KR100802484B1 - 화상 표시 방법 및 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의사 윤곽 및 플리커를 저감하기 위한 점등 패턴의 선택의 최적성을 높인다.

프레임을 복수의 서브프레임으로 변환하는 서브프레임법에 의해 중간조를 재현하는 화상 표시에 있어서, 표시 화면을 구성하는 화소의 각각에 대하여, 서브 프레임마다의 점등 또는 비점등의 선택의 조합인 점등 패턴을, 주목 화소의 프레임 데이터값과, 과거의 프레임에서의 주목 화소의 점등 패턴과, 주목 화소 근방에 위치하는 동일한 표시색의 화소인 주변 화소에 대하여 결정된 점등 패턴에 기초하여 결정한다.

의사 윤곽, 플리커, 점등 패턴, 서브프레임법, 주목 화소

Description

화상 표시 방법 및 화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY METHOD AND APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 표시 장치의 구성도.

도 2는 점등 패턴의 결정에 따른 주목 화소와 주변 화소의 위치 관계를 나타낸 도면.

도 3은 정방 배열의 화소군에서의 점등 패턴의 결정 순서를 나타낸 도면.

도 4는 PDP의 셀 구조의 일례를 나타낸 도면.

도 5는 프레임 분할의 개요를 나타낸 도면.

도 6은 점등 패턴의 일례를 나타낸 도면.

도 7은 목표 발광 파형을 나타낸 도면.

도 8은 1 프레임의 발광 파형과 목표 발광 파형을 나타낸 도면.

도 9는 시선의 움직임 방향과 망막에서의 입사 광량 변화의 관계를 나타낸 도면.

도 10은 실시예 1에서의 웨이트(weight) 설정과 플리커의 관계를 나타낸 도면.

도 11은 실시예 1에서의 웨이트 설정과 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 12는 실시예 1에서의 시선 이동 속도와 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 13은 실시예 2에서의 웨이트 설정과 플리커의 관계를 나타낸 도면.

도 14는 실시예 2에서의 웨이트 설정과 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 15는 실시예 2에서의 시선 이동 속도와 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 16은 실시예 3에서의 웨이트 설정과 플리커의 관계를 나타낸 도면.

도 17은 실시예 3에서의 웨이트 설정과 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 18는 실시예 3에서의 시선 이동 속도와 의사 윤곽의 관계를 나타낸 도면.

도 19는 서브프레임 메모리로의 데이터 기입의 요령을 나타낸 도면.

도 20은 델타 배열의 화면의 모식도.

도 21은 발광 파형의 넓이를 설명하기 위한 도면.

도 22는 플리커가 나타나는 점등 패턴의 조합을 나타낸 도면.

도 23은 화면 상을 물체가 이동할 경우의 표시 변화를 나타낸 도면.

도 24는 화면 상을 물체가 이동할 경우의 망막 상의 입사 광량을 나타낸 도면.

도 25는 셀 간극이 있는 화면 상을 물체가 이동할 경우의 망막 상의 입사 광량을 나타낸 도면.

도 26은 의사 윤곽이 나타나지 않는 점등 패턴의 조합을 나타낸 도면.

도 27은 의사 윤곽이 나타나는 점등 패턴의 조합을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

Dsf : 서브프레임 데이터(점등 패턴)

100 : 표시 장치(화상 표시 장치)

76 : 점등 패턴 결정 회로

77 : 서브프레임 메모리(메모리)

본 발명은 1 프레임 당 점등 시간을 제어함으로써 중간조를 재현하는 화상 표시 방법 및 장치에 관한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 또는 유기 EL 패널에 의한 표시에 적합한 것이다.

PDP는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터의 어느 쪽에도 이용 가능한 고속성과 해상도를 겸비하고 있고, 대화면 표시 디바이스로서 이용되고 있다. 이러한 PDP의 과제 중 하나로 동화상 표시에서의 의사 윤곽 및 플리커의 저감이 있다.

PDP에서의 중간조의 재현은 셀(표시 소자)마다 1 프레임의 방전 회수를 계조 레벨에 따라 설정함으로써 행해진다. 컬러 표시는 계조 표시의 일종으로서, 표시색은 3원색의 휘도의 조합에 의해 결정된다.

PDP의 계조 표시 방법으로서, 1 프레임을 휘도의 웨이팅(weighting)을 행한 복수의 서브프레임으로 구성하고, 서브프레임 단위의 점등/비점등의 조합(이것을 점등 패턴이라 호칭함)에 의해 1 프레임의 총 방전 회수를 설정하는 서브프레임법이 넓게 알려져 있다. 일반적으로 프레임으로부터 서브프레임으로의 변환은 미리 작성된 변환 테이블에 의해 행해진다. 또한, 인터레이스 표시의 경우에는, 프레임을 구성하는 복수의 필드의 각각이 복수의 서브필드로 구성되고, 서브필드 단위의 점등 제어가 행해진다. 단, 점등 제어의 내용은 프로그래시브 표시의 경우와 마찬 가지이다.

