JP5685064B2 - 画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示パネル等の表示部に画像を表示する画像表示装置に関する。また、本発明は、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置に関する。

例えば、携帯電話機や携帯情報端末といった携帯電子機器、あるいは、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機等の表示部には、モノクロ表示やカラー表示の液晶表示パネル、無機材料若しくは有機材料のエレクトロルミネッセンスを用いたエレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネル等が用いられている。

表示部の画素の階調表示能力が低い場合、言い換えれば、画素の階調数が少ない場合には、画像のグラデーション部分に等高線状の輪郭が生じ、画質が低下する。このような場合に、誤差拡散法や組織的ディザ法といった手法を用いることによって画質が向上することが知られている。

誤差拡散法は、多値画像データを例えば２値画像データに変換する際に生じた誤差（即ち、多値画像データと２値画像データとの差）を、隣接する複数の画素へ重み係数を加えて「拡散」するものである（参考文献（非特許文献１））。誤差拡散法によれば、多値のオリジナル画像と例えば２値化されたハーフトーン画像の間に生じた誤差を平均的に最小にすることができ、優れた画質を持つハーフトーン画像を生成することができる。

誤差拡散法は、計算の負荷が軽く実用的な手法である。しかしながら、原画像の一部が変化した場合であっても、ハーフトーン画像の広範な範囲に誤差拡散の変化が及ぶ。このため、動画の処理に使用した場合に画面がざわついて目障りとなることがある。

一方、組織的ディザ法は、閾値あるいはノイズを配列したマトリクス（ディザマトリクス、マスク等とも呼ばれる）を用いる方法である。組織的ディザ法は、原画像の一部が変化した場合にその影響がハーフトーン画像の広範な範囲に及ぶといったことはない。組織的ディザ法には、原データにディザマトリクスの各要素をノイズとして加えた後に閾値処理する方法と、ディザマトリクスの各要素に基づいて閾値を可変する方法とがあるが、これらは共に等価である。説明の便宜のため、ディザマトリクスの各要素は閾値を表すものとして説明する。

基本的に、ディザマトリクスは集中型と分散型とに大別される。集中型のディザマトリクスとして、渦巻き型のディザマトリクスや網点型のディザマトリクス等が周知である。集中型のディザマトリクスは、ドットを中心から太らせるように閾値が配列されており、パターンサイズを大きくすると解像度が下がるという特徴がある。従って、集中型のディザマトリクスを用いた組織的ディザ法は、高解像度と高階調性との両立が困難である。

これに対し、分散型のディザマトリクスは、ドットが均等に分散するように閾値が配列されており、代表的なものとしてベイヤー型のマトリクスが知られている（参考文献（非特許文献２））。分散型のディザマトリクスは、パターンサイズを大きくしても解像度が下がるということはない。従って、分散型のディザマトリクスを用いた組織的ディザ法は、高解像度と高階調性との両立が可能である。

誤差拡散法と同様に、組織的ディザ法は計算の負荷も軽く実用的な手法である。組織的ディザ法は、原画像の一部が変化した場合に、その影響がハーフトーン画像の広範な範囲に及ぶといったことがない。従って、動画の処理に使用した場合に画面がざわつくといった現象は生じない。

R. W. Floyd and L. Steinberg, An adaptive algorithm for spatial greyscale, Journal of the Society for Information Display vol.17, no.2 pp75-77, 1976 B. E. Bayer, An optimun method for two-level rendition of continuous-tone pictures, IEEE Internationa Conference on Communications, vol.1,June 11-13 1973,pp 11-15

分散型のディザマトリクスを用いた組織的ディザ法は、高解像度と高階調性との両立を図ることができ、静止画の処理はもちろん動画の処理にも適しているといえる。しかしながら、例えば一様なグレイレベルの入力画像を階調処理すると、ディザマトリクスの配列に対応して規則的な出力パターンが生成される。このため、階調処理後の画像に一定の周期の布目状のパターンノイズが知覚され、目障りになるといった場合がある。

従って、本発明の目的は、高解像度と高階調性との両立ができ、布目状のパターンノイズを軽減することができる画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、
２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部、
を備えており、
階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部に表示される画像の階調変換を行う画像表示装置である。

また、本発明に係る画像表示装置の駆動方法は、
２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部、
を備えた画像表示装置を用いた駆動方法であって、
階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部に表示される画像の階調変換を行う画像表示装置の駆動方法である。

また、本発明に係る画像表示プログラムは、
２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行うための階調変換部、
を備えた画像表示装置において実行されることにより、
ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用する処理を行わせる画像表示プログラムである。

また、本発明に係る階調変換装置は、
分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行う階調変換部を備えており、
階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、画像の階調変換を行う階調変換装置である。

本発明に係る画像表示装置によれば、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスが水平方向と垂直方向とにランダムにシフトされて適用されるので、ディザマトリクス特有の布目状のパターンノイズが大幅に低減された画像を表示することができる。また、本発明に係る画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置を用いることによって、ディザマトリクス特有の布目状のパターンノイズを大幅に低減することができる。

図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図２は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と入力データとの関係、及び、ディザマトリクスに対応する画素の領域を説明するための模式的な平面図である。 図３は、ディザマトリクスに対応する画素の領域の配列を説明するための模式的な平面図である。 図４の（Ａ）は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素との関係を説明するための模式的な平面図である。図４の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素と、ディザマトリクスの要素との関係を説明するための模式的な平面図である。 図５の（Ａ）は、入力データの値が８６以上１７０以下であるときの閾値を示す表である。図５の（Ｂ）は、入力データの値が１７１以上２５５以下であるときの閾値を示す表である。 図６は、従来のディザ処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図７の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の各画素に対応する入力データを説明するための模式図である。図７の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の各画素に対応する出力データを説明するための模式図である。 図８は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるディザマトリクスのシフト量を説明するための模式的な平面図である。 図９は、ディザマトリクスの連環を説明するための模式的な平面図である。 図１０の（Ａ）は、ディザマトリクスの水平方向のシフト量を説明するための模式的な平面図である。図１０の（Ｂ）は、ディザマトリクスの垂直方向のシフト量を説明するための模式的な平面図である。 図１１は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。 図１２の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素に対応する入力データの値を説明するための模式的な平面図である。図１２の（Ｂ）は、ディザマトリクスをシフトしたときの、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素に対応する閾値の値を説明するための模式的な平面図である。 図１３は、第１の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の画素に対応する入力データについて、従来のディザ処理を行ったときの出力データと、第１の実施形態の動作を行ったときの出力データとを対比するための表である。 図１５は、第２の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図１６は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と入力データとの関係、及び、ディザマトリクスに対応する画素の領域を説明するための模式的な平面図である。 図１７の（Ａ）は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素を構成する３つの副画素と、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素を構成する３つの副画素との関係を説明するための模式的な平面図である。図１７の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素を構成する３つの副画素と、各副画素に対応する入力データとの関係を説明するための模式的な平面図である。 図１８は、第２の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図１９は、第３の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図２０の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第１副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。図２０の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第２副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。図２０の（Ｃ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第３副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。 図２１は、第３の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図２２は、第４の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図２３は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第１副画素及び第３副画素に適用されるディザマトリクスのシフト量と、第２副画素に適用されるディザマトリクスのシフト量とを説明するための模式的な平面図である。 図２４は、第４の実施形態に係る画像表示装置の第１副画素と第３副画素についての動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図２５は、第４の実施形態に係る画像表示装置の第２副画素についての動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図２６は、第５の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図２７の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるマトリクス変形パラメータの値を記した表である。図２７の（Ｂ）は、マトリクス変形パラメータと変形の内容との対応関係を記した表である。 図２８の（Ａ）乃至（Ｄ）は、それぞれ、マトリクス変形パラメータが０乃至３であるときのディザマトリクスを表した図である。 図２９の（Ａ）乃至（Ｄ）は、それぞれ、マトリクス変形パラメータが４乃至７であるときのディザマトリクスを表した図である。 図３０は、第５の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施形態に基づき本発明を説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置、全般に関する説明
２．第１の実施形態
３．第２の実施形態
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態
６．第５の実施形態（その他）

