(57)【要約】【課題】表示負荷が変化したときの不自然な明るさの変化を低減するとともに、突発的に消費電力が上昇しない安定した電力制御を実現する。【解決手段】階調表示のために各階調に対応付ける発光量を、消費電力が設定値を超えないように表示負荷の変化に応じて変更し、その際に発光量の変更量を表示負荷の変化率の大きさに合わせて増減する。表示負荷の変化が緩やかな場合は、発光量を少しだけ変更する。この場合の表示負荷の変化に対する電力制御の追従は遅い。反対に、表示負荷の変化が急激な場合は、発光量を大幅に変更する。この場合の電力制御の追従は速い。【選択図】      図１１
2004191610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面全体の明暗の度合いである表示負荷に応じて、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係を変更する表示デバイスの駆動方法であって、
フレーム列の各フレームの表示負荷を測定し、
前記フレーム列における表示負荷の変化に対する前記対応関係の変化の追従が、表示負荷の変化が小さいときには遅くて、表示負荷の変化が大きいときには速くなるように、測定された表示負荷に応じてフレームごとに前記対応関係を変更する
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。
【請求項２】
画面全体の明暗の度合いである表示負荷に応じて、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係を変更する表示デバイスの駆動方法であって、
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
前記注目フレームとその表示の以前に表示される他のフレームとの間における仮の設定輝度の変化量と閾値とを比較し、
仮の設定輝度の変化量が前記閾値を越える場合には、仮の設定輝度を前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度として採用し、仮の設定輝度の変化量が前記閾値を越えない場合には、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算の結果を前記設定輝度として採用し、
採用された設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。
【請求項３】
仮の設定輝度の変化量が前記閾値を越える場合にも、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行う
請求項２記載の表示デバイスの駆動方法。
【請求項４】
画面全体の明暗の度合いである表示負荷に応じて、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係を変更する表示デバイスの駆動方法であって、
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
算出された仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行い、算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果との差を算出し、
算出された差が閾値を越える場合には、仮の設定輝度を前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度として採用し、算出された差が前記閾値を越えない場合には、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算の結果を前記設定輝度として採用し、
採用された設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。
【請求項５】
算出された差が閾値を越える場合にも、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行う
請求項４記載の表示デバイスの駆動方法。
【請求項６】
画面全体の明暗の度合いである表示負荷に応じて、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係を変更する表示デバイスの駆動方法であって、
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
算出された仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行い、算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果との差を算出し、
算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果とを重み付けして加算し、その際に算出された前記差が大きいほど前記仮の設定輝度の重みを大きくし、
前記加算の結果を、前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度とし、
前記設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。
【請求項７】
前記算出式は、表示負荷に係らず表示デバイスの消費電力を一定に保つような仮の設定輝度を導出する式である
請求項６記載の表示デバイスの駆動方法。
【請求項８】
任意の画像の表示が可能な画面をもつ表示デバイスと、
前記表示デバイスを駆動するドライバと、
前記ドライバを制御する制御ブロックとを備え、
前記制御ブロックは、
