JP2018112711A - 表示ドライバ、表示装置及び画像処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】サブピクセルレンダリング処理と８色処理の両方を実現する。【解決手段】表示ドライバが、第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、第２画像データに対して８色処理を行って第３画像データを生成する８色処理回路と、第３画像データに応じて表示パネルを駆動する駆動回路とを具備する。８色処理回路は、ディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、表示パネルの注目画素に対応する第３画像データの生成において、ディザテーブルの要素から注目画素の位置を示すアドレスに応じて選択されたディザ値を用いたディザ処理を第２画像データに対して行って第３画像データを生成するように構成されている。ディザテーブルの要素の値の度数分布は、不均一である。【選択図】図６

Description

本発明は、表示ドライバ、表示装置及び画像処理回路に関し、特に、サブピクセルレンダリング処理を行うように構成された表示ドライバ及び表示装置に関する。

サブピクセルレンダリングとは、元画像の画像データに対して画像データ処理を行うことにより、表示デバイス（例えば、ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）表示パネルや液晶表示パネル）の本来の解像度より高い解像度で画像を表示する技術である。以下では、サブピクセルレンダリングを実現するための画像データ処理をサブピクセルレンダリング処理と呼ぶ。サブピクセルレンダリング処理においては、最も典型的には、元画像のＮ個の画素の画像データから出力画像（即ち、サブピクセルレンダリング処理によって得られる画像）のＭ個の画素の画像データを生成する処理が行われる。ここで、Ｎ、Ｍは、Ｎ＞Ｍなる自然数である。

発明者は、サブピクセルレンダリング処理に加えて、“８色処理”を行うことを検討している。ここでいう“８色処理”とは、元画像の画像データを、各画素の色数が８色、即ち、各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素の階調数がそれぞれ２であるような画像データに変換する処理をいう。８色処理が行われる場合、８色処理によって得られた画像データは、各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素それぞれの「点灯(turn-on)」、「消灯(turn-off)」を指定する３ビットデータとして生成される。ここで、「点灯」とは、当該副画素を最高階調に対応する駆動電圧で駆動することをいい、「消灯」とは、当該副画素を最低階調に対応する駆動電圧で駆動することをいう。

８色処理は、表示画像の画質をある程度確保しながら、表示装置の消費電力を低減するために有効である。８色処理によって生成された画像データに応答して表示デバイスを駆動する場合、表示ドライバの内部では、最高階調値及び最低階調値に対応する駆動電圧の生成が必要であるが、中間階調値（最高階調値と最低階調値の間の階調値）に対応する駆動電圧を生成する必要はない。これは、８色処理を行う場合には、中間階調値に対応する駆動電圧を生成する回路要素（例えば、中間階調の生成に用いられる演算増幅器）の動作を停止することができることを意味している。８色処理を行うと共に、中間階調値に対応する駆動電圧を生成する回路要素の動作を停止することで、表示装置の消費電力を低減することができる。

発明者の検討によれば、サブピクセルレンダリング処理と８色処理の両方を行うためには、８色処理に工夫が必要である。８色処理として最も簡便な処理は、各副画素の階調値を指定するデータの最上位ビットにより、該副画素の「点灯」、「消灯」を決定することである。この場合、８色処理において、画像データは、注目画素の各副画素の階調値を指定するデータの最上位ビットが“１”である場合に該副画素を「点灯」し、最上位ビットが“０”である場合に該副画素を「消灯」するように生成される。しかしながら、このような８色処理は、サブピクセルレンダリング処理と両立しない。

図１は、元画像の画像データに８色処理を行い、更にサブピクセルレンダリング処理を行うことによって得られる画像データを示す図である。サブピクセルレンダリング処理は、基本的には、元画像の複数の画素の画像データについて、各画素の輝度が平均化されるように出力画像の各画素の画像データを算出するものであるから、出力画像の各画素の副画素の階調値として、中間階調値が許容されなければならない。よって、８色処理の後にサブピクセルレンダリング処理を行うと、得られた画像データは、中間階調値を指定するものとなり得る。このような処理では、８色処理の本来の目的を達成することができない。

一方、図２は、元画像の画像データにサブピクセルレンダリング処理を行い、更に８色処理を行うことによって得られる画像データを示す図である。このような処理においては、８色の画像データ、即ち、各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素それぞれの「点灯(turn-on)」、「消灯(turn-off)」を指定する画像データが得られる。しかしながら、８色処理において、各副画素の階調値を指定するデータの最上位ビットにより、該副画素の「点灯」、「消灯」を決定すると、画質の劣化が大きい。

例えば、元画像の画像データに対するサブピクセルレンダリング処理において、隣接する２つの画素が注目画素であり、該２つの画素の一方の画素の各副画素（Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素）の階調値がいずれも最低階調値“０”であり、他方の画素の各副画素の階調値がいずれも最高階調値“２５５”である場合を考える。サブピクセルレンダリング処理においては、注目画素に対応する出力画像の画素の各画素の階調値が、中間階調値、例えば、“１８６”として算出される。この場合、更に８色処理を行うと、該対応する画素の各副画素の階調値が、最高階調値“２５５”として算出される。

