JP2005516244A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、各フィールドが複数のサブフィールドによって形成される複数のフィールドを含む映像信号に応答して、それぞれ画素に対応する放電セルを含むプラズマディスプレイパネルを駆動することに関するもので、維持レベル信号（ＡＳ）は発光する放電セルにおいて維持放電を生じさせるために与えられ（Ｑ）、且つ、誤差拡散処理が行われる。上記誤差拡散処理（Ｑ^−１、ＳＴ、Ｆ、Ａ）において、現在のフィールドの維持レベル量子化誤差が検出されて（Ｑ^−１、ＳＴ）次のフィールドに転送され（Ｆ、Ａ）、ここで上記維持レベル量子化誤差が補償されることが好ましい。

Description

本発明は、各フィールドが複数のサブフィールドによって形成されるフィールドを含む映像信号に応答して、それぞれ画素に対応する放電セルを含むプラズマディスプレイパネルを駆動し、維持レベル信号を与えて、光を発する放電セルにおいて維持放電を生じさせることと、誤差拡散処理を実行することとを備える方法および装置に関する。更に、本発明は上述した装置を備えるプラズマディスプレイパネル機器に関する。

近年、ディスプレイパネルのサイズの増大に関連して、薄型ディスプレイ装置が要求されている。プラズマディスプレイパネル（以下、簡単に「ＰＤＰ」と称する）は、パネルの厚さおよび重量の減少と、フラットスクリーン形状および大型スクリーン面の提供と、を容易に実現することができるため、従来のブラウン管に代わる次世代の最も重要な表示装置の１つになると期待されている。

面放電を行うＰＤＰにおいて、電極対が前面ガラス基板の内面に形成され、パネル内には希ガスが充填されている。電極間に電圧を印加すると、これらの電極面に形成された保護層および誘電層の面で面放電が発生し、これにより、紫外線が生成される。３原色の赤、緑、および青の蛍光物質は裏ガラス基板の内面にコーティングされ、紫外線に応答してこれらの蛍光物質から光放射を励起することにより色表示が行われる。

上記ＰＤＰは、複数の列電極（アドレス電極）と、これらの列電極と交差するよう配置された複数の行電極とを備える。行電極対と列電極とは放電空間に対して誘電層でそれぞれ覆われており、１つの画素に対応する放電セルが行電極対と列電極との交差点で形成されるという構造を有している。上記ＰＤＰは放電現象を使用することで発光表示を行うので、放電セルのそれぞれは２つの状態のみ、すなわち発光が行われる状態と、行われない状態とを有している。サブフィールド方法は、上記ＰＤＰによってハーフトーン輝度表示を行うために使用される。このサブフィールド方法において、１フィールドの表示期間はＮ個のサブフィールドに分割され、画素データ（Ｎビット）の各ビット桁の重みに対応する継続期間を有する発光期間は各サブフィールドごとに割り当てられ、また、発光駆動が行われる。

放電は、画素を構成するセルの列電極と行電極との間の電圧を調整することにより達成される。放電光の量は変化して、セルの放電数を調節する。画面全体は、マトリックスの形式において、デジタル映像信号を各セルの列電極および行電極に入力する書き込みパルスと、維持放電用の維持パルスをスキャンするスキャンパルスと、放電セルの放電を終了させる消去パルスとを駆動することにより得られる。また、画像全体を表示するのに必要な所定の時間で各セルの放電数を微分することによりグレースケールが実行される。

画面の輝度は、各セルが最大レベルに駆動される場合の明るさによって決定される。輝度を上げるには、画面を形成するために必要な所定時間の間セルの放電時間をできるだけ長く維持できるよう駆動回路を構成しなければならない。明暗の差であるコントラストは、照明などの背景の明るさおよび輝度によって決定される。コントラストを上げるには、背景を暗くして、その輝度を上げなければならない。

