JP2000310975A

JP2000310975A - 階調表示方法

Info

Publication number: JP2000310975A
Application number: JP11121065A
Authority: JP
Inventors: Kunio Takayama; 邦夫高山; Yasunobu Hashimoto; 康宣橋本; Yasushi Yoneda; 靖司米田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP4232859B2

Abstract

(57)【要約】【課題】偽輪郭の目立たない高品位の動画表示を実現す
ることを目的とする。【解決手段】１フィールドを冗長性がある輝度の重み付
けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィール
ド単位で表示素子の発光の要否を設定する階調表示にお
いて、全ての階調レベルのそれぞれと表示素子を発光さ
せるサブフィールドの組合せとの対応関係を複数通り選
定しておき、フィールド毎に複数通りの対応関係のうち
から一定順又は任意順に１つを選択して表示素子の発光
の要否設定に適用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２値の発光制御に
よって中間調を再現する階調表示方法に関し、ＡＣ型の
ＰＤＰ（Plasma Display Panel：プラズマディスプレイ
パネル）による表示に好適である。

【０００２】ＰＤＰは、テレビジョン及びコンピュータ
のモニターのどちらにも利用可能な高速性と解像度とを
兼ね備えており、大画面表示デバイスとして利用されて
いる。このようなＰＤＰの課題の１つに動画表示におけ
る偽輪郭の低減がある。

【０００３】

【従来の技術】ＰＤＰにおける中間調の再現は、セル
（表示素子）毎に１フィールドの放電回数を階調レベル
に応じて設定することにより行われる。カラー表示は階
調表示の一種であって、表示色は３原色の輝度の組合せ
によって決まる。本明細書における“フィールド”と
は、時系列の画像表示の単位画像である。すなわち、テ
レビジョンの場合にはインタレース形式のフレームの各
フィールドを意味し、コンピュータ出力に代表されるノ
ンインタレース形式（１対１インタレース形式とみなせ
る）の場合にはフレームそのものを意味する。

【０００４】ＰＤＰの階調表示方法として、１フィール
ドを輝度の重み付けをした複数のサブフィールドで構成
し、サブフィールド単位の点灯の有無の組合せ（これを
サブフィールド表現と呼称する）によって１フィールド
の総放電回数を設定する方法が広く知られている。“輝
度の重み”は、入力画像の各画素に対してその階調レベ
ルに応じてどのサブフィールドを点灯の対象として選ぶ
かを決めるための数値（通常は最小値を１とする整数で
表される）である。

【０００５】多階調化の観点では、重みが２ⁿ（ｎ＝
０，１，２，３…）で表されるいわゆる“バイナリーの
重み付け”が優れている。例えばサブフィールド数が８
であれば、階調レベルが「０」〜「２５５」の２５６階
調の表示が可能である。しかし、バイナリーの重み付け
では、サブフィールド表現と階調レベルとの対応に冗長
性がない。つまり、いずれの階調レベルについても、そ
れに対応するサブフィールド表現が１通りしかない。こ
のため、動画表示における偽輪郭の低減が難しいという
問題がある。偽輪郭は、観察者が表示内容と異なる明暗
を知覚する現象であって、特に階調レベルの似通った画
素からなる濃度変化の緩やかな画像部分が画面内で移動
する場合に生じ易い。例えば人が歩くシーンにおいて顔
の部分で偽輪郭が生じる。

【０００６】従来において、偽輪郭を低減するための手
法として、奇数フィールドと偶数フィールドとでサブフ
ィールドの表示順序（重み配列）を反転させる方法が提
案されている（特開平８−２５４９６５号）。また、特
開平９−２１８６６２号公報には、サブフィールド表現
を冗長化して重み配列を最適化する方法が記載されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来において
は、階調範囲の一部の階調レベルで常に偽輪郭が発生す
るという問題があった。特にフィールド毎に重み配列を
反転させる場合には、明るい偽輪郭と暗い偽輪郭とが交
互に現れてフリッカが生じるという問題、及び動画表示
において階調レベルが変化しない部分でも偽輪郭が発生
するという問題もあった。後者の問題の原因は、ほぼ全
ての階調レベルで１フィールドにおける発光の時間重心
（発光重心）がフィールド毎にずれるからである。

