(57)【要約】【課題】ＦＥＤなどの表示装置において、製造コストの上昇を抑えつつ効果的な階調補正を実現し優れた階調特性を得る。【解決手段】表示装置１は、複数段階の振幅及びパルス幅を有する駆動信号によって駆動される表示画素Ｐｘが配置される表示パネル１０と、信号線駆動信号の振幅に対応する振幅成分とパルス幅に対応するパルス幅成分とを有する信号に、逆γ補正回路４２側から入力された映像信号を変換するＸドライバ用出力データ変換回路４６と、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６によって変換された映像信号から信号線駆動信号を生成する駆動信号生成部２３とを備える。Ｘドライバ用出力データ変換回路４６は、Ｘドライバ出力変換用のルックアップテーブルを参照し、信号線駆動信号の立ち上がり期間の非線形性が補正されるように映像信号を変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段階の振幅及びパルス幅を有する駆動信号によって駆動される画素が配置される表示部と、
階調を表す情報を含む映像信号を入力する入力部と、
前記振幅に対応する振幅成分と前記パルス幅に対応するパルス幅成分とを有する信号に、前記入力部に入力された映像信号を変換する信号線ドライバ用出力データ変換部と、
前記信号線ドライバ用出力データ変換部により変換された映像信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記信号線ドライバ用出力データ変換部が、前記画素の輝度に対応する前記駆動信号のパルス幅の非線形性を補正することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記振幅成分が前記映像信号の階調範囲を区分する区分階調範囲に対応し、前記パルス幅成分が前記区分階調範囲をさらに細分化する細分化階調範囲に対応することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
変換前後の前記映像信号が対応して表されるテーブルをさらに具備し、
前記信号線ドライバ用出力データ変換部が、前記テーブルを参照して、前記映像信号の変換及びパルス幅成分の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
複数段階の振幅及びパルス幅を有する駆動信号によって駆動される画素が配置される表示部における、階調を表す情報を含む映像信号を入力するステップと、
前記振幅に対応する振幅成分と前記パルス幅に対応するパルス幅成分とを有する信号に、前記入力された映像信号を変換するステップと、
前記変換された映像信号から前記駆動信号を生成するステップと、
を有することを特徴とする表示方法。
【請求項６】
前記映像信号を変換するステップでは、前記画素の輝度に対応する前記駆動信号のパルス幅の非線形性を補正することを特徴とする請求項５記載の表示方法。
【請求項７】
前記振幅成分が前記映像信号の階調範囲を区分する区分階調範囲に対応し、前記パルス幅成分が前記区分階調範囲をさらに細分化する細分化階調範囲に対応することを特徴とする請求項５記載の表示方法。
【請求項８】
前記映像信号を変換するステップでは、変換前後の映像信号が対応して表されるテーブルを参照して、映像信号の変換及びパルス幅成分の補正を行うことを特徴とする請求項５記載の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド・エミッション・ディスプレイなどの表示装置及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの基板間に電子放出素子と蛍光体とを配列し、電子放出素子から放出される電子によって蛍光体を発光させて表示を行うフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）と称するマトリックス駆動の表示装置が開発されている。この表示装置においては、映像信号の階調性を上げるために、映像信号の大きさに応じて表示部に供給される電圧のパルス幅を変調するパルス幅変調方式と、振幅を変調する振幅変調駆動方式とを併用する方法などが採用されている。
【０００３】
ここで、上記方式を採る場合、駆動電流の増加に伴って発光輝度も比例して上昇し、入力と発光輝度との関係がほぼリニアな特性となる。しかしながら、映像信号は一般にブラウン管で表示することを想定しているのでγ特性を有している。したがって、リニアな特性を有する表示装置にγ特性を有する映像信号を適用する場合には、入力される映像信号に、いわゆる逆γ補正をかけることが必要である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−６１８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような逆γ補正を行ったとしても、上記したリニアな輝度特性が得られず、映像を忠実に再現できないことがあった。
