(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フィールドをｎ（ｎ≧３）個のサブフィールドに分割し、サブフィールド単位で表示要素の発光の要否を設定するデータ処理回路のためのプラズマディスプレイパネルの階調表示方法であって、
前記データ処理回路は１フィールドを１２個のサブフィールドに分割し、当該サブフィールドに対して、階調範囲における少なくとも１つの階調レベルについて表示素子を発光させるサブフィールドの組合せの選択肢が２個以上となる輝度の重み付けを行い、
前記ｎ個のサブフィールドに対する輝度の重み付けは、重みの実質的な相対比が１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５１：６４、１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５５：６０、又は１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５６：５９であって、１２個のサブフィールドを重みの昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦ｎ）番目のサブフィールドの重みが、第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個のサブフィールドの重みのうちの２個以上の重みの和であるという条件を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの階調表示方法。
【請求項２】
複数の表示素子からなる画面を有したプラズマディスプレイパネルと、
１フィールドを輝度の重み付けをした１２個のサブフィールドに分割し、サブフィールド単位で前記表示要素のそれぞれの発光の要否を設定し、前記プラズマディスプレイパネルの階調表示を行う駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記１２個のサブフィールドに対する輝度の重み付けは、重みの実質的な相対比が１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５１：６４、１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５５：６０、又は１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５６：５９であって、１２個のサブフィールドを重みの昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦ｎ）番目のサブフィールドの重みが、第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個のサブフィールドの重みのうちの２個以上の重みの和であるという条件を満たすように前記プラズマディスプレイパネルの階調表示を行うことを特徴とする表示装置。
【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及び表示装置に関し、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、サブフィールド表現を冗長化する重み付けを行うとともにサブフィールドの表示順序を最適化する方法が提案されている。すなわち、１９９８年映像メディア学会年次大会の予稿集（pp276 ）には、１フィールドを重みの相対比が１：２：４：７：１１：１６：２１：２６：３２：３８：４５：５２の１２個のサブフィールドに分割し、２５６階調における全ての隣接階調レベル間で１フィールド期間の発光重心（時間重心）が近接するように、各階調レベルとサブフィールド表現を対応づける方法が記載されている。また、特開平９−２３０８２２号公報には、フィボナッチ数列を適用して重み付けを行い、隣接する階調レベル間で１フィールドにおける発光の時間分布が類似するように、各階調レベルとサブフィールド表現を対応づける方法が記載されている。時間分布が類似すれば必然的に発光重心は近接する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来においては、隣接する階調レベル間での発光の差異のみに注目し、その差異を小さくする偽輪郭対策が行われていた。従来の対策でも相応の効果が得られる。特にバイナリーの重み付けで重み順にサブフィールドを配置する場合と比べると、階調範囲の中間付近の階調レベル間（例えば２５６階調における階調レベル「１２７」と階調レベル「１２８」との間）での改善効果は大きい。
【０００８】
しかし、従来の階調表示方法では、階調レベルが大きく異なる画素どうしの間で発生する偽輪郭を低減することができないという問題があった。隣接する画素間での発光重心の差が大きければ、階調レベルの差の大小に係わらず偽輪郭の生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、隣接階調間を含む任意の階調間における偽輪郭を低減し、動画表示の品質を高めることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、階調範囲の全域にわたって各階調レベルに対応する発光重心を均一化する。サブフィールド表現の選択肢が複数である階調レベルについては、隣接する他の階調レベルとの発光重心の差が最小となる選択肢よりも、全ての階調レベルの発光重心の平均値に最も発光重心が近くなる選択肢を優先的に選択する。これにより、任意の階調レベル間で生じる偽輪郭が低減され、隣接階調レベル間で生じる偽輪郭のみを低減する場合よりも総合的に画質が向上する。重み付けについては、１つの階調レベルに対応するサブフィールド表現の選択肢が多いほど、また階調範囲の全域にわたって各階調レベルに対応するサブフィールド表現の選択肢の数がより均等であるほど、発光重心の均一化に有利である。例えば、“ｎ個の重みを昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦ｎ）番目の重みが、第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個の重みのうちの２個以上の重みの和である”という条件を満たす重み付けを行い、サブフィールドの表示順序（すなわち重みの配置順序）を選定することにより、任意の階調レベル間の発光重心の差異を最小化することができる。
【００１１】
