JP3839332B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関し、具体的にはマトリクス配列型画素で構成された画面を備えた表示装置において例えば垂直解像度の改善により表示品質を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図32〜図34に第1の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図を示す。なお、図32〜図34は特開2001−290462号公報の図4及び図5にあたり、表示装置の一例としてプラズマディスプレイ装置が開示されている。当該表示装置では、各画素において表示色が赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つのドット(サブピクセル)がデルタ形(3角形)に配置されており、図中に破線で囲んだドット群が1つの表示ライン(走査線)を成す。当該表示装置では、図34中のドットa,bを含む表示ラインとドットa,cを含む表示ラインとフィールド毎に切り替えてインタレース表示を行う。この表示方法によれば、画面の走査線数を増やすことなく擬似的にインタレース表示を行うことでき、垂直解像度を向上することができる。なお、このような表示方式は液晶ディスプレイ(LCD)において既に実用化されている。
【0003】
図35に第2の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図を示す。なお、図35は特開2001−290462号公報の図9にあたる。当該表示装置では奇フィールドと偶フィールドとで画像信号の垂直位置を、換言すれば表示画像を全体的にスキャン電極のピッチの1/2だけずらす。このようなインタレース表示によっても垂直解像度を向上することができる。このような表示方式は例えば特開平7−168542号公報には「ペアライン駆動」の方式として開示されている。また、当該公報には、デルタ配列されたドットに対応してデータ電極が蛇行する場合において、データとドットの位置とを整合させるために、蛇行による位置ずれ分についてデータを補正する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
デルタ配列型画素がマトリクス状に配置された画面において3角形の組み合わせを変化させて疑似インタレース表示を行う場合、各ドットに、対応の画像データを単に入力するたけでは、画素の表示色によっては垂直方向の輝度重心が大きく変化してしまう。このような輝度重心の位置は、インタレースによる垂直解像度の向上効果を低減させ、空間周波数の高いノイズ成分を発生させてしまうという問題点がある。
【0005】
例えば図34においてドットaを交互に並ぶB及びRのドットとし、両ドットb,cをGのドットとすると、プラズマディスプレイパネル(PDP)に用いられる一般的な蛍光体の輝度比はG:(B+R)=6:4程度になるので、例えば白を表示する場合、輝度重心は垂直方向(図面上下方向)についてGのドットとB及びRのドットとの間の中心付近になる。このため、2つの表示ラインにおいてGのドットをドットbとドットcとで切り替えても(Gのドットを上下反転させても)輝度重心の移動はおおむね画素の高さの1/2(中心)である。つまり、表示ラインの切り替え前後において各画素の輝度重心は変化しない。
【0006】
これに対して、例えばシアンを表示する場合、G:(B+R)=6:1なので、輝度重心は画素の高さ方向(垂直方向)の中心から大きく外れてしまう。かかる場合、Gのドットを反転させてもインタレースによる所望の垂直解像度向上が得られず、むしろノイズ成分を重畳した表示になってしまう。
【0007】
つまり、G:(B+R)=1:1を満たす場合のみが理想的であり、それ以外の場合は空間ノイズを含んでしまう。
【0008】
このようなノイズを緩和する方法の一つとして、Asia Display/IDW'01 Proceedings p.789に開示される方法が挙げられる。該文献には、デルタ配列型画素を有するPDPにおいて、表示ドットの上下のドットにデータを配分する方法(該文献のFigure 3参照)と、下側のドットのみにデータを配分する方法(該文献のFigure 4参照)と、が開示されている。この方法によれば、垂直成分を分散させることができるためノイズ成分を低減することができるが、その反面、垂直解像度は低下してしまう。つまり、これらはトレードオフの関係にある。なお、上下へのデータ配分を増やすとノイズ成分がより低減するが、垂直解像度はさらに低下する。
【0009】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マトリクス配列型画素で構成された画面を備え、例えば垂直解像度の改善により表示品質が向上した表示装置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】
請求項1に記載の表示装置は、第1方向及び前記第1方向に垂直な第2方向に配置され且つデルタ配列された複数のドットを含んでおり、前記第1及び第2方向で以てマトリクス状に規定された複数の画素から成る画面と、画像データを取得し、前記画像データに所定処理を施し、処理後の画像データに基づいて前記複数のドットを制御することにより、前記画面を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、表示画像の複数の走査線を前記画面上の所定位置に割り当てた第1表示形態と前記第1表示形態を前記第1方向にずらした第2表示形態とを交互に切り替えるように前記画面を駆動し、前記第1表示形態と前記第2表示形態とにおいて対応する画素内のドット配列は異なり、前記所定処理は、各画素において、前記第1方向の輝度重心が、前記表示画像の対応する走査線が割り当てられた前記画面上の位置に大略一致するように、前記画像データを補正する処理を含む。
【0011】
請求項2に記載の表示装置は、請求項1に記載の表示装置であって、前記所定処理は、前記画像データが前記画面よりも多い走査線で以て形成されている場合に、前記画像データに対応の画像をインタレース分割して得られる複数の画像に対応する複数の画像データを前記画像データから生成する処理と、前記複数の画像の走査線を利用して前記複数の画像データを合成する処理と、を含む。
【0019】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1〜4に共通の部分>
図1に本発明に係る表示装置100の模式的なブロック図を示す。図1に示すように、表示装置100は、表示部101と、各種の駆動信号ないしは駆動電圧を表示部101に供給する駆動部102と、に大別される。ここでは、表示部101がいわゆる3電極面放電型の交流型(AC型)プラズマディスプレイパネル(PDP)で構成され、表示装置100がプラズマディスプレイ装置にあたる場合を一例に挙げて説明する。このため、表示部101をPDP101とも呼ぶ。
【0020】
なお、3電極面放電型のAC型PDPに変えて、表示部101に種々の構造のPDP(AC型、DC型を問わない)を用いることもできる。さらに、PDPに変えて、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、有機エレクトロルミネッセントディスプレイ(OELD)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いたプロジェクター、LED配列型ディスプレイ(各色のLEDチップが配列されて成る)等で以て表示部101を構成することも可能である。このとき、表示部101に適用されるディスプレイに応じて駆動部102が適宜変形されることは言うまでもない。
【0021】
図2に表示部101の画面101Aを説明するための模式図を示す。画面101Aにおいて、複数のドット(ないしはサブピクセル)Cが垂直方向(ないしは第1方向)v及び水平方向(ないしは第2方向)hに配置されており、当該複数のドットCは画面101A全体に渡ってデルタ配列されている。なお、図2では画面101Aの一部(ここでは左上の隅)を図示しており、以下の説明では図2に図示した範囲のドットCについて主に述べる。
【0022】
複数のドットCは垂直方向v及び水平方向hそれぞれに等ピッチで並んでおり(もちろん垂直方向v及び水平方向hのピッチが同じであっても良い)、水平方向hに並ぶドット群について、垂直方向vに隣接する当該ドット群は水平方向hにドットCのピッチの半分だけずれており、垂直方向vに並ぶドット群の複数についても同様である。なお、必要に応じて、水平方向hに並ぶドット群が成す画面101A上の行LをL1,L2,…と呼び、例えば行L1に属するドットCをC11,C13,C15,…と又例えば行L2に属するドットCをC22,C24,C26,…と呼ぶことにする。
【0023】
なお、以下の説明では、例えばドットC11を「C[1,1]」のようにも表記する。また、後述のデータD11,R11,G11,B11等についても同様に表記する。
【0024】