このような処理では、画像における階調値の空間的変化が十分に表現できないので、画質が大きく劣化してしまう。例えば、図３に図示されているように、元画像の画像データとして、各副画素（Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素）の階調値が最低階調値“０”である画素と、最高階調値“２５５”である画素とが交互に配置されている画像データが与えられたとしよう。この場合、元画像の画像データに対してサブピクセルレンダリング処理と８色処理とを行うと、階調値の空間的な変化が表現されず、全ての画素の各副画素の階調値が最高階調値“２５５”である画像データが得られることになる。得られた画像データが、元画像の階調値の空間的変化を全く反映しないものであることは、容易に理解されよう。

以上に議論されているように、図１、図２のいずれの場合も、適正なサブピクセルレンダリング処理と８色処理を行うことができない。

したがって、本発明の目的の一つは、サブピクセルレンダリング処理と８色処理の両方を実現する画像データ処理技術を提供することにある。本発明の他の目的及び新規の特徴は、以下の開示から当業者には理解されよう。

本発明の一の観点では、表示パネルを駆動する表示ドライバが提供される。当該表示ドライバは、第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路と、第３画像データに応じて表示パネルを駆動する駆動回路とを具備する。８色処理回路は、ディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、表示パネルの注目画素に対応する第３画像データの生成において、ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を第２画像データに対して行って第３画像データを生成するように構成されている。ディザテーブルの要素の値の度数分布は、不均一である。

本発明の他の観点では、表示装置が、表示パネルと、表示ドライバとを具備する。表示ドライバは、第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路と、第３画像データに応じて表示パネルを駆動する駆動回路とを備えている。８色処理回路は、有するディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、表示パネルの注目画素に対応する第３画像データの生成において、ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を第２画像データに対して行って第３画像データを生成するように構成されている。ディザテーブルの要素の値の度数分布は、不均一である。

本発明の更に他の観点では、画像処理回路が、第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路とを具備する。８色処理回路は、ディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、注目画素に対応する第３画像データの生成において、ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を第２画像データに対して行って第３画像データを生成するように構成されている。ディザテーブルの要素の値の度数分布は、不均一である。

本発明によれば、サブピクセルレンダリング処理と８色処理の両方を実現する画像データ処理技術が提供される。

元画像の画像データに８色処理を行い、更にサブピクセルレンダリング処理を行うことによって得られる画像データを示す図である。 元画像の画像データにサブピクセルレンダリング処理を行い、更に８色処理を行うことによって得られる画像データを示す図である。 元画像の画像データとして、各副画素（Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素）の階調値が最低階調値“０”である画素と、最高階調値“２５５”である画素とが交互に配置されている画像データが与えられた場合に、サブピクセルレンダリング処理と８色処理とを行うことによって得られる画像データを示す図である。 一実施形態における表示装置の構成を示すブロック図である。 表示パネルの画素の構成を示す概念図である。 一実施形態における表示ドライバの構成を示すブロック図である。 図７は、１６×１６の要素を含み、各要素として８ビットのディザ値が記述されているディザテーブルの一例を示す表である。 ランダムに決められたディザ値を用いてある副画素の画像データについてディザ処理を行う場合の、ディザ処理のガンマ特性を示す図である。 本実施形態における８色処理回路の構成を示すブロック図である。 本実施形態における８色処理回路において用いられるディザテーブルの一例を示す表である。 本実施形態の画像処理回路において行われるサブピクセルレンダリング処理及び８色処理の一例を示す概念図である。 本実施形態の画像処理回路において行われるサブピクセルレンダリング処理及び８色処理の一例を示す概念図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図４は、一実施形態における表示装置１０の構成を示すブロック図である。表示装置１０は、図１の表示装置１０は、表示パネル１と、表示ドライバ２とを備えている。表示パネル１としては、例えば、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）表示パネルや液晶表示パネルが使用され得る。

表示パネル１は、ゲート線４とデータ線５と画素回路６とゲート線駆動回路７とを備えている。画素回路６のそれぞれは、ゲート線４とデータ線５とが交差する位置に設けられており、赤、緑、青のいずれかの色を表示するように構成されている。赤を表示する画素回路６は、Ｒ副画素として用いられる。同様に、緑を表示する画素回路６はＧ副画素として用いられ、青を表示する画素回路６はＢ副画素として用いられる。表示パネル１としてＯＬＥＤ表示パネルが用いられる場合、赤を表示する画素回路６が赤色の光を発光する発光素子を備えており、緑を表示する画素回路６が緑色の光を発光する発光素子を備えており、青を表示する画素回路６が青色の光を発光する発光素子を備えている。図５に図示されているように、表示パネル１の各画素８は、１つのＲ副画素、１つのＧ副画素及び１つのＢ副画素で構成される。ここで、図５において、Ｒ副画素（赤を表示する画素回路６）は、符号“６Ｒ”によって参照されている。同様に、Ｇ副画素（緑を表示する画素回路６）は、符号“６Ｇ”によって参照され、Ｂ副画素（青を表示する画素回路６）は、符号“６Ｂ”によって参照されている。