請求項１の発明の方法は、１フィールドをｎ（ｎ≧３）個のサブフィールドに分割し、サブフィールド単位で表示要素の発光の要否を設定するデータ処理回路のためのプラズマディスプレイパネルの階調表示方法であって、前記データ処理回路は１フィールドを１２個のサブフィールドに分割し、当該サブフィールドに対して、階調範囲における少なくとも１つの階調レベルについて表示素子を発光させるサブフィールドの組合せの選択肢が２個以上となる輝度の重み付けを行い、前記ｎ個のサブフィールドに対する輝度の重み付けは、重みの実質的な相対比が１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５１：６４、１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５５：６０、又は１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５６：５９であって、１２個のサブフィールドを重みの昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦ｎ）番目のサブフィールドの重みが、第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個のサブフィールドの重みのうちの２個以上の重みの和であるという条件を満たすものである。
【００１３】
請求項２の発明の装置は、複数の表示素子からなる画面を有したプラズマディスプレイパネルと、１フィールドを輝度の重み付けをした１２個のサブフィールドに分割し、サブフィールド単位で前記表示要素のそれぞれの発光の要否を設定し、前記プラズマディスプレイパネルの階調表示を行う駆動回路とを備える。前記駆動回路は、前記１２個のサブフィールドに対する輝度の重み付けは、重みの実質的な相対比が１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５１：６４、１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５５：６０、又は１：２：３：３：４：９：１６：２３：３６：４３：５６：５９であって、１２個のサブフィールドを重みの昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦ｎ）番目のサブフィールドの重みが、第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個のサブフィールドの重みのうちの２個以上の重みの和であるという条件を満たすように前記プラズマディスプレイパネルの階調表示を行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る表示装置１００の構成図である。
【００１７】
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ＥＳ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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８０はＰＤＰ１の背面側に配置され、各ドライバとＰＤＰ１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。
【００２０】
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には各階調レベルとサブフィールド表現とを１対１で対応づけるテーブルが格納されている。その対応づけは、あらかじめ本発明に特有の重み付けをしたフィールド構成で階調再現を行うように設定されている。本実施形態においては、全てのフィールドに対して一律に後述のフィールド構成が適用される。ただし、入力の階調分布に応じてサブフィールドの配置順（表示順序）又はサブフィールド数の異なる複数のフィールド構成のうちの１つを選択して適用することも可能である。
【００２１】
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る。
【００２２】
図２はフィールド構成の一例を示す図である。
【００２３】
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，ｓｆ７，ｓｆ８，ｓｆ９，ｓｆ１０，ｓｆ１１，ｓｆ１２に分割する。言い換えれば、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、コンピュータ出力などの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〜ｓｆ１２における輝度の相対比がおおよそ１：１：２：４：７：１１：１６：２３：３２：４３：５６：７１となるように重み付けをして各サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ１２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２６８段階の輝度設定を行うことができるので、表示可能な色の数は２６８3 となる。サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ１２の表示順序は重みの大きさ順ではなく、ｓｆ１２（７１）→ｓｆ９（３２）→ｓｆ７（１６）→ｓｆ１（１）→ｓｆ４（４）→ｓｆ５（７）→ｓｆ２（１）→ｓｆ３（２）→ｓｆ６（１１）→ｓｆ８（２３）→ｓｆ１０（４３）→ｓｆ１１（５６）の順である（括弧内の数字は輝度の重みを示す）。この順序は、任意の階調レベル間での偽輪郭が低減されるように後述の要領で選定されたものである。
【００２４】
各サブフィールドｓｆj （ｊ＝１〜１２）に割り当てるサブフィールド期間Ｔj 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Ｔj 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。
【００２５】
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×１０００×１２）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４．７ｍｓ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。
【００２６】
ここで、サブフィールドｓｆj に対する重み付けは、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選択されたものであって、次の条件を満たしている。
【００２７】
