JP2768046B2

JP2768046B2 - 多階調表示装置

Info

Publication number: JP2768046B2
Application number: JP11831991A
Authority: JP
Inventors: 雅利広瀬; 展明甲; 文夫井上; 良和天野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH04345194A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス表示装置に
おける多階調表示技術に係り、特に、解像度を劣化させ
ること無く多階調表示を実現する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多階調表示を実現する従来技術として、
例えば、特開平２−２３０１１９に記載のように、少な
くとも２段階以上の階調表示能力を有するピクセルがマ
トリクス状に配された液晶表示素子で、画像表示の際の
単位画素が複数のピクセルから構成され、各ピクセルの
表示階調と単位画素を構成するピクセルの選択数とで単
位画素の表示階調数を増加させるとなっていた。

【０００３】また、フレーム単位に各画素の表示をオ
ン、オフさせ中間調を表示するＦＲＣ（ｆｒａｍｅｒ
ａｔｅｃｏｎｔｒｏｌ）方式及び、該ＦＲＣ方式に上
記第一の従来例に記載の空間変調方式を組合せた多階調
表示技術が、「フラットパネル・ディスプレイ１９９
１」（日経ＢＰ社１９９０年１１月２６日発行）１７３
頁から１８０頁に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記第一の従来技術で
は、複数の画素を一単位として多階調表示を行うことに
よる解像度劣化の点について配慮されておらず、例えば
水平２画素×垂直２画素を１単位とすると水平及び垂直
解像度がそれぞれ１／２に劣化するといった問題があっ
た。

【０００５】また、上記第二の従来技術でもＦＲＣ方式
によるフリッカの発生や、ＦＲＣ方式に空間変調方式を
組合せた場合の解像度劣化や、フレーム毎にオン画素を
変えることにより、オン画素間を結んだ輝線がフレーム
毎に移動するムービング現象が発生するといった問題が
あった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術における問
題を解決し、より高解像度でフリッカの少ない画像が得
られる多階調表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】複数の画素を組合せて１
単位とし、各画素の階調を変えて多階調表示を行う場合
の解像度劣化を抑制する為に、１単位を構成する画素の
組合せ方を１単位毎に水平方向、又は垂直方向、あるい
は水平、垂直方向共にと、空間的にずらして組合せるよ
うにした。

【０００８】また、同様に複数の画素の組合せを１単位
とし、各画素の階調を変えて多階調表示を行う場合の解
像度劣化を抑制するために、１単位を構成する画素の組
合せ方を１フィールド（又は１フレーム）毎に変えるよ
うにした。

【０００９】１フレーム毎に各画素の表示階調を周期的
に変えることにより多階調表示を行う場合のフリッカを
抑制するために、水平走査回路が入力信号に応じて選
択、出力する複数の設定電圧を、該複数の設定電圧によ
って決まるマトリクス表示パネルの各輝度が、該マトリ
クス表示パネルの電圧−輝度特性上で等比の間隔となる
様に設定した。

【００１０】

【作用】複数の画素を組合せて１単位とし、各画素の階
調を変えて多階調表示を行う際に、該１単位を構成する
画素の組合せ方を空間的、時間的にずらすことにより解
像度劣化が抑制できる。

【００１１】１フレーム毎に各画素の表示階調を周期的
に変えることにより多階調表示を行う際に、水平走査回
路が入力信号に応じて選択、出力する複数の設定電圧
を、該複数の設定電圧によって決まるマトリクス表示パ
ネルの各輝度が、該マトリクス表示パネルの電圧−輝度
特性上で等比の間隔となる様に設定した為、隣合うどの
輝度によって前記多階調化を行っても輝度比は均一且つ
最小となりフリッカが抑制できる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明の第一の実施例のブロック図を
図２に多階調化回路及びアドレス発生回路の一構成例を
示す。１はマトリクス表示パネル、２、３は該マトリク
ス表示パネルを駆動する水平ドライバ及び垂直ドライ
バ、４は後述する多階調表示方式を行う為にビデオ信号
を操作する多階調化回路、５はアドレス発生回路、６は
入力されたＲ，Ｇ，Ｂ別々の原色信号を並べ替え出力す
るビデオ信号変換回路、７は上記水平、垂直ドライバ及
びビデオ信号変換回路の動作をコントロールする為の制
御回路である。ビデオ信号変換回路６と制御回路７は１
つのコントロール回路８と見ることもできる。９は電圧
設定回路であり、水平ドライバ２が入力信号の各ビット
に応じて選択して出力する複数の電圧を設定する回路で
ある。また、41はＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍ
ｏｒｙ）、51は垂直同期信号ＶＤをカウントとし奇数フ
ィールドと偶数フィールドを判別するフィールド判別回
路、52は水平同期信号ＨＤをカウントし走査位置を判別
するＨＤカウンタ、53は後述する多階調化方式を実現す
るためにＲＯＭ41アドレス信号を与えるための２分周回
路である。以下、図１、図２のブロック図の動作を説明
する。

