JP4702367B2 - プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置 Download PDF

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Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置に関する。
プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。
前面板は、１対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。
そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には、例えば分圧比で５％のキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極との対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
パネルを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。
各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有し、初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作（以下、「全セル初期化動作」と略記する）と、維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作（以下、「選択初期化動作」と略記する）とがある。
書込み期間では、表示を行うべき放電セルにおいて選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、走査電極と維持電極とからなる表示電極対に交互に維持パルスを印加し、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
また、サブフィールド法の中でも、緩やかに変化する電圧波形を用いて初期化放電を行い、さらに維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行うことで、階調表示に関係しない発光を極力減らしコントラスト比を向上させた新規な駆動方法が開示されている。
具体的には、例えば複数のサブフィールドのうち、１つのサブフィールドの初期化期間において全ての放電セルを放電させる全セル初期化動作を行い、他のサブフィールドの初期化期間においては維持放電を行った放電セルのみ初期化する選択初期化動作を行う。その結果、表示に関係のない発光は全セル初期化動作の放電にともなう発光のみとなりコントラストの高い画像表示が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
このように駆動することによって、画像の表示に関係のない発光、すなわち映像を表示しないときの黒表示領域の輝度（以下、「黒輝度」と略記する）は全セル初期化動作における微弱発光だけとなり、コントラストの高い画像表示が可能となる。
一方、パネルの高精細度化や大画面化にともなって放電セル数が増加し、また、動画擬似輪郭の改善等、画像表示品質を向上させるためにサブフィールド数を増加させる等、今後ますます書込み動作の高速化が要求されている。
ところで、全ての放電セルを初期化させる全セル初期化動作は、上述したように書込み動作に必要な壁電荷を形成するとともに、放電遅れを小さくし、書込み放電を安定して発生させるためのプライミングを発生させるという働きをも併せ持っている。したがって、高速書込み動作のためにはプライミングを増やすという方法が有効である。しかし、単純に１フィールド期間内の全セル初期化動作を行うサブフィールドの数（以下、「全セル初期化回数」と記す）を増やすと、黒輝度が上がってコントラストが低下し、画像表示品質が低下する。
そこで、表示すべき画像信号の平均画像レベル（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）にもとづいて、各サブフィールドの初期化期間における初期化動作を、全セル初期化動作または選択初期化動作のいずれかに決定して全セル初期化回数を増減させ、黒輝度の上昇を抑えながら安定した高速書込みが可能なパネルの駆動方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、パネルはますます大画面化、高精細化され、それにともない表示画像のさらなる高コントラスト化が求められている。そのため、黒輝度の上昇をさらに抑えてコントラストをさらに高めた迫力のある画像表示を可能とするパネルの駆動方法が求められている。
特開２０００−２４２２２４号公報 特開２００５−２１５１３２号公報
本発明は、１フィールド期間内に、初期化期間において画像表示を行う全ての放電セル
に対して初期化電圧を印加して初期化放電を発生させる全セル初期化サブフィールドと直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化サブフィールドとを含んで構成して画像信号の表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、あらかじめ定められた条件の画像を表示する場合には、そうでない場合よりも初期化電圧を低くすることを特徴とする。この方法により、黒輝度の上昇をさらに抑えてコントラストをさらに高めた迫力のある画像表示が可能なパネルの駆動方法を提供することができる。
