JP2000137461A

JP2000137461A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2000137461A
Application number: JP11353417A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Naka; 一隆中; Michitaka Osawa; 通孝大沢; Akihiko Konoue; 明彦鴻上; Hiroshi Otaka; 広大高
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2000-05-16
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JP3330110B2

Abstract

(57)【要約】【課題】動解像度特性に優れ、動エッジ部での色にじ
みが目立ちにくい、高画質の動画像表示が可能なカラー
画像表示装置を提供する。【解決手段】サブフィールドにより階調のある画像を
表示する画像表示装置において、１フィールド期間内の
複数のサブフィールドを、各サブフィールドに割り当て
られた発光重みが増加する順の配列部分と減少する順の
配列部分とからなるグループが複数個含まれるように配
置し、最大発光重みのサブフィールドを各グループのそ
れぞれに含ませ、各最大発光重みのサブフィールドを略
１／２フィールドの間隔で配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に係
り、特に、動解像度特性に優れ、動エッジ部での色にじ
みが目立ちにくい高画質の動画像を表示可能な画像表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来からのブラウン管（ＣＲＴ）
表示装置に代わって、薄型軽量で画面歪みが少なく、か
つ地磁気の影響を受けにくい、液晶やプラズマを封止し
たフラットパネル型のディスプレイ装置が普及しつつあ
る。この中でも特に、自発光型により広い視野角を有
し、大型パネルの作成が比較的容易なプラズマディスプ
レイ装置が次世代のカラー画像表示装置として注目され
ている。このようなフラットパネル型のディスプレイ装
置では、１つの画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
３つの発光セルにより構成し、各発光セルの発光量を制
御することによりカラー表示を実現している。

【０００３】また、プラズマディスプレイ装置のよう
に、発光と非発光との中間の階調表示が困難な表示デバ
イスでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光セルの発光量を制御して
中間階調を表示する方式として、いわゆるサブフィール
ド方式が採用されている。サブフィールド方式では、１
フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割し
て各サブフィールドに固有の発光重みを割り当て、各サ
ブフィールドでの発光の有無を制御することにより輝度
の階調が表現される。

【０００４】例えば、１フィールドを６つのサブフィー
ルドＳＦ０〜ＳＦ５に分割し、それぞれ１、２、４、
８、１６、３２の比率で発光重みを割り当てることによ
り、サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ５のいずれもが発光し
ない階調“０”から、６つのサブフィールドが全て発光
する階調“６３”（＝１＋２＋４＋８＋１６＋３２）ま
での６４階調を表現することができる。

【０００５】このように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光セルの発
光量をサブフィールド方式により制御するカラー画像表
示装置では、動画像を表示した際の画質が、第１に、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光に関する時間応答特性（以
下、単に発光応答特性と表現する場合もある）と、第２
に、各フィールド内で各サブフィールドに割当てられる
発光重みの配列との影響を大きく受ける。

【０００６】Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光応答特性は、制
御回路から発光開始の指示が与えられてから実際にセル
が所望の発光輝度に至るまでの立ち上がり時間特性と、
発光終了指示後の残光時間特性とを示すものであるが、
一般的に、残光時間の長いものは立ち上がり時間も遅く
なるので、通常は残光時間が発光の時間応答特性を代表
する尺度として用いられる。したがって、以下でも“残
光時間”（発光のピークから１／１０に減衰するまでの
時間）で発光応答特性を代表するものとするが、この
“残光時間”には“立ち上がり時間特性”が内在するも
のとする。

【０００７】このようなカラー画像表示装置では、発光
応答特性が短いほど理想的な動作が可能であるが、ゼロ
にすることは不可能である。また、発光応答特性は、発
光セルとして用いられる蛍光体材料などの材料の物理特
性に大きく依存し、発光波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂ各セル
の応答特性を均一に揃えることは非常に困難である。こ
のため、動画像を表示した際には、各発光セルの時間応
答の差により、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光が時間的にずれて重畳
し、色ずれが生じてしまうことがある。この色ずれは、
黒から白、あるいは白から黒といったような輝度変化の
激しいエッジ部分において、原画像に本来ない色が知覚
される現象となって表れ、動画像表示の際の著しい画質
劣化となる。

【０００８】以下、エッジ部の色つき妨害発生の過程
を、図３、４を用いて説明する。図３に示したように、
黒い背景３１に白い矩形状のパターン３２を表示装置の
画面に表示させ、この白い矩形パターン３２を右方向に
移動させる場合を考える。この際に白と黒との境界に発
生する色つき妨害を図４に示す。

【０００９】図４(a) は、各発光セルの強度（振幅）を
示し、同図(b) は、画面上に表示される色を表してい
る。同図(a) に示したように、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、例え
ばＧの発光応答がＲ，Ｂに比較して遅いと、破線で示し
たＧの発光応答が、実線で示したＲ，Ｂに比較して遅れ
ることにより、エッジ領域Ａ，Ｂに色つきが発生する。
さらに具体的に言えば、エッジ領域Ａでは、同図(b) に
示したように、Ｒ，Ｂに対してＧの振幅が不足すること
によりマゼンタ（Ｒ＋Ｂ）が知覚され、エッジ領域Ｂで
は、Ｇの振幅過剰により緑（Ｇ）が知覚される。色つき
の発生するエッジ領域は、動画速度が大きくなるほど広
がる。

【００１０】このように、本来の映像信号は白色と黒色
のみであるのに対して、動きによって原画像にない色
（マゼンタや緑）が知覚され、大きな画質劣化となる。
特に、プラズマディスプレイ等においては、Ｇの発光セ
ルとして残光時間が１２ｍｓ以上の材料が用いられるこ
とが多く、Ｒ，Ｂに比較して応答が遅れるため、エッジ
領域の色つきが大きな画質劣化要因となっていた。

