JP4492126B2

JP4492126B2 - レベル制御方法、表示パネルの駆動回路および表示装置

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Publication number: JP4492126B2
Application number: JP2004002351A
Authority: JP
Inventors: 正孝多田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-01-07
Also published as: JP2005195894A

Description

この発明は、ＰＤＰパネルなどの表示パネルを駆動する駆動回路、この駆動回路を用いた表示装置およびこの駆動回路に用いられるレベル制御方法に関する。

詳しくは、量子化ノイズなどによる入力レベルの微少変動を抑制することで、安定した出力を得ることができるようにして、これを表示パネルに適用するときは入力レベルの微少変動に基づく表示画像の違和感を払拭できるようにしたものである。

映像表示用の表示モニタとして平面表示モニタが多用されるようになってきた。表示モニタとしてＰＤＰ（Plasma Display Panel）パネルを使用する場合には、その駆動回路（ＰＤＰ駆動回路）には、ＡＰＣ（Automatic Power Control）機能を持たせている場合が多い。

ＡＰＣ機能は、ＰＤＰパネルに対して所定値以上の電流が流れないようにするための電流制限用として用いられている。ＰＤＰパネルへの電流を制限することで、ＰＤＰパネルの輝度（コントラスト）が制限される。電流を制限することでＰＤＰパネルの消費電力が抑制される。

所定値以上の電流が流れないようにするため、ＰＤＰ駆動回路ではＰＤＰパネルの消費電力を制限している。図８はその一例を示す表示パネルの駆動回路である。

図８において、入力映像信号例えばデジタル化されたＲ、Ｇ、Ｂの３原色信号がそれぞれ入力信号の平均輝度レベルを演算する平均輝度レベル演算手段（平均輝度レベル算出手段）１２に供給されて入力映像信号のフレーム当たり（若しくはフィールド当たり）の平均輝度レベルＡＰＬ（Average Picture Level）が算出される。ＰＤＰパネルの平均輝度レベルは、映像信号の表示率にほぼ比例する。映像信号の表示率は、全白の映像信号を表示したときの全画素の輝度レベルの積算値に対する、実際の映像信号に基づく画像を表示したときの全画素の輝度レベルの積算値の比率として求められる。

ＡＰＬに対応する表示率が予め決められた値例えば２５％を超えたとき、ＰＤＰパネルの発光輝度が制限される。そのため、図８のように平均輝度レベル演算手段１２の後段にはＡＰＬによるＰＤＰパネルの発光輝度制限量をデータとして出力する制限手段１４が設けられる。この制限手段１４は通常、ＡＰＬと輝度制限量との対応関係を記憶したＬＵＴ（Look Up Table）として構成される。この制限手段１４と、その輝度制限量の時間的変化の応答を制御する応答制御手段１６と、その応答が制御された輝度制限量によりＰＤＰパネルの輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段１８により、例えば図９のように表示率が２５％以上になると、ＰＤＰパネルの発光輝度が低下するように、そのＡＰＬレベルにより発光輝度が制限される。

表示率と発光輝度の関係を図９のようにすることについては、特許文献１に開示されている。制限すべき表示率は上述したように２５％の場合もあれば、特許文献１に開示されているような値（４０％）に設定する場合もある。

上述した応答制御手段１６を介して表示輝度レベル制御手段１８に供給されて、具体的にはＡＰＬレベルに対応する発光維持周波数に変換された後、ＰＤＰパネル（ＰＤＰ表示パネル）の駆動部（図示はしない）に供給される。発光維持周波数が高いとＰＤＰパネルの発光輝度が高くなり、発光維持周波数が低くなるとそれに伴ってＰＤＰパネルの発光輝度が低下する。

このようにＰＤＰパネルの駆動回路１０にＡＰＣ機能を持たせることによって、ＰＤＰパネルの消費電力を適切な値に制限することができる。ＰＤＰパネルの消費電力の制限はＰＤＰパネル自体の長寿命化にもつながる。

特開平８−２２３５０７号公報

ところで、ＡＰＬ制限手段１４として図９に示すようなルックアップ特性のものを使用した場合、表示率の変化つまり平均輝度レベルの変化が、直接発光輝度の変化となって現れることになる。その結果、平均輝度レベルが細かに変動すると、それに追随して発光輝度も変化してしまう。

