JP3764896B2 - Ｐｄｐの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＣ型のＰＤＰ（Plasma Display Panel：プラズマディスプレイパネル）の駆動方法及びプラズマ表示装置に関する。

ＰＤＰは、カラー画面の実用化を機にテレビジョン映像やコンピュータのモニターなどの用途で広く用いられるようになってきた。ハイビジョン用の大画面の実現手段としても注目されている。このようなＰＤＰの高精細化及び大画面化を進めるには、表示品質を確保しつつ消費電力を低減する必要がある。

ＡＣ型ＰＤＰは、壁電荷を利用して点灯状態を維持するために主電極を誘電体で被覆した構造のＰＤＰである。表示に際しては、点灯（発光）すべきセルのみが帯電した状態を形成するライン順次のアドレッシングを行い、その後に全てのセルに対して一斉に交番極性の点灯維持電圧Ｖｓを印加する。点灯維持電圧Ｖｓは（１）式を満たす。

Ｖｆ−Ｖwall＜Ｖｓ＜Ｖｆ …（１）
Ｖｆ ：放電開始電圧
Ｖwall：壁電圧
壁電荷の存在するセルでは、壁電圧Ｖwallが点灯維持電圧Ｖｓに重畳するので、セルに加わる実効電圧（セル電圧ともいう）Ｖeff が放電開始電圧Ｖｆを越えて放電が生じる。点灯維持電圧Ｖｓの印加周期を短くすれば、見かけの上で連続した点灯状態が得られる。表示の輝度は、単位時間あたりの放電回数に依存する。したがって、中間調は、セル毎に１フィールド（ノンインタレースの場合は１フレーム）の放電回数を階調レベルに応じて適切に設定することによって再現される。カラー表示は階調表示の一種であって、表示色は３原色の輝度の組合せによって決まる。

ＰＤＰの階調表示方法としては、１フィールドを輝度の重み付けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィールド単位の点灯の有無の組合せによって１フィールドの総放電回数を設定する方法が広く知られている（特開平４−１９５１８８号）。“輝度の重み”は、入力画像の階調に応じてどのサブフィールドを点灯の対象として選ぶかを決めるための数値（通常は最小値を１とする整数で表される）である。一般には、各サブフィールドに対して重みが２ⁿ（ｎ＝０，１，２，３…）で表されるいわゆる“バイナリーの重み付け”を行う。例えばサブフィールド数が８であれば、階調レベルが「０」〜「２５５」の２５６階調の表示が可能である。

バイナリーの重み付けは重みに冗長性がなく多階調化に適している。しかし、階調幅（階調の１段分の輝度差）を階調範囲の全域にわたって均等とするには、サブフィールド毎にアドレッシングを行わなければならない。また、フィールド毎に少なくとも１つのサブフィールドにおいて、アドレッシングに先立って画面全体の帯電状態を一様化するリセット処理（アドレッシング準備）を行わなければならない。リセット処理を省略すると、壁電荷の残留するセル（前回点灯セル）と他のセル（前回非点灯セル）とで放電条件が異なることになり、確実にアドレッシングを行うことが困難になる。通常はアドレッシングの信頼性を高めるためにサブフィールド毎にリセット処理を行う。

しかし、リセット処理及びアドレッシングは放電を伴うので、コントラスト及び消費電力の観点からすればこれらの回数がより少ないのが望ましい。特に高精細のＰＤＰではアドレッシング用の回路部品の負担が大きいので、発熱対策の上からもアドレッシング回数の低減が切望される。

そこで、従来において、所定数のサブフィールドを複数個のサブフィールド群に区分し、サブフィールド群毎に１回ずつリセット処理を行う駆動方法が提案されている（特許第２６３９３１１号）。各サブフィールド群に属するサブフィールドの重みを等しくし、各サブフィールドの重みをそれより小さい重みの総和に重みの最小値を加えた値とすることにより、階調幅を階調範囲の全域にわたって均等にすることができる。

従来では、輝度の重みに対して点灯維持放電の回数（つまり、点灯維持電圧の印加回数）が一義的に設定されており、重みの等しいサブフィールドどうしにおいては点灯維持放電の回数が同一であった。
特許第２６３９３１１号公報

上述のように１フィールドを複数のサブフィールドで構成する階調表示においては、重みの総和が階調に応じた値となるように点灯させるサブフィールドの組合わせが選ばれ、その選ばれたサブフィールドの重みの総和と入力画像の階調とが比例する。

