JP4563787B2 - プラズマディスプレイ装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマディスプレイ装置及びその制御方法に関する。
プラズマディスプレイ装置は、電力一定制御を行っているため、表示負荷率に応じて発光可能なサスティンパルス数は決められてしまう。また、プラズマディスプレイ装置の実階調数は全サブフィールドの重みの合計で決まり、これは表示負荷率には依存しない。そのため、表示負荷率の小さい映像つまり暗い映像では総サスティンパルス数が多くなるので、１階調当たりの発光サスティンパルス数は多くなる。一方、表示負荷率の大きい映像つまり明るい映像では総サスティンパルス数が少なくなるので、１階調当たりの発光サスティンパルス数が少ない。特に最小重みのサブフィールドは誤差拡散処理ビットに使われるため、映像シーンに依存して誤差拡散ビットの輝度が変化するため、フリッカとして認識されてしまう。また、表示負荷率の小さい暗い映像では、低階調値部の表現力が不十分であった。これは、明るい映像と比較して暗い映像ほど階調値間の輝度差が大きいためである。
下記の特許文献１は、映像データの平均輝度レベル（ＡＰＬ）に応じて１フィールドのピーク輝度を変化させている。しかし、投入電力量を制御したり、ピーク輝度を向上させるために各サブフィールドの表示負荷率に応じてサスティンパルス数を制御したり、またプラズマディスプレイパネルや回路部品等の熱を一定温度以下に保つためにサスティンパルス数を減少させる制御等を行うと、ＡＰＬとサスティンパルス数とは必ずしも一致しない。このため、階調数と投入可能なサスティンパルス数との間に無視できない差が生じる可能性がある。例えば、階調数に対してサスティンパルス数が多すぎる場合、最小サブフィールドに割り当てられるサスティンパルス数が一定値とならないため、低階調値部で拡散エラー及びフリッカ（最小サブフィールドの輝度が変動することにより発生）が生じる。例えば、階調数が２５６の場合、投入可能なサスティンパルス数が１０００発なら最小サブフィールドに割り当てられるサスティンパルス数は４発であり、投入可能なサスティンパルス数７６８発なら最小サブフィールドに割り当てられるサスティンパルス数は３発である。映像によって投入可能なサスティンパルス数は変動し、これに伴い最小サブフィールドに割り当てられるサスティンパルス数も変動する。逆に階調数に対してサスティンパルス数が少なすぎる場合は、各サブフィールドに割り当てられるサスティンパルス数の比がサブフィールド配列で示される輝度比と異なり、階調の不足した画像となる。特に重みが小さいサブフィールドで発生し、映像の低階調値部で等高線状のノイズが発生する。
本発明の目的は、表示負荷率に応じて変化するサスティンパルス数に適した階調数を選択することができるプラズマディスプレイ装置及びその制御方法を提供することである。
本発明の一観点によれば、１フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置であって、入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算部と、前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択部と、前記入力映像信号のダイナミックレンジを前記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する階調数変換部とを有するプラズマディスプレイ装置が提供される。
表示負荷率に応じて適切な総サスティンパルス数を決めることができ、かつ総サスティンパルス数に応じて適切な階調数を選択することができる。表示負荷率が大きいときのフリッカを防止し、表示負荷率が小さいときの低階調値部の表現力不足を防止することができる。また、階調数に対して総サスティンパルス数が多すぎるときのフリッカを防止し、階調数に対して総サスティンパルス数が少なすぎるときの階調不足によるノイズを防止することができる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の構成例を示す図である。アドレス制御部１２１は、アドレス電極Ａ１，Ａ２，・・・に所定の電圧を供給する。以下、アドレス電極Ａ１，Ａ２，・・・の各々を又はそれらの総称を、アドレス電極Ａｊといい、ｊは添え字を意味する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の構成例を示す図である。アドレス制御部１２１は、アドレス電極Ａ１，Ａ２，・・・に所定の電圧を供給する。以下、アドレス電極Ａ１，Ａ２，・・・の各々を又はそれらの総称を、アドレス電極Ａｊといい、ｊは添え字を意味する。
Ｙ電極制御部１２３は、Ｙ電極Ｙ１，Ｙ２，・・・に所定の電圧を供給する。以下、Ｙ電極Ｙ１，Ｙ２，・・・の各々を又はそれらの総称を、Ｙ電極Ｙｉといい、ｉは添え字を意味する。
Ｘ電極制御部１２２は、Ｘ電極Ｘ１，Ｘ２，・・・に所定の電圧を供給する。以下、Ｘ電極Ｘ１，Ｘ２，・・・の各々を又はそれらの総称を、Ｘ電極Ｘｉといい、ｉは添え字を意味する。
表示領域１２４では、Ｙ電極Ｙｉ及びＸ電極Ｘｉが水平方向に並列に延びる行を形成し、アドレス電極Ａｊが垂直方向に延びる列を形成する。Ｙ電極Ｙｉ及びＸ電極Ｘｉは、垂直方向に交互に配置される。
Ｙ電極Ｙｉ及びアドレス電極Ａｊは、ｉ行ｊ列の２次元行列を形成する。表示セルＣｉｊは、Ｙ電極Ｙｉ及びアドレス電極Ａｊの交点並びにそれに対応して隣接するＸ電極Ｘｉにより形成される。この表示セルＣｉｊが画素に対応し、表示領域１２４は２次元画像を表示することができる。表示セルＣｉｊ内のＸ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉは、その間に空間を有し、容量性負荷を構成する。
図２（Ａ）は、図１の表示セルＣｉｊの断面構成例を示す図である。Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉは、前面ガラス基板２１１上に形成されている。その上には、放電空間２１７に対し絶縁するための誘電体層２１２が被着されるとともに、更にその上にＭｇＯ（酸化マグネシウム）保護膜２１３が被着されている。