すなわち、信号線ドライバから出力される駆動パルスの立ち上がり時においては、表示パネルの配線のインダクタンス成分などの影響で、波形が完全に立ち上がるまでに時間を要する。また、特に、大画面の表示パネルにおいては、配線も長くなってしまうため、その影響が大きい。このため、出力値が小さい時は、駆動パルスが完全に立ち上がりきらない場合があり、理論値よりも輝度が低くなってしまうことがある。また、パルス幅が大きくなるにつれて蛍光体が飽和して行くことになり、この場合も輝度の低下を招くことがある。
【０００５】
さらに、このような特性は表示パネル毎に多少のばらつきがある。また、表示装置の低輝度領域（出力値が小さい領域）は、その表示性能にとって重要な要素である。つまり、輝度が低いために輝度に対する誤差成分の割合が大きく、誤差が目立ってしまうことになる。このため、出力値と輝度がリニアな特性となるように表示パネル毎に補正を行うことが必要となる。ここで、この補正を行う場合、新たに補正回路を追加したり、パネル毎に異なる逆γ補正用のルックアップテーブルを使用することなどが考えられる。しかしながら、前者の場合、新たな補正回路の追加によるコストの上昇を招く。また、後者の逆γ補正用のルックアップテーブルは、各種映像モードによって、２．２乗、２．４乗などの切換えが必要であるため、これに伴い、表示パネル毎に各種の逆γ補正用のルックアップテーブルが必要となり、前記同様、コスト面で課題を残すことになる。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、製造コストの上昇を抑えつつ効果的な階調補正を実現することで、優れた階調特性を得ることができる表示装置及び表示方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、複数段階の振幅及びパルス幅を有する駆動信号によって駆動される画素が配置される表示部と、階調を表す情報を含む映像信号を入力する入力部と、前記振幅に対応する振幅成分と前記パルス幅に対応するパルス幅成分とを有する信号に、前記入力部に入力された入力信号を変換する信号線ドライバ用出力データ変換部と、前記信号線ドライバ用出力データ変換部の出力信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を具備することを特徴とする。
この発明の表示装置では、信号線ドライバ（Ｘドライバ）用出力データ変換部でリニアな特性を実現するための階調補正を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明によれば、製造コストの上昇を抑えつつ効果的な階調補正を実現することで、優れた階調特性を得ることが可能な表示装置及び表示方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置Ｄを機能的に示す図、図２は、表示装置が備えるＸドライバ用出力データ変換回路の機能を説明するための図、図３は、信号線駆動信号の信号波形の一例を表すグラフである。
図１に示すように、この表示装置Ｄは、表示パネル１０、Ｘドライバとしての信号線ドライバ２０、Ｙドライバとしての走査線ドライバ３０、映像信号処理回路４０、タイミング発生回路６０を備える。
【００１０】
入力回路５０に映像信号及び同期信号が入力され、映像信号処理回路４０及びタイミング発生回路６０それぞれに分離して出力される。映像信号処理回路４０は、入力回路５０から入力される映像信号の補正などを行って信号線ドライバ２０に出力する。タイミング発生回路６０は、入力回路５０からの入力される同期信号に基づく動作タイミングを走査線ドライバ３０、映像信号処理回路４０、信号線ドライバ２０に出力する。
【００１１】
信号線ドライバ２０は、映像信号処理回路４０から入力される映像信号を駆動信号に変換して表示パネル１０に出力する。走査線ドライバ３０は、タイミング発生回路６０から入力される動作タイミングを走査線信号に変換して表示パネル１０に出力する。表示パネル１０は、信号線ドライバ２０および走査線ドライバ３０から入力される駆動信号及び走査線信号に基づき画像を表示する。
【００１２】
表示パネル１０上には、走査線Ｙ、信号線Ｘが配置される。ｍ（＝７２０）本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が、横（水平）方向に伸びている。ｎ（＝１２８０×３）本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が、これら走査線Ｙ１〜Ｙｍに交差して、縦（垂直）方向に伸びている。
ｍ×ｎ（＝約２７６万）個の表示画素Ｐｘが、これら走査線Ｙ１〜Ｙｍ及び信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に配置される。
【００１３】
