JP2004318078A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な電力消費を低減するとともに、比較的に点灯すべきセルが少ないときの発光効率を高める。
【解決手段】あらかじめ表示率について値の範囲分けをして区分範囲ごとに好適な表示パルス波形を選定しておき、実際の表示に際して表示対象の表示率を検出し、検出結果に応じて波形の異なる複数種の表示パルスを使い分ける。表示率とは、画面のセル数に対する点灯すべきセルの数の割合である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）の駆動方法に関する。

プラズマディスプレイパネルによる表示における課題の１つに発光効率の向上がある。より明るい表示をより少ない電力で実現することが望まれている。発光効率はセル構造だけでなく駆動方法にも依存する。

ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、表示電極対を被覆する誘電体の帯電により生じる壁電圧を表示に利用する。画面内のセルのうち、表示放電を起こすべきセルの壁電圧を他のセルの壁電圧よりも高くしておき、その後に全セルに対して一斉に適切な表示パルス（サステインパルスともいう）を印加する。表示パルスの印加によって壁電圧に駆動電圧が重畳する。駆動電圧と壁電圧との和が放電開始電圧を超えたセルのみで表示放電が起きる。表示放電による発光を"点灯"という。壁電圧の利用によって、点灯すべきセルのみを選択的に点灯させることができる。

表示パルスは、１回ごとに駆動電圧の極性が反転するように表示すべき明るさに応じた回数だけ繰り返し印加される。印加周期は数マイクロ秒程度であり、視覚的には発光は連続する。最初の印加に呼応して表示放電が生じると、いったん誘電体上の壁電荷が消失し、直ちに壁電荷の再形成が始まる。再形成される壁電荷の極性は以前と反対である。壁電荷の再形成にともなって表示電極間のセル電圧が降下して表示放電は終息する。放電の終息とは、表示電極を流れる放電電流が実質的に０（ゼロ）になることを意味する。表示放電が終息した時点から表示パルスの後縁までは引き続きセルに駆動電圧が加わっているので、空間電荷が誘電体に静電吸引され、壁電荷の再形成が進行する。個々の表示パルスは、表示放電を生じさせるとともに適量の壁電荷を再形成させる役割をもつ。

一般に、表示パルスの波形は矩形波形である。言い換えれば、一般の駆動回路は矩形波形を出力するように構成されている。駆動回路の設計において、矩形波状の表示パルスの振幅、すなわち維持電圧Ｖｓはプラズマディスプレイパネルの放電特性によって決まる許容範囲内の値に選定される。維持電圧Ｖｓをほぼ放電開始電圧Ｖｆである上限値Ｖｓ_max 以上にすると、点灯すべきでないセルでも放電が起こってしまう。また、維持電圧Ｖｓを下限値である最小維持電圧Ｖｓ_min未満にすると、壁電荷の再形成が不十分になり、そのために点灯の繰り返しが不安定になってしまう。

矩形波状の表示パルスの表示パルスを印加する典型的な駆動方法では、輝度および発光効率の双方を向上させることができない。表示パルスの振幅を許容範囲内で大きくすることで表示放電の強度を大きくし、それによって発光輝度を高めることができる。しかし、発光輝度を高めようとすると消費電力が増大してしまい、発光効率が低下してしまう。この問題の解決に関して、前縁部の振幅が局部的に大きい階段波形の表示パルスを印加することが特開平１０−３３３６３５号公報に記載されている。

また、他の表示パルス波形として、前縁と後縁の間で振幅が大きくなる階段波形が特開昭５２−１５０９４１号公報に記載されている。この階段波形には、低い電圧で放電を生じさせかつ十分な量の壁電荷を形成することができるという利点がある。
特開平１０−３３３６３５号公報 特開昭５２−１５０９４１号公報

