JP2004029265A

JP2004029265A - プラズマディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2004029265A
Application number: JP2002183896A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Muto; 武藤　泰明
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】連続した階調間で、連続したＳＦにおいて、ＳＦの点灯／非点灯が入れ替わり、電荷抜けと書き込み不良との複合要因による不灯現象が発生するのを防ぐことを目的とする。
【解決手段】連続した階調間で、連続したＳＦにおいて、ＳＦの点灯／非点灯が入れ替わることがないような発光パターンを選択して実階調とし、表現できない諧調を誤差拡散やディザにより擬似的に表現することによって、電荷抜けと書き込み不良との複合要因による不灯現象を抑えるとともに階調も滑らかとなり、映像の品位を向上させることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大画面で、薄型、軽量のディスプレイ装置として知られているプラズマディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の一例について説明すると、図５に示すように、パネルを構成する透明な前面側のガラスからなる基板１上には、誘電体層２および保護膜３で覆われた走査電極４と維持電極５とで対をなすストライプ状の表示電極が複数対形成されている。この走査電極４および維持電極５は、それぞれ透明電極４ａ、５ａおよびこの透明電極４ａ、５ａに電気的に接続された銀等の母線４ｂ、５ｂとから構成されている。
【０００３】
背面側のガラスからなる基板６上には、絶縁体層７で覆われたデータ電極８が配列して形成され、そしてこのデータ電極８の間の絶縁体層７上にはデータ電極８と平行して隔壁９が設けられている。また、隔壁９間の絶縁体層７の表面には、隔壁９の側面にかけて蛍光体１０が設けられている。
【０００４】
そして、走査電極４および維持電極５とデータ電極８とが直交するように基板１と基板６とが放電空間１１を挟んで対向して配置することによりパネルが構成されている。放電空間１１には、放電ガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンの内少なくとも１種類の希ガスが封入されており、隣接する２つの隔壁９に挟まれ、データ電極８と対向する対をなす走査電極４と維持電極５との交差部の放電空間には放電セル１２が構成されている。
【０００５】
次に、このパネルの電極配列図を図６に示す。図６に示すように、このパネルの電極配列はｍ×ｎのマトリックス構成であり、列方向にはｍ列のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍが配列されており、行方向にはｎ行の走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎおよび維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳｎが配列されている。このパネルを駆動する一例が特開２０００−２４２２２４号公報に示されている。
【０００６】
上記文献にも示されているとおり、パネルを駆動するには、各電極の状態を初期化する初期化期間と、データ電極８と走査電極４との間で、その電極の交点毎に選択的に書込放電を起こす書込期間と、前記書込期間で選択的に放電を起こしたセルにのみ、走査電極４と維持電極５との間に連続的に維持放電を発生させる維持期間と、維持期間で発光したセルにたまった電荷を消去するための消去放電を発生させる消去期間とからなる駆動波形を印加する。
【０００７】
通常の駆動方法では、図７（ａ）に示すように、初期化期間２１と書込期間２２と維持期間２３と消去期間２４によって、１つのサブフィールド（以下ＳＦという）を構成し、発光期間である維持期間が異なったＳＦをいくつか集めて、それぞれを任意にオン／オフ制御することにより階調を表現する。しかしながら、各ＳＦに全て初期化期間が存在すると、初期期間も発光しているため、その分黒表示の輝度が浮いてしまい、映像の品位が低下してしまう。
【０００８】
