JP2005260849A - 表示装置と表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部の駆動電流のパルス幅と振幅値とを可変させる併用方式の表示装置において、映像信号を構成する色映像信号毎、映像信号の大きさに応じた領域毎に、最適な固有の係数でガンマ補正を行うことで、階調性の高い表示装置を提供する。
【解決手段】与えられた映像信号を構成する第１色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域毎に異なる第１色信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力する第１ガンマ補正部と、映像信号を構成する第１色信号とは異なる第２色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域毎に、第１係数とは異なる第２色信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力する第２ガンマ補正部と、第１及び第２ガンマ補正部からの第１及び第２補正信号に応じて、Ｎ個の領域毎に異なる振幅値をもつ駆動信号を生成する生成部と、生成部からの駆動信号に応じて画像を表示する表示部とを有する表示装置であり、色映像信号、領域に応じた特に低域の階調性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールド・エミッション・ディスプレイ等のような表示装置に関し、特に、複数の色映像信号でなる映像信号を、色映像信号ごとに複数の領域に分け、各色映像信号毎、各領域毎に適正なガンマ補正の係数を決定し、各色映像信号、各領域ごとにガンマ補正を行って異なる振幅値の駆動電流により駆動される表示装置及び表示方法に関する。

例えば、フィールド・エミッション・ディスプレイ(ＦＥＤ：Field Emission Display)と称されるようなマトリックス駆動の画像表示装置が普及してきている。このような画像表示装置においては、映像信号の階調性を上げるために、映像信号の大きさに応じて表示部に供給される駆動電流のパルス幅を変調するパルス幅変調方式と、駆動電流の振幅値を可変させるバイアス電圧印可方式とを併用する方法が知られている。

特許文献１には、画像表示装置の階調性を向上させるために、このパルス幅変調方式とバイアス電圧印可方式との併用方式を用いた画像表示装置が示されている。ここでは、駆動電流Ｉ_ｅが等間隔になるように素子電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のレベルを定めると駆動電流Ｉ_ｅと発光輝度は比例しており、入力と発光輝度の関係はリニアになる。ところが、映像信号は一般的にブラウン管で表示することを想定しているのでガンマ特性を有している。従って、リニアの特性を有する表示装置にガンマ特性を有す映像信号を表示する場合には、入力される映像信号に逆ガンマ特性をかけることが必要となる。
特開２００３−１１４６３８号公報。

従来装置においては、上記したパルス幅変調方式とバイアス電圧印可方式との併用方式を用いた表示装置であり、図１２に示すような逆ガンマ補正のルックアップテーブルを用いて、逆ガンマ補正を行う。図１２において、逆ガンマの補正の入力を１０ビット、出力を１０ビットとし逆ガンマ特性を２．２乗として考える。入力データをｘ、出力データをｙとすると出力データは次式で表される。

ｙ＝１０２３×（ｘ／１０２３）^２.２
出力データｙを小数点以下で四捨五入すると、入力データの１０２４階調が、出力データは７３４階調となり減少する。

又、入力データが低階調側に対してはガンマ曲線の傾斜が緩やかであるため、例えば入力データの２５６階調が出力データは４９階調となり、表現される階調数が著しく減少するため、画像品位を著しく低下させることとなる。

本発明は、表示部の駆動電流のパルス幅を変調するパルス幅変調方式と振幅値を可変させるバイアス電圧印可方式とを併用する表示装置において、入力される映像信号の各色映像信号を、それぞれ複数の領域に分け、その色映像信号毎、領域毎に適正なガンマ補正の係数を決定し、これにより各色映像信号をガンマ補正して映像を表示する表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、与えられた映像信号を構成する第１色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに異なる第１色信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力する第１ガンマ補正部と、前記映像信号を構成する第１色信号とは異なる第２色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１係数とは異なる前記第２色信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力する第２ガンマ補正部と、前記第１及び第２ガンマ補正部からの前記第１及び第２補正信号に応じて、前記Ｎ個の領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号を生成する生成部と、前記生成部からの前記駆動信号に応じて画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする表示装置である。

本発明に係る表示装置においては、与えられる映像信号を構成する例えばＲ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号をこの大きさに応じてそれぞれＮ個の領域に分け、領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号で表示部を駆動させる表示装置である。即ち、映像信号を大きさに応じて例えば４つの領域に分割し、駆動信号の振幅値を各領域で段階的に大きくしていき、更に、各領域において、映像信号の値に対応させてパルス幅を可変することで、きめ細かな階調表現を可能としている。

