JP3580027B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ装置に関するものであり、更に詳しくは画像を画面において或所定階調数で濃淡表示することを可能にしておき、その所定階調数を損なうことなしに、画像全体の輝度調整を可能とする手段を備えたプラズマディスプレイ装置に関するものである。例えば、時分割駆動法による階調制御を行うとともに、マトリクス状に配置された画素を選択発光させることによって画面上に画像表示を行うプラズマディスプレイ装置、およびその駆動法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
輝度調整を可能とする手段を備えたマトリクス型のプラズマディスプレイ装置として図２のブロック図によるプラズマディスプレイ装置を例にとり、以下従来の技術について説明する。
【０００３】
図２は従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図であり、表示パネル（ＰＤＰ）はＡＣ型と呼ばれる構造のものである。プラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、データ書き込み処理回路１２、フレームメモリ１３、データ読みだし処理回路１４、表示制御回路１５、輝度調整回路１６、表示パネル２１、表示パネル２１が有するアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８を駆動するためのアドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３（走査と維持の両方に用いられるが、以下走査パルス出力回路と呼ぶ）、維持パルス出力回路２５、によって構成される。
【０００４】
入力されたアナログ映像信号はＡ／Ｄコンバータ１１によってデジタルデータに変換された後、データ書き込み処理回路１２を経てフレームメモリ１３に書き込まれる。フレームメモリ１３から読みだされたデータはデータ読みだし処理回路１４を経てアドレスパルス出力回路２２へ入力される。 Ａ／Ｄコンバータ１１で複数ビットに変換されたデータは、フレームメモリ１３に書き込む時は各ビットパラレルに格納処理され、フレームメモリ１３から読みだす時は単一ビットづつ、いわゆるビットフレーム単位に組み替え処理される。各ビットは、輝度の重みづけに従い、各サブフィールドに割当てられる。
【０００５】
アドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５へ供給されるパルス信号は垂直同期信号をもとにして表示制御回路１５で作成される。
【０００６】
画面全体の輝度は輝度調整回路１６からアナログ入力回路１０をコントロールすることで行われる。
【０００７】
表示パネル２１は、２枚のガラス板とアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８、前記ガラス板に挟まれた空間を仕切る隔壁等、を有する。画素は２枚のガラス板に挟まれ、かつ隔壁で仕切られた空間である放電セルによって構成される。
【０００８】
ＡＣ型では走査電極２７、維持電極２８が誘電体に覆われている点が特徴である。放電セルには、例えばＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅのような希ガスが封入されており、アドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８のいずれか一組の間にでも電圧を加えると、放電が起こり、紫外線が発生される。隔壁には蛍光体が塗布されており、紫外線によって励起され発光する。蛍光体の発光色を放電セル毎に赤、緑、青に塗り分け、画像信号に応じて選択することでカラー表示を行うことができる。
【０００９】
図３にＡＣ型プラズマディスプレイ駆動波形を示す。電極の駆動は線順次で行われ、ｎ列の放電セルに対応するアドレス電極には、画像信号に応じて電圧ＶＡのアドレスパルス５１が順に送られる。一方、走査電極には１行目から順に電圧ＶＳの走査パルス５２が与えられる。アドレス電圧ＶＡと走査電圧ＶＳが同時に与えられたセルでは、電極間電圧が放電開始電圧を越えて放電する。この放電をアドレス放電とする。
【００１０】
アドレス放電を安定にするために通常アドレス放電の前には、予備放電期間を設け、図３に示すような電圧波形を各電極に与えて、全セルを同時に一瞬放電点灯させた後消去して電極を覆う誘電体上に所定の電荷（以下、壁電荷）を与えて全セルを初期状態にする。
【００１１】
放電が発生したセルでは、電極を覆う誘電体上に電荷が蓄積しており、その後の一定の期間内であれば、放電開始電圧より低い電圧で、再び放電を発生することができる。この様な駆動方法をメモリ駆動法という。
【００１２】
このメモリー駆動法を利用した時分割駆動法（以下、サブフィールド法）について説明する。サブフィールド法とは、１フィールドを発光輝度の違いによって重み付けされた複数のサブフィールドに分割し、信号の振幅に応じて各画素毎に任意のサブフィールドを選択することで、多階調化を実現する方法である。
【００１３】
図４の時分割駆動法（サブフィールド法）による駆動シーケンスは、４つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４により１６階調を表示する場合の例である。走査期間（アドレス期間ともいう）６１は第１サブフィールドの発光セルを選択するための期間、維持期間６２は選択されたセルが電極２７と２８の間の放電により発光している期間を表す。走査期間６１は予備放電期間６３と実際アドレスを定め発光セルを選択するための期間を含んでいる。
【００１４】
予備放電期間６３は最初に全画面の電極上にに所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にするための期間である。
【００１５】
サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の維持期間は、８：４：２：１の輝度比に重みづけされており、映像信号のレベルに応じてこれらのサブフィールドを任意に選択すれば、２の４乗＝１６階調の多階調表示が可能となる。階調数を増やしたい場合はサブフィールドの数を増やせばよく、例えばサブフィールド数を８とすれば２５６階調の表示が可能となる。各サブフィールドの輝度レベルはパルスの数によって制御する。
【００１６】
