JP4562247B2 - 表示パネルの駆動方法および駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示が可能に構成された表示パネルの駆動方法および駆動装置に関する。
【０００２】
大画面のテレビジョン表示デバイスとして注目されるＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）では、カラー表示に紫外線励起で発光する蛍光体が用いられている。発光強度および色純度の条件を満たす蛍光体材料は少なく、Ｒ，Ｇ，Ｂの色バランスを考慮して行う材料選択の自由度は小さい。
【０００３】
【従来の技術】
ＰＤＰにおいては、セルが２値発光素子であるので、中間調は単位時間あたりの積分発光量を制御することにより再現される。一般には、１フレーム（インタレース表示の場合はフィールド）を輝度の重み付けをした複数のサブフレーム（またはサブフィールド）で構成し、サブフレーム単位の発光の有無の組合せによってフレーム期間あたりの積分発光量を設定する階調表示方法が用いられる。このような階調表示では、あるフレーム期間の後半で発光したセルが次のフレーム期間の前半でも発光するというように、フレーム間での発光の時間間隔がフレーム期間長（約１６．７ｍｓ）より極端に短い場合が多い。このため、ＰＤＰではＣＲＴと比べて（ＣＲＴでは各セルがフレーム期間長の時間間隔で発光する）、発光の残光が表示品質に大きく影響する。
【０００４】
ＰＤＰで使用される蛍光体の残光特性は、発光色によって大きく異なる。特にＢ（青）とＧ（緑）との差が大きい。例えば、Ｂの蛍光体であるＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕの１／１０残光時間が数μｓであるのに対し、Ｇの蛍光体であるＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎの１／１０残光時間はフレーム期間長に近い１４ｍｓである。
このような残光時間の差異は、動画表示において原画像に無い色を出現させる。
すなわち、人が歩く映像のような画像の移動において緑色の尾引きが生じたり、暗転場面において緑色の像が残ったりする。緑色は比視感度が大きく目立つ。特に人物画像は注視されるので、肌の部分における緑色の尾引きは表示品質を著しく損なう。
【０００５】
従来では、Ｇの蛍光体としてＺｎ₂ ＳｉＯ₄ ：Ｍｎを用い、発光中心濃度を増大して残光時間をできるだけ短くする対策が行われていた。また、特開平１１−１０９９１６号の段落番号００３７〜００４１には、ＧとＲの残光時間を揃えることで尾引きの色を目立ちにくい黄色にすることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように発光中心濃度を増大して残光時間を短くすると、輝度および色純度が低下するという問題があった。また、ＧとＲの残光時間を揃える手法では、蛍光体の材料選択の制約が増え、白色再現の色バランスの調整が難しくなる。
【０００７】
本発明は、発光材料選択の制約を大きくすることなく、表示品質を高めることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、３の発光色の間における残光時間の差異を画像データ処理によって補う。残光時間の短い発光色について、他の発光色の残像に相応する輝度画像を生成し、元の輝度画像に重畳する。すなわち、最も残光時間の長い発光色に合わせるように、積極的に残像を表示する。これにより、残像の色が原画像と同じになり、違和感が薄れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る表示装置の構成図である。表示装置１００は、ｍ×ｎ個のセルからなる表示面を有した面放電型のＰＤＰ１と、縦横に並ぶセルを選択的に発光させるためのドライブユニット７０とから構成されており、壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシステムのモニターなどとして利用される。
