JP3638099B2

JP3638099B2 - サブフィールド階調表示方法及びプラズマディスプレイ

Info

Publication number: JP3638099B2
Application number: JP21358299A
Authority: JP
Inventors: 晶田中
Original assignee: パイオニアプラズマディスプレイ株式会社
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JP2001042818A; US6552701B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサブフィールド方式による階調表示を行うプラズマディスプレイにおいて、比較的低い垂直同期周波数のテレビジョン信号等を表示したときに発生する大面積フリッカを低減する表示方法の改善に関する。また大面積フリッカを低減する表示を行ったときの動画偽輪郭の発生を抑制する表示方法の改善にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
メモリ効果を利用して表示を行うプラズマディスプレイ等のように本質的に２値表示しかできない表示装置においては、中間階調を表示するのに一般的な方法としてサブフィールド法を用いている。これはプラズマディスプレイなどのように応答速度の高い表示装置に適用できる方法で、映像信号を量子化し、得られた１フィールドのデータを各階調ビット毎に時分割で表示するというものである。詳しく説明すると、１フィールド期間を各階調ビットに対応した発光回数で重みを付けられた複数個のサブフィールドと呼ばれる細分化された一種のフィールド群に分割する。この時分割手法であるサブフィールドで画像を順次に再現し、視覚の積分効果により１フィールドに渡る画像を蓄積し、自然な中間調の映像としている。
【０００３】
この方法では、例えば２５６階調の表示を実現する為には、入力されたアナログ映像信号は一般的に、まず輝度が２倍ずつ異なる階調輝度データに対応する８ビットの輝度信号に量子化（Ａ／Ｄ変換）される。次に量子化された映像信号データはフレームバッファメモリに蓄積される。最も輝度の高いビットであるＭＳＢをＢ１、次のビットをＢ２、以下Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８と表示すると、各ビットの輝度比は１２８：６４：３２：１６：８：４：２：１に相当する。これらのビットを各画素が選択することにより輝度０から２５５のレベルに相当する計２５６階調の表示が可能となる。
【０００４】
ＡＣ型カラープラズマディスプレイで利用されている走査維持分離駆動でのサブフィールド表示を図１２で簡単に説明する。１フィールドは図１２に示すように、走査期間と維持放電期間からなるＳＦ１からＳＦ８の８個のサブフィールドに分割されている。ＳＦ１の走査期間では、最上位ビットのＢ１の表示データに基づき各画素に書き込が行われる。全面書込が終了した後、パネル全面に維持放電パルスが印加され、書込画素だけ発光表示させる。次いでＳＦ２以下のサブフィールドに於いても同様の駆動が行われる。各サブフィールドの維持放電期間には、十分な輝度を得るため、例えばＳＦ１では２５６回、ＳＦ２では１２８回、ＳＦ３からＳＦ８ではそれぞれ６４、３２、１６、８、４、２回のパルスが印加され発光させられる。図１２の数字は重み付けを示している。
【０００５】
上述の例のように輝度の相対比が時間とともに小さくなるようにして１フィールドを構成した場合を降順サブフィールド配列と呼び、その逆に時間とともに輝度の相対比が大きくなっていくように構成した場合を昇順サブフィールド配列と呼ぶ。これらのサブフィールド配列は、特別なものではなくこれまで一般的に用いられてきたものである。またこれら２つの配列以外にも、中間階調を表示するという目的のみであれば種々の物が考えられる。しかしながら、これらのサブフィールド配列の場合、単純に配列を入れ替えただけの場合は、いずれの配列をとっても下記のような不都合を生じる。
【０００６】
ＣＲＴ方式のディスプレイでもプラズマディスプレイでも画面の更新速度は通常、垂直同期信号と同一であるように設定される。このため、実際に画面から人間の目の受ける光刺激は垂直同期信号に比例した輝度の明滅として認識される。この輝度の明滅は繰り返し周期が長くなるとはっきりとした点滅として認識できるようになるし、繰り返し周期が短くなると連続的に点灯しているように感じる。この連続点灯と感じるか、点滅かの境目の周期を「臨界融合周期」と呼んでいる。この臨界融合周期については信学技報ＥＩＤ９０−９７頁に記載されている鴻上氏、御子柴氏の論文「メモリ型ガス放電パネルを用いたテレビの中間調表示方式」に詳細が述べられている。