表示画素Ｐｘは、電子放出素子１１及び蛍光体１２を有する。電子放出素子１１は、対応する走査線Ｙ、信号線Ｘにより駆動され、電子を放出する。蛍光体１２は、電子放出素子１１から放出される電子ビームにより発光する。この蛍光体２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）いずれかの表示色で発光する。すなわち、表示画素Ｐｘは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の表示色のいずれかに対応する。
【００１４】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の表示画素Ｐｘは、それぞれ縦方向に配置される。ここで、水平方向に隣接して配置される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）３つの表示画素Ｐｘを、纏めて１つのカラー画素と考えることができる。これら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の表示画素Ｐｘを制御することで、フルカラーの表示が可能となる。
【００１５】
信号線ドライバ２０、走査線ドライバ３０、映像信号処理回路４０、入力回路５０、及びタイミング発生回路６０は、表示パネル１０の駆動回路として用いられ、表示パネル１０の周囲に配置される。信号線ドライバ２０は、信号線Ｘ１〜Ｘｎに接続され、走査線ドライバ３０は走査線Ｙ１〜Ｙｍに接続される。
入力回路５０は、外部の信号源から供給されるアナログＲＧＢ映像信号及び同期信号を入力し、映像信号を映像信号処理回路４０に供給し、同期信号をタイミング発生回路６０に供給する。
映像信号処理回路４０は入力回路５０からの映像信号に対して信号処理を行う。
タイミング発生回路６０は、同期信号に基づいて信号線ドライバ２０、走査線ドライバ３０及び映像信号処理回路４０の動作タイミングを制御する。この制御により、走査線ドライバ３０は、走査信号を用いて走査線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動し、信号線ドライバ２０は、走査線Ｙ１〜Ｙｍの各々が走査線ドライバ３０によって駆動される間に電圧パルス方式の信号線駆動信号により信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する。
【００１６】
ここで、映像信号処理回路４０は、ＡＤ変換回路４１、逆γ補正回路４２、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６を有する。
ＡＤ変換回路４１は、水平同期信号に同期して入力回路５０から供給されるアナログＲＧＢ映像信号をデジタル形式に変換する。ＡＤ変換回路４１では、アナログＲＧＢ映像信号が各表示画素Ｐｘについて、例えば１０２４階調が表示可能な１０ビット階調データに変換される。
逆γ補正回路４２は、陰極線管のγ特性と同じ、２．２乗の特性を持つデータ変換メモリとしての逆γ補正用ルックアップテーブルを参照しつつ逆γ補正を行う。
【００１７】
後に詳述するＸドライバ用出力データ変換回路４６は、逆γ補正回路４２から出力される、階調を表す情報を含む信号を信号線駆動信号の電圧パルス方式に適合する値に変換する。Ｘドライバ用出力データ変換回路４６は、逆γ補正回路４２から出力される階調データの全階調値に割り当てられる１０２４個の１０ビット変換データを格納している。変換後の階調データは、図２に示すように、上位２ビット、下位８ビットがそれぞれ、信号線駆動信号のパルス振幅（素子電圧Ｖ１〜Ｖ４）およびパルス幅（０〜２５６の時間長）にそれぞれ対応している。信号線駆動信号の詳細は、後に図３で説明する。
【００１８】
信号線ドライバ２０は、ラインメモリ２１、２２及び駆動信号生成部２３を含んでいる。
ラインメモリ２１は、各水平走査期間においてタイミング発生回路６０から供給されるクロックＣＫ１に同期して１水平ライン分の映像信号をサンプリングし、これら映像信号、すなわちｎ個の階調データを並列的に出力する。
ラインメモリ２２は全ての階調データがラインメモリ２１から出力された状態でタイミング発生回路６０から供給されるラッチパルスＤＬに応答してこれら階調データをラッチし、ラインメモリ２１が再びサンプリング動作する後続の１水平走査期間において階調データを保持する。
【００１９】
駆動信号生成部２３は、ラインメモリ２２から並列的に出力される階調データにそれぞれ対応するパルス振幅及びパルス幅を有するｎ個の電圧パルスを信号線駆動信号として発生して信号線Ｘ１〜Ｘｎに供給する。駆動信号生成部２３はカウンタ２４、ｎ個のパルス幅変調回路２５、及びｎ個の出力バッファ２６を含む。
【００２０】
カウンタ２４は１０ビットの構成であり、各水平走査期間の開始に伴ってタイミング発生回路６０から供給されるリセット信号ＲＳＴに応答して初期化される。そして、カウンタ２４は、このリセット信号ＲＳＴに続いてタイミング発生回路６０から供給されるクロックＣＫ２によってカウントアップされる。その後、カウンタ２４は各水平走査期間のうちの有効映像期間を１０２４段階の時間長で表す１０ビットのカウントデータを出力する。
