JP2012512436A - サンプルアンドホールドタイプのマルチスキャンディスプレイのためのアナログサブフィールド - Google Patents

Abstract

マルチスキャンタイプ（数個のフレームレートをサポートするもの）に適したサンプルアンドホールド型のディスプレイのためのアドレシング方法が提供される。ここに開示されているのは、ディスプレイスクリーンに画像を表示する方法であって、複数のフレームのシーケンスを含む入力信号を提供するステップと、フレーム期間を有する各フレームを一時的にサブフィールドに分割するステップと、前記サブフィールドに基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御するステップと、を有し、前記各フレームは１つの画像に対応している。各フレームのサブフィールドの数及び／または期間は、前記フレームのフレーム期間に自動的に調整される。さらに、各フレームの最後のサブフィールドに対応するサブフィールド制御信号の振幅が前記フレームのフレーム期間に自動的に調整される。このような表示方法によれば、フレームレートが不安定で適正に規定されていなくても、高いグレースケール品質とリニアリティを達成することができる。

Description

本発明はディスプレイスクリーンに画像を表示する方法に関し、当該方法は一連の複数のフレーム（複数のフレームのシーケンス）を含む入力信号を提供するステップを有し、各フレームは１つの画像に対応しており、前記方法はさらに、フレーム期間を有する各フレームを一時的にサブフィールドに分割するステップと、前記サブフィールドに基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御するステップとを有する。また、本発明はこれに対応するディスプレイ装置に関する。

ＯＬＥＤやＬＣＤ等に使用されている伝統的なサンプルアンドホールド（ｓａｍｐｌｅ ａｎｄ ｈｏｌｄ）タイプのディスプレイのアドレス方法はマルチスキャン型の装置・アプリケーション（数個のフレームレートをサポートしている）にはとても適している。換言すると、当該装置・アプリケーションは数個のフレームレート若しくは不安定なフレームレートをサポートすることができる（何の問題無しに）。

しかしながら、欧州特許第１７４３３１５号、欧州特許第１９１４７０９号及び欧州特許第１９６４０９２号において提案されている新しいアドレス方法（アナログサブフィールド）では、グレースケールクオリティ（諧調表示品質）が向上され動画表示の質も改善されているが、現時点では上記特徴（マルチスキャン）をサポートすることができない。サブフィールドアドレス方法に関しては前記特許文献に明記されている。この方法は特にＯＬＥＤもしくはＡＭＯＬＥＤタイプのディスプレイ装置のために提案されている。

欧州特許出願公開第０８４７０３７Ａ１号は、プラズマモニタ等のビデオディスプレイモニタを開示している。このモニタでは、入力ビデオ信号の垂直同期周波数が変化するが、安定的な駆動を行うことができる。垂直同期計測ユニットがビデオ信号の垂直同期周波数を計測し、計測された垂直同期周波数に基づいてサブフィールド数調整ユニットがサブフィールドの数を調整する。さらに、サブフィールドの長さも調整される場合もある。

本願発明は、高いグレーススケールクオリティとリニアリティ（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）を維持しつつ、完全なフレキシブルフレームレートアプリケーションをサポートするために、サブフィールドアドレス方法をさらに改良することを目的とする。

上記課題を請求項１の方法によって解決することができる。請求項１の方法は、画像をマルチスキャンホールドタイプのディスプレイスクリーンに表示する方法であり、一連の複数のフレームを含む入力信号を提供するステップを有し、各フレームは１つの画像に対応している。当該方法はさらに、フレーム期間を有する各フレームを一時的にアナログサブフィールドに分割するステップと、サブフィールド制御信号のアナログ信号振幅を特定する基準信号のセットを提供するステップとを有する。各基準信号は前記アナログサブフィールドの各々に対応している。当該方法はさらに、前記サブフィールド制御信号に基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御するステップを有する。各フレームの最後のサブフィールドに対応するサブフィールド制御信号の振幅（大きさ）は当該フレームのフレーム期間に適合するように自動調整される。

同様に、請求項４によれば、画像を表示するマルチスキャンホールドタイプのディスプレイ装置が提供され、当該ディスプレイ装置は、複数の表示要素を含むディスプレイスクリーンと、一連の複数のフレームを含む入力信号を提供する入力手段とを有する。各フレームは１つの画像に対応している。当該ディスプレイ装置はさらに、フレーム期間を有する各フレームを一時的にアナログサブフィールドに分割する符号化手段と、サブフィールド制御信号のアナログ信号振幅を特定する基準信号のセットを提供すると共に前記サブフィールド制御信号に基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御する制御手段とを有する。各基準信号は前記アナログサブフィールドの各々に対応している。当該ディスプレイ装置はさらに、各フレームの最後のサブフィールドに対応するサブフィールド制御信号の振幅を当該フレームのフレーム期間に自動適合させる調整手段を有する。

