JP5115551B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルを用いたプラズマディスプレイ装置に関する。

平面状に多数配列された画素を有する画像表示デバイスとして代表的なプラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は、走査電極、維持電極およびデータ電極を有する放電セルが多数形成されており、各放電セル内部で発生させたガス放電により蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

このようなパネルを用いたプラズマディスプレイ装置では、画像を表示する方法として主にサブフィールド法が用いられている。これは、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フィールドを構成し、各サブフィールドにおいて放電セルそれぞれの発光・非発光を制御して画像を表示する方法である。

プラズマディスプレイ装置は、走査電極を駆動するための走査電極駆動回路、維持電極を駆動するための維持電極駆動回路、データ電極を駆動するためのデータ電極駆動回路を備え、各電極の駆動回路はそれぞれの電極に必要な駆動電圧波形を印加する。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書込み動作のための書込みパルスを印加する必要があるので、通常は専用ＩＣを用いて構成されている。一方、データ電極駆動回路側からパネルを見ると、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、そのための電力供給が必要となる。しかし、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。

データ電極駆動回路の消費電力はデータ電極のもつ容量の充放電電流が増えると増大するが、この充放電電流は表示する画像信号に大きく依存している。例えば、すべてのデータ電極に書込みパルスを印加しない場合には、充放電電流は０となるので消費電力も最小となる。逆に、すべてのデータ電極に書込みパルスを印加する場合も、この充放電電流は０となるので消費電力も小さい。ところが、データ電極に書込みパルスをランダムに印加する場合には、充放電電流は大きくなる。また、特に隣接するデータ電極に交互に書込みパルスを印加すると、隣接するデータ電極との間の静電容量、走査電極および維持電極との間の静電容量を充放電することになるので、消費電力も非常に大きなものとなる。

そこで、データ電極駆動回路の消費電力を削減する方法として、例えば画像信号に基づきデータ電極駆動回路の消費電力を算出し、消費電力が大きい場合には、輝度重みの最も小さいサブフィールドから書込み動作を禁止してデータ電極駆動回路の消費電力を制限する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、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置き換えてデータ電極駆動回路の消費電力を下げる方法等が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

このように、データ電極駆動回路の消費電力を削減するには、データ電極駆動回路の消費電力を検出または算出する回路と、データ電極駆動回路の消費電力を削減する回路とを備え、データ電極駆動回路の消費電力があらかじめ定められた電力しきい値以下になるように制御するのが一般的である。制御の方法としては、フィードバック型、フィードフォワード型があるが、確実にあらかじめ定められた電力しきい値以下に抑えるためには、フィードバック型の制御が比較的簡単であり有利である。しかしながら、単純にフィードバック型の制御を行うと、データ電極駆動回路の消費電力があらかじめ定められた電力しきい値の付近で増加、減少を繰り返し、フリッカを発生するという問題があった。このようなフィードバック制御の発振現象を防止するために、消費電力が増加するときの電力しきい値を消費電力が減少するときの電力しきい値よりも大きな値に設定して、制御にヒステリシス特性をもたせる方法がある。しかし消費電力の増加量、減少量は画像信号に大きく依存するために、２つのあらかじめ定められた電力しきい値を適切に設定することが事実上困難であるという課題があった。
特開２０００−６６６３８号公報 特開２００２−１４９１０９号公報

本発明のプラズマディスプレイ装置は、データ電極を有する放電セルを複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、画像信号に信号処理を施してデータ電極駆動回路にサブフィールド毎の画像データを供給する画像信号処理回路とを備えている。

画像信号処理回路は、画像データ置換回路と電力算出回路と電力予測回路とＳＦ決定回路とを備えている。画像データ置換回路は、最も輝度重みの小さいサブフィールドから前記輝度重みの順に選ばれた所定のサブフィールドに対する画像データを、データ電極駆動回路の消費電力が小さい画像データに置換する。電力算出回路は、データ電極駆動回路の消費電力を算出しフィールド毎の消費電力をフィールド電力として出力する。電力予測回路は、データ電極駆動回路のサブフィールドに対応する消費電力の算出値を記憶するとともに、記憶した消費電力の算出値とフィールド電力とに基づき所定のサブフィールドの数を増減させた場合のフィールド電力を予測する。そして、予測によって得られたそのフィールド電力を、予測フィールド電力として出力する。

