JP4343504B2

JP4343504B2 - Display device and driving method thereof

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Publication number: JP4343504B2
Application number: JP2002249165A
Authority: JP
Inventors: 勇司佐野; 壽男上田
Original assignee: Hitachi Plasma Display Ltd
Current assignee: Hitachi Plasma Display Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004086030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置やＤＭＤなどのデジタル表示装置や、デジタル映像信号をブラウン管や液晶などの駆動信号に変換するアナログ表示装置を含む表示装置及びその駆動方法に関し、特に映像信号をデジタル処理する表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置を例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、映像信号をデジタル処理する表示装置及びその駆動方法であれば適用可能である。
【０００３】
図１は、アナログ映像信号を表示する表示装置において、輝度調整を可能とした場合の従来例のブロック構成を示す図であり、表示パネル２１はＡＣ型と呼ばれるものである。図示のように、このプラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０と、アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、フレームメモリ１３と、デジタル映像信号をフレームメモリ１３に書き込むデータ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３に展開したデジタル映像信号を読み出すデータ読み出し回路１４と、表示制御回路１５と、輝度調整器１６と、表示パネル２１と、表示パネル２１のアドレス電極、走査電極及び維持電極をそれぞれ駆動するアドレスドライバ２２、走査電極ドライバ２３及び維持電極ドライバ２５とを有する。プラズマディスプレイ装置については特許第２８０１８９３号などに記載されるように公知であるので詳しい説明は省略する。また、輝度調整器を有するプラズマディスプレイ装置については、特開平９−３２５７３６号公報に開示されているので、ここではその内容を参照するものとし、本発明に関係する部分についてのみ説明する。
【０００４】
プラズマディスプレイ装置は、各セルを放電するか放電しないかの制御ができるだけであり、各セルの放電の強度を制御することはできない。そのため、プラズマディスプレイ装置で多階調表示を行う場合には、サブフィールド方式と呼ばれる駆動方法を使用する。図２はサブフィールド方式を説明する図である。サブフィールド方式では、図２の（Ａ）に示すように、１表示フィールドを複数のサブフィールドＳＦ１，ＳＦ２，…，ＳＦｎで構成する。各サブフィールドは、図２の（Ｂ）に示すように、全セルを均一な状態にするリセット期間Ｒと、点灯するセルを選択するアドレス期間Ａと、選択したセルを発光させる維持放電期間Ｓで構成されている。各サブフィールドにおけるセルの発光輝度は、主として維持放電期間Ｓにおける維持パルスの個数で決定され、通常維持パルスの周波数が一定であるので、維持放電期間Ｓの長さに比例する。各サブフィールドの放電期間Ｓ１−Ｓｎの長さは、図示のようにそれぞれ設定されており、各サブフィールドはＳ１−Ｓｎの長さに対応する輝度を有する。各サブフィールドの輝度比をサブフィールドの重み付けと称する。１表示フィールドを構成する複数のサブフィールドのうち点灯するサブフィールドを組み合わせることにより多階調表示を行うことができる。
【０００５】
もっとも一般的なサブフィールドの重み付けは、その比を２の累乗とするものであり、例えば１表示フィールドが８個のサブフィールドで構成される時には、その比は小さい方から順に１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８とするものである。この場合、ゼロレベル（全サブフィールド不点灯）から２５５レベル（全サブフィールド点灯）までの２５６階調が表示可能であり、例えば３番目と４番目のサブフィールドＳＦ３，ＳＦ４を点灯し、他のサブフィールドを不点灯にすれば、２５６階調のうちの１３番目のレベルが表示できる。
【０００６】
このような多階調表示のプラズマディスプレイ装置において、画像における画面全体の輝度調整（ブライト調整とも言われ、通常は画面の最小輝度である黒レベルの調整）を行うために、従来は、例えば図１の輝度調整器１６により、アナログ入力回路１０おいてアナログ映像信号の直流レベルを変化させていた。図３は、この調整を説明する図であり、アナログ映像信号は輝度最小の状態ａから、輝度最小の状態ｂの間で直流レベル（黒レベル）が上下する。
【０００７】
このように、従来は輝度調整は映像信号の直流レベル調整で行うのが通常であった。しかし、多階調表示で駆動する場合、映像信号の直流レベルの調整を行うと、輝度調整によって有効な階調数が損なわれてしまうという問題が生じる。この問題を、パルス数変調により多階調表示を行う場合を例として、図４の従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図を参照して説明する。
【０００８】
パルス数変調を行うため、映像信号はＡ／ＤコンバータでＰＣＭ信号に変換して用いる。このＡ／Ｄコンバータの入力信号の直流レベル、振幅を調整する場合を考える。一般に、テレビジョン画面に表示する再生画像の階調数を２５６階調とすれば画質的に十分であると考えられるので、用いるＡ／Ｄコンバータは８ビットの出力として説明する。このＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジを最小レベルから最大レベルまで最大限利用した時に、８ビットの最下位ビット（ＬＳＢ）から最上位ビット（ＭＳＢ）まで有効なＰＣＭ信号を得ることができ、２５６階調が表示可能となる。
【０００９】
図４において、もしこのような最適状態、すなわち映像信号の振幅変化範囲のすべてを（図４のＣ）Ａ／Ｄコンバータの８ビットに割り当てた場合は、Ａ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジは図４のＡで示す範囲となる。ここで直流レベルを変えて輝度を上げると、入力ダイナミックレンジは図４のＢで示す範囲まで減少することになる。そして、映像信号が大きくなると、入力ダイナミックレンジを外れて輝度は飽和してしまい、表示できる階調数が減少して正常な画面を再生できないという問題を生じる。同様のことは、ダイナミックレンジに余裕のないアナログ回路のアンプなどを使用した場合もいえることである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平９−３２５７３６号公報は、初期化のための予備放電を利用して輝度調整の最低輝度の分を発光させることにより、輝度調整が階調表示に影響しないようにする構成を開示している。しかし、表示に関係しない予備放電を利用するため、表示映像の色飽和度などの画質が低下するという問題がある。
【００１１】
また、特開２００２−６７９４号公報は、デジタル表示デバイスにおいて、入力映像信号の明るさの平均レベルに応じて、総階調数を変えずにサブフィールド数及び重み付けなどを適応的に制御することにより、階調性を劣化させずにコントラスト調整を行う構成を開示している。しかし、サブフィールド数及び重み付けを変化させると記載されているだけで、具体的な制御は記載していない。
【００１２】