【００１３】アドレス発生回路５は図２に示すように例
えばフィールド判別回路51、ＨＤカウンタ52、２分周回
路53により構成される。２分周回路はドットクロック、
ＨＤ及びＶＤを入力とし、多階調化回路に供給する位置
アドレスを発生する。この時、後述する多階調化方式を
実現するために、ＨＤカウンタ及びフィールド判別回路
により２分周回路の出力信号を切り換える。

【００１４】多階調化回路４は図２に示すように例えば
ＲＯＭ41により構成されており、入力されるＲ，Ｇ，Ｂ
各原色信号に対応して３系統ある。該多階調化回路４は
ディジタルビデオ信号及びアドレス発生回路５により与
えられる位置アドレス信号に基づき、後述する多階調表
示方式を実現する為のビデオ信号操作を行い出力する。

【００１５】ビデオ信号変換回路６は制御回路８からの
制御信号により動作し、Ｒ，Ｇ，Ｂ別々のディジタルビ
デオ信号を、マトリクス表示パネル１の色フィルタ配置
の順番に並べ替え出力する。

【００１６】水平ドライバ２及び垂直ドライバ３も同様
に制御回路７からの制御信号により動作し、垂直ドライ
バ３が選択した行の画素に対して、水平ドライバ２が前
記ディジタルビデオ信号の各ビットに応じた所定の電圧
を選択して出力し、各画素に書込んで表示する。従って
各画素が表示できる階調は、信号のビット数により決定
されることになる。

【００１７】図３に従来の多階調化方式の一例、図４に
中間調表示方法の原理図を示す。１はマトリクス表示パ
ネル、11は画像表示の最小単位となる画素である。これ
は水平２画素×垂直２画素の計４画素を１単位とし、各
画素の表示階調を操作することにより１単位として表現
できる階調数を増やすものである。すなわち、図４に示
したように32階調を８階調ドライバ（第０、４、８、1
2、16、20、24、28レベルの８階調のみを出力）で表現
する為に、例えば、１単位を構成する４画素11のうち１
画素を16階調、他３画素を12階調とすることにより13階
調目を表現する。本方式は一般にディザ法と呼ばれてい
るものであり、階調数が増す代わりに解像度が劣化する
という欠点がある。例えば、図３に示した画素の組合せ
の場合、水平解像度、垂直解像度が共にマトリクス表示
パネルの表示可能な解像度の１／２になってしまう。

【００１８】図５に本発明の第一の実施例における多階
調化方式の原理図を示す。本実施例においても水平２画
素×垂直２画素の計４画素を１単位としており、図１に
示した多階調化回路により各画素の表示階調をコントロ
ールし多階調表示を行う。このとき、１単位を構成する
画素の組合せを２行おきに水平方向に１画素ずらす様に
した。すなわち、１行目、２行目の組合せが１列目から
２画素ずつで構成され、次の３行目、４行目は２列目か
ら２画素ずつの組合せとし、更に次の２行は再び１列目
から２画素ずつの組合せとし以下これを交互に繰返した
構成とする。これにより水平方向について見ると、４画
素で構成される各単位が千鳥状に並ぶことになり、水平
解像度をマトリクス表示パネル１の解像度の半分まで落
すこと無く多階調表示が可能となる。

【００１９】以上、本実施例によれば、従来のマトリク
ス表示装置に簡易な回路を付加するのみで、水平解像度
劣化の少ない多階調表示装置が得られる。

【００２０】また、本実施例では１単位を水平２画素×
垂直２画素の計４画素で構成した例を示したが、組合せ
る画素数、形状は前記多階調化回路４の操作により任意
に選択できる。さらに、各単位をずらす方向、量も任意
に設定できることは言うまでもない。

