合の画像表示装置１の動作を説明する。通常、自然風景を撮影した動画像には赤色成分はあまり含まれない。そのような状況下で色割れにより赤成分が発生すると、動画像を観察する者に対し大きな違和感を与えることとなる。従って、色割れにより赤成分が目立たないようにする必要がある。
【００３８】
図２は、ＣＩＥ（国際照明委員会）が定めたｘｙ色度図及び該色度図上に示されたあるフレームの画素の分布である。色度図は、二次元の平面で色を表現したものであり、図に示される三角形の頂点が通常用いられるバックライト６の色、すなわちＲＧＢの三原色を表す。又、図中のＷはＲＧＢ全てを加法混色して得られる白色を示す。
【００３９】
しかしながら、図示されるように自然風景等の画像においては赤色成分があまり含まれないことから、ＲＧＢの代わりにＲの彩度を低下させたＲ’ＧＢを三角形の頂点とした場合でも、全ての画素を網羅することができる。従って、通常の面順次方式で用いられるＲＧＢ三原色ではなく、Ｒ’ＧＢを基本色として各フィールドを表色しても、ＲＧＢを基本色とした場合と同じカラー画像を表現することが可能となる。このようにＲの彩度を低下させた色を基本色とすることにより、色割れした際に発生する色がＲではなくＲ’となるので、結果として通常の面順次方式に比して色割れが目立たなくなる。
【００４０】
以下、具体的にＲ成分を調整するための処理手法を説明する。尚、説明を簡単にするため、液晶セルの透過率とバックライト６の３種類の発光源の明るさはそれぞれ０〜２５５の範囲で制御可能なものであるとする。又、バックライト６全体の色は（ｒ，ｇ，ｂ）形式で表現することとする。（ｒ，ｇ，ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）のときにバックライト６で表現可能な最も明るい白となる。従って、各ＲＧＢ三原色は、Ｒ＝（２５５，０，０）、Ｇ＝（０，２５５，０）、Ｂ＝（０，０，２５５）で表される。図３（ａ）に、液晶パネル７におけるある画素ｉにおける液晶セルの透過率（ｒi、ｇi、ｂi）と、バックライト６で表現される通常の基本色Ｒ、Ｇ、Ｂを示す。
【００４１】
まず通常のＲＧＢ三原色で表現された画像信号Ｉ（ｒ，ｇ，ｂ）が入力されると、画素データ解析部２１は入力画像信号から各画素のデータを取得し、図２に示されるような色度図上で各画素８の分布を求め、基本色設定部２２は該分布に基づきＲの彩度を低下させるための演算を行う。
【００４２】
まず、基本色設定部２２は、Ｒの彩度をどの程度低下させるかを算出する。ここでは、各画素８についてＲとＧの比率及びＲとＢの比率を求め、その最小値ｔを導出する。以下に導出のための式を示す。
ｔ＝ｍｉｎ（ｇi／ｒi，  ｂi／ｒi）i=0,1,2,....N
基本色設定部２２は導出された最小値ｔにより、Ｒを調整してＲ’を得る。
Ｒ’＝（２５５，２５５ｔ、２５５ｔ）
本実施の形態では、Ｇ及びＢの値は変化させない。
【００４３】
こうして導出されたＲ’ＧＢが基本色として設定されると、バックライト駆動部４はこの設定結果に従ってバックライト６を点灯させ、該基本色のフィールドからなるフレームを形成する。バックライト６は、形成されたフレームに対応して、Ｒ’ＧＢにて時分割発光するよう動作する。
【００４４】
一方、本実施の形態では基本色Ｒの彩度を低下させたことにより、Ｇ成分、Ｂ成分が赤フィールド呈示時に表示されることとなるため、液晶パネル７の各画素における透過率を変更する必要がある。従って、画素強度設定部２３は基本色の変更に応じて、各画素における液晶の透過率を変更し設定する。
液晶の透過率（ｒ’i，ｇ’i，ｂ’i）は以下の式により導出される。
ｒ’i＝ｒi
ｇ’i＝ｇi−ｔｒi
ｂ’i＝ｂi−ｔｒi
【００４５】
画素強度設定部２３は上記変更された透過率により画素強度信号Ｉ’（ｒ’i，ｇ’i，ｂ’i）を形成し、画素強度制御部５に送信する。液晶パネル７は、画素強度制御部５の制御により動作し、バックライト６の時分割発光と同期しつつ画素強度を変更する。
【００４６】
こうして変更されたバックライト６の発光色（基本色）と、液晶パネル７の透過率の対応を示したものが図３（ｂ）である。図３（ａ）に示される通常の面順次方式では、バックライトをＲ＝（２５５，０，０）、Ｇ＝（０，２５５，０）、Ｂ＝（０，０，２５５）とし、液晶の透過率を（ｒi，ｇi，ｂi）としているが、それに対し上述した手法では、図３（ｂ）に示されるようにバックライトをＲ’＝（２５５，２５５ｔ，２５５ｔ）、Ｇ’＝（０，２５５，０）、Ｂ’＝（０，０，２５５）とし、液晶の透過率は（ｒ’i，ｇ’i，ｂ’i）＝（ｒi，ｇi−ｔｒi，ｂi−ｔｒi）と設定する。
【００４７】
尚、実数値ｔとしては、フレーム内の全画素にわたるｇi／ｒi、ｂi／ｒiの最小値を用いるが、これは、透過率（ｒ’，ｇ’，ｂ’）が負の値にならないという条件下でのｔの最大値であり、最もＲ’の彩度を低下させることができる。
【００４８】
このように基本色Ｒを変更することにより、通常の面順次方式と同じ明るさでカラー画像を表現することができる。更に、この画像を見る際に、観察者が目を動かしてしまったとしても、緑、青フィールドで表現すべき緑成分、青成分をある程度赤フィールド呈示時に表示させることで、発生する赤色の彩度を抑えるようにしたため、通常方式と比べて赤色成分は目立たず、色割れを低減させることができる。
【００４９】
尚、本実施の形態において、色度図を用いてフレームの各画素の分布を解析したが、色度図を用いずにフレームを解析する手段があれば、該手段を用いてもよく、その手段は特に限定されない。また、基本色の彩度を低下させる手法として各画素のＲとＧ、ＲとＢの比率を求め、該比率を用いて基本色を変更するようにしたが、このような手法を用いずに透過率が負の値にならないよう基本色を変更する手段があれば、該手段を用いてもよく、特に限定されない。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１では、３つの基本色のうちＲの彩度のみを低下させる手法について説明したが、ＲＧＢ全ての色について変更するようにしてもよい。実施の形態２では、ＲＧＢの全ての色について設定変更する場合について説明する。
【００５１】
本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１と同様であるため説明を省略する。又、本実施の形態においても、基本色の数は３で固定する。更に実施の形態１と同様、色度図を利用し、画像内の各画素８を色度図上に分布させ、画像の色度図上での分布点を取り囲む三角形において、できるだけ頂点の彩度が低くなるよう三角形の頂点を選択し、該頂点を色度としてもつ色を基本色とする。色度図としては、ＣＩＥのｘｙ色度図やｕ’ｖ’色度図など、線形色空間の任意の直線が色度図内で直線として表現される色度図ならば利用可能である。図４にｘｙ色度図と入力された画像の各画素の色度の分布の一例を示す。図において、画素値の分布は三角形Ｒ’Ｇ’Ｂ’内に限られているので、フィールドの基本色としてはＲＧＢではなくＲ’Ｇ’Ｂ’で十分であり、Ｒ’Ｇ’Ｂ’が基本色となるよう設定する。
