JP4210829B2 - カラー画像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は正方配列の画像を非正方セル配列の画面による表示のためのデータ変換回路およびカラー画像表示装置に関し、特にPDP (Plasma Display Panel) を用いた表示に好適である。
【0002】
近年、テレビジョンおよびコンピュータ出力の高画質化が進んでおり、自然画像や文字画像といった画像の種類に係らず高品位の表示が可能な表示装置が望まれている。
【0003】
【従来の技術】
大画面を有する表示デバイスとして面放電形式のAC型PDPが商品化されている。ここでいう面放電形式は、輝度を確保する表示放電において、陽極および陰極となる第1および第2の表示電極を、前面側または背面側の基板上に平行に配列する形式である。面放電型PDPの電極マトリクス構造としては、表示電極対と交差するようにアドレス電極を配列した“3電極構造”が一般的である。表示に際しては、表示電極対の一方をマトリクス表示における行選択のためのスキャン電極として用い、スキャン電極とアドレス電極の間でアドレス放電を生じさせることによって、表示内容に応じて壁電荷を制御するアドレッシングが行われる。なお、以下では画像における行方向の画素列および表示面における行方向のセル列を“ライン”と呼称する。また、特に区別が必要な場合には表示面のラインを“表示ライン”と呼称する。
【0004】
特開平9−50768号公報には、3電極面放電型PDPにおいて、表示ラインに沿った方向(一般に水平方向)に放電空間を区画する複数の帯状の隔壁を規則的に蛇行させることによって、列(カラム)に沿った方向 (一般に垂直方向)の放電干渉を防止する変形ストライプ隔壁構造が提案されている。各隔壁は、それと隣り合う隔壁とともに、広大部と狭窄部とが交互に並ぶ列空間を形成する。広大部の位置は隣り合う列どうしでずれており、各広大部にセルが形成される。各列空間に1色ずつ、隣り合う列空間どうしで発光色が異なるように、カラー表示のためのR,G,Bの蛍光体が配置される。3色の配置形態は、いわゆるデルタ配列(Delta Tri-color Arrangement )である。デルタ配列は、表示ライン方向においてセルの幅が画素ピッチの1/3よりも大きくて正方配列に比べて開口率が大きいので、より高輝度の表示を行うことができる。従来、デルタ配列のPDPを用いたカラー画像表示においては、各表示ラインが各アドレス電極に沿ったセル列から1個ずつ固定的に選んだセルで構成されていた。
【0005】
一方、一般的な正方セル配列の表示デバイスをもつ表示装置において、種々のサイズの入力画像を表示するために、画像サイズを表示デバイスに合わせる解像度変換が行われている。水平方向のサイズ変更は、アナログ画像信号をデジタル画像データに変換する際に、サンプリングクロックのタイミングを調整することで行われる。垂直方向のサイズ変更は、複数のラインのデータに基づく補間演算により行われる。例えば、上下2ライン間のデータの平均値から新たに1ラインのデータを作り出し、元の2ラインの間に挿入すれば、ライン数を2倍にすることができる。また、作り出した1ラインのデータを、元の2ラインの代わりに出力すれば、ライン数を1/2にすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、デルタ配列の表示面を採用したときに次の2つの現象があり、表示が不自然になるという問題があった。
【0007】
(1)隣り合うセルの位置が垂直方向にずれていることから、水平方向の直線を表示しようとしたときに線がジグザクに見える。
(2)水平方向および垂直方向に対して傾斜した直線を表示しようとしたときに、発光セルの間隔が不均一となる。
【0008】
本発明は、セル配列が正方配列でない表示面において解像度が表示面と異なる画像を高品位に表示することを目的としている。他の目的は、複数通りの解像度変換を安価な回路で実現することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、入力画像における複数の画素のデータを重み付けして加算する演算、すなわちコンボリューション演算によって、表示面の各セルの表示データが生成される。演算における重みは、整数比M:Nの解像度変換と直線表示品位を高めるデータ補正とを同時に行うように設定される。ここでの解像度変換は、垂直方向の画素数を変更する処理である。データ補正は、入力画像の画素の輝度を同一発色の隣り合うセルに分散させる処理であり、直線がジグザグに見える問題を軽減する。解像度変換とデータ補正とを同時に行うことで、これらを順に行う場合と比べて鮮明な表示が可能となる。
【0010】
コンボリューション演算では、重みを切り換えることによって演算内容を変更できるので、解像度変換の比率を容易に変更することができる。入力画像の解像度を判別する回路と、判別結果に応じて重みを切り換えるコントローラとを有する表示装置は、VGA,XGA,ハイビジョン規格など各種の画像を表示することができる。
【0011】