ＳＦ決定回路は、フィールド電力と予測フィールド電力とに基づき所定のサブフィールドの数を決定する。すなわち、ＳＦ決定回路は、フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値以上の場合には、所定のサブフィールドの数を増加する。また、ＳＦ決定回路は、フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値未満であり、かつ予測フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値未満の場合には、所定のサブフィールドの数を減少させる。画像データ置換回路は、所定のサブフィールドに対する画像データを「０」に置換することにより、または、上下に隣接する２つの放電セルに対応する画像データの階調値を比較し、上側の放電セルに対応する画像データである上側データの階調値が、下側の放電セルに対応する画像データである下側データの階調値よりも小さい場合には、上側データをそのまま出力し、上側データの階調値が下側データの階調値よりも大きい場合には、上側の放電セルと下側の放電セルとで、輝度重みの小さいサブフィールドから順にその発光状態が同じになるように上側データを変換して出力することにより、画像データを、データ電極駆動回路の消費電力が小さい画像データに置換することを特徴とする。

この構成により、１つのあらかじめ定められた電力しきい値を用いてフィードバック制御を行い、かつフリッカを発生させることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減したプラズマディスプレイ装置を提供することができる。また、大きな電力抑制効果を得ることができる。

また、本発明のプラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路は、フィールド毎の画像信号のＡＰＬを検出しＡＰＬの変化が所定の値を超えたときにシーン変化があったと判定するシーン変化検出回路をさらに有し、シーン変化検出回路がシーン変化を検出した場合に、電力予測回路が記憶している消費電力の値をリセットすることが望ましい。

また、本発明のプラズマディスプレイ装置の画像データ置換回路は、ＳＦ決定回路の出力に応じて、所定のサブフィールドの数を増加させる場合、所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドの次に大きい輝度重みをもつサブフィールドを、所定のサブフィールドに含める。また、所定のサブフィールドの数を減少させる場合、所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドを、所定のサブフィールドから除外することが望ましい。

また、本発明のプラズマディスプレイ装置の電力予測回路は、１Ｖ遅延器と減算器とメモリと加算器とを有している。１Ｖ遅延器は、電力算出回路の算出したフィールド電力を１フィールド分遅延して出力する。減算器は、電力算出回路の算出した現フィールドのフィールド電力と１Ｖ遅延器の出力した前フィールドのフィールド電力との差を算出する。メモリは、減算器の出力するデータ電極駆動回路のサブフィールドに対応する消費電力の算出値を記憶する。加算器は、メモリから読み出したサブフィールドに対応する消費電力の算出値と電力算出回路の算出したフィールド電力とを加算し、加算して得られた電力を出力する。そして、電力予測回路は、前フィールドと現フィールドとで、所定のサブフィールドの数を増減した場合に、加算器が出力する電力を予測フィールド電力として出力してもよい。

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、走査電極２２と維持電極２３と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が形成されている。そして、さらに誘電体層３３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ている。そして、前面基板２１と背面基板３１の外周部は、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（ライン方向）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。

このように配列された電極間には電極間容量が存在する。特に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに関係する電極間容量としては、表示電極対とデータ電極とが交差している部分のそれぞれ、および隣接するデータ電極の間に電極間容量が存在する。

次に、パネルを駆動する方法について説明する。本実施の形態においては、画像信号に応じた階調を表示する方法としていわゆるサブフィールド法を用いている。サブフィールド法は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方法である。

本実施の形態においては、１フィールドを、例えば１０のサブフィールドに分割し、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設定されている。

各サブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有する。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のパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形を示す図であり、図３には２つのサブフィールド、第１ＳＦおよび第２ＳＦに対する駆動電圧波形を示している。

第１ＳＦのサブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加するとともに、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ１から電圧Ｖｉ２に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加するとともに、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。すると各放電セルで微弱な初期化放電が発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。なお、初期化期間の動作としては、図３の第２ＳＦの初期化期間に示したように、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して緩やかに下降するランプ電圧を印加するだけでもよい。

