JP2010151872A - プラズマディスプレイ装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくプラズマディスプレイ装置のデータ電極駆動回路の消費電力を削減する。
【解決手段】組合せの数の異なる複数の表示用組合せ集合を備え、赤の画像信号、緑の画像信号、青の画像信号のそれぞれの信号レベルを比較して、相対的な信号レベルが所定のしきい値未満の色の画像信号に対しては、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号に対する表示用組合せ集合よりも組合せ数の少ない表示用組合せ集合を用い、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号であってかつ動画領域であって階調に傾斜のある傾斜階調領域に対しては、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールドの中で輝度重みが最大の最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行う。
【選択図】図１０

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の駆動方法に関する。

平面状に多数配列された画素を有する画像表示デバイスとして代表的なプラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は、走査電極、維持電極およびデータ電極を有する放電セルが多数形成されており、各放電セル内部で発生させたガス放電により蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

このようなパネルを用いたプラズマディスプレイ装置では、画像を表示する方法として主にサブフィールド法が用いられている。これは、あらかじめ輝度重みの定められた複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成し、各サブフィールドにおいて放電セルそれぞれの点灯・非点灯を制御して画像を表示する方法である。

一般にサブフィールドを用いて階調表示を行う画像表示装置では、動画領域部分において、いわゆる動画擬似輪郭と呼ばれるノイズ状の画質劣化が観測される場合があった。動画擬似輪郭は、階調値の連続的な変化に対しサブフィールドの点灯パターンが不連続に変化することが原因となっている。この動画擬似輪郭は、例えばサブフィールドの数を増加すると改善されることが知られているが、サブフィールドの数を増やすと点灯のための時間が少なくなり必要な輝度が得られないという課題があった。

このため、サブフィールドの数をあまり増やさずに、動画擬似輪郭の原因となる中間非点灯サブフィールドを分散させることにより、動画擬似輪郭を抑制しつつ、一定の階調性をも確保する方法が開示されている。ここで中間非点灯サブフィールドは、１フィールドを構成するサブフィールドのうち、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールドである（例えば、特許文献１参照）。

プラズマディスプレイ装置は、走査電極を駆動するための走査電極駆動回路、維持電極を駆動するための維持電極駆動回路、データ電極を駆動するためのデータ電極駆動回路を備え、各電極の駆動回路はそれぞれの電極に必要な駆動電圧波形を印加する。この中で、データ電極駆動回路は画像信号に基づいて多数のデータ電極毎に独立に書込み動作のための書込みパルスを印加する。

データ電極駆動回路側からパネルを見ると、各データ電極は隣接するデータ電極、走査電極および維持電極との間の浮遊容量をもつ容量性の負荷である。したがって各データ電極に駆動電圧波形を印加するためにはこの容量を充放電しなければならず、そのための消費電力が必要となる。

データ電極駆動回路の消費電力はデータ電極のもつ容量の充放電電流が増えると増大するが、この充放電電流は表示する画像信号に大きく依存している。例えばすべてのデータ電極に書込みパルスを印加しない場合には充放電電流は「０」となるので消費電力も最小となる。逆にすべてのデータ電極に書込みパルスを印加する場合も充放電電流は「０」となるので消費電力も小さい。ところが、データ電極に書込みパルスをランダムに印加する場合には充放電電流は大きくなり消費電力も大きなものとなる。

そこで、データ電極駆動回路の消費電力を削減する方法として、例えば画像信号に基づきデータ電極駆動回路の消費電力を算出し、消費電力が大きい場合には、輝度重みの最も小さいサブフィールドから書込み動作を禁止してデータ電極駆動回路の消費電力を制限する方法等が提案されている（例えば、特許文献２参照）。あるいは、もとの画像信号を、データ電極駆動回路の消費電力の小さくなる画像信号に置き換えてデータ電極駆動回路の消費電力を下げる方法等が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−４７８２号公報 特開２０００−６６６３８号公報 特開２００２−１４９１０９号公報

しかしながら特許文献１に記載の方法によれば、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立できるものの、データ電極の充放電の頻度が増加し、データ電極駆動回路の消費電力が増加するという問題があった。

また上記特許文献２、３に記載の方法は、消費電力が増加しすぎた場合に、プラズマディスプレイ装置を破壊から守るために主に使用され、画像の表示品質を大きく損なうおそれがあった。

加えて、近年は大画面化、高精細化にともない、データ電極駆動回路の消費電力が定常的に増加する傾向にある。そのため、画像表示品質を犠牲にすることなく定常的に使用できる電力削減方法が望まれていた。