このように、走査期間６１と維持期間６２が完全に分離され、維持期間に関しては全画面共通の駆動パルスが与えられることを特徴とする時分割駆動法を、アドレス分離駆動方式という。この種の時分割駆動法を用いた装置については、例えば信学技報ＥＩＤ９２−８６（１９９３−０１，ｐｐ７−１１）等に記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このような多階調表示のプラズマディスプレイ装置において、画像における画面全体の輝度調整（ブライト調整とも言い、通常は画面の最小輝度である黒レベルを調整する）を行うために、従来は、例えば図２及び輝度調整によるアナログ映像信号の図５に示すように、アナログ入力回路１０において表示すべきアナログ映像信号の直流レベルを輝度調整回路１６により変えることにより行っていた。
【００１８】
即ち、輝度調整によりＡ／Ｄコンバータ１１に入力されるアナログ映像信号の直流レベルは図５のように輝度最小のａの状態から輝度最大のｂの状態まで黒レベルが上下する。
【００１９】
このように従来、輝度調整は映像信号の直流レベル調整で行うのが普通であった。しかし多階調表示で駆動する場合、映像信号の直流レベル調整を行うと、輝度調整によって有効な階調数が損なわれてしまうという問題を生じる。
【００２０】
この問題を、パルス数変調により多階調表示を行う場合を例にとり、図６の従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図を用いて以下説明する。
【００２１】
パルス数変調を行うため、映像信号はＡ／ＤコンバータでＰＣＭ信号に変換して用いる。このＡ／Ｄコンバータの入力映像信号の直流レベル、振幅を調整すると、次の様なことになる。
【００２２】
一般にテレビ画面に表示する再生画像の階調数を２５６階調とすれば画質的に充分であると考えられるので、用いるＡ／Ｄコンバータは８ビットの出力として説明する。このＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジを最小レベルから最大レベルまで最大限利用したときに、８ビットのＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：最下位ビット）からＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：最上位ビット）まで有効なＰＣＭ信号を得ることができ、２５６階調表示が可能となる。
【００２３】
図６において、もしこのような最適状態即ち、映像信号の振幅変化範囲一杯（図６のＣ）にＡ／Ｄコンバータの８ビットを割り当てた場合は、輝度を上げる前には図６のＡに示すように８ビットあったＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジが、直流レベルを変えて輝度を上げた時にはＢに示す状態まで減少することになる。
【００２４】
そして、映像信号が大きくなると、入力ダイナミックレンジを外れて輝度は飽和してしまい、正常な画面を再生できなくなるという問題を生じる。
【００２５】
そして図６のＣに対して８ビット分以下の割り当てとすれば表示する画像の階調数が減ることとなる。同様のことは、ダイナミックレンジに余裕のないアナログ入力回路のアンプ等についても言えることである。
【００２６】
これを避けるため、映像信号の直流レベル調整範囲に見合う余裕をＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジにもたせ、１０ビット、１２ビット等の高ビット数Ａ／Ｄコンバータを使用すれば、Ａ／Ｄコンバータのビット数を増加させることになり、Ａ／Ｄコンバータが高価になるばかりでなく、ビット数増加に伴って信号処理回路が複雑になりまた消費電力が増えるなどの問題を生じる。
【００２７】
さらには、走査期間の増加に伴う維持期間の減少により、発光輝度の減少も避けられない。
【００２８】
本発明の目的は、Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広範囲に実施可能とする手段を備えたプラズマディスプレイ装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、画素を選択するに先立って初期化のために行う予備放電の放電条件を輝度調整に応じて変更する手段を設け、入力アナログ回路とは無関係に予備放電による発光の明るさをコントロールし、画面における画像全体の輝度を調整することを可能としている。
【００３０】
放電条件としては各電極に加える放電電圧、放電回数（放電パルス数）、放電パルス幅、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００３１】
更に、上記目的を達成するための別の手段として本発明では、１フィールド内において、映像信号に応じて表示を行う従来のサブフィールドとは別に、輝度調整専用の全セルを放電させる期間を設け、映像信号レベルに依存せず輝度調整量に応じてこの全セルを放電させる期間の放電条件を変更する手段を設け、輝度調整に応じて全セルを放電させる期間の放電による発光量を変化させ、画面全体の輝度を調整することを可能としている。
【００３２】
放電条件としては同様に各電極に加える放電電圧、放電回数（放電パルス数）、放電期間幅、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例を図面により詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施例によるプラズマディスプレイ装置のブロック図であり、図２の従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図と同じ部分は同じ符号を用いている。図２との主要な違いは、輝度調整回路１８が表示制御回路１７を制御するように構成した点である。
【００３５】
本発明によるプラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、データ書き込み処理回路１２、フレームメモリ１３、データ読みだし処理回路１４、表示制御回路１７、輝度調整回路１８、表示パネル２１、表示パネル２１が有するアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８を駆動するためのアドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５、によって構成される。
【００３６】
