JP2004085607A

JP2004085607A - 画像表示装置及び画像表示方法、並びに画像表示プログラム

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Publication number: JP2004085607A
Application number: JP2002242479A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kurumisawa; 胡桃澤　孝; Masanori Ishida; 石田　正紀; Kiyoaki Murai; 村井　清昭
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-18
Also published as: TW200419527A; US20040080516A1; KR100517153B1; CN1489127A; KR20040018183A; CN1287350C; US7277103B2

Abstract

【課題】表示装置内の回路の複雑化や消費電力の増大などを伴わずに、簡易な方法で違和感の無い高解像度画像データを作成することが可能な、画像データの解像度変換手法を提供する。
【解決手段】複数の階調数を有する画像データは、階調数に対応した階調制御パルスに応じて表示部内の各画素の表示状態を制御し、画像表示する。例えば、６４階調の表示を行う場合には、６４個の階調制御パルスを使用して階調レベルを規定し、６４の階調レベルで表示部内の画素を発光させることができる。また、解像度変換手段は、元画像データの画素数をｎ倍し、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する。疑似高解像度画像データを表示する際には、中間調制御部において階調制御パルス数が１／ｎに変更される。低解像度の画像データを解像度変換して違和感なく表示することができ、階調パルス数の減少分だけ表示部における消費電力を減少させることができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの解像度変換手法に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年では、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末装置に搭載する表示装置の大画面サイズ化、高解像度化が進んでおり、従来より画素数の多い高解像度の画像データをより大きな画面上に表示することが可能となっている。
【０００３】
しかし、そのような大画面表示又は高解像度表示（以下、単純に「高解像度表示」と呼ぶ。）に対応する高解像度画像データはそのデータ量も多い。このため、高解像度画像データを常に送受信していたのでは、通信費が必要以上に高価になってしまうという欠点がある。また、携帯端末装置に各種のコンテンツを提供するサービス提供者側も、既存の画面サイズに対応する画像データに加えて、高解像度画像データを用意し、高解像度の表示装置を有する利用者に対しては高解像度画像データを提供する必要がある。このため、サービス提供者側もいくつもの画像データを用意し、保存しなければならず、開発費や設備コストが増大するという欠点がある。
【０００４】
このような点から、既存の携帯端末装置の画面サイズに対応する画像データと、高解像度画像データとを使い分ける方法が考えられている。即ち、通常の画面サイズの画像データの使用で十分な種類のコンテンツ提供サービスの場合には既存の画面サイズに対応する画像データ（以下、便宜上「低解像度画面データ」と呼ぶ。）を送受信し、高解像度画像を表示することが要求されるコンテンツ提供サービスの場合には高解像度画像データを送受信する。
【０００５】
高解像度に対応した携帯端末装置は、高解像度画像データを受信した場合にはそれをそのまま表示する。一方、低解像度画像データを受信した場合には、携帯端末装置内部で解像度変換処理を施し、違和感の無い高解像度画像データを作成して表示するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような解像度変換処理は、一般的には単純な画素サイズの拡大により行われている。例えば、ある画素数の画像データを縦及び横方向に２倍に拡大する場合、１つの画素データを縦及び横方向に単純に２倍に拡大する。つまり、１つの画素を、同一の画素が縦及び横方向に並んだ２×２画素の集合に変換する。これにより、縦及び横方向に画素数が２倍となり、低解像度画像データから高解像度画像データを作成することができる。
【０００７】
しかし、上記のような解像度変換方法では、１つの画素が単純に拡大されるため、画像サイズを大きくすることはできても画像自体は粗く観察される。特に、画像中の斜め線成分を有する領域では、斜め線上にジャギーが顕著に現れてしまうという問題がある。また、画素数を増加させる処理の手法によっては、表示装置内の信号処理が複雑化したり、消費電力が増大するなどの問題も発生しうる。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、表示装置内の回路の複雑化や消費電力の増大などを伴わずに、簡易な方法で違和感の無い高解像度画像データを作成することが可能な、画像データの解像度変換手法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点では、画像表示装置において、画像データを表示する表示部と、画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調制御部と、元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換手段と、前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更するように前記中間調制御部を制御する階調制御手段と、を備える。
【００１０】