入力映像信号にはノイズが含まれる場合があり、また入力映像信号をデジタル化する際に生ずる量子化ノイズなどによって、平均化された輝度レベル自体そのレベルが僅かに上下することがある。そのため、静止画や変化の少ない動画であっても、平均輝度レベルが微妙に変化すると、輝度の変化する様子、特に明るい階調より暗い階調が、目視でも輝度の変化する様子が容易に分かるようになる。結果として、画像の変化に違和感を持ってしまう。

この欠点をなくすために、図８のようにＡＰＬ制限手段１４の後段にローパスフィルタなどの応答制御手段１６が設けられているが、そうすると本来の映像の変化より僅かに遅れた映像が表示されることとなるため、本来の入力映像とは異なった表示応答となって、これまた画像の変化に違和感が伴ってしまう。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、特に平均緯度レベルが微妙に変化する場合でもこのレベル変化に追従しないように工夫することで、画像変化の違和感を払拭したレベル制御方法および表示パネルの駆動回路を提案するものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載したこの発明に係るレベル制御方法は、入力される映像信号の平均輝度レベルの微少変動分を抑制するレベル制御方法であって、上記レベル制御方法が開始される時点におけるフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとするステップと、入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルと比較するステップと、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力し、当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとするステップと、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとするステップと、直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルがさらに直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、上記映像信号の平均輝度レベルの微少変動を抑制するステップと、前記出力レベルに対応して表示パネルの輝度レベルを補正する補正信号を出力するステップと、を有することを特徴とする。

また、請求項３に記載したこの発明に係る表示パネルの駆動回路は、入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段と、最初のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとし、上記算出手段により算出された現在の平均輝度レベルが供給され、入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドの参照レベルと比較し、上記映像信号の平均輝度レベルが直前の参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力するとともに当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとし、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとし、直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルがさらに１つ前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、直前の平均輝度レベルに対する上記現在の平均輝度レベルの微少変動が抑制された平均輝度レベルを出力するように制御するレベル制御手段と、上記微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、当該平均輝度レベルに対応して表示パネルの輝度レベルを補正する補正信号を出力する輝度レベル補正手段と、上記補正信号に基づいて上記表示パネル上の表示輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段とからなることを特徴とする。

さらに、請求項８に記載したこの発明に係る表示装置は、映像を表示する表示パネルと、入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段と、最初のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとし、上記算出手段により算出された現在の平均輝度レベルが供給され、入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドの参照レベルと比較し、上記映像信号の平均輝度レベルが直前の参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力するとともに当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとし、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとし、直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルがさらに１つ前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、直前の平均輝度レベルに対する上記現在の平均輝度レベルの微少変動が抑制された平均輝度レベルを出力するように制御するレベル制御手段と、上記微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、当該平均輝度レベルに対応して上記表示パネルの輝度レベルを補正する信号を出力する輝度レベル補正手段と、上記輝度レベルを補正する信号に基づいて上記表示パネル上の表示輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段とからなることを特徴とする。

この発明では、平均輝度レベルが微妙に変化する場合でもそのレベル変化には追従しないように出力レベルを抑制する。平均輝度レベルが微妙に上下する現象は、一種の発振状態であるので、発振状態が発生したとみなされたときには、レベル制御手段を発振防止手段として機能させる。発振防止機能を付与することで、微妙なレベル変化には追従しない平均輝度レベルを得ることができる。

つまり、現在の平均輝度レベルを、現在のフレーム又はフィールドにおける入力映像信号から算出された平均輝度レベルとするとき、直前の平均輝度レベルは、現在のフレーム又はフィールドより１つ前のフレーム又はフィールドにおける入力映像信号から算出された平均輝度レベルとする。そのとき、平均輝度レベルのレベル制御手段では、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲内であるときは直前の平均輝度レベルを、微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力し、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲外であるときは現在の平均輝度レベルを、微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力する。

これによって、平均輝度レベルにノイズが重畳されているようなときで平均輝度レベルが微少変動を繰り返すような場合でも、このノイズの影響を受けることなく画像を表示でき、画像変化に伴う違和感を払拭できる。レベル制御は、コンピュータによる制御、つまりＣＰＵからなる制御部に格納されたレベル制御用の処理プログラムを実行する、換言すれば、ソフトウエアによる処理によっても実現できる。

平均輝度レベルの抑制手段としては、発振防止手段の他に、僅かな上下変動を吸収できるようなヒステリシス特性も持ったヒステリシス回路を利用することもできる。

この発明では、平均輝度レベルが微妙に変化する場合でもそのレベル変化には追従しないようなレベル制御（レベル抑制）処理を行うことによって、平均輝度レベルが微妙に上下（微少変動）しているときでも、この微妙なレベル変化には追従しない平均輝度レベルを得ることができる。

