JP5612490B2 - 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。

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

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においても、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。

例えば、誤差拡散法において代表的なFloyd-Steinberg法では、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、直後の画素と１ライン下の３画素に誤差を拡散する。従って、例えば或る１つの画素に対応する多値画像データの値が変化した場合であっても、誤差拡散の影響によって、図２３に示すように階調変化が広範な範囲で生じ得る。このため、誤差拡散法を用いて動画の階調処理を行うと画面がざわつき目障りになることがある。

従って、本発明の目的は、動画の階調処理の際の画面のざわつき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、
誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部、
を備えており、
階調変換部は、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行うことによって、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、
誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部、
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、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行うことによって、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、
誤差拡散法を用いた階調変換処理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、
画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行うことによって、表示部に表示される画像の階調変換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、
誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部を備えており、
階調変換部は、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行うことによって、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、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行う。したがって、原画像の一部が変化したときに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といったことがない。これにより、動画の階調処理を行うときの画面がざわつきを軽減することができる。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、動画の階調処理を行うときの画面がざわつきを軽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、表示領域における画素の配列を説明するための模式的な平面図である。 図３は、表示領域と、階調変換部を構成する誤差拡散処理部が階調処理を行う区画との関係を説明するための模式的な平面図である。 図４は、階調変換部を構成する誤差拡散処理部による階調処理を説明するための模式的な平面図である。 図５は、階調変換部を構成する誤差拡散処理部による階調処理の動作を説明するためのフローチャートである。 図６の（Ａ）は、誤差拡散を行う画素とその重み係数を説明するための模式的な平面図である。図６の（Ｂ）は、Floyd Steinberg型の場合の重み係数の値を示す図である。図６の（Ｃ）は、Sierra Filter lite型の場合の重み係数の値を示す図である。図６の（Ｄ）は、区画を越えた誤差拡散を行わないことを説明するための模式的な平面図である。 図７は、或る１つの画素に対応する多値画像データの値が変化したときに、誤差拡散の影響が１つの区画内に収まることを説明するための模式的な平面図である。 図８の（Ａ）乃至（Ｃ）は、誤差拡散の他の重み係数例を示す図である。 図９は、表示部をカラー表示とした場合の画像表示装置の概念図である。 図１０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１１は、表示領域と、第１処理部、第２処理部、第３処理部および第４処理部のそれぞれが階調処理を行う区画との関係を説明するための模式的な平面図である。 図１２は、表示領域の左上端における、第１処理部の第（１，１）番目の区画２２１Ａ（１，１）と、第２処理部の第（１，１）番目の区画２２２Ａ（１，１）と、第３処理部の第（１，１）番目の区画２２３Ａ（１，１）と、第４処理部の第（１，１）番目の区画２２４Ａ（１，１）との関係を説明するための模式的な平面図である。 図１３は、表示領域と、第１処理部の区画との関係を説明するための模式的な平面図である。 図１４は、第１処理部による階調処理を説明するための模式的な平面図である。 図１５は、第１処理部、第２処理部、第３処理部および第４処理部における階調処理の動作を説明するためのフローチャートである。 図１６は、区画の境界近傍の画素を含まない領域を説明するための模式的な平面図である。 図１７は、第１処理部による階調処理が行われたときに、階調処理された出力データの値がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。 図１８は、第２処理部による階調処理が行われたときに、階調処理された出力データの値がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。 図１９は、第３処理部による階調処理が行われたときに、階調処理された出力データの値がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。 図２０は、第４処理部による階調処理が行われたときに、階調処理された出力データの値がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。 図２１は、第２の実施形態において１つの画素の輝度が変化したときに、誤差拡散の影響によって階調変化が生じ得る範囲を説明するための模式的な平面図である。 図２２は、出力データの値がセレクタによって選択される領域の形状を変えた場合の変形例を説明するための模式的な平面図である。 図２３は、或る１つの画素に対応する多値画像データの値が変化したときに、誤差拡散の影響によって階調変化が広範な範囲で生じ得ることを説明するための模式的な平面図である。

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（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。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。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。

誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部、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処理であってもよい。