【００１１】一方、サブフィールド方式により中間階調
を表現する表示装置においては、各フィールド内での各
サブフィールドの発光重み配列により動解像度が大きく
左右される。動解像度を劣化させないためには、１フィ
ールド毎に到来する映像信号を、各フィールド期間内の
極めて短期間にインパルス的に発光させることが望まし
い。ＣＲＴによる表示装置では、水平垂直の走査処理に
１フィールドの時間を要するが、特定の画面位置の１画
素に着目すると１フィールド毎にインパルス的な発光が
行われている。

【００１２】しかしながら、サブフィールド方式による
階調表示では、フィールド毎に到来する映像信号を各フ
ィールド期間内で複数のサブフィールドに分割して発光
・表示するため、短期間でインパルス的に発光させるこ
とはできず、ＣＲＴと同等の動解像度特性を実現するこ
とは困難である。

【００１３】以下、サブフィールドでの発光重み配列に
応じて動解像度が劣化する現象について、図５、図６、
図７を用いて説明する。図５に例示した６分割のサブフ
ィールド構成により、ゼロから６３までの６４階調を表
現する表示装置において、図３に示した白い矩形パター
ン３２を表示させる場合を考える。白（階調６３）表示
の画素に着目すると、この画素では、１フィールドの先
頭からサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ
３、ＳＦ４、ＳＦ５が全て発光し、その発光強度の比率
は１６、４、１、２、８、３２となるので、フィールド
の前後にエネルギーの集中した略谷型の発光重み配列と
なる。

【００１４】図６は、順次入力されるフィールド１、フ
ィールド２…の映像信号が谷型サブフィールドの発光重
み配列を有する場合の発光量の分布を示している。この
ような谷型のサブフィールド配置では、各フィールドの
境界Ｔ１の近傍に発光が最も集中し、フィールド周期で
強い発光が現れる。そして、この境界Ｔ１では、第１フ
ィールドの発光と第２フィールドの発光とが混じり合う
ので、動く矩形パターンを表示させると、図７に実線で
示したように、時間的にずれた２枚の画像が重なって解
像度が激しく劣化した画像が知覚される。

【００１５】すなわち、例えばＧセルの発光応答時間が
遅い場合には、図７に破線で示したパターンが検知され
るので、図４の場合と同様に、エッジ領域Ａ１，Ａ２で
はＧの振幅不足によりマゼンタが色つき妨害として知覚
され、エッジ領域Ｂ１，Ｂ２では、Ｇの振幅過剰により
緑が知覚されることになる。

【００１６】この際の妨害量を図４と比較すると、妨害
の範囲は広くなるが、発生する偽色（マゼンタ、緑）の
濃さは薄くなる。これは、時間的にずれた２枚の画像が
重なることにより解像度が劣化し、急激な輝度変化がな
くなることに起因する。このように、サブフィールドの
発光重み配置とＲ，Ｇ，Ｂの各セルの応答特性とは密接
な関係があり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光応答特性の差
により生じるエッジ部の色つき妨害を、サブフィールド
の発光重み配置によって低減させることも可能であるた
め、高画質な動画像再生を実現するためには、両者の特
性を生かして最適化する必要がある。

【００１７】なお、サブフィールド方式を採用した階調
表現方式に関しては、例えば特公昭５１−３２０５１号
公報に記載されており、サブフィールド方式に固有の疑
似輪郭ノイズを低減させる方式に関しては、例えば特開
平４−２１１２９４号公報に記載されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のカラー
画像表示装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光応答特性
に関しては、静止画像の画質に重点を置き、色度座標、
白バランス条件および発光の効率などを考慮して蛍光体
材料を選択するのみで、動画像の画質に着目した発光応
答特性については考慮されないか、あるいは考慮されて
いる場合であっても、各セルの発光応答特性を可能な限
り短くして残光を少なくすることのみに終始していた。

【００１９】さらに、サブフィールドの発光重み配列に
関しては、フリッカの低減あるいはサブフィールド方式
固有の問題である疑似輪郭妨害の低減に重点を置いて決
定され、動解像度特性の劣化については考慮されていな
かった。

【００２０】さらに、従来のカラー画像表示装置では、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光応答特性と、サブフィールド
の発光重み配列が画質に与える影響との相互作用に関し
ては考慮されていなかった。

【００２１】このため、上記した従来のカラー画像表示
装置では、動画像を表示した際にＲ，Ｇ，Ｂの各セルの
発光応答特性の差によりＲ，Ｇ，Ｂの発光タイミングに
時間的なずれが生じ、エッジ部において原画像に本来な
い色が知覚されて著しい画質劣化が生じるという問題が
あった。

【００２２】また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各セルの発光応答特性
をより速いものに設定しても、サブフィールドの発光重
みの配置が不適切であると、動解像度特性を改善するこ
とができないという問題があった。

【００２３】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、動解像度特性に優れ、動エッジ部での色に
じみが目立ちにくい、高画質の動画像表示が可能なカラ
ー画像表示装置を提供することにある。

【００２４】本発明の他の目的は、疑似輪郭妨害低減手
法の併用により、さらに高画質のカラー画像表示装置を
提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、１フィールド期間のサブフィールド
配置を、発光量のピークが２か所に分布する二山型と
し、発光量のピークの時間間隔が１／２フィールドとな
るようしたことを特徴とする。