上記の画像表示装置は、例えば携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末装置として構成することができ、例えば外部から送信された画像データなどを処理して表示する。複数の階調数を有する画像データは、階調数に対応した階調制御パルスに応じて表示部内の各画素の表示状態を制御することにより表示される。例えば、６４階調の表示を行う場合には、６４個の階調制御パルスを使用して階調レベルを規定することにより、６４通りの階調レベルで表示部内の画素を発光させることができる。
【００１１】
また、解像度変換手段は、元画像データの画素数をｎ倍し、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する。疑似高解像度画像データを表示する際には、中間調制御部において階調制御パルス数が１／ｎに変更される。即ち、疑似高解像度画像データでは、階調数を１／ｎにしているので、中間調表示に使用される階調制御パルス数は、階調数に応じて１／ｎにすることができる。
【００１２】
このように、上記の画像表示装置によれば、まず、元画像データから画素数を増加させた疑似高解像度画像データを生成することにより、高解像度画像の表示能力を有する画像表示装置上で、それより低解像度の画像データを違和感なく表示することができる。また、階調パルス数の減少分だけ表示部における消費電力を減少させることができる。
【００１３】
上記の画像表示装置の一態様では、前記解像度変換手段は、１つの画素を、特定の階調レベルの画素をそれぞれ１〜ｎ個含む合計ｎ個の画素パターンのいずれかに変換することができる。
【００１４】
この態様によれば、解像度変換後の複数の画素中に含まれる特定階調レベルの画素の数に応じて、人間が視覚的に観察する明るさのレベルは異なってくるので、特定の階調レベルの画素を特定の画素パターンに配置することで擬似的に複数の階調レベルを表示することが可能となる。その結果、表示部側で設定すべき階調数を減少させることができる。
【００１５】
その場合の好適な一実施例では、前記解像度変換手段は、１つの画素を縦方向及び横方向にそれぞれ２倍して縦横それぞれ２画素からなる合計４画素の４種類の画素パターンに変換し、前記４種類の画素パターンは、特定の階調レベルの画素を１つのみ含む第１の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を２つ含む第２の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を３つ含む第３の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を４つ含む第４の画素パターンとを含むことができる。
【００１６】
上記の画像表示装置の他の一態様では、前記中間調表示制御手段は、画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスを生成するパルス生成部と、表示すべき階調レベルに対応する数の前記階調制御パルスに対応する期間だけ前記画素に駆動電圧を印加する駆動部と、を備える。この態様によれば、疑似高解像度画像データの表示時には、パルス生成部が生成する階調制御パルス数を減らすことにより消費電力が低減される。
【００１７】
上記の画像表示装置の他の一態様では、表示領域あたりの画素数ａ及び階調数ｂを有する低解像度画像データ、並びに、表示領域あたりの画素数（ａ×ｎ）及び階調数ｂを有する高解像度画像データを受信する受信部を備え、前記階調制御手段は、前記疑似高解像度画像データを表示する際には前記階調制御パルス数をｂ／ｎに設定するように前記中間調制御部を制御し、前記高解像度画像データを表示する際には前記階調制御パルス数をｂに設定するように前記中間調制御部を制御することができる。
【００１８】
この態様によれば、外部装置などから供給された画像データが、高解像度画像データである場合には、中間調制御部が表示可能な全階調数を使用して高画質の画像を表示することができる。一方、低解像度画像データを供給された場合には、それを解像度変換して疑似高解像度画像データを生成して、違和感のない画像表示を行う。その際、階調制御手段は、高解像度画像データの表示するときには中間調制御部の階調数をフル階調であるｂに設定し、疑似高解像度画像データを表示するときには階調数をｂ／ｎに減らして消費電力を低減しつつ違和感のない画像を表示することができる。
【００１９】
本発明の他の観点では、画像データを表示する表示部を備える画像表示装置において実行される画像表示方法は、元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換工程と、表示すべき画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調表示工程と、を有し、前記中間調表示工程は、前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更するように前記中間調制御部を制御する。
【００２０】
上記の画像表示方法によれば、画像表示装置を利用して、元画像データから画素数を増加させた疑似高解像度画像データを生成することにより、高解像度画像の表示能力を有する画像表示装置上で、それより低解像度の画像データを違和感なく表示することができる。また、階調パルス数の減少分だけ表示部における消費電力を減少させることができる。
【００２１】
また本発明の他の観点では、画像データを表示する表示部を備える画像表示装置において実行される画像表示プログラムは、元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換ステップと、表示すべき画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調表示ステップと、を有し、前記中間調表示ステップは、前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更する。
【００２２】