そこで、図７（ｂ）に示すように、初期化期間２１は、フィールドの先頭だけで、その後のＳＦは、消去期間の後にすぐ書込期間があるような駆動方法にすると映像の美しさという面では、非常に有効である。
【０００９】
プラズマディスプレイの発光を考えるにあたり、非常に重要になってくるのが、壁電荷という概念である。プラズマディスプレイの各電極間には、ある一定の電圧（Ｖｆ）以上の電圧をかけることはできず、もしこのＶｆ以上の電圧が電極間にかかれば、放電を開始してしまう。この放電によって、各電極に蓄えられるのが壁電荷である。電極間電圧Ｖｃは、外部印加電圧Ｖａと壁電荷Ｖｗとによって表現され、Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｗ、Ｖｃ＞Ｖｆで放電開始となる。この放電には大きく２種類あり、１つは、急激に外部印加電圧Ｖａが変化して、電極間電圧ＶｃがＶｆを越えてしまうことによって発生する強放電であり、セルの電位状態が０になるように各電極に壁電荷がたまる。もう１つは、徐々に外部印加電圧Ｖａが変化することによって、徐々に電極間電圧ＶｃがＶｆを越えることによって発生する弱放電である。この弱放電では、電極間電圧ＶｃがＶｆの状態を保ったまま、壁電荷Ｖｗがたまっていく。
【００１０】
図８に通常動作時の各電極の壁電荷状態の推移の一例を示す。図８（ａ）は、書込前の壁電荷状態であり、走査電極４にはマイナスの壁電荷が、維持電極５にはプラスの壁電荷が、データ電極８にはプラスの壁電荷が蓄えられている。ここで書込動作を行うと、走査電極４に−９０Ｖ、維持電極５に＋１５０Ｖ、データ電極８に＋６７Ｖが印加され、走査電極４とデータ電極８の電極間電圧Ｖｃが放電開始電圧Ｖｆを越え、放電が開始する。一度放電が開始すると、放電開始電圧Ｖｆに達していないところにも放電が波及するため、維持電極５も放電をはじめる。この書込放電は、先に述べた強放電であるので、電位が０になるように壁電荷が移動するため、単純なモデルで考えると、図８（ｂ）に示すように、走査電極４に＋１２０Ｖ、維持電極５に−１２０Ｖ、データ電極８に−３７Ｖが蓄えられる。
【００１１】
この書き込まれたセルに対し、図８（ｃ）に示すように最初の維持電圧（１７０Ｖ）が走査電極４に印加されると、走査電極４と維持電極５で強放電が発生し、以後交互に電荷の受け渡しを行い、維持放電が成立する。維持期間２３の終了後は、消去期間２４での放電によって、図８（ｄ）に示すように書込放電の前の電荷状態となるように壁電荷が調整され、次のＳＦへ移る。なお、書込期間２２において書き込まれなかった画素に対しては、書込期間２２、維持期間２３、消去期間２４のいずれにおいても放電は発生せず、壁電荷は初期の状態をそのまま保持する。
【００１２】
階調を表現するためには、各ＳＦのどれが点灯して、どれが非点灯の状態であるのか選択する必要がある。この場合、ＳＦ駆動法特有の課題である動画疑似輪郭を低減するため、ＳＦの重み付けは、１，２，４，８，１６・・といったバイナリにならず、例えば、図９に示すように、１，２，４，６，１２・・というように、階調が徐々に高くなって行き、新しいＳＦが点灯するときには、低い階調を除いて、必ず前のＳＦが点灯するような重み付けにしておく。
【００１３】
このようにすることで、フィールド毎の発光重心の時間的な位置変動を抑え、動画での疑似輪郭を低減することが可能となる。例えば、図９のように１ＳＦから４ＳＦまで全て点灯している階調１３から、階調１４へ変化するとき、階調１４は５ＳＦだけでなく、２ＳＦも点灯させる。こうすることによって、動画疑似輪郭を低減する。これは、８ＳＦの例であり、最大階調は１３５のときのものである。なお、図中の空白は非点灯、１は点灯状態を示す。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなプラズマディスプレイ装置においては、次に説明するような課題があった。
【００１５】
まず、書込放電における電荷抜けという現象について、図１０を用いて説明する。空間的に連続した２つのセルにおいて、書込前の状態は、図８と同様に、図１０（ａ）のようになっている。ここで、４Ａ、４Ｂと５Ａ、５Ｂはそれぞれ、セル１２Ａ１とセル１２Ｂ１の走査電極および維持電極である。ここで、セル１２Ａ１が書込放電するとき、放電が隣のセルである１２Ｂ１にまで伸び、セル１２Ｂ１の走査電極４Ｂ、維持電極５Ｂおよびデータ電極８上の壁電荷を減少せさてしまうことがある。これを電荷抜けと呼ぶ。
【００１６】