また本発明のパネルの駆動方法において、上記画像は、画像信号の平均輝度レベルが平均輝度しきい値未満であり、かつ画像信号の最大輝度が最大輝度しきい値以上であり、かつ静止画であってもよい。
また本発明のパネルの駆動方法において、上記画像は、画像信号の各サブフィールドの点灯率が点灯率しきい値未満であり、かつ少なくとも輝度重みの最も大きいサブフィールドの点灯率が０％よりも大きく、かつ静止画であってもよい。
また本発明のプラズマディスプレイ装置は、走査電極と維持電極とからなる表示電極対
を有する放電セルを複数備えたパネルと、走査電極に緩やかに上昇または下降する傾斜波
形電圧を印加する走査電極駆動回路と、あらかじめ定められた条件に合致する所定の画像
を判定する画像判定回路とを備え、１フィールドを、放電セルで初期化放電を発生させる
初期化期間と、放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、書込み放電を発生させ
た放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成し、
１フィールド期間内に、初期化期間において画像表示を行う全ての放電セルに対して初期
化電圧を印加して初期化放電を発生させる全セル初期化サブフィールドと、直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化期間を有する選択初期化サブフィールドとを備え、走査電極駆動回路は、その初期化電圧を可変できるように構成するとともに、画像判定回路が所定の画像と判定した画像を表示する場合には、そうでない場合よりも初期化電圧を低くするように構成したことを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態おけるプラズマディスプレイ装置について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面板２１上には、走査電極２２と維持電極２３とからなる表示電極対２８が複数形成されている。そして走査電極２２と維持電極２３とを覆うように誘電体層２４が形成され、その誘電体層２４上に保護層２５が形成されている。背面板３１上にはデータ電極３２が複数形成され、データ電極３２を覆うように誘電体層３３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁３４が形成されている。そして、隔壁３４の側面および誘電体層３３上には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色に発光する蛍光体層３５が設けられている。
これら前面板２１と背面板３１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対２８とデータ電極３２とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして放電空間には、例えばネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。本実施の形態においては、輝度向上のためにキセノン分圧を１０％とした放電ガスが用いられている。放電空間は隔壁３４によって複数の区画に仕切られており、表示電極対２８とデータ電極３２とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。
なお、パネル１０の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。
図２は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の電極配列図である。パネル１０には、行方向に長いｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極２２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極２３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極３２）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）および維持電極ＳＵｉと１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。
図３は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置１は、パネル１０、画像信号処理回路５１、データ電極駆動回路５２、走査電極駆動回路５３、維持電極駆動回路５４、タイミング発生回路５５、ＡＰＬ検出回路５７、最大輝度検出回路６１、静止画検出回路６２、画像判定回路６３および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路（図示せず）を備えている。
画像信号処理回路５１は、入力された画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路５２はサブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。
ＡＰＬ検出回路５７は画像信号ｓｉｇの平均輝度レベル（以下、「ＡＰＬ」と略記する）を検出する。具体的には、例えば画像信号の輝度値を１フィールド期間または１フレーム期間にわたって累積する等の一般に知られた手法を用いることによってＡＰＬを検出する。なお、輝度値を用いる以外にも、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれを１フィールド期間にわたって累積し、それらの平均値を求めることでＡＰＬを検出する方法を用いてもよい。