一方、アドレス電極Ａｊは、前面ガラス基板２１１と対向して配置された背面ガラス基板２１４上に形成され、その上には誘電体層２１５が被着され、更にその上に蛍光体が被着されている。ＭｇＯ保護膜２１３と誘電体層２１５との間の放電空間２１７には、Ｎｅ＋Ｘｅペニングガス等が封入されている。
図２（Ｂ）は、交流駆動型プラズマディスプレイのパネル容量Ｃｐを説明するための図である。容量Ｃａは、Ｘ電極ＸｉとＹ電極Ｙｉとの間の放電空間２１７の容量である。容量Ｃｂは、Ｘ電極ＸｉとＹ電極Ｙｉとの間の誘電体層２１２の容量である。容量Ｃｃは、Ｘ電極ＸｉとＹ電極Ｙｉとの間の前面ガラス基板２１１の容量である。これらの容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃの合計によって、電極Ｘｉ及びＹｉ間のパネル容量Ｃｐが決まる。
図２（Ｃ）は、交流駆動型プラズマディスプレイの発光を説明するための図である。リブ２１６の内面には、赤、青、緑色の蛍光体２１８がストライプ状に各色毎に配列、塗付されており、Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉの間の放電によって蛍光体２１８を励起して光２２１が生成されるようになっている。
図３は、映像の１フィールドＦＤの構成例を示す図である。映像は、例えば６０フィールド／秒で形成される。１フィールドＦＤは、第１のサブフィールドＳＦ１、第２のサブフィールドＳＦ２、・・・、第ｎのサブフィールドＳＦｎにより形成される。このｎは、例えば１０であり、階調ビット数に相当する。サブフィールドＳＦ１，ＳＦ２等の各々を又はそれらの総称を、以下、サブフィールドＳＦという。
各サブフィールドＳＦは、リセット期間Ｔｒ、アドレス期間Ｔａ及びサスティン（維持放電）期間Ｔｓにより構成される。リセット期間Ｔｒでは、表示セルの初期化を行う。アドレス期間Ｔａでは、アドレス電極Ａｊ及びＹ電極Ｙｉ間のアドレス放電により各表示セルの発光又は非発光を選択することができる。サスティン期間Ｔｓでは、選択された表示セルのＸ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉ間でサスティン放電を行い、発光を行う。各サブフィールドＳＦでは、Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉ間のサスティンパルスによる発光回数（サスティン期間Ｔｓの長さ）が異なる。これにより、階調値を決めることができる。
図４は、６個の階調数の各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の重み付けを示す図である。本実施形態では、１フィールドの総サスティンパルス数に応じて、６個の階調数の中の１つの階調数を選択する。選択可能な階調数は、６個に限定されないが、６個の場合を例に説明する。１フィールドは、例えば１０個のサブフィールドからなる。各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０は、重み付けされたサスティンパルス数を有する。これらの６個の階調数は、例えば５１２階調、４４８階調、３８４階調、３２０階調、２５６階調、１９２階調であり、サブフィールド数が１０個で同じであり、かつ各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の重み付けが異なる。
各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０を選択することにより映像を階調表現することができる。例えば、サブフィールドＳＦ１を選択表示すれば階調値が１になり、サブフィールドＳＦ２を選択表示すれば階調値が２になり、サブフィールドＳＦ１及びＳＦ２を選択表示すれば階調値が３になる。
全サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の重みの合計が階調数になる。選択可能な６個の階調数において、各階調数の最も重みの小さいサブフィールドＳＦ１（及びサブフィールドＳＦ２〜ＳＦ４）は他の階調数の最も重みの小さいサブフィールドＳＦ１（及びサブフィールドＳＦ２〜ＳＦ４）と重みが同じであり、各階調数の最も重みの大きいサブフィールドＳＦ１０（及びサブフィールドＳＦ９〜ＳＦ７）は他の階調数の最も重みの大きいサブフィールドＳＦ１０（及びサブフィールドＳＦ９〜ＳＦ７）と重みが異なる。
図５は５１２階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０（サブフィールド番号１〜１０）の選択パターンと出力階調値との関係を示し、図６は４４８階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の選択パターンと出力階調値との関係を示し、図７は３８４階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の選択パターンと出力階調値との関係を示し、図８は３２０階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の選択パターンと出力階調値との関係を示し、図９は２５６階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の選択パターンと出力階調値との関係を示し、図１０は１９２階調のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ１０の選択パターンと出力階調値との関係を示す。
図５〜図１０の６個の階調数において、すべて、同じ選択パターンＣＭを含んでいる。選択パターンＣＭとして、１９２階調の出力階調値４３、４４、４５、４６、４７と、２５６階調の出力階調値４９、５０、５１、５６、５７と、３２０階調の出力階調値５７、５８、５９、６６、６７と、３８４階調の出力階調値６１、６２、６３、７４、７５と、４４８階調の出力階調値６１、６２、６３、７８、７９と、５１２階調の出力階調値６１、６２、６３、８０、８１が同一選択パターンである。
