JP4134549B2 - 画像表示装置 - 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などの画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイなどの２値表示が基本である表示装置を用いて階調表示を行う場合、画像の１フィールド分を複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドに所定の輝度重みをもたせて各サブフィールド毎に発光の有無を制御して階調表示を行う方法が一般に用いられている。
【０００３】
例えば２５６階調を表示するためには、入力信号の１フィールドを８つのサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドの輝度重みを「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」として順に配置する。また入力信号は８ビットのディジタル信号とすると、これを最下位ビットから順に８個の輝度重みをもったサブフィールドに割り当てて表示する。なお、これらの表示情報は、データ電極を介して各表示セルに電圧を印加することにより、表示のための情報として書き込まれる。
【０００４】
データ電極は他の駆動電極に対する静電容量を有しており、またデータ電極とデータ電極の間にも静電容量が形成されている。このデータ電極に印加する電圧波形の変化が著しいと、これらの静電容量を充放電するために電力消費が大きくなり、表示装置の画素が多くなるか、もしくは書き込みに要する駆動電圧が高くなると、データドライバでの消費電力が無視できない程度に大きくなってしまうことがある。データ電極に印加する電圧波形の変化が著しくなるような表示パターンとしては、横縞パターンや市松パターンがある。
【０００５】
このような課題に対して、従来の技術では、駆動波形のタイミングをずらしたり、またデータドライバでの消費電力の予想値に従って入力信号の空間周波数成分の広域成分を除去したり、また、消費電力の予想値に従って表示信号の低ビット側から表示を省略・固定することにより、データドライバでの消費電力を低減しようとすることが考えられている。
【０００６】
また、別の従来の技術では、ドライバでの損失量を表示データの変移パターンで予測した値に基づいて表示階調の最も軽いサブフィールドからデータの書き込み／切替を行わないようにする方法で表示階調を減少させて表示しようとする技術が考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにデータ電極駆動波形のタイミングをずらすという従来の方法では、データ電極駆動波形の遷移部分に確保すべき時間を新たに要し、データ電極駆動波形の周期を長くすることが必要になるという欠点があった。１フィールド期間全体では、データ電極駆動に要する期間は表示装置のライン数に比例し、フィールド周期の比較的大きな部分を占めることになり、この部分がわずかでも増大すると、発光に使用できる時間が急激に減少することになり、輝度確保が困難となる欠点がある。
【０００８】
また、予想した消費電力の大きさに従って表示ビット数や表示階調数を制御する方法では、駆動素子での熱発生量を予測するために多数の画像情報を時間的・空間的に積算する必要があり、メモリ素子など回路規模が大きくなるという欠点があった。また計算により予測した熱発生量は種々の原因により、必ずしも正確なものではなく、過度に電力抑制を図ろうとして顕著な画質劣化を招いたり、実際の画像では電力削減効果が不十分であったりする課題があった。また、単純に下位ビットを切り捨てて、または切り上げて省略して表示する方法や、画像に単純なローパスフィルタを施して表示する方法では、表示パターンによっては元の画像との視覚的な差異が大きくなって表示されるという課題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、表示情報の書き込み時の駆動電力を削減することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、注目画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり予め定められた値ｎ（全サブフィールド数未満の整数）以下になるようにサブフィールド毎に書き込む表示情報を変更する手段と、前記予め定められる値ｎを変更可能な手段とを設け、かつ表示情報の書き込みに要する消費電力が所定の値よりも大きい場合は前記ｎの値をフィールド毎に順次小さくし、前記消費電力が所定の値よりも小さい場合は前記ｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の画像表示装置は、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎に表示情報の書き込みを行って階調表示を行う画像表示装置であって、注目画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり予め定められた値ｎ（全サブフィールド数未満の整数）以下になるようにサブフィールド毎に書き込む表示情報を変更する手段と、前記予め定められる値ｎを変更可能な手段とを設け、かつ表示情報の書き込みに要する消費電力が所定の値よりも大きい場合は前記ｎの値をフィールド毎に順次小さくし、前記消費電力が所定の値よりも小さい場合は前記ｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したものであり、データ電極の駆動波形がオフからオンに変化する際に、容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費するが、本発明によれば、オフからオンに変化する回数が削減され、電力消費を低減できる。特に、画面全体で一様な規則にて書き込み情報を変化させるのではなく、個々の画素において独立に書き込み情報を変更するために、画質劣化を抑制しつつ、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。また、予め定められる値ｎを変更可能な手段を設けたもので、データ電極駆動電力が大きいときにのみ書き込みに情報を変化させるので、画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する手段は、注目画素および注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素の表示情報を変更するように構成したものであり、注目画素と注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができる。例えば注目画素において書き込みを行うサブフィールドを削減した場合にはこの画素は暗くなるが、注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素において書き込みを行うサブフィールドを増加させ、この画素を明るくして平均輝度の変化を抑制することにより、輝度変化や色調変化を抑えることができ、画質変化が認知されるのを防止できる。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の画像表示装置は、注目画素の１ライン前の画素の表示情報を変更する際は、注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の２ライン前の画素に表示画素の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり前記ｎの値を超えない範囲とするもので、このように、１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールド数を増加する際の制限を設けることにより、１ライン上の画素に書き込み情報を追加しても、確実に消費電力を削減することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドのうち、重み付けが大きいものから順にｎ個のサブフィールドに対して表示情報を変更しないように構成したもので、視覚的に重要な重み付けの大きいサブフィールドは変化せず、画像情報が著しく変化するのを防止して、画質劣化を抑えることができる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項５に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがなく注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあるサブフィールドにおいては、注目画素に表示情報を追加して書き込むように構成したもので、仮に注目画素で書き込みがなく、注目画素の１ライン前および１ライン後の画素において書き込みがあった場合には、データ電極の電位が１ライン前の画素から１ライン後の画素まで変位しないため、データドライバの電力を減少させることができる。