表示装置及びその制御方法
【課題】上記実情に鑑みなされたものであって、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し精度よく輝度ばらつきを補正可能な技術を提供する。
【解決手段】記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶している。基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、補間手段は、記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める。
【解決手段】記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶している。基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、補間手段は、記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置における輝度ばらつきを補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤ（Field Emission Display）や有機ＥＬディスプレイなどの平面型表示装置が知られている。この種の表示装置では、高品位な画像表示を得るために、表示素子ごとの特性のばらつきに起因する輝度の面内ばらつきを補正することが行われる。
特許文献１には、輝度ばらつきの階調依存性を補正する手段として、すべての階調分の補正テーブルを用意して１階調ずつ輝度補正を行うことにより、表示素子を中間調においても均一に発光させることができる手段が開示されている。
特許文献２には、予め用意した特定階調の輝度ばらつき補正データから、それ以外の階調に対応する輝度ばらつき補正データを補間演算により作成する手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２２５９８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５０４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
世界の主要なＴＶ方式にはＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭがあり、それぞれフレーム周波数が異なる。またデジタル映像信号に関しても、例えば１０８０ｐ２４、１０８０ｐ３０のようにさまざまなフレーム周波数のものが存在する。よって、表示装置において複数のフレーム周波数に対応することが求められている。
フレーム周波数を変更すると、階調値に対する変調信号の波形が変わり得る。変調信号の波形により表示素子に印加される電圧値や蛍光体の飽和特性が決まる為、フレーム周波数に依存して輝度のばらつき特性も変わり得る。それゆえ、全てのフレーム周波数において輝度のばらつきを精度よく補正するには、補正に用いる補正データをフレーム周波数毎に用意し、入力映像信号のフレーム周波数に応じて補正データを切り換えることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、全てのフレーム周波数に対し補正データを用意すると、データ量、すなわち補正データを格納するのに必要なメモリサイズが膨大となり、装置のコストアップをまねいてしまう。特に最近では、表示装置の高精細化に伴い、補正データに代表される表示用パラメータのデータ量が増大しているため、上記の問題は深刻である。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し精度よく輝度ばらつきを補正可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様は、複数の表示素子が設けられた表示パネルと、画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正手段と、補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動手段と、を備え、前記補正手段は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶手段と、前記複数の代表補正データを補間することにより、入力された画
像データの階調値に対応する補正データを求める補間手段と、を有しており、前記駆動手段は、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係を変更するものであり、前記記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶しており、基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記補間手段は、前記記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める表示装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２態様は、複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置の制御方法であって、画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正ステップと、補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動ステップと、を有し、前記表示装置は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶装置を有しており、前記駆動ステップでは、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係が変更され、前記記憶装置には、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみが記憶され、前記補正ステップでは、基準のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている代表補正データを補間することにより、入力された基準のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求め、基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める表示装置の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し輝度ばらつきを精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の輝度ばらつき補正部のブロック図。
【図２】本発明の実施形態の表示装置全体の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態で用いたパルス幅変調信号の例を示す図。
【図４】本発明の実施形態における階調値と補正データの関係を示す図。
【図５】パルス振幅変調信号の例を示す図。
【図６】本発明の実施形態におけるフレーム周波数変更時の制御フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置において、素子の発光特性のばらつきに起因する輝度の面内ばらつきを補正するための技術に関する。本発明において用いられる表示素子としては、変調信号の波形（パルス幅、振幅）により輝度が制御されるものであれば、いずれも適用可能である。例えば、電子放出素子と蛍光体からなる表示素子、ＥＬ素子等は、本発明が適用される好ましい形態である。なお、電子放出素子としては、表面伝導型電子放出素子（ＳＣＥ）、Ｓｐｉｎｄｔ型素子、ＭＩＭ型素子、カーボンナノチューブ型素子、ＢＳＤ型素子等を用いることができる。
【００１２】
＜表示装置の構成＞
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、電子放出素子を用いた表示装置をパルス幅変調方式（ＰＷＭ）で単純マトリクス駆動する例を説明する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００１３】
図２は、表示装置の構成を示すブロック図である。まず、図２を用いて実施形態の表示装置の構成を示す。