表示対象であるフレーム列の各フレームについて、画面全体の明暗の度合いである表示負荷を測定し、
測定した表示負荷に応じて、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係をフレームごとに変更し、その際に前記フレーム列における表示負荷の変化に対する前記対応関係の変化の追従を、表示負荷の変化が小さいときには遅くて、表示負荷の変化が大きいときには速くなるようにする
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記表示デバイスは、プラズマディスプレイパネル、またはエレクトロルミネセンスによって発光するデバイスである
請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
液晶ディスプレイと、
前記液晶ディスプレイによる表示のための光量可変のバックライトと、
前記液晶ディスプレイを駆動するドライバと、
前記ドライバおよび前記バックライトを制御する制御ブロックとを備え、
前記制御ブロックは、
表示対象であるフレーム列の各フレームについて、画面全体の明暗の度合いである表示負荷を測定し、
測定した表示負荷に応じて、再現可能な階調範囲における最高階調と前記バックライトの輝度との対応関係をフレームごとに変更し、その際に前記フレーム列における表示負荷の変化に対する前記対応関係の変化の追従を、表示負荷の変化が小さいときには遅くて、表示負荷の変化が大きいときには速くなるようにする
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の表示に用いられる表示デバイスの駆動方法および画像表示装置に関する。表示デバイスとは、画面をもつデバイスおよび画面に対応したサイズの発光面をもつデバイスを意味する。
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、およびエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）によって発光するデバイス（以下、ＥＬデバイスという）に代表されるフラット型表示デバイスは、画面またはバックライトとして利用されている。画面の大型化および高解像度化においては、画面のセル数が増えても消費電力は増えないのが望ましい。この要求に応える上には、表示負荷に応じて自動的に光量を調整する自動電力制御（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）を行う必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
ＡＣ型プラズマディスプレイパネルによる表示では、画面の各セルに対して表示すべき階調（明暗の度合い）に応じた数の電圧パルスが印加される。電圧パルスは表示放電を生じさせてセルを点灯させる。点灯とは表示放電によって発光することである。１フレームの表示において、各セルの発光量はそのセルで起こる表示放電の回数、すなわち印加される電圧パルスの数（以下、パルス数という）に依存し、プラズマディスプレイパネルの消費電力は全セルの発光量の総和にほぼ比例する。
【０００４】
プラズマディスプレイパネルの駆動装置は、明るく見やすい表示を行いつつ消費電力が過大になるのを防ぐ自動電力制御（以下、ＡＰＣという）を行う。ＡＰＣにより、全セルの発光量の総和が設定値を超えないように、各階調に対応したパルス数が表示負荷率の変化に応じて変更される。表示負荷率とは、ある場面の表示に必要な電力である表示負荷の指標であり、１フレームにおいて各セルが表示すべき階調Ｇ（０≦Ｇ≦Ｇｍａｘ）と最高階調Ｇｍａｘとの比率（Ｇ／Ｇｍａｘ）の全セルにわたる平均値と定義される。つまり、１フレームの表示における画面全体の明暗の度合いである表示負荷の具体値が表示負荷率である。ＡＰＣの概略として、各階調に対応したパルス数は、表示する画像（フレーム）が全体的に明るいほど少ない。全体的に明るい表示の場合、個々のセルの発光量が少なくても目立たない。なお、消費電力が許容値を超えないならば、最高階調に対応するパルス数を時間的条件で決まる最大数とするのが望ましい。したがって、一般的な駆動装置は、表示負荷率が設定値より小さい場合には実質的にＡＰＣを行わず、表示負荷率が設定値より大きい場合にのみ、消費電力を表示負荷率が設定値であるときの値とほぼ等しくするＡＰＣを行う。
【０００５】
表示負荷率の変化にそのまま合わせるようにパルス数を調整する単純なＡＰＣを行うと、消費電力は一定に保たれるものの、短い周期で表示負荷率が変動する場合には表示の明るさも同じ周期で変動してしまう。つまり、単純なＡＰＣにはフリッカが生じるという問題がある。この問題に対する解決策として、ローパスフィルタの適用が挙げられる。特開２００１−２２８８２４号公報には、表示負荷率の変化を示す信号をローパスフィルタに入力し、ローパスフィルタの出力信号に基づいてパルス数を調整する構成の電力制御装置が開示されている。ローパスフィルタは表示負荷率の変化に対する制御の追従を緩慢にする。したがって、ローパスフィルタの適用によってフリッカを防止することができる。また、他の解決策が特開平１１−２８２３９６号公報に記載されている。それは、表示負荷率の変化に対して閾値を設定する手法である。表示負荷率の変化量が閾値よりも大きいときはパルス数が変化後の表示負荷率に対応した値に変更され、表示負荷率の変化量が閾値よりも小さいときはパルス数が変化前の表示負荷率に対応した値に保たれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２２８８２４号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−２８２３９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ローパスフィルタを用いる従来のＡＰＣでは、制御の追従が緩慢であることから、表示負荷率が急激に大きく上昇した場合に、大きく低減すべき消費電力が十分に低減されない状況が発生する。この状況では電力が無駄に消費される。逆に表示負荷が急激に大きく降下した場合には、降下後の表示負荷に見合った値にパルス数が増大するまで、点灯セルの暗さが目立つ。