【００１０】
ＰＤＰ１では、表示放電を生じさせるための第１および第２の電極が平行配置され、これら電極群と交差するように第３の電極（アドレス電極）が配列されている。第１および第２の電極は画面の行方向（水平方向）に延び、第２の電極はアドレッシングに際して行選択のためのスキャン電極として用いられる。第３の電極は列方向（垂直方向）に延びており、列選択のためのデータ電極として用いられる。
【００１１】
ドライブユニット７０は、本発明に特有の画質改善回路７７を有している。ＴＶチューナ、コンピュータなどの外部装置からの画像信号Ｓ１は、Ａ／Ｄ変換器７５においてＲ，Ｇ，Ｂの各色の輝度レベルを示すフィールドデータＤＲ，ＤＧ，ＤＢに変換される。図示の画質改善回路７７は、フィールドデータＤＲ，ＤＧ，ＤＢのうち、Ｒ，ＢのフィールドデータＤＲ，ＤＢに対して後述の処理を行い、処理後のフィールドデータＤＲ’，ＤＢ’をＧのフィールドデータＤＧと同期させてデータ変換部７９へ出力する。
【００１２】
フィールドデータＤＲ’，ＤＧ，ＤＢ’は、階調表示のためのサブフィールドデータＤｓｆに変換されてアドレスドライバ８７へシルアル転送される。サブフィールドデータＤｓｆはｑ個のサブフィールドを表すｑビットの表示データであって（１サブピクセル当たり１ビットの表示データがｑ画面分集まったものとも言える）、サブフィールドは解像度ｍ×ｎの２値画像である。サブフィールドデータＤｓｆの各ビットの値は、該当する１つのサブフィールドにおけるサブピクセルの発光の要否、厳密にはアドレス放電の要否を示す。
【００１３】
Ｘドライバ８１は、第１の電極の電位を一括に制御する。第２の電極の電位を制御するＹドライバ８５は、スキャン回路と共通ドライバとからなる。スキャン回路はアドレッシングにおける行選択のための電位切換え手段である。アドレスドライバ８７は、サブフィールドデータＤｓｆに基づいて、計ｍ本のアドレス電極の電位を制御する。これらドライバには電源回路７３から図示しない配線導体を介して所定の電力が供給される。このようなドライブユニット７０の動作はコントローラ７１により制御される。
【００１４】
図２は本発明に係るＰＤＰのセル構造を示す図である。ＰＤＰ１は一対の基板構体（基板上にセルの構成要素を設けた構造体）１０，２０からなる。表示面ＥＳを構成する各セルにおいて、表示電極対（第１の電極Ｘおよび第２の電極Ｙで構成される）とアドレス電極Ａとが交差する。電極Ｘ，Ｙは、前面側の基板構体１０の基材であるガラス基板１１の内面に配列されており、それぞれが面放電ギャップを形成する透明導電膜４１と行の全長にわたって延びる金属膜（バス電極）４２とからなる。表示電極対（Ｘ，Ｙ）を被覆するように厚さ３０〜５０μｍ程度の誘電体層１７が設けられ、誘電体層１７の表面には保護膜１８としてマグネシア（ＭｇＯ）が被着されている。アドレス電極Ａは、背面側の基板構体２０の基材であるガラス基板２１の内面に配列されており、誘電体層２４によって被覆されている。誘電体層２４の上には、高さ１５０μｍ程度の帯状の隔壁２９が各第３電極Ａの間に１つずつ設けられている。これらの隔壁２９によって放電空間が行方向（水平方向）に列毎に区画されている。放電空間のうちの各列に対応した列空間３１は全ての行に跨がって連続している。そして、隔壁２９の側面を含めて背面側の内面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。図中の斜体アルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光体の発光色を示す。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは放電ガスが放つ紫外線によって局部的に励起されて発光する。色配列はＲＧＢパターンの繰り返しであり、各行の３列分のセルによって入力画像の画素（ピクセル）の色再現が行われる。
【００１５】
図３は画質改善の概念図、図４は蛍光体の残光特性を示す図である。図３中の参照符号の添字ｎ−１，ｎ，ｎ＋１は時系列に表示されるフレームの表示順位を表す。