入力されたアナログ映像信号はＡ／Ｄコンバータ１１によってデジタルデータに変換された後、データ書き込み処理回路１２を経てフレームメモリ１３に書き込まれる。フレームメモリ１３から読みだされたデータはデータ読みだし処理回路１４を経てアドレスパルス出力回路２２へ入力される。 Ａ／Ｄコンバータ１１で複数ビットに変換されたデータは、フレームメモリ１３に書き込む時は各ビットパラレルに処理され、フレームメモリ１３から読みだす時は単一ビットづつ、いわゆるビットフレーム単位で処理される。各ビットは、輝度の重みづけに従い、各サブフィールドに割当てられる。
【００３７】
アドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５へ供給されるパルス信号は垂直同期信号をもとにして表示制御回路１７で作成される。
【００３８】
画面全体の黒レベルの輝度は輝度調整回路１８からアナログ入力回路による信号処理のみには依らず、表示制御回路１７をコントロールすることで行われる。
【００３９】
表示パネル２１は、２枚のガラス板とアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８、前記ガラス板に挟まれた空間を仕切る隔壁等、を有する。画素は２枚のガラス板に挟まれ、かつ隔壁で仕切られた空間である放電セルによって構成される点は図１と同様である。
【００４０】
図７に本発明によるＡＣ型プラズマディスプレイ駆動波形を示す。電極の駆動は線順次で行われ、走査期間において、ｎ列の放電セルに対応するアドレス電極には、画像信号に応じて電圧ＶＡのアドレスパルス５１が順に送られる。一方、走査電極には１行目から順に電圧ＶＳの走査パルス５４が与えられる。アドレス電圧ＶＡと走査電圧ＶＳが同時に与えられたセルでは、電極間電圧が放電開始電圧を越えて放電（アドレス放電）する。
【００４１】
アドレス放電を安定にするためにアドレス放電の前には、予備放電期間を設け、図７に示す電圧波形を各電極に与えて、全セルを同時に一度放電点灯させた後消去して電極を覆う誘電体上に所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にする。
【００４２】
本発明は、この時の予備放電による発光を積極的に利用し、輝度調整に応じて発光の明るさをコントロールすることによって、画面における画像全体の輝度調整を可能にしている。
【００４３】
従来は予備放電光によるコントラスト低下の問題となることがあったが外光が明るいときは実際は輝度を上げて使用する場合が多いため、本発明ではこの予備放電を逆に利用したものである。
【００４４】
即ち、画素を選択するに先立ち初期化のために行う予備放電の放電条件を変更する手段を設け、予備放電による発光の明るさをコントロールする。本実施例では、図７に示すように走査期間の中の予備放電期間で３回予備放電を行っている状態を示している。例えば、各サブフィールドの予備放電の回数を１０回から１回まで可変としたり、適当なサブフィールドから順番に予備放電回数を最大数まで増やしていくことが考えられる。また、図７において、予備放電時に各電極には同数の駆動波形がくり返し印加されているが、特定の電極にのみ単一の駆動波形の一部分をくり返し加えてもよい。本実施例は、輝度調整に応じて発光回数をディジタル的に制御できることを特徴とする。
【００４５】
具体的には、まず全アドレス電極にＶＡとして比較的低い電圧パルス（ゼロでもよい）を印加し、同時に維持電極に正の高い電圧パルスを印加し一度放電点灯させる。その後走査電極に正の高い電圧パルスを印加し、同時に維持電極に負の（あるいは立ち下がる）電圧パルスを印加して（アドレス電極はゼロ）予備放電の消去を確実にする。以下これを必要な回数繰り返すものである。なお、ＧＮＤのＤＣレベルはゼロでも所定のバイアスを掛けた状態でもよい。
【００４６】
そしてメモリー駆動法を利用した時分割駆動法（サブフィールド法）によって、１フィールドを発光輝度の違いによって重み付けされた複数のサブフィールドに分割し、信号の振幅に応じて各画素毎に任意のサブフィールドを選択し、アドレスの完了した同一サブフィールド中は図７の維持期間で走査電極と維持電極との間で交互に正の電圧パルスを印加して、多階調化の制御を行っている。
【００４７】
図８の時分割駆動法（サブフィールド法）による駆動シーケンスは、４つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４により１６階調を表示する場合の例である。走査期間（アドレス期間）６５は第１サブフィールドの発光セルを選択するための期間、維持期間６６は選択されたセルが発光している期間を表す。走査期間６５は予備放電期間６７と実際アドレスを定め発光セルを選択するためのアドレス（あるいはスキャン）期間を含んでいる。
【００４８】
予備放電期間６７は最初に全画面同時に所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にするための期間である。
【００４９】
サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の維持期間は、８：４：２：１の輝度比に重みづけされており、映像信号のレベルに応じてこれらのサブフィールドを任意に選択すれば、２の４乗＝１６階調の多階調表示が可能となる。階調数を増やしたい場合はサブフィールドの数を増やせばよく、例えばサブフィールド数を８とすれば２５６階調の表示が可能となる。各サブフィールドの輝度レベルはパルスの数によって制御する。
【００５０】
図８の走査期間６５の中の予備放電期間６７では、例えば図１０の駆動波形に示すように３回予備放電を行い、これをＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４の各予備放電期間のうち、少なくとも一つのサブフィールドにおいて実施し輝度調整に応じた発光量を得ている。例えば、ＳＦ１とＳＦ３の予備放電期間のみにおいて実施することにより輝度調整用の発光の時間間隔を均等た場合には、時分割駆動に伴って動画表示時に視認されることがある擬似輪郭状のノイズの発生を抑える効果が得られる。
【００５１】
本発明を用いることにより、図９に示すように輝度調整によって予備放電光がかさ上げされる状態となるためＡ／Ｄコンバータに入力される信号の直流レベルは変わらず、本発明の輝度調整によるアナログ部分でのダイナミックレンジＤは図６のＡと同じとなり、ダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広い範囲に渡り実施できるようになる。
【００５２】
以上はＳＦ１〜ＳＦ４のそれぞれの予備放電期間の放電回数を輝度調整に応じて同時に変えた例であるが、本発明はこれにとらわれることなく実施可能である。
