(57)【要約】【課題】Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体を励起発光させて表示を行う画像表示装置において、尾引きの色付きを解消し、より自然な動画像表示を実現する。【解決手段】画像表示装置は、信号変換部１と１フレーム分の画像信号を記録するフレームメモリ部２とより成る信号変換回路を備えている。信号変換部１は、或る表示フレームの画像信号の入力に応じて、フレームメモリ部２に蓄積されている当該表示フレームの直前のフレームに関する画像信号を読み出して、読み出した直前フレーム画像信号に基づき、直前フレームによる残光の補正成分を演算し、得られた補正信号を当該表示フレームの入力画像信号に重畳して出力する。【選択図】図１
2005351949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の原色に対応した蛍光体を励起発光させて表示を行う画像表示装置であって、
１フレーム分の画像信号を記録するフレームメモリ部と、信号変換部とより成る信号変換回路を備えており、
前記信号変換部は、或る表示フレームの画像信号の入力に応じて、前記フレームメモリ部に蓄積されている当該表示フレームの直前のフレームに関する画像信号を読み出し、読み出した前記直前フレーム画像信号に基づき、前記直前フレームによる残光の補正成分を演算し、得られた補正成分を当該表示フレームの前記入力画像信号に重畳することを特徴とする、
画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置であって、
前記信号変換部は、画像信号の輝度が閾値を超えていない画素については前記補正成分の演算を行わないことを特徴とする、
画像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の画像表示装置であって、
前記信号変換部は、予め各階調毎の変換係数をルックアップテーブルに格納しており、画像信号の階調に対応した前記変換係数を用いて、前記直前フレームによる残光の補正成分を演算することを特徴とする、
画像表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の画像表示装置であって、
前記信号変換部は、フレームの後半に配置された重み付けの大きいサブフレームの残光を次のフレームの前半に配置された重み付けの小さいサブフレームで補正することを特徴とする、
画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイや電界放出ディスプレイ等の、蛍光体の励起を用いて画素毎に複数の原色、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の３原色発光を行う画像表示装置における、画像表示品位を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示装置は、「残光性の蛍光体に対応する緑の信号用の基本処理回路が、検出された遷移に依存して少なくとも最後のサブスキャン（サブフレーム）からのビットを0又は１にすることが可能」である様に、構成されている。即ち、フレーム間でＲ、Ｇ、Ｂ信号の遷移を検出し、残光の影響が減少する様にサブフレームの一部の信号を変更する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５９０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマディスプレイ装置の様に、蛍光体を励起発光させて表示を行う画像表示装置においては、蛍光体は、励起時の発光に付随して、励起が終了した後に残光による発光を生じさせる。このため、動画像表示において、画像が画面中を移動する場合には、前のフレームでの励起による残光が動画像輪郭をボケさせる原因の一つとなる。この点を、図４に模式的に示す。図４において、（ａ）はある画素に表示しようとする画像信号を示しており、ｐ１〜ｐ５は各画素の位置を示す。この図の場合、フレームｎで画素ｐ１〜ｐ３を結ぶ線分が、フレームｎ＋１においてＰ２〜Ｐ４の線分またはＰ３〜Ｐ５の線分に移動するように、画像信号Ａが画像信号Ｂまたは画像信号Ｃに変化する。画像信号Ｂと画像信号Ｃの違いは、１フレームあたりに移動する画素数の違いであり、画像信号Ｂは１フレームあたり１画素、画像信号Ｃは２画素であることを示している。フレームｎ以前は信号なし（即ち、黒表示）であり、フレームｎで線分ｐ１〜ｐ３の画像信号Ａが入力され、そのときの発光を（ｂ）に示す。更に、移動後のフレームｎ＋１の動画発光を（ｃ）、（ｄ）に示す。（ｃ）は画像信号Ｂ、（ｄ）は画像信号Ｃに対応する動画発光である。例えば、線分ｐ１〜ｐ３が次のフレームｎ＋１で線分ｐ２〜ｐ４に移動すると、動画発光（ｃ）のｐ４はその入力信号に対応した発光を行うが、画素ｐ２、ｐ３はフレームｎの発光（ｂ）のｐ２、ｐ３による残光がそれぞれ重畳されることを示している。更に、（ｃ）のｐ１では画像信号入力が無いにもかかわらず、（ｂ）のｐ１の発光による残光分の発光がなされ、動画像輪郭をボケさせる原因の一つとなる。（ｄ）は移動速度が１フレームあたり２画素移動した時の動画像の発光であり、１フレームあたり１画素移動した時の動画像よりも残光による尾引きが長く発生することを示している。尚、１つの画素は３原色からなるが、図の複雑さを回避するため１色のみを模式的に示している。プラズマディスプレイ装置の動画ボケは、液晶ディスプレイ装置で生じる動画ボケ程にまで顕著ではないが、複数の原色であるＲ、Ｇ、Ｂ３原色の蛍光体を用いており、しかも、各色毎の残光特性が一定でないことから、プラズマディスプレイ装置においては、動画輪郭の色付きが見られることがある。
