(57)【要約】【課題】輝度調整の影響による表示階調性能の劣化を低減して、最大限にダイナミックレンジを確保できるデジタル表示装置の駆動方法を実現する。【解決手段】デジタル映像信号に基づいて駆動される表示デバイス２１と、表示最小輝度レベルを設定する輝度調整器７と、表示デバイスを制御する駆動制御部３０とを備える表示装置であって、駆動制御部は、デジタル映像信号のＬＳＢに相当する輝度レベルの重みを最小輝度レベルに応じて変化させ、ＭＳＢに相当する輝度レベルの重み又は最大輝度レベルは固定に保持し、デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を等比と見なせる関係に維持するように、各ビットの重みを決定し、決定した各ビットの重みに従って表示するように制御する。【選択図】　　　図７
2004086030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル映像信号に基づいて駆動される表示デバイスと、表示の最小輝度レベルを設定する輝度調整器と、前記デジタル映像信号に基づいて前記表示デバイスを制御する駆動制御部とを備える表示装置であって、
前記駆動制御部は、前記デジタル映像信号のＬＳＢに相当する輝度レベルの重みを前記最小輝度レベルに応じて変化させ、前記デジタル映像信号のＭＳＢに相当する輝度レベルの重み又は表示可能な最大輝度レベルは前記最小輝度レベルに係らず固定に保持し、前記デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を等比と見なせる関係に維持するように、各ビットの重みを決定し、決定した各ビットの重みに従って前記表示デバイスに前記デジタル映像信号を表示するように制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
デジタル映像信号に基づいて駆動される表示デバイスと、前記デジタル映像信号に基づいて前記表示デバイスを制御する駆動制御部とを備える表示装置であって、
前記駆動制御部は、前記デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を、２より大きな等比係数の等比と見なせる関係に維持するように制御することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記表示デバイスは、プラズマディスプレイパネルである請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記プラズマディスプレイパネルは、サブフィールド法により階調表示を行い、
各サブフィールドの維持パルスのサイクル数に等しい比率を乗じることによって、維持パルスの総サイクル数を減らす場合に、各サブフィールドの維持パルスのサイクル数の小数部を切り上げることによってサブフィールド数を減少させないことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記デジタル映像信号を誤差拡散処理して表示する請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記デジタル映像信号をディザ処理して表示する請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
デジタル映像信号に基づいて表示デバイスを駆動する表示装置の駆動方法であって、
表示の最小輝度レベルを設定し、
前記デジタル映像信号のＬＳＢに相当するビットの重みを前記最小輝度レベルに応じて変化させ、
前記デジタル映像信号のＭＳＢに相当する前記デジタル映像信号の各ビットの重み又は表示可能な最大輝度レベルは前記最小輝度レベルに係らず固定に保持しながら、各ビットの重みの関係を等比と見なせる関係に維持するように、各ビットの重みを決定し、
決定した各ビットの重みに従って前記デジタル映像信号を表示することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項８】
デジタル映像信号に基づいてプラズマディスプレイパネルを駆動する表示装置の駆動方法であって、