【００２６】上記した特徴によれば、発光パターンの繰
り返し周期が概略フィールド周波数の２倍となるため、
フリッカー妨害および疑似輪郭妨害を低減させることが
できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるカラ
ー画像表示装置の主要部の構成を示したブロック図であ
る。Ａ／Ｄ変換回路１０１、１０２、１０３は、それぞ
れＲ、Ｇ、Ｂのアナログ映像信号をディジタル信号に変
換する。サブフィールド変換回路２は、Ａ／Ｄ変換され
たディジタル信号を、各サブフィールドの発光の有無を
表すサブフィールドデータに変換する。サブフィールド
順次変換回路３は、画素単位で表されるサブフィールド
データをサブフィールド単位の面順次データに変換す
る。フレームメモリ３０１は、ビット単位での面順次を
実現するためにサブフィールド順次変換回路３内に設け
られた記憶領域である。

【００２８】駆動回路４は、サブフィールド単位の面順
次データに変換された信号に駆動パルスを追加挿入し、
マトリックスディスプレイパネル５を駆動するための電
圧（あるいは電流）を出力する。制御回路６は、入力映
像信号のタイミング情報であるドットクロックＣＫ、水
平同期信号Ｈ、垂直同期信号Ｖ等に基づいて、各回路に
必要な制御信号を生成する。

【００２９】このような構成において、入力されたＲ、
Ｇ、Ｂの各映像信号は、それぞれＡ／Ｄ変換回路１０
１、１０２、１０３によってディジタル信号に変換され
る。このディジタル信号は、一般の２進数表記に基づく
ものであり、各ビットが２のべき乗の重みを有してい
る。具体的には、各映像信号をｂ０、ｂ１…ｂ６、ｂ７
の８ビット信号に量子化する際には、最下位ビットのｂ
０が“１”の重みを有し、ｂ１が“２”、ｂ２が“４”
…ｂ７が“１２８”の重みを有している。

【００３０】各ディジタル信号は、サブフィールド変換
回路２において、各サブフィールドでの発光の有無を示
すサブフィールドデータに変換される。このサブフィー
ルドデータはサブフィールド数に対応したビット数の情
報からなり、８サブフィールドにより表示を行う際には
Ｓ０、Ｓ１、・・・・Ｓ７の８ビットで構成される。ビ
ットＳ０は、先頭のサブフィールドＳＦ０の発光期間に
その画素を発光させるか否かを示しており、同様にＳ
１、Ｓ２、・・・の順で、それぞれサブフィールドＳＦ
１、ＳＦ２、…での発光の有無を示している。

【００３１】前記サブフィールドデータはサブフィール
ド順次変換回路３に入力され、そのフレームメモリ３０
１に画素単位で書込まれる。フレームメモリ３０１から
の読み出しは、サブフィールド単位で面順次に行われ
る。すなわち、サブフィールドＳＦ０の期間での発光の
有無を示すビットＳ０が１フィールド分読み出された
後、サブフィールドＳＦ１の期間での発光の有無を示す
ビットＳ１が１フィールド分読み出され、以下同様に、
ビットＳ２、Ｓ３…Ｓ７の順で読み出される。駆動回路
４では、表示素子を駆動するために必要な信号変換、パ
ルスの挿入などが行われ、マトリックスディスプレイパ
ネル５が駆動される。

【００３２】前記マトリックスディスプレイパネル５
は、図２に示したように、パネル固有の有効表示画素数
に対応した画素５０をマトリックス状に配置して構成さ
れる。例えば、水平６４０画素、垂直４８０画素の表示
パネルでは、画素５０が水平方向に６４０個、垂直方向
に４８０個並んだ構成となっている。さらに、各画素５
０の内部は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の発
光セル５１、５２、５３によって構成され、これらＲＧ
Ｂの３原色の発光を制御することによりカラー画像表示
が可能になる。

【００３３】本発明のカラー画像表示装置では、Ｒ
（赤）とＧ（緑）の発光応答特性が、Ｂ（青）の発光応
答特性との比較において、ほぼ等しくなるような発光材
料を用いて発光セル５１、５２、５３を構成する。具体
的な構成の一例として、緑（Ｇ）の発光セル５２の残光
時間が１２〜１７ｍｓ、赤（Ｒ）の発光セル５１の残光
時間が８〜１３ｍｓであるのに対して、青（Ｂ）の発光
セル５３の残光時間は１ｍｓ以下としている。

【００３４】このように、Ｒの残光時間をＧの残光時間
とほぼ等しくすることで、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光応答特性が
完全に一致していなくても、発生する色つき妨害の影響
を少なくすることができる。以下、この効果について図
８を参照して説明する。

【００３５】図８は、本発明のカラー画像表示装置に、
図３と同じ白黒の矩形パターンを表示させた際に発生す
るエッジ部での色つき妨害の様子を示したものである。
青（Ｂ）の発光セルは発光応答が速いため、図８に実線
で示した矩形状のパターンが知覚されるのに対して、Ｒ
（赤）およびＧ（緑）は、それぞれ破線および一点鎖線
で示したように、両者はほぼ等しく遅れた特性となる。
この結果、各エッジ部には、Ｒ（赤）およびＧ（緑）の
発光応答がほぼ等しく遅れることによる青色（＝白−赤
−緑）の色つき（動きの前縁）と、Ｒ（赤）およびＧ
（緑）の残光による黄色（＝赤＋緑）の色つき（動きの
後縁）が発生する。

【００３６】前縁で発生する青色の色つきは、青色の視
感度特性が赤、緑に比較して低いので目に付きにくく妨
害となりにくい。さらに、各色つきはエッジ部に集中す
るために輪郭状の細い領域で発生することになる。ここ
で、人間の知覚特性として、色の解像度は青−黄軸（Ｂ
−Ｙ軸）の変化が最も鈍い特性を有することが知られて
おり、輪郭に細く発生する青、黄の色つきは高い解像度
情報となるため、この鈍い解像度特性により検知されに
くい。

