JP4681331B2 - プラズマディスプレイ装置及びその処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマディスプレイ装置及びその処理方法に関する。

プラズマディスプレイ装置は、高画質化が進んでおり、特に高輝度化及び安定発光のためにサスティンパルスの周期又は幅を変えるものがある。このようにサスティンパルスの制御を行うと、各サブフィールドのサスティンパルス１発当たりの発光輝度が異なる可能性がある。プラズマディスプレイ装置の階調は、複数のサブフィールドの組み合わせにより表現されるため、特に低階調部において階調の線形性が崩れてしまうことになる。

また、下記の特許文献１には、入力画像信号を共通の入力とする複数の非線形変換手段と、前記複数の非線形変換手段の出力の一つを選択する選択手段と、前記選択手段を制御する選択制御手段と、前記選択手段の出力を入力とする表示装置とを備える画像表示装置が記載されている。

特許第３５１８２０５号公報

階調の線形性が崩れると、赤、緑及び青の各画素の輝度比率が理想値からずれ、色付きや色むらが発生し画質が損なわれる。特に、低階調部において線形性が崩れやすい。また、プラズマディスプレイ装置の特有の課題として動画擬似輪郭が発生し、画質の低下を招くことがある。

本発明の目的は、階調の線形性を維持し、及び／又は動画擬似輪郭の発生を防止することができるプラズマディスプレイ装置及びその処理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、複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現する表示部と、入力画像信号に対応する第１の画像信号を、階調値が第１の画像信号の階調値よりも小となる第２の画像信号に非線形変換し、実部及び誤差部で表現する非線形変換回路と、第２の画像信号の誤差部が０でないときにはその誤差部を空間的又は時間的に拡散する誤差拡散回路と、誤差拡散された第２の画像信号を基にサブフィールドの点灯パターンを選択するサブフィールドパターン変換回路とを有し、第２の画像信号は、対応する画像信号の値に対して輝度値がずれており、使用すると第１の画像信号に対して輝度が非線形となる所定のサブフィールド点灯パターンに対応する画像信号を有しておらず、非線形変換回路は、当該画像信号に替えて、第２の画像信号の内で所定のサブフィールド点灯パターンの階調方向に隣接する複数のサブフィールド点灯パターンに対応する複数の画像信号により補間演算した信号を出力することを特徴とするプラズマディスプレイ装置が提供される。

所定のサブフィールド点灯パターンを使用すると、階調の線形特性が崩れたり、動画擬似輪郭が発生することがある。その所定のサブフィールド点灯パターンを使用しないことにより、階調の非線形特性を維持し、動画擬似輪郭の発生を防止することができる。また、所定のサブフィールド点灯パターンを使用できなくても、他のサブフィールド点灯パターンを用いた誤差拡散処理により、階調数は減らずにすみ、高画質を実現することができる。

（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。アドレス制御回路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。

Ｘ電極制御回路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。

Ｙ電極制御回路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。

プラズマディスプレイパネル（表示部）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、パネル１２４は２次元画像を表示することができる。

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、画像の１フィールドＦＤの構成例を示す図である。画像は、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数に対応する発光回数（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６は、説明の簡単のために１フィールドＦＤが４個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４からなる場合の階調値の例を示す図である。例えば、サブフィールドＳＦ１は重みが１、サブフィールドＳＦ２は重みが３、サブフィールドＳＦ３は重みが６、サブフィールドＳＦ４は重みが１２である。この重みの比は、サスティンパルス数の比に相当する。サブフィールド点灯パターンは、（ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１）で示し、「１」が点灯を示し、「０」が消灯を示す。階調値Ｓ２は、点灯が選択されたサブフィールドの重みの合計値になる。サブフィールド点灯パターンが（０，０，０，１）のときには、階調値Ｓ２が１になる。サブフィールド点灯パターンが（０，０，１，０）のときには、階調値Ｓ２が３になる。サブフィールド点灯パターンが（０，０，１，１）のときには、階調値Ｓ２が４になる。

図１の構成を説明する。パネル１２４は、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、その複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現することができる。

逆ガンマ変換処理回路１０１は、デジタル形式の画像信号Ｓ１を入力し、逆ガンマ変換し、線形特性を有する画像信号Ｓ２を出力する。

非線形ゲイン（変換）回路１０２は、特定のサブフィールド点灯パターンを使用しないように、画像信号Ｓ２を画像信号Ｓ３に非線形変換し、画像信号Ｓ３を整数部（実部）及び小数部（誤差部）で表現する。