特に、１ライン後の画素において書き込みがない場合でも、データ電極の電位が変化する回数は変わらないので、データドライバの電力が増加することはない。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の画像表示装置は、表示情報の変更後の注目画素および注目画素の１ライン前の画素における表示情報を書き込むサブフィールドの組み合わせは、注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり前記ｎ個以下となる組み合わせの中から、注目画素と注目画素の１ライン前の画素における階調値の合計が表示情報の変更前の階調値の合計に対して最も差の小さいものを選択するように構成したもので、例えば市松パターンなどから形成されたタイルパターンなど、パターンを構成する画素毎の階調値そのものより、パターン領域全体の平均輝度、平均色調などを重視しつつ、隣接画素間との信号変化の頻度を抑制することができ、画質劣化を抑制しながら、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項７に記載の画像表示装置は、画像が水平方向に複数の領域に分割されるとともにその複数の領域に対応するデータドライバを有し、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記各領域毎の表示情報の書き込みに要するデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したもので、データ電力の総計が小さい場合にも、部分的に電力が大きくなっているデータドライバ用の駆動ＩＣを見逃すことがなく、全ての駆動ＩＣを許容消費電力内で動作させることができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項８に記載の画像表示装置は、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記複数の領域のうちいずれかの領域におけるデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したもので、電力の総計が小さい場合にも、部分的に電力が大きくなっているデータドライバ用の駆動ＩＣを見逃すことがなく、全ての駆動ＩＣを許容消費電力内で動作させることができる。また、全ての駆動ＩＣに同一のｎ値を設定するために、分割された各ブロック間で画像に不連続が観測されて画質が劣化するのを防ぐことができる。
【００１９】
本発明の一実施の形態について、プラズマディスプレイを例にとって図を用いて説明する。
【００２０】
本実施の形態では、１フィールドを８サブフィールドに分割し、各サブフィールドの重み付けは１ＳＦから順に１，２，４，１６，３２，６４，１２８とする。また、画像データのＬＳＢに１がなった場合に１サブフィールド、ＭＳＢが１となった場合に８サブフィールドに書き込みがなされる。つまり本実施の形態において、サブフィールドデータは画像データと等しいものとする。
【００２１】
プラズマディスプレイでは、書き込みを行うときにはデータ電極に高電圧を印加し、書き込みを行わないときは低電圧（通常はＧＮＤ電位）を印加する。従って、１ライン上の画素において書き込みがなく、現ラインの画素において書き込みがあれば、データ電極に印加する電圧は低電圧から高電圧に変化する。このとき容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費する。
【００２２】
本発明においては、サブフィールド毎に書き込む表示情報を変更可能な手段を設け、１ライン前の画素において書き込みがなく現ラインの注目画素において書き込みがあるようなサブフィールドの数を、１フィールドあたり予め設定された値ｎ（整数）以下となるように、サブフィールドデータを変更するものである。この本発明によれば、データ電極に印加する電圧が低電圧から高電圧に変化する回数を減少することができ、これにより容量負荷であるデータ電極を充電する回数が減少するので、データ電極駆動電力を削減できる。
【００２３】
以下に具体的な例として、プラズマディスプレイにおいて、ｎ＝２の場合を説明するが、これに限定されずｎが１フィールド期間内のサブフィールド数より小さければ電力を削減する効果がある。
【００２４】
一般のプラズマディスプレイでは、データ電極駆動電力の削減を行わない場合、図１に示すような構成によりパネルの表示制御を行っている。まず、図１の画像処理回路１において入力画像データ２に対して逆ガンマ補正やエッジ強調などの画像処理を行い、次に処理後の画像データ３をＳＦデータ変換テーブル４において、いずれのサブフィールドを点灯させるかを示すサブフィールドデータ５に変換し、プラズマディスプレイパネル６のデータドライバ７に信号を入力することにより１サブフィールドずつ点灯を制御する。
【００２５】
一方、データ電極駆動電力の削減を行う本発明においては、図２のようにＳＦデータ変換テーブル４の代わりに、これを内蔵する形で電力削減回路１０を設けている。
【００２６】
図３に本発明の電力削減回路１０の一例を示しており、図３において、現ラインの画像データ１１はＳＦデータ変換テーブル１２においてサブフィールドデータ１３に変換される。現ラインのサブフィールドデータ１３と１ライン前のサブフィールドデータ１４はＳＦ削減回路１５に入力する。
【００２７】
ＳＦ削減回路１５では、１ライン前では書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドのうち、重み付けの大きいものから順に削減サブフィールド数ｎ（＝２）で規定される数だけを残して他を削除する。
【００２８】
これは視覚的重要性の高い重み付けの大きいサブフィールドを残しておくことにより画質の劣化を認識されにくいようにするためである。
【００２９】
画像データ変換テーブル１６はＳＦ削減回路１５で削減されたサブフィールドが画像データとしては何階調分に相当するのかを算出するものであり、算出結果が削減階調数１７である。
【００３０】
ＳＦ削減回路１５での処理結果はＳＦ追記回路１８に渡される。ＳＦ追記回路１８は、１ライン前の画素では書き込みがあり、現ラインでは書き込みがないようなサブフィールドを検出して、このようなサブフィールドが存在し、かつその重みが削減階調数１７よりも小さければ、このサブフィールドに書き込みを行うものである。また、このようなサブフィールドが複数存在した場合には、重み付けの合計が削減階調数１７を超えない範囲でこれらのサブフィールドに追加して書き込みを行う。
【００３１】
１ライン前の画素では書き込みがあり現ラインの画素では書き込みがない場合に、現ラインの画素に書き込みを行ってもデータ電極を充電する回数は増加しない（印加電圧が低電圧から高電圧に変化しない）ために電力は増加しない。仮に、１ライン後の画素で書き込みがあった場合には、データ電極に印加する電圧が現ラインで一旦低電圧にならずに済むので、充電する回数が１回減少することになる。したがって、ＳＦ追記回路１８での処理により、データ電力が増加することはなく、減少することにある。
【００３２】
また、画像データ変換テーブル１９により、ＳＦ追記回路１８の処理結果が画像データとしては何階調分に相当するのかを算出する。これを元の画像信号から減ずることにより、ＳＦ追記回路１８の処理結果が元の画像信号より何階調分減少したか削減階調数２０を計算することができる。
【００３３】
ＳＦ追記回路２１は、１ライン前および現ラインで共に書き込みがないようなサブフィールドを検出する。次に、このようなサブフィールドが存在し、かつその重みが削減階調数２０で示される値の１／２よりも小さければ、１ライン前および現ラインの画素でこのサブフィールドに書き込みを行うものである。また、このようなサブフィールドが複数存在した場合には、重み付けの合計が削減階調数２０を超えない範囲でこれらのサブフィールドに書き込みを行う。
【００３４】
これにより、１ライン前および現ラインの画素に共に書き込むので、データ電極に印加する電圧は変化しなく、データ電力の消費はない。また、ＳＦ追記回路１８の処理後までで減少した階調を１ライン前および現ラインの画素により補償するので、変更前後で平均輝度が変化せず、画質の劣化が認識されにくい。
【００３５】
現ラインに対して処理された結果は、ラインメモリ２２を経由してＳＦ削減回路１５に１ライン前のサブフィールドデータとして入力する。１ライン前の画素に対して処理された結果が電力削減回路の出力結果（出力ＳＦデータ２３）となる。
【００３６】
ただし、ＳＦ追記回路２１において１ライン前の画素に対して無制限に書き込みを行うと、２ライン前は書き込みがなく１ライン前で書き込みがあるようなサブフィールドの数がｎ（＝２）を超えてしまう可能性がある。これでは電力削減の効果がなくなる。これを防ぐために、ＳＦ追記回路２１は処理後の現ラインに対し追加して書き込みが可能なサブフィールドの数を追加書き込み数２４として出力する。この追加書き込み数２４がラインメモリ２５を経由してＳＦ追記回路２１に入力することで、１ライン前の画素に追加して書き込むことが可能なサブフィールドの数を知ることができる。ＳＦ追記回路１８はこの制限内で１ライン前の画素に書き込みを行うサブフィールドを追加する。
