JP2008096804A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細度プラズマディスプレイパネルあるいは大型プラズマディスプレイパネルであっても、走査電極駆動回路が誤動作することなく、安定した画像表示を可能とする。
【解決手段】画像データに基づき走査電極駆動回路６０の消費電力を判別する電力判別手段と、電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値以下の場合には画像データをそのまま出力し、電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値より大きい場合には画像データを走査電極駆動回路の消費電力が小さくなるように画像データを変換して出力する画像データ変換手段とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイ装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は、行方向に長い走査電極および維持電極からなる表示電極対を複数形成した前面板と、列方向に長いデータ電極を複数形成した背面板とを対向配置し、表示電極対とデータ電極とが交差する位置のそれぞれに放電セルが形成されている。そしてプラズマディスプレイ装置は、上述したパネルを駆動するために、走査電極駆動回路、維持電極駆動回路、データ電極駆動回路を備え、それぞれの電極に必要な駆動電圧波形を印加して、画像を表示する装置である。

近年はパネルの高精細度化、大型化が進み、それに伴ってプラズマディスプレイ装置の消費電力が増加する傾向にある。特にデータ電極駆動回路は、画像信号に対応した書込みパルスをデータ電極それぞれに印加して各放電セルで書込み放電を発生させる駆動回路であるが、データ電極駆動回路の消費電力が許容値を超えると誤動作し画像表示品質を損なうことがあった。これを防止するためには許容損失の大きい回路素子を使用すればよいが、これがコストアップの大きな要因のひとつになっていた。

そこで、表示すべき画像信号に基づきデータ電極駆動回路の消費電力を予測して、その予測値が設定値以上になると階調を制限する方法（例えば、特許文献１参照）や、データ電極駆動回路の消費電力を実際に検出し、消費電力が大きくなったときに階調を制限する方法（例えば、特許文献２参照）、あるいは画像信号に基づきデータ電極駆動回路の温度を推定し、推定温度が高い場合には画像信号を変換してデータ電極駆動回路の温度を下げる方法（例えば、特許文献３参照）等が開示されている。
特開２０００−６６６３８号公報 特開２００３−２７１０９４号公報 特開２００２−１４９１０９号公報

上述した方法は、いずれもデータ電極駆動回路の消費電力を下げることを目的としており、その他の駆動回路の消費電力の削減は考慮されていなかった。しかしながらパネルの高精細度化、大型化に伴い走査電極駆動回路の消費電力も無視できないほど大きくなってきている。そして、走査電極駆動回路の消費電力が許容値を超えると走査電極駆動回路が誤動作し画像表示品質を損なう恐れが出てきている。

本発明のプラズマディスプレイ装置は、これらの課題に鑑みなされたものであり、高精細度パネルあるいは大型パネルであっても、走査電極駆動回路が誤動作することなく、安定した画像表示の可能なプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、走査電極および維持電極とデータ電極とが交差する部分に放電セルを形成したパネルと、走査電極に走査パルスを印加する走査電極駆動回路と、データ電極に書込みパルスを印加するデータ電極駆動回路とを備え、画像データに基づき走査電極駆動回路の消費電力を判別する電力判別手段と、電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値以下の場合には画像データをそのまま出力し電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値より大きい場合には画像データを走査電極駆動回路の消費電力が小さくなるように前記画像データを変換して出力する画像データ変換手段とを備えたことを特徴とする。この構成により、高精細度パネルあるいは大型パネルであっても、走査電極駆動回路が誤動作することなく、安定した画像表示の可能なプラズマディスプレイ装置を提供することができる。

また本発明の電力判別手段は、データ電極に印加される書込みパルスが同相で変化する度合いを加算して走査電極駆動回路の消費電力を判別してもよい。

また本発明の電力判別手段は、画像データに基づき走査電極のそれぞれに対応する書込みパルス数をカウントする計数手段と、隣接する走査電極に対する書込みパルス数の差分を計算する差分手段と、差分の絶対値を計算する絶対値手段と、絶対値を加算する加算手段とを有してもよい。

本発明によれば、高精細度パネルあるいは大型パネルであっても、走査電極駆動回路が誤動作することなく、安定した画像表示の可能なプラズマディスプレイ装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置について、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に用いるパネル１０の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面基板２１上には、走査電極２２と維持電極２３とからなる表示電極対２４が複数形成されている。そして走査電極２２と維持電極２３とを覆うように誘電体層２５が形成され、その誘電体層２５上に保護層２６が形成されている。背面基板３１上にはデータ電極３２が複数形成され、データ電極３２を覆うように誘電体層３３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁３４が形成されている。そして、隔壁３４の側面および誘電体層３３上には赤色、緑色および青色の各色に発光する蛍光体層３５が設けられている。

