JP2004212645A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマ表示装置 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマ表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】アスペクト比変換のために映像に隣接させて表示する付加画像の明るさの不意の変動を無くし、それによって表示の品位を高める。
【解決手段】アスペクト比が画面のアスペクト比と異なる映像を画面の一部を除いた領域を使って表示する際に、画面のうちの領域のみを発光させる複数の第１サブフレームＳＦ１と、画面のうちの前記領域以外の部分のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームＳＦ２とにフレームＦを置き換え、第１サブフレームＳＦ１の輝度と前記第２サブフレームＳＦ２の輝度とを独立に制御する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）の駆動方法およびプラズマ表示装置に関し、アスペクト比変換を行う映像表示に適用される。
【０００２】
一般に、テレビジョン受像機として市販されるプラズマ表示装置は、ハイビジョン映像の表示に好適なアスペクト比１６：９の画面をもつ。この画面において、アスペクト比１６：９のワイドテレビジョン映像だけでなく、地上波放送やコンピュータ出力で多くみられるアスペクト比４：３の映像も表示される。
【０００３】
【従来の技術】
アスペクト比が画面と異なる映像を表示する場合に行われるアスペクト比変換の形式として、レターボックスおよびサイドパネルがある。レターボックスは、一般に黒帯と呼称される画像を映像の上下に付加する形式であり、例えばアスペクト比１６：９の映像をアスペクト比４：３の画面で表示する場合に採用される。サイドパネルは、映像の左右に黒帯を付加する形式であり、例えばアスペクト比４：３の映像をアスペクト比１６：９の画面で表示する場合に採用される。
【０００４】
黒帯には、その呼び名どおりの黒色の均一画像だけでなく、青色に代表される黒以外の色の均一画像および任意の模様が含まれる。本明細書では、この黒帯を“付加画像”と呼称する。目に優しい付加画像は適度に明るい画像である。また、付加画像を適度に明るい画像とすることにより、画面における映像領域と付加画像領域との輝度差が小さくなって焼き付きが起こりにくくなる。
【０００５】
特開平１０−２２２１２５号公報には、映像が暗いときに見る人が付加画像を過度に明るく感じることのないように、映像の明るさの変化に合わせて付加画像の明るさを変化させるプラズマ表示装置が開示されている。しかし、自然な変化を実現するのは難しい。このため、市販されている一般のプラズマ表示装置では、付加画像の明るさを意図的に変化させる制御は行われていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２２２１２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマ表示装置では、自動電力制御（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）の影響を受けて付加画像の明るさが微妙に変化し、それによって表示が不自然になるという問題があった。自動電力制御は、明るく見やすい表示を行いつつ消費電力が過大になるのを防ぐ制御であり、特に大画面のプラズマ表示装置において不可欠である。自動電力制御により、画面全体の消費電力が設定値を超えないように、各セルの発光量が表示負荷率の変化に応じて変更される。表示負荷率とは、ある場面の表示に必要な電力の指標であり、１フレームにおいて各セルが表示すべき階調Ｇ（０≦Ｇ≦Ｇｍａｘ）と最高階調Ｇｍａｘとの比率（Ｇ／Ｇｍａｘ）の全セルにわたる平均値と定義される。つまり、１フレームの表示における画面全体の明暗の度合いの具体値が表示負荷率である。自動電力制御の概略として、各セルの発光量は表示する画像（フレーム）が全体的に明るいほど少ない。全体的に明るい表示の場合、個々のセルの発光量が少なくても目立たない。
【０００８】
