JPH10301533A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像信号に逆ガンマ補正を行って中間階調表
示する際の低輝度領域での階調表現を改善し、上位のビ
ットから下位のビットへ桁上がりするような画像が移動
した場合に発生する動画偽輪郭を低減したディスプレイ
装置を得る。 【解決手段】 ディジタルデータの各ビットに対応した
相対比を持つ複数のサブフィールドで１フィールドを構
成し、複数のサブフィールドを画素ごとに表示または非
表示して中間調を表示するディスプレイ装置において、
ディジタルデータのビットに対応しないサブフィールド
を付加して表示可能な階調数を増加させ、逆ガンマ補正
変換を施す際、増加させた階調数のディジタルデータに
変換する。また、表示する階調が変化することによっ
て、比較的表示時間の相対比が高いサブフィールドへの
桁上がり、または桁下がりが発生する際、１つまたは複
数のサブフィールドが表示状態を保つように制御するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマディス
プレイパネル（ＰＤＰ）等の１フィールドの映像信号を
サブフィールドに分割することにより中間調を表示する
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイ装置等の、入力電
圧の大きさに対して表示出力が非直線特性、特に飽和特
性を示すようなディスプレイ装置においては、振幅変調
された通常の映像信号をそのままでは正しく中間調表示
できない。そのため、１フィールドの時間を複数のサブ
フィールドに分割し、各サブフィールドごとに表示する
時間の相対比を１対２対４対８対・・・というように、
２の累乗ずつ変えておき、画素ごとに各サブフィールド
を表示させるか、表示させないかを組み合わせることに
より中間調表示を実現している。

【０００３】なお、以下では、例として自発光型のデバ
イスを用いたディスプレイ装置の場合について説明して
いるが、一般にデバイスが自発光するものに限らず、例
えば光の反射率、透過率、屈折率等を画素ごとに変化さ
せて表示、非表示の切り換えを行うデバイスを用いた場
合にも、全く同様に各サブフィールドの表示、非表示を
組み合わせて中間調を表示することができる。

【０００４】図６は従来のディスプレイ装置を説明する
ための発光シーケンスの１例を示す図である。同図にお
いて、ＳＦ８からＳＦ１はサブフィールドを示してお
り、同図の例では１フィールドを８つのサブフィールド
に分割している。各サブフィールドはアドレス期間と維
持放電期間に別れており、実際に発光するのは維持放電
期間である。各サブフィールドの維持放電期間の相対比
は、ＳＦ８，ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，ＳＦ４，１ＳＦ
３，ＳＦ２，ＳＦ１の順に１２８：６４：３２：２６：
８：４：２：１となっている。これらのサブフィールド
の発光、非発光の組み合わせにより２５６階調の中間調
を表示することができる。

【０００５】例えば、１２７という階調を表示する場合
には、ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ
２，ＳＦ１を発光させ、ＳＦ８を非発光とする。人間の
目には時間方向の積分効果があるため、１フィールドの
期間内の発光の点滅には応答せず、ＳＦ７，ＳＦ６，Ｓ
Ｆ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１が積分され、１
２７という階調が表示されたように知覚される。

【０００６】一般に映像信号をディジタル信号処理する
場合は、目的に応じて６ないし１０ビット以上に量子化
するが、ここでは８ビットで量子化した場合について説
明する。なお、量子化ビット数を変えても、サブフィー
ルドの分割数が変わるだけで、基本的な動作に違いは生
じない。

【０００７】このディスプレイ装置に映像信号を表示す
る場合には、まず映像信号を８ビットのディジタル信号
に変換し、最上位ビット（ビット８）をＳＦ８に、その
下のビット（ビット７）をＳＦ７に、以下同様に、ビッ
ト６、ビット５、ビット４、ビット３、ビット２、ビッ
ト１を、それぞれＳＦ６，ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，Ｓ
Ｆ２，ＳＦ１に割り当てる。