【０００８】本発明は、偽輪郭の目立たない高品位の動
画表示を実現することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、階調
レベルとサブフィールド表現との対応関係を複数通り選
定しておく。その際の選定条件として、複数通りの対応
関係の間で、全階調レベルについての発光の時間重心の
平均値がほぼ等しくなるようにする。そして、フィール
ド毎に適用する対応関係を変更する。サブフィールド数
及び重み付け（重みの値及び重み配列）で定まるフィー
ルド構成が固定であっても、重み付けに冗長性があれば
複数通りの対応関係を選定することができる。フィール
ド構成を可変とすれば、対応関係の選定の自由度は大き
くなる。対応関係の変更は、予め定めた一定の順序で行
ってもよいし、例えば乱数発生器を利用した任意の順序
で行ってもよい。

【００１０】階調レベルとサブフィールド表現との対応
関係が異なれば、必然的に偽輪郭の発生し易い階調レベ
ルも異なる。したがって、適用する対応関係をフィール
ド毎に変えることにより、偽輪郭の発生する階調レベル
が時間的に分散するので、偽輪郭が目立たなくなる。ま
た、時間重心の平均値がほぼ等しいので、フィールド毎
の対応関係の変更に伴う時間重心の変動が軽微であり、
偽輪郭自体が発生しにくい。さらに、各階調レベルにお
ける時間重心を全ての階調レベルについての時間重心の
平均値に近づけると、隣接する階調レベル間での時間重
心の変化に起因した偽輪郭だけでなく、任意の階調レベ
ル間での時間重心の変化に起因した偽輪郭も防止され
る。

【００１１】請求項１の発明の方法は、１フィールドを
冗長性がある輝度の重み付けをした複数のサブフィール
ドで構成し、サブフィールド単位で表示素子の発光の要
否を設定する階調表示方法であって、全ての階調レベル
のそれぞれと表示素子を発光させるサブフィールドの組
合せとの対応関係を複数通り選定しておき、フィールド
毎に前記複数通りの対応関係のうちから一定順又は任意
順に１つを選択して表示素子の発光の要否設定に適用す
るものである。

【００１２】請求項２の発明の階調表示方法は、前記複
数通りの対応関係を、全ての階調レベルについての１フ
ィールドにおける時間重心の平均値どうしが互いに近い
値となるように選定するものである。

【００１３】請求項３の発明の階調表示方法は、サブフ
ィールド数及び重み付けの少なくとも一方が異なる複数
のフィールド構成を設け、前記複数のフィールド構成の
それぞれについて、全ての階調レベルのそれぞれと表示
素子を発光させるサブフィールドの組合せとの対応関係
を、当該複数のフィールド構成の間で、全ての階調レベ
ルについての１フィールドにおける時間重心の平均値ど
うしが互いに近い値となるように選定しておき、フィー
ルド毎に、前記複数のフィールド構成のうちから一定順
又は任意順に１つを選択し、選択したフィールド構成に
おける前記対応関係を表示素子の発光の要否設定に適用
するものである。

【００１４】請求項４の発明の階調表示方法は、前記複
数のフィールド構成の間における全ての階調レベルにつ
いての時間重心の平均値の差を、フィールド周期の１０
分の１以下とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る表示装置１０
０の構成図である。表示装置１００は、薄型カラー表示
デバイスであるＡＣ型のＰＤＰ１と、Ｍ列Ｎ行の画面Ｅ
Ｓを構成する縦横に並んだ多数のセルＣを選択的に点灯
させるための駆動ユニット８０とから構成されており、
壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシステムの
モニターなどとして利用される。