これによって、平均輝度レベルにノイズが重畳されているようなときでも、このノイズの影響を受けることなく画像を表示でき、輝度変化（画像変化）に伴う違和感を払拭できる。

続いて、この発明に係るレベル制御方法、表示パネルの駆動回路および表示装置の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１はこの発明を、表示パネルの駆動回路を有するＰＤＰパネルの表示装置に適用した場合である。図１に示すように、ＰＤＰパネルの表示装置１００は、平面表示パネルであるＰＤＰパネル３０と、その駆動回路１０とで構成される。

ＰＤＰパネル３０の駆動回路１０は、入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段２２と、算出された平均輝度レベルが供給され、その微少変動が抑制された新たな平均輝度レベルを出力するように制御するレベル制御手段２４と、微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、その平均輝度レベルに対応して表示されるパネルの表示輝度を制限する量（輝度制限量）を示すパラメータとして出力する輝度レベル補正手段２６と、その輝度制限量を示すパラメータに基づいてＰＤＰパネル３０上の表示輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段２８とからなる。

ＰＤＰパネル３０を表示パネルとしたこの実施例において、表示輝度レベル制御手段２８は輝度制限量を示すパラメータに基づき、ＰＤＰパネル３０に供給される発光維持パルスの周波数を変化させ、ＰＤＰパネル３０の各画素における発光輝度レベルを制御する。

また、この実施例では平均輝度レベル算出手段２２のレベル算出処理を始めとして、レベル制御手段２４におけるレベル制御などは何れもＣＰＵよりなる制御部にストアされた処理プログラムを実行することでも実現することができる。図２はその一例を示す処理機能を中心として図示したコンピュータによる処理ブロック図である。

図２はパーソナルコンピュータを使用した場合であって、ＣＰＵからなる制御部３１、微少レベル変動を抑制するためのレベル制御を始めとして上述した処理を実現する各種処理プログラムがストアされたフラッシュメモリなどのメモリ手段（ＲＯＭ）３２およびワーキング用のメモリ手段（ＲＡＭ）３４がバス３６に接続されている。このバス３６を介してさらに入力映像信号（デジタル原色信号）用のインタフェース３８やＰＤＰパネル３０などが制御部３１に接続されている。

バス３６にはさらに図１と同様な処理機能を実現するための処理部２００が接続されている。この処理部２００は上述した処理プログラムによって実行される処理を機能的に表現したものであって、入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段として機能する平均輝度レベル算出部２２０と、平均輝度レベルのレベル制御手段として機能する平均輝度レベル制御部２４０と、平均輝度レベルのレベル補正手段として機能する平均輝度レベル補正部２６０および表示輝度レベルの制御手段として機能する表示輝度レベル制御部２８０とからなる。

ここに、平均輝度レベル算出部２２０は入力映像信号の平均輝度レベルを算出するものであり、平均輝度レベル制御部２４０は、算出された平均輝度レベルが供給され、その微少変動が抑制された新たな平均輝度レベルが出力されるように入力平均輝度レベルに対する制御機能を有する。さらに、平均輝度レベル補正部２６０は、微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、その平均輝度レベルに対応して表示されるパネルの表示輝度を制限する量（輝度制限量）を示すパラメータとして出力されるように機能し、表示輝度レベル制御部２８０は、輝度制限量を示すパラメータに基づいてＰＤＰパネル３０上の表示輝度レベルを制御するように機能する。

ＰＤＰパネル３０を表示パネルとしたこの実施例において、表示輝度レベル制御部２８０は輝度制限量を示すパラメータに基づき、ＰＤＰパネル３０に供給される発光維持パルスの周波数を変化させ、ＰＤＰパネル３０の各画素における発光輝度レベルを制御する。

続いて、説明の都合上、図１を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
平均輝度レベル算出手段２２には、入力映像信号であるこの例ではデジタル原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが供給される。この入力映像信号はｎビット（ｎは整数）によって量子化されているものとする。入力映像信号がフィールド若しくはフレーム単位で、その輝度レベルが平均化される。平均化された輝度レベル（入力レベル）またはこの平均輝度レベルを有する信号を平均輝度レベルＡＰＬとする。

平均輝度レベルＡＰＬは、後段のレベル制御手段２４に供給される。レベル制御手段２４は入力映像信号を量子化したときに発生する量子化ノイズや、この入力映像信号に混入した外来ノイズなどに起因して、デジタル化された平均輝度レベル（入力映像信号）が微少変動しているとき、この微少変動を抑えることで、微少変動を抑制した出力映像信号（新たな平均輝度レベルＡＰＬad）が得られるようにするための処理手段である。この微少変動に対する抑制処理を施すことによって、微少変動による輝度の変化が抑制されため、画像変化の違和感を払拭できる。

