(57)【要約】【目的】同一のＬＥＤディスプレイパネルに多階調あるいは単階調で画像を表示する装置において、多階調表示の際には適切な階調特性で自然な見え方の画像表示を行いながら、単階調表示をする際に輝度低下のない表示装置を提供する。【構成】表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶し、表示条件に従って読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１００％の輝度に相当する発光期間で発光させるフレームと、１００％に達しない輝度に相当する発光期間のフレームとを組み合わせて１画面を構成し、発光表示の際の輝度に関する入力信号と、ＬＥＤディスプレイの発光輝度との間に非線形特性を与えてガンマ補正する。読み出した表示データが点灯信号および消灯信号だけからなる単階調の表示データであるときは、１００％の輝度に相当する発光期間のフレームだけで１画面を構成し、発光輝度を優先した表示を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上に複数配置した発光素子を選択的に点滅駆動することで文字や絵記号等を多階調および単階調で発光表示可能な表示装置において、
複数の発光素子をドットマトリクス状に配列してなる表示部と、
表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶する記憶部と、
表示部に形成されたドットマトリクスに対応する記憶領域を備え、記憶部の内容に基づき読み出された表示データを当該記憶領域に展開する表示用メモリーと、
表示用メモリーに展開した表示データを読み出し、複数のフレームで表示部に１つの画面を階調表示すると共に、１画面を構成する複数フレームの内の所定フレームを他のフレームと異なる発光期間で表示駆動することでガンマ補正を施す表示駆動部とを備え、
表示駆動部は、フレームの発光期間を可変する機能を備え、記憶部から読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間の異なるフレームを含めて表示駆動し、記憶部から読み出したデータが単階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間が同一のフレームで表示駆動することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
プリント基板上に複数配置した発光素子を選択的に点滅駆動することで文字や絵記号等を多階調および単階調で発光表示可能な表示装置において、
複数の発光素子をドットマトリクス状に配列してなる表示部と、
表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶する記憶部と、
表示部に形成されたドットマトリクスに対応する記憶領域を備え、記憶部の内容に基づき読み出された表示データを当該記憶領域に展開する表示用メモリーと、
表示用メモリーに展開した表示データを読み出し、単一あるいは複数のフレームで表示部に１つの画面を表示すると共に、複数フレームで１画面を表示するとき複数フレームの内の所定フレームを他のフレームと異なる発光期間で表示駆動することでガンマ補正を施す表示駆動部とを備え、
表示駆動部は、１画面を構成するフレーム数を可変する機能を備え、記憶部から読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間の異なるフレームを含む複数のフレームで表示駆動し、記憶部から読み出した表示データが単階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり最少数のフレームで表示駆動することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドットマトリクス状に配列した発光素子を選択的に発光させることで任意の文字、図形、記号、模様等を表示する装置に関し、特に、同一のＬＥＤディスプレイパネルに多階調あるいは単階調で画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤ等の発光素子をプリント基板上にドットマトリクス配列し、発光素子を選択的に発光駆動することで任意の表示コンテンツを発光表示する装置が知られている。表示コンテンツとしては、標準のコードが割り当てられた文字・記号等のキャラクタデータからなるコンテンツや、ドット情報の集まりで表現されるイメージデータからなる画像のコンテンツがあり、文章やアニメーションを組み合わせて集客メッセージを表示したり、文字ニュース等を表示している。