表示装置は、概略、複数の表示素子を有する表示パネル２００と、表示パネル２００を駆動する駆動回路と、入力される映像信号Ｓ１に必要な処理を施し駆動回路に出力する画像処理回路とを備える。本実施形態では、駆動回路は、変調ドライバ２１０、走査ドライバ２１１、駆動電源２１５、高圧電源２１６から構成される。また、画像処理回路は、ＲＧＢ入力部２０１、逆γ補正部２０２、輝度ばらつき補正部２０３、蛍光体補正部２０４、駆動変換部２０５を有している。さらに表示装置には、装置全体を制御するシステム制御部２０７、タイミング信号を発生するタイミング制御部２０６、各種の表示用パラメータを記憶する不揮発性メモリ２０８を備える。各部の動作については後述する。
【００１４】
表示パネル２００は薄型の真空容器を有し、その中ではリアプレートとフェイスプレートがスペーサと呼ばれる支持部材を介して対向している。リアプレートは、２Ｋ１Ｋのピクセル数をもつマルチ電子源である。リアプレートには、１０８０本の走査配線２１３と５７６０本（＝ＲＧＢ×１９２０本）の変調配線２１２とがマトリクス状に形成されており、走査配線と変調配線の交差部分それぞれに電子放出素子２１４（例えば表面伝導型放出素子）が形成されている。フェイスプレートは、ガラス基板、複数の電子放出素子２１４とそれぞれ対向するようにガラス基板上に設けられた複数の蛍光体、及び、複数の蛍光体を覆うメタルバックを有する。この種の表示パネル２００は、マトリクスパネルとも呼ばれる。
【００１５】
＜画像処理回路の動作＞
本画像表示装置は映像信号供給装置（例えばＴＶセットインターフェイス）と接続される。映像信号供給装置から入力される信号は、主に、映像信号系の映像信号（Ｓ１）及び同期信号（Ｔ１）と、コマンド信号系の通信信号（Ｃ１）の３種類で構成される。
【００１６】
まず、映像信号供給装置から映像信号Ｓ１を受けてから、表示パネル２００を駆動する変調ドライバ２１０に至るまでの信号処理の流れについて以下に説明する。
映像信号Ｓ１はＲＧＢ入力部２０１に入力される。ＲＧＢ入力部２０１は、映像信号Ｓ１と表示パネル２００との水平解像度、走査線数、フレーム周波数、クロック周波数などを整合させる変換回路や、色温度、ホワイトバランスなどを調整する画質調整回路などを有する。ＲＧＢ入力部２０１により変換、調整された信号（Ｓ２）は逆γ補正部２０２に入力される。
【００１７】
逆γ補正部２０２は、画像データの値（階調値）が表示パネル２００の輝度に対して線形になるように、信号（Ｓ２）を変換し、信号（Ｓ３）として出力する。この変換後の画像データは輝度に比例した値（階調値）をもつデータであるので、以降は「輝度データ」とも呼ぶ。
【００１８】
輝度データ（Ｓ３）は、本実施形態での特徴となる輝度ばらつき補正部２０３に入力される。輝度ばらつき補正部２０３は、輝度データ（Ｓ３）に対し、表示パネル２００の各電子放出素子２１４の発光特性のばらつきに起因する輝度ばらつきを抑制するための補正を施し、補正後の信号（Ｓ４）を出力する。なお信号（Ｓ４）は、「補正輝度データ」とも呼ぶ。輝度ばらつき補正部２０３の詳細については以降で詳しく説明する。
【００１９】
補正輝度データ（Ｓ４）は、蛍光体補正部２０４に入力される。蛍光体補正部２０４は、変調ドライバ２１０の非線形性や蛍光体の飽和特性などを考慮し、選択された表示素子が補正輝度データ（Ｓ４）に比例する輝度で発光するように、補正輝度データ（Ｓ４）に対しリニアリティ補正を行い、信号（Ｓ５）として出力する。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体の輝度飽和特性が異なる場合には、補正輝度データに対し色毎に異なる変換を施せば良い。
【００２０】
信号（Ｓ５）は駆動変換部２０５に入力される。駆動変換部２０５は、信号（Ｓ５）として入力された画像データを変調ドライバ２１０の入力フォーマットに合ったデータに変換し、駆動信号（Ｓ６）として出力する。
【００２１】
以上が主な信号処理の流れになる。上記、各信号処理部（２０１〜２０５）の動作タイミングは、映像信号供給装置（ＴＶセットインタフェース）から受け取った同期信号（Ｔ１）に基づき、タイミング制御部２０６が生成した同期信号（Ｔ２）により制御される。更に、各信号処理部（２０１〜２０５）の動作モードはシステム制御部２０７により、システムバス２０９を経由してパラメータ設定をすることにより制御される。
【００２２】
システム制御部２０７は、論理ロジックのみで構成されていてもよいし、ＣＰＵやマイコン、並列演算が可能なメディアプロセッサで構成されていてもよい。制御を行うプログラムはＲＯＭに内蔵されていてもよいし、入出力インタフェースを介して外部から転送されてもよい。上記パラメータとしては、データサイズの小さいものから大きいものまで様々あるが、いずれの場合においても、パラメータは電源遮断時にも記憶されている必要がある。そのため、上記パラメータは、フラッシュメモリなどに代表される大容量の不揮発性メモリ２０８に格納されており、必要に応じてシステム制御部２０７により読み出され、利用される。不揮発性メモリ２０８は、ＮＡＮＤタイプやＮＯＲタイプのフラッシュメモリだけではなく、ＲＯＭであっても、ハードディスクであっても良い。また、ＳＲＡＭなどの揮発性メモリを電池駆動により不揮発性メモリのように使う構成であってもよい。
【００２３】
＜駆動回路の動作＞
次に、駆動回路の動作、すなわち駆動変換部２０５から駆動信号Ｓ６が出力されてから、表示パネル２００を駆動し、表示映像を形成するまでの流れについて以下に説明する。
【００２４】
変調ドライバ２１０は、駆動変換部２０５から駆動信号Ｓ６を受け取る。そして、変調ドライバ２１０は、タイミング制御部２０６からのタイミング制御信号Ｔ３に従って、駆動信号Ｓ６から変調信号Ｓ７を生成し、変調信号Ｓ７を各変調配線２１２に印加する。
走査ドライバ２１１は、タイミング制御部２０６からのタイミング制御信号Ｔ４に従って順次ライン（走査配線）を選択する。選択される走査配線には走査ドライバ２１１から所定の選択電位の選択信号が印加される。
駆動電源２１５は、変調ドライバ２１０及び走査ドライバ２１１が出力する変調信号及び選択信号の電圧源である。
【００２５】
このように、選択ライン（走査配線２１３）に対して選択信号を印加すると共に、各カラム（変調配線２１２）に対して変調信号を印加することで、選択ライン上の各電子放出素子２１４に選択信号と変調信号の差電圧が印加される。画像データ（駆動信号Ｓ６）の値に応じて変調信号のパルス幅、振幅、若しくはその両方を変調することで、各電子放出素子２１４から所望の電子放出を行わせることができる。
【００２６】
高圧電源２１６は、加速電圧（８〜１０ｋＶ）を発生し、該加速電圧によりメタルバックの電位を高電位にする。それにより、電子放出素子２１４から放出された電子は、加速し、蛍光体に衝突する。そして、蛍光体への電子の衝突により、該蛍光体が発光する。
選択ラインを順次切り替えて上記処理を繰り返すことにより、表示パネル２００に１画面分の画像が形成（表示）される。
【００２７】
＜フレーム周波数と駆動波形について＞
次に変調ドライバ２１０から出力される変調信号の一例について説明する。電子放出素子２１４は電圧に応じて放出電流を制御できるので、変調信号の電圧振幅によって表示素子の輝度を変化させることが可能である。また変調信号のパルス幅により輝度の変調を行うこともできる。
【００２８】
本発明者らは、例えば図３（Ａ）に示すような、パルス幅と振幅を変化させて変調する方式で表示パネル２００を駆動する。図３（Ａ）は、基準のフレーム周波数における変調信号の波形の例を示している。縦軸が電圧値で横軸が時間であり、各階調値に対応する変調信号（図２のＳ７に相当）の波形が横に並べて示されている。ここで階調値とは変調信号のとりうる信号レベルを小さいものから順に番号を付けたものであり、前記駆動変換部２０５から出力される駆動信号（Ｓ６）の値に相当する。
【００２９】
図３（Ｂ）は基準フレーム周波数よりも低いフレーム周波数における変調信号の波形の例を示している。フレーム周波数を低くすると１フレームの時間が長くなり、各ラインの選択期間（１水平走査期間）も長くなる。このため、最大の階調値に対応する変調信号のパルス幅は基準フレーム周波数のものよりも大きくなり、その結果、１階調あたりの変調信号波形の変化量が大きくなる。例えば、図３（Ｂ）の階調値２の波形は図３（Ａ）の階調値４の波形と同じであり、図３（Ｂ）のほうが変化量が大きいことがわかる。なお、フレーム周波数が低いほど１階調あたりの変調信号波形の変化量が大きくなる。
【００３０】
図４（Ａ）は、ある１画素に関する、階調値に対する輝度ばらつき補正の補正データを表した図である。実線が基準フレーム周波数の画像データの場合を示し、破線が基準フレーム周波数よりも低いフレーム周波数の画像データの場合を示している。フレーム周波数を変更すると図３（Ａ）、（Ｂ）のように階調値に対する変調信号波形が変わり、電圧値が変わるため、階調値に対する輝度ばらつきの大きさに違いが生じる。