各サブフィールドの維持パルスのサイクル数に等しい比率を乗じることによって、維持パルスの総サイクル数を減す場合に、各サブフィールドの維持パルスのサイクル数の小数部を切り上げることによって、サブフィールド数を減少させないことを特徴とする請求項７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記デジタル映像信号を誤差拡散処理して表示する請求項７又は８のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記デジタル映像信号をディザ処理して表示する請求項７から９のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置やＤＭＤなどのデジタル表示装置や、デジタル映像信号をブラウン管や液晶などの駆動信号に変換するアナログ表示装置を含む表示装置及びその駆動方法に関し、特に映像信号をデジタル処理する表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置を例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、映像信号をデジタル処理する表示装置及びその駆動方法であれば適用可能である。
【０００３】
図１は、アナログ映像信号を表示する表示装置において、輝度調整を可能とした場合の従来例のブロック構成を示す図であり、表示パネル２１はＡＣ型と呼ばれるものである。図示のように、このプラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０と、アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、フレームメモリ１３と、デジタル映像信号をフレームメモリ１３に書き込むデータ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３に展開したデジタル映像信号を読み出すデータ読み出し回路１４と、表示制御回路１５と、輝度調整器１６と、表示パネル２１と、表示パネル２１のアドレス電極、走査電極及び維持電極をそれぞれ駆動するアドレスドライバ２２、走査電極ドライバ２３及び維持電極ドライバ２５とを有する。プラズマディスプレイ装置については特許第２８０１８９３号などに記載されるように公知であるので詳しい説明は省略する。また、輝度調整器を有するプラズマディスプレイ装置については、特開平９−３２５７３６号公報に開示されているので、ここではその内容を参照するものとし、本発明に関係する部分についてのみ説明する。
【０００４】
プラズマディスプレイ装置は、各セルを放電するか放電しないかの制御ができるだけであり、各セルの放電の強度を制御することはできない。そのため、プラズマディスプレイ装置で多階調表示を行う場合には、サブフィールド方式と呼ばれる駆動方法を使用する。図２はサブフィールド方式を説明する図である。サブフィールド方式では、図２の（Ａ）に示すように、１表示フィールドを複数のサブフィールドＳＦ１，ＳＦ２，…，ＳＦｎで構成する。各サブフィールドは、図２の（Ｂ）に示すように、全セルを均一な状態にするリセット期間Ｒと、点灯するセルを選択するアドレス期間Ａと、選択したセルを発光させる維持放電期間Ｓで構成されている。各サブフィールドにおけるセルの発光輝度は、主として維持放電期間Ｓにおける維持パルスの個数で決定され、通常維持パルスの周波数が一定であるので、維持放電期間Ｓの長さに比例する。各サブフィールドの放電期間Ｓ１−Ｓｎの長さは、図示のようにそれぞれ設定されており、各サブフィールドはＳ１−Ｓｎの長さに対応する輝度を有する。各サブフィールドの輝度比をサブフィールドの重み付けと称する。１表示フィールドを構成する複数のサブフィールドのうち点灯するサブフィールドを組み合わせることにより多階調表示を行うことができる。
【０００５】
もっとも一般的なサブフィールドの重み付けは、その比を２の累乗とするものであり、例えば１表示フィールドが８個のサブフィールドで構成される時には、その比は小さい方から順に１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８とするものである。この場合、ゼロレベル（全サブフィールド不点灯）から２５５レベル（全サブフィールド点灯）までの２５６階調が表示可能であり、例えば３番目と４番目のサブフィールドＳＦ３，ＳＦ４を点灯し、他のサブフィールドを不点灯にすれば、２５６階調のうちの１３番目のレベルが表示できる。
【０００６】
このような多階調表示のプラズマディスプレイ装置において、画像における画面全体の輝度調整（ブライト調整とも言われ、通常は画面の最小輝度である黒レベルの調整）を行うために、従来は、例えば図１の輝度調整器１６により、アナログ入力回路１０おいてアナログ映像信号の直流レベルを変化させていた。図３は、この調整を説明する図であり、アナログ映像信号は輝度最小の状態ａから、輝度最小の状態ｂの間で直流レベル（黒レベル）が上下する。