【００３７】
以上の処理により、１ライン上の画素において書き込みがなく現ラインの画素において書き込みがあるようなサブフィールドの数を、予め設定された値ｎ（＝２）以下に抑えることができる。
【００３８】
次に、上記回路による処理動作について具体的に説明する。
【００３９】
図４で太線の四角で囲った部分がプラズマディスプレイパネルの１画素を示している。図４〜図１０は１〜４ライン目までの４つの画素を抜き出したものである。また、１画素が８個の領域に分割されているが、これは各々の画素が１〜８サブフィールドまでのいずれのサブフィールドにおいて書き込まれるかを示したものであり、丸印をつけたサブフィールドで書き込みが行われる。左端が８サブフィールド、右端が１サブフィールドを示す。例えば、図４の３ライン目は１〜５サブフィールドで書き込みを行うことを示している。
【００４０】
また、最下段にはそれぞれのサブフィールドの重みを示しており、８サブフィールドの重みが１２８で、１サブフィールドの重みが１である。右端の数字はそれぞれの画素において表示される階調を示す。図中の矢印は１つ前のラインに書き込みがなく、次のラインに書き込みがあるサブフィールドを示す。
【００４１】
図４において、１ライン目には１，２サブフィールドで書き込みがあるが、さらに２つのサブフィールドに対して書き込みを行っても良い状態であるとする。
【００４２】
２ライン目に注目すると、図４のように１ライン目に書き込みがなく２ライン目に書き込みがあるサブフィールドが８サブフィールドから３サブフィールドまでの６個存在する。このうち重み付けの大きい８，７サブフィールドを除いて、図５のように残りのサブフィールドを削除する。元の階調が２５５であり、削除した結果１９５に減少したので、６０階調分の輝度が減少した。１ライン目と２ライン目に３０階調分ずつ加算すれば、平均輝度が変更前と等しくなるので、画質の劣化が知覚されにくい。
【００４３】
したがって、図６のように１ライン目と２ライン目の５サブフィールドと４サブフィールドに書き込みを行う。もし、１ライン目には１サブフィールドしか追加することができない状態であれば、５サブフィールドにのみ書き込みを追加する。この結果、１ライン目と２ライン目の平均輝度は１２３となり、変更前の平均輝度１２９とほぼ等しいので画質の劣化はほとんど知覚されない。また、１ライン目に書き込みがなく、２ライン目に書き込みがあるサブフィールドの数が２つとなっているので、データ電極駆動電力が削減されている。
【００４４】
次に、３ライン目に注目すると、図７のように２ライン目に書き込みがなく３ライン目に書き込みがあるサブフィールドが１個だけあるので、３ライン目には電力削減処理を行わない。また、３ライン目に新たに追加して書き込むことが可能なサブフィールドは１個だけである。
【００４５】
次に、４ライン目に注目すると、図８のように３ライン目に書き込みがなく４ライン目に書き込みがあるサブフィールドが８、７、６サブフィールドの計３個存在する。このうち重み付けの大きい８、７サブフィールドを除いて、残りのサブフィールドを図９のように削除する。元の階調が２４７であり、削除した結果２１５に減少したので、３２階調分の輝度が減少する。図９において、４サブフィールドを見ると、３ライン目に書き込みがあり４ライン目に書き込みがなく、その重みは８（＜３２）であるので、４ライン目の４サブフィールドで図１０のように書き込みを行う。ここまでで４ライン目の画素は２４７から２２３へと２４減少する。平均輝度を保つためには３ライン目と４ライン目の画素に１２階調分ずつ追加すればよいが、重み付けが１２以下であり、かつ３ライン目、４ライン目ともに書き込まれていないサブフィールドは残っていないので、これ以上の処理は行わない。
【００４６】
以上の処理により、前のラインで書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドの数が、変更前には８サブフィールドあったのに対し、変更後には７サブフィールドとなるため、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００４７】
以上に述べたように、本実施の形態によれば、前のラインで書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドの数を、１フィールドあたりｎ（＝２）以下に抑えるように制御するもので、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００４８】
また、現ラインの画素だけでなく、１ライン前の画素の書き込み情報も変化させることにより、変更前後でのこれらの画素の平均輝度を維持でき、画質の劣化が顕著に観測されることはない。
【００４９】
また前ラインに書き込みを追加できるサブフィールドの数を把握しているので、１ライン前のサブフィールドに新たに書き込みを行うサブフィールドを追加する際に、２ライン前は書き込みがなく１ライン前で書き込みがあるようなサブフィールドの数がｎ（＝２）を超えることはなく、したがってデータ電極の駆動電力を確実に抑えることができる。
【００５０】
また、サブフィールドデータを変更する際に、最も重み付けが大きいサブフィールドは変更しないので、画質が変更されたことを知覚されにくいという効果も得られる。
【００５１】
また、１ライン前の画素に書き込みがあり、現ラインの画素に書き込みがない場合に、本発明のように現ラインの画素にも書き込みを行ってもデータ電力が増加せず、１ライン後の画素に書き込みがあった場合にはデータ電力を減少させることができる。
【００５２】
本実施の形態では画像データとサブフィールドデータが等しいとして説明したが、一般的なプラズマディスプレイでは、考え得るサブフィールドデータの組み合わせの数よりも階調数のほうが少ない。そしてプラズマディスプレイ特有の画質劣化要因である動画疑似輪郭を低減するために使用していない組み合わせがある。例えばサブフィールド数が１２であれば４０９６通りの組み合わせがあるが、表示階調数が２５６階調であれば、このうちの２５６通りしか使わない。本発明の画像表示装置では、通常は使用しない組み合わせを使用できるので、動画疑似輪郭削減よりもデータ電力削減を優先した場合に最適なサブフィールドの組み合わせを使用することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では注目画素と１ライン前の画素の書き込み状況から消費電力の大小を判断してサブフィールドデータを変化させたが、水平方向に隣接するデータ電極間容量の充放電に要する電力も考慮して書き込み情報を変化させるようにしてもよい。
【００５４】
ところで、上記説明では、１ライン前の画素において書き込みがなく現ラインの画素において書き込みがあるようなサブフィールドの最大数は、ｎ＝２で固定としたが、ｎを大きく設定すれば元画像と電力削減処理後の画像の差が少なく画質の劣化が小さくなり、逆にｎを小さくすれば、元画像と電力削減処理後の画像の差が大きくなるものの、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００５５】
本発明においては、予め定められる値ｎを変更可能な手段を設け、動作中のデータ電極の駆動電力を測定し、電力が大きいときにはｎを小さくすることにより電力を削減し、電力が小さいときにはｎを大きくすることにより画質劣化を抑えるように構成したものである。
【００５６】
図１１に本発明の実施の形態による構成を示しており、図１１において、３１は逆ガンマ補正やエッジ強調などの画像処理を施された後の画像データ、３２は実施の形態１で説明した電力削減回路、３３は電力削減処理後の出力サブフィールドデータ、３４はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、３５は出力サブフィールドデータを１サブフィールド分ずつＰＤＰ３４に書き込むデータドライバである。
【００５７】
また、削減ＳＦ数決定回路３６は、使用されている全てのデータドライバ３５の合計消費電力からｎの値を決定し、電力削減回路３２にフィードバックするためのものである。
【００５８】
次に、削減ＳＦ数決定回路３６について図１２を用いて説明する。電力値量子化部４１はデータドライバ３５における消費電力を、１〜１０までの１０段階の電力レベルに量子化するものである。ここで、使用するデータドライバ３５における消費電力は、データドライバ３５の電源ラインに直列に挿入した抵抗の両端電圧から求めるか、またはサブフィールド毎の書き込みを行う画素の配置から推定するなどして求めることにより得ることができる。量子化後の値はデータドライバ３５の許容電力が「６」程度になるように選択する。
【００５９】
次に、加算値決定部４２においては、前述の１０段階の値に対応した−３から＋１５までの値を決定するもので、その例を図１３に示している。この加算値決定部４２において決定された値をそれまでにレジスタ４３に格納されていた値と加算し、加算結果を再度レジスタ４３に格納すると共に、ｎ決定部４４に入力する。ｎ決定部４４は、加算結果から図１４に示すようにｎの値を決定するもので、レジスタ４３に格納される値の最大値は１００程度、最小値は０としておく。ｎの値は１フィールドの先頭において決定され、１フィールド期間にわたって維持される。