【００３１】
＜補間処理の必要性＞
輝度ばらつき補正部２０３で使う補正データ（補正係数とも呼ぶ）は、各表示素子の発光特性（本実施形態の場合は、各電子放出素子の電子放出特性）のばらつきを補正するためのデータである。よって、表示パネル２００の全ての表示素子（上記例では、１９２０×１０８０×３個）の補正データを必要とする。もし全ての階調値（最大階調値をｎとした場合、１〜ｎのｎ個）について補正データを用意するとした場合、データ量は１９２０×１０８０×３×ｎ×ｘ（ｘは補正データ１個のバイト数）と膨大になりハードウェアで実現するのは現実的ではない。そこで、本実施形態では、ｎ個の階調値の中から予め選択した何点かの代表階調値についてのみ補正データ（これを代表補正データと呼ぶ）を用意し、代表階調値以外の階調値については、代表補正データを補間することにより適切な補正データを算出する。
【００３２】
次に輝度ばらつき補正部２０３の説明として、４点の代表階調値の補正データを用いる例を説明する。なお代表階調値の数は４点に限らず、４点より少なくても、４点より多くてもよい。
【００３３】
＜輝度ばらつき補正部２０３の詳細について＞
（輝度ばらつき補正部の構成）
図１は、輝度ばらつき補正部２０３の構成を示すブロック図である。
輝度ばらつき補正部２０３は、輝度データＳ３に対し輝度ばらつきを補正する処理を施
す補正手段であり、揮発性メモリ１０１、階調軸変換部１０２、補間ペア選択部１０３、補間演算部１０４、乗算部１０５から構成される。揮発性メモリ１０１は、代表階調値に対応する代表補正データを記憶する記憶手段であり、階調軸変換部１０２は輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施すことにより、階調値と補正データの関係をリニアにする変換手段である。また補間ペア選択部１０３は、変換後の階調値に基づき、補間に用いる代表補正データを選択する手段である。変換後の階調値と各代表階調値の大小関係により補間に用いる代表補正データを決定することから、以下では、代表階調値を「閾値」とも呼ぶ。図１に示すように、補間ペア選択部１０３には、システム制御部２０７からフレーム周波数に応じた閾値パラメータが入力される。補間演算部１０４は、選択した代表補正データを補間することで、変換後の階調値に対応する補正データを求める手段である。本実施形態では、補間ペア選択部１０３と補間演算部１０４により補間手段が構成されている。乗算部１０５は、輝度データＳ３に対し、補正データを乗算する回路である。
【００３４】
（補正データの作成）
輝度ばらつき補正に用いられる補正データの構成とその算出方法について説明する。なお、補正データは、表示装置の製造段階で作成され、あらかじめ不揮発性メモリ２０８に格納されて提供される。
【００３５】
まず、基準フレーム周波数で表示装置を動作させ、図３（Ｃ）のような４点の代表階調値（階調値＝３８０、１３０、９０、６０）について各表示素子の輝度を計測する。そして、各表示素子の計測輝度から各表示素子の代表補正データを作成する。階調値の大きい点から順に、代表補正データをＵ（Upper）、Ｍ（Middle）、Ｌ１（Lower）、Ｌ２（Lower2）と呼ぶ。本実施形態において高階調領域よりも低階調領域における補正データの数を多くしたのは、低階調領域のほうが輝度のばらつきが顕著だからである。
【００３６】
ここで、基準フレーム周波数とは、メインに使用するフレーム周波数のことを意味する。表示装置の用途（すなわち、どのような映像信号が主に入力されるか）に応じて、基準フレーム周波数は任意に選択することができる。
【００３７】
補正データの算出方法は、輝度ばらつき補正部２０３の補正処理のやり方に応じて適宜選択することができる。例えば、画像データに対して補正データを乗算する処理の場合には、補正データは、目標輝度を計測輝度で除した値となる。また、画像データに対して補正データを加算する処理の場合には、補正データは、目標輝度から計測輝度を減じた値となる。なお補正処理のやり方や補正データの算出方法は、これらの方法に限られず、回路構成や素子の特性などに応じて適宜の方法を用いることができる。
【００３８】
前述したように、フレーム周波数が異なると、階調値に対する輝度ばらつきの大きさが変わり得る。それゆえ、表示装置が対応する全てのフレーム周波数について、それぞれ、代表階調値の輝度を測定し、代表補正データを作成し、それらを不揮発性メモリ２０８にプリセットすることが望ましい。しかしながら、フレーム周波数の種類が増えるにしたがい、補正データの作成負荷が増大するとともに、補正データのデータ量が膨大となり、表示装置のコストアップにつながる。そこで、本実施形態では、基準フレーム周波数に対する補正データのみを用意し、他のフレーム周波数の映像信号が入力された場合には、基準フレーム周波数の補正データを利用して、補正処理を行う。
【００３９】
以下、基準フレーム周波数の映像信号が入力された場合の補正処理と、基準フレーム周波数とは異なる他のフレーム周波数の映像信号が入力された場合の補正処理について説明する。
【００４０】
（１）基準フレーム周波数の場合
不揮発性メモリ２０８に格納された基準フレーム周波数用の４値の代表補正データは、表示装置の電源投入時に、ワーキングメモリである揮発性メモリ１０１に転送される。また、電源投入時又は基準フレーム周波数の映像信号に切り換えられた時に、不揮発性メモリ２０８に格納されている基準フレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが、階調軸変換部１０２内の図示しないＬＵＴ（変換用ＲＡＭ）に転送される。階調軸変換テーブルデータとは、階調軸変換部１０２での非線形変換に用いられる係数のデータ列である。不揮発性メモリ２０８には、フレーム周波数ごとに異なる階調軸変換テーブルデータが格納されており、入力された映像信号のフレーム周波数に応じて適切なテーブルデータがＬＵＴにセットされる。
【００４１】
階調軸変換部１０２は、このＬＵＴを用いて、入力された輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施し、非線形だった階調値と補正データの関係を図４（Ｂ）のようにリニア（線形）にする。このように予め階調値と補正データとの関係をリニアにすることで、後段の補間演算をリニア演算で処理できるようになり、補間演算部１０４の回路規模を小さくすることができる。すなわち、簡易なハードウェア構成で精度の良い補間が可能になる。なお、階調値と補正データが最初からほぼリニアな関係にある場合や、非線形な補間演算を行う場合、あるいは、補間精度の低下を許容するのであれば、階調軸変換部１０２を省略することもできる。
【００４２】
補間ペア選択部１０３は、階調軸変換後の階調値と４つの代表階調値（閾値）とを比較することによって、揮発性メモリ１０１から読み出した４つの代表補正データから補間に用いる２つの補正データを選択する。具体的には、変換後の階調値がＬ２の閾値とＬ１の閾値の間の場合はＬ１とＬ２が選択され、Ｌ１の閾値とＭの閾値の間の場合はＬ１とＭが選択され、Ｍの閾値とＵの閾値の間の場合はＭとＵが選択される。なお、変換後の階調値がＬ２の閾値よりも小さい場合は、補間ペアとしてＬ２とＬ２（同じ値）が選ばれる。同様に、Ｕの閾値よりも大きい場合は、補間ペアとしてＵとＵが選ばれる。図４（Ｃ）は、補間ペアとしてＬ１とＬ２が選択された例を示している。選ばれた２つの代表補正データは、補間演算部１０４に送られる。
【００４３】
図４（Ｄ）のように、補間演算部１０４は、２つの代表補正データをリニア補間することにより、変換後の階調値に対応する補正データを算出する。算出された補正データを乗算部１０５で輝度データＳ３に乗算することで補正輝度データＳ４が出力される。実際のシステムでは、以上の処理をＲＧＢの色ごとに独立して行う。
【００４４】
（２）他のフレーム周波数の場合
基準フレーム周波数とは異なるフレーム周波数（第２のフレーム周波数）の映像信号に切り換えられた場合、この第２のフレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが不揮発性メモリ２０８から読み込まれ、階調軸変換部１０２のＬＵＴにセットされる。一方、揮発性メモリ１０１にある基準フレーム周波数用の４つの補正データは、そのまま利用される。
【００４５】
このように、フレーム周波数が変わると階調軸変換テーブルを変更しなければならない理由は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）で示したように、フレーム周波数に応じて階調値と変調信号の波形との対応関係が変わるからである。すなわち、１階調あたりの変調信号の波形の変化量がフレーム周波数ごとに違うため、図４（Ａ）の実線と破線のように、階調値と補正データとの関係も異なるためである。