서브프레임 단위의 점등 제어에 의한 표시에서는, 점등하는 서브프레임과 점등하지 않는 서브프레임이 혼재하여 프레임 기간 내에서 발광 시간이 이산적으로 되는 것에 기인하여, 플리커 및 의사 윤곽이 생긴다는 문제가 있다. 예를 들면, 어느 프레임에서는 표시 기간의 전반에 발광이 집중하고, 연속하는 프레임에서는 표시 기간의 후반에 발광이 집중하는 경우, 저휘도로 되는 시간이 길어지기 때문에, 발광의 시간 분포는 인간의 눈에 플리커로서 감지되는 것이 있다. 또한, 화면 내에서 움직이는 물체를 포함하는 화상을 표시하는 경우, 관찰자가 물체를 눈으로 추종하므로, 관찰자가 주목하는 셀의 상(像)은 망막 상을 이동한다. 이 때, 우연히 망막 상의 어느 점에 저발광 강도의 셀의 상이 계속 투영되면, 그 점에 대응하는 물체 표면의 밝기가 어둡게 감지되게 된다. 그러한 점이 선 상에 연속되어, 물체 표면에 선 모양이 보이는 경우가 의사 윤곽이라 불리고 있다. 즉, 의사 윤곽은 관찰자가 표시 내용과 다른 명암을 지각하는 현상으로서, 특히 계조 레벨이 유사한 화소로 이루어지는 농도 변화가 완만한 화상 부분이 화면 내에서 이동하는 경우에 생기기 쉽다. 예를 들면 사람이 걸어가는 씬에서 얼굴 부분에 의사 윤곽이 생긴다.

종래에, 플리커 및 의사 윤곽을 저감하기 위한 방법으로서, 중간조에 대하여 복수가지의 서브프레임 표현이 가능하도록 웨이팅을 연구하여, 개개의 프레임에 주목하여 계조 레벨마다 최적의 서브프레임 표현을 선택하는 방법이 알려져 있다. 서브프레임 표현의 최적화의 기본은, 일본국 특개평10-307561호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 기간에서의 발광 중심이 계조 레벨에 의하여 크게 변하지 않도록 하는 것이다. 예를 들면, 항상 발광 중심을 프레임 기간의 중앙 부근에 설정한다. 발광 중심이 일정하면, 프레임 간의 발광 중심 간격도 일정하게 되고, 저휘도의 시간이 계속하여 긴 발광 시간의 치우침이 없게 된다.

또한, 일본국 특개평11-224074호 공보에서, 어느 프레임(이것을 "현 프레임"이라 함)에 주목하여 점등 패턴을 결정할 때에, 이전의 프레임(이것을 "전 프레임"이라 함)의 점등 패턴을 참조하고, 전 프레임과 현 프레임의 관계를 가미하여 최적의 점등 패턴을 선택하는 방법이 제안되어 있다. 이에 따르면, 현 프레임에만 주목하여 점등 패턴을 결정하는 방법에 비해서, 보다 확실하게 의사 윤곽을 저감할 수 있다. 또한, 일본국 특개평9-172588호 공보 및 일본 특개 2000-105565호 공보에서, 인접 셀의 점등 패턴을 고려하여, 점등 패턴을 결정하는 방법이 제안되어 있다. 인접 셀 간에서 가능한 한 점등 패턴이 변하지 않도록 하면, 의사 윤곽의 발생이 저감된다.

상술한 바와 같이 중심 위치에만 착안하여 점등 패턴을 결정하면, 표시의 양부가 발광 파형의 넓이에 의존한다는 문제가 있었다. 예를 들면, 도 21의 (a), (b)에 나타낸 동일한 중심 위치를 갖는 2개의 발광 파형이 도 22와 같이 교대로 나타나면, 프레임 주기의 2배의 주기로 휘도가 변조되고, 중심 위치를 고정하고 있어도 플리커가 지각된다. 또한, 의사 윤곽의 억제도 중심 위치의 제어만으로는 불충분하다. 화면 상을 물체가 이동할 경우의 표시의 변화를 도 23에 나타낸다. 도 23은 Q 계조의 배경 상을 이동하는 P 계조의 물체의 의사 윤곽을 나타내고 있다. 이 물체의 이동에 시선이 추종하면, 망막 상에서 물체의 상이 정지하고, 망막 상에서의 입사 광량은 도 24와 같이 분포한다. 점등 패턴을 고려하면, 망막 상의 적분 광량은 도 25와 같이 된다. 실제의 셀 배열에서는, 셀 간에 간극이 존재하는 것이 일반적이다. 예를 들면 셀을 구획하는 격벽이 셀 간극을 형성한다. 3색의 셀을 이용하는 컬러 표시에서는, 어느 색의 셀 간에 다른 색의 셀이 존재하고, 그에 따라 2셀분의 간극이 생기는 경우가 있다. 이것을 고려하여, 셀 간극이 있는 경우의 망막 상의 입사 광량을 도 25에 나타낸다. 도 25에서는, 복수의 서브프레임(도면에서는 SF로 표기)으로 구성되는 1 프레임의 적분 광량을 도시하고 있다. 도 25에서는 인접 셀 간에서 발광 프로파일의 중첩은 없지만, 이것에 한정되지 않는다. 중첩의 유무는 시선의 이동 속도 및 점등 패턴에 의존한다.