つまり、選択可能な６個の階調数において、最も少ない階調数である１９２階調の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンは、すべて、他の階調数（５１２階調、４４８階調、３８４階調、３２０階調及び２５６階調）の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンに含まれる。
また、この例では１９２階調から階調数が増える場合に選択パターン「００００１１１１１１」と選択パターン「０００１０１１０１０」の間に、別の選択パターンを挿入する。挿入した選択パターンは、すべて第７のサブフィールドＳＦ７が選択されているパターンである。
すなわち、最も少ない階調数である１９２階調の各階調値を昇順に並べたとき、特定のサブフィールド（例えばサブフィールドＳＦ７）が初めて選択される階調値とその前の階調値との間に、別のサブフィールドの選択パターンを挿入することにより、他の階調数（５１２階調、４４８階調、３８４階調、３２０階調及び２５６階調）の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンが構成される。
図５〜図１０の６個の階調数毎にすべてのサブフィールド選択パターンをメモリに格納する必要はない。最大階調数である５１２階調のサブフィールド選択パターンは、その他の階調数である４４８階調、３８４階調、３２０階調、２５６階調、１９２階調の全サブフィールド選択パターンを含む。したがって、メモリには、最大階調数である５１２階調のサブフィールド選択パターンを記憶し、その他の階調数については最大階調数のサブフィールド選択パターンのうちで使用しないサブフィールド選択パターンがどれであるのかを記憶するようにすればよい。これにより、メモリに記憶させる容量を少なくすることができる。
図１の構成を説明する。逆ガンマ変換処理部１０１は、デジタル形式の映像信号を入力し、逆ガンマ変換する。１垂直走査期間（１Ｖ）遅延部１０２は、逆ガンマ変換された映像信号を１垂直走査期間遅延させる。ゲイン制御部１０３は、１Ｖ遅延部１０２の出力信号をゲイン制御し、階調ステップ変換処理部１０４に出力する。
サスティンパルス数予測部１１０は、ゲイン制御部１１１、誤差拡散処理部１１２、サブフィールド変換処理部１１３、サブフィールド毎表示負荷率計測部１１４及び第１のサスティンパルス数演算処理部１１５を有し、サスティンパルス数を予測する。
ゲイン制御部１１１は、逆γ変換処理部１０１の出力信号をゲイン制御し、誤差拡散処理部１１２に出力する。誤差拡散処理部１１２は、映像信号が上記の６個の階調数のうちで最小の階調数（１９２階調）になるように誤差拡散処理を行う。すなわち、入力映像信号の階調数を最小の階調数に変換した際に小数部の誤差が生じたときには、その小数部の誤差を空間的に隣接する画素に拡散させる。サブフィールド変換処理部１１３は、図１０の最小階調数（１９２階調）の選択パターンに応じて、サブフィールド変換を行い、各サブフィールドの選択パターンを決定する。
サブフィールド毎表示負荷率計測部１１４は、サブフィールド毎の表示負荷率を演算する。表示負荷率は、発光する画素数及びその発光する画素の階調値を基に検出される。例えば、１フィールド画像の全画素が最大階調値で表示されている場合は表示負荷率が１００％である。また、１フィールド画像の全画素が最大階調値の１／２で表示されている場合は表示率が５０％である。また、１フィールド画像の半分（５０％）の画素のみが最大階調値で表示されているような場合にも、表示率が５０％である。
第１のサスティンパルス数演算処理部１１５は、表示負荷率に応じて電力一定制御及び負荷補正処理による１フィールドの総サスティンパルス数を演算する。電力一定制御は、図１１に示すように、１フィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数が制御される。表示負荷率にかかわらず、１フィールドの総サスティンパルス数を一定にすると、表示負荷率が大きいほど電力が大きくなってしまい、熱量が増加してしまう。そのため、１フィールドの表示負荷率が大きいときには、１フィールドの総サスティンパルス数を少なくするように演算し、電力一定制御を行う。
上記の負荷補正処理を説明する。各サブフィールの実効的な表示の明るさは、サスティン放電による輝度とサスティンパルス数（サスティン放電期間）によって決定される。各サブフィールドのサスティンパルス数は所定の重みの比率であり、各サブフィールドの表示負荷率が同一ならばサスティン放電による輝度も同一であり、表示の明るさはサスティンパルス数の比率と同じ比率となる。しかし、各サブフィールドの表示負荷率が異なると、サスティン放電による輝度がサブフィールド毎に異なることになり、各サブフィールドによる表示の明るさは所定の比率にならない。このようなことが起きると、サブフィールドを組み合わせて表示する階調値が正確に表示されなくなる。はなはだしい場合には、階調値間で明るさの逆転が生じてしまうという問題がある。これを解決するために各サブフィールドの表示負荷率に応じて各サブフィールドのサスティンパルス数を補正する。第１のサスティンパルス数演算処理部１１５は、その補正後の１フィールドの総サスティンパルス数を演算する。
階調数選択部１１６は、第１のサスティンパルス数演算処理部１１５で演算された総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する。例えば、上記の６個の階調数の中から最適なものを１つ選択する。総サスティンパルス数が多いほど、多い階調数を選択する。総サスティンパルス数を階調数で割ったものが階調ステップになるが、階調ステップが一定値であることが好ましい。
階調数選択部１１６は、演算した総サスティンパルス数を所定の階調ステップ数で割った値である階調数が、選択可能な複数の階調数の間にあるときには、上記割った値である階調数の前後のいずれかの選択可能な階調数を選択する。その際、上記前後のいずれかの選択可能な階調数のうち、前回に選択した階調数に比べて、重みの小さいサブフィールドのサスティンパルス数が近い方を選択する。