最大輝度検出回路６１は、画像信号ｓｉｇの１フィールド期間内の最大輝度を各フィールド毎に検出する。または、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれの１フィールド期間内の最大値を検出する構成であってもよい。
静止画検出回路６２は、画像信号ｓｉｇを記憶するためのメモリ（図示せず）を内部に備え、現画像信号ｓｉｇとメモリに記憶された画像信号とを比較する一般に知られた静止画を検出する方法を用いて表示する画像が動画であるか静止画であるかを判別し、その結果を出力する。
画像判定回路６３は、表示する画像があらかじめ定められた条件に合致する所定の画像かどうかを判定する。具体的には、ＡＰＬ検出回路５７、最大輝度検出回路６１、静止画検出回路６２のそれぞれの検出結果にもとづき、表示する画像のＡＰＬが低く、かつ最大輝度が高く、かつ静止画である所定の画像（以下、それらの条件を全て満たす画像を「ハイコントラスト画像」と表記する）かどうかを判定し、その結果をタイミング発生回路５５に出力する。なお、最大輝度検出回路６１が、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれの最大値を出力する構成であるときは、それぞれの信号の最大値とそれぞれの信号に対応する最大輝度しきい値とを比較し、それらの論理積を用いてハイコントラスト信号の判定を行えばよい。
タイミング発生回路５５は水平同期信号Ｈ、垂直同期信号Ｖ、ＡＰＬおよび画像判定回路６３における判定結果をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。詳細については後述するが、本実施の形態においては、表示する画像がハイコントラスト画像である場合には、全セル初期化動作にともなう発光輝度を下げてコントラストを高める制御を行う。
走査電極駆動回路５３は、初期化期間において走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに印加する初期化波形を発生するための初期化波形発生回路３００を有し、タイミング信号にもとづいて各走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路５４は、タイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを駆動する。
次に、パネル１０を駆動するための駆動電圧波形とその動作について説明する。プラズマディスプレイ装置１は、サブフィールド法、すなわち１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作と、維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とがある。書込み期間では、発光させるべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、輝度重みに比例した数の維持パルスを表示電極対２８に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。なお、サブフィールド構成の詳細については後述することとし、ここではサブフィールドにおける駆動電圧波形とその動作について説明する。
図４は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形図である。図４には、全セル初期化動作を行うサブフィールドと選択初期化動作を行うサブフィールドとを示している。
まず、全セル初期化動作を行うサブフィールドについて説明する。
初期化期間前半部では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎにそれぞれ０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに対して放電開始電圧以下の電圧Ｖｉ１から、放電開始電圧を超える電圧に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧を印加する（以下、初期化期間の前半部において走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに印加する、緩やかに上昇する電圧の最大値を「初期化電圧Ｖｒ」として引用する）。
この傾斜波形電圧が上昇する間に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上部に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上部および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上部には正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上部の壁電圧とは電極を覆う誘電体層２４、誘電体層３３上、保護層２５上、蛍光体層３５上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。
このときの初期化放電では、続く初期化期間の後半部において壁電圧の最適化を図ることを見越して、過剰に壁電圧を蓄えておく。こうして蓄えられる過剰な壁電圧は初期化電圧Ｖｒによって制御することができる。そして詳細は後述するが、初期化電圧Ｖｒの値は常に一定の電圧ではなく、必要に応じて変化させる。