条件：  ｎ（例示ではｎ＝１２）個の重みを昇順に並べたときの第ｋ（３≦ｋ≦１２）番目の重みが、第（ｋ−１）番目の重みと同一であるか又は第１番目から第（ｋ−１）番目までの計（ｋ−１）個の重みのうちの２個以上の重みの和であり、且つ第３番目から第ｎ番目の重みのうちの少なくとも１個は他の重みと同一であるか又は他の３個以上の重みの和である。
【００２８】
図３は図２の重み付けにおける階調レベルとサブフィールド表現の選択肢の数との関係を示す図である。図３においては本発明に係る選択肢の数を黒丸でプロットし、比較例として表１に示す従来の重み付けにおける選択肢の数を白抜きの丸でプロットしてある。
【００２９】
【表１】
0004379643.tif 000002
【００３０】
図３から明らかなように、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、選択肢数が３０を越える階調レベルもある。発光重心の均一化においては、サブフィールド表現の選択肢が多いほど有利である。図３において黒丸の分布及び白抜きの丸の分布は共に山状であるが、黒丸の方が緩やかである。つまり、本発明の重み付けでは、全ての階調レベルについて選択肢の数が従来例と比べてより均等である。そして、特に階調レベル０〜５０の低階調範囲では本発明の選択肢数が従来例を上回っている。
【００３１】
図４は階調レベルと発光重心の相対位置との関係を示す図である。図中の発光重心の相対位置の目盛り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。
【００３２】
図２のように重み付けをしてサブフィールドの表示順序を選定したフィールド構成では、階調範囲の各階調レベルの発光重心がフィールド期間Ｔｆの中央付近であり、全階調レベルについての発光重心の変動幅ｄｍａｘが０．１９４６となった。ここで、変動幅ｄｍａｘは次式で表される。
【００３３】
ｄｍａｘ＝（発光重心の最大値と最小値との差）／（フィールド期間）
変動幅ｄｍａｘが小さいほど発光重心が均一となり、任意の階調レベル間での偽輪郭が生じにくい。
【００３４】
以下、１フィールド分のサブフィールドの配置順の設定要領を説明する。ｎ個のサブフィールドの配置順はｎ！通りもあり、ｎ＝１２の場合の配置順の数は４億を越える。理想的にはこれら全ての配置順について発光重心の変動幅ｄｍａｘを求めればよいが、この計算には膨大な時間を要する。そこで、便宜的に次の手順で配置順を設定する。
（１）  サブフィールドの配置順を決める前段階として、乱数を用いて一時的な配置順を決める。
（２）  それぞれの階調レベルにおける発光重心を求め、全階調レベルについての発光重心の平均値を計算する。ここで、１つの階調レベルに複数のサブフィールド表現の選択肢がある場合は、その全ての選択肢について発光重心を求める。
（３）  １つの階調レベルに複数のサブフィールド表現の選択肢がある場合、（２）で求めた平均値に発光重心が最も近くなる選択肢を選択するものとして、各階調レベルに１対１でサブフィールド表現を対応づけ、発光重心の変動幅ｄｍａｘを求める。
（４）  以上の１〜３を設定数回（例えば１００回）繰り返し、変動幅ｄｍａｘが最小となるサブフィールドの配置順を、初期の配置順とする。
（５）  （４）の配置順を基にして、任意に２個のサブフィールドを選んで順序を入れ替え、さらに任意の３個のサブフィールドを選んで順序を入れ替えて、複数の配置順を得る。
（６）  （５）で得られた配置順について（２），（３）の計算を行い、最も変動幅ｄｍａｘの小さい配置順を採用する。
【００３５】
なお、以上の手順を表１で示した従来の重み付けのフィールド構成に適用した場合、最小の変動幅ｄｍａｘは０．２５５８７であり、本発明の０．１９４６よりも大きい値であった。このことから本発明の重み付けが従来例より有利であることがわかる。
【００３６】
図５は重み付けの他の例を表形式で示す図である。同図においては上述の要領でサブフィールドの配置順を設定したときの変動幅ｄｍａｘを重みとともに示してある。
【００３７】
図示の重み付けは、１２分割のフィールド構成において階調数が２５６となるものである。例示の１９通りの重み付けの中では、変動幅ｄｍａｘが０．１０３６となる３通りが好ましい。
【００３８】
以上の実施形態ではサブフィールド数ｎが１２の例を挙げたが、サブフィールド数ｎは３以上であればよい。例えば８分割のフィールド構成で階調数を５２とする場合には、重みの相対比が１：２：２：２：６：６：１２：２０の重み付けが好適である。この重み付けは以下の（１）〜（３）の手順で得られたものであり、その最小の変動幅ｄｍａｘは０．１１１７８である。
（１）  重みを｛ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，…ａ8 ｝と表したとき、その総和Σａi が５１となる全ての重み付けを求める。
（２）  （１）で求めた重み付けの中で、１〜５１の全ての階調レベルのそれぞれに１以上のサブフィールド表現があるものだけを選ぶ。例えば、｛１，１，１，１，２，８，１２，２５｝は、これらの総和Σａi は５１となるものの、階調レベル７，１９，３２，４４に対応するサブフィールド表現がないので除外される。
（３）  （２）で選んだ全ての重み付けについて、サブフィールドの配置順を入れ替えて発光重心の変動幅ｄｍａｘを計算し、変動幅ｄｍａｘの最も小さい重み付けを採用する。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２の発明によれば、隣接階調間を含む任意の階調間における偽輪郭を低減し、動画表示の品質を高めることができる。
【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の重み付けにおける階調レベルとサブフィールド表現の選択肢の数との関係を示す図である。
【図４】階調レベルと発光重心の相対位置との関係を示す図である。
【図５】重み付けの他の例を表形式で示す図である。
【符号の説明】
ｆ  フィールド
ｓｆ１〜ｓｆ１２
１  ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
８０  駆動ユニット（駆動回路）
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
【図１】
0004379643.tif 000003
【図２】
0004379643.tif 000004
【図３】
0004379643.tif 000005
【図４】
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【図５】
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