【０００５】
例えば、白い物体が黒を背景として画面中を移動する様な動画像の表示を考えると、Ｒ、Ｇ、Ｂ各蛍光体の残光時間の相違から、移動する白い物体の背後に、最も残光時間の長い蛍光体の影を引きずる現象が見られ、この現象は「尾引き」あるいは「色ずれ」などと呼ばれている。プラズマディスプレイ装置においては、一般的に、Zn2SiO4:Mnが緑の蛍光体として、(Y,Gd)BO3:Euが赤蛍光体として、BaMgAl10O17:Euが青蛍光体として、それぞれ用いられている。この組合せを用いた場合、各色の発光強度の1/10減衰時間は、緑で14ms、赤で9ms、青は1msよりも遥かに短い値である。従って、緑色の尾引きが最も観察され易いことになる。特にNTSC方式のテレビジョンのフレーム時間が16.7msであることを考えれば、次のフレームになっても、緑色に関しては像がはっきりと残ってしまうことが理解される。しかも、緑は赤及び青に較べてその輝度が高いため、緑色の尾引きはテレビ画像の妨害現象の一つとして問題視されている。
【０００６】
尚、近年は、緑の蛍光体のMn付活量を増加させる等の方法により、残光時間を8ms程度に短縮した緑の蛍光体も製造されるようになってきた。こうした、短残光特性の蛍光体の採用は、尾引き現象の対策としては効果的であると言えるが、その反面、緑蛍光体の発光効率が犠牲になるため、輝度とのトレードオフの関係が問題となる。
【０００７】
特許文献１は、残光の長い緑の信号に着目し、フレーム間の遷移を検出して、遷移前の発光時間を短縮して残光を低減させる方法を開示している。ここで、プラズマディスプレイ装置は、１フレーム時間内の発光パルス数によって階調表現を行うため、通常、１フレームを８〜１５個程度のサブフレーム（サブフィールドでも同義）に分割して１フレームを構成している。特許文献１の先行技術では、尾引きが起こる場合に、これに先立つフレームの順番が後のサブフレームを強制的にオフすることで、緑の発光強度を低減すると共に、次のフレームにかかる残光成分を低減させている。この方法により、確実に尾引きを弱めることが可能であると言えるが、その反面、幾つかのサブフレームをオフすることによって、画像の輝度が無視出来ない程に低くなり、更にＲ、Ｇ、Ｂの色バランスが変わるため、画像自体に妨害が生じてしまう。
【０００８】
更に、特許文献１にも述べられている様に、残光の長い蛍光体は同時に発光の立ち上がりが遅れるということを意味するため、黒を背景とした明るい動画像の動き方向の先頭においては、逆に長残光色が弱くなっている。この点は、「尾引き」と同じ程には目立たないけれども、若干の妨害として視認される。現象としては、前述の「尾引き」と同様に扱えるので、以下では、この現象も「尾引き」に含めて考えることとする。
【０００９】
この発明は、３原色に対応した蛍光体を励起発光させて表示をおこなう画像表示装置に於ける既述した問題点を克服すべく成されたものであり、その目的は、動画輪郭の尾引きの色付きを解消してより自然な動画像表示を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の主題に係る画像表示装置は、３原色に対応した蛍光体を励起発光させて表示を行う画像表示装置であって、１フレーム分の画像信号を記録するフレームメモリ部と、信号変換部とより成る信号変換回路を備えており、前記信号変換部は、或る表示フレームの画像信号の入力に応じて、前記フレームメモリ部に蓄積されている当該表示フレームの直前のフレームに関する画像信号を読み出して、読み出した前記直前フレーム画像信号に基づき、前記直前フレームによる残光の補正成分を演算し、得られた補正信号を当該表示フレームの前記入力画像信号に重畳することを特徴とする。
【００１１】