【００２１】図６に本発明の第二の実施例の多階調化方
式の原理図を示す。本実施例を実現するシステム構成も
第一の実施例と同様である為再度の説明は省略する。

【００２２】本実施例においても水平２画素×垂直２画
素の計４画素を１単位としており、図１に示した多階調
化回路４により各画素の表示階調をコントロールし多階
調表示を行う。このとき、１単位を構成する画素の組合
せをフィールド毎に垂直方向にずらすようにした。すな
わち、第１フィールドでは１行目から２画素ずつの組合
せとし、第２フィールドでは２行目から２画素ずつの組
合せとし、以下奇数フィールドと偶数フィールドで交互
に組合せをずらすようにする。これにより、垂直方向に
ついてみると奇数フィールドの組合せと偶数フィールド
の組合せが、互いに補間する形で並ぶことになり、垂直
解像度をマトリクス表示パネル１の解像度の半分まで落
すこと無く多階調表示が可能となる。

【００２３】以上、本実施例によれば、従来のマトリク
ス表示装置に簡易な回路を付加するのみで、垂直解像度
劣化の少ない多階調表示装置が得られる。

【００２４】また、本実施例では１単位を水平２画素×
垂直２画素の計４画素で構成した例を示したが、組合わ
せる画素数、形状は前記多階調化回路４の操作により任
意に選択できる。さらに、各単位をずらす方向、量も任
意に設定できることは言うまでもない。

【００２５】図７に本発明の第三の実施例の多階調化方
式の原理図を示す。本実施例を実現するシステム構成も
第一の実施例と同様である為再度の説明は省略する。

【００２６】本実施例においても水平２画素×垂直２画
素の計４画素を１単位としており、図１に示した多階調
化回路４により各画素の表示階調をコントロールし多階
調表示を行う。このとき、１単位を構成する画素の組合
せを、２行おきに水平方向に１画素ずらし、更にフィー
ルド毎に垂直方向に１画素ずらすようにした。すなわ
ち、前記第一の実施例の多階調化方式と第二の実施例の
多階調化方式を組合せた方式である。原理は第一、第二
の実施例で説明した為省略する。

【００２７】以上、本実施例によれば、水平解像度、垂
直解像度共にマトリクス表示パネル１の解像度を半分ま
で落すこと無く多階調表示が可能となる。

【００２８】また、本実施例では１単位を水平２画素×
垂直２画素の計４画素で構成した例を示したが、組合わ
せる画素数、形状は前記多階調化回路４の操作により任
意に選択できる。さらに、各単位をずらす方向、量も任
意に設定できることは言うまでもない。

【００２９】図８に本発明の第四の実施例の原理図を示
す。本実施例を実現するシステム構成も第一の実施例と
同様である為再度の説明は省略する。

【００３０】本実施例においても水平２画素×垂直２画
素の計４画素を１単位としており、図１に示した多階調
化回路４により各画素の表示階調をコントロールし多階
調表示を行う。

【００３１】今、原画像を図８(ａ)に示した様な第13レ
ベルと第７レベルの２階調のみの画像とする。従来方式
では図８(ｂ)に示した様に、前記原画像を表現するため
に図３に示した画素の組合せを用い、図４に示した中間
調表示方法によって多階調表示を行う。この時、各１単
位が表現する階調は該１単位中の４画素の中の左上の画
素の階調である。従って、該１単位中の他の３画素が異
なる階調であってもその階調を表現することはできな
い。すなわち、原画像の各画素の階調を忠実に再現する
ことが困難となる。

【００３２】(ｃ)に示したのが本実施例による多階調表
示の例であり、図７に示した第三の実施例における画素
の組合せ方法を併用した場合を例として示した。本方式
では原画像における各画素の表示階調と１単位を構成し
たときの、該１単位中における各画素の位置（左上、右
上、左下、右下）に応じて表示階調を決定する。すなわ
ち、１単位を構成したとき原画像において左上の画素が
第13レベルであったとすると、実際の表示では図４に示
した第13レベルの組合せの内で左上の画素の階調である
第16レベルを表示する。同様にして、右上の画素が第13
レベルであったとすると、第12レベルを表示する。ま
た、他の階調についても同様の操作を行う。これによ
り、従来方式のように複数画素を組合せて中間調表示を
行った場合に使用しなかった画素の情報も表現できるこ
とになる。

【００３３】以上、本実施例によれば原画像の全ての画
素の情報を使用することとなり、より原画像に忠実な階
調表示ができ、さらに８階調以下の画像であれば解像度
を落すこと無く表示できる。さらに第一〜第三の実施例
のように組合せをずらした場合でも同様の操作を行うこ
とにより、同様の効果が得られる。