誤差拡散回路１０３は、画像信号Ｓ３を入力し、画像信号Ｓ３の小数部が０でないときにはその小数部を空間的又は時間的に拡散し、擬似的に階調表現を行うための画像信号Ｓ４を出力する。

サブフィールド変換回路１０４は、誤差拡散された画像信号Ｓ４を基にサブフィールドの点灯パターンを選択する際に、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用せずに他のサブフィールド点灯パターンを選択し、サブフィールド点灯パターン信号Ｓ５を生成する。アドレス制御回路１２１は、サブフィールド点灯パターン信号Ｓ５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。

サブフィールド毎表示負荷率検出回路１０５は、サブフィールド点灯パターン信号Ｓ５を基に、サブフィールド毎の表示負荷率Ｔ２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、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、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負荷率が５０％である。また、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、表示負荷率が５０％である。

サスティンパルス数設定回路１０６は、タイミング信号Ｔ１及び表示負荷率Ｔ２を入力し、１フィールドの表示負荷率に応じて電力一定制御による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、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。

サスティンパルス信号生成回路１０７は、その総サスティンパルス数を各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電極制御回路１２２及びＹ電極制御回路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４は、図１の非線形ゲイン回路１０２が低階調部の非線形階調領域を変換する例を示す図である。横軸が入力画像信号Ｓ２であり、縦軸が輝度である。各サブフィールドの輝度比が正確に整数比とならない場合、各サブフィールドの組み合わせによって表現される階調は線形な特性とならない。図４は、サブフィールドＳＦ１及びＳＦ２が他のサブフィールドよりも明るい場合の例を示し、黒丸で表された実線が単純に各サブフィールドを組み合わせて点灯した場合の輝度である。入力画像信号Ｓ２の値が「１、３、５」の場合に非線形部分が顕著になっている。白丸で表した破線が非線形ゲイン回路１０２の出力画像信号Ｓ３であり、入力画像信号Ｓ２が「０、２、４、６、７」のときにはそのまま画像信号Ｓ３として出力する。入力画像信号Ｓ２が「１」のときには入力画像信号Ｓ２の値「０」と「２」を合計が１となる比率で配分し、画像信号Ｓ３を生成する。入力画像信号Ｓ２が「３」のときには入力画像信号Ｓ２の値「２」と「４」を合計が１となる比率で配分し、画像信号Ｓ３を生成する。入力画像信号Ｓ２が「５」のときには入力画像信号Ｓ２の値「４」と「６」を合計が１となる比率で配分し、画像信号Ｓ３を生成する。

図５は、図１の非線形ゲイン回路１０２が中高階調部の非線形階調領域を変換する例を示す図である。横軸が入力画像信号Ｓ２であり、縦軸が輝度である。図５の例は、入力画像信号Ｓ２が「３２」のときに輝度が前後の画像信号Ｓ２の輝度と比べ高い場合である。この場合、「３２」の画像信号Ｓ２のサブフィールド点灯パターンを使用せずに、前後の線形性が維持されている階調値「３１」及び「３３」を合計が１となる比率で配分し、画像信号Ｓ３を生成する。これにより、階調の線形性を保つことができる。

プラズマディスプレイ装置の高画質化が進み、特に高輝度化及び安定発光のために表示負荷率等に応じてサスティンパルスの周期又は幅を変えることがある。このようなサスティンパルスの制御に伴い、各サブフィールドのサスティンパルス１発当たりの発光輝度が異なる可能性がある。プラズマディスプレイ装置の階調は複数のサブフィールドの組み合わせにより表現されるため、特に低階調部において階調の線形性が崩れてしまうことになる。つまり、赤、緑及び青の各画素の輝度比率が理想値からずれ、色付きや色むらが発生し画質が損なわれる。特に、低階調部において線形性が崩れやすい。

本実施形態では、連続する複数のサブフィールド点灯パターンの中で、非線形な階調となる１つ以上のサブフィールド点灯パターンを使用せず、その他のサブフィールド点灯パターンのみを使用し、使用しなかったサブフィールド点灯パターンにて表現されていた階調を、その他のサブフィールド点灯パターンを用いて誤差拡散により表現する。これにより、階調の線形性を実現することができる。

図６に、画像信号Ｓ２及びＳ３の関係の例を示す。４個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４を用いると、１６個のサブフィールド点灯パターンが存在する。例えば、サブフィールドＳＦ１は重みが１、サブフィールドＳＦ２は重みが３、サブフィールドＳＦ３は重みが６、サブフィールドＳＦ４は重みが１２である。階調値Ｓ２は、点灯が選択されたサブフィールドの重みの合計値になる。画像信号Ｓ３の階調値は、輝度順に、順次サブフィールド点灯パターンに番号付けされる。