表示部101において垂直方向vに並ぶドットCの表示色は同じである(PDPの場合、同じ発光色の蛍光体が配置されている)。ここではドットC11,C31,…,ドットC24,C44,…等の表示色が赤(R)とし、ドットC22,C42,…,ドットC15,C35,…等の表示色が緑(G)とし、ドットC13,C33,…,ドットC26,C46,…等の表示色が青(B)とする。つまり、表示部101の画面101Aには、R,G,Bのドット群が水平方向hに順番に繰り返し並んでいる。
【0025】
そして、画面101Aは、垂直方向v及び水平方向hで以てマトリクス状に規定された複数の画素Pに区画される。なお、図2では例えば3つのドットC11,C13,C22が1つの画素Pを成す場合を図示しているが、後述の説明から明らかなように画素Pの選定は図2の図示に限られない。
【0026】
なお、図2では説明のためにドットCをチェック状に図示しているが、図32に示すように例えばPDPでは隔壁(バリアリブ)等の形状の工夫によってドットCを密接させることも可能である。また、図2のような図示化によってもデルタ配列されたドットC及びマトリクス配列された画素Pを有する画面101Aの一般性を失うことはない。
【0027】
3電極面放電型のAC型PDP101では各放電セル(各表示セル)が各ドットCに対応し、ドットCの表示状態は放電セルの発光状態に対応する。PDP101は(行)電極対X1,Y1〜XN,YNとこれらに放電空間を介して立体交差する(列)電極W1〜WMとを備えており(図1参照)、各放電セルは1つの電極対X,Yと1つの電極Wとを含んでいる(1つの電極対X,Yと1つの電極Wとで規定される)。これらの電極X,Y,Wへの印加電圧によって各放電セルの発光状態が制御される。
【0028】
図1に戻り、駆動部102を説明する。駆動部102は、表示部101に接続されており、画面101Aを駆動する。このとき、駆動部102は、画像データを入力信号VINとして取得し、当該画像データに所定処理を施し、処理後の画像データに基づいて複数のドットCの表示状態を、例えばいわゆるサブフィールド階調法によって制御する。
【0029】
具体的には、駆動部102は、標本化部ないしはアナログ/デジタル変換器(以下「A/D」とも呼ぶ)120、フレームメモリ130、制御部110、Y電極駆動回路141、X電極駆動回路142、及びW電極駆動回路143を含んでいる。PDP101の行電極X1〜XN,Y1〜YN及び列電極W1〜WMは例えば図示しないフレキシブルプリント配線板を介して駆動部102と電気的に接続されている。具体的には、行電極Y1〜YNはそれぞれY電極駆動回路141の各出力端に接続されており、行電極X1〜XNはX電極駆動回路142に共通に接続されており、列電極W1〜WMはそれぞれW電極駆動回路143の各出力端に接続されている。
【0030】
次に、駆動部102の基本的な動作ないしはPDP101の駆動方法を説明する。駆動部102内では、先ず、画像データを与える入力信号VINがA/D120によってアナログデジタル変換され、このA/D120から出力されるデジタルの画像データはフレームメモリ130に蓄えられる。なお、入力信号VINが上記デジタル信号の場合には当該信号を駆動部102へ直接入力し、これをフレームメモリ130に蓄えるように構成しても良い。即ち、駆動部102が画像データを取得可能であれば、入力信号VINはアナログ信号とデジタル信号とのいずれでも構わない。
【0031】
その後、制御部110は、フレームメモリ130に蓄えられているデータを読み出し、それらに基づいて、Y電極駆動回路141,X電極駆動回路142及びW電極駆動回路143をそれぞれ駆動・制御する各種制御信号を、対応する各駆動回路141〜143へ出力する。そして、上記制御信号を受けて、上記駆動回路141〜143は、走査パルス(ないしはスキャンパルス)やアドレスパルス(ないしは書き込みパルス)やプライミングパルスや維持パルス等の各駆動信号ないしは各駆動電圧をPDP101の対応する電極へ印加し、これによりPDP101のドットCを制御する。
【0032】
次に、図3に1フレーム分の画像データDの構成を説明するための模式図を示す。なお、画像データDはプログレッシブ信号(ないしはノンインタレース信号)に対応する。図3では、表示する画像上にマトリクス状に規定された各地点に、各地点の色に関する色データD11,D12,…を対応付けて図示している。各色データD11,D12,…は赤色(R),緑色(G)及び青色(B)に関する各データ(より具体的には輝度データ)を含む。例えば、色データD11はR,G及びBに関する各データR11,G11,B11を含む。なお、色データDのR,G及びBに関する各データの符号はその色データの符号中の”D”を”R”,”G”,”B”で置き換えて表記するものとする。
【0033】
図3のデータ構成を有する画像データDがインタレース信号として表示装置100に入力される場合、画像データDの色データD11等は奇フィールド分の画像データDOと偶フィールド分の画像データDEとに分けられる。具体的には、図4の模式的なデータ構成図に示すように、奇フィールド分の画像データDOは、表示する画像上で規定された第1,第3及び第5番目の行又は走査線IL1,IL3,IL5に対応する色データD11,D12,D31,D32,D51,D52を含む。他方、図5の模式的なデータ構成図に示すように、偶フィールド分の画像データDEは、画像上における第2,第4及び第6番目の行(又は走査線)IL2,IL4の色データD21,D22,D41,D42を含む。なお、各走査線IL1〜IL6の色データの群を「行データ」又は「走査線データ」と呼ぶ。例えば第1番目の走査線IL1の走査線データは色データD11,D12を含む。
【0034】
駆動部102はプログレッシブ信号とインタレース信号とのいずれをも入力信号VINとして受信可能であり、換言すれば画像データD,DO,DEのいずれをも取得することが可能である。このとき、上述のように駆動部102はアナログ信号又はデジタル信号として入力信号VINを(従って画像データD,DO,DEを)取得可能に構成される。更に、駆動部102は2フィールド分の画像データDO,DEをフレームメモリ130に蓄積することによって、プログレッシブ信号Dに相当の信号を生成可能に構成されている。また、逆に、表示装置100は、プログレッシブ信号から2フィールド分の画像データDO,DEに相当の信号を生成可能に構成されている。なお、以下の説明では、駆動部102が生成して取得した上述の相当信号をもプログレッシブ信号及びインタレース信号と呼ぶことにする。
【0035】
PDP101の各ドットCへのデータR11,G11,B11等の割り当ては、駆動部102が例えばサブフィールド法における書き込み動作によって制御する。
【0036】
<実施の形態1>
まず、表示装置100の実施の形態1に係る動作に関連の動作として基本的な疑似インタレース表示を説明する。ここでは、駆動部102が取得する画像データがインタレース信号に対応し、又、1つの画素Pがデルタ配列された3つのドットCで形成される場合(図6及び図7中の破線の三角を参照)、即ちデルタ配列型画素の場合を説明する。
【0037】
基本的な疑似インタレース表示では、図6及び図7の模式図に示すように各ドットCにデータを割り当てる。まず、図2をも参照しつつ図4の奇フィールドDOのデータは図6に示すように割り当てる。すなわち、Rのデータについて、C[3,1]=R[3,1],C[3,7]=R[3,3],…,C[2,4]=R[3,2],C[2,10]=R[3,4],…。また、Gのデータについて、C[2,2]=G[3,1],C[2,8]=G[3,3],…,C[3,5]=G[3,2],C[3,11]=G[3,4],…。また、Bのデータについて、C[3,3]=B[3,1],C[3,9]=B[3,3],…,C[2,6]=B[3,2],C[2,12]=B[3,4],…。
【0038】
つまり、k=0,1,2,…,j=0,1,2,…として、
と表わされる。ただし、C[p,q]において、p,qは同時に奇数又は同時に偶数である。
【0039】
他方、図5の偶フィールドDEのデータは図7に示すように割り当てる。すなわち、Rのデータについて、C[3,1]=R[4,1],C[3,7]=R[4,3],…,C[2,4]=R[2,2],C[2,10]=R[2,4],…。また、Gのデータについて、C[2,2]=G[2,1],C[2,8]=G[2,3],…,C[3,5]=G[4,2],C[3,11]=G[4,4],…。また、Bのデータについて、C[3,3]=B[4,1],C[3,9]=B[4,3],…,C[2,6]=B[2,2],C[2,12]=B[2,4],…。
【0040】
つまり、k=0,1,2,…,j=0,1,2,…として、
と表わされる。ただし、C[p,q]において、p,qは同時に奇数又は同時に偶数である。
【0041】
このとき、例えば、図6に示すように奇フィールドでは画面101A上の第4及び第5番目の行L2,L3で以て画像上の走査線IL3が表示され(第1表示形態)、図7に示すように偶フィールドでは画面101A上の第1及び第2番目の行L1,L2並びに第3及び第4番目の行L3,L4で以て画像上の走査線IL2,IL4が表示される(第2表示形態)。つまり、第2表示形態は第1表示形態を垂直方向vにドット配列の1ライン(1行)分ずらした形態にあたり、疑似インタレースでは第1表示形態と第2表示形態とを交互に切り替える。なお、画像(画像データDO,DE)上の走査線IL2等を表示する画面101Aの2本の行L1,L2等が「画面101Aの走査線」にあたり、画面101Aの走査線は第1表示形態と第2表示形態とで上記1ライン分ずれている。このとき、2つの表示形態との間で、例えば、3つのドットC22,C31,C33から成る画素Pと3つのドットC42,C31,C33から成る画素Pとが対応し、両表示形態間で画素P内におけるドットCのデルタ配列(3角形)が上下反転している。