【００３７】このように、Ｒの残光時間をＧのそれとほ
ぼ等しくなるように構成することで、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光
応答特性が完全に一致していなくても、発生する色つき
妨害を目立ちにくくすることができ、高画質の表示を行
うことができる。

【００３８】なお、本実施形態では、発光応答特性をほ
ぼ等しく設定したＲとＧの残光時間は、Ｂのそれよりも
長いものであったが、これより短いものであってもよ
い。例えばＲおよびＧの残光時間を５〜７ｍｓとし、Ｂ
の残光時間を１０〜１５ｍｓとしてもよい。この際に各
エッジ部に発生する色つきは、動きの前縁が黄色（＝白
−青）、後ろ縁が青色であるために前記と同様の効果が
得られる。

【００３９】次いで、本発明の効果を比較するために、
Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの発光応答特性のうち、Ｇ（緑）との
比較においてＲ（赤）およびＢ（青）の発光応答特性を
概略等しくなるよう発光セル５１、５２、５３を構成し
た場合の動作について、図９を用いて説明する。具体的
には、緑（Ｇ）の発光セル５２の残光時間を１２〜１７
ｍｓとしたのに対して、赤（Ｒ）の発光セル５１の残光
時間は３〜５ｍｓ、青（Ｂ）の発光セル５３の残光時間
は１ｍｓ以下とした。

【００４０】図９に示した応答特性からわかるように、
緑（Ｇ）が大きく遅れて立ち上がることによるマゼンタ
（＝白−緑）の色つき（動きの前縁）と、緑（Ｇ）の残
光による緑の色つき（動きの後縁）が発生する。図８の
応答特性と比較すると、緑色の視感度特性は青、赤に比
較して高いので、緑色の色つきは目立ちやすく妨害とな
りやすい。さらに、緑、マゼンタの色つきも、色の解像
度特性が最も良好で敏感な赤−シアン軸（Ｒ−Ｙ軸）に
近接しており、青−黄軸（Ｂ−Ｙ軸）に比較して解像度
特性が高いために妨害が検知されやすい。

【００４１】以上のように、ＲとＧの発光応答特性をほ
ぼ等しくなるよう構成することで、例えばＲとＢの発光
応答特性を等しくした場合に較べて、妨害を大幅に低減
させることが可能になる。

【００４２】また、ＢとＧの発光応答特性をほぼ等しく
なるよう構成することも可能であるが、この際には、シ
アン（＝青＋緑）あるいは赤（＝白−青−緑）の色つき
が発生することになり、図８に示した黄色−青色の色つ
きに比較して目に付きやすい妨害となる。

【００４３】Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの発光セルの時間応答特
性が均一にそろっていることが理想的であり、これによ
り動画像エッジ部での色つきのない画像が表示できるこ
とは言うまでもないことであるが、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光応
答特性が完全に一致していない場合であっても、少なく
ともＧとＲの発光時間応答特性をそろえることにより、
発生した妨害を目立ちにくくすることができ、高画質の
動画像表示を行うことができる。

【００４４】実際には、ＧとＲの発光時間応答特性を完
全にそろえることも困難であるが、ＧとＲの発光応答時
間の差が、ＧとＢの発光応答時間のより小さく、かつ、
ＲとＢの発光応答時間のより小さく設定可能であれば、
エッジ部の色つきをほとんど青色あるいは黄色にするこ
とができ、本発明による妨害低減の効果を得ることがで
きる。発光セルの時間応答特性を代表する特性値として
残光時間を用いて表現すれば以下のようになる。

【００４５】すなわち、赤（Ｒ）色セルの残光時間をＴ
Ｒとし、緑（Ｇ）色セルの残光時間をＴＧ、青（Ｂ）色
セルの残光時間をＴＢとした際に、ＴＲとＴＧとの差
を、ＴＢとＴＲおよびＴＧとの差に比べて十分に小さく
すれば良い。換言すれば、各残光時間ＴＲ、ＴＧ、ＴＢ
が次式を満足すれば妨害低減の効果を得ることができ
る。

【００４６】｜ＴＲ−ＴＧ｜＜｜ＴＲ−ＴＢ｜かつ
｜ＴＲ−ＴＧ｜＜｜ＴＧ−ＴＢ｜発光セルを構成する材料（蛍光体など）は、基本的な条
件として、ＲＧＢ３原色の色度座標や白バランス条件、
発光の効率、などの様々な条件を満たす必要がある。動
画像表示のためには、さらにＲ，Ｇ，Ｂの３つの発光セ
ルの時間応答特性が均一にそろっていることが条件とな
るが、本発明の表示装置では、Ｇ（緑）とＲ（赤）の発
光時間応答特性のみを考慮すればよく、発光セル構成材
料の選択の幅を広げることができる。これにより、従来
の表示装置に比較してより高輝度あるいは高色純度の発
光セル構成材料を用いることができ、より高画質の表示
装置を提供できる。

【００４７】さらに、従来の表示デバイスであるＣＲＴ
と発光原理の異なるプラズマディスプレイ等において
は、新たな蛍光体材料などの開発が必要となるが、本発
明の適用を前提とすれば、発光セル構成材料の選択の幅
が広がり、材料開発期間の短縮などによる経済的効果も
期待できる。

【００４８】次いで、サブフィールドの発光重み配列を
工夫することにより、動画像を表示する際の解像度劣化
を少なくした実施形態について説明する。サブフィール
ドの発光重み配列は、各サブフィールドの発光・非発光
を制御するサブフィールド変換回路２によって決定され
る。

【００４９】本実施形態では、動解像度特性を劣化させ
ないために、サブフィールドの発光重み配列として、図
１０に示したように、１フィールドの中央付近に最も発
光重み（発光量）の大きいサブフィールドＳＦ４を配置
し、中央から前後に遠ざかるに従って発光重みが順次小
さくなるような山型の発光分布を採用した。