本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減できるプラズマディスプレイ装置の駆動方法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、本発明は、１フィールド期間をあらかじめ輝度重みの定められた複数のサブフィールドで構成するとともに、サブフィールドの任意の組合せの中から複数の組合せを選択して表示用組合せ集合を作成し、表示用組合せ集合に属するサブフィールドの組合せを用いて放電セルの点灯・非点灯を制御して階調を表示するプラズマディスプレイ装置の駆動方法であって、組合せの数の異なる複数の表示用組合せ集合を備え、赤の画像信号、緑の画像信号、青の画像信号のそれぞれの信号レベルを比較して、相対的な信号レベルが所定のしきい値未満の色の画像信号に対しては、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号に対する表示用組合せ集合よりも組合せ数の少ない表示用組合せ集合を用い、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号であってかつ動画領域であって階調に傾斜のある傾斜階調領域に対しては、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールドの中で輝度重みが最大の最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行うことを特徴とする。この方法により、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減できるプラズマディスプレイ装置の駆動方法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駆動方法は、組合せの数の少ない表示用組合せ集合におけるある階調とその次に高い階調とのハミング距離の平均値が、組合せの数の多い表示用組合せ集合におけるある階調とその次に高い階調とのハミング距離の平均値よりも小さいことが望ましい。

本発明によれば、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減できるプラズマディスプレイ装置の駆動方法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のパネル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。そして表示電極対２４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上には赤色に発光する蛍光体層３５Ｒ、緑色に発光する蛍光体層３５Ｇおよび青色に発光する蛍光体層３５Ｂ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、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のパネル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。そして赤色の蛍光体層３５Ｒが設けられた放電セル、緑色の蛍光体層３５Ｇが設けられた放電セル、および青色の蛍光体層３５Ｂが設けられた放電セルからなる隣り合った３つの放電セルが画像を表示する際の１つの画素に対応する。

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４０の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置４０は、パネル１０、画像信号処理回路４１、データ電極駆動回路４２、走査電極駆動回路４３、維持電極駆動回路４４、タイミング発生回路４５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４１は、詳細は後述するが、入力した画像信号をパネル１０で表示できる画素数および階調数の各色の画像信号に変換し、さらに、放電セルのサブフィールド毎の点灯・非点灯をデジタル信号のそれぞれのビットの「１」・「０」に対応させた各色の画像データに変換する。

データ電極駆動回路４２は、画像信号処理回路４１から出力された各色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４５は水平同期信号、垂直同期信号に基づき、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４３、維持電極駆動回路４４は、それぞれのタイミング信号に基づき駆動電圧波形を作成し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎのそれぞれに印加する。

次に、パネル１０を駆動するための駆動電圧波形とその動作について説明する。本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ１０）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説明する。このように本実施の形態においては、後に配置されたサブフィールドの輝度重みほど大きくなるように設定されている。ただし、本発明はサブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではない。

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４０の駆動電圧波形を示す図である。

初期化期間では、まずその前半部において、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎおよびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。

続いて初期化期間の後半部において、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｅ１に保ち、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傾斜波形電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて再び微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎおよびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧が書込み動作に適した値に調整される。

なお、１フィールドを構成するサブフィールドのうちいくつかのサブフィールドでは初期化期間の前半部を省略してもよく、その場合には、直前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化動作が行われる。図４には、ＳＦ１の初期化期間では前半部および後半部を有する初期化動作、ＳＦ２以降のサブフィールドの初期化期間では後半部のみを有する初期化動作を行う駆動電圧波形を示した。

書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧Ｖｅ２に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。次に、各色の画像データに基づきデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に点灯させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に電圧Ｖｄの書込みパルスを印加するとともに、１行目の走査電極ＳＣ１に電圧Ｖａの走査パルスを印加する。すると、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積される。このようにして、１行目に点灯すべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルスを印加しなかったデータ電極Ｄｈ（ｈ≠ｋ）と走査電極ＳＣ１との交差部では書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。

なお上述したように、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動しているのはデータ電極駆動回路４２であるが、データ電極駆動回路４２側から見ると各データ電極Ｄｊは容量性の負荷である。したがって書込み期間において、各データ電極Ｄｊに印加する電圧を電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｄへ、あるいは電圧Ｖｄから電圧０（Ｖ）へ切換える毎にこの容量を充放電しなければならない。そしてその充放電の回数が多いとデータ電極駆動回路４２の消費電力も多くなる。

続く維持期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧０（Ｖ）に戻し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓの維持パルスを印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は電圧Ｖｓに走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり点灯する。このとき走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。

続いて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを電圧０（Ｖ）に戻し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｓの維持パルスを印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との間の電圧が放電開始電圧を超えるので再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに、輝度重みに応じた数の維持パルスを印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が継続して行われる。なお、書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧が保持される。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続くＳＦ２〜ＳＦ１０においても維持パルス数を除いてＳＦ１と同様の動作を行う。