これら前面基板２１と背面基板３１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対２４とデータ電極３２とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして放電空間には、例えばネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。放電空間は隔壁３４によって複数の区画に仕切られており、表示電極対２４とデータ電極３２とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。

なお、パネル１０の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

図２は、本発明の実施の形態に用いるパネル１０の電極配列図である。パネル１０には、行方向に長いｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極２２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極２３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極３２）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）および維持電極ＳＵｉと１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そしてこれらの放電セルは画像を表示する際の画素に対応する。

なお、各電極間にはそれぞれ電極間容量が存在する。図３は本発明の実施の形態に用いるパネル１０の電極間容量を模式的に示した図である。走査電極とデータ電極とが交差している部分のそれぞれには電極間容量Ｃｓが存在する。また、隣接するデータ電極の間のそれぞれには電極間容量Ｃｄが存在する。図３には、５本の走査電極ＳＣｉ−２〜ＳＣｉ＋２と５本のデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２との交差部分の電極間容量Ｃｓ、および５本のデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２の間の電極間容量Ｃｄを図示している。ただし、以下の説明の都合上、維持電極ＳＵｉとデータ電極Ｄｊとの間および走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間の電極間容量については省略した。

図４は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１００の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置１００は、パネル１０、走査線数変換回路４０、第１画像データ変換回路４１、電力判別手段としての電力予測回路４２、画像データ変換手段としての第２画像データ変換回路４３、データ電極駆動回路５２、走査電極駆動回路６０、維持電極駆動回路８０、タイミング発生回路９０および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路（図示せず）を備えている。

走査線数変換回路４０は、画像信号をパネル１０で表示できる画素数および階調数の信号に変換する。すなわち規格で決められている数の走査線で構成された画像信号を、パネル１０の走査電極数ｎの走査線数で構成された画像信号となるように走査線数の変換を行う。第１画像データ変換回路４１は、走査線数の変換した画像信号をサブフィールドのそれぞれにおける発光・非発光をデジタル信号のそれぞれのビットの「１」、「０」に対応させた第１画像データに変換する。電力予測回路４２は、第１画像データに基づき走査電極駆動回路６０の消費電力を予測により判別し、その予測値を第２画像データ変換回路４３へ出力する。第２画像データ変換回路４３は、消費電力の予測値が所定の値を超える場合には、第１画像データを走査電極駆動回路６０の消費電力が小さくなる画像データに置換し第２画像データとして出力する。

データ電極駆動回路５２は、第２画像データ変換回路４３から出力された第２画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する書込みパルスに変換し、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加する。タイミング発生回路９０は水平同期信号、垂直同期信号をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。走査電極駆動回路６０はタイミング信号に基づいて各走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路８０はタイミング信号に基づいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを駆動する。

図５は本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１００の走査電極駆動回路６０および維持電極駆動回路８０の構成を示す回路図である。走査電極駆動回路６０は、初期化電圧発生回路６１と、走査電極側の維持パルス発生回路６４と、走査パルス発生回路７０とを備え、走査パルス発生回路７０のそれぞれの出力はパネル１０の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎのそれぞれに接続されている。また、維持電極駆動回路８０は、維持電極側の維持パルス発生回路８１およびＶｅ電圧印加回路８５を備え、パネル１０の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎのそれぞれに共通に接続されている。

走査電極駆動回路６０の初期化電圧発生回路６１は走査パルス発生回路７０の基準電位Ａをランプ状に上昇または降下させることができる。維持パルス発生回路６４は走査パルス発生回路７０の基準電位Ａを維持パルス電圧Ｖｓまたは接地電位にすることができる。

走査パルス発生回路７０は基準電位Ａを負の走査パルス電圧Ｖａに接続するためのスイッチ７２と、基準電位Ａに対して電圧Ｖｃを重畳させる電源ＶＣと、ｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎのそれぞれに走査パルスを印加するためのｎ個のスイッチング回路７４_１〜７４_ｎを備えている。そして、それぞれのスイッチング回路７４_ｉは、直列に接続されたスイッチ７５_ｉおよびスイッチ７６_ｉを備えている。そしてスイッチング回路７４_１〜７４_ｎは複数ブロック毎にまとめられＩＣ化されている。以下、このＩＣを「走査ＩＣ」と呼ぶ。このように多数のスイッチング回路７４_１〜７４_ｎをＩＣ化することにより回路をコンパクトにまとめることができ実装面積も小さくなる。そして走査ＩＣがモノリシックＩＣであれば実装面積もさらに小さくなり、コストも下げることができるので、より望ましい。しかし、走査ＩＣの許容電力損失には制限があるので、走査ＩＣの消費電力は所定の値を超えないように抑える必要がある。