【００５０】さらに具体的にいえば、本実施形態では、
１フィールドの先頭から８つのサブフィールドＳＦ０、
ＳＦ１，ＳＦ２…ＳＦ７に対して、それぞれ１、４、１
６、６４、１２８、３２、８、２の発光重みを割当てて
いる。各発光重みは全て２のべき乗値であるため、Ａ／
Ｄ変換された２進データのビットの順序を入れ換えて、
サブフィールドの発光・非発光を制御するサブフィール
ドデータに対応させることができる。

【００５１】図１０に示した発光重み配列のサブフィー
ルドデータにより映像信号を表示した際の、各フィール
ドにおける発光量の時間的変化を図１１に示す。各フィ
ールドは、図１０に示した山型の発光重み配列を有し、
１フィールドのほぼ中央部（図１１のＴ０）に発光が集
中する。

【００５２】サブフィールド方式に基づく中間階調表示
方式では、映像信号に応じた発光量を短時間に集中して
インパルス的に発光させることは原理的にできないが、
サブフィールドの構成を山型配置とすることで、発光を
フィールド内に分散させることなく、実質的に短時間に
集中させて発光させることができる。

【００５３】なお、サブフィールドの発光重み配列は、
図１０に示した構成に限らず、各フィールドの前後から
中央に近付くに従って発光重みが大きくなるような山型
の重み配置であれば、どのような発光重み配列であって
もよい。例えば、図１０の発光重み配置を時間軸上で逆
転させ、各サブフィールドＳＦ０〜ＳＦ７の発光重み
が、それぞれ２、８、３２、６４、１６、４、１となる
ような発光重み配列にしても良い。

【００５４】次いで、サブフィールド方式を用いて動画
像表示を行う場合に問題となる疑似輪郭を低減するため
に、発光重みの大きいサブフィールドを更に複数に分割
した実施形態の一例を図１２に示す。

【００５５】図１２では、図１０に関して説明した山型
の発光重み配列を有するサブフィールドについて、上位
２つのサブフィールドビットＳＦ４（発光重み１２
８），ＳＦ３（発光重み６４）の発光量を合算して４等
分し、それぞれ発光重みが４８（＝（１２８＋６４）／
４）である４つのサブフィールドに分散することで、サ
ブフィールドの発光重み配列を台形状としている。

【００５６】このような台形状の発光重み配列であって
も、最も発光量の大きいサブフィールド（ＳＦ３，ＳＦ
４，ＳＦ５，ＳＦ６）を中心に配置し、中心から遠ざか
るにつれ発光量の少ないサブフィールドを順次配置すれ
ば、前記と同様の効果が達成される。

【００５７】ところで、上記したように各サブフィール
ドの発光重みを２のべき乗値にすると、階調を連続的に
変化させた場合に特定の階調を境としてあるサブフィー
ルドが発光を停止し、他のサブフィールドが発光を開始
する「発光の切り換わり」が特定の変化点に集中し、こ
れにより発光の周期性に乱れが生じて疑似輪郭妨害が発
生することが知られている。

【００５８】例えば、図１０に示した発光重み配列で
は、表示階調が第１２７階調ではサブフィールドＳＦ４
以外のサブフィールドが全て発光し、第１２８階調では
サブフィールドＳＦ４のみが発光するので、表示階調を
第１２７階調から第１２８階調へ切り換えると、この変
化点で発光の切り換わりが集中的に発生する。

【００５９】そこで、次に説明する本発明の実施形態で
は、上記した疑似輪郭妨害を効果的に低減させるため
に、各サブフィールドの発光重みを２のべき乗によらな
い数値とした。これらの発光重み配列には、以下の３つ
の条件がある。（１）発光重みの大きい上位のサブフィールド群が２の
べき乗の値を取らない。（２）Ｎ，Ｋを共に自然数とすると、２・Ｋ−１個の上
位サブフィールドが、Ｎ，２・Ｎ、３・Ｎ、…（Ｋ−
１）・Ｎ、Ｋ・Ｎ、（Ｋ−１）・Ｎ、…２・Ｎ、Ｎの発
光重みを有する。（３）上位サブフィールドは、最大発光量（Ｋ−１）・
Ｎのサブフィールドを中心にして左右対称な山型配置と
する。

【００６０】図１３に示した発光重み配列では、５つの
サブフィールドＳＦ２、ＳＦ３，ＳＦ４，ＳＦ５，ＳＦ
６が上位サブフィールドであり、Ｎ＝６、Ｋ＝３であ
り、各上位サブフィールドの発光重みが、それぞれ６
（＝Ｎ）、１２（＝２・Ｎ）、１８（＝Ｋ・Ｎ）、１２
（＝２・Ｎ）、６（＝Ｎ）となっている。

【００６１】同様に、図１４に示した発光重み配列で
は、７つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ７が上位サブフ
ィールドであり、Ｎ＝３，Ｋ＝４である。同様に、図１
５に示した発光重み配列では、９つのサブフィールドＳ
Ｆ１〜ＳＦ９が上位サブフィールドであり、Ｎ＝２，Ｋ
＝５である。

【００６２】ここで、発光重み配置が２のべき乗によら
ない発光重み配列を採用した場合の階調表現方法、およ
び疑似輪郭妨害に対する効果について、図１６を参照し
て説明する。図１６は、図１３の発光重み配列を有する
サブフィールド構成で各階調を表現する際の発光制御パ
ターンを示している。