【０００７】
このように、従来は輝度調整は映像信号の直流レベル調整で行うのが通常であった。しかし、多階調表示で駆動する場合、映像信号の直流レベルの調整を行うと、輝度調整によって有効な階調数が損なわれてしまうという問題が生じる。この問題を、パルス数変調により多階調表示を行う場合を例として、図４の従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図を参照して説明する。
【０００８】
パルス数変調を行うため、映像信号はＡ／ＤコンバータでＰＣＭ信号に変換して用いる。このＡ／Ｄコンバータの入力信号の直流レベル、振幅を調整する場合を考える。一般に、テレビジョン画面に表示する再生画像の階調数を２５６階調とすれば画質的に十分であると考えられるので、用いるＡ／Ｄコンバータは８ビットの出力として説明する。このＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジを最小レベルから最大レベルまで最大限利用した時に、８ビットの最下位ビット（ＬＳＢ）から最上位ビット（ＭＳＢ）まで有効なＰＣＭ信号を得ることができ、２５６階調が表示可能となる。
【０００９】
図４において、もしこのような最適状態、すなわち映像信号の振幅変化範囲のすべてを（図４のＣ）Ａ／Ｄコンバータの８ビットに割り当てた場合は、Ａ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジは図４のＡで示す範囲となる。ここで直流レベルを変えて輝度を上げると、入力ダイナミックレンジは図４のＢで示す範囲まで減少することになる。そして、映像信号が大きくなると、入力ダイナミックレンジを外れて輝度は飽和してしまい、表示できる階調数が減少して正常な画面を再生できないという問題を生じる。同様のことは、ダイナミックレンジに余裕のないアナログ回路のアンプなどを使用した場合もいえることである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平９−３２５７３６号公報は、初期化のための予備放電を利用して輝度調整の最低輝度の分を発光させることにより、輝度調整が階調表示に影響しないようにする構成を開示している。しかし、表示に関係しない予備放電を利用するため、表示映像の色飽和度などの画質が低下するという問題がある。
【００１１】
また、特開２００２−６７９４号公報は、デジタル表示デバイスにおいて、入力映像信号の明るさの平均レベルに応じて、総階調数を変えずにサブフィールド数及び重み付けなどを適応的に制御することにより、階調性を劣化させずにコントラスト調整を行う構成を開示している。しかし、サブフィールド数及び重み付けを変化させると記載されているだけで、具体的な制御は記載していない。
【００１２】
ここで、各表示階調のレベル関係に関して説明する。そもそも輝度調整は、表示装置の使用環境によって異なる周囲照度やその変化によって決まる画面コントラスト比ＣＲ（表示映像の最高輝度と最小輝度の輝度比であり、最小輝度は表示面照度による反射輝度と表示デバイスの最小発光輝度の和になる。）に応じて、表示映像の輝度オフセットを加減する機能である。従って、輝度調整においては、表示装置のコントラスト比ＣＲから決まる表示輝度のダイナミックレンジを最大限に活用できるように上記の輝度オフセットを変化すべきである。
【００１３】
また、表示輝度のダイナミックレンジを最大限に活用するためには、人間の視覚特性を考慮した表示階調特性の実現が必要である。ウェーバー・フェヒナーの法則で知られるように、視覚特性を含む人間の感覚は、刺激量の比に基づいている。よって、表示映像の明るさ感覚も輝度の対数レベルに応じてダイナミックレンジを持っていると考えられる。デジタル映像信号は各ビットを２の累乗で順に重み付けしたデータであり、それをそのまま駆動信号に用いる従来のサブフィールド駆動方式は、各サブフィールドの重みを順に２の累乗になるように設定することになる。図５は、デジタル映像信号の各ビットの重み付けを示した対数直線図である。ここでは、ＭＳＢを相対輝度１（原点ゼロ）としており、図の各目盛りはＮビットのデジタル映像信号のＫビット目に相当する表示輝度を示す。１ビット目の表示輝度は−（Ｎ−１）ｌｏｇ２であり、Ｋビット目の表示輝度は−（Ｎ−Ｋ）ｌｏｇ２であり、このようなビット構成で表示できる最大輝度はｌｏｇ（２（１−２−Ｎ））である。