【００１６】
表示画像ＤＦは、画像信号Ｓ１におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分であるＲフレームＲＦ、ＧフレームＧＦ、およびＢフレームＢＦの合成画像である。ここで、Ｇの蛍光体の残光時間がフィールド周期と同程度であるとすると、Ｇについては、ｎ番目のＧフレームＧＦ_n にその１つ前の（ｎ−１）番目のＧフレームＧＦ_n-1 の残像ＧＦ’_n-1 が加わる。このため、例えば図示のように白色の物体ｗｅが移動する映像において、移動の後端側に緑色の像が残る尾引き現象が生じる。
【００１７】
尾引きを目立たなくするために、本発明の画質改善では、比較的に残光時間が短いＲおよびＢについて、Ｇの残像ＧＦ’_n-1 に相応する輝度画像を生成して原画像である元のフレームに重畳する。すなわち、ｎ番目のＲフレームＲＦ_n に対して、その１つ前の（ｎ−１）番目のＲフレームＲＦ_n-1 の各画素値（輝度）を一律に低減した疑似残光フレームＲｆ_n-1 を生成する。Ｂについても同様に、ＢフレームＢＦ_n に対して、その１つ前の（ｎ−１）番目のＢフレームＢＦ_n-1 の各画素値を一律に低減した疑似残光フレームＢｆ_n-1 を生成する。画素値低減の割合は発光色毎に選定する。例えば図４のように３色の残光時間にＢ＜Ｒ＜Ｇの関係がある場合において、元のフレームの画像値Ｆに対する疑似残光フレームの画像値ｆの比率ｋ（ｋ＝ｆ／Ｆ）はＲよりもＢの方が大きい。比率ｋの選定は、サブフィールド配列（重み配列）で決まる発光の時間分布に応じて、フィールド期間内の残光の影響が最も大きい時点における３色の発光強度比を基準に行う。
【００１８】
疑似残光フレームの重畳により、ｎ番目の表示画像ＤＦ_n は、ＲフレームＲＦ_n 、疑似残光フレームＲｆ_n-1 、ＧフレームＧＦ_n 、残像ＧＦ’_n-1 、ＢフレームＢＦ_n および疑似残光フレームＢｆ_n-1 の合成画像となる。同様に（ｎ＋１）番目の表示画像ＤＦ_n+1 は、ＲフレームＲＦ_n+1 、疑似残光フレームＲｆ_n 、ＧフレームＧＦ_n+1 、残像ＧＦ’_n 、ＢフレームＢＦ_n+1 および疑似残光フレームＢｆ_n の合成画像となる。尾引きは無くなりはしないものの、その色は原画像の明度を下げた色であるので、緑色の尾引きが現れるのに比べて格段に自然な表示に感じられる。
【００１９】
図５は画質改善回路の機能構成図である。
画質改善回路７７は、１フレーム周期のデータ遅延手段としてのメモリ７７１、画像値低減のための乗算器７７３，７７５、および疑似残光フレームの重畳のための加算器７７７，７７９からなる。画質改善回路７７に入力されたフィールドデータＤＲ，ＧＢ，ＤＢのうち、ＲおよびＢのフィールドデータＤＲ，ＤＢはメモリ７７１を経て乗算器７７３，７７５に送られる。乗算器７７３はフィールドデータＤＢをｋ_B 倍（０＜ｋ_B ＜１）し、乗算器７７５はフィールドデータＤＲをｋ_R 倍（０＜ｋ_R ＜１）する。そして、加算器７７９において、ｎ番目のフレームのフィールドデータＤＢと、（ｎ−１）番目のフレームのｋ_B 倍されたフィールドデータＤｂとが加算され、フィールドデータＤＢ’が生成される。同様に加算器７７７において、ｎ番目のフレームのフィールドデータＤＲと、（ｎ−１）番目のフレームのｋ_R 倍されたフィールドデータＤｒとが加算され、フィールドデータＤＲ’が生成される。
【００２０】
【実施例】
Ｒの蛍光体としてＹ₂ Ｏ₃ ：Ｅｕ（１／１０残光時間＝４ｍｓ）、Ｇの蛍光体としてＺｎ₂ ＳｉＯ₄ ：Ｍｎ（１／１０残光時間＝１４ｍｓ）、Ｂの蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ（１／１０残光時間＝数μｓ）を用いて図２の構造のＰＤＰ１を作製した。画面仕様は４２インチ型ワイドＶＧＡである。Ｂについては乗算係数ｋ_B を０．２５（２５％の重畳）とし、Ｒについては乗算係数ｋ_R を０．２０（２０％の重畳）とした。１００％白表示を５ｃｍ／ｓで移動させて目視観察を行った。白色の尾引きを知覚した。また、テレビジョン映像を表示させて目視観察を行った。移動物体とほぼ同じ色の尾引きであったので、スピード感のある映像に見えて違和感を感じなかった。