微少変動が抑制された平均輝度レベルＡＰＬadはさらに輝度レベル補正手段２６に供給される。この輝度レベル補正手段２６及び表示輝度レベル制御手段２８はＰＤＰパネル３０の発光輝度レベルを補正（調整）するために設けられたもので、例えば図９曲線Ｌａに示すような特性となるように平均輝度レベルに対する発光輝度レベルの特性が調整される。

この例では、図示するように平均輝度レベルＡＰＬが２５％程度になると、輝度レベルの補正が開始され、補正された輝度レベルでＰＤＰパネル３０を駆動することで、曲線Ｌａに示すような発光輝度レベルとなるように制御される。この輝度レベルの補正特性は一例である。図９曲線Ｌａの入出力特性は直線状となる入出力特性のように変更することができ、使用する表示パネルの発光輝度特性に併せて特性曲線は選択することができる。

輝度レベル補正手段２６は、微少変動が抑制された平均輝度レベルの上昇に伴ってＰＤＰパネル３０上の表示輝度レベルを下げるための補正信号を出力するためのもので、この例ではルックアップテーブル（ＬＵＴ）が使用されている。つまり、平均輝度レベルＡＰＬが入力されると、その平均輝度レベルＡＰＬに対応する輝度制限量、すなわちＰＤＰパネル３０の発光輝度を制限する量を示すパラメータを出力するように入出力関係がテーブル化されている。

平均輝度レベルＡＰＬadに対応する輝度制限量はローパスフィルタなどの補正手段を介すことなく、直接表示輝度レベル制御手段２８に供給される。この表示輝度レベル制御手段２８ではここに入力した平均輝度レベルＡＰＬadに対応する輝度制限量によってＰＤＰパネル３０の発光維持パルスの発光維持周波数が制御される。この発光周波数を制御することで発光輝度を適切に制御できる。なお、この表示輝度レベル制御手段２８はＰＤＰパネル３０内に組み込まれている場合が多い。

さて、図１に示すレベル制御手段２４では、上述したように入力映像信号の平均輝度レベルが微少に上下動する場合、そのレベル変動が適切に抑制される。このレベル制御処理は図１に示したようなハードウエアによって実現することができるが、図２に示したようにコンピュータによる処理、具体的には処理部２００の機能を実現するための制御部３１と、対応処理プログラムを実行することによっても実現できる。

説明の都合上、ソフトウエアによるレベル制御処理例を図３以下を参照して説明する。図３は平均輝度レベルのレベル変動を分かり易くするため図であって、区間ａは入力レベル（平均輝度レベル）ＡＰＬが漸増し、区間ｂは入力レベルが漸減し、区間ｃは一定レベルとなる入力レベルを例示する。そして、区間ｄからｆまでは量子化ノイズなどに起因して発生した入力レベルの微少変動区間を示す。そして、この微少変動区間を抜けると、区間ｇのように再び入力レベルが漸減する例を示す。

（区間ａ、ｂ）
入力レベルＡＰＬを参照レベル（ラッチレベル）ＡＰＬｌa（APLlatch）としてラッチする。入力レベルＡＰＬが参照レベルＡＰＬｌaよりも基準値以上の差があるときは、当該入力レベルＡＰＬを参照レベルＡＰＬｌaに置き換える。同時に当該入力レベルＡＰＬを、現在の平均輝度レベルＡＰＬａd（APLadjusted)として出力する。

つまり、現在の平均輝度レベルを、現在のフレーム又はフィールド（以下はフレームの例）における入力映像信号から算出された平均輝度レベルとしたとき、直前の平均輝度レベルは、現在のフレームより１つ前のフレームにおける入力映像信号から算出された平均輝度レベルとなる。したがって上述した入力レベルＡＰＬは現在の平均輝度レベルとなる。

そして、この区間（ａ，ｂ）は、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲外であるとき、現在の平均輝度レベルを微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力する区間である。

ここに、基準値は、入力映像信号をデジタル化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルとすることができる。以下に示す例は、単位量子化レベル（１量子化ステップ幅）を基準値に設定した場合であるが、その値は任意であって、量子化ステップ幅のｍ倍（ｍは整数）に選定することもできる。例えば、２量子化ステップ幅に相当する２量子化レベルを基準値として設定することもできる。単位量子化レベルを基準値としたとき、上述の所定値の範囲外とは、（±２）以上のレベル変動を言う。