【００４６】
階調軸変換部１０２は、（１）と同様に、輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施し、非線形だった階調値と補正データの関係を図４（Ｅ）の破線のようにリニア（線形）にする。階調軸変換部１０２の出力である変換後の階調値は補間ペア選択部１０３に
入力される。
【００４７】
補間ペア選択部１０３は、システム制御部２０７から受け取った閾値パラメータに従って、各閾値（代表階調値）を調整することで、調整後の閾値と代表補正データとの交点が図４（Ｅ）の破線上に乗るようにする。これは、代表補正データＬ２、Ｌ１、Ｍ、Ｕを、基準フレーム周波数の代表階調値（図３（Ｃ）の６０、９０、１３０、３８０）と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の階調値（図３（Ｄ）の４５、６８、９８、２８７）に割り当てる処理に相当する。ここで「波形が対応する」とは、波形が完全同一の場合だけでなく、波形が実質的に同一である場合も含まれる。波形が実質的に同一であるとは、例えば２つの波形の輝度の差が人の眼の検知限より小さいことをいう。これは、フレーム周波数によらず、変調信号の波形が同じであれば、輝度ばらつきの特性も同じになることを利用している。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）の例では、調整後のＬ２の閾値は４５であり、Ｌ１の閾値は６８であり、Ｍの閾値は９８であり、Ｕの閾値は２８７である。
【００４８】
補間ペア選択部１０３は、階調軸変換部１０２から入力された階調値と、調整後の閾値とを比較することで、代表補正データＬ２、Ｌ１、Ｍ、Ｕ（これらの値は基準フレーム周波数のものと同じである）から補間に用いる２つの補正データを選択する。これ以降の処理は（１）の場合と同様である。
【００４９】
図６は、フレーム周波数の変更時における処理を示すフローチャートである。フレーム周波数が変更されると、表示パネル２００の保護の観点から、まずステップ６０１にてＭＵＴＥ状態（黒表示、もしくは、駆動停止状態）にする。次にステップ６０２にて、変更後のフレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが階調軸変換部１０２に転送される。またシステム制御部２０７により駆動タイミングの変更、閾値パラメータの変更が行われる。その後、ステップ６０３にてＭＵＴＥ状態を解除し、処理を終了する。
【００５０】
本実施形態では、閾値調整によって、基準フレーム周波数での補正データを階調軸変換したリニアの線に合わせているが、階調軸変換したリニアの線を基準フレーム周波数での補正データに合わせる処理を行っても同様の結果が得られる。つまり図４（Ｇ）のように閾値はそのままで、階調軸変換部１０２の出力を定数倍することで図４（Ｈ）のように補正データに合うように調整する方法でもよい。この場合、階調軸変換部１０２の出力にゲインを乗じる調整回路を設けてもよいし、定数倍の出力が得られるように予め階調軸変換テーブルを作成しておいてもよい。
【００５１】
本発明者らは、本実施形態の方法で、基準フレーム周波数と他のフレーム周波数の輝度ばらつき補正の効果を調べるため検証実験を行った。結果、基準フレーム周波数での結果より低階調部で０．１％程度の補正悪化がみられたが、運用には問題ない程度の画質が保たれることを確認した。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態の方法は、フレーム周波数が異なっても、変調信号の波形が同じ場合には輝度ばらつきが同じになることを問題解決の着眼点としている。この方法は、パルス幅変調方式に限らず、例えば図５で示したＰＨＭ（パルス振幅変調方式）のような変調信号波形に対しても、適用可能である。つまり本実施形態の方法は駆動方式に依存せず適用できる。
【００５３】
本実施形態によれば、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し輝度ばらつきを精度よく補正することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、フレーム周波数が異なる場合に画像データの階調値と変調信号波形の対応関係が変わることに着目し、基準の補正データを複数のフレーム周波数で共
通に利用するための方法を提案している。この方法は、フレーム周波数以外の条件の変更によって階調値と変調信号波形の対応関係が変わる場合にも、同じように適用することができる。例えば、階調カーブ（γカーブ）の変更によって、暗部の階調性を優先するモード、暗部から明部まで均等に輝度を変化させるモードのようなモード切り替えを行う場合にも、上記方法を適用することで、補正データを共用することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１０１ 揮発性メモリ
１０２ 階調軸変換部
１０３ 補間ペア選択部
１０４ 補間演算部
２０３ 輝度ばらつき補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置における輝度ばらつきを補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤ（Field Emission Display）や有機ＥＬディスプレイなどの平面型表示装置が知られている。この種の表示装置では、高品位な画像表示を得るために、表示素子ごとの特性のばらつきに起因する輝度の面内ばらつきを補正することが行われる。
特許文献１には、輝度ばらつきの階調依存性を補正する手段として、すべての階調分の補正テーブルを用意して１階調ずつ輝度補正を行うことにより、表示素子を中間調においても均一に発光させることができる手段が開示されている。
特許文献２には、予め用意した特定階調の輝度ばらつき補正データから、それ以外の階調に対応する輝度ばらつき補正データを補間演算により作成する手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２２５９８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５０４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
世界の主要なＴＶ方式にはＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭがあり、それぞれフレーム周波数が異なる。またデジタル映像信号に関しても、例えば１０８０ｐ２４、１０８０ｐ３０のようにさまざまなフレーム周波数のものが存在する。よって、表示装置において複数のフレーム周波数に対応することが求められている。
フレーム周波数を変更すると、階調値に対する変調信号の波形が変わり得る。変調信号の波形により表示素子に印加される電圧値や蛍光体の飽和特性が決まる為、フレーム周波数に依存して輝度のばらつき特性も変わり得る。それゆえ、全てのフレーム周波数において輝度のばらつきを精度よく補正するには、補正に用いる補正データをフレーム周波数毎に用意し、入力映像信号のフレーム周波数に応じて補正データを切り換えることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、全てのフレーム周波数に対し補正データを用意すると、データ量、すなわち補正データを格納するのに必要なメモリサイズが膨大となり、装置のコストアップをまねいてしまう。特に最近では、表示装置の高精細化に伴い、補正データに代表される表示用パラメータのデータ量が増大しているため、上記の問題は深刻である。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し精度よく輝度ばらつきを補正可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様は、複数の表示素子が設けられた表示パネルと、画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正手段と、補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動手段と、を備え、前記補正手段は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶手段と、前記複数の代表補正データを補間することにより、入力された画