【００５２】
以下、具体的にＲＧＢ成分全てを調整し基本色として設定するための処理手法を説明する。
実施の形態１と同様に、まず通常のＲＧＢ三原色で表現された画像信号Ｉ（ｒ，ｇ，ｂ）が入力されると、画素データ解析部２１は入力画像信号から各画素のデータを取得して、図４に示されるような色度図上で各画素８の分布を求め、基本色設定部２２は該分布に基づいてＲＧＢの彩度を低下させるための演算を行う。
【００５３】
まず、基本色設定部２２は、ＲＧＢの彩度をどの程度低下させるかを算出する。ここでは、全ての画素８についての基本色の比率、ｒi／（ｇi＋ｂi）、ｇi（ｂi＋ｒi）、ｂi／（ｒi＋ｇi）を求め、各々の最小値（ｔr，ｔg，ｔb）を算出する。導出のための式を図５（ｂ）に示す。更に、導出された最小値（ｔr，ｔg，ｔb）により、ＲＧＢを調整してＲ’Ｇ’Ｂ’を得る。
Ｒ’＝（２５５，２５５ｔg，２５５ｔb）
Ｇ’＝（２５５ｔr，２５５，２５５ｔb）
Ｂ’＝（２５５ｔr，２５５ｔg，２５５）
【００５４】
こうして導出されたＲ’Ｇ’Ｂ’が基本色として設定されると、実施の形態１と同様にバックライト駆動部４はバックライト６をＲ’Ｇ’Ｂ’にて時分割発光させる。
【００５５】
一方、画素強度設定部２３は該設定された基本色の変更に応じて、各画素における液晶の透過率を変更し設定する。
液晶の透過率（ｒi’，ｇi’，ｂi’）は図５（ｃ）の式により導出される。画素強度設定部２３は、このように変更された透過率により画素強度信号Ｉ’（ｒi’，ｇi’，ｂi’）を形成し、画素強度制御部５に送信する。液晶パネル７は、画素強度制御部５の制御に従い、バックライト６の時分割発光と同期しつつ画素強度を変更する。
【００５６】
こうして変更されたバックライト６の発光色（基本色）と、液晶パネル７の透過率の対応を示したものが図５（ａ）である。尚、実数値ｔrとしては、フレーム内の全画素にわたるｒi／（ｇi＋ｂi）の最小値を用いる。同様に、ｔgとしてはｇi／（ｂi＋ｒi）の最小値を、ｔbとしてはｂi／（ｒi＋ｇi）の最小値を用いる。これらはｒ’，ｇ’，ｂ’が負にならないという条件下でのｔr，ｔg，ｔbの最大値であり、最も基本色の彩度を下げる値となる。このように、表示画像に必要十分な色再現域に限定することにより、基本色を低彩度化することができ、色割れを低減させることができる。
【００５７】
実施の形態３．
本実施の形態においては、基本色として通常の面順次方式で用いられるＲＧＢ三原色の他に、任意の色の第４基本色Ｋを付け加える画像表示装置について説明する。尚、第４基本色は時々刻々と表示される表示画像によってダイナミックに変更することが可能である。
【００５８】
第４基本色Ｋとしては、白色に近い色を用いる。これにより、彩度の低い画素に関しては白色成分が第４フィールドに割り振られるためＲ，Ｇ，Ｂフィールドの明るさは低減され、色割れが目立ちにくくなる。更に、フレーム内の色分布に応じて第４基本色を調整すればより効果的である。例えば、全体的に黄色がかったフレームについては第４基本色として白色を用いるより、黄色がかった白色をフレーム内の画素分布に応じて動的に設定する方が、第４基本色成分により多くの色成分を割り振ることができるため、より効果的である。本実施の形態では、このように表示画像に応じて動的に第４基本色を設定する手法を説明する。
【００５９】
本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１と同様とする。又、本実施の形態では、画素データ解析部２１による解析結果に基づいて基本色設定部２２と画素強度設定部２３が協働して演算することで基本色及び画素強度が設定される。
まず、画素データ解析部２１で、図６に示されるようなＲＧＢ線形色空間を用いて入力画像信号から取得した画素データにより各画素のベクトルを求める。図６においては、第４基本色を表すベクトルをＫとし、その方向ベクトルを（ｕr，ｕg，ｕb）（ただし、ｕr＞０，ｕg＞０，ｕb＞０；大きさ＝１）、ベクトルＫの大きさをｋmaxとする。尚、Ｋは例えば白色等の、基本となる予め定められた任意の色であり、該任意の色を調整することにより最適な第４基本色が求められる。
【００６０】
画素データ解析部２１は、ある画素Ｐｉを通り方向ベクトルｕに平行な直線が、ＲＧ平面、ＧＢ平面、ＢＲ平面においてＰｉから最も近くで交わる点Ｐｉ’を求める。そして、原点から点Ｐｉ’までのベクトルと点Ｐｉ’から点Ｐｉまでのベクトルの和により原点から点Ｐｉまでのベクトルを導出する。
【００６１】
すなわち、以下の３式、
ｒi−ｋ×ｕr＝０
ｇi−ｋ×ｕg＝０
ｂi−ｋ×ｕb＝０
のいずれかを満たすｋの最小値をｋｉとすると、Ｐｉのベクトルは
Ｐｉ＝Ｐｉ’＋ｋｉ×ｕ
と表すことができる。
【００６２】
次に、基本色設定部２２及び画素強度設定部２３により、画素Ｐi＝（ｒi，ｇi，ｂi）の色に関して、第４基本色成分へ最も多く割振るための演算が行われる。尚、ｋmaxを超えて第４基本色成分へ割り振ることはできないので、
ｋｉ＝ｍｉｎ（ｒ／ｕr，ｇ／ｕg，ｂ／ｕb，ｋmax）
とする。そして、画素データは画素強度設定部２３により
（ｒ’，ｇ’，ｂ’；ｋ’）
＝（ｒ−ｋｉ×ｕr，ｇ−ｋｉ×ｕg，ｂ−ｋｉ×ｕb；２５５×ｋｉ／ｋmax）
と変換する。これにより、ＲＧＢＫ画像がそれぞれ求められる。
【００６３】
更に、対応するバックライト６の色（フィールドの基本色）は、基本色設定部２２により、
Ｒ＝（２５５，０，０）
Ｇ＝（０，２５５，０）
Ｂ＝（０，０，２５５）
Ｋ＝（ｕr×ｋmax，ｕg×ｋmax，ｕb×ｋmax）
とされる。
【００６４】
そして、得られたＫ画像の画素値の総和Ｓ（Ｋ）を評価関数として、これを最大化するようなＫを求めることにより最適な第４基本色を決定する。具体的には、Ｋベクトルとして考えられるいくつかの候補ベクトルを予め挙げておき、該複数の候補ベクトルのそれぞれについて上記計算式に従いＫ画像を求め、その画素値の総和が最大となるベクトルをＫベクトルとして決定する。候補ベクトルとしては、ＲＧＢ値がそれぞれ０から２５５で表される色のうち、ＲＧＢ値のどれかが２５５となる色をすべて用いるようにしてもよい。
【００６５】