【００３４】図９に本発明の第五の実施例の多階調化方
式の原理図を示す。本方式は１画素11の表示階調をフレ
ーム毎に切換え２レベルの中間調を表示するものであ
る。すなわち、図９に示す様に１画素11が図10(ａ)及び
(ｃ)に示す２階調しか表示できない場合でも、図７(ｂ)
に示す様にフレーム毎に該２階調を切換えることにより
中間調表示が可能になる。

【００３５】図10に従来の電圧設定の一例として８階調
表示の場合の電圧設定方式を示す。縦軸が輝度(階調)、
横軸が駆動電圧であり、グラフはマトリクス表示パネル
１の駆動電圧対輝度特性を示す。また、グラフ上に黒丸
で示したのが電圧設定により各画素11が表示可能な階調
であり、電圧設定回路９によりあらかじめ設定したＶ₀〜
Ｖ₇の８電圧を水平ドライバ２が選択し、各画素11に与
えることにより(１)〜（8）までの８階調表示ができ
る。さらに、この８階調で図９に示した多階調化方式を
行うことにより、グラフ上に白丸で示した階調が表現で
きる。すなわち、例えば１フレーム目にＶ₀、２フレー
ム目にＶ₁を選択することにより(１)と(２)の中間調レ
ベルの(９)が表現でき、同様にＶ₄とＶ₅より(５)と(６)
の中間調レベルの(13)が表現できる。以上の方法により
多階調表示が可能となる。

【００３６】しかし、図10に示した電圧設定により多階
調化を行う場合フリッカが伴うことが知られている。す
なわち、フレーム毎に１画素11の輝度が変化するためち
らつきとなって見えてしまうのである。今、図10に示し
た８電圧（Ｖ₀〜Ｖ₇）設定による輝度(（１）〜（８）)
は０％輝度(１)から１００％輝度(８)を７等分してお
り、約１４.３％輝度(100/7)づつの等しい輝度差を持っ
ている。従って輝度(９)を表現する為に輝度(１)（０％
輝度）と輝度(２)（１４.３％輝度）をフレーム毎に切
換える為その輝度比は無限大となり、同様に輝度(10)を
表現するためには輝度(２)（１４.３％輝度）と輝度
(３)（２８.６％輝度）をフレーム毎に切換えることに
なり、その輝度比は２倍となる。一方、輝度(14)を表現
するためには輝度(６)（７１.５％輝度）と輝度(７)
（８５.８％輝度）をフレーム毎に切換えることにな
り、その輝度比は１.２倍となり、同様に輝度(15)を表
現するためには輝度(７)（８５.８％輝度）と輝度(８)
（１００％輝度）をフレーム毎に切換えることになり、
その輝度比は１.１７倍となる。従って、輝度が大きい
レベルに比べ小さいレベルの方が輝度比が大きく、フリ
ッカも目立ってしまう。

【００３７】図12に本実施例における電圧設定方式を示
す。縦軸が輝度(階調)、横軸が駆動電圧である。また、
黒丸で示したのが８電圧設定による輝度(０)〜(７)で、
白丸で示したのが図９に示す多階調化方式により表現す
る輝度(８)〜(14)である。設定電圧は、フリッカのレベ
ルを均一化し輝度比を最小限にするため、各輝度がその
隣合う輝度と等比の関係となるように設定されている。
従って、図９に示した多階調化を行う際、どの２つの階
調を選択しても従来方式に比べフリッカは低減できる。

【００３８】以上本実施例によれば、電圧設定を該電圧
設定による各輝度が等比の関係になる様に設定するの
で、フリッカの少ない多階調表示装置が得られる。ま
た、本実施例では８電圧設定の場合を示したが、他の設
定電圧数の場合にも適用できる。

【００３９】図12に本発明の第六の実施例における多階
調化方式の原理図を示す。本実施例は前記第一〜第四の
実施例と第五の実施例の多階調化方式を組合せたもので
あり、本実施例を実現するシステム構成も第一の実施例
同様である為再度の説明は省略する。以下、本実施例の
原理について説明する。