【００６０】
以上の処理により、市松パターンのようにデータ電極の駆動電力が大きいパターンが表示された場合にはｎが小さくなるので、電力が削減され、このため次フィールドでは電力レベルが下がり、最終的には、図１３の電力レベル「４」（加算値０）で平衡状態に達する。電力レベル「４」はデータドライバ３５の許容電力よりも小さいので、このまま表示を続けてもデータドライバ３５を構成する駆動ＩＣは許容電力範囲内で動作する。
【００６１】
ここで、本実施の形態において例示した図１３や図１４に示すテーブル値、レジスタに格納できる値などの定数は、使用するデータドライバの放熱条件などを考慮して最適値を選択する必要があり、ここで述べたものに限定されるわけではない。
【００６２】
また、上記の説明では、プラズマディスプレイパネルに使用されている全てのデータドライバの合計消費電力によってｎの値を決定していたが、合計消費電力が低くても、一部のデータドライバに電力消費が集中した場合には、このデータドライバを許容電力範囲内で動作させるために必要な電力削減が行われない。
【００６３】
したがって画像を水平方向に複数の領域に分割するとともに、その複数の各領域に対応する個々のデータドライバにおける消費電力を測定し、画像の各データドライバに対応する各領域でｎの値を独立に変更することにより全てのデータドライバを許容電力損失内で動作させることができる。
【００６４】
この場合、各領域で独立に画像に変更を加えた場合には領域間の境界が観測されて画質が劣化する場合がある。また、全ての回路をデータドライバと同数使用すれば、回路規模が大きくなってしまう。したがって、個々のデータドライバの消費電力を測定し、最も消費電力の大きいものを１つ選択してｎの値を決定し、このｎで画像全体に変更を加えるようにすることにより、領域間の境界が観測されることによる画質の劣化を防ぐことができる。また、この場合では電力値量子化部のみをデータドライバと同数用意すればよいので、回路規模が大きくなることなく実現することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明により以下の効果を奏することができる。
【００６６】
（１）データ電極の駆動波形がオフからオンに変化する際に、容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費するが、本発明によりオフからオンに変化する回数が削減され、電力消費が低減できる。
【００６７】
（２）注目画素と注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができる。
【００６８】
（３）注目画素と注目画素の１ライン前の画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができ、例えば注目画素において書き込みを行うサブフィールドを削減した場合にはこの画素は暗くなるが、注目画素の１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールドを増加させることにより、この画素を明るくして平均輝度の変化を抑制することにより、輝度変化や色調変化を抑えることで画質変化が認知されることを防止できる。
【００６９】
（４）１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールド数を増加する際の制限を設けることにより、１ライン前の画素に書き込み情報を追加しても、２ライン前の画素に書き込みがなく１ライン前の画素に書き込みがあるようなサブフィールドの数が、１フィールドあたりｎを超えるのを防ぐことができ、確実に消費電力を削減することができる。
【００７０】
（５）視覚的に重要な重み付けの大きいサブフィールドは変更させないことにより、画像情報が著しく変化することを防止して、画質劣化を抑えることができる。
【００７１】
（６）仮に注目画素で書き込みがなく、注目画素の１ライン前および１ライン後の画素において書き込みがあった場合には、データ電極の電位が１ライン前の画素から１ライン後の画素まで変位しないので、データドライバの電力を減少させることができる。１ライン後の画素において書き込みがない場合でも、データ電極の電位が変化する回数は変わらないので、データドライバの電力が増加することはない。
【００７２】
（７）例えば市松パターンなどから形成されたタイルパターンなど、パターンを構成する画素毎の階調値そのものより、パターン領域全体の平均輝度、平均色調などを重視しつつ、隣接画素間との信号変化の頻度を抑制することができ、画質劣化を抑制しながら、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。
【００７３】
（８）データ電極駆動電力が大きいときにのみ書き込みに情報を変化させることにより、画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００７４】
（９）データ電極を駆動する全てのデータドライバを許容電力損失内で動作させることができ、また分割された各ブロック間で画像に不連続が観測されて画質が劣化するのを防ぐことができる。
【００７５】
（１０）一般的なプラズマディスプレイではプラズマディスプレイ特有の画質劣化要因である動画疑似輪郭を低減するために使用していない組み合わせがある。例えばサブフィールド数が１２であれば４０９６通りの組み合わせがあるが、表示階調数が２５６階調であればこのうちの２５６通りしか使わない。本発明の動画表示装置では、通常は使用しない組み合わせを使用できるので、動画疑似輪郭削減よりもデータ電力削減を優先した場合に最適なサブフィールドの組み合わせを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なプラズマディスプレイの回路構成図
【図２】 本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイの回路構成図
【図３】 同ディスプレイの電力削減回路を示す構成図
【図４】 同ディスプレイにおける制御を説明するための説明図
【図５】 同じく説明図
【図６】 同じく説明図
【図７】 同じく説明図
【図８】 同じく説明図
【図９】 同じく説明図
【図１０】 同じく説明図
【図１１】 本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイの回路構成図
【図１２】 同ディスプレイの削減ＳＦ数決定回路の回路構成図
【図１３】 同ディスプレイにおいて、消費電力量と加算値の対応表を示す説明図
【図１４】 同ディスプレイにおいて、加算結果とｎの値の対応表を示す説明図
【符号の説明】
６ プラズマディスプレイパネル
７ データドライバ
１０ 電力削減回路
１１ 画像データ
１５ ＳＦ削減回路
１６ 画像データ変換テーブル
１８，２１ ＳＦ追記回路
３２ 電力削減回路
３４ プラズマディスプレイパネル
３５ データドライバ
３６ 削減ＳＦ数決定回路
４１ 電力値量子化部
４２ 加算値決定部
４３ レジスタ
４４ ｎ決定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイなどの画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイなどの２値表示が基本である表示装置を用いて階調表示を行う場合、画像の１フィールド分を複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドに所定の輝度重みをもたせて各サブフィールド毎に発光の有無を制御して階調表示を行う方法が一般に用いられている。
【０００３】
例えば２５６階調を表示するためには、入力信号の１フィールドを８つのサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドの輝度重みを「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」として順に配置する。また入力信号は８ビットのディジタル信号とすると、これを最下位ビットから順に８個の輝度重みをもったサブフィールドに割り当てて表示する。なお、これらの表示情報は、データ電極を介して各表示セルに電圧を印加することにより、表示のための情報として書き込まれる。
【０００４】
データ電極は他の駆動電極に対する静電容量を有しており、またデータ電極とデータ電極の間にも静電容量が形成されている。このデータ電極に印加する電圧波形の変化が著しいと、これらの静電容量を充放電するために電力消費が大きくなり、表示装置の画素が多くなるか、もしくは書き込みに要する駆動電圧が高くなると、データドライバでの消費電力が無視できない程度に大きくなってしまうことがある。データ電極に印加する電圧波形の変化が著しくなるような表示パターンとしては、横縞パターンや市松パターンがある。
【０００５】
