JP4248572B2 - ガス放電表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルやプラズマアドレス液晶などのガス放電によって発光するデバイスを備えたガス放電表示装置に関する。
カラー映像の表示にAC型プラズマディスプレイパネルが用いられている。この種のプラズマディスプレイパネルによる表示に際しては、表示データの階調値に応じた回数の表示放電を生じさせる点灯維持動作(サステイン)に先立って、線順次走査によるアドレッシングが行われる。アドレッシングは、画面の構成する発光素子であるセルのうちの点灯すべきセルに他のセルよりも多くの壁電荷を帯電させる点灯/非点灯の設定動作である。書込み形式のアドレッシングは点灯すべきセルのみでアドレス放電を起こし、消去形式のアドレッシングは点灯すべきでないセルのみでアドレス放電を起こす。
アドレス放電を確実に起こすには、放電遅れ時間よりもパルス幅の長い電圧パルスをセルに印加する必要がある。しかし、この制約を満たしつつ画面の高精細化および高解像度化を進めるのは難しい。セルサイズを縮小する高精細化によってセルサイズが縮小されると放電が起こりにくくなる。すなわち、放電遅れ時間が長くなる。高解像度化によって水平解像度が増えると、1表示ラインあたりの走査時間が短くなるので、パルス幅を短くしなければならない。
放電遅れ時間の短縮に関して、特開2002−297091号公報において、走査電極の近傍に補助電極対を配置してプライミング放電を起こすことが提案されている。さらにその改良として、プライミング放電が過剰に空間電荷を供給してクロストークを招かぬように、隔壁で区画された補助セルでプライミング放電を起こすことが特開2005−216593号公報において提案されている。
特開2002−297091号公報 特開2005−216593号公報に
プライミング放電のための電極対や補助セルを追加するというパネル構成の変更は、各セルの有効発光面積の割合である開口率を下げ、表示の輝度を低下させてしまう。また、表示デバイスの製造プロセスを複雑にし、良品率の低下を引き起こす。
本発明は、画面にプライミング放電に特化した要素を配置することなくアドレッシングの信頼性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するガス放電表示装置は、発色が異なる3個のセルからなる画素が縦横に並ぶカラー表示用の画面を備え、多階調のフレームを2階調の複数のサブフレームに置き換え、各サブフレームに対して書込み形式のアドレッシングを行って前記複数のサブフレームを順次表示する装置であって、複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のサブフレームの表示において、前記画面を構成するセルのうちでそれに対応する多階調データ値が階調0に対応した最低輝度を指し示す値ではない非最低輝度セルを点灯させ、且つ前記非最低輝度セルに隣接する少なくとも1つのセルを強制的に点灯させ、前記先頭のサブフレーム以外のサブフレームの表示においては、前記画面を構成するセルのうちでそれに対応する2階調データ値が点灯を示す値であるセルのみを点灯させる。
“強制的に点灯させる”とは、注目するセルをそれに対応する多階調データ値の如何を問わず点灯させることを意味する。アドレッシングは書込み形式であるので、アドレッシングにおいては点灯させるセルでアドレス放電を起こす。
非最低輝度セルは複数のサブフレームの中の少なくとも1つにおいて点灯すべきセルである。したがって、非最低輝度セルを先頭のサブフレームで強制的に点灯させることにより、先頭のサブフレームでの表示放電で生じる空間電荷によるプライミング効果および表示放電による保護膜表面等の誘電体表面の活性化が、2番目以降のサブフレームでのアドレス放電を起こり易くし、アドレス放電ミスの発生を防ぐ。
加えて、先頭のサブフレームでの点灯に際して、非最低輝度セルとともに非最低輝度セルに隣接するセルを強制的に点灯させることにより、すなわち、非最低輝度セルが点灯しないセル(最低輝度セル)で囲まれる“孤立の点灯”が生じないようにすることにより、次の理由でアドレス放電が起こり易くなる。