【０００３】
このような表示装置にビデオ信号や写真等の陰影を含む画像を表示する場合、ダイナミック表示方式により、ドットマトリクス配列したＬＥＤの発光量をドット単位で複数段階に制御する多階調表示が行われる。例えば単色で１６階調表示を行う場合、図６に示すようにドットマトリクス上に表示する１画面を１６フレームで構成し、個々のＬＥＤについて点灯信号が１６フレーム中の何フレームに含まれていたかによって、１６段階の明るさで階調表現されるのである。この多階調表示によれば、単色表示であってもグラデーションを含む表示が行えるため、点灯／消灯のみによる単階調表示に比べて高い表現力を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記多階調表示は、階調数に応じた数のフレームを重ね合わせて１つの画面を表示するものであるため、各フレームに点滅のためのデータを読み込むアドレス期間が必要になる。すなわち、１つの画面を表示するにあたり、発光素子の発光に関係しないアドレス期間がフレーム数分だけ必要になり、その分発光期間が短くなって単階調表示に比べて最大発光輝度が低くなるという問題がある。
【０００５】
また、ＬＥＤディスプレイに入力される信号と輝度の特性は線形性を示すため、陰影を含む画像をそのまま階調表示すると十分なコントラストが得られないことから、ＬＥＤの特性に合わせたガンマ補正をする必要がある。ガンマ補正処理することにより、輝度に関する入力信号−ＬＥＤ発光輝度の特性が非線形性を示すようになり、自然な見え方の画像として人間の目に認識されるのである。ところがガンマ補正を施すことにより、階調数に応じた数で重ね合わせるフレームのうち数フレームを１００％に達しない輝度で発光駆動することになり、１つの画面として認識した際にガンマ補正をしない場合より最高輝度が下がるという問題もある。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処して成されたものであり、その課題とするところは、同一のＬＥＤディスプレイパネルに多階調あるいは単階調で画像を表示する装置において、多階調表示の際には適切な階調特性で自然な見え方の画像表示を行いながら、単階調表示をする際に輝度低下のない表示装置を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、プリント基板上に複数配置した発光素子を選択的に点滅駆動することで文字や絵記号等を多階調および単階調で発光表示可能な表示装置において、複数の発光素子をドットマトリクス状に配列してなる表示部と、表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶する記憶部と、表示部に形成されたドットマトリクスに対応する記憶領域を備え、記憶部の内容に基づき読み出された表示データを当該記憶領域に展開する表示用メモリーと、表示用メモリーに展開した表示データを読み出し、複数のフレームで表示部に１つの画面を階調表示すると共に、１画面を構成する複数フレームの内の所定フレームを他のフレームと異なる発光期間で表示駆動することでガンマ補正を施す表示駆動部とを備え、表示駆動部は、フレームの発光期間を可変する機能を備え、記憶部から読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間の異なるフレームを含めて表示駆動し、記憶部から読み出したデータが単階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間が同一のフレームで表示駆動することを特徴とする表示装置を提案する。
【０００８】
また、プリント基板上に複数配置した発光素子を選択的に点滅駆動することで文字や絵記号等を多階調および単階調で発光表示可能な表示装置において、複数の発光素子をドットマトリクス状に配列してなる表示部と、表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶する記憶部と、表示部に形成されたドットマトリクスに対応する記憶領域を備え、記憶部の内容に基づき読み出された表示データを当該記憶領域に展開する表示用メモリーと、表示用メモリーに展開した表示データを読み出し、単一あるいは複数のフレームで表示部に１つの画面を表示すると共に、複数フレームで１画面を表示するとき複数フレームの内の所定フレームを他のフレームと異なる発光期間で表示駆動することでガンマ補正を施す表示駆動部とを備え、表示駆動部は、１画面を構成するフレーム数を可変する機能を備え、記憶部から読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり発光期間の異なるフレームを含む複数のフレームで表示駆動し、記憶部から読み出した表示データが単階調の表示データであるときは、１つの画面を表示するにあたり最少数のフレームで表示駆動することを特徴とする表示装置を提案する。