最後のサブフィールド（制御信号）の振幅を調整するという技術思想はディスプレイ装置だけに適用することもできるし、上記したような各フレームのサブフィールドの数の調整と合わせて実施することもできる。さらに、マルチスキャン型のものをサポートするという上記技術思想は、好ましくは、ＯＬＥＤディスプレイもしくはＡＭＯＬＥＤディスプレイに適用することができる。任意ではあるが、最後のサブフィールドの基準信号の振幅はフレーム期間に自動的に調整される。

本発明は添付図面に基づいてより詳細に説明される。

図１はＡＭＯＬＥＤの電子部品・回路のブロック図である。 図２はＯＬＥＤディスプレイ構造の例を示す図である。 図３はＡＭＯＬＥＤの列ドライバの原理を示す図である。 図４はＣＲＴとＡＭＯＬＥＤを比較した図である。 図５は低グレーレベル（低諧調）と高グレーレベル（高諧調）を比較した図である。 図６は異なる入力フレーム周波数に対するＡＭＯＬＥＤの反応を示す図である。 図７はアナログサブフィールドを使用した場合のＡＭＯＬＥＤのグレースケール表示を示す図である。 図８はアナログサブフィールドを使用したグレースケール表示に対する２つの代替的ソリューションを示す図である。 図９はフレームのサブフィールド構造の例を示す図である。 図１０は６０Ｈｚ最適化コーディングを６０Ｈｚで実施した場合に得られたエネルギと期待されたエネルギを比較した図である。 図１１は６０Ｈｚ最適化コーディングを６０Ｈｚで実施した場合における表示（誤）差を示す図である。 図１２は６０Ｈｚにおける期待されたエネルギに対する得られたエネルギを示す図である。 図１３は異なる入力フレーム周波数に対するアナログサブフィールド反応を示す図である。 図１４は６０Ｈｚ最適化コーディングを６６．７Ｈｚで実施した場合に得られたエネルギと期待されたエネルギを比較した図である。 図１５は６０Ｈｚ最適化コーディングを６６．７Ｈｚで実施した場合における表示（誤）差を示す図である。 図１６は６６．７Ｈｚにおける期待されたエネルギに対する得られたエネルギを示す図である。 図１７は６０Ｈｚと６６．７Ｈｚの差を示す図である。 図１８はビット深さを大きくした場合のアナログサブフィールドの適用例を示す図である。 図１９は異なる入力フレーム周波数に対するサブフィールド長の最適化を示す図である。 図２０は異なる入力フレーム周波数に対するサブフィールド長とサブフィールド数の最適化を示す図である。 図２１はマルチスキャンを使用した場合のアナログサブフィールドの適用例を示す図である。

１． ＯＬＥＤ駆動及びグレースケール表示（諧調表示）
１．１ ＯＬＥＤディスプレイ構造
下記の実施形態はアクティブ型のＯＬＥＤマトリックス（ＡＭＯＬＥＤ）に関し、このディスプレイの各セルは複数のＴＦＴを利用して制御される。この電子回路・電子部品の概略構造は図１に示されている。

一般的にＡＭＯＬＥＤディスプレイは次のコンポーネントを有している。

・アクティブマトリックス１。アクティブマトリックスはセル２毎に、複数のＴＦＴ（Ｔ１とＴ２）及び１つのキャパシタＣを有し、ＯＬＥＤ材料に接続されている。キャパシタＣはフレームの所定時間においてセルの値を記憶するメモリコンポーネントとして機能する。前記ＴＦＴ（Ｔ１及びＴ２）はセルの選択、キャパシタンスの保持及びセル２の発光を可能にするスイッチとして機能する。この場合、キャパシタンスに保持された値は、セルによって作られる輝度を決める。

・行（ゲート）ドライバ３。行ドライバはライン毎にスクリーンのセル２の内容をリフレッシュする（更新する）ために当該セル２を選択する。

・列（ソース）ドライバ４。列ドライバは現在選択されているラインの各セル２に記憶されるべき値（内容）を運ぶ。このコンポーネントは実際に各セルのためのビデオ情報を受け取る。

