JP3672423B2 - 階調表示方法およびディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスプレイ装置の階調表示方法に関わるものであり、またより詳しくはプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置やディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等、１フィールドを複数のサブフィールドに分割して表示する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文字のみならず様々な画像（絵）を表示するためには、ディスプレイ装置には階調表示が必要である。そのため、プラズマ・ディスプレイ装置やディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）といったディスプレイでは、階調表示を実現する方法が各種提案されている。
【０００３】
このような階調表示方法の一つに、１フィールドの期間を、表示（発光）期間の異なる複数のサブフィールドに分割しておき、各サブフィールドを発光させるか否かの組み合わせを画素毎に映像信号に応じて決定・選択することで階調表示を実現する方法がある。この場合、各サブフィールドの発光期間は、その期間の長さの相対比が、１：２：４：８....というように、２のべき乗に沿って設定されているのが一般的である。
【０００４】
図７に、ある画素に着目した場合の、１フィールドの表示シーケンスの例を示す。図は１つのフィールドを８つのサブフィールドＳＦ０からＳＦ７に分割した例である。各サブフィールドの発光時間の相対比は、１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８にされており、これらの発光、非発光の組み合わせにより２５６階調での表示が可能である。
【０００５】
例えば、１２７番目の階調を表示する場合には、サブフィールドＳＦ０からＳＦ６を発光させ、サブフィールドＳＦ７は非発光にする。人間の目はその応答速度との関係上１フィールド以内の発光の点滅には反応しないため、時間方向の積分効果によって人間の目にはサブフィールドＳＦ０からＳＦ６の発光が積分され、あたかも１２７番目の階調が表示されたかのように知覚される。
【０００６】
このディスプレイ装置に画像を表示する場合には、まず、当該画像の映像信号を、各ビットの値（１、０）がサブフィールドの発光状態（発光、非発光）に割り当てられたデジタル信号に変換する。例えば、映像信号を８ビットのディジタル信号に変換している場合には、最下位ビットｂ０がＳＦ０に、その上のビットがＳＦ１に、さらにその上のビットｂ２がＳＦ２に、．．．最上位ビットｂ７をＳＦ７にというように割り当てる。そして、各ビットの値（１、０）に応じて、当該ビットに対応するサブフィールドを発光状態あるいは非発光状態とする。
【０００７】
次にこのような階調表示方法によって階調表示を行う従来のディスプレイ装置の一例を図８を用いて説明する。
【０００８】
図中、符号「１」を付したのは、映像信号を入力する入力端子である。同様に符号「２」は同期信号を入力する入力端子、「３」は入力端子１に入力された映像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、「４」はディジタル化された映像信号を２フィールド分記憶するフィールドメモリ部、「７」はプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と記す）を指している。
【０００９】
符号「６」を付したのは、同期信号を基準として、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４、駆動部５を制御する制御部である。また、符号「５」はフィールドメモリ部４及び制御部６の出力信号によりＰＤＰ７を駆動する駆動部である。また「１０８」を付したのは、各サブフィールドの発光時間が１：２：４：８．．．というように、２のべき乗に従った表示シーケンスを実現する維持放電期間制御部であり、これは制御部６の内部に設けられている。
【００１０】
次にこのディスプレイ装置の表示動作について説明する。なお、以下の説明では、サブフィールドＳＦ０のことを単に「ＳＦ０」と記すことがある。サブフィールドＳＦ１〜ＳＦについても同様である。
【００１１】
入力端子１より入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部３によって８ビットのディジタル信号に変換される。変換後のディジタル信号は、フィールドメモリ部４で２フィールド分が記憶される。フィールドメモリ部４は、各々が１フィールド分の映像信号を記憶可能なフィールドメモリを２つ備えている。Ａ／Ｄ変換部３から入力された信号は、１番目のフィールドメモリと２番目のフィールドメモリとに、１フィールド毎に交互に書込まれる。
【００１２】
次に、図７に示すＳＦ０のアドレス期間に、制御部６によってフィールドメモリ部４が制御され、ビットｂ０のデータがフィールドメモリ部４から読み出される。この場合、データの読み出しは、そのとき書込み動作が行われていない方のフィールドメモリから読み出される。読み出されたデータは、全画面のデータが順次ＰＤＰ７に書込まれる間保持される。つづくＳＦ０の維持放電期間に、制御部６が駆動部５を制御することで、ＰＤＰ７はビットｂ０のデータが書込まれた画素のみが発光する。
【００１３】
次のＳＦ１のアドレス期間には、ビットｂ１のデータがフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、ＳＦ１の維持放電期間には、同様に、駆動部５が制御部６の内部の維持放電期間制御部１０８によって制御される。但し、この場合の発光時間は、ＳＦ０における発光時間の２倍の長さである。
【００１４】
これ以降のＳＦ２〜ＳＦ７も同様に、対応するビットｂ２からｂ７がフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、維持放電期間にＳＦ０のそれぞれ４倍から１２８倍の時間だけ発光を行う。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成で階調表示を行うディスプレイ装置では、８ビットでディジタル信号処理した映像信号をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）にて表示する場合に比較して、暗部の階調の連続性が悪いという問題があった。以下、この問題点について詳細に説明する。
【００１６】
ＣＲＴは、入力電圧対光出力の関係（以下、「ガンマ特性」と呼ぶ）が図９に示すようになっている。但し、図９では特性を示すにあたって、入出力のそれぞれの最大値を１として入出力の値を正規化している。一般に映像信号をＣＲＴに表示する場合は、このガンマ特性を補正（以下、「ガンマ補正」と呼ぶ）して表示するが、ガンマ補正回路が高価であることと、伝送路にて混入するノイズの影響が目立ちにくいという理由により放送局などの送信側にてガンマ補正が行われる。受信機側でもディジタル信号処理を行う場合は、ガンマ補正された後の映像信号に対してＡ／Ｄ変換を行なう。そして、得られたディジタル信号に所望のディジタル信号処理を施した上で、改めてＤ／Ａ変換し、得られたアナログ信号をＣＲＴに入力する。図９に示すＣＲＴのガンマ特性を通して表示される。
【００１７】
従って、このような系においては、図１０に示すように、ガンマ特性の入力側（横軸）において、均等量子化処理が行われていることになる。従って、ディジタル処理された映像信号をＣＲＴに表示させる場合には、ＣＲＴに実際に入力される電圧とＣＲＴの実際の光出力（輝度）との関係は、図１０中の黒点が示すような離散的なものとなる。
