JP3643659B2

JP3643659B2 - 平面表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP3643659B2
Application number: JP30317796A
Authority: JP
Inventors: 雄介筒井; 誠北川; 貢小林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: JPH10142581A

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（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等、点灯時間の長さにより階調表示を実現した平面表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ放電を利用して画素毎に発光及び非発光を制御することにより所望の表示画像を形作るようにしたＰＤＰは、薄型の利点があり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等とともに、平面表示装置として盛んに開発が進められている。
【０００３】
ＰＤＰは、一対の基板の対向面に行電極及び列電極が交差して形成され、その基板の間隙には放電が行われるガスが封入されている。行列的に指定された列電極と行電極の交差部にあたる放電セルに電圧を印加することにより、放電発光を行い、これら点状の放電発光が巨視的に視認されて、文字、図形等の画像が形作られる。ＰＤＰでは、放電による発光量は印加電圧により線形的に制御することができない。このため、輝度に対応づけて点灯時間を制御することで、多階調化を実現している。
【０００４】
図５に、従来のＰＤＰの構成を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂの原画像データは、多階調化プロセッサ（１０）に送出され、ここで、本出願人が特開平６−１１８９２０において詳述した誤差拡散処理、あるいは、単に所定の下位数ビットが切り捨てられて、所定ビット、例えば４ビットのデータに変換される。この変換された原画像データは、いったんフレームメモリ（１１）に格納された後、データコントローラ（１２）に送出され、規定の画素データが作成されてＰＤＰ表示部（１５）のデータドライバー（１８）へ送られる。一方、コンポジットビデオ信号から分離された水平同期パルスＳＹＮＣは、サブフィールドタイミングコントロール部（１３）に送られ、列と行、サブフィールド、フィールド、及び、フレーム等の各種タイミング制御用の信号パルスが作成されて、多階調化プロセッサ（１０）、フレームメモリ（１１）、データコントローラ（１２）及びドライバーコントローラ（１４）へ供給される。ドライバコントローラ（１４）では、サブフィールドタイミングコントロール部（１３）の制御を受けて、ＰＤＰ表示部（１５）のＹ電極ドライバ（１６）、Ｘ電極ドライバ（１７）及びデータドライバー（１８）の駆動タイミングの制御を行う。
【０００５】
ＰＤＰ表示部（１５）は、複数のＹ電極（１９）及びＸ電極（２０）が互いに平行に配置され、これに交差して複数のデータ電極（２１）が配置されている。Ｙ電極（１９）とＸ電極（２０）は一方の基板上に形成され、データ電極（２１）は他方の基板上に形成されている。Ｙ電極（１９）とＸ電極（２０）が形成された基板の表面には誘電体層が被覆され、データ電極（２１）が形成された基板上にはＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体が設けられている。また、各々Ｙ電極（１９）、Ｘ電極（２０）及びデータ電極（２１）よりなる放電セルは、基板上に形成された絶縁体層により放電空間が仕切られている。
【０００６】
Ｙ電極ドライバー（１６）は行方向のスキャンパルス及びコモンパルスの供給を行い、Ｘ電極ドライバー（１７）はコモンパルスの供給を行う。Ｘ電極（２０）は全本が共通に駆動される。また、データドライバー（１８）は、列方向のアドレスを行う。このように３種類の電極を有したものは３電極型と呼ばれる。
３電極型ＰＤＰでは、１フィールドは複数のサブフィールドからなり、更に、各サブフィールドは主にアドレス期間と維持放電期間からなる。アドレス期間には、まず各々１組のＹ電極（１９）とＸ電極（２０）からなる１行即ち１スキャンラインが選択される。即ちＹ電極（１９）にスキャンパルスが印加され、Ｘ電極（２０）との間に十分に大きな電圧が印加される。この状態で、データドライバー（１８）より所定のデータ電極（２１）に信号電圧が印加され、行列的に指定された１点に対応する放電セルにおいて、書き込み放電が行われ、各々誘電体層を挟んだＹ電極（１９）上及びＸ電極（２０）上に壁電荷が形成される。続く、維持放電期間においては、Ｙ電極（１６）とＸ電極（１７）に交互に維持放電パルスが一斉に印加され、アドレス期間において選択的に生成された十分に大きな壁電荷がその極性を入れ換えるように移動して、その電荷を維持しながら放電発光が行われる。この放電は正負可逆的に繰り返し行われ、十分な輝度を表示すべく点灯される。
