JP5076572B2 - 画像表示装置、及び画像表示方法 - Google Patents
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Description
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、表示体の表示領域内に温度差が生じている場合でも、再現性のよい画像表示が可能な画像表示装置、及び、画像表示方法を提供することを目的とする。
また、本発明の画像表示装置は、前記温度差が前記閾値を超えると判定された場合、前記画像を構成する画素の画像データとしての画素階調値を、前記表示体駆動部が表示する画像を構成する画素の画像データとしての表示階調値に変更設定する階調設定部を更に備え、前記駆動条件変更部は、前記変更設定された表示階調値を画像データとして前記駆動条件設定部が設定する駆動条件に、前記設定された駆動条件を変更することとしてもよい。
温度差が閾値を超えた表示領域が表示体に生じた場合、表示体全体の画像データについて、画素階調値を表示階調値に変換することによって、実際に表示体全体の駆動条件を変更する。こうすれば、総ての表示領域についての画素階調値を、例えば表示領域に生じる温度差に合わせて好ましい駆動条件になるように変更すれば、実際に表示される画像は変換された表示階調値によって温度補償されることになり、この結果、温度差に対して再現性のよい画像表示を行うことが可能になる。
例えば、一の表示領域の温度が上昇又は下降して変化し、他の表示領域に対する温度差が閾値を超えた場合、表示体全体の画像データのうち、一の表示領域についてのみ画素階調値を表示階調値に変換して、当該表示領域に実際に表示する画像の駆動条件を変更する。従って、例えば当該表示領域に生じる温度差に合わせて好ましい駆動条件になるように画素階調値を表示階調値に変換すれば、実際に当該表示領域に表示される画像は変換された表示階調値によって温度補償されることになる。この結果、温度差に対して再現性のよい画像表示を行うことが可能になる。
温度差が閾値を超えた場合は、例えば温度が大きく変化している表示領域において、画像が本来有する階調表示を行うことが困難な場合が存在する。このような場合、2値表示(例えば白色か黒色かの2つの階調のみを表示)するなどといったように表示する階調数を少なくすることができる。そして、例えば1つの文字が太くなったり細くなったりすることを回避するように、中間調(例えば灰色)を、黒色か白色かに前もって変更すれば、アンチエイリアスの実現が出来ないものの適切に文字画像を表示することができる。この結果、温度差に影響されない再現性のよい画像を表示することができる。
こうすれば、温度差に応じて、規定されたテーブルに基づいて画素階調値を表示階調値に容易に変更設定することができる。この結果、表示体の画面が全体的に暗くなり過ぎたり、明るくなり過ぎたりする現象を改善することができ、温度差に対して再現性のよい画像表示を行うことが可能になる。
温度差が閾値を超える場合は、一の表示領域の温度と他の表示領域の温度との温度差が大きい場合である。このような場合、温度差が小さい場合に比較して表示階調値を変えることによって駆動条件を変更する。こうすれば、表示体の画面が全体的に暗くなり過ぎたり、明るくなり過ぎたりする現象を改善することができ、温度差に対して再現性の良い画像表示を行うことができる。
こうすれば、温度差に応じてテーブルによって変更変換した表示階調値は、予め定められた表示階調値に常に変換される。従って、表示体を駆動する駆動条件は常に同じ条件とすることができるので、駆動条件の種類数に限度がある場合は、表示階調値に対応する駆動条件が、この限度ある種類数の駆動条件となるように表示階調値を予め定めておけば、有効に温度補償を行うことができる。
こうすれば、画像データに加えて、他の表示領域に比較して閾値を超える温度差が生じている表示領域を除いた表示領域の平均温度に応じて駆動条件を設定する。従って、表示領域全域において、表示領域毎に適切な駆動条件で表示体を駆動することができるので、閾値を超える温度差が生じている表示体において、再現性の良い画像表示を行うことができる。
こうすれば、温度差に応じた駆動条件を、表示階調値に応じて複数の駆動条件から設定することができるので、閾値を超える温度差が生じている表示体において、再現性の良い画像表示を行うことができる。
さらに、前記表示体は、表示材料としてコレステリック液晶分子を用いたものであることとしてもよい。
また、コレステリック液晶は、上記DDS駆動方式によって駆動できる表示材料であり、温度変化による特性の変化が大きいので、本発明の適用が非常に効果的である。
本発明の画像表示方法によれば、上述した本発明の画像表示装置と同様の作用効果を得ることができる。なお、この画像表示方法は、上述した画像表示装置の各機能を実現するような工程を追加してもよい。