【０００７】
欧州ＴＶ標準で採用されている垂直同期周波数は一般に５０Ｈｚとなっていて、垂直同期信号の繰り返し周期および映像信号の繰り返し周期は、上記臨界融合周期とほぼ同じ周期である２０ｍｓとなっている。前記輝度の明滅が点滅として感じるか連続点灯と感じるかは、表示する映像信号の輝度レベルによって変化し、同じような映像を表示しても輝度レベルが高いほど点滅として感じるようになる。この点滅として感じる状態は一般にフリッカと呼ばれるが、垂直同期周波数の低さが原因で感じる画面全体のフリッカのことを特に大面積フリッカと呼んでいる。大面積フリッカは特に輝度レベルの高い信号を表示したときに画面鑑賞の妨害となるので問題になることが多い。
【０００８】
このような大面積フリッカの対策として、近年「１００ＨｚＴＶ」と呼ばれる受像側で垂直周波数を２倍に上げる技術がＣＲＴ方式のテレビで使われるようになってきた。これは簡単に言えば、１画面分の画像データをメモリに蓄積しておき、２倍の速度で２回繰り返してデータを読み出すことにより実現できる。この方式では大面積フリッカがほとんど検知できないレベルにまで減少する。
【０００９】
プラズマディスプレイにおいては上位のサブフィールドの幾つかを２分割して、分割した２つのサブフィールド群を適宜配置する事により大面積フリッカを低減できることが知られている。特開平５−１２７６１２には、ジャーキネス低減を目的として、フィールド周波数を２倍以上に上げる処理として上記の手法が提示されている。また特開平５−１２７６１３、特開平５−１２７６１４、特開平５−１２７６３６にも類似の技術が提示されているが、特開平５−１２７６１４と特開平５−１２７６３６との２者はフリッカを低減することを目的としている。
【００１０】
大面積フリッカは高輝度であればあるほど目立つので、プラズマディスプレイの場合は全ての階調ビットを２分割することは必ずしも必要なく、特に低輝度部の階調表示に寄与する下位ビットは２分割しても大面積フリッカ低減を目的にした場合はあまり効果的ではない。そこで比較的上位のビットを２分割し、大面積フリッカを低減することが考えられるが、上記公開公報においては上位ビットを２分割することによって動画としての動きの不自然さを低減する手法を述べている。これらの公報においてはフリッカを低減させることが主目的ではないために、その分割すべきビット数および、時間的配置および配列について明確に開示されているものはない。このために、そのまま実施しても十分な効果があるとは言えない状態である。
【００１１】
また近年では、プラズマディスプレイにとっては動画偽輪郭の低減を行うという技術課題が大きく注目されている。この動画偽輪郭は上位ビットを２分割することによってかなり低減することができる。しかし、それだけではまだ十分とは言えない。また、分割されない比較的下位の階調ビットの処理についても、暗い場面での動画偽輪郭発生という現象がある。このため上記公開公報に見られるように大面積フリッカを対策するために下位ビットを時間的に分散配置する方法では下位ビットが原因で発生する動画偽輪郭の発生レベルが悪化する。これは下位のサブフィールド間での階調遷移に伴う発光重心の移動量が非常に大きくなることから簡単に説明できる。
【００１２】
本発明の発明者は高輝度化の進んできた最近のプラズマディスプレイパネルを用いて、欧州のＴＶ標準の信号を映像表示させ、十分な大面積フリッカ低減を果たすには最上位から少なくとも４ビット分の階調ビットを２分割し、かつそれらを１０ｍｓ内外の時間間隔を置いて配置しないと実用的に十分な低減性能が得られないことを確認した。また、暗部の動画偽輪郭を低減するには下位の非分割ビットを集中配置するのが有利であることを確認することもできた。したがって、上記公開公報の対策レベルではいずれの観点からも十分な効果があるとは言えない状態であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