【００５３】
上記第１の実施例の変形例として第２の実施例を説明する。
【００５４】
第２の実施例としては、特定の例えばＳＦ１の予備放電期間の放電回数だけを変えるようにし、他は１回（通常の予備放電）だけにしてもよいし、これらを適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００５５】
組み合わせる場合の特有の効果としては、例えば、維持期間の短い期間に集中して輝度用の予備放電を行うことによりフリッカを減少させることができる等がある。
【００５６】
以上は、パルスの回数を変える例で、入力アナログ回路によらないため、入力ダイナミックレンジがフルに使え、階調を犠牲にすることがない効果は勿論、ディジタル制御が容易となる効果がある。
【００５７】
第３の実施例として、これまでに述べた放電回数を変える例に対して、図７において、パルス数は一定個数（例えば１個）として、その各電極に印加するパルス幅を輝度調整に応じて変えてもよい。あるいは、印加パルスの電圧値を輝度調整に応じて変えてもよい。例えば維持電極に印加する電圧を変えればよい。電圧値を変える場合は、調整量がアナログ的に連続無段階に選べる点は言うに及ばず、ディジタル回路はそのままでアナログ系のみで実施できるという効果がある。
【００５８】
放電条件は種々あり、例えば輝度調整に応じて予備放電の波形（例えば図１０において、予備放電期間の走査電極の電圧パルス立ち下がりのスロープを発生する回路の時定数を制御して、図示したスロープの形を急峻にしたり滑らかにする）を変えてもよい。
【００５９】
以上は、輝度調整に応じて予備放電の放電条件を変更する例であったが、これとは異なる第４の実施例について、図１１の別の実施例による駆動シーケンスを用いて説明する。
【００６０】
Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を行わせるには、１フィールド内において、映像信号に応じて表示を行うサブフィールド以外に輝度調整専用の全セルを放電させる期間（専用エリア、図の輝度専用期間７５）を図ではＳＦ４の後に設け、輝度調整に応じてこの全セルを放電させる期間（ほぼ輝度専用期間であり、厳密には予備放電期間７６を除いた部分）の放電条件を変更する手段を設け、輝度調整に応じて全セルを放電させる期間の放電による発光量を変化させ、画面全体の輝度を調整すればよい。その際、輝度専用期間内の維持放電パルス数を可変してもよいことは言うまでもない。
【００６１】
この輝度専用期間７５では全画素を選択すればよいため、走査期間が必要ない。そのため、ほとんどの期間が維持放電に費やされる。また、図中の予備放電期間７６は、全画素の同時アドレス期間に置き換えて単発パルスなどを用いることが出来る。さらに、輝度専用期間内の維持放電用期間中に放電開始電圧を越える放電パルスを用いて、そのパルス数を可変することにより予備放電期間７６を削除することも出来る。
【００６２】
放電条件としては同様に各電極に加える輝度専用期間内の維持期間に相当する期間の放電回数（放電パルス数）、放電パルス幅、放電電圧、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００６３】
この場合、表示のための映像信号エリア（ＳＦ１〜ＳＦ４）を使用しないため輝度専用に独立して制御できるため、制御回路等の設計が容易となる効果を有する。
【００６４】
以上種々の実施形態を説明したが、これらを適宜組み合わせて用いることができることは、当然である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、マトリクス状に配置された複数の電極に電圧を印加することによって、水平方向、垂直方向に多数配列された画素を選択して発光させるマトリクス表示型のプラズマディスプレイ装置において、Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広範囲に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による第１の実施例によるプラズマディスプレイ装置のブロック図である。
【図２】図２は従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図である。
【図３】図３はプラズマディスプレイ駆動波形図である。
【図４】図４は時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【図５】図５は輝度調整によるアナログ映像信号を説明する図である。
【図６】図６は従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図である。
【図７】図７は本発明によるプラズマディスプレイの駆動波形を説明する図である。
【図８】図８は本発明による時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【図９】図９は本発明による輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図である。
【図１０】図１０は別の実施例によるプラズマディスプレイの駆動波形を説明する図である。
【図１１】図１１は別の実施例による時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【符号の説明】
１０…アナログ入力回路、１１…Ａ／Ｄコンバータ、１２…データ書き込み処理回路、１３…フレームメモリ、１４…データ読み出し処理回路、１７…表示制御回路、１８…輝度調整回路、２１…表示パネル、２２…アドレスパルス出力回路、２３…走査パルス出力回路、２５…維持パルス出力回路、２６…アドレス電極、２７…走査電極、２８…維持電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ装置に関するものであり、更に詳しくは画像を画面において或所定階調数で濃淡表示することを可能にしておき、その所定階調数を損なうことなしに、画像全体の輝度調整を可能とする手段を備えたプラズマディスプレイ装置に関するものである。例えば、時分割駆動法による階調制御を行うとともに、マトリクス状に配置された画素を選択発光させることによって画面上に画像表示を行うプラズマディスプレイ装置、およびその駆動法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