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、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに０（Ｖ）をそれぞれ印加する。次に、１ライン目の走査電極ＳＣ１に走査パルス電圧Ｖａを印加するとともに、発光すべき放電セルに対応するデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に書込みパルス電圧Ｖｄを印加する。すると、走査パルス電圧Ｖａと書込みパルス電圧Ｖｄとが同時に印加された１ライン目の放電セルでは書込み放電が発生し、走査電極ＳＣ１および維持電極ＳＵ１に壁電荷を蓄積する書込み動作が行われる。

２ライン目以降ｎライン目の放電セルに至るまで同様の書込み動作を行い、発光すべき放電セルに対して選択的に書込み放電を発生させ壁電荷を形成する。

なお上述したように、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）へ切り換える毎にこの容量性の負荷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、後述するデータ電極駆動回路の消費電力も多くなる。

続く維持期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加する。そして走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに維持パルス電圧Ｖｓを印加する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が起こり発光する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに０（Ｖ）を印加するとともに、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再び維持放電が起こり発光する。以降、輝度重みに応じた数の維持パルスを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に印加して、放電セルを発光させる。その後、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに維持パルス電圧Ｖｓを印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加していわゆる壁電荷消去を行い、維持期間を終了する。

続くサブフィールドにおいても、上述したサブフィールドの動作と同様の動作を繰り返すことにより放電セルを発光させ、画像を表示している。

図４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４１、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４１は、画像信号を、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とともに、データ電極駆動回路４２の消費電力が大きくなりすぎないように画像データを置き換える。

データ電極駆動回路４２は、ｍ個のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍを備えている。ｍ個のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍは、ｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれに書込みパルス電圧Ｖｄまたは０（Ｖ）を印加する役割を果たす。そして、データ電極駆動回路４２は、画像信号処理回路４１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。

タイミング発生回路４５は水平同期信号、垂直同期信号をもとにして各回路の動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路へ供給する。走査電極駆動回路４３は、タイミング信号に基づいて各走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路４４は、タイミング信号に基づいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを駆動する。

図５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の画像信号処理回路４１の詳細な回路ブロック図である。画像信号処理回路４１は、シーン変化検出回路５１、ＳＦ変換回路５２、画像データ置換回路５３、電力算出回路５４、電力予測回路５６、ＳＦ決定回路５８を備えている。

シーン変化検出回路５１はフィールド毎の画像信号のＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）を検出し、そのＡＰＬの変化が所定の値を超えたときにシーン変化があったと判定する。ＡＰＬを検出するためには、画像信号のレベルを微小な時間単位において連続的に計測し、それらの計測されたレベルを１フィールドに亘って平均すればよい。なお、本実施の形態では、ＡＰＬの変化の所定の値は、例えば、２０％とする。ＡＰＬの変化の所定の値は、この値に限るものではなく、パネル１０の設計条件によって異なり、適宜設定すればよい。

ＳＦ変換回路５２は、画像信号を、各サブフィールドでの発光・非発光を示す画像データに変換する。画像データのビットはサブフィールドに対応し、それぞれのビットの「１」、「０」は対応するサブフィールドの発光・非発光を示している。

画像データ置換回路５３は、所定のサブフィールドに対する画像データをデータ電極駆動回路４２の消費電力が小さくなる画像データに置換する。本実施の形態においては、画像データ置換回路５３は、ＳＦ決定回路５８の出力に応じて決定した所定のサブフィールドに対する画像データのビットをすべて「０」に置換する。その結果、そのサブフィールドの書込み動作は停止される。このようにして、画像データ置換回路５３は、画像データを、データ電極駆動回路４２の消費電力が小さい画像データに置換する。そのために本実施の形態においては大きな電力抑制効果を得ることができる。なお、所定のサブフィールドの詳細な説明については、後述する。

電力算出回路５４は、画像データに基づきデータ電極駆動回路４２の消費電力を算出しフィールド毎の消費電力をフィールド電力として出力する。フィールド電力を算出する方法としては、例えば特許文献２に記載されているように、隣接する放電セルに対応する画像データの排他的論理和の総和をサブフィールド毎に算出し、１フィールドにわたるその総和を求める方法等がある。本実施の形態においては、データ電極駆動回路４２を構成する専用ＩＣ毎の消費電力を算出し、その最大値をフィールド電力として出力する。