【００１６】ＰＤＰ１は、点灯維持放電（表示放電とも
いう）を生じさせるための電極対をなす第１及び第２の
主電極Ｘ，Ｙが平行配置され、各セルＣにおいて主電極
Ｘ，Ｙと第３の電極としてのアドレス電極Ａとが交差す
る３電極面放電構造をとる。主電極Ｘ，Ｙは画面ＥＳの
行方向（水平方向）に延び、これらのうちの主電極Ｙは
アドレッシングに際して行単位にセルＣを選択するため
のスキャン電極として用いられる。アドレス電極Ａは列
方向（垂直方向）に延びており、列単位にセルＣを選択
するためのデータ電極として用いられる。基板面のうち
の主電極群とアドレス電極群との交差範囲が表示領域
（すなわち画面）となる。

【００１７】駆動ユニット８０は、コントローラ８１、
データ処理回路８３、電源回路８４、Ｘドライバ８５、
スキャンドライバ８６、Ｙ共通ドライバ８７、及びアド
レスドライバ８９を有している。なお、駆動ユニット８
０はＰＤＰ１の背面側に配置され、各ドライバとＰＤＰ
１の電極とが図示しないフレキシブルケーブルで電気的
に接続される。駆動ユニット８０にはＴＶチューナ、コ
ンピュータなどの外部装置からＲ，Ｇ，Ｂの各色の輝度
レベル（階調レベル）を示す画素単位のフィールドデー
タＤｆが、各種の同期信号とともに入力される。

【００１８】フィールドデータＤｆは、データ処理回路
８３におけるフレームメモリ８３０に一旦格納された
後、フィールドを所定数のサブフィールドに分割して階
調表示を行うためのサブフィールドデータＤｓｆに変換
される。サブフィールドデータＤｓｆはフレームメモリ
８３０に格納され、適時にアドレスドライバ８９にシリ
アル転送される。サブフィールドデータＤｓｆはサブフ
ィールド表現を特定し、その各ビットの値はサブフィー
ルドにおける該当するセルの点灯の要否を示す情報、厳
密にはアドレス放電の要否を示す情報である。フィール
ドデータＤｆからサブフィールドデータＤｓｆへの変換
を行うために、データ処理回路８３には複数の変換テー
ブルを記憶するメモリ８３１が設けられている。各変換
テーブルは、全ての階調レベルのそれぞれとサブフィー
ルド表現とを１対１で対応づけるファイルである。

【００１９】本実施形態では、階調レベルとサブフィー
ルド表現との対応関係が複数通り選定されており、フィ
ールド毎に適用する対応関係が変更される。つまり、メ
モリ８３１における複数の変換テーブルの内容は互いに
異なり、データ処理回路８３はフィールド毎に変換テー
ブルを切り換えてサブフィールドデータＤｓｆを生成す
る。複数通りの対応関係は、いずれも冗長性のある重み
付けをしたフィールド構成で階調再現を行うものであ
る。重み付けに冗長性があるので、１つのフィールド構
成で複数通りの対応関係を選定することができる。ま
た、サブフィールド数は同一であるが重み付け（重みの
値と重み配列の双方又は一方）が異なる複数のフィール
ド構成のそれぞれ、又はサブフィールド数及び重み付け
の双方が異なる複数のフィールド構成のそれぞれについ
て対応関係を選定することにより、複数通りの対応関係
を選定することもできる。

【００２０】Ｘドライバ８５は全ての主電極Ｘに一括に
駆動電圧を印加する。主電極Ｘの電気的な共通化は図示
のようなパネル上の連結に限られず、Ｘドライバ８５の
内部配線、又は接続用ケーブル上での配線により行うこ
とができる。スキャンドライバ８６はアドレッシングに
おいて各主電極Ｙに個別に駆動電圧を印加する。Ｙ共通
ドライバ８７は点灯維持に際して全ての主電極Ｙに一括
に駆動電圧を印加する。また、アドレスドライバ８９は
サブフィールドデータＤｓｆに応じて計Ｍ本のアドレス
電極Ａに選択的に駆動電圧を印加する。これらドライバ
には電源回路８４から図示しない配線導体を介して所定
の電力が供給され、コントローラ８１から制御信号が与
えられる。