以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の主題によれば、動画像における尾引きが元の動画像と同じ色合いとなり、少なくとも尾引きの色ずれを解消し、より自然な動画像表示を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る画像表示装置の信号変換回路の構成を示すブロック図である。図１において、信号変換回路は、信号変換部１とフレームメモリ部２とから成る。即ち、信号変換部１は、或る表示フレームの画像信号の入力に応じて、フレームメモリ部２に蓄積されている当該表示フレームの直前のフレームに関する画像信号を読み出して、読み出した直前フレーム画像信号に基づき、直前フレームによる残光の補正成分を演算した上で、得られた補正信号を当該表示フレームの入力画像信号に重畳する。換言すれば、本信号変換回路は、入力されたデジタル画像信号に対して、フレームメモリ部２に記憶されている１フレーム前の画像データを参照しながら、予め複数の原色であるＲ、Ｇ、Ｂ毎に用意されている係数を基に信号変換部１において補正した上で、補正後の画像データを出力する。本信号変換回路における画像データの具体的な処理を、以下に記載する。
【００１４】
黒画面のフレームに続いて、画像表示装置の各画素に対応するデータ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が入力されたフレームにおける、１フレーム期間中の画像表示装置の発光強度を（LＲ，LＧ，LＢ）で表す。係数（Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ）を用いれば、発光強度は次の通りに表現される。
【００１５】
【数１】
2005351949.tif 000003
【００１６】
更に、処理を行おうとしているフレームｎのデータを（Ｒn，Ｇn，Ｂn）、その１フレーム前のフレームｎ−１のデータを（Ｒn-1，Ｇn-1，Ｂn-1）と表記する。フレームｎ−１の発光によりフレームｎで生じる残光強度を（LＲｎ＊，LＧｎ＊，LＢｎ＊）で表すと、係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）を用いて、残光強度は次の通りに表現される。
【００１７】
【数２】
2005351949.tif 000004
【００１８】
この時、信号変換回路において補正処理を行わないで画像データを出力した場合のフレームｎの発光強度は、次の通りとなる。
【００１９】
【数３】
2005351949.tif 000005
【００２０】
一般に、係数Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂの値は異なるため、残光の色合いは前のフレームの色合いと異なることになる。即ち、（LＲｎ＊，LＧｎ＊，LＢｎ＊）による残光発光色は、各蛍光体の残光特性の違いから、（LＲｎ，LＧｎ，LＢｎ）ないしは（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）の色あいと異なるものになる。例えば、プラズマディスプレイの一般的な蛍光体では、Ｋｇ＞Ｋｒ＞＞Ｋｂ≒０となる。
【００２１】
係数Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂの値は、それぞれの発光色の波長領域に応じた光学フィルターと、その波長領域に感度を持つフォトマルなどのセンサーとを用いて計測することが出来るが、残光の減衰時定数が分かっている場合には容易に減衰曲線を予想することが出来る。
尚、厳密には２フレーム先の画面にもごくわずかのＧ色残光が残っているが、通常の蛍光体の1/10減衰時間は１フレーム時間（１６．７ｍｓ）と同程度かそれより短いので、画質に対する影響は小さいため、２フレーム先の画面に対するＧ色残光を無視しても良い。
【００２２】
残光の色合いを前フレームの色合いと同様にするには、以下の処理を行う必要がある。ここで、信号変換部１の出力信号（補正後の画像データ）を、<Ｒn>、<Ｇn>、<Ｂn>と表記して、補正係数を（Ｆｒ，Ｆｇ，Ｆｂ）として次の通りに定義する。
【００２３】
【数４】
2005351949.tif 000006
【００２４】
例えば、Fｂ・Ｂn-1は、フレームn-1の信号データＢn-1から計算された青の補正分を表している。
【００２５】
図１における本信号変換回路の動作を説明すると、信号変換部１は、画素毎にフレームメモリ部２に蓄積されているフレームn-1の信号データを呼び出して信号変換部１に入力し、フレームnの入力信号と上の式とを用いた演算を行って、信号変換部１から表示信号として出力する。
【００２６】
信号変換部１における補正の計算においては、前フレームn-1の輝度に対して、一定の残光輝度を決めておく方法が最も簡便である。図２は、その様に補正された動画像の様子を模式的に示している。図２は図４同様、（ａ）はある画素に表示しようとするフレームｎの画像信号を示しており、ｐ１〜ｐ５は各画素の位置を示す。フレームｎ以前は信号なし（即ち、黒表示）であり、フレームｎで線分ｐ１〜ｐ３の画像信号Ａが入力され、フレームｎ＋１で図の左方向に１画素だけ移動して線分ｐ２〜ｐ４の画像信号Ｂが入力される。（ｂ）はそのフレームｎ＋１において補正されて実際に画素に入力される画像信号を示している。（ｃ）は（ａ）のフレームｎの画像信号Ａによる発光、（ｄ）は（ｂ）のフレームｎ＋１の画像信号Ｂによる発光を示す。（ｂ）のｐ１〜ｐ３において画像信号に重畳される補正成分は、フレームｎのときの画像信号から３原色各々について演算されるため、その結果（ｄ）のフレームｎ＋１で表示される動画像や尾引き部分の色合いが自然なものとなる。この図では、移動速度が、１フレームあたり１画素の場合を説明したが、１フレームあたり２画素の場合であっても、同様の補正により、自然な動画像表示を得ることができる。
