JP5003191B2 - プラズマディスプレイ装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイ装置の駆動方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は、行方向に長い走査電極および維持電極からなる表示電極対を複数形成した前面板と、列方向に長いデータ電極を複数形成した背面板とを対向配置し、表示電極対とデータ電極とが交差する位置のそれぞれに放電セルが形成されている。そしてプラズマディスプレイ装置は、上述したパネルを駆動するために、走査電極駆動回路、維持電極駆動回路、データ電極駆動回路を備え、それぞれの電極に必要な駆動電圧波形を印加して画像を表示する装置である。

この中で、データ電極駆動回路は画像信号に基づいて多数のデータ電極毎に独立に駆動する必要があるので、専用ＩＣを複数用いて構成されている。一方、データ電極駆動回路側から見ると、各データ電極は隣接するデータ電極、走査電極および維持電極との間の浮遊容量をもつ容量性の負荷である。したがって各データ電極に駆動電圧波形を印加するためにはこの容量を充放電しなければならず、そのための消費電力が必要となる。加えて、近年はパネルの高精細度化、大型化が進み、それに伴ってデータ電極駆動回路の消費電力がさらに増加する傾向にある。しかし、データ電極駆動回路をＩＣ化するためにはデータ電極駆動回路の消費電力を極力小さく抑える必要があった。

そこで、画像信号に基づきデータ電極駆動回路の温度を推定し、推定温度が高い場合には、もとの画像信号を、データ電極駆動回路の消費電力の小さくなる画像信号に変換してデータ電極駆動回路の温度を下げる方法（例えば、特許文献１参照）等が開示されている。
特開２００２−１４９１０９号公報

上述の方法は、画像信号の変更を極力抑えて電力を削減するので、表示する画像に与える影響が少ないという特徴がある。しかしながら、表示画像の内容によっては、この方法だけでは十分に電力を削減できない場合があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、従来の方法では十分に電力を削減できない画像を検出し、そのような画像に対しても十分にデータ電極駆動回路の電力を削減することができるプラズマディスプレイ装置の駆動方法を提供することを目的とする。

本発明は、走査電極と維持電極とデータ電極とを有する放電セルを多数配列したパネルと、データ電極を駆動するデータ電極駆動回路とを備え、１フィールド期間を、放電セルで選択的に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を輝度重みに応じた輝度で点灯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て画像を表示するプラズマディスプレイ装置の駆動方法であって、データ電極駆動回路の消費電力が予め設定した電力のしきい値以上の場合に、点灯する放電セルの割合が予め設定した範囲内のサブフィールド、およびそのサブフィールドより輝度重みの小さいサブフィールドの書込み動作を停止するように構成したことを特徴とする。この方法により、従来の方法では十分に電力を削減できない画像を検出し、そのような画像に対しても十分にデータ電極駆動回路の電力を削減することができるプラズマディスプレイ装置の駆動方法を提供することができる。

本発明によれば、従来の方法では十分に電力を削減できない画像を検出し、そのような画像に対しても十分にデータ電極駆動回路の電力を削減することができるプラズマディスプレイ装置の駆動方法を提供することが可能となる。

以下、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について、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に用いるパネル１０の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面基板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２４が複数形成されている。そして表示電極対２４を覆うように誘電体層２５が形成され、その誘電体層２５上に保護層２６が形成されている。背面基板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、緑色および青色の各色に発光する蛍光体層３５が設けられている。

これら前面基板２１と背面基板３１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対２４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。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２４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用いるパネル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。そしてこれらの放電セルは画像を表示する際の画素に対応する。

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１００の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置１００は、パネル１０、画像信号処理回路４０、データ電極駆動回路４２、走査電極駆動回路４３、維持電極駆動回路４４、タイミング発生回路４５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４０は、詳細は後述するが、画像信号をパネル１０で表示できる画素数および階調数の信号に変換し、放電セルを発光させるサブフィールドの組合せをデジタル信号のそれぞれのビットの「１」、「０」に対応させた画像データに変換する。