同一発色のセル列のうちの隣り合うセル列どうしにおいて列方向のセル位置がずれたセル配列は正方配列ではない。この配列をもつ表示デバイスでは、表示面の全セルに一律ではなく、セルを2つのグループに分けてグループごとに内容の異なる演算を行い、または一方のグルームのみに対して演算を行う必要がある。このため、演算に際してはグループごとに重み(演算の係数)を切り換える。
【0012】
【発明の実施の形態】
〔カラー画像表示装置の概要〕
図1は本発明に係る表示装置の構成図である。表示装置100は、正方配列でない表示面をもつ面放電AC型PDP1、PDP1のセルに電力を供給する駆動回路80、画像出力装置からの信号を受ける入力インタフェース60、および本発明に特有の要素であるデータ変換回路70から構成されており、壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシステムのモニターなどとして利用される。
【0013】
PDP1では、表示放電を生じさせるための表示電極Xおよび表示電極Yが同一基板上に配列され、表示電極Xおよび表示電極Yと交差するようにアドレス電極Aが配列されている。表示電極Xおよび表示電極Yは表示面の水平方向に延び、隣り合う表示電極Xおよび表示電極Yが面放電を生じさせるための電極対を構成する。電極対は表示面における1つの表示ラインを画定する。配列の両端を除く表示電極は、2つの表示ライン(奇数ラインおよび偶数ライン)に係わり、両端の表示電極は1つの表示ラインに係わる。表示電極Yはアドレッシングに際してライン選択のためのスキャン電極として用いられる。
【0014】
駆動回路80は、ドライバコントローラ81、サブフレーム処理部82、放電用電源83、Xドライバ84、Yドライバ86、およびAドライバ88を有している。駆動回路80には、データ変換回路70からフレームデータD12とともに同期信号S22が与えられる。サブフレーム処理部82は、前段からのフレームデータD12を階調表示のためのサブフレームデータDsfに変換する。サブフレームデータDsfはフレーム(多値画像)を表す複数のサブフレーム(2値画像)のそれぞれにおけるセルの発光 (点灯ともいう) の要否、厳密にはアドレス放電の要否を示す。Xドライバ84は表示電極Xに対する電位設定手段である。Yドライバ86はスキャン回路を備えており、表示電極Yに対する個別の電位制御および一括の電位制御が可能に構成されている。スキャン回路はアドレッシングにおけるライン選択のための電位設定手段である。アドレスドライバ88は、サブフレームデータDsfに基づいてアドレス電極Aの電位を制御する。
【0015】
入力インタフェース60は、入力画像信号S10に対してアナログ/デジタル変換およびガンマ補正を行う。アナログ/デジタル変換では、サンプリングのタイミング調整によって入力画像におけるラインの画素数、すなわち水平方向の解像度をPDP1のセル数に合うように増減する。ガンマ補正は、PDP1の輝度再現特性に適合するようにデータ値を調整する処理である。また、入力インタフェース60はタイミングコントローラを有しており、外部装置からの同期信号S20に基づいて、後段の動作に必要な同期信号S21を生成する。ユーザーセレクト信号S30は、そのままデータ変換回路70へ出力される。データ変換回路70は、正方配列の入力画像を正方配列でない表示面で表示するための画像処理を行う。データ変換回路70の構成および画像処理の内容は後に詳述する。
【0016】
図2は本発明に係るPDPのセル構造を示す図、図3は隔壁パターンを示す図である。図3においては表示電極Yについて参照符号「Y」に配列順を示す添字を付してある。
【0017】
PDP1は、一対の基板構体(基板上にセル構成要素を設けた構造体)からなる。表示面を構成する各セルにおいて、一対の表示電極X,Yとアドレス電極Aとが交差する。表示電極X,Yは、前面側のガラス基板11の内面に配列されており、それぞれが透明導電膜41と金属膜(バス電極)42とからなる。表示電極X,Yを被覆する誘電体層17の表面には保護膜18としてマグネシア(MgO)が被着されている。アドレス電極Aは、背面側のガラス基板21の内面に配列されており、誘電体層24によって被覆されている。誘電体層24の上には、高さ150μm程度の蛇行した帯状の隔壁29がアドレス電極Aの配列間隙ごとに1つずつ設けられている。これらの隔壁29によって放電空間が水平方向に沿って一定間隔ごとに区画されている。隣り合う隔壁で挟まれた放電空間である列空間31は全ての表示ラインに跨がって連続している。そして、アドレス電極Aの上方および隔壁29の側面を含めて背面側の内面を被覆するように、カラー表示のためのR(赤),G(緑),B(青)の3色の蛍光体層28R,28G,28Bが設けられている。図中の斜体文字(R,G,B)は蛍光体の発光色を示す。蛍光体層28R,28G,28Bは放電ガスが放つ紫外線によって局部的に励起されて発光する。
【0018】