画像信号Ｓ３が「０」のとき、サブフィールド点灯パターンが（０，０，０，０）であり、画像信号Ｓ２が０になる。画像信号Ｓ３が「１」のとき、サブフィールド点灯パターンが（０，０，０，１）であり、画像信号Ｓ２が１になる。画像信号Ｓ３が「２」のとき、サブフィールド点灯パターンが（０，０，１，０）であり、画像信号Ｓ２が３になる。画像信号Ｓ３が「３」のとき、サブフィールド点灯パターンが（０，０，１，１）であり、画像信号Ｓ２が４になる。画像信号Ｓ３が「４」のとき、サブフィールド点灯パターンが（０，１，０，０）であり、画像信号Ｓ２が６になる。画像信号Ｓ３が「１５」のとき、サブフィールド点灯パターンが（１，１，１，１）であり、画像信号Ｓ２が２２になる。

この場合、画像信号Ｓ２の値「２，５」等が存在しない。これらの値「２，５」等を存在させるためには、サブフィールドＳＦ１の重みを１、サブフィールドＳＦ２の重みを２、サブフィールドＳＦ３の重みを４、サブフィールドＳＦ４の重みを８にすればよい。しかし、この場合、画像信号Ｓ２は、０〜１５の値を表現可能な１６階調しか表現することができない。図６に示すような重みを付けることにより、画像信号Ｓ２は、０〜２２の値を表現可能な２３階調を実現し、ダイナミックレンジを拡大することができる。

図７は、非線形ゲイン回路１０２が行う非線形変換の例を示す図である。非線形ゲイン回路１０２は、画像信号Ｓ２を入力し、画像信号Ｓ３を出力する。例えば、画像信号Ｓ２及びＳ５は２３階調の信号であり、画像信号Ｓ３及びＳ４は１６階調の信号である。

画像信号Ｓ２は、０〜２２の値をとり得る。図６のテーブルに存在する１６個のサブフィールド点灯パターンについては、画像信号Ｓ２及びＳ３の関係を維持する。図６のテーブルに存在しないパターンについては、補間により求める。例えば、画像信号Ｓ２が「２」のときには、画像信号Ｓ３は、「１」及び「２」の中間であるので、「１．５」にする。同様にして、画像信号Ｓ２が５のときには、画像信号Ｓ３が「３．５」になる。画像信号Ｓ３は、整数部ＳＡ及び小数部ＳＢからなる。

図８は、非線形ゲイン回路１０２の構成例を示す図である。ルックアップテーブル８０１は、図７に示すテーブルを記憶し、入力画像信号Ｓ２を入力し、それに対応する整数部ＳＡ及び小数部ＳＢを出力する。加算器８０４は、整数部ＳＡと少数部ＳＢを加算し、画像信号Ｓ３を出力する。

ここで、図６において、例えば、画像信号Ｓ３が「３」のときのサブフィールド点灯パターン（０，０，１，１）が非線形となるため、使用しない場合を例に説明する。

図１３は、サブフィールド点灯パターン（０，０，１，１）を除く、１５個の使用可能なサブフィールド点灯パターンを示す図である。図１３のサブフィールド点灯パターンは、図６のサブフィールド点灯パターンから使用しないサブフィールド点灯パターン（０，０，１，１）を削除し、画像信号Ｓ３の値を番号付けし直したものである。

図１４は、図１３のサブフィールド点灯パターンに基づき、非線形ゲイン回路１０２が行う非線形変換の例を示す図である。非線形ゲイン回路１０２は、画像信号Ｓ２を入力し、画像信号Ｓ３を出力する。

画像信号Ｓ２は、０〜２２の値をとり得る。図１３のテーブルに存在する１５個のサブフィールド点灯パターンについては、画像信号Ｓ２及びＳ３の関係を維持する。図１３のテーブルに存在しないパターンについては、図７と同様に、補間により求める。例えば、画像信号Ｓ２の値「４」及び「５」が存在しない。これらの値は、画像信号Ｓ３の値「２」及び「３」を用いて補間される。画像信号Ｓ２の値「４」は、画像信号Ｓ３が２×（２／３）＋３×（１／３）＝２．３３・・・であり、整数部ＳＡが２であり、小数部ＳＢが０．３３・・・である。画像信号Ｓ２の値「５」は、画像信号Ｓ３が２×（１／３）＋３×（２／３）＝２．６６・・・であり、整数部ＳＡが２であり、小数部ＳＢが０．６６・・・である。