このようなバイアス電圧変調方式とパルス幅変調方式との併用を行っている表示装置において、表示装置はブラウン管ではなく、フィールド・エミッション・ディスプレイ等であるため、映像信号に逆ガンマ補正を行わなければならない。ここで注目すべきは、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号は、階調特性が必ずしも同じではなく、又、各領域においても、階調特性は異なるものである。従って、本発明に係るガンマ補正部では、各色映像信号ごとの各領域ごとに最適の係数をそれぞれ求め、各色映像信号の各領域ごとの係数によるルックアップテーブルを生成しこれを用いて、各色映像信号の各領域の逆ガンマ補正を行うものである。これにより、各色映像信号の各領域に対応した最適値の逆ガンマ補正が行われるため、特に、画面が暗い部分の階調性が従来よりも向上し、更に、例えば、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号の各色特性の違いも十分考慮した最適な階調性を得ることができる。これにより、例えば、人物の頭髪の陰影や曇天の空模様だけでなく、漆黒に近い各色をも表現豊かに表示することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る表示装置の実施形態について詳細に説明する。 ＜本発明に係る表示装置＞
（構成）
本発明に係る表示装置について、図面を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本発明に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図、図２は、本発明に係る表示装置の駆動電流と発光輝度との関係の一例を示すグラフ、図３は、本発明に係る表示装置が行おうとする逆ガンマ補正の理想型の一例を示すグラフ、図４は、本発明に係る表示装置の駆動信号生成部からの駆動信号の一例を示す図、図５は、図５は、本発明に係る表示装置における入力信号ｘと輝度Ｙとの望ましい関係の一例を示すグラフ、図６は、本発明に係る表示装置における素子電圧と駆動電流との関係の一例を示すグラフ、図７は、本発明に係る表示装置におけるガンマ補正による補正信号と発光輝度との関係の一例を示すグラフ、図８は、本発明に係る表示装置における第１のガンマ補正による入力信号と出力信号との関係の一例を示すグラフ、図９は、本発明に係る表示装置において実際にＲＧＢ毎にｙ＝２５６，５１２，７６８，１０２３の４点での輝度を測定したときのガンマ補正の出力信号ｙと発光輝度Ｙとの関係の一例を示すグラフ、図１０は、本発明に係る表示装置における第２のガンマ補正による入力信号と出力信号との関係であり、図９でのｙ＝２５６,５１２,７６８,１０２３での輝度ＹＲ１〜ＹＲ４、ＹＧ１〜ＹＧ４、ＹＢ１〜ＹＢ４を用いて後述する変換式より算出した値の一例を示すグラフ、図１１は、本発明に係る表示装置における階調と輝度信号Ｙとの関係を示すグラフ、図１２は、本発明に係る表示装置におけるガンマ補正による入力信号と出力信号との関係の一例を示すグラフである。

図１において、本発明に係る表示装置Ｄは、画像を表示する表示パネル１と、この表示パネル１に駆動信号を供給する信号線ドライバ２と、同様にこの表示パネル１に走査線信号を供給する走査線ドライバ３と、走査線ドライバに逆ガンマ変換された映像信号を供給する映像信号処理回路４と、映像信号処理回路４にデジタル化された映像信号を供給する入力回路５と、入力回路５からの映像信号に基づく動作タイミングを走査線ドライバ３や映像信号処理回路４や、信号線ドライバ２に供給するタイミング発生回路６を備える。

ここで、表示パネル１は、横（水平）方向に伸びるｍ（＝７２０）本の走査線Ｙ（Ｙ_１〜Ｙ_ｍ）、これら走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍに交差して縦（垂直）方向に伸びるｎ（＝１２８０×３）本の信号線Ｘ（Ｘ_１〜Ｘ_ｎ）、並びにこれら走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍ及び信号線Ｘ_１〜Ｘ_ｍの交差位置近傍に配置されるｍ×ｎ（＝約２７６万）個の表示画素ＰＸを支持基板上に有する。各カラー表示画素は水平方向において隣接する３個の表示画素ＰＸにより構成される。このカラー表示画素では、３個表示画素ＰＸがそれぞれ表面伝導型電子放出素子１１及びこれら電子放出素子１１から放出される電子ビームにより発光する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の蛍光体１２により構成される。各走査線Ｙは、対応行の表示画素ＰＸの電子放出素子１１に接続される走査電極として用いられ、各信号線Ｘは対応列の表示画素ＰＸの電子放出素子１１に接続される信号電極として用いられる。