欧州のＴＶ標準のように比較的垂直同期周波数が低い映像信号をプラズマディスプレイに表示したときにはＣＲＴディスプレイと同様な大面積フリッカが生じる。プラズマディスプレイは中間階調表示を実現するためにサブフィールド法を用いているが、上位のサブフィールドについてはさらに２分割して、適当な時間間隔を置けば比較的容易に大面積フリッカの対策が行える。また、コンピュータディスプレイとしてプラズマディスプレイを使用する際、その垂直同期周波数は欧州のＴＶ標準よりは高く設定されていることが多いが、十分に高い垂直同期周波数の信号ばかりではない。長い時間このような比較的低めの垂直同期周波数の映像信号を見続けることは目の疲労を招くので良いことではない。サブフィールド法を用いてフリッカ対策を施したプラズマディスプレイを用いると、実質上垂直同期信号周波数を２倍に引き上げることができるので、ＶＤＴ作業者にとっては大きな利益享受となる。これらの大面積フリッカを低減するために、これまでの方法、たとえば特開平５−１２７６１４の実施例などのように上位２ビットを２分割して配置しただけではいろいろな絵柄のパターンに対して十分なフリッカ低減効果が得られなかった。この理由は絵柄が使用するサブフィールドの組合せにより非分割のサブフィールドの時間的配置が変動するからである。また、下位ビットの処理の中で動画偽輪郭の低減という観点が見られないので、フリッカだけは良くなるが暗部の偽輪郭が発生しやすい状態になっていた。また、前記理由により大面積フリッカの低減効果も十分とは言えない状態となっていた。これらは本発明の発明者により確認できた。
【００１４】
本発明の目的は、欧州のＴＶ標準のように低い垂直同期周波数の映像信号をＰＤＰに表示する際に問題となりやすい大面積フリッカを実用上ほとんど検知できないレベルにまで低減し、同時に動画偽輪郭をも低減する手法を提供することにある。また映像信号を冗長符号化することで、大面積フリッカを抑えながら動画偽輪郭のさらなる低減を行うことも目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は前記目的を達成するために、垂直同期信号が５０Ｈｚの映像信号をサブフィールド方式で表示する階調表示方法であって、最上位から順に４個以上の階調ビットに対応するサブフィールドはそれぞれ半分の重みになるように２分割され、一方の分割サブフィールドと該一方の分割サブフィールドに対応する他方の分割サブフィールドは、１０±１．４［ｍｓ］の時間間隔を置いて時間的に配列されることを特徴とするサブフィールド階調表示方法である。
【００１６】
さらに、前記一方及び他方の分割サブフィールドの群内のサブフィールドが重みの小さいサブフィールドから順に配列される昇順配列の場合、非分割サブフィールドも昇順配列で配列され、前記一方及び他方の分割サブフィールドの群内のサブフィールドが重みの大きいサブフィールドから順に配列される降順配列の場合、非分割サブフィールドも降順配列で配列されることを特徴とするサブフィールド階調表示方法である。
【００１７】
また本願発明は、上記のような特徴を有するプラズマディスプレイの表示方法である。
【００１８】
さらに本願発明は、上記のプラズマディスプレイの表示方法により中間調を有する動画表示行うためのサブフィールド生成部を有することを特徴とするプラズマディスプレイである。
【００１９】
【作用】
本発明によれば最上位から順に４個以上の階調ビットを２分割し、フィールド周期の約半分の時間間隔を置いて時間的に配列することにより、大面積フリッカを検知することができないレベルまで低減することができる。また、非分割の比較的下位の階調ビットのサブフィールドを２個の階調ビット群の中間位置に配置することにより、下位のビットが原因で発生する表示画面上で暗部の動画偽輪郭を低減することができる。非分割サブフィールドは、階調ビット群の中間位置に挿入することで、上記のようにフィールド周期の１／２という時間間隔を保つための時間調整用サブフィールドという役割を持っている。その中の上位から可能な限り多くのサブフィールドを抽出し、上記中間位置に配置することにより、暗部の動画偽輪郭を改善することができるが、フィールド周期の１／２という条件を大きく外れる程多くのサブフィールドを配置すると大面積フリッカのレベルが悪化する。実用上支障ない範囲で、中間位置にどれだけ多数のサブフィールドを配置できるかは許容限度があり、この範囲を本発明では階調ビット群の時間配置が１／２フィールド時間を中心にして±１／１４フィールド期間としている。ただし、この条件を限度一杯使用した場合は前述のように検知できないレベルにまで低減というレベルまでには達しない。しかしながら、この範囲であれば後の実施例で詳述する知見のように、大面積フリッカが実用範囲内に収まることが分かっている。従って本発明によれば、２個の階調ビット群の時間間隔を調整するための空白時間を設定する必要もなく、可能な限り多くの下位の非分割サブフィールドを１カ所に集中できるという特徴を有する。空白時間設定の必要がないということは、限りある１フィールドの中で有効に駆動シーケンス全体の時間配分を設定できる自由度を提供することになる。自由な時間配分で使える時間は、プラズマディスプレイの高輝度化や動画での高画質化などを推進する上できわめて有効なものとなる。