【００４０】図４に示した様に４画素を組み合わせて１
単位とし各画素の表示階調を変えることで、２つの階調
の中間調が表現できることは述べた。一方、図９で述べ
たように１画素の階調をフレーム毎に切り換えることに
より中間調が表現できる。そこで、前記１単位の階調を
フレーム毎に切り換えて中間調を表示することとした。
すなわち、図12に示すように第１フレームにおいて１単
位により第13レベルを表示し、第２フレームでは第14レ
ベルを表示する。このとき、該１単中の右下の画素は図
９で説明したよう第14レベルを表現でき、１単位につい
てみると第13レベルと第14レベルの中間調が表示でき
る。同様に第１フレームにおいて１単位により第15レベ
ルを表示し、第２フレームでは第16レベルを表示するこ
とにより２レベルの中間調が表示できる。従って、より
多階調表示が可能になる。

【００４１】以上、本実施例によれば、前記２つの多階
調化方式を組合せることによって、より多階調表示可能
な多階調表示装置が得られる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の画素を組合せて
１単位とし、各画素の階調を変えて多階調表示を行う際
に、該１単位を構成する画素の組合せ方を空間的、時間
的にずらすことにより解像度劣化を抑制する効果があ
る。

【００４３】また、本発明によれば、１フレーム毎に各
画素の表示階調を周期的に変えることにより多階調表示
を行う際に、水平走査回路が入力信号に応じて選択、出
力する複数の電圧を、該複数の電圧によって決まる画素
の各輝度が、該マトリクス表示パネルの電圧−輝度特性
上で等比の間隔となる様に設定したためフリッカ抑制の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のブロック図である。

【図２】第一の実施例の多階調化回路の一構成例であ
る。

【図３】従来の多階調化方式の一例である。

【図４】中間調表示方法の原理図である。

【図５】第一の実施例の多階調化方式の原理図である。

【図６】第二の実施例の多階調化方式の原理図である。

【図７】第三の実施例の多階調化方式の原理図である。

【図８】第四の実施例の原理図である。

【図９】本発明の第五の実施例の多階調化方式の原理図
である。

【図１０】従来の電圧設定の一例である。

【図１１】第五の実施例の電圧設定方式である。

【図１２】第六の実施例の原理図である。

【符号の説明】

１…マトリクス表示パネル、２…水平ドライバ、３…垂直ドライバ、４…多階調化回路、５…アドレス発生回路、６…ビデオ信号発生回路、７…制御回路、８…コントロール回路、９…電圧設定回路、 11…画素、 41…ＲＯＭ、 51…フィールド判別回路、 52…ＨＤカウンタ、 53…２分周回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上文夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者天野良和神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所横浜工場内 (56)参考文献特開平３−233517（ＪＰ，Ａ) 特開平２−173784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09G 3/20 - 3/38 G02F 1/133

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス表示パネルにおける複数の画素
のうち所定数の画素を組み合わせて複数の表示単位を構
成し、該表示単位における各画素に対して、レベルが異
なる複数の電圧を入力ビデオ信号に応じて選択的に出力
して、前記複数の電圧によって定まる表示階調数よりも
多い階調で画像を表示するように構成された多階調表示
装置において、前記表示単位を構成する画素の組み合わせを、所定ライ
ン毎に水平方向にずらしたことを特徴とする多階調表示
装置。
【請求項２】マトリクス表示パネルにおける複数の画素
のうち所定数の画素を組み合わせて複数の表示単位を構
成し、該表示単位における各画素に対して、レベルが異
なる複数の電圧を入力ビデオ信号に応じて選択的に出力
して、前記複数の電圧によって定まる表示階調数よりも
多い階調で画像を表示するように構成された多階調表示
装置において、前記表示単位を構成する画素の組み合わせを、所定ライ
ン毎に水平方向にずらすと共に、該画素の組み合わせを
所定フィールドもしく所定フレーム毎に変化させること
を特徴とする多階調表示装置。
【請求項３】マトリクス表示パネルにおける複数の画素
のうち所定数の画素を組み合わせて複数の表示単位を構
成し、該表示単位における各画素に対して、レベルが異
なる複数の電圧を入力ビデオ信号に応じて選択的に出力
して、前記複数の電圧によって定まる表示階調数よりも
多い階調で画像を表示するように構成された多階調表示
装置において、前記表示単位を構成する画素の組み合わせを、所定ライ
ン毎に水平方向にずらすと共に、該画素の組み合わせを
所定フィールドもしく所定フレーム毎に、垂直方向にず
らすことを特徴とする多階調表示装置。
【請求項４】前記複数の電圧は、該複数の電圧によって
決まるマトリクス表示パネルの各輝度がマトリクス表示
パネルの電圧−輝度特性上でほぼ等比の間隔となるよう
に設定されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の
多階調表示装置。