このとき、１２Ａ１の書込直後に１２Ｂ１の書込動作が行われた場合は、１２Ａ１の放電によるプライミング粒子が存在するため、壁電荷が少なくなっても比較的放電は発生しやすい。しかし、１２Ｂ１の書込が行われなかった場合には、図１０（ｂ）のセル１２Ｂ２のように、壁電荷が減少した状態となる。ここで、図７（ａ）に示すように各ＳＦに初期化期間２１がある場合は、たとえ電荷抜けが発生しても、正常な壁電荷の状態に復帰させることが可能であるが、図７（ｂ）に示すように、初期化期間が１フィールドに１回である場合には、壁電荷が減少した状態のまま、次のＳＦの書込動作を迎える。
【００１７】
このような電荷抜けが発生した場合の次のＳＦでの書込動作について図１１に説明する。図１１（ａ）の壁電荷状態のまま、書込放電が発生すると、完全な強放電とはならず、図８（ｂ）のようなきちんとした壁電荷は形成されない。つまり、走査電極４には若干のプラス電荷が、維持電極５には若干のマイナス電荷が、データ電極８には若干のマイナス電荷がたまる。この状態のまま維持期間２３を迎え、維持電圧が走査電極４に印加されると、あるセルは放電開始電圧を超え、放電を始めるが、あるセルは放電開始電圧に達せず、放電を行うことができない。
【００１８】
維持放電を行わない場合は、消去放電も発生しないため、壁電荷は図１１（ｄ）の状態のまま、次のＳＦの書込を迎える。しかし、この場合は、通常の書込動作前の壁電荷の状態と完全に逆転しているため、以降のＳＦでは二度と書込動作ができず、維持放電もできない。つまり、この電荷抜けの状態のまま、上記のような書込不良が発生すると、プラズマディスプレイ上に不灯となって黒い点が見えてしまう。なお、この現象は、図１０ではデータ電極８に平行した２つのセルに関して述べたが、場合によっては、データ電極８に垂直のセル間でも起こり得る。
【００１９】
従来のコーディングパターンの一例である図９では、例えば、階調７と階調８という連続した階調間で、３ＳＦと４ＳＦという連続したＳＦで点灯／非点灯の入れ替わりがあり、好ましくない。また、例えば、階調１４のように２ＳＦ連続して非点灯という状態もあり得る。
【００２０】
本発明はこのような課題を解決し、ＳＦの点灯／非点灯の状態を示すコーディングによって、電荷抜けと書込不良とが連続して発生することを抑え、不灯を少なくして、映像の品位を上昇することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイ装置は、一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、隣接する階調間のサブフィールドの点灯パターンは、連続した複数のサブフィールドにおいて、点灯、非点灯状態が入れ替わらない点灯パターンとしたものであり、連続した階調間で電荷抜けと書込不良とが連続して発生するのを抑え、不灯を低減するものである。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイ装置は、一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、奇数サブフィールドおよび偶数サブフィールドのうち、どちらか一方のサブフィールドを常に点灯状態とし、もう一方のサブフィールドの点灯、非点灯状態の点灯パターンにより階調表現を行うように構成したものであり、連続した階調間だけでなく、任意の階調間においても、電荷抜けと書込不良とが連続して発生するのを抑え、不灯を低減するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１記載の発明は、一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、隣接する階調間のサブフィールドの点灯パターンは、連続した複数のサブフィールドにおいて、点灯、非点灯状態が入れ替わらない点灯パターンとしたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項２記載の発明は、請求項１において、非点灯状態が２つのサブフィールド以上連続しない点灯パターンとしたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項３記載の発明は、一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、奇数サブフィールドおよび偶数サブフィールドのうち、どちらか一方のサブフィールドを常に点灯状態とし、もう一方のサブフィールドの点灯、非点灯状態の点灯パターンにより階調表現を行うように構成したことを特徴とする。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１によるプラズマディスプレイ装置のコーディング方法について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２７】