【００２０】
このように本発明では、大面積フリッカを大きく低減しながら、動画偽輪郭を同時に低減することができ、かつサブフィールドシーケンスの組立を行うに当たって無駄な時間を発生しないプラズマディスプレイの表示方法を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
【構成の説明】
図３には本発明の検証に使用したプラズマディスプレイの映像信号の流れを示すブロック図を記載する。ＲＧＢの３系統の映像信号に対し、それぞれ設けられたＡ／Ｄ変換器２１で量子化された映像信号は逆ガンマ補正部２２で、明るさのデータの補正を受ける。このデータ信号はフレームバッファメモリ２５で格納しやすい形になるように、データ並び替え部１（２３）でＲＧＢの３系統が混合され、各階調ビット毎に異なるアドレスが得られるように整列される。メモリ入出力制御部２４はフレームバッファメモリと、前段または後段との間で、リードライト制御を行うＩ／Ｏバッファである。各サブフィールド毎に読み出された映像の各階調ビットを表すデータは、先ほどのメモリ入出力制御部２４を経由して、データ並び替え部２（２６）により最終的なデータの並び方に変換された後、例えば２系統あるデータドライバ２７，２８に送出される。映像信号の中から同期分離部２９で分離された同期信号の内、垂直同期信号はサブフィールド生成部３１に送られ、サブフィールドシーケンス全体の基準信号として使用される。サブフィールド生成部３１はシステムクロックジェネレータ３０からシステムクロックを供給され、前述の垂直同期信号を基準にしてサブフィールドの順序を生成する。タイミングジェネレータ４２はサブフィールド生成部３１の出力を受けて、メモリ入出力制御部などに細かいタイミング信号を送り、走査ドライバ３３にも同様に細かいタイミング信号を送り出す。走査ドライバ３３はＰＤＰ３４上の走査電極を駆動する。
【００２２】
走査電極には、順次に走査パルスが印加され、それに同期して選択されたデータ電極にデータパルスが印加される。この線順次走査がパネル全面に渡って行われた後、パネル全面で維持放電を行わせ、カラー発光が得られる。この様な動作を、欧州ＴＶ標準の映像信号を入力しながら、５０分の１秒のフィールド期間に、量子化された階調データに対応させた複数のサブフィールドで行い、中間階調を有する動画表示を行った。
【００２３】
２５６階調表示を行うに当たっては、通常プラズマディスプレイの階調表示の為に、ＭＳＢのＢ１からＬＳＢのＢ８までの８ビットの階調ビットに対応してＳＦ１からＳＦ８のサブフィールドが設定される。本発明の第１の実施例としては、最上位のＢ１から３つ下位の階調ビットであるＢ４までの階調ビットに対応するサブフィールドをそれぞれ二つずつのサブフィールドに分割する。そして通常はバイナリコーディングの場合、８サブフィールドで構成されるサブフィールドを、下記のように全体として昇順または昇順配列の繰り返しとなるような１２個のサブフィールドの配列に再構成する。すなわち、
ＳＦ１＝Ｂ４／２、ＳＦ２＝Ｂ３／２、ＳＦ３＝Ｂ２／２、ＳＦ４＝Ｂ１／２、
ＳＦ５＝Ｂ８、ＳＦ６＝Ｂ７、ＳＦ７＝Ｂ６、ＳＦ８＝Ｂ５、ＳＦ９＝Ｂ４／２、
ＳＦ１０＝Ｂ３／２、ＳＦ１１＝Ｂ２／２、ＳＦ１２＝Ｂ１／２
であるが、このなかのＳＦ１〜ＳＦ４とＳＦ９〜ＳＦ１２のように２分割されたサブフィールドの集合がこれまで説明してきた２個の階調ビット群である。この階調ビット群の時間間隔を１／２±１／１４フィールド時間（欧州ＴＶ標準の場合、特に１０ｍｓ±１．４ｍｓ）になるように配置する。順序に注目すると、全体としては階調ビット群１、下位の非分割サブフィールド、階調ビット群２という順序で並ぶ構成をとっている。そして、階調ビット群１が本実施例のように昇順配列になっている場合は、階調ビット群２も昇順とし、さらに２個の階調ビット群に挟まれた下位のサブフィールドも昇順であるように配置する。このサブフィールド配列の重み付けを具体的な数字で表現すると、