【０００７】
また、一括消去、一括書き込み方式においては、アドレス期間の前の一括書き込み時にデータドライバー（１８）より全セルに信号電圧が一斉に印加され、全セルに壁電荷が生成される。続く、アドレス期間においては、データドライバー（１８）より選択的に消去パルスが印加される。この消去パルスは、維持放電パルスよりも波長あるいは振幅が小さいパルスであり、この消去パルスが供給されたセルは、書き込み時に生成された壁電荷と逆極性の電圧が印加されることで消去放電が行われ、壁電荷が消去される。維持放電期間には、前述と同様に、維持放電パルスがＹ電極（１６）とＸ電極（１７）に交互に印加され、維持放電が所定回数繰り返される。
【０００８】
ＰＤＰにおいて、階調表示を行う場合は、各放電セルの維持放電回数により制御される維持放電期間の長さを変えることで、放電セルである各画素の輝度を調整している。即ち、所定の輝度に対応づけられた維持放電期間を有した複数のサブフィールドが、サブフィールドタイミングコントロール部（１３）で作成されており、これらのサブフィールドに原画像データの各ビットを割り当てる形で点灯すべきサブフィールドの組み合わせが選択される。つまり、選択されたサブフィールドにおいてのみ画素が点灯され、各画素に関して、維持放電が行われる合計時間が原画像データの階調に対応づけられた形で制御され、これら点灯時間の総計が所望の表示輝度として視認されることで多階調表示が実現される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来、テレビジョン放送、あるいは、コンピュータの映像出力用のコンポジットビデオ信号は、ブラウン管の表示特性に合わせたガンマ補正が行われているため、ＣＲＴ以外に送られる場合、そのディスプレイに固有の電圧−輝度特性に合致させるべく輝度補正が行われる。図５に示す構成においても、多階調化プロセッサ（１０）に供給される原画像データは、送像時、あるいは、コンピュータ出力時にガンマ補正が行われた信号に、更に、ＰＤＰ用のガンマ補正を施すことにより、電圧−輝度の関係曲線が直線状にされたものである。この例では、４ビットの原画像データにより１６階調の表示が得られるが、階調と表示輝度との関係曲線は直線状となっている。即ち、階調間の輝度差は全てのレベルで等しくされている。ところが、実際に肉眼により観察される場合、低輝度領域においては人間の視感度が高く、輝度差が鮮明に認識されるが、高輝度領域では、逆に、視感度が低く、輝度差が鮮明に認識されにくい。このため、視認において輝度領域の全域にわたって輝度の疎密が発生し、表示品位を低下させていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するために成され、１フィールド単位で所望の輝度を表示すべく、所定の相対比の輝度に対応づけられた点灯時間を有する複数のサブフィールドから点灯するサブフィールドの組み合わせを選択することにより１フィールドにおける総点灯時間を階調制御して多階調表示を行う平面表示装置の駆動方法において、階調を複数位の階調群に分割し、かつ、原画像データがこれらの階調群のいずれに属するかにより、前記階調群の各位にそれぞれ対応づけられた各選択方法のうちのいずれかの選択方法を採用して所定の相対比の輝度を有する複数のサブフィールドからそれよりも少ない複数組のサブフィールドを選択し、このように選択されたサブフィールドの各組に原画像データの各ビットを割り当てて各々のサブフィールドの点灯及び非点灯を制御することにより、比較的低輝度領域に対応した階調群に属する階調間の輝度差を、比較的高輝度領域に対応した階調群に属する階調間の輝度差よりも小さくした構成である。
【００１１】