・デジタル処理ユニット５。デジタル処理ユニットは必要とされるビデオ及び信号処理ステップを適用し、必要とされる信号を行ドライバ３及び列ドライバ４に送る。

実際には、ＯＬＥＤセルを駆動する２つの方法がある。

・電流駆動方式。この場合、駆動ユニットにより送られるデジタル情報は列ドライバ４によって電流振幅に変換される。この電流がセル構造に供給される。

・電圧駆動方式。この場合、駆動ユニットにより送られるデータ情報は列ドライバ４によって電圧振幅に変換される。この電圧がセル構造に供給される。

尚、ＯＬＥＤは電流駆動であり、各電圧ベースの駆動システムは適切なセル発光を行うために電圧−電流コンバータに基づいている。

図２は可能なＡＭＯＬＥＤディスプレイ構造を示している。既に説明したが、行ドライバ３は極めてシンプルな機能を有する。なぜなら、行ドライバはライン毎に選択を行うだけでよいからである。各行ドライバ３は事実上シフトレジスタである。

一方、列ドライバ４は実際のアクティブパート（駆動部）であり、図３に示すようにハイレベルのデジタル−アナログコンバータと考えることができる。

より詳細には、図３は基本的なＯＬＥＤ列ドライバ４の機能を示している。入力信号はＤＰＵ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５に供給され、ＤＰＵは内部処理を行った後、行選択のためのタイミング信号を、列ドライバ４に送られるデータと同期させて、行ドライバ３に送る。使用されるドライバに応じて、データはパラレルもしくはシリアルのいずれかになる。さらに、列ドライバ４は基準信号７を処理する。基準信号は別のコンポーネント（本明細書において基準信号部と称される）から提供される。このコンポーネントは、電圧駆動型回路構成の場合、基準電圧のセットを提供し、電流駆動型回路構成の場合、基準電流のセットを提供する。最も高い基準（値）は白に用いられ、最も低い基準（値）は最低グレーレベルに用いられる。

この概念を説明するために、電圧駆動型の回路構成の例を下記の記載において説明する。例示されるドライバは８個の基準電圧（Ｖ₀−Ｖ₇）を使用し、ビデオレベルは表１に示されるようなものとされる。

表１：電圧ドライバからのグレーレベルテーブル

グレースケール電圧レベルは種々の入力ビデオレベルに対する出力電圧を表している。後のアナログサブフィールド方式との関連において、これら出力電圧は「サブフィールド制御信号」と称される。表２は基準信号７として使用可能な電圧基準（値）を示している。

１．２ ＡＭＯＬＥＤ標準グレースケール表示
独立して、もし選択されたＡＭＯＬＥＤ方式が電流駆動型もしくは電圧駆動型であった場合、グレースケールレベルは１フレームの間に現在の画素位置にあるキャパシタにアナログ値を記憶することによって規定される。この値は、次のフレームとともに来る次のリフレッシュまでは、当該画素によって維持される。この場合、ビデオ値は完全にアナログ形式で表示され、当該フレーム中はずっと安定している。この概念・技術思想はインパルスで動くＣＲＴとは異なる。

図４は、ＣＲＴの場合に、選択された画素がビームから来るパルスを受け取り、蛍光体スクリーンに生成される発光ピークが蛍光残存によって急激に降下することを示している。新しいピークはちょうど１フレーム後（例えば、５０Ｈｚならば２０ｍｓ後、６０Ｈｚならば１６．６７ｍｓ後）に作られる。

ＡＭＯＬＥＤの場合、現在の画素の輝度はフレーム期間中ずっと安定している。画素の値は各フレームの開始時にのみ更新される。前の例では、レベル１とレベル２の輝度曲線の外観は、もし同じ電源管理システムが使用されるなら、ＣＲＴとＡＭＯＬＥＤの双方において同じである。全ての振幅はアナログ形式で制御される。

１．３ 基本ＡＭＯＬＥＤ及び低レベル表示
図５は、８ビットのＡＭＯＬＥＤディスプレイにおいて２つの極端なグレースケールレベルを表示した場合を比較している。制御信号Ｃ₁を使用して生成した最も低いグレースケールレベルと制御信号Ｃ₂₅₅を使用して生成した最も高いグレースケールレベル（白）との間には、大きな差がある。

制御信号Ｃ₁が制御信号Ｃ₂₅₅よりもかなり低いことは明らかである。しかし、このように小さな値の記憶・保存はシステムの慣性のために困難な場合がある。また、この値の設定におけるエラー（例えば、ドリフト等）は、最も高いレベルの場合よりも、最終的なレベルに非常に大きな影響を与える。本明細書の以下の説明において、Ｃ_thはセルをスイッチオフするレベルとして用いられる（Ｃ_th＝０も有り得る）。

