(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマディスプレイパネルと、
このプラズマディスプレイパネルの温度情報の信号を出力する温度検出手段と、
時間的に前後する、入力画像信号と出力画像信号との平均輝度を比較し、その比較結果に応じた信号を出力する信号認識回路と、
前記温度検出手段からの信号と前記信号認識回路からの信号とから、前記入力画像信号と前記出力画像信号の両方が連続して輝度の高い状態の場合にのみ、プラズマディスプレイパネルの温度が破壊温度に達するのを防止するための輝度抑制を行うように出力値を出力する第１の信号処理回路と、
前記第１の信号処理回路からの出力値に対応して輝度抑制量を出力する記憶手段と、
前記記憶手段からの輝度抑制量に基づいて、入力画像信号に輝度抑制をかけて出力する第２の信号処理回路と、
第２の信号処理回路からの画像信号をサブフィールドに対応した出力画像信号に変換する信号変換回路と、
前記出力画像信号に応じた駆動信号をプラズマディスプレイパネルの駆動回路に送ると共に、この出力画像信号の平均輝度を信号認識回路に出力する駆動回路制御手段と、
を備えるプラズマディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体放電型画像信号表示装置（国際特許分類  Ｇ０９Ｇ  ３／２８）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像表示装置としてカラー陰極線管（以下、ＣＲＴと記す）が広く用いられているが、ＣＲＴは３本１セットの電子ビームを偏向させて蛍光体上を走査する駆動方法のために一定の奥行きを必要とし、奥行きは画面の大型化に比例して長くなる。それに対して画面を大型にしながらも大幅に薄型化できる表示装置としてメモリー機能を有した気体放電型画像表示装置（プラズマディスプレイ）が要望されている。この種のメモリー機能を有した気体放電型画像表示装置には大別して交流型と直流型があるが、放電によって発光を得るという基本概念は同じである。
【０００３】
気体放電型画像表示装置は、絶縁体の障壁で囲まれた空間に複数枚の電極が配置され、その空間に放電ガスが封入されて放電セルが形成される。この放電セルが垂直水平方向に、所望の数配置されたものがプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと記す）と呼ばれる。このＰＤＰの放電セル内の複数枚の電極に放電に必要な電圧が印加されると放電発光が発生し、視覚情報として認識される。この方式でカラー表示を行う場合は、各放電セルに蛍光体を配し、放電により紫外線を発する放電ガス、例えばヘリウム−キセノン等の放電ガスを封入することで、紫外線により蛍光体を発光させて視覚情報として認識させる。
【０００４】
気体放電型画像表示装置の輝度調整は、発光時間の調節で行っている。その代表的な技術例がサブフィールド法による輝度調整法である。この方法は、一垂直期間を複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールド毎に発光回数を決定し、サブフィールドの組み合わせにより輝度調節を行う。例えば、輝度を２５６階調で表現する場合、８つのサブフィールドを用い第８サブフィールドでは１２８回、第７サブフィールドでは６４回、第６サブフィールドでは３２回、第５フィールドでは１６回、第４フィールドでは８回、第３フィールドでは４回、第２サブフィールドでは２回、第１サブフィールドでは１回、発光回数を決定する。
【０００５】
輝度調節は各サブフィールドの励起の状態で行われ、発光しない場合は全サブフィールドは励起せず、また輝度が最大の場合は全サブフィールドが励起する。また輝度が２５６階調中の６７番目の階調を表示する場合は、第７・第２・第１のサブフィールドが励起する。このように輝度の調整がデジタル的に行われる。そのため、単に気体放電型画像表示装置の発光輝度の最大値を制限することは、階調性の低下を引き起こす要因となる。
【０００６】
