JP2009180978A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細度あるいは大型のプラズマディスプレイパネルを使用しても、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行う。
【解決手段】プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路３１は、１フィールドの画像信号を、放電セルのそれぞれで書込み放電を発生させるか否かをサブフィールド毎に示す第１画像データに変換する第１データ変換回路５１と、第１画像データを走査電極駆動回路の消費電力の少ない第２画像データに変換する第２データ変換回路５２と、第１画像データおよび第２画像データのサブフィールド毎の消費電力を予測する電力予測回路５３と、１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下となるように第１画像データと第２画像データとをサブフィールド毎に組合せるための組合せを決定する組合せ決定回路５４と、組合せ決定回路５４の組合せに従って画像データを構成する画像データ選択回路５５とを有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルを用いた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基板と、列方向に長いデータ電極を複数形成した背面基板とを対向配置し、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もと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もと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。

上記目的を達成するために、本発明のプラズマディスプレイ装置は、走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極とを有する放電セルを複数備えたパネルと、放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、輝度重みに応じた輝度で書込み放電を発生させた放電セルを点灯させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで１フィールドを構成して、パネルの走査電極、維持電極、データ電極をそれぞれ駆動する走査電極駆動回路、維持電極駆動回路、データ電極駆動回路と、画像信号をデータ電極駆動回路に入力する画像データに変換する画像信号処理回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、画像信号処理回路は、１フィールドの画像信号を、放電セルのそれぞれで書込み放電を発生させるか否かをサブフィールド毎に示す第１画像データに変換する第１データ変換回路と、第１画像データを走査電極駆動回路の消費電力の少ない第２画像データに変換する第２データ変換回路と、第１画像データおよび第２画像データのサブフィールド毎の消費電力を予測する電力予測回路と、１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下となるように第１画像データと第２画像データとをサブフィールド毎に組合せるための組合せを決定する組合せ決定回路と、組合せ決定回路の組合せに従ってサブフィールド毎に第１画像データと第２画像データとのいずれかを選択して１フィールドの画像データを構成する画像データ選択回路とを有することを特徴とする。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。

また本発明のプラズマディスプレイ装置の組合せ決定回路は、第１画像データを選択したサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定することが望ましい。この構成により、所定の電力しきい値以下で、しかも画像表示品質の最もよい画像データを得ることができる。

また本発明のプラズマディスプレイ装置の組合せ決定回路は、輝度重みが最小のサブフィールドにおいて第１画像データを選択し、それ以外のサブフィールドにおいて、選択した第１画像データのサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定してもよい。この構成により、第１ＳＦの点灯率を高く設定することが望ましい仕様のパネルに対しても適用することができる。

また本発明のプラズマディスプレイ装置の第２データ変換回路は、第１画像データにもとづき、書込み放電を発生させる放電セルの多い表示電極対を高点灯率ラインとして検出する高点灯率ライン検出部と、ある表示電極対が高点灯率ラインであって、かつ前記ある表示電極対で書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に書込み放電を発生させる表示電極対が高点灯率ラインでない場合に、前記ある表示電極対をデータ変換ラインとして検出するデータ変換ライン検出部と、ある放電セルがデータ変換ラインの放電セルであって、かつ前記ある放電セルで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に前記ある放電セルとデータ電極を共有する放電セルで書込み放電を発生させない場合には前記ある放電セルに対応する第２画像データは書込み放電を発生させないデータとし、それ以外の場合には前記ある放電セルに対応する第２画像データは第１画像データと等しいデータとするデータ変換部とを備えた構成が望ましい。この構成により、点灯する放電セルが極端に少なくなる、あるいは特定のデータ電極を共有する放電セルが多数連続して非点灯となり、縦筋として認識される等の画質劣化を抑制することができる。

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おけるプラズマディスプレイ装置に用いるパネル１０の構造を示す分解斜視図である。

ガラス製の前面基板１１上には、走査電極１２と維持電極１３とからなる表示電極対１４が複数形成されている。そして走査電極１２と維持電極１３とを覆うように誘電体層１５が形成され、その誘電体層１５上に保護層１６が形成されている。背面基板２１上にはデータ電極２２が複数形成され、そのデータ電極２２を覆うように誘電体層２３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁２４が形成されている。そして、隔壁２４の側面および誘電体層２３上には赤色、緑色および青色の各色に発光する蛍光体層２５が設けられている。

