JP4845825B2 - 多色表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像を圧縮して画面メモリに蓄積させる多色表示装置に関する。

人間の視覚は、３種類の波長分布を持つ視覚細胞によって、外部からの光を電気信号に変えて、３種類の電気信号の組み合わせにより、色と明るさを認識している。このような視覚特性に基づいて、カラー画像の表示装置は、一般に３原色と呼ばれる３色を組み合わせることでカラー画像を表示する。この３色としてＲＧＢ（赤、青、緑）が使われる。この３色の任意の組み合わせは、３次元空間上の点位置として表現することもできる。一般に３次元空間上の一点を指定するには、独立な３種の信号があればよい。

一方で、３種以上の信号を利用することもできる。Ｗ（白色）は全ての波長を含むことから視覚的に明るく見える信号として利用できる。同様に、シアン、イエロー（黄色）などを表示の原色として利用することもできる。

下記特許文献１には、ディスプレイ装置の発光（あるいは透過）にＷ（白色）を利用する提案がある。液晶ディスプレイは、一般にＲＧＢのカラーフィルタを用いてサブピクセル（最小の駆動単位）を構成する。ここにＷのサブピクセルを加えることで、ＲＧＢＷ（赤、青、緑、白）の組み合わせで表示を行う。Ｗ画素はカラーフィルタが無いため透過率が高く、輝度向上に効果が大きい。具体的には、従来のＲＧＢで作られる画素と、同じ面積内にＲＧＢＷを配置する画素を比較するならば、それぞれのサブ画素の面積比は４：３である。ＲＧＢのカラーフィルタは、光源の波長分布を３分の１にカットするのに対して、Ｗは光源の光量を１のまま透過する。これらの関係から、ＲＧＢパネルとＲＧＢＷパネルの最大表示光量の比率は、（（４＋４＋４）／３）：（（３＋３＋３）／３＋３×１）＝１：１．５となる。また、下記特許文献２には、カラー画像データの圧縮方法について、メモリ容量を削減するための圧縮方法の開示がある。また、下記特許文献３には、カラー画像データの圧縮方法について、画像の内容に依存することなく圧縮率を固定設定することの開示がある。
特開昭６０−６１７２４号公報 特開２００５−１３８４２１号公報 特公平６−７６８８号公報（特許１８８２８１６号）

上記特許文献１は、ＲＧＢＷの４色のサブピクセルを用いたパネル表示技術の一例を示している。しかし、この表示パネルを用いて具体的な表示装置を構成するには、従来のＲＧＢ信号とは異なる信号伝送、蓄積、等が不可欠である。例えば、ディスプレイ表示を行うためには、周期的にパネル面内の画素毎に信号を書き込む動作が必要である。一方、画像ソースから入力する信号は、例えば、ネットワーク経由の場合などでは、タイミングが保障されない。そこで、両者のタイミングを合わせるためには、一般に、少なくとも１画面分の画面メモリを用意する。しかしこの文献には、これらの装置構成については開示していない。

上記特許文献２は、上記の画面メモリに着目して、メモリ容量を削減するための圧縮方法を開示している。ここで、画面メモリの容量は、表示画面の画素数に、各画素のビット数を掛けて得られる。Ｎ色信号を利用する表示装置は、ＲＧＢ３色を用いる場合に比較してＮ／３倍に増加するデータを伝送、蓄積しなくてはならない。データ量は、画面サイズが大きくなり、色信号のビット数が多くなるほど増加する。また、入力と出力の色信号の種類が異なる場合には、これを信号変換する手段を用意しなければならない。この文献は、これらのメモリ容量と信号処理負荷を軽減するためにデータ圧縮技術を利用することを示している。しかし、そこで構成要件としているデータ圧縮方式は、入力する画像の内容に依存して圧縮率が変動するものであって、最悪時には圧縮の効果が得られない。したがって最悪時を想定した装置構成を備えることになり、回路構成を簡易化する効果は得られないことになる。

上記特許文献３は、カラー画像のデータ圧縮方式を開示している。その特徴として、画像の内容に依存することなく圧縮率を固定設定できることを示している。しかし、そのデータ圧縮方法を、ディスプレイ装置に要求される動作方式を開示しているものではない。具体的には、ディスプレイ装置の動作タイミングにおいて、１画面という完結した単位が無いことに注意が必要となる。任意のタイミングで画面は書き換えられる一方で、表示のための読み出しは周期的に行われる。画面メモリに蓄積するデータが圧縮データ形式である場合には、画素データの再現（伸張）に必要なデータが全て書き込まれていない時点で、該画素データを読み出して伸張するならば、劣化が発生することになる。

本発明は、少なくとも１画面分の画面メモリと、表示画面を形成する表示パネルと、表示動作に同期して画面メモリから圧縮された色信号を読み出す手段と、画面メモリから読み出した圧縮された信号をＮ（Ｎ≧３）色信号に変換する手段と、Ｎ色信号で表示パネルを駆動する手段とを備える構成とする。

本発明は、Ｎ種の色種類を組み合わせてカラー画像を表示するディスプレイ装置において、伝送するデータ量、蓄積するメモリ容量、信号処理負荷を削減する。回路構成の規模を縮小するとともに、伝送するデータ量を削減して回路内の信号変化を少なくすることで消費電力を削減する。また、圧縮データ形式で信号変換する手段を備えることで画質向上を実現する。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本実施例の基本構成図である。図１において、入力信号１０１は、写真データ、あるいは文字コード、描画コマンド、等であってよい。これらをカメラ撮影、ネットワーク経由で入力、あるいは、操作者によるキーボード入力、等の手段で入力する。これらのデータはＣＰＵ１０２により解釈されて、適宜なデータ形式のビットマップデータに変換する。このデータ形式としては、画面サイズ、画素あたりのビット幅、等で決められる。こうして作られたビットマップデータは、画面メモリ１０３に蓄積した後、駆動回路１０４を用いて読み出されて、表示パネル１０５と照明（バックライト）１０６を駆動することで、表示画面を形成する。上記構成は、表示パネルは液晶パネルであるとしているが、ほかの表示原理に基づくパネルであってもよい。表示パネル１０５が液晶素子で構成する場合には、各画素は、原色のカラーフィルタを備えたサブピクセルの集まりで構成する。

図２に、表示パネルを構成するサブピクセルの配置を示す。同図（ａ）は、表示パネルに、Ｎ＝３種類のＲＧＢのカラーフィルタを備えるサブピクセルを配置する。同図（ｂ）は、Ｎ＝４種類のＲＧＢＷのカラーフィルタを備えるサブピクセルを配置する。カラーフィルタの構造と材質は任意である。Ｗ（白）については、実際には何らのカラーフィルタ部材を持たなくてもよい。これらのサブピクセルからなる画素を、平面内に多数配置して、それぞれの透過率を制御することで表示画面を形成する。本発明は、ＲＧＢＷ４種の表示パネルを利用する場合について説明するが、これに限らず、Ｎ種の色種類を組み合わせる表示パネルにも適用できる。