図3のとおり、全ての隔壁29は広大部と狭窄部とが交互に並ぶ列空間を形成するように蛇行しており、隣り合う列空間どうしで広大部の列方向位置が列方向セルピッチの半分だけずれている。セルは各広大部に形成されるが、図3では代表として1表示ライン分のセル51,52,53を鎖線の円で示してある。表示ラインは水平方向の最小幅(1画素幅)の直線を表示するときに点灯させるべきセルの集合である。
【0019】
図4はセル配列の模式図、図5はカラー表示の画素の構成を示す図である。
図4において、セル51の発光色はR(赤)、セル52の発光色はG(緑)、セル53の発光色はB(青)である。図4のとおり、PDP1では、各列空間に対応したセルの集合であるセル列、すなわち垂直方向に一直線状に並ぶセルの発色が同一であり、隣り合うセル列の発色が異なり、かつ同一発色のセル列の集合(例えばRのセル51の集合)における隣り合うセル列どうしにおいて列方向のセル位置がずれている。カラー表示のための3色の配置形態は、いわゆるデルタ配列である。
【0020】
図5のように、表示面は垂直方向に2セルごと水平方向に3セルごとに区分され、3個のセルを1組とした画素(ドットともいう)50A,50Bが構成される。水平方向に並ぶ2つの隣り合ったドット50A,50Bのうち、一方のドット50Aは逆三角形型の三角配列のセル群となり、他方のドット50Bは正三角形型の三角配列のセル群となる。ドット50Aでは、スキャン電極としての表示電極Yに対して、RのセルおよびBのセルの中心が上側に位置し、Gのセルの中心が下側に位置する。逆に、ドット50Bでは、表示電極Yに対してGのセルの中心が上側に位置し、RのセルおよびBのセルの中心が下側に位置する。ここで、ドット50AにおけるRのセル、ドット50AにおけるBのセル、およびドット50BにおけるGのセルを“上シフトセル”と定義し、ドット50AにおけるGのセル、ドット50BにおけるRのセル、およびドット50BにおけるBのセルを“下シフトセル”と定義する。
【0021】
このような構成のPDP1による表示においては、フォーマット変換およびライン表示の品位を高めるデータ補正が必要である。また、入力画像のドット数が表示面のドット数と異なる場合には解像度変換が必要である。データ変換回路70は、これら3つの画像処理を兼ねるコンボリューション演算を行う。
〔データ変換回路の構成〕
図6はデータ変換回路の概略図である。データ変換回路70は、解像度判別回路71、メモリ回路72、演算回路73、および制御回路74からなる。データ変換回路70には、画像データD11、同期信号S21、およびユーザーセレクト信号S30が入力される。ユーザーセレクト信号S30は、テレビ画像入力とコンピュータ画像入力との切換え、所望の画質(シャープネスの程度)といったユーザーが指定した事項を示す。
【0022】
解像度判別回路71は、入力画像が標準テレビジョン画像、ハイビジョン画像、VGA仕様の画像、XGA仕様の画像、およびその他のいずれであるかを判別する。画像の規格が判れば解像度も判る。テレビジョン映像とコンピュータ画像とでは好まれる画質が異なるので、画像に適した処理を行うのが望ましい。解像度判別回路71が出力する判別信号S71にどのような処理を対応づけるかについては、あらかじめ様々な画像の表示結果を客観的に評価して決めておく。なお、本例ではユーザーが好みに応じて処理を選択することも可能である。
【0023】
図7はデータ変換回路の要部の構成図である。図7では図6に示した構成のうちの解像度判別回路71を省略し、他の部分を詳しく描いてある。図中、MULTは掛け算器、ADD.は加算器、DIV.は除算器である。メモリ回路72は2ライン分の入力データを記憶する2段構成のラインメモリを有し、ドット配列順に入力される画像データD11をリアルタイムで出力するとともに、1ライン伝送時間の遅延を加えた画像データD11および2ライン伝送時間の遅延を加えた画像データD11を出力する。これにより、計3ラインにおける水平方向同一位置のドットのデータが同時に演算回路73に与えられる。演算回路73において、掛け算器は入力データと係数K1,K2,K3との乗算を行う。係数K1,K2,K3は、あらかじめ制御回路74の係数メモリ743に記憶されている複数の係数組G1,G2…GNのうちの1組である。制御回路74において、ドット・ライン判定回路741により、演算回路73へのデータ入力に呼応してそのデータのライン位置およびドット位置が判定される。ドット・ライン判定回路741の出力と前段からの判定信号S71との組み合わせに応じて、メモリコントローラ742は1組の係数K1,K2,K3を係数メモリ743から読み出す。後述の間欠動作の場合は1ドットおきに掛け算器に与える係数が切り換えられ、連続動作の場合はドットごとに係数が切り換えられる。なお、掛け算器に係数K1,K2,K3を与えるのに呼応して、それら係数K1,K2,K3の和(K1+K2+K3)を加算器で求めて除算器に与える図示の構成に限らず、あらかじめ全ての係数組について係数の和を求めて係数メモリ743に記憶させておき、係数組および係数の和を読み出して演算回路73に与えてもよい。
【0024】