図１の誤差拡散回路１０３は、非線形ゲイン回路１０２から画像信号Ｓ３を入力する。画像信号Ｓ３は、整数部ＳＡ及び小数部ＳＢを有する。誤差拡散回路１０３は、小数部ＳＢを誤差として空間的又は時間的に拡散する。

まず、空間的に誤差拡散する場合を説明する。対象画素の小数部ＳＢは、その周辺の画素に誤差として伝播される。対象画素は、自己の小数部ＳＢと周辺画素から伝播された誤差を重み付けして加算し、その加算結果及び自己の整数部ＳＡを加算し、その加算値の整数部を画像信号Ｓ４として生成する。加算値の小数部は、自己の画素の誤差として周辺の画素に伝播される。このように、誤差を空間的に拡散することにより、整数部ＳＡ及び小数部ＳＢからなる画像信号Ｓ３を表現することができる。

次に、時間的に誤差拡散する場合を説明する。この場合は、誤差を対象フィールドの前後のフィールドに誤差を拡散する。現実的には、後のフィールドに誤差を拡散することが好ましい。その他の点は、空間的な誤差拡散と同様である。

以上のように、誤差拡散を行うことにより、図１３に示す１５個のサブフィールド点灯パターンを使用して、２３階調を表現することができる。使用しない特定のサブフィールド点灯パターンは、図４及び図５に示すように、それに対応する画像信号の値に対して輝度値が大きくなるようにずれており、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用すると画像信号Ｓ２に対して輝度が非線形となる。本実施形態は、非線形特性を持つサブフィールド点灯パターンを使用しないので、線形特性を持つ階調表現を実現することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態が第１と実施形態と異なる点を説明する。

図９は６個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ６を用いたサブフィールド点灯パターンを示す図であり、図１０は入力画像信号Ｓ２及び輝度の関係を示す図である。例として、入力画像信号Ｓ２は２７〜４０の値を示し、輝度は２７〜４０の値を示し、両者は線形特性を有する。サブフィールドＳＦ１は重みが１、サブフィールドＳＦ２は重みが２、サブフィールドＳＦ３は重みが４、サブフィールドＳＦ４は重みが８、サブフィールドＳＦ５は重みが１６、サブフィールドＳＦ６は重みが３２である。しかし、このサブフィールド点灯パターンを使用すると、動画擬似輪郭が発生してしまう。

次に、動画擬似輪郭について説明する。特定のサブフィールド点灯パターンは、隣接する画素のサブフィールド点灯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、第１の実施形態と同様に、特定のサブフィールド点灯パターンを使用しないようにし、その特定のサブフィールド点灯パターンは他のサブフィールド点灯パターンに置き換えて誤差拡散処理を行う。

例えば、ある画素にサブフィールド点灯パターン（０，１，１，１，１，１）が表示され、その隣接する画素にサブフィールドパターン（１，０，０，０，０，０）が表示されると、その両画素の階調値の差は１である。しかし、動画の際にその両画素があいまって高階調値の１つの画素に見え、そこに輪郭が存在するかのように見える。これが動画擬似輪郭である。このような動画擬似輪郭が発生し易いサブフィールド点灯パターンは、サブフィールド点灯パターンを階調値順に並べたとき、より大きい重みのサブフィールドが初めて点灯する階調値の前後の階調値である。換言すると、サブフィールド点灯パターンの輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターンとの間で時間的発光重心の時間的ずれが大きくなるパターンである。１フィールドは例えばサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ６が時間順に並ぶ。例えば、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ６の順に点灯する。入力画像信号Ｓ２の階調値２７〜３１は、時間的発光重心がサブフィールドＳＦ３の時間的位置付近でわずかにずれが生じるのみである。しかし、入力画像信号Ｓ２の階調値「３２」は、時間的発光重心がサブフィールドＳＦ６の位置になり、階調値２７〜３１に比べて、時間的発光重心が大きくずれる。このような場合に動画擬似輪郭が発生し易い。そこで、動画擬似輪郭発生の防止のため、階調値「３２」のサブフィールド点灯パターンを使用しない。使用しない特定のサブフィールド点灯パターンは、その輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターンに対して時間的発光重心の時間的ずれが、輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターン間の時間的発光重心の時間的ずれの平均値よりも大きいパターンである。