【0042】
なお、図3のプログレッシブ信号については例えば偶奇フィールドDE,DOを平均化すれば良い。このとき、例えばRのデータは、k=0,1,2,…,j=0,1,2,…として、
で与えられる。
【0043】
さて、上述のように各ドットCに、対応のデータを単に入力するだけでは、両表示形態間で画素Pの垂直方向vにおける輝度重心が大きく変化してしまう場合がある。その結果、垂直解像度の向上効果が低減し、空間周波数の高いノイズ成分が発生する。
【0044】
そこで、表示装置100の実施の形態1に係る動作では、第1及び第2表示形態における各画素Pにおいて垂直方向vの輝度重心の位置が同じになるようにデータ配分の演算処理を行う。ここで、輝度重心とは、所定の発光領域(例えば各ドットC)の中央点(中心点)に該発光領域の発光輝度分のウエイトがかかった場合の重心を言う。このとき、例えば図2の画面101AにおいてドットC11,C13,C22についての垂直方向vの輝度重心は、ドットC22の中心とドットC11,C13及びそれらの間の領域(ここでは発光しないものとする)から成る発光領域の中心とを結ぶ線分(垂直方向vに延びている)をドットC22の輝度とドットC11,C13の合計輝度との比で分割して得られる分割点の位置として与えられる。
【0045】
具体的には、駆動部102は、各画素Pにおいて、垂直方向vの輝度重心が、表示画像の対応する走査線が割り当てられた画面101A上の位置に大略一致するように、画像データを補正する。
【0046】
なお、表示画像の複数の走査線は画面101Aの複数の走査線(それぞれは水平方向hに延び、垂直方向vに並んでおり、全体としてストライプ状をしている)にそれぞれ割り当てられて表示される。画面101Aの走査線は上述のように例えば2本の行L1,L2等に対応し、現実的には垂直方向vに幅を有している。このため、画面101Aの走査線の幅中心(線)の位置を「(表示画像の又は画面101Aの)走査線の位置」や「(対応する)信号の位置」のように表現する。ここでは、第1及び第2表示形態において、走査線の位置が画素Pの垂直方向vにおける中央に在る場合を説明する。図8〜図10に表示装置100の実施の形態1に係る動作を説明するための模式図を示す。
【0047】
例えば輝度データがR=100,G=100,B=100の場合にPDP101の蛍光体の輝度比がR:G:B=3:6:1であるとすると、デルタ配列された3つのドットC1,C2,C3を含みGのドットC2を頂点とする画素Pにおいて、垂直方向vの輝度重心KJはG:(R+B)=6:4で表される。つまり、垂直方向vの輝度重心KJが信号の位置とずれている。
【0048】
上述の例以外の任意の輝度データの場合、このずれ量はさらに大きくなることも生じうる。ずれが最も大きいのはGのみを表示する場合やGのみを表示しない場合であり、これらの場合、実際の輝度重心KJは垂直方向vにおいてR及びBの行の中心になる。
【0049】
なお、ここでは垂直解像度に関係する垂直方向vの輝度重心KJについて述べるが、垂直方向v及び水平方向hの双方の情報(輝度)に基づいた画素Pの2次元的な重心位置を図8中に×印で示す。
【0050】
理想的なインタレース表示を行うには常に輝度比がG:(R+B)=1:1である必要がある。そこで、実施の形態1に係る動作では、例えば、GのドットC2の輝度がRのドットC1とBのドットC3との合計輝度よりも大きい場合には、RのドットC1及びBのドットC3が属する行に関してGのドットC2とは反対側に在る(対照位置に在る)GのドットC5の輝度を制御することにより、垂直方向vにおける輝度重心KJをちょうどGのドットC2の行とR,BのドットC1,C3の行との中点に設定する、換言すれば信号の位置に設定する(図9参照)。逆に、GのドットC2の輝度がRのドットC1とBのドットC3との合計輝度よりも小さい場合には、GのドットC2の行に関してR,BのドットC1,C3とは反対側に在るR,BのドットC4,C6の輝度を制御することにより、輝度重心KJを信号の位置に設定する(図10参照)。ここでは、このような補正方法を「垂直重心補正法」と呼ぶことにする。
【0051】
具体的には、注目している画素PにおけるR,G,BのドットC1,C2,C3の輝度をLR1,LG2,LB3とし、入力された画像データにおけるドットC1,C2,C3の輝度データ(すなわち補正前の輝度データ)をDR,DG,DBとする。また、当該注目している画素Pの補正に利用するR,G,BのドットC4,C5,C6の補正のための輝度をLR4,LG5,LB6とする。
【0052】
また、R,G,Bに同じ値の輝度データが入力された時の輝度比(PDPにおいては蛍光体の輝度比)を
R:G:B=KR:KG:KB
とする。このとき、補正をしない場合(換言すれば上述の基本の疑似インタレース表示の場合)、
LR1=KR×DR
LG2=KG×DG
LB3=KB×DB
である。
【0053】
ここで、
w≡LG2/(LR1+LB3)
とする。
【0054】
すべての行(図2の行L1等を参照)が均一ピッチで配置されている場合に垂直方向vに関して(信号の位置とGのドットC2の中心との距離):(信号の位置とGのドットC5の中心との距離)=1:3であることに鑑みると、w>1のとき、
LG2=LR1+LB3+3×LG5
LG2+LG5=KG×DG
を満たすことにより、輝度重心KJが信号の位置に一致する。
【0055】
すなわち、各ドットC1,C2,C3の輝度データDR,DG,DBの補正後の輝度データをDR1,DG2,DB3とし、ドットC4,C5,C6の補正用輝度データをDR4,DG5,DB6とすると、
DR1=DR
DR4=0
DG2=DG×(3+1/w)/4
DG5=DG×(1−1/w)/4
DB3=DB
DB6=0
と表せる。
【0056】
他方、w<1のときは、同様に、
LR1+LB3=LG+3×(LR4+LB6)
LR1+LR3=KR×DR
LB3+LB3=KB×DB
を満たすことにより、輝度重心KJが信号の位置に一致する。
【0057】
すなわち、
DR1=(1−z)×DR
DR4=z×DR
DG2=DG
DG5=0
DB3=(1−z)×DB
DB6=z×DB
ただし、z=(1−1/w)/(1+3/w)
と表せる。
【0058】
このような補正処理により垂直重心補正されたデータを得ることができる。補正のために利用するドットC4,C5,C6はいわゆる「バランサー」として機能しており、各ドットCは垂直方向vに隣接する上下いずれか(デルタ配列の向きで定まる)の同色ドットCに対してバランサーの役割を担う。
【0059】
上述の式(1),(2)に適用する各ドットCの輝度データは、元々割り当てられたデータを補正した輝度データと、バランサーとしての輝度データ(0の場合もあり得る)と、の和になる。例えばドットC1に与えられる輝度データは、補正後の輝度データDR1と、ドットC1が隣接の画素Pのためにバランサーとして働く際の輝度データと、の和になる。なお、両輝度データの算出及び加算は駆動部102が担い、また、両輝度データの最大値の合計の輝度レベルが表示可能に階調表示能力が設定される。
【0060】
垂直重心補正法は、式(3)を利用すればプログレッシブ信号にも適用できることは言うまでもない。
【0061】
垂直重心補正法によれば、第1表示形態と第2表示形態とでは対応する画素P内のドット配列(デルタ形の向き)が異なるにもかかわらず、当該対応する画素Pにおいて垂直方向vの輝度重心KJは同じ位置に在る(輝度重心KJの位置が変わることなく単に切り替え方向に画素Pが移動している)。従って、各画素Pの表示色、換言すれば表示画像に依らず、垂直方向vの解像度を向上することができる。
【0062】
<実施の形態2>
実施の形態2では、駆動部102にが取得した画像データに対応の画像の走査線数と画面101Aの走査線数とが異なる場合における表示装置100の動作を説明する。
【0063】
まず、駆動部102が、画面101Aの走査線(既述のように画面101Aにおいて1本の走査線は2本の行(例えば行L1,L2)で形成される)の数の4倍の走査線を有する画像(のデータ)を取得した場合に、4:1インタレース(1/4インタレースとも呼ぶ)で表示する方法を説明する。4:1インタレースは静的なインタレースと動的なインタレースとを含み、まず、静的な4:1インタレースを説明する。
【0064】
静的なインタレースでは、駆動部102は、画面101Aの走査線数の4倍の走査線を有する画像(のデータ)から4枚のインタレース画像(のデータ)を生成する。そして、これら4枚の画像の走査線同士を重ねる要領で4枚の画像に対応の4つの画像データを合成する。この際、合成方法として単純加算や平均化などの方法が適用可能である。このような方法によれば、画像の走査線を画面101Aの走査線と同数になるように単に間引く(4つの画像データのうちの1つのみを利用する)場合とは異なり、表示に利用する情報量が多い。このため、画像上では滑らかな輪郭が画面101A上では不連続になったりや画像上の細い横線が画面101A上では消えてしまうといった不具合を低減することができる。つまり、画面101Aよりも走査線が多い画像を適切に表示することができる。かかる効果は画面101Aの解像度が低い場合に顕著に得られる。