［本発明に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置、全般に関する説明］
本発明に係る画像表示装置、本発明に係る画像表示装置の駆動方法に用いられる画像表示装置、あるいは又、本発明に係る画像表示プログラムが実行される画像表示装置（以下、これらを単に、本発明に係る画像表示装置と呼ぶ場合がある）において、画像を表示する表示部の構成や方式は特に限定するものではない。表示部は、動画の表示に適したものであってもよいし、静止画の表示に適したものであってもよい。例えば、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネルといった周知の表示装置を表示部として用いることができるし、電気的に書き換え可能な電子ペーパーといった表示媒体を表示部として用いることもできる。更には、プリンタ等の印刷機器を表示部として用いることもできる。表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。

分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部、あるいは又、階調変換部を備えた階調変換装置は、例えば、演算回路や記憶装置から構成することができる。これらは、周知の回路素子等を用いて構成することができる。

階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部に表示される画像の階調変換を行う。尚、「水平方向と垂直方向とにランダムにシフト」には、水平方向又は垂直方向のいずれか一方にランダムにシフトする場合が包含されてもよい。また、水平方向及び垂直方向のシフトが０である場合が包含されてもよい。

分散型のディザマトリクスの大きさや構成は特に限定するものではなく、画像表示装置の設計等に応じて、適宜選択すればよい。分散型のディザマトリクスとして、ベイヤー型マトリクスを例示することができる。

階調変換部による階調変換は、例えば２５６階調を２階調に変換するといった多値画像を２値画像に変換するといった処理であってもよい。あるいは、例えば２５６階調を４階調に変換するといった、多値画像をより階調数の少ない多値画像に変換するといった処理であってもよい。

本発明に係る画像表示装置にあっては、ディザマトリクスは、ベイヤー型マトリクスから成り、階調変換部は、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する構成とすることができる。

ベイヤー型マトリクスの持つ周波数成分において、高周波成分の波長は２画素となる。従って、この構成によれば、ディザマトリクスをシフトして適用しても高周波成分の位相ずれによって明部や暗部の幅が広がる等といった現象は生じない。尚、０画素分のシフト（即ち、シフト量は０）の場合を含む構成であってもよい。即ち、「偶数画素分のシフト」に、０画素分のシフトである場合が包含されてもよい。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る画像表示装置において、画素は、単独の画素から構成されていてもよい。あるいは又、画素は、複数の種類の副画素から構成されていてもよい。後者の場合には、階調変換部が、ディザマトリクスに対応する画素の領域を構成する副画素の種類毎にディザマトリクスを適用する構成とすることができる。

画素（ピクセル）の値として、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。

上述した好ましい構成を含む、画素が複数の副画素から構成される本発明に係る画像表示装置にあっては、画素が、少なくとも３種類の副画素を含んでおり、階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域において、少なくとも２種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の種類の副画素には異なる条件でシフトしたディザマトリクスを適用する構成とすることができる。例えば、３種類の副画素を含む場合には、２種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の１種類の副画素には異なる条件でシフトしたディザマトリクスを適用するといった構成とすることができる。また、例えば、４種類の副画素を含む場合、２種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の２種類の副画素には異なる条件でシフトしたディザマトリクスを適用するといった構成とすることができる。あるいは又、３種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の１種類の副画素には異なる条件でシフトしたディザマトリクスを適用するといった構成とすることもできる。

この場合において、階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域において、２種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の種類の副画素には同一条件でシフトしたディザマトリクスを更に水平方向と垂直方向のそれぞれに一定量シフトして適用する構成とすることができる。また、他の種類の副画素は、最も輝度に寄与する色の副画素である構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る画像表示装置にあっては、階調変換部が、各表示フレームにおいて、ディザマトリクスに対応する画素の領域に同一量シフトしたディザマトリクスを適用する構成とすることができる。本発明に係る階調変換装置においても同様である。

この構成によれば、各表示フレームにおいて同じ条件で階調変換が行われる。従って、観察者が動画を視る際に、ディザマトリクスのシフト量の差に起因する動画のざわつきを視認するといった問題が生じない。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る画像表示装置にあっては、階調変換部が、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを回転させたマトリクス、若しくは、ディザマトリクスを水平方向、垂直方向又は対角方向に反転させたマトリクスのいずれか１つを選択し、ディザマトリクスとして適用する構成とすることができる。

尚、ディザマトリクスの回転角は、９０度、１８０度又は２７０度の他、０度を含む構成であってもよい。即ち、「ディザマトリクスを回転させたマトリクス」には、回転角が０度のマトリクスが包含されてもよい。

本発明に係る画像表示プログラムは、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行うための階調変換部を備えた画像表示装置において実行されることにより、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用する処理を行わせる。

例えば、半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスクといった記憶手段にこの画像表示プログラムが格納され、階調変換部において上述した処理が実行されるといった構成とすることができる。

本発明に係る画像表示装置は、例えば、基本となるディザマトリクスを格納した記憶手段及びランダムなシフト条件を格納した記憶手段とを備えた構成とすることもできる。あるいは、基本となるディザマトリクスを格納した記憶手段とランダムなシフト条件を決定する乱数発生手段とを備えた構成とすることができる。更には、シフトしたディザマトリクスを多数格納した記憶手段とディザマトリクスの選択回路とを備えた構成や、ランダムにシフトしたディザマトリクスの集合体として、表示部全体に対応するマトリクスを予め生成しておき、これを格納した記憶手段を備えた構成等、種々の構成をとることができる。いずれの構成とするかは、画像表示装置の設計や仕様に応じて、適宜決定すればよい。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本発明に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び画像表示プログラム、並びに、階調変換装置に関する。