このようにしてサブフィールド法においては、１フィールド期間をあらかじめ輝度重みの定められた複数のサブフィールドで構成する。そしてサブフィールドの任意の組合せの中から複数の組合せを選択して表示用組合せ集合を作成し、表示用組合せ集合に属するサブフィールドの組合せを用いて放電セルの点灯・非点灯を制御して階調を表示している。複数のサブフィールドの組合せを選択して作成した表示用組合せ集合を「コーディングテーブル」と呼ぶ。本実施の形態においては各色の画像信号、すなわち赤の画像信号ｓｉｇＲ、緑の画像信号ｓｉｇＧ、青の画像信号ｓｉｇＢのそれぞれに対して、組合せの数の異なる第１のコーディングテーブルおよび第２のコーディングテーブルを備え、各色の画像信号の信号レベルに応じて使用するコーディングテーブルを切換えている。

次に、本実施の形態において用いる表示用組合せ集合、すなわちコーディングテーブルについて説明する。なお、説明を簡単にするために、赤の画像信号ｓｉｇＲ、緑の画像信号ｓｉｇＧ、青の画像信号ｓｉｇＢのそれぞれに対して、黒を表示したときの階調を「０」とし、輝度重み「Ｎ」に対応する階調を「Ｎ」と表記する。したがって、輝度重み「１」をもつＳＦ１のみで点灯する放電セルの階調は「１」であり、輝度重み「１」のＳＦ１と輝度重み「２」のＳＦ２との両方で点灯させる放電セルの階調は「３」である。

まず第１のコーディングテーブルについて説明する。

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４０で用いる第１のコーディングテーブルを示す図である。図５において、最も左の列に示した数値は表示に用いる表示用階調の値を示し、その右側にはその階調を表示する際に各サブフィールドで放電セルを点灯させるか否かを示しており、「０」は非点灯、「１」は点灯を示している。例えば図５において、階調「２」を表示するためには、ＳＦ２でのみ放電セルを点灯させればよく、階調「１５」を表示するためには、ＳＦ１、ＳＦ３およびＳＦ５で放電セルを点灯させればよい。なお、階調「３」を表示する場合には、ＳＦ１およびＳＦ２で放電セルを点灯させる方法と、ＳＦ３でのみ点灯させる方法とがあるが、このように複数の組合せが可能である場合には、できるだけ輝度重みの小さいサブフィールドで点灯させる組合せを選択する。すなわち、階調「３」を表示する場合にはＳＦ１およびＳＦ２で放電セルを点灯させる。

上述したように画像信号処理回路４１は、各色の画像信号（赤の画像信号ｓｉｇＲ、緑の画像信号ｓｉｇＧ、青の画像信号ｓｉｇＢ）を、放電セルのサブフィールド毎の点灯・非点灯をデジタル信号のそれぞれのビットの「１」・「０」に対応させた各色の画像データ（赤の画像データｄａｔａＲ、緑の画像データｄａｔａＧ、青の画像データｄａｔａＢ）に変換する。したがって、階調「０」を表示する画像データ「００００００００００」はＳＦ１〜ＳＦ１０で非点灯であり、階調「１」を表示する画像データ「１０００００００００」はＳＦ１のみで点灯し、階調「２」を表示する画像データ「０１００００００００」はＳＦ２のみで点灯し、階調「３」を表示する画像データ「１１００００００００」はＳＦ１とＳＦ２とで点灯する。

なお、２つの画像データに対して、対応するビットを比較したとき、等しくないビットの個数をハミング距離と称する。例えば階調「０」の画像データと、階調「１」の画像データとはＳＦ１に対するビットが等しくないので、それらのハミング距離は「１」である。また、階調「０」の画像データと、階調「３」の画像データとはＳＦ１およびＳＦ２に対するビットが等しくないので、それらのハミング距離は「２」である。図５の右欄には、その表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離を記載している。ここで、その次に高い表示用階調とは、その表示用階調未満であって、かつ最も高い階調を示す。例えば表示用階調「１０」の右欄には、その表示用階調「１０」とその次に高い表示用階調「８」とのハミング距離「３」を記載している。

第１のコーディングテーブルは、４０通りのサブフィールドの組合せを有するコーディングテーブルである。またその表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離が大きいコーディングテーブルであり、その値は「１」、「２」、「３」のいずれかであってそれらの平均値は「１．７３」である。

通常、各色の画像信号に対してはこのサブフィールドの組合せにしたがって階調表示を行う。しかし、動きのある傾斜階調領域に対してこの組合せをそのまま用いると強い動画擬似輪郭が発生する場合がある。

特許文献１にも記載されているように、１フィールドを構成するサブフィールドのうち、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールド（以下、「中間非点灯サブフィールド」と略記する）が、階調の傾斜や動きの組合せによって発生する動画擬似輪郭の原因となる。特に中間非点灯サブフィールドの中でも最大の輝度重みをもつもの（以下、「最大中間非点灯サブフィールド」と略記する）が動画擬似輪郭の主要な原因となっている。

