JP2006276120A - 電気光学装置、表示制御装置、表示制御方法及び表示制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のサブピクセルを利用して、単一色を多階調表示する。
【解決手段】電気光学装置は１画素が複数のサブピクセルから構成されており、複数のサブピクセルに対して単一色の表示を行う。外部から入力される単一色の入力画像信号に基づいて、複数のサブピクセルに対する出力階調値が決定され、１画素を構成する複数のサブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて出力階調値を決定する。その際、複数のサブピクセルのうち少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、出力階調値の刻み幅が一定値ではないように決定される。これにより、少なくとも当該１つのサブピクセルの出力階調値は、他のサブピクセルの出力階調値とは異なる階調値の刻み幅を有するので、それら複数のサブピクセルの階調組み合わせにより、１画素全体として表示できる階調数を増加させ、多階調表示を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のサブピクセルからなる画像表示装置において、モノクロ画像又はカラー画像中の特定の原色を多階調で表示する手法に関する。

１画素が複数のサブピクセルから構成される画像表示装置において、サブピクセルをブルーベースの同一色で構成することにより、モノクロ画像の表示階調数を増やす手法が提案されている（特許文献１参照）。

また、特許文献２には、複数のサブピクセルの最高出力レベルを変えて、２つのセルの表示階調の一段あたりの出力レベルが互いに異なるように構成することにより、表示階調数を増やす手法が開示されている。

特開平１１−３５２９５４号公報 特開平１１−３１１９７１号公報

しかし、特許文献２のように、１つのサブピクセルの最大階調を別のサブピクセルの一段あたりの出力レベルと合わせる方法によれば、各サブピクセルにおける階調刻み幅差が大きいため、サブピクセル間の階調差が大きすぎてしまい、階調刻みの粗い方の精度を階調刻みの細かい方の階調精度に対して十分に得ることができなかった。また、サブピクセル間の輝度差が大きすぎるので、隣接するサブピクセル間で画像が分かれて見えやすくなり（この現象を「疑似エッジ」と呼ぶ。）、解像度も低下してしまう。よって、このような手法は、医療用などの高精度の表示が要求される画像表示装置には必ずしも適しているとは言えなかった。

一方、特許文献１のように全てのサブピクセルを同一の単色で表示する方法では、サブピクセルの表示階調数が例えば８ビット、２５６階調の場合、サブピクセル単位で別の処理をすることで７６３階調、約９．５ビットの階調表現が可能となっている。しかし、医療用などでは、更に多階調で高精度の画像表示装置が望まれている。

本発明は、複数のサブピクセルを利用して、単一色を多階調表示することを課題とする。

本発明の１つの観点では、電気光学装置は、複数のサブピクセルから構成される画素と、サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部と、前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルを表示させる駆動部と、を備え、前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されていることを特徴とする。

上記の電気光学装置は、例えば液晶表示パネルなどに画像を表示する。電気光学装置は１画素が複数のサブピクセルから構成されており、複数のサブピクセルにより表示を行う。即ち、入力画像信号の１画素を、複数のサブピクセルの階調値の組み合わせにより表示する。具体的には、外部から入力される入力画像信号に基づいて、複数のサブピクセルに対する出力階調値が決定される。そして、決定された出力階調値に基づいて、電気光学装置の各サブピクセルが駆動され、画像が表示される。階調制御部は、１画素を構成する複数のサブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて出力階調値を決定するが、その際、複数のサブピクセルのうち少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されている。これにより、少なくとも当該１つのサブピクセルの出力階調値は、他のサブピクセルの出力階調値とは異なる刻み幅を有するので、それら複数のサブピクセルにより構成される１画素全体としては、その分表示できる階調数が増加することになる。よって、複数のサブピクセルにより画像を表示する際に、多階調表示が可能となる。