【００１８】
なお、図１０に示したのは、入力されたアナログの映像信号を８ビットのディジタル信号に変換することで、最大の入力値の１／２５６を単位として均等に量子化されている例であり、入力値のレベルと光出力のレベル（階調）とが１対１に対応づけられている。但し、煩雑を避けるために図１０には暗部側の階調部分のみを示した。また参考のため、ＣＲＴ自体のガンマ特性をプロット点を補完するように点線で示した。
【００１９】
光出力（縦軸）についてみた場合、図１０をみれば明らかなように、各階調間における輝度の差は、暗部の方が小さく、明部の方に行くにしたがって大きくなっている。人間の視覚特性は、ウェーバー・フェヒナーの法則に示されるように暗部の階調識別能力の方が、明部のそれよりも高いために、ＣＲＴを用いた系は視覚特性に合っていると言える。
【００２０】
これに対し、従来のＰＤＰでは、１フィールド内での発光期間を変更することで階調を表現している。発光期間の変更幅はいずれの階調間においても等しく、これは、ガンマ特性における光出力を均等量子化していることに相当する。つまり、従来のＰＤＰでは、ガンマ特性の入力側（横軸）のみならず光出力（縦軸）も均等量子化されており、明部、暗部を問わず、各階調間での輝度の差はいずれの階調間でも等しい。この系におけるガンマ特性を、図１１に示した。
【００２１】
図１１中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図１１には、ＣＲＴのガンマ特性も破線で描いた。図中点線で描いたのは、この図１１の例では、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係を１対１にはしていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。また、レベル２１〜レベル２８までの入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／２５６）に対応づけられている。レベル２９〜３３までの入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝２／２５６）に対応づけられている。同様に、レベル３４〜３８までの入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝３／２５６）に対応づけられている。
【００２２】
図１０と図１１とを比較すれば明らかなとおり、ＰＤＰはＣＲＴと比べて、暗部側では各階調間での輝度の差が大きく、また前述したように人間の視覚特性は特に暗部側の方で階調識別能力が高い。従って、階調が滑らかに変化する比較的暗い画像をＰＤＰに表示させた場合には、入力側ではほとんどないはずの階調の差異が出力側では顕著に現れ、結果として階調の粗い不自然な画像として知覚されるという問題があった。
【００２３】
本発明は、階調表示、特に暗部における階調表示に優れた階調表示方法およびディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の階調表示方法は、ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示または非表示とすることで階調を表現し、前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正される階調表示方法であって、輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方について、各々の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されていることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明のディスプレイ装置は、ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示状態または非表示状態とすることで階調を表現し、前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正されるディスプレイ装置であって、複数の画素を備え、該画素のそれぞれを表示状態または非表示状態とすることで画像を表示する表示部と、前記サブフィールドを前記フィールド内において定義した定義手段と、入力された映像信号に応じて、前記画素のそれぞれを前記サブフィールドの各々において表示状態または非表示状態とさせることで、前記表示部に画像を表示させる駆動手段と、を備え、前記定義手段は、輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されていることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に関わるディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１であるディスプレイ装置の説明にあたり、図８に示したディスプレイ装置と同一構成部分には同一符号を付している。
【００２８】
このディスプレイ装置は、図１に示すとおり、映像信号が入力される入力端子１、同期信号が入力される入力端子２、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４、駆動部５、制御部６およびプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という）７を備えて構成されている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部３は、入力端子１に入力されたアナログの映像信号をディジタル信号に変換するものである。本実施の形態のＡ／Ｄ変換部３は、この映像信号を８ビットのディジタル信号に変換している。なお、このＡ／Ｄ変換部３の変換の仕様に基づいて、各階調と入力端子１に入力される映像信号の入力電圧レベルとの対応関係が決定づけられる。後述する通り、ＰＤＰのガンマ特性をＣＲＴのそれに近づけるために、両者の対応関係は必ずしも１対１にはされていない。
【００３０】
フィールドメモリ部４は、Ａ／Ｄ変換部３が出力するディジタル信号を記憶するものである。フィールドメモリ部４は、１フィールド分のデータを記憶可能な容量を備えたフィールドメモリを２つ備えている。両フィールドメモリは、互いに独立的に読み出しおよび書き込みが可能に構成されている。以下、両フィールドメモリを特に区別する必要がある場合には、第１フィールドメモリ４ａ、第２フィールドメモリ４ｂと呼んで区別する。
【００３１】
駆動部５は、制御部６の出力信号に基づいてＰＤＰ７を駆動することで、フィールドメモリ部４から出力されるディジタル信号の映像を表示させるものである。
【００３２】
制御部６は、入力端子２から入力される同期信号を基準として、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４及び駆動部５を制御するものである。この制御部６は、その内部に、維持放電期間制御部８を備えている。
【００３３】
維持放電期間制御部８は、各サブフィールドにおける表示期間を制御するものである。本実施の形態においては、１フィールドが８つのサブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７に分割されている。また、各サブフィールドの発光時間の相対比は、ＳＦ０からＳＦ７の順に、１：３：８：１６：３２：６４：１２８：２５６に設定されている。従って、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ１の発光期間（相対比３）はＳＦ２の発光期間（相対比８）の半分よりも短く、また、ＳＦ０の発光期間（相対比１）はＳＦ１の発光期間（相対比３）の半分よりも短い。つまり、発光期間の相対比が比較的小さいサブフィールドの相対比は、これよりも相対比が一段長いサブフィールドの相対比の半分よりも小さくされている。発光期間の比較的長いサブフィールドの間、ここではＳＦ７からＳＦ３の間では、発光期間の相対比、すなわち、輝度の相対比が２のべき乗に従って設定されている。