図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。図２は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と入力データとの関係、及び、ディザマトリクスに対応する画素の領域を説明するための模式的な平面図である。

第１の実施形態の画像表示装置１は、２次元マトリクス状に配列された画素１１２によって画像を表示する表示部１１０、及び、分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部（階調変換装置）１２０を備えている。階調変換部１２０は、ディザマトリクスに対応する画素１１２の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、階調変換された出力データＶＤを生成することによって表示部１１０の画像の階調変換を行う。

表示部１１０は、モノクロ表示の液晶表示パネルから構成されている。表示部１１０の表示領域１１１には、水平方向（以下、行方向と呼ぶ場合がある）にＸ個、垂直方向（以下、列方向と呼ぶ場合がある）にＹ個、合計Ｘ×Ｙ個の画素１１２が、２次元マトリクス状に配列されている。透過型の表示パネルの場合には、出力データＶＤの値に基づいて画素１１２の光透過率を制御することによって、図示せぬ光源装置からの光の透過量が制御され、表示部１１０に画像が表示される。反射型の表示パネルの場合には、出力データＶＤの値に基づいて画素１１２の光反射率を制御することによって、外光の反射量が制御され、表示部１１０に画像が表示される。

階調変換部１２０は、ディザ処理部１２１、ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部１２３を含んでいる。ディザマトリクス格納部１２２には、後述する分散型のベイヤー型のディザマトリクスＤ_8mが格納されており、シフト量生成部１２３には、後述する図１１に示すパラメータがテーブルとして格納されている。

階調変換部１２０には、各画素１１２に対応して入力データｖＤが入力される。ディザ処理部１２１によって、ディザマトリクス格納部１２２の値やシフト量生成部１２３の値等に基づいて階調変換が行われ、出力データＶＤが出力される。

第ｘ列（但し、ｘ＝０，１・・・，Ｘ−１）、第ｙ行目（但し、ｙ＝０，１・・・，Ｙ−１）に位置する画素１１２を、第（ｘ，ｙ）番目の画素１１２、あるいは画素１１２（ｘ，ｙ）と表す。画素１１２（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤと出力データＶＤとを、それぞれ、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）、出力データＶＤ（ｘ，ｙ）と表す。

図３は、ディザマトリクスに対応する画素の領域の配列を説明するための模式的な平面図である。

表示領域１１１は、ディザマトリクスＤ_8mと同サイズの部分の領域毎に、基盤の目で仮想的に区切られている。具体的には、表示領域１１１は、行方向にＰ個、列方向にＱ個、合計Ｐ×Ｑ個の領域ＴＥに区切られている。後述するようにディザマトリクスＤ_8mは８×８の正方行列であるので、剰余がないとすれば、Ｐ＝Ｘ／８、Ｑ＝Ｙ／８である。第ｐ列（但し、ｐ＝０，１・・・，Ｐ−１）、第ｑ行目（但し、ｑ＝０，１・・・，Ｑ−１）に位置する領域ＴＥを、第（ｐ，ｑ）番目の領域ＴＥ、あるいは領域ＴＥ（ｐ，ｑ）と表す。

領域ＴＥ（ｐ，ｑ）を構成する画素１１２の行番号と列番号を、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第ｉ列（但し、ｉ＝０，１・・・，７）、第ｊ行（但し、ｊ＝０，１・・・，７）と表すとき、符号「ｘ，ｙ，ｐ，ｑ，ｉ，ｊ」の関係について説明する。

図４の（Ａ）は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素との関係を説明するための模式的な平面図である。図４の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素と、ディザマトリクスの要素との関係を説明するための模式的な平面図である。

表示領域１１１において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素１１２（ｘ，ｙ）が、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置するとすれば、ｘ＝８×ｐ＋ｉ、ｙ＝８×ｑ＋ｊといった関係が成り立つ。

上述した式から明らかなように、符号ｉは、符号ｘを８で除したときの剰余であり、符号ｊは、符号ｙを８で除した場合の剰余である。また、符号ｐは、符号ｘを８で除したときの商の整数部分であり、符号ｑは、符号ｙを８で除したときの商の整数部分である。

換言すれば、符号ｘを２進法で表した数を（ｘ）₂と表し、符号ｙを２進法で表した数を（ｙ）₂と表せば、符号「ｉ，ｊ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の下位３ビットの数で表される。また、符号「ｐ，ｑ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の最上位ビットから下位４ビットまでの数で表される。

次いで、ディザマトリクス格納部１２２に格納されているディザマトリクスＤ_8mについて説明する。

ディザマトリクスＤ_8mは、所謂ベイヤー型のディザマトリクスであり、８×８行の正方行列である。

ベイヤー型のディザマトリクスは、基本的には、以下の式（１）によって生成することができる。

但し、

従って、ディザマトリクスＤ₂，Ｄ₄，Ｄ₈は、それぞれ、以下の式（４）、式（５）、式（６）のように表すことができる。

第１の実施形態では、２５６階調を４階調に変換する。換言すれば、８ビット画像を２ビット画像に階調変換する。所謂多値ディザは、入力階調の範囲を複数に区切り、それぞれの範囲内で２値ディザを行うことで実行される。２ビットの４値が、階調０，８５，１７０，２５５の４通りとすれば、入力階調は０乃至８５、８６乃至１７０、１７１乃至２５５の３つの範囲に区切られる。

この場合には、各範囲において、概ね８５といった階調幅に対してディザ処理を行う必要がある。従って、ディザマトリクスＤ₈の要素の最大値が８５になるように各要素を定数倍し、整数化して、以下のディザマトリクスＤ_8mを得る。

以下、ディザ処理の詳細について説明する。理解を助けるため、先ず、ディザマトリクスＤ_8mをそのまま各領域ＴＥに適用する従来の駆動方法について説明する。

尚、以下の説明にあっては、ディザマトリクスＤ_8mの各要素は閾値を表すものとして説明する。

図４の（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、ディザマトリクスＤ_8mをそのまま各領域ＴＥに適用する場合、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素１１２には、ディザマトリクスＤ_8mの第ｉ列、第ｊ行目の要素（以下、Ｄ_8m（ｉ，ｊ）と表す場合がある）が対応する。例えば、ｉ＝３、ｊ＝５の場合には、ディザマトリクスＤ_8mの第３列、第５行目のＤ_8m（３，５）が対応する。