上記の画像表示プログラムによれば、画像表示装置を利用して、元画像データから画素数を増加させた疑似高解像度画像データを生成することにより、高解像度画像の表示能力を有する画像表示装置上で、それより低解像度の画像データを違和感なく表示することができる。また、階調パルス数の減少分だけ表示部における消費電力を減少させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２４】
［携帯端末装置の構成］
（全体構成）
図１に、本発明の実施形態にかかる解像度変換手法を適用した携帯端末装置の概略構成を示す。図１において、携帯端末装置２１０は、例えば携帯電話やＰＤＡなどの端末装置である。携帯端末装置２１０は、表示装置２１２と、送受信部２１４と、ＣＰＵ２１６と、入力部２１８と、プログラムＲＯＭ２２０と、ＲＡＭ２２４とを備える。
【００２５】
表示装置２１２は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）などの軽量、薄型の表示装置とすることができ、表示エリア内に画像データを表示する。表示装置２１２は、例えば横方向と縦方向の画素数が２４０×３２０ドットなどの高解像度表示が可能なものである。
【００２６】
送受信部２１４は、外部から画像データを受信する。画像データの受信は、例えば利用者が携帯端末装置２１０を操作してコンテンツ提供サービスを行うサーバ装置などに接続し、所望の画像データをダウンロードする指示を入力することにより行われる。また、他の利用者の携帯端末装置から、顔画像データなどを受信する場合にも、送受信部２１４がその画像データを受信する。送受信部２１４が受信した画像データはＲＡＭ２２４に保存することができる。
【００２７】
入力部２１８は、携帯電話であれば各種の操作ボタンなど、ＰＤＡであればタッチペンなどによる接触を検出するタブレットなどにより構成することができ、ユーザが各種の指示、選択を行う際に使用される。入力部２１８に対して入力された指示、選択などは、電気信号に変換されてＣＰＵ２１６へ送られる。
【００２８】
プログラムＲＯＭ２２０は、携帯端末装置２１０の各種機能を実行するための各種プログラムを記憶し、特に本実施形態では画像データを表示装置２１２に表示するための画像表示プログラム、低解像度画像データを高解像度画像データに変換し、表示装置２１２に表示させるための解像度変換プログラムなどを記憶している。
【００２９】
ＲＡＭ２２４は、解像度変換プログラムに従って低解像度画像データを高解像度画像データに変換する際などに作業用メモリとして使用される。また、前述のように、送受信部２１４が受信した外部からの画像データを必要に応じて保存することもできる。
【００３０】
ＣＰＵ２１６は、プログラムＲＯＭ２２０内に記憶されている各種プログラムを実行することにより、携帯端末装置２１０の各種機能を実行する。特に、本実施形態では、プログラムＲＯＭ２２０内に記憶されている解像度変換プログラムを読み出して実行することにより、低解像度画像データを高解像度画像データに変換する。また、同じくプログラムＲＯＭ２２０内に記憶されている画像表示プログラムを読み出して実行することにより、画像データ（低解像度画像データ及び高解像度画像データを含む）を表示装置２１２上に表示させる。また、ＣＰＵ２１６は、これら以外に各種のプログラムを実行することにより携帯端末装置２１０の各種機能を実現するが、それらは本発明とは直接の関連を有しないので、説明を省略する。
【００３１】
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、例えば横方向及び縦方向が１２０×１６０画素程度の既存の画面サイズに対応する画像データを低解像度画像データと呼び、横方向及び縦方向が２４０×３２０画素程度の画面サイズに対応する画像データを高解像度画像データと呼ぶ。また、低解像度データを本発明の解像度変換方法により変換して得られた２４０×３２０画素程度の画面サイズに対応する画像データを疑似高解像度画像データと呼ぶ。
【００３２】
（表示装置の詳細構成）
次に、表示装置２１２の構成について詳細に説明する。本実施形態では、表示装置２１２は、二端子素子型アクティブマトリクス又はＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる液晶パネルを利用する表示装置とする。この液晶パネルにおいては、相互に対向する２枚の基板のうち一方の基板に走査電極が形成され、他方の基板に信号電極が形成され、両基板間に液晶層が封入される。その液晶層と走査電極間、あるいは液晶層と信号電極間には、電流−電圧特性が非線形な素子が設けられる。この非線形二端子素子としては、セラミックバリスタ、アモルファスシリコンＰＮダイオードなどが使用される。
【００３３】
表示装置２１２の構成を図２に示す。図２において、表示装置２１２は、液晶パネル１０１と、走査信号駆動回路１００と、データ信号駆動回路１１０と、タイミング信号生成回路６０と、変換回路７０と、を備える。タイミング信号生成回路６０は、図示の各構成要素を駆動するための各種タイミング信号を出力する。
【００３４】
液晶パネル１０１は、行方向に延在して設けられた複数の走査電極１２と、列方向に延在して設けられた複数の信号電極１４とを備える。これら電極１２及び１４の各交差部分においては、非線形二端子素子２０と液晶層１８とが直列に接続され、これによって各交差部分に画素が形成されている。以上の構成要素により、液晶表示部１０１が構成されている。非線形二端子素子２０は、例えば図３に示すような電流−電圧特性を有している。図３においては、電圧が零電圧付近では電流はほとんど流れないが、電圧の絶対値が閾値電圧Ｖｔｈを超えると、電圧の増加とともに電流が急増する。
【００３５】
