JPH06161400A - 階調表示方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 階調レベルの隣接する二つの階調レベルのう
ち、一方の階調レベルを表示させるフレームと、他方の
階調レベルを表示させるフレームを、３フレーム以上の
フレームにおいて一定周期で切換える。例えば、階調レ
ベルを２段階とし、これを４フレーム単位で切換え選択
を行うと、二つの階調レベルの間は更に３段階の階調レ
ベルが疑似的に表示される。 【効果】 限られた階調数しか表示できない表示デバイ
スであっても、自然画を表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶ディスプレ
イ等、特に階調表示数に制限のある表示デバイスにそれ
以上の階調を表示させる階調表示方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、省スペース性に優れる等の観点か
ら、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラ
ットディスプレイが広く用いられている。しかしなが
ら、このようなフラットディスプレイ、例えば液晶ディ
スプレイ等では、その構造上、ある決まった階調表示数
しか表示できないという特性を持っている。

【０００３】このため、決まった階調以外の中間階調を
表示させる技術として、例えば、特開昭５８−５７１９
２号公報に記載されているように、フレーム周期毎（＝
１画面毎）に異なる二つの階調を交互に表示させ、二つ
の階調の中間調を表示させるものがあった。図２に、こ
のような従来の階調表示方式を示す。この場合は、輝度
レベルが０％の階調１と、輝度レベルが３３．３％の階
調２を交互に表示させ、疑似的に輝度レベル１６．７％
を得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の階調表示方式では、（２Ｎ−１）階調（例えば、Ｎ
＝８の場合、１５階調表示、カラーでは３３７５色）し
か表示できず、２６万色（各色６４階調）以上必要な自
然画表示ができないという問題点があった。本発明は、
上記従来の問題点を解決するためになされたもので、限
られた階調数しか表示できない表示デバイスであって
も、自然画を表示可能な階調表示方式を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１発明の階調表示方式
は、表示画像の濃度を定める階調レベルが複数の固定的
な値の表示デバイスを用い、当該表示階調レベル数以上
の階調を表示させる階調表示方式において、階調レベル
の隣接する二つの階調レベルのうち、一方の階調レベル
を表示させるフレームと、他方の階調レベルを表示させ
るフレームを、３フレーム以上のフレームにおいて一定
周期で切換え、前記二つの階調レベル間を疑似的に複数
階調表示させることを特徴とするものである。第２発明
の階調表示方式は、第１発明において、二つの階調レベ
ル間の疑似的な階調表示は、表示ドット単位で行うこと
を特徴とするものである。

【０００６】

【作用】第１発明の階調表示方式においては、階調レベ
ルの隣接する二つの階調レベルのうち、一方の階調レベ
ルを表示させるフレームと、他方の階調レベルを表示さ
せるフレームを、３フレーム以上のフレームにおいて選
択する。例えば、Ｎ階調表示可能な表示デバイスをＭフ
レーム（Ｍ≧３）単位で制御することにより、Ｍ（Ｎ−
１）＋１階調の表示を行うことができる。

【０００７】また、第２発明の階調表示方式において
は、二つの階調レベル間の疑似的な階調表示は、表示ド
ット単位で行う。例えば、表示ドットを各フレームで変
えるようにすると、二つの階調レベル間の中間調を表示
する場合、フレーム毎に表示ドットが分散されるため、
画面のちらつきが防止される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の階調表示方式の原理を示す説
明図である。また、図３に本発明の階調表示方式による
表示例を示す。これらの図に示す例では、４階調表示可
能な表示デバイスにおいて、各階調間を疑似的に更に３
階調させる場合を考えている。

【０００９】今、階調が輝度ベースで均等に表示されて
いると仮定し、図３に示すように、輝度１００％、６６
％、３３％、０％をそれぞれ階調レベル３、２、１、０
とする。このような構成において、例えば、図１（ｂ）
に示すように、４フレーム（＝４画面）単位で階調レベ
ル２（輝度６６％）を３回表示し、階調レベル３（輝度
１００％）を１回表示させると、平均的に輝度７４．５
％を表示することができる。同様に、階調レベル２と階
調レベル３とを２回ずつ表示させると輝度８３％｛図１
（ｃ）｝、階調レベル２を１回、階調レベル３を３回表
示させると、輝度９１．５％｛図１（ｄ）｝が得られ
る。尚、この場合、図１（ａ）が階調レベル２を、また
図１（ｅ）が階調レベル３を示している。そして、階調
レベル１と階調レベル２、階調レベル０と階調レベル１
との間でも同様のことを行うと、図３に示すように、全
体で１３階調の表示を行うことができる。