隣接する複数のセルでアドレス放電を起こすので、各セルにアドレス放電を起こすためのアドレス電圧を加えたときに、隣接セルからの漏れ電界が加わって電界が強まる。また、複数のセルのうちで放電の比較的に起こり易いセルで先に起こったアドレス放電によるプライミング粒子が、隔壁頂面とその対向面との微小間隙を通って隣接セルへ流出し、隣接セルでのプライミング効果を生む。
非最低輝度セルが本来は先頭のサブフレームで点灯すべきではない場合、すなわち多階調データ値が2番目以降の単一または複数のサブフレームのみを点灯させるべき値である場合に、非最低輝度セルを先頭のサブフレームで強制的に点灯させることは、表示品質に影響を及ぼす。これに対しては、先頭のサブフレームの輝度の重みを小さくすることによって影響を小さいものにすることができる。実際には、輝度の重みの小さいサブフレームが点灯することの影響よりも、輝度の重みの大きいサブフレームでアドレス放電ミスが生じることの影響の方が重大である。ただし、本発明の実施において、必ずしも先頭のサブフレームの輝度の重みを最小の重みとする必要はない。輝度の重みが大きいほど、サブフレームにおける表示放電の回数が多くて保護膜表面等の誘電体表面の活性化が顕著であるので、以降のサブフレームに対するアドレス放電ミスの低減に大きく貢献する。これを踏まえて、先頭のサブフレームの輝度の重みを画面のアドレス放電特性に応じて適切に選定するのが望ましい。
本発明によれば、アドレス放電のための要素とは別にプライミング放電に特化した構成要素を画面に配置することなくアドレッシングの信頼性を向上させることができる。
図1は本発明に係るガス放電表示装置の構成を示す図である。例示のガス放電表示装置1は、カラー表示用の画面50をもつプラズマディスプレイパネル2と駆動のための複数の回路とから構成される。
画面50には、第1の表示電極X、第2の表示電極Y、およびアドレス電極Aが配列されている。表示電極Yはアドレッシングにおいてスキャン電極として用いられる。表示電極Yとアドレス電極Aとがアドレッシングのための電極マトリクスを構成する。表示電極Xにはサステインドライバ3が接続され、表示電極Yにはスキャンドライバ4およびサステインドライバ5が接続されている。そして、アドレス電極Aにはアドレスドライバ6が接続されている。
ガス放電表示装置1には、図示しないTVチューナーまたはコンピュータといった画像出力装置から、画素転送用のクロックCLKとともにRGBの3色のそれぞれの階調値(明るさ)を示すデータR−DF,G−DF,B−DFが入力される。フレームデータDFはこれらデータR−DF,G−DF,B−DFからなる。
プラズマディスプレイパネル2は2値発光デバイスであるので、ガス放電表示装置1は、多階調のフレームを2階調の複数のサブフレームに置き換えて表示する。そのため、ガス放電表示装置1は、フレームデータDFをサブフレームデータに変換するフレーム分割回路7、サブフレームデータを一時的に記憶するメモリ8、およびメモリ8から所定のサブフレームデータを読み出してアドレスドライバ6へ送るデータ転送回路9を備えている。
フレーム分割回路7は、データR−DF,G−DF,B−DFをそれぞれサブフレームデータに変換する。サブフレームデータは、1セル当たり1ビットのデータの集合であって、その各ビットの値は該当する1つのサブフレームにおけるセルの点灯の要否、厳密にはアドレス放電の要否を示す。例示において、サブフレーム数は11である。以下において、表示順序における先頭から末尾までのサブフレームを順にSF1,SF2,・・・SF10,SF11という。図示もこれに準じる。
データ転送回路9は、各SF1〜SF11に対して行われるアドレッシングにおいて、表示ラインの走査に同期して、画面50の色配列に整合する順序で3色のサブフレームデータを読み出してアドレスドライバ6へシリアル出力する。
画面50の色配列は、図2のとおり水平方向にR,の順に3色が繰り返し配置され、垂直方向に同じ色のセルが並ぶ配列である。画面50では、画像の1画素に対応するセルの組(これを便宜的に画素と呼ぶ)51は、G(緑)のセル53とそれに隣接するR(赤)のセルおよびB(青)セルの計3個のセルで構成される。