【００１４】
従来の２の累乗で重み付けする方式は、表示階調間隔が一定であり、表示画面のコントラスト比ＣＲにかかわらず、表示輝度のダイナミックレンジも固定されている。このため、周囲照度が低いなどのためにより高いコントラストＣＲが確保できる場合にも、視覚上の明るさのダイナミックレンジは低く抑えられたままである。逆に周囲照度の上昇などに伴い、コントラスト比ＣＲが低下した場合には、低輝度側の階調が反射輝度以下に埋もれないように、輝度調整によって最小輝度を増加させるが、そのために低輝度側の階調は最小輝度より小さくなり、表示階調が減少してしまう。すなわち、図５に示すように、最小輝度１／ＣＲ（対数で表示すると、ｌｏｇ（ＣＲ−１）＝−ｌｏｇ　ＣＲ）が変化しても、表示階調の重み付けは固定である。
【００１５】
ここで、２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号による表示について、すなわち各サブフィールドを２の累乗で順に重み付けしたサブフィールド方式による表示について更に検討する。上記のように、デジタル映像信号のビット表示は各ビットを２の累乗で順に重み付けしたのと同じであり、このサブフィールド方式を使用すればビット表示のデジタル映像信号をそのまま使用できるという利点がある。また、Ｎビット（Ｎ個のサブフィールド）であれば、０から２Ｎ−１−１までの値（階調レベル）がすべて表示できる。例えば、８ビット（８個のサブフィールド）であれば、０から２５５までの値（階調レベル）がすべて表示できる。すなわち、２の累乗で順に重み付けしたサブフィールド方式を使用すれば、リニアスケールで等間隔の階調レベルが表示できることになる。
【００１６】
しかし、上記のように人間の視覚は対数スケールに対応しており、２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号により表示される階調レベルも対数スケールで考える必要がある。図６は、２の累乗で順に重み付けした入力デジタル映像信号により表示される階調レベルと輝度の関係を対数スケールで表したものである。図示のように、入力デジタル映像信号の各ビットの重みは、対数軸では等間隔に表される。１番目のビットと２番目のビットを組み合わせることにより２番目と３番目のビットの間で１つの階調レベルが表せる。同様に、３番目と４番目のビットの間で３つの階調レベルが表せ、４番目と５番目のビットの間で７つのレベルが表せ、５番目と６番目のビットの間では１５つの階調レベルが表せるという具合に、上位の階調になるほど同じ間隔で多数の階調レベルが表せることになる。すなわち、対数スケールでは上位の階調ほど隣接する階調の間隔が狭くなる。そのため、低位の階調ではレベル差が１である階調差が識別できても、上位の階調ではレベル差が１である階調差は識別できないことになり、低輝度の映像表示において階調が不足することになる。
【００１７】
本発明は、上記のような問題を解決することを目的とし、輝度調整やコントラスト調整の影響による表示階調性能の劣化を低減して、最大限にダイナミックレンジを確保できるデジタル表示装置の駆動方法を実現することを第１の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、これまで使用されてきた２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号及びサブフィールド方式より人間の視覚特性に適したデジタル映像信号及びサブフィールド方式による表示装置及びその駆動方法の実現を第２の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の第１の態様の表示装置及びその駆動方法では、輝度調整器により表示の最小輝度レベルを設定し、駆動制御部が、デジタル映像信号のＬＳＢの輝度レベルの重みを最小輝度レベルに応じて変化させ、デジタル映像信号のＭＳＢの重み又は表示可能な最大輝度レベルは最小輝度レベルに係らず固定に保持しながら、デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を等比と見なせる関係に維持するように、各ビットの重みを決定し、決定した各ビットの重みに従ってデジタル映像信号を表示することを特徴とする。
【００２０】
各ビットの重みの関係は、従来のように等比係数を２に固定しないで、２より大きな値や２より小さな値の等比と見なせる関係にも制御できるようにする。