データ電極駆動回路４２は、画像信号処理回路４０から出力された画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する書込みパルスに変換し、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加する。ここで、データ電極駆動回路４２は画像データに基づいて多数のデータ電極を独立に駆動する必要があるので、複数個の専用ＩＣ（以下、「データドライバ」と呼称する）を用いて構成されている。本実施の形態においては、データ電極の数ｍを「４０００」、１個のデータドライバの出力数を「２５０」とし、１６個のデータドライバ４２（１）〜４２（１６）を用いてデータ電極駆動回路４２が構成されているものとして説明する。しかし本発明は、データ電極の数、データドライバの出力数等に限定されるものではない。

タイミング発生回路４５は水平同期信号、垂直同期信号に基づき、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。走査電極駆動回路４３、維持電極駆動回路４４は、それぞれのタイミング信号に基づき駆動電圧波形を作成し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎのそれぞれを駆動する。

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。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、８１）の輝度重みをもつものとして説明する。このように本実施の形態においては、後に配置されたサブフィールドの輝度重みほど大きくなるように設定されている。ただし、本発明は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を示す図である。

初期化期間では、まずその前半部において、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ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電圧Ｖｉ２に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎおよびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。

続いて初期化期間の後半部において、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｅ１に保ち、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傾斜波形電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて再び微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎおよびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧が書込み動作に適した値に調整される。

なお、１フィールドを構成するサブフィールドのうちいくつかのサブフィールドでは初期化期間の前半部を省略してもよく、その場合には、直前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化動作が行われる。図４には、第１ＳＦの初期化期間では前半部および後半部を有する初期化動作、第２ＳＦ以降のサブフィールドの初期化期間では後半部のみを有する初期化動作を行う駆動電圧波形を示した。

書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧Ｖｅ２に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に発光す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を印加するとともに、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。すると、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、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積される。このようにして、１行目に発光す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Ｄｈ（ｈ≠ｋ）と走査電極ＳＣ１との交差部では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順次行い、書込み期間が終了する。

なお上述したように、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動しているのはデータ電極駆動回路４２であるが、データ電極駆動回路４２側から見ると各データ電極Ｄｊは容量性の負荷である。したがって書込み期間において、各データ電極に印加する電圧を接地電位０（Ｖ）から書込みパルス電圧Ｖｄへ、あるいは書込みパルス電圧Ｖｄから接地電位０（Ｖ）へ切り替える毎にこの容量を充放電しなければならない。そしてその充放電の回数が多いとデータ電極駆動回路４２の消費電力も多くなる。

続く維持期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に戻し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに維持パルス電圧Ｖｓを印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓに走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の大きさ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発光する。このとき走査電極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。続いて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを０（Ｖ）に戻し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに維持パルス電圧Ｖｓを印加する。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上との間の電圧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、輝度重みに応じた数の維持パルスを印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が継続して行われる。なお、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持される。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続く第２ＳＦ〜第１０ＳＦにおいても維持パルス数を除いて第１ＳＦと同様の動作を行う。このようにして、あらかじめ輝度重みの定められた複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成し、放電セルを発光制御するサブフィールドを組合せて輝度を表示している。

次に、本実施の形態において、従来の方法では十分に電力を削減できない画像に対しても電力を削減する方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態における画像信号処理回路４０の詳細を示す回路ブロック図である。画像信号処理回路４０は、画像データ変換部５１、点灯率算出部５２、電力算出部５３およびサブフィールド停止部５４を備えている。

画像データ変換部５１は、画像信号を、それぞれのサブフィールドにおける放電セルの点灯、非点灯を示す画像データに変換するとともに、電力算出部５３が予測した消費電力の最大値が予め設定した電力のしきい値以上の場合には、データドライバの消費電力が小さくなる画像データに変換する。ここでの画像データの変換は、特許文献１に記載されているように、表示する画像に大きな影響を与えることがないように、画像信号の変更を極力抑えた変換である。