これら前面基板１１と背面基板２１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対１４とデータ電極２２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２４によって複数の区画に仕切られており、表示電極対１４とデータ電極２２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、点灯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おけるプラズマディスプレイ装置に用いるパネル１０の電極配列図である。パネル１０には、行方向（ライン方向）に長いｎライン分の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極１２）およびｎライン分の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極１３）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２２）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。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。

そして、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おけるプラズマディスプレイ装置に用いるパネル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３０の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置３０は、パネル１０、画像信号処理回路３１、データ電極駆動回路３２、走査電極駆動回路３３、維持電極駆動回路３４、タイミング発生回路３５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。

画像信号処理回路３１は、詳細は後述するが、入力された画像信号をサブフィールド毎の放電セルの点灯・非点灯を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路３２は、画像信号処理回路３１から出力されたサブフィールド毎の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３５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３３はタイミング信号にもとづいて各走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路３４はタイミング信号にもとづいて維持電極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３０の走査電極駆動回路３３および維持電極駆動回路３４の構成を示す回路図である。走査電極駆動回路３３は、初期化電圧発生回路４１と、走査電極側の維持パルス発生回路４２と、走査パルス発生回路４３とを備え、走査パルス発生回路４３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３４は、維持電極側の維持パルス発生回路４８およびＶｅ電圧印加回路４９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３３の初期化電圧発生回路４１は走査パルス発生回路４３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４２は走査パルス発生回路４３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４３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４４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４５１〜４５ｎを備えている。そして、それぞれのスイッチング回路４５ｉは、直列に接続されたスイッチ４６Ｈｉおよびスイッチ４６Ｌｉを備えている。そしてスイッチング回路４５１〜４５ｎ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４５１〜４５ｎ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の許容消費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３４のＶｅ電圧印加回路４９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４８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１０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点灯・非点灯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」）の輝度重みをもつものとして設定されている。しかし、以下では、説明の簡略化のために、１フィールドを４つのサブフィールド（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」）の輝度重みをも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おけるプラズマディスプレイ装置３０のパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。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、初期化電圧発生回路４１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４１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２ＳＦ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、走査パルス発生回路４３のスイッチ４４をオンにして走査パルス発生回路４３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４５１〜４５ｎのスイッチ４６Ｈ１〜４６Ｈｎをオン、スイッチ４６Ｌ１〜４６Ｌｎ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ライン目の走査電極ＳＣ１に対応するスイッチング回路４５１のスイッチ４６Ｈ１をオフ、スイッチ４６Ｌ１をオンにして１ライン目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルスＶａを印加する。このとき、点灯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３２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ライン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４５１のスイッチ４６Ｈ１をオン、スイッチ４６Ｌ１をオフに戻し、２ライン目の走査電極ＳＣ２に対応するスイッチング回路４５２のスイッチ４６Ｈ２をオフ、スイッチ４６Ｌ２をオンにして２ライン目の走査電極ＳＣ２に負の走査パルスＶａを印加する。このとき、点灯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ライン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ライン目の放電セルに至るまで繰り返し、点灯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、維持パルス発生回路４８を用いて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加する。そして維持パルス発生回路４２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放電セルが点灯する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに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放電セルが点灯する。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、例えば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点灯させ、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には、例えば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、例えば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、例えば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点灯させる。

次に、画像データとデータ電極駆動回路３２および走査電極駆動回路３３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３２および走査電極駆動回路３３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３３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」ことをそれぞれ示している。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３２および走査電極駆動回路３３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３２の消費電力は比較的低く抑えられる。

一方、このとき走査電極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すべてのデータ電極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３３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。このように、図７の横縞パターンの表示時には走査電極駆動回路３３の消費電力が大きくなる。

一方、図９は、走査電極毎およびデータ電極毎に階調値が変化する市松パターンを表示するときの状態を示す図であり、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」とを列方向および行方向にともに繰り返す画像パターンである。

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、このような市松パターンを表示するときのデータ電極駆動回路３２および走査電極駆動回路３３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ＩＤｊ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３２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ＩＳｉは小さく、走査電極駆動回路３３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３３の消費電力とデータ電極駆動回路３２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３２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３３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、以下に説明するように、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もとづいて走査電極駆動回路３３の消費電力を予測している。