維持電極駆動回路８０のＶｅ電圧印加回路８５は維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１または電圧Ｖｅ２を供給することができる。また維持パルス発生回路８１は維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに維持パルス電圧Ｖｓまたは接地電位に接続することができる。

次に、パネルを駆動する方法について説明する。本実施の形態においては、画像信号に応じた階調を表示する方法としていわゆるサブフィールド法を用いている。サブフィールド法は１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う方法である。

本実施の形態においては、１フィールドを、例えば「１０」のサブフィールドに分割し、各サブフィールドはそれぞれ（「１」、「２」、「３」、「６」、「１１」、「１８」、「３０」、「４４」、「６０」、「８１」）の輝度重みを持つものとして設定されている。しかし以下では説明のために、１フィールドを「４」のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦ）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ、（「１」、「２」、「４」、「８」）の輝度重みを持つものとして説明する。

各サブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有する。図６は本発明の実施の形態に用いるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図であり、図６には２つのサブフィールドに対する駆動電圧波形を示しているが、他のサブフィールドにおける駆動電圧波形もほぼ同様である。

サブフィールドの初期化期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加するとともに、走査電極駆動回路６０の初期化電圧発生回路６１を用いて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ１から電圧Ｖｉ２に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加するとともに、初期化電圧発生回路６１を用いて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３から電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると各放電セルで微弱な初期化放電が発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。なお、初期化期間の動作としては、図６の第２サブフィールドの初期化期間に示したように、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して緩やかに下降するランプ電圧を印加するだけでもよい。

続く書込み期間では、まず、走査電極駆動回路６０の走査パルス発生回路７０のスイッチ７２をオンにして走査パルス発生回路７０の基準電位Ａを電圧Ｖａにするとともに、スイッチング回路７４_１〜７４_ｎのスイッチ７５_１〜７５_ｎをオン、スイッチ７６_１〜７６_ｎをオフにして走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧（Ｖｃ＋Ｖａ）を印加する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に対応するスイッチング回路７４_１のスイッチ７５_１をオフ、スイッチ７６_１をオンにして１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルスＶａを印加する。このとき、発光すべき放電セルに対応するデータ電極Ｄｋにデータ電極駆動回路５２を用いて正の書込みパルスＶｄを印加する。すると走査パルスＶａと書込みパルスＶｄとが同時に印加された１行目の放電セルでは書込み放電が発生し、走査電極ＳＣ１および維持電極ＳＵ１に壁電荷を蓄積する書込み動作が行われる。

次に、スイッチング回路７４_１のスイッチ７５_１をオン、スイッチ７６_１をオフに戻し、２行目の走査電極ＳＣ２に対応するスイッチング回路７４_２のスイッチ７５_２をオフ、スイッチ７６_２をオンにして２行目の走査電極ＳＣ２に負の走査パルスＶａを印加する。このとき、発光すべき放電セルに対応するデータ電極Ｄｋに書込みパルスＶｄを印加する。すると走査パルスＶａと書込みパルスＶｄとが同時に印加された２行目の放電セルでは書込み放電が発生し、書込み動作が行われる。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで繰り返し、発光すべき放電セルに対して選択的に書込み放電を発生させ壁電荷を形成する。

続く維持期間では、維持電極駆動回路８０の維持パルス発生回路８１を用いて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加する。そして走査電極駆動回路６０の維持パルス発生回路６４を用いて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓを印加する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が起こり発光する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）を印加するとともに、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに維持パルスＶｓを印加する。すると維持放電を起こした放電セルでは再び維持放電が起こり発光する。第１ＳＦの輝度重みは「１」であるので、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに１回ずつ維持パルスを印加する。その後、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓを印加し維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加していわゆる壁電荷消去を行い第１ＳＦの維持期間を終了する。

続くサブフィールドにおいても、上述したサブフィールドの動作と同様の動作を繰り返すことにより放電セルを発光させ、画像を表示している。ただし、第２ＳＦの維持期間においては走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに２回ずつ維持パルスを印加し、第３ＳＦの維持期間においては走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに４回ずつ維持パルスを印加し、第４ＳＦの維持期間においては走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに８回ずつ維持パルスを印加して、各サブフィールドの輝度重みに応じた輝度で放電セルを発光させる。

次に、画像信号とデータ電極駆動回路５２および走査電極駆動回路６０の消費電力との関係について詳しく説明する。表示される画像によってデータ電極駆動回路５２および走査電極駆動回路６０の消費電力は大きく異なる。このことを、２つの代表的な画像パターンを例に説明する。なお、ここで説明する消費電力は書込み動作に伴う消費電力であり、走査電極駆動回路６０の消費電力は主に走査ＩＣの消費電力である。