このようなＰＤＰを備えた気体放電型画像表示装置は、気体放電による発光により視覚情報を生成する動作原理のため、輝度の上昇に比例してＰＤＰの温度が上昇する。ＰＤＰは、二枚のガラス板の間に放電セルを形成する構造を持つ。よって、ＰＤＰの温度が上昇し続けるとガラスの熱膨張により、ＰＤＰが自己破壊するため、その対策として画像信号から輝度レベルを抽出する方法（例えば画面全体の平均輝度を算出）を用いて、輝度レベルが一定値以上の場合、輝度調整を行い、全体の輝度レベルを一定値以下にする手法、或いは、ＰＤＰまたは周囲温度を測定し、得られた温度データを用いて、輝度を調節する手法を用いることによりＰＤＰの温度が破壊温度に達するのを防止する（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２８４４９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、ＰＤＰ自身の放熱効果が低いため輝度レベルの制限が低い値となり輝度階調性が低下する。さらに、ＰＤＰのある領域の温度のみが上昇する画像信号が存在し、そのような画像信号が長時間入力された場合、上記手法では対応できない。
【０００９】
また、画像信号の輝度レベル、或いは、ＰＤＰの周囲の温度により最大輝度を制限する方法では、輝度の制限なしでも、後の画像信号の輝度レベルが低くなるためにＰＤＰの温度が維持、或いは、低下する場合においても、最大輝度の制限を行い、輝度階調性が低下する。階調性の低下は、画像信号の微妙な明暗表現を阻害し、疑似輪郭を発生させ、画像信号の画質を劣化させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために、画像信号の時間的推移によっては輝度制限なしにＰＤＰ温度が低下する場合を検知し、すなわち短時間の高輝度となる信号を検出しただけで輝度抑制することなく、時間的に輝度制御が不必要な場合を検出することで、最適な輝度制御を実行するプラズマディスプレイに関するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、画像を表示するＰＤＰの前面板に透明熱伝導手段を具備し、前記ＰＤＰの裏面板に熱伝導手段を具備したプラズマディスプレイに関するものであり、熱伝導シート、或いは熱伝導板を具備することにより、ＰＤＰの熱分布を一様にし、一部分の過度な発熱防止を行うと共に、放熱効率を上昇させる作用が得られる。
【００１２】
また、透明熱伝導シートまたは透明熱伝導板などの透明熱伝導手段に金属膜蒸着或いは着色等の手法を用いて、所望の波長の光線を、所望の透過率で透過させる特性を具備させ、前面に具備する透明熱伝導シート、或いは熱伝導板に光学フィルターの機能を持たせることにより、外光反射防止・コントラスト比向上等の効果を得るために、通常の画像信号表示装置に具備する光学フィルターを削除し、コストを削減させる作用が得られる。
【００１３】
また、熱伝導シート、或いは熱伝導板の熱伝導手段に複数個の温度検出手段を具備し、温度検出手段の出力信号を処理する第１の信号処理回路を具備し、信号処理回路の計算結果に応じて画像信号の信号処理を行う第２の信号処理回路を具備し、記憶手段にＰＤＰ温度と画像信号の輝度レベルと輝度制限による温度変化の関係を記憶させ、第２の信号処理回路は温度検出手段からの出力により、記憶手段から対応する輝度制限レベルを得る構成を実現することで、画像の階調性の低下を従来の技術より緩和する作用が得られる。
【００１４】
また、熱伝導手段を熱伝導部と熱断絶部とから構成した形状とし、さらに温度検出手段を各熱伝導部に具備し、所望の向きでＰＤＰに具備することにより、例えば垂直、或いは水平方向のＰＤＰの温度変化を検出することが可能となる。その結果、ＰＤＰのある領域の温度が上昇する画像信号が入力された場合、その状態を検出することが可能となり、ある領域のみが高温になりＰＤＰが破壊されるのを防止する構成が可能となる作用が得られる。
【００１５】