セル構造の典型例を図3に示す。表示電極Xおよび表示電極Yは前面ガラス基板11上に配置され、誘電体層13および保護膜14で覆われている。アドレス電極Aは背面ガラス基板21上に配置され、誘電体層22で覆われている。誘電体層22上にガス封入空間を区画する隔壁23が等間隔に配置され、隔壁の配列間隙に間にセルの発色を決めるRの蛍光体24、Gの蛍光体25、およびBの蛍光体26が配置されている。図では離れているが、実際は隔壁23の頂面と保護膜14とが当接する。
アドレッシングは該当するサブフレームの表示において点灯すべきセルでアドレス放電を起こす書込み形式である。点灯すべきセルには、表示電極Yとアドレス電極Aとの間にアドレス放電を起こす電圧が印加される。アドレス放電は適量の壁電荷を形成する。
アドレッシングに続くサステインにおいて、表示電極Xと表示電極Yとの電極対に交流電圧が印加される。点灯すべきセルのみで表示放電が起こり、放電ガスの放つ紫外線が蛍光体24,25,26を励起する。励起された蛍光体24,25,26は発光する。表示放電による発光が点灯である。
以上の構成をもつガス放電表示装置1は、複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のSF1の表示において、画面50を構成するセル51のうちでそれに対応するフレームデータDFの階調値が最低輝度を指し示す値(一般に0)ではない非最低輝度セルを点灯させ、且つ非最低輝度セルに隣接する少なくとも1つのセルを強制的に点灯させる。本実施形態において、このような特徴的な動作はフレーム分割回路7によって実現される。すなわち、フレーム分割回路7が、SF1において非最低輝度セルおよびそれに隣接するセルを点灯させるサブフレームデータを生成する。
フレーム分割回路7は、図4の変換テーブル70で表されるようなフレームからサブフレームへの変換を行う手段と、以下の実施例1〜4のようにSF1に対する変換結果を修正する手段とを備えている。
変換テーブル70は、例えば256階調のフレームデータDFの階調値(0〜255)のそれぞれに対して、11個のSF1〜SF11の点灯/非点灯の組合せ(点灯パターン)を対応づける。図中の括弧内の数値は輝度の重みを表す。そして、点灯は「1」で非点灯は「0」で表されている。
図4において丸印で強調されているとおり、変換テーブル70の重要な特徴は、最低輝度を指し示す階調値「0」を除く他の全ての階調値「1」〜「255」について、SF1が点灯とされていることである。ここで、例えば階調値「7」を表示する点灯パターンとして、SF2〜SF4を点灯とするパターン、およびSF5のみを点灯とするパターンがある。しかし、変換テーブル70において階調値「7」に対応するのは、SF1,SF3およびSF4を点灯するパターンである。このように変換テーブル70では、表現可能な点灯パターンが複数ある階調値について、SF1を非点灯とするパターンは採用されず、SF1を点灯とするパターンが採用されている。
変換テーブル70に則した変換は、先頭のSF1の表示において、階調値「1」〜「255」に対応する非最低輝度セルを点灯させる。SF1での点灯は、階調値「2」〜「255」の非最低輝度セルにおけるSF2またはそれ以後のSF3〜SF11のアドレス放電ミスを防ぐ。
変換テーブル70によれば、非最低輝度セルのSF1での点灯は、プライミングのための付加的な点灯ではなくフレームデータDFの階調値を表現する本来の点灯であるので、表示品質を何ら損なわない。
なお、1フレームに対応するサブフレームの数、各サブフレームの輝度の重み、重み配列(サブフレームの表示順序)は例示に限らない。特に重み配列は重みの大きさの順に限らず、擬輪郭の低減に有効な配列とするのが望ましい。