電力予測回路５６は、サブフィールドのそれぞれに対応するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値を記憶するとともに、記憶した消費電力の算出値と電力算出回路５４が算出したフィールド電力とに基づき所定のサブフィールドの数を増減させた場合のフィールド電力を予測する。そして、電力予測回路５６は、予測によって得られたそのフィールド電力を、予測フィールド電力として出力する。また、シーン変化検出回路５１がシーン変化を検出した場合には、電力予測回路５６は記憶している消費電力の算出値をリセットする。

ＳＦ決定回路５８は、上述したフィールド電力と予測フィールド電力とに基づき、画像データ置換回路５３がデータを置き換えるサブフィールド（所定のサブフィールド）の数を決定する。具体的には以下に説明するように、ＳＦ決定回路５８は、フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値以上の場合には、所定のサブフィールドの数を増加する。また、ＳＦ決定回路５８は、フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値未満であり、かつ予測フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値未満の場合には、所定のサブフィールドの数を減少させる。なお、あらかじめ定められた電力しきい値の具体的な値は、後述するが、本実施の形態では、例えば「４０」であるとして説明している。

図６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の電力予測回路５６およびＳＦ決定回路５８の詳細を示す回路ブロック図である。電力予測回路５６は、１Ｖ遅延器６１、減算器６２、メモリ６３、加算器６４を有する。

電力予測回路５６の１Ｖ遅延器６１は、電力算出回路５４の算出したフィールド電力を１フィールド分遅延して出力する。減算器６２は、電力算出回路５４の算出した現フィールドのフィールド電力と１Ｖ遅延器６１の出力した前フィールドのフィールド電力との差を算出する。この際、前フィールドと現フィールドとで、所定のサブフィールドの数を増加させると、この数の増加に応じて、減算器６２は、所定のサブフィールドに含まれることとなったサブフィールドに対応するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出できる。逆に、所定のサブフィールドの数を減少させると、この数の減少に応じて、減算器６２は、所定のサブフィールドから除外されることとなったサブフィールドに対応するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出できる。これの具体的な動作については、後述する。

メモリ６３は、このようにして減算器６２の出力するデータ電極駆動回路４２のサブフィールドに対応する消費電力の算出値を記憶する。加算器６４は、メモリ６３から読み出したサブフィールドに対応するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値と電力算出回路５４の算出したフィールド電力とを加算する。そして、加算器６４は、この加算して得られた電力を予測フィールド電力として出力する。すなわち、電力予測回路５６は、前フィールドと現フィールドとで、所定のサブフィールドの数を増減した場合に、加算器６４が出力する電力を予測フィールド電力として出力する。このように、電力予測回路５６のメモリ６３には、それぞれのサブフィールドに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値が記憶されている。ただし、これらの算出値は、シーン変化検出回路５１がシーン変化を検出するとリセットされる。

ＳＦ決定回路５８は、コンパレータ７１、コンパレータ７３、ＮＯＴゲート７４、アップダウンカウンタ７６を有する。アップダウンカウンタ７６の出力は、本実施の形態では、「０」から「１０」の整数である。この整数は、所定のサブフィールドの数を示している。すなわち、アップダウンカウンタ７６の出力が「０」の場合は、所定のサブフィールドが存在しないことを示す。また、所定のサブフィールドの数は、画像データ置換回路５３が画像データを置き換えるサブフィールドの数を示している。具体的には、画像データ置換回路５３は、輝度重みが最も小さい第１ＳＦから、所定のサブフィールドの数が示すサブフィールドの数まで、順に輝度重みのより大きいサブフィールドの画像データを置き換える。例えば、アップダウンカウンタ７６の出力が「１」であれば、画像データ置換回路５３は第１ＳＦに対応する画像データのビットをすべて「０」に置き換える。また、例えばアップダウンカウンタ７６の出力が「５」であれば、画像データ置換回路５３は第１ＳＦ、第２ＳＦ、第３ＳＦ、第４ＳＦ、第５ＳＦに対応する画像データのビットをすべて「０」に置き換える。