図１１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３０の画像信号処理回路３１の回路ブロック図である。画像信号処理回路３１は、第１データ変換回路５１と、第２データ変換回路５２と、電力予測回路５３と、組合せ決定回路５４と、画像データ選択回路５５とを備えている。

第１データ変換回路５１は、１フィールドの画像信号を、放電セルのそれぞれで書込み放電を発生させるか否かをサブフィールド毎に示す第１画像データに変換する。ここで、第１画像データのそれぞれのビットはそれぞれのサブフィールドに対応し、そのデータ「１」は、対応する放電セルで書込み放電を発生させて放電セルを点灯させ、「０」は、対応する放電セルで書込み放電を発生させず放電セルを非点灯とすることに対応している。第２データ変換回路５２は、第１画像データを、表示画質をあまり損なうことなく、走査電極駆動回路３３の消費電力の少ない第２画像データに変換する。電力予測回路５３は、第１画像データおよび第２画像データを用いてパネル１０で画像表示した場合のサブフィールド毎の走査電極駆動回路３３の消費電力をそれぞれ予測する。

組合せ決定回路５４は、電力予測回路５３で予測した電力にもとづき、１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下となる条件の下で最良の表示画質が得られるように、第１画像データと第２画像データとをサブフィールド毎に組合せるための組合せを決定する。画像データ選択回路５５は、組合せ決定回路５４の組合せに従ってサブフィールド毎に第１画像データと第２画像データとのいずれかを選択して１フィールドの画像データを構成し、データ電極駆動回路３２に画像データとして供給する。

次に、第２データ変換回路５２の詳細について説明する。図１２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３０の第２データ変換回路５２の回路ブロック図である。第２データ変換回路５２は、高点灯率ライン検出部６１と、データ変換ライン検出部６２と、データ変換部６３とを備えている。

高点灯率ライン検出部６１は、第１画像データにもとづき、書込み放電を発生させる放電セルの多い表示電極対（ライン）を高点灯率ラインとして検出する。データ変換ライン検出部６２は、ある表示電極対（ライン）が高点灯率ラインであって、かつそのラインで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に書込み放電を発生させるラインが高点灯率ラインでない場合に、そのラインをデータ変換ラインとして検出する。

データ変換部６３は、ある放電セルがデータ変換ラインの放電セルであって、かつその放電セルで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前にその放電セルとデータ電極を共有する放電セルで書込み放電を発生させない場合にはその放電セルに対応する第２画像データは書込み放電を発生させないデータ「０」とし、それ以外の場合にはその放電セルに対応する第２画像データは第１画像データと等しいデータとする。

図１３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３０の第２データ変換回路５２の動作を説明するための図である。ここでも、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。そして、第１画像データの１つのサブフィールドにおけるデータの一例を示しており、「０」は「書込みパルスを印加しない」、すなわち点灯させない放電セルを、「１」は「書込みパルスを印加する」、すなわち点灯させる放電セルをそれぞれ示している。

図１３（ａ）に示すデータが高点灯率ライン検出部６１に入力されたとすると、高点灯率ライン検出部６１は、まず、図１３（ｂ）に示すように、１ライン毎に点灯する放電セルの数をカウントする。この数値が大きいラインほど点灯する放電セルが多いことになる。次に、この数値を所定の点灯率しきい値と比較して、点灯率しきい値以上であれば、そのラインを高点灯率ラインとして検出する。図１３（ｃ）には、点灯率しきい値を「２．５」としたときの高点灯率ライン（走査電極ＳＣｉ、ＳＣｉ＋１、ＳＣｉ＋２）を「Ｈ」で示した。

次に、データ変換ライン検出部６２は、高点灯率ラインであって、かつそのラインで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に書込み放電を発生させるラインが高点灯率ラインでない場合に、そのラインをデータ変換ラインとして検出する。走査電極ＳＣｉは、１つ前の走査電極ＳＣｉ−１が高点灯率ラインでないためデータ変換ラインとなる。走査電極ＳＣｉ＋１は、２つ前の走査電極ＳＣｉ−１が高点灯率ラインでないためデータ変換ラインとなる。しかし走査電極ＳＣｉ＋２は、１つ前の走査電極ＳＣｉ＋１が高点灯率ラインであり、２つ前の走査電極ＳＣｉが高点灯率ラインであるため、データ変換ラインとはならない。図１３（ｄ）に、データ変換ラインを「●」で示した。