像データの階調値に対応する補正データを求める補間手段と、を有しており、前記駆動手段は、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係を変更するものであり、前記記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶しており、基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記補間手段は、前記記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める表示装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２態様は、複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置の制御方法であって、画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正ステップと、補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動ステップと、を有し、前記表示装置は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶装置を有しており、前記駆動ステップでは、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係が変更され、前記記憶装置には、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみが記憶され、前記補正ステップでは、基準のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている代表補正データを補間することにより、入力された基準のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求め、基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める表示装置の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し輝度ばらつきを精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の輝度ばらつき補正部のブロック図。
【図２】本発明の実施形態の表示装置全体の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態で用いたパルス幅変調信号の例を示す図。
【図４】本発明の実施形態における階調値と補正データの関係を示す図。
【図５】パルス振幅変調信号の例を示す図。
【図６】本発明の実施形態におけるフレーム周波数変更時の制御フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置において、素子の発光特性のばらつきに起因する輝度の面内ばらつきを補正するための技術に関する。本発明において用いられる表示素子としては、変調信号の波形（パルス幅、振幅）により輝度が制御されるものであれば、いずれも適用可能である。例えば、電子放出素子と蛍光体からなる表示素子、ＥＬ素子等は、本発明が適用される好ましい形態である。なお、電子放出素子としては、表面伝導型電子放出素子（ＳＣＥ）、Ｓｐｉｎｄｔ型素子、ＭＩＭ型素子、カーボンナノチューブ型素子、ＢＳＤ型素子等を用いることができる。
【００１２】
＜表示装置の構成＞
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、電子放出素子を用いた表示装置をパルス幅変調方式（ＰＷＭ）で単純マトリクス駆動する例を説明する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００１３】
図２は、表示装置の構成を示すブロック図である。まず、図２を用いて実施形態の表示装置の構成を示す。
表示装置は、概略、複数の表示素子を有する表示パネル２００と、表示パネル２００を駆動する駆動回路と、入力される映像信号Ｓ１に必要な処理を施し駆動回路に出力する画像処理回路とを備える。本実施形態では、駆動回路は、変調ドライバ２１０、走査ドライバ２１１、駆動電源２１５、高圧電源２１６から構成される。また、画像処理回路は、ＲＧＢ入力部２０１、逆γ補正部２０２、輝度ばらつき補正部２０３、蛍光体補正部２０４、駆動変換部２０５を有している。さらに表示装置には、装置全体を制御するシステム制御部２０７、タイミング信号を発生するタイミング制御部２０６、各種の表示用パラメータを記憶する不揮発性メモリ２０８を備える。各部の動作については後述する。
【００１４】
表示パネル２００は薄型の真空容器を有し、その中ではリアプレートとフェイスプレートがスペーサと呼ばれる支持部材を介して対向している。リアプレートは、２Ｋ１Ｋのピクセル数をもつマルチ電子源である。リアプレートには、１０８０本の走査配線２１３と５７６０本（＝ＲＧＢ×１９２０本）の変調配線２１２とがマトリクス状に形成されており、走査配線と変調配線の交差部分それぞれに電子放出素子２１４（例えば表面伝導型放出素子）が形成されている。フェイスプレートは、ガラス基板、複数の電子放出素子２１４とそれぞれ対向するようにガラス基板上に設けられた複数の蛍光体、及び、複数の蛍光体を覆うメタルバックを有する。この種の表示パネル２００は、マトリクスパネルとも呼ばれる。
【００１５】
＜画像処理回路の動作＞
本画像表示装置は映像信号供給装置（例えばＴＶセットインターフェイス）と接続される。映像信号供給装置から入力される信号は、主に、映像信号系の映像信号（Ｓ１）及び同期信号（Ｔ１）と、コマンド信号系の通信信号（Ｃ１）の３種類で構成される。
【００１６】
まず、映像信号供給装置から映像信号Ｓ１を受けてから、表示パネル２００を駆動する変調ドライバ２１０に至るまでの信号処理の流れについて以下に説明する。
映像信号Ｓ１はＲＧＢ入力部２０１に入力される。ＲＧＢ入力部２０１は、映像信号Ｓ１と表示パネル２００との水平解像度、走査線数、フレーム周波数、クロック周波数などを整合させる変換回路や、色温度、ホワイトバランスなどを調整する画質調整回路などを有する。ＲＧＢ入力部２０１により変換、調整された信号（Ｓ２）は逆γ補正部２０２に入力される。
【００１７】
逆γ補正部２０２は、画像データの値（階調値）が表示パネル２００の輝度に対して線形になるように、信号（Ｓ２）を変換し、信号（Ｓ３）として出力する。この変換後の画像データは輝度に比例した値（階調値）をもつデータであるので、以降は「輝度データ」とも呼ぶ。
【００１８】
輝度データ（Ｓ３）は、本実施形態での特徴となる輝度ばらつき補正部２０３に入力される。輝度ばらつき補正部２０３は、輝度データ（Ｓ３）に対し、表示パネル２００の各電子放出素子２１４の発光特性のばらつきに起因する輝度ばらつきを抑制するための補正を施し、補正後の信号（Ｓ４）を出力する。なお信号（Ｓ４）は、「補正輝度データ」とも呼ぶ。輝度ばらつき補正部２０３の詳細については以降で詳しく説明する。
【００１９】
補正輝度データ（Ｓ４）は、蛍光体補正部２０４に入力される。蛍光体補正部２０４は、変調ドライバ２１０の非線形性や蛍光体の飽和特性などを考慮し、選択された表示素子が補正輝度データ（Ｓ４）に比例する輝度で発光するように、補正輝度データ（Ｓ４）に対しリニアリティ補正を行い、信号（Ｓ５）として出力する。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体の輝度飽和特性が異なる場合には、補正輝度データに対し色毎に異なる変換を施せば良い。
【００２０】
信号（Ｓ５）は駆動変換部２０５に入力される。駆動変換部２０５は、信号（Ｓ５）として入力された画像データを変調ドライバ２１０の入力フォーマットに合ったデータに変換し、駆動信号（Ｓ６）として出力する。
【００２１】
以上が主な信号処理の流れになる。上記、各信号処理部（２０１〜２０５）の動作タイミングは、映像信号供給装置（ＴＶセットインタフェース）から受け取った同期信号（Ｔ１）に基づき、タイミング制御部２０６が生成した同期信号（Ｔ２）により制御される。更に、各信号処理部（２０１〜２０５）の動作モードはシステム制御部２０７により、システムバス２０９を経由してパラメータ設定をすることにより制御される。
【００２２】