【００２１】
各パルス幅変調回路２５は、例えば、コンパレータからなり、ラインメモリ２２から供給される対応階調データと、カウンタ２４から供給されるカウントデータとを比較し、カウントデータが階調データに到達するまでの期間に等しいパルス幅の電圧パルスを出力する。
【００２２】
各出力バッファ２６は、対応パルス幅変調回路２５に供給される階調データの上位２ビットに基づいて、外部から供給される正の素子電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４を選択し、出力する。このため、パルス幅変調回路２５からの電圧パルスが、これら素子電圧Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３及びＶ４のうちのいずれかに等しいパルス振幅に増幅される。この際、このパルス幅変調回路２５からのパルス電圧のパルス幅に等しい期間だけ選択素子電圧が出力バッファ２６から出力される。すなわち、出力バッファ２６は、階調データの階調値に依存したパルス振幅及びパルス幅を有する信号線駆動信号を出力する。
【００２３】
信号線駆動信号は、図２及び図３に示すように、映像信号の大きさに応じて４個の領域（Ａ）ないし（Ｄ）に区分され、領域ごとに異なる振幅値ＶないしＶ４を有する。これら領域（Ａ）ないし（Ｄ）はそれぞれ、変換される前の階調値０〜２５５、２５６〜５１１、５１２〜７６７、７６８〜１０２３及び変換後の階調データの上位２ビット「００」、「０１」、「１０」、「１１」に対応する。
駆動信号の振幅値Ｖ１ないしＶ４を各領域で段階的に大きくして行き、更に、各領域において、映像信号の値に対応させてパルス幅を可変することで、きめ細かな階調表現を可能としている。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、階調値が０〜２５５の場合、信号線駆動信号は、パルス振幅が素子電圧Ｖ１でパルス幅が０〜２５６の時間長のパルスとなる。
図３（Ｂ）に示すように、階調値が２５６〜５１１の場合、信号線駆動信号は、パルス振幅が素子電圧Ｖ２でパルス幅が０〜２５５の時間長のパルスと、パルス振幅が素子電圧Ｖ１でパルス幅が残りの時間長（〜２５５）のパルスとの組み合わせとなる。
図３（Ｃ）に示すように、階調値が５１３〜７６８の場合、信号線駆動信号は、パルス振幅が素子電圧Ｖ３でパルス幅が０〜２５５の時間長のパルスと、パルス振幅が素子電圧Ｖ２でパルス幅が残りの時間長（〜２５５）のパルスとの組み合わせとなる。
図３（Ｄ）に示すように、階調値が７６９〜１０２４の場合、信号線駆動信号は、パルス振幅が素子電圧Ｖ４でパルス幅が０〜２５５の時間長のパルスと、パルス振幅が素子電圧Ｖ３でパルス幅が残りの時間長（〜２５５）のパルスとの組み合わせとなる。
【００２５】
走査線ドライバ３０は、シフトレジスタ３１，出力バッファ３２を含む。
シフトレジスタ３１は、垂直同期信号を１水平走査期間毎にシフトしてｍ個の出力端の１つから出力する。出力バッファ３２は、シフトレジスタ３１のｍ個の出力端からのパルスにそれぞれ応答して走査信号を走査線Ｙ１〜Ｙｍに出力する。
出力バッファ３２から出力される走査信号は走査電圧端子から供給される負の電圧Ｖyonであり、１水平走査期間だけ出力される。
【００２６】
各電子放出素子１１では、信号線Ｘ及び走査線Ｙからなる電極間の素子電圧Ｖｆがスレッショルドを越えたときに放電が起き、これにより放出される電子ビームが蛍光体１２を励起する。各表示画素Ｐｘの輝度は、信号線駆動信号のパルス幅及びパルス振幅に依存して電子放出素子１１に流れる駆動電流Ｉｅによって制御される。
【００２７】
次に、本実施形態の表示装置Ｄが備えるＸドライバ用出力データ変換回路４６によって実現される機能を、図１〜図３に加え、図４〜図７に基づき説明する。ここで、図４は、図２のＸドライバ用出力データ変換回路４６による補正が加えられていない映像信号を基に生成された信号線駆動信号ｓ（及び走査信号ｐ）を示す波形図、図５は、図４の信号線駆動信号ｓを区分階調範囲に対応させて示す波形図である。また、図６は、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６による映像信号の補正により実現される信号線駆動信号の波形の補正を説明するための図、図７は、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６が有するルックアップテーブルの内容を示す図である。
【００２８】