図１１は、動画擬似輪郭発生防止のために使用可能なサブフィールド点灯パターンを示す図であり、図９に比べて階調値３２〜３５のサブフィールド点灯パターンを使用不可とするために削除してある。階調値３２〜３５のサブフィールド点灯パターンを使用不可とすることにより、動画擬似輪郭の発生を低減することができる。

図１２は、図１１に示すサブフィールド点灯パターンの入力画像信号Ｓ２及び輝度との関係を示す図である。入力画像信号Ｓ２の階調値３２〜３５のサブフィールド点灯パターンを使用することができないので、第１の実施形態と同様に、階調値３２〜３５は階調値３１及び３６のサブフィールド点灯パターンを用いて誤差拡散により表現する。これにより、階調数を維持しながら、動画擬似輪郭を低減することができる。

以上のように、図９のサブフィールド点灯パターンでは、階調値３１及び３２間の時間的発光重心の変動が大きいため動画擬似輪郭が発生する。そのため、このような階調値のサブフィールド点灯パターンは使用できない。また、上記の理由により、従来のプラズマディスプレイ装置は、重いサブフィールドの輝度重みを、それより一つ小さい輝度重みを持つサブフィールドに対し十分大きくすることができない問題点があった。本実施形態の非線形ゲイン回路１０２は、このような輝度重みを有するサブフィールド配列に対し、階調値３２、３３、３４、３５を、階調値３１及び３６のサブフィールド点灯パターンを合計が１となる比率で配分して点灯することにより階調数を維持したまま動画擬似輪郭を低減する。

動画擬似輪郭を低減するために、時間的発光重心が大きく変動するサブフィールド点灯パターンの組み合わせのうち、一方のサブフィールド点灯パターン（階調値３２）を使用しないで、他方のサブフィールド点灯パターン（階調値３１）と２つ以上離れた別のサブフィールド点灯パターン（階調値３６）との間で誤差拡散することにより、擬似的に前記使用しなかったサブフィールド点灯パターンの階調を表現する。

これにより、従来は動画擬似輪郭が発生しやすいため使用できなかったサブフィールドの重みの組み合わせが使用できるようになり、結果的に、階調数を増やすことができる。例えば、サブフィールド数が６の場合、各サブフィールドの重みを（ＳＦ６、ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１）＝（３２、１６、８、４、２、１）とすると、階調数は６４階調となるが、階調値３１を表現する点灯パターン（０、１、１、１、１、１）と階調値３２を表現する点灯パターン（１、０、０、０、０、０）の間で動画擬似輪郭が強く発生する。つまり、最大重みのサブフィールドＳＦ６が単独点灯するような点灯パターン（１、０，０，０，０，０）は使用できない。動画擬似輪郭を低減するために、最大重みのサブフィールドＳＦ６が点灯する場合は、必ず他のサブフィールドも点灯させる方法も考えられる。しかし、この場合は使用できるサブフィールド点灯パターンが制限されるため階調数が減少する。例えば、各サブフィールドの重みを（ＳＦ６、ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１）＝（２４、１６、８、４、２、１）とすると、階調値３２は点灯パターン（１，０，１，０，０，０）で表現される。本実施形態の非線形ゲイン回路１０２では、各サブフィールドの重みを（ＳＦ６、ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１）＝（３２、１６、８、４、２、１）のままにし、サブフィールド点灯パターン（１、０，０，０，０，０）を使用しないで、代わりに階調値３６を表現するサブフィールド点灯パターン（１，０，０，１，０，０）と階調値３１を表現するサブフィールド点灯パターン（０，１，１，１，１，１）との合計が１となる比率の組み合わせによって階調値３２を表現する。この場合、動画擬似輪郭は低減され、階調数も増える。

本実施形態は、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。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、動画擬似輪郭の低減である。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。すなわち、画像信号Ｓ２の階調値が全階調の中間値よりも大きい領域は、全階調の中間値よりも小さい領域に比べ、小数部（誤差部）ＳＢが０でない画像信号Ｓ３に変換される階調値の数が多い。

（第３の実施形態）
図１８は、本発明の第３の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の処理例を示すフローチャートである。本実施形態は、第１及び第２の実施形態を組み合わせたものである。まず、ステップＳ１８０１では、画像信号を入力する。次に、ステップＳ１８０２では、第１の実施形態のように輝度が非線形な階調であるか否かを判断する。非線形な階調であればステップＳ１８０４へ進み、非線形な階調でなければステップＳ１８０３へ進む。ステップＳ１８０３では、第２の実施形態のように時間的発光重心が大きく変動する階調であるか否かを判断する。大きく変動する階調であればステップＳ１８０４へ進み、大きく変動する階調でなければステップＳ１８０５へ進む。ステップＳ１８０５では、すべてのサブフィールド点灯パターンが使用可能であるので、入力画像信号に応じたサブフィールド点灯パターンを選択し、ステップＳ１８０６へ進む。ステップＳ１８０４では、第１及び第２の実施形態のように、非線形ゲイン回路１０２が誤差拡散するための中間画像信号Ｓ３を生成し、サブフィールド変換回路１０４がそれに対応するサブフィールド点灯パターンを選択し、ステップＳ１８０６へ進む。ステップＳ１８０６では、アドレス制御回路１２１、Ｘ電極制御回路１２２及びＹ電極制御回路１２３に信号を出力する。

