JPH04355791A - 階調表示方式と多階調表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、階調表示方式と多階
調表示装置に関し、４画素を１つの表示単位として取り
扱うディザ方式を用いたものに利用して有効な技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶の階調表示の手法として、４つの画
素を１つの表示単位として取り扱うディザ方式がある。 このようなディザ（ＤＩＺＡ）方式では、図３に示すよ
うに、２ビットのデータにより４つの画素を割り当て、
同図に示すような４通りの表示により等価的な階調表示
を行う。同図において、斜線を付した画素は非点灯を表
す。このようなディザ方式に関しては、例えば特開５８
−１２３５８７号公報がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のディザ方式では
、点灯される画素の数から明るさを変化させて４通りの
階調表示を行わせる。このため、実質的な表示単位が大
きくなり、かつ大きな表示単位に対して偏った箇所での
表示が行われるため、表示画面が粗くなってしまうとい
う欠点がある。この発明の目的は、簡単な構成により滑
らかな表示画面が得られる階調表示方式と多階調表示装
置を提供することにある。この発明の前記ならびにその
ほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付
図面から明らかになるであろう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、複数からなる画素を１つの
表示単位とし、中間階調表示において複数フレーム用い
て表示画素の組み合わせを異なるようする。

【０００５】

【作用】上記した手段によれば、複数フレームにおいて
１つの表示単位の組み合わせが異なることより、中間階
調表示では目の残像現象により１つの表示単位全体の明
るさが平均化されて認識されるから滑らかな表示画面を
得ることができる。

【０００６】

【実施例】図１には、この発明に係る多階調表示装置に
おける多階調表示動作を説明するための概念図が示され
ている。この実施例では、縦横に２個ずつ並んだ合計４
の画素により１つの表示単位を構成する。そして、第１
フレームと第２フレームとの２フレームを用いて１つの
画面を表示する。０から７の合計８通りの階調を実現す
るために以下のような画素の点灯／非点灯の書き込みが
行われる。同図において、斜線を付した画素は非点灯を
表し、斜線を付さない画素は点灯を表す。

【０００７】０階調は黒表示であり、第１及び第２フレ
ームともいずれの画素も点灯させない。１階調では、第
１フレームにおいて左下の画素を点灯させ、第２フレー
ムではいずれの画素も点灯させない。これにより、左下
の画素が点灯／非点灯される結果、１つの画素による点
灯を１の明るさとすると、目の残像現象により平均化さ
れて０．５のような明るさとなる。２階調では、第１フ
レームにおいて左上の１つの画素を点灯させ、第２フレ
ームでは逆に右下の１つの画素を点灯させる。これによ
り、左上と右下の２つの画素が２フレームにわたって交
互に点灯されるため、目の残像現象により平均化されて
合わせて１．０のような明るさとなる。

【０００８】３階調では、第１フレームにおいて左上の
１つの画素を点灯させ、第２フレームでは上記左上の１
つの画素と右下の１つの画素を点灯させる。これにより
、左上の画素は２フレームにわたって点灯されるから明
るさが１．０となり、右下の画素が２フレームにわたっ
て点灯と非点灯にされて０．５のような明るさになるか
ら全体で１．５のような明るさとなる。４階調では、第
１フレームにおいて４つの画素全てを点灯させ、第２フ
レームでは上記左上の１つの画素を点灯させる。これに
より、左上の画素は２フレームにわたって点灯されるか
ら明るさが１．０となり、残り３つの画素は２フレーム
わたって交互に点灯させられるから、３つ合計で１．５
のような明るさになる。この結果、４つの画素全体では
２．５のような明るさとなる。

【０００９】５階調では、第１フレームにおいて４つの
画素全てを点灯させ、第２フレームでは上記左上と右下
との２つの画素を点灯させる。これにより、左上と右下
の２つの画素は２フレームにわたって点灯されるから明
るさが２．０となり、残り２つの画素は２フレームわた
って交互に点灯させられるから、２つ合計で１．０のよ
うな明るさになる。この結果、４つの画素全体では３．
０のような明るさとなる。６階調では、第１フレームに
おいて４つの画素全てを点灯させ、第２フレームでは上
記左上を除いた３つの画素を点灯させる。これにより、
左上を除く３つの画素は２フレームにわたって点灯され
るから明るさが３．０となり、残り１つの画素は２フレ
ームわたって交互に点灯させられるから０．５のような
明るさになる。この結果、４つの画素全体では３．５の
ような明るさとなる。７階調では、４つの画素を第１フ
レームと第２フレームにわたって点灯させる。これによ
り、全体で４．０のような明るさとなる。