【0065】
次に、動的なインタレースでは、駆動部102は、画面101Aの走査線数の4倍の走査線を有する画像(のデータ)から4枚のインタレース画像(のデータ)を生成する。そして、これら4枚の画像(のデータ)を、例えば実施の形態1に係る垂直重心補正法と以下に述べる配分法とを組み合わせて、元の画像を表示するための時間内に順次に表示する。このとき、例えば”配分法によって1番目及び2番目の画像を表示し、続いて垂直重心補正法によって3番目及び4番目の画像を表示する。
【0066】
ここで、図11〜図14の模式図を参照しつつ、配分法による動作を説明する。なお、図11及び図12では画面101AのドットCの配置を赤色(R),緑色(G)及び青色(B)の表示色のみで模式的に図示しており、図11と図13とが対応し、図12と図14とが対応する。なお、ここでは簡単のために偶奇フィールドの画像データDO,DE(図4及び図5参照)を用いる場合について配分法を説明する。
【0067】
配分法では、2種類の画素P1,P2を併用する。詳細には、画素P1はGのドットを中心に有して4角形を成す隣接の5つのドットで以て形成される。他方、画素P2は、垂直方向vにおいて隣接する2つのGのドットを含んで4角形を成す隣接の4つのドットで以て形成される。
【0068】
そして、複数の画素P1が垂直方向vに並んでおり、又、複数の画素P2が垂直方向vに並んでおり、画素P1の列と画素P2の列とは水平方向hに交互に並んでいる。このとき、画素P1の列中、同じ行上のR及びBのドットは、垂直方向vにおいて隣接する2つの画素P1で共有されている。また、画素P2の列中、Gのドットが、垂直方向vにおいて隣接する2つの画素P2で共有されている。以下、2つの画素間で共有されるドットを「共有ドット(又は共有サブピクセル)」と呼ぶ。
【0069】
配分法では、画素P1の列と画素P2の列とを例えばフィールド毎に入れ換え、しかもこの入れ換えの前後において画素P1と画素P2とを画面101A上で1行(ドット配列の1ライン)ずらす。これにより、インタレース表示を行う。
【0070】
具体的には、駆動部102は、例えば奇フィールドの画像データDO(図4参照)を取得すると、画面101Aの第2番目の行L2上のドットC22,C24,C26を画像上の行IL3上のデータG31,R32,B32に基づいて駆動する。同様にして、画面101Aの第4番目の行L4上のドットC42,C44,C46を画像上の行IL5上のデータG51,R52,B52に基づいて駆動する。
【0071】
更に、駆動部102は、共有ドットC11,C13,C15,C31,C33,C35用の共有データr11s,b13s,g15s,r31s,b33s,g35sを、画像上で隣接する2つの行に対応した、画像データDO上で隣接する行データ間から生成する。
【0072】
例えば画像データDO上の2つの行IL3,IL5上の各データR31,R51の値の各1/2を加算して、共有ドットC31用の共有データr31sを生成する。同様にして、各データB31,B51の値の各1/2を加算して共有ドットC33用の共有データb33sを生成し、又、各データG32,G52の値の各1/2を加算して共有ドットC35用の共有データg35sを生成する。また、各データR11,R31の値の各1/2を加算して共有ドットC11用の共有データr11sを生成し、又、各データB11,B31の値の各1/2を加算して共有ドットC13用の共有データb13sを生成し、又、各データG12,G32の値の各1/2を加算して共有ドットC15用の共有データg15sを生成する。なお、このとき、例えばデータR31は半値ずつ(1:1で)ドットC11,C31に分配されている。
【0073】
そして、駆動部102は、共有ドットC11,C13,C15,C31,C33,C35を共有データr11s,b13s,g15s,r31s,b33s,g35sに基づいて駆動する。
【0074】
他方、駆動部101は、例えば偶フィールドの画像データDE(図5参照)を取得すると、画面101Aの第1番目の行L1上のドットC11,C13,C15を画像上の行IL2上のデータR21,B21,G22に基づいて駆動する。同様にして、画面101Aの第3番目の行L3上のドットC31,C33,C35を画像上の行IL4上のデータR41,B41,G42に基づいて駆動する。
【0075】
更に、駆動部102は、共有ドットC22,C24,C26,C42,C44,C46用の共有データg22s,r24s,b26s,g42s,r44s,b46sを、画像上で隣接する2つの行に対応した、画像データDE上で隣接する行データ間から生成する。即ち、各データG21,G41の値の各1/2を加算して共有ドットC22用の共有データg22sを生成し、又、各データR22,R42の値の各1/2を加算して共有ドットC24用の共有データr24sを生成し、又、各データB22,B42の値の各1/2を加算して共有ドットC26用の共有データb26sを生成する。また、各データG41,G61の値の各1/2を加算して共有ドットC42用の共有データg42sを生成し、又、各データR42,R62の値の各1/2を加算して共有ドットC44用の共有データr44sを生成し、又、各データB42,B62の値の各1/2を加算して共有ドットC46用の共有データb46sを生成する。
【0076】
そして、駆動部102は、共有ドットC22,C24,C26,C42,C44,C46を共有データg22s,r24s,b26s,g42s,r44s,b46sに基づいて駆動する。
【0077】
ここで、隣接する6つのドットC11,C13,C22,C31,C33,C42を一例に挙げて説明をする。このとき、ドットC22は、ドットC31及びドットC33と共に3角形を成す位置に配置されており、ドットC42は、ドットC31,C33を通るラインに関してドットC22とは反対側に配置されており、ドットC31,C33と共に3角形を成す位置に配置されている。
【0078】
更に、ドットC11及びドットC13は、ドットC22を中心に有する4角形を成すと共にドットC31,C33を通るライン(行L3にあたる)と平行なライン(行L1にあたる)上に配置されている。なお、ドットC11は、ドットC22,C42を通るラインに関してドットC31と同じ側に存在し、ドットC31と同じ表示色を表示可能である。また、ドットC13は、ドットC22,C42を通る上記ラインに関してドットC33と同じ側に存在し、ドットC33と同じ表示色を表示可能である。このとき、5つのドットC11,C13,C22,C31,C33から成る第1ドット群が1つの画素P1を成し(図13参照;第3表示形態)、4つのドットC22,C31,C33,C42から成る第2ドット群が1つの画素P2を成す(図14参照;第4表示形態)。6つのドットC11,C13,C22,C31,C33,C42に関して、図13の第3表示形態と図14の第4表示形態とを切り換えることにより、この切り換えの前後において画素P1と画素P2とが画面101A上で垂直方向vに1行(ドット配列の1ライン)ずれて、インタレース表示が可能である。
【0079】
配分法によれば、画素P1,P2の輝度重心は正確に画素P1,P2の中心になるので、疑似的なインタレース表示を理想的に行うことができる。更に、共有データは、隣接する同じ表示色の2つのデータからデータ分配されて生成されるので、補間処理とは異なり、ノイズ成分を生じることはない。
【0080】
このとき、かかる配分法では画面101Aの走査線の幅中心、すなわち走査線の位置ないしは信号の位置は水平方向hに並ぶ画素P1,P2の中央(垂直方向vの中心)を通る。つまり、走査線の位置と画素P1,P2の(垂直方向vの)輝度重心とは一致する。一方、配分法と既述の垂直重心補正法とを比較すると、信号の位置は互いに画面101Aの行(図2の行L1等参照)の半ピッチずれていることが分かる。すなわち、第3及び第4表示形態(図13及び図14参照)における表示画像の各走査線の割り当て位置は、既述の第1及び第2表示形態(図6〜図8参照)に対して垂直方向vにずれている。なお、第3表示形態と第4表示形態とは垂直方向vにドット配列の1ライン分ずれており、かかる点は第1表示形態と第2表示形態との関係と同様である。
【0081】
このような動的インタレースによれば、静的インタレースによる上述の効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、更に、上述のように所定の表示時間内に順次に複数の画像を表示するので、該表示時間内に処理前の画像データに対応の1枚の画像を表示する場合よりも、画像1枚あたりの表示時間が短い。これによりフリッカを抑制することができる。
【0082】
次に、ハイビジョンの1080iのインタレース画像を、270本の走査線を有する画面101Aで表示する場合を説明する。ハイビジョンは2:1インタレースなので、1フィールドの画像は540本の走査線数を有する。このため、1フィールド画像を2つの画像にインタレース分割することにより、1フレームの画像から4枚の画像を生成することができる。これにより、上述の静的及び動的インタレース表示が可能である。
【0083】
また、各フィールド毎に、フィールド画像から生成された2枚の画像に垂直重心補正法又は配分法を適用して静的にインタレース表示することも可能である。また、各フィールド毎に垂直重心補正法と配分法とを切り替えることにより動的な2:1インタレース表示が可能である。