そして、発光に使用されている画像信号の平均輝度である輝度データから輝度レベルを認識する画像信号認識回路を具備し、この画像信号認識回路で、現在ＰＤＰの発光に使用されている画像信号の輝度データと、入力された画像信号の輝度データとを比較し、すなわち時間的に前後の画像信号の平均輝度を比較することで、その結果を信号処理回路に出力し、輝度調整を行う構成とした。本発明では、輝度抑制しなくともＰＤＰ温度が低下する画像信号を時間的に前後する輝度データを比較して検出し、輝度抑制判断を行う構成が可能となり、階調性の低下を防止する作用が得られる。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の第１の発明について以下に記す。例に挙げるのは熱伝導シートの場合であるが、熱伝導板等の熱伝導部材であれば同様の使用方法で目的を達成できる。
【００１７】
本発明の第１の発明のプラズマディスプレイは、図１（ａ），（ｂ）に示すように透明熱伝導手段として、例えば透明熱伝導シート３をＰＤＰ１０の前面に、熱伝導シート４を裏面に具備する。前面は人間が認識する画像の表示面であるため熱伝導シートは可視光線を透過させる必要があるため透明熱伝導シート３を採用する。一方、裏面は可視光線を透過させる必要により熱伝導シート４を透明にするか否かを決定する。透明熱伝導シート３及び熱伝導シート４は、ＰＤＰ１０に用いられるガラス基板（前面板１、裏面板２）に対して、空気中への放熱効率の良いものを採用することで、ＰＤＰ１０の空気中への放熱効率を上昇させ、発光によるＰＤＰ１０の温度上昇率を低下すると共に、ＰＤＰ１０の表面の熱分布を一様にする作用があるため、発光によるＰＤＰ１０の破壊温度への到達係数を小さくする効果が得られる。
【００１８】
透明熱伝導シート３、または熱伝導シート４は、例えば材質としてはシリコンゴム等のものでよく、厚さとして１ｍｍ以下が好ましく、その効果も大きい。
【００１９】
さらに、ＰＤＰ１０全面を熱伝導シートで覆う構造となるため、ＰＤＰ１０の保護膜の役割を果たし、外的衝撃による破壊強さを向上させ、ＰＤＰ１０の破壊時の破片飛散の防止効果が得られる。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の第２の発明のプラズマディスプレイについて図１（ｃ）を用いて説明する。ＰＤＰ１０の前面に具備される透明熱伝導手段として、透明熱伝導シート３を使用する場合に、この透明熱伝導シート３に、例えばダイクロイックミラー等の金属薄膜６を蒸着させることで、所望の波長の可視光を所望の透過率で透過させるフィルターの作用を持たせることにより、白黒コントラスト比を上昇させ、白画面の色温度を所望の値に設定できる。
【００２１】
さらに、例えばＡＲコート処理を施すことにより外光のＰＤＰ１０への写り込みを緩和させる。このような作用を透明熱伝導シート３に持たせることにより透明熱伝導シート３に、更にフィルターを追加する必要が無く、コスト削減が図れると共に、透明熱伝導シートの放熱効率をフィルター追加により低下させないため、透明熱伝導シート３の効果を最大限に発揮できる。
【００２２】
（実施の形態３）
本発明の第３の発明の実施の形態について図２を用いて以下に説明する。
【００２３】
ＰＤＰ１０に前面板に具備された透明熱伝導手段と裏面板に具備された熱伝導手段に単数または複数個の温度検出手段１１、例えば熱電対のようなもの、を画像を妨げない位置に張り付ける。熱伝導手段に温度検出手段１１を張り付けることにより、ＰＤＰ１０の表及び裏の表面温度のみを測定する。単数でもまたは複数でもよいが、複数個張り付けることで、画像信号によってＰＤＰ１０の表面の発熱量が部位によって変化するため、一点測定に対して、全領域の温度変化を捕捉できる。また、前面板と裏面板とに温度検出手段を張り付けるのは、前面板と裏面板では、空気への接触面積、或いは駆動回路の有無、或いは冷却装置の有無等により放熱効率に差が生じ、前面板と裏面板間に温度差が生じるので、その温度差を検出し、温度差が大きくなりＰＤＰが破壊されるのを防止する働きを持たせる。
【００２４】
温度検出手段１１から出力されるＰＤＰ１０の温度信号は、第１の信号処理回路１２に入力される。また記憶手段１３には、ＰＤＰ１０の前面板と裏面板との温度差とＰＤＰ１０の温度に対応する輝度抑制データが記憶されており、演算回路を用いることなしに、必要データを入力するだけで所望の輝度抑制データが得られる。
【００２５】
第１の信号処理回路１２は、前面板と裏面板の各々のピーク温度を検出する機能と、前面板と裏面板間の温度差のピークを検出する機能を有する。これらから得られたピーク温度が記憶手段１３に与えられ輝度抑制データが出力される。