図４に戻り、ゲート線駆動回路７は、表示ドライバ２から受け取ったゲート制御信号１１に応答してゲート線４を駆動する。本実施形態では、一対のゲート線駆動回路７が設けられており、一方のゲート線駆動回路７は、奇数番目のゲート線４を駆動し、他方のゲート線駆動回路７は、偶数番目のゲート線４を駆動する。本実施形態では、ゲート線駆動回路７は、ＧＩＰ（gate-in-panel）技術を用いて表示パネル１に集積化されている。このようなゲート線駆動回路７は、ＧＩＰ回路と呼ばれることがある。

表示ドライバ２は、ホスト３から受け取った画像データ１２及び制御データ１３に応じて表示パネル１を駆動して表示パネル１に画像を表示する。画像データ１２は、表示すべき画像（元画像）の各画素の各副画素の階調値を記述している。制御データ１３は、表示ドライバ２を制御するためのコマンド及びパラメータを含んでいる。ホスト３としては、例えば、アプリケーションプロセッサ、ＣＰＵ（central processing unit）、ＤＳＰ（digital signal processor）などが使用され得る。

図６は、一実施形態における表示ドライバ２の構成を示すブロック図である。表示ドライバ２は、インターフェース制御回路２１と、画像処理回路２２と、階調電圧生成回路２３と、データ線駆動回路２４と、タイミング制御回路２５と、パネルインタフェース回路２６とを備えている。

表示ドライバ２の各回路は、下記のように動作する。インターフェース制御回路２１は、ホスト３から受け取った画像データ１２を画像処理回路２２に転送する。加えて、インターフェース制御回路２１は、制御データ１３に含まれる制御パラメータ及びコマンドに応答して表示ドライバ２の各回路を制御する。画像処理回路２２は、インターフェース制御回路２１から受け取った画像データ１２に対して画像データ処理を行って表示パネル１の駆動に用いられる表示データ１４を生成する。階調電圧生成回路２３は、表示データ１４に記述されている階調値がとり得る値のそれぞれに対応する一組の階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍを生成する。データ線駆動回路２４は、表示データ１４に記述されている階調値に対応する階調電圧で各データ線５を駆動する。詳細には、データ線駆動回路２４は、各データ線５について階調電圧生成回路２３から供給された階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍのうちから表示データ１４の階調値に対応する階調電圧を選択し、選択した階調電圧になるように各データ線５を駆動する。タイミング制御回路２５は、インターフェース制御回路２１から受け取った制御信号に応じて表示ドライバ２の各回路のタイミング制御を行う。パネルインタフェース回路２６は、ゲート制御信号を表示パネル１のゲート線駆動回路７に供給し、これにより、ゲート線駆動回路７を制御する。

また、階調電圧生成回路２３は、中間階調値に対応する階調電圧（即ち、最低階調値及び最高階調値に対応する階調電圧以外の階調電圧）の生成を停止可能であるように構成されている。以下では、階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍのうち、最低階調値に対応する階調電圧をＶ_０、最高階調値に対応する階調電圧をＶ_Ｍと記載する。即ち、言い換えれば、階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１は、中間階調値に対応する階調電圧である。インターフェース制御回路２１から供給される階調電圧制御信号による指示に応じて、階調電圧生成回路２３は、中間階調値に対応する階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１の生成を停止する。

ここで、データ線駆動回路２４のガンマ特性が、階調電圧生成回路２３から供給された階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍの電圧レベルの分布によって決定されることに留意されたい。データ線駆動回路２４を所望のガンマ特性に設定するためには、階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍの電圧レベルの分布を、該所望のガンマ特性に合わせて決めればよい。階調電圧生成回路２３によって生成される階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍは、インターフェース制御回路２１から供給される階調電圧制御信号によって制御される。

表示ドライバ２全体としてのガンマ特性は、画像処理回路２２において行われる画像処理のガンマ特性と、データ線駆動回路２４のガンマ特性の重ね合わせとして決定される。適正な輝度で画像を表示するためには、表示ドライバ２全体としてのガンマ特性を、表示パネル１のガンマ特性に合わせて設定することが望ましい。

本実施形態では、画像処理回路２２が、サブピクセルレンダリング処理と８色処理とを実行できるように構成されている。詳細には、本実施形態では、画像処理回路２２が、サブピクセルレンダリング処理回路２７と、８色処理回路２８と、セレクタ２９とを備えている。