図７は走査電極毎に階調値の変化する横縞パターンを示す図であり、走査電極ＳＣｉ−２、ＳＣｉ−１、ＳＣｉ、ＳＣｉ＋１、ＳＣｉ＋２、およびデータ電極Ｄｊ−２、Ｄｊ−１、Ｄｊ、Ｄｊ＋１、Ｄｊ＋２の交差する部分に形成される５×５＝２５の放電セルに対応する画素について図示している。図７（ａ）は横縞パターンの階調値を示しており、階調値「３」と階調値「１２」とを交互に繰り返す画像パターンである。また図７（ｂ）は、そのパターンに対応する第１画像データの第１ＳＦにおける書込みパルス印加の有無を示している。ここで「０」は書込みパルスを印加しない、「１」は書込みパルスを印加することをそれぞれ表している。同様に、図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）はそれぞれ第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦにおける書込みパルスの有無を示している。

図８は、データ電極駆動回路５２および走査電極駆動回路６０の消費電力を見積もるための図であり、図７に示した横縞パターンを表示する場合の、第１ＳＦの書込み期間における駆動電圧波形とそのときの電流を示している。図７に対応させるために、図８には、走査電極ＳＣｉ−２〜ＳＣｉ＋２に印加する走査パルスと、データ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に印加する書込みパルスと、データ電極Ｄｊに流れる電流ＩＤｊと走査電極ＳＣｉに流れる電流ＩＳｉとを示している。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、走査電極ＳＣｉ−２に走査パルスが印加されるが、同時にデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、走査電極ＳＣｉ−１に走査パルスが印加されるが、このときにはデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に書込みパルスは印加せず書込み放電を発生させない。以下同様にして、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間ではデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させ、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間ではデータ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。このようにして、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに同相で変化する書込みパルスを印加することで、第１ＳＦにおいて図７（ｂ）に示した横縞パターンを表示することができる。

このときデータ電極Ｄｊに流れる電流ＩＤｊに注目すると、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎとの間の電極間容量Ｃｓを充放電するための電流は流れるが、隣接するデータ電極Ｄｊ−１およびデータ電極Ｄｊ＋１にはデータ電極Ｄｊと同相の書込みパルスが印加されるので隣接するデータ電極間の電極間容量Ｃｄを充放電する必要がない。そのためデータ電極Ｄｊに流れる電流ＩＤｊは比較的小さく抑えられる。

第２ＳＦ〜第４ＳＦの書込み期間においても、図７（ｃ）〜図７（ｅ）に示したように、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに同相で変化する書込みパルスを印加している。したがって、図７（ａ）に示した横縞パターンを表示する場合のデータ電極駆動回路５２の消費電力は比較的低く抑えられる。

一方、走査電極ＳＣｉに流れる電流ＩＳｉに注目すると、走査電極ＳＣｉはデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれと電極間容量Ｃｓで結合しているので、書込み期間においてデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれに印加される書込みパルスが電極間容量Ｃｓを介して走査電極ＳＣｉにノイズとして重畳される。そして、図７（ａ）に示した横縞パターンを表示する場合には全てのデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに同相で変化する書込みパルスが印加されるため、走査電極ＳＣｉには非常に大きなノイズが重畳されることになる。走査電極駆動回路６０はこれらのノイズに逆らって走査電極ＳＣｉに走査パルスを印加しなければならず、大きな電流を流さなければならない。第２ＳＦ〜第４ＳＦの書込み期間においても同様であるため、走査電極駆動回路６０の消費電力は大きくなる。

図９は走査電極毎およびデータ電極毎に階調値の変化する市松パターンを示す図であり、５×５＝２５の放電セルに対応する画素について図示している。図９（ａ）は市松パターンの階調値を示しており、階調値「３」と階調値「１２」とを交互に繰り返す画像パターンである。また図９（ｂ）は、そのパターンに対応する第１画像データの第１ＳＦにおける書込みパルスの有無を示し、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図９（ｅ）はそれぞれ第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦにおける書込みパルスの有無を示している。