まず、先に述べた電荷抜けと書込不良とが実際のコーディングとどう関係しているかについて、図３を用いて説明する。隣接するセル１２Ａおよび１２Ｂでの点灯パターンについて、セル１２Ａが時間的に先に書き込まれ、セル１２Ｂがその直後に書き込まれる場合について考える。先に述べたように、あるセルが点灯状態にあり、その隣接セルが非点灯状態にある場合、非点灯状態にあるセルの壁電荷が減少し、電荷抜けが発生する。その状態で書き込み不良が発生した場合、以降のＳＦでは不灯となってしまう。よって、ｎ番目のＳＦでセル１２Ａが点灯、セル１２Ｂが非点灯、ｎ＋１番目でセル１２Ａが非点灯、セル１２Ｂが点灯していると、セル１２Ｂで不灯が発生しやすい。つまり、更に一般的に言うと、図３のパターンＡ３１に示すように、ｎ番目のＳＦとｎ＋１番目のＳＦで点灯／非点灯状態がセル１２Ａとセル１２Ｂが入れ替わる場合に、不灯が発生しやすい。
【００２８】
次に、パターンＢ３２のように電荷抜けが発生するパターンが２つのＳＦで連続で続く場合、図１０（ｂ）の１２Ｂ２よりも更に電荷が減少して行き、次のＳＦでの書き込み不良が更に発生しやすくなる。つまり、非点灯状態が複数の連続するＳＦで発生しないようにすることが不灯を少なくすることにつながる。
【００２９】
パターンＣ３３のようにｎ番目のＳＦで電荷抜けが発生しても、ｎ＋１番目のＳＦで両方のセルで書き込みが発生した場合、セル１２Ａの書き込み放電によるプライミング効果により、壁電荷の減少を補い、セル１２Ｂで書き込み放電が起こる可能性が高くなる。つまり、セル１２Ｂでの以降のＳＦでの不灯の発生確率は減少する。
【００３０】
また、パターンＤ３４は、ｎ番目のＳＦで同様に電荷抜けが発生した次のＳＦで両方のセルで書き込みが発生しなかった場合、単純に電荷状態が保持されるため、ｎ＋２番目のＳＦでセル１２Ａが非点灯、セル１２Ｂが点灯状態であると、結局パターンＡ３１と同様の不灯発生確率となる。
【００３１】
以上を総合して、電荷抜けと書き込み不良による不灯現象が発生しにくいコーディングを考えると、実画像において不灯が発生しやすいのは、階調が緩やかに変化する場合である。つまり、連続する階調間で点灯／非点灯の入れ替わりが起こらないようにするのが第一条件である。また、２つのＳＦ以上の連続したＳＦで非点灯状態が続くようなコーディングも先に述べたとおり、不灯が発生しやすくなる。図９で説明した８ＳＦ、１３６階調（０を含む）の例で言えば、図１に示すようなコーディングパターンのみを用いて、階調表現を行えば、不灯は発生しにくくなり、映像の品位が低下することはない。
【００３２】
ところで、図１に示す階調は、０をあわせて３２しかなく、全階調１３６を表現することはできない。よって、図１に示す階調で、誤差拡散法やディザ法を用いて擬似的に全階調を作り出す必要があるが、このような信号処理を行う処理回路の一例のブロック図を図２に示す。
【００３３】
デジタルの映像信号は、フォーマット変換等の事前処理を施された後、逆ガンマ変換補正回路４１へ入力される。この逆ガンマ補正によって、不足した低階調を補うために誤差拡散回路４２へ入力される。次に図１に示したコーディングへ集約するため、階調制限回路４３へ入力される。擬似階調作成回路４４は、階調制限回路４３から入力された制限されたあとの映像信号と、実階調と制限された階調の誤差に従って、誤差拡散法やディザ法により擬似的に階調を作り出す。この出力がＳＦ変換回路４５を通して、ＰＤＰとこの各電極に接続したドライバ回路とで構成したＰＤＰモジュール４６へ出力される。
【００３４】
なお、以上で説明した隣接する階調とは、ガンマ補正後の階調であり、コーディングパターンとは、映像信号のバイナリ信号ではなく、ＳＦ変換後の各ＳＦの点灯、非点灯のオン／オフパターンである。
【００３５】
また、本発明のコーディングを実施することにより、隣り合う階調間での時間的な発光重心のずれが低減されるため、動画疑似輪郭低減にも役立てることが可能となる。