上述したように、本発明に係る画像表示装置にあっては、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行う。従って、例えば或る１つの画素に対応する多値画像データの値が変化したときに、誤差拡散の影響は１つの区画内に収まる。これによって、動画のざわつきを軽減することができる。

この場合において、階調変換部は、画素が配列された領域を複数種の仮想的な区画で区切り、区画内の領域であって境界近傍の画素を含まない領域における階調変換処理の結果を選択して表示部に表示される画像の階調変換を行う構成とすることができる。この場合において、境界近傍の画素を含まない領域の形状は、平面充填可能な形状である構成とすることができる。

境界近傍の画素を含まない領域の形状は、頂点が一致した状態で平面充填可能な形状であってもよいし、頂点をずらした状態で平面充填可能な形状であってもよい。境界近傍の画素を含まない領域の形状は、例えば、正三角形、正方形、正六角形といった正平面充填型の形状であってもよいし、あるいは又、これらに凹凸をつけた形状であってもよい。また、任意の三角形や四角形も平面充填可能な形状として挙げることができる。

制御の容易性といった観点からは、境界近傍の画素を含まない領域の形状は１種類の形状とすることが好ましい。尚、場合によっては、複数の種類の形状を含む構成とすることもできる。例えば、同一の三角形によって或る矩形領域を充填し、該或る矩形領域に隣接する矩形領域を同一の四角形によって充填するといった構成とすることもできる。

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おいて、区画の形状は特に限定するものではない。制御の容易性といった観点からは、区画の形状は矩形とすることが好ましい。

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、階調変換部が副画素の種類毎に階調変換処理を行うといった構成とすればよい。

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。

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、誤差拡散法を用いた階調変換処理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、画素が配列された領域を仮想的な区画で区切り、区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して行うことによって、表示部に表示される画像の階調変換を行わせる。

例えば、半導体メモリ・磁気ディスク・光ディスク等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。

［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。

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、誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部（階調変換装置）１２０を備えている。

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、誤差拡散法により階調処理を行う誤差拡散処理部１２１を含んでいる。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。誤差拡散処理部１２１によって階調変換が行われ、出力データＶＤが出力される。

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、画素１１２が配列された領域を仮想的な区画１２１Ａで区切り、区画１２１Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画１２１Ａ内に限定して行うことによって、表示部１１０に表示される画像の階調変換を行う。尚、区画１２１Ａについては、後ほど図３を参照して詳しく説明する。

第ｘ列（但し、ｘ＝１，２・・・，Ｘ）、第ｙ行目（但し、ｙ＝１，２・・・，Ｙ）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２は、表示領域における画素の配列を説明するための模式的な平面図である。図３は、表示領域と、誤差拡散処理部が階調処理を行う区画との関係を説明するための模式的な平面図である。尚、図示の都合上、図３においては画素１１２の表示を省略した。また、図３と後述する図４においては、区画１２１Ａの境界が他の線と重ならないように便宜的にずらして示した。

上述したように、階調変換部１２０は、画素１１２が配列された領域を図３に示す仮想的な区画１２１Ａで区切り、区画１２１Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画１２１Ａ内に限定して行うことによって、表示部１１０に表示される画像の階調変換を行う。

第１の実施形態にあっては区画１２１Ａは矩形であり、図４に示すように１つの区画１２１Ａには行方向と列方向のそれぞれに１２個、合計１２×１２個の画素１１２が対応する。図３に示すように行方向にＰ個、列方向にＱ個、合計Ｐ×Ｑ個の区画１２１Ａが配列されており、画素１１２の剰余がないとすれば、Ｐ＝Ｘ／１２、Ｑ＝Ｙ／１２である。尚、１つの区画１２１Ａに対応する画素１１２の数は上述した値に限定するものではなく、画像表示装置の設計に応じて適宜好ましい値に設定すればよい。尚、図３においては、６×４個の区画１２１Ａを示したが、これは例示に過ぎない。