図5は点灯パターンの修正の第1例を示す。この例はSF1を無彩色(白と黒のモノクロ)とするものである。上述した図4の変換テーブル70に従った修正前のサブフレーム(これをSF1’という)では、SF1において非最低輝度セルは点灯する。しかし、非最低輝度セルの周囲のセルが最低輝度セルであれば、非最低輝度セルの点灯が孤立の点灯となる。孤立の点灯を無くすため、第1例では図中の(b)〜(h)のように非最低輝度セルを含む画素に属する3個のセルを全て点灯させる。3色のセルが発光するので、非最低輝度セルを含む画素の発色は白色である。3個のセルが最低輝度セルである画素では、図中の(a)のように修正前と後とで変わらず、SF1において3個のセルが非点灯となる。
このような点灯パターン修正の第1例は図6に示す構成のフレーム分割回路7aによって実現することができる。
フレーム分割回路7aは、3色のフレームデータR−DF,G−DF,B−DFを変換テーブル70に従ってサブフレームデータR−SF1’,R−SF2〜R−SF11,G−SF1’,G−SF2〜G−SF11,B−SF1’,B−SF2〜B−SF11に変換するブロック71、およびブロック71の出力するサブフレームデータR−SF1’,G−SF1’,B−SF1’の論理和演算をする論理回路72から構成される。
ブロック71が出力するSF2〜SF11のサブフレームデータがそのままメモリ8に書き込まれ、先頭のSF1については論理回路72の出力が3色共通にメモリ8に書き込まれる。
なお、ブロック71の機能をルックアップテーブル(LUP)によって実現してもよいし、論理演算回路によって実現してもよい。
図7は点灯パターンの修正の第2例を示す。第2例は、3色の中で一般的に視感度が低いB(青)のセルまたはR(赤)のセルを強制的に点灯させることによって、非最低輝度セルの孤立の点灯を無くすものである。一般にR,G,Bの視感度の相対比は3:6:1またはこれに近い値であるので、G(緑)のセルを強制的に点灯させ場合と比べてBまたはRのセルを強制的に点灯させても表示品質への影響は小さい。
左からR,G,Bの順に並ぶ色配列において、注目画素のRのセルが孤立点灯する場合には、(b)のように左側の画素のBのセルを点灯させる。Gのセルが孤立点灯する場合には、(c)のように当該注目画素のBのセルを点灯させる。Bのセルが孤立点灯する場合には、(d)のように右側の画素のRのセルを点灯させる。G,Bのセルが点灯の場合やR,Gのセルが点灯の場合には、孤立点灯でないので、(e)(g)のとおり点灯パターンを修正しない。R,Bが点灯の場合には、(f)のように左側の画素のBのセルおよび右側の画素のRのセルを点灯させる。このような点灯パターン修正を各色のセルに注目して整理すると、次の論理が導かれる。
SF1において注目する画素のRのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合、または注目画素のGのセルが非点灯で且つ左側の画素のBのセルが点灯である場合である。Gのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合のみである。Bのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合、注目画素のGのセルが点灯である場合、または右側の画素のRのセルが点灯で且つGのセルが非点灯である場合である。
第2例においては、BおよびRのセルのSF1のサブフレームデータを決めるにあたって、複数の画素の点灯パターンに注目しなければならない場合がある。具体的には図7中の(b)(d)(f)の場合がそれに該当する。これらの場合には図8のように隣接画素を参照する必要がある。
図8のようにフレームデータは画素の配列順に処理される。図示の例では画素の各行において左から右への順に処理される。したがって、例えば、(b)の場合、[j−1]番目の画素を処理する段階で、それより後の[j]番目の画素を参照する。また、(f)の場合は、[j+1]番目の画素を処理する段階で、それより前の[j]番目の画素を参照する。
このような点灯パターン修正の第2例は図9に示す構成のフレーム分割回路7bによって実現することができる。
フレーム分割回路7bは、上述の例と同様のブロック71、およびブロック71の出力するサブフレームデータR−SF1’,G−SF1’,B−SF1’の論理演算をする論理回路73から構成される。
