(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像データを夫々明るさの異なる複数の表示ドットに変換して階調表示する画像表示装置の駆動方法において、前記画像データの階調レベルを表示手段の明るさに変換するときに、
階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を示す階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定し、
中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定し、
エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
【請求項２】
デジタルデータ出力装置からの画像データを夫々明るさの異なる複数の表示ドットに変換する画像処理装置と、該画像処理装置からの変換データに基づき異なる明るさで階調表示を行う表示手段とを具備し、
前記画像処理装置が、
階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を複数の特性曲線データとして格納する階調変換テーブルと、前記画像データの階調レベルを表示手段の明るさに変換するときに前記階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定するとともに、中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定し、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定する階調処理部と
からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
前記表示ドットの光強度を変調することにより前記表示手段が階調表示されることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示手段が、強誘電性液晶表示装置であることを特徴とする請求項２又は３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記表示手段が、ＥＬを用いた表示装置であることを特徴とする請求項２又は３記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一画素で複数階調を表現する画像表示装置の駆動方法及び画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置には、一画素につき２値しか表現できない方式のもの、或いは複数階調の表現ができる方式のものとがある。
２値しか表現できない方式で、中間調の画像を表示する方法としては、時間階調又はディザが知られている。このうち、時間階調では、表示のために印加される電圧の時間を変調し、階調表示を行う。ディザでは、一画素を複数の微小画素に分割し、画像入力信号に、疑似乱数（周期のある乱数）を重畳させた後Ａ／Ｄ変換し、微小画素を２値化させて面積階調を行う。
【０００３】
一方、複数階調の表現ができる方式では、各画素単位で階調表現を行う。例えば、アクティブマトリクス駆動方式を用いた液晶では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素ごとにマトリクス配置し、ＴＦＴにゲートオンパルスを印加してソースとドレイン間を導通状態とする。このとき画像信号をソースから印加し、キャパシタに蓄積する。この蓄積された画像信号に対応させて液晶を駆動し、同時に映像信号の電圧を変調することによって階調表示を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、階調を正確に制御するには、時間階調の場合、駆動周波数が速くなりすぎるため、駆動回路コストの高くなる問題があった。
また、ディザの場合、解像度を高くせざるを得ないため、素子のパターニングコストが高くなる問題があった。
【０００５】
一方、各画素で階調を表現する場合、各画素を正確に制御しなければならないため、制御回路が複雑化したり、素子の表示パターンによる階調誤差の補正が必要になったりして、この場合にもコストの高くなる問題があった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、低コストで連続性のある階調画像を表示することのできる画像表示装置の駆動方法及び画像表示装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像表示装置の駆動方法は、入力される画像データを夫々明るさの異なる複数の表示ドットに変換して階調表示する画像表示装置の駆動方法において、前記画像データの階調レベルを表示手段の明るさに変換するときに、階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を示す階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定し、中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定し、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定するものである。
【０００８】
この駆動方法では、ディザにより一画素が微小画素に分割されて面積階調されるとともに、更に個々の微小画素が階調により表示され、ディザを用い、分割によって画素が粗くなった場合においても、明るさが連続的に変化することになり、滑らかな連続階調が得られることになる。また、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定するので、粗さが目立たなくなる。
