JP2008076515A - プラズマディスプレイパネルおよびカラー表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セル数を大幅に増やすことなく表示能力を向上させる。
【解決手段】ＲＧＢの混色発光が可能な複数の表示画素がマトリクス配列された画面をもつプラズマディスプレイパネルにおいて、複数の表示画素のそれぞれを一列に並ぶ４個のセルの組とし、２個のＧ発光セルと１個のＲ発光セルと１個のＢ発光セルとで構成する。入力画像である多階調のフレームを２階調の複数のサブフレームに置き換える表示において、画面の各表示画素に対応する入力画素値に応じて、当該表示画素における２個のＧ発光セルの片方または両方を発光させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルおよびそれを備えたカラー表示装置に関する。

プラズマディスプレイパネルは、ＲＧＢ（赤、緑、青）の加法混色によるカラー表示の可能な画面を有する。画面には、発光色が赤であるＲ発光セル、発光色が緑であるＧ発光セル、および発光色が青であるＢ発光セルが規則的に配置されている。一般に、１個のＲ発光セルと１個のＧ発光セルと１個のＢ発光セルの計３個のセルによって、表示データ（入力画像）の１画素に対応する表示画素が構成される。マトリクス配置された表示画素のそれぞれにおいて３個のセルは水平方向に並び、画面の水平セル数は水平解像度（水平画素数）の３倍である。例えば、ハイビジョン（ＨＤ）規格に適合する水平１９２０×垂直１０８０の解像度をもつ画面では、５７６０個のセルが水平方向に並ぶ。

プラズマディスプレイパネルのセルは、基本的には発光するか発光しないかのいずれかである２値発光素子である。このため、プラズマディスプレイパネルによる中間調の再現には、フレームを発光回数の異なる複数のサブフレームに置き換える手法が一般に用いられている。すなわち、各セルについてフレームにおける累積発光量を制御することによって多階調の画像が表示される。そして、ＲＧＢの３色の階調再現によってカラー画像が表示される。

表現可能な階調数の増大化に関して、入力画像の１画素に同じ発色の複数個のセルを対応づける手法が知られている。特開２０００−１００３３３号公報には、ＲＧＢのそれぞれに２行２列の４個が対応する計１２個のセルで入力画像の１画素を表示するプラズマディスプレイパネルが表示画素が開示されている。また、特開２００３−３０８７８６号公報には、ＲＧＢのそれぞれに１行２列の２個が対応する計６個のセルで構成された表示画素をもつ画面が開示されている。
特開２０００−１００３３３号公報 特開２００３−３０８７８６号公報

プラズマディスプレイパネルの画面の大型化が進む中、対角４２インチ程度の比較的に小さなサイズを含む各種サイズの画面について高解像度化が進められている。画面サイズをそのままにして画面の解像度（表示画素数）を増やすと、必然的にその画面は高精細になる。すなわち、表示画素サイズが減少する。例えば水平１０２４×垂直１０２４の解像度を、ハイビジョン（ＨＤ）規格に適合する水平１９２０×垂直１０８０へ増大させる場合では、垂直方向については表示画素サイズの減少率は５％程度であるが、水平方向については減少率が４７％にもなる。

表示画素サイズが小さくなるほど、セルサイズが小さくなるだけでなく、各セルにおいてセル間の放電障壁である隔壁の占める割合が大きくなり、それにともなってガス放電空間の占める割合が小さくなる。その理由は隔壁の微細化には限界があるからである。表示画素サイズを小さくしても、隔壁のパターン幅を下限値以下とすることはできない。下限値は４０〜６０μｍ程度である。

ガス放電空間が小さくなるにつれて、放電を起こすために印加すべき電圧が高くなる。高い電圧を印加するには、相応の耐電圧性能をもつ回路部品によって駆動回路を構成しなければならない。このことは駆動回路の価格上昇を招く。

このセルサイズの縮小に伴う問題は、高解像度化に加えて上述の従来技術を適用して階調再現性を向上させると、すなわち表示画素のセル数を３個から６個または１２個へと整数倍に増やすと、さらに深刻になってしまう。セル数の大幅な増加によって必要な駆動回路デバイスの個数も増大する。