以下の説明では、入力信号１０１はＲＧＢ３種とする。これは既存の多くの画像ソースが３原色の考え方に基づいてデータを構成しているためである。入力信号１０１と表示パネル１０５の動作は独立している。表示パネルは、一定の周期で表示動作することが必須なので、この表示のタイミングを守るために、少なくとも１画面分の容量を持つ画面メモリ１０３を用意する。１画面のメモリ容量は、サブピクセル数に、各サブピクセルを駆動するビット数を掛け合わせた値となる。例えば、１画素がＲＧＢの３個のサブピクセルで構成する場合には、ＶＧＡサイズ（６４０×４８０）で各信号が１バイト（＝８ビット）であるならば、ＲＧＢ３種×６４０×４８０×１バイト＝９２１６００バイトとなる。ＲＧＢＷデータはＲＧＢに比べて４／３倍の容量になる。

この表示パネルを用いて、ディスプレイ表示を行うためには、周期的に表示パネル面内の画素毎に信号を書き込む動作が必要である。これはＣＲＴ（カソード・レイ・チューブ）の場合には、細く絞った電子ビームを走査して、表示面に置かれた蛍光体を励起することである。液晶パネルの場合には、縦方向と横方向の信号線に電位差をつくり、コンデンサをチャージすることである。これらの走査は、遅滞無く周期的に書き込むことが要求される。一方、画像ソースから入力する信号は、例えば、ネットワーク経由の場合などでは入力のタイミングが保障されない。また、一部の信号が間に合わなくても、以前の画面データが残っているならば、全体として画面を形成できる。このような両者の信号のタイミングを合わせるためには、一般に、少なくとも１画面分のメモリが必要になる。

本実施例では、図３Ａを用いて説明するカラー画像のデータ圧縮を採用して、圧縮データを図１に示す画面メモリ１０３に蓄積する。図３Ａにおいて、入力画像を複数の画素からなるブロックに分割して、各ブロックで表示する色の種類を限定することで、データ量を削減する。例えば、ＲＧＢ信号の多数の画素で表される画面を縦４×横４画素で作られる複数個のブロックに分割する。そして、ブロック内を、ブロック内の画素数よりも少ない種類の色で近似する。ブロック内を２種類の色で近似する場合には、ブロック内を近似する２種類の色信号（２種類×３色×８ビット＝４８ビット）と、各画素において２者択一する信号（１６画素×１ビット＝１６ビット）の組み合わせを圧縮データとする。この結果、ブロックあたりの圧縮データは６４ビットになる。これに対して原画ではブロックあたりＲＧＢ３種×縦４画素×横４画素×各８ビット＝３８４ビットであるから、６分の１にデータを削減できる。上記手順において、ブロックのサイズ、ブロック内の近似色の種類は可変である。これらの設定に基づいて圧縮率は固定的に定まることになる。

この圧縮データを伸張する方法は、画素毎の選択信号に基づいてブロック内を近似する色種類を選択することである。伸張によりブロック内の画素は近似色信号のいずれかで表される。基本的に画素毎の選択動作であることから、簡易に高速に伸張を実現することができる。ブロック毎の近似信号を算出する段階で、可逆性は失われるが、写真のような画素毎に多値信号を取りうる画像においては、非可逆であることによる画質の劣化は軽微である。また、白地に文字図形があるような絵柄では、文字図形の輪郭を保存することができる。画質劣化の程度は、ブロックの大きさ、ブロック内で近似する色信号の数、等で変化する。そこで、利用目的、装置構成、等に応じて、これらの設定値をパラメータとして、劣化の程度を制御することができる。

ところで、文字図形はマルチカラー画像として作られることが多い。これは画面全体で出現する色種類が限定されている。ブロックサイズを画面全体に拡大して、該限定種類の色を画面全体における近似色とすることができる。ここで設定する近似信号は、マルチカラーの定義に基づくＲＧＢ３種の信号の組み合わせであるが、その組み合わせ種類を限定する。また、マルチカラー画像についても、前記した写真画像のようにブロックサイズを小型化して圧縮データを生成することは全く同様に実現できる。

ところで、テレビ放送の映像信号の形式として、カメラ入力部にてガンマ変換を行ったのちに、放送信号として利用する技術は周知である。したがって、信号処理においてリニア特性の信号を対象とするためには、入力部で前記ガンマ特性を外す変換処理を行い、信号処理後において、前記ガンマ変換処理を再び行うことが一般的である。本発明の説明では、特記しない限り、これらのガンマ特性の扱いについては省略しているが、任意に組み合わせることができるのは当然である。

図３Ｂを用いて、本発明の圧縮手段９１０の構成を説明する。本発明によるデータ圧縮は、非可逆な信号処理であるために、元の画像データを完全に復元できない場合がある。また、近似色信号の生成手段により、同じ圧縮率であっても画質が変化する場合がある。本発明は、それぞれの近似色の生成手順が異なる複数種類の圧縮回路９１１と、該生成手順のいずれかを選択する手段９１２、選択手段９１２の出力に基づいて、前記の複数種類の圧縮手段の出力のいずれかを選択するスイッチ９１３を用意することで、圧縮率を一定に維持しながら、ブロック毎の近似色の生成手順を切り替える。本発明により、入力信号９００を圧縮データ９０１に変換して出力する。

ここで、圧縮データ９０１のデータ構造は、ブロック毎の近似色の生成手順の違いに依存することなく同一とすることで、上記の選択手段による切り替えは、復号の手順に影響を与えることはない。

なお、図中には記載していないが、信号処理手順において、データを一時的に蓄積するメモリあるいはレジスタを利用することが便利であるので適宜に利用する。また、図中において、分かりやすさのため、圧縮回路９１１は全く分離した構成として図示しているが、同じ動作内容をする回路部分あるいはソフトウェア部分については共通化できることは言うまでもない。

圧縮回路９１１の内部動作は、大きく次の順番である。
(1)入力信号を入力する。
(2)ブロック内の近似色信号を算出する。
(3)ブロック内の各画素ついて、上記近似色信号の選択信号を算出する。
(4)圧縮データを出力する。
ここで、上記(2)の近似色の生成手順は、ブロック内の信号を対象にした、なるべく誤差を小さくするような分割処理（グループ化）を利用することができる。例えば、(a)３次元の色空間（Ｒ，Ｇ、Ｂ）を用意して、(b)入力した色信号を分布配置し、(c)何らかの手法で該色信号をグループ化する手順を実行して、(d)各グループに属する色信号を平均化することで、近似色を生成できる。

しかし、空間上の距離と、視覚で感じる色の違いは必ずしも一致しない。例えば、赤（１、０、０）と黄（１、１、０）の距離と、赤（１、０、０）と緑（０、１、０）の距離は、色空間上では明らかに前者の方が短い。しかし、視覚的にはどちらも大きな色差として感じられる。さらに、明るさの違いが同じ色空間（距離）に組み込まれる。この結果、単一の色空間（あるいは距離計測を行うための距離空間）を用いたグループ化によって生成される近似色が、原画の特徴を反映できない場合が生じる。

そこで、本発明は、複数種類の近似色生成手順を用意する。誤差の大きさを算出する距離空間として、例えば、任意の色信号を座標軸とする３次元の色空間、輝度（彩度）と彩度を座標軸とする２次元空間、輝度（明るさ）を座標軸とする１次元空間、等を利用できる。これらの空間上に位置するブロック内の画素の信号を、何らかのしきい値設定により分割することでグループ化して、それぞれのグループを代表する色信号を算出して、近似色とする。さらに異なる近似色の設定方法として、該ブロック内に出現する色種類の頻度を計測して、上位にある色種類を近似色として設定することができる。ブロック内の各画素の選択信号は、上記のグループ化の手順において、属するグループを識別する信号として設定できる。あるいは上記で設定した距離空間上において最も距離が小さい近似色信号を選択するように算出することができる。こうして、近似色信号と選択信号を組み合わせて圧縮データを構成する。前記したように、本発明により得られる圧縮データ形式は、上記の生成手順には依存しない。これより、圧縮手段に備える上記の生成手順の内容を変更する手段を用意することで、より画質維持ができる生成手順が準備できたときにおいて、内容を変更することができる。また、複数種類の圧縮データの生成手順を用意しておき、そのなかの一つの圧縮データを実際に利用するように装置を構成することができる。