しかし、点灯維持放電の回数が多いほど実際の表示の輝度は大きいものの、両者の関係は比例関係ではない。すなわち、輝度が放電回数に対して飽和する傾向がある。このため、階調範囲の明部側の再現性が暗部側に比べて低いという問題があった。

本発明は、コントラストの向上及び消費電力の低減を図りつつ、階調再現性を高めることを目的としている。

本発明においては、輝度の重みの同異に係わらず各サブフィールドについて個別に点灯維持放電の回数の最適設定をすることによって階調補正を行う。

請求項１の発明の方法は、１フィールドを輝度の重み付けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィールド毎にアドレッシング期間と点灯維持期間とを割り当てるとともに、一連の複数のサブフィールドからなるサブフィールド群にアドレッシング準備期間を割り当て、当該アドレッシング準備期間に画面内の全てのセルに点灯維持のための電荷を形成し、再現すべき階調に応じて特定のサブフィールドのアドレッシング期間に電荷を消去して階調表示を行うＰＤＰの駆動方法であって、輝度の重みが等しい一連の複数のサブフィールドからなるサブフィールド群において、時系列の先頭のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数と比べて、他の１以上のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数が多いものである。

本発明におけるフィールドとは、時系列の画像表示の単位画像である。すなわち、テレビジョンの場合にはインタレース形式のフレームの各フィールドを意味し、コンピュータ出力に代表されるノンインタレース形式（１対１インタレース形式とみなせる）の場合にはフレームそのものを意味する。

請求項１の発明によれば、コントラストの向上及び消費電力の低減を図りつつ、階調再現性を高めることができる。

図１は本発明に係るプラズマ表示装置１００の構成図である。

プラズマ表示装置１００は、マトリクス形式のカラー表示デバイスであるＡＣ型のＰＤＰ１と、画面（スクリーン）ＥＳを構成する多数のセルＣを選択的に点灯させるための駆動ユニット８０とから構成されており、壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシステムのモニターなどとして利用される。

ＰＤＰ１は、対をなす第１及び第２の主電極Ｘ，Ｙが平行配置され、各セルＣにおいて主電極Ｘ，Ｙと第３の電極としてのアドレス電極Ａとが交差して配置される３電極面放電構造のＰＤＰである。主電極Ｘ，Ｙは画面の行方向（水平方向）に延び、一方の主電極Ｙはアドレッシングに際して行単位にセルを選択するためのスキャン電極として用いられる。アドレス電極Ａは列方向（垂直方向）に延びており、列単位にセルを選択するためのデータ電極として用いられる。主電極群とアドレス電極群とが交差する領域が表示領域、すなわち画面ＥＳである。

駆動ユニット８０は、コントローラ８１、フレームメモリ８２、データ処理回路８３、サブフィールドメモリ８４、電源回路８５、Ｘドライバ８７、Ｙドライバ８８、及びアドレスドライバ８９を有している。駆動ユニット８０にはＴＶチューナ、コンピュータなどの外部装置からＲ，Ｇ，Ｂの各色の輝度レベル（階調）を示す画素単位のフィールドデータＤｆが、各種の同期信号とともに入力される。

フィールドデータＤｆは、フレームメモリ８２に一旦格納された後、データ処理回路８３へ送られる。データ処理回路８３は、点灯させるサブフィールドの組合せを設定するデータ変換手段であり、フィールドデータＤｆに応じたサブフィールドデータＤｓｆを出力する。サブフィールドデータＤｓｆはサブフィールドメモリ８４に格納される。サブフィールドデータＤｓｆの各ビットの値は、サブフィールドにおけるセルの点灯の要否、厳密にはアドレス放電の要否を示す情報である。

Ｘドライバ８７は主電極Ｘに駆動電圧を印加し、Ｙドライバ８８は主電極Ｙに駆動電圧を印加する。アドレスドライバ８９は、サブフィールドデータＤｓｆに応じてアドレス電極Ａに駆動電圧を印加する。これらドライバには電源回路８５から所定の電力が供給される。