本発明の目的は、アスペクト比変換のために映像に隣接させて表示する付加画像の明るさの不意の変動を無くし、それによって表示の品位を高めることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、映像の表示と、アスペクト比変換のために映像に隣接させる付加画像の表示とを時間的に分離する。そして、付加画像の表示の輝度と映像の表示の輝度とを独立に制御する。付加画像の表示については、必ずしも全てのフレームに表示期間を割り当てる必要はなく、予め定めた２以上の一定数のフレームごとに少なくとも１回の割合で付加画像を表示してもよい。付加画像の表示期間を割り当てるフレームについては、そのフレームを、画面における映像領域のみを発光させる２個以上の第１サブフレームと、画面における付加画像領域のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームとで構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るプラズマ表示装置の構成図である。例示のプラズマ表示装置１００は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネル１、コントローラ７１、操作パネル７２、入力インタフェース７３、データ処理回路７４、電源回路７５、電力センサ７６、Ｘドライバ７７、Ｙドライバ７８、およびＡドライバ７９を有する。
【００１１】
プラズマディスプレイパネル１は、縦横に並ぶ３電極面放電構造のセルからなるカラー表示の可能な画面９０をもつ。画面９０のアスペクト比は１６：９である。画面９０には行電極として電極Ｘおよび電極Ｙが配列され、列電極として電極Ａが配列されている。電極Ｘおよび電極Ｙはマトリクス表示の行ごとに表示放電を生じさせるための電極対を構成し、電極Ｙおよび電極Ａはセルを選択するための電極マトリクスを構成する。電極Ｘ、電極Ｙ、および電極Ａのそれぞれの電位は、電源回路７５に接続されたＸドライバ７５、Ｙドライバ７７、およびＡドライバ７９のスイッチング動作に依存する。
【００１２】
コントローラ７１はプラズマディスプレイパネル１の駆動に係わる制御を担う。コントローラ７１には、操作パネル７２および電力センサ７６から所定の信号が入力される。電力センサ７６は、自動電力制御（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）のための構成要素であり、実際にプラズマディスプレイパネル１に供給される電力を検出する。
【００１３】
入力インタフェース７３は、テレビジョンチューナやコンピュータといった映像信号源から同期信号とともに入力されるカラー映像信号Ｓ１に対して、Ａ／Ｄ変換およびγ補正を行い、それによって得られた多値画像データであるフレームデータＤｆをデータ処理回路７４へ出力する。データ処理回路７４は、フレームデータＤｆを２値画像の組み合わせによって階調を再現するためのサブフレームデータＤｓｆに変換する。サブフレームデータＤｓｆは表示の進行に合わせてＡドライバ７９へ転送され、セルの壁電荷量を発光の要否に対応させるアドレッシングの制御データとして用いられる。
【００１４】
図２は表示形式の模式図である。プラズマ表示装置１００における表示には、図２（Ａ）のように画面９０の全体を映像の表示に用いるフル画面形式と、図２（Ｂ）のように画面９０の左端部および右端部を映像の表示に用いないサイドパネル形式とがある。図２（Ａ）のフル画面形式の表示は、表示対象として入力される映像のアスペクト比が画面９０のアスペクト比と同じ１６：９である場合に行われる。フル画面形式の表示では、画面９０の全体が映像領域である。一方、図２（Ｂ）のサイドパネル形式の表示は、表示対象として入力される映像が画面９０よりも縦長である場合、例えば映像のアスペクト比が４：３である場合に行われる。サイドパネル形式の表示において、画面９０は映像の表示に用いられる映像領域９１と、映像の表示に用いられない２つの付加画像領域９２，９３とに区画される。プラズマ表示装置１００において、付加画像領域９２，９３は、黒色均一画像を除く適切な明るさの付加画像の表示に用いられる。
【００１５】
なお、プラズマ表示装置１００は、表示対象として入力される映像がシネマスコープサイズ（アスペクト比２．３５：１）のように画面９０よりも横長である場合に、画面９０の上端部および下端部を付加画像領域とするレターボックス形式の表示を行う機能を有する。