選択手段９１２は、前記の複数種類の圧縮手段から一つを選択するための手段であり、該対象ブロック内の信号特性を測定することで、画面毎あるいはブロック毎に切り替え動作を行う。例えば、無彩色の信号のみで構成されている場合には、輝度（明るさ）の座標軸上でグループ化、高い彩度の信号のみで構成されている場合には、彩度の座標軸上でグループ化、白地に高い彩度の信号がある場合には、白地の信号を分離したのちに、彩度の座標軸上でグループ化、等を選択手段にて選択する。あるいは図３Ｃに示す構成を用いて、ブロック毎の複数種類の圧縮データを生成した後において、生成した圧縮データと入力信号との誤差の大きさに基づいて、最も誤差の小さな圧縮データ（圧縮手段）を選択することができる。この信号処理手順は、下記のように構成できる。
(1)複数種類の圧縮手段９１０で、それぞれの圧縮データ９０１を生成する。
(2)誤差算出手段９１４を用いて、それぞれの圧縮データ９０１について、画素毎の誤 差（入力信号と、圧縮データを伸張した信号との誤差）をブロック単位で累計する 。誤差の求め方としては、例えばＲＧＢ信号の二乗誤差を利用する。
(3) 選択手段９１２は、誤差の大きさの比較を行い、最も誤差の小さな圧縮データを選 択する。
(4)上記の選択結果を用いて、スイッチ９１３により、選択した圧縮データを出力する。
ここで、圧縮手段の動作内容と選択手段９１２の動作内容は、圧縮データ形式に影響を与えるものではない。圧縮手段の種類と内容は任意に更新することができる。上記手順はブロック単位の圧縮データの選択を示したが、画面単位の入力信号について圧縮手段の内容を切り替えた手順を複数回繰り返した後に、誤差の少ない圧縮データを選択することも出来る。圧縮データの伸張方法は、これらの内容に依存しない。

例えばソフトウェアで上記圧縮回路を構成する場合は、誤差算出手段９１４と選択手段９１２の動作内容を、誤差を最小とする圧縮データを選択する判定条件を備えるループ文として実現することができる。上記ループの繰り返しに伴い、近似色信号を算出する方法を任意に切り替えることができる。このような実現方法は、事前に、近似色信号の算出手順、および、選択手段の動作内容を決めておかなくても、誤差最小の圧縮データを求められるというメリットがある。また、ループ文の内部の信号処理は任意に更新することができる。圧縮処理に利用できる時間を制約条件として、ループ文を繰り返すように構成することで、処理時間を掛けるほど誤差を減らす（画質を向上させる）ように構成することが出来る。圧縮データ形式は更新内容に依存することはないので、伸張方法に変更は不要である。
一方、圧縮データを生成する前に、選択手段９１２の選択方法を決定できる場合には、スイッチを圧縮回路９１１の入力側に用意して、選択した圧縮回路に入力信号９００を接続すれば良い。

ブロック内のグループの分割数は任意であり、その分割数と同じ近似色を生成する。グループ数が１の場合はブロックを一つの近似色で表現することになる。ブロック内の画素数よりも多いグループ分割は意味がない。画面内でブロックの大きさ、グループ分割数、等を切り替えることもできて、切り替えた内容を示す信号を付加することで、誤り無く復元（伸張）できる。

図４は、写真、文字図形のようなＮ種類の画像データを生成する手段２０２、Ｎ種類の圧縮方法のパラメータ設定を切り替える圧縮手段２０３、それぞれＮ種類の画面メモリ２０４、それぞれに信号変換を行う変換手段２０５、表示タイミングに同期して伸張と出力を行う圧縮データの伸張合成手段２０６から成る装置構成を示す。

本発明は、圧縮データのデータ形式が、設定するパラメータで確定できることから、このようにＮ種類の信号パスを持つ装置構成においても動作タイミングの同期を容易に実現できることが特徴である。これに対して、圧縮率が変動する場合には、上記効果は変動することになるので、その最悪時を想定した装置構成をしなければならない。圧縮方法によっては、最悪時には元のデータ量よりも圧縮データ量が増える場合もある。その最悪時を想定した回路構成は、圧縮データを利用しない場合よりも複雑になり得る。

本発明は、圧縮率を固定設定することにより、上記のデータ量削減の効果を固定的に設定することで、装置構成を簡易化することに特徴がある。

図５は、３種の画像データを合成する別の装置構成を示す。ここでは、新たにテレビ画像信号を入力信号２０９として入力して、合成して表示する。分かりやすい例として、アナログ地上波のテレビ放送では、同期信号を含むテレビ信号が放送されてくる。受信機側では、この同期信号に基づいて表示パネルを駆動する。本発明においても、受信するテレビ信号に同期信号が含まれている場合には、表示パネルの動作タイミングを該同期信号に基づいて設定することができる。そして、ほかの入力信号は、該テレビ同期信号に基づいて画面メモリから読み出せばよい。こうして、複数の画像信号を合成して表示することができる。

擬似メモリ２１０は、外部の入力側あるいは出力側からはビットマップデータのメモリとして観察されるように動作する。しかし、内部は、写真と文字図形による異なる信号パスを備えて、圧縮データ形式でメモリ蓄積することでメモリ容量を減らすと共に、画質改善等の何らかの信号変換を内蔵する。信号変換としては、後述する色変換、あるいは文字図形の輪郭形状の平滑化などを行う。入力と出力は、写真と文字図形で異なる信号線とすることも、あるいは合成した単一の信号線とすることもできる。

図６は、本発明の表示装置の動作タイミング例を示している。画面メモリには、上記構造の圧縮データを適宜なデータフォーマットで書き込む。一方の圧縮データの読み出しは、表示パネルの動作タイミングに同期する。一般に、メモリは、書き込みと読み出しを同時に行うことができない。表示パネルの動作タイミングは、周期的であり遅延は許されないため、書き込みと読み出しの動作が重なる場合には、読み出しを優先する。

本発明は、写真と文字図形を、異なる画面メモリに蓄積することを特徴とする。写真はカメラ撮影画像のブラウズ、壁紙、等の利用がある。一方、文字図形は、電子メール、メニュー、時刻、動作状態の表示、等の利用がある。このように、使い道が異なる場合には、写真と文字図形の生成と消去のタイミングが異なる場合がある。写真背景の上に、操作メニュー（文字図形）が表示されるような画面構成において、操作メニューを切り替える手順を考えることにする。ここで、写真と操作メニューが、合成された１画面データとしてメモリに蓄積されているならば、操作メニューがある領域の写真と文字図形を、両方とも書き換えることになる。写真については、該当領域の切り出しが難しい場合には全ての画面データを書き換えることになる。一方、写真と文字図形を異なる画面メモリに蓄積しておく場合には、操作メニューがある領域の文字図形のみを書き換えればよい。