階調ステップ変換処理部１０４は、ゲイン制御部１０３が出力する映像信号を、上記選択された階調数に変換する。具体的には、入力映像信号のダイナミックレンジを上記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する。例えば、２５６階調の信号を５１２階調に変換する場合は、２５６÷５１２の演算を行う。この場合は、２５６÷５１２＝０．５なので、映像信号は０．５階調のステップ幅で後段の非線形ゲイン制御処理部１０５に出力される。
非線形ゲイン制御処理部１０５及び誤差拡散処理部１０６は、上記のゲイン制御部１１１及び誤差拡散処理部１１２と同様に、階調数変換による小数部の誤差を空間的に拡散させると同時に、動画擬似輪郭防止処理を行う。特定の階調値のサブフィールド選択パターンは、隣接する画素のサブフィールドパターンとあいまって、人間の目には動画の際に大きな階調値の擬似輪郭が存在するかのように見えてしまう。この現象が動画擬似輪郭である。この動画擬似輪郭を防止するために、特定の階調値を使用しないようにその特定の階調値は他の階調値に置き換えて誤差拡散処理を行う。
非線形ゲイン制御処理部１０５は、上記選択された階調数に適したゲイン処理を行い、入力映像信号と出力信号の線形性を維持すると同時に、動画擬似輪郭が発生し易い階調値について誤差拡散処理して新しい階調値を生成する非線形ゲイン処理を行う。誤差拡散処理部１０６は、非線形ゲイン制御処理部１０５の出力信号に対して誤差拡散処理を行うことにより、動画擬似輪郭を低減させることができる。非線形ゲイン制御処理部１０５及び誤差拡散処理部１０６の詳細は、後に図１２〜図１４を参照しながら説明する。
線形性補償処理部１０７は、選択された階調数に対応するサブフィールドの選択パターンに応じて、階調値をサブフィールド選択パターンに変換する。サブフィールド変換処理部１０８は、線形性補償処理部１０７の出力信号をサブフィールド変換処理し、サブフィールドデータに変換する。アドレス制御部１２１は、サブフィールドデータに応じて、各画素について点灯させるサブフィールドを選択するためのアドレス電極Ａｊの電圧を生成する。
第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、第１のサスティンパルス数演算処理部１１５で演算された総サスティンパルス数を必要に応じて補正し、総サスティンパルス数を出力する。その補正は、熱を一定温度以下に保つため又は外部操作により電力を低減させるために総サスティンパルス数を減少させる補正である。
サスティンパルス信号生成部１１８は、その総サスティンパルス数を上記選択した階調数のサブフィールドの重みの比になるように分割し、表示のためのサスティンパルス信号を生成する。Ｘ電極制御部１２２及びＹ電極制御部１２３は、そのサスティンパルス信号に応じて、Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉの電圧を生成する。アドレス電極Ａｊにより選択された表示セルは、Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉ間でサスティン放電して発光する。
図１３は、非線形ゲイン制御処理部１０５及び誤差拡散処理部１０６の構成例を示す図である。非線形ゲイン制御処理部１０５は、ルックアップテーブルで構成され、動画擬似輪郭防止のために図１２に示す非線形ゲイン制御を行う。非線形ゲイン制御前の特性１２０１では、入力信号Ｇ１がサブフィールド選択パターン（以下、選択パターンという）Ｐ１により輝度Ｌ１を表示し、入力信号Ｇ２が選択パターンＰ２により輝度Ｌ２を表示し、入力信号Ｇ３が選択パターンＰ３により輝度Ｌ３を表示し、入力信号Ｇ４が点灯パターンＰ４により輝度Ｌ４を表示する。このとき、選択パターンＰ１及びＰ２が発光重心を大きく変動する選択パターンである場合、動画擬似輪郭が発生する。動画擬似輪郭を低減するためには、動画擬似輪郭を発生する選択パターンの間で拡散処理を行えばよい。そこで、動きの大きさを考慮して、選択パターンＰ２及びＰ３を使用しないで、輝度Ｌ２及びＬ３は輝度Ｌ１及びＬ４の拡散によって表示する。これを実現するために、非線形ゲイン制御処理部１０５は、特性１２０２に示すように、入力信号Ｇ１を選択パターンＰ１に変換し、入力信号Ｇ２をＰ１＋α、入力信号Ｇ３をＰ１＋β、入力信号Ｇ４をＰ４に変換する。ここで、０＜α＜β＜１とする。
誤差拡散処理部１０６は、拡散フィルタ１３０１及び加算部１３０２を有する。加算部１３０２は、非線形ゲイン制御処理部１０５の出力信号及び拡散フィルタ１３０１の出力信号を加算し、出力する。その出力は、整数部Ｓ１３１１及び小数部Ｓ１３１２を有する。整数部Ｓ１３１１は、線形性補償処理部１０７に出力される。拡散フィルタ１３０１は、小数部Ｓ１３１２をフィルタリングすることにより、小数部の誤差を空間的に拡散することができる。その結果、選択パターンＰ１は輝度Ｌ１を表示し、選択パターンＰ１＋αは輝度Ｌ２を表示し、選択パターンＰ１＋βは輝度Ｌ３を表示し、選択パターンＰ４は輝度Ｌ４を表示する。
図１４は、誤差拡散処理部１０６が誤差拡散により階調値を生成する例を示す図である。例えば、５１２階調において、図５の選択パターンを基に図１４の選択パターンに修正する。５１２階調等の多い階調数のサブフィールド選択パターンにおいて、より大きいサブフィールド（例えば第７のサブフィールドＳＦ７）が初めて点灯する階調値の前後の階調値を、拡散処理により表現する例を示す。階調値６３の選択パターンに対し、階調値７０の選択パターンは今まで非点灯だった重いサブフィールドＳＦ７が点灯するため、動画擬似輪郭が発生し易い。そのため、上記２つの階調値間に、階調値６４、６５、６６、６７、６８、６９の６個の階調値ＡＲを挿入し、これらの階調値を、階調値６３の選択パターンと階調値７０の選択パターンとで誤差拡散処理して表示する。すなわち、階調値６４〜６９は、階調値６３又は７０に置き換えられ、その差分は空間的に拡散される。