図２は本発明に係るＰＤＰ１の内部構造を示す斜視図である。

ＰＤＰ１では、前面側の基板構体１０の基材であるガラス基板１１の内面に、マトリクス画面における行毎に一対ずつ主電極Ｘ，Ｙが配列されている。行は水平方向のセル列である。主電極Ｘ，Ｙは、それぞれが透明導電膜４１と金属膜（バス導体）４２とからなり、厚さ３０μｍ程度の誘電体層１７で被覆されている。誘電体層１７の表面にはマグネシア（ＭｇＯ）からなる厚さ数千オングストロームの保護膜１８が設けられている。アドレス電極Ａは、背面側のガラス基板２１の内面を覆う下地層の上に配列されており、厚さ１０μｍ程度の誘電体層２４によって被覆されている。誘電体層２４の上には、高さ１５０μｍの平面視直線帯状の隔壁２９が、各アドレス電極Ａの間に１つずつ設けられている。これらの隔壁２９によって放電空間３０が行方向にサブピクセル（単位発光領域）毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が規定されている。そして、アドレス電極Ａの上方及び隔壁２９の側面を含めて背面側の壁面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。表示の１ピクセル（画素）は行方向に並ぶ３個のサブピクセルで構成され、各列内のサブピクセルの発光色は同一である。各サブピクセル内の構造体がセル（表示素子）Ｃである。隔壁２９の配置パターンがストライプパターンであることから、放電空間３０のうちの各列に対応した部分は全ての行に跨がって列方向に連続している。

以下、プラズマ表示装置１におけるＰＤＰ１の駆動方法を説明する。

図３はフィールド構成の一例を示す図である。

２値の点灯制御によって階調再現を行うために、入力画像である時系列の各フィールドｆを例えば８個のサブフィールドｓｆ１，ｓｆ２，ｓｆ３，ｓｆ４，ｓｆ５，ｓｆ６，ｓｆ７，ｓｆ８に分割する。言い換えればフィールドｆを８個のサブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８の集合に置き換えて表示する。各サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８には、個々のセルの壁電荷を制御するためのアドレッシング期間ＴＡと壁電荷を利用して点灯状態を維持するサステイン期間ＴＳとを割り当てる。そして、アドレッシングの回数を低減するためにサブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８を複数のサブフィールド群ｓｆｇ１，ｓｆｇ２，ｓｆｇ３，ｓｆｇ４に区分し、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４にアドレッシング準備期間ＴＲを割り当てる。なお、例示ではサブフィールド群の数は４で各サブフィールド群に属するサブフィールドの数が一律に２であるが、サブフィールド群の数は４以外であってもよいし、各サブフィールド群に属するサブフィールドの数は一律でなくてもよい。

本実施形態においては、第１のサブフィールド群ｓｆｇ１に属するサブフィールドｓｆ１，ｓｆ２の輝度の重みは最小の「１」であり、第２のサブフィールド群ｓｆｇ２に属するサブフィールドｓｆ３，ｓｆ４の輝度の重みは「３」である。また、第３のサブフィールド群ｓｆｇ３に属するサブフィールドｓｆ５，ｓｆ６の輝度の重みは「９」であり、第４のサブフィールド群ｓｆｇ４に属するサブフィールドｓｆ７，ｓｆ８の輝度の重みは「２７」である。ここで、第２、第３及び第４のサブフィールド群ｓｆｇ２，ｓｆｇ３，ｓｆ４において、各サブフィールドの重みは最小の重み（「１」）の整数倍であり且つそれより小さい重みの総和に１を加えた値である。すなわち、３＝１×２＋１であり、９＝１×２＋３×２＋１であり、２７＝１×２＋３×２＋９×２＋１である。以上の１，１，３，３，９，９，２７，２７の重み付けのフィールド構成によれば、サブフィールドの点灯の有無を組み合わせることによって階調レベル「０」〜「８０」の８１階調の表示が可能である。なお、アドレッシング準備期間ＴＲ及びアドレッシング期間ＴＡは一定長であるが、サステイン期間ＴＳは輝度の重みが大きいほど長い。

サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４の表示順序は、ｓｆｇ１→ｓｆｇ３→ｓｆｇ４→ｓｆｇ２の順序である。この順序によれば、重みの総和の最も大きいサブフィールド群ｓｆｇ４がフィールド期間Ｔｆの中期に表示されることになり、前後のフィールドとを合わせてみたときに発光が分散化されて表示品質が高まる。

図４は消去アドレス形式の駆動シーケンスの概要を示す図である。

上述のとおりフィールドデータＤｆの示す階調レベルに応じてセルを点灯させるべきサブフィールドの組合せが決まる。消去アドレス形式では、アドレッシング準備期間ＴＲに画面内の全てのセルに点灯維持に適した量の壁電荷を形成し、その後の所定のアドレッシング期間ＴＡにおいて点灯不要のセルの壁電荷を消去する。