図７に、読み出し回路３１０にバッファメモリ３１１を備える構成を示す。圧縮データを複数ブロックのまとまりで読み出して、画面メモリとは別に用意するバッファメモリ３１１に書き込む。このバッファメモリ３１１を用いて、表示パネルの動作に同期して、圧縮データを読み出すことができる。ここで、バッファメモリ３１１は、交替バッファの構成にすることができる。ブロック単位の圧縮方式を利用する場合には、上記のバッファメモリ３１１の大きさを、表示パネルの複数のスキャンラインに対応する１ブロックラインとする。画面メモリとは別に、ブロックラインメモリを用意して、該ブロックラインメモリを用いて、圧縮データの伸張と出力の信号処理を実行する。これより、画面メモリから圧縮データ読み出しの重複を減らす効果が得られる。

ところで、画面内の信号特性測定（最大値検出など）を目的として、近似色信号を読み出す場合には、表示出力するのに比べれば時間的な余裕を持てるので、画面メモリから直接に読み出すこともできる。画面メモリに圧縮データ形式で蓄積することから、１画面の読み出し時間を短縮することができる。本発明は、この特徴を利用して、表示のための信号処理を目的として該画面の信号特性を測定するための画面データの読み出しと、表示パネルを用いた表示出力のための読み出しを、表示タイミングにおける１フレーム期間内の同一データについて実行する。前者の信号特性測定として、例えば、表示画面における色信号（ＲＧＢ）の最大値を検出する場合には、該画面メモリからブロック毎の近似色信号のみを読み出して、つまり、選択信号を読み出すことなく、該近似色信号の最大値を検出する。こうして検出した画面内の信号の最大値は、例えば、後述するバックライト光量の制御信号として利用することができる。その制御信号に基づいて、バックライトを制御するとともに、画面メモリから同一の画面のデータを読み出して表示出力を行うことで、同一の画面データについて、バックライトと表示パネル（液晶パネル）を組み合わせて表示のための駆動をすることができる。そして、これらの２回の読み出し後に、新たな表示データを画面メモリ内に書き込むことで、表示画面を更新する。

ここで、本発明における圧縮データとすることのメリットを整理する。
(1)伝送データの削減
１画面のデータを伝送する時間を減らすことができる。
データ伝送に伴う電力消費を削減できる。
メモリ読み書きの回数、所要時間を減らす。
(2)メモリ容量の縮小
回路規模の小型化
メモリ読み書きに伴う電力消費を削減できる。
メモリ読み書きの重複の頻度が減り、処理能力が向上する。
(3)信号処理の高速化
部分データを用いた信号特性測定（近似色信号を用いた最大値検出など）ができる。
部分データを用いた信号変換（近似色信号の色変換など）ができる。
３色の多ビットデータを蓄積しておくことで、Ｎ色化に容易に対応できる。

一般に、表示する信号は、任意の方法で取得、生成されたものであるから、その信号性質は様々である。本実施例では、これらの画像の性質を写真と文字図形の２種に分類する。ここで、写真は、カメラ等による入力、デザイン描画、あるいは何らかのノイズを含むもの等を指して、１画素毎に異なる色の種類を持つことができる。文字図形は、コマンドからビットマップデータに置き換えたものであり、画面内において幾つかの限られた色の種類（マルチカラー）を用いる。文字図形を、文字コード、ＨＴＭＬ等のコマンド系列から生成する手段を備える装置構成では、生成の段階において写真と文字図形を区別することができる。

マルチカラーは、ある特定のＲＧＢ３種信号の組み合わせに名前を付けたものであるから、該名前からＲＧＢ３種の信号に置き換えることができる。しかし、例えば、１６種類のマルチカラーであれば４ビットで区別できるのに対して、同じ色をＲＧＢで表すにはＲＧＢ３種×８ビット＝２４ビットとなり、データ量が大幅に増加する。表示パネルを駆動する段階においては、具体的なＲＧＢ信号に戻すことが必要である。しかし、色の種類を論理的に区別する段階においては、マルチカラーの名前で呼ぶことで、データ伝送、蓄積等における負荷を軽減できるメリットがある。

本実施例は、図８Ａに示すように、圧縮データ形式の近似色信号を信号処理することでＷ（白）信号への色変換を実現することを特徴とする。実施例１と同様に、近似色信号は、４×４画素、あるいは、８×８画素程度の大きさをブロックの単位として算出して圧縮データの一部とする。例えば、４×４画素ブロックを４種類の近似色に置換した場合には、４つの近似色を対象に色変換すればよい。これに対して、原画では、１６画素の色信号を対象に色変換することになる。両者を比較すれば、本発明の信号処理の負荷は４分の１になる。このブロック毎の近似色信号を、色変換の対象とする。一方、文字図形をマルチカラーで表現する画像の場合には、画面全体の色信号の種類が限定されているので、ブロックサイズが該画面全体として、マルチカラーの色種類を対象にして信号変換を行う。

本実施例では、ブロック毎の近似色を対象にしたＷ信号の生成を行うことを特徴とする。これは、単純には、上記の数値例と同じく、信号処理の負荷を４分の１に軽減する効果がある。Ｗ信号の生成方法は任意であり、また、複数種類を用意しておいて、いずれかを選択するような選択手段を組み合わせて動作させることもできる。この選択手段は、例えば表示信号の信号特性の測定結果、あるいは、表示パネルの環境照度等の測定結果、あるいは、ユーザの指定、等に基づいて動作するように構成することで、前記の複数種類のＷ信号生成手段を選択することができる。

図８Ｂに、入力信号がＲＧＢで、ブロック内を２種類の近似色で置き換える場合の圧縮データ形式を示す。２種類の近似色の信号Ｃｊを添え字ｊで区別して書けば、Ｃ１＝（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）、Ｃ２＝（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）、両者の択一を行う選択信号をＳとする。これらの、それぞれの近似色のＲＧＢの組み合わせから、Ｗ信号を生成することで、次のような近似色信号Ｃ１ＡとＣ２Ａをつくることができる。
Ｃ１Ａ＝（Ｒ１Ａ、Ｇ１Ａ、Ｂ１Ａ、Ｗ１）
Ｃ２Ａ＝（Ｒ２Ａ、Ｇ２Ａ、Ｂ２Ａ、Ｗ２）
ここで、修正対象とするのは近似色信号のみであり、選択信号Ｓは修正なしで利用することができる。

圧縮データを対象にする色変換は、画面メモリへの書き込みと読み出しのタイミングのいずれにおいても実現できる。Ｗ信号を生成するタイミングは、下記のいずれでもよい。
(1)圧縮データの生成時に、算出した近似色信号を対象にしてＷ生成手順を実行する。
(2)圧縮データの蓄積時に、蓄積データを読み出し、Ｗ生成手順を実行後に、再び蓄積データとして書き込む。
(3)圧縮データの伸張時に、読み出した近似色信号を対象にしてＷ生成手順を実行する。

Ｗ信号の生成として、いくつかの方法がある。例えば、ＲＧＢ信号の最小値をＷ信号とする方法としてＷ＝ＭＩＮ（Ｒ，Ｇ、Ｂ）とする。また、ＲＧＢ信号を変数とする何らかの関数（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）からＷ信号を算出する方法としてＷ＝Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）等がある。