上記の電気光学装置の一態様では、前記複数のサブピクセルの各々の階調特性は、前記出力階調値が単調増加する傾向を有し、前記少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値の刻み幅が均一な間隔の場合の刻み幅から周期的にずれている。この態様では、複数のサブピクセルの各階調特性は、基本的には入力階調値に対して出力階調値が単調増加する傾向を有しており、その傾向を維持した範囲内で、１つのサブピクセルの階調特性は出力階調値の刻み幅が均一な間隔の刻み幅から周期的にずれて設定されている。よって、１画素全体としての階調特性の傾向に沿って表示できる階調数を増加することができる。

好適な実施例では、前記電気光学装置は１画素が３つのサブピクセルから構成され、前記３つのサブピクセルのうち中央に位置するサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値の刻み幅が一定値である。中央に位置するサブピクセルの階調特性を、出力階調値の刻み幅が一定となるように設定し、１画素全体としての階調特性の傾向と一致させることにより、バランスの良い表示が可能となる。

他の好適な実施例では、前記電気光学装置は１画素が３つのサブピクセルから構成され、前記３つのサブピクセルのうち中央に位置するサブピクセルの階調特性は、他のいずれのサブピクセルの階調特性よりも、最大出力階調値が大きい。中央に位置するサブピクセルの階調特性を、他のサブピクセルの階調特性と比べて輝度が高い、即ち明るいものとすることにより、視覚的に１画素のまとまりの良い表示が可能となる。

上記の電気光学装置の一態様は、複数の原色のサブピクセルから構成されるカラー画素を有し、前記複数の原色のうちの少なくとも１つの原色は複数のサブピクセルから構成されている。

この態様では、カラー表示可能な電気光学装置において、１画素を構成するサブピクセルが複数の同一の原色のサブピクセルを含む。例えば、ＲＧＢの３色を原色とするカラー表示可能な電気光学装置において、２つのサブピクセルによりＧ（緑）を表示する。このような場合にも、その原色の部分について多階調の表示が可能となる。

好適な例では、前記駆動部は、前記出力階調値に基づいて、前記サブピクセルを駆動する時間幅を制御するか、又は、前記サブピクセルを駆動する駆動電圧を制御する。これにより、出力階調値に対応する階調値で各サブピクセルが駆動され、電気光学装置上に画像が表示される。

本発明の他の観点では、１画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御装置は、サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部と、前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルを表示させる駆動部と、を備え、前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されている。

上記の表示制御装置は、例えば液晶表示パネルなどの電気光学装置上に画像を表示するための制御を行う。入力画像信号の１画素を、複数のサブピクセルの階調値の組み合わせにより表示する。具体的には、外部から入力される入力画像信号に基づいて、複数のサブピクセルに対する出力階調値が決定される。そして、決定された出力階調値に基づいて、電気光学装置の各サブピクセルが駆動され、画像が表示される。階調制御部は、１画素を構成する複数のサブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて出力階調値を決定するが、その際、複数のサブピクセルのうち少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されている。これにより、少なくとも当該１つのサブピクセルの出力階調値は、他のサブピクセルの出力階調値とは異なる刻み幅を有するので、それら複数のサブピクセルにより構成される１画素全体としては、その分表示できる階調数が増加することになる。よって、複数のサブピクセルにより画像を表示する際に、多階調表示が可能となる。

本発明の他の観点では、１画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御方法は、サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御工程と、前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルに表示させる駆動工程と、を備え、前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されている。この方法を実行することにより、上記の表示制御装置と同様に、電気光学装置上に多階調表示を行うことが可能となる。

本発明の他の観点では、１画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御プログラムは、コンピュータ上で実行されることにより、サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部、前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルに表示させる駆動部、として前記コンピュータを機能させ、前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されている。この表示制御プログラムをコンピュータ上で実行することにより、上記の表示制御装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［画像表示装置］
図１に、本発明を適用した画像表示装置の概略構成を示す。画像表示装置１００は、表示パネル１０と、駆動部１２と、階調制御部１４と、コントローラ１６とを備える。