（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４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り、図１に対して表示負荷率Ｔ３が非線形ゲイン回路１０２に供給される点が異なる。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。

サスティンパルス数設定回路１０６は、サブフィールド毎の表示負荷率Ｔ２を入力し、フィールド毎の表示負荷率Ｔ３を出力する。非線形ゲイン回路１０２は、表示負荷率Ｔ３に応じて、画像信号Ｓ２から画像信号Ｓ３への複数種類の非線形変換のうちのいずれか１つを選択して画像信号Ｓ３を出力する。

本実施形態は、上記の電力一定制御により表示負荷率に応じてサスティンパルス数を変動させる。サスティンパルス数設定回路１０６は、総サスティンパルス数を各サブフィールドの輝度重みに略等しい整数比で各サブフィールドに配分するが、総サスティンパルス数の値によっては各サブフィールドの輝度重みに略等しい整数比にならない可能性がある。例えば、サブフィールド数が６で輝度重みが（ＳＦ６、ＳＦ５，ＳＦ４，ＳＦ３，ＳＦ２，ＳＦ１）＝（３２、１６、８、４、２、１）であり、低負荷時の総サスティンパルス数が２５２発の場合、電力一定制御により総サスティンパルス数が２２０発となる場合を説明する。その場合、小数点以下は四捨五入するとして、各サブフィールドのサスティンパルス数は、ＳＦ６＝３２／２５２×２２０＝２８、ＳＦ５＝１６／２５２×２２０＝１４、ＳＦ４＝８／２５２×２２０＝７、ＳＦ３＝４／２５２×２２０＝３、ＳＦ２＝２／２５２×２２０＝２、ＳＦ１＝１／２５２×２２０＝１となる。サブフィールドＳＦ３の輝度比は、４から３に変化してしまい、階調の線形性が崩れる。特に、低階調領域において階調の非線形性が目立つ。これを回避するために、第１の実施形態と同様に、図１６のように非線形となる階調値２及び３のサブフィールド点灯パターンを使用しないようにし、階調値２及び３は階調１及び４のサブフィールド点灯パターンの合計が１となる比率で配分して表現する。図１６の黒丸で表される実線は、上記の総サスティンパルス数２２０発時の低階調での輝度を表し、白丸で表される破線は、非線形ゲイン回路１０２で変換後の画像信号Ｓ３の輝度を表す。

図１７は、図１５の非線形ゲイン回路１０２の構成例を示す図であり、以下図８と異なる点を説明する。２個のルックアップテーブル８０１ａ及び８０１ｂは、図８のルックアップテーブル８０１に対応する。選択回路１７０１は、新たに追加される。

ルックアップテーブル８０１ａは、表示負荷率Ｔ３が閾値よりも小さいときの非線形変換を行うためのテーブルであり、整数部ＳＡ１及び小数部ＳＢ１を出力する。ルックアップテーブル８０１ｂは、表示負荷率Ｔ３が閾値以上のときの非線形変換を行うためのテーブルであり、整数部ＳＡ２及び小数部ＳＢ２を出力する。

選択回路１７０１は、表示負荷率Ｔ３を入力し、表示負荷率Ｔ３が閾値よりも小さいときには整数部ＳＡ１及び小数部ＳＢ１を選択して整数部ＳＡ及び小数部ＳＢとして出力し、表示負荷率Ｔ３が閾値以上のときには整数部ＳＡ２及び小数部ＳＢ２を選択して整数部ＳＡ及び小数部ＳＢとして出力する。加算器８０４は、図８と同じ処理を行う。

非線形ゲイン回路１０２は、複数のルックアップテーブル８０１ａ及び８０１ｂを有し、表示負荷率Ｔ３に応じて、ルックアップテーブル８０１ａ又は８０１ｂを選択する。すなわち、非線形ゲイン回路１０２は、表示負荷率Ｔ３に応じて、画像信号Ｓ２から画像信号Ｓ３への複数種類の非線形変換テーブル８０１ａ，８０１ｂのうちのいずれか１つを選択して画像信号Ｓ３を出力する。これにより、表示負荷率Ｔ３に応じて、非線形変換を行い、階調の線形性を維持することができる。