ここで、各表示階調のレベル関係に関して説明する。そもそも輝度調整は、表示装置の使用環境によって異なる周囲照度やその変化によって決まる画面コントラスト比ＣＲ（表示映像の最高輝度と最小輝度の輝度比であり、最小輝度は表示面照度による反射輝度と表示デバイスの最小発光輝度の和になる。）に応じて、表示映像の輝度オフセットを加減する機能である。従って、輝度調整においては、表示装置のコントラスト比ＣＲから決まる表示輝度のダイナミックレンジを最大限に活用できるように上記の輝度オフセットを変化すべきである。
【００１３】
また、表示輝度のダイナミックレンジを最大限に活用するためには、人間の視覚特性を考慮した表示階調特性の実現が必要である。ウェーバー・フェヒナーの法則で知られるように、視覚特性を含む人間の感覚は、刺激量の比に基づいている。よって、表示映像の明るさ感覚も輝度の対数レベルに応じてダイナミックレンジを持っていると考えられる。デジタル映像信号は各ビットを２の累乗で順に重み付けしたデータであり、それをそのまま駆動信号に用いる従来のサブフィールド駆動方式は、各サブフィールドの重みを順に２の累乗になるように設定することになる。図５は、デジタル映像信号の各ビットの重み付けを示した対数直線図である。ここでは、ＭＳＢを相対輝度１（原点ゼロ）としており、図の各目盛りはＮビットのデジタル映像信号のＫビット目に相当する表示輝度を示す。１ビット目の表示輝度は-(N-1)log2であり、Ｋビット目の表示輝度は-(N-K)log2であり、このようなビット構成で表示できる最大輝度はlog(2(1-2^-N))である。
【００１４】
従来の２の累乗で重み付けする方式は、表示階調間隔が一定であり、表示画面のコントラスト比ＣＲにかかわらず、表示輝度のダイナミックレンジも固定されている。このため、周囲照度が低いなどのためにより高いコントラストＣＲが確保できる場合にも、視覚上の明るさのダイナミックレンジは低く抑えられたままである。逆に周囲照度の上昇などに伴い、コントラスト比ＣＲが低下した場合には、低輝度側の階調が反射輝度以下に埋もれないように、輝度調整によって最小輝度を増加させるが、そのために低輝度側の階調は最小輝度より小さくなり、表示階調が減少してしまう。すなわち、図５に示すように、最小輝度１／ＣＲ（対数で表示すると、log(CR^-1)=-log CR）が変化しても、表示階調の重み付けは固定である。
【００１５】
ここで、２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号による表示について、すなわち各サブフィールドを２の累乗で順に重み付けしたサブフィールド方式による表示について更に検討する。上記のように、デジタル映像信号のビット表示は各ビットを２の累乗で順に重み付けしたのと同じであり、このサブフィールド方式を使用すればビット表示のデジタル映像信号をそのまま使用できるという利点がある。また、Ｎビット（Ｎ個のサブフィールド）であれば、０から２^N-1-1までの値（階調レベル）がすべて表示できる。例えば、８ビット（８個のサブフィールド）であれば、０から２５５までの値（階調レベル）がすべて表示できる。すなわち、２の累乗で順に重み付けしたサブフィールド方式を使用すれば、リニアスケールで等間隔の階調レベルが表示できることになる。
【００１６】
しかし、上記のように人間の視覚は対数スケールに対応しており、２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号により表示される階調レベルも対数スケールで考える必要がある。図６は、２の累乗で順に重み付けした入力デジタル映像信号により表示される階調レベルと輝度の関係を対数スケールで表したものである。図示のように、入力デジタル映像信号の各ビットの重みは、対数軸では等間隔に表される。１番目のビットと２番目のビットを組み合わせることにより２番目と３番目のビットの間で１つの階調レベルが表せる。同様に、３番目と４番目のビットの間で３つの階調レベルが表せ、４番目と５番目のビットの間で７つのレベルが表せ、５番目と６番目のビットの間では１５つの階調レベルが表せるという具合に、上位の階調になるほど同じ間隔で多数の階調レベルが表せることになる。すなわち、対数スケールでは上位の階調ほど隣接する階調の間隔が狭くなる。そのため、低位の階調ではレベル差が１である階調差が識別できても、上位の階調ではレベル差が１である階調差は識別できないことになり、低輝度の映像表示において階調が不足することになる。
【００１７】
本発明は、上記のような問題を解決することを目的とし、輝度調整やコントラスト調整の影響による表示階調性能の劣化を低減して、最大限にダイナミックレンジを確保できるデジタル表示装置の駆動方法を実現することを第１の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、これまで使用されてきた２の累乗で順に重み付けしたデジタル映像信号及びサブフィールド方式より人間の視覚特性に適したデジタル映像信号及びサブフィールド方式による表示装置及びその駆動方法の実現を第２の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の第１の態様の表示装置及びその駆動方法では、輝度調整器により表示の最小輝度レベルを設定し、駆動制御部が、デジタル映像信号のＬＳＢの輝度レベルの重みを最小輝度レベルに応じて変化させ、デジタル映像信号のＭＳＢの重み又は表示可能な最大輝度レベルは最小輝度レベルに係らず固定に保持しながら、デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を等比と見なせる関係に維持するように、各ビットの重みを決定し、決定した各ビットの重みに従ってデジタル映像信号を表示することを特徴とする。
【００２０】
各ビットの重みの関係は、従来のように等比係数を２に固定しないで、２より大きな値や２より小さな値の等比と見なせる関係にも制御できるようにする。
【００２１】
本発明の第１の態様によれば、表示装置をデジタル映像信号に基づいて再現できる階調数を、任意の表示調整状態に対して最大限に確保することができる。駆動制御部には輝度調整やコントラスト調整などの調整パラメータが表示調整データとして入力されるが、駆動制御部は、任意の表示調整データに対して、デジタル映像信号の各ビットの輝度レベルに相当する各ビットの間の重み付けを、表示調整に応じて変化される等比係数に基づいた等比関係と見なせるように維持して、輝度の対数関係を感知する人間の視覚特性上のダイナミックレンジを有効に活用する。
【００２２】
本発明の第２の態様のデジタル映像信号に基づいて表示を行う表示装置及びその駆動方法では、デジタル映像信号の各ビットの重みの関係を、２より大きな等比係数の等比と見なせる関係に維持することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、低輝度の映像表示において階調の密度を増加させ、人間の視覚により適合した階調表示が行えるようになる。
【００２４】
本発明は、プラズマディスプレイパネルなどのサブフィールド方式で階調表示を行うデジタル表示装置に適用するのに適している。
【００２５】
各ビットの重みの関係を、２より大きな等比係数による等比と見なせる関係にすると、低輝度の映像表示において階調の密度を増加させることができるが、高輝度映像で、表示できない輝度レベルの範囲が生じるので、誤差拡散処理やディザ処理でデジタル映像信号を処理することが望ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図７は、本発明の実施例のプラズマディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。このプラズマディスプレイ装置では、プラズマディスプレイパネル２１の各ドライバを制御する駆動制御部３０に、デジタル映像信号と同期信号が入力される。これらの信号は、図１のようにビデオ信号などのアナログ映像信号をＡ／Ｄコンバータで変換したデジタル映像信号であるか、コンピュータなどで生成され直接駆動制御部３０に入力されるデジタル映像信号である。プラズマディスプレイパネル２１は図１に示した従来例と同じである。駆動制御部３０は、データ変換回路１９と、データ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３と、データ読み出し回路１４と、表示制御回路１７を有する。データ書き込み回路１２と、フレームメモリ１３と、データ読み出し回路１４は、図１の従来例と同じ構成を有する。表示制御回路１７は、表示調整器１８から表示調整データを受ける。