第ｐ列（但し、ｐ＝１，２・・・，Ｐ）、第ｑ行目（但し、ｑ＝１，２・・・，Ｑ）に位置する区画１２１Ａを、第（ｐ，ｑ）番目の区画１２１Ａ、あるいは区画１２１Ａ（ｐ，ｑ）と表す。

階調変換部１２０には、各表示フレーム毎に、入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）が順次供給される。具体的には、先ず、入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，１）が供給され、次いで、入力データｖＤ（１，２）乃至ｖＤ（Ｘ，２）、入力データｖＤ（１，３）乃至ｖＤ（Ｘ，３）、・・・，入力データｖＤ（１，Ｙ）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）が供給される。

階調変換部１２０は、供給される入力データｖＤについて順次階調変換処理を行い、出力データＶＤを出力する。以下、階調変換処理について説明する。

図４は、階調変換部による階調処理を説明するための模式的な平面図である。図５は、階調変換部における階調処理の動作を説明するためのフローチャートである。

上述したように、階調変換部１２０には、各表示フレーム毎に、入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）が順次供給される。従って、図４に示すように、階調変換は先ず区画１２１Ａ（１，１）の右上端に位置する画素１１２（１，１）に対応する入力データｖＤについて行われ、その後、順次左側に位置する画素１１２に対応する入力データｖＤについて階調変換が行われる。そして、画素１１２（１，Ｘ）（図４には図示せず）に対応する入力データｖＤについての階調変換が終了すると、一行下の画素１１２（１，２）乃至１１２（Ｘ，２）に対応する入力データｖＤについて、順次階調変換処理が行われる。

図４および図５を参照して、階調変換処理の動作について説明する。尚、２５６階調を４階調に変換するとして動作を説明するが、これに限るものではない。

処理の前提として、先ず、図示せぬバッファ等から成る、各画素１１２に対応する誤差量を格納する誤差量格納部Ｅｒｒ（１，１）〜Ｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）について、初期化を行う（ステップＳ１００）。具体的には、誤差量格納部Ｅｒｒ（１，１）〜Ｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）の値を「０」に設定する。

各フレームにおいては、先ず、入力データｖＤ（１，１）の階調処理が行われる。従って、ｘ＝１、ｙ＝１である場合において入力データｖＤ（ｘ，ｙ）についての判断が行われる。

具体的には、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値に誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ，ｙ）の値を加えた値が４２未満である場合には、出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を０とする（ステップＳ１０１）。また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値に誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ，ｙ）の値を加えた値が４２以上１２８未満である場合には、出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を８５とする（ステップＳ１０２）。また、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）の値に誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ，ｙ）の値を加えた値が１２８以上２１２未満である場合には出力データＶＤの値を１７０とし、そうでなければ出力データＶＤの値を２５５とする（ステップＳ１０３）。

次いで、誤差拡散処理について説明する。

出力データＶＤ（ｘ，ｙ）の値を決定した後、誤差ＥＲ＝ｖＤ（ｘ，ｙ）＋Ｅｒｒ（ｘ，ｙ）−ＶＤ（ｘ，ｙ）を計算し（ステップＳ１０４）、次いで、区画内限定の誤差拡散処理を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、画素１１２（ｘ，ｙ）の近傍の所定の画素に拡散すべき誤差量を計算し、その値に基づいて、画素１１２（ｘ，ｙ）の近傍の所定の画素に対応する誤差量格納部Ｅｒｒの値を更新する。ステップＳ１０５の詳細については、後述する図６を参照して後で詳しく説明する。

ステップＳ１０５の後、（ｘ＋１）≦Ｘであれば、ｘの値を１増やしてステップＳ１０１以降の動作を繰り返す。尚、図４における「ｘ＋＝１」の『＋＝』は代入演算子であり、「ｘ＋＝１」は「ｘ←ｘ＋１」といった意である。

一方、（ｘ＋１）≦Ｘが成立しない場合には、（ｙ＋１）≦Ｙであればｘ＝１と設定し且つｙの値を１増やしてステップＳ１０１以降の動作を繰り返す。尚、図４における「ｙ＋＝１」の『＋＝』は上述した代入演算子である。