上記した信号線ドライバ２、走査線ドライバ３、映像信号処理回路４、入力回路５、及びタイミング発生回路６は、表示パネル１の駆動回路として用いられ、表示パネル１の周囲に配置される。信号線ドライバ２は、信号線Ｘ_１〜Ｘ_ｎに接続され、走査線ドライバ３は走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍに接続される。入力回路５は外部の信号源から供給されるアナログＲＧＢ映像信号及び同期信号の入力処理を行い、映像信号を映像信号処理回路４に供給し、同期信号をタイミング発生回路６に供給する。映像信号処理回路４は入力回路５からの映像信号に対してデジタル形式の信号処理を行う。タイミング発生回路６は同期信号に基づいて信号線ドライバ２、走査線ドライバ３及び映像信号処理回路４の動作タイミングを制御する。この制御により、走査線ドライバ３は走査信号を用いて走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍを順次駆動し、信号線ドライバ２は走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍの各々が走査線ドライバ３によって駆動される間に電圧パルス方式の信号線駆動信号により信号線Ｘ_１〜Ｘ_ｎを駆動する。

ここで、映像信号処理回路４は、水平同期信号に同期して入力回路５から供給されるアナログＲＧＢ映像信号をデジタル形式に変換するＡＤ変換回路４１と、ここで変換されたデジタル信号を後述するようにガンマ補正するガンマ補正部４０と、ガンマ補正したデジタルＲＧＢ映像信号を、信号線駆動信号の電圧パルス方式に適合する値に変換する変換テーブルメモリ４２を有する。

又、ＡＤ変換回路４１では、アナログＲＧＢ映像信号が各表示画素ＰＸについて、例えば１０２４階調が表示可能な１０ビット階調データに変換される。変換テーブルメモリ４２は、この階調データの全階調値に割り当てられる１０２４個の１０ビット変換データを変換テーブルとして格納している。

信号線ドライバ２は、ラインメモリ２０、ラインメモリ２１、及び駆動信号生成部２２を含んでいる。ラインメモリ２０は、各水平走査期間においてタイミング発生回路６から供給されるクロックＣＫ１に同期して１水平ライン分の映像信号をサンプリングし、これら映像信号、すなわちｎ個の階調データを並列的に出力する。ラインメモリ２１は全ての階調データがラインメモリ２０から出力された状態でタイミング発生回路６から供給されるラッチパルスＤＬに応答してこれら階調データをラッチし、ラインメモリ２０が再びサンプリング動作する後続の１水平走査期間において階調データを保持する。

駆動信号生成部２２は、ラインメモリ２１から並列的に出力される階調データにそれぞれ対応するパルス振幅及びパルス幅を有するｎ個の電圧パルスを信号線駆動信号として発生して信号線Ｘ_１〜Ｘ_ｎに供給する。駆動信号生成部２２はカウンタ２３、ｎ個のパルス幅変調回路２４、及びｎ個の出力バッファ２５を含む。カウンタ２３は１０ビットの構成であり、各水平走査期間の開始に伴ってタイミング発生回路６から供給されるリセット信号ＲＳＴに応答して初期化されこのリセット信号ＲＳＴに続いてタイミング発生回路６から供給されるクロックＣＫ２をカウントアップし、各水平走査期間のうちの有効映像期間を１０２４段階の時間長で表す１０ビットのカウントデータを出力する。各パルス幅変調回路２４は例えばラインメモリ２１から供給される対応階調データとカウンタ２３から供給されるカウントデータとを比較し、カウントデータが階調データに到達するまでの期間に等しいパルス幅の電圧パルスを出力するようなコンパレータからなる。各出力バッファ２５は外部から供給される素子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，及びＶ４を対応パルス幅変調回路２４に供給される階調データの上位２ビットに基づいて選択し、このパルス変調回路２４からのパルス電圧のパルス幅に等しい期間だけ選択素子電圧を出力するように構成される。これにより、パルス幅変調回路２４からの電圧パルスがこれら素子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，及びＶ４のうちのいずれかに等しいパルス振幅に増幅される。信号線駆動信号は階調データの階調値に依存したパルス振幅及びパルス幅を有する正の電圧である。

走査線ドライバ３は、垂直同期信号を１水平走査期間毎にシフトしてｍ個の出力端の１つから出力するシフトレジスタ３１、及びこれらｍ個の出力端からのパルスにそれぞれ応答して走査信号を走査線Ｙ_１〜Ｙ_ｍに出力するｍ個の出力バッファ３２を含む。この走査信号は走査電圧端子から供給される負の電圧Ｖ_{ｙ on}であり、１水平走査期間だけ出力される。各電子放出素子１１では、信号線Ｘ及び走査線Ｙからなる電極間の素子電圧Ｖｆがスレッショルドを越えたときに放電が起き、これにより放出される電子ビームが蛍光体１２を励起する。各表示画素ＰＸの輝度は、信号線駆動信号のパルス幅及びパルス振幅に依存して電子放出素子１１に流れる駆動電流Ｉｅによって制御される。