１．４ 基本ＡＭＯＬＥＤ及びフレームレート調整（マルチスキャン能力）
従来の駆動方式では、スクリーンのアドレシング（アドレス行程）は入力フレーム同期に対して固定される。これは、新しいフレームが来る度に、アドレシングがフレーム期間とは無関係に開始されることを意味する。図６は数個の入力周波数の例を示している。これは、もしソース周波数が変化していると、ＡＭＯＬＥＤのアドレシングが入力周波数に追従することを示している。このようなフレーム期間の変化は、画像の見え方（視覚外観）に全く影響を及ぼさない（グレーレベル１２８の例で示されているように）。これは、もしグレースケールがスクリーン上に数個の入力周波数で表示された場合に、スクリーンを見ている人にとっては何の違いも見えない（知覚しない）ことを意味する。

この概念（技術思想）は数個の入力周波数（ドライバ速度の制限による）をサポートできるので、フルマルチスキャン表示と称する。

１．５ アナログサブフィールド方式によるグレースケール表示
この方式は欧州特許第１７４３３１５号、欧州特許第１９６４７０９及び欧州特許第１９６４０９２号に詳細に説明されており、本明細書において背景技術（従来技術）として使用される。この手法は１つのアナログフレームを（今日用いられているように）複数のアナログサブフィールド（ＰＤＰ（プラズマディスプレイ装置）で使用されているのと同様なサブフィールド）に分割するものである。しかしながら、ＰＤＰでは各サブフィールドをデジタル方式（完全にＯＮかＯＦＦにする）でしか制御することができない。その一方で、上記方式の場合、各サブフィールドはアナログ方式である（可変振幅）。各サブフィールドの最大ビット深さはドライバのビット深さによって規定される。サブフィールドの数は２より大である必要があり、実際の数はＡＭＯＬＥＤのリフレッシュレート（各画素に存在する値を更新するのに要する時間）に依存する。提案される方式・手法は図７に示されている。

この方式・手法ではオリジナルのビデオフレームを６個のサブフィールド（ＳＦ０−ＳＦ５）に分割している。この数は単なる例として与えられている。各サブフィールドの初めに（冒頭で）、リフレッシュが行われる。

各サブフィールドのデータ及び基準信号は、対応するサブフィールド制御信号を生成するために使用される。各サブフィールド制御信号の振幅はＳＦ０からＳＦ５へと徐々に減少し、図７の二重矢印によって示されているように基準信号生成手段７により調整されることもある（図３と比較されたい）。

図８は上記したＣ_max（Ｃ_max＝Ｃ₂₅₅またはＣ_max＞Ｃ₂₅₅）の２つの場合について白レベルの表示を図示したものである。図の左側においてはＣＲＴと同様な発光があるが、右側においては白の発光は従来の方法と同様である。低レベル表示については、２つの手法は同等である。同じように、動画表示については低レベルから中間グレーまで上記２つの手法は互いに似ている。しかしながら、左側の手法は全てのレベルについてより良い動画を提供できるという利点を有している。一方、もう一つの手法では、この利点は低レベルから中間レベルの範囲に限定される。一般的に、振幅が段階的に変化する左側の手法は、より大きな利点を有する。しかし、幾つかのサブフィールドに用いられる最大駆動信号Ｃｍａｘがかなり高く、ディスプレイの寿命に対する影響力を持つ場合がある。この最後のパラメータが、どちらの手法を使用すべきかを決定する（２つの手法の折衷も現実的である）。

この手法の他の主な利点は、サブフレーム（つまりサブフィールド）のアナログ振幅は図３に示されているようにドライバを介して規定されることである。もしドライバが例えば６ビットのドライバであれば、各サブフレームはアナログ振幅に対して６ビット解像度を有する。最後に、フレームを多くのサブフィールドに分割し、各サブフィールドは６ビットが基本となるので、サブフィールドを組み合わせると非常に多くのビットを得ることができる。

以下の説明は、図８の左側の手法に限定される。なぜなら左側の手法の方が、大きな利点を提供するからである。この手法において、数個のサブフレーム（つまり数個のサブフィールド）の期間は固定され、従って、もし入力フレームが変化すると、この変化は主として最後のサブフィールドにのみ影響を及ぼす（最後のサブフィールドが長くなったり、短くなったり、あるいは消える場合もある）。この現象から、もし特定の手法が使用されない場合、数個の入力フレームレートがあると障害・不安定な状態を起こすことがあり得ることが分かる。このことは下記において詳細に説明される。

２． アナログサブフィールドを用いたマルチスキャン方式
２．１ 仮定の説明
説明を簡単にするために、６０Ｈｚにおいて等しい長さ（１６．６７／４＝４．１６ｍｓ）を有する４つのアナログサブフレームからなるフレームを電圧駆動型システムで扱う場合を例として説明する。各サブフィールドの電圧基準は隣接するサブフィールド同士の間で順次３０％輝度差を有するように選択される（電圧差もこれに合わせて調整される）。つまり、４．１６ｍｓ毎に、電圧基準発生器が当該サブフィールドのためにキャパシタリフレッシュにより更新される。ここに記載される全ての値及び数は例示にすぎない。この仮定（に基づいたもの）が図９に示されている。