【００２１】
本発明の第１の態様によれば、表示装置をデジタル映像信号に基づいて再現できる階調数を、任意の表示調整状態に対して最大限に確保することができる。駆動制御部には輝度調整やコントラスト調整などの調整パラメータが表示調整データとして入力されるが、駆動制御部は、任意の表示調整データに対して、デジタル映像信号の各ビットの輝度レベルに相当する各ビットの間の重み付けを、表示調整に応じて変化される等比係数に基づいた等比関係と見なせるように維持して、輝度の対数関係を感知する人間の視覚特性上のダイナミックレンジを有効に活用する。
【００２２】
本発明の第２の態様のデジタル映像信号に基づいて表示を行う表示装置及びその駆動方法では、デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を、２より大きな等比係数の等比と見なせる関係に維持することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、低輝度の映像表示において階調の密度を増加させ、人間の視覚により適合した階調表示が行えるようになる。
【００２４】
本発明は、プラズマディスプレイパネルなどのサブフィールド方式で階調表示を行うデジタル表示装置に適用するのに適している。
【００２５】
各ビットの重みの関係を、２より大きな等比係数による等比と見なせる関係にすると、低輝度の映像表示において階調の密度を増加させることができるが、高輝度映像で、表示できない輝度レベルの範囲が生じるので、誤差拡散処理やディザ処理でデジタル映像信号を処理することが望ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図７は、本発明の実施例のプラズマディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。このプラズマディスプレイ装置では、プラズマディスプレイパネル２１の各ドライバを制御する駆動制御部３０に、デジタル映像信号と同期信号が入力される。これらの信号は、図１のようにビデオ信号などのアナログ映像信号をＡ／Ｄコンバータで変換したデジタル映像信号であるか、コンピュータなどで生成され直接駆動制御部３０に入力されるデジタル映像信号である。プラズマディスプレイパネル２１は図１に示した従来例と同じである。駆動制御部３０は、データ変換回路１９と、データ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３と、データ読み出し回路１４と、表示制御回路１７を有する。データ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３と、データ読み出し回路１４は、図１の従来例と同じ構成を有する。表示制御回路１７は、表示調整器１８から表示調整データを受ける。
【００２７】
表示調整器１８は、ユーザーや製造工場の自動装置を含む調整者による操作に応じた輝度調整やコントラスト調整の調整パラメータに対応したアナログ信号やデジタル信号による表示調整データを発生する。また、プラズマディスプレイ装置が設置される周囲の照度を検出して、それに応じて表示調整データを出力することも可能である。駆動制御回路１７は、表示調整データが輝度調整データであれば、輝度調整データに応じて最小輝度のサブフィールドＳＦ１の輝度（重み）を設定し、更に各サブフィールドの重みを等比関係になるように設定する。データ変換回路１９は、デジタル映像信号を、各ビットの重みが設定した各サブフィールドの重みに対応するデジタル映像信号に変換する。
【００２８】
図８は、本実施例における入力デジタル映像信号（階調レベル）と表示輝度の関係をリニアスケールで示した図である。周囲環境が十分に暗く、最小輝度がもっとも小さい（暗い）ＬＭＩＮ１に設定された場合には、入力デジタル映像信号（階調レベル）と表示輝度の関係は最高輝度ＬＭＡＸとＬＭＩＮ１を結ぶ直線で表される。最高輝度ＬＭＡＸは、最大入力レベルに対応し、装置で表示が可能な（許された）最高輝度であり、これは固定である。周囲環境が明るく、最小輝度がもっとも大きい（明るい）ＬＭＩＮ２に設定された場合には、入力信号レベルと表示輝度の関係は最高輝度ＬＭＡＸとＬＭＩＮ２を結ぶ直線で表される。そして、各線上で、等比関係になるようにデジタル映像信号の各ビット（各サブフィールド）の重みを決定する。
【００２９】