従来の駆動方法には、表示パルス波形が矩形波形および階段波形のどちらであっても、点灯すべきセルが少ないときに無駄に電力が消費されるという問題があった。点灯すべきセルが少ないときには、点灯すべきセルが多いときと比べて、画面全体の放電電流が小さく、電源の電圧ドロップも小さい。つまり、最小維持電圧Ｖｓ_minは点灯すべきセルが多いほど高く、点灯すべきセルが少ないときの最適な維持電圧Ｖｓは比較的に低い。しかし、表示パルスの設計においては、点灯すべきセルの数に係わらず正しい表示が実現されるように、点灯すべきセルが最も多い全セル点灯のときの電圧ドロップ量を見込んで表示パルスの振幅を決めなければならない。このように点灯すべきセルが多いときの駆動を基準に表示パルスの振幅を決めると、点灯すべきセルが少ないときに、必要以上の壁電荷を形成する過剰の電圧がセルに加わり、通電の損失が増えて発光効率が低下する。本発明は、無駄な電力消費を低減することを目的としている。他の目的は、比較的に点灯すべきセルが少ないときの発光効率を高めることである。

本発明においては、予め表示率について値の範囲分けをして区分範囲ごとに好適な表示パルス波形を選定しておき、実際の表示に際して表示対象の表示率を検出し、検出結果に応じて波形の異なる複数種の表示パルスを使い分ける。表示率とは、画面のセル数に対する点灯すべきセルの数の割合である。

表示パルス波形の代表例は、矩形波形（すなわち方形波形）、前縁と後縁との間で振幅が小さくなる階段波形（これを第１の階段波形という）、および前縁と後縁との間で振幅が大きくなる階段波形（これを第２の階段波形という）である。矩形波形は、振幅が一定である単純な波形であるので、セル間の特性のばらつきおよび温度変化にともなう特性変動の影響を低減するのに有利である。第１の階段波形は、発光効率を高めるのに有利である。第２の階段波形は、電圧ドロップによる壁電荷の形成不足を防止するのに有利であり、表示率が比較的に大きい場合に好適な波形である。選択肢を２つとする場合の波形の組み合わせとして、矩形波形と第２の階段波形の組、第１の階段波形と第２の階段波形の組、および第１の階段波形と矩形波形の組がある。

矩形波形の振幅および階段波形の各ステップの振幅の選定において、値を揃えることは、電源の共用を可能にする。例えば、出力電圧の異なる２つの電源と表示電極との接続タイミングの制御によって、第１の階段波形および第２の階段波形の双方を生成することができる。そして、２つの電源の一方のみを用いて矩形波形を生成することができる。

フレームを複数のサブフレームに変換して表示する場合には、表示率の範囲分けにおいて区分範囲が重複してもよい。すなわち、ある範囲については適用可能な波形を複数にする。各サブフレームの表示にどの波形を適用するかを、サブフレームどうしの表示率の関係に応じて、１フレームの輝度が最も高くなるように決める。

請求項１ないし請求項１１の発明によれば、無駄な電力消費を低減することができる。また、比較的に点灯すべきセルが少ないときの発光効率を高めることができる。

〔第１実施形態〕
図１は本発明に係る表示装置の構成図である。表示装置１００は、カラー表示面を有した面放電ＡＣ型のプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）１と、セルの発光を制御するドライブユニット７０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。

プラズマディスプレイパネル１において、表示放電を生じさせるための電極対を構成する表示電極Ｘと表示電極Ｙが互いに平行に配置され、これら表示電極Ｘ，Ｙと交差するようにアドレス電極Ａが配列されている。表示電極Ｘ，Ｙは画面の行方向（水平方向）に延び、アドレス電極は列方向（垂直方向）に延びている。

ドライブユニット７０は、コントローラ７１、データ変換回路７２、電源回路７３、表示率検出回路７４、Ｘドライバ７５、Ｙドライバ７６、およびＡドライバ７７を有している。ドライブユニット７０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３色の輝度レベルを示すフレームデータＤｆが各種の同期信号とともに入力される。フレームデータＤｆはデータ変換回路７２の中のフレームメモリに一時的に記憶される。データ変換回路７２は、フレームデータＤｆを階調表示のためのサブフレームデータＤｓｆに変換してＡドライバ７７へ送る。サブフレームデータＤｓｆは１セル当たり１ビットの表示データの集合であって、その各ビットの値は該当する１つのサブフレームにおけるセルの発光の要否、厳密にはアドレス放電の要否を示す。Ａドライバ７７は、サブフレームデータＤｓｆに従って、アドレス放電を起こすべきセルに通じるアドレス電極Ａにアドレスパルスを印加する。電極へのパルスの印加とは、電極を一時的に所定電位にバイアスすることを意味する。コントローラ７１は、パルス印加およびサブフレームデータＤｓｆの転送を制御する。電源回路７３は、各ドライバへプラズマディスプレイパネル１の駆動に必要な電力を供給する。