本実施例は、圧縮データの近似色から、上記のＷ生成方法を用いてＷ信号を生成することを特徴とする。また、複数のＷ生成手段、Ｗ生成方法の選択手段を用意して、上記選択手段は何らかの方法で生成した選択信号を用いて、Ｗ生成手段を一つ選択して、圧縮データの近似色からＷ信号を生成する。これにより、前記と同様に信号処理の負荷を軽減する効果が得られる。

また、写真と文字図形のような内容種別に基づく複数種類の圧縮データがある場合には、表示パネルの走査スキャンに同期してそれぞれの圧縮データを蓄積する画面メモリを読み出して、圧縮データ形式の信号に上記の信号処理を行うことで色変換を行う。両者を合成することで１つの表示信号とするのは、両者の信号を伸張処理してから実行する。この合成方法としては、例えば、文字図形は操作メニューを表すものとすれば、文字図形が前景に、写真が背景になるように合成する。あるいは、文字図形の色種類として、背景画像を透けて見るための透過色を設定することもできる。

一般に、文字図形は、その輪郭の形状が重要な役割を果たす。これは、印刷の技術分野において多くのフォント種が用意され、使い分けられていることからも明らかである。ディスプレイ装置は印刷と異なり、平面内の画素の組み合わせで輪郭を形成する。画素の組み合わせで、例えば、斜め線を構成するならば、輪郭は微小な階段状になる。

本実施例では、画素を構成するサブピクセル単位で輪郭を形成することで、画質の向上を実現する。この滑らかな輪郭を形成する手順を平滑化処理と呼ぶことにする。文字のフォントデータは、予めＲＯＭ（読み取り専用メモリ）に書き込んでおき、入力コマンドをＲＯＭの読み取りアドレスに変換して、ＲＯＭから必要なデータを読み取る。一方の図形データは、点、線、円などのプリミティブな図形要素の組み合わせとして、任意の解像度でビットマップデータを生成する。

ここで、図９に示すように、フォントデータは、構成するドット数に依存する輪郭形状の粗密の違いがある。ここで言うフォントデータの構成ドットは、表示パネルの画素に相当するから、構成ドット数の違いは文字サイズの違いとなり表示される。

本実施例は、文字図形の輪郭形状を、画素単位のデータから、表示パネルのサブピクセル単位のデータに変換して、表示パネルのサブピクセル単位の濃淡表示を制御することで滑らかな輪郭形状の表示（平滑化処理）を実現する。そして、この平滑化処理を、前記した圧縮データの選択信号を観察することで実行することを特徴とする。選択信号はブロック内の近似色の種類を示すことから、注目画素と隣接画素の選択信号の違いが、輪郭を形成する。選択信号のビット数は、ブロック毎の近似色の種類が２種類の場合は１ビット、４種類の場合は２ビットになる。隣接する画素間で、この選択信号が異なっていれば、そこに輪郭があることになる。

本実施例では、図１０に示すような判断手段を用いた装置構成とする。本実施例は、文字図形のように、輪郭形状に画質の意味がある画像データを対象に平滑化処理を行う。ここで、文字図形の画像領域では、ブロック内部で出現する色種類は２種類であるとする。このとき、ブロックの圧縮データの選択信号は二者択一の動作をする。画面単位で用意されるマルチカラーを選択するために、ブロック単位の選択信号のビット幅が１より大きい場合でも、個々のブロック内では二者択一の動作をする信号とみなすことにする。

これに対して、元々の画像データを注目画素と隣接画素で比較する場合は、その画素あたりのビット数を扱う回路を用意しなければならない。本来の画像は、画素あたり４〜８ビット程度の多値データで表されている。隣接する画素間で、この多値データが異なっていれば、そこに輪郭があることになる。本実施例は、輪郭形状を判断する信号として、圧縮データ形式における近似色信号を選ぶための選択信号を利用することで、扱うデータ量を削減できる効果がある。

輪郭形状を、上記のように注目画素と隣接画素の選択信号を入力として、輪郭のスムージングを目的としたサブピクセル単位の濃淡制御信号を生成する。これは、注目画素と隣接画素の選択信号のパタンに基づいて判断を行うパタンマッチング法と言うことができる。予め表形式の入出力の関係を作成しておく。この表を参照するための入力信号は、注目画素及び隣接画素の選択信号であり、出力信号は注目画素のサブピクセル単位の濃淡制御信号とする。ここで、この表は、表示パネルのサブピクセル構成に基づいて作成を行う。

ＲＧＢＷ４種のサブピクセルを備える表示パネルでは、それぞれの４つの信号を出力する。文字図形に色付けをする場合には、まず前段として輪郭形状を表示可能な最小単位であるサブピクセルに展開してから、次の手順として色再現のためのサブピクセルの色付けを行う。これより前段に位置するサブピクセル展開においては、色の種類を考慮しなくてよい。

図１１に、上記表の一例を示す。表の入力信号は、注目画素と参照画素の選択信号を組み合わせて作る。参照画素の配置と個数は任意であるが、例えば、注目画素を中心とする３×３画素とすることができる。サブピクセルの構成は表示パネルに依存する。表示装置において、特に、文字図形では、エッジ形状が画質に大きな影響を与える。解像度、精細度、画素ピッチ、等の表示装置の特性は、ほぼ同じ意味合いで利用されていて、表示画面のエッジ部分の滑らかさを示す。

本実施例では、エッジの判定を、圧縮データである選択信号を用いて実現することを特徴とする。簡単のため、ブロック内を２種類の近似色信号、選択信号は２者択一の１ビットとする。注目画素を含む３×３画素領域を単位として、選択信号の配置パタンを観察する手段を用意する。

１画素をＲＧＢの３種のサブピクセルを組み合わせるディスプレイ装置について、サブピクセル画素の配置を利用してエッジの滑らかさを改善するための構成例を次に示す。ここでは、注目画素のエッジの滑らかさを改善方法として、サブピクセル単位の選択信号の変更を行う。選択信号は、ブロック毎に用意した複数種類の近似色信号から一つを選択するための信号である。したがって、選択信号が変化する隣接画素間では、選択する近似色が変化する。このように選択信号を観察することにより、画像のエッジの有無を判定することができる。

注目画素の修正方法は、(1)背景と前景の色種類の混色（信号レベルによる滑らかさの実現）、(2)サブピクセル単位のシフト（信号位置による滑らかさの実現）等を利用する。

まず前者(1)は、輪郭部の滑らかさを実現する出力信号は（図１１中には１色のサブピクセルの出力信号のみ記述）注目画素を構成するサブピクセル毎の背景と前景の色信号の混色とする。背景と前景の色種類に依存することなく、両者の色信号を混色比率に基づいて計算することで、注目画素の色信号を算出する。予め表に書き込んでおく混色比率は、任意の規準に基づいて設定することができる。簡単には、背景５０％と前景５０％等の混色比率を固定的に設定してもよい。あるいは、精密な根拠として、活字体とサブピクセル画素を重ねるときに、活字領域（黒地）と背景（白地）がサブピクセル画素に重なる面積比率から、混色比率を設定することができる。

具体的には、図１０中に３５０で示す３×３画素領域の各１ビット選択信号で作られる図１１中に３５１で示す９ビット信号を入力する。そして、９ビット信号で区別される５１２種類について、注目画素のサブピクセルの変更内容を表形式で用意する。ブロック内を左上から右下に３ラインスキャンする順番で、最上位から最下位のビット重み付けをして、選択信号を９ビット信号とする。９ビットをアドレスとする変換表を用意して、該変換表の内容を書き込んでおく。９ビット信号３５１のｐ０からｐ８までの選択信号が「０１１１０１１０１」である場合には、該値をアドレスとして変換表（メモリ）から変更内容を読み出す。