SF2〜SF11についてはブロック71が出力するサブフレームデータがそのままメモリ8に書き込まれ、先頭のSF1については論理回路73の色別の出力がメモリ8に書き込まれる。
論理回路73は、隣接する3個の画素のデータに基づいてSF1のサブフレームデータを生成するために、データを遅延させる5個のフリップフロップを有している。これらフリップフロップは、Rについては1段階、GおよびBについて2段階のデータ遅延をするように配置されている。各色の1段目のフリップフロップの入力は図8の[j+1]番目の画素に対応し、1段目のフリップフロップの出力は[j]番目の画素に対応する。2段目のフリップフロップの出力は[j−1]番目の画素に対応する。
図10は点灯パターンの修正の第3例を示す。第3例は、非最低輝度セルの両側のセルを強制的に点灯させることによって、非最低輝度セルの孤立の点灯を無くすものである。
注目画素のRのセルが孤立点灯する場合には、(b)のように左側の画素のBのセルおよび注目画素のGのセルを点灯させる。Gのセルが孤立点灯する場合には、(c)のように注目画素のR,Bのセルを点灯させる。Bのセルが孤立点灯する場合には、(d)のように注目画素のGのセルおよび右側の画素のRのセルを点灯させる。G,Bのセルが点灯の場合には、(e)のように注目画素のRのセルおよび右側の画素のRのセルを点灯させる。R,Bのセルが点灯の場合には、(f)のように左側の画素のBのセル、注目画素のGのセルおよび右側の画素のRのセルを点灯させる。R,Gのセルが点灯の場合には、(g)のように左側の画素のBのセルおよび注目画素のBのセルを点灯させる。このような点灯パターン修正を各色のセルに注目して整理すると、次の論理が導かれる。
SF1において注目する画素のRのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合、注目画素のGのセルが点灯の場合、または左側の画素のBのセルが点灯の場合である。Gのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合、注目画素のRのセルが点灯の場合、または注目画素のBのセルが点灯の場合である。Bのセルが点灯するのは、当該セルが非最低輝度セルである場合、注目画素のGのセルが点灯の場合、または右側の画素のRのセルが点灯の場合である。
このような点灯パターン修正の第3例は図11に示す構成のフレーム分割回路7cによって実現することができる。フレーム分割回路7cは、上述の例と同様のブロック71、およびブロック71の出力するサブフレームデータR−SF1’,G−SF1’,B−SF1’の論理演算をする論理回路74から構成される。
SF2〜SF11についてはブロック71が出力するサブフレームデータがそのままメモリ8に書き込まれ、先頭のSF1については論理回路74の色別の出力がメモリ8に書き込まれる。
図12は実施例4に係る画面の色配列を示す。図12の画面50bの色配列は、水平方向にR,B,Gの順に3色が繰り返し配置され、垂直方向に同じ色のセルが並ぶ配列である。画面50bにおいても上述の例と同様に、画像の1画素に対応するセルの組(これを便宜的に画素と呼ぶ)51bは、B(青)セルとそれに隣接するR(赤)のセルおよびG(緑)のセル53の計3個のセルで構成される。画面50bの重要な特徴は、各画素51bにおいてBのセルが中央に配置されている点である。
図13は点灯パターンの修正の第4例を示す。第4例は、非最低輝度セルの属する画素の他のセルを強制的に点灯させることによって、非最低輝度セルの孤立の点灯を無くすものである。第4例によれば、注目画素での孤立点灯を無くすために他の画素のセルを強制的に点灯させる上述の第2例および第3例と比べて、水平方向の解像度を良好にすることができる。
このような点灯パターン修正の第例は図14に示す構成のフレーム分割回路7dによって実現することができる。フレーム分割回路7dは、上述の例と同様のブロック71、およびブロック71の出力するサブフレームデータR−SF1’,G−SF1’,B−SF1’の論理演算をする論理回路75から構成される。