통상, 화면의 관찰은 셀 피치가 눈의 분해능보다도 미세하게 되는 상태로 행해진다. 따라서, 도 25의 망막 상의 광량 프로파일은 공간 방향으로 평균화되어 인식된다. 목표 광량과의 차인 표시 오차 중, 셀 피치 이상의 공간 주파수 성분은 통상 인지되지 않는다. 의사 윤곽에는 셀 피치 미만의 공간 주파수 성분이 주로 관여하고, 공간의 발광 프로파일의 소밀(疎密)이 어두운 부분 및 밝은 부분에 대응한다. 이 발광 프로파일의 소밀은 발광 중심만으로는 제어할 수 없고, 도 26 및 도 27에 나타낸 점등 패턴의 넓이에 영향을 받는다. 도 26은 인접하는 셀의 양쪽에서 프레임의 투영 범위 중앙부에 발광이 집중하고 있고, 의사 윤곽은 나타나지 않는다. 이에 반해, 도 27의 패턴에서는 발광 중심은 도 26의 패턴과 동일하지만, 한쪽의 셀의 발광 분포가 프레임의 투영 범위의 단부에 치우쳐 있다. 이 경우, 인접하는 셀 간에 발광 강도의 소밀이 생겨 그것이 의사 윤곽으로서 인식된다. 이와 같이, 의사 윤곽의 관점에서도 중심 위치를 정렬하는 것만으로는, 반드시 최적의 점등 패턴이 선택된다고는 할 수 없는 것을 알 수 있다. 또한, 개개의 셀에만 주목하여, 현 프레임과 과거의 프레임에서 점등 패턴이 크게 변하지 않도록 하는 종래의 방법에서도 플리커 및 의사 윤곽의 저감이 불충분했다.

또한, 종래에는, 프레임과 서브프레임을 대응시키는 변환 테이블의 작성에 있어서, 각 계조 레벨에 대하여 어느 점등 패턴을 선택하는지를 숙련자가 경험에 기초하여 계조 레벨마다 판단할 필요가 있었다. 상술한 바와 같이 전 프레임과 현 프레임의 관계를 가미하는 경우에는, 계조수 N을 256으로 하면, 256²가지의 계조의 조합에 대하여 하나씩 최적의 점등 패턴을 결정해야만 하고, 그 노력은 매우 컸다. 2개 이상의 전 프레임을 참조하게 되면, 계조의 조합은 N³가지로도 된다. 계조수 N을 증가시키거나, 웨이팅을 변경함으로써 형태가 변하면, 그 때마다 번거로운 작업을 행해야만 한다.

본 발명에서는, 플리커 및 의사 윤곽의 양쪽을 저감하기 위해서, 시간적으로 인접하는 과거의 프레임의 점등 패턴과, 인접하는 화소의 점등 패턴의 양쪽을 참조하여 주목 화소의 점등 패턴을 결정한다. 구체적으로, 주목하는 프레임과 그것에 연속하는 과거의 프레임의 표시 오차의 푸리에 성분을 기초로 계산되는 오차와, 주목 화소와 그것의 근방의 주변 화소의 표시 오차의 푸리에 성분을 기초로 계산되는 오차의 합이 작게 되도록 점등 패턴을 결정한다. 여기서 말하는 화소란, 화면을 구성하는 단위 표시 요소(단일 발색의 표시 소자)를 의미한다.

과거의 프레임과의 표시 오차란, 프레임을 서브프레임으로 분할하여 표시할 때의 발광 파형과, 이상적인 발광 파형과의 차이다. 이 표시 오차의 푸리에 성분을 평가하고, 그 차가 작게 되는 점등 패턴을 선택한다. 그 때, 푸리에 성분이 고차로 될수록 인간의 눈의 시간 분해능으로는 변별하기 어려워지기 때문에, 푸리에 성분의 차수마다 웨이트를 설정하여 오차를 평가한다. 이것은 플리커의 저감에 유효하다.

주변 화소와의 표시 오차란, 시선이 이동하는 경우에 망막 상에서 기대되는 목표 광량과, 서브프레임마다의 발광을 적분하여 얻어지는 광량 분포와의 차이다.

참조하는 주변 화소는 1개이어도 효과는 있지만, 2개 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 화면의 일 방향으로 나열된 화소만을 참조하면, 다른 방향으로 시선이 움직인 때의 점등 패턴의 혼합에 관하여 고려되지 않게 된다. 따라서, 주목 화소에 대한 배치 방향이 다른 2 이상의 화소를 참조하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 수평 방향의 인접 화소와 수직 방향의 인접 화소를 참조하여 점등 패턴을 결정하면 된다. 단, 참조하는 화소의 점등 패턴이 참조 이전에 결정되어 있을 필요가 있으므로, 이 조건을 만족하도록 각 화소의 주목 순서를 선택한다. 시리얼의 화상 데이터 입력과 병행하여 처리를 진행하는 형태에서는, 화상 데이터의 입력순으로 점등 패턴을 결정하는 방식이 자연스럽고, 데이터 처리의 알고리즘을 생각하기 쉽다. 화면의 단부의 화소에는 참조해야 할 위치의 전부 또는 일부에 화소가 존재하지 않는다. 이러한 화소에 대해서는, 모든 서브프레임을 비점등으로 한 가상의 화소를 참조하여 점등 패턴을 결정하지만, 참조 가능한 화소만을 참조하여 점등 패턴을 결정한다.

도 1은 본 발명에 따른 표시 장치의 구성도, 도 2는 점등 패턴의 결정에 따른 주목 화소와 주변 화소의 위치 관계를 나타낸 도면, 도 3은 정방 배열의 화소군에서의 점등 패턴의 결정 순서를 나타낸 도면이다.

표시 장치(100)는 m×n개의 셀로 이루어진 표시면을 갖는 면방전형 PDP(1)와, 종횡으로 나열된 셀을 선택적으로 발광시키기 위한 드라이브 유닛(70)으로 구성되어 있고, 벽걸이형 텔레비젼 수상기, 컴퓨터 시스템의 모니터 등으로서 이용된다.

PDP(1)에서는, 표시 방전을 생기게 하기 위한 전극쌍을 구성하는 표시 전극이 평행하게 배치되고, 이들 표시 전극과 교차하도록 어드레스 전극이 배열되어 있다. 표시 전극은 화면의 행 방향(수평 방향)으로 연장되고, 어드레스 전극은 열 방향(수직 방향)으로 연장되어 있다.