【０００８】図７は従来のディスプレイ装置の駆動回路
のブロック図であり、図において、１は映像信号を入力
する入力端子、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データに
変換するＡ／Ｄ変換部、９はＡ／Ｄ変換部３の出力した
データを逆ガンマ補正後のデータに変換する逆ガンマ変
換部、５は逆ガンマ変換部９の出力したデータを２フレ
ーム記憶するフレームメモリ部、６はフレームメモリ部
５および後述の制御部８の出力信号により表示部７を駆
動する駆動部、７は駆動部６の出力信号により駆動され
る例えばＰＤＰなどの表示部、８は入力端子２に入力さ
れた同期信号を基準としてＡ／Ｄ変換部３、逆ガンマ変
換部９、フレームメモリ部５、駆動部６を制御する制御
部である。

【０００９】次に動作について説明する。制御部８は、
入力端子２に入力された同期信号から、Ａ／Ｄ変換部
３、逆ガンマ変換部９、フレームメモリ部５、駆動部６
の各々に所定の制御信号をそれぞれ出力する。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
トのディジタルデータに変換される。

【００１０】Ａ／Ｄ変換部３で変換されたディジタルデ
ータは、逆ガンマ変換部９に入力される。逆ガンマ変換
部９は、表１および表２に示した変換テーブルに従って
入力に対応する出力データを出力する。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】ここで入力データと出力データの関係は、
入力端子１から入力された映像信号がブラウン管の表示
特性に合わせたガンマ補正を行われている場合に、ガン
マ補正に対する逆補正として働く。すなわち逆ガンマ変
換部９の出力に比例して表示部８の見かけ上の輝度を変
化させたとき正しい中間調表示が可能となるように、変
換テーブル（表１および表２）を決定している。

【００１４】データ変換部４から出力されたデータは、
制御部８によりフレームメモリ部５の所定の位置に２フ
レーム分記憶される。フレームメモリ部５は２フレーム
メモリを持ち、入力されたディジタルデータは１フレー
ムごとに１フレーム目のメモリと２フレーム目のメモリ
に交互に書込まれる。

【００１５】フレームメモリ部５に記憶されたデータ
は、制御部８により、図６に示すＳＦ８のアドレス期間
にビット８のデータがフレームメモリ部５から読み出さ
れる。この場合、フレームメモリ部５の二つのフレーム
メモリのうち、書込みが行われていないほうから読み出
される。読み出されたデータは駆動部６を通して表示部
７に出力される。こうして１フレーム分の全画素につい
てビット８のデータが全て表示部７に書込まれた後、表
示部７は駆動部６によりＳＦ８の維持放電期間の間ビッ
ト８に対応した所定の画素のみ発光する。

【００１６】次のＳＦ７のアドレス期間には、ビット７
のデータがフレームメモリ部５から読み出され、駆動部
６を通して表示部７に書込まれる。表示部７は、ＳＦ７
の維持放電期間の間、ＳＦ８の時と同様に発光を行う。
ここで、ＳＦ８の維持放電期間とＳＦ７の維持放電期間
の比は１２８：６４であるから、発光時間はＳＦ８のと
きの半分となっている。

【００１７】以下同様に、ＳＦ６，ＳＦ５，ＳＦ４，Ｓ
Ｆ３，ＳＦ２，ＳＦ１の順に、それぞれのサブフィール
ドに対応したビット６，ビット５，ビット４，ビット
３，ビット２，ビット１が、それぞれのアドレス期間に
フレームメモリ部５から読み出され、駆動部６を通して
表示部７に出力され、それぞれの維持放電期間に出力さ
れたデータに応じて発光する。以上により、入力端子２
に入力された映像信号を、表示部７で中間調表示するこ
とが可能となっている。