図６は、動きのある傾斜階調領域に対して動画擬似輪郭が発生する理由を説明するための図である。ここで、図６（ａ）に示すように、例えば階調値が「１１５」〜「１６９」の範囲で左側が暗く右に行くにつれて明るくなるような傾斜階調領域が左方向に移動する画像について考える。図６（ｂ）は上記の傾斜階調領域をサブフィールドに展開した図であり、横軸は水平方向の画面位置に対応し縦軸は時間経過に対応する。ここでは図面を見やすくするために６つのサブフィールド（ＳＦ４、ＳＦ５、・・・、ＳＦ９）についてのみ図示した。図６（ｂ）のハッチングは非点灯サブフィールドを示している。傾斜階調領域が静止している場合であれば矢印Ｃに示すように人間の視線も画面上に静止するため本来の階調を認識することができる。しかし傾斜階調領域が左方向に移動すると視線も左方向に移動することになり、その結果、矢印Ａで示したところでは視線が最大中間非点灯サブフィールドを追う形となり、傾斜階調領域の中に非常に暗い暗線を認識することになる。なお、図５の矢印Ａは、図６（ｂ）の矢印Ａと同じ視線の動きを表すものである。

このように、傾斜階調領域内の中間非点灯サブフィールドを追う速度で視線が移動した場合に強い動画擬似輪郭が発生することがわかる。上記の例においては、階調値が「１１５」〜「１６９」まで増加する間にＳＦ４からＳＦ９までが経過するような速度で視線が動くと最大中間非点灯サブフィールドを連続して認識し、動画擬似輪郭として暗線が現われることがわかる。

この動画擬似輪郭は、最大中間非点灯サブフィールドが連続しないように分散させることで抑制することができる。本実施の形態においては、画面内の傾斜階調領域の位置と傾斜の程度およびその動き量に基づき動画擬似輪郭の発生する領域を予想し、その領域で最大中間非点灯サブフィールドを、以下のようにして分散させている。

コーディングテーブルの所定の表示用階調に対して、その表示用階調の最大中間非点灯サブフィールドを点灯させる他の表示用階調を補正用階調として複数選択する。そして上記所定の表示用階調の代わりに、選択した複数の補正用階調を画素単位、走査ライン単位、あるいはランダムに切換えながら使用する。

図７は、本発明の実施の形態における補正用階調を示す図であり、図７（ａ）は補正前の階調値とサブフィールドの組合せを、図７（ｂ）は補正後の階調値とサブフィールドの組合せを、図７（ｃ）は各階調に対する各サブフィールドの平均の点灯確率を、それぞれ示している。説明の簡単のために、図７には、中間非点灯サブフィールドの存在する「１３１」〜「１６９」の階調についてのみ図示している。例えば補正前の階調「１４５」の中間非点灯サブフィールドはＳＦ７であるので、ＳＦ７を点灯させる階調「１３１」および階調「１５７」を補正用階調として選択する。このとき、もとの階調「１４５」は補正用階調「１３１」と「１５７」のいずれかに補正されるが、それぞれの補正確率が１／２であれば、平均値としては階調「１４４」が表示される。平均値として表示される階調ともとの階調との差は、それぞれの補正確率を最適化することにより解消できる。あるいは誤差拡散等の手法を用いて解消することができる。このようにして中間非点灯サブフィールドＳＦ７が、ＳＦ６とＳＦ８とに分散され、補正領域の動画擬似輪郭も分散されて画像表示品質が向上する。

同様に、例えば補正前の階調「１５７」に対しては、階調「１５７」の中間非点灯サブフィールドがＳＦ６であるので、ＳＦ６を点灯させる階調「１４５」および階調「１６４」を補正用階調として選択する。これにより、階調「１５７」の中間非点灯サブフィールドＳＦ６がＳＦ５とＳＦ７とに分散される。

このように、補正用階調として補正前の階調の最大中間非点灯サブフィールドを点灯させる階調を選んで階調補正を行うことにより、動画擬似輪郭の原因となる最大中間非点灯サブフィールドをそれ以外のサブフィールドに分散させ、動画擬似輪郭を抑制することができる。

このように、動画擬似輪郭は、階調値の傾斜とその動きとから決まる特定の領域で中間非点灯サブフィールドが多く存在したり、輝度重みの大きい最大中間非点灯サブフィールドが存在することが原因で発生する。したがって、本実施の形態では、階調値の傾斜とその動きにより擬似輪郭発生領域を抽出し、この擬似輪郭発生領域において動画擬似輪郭の発生原因となる中間非点灯サブフィールド、特に最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行って、動画擬似輪郭を効果的に抑制する。

しかしながら、単純に最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行うと、隣り合う画素の画像データのハミング距離が大きくなり、データ電極駆動回路４２の消費電力が増大する。そこで、本実施の形態においては、その表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離の小さい第２のコーディングテーブルを設け、第１のコーディングテーブルと第２のコーディングテーブルとを以下のように使い分けることにより、動画擬似輪郭を抑制しつつデータ電極駆動回路４２の消費電力も抑制している。