入力される画像データD11は、1ドットにつきRデータ、Gデータ、Bデータの3つからなる。この1ドット分のデータをR、G、Bの順にシリアル伝送し、1つの演算回路73で順番に処理することができる。この場合は図7の回路は1つでよい。また、図7の回路を3つ設け、Rデータ、Gデータ、Bデータを並列に処理する構成でもよい。この場合、ドット・ライン判定回路741、メモリコントローラ7421、および係数メモリ743は3つの回路に共通でよく、3つの異なった演算処理を一斉に実行できる構成であればよい。回路を3つ設ける場合は1つの場合に比べて演算処理の速度を約3倍(処理時間を1/3)にすることができる。
〔フォーマット変換〕
一般に画像ソースは正方配列の画面での表示を前提に作成されている。正方配列の画像を表示するため、データ変換回路70は正方配列からデルタ配列へのフォーマット変換を行う。ここでいう正方配列は、ドットがRGB1組のセルからなり、ドット形状が正方形である画面構成を意味する。また、デルタ配列は、上述のとおり同じ発色のセル群において水平方向1セルごとにセル中心が垂直方向にシフトした画面構成を意味し、デルタ配列画面は上シフトセルと下シフトセルとで構成される。
【0025】
図8は正方配列からデルタ配列ヘのフォーマット変換の説明図である。図8(A)は上シフトセルAを正方配列画面のセル中心に一致させる変換処理を示し(下シフトセルBを一致させてもよい)、 図8(B)は隣り合う上シフトセルAおよび下シフトセルBからなるセル対の垂直方向中心を、正方配列画面のセルの垂直方向中心に一致させる変換処理を示している。本発明の実施には、これら2つの処理のどちらか一方を実行する形態と、双方を切り換えて実行する形態とがある。
【0026】
図8(A)では、上シフトセルAについては、正方配列画面におけるm番目のライン内に位置するので、正方配列画面におけるm番目のラインのデータをそのまま配分する。下シフトセルBについては、m番目のラインと(m+1)番目のラインとに跨るので、m番目のラインと(m+1)番目のラインのデータ平均値を配分する。上シフトセルAについて実質的に処理を行わず、下シフトセルBのみ処理を行うので、演算動作は1セルおきに演算する間欠動作となる。
【0027】
図8(B)では、上シフトセルAについては、(m−1)番目のラインとm番目のラインとに跨るので、これら2ラインのデータを加重平均して配分する。同様に下シフトセルBについては、m番目のラインと(m+1)番目のラインのデータを加重平均して配分する。上シフトセルAおよび下シフトセルBの双方について処理を行うので、演算動作は連続動作となる。
【0028】
図9はコンボリューション演算の説明図である。上述のメモリ回路72は2ラインのデータ遅延機能をもつので、(m−1)番目のライン、m番目のライン、および(m+1)番目のラインのうち、水平方向ドット位置を同じくする垂直方向隣接3ドットに基づく演算を行うことができる。入力画像における注目ドットとその上下のドットの輝度値D1,D2,D3を読み取り、ドット位置ごとに係数K1〜K3を定めた演算マトリクス91を適用して表示面における注目セルの表示輝度値d1を算出する。演算式はd1=(K1・D1+K2・D2+K3・D3)/(K1+K2+K3)である。係数K1〜K3を適宜選択することで、種々の点灯パターンを得ることができる。演算に際しては、注目ドットのシフト状態(上シフトセルまたは下シフトセル)に合わせて、係数を適宜入れ換えることが重要である。
〔データ補正〕
まず、補正の必要性を説明する。図10は正方配列画面におけるライン表示の点灯パターンおよびデルタ配列画面における単純なライン表示の点灯パターンを示す。図10(A),(B)の左側が正方配列画面であり、右側がデルタ配列画面である。図10(A)のとおり、白色の水平ラインの表示においては、白色が3色の混合色であるので(ドットを構成する3つのセルが点灯するので)、デルタ配列であっても正方配列とほぼ同様に表示が真っ直ぐなラインに見える。つまり、表示品位は良好である。これに対して、1つのセルの発光で表現される色(赤色、緑色、または青色)の水平直線パターンの表示においては、図10(B)のとおり、デルタ配列画面の表示がジグザグに見える。この問題を解決するため、データ変換回路70はコンボリューション演算によるデータ補正を行う。
図11はデータ補正を行う場合のデルタ配列画面における単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す。
【0029】
間欠動作の演算処理を行う場合を考える。ここでの入力画像は、正方配列画面においてm番目のラインのうち1色 (例えばR) のセルのみを点灯させるような水平直線パターンを含んでいる(図10(B)参照)。
【0030】