走査信号駆動回路１００は走査電極１２に対して走査電位ＶＡを印加し、データ信号駆動回路１１０は信号電極１４に対して信号電位ＶＢを印加する。電位ＶＡ及びＶＢについて、図４を参照して説明する。まず、走査電極１２には、図４（ａ）に示すような走査電位ＶＡが印加される。ライン選択期間Ｔ毎に、各走査電極１２は順次選択され、ある共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｓｅｌなる電位差、即ち電圧を持ついずれかの電位が印加される。なお、この電圧Ｖｓｅｌを選択電圧と呼ぶ。そして、選択された後には、共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｈｌｄなる電圧を持ついずれかの電位が印加される。ここで、選択時の電位がＶＧＮＤ＋ＶｓｅｌのときにはＶＧＮＤ＋Ｖｈｌｄの電位が印加され、選択時の電位がＶＧＮＤ−ＶｓｅｌのときにはＶＧＮＤ−Ｖｈｌｄの電位が印加される。なお、この電圧Ｖｈｌｄを保持電圧と呼ぶ。また、全ての走査電極が一巡して選択され終わる期間をフィールド期間といい、次のフィールド期間では、先のフィールド期間とは逆特性の選択電圧を用いて順次、走査電極を選択していく。
【００３６】
一方、信号電極１４に対しては、図４（ｂ）に示すように、共通電位ＶＧＮＤに対して±Ｖｓｅｇなる電圧を持ついずれかの電位が印加される。ここで、ある選択期間に選択された走査電極に印加する電位がＶＧＮＤ＋Ｖｓｅｌの場合に、ＶＧＮＤ−Ｖｓｉｇをオン電位Ｖｏｎ、ＶＧＮＤ＋Ｖｓｉｇをオフ電位Ｖｏｆｆとして用いる。また、ある選択期間に選択された走査電極に印加する電位がＶＧＮＤ−Ｖｓｅｌの場合に、ＶＧＮＤ＋Ｖｓｉｇをオン電位Ｖｏｎ、ＶＧＮＤ−Ｖｓｉｇをオフ電位Ｖｏｆｆとして用いる。
【００３７】
即ち、信号電位ＶＢの各ライン選択期間Ｔ内の波形は、当該信号電極１４に係る列における各画素の階調に応じて設定されるが、まず、信号電位ＶＢは、各ライン選択期間Ｔ毎にオン区間とオフ区間に分割され、オン区間においてはオン電位Ｖｏｎに、オフ区間においてはオフ電位Ｖｏｆｆに設定される。即ち、信号電位ＶＢは、階調値に応じてパルス幅変調される。そして、画素に与えるべき階調が高くなるほど（ノーマリーブラックモードでは明るくなるほど）、オン区間の占める割合が大きく設定される。
【００３８】
次に、走査電極１２及び信号電極１４の電極間電圧ＶＡＢを図４（ｃ）の実線で示す。図示のように、電極間電圧ＶＡＢの絶対値は、当該画素の選択期間において高くなることがわかる。また、液晶層１８に印加される液晶層電圧ＶＬＣは、図４（ｃ）のハッチングで示すようになる。液層層電圧ＶＬＣが変化する際には、液晶層１８が形成する容量を充放電しなければならないため、液晶層電圧ＶＬＣは電極間電圧ＶＡＢに対して過渡応答的に変化する。なお、図４（ｃ）において電圧ＶＮＬは電極間電圧ＶＡＢと液層層電圧ＶＬＣとの差、即ち非線形二端子素子２０の端子電圧である。
【００３９】
本実施形態における信号電位ＶＢの一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において、ライン選択期間Ｔはオン区間とオフ区間により構成される。また、走査電位ＶＡは図４（ａ）に示すようであるから、電極間電圧ＶＡＢ及び液層層電圧ＶＬＣは図５（ｂ）に示すようになる。
【００４０】
変換回路７０は、例えばＣＰＵ２１６から入力されたカラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに変換する。具体的には、変換回路７０は、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給されると、これをラインバッファ（図示せず）に格納し、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに変換し、データ信号駆動回路１１０に供給する。ここで、カラー画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の階調値は、「０」〜「１４」の範囲の値であり、これらが図６の表に従って、ライン選択期間Ｔ内の階調値に変換される。
【００４１】
また、変換回路７０は、データ信号駆動回路１１０に対してクロック信号ＧＣＰを供給する。クロック信号ＧＣＰの生成方法について説明する。変換回路７０においては、各ライン選択期間Ｔを「２５６」分周する基本クロック信号が生成される。次に、この基本クロック信号を８ビット（最大２５６）のカウンタでカウントし、そのカウント結果が所定値になるとクロック信号ＧＣＰの１パルスが出力される。この「所定値」が図６に示す階調値（０、１３、２６、…２５６）に対応する。なお、クロック信号ＧＣＰの１パルスが出力されるカウンタ値は液晶表示部１０１の階調特性に応じて直線性が保たれるように設定される。
【００４２】
図６において、階調値が「０」であればオン区間の幅も「０」であり、当該ライン選択期間の全区間がオフ区間となる。そして、階調値が高くなるほどオン区間の占める割合（基本クロック信号の数）が多くなる。そして、階調値１４においてはオン区間は「２５６」に設定され、当該ライン選択期間の全区間がオン区間となる。
【００４３】
次に、データ信号駆動回路１１０の構成を、図７を参照して詳細に説明する。データ信号駆動回路１１０内のシフトレジスタ１１２は「ｍ／３」ビット（ｍは信号電極１４の数）のシフトレジスタであり、画素クロックＸＳＣＬが供給される毎に、各ビットの内容を右側に隣接するビットにシフトしてゆく。なお、図８に示すように、画素クロックＸＳＣＬは、各画素のデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢが供給されるタイミングに同期して立ち下がる信号である。シフトレジスタ１１２の左端のビットにはパルス信号ＤＸが供給される。このパルス信号ＤＸは、変換回路７０からライン選択期間Ｔのデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの出力が開始されるときにおいて発生するワンショットのパルス信号である。従って、シフトレジスタ１１２の各ビットから出力される信号Ｓ１〜Ｓｍは、画素クロックＸＳＣＬの周期に等しい時間だけ順次排他的にＨレベルになる信号となる。
【００４４】