以上のように、第１〜第４の実施形態によれば、特定のサブフィールド点灯パターンを使用すると、階調の線形特性が崩れたり、動画擬似輪郭が発生することがある。その特定のサブフィールド点灯パターンを使用しないことにより、階調の非線形特性を維持し、動画擬似輪郭の発生を低減することができる。また、特定のサブフィールド点灯パターンを使用できなくても、他のサブフィールド点灯パターンを用いた誤差拡散処理により、階調数は減らずにすみ、高画質を実現することができる。

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、前記複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現する表示部と、
特定のサブフィールド点灯パターンを使用しないように、第１の画像信号を第２の画像信号に非線形変換し、前記第２の画像信号を実部及び誤差部で表現する非線形変換回路と、
前記第２の画像信号の誤差部が０でないときにはその誤差部を空間的又は時間的に拡散する誤差拡散回路と、
前記誤差拡散された第２の画像信号を基に前記サブフィールドの点灯パターンを選択する際に、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用せずに他のサブフィールド点灯パターンを選択するサブフィールドパターン変換回路と
を有するプラズマディスプレイ装置。
（付記２）
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、それに対応する画像信号の値に対して輝度値がずれており、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用すると前記第１の画像信号に対して輝度が非線形となる付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記３）
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、それに対応する画像信号の値に対して輝度値が大きくなるようにずれている付記２記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記４）
前記１フィールドは前記複数のサブフィールドが時間順に並び、
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、その輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターンに対して時間的発光重心の時間的ずれが、輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターン間の時間的発光重心の時間的ずれの平均値よりも大きい付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記５）
前記第１の画像信号の階調値が全階調の中間値よりも大きい領域は、全階調の中間値よりも小さい領域に比べ、誤差部が０でない前記第２の画像信号に変換される階調値の数が多い付記４記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記６）
前記非線形変換回路は、前記第１の画像信号を前記第２の画像信号に変換するためのテーブルを有する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記７）
前記非線形変換回路は、前記第１の画像信号から前記第２の画像信号への複数種類の非線形変換のうちのいずれか１つを選択して第２の画像信号を出力する付記１記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記８）
さらに、表示負荷率を検出する検出回路を有し、
前記非線形変換回路は、前記表示負荷率に応じて、前記複数種類の非線形変換のうちのいずれか１つを選択して第２の画像信号を出力する付記７記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記９）
前記非線形変換回路は、前記複数種類の非線形変換を行うための複数のテーブルを有する付記８記載のプラズマディスプレイ装置。
（付記１０）
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、前記複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現するプラズマディスプレイ装置の処理方法であって、
特定のサブフィールド点灯パターンを使用しないように、第１の画像信号を第２の画像信号に非線形変換し、前記第２の画像信号を実部及び誤差部で表現する非線形変換ステップと、
前記第２の画像信号の誤差部が０でないときにはその誤差部を空間的又は時間的に拡散する誤差拡散ステップと、
前記誤差拡散された第２の画像信号を基に前記サブフィールドの点灯パターンを選択する際に、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用せずに他のサブフィールド点灯パターンを選択するサブフィールドパターン変換ステップと
を有するプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１１）
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、それに対応する画像信号の値に対して輝度値がずれており、前記特定のサブフィールド点灯パターンを使用すると前記第１の画像信号に対して輝度が非線形となる付記１０記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１２）
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、それに対応する画像信号の値に対して輝度値が大きくなるようにずれている付記１１記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１３）
前記１フィールドは前記複数のサブフィールドが時間順に並び、
前記特定のサブフィールド点灯パターンは、その輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターンに対して時間的発光重心の時間的ずれが、輝度値が隣接するサブフィールド点灯パターン間の時間的発光重心の時間的ずれの平均値よりも大きい付記１０記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１４）
前記第１の画像信号の階調値が全階調の中間値よりも大きい領域は、全階調の中間値よりも小さい領域に比べ、誤差部が０でない前記第２の画像信号に変換される階調値の数が多い付記１３記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１５）
前記非線形変換ステップは、テーブルを用いて前記第１の画像信号を前記第２の画像信号に変換する付記１０記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１６）
前記非線形変換ステップは、前記第１の画像信号から前記第２の画像信号への複数種類の非線形変換のうちのいずれか１つを選択して第２の画像信号を出力する付記１０記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１７）
さらに、表示負荷率を検出する検出ステップを有し、
前記非線形変換ステップは、前記表示負荷率に応じて、前記複数種類の非線形変換のうちのいずれか１つを選択して第２の画像信号を出力する付記１６記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。
（付記１８）
前記非線形変換ステップは、複数のテーブルを用いて前記複数種類の非線形変換を行う付記１７記載のプラズマディスプレイ装置の処理方法。