一方、後者(2)は、画素を構成するサブピクセルの表示位置を修正する。簡単のため水平方向のみにおいて、ＲＧＢ３色を組み合わせた白の表示は、ＲＧＢ、ＧＢＲ、ＢＲＧの３種類の順番のサブピクセルの組み合わせのいずれでも実現できる。しかし、これらの白表示は、一つ分のサブピクセルの位置ずれがある。

本実施例は、これを利用して、ある色を表示するための表示位置を、サブピクセルの組み合わせの選択により、サブピクセル単位で調整する。表示位置の修正は、上記(1)と同じような変換表を用意すればよい。９ビット信号３５１のｐ０からｐ８までの選択信号が「０１１１０１１０１」である場合には、該値をアドレスとして変換表（メモリ）から変更内容を読み出す。変更内容が示す意味として下記の動作とすることができる。

図１０中に３５０で示す３×３画素領域では、注目画素の黒信号を、上記変換表に基づいて、左に１サブピクセルだけずらして出力する。そして、ずらした先にあった左側のサブピクセル信号を、ずらして隙間の生じる右側のサブピクセルに移動した形にしている。こうして、全体の色信号の大きさを維持しながら、表示するサブピクセル位置を調整することで、輪郭の滑らかさを実現している。

本発明は、圧縮方式として蓄積容量の削減の効果のほかに、圧縮データである近似色信号を対象にして、信号変換することで信号処理の負荷を軽減する効果、信号測定することで信号処理の負荷を軽減する効果を実現することを特徴とする。以下に幾つかの具体例として、（１）信号測定、（２）信号変換、（３）表示装置のバックライト制御、（４）オーバードライブ制御の例を示す。

（１）信号測定
画像データの信号特性としては、最大値・最小値の検出、輝度・彩度の頻度分布、等がある。一般には、画像データを画素単位で測定するが、しかし、本発明の圧縮方式を利用することで、測定対象をブロック毎の近似色信号とすることができる。

（２）信号変換
表示パネルの原色色度、輝度、等の物性データを用いて、表示画質の向上を目的とする近似色信号の信号変換を行うことができる。例えば、色信号の輝度・彩度・色相を任意変換するような信号処理において、一般には、画像データを画素単位に信号処理する。しかし、本発明の圧縮方式を利用することで、信号変換対象をブロック毎の近似色信号とすることができる。これにより信号処理の負荷を軽減することができる。また、同様に環境の照度を測定するセンサ等を備えることで、該センサ出力値に基づいて、上記と同じようにブロック毎の近似色信号を対象に信号変換することができる。明るい環境では輝度を高め、暗い環境では輝度を低くする、等の効果を得ることができる。また、表示信号のガンマ変換を、上記と同様にブロック毎の近似色信号を対象に実行することで、同様に処理負荷の軽減を実現できる。

（３）表示装置のバックライト制御
液晶表示装置は、透過率を画素毎に制御する表示パネルと、該表示パネルの光源となるバックライトの組み合わせで構成する。ここで、バックライトは、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの素子で構成する。その発光輝度は、均一に設定することも、あるいは外光、画像内容に応じて可変設定することもできる。液晶表示装置の画面出力は、バックライト光源の光量と、液晶パネルの透過率の乗算結果である。本実施例では、画像内容に基づいて、バックライト光量を可変設定する場合において、圧縮データの近似色を対象にしてバックライト変調の信号処理を行うことを特徴とする。ここで、ガンマ特性などの非線形要素を省いて動作原理を説明する。

本実施例の基本手順は、(1)画面内の信号の最大値を検出する。(2)該最大値が表示できるように、バックライト光量を算出する。(3)該最大値が、パネル透過率が最大の時に出力するように、液晶パネル表示信号を信号変換する。(4)上記(2)と(3)の結果が同期するように、バックライトと液晶パネルを駆動する。入力信号に対する信号処理は、上記の(1)と(2)であるが、本実施例は、上記(1)(2)の信号処理の対象を、圧縮データである近似色信号とする。

図１２は、上記手順を実行する本実施例の装置構成図である。図１２において、入力信号８００は、本発明による圧縮手段８０３により圧縮データに変換され、画面メモリ８０４に蓄積される。ここで、同時に測定手段８０５を用いて、圧縮データを構成する近似色信号を対象にして、信号特性（画面内のＲＧＢ信号の最大値）の測定を行う。そして、該測定値に基づき、ＢＬ（バックライト）設定手段８０６により、バックライトの光量を算出する。

信号修正手段８０７は、画面メモリ８０４から読み出した近似色信号を対象に、設定したバックライト光量のもとで、表示画面を維持するように信号変換を行う。ここで、表示画面を維持するとは、バックライト光量と液晶パネル透過率の乗算結果が、入力信号と同一になることを意味する。

上記信号処理を行った後に、伸張手段８０８にて圧縮データの伸張を行い、画素毎の表示パネル駆動信号８０１を出力する。ＢＬ駆動手段８０９は、画面におけるバックライト光源の配置、駆動波形、等の条件に基づく信号処理を行い、ＢＬ駆動信号８０２を出力する。

本実施例では、上記のように信号処理の対象を圧縮データとすることで、信号処理の負荷を大幅に軽減することができる。また、信号測定と、その測定結果の信号変換への反映を、同一の画面データに対して実行するために（同期処理）、少なくとも１画面分の信号を圧縮データ形式で行うことで、メモリ容量の削減を実現することができる。また、必要最小限の光量を設定することによるバックライト消費電力の削減の効果がある。

以上、説明したように、液晶ディスプレイは、透過率制御を行う液晶パネルと、光源の組み合わせで構成される。光源として、パネル観察面の裏側に発光体を配置する構成方法がある。ここで、観察面からは、光源の明るさと液晶パネル透過率の掛け算の関係で画面を形成する。液晶パネルは、色再現のためのカラーフィルタを組み合わせることで、カラー画像を表示することができる。このカラー画像は、光源の発光波長分布と、液晶パネルの透過波長分布との掛け算（あるいは波長に関する積分）の関係になる。ここで、光源を一定の明るさで固定するならば、これらの掛け算の関係は、液晶パネルの透過率のみで制御することになる。

ここで、表示装置の消費電力としては、液晶パネルの透過率制御よりも、光源の駆動に多くの電力が必要となる。そこで、表示に必要な最小限の明るさで光源を駆動することで、消費電力を削減する方法がある。これは、上記の掛け算の関係において、光源の明るさを制御対象とすることである。光源での表示に必要な最小の発光量は、表示画面の信号分布の最大値となる。この最大値を検出するためには、表示画面の信号分布をあらかじめ観察することが必要になる。また、画面内の最大値を検出後に、該画面を光源と液晶パネルの組み合わせで表示することになる。したがって、上記動作を行うには、少なくとも１画面のメモリを用意して、画面の観察と表示のタイミングを合わせることが必要である。

本発明は上記動作を実現するために、圧縮データ形式で画面メモリを構成することを特徴とする。これにより、前記したように画面メモリの容量を削減できる効果がある。また、圧縮データ形式の近似信号を対象にして、画面内の最大値の検出することで、検出対象とするデータ量を削減して、高速な信号処理を実現する。