【０００９】
本発明に係る請求項２の画像表示装置は、デジタルデータ出力装置からの画像データを明るさの夫々異なる複数の表示ドットに変換する画像処理装置と、該画像処理装置からの変換データに基づき異なる明るさで階調表示を行う表示手段とを具備し、前記画像処理装置が、階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を複数の特性曲線データとして格納する階調変換テーブルと、前記画像データの階調レベルを表示手段の明るさに変換するときに前記階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定するとともに、中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定し、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定する階調処理部とからなる。
【００１０】
この画像表示装置では、デジタルデータ出力装置からの画像データを明るさの異なる表示ドットに変換するとき、画像処理装置によって、階調変換テーブルの特性曲線、エネルギー値、表示点の数が設定され、ディザにより分割した微小画素の明るさを連続的に変化させて、滑らかな連続階調を表示手段に表示する。
【００１１】
請求項３の画像表示装置は、前記表示ドットの光強度を変調することにより前記表示手段が階調表示されるものである。
この画像表示装置は、その構造の差異により、表示ドットを、透過率、反射率又は発光強度の変調により、階調を表示することができる。
【００１２】
請求項４の画像表示装置は、前記表示手段が、強誘電性液晶表示装置である。この画像表示装置では、表示手段に強誘電性液晶表示装置が用いられ、強誘電性液晶表示装置の特徴である電圧印加時の液晶分子配向がそのまま保持されるメモリ性、高速応答性を持つ高速動画表示においても、透過光の明るさを連続的に変化させて、滑らかな連続階調の表示が可能となる。
【００１３】
請求項５の画像表示装置は、前記表示手段が、ＥＬを用いた表示装置である。この画像表示装置では、表示手段にＥＬがが用いられ、蛍光体を絶縁物ではさんだ一種のコンデンサであるＥＬに、交流電圧を印加し、この交流電圧を画像処理装置によって制御することで、発光の明るさを連続的に変化させて、滑らかな連続階調の表示が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像表示装置の駆動方法及び画像表示装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る駆動方法を実施するための画像表示装置の構成を示すブロック図、図２は図１に示した強誘電性液晶表示装置の断面図である。
【００１５】
画像表示装置であるディザディスプレイ１は、前段のデジタルデータ出力装置３と、画像処理装置５と、表示手段である強誘電性液晶表示装置（液晶表示装置）７とからなる。画像処理装置５は、デジタルデータ出力装置３からの階調データを画像処理の対象としている。画像処理装置５は、データセレクタ９と、階調処理部１１と、変換テーブル１３とを有している。
【００１６】
液晶表示装置７は、図２に示す二枚の透明基板１５ａ、１５ｂの表面に、それぞれ透明な導電膜１７と、配向膜１９とを形成してある。導電膜１７は、基板１５ａ、１５ｂ間に保持される強誘電性液晶（液晶層）２１に、電界を印加するための電極となる。配向膜１９は、液晶を水平配向させるものとなる。
基板１５ａ、１５ｂは、配向処理のなされた後、スペーサ等を挟み、シール剤２３で周囲を固定してセル２５とする。セル２５には、等方相まで加熱した強誘電性液晶（カイラルスメクティック液晶）を注入して封止する。セル２５の外側には、二枚の偏光板２７ａ、２７ｂを、その偏光板２７ａ、２７ｂがお互いに直交し、且つ基板１５ａ、１５ｂの配向制御方向と一定角度をなすように配置してある。
【００１７】
セル２５は、一方の基板１５ｂ側に不図示の光源を置き、反対側へ光が透過するようになっている。なお、反射型として用いる場合には、基板１５ｂの外側に反射板を設ければよい。セル２５は、導電膜１７に直流電流（＋Ｅ）を印加すると、液晶の自発分極が電界の向きと一致して、液晶分子が傾斜角θの一定方向に揃う。また、電界の極性を反転させると、液晶の自発分極も反転し、液晶分子が傾斜角−θ方向に揃う。即ち、電界の極性を切り換えることで、液晶分子の傾斜角がスイッチングし、セル２５が明暗状態に動作する。
【００１８】
このとき、液晶分子の傾斜角は、導電膜１７の電圧により変化する。従って、導電膜１７の電圧制御により、液晶分子の傾斜角を変化させることで、透過率、即ち、明るさが変わる。ディザディスプレイ１では、階調処理部１１によって導電膜１７への印加電圧を制御することで、明るさの制御を可能としている。
【００１９】
このように構成されるディザディスプレイ１の駆動方法を説明する。
液晶表示装置７が起動されると、デジタルデータ出力装置３からデジタル画像データが画像処理装置５に出力される。画像処理装置５に入力された画像データ（輝度データ）は、データセレクタ９により所定階調のデータのみが選択されて、階調処理部１１に入力される。
【００２０】
階調処理部１１は、この入力データを階調変換テーブル１３を用いて変換処理する。以下、変換テーブル１３を用いての変換処理について説明する。図３に、階調変換テーブル１３の基になる変換特性の一例を示す。図３において、横軸は入力画面の階調、縦軸は、表示ドットの明るさに対応する印加エネルギーを示す。この例では、入力画像の階調が、１６レベルとなっている。
【００２１】
図３に示した階調変換特性は、入力画像の階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を示す特性曲線を少なくとも５種類以上（図３ではＡ乃至Ｐの１６ライン）に設定している。各種類は、それぞれ表示ドットの表示閾値（ラインの最下部）からの、透過率、即ち、明るさを指示している。