そして、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素１１２に対応する入力データｖＤの値が、０以上８５以下である場合には、Ｄ_8m（ｉ，ｊ）の値をそのまま閾値とする。また、入力データｖＤの値が、８６以上１７０以下である場合には、Ｄ_8m（ｉ，ｊ）の値に８５を加算した値を閾値とする。入力データｖＤの値が、１７１以上２５５以下である場合には、Ｄ_8m（ｉ，ｊ）の値に１７０を加算した値を閾値とする。図５の（Ａ）に、入力データの値が８６以上１７０以下であるときの閾値を示す。図５の（Ｂ）に、入力データの値が１７１以上２５５以下であるときの閾値を示す。

尚、入力データｖＤの値が、０以上８５以下である場合にはそのままとし、８６以上１７０以下である場合には入力データｖＤから８５を減じ、１７１以上２５５以下である場合には入力データｖＤから１７０を減じ、Ｄ_8m（ｉ，ｊ）の値をそのまま閾値とするといった構成とすることもできる。

図６は、従来の駆動方法の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

上述したように、表示領域１１１において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素１１２（ｘ，ｙ）が、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置するとすれば、ｘ＝８×ｐ＋ｉ、ｙ＝８×ｑ＋ｊといった関係が成り立つ。符号「ｉ，ｊ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の下位３ビットの数で表される。また、符号「ｐ，ｑ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の最上位ビットから下位４ビットまでの数で表される。

表示領域１１１において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素１１２（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が０以上８５以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜Ｄ_8m（ｉ，ｊ）であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を０とする。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧Ｄ_8m（ｉ，ｊ）であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を８５とする。

また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が８６以上１７０以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜［Ｄ_8m（ｉ，ｊ）＋８５］であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を８５とする。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧［Ｄ_8m（ｉ，ｊ）＋８５］であれば出力データＶＤの値を１７０とする。

また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が１７１以上２５５以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜［Ｄ_8m（ｉ，ｊ）＋１７０］であれば出力データＶＤの値を１７０とする。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧［Ｄ_8m（ｉ，ｊ）＋１７０］であれば出力データＶＤの値を２５５とする。

図６に示すフローチャートに従って、入力データｖＤ（０，０）乃至ｖＤ（Ｘ−１，Ｙ−１）について順次判定を行うことにより、出力データＶＤ（０，０）乃至ＶＤ（Ｘ−１，Ｙ−１）を得ることができる。

図７の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の各画素に対応する入力データを説明するための模式図である。図７の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の各画素に対応する出力データを説明するための模式図である。

図７の（Ａ）に示す例では、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の第０行及び第１行目の画素１１２に対応する入力データｖＤの値は「３０」であり、第２行及び第３行目の画素１１２に対応する入力データｖＤの値は「６０」である。また、第４行及び第５行目の画素１１２に対応する入力データｖＤの値は「１２０」であり、第６行及び第７行目の画素１１２に対応する入力データｖＤの値は「２４０」である。

例えば、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の第３列、第５行目に位置する画素１１２に注目すると、この画素１１２に対応する入力データｖＤの値は「１２０」であり、ｖＤは８６以上１７０以下である。従って、Ｄ_8m（３，５）の値に８５を加算した値である「１２１」が閾値となる。そして、ｖＤ＝１２０＜１２１となり、ｖＤは閾値未満の値であるので、出力データＶＤの値は「８５」となる。

以上、従来の駆動方法について説明した。次いで、第１の実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法について説明する。

階調変換部１２０は、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素１１２の領域毎に、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用する。

図８は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるディザマトリクスのシフト量を説明するための模式的な平面図である。

図８に示すように、第１の実施形態では、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）には、ディザマトリクスが水平方向にΔI（ｐ，ｑ）、垂直方向にΔJ（ｐ，ｑ）シフトされて適用される。そして、図９に示すように、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）には、ディザマトリクスＤ_8mが仮想的に連環したように適用される。後ほど図１１を参照して説明するが、このΔI（ｐ，ｑ）及びΔJ（ｐ，ｑ）の値は、符号「ｐ，ｑ」の組み合わせに応じてランダムに設定されている。

上述したように、ディザマトリクスＤ_8mはベイヤー型マトリクスから成る。第１の実施形態では、階調変換部１２０は、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する。

図１０の（Ａ）は、ディザマトリクスの水平方向のシフト量を説明するための模式的な平面図である。図１０の（Ｂ）は、ディザマトリクスの垂直方向のシフト量を説明するための模式的な平面図である。

ディザマトリクスＤ_8mは８×８の正方行列である。従って、図１０の（Ａ）に示すように、水平方向のシフト量ΔＩ（ｐ，ｑ）として、０画素分（シフト量０）、２画素分、４画素分及び６画素分のいずれかを取り得る。同様に、図１０の（Ｂ）に示すように、垂直方向に偶数画素分シフトする場合のシフト量Δｊ（ｐ，ｑ）として、０画素分（シフト量０）、２画素分、４画素分及び６画素分のいずれかを取り得る。

図１１は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。

図１に示すシフト量生成部１２３には、図１１に示すパラメータがテーブルとして格納されている。このテーブルは予め作成されており、図示せぬ不揮発性メモリ等に格納されている。

図１１に示すように、符号「ｐ，ｑ」の組み合わせに応じて、ΔＩ及びΔＪの値が「０，２，４，６」のいずれか１つをランダムに選択して設定されている。尚、図１１のテーブルは選択の一例に過ぎない。

図１２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、ディザマトリクスＤ_8mをシフトするときの動作について説明する。

図１２の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素に対応する入力データの値を説明するための模式的な平面図である。図１２の（Ｂ）は、ディザマトリクスをシフトしたときの、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素に対応する閾値の値を説明するための模式的な平面図である。

図１２の（Ａ）における入力データの値は、図７の（Ａ）と同様である。第１の実施形態では、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向にΔＩ（ｐ，ｑ）、垂直方向にΔｊ（ｐ，ｑ）シフトして適用する。領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素１１２には、ディザマトリクスＤ_8mの第（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））列、第（ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））行目の要素（即ち、Ｄ_8m（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ），ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））が対応する。

図１１に示す例では、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において、ΔＩ（ｐ，ｑ）＝４、Δｊ（ｐ，ｑ）＝２である。従って、例えば、ｉ＝３、ｊ＝５の場合には、図１２の（Ａ）に示す値「１２０」に対し、ディザマトリクスＤ_8mの第（３＋４）列、第（５＋２）行目の要素、即ちＤ_8m（７，７）が対応する。

階調変換部１２０は、図示せぬ記憶装置に格納されている画像表示プログラムに基づいて、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素１１２の領域毎に、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用する処理を行う。

図１３は、第１の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

図６を参照して説明したとおり、符号「ｉ，ｊ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の下位３ビットの数で表される。また、符号「ｐ，ｑ」は、それぞれ、（ｘ）₂，（ｙ）₂の最上位ビットから下位４ビットまでの数で表される。