図９は、図８の関係を対数スケールで示した図である。いま、デジタル映像信号が８ビットで表され、８個のサブフィールドで構成されるサブフィールド方式で表示されるとする。デジタル映像信号の各ビット（各サブフィールド）の重みは、等間隔で配置される。上記のように、最高輝度ＬＭＡＸは固定であり、これに応じてＭＳＢ（８番目のＳＦ）の重みＬ８が決定される。正確には最小輝度に応じて若干異なるが誤差は無視できる程度である。最小輝度がＬＭＩＮ１の時には、対数スケールでＬ８とＬＭＩＮ１を結ぶ直線を７等分して、その値を各ビット（各サブフィールド）の重みとして決定する。同様に、最小輝度がＬＭＩＮ２の時には、対数スケールでＬ８とＬＭＩＮ２を結ぶ直線を７等分して、その値を各ビット（各サブフィールド）の重みとして決定する。なお、最高輝度ＬＭＡＸを固定とせずに、Ｌ８を固定としてもよい。
【００３０】
ここで、実施例における各ビット（各ＳＦ）の重み付け決定処理を、図１０の対数直線図を参照して更に説明する。図１０に示すように、表示装置のコントラスト比ＣＲで定まる最小輝度とＭＳＢ（ＳＦ１）に対応した輝度で定まるダイナミックレンジを均等にＮ−１分割することにより、各ビット（各ＳＦ）の重み付けをする。ＬＳＢに対応する相対輝度をコントラスト比ＣＲで決まる相対最小輝度１／ＣＲに対して十分に大きな値Ｐ／ＣＲ（例えば１０／ＣＲ）とすると、ＬＳＢはｌｏｇＰ−ｌｏｇＣＲとなる。ＭＳＢを相対輝度１（対数スケールで原点０）とすると、Ｋ番目のビットの輝度はＬＳＢの（対数スケールで）（Ｎ−Ｋ）／（Ｎ−１）倍となる。この場合、最大表示輝度ＬＭＡＸは（対数スケールで）ｌｏｇ（（１−Ｐ／ＣＲ）／（１−（Ｐ／ＣＲ）１／（Ｎ−１）となり、コントラスト比ＣＲが１０に比べて十分に大きい場合には、１に近似でき、ＭＳＢの輝度を最大表示輝度と見なすことができる。
【００３１】
この最大表示輝度ＬＭＡＸとコントラスト比ＣＲで決まる最小輝度ＬＭＩＮとで決定される最大ダイナミックレンジをできるだけ均等に（Ｎ−１）分割した重み付けとするために、上記のＫ番目のビットの輝度近似式を逐一計算することなく、最小２乗法などを用いて最適な重み付けを求めることも可能である。
【００３２】
図８に示した入力デジタル信号と輝度特性の関係を示す図においても、表示装置のコントラスト比ＣＲの小さい最大表示輝度に調整する時には、最小表示輝度の時に比べて各ビットの重み付けの等比係数が小さくなっている。また、各ビットの重み付けを２の累乗に限定しないことによって、１表示フィールド内の単一画素では表示できない階調レベルも発生する。これは、周知の誤差拡散処理やディザ処理などを適用することにより、１画面内や時間的に連続する画面内で機能する階調補間効果により解消できる。同様に、時間的に連続するＭ枚の表示映像において、Ｎビットのデジタル映像信号の各ビットの重み付けを異ならせることによって、Ｍ×Ｎビット相当の映像を表示することも可能である。
【００３３】
実際に重み付けを計算した例を図１１に示す。表示装置がプラズマディスプレイ装置である場合の、各ビットの重み付けは各サブフィールドの維持パルスのサイクル数に対応する。図１１は各サブフィールドの維持パルスのサイクル数を示す。ここでは、従来の等比係数が２の累乗による場合と、コントラスト比が８０、１５０、３０００の場合を示し、それぞれの場合の等比係数Ｒは、１．２３、１．８６、２．５である。この例では、総パルス数を同じにして、各ビット（各ＳＦ）の重み付けから計算される値を切り上げて維持パルスのサイクル数を算出しており、階調数を減少させずに整数の維持パルスのサイクル数を設定している。なお、アドレス放電による発光も考慮して表示輝度を決定してもよい。
【００３４】
ここで、等比係数Ｒが２の場合とそれ以外の場合を比較してみる。Ｒが２より小さい時には、ＬＳＢの重みが大きくなり、低輝度では表示できる間隔が粗くなり、表示できない階調が発生する。逆に、高輝度では間隔が狭くなり、同一の輝度を複数の異なるサブフィールドの組み合わせで表せるようになる。
【００３５】
Ｒが２より大きい時には、ＬＳＢの重みが小さくなり、低輝度では表示できる間隔が細かくなり、表示できる階調が増加するが、高輝度では間隔が広くなり、表示できない階調が生じる。図１２は、図１１の右側に示したＲが２．５の場合のサブフィールドの組合せにより表示できる輝度を示した図であり、ＳＦ７とＳＦ８を点灯する高輝度の領域を示す。図示のように、ＳＦ８を除くＳＦ１からＳＦ７をすべて点灯しても表示できるのは、３７１パルスに相当する輝度であり、次に表示できる輝度はＳＦ８のみを点灯する６３３パルスに相当する輝度であり、その間の２６２パルスに相当する間の階調は表示できない表示不能範囲になる。