区間ａは、参照レベルに対し基準値を超える、基準値の２倍以上の入力レベル変動があったときの例であり、区間ｂは、参照レベルに対し基準値を下回る、基準値の２倍以上の入力レベル変動があったときの例であり、このときは何れも入力レベルＡＰＬに対する微少変動状態を示す状態フラグＦ（Flag)をリセットする（Flag＝０）。

（区間ｃ）
この区間ｃは、入力レベル（平均輝度レベル）ＡＰＬが参照レベルＡＰＬｌaと同じであるときであって、この場合には入力レベルＡＰＬが参照レベルＡＰＬｌaとして使用されると共に、入力レベルＡＰＬそのものが出力レベル（平均輝度レベル）ＡＰＬａdとして出力される。状態フラグＦはリセットした状態を保持する（Flag＝０）。

（区間ｄ）
この区間ｄは、入力レベルＡＰＬが直前の入力レベルよりも基準値だけ低下した場合である。つまり、微少変動の突入時におけるレベル変動状態のときである。基準値として使用される量子化ステップは、上述したように＋１（高い方）又は−１（低い方）として図示する。

入力レベルＡＰＬが基準値（−１）だけ低下したときは、入力レベルＡＰＬは、ＡＰＬ＝ＡＰＬｌa−１となるので、この入力レベル（直前の平均輝度レベル）そのものが出力レベル（現在の平均輝度レベル）ＡＰＬadとして出力されるが、参照レベルＡＰＬｌaは直前の参照レベルを維持するように制御される。したがって図のように、参照レベルＡＰＬｌaは出力レベルＡＰＬａdよりも＋１（基準値）だけ大きい。

入力レベルＡＰＬが基準値だけ低下したときは、後述するように微少変動状態を示す状態フラグＦをセットする（Flag＝１)。

（区間ｅおよびｆ）
この区間ｅおよびｆは、入力レベルＡＰＬが直前の入力レベルよりも基準値だけ高低する場合を示す。つまりこの区間ｅとｆは入力レベルが微少変動を繰り返す区間（発振区間）を示す。この微少変動は、上述したように入力映像信号に重畳したノイズや、量子化するときの量子化ノイズによって発生する。

（区間ｅ）
区間ｅは入力レベルＡＰＬが直前の入力レベルよりも＋１（基準値）だけ高いときであり、この場合は入力レベルＡＰＬより基準値を引いた値（ＡＰＬ−１）が出力レベルＡＰＬａdとして使用されると共に、参照レベルＡＰＬｌaは直前の参照レベルＡＰＬｌaを保持する。また、状態フラグＦも直前の状態（セット）を保持する（Flag＝１）。

このような処理を行うことで、入力レベルＡＰＬが基準値だけ変動したにも拘わらず、出力レベルＡＰＬａdは直前の出力レベルを保持する。その結果、出力レベルＡＰＬadは破線図示のように定レベルを保持することになり、入力レベルが微少に上下動し、発振しているような場合でも、安定した平均輝度レベルＡＰＬadとして出力することができる。

つまり、区間ｅは、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲内であるとき、直前の平均輝度レベルを微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力する区間に当たる。

（区間ｆ）
この区間ｆでは、入力レベルＡＰＬが直前の入力レベルより基準値だけ低下した場合である。この場合は区間ｄと同じ処理となって、出力レベルＡＰＬａdは入力レベルＡＰＬそのものが出力される。しかし、参照レベルＡＰＬｌaは直前の値を保持するから、入力レベルＡＰＬが基準値内での変動であるときは変わらないし、状態フラグＦも前の状態（セット状態）を保持することになる（Flag＝１）。

この区間ｆもまた、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲内であるとき、直前の平均輝度レベルを微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力する区間に当たる。

区間ｅ、ｆのように、入力レベルが微少変動しているときは、微少変動した直後の値が保持され、発振状態がそのまま出力側に伝達されないようになっている。

（区間ｇ）
この区間は入力レベルＡＰＬが基準値以上変動した場合、例えば２量子化レベルだけ入力レベルＡＰＬが低下した場合を示す。この場合には区間ｂと同じ処理動作となるから、低下した入力レベルＡＰＬそのものが出力レベルＡＰＬａdとして使用されると共に、低下した入力レベルＡＰＬが参照レベルＡＰＬｌaとして使用されることになる。そして、この場合には微少変動を示す状態フラグＦがリセットされる（Flag＝０）。同様に、入力レベルＡＰＬが基準値よりも高くなったときには、区間ａと同じ処理となる。