ここで、走査線ドライバ２は、一例として、図４に示すような信号波形の信号線駆動信号を出力する。すなわち、与えられる映像信号をこの大きさに応じて４個の領域に分け、領域ごとに異なる振幅値Ｖ１乃至Ｖ４をもつ駆動信号で表示部を駆動させるものである。映像信号を大きさに応じて例えば(Ａ)乃至(Ｄ)のように４つの領域に分割し、駆動信号の振幅値Ｖ１乃至Ｖ４を各領域で段階的に大きくしていき、更に、各領域において、映像信号の値に対応させてパルス幅を可変することで、きめ細かな階調表現を可能としている。

具体的には、入力階調値が０〜２５６という範囲にある場合、図４の（Ａ）に示すように、この入力階調値は０〜２５６という範囲の出力階調値に変換される。これにより、信号線駆動信号のパルス振幅は素子電圧Ｖ１に等しい電圧値に設定され、パルス幅はこの出力階調値に対応して０〜２５６という範囲の時間長に設定される。

入力階調値が２５７〜５１２という範囲にある場合、図４の（Ｂ）に示すように、この入力階調値は５１２〜７６９という範囲の出力階調値に変換される。これにより、パルス幅はこの出力階調値に対応して０〜２５６という範囲の時間長に設定され、その期間中、信号線駆動信号のパルス振幅は素子電圧Ｖ２に等しい電圧値に設定され、それ以降の期間（〜２５６）はパルス振幅は素子電圧Ｖ１に設定される。

入力階調値が５１３〜７６８という範囲にある場合、図４の（Ｃ）に示すように、この入力階調値は１０２４〜１２８０という範囲の出力階調値に変換される。これにより、パルス幅はこの出力階調値に対応して０〜２５６という範囲の時間長に設定され、その期間中、信号線駆動信号のパルス振幅は素子電圧Ｖ３に等しい電圧値に設定され、それ以降の期間（〜２５６）はパルス振幅は素子電圧Ｖ２に設定される。

入力階調値が７６９〜１０２４という範囲にある場合、図４の（Ｄ）に示すように、この入力階調値は１５３６〜１７９２という範囲の出力階調値に変換される。これにより、パルス幅はこの出力階調値に対応して０〜２５６という範囲の時間長に設定され、その期間中、信号線駆動信号のパルス振幅は素子電圧Ｖ４に等しい電圧値に設定され、それ以降の期間（〜２５６）はパルス振幅は素子電圧Ｖ３に設定される。

＜ガンマ補正処理＞
次に，本発明に係る表示装置の色信号毎・領域毎のガンマ補正部４０の処理について、以下にグラフを用いて詳細に説明する。一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ等の表示装置においては、図２に示すように、入力信号と発光輝度との関係はリニアになる。しかし、映像信号は、一般的にブラウン管で表示することを前提としているため、ガンマ特性を有している。従って、フィールド・エミッション・ディスプレイ等の表示装置で、このガンマ特性を含んでいる映像信号を表示するためには、逆ガンマ補正を行う必要がある。

又、更に、図９のＲＧＢ毎の各出力信号ｙと各輝度信号Ｙとの関係を示すグラフ（出力信号ｙが２５６，５１２，７６８，１０２４にての４点測定）、又は、図１１のＧ信号の連続測定によるＧ映像信号の出力信号ｙと輝度信号Ｙとの関係を示すグラフ（ここで破線は直線）とにも示されているように、例えばフィールド・エミッション・ディスプレイ等の表示装置においては、使用されている３色の蛍光体の飽和特性は色毎に異なることが知られており、パルス幅と輝度Ｙとの関係は、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号との間でも、必ずしも同一の関係を示すわけではない。更に、領域毎にもその特性が異なっていることが判る。従って、各色信号毎に、固有の適正な係数に応じたルックアップテーブルを用意する必要がある。これと同時に、例えば、上述した４つの領域毎に、やはり固有の適正な係数に応じたルックアップテーブルを用意して、各映像信号を補正する必要がある。

図１に示す表示装置Ｄの映像信号処理回路４に含まれる色信号毎・領域毎のガンマ補正部４０において、ガンマ補正部４０に１０ビットの入力信号ｘが入り、その出力信号ｙも１０ビットである。ここで、パネルに表示される正規化輝度をＹとし、所望のガンマ特性はγ＝２.２とすると、入力信号ｘと輝度Ｙとの望ましい関係は、所望のガンマ特性がγ＝２.２なので、図５に示すような軌跡を描く関係であり、
Ｙ＝（ｘ／１０２３）^２.２
と表すことができる。

（ガンマ補正テーブルの計算方法）
本発明に係る表示装置の色信号毎・領域毎のガンマ補正部４０においては、このような入力信号ｘと輝度Ｙとの関係を実現するために、表示部１の正規化輝度Ｙを、例えば、工場での製造段階において、表示装置に映像信号を供給して、蛍光体１２からの光を実測することで求める。そして、実測した輝度Ｙに応じて、以下のような関係式を満たす補正テーブルのルックアップテーブルを、例えば、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号毎に、更に、上述した領域毎に生成して、色信号毎・領域毎ガンマ補正部４０の記憶領域等に格納する。そして、これらのルックアップテーブルを用いて、上述した図５に示す状態に近い状態へと映像信号を補正するものである。