なお、電源回路７３からラズマディスプレイパネル１への通電においては、通電路の抵抗に応じた損失が避けられない。大きな電流が一時期に集中的に流れると、大きな電圧ドロップが生じる。大きな電流が流れるときにプラズマディスプレイパネル１のセルに実際に加わる電圧は、電流が小さいときと比べて低い。電圧ドロップを電源回路７３の能力向上によって解決するのは、表示装置１００の価格を大幅に上昇させるので現実的でない。

表示率検出回路７４は、サブフレームデータＤｓｆにおける点灯すべきセルを示すビットをカウントすることによってサブフレームごとに“表示率α”を検出する。表示率αは、サブフレームにおける点灯すべきセル数ｋのセル総数Ｋに対する割合（例えば百分率とすれば点灯率＝ｋ／Ｋ×１００）である。表示率検出回路７４は検出した表示率αをコントローラ７１に通知する。コントローラ７１は、表示率αに応じて表示パルス波形を選択するとともに表示パルスの印加回数を増減する。波形の選択に際しては、予め内蔵メモリ７１０に記憶されている表示率と波形との対応付けが参照される。

表示装置１００におけるプラズマディスプレイパネル１に対する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再現を行うために、図２のように入力画像である時系列のフレームＦ_j-2 ，Ｆ_j-1 ，Ｆ_j ，Ｆ_j+1 （以下、入力順序を示す添字を省略する）を所定数ＮのサブフレームＳＦ₁ ，ＳＦ₂ ，ＳＦ₃ ，ＳＦ₄ ，…ＳＦ_Ｎ-１ ，ＳＦ_Ｎ (以下、表示順序を示す添字を省略する）に分割する。つまり、各フレームＦをＮ個のサブフレームＳＦの集合に置き換える。これらサブフレームＳＦに順にＷ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，…Ｗ_Ｎ-１ ，Ｗ_Ｎ の輝度の重みを付与する。これら重みＷ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ ，Ｗ₄ ，…Ｗ_Ｎ-１ ，Ｗ_Ｎ は各サブフレームＳＦの表示放電の回数を規定する。図２ではサブフレーム配列が重みの順であるが、他の順序であってもよい。このような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Ｎ個のサブフレーム期間Ｔｓｆに分割し、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、壁電荷の初期化のためのリセット期間ＴＲ、アドレッシングのためのアドレス期間ＴＡ、および点灯維持のための表示期間ＴＳに分ける。リセット期間ＴＲおよびアドレス期間ＴＡの長さが重みに係わらず一定であるのに対し、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の長さも、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。Ｎ個のサブフレーム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。

図３は駆動電圧波形の概略図である。図において表示電極Ｙの参照符号の添字（１，ｎ）は対応する行の配列順位を示す。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。

各サブフレームのリセット期間ＴＲにおいては、全てのセルの表示電極間に漸増電圧が加わるように、全ての表示電極Ｘに対して負極性および正極性のランプ波形パルスを順に印加し、全ての表示電極Ｙに対して正極性および負極性のランプ波形パルスを順に印加する。これらランプ波形パルスの振幅は微小放電が生じるような十分に小さい変化率で漸増する。セルには、表示電極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回目の漸増電圧の印加で生じる微小放電は、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回目の漸増電圧の印加で生じる微小放電は、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。

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。全ての表示電極Ｘおよび全ての表示電極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つの表示電極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。選択セルでは表示電極Ｙとアドレス電極Ａとの間の放電が生じ、それがトリガとなって表示電極間の面放電が生じる。これら一連の放電がアドレス放電である。