【００２７】
表示調整器１８は、ユーザーや製造工場の自動装置を含む調整者による操作に応じた輝度調整やコントラスト調整の調整パラメータに対応したアナログ信号やデジタル信号による表示調整データを発生する。また、プラズマディスプレイ装置が設置される周囲の照度を検出して、それに応じて表示調整データを出力することも可能である。駆動制御回路１７は、表示調整データが輝度調整データであれば、輝度調整データに応じて最小輝度のサブフィールドＳＦ１の輝度（重み）を設定し、更に各サブフィールドの重みを等比関係になるように設定する。データ変換回路１９は、デジタル映像信号を、各ビットの重みが設定した各サブフィールドの重みに対応するデジタル映像信号に変換する。
【００２８】
図８は、本実施例における入力デジタル映像信号（階調レベル）と表示輝度の関係をリニアスケールで示した図である。周囲環境が十分に暗く、最小輝度がもっとも小さい（暗い）ＬＭＩＮ１に設定された場合には、入力デジタル映像信号（階調レベル）と表示輝度の関係は最高輝度ＬＭＡＸとＬＭＩＮ１を結ぶ直線で表される。最高輝度ＬＭＡＸは、最大入力レベルに対応し、装置で表示が可能な（許された）最高輝度であり、これは固定である。周囲環境が明るく、最小輝度がもっとも大きい（明るい）ＬＭＩＮ２に設定された場合には、入力信号レベルと表示輝度の関係は最高輝度ＬＭＡＸとＬＭＩＮ２を結ぶ直線で表される。そして、各線上で、等比関係になるようにデジタル映像信号の各ビット（各サブフィールド）の重みを決定する。
【００２９】
図９は、図８の関係を対数スケールで示した図である。いま、デジタル映像信号が８ビットで表され、８個のサブフィールドで構成されるサブフィールド方式で表示されるとする。デジタル映像信号の各ビット（各サブフィールド）の重みは、等間隔で配置される。上記のように、最高輝度ＬＭＡＸは固定であり、これに応じてＭＳＢ（８番目のＳＦ）の重みＬ８が決定される。正確には最小輝度に応じて若干異なるが誤差は無視できる程度である。最小輝度がＬＭＩＮ１の時には、対数スケールでＬ８とＬＭＩＮ１を結ぶ直線を７等分して、その値を各ビット（各サブフィールド）の重みとして決定する。同様に、最小輝度がＬＭＩＮ２の時には、対数スケールでＬ８とＬＭＩＮ２を結ぶ直線を７等分して、その値を各ビット（各サブフィールド）の重みとして決定する。なお、最高輝度ＬＭＡＸを固定とせずに、Ｌ８を固定としてもよい。
【００３０】
ここで、実施例における各ビット（各ＳＦ）の重み付け決定処理を、図１０の対数直線図を参照して更に説明する。図１０に示すように、表示装置のコントラスト比ＣＲで定まる最小輝度とＭＳＢ（ＳＦ１）に対応した輝度で定まるダイナミックレンジを均等にＮ−１分割することにより、各ビット（各ＳＦ）の重み付けをする。ＬＳＢに対応する相対輝度をコントラスト比ＣＲで決まる相対最小輝度１／ＣＲに対して十分に大きな値Ｐ／ＣＲ（例えば１０／ＣＲ）とすると、ＬＳＢはlogP-logCRとなる。ＭＳＢを相対輝度１（対数スケールで原点０）とすると、Ｋ番目のビットの輝度はＬＳＢの（対数スケールで）(N-K)/(N-1)倍となる。この場合、最大表示輝度ＬＭＡＸは（対数スケールで）log((1-P/CR)/(1-(P/CR)^1/(N-1)となり、コントラスト比ＣＲが１０に比べて十分に大きい場合には、１に近似でき、ＭＳＢの輝度を最大表示輝度と見なすことができる。
【００３１】
この最大表示輝度ＬＭＡＸとコントラスト比ＣＲで決まる最小輝度ＬＭＩＮとで決定される最大ダイナミックレンジをできるだけ均等に（Ｎ−１）分割した重み付けとするために、上記のＫ番目のビットの輝度近似式を逐一計算することなく、最小２乗法などを用いて最適な重み付けを求めることも可能である。
【００３２】
図８に示した入力デジタル信号と輝度特性の関係を示す図においても、表示装置のコントラスト比ＣＲの小さい最大表示輝度に調整する時には、最小表示輝度の時に比べて各ビットの重み付けの等比係数が小さくなっている。また、各ビットの重み付けを２の累乗に限定しないことによって、１表示フィールド内の単一画素では表示できない階調レベルも発生する。これは、周知の誤差拡散処理やディザ処理などを適用することにより、１画面内や時間的に連続する画面内で機能する階調補間効果により解消できる。同様に、時間的に連続するＭ枚の表示映像において、Ｎビットのデジタル映像信号の各ビットの重み付けを異ならせることによって、Ｍ×Ｎビット相当の映像を表示することも可能である。
【００３３】
実際に重み付けを計算した例を図１１に示す。表示装置がプラズマディスプレイ装置である場合の、各ビットの重み付けは各サブフィールドの維持パルスのサイクル数に対応する。図１１は各サブフィールドの維持パルスのサイクル数を示す。ここでは、従来の等比係数が２の累乗による場合と、コントラスト比が８０、１５０、３０００の場合を示し、それぞれの場合の等比係数Ｒは、１．２３、１．８６、２．５である。この例では、総パルス数を同じにして、各ビット（各ＳＦ）の重み付けから計算される値を切り上げて維持パルスのサイクル数を算出しており、階調数を減少させずに整数の維持パルスのサイクル数を設定している。なお、アドレス放電による発光も考慮して表示輝度を決定してもよい。
【００３４】
ここで、等比係数Ｒが２の場合とそれ以外の場合を比較してみる。Ｒが２より小さい時には、ＬＳＢの重みが大きくなり、低輝度では表示できる間隔が粗くなり、表示できない階調が発生する。逆に、高輝度では間隔が狭くなり、同一の輝度を複数の異なるサブフィールドの組み合わせで表せるようになる。
【００３５】
Ｒが２より大きい時には、ＬＳＢの重みが小さくなり、低輝度では表示できる間隔が細かくなり、表示できる階調が増加するが、高輝度では間隔が広くなり、表示できない階調が生じる。図１２は、図１１の右側に示したＲが２．５の場合のサブフィールドの組合せにより表示できる輝度を示した図であり、ＳＦ７とＳＦ８を点灯する高輝度の領域を示す。図示のように、ＳＦ８を除くＳＦ１からＳＦ７をすべて点灯しても表示できるのは、３７１パルスに相当する輝度であり、次に表示できる輝度はＳＦ８のみを点灯する６３３パルスに相当する輝度であり、その間の２６２パルスに相当する間の階調は表示できない表示不能範囲になる。
【００３６】
しかし、図１２の関係を対数スケールで表示すると図１３のようになる。ＳＦ７とＳＦ８の間の上記の表示不能範囲は、十分に小さいとはいえないが対数表示による全体の表示範囲では相対的に小さく、上記の誤差拡散処理やディザ処理で対処できる。また、低輝度の範囲では、比較的細かな階調表示が可能であり、これは人間の視覚には適しており、表示できる最小輝度と最高輝度の比であるコントラスト比ＣＲも大きくなる。このように、各ビットの重み付けを等比関係になるように行う場合も、等比係数Ｒを２より大きく設定することにより、人間の視覚に適した表示が行えるようになる。
【００３７】
周囲照度の上昇などにより、表示装置のコントラスト比ＣＲが低く抑えられた場合には、表示階調間隔が狭くなるため、その他のユーザーによる調整や工場での調整に使用する制御分に制約を及ぼし、ＬＳＢに対する相対輝度を最小相対輝度１／ＣＲに対して十分に大きく設定することが困難になる場合がある。そのような場合には、図１４に示すように、表示装置のコントラスト比ＣＲで決まる最小輝度とＭＳＢに対応した輝度で定まるダイナミックレンジを均等にＮ分割した輝度によって各ビットの重み付けをするようにしてもよい。コントラスト比ＣＲで決まる最小相対輝度１／ＣＲと相対輝度１のＭＳＢの間を均等にＮ分割すると、Ｋビット目の輝度は対数表示で-(N-K)logCR/Nとなる。また、最大輝度ＬＭＡＸはlog((1-1/CR)/(1-CR^-1/N)となる。
【００３８】
一般に、表示装置には上記の輝度調整の他にもユーザー調整機能や自動調整機能が設けられており、それらの設定に応じて上記の輝度調整による各ビットの重み付けに加えて更なる変更処理が施される。その場合のＫビット目の重み付けの近似式を次に示す。
【００３９】
【数１】