階調変換部１２０は、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）における符号ｘ，ｙの値に応じて、符号「ｐ，ｑ，ｉ，ｊ」の値を決定し、符号「ｐ，ｑ」の組み合わせに応じて、シフト量ΔＩ（ｐ，ｑ）及びΔＪ（ｐ，ｑ）の値をシフト量生成部１２３のテーブルから読み込む。

そして、階調変換部１２０を構成するディザ処理部１２１は、表示領域１１１において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素１１２（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が０以上８５以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜Ｄ_8m（（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８，（ｊ＋ΔJ（ｐ，ｑ））％８）であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を０とする。上記の「％」は剰余演算子を示す。例えば、（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８は、（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））を８で除したときの剰余を示す。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧Ｄ_8m（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ），ｊ＋Δｊ（ｐ，ｑ））であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を８５とする。

尚、（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））を２進法で表した数を（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））₂と表し、（ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））を２進法で表した数を（ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））₂と表せば、
（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８＝（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））₂の下位３ビット
（ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））％８＝（ｊ＋ΔＪ（ｐ，ｑ））₂の下位３ビット
である。

また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が、８６以上１７０以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜［Ｄ_8m（（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８，（ｊ＋ΔJ（ｐ，ｑ））％８）＋８５］であれば出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を８５とする。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧［Ｄ_8m（（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８，（ｊ＋ΔJ（ｐ，ｑ））％８）＋８５］であれば出力データＶＤの値を１７０とする。

また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値が、１７１以上２５５以下である場合には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）＜［Ｄ_8m（（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８，（ｊ＋ΔJ（ｐ，ｑ））％８）＋１７０］であれば出力データＶＤの値を１７０とする。上述した条件が成立しない場合、換言すれば、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）≧［Ｄ_8m（（ｉ＋ΔＩ（ｐ，ｑ））％８，（ｊ＋ΔJ（ｐ，ｑ））％８）＋１７０］であれば出力データＶＤの値を２５５とする。

図１３に示すフローチャートに従って、入力データｖＤ（０，０）乃至ｖＤ（Ｘ−１，Ｙ−１）について順次判定を行うことにより、出力データＶＤ（０，０）乃至ＶＤ（Ｘ−１，Ｙ−１）を得ることができる。

尚、入力データｖＤは、例えば、ｖＤ（０，０）乃至ｖＤ（Ｘ−１，０），・・・，ｖＤ（０，Ｙ−１）乃至ｖＤ（Ｘ−１，Ｙ−１）といった順（いわゆる線順次）で階調変換部１２０に入力することができるが、入力の順序はこれに限るものではない。画像表示装置１の動作に支障がない限り、どのような順番で入力データｖＤを階調変換部１２０に入力してもよい。例えば、各領域ＴＥに対応する入力データｖＤを、各領域ＴＥ毎に階調変換部１２０に入力するといった構成であってもよい。

図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の画素に対応する入力データについて、従来の駆動方法におけるディザ処理を行ったときの出力データと、第１の実施形態の駆動方法におけるディザ処理を行ったときの出力データとを対比するための表である。図１４の（Ａ）に従来のディザ処理の結果を示し、図１４の（Ｂ）に第１の実施形態のディザ処理の結果を示す。

ディザマトリクスＤ_8mをシフトして適用することによって、図１４の（Ｂ）は、図１４の（Ａ）に対して、幾つかの画素１１２における出力データの値が変化している。尚、識別のため、該当データを中線で囲んだ。

そして、領域ＴＥ（０，０）乃至ＴＥ（Ｐ−１，Ｑ−１）において、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量はランダムであるから、ディザマトリクスＤ_8mの配列に対応して規則的な出力パターンが生成されるといったことがない。また、分散型のディザマトリクスＤ_8mを用いているので、高解像度と高階調性との両立ができ、布目状のパターンノイズを軽減することができる。

図１３のフローチャートに従って動画の入力データｖＤを階調変換する場合、表示フレームの相違に関わらず、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量ΔＩ（ｐ，ｑ），ΔJ（ｐ，ｑ）は一定である。即ち、階調変換部１２０は、各表示フレームにおいて、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素１１２の領域に同一量シフトしたディザマトリクスＤ_8mを適用する。従って、観察者が動画を視る際に、ディザマトリクスＤ_8mのシフトに起因する動画のざわつきを視認するといった問題を生じない。

尚、第１の実施形態では、図１１に示すテーブルは１つとしたが、複数のテーブルを用意しておき、画像表示装置１の動作モードに応じてテーブルの切り替えが可能といった構成としてもよい。例えば、低輝度での画像観察に適したテーブルと、高輝度での画像観察に適したテーブルとを用意しておき、これらを切り替えるといった構成とすることもできる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。第２の実施形態において、画素は、複数の種類の副画素から構成されており、階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域を構成する副画素の種類毎にディザマトリクスを適用する。第１の実施形態とは、以上の点が主に相違する。

図１５は、第２の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。図１６は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素と入力データとの関係、及び、ディザマトリクスに対応する画素の領域を説明するための模式的な平面図である。

第２の実施形態に係る画像表示装置２も、２次元マトリクス状に配列された画素２１２によって画像を表示する表示部２１０、及び、分散型のディザマトリクスＤ_8mを用いた階調変換を行うための階調変換部２２０を備えている。第１の実施形態と同様に、階調変換部２２０は、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素２１２の領域毎に、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部２１０の画像の階調変換を行う。

表示部２１０は、カラー表示の液晶表示パネルから構成されている。表示部２１０の表示領域２１１にも、合計Ｘ×Ｙ個の画素２１２が、２次元マトリクス状に配列されている。表示領域２１１における画素２１２の配置関係は、第１の実施形態で説明した表示領域１１１における画素１１２の配置関係と同様である。

画素２１２は、複数の副画素から構成されている。具体的には、画素２１２は、赤色を表示する第１副画素２１２Ｒ、緑色を表示する第２副画素２１２Ｇ、及び、青色を表示する第３副画素２１２Ｂを含んでいる。透過型の表示パネルの場合には、出力データの値に基づいて副画素の光透過率を制御することによって、図示せぬ光源装置からの光の透過量が制御され、表示部２１０にカラー画像が表示される。反射型の表示パネルの場合には、出力データの値に基づいて副画素の光反射率が制御され、表示部２１０にカラー画像が表示される。階調変換部２２０は、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素２１２の領域を構成する副画素の種類毎にディザマトリクスＤ_8mを適用する。尚、例えば輝度向上や色再現範囲の拡大のために、他色を表示する副画素を更に備えていてもよい。