本発明は、このような事情に鑑み、セル数を大幅に増やすことなく表示能力を向上させることを目的としている。

上記目的を達成するプラズマディスプレイパネルは、ＲＧＢの混色発光が可能な複数の表示画素がマトリクス配列された画面をもつプラズマディスプレイパネルであって、複数の表示画素のそれぞれが、一列に並ぶ４個のセルの組であり、２個のＧ発光セルと１個のＲ発光セルと１個のＢ発光セルとで構成されるものである。このプラズマディスプレイパネルを備える第１のカラー表示装置は、入力画像である多階調のフレームを２階調の複数のサブフレームに置き換える表示において、画面の各表示画素に対応する入力画素値に応じて、当該表示画素における２個のＧ発光セルの片方または両方を発光させる。また、上記プラズマディスプレイパネルを備える第２のカラー表示装置は、画面内の複数のＧ発光セルのそれぞれをフレームの１個の画素に対応させ、複数のＲ発光セルのそれぞれをフレームの隣接する２個の画素に対応させ、複数のＢ発光セルのそれぞれをフレームの隣接する２個の画素に対応させる。

人間の視覚では、赤および青に比べて緑の刺激に対する感度が高い。この特徴に着目して緑の可視光を発するＧ発光セルにおける階調数を増加させることによって、表示される画像の滑らかさを向上させることができる。また、画面における緑の解像度、すなわちＧ発光セルの個数を増加させる事によって、３色すべての解像度を増加させるのに実質的に匹敵する解像度の向上した画面が得られる。

Ｇ発光セルの個数が他の色のセルの個数よりも多い画面をもつ上記プラズマディスプレイパネルによれば、画面の表示画素数と同じ解像度の画像を表示するときの階調再現性を高めることができる。上記第１のカラー表示装置による表示では、各表示画素のＧ発光セルが１個のみである場合と比べて、緑の階調数がほぼ２倍であり、画像全体の階調数も実質的に緑の階調数に近い。

また、上記プラズマディスプレイパネルによって、画面の表示画素数よりも解像度が大きい画像を表示することができる。すなわち、上記第２のカラー表示装置による表示では、入力画像のデータと出力画像のデータとが、Ｇについては１：１で、Ｒ，Ｂについては２：１で対応するので、画面のセル数は入力画像と同じ解像度（表示画素数）とする場合の２／３である。画面サイズが同じ２つの画面の一方のセル数が他方の２／３であれば、セル数が少ない画面の平均セルピッチは他方の３／２である。

本発明によれば、セル数を整数倍に増やすことなく高階調の表示をしたり高解像度の画像を表示したりする表示能力を実現することができる。

図１は本発明に係るカラー表示装置の構成を示す図である。例示のカラー表示装置１は、カラー表示用の画面５０をもつプラズマディスプレイパネル２と駆動のための電気回路とから構成される。

画面５０には、第１の表示電極Ｘ、第２の表示電極Ｙ、およびアドレス電極Ａが配列されている。表示電極Ｙはアドレッシングにおいてスキャン電極として用いられる。表示電極Ｙとアドレス電極Ａとがアドレッシングのための電極マトリクスを構成する。表示電極Ｘにはサステインドライバ３が接続され、表示電極Ｙにはスキャンドライバ４およびサステインドライバ５が接続されている。そして、アドレス電極Ａにはアドレスドライバ６が接続されている。

カラー表示装置１には、図示しないＴＶチューナーまたはコンピュータといった画像出力装置から、画素転送用のクロックＣＬＫとともにＲＧＢの３色のそれぞれの階調値（明るさ）を示すデータＲ−ＤＦ，Ｇ−ＤＦ，Ｂ−ＤＦが入力される。フレームデータＤＦはこれらデータＲ−ＤＦ，Ｇ−ＤＦ，Ｂ−ＤＦからなる。

プラズマディスプレイパネル２は２値発光デバイスであるので、カラー表示装置１は、多階調のフレームを２階調の複数のサブフレーム（ＳＦ）に置き換えて表示する。そのため、カラー表示装置１は、フレームデータＤＦをサブフレームデータに変換するフレーム分割回路７、サブフレームデータを一時的に記憶するメモリ８、およびメモリ８から所定のサブフレームデータを読み出してアドレスドライバ６へ送るデータ転送回路９を備えている。

フレーム分割回路７は、データＲ−ＤＦ，Ｇ−ＤＦ，Ｂ−ＤＦをそれぞれサブフレームデータに変換する。サブフレームデータは、１セル当たり１ビットのデータの集合であって、その各ビットの値は該当する１つのサブフレーム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。例示においてサブフレーム数は８である。図示においては８個のサブフレームを「ＳＦ１」「ＳＦ２」・・・「ＳＦ８」と記してある。