【００６３】図１６に示したように、下位サブフィール
ドＳＦ０、ＳＦ１，ＳＦ７の発光重み１、２、２の組み
合わせにより、５階調分（＝１＋２＋２）の表現が可能
である。また、上位サブフィールドＳＦ２、ＳＦ６、Ｓ
Ｆ３、ＳＦ５，ＳＦ４では６の倍数の階調を表現できる
ので、下位サブフィールドとの組み合わせにより連続的
な階調を表現することができる。

【００６４】上位サブフィールドのみに着目すると、階
調が第６階調から第１２階調、第１２階調から第１８階
調、第１８階調から第２４階調…と変化した場合でも、
少なくとも１つの上位サブフィールドは２つ以上の階調
に渡って発光し続けるように制御される。これにより、
階調を連続的に変化させた場合でも、上記した「発光の
切り換わり」を特定の階調に集中させることなく分散さ
せることができる。

【００６５】このように、図１３、１４、１５に示した
サブフィールド構成とすることで、山型の発光分布によ
る優れた動解像度特性と疑似輪郭妨害の低減とが同時に
達成でき、高画質の画像表示装置を実現することができ
る。

【００６６】なお、図１３、１４、１５に関して説明し
た上位サブフィールドの構成は、発光量の最も大きなサ
ブフィールドを中心として、１フィールド内で対称に配
置されている。例えば、図１３に例示したサブフィール
ド構成では、発光重みが最も大きな１８であるサブフィ
ールドＳＦ４を中心として、発光重み１２のサブフィー
ルドＳＦ３、ＳＦ５、および発光重み６のサブフィール
ドＳＦ２、ＳＦ６が対称に配置されている。

【００６７】このように、対称位置に発光重みの等しい
サブフィールド（ＳＦ３とＳＦ５およびＳＦ２とＳＦ
６）を配置すると、発光・非発光の制御を入れ換えても
全く同一の階調を表現することができる。この発光重み
配列の切換をフィールド、ライン、画素などの周期で切
り換えることにより、さらに発光の周期性をランダム化
することができ、疑似輪郭妨害を低減させることができ
る。

【００６８】具体的には、図１６に示した第１の発光制
御パターンと共に、図１７に示したように、サブフィー
ルドＳＦ３とＳＦ５、およびＳＦ２とＳＦ６との発光順
序を入れ換えた第２の発光制御パターンを用意し、各発
光制御パターンがフィールド、ラインあるいは画素単位
で切り換えられるようにサブフィールド変換回路２を構
成すればよい。

【００６９】なお、このような発光制御パターンの切り
換えタイミングは上記に限らず、各画素ごとに、その配
置位置に応じて各発光制御パターンを切換えるようにし
ても良い。例えば、マトリックス状に配置された画素を
市松模様（チェッカーフラグパターン）に見立てたとき
に、白色位置に配置された画素と黒色位置に配置された
画素とで発光制御パターンを切り換えても良い。さら
に、白色位置の画素を発光させる一方の発光制御パター
ンと、黒色位置の画素を発光させる他方の発光制御パタ
ーンとをフィールドごとに切換えても良い。

【００７０】以上示した本発明のサブフィールド構成
は、図１１に示したように１フィールド期間のほぼ中央
に最も発光量の大きいサブフィールドを配置した山型の
発光分布を有するものであった。これは１フィールドに
一回の割合で山型の発光分布によるひとまとまりの発光
が行われるものである。１フィールド期間内の総サブフ
ィールド数が多く設定可能である場合には、図１８に示
す発光分布のように、１フィールド期間に２回の山型の
発光分布による発光を行う構成としても良い。

【００７１】図１８に示すような、１フィールド内で２
つの山を有する構成では、フィールド間の境界近傍では
発光量が少なく設定されているため、これまで示した山
型のサブフィールド配置と同様に、谷型サブフィールド
配置で問題となった隣接フィールドデータとの混じり合
いが発生しにくく、動画像表示での解像度劣化を少なく
することができる。

【００７２】また、１フィールド内で発光のピークとな
る２つのサブフィールドの時間間隔を、概ね１／２フィ
ールドの時間となるよう構成することにより、フィール
ドの後半の発光ピークから次のフィールドの前半の発光
ピークまでの時間間隔を１／２フィールドにそろえるこ
とができる。これにより２倍のフィールド周波数で（単
一の山型サブフィールド配置にて）表示を行ったものと
ほぼ等価な発光分布となるので、フリッカーの発生を抑
えることができる。

【００７３】また、発光量の大きな上位複数のサブフィ
ールドを分割して、２つの山を構成することにより、分
割したサブフィールドで表現可能な階調（荒いステップ
の大まかな階調のみ表現可能）については２倍のフィー
ルド周波数で表示が行われることになる。さらに、前後
二つの山は概略等しい構成の繰り返しとなっているた
め、いずれか一方の山を構成するサブフィールドのみで
階調が大まかに表現可能（最大輝度は１／２）である。
これにより１フィールド期間に分散して発光していたサ
ブフィールドが、概ね１／２フィールドの期間に集中す
ることと等価となり疑似輪郭妨害を低減できる。

【００７４】さらに、蛍光体の残光時間が概略この１／
２フィールド（８．３ｍｓ）と等しい、あるいは残光時
間の方が長い場合には、残光特性によりそれぞれのサブ
フィールドの発光が均一化され疑似輪郭低減の効果をさ
らに高めることができる。この蛍光体の残光時間は、Ｒ
ＧＢすべての発光素子で１／２フィールド以上となるこ
とが望ましいが、視感度特性が高いＧ（緑）、Ｒ（赤）
の２色が概略８．３ｍｓ、あるいはこれ以上の残光時間
を有していれば大きな改善効果が得られる。