このような課題に対して、従来の技術では、駆動波形のタイミングをずらしたり、またデータドライバでの消費電力の予想値に従って入力信号の空間周波数成分の広域成分を除去したり、また、消費電力の予想値に従って表示信号の低ビット側から表示を省略・固定することにより、データドライバでの消費電力を低減しようとすることが考えられている。
【０００６】
また、別の従来の技術では、ドライバでの損失量を表示データの変移パターンで予測した値に基づいて表示階調の最も軽いサブフィールドからデータの書き込み／切替を行わないようにする方法で表示階調を減少させて表示しようとする技術が考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにデータ電極駆動波形のタイミングをずらすという従来の方法では、データ電極駆動波形の遷移部分に確保すべき時間を新たに要し、データ電極駆動波形の周期を長くすることが必要になるという欠点があった。１フィールド期間全体では、データ電極駆動に要する期間は表示装置のライン数に比例し、フィールド周期の比較的大きな部分を占めることになり、この部分がわずかでも増大すると、発光に使用できる時間が急激に減少することになり、輝度確保が困難となる欠点がある。
【０００８】
また、予想した消費電力の大きさに従って表示ビット数や表示階調数を制御する方法では、駆動素子での熱発生量を予測するために多数の画像情報を時間的・空間的に積算する必要があり、メモリ素子など回路規模が大きくなるという欠点があった。また計算により予測した熱発生量は種々の原因により、必ずしも正確なものではなく、過度に電力抑制を図ろうとして顕著な画質劣化を招いたり、実際の画像では電力削減効果が不十分であったりする課題があった。また、単純に下位ビットを切り捨てて、または切り上げて省略して表示する方法や、画像に単純なローパスフィルタを施して表示する方法では、表示パターンによっては元の画像との視覚的な差異が大きくなって表示されるという課題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、表示情報の書き込み時の駆動電力を削減することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、注目画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり予め定められた値ｎ（全サブフィールド数未満の整数）以下になるようにサブフィールド毎に書き込む表示情報を変更する手段と、前記予め定められる値ｎを変更可能な手段とを設け、かつ表示情報の書き込みに要する消費電力が所定の値よりも大きい場合は前記ｎの値をフィールド毎に順次小さくし、前記消費電力が所定の値よりも小さい場合は前記ｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の画像表示装置は、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎に表示情報の書き込みを行って階調表示を行う画像表示装置であって、注目画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり予め定められた値ｎ（全サブフィールド数未満の整数）以下になるようにサブフィールド毎に書き込む表示情報を変更する手段と、前記予め定められる値ｎを変更可能な手段とを設け、かつ表示情報の書き込みに要する消費電力が所定の値よりも大きい場合は前記ｎの値をフィールド毎に順次小さくし、前記消費電力が所定の値よりも小さい場合は前記ｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したものであり、データ電極の駆動波形がオフからオンに変化する際に、容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費するが、本発明によれば、オフからオンに変化する回数が削減され、電力消費を低減できる。特に、画面全体で一様な規則にて書き込み情報を変化させるのではなく、個々の画素において独立に書き込み情報を変更するために、画質劣化を抑制しつつ、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。また、予め定められる値ｎを変更可能な手段を設けたもので、データ電極駆動電力が大きいときにのみ書き込みに情報を変化させるので、画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する手段は、注目画素および注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素の表示情報を変更するように構成したものであり、注目画素と注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができる。例えば注目画素において書き込みを行うサブフィールドを削減した場合にはこの画素は暗くなるが、注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素において書き込みを行うサブフィールドを増加させ、この画素を明るくして平均輝度の変化を抑制することにより、輝度変化や色調変化を抑えることができ、画質変化が認知されるのを防止できる。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の画像表示装置は、注目画素の１ライン前の画素の表示情報を変更する際は、注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の２ライン前の画素に表示画素の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり前記ｎの値を超えない範囲とするもので、このように、１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールド数を増加する際の制限を設けることにより、１ライン上の画素に書き込み情報を追加しても、確実に消費電力を削減することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドのうち、重み付けが大きいものから順にｎ個のサブフィールドに対して表示情報を変更しないように構成したもので、視覚的に重要な重み付けの大きいサブフィールドは変化せず、画像情報が著しく変化するのを防止して、画質劣化を抑えることができる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項５に記載の画像表示装置は、表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがなく注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあるサブフィールドにおいては、注目画素に表示情報を追加して書き込むように構成したもので、仮に注目画素で書き込みがなく、注目画素の１ライン前および１ライン後の画素において書き込みがあった場合には、データ電極の電位が１ライン前の画素から１ライン後の画素まで変位しないため、データドライバの電力を減少させることができる。特に、１ライン後の画素において書き込みがない場合でも、データ電極の電位が変化する回数は変わらないので、データドライバの電力が増加することはない。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の画像表示装置は、表示情報の変更後の注目画素および注目画素の１ライン前の画素における表示情報を書き込むサブフィールドの組み合わせは、注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり前記ｎ個以下となる組み合わせの中から、注目画素と注目画素の１ライン前の画素における階調値の合計が表示情報の変更前の階調値の合計に対して最も差の小さいものを選択するように構成したもので、例えば市松パターンなどから形成されたタイルパターンなど、パターンを構成する画素毎の階調値そのものより、パターン領域全体の平均輝度、平均色調などを重視しつつ、隣接画素間との信号変化の頻度を抑制することができ、画質劣化を抑制しながら、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項７に記載の画像表示装置は、画像が水平方向に複数の領域に分割されるとともにその複数の領域に対応するデータドライバを有し、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記各領域毎の表示情報の書き込みに要するデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したもので、データ電力の総計が小さい場合にも、部分的に電力が大きくなっているデータドライバ用の駆動ＩＣを見逃すことがなく、全ての駆動ＩＣを許容消費電力内で動作させることができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項８に記載の画像表示装置は、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記複数の領域のうちいずれかの領域におけるデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したもので、電力の総計が小さい場合にも、部分的に電力が大きくなっているデータドライバ用の駆動ＩＣを見逃すことがなく、全ての駆動ＩＣを許容消費電力内で動作させることができる。また、全ての駆動ＩＣに同一のｎ値を設定するために、分割された各ブロック間で画像に不連続が観測されて画質が劣化するのを防ぐことができる。