データ転送回路９は、各サブフレームに対して行われるアドレッシングにおいて、表示ラインの走査に同期して、画面５０の色配列に整合する順序でサブフレームデータを読み出してアドレスドライバ６へシリアル出力する。

画面５０の色配列は、図２のとおり水平方向にＲ，Ｇ，Ｇ，Ｂのパターンが繰り返し配置され、垂直方向に同じ色のセルが並ぶ配列である。画面５０では、入力画像の１画素に対応するセルの組である表示画素５１は、１個のＲ発光セル５２と２個のＧ発光セル５３，５４と１個のＢ発光セル５５の計４個のセルで構成される。表示画素５１内の中央に配置される２個のＧ発光セル５３，５４の構成は同一であり発光色も同一であるが、図ではセル配置の理解を容易にするためにこれらに対応する色を便宜的にＧ_１，Ｇ_２と区別している。

セル構造の典型例を図３に示す。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは前面ガラス基板１１上に配置され、誘電体層１７および保護膜１８で覆われている。アドレス電極Ａは背面ガラス基板２１上に配置され、誘電体層２２で覆われている。誘電体層２２上にガス封入空間を区画する隔壁２３が等間隔に配置され、隔壁の配列間隙に間にセルの発光色を決めるＲの蛍光体２４、Ｇの蛍光体２５、およびＢの蛍光体２６が配置されている。図では離れているが、実際は隔壁２３の頂面と保護膜１４とが当接する。

プラズマディスプレイパネル２の駆動ではアドレッシングとサステインとが行われる。例えば、アドレッシングが書込み形式である場合、該当するサブフレームの表示において点灯すべきセルの表示電極Ｙとアドレス電極Ａとの間にアドレス放電を起こす電圧が印加される。アドレス放電は点灯すべきセルに適量の壁電荷を形成する。アドレッシングに続くサステインにおいて、全セルの表示電極Ｘと表示電極Ｙとの電極対に交流電圧が印加される。点灯すべきセルのみで表示放電が起こり、放電ガスの放つ紫外線が蛍光体２４，２５，２６を励起する。励起された蛍光体２４，２５，２６は発光する。表示放電による発光が点灯である。

以上の構成をもつカラー表示装置１は、フレームの表示において、画面５０の各表示画素５１に対応する入力画素値に応じて、当該表示画素５１における２個のＧ発光セル５３，５４の片方または両方を発光させる。この動作はフレーム分割回路７が行うフレームからサブフレームへの変換の内容に依存する。

図４は入力階調値とＧ発光セルの点灯パターンとを対応付ける変換テーブルの第１例を示す。入力階調値とは、データＲ−ＤＦ，Ｇ−ＤＦ，Ｂ−ＤＦが示す入力画像の３色のそれぞれの画素値である。また、点灯パターンとは、８個のサブフレームの点灯／非点灯の組合せである。図は点灯を記号「○」で非点灯を記号「×」で表している。

図４の変換テーブル７０は、Ｇ_１については２個の階調値２Ｍ−１，２Ｍ（Ｍは０を除く整数）に同じ点灯パターンを対応付け、Ｇ_２については２個の階調値２Ｎ，２Ｎ＋１（Ｎは０を含む整数）に同じ点灯パターンを対応付ける。なお、Ｒ，Ｂについては、Ｇ_１またはＧ_２と同様としてもよいし、Ｇ_１，Ｇ_２とは異なる対応付けを採用してもよい。

例示における８個のサブフレームに対する輝度の重み付けは、表現可能な階調数が最も多いことで知られる、いわゆるバイナリーの重み付けである。サブフレーム数が８なので、１，２，４，８，・・６４，１２８の重みをもつサブフレームによって１つのセルが表現し得る階調の数は２５５である。しかし、カラー表示装置１においては、上述のとおり表示画素５１が２個のＧ発光セル５３，５４を有するので、階調値「０」〜「５１０」の５１１階調の表示を行うことができる。

バイナリーの重み付けに代えて、冗長な重み付けを採用すれば、表現可能な階調数はバイナリーの重み付けの場合と比べて減少するものの、階調値と点灯パターンとの対応を偽輪郭の低減により有効なものにすることができる。