【０００９】
【作用】
上記提案によれば、表示部に発光表示する多階調あるいは単階調の表示データとその表示条件を複数記憶し、表示条件に従って読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１００％の輝度に相当する発光期間で発光させるフレームと、１００％に達しない輝度に相当する発光期間のフレームとを組み合わせて１画面を構成し、発光表示の際の輝度に関する入力信号と、ＬＥＤディスプレイの発光輝度との間に非線形特性を与えてガンマ補正する。読み出した表示データが点灯信号（輝度１００％）および消灯信号（輝度０％）だけからなる単階調の表示データであるときは、１００％の輝度に相当する発光期間のフレームだけで１画面を構成し、発光輝度を優先した表示を行う。
【００１０】
また、表示条件に従って読み出した表示データが多階調の表示データであるときは、１００％の輝度で発光するフレームと、１００％に達しない輝度で発光するフレームとを組み合わせた複数のフレームで１画面を構成し、読み出した表示データが単階調の表示データであるときは最少数のフレーム、例えば、１つのフレームを連続的に表示して１画面を構成する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を基に本発明の実施例について説明する。図１は本発明実施例に関わる表示装置の全体構成を示すブロック図である。１は表示部で、プリント基板上に橙色ＬＥＤを縦１６個×横１６個配列して計２５６個のＬＥＤからなるドットマトリクスを形成し、橙色単色で発光可能なＬＥＤディスプレイを構成している。２はコモンドライバで、表示部１にドットマトリクス配列するＬＥＤの行方向ラインを列方向にスキャンする。３はセグメントドライバで、コモンドライバ２によってスキャン駆動する行方向ラインにＬＥＤ点滅データを与える。４は記憶部で、表示装置全体の動きに関する動作プログラムが記憶されたＲＯＭ４ａと、コードに置きかえられたキャラクタがドットパターンで記憶されるフォントＲＯＭ４ｂと、キャラクタデータからなる文字・文章のコンテンツや、ドット情報の集まりで表現されるイメージデータからなる画像のコンテンツなどを複数記憶する表示コンテンツデータ記憶部４ｃと、表示コンテンツの表示タイミングを与える表示スケジュールデータや表示装置に関する各種設定データを記憶するデータ記憶部４ｄとからなっている。
【００１２】
表示コンテンツデータ記憶部４ｃに記憶する表示コンテンツには、大きく分けて、文字・文章のコンテンツとイメージデータからなる画像のコンテンツとの２種類があり、さらに、単階調で表示するコンテンツ（階調なし）と多階調で表示するコンテンツ（階調あり）とに分けることができる。本実施例では４ビット階調での表示を可能にしており、単階調コンテンツ、多階調コンテンツとも４ビットの輝度情報を備えている。単階調コンテンツは、４ビットで表される１６段階の輝度のうち、最も高い輝度と最も低い輝度（消灯）の２種類だけからなるドット情報を持つコンテンツであり、コンテンツのヘッダーには「階調なし」を表すフラグが与えられる。一方、多階調コンテンツは、ドット情報として１６種類の輝度情報を持つコンテンツである。
【００１３】
５はＣＰＵで、記憶部４で記憶するプログラムやデータに従い表示処理手順をこなす。６は表示用メモリたるＶＲＡＭで、表示部１のドットマトリクス構成に対応しており、キャラクタデータ１文字分に相当する１６×１６ドットのマトリクスを基準にして、複数文字分のドットデータを輝度に関するデータとして展開可能な記憶領域を備えている。表示コンテンツデータは、キャラクタを表すコードや、イメージデータに与えられたファイル名などの配列からなるデータであり、表示部１で表示するためには表示部１のＬＥＤ配列に対応したドット情報に変換する必要があり、前記フォントＲＯＭ４ｂ等から読み出したドットパターンをＶＲＡＭ６の記憶領域に展開するのである。このとき、表示部１の１ドットに対しＶＲＡＭ６の記憶領域は４ビットが割り当てられ、階調表示に関する４ビットの輝度情報が格納された後、表示データとして出力される。また、ＶＲＡＭにドットパターンとして展開する表示コンテンツに「階調なし」を表すフラグが付与されていた場合は、ＶＲＡＭの所定領域にフラグ有無に関する情報を格納する。
【００１４】