上シフトセルはそのまま未処理とし、下シフトセルはその下側の隣接セルとの間で平均値を計算する。このときの係数(K2,K1,K3)としては、上シフトセルに対して(0,1,0)、下シフトセルに対しては(0,1,1)を適用すればよい。図5で示したように1ドット目は、R、Bセルが上シフトであるので、これらに係数組(0,1,0)を適用し、Gセルが下シフトであるので、これに係数組(0,1,1)を適用する。2ドット目では、R、Bセルは下シフト、Gセルは上シフトになるので、この2つの係数組を入れ換えればよい。このような演算による表示では、図11(A)のように下シフトセルが点灯する部分において点灯輝度が1/2となり、同時にその上側のセルが残りの1/2の輝度で補間点灯をする。これにより、下シフトセルの2つの点灯セルの垂直方向重心位置が、上シフトセルの垂直方向位置に一致するので、結果的に水平直線パターンの表示におけるガタツキ”が低減される。傾斜した直線パターンの表示においても同様の効果がある。
【0031】
次に、連続動作の演算処理を行う場合を考える。係数(K2,K1,K3)の一例として、上シフトセルに対して(1、3、0)を、下シフトセルに対しては(0、3、1)を適用する。この場合、m番目のラインの上シフトセルの輝度データには(m−1)番目のラインの入力輝度データを少し加算し、下シフトセルの輝度データには(m+1)番目のラインの入力輝度データを少し加算することになる。このような演算による表示では、図11(B)のように点灯する上シフトセルおよび下シフトセルそれぞれの上下両側のセルを、元の点灯セル輝度の一部を分配して補間点灯させることになる。その結果、水平直線パターンの表示におけるガタツキが低減される。傾斜した直線パターンの表示においても同様の効果がある。なお、例示では係数K1に対するK2およびK3の割合を3:1としたが、他の割合を設定することで補間点灯輝度を制御し、画像補正の特性を調整することができる。
〔解像度変換〕
VGA画像のドット数は640×480であり、垂直方向のドット数(すなわちライン数)480は、大まかには500である。同様に、XGA画像(1024×768)のライン数は大まかには750であり、ハイビジョン1080i(1920×1080)のライン数は大まかには1000である。したがって、例えばPDP1がVGA仕様である場合、XGA画像の表示において3:2、ハイビジョンの表示において2:1の解像度変換(厳密には垂直方向の解像度変換)が必要である。また、PDP1がXGA仕様である場合、VGA画像の表示において2:3の解像度変換が必要である。
【0032】
図12はデータ変換動作のタイミングを示す。図12(A)の例示は3:2の解像度変換を行う場合であり、図12(B)の例示は2:3の解像度変換を行う場合である。図7の構成のデータ変換回路70には、入力画像がライン順(A,B,C,D,…)に入力される。データ変換回路70は、コンボリューション演算に必要な複数ラインのデータが揃うのを待って演算を行い、表示ラインa,b,c,d,…のデータを出力する。動作形態はいわゆるパイプライン動作である。
図12(A)において、ラインAのデータ入力時にはラインAのデータは1段目のラインメモリに記憶される。次に、ラインBのデータ入力時にはラインAのデータは2段目のラインメモリに移され、ラインBのデータが1段目のラインメモリに記憶される。次にラインCのデータ入力時には、ラインA、ラインB、およびラインCのデータが演算に用いられ、その演算結果が表示ラインaのデータとして出力される。それと同時に、ラインBのデータは2段目のラインメモリに移され、ラインCのデータは1段目のラインメモリに記憶される。ラインメモリへの記憶は上書き形式であり、演算に用いられたデータは新たなデータの記憶によって消失する。ラインDのデータ入力時には、1段目および2段目のラインメモリへのデータの書き込みと並行して、ラインB、ラインC、およびラインDのデータに基づく演算が行われ、その演算結果が表示ラインbのデータとして出力される。このように,本発明のデータ変換では、入力3ラインにつき出力2ラインを得る解像度変換において、4ラインの入力データを用いて2ラインの出力データを作り出す。つまり、データ変換回路70は、整数比M:N(M>N)の解像度変換において、(M+1)個のラインのデータに基づくコンボリューション演算を行う。これにより、フォーマット変換、データ補正、および解像度変換を同時に行うこと、すなわち3つの処理を兼ねる画像処理を実現することができる。同様に図12(B)においても、ラインAおよびラインBのデータが順に記憶され、ラインCのデータ入力と並行して表示ラインaのデータが生成される。ただし、表示ラインaのデータ生成のための演算は、ラインAおよびラインBのデータに基づいて行われる。表示ラインbのデータは、ラインBおよびラインCのデータに基づいて行われる。このように,本発明のデータ変換では、入力2ラインにつき出力3ラインを得る解像度変換において、3ラインの入力データを用いて1ラインの出力データを作り出す。つまり、データ変換回路70は、整数比M:N(M<N)の解像度変換においても、(M+1)個のラインのデータに基づくコンボリューション演算を行う。
【0033】
次に、コンボリューション演算の係数K1,K2,K3の具体的な数値とその効果について説明する。