【００３６】
しかし、図１２の関係を対数スケールで表示すると図１３のようになる。ＳＦ７とＳＦ８の間の上記の表示不能範囲は、十分に小さいとはいえないが対数表示による全体の表示範囲では相対的に小さく、上記の誤差拡散処理やディザ処理で対処できる。また、低輝度の範囲では、比較的細かな階調表示が可能であり、これは人間の視覚には適しており、表示できる最小輝度と最高輝度の比であるコントラスト比ＣＲも大きくなる。このように、各ビットの重み付けを等比関係になるように行う場合も、等比係数Ｒを２より大きく設定することにより、人間の視覚に適した表示が行えるようになる。
【００３７】
周囲照度の上昇などにより、表示装置のコントラスト比ＣＲが低く抑えられた場合には、表示階調間隔が狭くなるため、その他のユーザーによる調整や工場での調整に使用する制御分に制約を及ぼし、ＬＳＢに対する相対輝度を最小相対輝度１／ＣＲに対して十分に大きく設定することが困難になる場合がある。そのような場合には、図１４に示すように、表示装置のコントラスト比ＣＲで決まる最小輝度とＭＳＢに対応した輝度で定まるダイナミックレンジを均等にＮ分割した輝度によって各ビットの重み付けをするようにしてもよい。コントラスト比ＣＲで決まる最小相対輝度１／ＣＲと相対輝度１のＭＳＢの間を均等にＮ分割すると、Ｋビット目の輝度は対数表示で−（Ｎ−Ｋ）ｌｏｇＣＲ／Ｎとなる。また、最大輝度ＬＭＡＸはｌｏｇ（（１−１／ＣＲ）／（１−ＣＲ−１／Ｎ）となる。
【００３８】
一般に、表示装置には上記の輝度調整の他にもユーザー調整機能や自動調整機能が設けられており、それらの設定に応じて上記の輝度調整による各ビットの重み付けに加えて更なる変更処理が施される。その場合のＫビット目の重み付けの近似式を次に示す。
【００３９】
【数１】
2004086030.tif 000003
【００４０】
この式に示すプラズマディスプレイ装置のＫ番目のサブフィールドの維持パルス数ＮＳＵＳ（Ｋ）は、コントラスト調整や自動輝度制限機能などから定まる調整パラメータＣａｄと、１表示フィールド当たりの維持パルスの総パルス数ＮＭＡＸと、上記のコントラスト比ＣＲに応じて図１４で示した関係から決まる重み付けによって計算される。式より、プラズマディスプレイ装置の最大消費電力や表示パネルの駆動特性から設計された維持パルスの総パルス数ＮＭＡＸは輝度調整に応じて各サブフィールドに分配され、調整パラメータＣａｄ（≦１）に比例した数に抑制される。従って、輝度変換利得制御に相当するコントラスト調整などが大きく制限された場合に、下位の複数のサブフィールドにおいて、維持パルスのサイクル数が１以下に減少することによって表示階調数が大きく減少する可能性がある。本発明においては、調整パラメータＣａｄの抑制によって減少した各ビットの重み付けの最小値に以下のような制限を施すことにより、表示階調数の減少を抑制している。すなわち、表示調整によって調整パラメータＣａｄを減じてデジタル映像信号の各ビットの輝度レベルに相当する各ビットの重み付けを減少させた場合においても、各サブフィールドの維持パルスのサイクル数の数１による計算値の小数部を切り上げ、ビット数（サブフィールド数）自体の減少を回避する。これにより、低輝度表示で目立つ階調数の減少を抑えて２Ｎ−１の表示階調数を確保することができる。
【００４１】
図１５は、図７に示したデータ変換回路１９の構成例を示す図である。図示のように、データ変換回路１９は、各調整データや調整パラメータに対応させて求めた各ビットの重み付け値に応じて複数の変換テーブルをルックアップテーブル２０に記憶しておき、各調整の状態に応じて表示制御回路１７から指示される選択信号に応じて複数の変換テーブルのいずれかを選択し、２の累乗で重み付けされた入力デジタル映像信号の値を、選択した各ビットの重み付け値に応じ値に変換して出力する。入力デジタル映像信号が８ビットで、８個のサブフィールドで１フィールドが構成される場合には、各変換テーブルは８ビット（２５６種）に対して８ビット（２５６種）が対応するルックアップテーブルになる。
【００４２】
また、図１５のようなルックアップテーブルを使用せずに、各ビットの重み付けに関して上記の説明で紹介した関係式やそれらの近似式、あるいはその代表値のみを小規模の記憶部に格納しておき、これらに基づいて各調整データや調整パラメータに対応した各ビットの重み付け値を算出、あるいは補間することもできる。
【００４３】