実際の場合、サブフィールドの数、サイズ及び振幅差は完全にフレキシブルであり、アプリケーション（適用事例）に応じてケースバイケースで調整することができる。電流駆動型システムの場合、同じ考えを採用することができるが、電流駆動型システムの場合、印加電流と輝度の間に比例関係があり、電圧駆動型システムの場合、２の冪乗に比例するという関係がある。

従って、電圧駆動の場合、輝度については次の関係が本事例の１つのフレームに成立する。

ここで、Ｘ₀、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ₃は４つのサブフィールドＳＦ₀、ＳＦ₁、ＳＦ₂及びＳＦ₃に使用されるビデオ値にリンクしている８ビット情報である。

電流駆動の場合、フレームの輝度は

２．２ 欧州特許第１９１４７０９号よりビット深さが深いことについて
以下の例は、本システムがより多くのビットを有することができることを示している。

・最大輝度： Ｘ₀＝２５５、Ｘ₁＝２５５、Ｘ₂＝２５５及びＸ₃＝２５５であれば、出力値は次のようになる。

ユニット
・最小輝度（制限値Ｃ_min＝２５５を使用しない）： Ｘ₀＝０、Ｘ₁＝０、Ｘ₂＝０及びＸ₃＝１であれば、出力値は次のようになる。

ユニット
同じ最大輝度を有するアナログサブフィールドを備えない標準ディスプレイの場合、最低値は（１／Ｎ）²x３００３７．４７に対応する。ここで、Ｎはビット深さである。よって、下記の式が得られる。

これらはこの例において実現可能である。
このことは、単に８ビットドライバに基づいてアナログサブフィールドを使用すれば、ビット深さを深くすることができることを示している。しかしながら、符号化は注意深く行わなければならない。

つまり、通常の場合（アナログサブフィールドでない場合）、入力振幅の半分が出力振幅の１／４に相当する。なぜなら入力と出力の関係が電圧駆動モードでは二次曲線になるからである。これはアナログサブフィールド方式を採用したときも維持されなければならない。換言すると、もし入力値が最大値の半分であれば、出力はＸ₀＝２５５、Ｘ₁＝２５５、Ｘ₂＝２５５及びＸ₃＝２５５で得られる値の１／４にならなければならない。これは、Ｘ₀＝１２８、Ｘ₁＝１２８、Ｘ₂＝１２８及びＸ₃＝１２８では簡単に得られない。

つまり、

これは３００３７．４７／４＝７５０９．３７ではない。なぜなら（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）²≠ａ²＋ｂ²＋ｃ²＋ｄ²だからである。

従って、特定の符号化アルゴリズムを使用しなければならない。その場合、入力はＸ₀＝１４１、Ｘ₁＝１１４、Ｘ₂＝１０７及びＸ₃＝９４でなければならない。

つまり、

これはちょうど３００３７．４７／４となる。このような最適化を各入力ビデオ値に行い、チップ内のルックアップテーブルに記憶する必要がある。このＬＵＴ（ルックアップテーブル）の入力の数は、選択されるビット深さに依存する。８ビットの場合、ＬＵＴは２５６の入力を有し、４つの８ビット出力毎に、１つのサブフィールドが割り当てられる。１０ビットの場合、ＬＵＴは１０２４の入力を有し、４つの８ビット出力毎に、１つのサブフィールドが割り当てられる。これは、ビット深さを深くすると必要なメモリが増えてコストアップになることを示している。

例えば、１０ビットのデータを表示できるディスプレイを使用する。
この場合、出力レベルは、（Ｘ／１０２４）²×３００３７．４７に対応したものでなければならない。ここでＸは１から１０２４まで１ずつ増加する１０ビットの値である。表３において、１０ビットの表示ができる符号化の例を見つけることができる。これは単なる例であり、ディスプレイの動作・状態に応じて更なる最適化を行うことができる。

表３： ６０Ｈｚの場合の１０ビット符号化例

期待されたエネルギと得られたエネルギとの相違は図１０に示されている。

表３と図１０は上記の仮定に基づいた１０ビット符号化の例を示している。スクリーン上で得られたエネルギは、期待されたエネルギとほとんど同じであり、スムースな二次ガンマ関数となっている。期待されたエネルギと得られたエネルギとの間の差は図１１に示されている。