共通のＰＤＰ表示システムにおいて、映像信号情報のフレームまたはフィールドは、サブフィールド群として表示される。サブフィールドは、アドレス表示分離（ＡＤＳ）駆動方式に従って駆動されることが多い。各サブフィールドはそのアドレス、維持および消去期間を有している。消去期間においては、完全表示領域上に少量の光が生成される。画素−要素のアクティブアドレッシングでは、アドレス指定された画素−要素に１つの光−フラッシュが生成される。維持期間においてのみ、要求に応じて光が生成され、これは維持パルスの数によって制御される。各維持パルスにより、光−フラッシュの対を表す２つの放電が生成される。

各サブフィールドの輝度値の比は、サブフィールド生成処理における被選択サブフィールド分布によって異なる。フレームまたはフィールドごとの維持パルスの総数は、電源負荷、サブフィールド画像負荷、およびパネル温度などのパラメータに応じて変化することがある。これらの入力パラメータは処理され、フレームまたはフィールドごとの維持パルス総数はマイクロコントローラによって計算される。この処理において、フレームまたはフィールドごとの維持パルス総数は、サブフィールドごとの維持レベル（ＳＦ維持レベル）に変換され、維持パルスの離散数として表されなければならない。正確なサブフィールド分布は完全処理中に維持される一方、サブフィールドの比も保たれなければならない。そうでないと、画像のアーチファクトが生じてしまう。

しかし、ＡＤＳシステムで使用されている従来のサブフィールド分布は必ずしも正確ではない。サブフィールド分布は制限されたグレースケールの悪影響を受けるのみならず、その表現における不一致も存在する。

サブフィールドの数が制限され、またディザリングの量が多いパネルの場合、ＳＦ維持レベルの量子化誤差もどちらかといえば大きいことがある。例えば暗から明にグレースケールバーを表示する場合、これによってグレースケールに沿って非単調上昇光が生成されることがあり、この場合は可視ＰＤＰ画像化アーチファクトが生じてしまう。

米国特許出願公開第６，１４４，３６４号は、１フィールドを形成する各サブフィールドにおいて発光時間の長さに応じてディスプレイ画面に階調を表示するディスプレイを駆動するディスプレイ駆動方法が開示しており、この方法では、１フィールドは画像が表示される時間であり、Ｎ個のサブフィールドが１フィールドを形成し、また、各サブフィールドはサブフィールドおよび発光時間に等しく輝度レベルを決定する維持時間内で発光すべき全ての画素に対して壁電荷が形成されるアドレス表示時間を含んでいる。このディスプレイ駆動方法は、サブフィールドのそれぞれの維持時間を１フィールド内のほぼ一定値に設定する工程と、また輝度レベル０から輝度レベルＮまでのＮ＋１個の階調レベルを使用してディスプレイ上に画像データを表示する工程とを含んでいる。

米国特許第６，１７５，１９４号には、プラズマディスプレイパネルを駆動する方法が記載され、この方法では、雑音を減少させ、誤った放電を防いで表示品質を向上させるために、誤差分散および維持パルス制御が使用される。

米国特許出願公開第５，８９８，４１４号では、高解像度および多数のグレースケールレベルを可能にし、ちらつきを見えないようにする表示機器が開示されている。１フレームはｊ個のサブフレームに分割されるか、またはこれらより構成され、光は、画像の中間グレースケールを表現するために、輝度レベルの予め定められたサブフレームに応じてサブフレームで生成される。１フレーム内で各サブフレームの間実行すべき表示が独立して制御可能である事実が強調されている。インターレーススキャン表示は、ｊ個のサブフレームのうち低位加重ビットに関連するｋ個のサブフレームの間に行われ、また、非インターレーススキャン表示は高位加重ビットに関連する他のｊ−ｋ個のサブフレームの間に行われる。小加重に関連するサブフレームに対するアドレッシングスキャン時間の比は大きく、また、フレーム全体に対するアドレッシングスキャン時間の比は非常に大きい。上述したようにアドレッシングスキャン時間を減少できれば、大きな効果が発揮される。さらに、インターレーススキャン表示が行われるサブフレームに関連して決定されるべき輝度レベルは非常に低いため、画像全体の縮小の影響は限定される。