レジスタ１１４は、シフトレジスタ１１２の出力信号Ｓ１〜Ｓｍの各立ち上がりに同期して、３画素ずつデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢをラッチする。ラッチ回路１１６はラッチパルスＬＰの立ち上がりに同期してレジスタ１１４に記憶されたデータ信号を一斉にラッチする。波形変換部１８は、ラッチされたデータ信号を図５（ａ）に示すような信号電位ＶＢに変換し、ｍ本の信号電極１４に印加する。即ち、このラッチパルスＬＰの出力タイミングがライン選択期間Ｔの開始タイミングになる。
【００４５】
次に、波形変換部１１８の構成例を図９に示す。図９において、カウンタ１２４は全信号電極１４に対して共通に設けられたカウンタであり、ラッチパルスＬＰの立ち上がり時にカウント値が「０」にリセットされ、クロック信号ＧＣＰをカウントする。比較器１２６は、ラッチ回路１１６にラッチされた各画素のデータ信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢとカウンタ１２４のカウント値とを比較し、カウント値がデータ信号の値未満であればＨレベル、カウント値がデータ信号の値以上であればＬレベルの比較信号ＣＭＰを出力する。そして、スイッチ１２２は、対応する比較信号ＣＭＰがＨレベルであればオン電位Ｖｏｎを選択し、Ｌレベルであればオフ電位Ｖｏｆｆを選択し、選択した電位を信号電位ＶＢとして出力する。
【００４６】
［解像度変換処理］
次に、本発明による解像度変換処理について説明する。解像度変換処理は、低解像度画像データの画素数を増加させて、疑似高解像度画像データを作成する処理である。例えば、低解像度画像データとして横方向×縦方向が１２０×１６０画素の６４階調の画像データがあるとする。解像度変換処理では、この低解像度画像データを、縦横２倍の２４０×３２０画素で６４階調の疑似高解像度画像データに変換する。
【００４７】
この例では、低解像度画像データの１画素を、縦方向及び横方向にそれぞれ２倍に拡大して２×２画素、即ち４画素に変換する。この変換方法を図１０に模式的に示す。ある１画素を２×２画素に拡大する場合、元の画素を単純に４画素に拡大すると、拡大後の４画素は全て同じ階調レベルとなる。例えば、ある第１の階調レベル（□）の１画素を単純に４画素に拡大すると全てが第１の階調レベル（□）となるし、階調レベルが別の第２の階調レベル（■）の１画素純に４画素に拡大すると全てが第２の階調レベル（■）となる。しかし、その場合には画素サイズが粗くなるため、画像データ中の斜め線部分などにおいてはジャギーが発生する場合がある。
【００４８】
これに対し、本発明の解像度変換処理では、図１０に示すように、１つの画素を、４画素から構成されるパターンＰ１〜Ｐ４のいずれかに変換する。即ち、パターンＰ１は４画素全てが第２の階調レベルであり、パターンＰ２は１画素が第１の階調レベル、残りの３画素が第２の階調レベルであり、パターンＰ３は２画素が第１の階調レベル、残りの２画素が第２の階調レベルであり、パターンＰ４は３画素が第１の階調レベル、残りの１画素が第２の階調レベルである。
【００４９】
このように、解像度変換後の４画素を４つの異なるパターンＰ１〜Ｐ４に割り当てると、１画素のサイズは小さいので、各パターンＰ１〜Ｐ４は人間の視覚的にはそれぞれ異なる４つの階調レベルとして観察される。即ち、第１及び第２の階調レベルのみを使用することにより、擬似的に４階調を表現できることになり、前述のジャギーの影響も低減する。このようにして画素数を増加させて解像度を変換することにより得られる画像データを、通常の２４０×３２０画素の高解像度画像データと区別する意味で、「疑似高解像度画像データ」と呼ぶ。
【００５０】
この疑似高解像度画像データを表示する際には、表示装置２１２が生成する階調値を減らすことができる。上記の例では、解像度変換前の低解像度画像データは６４階調を有するが、図１０に例示する解像度変換後の疑似高解像度画像データでは、２つの階調レベルで擬似的に４階調を表現することができる。よって、表示装置２１２としては６４／４＝１６階調値を表示できれば、図１０に示す４つのパターンを使用することにより擬似的に６４階調を表示できることになる。即ち、表示装置２１２は１６階調で解像度変換後の疑似高解像度画像データを表示すればよいことになる。
【００５１】
これにより、前述の階調制御に使用されるクロック信号ＧＣＰの階調制御パルス数（ＧＣＰ数）を減少させることができる。先に説明したように、１画素の階調値は１つの選択パルス期間Ｔ内におけるクロック信号ＧＣＰのパルス数により制御される。ある画素を所定の階調値で表示するには、図６に例示するように、その階調値に対応するパルス数のクロック信号ＧＣＰ期間だけ信号電圧ＶＢをＯＮ電圧とすればよい。従って、例えばある画素を６４階調で表示する場合には、１ライン選択期間中には６４個のＧＣＰが含まれる。
【００５２】
この様子を図１１に示している。表示装置２１２により６４階調をそのまま表示する場合には、図１１におけるクロック信号ＣＧＰ１が使用される。クロック信号ＧＣＰ１は、１ライン選択期間Ｔ中に６４個のＧＣＰを含んでいる。
【００５３】
これに対し、上述の疑似高解像度画像においては、解像度変換後の４種類のパターンにより４階調を表現できるので、表示装置２１２としては１６階調の表示を行えば擬似的に１６×４＝６４階調を表現できることになる。よって、図１１に示すように、疑似高解像度画像データの場合には、表示装置２１２としては、１ライン選択期間Ｔ中に１６個のＧＣＰを含むクロック信号ＧＣＰ２を使用すればよい。この結果、表示装置２１２内で生成するＧＣＰの数を減らすことができ（この例ではＧＣＰ数を１／４にすることができる）、その分表示装置２１２内での消費電力を減少させることができるという利点がある。
【００５４】
このように、本発明の解像度変換処理により得られる疑似高解像度画像データを使用すれば、擬似的に階調数を維持したままで画素数を増加させて低解像度画像データを高解像度化することができ、かつ、その際に表示装置における消費電力を減少させることができる。従って、高解像度画像データの表示能力を有する携帯端末装置において、低解像度画像データを受信し、表示する際には、解像度変換処理を行うことにより、違和感の無い擬似的な高解像度画像を表示することが可能となる。
【００５５】