初期化期間後半部では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに正の電圧Ｖｅ１を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ３から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧（以下、「ランプ電圧」とも記す）を印加する。この間に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上部の負の壁電圧および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上部の正の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上部の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作が終了する。
そしてこのときの放電は、初期化期間の前半部において蓄えられた過剰な壁電圧に依存するので、初期化電圧Ｖｒが低く初期化期間前半部の初期化放電が弱いと、初期化期間後半部の初期化放電も弱くなる。逆に初期化電圧Ｖｒが高いと、両方の初期化放電が強くなる。
続く書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ２を、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａを印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に発光させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄを印加する。このときデータ電極Ｄｋ上と走査電極ＳＣ１上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差（Ｖｄ−Ｖａ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧の差とが加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ上にも負の壁電圧が蓄積される。このようにして、１行目に発光させるべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄを印加しなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで行い、書込み期間が終了する。
続く維持期間では、まず走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに正の維持パルス電圧Ｖｓを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との電圧差が維持パルス電圧Ｖｓに走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層３５が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。さらにデータ電極Ｄｋ上にも正の壁電圧が蓄積される。書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧が保たれる。
続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには維持パルス電圧Ｖｓをそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との電圧差が放電開始電圧を超えるので再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに輝度倍率を乗じた数の維持パルスを印加し、表示電極対２８の電極間に電位差を与えることにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。
そして、維持期間の最後には走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間にいわゆる細幅パルス状の電圧差を与えて、データ電極Ｄｋ上の正の壁電圧を残したまま、走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の一部または全部を消去している。
次に、選択初期化動作を行うサブフィールドの動作について説明する。
選択初期化動作を行う初期化期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに０（Ｖ）をそれぞれ印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３’から電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Ｄｋに対しては、直前の維持放電によってデータ電極Ｄｋ上に十分な正の壁電圧が蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。一方、前のサブフィールドで維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。このように選択初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う動作である。
続く書込み期間の動作は全セル初期化動作を行うサブフィールドの書込み期間の動作と同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。
次に、本実施の形態におけるパネル１０の駆動方法のサブフィールド構成について説明をする。本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、・・・、第１０ＳＦ）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（１、２、３、６、１１、１８、３０、４４、６０、８０）の輝度重みを持つと仮定して説明するが、サブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではない。