【0084】
さて、上述の説明では画像の走査線が予め画面101Aの走査線の4倍である場合を説明したが、そのようにはなっていない場合を次に説明する。
【0085】
かかる場合、駆動部102は走査線変換を利用することによって、画面101Aとは異なる走査線数で以て形成された画像データを適切に表示することができる。なお、例えば特開平7−199855号公報に、ドットがマトリクス状に配置された画面と表示すべき画像とで走査線数が異なる場合の走査線変換が開示されている。
【0086】
このとき、画面101Aの走査線数Mdよりも信号の走査線数Msの方が大きい場合、走査線を間引くことになるが、単純に(Ms−Md)本の走査線を間引いたのでは画像の信号の連続性が損なわれてしまい、その結果ぎくしゃくとした不自然な画像が表示される。このため、原信号を補間によって当該原信号の走査線数Msの数倍の走査線を有する信号に高密度変換し、その後、高密度化された信号から規則的にMd本の信号(走査線)を抜き出す方法が採られる。
【0087】
しかしながら、高密度信号から単に規則的に信号を抜き出すのでは、抜き出されたMd本の信号(走査線)はMs本の原信号中の多くの情報(走査線)を失ってしまっている。すなわち、画像の連続性は得られるが、精細感やシャープネスの点では良い画像を得ることは難しい。
【0088】
このような問題に対しては、上述の4:1インタレースを適用することによって(第1乃至第4表示形態を交互に切り替えて画像を表示することによって)、精細感やシャープネスについて最適な表示を得ることができる。具体的な方法を図15の模式図を参照しつつ説明する。
【0089】
ここでは画面101Aが480本の走査線(図2の行L1等にして960本の行)を有する場合を一例として考える。このとき、4:1インタレースによれば、479×4+1=1917本の走査線の画像を表示することができる。
【0090】
この画面101Aに走査線768本の画像の信号が入力される場合を考える。768<1917なので、原信号(ないしは画像データ)を3倍に高密度化して、767×3+1=2302本の信号に変換する。なお、図15中の破線で示す信号は高密度化変換により補間された信号(に対応のデータ)である。2302−1917=385本なので、2302本の走査線を6本ごとに1本ずつ間引いて1917本の表示信号(ないしは画像データ)を生成し、この表示信号を用いて4:1インタレースを実施する。なお、このような信号処理はアナログ信号とデジタル信号(デジタルデータ)とを問わず実施可能である。
【0091】
この方法によれば、原信号の情報の約5/6がそのまま使用され、情報のロスが抑えられる。また、信号を間引くので画像の連続性が失われるが、実際には画面101Aの走査線数が少ない場合には画像が不連続に見えることは無い。
【0092】
なお、信号の高密度化は少なくとも4:1インタレースのための走査線数となるように実施すれば良く、その必要数よりも多くなるように高密度化しても構わない。この場合、情報ロスは大きくなるが連続性がより改善される。また、必ずしも整数倍に高密度化する必要もなく、例えば上述の例において2.5倍に高密度変換しても良い(この場合は、2本の走査線を5本に高密度化することになる)。
【0093】
他の一例として、480本の走査線を有する画面101Aに1080iのインタレース信号を表示する場合を説明する。この場合、540本のフィールドデータを4倍の密度にした後、9本毎に1本間引く。このとき、上記4倍密度フィールドデータを前後のフィールドを参照して補間することによって、より精度が高い表示が可能となる。
【0094】
ところで、上述の図15の例において高密度信号中の補間された信号(データ)を表示信号に採用して4:1インタレース表示を実施すると、垂直方向vの先鋭度が低くなる場合がある。具体的には、細い横線がぼやっとした感じに表示される。しかし、かかる不具合は上述の処理によって得られた表示信号中の補間信号(補間データ)よりも当該表示信号中の原信号の全てを優先的に用いて配分法又は垂直重心補正法を適用するという方法によって改善可能である。
【0095】
このとき、原信号の走査線数が画面101Aの走査線数よりも少ない場合、原信号のみを表示すると画面101A上に隙間が生じてしまう。すなわち、原信号が画面101Aの走査線(図2の行L1等にして2行)よりも大きい間隔で画面101A上に割り当てられるので、上記隙間が生じる。このような場合には上記隙間に在る走査線に補間信号(補間データ)を適用することにより、該隙間を解消することができる。つまり、高密度化された信号(ないしは画像データ)を間引く際に、原信号(ないしは画面101Aよりも走査線が少ない画像データ)以外の信号、すなわち補間信号(補間データ)を間引く。
【0096】
一例として、図16の模式図を参照しつつ、480本の走査線を有する画像を768本の走査線を有する画面101Aに表示する場合を説明する。この例の場合、該画像の信号を5倍に高密度化して479×5+1=2396本に変換し、この高密度信号を25本間隔で間引いて2302本の走査線を有する表示信号を生成する。この表示信号中の原信号は実際の駆動に利用する(図16中の細線矢印を参照)と共に、表示信号中の原信号の間隔が画面101Aの走査線の間隔よりも広い場合には原信号の間にある補間信号をも実際の駆動に利用する(図16中の太線矢印を参照)。
【0097】
<実施の形態3>
(アナログの)入力信号VINはA/D120によってサンプリングされ、アナログデジタル変換される(図1参照)。なお、入力信号VINは赤色、緑色及び青色に関する画像信号SR,SG,SB(図17参照)を含んでいる。
【0098】
図17に入力信号の一般的なサンプリング方法を説明するための波形図の一例を示す。なお、図17では横軸は時間を示し、縦軸に信号レベル、換言すれば輝度レベルを示している。
【0099】
一般的なサンプリング方法では、信号SR,SG,SBの全てを、画面101A上における画素P(の中心)の相対的位置関係ないしは空間周波数に対応するタイミングでサンプリングする(図17中の○印を参照)。つまり、3色とも同じ時間(タイミング)で画像信号SR,SG,SBをサンプリングする。
【0100】
かかる一般的なサンプリング方法を実施するための回路の一例を図18のブロック図を示す。図18に示すように、画像信号SR,SG,SBは伝送系(ないしは伝送経路)80R,80G,80Bを通ってA/D120R,120G,120Bにそれぞれ入力される。なお、各A/D120R,120G,120Bにはクロック信号がバッファ151を介して入力される。かかる構成により、A/D120R,120G,120Bはバッファ151の出力をトリガにして画像信号SR,SG,SBを標本化してディジタル信号に変換する。
【0101】
次に、図19に3倍サンプリング(ドット=サンプリングやサブ=サンプリングとも呼ぶ)を説明するための波形図の一例を示す。なお、図19は図17と同様に図示される。
【0102】
3倍サンプリングでは、サンプリング位相をずらして信号SR,SG,SBをサンプリングする(図19中の○印参照)。具体的には、サンプリング周波数を上述の一般的なサンプリング方法の3倍に設定し、各ドットCの画面101A上での相対的位置関係に対応したタイミングで各ドットCの表示色に対応する画像信号SR,SG又はSBをサンプリングする(ここではR→G→Bの順番でサンプリングする)。そして、サンプリングされたデータで以て対応のドットCを駆動する。3倍サンプリングによれば、デルタ配列されたドットCで構成された画面101Aにおいて水平方向hの解像度を高めることができる。
【0103】
3倍サンプリングを実施するための回路の一例を図20のブロック図を示す。図20に示すように、3倍サンプリング用の回路は上述の図18の回路においてバッファ151を標本化パルス発生部150に変えた構成を有している。
【0104】
標本化パルス発生部150はクロックを受信し、当該クロックを利用して各ドットCの相対位置関係に対応したタイミングで以てパルスを出力する。この際、標本化パルス発生部150は各ドットCの表示色に対応してA/D120R,120G又は120Bのいずれかにパルスを送る。なお、標本化パルス発生部150は、例えば、従来のサンプリング周波数に対して位相を120度ずつずらすことにより各A/D120R,120G,120Bへの出力パルスを生成する。
【0105】
そして、標本化パルス発生部150からのパルスを受信したA/D120R,120G又は120Bは画像信号SR,SG又はSBをサンプリングする。
【0106】
3倍サンプリングによれば、上述のように水平解像度が高まると共にデルタ配列型画素に特有のギザギザとした輪郭が滑らかになるので、滑らかな質感の画像を得ることができる。特に、デルタ配列型画素の場合、RGBの配列が画素内において2次元的であるため、3倍サンプリングによって斜め方向の描画特性が大きく向上する。PDPのような対角100cm程度の大画面101Aにおいては、観視する人が必ずしも最適視認距離まで離れているとは限らず、最適視認距離よりも短い距離で観視する場合も想定する必要があるが、そのような場合であっても3倍サンプリングによれば上述の斜め方向の描画特性の向上が顕著に得られる。
【0107】