以上の動作により１フレームの画像の階調変換処理が終了する。動画処理においては、以上の処理がフレーム毎に繰り返される。

次いで、上述した区画内限定の誤差拡散処理の動作について説明する。

図６の（Ａ）は、誤差拡散を行う画素とその重み係数を説明するための模式的な平面図である。図６の（Ｂ）及び（Ｃ）は重み係数の例であり、図６の（Ｂ）は、Floyd Steinberg型の場合の重み係数の値を示し、図６の（Ｃ）は、Sierra Filter lite型の場合の重み係数の値を示す。図６の（Ｄ）は、区画を越えた誤差拡散を行わないことを説明するための模式的な平面図である。

図６の（Ａ）に示すように、第１の実施形態においては、図５のステップＳ１０４で算出した誤差ＥＲを、原則として、直後（実施形態においては右側）の画素と１ライン下の３画素に拡散する。

具体的には、処理対象となる画素１１２（ｘ，ｙ）の直後（右側）の画素１１２（ｘ＋１，ｙ）に対応する誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ＋１，ｙ）には、誤差ＥＲに重み係数「ｄ」を掛けた値が加算される。具体的には、「Ｅｒｒ（ｘ＋１，ｙ）＋＝ｄ・ＥＲ」といった処理が行われる。『＋＝』は上述した代入演算子であるので説明を省略する。尚、ｘ＝Ｘといった場合には右側の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。

同様に、右下の画素１１２（ｘ＋１，ｙ＋１）に対応する誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ＋１，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ａ」を掛けた値が加算される。具体的には、「Ｅｒｒ（ｘ＋１，ｙ＋１）＋＝ａ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｘ＝Ｘ若しくはｙ＝Ｙといった場合には右下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。

同様に、直下の画素１１２（ｘ，ｙ＋１）に対応する誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ｂ」を掛けた値が加算される。具体的には、「Ｅｒｒ（ｘ，ｙ＋１）＋＝ｂ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｙ＝Ｙといった場合には直下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。

同様に、左下の画素１１２（ｘ−１，ｙ＋１）に対応する誤差量格納部Ｅｒｒ（ｘ−１，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ｃ」を掛けた値が加算される。具体的には、「Ｅｒｒ（ｘ−１，ｙ＋１）＋＝ｃ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｘ＝１若しくはｙ＝Ｙといった場合には左下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。

重み係数「ａ，ｂ，ｃ，ｄ」の値は、画像表示装置の設計に応じて適宜選択すればよい。例えば、図６の（Ｂ）のように設定されていてもよいし、図６の（Ｃ）のように設定されていてもよい。

但し、誤差を拡散する対象となる画素１１２が他の区画に属する場合には誤差量の加算は行わない。図６の（Ｄ）を参照して具体的に説明する。例えば、符号ＰＳ１，ＰＳ２といった場所に位置する画素１１２についての誤差を拡散する場合は原則どおりの誤差拡散を行う。しかしながら、符号ＰＳ３，ＰＳ４といった画素１１２についての誤差を拡散する場合には、左下の画素１１２は他の区画に属するので誤差量の加算を行わない。符号ＰＳ５，ＰＳ６といった場所に位置する画素１１２の誤差を拡散する場合には、１ライン下の３画素は他の区画に属するので誤差量の加算を行わない。符号ＰＳ７といった場所に位置する画素１１２については、誤差を拡散する対象となる４つの画素全てが他の区画に属するので、４つの画素全てについて誤差量の加算を行わない。符号ＰＳ８，ＰＳ９といった場所に位置する画素１１２の誤差を拡散する場合には、直後（右側）の画素および右下の画素は他の区画に属するので誤差量の加算を行わない。誤差拡散処理部１２１において適宜条件判断を行うことにより上述した処理を行うことができる。

図７は、或る１つの画素に対応する多値画像データの値が変化したときに、誤差拡散の影響が１つの区画内に収まることを説明するための模式的な平面図である。尚、図示の都合上、図７においては一部を除いて画素の表示を省略した。