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。 図２（Ａ）〜（Ｃ）は表示セルの断面構成例を示す図である。 画像の１フィールドの構成例を示す図である。 非線形ゲイン回路が低階調部の非線形階調領域を変換する例を示す図である。 非線形ゲイン回路が中高階調部の非線形階調領域を変換する例を示す図である。 １フィールドが４個のサブフィールドからなる場合の階調値の例を示す図である。 非線形ゲイン回路が行う非線形変換の例を示す図である。 非線形ゲイン回路の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による６個のサブフィールドを用いたサブフィールド点灯パターンを示す図である。 図９に示すサブフィールド点灯パターンの入力画像信号及び輝度の関係を示す図である。 動画擬似輪郭発生防止のために使用可能なサブフィールド点灯パターンを示す図である。 図１１に示すサブフィールド点灯パターンの入力画像信号及び輝度との関係を示す図である。 サブフィールド点灯パターン（０，０，１，１）を除く、１５個の使用可能なサブフィールド点灯パターンを示す図である。 図１３のサブフィールド点灯パターンに基づき、非線形ゲイン回路が行う非線形変換の例を示す図である。 本発明の第４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。 入力画像信号及び輝度との関係を示す図である。 図１５の非線形ゲイン回路の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 逆ガンマ変換処理回路
１０２ 非線形ゲイン回路
１０３ 誤差拡散回路
１０４ サブフィールド変換回路
１０５ サブフィールド毎表示負荷率検出回路
１０６ サスティンパルス数設定回路
１０７ サスティンパルス信号生成回路
１２１ アドレス制御回路
１２２ Ｘ電極制御回路
１２３ Ｙ電極制御回路
１２４ プラズマディスプレイパネル

Claims (3)

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、前記複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現する表示部と、
   入力画像信号に対応する第１の画像信号を、階調値が前記第１の画像信号の階調値よりも小となる第２の画像信号に非線形変換し、実部及び誤差部で表現する非線形変換回路と、
   前記第２の画像信号の誤差部が０でないときにはその誤差部を空間的又は時間的に拡散する誤差拡散回路と、
   前記誤差拡散された第２の画像信号を基に前記サブフィールドの点灯パターンを選択するサブフィールドパターン変換回路とを有し、
   前記第２の画像信号は、対応する画像信号の値に対して輝度値がずれており、使用すると前記第１の画像信号に対して輝度が非線形となる所定のサブフィールド点灯パターンに対応する画像信号を有しておらず、
   前記非線形変換回路は、当該画像信号に替えて、前記第２の画像信号の内で前記所定のサブフィールド点灯パターンの階調方向に隣接する複数のサブフィールド点灯パターンに対応する複数の画像信号により補間演算した信号を出力することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 前記所定のサブフィールド点灯パターンは、それに対応する画像信号の値に対して輝度値が大きくなるようにずれている請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
3. 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、前記複数のサブフィールドのうちの点灯するサブフィールドのパターンを選択することにより画像を階調表現するプラズマディスプレイ装置の処理方法であって、
   入力画像信号に対応する第１の画像信号を、階調値が前記第１の画像信号の階調値よりも小となる第２の画像信号に非線形変換し、実部及び誤差部で表現する非線形変換ステップと、
   前記第２の画像信号の誤差部が０でないときにはその誤差部を空間的又は時間的に拡散する誤差拡散ステップと、
   前記誤差拡散された第２の画像信号を基に前記サブフィールドの点灯パターンを選択するサブフィールドパターン変換ステップとを有し、
   前記第２の画像信号は、対応する画像信号の値に対して輝度値がずれており、使用すると前記第１の画像信号に対して輝度が非線形となる所定のサブフィールド点灯パターンに対応する画像信号を有しておらず、
   前記非線形変換ステップは、当該画像信号に替えて、前記第２の画像信号の内で前記所定のサブフィールド点灯パターンの階調方向に隣接する複数のサブフィールド点灯パターンに対応する複数の画像信号により補間演算した信号を出力することを特徴とするプラズマディスプレイ装置の処理方法。

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