図13は3:2解像度変換を行う場合の演算の一例を示す。上述したフォーマット変換、データ補正、および解像度変換を兼ねる演算は、図示の係数組により実現される。ただし、ここでは水平方向の位置関係については入力画像のドットと表示面のセルとが一致しているものとする。垂直方向の位置関係については、表示面のいずれかのセルの中央位置が入力画像のドットの中央位置と一致している図13(A)の場合と、表示面のいずれかのセルの中央位置も入力画像のドットの中央位置と一致していない図13(B)の場合とがある。
【0034】
図13(A)では、表示面のセルa2の中央位置、すなわちセルa1とセルb1との境界が入力画像のラインB(ドットB1,B2,B3を有する)の中央位置と一致している。図13(A)の場合の演算は次式のとおりである。
a1=(8・A1+4・B1)/12
a2=(2・A2+8・B2+2・C2)/12
b1=(4・B1+8・C1)/12
b2=(6・C2+6・D2)/12
図13(B)では表示面のセル位置が図13(A)の位置に対してピッチPの12分の1だけずれている。図13(B)の場合の演算は次式のとおりである。
a1=(7・A1+5・B1)/12
a2=(1・A2+8・B2+3・C2)/12
b1=(3・B1+8・C1+1・D1)/12
b2=(5・C2+7・D2)/12
演算では1つのセルにつき3つ1組の係数を用いる。上シフトセルと下シフトセルとで係数組を切り換える。さらに3:2解像度変換では表示ラインごとに係数組を切り換える。したがって、シフト状態での分類した2種類のセル(上シフトセルと下シフトセル)に2組ずつ計4組の係数組が用いられる。
【0035】
図14は演算の簡略化を示す。図13の係数のうち、値が小さいもの、例えば2以下のものは、その値を0(ゼロ)にしても輝度への影響は小さい。値が小さい係数を省略することで係数メモリの容量を低減することができる。
【0036】
図15は2:1解像度変換を行う場合の演算の一例を示す。図15では図14に合わせて表示面の4つのセルa1,a2,b1,b2に対する係数組が示されている。実際には2:1変換では2つのセルa1,a2の係数値を決めておけばよい。セルb1,b2の係数値はセルa1,a2の係数値と同じである。図14と同様に水平方向の位置関係については入力画像のドットと表示面のセルとが一致しているものとする。垂直方向の位置関係については、表示ラインが入力画像の2つのラインと一致している場合A、表示ラインが入力画像の2つのラインに対して12分の1ピッチだけ下方へずれている場合B、表示ラインが入力画像の2つのラインに対して6分の1ピッチだけ下方へずれている場合C、および表示ラインが入力画像の2つのラインに対して4分の1ピッチだけ下方へずれている場合(表示面のセル中心位置と入力画像のドット中心位置とが一致する)Dがある。
場合Aの演算は次式のとおりである。
a1=(1・A1+1・B1)/2
a2=(1・B2+1・C2)/2
場合Bの演算は次式のとおりである。
a1=(5・A1+6・B1+1・C1)/12
a2=(5・B2+6・C2+1・D2)/12
場合Cの演算は次式のとおりである。
a1=(4・A1+6・B1+2・C1)/12
a2=(4・B2+6・C2+2・D2)/12
場合Dの演算は次式のとおりである。
a1=(3・A1+6・B1+3・C1)/12
a2=(3・B2+6・C2+3・D2)/12
これら演算のうち、場合Aの演算は図7の回路構成で実現できる。場合B,C,Dの演算を行うには、図7の回路構成においてラインメモリおよび掛け算器(MULT)を増設し、4ラインのデータに同時に係数を乗じることができるようにすればよい。
【0037】
図16は演算の簡略化を示す。図13の係数のうち、値が小さいものについてより小さい値に変更する。上述の場合Bの演算では、係数値1を0に置き換える。場合Cの演算では、係数値6をそのままにして、他の係数値を2だけ減らす。場合Dの演算では、係数値6を1にして他の係数値を0にする。このような簡略化によって、場合Cおよび場合Dの演算では、1セルの演算に関わる入力画像のドット数が減るので、表示のシャープさを高めることができる。場合A,B,C,Dのいずれの演算の係数も3つ1組となるので、上述のラインメモリおよび掛け算器の増設は不要であり、図7の回路構成のままで4つの場合の解像度変換が可能である。
【0038】
図17および図18は本発明のデータ変換を行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す。図17(A)および図18(A)は図13(A)の係数を用いて、3:2解像度変換を含む間欠動作のデータ変換を行ったときの結果を示している。図17(B)および図18(B)は図13(B)の係数を用いて、3:2解像度変換を含む連続動作のデータ変換を行ったときの結果を示している。図17における入力画像の点灯パターンは図10(B)と同じである。図17と図11との比較から明らかなように、垂直方向の表示の広がりは解像度変換を行わないときと同程度であり、解像度変換を行っても表示が暈けないことが判る。図18における入力画像の点灯パターンは、1ライン分の間隔をあけて2本のラインが点灯するパターンである。図17のように1ラインの表示の垂直方向の広がりが小さいので、図18(A)および図18(B)のどちらの場合にも、2本のラインが正しく分離して見える。