最適視認距離は、RGBからなるドットCが肉眼で見分けられなくなる距離を指し、画面101Aが大きくなるに従って長くなり、通常2〜4m程度になる。したがって、各ドットCが個別に駆動される大画面は、観視者が無意識に最適視認距離よりも短い距離内、すなわちドットCが肉眼で見分けられる距離内で観視されることが多くなる傾向がある。RGBの各ドットが分離して見えている状態では、水平方向のざらつき感が知覚される。こうした状況はドットCの大きくなるデルタ配列で顕著であるが、画素P内でRGBのドットが垂直方向vに一列に並んでいるストライプ配列型画素(図36参照)においても同様の現象が起こりうる。なお、図36に示すようにストライプ配列型画素PではドットCが水平方向hに一直線に並んでおり、例えばR,B,Gの順序に並んでいる。
【0108】
したがって、3倍サンプリングによって水平解像度を高めて緻密で滑らかな輪郭の画像を表示させることは、近くで観ても美しい画像を実現することができるという利点がある。なお、上述のように3倍サンプリングはデルタ配列型画素Pを有する画面101Aにおいて斜め方向の線を緻密に表現できるという大きな利点があるが、実験の結果、ストライプ配列画素Pを有する画面においても水平解像度向上効果は同様に得られ、輪郭の滑らかさを改善することができることが確認された。
【0109】
しかし、3倍サンプリングを用いるとRGBの組み合わせで表現していた1個の点の色を分解して表示するので、輪郭部(例えば黒表示(非発光)領域との境界付近)などで色のにじみないしは色付きが生じる場合がある。これの原因の一つは信号の伝送系に起因すると考えられ、具体的には信号が回路内を伝送する際にローパスフィルタ(LPF)を通過した状態になり、輪郭部に対応の波形がなだらかに変形するためと考えられる。
【0110】
ここで、図21の最上段に示すように配列された6つの画素Pに対して、左の3つの画素Pを黒表示にし又右の3つの画素Pを白表示にするための無彩色画像信号(図21の2段目の波形図を参照)が輝度信号として入力され、これを標本化する場合を考える。なお、かかる場合、画像信号SR,SG,SBのいずれもが図21の2段目に図示される波形のように黒表示と白表示との境界において急峻に変化する。
【0111】
上述のように一般的なサンプリングでは各画素P毎にR,G,Bを全て同じ標本化点(図21の3段目の図を参照)でサンプリングするので、当該一般的なサンプリングを行う回路(図18参照)において伝送系80R,80G,80Bが理想的なものである場合、A/D120R,120G,120Bの出力はいずれも図21の最下段の波形図のように左右が黒と白に区分されたディジタル信号になる。
【0112】
しかし、実際には伝送系80R,80G,80Bを通った後の信号、換言すればA/D120R,120G,120Bに入力される信号は、図22に示すように、上述の急峻な変化部分がなだらかなに変形した波形をしている。このため、A/D120R,120G,120Bの出力は、図23に示すように、黒から暗い灰色及び明るい灰色を経て白に変化するディジタル信号になる。
【0113】
このような現象は3倍サンプリングにおいても生じうる(図24参照)。すなわち、上述のなだらかに変形した波形(図24の2段目には図22の波形を図示している)を3倍サンプリングすると、A/D120R,120G,120Bの出力は図24の最下段に図示するように多段階に遷移するディジタル波形になる。このとき、3倍サンプリングではR,G,Bのサンプリング位相がずれているので、R,G,B毎にサンプリングされた波形が異なる。このため、黒表示と白表示との境界付近、すなわち輪郭部では様々な色を呈するので、輪郭部での色付きないしは色にじみといった現象が視認される。図24の例では色付きは3画素分の領域に及ぶ。
【0114】
こうした色付きの問題は、特にコンピュータ用ディスプレイモニタ等において細かい文字を表示させると顕著に認識される。
【0115】
そこで、実施の形態3では3倍サンプリングを用いた場合に伝送系に起因して生じる色付きを低減する処理を説明する。図25のブロック図に示すように、実施の形態3に係る表示装置では、既述の図20の構成に対して伝送系80R,80G,80BとA/D120R,120G,120Bとの間に高域強調部90R,90G,90Bがそれぞれ挿入されている。
【0116】
このため、駆動部102(図1参照)は、伝送系80R,80G,80Bを介して画像信号SR,SG,SBを受信し、受信した画像信号SR,SG,SBの高域を高域強調部90R,90G,90Bによって強調する(高周波成分を低周波成分に比して相対的に大きくする)。これにより、図22及び図24に示すなだらかな波形は図26の2段目に示す波形のように、急峻度が増す(回復する)。そして、当該高域が強調された画像信号SR,SG,SBをA/D120R,120G,120Bによって複数のドットCの配置位置に応じたタイミングでサンプリングし、対応のドットCの表示色に関するデータ(具体的には輝度データ。後述の表示色データにあたる)を取得する(すなわち3倍サンプリングする)。
【0117】
なお、A/D120R,120G,120Bにはダイナミックレンジが存在するため、A/D120R,120G,120Bにおいて標本化の対象となる波形は上記高域強調された波形において遷移領域前後のオーバーシュート部分がカットされている(図26の4段目を参照)。
【0118】
図26及び図24の両最下段の波形を比較すればわかるように、標本化の前に信号に高域強調処理を施すことによって色付き領域を狭めることができる。つまり、色付きを低減することができる。なお、強調する高域の範囲設定は色付き領域の低減度合いに応じて適宜に調整・設定される。
【0119】
実施の形態3に係る色付き低減方法は、デルタ配列型画素を備えた画面101Aのみならず、ストライプ配列型画素P(図36参照)を備えた画面に対しても適用できる。
【0120】
<実施の形態4>
さて、色付きの原因の他の一つとして、RGB各色の輝度の視感度特性による本質的な違いに起因するものが考えられる。例えば、輝度の高いGが中央に配置されR,G,Bの順で並ぶ画素と、輝度の低いBが中央に配置されG,B,Rの順で並ぶ画素とでは、白い縦線を表示した場合に該白い縦線の見え方が全く異なる。すなわち、RGBの配列では白線に見えるものが、GBRの配列ではGとBとが混色したシアンがかった線とBとRとが混色したマゼンダがかった線からなる明確な2本の縦線として視認されてしまう。なお、B,R,Gの順の配列ではこの順序で輝度が高くなるので3色が比較的混色しやすく、このためBRG配列とRGB配列とではおおむね同程度の視認性となる。
【0121】
このような現象により、例えば白や黄色の図形などの右端の輪郭が赤っぽく見えたり、左端の輪郭が緑っぽく見えたりする。主観評価の結果では、赤い色付きが目立つことが多かった。
【0122】
そこで、実施の形態4では3倍サンプリングを用いた場合に視感度特性による輝度の違いに起因して生じる色付きを低減する処理を説明する。該処理において、駆動部102(図1参照)はまず図27に示すように3倍サンプリングの際にサンプリング対象の信号だけでなく残りの2つの信号についてもサンプリングする(図27中の○印参照)。例えばあるRのドットCに対応した位置でG及びBのデータも併せてサンプリングする。つまり、サンプリング周波数を上述の一般的なサンプリング方法の3倍に設定し、各ドットCの画面101A上での相対的位置関係に対応したタイミングで全ての表示色の信号SR,SG及びSBをサンプリングする。なお、サンプリングしたR,G,Bのデータ(具体的には輝度データ)のうちで、ドットCの表示色に対応するデータを「表示色データ」のように呼び、残りの2つのデータを「参照データ」のように呼ぶ。
【0123】
そして、駆動部102は、表示画像中の輪郭部付近について、隣接するドットCの参照データを参照して表示色データを補正する。なお、表示画像の他の部分ついて同様の参照・補正をしても構わない。
【0124】
具体的には、隣接するR,G,BのドットCR,CG,CBについて上述のサンプリング方法を用いると、ドットCRについてR,G,BのデータDRr,DGr,DBrを得、ドットCGについてR,G,BのデータDRg,DGg,DBgを得、ドットCBについてR,G,BのデータDRb,DGb,DBbを得る。そして、R,G,BのドットCR,CG,CBの補正後の表示色データをDRR,DGG,DBBとすると、
を満たすように補正後の表示色データDRR,DGG,DBBを決定する。なお、係数s,t,uの値の組み合わせを色毎に独立に設定しても良い。
【0125】
ここで、図2を参照して、画面101A上で水平方向hに大略沿ってデルタ形に(ジグザクに)隣接するドットC11,C22,C13,C24,C15を一例に挙げる。式(4)において、GのドットC22の表示色データDGgは、ドットC22の左に最隣接するRのドットC11の参照データDGr及びドットC22の右に最隣接するBのドットC13の参照データDGbを参照して補正され、データDGGが生成される。同様に、式(4)において、BのドットC13の表示色データDBbは、ドットC13の左側のGのドットC22の参照データDBg及びドットC13の右側のRのドットC24の参照データDBrを参照して補正され、データDBBが生成される。同様に、式(4)において、RのドットC24の表示色データDRrは、水平方向hにおいてドットC24に最隣接する両側のドットC13,C15の参照データDRb,DRgを参照して補正され、データDRRが生成される。つまり、画素Pという規定にとらわれることなく、隣接するドットCの参照データを参照する。