(A)画像表示装置の機能構成について
(B)コレステリック液晶のDDS駆動方式について
(C)本実施形態での温度補償の第1実施例
(D)本実施形態での温度補償の第2実施例
(E)本実施形態での温度補償の第3実施例
図1は本実施形態の画像表示装置100の機能構成を示すブロック図である。図示するように、画像表示装置100は、表示体パネル1と、制御回路群4と、セグメント(SEG)用及びコモン(COM)用の駆動回路となる表示体駆動回路21及び表示体駆動回路22と、書き換えボタン5と、を備えて構成される。
図1に戻り、制御回路群4は、表示体パネル1の温度を計測及び保存する温度計測部と、表示体駆動回路21,22に電源を供給するセグメント(SEG)用及びコモン(COM)用の電源生成回路23A,23Bと、画像データの生成や表示処理に関わる表示処理部と、を備えている。
表示体駆動制御回路44は、CPU41から画像の書き換え指令が出力されると、温度センサ31A〜31Eから取得した温度データに基づいて、温度差が閾値を超えるか否かを判定し、判定結果に応じた最適な駆動条件を決定して、表示体駆動回路21,22に出力する。
ところで、本実施形態では、表示体パネル1に表示する画像の階調数は4階調であるものとし、各画素の画像データ(画素階調値)は4種類で表されるものとする。従って、CPU41から表示体駆動制御回路44に出力される画像データは、4種類の駆動条件に対応するデータである。
次に、このように駆動回路が構成された表示体パネル1において、本実施形態で行う駆動方法であるDDS駆動方式について図5を用いて説明する。図5中、R0、R1、R2、R3はそれぞれ1つの走査線を示し、その走査線に存在する総ての画素に印加される電圧の種類とその印加経過時間とを示している。図示するように、各画素に印加される印加電圧の種別によってNon−Selection期間、Preparation期間、Selection期間(図5中には「Sel期間」と記す。)、Evolution期間の4つに分類される。
さて、上述した本実施形態の画像表示装置100において、図4に示した表示体パネル1の5つの表示領域である領域1〜5において、画像装置100の装置内若しくは装置外に存在する熱源に起因して、各領域間での温度差が発生した場合、各領域に位置するコレスレリック液晶の粘度がそれぞれ異なることになる。このような場合、1つの温度に応じて設定された表示階調値で特定される駆動電圧波形を、各画素に印加して表示体パネル1を書き換え駆動すると、Selection期間において画素に本来印加すべき実効電圧値とは異なる実効電圧値が印加され、画像を正しく書き換え表示することが出来ないことになる。
次に、ステップS103にて、平均温度に応じたSelection期間および基準テーブルを設定する処理を行う。このステップS103では、取得した温度データから、上述したように表示体パネル1の駆動時における平均温度を求め、前述したように、DDS駆動方式を行うためのSelection期間を平均温度に応じて設定する。また予めROM43にデフォルトとして格納された対応テーブルを基準テーブルとして設定する。基準テーブルについては後述する。
次いで、ステップS105にて、算出した温度差が閾値より大きいか否かを判定処理する。これにより、平均温度と比べて温度が大きく異なっている領域を特定することができる。なお、温度差の算出及び閾値との比較のために、画像表示装置100は、計算式や閾値の情報データを保持する。また、このステップS104〜S105における温度差の算出及び閾値との比較判定処理が、請求項記載の判定部が行う処理に相当する。
ステップS115では、領域1〜5のそれぞれにおいて、各領域の画像データ(画素階調値)を変換した表示階調値に対して、対応するSelection電圧を選択することによって駆動条件を設定する。そして、設定された駆動条件で特定される駆動電圧波形を、各画素のSelection期間において順次印加して、画像を書き換える処理を行う。以上で、第1実施例の処理を終了する。
上記第1実施例では、温度をパラメータとした対応テーブルによって、画素階調値を表示階調値に変更設定し、表示体パネルの各表示領域において平均温度と実際の液晶の温度との温度差を温度補正する処理方法であった。次に、本実施形態にける第2実施例は、後述するガンマ値を用いて、画素階調値を表示階調値に変換設定することによって温度の補正処理を行うものである。この処理について、図9のフローチャートを用いて説明する。
さて、(1)式において、ガンマ値を1に設定すると、4階調の画素階調値Xの各値は(0,1/3,2/3,1)であるので、表示階調値Yの値は(0,1/3,2/3,1)となる。そして、この表示階調値の値(0,1/3,2/3,1)に対応するSelection電圧が選択される。
以上でガンマ値の説明を終わり、次に、図9のステップS104にて、検出した温度の温度差を算出する処理を行い、次いで、ステップS105にて、算出した温度差が閾値より大きいか否かを判定処理する。これにより、平均温度と比べて温度が大きく異なっている領域を特定する。