【００１０】上記のような表示方式では、２フレームに
わたって点灯／非点灯の画素の組み合わせを変えること
により、０〜７の８階調の表示を行うことができるとと
もに、最も階調が低い１階調を除き、２階調と３階調で
は２つの画素、４階調以上では４つの画素を用いて目の
残像現象による平均化させるものであるため、表示単位
の大きさが大きくできる。この結果、多階調を実現しつ
つ、表示画面を滑らかにすることができる。

【００１１】図２には、この発明に係る他の階調表示動
作を説明するための概念図が示されている。同図では、
図１とは異なり、図面の上から下に向かってフレームが
変化させられ、５階調の表示における中間の３階調表示
例が示されている。５階調表示のうちの黒表示は４つの
画素を全て非点灯させ、白表示は４つの画素を全て点灯
させるものであり、同図では省略されている。

【００１２】階調（１）では、各フレーム１Ｆ〜４Ｆで
点灯する画素を１個ずつとし、その点灯画素をローテー
ションさせる。すなわち、フレーム１Ｆでは右上、フレ
ーム２Ｆでは右下、フレーム３Ｆでは左下、フレーム４
Ｆでは左上のように時計廻りに点灯画素を回転させる。 この構成では、各点灯画素のデューティは、１／４とな
り、４個の画素全部で明るさ１を表現できる。

【００１３】階調（２）では、各フレーム１Ｆ〜４Ｆで
点灯する画素を対角線上の２個ずつとし、その点灯画素
をローテーションさせる。すなわち、フレーム１Ｆでは
左上と右下、フレーム２Ｆでは右上と左下、フレーム３
Ｆではフレーム１Ｆと同様に左上と右下、フレーム４Ｆ
ではフレーム２Ｆと同様に右上と左下のように時計廻り
に点灯画素を回転させる。この構成では、各点灯画素の
デューティは、２／４となり、４個の画素全部で明るさ
２を表現できる。

【００１４】階調（３）では、各フレーム１Ｆ〜４Ｆで
は、非点灯させる画素を１個ずつとして残り３個を点灯
させ、その点灯画素をローテーションさせる。すなわち
、フレーム１Ｆでは右上、フレーム２Ｆでは右下、フレ
ーム３Ｆでは左下、フレーム４Ｆでは左上のように時計
廻りに非点灯画素を回転させる。この構成では、各点灯
画素は、４フレームに１回だけ非点灯になるからは、そ
のデューティが３／４となり、４個の画素全部で明るさ
３を表現できる。

【００１５】上記のような表示方式では、４フレームに
わたって点灯／非点灯の画素の組み合わせを変えること
により、０〜４の５階調の表示を行うことができるとと
もに、全ての階調を４つの画素を用いて目の残像現象に
よる平均化させるものであるため表示単位の大きさが大
きくできる。この結果、多階調を実現しつつ、表示画面
を滑らかにすることができる。

【００１６】液晶の応答速度が比較的遅いこと、及び上
記のように４フレームに分けて１つの画面を表示させよ
うとするとフレーム周波数を比較的高くする必要がある
。この結果、各フレームでの書き換えに対する応答速度
が遅いこと等、あるいは液晶の印加電圧実効値と輝度が
リニアな関係にないこと等の原因によって、上記画素の
ダイナミック表示に伴うデューティから求められる明る
さより暗くなる傾向にある。

【００１７】この実施例では、上記液晶の明るさを計算
上の明るさ（１），（２），（３）にそれぞれ係数ｋ，
ｌ及びｍを乗じた明るさとすると（ｋ，ｌ，ｍ＜１）、
実際にこの階調を選択する場合には、例えば階調（１）
は００１、階調（２）は１０１、階調（３）は１０１の
ように３ビットで表現する方がリニアな階調表現ができ
る。

【００１８】前記図１において、８階調全てを使用せず
、その中から実効的な明るさがリニアな関係にある複数
個を選んで階調表示を行うようにするものであってもよ
い。例えば、上記０〜７の８階調中から、階調７、階調
６、階調４、階調３と階調０とにより５階調を実現する
ものであってもよい。この場合には、前記のような表示
デューティでは、階調７が４．０、階調６が３．５、階
調４が２．５、階調３が１．５、階調０が０であるが、
全点灯と全非点灯を除いた中間階調では上記のような輝
度の低下により、階調６が３．０、階調４が２．０、階
調３が１．０に近ずくので全体として階調の直線性を改
善できる。