【００１８】このように構成されたディスプレイ装置で
は、表１および表２のように逆ガンマ補正を行っている
ので、例えば変換前のデータの十進数表記が２０以下の
場合、変換後のデータでは全て０となり、元の映像信号
にあった階調の差が失われている。このように低輝度領
域では、階調情報の喪失が起こっている。

【００１９】また、このように構成された中間調表示を
行うディスプレイ装置では、水平方向に滑らかに変化す
るような画像が、画面上を水平方向に移動する場合、画
像が静止していた場合には見えなかった縦縞上の帯（以
下、「偽輪郭」という）が知覚される。この現象を図８
および図９を用いて説明する。

【００２０】図８は従来のディスプレイ装置の画像の桁
上がりの状態を示す図であり、着目する水平方向６画素
上を水平方向に滑らかに変化する画像で最上位ビットへ
の桁上がりが生じる画像、すなわち階調が１２７から１
２８に変化する画像を示している。図９は従来のディス
プレイ装置の偽輪郭の現象を説明するための説明図であ
り、１フィールドごとに１画素のスピードで右方向へ移
動している状態を示している。すなわち、図８は図９の
１フィールド目を表している。階調１２７の部分ではサ
ブフィールドＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ
３，ＳＦ２，ＳＦ１が発光し、階調１２８の部分はＳＦ
８のみが発光している。図９の中央付近の１画素に着目
した場合、時間の経過によって階調１２８から階調１２
７へ変化し、ＳＦ８から下位のサブフィールドへの桁下
がりを生じている。

【００２１】このような発光パターンで表示された画像
を人間が見た場合、視線はおおよそＡからＤで示す破線
上を移動することになり、破線ＡからＢの間に対応する
網膜上では階調１２７を、破線ＣからＤの間に対応する
網膜上では階調１２８を知覚することになる。しかし、
破線ＢからＣの間に対応する網膜上では、知覚量の低下
が起こり、最低値はほぼ０になる。この知覚量の低下が
偽輪郭として知覚される。偽輪郭は、上述のように、Ｓ
Ｆ８のみが発光している階調１２８から、ＳＦ７，ＳＦ
６，ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１が発光す
る階調１２７へ変化するような画像、すなわち最上位ビ
ットから下位のビットへ桁下がりしたり、その逆に下位
のビットから最上位ビットへ桁上がりするような画像が
画面上を移動する場合に知覚されやすい。また、最上位
ビットの桁上がりや桁下がりが生じる場合と同様に、比
較的上位のビットの桁上がりや桁下がりが生じる場合に
も偽輪郭は知覚される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来のディスプレイ装
置では、上述のように、逆ガンマ補正によって、低輝度
領域で階調情報が喪失するという問題があった。また、
滑らかに変化する画像で比較的上位ビットから下位ビッ
トへ桁下がりするような画像、またはその逆に下位ビッ
トから比較的上位のビットへ桁上がりするような画像が
移動する場合、画像が静止していた場合には見えなかっ
た偽輪郭が知覚されるという問題があった。

【００２３】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、逆ガンマ補正による階調情報の
喪失を低減するとともに、動画像における偽輪郭を低減
した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】この発明に係るディスプ
レイ装置においては、１フィールドの映像信号をディジ
タルデータに変換し、前記ディジタルデータの各ビット
に対応した異なる表示時間の相対比からなる複数のサブ
フィールドを、表示または非表示することで中間調画像
を表示させるディスプレイ装置において、前記ディジタ
ルデータに対応しない表示時間の相対比を持つサブフィ
ールドを付加することで、表示可能な階調数を増加させ
るとともに、前記ディジタルデータに逆ガンマ補正変換
を施す際に増加させた階調数のディジタルデータに変換
する手段を備えたものである。