次に、データ変換部６３は、データ変換ラインの第１画像データを、走査電極駆動回路３３の消費電力の少ない第２画像データに以下のようにして変換する。まずデータ変換ラインである走査電極ＳＣｉとデータ電極Ｄｊ−２との交差部に形成された放電セルについて注目する。この放電セルのデータは「１」であるが、この放電セルとデータ電極Ｄｊ−２を共有する１つ前のラインの放電セルのデータは「０」であるので、この放電セルに対応するデータを「０」に変換する。走査電極ＳＣｉとデータ電極Ｄｊ−１、Ｄｊ、Ｄｊ＋１との交差部に形成された放電セルについても同様に、これらの放電セルのそれぞれとデータ電極を共有する１つ前のラインの放電セルのそれぞれのデータはすべて「０」であるので、これらの放電セルに対応するデータをすべて「０」に変換する。しかし、走査電極ＳＣｉとデータ電極Ｄｊ＋２との交差部に形成された放電セルについては、この放電セルとデータ電極Ｄｊ＋２を共有する１つ前および２つ前のラインの放電セルのデータはともに「１」であるので、この放電セルに対応するデータは第１画像データ「１」に等しくする。

データ変換ラインである走査電極ＳＣｉ＋１についても同様に、データ電極Ｄｊ−２、Ｄｊ−１、Ｄｊ、Ｄｊ＋１との交差部に形成された放電セルのそれぞれとデータ電極を共有する２つ前のラインの放電セルのそれぞれのデータはすべて「０」であるので、これらの放電セルに対応するデータをすべて「０」に変換する。しかし、走査電極ＳＣｉ＋１とデータ電極Ｄｊ＋２との交差部に形成された放電セルについては、この放電セルとデータ電極Ｄｊ＋２を共有する１つ前および２つ前のラインの放電セルのデータはともに「１」であるので、この放電セルに対応するデータは第１画像データ「１」に等しい。これらの変換を行った第２画像データを図１３（ｅ）に示す。

このようにデータ変換部６３は、ある放電セルがデータ変換ラインの放電セルであって、かつその放電セルで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前にその放電セルとデータ電極を共有する放電セルで書込み放電を発生させない場合にはその放電セルに対応する第２画像データは書込み放電を発生させないデータ「０」とし、それ以外の場合にはその放電セルに対応する第２画像データは第１画像データと等しいデータとする。

ここで、データ変換ラインを、１つ前または２つ前のラインが高点灯率ラインでない場合に限定したのは、以下の理由による。仮に、高点灯率ラインをすべてデータ変換ラインとしてデータ変換部６３でデータを変換したと仮定すると、点灯する放電セルが極端に少なくなる、あるいは特定のデータ電極を共有する放電セルが多数連続して非点灯となり、縦筋として認識され画質を劣化させることがある。しかしながら本実施の形態においては、データ変換ラインを、１つ前または２つ前のラインが高点灯率ラインでない場合に限定しているため、これらの画質劣化を抑制することができる。

このようにして、表示画質をあまり低下させることなく、走査電極駆動回路３３の消費電力の少ない画像データを得る。

次に、電力予測回路５３の詳細について説明する。図１４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３０の電力予測回路５３の回路ブロック図であり、図１５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３０の電力予測回路５３の動作を説明するための図である。電力予測回路５３は、各表示電極対（ライン）の書込み放電を行う放電セルの数が変化した場合、すなわち各ラインの点灯率が変化した場合に走査電極の消費電力が増加するものとして走査電極駆動回路３３の消費電力を予測している。そのために電力予測回路５３は、ライン毎点灯率算出部７１と、差分絶対値算出部７２と、加算部７３とを備えている。

ライン毎点灯率算出部７１は、第１画像データおよび第２画像データに対してサブフィールド毎に、１ライン毎に点灯する放電セルの数をカウントする。例えば図１５（ａ）に示すデータがライン毎点灯率算出部７１に入力されたとすると、１ライン毎に点灯する放電セルの数は図１５（ｂ）に示す値となる。この数値が大きいラインほど点灯する放電セルが多いことになる。