【００１６】
図３はデータ処理回路の機能構成を示す。データ処理回路７４は、データ変換部７４１、負荷検出部７４２、データメモリ７４３、データ追加部７４４、データセレクタ７４５、判別部７４６、および出力制御部７４７を有する。
【００１７】
データ変換部７４１は、フレームデータＤｆをサブフレームデータＤｓｆ’に変換する。サブフレームデータＤｓｆ’は、フル画面形式の表示であればサブフレームデータＤｓｆに相当し、サイドパネル形式の表示であればサブフレームデータＤｓｆのうちの映像領域に対応する部分に相当するデータである。このようなサブフレームデータＤｓｆ’に基づいて、負荷検出部７４２はサブフレームごとに点灯すべきセルの数をカウントし、カウント値を上述のコントローラ７１に通知する。カウント値は自動電力制御に用いられる。
【００１８】
データメモリ７４３には、アスペクト比変換のために映像に隣接させて表示する付加画像データが格納されている。データ追加部７４４は、サブフレームデータＤｓｆ’にデータメモリ７４３から読み出した付加画像データを結合する。つまり、データ追加部７４４において、映像と付加画像とが合成される。
【００１９】
一方、判別部７４６はフレームデータＤｆおよび同期信号に基づいて映像のアスペクト比を判別する。その結果に従って、出力制御部７４７はデータセレクタ７４５の動作を制御する。例えば、映像のアスペクト比が１６：９であれば、サブフレームデータＤｓｆ’がサブフレームデータＤｓｆとしてＡドライバ７９へ送られる。この場合にはフル画面形式の表示が行われる。また、映像のアスペクト比が４：３であれば、データ追加部７４４において生成されたデータがサブフレームデータＤｓｆとしてＡドライバ７９へ送られる。この場合にはサイドパネル形式の表示が行われる。
【００２０】
以上の表示装置１００におけるプラズマディスプレイパネル１の駆動シーケンスの概略は次のとおりである。プラズマディスプレイパネル１による表示では、２値の点灯制御によってカラー表示を行うために、一定周期で入力されるフレームのそれぞれを複数のサブフレームに分割する。つまり、１つのフレームを複数のサブフレームの集合に置き換える。なお、インタレース表示の場合にはフレームを構成する複数のフィールドのそれぞれをサブフィールドに分割する。
【００２１】
図４はフル画面形式の表示におけるフレーム分割の概念図である（図中の符号の添え字は表示順序を表す）。フル画面形式の場合は従来と同様の駆動シーケンスが適用される。すなわち、各フレームＦを構成する複数のサブフレームＳＦ１ ，ＳＦ２ ，ＳＦ３ ，ＳＦ４ ，…，ＳＦｑ−１ ，ＳＦｑ （以下、これらをＳＦと総称する）に輝度の重みを付与して各サブフレームＳＦの表示放電の回数を決める。フレーム構成に合わせてフレーム転送周期であるフレーム期間Ｔｆを分割し、各サブフレームＳＦに１つのサブフレーム期間Ｔｓｆを割り当てる。さらに、サブフレーム期間Ｔｓｆを、リセット期間ＴＲ、アドレス期間ＴＡ、および表示期間ＴＳに分ける。リセット期間ＴＲおよびアドレス期間ＴＡの長さは重みに係わらず一定である。これに対して、表示期間ＴＳの長さは重みが大きいほど長い。したがって、サブフレーム期間Ｔｓｆの長さは、それに該当するサブフレームＳＦの重みが大きいほど長い。全てのサブフレームＳＦにおいてリセット期間ＴＲ・アドレス期間ＴＡ・表示期間ＴＳの順序は共通である。サブフレームごとに壁電荷の初期化、アドレッシング、および点灯維持が行われる。
【００２２】
図５はサイドパネル形式の表示における基本的なフレーム分割の概念図である（図中の符号の添え字は表示順序を表す）。サイドパネル形式の場合は本発明に特有の駆動シーケンスが適用される。すなわち、一定周期で入力されるフレームＦのそれぞれを複数の第１サブフレームＳＦ１１ ，ＳＦ１２ ，ＳＦ１３ ，ＳＦ１４ ，…，ＳＦ１ｑ （以下、これらをＳＦ１と総称する）と少なくとも１つの第２サブフレームＳＦ２とに分割する。第１サブフレームＳＦ１は、図２で示した映像領域９１のみが発光する２値画像であり、第２サブフレームＳＦ２は付加画像領域９２，９３のみが発光する２値画像である。第１サブフレームＳＦ１については、階調再現を行わなければならないので、フル画面形式の場合と同様に輝度の重みを付与する。第２サブフレームＳＦ２については、付加画像が適度の明るさとなるように輝度を設定する。そして、第１サブフレームＳＦ１および第２サブフレームＳＦ２のそれぞれに、リセット期間ＴＲ、アドレス期間ＴＡ、および表示期間ＴＳからなるサブフレーム期間Ｔｓｆを割り当てる。