ステップS115では、領域1〜5のそれぞれにおいて、各領域の画像データをガンマ値によって変換した表示階調値に対して、対応するSelection電圧を選択することによって駆動条件を設定する。そして、設定された駆動条件で特定される駆動電圧波形を、各画素のSelection期間において順次印加して、画像を書き換える処理を行う。以上で、第2実施例の処理を終了する。
上記第1実施例および第2実施例では、中間調を含む4階調の階調表示を、温度差に応じて補正する例であったが、実際に生じている各領域の温度差が閾値を超えた場合は、画像が本来有する数の階調表示を行うことが困難な場合が存在する。例えば、平均温度そのものが相当に高温であって、更に高温側に温度差が生ずる場合や、逆に平均温度そのものが相当に低温であって、更に低温側に温度差が生ずる場合などでは、中間調を表示するための実効電圧値が、PWM回路によって制御される16種類では設定できないような場合である。
以上、本発明について、一実施形態および実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態および実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下変形例を挙げて説明する。
上記実施形態では、図1に示したように、GPU46によって生成され、VRAM45の所定領域に格納された画像データを、変更することなく規格化反射率に置き換えた画素階調値とした。そして、設定あるいは変更された対応テーブルやガンマ値に応じた表示階調値に変換し、変換した表示階調値に対応するSelection電圧を選択した。このため、設定された対応テーブルやガンマ値が変化すると、変換される表示階調値も異なる値に変化するために、異なる値を有する表示階調値が増えることによって、それぞれ対応するSelection電圧も種類数が多くなる。そこで、上記実施形態では、4ビット16種類のSelection電圧を用意することとしていた。従って、16種類のSelection電圧に対応する実効電圧値を駆動対象の画素に印加するために、PWM回路によって出力電圧パルスのパルス幅を16種類に変更した16種類の駆動電圧波形を生成した。
画像データの生成処理としては、例えば、もともとの画素階調値Xが(1/3)であるべき画素について、設定もしくは変更されたガンマ値が2のときは、画素階調値Xも(1/3)になるように画素の階調値を生成する。こうすれば、変換後の表示階調値は(1/9)となって、予め定められた表示階調値になる。
上記第1実施例および第2実施例では、表示体パネル1において、温度差が閾値より大であった場合、各表示領域毎の温度と平均温度とを比較し(図7,図9:ステップS108)、その温度差が閾値以上の領域であった場合について、それぞれ対応テーブルを選択したり(図7:ステップS110,S111)、ガンマ値を変更したり(図9:ステップS110a,S111a)した。本変形例では、温度差が閾値より大であった場合、各表示領域毎の温度と平均温度とを比較することなく、各表示領域毎の測定温度(すなわち温度センサ31A〜31Eの測定温度)に応じて、平均温度に応じたSelection期間及び基準テーブルを設定し(図7:S103)、その基準テーブルを元にして、対応テーブルを選択したり、ガンマ値を変更したりするとしてもよい。こうすれば、表示領域の実際の測定温度に応じた適切な階調表示を得ることが可能となる。
また、本発明は上記実施形態や実施例および変形例に限定されず、さらに以下のような変形例として実施してもよい。例えば、上記実施形態では、コレステリック液晶を表示材料とし、DDS駆動方式で駆動する画像表示装置として説明したが、これ以外にも温度特性が激しい他の表示材料(例えば、電気泳動方式の記憶性表示材料)を用いた画像表示装置としてもよい。また、駆動方式としてコレステリック液晶をコンベンショナル駆動させる駆動方式とした場合に適用してもよい。
また、上記実施形態では、パッシブ駆動方式としたが、アクティブ駆動方式でも同様に上記実施例や変形例を適用することとしてもよい。
Claims (9)
- 表示体に画像を表示する画像表示装置であって、
前記表示体の複数の表示領域の温度をそれぞれ計測する温度計測部と、
前記複数の表示領域の温度の平均温度を算出する平均温度算出部と、
前記温度計測部により計測した温度に基づいて、前記複数の表示領域のうちの一の表示領域と前記平均温度との温度差が閾値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部で閾値を超えた場合に、1つの領域を選択する領域選択部と、
前記画像の画像データに応じて、前記表示体に前記画像を表示するための駆動条件を設定する駆動条件設定部と、