誤差拡散処理部１０６は、階調数変換後の階調値において、特定の階調値を使用しないように特定の階調値を他の階調値に置き換えて誤差拡散処理する。上記特定の階調値は、階調値を昇順に並べたときに特定のサブフィールド（例えば第７のサブフィールドＳＦ７）が初めて選択される階調値（例えば図５の階調値６４）を含む。また、高階調値側ほど上記特定の階調値が多く、低階調値側ほど上記特定の階調値がない又は上記特定の階調値が少ない。
（第２の実施形態）
図１５は、本発明の第２の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の構成例を示す図である。図１５が図１と異なるのは、第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、演算結果に応じて、最小階調数選択信号Ｓ１５０１を階調数選択部１１６へ出力することである。階調数選択部１１６は、最小階調数選択信号Ｓ１５０１を入力すると、最小階調数を選択する。第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、プラズマディスプレイパネルや回路部品等の熱を一定温度以下に保つためにサスティンパルス数を減少させる制御や、外部操作により電力を低減するなどの、サスティンパルス数を変化させる処理を行うことがある。その場合、サスティンパルス数予測部１１０で予測したサスティンパルス数と大きく異なる場合があり、画質に影響を及ぼす。これを防ぐために、第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、サスティンパルス数を大きく変化させる場合は、今回又は次以降のフィールドにおいて階調数を最小階調数に切り替えることによって画質劣化を防ぐ。
図１５は、本発明の第２の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の構成例を示す図である。図１５が図１と異なるのは、第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、演算結果に応じて、最小階調数選択信号Ｓ１５０１を階調数選択部１１６へ出力することである。階調数選択部１１６は、最小階調数選択信号Ｓ１５０１を入力すると、最小階調数を選択する。第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、プラズマディスプレイパネルや回路部品等の熱を一定温度以下に保つためにサスティンパルス数を減少させる制御や、外部操作により電力を低減するなどの、サスティンパルス数を変化させる処理を行うことがある。その場合、サスティンパルス数予測部１１０で予測したサスティンパルス数と大きく異なる場合があり、画質に影響を及ぼす。これを防ぐために、第２のサスティンパルス数演算処理部１１７は、サスティンパルス数を大きく変化させる場合は、今回又は次以降のフィールドにおいて階調数を最小階調数に切り替えることによって画質劣化を防ぐ。
以上のように、第１及び第２の実施形態によれば、第１の特徴は、最も少ない階調数を用いて入力信号の１フィールド期間の表示負荷率を計測し、所定の演算を行って総サスティンパルス数を算出した結果を用いて階調数を選択している。これにより、表示負荷率に応じて適切な総サスティンパルス数を決めることができ、かつ総サスティンパルス数に応じて適切な階調数を選択することができる。表示負荷率が大きいときのフリッカを防止し、表示負荷率が小さいときの低階調値部の表現力不足を防止することができる。また、階調数に対して総サスティンパルス数が多すぎるときのフリッカを防止し、階調数に対して総サスティンパルス数が少なすぎるときの階調不足によるノイズを防止することができる。
第２の特徴は、最も少ない階調数に対応するサブフィールド選択パターンは他の階調数のサブフィールド選択パターンに含まれることであり、サブフィールド選択パターンを記憶するメモリを極力増やさないことである。各平均輝度レベル（ＡＰＬ）毎に選択パターンのルックアップテーブルを有する方法の場合、メモリの大幅な増大を招く。しかし本実施形態では、メモリに記憶するルックアップテーブルは最大階調数分の選択パターンのみであり、階調数の切り替えではルックアップテーブルで使用しない選択パターンのみをメモリに記憶しておくのみで済む。
第３の特徴は、階調値が昇順になるようにサブフィールド選択パターンを並べたとき、最も少ない階調数の選択パターンと異なる他の階調数のサブフィールド選択パターンは、最も少ない階調数のサブフィールド選択パターンの中で大きな重みのサブフィールドが連続非選択の後最初に選択される階調値とその一つ前の階調値の間に入ることであり、サブフィールド間の重みの差が増大することによる輝度の段差を解消するとともに動画擬似輪郭の発生を極力低減している。
第４の特徴は、多い階調数の選択パターンにおいて、より大きい重みのサブフィールドが初めて選択される階調値の前後の階調値は、拡散処理によって表現することである。これによって上記第３の特徴で低減しきれない動画擬似輪郭をさらに低減している。
第５の特徴は、高階調値側ほど拡散処理にて表現する階調値を多くし、低階調値側は拡散処理をしないか、または拡散処理する階調値を少なくすることである。高階調値側ほど拡散処理にて表現する階調値を多くする目的は、上記第４の特徴で述べたように動画擬似輪郭の低減であり、低階調値側は拡散処理をしないか、または拡散処理する階調値を少なくする目的は、低階調値部を高密度の点灯画素で表示することである。全階調値で動画擬似輪郭を低減するために、低階調値側でも拡散処理する階調値を許容している。このため、下位側サブフィールドの重み付けは二進数とは限らない。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。
（付記１）
１フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算部と、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択部と
を有するプラズマディスプレイ装置。
（付記２）