システム制御部２０７は、論理ロジックのみで構成されていてもよいし、ＣＰＵやマイコン、並列演算が可能なメディアプロセッサで構成されていてもよい。制御を行うプログラムはＲＯＭに内蔵されていてもよいし、入出力インタフェースを介して外部から転送されてもよい。上記パラメータとしては、データサイズの小さいものから大きいものまで様々あるが、いずれの場合においても、パラメータは電源遮断時にも記憶されている必要がある。そのため、上記パラメータは、フラッシュメモリなどに代表される大容量の不揮発性メモリ２０８に格納されており、必要に応じてシステム制御部２０７により読み出され、利用される。不揮発性メモリ２０８は、ＮＡＮＤタイプやＮＯＲタイプのフラッシュメモリだけではなく、ＲＯＭであっても、ハードディスクであっても良い。また、ＳＲＡＭなどの揮発性メモリを電池駆動により不揮発性メモリのように使う構成であってもよい。
【００２３】
＜駆動回路の動作＞
次に、駆動回路の動作、すなわち駆動変換部２０５から駆動信号Ｓ６が出力されてから、表示パネル２００を駆動し、表示映像を形成するまでの流れについて以下に説明する。
【００２４】
変調ドライバ２１０は、駆動変換部２０５から駆動信号Ｓ６を受け取る。そして、変調ドライバ２１０は、タイミング制御部２０６からのタイミング制御信号Ｔ３に従って、駆動信号Ｓ６から変調信号Ｓ７を生成し、変調信号Ｓ７を各変調配線２１２に印加する。
走査ドライバ２１１は、タイミング制御部２０６からのタイミング制御信号Ｔ４に従って順次ライン（走査配線）を選択する。選択される走査配線には走査ドライバ２１１から所定の選択電位の選択信号が印加される。
駆動電源２１５は、変調ドライバ２１０及び走査ドライバ２１１が出力する変調信号及び選択信号の電圧源である。
【００２５】
このように、選択ライン（走査配線２１３）に対して選択信号を印加すると共に、各カラム（変調配線２１２）に対して変調信号を印加することで、選択ライン上の各電子放出素子２１４に選択信号と変調信号の差電圧が印加される。画像データ（駆動信号Ｓ６）の値に応じて変調信号のパルス幅、振幅、若しくはその両方を変調することで、各電子放出素子２１４から所望の電子放出を行わせることができる。
【００２６】
高圧電源２１６は、加速電圧（８〜１０ｋＶ）を発生し、該加速電圧によりメタルバックの電位を高電位にする。それにより、電子放出素子２１４から放出された電子は、加速し、蛍光体に衝突する。そして、蛍光体への電子の衝突により、該蛍光体が発光する。
選択ラインを順次切り替えて上記処理を繰り返すことにより、表示パネル２００に１画面分の画像が形成（表示）される。
【００２７】
＜フレーム周波数と駆動波形について＞
次に変調ドライバ２１０から出力される変調信号の一例について説明する。電子放出素子２１４は電圧に応じて放出電流を制御できるので、変調信号の電圧振幅によって表示素子の輝度を変化させることが可能である。また変調信号のパルス幅により輝度の変調を行うこともできる。
【００２８】
本発明者らは、例えば図３（Ａ）に示すような、パルス幅と振幅を変化させて変調する方式で表示パネル２００を駆動する。図３（Ａ）は、基準のフレーム周波数における変調信号の波形の例を示している。縦軸が電圧値で横軸が時間であり、各階調値に対応する変調信号（図２のＳ７に相当）の波形が横に並べて示されている。ここで階調値とは変調信号のとりうる信号レベルを小さいものから順に番号を付けたものであり、前記駆動変換部２０５から出力される駆動信号（Ｓ６）の値に相当する。
【００２９】
図３（Ｂ）は基準フレーム周波数よりも低いフレーム周波数における変調信号の波形の例を示している。フレーム周波数を低くすると１フレームの時間が長くなり、各ラインの選択期間（１水平走査期間）も長くなる。このため、最大の階調値に対応する変調信号のパルス幅は基準フレーム周波数のものよりも大きくなり、その結果、１階調あたりの変調信号波形の変化量が大きくなる。例えば、図３（Ｂ）の階調値２の波形は図３（Ａ）の階調値４の波形と同じであり、図３（Ｂ）のほうが変化量が大きいことがわかる。なお、フレーム周波数が低いほど１階調あたりの変調信号波形の変化量が大きくなる。
【００３０】
図４（Ａ）は、ある１画素に関する、階調値に対する輝度ばらつき補正の補正データを表した図である。実線が基準フレーム周波数の画像データの場合を示し、破線が基準フレーム周波数よりも低いフレーム周波数の画像データの場合を示している。フレーム周波数を変更すると図３（Ａ）、（Ｂ）のように階調値に対する変調信号波形が変わり、電圧値が変わるため、階調値に対する輝度ばらつきの大きさに違いが生じる。
【００３１】
＜補間処理の必要性＞
輝度ばらつき補正部２０３で使う補正データ（補正係数とも呼ぶ）は、各表示素子の発光特性（本実施形態の場合は、各電子放出素子の電子放出特性）のばらつきを補正するためのデータである。よって、表示パネル２００の全ての表示素子（上記例では、１９２０×１０８０×３個）の補正データを必要とする。もし全ての階調値（最大階調値をｎとした場合、１〜ｎのｎ個）について補正データを用意するとした場合、データ量は１９２０×１０８０×３×ｎ×ｘ（ｘは補正データ１個のバイト数）と膨大になりハードウェアで実現するのは現実的ではない。そこで、本実施形態では、ｎ個の階調値の中から予め選択した何点かの代表階調値についてのみ補正データ（これを代表補正データと呼ぶ）を用意し、代表階調値以外の階調値については、代表補正データを補間することにより適切な補正データを算出する。
【００３２】
次に輝度ばらつき補正部２０３の説明として、４点の代表階調値の補正データを用いる例を説明する。なお代表階調値の数は４点に限らず、４点より少なくても、４点より多くてもよい。
【００３３】
＜輝度ばらつき補正部２０３の詳細について＞
（輝度ばらつき補正部の構成）
図１は、輝度ばらつき補正部２０３の構成を示すブロック図である。
輝度ばらつき補正部２０３は、輝度データＳ３に対し輝度ばらつきを補正する処理を施
す補正手段であり、揮発性メモリ１０１、階調軸変換部１０２、補間ペア選択部１０３、補間演算部１０４、乗算部１０５から構成される。揮発性メモリ１０１は、代表階調値に対応する代表補正データを記憶する記憶手段であり、階調軸変換部１０２は輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施すことにより、階調値と補正データの関係をリニアにする変換手段である。また補間ペア選択部１０３は、変換後の階調値に基づき、補間に用いる代表補正データを選択する手段である。変換後の階調値と各代表階調値の大小関係により補間に用いる代表補正データを決定することから、以下では、代表階調値を「閾値」とも呼ぶ。図１に示すように、補間ペア選択部１０３には、システム制御部２０７からフレーム周波数に応じた閾値パラメータが入力される。補間演算部１０４は、選択した代表補正データを補間することで、変換後の階調値に対応する補正データを求める手段である。本実施形態では、補間ペア選択部１０３と補間演算部１０４により補間手段が構成されている。乗算部１０５は、輝度データＳ３に対し、補正データを乗算する回路である。
【００３４】
（補正データの作成）
輝度ばらつき補正に用いられる補正データの構成とその算出方法について説明する。なお、補正データは、表示装置の製造段階で作成され、あらかじめ不揮発性メモリ２０８に格納されて提供される。
【００３５】
まず、基準フレーム周波数で表示装置を動作させ、図３（Ｃ）のような４点の代表階調値（階調値＝３８０、１３０、９０、６０）について各表示素子の輝度を計測する。そして、各表示素子の計測輝度から各表示素子の代表補正データを作成する。階調値の大きい点から順に、代表補正データをＵ（Upper）、Ｍ（Middle）、Ｌ１（Lower）、Ｌ２（Lower2）と呼ぶ。本実施形態において高階調領域よりも低階調領域における補正データの数を多くしたのは、低階調領域のほうが輝度のばらつきが顕著だからである。
【００３６】
ここで、基準フレーム周波数とは、メインに使用するフレーム周波数のことを意味する。表示装置の用途（すなわち、どのような映像信号が主に入力されるか）に応じて、基準フレーム周波数は任意に選択することができる。
【００３７】
補正データの算出方法は、輝度ばらつき補正部２０３の補正処理のやり方に応じて適宜選択することができる。例えば、画像データに対して補正データを乗算する処理の場合には、補正データは、目標輝度を計測輝度で除した値となる。また、画像データに対して補正データを加算する処理の場合には、補正データは、目標輝度から計測輝度を減じた値となる。なお補正処理のやり方や補正データの算出方法は、これらの方法に限られず、回路構成や素子の特性などに応じて適宜の方法を用いることができる。
【００３８】
前述したように、フレーム周波数が異なると、階調値に対する輝度ばらつきの大きさが変わり得る。それゆえ、表示装置が対応する全てのフレーム周波数について、それぞれ、代表階調値の輝度を測定し、代表補正データを作成し、それらを不揮発性メモリ２０８にプリセットすることが望ましい。しかしながら、フレーム周波数の種類が増えるにしたがい、補正データの作成負荷が増大するとともに、補正データのデータ量が膨大となり、表示装置のコストアップにつながる。そこで、本実施形態では、基準フレーム周波数に対する補正データのみを用意し、他のフレーム周波数の映像信号が入力された場合には、基準フレーム周波数の補正データを利用して、補正処理を行う。