【0039】
本発明のデータ変換に対する比較例として、解像度変換とデータ補正とを順に行う場合を考える。すなわち、正方配列での表示のための従来の解像度変換回路に、後段回路としてデルタ配列での表示のための補正回路を加えた回路構成を想定する。図19および図20は解像度変換とデータ補正とを順に行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す。図19における入力画像は図17と同じであり、図20における入力画像は図18と同じである。
【0040】
図19の3:2解像度変換において、変換前のラインm,(m+1),(m+2)のデータDm,Dm+1,Dm+2と、変換後のラインn,(n+1)のデータDn,Dn+1との関係は次式のとおりである。
Dn=(2・Dm+Dm+1)/3
Dn+1=(Dm+1+2・Dm+2)/3
図19のように入力画像においてライン(m+1)が点灯するパターンの場合、解像度変換によってラインnおよびライン(n+1)の両方が、元の1/3の輝度で点灯することになる。さらに、ガタツキを低減するデータ補正を行うと、表示面のライン(n−1)からライン(n+2)までのセルが点灯し、実質的に約3ライン幅の点灯となる。つまり、入力画像では1ラインの点灯であったパターンが表示面では3ライン幅に広がって暈けてしまう。
【0041】
図20の3:2解像度変換の演算は次式のとおりである。
Dn=Dm
Dn+1=(Dm+1+Dm+2)/2
図20のように、入力画像においてラインmとライン(m+2)とが点灯するパターンの場合、解像度変換によってラインnは元と同じ輝度で点灯し、ライン(n+1)は元の1/2の輝度で点灯することになる。さらに、ガタツキを低減するデータ補正を行うと、表示面のライン(n−1)からライン(n+2)までのセルが点灯し、実質的に約3ライン幅の点灯となる。つまり、入力画像では互いに離れた2つのラインが表示面では3ライン幅の暈けた1本のラインとして表示される。
【0042】
図17と図19との比較、および図18と図20の比較から明らかなように、解像度変換およびデータ補正を同時に行う本発明のデータ変換によれば、セル配列が正方配列でない表示面において解像度が表示面と異なる画像を高品位に表示することができる。
〔回路構成の変形例〕
図21はデータ変換回路の他の構成を示す。データ変換回路70bでは、メモリ回路72bがラインメモリではなくフレームメモリから構成されている。演算回路73bは、3つの掛け算器のそれぞれに1つずつ対応する3つのレジスタを有する。フレームメモリを備える構成では、演算に用いるデータのライン数の制限が無く、図7の構成と比べて入力画像内のより広い範囲のデータに基づく演算が可能である。入力画像が高解像度である場合には、広範囲のデータに基づく演算が望ましいので、図21の構成を採用することによって、より高い解像度の入力画像にも適応可能な装置を提供できる。
【0043】
図22は本発明に係る他の表示装置の構成図である。表示装置100cでは、入力インタフェース60cに、本発明に特有のデータ変換回路70cが組み込まれている。データ変換回路70cの構成は、図7の構成および図21の構成のどちらであってもよい。入力インタフェース60cのタイミングコントローラ64cは、アナログ/デジタル変換樹器61、データ変換回路70c、およびガンマ補正回路63を制御する。入力インタフェース60cは、解像度変換機能をもつ従来の正方配列画面用の入力インタフェースの部分的な変更で作成することができる。解像度変換のためのライン補間回路をメモリ回路として利用すれば、本発明の機能を実現するための回路変更に必要な費用を低減することができる。
〔他の実施形態〕
上述の実施例において、演算の内容は入力画像の種類(サイズ、形式、情報内容)およびユーザーの指示に応じて切り換えることができる。切り換えにより、効果的に表示画像を高画質化することができる。本発明は蛇行した隔壁をもつデバイスに限らず、図23のように直線帯状壁体の集合である隔壁59によって正方配列でない表示面が形成された表示デバイスにも適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
請求項1ないし請求項5の発明によれば、セル配列が正方配列でない表示面において解像度が表示面と異なる画像を高品位に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示装置の構成図である。
【図2】本発明に係るPDPのセル構造を示す図である。
【図3】隔壁パターンを示す図である。
【図4】セル配列の模式図である。
【図5】カラー表示の画素の構成を示す図である。
【図6】データ変換回路の概略図である。
【図7】データ変換回路の要部の構成図である。
【図8】正方配列からデルタ配列ヘのフォーマット変換の説明図である。
【図9】コンボリューション演算の説明図である。