アップダウンカウンタ７６はデータ電極駆動回路４２の消費電力があらかじめ定められた電力しきい値以上になるとアップカウントし、出力を「１」だけ増加させる。具体的には、コンパレータ７１が、電力算出回路５４の算出したフィールド電力とあらかじめ定められた電力しきい値とを比較する。そして、フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値以上の場合にはアップダウンカウンタ７６をアップカウントする。すると画像データ置換回路５３によって「０」に置き換えられる画像データのビットが増加するので、データ電極駆動回路４２の消費電力は減少する。

また、データ電極駆動回路４２の消費電力があらかじめ定められた電力しきい値未満の場合には、アップダウンカウンタ７６の出力を「１」だけ減少させたときのデータ電極駆動回路４２の消費電力を予測し、その値があらかじめ定められた電力しきい値未満であればダウンカウントして出力を「１」だけ減少させる。しかし、予測した値があらかじめ定められた電力しきい値以上であれば出力を変化させない。具体的には、アップダウンカウンタ７６が示すサブフィールドに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値をメモリ６３から読み出す。そして、メモリ６３から読み出した消費電力の算出値と電力算出回路５４の算出したフィールド電力とを加算器６４が加算する。こうして加算された値は、アップダウンカウンタ７６の出力を「１」だけ減少させたときのデータ電極駆動回路４２の予測フィールド電力である。コンパレータ７３は、この予測フィールド電力とあらかじめ定められた電力しきい値とを比較して、予測フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値未満であればアップダウンカウンタ７６をダウンカウントし、そうでなければアップダウンカウンタ７６の出力は変化させない。

本実施の形態おいては、前述したように１フィールドを、例えば１０のサブフィールドに分割し、各サブフィールドは第１ＳＦから順に輝度重みが大きくなるように設定されている。そのため、この例では、アップダウンカウンタ７６の出力する整数が５であれば、第１ＳＦから第５ＳＦまでに対応する画像データのビットをすべて「０」に置き換える。しかし、各サブフィールドは、第１ＳＦから順に輝度重みが大きくなるように設定されているとは限らない。

したがって、このような場合には、画像データ置換回路５３は、ＳＦ決定回路５８の出力に応じて、所定のサブフィールドの数を増加させる場合、所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドの次に大きい輝度重みをもつサブフィールドを、所定のサブフィールドに含める。また、画像データ置換回路５３は、ＳＦ決定回路５８の出力に応じて、所定のサブフィールドの数を減少させる場合、所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドを、所定のサブフィールドから除外する。なお、所定のサブフィールドが1つの場合には、最も輝度重みの小さいサブフィールドを所定のサブフィールドとする。すなわち、画像データ置換回路５３は、輝度重みが最も小さいサブフィールドから、所定のサブフィールドの数が示すサブフィールドの数まで、順に輝度重みのより大きいサブフィールドの画像データのビットをすべて「０」に置き換える。このようにすることで、消費電力の増減に伴うパネル１０の輝度の変化をできる限り小さくすることができる。

次に、画像信号処理回路４１の動作について詳細に説明する。図７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の画像信号処理回路４１の動作を説明するための図であり、電力算出回路５４の算出した消費電力の推移の一例を示している。図７には、アップダウンカウンタ７６の出力、減算器６２の出力、メモリ６３に記憶される各サブフィールド（第１ＳＦ〜第６ＳＦ）に対する消費電力の算出値の推移も示している。図７では、第７ＳＦ〜第１０ＳＦに対する消費電力の算出値の推移は第６ＳＦのものと同じであり、図示を省略している。なお、電力算出回路５４の算出したフィールド電力は相対値で示され、あらかじめ定められた電力しきい値は「４０」であると仮定して説明する。

まず、時刻ｔ１にシーンが変化してデータ電極駆動回路４２の消費電力の大きい画像信号が入力し、このときの電力算出回路５４の算出したフィールド電力の相対値が「９４」であったとする。シーン変化があったので、メモリ６３の記憶している各サブフィールドに対する消費電力の値はすべてリセットされて「０」になる。

コンパレータ７１は、電力算出回路５４の算出したフィールド電力「９４」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。フィールド電力「９４」は、あらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントして出力を「１」とする。