階調変換部２２０は、ディザ処理部２２１、ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部１２３を含んでいる。ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部１２３の構成は、第１の実施形態で説明したと同様である。ディザマトリクスＤ_8mは、ベイヤー型マトリクスから成り、階調変換部２２０は、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する。第２の実施形態では、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素２１２の領域を構成する副画素には、同じ条件でディザマトリクスＤ_8mがシフトされて適用される。

階調変換部２２０には、画素２１２を構成する第１副画素２１２Ｒ、第２副画素２１２Ｇ及び第３副画素２１２Ｂに対応して、入力データｖＤＲ，ｖＤＧ，ｖＤＢが入力される。ディザ処理部２２１によって、ディザマトリクス格納部１２２の値やシフト量生成部１２３の値等に基づいて階調変換が行われ、出力データＶＤＲ，ＶＤＧ，ＶＤＢが出力される。

第１の実施形態と同様に、第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素２１２を、第（ｘ，ｙ）番目の画素２１２、あるいは画素２１２（ｘ，ｙ）と表す。画素２１２（ｘ，ｙ）を構成する第１副画素２１２Ｒ、第２副画素２１２Ｇ及び第３副画素２１２Ｂにおいても同様である。

また、第１副画素２１２Ｒ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＲ、出力データＶＤＲを、それぞれ、入力データｖＤＲ（ｘ，ｙ）、出力データＶＤＲ（ｘ，ｙ）と表す。第２副画素２１２Ｇ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＧと出力データＶＤＧ、第３副画素２１２Ｂ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＢと出力データＶＤＢにおいても同様である。

図１７の（Ａ）は、表示領域において第ｘ列、第ｙ行目に位置する画素を構成する３つの副画素と、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素を構成する３つの副画素との関係を説明するための模式的な平面図である。図１７の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）において第ｉ列、第ｊ行目に位置する画素を構成する３つの副画素と、各副画素に対応する入力データとの関係を説明するための模式的な平面図である。

符号「ｘ，ｙ，ｐ，ｑ，ｉ，ｊ」の関係は、第１の実施形態において説明したと同様であるので、説明を省略する。図１７の（Ｂ）に示すように、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）には、入力データとしてｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧが対応する。従って、図１５に示すディザ処理部２２１は、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧのそれぞれについて階調処理を行う。

図１８は、第２の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

第２の実施形態では、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧのそれぞれについて、第１の実施形態の入力データｖＤについての処理と同一の処理を行う。シフト量ΔＩ（ｐ，ｑ）及びΔＪ（ｐ，ｑ）の値は、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧに関わらず同一である。従って、第２の実施形態にあっては、各副画素には、同じ条件でシフトしたディザマトリクスＤ_8mが適用される。

階調変換部２２０を構成するディザ処理部２２１の動作の詳細は、第１の実施形態において図１３を参照してディザ処理部１２１の動作についてした説明を適宜読みかえればよいので、説明を省略する。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第２の実施形態の変形である。第２の実施形態に対し、各副画素には、異なる条件でシフトしたディザマトリクスが適用されるといった点が主に相違する。

図１９は、第３の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。

第３の実施形態に係る画像表示装置３も、２次元マトリクス状に配列された画素２１２によって画像を表示する表示部２１０、及び、分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行うための階調変換部３２０を備えている。第１の実施形態と同様に、階調変換部３２０は、ディザマトリクスに対応する画素２１２の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部２１０の画像の階調変換を行う。

表示部２１０の構成は、第２の実施形態で説明したと同様であるので説明を省略する。

階調変換部３２０は、ディザ処理部３２１、ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部３２３を含んでいる。ディザマトリクス格納部１２２の構成は、第１の実施形態で説明したと同様である。ディザマトリクスＤ_8mは、ベイヤー型マトリクスから成り、階調変換部３２０は、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する。

図２０の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第１副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。図２０の（Ｂ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第２副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。図２０の（Ｃ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第３副画素に対応した、ディザマトリクスの水平方向及び垂直方向のシフト量の値を記した表である。

図１９に示すシフト量生成部３２３には、図２０に示す３種のテーブルが格納されている。このテーブルは予め作成されており、図示せぬ不揮発性メモリ等に格納されている。

第１の実施形態において図１１を参照して説明したと同様に、図２０に示す値は、符号「ｐ，ｑ」の組み合わせに応じて「０，２，４，６」のいずれか１つをランダムに選択して設定されている。尚、図２０のテーブルは選択の一例に過ぎない。

図２１は、第３の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

第３の実施形態においても、基本的には、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧのそれぞれについて、第１の実施形態の入力データｖＤについての処理と類似した処理を行う。但し、図１９に示すディザ処理部３２１は、画素２１２Ｒ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＲ（ｘ，ｙ）の処理に際しては、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量としてΔＩＲ（ｐ，ｑ）及びΔＪＲ（ｐ，ｑ）を用い、フローチャートに示す動作に基づいて出力データＶＤＲの値を決定する。

そして、画素２１２Ｇ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＧ（ｘ，ｙ）の処理に際しては、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量としてΔＩＧ（ｐ，ｑ）及びΔＪＧ（ｐ，ｑ）を用い、フローチャートに示す動作に基づいて出力データＶＤＧの値を決定する。

また、画素２１２Ｂ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＢ（ｘ，ｙ）の処理に際しては、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量としてΔＩＢ（ｐ，ｑ）及びΔＪＢ（ｐ，ｑ）を用い、フローチャートに示す動作に基づいて出力データＶＤＢの値を決定する。

第３の実施形態にあっては、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の階調処理において、副画素毎にディザマトリクスＤ_8mのシフト量を異にすることができる。これにより、ディザマトリクスＤ_8mの配列に対応したパターンがより視認されにくくなる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態も、第２の実施形態の変形である。第４の実施形態において、階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素２１２の領域において、少なくとも２種類の副画素には同じ条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、他の種類の副画素には異なる条件でシフトしたディザマトリクスを適用する。第２の実施形態とは、以上の点が主に相違する。

図２２は、第４の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。

第４の実施形態に係る画像表示装置４も、２次元マトリクス状に配列された画素２１２によって画像を表示する表示部２１０、及び、分散型のディザマトリクスＤ_8mを用いた階調変換を行うための階調変換部４２０を備えている。第１の実施形態と同様に、階調変換部４２０は、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素２１２の領域毎に、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部２１０の画像の階調変換を行う。

表示部２１０の構成は、第２の実施形態で説明したと同様であるので説明を省略する。

階調変換部４２０は、ディザ処理部４２１、ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部１２３を含んでいる。ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部１２３の構成は、第１の実施形態で説明したと同様であるので説明を省略する。ディザマトリクスＤ_8mは、ベイヤー型マトリクスから成り、階調変換部４２０は、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する。