以上第４基本色の導出手法を説明したが、これをリアルタイムに処理せず、予め動画像中の各フレームの第４基本色を算出しておいてもよい。第７図は、算出結果を格納したテーブルの一例である。画像表示において、該テーブルを参照し、対応のデータを読み出して制御することで、画像表示中の装置の負荷を軽減することができる。
【００６６】
実施の形態４．
図形等の単純な画像を表示する場合、通常の画像に比して少ない色数で表示が可能となる場合が多い。そうした画像中の数色、或いは全ての色を基本色として設定することで、色割れを低減することができる。本実施の形態では、この時フリッカーが発生しない範囲で、画像の色数に合わせて動的に基本色数を変えるものとする。
【００６７】
本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１と同様であるため説明を省略する。以下、一例として、入力画像が時系列でＡ→Ｂ→Ｃと変化する場合を説明する。図８は、そうした変化に応じて設定される液晶パネル７の開閉状態と、バックライト６の状態を示した図である。
【００６８】
実施の形態１と同様に、まず通常のＲＧＢ三原色で表現された画像信号Ｉ（ｒ，ｇ，ｂ）が入力されると、画素データ解析部２１で入力画像信号から各画素のデータを取得し、各画素データから表示色数を求め、該表示色数が所定の数以下であれば、基本色設定部２２はそれぞれの表示色を基本色として設定する。
【００６９】
例えば、入力画像Ａを表示する場合、図８（ａ）に示されるように黒背景の他には水色領域と紫領域しかないため、バックライト６の色（基本色）はその水色と紫の二色とすればよい。又、そうした基本色設定部２２の設定に応じて画素強度設定部２３は各画素強度を設定し、液晶パネル７は該設定に従って、バックライト６が水色になっているときは水色領域のみを開放し（Ｓ８１０）、バックライト６が紫になっているときは紫領域のみを開放する（Ｓ８１１）ように動作する。
【００７０】
入力画像がＡからＢに変わる時は、図８（ｂ）に示されるように水色領域及び紫領域に加え（Ｓ８２０、Ｓ８２１）、白色領域が新たに追加されるため、白色バックライトフェーズを新たに追加する（Ｓ８２３）。更に、入力画像がＢからＣに変わるときは、図８（ｃ）に示されるように水色、紫、白領域に加え（Ｓ８３０、Ｓ８３１、Ｓ８３２）、赤領域が新たに追加されるため、赤色バックライトフェーズを追加する（Ｓ８３３）。このように領域毎に該領域の表示色を基本色としたフィールドを設けることで、領域の位置が多少ずれても色割れが発生しなくなる。
【００７１】
尚、基本色設定部２２において色数を変化させた場合には、全体的な見掛けの明るさも変化するため、色数に応じてバックライト色および明るさを正規化する必要がある。
【００７２】
更に又、表示する画像の色数が多い場合には、全ての色数を基本色としてしまうとフリッカーが発生してしまうので、例えば６０Ｈｚ以下の低周波成分が生じないように制約を設けておき、全ての表示色の中のいくつかを基本色として設定するようにする。このように制御すれば、色割れをかなりの程度低減することが可能となる。
【００７３】
実施の形態５．
通常の面順次方式の液晶カラーディスプレイにおいては、フィールド全体の液晶セルを同時に制御することができず、上から下へと走査しながら順に液晶セルを書き換えていく。そのため、単に液晶セルの書き換えに同期させてバックライトを切り替えると前後の基本色が混合してしまうこととなる。こうしたフィールド間の色混合を避けるための手法の１つとして、バックライトを切り替えるフェーズにおいて、一面が黒色の画像を書き込む手法が用いられている。
【００７４】
具体的には、図９（ａ）に示されるようにＲ（９０１）とＧ（９０３）の間に黒色の画像（９０２）を表示させ、Ｇ（９０３）とＢ（９０５）の間に黒色の画像（９０４）を表示させ、Ｂ（９０５）とＲ（９０１と同一）の間に黒色画像（９０６）を表示させるようにする。黒色画像は、液晶の透過率を下げることにより表示される。
【００７５】
この黒画像表示時に液晶セルの透過率を上げておくと、前後の基本色の混合色が表示されてしまうこととなる。しかしながら、どのような混合色が表示されるかを理論的に把握して、それをうまく活用すれば、本来のフィールドに割り当てられる画素値を低減させ、色割れを目立たなくすることができる。本実施の形態では、このような手法を用いて色割れを防ぐことができる画像表示装置について説明する。
【００７６】
本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１と同様であるため説明を省略する。本実施の形態では基本色設定部２２において、一面が黒色の画像の代わりに表示させる画像の色を算出し、それに合わせて画素強度設定部２３にて画素強度を修正する。
【００７７】
図１０に、ある画素に関して、その画素値が表示されている最中にバックライト６が切り替えられる場合の「実質的基本色」の概念の模式図を示す。ある画素値の表示中（すなわち画素値の有効期間の途中）に、基本色が基本色１から基本色２に切り替えられるとき、画素値の有効化から基本色の切替までの時間（ｔ）と、基本色の切替から画素値の無効化までの時間（ｓ）とで、基本色１と基本色２を重み付け平均した値を「実質的基本色」として用いることができる。
【００７８】
この実質的基本色を、３次元線形色空間内のベクトルを用いて記述すると、
実質的基本色＝（ｓ×基本色１＋ｔ×基本色２）／（ｓ＋ｔ）
となる。尚、本来は、それぞれの基本色についてアナログ的に変化するバックライトの明るさとアナログ的に変化する液晶の透過率の積を時間積分した値で重みとするべきであるが、ここでは説明を簡単にするため、バックライトの切り替えと液晶の透過率の変更は瞬間的に達成できるものとする。
【００７９】
本実施の形態では、上述した黒画像の代りに、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、徐々に混合割合の変る混合色の「実質的フィールド」を表示させる。図９（ｂ）及び（ｃ）において、Ｒ（９１１）とＧ（９１３）の間には、ＲとＧについて徐々に混合割合の変る混合色（９１２）が表示され、Ｇ（９１３）とＢ（９１５）の間には、ＧとＢについて徐々に混合割合の変る混合色（９１４）が表示され、Ｂ（９１５）とＲ（９１１と同一）の間には、ＢとＲについて徐々に混合割合の変る混合色（９１６）が表示される。
【００８０】
図９（ｃ）に示されるように実質的フィールドの中央部分の色が、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マジェンダ（Ｍ）となることから、実質的フィールドを黄色フィールド（Ｙ）、シアンフィールド（Ｃ）、マジェンダフィールド（Ｍ）と表すこととする。