さらに、前記入力映像信号のダイナミックレンジを前記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する階調数変換部を有する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記３）
さらに、前記階調数変換後の階調値が小数部を有するときには誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有する付記２記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記４）
前記サスティンパルス数演算部は、選択可能な複数の階調数のうちの最も少ない階調数を用いて前記表示負荷率を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記５）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数は、サブフィールド数が同じであり、かつ各サブフィールドの重み付けが異なる付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記６）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数において、各階調数の最も重みの小さいサブフィールドは他の階調数の最も重みの小さいサブフィールドと重みが同じであり、各階調数の最も重みの大きいサブフィールドは他の階調数の最も重みの大きいサブフィールドと重みが異なる付記５記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記７）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数において、最も少ない階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンは、すべて、他の階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンに含まれる付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記８）
前記最も少ない階調数の各階調値を昇順に並べたとき、特定のサブフィールドが初めて選択される階調値とその前の階調値との間に、別のサブフィールドの選択パターンを挿入することにより、前記他の階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンが構成される付記７記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記９）
さらに、前記階調数変換後の階調値において、特定の階調値を使用しないように前記特定の階調値は他の階調値に置き換えて誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有することを特徴とする付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１０）
前記特定の階調値は、階調値を昇順に並べたときに特定のサブフィールドが初めて選択される階調値を含む付記９記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１１）
高階調値側ほど前記特定の階調値が多く、低階調値側ほど前記特定の階調値がない又は前記特定の階調値が少ない付記９記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１２）
前記サスティンパルス数演算部は、１フィールドの表示負荷率を演算し、１フィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンンパルス数を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１３）
前記サスティンパルス数演算部は、前記１フィールドの表示負荷率が大きいときには、１フィールドの総サスティンパルス数を少なくするように演算する付記１２記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１４）
前記サスティンパルス数演算部は、各サブフィールドの表示負荷率を演算し、各サブフィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンンパルス数を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１５）
前記階調数選択部は、前記演算した総サスティンパルス数を所定の階調ステップ数で割った値である階調数が、選択可能な複数の階調数の間にあるときには、前記割った値である階調数の前後のいずれかの選択可能な階調数を選択する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１６）
前記階調数選択部は、前記前後のいずれかの選択可能な階調数のうち、前回に選択した階調数に比べて、重みの小さいサブフィールドのサスティンパルス数が近い方を選択する付記１５記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１７）
さらに、前記演算した総サスティンパルス数を必要に応じて補正し、その総サスティンパルス数を前記選択した階調数のサブフィールドの重みの比になるように分割し、表示のためのサスティンパルス信号を生成する信号生成部を有する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１８）
前記信号生成部は、熱を一定温度以下に保つため又は外部操作により電力を低減させるために総サスティンパルス数を減少させる補正を行う付記１７記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１９）
前記階調数選択部は、前記信号生成部の補正結果に応じて、最も少ない階調数を選択する付記１８記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記２０）
１フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置の制御方法であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算ステップと、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択ステップと
を有するプラズマディスプレイ装置の制御方法。
１フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算部と、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択部と
を有するプラズマディスプレイ装置。
（付記２）
さらに、前記入力映像信号のダイナミックレンジを前記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する階調数変換部を有する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記３）
さらに、前記階調数変換後の階調値が小数部を有するときには誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有する付記２記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記４）
前記サスティンパルス数演算部は、選択可能な複数の階調数のうちの最も少ない階調数を用いて前記表示負荷率を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記５）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数は、サブフィールド数が同じであり、かつ各サブフィールドの重み付けが異なる付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記６）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数において、各階調数の最も重みの小さいサブフィールドは他の階調数の最も重みの小さいサブフィールドと重みが同じであり、各階調数の最も重みの大きいサブフィールドは他の階調数の最も重みの大きいサブフィールドと重みが異なる付記５記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記７）
前記階調数選択部が選択可能な複数の階調数において、最も少ない階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンは、すべて、他の階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンに含まれる付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記８）
前記最も少ない階調数の各階調値を昇順に並べたとき、特定のサブフィールドが初めて選択される階調値とその前の階調値との間に、別のサブフィールドの選択パターンを挿入することにより、前記他の階調数の各階調値を表現するためのサブフィールドの選択パターンが構成される付記７記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記９）
さらに、前記階調数変換後の階調値において、特定の階調値を使用しないように前記特定の階調値は他の階調値に置き換えて誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有することを特徴とする付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１０）
前記特定の階調値は、階調値を昇順に並べたときに特定のサブフィールドが初めて選択される階調値を含む付記９記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１１）
高階調値側ほど前記特定の階調値が多く、低階調値側ほど前記特定の階調値がない又は前記特定の階調値が少ない付記９記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１２）
前記サスティンパルス数演算部は、１フィールドの表示負荷率を演算し、１フィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンンパルス数を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１３）
前記サスティンパルス数演算部は、前記１フィールドの表示負荷率が大きいときには、１フィールドの総サスティンパルス数を少なくするように演算する付記１２記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１４）
前記サスティンパルス数演算部は、各サブフィールドの表示負荷率を演算し、各サブフィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンンパルス数を演算する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１５）
前記階調数選択部は、前記演算した総サスティンパルス数を所定の階調ステップ数で割った値である階調数が、選択可能な複数の階調数の間にあるときには、前記割った値である階調数の前後のいずれかの選択可能な階調数を選択する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１６）
前記階調数選択部は、前記前後のいずれかの選択可能な階調数のうち、前回に選択した階調数に比べて、重みの小さいサブフィールドのサスティンパルス数が近い方を選択する付記１５記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１７）