【００２１】以下、表示装置１００における階調表示方
法を説明する。〔フィールド構成を固定とする場合〕図２はフィールド
構成の一例を示す図である。

【００２２】２値の点灯制御によって階調再現を行うた
めに、入力画像である時系列の各フィールドｆ（符号の
添字は表示順位を表す）を例えば１２個のサブフレーム
ｓｆ１，ｓｆ２，ｓｆ３，ｓｆ４，ｓｆ５，ｓｆ６，ｓ
ｆ７，ｓｆ８，ｓｆ９，ｓｆ１０，ｓｆ１１，ｓｆ１２
に分割する。すなわち、各フィールドｆを１２個のサブ
フレームｓｆ１〜ｓｆ１２の集合に置き換える。なお、
ノンインタレース形式の画像を再生する場合には各フレ
ームを１２分割する。これらサブフィールドｓｆ１〜ｓ
ｆ１２における輝度の相対比がおおよそ５６：２８：２
３：１３：３：７：２：１：４３：１６：４：５９とな
るように重み付けをして各サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ
１２の点灯維持放電の回数を設定する。サブフィールド
単位の点灯／非点灯の組合せでＲＧＢの各色毎に２５６
段階の輝度設定を行うことができる。この重み付けは、
１２分割のフィールド構成で２５６階調以上の階調性を
得ることのできる重み付けの中から、任意の階調レベル
間での偽輪郭を低減できるように、つまり各階調レベル
の発光重心を均一化するように選定されたものである。

【００２３】サブフィールドｓｆ_j（ｊ＝１〜１２）に
割り当てるサブフィールド期間Ｔ_jは、行単位にセルを
選択して表示内容に応じた帯電分布を形成するアドレス
期間ＴＡと、階調レベルに応じた輝度を確保するために
点灯状態を維持するサステイン期間ＴＳとからなる。ア
ドレス期間ＴＡは画面全体の電荷を均一化する準備期間
を含む。各サブフィールド期間Ｔ_jにおいて、アドレス
期間ＴＡの長さは輝度の重みに係わらず一定であるが、
サステイン期間ＴＳの長さは輝度の重みが大きいほど長
い。

【００２４】テレビジョン表示の場合、１フィールド期
間Ｔｆは約１６．７ｍｓである。一例として画面ＥＳの
行数Ｎを１０００とし、１行当たりのアドレッシング時
間を１μｓとすると、１フィールドｆにおいてアドレッ
シングに要する時間の総和は１２ｍｓ（＝１μｓ×１０
００×１２）となり、残りの４．７ｍｓが計１２個のサ
ステイン期間ＴＳの総和となる。そして、この４．７ｍ
ｓを階調数で除した値が単位重み当たりの発光時間とな
る。

【００２５】図３は図２のフィールド構成における発光
重心の選択肢を示す図である。発光重心は、１つのセル
に注目したときの、１フィールドにおける発光の時間的
な分布の重心である。図中の縦軸の目盛り０はフィール
ド期間Ｔｆの前端を、目盛り１．０は後端を示す。例え
ば階調レベル「７」を表すときに、重み「７」のサブフ
ィールドｓｆ６のみを発光させれば、発光重心はフィー
ルド期間のほぼ中央となり、重み「３」のサブフィール
ドｓｆ５と重み「４」のサブフィールドｓｆ１１を発光
させれば、発光重心はフィールド期間の中央より後端側
に寄った時点となる。

【００２６】偽輪郭を防止する上では、全ての階調レベ
ルについて発光重心が均一であるのが望ましい。図３の
とおり、図２の重み付けのフィールド構成によれば、階
調範囲のほとんどの階調レベルについて複数の選択肢が
あり、発光重心が均一になるように階調レベルとサブフ
ィールドとの対応関係（以下、これを変換テーブルとい
う）を選定することができる。

【００２７】図４は図２のフィールド構成における変換
テーブルの選定例を示す図である。また、図５は変換テ
ーブルの変更による発光重心の均一化の第１例を示す図
であり、図４（ａ）〜（ｃ）の発光重心の平均値を階調
レベル毎に求めてプロットしたものである。