【００３４】
ＰＤＰ７は、プラズマディスプレイ方式のディスプレイである。既に述べたとおりこのＰＤＰ７は、駆動部５によってその表示動作を駆動されることで、画素毎に、かつサブフィールド毎に表示または非表示にされることで、各フィールド毎に階調が表現できる。
【００３５】
特許請求の範囲において言う「表示部」とはＰＤＰ７に相当する。「定義手段」とは、制御部６中の特に維持放電期間制御部８に相当する。「駆動手段」とは、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ４、駆動部５および制御部６によって実現されている。
【００３６】
次にこのディスプレイ装置の動作を図１および図２を用いて説明する。
【００３７】
図２は上記ディスプレイ装置の階調表示方法における１フィールド期間の発光シーケンスを示す図である。
【００３８】
入力端子１から入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部３で８ビットのディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、第１フィールドメモリ４ａと第２フィールドメモリ４ｂとに、１フィールド分ずつ交互に書き込まれてゆく。
【００３９】
次に、図２に示すＳＦ０のアドレス期間に、制御部６によりフィールドメモリ部４が制御され、ビットb0のデータがフィールドメモリ部４から読み出される。この読み出しは、２つのフィールドメモリのうちの書込み動作が行われていない方から読み出される。これ以降は、第１フィールドメモリ４ａから読み出されているものとして説明を行う。
【００４０】
第１フィールドメモリ４ａから読み出されたデータは、全画面のデータが順次ＰＤＰ７に書込まれる間保持される。そして、この後の維持放電期間には、制御部６が駆動部５を制御する。これにより、ＰＤＰ７はビットｂ０のデータが書込まれた画素のみが発光する。
【００４１】
次のＳＦ１のアドレス期間には、ビットｂ１のデータがフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、その後の維持放電期間には、同様に、ＳＦ０の３倍の時間発光を行うように、駆動部５が維持放電期間制御部８によって制御される。
【００４２】
以下、ＳＦ２からＳＦ７も同様に、対応するビットｂ２からｂ７がフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給され、維持放電期間にＳＦ０のそれぞれ８倍、１６倍、３２倍、６４倍、１２８倍、２５６倍の時間発光を行う。
【００４３】
なお、第１フィールドメモリ４ａからデータが読み出され表示されている間に、第２のフィールドメモリ４ｂには、前述したのと同様にしてデータが書き込まれている。
【００４４】
第１フィールドメモリ４ａからのデータの読み出しが完了した後は、つづいて第２フィールドメモリ４ｂからのデータの読み出し、および、第１のフィールドメモリ４ａへのデータの書き込みが開始される。そして、これ以降も同様の動作が繰り返される。
【００４５】
次に、本実施の形態１のディスプレイ装置におけるガンマ特性を図３に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図３には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図３から明らかなとおり、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は、１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８までの入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／５０８）に対応づけられている。レベル２９〜３３までの入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝３／５０８）に対応づけられている。レベル３４〜３８までの入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝４／５０８）に対応づけられている。レベル３９〜４２までの入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝８／５０８）に対応づけられている。
【００４６】
このように本実施の形態１では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調と２番目に小さい第３階調との光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）のそれぞれ１／５０８、３／５０８となっており、従来例のように光出力を最大の光出力の１／２５６を単位として均等に量子化した場合（図１１）の値に比べて小さい。従って、本実施の形態１では、従来技術に較べて暗部での階調変化の不連続性を抑えることができ、人間の視覚特性に合ったＣＲＴに近い階調表現を得ることが可能になっている。
【００４７】
一方、第４階調の光出力が４／５０８であるのに対し、第５階調の光出力が８／５０８となっており、光出力を均等量子化した場合に比べてこの部分では不連続性が大きくなっている。しかし、人間の視覚特性においては特に暗部で識別能力が高いために、この程度の差異はこれより暗い部分での不連続性に比べて目立ちにくく、人間の目には全体的に階調の連続性が向上したかのように見える。
【００４８】
本実施の形態１では、各サブフィールド間での表示期間の相対比、すなわち、輝度の相対比が、１：３：８：１６：３２：６４：１２８：２５６に設定されていた。しかし、各サブフィールド間の発光期間の相対比はこれに限るものではない。
【００４９】
また、本実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換部３の動作を従来例と同じとしていた。しかし、Ａ／Ｄ変換部の動作に補正を加えることで、すなわち、入力電圧のレベルと階調との対応関係を本実施の形態とは異なったものにすることで、よりＰＤＰのガンマ特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけることも可能である。Ａ／Ｄ変換部の動作に補正を加えた場合の一例を図４に示した。
【００５０】
この図４の例では、２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル１６までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。レベル１６〜レベル２４の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／５０８）に対応づけられている。レベル２５〜２８の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝３／５０８）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝４／５０８）に対応づけられている。レベル３９〜レベル４１の入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝８／５０８）に対応づけられている。
【００５１】
実施の形態２.