輝度調整を可能とする手段を備えたマトリクス型のプラズマディスプレイ装置として図２のブロック図によるプラズマディスプレイ装置を例にとり、以下従来の技術について説明する。
【０００３】
図２は従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図であり、表示パネル（ＰＤＰ）はＡＣ型と呼ばれる構造のものである。プラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、データ書き込み処理回路１２、フレームメモリ１３、データ読みだし処理回路１４、表示制御回路１５、輝度調整回路１６、表示パネル２１、表示パネル２１が有するアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８を駆動するためのアドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３（走査と維持の両方に用いられるが、以下走査パルス出力回路と呼ぶ）、維持パルス出力回路２５、によって構成される。
【０００４】
入力されたアナログ映像信号はＡ／Ｄコンバータ１１によってデジタルデータに変換された後、データ書き込み処理回路１２を経てフレームメモリ１３に書き込まれる。フレームメモリ１３から読みだされたデータはデータ読みだし処理回路１４を経てアドレスパルス出力回路２２へ入力される。 Ａ／Ｄコンバータ１１で複数ビットに変換されたデータは、フレームメモリ１３に書き込む時は各ビットパラレルに格納処理され、フレームメモリ１３から読みだす時は単一ビットづつ、いわゆるビットフレーム単位に組み替え処理される。各ビットは、輝度の重みづけに従い、各サブフィールドに割当てられる。
【０００５】
アドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５へ供給されるパルス信号は垂直同期信号をもとにして表示制御回路１５で作成される。
【０００６】
画面全体の輝度は輝度調整回路１６からアナログ入力回路１０をコントロールすることで行われる。
【０００７】
表示パネル２１は、２枚のガラス板とアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８、前記ガラス板に挟まれた空間を仕切る隔壁等、を有する。画素は２枚のガラス板に挟まれ、かつ隔壁で仕切られた空間である放電セルによって構成される。
【０００８】
ＡＣ型では走査電極２７、維持電極２８が誘電体に覆われている点が特徴である。放電セルには、例えばＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅのような希ガスが封入されており、アドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８のいずれか一組の間にでも電圧を加えると、放電が起こり、紫外線が発生される。隔壁には蛍光体が塗布されており、紫外線によって励起され発光する。蛍光体の発光色を放電セル毎に赤、緑、青に塗り分け、画像信号に応じて選択することでカラー表示を行うことができる。
【０００９】
図３にＡＣ型プラズマディスプレイ駆動波形を示す。電極の駆動は線順次で行われ、ｎ列の放電セルに対応するアドレス電極には、画像信号に応じて電圧ＶＡのアドレスパルス５１が順に送られる。一方、走査電極には１行目から順に電圧ＶＳの走査パルス５２が与えられる。アドレス電圧ＶＡと走査電圧ＶＳが同時に与えられたセルでは、電極間電圧が放電開始電圧を越えて放電する。この放電をアドレス放電とする。
【００１０】
アドレス放電を安定にするために通常アドレス放電の前には、予備放電期間を設け、図３に示すような電圧波形を各電極に与えて、全セルを同時に一瞬放電点灯させた後消去して電極を覆う誘電体上に所定の電荷（以下、壁電荷）を与えて全セルを初期状態にする。
【００１１】
放電が発生したセルでは、電極を覆う誘電体上に電荷が蓄積しており、その後の一定の期間内であれば、放電開始電圧より低い電圧で、再び放電を発生することができる。この様な駆動方法をメモリ駆動法という。
【００１２】
このメモリー駆動法を利用した時分割駆動法（以下、サブフィールド法）について説明する。サブフィールド法とは、１フィールドを発光輝度の違いによって重み付けされた複数のサブフィールドに分割し、信号の振幅に応じて各画素毎に任意のサブフィールドを選択することで、多階調化を実現する方法である。
【００１３】
図４の時分割駆動法（サブフィールド法）による駆動シーケンスは、４つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４により１６階調を表示する場合の例である。走査期間（アドレス期間ともいう）６１は第１サブフィールドの発光セルを選択するための期間、維持期間６２は選択されたセルが電極２７と２８の間の放電により発光している期間を表す。走査期間６１は予備放電期間６３と実際アドレスを定め発光セルを選択するための期間を含んでいる。
【００１４】
予備放電期間６３は最初に全画面の電極上にに所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にするための期間である。
【００１５】
サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の維持期間は、８：４：２：１の輝度比に重みづけされており、映像信号のレベルに応じてこれらのサブフィールドを任意に選択すれば、２の４乗＝１６階調の多階調表示が可能となる。階調数を増やしたい場合はサブフィールドの数を増やせばよく、例えばサブフィールド数を８とすれば２５６階調の表示が可能となる。各サブフィールドの輝度レベルはパルスの数によって制御する。
【００１６】
このように、走査期間６１と維持期間６２が完全に分離され、維持期間に関しては全画面共通の駆動パルスが与えられることを特徴とする時分割駆動法を、アドレス分離駆動方式という。この種の時分割駆動法を用いた装置については、例えば信学技報ＥＩＤ９２−８６（１９９３−０１，ｐｐ７−１１）等に記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このような多階調表示のプラズマディスプレイ装置において、画像における画面全体の輝度調整（ブライト調整とも言い、通常は画面の最小輝度である黒レベルを調整する）を行うために、従来は、例えば図２及び輝度調整によるアナログ映像信号の図５に示すように、アナログ入力回路１０において表示すべきアナログ映像信号の直流レベルを輝度調整回路１６により変えることにより行っていた。
【００１８】