点灯率算出部５２は、それぞれのサブフィールドにおいて、点灯する放電セルの割合、すなわち点灯率を画像データに基づき算出する。

電力算出部５３は、データドライバ４２（１）〜４２（１６）のそれぞれに対する消費電力の推定値を算出するドライバ電力算出部７１（１）〜７１（１６）と、ドライバ電力算出部７１（１）〜７１（１６）のそれぞれの出力を所定の時間累積するドライバ電力累積部７２（１）〜７２（１６）と、ドライバ電力累積部７２（１）〜７２（１６）のそれぞれの出力の最大値を選択する最大値選択部７３とを備えている。データ電極駆動回路４２の消費電力は、上述したように、データ電極Ｄｊのそれぞれに印加する電圧の変化の回数が多くなると大きくなる。加えて隣接するデータ電極Ｄｊ＋１、Ｄｊ−１に印加する電圧が逆位相で変化するとさらに大きくなる。このような関係から、例えばサブフィールドのそれぞれに対応する画像データの各ビットに対して、上下および左右の画素の排他的論理和の総和を計算することにより、データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動するために必要な電力を推定することができる。本実施の形態におけるドライバ電力算出部７１（１）〜７１（１６）はこのような方法でデータドライバ４２（１）〜４２（１６）のそれぞれの消費電力の推定値を算出している。また、ドライバ電力累積部７２（１）〜７２（１６）はデータドライバ４２（１）〜４２（１６）の温度上昇との相関を取るために設けられているが省略してもよい。このような構成により、電力算出部５３はデータドライバ４２（１）〜４２（１６）それぞれの消費電力の推定値を算出し、その最大値を画像データ変換部５１およびサブフィールド停止部５４に出力する。

サブフィールド停止部５４は、電力算出部５３から出力される消費電力の最大値と点灯率算出部５２から出力される点灯率とに基づきサブフィールドの書込み動作を停止させる。サブフィールドの書込み動作を停止させる方法としては、タイミング発生回路４５で発生するタイミング信号を変更して、該当するサブフィールドのタイミングを消去または削除する方法、該当するサブフィールドに対応する画像データのビットのデータを消去する方法等を用いることができる。本実施の形態においては、該当するサブフィールドに対応する画像データのビットのデータを「０」に置換することによりサブフィールドの書込み動作を停止させている。

図６は、本発明の実施の形態におけるサブフィールド停止部５４の動作を説明するための図である。電力算出部５３の出力が電力しきい値未満の場合には、サブフィールド停止部５４は入力した画像データをそのまま出力する。しかし電力算出部５３の出力が電力しきい値以上の場合には、点灯率が予め設定した点灯率範囲内であるサブフィールドおよびそのサブフィールドより輝度重みの小さいサブフィールドの画像データを削除する。なお、本実施の形態においては予め設定した点灯率範囲を２０％≦点灯率≦８０％に設定しているものとして以下に説明するが、本発明はこの数値に限定されるものではなく、プラズマディスプレイ装置の仕様、表示画像の画質等により、予め適宜設定すればよい。消費電力のしきい値についても同様に、予め適宜設定すればよい。

例えばある画像信号に対して電力算出部５３の出力が電力しきい値以上でありかつ第１ＳＦの点灯率が２０％≦点灯率≦８０％である場合には、サブフィールド停止部５４は画像データの第１ＳＦに対応するビットをすべて「０」に置換する。すると第１ＳＦの書込み期間ではデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに書込みパルスが印加されないので、第１ＳＦにおけるデータドライバの消費電力がほぼ０となる。また、例えばある画像信号に対して電力算出部５３の出力が電力しきい値以上でありかつ第３ＳＦの点灯率が２０％≦点灯率≦８０％である場合には、サブフィールド停止部５４は、画像データの第３ＳＦに対応するビットをすべて「０」に置換する。さらに第３ＳＦよりも輝度重みの小さいサブフィールド、すなわち第２ＳＦおよび第１ＳＦに対応するビットをすべて「０」に置換する。すると第１ＳＦ〜第３ＳＦの書込み期間ではデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに書込みパルスが印加されないので、第１ＳＦ〜第３ＳＦにおけるデータドライバの消費電力がほぼ０となる。このようにしてデータ電極駆動回路４２の消費電力を削減することができる。

次に、プラズマディスプレイ装置をこのように駆動することにより、従来の方法では十分にデータ電極駆動回路の消費電力を削減できない画像に対しても電力を削減することができることを、例を挙げて説明する。