【００２８】上述したように冗長性のある重み付けにお
いては、各階調レベルについて適切にサブフィールド表
現を選択することにより、階調範囲の全体にわたって発
光重心を均一化することはできるももの、全ての階調レ
ベルについて発光重心を完全に一致させることはできな
い。図４（ａ）〜（ｃ）で示される計３通りの変換テー
ブルにおいては、高階調範囲では発光重心がほぼ均一で
あるが、低階調範囲では発光重心のばらつきが比較的に
大きい。

【００２９】しかし、３通りの変換テーブルにおいて、
階調レベルによる発光重心の変化の様相は互いに異なる
ので、これら変換テーブルを順に適用すれば、図５から
明らかなように発光重心のばらつきが平均化されて偽輪
郭が低減される。〔フィールド構成を可変とする場合〕図６はフィールド
構成の組み合わせの第１例を表形式で示す図、図７及び
図８は図６のフィールド構成における変換テーブルの選
定例を示す図である。また、図９は変換テーブルの変更
による発光重心の均一化の第２例を示す図であり、図７
及び図８の発光重心の平均値を階調レベル毎に求めてプ
ロットしたものである。

【００３０】図６の計６個のフィールド構成ｆｐ１〜ｆ
ｐ６は、いずれも１２個のサブフィールドからなるが、
各サブフィールドにおける輝度の重み付けは互いに異な
る。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される変換テーブルの
選定例は順にフィールド構成ｆｐ１，ｆｐ２，ｆｐ３に
対応し、図８（ｄ）（ｅ）（ｆ）で示される変換テーブ
ルの選定例は順にフィールド構成ｆｐ４，ｆｐ５，ｆｐ
６に対応する。これら６通りの変換テーブルは、階調範
囲の全体における発光重心の平均値がほぼ等しくなるよ
うに選定されている。具体的には、図７（ａ）（ｂ）
（ｃ）の選定例における発光重心の平均値は、順に０．
５２０、０５１９、０．５３６であり、図８（ｄ）
（ｅ）（ｆ）の選定例における発光重心の平均値は、順
に０．５３６、０．５０７、０．５３８であって、６個
の平均値の差は０．１以下（つまりフィールド周期の１
／１０以下である。

【００３１】図９から明らかなように、６通りの変換テ
ーブルを順に適用してサブフィールドデータＤｓｆを生
成すれば、６通りの変換テーブルのいずれか１つのみを
適用する場合と比べて、階調範囲の全体において発光重
心がより均一化されることが分かる。

【００３２】図１０はフィールド構成の組み合わせの第
２例を表形式で示す図、図１１は変換テーブルの変更に
よる発光重心の均一化の第３例を示す図である。図１０
の計９個のフィールド構成ｆｐ１１〜ｆｐ１９は、いず
れも１２個のサブフィールドからなるが、各サブフィー
ルドにおける輝度の重み付けは互いに異なる。これらフ
ィールド構成ｆｐ１１〜ｆｐ１９のそれぞれから１つず
つ変換テーブルを選定し、９通りの変換テーブルについ
て階調レベル毎に発光重心の平均値を求めてプロットし
たものが図１１である。変換テーブルの選定は、上述の
例と同様に、階調範囲の全体における発光重心の平均値
がほぼ等しくなるようにするものである。

【００３３】図１１から明らかなように、９通りの変換
テーブルを順に適用してサブフィールドデータＤｓｆを
生成すれば、９通りの変換テーブルのいずれか１つのみ
を適用する場合はもちろんのこと、６通りの変換テーブ
ルを順に適用する場合と比べても、階調範囲の全体にお
いて発光重心がより均一化されることが分かる。

【００３４】図１２はフィールド構成の組み合わせの第
３例を表形式で示す図、図１３は変換テーブルの変更に
よる発光重心の均一化の第４例を示す図である。図１０
の計３３個のフィールド構成ｆｐ２１〜ｆｐ５３は、い
ずれも１２個のサブフィールドからなるが、輝度の重み
付けは互いに異なる。これらフィールド構成ｆｐ２１〜
ｆｐ５３のそれぞれから１つずつ変換テーブルを選定
し、３３通りの変換テーブルについて階調レベル毎に発
光重心の平均値を求めてプロットしたものが図１３であ
る。変換テーブルの選定は、上述の例と同様に、階調範
囲の全体における発光重心の平均値がほぼ等しくなるよ
うにするものである。