表示パネル１０は、１画素が複数のサブピクセルから構成されており、複数のサブピクセルを同一色で表示させることにより、全体で単一色の表示を行う。単一色の表示としては、例えば無彩色のモノクロ表示とすることができる。また、医療現場で使用されているＸ線フィルムをシャースカーテンで観察する際に観察者が感じるブルーベースの色で表示することにより、医療用途に使用することもできる。なお、有彩色の単一色を表示する場合、表示パネル１０はその単一色の表示を行うためのカラーフィルタなどを備えることができる。

本実施形態では、表示パネル１０の１画素は３つのサブピクセルから構成されているものとする。即ち、図２（ａ）に示すように、１画素３０は、サブピクセルＡ、サブピクセルＢ及びサブピクセルＣの３つのサブピクセル３１から構成される。

なお、本発明では、表示パネル１０の表示方式は問わず、液晶装置、エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電子放出素子を用いた表示装置など、各種の電気光学装置を用いることができる。

コントローラ１６は、外部から入力画像データＳ１を受け取り、表示パネル１０の画素単位の階調値を算出し、入力階調値Ｓ２として階調制御部１４へ供給する。なお、本実施形態では、表示パネルは単一色の表示を行うものであり、入力画像データＳ１は単一色の入力画像データである。

階調制御部１４は、画素単位の入力階調値Ｓ２に基づいて、当該画素を構成する複数のサブピクセル毎の階調値を決定し、出力階調値Ｓ３として駆動部１２へ供給する。表示パネル１０の１画素は３つのサブピクセルから構成されているので、階調制御部は、ある１画素の入力階調値を受け取ると、その１画素を構成する３つのサブピクセル各々の出力階調値を決定し、出力する。なお、階調制御部１４は、サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力階調値を出力階調値に変換する。なお、この階調特性については後に詳しく説明する。

駆動部１２は表示パネル１０の各画素を駆動し、画像データを表示させるドライバである。駆動部１２は、階調制御部１４から供給されたサブピクセル毎の出力階調値に従って、表示パネル１０上の対応するサブピクセルを駆動する。これにより、入力画像データＳ１に対応する画像が表示パネル１０上に表示される。

［階調制御部］
次に、階調制御部について詳しく説明する。上述のように、階調制御部１４は、単一色の入力画像データについて、１画素単位の入力階調値から、当該１画素を構成する３つのサブピクセルの出力階調値を決定する。

（第１実施例）
まず、階調制御部１４の第１実施例について説明する。図２（ｃ）に一般的な階調特性の例を示す。図２（ｃ）において、縦軸は階調値を示し、図中の上に行くほど階調値は大きく（明るく）なるものとする。図２（ｃ）の例では、各サブピクセルＡ〜Ｃについて、表示可能な階調値が０〜ａ４、０〜ｂ４、０〜ｃ４でそれぞれ示されている。また、これらのサブピクセルＡ〜Ｃにより構成される１画素が表示可能な階調値が右側に示されている。なお、階調特性とは、入力画像データの階調値（入力階調値）に対する出力階調値の関係を示す特性である。

図２（ｃ）の例は、一般的なカラー画像表示などによく用いられる階調特性であり、複数のサブピクセルＡ〜Ｃの階調刻み幅ｄが同一である。通常、カラー１画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３つの原色のサブピクセルで構成する場合、異なる色で差が生じないように各原色のサブピクセルの階調特性は同一の階調刻み幅ｄに統一される。なお、階調刻み幅ｄは、図示のように各サブピクセルにおける階調値の幅、間隔を指す。これに対し、１画素全体における階調値の幅、間隔を階調刻み幅Ｄと表現する。

いま、カラー画像ではなく、モノクロなどの単一色画像を表示する場合を考える。１画素が３つのサブピクセルＡ〜Ｃで構成されており、図２（ｃ）に示すように、各サブピクセルの階調刻み幅ｄが同一であると、１画素全体で表示可能な階調値は図２（ｃ）の右側に示すようになる。即ち、１画素全体の階調刻み幅Ｄはサブピクセル毎の階調刻み幅ｄと等しくなる。よって、サブピクセルの階調刻み幅ｄより細かい階調表示は不可能となる。