表示期間ＴＳにおいては、いわゆるサステインパルスに相当する表示パルスＰｓを表示電極Ｙと表示電極Ｘとに交互に印加する。これにより、表示電極間には交互に極性の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面放電が生じる。表示パルスＰｓの印加回数は上述したとおりサブフレームの重みに対応する。

以上の駆動シーケンスのうち、本発明に深く係わるのは表示期間ＴＳにおける表示パルスＰｓの印加である。そして、重要なことは、表示パルスＰｓの波形が固定ではなく、表示率に応じてサブフレームごとに複数種の波形のうちの１つが選択されることである。

図４は表示率と表示パルス波形との対応付けの一例を示す。例示では２０％を区分の設定値として、表示率αが０％≦α＜２０％および２０％≦α≦１００％の２つの範囲に区分され、区分ごとに表示パルスＰｓ１ ,Ｐｓ２の波形が決められている。表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームに適用される表示パルスＰｓ１は、前縁と後縁との間で振幅が小さくなる第１の階段波形をもつ。表示率αが２０％≦α≦１００％のサブフレームに適用される表示パルスＰｓ２は、前縁と後縁との間で振幅が大きくなる第２の階段波形をもつ。

表示パルスＰｓ１と表示パルスＰｓ２とでパルス印加に呼応する１回の放電の輝度が異なる。この輝度の差異を補うようにパルス印加の数を調整することにより、複数のサブフレームに同じ波形を適用する場合と同様に階調表示を行うことができる。

図５は第１の階段波形の振幅変化の説明図である。表示パルスＰｓ１の波形は、基本的にはパルス期間Ｔｓが振幅の大きい期間Ｔｏと振幅の小さい期間Ｔｐとに大別される２段階の階段状である。厳密には振幅の切り換りの過渡期があり、期間Ｔｏは高レベル維持電圧Ｖｓｏを印加する期間と印加電圧を降下させる期間とに分かれる。高レベル維持電圧Ｖｓｏは維持電圧Ｖｓにそれと同極性のオフセット電圧Ｖｏが重畳した電圧に相当する。期間Ｔｏにおいて、表示電極間の容量が充電されて電極間の印加電圧が上昇した後に表示放電が始まり、電源から表示電極対へ放電電流が流れ始める。期間Ｔｏは、放電が終息する以前に高レベル維持電圧Ｖｓｏの印加を終えるように設定される。

図５に示された第１の階段波形は、振幅Ｖｓの矩形波形と比べて、オフセット電圧Ｖｏが重畳する分だけ強い表示放電を起こすことができ、輝度を高めることができるという長所を有する。反面、電極間の静電容量の充放電にオフセット電圧Ｖｏが重畳する分だけ大きい電力を消費するという短所がある。ただし、静電容量の電荷が表示放電において放電電流の一部となれば、放電電流の全てを電源から供給する場合よりも電力損失が減る。輝度の上昇が消費電力の増大に打ち勝つように最適化された第１の階段波形は、発光効率を向上させる。第１の階段波形は、電源出力の電圧ドロップが軽微な場合、すなわち表示率が比較的に小さいサブフレームの表示に適している。

図６は第２の階段波形の振幅変化の説明図である。表示パルスＰｓ２の波形は、基本的にはパルス期間Ｔｓが振幅の小さい期間Ｔｏ２と振幅の大きい期間Ｔｐ２とに大別される２段階の階段状である。厳密には振幅の切り換りの過渡期があり、期間Ｔｏ２は維持電圧Ｖｓを印加する期間と印加電圧を上昇させる期間とに分かれる。高レベル維持電圧Ｖｓｏは維持電圧Ｖｓにそれと同極性のオフセット電圧Ｖｏが重畳した電圧に相当する。期間Ｔｏ２において表示放電が始まる。期間Ｔｏ２は、放電が終息する以前に高レベル維持電圧Ｖｓｏの印加を始めるように設定される。