次のフィールドの時刻ｔ２では、画像データ置換回路５３は画像データの第１ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力は減少し、このときの電力算出回路５４の算出したフィールド電力が「７６」になったとする。１Ｖ遅延器６１の出力、すなわち前フィールドのフィールド電力「９４」と現フィールドのフィールド電力「７６」との差を、減算器６２が算出する。そして、メモリ６３は、その差「１８」を、第１ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また、コンパレータ７１はフィールド電力「７６」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。フィールド電力「７６」は、まだあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントして出力を「２」とする。

次のフィールドの時刻ｔ３では、画像データ置換回路５３は画像データの第１ＳＦおよび第２ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力は減少し、このときのフィールド電力が「６０」になったとする。メモリ６３は、前フィールドのフィールド電力「７６」と現フィールドのフィールド電力「６０」との差「１６」を、第２ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また、現フィールドのフィールド電力「６０」は、まだあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントして出力を「３」とする。

次のフィールドの時刻ｔ４では、画像データ置換回路５３は画像データの第１ＳＦ〜第３ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力はさらに減少してフィールド電力が「４６」になったとする。メモリ６３は、前フィールドのフィールド電力「６０」と現フィールドのフィールド電力「４６」との差「１４」を、第３ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また、現フィールドのフィールド電力「６０」は、まだあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントして出力を「４」とする。

次のフィールドの時刻ｔ５では、画像データ置換回路５３は画像データの第１ＳＦ〜第４ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力はさらに減少してフィールド電力が「３６」になったとする。メモリ６３は、前フィールドのフィールド電力「４６」と現フィールドのフィールド電力「３６」との差「１０」を、第４ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また、現フィールドのフィールド電力「３６」は、まだあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントしない。さらにアップダウンカウンタ７６が示すサブフィールド、すなわち第４ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力「１０」をメモリ６３から読み出す。そして、メモリ６３から読み出した消費電力の算出値「１０」と現フィールドのフィールド電力「３６」とを加算器６４が加算する。そして、加算器６４は、加算して得られた値「４６」を、予測フィールド電力「４６」として出力する。コンパレータ７３は予測フィールド電力「４６」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。ここで予測フィールド電力「４６」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるので、アップダウンカウンタ７６はダウンカウントもせず出力は「４」のまま保持される。

次に、時刻ｔ７においてシーンが変化して、データ電極駆動回路４２の消費電力の小さい画像信号が入力し、このときの電力算出回路５４の算出したフィールド電力の相対値が「２０」であったとする。シーン変化があったので、メモリ６３の記憶している各サブフィールドに対する消費電力の算出値はすべてリセットされて「０」になる。

コンパレータ７１は、このフィールド電力「２０」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。そして、フィールド電力「２０」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントしない。一方、アップダウンカウンタ７６が示すサブフィールド、すなわち第４ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力「０」をメモリ６３から読み出す。そして、メモリ６３から読み出した消費電力の算出値「０」と現フィールドのフィールド電力「２０」とを加算器６４が加算する。そして、加算器６４は、加算して得られた値「２０」を、予測フィールド電力「２０」として出力する。コンパレータ７３は、予測フィールド電力「２０」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。ここで予測フィールド電力「２０」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるので、アップダウンカウンタ７６はダウンカウントして出力は「３」となる。

次のフィールドの時刻ｔ８では、画像データ置換回路５３は画像データの第４ＳＦのビットの置き換えを中止して、第１ＳＦ〜第３ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力は増加してフィールド電力が「２６」になったとする。するとメモリ６３は前フィールドのフィールド電力「２０」と現フィールドのフィールド電力「２６」との差「６」を第４ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また現フィールドのフィールド電力「２６」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントしない。一方、アップダウンカウンタ７６が示すサブフィールド、すなわち第３ＳＦに対するメモリ６３の値「０」と現フィールドのフィールド電力「２６」とを加算した予測フィールド電力「２６」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるのでアップダウンカウンタ７６はダウンカウントして出力は「２」となる。

次のフィールドの時刻ｔ９では、画像データ置換回路５３は画像データの第３ＳＦのビットの置き換えを中止して、第１ＳＦ〜第２ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力はさらに増加してフィールド電力が「３４」になったとする。するとメモリ６３は前フィールドのフィールド電力「２６」と現フィールドのフィールド電力「３４」との差「８」を第３ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