実施の形態２は、特に輝度が１番小さいサブフィールドについてのみその輝度を、輝度が２番目に小さいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることによって、暗部の階調特性を改善したものである。
【００５２】
本実施の形態の装置構成は、維持放電期間制御部８を除き実施の形態１と同様である。従って、ここでは、維持放電期間制御部８についてのみ説明する。
【００５３】
この実施の形態２における維持放電期間制御部８は、各サブフィールドの発光時間の相対比が、ＳＦ０からＳＦ７の順に、２：７：１４：２８：５６：１１２：２２４：４４８に設定されている。従って、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ０の発光期間（相対比２）はＳＦ１の発光期間（相対比７）半分よりも短い。つまり、輝度が１番小さいサブフィールドＳＦ０の輝度は、輝度が２番目に小さいサブフィールドＳＦ１の輝度の半分よりも低くされている。ＳＦ７からＳＦ１の間では、発光期間の相対比、すなわち輝度の相対値が２のべき乗に従って設定されている。
【００５４】
次に、本実施の形態２のディスプレイ装置におけるガンマ特性を図５に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図５には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図５から明らかなとおり、この実施の形態２でも、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝２／８９１）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３３の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝７／８９１）に対応づけられている。レベル３４〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝９／８９１）に対応づけられている。レベル３９〜レベル４２の入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝１４／８９１）に対応づけられている。
【００５５】
このように本実施の形態２では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調の光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）の２／８９１となっているために、特に暗い側で階調の連続性が改善されている。つまり、暗い側で階調識別能力が高いという人間の目の視覚特性に適合しており、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【００５６】
ここで、表示シーケンス、ガンマ特性の入出力の関係が図５や上記で示したものに限らないのは実施の形態１と同様である。
【００５７】
実施の形態３.
実施の形態３は、特に輝度が２番目に小さいサブフィールドについてのみその輝度を、輝度が３番目に小さいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることによって、暗部の階調特性を改善したものである。
【００５８】
本実施の形態の装置構成は、維持放電期間制御部８を除き第１の実施の形態と同様である。従って、ここでは、維持放電期間制御部８についてのみ説明する。
【００５９】
この実施の形態３における維持放電期間制御部８は、各サブフィールドの発光時間の相対比が、ＳＦ０からＳＦ７の順に、１：２：６：１２：２４：４８：９６：１９２に設定されており、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ１の発光期間（相対比２）はＳＦ２の発光期間（相対比６）の半分よりも短い。つまり、輝度が２番目に小さいサブフィールドＳＦ１の輝度は、輝度が３番目に小さいサブフィールドＳＦ２の輝度の半分よりも小さくされている。ＳＦ７からＳＦ２の間では、輝度の相対比、すなわち発光期間の相対比が２のべき乗に従って設定されている。ＳＦ０からＳＦ１との間も同様に、発光期間の相対比が２のべき乗に従って設定されている。
【００６０】
次に、本実施の形態３におけるガンマ特性を図６に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図６には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図６から明らかなとおり、この実施の形態３でも、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／４８１）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３３の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝２／４８１）に対応づけられている。レベル３４〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝３／４８１）に対応づけられている。レベル３９〜４２までの入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝６／４８１）に対応づけられている。
【００６１】
このように本実施の形態３では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調と２番目に小さい第３階調と３番目に小さい第４階調との光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）のそれぞれ１／４８１、２／４８１、３／４８１となっているため、特に暗い側で階調の連続性が改善されている。つまり、暗い側で階調識別能力が高いという人間の目の視覚特性に適合しており、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【００６２】
ここで、表示シーケンス、ガンマ特性の入出力の関係が図６や上記で示したものに限らないのは実施の形態１と同様である。
【００６３】
前述した実施の形態では、１フィールド内におけるすべてのサブフィールドは互いの発光期間、すなわち、輝度が異なっていた。しかし、１フィールド内に輝度の等しいサブフィールドを複数設定するようにしてもよい。例えば、サブフィールドの相対比を、１：３：３：３：３：３：３：３とすることも考えられる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明のディスプレイ装置によれば、暗部の階調の連続性が改善され、人間の視覚特性にあった、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１であるディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における発光シーケンスを示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態１におけるガンマ特性を示す図である。
【図４】 ＡＤ変換部による変換を補正した場合におけるガンマ特性の一例を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２であるディスプレイ装置のガンマ特性を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態３であるディスプレイ装置のガンマ特性を示す図である。
【図７】 従来のディスプレイ装置での発光シーケンスを示す図である。
【図８】 従来のディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図９】 ＣＲＴのガンマ特性を示す図である。
【図１０】 入力信号が均等量子化された場合におけるＣＲＴのガンマ特性を示す図である。