【００１０】即ち、本発明は、表示画像の濃度を定める
階調レベルが、上記例のように４段階に限定されている
ような複数の固定的な値の表示デバイスを用い、当該表
示階調レベル数以上の階調を表示させる階調表示方式に
おいて、例えば階調レベル２と階調レベル３等、階調レ
ベルの隣接する二つの階調レベルのうち、一方の階調レ
ベルを表示させるフレームと、他方の階調レベルを表示
させるフレームを、３フレーム以上のフレームにおいて
一定周期で切換え、前記二つの階調レベル間を疑似的に
複数階調表示させるようにしたものである。

【００１１】その結果、一般的には、Ｎ階調表示可能な
表示デバイスをＭフレーム単位で制御することで、Ｎ×
Ｍ−（Ｍ−１）＝Ｍ・（Ｎ−１）＋１階調表示すること
ができる。また、階調レベルを［ＤＵ、ＤＬ］｛ＤＵ：
表示デバイスで表示可能な階調レベル（０、１、２、
…、Ｎ）、ＤＬ：Ｍフレーム中（ＤＵ＋１）レベルを表
示する回数、尚、このとき、ＤＵレベルは（Ｍ−ＤＬ）
回表示させる｝と定義すると、それぞれの階調レベルの
［ＤＵ、ＤＬ］は図３中に示すようになる。

【００１２】図４は、本発明の階調表示方式を実施する
ための第１実施例のブロック図である。この実施例で
は、Ｎ＝Ｍ＝８とした場合であり、ＮＡＮＤゲート１、
加算器２、セレクタ３、階調データ生成回路４、セレク
タ５で構成されている。表示データの上位３ビット（Ｄ
５、Ｄ４、Ｄ３）は、ＮＡＮＤゲート１の入力と、加算
器２のＡ端子およびセレクタ３のＡ端子に接続され、Ｎ
ＡＮＤゲート１の出力は加算器２のＢ端子に接続され、
加算器２の出力は、セレクタ３のＢ端子に接続されてい
る。

【００１３】一方、階調データ生成回路４の出力は、セ
レクタ５の入力端子Ａ〜Ｈに接続され、表示データの下
位３ビットはセレクタ５のＳ端子に接続され、セレクタ
５の出力はセレクタ３のＳ端子に接続されている。尚、
階調データ生成回路４の詳細については、後述する。こ
こで、表示データの上位３ビット（Ｄ５、Ｄ４、Ｄ３）
は、先に定義したＤＵ、下位３ビット（Ｄ２、Ｄ１、Ｄ
０）はＤＬに相当する。ＤＵ＝７のとき、ＮＡＮＤゲー
ト２の入力は（１、１、１）であることから、その出力
は０となり、従って加算器２の出力はＤＵとなる。そし
て、セレクタ３のＡ端子、Ｂ端子の両方にＤＵが入力さ
れるため、セレクト信号ａの値に依らずセレクタ３の出
力（ＬＤ２〜０）には、常時ＤＵ（＝７）が出力され
る。

【００１４】一方、ＤＵ≠７のときはＮＡＮＤゲート１
の出力が１となるため、加算器２の出力は（ＤＵ＋１）
となる。このとき、セレクタ３のＡ端子にはＤＵ、Ｂ端
子には（ＤＵ＋１）が入力され、セレクタ３の出力には
セレクト信号ａが０のときＤＵ、セレクト信号ａが１の
とき（ＤＵ＋１）が出力される。即ち、セレクト信号ａ
によって階調のさせ方（ＤＵとＤＵ＋１を表示させる回
数）を制御する。このセレクト信号ａは階調データ生成
回路４の出力ＧＤ７〜ＧＤ０の中からＤＬに対応した信
号をセレクタ５で選択して得られる。入力データが６ビ
ットの場合、６４階調選択することができるがこの例
（Ｎ＝Ｍ＝８）で表示できるのは、５７階調であり、Ｄ
Ｕ＝ＤＬ＝０のときを輝度０％に対応させているため、
階調レベル［７、０］〜［７、７］は飽和し、すべて輝
度１００％が表示される。