【００８１】
次に、本実施の形態における画像表示装置にて一般の画像を表示する手法を図１１を用いて具体的に示す。まず、画素データ解析部２１によりフレーム内のある画素について、通常の面順次方式におけるＲＧＢフィールドの強度が図１１（ａ）のような画素データが取得されたとする。基本色設定部２２では、各フィールドの混合色を表示するために、以下のように基本色の調整・設定を行う。
【００８２】
実質的フィールドの設定としては、図１１（ｂ）のように、Ｒ、Ｇ、Ｂフィールドの値を減じて、Ｙ、Ｃ、Ｍフィールドの値を増加させればよいが、この時、Ｙ、Ｃ、Ｍフィールドの増加分を等しくとると、それぞれの増加分と等量にＲ，Ｇ，Ｂを減少させることとなる。しかしながら、グラフ中の高い位置にある点では色割れが発生すると考えられるので、最大点（Ｇ：ｍａｘ）を下げることが色割れの抑制につながる。
【００８３】
図１１（ｃ）に示すように、Ｇの値をｍａｘ／２まで下げたところが最適であり、それ以上Ｇの値を下げると、逆に実質的フィールドの方が色の強度が強くなってしまう。
【００８４】
一方、図１１（ｄ）に示すように、最大点（Ｇ）をｍａｘ／２まで下げることができない場合は、減少分はｍｉｎ（元データのＲＧＢの最小値：ここではＢ）となる。従ってこの場合は、図１１（ｅ）のような割り振り方になる。
【００８５】
以上をまとめると、ある画素について、実質的フィールドには、
ｗ＝ｍｉｎ｛ｍａｘ（ｒ，ｇ，ｂ）／２，ｍｉｎ（ｒ，ｇ，ｂ）｝
を満たすｗを設定し、他の３つの基本色をｒ’，ｇ’，ｂ’として
ｒ’＝ｒ−ｗ
ｇ’＝ｇ−ｗ
ｂ’＝ｂ−ｗ
と設定することにより、高速かつ効率的に色割れを低減することが可能となる。
【００８６】
また、高速性が要求されない場合に、上述した処理に加えて画素位置に依存した処理を行うことにより、更に色割れを抑制することができる。本処理を行うことにより、実質的フィールドにおいては、画素位置に応じて色が異なることとなる。
【００８７】
具体的には、その画素がいずれに位置するかに応じて、画素値の有効化から基本色の切替までの時間（ｔ）と、基本色の切替から画素値の無効化までの時間（ｓ）の比（ｔ：ｓ）が分かるため、その比率を用いて、Ｃ、Ｙ、Ｍフィールドのうちの一つのフィールドのみ強度を独立に変えるようにする。すなわち、上記処理において、図１１（ｅ）のようにｗとしてｍｉｎ（ｒ，ｇ，ｂ）を設定した場合には、図１１（ｆ）に示すように、ある実質的フィールド（この場合はＹフィールド）のみに新たに画素値を割り振るようにする。
【００８８】
このＧの減少分をΔＧとすると、Ｙの増加分ΔＹは、
ΔＹ＝｛ｓ／（ｔ＋ｓ）｝ΔＧ
となり、Ｒの減少分ΔＲは、
ΔＲ＝｛（ｔ＋ｓ）／ｔ｝ΔＹ＝（ｓ／ｔ）ΔＧ
となる。このとき図１１（ｇ）に示されるようにＲが０となるまでＧを減らすか、そうでなければＹの強度がＧの強度と等しくなるまでＧを減らすことにより、色割れをさらに抑制することができる。
【００８９】
尚、本実施の形態において、特に、３枚の「実質的フィールド」に同じ値を有する画像を書き込めば、それぞれの色が打ち消し合い、「実質的白画像」として機能させることができる。例えば、白い物体を表示するならば、通常方式では、２５５，０，２５５，０，２５５，０と液晶セルを開閉するところが、本方式では、１２８，１２８，１２８，１２８，１２８，１２８と液晶セルを半開状態で保つこととなる。これにより、瞬動型の色割れが発生したときに生じる色が暗い色となるため、色の目立ち具合いを軽減することができる。
【００９０】
実施の形態６．
カラーフィルタ方式の液晶ディスプレイではバックライトが明るすぎて困ることはあまりないが、面順次方式では、暗い場所においてバックライトが明るすぎると色割れが酷くなる。すなわち、面順次方式では快適に画像を受容できる明るさの範囲は限られている。この範囲は周囲の光の状況によって変化するので、フォトダイオード等により周囲光の状態を検知して、その状態によってバックライトの明るさを自動的に調整することが有用である。本実施の形態では、受光センサにより周囲の明るさ・色を検出し、それに応じて基本色を調節することにより色割れを低減させる手法を説明する。
【００９１】
図１２は、本実施の形態における画像表示装置の構成図である。図示される画像表示装置１ａは、時分割発光することでフィールドに色を着けるバックライト６ａと、液晶パネル７ａと、入力された画像信号により液晶パネル７ａの画素強度を制御する画素強度制御部５ａと、周囲の光の状況を検出するフォトダイオード等の受光センサ１０と、受光センサ１０の検出結果によりフィールドの基本色を調整・設定する基本色設定部２２ａと、基本色設定部２２ａにより設定された基本色に基づいてバックライト６ａを点灯駆動するバックライト駆動部４ａとから構成される。
【００９２】
例えば、受光センサ１０により周囲が明るいとされた場合には、基本色設定部２２ａは基本色を明るく設定する。又、周囲が暗いとされた場合には、基本色を暗く設定する。本実施の形態においては、画像信号は特に調整せず、目に見える明るさを変化させるのみで色割れを低減させる。
【００９３】
本実施の形態における画像表示装置は、例えば自動車等に備えられるカーナビゲーションシステムにおける画像表示装置に適用されれば有用である。昼と夜ではモードを切り替えることにより明るさを調整すればよいが、トンネル等突然暗い場所に移動した場合には、そうしたモード切替機構では対応がとれない。従って、本手法にように周囲の明るさを検出する機構を設ければ、様々な状況に対応できる。
【００９４】
また、上記受光センサ１０に分光分布特性の異なる数個の受光素子を備え、周囲光の色を検知すれば、基本色毎に個別に明るさを調節することも可能である。例えば、周囲光の赤、青、緑成分を検知し、それぞれの強度に比例させて赤、青、緑毎にバックライトの明るさを独立に調整・制御するようにする。これにより、よりきめ細やかな調整が可能となり、色割れ対策に非常に有効となる。
【００９５】
実施の形態７．
本実施の形態では、人の目の空間周波数特性では輝度軸の方が色度軸よりも高解像度側をよく通過させることを利用して、画像をぼけさせずに、且つ色割れを軽減することができる画像表示装置について説明する。
【００９６】
図１３は、本実施の形態における画像表示装置の構成図である。図示される画像表示装置１ｂは、入力されたＲＧＢ画像信号を輝度成分画像と色度成分画像に変換する入力信号変換部１１と、入力信号変換部１１により変換された色度成分画像を空間的にぼかす色成分平滑化部１２と、色成分平滑化部１２により平滑化された色成分画像と輝度成分画像を合成してＲＧＢ信号の画像（表示用画像）に戻す合成部１３と、合成された画像における画素強度を制御する画素強度制御部５ｂと、画素強度制御部５ｂの制御により液晶の開閉動作を行う液晶パネル７ｂと、予め設定された基本色ＲＧＢにて時分割発光するバックライト６ｂと、バックライト６ｂを点灯駆動するバックライト駆動部４ｂとから構成される。