【００３６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２によるプラズマディスプレイ装置のコーディング方法について、図４を用いて説明する。
【００３７】
上記実施の形態１では、連続した階調間では、連続したＳＦにおいて点灯／非点灯の入れ替わりは発生せず、不灯は発生しにくい。しかし、例えば階調８と階調１１といった任意の階調間においては、点灯／非点灯の入れ替わりが発生してしまう。よって、どのような任意の階調間においても、点灯／非点灯の入れ替わりが起こらないようにするには、図４に示すような階調のみを用いればよい。
【００３８】
図４の例で言えば、奇数のＳＦは常に点灯状態としておき、残りの偶数のＳＦのオン／オフのみで階調表現を行う。ここでは、奇数のＳＦを点灯状態としたが、場合によっては、偶数のＳＦを常に点灯状態とし、奇数のＳＦのみで階調を表現しても良い。
【００３９】
図４に示すコーディングによる作用効果は、任意の階調間でも点灯／非点灯の入れ替わりが発生しないため、図１のコーディングに比べて、さらに不灯が発生せず、映像の品位が上がる。一方で、実階調として使える階調数が０を含めて２４階調しかないため、誤差拡散やディザによるノイズ感が図１の例に比べて増加してしまうことが懸念されるが、様々な状況に応じて図１や図４のコーディングを使い分ければよい。
【００４０】
なお、図４に示すコーディングを実現するための実際の処理回路の構成は、図２に示すものと同様な処理回路を用いることができる。
【００４１】
また、本発明のコーディングを実施することにより、隣り合う階調間での時間的な発光重心のずれが低減されるため、動画疑似輪郭低減にも役立てることが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によるプラズマディスプレイ装置によれば、連続した階調において、連続したＳＦの点灯／非点灯が入れ替わらない発光パターンのみを実階調として用い、表現できない階調を誤差拡散やディザを用いて擬似的に表現することにより、電荷抜けと書き込み不良の複合的な要因によって発生する不灯を少なくすることができるとともに、階調も滑らかとなる。さらに動画疑似輪郭も同時に低減することが可能となり、映像の品位が向上し、その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるプラズマディスプレイ装置におけるコーディング表を示す説明図
【図２】同プラズマディスプレイ装置の処理回路の一例を示すブロック図
【図３】電荷抜けおよび書き込み不良とコーディングとの相関を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態２によるプラズマディスプレイ装置におけるコーディング表を示す説明図
【図５】プラズマディスプレイ装置のパネル構造を一部を切り欠いて示す斜視図
【図６】同プラズマディスプレイ装置のパネル本体の電極配列を示す説明図
【図７】サブフィールド構成の説明図
【図８】壁電荷の状態を説明するための説明図
【図９】従来のコーディング表の一例を示す説明図
【図１０】電荷抜けを説明するための説明図
【図１１】電荷抜けと書き込み不良による不灯現象を説明するための説明図
【符号の説明】
４１　逆ガンマ変換補正回路
４２　誤差拡散回路
４３　階調制限回路
４４　擬似階調作成回路
４５　ＳＦ変換回路
４６　ＰＤＰモジュール

Claims

一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、隣接する階調間のサブフィールドの点灯パターンは、連続した複数のサブフィールドにおいて、点灯、非点灯状態が入れ替わらない点灯パターンとしたことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
非点灯状態が２つのサブフィールド以上連続しない点灯パターンとした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。
一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置したパネルを有するプラズマディスプレイ装置において、奇数サブフィールドおよび偶数サブフィールドのうち、どちらか一方のサブフィールドを常に点灯状態とし、もう一方のサブフィールドの点灯、非点灯状態の点灯パターンにより階調表現を行う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。