即ち、輝度調整によりＡ／Ｄコンバータ１１に入力されるアナログ映像信号の直流レベルは図５のように輝度最小のａの状態から輝度最大のｂの状態まで黒レベルが上下する。
【００１９】
このように従来、輝度調整は映像信号の直流レベル調整で行うのが普通であった。しかし多階調表示で駆動する場合、映像信号の直流レベル調整を行うと、輝度調整によって有効な階調数が損なわれてしまうという問題を生じる。
【００２０】
この問題を、パルス数変調により多階調表示を行う場合を例にとり、図６の従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図を用いて以下説明する。
【００２１】
パルス数変調を行うため、映像信号はＡ／ＤコンバータでＰＣＭ信号に変換して用いる。このＡ／Ｄコンバータの入力映像信号の直流レベル、振幅を調整すると、次の様なことになる。
【００２２】
一般にテレビ画面に表示する再生画像の階調数を２５６階調とすれば画質的に充分であると考えられるので、用いるＡ／Ｄコンバータは８ビットの出力として説明する。このＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジを最小レベルから最大レベルまで最大限利用したときに、８ビットのＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：最下位ビット）からＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：最上位ビット）まで有効なＰＣＭ信号を得ることができ、２５６階調表示が可能となる。
【００２３】
図６において、もしこのような最適状態即ち、映像信号の振幅変化範囲一杯（図６のＣ）にＡ／Ｄコンバータの８ビットを割り当てた場合は、輝度を上げる前には図６のＡに示すように８ビットあったＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジが、直流レベルを変えて輝度を上げた時にはＢに示す状態まで減少することになる。
【００２４】
そして、映像信号が大きくなると、入力ダイナミックレンジを外れて輝度は飽和してしまい、正常な画面を再生できなくなるという問題を生じる。
【００２５】
そして図６のＣに対して８ビット分以下の割り当てとすれば表示する画像の階調数が減ることとなる。同様のことは、ダイナミックレンジに余裕のないアナログ入力回路のアンプ等についても言えることである。
【００２６】
これを避けるため、映像信号の直流レベル調整範囲に見合う余裕をＡ／Ｄコンバータの入力ダイナミックレンジにもたせ、１０ビット、１２ビット等の高ビット数Ａ／Ｄコンバータを使用すれば、Ａ／Ｄコンバータのビット数を増加させることになり、Ａ／Ｄコンバータが高価になるばかりでなく、ビット数増加に伴って信号処理回路が複雑になりまた消費電力が増えるなどの問題を生じる。
【００２７】
さらには、走査期間の増加に伴う維持期間の減少により、発光輝度の減少も避けられない。
【００２８】
本発明の目的は、Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広範囲に実施可能とする手段を備えたプラズマディスプレイ装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、画素を選択するに先立って初期化のために行う予備放電の放電条件を輝度調整に応じて変更する手段を設け、入力アナログ回路とは無関係に予備放電による発光の明るさをコントロールし、画面における画像全体の輝度を調整することを可能としている。
【００３０】
放電条件としては各電極に加える放電電圧、放電回数（放電パルス数）、放電パルス幅、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００３１】
更に、上記目的を達成するための別の手段として本発明では、１フィールド内において、映像信号に応じて表示を行う従来のサブフィールドとは別に、輝度調整専用の全セルを放電させる期間を設け、映像信号レベルに依存せず輝度調整量に応じてこの全セルを放電させる期間の放電条件を変更する手段を設け、輝度調整に応じて全セルを放電させる期間の放電による発光量を変化させ、画面全体の輝度を調整することを可能としている。
【００３２】
放電条件としては同様に各電極に加える放電電圧、放電回数（放電パルス数）、放電期間幅、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例を図面により詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施例によるプラズマディスプレイ装置のブロック図であり、図２の従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図と同じ部分は同じ符号を用いている。図２との主要な違いは、輝度調整回路１８が表示制御回路１７を制御するように構成した点である。
【００３５】
本発明によるプラズマディスプレイ装置は、アナログ映像信号が入力されるアナログ入力回路１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、データ書き込み処理回路１２、フレームメモリ１３、データ読みだし処理回路１４、表示制御回路１７、輝度調整回路１８、表示パネル２１、表示パネル２１が有するアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８を駆動するためのアドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５、によって構成される。
【００３６】
入力されたアナログ映像信号はＡ／Ｄコンバータ１１によってデジタルデータに変換された後、データ書き込み処理回路１２を経てフレームメモリ１３に書き込まれる。フレームメモリ１３から読みだされたデータはデータ読みだし処理回路１４を経てアドレスパルス出力回路２２へ入力される。 Ａ／Ｄコンバータ１１で複数ビットに変換されたデータは、フレームメモリ１３に書き込む時は各ビットパラレルに処理され、フレームメモリ１３から読みだす時は単一ビットづつ、いわゆるビットフレーム単位で処理される。各ビットは、輝度の重みづけに従い、各サブフィールドに割当てられる。
【００３７】
アドレスパルス出力回路２２、走査パルス出力回路２３、維持パルス出力回路２５へ供給されるパルス信号は垂直同期信号をもとにして表示制御回路１７で作成される。
【００３８】