即ち、初めに、図６に示す素子電圧と駆動電流との関係のグラフのように、素子電位Ｖ１乃至Ｖ４を等間隔に設定して、ルックアップテーブルを生成する場合を説明する。

Ｖｎ＝（Ｖ４／４）×ｎ （ｎ＝１，２，３，４）
次に、ｙ_０＝０、ｙ_１＝２５６、ｙ_２＝５１２、ｙ_３＝７６８、ｙ_４＝１０２３としたときの、実際に測定した表示部１の輝度の値の一例として、
Ｙ_０＝０、Ｙ_１＝０.０２、Ｙ_２＝０.０８、Ｙ_３＝０.３、Ｙ_４＝１を用意する。

この時、補正信号ｙｎにおける輝度Ｙ_ｎは、図７に示すグラフのようになり、輝度Ｙとガンマ補正出力値ｙとの関係は、
Ｙ＝（Ｙ_ｎ−Ｙ_ｎ−１）／（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）×ｙ＋（Ｙ_ｎ−（Ｙ_ｎ−Ｙ_ｎ−１）／（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）×ｙ_ｎ） ……（１）
となる。

ここで、ガンマ補正処理は、以下のように、パネルの輝度変化がリニアではない場合と、パネルの輝度変化がリニアの場合とに分けられ、これは信号毎や領域毎に処理されるため、例えば、ＹＲ_ｎはリニアであり、ＹＧ_ｎとＹＢ_ｎとはリニアでなしとして、以下のように異なる処理を行うことも好適である。

（パネルの輝度変化がリニアでない場合）
従って、入力信号ｘを含む出力信号ｙの式（２）として定義されるガンマ補正処理は、映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、各領域ｎにおいての、ガンマ補正部に与えられる前記映像信号の入力信号をｘ、ガンマ補正部からの出力信号をｙ、前記表示部のＲＧＢ毎の輝度をそれぞれＹＲ_ｎ、ＹＧ_ｎ、ＹＢ_ｎとし、所望のγ乗数をγとし、ｎ＝１乃至Ｎの自然数とし、ガンマ補正後の階調数をＫとしたとき、
ｙＲ＝ｅｘｐ（１／ａＲ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＲ_ｎ／ｂＲ_ｎ）
ただし、ａＲ_ｎ、ｂＲ_ｎはＹＲ_ｎ＝ａＲ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＲ_ｎを満たし、
Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＲ_ｎ）^１／γ、
ｙＧ＝ｅｘｐ（１／ａＧ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＧ_ｎ／ｂＧ_ｎ）
ただし、ａＧ_ｎ、ｂＧ_ｎはＹＧ_ｎ＝ａＧ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＧ_ｎを満たし、
Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ、
ｙＢ＝ｅｘｐ（１／ａＢ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＢ_ｎ／ｂＢ_ｎ）
ただし、ａＢ_ｎ、ｂＢ_ｎはＹＢ_ｎ＝ａＢ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＢ_ｎを満たし、
Ｋ・（ＹＢ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＢ_ｎ）^１／γ ……（２）
を満たすような、図８に示すグラフで定義されるようなルックアップテーブルにより与えられるものである。

（パネルの輝度変化がリニアの場合）
又、パネルの輝度変化がリニアである場合は、
ｙＲ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＲ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＲ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１），
Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・ＹＲ_ｎ）^１／γであり、
ｙＧ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＧ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＧ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１），
Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γであり、
ｙＢ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）}×（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＢ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＢ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）
Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ ……（３）
を満たすような、図８に示すグラフで定義されるようなルックアップテーブルにより与えられるものである。

すなわち、ここでは、一例として、
Ｒ映像信号の、第１領域のルックアップテーブル、
Ｒ映像信号の、第２領域のルックアップテーブル、
Ｒ映像信号の、第３領域のルックアップテーブル、
Ｒ映像信号の、第４領域のルックアップテーブル、
Ｇ映像信号の、第１領域のルックアップテーブル、
Ｇ映像信号の、第２領域のルックアップテーブル、
Ｇ映像信号の、第３領域のルックアップテーブル、
Ｇ映像信号の、第４領域のルックアップテーブル、
Ｂ映像信号の、第１領域のルックアップテーブル、
Ｂ映像信号の、第２領域のルックアップテーブル、
Ｂ映像信号の、第３領域のルックアップテーブル、
Ｂ映像信号の、第４領域のルックアップテーブルが
それぞれ求められることになる。従って、例えば、Ｒ映像信号の第３領域だけがリニアのルックアップテーブルを用い、他の、映像信号の各領域のルックアップテーブルがリニアでないルックアップテーブルを用いるということも考えられる。このように、これらのルックアップテーブルを用いて、色信号毎・領域毎のガンマ補正部４０において、各色信号ｘを領域毎にガンマ補正して、出力信号ｙが出力されるものである。