【０００９】
一方、表示負荷率の変化量が閾値よりも大きいときのみパルス数を変更する従来のＡＰＣでは、制御の追従が離散的であることから、表示負荷率がゆっくりと大きく変化する場合に、画面の明るさが段階的に変化して表示が不自然になる。
【００１０】
本発明の第１の目的は、表示負荷が変化したときの不自然な明るさの変化を低減して表示品質を高めることである。第２の目的は、突発的に消費電力が上昇しない安定した電力制御を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、階調表示のために各階調に対応付ける発光量を、消費電力が設定値を超えないように表示負荷の変化に応じて変更し、その際に発光量の変更量を表示負荷の変化率の大きさに合わせて増減する。表示負荷の変化が緩やかな場合は、発光量を少しだけ変更する。この場合の表示負荷の変化に対する電力制御の追従は遅い。反対に、表示負荷の変化が急激な場合は、発光量を大幅に変更する。この場合の電力制御の追従は速い。つまり、本発明においては、電力制御の追従性を可変とし、表示負荷の変化の様相に適するように追従性を動的に変更する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
第１実施形態における駆動対象の表示デバイスはプラズマディスプレイパネルである。プラズマディスプレイパネルと駆動回路とで構成されるプラズマ表示装置は、テレビジョン映像およびコンピュータ出力の表示に用いられている。
【００１３】
図１はプラズマ表示装置１００の構成を示す。例示のプラズマ表示装置１００は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネル１、制御ブロック７１、電源回路７３、Ｘドライバ７５、Ｙドライバ７７、およびＡドライバ７９を有する。プラズマディスプレイパネル１は縦横に並ぶ３電極面放電構造のセルからなるカラー表示の可能な画面をもつ。画面には行電極として電極Ｘおよび電極Ｙが配列され、列電極として電極Ａが配列されている。電極Ｘおよび電極Ｙはマトリクス表示の行ごとに表示放電を生じさせるための電極対を構成し、電極Ｙおよび電極Ａはセルを選択するための電極マトリクスを構成する。電極Ｘ、電極Ｙ、および電極Ａのそれぞれと電源回路７３との導通を制御するためのＸドライバ７５、Ｙドライバ７７、およびＡドライバ７９は、制御ブロック７１からの信号に従ってスイッチング動作をする。
【００１４】
制御ブロック７１は、データ変換回路７１０、フレームメモリ７２０、ドライバコントローラ７３０、ＡＰＣ演算回路７４０、およびパルス数テーブル７５０を有する。制御ブロック７１には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からカラー画像の各画素の階調（Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度）を示すフレームデータＤｆが入力される。データ変換回路７１０は、多値画像データであるフレームデータＤｆを２値画像の組み合わせによって階調を再現するためのサブフレームデータＤｓｆに変換する。サブフレームデータＤｓｆはフレームメモリ７２０にいったん記憶された後、表示の進行に合わせてドライバコントローラ７３０によってＡドライバ７９へ転送され、セルの電荷量を発光の要否に対応させるアドレッシングに用いられる。ＡＰＣ演算回路７４０およびパルス数テーブル７５０は、自動電力制御（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）のための構成要素である。ＡＰＣ演算回路７４０は、サブフレームデータＤｓｆから表示負荷を求め、最高階調に対する設定輝度Ｌ’を決める。設定輝度Ｌ’は、最高階調を表示するセルの表示放電の回数を指定する制御情報である。パルス数テーブル７５０は、１フレームを構成する複数のサブフレームに対する発光量の配分を記憶しており、設定輝度Ｌ’に応じた各サブフレームの表示パルス数ｆをドライバコントローラ７３０に通知する。これを受けて、ドライバコントローラ７３０は、各サブフレームの表示においてそのサブフレームに該当する表示パルス数ｆと同数の表示放電を生じさせる。ＡＰＣ演算回路７４０において設定輝度Ｌ’が決まった時点で、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係、すなわち各階調を再現するために１フレームにおいてセルに印加すべき表示パルスの総数が一義的に決まる。
【００１５】
以上の表示装置１００におけるプラズマディスプレイパネル１の駆動シーケンスの概略は次のとおりである。プラズマディスプレイパネル１による表示では、２値の点灯制御によってカラー表示を行うために、図２のように、一定周期で入力されるフレームＦのそれぞれを所定数ＮのサブフレームＳＦに分割する。つまり、１つのフレームＦをＮ個のサブフレームＳＦの集合に置き換える。これらサブフレームＳＦに順にＷ１  ，Ｗ２  ，Ｗ３  ，…ＷＮ の重みを付与して各サブフレームＳＦの表示放電の回数を決める。このようなフレーム構成に合わせてフレーム転送周期であるフレーム期間ＴｆをＮ個のサブフレーム期間Ｔｓｆに分割し、各サブフレームＳＦに１つのサブフレーム期間Ｔｓｆを割り当てる。さらに、サブフレーム期間Ｔｓｆを、リセット期間ＴＲ、アドレス期間ＴＡ、および表示期間ＴＳに分ける。リセット期間ＴＲおよびアドレス期間ＴＡの長さは重みに係わらず一定である。これに対して、表示期間ＴＳの長さは重みが大きいほど長い。したがって、サブフレーム期間Ｔｓｆの長さは、それに該当するサブフレームＳＦの重みが大きいほど長い。Ｎ個のサブフレームＳＦにおいてリセット期間ＴＲ・アドレス期間ＴＡ・表示期間ＴＳの順序は共通である。サブフレームごとに壁電荷の初期化、アドレッシング、および点灯維持が行われる。