これにより、人間の視感度の高い低輝度領域において圧縮された階調間の輝度差が膨張して視認され、逆に視感度の低い高輝度領域において膨張された階調間の輝度差が圧縮して視認されるので、結果的に、全輝度領域にわたって輝度の疎密が無くされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの構成を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂの原画像データは、多階調化プロセッサ（１０）で受け取られ、ここで、誤差拡散処理、あるいは、単に所定の下位数ビットが切り捨てられて、所定ビット、例えば４ビットのデータに変換される。この変換された原画像データは、フレームメモリ（１１）に一時格納されるとともに、上位２ビットが、本発明に関したデータ判別部（１）にも供給される。データ判別部（１）では、原画像データの上位２ビットより、その原画像データが、下位、中位、上位の３つに分割された階調群のどの領域に属するかが判別される。データ判別部（１）において作成された判別信号は、本発明に関したサブフィールドタイミングコントロール部（４）に送られる。サブフィールドタイミングコントロール部（４）には、３つに分割された各階調群に対応づけられた階調と表示輝度との特性を実現するためのサブフィールドデータが用意されており、データ判別部（１）より送られた判別信号に基づいて、当該の原画像データが含まれる表示輝度領域が判別され、これに応じたサブフィールドデータがフレームメモリ（１１）に送出され、当該の４ビットの原画像データに関連づけた形で格納される。
【００１３】
データコントローラ（１２）では、フレームメモリ（１１）に格納された原画像データの各ビットが、サブフィールドタイミングコントロール部（４）より得たサブフィールドデータに関連づけられた形で読み込まれ、画素データを作成してＰＤＰ表示部（１５）のデータドライバー（１８）に供給される。
一方、コンポジットビデオ信号から分離された水平、垂直同期信号ＳＹＮＣは、サブフィールドタイミングコントロール部（４）に送られ、フレーム期間、フィールド期間、サブフィールド期間及び行と列のタイミング制御のための信号パルスが作成され、多階調化プロセッサ（１０）、フレームメモリ（１１）、データコントローラ（１２）及びドライバコントローラ（１４）に送られる。ドライバコントローラ（１４）は、Ｙ電極ドライバ（１６）、Ｘ電極ドライバ（１７）及びデータドライバー（１８）の駆動を制御してフレーム期間、フィールド期間、サブフィールド期間、及び、各サブフィールド期間のアドレス期間と維持放電期間における列と行のタイミングを制御する。また、データドライバー（１８）は、ドライバコントローラ（１４）からのタイミング制御を受けるとともに、データコントローラ（１２）から送られた画素データに基づいて、点灯すべきサブフィールド期間にＰＤＰ表示部（１５）に信号電圧を供給し、行列的に指定された画素を点灯させる。
【００１４】
図２に、データ判別部（１）とサブフィールドタイミングコントロール部（４）の詳細な構成を示す。データ判別部（１）は、フレームメモリ（２）とデータ判別回路（３）からなり、サブフィールドタイミングコントロール部（４）は、タイミングコントローラ（５）と、第１、第２及び第３のサブフィールドタイミング回路（６，７，８）と、セレクタ回路（９）からなる。
【００１５】
多階調化プロセッサ（１０）から送られた上位２ビットの原画像データＲ，Ｇ，Ｂは、フレームメモリ（２）にいったん格納される。この原画像データの上位２ビットはデータ判別回路（３）に読み出され、００、０１、１×のいずれかを判別することにより、基の原画像データが、３つに分割された下位、中位あるいは上位の階調群のどれに含まれるかを判別する。即ち、上位２ビットが００の時は下位領域、０１の時は中位領域、最上位ビットが１の時は上位領域と判別される。この判別信号は、サブフィールドタイミングコントロール部（４）のセレクタ回路（９）に送出される。
【００１６】
一方、サブフィールドタイミングコントロール部（４）では、タイミングコントローラ（５）において、外部から供給された水平、垂直同期信号ＳＹＮＣに基づいて、フレーム、フィールド、サブフィールド、ライン及びドットの各種タイミングパルスが作成され、多階調化プロセッサ（１０）、フレームメモリ（１１）、データコントローラ（１２）及びドライバーコントローラ（１４）に送られる。
【００１７】
タイミングコントローラ（５）はまた、第１、第２及び第３のサブフィールドタイミング回路（６，７，８）のタイミングを制御する。第１、第２及び第３のサブフィールドタイミング回路（６，７，８）は、タイミングコントローラ（５）の制御を受けながら、ＲＯＭ等に用意されたサブフィールドタイミング情報より、各々、下位、中位及び上位の階調群に対応したサブフィールドデータを読み出して、セレクタ回路（９）に供給している。ＲＯＭには、第１のサブフィールドＳＦ０、第２のサブフィールドＳＦ１、第３のサブフィールドＳＦ２、第４のサブフィールドＳＦ３、第５のサブフィールドＳＦ４及び第６のサブフィールドＳＦ５の各サブフィールドタイミングコントロールデータが保持されている。