ＳＦ１＝８、ＳＦ２＝１６、ＳＦ３＝３２、ＳＦ４＝６４、ＳＦ５＝１、
ＳＦ６＝２、
ＳＦ７＝４、ＳＦ８＝８、ＳＦ９＝８、ＳＦ１０＝１６、ＳＦ１１＝３２、
ＳＦ１２＝６４
となる。このサブフィールド配列を図８に示す。
【００２４】
【発明の他の実施の形態】
第２の実施例として先ほどとは逆に、全体の流れが降順配列のものを記載する。この場合は階調ビット群１も階調ビット群２も下位の非分割サブフィールドもそれぞれのサブフィールドの並び方が降順になる。すなわち、
ＳＦ１＝Ｂ１／２、ＳＦ２＝Ｂ２／２、ＳＦ３＝Ｂ３／２、ＳＦ４＝Ｂ４／２、
ＳＦ５＝Ｂ５、ＳＦ６＝Ｂ６、ＳＦ７＝Ｂ７、ＳＦ８＝Ｂ８、ＳＦ９＝Ｂ１／２、
ＳＦ１０＝Ｂ２／２、ＳＦ１１＝Ｂ３／２、ＳＦ１２＝Ｂ４／２
であるが、階調ビット群１が本実施例のように降順配列になっている場合は、階調ビット群２も降順とし、さらに２個の階調ビット群に挟まれた下位のサブフィールドも降順であるように配置する。このサブフィールド配列の重み付けを具体的な数字で表現すると、
ＳＦ１＝６４、ＳＦ２＝３２、ＳＦ３＝１６、ＳＦ４＝８、ＳＦ５＝８、
ＳＦ６＝４、
ＳＦ７＝２、ＳＦ８＝１、ＳＦ９＝６４、ＳＦ１０＝３２、ＳＦ１１＝１６、
ＳＦ１２＝８
となる。このサブフィールド配列を図２に示す。
【００２５】
上記実施例では下位の非分割サブフィールドを全て階調ビット群１と階調ビット群２の間に配置したが、このようにすると階調ビット群１と階調ビット群２との時間的間隔がサブフィールシーケンスの組立方によっては１フィールド時間の１／２を大きく越えることがある。このような場合は大面積フリッカが増加するので、これを防止するために階調ビット群１と階調ビット群２との間に配置するサブフィールドの数を減じることを考える。第１の実施例の昇順の場合では２個の階調ビット群の時間間隔を短縮するためにＢ８のビットを１フィールド期間の先頭に持っていき、Ｂ７、Ｂ６、Ｂ５のビットはそのまま階調ビット群に挟まれた位置に残すようにする。このようなサブフィールド配列を第３の実施例とし、図４に示す。この場合は下位ビット間での時間的なつながりが、第１の実施例よりも悪化するが、時間的に分離されるのは最下位ビットのＬＳＢであるため、画質の全体に与える影響は小さいものになる。このため実用的には問題になることがない。
【００２６】
この例とは逆に降順の場合を第４の実施例として図５に示す。この場合、Ｂ８のビットは１フィールド期間の最後尾に配置する。
【００２７】
さらに上記第３の実施例においても第４の実施例においても階調ビット群１と階調ビット群２の時間間隔がまだ１フィールド時間の１／２を大きく越えている場合は、さらにＢ８に加えてＢ７のビットも１フィールドの先頭位置または最後尾の位置に持ってくるようにし、階調ビット群１と階調ビット群２との時間間隔を調整する。すなわち、ここではより上位のビットであるＢ６とＢ５を階調ビット群の中間位置に残すように配置する。
【００２８】
ここで、２個の階調ビット群の時間的間隔について考察を加える。上記のように階調ビット群の中間位置に配置できるサブフィールド数の最大値を求めることが必要だからである。この時間間隔は理想的には１フィールドの時間の１／２になるように配置するのが最も好ましい。しかし、現実にはサブフィールドシーケンスの組立方によってはこの時間を大きく外れることが考えられる。本発明の発明者は階調ビット群の時間間隔の１／２フィールド時間に対するオフセット量について、どこまで許容できるのかを計算で求めてみた。
【００２９】
最初に１００Ｈｚで点滅する例えばＬＥＤのような光源を考える。この光源には１０ｍｓ間隔に駆動パルスが印加され、そこから発する光は人間の目には連続的に（ＤＣ的に）点灯しているように感じられる。しかし、この１０ｍｓ間隔にオフセットをつけて、例えばその量を±２ｍｓとすると、パルスの印加時間間隔は８ｍｓ、１２ｍｓとなる。このオフセットがつくことにより、光源の発光間隔の周波数成分であるスペクトラムには１００Ｈｚ成分だけでなく、５０Ｈｚ成分や他の成分が発生する。このうち５０Ｈｚ成分は人間の目にフリッカとして感じられるのでその量を把握しておくことが重要である。この様子を図６に示す。
【００３０】
簡単化のために上記光源はパルス幅が０のパルスによって駆動されるものとする。すると、オフセットのない場合の周波数成分は下記で求められる。