【００１５】図５は、このような階調表示の説明図であ
る。即ち、上記第１実施例では、図中の（ａ）に示す通
り、ＤＵ＝ＤＬ＝０のときを輝度０％に対応させている
ため、階調レベル［７、０］〜［７、７］は飽和し、す
べて輝度１００％が表示される。

【００１６】図６に、本発明の階調表示方式を実施する
ための第２実施例を示す。この実施例は、上記図４に示
した第１実施例のＮＡＮＤゲート１をＯＲゲート６に、
加算器２を減算器７に置き換えたものであり、他の構成
は上記第１実施例と同様である。表示データＤ５〜Ｄ０
の上位３ビット、下位３ビットがそれぞれＤＵ、ＤＬに
相当するのは上記第１実施例と同様であるが、ＤＬの定
義を「Ｍフレーム中、ＤＵレベルを表示する回数から１
を引いた値とし、このとき、（ＤＵ−１）レベルを表示
する回数は（Ｍ−ＤＬ−１）である」と変える必要があ
る。そして、この例ではＤＵ＝ＤＬ＝７のときを輝度１
００％に対応させているため、図５の（ｃ）に示すよう
に、階調レベル［０、０］〜［０、７］が飽和し、すべ
て輝度０％が表示される。

【００１７】図７に、本発明の階調表示方式を実施する
ための第３実施例を示す。この実施例は、上記第２実施
例に加算器８、セレクタ９、インバータゲート１０、Ａ
ＮＤゲート１１を追加したものである。即ち、加算器８
の入力端子Ａには表示データＤ５〜Ｄ０、入力端子Ｂに
は図５（ｃ）の状態から高輝度側にシフトさせる値を入
力する。そして、この加算器８で表示データを変換し、
変換されたデータは上記第２実施例と同様に上位３ビッ
トと下位３ビットに分けて処理を行う。但し、加算器８
がオーバーフローする場合があるため、セレクタ９のＳ
入力に加算器８のキャリーアウトＣＯを入力させ、ＣＯ
が１になったときには、常にＤＵが７となるように処理
を行うように構成されている。また、セレクタ３に対し
ても同様の処理をインバータゲート１０、ＡＮＤゲート
１１によって行っている。尚、階調データ生成回路４お
よびセレクタ５の構成は上記第１、２実施例と同様であ
るため、ここでの説明は省略する。これによって、上記
第３実施例では、図５の（ｂ）に示すように、［０、
０］〜［７、７］の６４階調レベルの中で連続した５７
階調レベルを任意に選択することができる。

【００１８】次に、上記各実施例における階調データ生
成回路４について説明する。図８および図９は、階調デ
ータ生成回路４の第１実施例の構成図およびそのタイミ
ングチャートである。図に示す階調データ生成回路４
は、カウンタ１０１〜１０６、ゲート回路１０７−１〜
１０７−７で構成されている。ここで、全体の説明をす
るのに先立ち、ゲート回路１０７−１〜１０７−７につ
いて説明する。

【００１９】図１０にゲート回路１０７−１〜１０７−
７の論理式およびその波形を示す。図８におけるカウン
タ１０６は８分周カウンタであり、その出力信号ｇを入
力するゲート回路１０７−１〜１０７−７は論理式に従
った階調データ１〜７を出力する。この出力が０のとき
所定（ＤＵ）の階調レベルを表示し、１のとき（ＤＵ＋
１）階調レベルを表示する。例えば、ゲート回路１０７
−１の論理式は「Ａ0 ・Ａ1 ・Ａ2 」であるため、出力
信号ｇの値が７（２進数で１１１）の場合にその出力が
１となる。そして、階調データ１〜７は、横８ドットの
中でそれぞれ１〜７回（ＤＵ＋１）階調を表示する信号
である。尚、階調データ０は、常に０（ＤＵ階調レベル
を常時表示）であるが、ここでの図示は省略する。