図１２は同じ曲線であるが、期待されたエネルギに対するパーセント表示で示したものである。人間の目はコントラストに敏感であるので、このパーセント表示の方が、人間の目の感覚（相対的であり、絶対的ではない）に近い。

符号化テーブルを作成するのに幾つかの選択肢があるが、通常は次の主要ポイントに従う。

・期待されたエネルギと表示されたエネルギとの間の（誤）差を最小にする。

・Ｘ_n+1＜Ｘ_nのエネルギを出来るだけ維持するように試みる。これは、デジタル値がこのルールを守らなければならないということを意味しているのではなく、各サブフィールドに使用される電圧基準を考慮すると最後により多くのエネルギが得られることを意味している。

・Ｘ₀は常に入力値とともに生長しなければならない。

・活性化されたＸ_nの間にゼロを挿入することは避けるよう試みる。

・ビデオ値が変化する場合、各サブフィールドのエネルギ変化を出来るだけ小さくするよう試みる。

２．３ フレームレートが異なる場合
図１３は、図９の仮定に適用される図６と同じ状況を示しており、グレーレベル１２８の表示に関連している。より詳しくは図１３は、入力フレーム周波数がプログラムされた周波数（この例では６０Ｈｚ）とは異なる場合（サブフィールド期間は１６．６７ｍｓ／４＝４．１６ｍｓ）におけるアナログサブフィールドの使用の問題点を示している。この問題点を解決する手段は、異なる周波数に対して数個のアドレス方式を用意することであることは明らかである。例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、７５Ｈｚ、１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚのような５つの異なるモードがサポートされる。これらの各々について、異なるサブフィールドアドレス方式及び符号化が実施される。しかし、これは、本事例の中間周波数（例えば、６６．７Ｈｚまたは７１．４Ｈｚ）の問題を解決できない。

６０Ｈｚモードにおいて６６．７Ｈｚである場合、最後のサブフィールドの期間は１６．６／４＝４．１６ｍｓでなければならない。しかし、全フレーム期間は１５ｍｓしかないので、最後のサブフィールドは１．６ｍｓ短くなる（２．５６ｍｓ）。換言すると、最後のサブフィールドはフレーム期間の１／４の期間を有さず、１／６の期間になってしまう。最後に、この例においてスクリーン上で得られるエネルギは次の式により与えられる。

ここでＸ₀、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ₃は３つのサブフレームＳＦ₀、ＳＦ₁、ＳＦ₂、ＳＦ₃に使用されたビデオ値にリンクされた８ビット情報である。この式を用いて符号化を更新する際、４という結果が得られる。

表４： ６０Ｈｚモードの１０ビット符号化を６６．７Ｈｚで実施した場合

期待されたエネルギと得られたエネルギとの差は図１４に示されている。この図１４と表４は上記の仮定に基づいた１０ビット符号化に関している。つまり、スクリーン上で得られたエネルギは期待されたエネルギと異なっている。そのため、グレースケール曲線は安定しておらず、フレーム周波数に伴って上昇する。換言すると、もしフレーム周波数に変動があると、当該変動に伴ってグレースケールの輝度に変動が生ずる。期待されたエネルギと得られたエネルギとの間の差は図１５に絶対的に示され図１６に相対的に示されている。

図１６は図１２に比較して、期待されたエネルギに対する生成エネルギの差が大きいことを示している。

図１７は同じサブフィールド期間の場合に６０Ｈｚフレームレートで得られたエネルギと６６．７Ｈｚで得られたエネルギとの間の差を示している。最後のサブフィールドの寄与に依存して、短縮されたフレーム期間の影響は変化し、よって、６０Ｈｚで得られたエネルギと６６．７Ｈｚで得られたエネルギとの間の差は変動し、フレーム期間が安定していない場合には乱れが生ずる。

このような問題点を回避するために、アナログサブフィールド方式は実際の入力フレーム期間に調整されなければならない。幾つかの手法が考えられる。

−サブフィールド符号化を調整すること。これは上記のように電圧駆動システムについてはかなり複雑である。

−サブフレーム期間を調整すること。これは最も簡単な解決手法であるが、使用電子回路等により制限される可能性がある。

−最後のサブフィールドの電圧基準を調整すること。これはサブフレーム期間調整が制限される場合、前の調整に加えて（続けて）使用することができる。

２番目と３番目の手法は基本的に本明細書の範囲にある。

２．４ サブフィールド期間調整による手法
基本的なアナログサブフィールド方式の実施例が図１８に示されている。入力信号６が標準（ＯＬＥＤ）処理（装置）１０によって処理される。得られた信号はアナログサブフレーム（つまりサブフィールド）符号化ユニット１１に送信される。拡大されたボックス１１’内に示されているように、入ってくるビデオ情報（ＲＧＢ３０ビット）は符号化ＬＵＴに伝送される（色毎に１つ）。これらＬＵＴの出力は幾つかのサブフィールドビットである。各画素について、全てのサブフィールドデータが同時に使用可能になっている。