【図１１】 従来のＰＤＰのガンマ特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 映像信号入力端子、 ２ 同期信号入力端子、 ３ Ａ／Ｄ変換部、 ４フィールドメモリ部、 ４ａ，４ｂ フィールドメモリ、 ５ 駆動部、 ６制御部、 ７ ＰＤＰ、 ８ 維持放電期間制御部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスプレイ装置の階調表示方法に関わるものであり、またより詳しくはプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置やディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等、１フィールドを複数のサブフィールドに分割して表示する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文字のみならず様々な画像（絵）を表示するためには、ディスプレイ装置には階調表示が必要である。そのため、プラズマ・ディスプレイ装置やディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）といったディスプレイでは、階調表示を実現する方法が各種提案されている。
【０００３】
このような階調表示方法の一つに、１フィールドの期間を、表示（発光）期間の異なる複数のサブフィールドに分割しておき、各サブフィールドを発光させるか否かの組み合わせを画素毎に映像信号に応じて決定・選択することで階調表示を実現する方法がある。この場合、各サブフィールドの発光期間は、その期間の長さの相対比が、１：２：４：８....というように、２のべき乗に沿って設定されているのが一般的である。
【０００４】
図７に、ある画素に着目した場合の、１フィールドの表示シーケンスの例を示す。図は１つのフィールドを８つのサブフィールドＳＦ０からＳＦ７に分割した例である。各サブフィールドの発光時間の相対比は、１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８にされており、これらの発光、非発光の組み合わせにより２５６階調での表示が可能である。
【０００５】
例えば、１２７番目の階調を表示する場合には、サブフィールドＳＦ０からＳＦ６を発光させ、サブフィールドＳＦ７は非発光にする。人間の目はその応答速度との関係上１フィールド以内の発光の点滅には反応しないため、時間方向の積分効果によって人間の目にはサブフィールドＳＦ０からＳＦ６の発光が積分され、あたかも１２７番目の階調が表示されたかのように知覚される。
【０００６】
このディスプレイ装置に画像を表示する場合には、まず、当該画像の映像信号を、各ビットの値（１、０）がサブフィールドの発光状態（発光、非発光）に割り当てられたデジタル信号に変換する。例えば、映像信号を８ビットのディジタル信号に変換している場合には、最下位ビットｂ０がＳＦ０に、その上のビットがＳＦ１に、さらにその上のビットｂ２がＳＦ２に、．．．最上位ビットｂ７をＳＦ７にというように割り当てる。そして、各ビットの値（１、０）に応じて、当該ビットに対応するサブフィールドを発光状態あるいは非発光状態とする。
【０００７】
次にこのような階調表示方法によって階調表示を行う従来のディスプレイ装置の一例を図８を用いて説明する。
【０００８】
図中、符号「１」を付したのは、映像信号を入力する入力端子である。同様に符号「２」は同期信号を入力する入力端子、「３」は入力端子１に入力された映像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、「４」はディジタル化された映像信号を２フィールド分記憶するフィールドメモリ部、「７」はプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と記す）を指している。
【０００９】
符号「６」を付したのは、同期信号を基準として、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４、駆動部５を制御する制御部である。また、符号「５」はフィールドメモリ部４及び制御部６の出力信号によりＰＤＰ７を駆動する駆動部である。また「１０８」を付したのは、各サブフィールドの発光時間が１：２：４：８．．．というように、２のべき乗に従った表示シーケンスを実現する維持放電期間制御部であり、これは制御部６の内部に設けられている。
【００１０】
次にこのディスプレイ装置の表示動作について説明する。なお、以下の説明では、サブフィールドＳＦ０のことを単に「ＳＦ０」と記すことがある。サブフィールドＳＦ１〜ＳＦについても同様である。
【００１１】
入力端子１より入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部３によって８ビットのディジタル信号に変換される。変換後のディジタル信号は、フィールドメモリ部４で２フィールド分が記憶される。フィールドメモリ部４は、各々が１フィールド分の映像信号を記憶可能なフィールドメモリを２つ備えている。Ａ／Ｄ変換部３から入力された信号は、１番目のフィールドメモリと２番目のフィールドメモリとに、１フィールド毎に交互に書込まれる。
【００１２】
次に、図７に示すＳＦ０のアドレス期間に、制御部６によってフィールドメモリ部４が制御され、ビットｂ０のデータがフィールドメモリ部４から読み出される。この場合、データの読み出しは、そのとき書込み動作が行われていない方のフィールドメモリから読み出される。読み出されたデータは、全画面のデータが順次ＰＤＰ７に書込まれる間保持される。つづくＳＦ０の維持放電期間に、制御部６が駆動部５を制御することで、ＰＤＰ７はビットｂ０のデータが書込まれた画素のみが発光する。
【００１３】
次のＳＦ１のアドレス期間には、ビットｂ１のデータがフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、ＳＦ１の維持放電期間には、同様に、駆動部５が制御部６の内部の維持放電期間制御部１０８によって制御される。但し、この場合の発光時間は、ＳＦ０における発光時間の２倍の長さである。
【００１４】
これ以降のＳＦ２〜ＳＦ７も同様に、対応するビットｂ２からｂ７がフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、維持放電期間にＳＦ０のそれぞれ４倍から１２８倍の時間だけ発光を行う。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成で階調表示を行うディスプレイ装置では、８ビットでディジタル信号処理した映像信号をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）にて表示する場合に比較して、暗部の階調の連続性が悪いという問題があった。以下、この問題点について詳細に説明する。
【００１６】
ＣＲＴは、入力電圧対光出力の関係（以下、「ガンマ特性」と呼ぶ）が図９に示すようになっている。但し、図９では特性を示すにあたって、入出力のそれぞれの最大値を１として入出力の値を正規化している。一般に映像信号をＣＲＴに表示する場合は、このガンマ特性を補正（以下、「ガンマ補正」と呼ぶ）して表示するが、ガンマ補正回路が高価であることと、伝送路にて混入するノイズの影響が目立ちにくいという理由により放送局などの送信側にてガンマ補正が行われる。受信機側でもディジタル信号処理を行う場合は、ガンマ補正された後の映像信号に対してＡ／Ｄ変換を行なう。そして、得られたディジタル信号に所望のディジタル信号処理を施した上で、改めてＤ／Ａ変換し、得られたアナログ信号をＣＲＴに入力する。図９に示すＣＲＴのガンマ特性を通して表示される。
【００１７】
従って、このような系においては、図１０に示すように、ガンマ特性の入力側（横軸）において、均等量子化処理が行われていることになる。従って、ディジタル処理された映像信号をＣＲＴに表示させる場合には、ＣＲＴに実際に入力される電圧とＣＲＴの実際の光出力（輝度）との関係は、図１０中の黒点が示すような離散的なものとなる。
【００１８】
なお、図１０に示したのは、入力されたアナログの映像信号を８ビットのディジタル信号に変換することで、最大の入力値の１／２５６を単位として均等に量子化されている例であり、入力値のレベルと光出力のレベル（階調）とが１対１に対応づけられている。但し、煩雑を避けるために図１０には暗部側の階調部分のみを示した。また参考のため、ＣＲＴ自体のガンマ特性をプロット点を補完するように点線で示した。
【００１９】
光出力（縦軸）についてみた場合、図１０をみれば明らかなように、各階調間における輝度の差は、暗部の方が小さく、明部の方に行くにしたがって大きくなっている。人間の視覚特性は、ウェーバー・フェヒナーの法則に示されるように暗部の階調識別能力の方が、明部のそれよりも高いために、ＣＲＴを用いた系は視覚特性に合っていると言える。
【００２０】
これに対し、従来のＰＤＰでは、１フィールド内での発光期間を変更することで階調を表現している。発光期間の変更幅はいずれの階調間においても等しく、これは、ガンマ特性における光出力を均等量子化していることに相当する。つまり、従来のＰＤＰでは、ガンマ特性の入力側（横軸）のみならず光出力（縦軸）も均等量子化されており、明部、暗部を問わず、各階調間での輝度の差はいずれの階調間でも等しい。この系におけるガンマ特性を、図１１に示した。