図７は、本発明の実施の形態における画像信号処理回路４０の動作を示す図であり、図７（ａ）は、従来の方法では十分に電力を削減できない画像の一例を示す図、図７（ｂ）は従来の方法を用いて変換した画像データを示す図、図７（ｃ）は本実施の形態におけるサブフィールド停止部５４から出力される画像データを示す図である。例えば、図７（ａ）に示すように、第１ＳＦの画像データが２放電セル毎に市松状に点灯する画像信号が入力されたとする。このときの第１ＳＦの点灯率は５０％である。ここで画像データ変換部５１が従来の方法を用いて画像データを変換したとすると、変換後の画像データは図７（ｂ）に示すようになる。このように画像データを変換することにより、隣接するデータ電極に印加する電圧が逆位相で同時に変化する放電セルがなくなるので、その分の電力を削減することはできるが、データ電極のそれぞれに印加する電圧の変化の回数は変わらないので、大幅な削減効果は期待できない。しかしながら本実施の形態においては、消費電力の最大値が最大電力しきい値以上のままであったとすると、点灯率算出部５２が算出する点灯率は２５％であり、予め設定した範囲２０％≦点灯率≦８０％に含まれるので、サブフィールド停止部５４がこのサブフィールドに対応するデータをすべて「０」に置換する。すると第１ＳＦにおけるデータドライバの書込み動作が停止するので消費電力がほぼ０となる。

このように従来の方法では十分に電力を削減できない画像は、他にも数多く存在するが、本実施の形態によればそのような画像に対しても十分にデータ電極駆動回路の電力を削減することができる。

なお、本実施の形態においては、輝度重みの大きいサブフィールドの画像データを「０」に置換する場合には、そのサブフィールドの輝度重みより小さいサブフィールドの画像データも「０」に置換したが、これは、輝度の大小関係が反転して画像表示品質が著しく劣化することを防ぐためである。

また、本実施の形態においては画像データを「０」に置換するサブフィールドを第１ＳＦ〜第３ＳＦに制限している。これは、サブフィールド停止部５４がほとんどのサブフィールドの画像データを「０」に置換して画像表示品質を大きく低下させることがないようにするためである。

また本実施の形態においては、データ電極を駆動するための電力として最大ドライバ電力を用い、予め設定したしきい値として電力しきい値を用いるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法でデータ電極を駆動するための電力を求めてもよく、その電力の値に対して最適な値となるように電力しきい値を設定することができる。

なお本発明は、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く、また本実施の形態において用いた具体的な数値等は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

本発明は、従来の方法では十分に電力を削減できない画像を検出し、そのような画像に対しても十分にデータ電極駆動回路の電力を削減することができるので、プラズマディスプレイ装置の駆動方法として有用である。

本発明の実施の形態に用い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用い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を示す図 本発明の実施の形態における画像信号処理回路の詳細を示す回路ブロック図 本発明の実施の形態におけるサブフィールド停止部の動作を説明するための図 本発明の実施の形態における画像信号処理回路の動作を示す図

符号の説明

１０ パネル
２２ 走査電極
２３ 維持電極
２４ 表示電極対
３２ データ電極
４０ 画像信号処理回路
４２ データ電極駆動回路
４２（１）〜４２（１６） データドライバ
４３ 走査電極駆動回路
４４ 維持電極駆動回路
４５ タイミング発生回路
５１ 画像データ変換部
５２ 点灯率算出部
５３ 電力算出部
５４ サブフィールド停止部
７１（１）〜７１（１６） ドライバ電力算出部
７２（１）〜７２（１６） ドライバ電力累積部
７３ 最大値選択部
１００ プラズマディスプレイ装置

Claims (1)

1. 走査電極と維持電極とデータ電極とを有する放電セルを多数配列したプラズマディスプレイパネルと、前記データ電極を駆動するデータ電極駆動回路とを備え、１フィールド期間を、前記放電セルで選択的に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を輝度重みに応じた輝度で点灯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て画像を表示するプラズマディスプレイ装置の駆動方法であって、
   前記データ電極駆動回路の消費電力が予め設定した電力のしきい値以上の場合に、サブフィールドごとに点灯する放電セルの割合が予め設定された範囲内のサブフィールド、およびそのサブフィールドより輝度重みの小さいサブフィールドの書込み動作のみが停止され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の駆動方法。

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