これらサブフィールドはサブフィールドメモリ１２の異なる位置に画素毎に記憶され、メモリ１２からサブフィールド毎に読み出される。メモリ１２からは１回に１つのサブフィールド画像しか読み出せない。読み出されたサブフィールド画像は標準（ＯＬＥＤ）駆動ユニット１３に転送され、サブフィールドレベルに応じて調整された電圧基準（基準信号７）でスクリーン１に表示される。このユニット１３は行ドライバ３と列ドライバ４を制御する。中央制御ユニット１４は標準処理ユニット１０、サブフィールド符号化ユニット１１、駆動ユニット１３及び基準信号ユニット７を制御する。

この例は、フレームメモリ１３にサブフィールドを記憶しているために、少なくとも１つのフレーム遅延が表示された画像と入力画像の間にあることを示している。この遅延はサブフィールド期間調整にとても有用である。即ち、各サブフィールドの期間は、入力フレームの全期間と全く同じになるように調整される。

Ｎサブフィールドを表示する例にとって、これは次のことを意味する。
−新しい入力フレームＦがある度に、入力フレームカウンタはリセットされ、ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝０となり、次の新たな入力フレームまでの各システムクロックの間、当該カウンタは増加する（ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＋＋）。最後にｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（Ｆ）＝ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｃｏｕｎｔとなり、フレームＦについての入力フレーム期間をシステムクロック単位で表す。

−これと並行して、その前のフレーム期間ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（Ｆ−１）を使用しフレームＦ−１についてのサブフィールド出力を駆動する。新しい入力フレームＦがある度に、第１サブフィールドＳＦ１（Ｆ−１）がアドレシングされ、サブフィールドカウンタｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔ＝０はリセットされ、各システムクロックの間、ｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔ ＋＝Ｎとなる（サブフィールドカウンタはサブフィールドの量に応じたファクタにより増加される）。ｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔ＞＝ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（Ｆ−１）となる度に、次の入力フレームが来るまで次のサブフィールドがアドレシングされ、サブフィールドカウンタがリセットされる（ｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔ＝０）。

フレーム期間が１５ｍｓ（６６．７Ｈｚ）でクロックが１００ＭＨｚの場合、フレーム期間はｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ＝１．４９９．２５０クロックとなる。４サブフィールドの場合、カウンタｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔはクロックの４倍速く増加するので、３７４８１２クロック後にすでに値１．４９９．２５０に到達する。これは入力フレーム期間の１／４である。こうすることにより、４つのサブフィールドは入力フレーム周波数に拘わらず等しい期間を有することになる。

図１９はこの方式・技術が図９の仮定に適用された場合を示しており、グレーレベル１２８を表示することに関している。入力フレーム周波数に応じてサブフィールド期間が比例変化するので、フレーム期間に拘わらずフレームとフレームとの間に輝度差は無い。

しかし、主としてフレームレートが短くなると新たな問題が生ずることがある。サブフィールドの期間も短くなり、与えられたサブフィールドの数に対して短すぎるという状態になり得る。

この場合、数ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎが閾値と比較され、もしこの期間が所定の閾値より下ならば、より少ない数のサブフィールドの別のモードが選択される。

例えば、
−５５Ｈｚ未満のモードは５つのサブフィールドを有する（ｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１）
−５５Ｈｚと６７Ｈｚの間のモードは４つのサブフィールドを有する（ｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２）
−６７Ｈｚと９０Ｈｚの間のモードは３つのサブフィールドを有する（ｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿３）
−９０Ｈｚより高いモードは２つのサブフィールドを有する（ｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿４）。これは欧州特許１９６４０９２号に開示されている本出願人の先の発明に対応する。

対応する例が図２０に示されている。

全てのサブフィールドモードは、平均輝度が一定（同じ）になるように構成されている。この場合、サブフィールドの数を変えることは画像の明るさに影響を及ぼさない。これを達成するために、全てのモードの電圧基準は、選択されたアドレシングの輝度変化・特性を考慮して調整されなければならない。サブフィールド符号化方式及び電圧基準を含むルックアップテーブル（ＬＵＴ）が一度計算され、コントロールボード（制御基板）のメモリに記憶される。これは、上記した閾値に基づいて選択的に行われる。

異なる数のサブフィールドに対する基準を最適に計算するためには、２つの状況が考えられる。

−電流駆動型のアドレシング：平均輝度を一定に維持するあめには、エネルギ面（ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ）が一定に保持されなければならない。これは