米国特許出願公開第６，０５２，１０１号には、プラズマディスプレイ装置の駆動回路とそのグレースケール実施方法が記載されている。この方法は、相対的な輝度比に応じて１フレームの全ての水平線をＸｘＹ個のサブフィールドに分ける工程と、各フレームをＸ個のサブフィールドへ分割してＹ個の異なるサブフレームを各サブフィールドに割り当てる工程と、対応するグレースケールデータを供給する一方で、Ｘ個のサブフィールドを繰り返し駆動しかつスキャンすることで各サブフィールドに割り当てられたＹ個の異なるサブフレームに含まれる第１水平電極線から最後のＮ番目の水平電極線までの１水平期間の間に各ＸｘＹ水平線を順に消去し、これにより、２^ｘ・ｙのグレースケールの表示画像を実現する工程と、を含んでいる。少なくとも２つのスキャニングおよび維持ドライバが設けられており、このドライバによって１フレームは単数または複数のサブフィールドに分割され、異なるサブフレームが各サブフィールドに割り当てられ、次いで、Ｘ個のサブフィールドが繰り返し駆動される。

本発明の目的は、ＰＤＰ画像品質を向上させるグレーレベルまたは色表現を増大させ、このような向上の可能な実現を行うことにある。この目的のため、本発明は、独立請求項によって規定されるようなＰＤＰ駆動を提供する。従属請求項は、有利な実施形態を規定するものである。

本発明の新しい技術は、維持レベル誤差拡散（ＳＥＤ）として記述可能である。この技術により、維持レベル生成における量子化誤差が省略され、この一方、サブフィールド維持レベルにおける残りの誤差は、以下ではＳＦ維持レベルと称するが、これは次のフレームに転送されて、次のＳＦ維持レベル生成に組み込まれる。

本願において、「フィールド」という用語はフレームを意味することもでき、「サブフィールド」（ＳＦ）という用語はサブフレームを意味することもできる点に注意されたい。しかし、本発明は、映像信号のフレームがサブフレームから構成され、またサブフレームがサブフィールドから構成される状態をもカバーする。

あるサブフィールドの分布の場合、非常に特定の維持レベルに対してのみ、全てのサブフィールドがわずかな量子化誤差で表示可能である。適応調整が行われる場合、個々のＳＦ維持レベルにおける量子化誤差が原因で、維持レベルが正確にはマッピングされないことがよくある。高性能維持レベル調整は、誤差拡散アルゴリズムを適用することによってこれらの誤差を回避することができる。

各サブフィールドに対して、ＳＦ維持レベル量子化誤差が次のフレームに送られる場合、全ての量子化誤差はヒューマンビジュアルシステム（ＨＶＳ）の統合特性によって無視することができる。
上記次のフレームは後続フレームであることが好ましい。

ＰＤＰディスプレイのグレーレベルの描写は、本発明のＳＥＤ技術を使用することによって向上させることができる。適応画素調整の場合、この技術はＰＤＰ画質を著しく向上させ、その一方で輝度量子化誤差に対する維持レベルを除去する。本発明のＳＥＤ技術は、全てのＰＤＰ駆動方式で使用できる。本発明のＳＥＤ技術の実施には、所定のＰＤＰ表示システムアーキテクチャのわずかなソフトウェア修正が必要となるのみである。そのため、本発明は、他のＰＤＰ画像向上アルゴリズムと組み合わせて使用できる、実現可能な履行を提供するので、費用が上がることはない。

現在のフィールドの特定のサブフィールドの維持レベル量子化誤差は、次のフィールドの対応するサブフィールドに送られる。従って、本技術は、応用されたいずれのサブフィールド分布にも依存しない。

本発明の別の好ましい実施の形態においては、供給工程がＳＦ維持レベルの生成を含み、転送されたＳＦ維持レベル量子化誤差は次のフレームのＳＦ維持レベル生成に組み込まれる。