図１０は、データ電極駆動回路５２および走査電極駆動回路６０の消費電力を見積もるための図であり、図９に示した市松パターンを表示する場合の、第１ＳＦの書込み期間における駆動電圧波形とそのときの電流を示している。図１０には、走査電極ＳＣｉ−２〜ＳＣｉ＋２に印加する走査パルスと、データ電極Ｄｊ−２〜Ｄｊ＋２に印加する書込みパルスと、データ電極Ｄｊおよび走査電極ＳＣｉに流れる電流波形ＩＤｊ、ＩＳｉとを示している。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、走査電極ＳＣｉ−２に走査パルスを印加するとともにデータ電極Ｄｊ−２、Ｄｊ、Ｄｊ＋２に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。このときデータ電極Ｄｊ−１、Ｄｊ＋１には書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、走査電極ＳＣｉ−１に走査パルスを印加するとともにデータ電極Ｄｊ−１、Ｄｊ＋１に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。データ電極Ｄｊ−２、Ｄｊ、Ｄｊ＋２には書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。以下同様にして、図１０に示した書込みパルスを印加することで、第１ＳＦにおいて図９（ｂ）に示したパターンを表示することができる。

このときデータ電極Ｄｊに流れる電流ＩＤｊに注目すると、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎとの間の電極間容量Ｃｓを充放電する電流に加えて、隣接するデータ電極Ｄｊ−１およびデータ電極Ｄｊ＋１に逆位相で印加される書込みパルスに逆らって電極間容量Ｃｄを充放電する電流が流れる。そのために市松パターンを表示する場合のデータ電極駆動回路５２の消費電力は非常に大きな値となる。

一方、走査電極ＳＣｉに流れる電流に注目すると、走査電極ＳＣｉはデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれと電極間容量Ｃｓで結合しているので、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれに印加される書込みパルスが電極間容量Ｃｓを介して走査電極ＳＣｉに重畳される。しかし市松パターンを表示する場合には、図１０に示したように隣り合うデータ電極に印加される書込みパルスが逆位相となるため、互いに打ち消しあって走査電極ＳＣｉにはその影響がほとんど現れない。図９（ｃ）〜図９（ｅ）に示したように、第２ＳＦ〜第４ＳＦについても同じであるため、市松パターンを表示する場合に走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに流れる電流は小さく、走査電極駆動回路６０の消費電力は比較的小さい。

このように、走査電極駆動回路６０の消費電力とデータ電極駆動回路５２の消費電力とは一般に相関がない。このことは、データ電極駆動回路５２の消費電力を予測する従来の方法では走査電極駆動回路６０の消費電力を予測できないことを示している。そこで本実施の形態においては、画像データに基づいて、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加される書込みパルスが同相で変化する度合いを加算して、走査電極駆動回路６０の消費電力を予測している。

次に、走査電極駆動回路６０の消費電力を予測し判別する電力予測回路４２の回路ブロックおよびその動作について説明する。図１１は、本発明の実施の形態における電力予測回路４２およびその周辺の回路ブロック図である。

走査線数変換回路４０は画像信号をパネル１０で表示できる画素数および階調数の信号に変換する。第１画像データ変換回路４１は、各画素に対して、サブフィールドのそれぞれにおける発光・非発光をデジタル信号のそれぞれのビットの「１」、「０」に対応させた第１画像データに変換する。したがって第１画像データのＬＳＢは、第１ＳＦの書込み期間において各走査電極へ走査パルスを印加するときに各データ電極に書込みパルスを印加するか否かを示している。同様に、第１画像データのＬＳＢの次のビットは第２ＳＦの書込み期間における各データ電極の書込みパルスの有無を、３番目のビットは第３ＳＦの書込み期間における各データ電極の書込みパルスの有無をそれぞれ示している。

本実施の形態における説明では、１フィールドを「４」のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦ）に分割し、各サブフィールドの輝度重みをそれぞれ、（「１」、「２」、「４」、「８」）とした。したがって第１画像データは４ビットのデータである。そして第１画像データが、例えば「０００１」であれば、対応する放電セルでは第１ＳＦでのみ発光し、第１ＳＦの輝度重みが「１」であるから対応する放電セルは階調値「１」を表示する。また第１画像データが、例えば「１１００」であれば、対応する放電セルでは第３ＳＦと第４ＳＦで発光し、第３ＳＦの輝度重みが「４」、第４ＳＦの輝度重みが「８」であるから、対応する放電セルは階調値「１２」を表示する。

電力予測回路４２は計数手段としての計数回路４２１と、差分手段としての差分回路４２２と、絶対値手段としての絶対値回路４２３と、加算手段としての加算回路４２４および総和回路４２５とを備えている。ここで計数回路４２１と差分回路４２２と絶対値回路４２３と加算回路４２４とは第１画像データの各ビットに対してそれぞれ独立に設けられており、本実施の形態における説明では４つのサブフィールドに対応する４つのビットに対して、それぞれ４つずつ設けられている。