以上のような処理がレベル制御手段２４で行われる。このレベル制御のための処理プログラムによる処理例を図４に示す。

図４において、まずステップ４１において初期化を行う。初期化処理は、参照レベルＡＰＬｌaをゼロと置き、出力レベルＡＰＬａdを最大値（ＭＡＸ）とする処理である。

次に、入力レベルＡＰＬの入力待機状態となる（ステップ４２）。入力が確認されると、入力レベルＡＰＬと参照レベルＡＰＬｌaとのレベル比較処理が行われる（ステップ４３）。

このレベル比較処理は以下のケースで示されるようなレベル比較処理である。
（ケース１）
入力レベルＡＰＬが、ＡＰＬ＞ＡＰＬｌaか、ＡＰＬ＜ＡＰＬｌa−１である。
（ケース２）
入力レベルＡＰＬが、ＡＰＬ＝ＡＰＬｌaである。
（ケース３）
入力レベルＡＰＬが、ＡＰＬ＝ＡＰＬla−１である。

この３つのケースについてレベル判断する。（ケース１）の場合は、図における区間ａと区間ｂの処理であって、区間ａはＡＰＬ＞ＡＰＬlaの場合であり、区間ｂはＡＰＬ＜ＡＰＬla−１の場合であるから、これらの場合には、ステップ４４に示すように、入力レベルＡＰＬを新たな参照レベルＡＰＬｌaに置き換え、そして入力レベルＡＰＬを出力レベルＡＰＬａdとして使用する処理が行われる。また、微少変動を示す状態フラグＦはリセットする（Flag＝０）。

このように（ケース１）は、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲外であるとき、現在の平均輝度レベルを微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力するケースとなる。

ステップ４３において、入力レベルＡＰＬが直前の参照レベルＡＰＬｌaと同じ値であると判断されたときには（ケース２）、フラグＦの状態が判別される（ステップ４５）。

フラグＦがリセット状態にあるとき、つまりFlag＝０であるときは、入力レベルＡＰＬが微少変動していないと判断できるので、この場合には、ステップ４６に遷移して、入力レベルＡＰＬそのものが参照レベルＡＰＬｌaとして更新され、入力レベルＡＰＬが出力レベルＡＰＬａdとして使用されることになる。この処理が区間ｃに相当する。

これに対して、状態フラグＦがセット状態、つまり直前までの入力レベルＡＰＬが微少変動し、しかもそのレベルが上昇する方向に変動していると判断されたときには（Flag＝１）、微少変動を抑えるために、入力レベルＡＰＬから微少変動分（この例では基準値である単位量子化ステップ幅）だけ減算した値が、出力レベルＡＰＬａdとして設定される（ステップ４８）。

ただし、このステップ４８では、出力レベルＡＰＬａdのみ更新されるだけで、参照レベルＡＰＬｌaや状態フラグＦは直前の値を保持するような処理が行われる。このような処理が区間ｆに相当する。

次に、ステップ４３において、入力レベルＡＰＬが直前の参照レベルＡＰＬｌaより基準値だけ低いと判断されたときは（ケース３）、その入力レベルＡＰＬが出力レベルＡＰＬａdとして使用する処理と、微少変動を示す状態フラグＦをセットする処理（Flag＝１）が行われる（ステップ４９）。

したがって、（ケース３）は、現在の平均輝度レベルが直前の平均輝度レベルに対し所定値の範囲内であるとき、直前の平均輝度レベルを微少変動が抑制された平均輝度レベルとして出力するケースに当たる。

微少変動が発生したときには、その変動分を抑えた出力レベルＡＰＬａdが図１に示す後段の輝度レベル補正手段２６に供給される。
輝度レベル補正手段２６では、ＡＰＬレベルが所定レベル以上になったとき、ＰＤＰパネル３０の発光輝度を制限するための処理手段であって、この例では平均輝度レベルＡＰＬが２５％を境に、これ以上の平均輝度レベルＡＰＬであるときには、最終的にＰＤＰパネル３０の発光輝度が制限されるような平均輝度レベルＡＰＬが出力されるように、平均輝度レベルの補正（制御）が行われる。発光輝度を制限するための特性例を図５以下に示す。

図５以下の例では、発光輝度が２次曲線（例えば双曲線）を描くような特性となるように選定された場合を示す。図５〜図７において、その横軸は平均輝度レベルＡＰＬであり、その縦軸は補正された平均輝度レベルを加えたときのＰＤＰパネル３０に対する輝度制限量を示すパラメータ（％）である。