前記判定部によって前記温度差が閾値を超えると判定された場合に、前記設定された駆動条件を、前記領域選択部で選択された1つの領域に対して前記温度差が前記閾値以下と判定された場合とは異なる駆動条件に変更する駆動条件変更部と、
前記駆動条件変更部により変更された駆動条件で前記表示体を駆動し、前記表示体に前記画像を表示する表示体駆動部と、
を備え、
前記温度差が前記閾値を超えると判定された場合、前記画像を構成する画素の画像データとしての画素階調値を、前記表示体駆動部が表示する画像を構成する画素の画像データとしての表示階調値に変更設定する階調設定部を更に備え、
前記駆動条件変更部は、前記変更設定された表示階調値を画像データとして前記駆動条件設定部が設定する駆動条件に、前記設定された駆動条件を変更し、
前記階調設定部は、前記表示階調値を、前記閾値以下と判定された場合よりも表示する階調数が少ない表示階調値になるように変更設定することを特徴とする画像表示装置。 - 前記階調設定部は、前記表示体の総ての表示領域に表示させる画像データについて、前記画素階調値を前記表示階調値に変更設定することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記階調設定部は、前記一の表示領域及び前記他の表示領域のうちのいずれか一方に表示させる画像データについて、前記画素階調値を前記表示階調値に変更設定することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記階調設定部は、前記画素階調値と前記表示階調値との対応関係を規定するテーブルに基づいて、前記画素階調値を前記表示階調値に変更設定することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記画素階調値が、予め定められた前記表示階調値に変換されるように、前記画素階調値を変更した変更画素階調値を生成する画像生成部を備え、
前記階調設定部は、前記変更画素階調値を前記画素階調値として前記変更設定を行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の画像表示装置。 - 前記駆動条件設定部は、前記表示体に表示される画像の階調表示数以上の種類数を有する前記駆動条件から、前記画像データに応じた駆動条件を設定することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記表示体の表示材料は、最終的な画像表示状態において、分子配向が異なる複数の最終配向状態を呈する液晶材料であり、
前記表示体駆動部は、前記分子配向の配向状態を前記最終配向状態とは異なる過渡配向状態に遷移させた後、前記最終分子配向状態を選択期間で選択する駆動方式を用いて、前記表示体を駆動することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の画像表示装置。 - 前記表示体は、表示材料としてコレステリック液晶分子を用いたものであることを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。
- 表示体に画像を表示する画像表示方法であって、
前記表示体の複数の表示領域の温度をそれぞれ計測する温度計測工程と、
前記複数の表示領域の温度の平均温度を算出する平均温度算出工程と、
前記温度計測工程により計測した温度に基づいて、前記複数の表示領域のうちの一の表示領域と前記平均温度との温度差が閾値を超えるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程で閾値を超えた場合に、1つの領域を選択する領域選択工程と、
前記画像の画像データに応じて、前記表示体に前記画像を表示するための駆動条件を設定する駆動条件設定工程と、
前記判定工程によって前記温度差が閾値を超えると判定された場合に、前記設定された駆動条件を、前記領域選択工程で選択された1つの領域に対して前記温度差が閾値以下と判定された場合とは異なる駆動条件に変更する駆動条件変更工程と、
前記駆動条件変更工程により変更された駆動条件で前記表示体を駆動し、前記表示体に前記画像を表示する表示体駆動工程と、
を備え、
前記温度差が前記閾値を超えると判定された場合、前記画像を構成する画素の画像データとしての画素階調値を、前記表示体駆動部が表示する画像を構成する画素の画像データとしての表示階調値に変更設定する階調設定工程を更に備え、
前記駆動条件変更工程は、前記変更設定された表示階調値を画像データとして前記駆動条件設定工程が設定する駆動条件に、前記設定された駆動条件を変更し、
前記階調設定工程は、前記表示階調値を、前記閾値以下と判定された場合よりも表示する階調数が少ない表示階調値になるように変更設定することを特徴とする画像表示方法。
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