【００４０】
この式に示すプラズマディスプレイ装置のＫ番目のサブフィールドの維持パルス数ＮＳＵＳ（Ｋ）は、コントラスト調整や自動輝度制限機能などから定まる調整パラメータＣａｄと、１表示フィールド当たりの維持パルスの総パルス数ＮＭＡＸと、上記のコントラスト比ＣＲに応じて図１４で示した関係から決まる重み付けによって計算される。式より、プラズマディスプレイ装置の最大消費電力や表示パネルの駆動特性から設計された維持パルスの総パルス数ＮＭＡＸは輝度調整に応じて各サブフィールドに分配され、調整パラメータＣａｄ（≦１）に比例した数に抑制される。従って、輝度変換利得制御に相当するコントラスト調整などが大きく制限された場合に、下位の複数のサブフィールドにおいて、維持パルスのサイクル数が１以下に減少することによって表示階調数が大きく減少する可能性がある。本発明においては、調整パラメータＣａｄの抑制によって減少した各ビットの重み付けの最小値に以下のような制限を施すことにより、表示階調数の減少を抑制している。すなわち、表示調整によって調整パラメータＣａｄを減じてデジタル映像信号の各ビットの輝度レベルに相当する各ビットの重み付けを減少させた場合においても、各サブフィールドの維持パルスのサイクル数の数１による計算値の小数部を切り上げ、ビット数（サブフィールド数）自体の減少を回避する。これにより、低輝度表示で目立つ階調数の減少を抑えて2^N-1の表示階調数を確保することができる。
【００４１】
図１５は、図７に示したデータ変換回路１９の構成例を示す図である。図示のように、データ変換回路１９は、各調整データや調整パラメータに対応させて求めた各ビットの重み付け値に応じて複数の変換テーブルをルックアップテーブル２０に記憶しておき、各調整の状態に応じて表示制御回路１７から指示される選択信号に応じて複数の変換テーブルのいずれかを選択し、２の累乗で重み付けされた入力デジタル映像信号の値を、選択した各ビットの重み付け値に応じ値に変換して出力する。入力デジタル映像信号が８ビットで、８個のサブフィールドで１フィールドが構成される場合には、各変換テーブルは８ビット（２５６種）に対して８ビット（２５６種）が対応するルックアップテーブルになる。
【００４２】
また、図１５のようなルックアップテーブルを使用せずに、各ビットの重み付けに関して上記の説明で紹介した関係式やそれらの近似式、あるいはその代表値のみを小規模の記憶部に格納しておき、これらに基づいて各調整データや調整パラメータに対応した各ビットの重み付け値を算出、あるいは補間することもできる。
【００４３】
上記の実施例では、デジタル表示を行うプラズマディスプレイパネルを有する表示装置の例を説明したが、デジタル映像信号に対して上記の実施例のような処理を行った後、アナログ信号に変換してブラウン管や液晶表示パネルなどのアナログ表示デバイスで表示を行うことも可能である。
【００４４】
図１６は、本発明をアナログ表示装置に適用した実施例の構成を示す図である。図示のように、この例では、アナログ映像信号をアナログ表示デバイス３５で表示する。アナログ映像信号は通常の（２の累乗で重み付けされた）Ａ／Ｄ変換器３１でデジタル映像信号に変換され、表示制御部３２でデータ変換処理をされた後、Ｄ／Ａ変換器３４でアナログ映像信号に変換されて、アナログ表示デバイス３５で表示される。なお、入力信号としてデジタル映像信号を使用することも可能であり、その場合にはＡ／Ｄ変換器３１は設ける必要がない。
【００４５】
この装置には、輝度調整器３６が設けられており、周囲の照度などに応じて輝度調整が行える。輝度調整器３６による調整値は、表示制御部３２に入力される。表示制御部３２は、前述の実施例と同様に、輝度調整器３６による調整値に応じて最小ビット（ＬＳＢ）を変化させ、さらに最高輝度又は最大ビット（ＭＳＢ）を固定として、各ビットの重み付けが対数直線で等間隔になるように、各ビットの重み付けを決定する。表示制御部３２は、輝度調整値に対応させて求めた各ビットの重み付け値に応じて複数の変換テーブルを記憶したルックアップテーブル３３を有しており、調整値に応じて複数の変換テーブルのいずれかを選択し、２の累乗で重み付けされた入力デジタル映像信号の値を、選択した各ビットの重み付け値に応じ値に変換して出力する。なお、前述のように、入力デジタル映像信号が８ビットで、出力するデジタル映像信号も８ビットである場合には、大幅なまるめ処理を行う必要があるので、出力するデジタル映像信号は、例えば１０ビットや１２ビット（図では１２ビット）のように、入力デジタル映像信号に比べて大きなビット数であることが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、表示装置のコントラスト比の性能によって決まる表示ダイナミックレンジを最大限に維持しつつ輝度調整を実施することができる。また、輝度調整やコントラスト調整の影響による表示階調数の減少を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の輝度調整機能を有するプラズマディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】サブフィールド方式を説明する図である。
【図３】アナログ映像信号の輝度調整処理を説明する図である。
【図４】デジタル映像信号の従来の輝度調整を説明する図である。
【図５】２の累乗で重み付けした場合の入力信号と表示輝度の関係を対数直線で示す図である。
【図６】２の累乗で重み付けした場合に表現できる階調レベルを対数スケールで示す図である。
【図７】本発明の実施例のプラズマディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図８】実施例における入力信号と表示輝度の関係をリニアスケールで示す図である。
【図９】実施例における入力信号と表示輝度の関係を対数スケールで示す図である。
【図１０】実施例においてビット重みを決定する処理を説明する図である。
【図１１】実施例におけるコントラスト比に応じたサブフィールドの重み付けの例を示す図である。
【図１２】等比係数Ｒ＝２．５の場合に表現できる階調レベルをリニアスケールで示す図である。
【図１３】等比係数Ｒ＝２．５の場合に表現できる階調レベルを対数スケールで示す図である。
【図１４】低コントラストにも対応できるビット重みを決定する他の処理を説明する図である。
【図１５】データ変換回路の構成例を示す図である。
【図１６】本発明をブラウン管や液晶表示パネルなどを用いたアナログ表示装置に適用した場合の構成を示す図である。
【符号の説明】
１２…データ書き込み回路
１３…フレームメモリ
１４…データ読み出し回路
１７…表示制御回路
１８…表示調整器
２１…プラズマディスプレイパネル
２２…アドレスドライバ
２３…走査電極ドライバ
２５…維持電極ドライバ
３０…駆動制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device including a digital display device such as a plasma display (PDP) device or DMD, an analog display device that converts a digital video signal into a drive signal such as a cathode ray tube or a liquid crystal, and a driving method thereof. The present invention relates to a display device for digital processing and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a plasma display (PDP) device will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any display device that digitally processes a video signal and its driving method can be applied.