図６に示された第２の階段波形は、振幅Ｖｓの矩形波形と比べて、オフセット電圧Ｖｏが重畳する分だけ高い電圧をセルに加えることができ、十分な量の壁電荷を再形成することができるという長所を有する。矩形波形であれば、図中に点線で示すように放電に呼応した電圧ドロップによって振幅が一時的に小さくなる。第２の階段波形であれば、図中に一点鎖線で示すように電圧ドロップによって振幅の増大が緩やかになるものの、振幅は放電中にはほとんど低下しない。第２の階段波形は、電源出力の電圧ドロップが大きい場合、すなわち表示率が比較的に大きいサブフレームの表示に適している。

第１の階段波形および第２の階段波形について個別に振幅（維持電圧Ｖｓおよび高レベル維持電圧Ｖｓｏ）を選定することができる。ただし、選定に際して、維持電圧Ｖｓおよび高レベル維持電圧Ｖｓｏの一方または両方を２つの波形で共通にすれば、電源の共有による回路の簡素化を図ることができる。例えば、電位Ｖｓの電源ラインと電位Ｖｓｏの電源ラインの組、または電位Ｖｓの電源ラインと電位Ｖｏの電源ラインの組を設け、これら電源ラインと表示電極との導通を断続させるスイッチング回路を用い、スイッチング回路の動作タイミングを切り換えれば、第１および第２の階段波形を生成することができる。

図７は表示率と表示パルス波形との対応付けの変形例を示す。

図７（Ａ）の例では、表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームに振幅Ｖｓの矩形波形をもつ表示パルスＰｓ３を適用し、表示率αが２０％≦α≦１００％のサブフレームには第２の階段波形をもつ表示パルスＰｓ２を適用する。

表示率が小さいときには電圧ドロップが軽微なので、表示率が大きいときよりも振幅を小さくしても十分な壁電荷の再形成が可能である。振幅を小さくすることは消費電力の低減に寄与する。発光効率を高めるには第１の階段波形の適用が有利であるが、特にセル間の特性のばらつきが大きい場合には、第１の階段波形の適用の効果が小さいので、パルス出力制御の簡単な矩形波形が好適である。

図７（Ｂ）の例では、表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームに振幅Ｖｓの矩形波形をもつ表示パルスＰｓ３を適用し、表示率αが２０％≦α≦１００％のサブフレームには第１の階段波形をもつ表示パルスＰｓ１を適用する。

表示率αが小さいときには、放電による消費電力は少なく、電極間容量の充放電による消費電力が消費電力全体の大半を占める。電極間容量が大きいパネルにおいて常に第１の階段波形を適用すると、かえって発光効率が低下する可能性がある。それは、表示率αが小さいほど、オフセット電圧Ｖｏによってパネル全体の電極間容量に充電される電荷の一部が、放電に有効に利用されない状況が起こり易いからである。このような場合には、極間容量に蓄積したエネルギーが放電で有効に利用されると推定されるときのみ、すなわちここでは表示率αが２０％≦α≦１００％のときのみに表示パルスＰｓ１を適用するのが発光効率の向上の上で好ましい。

図７（Ｃ）の例では、表示率αが２０％≦α≦１００％のサブフレームに振幅Ｖｓｏの矩形波形をもつ表示パルスＰｓ４を適用し、表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームには第１の階段波形をもつ表示パルスＰｓ１を適用する。矩形波形の適用にはパルス出力の制御が簡単になるという利点がある。

図７（Ｄ）の例では、２０％を区分の第１設定値とし５０％を第２設定値として、表示率αが０％≦α＜２０％、２０％≦α＜５０％、および５０％≦α≦１００％の３つの範囲に区分される。表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームに第１の階段波形をもつ表示パルスＰｓ１を適用し、表示率αが２０％≦α＜５０％のサブフレームに振幅Ｖｓの矩形波形をもつ表示パルスＰｓ３を適用し、表示率αが５０％≦α≦１００％のサブフレームには第２の階段波形をもつ表示パルスＰｓ２を適用する。

表示率の範囲分けを細かくして適用波形の種類を増やすことによって、必要以上に高い電圧の加わることがより少なくなり、無駄な電力消費を抑制する効果が大きくなる。

以上の実施形態において、表示率の範囲分けの設定値は例示に限られず、駆動対象のプラズマディスプレイパネルの放電特性に応じて適宜変更すべき数値である。
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る表示装置の構成はコントローラ７１の機能の差異を除いて図１の構成と同様であり、フレーム構成も図２の構成と同様である。また、第２実施形態においても、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。ここでは、第１実施形態と共通する事項についての詳しい説明を省略する。