【００７５】次に図１８に示した二山型の発光分布を実
現するためのサブフィールド構成について図１９、図２
０、図２１、図２２を用いて説明する。

【００７６】図１９は、ＳＦ０からＳＦ８までの９サブ
フィールドを用いて６４階調を表示するサブフィールド
構成である。６ビット（６４階調）の自然２進数重みを
有する発光重みである、３２、１６、８、４、２、１に
対して、上位３つのサブフィールド３２、１６、８をそ
れぞれ２分割した構成となっている。すなわちＳＦ２と
ＳＦ７が３２の発光重みを２分割した発光重み１６のサ
ブフィールド、ＳＦ３とＳＦ８が１６の発光重みを２分
割した発光重み８のサブフィールド、ＳＦ１とＳＦ６が
８の発光重みを２分割した発光重み４のサブフィールド
となっている。さらに、発光のピークとなるＳＦ２とＳ
Ｆ７の発光中心の時間間隔は概略１／２フィールドとな
るよう構成されている。

【００７７】図２０は、ＳＦ０からＳＦ９までの１０サ
ブフィールドを用いて８０階調を表示するサブフィール
ド構成である。基本となるのは、図１３〜図１５で示し
たサブフィールド構成に基づいてＮ＝１６、Ｋ＝２とし
たもので、３２、１６、１６、８、４、２、１の発光重
を有するものである。

【００７８】これを基本として発光量の大きい上位３つ
のサブフィールド３２、１６、１６をそれぞれ２分割し
た構成となっている。すなわちＳＦ２とＳＦ７が３２の
発光重みを２分割した発光重み１６のサブフィールド、
ＳＦ１とＳＦ６が１６の発光重みを２分割した発光重み
８のサブフィールド、ＳＦ３とＳＦ８が１６の発光重み
を２分割した発光重み８のサブフィールドとなってい
る。

【００７９】図１９と同様に、発光のピークとなるＳＦ
２とＳＦ７の発光中心の時間間隔は概略１／２フィール
ドとなるよう構成されている。なお、図２０のサブフィ
ールド構成においては、図１３〜図１５で示した階調変
化時の発光の切り換わりが分散される効果に加えて、二
山型配置による疑似輪郭低減の効果により、さらに動画
像表示の画質に優れた表示装置を実現することができ
る。

【００８０】図２１は、ＳＦ０からＳＦ７までの８サブ
フィールドを用いて６４階調を表示するサブフィールド
構成である。６ビット（６４階調）の自然２進数重みを
有する発光重みである、３２、１６、８、４、２、１に
対して、上２つのサブフィールド３２、１６を合算し４
分割した構成（（３２＋１６）／４＝１２）となってお
り、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ５、ＳＦ６が最も発光量の大
きなサブフィールドとなる。

【００８１】図１９、図２０で示した構成例と異なり最
も発光量の大きなサブフィールドが４つあるが、２個づ
つ隣接させて、図１８に示すような“二山型”を構成す
る。また、２つの山の間隔は、ＳＦ１とＳＦ２を合わせ
た発光の中心からＳＦ５とＳＦ６を合わせた発光の中心
までの時間間隔となり、これを１／２フィールドとなる
よう構成する。

【００８２】図２２は、ＳＦ０からＳＦ９までの１０サ
ブフィールドを用いて６４階調を表示するサブフィール
ド構成である。ここでは、６ビット（６４階調）の自然
２進数重みを有する発光重みである、３２、１６、８、
４、２、１に対して、最上位の発光重み３２を３分割
し、１６、８の発光重みを２分割する構成となってい
る。すなわち、ＳＦ２（重み１４）とＳＦ５（重み４）
とＳＦ７（重み１４）の３つが３２の発光重みを分割し
たサブフィールド（１４＋４＋１４＝３２）であり、Ｓ
Ｆ１とＳＦ６が１６の発光重みを２分割した発光重み８
のサブフィールド、ＳＦ３とＳＦ８が８の発光重みを２
分割した発光重み４のサブフィールドとなっている。

【００８３】さらに発光のピークとなるＳＦ２とＳＦ７
の発光中心の時間間隔は概略１／２フィールドとなるよ
う構成されている。以上のような３分割により、２のべ
き乗でない発光重みのサブフィールドを構成でき、これ
により２のべき乗の階調近傍で発生する、サブフィール
ドの発光切換による疑似輪郭妨害を他の階調に分散させ
る効果がある。

【００８４】図１９〜図２２に示したサブフィールド構
成は、１フィールド期間内の２つの山型配置の中央部を
構成する、発光量のおおきな上位サブフィールドを分割
したものである。例えば、図１９の構成では前半の山を
構成するＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３および、後半の山を構
成するＳＦ６、ＳＦ７、ＳＦ８は、自然２進数重みの上
位３ビット（３２、１６、８）を２分割したものであ
る。これにより、８階調おきの大まかな階調表現は２倍
のフィールド周波数で表示が行われることになり、フリ
ッカおよび疑似輪郭低減に効果がある。

【００８５】図１９〜図２２に示したサブフィールド構
成は、主として発光重みの配置を示すもので、実際に
は、アドレス処理や、発光素子を初期化する処理等が含
まれている。これらの付加信号を考慮して、発光量がピ
ークとなる２つのサブフィールドの時間間隔（発光中心
から発光中心まで）を概略１／２フィールドとなるよう
構成する。

【００８６】発光重みを決定する発光維持パルス数の期
間よりも、アドレス処理や、発光素子を初期化する処理
等に時間を要するシステムにおいては、最大発光量を有
する２つのサブフィールドの間に、総サブフィールド数
の１／２から１減じた数のサブフィールドを配置すれば
良い。具体的には１０サブフィールドでは４、８サブフ
ィールドでは３個のサブフィールドを最大発光量を有す
る２つのサブフィールドの間に配置すればよい。