【００２５】また、表示する階調が変化することによっ
て、比較的表示時間の相対比が高いサブフィールドへの
桁上がり、または桁下がりが発生する際に、１つまたは
複数のサブフィールドが表示状態を保つように制御する
手段を備えたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態であるディ
スプレイ装置は、ディジタル化された映像データを逆ガ
ンマ補正する際に、補正前のデータを表現するのに必要
なビット数よりも多くのサブフィールドを用いてコード
化し、逆ガンマ補正後の階調数を増やすように構成した
ので、逆ガンマ補正による低輝度側の階調情報の喪失を
緩和するように働く。

【００２７】また、比較的表示時間の相対比が高いサブ
フィールドへの桁上がり、または桁下がりが発生する際
に１つまたは複数のサブフィールドが表示状態を保つよ
うに制御したので、滑らかに変化する画像で比較的上位
ビットから下位ビットへ桁下がりするような画像、また
はその逆に下位ビットから比較的上位のビットへ桁上が
りするような画像が移動する場合に発生する偽輪郭を低
減するように働く。

【００２８】以下、この発明をその実施の形態を示す図
面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１であるプ
ラズマディスプレイパネルの駆動装置のブロック図であ
る。図において、１は映像信号を入力する入力端子、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Ａ／Ｄ変換部３の出力信号をコード変換するコ
ード変換部、５はコード変換部４の出力信号を２フレー
ム記憶するフレームメモリ部、６はフレームメモリ部５
および後述の制御部８の出力信号により表示部７を駆動
する駆動部、７は駆動部６の出力信号により駆動される
例えばＰＤＰなどの表示部、８は入力端子２に入力され
た同期信号を基準としてＡ／Ｄ変換部３、コード変換部
４、フレームメモリ部５、駆動部６を制御する制御部で
ある。

【００２９】図２はこの発明の実施の形態１であるプラ
ズマディスプレイパネルの駆動装置における１フィール
ド期間の発光シーケンスの一例を示す図である。同図に
おいて、ＳＦ９，ＳＦ８，ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，Ｓ
Ｆ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１はそれぞれサブフィール
ドを表しており、１フィールドは９つのサブフィールド
から構成されている。各サブフィールドの発光時間の相
対比は、ＳＦ９，ＳＦ８，ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，Ｓ
Ｆ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１の順に１２８：９６：６
４：３２：１６：８：４：２：１である。これらのサブ
フィールドの発光、非発光の組み合わせにより、３５２
階調の階調表示能力を有し、表現される中間調は、発光
時間の相対比の合計によって決まる。図６に示した２５
６階調の従来のディスプレイの発光シーケンスと比較す
ると、図２では９６の発光時間をもつＳＦ８が付加され
ている。

【００３０】次に動作について説明する。制御部８は、
入力端子２に入力された同期信号から、Ａ／Ｄ変換部
３、コード変換部４、フレームメモリ部５、駆動部６の
各々に所定の制御信号をそれぞれ出力する。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
のディジタルデータに変換される。８ビットのディジタ
ルデータは、コード変換部４で、表３および表４のよう
に９ビットにコード変換される。

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】ここで表３および表４の出力は、８ビット
の入力データの数値（０〜２５５）から逆ガンマ補正と
なるような出力データの数値（０〜３５１）を下記数１
に従って計算し、１２８，９６，６４，３２，１６，
８，４，２，１の各ビットの組み合わせで表現したもの
である。

【００３４】

【数１】

【００３５】数１はこの発明のコード変換において用い
ている計算式であり、ｘはコード変換部４の入力データ
を数値表現したものであり、ｙは入力ｘのとき出力デー
タを数値表現したものである。またＭはディジタルデー
タの階調数であり、この実施の形態ではＭ＝２５６であ
る。Ｎはこの発明の発光シーケンスで表現できる階調数
であり、この実施の形態ではＮ＝３５２である。γは逆
ガンマ係数であり、例えばγ＝２．２を用いる。すなわ
ち表３および表４では、２５６階調から３５２階調に階
調を変換すると同時に逆ガンマ補正を行っていることに
なる。