７は表示駆動部たるプログラマブルロジックデバイス（以下、ＰＬＤという）で、ＶＲＡＭ６から輝度情報として出力される表示データを受け、受けたデータが多階調表示データであればガンマ補正を行った上でセグメントドライバ３にＬＥＤ点滅データを出力するとともにコモンドライバ２にスキャン駆動信号を出力し、表示部１をダイナミック表示駆動する。もし、ＶＲＡＭ６から出力される表示データに「階調なし」のフラグ情報が付与されていたら、ガンマ補正処理は行わずにセグメントドライバ３およびコモンドライバ２にそれぞれ信号を出力する。８はリアルタイムクロックＩＣで、ＣＰＵから任意のタイミングで要求を受け、要求を受けた時点の時刻と年・日付・曜日を出力する。
【００１５】
次に、本実施例により多階調コンテンツを表示する際のガンマ補正について、図２を基に説明する。図２は画面の明るさと点灯比率の関係について示した説明図である。輝度レベル０〜１５は１６段階の輝度を表しており、基本的に各輝度レベルは、１画面を構成する１６フレームのうちＬＥＤを点灯させるフレームが何回であるのかに依存している。輝度レベル０は１６フレームのうち発光するフレームが０回、すなわち画面が全く発光しない消灯状態を示している。輝度レベル１５は、１６回全てのフレームでＬＥＤを点灯させた画面が最も明るい状態を示している。最も簡単に１６段階の明るさを得るには、１画面を表示するにあたり、ＬＥＤを点灯させるフレームを０回〜１５回まで可変することで実現可能であるが、本実施例では１６段階の明るさにガンマ特性を与えるために次のようにしている。まず、１画面を表示するための１６フレームを、２５％の明るさでのみ発光するフレームが１回、５０％の明るさでのみ発光するフレームが１回、１００パーセントの明るさで発光するフレームが１４回、の計１６フレームで構成し、これら３種類の明るさのフレームを適宜組み合わせることにより１６段階の明るさを実現するのである。これにより、１画面の点灯比率０％［０／（（０．２５×１）＋（０．５×１）＋（１×１４）＝１４．７５）］から１００％（１４．７５／１４．７５）を１６段階に割り振ったとき、非線形性を与えることができる。
【００１６】
具体的には、図２に示すように、輝度レベル１では１６フレーム中２５％の明るさで発光するフレームを１回として点灯比率０．２５／１４．７５＝１．７％、輝度レベル２では１６フレーム中５０％の明るさで発光するフレームを１回として点灯比率０．５／１４．７５＝３．４％、輝度レベル３では１６フレーム中２５％と５０％のフレームをそれぞれ１回点灯させて０．７５／１４．７５＝５．１％、以降図示の通り３種類の明るさのフレームを組み合わせ、低い輝度レベル領域では緩やかな輝度変化を示し、高い輝度レベル領域で急峻な変化を示すガンマ特性を与えている。
【００１７】
ところで、前記の通り本実施例は、「階調なし」のフラグ情報を持つ単階調コンテンツを表示する際にガンマ補正を施さずに単階調表示する機能を備えている。図３を基に、単階調表示を行う際の画面の明るさと点灯比率の関係について説明する。単階調コンテンツに含まれる２種類の輝度情報のうち「消灯」は輝度レベル０として、「点灯」は輝度レベル１として発光駆動される。輝度レベル１は多階調表示の際の輝度レベル１５に相当し、最も高い輝度で発光するものであるが、単階調表示をする際は１画面を構成する１６フレームを全て明るさ１００％で発光させている。これにより１６フレームに占める発光期間の割合が、多階調表示の際は１４．７５であったものが１６．００（１×１６）に向上し、より高い輝度と優れたコントラストを得ることができる。
【００１８】
次に図５のフローチャートを基に本発明実施例の要部動作を説明する。データ記憶部４ｄに記憶している表示スケジュールデータに従い、表示タイミングに該当する表示コンテンツを表示コンテンツデータ記憶部４ｃから読み出す（Ｓ１）。次に、読み出した表示コンテンツのフラグ情報を確認し（Ｓ２）、「階調なし」のフラグを持つ単階調コンテンツか、あるいは多階調コンテンツかを判断する。多階調コンテンツであれば、表示部１のＬＥＤ配列に対応したドット情報をＶＲＡＭ６に展開する（Ｓ３）。ここで展開するドット情報は、既に説明したように１６段階の輝度情報であり、表示部のＬＥＤ１ドット毎に対応した４ビットの輝度データをＶＲＡＭに書き込む。次に、ＶＲＡＭ内へ展開したデータをＰＬＤ７へ出力する（Ｓ４）。ＰＬＤ７は、予め定められたＶＲＡＭの所定領域に「階調なし」のフラグ情報が書き込まれていないのを確認し、出力されたデータにガンマ補正を施して、セグメントドライバ３にＬＥＤ点滅データを出力するとともにコモンドライバ２にスキャン駆動信号を出力し、表示部１に１６段階の多階調表示を行う（Ｓ５）。