なお、上記の例では、図１０に示すように、１画素を縦横２×２の４画素に拡大して解像度変換を行ったが、本発明の適用はこれには限定されない。例えば、図１３に例示するように、１画素を縦×横が４×４の１６画素に拡大することも可能である。この場合、１６画素により構成されるパターンは１６通りとなるので、２つの階調レベルで擬似的に１６階調を表現できることになる。よって、例えば解像度変換前の低解像度画像データが６４階調である場合、図１３に例示する解像度変換を行えば、表示装置２１２は、６４／１６＝４階調を表示すれば足りることになる。この場合、前述のように４階調を表現するため１ライン選択期間Ｔ中に必要なＧＣＰ数は４個となり、さらに表示装置側の消費電力を減少させることができる。
【００５６】
この場合、１６通りのうちのパターンの決定には４×４の閾値マトリックスを使用するが、４ｎ倍の拡大の場合はこのマトリックスと同期しているため、適用する画素の画像全体におけるオフセット値を考慮する必要はなく、高速な処理が可能である。また、２ｎ倍の拡大の場合も、ラインカラムのページカラムが偶数であるか、奇数であるかの管理だけでよく、高速な処理が可能である。
【００５７】
また、上記の例では整数倍を採りあげているが、本発明の解像度変換処理はこれに限定されるものではなく、不定数倍（例えば、１．３倍など）でも原理的に適用可能である。但し、整数倍に設定する場合には浮動小数点演算が発生しないため、高速な演算が可能であるという利点がある。
【００５８】
［表示制御処理］
次に、上記の解像度変換処理を利用した表示制御処理について説明する。本発明の携帯端末装置２１０は、高解像度画像データを受信してそのまま表示することができるとともに、低解像度画像データを受信し、解像度変換処理を行って上記の疑似高解像度画像データを生成して表示することもできる。
【００５９】
高解像度画像データを受信してそのまま表示する際には、前述のように、表示装置２１２側では６４階調の表示を行う必要があり、図１１に示すクロック信号ＧＣＰ１を使用する。一方、疑似高解像度画像データを表示する場合には、前述のようにクロック信号ＧＣＰ２を使用すればよい。よって、このクロック信号の切り換えは、携帯端末装置２１０のＣＰＵ２１６が、いずれの画像データを表示するかに基づいてクロック信号ＧＣＰ１とＧＣＰ２の間の切り換えを指示すればよい。
【００６０】
この切り換えを含む表示制御処理を、図１２のフローチャートを参照して説明する。なお、図１２に示す表示制御処理は基本的に、ＣＰＵ２１６がプログラムＲＯＭ２２０内に記憶されている表示制御プログラムを実行することにより実現される。
【００６１】
まず、携帯端末装置２１０が送受信部２１４を介して外部から画像データを受信すると（ステップＳ１）、ＣＰＵ２１６はその画像データが高解像度画像データであるか、低解像度画像データであるかを判定する（ステップＳ２）。低解像度画像データである場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ＣＰＵ２１６は前述の解像度変換処理を実行し、疑似高解像度画像データを生成する（ステップＳ３）。そして、ＣＰＵ２１６は、表示装置２１２に制御信号を送り、クロック信号をＧＣＰ２に設定する（ステップＳ４）。
【００６２】
一方、受信した画像データが高解像度画像データである場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１６は表示装置２１２に制御信号を送り、クロック信号をＧＣＰ１に設定する（ステップＳ５）。
【００６３】
クロック信号の設定が終わると、ＣＰＵ２１６は画像データ（高解像度画像データ又は疑似高解像度画像データ）を表示装置２１２に供給し、表示させる（ステップＳ６）。こうして、携帯端末装置は、受信した画像データの解像度に応じて表示を行うことができる。
【００６４】
なお、高解像度画像データの表示能力を有する携帯端末装置２１０においても、高解像度画像データのデータ量は大きく通信コストがかかるため、最初から全ての画像データを高解像度画像データとして受信しない場合も考えられる。例えば、最初は低解像度画像データを受信してその内容を把握し、必要であれば高解像度画像データを受信する、又は、高解像度画像データと低解像度画像データの差分データのみを追加受信して最終的に高解像度画像データとして表示する、ということが考えられる。その場合には、ＣＰＵ２１６はまずステップＳ３〜Ｓ６により疑似高解像度画像データを表示し、その後高解像度画像データ又は差分データを受信したときにステップＳ５によりクロック信号をＧＣＰ２に切り換えて高解像度画像データを表示する。
【００６５】
［他の実施形態］
次に、表示装置２１２中の液晶パネルの駆動素子として、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を使用した場合の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態かかる液晶装置のブロック図を示している。
【００６６】
この液晶装置は、液晶パネル１０１、信号制御回路部１１２、階調電圧回路部１１４、電源回路部１１６、走査線駆動回路１２０、データ線駆動回路１２２及び対向電極駆動回路１２４から構成されている。
【００６７】
信号制御回路部１１２には、データ信号、同期信号およびクロック信号が供給される。信号制御回路部１１２は、クロック信号ＣＬＫＸ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１およびデータ信号Ｄｂをデータ線駆動回路１２２に供給する。また、信号制御回路部１１２は、クロック信号ＣＬＫＹおよび垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１を走査線駆動回路１２０に供給する。また、信号制御回路部１１２は、極性反転化信号ＦＲおよびクロック信号ＣＬＫＹを対向電極駆動回路１２４に供給する。
【００６８】
階調電圧回路部１１４は、基準となる電圧をデータ線駆動回路１２２に供給する。電源回路部１１６は、液晶装置を駆動するための各装置に電源を供給する。
【００６９】