特に、ＳＦ維持レベル量子化誤差は、次のフィールドの要求されたＳＦ維持レベルに加えられる。

本発明の更に別の好適な実施の形態においては、要求されたＳＦ維持レベルは、総維持レベル信号およびＳＦ分布に基づいて生成される。総維持レベルは、サブフィールド分布比に従ってサブフィールド全体で分割される。これは量子化処理によって丸められ、この丸め工程の結果、実際のＳＦ維持レベルが整数として得られ、また、要求されたＳＦ維持レベルの残り部分が量子化誤差として得られる。特に、要求されたＳＦ維持レベルは、計算により、通常はマイクロコントローラを用いることにより生成される。

また、適応輝度調整を使用することができ、そこでは本発明のＳＥＤ技術がＰＤＰ画質を著しく向上させ、その一方で輝度量子化誤差に対する維持レベルを除去する。

以下、添付図面を参照しながら本発明を好適な実施の形態に基づいて更に詳細に説明する。

維持レベル誤差拡散（ＳＥＤ）技術の実現を図１のブロック図に示す。図１は、映像プロセッサＶＰ、サブフィールドプロセッサＳＦＰ、サブフィールド負荷ユニットＳＬ、サブフィールド転置ユニットＳＴ、プラズマディスプレイパネルＰＤＰ、維持レベル調整装置ＳＬＲ、並びに、タイミングおよび制御生成器Ｔ＆ＣＧを示している。温度Ｔおよび極限電力Ｐは、維持レベル調整装置ＳＬＲに与えられる。

画像−日付の新しいフレームのそれぞれに対して、有効なサブフィールド画素が加えられて、サブフィールド負荷が計算される。この有効なサブフィールド負荷は、極限電力および温度パラメータと共に、フレーム毎の維持パルス総数を決定する。これは入力映像信号タイミングおよびサブフィールド分布設定と組合され、新しい維持レベル群が各サブフィールド用に計算される。

この処理がマイクロコントローラによって実行される一方で、ＳＥＤ技術を支援するためにソフトウェアのみを修正する必要がある。

各フレームに対して、フレームの第１サブフィールドが表示される前に、新しい維持レベル群がタイミングおよび制御処理に送られる。

ＳＦ（サブフィールド）維持レベルが計算されると、維持周期も分かる。この情報は動作補償されたサブフィールドの計算に関連している。この処理では、各維持周期の正確なタイミングが分かっていなければならない。固定サブフィールドタイミング形式を維持し、また、未使用の維持周期をアイドル信号で充填することを考えることができる。

各サブフィールドに対して、ＳＦ維持レベル量子化誤差が次のフレームで補償される場合、全ての量子化誤差を無視することができる。

図２は、量子化処理を使用して要求されたＳＦ維持レベルに基づいて実際のＳＦ維持レベルが生成される維持レベル調整装置ＳＬＲの実施の形態を概略的に示している。図２において、要求された維持ＲＳは、実際の維持ＡＳを出力する量子化装置Ｑにその出力が与えられる加算器に与えられる。Ｓは倍率である。実際の維持ＡＳは、反量子化装置Ｑ^−１に与えられ、その出力は減算器ＳＴによって量子化装置Ｑの入力から減じられる。その結果得られた量子化誤差ＱＥはフィルタＦによってフィルタリングされ、その後加算器Ａによって要求された維持に加算される。

サブフィールドに対する要求されたＳＦ維持レベルＳＦＳＬは維持レベルおよびＳＦ分布データを使用してマイクロコントローラにより計算され、数字タイプ実数として表される。実際のＳＦ維持レベルＳＦＳＬは、整数でなければならない数字である。これは、要求されたＳＦ維持レベルＳＦＳＬを丸める量子化処理を意味する。要求された維持（タイプ実数）の残り部分は次のフレームにおいて関連するサブフィールドに伝搬され、そのフレームの要求されたＳＦ維持レベルに加算される。