となることを意味する。ここでＥｎは表示されるべき一定の輝度エネルギであり、Ｉｍａｘ（ＳＦｎ）はサブフィールドｎの最大電流である。

−電圧駆動型のアドレシング：平均輝度を一定に維持するあめには、エネルギ面が一定に保持されなければならず、その際、輝度に対する電圧（相対的な電圧）が２の冪乗であることを考慮する。これは

となることを意味する。ここでＥｎは表示されるべき一定の輝度エネルギであり、Ｖｍａｘ（ＳＦｎ）はサブフィールドｎの最大電圧である。

ルックアップテーブル（ＬＵＴ）が一度計算され、コントロールボードのメモリに記憶される。

図２１は図１８の例に基づいて実行された場合を示している。入力される画像（入力信号６）は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃで示されている。新しいＶｃｙｎｃが入力されるたびに、カウンタｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｃｏｕｎｔがリセットされる。このカウンタは次のＶｓｙｎｃが来るまでインクレメントされ、その値はｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎに記憶され（参照符号１４）るので、２つのＶｓｙｎｃの間のクロックの数により期間を示すことになる。

値ｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎが数個の閾値（参照符号１５）と比較され（例えば、上記の例のｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｍ）、いくつのサブフィールドＮが使用されるべきかを決める（参照符号１６）。

この値Ｎを使ってブロック１１'及び１７内の全てのルックアップテーブル（符号化、アドレシング、駆動基準・・・）を選択する。

次のＶｓｙｎｃが来ると、第１のサブフィールドがアドレシングされ、ＳＦ１がメモリが要求される。同時に、カウンタｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔは、現在のｉ＿ｆｒａｍｅ＿ｄｕｒａｔｉｏｎに達するまで値Ｎだけ増加される。このためには次のサブフィールドＳＦ２のアドレシングが必要であり、そのアドレシング及びカウンタｉ＿ＳＦ＿ｃｏｕｎｔはリセットされる。このループは次のＶｓｙｎｃまで続けられる（次のＶｓｙｎｃが来ると再びサイクルがスタートする）。

本発明の教示内容はサンプル＆ホールド方式を利用する全てのディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ、ＬＣＤその他）に適用することができる。

Claims (7)

1. マルチスキャンホールドタイプのディスプレイスクリーンに画像を表示する方法であって、
   複数のフレームのシーケンスを含む入力信号を提供するステップと、
   フレーム期間を有する各フレームを、一時的にアナログサブフィールドに分割するステップと、
   サブフィールド制御信号の前記アナログ信号振幅を特定するための基準信号のセットを提供するステップと、
   前記サブフィールド制御信号に基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御するステップと、
   を有し、
   前記各フレームは１つの画像に対応しており、前記基準信号の各々は前記アナログサブフィールドの１つに対応している方法において、
   各フレームの最後のサブフィールドに対応するサブフィールド制御信号の前記振幅が前記フレームのフレーム期間に自動的に調整される
   ことを特徴とする方法。
2. サブフィールド制御信号の前記振幅がフレームの始まりから終わりまでステップ状に減少することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. フレームから得られる出力エネルギが前記入力信号の対応レベルの所定関数であり、前記アナログサブフィールドがこれに基づいて符号化されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 画像を表示するためのマルチスキャンホールドタイプのディスプレイ装置であって、
   複数の表示要素を有するディスプレイスクリーンと、
   複数のフレームのシーケンスを含む入力信号を提供する入力手段と、
   フレーム期間を有する各フレームを一時的にアナログサブフィールドに分割する符号化手段と、
   サブフィールド制御信号の前記アナログ信号振幅を特定するための基準信号のセットを提供すると共に、前記サブフィールド制御信号に基づいて前記ディスプレイスクリーンの表示要素を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記各フレームは１つの画像に対応しており、前記基準信号の各々は前記アナログサブフィールドの１つに対応しているディスプレイ装置において、
   各フレームの最後のサブフィールドに対応するサブフィールド制御信号の前記振幅を、前記フレームのフレーム期間に自動的に調整する調整手段をさらに備える
   ことを特徴とするディスプレイ装置。
5. サブフィールド制御信号の前記振幅がフレームの始まりから終わりまでステップ状に減少することを特徴とする請求項４記載のディスプレイ装置。
6. フレームから得られる出力エネルギが前記入力信号の対応レベルの所定関数であり、前記符号化手段がこれに基づいて前記アナログサブフィールドを符号化することができることを特徴とする請求項４または５記載のディスプレイ装置。
7. 前記ディスプレイスクリーンがＯＬＥＤディスプレイまたはＡＭＯＬＥＤディスプレイであることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のディスプレイ装置。

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