図８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４０で用いる第２のコーディングテーブルを示す図であり、１１通りのサブフィールドの組合せを有するコーディングテーブルである。また第２のコーディングテーブルは最大中間非点灯サブフィールドの存在しないサブフィールドの組合せの集合であって、その表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離が最も小さく、その値は「１」である。

なお、画像を表示する場合、サブフィールドの組合せの数が多いコーディングテーブルを用いると、表示できる階調数が増えるので画像の表現能力を向上させることができる。しかしながらハミング距離が大きくなると、書込み期間において、各データ電極Ｄｊに印加する電圧を電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｄへ、あるいは電圧Ｖｄから電圧０（Ｖ）へ切換える頻度が増え、データ電極駆動回路４２の消費電力が大きくなる。

したがって、サブフィールドの組合せの数が多いコーディングテーブルを用いると、表示できる階調数が増えて画像の表現能力が向上するが、その表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離が大きくなるため消費電力が大きくなる。また動画擬似輪郭を抑制するために最大中間非点灯サブフィールドを分散させる階調補正を施すとさらに消費電力が増加する。一方、サブフィールドの組合せの数が少ないコーディングテーブルを用いると表示できる階調数が減るので画像の表現能力は低下するが、その表示用階調とその次に高い表示用階調とのハミング距離が小さくなって消費電力が抑制される。さらに、図８に示した第２のコーディングテーブルは最大中間非点灯サブフィールドの存在しないサブフィールドの組合せの集合であるので、動画擬似輪郭も発生しない。

そのため、表示できる階調が少なくても画像表示品質が低下しない画像信号であれば、その画像信号に対してサブフィールドの組合せの数が少ないコーディングテーブルを用いることで動画擬似輪郭を抑制しつつデータ電極駆動回路４２の消費電力を抑制することができる。

本実施の形態においては、各色の画像信号のそれぞれの信号レベルを比較して、相対的に信号レベルの大きい色の画像信号に対しては表示できる階調数の多いコーディングテーブルを用いて画像表示品質を確保する。そして動画擬似輪郭の発生しやすい領域では階調補正を施し、最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させて動画擬似輪郭を抑制する。一方、相対的に信号レベルの小さい色の画像信号に対しては、表示できる階調数が少なくても画像表示品質が大きく低下することがないので、ハミング距離の小さいコーディングテーブルを用いて消費電力を抑制する。このとき動画擬似輪郭の発生しやすい領域であってもハミング距離が小さいので動画擬似輪郭が発生するおそれはない。

具体的には、まず各色の画像信号の相対的な信号レベルを判定する。

赤の画像信号ｓｉｇＲに対しては、赤の画像信号ｓｉｇＲと緑の画像信号ｓｉｇＧとを比較して、
（条件Ｒ１）ｓｉｇＧ×Ｋｒ≦ｓｉｇＲ
が成り立つ領域では、赤の画像信号ｓｉｇＲの相対的な信号レベルは大きいと判定する。

（条件Ｒ２）ｓｉｇＲ＜ｓｉｇＧ×Ｋｒ
が成り立つ領域では、赤の画像信号ｓｉｇＲの相対的な信号レベルは小さいと判定する。

ただし、所定の定数Ｋｒは赤の画像信号ｓｉｇＲに対して設定された定数であり、本実施の形態においては、Ｋｒ＝０．７５である。

また、緑の画像信号ｓｉｇＧに対しては、赤の画像信号ｓｉｇＲと緑の画像信号ｓｉｇＧと青の画像信号ｓｉｇＢとを比較して、
（条件Ｇ１）ｍａｘ（ｓｉｇＲ，ｓｉｇＢ）×Ｋｇ≦ｓｉｇＧ
が成り立つ領域では、緑の画像信号ｓｉｇＧの相対的な信号レベルは大きいと判定する。ここでｍａｘ（Ａ，Ｂ）は、数値Ａ、Ｂのうち大きいほうを選択することを示している。

（条件Ｇ２）ｓｉｇＧ＜ｍａｘ（ｓｉｇＲ，ｓｉｇＢ）×Ｋｇ
が成り立つ領域では、緑の画像信号ｓｉｇＧの相対的な信号レベルは小さいと判定する。

ただし、所定の定数Ｋｇは緑の画像信号ｓｉｇＧに対して設定された定数であり、本実施の形態においては、Ｋｇ＝０．２５である。

また、青の画像信号ｓｉｇＢに対しては、青の画像信号ｓｉｇＢと緑の画像信号ｓｉｇＧとを比較して、
（条件Ｂ１）ｓｉｇＧ×Ｋｂ≦ｓｉｇＢ
が成り立つ領域では、青の画像信号ｓｉｇＢの相対的な信号レベルは大きいと判定する。