計数回路４２１は、第１画像データの、対応するビットの「１」の数を走査線毎にカウントし出力する。１つの走査線に対する「１」の数は、対応する走査電極に走査パルスを印加した際に書込みパルスを印加するデータ電極の数と等しい。以下、この数を「走査電極に対する書込みパルス数」と呼称する。したがって、例えば、書込みを行わない走査電極に対しては「０」を出力し、全てのデータ電極で書込みを行う走査電極に対してはデータ電極の総数「ｍ」を出力する。差分回路４２２は、隣接する走査電極に対する書込みパルス数の差分を計算する。そして絶対値回路４２３はその絶対値を計算する。したがって絶対値回路４２３の出力はデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加される書込みパルスが同相で変化する度合いに比例する。そして加算回路４２４は、全ての走査電極に対して差分の絶対値の合計を計算する。したがって加算回路４２４の出力は、対応するサブフィールドの書込み期間において、書込みパルスが同相で変化する度合いを１サブフィールド分加算したものを示している。そして総和回路４２５は各サブフィールドに対するそれらの値の総和を計算し、そのフィールドにおける走査電極駆動回路６０の消費電力の予測値として出力する。

第２画像データ変換回路４３は、電力予測回路４２から出力される予測値に基づき、第１画像データを走査電極駆動回路６０の消費電力が小さくなる第２画像データに置換する。本実施の形態においては、電力予測回路４２から出力される予測値が第１のしきい値よりも大きく第２のしきい値よりも小さい場合には、第１画像データを、輝度重みの最も小さいサブフィールドの書込みを禁止する第２画像データに置換する。すなわち第２画像データのＬＳＢを「０」に置換する。また予測値が第１のしきい値よりも大きく第２のしきい値よりも大きい場合には、第１画像データを、輝度重みの最も小さいサブフィールドおよび輝度重みの２番目に小さいサブフィールドの書込みを禁止する第２画像データに置換する。すなわち第２画像データのＬＳＢおよびＬＳＢの次のビットを「０」に置換する。

具体例として、図７に示した横縞パターンが入力された場合の動作について以下に説明する。図７（ｂ）に示したように、この場合には第１ＳＦの書込み期間においてデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに同じ位相で書込みパルスが印加される。そのため計数回路４２１の出力は、走査電極ＳＣｉ−２に対して「ｍ」、走査電極ＳＣｉ−１に対して「０」、走査電極ＳＣｉに対して「ｍ」、・・・となる。そしてその差分の絶対値を計算すると、｜ｍ−０｜＝ｍ、｜０−ｍ｜＝ｍ、・・・となりその値は全て「ｍ」となる。そして加算回路４２４の出力は、ｍ×（ｎ−１）となる。第２ＳＦ〜第４ＳＦについても同様であるので、総和回路４２５の出力は、ｍ×（ｎ−１）×４となり、大きな値となる。この値は、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加される書込みパルスが同相で変化する度合いを１フィールド期間にわたり加算したものであるので、走査電極駆動回路６０の消費電力と相関の強い値である。そして、横縞パターンを表示する場合にはこの値は大きくなり、走査電極駆動回路６０の消費電力が大きくなることを示している。

そして、このときの電力予測値が、例えば第２のしきい値よりも大きい場合には、第２画像データ変換回路４３は、第１ＳＦと第２ＳＦとの書込みを行わないように、第１画像データのＬＳＢとＬＳＢ＋１とのビットを全て「０」に置き換えて第２画像データとして出力する。すると第１ＳＦおよび第２ＳＦにおいてはデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに書込みパルスは印加されずに０（Ｖ）で一定となるため、走査電極駆動回路６０の消費電力を削減することができる。

次に図９に示した市松パターンが入力された場合の動作について説明する。第１ＳＦの第１画像データは図９（ｂ）のように、各走査電極に対して奇数番目のデータ電極と偶数番目のデータ電極とには互いに逆相となるような電圧を印加する。そのため計数回路４２１の出力は全ての走査電極に対して「ｍ／２」となる。そしてその差分の絶対値を計算すると、全て｜ｍ／２−ｍ／２｜＝０となり、それらを加算しても「０」である。第２ＳＦ〜第４ＳＦについても同様であるため、市松パターンを表示する場合の走査電極駆動回路６０の消費電力は小さいことがわかる。

そしてこの場合には、電力予測値は第１のしきい値よりも小さいので、第２画像データ変換回路４３は第１画像データをそのまま第２画像データとして出力する。なおここでは詳細な説明はしないが、この場合にはデータ電極駆動回路５２の消費電力が大きくなるため、データ電極駆動回路５２の消費電力を抑制するための画像データの変換を行ってもよい。