【００９７】
一例としてフレーム内で赤と緑の面が隣接している画像を考える。
まず、通常のＲＧＢ三原色で表現された画像信号Ｉ（ｒ，ｇ，ｂ）が入力されると、入力信号変換部１１で、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の３枚の画像からなる通常のカラー画像を輝度成分画像と２枚の色成分画像に変換する。画像の変換は、既存のソフトウエアによる画像処理によって容易に行うことが出来る。
【００９８】
次に、色成分平滑化部１２で、各色成分画像を空間的にぼかす（平滑化する）。比較のため、図１４（ａ）に、従来の画像表示手法を用いた場合における色度成分を示した図を示す。従来の手法では、色度成分をぼかす処理は行われない。一方、本手法を用いた場合には、図１５（ａ）に示されるように、色成分平滑化部１２が赤フィールド及び緑フィールドを空間的にぼかす処理を行う。尚、輝度プロファイルは変化させず元の状態を維持する。
【００９９】
色成分平滑化部１２による平滑化処理の後は、合成部１３が上記変換された画像を逆変換し、元のＲＧＢ画像信号となるよう合成する。その後の処理は通常の画像表示と同様に、画像信号に基づいて画素強度制御部５ｂが液晶パネル７ｂの液晶の開閉を制御する。一方、バックライト６ｂは、バックライト駆動部４ｂによりＲＧＢにて時分割発光する。
【０１００】
従来の面順次方式では、通常、色割れが起きない場合には、図１４（ａ）のように赤フィールドと緑フィールドが正しい位置にあるため、赤と緑の面が正しく隣接して知覚される。しかしながら、色割れが起きると、図１４（ｂ）のように赤フィールドと緑フィールドの位置関係がずれるため、赤領域と緑領域の間にハッキリとしたエッジを有する黒い線が知覚されてしまう。
【０１０１】
一方、本手法では、図１５（ａ）のように色度成分を空間的にぼかすため、赤領域と緑領域が接する付近では、色割れ発生時でも図１５（ｂ）のように赤フィールド部分と緑フィールド部分が滑らかに重なりあう。しかしながら、上述した人の視覚特性から、空間的なぼかしは知覚されず、単に赤領域と緑領域が接しているものと知覚される。
【０１０２】
従って、知覚する画像としては解像度が落ちていないにもかかわらず、各基本色画像が滑らかに変化するようになるため、色割れが起きる条件下であっても、ある程度までは黒いシャープな線が出現することを防ぐことができる。
【０１０３】
実施の形態８．
本実施の形態では、カラーフィルタ方式と面順次方式を併用する方式を用いて画像を表示する手法を用いることにより色割れを抑える手法を説明する。カラーフィルタ方式は空間的にのみ加法混色し、面順次方式は時間的にのみ加法混色する方式であるが、本方式はこれを組合わせて、２フィールド（時間的）×２サブ画素（空間的）を用いて４色表示することができるようにする。
【０１０４】
図１６は本実施の形態における画像表示装置の構成図を示したものである。画像表示装置１ｃは、時分割発光してフィールドに色を着けるバックライト６ｃと、液晶パネル７ｃと、入力された画像信号を解析して基本色を設定する入力信号解析部２ｃと、入力信号解析部２ｃにより設定された基本色に基づいてバックライト６ｃを点灯駆動するバックライト駆動部４ｃと、入力信号解析部２ｃの設定に基づいて液晶パネル７ｃの画素強度を制御する画素強度制御部５ｃとから構成される。
【０１０５】
入力信号解析部２ｃは、入力された画像信号から各フレームの画素データを取得して該画素データを解析する画素データ解析部２１ｃと、画素データ解析部２１ｃの解析結果に基づいて基本色を設定する基本色設定部２２ｃとから構成される。又、基本色設定部２２ｃには、設定された基本色に従って、液晶パネル７ｃの各画素における画素強度を設定する画素強度設定部２３ｃが備えられている。液晶パネル７ｃは、画素強度制御部５ｃにより、画素強度設定部２３による画素強度の設定に従って制御され、各画素８ｃにおける液晶セルの透過率を調整するよう動作する。
【０１０６】
本実施の形態では、バックライト６ｃは、ＲＧＢ三原色のそれぞれを独立に制御することが可能なものを用いる。又、ＲＧＢの切替ではなく、ＧとＲを同時点灯して「黄色点灯」、ＢとＲを同時点灯して「マジェンダ点灯」とし、二つの状態が切り替えられる。
【０１０７】
更に、画素８ｃは、図１７に示されるように２つのサブ画素８１及び８２とから構成され、２つのサブ画素にはそれぞれ異なるカラーフィルタが用いられる。これは通常のカラーフィルタ方式で用いられているフィルタではなく、分光透過特性を有するフィルタであり、それぞれ、短波長カットカラーフィルタ、長波長カットカラーフィルタと呼ぶこととする。
【０１０８】
図１８は、このようなバックライト６ｃの発光と、それに対応して画素を表色するための２つのカラーフィルタの特性を示した図である。図１８（ａ）は、ＧとＲで（黄色で）バックライト６ｃを点灯させた場合の可視光の波長及びバックライト６ｃの強度を示し、短波長カットフィルタは図１８（ｂ）に示されるように、図１８（ａ）における可視光の波長Ｒ及びＧを透過させる特性を持つ。
【０１０９】
又、図１８（ｃ）は、ＢとＲで（マジェンダで）バックライト６ｃを点灯させた場合の可視光の波長及びバックライト６ｃの強度を示し、短波長カットフィルタは、図１８（ｄ）に示されるように図１８（ｃ）における可視光のうちＢのみを透過させる特性を持つ。
【０１１０】
図１９の表に示されるように、バックライト６ｃが「黄色点灯」の場合には、短波長カットフィルタを有するサブ画素８１は黄色に見え、長波長カットフィルタを有するサブ画素８２は緑に見える。一方、「マジェンダ点灯」の場合には、短波長カットフィルタを有するサブ画素８１は赤色に見え、長波長カットフィルタを有するサブ画素８２は青色に見える。
【０１１１】
これにより、基本色としてＲＧＢ三原色と共に、黄色も利用可能となる。ここで、色割れにおいて特に目立ちやすい組合わせは、赤と緑が足し合さって低彩度色を表現する場合であるため、本実施の形態では、赤と緑のうち小さい方の値を黄色画素へ振り替えることにより、赤、緑の色割れを抑えるようにする。
【０１１２】
具体的にはまず、通常のＲＧＢ三原色で表現された画像信号Ｉ（ｒ，ｇ，ｂ）が入力されると、画素データ解析部２１にて入力画像信号から各画素のデータを取得し、次に、基本色設定部２２は次の式に従って、ｒ，ｇ，ｂ信号をｒ’，ｇ’，ｂ，ｙ信号に変換する。
ｙ＝ｍｉｎ（ｒ，ｇ）
ｒ’＝ｒ−ｙ