また、画面５０の色配列に限らず、例えば図５に示す画面５０ｂの色配列を採用してもよい。図５の画面５０ｂの色配列は、水平方向にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｇのパターンが繰り返し配置されるものである。画面５０ｂにおいても表示画素５１ｂは、１個のＲ発光セル５２と２個のＧ発光セル５３，５４と１個のＢ発光セル５５の計４個のセルで構成される。画面５０ｂの色配列の特徴は、Ｇ発光セル５３（Ｇ_１）とＧ発光セル５４（Ｇ_２）との間にＲ発光セル５２またはＢ発光セル５５が介在しており、表示画素５１ｂ内で２個のＧ発光セル５３，５４が離れていることである。

図６は入力階調値とＧ発光セルの点灯パターンとを対応付ける変換テーブルの第２例を示す。図６の変換テーブル７０ｂは、Ｇ_１については「２５５」およびそれより小さい階調値（低階調値）に２５５階調表示の点灯パターンを対応付け、且つ「２５５」を超える階調値（高階調値）に全サブフレームが点灯である点灯パターンを対応付ける。また、変換テーブル７０ｂは、Ｇ_２については低階調値に全サブフレームが非点灯である点灯パターンを対応付け、且つ高階調値に１〜２５５の２５４階調表示の点灯パターンを対応付ける。

つまり、変換テーブル７０ｂに従うカラー表示装置は、注目する表示画素に対応する入力階調値が２５５以下であるときは、当該表示画素の片方のＧ発光セル５３（Ｇ_１）のみを発光させ、入力階調値が２５５を超えるときは当該表示画素の２個のＧ発光セル５３，５４（Ｇ_１，Ｇ_２）の両方を発光させる。

このような動作には図５の色配列の画面５０ｂが好適である。画面５０ｂと変換テーブル７０ｂとの組合せによれば、低階調では発光しない片方のＧ発光セル５４（Ｇ_２）が暗く見えて隣接画素との境界を引き立たせるので、細い線が鮮明に見える先鋭感の良好な表示が可能である。

図７は画面よりも高解像度の画像を表示する駆動方法を示す。図７では、フレームデータと画面のセルとの対応を分り易くするため、入力画素ＤｆのＲＧＢの各画素値Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂを便宜的に入力セルと見立てて描いてある。

図５の色配列の画面５０ｂを用いてフレームを表示する際に、図７のようにフレームデータＤＦが示す入力画素Ｄｆと表示画素５１ｂとをＧについては１：１でＲ，Ｂについては２：１で対応させる。すなわち、画面５０ｂ内の複数のＧ発光セル５３，５４のそれぞれをフレームの１個の画素Ｄｆに対応させ、複数のＲ発光セルのそれぞれをフレームの隣接する２個の画素Ｄｆに対応させ、複数のＢ発光セルのそれぞれをフレームの隣接する２個の画素Ｄｆに対応させる。これにより、水平方向の解像度が画面５０ｂよりも高い入力画像を表示することができる。

図８は高解像度の画像の表示に好適な表示画素の構成を示す図である。

プラズマディスプレイパネル２においては、表示放電波形を印加する表示電極が水平方向に延びているので、水平方向に沿って並んだセルに印加可能な表示放電波形の周波数は同一である。ＲＧＢが水平方向に規則的に並ぶ色配列において図７の駆動方法を適用する場合、Ｒ発光セルおよびＢ発光セルは２個の入力画素の明るさを表現し、Ｇ発光セルは１個の入力画素の明るさを表現する必要がある。表示放電波形が共通であって１表示画素内の３色のセル間で発光回数が同一であるので、表現すべき入力画素の個数にセルの発光強度を整合させるのが望ましい。

図８の画面５０ｃを構成する表示画素５１ｃでは、Ｒ，Ｂの発光強度とＧの発光強度との比が２：１となるよう、Ｇ発光セルのセルサイズがＲ発光セルおよびＢ発光セルのセルサイズのほぼ１／２とされている。

図９は高解像度の画像の表示に好適な表示画素の構成の他の例を示す図である。図９の表示画素５１ｄは、１個のＲ発光セル５２ｂと、２個のＧ発光セル５３ｂ、５４ｂと１個のＢ発光セル５５ｂとから構成される。色配列はＲＧＢＧであって、図５の表示画素５１ｂと同様である。表示画素５１ｄを構成するこれら４個のセルには一対の表示電極Ｘ，Ｙが対応する。表示電極Ｘ，Ｙは透明導電体１３，１４と金属帯１５，１６とからなる。