これら第１から第６のサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５において、各々のサブフィールドの維持放電期間の長さの相対比は１：２：４：１６：５：１４に取られている。第１のサブフィールドタイミング回路（６）には、第１のサブフィールドＳＦ０、第２のサブフィールドＳＦ１、第３のサブフィールドＳＦ２及び第６のサブフィールドＳＦ５の各タイミングコントロールデータからなる第１のサブフィールドデータが用意され、第２のサブフィールドタイミング回路（７）には、第２のサブフィールドＳＦ１、第３のサブフィールドＳＦ２、第５のサブフィールドＳＦ４及び第６のサブフィールドＳＦ５の各タイミングコントロールデータからなる第２のサブフィールドデータが用意され、第３のサブフィールドタイミング回路（８）には、第１のサブフィールドＳＦ０、第２のサブフィールドＳＦ１、第３のサブフィールドＳＦ２、第４のサブフィールドＳＦ３、第５のサブフィールドＳＦ４、第６のサブフィールドＳＦ５からなる第３のサブフィールドデータが用意されている。即ち、第１、第２及び第３のサブフィールドデータは、６つのサブフィールドタイミングコントロールデータから上述の組み合わせで４つまたは全部のサブフィールドが選択的に指定されたもので、４ビット６サブフィールド方式の駆動を実現する。セレクタ回路（９）は、データ判別部（１）から送られた階調群の判別信号を受けて、いずれかのサブフィールドデータを選択して、フレームメモリ（１１）に送出し、基の４ビットの原画像データに関連づけて格納される。即ち、４ビットの原画像データは、それが、階調群の下位、中位、上位のいずれに属しているかにより、所定のサブフィールドの組み合わせと関連づけられている。
【００１８】
表１に、本発明の４ビット６サブフィールド方式における原画像データの階調と、これらに対応するサブフィールド組み合わせ、その時の輝度及びその相対比を示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
また、比較例として従来の４ビット４サブフィールド方式の場合の同様の値を示す。表からわかるように本発明では、４ビットの原画像データによる１６階調表示において、下位４階調では前述の第１のサブフィールドデータに基づいて、４つのサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ５が選択され、原画像データの各ビットをこれに割り当てる。中位４階調では前述の第２のサブフィールドデータに基づいて、４つのサブフィールドＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５が選択され、原画像データの各ビットをこれに割り当てている。また、上位８階調では第３のサブフィールドデータに基づいて全てのサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５が選択され、原画像データの１ビットを第３のサブフィールドＳＦ２に割り当て、２ビットを第１、第２及び第５のサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ４に割り当て、３ビットを第４のサブフィールドＳＦ３に割り当て、４ビットを第６のサブフィールドＳＦ５に割り当てる。これにより、１階調から４階調までは階調間の輝度差が１、４階調から８階調の間の輝度差が２、８階調と９階調の間の輝度差が３、９階調からから１６階調までの輝度差は４となる。一方、比較例では、１階調から１６階調までの階調間で輝度差が２で一定している。
【００２１】
図３に、表１より得られる階調と輝度との関係を、本発明及び比較例の各場合に関して各々特性曲線Ａ及びＢで示す。横軸は階調数であり、縦軸は輝度の相対比である。曲線Ａより、本発明では、１階調から４階調までの下位領域と、４階調から８階調までの中位領域と、９階調から１６階調までの上位領域とで特性曲線の傾きが異なっている。即ち、１階調から４階調までの低輝度領域における階調間の輝度差が、９階調から１６階調までの高輝度領域における階調間の輝度差よりも小さくなっている。
【００２２】
一方、曲線Ｂより従来は、階調と輝度との関係曲線は直線状であり、階調との比例関係をもって輝度が上昇あるいは下降している。このような場合、実際に表示画面が観察される場合には、低輝度領域では人間の視感度が高く階調間の輝度差が大きく感じられ、高輝度領域では人間の視感度が低く階調間の輝度差が小さく感じられる。このため、全輝度領域にわたって鮮明な画像を観察することができない。これに対して、本発明では、低輝度領域における階調間の輝度差を小さく、高輝度領域おける階調間の輝度差を大きくすることで、このような表示特性を人間の感知特性が補正する形で、全輝度領域にわたって階調間の輝度差が均一に認識され、輝度の疎密のない、鮮明な画像が観察される。