ｇ’＝ｇ−ｙ
ｂ＝ｂ
【０１１３】
このように変換された色が基本色として設定され、バックライト駆動部４ｃによりバックライト６ｃが該設定された基本色で時分割発光する。又、画素強度設定部２３ｃは、該設定された基本色に基づいて画素強度を設定して画素強度信号Ｉ’（ｒi’，ｇi’，ｂi’）を形成し、画素強度制御部５ｃに送信する。液晶パネル７ｃは画素強度制御部５ｃの制御により動作し、バックライト６ｃの時分割発光と同期しつつ画素強度を変更する。このような構成により、色割れを抑えつつ通常のカラー画像表示と同様のカラー画像が表示可能となる。
【０１１４】
尚、本実施の形態における画像表示装置は、消費電力、空間解像度、色割れ等の特徴に関して、カラーフィルタ型と面順次型の中間的な特徴を有するものとなる。例えば、本実施例で用いるカラーフィルタは、ＲＧＢ三原色成分の一つのみをカットするため、通常用いられるカラーフィルタより消費電力を無駄にしにくい。又、通常のカラーフィルタ方式による画像表示装置よりも解像度が高く、更に、上述したようにＲＧの成分を黄色成分に割り振ることが可能となるため、色割れを低減させることができる。従って、空間的にも時間的にもそれほど解像度を落さずに色割れを抑えたカラー動画像を表示することが可能となる。
【０１１５】
実施の形態９．
本実施の形態では、実施の形態８にて示されたような、切り替えるフィールドの数が２の画像表示装置において、フィールド順を交互に変更しながらフレームを表示することにより追尾型の色割れを低減する手法について説明する。
【０１１６】
本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１６と同様とする。一例として、フィールドは基本色Ａのフィールドと基本色Ｂのフィールドの２つであるとする。又、ＡとＢを混色した場合には、Ｃという色が表現されるものとする。本実施の形態では、Ｃにより表色された物体を表示する場合の処理内容について説明する。
【０１１７】
図２０（ａ）には、フィールド順を固定した場合の、人の視線による追尾の様子を位置と時刻のグラフ上に表現したものである。更に、網膜への投影像もグラフ中に示している。図に示されるように、物体の先端部分では色Ａが生じ、最後尾部分では色Ｂが生じてしまう。
【０１１８】
それに対して、本実施の形態では、図２０（ｂ）に示されるように、フィールド順をフレーム毎に交代させ、時間的に連続する２つのフレームにおいて、先に表示されるフレームを形成する２つのフィールドのうち後に表示されるフィールドの基本色と、後に表示されるフレームを形成する２つのフィールドのうち先に表示されるフィールドの基本色とが同一となるよう設定する。このため、物体の先端部分でも最後尾部分でもちょうど色Ａと色Ｂが打ち消し合うため、全体的に色Ｃとして知覚される。
【０１１９】
このフィールド交換設定は、基本色設定部２２ｃにより行われ、バックライト駆動部４ｃは該設定に従ってバックライト６ｃが時分割発光するよう制御する。又、画素強度設定部２３ｃは、交換され設定されたフィールドに応じて画素強度を設定し、画素強度信号Ｉ’（ｒi’，ｇi’，ｂi’）を形成して、画素強度制御部５ｃに送信する。液晶パネル７ｃは、画素強度制御部５ｃの制御により動作し、バックライト６ｃの時分割発光と同期しつつ画素強度を変更する。
【０１２０】
尚、従来の面順次カラー画像表示方式でもＲＧＢ、ＢＲＧ、ＧＢＲとフレーム毎にフィールド順を順に変えることにより追尾型の色割れを低減する手法が用いられている。しかしながら、通常の６０Ｈｚの映像コンテンツをそのまま表示すると２０Ｈｚ〜６０Ｈｚの低周波成分が生じ、フリッカーとして知覚されてしまう。逆に３フレームが６０Ｈｚに収まるように高速化するためには、フィールド周波数を５４０Ｈｚに上げなければならないため現実的ではない。一方、本方式ではフィールド数が２つであるため、図２１（ａ）に示されるように、もともと１２０Ｈｚのコンテンツにおいて、図２１（ｂ）に示されるようにフィールドを並べ替え、図２１（ｃ）に示されるように、フィールド周波数を２４０Ｈｚにて駆動させることができる。従って、本手法は実際の装置に十分適用できる。
【０１２１】
更に又、本実施の形態では、実施の形態８のカラーフィルタ方式と面順次方式を併用する方式の画像表示装置に対して色割れを低減させる手法を説明したが、例えばカラーフィルタを用いず、面順次方式のみを用いて２つのフィールドのみによりカラー画像が表示されるような画像表示装置に対して本実施の形態で説明した手法を適用してもよく、特に限定されない。
【０１２２】
実施の形態１０．
実施の形態９における手法を更に工夫すれば、１２０Ｈｚのコンテンツを１２０Ｈｚのフィールド周波数で表示することが可能となる。本実施の形態では、そうした手法を説明する。尚、本実施の形態における画像表示装置の構成図は図１６と同様とする。
【０１２３】
図２２（ａ）に示されるように、もともと１２０Ｈｚのコンテンツにおいて、図２２（ｂ）に示されるようにフィールドを並べ替える。ここまでの処理は実施の形態１０と同様である。本実施の形態では、次に、図２２（ｃ）に示されるように、前後のフレームの同じ色のフィールド同士を空間的に平均化する。従って、図２２（ｄ）に示されるようにフィールド周波数を１２０Ｈｚで駆動させ表示させることができる。このような設定は基本色設定部２２ｃにより行われる。又、該設定に基づいてバックライト駆動部４ｃは、バックライト６ｃを点灯駆動する。
【０１２４】
図２３は、そうした処理を行った場合の人の視線による追尾の様子を位置と時刻のグラフ上に表現したものである。図に示されるように、フィールド順を交代し、更に時間解像度を１／２として表示させた本実施の形態でも、実施の形態９と同じく追尾型の色割れを抑制することが可能である。
【０１２５】
実施の形態１１．
本実施の形態では、実施の形態９及び実施の形態１０における手法を併用した別の画像表示装置を説明する。図２４は、画像の表示状態を空間軸及び時間軸の双方で表現したものである。図２４（ａ）は実施の形態９の方式による表示状態を示しており、時間軸上ではＡＢＡＢの順にフィールドが表示され、空間軸上ではサブ画素Ｘ、サブ画素Ｙが並んで表示される。点線はそのようなフィールド及びサブ画素から構成された各画素８ｃを示している。図２４（ｂ）では、このような画素が時間的及び空間的に並んでいる様子を示している。
【０１２６】
基本色設定部２２ｃは、実施の形態１０のように時間的に同じ色の２つのフィールドが隣接するようフィールド順を交代する。又、本実施の形態の画像表示装置では、画素８ｃの配置において、隣接する２つのサブ画素が同じサブ画素となるよう構成される。
【０１２７】