【００１９】
もしＳ２において、表示コンテンツデータ記憶部４ｃから読み出したコンテンツに「階調なし」のフラグ情報が付与されていたら、ＶＲＡＭ６内の予め定められた記憶領域にそのフラグ情報を書き込み（Ｓ６）、読み出したコンテンツを単階調コンテンツとしてそのドット情報をＶＲＡＭ６に展開する（Ｓ７）。ここで展開するデータは２段階の輝度情報であり、表示部のＬＥＤ１ドット毎に点灯あるいは消灯を表す４ビットデータをＶＲＡＭに書き込み、１画面分のドットパターンとして展開したデータをＰＬＤ７へ出力する（Ｓ８）。ＰＬＤ７は、予め定められたＶＲＡＭの所定領域に「階調なし」のフラグ情報が有るのを確認し、出力されたデータをガンマ補正せずに（１画面を構成する１６フレームを全て明るさ１００％で発光させて）コモンドライバ２、セグメントドライバ３を介して表示部１に単階調表示を行う（Ｓ９）。
【００２０】
次に本発明の別実施例について図４を基に説明する。前記実施例と異なる点は、単階調コンテンツをガンマ補正なしに単階調表示する際のＬＥＤ駆動方式にある。図４は単階調表示を行う際の輝度レベルとＬＥＤ駆動パルスとの関係を示した説明図であり、輝度レベル１で点灯させる際に１６のフレームに分割せず、連続的に１つのフレームで１画面を表示する。この駆動方式にすることで、１画面を表示するにあたってＬＥＤ点滅データを読み込むアドレス期間が１回で済み、発光期間が大幅に増えて高い発光輝度を得ることができる。多階調コンテンツを表示する際は前記実施例同様に１６フレームで１画面を表示し、「階調なし」のフラグ情報を持つ単階調コンテンツを表示する場合のみ、この駆動方式にするようＰＬＤで切り替えるようにすれば良い。
【００２１】
本実施例は以上のように構成されるものであるが、上記実施例に限定されることなく特許請求の範囲内で種々の実施が可能である。例えば、実施例では表示コンテンツに付与された「階調なし」のフラグ情報をＶＲＡＭの所定領域に記憶し、ＰＬＤはＶＲＡＭ内のフラグ情報を確認して単階調表示への切り替えを行うようにしているが、読み出した表示コンテンツに「階調なし」のフラグ情報があったとき、ＶＲＡＭを介すことなくＣＰＵから直接ＰＬＤ側へポートを介して伝えるようにしても良い。また、別実施例において、「階調なし」のフラグ情報を持つ単階調コンテンツを表示する場合に１つのフレームで１画面を表示する例を示したが、１画面の書き替え周期に応じて、画面のちらつきを防ぐために２〜３程度のフレームで１つの画面を表示するようにしても良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、表示スケジュールに従って記憶部から読み出したコンテンツの種類に応じてガンマ補正の有無を切り替えて表示することができる。複数段階の輝度情報を持つ多階調コンテンツに対してはガンマ処理を施し、多段階の輝度間でコントラストを確保しながら高い表現力で多階調表示を行い、２段階の輝度情報を持つ単階調コンテンツに対してはガンマ補正を行わずに発光輝度を優先し、高い視認性を確保することができる。
【００２３】
また、記憶部から読み出したコンテンツが単階調コンテンツのとき、複数フレームを切り替えて１画面を表示する発光駆動方式から、最少数のフレーム例えば１つのフレームを連続的に表示する駆動方式に切り替えるので、フレーム数分だけ必要なＬＥＤ点滅データのアドレス期間が１回（最少）になる。したがって、アドレス期間が減った分だけＬＥＤの発光期間が長くなり、発光輝度を大きく向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例に関わる表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】多階調表示の際の表示画面の明るさと点灯比率の関係を示した説明図である。
【図３】単階調表示の際の表示画面の明るさと点灯比率の関係を示した説明図である。
【図４】別実施例により単階調表示を行う際の輝度レベルとＬＥＤ駆動パルスとの関係を示した説明図である。
【図５】本発明実施例に関わる表示動作を示すフローチャートである。
【図６】多階調表示の方法を示す説明図である。
１  表示部
２  コモンドライバ
３  セグメントドライバ
４  記憶部
４ａ  ＲＯＭ
４ｂ  フォントＲＯＭ
４ｃ  表示コンテンツデータ記憶部
４ｄ  データ記憶部
５  ＣＰＵ
６  表示用メモリたるＶＲＡＭ
７  表示駆動部たるＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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