そこで、本実施形態では、少なくとも１つのサブピクセルについて、階調刻み幅ｄを一定値でないように、出力階調値の刻み幅が周期的に一定値からずらして設定する。即ち、出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定される。例えば、図２（ａ）に示すようにサブピクセルＡ〜Ｃの階調特性を設定する。図２（ａ）の例では、サブピクセルＢの階調刻み幅ｄは一定であるが、サブピクセルＡ及びＣの階調刻み幅ｄは一定ではない。具体的には、サブピクセルＡの階調刻み幅は、サブピクセルＢの階調刻み幅ｄより小さい階調刻み幅ｄ１と、サブピクセルＢの階調刻み幅ｄより大きいｄ２が交互に配置されている。また、サブピクセルＣの階調刻み幅は、サブピクセルＢの階調刻み幅より大きい階調刻み幅ｄ３と、サブピクセルＢの階調刻み幅ｄより小さい階調刻み幅ｄ４とが交互に配置されている。見方を変えると、サブピクセルＡ〜Ｃの階調値は１つおきに一致している。つまり、階調値ａ２＝ｂ２＝ｃ２、ａ４＝ｂ４＝ｃ４、ａ６＝ｂ６＝ｃ６、ａ８＝ｂ８＝ｃ８となっている。そして、階調値が一致していないところでは、各サブピクセルの階調値について、
サブピクセルＡの階調値＜サブピクセルＢの階調値＜サブピクセルＣの階調値
という関係がある（例えば、ａ１＜ｂ１＜ｃ１）。さらに、サブピクセルＡの階調値はサブピクセルＢの階調値よりｄｘ小さく、サブピクセルＣの階調値はサブピクセルＢの階調値よりｄｘ大きい（例えば、ａ３＝ｂ３−ｄｘ、ｃ３＝ｂ３＋ｄｘ）。

この場合、１画素全体として表示できる階調は図２（ｄ）に示すようになり、１画素全体の階調刻み幅Ｄはｄｘに等しくなる。即ち、図２（ｃ）と比較するとわかるように、より小さな階調刻み幅でより多くの階調を表示できることになる。

図３に、本実施例での１画素による表示状態を模式的に示す。図３（ａ）に示すように、１画素３０は３つのサブピクセル３１から構成される。図３（ａ）においては、縦方向に階調レベルを示しており、上に行くほど階調レベルが高い（明るい）ものとする。即ち、サブピクセルＡの階調値ａ１はサブピクセルＢの階調値ｂ１より低く、サブピクセルＣの階調値ｃ１はサブピクセルＢの階調値ｂ１より高い。また、各サブピクセルの階調値ａ２とｂ２とｃ２は等しい。

サブピクセルＡの階調値ａ１とａ２、サブピクセルＢの階調値ｂ１とｂ２、サブピクセルｃ１とｃ２の組み合わせによる表示パターンを図３（ｂ）に示す。なお、図３（ｂ）におけるハッチング部分はその階調値で表示されていることを示す。即ち、入力階調値「１」の表示パターンでは、サブピクセルＡが階調値ａ１で点灯しており、サブピクセルＢ及びＣは点灯していないことを示している。

図示のように、３つのサブピクセルＡ〜Ｃの階調値の組み合わせにより、「０」〜「１２」までの１３階調の入力階調値を３つのサブピクセルで表示することが可能となる。図４は、入力階調値、及び、これらの表示パターンに対応する各サブピクセルの階調値（即ち、出力階調値）を表にしたものである。

以上のように、１画素を構成する複数のサブピクセルの階調特性を、その少なくとも１つが階調刻み幅が一定でないように設定することにより、１画素全体として表示できる階調数を増加させることができる。よって、モノクロ画像などの単一色画像の表示において、より多階調の表示を行うことが可能となる。