画面全体の黒レベルの輝度は輝度調整回路１８からアナログ入力回路による信号処理のみには依らず、表示制御回路１７をコントロールすることで行われる。
【００３９】
表示パネル２１は、２枚のガラス板とアドレス電極２６、走査電極２７、維持電極２８、前記ガラス板に挟まれた空間を仕切る隔壁等、を有する。画素は２枚のガラス板に挟まれ、かつ隔壁で仕切られた空間である放電セルによって構成される点は図１と同様である。
【００４０】
図７に本発明によるＡＣ型プラズマディスプレイ駆動波形を示す。電極の駆動は線順次で行われ、走査期間において、ｎ列の放電セルに対応するアドレス電極には、画像信号に応じて電圧ＶＡのアドレスパルス５１が順に送られる。一方、走査電極には１行目から順に電圧ＶＳの走査パルス５４が与えられる。アドレス電圧ＶＡと走査電圧ＶＳが同時に与えられたセルでは、電極間電圧が放電開始電圧を越えて放電（アドレス放電）する。
【００４１】
アドレス放電を安定にするためにアドレス放電の前には、予備放電期間を設け、図７に示す電圧波形を各電極に与えて、全セルを同時に一度放電点灯させた後消去して電極を覆う誘電体上に所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にする。
【００４２】
本発明は、この時の予備放電による発光を積極的に利用し、輝度調整に応じて発光の明るさをコントロールすることによって、画面における画像全体の輝度調整を可能にしている。
【００４３】
従来は予備放電光によるコントラスト低下の問題となることがあったが外光が明るいときは実際は輝度を上げて使用する場合が多いため、本発明ではこの予備放電を逆に利用したものである。
【００４４】
即ち、画素を選択するに先立ち初期化のために行う予備放電の放電条件を変更する手段を設け、予備放電による発光の明るさをコントロールする。本実施例では、図７に示すように走査期間の中の予備放電期間で３回予備放電を行っている状態を示している。例えば、各サブフィールドの予備放電の回数を１０回から１回まで可変としたり、適当なサブフィールドから順番に予備放電回数を最大数まで増やしていくことが考えられる。また、図７において、予備放電時に各電極には同数の駆動波形がくり返し印加されているが、特定の電極にのみ単一の駆動波形の一部分をくり返し加えてもよい。本実施例は、輝度調整に応じて発光回数をディジタル的に制御できることを特徴とする。
【００４５】
具体的には、まず全アドレス電極にＶＡとして比較的低い電圧パルス（ゼロでもよい）を印加し、同時に維持電極に正の高い電圧パルスを印加し一度放電点灯させる。その後走査電極に正の高い電圧パルスを印加し、同時に維持電極に負の（あるいは立ち下がる）電圧パルスを印加して（アドレス電極はゼロ）予備放電の消去を確実にする。以下これを必要な回数繰り返すものである。なお、ＧＮＤのＤＣレベルはゼロでも所定のバイアスを掛けた状態でもよい。
【００４６】
そしてメモリー駆動法を利用した時分割駆動法（サブフィールド法）によって、１フィールドを発光輝度の違いによって重み付けされた複数のサブフィールドに分割し、信号の振幅に応じて各画素毎に任意のサブフィールドを選択し、アドレスの完了した同一サブフィールド中は図７の維持期間で走査電極と維持電極との間で交互に正の電圧パルスを印加して、多階調化の制御を行っている。
【００４７】
図８の時分割駆動法（サブフィールド法）による駆動シーケンスは、４つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４により１６階調を表示する場合の例である。走査期間（アドレス期間）６５は第１サブフィールドの発光セルを選択するための期間、維持期間６６は選択されたセルが発光している期間を表す。走査期間６５は予備放電期間６７と実際アドレスを定め発光セルを選択するためのアドレス（あるいはスキャン）期間を含んでいる。
【００４８】
予備放電期間６７は最初に全画面同時に所定の壁電荷を与えて全セルを初期状態にするための期間である。
【００４９】
サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の維持期間は、８：４：２：１の輝度比に重みづけされており、映像信号のレベルに応じてこれらのサブフィールドを任意に選択すれば、２の４乗＝１６階調の多階調表示が可能となる。階調数を増やしたい場合はサブフィールドの数を増やせばよく、例えばサブフィールド数を８とすれば２５６階調の表示が可能となる。各サブフィールドの輝度レベルはパルスの数によって制御する。
【００５０】
図８の走査期間６５の中の予備放電期間６７では、例えば図１０の駆動波形に示すように３回予備放電を行い、これをＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４の各予備放電期間のうち、少なくとも一つのサブフィールドにおいて実施し輝度調整に応じた発光量を得ている。例えば、ＳＦ１とＳＦ３の予備放電期間のみにおいて実施することにより輝度調整用の発光の時間間隔を均等た場合には、時分割駆動に伴って動画表示時に視認されることがある擬似輪郭状のノイズの発生を抑える効果が得られる。
【００５１】
本発明を用いることにより、図９に示すように輝度調整によって予備放電光がかさ上げされる状態となるためＡ／Ｄコンバータに入力される信号の直流レベルは変わらず、本発明の輝度調整によるアナログ部分でのダイナミックレンジＤは図６のＡと同じとなり、ダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広い範囲に渡り実施できるようになる。
【００５２】
以上はＳＦ１〜ＳＦ４のそれぞれの予備放電期間の放電回数を輝度調整に応じて同時に変えた例であるが、本発明はこれにとらわれることなく実施可能である。
【００５３】
上記第１の実施例の変形例として第２の実施例を説明する。
【００５４】
第２の実施例としては、特定の例えばＳＦ１の予備放電期間の放電回数だけを変えるようにし、他は１回（通常の予備放電）だけにしてもよいし、これらを適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００５５】
組み合わせる場合の特有の効果としては、例えば、維持期間の短い期間に集中して輝度用の予備放電を行うことによりフリッカを減少させることができる等がある。
【００５６】
以上は、パルスの回数を変える例で、入力アナログ回路によらないため、入力ダイナミックレンジがフルに使え、階調を犠牲にすることがない効果は勿論、ディジタル制御が容易となる効果がある。
【００５７】