より具体的には、階調変換部４２０は、ディザマトリクスＤ_8mに対応する画素２１２の領域において、２種類の副画素（第１副画素２１２Ｒと第３副画素２１２Ｂ）には同じ条件でシフトしたディザマトリクスＤ_8mを適用し、他の種類の副画素（第２副画素２１２Ｇ）には同一条件でシフトしたディザマトリクスＤ_8mを更に水平方向と垂直方向のそれぞれに一定量シフトして適用する。他の種類の副画素は、最も輝度に寄与する色の副画素である。

図２３は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第１副画素及び第３副画素に適用されるディザマトリクスのシフト量と、第２副画素に適用されるディザマトリクスのシフト量とを説明するための模式的な平面図である。

第４の実施形態にあっては、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）における第１副画素２１２Ｒと第３副画素２１２Ｂには、第１の実施形態で説明したと同様の階調変換が行われる。即ち、第１副画素２１２Ｒと第３副画素２１２ＢにおけるディザマトリクスＤ_8mのシフト量を、共にΔＩ（ｐ，ｑ）及びΔＪ（ｐ，ｑ）として処理を行う。一方、第２副画素２１２Ｇにおいては、ΔＩ（ｐ，ｑ）に更に一定量ΔＩ_F（図２３に示す例ではΔＩ_F＝４）を加え、また、ΔJ（ｐ，ｑ）に更に一定量ΔJ_F（図２３に示す例ではΔＪ_F＝２）を加えて処理を行う。尚、ΔＩ_F及びΔＪ_Fは、符号「ｐ、ｑ」の値に関わらず一定である。尚、ΔＩ_F、ΔＪ_Fの値は、画像表示装置４の設計等に応じて適宜好適な値を選択すればよい。ディザマトリクスがベイヤー型である場合には、基本的には偶数画素分に対応する値とすることが好ましい。

図２４は、第４の実施形態に係る画像表示装置の第１副画素と第３副画素についての動作を説明するための模式的なフローチャートである。図２５は、第４の実施形態に係る画像表示装置の第２副画素についての動作を説明するための模式的なフローチャートである。

第４の実施形態においても、基本的には、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧのそれぞれについて、第１の実施形態の入力データｖＤについての処理と類似した処理を行う。但し、ディザ処理部４２１は、図２４に示すように、画素２１２Ｒ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＲ（ｘ，ｙ）と画素２１２Ｂ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＢ（ｘ，ｙ）の処理に際しては、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量としてΔＩ（ｐ，ｑ）及びΔＪ（ｐ，ｑ）を用い、フローチャートに示す動作に基づいて出力データＶＤＲ，ＶＤＢの値を決定する。

また、ディザ処理部４２１は、図２５に示すように、画素２１２Ｇ（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤＧ（ｘ，ｙ）の処理に際しては、ディザマトリクスＤ_8mのシフト量として［ΔＩ（ｐ，ｑ）＋ΔＩ_F］及び［ΔＩ（ｐ，ｑ）＋ΔＪ_F］を用い、フローチャートに示す動作に基づいて出力データＶＤＧの値を決定する。

第４の実施形態にあっては、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）の階調処理において、第１副画素２１２Ｒ及び第３副画素２１２Ｂに対し、最も輝度に寄与する色の第２副画素２１２Ｇは更にディザマトリクスＤ_8mがΔＩ_F及びΔＪ_Fシフトして適用される。これにより、ディザマトリクスＤ_8mの配列に対応したパターンがより視認されにくくなる。

第４の実施形態によれば、第３の実施形態とは異なりシフト量生成部に複数のテーブルを格納する必要がない。そして、ディザ処理部４２１においてΔＩ_FとΔＪ_Fを反映した判断を行えば足りる。第４の実施形態の構成は、回路規模の増大を招かないといった利点も備えている。

［第５の実施形態］
第５の実施形態も、第２の実施形態の変形である。第５の実施形態において、階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素２１２の領域毎に、ディザマトリクスを回転させたマトリクス、若しくは、ディザマトリクスを水平方向、垂直方向又は対角方向に反転させたマトリクスのいずれか１つを選択し、ディザマトリクスとして適用する。第２の実施形態とは、以上の点が主に相違する。

図２６は、第５の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。

第５の実施形態に係る画像表示装置５も、２次元マトリクス状に配列された画素２１２によって画像を表示する表示部２１０、及び、分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行うための階調変換部５２０を備えている。第１の実施形態と同様に、階調変換部５２０は、ディザマトリクスに対応する画素２１２の領域毎に、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトして適用し、表示部２１０の画像の階調変換を行う。

表示部２１０は、第２の実施形態で説明した表示部２１０と同一の構成であるので、説明を省略する。

階調変換部５２０は、ディザ処理部５２１、ディザマトリクス格納部１２２及びシフト量生成部５２３を含んでいる。ディザマトリクス格納部１２２の構成は、第１の実施形態で説明したと同様である。ディザマトリクスＤ_8mは、ベイヤー型マトリクスから成り、階調変換部５２０は、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する。

シフト量生成部５２３は、第１の実施形態において参照した図１１に示すテーブルに加えて、更に、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）毎のディザマトリクス変形パラメータを格納したテーブルを備えている。

図２７の（Ａ）は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）におけるマトリクス変形パラメータの値を記した表である。

マトリクス変形パラメータＭＰは、「０乃至７」の値の整数である。図２７の（Ａ）のテーブルは、符号「ｐ，ｑ」の組み合わせに応じて、「０乃至７」の値のいずれか１つをランダムに選択して設定されている。このテーブルは予め作成されており、図示せぬ不揮発性メモリ等に格納されている。第５の実施形態にあっては、ディザマトリクスＤ_8mの変形パターンは８通りである。

図２７の（Ｂ）は、マトリクス変形パラメータと変形の内容との対応関係を記した表である。

図２８の（Ａ）乃至（Ｄ）は、それぞれ、マトリクス変形パラメータが０乃至３であるときのディザマトリクスを表した図である。図２９の（Ａ）乃至（Ｄ）は、それぞれ、マトリクス変形パラメータが４乃至７であるときのディザマトリクスを表した図である。

ＭＰが０乃至３の場合には、それぞれ、ディザマトリクスＤ_8mの各要素を０度、９０度、１８０度、２７０度回転させたマトリクスが対応する。図２８の（Ａ）乃至（Ｄ）はそれぞれのマトリクスを示したものである。