【００２１】
図１１中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図１１には、ＣＲＴのガンマ特性も破線で描いた。図中点線で描いたのは、この図１１の例では、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係を１対１にはしていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。また、レベル２１〜レベル２８までの入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／２５６）に対応づけられている。レベル２９〜３３までの入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝２／２５６）に対応づけられている。同様に、レベル３４〜３８までの入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝３／２５６）に対応づけられている。
【００２２】
図１０と図１１とを比較すれば明らかなとおり、ＰＤＰはＣＲＴと比べて、暗部側では各階調間での輝度の差が大きく、また前述したように人間の視覚特性は特に暗部側の方で階調識別能力が高い。従って、階調が滑らかに変化する比較的暗い画像をＰＤＰに表示させた場合には、入力側ではほとんどないはずの階調の差異が出力側では顕著に現れ、結果として階調の粗い不自然な画像として知覚されるという問題があった。
【００２３】
本発明は、階調表示、特に暗部における階調表示に優れた階調表示方法およびディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の階調表示方法は、ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示または非表示とすることで階調を表現し、前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正される階調表示方法であって、輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方について、各々の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されていることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明のディスプレイ装置は、ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示状態または非表示状態とすることで階調を表現し、前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正されるディスプレイ装置であって、複数の画素を備え、該画素のそれぞれを表示状態または非表示状態とすることで画像を表示する表示部と、前記サブフィールドを前記フィールド内において定義した定義手段と、入力された映像信号に応じて、前記画素のそれぞれを前記サブフィールドの各々において表示状態または非表示状態とさせることで、前記表示部に画像を表示させる駆動手段と、を備え、前記定義手段は、輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されていることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に関わるディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１であるディスプレイ装置の説明にあたり、図８に示したディスプレイ装置と同一構成部分には同一符号を付している。
【００２８】
このディスプレイ装置は、図１に示すとおり、映像信号が入力される入力端子１、同期信号が入力される入力端子２、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４、駆動部５、制御部６およびプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という）７を備えて構成されている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部３は、入力端子１に入力されたアナログの映像信号をディジタル信号に変換するものである。本実施の形態のＡ／Ｄ変換部３は、この映像信号を８ビットのディジタル信号に変換している。なお、このＡ／Ｄ変換部３の変換の仕様に基づいて、各階調と入力端子１に入力される映像信号の入力電圧レベルとの対応関係が決定づけられる。後述する通り、ＰＤＰのガンマ特性をＣＲＴのそれに近づけるために、両者の対応関係は必ずしも１対１にはされていない。
【００３０】
フィールドメモリ部４は、Ａ／Ｄ変換部３が出力するディジタル信号を記憶するものである。フィールドメモリ部４は、１フィールド分のデータを記憶可能な容量を備えたフィールドメモリを２つ備えている。両フィールドメモリは、互いに独立的に読み出しおよび書き込みが可能に構成されている。以下、両フィールドメモリを特に区別する必要がある場合には、第１フィールドメモリ４ａ、第２フィールドメモリ４ｂと呼んで区別する。
【００３１】
駆動部５は、制御部６の出力信号に基づいてＰＤＰ７を駆動することで、フィールドメモリ部４から出力されるディジタル信号の映像を表示させるものである。
【００３２】
制御部６は、入力端子２から入力される同期信号を基準として、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ部４及び駆動部５を制御するものである。この制御部６は、その内部に、維持放電期間制御部８を備えている。
【００３３】
維持放電期間制御部８は、各サブフィールドにおける表示期間を制御するものである。本実施の形態においては、１フィールドが８つのサブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７に分割されている。また、各サブフィールドの発光時間の相対比は、ＳＦ０からＳＦ７の順に、１：３：８：１６：３２：６４：１２８：２５６に設定されている。従って、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ１の発光期間（相対比３）はＳＦ２の発光期間（相対比８）の半分よりも短く、また、ＳＦ０の発光期間（相対比１）はＳＦ１の発光期間（相対比３）の半分よりも短い。つまり、発光期間の相対比が比較的小さいサブフィールドの相対比は、これよりも相対比が一段長いサブフィールドの相対比の半分よりも小さくされている。発光期間の比較的長いサブフィールドの間、ここではＳＦ７からＳＦ３の間では、発光期間の相対比、すなわち、輝度の相対比が２のべき乗に従って設定されている。
【００３４】
ＰＤＰ７は、プラズマディスプレイ方式のディスプレイである。既に述べたとおりこのＰＤＰ７は、駆動部５によってその表示動作を駆動されることで、画素毎に、かつサブフィールド毎に表示または非表示にされることで、各フィールド毎に階調が表現できる。
【００３５】
特許請求の範囲において言う「表示部」とはＰＤＰ７に相当する。「定義手段」とは、制御部６中の特に維持放電期間制御部８に相当する。「駆動手段」とは、Ａ／Ｄ変換部３、フィールドメモリ４、駆動部５および制御部６によって実現されている。
【００３６】
次にこのディスプレイ装置の動作を図１および図２を用いて説明する。
【００３７】
図２は上記ディスプレイ装置の階調表示方法における１フィールド期間の発光シーケンスを示す図である。
【００３８】
入力端子１から入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部３で８ビットのディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、第１フィールドメモリ４ａと第２フィールドメモリ４ｂとに、１フィールド分ずつ交互に書き込まれてゆく。
【００３９】
次に、図２に示すＳＦ０のアドレス期間に、制御部６によりフィールドメモリ部４が制御され、ビットb0のデータがフィールドメモリ部４から読み出される。この読み出しは、２つのフィールドメモリのうちの書込み動作が行われていない方から読み出される。これ以降は、第１フィールドメモリ４ａから読み出されているものとして説明を行う。
【００４０】