（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。図４に、第２実施例におけるサブピクセルＡ〜Ｃの階調値を示す。第１実施例と同様に、各サブピクセルＡ〜Ｃの階調値は１つおきに一致する（即ち、ａ２＝ｂ２＝ｃ２）が、一致しないところの階調値は均一間隔に設定されてはいない。即ち、第１実施例では、図２（ｂ）に示すように、階調値ｂ１は階調値ａ１よりｄｘ大きく、階調値ｃ１は階調値ｂ１よりｄｘ大きくなっており、階調値ａ１、ｂ１、ｃ１の間隔は一定値ｄｘであった。これに対して、第２実施例では、階調値ｂ１は階調値ａ１よりｄｙ大きく、階調値ｃ１は階調値ｂ１より２ｄｙ大きい。言い換えると、３ｄｙの階調レベルに対応する階調値はサブピクセルＡ〜Ｃのいずれにも存在しない。

図６に第２実施例における各入力階調値に対する表示パターンを示し、図７に入力階調値と各サブピクセルの出力階調値の対応表を示す。このようにサブピクセル間の対応する階調値（例えばａ１、ｂ１、ｃ１）の差（間隔）を均等でなくすると、３つのサブピクセルにより表示できる階調が連続でなくなる。即ち、本実施例では、図６及び図７から理解されるように、入力階調値「８」及び「１３」に対応する表示パターンが存在しなくなる。その一方で、表示可能な全体の入力階調値は、第１実施例が「０」〜「１２」であったのに対して、第２実施例では「０」〜「１５」となり、より多数の階調が表示可能となる。

このように、サブピクセル間の対応する階調値（例えばａ１、ｂ１、ｃ１）の差（間隔）を均等でなくすることにより、同じ３つのサブピクセルを用いて、より多数の階調を表示することが可能となる。なお、表示パターンが存在しない入力階調値「８」及び「１３」は、例えばその前後の入力階調値を用いて、フレーム変調や誤差拡散などの処理により補間すればよい。

なお、上記の第１及び第２実施例においては、１つおきに複数のサブピクセルの対向する階調値が一致している例を示した（即ち、ａ２＝ｂ２＝ｃ２、ａ４＝ｂ４＝ｃ４、...）。しかし、本発明の適用はそのような場合に限られない。例えば、２つおきに複数のサブピクセルの対応する階調値が一致する（即ち、ａ３＝ｂ３＝ｃ３、ａ６＝ｂ６＝ｃ６、..）ように各サブピクセルの階調値を設定してもよく、それ以上の周期で各サブピクセルの対応する階調値が一致するように設定してもよい。

（第３実施例）
次に、階調制御部の第３実施例について説明する。図８に第３実施例による各サブピクセルの階調特性を示す。第３実施例では、第１及び第２実施例と異なり、サブピクセル間で階調値の最大値が異なる。図８に示す例では、３つのサブピクセルＡ〜Ｃのうち、中央に位置するサブピクセルＢの最大階調値ｂ７は、サブピクセルＡ及びＣの最大階調値ａ７、ｃ７より大きい。

一般的に、３つのサブピクセルにより１画素を構成する場合、３つのサブピクセルの中央に明るい階調値を表示した方が、画像全体は明るく、まとまって見える傾向がある。よって、３つのサブピクセルのうち明るい階調値ができる限り中央に表示されるように各サブピクセルの階調特性を決定することが好ましい。そこで、図８の例では、３つのサブピクセルの中央に位置するサブピクセルＢが、最大階調値が最も高い階調特性を有するように各サブピクセルの階調特性を決定している。これにより、中央のサブピクセルＢが明るくなる可能性が高くなるため、中央が明るく見やすい表示が可能となる。