第１の実施形態にあっては、図７に示すように、第ｘ列、第ｙ行目の画素１１２に対応する多値画像データの値が変化したとき、誤差拡散の影響は、画素１１２が属する区画１２１Ａ内に収まる。したがって、原画像の一部が変化したときに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といったことがない。これにより、動画の階調処理を行うときの画面がざわつきを軽減することができる。

上述の例では、直後の画素１１２と１ライン下の３画素の計４画素に誤差を拡散するとして説明したが、誤差を拡散する対象となる画素はこれに限るものではない。例えば、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、直後の２画素と１ライン下の５画素と２ライン下の５画素といった計１２画素に誤差を拡散するといった構成であってもよい。あるいは又、図８の（Ｃ）に示すように直後の２画素と１ライン下の５画素の計７画素に誤差を拡散するといった構成であってもよい。尚、図８の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す重み係数の値は例示であり、画像表示装置の設計に応じて適宜重み係数を設定することができる。

また、以上の説明においては表示部１１０はモノクロ表示としたが、カラー表示とすることもできる。この場合には、副画素の種類毎に、上述した階調変換処理を行えばよい。

図９は、表示部をカラー表示とした場合の画像表示装置の概念図である。

この画像表示装置１’は、第１階調変換部１２０Ａ、第２階調変換部１２０Ｂおよび第３階調変換部１２０Ｃを備えている。これらは、図１に示す階調変換部１２０と同様の構成である。表示部１１０’を構成する画素１１２’は、赤色発光副画素１１２Ｒ、緑色発光副画素１１２Ｇ、青色発光副画素１１２Ｂの組から構成されている。表示領域１１１’には、画素１１２’が２次元マトリクス状に配列されている。第１階調変換部１２０Ａは赤色表示用入力データｖＤＲ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。第２階調変換部１２０Ｂは緑色表示用入力データｖＤＧ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。第３階調変換部１２０Ｃは青色表示用入力データｖＤＢ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。そして、階調変換された出力データＶＤＲ（ｘ，ｙ），ＶＤＧ（ｘ，ｙ），ＶＤＢ（ｘ，ｙ）に基づいて表示部１１０’に階調変換された画像が表示される。

［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１の実施形態にあっては、誤差の拡散が区画内に限定されるため、境界付近において階調ムラが視認されるといった場合がある。そこで、第２の実施形態にあっては、階調変換部は、画素が配列された領域を複数種の仮想的な区画で区切り、区画内の領域であって境界近傍の画素を含まない領域における階調変換処理の結果を選択して表示部に表示される画像の階調変換を行う。以上の点が、第１実施形態と主に相違する。第２の実施形態によれば、境界付近における階調ムラを軽減することができる。

図１０は、第２の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。

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１１２によって画像を表示する表示部１１０、及び、誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部（階調変換装置）２２０を備えている。

表示部１１０は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるので説明を省略する。

階調変換部２２０は、誤差拡散法により階調処理を行う誤差拡散処理部２２１，２２２，２２３，２２４と、誤差拡散処理部２２１，２２２，２２３，２２４からの階調変換処理の結果を選択するセレクタ２２５を含んでいる。

以下、説明の便宜のため、誤差拡散処理部２２１を第１処理部２２１と、誤差拡散処理部２２２を第２処理部２２２と、誤差拡散処理部２２３を第３処理部２２３と、誤差拡散処理部２２４を第４処理部２２４と呼ぶ。

第２の実施形態の概要について説明する。第１処理部２２１、第２処理部２２２、第３処理部２２３、第４処理部２２４のそれぞれに、各画素１１２に対応した入力データｖＤが入力される。

階調変換部２２０を構成する第１処理部２２１は、画素１１２が配列された領域を後述する図１７に示す仮想的な区画２２１Ａで区切り、区画２２１Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画２２１Ａ内に限定して行う。また、第２処理部２２２は、画素１１２が配列された領域を後述する図１８に示す仮想的な区画２２２Ａで区切り、区画２２２Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画２２２Ａ内に限定して行う。