図２４（ｃ）は、以上の処理を行った場合の表示状態を、空間軸及び時間軸の双方で表現したものである。図に示されるように、隣接する同じサブ画素を時間的及び空間的に平均化できる。このように平均化された画像の表示状態が図２４（ｄ）である。このような構成により、フィールドの時間周波数およびサブ画素の空間周波数と同じ細かさを有するコンテンツを無駄なく表現することができる。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、表示デバイスやその駆動方式に関しては、特定の種類に限られない。液晶表示装置に限らず、あらゆる種類の面順次カラー画像表示装置に適用可能である。
【０１２９】
（付記１）複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記２）付記１に記載の画像表示装置において、発光色の異なる複数の発光体と、これら発光体を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記基本色設定手段による設定に基づき、前記発光色の異なる複数の発光体のそれぞれをフィールド毎に駆動制御することで、複数の異なる基本色のフィールドからなるフレームを構成することを特徴とする画像表示装置。
（付記３）付記１又は付記２に記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段による基本色の設定結果に基づいて、前記複数の画素における画素強度を設定する画素強度設定手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
（付記４）付記１乃至付記３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、前記解析手段により画像信号に基づいて作成される色度図において、各画素の分布を取り囲む三角形の頂点の彩度が低くなるように前記三角形の頂点を選択し、該頂点位置に基づいて三つの基本色を設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記５）付記１乃至付記３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、第１のフィールドで表される第１の基本色と第２のフィールドで表される第２の基本色との混合色を第３の基本色とし、前記第３の基本色からなる第３のフィールドを前記第１のフィールドと第２のフィールドの間に設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記６）付記１乃至付記３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、前記解析手段による解析結果に基づいて、基本色の数を変更設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記７）付記６に記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、赤、青、緑の三原色の基本色に加え、前記解析手段による解析結果に基づいて、表示される画像に応じて変化する前記基本色以外の他の基本色を設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記８）付記６に記載の画像表示装置において、前記解析手段は、前記フレームにおいて表示される色数を解析し、前記基本色設定手段は、解析された色数が所定の範囲内であると判断された場合に、前記フレームにおいて表示される全ての色、またはその一部の色を基本色として設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記９）複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像表示装置の周囲の明るさ又は色を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された明るさ又は色に基づいて基本色の明るさ又は色を設定する基本色設定手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記１０）表示用画像信号に基づいて、複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号から輝度成分と色成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された色成分を画像上で空間的に平滑化する平滑化手段と、前記平滑化手段により平滑化された色成分に対して前記輝度成分を合成し、前記表示用画像信号とする合成手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記１１）複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示装置において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定手段とを備え、前記複数の画素は、それぞれが異なるフィルタを有する複数のサブ画素により構成されていることを特徴とする画像表示装置。
（付記１２）付記１１に記載の画像表示装置において、前記複数のサブ画素は、短波長をカットするフィルタを有する第１サブ画素と、長波長をカットするフィルタを有する第２サブ画素とを含んで構成されることを特徴とする画像表示装置。
（付記１３）付記１１又は付記１２に記載の画像表示装置において、前記基本色設定手段は、緑と赤の発光体を同時点灯させることにより得られる黄色の基本色と、青と赤の発光体を同時点灯させることにより得られるマジェンダの基本色とを設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記１４）付記１１乃至付記１３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記フレームが２つのフィールドを有する場合に、前記基本色設定手段は、時間的に連続する少なくとも２つのフレームにおいて、先に表示されるフレームを構成する２つのフィールドのうち後に表示されるフィールドの基本色と、後に表示されるフレームを構成する２つのフィールドのうち先に表示されるフィールドの基本色とが同一となるよう基本色を設定することを特徴とする画像表示装置。