また、同様の観点より、３つのサブピクセルＡ〜Ｃのうち、中央に位置するサブピクセルの平均階調値（平均輝度）が最も高くなるように各サブピクセルの階調特性を決定することもできる。例えば図３（ｂ）及び図４に示す第１実施例の場合、サブピクセルＡは７つの入力階調値（「１」、「３」、...）で階調レベルｄｘまで点灯し、３つの入力階調値（「９」、「１１」、「１２」）で階調レベル４ｄｘまで点灯するので、
サブピクセルＡの平均階調値＝（７×ｄｘ＋３×４ｄｘ）／１３＝１９ｄｘ／１３
となる。同様に、
サブピクセルＢの平均階調値＝（７×２ｄｘ＋３×４ｄｘ）／１３＝２６ｄｘ／１３
となり、
サブピクセルＣの平均階調値＝（６×３ｄｘ＋３×４ｄｘ）／１３＝３０ｄｘ／１３
となる。よって、サブピクセルＣの平均階調値が最も高いこととなる。よって、第１実施例では、サブピクセルＣを３つのサブピクセルＡ〜Ｃの中央に配置することにより、中央が明るく見やすい表示が可能となる。

このように、中央に位置するサブピクセルの平均階調値が最大となるように、又は、中央のサブピクセルが他のサブピクセルに比べて最も高い階調値となる回数が多くなるように各サブピクセルの階調特性を設定することにより、画素内の輝度がよりまとまって見え、高画質な表示が可能となる。

［駆動部］
次に、駆動部の処理について説明する。駆動部１２は、上述のように階調制御部で決定されたサブピクセル毎の出力階調値に基づいて、表示パネル上の対応する各サブピクセルを駆動し、画像を表示させる。この際、各サブピクセルを異なる出力階調値で駆動する方法としては、大別して、各サブピクセルの駆動電圧を制御する方法と、駆動時間を制御する方法とがある。

駆動電圧を制御する方法は、出力階調値に応じた駆動電圧で表示パネル１０の各サブピクセルに駆動電圧を印加する方法である。実際には、駆動部１２内の抵抗分圧回路などにより、図２（ｂ）又は図５のような階調刻み幅で表示がなされるように各サブピクセルに対する印加電圧を制御すればよい。

一方、駆動時間を制御する方法は、表示パネル１０の各サブピクセルを同一の駆動電圧で駆動するように駆動部１２を構成し、図９に概略的に示すように、各サブピクセルにその駆動電圧を印加する時間を制御することにより、表示される階調値を制御する方法である。図９は第１実施例（図２（ｂ）の階調特性）に対応している。１フィールドの時間を４つの期間に区切り、駆動電圧を印加する期間によりａ１、ｂ１、ｃ１などの出力階調値に応じてサブピクセルを駆動して表示を行う。

なお、本発明においては、上記のいずれの方式を用いてもよく、表示パネル１０の種類や駆動方式に応じて適切な制御方法を適用することができる。さらに、上記の各方式を組み合わせても良い。また、サブピクセル毎に、出力階調値に応じた表示を行うことができれば、上記以外の方法を採用しても構わない。

［サブピクセルの階調特性と配列の関係］
次に、各サブピクセルの階調特性と配列の関係について説明する。本実施例において、表示パネル１０上で画像データを見やすく表示する方法としては、３つのサブピクセルについて、中央を明るく表示する方法と、バランスを重視して表示する方法の２つが考えられる。以下、順に説明する。

中央を明るく表示する方法は、第３実施例と同様の考え方に基づくものであり、一般的に中央が明るい方が画素がまとまりよく表示されるというものである。この場合の具体例を図１０に示す。図１０（ａ）に示すように、１つの画素が左からサブピクセルＡ、サブピクセルＣ、サブピクセルＢにより構成されているものとする。この場合、図１０（ｂ）に示すように、同一の入力階調値に対する出力階調値として、サブピクセルＣは常にサブピクセルＢより階調値が大きく（即ち、輝度が高い）、サブピクセルＡは常にサブピクセルＢより階調値が小さい（即ち、輝度が低い）ように各サブピクセルＡ〜Ｃの階調特性を設定することにより、中央のサブピクセルが左右のサブピクセルより明るくなる可能性が高くなり、まとまりの良い表示が可能となる。