第３処理部２２３は、画素１１２が配列された領域を後述する図１９に示す仮想的な区画２２３Ａで区切り、区画２２３Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画２２３Ａ内に限定して行う。また、第４処理部２２４は、画素１１２が配列された領域を後述する図２０に示す仮想的な区画２２４Ａで区切り、区画２２４Ａ内の画素１１２について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画２２４Ａ内に限定して行う。

そして、セレクタ２２５は、第１処理部２２１乃至第４処理部２２４の階調変換処理の結果のうち、所定の階調変換処理の結果を選択し、出力データＶＤとして表示部１１０に供給する。

以下、第２の実施形態の画像表示装置２について詳しく説明する。

図１１は、表示領域と、第１処理部、第２処理部、第３処理部および第４処理部のそれぞれが階調処理を行う区画との関係を説明するための模式的な平面図である。図１２は、表示領域の左上端における、第１処理部の第（１，１）番目の区画２２１Ａ（１，１）と、第２処理部の第（１，１）番目の区画２２２Ａ（１，１）と、第３処理部の第（１，１）番目の区画２２３Ａ（１，１）と、第４処理部の第（１，１）番目の区画２２４Ａ（１，１）との関係を説明するための模式的な平面図である。図示の都合上、図１１においては画素１１２の図示を省略した。また、図１１と図１２においては、区画の境界が他の線と重ならないように便宜的にずらして示した。

図１１や図１２においては、第１処理部２２１の区画２２１Ａの境界を長い破線で示し、第２処理部２２２の区画２２２Ａの境界を短い破線で示し、第３処理部２２３の区画２２３Ａの境界を一点鎖線で示し、第４処理部の区画２２４Ａの境界を点線で示した。

第１の実施形態の区画１２１Ａと同様に、第２の実施形態においても区画２２１Ａ，２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａは矩形である。第１の実施形態において区画１２１Ａについて説明したのと同様に、１つの区画には行方向と列方向のそれぞれに１２個、合計１２×１２個の画素１１２が対応する。

但し、第１の実施形態で説明した区画１２１Ａとは異なり、図１２に示すように、区画２２１Ａ，２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａは表示領域１１１に対してそれぞれ所定量シフトするように設定されている。区間の横方向と縦方向の幅をそれぞれ符号ＮＨと符号ＮＶで表せば、区画２２１Ａ（１，１）は、上方向に（１／４）・ＮＶ、左方向に（１／４）・ＮＨといったシフトをしている。また、区画２２２Ａ（１，１）は、上方向に（１／４）・ＮＶ、左方向に（３／４）・ＮＨといったシフトをしている。区画２２３Ａ（１，１）は、上方向に（３／４）・ＮＶ、左方向に（１／４）・ＮＨといったシフトをしている。また、区画２２４Ａ（１，１）は、上方向に（３／４）・ＮＶ、左方向に（３／４）・ＮＨといったシフトをしている。

図１３は、表示領域と、第１処理部の区画との関係を説明するための模式的な平面図である。

上述したように、区画２２１Ａ，２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａは表示領域１１１に対してそれぞれ所定量シフトするように設定されている。従って、表示領域１１１を完全にカバーするように、これらの区画の行数と列数は、第１の実施形態の区画１２１Ａの行数と列数にそれぞれ１を加えた値となる。従って、Ｐ＝（Ｘ／１２）＋１、Ｑ＝（Ｙ／１２）+１である。符号２２１ＰＳＥで示す斜線を引いた領域は、区画内ではあるが対応する画素１１２が存在しない領域である。尚、図１８において符号２２２ＰＳＥで示す領域、図１９において符号２２３ＰＳＥで示す領域、図２０において符号２２４ＰＳＥで示す領域も同様である。

図１４は、第１処理部による階調処理を説明するための模式的な平面図である。図１５は、第１処理部、第２処理部、第３処理部および第４処理部における階調処理の動作を説明するためのフローチャートである。

第１の実施形態と同様に、階調変換部２２０には、各表示フレーム毎に、入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）が順次供給される。従って、第１処理部２２１では、先ず、区画２２１Ａ（１，１）に含まれる画素１１２（１，１）に対応する入力データｖＤ（１，１）についての階調変換処理と他の画素への誤差拡散処理が行われ、次いで、順次右側の画素に対応する入力データｖＤの階調変換処理と他の画素への誤差拡散処理が行われる。そして、第１の実施形態において説明したと同様に、誤差を拡散する対象となる画素が、他の区画に属する場合には誤差の加算は行わない。具体的な動作は、第１の実施形態において説明した動作と同様であるので説明を省略する。