第２実施形態の特徴は、表示率と表示パルス波形との対応が一義的でないことである。上述の第１実施形態では、サブフレームごとに独立に表示率に応じて表示パルス波形が決められ、表示率がどの値であっても、表示率が確定すれば１つの波形が決まった。第２実施形態では、表示率が設定範囲（全範囲またはその一部）内の表示率に対して複数種の表示パルス波形が対応付けられ、フレームを構成する複数のサブフレームの表示率の関係に応じて各サブフレームに適用する波形が選択される。表示パルス波形の選択には自動電力制御（Auto Power Control:ＡＰＣ）が関連する。

自動電力制御は、画面が全体的に明るい表示では個々のセルの発光量が少なくてもそれが目立たないことを利用し、できるだけ明るく見やすい表示を実現しかつサステインにおける消費電力が許容限度を超えないようにする機能である。自動電力制御によって、各サブフレームの表示において印加される表示パルスの数は、サブフレーム間の輝度の相対比が重みの相対比に保たれるように、１フレームのサブフレームの表示率の総和に応じて増減される。自動電力制御は、省電力化および発熱対策の上で重要である。

図８は自動電力制御の概要を示す。表示率が一定値（例では約１５％）より小さいときには実質的に自動電力制御は行われず、表示パルスの数はフレーム周期で決まる時間内に印加可能な最大数とされる。この場合、表示期間として必要な期間の長さは上限値Ｔｍａｘである。図８（Ａ）では表示パルス数がサステイン周波数で表されている。表示率が上記一定値より小さいときは、表示率が大きいほど消費電力も大きい。表示率が上記一定値のとき、消費電力は許容範囲の上限値Ｐｍａｘである。表示率が上記一定値を超えると自動電力制御機能が働き、表示率の増大につれて表示パルス数（サステイン周波数）が減少する。

図９は第２実施形態における表示率と表示パルス波形との対応付けの例を示す。例示では表示率αが０％≦α＜２０％、２０％≦α＜５０％、および５０％≦α≦１００％の３つの範囲に区分される。０％≦α＜２０％、および５０％≦α≦１００％の２つの区分範囲については、対応する波形が固定である。すなわち、表示率αが０％≦α＜２０％のサブフレームに第１の階段波形をもつ表示パルスＰｓ１を適用し、表示率αが５０％≦α≦１００％のサブフレームには第２の階段波形をもつ表示パルスＰｓ２を適用する。残りの２１〜５０％の区分範囲には２つの波形が対応する。すなわち、表示率が２０％≦α＜５０％のサブフレームには表示パルスＰｓ１または表示パルスＰｓ２を適用する。表示パルスＰｓ１および表示パルスＰｓ２のどちらを適用するかは、以下に説明する演算の結果に基づいて決定される。

演算の説明にあたって、フレームを構成するＮ個のサブフレームのうち、表示順序がｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のサブフレームの輝度の重みをｗ_i と表す。{ｗ_i}は次式を満たすように規格化した重みの組である。

階調範囲における最高階調の輝度をＬとすると、ｉ番目のサブフレームの輝度はｗ_i Ｌで表される。

フレームデータをサブフレームデータに変換すると、Ｎ個の表示率の組が決まる。これを{α_i }とする。ここではα_i を点灯すべきセルの数に比例した０から１までの範囲内の数値とする。全面消灯のときα_i は０であり、全面点灯のときα_i は１である。

一回の表示放電の輝度は、そのときの表示率と放電形態とに依存する。放電形態を変数β_i とし、ｉ番目のサブフレームの１放電当りの輝度をs (α_i ,β_i )とする。β_iには、第１の階段波形をもつ表示パルスＰｓ１による放電および第２の階段波形をもつ表示パルスＰｓ２による放電のどちらかに対応した数値を代入する。