（付記１５）付記１４に記載の画像表示装置において、前記フィールドを表示するためのフィールド周波数を変更するフィールド周波数変更手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記１６）付記１４又は付記１５に記載の画像表示装置において、前後のフレームの時間的に連続する同じ基本色の２つのフィールドを合成するフィールド合成手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記１７）付記１１乃至付記１６のいずれかに記載の画像表示装置において、前記サブ画素間で、空間的に隣接する同じ色のサブ画素を用いて１つのサブ画素を構成する画素構成手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
（付記１８）複数の異なる基本色からなるフィールドを時間的に切り換えてフレームを構成することで、複数の画素を表色するようにした画像表示方法において、画像信号に基づいて画素データを解析する解析ステップと、前記解析手段の解析結果に基づいて、色割れを低減するように前記基本色を設定する基本色設定ステップとを備えたことを特徴とする画像表示方法。
【０１３０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明は、色割れによって生じる色を画素の本来の色にできるだけ近づける、或いは色割れによって生じる色の強度をできるだけ小さくする、或いは色割れによって鋭敏なエッジが出現することを抑制する、或いはフィールド数を２つにしてフィールド順を変えても低周波成分が発生しないようような構造を有する装置・手法を用いることにより、或いはそれらを組み合わせることによって得られる装置・手法を用いることにより、面順次カラー画像表示装置の色割れを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１乃至実施の形態５における面順次方式を用いてカラー画像を表示する画像表示装置の構成図である
【図２】ＣＩＥ（国際照明委員会）が定めたｘｙ色度図及び該色度図上に示されたあるフレームの画素の分布である。
【図３】図３（ａ）は、ある画素ｉにおける液晶セルの透過率と、該透過率に対応してバックライトで表現される通常の基本色Ｒ、Ｇ、Ｂを示した図である。図３（ｂ）は、実施の形態１において変更されたの基本色と、それに対応する液晶セルの透過率を示した図である。
【図４】ｘｙ色度図と入力された画像の各画素の色度の分布の一例を示す。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態２において変更された基本色と、液晶セルの透過率の対応を示したものであり、図５（ｂ）は、基本色変更のために導出された係数であり、図５（ｃ）は、各画素における液晶セルの透過率を導出するための式である。
【図６】ＲＧＢ線形色空間において第４基本色を表すベクトル（Ｋ）と、ある画素の色を表すベクトル（Ｐｉ）を示している。
【図７】実施の形態３において予め動画像中の各フレームの第４基本色を算出しておいた場合の、算出結果を格納したテーブルの一例である。
【図８】実施の形態４において、入力画像が時系列でＡ→Ｂ→Ｃと変化する場合の、液晶パネルの開閉状態と、バックライトの状態を示した図である。
【図９】図９（ｂ）従来技術において黒色画像を挿入した場合のフィールドの基本色の変化の状態であり、図９（ｂ）は、実施の形態５において黒色画像の代りに、徐々に混合割合の変る混合色の「実質的フィールド」を表示させた場合の基本色の変化の状態を示した図であり、図９（ｃ）は、新たに挿入された実質的フィールドの基本色を示した図である。
【図１０】ある画素に関して、その画素値が表示されている最中にバックライトが切り替えられる場合の「実質的基本色」の概念の模式図である。
【図１１】実施の形態５における基本色設定のアルゴリズムを示した図である。
【図１２】実施の形態６における画像表示装置の構成図である。
【図１３】実施の形態７における画像表示装置の構成図である。
【図１４】従来の画像表示手法を用いた場合における色度成分と、色割れが発生した場合の各フィールドの位置関係を示した図である。
【図１５】実施の形態７における、平滑化された色度成分と、色割れが発生した場合の各フィールドの位置関係を示した図である。
【図１６】実施の形態８における画像表示装置の構成図である。
【図１７】異なる分光透過特性を有するフィルタを持つ２つのサブ画素により構成された画素を示した図である。
【図１８】実施の形態８におけるバックライトの発光と、それに対応して画素を表色するための２つのカラーフィルタの特性を示した図である。
【図１９】バックライトとカラーフィルタの組み合わせにより表現される色を示した表である。
【図２０】図２０（ａ）は、フィールド順を固定した場合の、人の視線による追尾の様子を位置と時刻のグラフ上に表現した図である。図２０（ｂ）は、実施の形態９においてフィールド順をフレーム毎に交代させた場合の、人の視線による追尾の様子を位置と時刻のグラフ上に表現した図である。
【図２１】実施の形態９において時間的にフィールド並べ替えた場合のフィールド表示における駆動周波数の一例を示した図である。
【図２２】実施の形態１０において時間的にフィールドを並べ替え且つ平均化した場合の、フィールド表示における駆動周波数の一例を示した図である。
【図２３】実施の形態１０において、人の視線による追尾の様子を位置と時刻のグラフ上に表現したものである。
【図２４】実施の形態１１における画像の表示状態を空間軸及び時間軸の双方で表現したものである。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  画像表示装置、
２、２ｃ  入力信号解析部、
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  バックライト駆動部、
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  画素強度制御部、
６、６ａ、６ｂ、６ｃ  バックライト、
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  液晶パネル、
８、８ａ、８ｂ、８ｃ  画素、
１０  受光センサ、
１１  入力信号変換部、
１２  色成分平滑化部、
１３  合成部、
２１、２１ｃ  画素データ解析部
２２、２２ｃ  基本色設定部
２３、２３ｃ  画素強度設定部、
８１、８２  サブ画素。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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