드라이브 유닛(70)은 컨트롤러(71), 전원 회로(73), 데이터 변환 회로(75), X 드라이버(81), Y 드라이버(85) 및 A 드라이버(87)를 갖고 있다. 드라이브 유닛(70)에는 TV 튜너, 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 R, G, B의 3색의 휘도 레벨을 나타내는 다치 화상 데이터인 프레임 데이터 Df가 각종의 동기 신호와 함께 입력된다.

PDP(1)에 의한 표시에서는, 2치의 점등 제어에 의해 계조 재현을 행하기 위해서, 입력 화상인 시계열의 원 프레임을 소정수 M의 서브프레임으로 분할한다. 데이터 변환 회로(75)는 프레임 데이터 Df를 계조 표시를 위한 서브프레임 데이터 Dsf로 변환하여 A 드라이버(87)로 보낸다. 서브프레임 데이터 Dsf는 1 셀당 1 비트의 표시 데이터의 M 화면분의 집합으로서, 그 각 비트의 값은 해당하는 1개의 서브프레임에서의 셀의 발광의 요부, 엄밀하게는 어드레스 방전의 요부를 나타낸다. 데이터 변환 회로(75)는 점등 패턴 결정 회로(76)와 함께, 적어도 1 프레임분의 서브프레임 데이터 Dsf를 기억하는 서브프레임 메모리(77), 및 룩업 형식으로 서브프레임 데이터 Dsf를 출력하기 위한 테이블 메모리(78)를 갖는다.

표시하고자 하는 k번째의 프레임에 대한 프레임 데이터 Df(k)로부터 서브프레임 데이터 Dsf(k)로의 변환은 도 3의 순서로 1 화소씩 행해진다. 괄호 안의 문자는 프레임 순위를 나타낸다. 주목 화소 j에 대한 서브프레임 데이터 Dsf_j(k)의 결정시에는, 적어도 (k-1)번째를 포함하는 과거의 프레임의 서브프레임 데이터 Dsf_j(k-1), 및 주목 화소 j의 근방에 위치하는 주변 화소 a, b에 대하여 미리 결정된 k번째의 프레임의 서브프레임 데이터 Dsf_a(k), Dsf_b(k)가 참조 데이터로서 점등 패턴 결정 회로(76)에 입력된다. 점등 패턴 결정 회로(76)는 주목 화소 j의 프레임 데이터 Df(k)에서의 주목 화소 j의 데이터값과 참조 데이터값의 조합에 대응한 서브프레임 데이터 Dsf_j(k)를 테이블 메모리(78)로부터 판독하여 서브프레임 메모리(77)에 기입한다. 테이블 메모리(78)의 데이터 내용은 본 발명에 의거하여 목표와의 오차의 푸리에 성분이 최소로 되도록 설정되어 있다. 또한, 테이블 메모리(78) 대신에 연산 프로세서를 설치하고, 입력에 호응하여 푸리에 연산을 행하여 최적의 서브프레임 표현을 구하는 구성을 채용할 수도 있다.

도 4는 PDP의 셀 구조의 일례를 나타낸 도면이다.

도 4에서, PDP(1)는 1쌍의 기판 구체(기판 상에 셀 구성 요소를 설치한 구조체)10, 20)로 이루어진다. 전면측의 기판 구체(10)의 기재인 글래스 기판(11)의 내면에, n행 m열의 표시면 ES의 각 행에 1쌍씩 표시 전극 X, Y가 배치되어 있다. 표시 전극 X, Y는 면방전 갭을 형성하는 투명 도전막(41)과 그 단부 테두리부에 중첩된 금속막(42)으로 이루어진다. 표시 전극, X, Y를 피복하도록 유전체층(17)이 설치되고, 유전체층(17)의 표면에는 보호막(18)이 피착되어 있다.

배면측의 글래스 기판(21)의 내면에 1열로 1개씩 어드레스 전극 A가 배열되어 있고, 이들 어드레스 전극 A는 유전체층(24)으로 피복되어 있다. 유전체층(24) 상에 높이 150㎛ 정도의 격벽(29)이 설치되어 있다. 격벽 패턴은 방전 공간을 열마다 구획하는 스트라이프 패턴이다. 유전체층(24)의 표면 및 격벽(29)의 측면을 피복하도록, 컬러 표시를 위한 형광체층(28R, 28G, 28B)이 설치되어 있다. 도면 중의 필기체 문자(R, G, B)는 형광체의 발광색을 나타낸다. 색 배열은 각 열의 셀을 동일 색으로 하는 R, G, B의 반복 패턴이다. 즉, 1행 내의 3열(3개의 셀)이 표시 화상의 1 화소에 대응한다. 형광체층(28R, 28G, 28B)은 방전 가스가 방출되는 자외선에 의해 국부적으로 여기되어 발광한다.

도 5는 프레임 분할의 개요를 나타낸 도면, 도 6은 점등 패턴의 일례를 나타 낸 도면이다.

색마다의 계조 표시에 의한 컬러 재현을 행하기 위해서, 프레임을 예를 들어 12개의 서브프레임으로 분할한다. 즉, 프레임을 12개의 서브프레임 sf1∼sf12의 집합으로 치환한다. 이들 서브프레임에서의 휘도의 상대 비율이 대략 5:16:59:32:3:7:2:1:22:9:43:56으로 되도록 웨이팅을 하여 각 서브프레임의 표시 방전의 회수를 설정한다. 서브프레임 단위의 점등/비점등의 조합으로 RGB의 각 색마다 256 계조의 휘도 설정을 행할 수 있다.