[0003]
FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of a conventional example when brightness adjustment is enabled in a display device that displays an analog video signal, and the display panel 21 is called an AC type. As shown in the figure, this plasma display device includes an analog input circuit 10 to which an analog video signal is input, an A / D converter 11 that converts the analog video signal into a digital video signal, a frame memory 13, and a digital video signal. A data writing circuit 12 for writing to the frame memory 13, a data reading circuit 14 for reading a digital video signal developed in the frame memory 13, a display control circuit 15, a brightness adjuster 16, a display panel 21, and an address of the display panel 21 It has an address driver 22, a scan electrode driver 23, and a sustain electrode driver 25 for driving the electrodes, scan electrodes, and sustain electrodes, respectively. Since the plasma display device is known as described in Japanese Patent No. 2801893, a detailed description thereof is omitted. A plasma display device having a brightness adjuster is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325736. Therefore, the contents thereof will be referred to here, and only the portions related to the present invention will be described.
[0004]
The plasma display device can only control whether each cell is discharged or not, and cannot control the discharge intensity of each cell. Therefore, when performing multi-gradation display with a plasma display device, a driving method called a subfield method is used. FIG. 2 is a diagram for explaining the subfield method. In the subfield method, as shown in FIG. 2A, one display field is composed of a plurality of subfields SF1, SF2,. As shown in FIG. 2B, each subfield includes a reset period R in which all cells are in a uniform state, an address period A in which cells to be lit are selected, and a sustain discharge period S in which the selected cells emit light. It consists of The light emission luminance of the cell in each subfield is mainly determined by the number of sustain pulses in the sustain discharge period S, and is usually proportional to the length of the sustain discharge period S because the frequency of the sustain pulse is constant. The length of the discharge period S1-Sn of each subfield is set as shown in the figure, and each subfield has a luminance corresponding to the length of S1-Sn. The luminance ratio of each subfield is referred to as subfield weighting. Multi-gradation display can be performed by combining lighted subfields among a plurality of subfields constituting one display field.
[0005]
The most common weighting of subfields is to make the ratio a power of 2. For example, when one display field is composed of eight subfields, the ratio is 1: 2: 4 in order from the smallest. : 8: 16: 32: 64: 128. In this case, 256 gray levels from zero level (all subfields not lit) to 255 level (all subfields lit) can be displayed. For example, the third and fourth subfields SF3 and SF4 are lit, If the subfield is not lit, the 13th level of 256 gradations can be displayed.
[0006]
In such a multi-gradation display plasma display device, in order to perform luminance adjustment of the entire screen in an image (also referred to as bright adjustment, usually adjustment of a black level which is the minimum luminance of the screen), conventionally, for example, FIG. 1, the direct current level of the analog video signal is changed in the analog input circuit 10. FIG. 3 is a diagram for explaining this adjustment. In the analog video signal, the direct current level (black level) rises and falls between the minimum luminance state a and the minimum luminance state b.
[0007]
Thus, conventionally, the luminance adjustment is usually performed by adjusting the DC level of the video signal. However, in the case of driving with multi-gradation display, if the DC level of the video signal is adjusted, there is a problem that the number of effective gradations is lost due to the brightness adjustment. This problem will be described with reference to the diagram for explaining the dynamic range by the conventional luminance adjustment in FIG. 4, taking as an example the case of performing multi-gradation display by pulse number modulation.
[0008]
In order to perform pulse number modulation, the video signal is converted into a PCM signal by an A / D converter. Consider a case where the DC level and amplitude of the input signal of this A / D converter are adjusted. Generally, since it is considered that the number of gradations of the reproduced image displayed on the television screen is 256 gradations, it is considered that the image quality is sufficient, so that the A / D converter to be used will be described as an 8-bit output. When the input dynamic range of the A / D converter is fully utilized from the minimum level to the maximum level, an effective PCM signal from the 8 least significant bits (LSB) to the most significant bits (MSB) can be obtained. Gradation can be displayed.
[0009]
In FIG. 4, if such an optimal state, that is, the entire amplitude change range of the video signal is assigned to 8 bits of the A / D converter (C in FIG. 4), the input dynamic range of the A / D converter is as shown in FIG. This is the range indicated by A in FIG. Here, when the direct current level is changed to increase the luminance, the input dynamic range is reduced to the range indicated by B in FIG. When the video signal becomes large, the luminance is saturated outside the input dynamic range, and the number of gradations that can be displayed is reduced, causing a problem that a normal screen cannot be reproduced. The same can be said for the case of using an amplifier of an analog circuit having no margin in the dynamic range.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The above Japanese Patent Laid-Open No. 9-325736 discloses a configuration in which the luminance adjustment does not affect the gradation display by emitting light corresponding to the lowest luminance of the luminance adjustment using a preliminary discharge for initialization. is doing. However, since preliminary discharge that is not related to display is used, there is a problem that image quality such as color saturation of a display image is deteriorated.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-6794 adaptively controls the number of subfields, weighting, and the like in a digital display device without changing the total number of gradations according to the average brightness level of the input video signal. Thus, a configuration for performing contrast adjustment without degrading gradation is disclosed. However, it is only described that the number of subfields and weighting are changed, and no specific control is described.
[0012]
Here, the level relationship of each display gradation will be described. In the first place, the brightness adjustment is based on the ambient illuminance that varies depending on the usage environment of the display device and the screen contrast ratio CR (the brightness ratio between the maximum brightness and the minimum brightness of the display image. The minimum brightness is the reflected brightness of the display surface and the display device. This is a function for adjusting the luminance offset of the display image in accordance with the sum of the minimum light emission luminances. Therefore, in the luminance adjustment, the luminance offset should be changed so that the dynamic range of the display luminance determined from the contrast ratio CR of the display device can be utilized to the maximum.
[0013]
In order to make the most of the dynamic range of display luminance, it is necessary to realize display gradation characteristics in consideration of human visual characteristics. As is known from Weber-Fechner's law, human senses, including visual characteristics, are based on the ratio of stimuli. Therefore, it is considered that the brightness sensation of the displayed image has a dynamic range according to the logarithmic level of luminance. The digital video signal is data in which each bit is weighted in order by a power of 2, and the conventional subfield driving method using the bit as it is for a drive signal sets the weight of each subfield to be a power of 2 in order. become. FIG. 5 is a logarithmic line diagram showing the weighting of each bit of the digital video signal. Here, the MSB is assumed to have a relative luminance of 1 (zero origin), and each scale in the figure represents a display luminance corresponding to the K-th bit of the N-bit digital video signal. The display brightness of the first bit is-(N-1) log2, the display brightness of the K bit is-(NK) log2, and the maximum brightness that can be displayed with such a bit configuration is log (2 (1-2 ^-N )).