フィルタ特徴は遅延にすぎない。この遅延は、完全フレーム周期マイナス有効サブフィールド周期である。

維持レベル調整動作とタイミングおよび制御生成器とを提供することにより、ＳＥＤ技術が応用されて、次の画像フィールドまたはフレームにＳＦ維持レベルＳＦＳＬ誤差が送られる。これらの段階は、各サブフィールドに対する維持レベルおよび維持時間を計算し、ＰＤＰに対してＳＦ維持レベルＳＦＳＬを適応的に調整する。

図３は、様々な維持レベルＳＬ、すなわち量子化誤差ＱＥの無い１００％の維持レベルＳＬと、量子化誤差ＱＥのある１４０％および４０％の維持レベルＳＦを有するＳＦ分布の例を示している。

添付図面に示す例を参照して本発明を説明したが、本発明がそれに限定されるものではなく、添付の請求項に開示される範囲内で様々な態様に変更可能であることは明らかである。請求項において、括弧内の参照符号はいずれも請求項を限定するものとして解釈すべきでない。「備える」という言葉は、請求項に挙げられた要素や工程以外のものの存在を除外するものではない。要素の前に置かれた「１つの」という語は、複数のこれらの要素の存在を除外するものではない。幾つかの手段を挙げた装置の請求項において、これら幾つかの手段はハードウェアの全く同一の要素によって実施可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項において規定されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないということを示しているわけではない。

ＰＤＰ駆動システムのブロック図を示す。 維持レベル調整のブロック図を示す。 ＳＦ維持レベル量子化誤差の例を示す。

Claims (10)

1. 各フィールドが複数のサブフィールドによって形成されるフィールドを含む映像信号に応答して、それぞれ画素に対応する放電セルを含むプラズマディスプレイパネルを駆動する方法であって、
   発光する放電セルにおいて維持放電を生じさせる維持レベル信号を与えることと、
   誤差拡散処理を実行することと、
   を備え、
   前記誤差拡散処理は、
   維持レベル量子化誤差を検出することと、
   現在のフィールドの前記維持レベル量子化誤差を次のフィールドに転送することと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 各フィールドが複数のサブフィールドによって形成されるフィールドを含む映像信号に応答して、それぞれ画素に対応する放電セルを含むプラズマディスプレイパネルを駆動する装置であって、
   発光する放電セルにおいて維持放電を生じさせる維持レベル信号を与える手段と、
   誤差拡散処理を実行する手段と、を備え、
   前記誤差拡散処理実行手段は、
   維持レベル量子化誤差を検出する手段と、
   現在のフィールドの前記維持レベル量子化誤差を次のフィールドに転送する手段と、を含むことを特徴とする装置。
3. 前記維持レベル量子化誤差が次のフィールドにおいて補償されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記転送手段は、現在のフィールドの所定のサブフィールドの前記維持レベル量子化誤差を、次のフィールドの対応するサブフィールドに転送することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. 前記与える手段は維持レベルを生成し、且つ、前記転送手段は、転送された前記維持レベル量子化誤差を次のフィールド維持レベル生成に組み込む、請求項２に記載の装置。
6. 前記転送手段は、転送された前記維持レベル量子化誤差を次のサブフィールド維持レベル生成に組み込むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
7. 前記転送手段は、転送された前記維持レベル量子化誤差を次のフィールドの要求された維持レベルに加えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
8. 維持レベルおよびサブフィールド分布データに基づいて要求された維持レベルを生成する手段と、
   要求された前記維持レベルを量子化処理で丸める量子化処理手段と、
   前期量子化処理の結果に応じて、実際の維持レベルを整数として生成し、且つ、要求された前記維持レベルの残りの部分を量子化誤差として生成する手段と、を更に備える、請求項２に記載の装置。
9. 輝度調整手段、好ましくは適応輝度調整手段を更に備える、請求項２に記載の装置。
10. 請求項２に記載の装置を備えるプラズマディスプレイパネル機器。

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