但し、単純に全ての画素を図１０（ａ）のように左からサブピクセルＡ、サブピクセルＣ、サブピクセルＢの順に配列すると、全ての画素において左側のサブピクセルより右側のサブピクセルの方が明るい傾向が強くなり、１画素の左右に明るさの偏りが生じることがありうる。そこで、さらに図１０（ｃ）に示すように、明るい方のサブピクセルＢと暗い方のサブピクセルＡの位置が、上下の画素において逆転するようにサブピクセルを配置することにより、左右のサブピクセルの明るさの偏りを低減することができる。

一方、バランスを重視して表示する方法では、サブピクセルの配列は図１１（ａ）及び（ｃ）に示すように固定とする。即ち、いずれの画素も、左からサブピクセルＡ、サブピクセルＢ、サブピクセルＣの順とし、各サブピクセルの階調特性を図１１（ｂ）に示すように、中央のサブピクセルＢを基準として、サブピクセルＡ及びＣが交互に明るい側及び暗い側に入れ替わるように設定する。このように、上下に隣接する２つの画素間で、左右のサブピクセルの階調特性が逆転するように階調特性を設定すれば、左右のサブピクセルの明るさに偏りを無くすことができる。また、中央に位置するサブピクセルＢの階調特性は、入力階調値に対して出力階調値が単調増加する傾向、即ち、各サブピクセルの全体的な階調特性の傾向と一致するため、バランスの良い表示が可能となる。

［変形例１］
上記の実施形態は１画素が３つのサブピクセルにより構成される例であったが、本発明は１画素が２つ又は４つ以上のサブピクセルにより構成される場合にも適用可能である。

１画素が２つのサブピクセルにより構成される場合の例を図１２に示す。図１２（ａ）は１画素の構成を示し、サブピクセルＡ及びサブピクセルＢにより１画素が構成されている。図１２（ｂ）及び（ｃ）はサブピクセルＡ及びＢの階調特性例を示す。図１２（ｂ）の例では、サブピクセルＡは常にサブピクセルＢより階調値が高くなるように各サブピクセルの階調特性が設定されている。一方、図１２（ｃ）の例では、サブピクセルＡ及びＢの階調値の大小が交互に入れ替わるように階調特性が設定されている。

［変形例２］
上記の実施形態及び変形例１は、表示パネルの全ての画素をモノクロなどの単一色で表示する場合のものであったが、本発明は、複数の原色のサブピクセルを含むカラー表示パネルにも適用可能である。図１３にその一例を示す。図１３（ａ）にカラー１画素の構成を模式的に示し、図１３（ｂ）に各サブピクセルの階調特性を示す。

図１３（ａ）に示すように、カラー１画素が赤（Ｒ）、２つの緑（Ｇ１、Ｇ２）、青（Ｂ）のサブピクセルにより構成されているカラー表示パネルがあるとする。この場合、図１３（ｂ）に示すように、Ｒ及びＢのサブピクセルは階調特性の階調刻み幅が一定かつ同一である。これに対し、２つのサブピクセルＧ１及びＧ２で単一色（緑）を表示することとなるので、この緑のサブピクセルＧ１及びＧ２に本発明を適用する。具体的には、サブピクセルＧ１及びＧ２の階調値ｇ１２及びｇ２２は、サブピクセルＲ及びＢの階調値ｒ２、ｂ２と一致している。一方、サブピクセルＧ１の階調値ｇ１１はサブピクセルＲ及びＢの階調値ｒ１、ｂ１より小さく、サブピクセルＧ２の階調値ｇ２１はサブピクセルＲ及びＢの階調値ｒ１、ｂ１より大きい。このように、カラー画像を構成する複数のサブピクセルので単一色を表示する場合には、本発明を適用し、少なくとも一方の階調特性を、その階調刻み幅が一定値でないようにすることにより、その単一色を多階調で表示することが可能となる。