[0014]
In the conventional method of weighting by a power of 2, the display gradation interval is constant, and the dynamic range of display luminance is fixed regardless of the contrast ratio CR of the display screen. For this reason, even when a higher contrast CR can be secured because the ambient illuminance is low, the dynamic range of visual brightness remains low. Conversely, when the contrast ratio CR decreases as the ambient illuminance increases, the minimum brightness is increased by brightness adjustment so that the gradation on the low brightness side is not buried below the reflected brightness. The gradation on the side becomes smaller than the minimum luminance, and the display gradation is reduced. In other words, as shown in FIG. ^-1 ) =-log CR) is changed, the weight of the display gradation is fixed.
[0015]
Here, the display by the digital video signal weighted in order by the power of 2, that is, the display by the subfield method in which each subfield is weighted by the power of 2 will be further examined. As described above, the bit display of the digital video signal is the same as the weighting of each bit in order of a power of 2. Using this subfield method, there is an advantage that the digital video signal of the bit display can be used as it is. . For N bits (N subfields), 0 to 2 ^N-1 All values up to -1 (gradation level) can be displayed. For example, if it is 8 bits (8 subfields), all values (gradation levels) from 0 to 255 can be displayed. That is, if a subfield method weighted in order of powers of 2 is used, gradation levels at equal intervals can be displayed on a linear scale.
[0016]
However, as described above, human vision corresponds to a logarithmic scale, and it is necessary to consider the gradation level displayed by a digital video signal sequentially weighted by a power of 2 on a logarithmic scale. FIG. 6 is a logarithmic scale showing the relationship between the gradation level displayed by the input digital video signal weighted in order of powers of 2 and the luminance. As shown in the figure, the weight of each bit of the input digital video signal is represented at equal intervals on the logarithmic axis. By combining the first bit and the second bit, one gradation level can be expressed between the second and third bits. Similarly, 3 gradation levels can be represented between the 3rd and 4th bits, 7 levels can be represented between the 4th and 5th bits, and 15 levels between the 5th and 6th bits. As the tone level can be expressed, the higher the tone level, the more the tone level can be expressed at the same interval. In other words, in the logarithmic scale, the interval between adjacent gradations becomes narrower as the higher gradations. For this reason, even if a gradation difference with a level difference of 1 can be identified for a lower gradation, a gradation difference with a level difference of 1 cannot be identified for a higher gradation. The key will be insufficient.
[0017]
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to reduce the deterioration of display gradation performance due to the effects of brightness adjustment and contrast adjustment, and to drive a digital display device capable of ensuring the maximum dynamic range. A first object is to realize the above.
[0018]
In addition, the present invention realizes a digital video signal and subfield system display device more suitable for human visual characteristics than the digital video signal and subfield system weighted in order of powers of 2 used so far, and a driving method thereof. Is the second purpose.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the display device and the driving method thereof according to the first aspect of the present invention, the minimum brightness level of display is set by the brightness adjuster, and the drive control unit sets the brightness level of the LSB of the digital video signal. The weight is changed according to the minimum luminance level, and the MSB weight of the digital video signal or the maximum luminance level that can be displayed is kept fixed regardless of the minimum luminance level, and the relationship of the weight of each bit of the digital video signal is The weight of each bit is determined so as to maintain a relation that can be regarded as a ratio, and a digital video signal is displayed according to the determined weight of each bit.
[0020]
The relationship between the weights of each bit can be controlled to a relationship that can be regarded as an equal ratio of a value larger than 2 or a value smaller than 2 without fixing the ratio coefficient to 2 as in the prior art.
[0021]
According to the first aspect of the present invention, it is possible to ensure the maximum number of gradations that can be reproduced by the display device based on the digital video signal for any display adjustment state. Adjustment parameters such as brightness adjustment and contrast adjustment are input to the drive control unit as display adjustment data. The drive control unit corresponds to the luminance level of each bit of the digital video signal with respect to arbitrary display adjustment data. The dynamic range of human visual characteristics that senses the logarithmic relationship of luminance is maintained by maintaining the weighting between each bit so that it can be regarded as an equality relationship based on an equality coefficient that changes according to display adjustment. Take advantage of.
[0022]
In the display device that performs display based on the digital video signal and the driving method thereof according to the second aspect of the present invention, the relationship between the weights of each bit of the digital video signal can be regarded as the ratio of the ratio coefficient greater than 2. It is characterized by maintaining.
[0023]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to increase gradation density in low-luminance video display, and to perform gradation display more suitable for human vision.
[0024]
The present invention is suitable for application to a digital display device that performs gradation display by a subfield method such as a plasma display panel.
[0025]
If the relationship between the weights of each bit can be regarded as an equality ratio with an equality coefficient greater than 2, the density of gradation can be increased in low-luminance video display, but the luminance level that cannot be displayed in high-luminance video Therefore, it is desirable to process a digital video signal by error diffusion processing or dither processing.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the plasma display device according to the embodiment of the present invention. In this plasma display device, a digital video signal and a synchronization signal are input to a drive control unit 30 that controls each driver of the plasma display panel 21. These signals are digital video signals obtained by converting analog video signals such as video signals by an A / D converter as shown in FIG. 1, or digital video signals generated by a computer or the like and directly input to the drive control unit 30. is there. The plasma display panel 21 is the same as the conventional example shown in FIG. The drive control unit 30 includes a data conversion circuit 19, a data write circuit 12, a frame memory 13, a data read circuit 14, and a display control circuit 17. The data write circuit 12, the frame memory 13, and the data read circuit 14 have the same configuration as the conventional example of FIG. The display control circuit 17 receives display adjustment data from the display adjuster 18.
[0027]
The display adjuster 18 generates display adjustment data based on analog signals and digital signals corresponding to adjustment parameters for brightness adjustment and contrast adjustment according to operations by a user or an adjuster including an automatic device at a manufacturing factory. It is also possible to detect the illuminance around the plasma display device and output display adjustment data accordingly. If the display adjustment data is luminance adjustment data, the drive control circuit 17 sets the luminance (weight) of the sub-field SF1 having the minimum luminance in accordance with the luminance adjustment data, and further, the weights of the sub-fields are in an equality relationship. Set as follows. The data conversion circuit 19 converts the digital video signal into a digital video signal corresponding to the weight of each subfield set by the weight of each bit.
[0028]
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the input digital video signal (gradation level) and display luminance in this embodiment in a linear scale. When the surrounding environment is sufficiently dark and the minimum brightness is set to the smallest (dark) LMIN1, the relationship between the input digital video signal (gradation level) and the display brightness is represented by a straight line connecting the maximum brightness LMAX and LMIN1. The The maximum luminance LMAX corresponds to the maximum input level and is the highest luminance that can be displayed on the apparatus (allowed), and this is fixed. When the surrounding environment is bright and the minimum brightness is set to the largest (bright) LMIN2, the relationship between the input signal level and the display brightness is represented by a straight line connecting the maximum brightness LMAX and LMIN2. Then, the weight of each bit (each subfield) of the digital video signal is determined so as to have an equality relationship on each line.