【００２１】
以上の実施形態において、最も残光時間の短い１つの発光色のみについて疑似残光フレームの重畳を行ってもよい。疑似残光フレームの生成の対象とする発光色は例示に限らず、残光時間の最も長い１色以外の２色または１色であればよい。疑似残光フレームの輝度レベルは、使用する蛍光体および駆動条件で決まるセルの発光特性に応じて適宜に変更すべきパラメータである。１／１０残光時間がフィールド周期より長い場合には、１つ前のフレームだけでなく２つ以上前のフレームの輝度情報を重畳してもよい。ただし、１／１０残光時間が３０ｍｓであったとしても、２５６階調程度の表示では２つ以上前のフレームについての残光分は０に近いので、実用上は１つ前のフレームのみを考慮すれば十分な画質改善効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４の発明によれば、発光材料選択の制約を大きくすることなく、残光の影響を低減して表示品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の構成図である。
【図２】本発明に係るＰＤＰのセル構造を示す図である。
【図３】画質改善の概念図である。
【図４】蛍光体の残光特性を示す図である。
【図５】画質改善回路の機能構成図である。
【符号の説明】
Ｒ，Ｇ，Ｂ 発光色
ＥＳ 表示面
１ ＰＤＰ（表示パネル）
ＲＦ，ＧＦ，ＢＦ フレーム
７０ ドライブユニット（駆動装置）
ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ フィールドデータ（画像データ）
７７ 画質改善回路
１００ 表示装置

Claims (3)

1. 発光色が異なりかつ各々の残光時間が他と異なる３種のセルからなるカラー表示面を有した表示パネルの駆動方法であって、
   前記３種のセルの発光色のそれぞれに対応した時系列のフレームを表示する際に、最も残光時間が短い１種の発光色について、各フレームの当該発光色の輝度にその１つ前のフレームの当該発光色のセルの輝度を第１の割合で重畳し、
   ２番目に残光時間が短い発光色について、各フレームの当該発光色の輝度にその１つ前のフレームの当該発光色のセルの輝度を前記第１の割合より小さい第２の割合で重畳し、
   最も残光時間が長い１種の発光色については、各フレームの当該発光色の輝度にその１つ前のフレームの当該発光色のセルの輝度を一定の割合で重畳することをしない
   ことを特徴とする表示パネルの駆動方法。
2. 発光色が異なりかつ各々の残光時間が他と異なる３種のセルからなるカラー表示面を有した表示パネルの駆動装置であって、
   前記３種のセルの発光色のそれぞれに対応したフレーム単位の画像データが入力され、最も残光時間が短い発光色に対応した画像データについて、ｎ番目のフレームのデータ値に（ｎ−１）番目のフレームのデータ値をｋ倍（０＜ｋ＜１）して加算する内容の信号処理を行うと共に、
   ２番目に残光時間が短い発光色に対応した画像データについて、ｎ番目のフレームのデータ値に（ｎ−１）番目のフレームのデータ値をｍ倍（０＜ｍ＜ｋ＜１）して加算する内容の信号処理を行い、処理後の画像データを他の発光色に対応したｎ番目のフレームの画像データと同期させて出力し、
   最も残光時間が長い発光色に対応した画像データについては前記信号処理を行わない画質改善回路を備えた
   ことを特徴とする表示パネルの駆動装置。
3. 発光色が異なりかつ各々の残光時間が他と異なる３種のセルからなるカラー表示面を有したプラズマディスプレイパネルと、
   前記プラズマディスプレイパネルにその駆動手段として接続された請求項２記載の駆動装置とを有した
   ことを特徴とする表示装置。

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