なお、図１３（ｂ）の例では、サブピクセルＧ１及びＧ２の両方の階調特性が、階調刻み幅が一定値でないように設定されている。その代わりに、サブピクセルＧ１はサブピクセルＲ、Ｂと同様に階調刻み幅を一定値とし、サブピクセルＧ２のみを階調刻み幅が一定値とならないように設定することとしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、複数のサブピクセルにより単一色を表示する場合において、サブピクセル間のギャップを少なくし、疑似エッジの無い多階調表示が可能となる。また、表示パネル前段の画像データに対して階調制御が行われるので、表示パネルのカラーフィルタなどをサブピクセル毎に変える必要はなく、低コストで多階調ディスプレイを実現することができる。また、本発明ではサブピクセル間の階調ギャップが小さいので視覚的に問題になることはなく、高画質な多階調ディスプレイを実現することができ、医療用など高い表示品質が要求される高性能ディスプレイに有用である。

本発明に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 階調制御部の第１実施例によるサブピクセルの階調特性を示す。 階調制御部の第１実施例による入力階調値の表示パターン例を示す。 階調制御部の第１実施例による入力階調値と出力階調値を示す。 階調制御部の第２実施例によるサブピクセルの階調特性を示す。 階調制御部の第２実施例による入力階調値の表示パターン例を示す。。 階調制御部の第２実施例による入力階調値と出力階調値を示す。 階調制御部の第３実施例によるサブピクセルの階調特性を示す。 駆動時間制御による表示パネルの多階調表示方法を示す。 サブピクセルの階調特性及び配列を示す例である。 サブピクセルの階調特性及び配列を示す他の例である。 変形例に係る１画素の構成及び階調特性の例を示す。 他の変形例に係る１画素の構成及び階調特性の例を示す。

符号の説明

１０ 表示パネル、 １２ 駆動部、 １４ 階調制御部、 １６ コントローラ

Claims (10)

1. 複数のサブピクセルから構成される画素と、
   サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部と、
   前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルを表示させる駆動部と、を備え、
   前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記複数のサブピクセルの各々の階調特性は、前記出力階調値が単調増加する傾向を有し、
   前記少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値の刻み幅が均一な間隔の場合の刻み幅から周期的にずれていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記電気光学装置は１画素が３つのサブピクセルから構成され、
   前記３つのサブピクセルのうち中央に位置するサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値の刻み幅が一定値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. １画素が３つのサブピクセルから構成され、
   前記３つのサブピクセルのうち中央に位置するサブピクセルの階調特性は、他のいずれのサブピクセルの階調特性よりも、最大出力階調値が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
5. 複数の原色のサブピクセルから構成されるカラー画素を有し、前記複数の原色のうちの少なくとも１つの原色は複数のサブピクセルから構成されてい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電気光学装置。
6. 前記駆動部は、前記出力階調値に基づいて、前記サブピクセルを駆動する時間幅を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 前記駆動部は、前記出力階調値に基づいて、前記サブピクセルを駆動する駆動電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
8. １画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御装置であって、
   サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部と、
   前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルを表示させる駆動部と、を備え、
   前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されていることを特徴とする表示制御装置。
9. １画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御方法であって、
   サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、単一色の入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御工程と、
   前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルに同一色を表示させる駆動工程と、を備え、
   前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されていることを特徴とする表示制御方法。
10. １画素が複数のサブピクセルから構成される電気光学装置の表示制御プログラムであって、コンピュータ上で実行されることにより、
    サブピクセル毎に予め決定された階調特性に基づいて、単一色の入力画像信号の入力階調値から、前記複数のサブピクセルに対する出力階調値を決定する階調制御部、
    前記出力階調値に基づいて、前記複数のサブピクセルに同一色を表示させる駆動部、として前記コンピュータを機能させ、
    前記複数のサブピクセルのうち、少なくとも１つのサブピクセルの階調特性は、前記出力階調値が不均一な間隔の刻み幅により分けて設定されていることを特徴とする表示制御プログラム。

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