【００２３】
図４に、本発明の実施の形態にかかるＰＤＰ駆動方法における１フィールドの構成を示す。図の（ａ）は、タイミングコントローラ（５）において作成される１フィールドの構成であり、アドレス期間と維持放電期間を有する６つのサブイールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５からなる。これら、各サブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５は、所定の輝度比を示すべく維持放電期間の長さが変えられている。維持放電期間の長さは点灯時間の長さであり、輝度に対応づけられる。各サブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５の点灯時間の相対比は、１：２：４：１６：５：１４にされている。
【００２４】
図の（ｂ）は、原画像データが１階調から４階調の場合に、各ビットが割り当てられる４つのサブフィールドＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ５からなる１フィールドであり、図の（ｃ）は、原画像データが５階調から８階調の場合に各ビットが割り当てられる４つのサブフィールドＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ４、ＳＦ５からなる１フィールド、図の（ｄ）は、原画像データが９階調から１６階調の場合に各ビットに割り当てられる６つのサブフィールド、ＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５からなる１フィールドである。即ち、（ａ）の如くあらかじめ６つのサブフィールドからなる１フィールド内で、その表示する階調に応じて、（ｂ）、（ｃ）または（ｄ）のように４つまたは６つのサブフィールドが選択的に用意され、前述の組み合わせで原画像データの各ビットが各サブフィールドに割り当てられて点灯、非点灯が制御されて階調表示が行われる。
【００２５】
【発明の効果】
人間の視感度の高い低輝度領域において階調間の輝度差をあらかじめ小さくし、人間の視感度の低い高輝度領域において階調間の輝度差をあらかじめ大きくすることで、低輝度領域において輝度分布が膨張して認識され、高輝度領域において輝度分布が圧縮して認識されるので、表示輝度領域の全域にわたって、感知される輝度差が均一にされ、表示品位が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの一部詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの階調−表示輝度の関係を示す特性曲線である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの駆動方法にかかるサブフィールドの組み合わせを示すタイミング図である。
【図５】従来のＰＤＰ構成図である。
【符号の説明】
１データ判別部
２フレームメモリ
３データ判別回路
４サブフィールドタイミングコントロール部
５タイミングコントローラ
６，７，８サブフィールドタイミング制御回路
９セレクタ回路
１０多階調化プロセッサ
１１フレームメモリ
１２データコントローラ
１３サブフィールドタイミングコントロール部
１４ドライバコントローラ
１５ＰＤＰ表示部
１６Ｙ電極ドライバー
１７Ｘ電極ドライバー
１８データドライバー
１９Ｙ電極
２０Ｘ電極

Claims

１フィールド単位で所望の輝度を表示すべく、所定の相対比の輝度に対応づけられた点灯時間を有する複数のサブフィールドのそれぞれの点灯及び非点灯を制御して総点灯時間を階調制御して多階調表示を行う平面表示装置の駆動方法において、
階調を下位２ ^ｎ−２（ｎは自然数）階調、中位２ ^ｎ−２階調及び上位２ ^ｎ−１階調の３つの階調群に分割し、かつ、原画像データがこれらの階調群のいずれに属するかにより、前記下位階調群、中位階調群及び上位階調群に各々対応づけられた第１、第２及び第３の各選択方法のうちのいずれかの選択方法を採用して所定の相対比の輝度を有するｎ＋２個のサブフィールドからｎ組のサブフィールドを選択し、これらの各組にｎビットの原画像データの各ビットを割り当て、それぞれのサブフィールドの点灯及び非点灯を制御することにより、前記下位階調群に属する階調間の輝度差を最も小さく、前記上位階調群に属する階調間の輝度差を最も大きくしたことを特徴とする平面表示装置の駆動方法。