現フィールドのフィールド電力「３４」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるのでアップダウンカウンタ７６はアップカウントしない。一方、第２ＳＦに対するメモリ６３から読み出した消費電力の算出値「０」と現フィールドのフィールド電力「３４」とを加算した予測フィールド電力「３４」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるのでアップダウンカウンタ７６はダウンカウントして出力は「１」となる。

次のフィールドの時刻ｔ１０では、画像データ置換回路５３は画像データの第２ＳＦのビットの置き換えを中止して、第１ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力はさらに増加してフィールド電力が「４４」になったとする。するとメモリ６３は前フィールドのフィールド電力「３４」と現フィールドのフィールド電力「４４」との差「１０」を第２ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

現フィールドのフィールド電力「４４」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるのでアップダウンカウンタ７６はアップカウントして出力は「２」となる。

次のフィールドの時刻ｔ１１では、画像データ置換回路５３は画像データの第１ＳＦおよび第２ＳＦのビットを「０」に置き換える。するとデータ電極駆動回路４２の消費電力は減少してフィールド電力が「３４」になる。するとメモリ６３は前フィールドのフィールド電力「４４」と現フィールドのフィールド電力「３４」との差「１０」を第２ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値として記憶する。

また、現フィールドのフィールド電力「３４」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」未満であるので、アップダウンカウンタ７６はアップカウントしない。さらにアップダウンカウンタ７６が示すサブフィールド、すなわち第２ＳＦに対するデータ電極駆動回路４２の消費電力の算出値「１０」をメモリ６３から読み出す。そして、メモリ６３から読み出した消費電力の算出値「１０」と現フィールドのフィールド電力「３４」とを加算器６４が加算する。コンパレータ７３は、こうして加算された予測フィールド電力「４４」とあらかじめ定められた電力しきい値「４０」とを比較する。ここで、予測フィールド電力「４４」はあらかじめ定められた電力しきい値「４０」以上であるのでアップダウンカウンタ７６はダウンカウントもせず出力は「２」のまま保持される。

このように本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１００は、現フィールドにおける画像信号に対するデータ電極駆動回路４２の消費電力を算出し、フィールド毎の消費電力をフィールド電力として出力している。そして、プラズマディスプレイ装置１００は、その算出したフィールド電力とあらかじめ定められた電力しきい値とを比較するだけでなく、データ電極駆動回路４２の消費電力が小さくなる画像データに置き換えたときのデータ電極駆動回路４２のフィールド電力を予測し、その予測フィールド電力とあらかじめ定められた電力しきい値とをも比較している。そして、その比較結果に基づいて、プラズマディスプレイ装置１００は、データ電極駆動回路４２のフィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値以下になるように制御している。そのために、フィードバック型の制御を行ってもフリッカが発生する恐れがなく、確実にデータ電極駆動回路４２の消費電力を抑えることができる。

なお、本実施の形態においては、画像データ置換回路５３は、輝度重みの小さいサブフィールドから順に画像データを「０」に置換して消費電力を下げ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い。例えば、特許文献２に記載されている方法でもよい。すなわち、上下に隣接する２つの放電セルに対応する画像データの階調値を比較し、上側の放電セルに対応する画像データ（上側データ）の階調値が下側の放電セルに対応する画像データ（下側データ）の階調値よりも小さい場合には、上側データをそのまま出力する。一方、上側データの階調値が下側データの階調値よりも大きい場合には、上側の放電セルと下側の放電セルとで、輝度重みの小さいサブフィールドから順にその発光状態が同じになるように上側データを変換して出力する。

また本発明は、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、１つのあらかじめ定められた電力しきい値を用いてフィードバック制御を行い、かつフリッカを発生させることなくデータ電極駆動回路の消費電力を削減することができ、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用いるパネルの構造を示す分解斜視図 同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パネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図 同プラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路の詳細な回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の電力予測回路およびＳＦ決定回路の詳細を示す回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の画像信号処理回路の動作を説明するための図