周期Ｔのパルス列（ｆ（ｔ））は、周期関数に関するフーリエ展開の定理から
ｆ（ｔ）＝Σ_n=0,ア1,ア2, Ｆn exp(i ２πｎ・ｔ／Ｔ)
と展開できる。従って、その周波数スペクトルはωn = ２πｎ／Ｔ
（ｎ＝０，±１，±２・・）以外の周波数ではゼロになる。
例えば６０Ｈｚの周期パルスでは、ＤＣ成分以外で最も低い周波数の成分は６０Ｈｚの成分になり、特に、周期Ｔ＝１／６０秒間隔でパルスが１発でる場合には、パルス幅をゼロと近似すると、
パワー（６０Ｈｚ）／パワー（ＤＣ成分）＝2
となる。
【００３１】
次に、光源の発光時間間隔が１００Ｈｚに対してオフセットした場合を考えてみる。
Ｔ＝１／５０ｓｅｃの周期を持つパルス列で、
t=0, T/2+dt, T, 3T/2+dt, 2T,・・・
の各時刻にパルスがある場合（即ち１００Ｈｚの周期性が少し乱れた場合）には、ＤＣ成分以外で最も低い周波数成分（５０Ｈｚの成分）は、フーリエ変換を計算すると、
パワー（５０Ｈｚ）／パワー（ＤＣ成分）＝2 sin^2 (πdt/T)
となる。なぜなら、
Ｆ（５０Ｈｚ）＝Ｆ1＝１＋exp{-i（2π/T）(T/2+dt) }=1-exp(-i2πdt/T)
であり、
パワー（５０Ｈｚ）＝｜Ｆ1|^2 + |F-1|^2 = 4{ 1-cos(2πdt/T) }=8sin^2 (πdt/T)
パワー（ＤＣ成分）＝２＾２＝４
となるからである。従ってこのパワー比を仮に０．１（１０％の５０Ｈｚフリッカを許容する）以下に抑えるとするとｄｔ／Ｔは０．０７１８以下、従ってｄｔは１．４４ｍｓ以下が得られる。図７には発光間隔のオフセットが原因で発生する５０Ｈｚ成分のＤＣ成分に対するパワー比を示す。
【００３２】
また別の考え方として、５０Ｈｚ成分によって発生するフリッカレベルを６０Ｈｚ相当のフリッカーレベルに抑えるように制御することが考えられる。６０Ｈｚの垂直同期周波数を持つ映像信号を表示した場合、人間の網膜の特性上、周辺視ではフリッカが感じられるものの、目の正面から中心部で見た場合にはほとんどの人がフリッカが感じられないとされている。従って、大面積フリッカの発生レベルをこの垂直同期周波数が６０Ｈｚ映像信号と同程度のレベルに引き上げることは、実用的に大きな意味を持っている。６０Ｈｚ相当に抑えるためには以下のように計算を行う。
【００３３】
Kellyによる視覚系の周波数感度曲線を参照すると、５０Ｈｚと６０Ｈｚとにおける感度は（振幅で）０．２３倍の差がある。これは「６０Ｈｚのフリッカーが知覚されるためには５０Ｈｚに比べて１／０．２３倍の振幅で光強度を変調する必要がある」ことを意味しているので、パワーでは０．０５２９倍の感度差があることになる（参考文献：T.N.Cornsweet著、Visual Perception, Academic Press, New York 1970, p. 389）。６０Ｈｚの周期パルスと、上記の１００Ｈｚの周期性が少し乱れた５０Ｈｚのパルスとで同じＤＣ輝度を表示するとする。その時後者における５０Ｈｚのパワー成分と前者における６０Ｈｚのパワー成分との比は、
パワー（５０Ｈｚ）／パワー（６０Ｈｚ）＝sin^2 (πdt/T) （Ｔ＝２０ｍｓ）
となるので、これがパワーでの感度の比０．０５２９に等しいとしてｄｔ＝１．４８ｍｓが得られる。
【００３４】
以上のような計算結果から、６０Ｈｚ表示相当のフリッカー以下に抑えるためには２個の階調ビット群の時間間隔を１０±１．４８〔ｍｓ〕とし、別の考え方として５０Ｈｚの成分（パワー）をＤＣ成分の０．１以内に抑えるには１０±１．４４〔ｍｓ〕とすれば良いと言うことが分かった。すなわち、いずれの考え方に立ってもオフセット量として１．４ｍｓ以内になるように設定しておけば、大面積フリッカが表示映像の妨害信号として認識されにくい実用的な限界を満足することができる。
【００３５】
同様な計算方法は、映像信号の垂直同期信号の持つ基本波成分と、２倍の周波数成分という風に考えれば、基本波成分をＤＣ成分に対して０．１に抑えるためには１フィールド周期の約１／１４にオフセット量を抑えておけば実用的であることも分かる。これはコンピュータからの映像信号を表示するときなどのように欧州ＴＶ標準よりも高い垂直同期周波数を持つ映像信号を表示するときの指針になる。
【００３６】