SF2〜SF11についてはブロック71が出力するサブフレームデータがそのままメモリ8に書き込まれる。また、Gについてはブロック71が出力するSF1’のサブフレームデータがそのままSF1のサブフレームデータとしてメモリ8に書き込まれる。RおよびBについては論理回路75の出力がSF1のサブフレームデータとして色別にメモリ8に書き込まれる。
以上の実施形態において、装置の全体構成、画面のセル構造、色配列、フレーム分割回路の構成、1フレームに対応するサブフレームの数、サブフレームに与える輝度の重み、重み配列などは、本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。
本発明は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの情報処理機器のディスプレイ、平面型のテレビジョン、広告や案内情報などの公衆表示用のディスプレイなど、ガス放電によってカラー表示を行う各種の表示装置に利用することができる。
本発明に係るガス放電表示装置の構成を示す図である。 画面の色配列を示す図である。 画面のセル構造の一例を示す分解斜視図である。 フレーム分割に係る変換テーブルの一例を示す図である。 点灯パターンの修正の第1例を示す図である。 点灯パターンの修正の第1例を実現する回路の一例を示す図である。 点灯パターンの修正の第2例を示す図である。 複数の画素が関係する処理の説明図である。 点灯パターンの修正の第2例を実現する回路の一例を示す図である。 点灯パターンの修正の第3例を示す図である。 点灯パターンの修正の第3例を実現する回路の一例を示す図である。 実施例4に係る画面の色配列を示す図である。 点灯パターンの修正の第4例を示す図である。 点灯パターンの修正の第4例を実現する回路の一例を示す図である。
符号の説明
1 ガス放電表示装置
52,53,54 セル
50,50b 画面
DF フレームデータ
SF1〜SF11 サブフレーム

Claims (5)

  1. 発色が異なる3個のセルからなる画素が縦横に並ぶカラー表示用の画面を備え、多階調のフレームを2階調の複数のサブフレームに置き換え、各サブフレームに対して書込み形式のアドレッシングを行って前記複数のサブフレームを順次表示するガス放電表示装置であって、
    複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のサブフレームの表示において、前記画面を構成するセルのうちでそれに対応する多階調データ値が階調0に対応した最低輝度を指し示す値ではない非最低輝度セルを点灯させ、且つ前記非最低輝度セルに隣接する少なくとも1つのセルを強制的に点灯させ、前記先頭のサブフレーム以外のサブフレームの表示においては、前記画面を構成するセルのうちでそれに対応する2階調データ値が点灯を示す値であるセルのみを点灯させ
    ことを特徴とするガス放電表示装置。
  2. 複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のサブフレームの表示において、前記非最低輝度セルが対応する画素の全てのセルを強制的に点灯させる
    請求項1に記載のガス放電表示装置。
  3. 複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のサブフレームの表示において、前記非最低輝度セルおよび前記非最低輝度セルに隣接する両側のセルを強制的に点灯させる
    請求項1に記載のガス放電表示装置。
  4. 前記画素が、発色が青であるセルとそれの両側に配置された発色が赤のセルおよび発色が緑のセルで構成される
    請求項3に記載のガス放電表示装置。
  5. 複数のフレームのそれぞれの表示における先頭のサブフレームの表示において、前記非最低輝度セルおよび前記非最低輝度セルに隣接する両側のセルのうちで発色の視感度が一般的に低い方のセルを強制的に点灯させる
    請求項1に記載のガス放電表示装置。
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