표시 프레임 기간 Tf를 분할하여 각 서브프레임에 서브프레임 기간 Tsf1∼Tsf12를 할당한다. 서브프레임 기간 Tsf1∼Tsf12의 각각을, 화면 전체의 전하 분포를 균일화하는 준비 기간 TR, 표시 내용에 따른 대전 분포를 형성하는 어드레스 기간 TA, 및 계조 레벨에 따른 휘도를 확보하기 위해 점등 상태를 유지하는 표시 기간 TS로 나눈다. 준비 기간 TR 및 어드레스 기간 TA의 길이는 휘도의 웨이트에 상관없이 일정하고, 표시 기간 TS의 길이는 휘도의 웨이트가 클수록 길다.

도 6에서는, 계조 레벨 126(= 59+2+22+43)의 표시에서, 4개의 서브프레임 sf3, sf7, sf9, sf11을 점등시키는 점등 패턴이 선택되어 있다.

이하, 점등 패턴의 최적화에 따른 데이터 변환 방법을 설명한다.

하나의 셀에 대하여 의논한다. 참조하는 위치에 셀이 존재하지 않는 경우에는 참조할 수 있는 셀만을 참조한다.

우선, 플리커 저감을 위한 푸리에 성분의 평가에 대하여 설명한다. 이제, 표시해야 할 휘도 레벨을 f_k로 한다. 여기서 k는 프레임의 번호이다. 이것으로부터 점등 패턴을 결정하도록 하는 프레임 번호를 k로 하고, 1개 전의 프레임 번호을 k-1로 한다. 이 때 이상적인 발광 파형은 도 7과 같이 된다. 1 프레임 내의 발광 강도가 일정하게 되는 상태를 목표로 한다.

제k 프레임의 i번째의 SF의 발광 강도를 η^k _i로 하고, 표시 시간의 개시점을 α^k _i, 종점을 β^k _i로 한다(도 8). 시간축의 단위를 프레임 주기로 하고, α^k _i, β^k _i의 원점을 제k 프레임의 선두로 한다. 또한, η^k _i에 대해서는, 모든 프레임을 동일한 서브프레임 구성으로 하여, 제i 서브프레임 단독으로 점등시킨 경우의 휘도 레벨을 f_SF ^k _i로 한 경우에,

로 규격화되어 있는 것으로 한다. 표시 방전의 주기가 서브프레임에 의해 변하지 않는 경우에는, η^k _i도 서브프레임에 상관없이 거의 일정한 값으로 된다. 서브프레임의 구성은 프레임마다 다르게 해도 된다.

푸리에 급수로의 전개는 제k 프레임과 제k-1 프레임의 연속한 2개의 프레임의 구간에서 행한다. t를 프레임 주기를 단위로 한 시간축의 좌표로 하고, 좌표의 원점을 제k 프레임의 선두로 취하고, 기저(基底) 함수계를,

로 취한다.

제k 프레임의 서브프레임의 점등 패턴은 발광 파형과 목표 파형의 오차가 작게 되도록 결정된다. 그리고, 그 오차는 발광 파형과 목표 파형의 차의 푸리에 전개로 평가한다.

이제, 팔광 파형을 φ(t), 목표 발광 파형을 f(t)로 하면, 제k-1 프레임, 제k 프레임의 2 프레임 구간에서의 오차의 푸리에 전개는 이하로 주어진다.

여기서, 계수는 이하로 주어진다.

다음에 각 프레임의 선두에 좌표 원점을 갖는 경우의, 발광 파형을 φ^k(t), 목표 발광 파형을 f_k(t)로 한다. k가 프레임 번호이다. 이 때, 각 프레임마다 이하의 적분을 정의한다.

수학식 5의 표식을 사용하면 수학식 4의 계수는,

로 기재할 수 있다.

다음에 수학식 5의 적분을 구한다.

우선, 제k 프레임에서의 서브프레임의 점등 패턴을 δ^k(i)로 한다. 제i 서브프레임이 점등일 때 δ^k(i) = 1로 하고, 비점등일 때 δ^k(i) = 0으로 한다. 또한, α로부터 β까지의 구간만 값 1을 취하고, 그 외의 구간은 0인 함수를 S(t; α, β)로 하면, 제k 프레임의 구간에서 φ^k(t)는 이하와 같이 기재할 수 있다.

여기서 M_k는 제k 프레임의 서브프레임의 총수이다.

한편, f^k(t)는 제k 프레임 기간에서

이다. 이들에 의해,

로 된다. 이 표식과 수학식 6에 의해, 푸리에 계수가 구해진다. 또한, 입력 신호의 계조수만을 표현할 수 있는 계조수를 표시 장치가 갖고 있는 경우에는, a^k _n, b^k _n은 점등 패턴에 의해 결정되므로, 미리 변환 테이블을 작성해 둘 수 있다.

다음에 인간의 눈에 감지되는 발광 분포의 오차를 고려한다. 푸리에 성분의 각각의 주파수에 대한 인간의 눈의 감도(또는 그것에 비례한 양)를 ξ_n으로 하면, 이 ξ_n을 웨이트로서 인간의 눈에 감지되는 2 프레임 내의 발광 파형의 웨이팅 오차는 이하와 같이 된다.

이 오차의 2 프레임 내의 2승 평균의 평방근을 취한다.