【００２３】
フレームＦを第１サブフレームＳＦ１と第２サブフレームＳＦ２とで構成することによって、映像の表示と付加画像の表示とが時間的に分離される。そして、映像領域９１のセルの輝度と、付加画像領域９２，９３のセルの輝度とを、独立に制御することができる。プラズマ表示装置１００は、サイドパネル形式の表示において、第１サブフレームＳＦ１のみを自動電力制御の対象とし、フレームＦの内容に係らず第２サブフレームＳＦ２の輝度を変化させない。第１サブフレームＳＦ１に対する自動電力制御においては、第２サブフレームＳＦ２の表示で消費する既知の電力を含めて、フレームＦの表示で消費する電力が設定値を超えないように、第１サブフレームＳＦ１の表示の輝度が調整される。
【００２４】
図６は基本的な駆動シーケンスに係る駆動電圧波形の概略図である。図において電極Ｙの参照符号の添字（１，ｎ）は配列順位を示す。なお、図示の波形は一例であり、振幅・極性・タイミングを種々変更することができる。
【００２５】
各サブフレームのリセット期間ＴＲにおいては、全ての電極Ｘに対して負極性および正極性の矩形パルスを順に印加し、全ての電極Ｙに対して正極性および負極性の鈍波パルスを順に印加する。電極へのパルス印加とは、電極を一時的にバイアスすることを意味する。セルには、電極Ｘ，Ｙに印加されるパルスの振幅を加算した合成電圧が加わる。１回目のパルス印加で起こる微小放電は、前サブフレームにおける点灯／非点灯に係わらず全てのセルに同一極性の適当な壁電圧を生じさせる。２回目のパルス印加で起こる微小放電は、壁電圧を放電開始電圧と印加電圧の振幅との差に相当する値に調整する。このような２段階の初期化過程は、セル間の放電開始電圧のばらつきを補償し、アドレッシングの信頼性を高める。
【００２６】
アドレス期間ＴＡにおいては、点灯すべきセルのみに点灯維持に必要な壁電荷を形成する。全ての電極Ｘおよび全ての電極Ｙを所定電位にバイアスした状態で、行選択期間（１行分のスキャン時間）ごとに選択行に対応した１つの電極ＹにスキャンパルスＰｙを印加する。この行選択と同時にアドレス放電を生じさせるべき選択セルに対応したアドレス電極ＡのみにアドレスパルスＰａを印加する。つまり、選択行のサブフレームデータＤｓｆに基づいてアドレス電極Ａの電位を２値制御する。選択セルでは電極Ｙと電極Ａとの間の放電が生じ、それがトリガとなって電極Ｘと電極Ｙとの間の放電が生じる。これら一連の放電がアドレス放電である。
【００２７】
表示期間ＴＳにおいては、表示パルス（サステインパルスとも呼称される）Ｐｓを電極Ｙと電極Ｘとに交互に印加する。これにより、セルには極性が交互に入れ替わるパルス列が加わる。表示パルスＰｓの印加によって、所定の壁電荷が残存するセルで表示放電が生じる。表示パルスＰｓの印加回数はサブフレームの重みに対応し、自動電力制御において表示負荷率に応じて調整される。
【００２８】
図７は第２サブフレームに好適な駆動電圧波形の変形の第１例を示す。図７の波形の特徴は、アドレス期間ＴＡにおいて全ての電極Ｙに一斉にスキャンパルスＰｙを印加することである。第２サブフレームでは、付加画像領域のみが発光し、発光するセルは予め決まっている。隣り合う行の発光パターンが同じであれば、これらの行のアドレッシングを同時に行うことができる。複数行のアドレッシングを同時に行えば、１行ずつ順に行うのと比べて画面全体のアドレッシングの所要時間は短くなる。付加画像領域に表示する画像が単色または縦縞模様であれば、全ての行の発光パターンが同じである。この場合に、図７の駆動波形を第２サブフレームの表示に適用することにより、アドレッシングの所要時間を最小にすることができる。
【００２９】