【００３５】図１３から明らかなように、３３通りの変
換テーブルを順に適用してサブフィールドデータＤｓｆ
を生成すれば、３３通りの変換テーブルのいずれか１つ
のみを適用する場合はもちろんのこと、９通りの変換テ
ーブルを順に適用する場合と比べても、階調範囲の全体
において発光重心がより均一化されることが分かる。

【００３６】以上の実施形態では、サブフィールド数が
一定であったが、サブフィールド数の異なる複数のサブ
フィールド構成のそれぞれにおいて変換テーブルを選定
し、それにより得られた複数の変換テーブルを一定順序
又は任意順序で適用して階調表示を行ってもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１乃至請求項４の発明によれば、
偽輪郭の目立たない高品位の動画表示を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の構成図である。

【図２】フィールド構成の一例を示す図である。

【図３】図２のフィールド構成における発光重心の選択
肢を示す図である。

【図４】図２のフィールド構成における変換テーブルの
選定例を示す図である。

【図５】変換テーブルの変更による発光重心の均一化の
第１例を示す図である。

【図６】フィールド構成の組み合わせの第１例を表形式
で示す図である。

【図７】図６のフィールド構成における変換テーブルの
選定例を示す図である。

【図８】図６のフィールド構成における変換テーブルの
選定例を示す図である。

【図９】変換テーブルの変更による発光重心の均一化の
第２例を示す図である。

【図１０】フィールド構成の組み合わせの第２例を表形
式で示す図である。

【図１１】変換テーブルの変更による発光重心の均一化
の第３例を示す図である。

【図１２】フィールド構成の組み合わせの第３例を表形
式で示す図である。

【図１３】変換テーブルの変更による発光重心の均一化
の第４例を示す図である。

【符号の説明】

ｆフィールドｓｆ１〜ｓｆ１２サブフィールドＤｆフィールドデータＤｓｆサブフィールドデータ８３データ処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米田靖司神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5C080 AA05 BB05 DD01 DD30 EE19 EE29 FF12 GG02 GG08 GG12 HH02 HH04 JJ02 JJ04 JJ05 KK02 KK43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１フィールドを冗長性がある輝度の重み付
けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィール
ド単位で表示素子の発光の要否を設定する階調表示方法
であって、全ての階調レベルのそれぞれと表示素子を発光させるサ
ブフィールドの組合せとの対応関係を、複数通り選定し
ておき、フィールド毎に、前記複数通りの対応関係のうちから一
定順又は任意順に１つを選択して表示素子の発光の要否
設定に適用することを特徴とする階調表示方法。
【請求項２】前記複数通りの対応関係を、全ての階調レ
ベルについての１フィールドにおける時間重心の平均値
どうしが互いに近い値となるように選定する請求項１記
載の階調表示方法。
【請求項３】１フィールドを冗長性がある輝度の重み付
けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィール
ド単位で表示素子の発光の要否を設定する階調表示方法
であって、サブフィールド数及び重み付けの少なくとも一方が異な
る複数のフィールド構成を設け、前記複数のフィールド構成のそれぞれについて、全ての
階調レベルのそれぞれと表示素子を発光させるサブフィ
ールドの組合せとの対応関係を、当該複数のフィールド
構成の間で、全ての階調レベルについての１フィールド
における時間重心の平均値どうしが互いに近い値となる
ように選定しておき、フィールド毎に、前記複数のフィールド構成のうちから
一定順又は任意順に１つを選択し、選択したフィールド
構成における前記対応関係を表示素子の発光の要否設定
に適用することを特徴とする階調表示方法。
【請求項４】前記複数のフィールド構成の間における全
ての階調レベルについての時間重心の平均値の差は、フ
ィールド周期の１０分の１以下である請求項３記載の階
調表示方法。