통상, 프레임 주파수는 플리커가 감지되지 않는 주파수로 설정된다. 즉, 프레임 주파수 이상의 성분에 대해서는 눈의 감도는 없다고 근사해도 되므로, 수학식 11은,

로 근사할 수 있다. 여기서 표시 장치가 입력 신호의 계조수를 표현할 수 있는 능력을 갖고, 또한 입력 신호의 계조와 같이 표시를 행하고 있는 경우를 고려하면, a_o = 0이고, 수학식 12는

로 된다. 또한, 점등 패턴의 선택시에는 수학식 13에서 웨이트는 의미가 없으므로 생략했다. 또한 p는 고려하고 있는 셀의 번호를 나타낸다.

다음에, 시선이 움직인 경우에, 망막의 공간 방향으로 투영된 프레임에서의 주목 셀과 인접 셀의 표시 오차의 푸리에 성분에 대하여 설명한다. 또한, 시선의 이동은 물체의 움직임을 추종하는 경우만 아니라, 화면 상의 주시점을 이동하는 경 우도 있다.

고려하고 있는 프레임은 제k 프레임이다. 프레임을 나타내는 첨자는 생략한다. 이제, 표시해야 할 휘도 레벨을 fp로 한다. 여기서, p는 셀의 번호이다. 또한, 컬러 디스플레이에서는, 동일한 색의 셀끼리를 고려한다. 시선의 이동 방향에 의해 점등 패턴의 혼합 형태에는 도 9의 2종류가 있다. 시선의 이동 속도를 U로 하고, 도 9의 (a)의 경우를 정(正)으로 한다. 시선의 이동 속도는 1 프레임당 셀수로 표현한다.

망막 상의 좌표를 x로 하고, 시선 이동 방향의 셀 피치를 단위로 한다. 이것으로부터, 점등 패턴을 결정하는 셀을 p로 하고, 참조하는 셀을 p'으로 한다. 셀 p의 망막으로의 투영상의 중심 좌표를 x = 1/2로 하고, 셀 p'의 망막으로의 투영상의 중심 좌표를 x = -1/2로 한다. 또한, 시선 이동 방향의 셀 폭을 셀 피치를 단위로서 W로 한다. RGB의 스트라이프 구조의 셀에서는, 수평 방향으로 시선이 이동할 경우, W = 1/3으로 하고, 수직 방향으로 시선이 이동할 경우에는 W = 1로 한다.

이제, 셀 p의 제i 서브프레임의 투영상 φ'^p _i(x)는 이하와 같이 표기된다.

셀 p의 점등 패턴을 δ^p(i)로 하면, 셀 p의 투영상 φ'^p(x)는

로 된다.

의사 윤곽은 도 27과 같은 발광 분포의 소밀에 기인한다. 이 소밀은 인접하는 2 셀의 점등 패턴을 가령 교대로 반복 배치한 경우의 분포를 푸리에 전개한 경우의, 셀 피치의 2배 주기의 성분에 대응한다. 단, 셀의 계조 레벨의 차에 기인하는 셀 피치의 2배 주기의 성분은 소밀에 관계하지 않으므로, 그 부분은 없앤다. 즉, 발광 분포와 목표 발광 분포의 차의 푸리에 성분을 평가하면 좋게 된다.

플리커를 평가한 경우와 마찬가지로, 점등 패턴을 결정해야 할 셀 p와 참조하는 셀 p'에 걸친 범위의 기저 함수계를,

로 취한다. 이 기저 함수계를 토대로, 발광 분포 φ'(x)와 목표 발광 분포 f'(x)의 차를 이하와 같이 푸리에 전개한다.

여기서, 계수는 이하로 주어진다.

셀 p와 셀p'의 점등 패턴을 가령 1 셀마다 교대로 배치한 경우의 φ'(x)는 이하와 같이 표기될 수 있다.

따라서, 점등 패턴마다의 적분을 이하와 같이 정의하면,

수학식 18의 계수는,

로 기재할 수 있다. 셀 p의 목표 발광 강도를 f'_p로 하면 셀 p의 구간에서,

이다. 수학식 20의 적분을 실행하면,

로 된다. 셀의 설정 계조가 목표 계조 레벨과 같으면, a'^p _o = 0이다. 또한, 입력 신호의 계조수만을 표현할 수 있는 계조수를 표시 장치가 갖고 있는 경우에는, a'^p _n, b'^p _n은 점등 패턴에 의해 결정되므로, 미리 변환 테이블을 작성해 둘 수 있다.

셀 피치의 2배의 주기의 성분은 n = 1에 상당하므로, 발광 분포의 소밀은 이하의 식으로 평가할 수 있다.

또한, 이 값은 U의 부합에 의존하지 않는다.

이제, 수평 방향의 참조 셀을 p'으로 하고, 수직 방향의 참조 셀을 p"으로 한다. 셀 p의 제k 프레임과 제k-1 프레임의 플리커 성분의 오차가 수학식 13으로 주어지는 것으로 하여, 다음식으로 주어지는 Es가 최소로 되도록, 셀 p의 점등 패턴을 결정한다.

여기서, ζ, ζ', ζ"은 웨이트이다. 플리커를 중시하는지, 의사 윤곽을 중시하는지에 따라 웨이트가 변한다. 수학식 25의 우변은 제k-1 프레임의 셀 p의 점등 패턴과, 제k 프레임의 셀 p, p', p"의 점등 패턴의 함수이다. 도 3의 순서로 점등 패턴의 결정을 진행하고, 제k 프레임의 셀 p의 점등 패턴을 결정하는 시점에서는, 그 이외의 점등 패턴이 결정되어 있도록 한다.

시선 이동 속도 U는 상황에 따라 다르고, Es의 값도 U에 의존하지만, 대표로서 U = 2(1 프레임 당 2 셀의 시선 이동 속도)일 때의 Es의 값을 평가하여 점등 패턴을 결정한다. 도 2와 같이 좌측에 인접한 셀과 상측에 인접한 셀을 참조하는 것으로 한다.