差分絶対値算出部７２は、図１５（ｃ）に示すように、１ライン毎に点灯する放電セルの数の差分を算出し、さらにそれらの絶対値を算出する。例えば走査電極ＳＣｉ−２と走査電極ＳＣｉ−１との書込み放電を行う放電セルの数の差は１であり、このときの走査電極駆動回路３３の消費電力は比較的少ないが、走査電極ＳＣｉ−１と走査電極ＳＣｉとの書込み放電を行う放電セルの数の差は４であり、このときの走査電極駆動回路３３の消費電力は多くなる。そして加算部７３は、図１５（ｄ）に示すようにそれらの総和を計算し、１サブフィールド当たりの走査電極駆動回路３３の消費電力を予測する。

次に、組合せ決定回路５４と画像データ選択回路５５との動作について説明する。なお、ここでは、１フィールドを、「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、例えば（「１」、「２」、「３」、「６」、「１１」、「１８」、「３０」、「４４」、「６０」、「８１」）の輝度重みをもつものとして説明する。

図１６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３０の組合せ決定回路５４と画像データ選択回路５５との動作を説明するための図であり、図１６（ａ）は、電力予測回路５３の予測した第１画像データおよび第２画像データのサブフィールド毎の電力を示し、図１６（ｂ）は、第１画像データおよび第２画像データをサブフィールド毎に組合せる場合の、いくつかの組合せに対する画像信号の電力を示している。

組合せ決定回路５４は、まず図１６（ｂ）に示したように、すべてのサブフィールドで第１画像データを選択した組合せ、最も輝度重みの小さいサブフィールドでは第２画像データを選択しそれ以外のサブフィールドでは第１画像データを選択した組合せ、最も輝度重みの小さいサブフィールドと次に輝度重みの小さいサブフィールドとでは第２画像データを選択しそれ以外のサブフィールドでは第１画像データを選択した組合せ、・・・、すべてのサブフィールドで第２画像データを選択した組合せ、のそれぞれの組合せについての１フィールドの消費電力を計算する。そしてそれらの組合せの中で、消費電力が所定の電力しきい値以下であってかつ最も大きい組合せを、画像データ選択回路が選択すべき組合せとして決定する。すなわち、第１画像データを選択したサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定する。例えば所定の電力しきい値が「２２０」であったとすると、図１６（ｂ）に示した組合せの中で、１フィールドの消費電力が「２２０」以下の条件の下で最も大きい「２１６」になる組合せ、すなわち第１ＳＦ〜第３ＳＦでは第２画像データを選択し、第４ＳＦ〜第１０ＳＦでは第１画像データを選択する組合せに決定する。

一般に第１画像データは第２画像データよりも画像表示品質は高いが、図１６（ａ）に示したように、消費電力は第２画像データよりも大きくなる。また輝度重みの大きいサブフィールドの画像データほど画像表示品質に与える影響も大きい。そこで、上述したように組合せ決定回路５４が組合せを決定することで、所定の電力しきい値以下で、しかも、画像表示品質の最もよい画像データを得ることができる。

なお、本実施の形態においては、組合せ決定回路５４は、第１画像データを選択したサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、パネルの仕様によっては、放電安定性の観点から最初のサブフィールドである第１ＳＦの点灯率を高く設定することが望ましい場合がある。この場合には、組合せ決定回路５４は、輝度重みが最小のサブフィールドでは第１画像データを選択し、それ以外のサブフィールドでは、選択した第１画像データのサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定してもよい。

また、本実施の形態においては、書込み期間において、走査電極ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、・・・、ＳＣｎの順に走査パルスを印加する、いわゆる順次書込み方式であるものとして説明した。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、走査電極ＳＣ１、ＳＣ３、ＳＣ５、・・・、ＳＣｎ−１、ＳＣ２、ＳＣ４、ＳＣ６、・・・、ＳＣｎの順に走査パルスを印加する、いわゆる飛越書込み方式であっても適用することができる。この場合には、例えば、走査電極ＳＣｉの表示電極対で書込み放電を発生させる１つ前に書込み放電を発生させる表示電極対の走査電極は走査電極ＳＣｉ−２となり、２つ前に書込み放電を発生させる表示電極対の走査電極は走査電極ＳＣｉ−４となる。