表示画素５１ｄでは、表示電極Ｘ，Ｙの透明導電体１３，１４の形状で決まる有効放電面積が、Ｇ発光セル５３ｂ、５４ｂと他のセルとで異なる。Ｇ発光セル５３ｂ、５４ｂにおける有効放電面積がＲ発光セル５２ｂおよびＢ発光セル５５ｂの有効放電面積の約半分とされ、これによりＲ，Ｂの発光強度とＧの発光強度との比が２：１となっている。

発光強度をセル間で異ならせる手段として、セルサイズや有効放電面積を異ならせる他に、誘電体層１７の厚さまたは誘電率を異ならせる手法を適用することができる。

以上の実施形態において、装置の全体構成、画面のセル構造、色配列、フレーム分割回路の構成、１フレームに対応するサブフレームの数、サブフレームに与える輝度の重み、重み配列などは、本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。例えば、階調数優先または解像度優先かをユーザーが選択できるように、操作に応じて表示モードの切り替える構成とすることができる。また、入力画像を自動的に判別をして表示モードを切り替える構成とすることができる。その場合、例えば、動きのある自然画では偽輪郭低減のために階調数優先がよい。コンピュータ出力のような高解像度画像では解像度優先が望ましい。

本発明は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの情報処理機器のディスプレイ、平面型のテレビジョン、広告や案内情報などの公衆表示用のディスプレイなど、ガス放電によってカラー表示を行う各種の表示装置に利用することができる。

本発明に係るカラー表示装置の構成を示す図である。 画面の色配列を示す図である。 画面のセル構造の一例を示す分解斜視図である。 入力階調値とＧ発光セルの点灯パターンとを対応付ける変換テーブルの第１例を示す図である。 画面の色配列の他の例を示す図である。 入力階調値とＧ発光セルの点灯パターンとを対応付ける変換テーブルの第２例を示す図である。 画面よりも高解像度の画像を表示する駆動方法を示す図である。 高解像度の画像の表示に好適な表示画素の構成を示す図である。 高解像度の画像の表示に好適な表示画素の構成の他の例を示す図である。

符号の説明

１ カラー表示装置
２ プラズマディスプレイパネル
５０，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 画面
５１，５１ｂ，５０ｃ，５１ｄ 表示画素
５２，５２ｂ Ｒ発光セル
５３，５３ｂ Ｇ発光セル
５４，５４ｂ Ｇ発光セル
５５，５５ｂ Ｂ発光セル
ＤＦ フレームデータ

Claims (7)

1. ＲＧＢの混色発光が可能な複数の表示画素がマトリクス配列された画面をもつプラズマディスプレイパネルであって、
   前記複数の表示画素のそれぞれが、一列に並ぶ４個のセルの組であり、２個のＧ発光セルと１個のＲ発光セルと１個のＢ発光セルとで構成される
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルを備え、入力画像である多階調のフレームを２階調の複数のサブフレームに置き換えて表示するカラー表示装置であって、
   フレームの表示において、前記画面の各表示画素に対応する入力画素値に応じて、当該表示画素における２個のＧ発光セルの片方または両方を発光させる
   ことを特徴とするカラー表示装置。
3. 前記画面の各表示画素において、２個のＧ発光セルが互いに隣接している
   請求項２に記載のカラー表示装置。
4. フレームの表示において、前記画面の各表示画素に対応する入力画素値が設定値以下の低階調値であるときは、当該表示画素における２個のＧ発光セルの片方のみを発光させ、前記入力画素値が前記設定値を超える高階調値であるときは、当該表示画素における２個のＧ発光セルの両方を発光させる
   請求項２に記載のカラー表示装置。
5. 前記画面の各表示画素において、２個のＧ発光セルの間にＲ発光セルおよびＢ発光セルのいずれか１個が配置されている
   請求項４に記載のカラー表示装置。
6. 請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルを備え、入力画像である多階調のフレームを２階調の複数のサブフレームに置き換えて表示するカラー表示装置であって、
   フレームの表示において、前記画面内の複数のＧ発光セルのそれぞれを前記フレームの１個の画素に対応させ、複数のＲ発光セルのそれぞれを前記フレームの隣接する２個の画素に対応させ、複数のＢ発光セルのそれぞれを前記フレームの隣接する２個の画素に対応させる
   ことを特徴とするカラー表示装置。
7. 前記画面における前記Ｇ発光セルの発光強度が、前記Ｒ発光セルの発光強度および前記ＢＧ発光セルの発光強度の２倍である
   請求項６に記載のカラー表示装置。

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