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、本発明の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図であり、サブフィールドのそれぞれは、初期化期間に全セル初期化動作を行うサブフィールド（以下、「全セル初期化サブフィールド」と略記する）か、初期化期間に選択初期化動作を行うサブフィールド（以下、「選択初期化サブフィールド」と略記する）かのどちらかである。なお、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、パネル１０の駆動電圧波形の１フィールドの概略を示すもので、詳細については、各サブフィールドの各々の期間における波形は図４に示すとおりである。
本実施の形態においては表示すべき画像信号のＡＰＬにもとづいてサブフィールド構成を切換えている。図５Ａは、ＡＰＬが６％未満の画像信号時に使用する構成であり、第１ＳＦのみ全セル初期化サブフィールドであり、第２ＳＦ〜第１０ＳＦは選択初期化サブフィールドである。図５Ｂは、ＡＰＬが６％以上の画像信号時に使用する構成であり、第１ＳＦおよび第４ＳＦは全セル初期化サブフィールド、第２ＳＦ、第３ＳＦと第５ＳＦ〜第１０ＳＦは選択初期化サブフィールドとなっている。すなわち、ＡＰＬがしきい値６％未満の場合には全セル初期化回数は１回、しきい値６％以上の場合には全セル初期化回数が２回のサブフィールド構成となっている。次の（表１）に上述のサブフィールド構成とＡＰＬとの関係を示した。
Figure 0004702367
次に、表示する画像がハイコントラスト画像である場合について説明する。
本実施の形態においては、ＡＰＬが平均輝度しきい値として４％未満であり、最大輝度が最大輝度しきい値として９４％以上であり、かつ静止画である画像をハイコントラスト画像として検出する。このようなハイコントラスト画像の例としては、例えば、月や星の出ている夜空の画像や、暗い画面を背景にして白い文字が表示されている画像等を挙げることができる。これらは、それほど表示頻度の高い画像ではないが、大面積の輝度の低い領域を背景に小面積の輝度の高い領域がある画像であり、コントラスト改善効果の大きい画像である。そして、このような画像では黒の表示領域が大きくかつ静止画であるので、プライミングの量を少なくしても安定した書込み動作が可能であり、初期化放電のための初期化電圧Ｖｒの値を下げることができる。すなわち、画像信号の平均輝度レベルが平均輝度しきい値未満であり、かつ画像信号の最大輝度が最大輝度しきい値以上であり、かつ静止画であるときには、初期化放電のための初期化電圧Ｖｒの値を下げることができる。そして、これにより黒輝度の輝度レベルを下げて、大きなコントラスト改善効果を得ることができる。
図５Ｃは、ハイコントラスト画像信号時に使用するサブフィールド構成である。画像判定回路６３が、ハイコントラスト画像と判定した画像はＡＰＬが４％未満であるので第１ＳＦのみが全セル初期化サブフィールドであり、第２ＳＦ〜第１０ＳＦは選択初期化サブフィールドである。図５Ｃが上述した図５Ａと異なるのは、全セル初期化動作を行う際の初期化電圧Ｖｒを下げて表示画像における黒輝度の黒浮きを抑え、コントラストを高めている点である。すなわち、ハイコントラスト画像以外の画像を表示する場合には初期化電圧Ｖｒは電圧値ＶｒＣであり、ハイコントラスト画像を表示する場合には初期化電圧Ｖｒはそれよりも低い電圧値ＶｒＬである。
このように、ハイコントラスト画像を表示する場合にはプライミングの量を少なくしても安定した書込み動作が可能であるので、初期化電圧Ｖｒを低く設定することができ、黒輝度をさらに抑えることができる。
次に、初期化電圧Ｖｒの電圧値ＶｒＬおよび電圧値ＶｒＣの設定の方法について説明する。図６は、本発明の実施の形態における１フィールドの全セル初期化回数を１回にして初期化電圧Ｖｒの値とそのときの黒輝度との関係を測定した一例を示す図である。このパネル１０の測定例では、初期化電圧Ｖｒが３３０（Ｖ）以下の場合には放電は発生せず、したがって黒輝度は０（ｃｄ／ｃｍ２）である。初期化電圧Ｖｒが３３０（Ｖ）以上では、初期化電圧Ｖｒが２０（Ｖ）上昇する毎に黒輝度がほぼ０．０５（ｃｄ／ｃｍ２）の割合で増加し、初期化電圧Ｖｒが３７０（Ｖ）のとき黒輝度は０．１（ｃｄ／ｃｍ２）、初期化電圧Ｖｒが３９０（Ｖ）のとき黒輝度は０．１５（ｃｄ／ｃｍ２）、初期化電圧Ｖｒが４１０（Ｖ）のとき黒輝度は０．２（ｃｄ／ｃｍ２）、初期化電圧Ｖｒが４５０（Ｖ）のとき黒輝度は０．３（ｃｄ／ｃｍ２）である。
このように、初期化電圧Ｖｒが高くなるとともに黒輝度も上昇するが、初期化電圧Ｖｒが３３０（Ｖ）から３７０（Ｖ）の間では、全セル初期化動作の際に異常な放電が発生する可能性のあることが明らかになった。ある放電セルで異常な放電が発生すると、その放電セル内に異常な壁電荷が蓄積され、その後の書込み放電の有無にかかわらず維持期間において維持放電が発生するという誤放電現象（以下、「初期化異常」と略記する）が発生し、画像表示品質を著しく低下させてしまう。したがって、初期化異常の発生する可能性のある電圧に初期化電圧Ｖｒを設定することは望ましくない。