なお本実施の形態においては、第２画像データ変換回路４３は輝度重みの小さいサブフィールドのデータを単純に「０」に置換するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本実施の形態においては、画像信号を第１画像データに変換する第１画像データ変換回路４１と、第１画像データに基づいて消費電力の予測を行う電力予測回路４２と、消費電力の予測値に基づき第１画像データを第２画像データに置換する第２画像データ変換回路４３を備えたフィードフォワード型の制御を行うものとして説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、フィードバック型の制御を行う構成としてもよい。

図１２は、本発明の他の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置２００の回路ブロック図であり、フィードバック型の制御を行う回路構成例である。図４に示した回路ブロックと同一の回路ブロックには同一の符号を付して説明を省略する。プラズマディスプレイ装置２００は、画像データ変換手段としての画像データ変換回路４６を備えている。そして電力判別手段としての電力予測回路４２の出力は画像データ変換回路４６にフィードバックされている。

画像データ変換回路４６は、第１画像データ変換回路４１と同様に、走査線数の変換された画像信号を、サブフィールドのそれぞれにおける発光・非発光をデジタル信号のそれぞれのビットの「１」、「０」に対応させた画像データに変換する。さらに画像データ変換回路４６は、走査線数の変換された画像信号を画像データに変換する際に、電力予測回路４２の予測値に基づき、以下のようにして、走査電極駆動回路６０の消費電力が小さくなる画像データに変換する。

画像データ変換回路４６は、上下に隣接する２つの放電セルに対応する画像信号の階調値を比較する。そして上側の放電セルに対応する画像信号（以下、「上側画像信号」と略記する）の階調値が下側の放電セルに対応する画像信号（以下、「下側画像信号」と略記する）の階調値よりも小さい場合には、上側画像信号をそのまま画像データに変換する。一方、上側画像信号の階調値が下側画像信号の階調値よりも大きい場合には、上側の放電セルと下側の放電セルとで、輝度重みの小さいサブフィールドの発光状態が同じになるように上側画像信号を置換した後、画像データに変換する。このとき発光状態を同じとするサブフィールドの数は消費電力の予測値に応じて決められ、予測値が大きい場合には発光状態を同じとするサブフィールドの数を増加し、予測値が小さい場合には発光状態を同じとするサブフィールドの数を減少するように制御する。また、置換により誤差が発生するが、置換前の上側画像信号と置換後の上側画像信号との差を、誤差信号として下側画像信号よりもさらに下側の放電セルに対応する画像信号に分散させる。この誤差の分散により平均の階調値を保つことができるので、元の画像とほぼ同じ明るさを保つことができる。

図１３は、本発明の他の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置２００の動作を説明するための図であり、図７（ａ）で示した横縞パターンの画像信号が入力された場合に出力する画像データを示している。まず、走査電極ＳＣｉ−２の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「３」は下側画像信号である走査電極ＳＣｉ−１の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「１２」と比較される。この場合には上側画像信号が小さいためそのまま階調値「３」が画像データ「００１１」に変換される。次に、走査電極ＳＣｉ−１の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「１２」は下側画像信号である走査電極ＳＣｉの行の放電セルに対応する画像信号の階調値「３」と比較される。この場合には上側画像信号が大きいため、輝度重みの小さいサブフィールドの発光状態が同じとなるように画像信号が置換される。例えば発光状態を同じとするサブフィールドの数が「２」であると仮定すると、第１ＳＦと第２ＳＦの画像データが下側画像信号の画像データと同じになるように階調値「１５」に置換され、画像データ「１１１１」に変換される。このとき、元の階調値「１２」と置換後の階調値「１５」との誤差「−３」を補正するために、走査電極ＳＣｉ＋１の行の放電セルに対応する画像信号へ「−３」が加算される。そのため、走査電極ＳＣｉ＋１の行の放電セルの階調値は「１２」−「３」＝「９」となる。

次に、走査電極ＳＣｉに対応する画像信号の階調値「３」は下側画像信号である走査電極ＳＣｉ＋１の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「９」と比較される。この場合には上側画像信号の方が小さいためそのまま階調値「３」が画像データ「００１１」に変換される。次に、走査電極ＳＣｉ＋１の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「９」はその下側画像信号である走査電極ＳＣｉ＋２の行の放電セルに対応する画像信号の階調値「３」と比較される。この場合には上側画像信号の方が大きいため、第１ＳＦと第２ＳＦの画像データが下側画像信号の画像データと同じになるように階調値「１１」に置換され、画像データ「１０１１」に変換される。このとき、元の階調値「９」と置換後の階調値「１１」との誤差「−２」を補正するために、走査電極ＳＣｉ＋３の行の放電セルに対応する画像信号へ「−２」が加算される。そのため、走査電極ＳＣｉ＋１の行の放電セルの階調値は「１２」−「２」＝「１０」となる。画像データ変換回路４６は、以下同様の動作を繰り返して、画像信号を画像データに変換する。