【００２７】
この補正により、尾引き部分の色合いが動画像と近くなり、自然な映像を実現することが出来る。
【００２８】
次に、数４における補正係数Fを決定する方法について述べる。前フレームｎ−１が終了して、フレームｎが始まる時間をｔ=0とすると、フレームｎでの時間ｔにおける残光強度Izは、フレームｎ−１終了時点の発光強度I0と次式の関係がある。
【００２９】
【数５】
2005351949.tif 000007
【００３０】
（1）式におけるｃは、定数であり、蛍光体の残光時間として用いられることの多い1/10減衰時間τとは次式の関係がある。
【００３１】
【数６】
2005351949.tif 000008
【００３２】
１フレーム期間の残光輝度Lzは、（１）式をｔ＝0から16.67 msまで積分して得られる。
【００３３】
例えば、τが14msの場合、輝度１であった発光からの残光輝度は、続く１フレーム全体の平均で0.34となる。τが10msの場合は、残光輝度は0.25となる。これは、数２において前述した係数Ｋに相当するものである。
【００３４】
従って、Gの減衰時間が14ms、Rの減衰時間が10ms、Bの減衰時間が0msの系を例にとると、最も長いＫを持つGについては補正を行わず、Fｇを次の通りとする。
【００３５】
【数７】
2005351949.tif 000009
【００３６】
そして、次に長いＫを持つRについては、残光の差分を用いて、Fｒを次の通りとする。
【００３７】
【数８】
2005351949.tif 000010
【００３８】
残光の無いBについては、Fｂを次の通りとすれば良い。
【００３９】
【数９】
2005351949.tif 000011
【００４０】
以上のように求めた補正係数Ｆとフレームｎ−１の画像信号から補正成分を算出してフレームｎの画像信号を得ることが出来る。この方法では、フレームｎにおいて、２フレーム前（フレームｎ−２）の残光の影響は無視している。
【００４１】
上述の信号変換処理は、信号入力と表示装置への電気エネルギー入力（プラズマディスプレイの場合は、表示放電パルス数に対応する）との変換係数を、静止画で測定される複数のフレームをまたがった定常状態の発光出力による定義から、１フレーム時間内での発光出力と、それに続く次フレーム時間内での残光出力とに大まかに分離した定義に置き換えたものと考えることも可能である。
【００４２】
動画表現においては、残光が無い表示デバイスを用いることが望ましいが、実際には発光材料の制約から残光が存在するため、残光が生じることを前提にした表示信号補正を用いることは、動画の尾引きを考慮すると有益である。以上の通り、本実施の形態によれば、動画輪郭の尾引きが元の動画像と同じ色合いになり、上記尾引きの色付きを解消して、より自然な動画像表示を達成することが出来る。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態の特徴点は、「信号変換部１が、画像信号の輝度が閾値を超えていない画素については、実施の形態１で記載した上記補正信号の演算を行わない」点にある。
【００４４】
通常、人の視覚特性は発光が弱くなるにしたがって、色彩を認識する能力が低下する。例えば、暗闇で見えるものは輪郭程度で、色彩のある物体でも色合いの無いグレーかやや青っぽく知覚されてしまう。
【００４５】
又、暗い画像の残光はごく僅かであり、補正信号Fを計算しても実際には階調の制限から補正することが出来ないことがある。
【００４６】
従って、暗い画像に関しては、上記の補正処理を停止するための、閾値を設けることが有効である。即ち、計算量を低減させるため、閾値Lthに対して、フレームn-1の輝度Ln-1がこれを下回る場合には、上記の処理を停止しても良い。
【００４７】
これにより、より安価な演算回路を用いることが出来る。
【００４８】
画素の輝度は３原色から算出されるが、青色の輝度は低いため、Ｇｎ−１とＲｎ−１とから、または、輝度の高いＧｎ−１のみから求めてもよい。
【００４９】
又、画像表示装置が動画検出回路を有している場合には、動画検出回路の結果を利用して動画部分にのみ上記の補正処理を行う様にしても良く、これにより演算量を低減する効果が得られる。既述の通り、本実施の形態によれば、信号変換部１は、画像信号の輝度が閾値を超えていない画素については補正信号の演算を行わないので、より安価な演算回路を用いることが出来る。
【００５０】
（実施の形態３）
上記の例では、Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂ、更に、Fｒ、Fg、Fbを、一定の値として用いた。
【００５１】