【００１６】
図３は駆動電圧波形の概略図である。図において電極Ｙの参照符号の添字（１，ｖ）は配列順位を示す。なお、図示の波形は一例であり、振幅・極性・タイミングを種々変更することができる。
【００１７】
各サブフレームのリセット期間ＴＲにおいては、全ての電極Ｘに対して負極性および正極性のランプ波形パルスを順に印加し、全ての電極Ｙに対して正極性および負極性のランプ波形パルスを順に印加する。電極へのパルス印加とは、電極を一時的にバイアスすることを意味する。セルには、電極Ｘ，Ｙに印加されるパルスの振幅を加算した合成電圧が加わる。１回目のパルス印加で起こる微小放電は、前サブフレームにおける点灯／非点灯に係わらず全てのセルに同一極性の適当な壁電圧を生じさせる。２回目のパルス印加で起こる微小放電は、壁電圧を放電開始電圧と印加電圧の振幅との差に相当する値に調整する。
【００１８】
アドレス期間ＴＡにおいては、点灯すべきセルのみに点灯維持に必要な壁電荷を形成する。全ての電極Ｘおよび全ての電極Ｙを所定電位にバイアスした状態で、行選択期間（１行分のスキャン時間）ごとに選択行に対応した１つの電極ＹにスキャンパルスＰｙを印加する。この行選択と同時にアドレス放電を生じさせるべき選択セルに対応したアドレス電極ＡのみにアドレスパルスＰａを印加する。つまり、選択行のサブフレームデータＤｓｆに基づいてアドレス電極Ａの電位を２値制御する。選択セルでは電極Ｙと電極Ａとの間の放電が生じ、それがトリガとなって電極Ｘと電極Ｙとの間の放電が生じる。これら一連の放電がアドレス放電である。
【００１９】
表示期間ＴＳにおいては、表示パルス（サステインパルスとも呼称される）Ｐｓを電極Ｙと電極Ｘとに交互に印加する。これにより、セルには極性が交互に入れ替わるパルス列が加わる。表示パルスＰｓの印加によって、所定の壁電荷が残存するセルで表示放電が生じる。表示パルスＰｓの印加回数はサブフレームの重みに対応し、表示負荷に応じて調整される。なお、不要の放電を防止するためにアドレス電極Ａを表示期間ＴＳにわたって表示パルスＰｓと同極性にバイアスしてもよい。
【００２０】
以上の駆動制御のうち、本発明に深く係わるのは表示期間ＴＳにおける表示パルスＰｓの印加、より詳しくは消費電力を制限するための印加回数の設定方法である。以下、この設定方法を具体的に説明する。
【００２１】
各サブフレームにおける点灯セルの輝度は、サブフレームに割り当てられた表示パルスの数（以下、表示パルス数という）によって決まる。厳密には、電源電圧のドロップが輝度に影響するので、サブフレームにおける点灯セルの数および配置にも輝度は依存する。しかし、必ずしもそれを考慮する必要はない。したがって、以下の実施例では、点灯セルの数および配置に依存する輝度変化に対する補正は行わず、表示パルス数と輝度との関係が一定であるものとして表示パルス数を設定する。つまり、表示パルス数の設定によって決まる輝度は、厳密には種々の表示状況での輝度を平均化した平均輝度である。
【００２２】
１つのフレームを構成するＮ個のサブフレームのうちのｉ（１〜Ｎ）番目のサブフレームである第ｉサブフレームの表示パルス数をｆｉ 、単位パルス数当たりの平均輝度をｓ、設定輝度の重みをｗｉ とし，最高階調を表示するセルの輝度をＬとし、（１）式を満たすようにＮ個のサブフレームに表示パルス数を配分する。
【００２３】
【数１】
2004191610.tif 000003
【００２４】
ここで輝度の重みについては（２）式が成り立つ。
【００２５】
【数２】
2004191610.tif 000004
【００２６】
さらに、消費電力が一定値になるように総表示パルス数を設定する。サブフレームの表示負荷（セル数に対する点灯セルの割合である点灯率）をαｉ 、単位パルス数当たりの電力をｐ（αｉ  ）とする。ｐ（αｉ  ）は（３）式のように近似できる。
【００２７】
【数３】
2004191610.tif 000005
【００２８】
ｐ０  はパネル容量の充放電に伴う無効電力であり、ｐ１  αｉ    はガス放電に伴う電力である。
電力の上限をＰｍａｘとすると、（４）式の拘束条件が成り立つ。Ｎはサブフレーム数を表す。
【００２９】
【数４】
2004191610.tif 000006
【００３０】
１フレームの時間内に出力できる総表示パルス数には上限がある。その上限以下のときに（４）式の等号が成り立つように表示パルス数を決定する。（４）式を等号式として（１）式および（２）式を考慮すれば、Ｌは（５）式で表される。以下、Ｌを“仮の設定輝度”と呼称する
【００３１】
【数５】
2004191610.tif 000007
【００３２】
（５）式の分母を（３）式を使って書き下すと
【００３３】
【数６】
2004191610.tif 000008
【００３４】
である。（６）式において、
【００３５】
【数７】
2004191610.tif 000009
【００３６】
とする。Ｄはフレームの表示負荷、すなわち表示負荷率である。表示負荷率の変化が大きいことと、Ｌの変化が大きいことは等価である。また、（３）式を用いるのであれば、フレームデータから直接に表示負荷率を計算してＬを求めることができる。