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
４１ 画像信号処理回路
４２ データ電極駆動回路
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 シーン変化検出回路
５２ ＳＦ変換回路
５３ 画像データ置換回路
５４ 電力算出回路
５６ 電力予測回路
５８ ＳＦ決定回路
６１ １Ｖ遅延器
６２ 減算器
６３ メモリ
６４ 加算器
７１，７３ コンパレータ
７４ ＮＯＴゲート
７６ アップダウンカウンタ
１００ プラズマディスプレイ装置

Claims (4)

1. データ電極を有する放電セルを複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、画像信号に信号処理を施して前記データ電極駆動回路にサブフィールド毎の画像データを供給する画像信号処理回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
   前記画像信号処理回路は、
   最も輝度重みの小さいサブフィールドから前記輝度重みの順に選ばれた所定のサブフィールドに対する画像データを、前記データ電極駆動回路の消費電力が小さい画像データに置換する画像データ置換回路と、
   前記データ電極駆動回路の消費電力を算出しフィールド毎の消費電力をフィールド電力として出力する電力算出回路と、
   前記データ電極駆動回路のサブフィールドに対応する消費電力の算出値を記憶するとともに、記憶した前記消費電力の算出値と前記フィールド電力とに基づき前記所定のサブフィールドの数を増減させた場合のフィールド電力を予測し、予測によって得られた前記フィールド電力を予測フィールド電力として出力する電力予測回路と、
   前記フィールド電力と前記予測フィールド電力とに基づき前記所定のサブフィールドの数を決定するＳＦ決定回路とを備え、
   前記ＳＦ決定回路は、
   前記フィールド電力があらかじめ定められた電力しきい値以上の場合には、前記所定のサブフィールドの数を増加し、
   前記フィールド電力が前記あらかじめ定められた電力しきい値未満であり、かつ前記予測フィールド電力が前記あらかじめ定められた電力しきい値未満の場合には、
   前記所定のサブフィールドの数を減少させ、
   前記画像データ置換回路は、
   前記所定のサブフィールドに対する前記画像データを「０」に置換することにより、
   または、上下に隣接する２つの放電セルに対応する画像データの階調値を比較し、上側の放電セルに対応する画像データである上側データの階調値が、下側の放電セルに対応する画像データである下側データの階調値よりも小さい場合には、前記上側データをそのまま出力し、前記上側データの階調値が前記下側データの階調値よりも大きい場合には、前記上側の放電セルと前記下側の放電セルとで、輝度重みの小さいサブフィールドから順にその発光状態が同じになるように前記上側データを変換して出力することにより、
   前記画像データを、前記データ電極駆動回路の前記消費電力が小さい画像データに置換することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 前記画像信号処理回路は、
   フィールド毎の画像信号のＡＰＬを検出し、前記ＡＰＬの変化が所定の値を超えたときにシーン変化があったと判定するシーン変化検出回路をさらに有し、
   前記シーン変化検出回路が前記シーン変化を検出した場合に、前記電力予測回路は記憶している前記消費電力の算出値をリセットすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。
3. 前記画像データ置換回路は、ＳＦ決定回路の出力に応じて、
   前記所定のサブフィールドの数を増加させる場合、
   前記所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドの次に大きい輝度重みをもつサブフィールドを、前記所定のサブフィールドに含め、
   前記所定のサブフィールドの数を減少させる場合、
   前記所定のサブフィールドに含まれる最大の輝度重みをもつサブフィールドを、前記所定のサブフィールドから除外することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。
4. 前記電力予測回路は、
   前記電力算出回路の算出した前記フィールド電力を１フィールド分遅延して出力する１Ｖ遅延器と、
   前記電力算出回路の算出した現フィールドのフィールド電力と１Ｖ遅延器の出力した前フィールドのフィールド電力との差を算出する減算器と、
   前記減算器の出力する前記データ電極駆動回路のサブフィールドに対応する消費電力の算出値を記憶するメモリと、
   前記メモリから読み出した前記サブフィールドに対応する前記消費電力の算出値と前記電力算出回路の算出した前記フィールド電力とを加算し、加算して得られた電力を出力する加算器と、を有し、
   前記電力予測回路は、前記前フィールドと前記現フィールドとで、前記所定のサブフィールドの数を増減した場合に、前記加算器が出力する前記電力を前記予測フィールド電力として出力することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。

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