ｉ番目のサブフレームの表示パルス数をｆ_i とすると次式が成り立つ。

ここで、フレームに対応するＮ個の表示期間の長さの和をＴとする。Ｔには上限値Ｔｍａｘが存在する。したがって、ｉ番目のサブフレームの表示放電の間隔をｔ_i で表すとき、次式が成り立たたなければならない。

また、一回の表示放電に係る電力（無効電力を含む)も、そのときの表示率と放電形態に依存する。ここでは、表示率α_i 、放電形態がβ_i のときのｉ番目のサブフレームの１放電当りの電力をp(α_i ,β_i )とする。フレームの表示で消費する電力Pにも上限値Ｐｍａｘが存在するので、次式が成り立たたなければならない。

以上を整理する。関数s(α_i ,β_i)とp(α_i ,β_i)はパネルの特性として既知であるものとする。フレームデータの入力によって任意の{α_i}の組が与えられたときに、予め決められた輝度の相対比{ｗ_i }に適合する{ｆ_i ,β_i}の組を決めることが目的である。そして、{ｆ_i ,β_i}の組を決める際に、(３)式および(４)式の制限を満たしかつ最高階調の輝度Ｌが最も大きくなる{ｆ_i ,β_i}の組を選ぶ。

一例を示す。まず、与えられた{α-_i }に対して，任意の組み合わせ{β_i }を考える。
これにより{ s(α_i , β_i) , ｐ(α_i , β_i) }が決まる。
Ｐ＝Ｐｍａｘにすると、(２)式および（４）式に従って、

のように輝度Ｌが決まる。このＬを用いてｆ_i は

となり、これによりＴが

のように決まる。
Ｔ が Ｔｍａｘ以下であればよい。
Ｔ＞Ｔｍａｘの場合は、輝度の相対比を保つようにフレームの表示パルス数をＴ＝Ｔｍａｘになるまで減らす。減らした後のパルス数をｆ_i'、輝度をＬ'，電力をＰ'とすると、

となる。

以上で任意の{β_i}に対して（３）式および（４)式の条件を満たす{ｆ_i }が得らる。このようにして選択可能な全ての{β_i }に対して上記の計算を並列に行い、それらの結果を比較して最も輝度Ｌの大きいものを選んで採用する。

ただし、Ｎ個のサブフレームに２種類の表示パルス波形を割り当てる場合の組み合わせの数は最大で２^N 通りであり、演算を担うプロセッサに大きな負担がかかる。この問題に対して、波形の選択を行うサブフレームを減らす対策がある。例えば、ある{α_i}が与えられたときに、α_i＝０のサブフレームを波形選択の検討対象から除外する。または、図１０のようにＮ個のサブフレームを重みに注目して２つの群に分け、一方の群を波形選択の検討対象から除外する。つまり、波形選択の効果が大きいと推察される比較的に重みの大きい数個のサブフレームのみについて波形選択を行うようにする。図１０の例では、サブフレームをＳＦ₁ …ＳＦ_jが波形選択の検討対象から除外され、ＳＦ_j+1 …ＳＦ_Nが検討対象とされている。

以上の第２実施形態において、表示率の全範囲（０〜１００％）に複数種の波形を対応付けることができる。表示率の範囲分けの設定値は駆動対象のプラズマディスプレイパネルの放電特性に応じて適宜変更すべき数値である。

本発明はプラズマディスプレイパネルを有した表示装置における輝度の向上と消費電力の低減に有用である。

本発明に係る表示装置の構成図である。 フレーム分割の概念図である。 駆動電圧波形の概略図である。 表示率と表示パルス波形との対応付けの一例を示す図である。 第１の階段波形の振幅変化の説明図である。 第２の階段波形の振幅変化の説明図である。 表示率と表示パルス波形との対応付けの変形例を示す図である。 自動電力制御の概要を示す図である。 第２実施形態における表示率と表示パルス波形との対応付けの例を示す図である。 サブフレームと表示率と表示パルス波形との対応付けの例を示す図である。