圧縮データを生成する手段は、１画面のデータを全て入出力することから、該圧縮データ生成手段に、圧縮データに含まれる最大値検出の手段を備えることができる。画面メモリ内の圧縮データに対して後段で色変換を行う場合には、該最大値についても同様の色変換を行うことで実際の最大値を得ることができる。マルチカラーの場合には、上記手段を用いるほかに、ＲＧＢ３種の信号の組み合わせから最大値が明らかな場合がある。

また、表示パネルを観察する環境の明るさに対応して、表示パネルの明るさを制御することができる。これは、画面内の最大値を、環境の明るさに基づいて修正することに相当する。本発明は、前記した圧縮データを用いた最大値検出手段による検出結果を対象にして、環境の明るさに基づく修正を行うことを特徴とする。そして、この修正した最大値を表示するに必要な光源の光量が得られるように光源を駆動する。この信号処理の手順は、画面内の各画素の信号を修正対象とすることなく、表示パネルの明るさを制御できることが特徴である。仮に、表示パネル内を照射する光源が複数領域に分割する場合においても、光源の明るさを制御する手順は同様に利用できる。これを実現する装置構成として、環境の明るさの検知には、任意の原理による明るさセンサを利用できる。光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）等を利用できる。光源の明るさを制御する方式としては、電流あるいは電圧の制御、ＰＷＭ（パルス幅制御）などを利用できる。光源は、白色の発光波長分布を持つ発光素子、あるいはＲＧＢ３種の独立の発光波長分布を持つ発光素子であってよい。また、光源は、発光パネルの面積内を任意に分割して、それぞれ分割領域の明るさを制御するための複数個の発光素子でもよい。

（４）オーバードライブ制御
液晶表示装置は、液晶材料の時間的な応答特性に依存して入力信号と表示出力には誤差が生じて、例えば、表示装置の動画応答特性などと呼ばれている。この動画応答特性の改善方法として、オーバードライブと呼ばれる信号処理が知られている。簡単には、画面内の同一位置にある画素毎に、過去の駆動信号（現在の表示している信号値）と、現在のこれからの駆動信号（これから表示する信号値）を比較して、表示装置の動画応答特性が改善するように現在の信号を修正する。すなわち、これからステップアップする信号変化の場合には、現在信号値の上方修正を行い、これからステップダウンする信号変化の場合には、現在信号値の下方修正を行うことで、改善を行う。ここで、信号変化を検出するための回路構成としては、比較対象とする過去の画面データを蓄積しておく画面メモリが不可欠である。そして、動画応答特性の改善のためには、複数の画面メモリからデータを読み出して信号比較して、比較結果に基づく信号修正が必要になる。

本実施例では、図１３に示すように、このような比較対象とする画面データを、圧縮データ形式として画面メモリ９３２に蓄積する。このため、入力信号９３０は、圧縮手段９３３を用いて、圧縮データに変換され、信号線９３６を経由して画面メモリ９３２に蓄積される。そして、信号修正手段９３４を用いて、異なる画面データを圧縮データ形式で読み取り、圧縮データ形式のままで信号変化の測定と信号の修正を行う。次に、修正済みの圧縮データを伸張手段９３５で伸張して、表示パネル駆動信号９３１として出力する。なお図示していないが、上記のほかに、全体動作のタイミングを制御する手段、画面メモリを管理する手段などを用意する。

これにより、メモリ容量の削減と、メモリ読み出しの処理負荷の軽減を実現する効果を得られる。例えば、前記したような圧縮率３分の１の圧縮方法であるならば、当然ながらメモリ容量とメモリ読み出しを３分の１に削減できる。２画面分の圧縮データを蓄積しても３分の２のメモリ削減効果であり、また、メモリ容量を維持するならば３画面分の画面データを蓄積できる。

信号修正手段９３４は、時間的な応答特性による誤差を最小にするように動作させることができる。例えば、３画面分の画面データを過去・現在・未来のいずれかに割り当てて、該複数画面を本発明の圧縮方法で圧縮して蓄積する。そして、過去・現在・未来の信号変化を測定して、信号修正した後に、画素毎の信号を復元して表示の駆動信号とする。これにより、表示画面の動特性を改善する。ここで、本発明で用いる圧縮方法は非可逆であるから、信号変化の測定と信号修正の対象は、どちらも圧縮と伸張の信号処理後の信号であることが望ましい。これは上記の画面メモリを用いた画面単位の遅延効果を利用することで実現できる。

ここで、信号変化の測定結果に基づく信号修正の手法は、いわゆる、制御工学として知られている技術を利用することができる。例えば、表示パネルの時間的な応答特性を予め測定しておき、該特性に基づいて、目標となる応答をさせるための駆動信号を算出することで、目標との誤差を小さくする手法として、モデル制御と呼ばれる方法などが知られている。

本発明は、圧縮データを用いた複数時刻における異なる画面の画面データの蓄積手段と、これらの制御工学に基づく信号修正手段を用いて、画素毎の信号修正ではなくて、圧縮データ形式の近似色信号の修正を行うことで、画面内の画素毎の時間的な応答特性による誤差を軽減することを特徴とする。そして、上記の修正後において、画素毎の信号を復元（復号あるいは伸張）することで、上記の信号修正の処理負荷を軽減する。これらの信号処理のためには、ある程度のデータを一時的に蓄積するバッファメモリを備えることが便利であるが、適宜に利用することができて、ここでの説明においては省いている。

また、本発明は、時間的な応答特性を向上させることを目的とする信号処理を行うために、複数画面データを圧縮形式でメモリ蓄積することを特徴とする。ここで、パネル画面における目標信号は、パネル画面を構成するサブピクセル毎の目標信号である。そこで、本発明は、圧縮データ形式に蓄積されている複数画面の信号を用いて、サブピクセル毎の信号変化を算出する。この計算を行うためには、圧縮データを伸張したのちにオーバードライブ信号を算出すればよいことは言うまでもない。さらに、本発明は、時間的に隣接する複数画面間の信号変化を、圧縮データ形式のままで算出することができる。これは、複数画面間で同位置にあるブロックの圧縮データについて、信号変化はブロック内の近似色信号の変化として算出できる。近似色信号の種類は、ブロック内画素の個数よりも少なく、隣接画面間で取りうる信号変化は、画面間の近似色信号の組み合わせであるから、近似色信号からオーバードライブ信号を算出する。各画素は、画面間の同位置の画素の選択信号を用いて、前記の近似色信号を用いたオーバードライブ信号を選ぶ。

ここで、ＲＧＢ３種の色信号を圧縮してメモリに蓄積しておく場合には、３種の色信号について信号変化を算出する。そして、ＲＧＢ３種の信号変化を、パネル表示のためのＮ色信号に変換を行い、そのＮ色信号における信号変化の大きさに基づいて、応答向上のためのオーバードライブ信号を算出する。これにより、Ｎ色表示の時間的な応答を高めることができる。本発明は、３種の色信号をデータ圧縮形式でメモリ蓄積すればよいので、表示パネルを構成するＮの大きさに依存することなく、メモリ構成を固定的に作成できる。言い換えれば、３種色信号の圧縮データの画面メモリ構成で、任意のＮ種の色信号を表示するパネルに対応するオーバードライブ信号を算出することができる。