【００３９】
以下、基準フレーム周波数の映像信号が入力された場合の補正処理と、基準フレーム周波数とは異なる他のフレーム周波数の映像信号が入力された場合の補正処理について説明する。
【００４０】
（１）基準フレーム周波数の場合
不揮発性メモリ２０８に格納された基準フレーム周波数用の４値の代表補正データは、表示装置の電源投入時に、ワーキングメモリである揮発性メモリ１０１に転送される。また、電源投入時又は基準フレーム周波数の映像信号に切り換えられた時に、不揮発性メモリ２０８に格納されている基準フレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが、階調軸変換部１０２内の図示しないＬＵＴ（変換用ＲＡＭ）に転送される。階調軸変換テーブルデータとは、階調軸変換部１０２での非線形変換に用いられる係数のデータ列である。不揮発性メモリ２０８には、フレーム周波数ごとに異なる階調軸変換テーブルデータが格納されており、入力された映像信号のフレーム周波数に応じて適切なテーブルデータがＬＵＴにセットされる。
【００４１】
階調軸変換部１０２は、このＬＵＴを用いて、入力された輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施し、非線形だった階調値と補正データの関係を図４（Ｂ）のようにリニア（線形）にする。このように予め階調値と補正データとの関係をリニアにすることで、後段の補間演算をリニア演算で処理できるようになり、補間演算部１０４の回路規模を小さくすることができる。すなわち、簡易なハードウェア構成で精度の良い補間が可能になる。なお、階調値と補正データが最初からほぼリニアな関係にある場合や、非線形な補間演算を行う場合、あるいは、補間精度の低下を許容するのであれば、階調軸変換部１０２を省略することもできる。
【００４２】
補間ペア選択部１０３は、階調軸変換後の階調値と４つの代表階調値（閾値）とを比較することによって、揮発性メモリ１０１から読み出した４つの代表補正データから補間に用いる２つの補正データを選択する。具体的には、変換後の階調値がＬ２の閾値とＬ１の閾値の間の場合はＬ１とＬ２が選択され、Ｌ１の閾値とＭの閾値の間の場合はＬ１とＭが選択され、Ｍの閾値とＵの閾値の間の場合はＭとＵが選択される。なお、変換後の階調値がＬ２の閾値よりも小さい場合は、補間ペアとしてＬ２とＬ２（同じ値）が選ばれる。同様に、Ｕの閾値よりも大きい場合は、補間ペアとしてＵとＵが選ばれる。図４（Ｃ）は、補間ペアとしてＬ１とＬ２が選択された例を示している。選ばれた２つの代表補正データは、補間演算部１０４に送られる。
【００４３】
図４（Ｄ）のように、補間演算部１０４は、２つの代表補正データをリニア補間することにより、変換後の階調値に対応する補正データを算出する。算出された補正データを乗算部１０５で輝度データＳ３に乗算することで補正輝度データＳ４が出力される。実際のシステムでは、以上の処理をＲＧＢの色ごとに独立して行う。
【００４４】
（２）他のフレーム周波数の場合
基準フレーム周波数とは異なるフレーム周波数（第２のフレーム周波数）の映像信号に切り換えられた場合、この第２のフレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが不揮発性メモリ２０８から読み込まれ、階調軸変換部１０２のＬＵＴにセットされる。一方、揮発性メモリ１０１にある基準フレーム周波数用の４つの補正データは、そのまま利用される。
【００４５】
このように、フレーム周波数が変わると階調軸変換テーブルを変更しなければならない理由は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）で示したように、フレーム周波数に応じて階調値と変調信号の波形との対応関係が変わるからである。すなわち、１階調あたりの変調信号の波形の変化量がフレーム周波数ごとに違うため、図４（Ａ）の実線と破線のように、階調値と補正データとの関係も異なるためである。
【００４６】
階調軸変換部１０２は、（１）と同様に、輝度データＳ３の階調値に対して非線形変換を施し、非線形だった階調値と補正データの関係を図４（Ｅ）の破線のようにリニア（線形）にする。階調軸変換部１０２の出力である変換後の階調値は補間ペア選択部１０３に
入力される。
【００４７】
補間ペア選択部１０３は、システム制御部２０７から受け取った閾値パラメータに従って、各閾値（代表階調値）を調整することで、調整後の閾値と代表補正データとの交点が図４（Ｅ）の破線上に乗るようにする。これは、代表補正データＬ２、Ｌ１、Ｍ、Ｕを、基準フレーム周波数の代表階調値（図３（Ｃ）の６０、９０、１３０、３８０）と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の階調値（図３（Ｄ）の４５、６８、９８、２８７）に割り当てる処理に相当する。ここで「波形が対応する」とは、波形が完全同一の場合だけでなく、波形が実質的に同一である場合も含まれる。波形が実質的に同一であるとは、例えば２つの波形の輝度の差が人の眼の検知限より小さいことをいう。これは、フレーム周波数によらず、変調信号の波形が同じであれば、輝度ばらつきの特性も同じになることを利用している。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）の例では、調整後のＬ２の閾値は４５であり、Ｌ１の閾値は６８であり、Ｍの閾値は９８であり、Ｕの閾値は２８７である。
【００４８】
補間ペア選択部１０３は、階調軸変換部１０２から入力された階調値と、調整後の閾値とを比較することで、代表補正データＬ２、Ｌ１、Ｍ、Ｕ（これらの値は基準フレーム周波数のものと同じである）から補間に用いる２つの補正データを選択する。これ以降の処理は（１）の場合と同様である。
【００４９】
図６は、フレーム周波数の変更時における処理を示すフローチャートである。フレーム周波数が変更されると、表示パネル２００の保護の観点から、まずステップ６０１にてＭＵＴＥ状態（黒表示、もしくは、駆動停止状態）にする。次にステップ６０２にて、変更後のフレーム周波数用の階調軸変換テーブルデータが階調軸変換部１０２に転送される。またシステム制御部２０７により駆動タイミングの変更、閾値パラメータの変更が行われる。その後、ステップ６０３にてＭＵＴＥ状態を解除し、処理を終了する。
【００５０】
本実施形態では、閾値調整によって、基準フレーム周波数での補正データを階調軸変換したリニアの線に合わせているが、階調軸変換したリニアの線を基準フレーム周波数での補正データに合わせる処理を行っても同様の結果が得られる。つまり図４（Ｇ）のように閾値はそのままで、階調軸変換部１０２の出力を定数倍することで図４（Ｈ）のように補正データに合うように調整する方法でもよい。この場合、階調軸変換部１０２の出力にゲインを乗じる調整回路を設けてもよいし、定数倍の出力が得られるように予め階調軸変換テーブルを作成しておいてもよい。
【００５１】
本発明者らは、本実施形態の方法で、基準フレーム周波数と他のフレーム周波数の輝度ばらつき補正の効果を調べるため検証実験を行った。結果、基準フレーム周波数での結果より低階調部で０．１％程度の補正悪化がみられたが、運用には問題ない程度の画質が保たれることを確認した。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態の方法は、フレーム周波数が異なっても、変調信号の波形が同じ場合には輝度ばらつきが同じになることを問題解決の着眼点としている。この方法は、パルス幅変調方式に限らず、例えば図５で示したＰＨＭ（パルス振幅変調方式）のような変調信号波形に対しても、適用可能である。つまり本実施形態の方法は駆動方式に依存せず適用できる。
【００５３】
本実施形態によれば、補正データのデータ量の増大を抑えつつ、複数のフレーム周波数の映像信号に対し輝度ばらつきを精度よく補正することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、フレーム周波数が異なる場合に画像データの階調値と変調信号波形の対応関係が変わることに着目し、基準の補正データを複数のフレーム周波数で共
通に利用するための方法を提案している。この方法は、フレーム周波数以外の条件の変更によって階調値と変調信号波形の対応関係が変わる場合にも、同じように適用することができる。例えば、階調カーブ（γカーブ）の変更によって、暗部の階調性を優先するモード、暗部から明部まで均等に輝度を変化させるモードのようなモード切り替えを行う場合にも、上記方法を適用することで、補正データを共用することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１０１ 揮発性メモリ