【００３７】
なお，１フレームの総表示パルス数には上限Ｆｍａｘ  がある。このため、Ｌは次式で定義される上限値Ｌｍａｘをもつ。
【００３８】
【数８】
2004191610.tif 000010
【００３９】
したがって、総表示パルス数の制限を考慮すると、仮の設定輝度Ｌは次式で表される。
【００４０】
【数９】
2004191610.tif 000011
【００４１】
従来の技術として説明した単純なＡＰＣは、（９）式のＬを（１）式に適用して表示パルス数ｆｉ を決定する。これに対して、本発明のＡＰＣでは（９）式のＬを直接には用いずにＬからＬ’（設定輝度）を導き、Ｌ’を用いて表示パルス数ｆｉ を決定する。
【００４２】
なお，注目するフレームに対する表示パルス数ｆｉの決定は、当該フレームに対応した先頭のサブフレームの表示期間以前に完了すればよい。図４の例では、注目するフレーム（ｋ）のデータ取込みを、１つ前のフレーム（ｋ−１）の表示と並行して行い、フレーム（ｋ−１）に対応した最終のサブフレームＳＦＮ  の表示期間ＴＳの途中からフレーム（ｋ）に対応した先頭のサブフレームＳＦ１ のアドレス期間ＴＡの途中までの期間に、表示パルス数ｆｉの計算を行っている。
【００４３】
〔実施例１〕
実施例１のＡＰＣ動作は図５および図６で示される。ＡＰＣ演算回路７４０は、仮の設定輝度Ｌに対してローパスフィルタリングを行い、その結果および仮の設定輝度Ｌのどちらか選択する。
【００４４】
今、注目する１つのフレームの入力時刻をｔとし、フレーム周期をΔとする。まず、時刻ｔのＬ（ｔ）  について、時刻（ｔ−Δ）のＬ（ｔ−Δ）からＬ（ｔ）  への変化が予め設定した閾値Ｌｔｈを越える大きな変化であったかどうかを調べ、大きな変化であった場合は（９）式に従って計算した通りのＬ（ｔ）  をＬ’（ｔ）  とする。変化の大きさが閾値以下であった場合は，ローパスフィルタリングで得られたＬｆをＬ’（ｔ）とする。つまり、Ｌの変化が大きいとき（表示負荷率の変化が大きいとき）には、点灯セルの輝度レベルをその変化に速く追従させ、Ｌの変化が小さいとき（表示負荷率の変化が小さいとき）には、点灯セルの輝度レベルをゆっくりとその変化に追従させる。
【００４５】
ローパスフィルタリングは次のデジタルフィルタで実現される。
【００４６】
【数１０】
2004191610.tif 000012
【００４７】
例えば、２次のバタワースフィルタを構成する場合には、Ｑ＝Ｒ＝２であり、カットオフ周波数をω０  ／（２π）とすれば、
【００４８】
【数１１】
2004191610.tif 000013
【００４９】
である。ここでΩ０  ＝ω０  Δである。条件による場合分けをまとめると、
【００５０】
【数１２】
2004191610.tif 000014
【００５１】
となる。なお、フィルタ動作の初期値、およびＬ（ｔ）の変化量がＬｔｈを越えた場合のフィルタ状態は、次のように更新される。
【００５２】
【数１３】
2004191610.tif 000015
【００５３】
さらにフィルタのリンギング特性に起因してＬ’（ｔ）  がＬｍａｘを越える場合もあるので、再びＬをＬｍａｘ  に制限するのが望ましい。
【００５４】
【数１４】
2004191610.tif 000016
【００５５】
このようにして決定されたＬ’’（ｔ）  を（１５）式に適用して各サブフレームの表示パルス数を設定する。
【００５６】
【数１５】
2004191610.tif 000017
【００５７】
当然、ｆｉ の計算結果を整数に近似する。そのとき、駆動波形の構成の上で表示パルス数が奇数か偶数に限られる場合はその制約に従う。
図７および図８は実施例１のＡＰＣ動作の説明図である。図７（Ａ）のように表示負荷が変化するとき、図７（Ｂ）のように仮の設定輝度Ｌが変化し、仮の設定輝度Ｌの変化率は図７（Ｃ）のように推移する。仮の設定輝度Ｌの変化率が閾値以下であるときには、設定輝度Ｌ’はローパスフィルタの出力であるので、図７（Ｄ）のように仮の設定輝度Ｌの変化に若干遅れて変化する。表示負荷の変化が急激で大きいとき、仮の設定輝度Ｌの変化率が閾値を越える。このときには、設定輝度Ｌ’として仮の設定輝度Ｌが選択されるので、設定輝度Ｌ’の変化は仮の設定輝度Ｌの変化と一致する。設定輝度Ｌ’は表示負荷の急激で大きな変化に素早く追従するので、図７（Ｅ）が示すとおり消費電力に大きな変動は生じない。一方、図８のとおり、表示負荷の変化が大きくてもそれが緩やかであれば、仮の設定輝度Ｌの変化率は閾値を越えないので、設定輝度Ｌ’としてローパスフィルタの出力が選択される。設定輝度Ｌ’は滑らかに連続的に変化するので、従来の離散的な輝度設定をするＡＰＣとは違って、不自然な表示は生じないし、消費電力に大きな変動が生じない。
【００５８】
〔実施例２〕
実施例１では、Ｌ（ｔ）  とＬ（ｔ−Δ）との比較結果に基づいてローパスフィルタ出力を設定輝度Ｌ’  として選択するかどうかが決定されたのに対し、実施例２ではＬ（ｔ）  とローパスフィルタの出力Ｌｆ  （ｔ）との比較結果に基づいてローパスフィルタ出力を選択するかどうかが決定される。Ｌ（ｔ）  とＬ（ｔ−Δ）との差が大きいときは、Ｌ（ｔ）とＬｆ（ｔ）との差も大きい。実施例２におけるＬ（ｔ）とＬｆ  （ｔ）との選択条件は実施例１の条件とほぼ等価である。
【００５９】
実施例２の選択条件は次式で表される。
【００６０】
【数１６】
2004191610.tif 000018
【００６１】
実施例２のＡＰＣ動作は図９および図１０で示される。上述の選択条件を除いて、実施例２のＡＰＣ演算回路７４０ｂの動作は実施例１のＡＰＣ演算回路７４０の動作と同様である。
【００６２】
〔実施例３〕