【００１９】
本発明の一実施の形態について、プラズマディスプレイを例にとって図を用いて説明する。
【００２０】
本実施の形態では、１フィールドを８サブフィールドに分割し、各サブフィールドの重み付けは１ＳＦから順に１，２，４，１６，３２，６４，１２８とする。また、画像データのＬＳＢに１がなった場合に１サブフィールド、ＭＳＢが１となった場合に８サブフィールドに書き込みがなされる。つまり本実施の形態において、サブフィールドデータは画像データと等しいものとする。
【００２１】
プラズマディスプレイでは、書き込みを行うときにはデータ電極に高電圧を印加し、書き込みを行わないときは低電圧（通常はＧＮＤ電位）を印加する。従って、１ライン上の画素において書き込みがなく、現ラインの画素において書き込みがあれば、データ電極に印加する電圧は低電圧から高電圧に変化する。このとき容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費する。
【００２２】
本発明においては、サブフィールド毎に書き込む表示情報を変更可能な手段を設け、１ライン前の画素において書き込みがなく現ラインの注目画素において書き込みがあるようなサブフィールドの数を、１フィールドあたり予め設定された値ｎ（整数）以下となるように、サブフィールドデータを変更するものである。この本発明によれば、データ電極に印加する電圧が低電圧から高電圧に変化する回数を減少することができ、これにより容量負荷であるデータ電極を充電する回数が減少するので、データ電極駆動電力を削減できる。
【００２３】
以下に具体的な例として、プラズマディスプレイにおいて、ｎ＝２の場合を説明するが、これに限定されずｎが１フィールド期間内のサブフィールド数より小さければ電力を削減する効果がある。
【００２４】
一般のプラズマディスプレイでは、データ電極駆動電力の削減を行わない場合、図１に示すような構成によりパネルの表示制御を行っている。まず、図１の画像処理回路１において入力画像データ２に対して逆ガンマ補正やエッジ強調などの画像処理を行い、次に処理後の画像データ３をＳＦデータ変換テーブル４において、いずれのサブフィールドを点灯させるかを示すサブフィールドデータ５に変換し、プラズマディスプレイパネル６のデータドライバ７に信号を入力することにより１サブフィールドずつ点灯を制御する。
【００２５】
一方、データ電極駆動電力の削減を行う本発明においては、図２のようにＳＦデータ変換テーブル４の代わりに、これを内蔵する形で電力削減回路１０を設けている。
【００２６】
図３に本発明の電力削減回路１０の一例を示しており、図３において、現ラインの画像データ１１はＳＦデータ変換テーブル１２においてサブフィールドデータ１３に変換される。現ラインのサブフィールドデータ１３と１ライン前のサブフィールドデータ１４はＳＦ削減回路１５に入力する。
【００２７】
ＳＦ削減回路１５では、１ライン前では書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドのうち、重み付けの大きいものから順に削減サブフィールド数ｎ（＝２）で規定される数だけを残して他を削除する。
【００２８】
これは視覚的重要性の高い重み付けの大きいサブフィールドを残しておくことにより画質の劣化を認識されにくいようにするためである。
【００２９】
画像データ変換テーブル１６はＳＦ削減回路１５で削減されたサブフィールドが画像データとしては何階調分に相当するのかを算出するものであり、算出結果が削減階調数１７である。
【００３０】
ＳＦ削減回路１５での処理結果はＳＦ追記回路１８に渡される。ＳＦ追記回路１８は、１ライン前の画素では書き込みがあり、現ラインでは書き込みがないようなサブフィールドを検出して、このようなサブフィールドが存在し、かつその重みが削減階調数１７よりも小さければ、このサブフィールドに書き込みを行うものである。また、このようなサブフィールドが複数存在した場合には、重み付けの合計が削減階調数１７を超えない範囲でこれらのサブフィールドに追加して書き込みを行う。
【００３１】
１ライン前の画素では書き込みがあり現ラインの画素では書き込みがない場合に、現ラインの画素に書き込みを行ってもデータ電極を充電する回数は増加しない（印加電圧が低電圧から高電圧に変化しない）ために電力は増加しない。仮に、１ライン後の画素で書き込みがあった場合には、データ電極に印加する電圧が現ラインで一旦低電圧にならずに済むので、充電する回数が１回減少することになる。したがって、ＳＦ追記回路１８での処理により、データ電力が増加することはなく、減少することにある。
【００３２】
また、画像データ変換テーブル１９により、ＳＦ追記回路１８の処理結果が画像データとしては何階調分に相当するのかを算出する。これを元の画像信号から減ずることにより、ＳＦ追記回路１８の処理結果が元の画像信号より何階調分減少したか削減階調数２０を計算することができる。
【００３３】
ＳＦ追記回路２１は、１ライン前および現ラインで共に書き込みがないようなサブフィールドを検出する。次に、このようなサブフィールドが存在し、かつその重みが削減階調数２０で示される値の１／２よりも小さければ、１ライン前および現ラインの画素でこのサブフィールドに書き込みを行うものである。また、このようなサブフィールドが複数存在した場合には、重み付けの合計が削減階調数２０を超えない範囲でこれらのサブフィールドに書き込みを行う。
【００３４】
これにより、１ライン前および現ラインの画素に共に書き込むので、データ電極に印加する電圧は変化しなく、データ電力の消費はない。また、ＳＦ追記回路１８の処理後までで減少した階調を１ライン前および現ラインの画素により補償するので、変更前後で平均輝度が変化せず、画質の劣化が認識されにくい。
【００３５】
現ラインに対して処理された結果は、ラインメモリ２２を経由してＳＦ削減回路１５に１ライン前のサブフィールドデータとして入力する。１ライン前の画素に対して処理された結果が電力削減回路の出力結果（出力ＳＦデータ２３）となる。
【００３６】
ただし、ＳＦ追記回路２１において１ライン前の画素に対して無制限に書き込みを行うと、２ライン前は書き込みがなく１ライン前で書き込みがあるようなサブフィールドの数がｎ（＝２）を超えてしまう可能性がある。これでは電力削減の効果がなくなる。これを防ぐために、ＳＦ追記回路２１は処理後の現ラインに対し追加して書き込みが可能なサブフィールドの数を追加書き込み数２４として出力する。この追加書き込み数２４がラインメモリ２５を経由してＳＦ追記回路２１に入力することで、１ライン前の画素に追加して書き込むことが可能なサブフィールドの数を知ることができる。ＳＦ追記回路１８はこの制限内で１ライン前の画素に書き込みを行うサブフィールドを追加する。
【００３７】
以上の処理により、１ライン上の画素において書き込みがなく現ラインの画素において書き込みがあるようなサブフィールドの数を、予め設定された値ｎ（＝２）以下に抑えることができる。
【００３８】
次に、上記回路による処理動作について具体的に説明する。
【００３９】
図４で太線の四角で囲った部分がプラズマディスプレイパネルの１画素を示している。図４〜図１０は１〜４ライン目までの４つの画素を抜き出したものである。また、１画素が８個の領域に分割されているが、これは各々の画素が１〜８サブフィールドまでのいずれのサブフィールドにおいて書き込まれるかを示したものであり、丸印をつけたサブフィールドで書き込みが行われる。左端が８サブフィールド、右端が１サブフィールドを示す。例えば、図４の３ライン目は１〜５サブフィールドで書き込みを行うことを示している。
【００４０】
また、最下段にはそれぞれのサブフィールドの重みを示しており、８サブフィールドの重みが１２８で、１サブフィールドの重みが１である。右端の数字はそれぞれの画素において表示される階調を示す。図中の矢印は１つ前のラインに書き込みがなく、次のラインに書き込みがあるサブフィールドを示す。
【００４１】
図４において、１ライン目には１，２サブフィールドで書き込みがあるが、さらに２つのサブフィールドに対して書き込みを行っても良い状態であるとする。
【００４２】
２ライン目に注目すると、図４のように１ライン目に書き込みがなく２ライン目に書き込みがあるサブフィールドが８サブフィールドから３サブフィールドまでの６個存在する。このうち重み付けの大きい８，７サブフィールドを除いて、図５のように残りのサブフィールドを削除する。元の階調が２５５であり、削除した結果１９５に減少したので、６０階調分の輝度が減少した。１ライン目と２ライン目に３０階調分ずつ加算すれば、平均輝度が変更前と等しくなるので、画質の劣化が知覚されにくい。
【００４３】