図８は第２サブフレームに好適な駆動電圧波形の変形の第２例を示す。図８の波形の特徴は、リセット期間ＴＲにおける壁電荷の制御が簡略化されたことである。付加画像領域のセルは第１サブフレームでは点灯しないので、点灯するセルと点灯しないセルとの間に生じる壁電荷量の差が、第２サブフレームのリセット期間ＴＡの開始時点ではほとんどない。したがって、第１サブフレームで行う２段階のパルス印加のうちの後半に相当する鈍波パルスのみを印加することで、十分に信頼性の高いアドレッシングが可能である。このような簡略化によりリセット期間ＴＲは短くなる。そして、第２サブフレームについてはリセット期間ＴＡそのものを省略し、さらにサブフレーム期間Ｔｆを短縮することも可能である。
【００３０】
図９はデータ処理回路の構成の変形例を示す。変形例のデータ処理回路７４では、データメモリ７４３および出力制御部７４７は操作パネル７２からの操作入力信号に従って動作する。プラズマ表示装置１００のユーザーは、表示形式および付加画像領域の表示内容を指定することができる。プラズマ表示装置１００は、ユーザーの指示に従って、第１サブフレームと第２サブフレームの表示順序を変更したり、付加画像領域を映像領域の両側ではなく片側のみに配置したりする。
【００３１】
図１０はサイドパネル形式の表示におけるフレーム分割の変形例を示す。付加画像領域を毎フレームではなく一定数置きのフレームごとに発光させる。付加画像領域を発光させないフレームは、付加画像領域を発光させるフレームと比べて、映像の表示に割り当て可能な時間が長い。このことは、表示パルス数を増やして輝度を高めたり、サブフレーム数を増やして階調再現性を高めたりする改良を行い易くする。
【００３２】
以上の実施例において、第２サブフレームＳＦ２の輝度を決める表示パルス数を、映像の明暗に応じて変化させてもよい。付加画像領域９２，９３の輝度レベルを比較的に明るく設定した場合、映像が暗いときに見る人が付加画像を過度に明るく感じてしまう問題がある。この問題は付加画像の輝度を変化させることで解消される。付加画像の輝度制御に際しては、輝度変化が見る人にとって不快とならないように最適化する必要がある。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項９の発明によれば、アスペクト比変換のために映像に隣接させて表示する付加画像の明るさの不意の変動を無くし、それによって表示の品位を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ表示装置の構成図である。
【図２】表示形式の模式図である。
【図３】データ処理回路の機能構成を示す図である。
【図４】フル画面形式の表示におけるフレーム分割の概念図である。
【図５】サイドパネル形式の表示における基本的なフレーム分割の概念図である。
【図６】基本的な駆動シーケンスに係る駆動電圧波形の概略図である。
【図７】第２サブフレームに好適な駆動電圧波形の変形の第１例を示す図である。
【図８】第２サブフレームに好適な駆動電圧波形の変形の第２例を示す図である。
【図９】データ処理回路の構成の変形例を示す図である。
【図１０】サイドパネル形式の表示におけるフレーム分割の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ プラズマディスプレイパネル
９０ 画面
９１ 映像領域（画面の一部を除いた領域）
９２ 付加画像領域
ＳＦ１ 第１サブフレーム
ＳＦ２ 第２サブフレーム
ＴＲ リセット期間
ＴＡ アドレス期間
ＴＳ 表示期間
１００ プラズマ表示装置
７４ データ処理回路
７１ コントローラ

Claims (9)

  1. フレームを複数のサブフレームに置き換えて表示するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    アスペクト比が画面のアスペクト比と異なる映像を前記画面の一部を除いた領域を使って表示する際に、前記画面のうちの前記領域のみを発光させる複数の第１サブフレームと、前記画面のうちの前記領域以外の部分のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームとにフレームを置き換え、
    前記第１サブフレームの輝度と前記第２サブフレームの輝度とを独立に制御する
    ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  2. フレームを複数のサブフレームに置き換えて表示するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    アスペクト比が画面のアスペクト比と異なる映像を前記画面の一部を除いた領域を使って表示する際に、設定規則に従って選択したフレームを、前記画面のうちの前記領域のみを発光させる複数の第１サブフレームと、前記画面のうちの前記領域以外の部分のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームとに置き換え、かつ他のフレームを前記複数の第１サブフレームに置き換え、
    前記第１サブフレームの輝度と前記第２サブフレームの輝度とを独立に制御する
    ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  3. 前記第２サブフレームの表示における各セルの発光量を固定とし、
    前記第１サブフレームの表示における各セルの発光量を、プラズマディスプレイパネルの消費電力が設定値を超えないように映像の明暗の変化に応じて調整する
    請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  4. 前記第１サブフレームおよび第２サブフレームのそれぞれに対して、複数のセルの壁電荷を均等にするためのリセット期間と、各セルの壁電荷を表示データに対応させるためのアドレス期間と、表示放電を生じさせるための表示期間とを割り当て、
    前記第１サブフレームのリセット期間よりも前記第２サブフレームのリセット期間を短くする
    請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  5. 前記第１サブフレームに対して、複数のセルの壁電荷を均等にするためのリセット期間と、各セルの壁電荷を表示データに対応させるためのアドレス期間と、表示放電を生じさせるための表示期間とを割り当て、
    前記第２サブフレームに対して、各セルの壁電荷を表示データに対応させるためのアドレス期間と、表示放電を生じさせるための表示期間とを割り当てる
    請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  6. 前記第１サブフレームおよび第２サブフレームのそれぞれに対して、各セルの壁電荷を表示データに対応させるためのアドレス期間と、表示放電を生じさせるための表示期間とを割り当て、
    前記第２サブフレームのアドレス期間において、複数の行で同時にアドレス放電を生じさせる
    請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  7. 前記第２サブフレームの表示における各セルの発光量を、映像の明暗の変化に応じて調整する
    請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  8. フレームを複数のサブフレームに置き換えて表示するプラズマ表示装置であって、
    アスペクト比が画面のアスペクト比と異なる映像を前記画面の一部を除いた領域を使って表示する際に、前記画面のうちの前記領域のみを発光させる複数の第１サブフレームと、前記画面のうちの前記領域以外の部分のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームとにフレームを置き換えるデータ処理回路と、
    前記第１サブフレームの輝度と前記第２サブフレームの輝度とを独立に制御するコントローラとを有する
    ことを特徴とするプラズマ表示装置。
  9. フレームを複数のサブフレームに置き換えて表示するプラズマ表示装置であって、
    アスペクト比が画面のアスペクト比と異なる映像を前記画面の一部を除いた領域を使って表示する際に、設定規則に従って選択したフレームを、前記画面のうちの前記領域のみを発光させる複数の第１サブフレームと、前記画面のうちの前記領域以外の部分のみを発光させる少なくとも１個の第２サブフレームとに置き換え、かつ他のフレームを前記複数の第１サブフレームに置き換えるデータ処理回路と、
    前記第１サブフレームの輝度と前記第２サブフレームの輝度とを独立に制御するコントローラとを有する
    ことを特徴とするプラズマ表示装置。
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