【００８７】また、総サブフィールド数が奇数である場
合には１サブフィールド相当のブランキング期間を付加
して、発光重みが０のサブフィールドを１つ追加して総
サブフィールド数を偶数として処理すればよい。あるい
は、ブランキングを付加せずに、奇数の総サブフィール
ド数に１を加え、１／２から１減じた数のサブフィール
ドを、最大発光量のサブフィールドの間に配置する。こ
の際に最大発光量のサブフィールドの間に配置するサブ
フィールドは、発光量の少ないものを選択することで、
２つの最大発光量のサブフィールドの発光間隔を１／２
フィールドに近づけることができる。

【００８８】また、これらの方法と発光しないブランキ
ング期間を調整することにより、最大発光量のサブフィ
ールドの発光間隔を１／２フィールドに設定する構成と
してもよい。なおブランキングを挿入する場所は、次の
フィールドとの境界（１フィールドの最後あるいは最
初）とすることで、発光を集中させることができ、動画
像の解像度劣化、疑似輪郭妨害を低減させることができ
る。

【００８９】これらのサブフィールド配置は、図１８に
示したように、１フィールド期間内に２つのピークを有
する発光分布でかつピークの時間間隔が１／２フィール
ドであればよく、図示のサブフィールド配置に限定され
るものでない。例えば、図１９の構成では、ＳＦ０から
ＳＦ８を時間的に逆転させて配置したもの、あるいはＳ
Ｆ１とＳＦ３、ＳＦ６とＳＦ８などを入れ換えても同様
な効果を得ることができる。

【００９０】以上のように二山型のサブフィールド配置
とすることにより、図１１に示した山型サブフィールド
配置の特徴を生かして、さらにフリッカー妨害の低減や
疑似輪郭妨害を低減させることができる。また、これま
で示した二山型サブフィールド配置と同様にＲ（赤）発
光素子とＧ（緑）発光素子の時間応答特性をそろえるこ
とにより、動エッジ部での色付き等の妨害の少ない高画
質の動画表示を実現できる。

【００９１】なお、図１９〜図２２に示した二山型のサ
ブフィールド配置は、発光量の大きい上位サブフィール
ドを分割することによって二つの山を形成している。こ
のため階調表現のために最低限必要なサブフィールド数
（例えば６４階調では６サブフィールド）に比較してサ
ブフィールド数が多く必要である。従って解像度が高く
総サブフィールド数が多く取れない場合には山型サブフ
ィールド配置、比較的解像度が低く総サブフィールド数
が多く取れる場合には二山型サブフィールド配置として
構成すればよい。

【００９２】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、１フ
ィールド期間内のサブフィールド配置を、発光量に関し
て２つのピークがある“二山型”配置とし、発光量のピ
ークの時間間隔を１／２フィールドとしたので、フリッ
カー妨害および疑似輪郭妨害を低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるカラー画像表示装置
のブロック図である。

【図２】図１に示したマトリックスディスプレイパネル
５の構成を示した図である。

【図３】動画エッジ部の色つき妨害を説明するための図
（その１）である。

【図４】動画エッジ部の色つき妨害を説明するための図
（その２）である。

【図５】従来の谷型サブフィールド構成を説明するため
の図である。

【図６】谷型サブフィールド構成における発光重み配列
を説明するための図である。

【図７】谷型サブフィールド構成による動解像度劣化を
説明するための図である。

【図８】本発明による動画エッジ部の色つき妨害を説明
するための図である。

【図９】従来装置の動画エッジ部の色つき妨害を説明す
るための図である。

【図１０】本発明によるサブフィールド構成を一実施形
態を示した図である。

【図１１】本発明の一実施形態である山型サブフィール
ド構成における発光重み配列を示した図である。

【図１２】本発明による他のサブフィールド構成を示し
た図である。

【図１３】本発明によるさらに他のサブフィールド構成
を示した図である。

【図１４】本発明によるさらに他のサブフィールド構成
を示した図である。

【図１５】本発明によるさらに他のサブフィールド構成
を示した図である。

【図１６】第１の発光制御パターンを示した図である。

【図１７】第２の発光制御パターンを示した図である。

【図１８】本発明による（二山型）サブフィールド構成
の発光パターンを説明する説明図である。

【図１９】本発明による表示装置のさらに他のサブフィ
ールド構成を説明する説明図である。

【図２０】本発明による表示装置のさらに他のサブフィ
ールド構成を説明する説明図である。

【図２１】本発明による表示装置のさらに他のサブフィ
ールド構成を説明する説明図である。

【図２２】本発明による表示装置のさらに他のサブフィ
ールド構成を説明する説明図である。

【符号の説明】

４…駆動回路，５…マトリックスディスプレイパネル，
６…制御回路，５０…画素，５１…赤（Ｒ）発光セル，
５２…緑（Ｇ）発光セル，５３…青（Ｂ）発光セル，１
０１、１０２、１０３…Ａ／Ｄ変換回路，２…サブフィ
ールド変換回路，３…サブフィールド順次変換回路，３
０１…フレームメモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/28 Ｋ (72)発明者鴻上明彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電・情報メディア事業本部内 (72)発明者大高広神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電・情報メディア事業本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サブフィールドにより階調のある画像を
表示する画像表示装置において、１フィールド期間内の複数のサブフィールドを、各サブ
フィールドに割り当てられた発光重みが増加する順の配
列部分と減少する順の配列部分とからなるグループが複
数個含まれるように配置し、最大発光重みのサブフィー
ルドが各グループのそれぞれに含まれ、各最大発光重み
のサブフィールドが略１／２フィールドの間隔で配置さ
れたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】１フィールド期間内に、発光重みが割り
当てられないブランキング期間を含むことを特徴とする
請求項１に記載の画像表示装置。