サブピクセルレンダリング処理回路２７は、インターフェース制御回路２１から受け取った画像データ１２に対してサブピクセルレンダリング処理を行ってＳＰＲ(sub-pixel rendering)処理後画像データ１５を生成し、生成したＳＰＲ処理後画像データ１５を８色処理回路２８とセレクタ２９に供給する。以下では、ＳＰＲ処理後画像データ１５に対応する画像を、ＳＰＲ処理後画像と呼ぶ。サブピクセルレンダリング処理回路２７は、ＳＰＲ処理後画像データ１５を８色処理回路２８に供給すると共に、ＳＰＲ処理後画像における各画素の位置を示すアドレスを８色処理回路２８に供給する。ある画素に対応するＳＰＲ処理後画像データ１５を８色処理回路２８に供給するとき、サブピクセルレンダリング処理回路２７は、このＳＰＲ処理後画像データ１５の供給に同期して、該画素のアドレスを８色処理回路２８に供給する。

８色処理回路２８は、ＳＰＲ処理後画像データ１５に対して８色処理を行って２値画像データ１６を生成する。

セレクタ２９は、サブピクセルレンダリング処理回路２７から受け取ったＳＰＲ処理後画像データ１５と８色処理回路２８から受け取った２値画像データ１６のいずれかを選択し、選択した画像データを表示データ１４としてデータ線駆動回路２４に出力する。データ線駆動回路２４は、セレクタ２９から受け取った表示データ１４に応じて表示パネル１を駆動する。

画像処理回路２２において８色処理を行う場合、インターフェース制御回路２１は、８色処理を行うことを指示する画像処理制御信号を画像処理回路２２に供給する。セレクタ２９は、該画像処理制御信号に応じて２値画像データ１６を選択する。加えて、インターフェース制御回路２１は、中間階調値に対応する階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１の生成を停止することを指示する階調電圧制御信号を階調電圧生成回路２３に供給する。階調電圧生成回路２３は、階調電圧制御信号に応じて中間階調値に対応する階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１の生成を停止する。これにより、階調電圧生成回路２３の消費電力が低減される。なお、中間階調値に対応する階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１の生成が停止される場合も、最高階調値及び最低階調値に対応する階調電圧Ｖ_０、Ｖ_Ｍの生成は継続される。

なお、図６においては、サブピクセルレンダリング処理回路２７が、インターフェース制御回路２１から受け取った画像データ１２に対してサブピクセルレンダリング処理を行う構成が図示されているが、サブピクセルレンダリング処理回路２７は、画像データ１２に対して何らかの画像データ処理を行って生成される画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行ってもよい。また、図６においては、サブピクセルレンダリング処理回路２７から出力されたＳＰＲ処理後画像データ１５がセレクタ２９に入力される構成が図示されているが、ＳＰＲ処理後画像データ１５の代わりに、ＳＰＲ処理後画像データ１５に対して何らかの画像データ処理を行って生成される画像データが入力されてもよい。

続いて、８色処理回路２８において行われる８色処理について説明する。一般に、多階調の画像データ（なお、上記のＳＰＲ処理後画像データ１５は多階調の画像データである。）に対して８色処理を実現する最も単純な方法は、各副画素の階調を示すデータの最上位ビットにより、該副画素の「点灯」、「消灯」を決定することである。注目画素の各副画素の階調を示すデータの最上位ビットが“１”である場合に該副画素を「点灯」し、最上位ビットが“０”である場合に該副画素を「消灯」することで、各画素の色数が８であるような画像を表示することができる。しかしながら、このような８色処理では、画像における階調値の空間的な変化が十分に表現できないので、画質が大きく劣化してしまう。このことは、図３を参照して説明した通りである。

８色処理は、減らされるビット数が多い減色処理と考えてもよい。よって、画質の劣化を軽減する減色処理の一つとして公知であるディザ処理は、有力な８色処理の候補の一つである。ディザ処理を行うことにより、画像における階調値の空間的な変化を表現し、画質の劣化を軽減することができる。一般的には、ディザ処理は、ランダムに決められたディザ値を画像データに加算した上で下位ビットを切り捨てることで行われる。ここでいう「ランダム」とは、ディザ値がとり得る各値について、ディザ値が当該値を取る確率が同一のであることを意味する。例えば、各副画素の階調を８ビットで表す画像データについての８色処理は、８ビットのディザ値を各副画素の画像データに加算し（結果として得られる値は９ビットである）、最上位ビットのみを取り出す（即ち、下位８ビットを切り捨てる）処理により実現することができる。

ディザ処理に用いられるディザ値の生成は、最も典型的には、ディザ値を要素として記述したディザテーブルから注目画素のアドレスに応じてディザ値を読み出すことによって行われる。図７は、１６×１６の要素を含み、各要素として８ビットのディザ値が記述されているディザテーブルの一例を示している。図７に図示されているディザテーブルは、２５５個の要素を含んでおり、各要素に記述されているディザ値は、０〜２５５の互いに異なる値に設定されている。即ち、図７に図示されているディザテーブルは、０〜２５５の各値を有する要素が１つずつであるように決定されている。例えば、注目画素のＸアドレス（表示パネル１の水平方向（ゲート線方向）の位置を示すアドレス）及びＹアドレス（表示パネルの垂直方向（データ線方向）の位置を示すアドレス）の下位４ビットに応じて、図７に図示されているディザテーブルの２５６個の要素からディザ値を選択することにより、ランダムなディザ値を生成することができる。