このようなガンマ補正により、以下のような輝度特性の改善が図られる。すなわち、図１１は、実際に測定したＧ映像信号の輝度の変化の一例を示しており、第１の領域では、輝度はほぼリニアに変化、第２〜第４の領域では、ほぼＹＧ_ｎ＝ａＧ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＧ_ｎで変化している。同様に、Ｒ映像信号、Ｂ映像信号も同様にそれぞれ異なる係数ａＲ_ｎ、ａＢ_ｎで変化する場合を示唆している。そして、図１２は、図１１の特性に基づいて、色信号毎、領域毎のルックアップテーブルを作成し、これによりガンマ補正を行った駆動信号に基づいて、入力信号と出力信号との関係による輝度変化を測定したグラフである。

これら図１１と図１２（又は上述した図９と図１０）とを比べることで、本発明に係る表示装置においては、例えば入力データｘの２５６階調は、出力データｙの２２１階調となり、従来装置に比べたとき、特に低階調での階調再現性を、各色信号毎及び階調毎の特性に応じて改善し、高品位の画像表示が可能となったことがわかる。

（輝度Ｙ_ｎの実測値の代わりに、駆動電流を用いた計算方法）
又、最後に、工場等において表示装置を動作させ輝度を実測して実測値である輝度Ｙ_ｎを上記の式に代入するという上記した方法に代わって、表示装置の動作中の駆動電流Ｉｅを用いて、表示装置の内部で自律的に式の値を求め、ルックアップテーブルを求める場合を説明する。即ち，輝度Ｙ_ｎは、例えば、フィールド・エミッション・ディスプレイでは、駆動電流とほぼ正比例するものであり、従って、輝度Ｙ_ｎの実測値を用意する代わりに、駆動電流Ｉｅを代用することが可能となる。

従って、図１３のブロック図に示すように、走査線ドライバ３からの駆動電流を受けたＡ／Ｄ変換部５２は、デジタル信号として駆動電流をマイコン部５１に供給する。マイコン部５１は、駆動電流の値を示すデジタル信号を色信号毎・領域毎のガンマ補正部４０に供給する。

色信号毎・領域毎ガンマ補正部４０は、この駆動電流の大きさに基づくデジタル信号を輝度Ｙ_ｎの代わりに上述した式（２）に代入して色信号毎・領域毎に値を求めることで、色信号毎・領域毎のルックアップテーブルを生成する。色信号毎・領域毎ガンマ補正部４０は、それ以降は、この生成動作により求めたルックアップテーブルを使用して、映像情報のガンマ補正を色信号毎・領域毎に行うものである。このような方法により、経年変化により駆動電流が変化した場合でも、駆動電流に応じた最適のルックアップテーブルを用いたガンマ補正が更新した値でなされるため、常に最適のガンマ補正が施されることで、画像品位の高い画像を安定して表示することができる表示装置を提供するものである。

なお、この表示装置におけるガンマ補正のためのルックアップテーブルの更新時であるが、定常モードにおいて、設定された所定時刻（年１度、月１度、週１度等）ごとに行うことが好適である。又、表示装置の電源投入による立上時であることが好適である。又、表示装置の電源オフによる立下げ時であることが好適である。又、測定モードをユーザが呼び出すことにより、マニュアルで行われることも好適である。

以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図。 本発明に係る表示装置の駆動電流と発光輝度との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置が行おうとする逆ガンマ補正の理想型の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置の駆動信号生成部からの駆動信号の一例を示す図。 本発明に係る表示装置における入力信号ｘと輝度Ｙとの望ましい関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置における素子電圧と駆動電流との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置におけるガンマ補正による補正信号と発光輝度との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置における第１のガンマ補正による入力信号と出力信号との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置におけるガンマ補正の出力信号ｙと発光輝度Ｙとの関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置における第２のガンマ補正による入力信号と出力信号との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置における階調と輝度信号Ｙとの関係を示すグラフ。 本発明に係る表示装置におけるガンマ補正による入力信号と出力信号との関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る表示装置の構成の他の一例を示すブロック図。 逆ガンマ補正で用いられるルックアップテーブルの一例。