輝度制限量であるから、輝度制限量が増えるにしたがってＰＤＰパネル３０の発光輝度が低下し、画面は暗くなる。そして、本例ではＡＰＬ＝２５％を境に発光輝度が曲線Ｌｂで示すように制限される。この曲線Ｌｂは図９に示す曲線Ｌａとその縦軸が相違するだけで内容は同じである。

図５は上述した（ケース１）の場合であって、図示する数値「１」は単位量子化レベル（＝基準値）を示す。区間ａでは発光輝度がより制限される方向に制御され、区間ｂでは逆に発光輝度が高くなる方向に制御される。

図６は（ケース２）の場合であり、入力レベルＡＰＬが一定（＝参照レベルＡＰＬｌa）であるときを示し、特定の発光輝度で映像が映し出される。

図７は、（ケース３）の場合であって、入力レベルＡＰＬが上下に微少変動しているときであり、出力レベルＡＰＬａdは量子化レベルだけ低下した入力レベルＡＰＬが維持される。そのときの参照レベルＡＰＬｌaは１量子化ステップだけ入力レベルＡＰＬよりも高い状態にある。

このような輝度制限特性が付与された平均輝度レベルＡＰＬadは後段の表示輝度レベル制御手段２８において、平均輝度レベルＡＰＬに見合った発光維持周波数が選択され、この発光維持周波数に基づいてＰＤＰパネル３０が駆動される。その結果、図５〜図７に示すようにＰＤＰパネル３０の発光輝度が制限されることになる。

上述した実施例では、基準値として単位量子化ステップを例示した。例えば８ビットで入力映像信号が量子化され、符号化されるものであるときには、１／２５６の入力レベルが単位量子化ステップとなる。基準値としては、この単位量子化ステップに限らず、そのｍ倍の量子化ステップを基準値として設定することもできる。基準値の値を大きくすればそれだけ、レベル変動幅を抑えることができるようになり、安定した画像を表示できる実益を有する。

また、実施例では、直前のレベルに対する入力レベルＡＰＬの増加が基準値より小さい場合に直前のレベルを出力レベル（平均輝度レベル）ＡＰＬａｄとして出力し、直前のレベルから入力レベルＡＰＬが減少する場合は入力レベルＡＰＬを出力レベルＡＰＬａｄとして出力しているが、その逆に、直前のレベルに対する入力レベルＡＰＬの減少が基準値より小さい場合に直前のレベルを出力レベルＡＰＬａｄとして出力し、直前のレベルから入力レベルＡＰＬが増加する場合は入力レベルＡＰＬを出力レベルＡＰＬａｄとして出力してもよい。

換言すれば本発明は、入力レベルが直前のレベルに対し所定値の範囲内であるとき入力変動を抑制するように制御することにより広く実現することができる。

輝度レベル補正手段２６における特性曲線Ｌｂは、図示するような２次曲線に限らず、折れ線近似でもよい。

また上述した実施例では、表示パネルとしてＰＤＰパネルを用いたが、微小変動が抑制された平均輝度レベルにより表示輝度を制御する本発明は、液晶表示素子（ＬＣＤ）、有機ＥＬパネルなどの表示パネルにも広く適用できる。液晶表示素子については、入力信号の平均輝度レベルによりＰＤＰパネルの各画素の発光輝度に替えてバックライトの明るさを制御するものへの適用も考えられる。

この発明は、輝度レベルの上昇に伴って発光輝度を制限する必要のあるＰＤＰパネルや液晶表示素子（ＬＣＤ）、有機ＥＬパネルなどの表示パネルを駆動するための駆動方法、駆動回路及び表示装置に適用でき、特に表示パネルに供給される電流を制限して消費電力を抑制するＡＰＣ機能を持つＰＤＰパネルに好適である。

この発明を、表示パネルの駆動回路を備えた表示装置に適用した場合の一実施例を示す要部の系統図である。制御部を含めた表示装置の構成例を示す図である。レベル制御処理例を示すための入力レベルのレベル変動を示す図である。レベル制御例を示すフローチャートである。入力レベルと輝度制限量との関係を示す特性図である（その１）。入力レベルと輝度制限量との関係を示す特性図である（その２）。入力レベルと輝度制限量との関係を示す特性図である（その３）。従来の表示パネルの駆動回路を示す系統図である。その特性図である。