第２処理部２２２、第３処理部２２３および第４処理部２２４においても、それぞれ独立して入力データｖＤの階調変換処理と他の画素への誤差拡散処理が行われる。図１５のフローチャートの説明は、第１の実施形態において図５を参照して説明したのと同様である。ステップＳ２００乃至Ｓ２０５の動作は、図５のステップＳ１００乃至Ｓ１０５と同様であるので説明は省略する。第１処理部２２１乃至第４処理部２２４はそれぞれ図示せぬバッファ等を備えており、或る処理部の動作が他の処理部の動作に影響を与えないように、図１５に示すステップＳ２０１乃至Ｓ２０５の工程を各処理部が独立して並行に実行する。

図１６は、区画の境界近傍の画素を含まない領域を説明するための模式的な平面図である。

図１０に示すセレクタ２２５は、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）について第１処理部、第２処理部、第３処理部および第４処理部のそれぞれが行った階調変換処理の結果のうち、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）が区画の境界近傍の画素を含まない領域（図１６において太線で囲む領域）内の画素１１２に対応する場合の階調変換処理の結果を選択して、出力データとして表示部１１０に供給する。セレクタ２２５において適宜条件判断を行うことにより上述した選択処理を行うことができる。

第２の実施形態では、区画の境界近傍の画素を含まない領域は、区画の境界に隣接して並ぶ３行分の画素１１２と３列分の画素１１２を除いた領域であり、その形状は、６×６個の画素に対応する矩形の平面充填可能な形状である。

図１７は、第１処理部による階調処理が行われたときに、階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。

図１７にあっては、区画２２１Ａ（ｐ，ｑ）において階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を符号２２１Ｓ（ｐ，ｑ）で表した。

図１８は、第２処理部による階調処理が行われたときに、階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。図１９は、第３処理部による階調処理が行われたときに、階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。図２０は、第４処理部による階調処理が行われたときに、階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を説明するための模式的な平面図である。

図１８においては、区画２２２Ａ（ｐ，ｑ）において階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を符号２２２Ｓ（ｐ，ｑ）で表した。同様に、図１９においては、区画２２３Ａ（ｐ，ｑ）において階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を符号２２３Ｓ（ｐ，ｑ）で表し、図２０においては、区画２２４Ａ（ｐ，ｑ）において階調変換処理の結果がセレクタによって選択される領域を符号２２４Ｓ（ｐ，ｑ）で表した。

図２１は、第２の実施形態において１つの画素の輝度が変化したときに、誤差拡散の影響によって階調変化が生じ得る範囲を説明するための模式的な平面図である。尚、図示の都合上、図２１においては一部を除いて画素の表示を省略した。

第２の実施形態あっては、図２１に示すように例えば第ｘ列、第ｙ行目の画素１１２が領域２２３Ｓ内に含まれるとき、この画素の入力データの値が変化したときの誤差拡散の影響は、画素１１２が属する区画２２３Ａ内の領域２２３Ｓに止まる。したがって、原画像の一部が変化したときに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といったことがない。また、境界の近傍における階調変換処理の結果を用いていないので、境界に対応した輝度ムラが目立つといったこともない。

また、以上の説明においては表示部１１０はモノクロ表示としたが、カラー表示とすることもできる。この場合には、副画素の種類毎に、上述した階調変換処理を行えばよい。この場合の画像表示装置の概念図は、図９における第１階調変換部１２０Ａ、第２階調変換部１２０Ｂおよび第３階調変換部１２０Ｃをそれぞれ第１階調変換部２２０Ａ、第２階調変換部２２０Ｂおよび第３階調変換部２２０Ｃと読み替えたと同様である。