そこで、ハイコントラスト画像を表示するときの初期化電圧Ｖｒの電圧値ＶｒＬを３８０（Ｖ）に設定した。またハイコントラスト画像以外の画像を表示するときの初期化電圧Ｖｒとしては、十分なプライミングを供給することができるように、電圧値ＶｒＣを４１０（Ｖ）に設定した。これにより、通常の画像表示時の黒輝度が０．２（ｃｄ／ｃｍ２）であるのに対し、ハイコントラスト画像表示時の黒輝度を０．１２（ｃｄ／ｃｍ２）に抑えることができた。そして、コントラスト比を最大１００００：１にまで向上させることができた。
また、本実施の形態では、通常画像からハイコントラスト画像に変わると同時に初期化電圧Ｖｒを電圧値ＶｒＬに換えるのではなく、電圧値ＶｒＣから電圧値ＶｒＬまで段階的に下げている。そして、電圧値ＶｒＣから電圧値ＶｒＬまで下げるまでの時間を０．２秒に設定している。これは、黒輝度の急激な変動を避けるためである。
次に、全セル初期化動作における初期化電圧Ｖｒを制御する方法について説明する。初期化電圧Ｖｒを変化させるには、例えば、図４の走査電極ＳＣ１の電圧Ｖｉ１を増加すること、または電圧Ｖｉ１から電圧Ｖｉ２の上昇傾斜を急にして電圧Ｖｉ２を大きくすること等さまざまな方法が考えられる。以下に、その一例について図面を用いて説明する。
図７は、本発明の実施の形態における走査電極駆動回路５３の回路図である。走査電極駆動回路５３は、維持パルスを発生させる維持パルス発生回路１００、初期化波形を発生させる初期化波形発生回路３００、走査パルスを発生させる走査パルス発生回路４００を備えている。
維持パルス発生回路１００は、走査電極２２を駆動するときの電力を回収して再利用するための電力回収回路１１０と、走査電極２２を電圧Ｖｓにクランプするためのスイッチング素子ＳＷ１と、走査電極２２を０（Ｖ）にクランプするためのスイッチング素子ＳＷ２とを有する。また、走査パルス発生回路４００は、書込み期間において走査パルスを走査電極２２に順次印加する。なお、走査パルス発生回路４００は、初期化期間および維持期間では維持パルス発生回路１００または初期化波形発生回路３００の電圧波形をそのまま出力する。
初期化波形発生回路３００は、ミラー積分回路３１０、ミラー積分回路３２０を備え、上述した初期化波形を発生させるとともに、全セル初期化動作における初期化電圧Ｖｒの制御を行う。ミラー積分回路３１０は、ＦＥＴ１とコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とを有し、所定の初期化電圧Ｖｒまでランプ状に緩やかに上昇する傾斜波形電圧を発生し、ミラー積分回路３２０は、ＦＥＴ２とコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とを有し、電圧Ｖｉ４までランプ状に緩やかに低下する傾斜波形電圧を発生する。なお、図７には、ミラー積分回路３１０、ミラー積分回路３２０のそれぞれの入力端子を端子ＩＮ１、端子ＩＮ２として示している。
なお、本実施の形態では、初期化波形発生回路３００として実用的であり比較的構成が簡単なＦＥＴを用いたミラー積分回路３１０、ミラー積分回路３２０を採用しているが、何らこの構成に限定されるものではなく、初期化電圧Ｖｒを制御しつつ傾斜波形電圧を発生することができる回路であればどのような回路であってもよい。
次に、初期化波形発生回路３００の動作について説明する。図８は、本発明の実施の形態における全セル初期化期間における走査電極駆動回路５３の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、ここでは、全セル初期化動作を行う駆動電圧波形をＴ１〜Ｔ４で示した４つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。
また、電圧Ｖｉ１、電圧Ｖｉ３は全て電圧Ｖｓに等しいものとして説明する。なお、以下の説明においてスイッチング素子を導通させる動作をオン、遮断させる動作をオフと表記する。
（期間Ｔ１）
まず、維持パルス発生回路１００のスイッチング素子ＳＷ１をオンにする。するとスイッチング素子ＳＷ１を介して走査電極２２に電圧Ｖｓが印加される。そして、その後スイッチング素子ＳＷ１をオフにする。
（期間Ｔ２）
次に、ミラー積分回路３１０の入力端子ＩＮ１を「ハイレベル」にする。具体的には入力端子ＩＮ１に、例えば電圧１５（Ｖ）を印加する。すると、抵抗Ｒ１からコンデンサＣ１に向かって一定の電流が流れ、ＦＥＴ１のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路５３の出力電圧もランプ状に上昇し始める。そしてこの電圧上昇は、入力端子ＩＮ１が「ハイレベル」の間継続する。
この出力電圧が必要な初期化電圧Ｖｒまで上昇したら、その後、入力端子ＩＮ１を「ローレベル」にする。
このようにして、放電開始電圧以下となる電圧Ｖｓ（本実施の形態では、電圧Ｖｉ１、電圧Ｖｉ３、電圧Ｖｉ３’と等しい）から、放電開始電圧を超える初期化電圧Ｖｒ（本実施の形態では、電圧Ｖｉ２と等しい）に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を走査電極２２に印加する。
このとき、入力端子ＩＮ１を「ハイレベル」にする時間ｔｒを長くすると初期化電圧Ｖｒを高くすることができ、時間ｔｒを短くすると初期化電圧Ｖｒを低くすることができる。
（期間Ｔ３）
次に、維持パルス発生回路１００のスイッチング素子ＳＷ１をオンにする。すると走査電極２２の電圧が電圧Ｖｓまで低下する。そしてその後スイッチング素子ＳＷ１をオフにする。
（期間Ｔ４）
次に、ミラー積分回路３２０の入力端子ＩＮ２を「ハイレベル」にする。具体的には入力端子ＩＮ２に、例えば電圧１５（Ｖ）を印加する。すると、抵抗Ｒ２からコンデンサＣ２に向かって一定の電流が流れ、ＦＥＴ２のドレイン電圧がランプ状に下降し、走査電極駆動回路５３の出力電圧もランプ状に下降し始める。そして、出力電圧が負の電圧Ｖｉ４に至った後、入力端子ＩＮ２を「ローレベル」とする。