符号の説明

１ プラズマディスプレイパネル
α 表示率
７１０ 内臓メモリ（表示率と表示パルス波形との対応付け）
Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，Ｐｓ４ 表示パルス
Ｆ_j-2 ，Ｆ_j-1 ，Ｆ_j ，Ｆ_j+1 フレーム
ＳＦ₁ ，ＳＦ₂ ，ＳＦ₃ ，ＳＦ₄ ，…ＳＦ_Ｎ-１ ，ＳＦ_Ｎ サブフレーム
Ｖｓ，Ｖｓｏ 振幅

Claims (11)

1. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   前記表示パルスの印加に先立って、セル数に対する前記点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   予め定められた表示率と複数種の表示パルス波形との対応付けに従って、当該複数種の表示パルス波形のうちの表示率の検出結果に該当する１つの表示パルス波形を選択し、
   選択した表示パルス波形をもつパルスを前記表示パルスとしてセルに印加する
   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. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   予め定められた表示率と複数種の表示パルス波形との対応付けに従って、当該複数種の表示パルス波形のうちの表示率の検出結果に該当する１つの表示パルス波形をサブフレームごとに選択し、
   選択した表示パルス波形をもつパルスを前記表示パルスとしてセルに印加し、それによって該当するサブフレームを表示する
   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. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   表示率が設定値未満であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が小さくなる第１の階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記設定値以上であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が大きくなる第２の階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用する
   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。
4. 前記第１の階段波形の少なくとも１つのステップの振幅は、前記第２の階段波形パルスの１つのステップの振幅と等しい
   請求項３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の階段波形および第２の階段波形のそれぞれは２つのステップをもち、前記第１の階段波形の一方のステップの振幅が前記第２の階段波形の一方のステップの振幅と等しく、かつ前記第１の階段波形の他方のステップの振幅が前記第２の階段波形の他方のステップの振幅と等しい
   請求項３記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
6. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   表示率が設定値未満であるサブフレームの表示には、矩形波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記設定値以上であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が大きくなり、かつ最大振幅が前記矩形波形の振幅よりも大きい階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用する
   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。
7. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   表示率が設定値未満であるサブフレームの表示には、矩形波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記設定値以上であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が小さくなる階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用する
   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。
8. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   表示率が設定値未満であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が第１の値からそれよりも小さい第２の値に変わる階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記設定値以上であるサブフレームの表示には、振幅が前記第２の値よりも大きい矩形波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用する
   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。
9. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   フレームを複数のサブフレームに変換し、
   複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
   表示率が第１設定値未満であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が第１の値からそれよりも小さい第２の値に変わる階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記第１設定値以上でかつ前記第１設定値よりも大きい第２設定値未満であるサブフレームの表示には、振幅が前記第２の値以上である矩形波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用し、
   表示率が前記第２設定値以上であるサブフレームの表示には、前縁と後縁との間で振幅が大きくなる第２の階段波形をもつパルスを前記表示パルスとして適用する
   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。
10. 画面のうちの点灯すべきセルに他のセルよりも高い壁電圧を生じさせ、その後に前記点灯すべきセルのみで放電を生じさせる表示パルスを全てのセルに印加するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    フレームを複数のサブフレームに変換し、
    複数の前記サブフレームのそれぞれについて、セル数に対する点灯すべきセルの数の割合である表示率を検出し、
    予め定められた複数種の表示パルス波形のそれぞれと、表示率と、１回の放電における輝度と、１回の放電における消費電力との相互関係に従って、サブフレームごとに複数種の前記表示パルス波形のうちの１つを選択する波形選択における複数通りの組合せのそれぞれについて、サブフレームどうしの輝度比が設定比となりかつ１フレームの消費電力が設定値以下となるようにサブフレームごとに放電回数を求め、
    求められた波形選択および放電回数の組合せのそれぞれについて１フレームの輝度を算出し、
    １フレームの輝度が最も高い波形選択および放電回数の組合せに合致するように、各サブフレームの表示において、複数種の前記表示パルス波形のうちの１つの表示パルス波形をもつパルスを前記表示パルスとして該当回数だけセルに印加する
    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。
11. 複数の前記サブフレームを２つの組に分け、一方の組に属するサブフレームについては前記波形選択を行い、他方の組に属するサブフレームについては表示パルス波形を固定とする
    請求項９記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。