実施例１および実施例２では、閾値を基準に設定輝度Ｌ’を決めるので、点灯セルの輝度変化に滑らかさを欠く場合を完全に無くすことができない。つまり、仮の設定輝度Ｌの変化率が閾値に近い値であるような表示負荷の変化が生じた場合に、設定輝度Ｌ’の変化が不連続になる。実施例３にはこの問題がない。
【００６３】
実施例３のＡＰＣ動作は図１１および図１２で示される。実施例３におけるＡＰＣ演算回路７４０ｃは、Ｌ（ｔ）  とローパスフィルタの出力Ｌｆ  （ｔ）とをこれらの差に応じて重み付け加算し、その結果をＬ’（ｔ）  とする。具体的には図１３の曲線で示される重み関数ρ（ｘ）  を含む次式を適用して設定輝度Ｌ’（ｔ）  を求める。
【００６４】
【数１７】
2004191610.tif 000019
【００６５】
ここで、βはＬの取り得る最小値をＬｍｉｎ  とする次式で表される。
【００６６】
【数１８】
2004191610.tif 000020
【００６７】
Ｌｍｉｎ  はフレームの表示負荷率が最大であるときのＬであり、βは０から１の値をとる。Ｌｆ  （ｔ）は（１０）式で与えられる。
ρ（ｘ）  は次式を満たす。
【００６８】
【数１９】
2004191610.tif 000021
【００６９】
ρ（ｘ）  については、これを変数ｘの多項式で構成するのが簡便である。例えば次のような関数が考えられる。
【００７０】
【数２０】
2004191610.tif 000022
【００７１】
ここで，ｎおよびｍは１以上の値であり、ρ（ｘ）  は次式を満たす。
【００７２】
【数２１】
2004191610.tif 000023
【００７３】
なお、図１３中に破線で示す階段型の重み関数を適用することは、実施例１および実施例２のように閾値を適用してＬ（ｔ）  とＬｆ  （ｔ）との選択を行うことに相当する。
【００７４】
表示パルス数の設定には次式が適用される。
【００７５】
【数２２】
2004191610.tif 000024
【００７６】
図１４は実施例３のＡＰＣ動作の説明図である。図１４（Ａ）のように表示負荷が変化するとき、図１４（Ｂ）のように仮の設定輝度Ｌが変化し、ローパスフィルタの出力と入力との差は図１４（Ｃ）のように推移する。常にローパスフィルタリングによって設定輝度Ｌ’を算出するので、設定輝度Ｌ’  の変化は仮の設定輝度Ｌの変化と比べて図１４（Ｄ）のように滑らかである。しかも、設定輝度Ｌ’は表示負荷の大きな変化に素早く追従している。実施例１および実施例２とは違って、表示負荷の変化がどのような様相であっても設定輝度Ｌ’の変化は不連続にならない。そして、図１４（Ｅ）が示すとおり消費電力に大きな変動は生じない。
【００７７】
〔実施例４〕
実施例４は実施例３の改良である。実施例４では、表示負荷が大きく変化したときにローパスフィルタの出力を、変化後の表示負荷に適した値により速く近づける。具体的には、（１７）式で表される設定輝度Ｌ’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【００７８】
【数２３】
2004191610.tif 000025
【００７９】
〔実施例５〕
実施例５も実施例３の改良であり、表示負荷率と電力との関係の経年変化に係る補正を含む。実施例５では電力の測定が行われる。
【００８０】
図１の制御ブロック７１は、（２４）式で表される電力と実際に測定された電力Ｐｍｅｓとを比較し、その結果に応じて単位パルス数当たりの電力ｐ（α）のパラメータを修正する。
【００８１】
【数２４】
2004191610.tif 000026
【００８２】
パラメータを修正には、少なくともパラメータと同数の測定値が必要である。例えば、電源が投入されたときに、表示負荷率の異なるサンプル画像を順に表示して電力を測定すれば、必要な測定値を得ることができる。通常の表示動作と並行して一定時間ごとに電力を測定しても、表示負荷率の異なる画像のそれぞれに対応した電力の測定値を得ることができる。
【００８３】
以上の実施例１〜実施例５のＡＰＣ動作は、プラズマ表示装置に限らず、表示負荷の変化する映像を表示する他の表示装置にも応用することができる。以下では、重複説明を最小限とするため、代表として実施例１〜実施例５の中で最も汎用性の高い実施例４を取り上げてその応用を説明する。
〔第２実施形態〕
第２実施形態における駆動対象は有機ＥＬデバイスである。有機ＥＬデバイスと駆動回路とで構成されるＥＬ表示装置は、計器の表示パネルおよび平面光源として用いられている。
【００８４】
図１５はＥＬ表示装置の構成図であり、図１６はＥＬ表示装置におけるＡＰＣ動作のフローチャートである。例示のＥＬ表示装置２００は、ＥＬデバイス２、制御ブロック８１、電源回路８３、行ドライバ８５、および列ドライバ８９を有する。ＥＬデバイス２は縦横に並ぶセルからなる画面をもつ。画面には行電極および列電極が配列されている。これら電極のそれぞれと電源回路８３との導通を制御するための行ドライバ８５および列ドライバ８９は、制御ブロック８１からの信号に従ってスイッチング動作をする。制御ブロック８１は、フレームメモリ８１０、ＡＰＣ演算回路８２０、およびドライバコントローラ８３０を有する。制御ブロック８１には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からフレームデータが入力される。フレームメモリ８１０はフレームデータを一時的に記憶する。ＡＰＣ演算回路８２０は、フレームごとに表示負荷率を求め、設定輝度Ｌ’を算出する。つまり、表示負荷に応じて表示の輝度レベルを決める。さらに、ＡＰＣ演算回路８２０は、設定輝度Ｌ’に応じた電流値をドライバコントローラ８３０に通知する。これを受けて、ドライバコントローラ８３０は、各フレームの表示において通知された値の電流をセルに供給する。
【００８５】