そして、ＭＰが４乃至７の場合には、ディザマトリクスＤ_8mを水平方向、垂直方向又は対角方向に反転させたマトリクスが対応する。具体的には、ＭＰが４の場合には、一方の対角線を軸として対角方向に反転したマトリクス（換言すれば、転置行列（Ｄ_8m）^t）が対応する（図２９の（Ａ）参照）。ＭＰが５の場合には、他方の対角線を軸として対角方向に反転したマトリクスが対応する（図２９の（Ｂ）参照）。ＭＰが６の場合には、水平方向に反転したマトリクスが対応し（図２９の（Ｃ）参照）、ＭＰが７の場合には、垂直方向に反転したマトリクスが対応する（図２９の（Ｄ）参照）。

図３０は、第５の実施形態に係る画像表示装置の階調変換部の動作を説明するための模式的なフローチャートである。

第５の実施形態においても、基本的には、入力データｖＤＲ，ｖＤＢ，ｖＤＧのそれぞれについて、第１の実施形態の入力データｖＤについての処理と類似した処理を行う。

但し、図２６に示すディザ処理部５２１は、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）に応じたシフト量ΔＩ（ｐ，ｑ）及びΔＪ（ｐ，ｑ）に加えて、更に、領域ＴＥ（ｐ，ｑ）に対応するマトリクス変形パラメータＭＰの値を、シフト量生成部５２３から読み出す。そして、マトリクス変形パラメータＭＰの値に応じて、ディザマトリクスＤ_8mの要素を読み出す際の操作を適宜変更する。

例えば、図２７の（Ａ）に示す例では、符号「ｐ，ｑ」のとき、ＭＰは４である。この場合には、図２９の（Ａ）に示すように、ディザマトリクスＤ_8mを転置したマトリクスをディザマトリクスとして適用すればよい。実際には、図３０のフローチャートに示すように、符号「ｉ」と符号「ｊ」を入れ替えて条件判断を行えばよい。尚、ＭＰが４以外の場合には、符号「ｉ」と符号「ｊ」の正負の入れ替えや、あるいは定数を加える等の操作を行って、条件判断を行えばよい。

尚、第５の実施形態の場合、ディザマトリクスＤ₈の変形の態様によっては、高周波成分の位相が１画素分ずれることも考えられる。この場合には、図１１に示すパラーメータの一部を奇数値に変更してもよい。

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、実施形態では、ディザマトリクスのシフト量は予めテーブルに格納されているとしたが、例えば、線形帰還シフトレジスタ（ＬＦＳＲ：Linier feedback shift register）をハードウェアあるいはソフトウェアにより実装し、これによってＭ系列の乱数を発生させ、シフト量を生成するといった構成とすることもできる。

１，２，３，４，５・・・画像表示装置、１１０，２１０・・・表示部、１１１，２１１・・・表示領域、１１２，２１２・・・画素、２１２Ｒ・・・第１副画素、２１２Ｇ・・・第２副画素、２１２Ｂ・・・第３副画素、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０・・・階調変換部、１２１，２２１，３２１，４２１，５２１・・・ディザ処理部、１２２・・・ディザマトリクス格納部、シフト量生成部、１２３，３２３，５２３・・・シフト量生成部、ＴＥ・・・領域、ｖＤ，ｖＤＲ，ｖＤＧ，ｖＤＢ・・・入力データ、ＶＤ，ＶＤＲ，ＶＤＧ，ＶＤＢ・・・出力データ

Claims (12)

1. ２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
   分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部、
   を備えており、
   階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトしたディザマトリクスを適用し、表示部に表示される画像の階調変換を行い、
   領域は、複数の画素を含み、表示部の画素配列に対応付けて行列状に設定されており、行列の位置に対してランダムにシフト量が設定されており、
   階調変換部は、領域に対して設定されたシフト量に基づいて、当該領域に対応する基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにシフトさせる画像表示装置。
2. ディザマトリクスは、ベイヤー型マトリクスから成り、
   階調変換部は、ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムに偶数画素分シフトして適用する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 画素は、複数の種類の副画素から構成されており、
   階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域を構成する副画素の種類毎にディザマトリクスを適用する請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
4. 画素は、３以上の整数であるＮ種類の副画素を含んでおり、
   階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域において、２種類以上Ｎ−１種類以下の副画素には基本ディザマトリクスを第１条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、前記２種類以上Ｎ−１種類以下の副画素とは異なる他の種類の副画素には基本ディザマトリクスを前記第１条件とは異なる第２条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、
   前記第１条件及び前記第２条件は、基本ディザマトリクスのシフト量を含む請求項３に記載の画像表示装置。
5. 階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域において、前記２種類以上Ｎ−１種類以下の副画素には基本ディザマトリクスを前記第１条件でシフトしたディザマトリクスを適用し、
   前記第２条件は、前記第１条件でシフトしたディザマトリクスを更に水平方向と垂直方向のそれぞれに一定量シフトする条件である請求項４に記載の画像表示装置。
6. 他の種類の副画素は、最も輝度に寄与する色の副画素である請求項４又は請求項５に記載の画像表示装置。
7. 階調変換部は、表示フレームにおいて、ディザマトリクスに対応する画素の領域に他の表示フレームに適用したディザマトリクスと同一のディザマトリクスを適用する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、基本ディザマトリクスを回転させたマトリクス、若しくは、基本ディザマトリクスを水平方向、垂直方向又は対角方向に反転させたマトリクスのいずれか１つを選択し、ディザマトリクスとして適用する請求項１に記載の画像表示装置。
9. ディザマトリクスは、行列配置され、行方向と列方向の少なくとも一方の配置数が４以上となる複数の画素に対応している請求項１から８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
10. ２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
    分散型のディザマトリクスを用いて階調変換を行う階調変換部、
    を備えた画像表示装置を用いた駆動方法であって、
    階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトしたディザマトリクスを適用し、表示部に表示される画像の階調変換を行い、
    領域は、複数の画素を含み、表示部の画素配列に対応付けて行列状に設定されており、行列の位置に対してランダムにシフト量が設定されており、
    階調変換部は、領域に対して設定されたシフト量に基づいて、当該領域に対応する基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにシフトさせる画像表示装置の駆動方法。
11. ２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示部、及び、
    分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行うための階調変換部、
    を備えた画像表示装置において実行されることにより、
    ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、表示部の画素配列に対応付けて行列状に設定されており、行列の位置に対してランダムにシフト量が設定された領域に対して設定されたシフト量に基づいて、当該領域に対応する基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトしたディザマトリクスを適用する処理を行わせる画像表示プログラム。
12. 分散型のディザマトリクスを用いた階調変換を行う階調変換部を備えており、
    階調変換部は、ディザマトリクスに対応する画素の領域毎に、表示部の画素配列に対応付けて行列状に設定されており、行列の位置に対してランダムに設定されたシフト量が設定された領域に対して設定されたシフト量に基づいて、当該領域に対応する基本ディザマトリクスを水平方向と垂直方向とにランダムにシフトしたディザマトリクスを適用し、画像の階調変換を行う階調変換装置。

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