こうして変換された画像データの階調値を図１３（ａ）に示す。また、図１３（ｂ）は画像データのＬＳＢ、すなわち第１ＳＦにおける書込みパルスの有無を示し、同様に図１３（ｃ）、図１３（ｄ）、図１３（ｅ）はそれぞれ第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦにおける書込みパルスの有無を示している。このように、第１ＳＦおよび第２ＳＦの書込み期間においては、全ての走査電極に対して書込みパルスが印加され、データ電極に印加される電圧の変化がなくなるので、走査電極駆動回路６０の充放電電流が減少し、走査電極駆動回路６０の消費電力が小さくなる。さらに画像信号の置換により生じた誤差を他の放電セルに対応する画像データに拡散しているので、表示すべき階調値の平均値が保たれ、画像信号の置換による画像表示品質の低下を抑えることができる。

なお、図１２に示した実施の形態においては、消費電力の予測値を所定のしきい値と比較して、発光状態を同じとするサブフィールドの数を増加または減少させるが、このようなフィードバック型の制御を行う場合には、発振状態を避けるために、しきい値にヒステリシス特性を持たせることが望ましい。例えば、発光状態を同じとするサブフィールドの数を「０」から「１」に増加させる場合のしきい値は、「１」から「０」に減少させる場合のしきい値より大きく設定することが望ましい。同様に、発光状態を同じとするサブフィールドの数を「１」から「２」に増加させる場合のしきい値は、「２」から「１」に減少させる場合のしきい値より大きく設定することが望ましい。

また、本実施の形態の電力予測回路４２においては、計数回路４２１と差分回路４２２と絶対値回路４２３と加算回路４２４とが第１画像データの各ビットに対してそれぞれ独立に設けられているものとして説明した。しかし、電力判別手段の計数手段と差分手段と絶対値手段と加算手段とは上述した回路構成に限定されるものではなく、上述した機能を満たすものであれば、例えば画像信号演算回路等を用いて構成してもよい。

なお、本実施の形態において用いた具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

本発明は、高精細度パネルあるいは大型パネルであっても、走査電極駆動回路が誤動作することなく、安定した画像表示が可能となるのでプラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置として有用である。

本発明の実施の形態に用いるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの電極配列図 同パネルの電極間容量を模式的に示した図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の走査電極駆動回路および維持電極駆動回路の構成を示す回路図 本発明の実施の形態に用いるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図 走査電極毎に階調値の変化する横縞パターンを示す図 データ電極駆動回路および走査電極駆動回路の消費電力を見積もるための図 走査電極毎およびデータ電極毎に階調値の変化する市松パターンを示す図 データ電極駆動回路および走査電極駆動回路の消費電力を見積もるための図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の電力予測回路およびその周辺の回路ブロック図 本発明の他の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明の他の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の動作を説明するための図

符号の説明

１０ パネル
２２ 走査電極
２３ 維持電極
２４ 表示電極対
３２ データ電極
４１ 第１画像データ変換回路
４２ 電力予測回路
４３ 第２画像データ変換回路
４６ 画像データ変換回路
５２ データ電極駆動回路
６０ 走査電極駆動回路
７０ 走査パルス発生回路
８０ 維持電極駆動回路
９０ タイミング発生回路
１００，２００ プラズマディスプレイ装置
４２１ 計数回路
４２２ 差分回路
４２３ 絶対値回路
４２４ 加算回路
４２５ 総和回路

Claims (3)

1. 走査電極および維持電極とデータ電極とが交差する部分に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、前記走査電極に走査パルスを印加する走査電極駆動回路と、前記データ電極に書込みパルスを印加するデータ電極駆動回路とを備え、画像データに基づき前記走査電極駆動回路の消費電力を判別する電力判別手段と、前記電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値以下の場合には前記画像データをそのまま出力し、前記電力判別手段で判別した前記走査電極駆動回路の消費電力が所定のしきい値より大きい場合には前記画像データを前記走査電極駆動回路の消費電力が小さくなるように前記画像データを変換して出力する画像データ変換手段とを備えたことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 前記電力判別手段は、前記データ電極に印加される書込みパルスが同相で変化する度合いを加算して前記走査電極駆動回路の消費電力を判別することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。
3. 前記電力判別手段は、前記画像データに基づき走査電極のそれぞれに対応する書込みパルス数をカウントする計数手段と、隣接する走査電極に対する書込みパルス数の差分を計算する差分手段と、前記差分の絶対値を計算する絶対値手段と、前記絶対値を加算する加算手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。

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