JP3330110B6 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【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、ＳＦ３、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１０１、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ｂ０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Ｓ１、Ｓ２、・・・の順で、それぞれサブフィールドＳＦ１、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３０１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５０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ＲＧＢ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１２〜１７ｍｓ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ＴＲ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、１６、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１２８），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，ＳＦ４，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，ＳＦ６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１５に示した発光重み配列では、９つのサブフィールドＳＦ１〜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、ＳＦ３、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ＳＦ６）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、ＲＧＢ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２０、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。
【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。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、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ＳＦ１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，１０１、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，３０１…フレームメモリ

Claims (2)

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２ 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、最大輝度 の１／２の階調までは、一方のグループを集中して発光 させたことを特徴とする画像表示装置。
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。

Images