図１７はＥＬ表示装置における駆動のタイムチャートである。注目するフレームに対する電流値の決定は、当該フレームに係る点灯開始以前に完了すればよい。図１７の例では、注目するフレーム（ｋ）のデータ取込みおよび設定輝度の計算を１つ前のフレーム（ｋ−１）の表示と並行して行っている。
【００８６】
〔実施例６〕
ＥＬデバイス２においては、表示負荷率として全画素の階調の平均を求めればよい。画素の階調をλｉとすると、表示負荷率αは次式で表される。
【００８７】
【数２５】
2004191610.tif 000027
【００８８】
式中のＮは画素数であり、λｍａｘは最高階調である。
セルの点灯に要する電力は表示負荷率に比例するので、画面全体の電力ｐ（α）は次式で表される。
【００８９】
【数２６】
2004191610.tif 000028
【００９０】
ｐ０は黒色表示の場合の電力である。ｐ１は単位表示率当たりの電力であり、最高階調の輝度に比例する。比例係数を１／ｓとすると、ｐ１は次式で表される。
【００９１】
【数２７】
2004191610.tif 000029
【００９２】
電力ｐ（α）には次式の制限がある。
【００９３】
【数２８】
2004191610.tif 000030
【００９４】
Ｐｍａｘは上限値である。仮の設定輝度Ｌはその上限値をＬｍａｘとして次式で表される。
【００９５】
【数２９】
2004191610.tif 000031
【００９６】
表示負荷率αがフレームの入力時刻ｔに決まるので、Ｌを変数ｔの関数と読み替えれば、上述の実施例４と同様に計算をすることができる。
仮の設定輝度Ｌに対するフィルタリングの結果であるＬｆ  は次式で表される。
【００９７】
【数３０】
2004191610.tif 000032
【００９８】
設定輝度Ｌ’の計算には重み関数を適用する。
【００９９】
【数３１】
2004191610.tif 000033
【０１００】
重みパラメータβの定義も実施例４と同様である。
【０１０１】
【数３２】
2004191610.tif 000034
【０１０２】
設定輝度Ｌ’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【０１０３】
【数３３】
2004191610.tif 000035
【０１０４】
設定輝度Ｌ’の値に従ってセルの点灯を制御する。ＥＬデバイス２は電流駆動デバイスであるので、最高階調に対応する電流値Ｉ０を次式によって求める。
【０１０５】
【数３４】
2004191610.tif 000036
【０１０６】
式中のｕは比例係数である。
〔第３実施形態〕
第３実施形態における駆動対象は液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）である。液晶ディスプレイ、バックライト、および駆動回路で構成される液晶表示装置は、コンピュータ出力およびテレビジョン映像の表示に用いられている。
【０１０７】
液晶表示装置は、バックライトの前側に配置された液晶層の光透過率を変化させることによって階調表示をする。液晶表示装置の消費電力は表示負荷に依存しない。したがって、市販されている液晶表示装置にはＡＰＣ機能が備わっていない。
【０１０８】
しかし、特に、液晶表示装置をテレビジョン受像機として利用する場合には、ＡＰＣが有用である。その理由は次のとおりである。テレビジョン受像機にはコンピュータのモニターと比べて高輝度表示が強く望まれている。セルの最高輝度が高ければ、表示負荷率が比較的に小さい場面の表示において白の輝きを再現することができる。反面、表示負荷率が大きい場面の表示において、画面が過剰に明るくなり、見る人が眩しく感じてしまう。したがって、最高階調の輝度、すなわちバックライトの光量を表示負荷率が大きいほど低くする制御が必要である。このバックライトの光量制御はプラズマディスプレイパネルにおけるＡＰＣに相当する。
【０１０９】
図１８は液晶表示装置の構成図であり、図１９は液晶表示装置におけるＡＰＣ動作のフローチャートである。例示の液晶表示装置３００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３、バックライト４、制御ブロック９１、電源回路９３、行ドライバ９５、および列ドライバ９９を有する。液晶ディスプレイ３は縦横に並ぶセルからなる画面をもつ。画面には行電極および列電極が配列されている。これら電極のそれぞれと電源回路９３との導通を制御するための行ドライバ９５および列ドライバ９９は、制御ブロック９１からの信号に従って動作する。バックライト４は光量可変でなければならない。バックライト４として好適なデバイスは発光ダイオードアレイおよびＥＬデバイスである。制御ブロック９１は、フレームメモリ９１０、ＡＰＣ演算回路９２０、バックライトコントローラ９２５、およびドライバコントローラ９３０を有する。制御ブロック９１には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からフレームデータが入力される。フレームメモリ９１０はフレームデータを一時的に記憶する。ＡＰＣ演算回路９２０は、フレームごとに表示負荷率を求め、設定輝度Ｌ’を算出する。つまり、表示負荷に応じて表示の輝度レベルを決める。さらに、ＡＰＣ演算回路９２０は、設定輝度Ｌ’に応じた光量値をバックライトコントローラ９２５に通知する。これを受けて、バックライトコントローラ９２５は、各フレームの表示においてバックライト４の光量を制御する。
【０１１０】
図２０は液晶表示装置における駆動のタイムチャートである。注目するフレームに対するバックライト光量の決定は、当該フレームにおけるバックライト４の点灯開始以前に完了すればよい。図２０の例では、注目するフレーム（ｋ）のデータ取込みおよび設定輝度の計算を１つ前のフレーム（ｋ−１）の表示と並行して行っている。