消去アドレス形式の場合、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４においてそれに属するサブフィールドのうちで単独で点灯維持の対象となるサブフィールドは時系列（表示順位）の前側に限られる。後側のサブフィールドのみでセルを点灯させることはできない。例えば、注目セルの再現すべき階調レベルが「１」の場合には、サブフィールド群ｓｆｇ１のサブフィールドｓｆ１を点灯維持の対象とする。すなわち、前側のサブフィールドｓｆ１のアドレッシング期間ＴＡでは注目セルについては壁電荷の消去を行わず、アドレッシング準備期間ＴＲに形成された壁電荷を残す。これにより前側のサブフィールドｓｆ１のサステイン期間ＴＳで所定回の点灯維持放電が起こる。そして、後側のサブフィールドｓｆ２のアドレッシング期間ＴＡで壁電荷を消去する。

また、消去アドレス形式の場合は、各サブフィールド群の両方のサブフィールドを点灯させるときには、そのサブフィールド群についてはいずれのアドレッシング期間ＴＡにおいても壁電荷の消去を行わない。

このように各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４毎に再現すべき階調に応じて壁電荷の消去を行う時期を変更することにより、サブフィールドを群に区分しない場合と比べてアドレッシング準備処理回数をサブフィールド群数に減らすことができ、アドレッシング回数をサブフィールド群数以下に減らすことができる。再現すべき階調レベルが「８０」のときにはアドレッシングは不要である。

なお、サブフィールド群に属するサブフィールドの数が３以上の場合には、点灯維持の対象として、その数に応じて先頭から順にサブフィールドを選択することになる。つまり、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４において、それに属するｎ（例示は２）個のサブフィールドのうちのｍ（１≦ｍ≦ｎ）個のサブフィールドを点灯させる階調レベルのセルについては、（ｍ＋１）番目のアドレッシング期間ＴＡで壁電荷を消去する。

図５は駆動シーケンスの一例を示す電圧波形図である。

アドレッシング準備期間ＴＲにおいては、主電極Ｘに正極性の電圧パルスＰｒを印加する第１過程と、主電極Ｘに正極性の電圧パルスＰｒｘを印加し且つ主電極Ｙに負極性の電圧パルスＰｒｙを印加する第２過程とによって、前回点灯セル及び前回非点灯セルに所定の極性の壁電荷を形成する。なお、第１過程では、アドレス電極Ａを正電位にバイアスし、アドレス電極Ａと主電極Ｘとの間の不要の放電を防止する。第２過程に続いて、帯電の均一性を高めるため、主電極Ｙに正極性の電圧パルスＰｒｓを印加して全てのセルで面放電を生じさせる。この面放電によって帯電極性は反転する。その後、電荷の消失を避けるため、主電極Ｙの電位を緩やかに低減させる。

アドレッシング準備期間ＴＲに続くアドレッシング期間ＴＡにおいては、先頭のラインから１ラインずつ順に各ラインを選択するために、選択すべき主電極Ｙに負極性のスキャンパルスＰｙを印加する。ラインの選択と同時に、非点灯とすべきセル（今回非点灯セル）に対応したアドレス電極Ａに対して正極性のアドレスパルスＰａを印加する。選択されたラインにおけるアドレスパルスＰａの印加されたセルでは、主電極Ｙとアドレス電極Ａとの間で対向放電が起こって誘電体層１７の壁電荷が消失する。アドレスパルスＰａの印加時点では主電極Ｘの近傍には正極性の壁電荷が存在するので、その壁電圧でアドレスパルスＰａが打ち消され、主電極Ｘとアドレス電極Ａとの間では放電は起きない。このような消去形式のアドレッシングは、書込み形式と違って電荷の再形成が不要であるので、高速化に適している。

サステイン期間ＴＳにおいては、不要の放電を防止するために全てのアドレス電極Ａを正極性の電位にバイアスし、最初に全ての主電極Ｘに正極性のサステインパルスＰｓを印加する。その後、主電極Ｙと主電極Ｘとに対して交互にサステインパルスＰｓを印加する。サステインパルスＰｓの印加によって、アドレッシング期間ＴＡにおいて壁電荷の残されたセル（今回点灯セル）で面放電が生じる。通常、サステインパルスＰｓの印加回数の設定に際しては、主電極Ｘに印加する１つのサステインパルスＰｓとそれに続いて主電極Ｙに印加する１つのサステインパルスＰｓとを対として捉えるので、図５の例では全てのサブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８において、最終のサステインパルスＰｓは主電極Ｙに印加されることになる。