ここで、留意すべきことは、８色処理によって得られた画像データに基づいて画像を表示した場合には最高階調値の副画素と最低階調値の副画素しか存在しないために、階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍの電圧レベルの設定によるデータ線駆動回路２４のガンマ特性の設定が機能しないことである。８色処理が行われる場合、中間階調値に対応する階調電圧Ｖ_１〜Ｖ_Ｍ−１が使用されず、よって、階調電圧Ｖ_０〜Ｖ_Ｍをどのように設定しても、データ線駆動回路２４のガンマ特性には影響しない。

その一方で、ランダムに決められたディザ値を用いたディザ処理による８色処理は、ガンマ値γが１であるような画像処理に相当することにも留意すべきである。図８は、ランダムに決められたディザ値を用いたディザ処理による８色処理のガンマ特性について示す図である。ここで、各副画素の階調は８ビットの値（０〜２５５）で表されるとしている。図８において、実線は、ランダムに決められたディザ値を用いたディザ処理による８色処理のガンマ特性を示しており、破線は、ガンマ値が２．２であるようなガンマ特性を示している。

ランダムに決められたディザ値を用いてある副画素の画像データについてディザ処理を行う場合、当該副画素が「点灯」される確率は、当該副画素について画像データで指定された階調値に比例して増加する。例えば、ある副画素について指定された階調値が０である場合には、該副画素が「点灯」する確率は０％であり、階調値が２５５である場合には、１００％の確率で「消灯」する。階調値が１２８である場合には、ディザ値が０〜１２７である場合に該副画素が「点灯」し、ディザ値が１２８〜２５５である場合に「消灯」する。言い換えれば、階調値が１２８である場合には、５０％の確率で該副画素が「点灯」し、５０％の確率で該副画素が「消灯」する。よって、表示される画像における該副画素の輝度は、実質的に、最高輝度の５０％になる。このように、副画素が「点灯」される確率は、該副画素について指定された階調値に比例して増加し、実際に表示される画面における該副画素の実質的な輝度も、該副画素について指定された階調値に比例して増加することになる。これは、ランダムに決められたディザ値を用いたディザ処理のガンマ値が１であることを意味している。

したがって、ランダムに決められたディザ値を用いたディザ処理による８色処理を行うと、画像における階調値の空間的な変化を表現することができるものの、表示ドライバ２全体のガンマ特性が表示パネル１のガンマ特性に整合せず、表示される画像の輝度が適正に表現されない。

本実施形態の８色処理回路２８は、ディザ処理による８色処理を行う一方で、このような問題に対応する構成を有している。以下では、本実施形態における８色処理回路２８の構成及び動作について説明する。

図９は、８色処理回路２８の構成を示すブロック図である。本実施形態では、８色処理回路２８は、ディザ値を用いたディザ処理を行うように構成されており、ＬＵＴ（lookup table）回路３１と、加算回路３２とを備えている。

ＬＵＴ回路３１は、ディザテーブル３３を格納する記憶回路である。ＬＵＴ回路３１は、サブピクセルレンダリング処理回路２７から供給される注目画素のＸアドレス及びＹアドレスに応じてディザテーブル３３の要素からディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}を選択し、選択したディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}を加算回路３２に供給する。図９においては、Ｘアドレス、Ｙアドレスは、“（Ｘ，Ｙ）”と記載されている。なお、ここでいう注目画素のＸアドレスとは、ＳＰＲ処理後画像（ＳＰＲ処理後画像データ１５に対応する画像）における水平方向（表示パネル１のゲート線方向に対応する方向）の位置を示すアドレスであり、Ｙアドレスとは、ＳＰＲ処理後画像における垂直方向（表示パネル１のデータ線方向に対応する方向）の位置を示すアドレスである。ＳＰＲ処理後画像データ１５において各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂがｍビットで記述されている場合には（ｍは、２以上の整数）、ディザテーブル３３の各要素もｍビットの値を有しており、ディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＴＥＲ}もｍビットの値を有している。この場合、ディザテーブル３３の要素の数は、２^ｍ個である。

ＳＰＲ処理後画像データ１５においてＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂが８ビットの値として記述される本実施形態では、ディザテーブル３３の各要素が８ビットの値であり、“０”から“２５５”の値をとる。ディザテーブル３３は、１６行１６列の要素を有している。ただし、後述のように、図９の８色処理回路２８のディザテーブル３３は、２以上の要素が同一の値をとり得ることに留意されたい。ディザテーブル３３が１６行１６列の要素を有している本実施形態では、ＬＵＴ回路３１は、注目画素のＸアドレス及びＹアドレスの下位４ビットに応じて、ディザテーブル３３の２５６個の要素からディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}を選択する。