【図10】正方配列画面におけるライン表示の点灯パターンおよびデルタ配列画面における単純なライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図11】データ補正を行う場合のデルタ配列画面における単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図12】データ変換動作のタイミングを示す図である。
【図13】3:2解像度変換を行う場合の演算の一例を示す図である。
【図14】演算の簡略化を示す図である。
【図15】2:1解像度変換を行う場合の演算の一例を示す図である。
【図16】演算の簡略化を示す図である。
【図17】本発明のデータ変換を行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図18】本発明のデータ変換を行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図19】解像度変換とデータ補正とを順に行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図20】解像度変換とデータ補正とを順に行う場合の単一発光色ライン表示の点灯パターンを示す図である。
【図21】データ変換回路の他の構成を示す図である。
【図22】本発明に係る他の表示装置の構成図である。
【図23】隔壁パターンの他の例を示す図である。
【符号の説明】
51,52,53 セル
R,G,B 発光色(発色)
1 PDP(表示デバイス)
70,70b,70c データ変換回路
100,100c 表示装置(カラー画像表示装置)
71 解像度判別回路
72,72b メモリ回路
73,73b 演算回路、
D12 フレームデータ
80 駆動回路
74, 制御回路(演算制御回路)
743 係数メモリ
Claims (5)
- 画像信号の形態で入力される画像を表示するカラー画像表示装置であって、
表示制御のための電極マトリクスを有し、カラー表示面を構成するセル群における一方向に並ぶセルの発色が同一であり、かつ同一発色のセル列のうちの隣り合うセル列どうしにおいて列方向のセル位置がずれたセル配列構成をもつ表示デバイスと、
演算回路および演算制御回路を有し、前記列方向のみの整数比M:Nの解像度変換および直線パターン表示におけるガタツキを低減するデータ補正を兼ねる重み付け加算処理を入力画像データに施すデータ変換回路と、
前記データ変換回路の出力データに応じて前記電極マトリクスに駆動電圧を印加する駆動回路とを備えており、
前記演算回路は、画像データと演算係数との乗算を行う複数の乗算器と、乗算器出力を加算する加算器と、加算器出力を正規化する演算器とを有し、入力画像の中の前記列方向に隣り合う位置関係にある複数の画素のデータについて演算を行い、
前記演算制御回路は、前記隣り合うセル列の一方と他方とにそれぞれ対応する第1および第2の種類の係数の組を記憶する係数メモリを有し、各ラインの入力画像データの1画素ごとに前記第1の種類の係数の組と前記第2の種類の係数の組とを交互に選択し、選択した1種類の組の係数を前記乗算器に与えることによって、前記演算回路における演算の内容を1画素ごとに切り換える
ことを特徴とするカラー画像表示装置。 - 前記係数メモリは、種類ごとに少なくとも2組ずつ計4組の係数を記憶し、
各係数組は、注目画素およびその列方向の隣接画素に対する計3つの係数からなり、
前記演算制御回路は、前記カラー表示面の1ラインごとに同じ種類の2組の係数の一方と他方とを交互に前記乗算器に与えることによって、3:2の解像度変換を実現する
請求項1記載のカラー画像表示装置。 - 第1の種類の第1組の係数どうしの比率は2:1:0であり、
第1の種類の第2組の係数どうしの比率は1:2:0であり、
第2の種類の第1組の係数どうしの比率は1:4:1であり、
第2の種類の第2組の係数どうしの比率は0:1:1であるか
または、
第1の種類の第1組の係数どうしの比率は7:5:0であり、
第1の種類の第2組の係数どうしの比率は3:8:1であり、
第2の種類の第1組の係数どうしの比率は1:8:3であり、
第2の種類の第2組の係数どうしの比率は0:5:7である
請求項2記載のカラー画像表示装置。 - 前記係数メモリが記憶する各係数組は、注目画素およびその列方向の隣接画素に対する計3つまたは計4つの係数からなり、
前記演算制御回路は、各ラインの入力画像データの1画素ごとに、択一選択した1種類の組の係数を前記乗算器に与えることによって、2:1の解像度変換を実現する
請求項1記載のカラー画像表示装置。 - 第1の種類の係数どうしの比率は1:1:0であり、
第2の種類の係数どうしの比率は0:1:1であるか
または、
第1の種類の係数どうしの比率は5:6:1:0であり、
第2の種類の係数どうしの比率は0:5:6:1であるか
または、
第1の種類の係数どうしの比率は2:3:1:0であり、
第2の種類の係数どうしの比率は0:2:3:1であるか
または、
第1の種類の係数どうしの比率は1:2:1:0であり、
第2の種類の係数どうしの比率は0:1:2:1である
請求項4記載のカラー画像表示装置。
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