ここで、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１は、１フィールド（１フレーム）を分割して定義される各サブフィールドを決定するための信号である。極性反転化信号ＦＲは、１サブフィールド毎に、レベル反転した信号を対向電極駆動回路１２４に供給する。クロック信号ＣＬＫＹは、水平走査期間Ｓを規定するための信号である。水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１は、クロック信号ＣＬＫＸにより、データ線駆動回路１２２に１ライン分の各ＲＧＢデータ信号Ｄｂがラッチされた後に出力される信号である。また、図示しないが、信号制御回路部１１２には、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１をカウントするカウンタを有し、このカウンタ結果に基づいて、極性反転化信号ＦＲとして供給される信号が決定される。
【００７０】
ここでサブフィールドの概念を以下に説明する。本実施形態において、例えば、図１４に示す液晶装置は８階調表示が可能であるとする。つまり、データ信号Ｄｂは各ＲＧＢ３ビットで構成されている。この液晶装置において、液晶層に印加される電圧を、例えば、電圧Ｖ０（「Ｌ」レベル）およびＶ７（「Ｈ」レベル）の２値のみとする。ノーマリーホワイトの液晶パネルの場合、１フィールドの全期間にわたって液晶層に電圧Ｖ０を印加すれば透過率は１００％となり、電圧Ｖ７を印加すると透過率は０％となる。さらに、１フィールドのうち、液晶層に電圧Ｖ０を印加する期間と、電圧Ｖ７を印加する期間との比率を制御することで、中間調に対応する電圧を液晶層に印加することが可能となる。そこで、液晶層に電圧Ｖ０を印加する期間と、電圧Ｖ７を印加する期間とを区切るために、１フィールドｆを７つの期間に分割する。この分割した期間を、サブフィールドＳｆ１〜Ｓｆ７と定義する。
【００７１】
例えば、階調データが（００１）である場合（画素の透過率１４．３％とする階調表示を行う場合）、対向電極の電圧が０Ｖであれば、選択された画素には、サブフィールドＳｆ１においては電圧Ｖ７が印加される。一方、他のサブフィールドＳｆ２〜Ｓｆ７では、電圧Ｖ０が印加される。ここで、電圧実効値は、電圧瞬時値の２乗を１周期（１フィールド）にわたって平均化した平方根で求められる。つまり、サブフィールドＳｆ１が、１フィールドｆに対して（Ｖ１／Ｖ７）^２となるように設定されれば、１フィールドｆ内で液晶層に印加される電圧実効値はＶ１となる。
【００７２】
このように、サブフィールドＳｆ１〜Ｓｆ７の期間を設定して、階調データに応じた電圧が液晶層に印加されることで、電圧Ｖ０およびＶ７の２値のみを液晶層に供給しているにもかかわらず、各透過率に対する階調表示が可能となる。
【００７３】
さて、信号制御回路部１１２では、供給されたＲＧＢ各３ビットのデータ信号を、サブフィールドＳｆ１〜Ｓｆ７毎に、２値信号Ｄｓに変換する。この２値信号Ｄｓは、データ線駆動回路１２２に供給され、データ信号電圧Ｖｄとして電圧Ｖ０またはＶ７のいずれかが液晶層に印加される。
【００７４】
図１５には、液晶層に印加される階調データ（０００）〜（１１１）の電圧波形を示す。それぞれの階調データに対応して、サブフィールドＳｆ１〜Ｓｆ７のそれぞれの期間に、電圧Ｖ７（「Ｈ」）または電圧Ｖ０（「Ｌ」）が液晶層に印加されている。例えば、階調データ（００１）の場合、サブフィールドＳｆ１〜Ｓｆ７の順に、（ＨＬＬＬＬＬＬ）が液晶層に印加されることになる。
【００７５】
以上のＴＦＴ駆動回路の例では、８階調の表示を行う方法を示したが、これと同様に階調数だけサブフィールドＳｆを設定することにより、１６階調、６４階調などの中間調表示を行うことができる。
【００７６】
よって、携帯端末装置２１０の表示装置２１２が上述のようにＴＦＴ素子をＰＷＭ（パルス変調）駆動する場合にも、本発明の解像度変換処理を同様に適用することができる。例えば、前述の高解像度画像データと疑似高解像度画像データを切り換え表示する場合には、表示装置２１２を１６階調表示及び６４階調表示の切り換え制御可能なように構成する。そして、高解像度画像データが供給される場合には、表示装置２１２はＣＰＵ２１６からの切り換え指示に応じて、６４個のサブフィールドＳｆを作成して６４階調の表示制御を行う。一方、ＣＰＵ２１６から疑似高解像度画像データが供給される場合には、表示装置２１２はＣＰＵ２１６からの切り換え指示に応じて、１６個のサブフィールドＳｆを作成して１６階調の表示制御を行う。疑似高解像度画像データでは、前述のように、複数のパターンＰ１〜Ｐ４により擬似的に４階調を表示できるので、擬似的に６４階調表示が可能となる。
【００７７】
また、液晶パネルの駆動回路としてＴＦＴを使用する場合でも、このようにＰＷＭ駆動によりパルス幅で中間調を制御するのではなく、液晶部分に印加する電圧レベル数を制御することに中間調を制御する方法もある。例えば６４階調の中間調制御を６４個の電圧レベルを画素部分に印加することにいより実現する。そのような場合であっても、疑似高解像度画像データを表示する場合には表示装置側で実現する階調数が減少するため、液晶に印加する電圧レベル数を削減できることになり、低消費電力化が可能である。但し、この場合には、中間調を規定する電圧レベル数を削減した状態に合わせて転送データ数を削減し、印加電圧を生成する電源部分には電圧レベル数の削減に対応した低消費電力モードを用意する必要がある。
【００７８】
［変形例］