さらに、前記演算した総サスティンパルス数を必要に応じて補正し、その総サスティンパルス数を前記選択した階調数のサブフィールドの重みの比になるように分割し、表示のためのサスティンパルス信号を生成する信号生成部を有する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１８）
前記信号生成部は、熱を一定温度以下に保つため又は外部操作により電力を低減させるために総サスティンパルス数を減少させる補正を行う付記１７記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１９）
前記階調数選択部は、前記信号生成部の補正結果に応じて、最も少ない階調数を選択する付記１８記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記２０）
１フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置の制御方法であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算ステップと、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択ステップと
を有するプラズマディスプレイ装置の制御方法。
１０１ 逆ガンマ変換処理部
１０２ １Ｖ遅延部
１０３ ゲイン制御部
１０４ 階調ステップ変換処理部
１０５ 非線形ゲイン制御処理部
１０６ 誤差拡散処理部
１０７ 線形性補償処理部
１０８ サブフィールド変換処理部
１１０ サスティンパルス数予測部
１１１ ゲイン制御部
１１２ 誤差拡散処理部
１１３ サブフィールド変換処理部
１１４ サブフィールド毎表示負荷率計測部
１１５ 第１のサスティンパルス数演算処理部
１１６ 階調数選択部
１１７ 第２のサスティンパルス数演算処理部
１１８ サスティンパルス信号生成部
１２１ アドレス制御部
１２２ Ｘ電極制御部
１２３ Ｙ電極制御部
１２４ 表示領域
１０２ １Ｖ遅延部
１０３ ゲイン制御部
１０４ 階調ステップ変換処理部
１０５ 非線形ゲイン制御処理部
１０６ 誤差拡散処理部
１０７ 線形性補償処理部
１０８ サブフィールド変換処理部
１１０ サスティンパルス数予測部
１１１ ゲイン制御部
１１２ 誤差拡散処理部
１１３ サブフィールド変換処理部
１１４ サブフィールド毎表示負荷率計測部
１１５ 第１のサスティンパルス数演算処理部
１１６ 階調数選択部
１１７ 第２のサスティンパルス数演算処理部
１１８ サスティンパルス信号生成部
１２１ アドレス制御部
１２２ Ｘ電極制御部
１２３ Ｙ電極制御部
１２４ 表示領域
Claims (9)
- １フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算部と、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択部と、
前記入力映像信号のダイナミックレンジを前記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する階調数変換部と
を有するプラズマディスプレイ装置。 - さらに、前記階調数変換後の階調値が小数部を有するときには誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有する請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
- さらに、前記階調数変換後の階調値において、特定の階調値を使用しないように前記特定の階調値は他の階調値に置き換えて誤差拡散処理を行う誤差拡散処理部を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記サスティンパルス数演算部は、１フィールドの表示負荷率を演算し、１フィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算する請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記サスティンパルス数演算部は、各サブフィールドの表示負荷率を演算し、各サブフィールドの表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算する請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
- さらに、前記演算した総サスティンパルス数を必要に応じて補正し、その総サスティンパルス数を前記選択した階調数のサブフィールドの重みの比になるように分割し、表示のためのサスティンパルス信号を生成する信号生成部を有する請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記信号生成部は、熱を一定温度以下に保つため又は外部操作により電力を低減させるために総サスティンパルス数を減少させる補正を行う請求項６記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記階調数選択部は、前記信号生成部の補正結果に応じて、最も少ない階調数を選択する請求項７記載のプラズマディスプレイ装置。
- １フィールドが重み付けされたサスティンパルス数を有する複数のサブフィールドからなり、各サブフィールドを選択することにより映像を階調表現するプラズマディスプレイ装置の制御方法であって、
入力映像信号の表示負荷率を演算し、前記表示負荷率に応じて１フィールドの総サスティンパルス数を演算するサスティンパルス数演算ステップと、
前記演算した総サスティンパルス数に応じて、全サブフィールドの重みの合計である階調数を選択する階調数選択ステップと、
前記入力映像信号のダイナミックレンジを前記選択された階調数で等ステップに分割して階調数変換する階調数変換ステップと
を有するプラズマディスプレイ装置の制御方法。
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