【００３６】コード変換されたデータは、制御部８によ
りフレームメモリ部５の所定の位置に２フレーム分記憶
される。フレームメモリ部５は２フレームメモリを持
ち、入力されたデータは１フレームごとに１フレーム目
のメモリと２フレーム目のメモリに交互に書込まれる。

【００３７】フレームメモリ部５に記憶されたデータ
は、制御部８により、図２に示すＳＦ９のアドレス期間
にビット９のデータがフレームメモリ部５から読み出さ
れる。この場合、フレームメモリ部５の二つのフレーム
メモリのうち、書込みが行われていないほうから読み出
される。読み出されたデータは駆動部６を通して表示部
７に出力される。こうして１フレーム分のビット９のデ
ータが全て表示部７に書込まれた後、表示部７は駆動部
６によりＳＦ９の維持放電期間でビット９に対応した所
定の画素のみ発光する。

【００３８】次のＳＦ８のアドレス期間には、ビット８
のデータがフレームメモリ部５から読み出され、駆動部
６を通して表示部７に書込まれる。表示部７は、ＳＦ８
の維持放電期間で、ＳＦ９の時と同様に発光を行う。

【００３９】以下同様に、ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ５，Ｓ
Ｆ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１の順に、それぞれのサブ
フィールドに対応したビット７，ビット６，ビット５，
ビット４，ビット３，ビット２，ビット１が、それぞれ
のアドレス期間にフレームメモり部５から読み出され駆
動部６を通して表示部７に出力され、それぞれの維持放
電期間に出力されたデータに応じて発光する。

【００４０】このように構成されたディスプレイ装置で
は、コード変換部４でディジタルデータを数１のように
逆ガンマ補正を行いつつ、Ａ／Ｄ変換部３で出力された
データの階調よりも大きな階調（３５２階調）で変換結
果を表してコード化しているため、逆ガンマ補正による
低輝度領域での階調情報の喪失が少なくなっている。こ
れについて図３を用いて説明する。図３はこの発明の実
施の形態１における表３および表４を用いた場合の逆ガ
ンマ補正と、従来の２５６階調のディスプレイ装置にお
ける表１および表２を用いた場合の逆ガンマ補正とを比
較したものであり、図３（ａ）は全体図、図３（ｂ）は
低輝度領域の拡大図である。同図からわかるように従来
の２５６階調のディスプレイ装置にくらべて、低輝度領
域での階調表現が改善されている。なお、ここでは例と
して数１においてＭ＝２５６，Ｎ＝３５２としている
が、これに限らず、一般にＮ＞Ｍのとき階調表現を改善
することができる。

【００４１】実施の形態２．実施の形態１のように構成
されたディスプレイ装置では、コード変換部４でのコー
ド変換を適切に選択することにより、低輝度領域での階
調表現を改善すると同時に、動画偽輪郭を低減するよう
に構成することができる。以下、このような実施の形態
２について説明する。

【００４２】表５および表６は本発明の実施の形態２に
おけるコード変換表であり、階調０から階調３５１まで
を９ビットでコード化するときのパターンを２進表現し
たものである。

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】表５および表６において、出力値が階調９
６から階調２５５の間にあるときには、表３および表４
とは異なるパターンとなっているが、発光時間の合計は
同じであり、表３および表４の場合と同じ輝度となる。
このため、実施の形態１と同様に、低輝度領域における
階調表現を改善することができる。表５および表６のパ
ターンでは、階調が９６以上の場合には、ＳＦ８は常に
発光している。このため、この実施の形態においては、
中間階調での動画偽輪郭を低減することができる。この
ことについて図４を用いて説明する。

【００４６】図４はこの実施の形態２の画像の桁上がり
の状態を示す図であり、本発明のディスプレイにおいて
水平方向に滑らかに階調が変化している画像が表示され
ているときの発光の様子を示したものである。同図にお
いては逆ガンマ変換後の階調が２２３から２２４に変化
している。