（条件Ｂ２）ｓｉｇＢ＜ｓｉｇＧ×Ｋｂ
が成り立つ領域では、青の画像信号ｓｉｇＢの相対的な信号レベルは小さいと判定する。

ただし、所定の定数Ｋｂは青の画像信号ｓｉｇＢに対して設定された定数であり、本実施の形態においては、Ｋｂ＝０．７５である。

図９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４０の赤の画像信号ｓｉｇＲに対する信号レベルの判定を模式的に示す図であり、縦軸に赤の画像信号ｓｉｇＲの信号レベル、横軸に緑の画像信号ｓｉｇＧの信号レベルを示している。なお図面を見やすくするために、青の画像信号ｓｉｇＢの信号レベルは「０」とした。図９の（条件Ｒ１）が成立する画像信号は、緑の画像信号ｓｉｇＧに対して赤の画像信号ｓｉｇＲの相対的な信号レベルは高く、また（条件Ｒ２）が成立する画像信号は、緑の画像信号ｓｉｇＧに対して赤の画像信号ｓｉｇＲの相対的な信号レベルが低いと判定する。

なお、各色の画像信号の信号レベルが等しい場合、緑の発光は赤の発光、青の発光に比べて最も輝度が高く、階調に対する視覚感度も最も高い。本実施の形態においては、上記に考慮して、赤の画像信号ｓｉｇＲと緑の画像信号ｓｉｇＧとを比較して赤の画像信号ｓｉｇＲの相対的な信号レベルの大きさを判定し、青の画像信号ｓｉｇＢと緑の画像信号ｓｉｇＧとを比較して青の画像信号ｓｉｇＢの相対的な信号レベルの大きさを判定した。

次に、動画擬似輪郭の発生しやすい擬似輪郭発生領域を検出する。本実施の形態においても特許文献１と同様にして、動画領域であって、かつ階調に傾斜のある傾斜階調領域を擬似輪郭発生領域として検出する。

そして、各色の画像信号の相対的な信号レベルと、擬似輪郭発生領域であるか否かにより、２つのコーディングテーブルを切換えるとともに、階調補正の有無を制御している。

図１０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４０の画像信号に対するコーディングテーブルの使い分けを示す図である。各色の画像信号の相対的な信号レベルが大きく、かつ擬似輪郭発生領域では、第１のコーディングテーブルを用い、さらに階調補正を行って最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させて動画擬似輪郭を抑えている。また各色の画像信号の相対的な信号レベルが大きく、かつ擬似輪郭発生領域以外の領域では第１のコーディングテーブルを用いるが階調補正を行わない。

また各色の画像信号の相対的な信号レベルが小さい場合には、擬似輪郭発生領域であるか否かにかかわらず第２のコーディングテーブルを用いる。第２のコーディングテーブルには中間非点灯サブフィールドが存在しないので、階調補正を行う必要がない。

このように、本実施の形態においては、組合せの数の異なる複数の表示用組合せ集合を備え、赤の画像信号、緑の画像信号、青の画像信号のそれぞれの信号レベルを比較して、相対的な信号レベルが所定のしきい値未満の色の画像信号に対しては、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号に対する表示用組合せ集合よりも組合せ数の少ない表示用組合せ集合を用い、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号であってかつ動画領域であって階調に傾斜のある傾斜階調領域に対しては、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールドの中で輝度重みが最大の最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行い、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくデータ電極駆動回路４２の消費電力を削減している。

次に、本実施の形態における画像信号処理回路４１の詳細について説明する。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４０の画像信号処理回路４１の詳細を示す回路ブロック図である。画像信号処理回路４１は、色分離部５１と、Ｒ比較部５３Ｒと、Ｇ比較部５３Ｇと、Ｂ比較部５３Ｂと、擬似輪郭検出部５４と、Ｒ補正部５５Ｒと、Ｇ補正部５５Ｇと、Ｂ補正部５５Ｂと、Ｒデータ変換部５８Ｒと、Ｇデータ変換部５８Ｇと、Ｂデータ変換部５８Ｂとを備えている。

色分離部５１は、ＮＴＳＣ画像信号等の入力画像信号を３つの原色信号、すなわち赤の画像信号ｓｉｇＲ、緑の画像信号ｓｉｇＧ、青の画像信号ｓｉｇＢに分離する。入力画像信号として各色の画像信号を入力する場合には色分離部５１を省略してもよい。

Ｒ比較部５３Ｒは、赤の画像信号ｓｉｇＲに対して設定された所定の定数Ｋｒを用いて、緑の画像信号ｓｉｇＧの定数倍と赤の画像信号ｓｉｇＲとを比較する。本実施の形態においては定数Ｋｒの値は「０．７５」である。そして（条件Ｒ１）、（条件Ｒ２）のいずれが成り立つかを示す信号を比較結果としてＲ補正部５５ＲとＲデータ変換部５８Ｒとに出力する。