중심 위치가 가능한 한 정렬되도록 하여, 미리 점등 패턴을 결정한 경우(중심 고정법)와, 본 발명의 방법에 따라 점등 패턴을 결정한 경우에서, 플리커와 의사 윤곽의 비교를 행한다.

로 한다. 여기서의 서브프레임 배열은 {48, 48, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 48, 48}이다.

플리커는 r 계조와 r-1 계조의 표시를 1 프레임마다 반복한 경우의 2 프레임 주기 성분, 즉 수학식 13의 값으로 평가한다. 평균 계조 레벨로 규격화하고, r = 1로부터 r = 255까지의 255가지의 경우의 평균값을 취한다. 그 결과를 도 10에 나타낸다. 비교로서 중심 고정법을 도면 중에 나타냈다. ζ의 값에 상관없이, 본 발명의 효과가 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 의사 윤곽을 평가한다. 의사 윤곽은 r 계조의 세로 띠와 r-1 계조의 세로 띠를 인접하여 표시하고, 좌우로 스크롤한 경우와, r 계조의 가로 띠와 r-1 계조의 가로 띠를 인접하여 표시하고, 상하로 스크롤한 경우를 평가한다. 각각, 목표로 하는 발광 레벨로부터의 오차의 최대값을 평균 계조로 규격화한다. r = 1로부터 r = 255까지의 모든 경우의 평균을 취한다. 또한, 눈의 공간 주파수 특성으로서는, 컷오프 주파수 11c/deg의 3.3차의 버터워스(butterworth) 특성(로우 패스 필터)으로 근사하고, 셀 피치의 주기가 50c/deg로 되는 조건으로 보이는 것으로 했다. 웨이트 ζ에 대한 의사 윤곽의 저감 효과를 도 11에 나타낸다. 스크롤 속도 4 셀/프레임의 경우이다. 의사 윤곽 저감에 관해서도, 본 발명의 효과가 있는 것을 알 수 있다. 도 11에서 ζ가 0.4 이하이고, 의사 윤곽의 저감 효과가 있는 것을 알 수 있다. ζ = 0의 경우에는, 인접 셀의 점등 패턴만을 참조하여 점등 패턴을 결정하는 경우에 상당한다. 도 10 및 도 11을 보아 알 수 있듯이, 과거의 프레임의 점등 패턴도 참조하는 쪽이 참조하지 않는 것보다도 플리커 저감, 의사 윤 곽 저감에 효과가 있는 것을 알 수 있다.

시선 이동 속도(스크롤 속도)에 대한 저감 효과를 도 12에 나타낸다. 점등 패턴을 결정할 때의 수학식 25의 평가는 스크롤 속도 2 셀/프레임으로서 행했지만, 스크롤 속도에 상관없이 저감 효과가 있다.

또한, 여기서는 PDP에 의한 표시를 예시했지만, 서브프레임법을 사용하는 것이면, 다른 디스플레이(예를 들어 유기 EL)이어도 본 발명이 유용하다.

[실시예 2]

실시예 1에서는, 푸리에 성분을 평가하여 점등 패턴을 결정했지만, 참조 화소로 되어야 할 점등 패턴이 동일하게 되도록 점등 패턴을 결정하면 된다. 서브프레임 구성이 프레임에 상관없이 일정한 경우를 고려하면, 수학식 13은 수학식 9를 사용하여 이하와 같이 기재된다.

또한, 수학식 24는 수학식 23을 사용하여 이하와 같이 기재된다.

여기서,

이다.

δ^k(i), δ^p(i)는 점등 패턴이다. 근사적으로는, 과거의 프레임의 점등 패턴과 가까울수록 수학식 27의 값은 작고, 인접 셀의 점등 패턴에 가까울수록 수학식 28의 값은 작게 된다.

그래서, 수학식 25를 평가하는 대신에, 다음의 수학식이 최소로 되도록 점등 패턴을 결정하는 간략법이 고려될 수 있다.

수학식 30은 점등 패턴을 벡터로서 본 경우에, 참조 셀과 점등 패턴을 결정해야 할 셀과의 점등 패턴의 차 벡터의 각 성분의 절대값의 웨이팅 합을 나타내고 있다.

환언하면, 수학식 30은 점등 패턴을 좌표값으로 본 경우의, 참조 셀과 점등 패턴을 결정해야 할 셀과의 점등 패턴의 거리의 합을 나타내고 있다.

효과를 도 13, 도 14, 도 15에 나타낸다. 실시예 1과 동등한 효과가 있는 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

실시예 2를 더욱 간략화하여, 수학식 30의 합의 내에, 발광 시간이 긴 서브프레임만의 합을 취하는 방법도 있다. 선택한 발광 시간이 긴 서브프레임의 번호의 집합을 σ로 하여 표현되는,

를 평가한다. 즉, 1 프레임분의 일부의 서브프레임의 점등/비점등의 조합(부분 점등 패턴)에 착안하여 점등 패턴을 결정하는 방법이다.

상위 5개의 서브프레임의 부분 점등 패턴을 고려했을 때의 효과를 도 16, 도 17, 도 18에 나타낸다. 실시예 1과 동등한 효과가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 부분 점등 패턴은 참조하는 점등 패턴마다 다르게 되어도 된다.

[실시예 4]

수학식 31을 더 근사하여, 서브프레임의 웨이팅의 평가를 생략하고, 다음의 수학식의 평가를 행하는 방법도 고려된다.