第１フィールドメモリ４ａから読み出されたデータは、全画面のデータが順次ＰＤＰ７に書込まれる間保持される。そして、この後の維持放電期間には、制御部６が駆動部５を制御する。これにより、ＰＤＰ７はビットｂ０のデータが書込まれた画素のみが発光する。
【００４１】
次のＳＦ１のアドレス期間には、ビットｂ１のデータがフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給される。そして、その後の維持放電期間には、同様に、ＳＦ０の３倍の時間発光を行うように、駆動部５が維持放電期間制御部８によって制御される。
【００４２】
以下、ＳＦ２からＳＦ７も同様に、対応するビットｂ２からｂ７がフィールドメモリ部４から読み出され、駆動部５を経由してＰＤＰ７に供給され、維持放電期間にＳＦ０のそれぞれ８倍、１６倍、３２倍、６４倍、１２８倍、２５６倍の時間発光を行う。
【００４３】
なお、第１フィールドメモリ４ａからデータが読み出され表示されている間に、第２のフィールドメモリ４ｂには、前述したのと同様にしてデータが書き込まれている。
【００４４】
第１フィールドメモリ４ａからのデータの読み出しが完了した後は、つづいて第２フィールドメモリ４ｂからのデータの読み出し、および、第１のフィールドメモリ４ａへのデータの書き込みが開始される。そして、これ以降も同様の動作が繰り返される。
【００４５】
次に、本実施の形態１のディスプレイ装置におけるガンマ特性を図３に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図３には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図３から明らかなとおり、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は、１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８までの入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／５０８）に対応づけられている。レベル２９〜３３までの入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝３／５０８）に対応づけられている。レベル３４〜３８までの入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝４／５０８）に対応づけられている。レベル３９〜４２までの入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝８／５０８）に対応づけられている。
【００４６】
このように本実施の形態１では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調と２番目に小さい第３階調との光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）のそれぞれ１／５０８、３／５０８となっており、従来例のように光出力を最大の光出力の１／２５６を単位として均等に量子化した場合（図１１）の値に比べて小さい。従って、本実施の形態１では、従来技術に較べて暗部での階調変化の不連続性を抑えることができ、人間の視覚特性に合ったＣＲＴに近い階調表現を得ることが可能になっている。
【００４７】
一方、第４階調の光出力が４／５０８であるのに対し、第５階調の光出力が８／５０８となっており、光出力を均等量子化した場合に比べてこの部分では不連続性が大きくなっている。しかし、人間の視覚特性においては特に暗部で識別能力が高いために、この程度の差異はこれより暗い部分での不連続性に比べて目立ちにくく、人間の目には全体的に階調の連続性が向上したかのように見える。
【００４８】
本実施の形態１では、各サブフィールド間での表示期間の相対比、すなわち、輝度の相対比が、１：３：８：１６：３２：６４：１２８：２５６に設定されていた。しかし、各サブフィールド間の発光期間の相対比はこれに限るものではない。
【００４９】
また、本実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換部３の動作を従来例と同じとしていた。しかし、Ａ／Ｄ変換部の動作に補正を加えることで、すなわち、入力電圧のレベルと階調との対応関係を本実施の形態とは異なったものにすることで、よりＰＤＰのガンマ特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけることも可能である。Ａ／Ｄ変換部の動作に補正を加えた場合の一例を図４に示した。
【００５０】
この図４の例では、２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル１６までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。レベル１６〜レベル２４の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／５０８）に対応づけられている。レベル２５〜２８の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝３／５０８）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝４／５０８）に対応づけられている。レベル３９〜レベル４１の入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝８／５０８）に対応づけられている。
【００５１】
実施の形態２.
実施の形態２は、特に輝度が１番小さいサブフィールドについてのみその輝度を、輝度が２番目に小さいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることによって、暗部の階調特性を改善したものである。
【００５２】
本実施の形態の装置構成は、維持放電期間制御部８を除き実施の形態１と同様である。従って、ここでは、維持放電期間制御部８についてのみ説明する。
【００５３】
この実施の形態２における維持放電期間制御部８は、各サブフィールドの発光時間の相対比が、ＳＦ０からＳＦ７の順に、２：７：１４：２８：５６：１１２：２２４：４４８に設定されている。従って、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ０の発光期間（相対比２）はＳＦ１の発光期間（相対比７）半分よりも短い。つまり、輝度が１番小さいサブフィールドＳＦ０の輝度は、輝度が２番目に小さいサブフィールドＳＦ１の輝度の半分よりも低くされている。ＳＦ７からＳＦ１の間では、発光期間の相対比、すなわち輝度の相対値が２のべき乗に従って設定されている。
【００５４】
次に、本実施の形態２のディスプレイ装置におけるガンマ特性を図５に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図５には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図５から明らかなとおり、この実施の形態２でも、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝２／８９１）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３３の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝７／８９１）に対応づけられている。レベル３４〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝９／８９１）に対応づけられている。レベル３９〜レベル４２の入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝１４／８９１）に対応づけられている。
【００５５】
このように本実施の形態２では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調の光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）の２／８９１となっているために、特に暗い側で階調の連続性が改善されている。つまり、暗い側で階調識別能力が高いという人間の目の視覚特性に適合しており、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【００５６】
ここで、表示シーケンス、ガンマ特性の入出力の関係が図５や上記で示したものに限らないのは実施の形態１と同様である。
【００５７】
実施の形態３.