上述した実施形態では、電気光学材料として、液晶（ＬＣ）を用いた電気光学素子を例に説明した。液晶としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型のほか、１８０以上のねじれ配向を有するＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＢＴＮ（Ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型、強誘電型等のメモリ性を有する双安定型、高分子分散型、ゲストホスト型等を含めて、周知なものを広く用いることができる。また、本発明は、３端子スイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）以外に、例えばＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）といった２端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型パネルに対しても適用可能である。それとともに、本発明は、スイッチング素子を用いないパッシブマトリクス型パネルに対しても適用可能である。さらに、液晶以外の電気光学材料、例えば、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、或いは、プラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた様々な電気光学素子に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の解像度変換処理を適用した携帯端末装置の概略構成を示す。
【図２】携帯端末装置の表示装置を構成する液晶パネルの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】非線形二端子素子の特性図である。
【図４】液晶パネルにおける各部の波形図である。
【図５】信号線電位ＶＢ及び電圧ＶＡＢの波形図である。
【図６】階調値とオン区間のパルス幅との関係を示す図表である。
【図７】データ信号駆動回路の回路図である。
【図８】液晶パネルの駆動時のタイミングチャートである。
【図９】波形変換部の回路例である。
【図１０】解像度変換処理における画素拡大方法の一例を示す。
【図１１】高解像度画像データ及び疑似高解像度画像データの表示時における階調制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】表示制御処理のフローチャートである。
【図１３】解像度変換処理における画素拡大方法の一例を示す。
【図１４】液晶パネルのＴＦＴ駆動回路の構成を示す。
【図１５】ＴＦＴ駆動方式による階調制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
２１０　携帯端末装置、　２１２　表示装置、　２１４　処理フォントメモリ、　２１６　ＣＰＵ、　２１８　入力部、　２２０　プログラムＲＯＭ、　２２４　ＲＡＭ

Claims

画像データを表示する表示部と、
画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調制御部と、
元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換手段と、
前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更するように前記中間調制御部を制御する階調制御手段と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
前記解像度変換手段は、１つの画素を、特定の階調レベルの画素をそれぞれ１〜ｎ個含む合計ｎ個の画素パターンのいずれかに変換することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記解像度変換手段は、１つの画素を縦方向及び横方向にそれぞれ２倍して縦横それぞれ２画素からなる合計４画素の４種類の画素パターンに変換し、前記４種類の画素パターンは、特定の階調レベルの画素を１つのみ含む第１の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を２つ含む第２の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を３つ含む第３の画素パターンと、前記特定の階調レベルの画素を４つ含む第４の画素パターンとを含むことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
前記中間調制御部は、画像データの数に対応した数の階調制御パルスを生成するパルス生成部と、表示すべき階調レベルに対応する数の前記階調制御パルスに対応する期間だけ前記画素に駆動電圧を印加する駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
表示領域あたりの画素数ａ及び階調数ｂを有する低解像度画像データ、並びに、表示領域あたりの画素数（ａ×ｎ）及び階調数ｂを有する高解像度画像データを受信する受信部を備え、
前記階調制御手段は、前記疑似高解像度画像データを表示する際には前記階調制御パルス数をｂ／ｎに設定するように前記中間調制御部を制御し、前記高解像度画像データを表示する際には前記階調制御パルス数をｂに設定するように前記中間調制御部を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
画像データを表示する表示部を備える画像表示装置において実行される画像表示方法であって、
元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換工程と、
表示すべき画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調表示工程と、を有し、
前記中間調表示工程は、前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更することを特徴とする画像表示方法。
画像データを表示する表示部を備える画像表示装置において実行される画像表示プログラムであって、
元画像データの画素数をｎ倍するとともに、階調数を１／ｎにした疑似高解像度画像データを生成する解像度変換ステップと、
表示すべき画像データの階調数に対応した数の階調制御パルスにより、前記表示部内の各画素の表示状態を制御して中間調表示を行う中間調表示ステップと、を有し、
前記中間調表示ステップは、前記疑似高解像度画像データを表示する際には、前記階調制御パルス数を１／ｎに変更することを特徴とする画像表示プログラム。