したがって、図６のように１ライン目と２ライン目の５サブフィールドと４サブフィールドに書き込みを行う。もし、１ライン目には１サブフィールドしか追加することができない状態であれば、５サブフィールドにのみ書き込みを追加する。この結果、１ライン目と２ライン目の平均輝度は１２３となり、変更前の平均輝度１２９とほぼ等しいので画質の劣化はほとんど知覚されない。また、１ライン目に書き込みがなく、２ライン目に書き込みがあるサブフィールドの数が２つとなっているので、データ電極駆動電力が削減されている。
【００４４】
次に、３ライン目に注目すると、図７のように２ライン目に書き込みがなく３ライン目に書き込みがあるサブフィールドが１個だけあるので、３ライン目には電力削減処理を行わない。また、３ライン目に新たに追加して書き込むことが可能なサブフィールドは１個だけである。
【００４５】
次に、４ライン目に注目すると、図８のように３ライン目に書き込みがなく４ライン目に書き込みがあるサブフィールドが８、７、６サブフィールドの計３個存在する。このうち重み付けの大きい８、７サブフィールドを除いて、残りのサブフィールドを図９のように削除する。元の階調が２４７であり、削除した結果２１５に減少したので、３２階調分の輝度が減少する。図９において、４サブフィールドを見ると、３ライン目に書き込みがあり４ライン目に書き込みがなく、その重みは８（＜３２）であるので、４ライン目の４サブフィールドで図１０のように書き込みを行う。ここまでで４ライン目の画素は２４７から２２３へと２４減少する。平均輝度を保つためには３ライン目と４ライン目の画素に１２階調分ずつ追加すればよいが、重み付けが１２以下であり、かつ３ライン目、４ライン目ともに書き込まれていないサブフィールドは残っていないので、これ以上の処理は行わない。
【００４６】
以上の処理により、前のラインで書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドの数が、変更前には８サブフィールドあったのに対し、変更後には７サブフィールドとなるため、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００４７】
以上に述べたように、本実施の形態によれば、前のラインで書き込みがなく現ラインで書き込みがあるようなサブフィールドの数を、１フィールドあたりｎ（＝２）以下に抑えるように制御するもので、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００４８】
また、現ラインの画素だけでなく、１ライン前の画素の書き込み情報も変化させることにより、変更前後でのこれらの画素の平均輝度を維持でき、画質の劣化が顕著に観測されることはない。
【００４９】
また前ラインに書き込みを追加できるサブフィールドの数を把握しているので、１ライン前のサブフィールドに新たに書き込みを行うサブフィールドを追加する際に、２ライン前は書き込みがなく１ライン前で書き込みがあるようなサブフィールドの数がｎ（＝２）を超えることはなく、したがってデータ電極の駆動電力を確実に抑えることができる。
【００５０】
また、サブフィールドデータを変更する際に、最も重み付けが大きいサブフィールドは変更しないので、画質が変更されたことを知覚されにくいという効果も得られる。
【００５１】
また、１ライン前の画素に書き込みがあり、現ラインの画素に書き込みがない場合に、本発明のように現ラインの画素にも書き込みを行ってもデータ電力が増加せず、１ライン後の画素に書き込みがあった場合にはデータ電力を減少させることができる。
【００５２】
本実施の形態では画像データとサブフィールドデータが等しいとして説明したが、一般的なプラズマディスプレイでは、考え得るサブフィールドデータの組み合わせの数よりも階調数のほうが少ない。そしてプラズマディスプレイ特有の画質劣化要因である動画疑似輪郭を低減するために使用していない組み合わせがある。例えばサブフィールド数が１２であれば４０９６通りの組み合わせがあるが、表示階調数が２５６階調であれば、このうちの２５６通りしか使わない。本発明の画像表示装置では、通常は使用しない組み合わせを使用できるので、動画疑似輪郭削減よりもデータ電力削減を優先した場合に最適なサブフィールドの組み合わせを使用することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では注目画素と１ライン前の画素の書き込み状況から消費電力の大小を判断してサブフィールドデータを変化させたが、水平方向に隣接するデータ電極間容量の充放電に要する電力も考慮して書き込み情報を変化させるようにしてもよい。
【００５４】
ところで、上記説明では、１ライン前の画素において書き込みがなく現ラインの画素において書き込みがあるようなサブフィールドの最大数は、ｎ＝２で固定としたが、ｎを大きく設定すれば元画像と電力削減処理後の画像の差が少なく画質の劣化が小さくなり、逆にｎを小さくすれば、元画像と電力削減処理後の画像の差が大きくなるものの、データ電極の駆動電力を削減することができる。
【００５５】
本発明においては、予め定められる値ｎを変更可能な手段を設け、動作中のデータ電極の駆動電力を測定し、電力が大きいときにはｎを小さくすることにより電力を削減し、電力が小さいときにはｎを大きくすることにより画質劣化を抑えるように構成したものである。
【００５６】
図１１に本発明の実施の形態による構成を示しており、図１１において、３１は逆ガンマ補正やエッジ強調などの画像処理を施された後の画像データ、３２は実施の形態１で説明した電力削減回路、３３は電力削減処理後の出力サブフィールドデータ、３４はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、３５は出力サブフィールドデータを１サブフィールド分ずつＰＤＰ３４に書き込むデータドライバである。
【００５７】
また、削減ＳＦ数決定回路３６は、使用されている全てのデータドライバ３５の合計消費電力からｎの値を決定し、電力削減回路３２にフィードバックするためのものである。
【００５８】
次に、削減ＳＦ数決定回路３６について図１２を用いて説明する。電力値量子化部４１はデータドライバ３５における消費電力を、１〜１０までの１０段階の電力レベルに量子化するものである。ここで、使用するデータドライバ３５における消費電力は、データドライバ３５の電源ラインに直列に挿入した抵抗の両端電圧から求めるか、またはサブフィールド毎の書き込みを行う画素の配置から推定するなどして求めることにより得ることができる。量子化後の値はデータドライバ３５の許容電力が「６」程度になるように選択する。
【００５９】
次に、加算値決定部４２においては、前述の１０段階の値に対応した−３から＋１５までの値を決定するもので、その例を図１３に示している。この加算値決定部４２において決定された値をそれまでにレジスタ４３に格納されていた値と加算し、加算結果を再度レジスタ４３に格納すると共に、ｎ決定部４４に入力する。ｎ決定部４４は、加算結果から図１４に示すようにｎの値を決定するもので、レジスタ４３に格納される値の最大値は１００程度、最小値は０としておく。ｎの値は１フィールドの先頭において決定され、１フィールド期間にわたって維持される。
【００６０】
以上の処理により、市松パターンのようにデータ電極の駆動電力が大きいパターンが表示された場合にはｎが小さくなるので、電力が削減され、このため次フィールドでは電力レベルが下がり、最終的には、図１３の電力レベル「４」（加算値０）で平衡状態に達する。電力レベル「４」はデータドライバ３５の許容電力よりも小さいので、このまま表示を続けてもデータドライバ３５を構成する駆動ＩＣは許容電力範囲内で動作する。
【００６１】
ここで、本実施の形態において例示した図１３や図１４に示すテーブル値、レジスタに格納できる値などの定数は、使用するデータドライバの放熱条件などを考慮して最適値を選択する必要があり、ここで述べたものに限定されるわけではない。
【００６２】
また、上記の説明では、プラズマディスプレイパネルに使用されている全てのデータドライバの合計消費電力によってｎの値を決定していたが、合計消費電力が低くても、一部のデータドライバに電力消費が集中した場合には、このデータドライバを許容電力範囲内で動作させるために必要な電力削減が行われない。
【００６３】
したがって画像を水平方向に複数の領域に分割するとともに、その複数の各領域に対応する個々のデータドライバにおける消費電力を測定し、画像の各データドライバに対応する各領域でｎの値を独立に変更することにより全てのデータドライバを許容電力損失内で動作させることができる。
【００６４】
この場合、各領域で独立に画像に変更を加えた場合には領域間の境界が観測されて画質が劣化する場合がある。また、全ての回路をデータドライバと同数使用すれば、回路規模が大きくなってしまう。したがって、個々のデータドライバの消費電力を測定し、最も消費電力の大きいものを１つ選択してｎの値を決定し、このｎで画像全体に変更を加えるようにすることにより、領域間の境界が観測されることによる画質の劣化を防ぐことができる。また、この場合では電力値量子化部のみをデータドライバと同数用意すればよいので、回路規模が大きくなることなく実現することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明により以下の効果を奏することができる。