다음에, 점등 패턴을 기억하는 서브프레임 메모리(77)의 사용법의 일례를 설 명한다.

점등 패턴은 화상 데이터의 입력순으로 결정한다. 컬러 디스플레이의 경우, RGB의 색마다 처리를 행한다. 이하의 설명은 1색에 대한 설명한다.

도 19에 화면의 셀 배치의 형식으로 프레임 메모리를 나타낸다. 도면 중의 화살표는 점등 패턴을 결정하는 순서를 나타낸다. 도면은 p'의 셀까지 제k 프레임의 점등 패턴을 결정하는 바를 나타낸다. 다음에 p의 셀의 점등 패턴을 결정하지만, 프레임 메모리에는 제k-1 프레임의 셀 p의 참조 점등 패턴과, 제k 프레임의 셀 p'과 셀 p"의 참조 점등 패턴이 기억되어 있기 때문에, 이들을 판독하여 제k 프레임의 셀 p의 점등 패턴을 결정한다. 제k 프레임의 셀 p의 점등 패턴이 결정되면, 제k-1 프레임의 셀 p의 장소에 제k 프레임의 셀 p의 점등 패턴을 기억하고, 다음의 셀의 점등 패턴의 결정으로 이행한다.

[변형예 1]

셀의 배열은 도 2와 같은 직교 격자 형상의 정방 배열이 아니더라도, 도 20과 같은 델타 배열이어도 된다. 도 20에서는 주목 셀과 인접 참조 셀의 위치 관계의 일례가 나타나 있다.

본 발명에 따르면, 의사 윤곽 및 플리커를 저감하기 위한 점등 패턴의 선택의 최적성을 높여, 화질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 점등 패턴의 선택을 체계화하여, 자동 처리에 의한 점등 패턴의 최적화를 실현할 수 있다.

Claims (10)

1. 프레임을 복수의 서브프레임으로 변환하는 서브프레임법에 의해 중간조를 재현하는 화상 표시 방법으로서,

   표시 화면을 구성하는 화소의 각각에 대하여, 서브프레임마다의 점등 또는 비점등의 선택의 조합인 점등 패턴을, 주목 화소의 프레임 데이터값과, 과거의 프레임에서의 주목 화소의 점등 패턴과, 주목 화소의 근방에 위치하는 동일한 표시색의 화소인 주변 화소에 대하여 결정된 점등 패턴에 기초하여 결정하며, 이 때에,

   상기 과거의 프레임의 점등 패턴이 나타내는 발광 파형과 상기 프레임 데이터값이 나타내는 목표 발광 파형의 차의 푸리에 성분의 강도, 및 상기 주변 화소와 주목 화소의 발광 분포 오차의 푸리에 성분의 강도를 구하고, 이들을 웨이팅하여 가산한 합이 최소로 되도록 하는

   것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 과거의 프레임의 점등 패턴이 나타내는 발광 파형과 상기 프레임 데이터값이 나타내는 목표 발광 파형의 차의 푸리에 성분 중, 플리커 주파수를 초과하는 주파수의 푸리에 성분에 대한 웨이팅을 0으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 주변 화소와 주목 화소의 발광 분포 오차의 푸리에 성분 중, 화소 피치의 2배의 주기에 대응하는 성분만을 점등 패턴의 결정에 적용하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   점등 패턴을 1 프레임에 대응하는 서브프레임수를 M으로 한 M차원 좌표 공간에서의 좌표값으로서 포착하고, 상기 과거의 프레임의 점등 패턴과의 거리 및 상기 주변 화소에 대하여 결정된 점등 패턴과의 거리의 합이 최소로 되도록, 주목 화소의 점등 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 서브프레임 중의 일부에 대해서만, 상기 과거의 프레임의 점등 패턴 및 상기 주변 화소에 대하여 결정된 점등 패턴을 참조하고, 점등 패턴을 1 프레임에 대응하는 서브프레임수를 M으로 한 M차원 좌표 공간에서의 좌표값으로서 포착하고, 상기 과거의 프레임의 점등 패턴과의 거리 및 상기 주변 화소에 대하여 결정된 점등 패턴과의 거리의 합이 최소로 되도록, 주목 화소의 점등 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
10. 프레임을 복수의 서브프레임으로 변환하는 서브프레임법에 의해 중간조를 재현하는 화상 표시 장치로서,

    표시 화면을 구성하는 화소의 점등 또는 비점등의 선택을 결정하는 점등 패턴 데이터를 기억하는 수단이며, 적어도 1 프레임분의 기억 용량을 갖는 메모리와,

    n번째 프레임의 프레임 데이터가 입력되고, 또한 상기 메모리로부터 n-1번째 프레임의 주목 화소의 점등 패턴 데이터 및 주목 화소의 근방에 위치하는 동일한 표시색의 화소인 주변 화소에 대하여 결정된 n번째 프레임의 점등 패턴 데이터가 입력되며, 미리 입력 데이터값의 조합에 대응한 데이터를 n번째 프레임의 주목 화소의 점등 패턴 데이터로서 출력하는 점등 패턴 결정 회로를 구비하며,

    상기 점등 패턴 결정 회로는, n-1번째 프레임의 점등 패턴이 나타내는 발광 파형과 n번째 프레임의 프레임 데이터값이 나타내는 목표 발광 파형의 차의 푸리에 성분의 강도, 및 상기 주변 화소와 주목 화소의 발광 분포 오차의 푸리에 성분의 강도를 구하고, 이들을 웨이팅하여 가산한 합이 최소로 되도록 상기 점등 패턴 데이터를 산출하는 연산부를 갖는

    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.

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