【0126】
このとき、例えばGのドットC22の表示色データDGgを”DGg[C22]”のように表記すると、上述の例に関して式(4)は、
と表せる。
【0127】
なお、例えばドットC22の表示色データDGgの補正に際して、当該ドットC22を取り囲むように隣接するドットC11,C13,C31,C33の参照データを参照しても良い。このとき、式(4)中の例えばデータDGGについて、s×DGrは2つのRのドットC11,C31を参照して生成し(例えば両ドットC11,C31の平均値をDGrとして用いる)、u×DGbは2つのBのドットC13,C33を参照して生成する。
【0128】
係数s,t,uの設定の一例として、例えばドットCRの表示色データDRrの係数tを、周囲のドットCB,CGが有する参照データ(ここではドットCRの表示色であるRのデータ)DRb,DRgの係数s,uよりも、大きい値に設定する(ドットCG,CBについても同様である)。
【0129】
なお、上述の例では周囲の2つのドットCの参照データを用いる場合を説明したが、さらに多くの周囲のドットCの参照データを参照するようにしても良い。
【0130】
t=0.5,s=u=0.25の場合の例を図28を参照しつつ説明する。図28の最上段に示すような1ドット幅、2ドット幅及び3ドット幅の完全な矩形の信号が入力された場合を考える。なお、このような波形は実際のアナログ信号としてはあり得ないが、説明のために理想的な場合として挙げる。かかる入力信号に対して上述の補正を行うと、図28の最下段のヒストグラムに示すような信号(データ)が得られる。また、より現実的な例として画像の幅が広い(信号の矩形の幅が広い)場合を図29に示す。
【0131】
図28及び図29から分かるように、上述の補正によれば入力信号の輪郭部の波形を、実施の形態3の処理後の波形(図26参照)と同様にすることができる。すなわち、補正された信号において輪郭部付近のレベルを入力信号よりも低くすることができる。なお、上述の例では、入力信号の前後に(左端輪郭部の左側及び右端輪郭部の右側に)レベルの低い成分が生じる。
【0132】
かかる補正データによれば輪郭エッジの色(の輝度)を減衰してRGBの視感度特性の差による色付きを実用的に問題が無いレベルにまで改善することができる。このとき、隣接のドットCの参照データを参照するので、適切な(過度ではない)減衰が図れる。具体的には、輪郭エッジがRの場合、上述の補正をしなければ輪郭部が赤っぽく又はマゼンダがかって見えるが、補正データによれば輪郭エッジのRの強度(輝度)が弱められるので、色付きが急激に認識されにくくなる。
【0133】
このとき、実施の形態3,4の処理を組み合わせることにより、色付きの程度を細かく制御することが可能である。なお、実施の形態3に係る高域強調処理はサンプリング前のアナログ信号に対して実施される点に鑑みれば、画像信号が(サンプリング後の)デジタルデータとして駆動部102に与えられる場合には実施の形態4に係る補正処理によって色付きを低減することができる。
【0134】
ところで、上述の補正は色付きを低減可能ではある一方で、水平解像度を低下させる要因になる。つまり、上述の補正において色付きの低減と水平解像度を向上とはトレードオフの関係にある。そこで、次に、この点を考慮した一例として、画像信号の帯域に基づいた係数s,t,uの設定を説明する。
【0135】
現在、実用化されている放送用信号フォーマットや記録用画像フォーマットはほぼ全て、輝度信号の帯域よりも色信号の帯域が狭く定義されている。色信号の帯域が狭い理由は、人の視覚特性において輝度に対する空間周波数特性に比べると色に対する空間周波数特性が劣っていることによる。すなわち、人の視覚特性には、明るさによる微細な模様は認識できても、色の違いによる微細な模様は認識できない周波数領域が存在する。このような点を踏まえて例えばTV信号は上述のように輝度信号と色差信号とで帯域が異なっている。
【0136】
かかる事実に着目して、例えば、輝度の高いGに対する補正(式(4)参照)の係数s,t,uを、
t=1,s=u=0
に設定し、R,Bに対する補正(式(4)参照)の係数s,t,uを
t<1,s≠0,u≠0
に設定する。R,Bについて
t=0.5,s=u=0.25
とした場合の例を図30及び図31に図28及び図29と同様に示す。
【0137】
このような係数設定によれば輪郭部での輝度の差が強調され、水平解像度の低下を抑えつつ色付きを低減することができる。
【0138】
さて、色毎に補正係数s,t,uを調整して最適化する例として、隣接するドットの色が当然に違うことに着目してs≠uとする場合が考えられる。例えばR,G,Bのドットがこの順序で配置された画面101Aにおいて白表示を行う場合、Rが左端の輪郭エッジになるように画素を構成すると、Rの隣にはRよりも輝度が高いGのドットが点灯している。このため、当該左端輪郭部ではRとGとが混合され易い。これに対して、Rが右端の輪郭エッジになるように画素を構成すると、Rの隣で点灯しているBのドットはRよりも輝度が低いので、Rが分離して見え易い。このため、当該右端輪郭部が赤っぽく色付いて見える。かかる色付きは以下のようにして低減可能である。
【0139】
すなわち、上述のRが右端の輪郭エッジになるような白表示において当該Rのドットが参照するGのドットは消灯状態にある。かかる点に着目すれば、Rに対する補正(式(4)参照)の係数s,uをs<uに設定することによって、Rの補正後の輝度がs=tの場合よりも抑制される。その結果、点灯状態にある隣接するR,Bの輝度差が小さくなり、右端輪郭部の赤っぽい色付きを低減することができる。
【0140】
同様に考えれば、s>uなる設定により、左端輪郭エッジでのGを目立ちにくくすることができる。
【0141】
実施の形態4に係る色付き低減方法は、デルタ配列型画素を備えた画面101Aのみならず、ストライプ配列型画素P(図36参照)を備えた画面に対しても適用できる。具体的には、図36及び式(4)を参照して、ストライプ配列型画素PではR,G,BのドットCが画面上で水平方向hに一直線に並んでおり、水平方向hに並ぶ3つのドットCに関して、例えばGのドットCの表示色データDGgは当該GのドットCの左右に最隣接して配置されたB及びRのドットCの参照データDGb,DGrを参照して補正する。
【0142】
また、実施の形態4に係る処理は、例えばDVI(digital visual interface)を用いたシステムによって画像データがデジタルの入力信号VINで与えられる場合にも応用可能である。
【0143】
このとき、駆動部102は、各ドットCに対応する表示画像上の各画素の表示色に関するデータ(既述の色データD11等(図3参照)に対応)をデジタルの画像データとして取得する。換言すれば、駆動部102は、表示画像上の各画素の表示色に関するデータを各ドットCに割り当て、当該各データを対応のドットCの表示色に関する表示色データ及びそのドットCの表示色以外の表示色(つまり他のドットCの表示色)に関する参照データとして取得する。
【0144】
ここで、上述の3倍サンプリングと同様の考え方から表示画像上の各画素は各ドットCの配置位置(位置関係)に対応して規定されるのが望ましく、入力画像データからそのような規定を満たす画像データを取得することは例えば補間処理等によって可能である。また、入力信号VINによっては画面101Aにおける水平方向hのドット数と画像(データ)における対応の方向の画素数とが等しい場合(例えば画面101Aの行L1上のドットCの総数が画像の行IL1上の色データD11,D12,…の総数と等しい場合)もあるが、両者が異なっている場合には例えば画像データの補間処理によって両者を等しくすることにより上述の画像データを取得する。
【0145】
そして、表示画像中の輪郭部付近について、隣接するドットCの参照データを参照して画像データを補正する。これによっても上述の色付きを低減することができる。
【0146】
なお、駆動部102は、アナログの入力信号VINを受信し(3倍サンプリングを用いない方法により)デジタル変換した画像データを、上述のデジタルの入力信号VINとして取得することも可能である。
【0147】
<実施の形態1〜4の変形例>
現行の一般的な画像信号では、画像の水平方向のデータはアナログ信号である一方で、垂直方向のデータは走査線という形で既にサンプリングされた状態にある。かかる点に鑑みれば、デルタ配列型画素Pを備えた画面101Aに対して、実施の形態1又は2に係る垂直解像度を向上させる手段と、実施の形態3又は4に係る水平解像度を向上すると共に色付きを低減する手段とを互いに組み合わせることが可能である。このような組み合わせによって総合的に解像度が最適化された、表示品質の高い表示装置100を得ることができる。
【0148】
3倍サンプリングではRGBの各ドットを独立に扱うので、3倍サンプリングと疑似インタレースとの組み合わせは、一見、矛盾するように見える。しかし、3倍サンプリングされたRGBのデータを1セットとして扱うことにより、3倍サンプリングと疑似インタレースとを組み合わせることは可能である。すなわち、かかる組み合わせでは、水平方向についてはドットの位置情報をそのまま用いる一方で、垂直方向については輝度重心と信号位置との偏差に基づくデータ処理をする。