【００２０】図８、９の説明に戻ると、この階調データ
生成回路４は、垂直同期信号をクロック入力とするカウ
ンタ１０１、１０２と、水平同期信号をクロック入力と
するカウンタ１０３、１０４と、ドットクロックをクロ
ック入力とするカウンタ１０５、１０６と、上述したゲ
ート回路１０７−１〜１０７−７とから構成されてい
る。そして、カウンタ１０１の出力ａはカウンタ１０２
の入力端子、カウンタ１０１の出力ｂは、カウンタ１０
２のＬＯＡＤ端子、カウンタ１０３の出力ｄはカウンタ
１０４のＬＯＡＤ端子、カウンタ１０５の出力ｆはカウ
ンタ１０６のＬＯＡＤ端子に接続され、更に、カウンタ
１０２の出力ｃはカウンタ１０４の入力端子、カウンタ
１０４の出力ｅはカウンタ１０６の入力端子に接続され
ている。

【００２１】カウンタ１０１は１６分周カウンタで、８
垂直同期信号単位で反転する信号ａと、８垂直同期信号
周期のＬＯＡＤ信号ｂをカウンタ１０２に出力する。カ
ウンタ１０３およびカウンタ１０５は、８分周カウンタ
で、それぞれ８水平同期信号周期のＬＯＡＤ信号ｄおよ
び８ドットクロック周期のＬＯＡＤ信号ｆをカウンタ１
０４およびカウンタ１０６に出力する。また、カウンタ
１０２、１０４、１０６は８分周カウンタで、カウンタ
１０４の初期値は垂直同期信号周期で、カウンタ１０６
の初期値は水平同期信号周期で０から７までインクリメ
ントされていく。このような状態を示したのが図９であ
り、図８中のａ〜ｆの信号が図９中のａ〜ｆの波形に対
応している。

【００２２】従って、カウンタ１０６の出力ｇの初期値
はライン周期およびフレーム周期でインクリメントされ
ていく。これによってあるドットに対して横方向、縦方
向、フレーム（時間）方向のいずれにおいても８ドット
（フレーム）中ＤＬドット（フレーム）が（ＤＵ＋１）
の階調レベルを表示していることになる。また、カウン
タ１０２は信号ａによって８フレーム単位で初期値が０
と１とを繰り返す。これにより、偶数フレームと奇数フ
レームの階調の表示回数が等しくなるため、表示デバイ
スがＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の場合でもＬＣＤに直
流成分が印加しない。

【００２３】図１１は、ＤＬ＝１の場合の表示例を示
す。即ち、各ドットは、８フレーム中１フレームだけ
（ＤＵ＋１）階調を表示し、そのフレームはドットによ
って異なるため、ちらつきの少ない疑似階調を表示する
ことができる。

【００２４】図１２および図１３は、階調データ生成回
路４の第２実施例の構成図およびそのタイミングチャー
トである。図に示す階調データ生成回路４は、カウンタ
２０１〜２０３、メモリ２０４〜２１０、シフトレジス
タ２１１〜２１７で構成されている。垂直同期信号はカ
ウンタ２０１のクロック入力とカウンタ２０２のＬＯＡ
Ｄ端子に接続され、水平同期信号はカウンタ２０２のク
ロック入力とカウンタ２０３のＬＯＡＤ端子に接続さ
れ、ドットクロックはカウンタ２０３のクロック入力と
シフトレジスタ２１１〜２１７のクロック入力に接続さ
れ、カウンタ２０３の出力はシフトレジスタ２１１〜２
１７のＬＯＡＤ端子に接続されている。また、カウンタ
２０１、２０２の出力は、メモリ２０１〜２１０のアド
レス入力に接続され、メモリ２０４〜２１０の出力は、
それぞれシフトレジスタ２１１〜２１７のデータ入力に
接続されている。

【００２５】メモリ２０４〜２１０には、それぞれＤＬ
が１〜７の場合のデータが記録されている。一つのメモ
リには８ドット×８ラインのデータが８枚（フレーム）
記録されており、データが０のときはＤＵを、データが
１のとき（ＤＵ＋１）を選択することに対応している。
また、メモリ２０４〜２１０のアドレスは、水平同期信
号と垂直同期信号をそれぞれカウンタ２０１およびカウ
ンタ２０２でカウントし、生成する。カウンタ２０１、
２０２は共に３ビットのカウンタで、カウンタ２０１は
８ライン、カウンタ２０２は８フレーム周期で動作す
る。