本発明の第５の実施例として冗長符号を用いたものを以下に説明する。冗長符号は最近盛んに使われているが、動画偽輪郭の対策として有効性の高い方法である。通常は１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８の８ビットの重み付けの組合せで２５６階調を表現するが、本実施例では１、２、４、８、１６、３２、４８、６４、８０という上位５ビット間の隣り合ったビット間の差分が１６という等差数列を用い、同じ階調数を全部で９ビットにて表現する。下位については従来通りのバイナリ符号化が使われているので、これらの部分の処理は従来と変わらない。冗長符号が動画偽輪郭に対して有効に作用するのは、その冗長性を利用して、常にある一定数以上のビットの点灯を階調遷移時に確保できるからで、そのために発光重心を大きく移動させないで済むからである。
【００３７】
最上位のＢ１から４つ下位の階調ビットであるＢ５までの階調ビットに対応するサブフィールドをそれぞれ二つずつのサブフィールドに分割する。そして上記のような符号化を用いたときに９サブフィールドで構成されるサブフィールドを、下記のように全体として昇順または昇順配列の繰り返しとなるような１４個のサブフィールドの配列に再構成する。すなわち、
ＳＦ１＝Ｂ５／２、ＳＦ２＝Ｂ４／２、ＳＦ３＝Ｂ３／２、ＳＦ４＝Ｂ２／２、
ＳＦ５＝Ｂ１／２、ＳＦ６＝Ｂ９、ＳＦ７＝Ｂ８、ＳＦ８＝Ｂ７、ＳＦ９＝Ｂ６、
ＳＦ１０＝Ｂ５／２、ＳＦ１１＝Ｂ４／２、ＳＦ１２＝Ｂ３／２、
ＳＦ１３＝Ｂ２／２、ＳＦ１４＝Ｂ１／２
であるが、これまで説明してきた２個の階調ビット群は、このなかのＳＦ１〜ＳＦ５とＳＦ１０〜ＳＦ１４のように２分割されたサブフィールドの集合である。バイナリ符号化の実施例の時と説明が重複するが、階調ビット群１が本実施例のように昇順配列になっている場合は、階調ビット群２も昇順とし、さらに２個の階調ビット群に挟まれた下位の非分割サブフィールドも昇順であるように配置する。このサブフィールド配列の重み付けを具体的な数字で表現すると、
ＳＦ１＝８、ＳＦ２＝１６、ＳＦ３＝２４、ＳＦ４＝３２、ＳＦ５＝４０、
ＳＦ６＝１、ＳＦ７＝２、ＳＦ８＝４、ＳＦ９＝８、ＳＦ１０＝８、ＳＦ１１＝１６、ＳＦ１２＝２４、ＳＦ１３＝３２、ＳＦ１４＝４０
となる。このサブフィールド配列を図１に示す。
【００３８】
この冗長符号を用いた場合にも、これまでのバイナリと同様に降順配列のものが考えられる。昇順配列でも降順配列でも大面積フリッカ低減効果および、動画偽輪郭低減効果は同程度得られる。降順配列のものを第６の実施例として図９に示す。
【００３９】
２個の階調ビット群の時間間隔が１／２フィールド時間を大きく越える時は時間調整を目的として、下位のサブフィールドの最も下位のものから、フィールド先頭位置に移動するよう再配置を行う。第７の実施例として、ＬＳＢのサブフィールドをフィールド先頭に持ってきたものを下記に説明するが、最下位ビットだけでうまく時間調整ができない場合は、その直上のビットもフィールド先頭に持っていくようにするが、昇順配列であるという原則は守るようにする。ここではＬＳＢのみが先頭に移動した場合記載、すなわち、
ＳＦ１＝Ｂ９、ＳＦ２＝Ｂ５／２、ＳＦ３＝Ｂ４／２、ＳＦ４＝Ｂ３／２、
ＳＦ５＝Ｂ２／２、ＳＦ６＝Ｂ１／２、ＳＦ７＝Ｂ８、ＳＦ８＝Ｂ７、
ＳＦ９＝Ｂ６、ＳＦ１０＝Ｂ５／２、ＳＦ１１＝Ｂ４／２、ＳＦ１２＝Ｂ３／２、
ＳＦ１３＝Ｂ２／２、ＳＦ１４＝Ｂ１／２
であるが、具体的な数字で表現すると、
ＳＦ１＝１、ＳＦ２＝８、ＳＦ３＝１６、ＳＦ４＝２４、ＳＦ５＝３２、
ＳＦ６＝４０、ＳＦ７＝２、ＳＦ８＝４、ＳＦ９＝８、ＳＦ１０＝８、
ＳＦ１１＝１６、ＳＦ１２＝２４、ＳＦ１３＝３２、ＳＦ１４＝４０
となる。このサブフィールド配列を図１０に示す。また同様な手法で全体として降順配列を構成し、ＬＳＢが１フィールド期間の最後尾に移動したものを第８の実施例として図１１に示す。
【００４０】
第５、第６、第７、第８の実施例に示した冗長符号化は上位５ビットの重み付けの総和が２４０となっていて、通常のバイナリ符号の時の上位４ビットの重み付けの総和と一致する。従って高輝度表示時にのみ発生する大面積フリッカの状態を決定している上位ビットの分割数を実施例では１つ増やして５個としたが、４ビットだけを分割したとしても、その部分だけで２２４の重みがあるので実用上は問題が少ない。同様なことはバイナリ符号化の場合にも言えて、この場合は上位３ビットだけでもそれほど支障ないことも考えられる。
【００４１】