Ｇ比較部５３Ｇは、緑の画像信号ｓｉｇＧに対して設定された所定の定数Ｋｇを用いて、赤の画像信号ｓｉｇＲおよび青の画像信号ｓｉｇＢの大きいほうの定数倍と緑の画像信号ｓｉｇＧとを比較する。本実施の形態においては定数Ｋｇの値は「０．２５」である。そして（条件Ｇ１）、（条件Ｇ２）のいずれが成り立つかを示す信号を比較結果としてＧ補正部５５ＧとＧデータ変換部５８Ｇとに出力する。

Ｂ比較部５３Ｂは、青の画像信号ｓｉｇＢに対して設定された所定の定数Ｋｂを用いて、緑の画像信号ｓｉｇＧの定数倍と青の画像信号ｓｉｇＢとを比較する。本実施の形態においては定数Ｋｂの値は「０．７５」である。そして（条件Ｂ１）、（条件Ｂ２）のいずれが成り立つかを示す信号を比較結果としてＢ補正部５５ＢとＢデータ変換部５８Ｂとに出力する。

擬似輪郭検出部５４は擬似輪郭発生領域を検出する。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４０の擬似輪郭検出部５４の回路ブロック図である。擬似輪郭検出部５４は動き検出部５４１と傾斜検出部５４２と論理積部５４３とを備えている。動き検出部５４１は各色の画像信号のフィールド間差分によって、画像信号の中から動きのある領域を検出する。

傾斜検出部５４２は各色の画像信号の隣接画素間の差分によって、画像信号の中から階調に傾斜のある傾斜階調領域を検出する。論理積部５４３は動き検出部５４１の出力と傾斜検出部５４２の出力との論理積を求めることにより、動きのある傾斜階調領域を擬似輪郭発生領域として検出する。

Ｒ補正部５５Ｒは、表示用階調を複数の補正用階調に補正する。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４０の画像信号処理回路４１のＲ補正部５５Ｒの回路ブロック図である。Ｒ補正部５５Ｒは、補正値発生部５５１と補正値切換部５５２と加算部５５３、５５６と、減算部５５４と、遅延部５５５とを有する。

補正値発生部５５１は、各階調に対して定められた２つの補正値「−ｍ１」および「＋ｍ２」を発生する。なお補正値「−ｍ１」および「＋ｍ２」は、赤の画像信号ｓｉｇＲを赤の画像データｄａｔａＲに変換した際に、変換前の表示用階調の最大中間非点灯サブフィールドが点灯する表示用階調となるように設定されている。またＲ補正部５５Ｒが階調補正を行わない場合には、補正値発生部５５１は補正値「０」を発生する。補正値切換部５５２は、２つの補正値を画素単位、ライン単位で交互に、あるいはランダムに切換える。またＲ補正部５５Ｒが階調補正を行わない場合には、補正値切換部５５２は補正値「０」を選択する。加算部５５３は、補正値切換部５５２の出力と赤の画像信号とを加算する。減算部５５４は、補正前の画像信号と補正画像信号との差を計算し、この差信号を遅延部５５５で遅延した後、加算部５５６を用いて入力した画像信号に加算する。このようにＲ補正部５５Ｒを帰還型の回路構成とすることにより、周辺の画素を含めた平均的な階調値を補正前の階調値に近づけることができ、階調補正にともなう階調の誤差を擬似的に補正することができる。

Ｇ補正部５５Ｇ、Ｂ補正部５５Ｂも、Ｒ補正部５５Ｒと同様の構成である。

Ｒデータ変換部５８Ｒは、コーディング選択部５８１と、２つのコーディングテーブル５８２ａ、５８２ｂとを有し、赤の画像信号ｓｉｇＲを赤の画像データｄａｔａＲ、すなわち赤の放電セルの点灯・非点灯を制御するサブフィールドの組合せに変換する。

コーディング選択部５８１は、Ｒ比較部５３Ｒの比較結果に基づいて２つのコーディングテーブル５８２ａ、５８２ｂのいずれか１つを選択する。具体的には、（条件Ｒ１）が成り立つ領域では第１のコーディングテーブル５８２ａを、（条件Ｒ２）が成り立つ領域では第２のコーディングテーブル５８２ｂをそれぞれ選択する。コーディングテーブル５８２ａ、５８２ｂのそれぞれは、例えばＲＯＭ等のデータ変換テーブルを用いて構成され、入力した赤の画像信号ｓｉｇＲを赤の画像データｄａｔａＲに変換する。

ここで、コーディングテーブル５８２ａは、図５に示した第１のコーディングテーブルであり、コーディングテーブル５８２ｂは、図８に示した第２のコーディングテーブルである。