上記の実施例では、デジタル表示を行うプラズマディスプレイパネルを有する表示装置の例を説明したが、デジタル映像信号に対して上記の実施例のような処理を行った後、アナログ信号に変換してブラウン管や液晶表示パネルなどのアナログ表示デバイスで表示を行うことも可能である。
【００４４】
図１６は、本発明をアナログ表示装置に適用した実施例の構成を示す図である。図示のように、この例では、アナログ映像信号をアナログ表示デバイス３５で表示する。アナログ映像信号は通常の（２の累乗で重み付けされた）Ａ／Ｄ変換器３１でデジタル映像信号に変換され、表示制御部３２でデータ変換処理をされた後、Ｄ／Ａ変換器３４でアナログ映像信号に変換されて、アナログ表示デバイス３５で表示される。なお、入力信号としてデジタル映像信号を使用することも可能であり、その場合にはＡ／Ｄ変換器３１は設ける必要がない。
【００４５】
この装置には、輝度調整器３６が設けられており、周囲の照度などに応じて輝度調整が行える。輝度調整器３６による調整値は、表示制御部３２に入力される。表示制御部３２は、前述の実施例と同様に、輝度調整器３６による調整値に応じて最小ビット（ＬＳＢ）を変化させ、さらに最高輝度又は最大ビット（ＭＳＢ）を固定として、各ビットの重み付けが対数直線で等間隔になるように、各ビットの重み付けを決定する。表示制御部３２は、輝度調整値に対応させて求めた各ビットの重み付け値に応じて複数の変換テーブルを記憶したルックアップテーブル３３を有しており、調整値に応じて複数の変換テーブルのいずれかを選択し、２の累乗で重み付けされた入力デジタル映像信号の値を、選択した各ビットの重み付け値に応じ値に変換して出力する。なお、前述のように、入力デジタル映像信号が８ビットで、出力するデジタル映像信号も８ビットである場合には、大幅なまるめ処理を行う必要があるので、出力するデジタル映像信号は、例えば１０ビットや１２ビット（図では１２ビット）のように、入力デジタル映像信号に比べて大きなビット数であることが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、表示装置のコントラスト比の性能によって決まる表示ダイナミックレンジを最大限に維持しつつ輝度調整を実施することができる。また、輝度調整やコントラスト調整の影響による表示階調数の減少を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の輝度調整機能を有するプラズマディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】サブフィールド方式を説明する図である。
【図３】アナログ映像信号の輝度調整処理を説明する図である。
【図４】デジタル映像信号の従来の輝度調整を説明する図である。
【図５】２の累乗で重み付けした場合の入力信号と表示輝度の関係を対数直線で示す図である。
【図６】２の累乗で重み付けした場合に表現できる階調レベルを対数スケールで示す図である。
【図７】本発明の実施例のプラズマディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図８】実施例における入力信号と表示輝度の関係をリニアスケールで示す図である。
【図９】実施例における入力信号と表示輝度の関係を対数スケールで示す図である。
【図１０】実施例においてビット重みを決定する処理を説明する図である。
【図１１】実施例におけるコントラスト比に応じたサブフィールドの重み付けの例を示す図である。
【図１２】等比係数Ｒ＝２．５の場合に表現できる階調レベルをリニアスケールで示す図である。
【図１３】等比係数Ｒ＝２．５の場合に表現できる階調レベルを対数スケールで示す図である。
【図１４】低コントラストにも対応できるビット重みを決定する他の処理を説明する図である。
【図１５】データ変換回路の構成例を示す図である。
【図１６】本発明をブラウン管や液晶表示パネルなどを用いたアナログ表示装置に適用した場合の構成を示す図である。
【符号の説明】
１２…データ書き込み回路
１３…フレームメモリ
１４…データ読み出し回路
１７…表示制御回路
１８…表示調整器
２１…プラズマディスプレイパネル
２２…アドレスドライバ
２３…走査電極ドライバ
２５…維持電極ドライバ
３０…駆動制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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