なお、以上の本発明の実施例では、面放電型のＡＣ型プラズマディスプレイを走査と維持期間を分離して駆動する場合について、例として説明してきたが、他の駆動方式や、直交２電極型等の他の構造のＡＣ型プラズマディスプレイや、ＤＣ型プラズマディスプレイパネルに於いても、サブフィールド法により階調表示をするものであれば、同様に本発明の方法を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明により欧州のＴＶ標準のように高輝度表示時の大面積フリッカが気になる表示時には、プラズマディスプレイのサブフィールド階調表示方式を利用して、上位ビットを２分割し、フィールド周期の１／２の時間間隔にて配置することにより実用上問題にならないレベルまで上記大面積フリッカを低減できる。このときにサブフィールド法の欠点でもある動画偽輪郭による表示画質の目障りな妨害も大きく改善された。本発明の階調表示方法によりプラズマディスプレイにより、付加的なコストも少なく、大画面テレビやフルカラーのコンピュータ表示装置などの良好な表示画質のフルカラー多階調動画表示ディスプレイの実現が図られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第５の実施例（昇順冗長符号）でのサブフィールド配列例を示す。
【図２】本発明の第２の実施例（降順バイナリ）でのサブフィールド配列例を示す。
【図３】実施例で使用された信号の流れを示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施例（昇順バイナリでＬＳＢがフィールド先頭部へ移動）でのサブフィールド配列例を示す。
【図５】本発明の第４の実施例（降順バイナリでＬＳＢがフィールド最後尾へ移動）でのサブフィールド配列例を示す。
【図６】発光光源の時間的オフセットを説明する図である。
【図７】発光間隔のオフセットが原因で発生する５０Ｈｚ成分のＤＣ成分に対するパワー比をオフセット量に対して示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例（昇順バイナリ）でのサブフィールド配列例を示す。
【図９】本発明の第６の実施例（降順冗長符号）でのサブフィールド配列例を示す。
【図１０】本発明の第７の実施例（昇順冗長符号でＬＳＢがフィールド先頭部へ移動）でのサブフィールド配列例を示す。
【図１１】本発明の第８の実施例（降順冗長符号でＬＳＢがフィールド最後尾へ移動）でのサブフィールド配列例を示す。
【図１２】従来の通常のサブフィールド配列例（降順配列）を示す。
【符号の説明】
２１Ａ／Ｄ変換器
２２逆γ補正部
２３データ並び替え部１
２４メモリ入出力制御部
２５フレームバッファメモリ
２６データ並び替え部２
２７データドライバ
２８データドライバ
２９同期分離部
３０システムクロックジェネレータ
３１サブフィールド生成部
３２タイミングジェネレータ
３３走査ドライバ
３４ＰＤＰ（パネル）
（マニュアルの１２９頁参照）

Claims

垂直同期信号が５０Ｈｚの映像信号をサブフィールド方式で表示する階調表示方法であって、最上位から順に４個以上の階調ビットに対応するサブフィールドはそれぞれ半分の重みになるように２分割され、一方の分割サブフィールドと該一方の分割サブフィールドに対応する他方の分割サブフィールドは、１０±１．４［ｍｓ］の時間間隔を置いて時間的に配列されることを特徴とするサブフィールド階調表示方法。
分割しない非分割サブフィールドは、上位のものから優先して前記一方の分割サブフィールドの群と前記他方の分割サブフィールドの群の間の時間に配列されることを特徴とする請求項１に記載のサブフィールド階調表示方法。
前記一方の分割サブフィールドの群と前記他方の分割サブフィールドの群の間の時間に配列されなかった前記非分割サブフィールドは、フィールドの先頭部分又は最後尾部分に時間的に配列されることを特徴とする請求項２に記載のサブフィールド階調表示方法。
前記一方及び他方の分割サブフィールドの群内のサブフィールドが重みの小さいサブフィールドから順に配列される昇順配列の場合、非分割サブフィールドも昇順配列で配列され、前記一方及び他方の分割サブフィールドの群内のサブフィールドが重みの大きいサブフィールドから順に配列される降順配列の場合、非分割サブフィールドも降順配列で配列されることを特徴とする請求項２又は３に記載のサブフィールド階調表示方法。
請求項１乃至４の何れか一項に記載のプラズマディスプレイの表示方法。
請求項５に記載のプラズマディスプレイの表示方法により中間調を有する動画表示行うためのサブフィールド生成部を有することを特徴とするプラズマディスプレイ。