図４〜図６に示すように、逆γ補正回路４２による映像信号の補正を行ったとしても、信号線駆動信号と表示パネル１０の表示画素Ｐｘの発光輝度との関係において、リニアな輝度特性が得られず、映像を忠実に再現できないことが判っている。すなわち、信号線駆動信号ｓの駆動パルスの立ち上がり時においては、表示パネル１０の配線のインダクタンス成分などの影響で、波形ｓが完全に立ち上がるまでに時間ｔを要する。また、特に、大画面の表示パネルにおいては、配線も長くなってしまうため、その影響が大きい。このため、出力値が小さい時は、駆動パルスが完全に立ち上がりきらない場合があり、理論値よりも輝度が低くなってしまうことになる。また、信号線駆動信号ｓのパルス幅が大きくなるにつれて蛍光体が飽和して行くことになり、この場合も輝度の低下を招くことになる。
【００２９】
そこで、本実施形態の表示装置Ｄでは、通常の信号線ドライバ（Ｘドライバ）出力変換用のルックアップテーブルに改良を加えた図７に示すルックアップテーブルを有するＸドライバ用出力データ変換回路４６を備えている。
すなわち、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６は、信号線駆動信号の振幅に対応する振幅成分とパルス幅に対応し且つ（当該波形ｓの立ち上がり期間ｔの非線形性を修正するように）補正されたパルス幅成分とを有する信号に、逆γ補正回路４２から入力された、階調を表す情報を含む映像信号を変換（補正）する。詳細には、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６は、図７に示すルックアップテーブルの内容を参照しつつ、表示パネル１０の表示画素Ｐｘの輝度に対応する信号線駆動信号ｓのパルス幅の非線形性を、仮想線Ｋで示されるように（直角に起立するように）補正する。無論、補正された信号線駆動信号の振幅成分は、映像信号の階調範囲を区分する区分階調範囲に対応し、パルス幅成分が区分階調範囲をさらに細分化する細分化階調範囲に対応している（図３参照）。
【００３０】
さらに、Ｘドライバ用出力データ変換回路４６が参照するルックアップテーブルには、立ち上がり期間ｔに対応する部分のパルス幅成分の出力に特徴を持たせてある。すなわち、図７に示すＸドライバ用出力データ変換回路４６は、立ち上がり期間ｔに相当する入力１、２などに対しては、パルス幅成分に対応する出力を、１、２よりもそれぞれ大きい２（又は３又は４）、３（又は４又は５）などを記憶している。また、同様に、立ち上がり期間ｔに相当する入力２５７、２５８などに対しては、パルス幅成分に対応する出力を、２５７、２５８よりもそれぞれ大きい２５８（又は２５９又は２６０）、２５９（又は２６０又は２６１）などを記憶している。
【００３１】
すなわち、表示装置Ｄの備えるＸドライバ用出力データ変換回路４６は、信号線駆動信号の増大に対応させて、表示パネル１０の表示画素Ｐｘの発光輝度を正確に上昇させ、リニアな輝度特性を得ること可能としている。
したがって、本実施形態に係る表示装置Ｄによれば、リニアな輝度特性を得るための新たな補正回路などを追加することなく（製造コストの上昇などを招くことなく）、効果的な階調補正を実現し優れた輝度特性を得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る表示装置Ｄでは、Ｘドライバ出力変換用のＬＵＴ４６を、上記リニアな輝度特性を得るための階調補正に適用しているので、輝度特性が各々異なる複数の表示パネルに対しても、結果的に、共通の逆γ補正用のルックアップテーブルを用いることができ、さらには、各種映像モードによってγ特性を変更する場合にも、輝度特性の異なる複数の表示パネルに対して共通の逆γ補正用のルックアップテーブルを使用することができる。
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置を機能的に示すブロック図。
【図２】図１の表示装置が備えるＸドライバ用出力データ変換回路の機能を説明するための図。
【図３】信号線駆動信号の信号波形の一例を表すグラフ。
【図４】図２のＸドライバ用出力データ変換回路による補正が加えられていない映像信号を基に生成された信号線駆動信号（及び走査信号）を示す波形図。
【図５】図２のＸドライバ用出力データ変換回路による補正が加えられていない映像信号を基に生成された信号線駆動信号を区分階調範囲に対応させて示す波形図。
【図６】図２のＸドライバ用出力データ変換回路による映像信号の補正により実現される信号線駆動信号の波形の補正を説明するための図。
【図７】図２のＸドライバ用出力データ変換回路が有するルックアップテーブルの内容を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
Ｄ…表示装置、１０…表示パネル、２０…信号線ドライバ（Ｘドライバ）、２０…信号線ドライバ、２１，２２…ラインメモリ、２３…駆動信号生成部、４６…Ｘドライバ用出力データ変換回路、Ｐｘ…表示画素、Ｘ（Ｘ１-Ｘｎ）…信号線。
【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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【図７】
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