【０１１１】
〔実施例７〕
液晶ディスプレイ３においては、表示負荷率として全画素の階調の平均を求めればよい。画素の階調をλｉとすると、表示負荷率αは次式で表される。
【０１１２】
【数３５】
2004191610.tif 000037
【０１１３】
式中のＮは画素数であり、λｍａｘは最高階調である。
表示負荷率に対して輝度レベル（最高階調を表示するセルの輝度）をどのように対応づけるかは任意に決めることができる。ただし、プラズマディスプレイと同様に、画面から射出する光の総量が表示負荷に係らず略一定になるように設定するのが自然である。そこで、仮の設定輝度Ｌを（３６）式のように設定する。
【０１１４】
【数３６】
2004191610.tif 000038
【０１１５】
Ｌｍｉｎは装置仕様で決まる最低輝度レベルである。
（３６）式をそのまま採用すると、表示負荷率が小さいときにＬが極端に大きくなるので、Ｌｍａｘを上限として組み入れた次式で仮の設定輝度Ｌを定義する。
【０１１６】
【数３７】
2004191610.tif 000039
【０１１７】
ＬｍａｘもＬｍｉｎよりも大きい値であれば任意に設定してよい。表示負荷率αがフレームの入力時刻ｔに決まるので、Ｌを変数ｔの関数と読み替えれば、上述の実施例４と同様に計算をすることができる。
【０１１８】
仮の設定輝度Ｌに対するフィルタリングの結果であるＬｆは次式で表される。
【０１１９】
【数３８】
2004191610.tif 000040
【０１２０】
設定輝度Ｌ’の計算には重み関数を適用する。
【０１２１】
【数３９】
2004191610.tif 000041
【０１２２】
重みパラメータβの定義も実施例４と同様である。
【０１２３】
【数４０】
2004191610.tif 000042
【０１２４】
設定輝度Ｌ’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【０１２５】
【数４１】
2004191610.tif 000043
【０１２６】
設定輝度Ｌ’（ｔ）の値に従ってバックライトの光量を制御する。バックライトの光量Ｂは次式で表される。
【０１２７】
【数４２】
2004191610.tif 000044
【０１２８】
式中のｒは比例係数である。
【０１２９】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項１０の発明によれば、表示負荷の変化に応じて画面の明るさが自然に変化するので、電力制御にともなう表示品質の低下が起こらない。しかも、突発的に消費電力が上昇しない安定した電力制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマ表示装置の構成図である。
【図２】フレーム分割の概念図である。
【図３】駆動電圧波形の概略図である。
【図４】駆動のタイムチャートである。
【図５】実施例１に係るＡＰＣ演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図６】実施例１のＡＰＣ動作のフローチャートである。
【図７】実施例１のＡＰＣ動作の説明図である。
【図８】実施例１のＡＰＣ動作の説明図である。
【図９】実施例２に係るＡＰＣ演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図１０】実施例２のＡＰＣ動作のフローチャートである。
【図１１】実施例３に係るＡＰＣ演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図１２】実施例３のＡＰＣ動作のフローチャートである。
【図１３】重み関数を示す図である。
【図１４】実施例３のＡＰＣ動作の説明図である。
【図１５】ＥＬ表示装置の構成図である。
【図１６】ＥＬ表示装置におけるＡＰＣ動作のフローチャートである。
【図１７】ＥＬ表示装置における駆動のタイムチャートである。
【図１８】液晶表示装置の構成図である。
【図１９】液晶表示装置におけるＡＰＣ動作のフローチャートである。
【図２０】液晶表示装置における駆動のタイムチャートである。
【符号の説明】
１  プラズマディスプレイパネル（表示デバイス）
２  ＥＬデバイス（表示デバイス）
３  液晶ディスプレイ
４  バックライト（表示デバイス）
７７，８１，９１  制御ブロック
１００  プラズマ表示装置（画像表示装置）
２００  ＥＬ表示装置（画像表示装置）
３００  液晶表示装置（画像表示装置）
【図１】
2004191610.tif 000045
【図２】
2004191610.tif 000046
【図３】
2004191610.tif 000047
【図４】
2004191610.tif 000048
【図５】
2004191610.tif 000049
【図６】
2004191610.tif 000050
【図７】
2004191610.tif 000051
【図８】
2004191610.tif 000052
【図９】
2004191610.tif 000053
【図１０】
2004191610.tif 000054
【図１１】
2004191610.tif 000055
【図１２】
2004191610.tif 000056
【図１３】
2004191610.tif 000057
【図１４】
2004191610.tif 000058
【図１５】
2004191610.tif 000059
【図１６】
2004191610.tif 000060
【図１７】
2004191610.tif 000061
【図１８】
2004191610.tif 000062
【図１９】
2004191610.tif 000063
【図２０】
2004191610.tif 000064