加算回路３２は、サブピクセルレンダリング処理回路２７からＳＰＲ処理後画像データ１５を受け取り、ＳＰＲ処理後画像データ１５に記述された各画素の各副画素の階調値と、ＬＵＴ回路３１から供給されるディザ値とを加算する。詳細には、加算回路３２は、ＳＰＲ処理後画像データ１５に記述された、注目画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素について、それぞれ、和ＳＵＭ^Ｒ、ＳＵＭ^Ｇ、ＳＵＭ^Ｂを下記式（１ａ）〜（１ｃ）に従って算出する：
ＳＵＭ^Ｒ＝Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒ＋Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ} ・・・（１ａ）
ＳＵＭ^Ｇ＝Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇ＋Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ} ・・・（１ｂ）
ＳＵＭ^Ｂ＝Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂ＋Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ} ・・・（１ｃ）
ここで、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒは、ＳＰＲ処理後画像データ１５に記述された注目画素のＲ副画素の階調値であり、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇは、該注目画素のＧ副画素の階調値であり、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂは、該注目画素のＢ副画素の階調値である。和ＳＵＭ^Ｒ、ＳＵＭ^Ｇ、ＳＵＭ^Ｂの最上位ビットが、２値画像データ１６として出力される。なお、ＳＰＲ処理後画像データ１５に記述されたＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂが８ビットの値であり、ディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＴＥＲ}も８ビットの値である本実施形態では、和ＳＵＭ^Ｒ、ＳＵＭ^Ｇ、ＳＵＭ^Ｂは、９ビットの値である。２値画像データ１６は、各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれについて「点灯」「消灯」を１ビットで指定するデータであり、注目画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素に対応するビットを、それぞれ、Ｄ_ＢＮ ^Ｒ、Ｄ_ＢＮ ^Ｇ、Ｄ_ＢＮ ^Ｂとすると、下記式（２ａ）（２ｃ）として表される：
Ｄ_ＢＮ ^Ｒ＝ＭＳＢ［ＳＵＭ^Ｒ］ ・・・（２ａ）
Ｄ_ＢＮ ^Ｇ＝ＭＳＢ［ＳＵＭ^Ｇ］ ・・・（２ｂ）
Ｄ_ＢＮ ^Ｂ＝ＭＳＢ［ＳＵＭ^Ｂ］ ・・・（２ｃ）

図９の８色処理回路２８では、ディザテーブル３３の要素の値の度数分布が工夫され、これにより、所望のガンマ値のガンマ特性を実現するような８色処理回路２８が実現されている。発明者の一つの発見は、ディザ処理に用いられるディザテーブルの度数分布を適正に決めることにより、様々なガンマ特性を有するディザ処理を実現できるということである。ここで、本明細書においてディザテーブルの要素の値の度数分布とは、ディザテーブルにおける、値ｐを有する要素の個数Ｎ（ｐ）の分布をいう。一般的には、ディザ処理において用いられるディザテーブルは、各値をとる要素が１つずつである（即ち、ｐに関わらず、Ｎ（ｐ）＝１である）ように決定される。図７は、このような１６×１６ディザテーブルを図示しており、図７に図示されているディザテーブルを用いたディザ処理は、ガンマ値が１であるようなガンマ特性を有していることは上述のとおりである。一方、度数分布が不均一である（即ち、値ｐを有する要素の個数Ｎ（ｐ）がｐに依存する）ディザテーブルを用いれば、ディザ処理と同時に様々な画像演算を行うことができる。なお、度数分布が不均一である場合、ディザテーブルにおける値ｐ_１、ｐ_２を有する要素の個数Ｎ（ｐ_１）、Ｎ（ｐ_２）が同一でないような０以上２^ｋ−１以下の整数ｐ_１、ｐ_２が存在することになる。

例えば、Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^Ｒ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｇ、Ｄ_ＳＰＲ ^Ｂをそれぞれｍビットで表すＳＰＲ処理後画像データ１５に対してｍビットのディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}を用いてディザ処理による８色処理を行う場合を考える。即ち、２値画像データ１６のビットＢ_ＢＮ ^ｋを、和Ｄ_ＳＲＲ ^ｋ＋Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}の最上位ビットとして算出する場合を考える。ただし、ｋは、“Ｒ”、“Ｇ”、又は“Ｂ”のいずれかである。この場合、各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋの取り得る値ｐに対し、ディザテーブルの２^ｍ個の要素のうちｑ個が（２^ｍ−ｐ）以上であるようにディザテーブル３３の各要素の値を決定すれば、実効的には、表示される画像における副画素の輝度を最大輝度の（ｑ／２^ｍ）倍にすることができる。これを利用すれば、８色処理において、所望のガンマ特性を実現できる。例えば、ｑを下記式（３）：

により定義すれば、ガンマ値γのガンマ特性を有する８色処理を実現できる。ここで、floor(x)は、床関数であり、ｘ以下の最大の整数である。値０．５の加算及び床関数floor(x)は、単に整数化のために導入されているものであり、他の手法による整数化が行われてもよい。