実施の形態３は、特に輝度が２番目に小さいサブフィールドについてのみその輝度を、輝度が３番目に小さいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることによって、暗部の階調特性を改善したものである。
【００５８】
本実施の形態の装置構成は、維持放電期間制御部８を除き第１の実施の形態と同様である。従って、ここでは、維持放電期間制御部８についてのみ説明する。
【００５９】
この実施の形態３における維持放電期間制御部８は、各サブフィールドの発光時間の相対比が、ＳＦ０からＳＦ７の順に、１：２：６：１２：２４：４８：９６：１９２に設定されており、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７それぞれの発光、非発光を組み合わせることによって、フィールドとしては２５６階調の表示が可能である。この比から明らかなとおり、ＳＦ１の発光期間（相対比２）はＳＦ２の発光期間（相対比６）の半分よりも短い。つまり、輝度が２番目に小さいサブフィールドＳＦ１の輝度は、輝度が３番目に小さいサブフィールドＳＦ２の輝度の半分よりも小さくされている。ＳＦ７からＳＦ２の間では、輝度の相対比、すなわち発光期間の相対比が２のべき乗に従って設定されている。ＳＦ０からＳＦ１との間も同様に、発光期間の相対比が２のべき乗に従って設定されている。
【００６０】
次に、本実施の形態３におけるガンマ特性を図６に示した。図中に示した黒丸点がこの系のガンマ特性のプロット点である。参考のため、図６には、ＣＲＴのガンマ特性を破線で描いた。図６から明らかなとおり、この実施の形態３でも、ＰＤＰの特性をＣＲＴのガンマ特性に近づけるために、入力電圧のレベルと階調との対応関係は１対１にはされていない。具体的には２５６レベルの入力電圧のうちレベル１〜レベル２０までが、最も暗い階調である第１階調（光出力＝０）に対応づけられている。なお、この第１階調は非表示状態に相当する。また、レベル２１〜レベル２８の入力電圧が、２番目に暗い階調である第２階調（光出力＝１／４８１）に対応づけられている。レベル２９〜レベル３３の入力電圧が、３番目に暗い階調である第３階調（光出力＝２／４８１）に対応づけられている。レベル３４〜レベル３８の入力電圧が、４番目に暗い階調である第４階調（光出力＝３／４８１）に対応づけられている。レベル３９〜４２までの入力電圧が、５番目に暗い階調である第５階調（光出力＝６／４８１）に対応づけられている。
【００６１】
このように本実施の形態３では、表示状態に相当する階調のうち光出力が最も小さい第２階調と２番目に小さい第３階調と３番目に小さい第４階調との光出力が、光出力の最大値（第２５６階調）のそれぞれ１／４８１、２／４８１、３／４８１となっているため、特に暗い側で階調の連続性が改善されている。つまり、暗い側で階調識別能力が高いという人間の目の視覚特性に適合しており、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【００６２】
ここで、表示シーケンス、ガンマ特性の入出力の関係が図６や上記で示したものに限らないのは実施の形態１と同様である。
【００６３】
前述した実施の形態では、１フィールド内におけるすべてのサブフィールドは互いの発光期間、すなわち、輝度が異なっていた。しかし、１フィールド内に輝度の等しいサブフィールドを複数設定するようにしてもよい。例えば、サブフィールドの相対比を、１：３：３：３：３：３：３：３とすることも考えられる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明のディスプレイ装置によれば、暗部の階調の連続性が改善され、人間の視覚特性にあった、滑らかに階調が変化する比較的暗い画像を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１であるディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における発光シーケンスを示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態１におけるガンマ特性を示す図である。
【図４】 ＡＤ変換部による変換を補正した場合におけるガンマ特性の一例を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２であるディスプレイ装置のガンマ特性を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態３であるディスプレイ装置のガンマ特性を示す図である。
【図７】 従来のディスプレイ装置での発光シーケンスを示す図である。
【図８】 従来のディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図９】 ＣＲＴのガンマ特性を示す図である。
【図１０】 入力信号が均等量子化された場合におけるＣＲＴのガンマ特性を示す図である。
【図１１】 従来のＰＤＰのガンマ特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 映像信号入力端子、 ２ 同期信号入力端子、 ３ Ａ／Ｄ変換部、 ４フィールドメモリ部、 ４ａ，４ｂ フィールドメモリ、 ５ 駆動部、 ６制御部、 ７ ＰＤＰ、 ８ 維持放電期間制御部。
Claims (2)
- ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、
１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示または非表示とすることで階調を表現し、
前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正される階調表示方法において、
輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方について、各々の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されている
ことを特徴とする階調表示方法。 - ガンマ補正された映像信号に対してデジタル信号出力が均等量子化されるＡ／Ｄ変換を行い、
１フィールドの期間を４個以上の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの状態を表示状態または非表示状態とすることで階調を表現し、
前記サブフィールドの組み合わせからなる階調に対応する各々の光出力レベルごとに、前記均等量子化されたデジタル信号の複数が対応し、その複数のデジタル信号中の最小値がガンマ特性に一致するように補正されるディスプレイ装置において、
複数の画素を備え、該画素のそれぞれを表示状態または非表示状態とすることで画像を表示する表示部と、
前記サブフィールドを前記フィールド内において定義した定義手段と、
入力された映像信号に応じて、前記画素のそれぞれを前記サブフィールドの各々において表示状態または非表示状態とさせることで、前記表示部に画像を表示させる駆動手段と、を備え、
前記定義手段は、輝度が最も小さいサブフィールドと２番目に小さいサブフィールドとをそれぞれ一つ有し、その少なくとも一方の輝度を、そのサブフィールドの次に輝度が大きいサブフィールドの輝度の半分よりも小さくすることにより、光出力が不均等に量子化されている
ことを特徴とするディスプレイ装置。
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