以上のようにして、走査電極２２に対して、放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１から放電開始電圧を超える初期化電圧Ｖｒに向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加し、その後、電圧Ｖｉ３から電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃにおいて、初期化電圧ＶｒＬを印加するには、図８の走査電極駆動回路５３の入力端子ＩＮ１を「ハイレベル」にする時間ｔｒを短くし、初期化電圧ＶｒＣを印加するには、時間ｔｒを長くすることで実現することができる。
なお、本実施の形態においては、ＡＰＬを用いてハイコントラスト画像を検出する構成を説明したが、ＡＰＬの代りに発光する放電セルの全放電セル数に対する割合（以下、「点灯率」と略記する）を用いる構成としてもよい。
図９は、本発明の他の実施の形態における点灯率を検出する点灯率検出回路６５を備えたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。点灯率検出回路６５はサブフィールド毎の画像データにもとづいてサブフィールド毎の点灯率を検出する。画像判定回路６６は、点灯率検出回路６５で検出した所定のサブフィールドの点灯率が点灯率しきい値未満であり、かつ最大輝度検出回路６１で検出した最大輝度が最大輝度しきい値以上であり、かつ静止画検出回路６２が静止画と判定した画像をハイコントラスト画像と判定すればよい。所定のサブフィールドとしては、例えば輝度重みの大きいいくつかのサブフィールドを選び、例えば第１０ＳＦの点灯率が１％未満、第９ＳＦの点灯率が２％未満、・・・等とすることでＡＰＬの低い画像を検出することができる。または全てのサブフィールドの点灯率を検出し、それら全てのサブフィールドで点灯率が４％未満であるといった条件で判定してもよい。
さらに、点灯率検出回路６５を用いることにより、最大輝度検出回路６１を省略することも可能である。具体的には、例えば画像判定回路６６は、点灯率検出回路６５で検出した所定のサブフィールドの点灯率が点灯率しきい値未満であり、かつ少なくとも輝度重みの最も大きいサブフィールドの点灯率が０％より大きく、かつ静止画検出回路６２が静止画と判定した画像をハイコントラスト画像と判定すればよい。このように、輝度重みの大きいいくつかのサブフィールド、例えば第７ＳＦから第１０ＳＦの点灯率が０％ではないことを検出する等により、最大輝度の高い画像を検出することができる。
また、本実施の形態のハイコントラスト画像を表示する際における制御は、画像の明るさやコントラストを変えて表示するシネマモードやスタンダードモード、ダイナミックモード等の複数の画像表示モードが設定されている場合に、例えば最もコントラストを高めて表示するダイナミックモードにおいてのみ行うような構成としてもかまわない。
なお、本実施の形態では、１フィールド期間の画像信号からＡＰＬや最大輝度等を検出する構成を説明したが、１フレーム期間の画像信号からそれらを検出する構成であってもかまわない。
さらに、プラズマディスプレイ装置にパネルや筐体内部の温度を検出する温度検出部を備えている場合には、温度検出部の温度検出結果も併用してハイコントラスト画像を表示する場合の初期化電圧Ｖｒを制御してもよい。例えば、温度検出結果が所定の温度以下の場合には初期化電圧Ｖｒを下げてコントラストを高める制御を行わず、それ以外の場合には上記制御を行う構成としてもよい。
なお、本実施の形態において説明に用いた各種の数値は、単に一例を挙げただけに過ぎず、パネルの特性や装置の仕様等に応じて最適な数値に設定することが望ましい。
本発明は、黒輝度の上昇をさらに抑えてコントラストをさらに高めた迫力のある画像表示が可能であり、パネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置として有用である。
本発明の実施の形態におけるパネルの構造を示す分解斜視図 本発明の実施の形態におけるパネルの電極配列図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明の実施の形態におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の実施の形態におけるＡＰＬが６％未満の画像信号時に使用するサブフィールド構成を示す図 本発明の実施の形態におけるＡＰＬが６％以上の画像信号時に使用するサブフィールド構成を示す図 本発明の実施の形態におけるハイコントラスト画像信号時に使用するサブフィールド構成を示す図 本発明の実施の形態における１フィールドの全セル初期化回数を１回にして初期化電圧の値とそのときの黒輝度との関係を測定した一例を示す図 本発明の実施の形態における走査電極駆動回路の回路図 本発明の実施の形態における全セル初期化期間における走査電極駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャート 本発明の他の実施の形態における点灯率を検出する点灯率検出回路を備えたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図
符号の説明
１ プラズマディスプレイ装置
１０ パネル
２１ （ガラス製の）前面板
２２ 走査電極
２３ 維持電極
２４，３３ 誘電体層
２５ 保護層
２８ 表示電極対
３１ 背面板
３２ データ電極
３４ 隔壁
３５ 蛍光体層
５１ 画像信号処理回路
５２ データ電極駆動回路
５３ 走査電極駆動回路
５４ 維持電極駆動回路
５５ タイミング発生回路
５７ ＡＰＬ検出回路
６１ 最大輝度検出回路
６２ 静止画検出回路
６３，６６ 画像判定回路
６５ 点灯率検出回路