[0029]
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship of FIG. 8 on a logarithmic scale. Now, it is assumed that a digital video signal is represented by 8 bits and is displayed by a subfield method composed of 8 subfields. The weight of each bit (each subfield) of the digital video signal is arranged at equal intervals. As described above, the maximum luminance LMAX is fixed, and the weight L8 of the MSB (8th SF) is determined accordingly. Exactly, it is slightly different depending on the minimum luminance, but the error is negligible. When the minimum luminance is LMIN1, the straight line connecting L8 and LMIN1 is divided into seven equal parts on a logarithmic scale, and the value is determined as the weight of each bit (each subfield). Similarly, when the minimum luminance is LMIN2, a straight line connecting L8 and LMIN2 is divided into seven equal parts on a logarithmic scale, and the value is determined as the weight of each bit (each subfield). Note that L8 may be fixed without fixing the maximum luminance LMAX.
[0030]
Here, the weight determination processing of each bit (each SF) in the embodiment will be further described with reference to the logarithmic linear diagram of FIG. As shown in FIG. 10, by dividing the minimum luminance determined by the contrast ratio CR of the display device and the dynamic range determined by the luminance corresponding to the MSB (SF1) equally into N−1, each bit (each SF) is weighted. To do. If the relative luminance corresponding to LSB is a sufficiently large value P / CR (for example, 10 / CR) relative to the relative minimum luminance 1 / CR determined by the contrast ratio CR, LSB becomes logP-logCR. If the MSB has a relative luminance of 1 (origin 0 on a logarithmic scale), the luminance of the Kth bit is (NK) / (N-1) times the LSB (on a logarithmic scale). In this case, the maximum display brightness LMAX is (logarithmic scale) log ((1-P / CR) / (1- (P / CR) ^{1 / (N-1)} Thus, when the contrast ratio CR is sufficiently larger than 10, it can be approximated to 1, and the brightness of the MSB can be regarded as the maximum display brightness.
[0031]
In order to weight the maximum dynamic range determined by the maximum display luminance LMAX and the minimum luminance LMIN determined by the contrast ratio CR as evenly as possible (N−1), the above-mentioned luminance approximation expression for the Kth bit is expressed as follows. It is also possible to obtain the optimum weight using the least square method or the like without calculating each step.
[0032]
Also in the diagram showing the relationship between the input digital signal and the luminance characteristic shown in FIG. 8, when adjusting to the maximum display luminance where the contrast ratio CR of the display device is small, the ratio coefficient of the weighting of each bit compared to the case of the minimum display luminance Is getting smaller. In addition, by not limiting the weighting of each bit to a power of 2, a gradation level that cannot be displayed by a single pixel in one display field is generated. This can be solved by applying a known error diffusion process, dither process, or the like, by a gradation interpolation effect that functions in one screen or a temporally continuous screen. Similarly, it is also possible to display an image corresponding to M × N bits by changing the weight of each bit of the N-bit digital image signal in M display images that are temporally continuous.
[0033]
An example of actual weighting is shown in FIG. When the display device is a plasma display device, the weight of each bit corresponds to the number of sustain pulses in each subfield. FIG. 11 shows the number of sustain pulses in each subfield. Here, the case where the conventional ratio coefficient is a power of 2 and the case where the contrast ratio is 80, 150, 3000 are shown, and the ratio coefficient R in each case is 1.23, 1.86, 2.5. It is. In this example, the number of sustain pulses is calculated by rounding up the value calculated from the weight of each bit (each SF) with the same total number of pulses, and maintaining an integer without reducing the number of gradations. The number of pulse cycles is set. The display luminance may be determined in consideration of light emission due to address discharge.
[0034]
Here, the case where the geometric ratio coefficient R is 2 is compared with the other cases. When R is smaller than 2, the weight of LSB becomes large, and the display interval becomes rough at low luminance, and a gradation that cannot be displayed occurs. On the contrary, the interval becomes narrow at high luminance, and the same luminance can be expressed by a combination of a plurality of different subfields.
[0035]
When R is greater than 2, the LSB weight is reduced, and the display interval becomes fine at low luminance and the displayable gradation increases. However, the interval becomes wide at high luminance and a gradation that cannot be displayed occurs. FIG. 12 is a diagram showing the luminance that can be displayed by the combination of subfields when R shown on the right side of FIG. 11 is 2.5, and shows a high-luminance region that lights SF7 and SF8. As shown in the figure, the luminance that can be displayed even if all of SF1 to SF7 except SF8 are lit is the luminance corresponding to 371 pulses, and the luminance that can be displayed next is the luminance corresponding to 633 pulses that illuminate only SF8. The gradation corresponding to 262 pulses in the meantime is in a non-displayable range that cannot be displayed.
[0036]
However, when the relationship of FIG. 12 is displayed on a logarithmic scale, it is as shown in FIG. The display impossible range between SF7 and SF8 is not sufficiently small, but is relatively small in the entire display range by logarithmic display, and can be dealt with by the error diffusion processing and dither processing. Further, in the low luminance range, relatively fine gradation display is possible, which is suitable for human vision, and the contrast ratio CR, which is the ratio between the minimum luminance and the maximum luminance that can be displayed, also increases. As described above, even when the weights of the respective bits are set to be in an equality relationship, the display suitable for human vision can be performed by setting the equality coefficient R to be larger than 2.
[0037]
If the contrast ratio CR of the display device is kept low due to an increase in ambient illuminance, etc., the display gradation interval will be narrowed, limiting the amount of control used for other user adjustments and factory adjustments. , It may be difficult to set the relative luminance with respect to the LSB sufficiently large with respect to the minimum relative luminance 1 / CR. In such a case, as shown in FIG. 14, each bit is weighted by the luminance obtained by equally dividing the dynamic range determined by the minimum luminance determined by the contrast ratio CR of the display device and the luminance corresponding to the MSB into N. May be. When the MSB of the minimum relative luminance 1 / CR determined by the contrast ratio CR and the MSB of the relative luminance 1 is equally divided into N, the luminance of the K-th bit is − (NK) logCR / N in logarithmic display. The maximum luminance LMAX is log ((1-1 / CR) / (1-CR ^{-1 / N} ).
[0038]
In general, the display device is provided with a user adjustment function and an automatic adjustment function in addition to the above-described brightness adjustment, and further change processing is performed in addition to the weighting of each bit by the above-described brightness adjustment according to those settings. Applied. An approximate expression for weighting the K-th bit in that case is shown below.
[0039]
[Expression 1]

[0040]
The sustain pulse number NSUS (K) of the K-th subfield of the plasma display device shown in this equation is an adjustment parameter Cad determined by contrast adjustment, an automatic brightness limiting function, and the like, and the total number of sustain pulses NMAX per display field And the weighting determined from the relationship shown in FIG. 14 according to the contrast ratio CR. From the equation, the total number of sustain pulses NMAX designed from the maximum power consumption of the plasma display device and the driving characteristics of the display panel is distributed to each subfield according to the brightness adjustment, and is proportional to the adjustment parameter Cad (≦ 1). Restrained by the number. Accordingly, when contrast adjustment corresponding to luminance conversion gain control is greatly limited, the number of display gradations can be greatly reduced by reducing the number of sustain pulse cycles to 1 or less in a plurality of lower subfields. There is sex. In the present invention, the reduction in the number of display gradations is suppressed by applying the following restriction to the minimum weighting value of each bit that has been reduced by suppressing the adjustment parameter Cad. That is, even when the adjustment parameter Cad is reduced by display adjustment to reduce the weight of each bit corresponding to the luminance level of each bit of the digital video signal, the calculated value by the number of sustain pulse cycles of each subfield is 1. Is rounded down to avoid a decrease in the number of bits (number of subfields) itself. This suppresses the reduction in the number of tones that stand out in low-brightness display and ^N A display gradation of -1 can be ensured.