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、第２の実施形態では、区画の境界近傍の画素を含まない領域を矩形としたが、図２２に示すように、凹凸を付けた形状とすることもできる。尚、図示の都合上、図２２においては一部を除いて画素の表示を省略した。

また、第２の実施形態では、４種類の区画を用いて処理を行ったが、区画のシフト量を変えることによって、３種類の区画を用いた処理を行う構成とすることもできる。この構成では階調変換部における誤差拡散処理部の数は３つでよいので、階調変換部の規模を小さくすることができる。

１，１’，２・・・画像表示装置、１１０，２１０・・・表示部、１１１，１１１’・・・表示領域、１１２，１１２’・・・画素、１１２Ｒ・・・赤色発光副画素、１１２Ｇ・・・緑色発光副画素、１１２Ｂ・・・青色発光副画素、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，２２０・・・階調変換部、１２１，２２１，２２２，２２３，２２４・・・誤差拡散処理部、２２５・・・セレクタ、１２１Ａ，２２１Ａ，２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａ・・・区画、ｖＤ，ｖＤＲ，ｖＤＧ，ｖＤＢ・・・入力データ、ＶＤ，ＶＤＲ，ＶＤＧ，ＶＤＢ・・・出力データ

Claims (5)

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、
   誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部、
   を備えており、
   階調変換部は、画素が配列された領域をそれぞれ区画の境界の位置が異なる複数種の仮想的な区画で区切り、前記複数種の仮想的な区画の各々で区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して階調変換処理を行い、前記複数種の仮想的な区画の各々の階調変換処理の結果のうち区画の境界近傍の画素を含まない領域で行われた階調変換処理の結果を選択して出力データとして表示部に供給することで、表示部に表示される画像の階調変換を行い、
   前記画素が配列された領域と前記複数種の仮想的な区画が有する前記区画の境界近傍の画素を含まない領域を全て組み合わせた領域は同一の領域である画像表示装置。
2. 境界近傍の画素を含まない領域の形状は、平面充填可能な形状である請求項１に記載の画像表示装置。
3. 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、
   誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部、
   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、画素が配列された領域をそれぞれ区画の境界の位置が異なる複数種の仮想的な区画で区切り、前記複数種の仮想的な区画の各々で区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して階調変換処理を行い、前記複数種の仮想的な区画の各々の階調変換処理の結果のうち区画の境界近傍の画素を含まない領域で行われた階調変換処理の結果を選択して出力データとして表示部に供給することで、表示部に表示される画像の階調変換を行い、
   前記画素が配列された領域と前記複数種の仮想的な区画が有する前記区画の境界近傍の画素を含まない領域を全て組み合わせた領域は同一の領域である画像表示装置の駆動方法。
4. 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、
   誤差拡散法を用いた階調変換処理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、
   画素が配列された領域をそれぞれ区画の境界の位置が異なる複数種の仮想的な区画で区切り、前記複数種の仮想的な区画の各々で区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して階調変換処理を行い、前記複数種の仮想的な区画の各々の階調変換処理の結果のうち区画の境界近傍の画素を含まない領域で行われた階調変換処理の結果を選択して出力データとして表示部に供給することで、表示部に表示される画像の階調変換を行わせ、
   前記画素が配列された領域と前記複数種の仮想的な区画が有する前記区画の境界近傍の画素を含まない領域を全て組み合わせた領域は同一の領域である画像表示プログラム。
5. 誤差拡散法を用いて階調変換処理を行う階調変換部を備えており、
   階調変換部は、画素が配列された領域をそれぞれ区画の境界の位置が異なる複数種の仮想的な区画で区切り、前記複数種の仮想的な区画の各々で区画内の画素について階調変換処理を行う際の誤差拡散を区画内に限定して階調変換処理を行い、前記複数種の仮想的な区画の各々の階調変換処理の結果のうち区画の境界近傍の画素を含まない領域で行われた階調変換処理の結果を選択して出力データとして表示部に供給することで、画像の階調変換を行い、
   前記画素が配列された領域と前記複数種の仮想的な区画が有する前記区画の境界近傍の画素を含まない領域を全て組み合わせた領域は同一の領域である階調変換装置。

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