【００１９】前記図２の実施例において、各階調での実
効的な明るさの低下を見込んで、例えは第４フレームだ
けに１個余分に点灯画素を増加させるようにしてもよい
。このような実効的な階調低下を見込んだ点灯画素を増
加させるフレームは、１ないし２フレームにわたって行
うようにしてもよい。

【００２０】図４には、この発明が適用される液晶表示
装置の要部一実施例のブロック図が示されている。同図
において、液晶表示パネルＬＣＤは、特に制限されない
が、横方向に延長される複数の走査線電極Ｇ１ないしＧ
４８０と、縦方向に延長される複数の信号線電極Ｄ１な
いしＤｎを持つ。上記走査線電極と信号線電極の各交差
点にはそれぞれ１つの画素ＰＸが配置される。上記マト
リックス配置される複数の画素ＰＸは、カラー表示の場
合にはそれぞれに三原色のカラーフィルタが配置される
。

【００２１】上記走査線電極Ｇ１ないしＧ４８０のうち
、奇数番目の走査線電極Ｇ１，Ｇ３・・・・Ｇ４７９は
、第１（左）の走査線駆動回路ＧＤＬにより順次選択状
態にされる。また、残りの偶数番目の走査線電極Ｇ２，
Ｇ４・・・・Ｇ４８０は、第２（右）の走査線駆動回路
ＧＤＲにより順次選択状態にされる。これらの走査線駆
動回路ＧＤＬ，ＧＤＲは、選択信号Ｓ１及びＳ２により
その動作が制御され、特に制限されないが、図示しない
水平同期信号によってシフト動作を行うシフトレジスタ
及び駆動回路から構成される。なお、同図において、液
晶表示パネルＬＣＤの左右に、１つの走査線駆動回路Ｇ
ＤＬ及びＧＤＲを配置しているが、独立した２つの走査
線駆動回路が在るというように限定されるものではない
。すなわち、上記走査線駆動回路ＧＤＬとＧＤＲは、１
つの半導体集積回路装置により構成されるものであって
もよい。あるいは、液晶表示パネルの走査線電極を複数
に分割して、各分割された走査線電極に対応して上記回
路ＧＤＬ及びＧＤＲを持つ複数の半導体集積回路装置を
用いるものであってもよい。

【００２２】上記信号線電極Ｄ１ないしＤｎには、信号
線駆動回路ＤＤにより、画像信号が供給される。この信
号線駆動回路ＤＤは、後述するようにシリアルに供給さ
れる表示データＶＤをパラレルに変換して保持するする
機能と、その表示データに対応した階調に合わせて組み
合わされた点灯／非点灯を決定するデコード機能とを持
つシリアル／パラレル変換回路Ｓ／Ｐ及び駆動回路を持
つ。上記シリアル／パラレル変換動作によって、１水平
ライン分の階調表示に対応した駆動電圧が、上記各信号
線電極Ｄ１ないしＤｎに対してパラレルに出力される。 なお、液晶の交流駆動のために、特に制限されないが、
上記信号線駆動回路ＤＤは、上記画像信号の極性を反転
させる機能を持つ。また、これに代えて、上記信号駆動
回路ＤＤに入力する信号を反転させるものであってもよ
い。

【００２３】タイミング制御回路ＴＧは、同期信号ＳＹ
ＮＣを受けて、後述するような上記シリアル／パラレル
変換のための各種制御信号及びタイミング信号（これら
の総称して信号ＣＬとして示している）並びに上記走査
線駆動回路ＧＤＬ，ＧＤＲを動作状態にする選択信号Ｓ
１，Ｓ２及び図示しないがそのシフト動作に必要なタイ
ミング信号を発生させる。

【００２４】この実施例の液晶表示装置では、上記のよ
うなディザ方式により４つの画素を用いて１つの表示単
位とするものである。それ故、隣接する一対の走査線電
極Ｇ１とＧ２が実質的な１水平ラインに相当し、ある水
平走査期間では奇数走査線電極Ｇ１が選択されて、上側
の画素２つに対応する信号線電極から階調表示データに
対応した点灯／非点灯の電圧が供給され、続いての水平
走査期間では偶数走査線電極Ｇ２が選択されて、下側の
画素２つに対応する信号線電極から階調表示データに対
応した点灯／非点灯の電圧が供給される。このことは、
以下の走査線電極Ｇ３〜Ｇ４８０においても同様である
。