[0041]
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the data conversion circuit 19 shown in FIG. As shown in the figure, the data conversion circuit 19 stores a plurality of conversion tables in the look-up table 20 in accordance with the weight values of the respective bits obtained in correspondence with the respective adjustment data and adjustment parameters, and the state of each adjustment. In response to the selection signal instructed from the display control circuit 17, one of a plurality of conversion tables is selected, and the value of the input digital video signal weighted by a power of 2 is set as the weight value of each selected bit. Convert to corresponding value and output. When the input digital video signal is 8 bits and one field is composed of 8 subfields, each conversion table is a lookup table in which 8 bits (256 types) correspond to 8 bits (256 types). become.
[0042]
Further, without using a lookup table as shown in FIG. 15, the relational expressions introduced in the above description, their approximate expressions, or only representative values thereof are stored in a small-scale storage unit without using the look-up table shown in FIG. In addition, based on these, the weight value of each bit corresponding to each adjustment data or adjustment parameter can be calculated or interpolated.
[0043]
In the above embodiment, an example of a display device having a plasma display panel that performs digital display has been described. However, after the digital video signal is processed as in the above embodiment, it is converted into an analog signal to be converted into a CRT. It is also possible to perform display with an analog display device such as a liquid crystal display panel.
[0044]
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an analog display device. As illustrated, in this example, an analog video signal is displayed on the analog display device 35. The analog video signal is converted into a digital video signal by a normal (weighted by a power of 2) A / D converter 31, subjected to data conversion processing by a display control unit 32, and then analog by a D / A converter 34. It is converted into a video signal and displayed on the analog display device 35. It is also possible to use a digital video signal as an input signal, and in that case, it is not necessary to provide the A / D converter 31.
[0045]
This apparatus is provided with a brightness adjuster 36, which can perform brightness adjustment according to ambient illuminance and the like. The adjustment value by the brightness adjuster 36 is input to the display control unit 32. Similar to the above-described embodiment, the display control unit 32 changes the minimum bit (LSB) according to the adjustment value by the luminance adjuster 36, and further fixes the maximum luminance or the maximum bit (MSB) and weights each bit. The weights of the respective bits are determined so that are equally spaced on a logarithmic straight line. The display control unit 32 has a look-up table 33 that stores a plurality of conversion tables according to the weighted values of the respective bits determined in correspondence with the brightness adjustment values. Any one is selected, and the value of the input digital video signal weighted by a power of 2 is converted into a value according to the weighted value of each selected bit and output. As described above, when the input digital video signal is 8 bits and the output digital video signal is also 8 bits, it is necessary to perform a large rounding process. It is desirable that the number of bits be larger than the input digital video signal, such as 12 bits or 12 bits (12 bits in the figure).
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to perform luminance adjustment while maintaining the maximum display dynamic range determined by the performance of the contrast ratio of the display device. In addition, a decrease in the number of display gradations due to the effects of brightness adjustment and contrast adjustment can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a conventional plasma display device having a brightness adjustment function.
FIG. 2 is a diagram illustrating a subfield method.
FIG. 3 is a diagram illustrating luminance adjustment processing of an analog video signal.
FIG. 4 is a diagram for explaining conventional luminance adjustment of a digital video signal.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an input signal and display luminance when weighted by a power of 2 as a logarithmic line.
FIG. 6 is a diagram illustrating a gradation level that can be expressed when weighted by a power of 2 on a logarithmic scale.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a plasma display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and display luminance in an example using a linear scale.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and display luminance in an example on a logarithmic scale.
FIG. 10 is a diagram illustrating processing for determining bit weights in an embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of subfield weighting according to a contrast ratio in the embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing gradation levels that can be expressed when the ratio coefficient R = 2.5 using a linear scale.
FIG. 13 is a diagram illustrating, in a logarithmic scale, gradation levels that can be expressed when the ratio coefficient R = 2.5.
FIG. 14 is a diagram illustrating another process for determining bit weights that can cope with low contrast.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a data conversion circuit.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration when the present invention is applied to an analog display device using a cathode ray tube or a liquid crystal display panel.
[Explanation of symbols]
12: Data writing circuit
13 ... Frame memory
14: Data reading circuit
17 ... Display control circuit
18 ... Display adjuster
21 ... Plasma display panel
22 ... Address driver
23 ... Scanning electrode driver
25 ... sustain electrode driver
30 ... Drive control unit

Claims

A display device comprising: a display device driven based on a digital video signal; a brightness adjuster that sets a minimum brightness level for display; and a drive control unit that controls the display device based on the digital video signal. ,
The drive control unit changes the weight of the luminance level corresponding to the LSB of the digital video signal according to the minimum luminance level, and the weight of the luminance level corresponding to the MSB of the digital video signal or the maximum displayable luminance level Is fixed regardless of the minimum luminance level, and the weight of each bit is determined so that the relationship between the weights of each bit of the digital video signal can be regarded as an equal ratio. The display device is controlled to display the digital video signal on the display device.

Wherein the display device is a display device according to claim 1, wherein the plasma display panel.

The plasma display panel performs gradation display by a subfield method,
By multiplying the ratio is equal to the number of cycles of the sustain pulses of each subfield, when reducing the total number of cycles of the sustain pulse, decreases the number of subfields by rounding up the decimal portion of the number of cycles of sustain pulses of each subfield The display device according to claim 2 , wherein the display device is not.

The drive control unit, a display device according to any one of claims 1 to 3 for displaying the digital image signal by the error diffusion processing.

The drive control unit, a display device according to any one of claims 1 to 3, and displays the dither processing said digital video signal.

A display device driving method for driving a display device based on a digital video signal, wherein the display device sets a minimum luminance level of display,
The weight of the luminance level corresponding to the LSB of the digital video signal is changed according to the minimum luminance level,
The weight of each luminance level of the digital video signal corresponding to the MSB of the digital video signal or the maximum luminance level that can be displayed is fixed regardless of the minimum luminance level, and the relationship between the weights of each luminance level is equal. To determine the weight of each brightness level so that
A display apparatus driving method, wherein the digital video signal is displayed according to the determined weight of each luminance level.

The display device is a plasma display panel, and a display device driving method for driving the plasma display panel based on a digital video signal,
By multiplying the ratio is equal to the number of cycles of the sustain pulses of each subfield, when lessen the total cycle of the sustain pulses, by rounding up the decimal portion of the number of cycles of sustain pulses of each subfield, the number of subfields The display device driving method according to claim 6 , wherein the display device is not decreased.

The driving method of a display device according to claim 6 or 7 for displaying said digital video signal by the error diffusion processing.

The driving method of a display device according to claim 6 or 7 and displaying the dithering said digital video signal.