Ｇデータ変換部５８Ｇ、Ｂデータ変換部５８Ｂも、Ｒデータ変換部５８Ｒと同様である。

このように構成することで、赤の画像信号ｓｉｇＲ、緑の画像信号ｓｉｇＧ、青の画像信号ｓｉｇＢのそれぞれの信号レベルを比較して、相対的に信号レベルの小さい色の画像信号は、相対的に信号レベルの大きい色の画像信号よりもサブフィールドの組合せの数の少ない表示用組合せ集合を用いて放電セルの点灯・非点灯を制御することができる。また相対的に信号レベルの大きい色の画像信号に対して、擬似輪郭発生領域では最大中間非点灯サブフィールドを分散させて動画擬似輪郭の発生を抑制することができる。

なお、本実施の形態において、補正値発生部５５１は各階調に対して定められた２つの補正値を発生するものとして説明したが、各階調に対して３つ以上の補正値を発生し、最大中間非点灯サブフィールドをさらに広範囲に分散させてもよい。

また擬似輪郭検出部５４は、動きの有無だけではなくその大きさと方向をも検出するとともに、階調の傾斜の程度とその方向をも検出し、それらの検出結果に基づき擬似輪郭発生領域をさらに精度よく検出してもよい。

なお、本実施の形態においてはコーディングテーブルの数が２つであるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上の複数のコーディングテーブルを切換えて用いる構成であってもよい。

また本発明は、サブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではなく、さらに本実施の形態において用いた具体的な数値等は、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、動画擬似輪郭の抑制と良好な階調表示とを両立させつつ画像表示品質を犠牲にすることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減できるので、プラズマディスプレイ装置の駆動方法として有用である。

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のパネルの構造を示す分解斜視図 同プラズマディスプレイ装置のパネルの電極配列図 同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駆動電圧波形を示す図 同プラズマディスプレイ装置で用いる第１のコーディングテーブルを示す図 動きのある傾斜階調領域に対して動画擬似輪郭が発生する理由を説明するための図 同プラズマディスプレイ装置の補正用階調を示す図 同プラズマディスプレイ装置で用いる第２のコーディングテーブルを示す図 同プラズマディスプレイ装置の赤の画像信号に対する信号レベルの判定を模式的に示す図 同プラズマディスプレイ装置の画像信号に対するコーディングテーブルの使い分けを示す図 同プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路の詳細を示す回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の擬似輪郭検出部の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路のＲ補正部の回路ブロック図

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
４０ プラズマディスプレイ装置
４１ 画像信号処理回路
４２ データ電極駆動回路
４３ 走査電極駆動回路
４４ 維持電極駆動回路
４５ タイミング発生回路
５１ 色分離部
５３Ｒ Ｒ比較部
５３Ｇ Ｇ比較部
５３Ｂ Ｂ比較部
５４ 擬似輪郭検出部
５５Ｒ Ｒ補正部
５５Ｇ Ｇ補正部
５５Ｂ Ｂ補正部
５８Ｒ Ｒデータ変換部
５８Ｇ Ｇデータ変換部
５８Ｂ Ｂデータ変換部
５４１ 動き検出部
５４２ 傾斜検出部
５４３ 論理積部
５５１ 補正値発生部
５５２ 補正値切換部
５５３，５５６ 加算部
５５４ 減算部
５５５ 遅延部
５８１ コーディング選択部
５８２ａ，５８２ｂ コーディングテーブル

Claims (2)

1. １フィールド期間をあらかじめ輝度重みの定められた複数のサブフィールドで構成するとともに、前記サブフィールドの任意の組合せの中から複数の組合せを選択して表示用組合せ集合を作成し、前記表示用組合せ集合に属するサブフィールドの組合せを用いて放電セルの点灯・非点灯を制御して階調を表示するプラズマディスプレイ装置の駆動方法であって、
   組合せの数の異なる複数の表示用組合せ集合を備え、
   赤の画像信号、緑の画像信号、青の画像信号のそれぞれの信号レベルを比較して、
   相対的な信号レベルが所定のしきい値未満の色の画像信号に対しては、相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号に対する表示用組合せ集合よりも組合せ数の少ない表示用組合せ集合を用い、
   相対的な信号レベルが所定のしきい値以上の色の画像信号であって、かつ動画領域であって階調に傾斜のある傾斜階調領域に対しては、最大の輝度重みをもつ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みをもつ非点灯サブフィールドの中で輝度重みが最大の最大中間非点灯サブフィールドを周囲のサブフィールドに分散させる階調補正を行うことを特徴とするプラズマディスプレイ装置の駆動方法。
2. 組合せの数の少ない表示用組合せ集合におけるある階調とその次に高い階調とのハミング距離の平均値は、組合せの数の多い表示用組合せ集合におけるある階調とその次に高い階調とのハミング距離の平均値よりも小さい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の駆動方法。