【００２５】上記のように個々の画素に独立して走査線
電極を持つ液晶表示パネルを用いる場合には、上記のよ
うなディザ方式による階調表示の他、各画素を表示単位
として文字や図形等を表示させる２値表示を行わせるこ
とができる。この場合には、上記信号線駆動回路ＤＤに
設けられる階調表示たのめのデコード機能が無効にされ
て、入力データに対応した駆動電圧が信号線電極に伝え
られるようにすればよい。この他、ディザ方式に合わせ
て表示パネルを構成するものであってもよい。すなわち
、１つの走査線電極に対応して上下４個の画素を選択す
るようにＴＦＴを設け、各ＴＦＴにより４つの信号線電
極から対応する画素に表示データを供給する構成として
もよい。この構成では、２ライン分の書き込みを１水平
走査期間に１回で行うことができる。

【００２６】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 （１）　　複数からなる画素を１つの表示単位とし、中
間階調表示において複数フレーム用いて表示画素の組み
合わせを異なるようすることにより、中間階調表示では
目の残像現象により１つの表示単位全体の明るさが平均
化されて認識されるから滑らかな表示画面を得ることが
できるという効果が得られる。 （２）　　中間階調表示を行う画素の組み合わせは、全
ての組み合わせの中からダイナミック表示に伴う実効的
な明るさの低下を見込んで、直線性のよい組み合わせの
ものを選んで使用することにより、良好な階調表示が可
能になるという効果が得られる。

【００２７】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、１つ
の表示単位を構成する画素の数は、４個の他に３個ある
いは２等であってもよい。３個のような奇数の場合、２
つの表示単位の組み合わせて１つのパターンを形成し、
その繰り返しにより表示画面を構成すればよい。液晶表
示装置は、前記のようなＴＦＴトランジスタを用いたア
クティブマトリックス方式の他、単純マトリックス方式
のものであってもよい。また、表示装置は、上記のよう
な液晶の他、少なくとも点灯／非点灯の２値表示が可能
なものであれば何であってもよく、プラズマディスプレ
イや発光ダイオード等を利用してパネルを構成するもの
であってもよい。この発明は、階調表示装置及びディザ
方式の階調表示に広く利用できる。

【００２８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、複数からなる画素を１つの
表示単位とし、中間階調表示において複数フレーム用い
て表示画素の組み合わせを異なるようすることにより、
中間階調表示において目の残像現象により１つの表示単
位全体の明るさが平均化されて認識されるから滑らかな
表示画面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る多階調表示装置における多階調
表示動作の一実施例を説明するための概念図である。

【図２】この発明に係る多階調表示装置における多階調
表示動作の他の一実施例を説明するための概念図である
。

【図３】従来の階調表示動作の他の一例を説明するため
の概念図である。

【図４】この発明に係る多階調表示装置の一実施例を示
す概略ブロック図である。

【符号の説明】

ＬＣＤ…液晶表示パネル、ＰＸ…画素、ＧＤＬ，ＧＤＲ
…走査線駆動回路、ＤＤ（Ｓ／Ｐ）…信号線駆動回路、
ＴＧ…タイミング制御回路、Ｇ１〜Ｇ４８０…走査線電
極、Ｄ１〜Ｄｎ…信号線電極。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数からなる画素を１つの表示単位と
   し、中間階調表示において複数フレーム用いて表示画素
   の組み合わせを異なるようすることを特徴とする階調表
   示方式。
2. 【請求項２】　　複数からなる画素を１つの表示単位と
   し、中間階調表示において複数フレーム用いて表示画素
   の組み合わせを異なるようすることを特徴とする多階調
   表示装置。
3. 【請求項３】　　上記表示単位は、縦横に２個ずつ並ん
   だ合計４の画素からなり、各画素はアクティブマトリッ
   クス構成の液晶であることを特徴とする請求項２の多階
   調表示装置。
4. 【請求項４】　　上記４つの画素の中から各フレームに
   おける点灯／非点灯の画素は、その全の組み合わせの中
   からそれより少ない数の組み合わせであって、実効的な
   明るさが直線的な関係にあるものを選ぶようにすること
   を特徴とする請求項２又は請求項３の多階調表示装置。