符号の説明

Ｄ…表示装置、１…表示部、２…信号線ドライバ、３…走査線ドライバ、４…映像信号処理回路、５…入力回路、６…タイミング発生回路、２０…ラインメモリ、２１…ラインメモリ、２２…駆動信号生成部、２３…カウンタ、２４…パルス幅変調回路、２５…アンプ、３１…シフトレジスタ、３２…アンプ、４０…ガンマ補正部、４１…Ａ／Ｄ変換部、４２…変換テーブル。

Claims (24)

1. 与えられた映像信号を構成する第１色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに異なる第１色信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力する第１ガンマ補正部と、
   前記映像信号を構成する第１色信号とは異なる第２色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１係数とは異なる前記第２色信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力する第２ガンマ補正部と、
   前記第１及び第２ガンマ補正部からの前記第１及び第２補正信号に応じて、前記Ｎ個の領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号を生成する生成部と、
   前記生成部からの前記駆動信号に応じて画像を表示する表示部と、
   を具備することを特徴とする表示装置。
2. 与えられた映像信号を構成するＲ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに異なるＲ映像信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力する第１ガンマ補正部と、
   前記映像信号を構成するＧ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１係数とは異なるＧ映像信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力する第２ガンマ補正部と、
   前記映像信号を構成するＢ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１及び第２係数とは異なるＢ映像信号に固有の第３係数を用いてガンマ補正を行い第３補正信号を出力する第３ガンマ補正部と、
   前記第１乃至第３ガンマ補正部からの前記第１乃至第３補正信号に応じて、前記Ｎ個の領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号を生成する生成部と、
   前記生成部からの前記駆動信号に応じて画像を表示する表示部と、
   を具備することを特徴とする表示装置。
3. 前記表示部は、フィールド・エミッション・ディスプレイであることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記生成部は、前記映像信号の大きさに応じて、前記駆動信号の振幅とパルス幅とを可変することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
5. 前記ガンマ補正部は、前記表示部の実測した輝度に基づいて前記領域ごとの複数の係数の値を決定し、この係数により領域ごとに補正を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
6. 前記映像信号の値に応じたＮ個の領域は、４つの領域であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
7. 前記ガンマ補正部が行う補正処理の逆ガンマ特性は、２．２乗であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
8. 前記生成部は、段階的に等間隔な値の振幅値をそれぞれ有する駆動信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
9. 前記ガンマ補正部及び生成部は、前記映像信号を大きさに応じて等分割の複数の領域に分け、これらの領域ごとの前記ガンマ補正と前記駆動信号の生成とを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
10. 前記ガンマ補正部は、前記映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、各領域ｎにおいての、ガンマ補正部に与えられる前記映像信号の入力信号をｘ、ガンマ補正部からの出
    力信号をｙ、前記表示部のＲＧＢ毎の輝度をそれぞれＹＲ_ｎ、ＹＧ_ｎ、ＹＢ_ｎとし、所望のγ乗数をγとし、ｎ＝１乃至Ｎの自然数とし、ガンマ補正後の階調数をＫとしたとき、
    ｙＲ＝ｅｘｐ（１／ａＲ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＲ_ｎ／ｂＲ_ｎ）
    ただし、ａＲ_ｎ、ｂＲ_ｎはＹＲ_ｎ＝ａＲ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＲ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＲ_ｎ）^１／γ、
    ｙＧ＝ｅｘｐ（１／ａＧ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＧ_ｎ／ｂＧ_ｎ）
    ただし、ａＧ_ｎ、ｂＧ_ｎはＹＧ_ｎ＝ａＧ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＧ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ、
    ｙＢ＝ｅｘｐ（１／ａＢ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＢ_ｎ／ｂＢ_ｎ）
    ただし、ａＢ_ｎ、ｂＢ_ｎはＹＢ_ｎ＝ａＢ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＢ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＢ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＢ_ｎ）^１／γ
    を満たすようなルックアップテーブルを用いて補正を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
11. 前記ガンマ補正部は、前記表示装置の輝度変化がリニアリティをもつ場合、リニアリティをもつ輝度につき、前記ルックアップテーブルの式を適宜、以下の式、
    ｙＲ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＲ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＲ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１），
    Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・ＹＲ_ｎ）^１／γ
    ｙＧ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＧ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＧ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１），
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ
    ｙＢ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）}×（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＢ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＢ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ
    に置き換えてなるルックアップテーブルを用いて補正を行うことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
12. 前記生成部からの前記駆動信号の値を検出し、これに基づき前記ガンマ補正に用いるルックアップテーブルの値を更新する制御部を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
13. 与えられた映像信号を構成する第１色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに異なる第１色信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力し、
    前記映像信号を構成する第１色信号とは異なる第２色信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１係数とは異なる前記第２色信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力し、
    前記第１及び第２補正信号に応じて、前記Ｎ個の領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号を生成し、
    前記駆動信号に応じて画像を表示することを特徴とする表示方法。
14. 与えられた映像信号を構成するＲ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに異なるＲ映像信号に固有の第１係数を用いてガンマ補正を行い第１補正信号を出力し、
    前記映像信号を構成するＧ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１係数とは異なるＧ映像信号に固有の第２係数を用いてガンマ補正を行い第２補正信号を出力し、
    前記映像信号を構成するＢ映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、領域ごとに、前記第１及び第２係数とは異なるＢ映像信号に固有の第３係数を用いてガンマ補正を行い第３補正信号を出力し、
    前記第１乃至第３補正信号に応じて、前記Ｎ個の領域ごとに異なる振幅値をもつ駆動信号を生成し、
    前記駆動信号に応じて画像を表示することを特徴とする表示方法。
15. 前記画像の表示は、フィールド・エミッション・ディスプレイを用いて行うことを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
16. 前記駆動信号の生成は、前記映像信号の大きさに応じて、前記駆動信号の振幅とパルス幅とを可変することを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
17. 前記ガンマ補正は、実測した表示部の輝度（Ｙ）に基づいて前記領域ごとの複数の係数の値を決定し、この係数により領域ごとに補正を行うことを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
18. 前記映像信号の値に応じたＮ個の領域は、４つの領域であることを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
19. 前記ガンマ補正処理の逆ガンマ特性は、２．２乗であることを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
20. 前記駆動信号の生成は、段階的に等間隔な値の振幅値（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４）をそれぞれ有する駆動信号を生成することを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
21. 前記ガンマ補正及び駆動信号の生成処理は、前記映像信号を大きさに応じて等分割の複数の領域に分け、これらの領域ごとの前記ガンマ補正と前記駆動信号の生成とを行うことを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
22. 前記ガンマ補正は、前記映像信号を大きさに応じてＮ個の領域に分け、各領域ｎにおいての、ガンマ補正部に与えられる前記映像信号の入力信号をｘ、ガンマ補正の出力信号をｙ、前記表示部のＲＧＢ毎の輝度をそれぞれＹＲ_ｎ、ＹＧ_ｎ、ＹＢ_ｎとし、所望のγ乗数をγとし、ｎ＝１乃至Ｎの自然数とし、ガンマ補正後の階調数をＫとしたとき、
    ｙＲ＝ｅｘｐ（１／ａＲ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＲ_ｎ／ｂＲ_ｎ）
    ただし、ａＲ_ｎ、ｂＲ_ｎはＹＲ_ｎ＝ａＲ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＲ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＲ_ｎ）^１／γ、
    ｙＧ＝ｅｘｐ（１／ａＧ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＧ_ｎ／ｂＧ_ｎ）
    ただし、ａＧ_ｎ、ｂＧ_ｎはＹＧ_ｎ＝ａＧ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＧ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ、
    ｙＢ＝ｅｘｐ（１／ａＢ_ｎ・（ｘ／Ｋ）^γ−ａＢ_ｎ／ｂＢ_ｎ）
    ただし、ａＢ_ｎ、ｂＢ_ｎはＹＢ_ｎ＝ａＢ_ｎ・ｌｎ（ｙ）＋ｂＢ_ｎであり、
    Ｋ・（ＹＢ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＢ_ｎ）^１／γ
    を満たすようなルックアップテーブルを用いて補正を行うことを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。
23. 前記ガンマ補正は、前記表示装置の輝度変化がリニアリティをもつ場合、リニアリティをもつ輝度につき、前記ルックアップテーブルの式を適宜、以下の式、
    ｙＲ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＲ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＲ_ｎ−１）／（ＹＲ_ｎ−ＹＲ_ｎ−１），
    Ｋ・（ＹＲ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・ＹＲ_ｎ）^１／γ
    ｙＧ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１）}・（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＧ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＧ_ｎ−１）／（ＹＧ_ｎ−ＹＧ_ｎ−１），
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ
    ｙＢ＝{（ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）}×（ｘ／Ｋ）^γ＋（ＹＢ_ｎ・ｙ_ｎ−１−ｙ_ｎ・ＹＢ_ｎ−１）／（ＹＢ_ｎ−ＹＢ_ｎ−１）
    Ｋ・（ＹＧ_ｎ−１）^１／γ＜ｘ≦Ｋ・（ＹＧ_ｎ）^１／γ
    に置き換えてなるルックアップテーブルを用いて補正を行うことを特徴とする請求項２２記載の表示方法。
24. 前記駆動信号の値を検出して、これに基づき前記ガンマ補正に用いるルックアップテーブルの値を更新することを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示方法。

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