１０２ 階調軸変換部
１０３ 補間ペア選択部
１０４ 補間演算部
２０３ 輝度ばらつき補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示素子が設けられた表示パネルと、
画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正手段と、
補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動手段と、を備え、
前記補正手段は、
全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶手段と、
前記複数の代表補正データを補間することにより、入力された画像データの階調値に対応する補正データを求める補間手段と、を有しており、
前記駆動手段は、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係を変更するものであり、
前記記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶しており、
基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記補間手段は、前記記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記補正手段は、入力された画像データの階調値に対して非線形変換を施すことにより、変換された階調値と補正データとの関係をリニアにする変換手段を有しており、
前記補間手段は、前記代表補正データをリニア補間することにより前記変換された階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記変換手段は、フレーム周波数ごとに異なる変換テーブルを有しており、入力された画像データのフレーム周波数に応じて非線形変換に用いる変換テーブルを変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記変調信号は、パルス幅、振幅、又は、パルス幅と振幅の両方が変調された信号であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、電子放出素子と蛍光体とからなり、
前記輝度ばらつきは、電子放出素子の電子放出特性のばらつきに起因するものであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置の制御方法であって、
画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正ステップと、
補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動ステップと、
を有し、
前記表示装置は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶装置を有しており、
前記駆動ステップでは、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と
変調信号の波形との対応関係が変更され、
前記記憶装置には、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみが記憶され、
前記補正ステップでは、
基準のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている代表補正データを補間することにより、入力された基準のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求め、
基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１】
複数の表示素子が設けられた表示パネルと、
画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正手段と、
補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動手段と、を備え、
前記補正手段は、
全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶手段と、
前記複数の代表補正データを補間することにより、入力された画像データの階調値に対応する補正データを求める補間手段と、を有しており、
前記駆動手段は、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と変調信号の波形との対応関係を変更するものであり、
前記記憶手段は、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみを記憶しており、
基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記補間手段は、前記記憶手段に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記補正手段は、入力された画像データの階調値に対して非線形変換を施すことにより、変換された階調値と補正データとの関係をリニアにする変換手段を有しており、
前記補間手段は、前記代表補正データをリニア補間することにより前記変換された階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記変換手段は、フレーム周波数ごとに異なる変換テーブルを有しており、入力された画像データのフレーム周波数に応じて非線形変換に用いる変換テーブルを変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記変調信号は、パルス幅、振幅、又は、パルス幅と振幅の両方が変調された信号であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、電子放出素子と蛍光体とからなり、
前記輝度ばらつきは、電子放出素子の電子放出特性のばらつきに起因するものであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
複数の表示素子が設けられた表示パネルを備える表示装置の制御方法であって、
画像データに対し、前記複数の表示素子の輝度ばらつきを補正する処理を施す補正ステップと、
補正された画像データの階調値に応じた波形を有する変調信号を生成し、前記変調信号を前記表示パネルの表示素子に対して出力する駆動ステップと、
を有し、
前記表示装置は、全ての階調値の中から予め選択された複数の代表階調値のそれぞれに対応する補正データである代表補正データを記憶する記憶装置を有しており、
前記駆動ステップでは、画像データのフレーム周波数に応じて、画像データの階調値と
変調信号の波形との対応関係が変更され、
前記記憶装置には、代表補正データとして、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値に対応する補正データのみが記憶され、
前記補正ステップでは、
基準のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている代表補正データを補間することにより、入力された基準のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求め、
基準のフレーム周波数と異なる第２のフレーム周波数の画像データが入力された場合、前記記憶装置に記憶されている各代表補正データを、基準のフレーム周波数の画像データの代表階調値と変調信号の波形が対応する第２のフレーム周波数の画像データの各階調値に対し代表補正データとして割り当て、前記割り当てた補正データを補間することにより、入力された第２のフレーム周波数の画像データの階調値に対応する補正データを求める
ことを特徴とする表示装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７３３６２（Ｐ２０１２−７３３６２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７４３６（Ｐ２０１０−２１７４３６）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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