ところが、プラズマディスプレイなどの２値表示型デバイスでは、サブフレーム法（または、サブフィールド法）と呼ばれる、１フレームを出力レベルの異なる複数のサブフレームに時分割して階調表示を行っている。この場合、どのサブフレームで発光を行うかによって、発光後から次フレームまでの時間が異なっている。従って、厳密には、どのサブフレームを点灯させるかで、Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂの値は変化することになる。
【００５２】
この点を考慮した処理を行うには、階調によってどのサブフレームにおいて発光するのかがわかるため、各階調毎に変換係数Fｒ、Fg、Fbを予め求めておき、これらの変換係数を、信号変換部１内に設けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）部２（例えば、ＬＵＴ部２はストレージデバイスあるいは論理回路より成る）に格納し、Ｒn-1，Ｇn-1，Ｂn-1の各階調に応じて、対応するＫｒ、Ｋｇ、Ｋｂを使用すれば良い。
【００５３】
図３は、本実施の形態に係る信号変換回路の構成を示す機能ブロック図であり、信号変換部１は上記のＬＵＴ部３を更に有する。図３の信号変換回路の動作は、補正係数Fｒ、Fg、Fbの算出を画素毎に信号変換部１で行う点についてのみ、図１の信号変換回路と異なる。即ち、信号変換部１における補正係数Fｒ、Fg、Fbの算出には、先ず、Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂの値を、Ｒn-1，Ｇn-1，Ｂn-1の値に対応したルックアップテーブル部３から読み出し、続いてそれらの差分から補正係数Fｒ、Fg、Fbを算出する。
【００５４】
近年は、PDPでも、残光時間8 ms程度の緑蛍光体が用いられることがあり、尾引きの問題は軽減しつつある。更に、MSB（最大ビット）の様な重み付けの大きいサブフレームをフレームの前半に配置することで、尾引きは軽減する。本実施の形態では、最初の数サブフレームには、LSB（最小ビット）など小さい重み付けのサブフレームを続けて配置するので、順次消去駆動方法の尾引きの色付きを改善することが出来る。
【００５５】
しかし、各放電セルを１フレーム内で１度しか消去しない順次消去駆動方法の場合は、小さい方のサブフレームから昇順にサブフレームを配置せざるを得ないため、MSBが最後になって、尾引きが目立ちやすくなる。
【００５６】
本実施の形態に係る補正方法では、補正発光と残光とを時間的に合致させるためには、残光の強いフレーム前半で補正を行う方が適当である。その意味では、補正に使用する小さいサブフレームをフレームのはじめに配置することが効果的である。つまり、最初の数サブフレームには、LSB（最小ビット）など小さい重み付けのサブフレームを続けて配置すれば良い。従って、本発明は、上記の順次消去駆動方法に適用することで、同駆動方法の尾引きの色付きを改善する上で特に都合が良い。
【００５７】
以上の方法を用いることで、残光色を元の画像の色に適切に補正することが出来るため、残光の色合いが動画像の色合いと近い自然なものになる。即ち、尾引きの色あいが自然になって動画像の品位が向上する。
【００５８】
又、動画像の動き方向の先頭で色付きや輝度低下が起こる現象については、立ち上がりの時定数が減衰時定数と同じと仮定すれば、上記の残光補正を行うことで、輝度低下は改善されないが色合いについては尾引きとほぼ同様に改善される。従って、動画の進行方向の先頭部および尾部の双方で色合いが補償され、動画像の品位が向上する。
【００５９】
尚、技術背景の説明にプラズマディスプレイの例を述べたが、本発明は、蛍光体を励起発光させるその他全てのディスプレイ素子に利用可能であり、更に、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色ではなく４原色以上の多原色を用いて表示する表示装置においても利用可能であることは言うまでもない。
【００６０】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、プラズマディスプレイ装置等のＲ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体を備える画像表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】信号変換回路の構成を示すブロック図である。
【図２】補正された信号の様子を示す模式図である。
【図３】ＬＵＴを有する機能ブロック図である。
【図４】動画像における残光の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  信号変換部、２  フレームメモリ部、３  ＬＵＴ部。
【図１】
2005351949.tif 000012
【図２】
2005351949.tif 000013
【図３】
2005351949.tif 000014
【図４】
2005351949.tif 000015