また、図３に示される階調変換特性において、中間調領域では、所定の階調値において、最大若しくは最小エネルギー以外のエネルギー値を有する特性曲線が少なくとも３種類以上設定されている。
【００２２】
更に、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数が全表示点の数の半分以上となるように設定してある。
【００２３】
図４は複数のエネルギー変換特性の中のどの変換曲線を選択するかを示すマトリクス（単位ブロック）である。マトリクス中の各要素は、それぞれ表示点に対応し、これらのマトリクスを縦横周期的に繰り返すことによって、画像全体の表示点に対して、階調−表示エネルギー変換曲線（特性曲線）が決定される。このマトリクスにおいて、「１」、「２」、「３」、…は、それぞれ図３の特性曲線「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、…に対応する表示点である。マトリクスにおいて、主走査方向、副走査方向の解像度は、２００ｄｐｉであり、これらの要素数サイズは、４×４となっている。
【００２４】
このように、多くの階調−表示エネルギー変換曲線（特性曲線）を設定し、中間調では、最大若しくは最小のエネルギーではない中間のエネルギー値の表示点が３種類以上となるように設定してあるため、ディザを用い、分割によって画素が粗くなった場合においても、明るさが連続的に変化し、粗さが目立たなくなる。即ち、ディザを行うことにより生じるデメリットを補償することができる。
【００２５】
この駆動方法は、一画素を複数の表示ドットに分割して、その表示ドットの明るさを変えることで階調制御を行い、更に、異なる明るさを表示ドットごとに重ねる処理を行うことから、静止画、動画ともに適用が可能となるとともに、上述の実施形態で用いた液晶表示装置７の他に、例えばＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）を表示手段として用いても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、この駆動方法は、上述の液晶、ＥＬ以外の表示手段として、静電気力により片持ち梁状のカンチレバーを可動させることで、カンチレバーに接続した表示部を画素領域に出し入れして表示を行うカンチレバー方式、偏向可能ミラーを有する能動半導体デバイスを用いたＤＭＤ方式、ＬＥＤ方式、ＣＲＴ方式、磁気表示方式など、透過光、発光、又は反射光を利用した表示方式の全般に適用可能なものである。特に好ましくは、高い解像度の表示が行える液晶、ＥＬ等が望ましいが、画面が拡大表示の場合や投射型の場合のように特に素子の解像度に左右されない用途もあるので、これらに限定されるものではない。
【００２７】
更に、この駆動方法により駆動されるディザディスプレイ１は、面露光光源として、プリンターのヘッドに用いても、上述同様に、ディザを行うことにより生じるデメリットを補償する効果を奏するものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像表示装置の駆動方法によれば、階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を示す階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定し、中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定したので、ディザを用い、分割によって画素が粗くなった場合においても、明るさを連続的に変化させることができ、滑らかな連続階調を得ることができ、更に、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定するので、粗さを目立たなくすることができる。この結果、低コストで連続性のある階調画像の表示が可能となる。
【００２９】
本発明に係る画像表示装置によれば、デジタルデータ出力装置からの画像データを夫々明るさの異なる複数の表示ドットに変換する画像処理装置と、画像処理装置からの変換データに基づき異なる明るさで階調表示を行う表示手段とを具備し、画像処理装置を、階調値と表示ドットの表示のためのエネルギーの関係を複数の特性曲線データとして格納する階調変換テーブルと、階調変換テーブルの特性曲線を少なくとも５種類に設定するとともに、中間調では、所定の階調値において、最大若しくは最小のエネルギーでないエネルギー値が少なくとも３種類となるように設定し、エネルギーが最大になる表示点が存在する最小の階調値において、エネルギーが最小である表示点の数を全表示点の数の半分以上に設定する階調処理部とで構成したので、ディザにより分割した微小画素の明るさを連続的に変化させることができ、滑らかな連続階調を表示手段に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動方法を実施するための画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した強誘電性液晶表示装置の断面図である。
【図３】階調変換テーブルの基になる変換特性を示す説明図である。
【図４】エネルギー変換特性の中の選択される変換曲線をマトリクスで示した説明図である。
【符号の説明】
１  ディザディスプレイ（画像表示装置）
３  デジタルデータ出力装置
５  画像処理装置
７  強誘電性液晶表示装置（表示手段）
１１  階調処理部
１３  階調変換テーブル
【図１】
0003797518.tif 000002
【図２】
0003797518.tif 000003
【図３】
0003797518.tif 000004
【図４】
0003797518.tif 000005