例えば、ｍが８であり、ある副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋの値が１８６である場合、ガンマ値２．２のガンマ特性を実現するためには、当該副画素の輝度が、最大輝度の０．５倍（＝１２８／２５６）であるべきである。この場合、ｐ＝１８６、ｑ＝１２８として、ディザテーブルの２５６個の要素のうちの１２８個が７０以上であるようにディザテーブルを決定すれば、該副画素について所望の輝度を実現できる。

図１０は、ガンマ値γが２．２であるようなガンマ特性を有する８色処理を行う場合のディザテーブル３３の各要素の値の一例を示している。図１０に図示されているディザテーブル３３は、下記式（４）：

でｑを定義した場合に、各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋの取り得る値ｐに対し、ディザテーブルの２^ｍ個の要素のうちｑ個が（２^ｍ−ｐ）以上であるように決定されている。

より具体的には、図１０に図示されたディザテーブル３３は、図７に図示されているディザテーブルに対し下記式（５）の変換を行うことで得られている：

ここで、α（ｉ，ｊ）は、図７に図示されているディザテーブルのｉ行ｊ列の要素の値であり、β（ｉ，ｊ）は、図１０に図示されているディザテーブル３３のｉ行ｊ列の要素の値である。また、floor(x)は、床関数であり、ｘ以下の最大の整数を示している。図１０に図示された内容のディザテーブル３３を用いることにより、図９に図示された８色処理回路２８は、ガンマ値γが２．２であるディザ処理を行うことができる。

一般に、ＳＰＲ処理後画像データ１５の各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋがｍビットであり、ディザ値がｍビットである場合、ガンマ値γのディザ処理を実現するディザテーブル３３は、下記の手順で生成することができる。
（１）各値をとる要素が１つずつである（即ち、ｐに関わらず、Ｎ（ｐ）＝１である）第１のディザテーブルを一般的な手法で生成する。第１のディザテーブルは、２^ｍ個の要素を有していることに留意されたい。
（２）生成した第１のディザテーブルに対し、下記式（６）の変換を行う：

α（ｉ，ｊ）は、第１のディザテーブルのｉ行ｊ列の要素の値であり、β（ｉ，ｊ）は、変換によって得られる第２のディザテーブルのｉ行ｊ列の要素の値である。

図１１、図１２は、本実施形態の画像処理回路２２において行われるサブピクセルレンダリング処理及び８色処理の一例を示す概念図である。図１１、図１２は、画像データ１２として、各副画素（Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素）の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋ（ｋは、“Ｒ”、“Ｇ”、“Ｂ”の任意）がいずれも最低階調値“０”である画素と、最高階調値“２５５”である画素とが交互に配置されている元画像の画像データが与えられた場合の例を図示している。サブピクセルレンダリング処理回路２７におけるサブピクセルレンダリング処理では、元画像の隣接する２つの画素の各副画素の階調値から、輝度が平均化されるようにＳＰＲ処理後画像データ１５の各画素の各副画素の階調値が算出される。結果として、ＳＰＲ処理後画像データ１５の各画素の各副画素の階調値が、例えば、“１８６”と算出されるものとする。

更に、ＳＰＲ処理後画像データ１５に対して８色処理回路２８により、８色処理が行われる。８色処理回路２８においては、ガンマ値２．２のガンマ特性を有する８色処理が行われる。上述のように、ガンマ値２．２のガンマ特性においては、ＳＰＲ処理後画像データ１５に記述されている各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋの値が１８６である場合に、該副画素の輝度が最大輝度の５０％（≒１２８／２５６）になることが求められる。

本実施形態では、ＬＵＴ回路３１は、図１０に図示されているディザテーブル３３の要素から加算回路３２に供給するディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}を選択する。上述のように、図１０に図示されているディザテーブル３３の各要素の値は、ガンマ値２．２のガンマ補正を実現するような度数分布となるように決定されている。加算回路３２は、各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋと、ＬＵＴ回路３１から受け取ったディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}とを加算し、和ＳＵＭ^ｋを算出する。２値画像データ１６の色ｋの副画素に対応するビットＤ_ＢＮ ^ｋは、和ＳＵＭ^ｋの最上位ビットとして決定される。

以下では、１６行１６列の画素について、ＳＰＲ処理後画像データ１５の各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋに対して上記の処理を行った場合について議論する。図１０に図示されているディザテーブル３３が用いられ、且つ、各副画素の階調値Ｄ_ＳＰＲ ^ｋが“１８６”である場合、１６×１６個の画素のうち１２８個についてビットＤ_ＢＮ ^ｋが値“１”と算出される。これは、ディザ値Ｄ_{ＤＩＴＨＥＲ}が図１０に図示されているディザテーブル３３の要素から選択される場合、１６×１６個の画素のうち１２８個について和ＳＵＭ^ｋの最上位ビットが“１”になるからである。よって、１６行１６列の画素のうち１２８個の画素において各色ｋの副画素が「点灯」する。これは、表示される画像において当該画素の色ｋの副画素の輝度が、実質的に、最大輝度の約５０％になることを意味している。即ち、本実施形態の８色処理によれば、ガンマ値２．２のガンマ特性を実現することができる。よって、本実施形態の８色処理によれば、表示される画像における各画素の輝度を適正に表現することができる。