【００４７】図５はこの実施の形態２の動画偽輪郭の低
減効果を説明するための図であり、図４の画像が水平方
向に１フィールドごとに１画素の速さで右方向へ移動し
ている状態を示している。同図において、階調２２３の
部分はサブフィールドＳＦ８，ＳＦ７，ＳＦ６，ＳＦ
５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１が発光しており、
階調２２４ではサブフィールドＳＦ９，ＳＦ８が発光し
ている。階調２２４から階調２２３への変化ではＳＦ９
から下位のサブフィールドへの桁下がりが発生している
が、ＳＦ８は発光を続けている。

【００４８】このようなパターンで表示された画像を人
間が見た場合には、画面上の動画の動きに伴って視線が
移動するため、視線はおおよそＡからＤで示した破線上
を移動する。ここで網膜上ではＢからＣの位置で知覚量
が低下し、この知覚量の低下が偽輪郭として認識され
る。しかし、ＳＦ８が発光を続けているために知覚量の
低下は減少し、偽輪郭が低減される。

【００４９】以上のように、この実施の形態によれば、
逆ガンマ変換後の輝度値が９６以上の中間輝度以上の領
域において、動画の偽輪郭が低減される。

【００５０】なお、以上の例に限らず、Ａ／Ｄ変換部３
のビット数よりも多くのサブフィールド数を用いた発光
シーケンスを用いることによって、少なくとも１つ以上
のサブフィールドがある一定の輝度値以上で常に表示状
態となるように、コード変換部４でコード変換をするこ
とが可能であり、ある輝度以上の中間輝度領域におい
て、動画の偽輪郭を低減することができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００５２】付加したサブフィールドによって、階調数
を増加させることにより、低輝度領域での階調表現を改
善できる。

【００５３】付加したサブフィールドが、階調の中間部
分において必ず発光するようにコード化することによ
り、中間階調での動画偽輪郭を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すディスプレイ
装置のブロック図である。

【図２】 実施の形態１における１フィールド期間の発
光シーケンスの一例を示す図である。

【図３】 実施の形態１の効果を説明する図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の画像の桁上がりの
状態を示す図である。

【図５】 実施の形態２の動画偽輪郭の低減効果を説明
するための図である。

【図６】 従来のディスプレイ装置における発光シーケ
ンスの１例を示す図である。

【図７】 従来のディスプレイ装置を示すブロック図で
ある。

【図８】 従来のディスプレイ装置における画像の桁上
がりの状態を示す図である。

【図９】 従来のディスプレイ装置における偽輪郭の現
象を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 映像信号の入力端子、２ 同期信号の入力端子、３
Ａ／Ｄ変換部、４コード変換部、５ フレームメモリ
部、６ 駆動部、７ 表示部、８ 制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １フィールドの映像信号をディジタルデ
   ータに変換し、このディジタルデータを逆ガンマ補正
   し、この逆ガンマ補正後ディジタルデータの各ビットに
   対応した異なる表示時間の相対比からなる複数のサブフ
   ィールドを、表示または非表示することで中間調画像を
   表示させるディスプレイ装置において、前記逆ガンマ補
   正後ディジタルデータに対応しない相対比を持つサブフ
   ィールドを１つ以上付加し、この付加したサブフィール
   ドを含む全てのサブフィールドを表示または非表示する
   ことで中間調画像を表示させる際に、逆ガンマ補正と同
   時に前記ディジタルデータの階調数よりも逆ガンマ補正
   後のディジタルデータの階調数が大きくなるように、コ
   ード変換を行う手段を備えたことを特徴とするディスプ
   レイ装置。
2. 【請求項２】 前記付加したサブフィールドの表示時間
   の相対比より長い表示時間を要する階調を表示する際
   に、前記付加したサブフィールドが常に表示状態を保つ
   ように制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１
   記載のディスプレイ装置。