【0149】
なお、表示部101の行数と画像の走査線数とが等しいなどの場合には、行毎に画像の走査線を割り当てることによって、疑似インタレースを用いずに、実施の形態3,4に係る手段を適用可能である。
【0150】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、各画素において(すなわち画素の表示色に依らず)、第1方向の輝度重心が、表示画像の対応する走査線が割り当てられた画面上の位置に大略一致するように、画像データを補正する。このため、第1表示形態と第2表示形態とでは対応する画素内のドット配列(デルタ形の向き)が異なるにもかかわらず、当該対応する画素において第1方向の輝度重心は同じ位置に在る。従って、各画素の表示色、換言すれば表示画像に依らず、第1方向の解像度を向上することができる。
【0151】
請求項2に係る発明によれば、複数の画像データを合成するので、画像の走査線を画面の走査線と同数になるように単に間引く(複数の画像データのうちの1つのみを利用する)場合とは異なり、表示に利用する情報量が多い。このため、画像上では滑らかな輪郭が画面上では不連続になったりや画像上の細い横線が画面上では消えてしまうといった不具合を低減することができる。つまり、画面よりも走査線が多い画像を適切に表示することができる。
【0152】
本発明によれば、画像データに対応の画像を表示するための時間内に順次に複数の画像を表示するので、画像の走査線を画面の走査線と同数になるように単に間引く(複数の画像データのうちの1つのみを利用する)場合とは異なり、表示に利用する情報量が多い。このため、画像上では滑らかな輪郭が画面上では不連続になったりや画像上の細い横線が画面上では消えてしまうといった不具合を低減することができる。つまり、画面よりも走査線が多い画像を適切に表示することができる。更に、上述のように上記表示時間内に順次に複数の画像を表示するので、該表示時間内に画像データに対応の1枚の画像を表示する場合よりも、画像1枚あたりの表示時間が短い。これによりフリッカを抑制することができる。
【0153】
本発明によれば、第1乃至第4表示形態を交互に切り替えて画像を表示するので、データの間引き処理を行っても、精細感やシャープネスについて最適な表示を得ることができる。
【0154】
本発明によれば、元々の画像データ(画面よりも少ない走査線で以て形成されている画像データ)の全てを用いるので、第1方向の先鋭度を改善することができる。
【0155】
本発明によれば、高域強調処理によってサンプリング対象の波形の急峻性を増すことができるので、伝送系に起因して表示画像の輪郭部に生じる色付きを低減することができる。
【0156】
本発明によれば、隣接するドットの参照データを参照して画像データを補正するので、表示画像の輪郭エッジの色(の輝度)を適切に調整することができ、その結果、各ドットの表示色についての視感度特性に起因して表示画像の輪郭部に生じる色付きを低減することができる。
【0157】
本発明によれば、隣接するドットの参照データを参照して画像データを補正するので、表示画像の輪郭エッジの色(の輝度)を適切に調整することができ、その結果、各ドットの表示色についての視感度特性に起因して表示画像の輪郭部に生じる色付きを低減することができる。
【0158】
本発明によれば、隣接するドットの参照データを参照して画像データを補正するので、表示画像の輪郭エッジの色(の輝度)を適切に調整することができ、その結果、各ドットの表示色についての視感度特性に起因して表示画像の輪郭部に生じる色付きを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る表示装置の模式的なブロック図である。
【図2】 本発明に係る表示装置の画面を説明するための模式図である。
【図3】 1フレーム分の画像データの構成を説明するための模式図である。
【図4】 インタレース信号における奇フィールド分の画像データの構成を説明するための模式図である。
【図5】 インタレース信号における偶フィールド分の画像データの構成を説明するための模式図である。
【図6】 表示装置の実施の形態1に係る動作に関連の動作を説明するための模式図である。
【図7】 表示装置の実施の形態1に係る動作に関連の動作を説明するための模式図である。
【図8】 表示装置の実施の形態1に係る動作を説明するための模式図である。
【図9】 表示装置の実施の形態1に係る動作を説明するための模式図である。
【図10】 表示装置の実施の形態1に係る動作を説明するための模式図である。
【図11】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図12】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図13】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図14】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図15】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図16】 表示装置の実施の形態2に係る動作を説明するための模式図である。
【図17】 一般的なサンプリング方法を説明するための波形図である。
【図18】 一般的なサンプリング方法を説明するためのブロック図である。
【図19】 3倍サンプリングを説明するための波形図である。
【図20】 3倍サンプリングを説明するためのブロック図である。
【図21】 理想的な伝送系での一般的なサンプリング方法を説明するための図である。
【図22】 実際の伝送系を説明するための波形図である。
【図23】 実際の伝送系での一般的なサンプリング方法を説明するための図である。
【図24】 実際の伝送系での3倍サンプリングを説明するための図である。
【図25】 実施の形態3に係る表示装置を説明するためのブロック図である。
【図26】 実施の形態3に係る表示装置の動作を説明するための図である。
【図27】 表示装置の実施の形態4に係る動作を説明するための波形図である。
【図28】 表示装置の実施の形態4に係る動作を説明するための模式図である。
【図29】 表示装置の実施の形態4に係る動作を説明するための模式図である。
【図30】 表示装置の実施の形態4に係る動作を説明するための模式図である。
【図31】 表示装置の実施の形態4に係る動作を説明するための模式図である。
【図32】 第1の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図である。
【図33】 第1の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図である。
【図34】 第1の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図である。
【図35】 第2の従来技術に係る表示装置を説明するための模式図である。
【図36】 ストライプ配列型画素を説明するための模式図である。
【符号の説明】
100 表示装置、101 PDP(表示部)、101A 画面、102 駆動部、90R,90G,90B 高域強調部、120,120R,120G,120B 標本化部、C,C1〜C6,CR,CG,CB ドット、D,DE,DO 画像データ、DRr,DGg,DBb 表示色データ、DGr,DBr,DRg,DBg,DRb,DGb 参照データ、KJ 輝度重心、SR,SG,SB 画像信号、P,P1,P2 画素、v 垂直方向(第1方向)、h 水平方向(第2方向)。
Claims (2)
- 第1方向及び前記第1方向に垂直な第2方向に配置され且つデルタ配列された複数のドットを含んでおり、前記第1及び第2方向で以てマトリクス状に規定された複数の画素から成る画面と、
画像データを取得し、前記画像データに所定処理を施し、処理後の画像データに基づいて前記複数のドットを制御することにより、前記画面を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、表示画像の複数の走査線を前記画面上の所定位置に割り当てた第1表示形態と前記第1表示形態を前記第1方向にずらした第2表示形態とを交互に切り替えるように前記画面を駆動し、
前記第1表示形態と前記第2表示形態とにおいて対応する画素内のドット配列は異なり、
前記所定処理は、各画素において、前記第1方向の輝度重心が、前記表示画像の対応する走査線が割り当てられた前記画面上の位置に大略一致するように、前記画像データを補正する処理を含む、
表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であって、
前記所定処理は、
前記画像データが前記画面よりも多い走査線で以て形成されている場合に、前記画像データに対応の画像をインタレース分割して得られる複数の画像に対応する複数の画像データを前記画像データから生成する処理と、
前記複数の画像の走査線を利用して前記複数の画像データを合成する処理と、を含む、
表示装置。
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