【００２６】メモリの出力は８ビットで出力され、シフ
トレジスタ２１１〜２１７でシリアルに変換される。カ
ウンタ２０３は３ビットカウンタで、メモリの出力はド
ットクロックの８分周クロックでロードされる。このよ
うな状態を示したのが図１３であり、図１２におけるメ
モリ２０４〜２１０へのアドレス信号ａ、シフトレジス
タ２１１〜２１７へのＬＯＡＤ信号ｂ、メモリ２０４〜
２１０の出力信号ｃ、シフトレジスタ２１１〜２１７の
出力信号ｄが図１３中のａ〜ｄの波形に対応している。
尚、アドレス信号ａの値は１６進数である。

【００２７】図１４に、ＤＬ＝１の場合のメモリ２０４
〜２１０のデータ例を示す。即ち、メモリ２０４〜２１
０への６ビットのアドレスのうち、上位２ビットと下位
４ビットでのアドレスに対応したメモリ２０４〜２１０
のデータを示している。尚、データは１６進数である。

【００２８】図１５は、ＤＬ＝１の場合の表示例であ
る。即ち、各ドットは、８フレーム中１フレームだけ
（ＤＵ＋１）階調を表示し、そのフレームはドットによ
って異なると共に、１フレームにおける表示ドットは、
分散した構成となっているため、広い表示領域で同一の
疑似中間調が表示された場合でも、画面がちらつくのを
防止することができる。尚、この場合、１フレームにお
ける表示ドットの構成は、メモリ２０４〜２１０にて記
憶させるデータによって変更可能である。

【００２９】尚、上記実施例では、複数の固定的な階調
レベルを有する表示デバイスとして、液晶ディスプレイ
等のフラットディスプレイを例にとって説明したが、こ
れ以外でも表示できる階調レベルが予め決められている
表示デバイスであれば、他の表示デバイスであっても適
用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、第１発明の階調表
示方式によれば、階調レベルの隣接する二つの階調レベ
ルのうち、一方の階調レベルを表示させるフレームと、
他方の階調レベルを表示させるフレームを、３フレーム
以上のフレームにおいて切換え選択し、二つの階調レベ
ル間を疑似的に複数階調表示させるようにしたので、例
えば、８階調しか表示できない表示デバイスには、従来
疑似的に１５階調しか表示できなかったのに対し、８フ
レーム単位で選択を行えば５７階調の表示ができ、階調
数に制限のある表示デバイスであっても自然画の表示を
行うことができる。

【００３１】また、第２発明の階調表示方式によれば、
第１発明に加えて、二つの階調レベル間の疑似的な階調
表示を、表示ドット単位で行うようにしたので、例え
ば、表示ドットを各フレームで変えるようにすることに
よって、二つの階調レベル間の中間調が表示された場合
の画面のちらつきを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の階調表示方式の原理説明図である。

【図２】従来の階調表示方式の原理説明図である。

【図３】本発明の階調表示方式の階調表示例を示す図で
ある。

【図４】本発明の階調表示方式を実施するための第１実
施例を示すブロック図である。

【図５】本発明の階調表示方式を実施するための各実施
例により表示される階調を示す図である。

【図６】本発明の階調表示方式を実施するための第２実
施例を示すブロック図である。

【図７】本発明の階調表示方式を実施するための第３実
施例を示すブロック図である。

【図８】本発明の階調表示方式における階調データ生成
回路の第１実施例を示すブロック図である。

【図９】階調データ生成回路の第１実施例のタイミング
チャートである。

【図１０】階調データ生成回路の第１実施例におけるゲ
ート回路の波形図である。

【図１１】階調データ生成回路の第１実施例による表示
例の説明図である。

【図１２】本発明の階調表示方式における階調データ生
成回路の第２実施例を示すブロック図である。

【図１３】階調データ生成回路の第２実施例のタイミン
グチャートである。

【図１４】階調データ生成回路の第２実施例におけるメ
モリのデータ例を示す図である。

【図１５】階調データ生成回路の第２実施例による表示
例の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示画像の濃度を定める階調レベルが複
   数の固定的な値の表示デバイスを用い、当該表示階調レ
   ベル数以上の階調を表示させる階調表示方式において、 階調レベルの隣接する二つの階調レベルのうち、一方の
   階調レベルを表示させるフレームと、他方の階調レベル
   を表示させるフレームを、３フレーム以上のフレームに
   おいて一定周期で切換え、前記二つの階調レベル間を疑
   似的に複数階調表示させることを特徴とする階調表示方
   式。
2. 【請求項２】 二つの階調レベル間の疑似的な階調表示
   は、表示ドット単位で行うことを特徴とする請求項１に
   記載の階調表示方式。