第３の実施例として、これまでに述べた放電回数を変える例に対して、図７において、パルス数は一定個数（例えば１個）として、その各電極に印加するパルス幅を輝度調整に応じて変えてもよい。あるいは、印加パルスの電圧値を輝度調整に応じて変えてもよい。例えば維持電極に印加する電圧を変えればよい。電圧値を変える場合は、調整量がアナログ的に連続無段階に選べる点は言うに及ばず、ディジタル回路はそのままでアナログ系のみで実施できるという効果がある。
【００５８】
放電条件は種々あり、例えば輝度調整に応じて予備放電の波形（例えば図１０において、予備放電期間の走査電極の電圧パルス立ち下がりのスロープを発生する回路の時定数を制御して、図示したスロープの形を急峻にしたり滑らかにする）を変えてもよい。
【００５９】
以上は、輝度調整に応じて予備放電の放電条件を変更する例であったが、これとは異なる第４の実施例について、図１１の別の実施例による駆動シーケンスを用いて説明する。
【００６０】
Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を行わせるには、１フィールド内において、映像信号に応じて表示を行うサブフィールド以外に輝度調整専用の全セルを放電させる期間（専用エリア、図の輝度専用期間７５）を図ではＳＦ４の後に設け、輝度調整に応じてこの全セルを放電させる期間（ほぼ輝度専用期間であり、厳密には予備放電期間７６を除いた部分）の放電条件を変更する手段を設け、輝度調整に応じて全セルを放電させる期間の放電による発光量を変化させ、画面全体の輝度を調整すればよい。その際、輝度専用期間内の維持放電パルス数を可変してもよいことは言うまでもない。
【００６１】
この輝度専用期間７５では全画素を選択すればよいため、走査期間が必要ない。そのため、ほとんどの期間が維持放電に費やされる。また、図中の予備放電期間７６は、全画素の同時アドレス期間に置き換えて単発パルスなどを用いることが出来る。さらに、輝度専用期間内の維持放電用期間中に放電開始電圧を越える放電パルスを用いて、そのパルス数を可変することにより予備放電期間７６を削除することも出来る。
【００６２】
放電条件としては同様に各電極に加える輝度専用期間内の維持期間に相当する期間の放電回数（放電パルス数）、放電パルス幅、放電電圧、放電電圧波形等を制御すればよい。
【００６３】
この場合、表示のための映像信号エリア（ＳＦ１〜ＳＦ４）を使用しないため輝度専用に独立して制御できるため、制御回路等の設計が容易となる効果を有する。
【００６４】
以上種々の実施形態を説明したが、これらを適宜組み合わせて用いることができることは、当然である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、マトリクス状に配置された複数の電極に電圧を印加することによって、水平方向、垂直方向に多数配列された画素を選択して発光させるマトリクス表示型のプラズマディスプレイ装置において、Ａ／Ｄコンバータやアナログ入力回路等のダイナミックレンジで定まる所定階調数を損なうことなしに、画面における画像全体の輝度調整を広範囲に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による第１の実施例によるプラズマディスプレイ装置のブロック図である。
【図２】図２は従来の輝度調整を説明するためのプラズマディスプレイ装置のブロック図である。
【図３】図３はプラズマディスプレイ駆動波形図である。
【図４】図４は時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【図５】図５は輝度調整によるアナログ映像信号を説明する図である。
【図６】図６は従来の輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図である。
【図７】図７は本発明によるプラズマディスプレイの駆動波形を説明する図である。
【図８】図８は本発明による時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【図９】図９は本発明による輝度調整によるダイナミックレンジを説明する図である。
【図１０】図１０は別の実施例によるプラズマディスプレイの駆動波形を説明する図である。
【図１１】図１１は別の実施例による時分割駆動法による駆動シーケンスを説明する図である。
【符号の説明】
１０…アナログ入力回路、１１…Ａ／Ｄコンバータ、１２…データ書き込み処理回路、１３…フレームメモリ、１４…データ読み出し処理回路、１７…表示制御回路、１８…輝度調整回路、２１…表示パネル、２２…アドレスパルス出力回路、２３…走査パルス出力回路、２５…維持パルス出力回路、２６…アドレス電極、２７…走査電極、２８…維持電極。
Claims (5)
- マトリクス状に配置された複数の電極に電圧を印加することによって、水平方向、垂直方向に多数配列された画素を選択して発光させるマトリクス表示型のプラズマディスプレイ装置において、
画素を選択する期間に先立って行なう、全セルを初期化状態とする予備放電の放電条件を変更する変更手段を有し、
該変更手段により、前記予備放電による発光量を変化させて画面全体の輝度レベルのオフセット量を調整するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 一画面を表示する１フィールド期間を発光輝度の重み付けされた複数のサブフィールドに分割して表示するプラズマディスプレイ装置において、
前記複数のサブフィールドの各サブフィールドでの全セルを初期化状態とする予備放電のうちの、少なくとも１つのサブフィールドでの予備放電の放電条件を変更する変更手段を有し、
該変更手段により、前記予備放電による発光量を変化させて画面全体の輝度レベルのオフセット量を調整するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 前記変更手段は、前記予備放電の期間に行なう予備放電の回数を変更するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記変更手段は、前記予備放電の期間に行なう予備放電のためのパルス電圧値を変更するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記変更手段は、前記予備放電の期間に行なう予備放電のためのパルス電圧のパルス幅を変更するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載のプラズマディスプレイ装置。
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