以上に議論されているように、本実施形態では、サブピクセルレンダリング処理と８色処理の両方を実現する画像データ処理技術が提供される。本実施形態の８色処理によれば、画像における階調値の空間的な変化を表現することができ、更に、表示される画像における各画素の輝度を適正に表現することができる。

以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。

１ ：表示パネル
２ ：表示ドライバ
３ ：ホスト
４ ：ゲート線
５ ：データ線
６ ：画素回路
７ ：ゲート線駆動回路
８ ：画素
１０ ：表示装置
１１ ：ゲート制御信号
１２ ：画像データ
１３ ：制御データ
１４ ：表示データ
１５ ：ＳＰＲ処理後画像データ
２１ ：インターフェース制御回路
２２ ：画像処理回路
２３ ：階調電圧生成回路
２４ ：データ線駆動回路
２５ ：タイミング制御回路
２６ ：パネルインタフェース回路
２７ ：サブピクセルレンダリング処理回路
２８ ：８色処理回路
２９ ：セレクタ
３１ ：ＬＵＴ回路
３２ ：加算回路
３３ ：ディザテーブル

Claims (7)

1. 表示パネルを駆動する表示ドライバであって、
   第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、
   前記第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路と、
   前記第３画像データに応じて前記表示パネルを駆動する駆動回路
   とを具備し、
   前記８色処理回路は、ディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、前記表示パネルの注目画素に対応する前記第３画像データの生成において、ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を前記第２画像データに対して行って前記第３画像データを生成するように構成され、
   前記ディザテーブルの要素の値の度数分布が、不均一である
   表示ドライバ。
2. 請求項１に記載の表示ドライバであって、
   前記第２画像データは、各画素の各副画素の階調値をｍビットで指定するように生成され（ｍは、２以上の整数）、
   前記ディザ値及び前記ディザテーブルの前記要素が、ｍビットの値であり、
   前記ディザテーブルの各要素の値が、前記ディザテーブルにおける値ｐ_１、ｐ_２を有する要素の個数Ｎ（ｐ_１）、Ｎ（ｐ_２）が同一でないような０以上２^ｍ−１以下の整数ｐ_１、ｐ_２が存在するように決定された
   表示ドライバ。
3. 請求項１又は２に記載の表示ドライバであって、
   前記各画素の各副画素の階調値がとり得る値ｐ（ｐは、０以上２^ｍ−１以下の任意の数）に対してｑを下記式（１）：
   

   

   で定義して、前記ディザテーブルの各要素の値は、前記ディザテーブルの２^ｍ個の要素のうちｑ個が（２^ｍ−ｐ）以上であるように決定されている
   表示ドライバ。
4. 表示パネルと、
   表示ドライバ
   とを具備し、
   前記表示ドライバは、
   第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、
   前記第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路と、
   前記第３画像データに応じて前記表示パネルを駆動する駆動回路
   とを備え、
   前記８色処理回路は、ｍビットの値を要素として有するディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、前記表示パネルの注目画素に対応する前記第３画像データの生成において、前記ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を前記第２画像データに対して行って前記第３画像データを生成するように構成され、
   前記ディザテーブルの要素の値の度数分布が、不均一である
   表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置であって、
   前記第２画像データは、各画素の各副画素の階調値をｍビットで指定するように生成され（ｍは、２以上の整数）、
   前記ディザ値及び前記ディザテーブルの前記要素が、ｍビットの値であり、 前記ディザテーブルの各要素の値が、前記ディザテーブルにおける値ｐ_１、ｐ_２を有する要素の個数Ｎ（ｐ_１）、Ｎ（ｐ_２）が同一でないような０以上２^ｍ−１以下の整数ｐ_１、ｐ_２が存在するように決定された
   表示装置。
6. 請求項４又は５に記載の表示装置であって、
   前記各画素の各副画素の階調値がとり得る値ｐ（ｐは、０以上２^ｍ−１以下の任意の数）に対してｑを下記式（１）：
   

   

   で定義して、前記ディザテーブルの各要素の値は、前記ディザテーブルの２^ｍ個の要素のうちｑ個が（２^ｍ−ｐ）以上であるように決定されている
   表示装置。
7. 第１画像データに対してサブピクセルレンダリング処理を行って第２画像データを生成するサブピクセルレンダリング処理回路と、
   前記第２画像データに対して８色処理を行って各画素のＲ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素のそれぞれの階調値を１ビットで記述する第３画像データを生成する８色処理回路
   とを具備し、
   前記８色処理回路は、ｍビットの値を要素として有するディザテーブルを記憶する記憶回路を備えており、注目画素に対応する前記第３画像データの生成において、前記ディザテーブルの要素から選択されたディザ値を用いたディザ処理を前記第２画像データに対して行って前記第３画像データを生成ように構成され、
   前記ディザテーブルの要素の値の度数分布が、不均一である
   画像処理回路。

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