１００ 維持パルス発生回路
１１０ 電力回収回路
３００ 初期化波形発生回路
３１０，３２０ ミラー積分回路
４００ 走査パルス発生回路

Claims (4)

  1. １フィールドを、走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルで初期化放
    電を発生させる初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成するとともに、
    前記サブフィールドには、画像表示を行う全ての放電セルに対して初期化放電を発生させる初期化電圧を印加する全セル初期化サブフィールドと、直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化サブフィールドとを含んで構成して画像信号の表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記画像信号の平均輝度レベルが平均輝度しきい値未満であり、かつ前記画像信号の最大輝度が最大輝度しきい値以上であり、かつ前記画像信号が静止画である場合には、静止画でない画像信号を表示する場合よりも前記初期化電圧を低くすることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  2. １フィールドを、走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルで初期化放
    電を発生させる初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成するとともに、
    前記サブフィールドには、画像表示を行う全ての放電セルに対して初期化放電を発生させる初期化電圧を印加する全セル初期化サブフィールドと、直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化サブフィールドとを含んで構成して画像信号の表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記画像信号の各サブフィールドにおける点灯率が点灯率しきい値未満であり、かつ少なくとも輝度重みの最も大きいサブフィールドの点灯率が０％よりも大きく、かつ前記画像信号が静止画である場合には、前記点灯率しきい値以上の画像信号を表示する場合よりも前記初期化電圧を低くすることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  3. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備えたプラズマディス
    プレイパネルと、
    １フィールドを、画像表示を行う全ての放電セルに対して初期化電圧を印加して初期化放電を発生させる全セル初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する全セル初期化サブフィールドと、直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する選択初期化サブフィールドとを含む複数のサブフィールドで構成し、前記サブフィールド毎に前記走査電極に緩やかに上昇または下降する傾斜波形電圧を印加する走査電極駆動回路と、
    あらかじめ定められた条件に合致する所定の画像を判定する画像判定回路とを備え、
    前記走査電極駆動回路は、前記初期化電圧を可変できるように構成するとともに、前記画像判定回路が前記所定の画像として画像信号の平均輝度レベルが平均輝度しきい値未満であり、かつ画像信号の最大輝度が最大輝度しきい値以上であり、かつ静止画であると判定した画像信号を表示する場合には、静止画でない画像信号を表示する場合よりも前記初期化電圧を低くするように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  4. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備えたプラズマディス
    プレイパネルと、
    １フィールドを、画像表示を行う全ての放電セルに対して初期化電圧を印加して初期化放電を発生させる全セル初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する全セル初期化サブフィールドと、直前のサブフィールドで維持放電を発生させた放電セルで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化期間と、前記放電セルで書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有する選択初期化サブフィールドとを含む複数のサブフィールドで構成し、前記サブフィールド毎に前記走査電極に緩やかに上昇または下降する傾斜波形電圧を印加する走査電極駆動回路と、
    あらかじめ定められた条件に合致する所定の画像を判定する画像判定回路とを備え、
    前記走査電極駆動回路は、前記初期化電圧を可変できるように構成するとともに、前記画像判定回路が前記所定の画像として画像信号の各サブフィールドにおける点灯率が点灯率しきい値未満であり、かつ少なくとも輝度重みの最も大きいサブフィールドの点灯率が０％よりも大きく、かつ前記画像信号が静止画である場合には、前記点灯率しきい値以上の画像信号を表示する場合よりも前記初期化電圧を低くするように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
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