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、消費電力を所定の電力しきい値以内にすることができて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おけるプラズマディスプレイ装置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 同プラズマディスプレイ装置の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が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 同プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の第２データ変換回路の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の第２データ変換回路の動作を説明するための図 同プラズマディスプレイ装置の電力予測回路の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の電力予測回路の動作を説明するための図 同プラズマディスプレイ装置の組合せ決定回路と画像データ選択回路との動作を説明するための図

符号の説明

１０ パネル
１２ 走査電極
１３ 維持電極
１４ 表示電極対
２２ データ電極
３０ プラズマディスプレイ装置
３１ 画像信号処理回路
３２ データ電極駆動回路
３３ 走査電極駆動回路
３４ 維持電極駆動回路
３５ タイミング発生回路
４３ 走査パルス発生回路
４４ スイッチ
４５１〜４５ｎ スイッチング回路
４６Ｈ１〜４６Ｈｎ，４６Ｌ１〜４６Ｌｎ スイッチ
５１ 第１データ変換回路
５２ 第２データ変換回路
５３ 電力予測回路
５４ 組合せ決定回路
５５ 画像データ選択回路
６１ 高点灯率ライン検出部
６２ データ変換ライン検出部
６３ データ変換部
７１ ライン毎点灯率算出部
７２ 差分絶対値算出部
７３ 加算部

Claims (4)

1. 走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極とを有する放電セルを複数備えたプラズマディスプレイパネルと、
   前記放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、輝度重みに応じた輝度で書込み放電を発生させた放電セルを点灯させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで１フィールドを構成して、前記プラズマディスプレイパネルの前記走査電極、前記維持電極、前記データ電極をそれぞれ駆動する走査電極駆動回路、維持電極駆動回路、データ電極駆動回路と、
   画像信号を、前記データ電極駆動回路に入力する画像データに変換する画像信号処理回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
   前記画像信号処理回路は、
   １フィールドの画像信号を、前記放電セルのそれぞれで書込み放電を発生させるか否かをサブフィールド毎に示す第１画像データに変換する第１データ変換回路と、
   前記第１画像データを前記走査電極駆動回路の消費電力の少ない第２画像データに変換する第２データ変換回路と、
   前記第１画像データおよび前記第２画像データのサブフィールド毎の前記消費電力を予測する電力予測回路と、
   １フィールド分の前記消費電力の合計が所定の電力しきい値以下となるように前記第１画像データと前記第２画像データとをサブフィールド毎に組合せるための組合せを決定する組合せ決定回路と、
   前記組合せ決定回路の組合せに従ってサブフィールド毎に前記第１画像データと前記第２画像データとのいずれかを選択して１フィールドの画像データを構成する画像データ選択回路とを有することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 前記組合せ決定回路は、前記第１画像データを選択したサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは前記第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の前記消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定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. 前記組合せ決定回路は、輝度重みが最小のサブフィールドにおいて前記第１画像データを選択し、それ以外のサブフィールドにおいて、選択した前記第１画像データのサブフィールドの輝度重みより大きい輝度重みをもつサブフィールドでは前記第１画像データを選択し、かつ１フィールド分の前記消費電力の合計が所定の電力しきい値以下の条件の下で最大となる組合せを決定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。
4. 前記第２データ変換回路は、前記第１画像データにもとづき、
   書込み放電を発生させる放電セルの多い表示電極対を高点灯率ラインとして検出する高点灯率ライン検出部と、
   ある表示電極対が高点灯率ラインであって、かつ前記ある表示電極対で書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に書込み放電を発生させる表示電極対が高点灯率ラインでない場合に、前記ある表示電極対をデータ変換ラインとして検出するデータ変換ライン検出部と、
   ある放電セルが前記データ変換ラインの放電セルであって、かつ前記ある放電セルで書込み放電を発生させる１つ前または２つ前に前記ある放電セルとデータ電極を共有する放電セルで書込み放電を発生させない場合には前記ある放電セルに対応する前記第２画像データは書込み放電を発生させないデータとし、それ以外の場合には前記ある放電セルに対応する前記第２画像データは前記第１画像データと等しいデータとするデータ変換部とを備えた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。

Images