前記したように、本発明で用いるデータ圧縮方法は非可逆である。しかしここで、隣接画面間で信号変化が大きな画素は、輪郭部分に位置して面内で移動する画素である。本発明のデータ圧縮方法は輪郭形状を保存する性質を持っているので、輪郭形状の変化は比較的に誤差少なく検出できる。これより、非可逆であることによる信号変化の誤検出は比較的に少なく、それに基づくオーバードライブ信号算出の誤りも少ない。こうして、本発明は、複数の圧縮データの画面メモリを備えて、該メモリから読み出す圧縮データ形式の信号を用いて、動画の応答特性向上を実現できる。

本実施例は、図１４に示すような構成のいずれでも実現できる。図１４（１）は、本発明の信号処理手順を、表示パネルの駆動回路内部に組み込む構成例である。図１４（２）は、本発明の信号処理手順を、既存回路に新たな付加回路として変換回路を付け加える構成例である。図１４（３）は、本発明の信号処理手順を、ＣＰＵで動作するソフトウェアとして組み込む構成例である。図１４（４）は、表示パネルのサブピクセル構成に依存した、文字の輪郭形状を平滑するためのフォントデータを事前に用意する構成例である。本発明は、上記の構成のいずれでも実現することができる。

こうして、画像データを固定圧縮率の圧縮データ形式で画面メモリに蓄積し、該圧縮データ形式を利用した信号変換を行うことで、メモリ容量の削減と、信号変換回路の簡易化を実現する。そして、信号変換の効果として、表示の色再現特性の向上と、輪郭形状の平滑化による画質向上を得る。本発明は、表示パネルがＮ色のサブピクセルで構成する場合において、上記信号変換の効果による画質向上を実現する。

本発明の基本構成図 表示パネルを構成するサブピクセルの配置図 本発明の圧縮方式の原理説明図 本発明の圧縮方式の構成図 本発明の圧縮方式の構成図 Ｎ種類の画像データの本発明による信号処理手順の説明図 ３種の画像データを合成する構成図 基本的な動作タイミングの説明図 画面メモリの読み出す手段の説明図 圧縮データを用いたＷ（白）信号変換の原理説明図 圧縮データを用いたＷ（白）信号変換の説明図 文字図形の輪郭形状の説明図 圧縮データを用いた輪郭形状の平滑化の説明図 輪郭形状の変換表の説明図 本発明による圧縮手段を用いたバックライト制御の構成図 本発明による圧縮手段を用いたオーバードライブ制御の構成図 本発明の装置構成図

符号の説明

１０１…入力信号、１０２…ＣＰＵ（中央処理装置又はプロセッサ）、１０３…画面メモリ、１０４…駆動回路、１０５…表示パネル、１０６…照明又はバックライト、２０１…入力信号、２０２…ビットマップデータの生成手段、２０３…圧縮手段、２０４…画面メモリ、２０５…信号変換手段、２０６…圧縮データの伸張合成手段、２０７…出力信号、２０９…入力映像信号、２１０…擬似メモリ、３１０…画面メモリの読み出す手段、３１１…交替バッファメモリ、３１２…測定手段、３５０…注目画素と隣接画素、３５１…注目画素及び隣接画素の選択信号、８００…入力信号、８０１…表示パネル駆動信号、８０２…バックライト駆動信号、８０３…圧縮手段、８０４…画面メモリ、８０５…測定手段、８０６…ＢＬ設定手段、８０７…信号修正手段、８０８…伸張手段、８０９…ＢＬ駆動手段、９００…入力信号、９０１ｃ圧縮データ、９１０…圧縮手段、９１１…圧縮回路、９１２…選択手段、９１３…スイッチ、９１３…誤差算出手段、９３０…入力信号、９３１…駆動信号、９３２…画面メモリ、９３３…圧縮手段、９３４…信号修正手段、９３５…伸張手段。

Claims (10)

1. 少なくとも１画面分の画面メモリと、
   表示画面を形成する表示パネルと、
   表示動作に同期して前記画面メモリから圧縮された色信号を読み出す手段と、
   前記画面メモリから読み出した圧縮された信号をＮ（Ｎ≧３）色信号に変換する手段と、
   前記Ｎ色信号で前記表示パネルを駆動する手段とを備え、
   入カ信号を圧縮データ形式で前記画面メモリに書き込む手段と、
   表示動作に同期して前記画面メモリから圧縮データを読み出す手段を備え、
   前記読み出す手段の動作を書き込む手段の動作より優先し、
   前記圧縮データは、複数画素で構成するブロックを単位として、前記ブロック内の画素数よりも少ない近似色信号と、前記ブロック内の画素毎の近似色信号を選択する選択信号で表され、
   前記圧縮データにおけるブロック毎の前記近似色信号の色変換を行う手段を備え、
   前記圧縮データにおける前記選択信号を用いて注目画素の信号を補正し、
   前記注目画素の補正処理は、輪郭形状の平滑化処理であり、
   前記複数画素のそれぞれはＮ（Ｎ≧３）色のサブピクセルからなり、
   前記表示パネルは、平面内に前記複数画素を配置して表示画面を形成する表示パネルであり、
   前記注目画素の補正処理は、前記注目画素の選択信号および前記注目画素に隣接する隣接画素の選択信号が異なる場合に、前記注目画素を構成するサブピクセル単位に前記注目画素の選択信号を変更する処理であることを特徴とする多色表示装置。
2. 請求項１に記載の多色表示装置おいて、
   前記画面メモリに蓄積した同一の画面データについて、
   前記画面データの最大値を測定するための読み出しと、前記画面データの表示出力のための読み出しの２回の読み出しを行うことを特徴とする多色表示装置。
3. 請求項１に記載の多色表示装置おいて、
   前記画面メモリに蓄積した同一の画面データについて、
   少なくとも前記画面データの信号特性を測定するためのブロック毎の近似色信号の読み出しと、前記画面データの表示出力のための近似色信号と選択信号の読み出しの２回の読み出しを行うことを特徴とする多色表示装置。
4. 請求項１に記載の多色表示装置おいて、
   前記圧縮データの近似色信号を測定し、その測定結果に基づいて、バックライトの光量を制御する手段を備えることを特徴とする多色表示装置。
5. 請求項１に記載の多色表示装置おいて、
   前記圧縮手段は、それぞれ異なる近似色信号を生成する複数の圧縮回路と、
   前記圧縮回路を選択する選択手段と、
   前記選択手段に基づいて、前記複数の圧縮回路の１つを選択するスイッチとを備えることを特徴とする多色表示装置。
6. 請求項５に記載の多色表示装置において、
   前記複数の圧縮回路が出力する複数種類の圧縮データの誤差の大きさを算出する手段を備え、
   前記選択手段は、最も誤差が小さな圧縮データを選択することを特徴とする多色表示装置。
7. 請求項５に記載の多色表示装置において、
   前記圧縮手段で生成した近似色信号を用いて、色信号の変換を行うことを特徴とする多色表示装置。
8. 請求項５に記載の多色表示装置において、
   前記圧縮手段で生成した近似色信号を用いて、Ｗ（白）信号の生成を行うことを特徴とする多色表示装置。
9. 請求項５に記載の多色表示装置において、
   前記近似色信号を用いて、バックライト制御を行う表示パネル駆動信号とバックライト駆動信号とを生成することを特徴とする多色表示装置。
10. 請求項６に記載の多色表示装置において、
    前記圧縮手段による圧縮データ形式で複数の異なる画面を蓄積する画面メモリと、前記画面メモリを参照することで表示パネルの動特性改善を目的とする近似色信号の修正を行う手段とを備えることを特徴とする多色表示装置。