サステイン期間ＴＳに続くアドレッシング期間ＴＡにおいては、帯電分布を整える目的で、主電極Ｘに電圧パルスＰｒを印加するとともに主電極Ｙに電圧パルスＰｒｓを印加する。そして、アドレッシング準備期間ＴＲと同様に主電極Ｙの電位を緩やかに低減させ、その後に第１番目のアドレッシング期間ＴＡと同様にライン順次のアドレッシングを行う。

図６は書込みアドレス形式の駆動シーケンスの概要を示す図である。

書込みアドレス形式では、アドレッシング準備期間ＴＲに画面内の全てのセルの壁電荷を消去し、その後の所定のアドレッシング期間ＴＡにおいて点灯すべきセルに壁電荷を形成する。

書込みアドレス形式の場合、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４においてそれに属するサブフィールドのうちで単独で点灯維持の対象となるサブフィールドは時系列の後側に限られる。前側のサブフィールドのみでセルを点灯させることはできない。例えば、注目セルの再現すべき階調レベルが「１」の場合には、サブフィールド群ｓｆｇ１のサブフィールドｓｆ２を点灯維持の対象とする。すなわち、前側のサブフィールドｓｆ１のアドレッシング期間ＴＡでは注目セルについては壁電荷の形成（書込み）を行わず、後側のサブフィールドｓｆ２のアドレッシング期間ＴＡで注目セルについて書込みを行う。サブフィールドｓｆ１，ｓｆ２の双方のサステイン期間ＴＳで点灯維持電圧が印加されるが、書込みの行われなかったサブフィールドｓｆ１のサステイン期間ＴＳでは注目セルは点灯しない。

図７は点灯維持放電の設定回数を示す図である。

上述のとおり、各サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８に対して、均等幅の８０段階の各階調を再現できるように輝度の重み付けがなされており、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４においてそれに属するサブフィールドの輝度の重みは等しい。

一方、サステインパルス対の個数で表される点灯維持放電の回数は、本発明に則して点灯維持の必要なサブフィールドの重みの総和に応じた輝度が得られるようにサブフィールド毎に設定され、輝度の重みの等しいサブフィールドどうしの間で設定回数に差異がある。すなわち、各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４において、２つのサブフィールドのうち、単独で点灯維持の対象となる一方のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数をＱとすると、他方のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数はＱ＋ｑと表される。ここで、ｑは１≦ｑ≦Ｑを満たす整数であり、サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４毎に最適化される輝度補正量である。単独で点灯維持の対象となるサブフィールドは、消去アドレス形式を採用する場合には先頭（例示では前側）のサブフィールドであり、書込みアドレス形式を採用する場合には最終（例示では後側）のサブフィールドである。

各サブフィールド群ｓｆｇ１〜ｓｆｇ４に３以上のサブフィールドが属する場合には、２以上のサブフィールドの輝度補正量ｑを等しくしてもよいし、例えばｑ、２×ｑ、３×ｑ…ｋ×ｑというように点灯維持の対象となるサブフィールド数ｋに応じてサブフィールド毎に異なる輝度補正量の設定を行ってもよい。

本発明はプラズマディスプレイパネルの省電力化と表示品質の向上を図る上で有用である。

本発明に係るプラズマ表示装置の構成図である。 本発明に係るＰＤＰの内部構造を示す斜視図である。 フィールド構成の一例を示す図である。 消去アドレス形式の駆動シーケンスの概要を示す図である。 駆動シーケンスの一例を示す電圧波形図である。 書込みアドレス形式の駆動シーケンスの概要を示す図である。 点灯維持放電の設定回数を示す図である。

符号の説明

１ ＰＤＰ（ＡＣ型ＰＤＰ）
ｆ フィールド
ｓｆ１〜８ サブフィールド
ｓｆｇ１〜４ サブフィールド群
ＴＲ アドレッシング準備期間
ＴＡ アドレッシング期間
ＴＳ サステイン期間（点灯維持期間）

Claims (1)

1. １フィールドを輝度の重み付けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィールド毎にアドレッシング期間と点灯維持期間とを割り当てるとともに、一連の複数のサブフィールドからなるサブフィールド群にアドレッシング準備期間を割り当て、当該アドレッシング準備期間に画面内の全てのセルに点灯維持のための電荷を形成し、再現すべき階調に応じて特定のサブフィールドのアドレッシング期間に電荷を消去して階調表示を行うＰＤＰの駆動方法であって、
   輝度の重みが等しい一連の複数のサブフィールドからなるサブフィールド群において、時系列の先頭のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数と比べて、他の１以上のサブフィールドに対する点灯維持放電の設定回数が多い
   ことを特徴とするＰＤＰの駆動方法。