【００６６】
（１）データ電極の駆動波形がオフからオンに変化する際に、容量負荷であるデータ電極を充電するために電力を消費するが、本発明によりオフからオンに変化する回数が削減され、電力消費が低減できる。
【００６７】
（２）注目画素と注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができる。
【００６８】
（３）注目画素と注目画素の１ライン前の画素との平均輝度を大体維持したまま書き込み情報を変化させることができ、例えば注目画素において書き込みを行うサブフィールドを削減した場合にはこの画素は暗くなるが、注目画素の１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールドを増加させることにより、この画素を明るくして平均輝度の変化を抑制することにより、輝度変化や色調変化を抑えることで画質変化が認知されることを防止できる。
【００６９】
（４）１ライン前の画素において書き込みを行うサブフィールド数を増加する際の制限を設けることにより、１ライン前の画素に書き込み情報を追加しても、２ライン前の画素に書き込みがなく１ライン前の画素に書き込みがあるようなサブフィールドの数が、１フィールドあたりｎを超えるのを防ぐことができ、確実に消費電力を削減することができる。
【００７０】
（５）視覚的に重要な重み付けの大きいサブフィールドは変更させないことにより、画像情報が著しく変化することを防止して、画質劣化を抑えることができる。
【００７１】
（６）仮に注目画素で書き込みがなく、注目画素の１ライン前および１ライン後の画素において書き込みがあった場合には、データ電極の電位が１ライン前の画素から１ライン後の画素まで変位しないので、データドライバの電力を減少させることができる。１ライン後の画素において書き込みがない場合でも、データ電極の電位が変化する回数は変わらないので、データドライバの電力が増加することはない。
【００７２】
（７）例えば市松パターンなどから形成されたタイルパターンなど、パターンを構成する画素毎の階調値そのものより、パターン領域全体の平均輝度、平均色調などを重視しつつ、隣接画素間との信号変化の頻度を抑制することができ、画質劣化を抑制しながら、データドライバでの書き込み電力の削減を図ることができる。
【００７３】
（８）データ電極駆動電力が大きいときにのみ書き込みに情報を変化させることにより、画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００７４】
（９）データ電極を駆動する全てのデータドライバを許容電力損失内で動作させることができ、また分割された各ブロック間で画像に不連続が観測されて画質が劣化するのを防ぐことができる。
【００７５】
（１０）一般的なプラズマディスプレイではプラズマディスプレイ特有の画質劣化要因である動画疑似輪郭を低減するために使用していない組み合わせがある。例えばサブフィールド数が１２であれば４０９６通りの組み合わせがあるが、表示階調数が２５６階調であればこのうちの２５６通りしか使わない。本発明の動画表示装置では、通常は使用しない組み合わせを使用できるので、動画疑似輪郭削減よりもデータ電力削減を優先した場合に最適なサブフィールドの組み合わせを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なプラズマディスプレイの回路構成図
【図２】 本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイの回路構成図
【図３】 同ディスプレイの電力削減回路を示す構成図
【図４】 同ディスプレイにおける制御を説明するための説明図
【図５】 同じく説明図
【図６】 同じく説明図
【図７】 同じく説明図
【図８】 同じく説明図
【図９】 同じく説明図
【図１０】 同じく説明図
【図１１】 本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイの回路構成図
【図１２】 同ディスプレイの削減ＳＦ数決定回路の回路構成図
【図１３】 同ディスプレイにおいて、消費電力量と加算値の対応表を示す説明図
【図１４】 同ディスプレイにおいて、加算結果とｎの値の対応表を示す説明図
【符号の説明】
６ プラズマディスプレイパネル
７ データドライバ
１０ 電力削減回路
１１ 画像データ
１５ ＳＦ削減回路
１６ 画像データ変換テーブル
１８，２１ ＳＦ追記回路
３２ 電力削減回路
３４ プラズマディスプレイパネル
３５ データドライバ
３６ 削減ＳＦ数決定回路
４１ 電力値量子化部
４２ 加算値決定部
４３ レジスタ
４４ ｎ決定部
Claims (8)
- １フィールドを複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎に表示情報の書き込みを行って階調表示を行う画像表示装置であって、注目画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたり予め定められた値ｎ（全サブフィールド数未満の整数）以下になるようにサブフィールド毎に書き込む表示情報を変更する手段と、前記予め定められる値ｎを変更可能な手段とを設け、かつ表示情報の書き込みに要する消費電力が所定の値よりも大きい場合は前記ｎの値をフィールド毎に順次小さくし、前記消費電力が所定の値よりも小さい場合は前記ｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したことを特徴とする画像表示装置。
- 表示情報を変更する手段は、注目画素および注目画素の１ライン前または１ライン以上前までの画素の表示情報を変更するように構成したものであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 注目画素の１ライン前の画素の表示情報を変更する際は、前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあり前記注目画素の２ライン前の画素に表示画素の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたりｎの値を超えない範囲とすることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
- 表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドのうち、重み付けが大きいものから順にｎ個のサブフィールドに対して表示情報を変更しないように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 表示情報を変更する際、注目画素に表示情報の書き込みがなく前記注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがあるサブフィールドにおいては、前記注目画素に表示情報を追加して書き込むように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 表示情報の変更後の注目画素およびこの注目画素の１ライン前の画素における表示情報を書き込むサブフィールドの組み合わせは、前記注目画素に表示情報の書き込みがあり注目画素の１ライン前の画素に表示情報の書き込みがないサブフィールドの数が、１フィールドあたりｎ以下となる組み合わせの中から、注目画素とこの注目画素の１ライン前の画素における階調値の合計が表示情報の変更前の階調値の合計に対して最も差の小さいものを選択するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 画像が水平方向に複数の領域に分割されるとともにその複数の領域に対応するデータドライバを有し、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記各領域毎の表示情報の書き込みに要するデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は各領域で独立にｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 画像が水平方向に複数の領域に分割されるとともにその複数の領域に対応するデータドライバを有し、予め定められる値ｎを変更可能な手段は、前記複数の領域のうちいずれかの領域におけるデータドライバの消費電力が所定の値よりも大きい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に順次小さくし、データドライバの消費電力が所定の値よりも小さい場合は画面全体でｎの値をフィールド毎に大きくなるように制御したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
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