符号の説明

１０・・・駆動回路、１２・・・輝度レベル算出手段、１４・・・輝度レベル補正手段、１８・・・表示輝度レベル制御手段、２０・・・レベル制御手段、３０・・・ＰＤＰパネル、３１・・・制御部（ＣＰＵ）

Claims

入力される映像信号の平均輝度レベルの微少変動分を抑制するレベル制御方法であって、
上記レベル制御方法が開始される時点におけるフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとするステップと、
入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルと比較するステップと、
上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力し、当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとするステップと、
上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとするステップと、
直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルがさらに直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、上記映像信号の平均輝度レベルの微少変動を抑制するステップと、
前記出力レベルに対応して表示パネルの輝度レベルを補正する補正信号を出力するステップと、
を有することを特徴とするレベル制御方法。
上記平均輝度レベルは、フレームまたはフィールド単位の映像信号に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１記載のレベル制御方法。
入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段と、
最初のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとし、上記算出手段により算出された現在の平均輝度レベルが供給され、入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドの参照レベルと比較し、上記映像信号の平均輝度レベルが直前の参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力するとともに当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとし、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとし、直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルがさらに１つ前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、直前の平均輝度レベルに対する上記現在の平均輝度レベルの微少変動が抑制された平均輝度レベルを出力するように制御するレベル制御手段と、
上記微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、当該平均輝度レベルに対応して表示パネルの輝度レベルを補正する補正信号を出力する輝度レベル補正手段と、
上記補正信号に基づいて上記表示パネル上の表示輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段と
からなることを特徴とする表示パネルの駆動回路。
上記現在の平均輝度レベルは、
現在のフレーム又はフィールドにおける上記入力映像信号から算出された平均輝度レベルであり、上記直前の平均輝度レベルは、上記現在のフレーム又はフィールドより１つ前のフレーム又はフィールドにおける上記入力映像信号から算出された平均輝度レベルである
ことを特徴とする請求項３記載の表示パネルの駆動回路。
上記輝度レベル補正手段は、上記微少変動が抑制された平均輝度レベルの上昇に伴って上記表示パネル上の表示輝度レベルを下げるように上記表示輝度レベル制御手段を制御する上記補正信号を出力する
ことを特徴とする請求項３記載の表示パネルの駆動回路。
上記表示パネルは、プラズマディスプレイパネルであり、
上記表示輝度レベル制御手段は、供給された上記補正信号により上記プラズマディスプレイパネルの発光維持周波数を制御する
ことを特徴とする請求項３記載の表示パネルの駆動回路。
上記算出手段による平均輝度レベルの算出および上記レベル制御手段におけるレベル制御処理は、ＣＰＵよりなる制御部を用いたソフトウエア処理である
ことを特徴とする請求項３記載の表示パネルの駆動回路。
映像を表示する表示パネルと、
入力映像信号の平均輝度レベルを算出する算出手段と、
最初のフレームまたはフィールドの映像信号の平均輝度レベルを最初の参照レベルとし、上記算出手段により算出された現在の平均輝度レベルが供給され、入力される映像信号の平均輝度レベルを直前のフレームまたはフィールドの参照レベルと比較し、上記映像信号の平均輝度レベルが直前の参照レベルよりも高いか、当該参照レベルから映像信号の平均輝度レベルをｎビット（ｎは整数）で量子化したときの量子化ステップ幅に相当する量子化レベルに基づいて設定される基準値を引いた分未満であるとき、上記映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとして出力するとともに当該映像信号の平均輝度レベルを新たな参照レベルとし、上記映像信号の平均輝度レベルが直前のフレームまたはフィールドにおける参照レベルに対し基準値だけ低いときは、当該映像信号の平均輝度レベルを出力レベルとし、直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルがさらに１つ前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ低い場合に、現在の映像信号の平均輝度レベルが前記直前のフレームまたはフィールドにおける映像信号の平均輝度レベルより上記基準値だけ高いときは、上記現在の映像信号の平均輝度レベルより上記基準値分だけ下げたレベルを出力レベルとすることで、直前の平均輝度レベルに対する上記現在の平均輝度レベルの微少変動が抑制された平均輝度レベルを出力するように制御するレベル制御手段と、
上記微少変動が抑制された平均輝度レベルが供給され、当該平均輝度レベルに対応して上記表示パネルの輝度レベルを補正する信号を出力する輝度レベル補正手段と、
上記輝度レベルを補正する信号に基づいて上記表示パネル上の表示輝度レベルを制御する表示輝度レベル制御手段と
からなることを特徴とする表示装置。