【００２６】
ここで記憶手段１３の機能を満たす構成の一例を挙げる。輝度抑制を必要とする前記ピーク温度を、例えば８ビットデータで表現する。つまりＰＤＰ１０のピーク温度に８ビット、ピーク温度差に８ビットのデータを使用した場合、計１６ビットのデータが必要となる。例えば、記憶手段１３として１６ビットのアドレスを有する例えばフラッシュメモリー等の記憶素子を用いると、この１６ビットデータを記憶手段１３のアドレスに使用することで、アドレスに対応するデータ出力は一意対応であるため、上記記憶手段１３の機能を十分満たす構成が実現される。
【００２７】
記憶手段１３から出力される輝度抑制データは第２の信号処理回路１４に入力される。第２の信号処理回路１４は、例えばガンマ補正、ホワイトバランス調整、ノイズ除去等の信号処理を行う回路であり、記憶手段１３からの輝度抑制データにより、入力画像信号の輝度レベルを抑制する。輝度を抑制する方法は、例えば輝度抑制データによりＡＢＬレベル調整する方法、或いは輝度抑制データを画像信号の輝度レベルに乗算される係数とすることで輝度レベルを調整する方法等が挙げられる。
【００２８】
第２の信号処理回路１４で、信号処理と輝度抑制された画像信号は信号変換手段１５に入力される。信号変換手段１５は画像信号を、従来の技術で示したサブフィールドに対応したデータへ変換する機能を有する。つまり、例えばサブフィールドが８フィールドある場合、輝度は８ビットでの表現が可能である。この時、画像信号を８ビットデータに変換し、各サブフィールドに対応するデータにデータ配列を変換する必要がある。この画像信号をサブフィールドデータに変換する働きを信号変換手段１５は有する。信号変換手段１５によってサブフィールドデータに変換された画像信号は駆動回路制御手段１６に入力される。
【００２９】
駆動回路制御手段１６は、水平方向電極を制御する駆動回路１７と垂直方向電極を駆動させる駆動回路１８に対して、各駆動回路の動作に必要な駆動信号を出力する。
【００３０】
以上の回路構成により、ＰＤＰ１０の温度を前面裏面共にリアルタイムで測定し、データに対応した輝度抑制を行う回路構成を実現することにより、ＰＤＰ破壊温度への到達防止が実現できる。
【００３１】
（実施の形態４）
入力画像信号によっては、発光領域、非発光領域が明確に区分され、更に全画面の半分以下の領域のみが発光する信号が存在する。例えば、正方形、三角形などのパターンを表示した場合、上記条件を満たすものが存在する。画像表示装置に、主に用いられている自動輝度抑制機構（以下ＡＢＬ：auto bright limitの略）は、入力画像の輝度レベルの平均値に比例して輝度抑制を画像信号にかけるものであるが、画面の半分以下の領域しか発光しない画像の場合、入力画像の輝度レベルの平均値がＡＢＬ作動値以下になり、ＡＢＬが作動しない場合がある。ＡＢＬが作動せず、発光領域、非発光領域が明確に区分される信号が長時間入力されるとＰＤＰの発光領域と非発光領域の境界に存在するセル間でセルの温度差が上昇し、破壊温度に到達する。
【００３２】
この課題に対する本発明の実施の形態を図３を用いて示す。
【００３３】
本発明は熱伝導部３２と熱断絶部３１を交互に織り込んだ熱伝導手段の一例である熱伝導シートをＰＤＰに装着することにより、水平、或いは垂直方向での隣接セル間での温度差を細かく検出することが可能となる構成となる。この熱伝導シートのＰＤＰへの装着方法は、例えば、ＤＣ型ＰＤＰの場合、熱伝導部の幅をアノード部の放電セルの幅と同等にし、断熱部の幅をサブアノードの幅と同等にする。できあがった熱伝導シートを熱伝導部がアノードの位置になるようにＰＤＰに張り付ける。この構成で、縦方向にＰＤＰを分割する様な画像信号が入力された場合、放電セルの発光によって生じる温度差が検出できる構成となる。
【００３４】
例えば図３（ａ）に示す熱伝導シートでは水平方向の温度差を検知することができる。図３（ｂ）の構成の熱伝導シートでは垂直方向のＰＤＰの温度差を検知することができる。図３（ｃ）の熱伝導シートでは熱断熱部３１の領域の中に熱伝導部３２の領域を構成し、任意の領域の温度差を検出することができる。
【００３５】
図３（ａ）、図３（ｂ）について熱伝導部３２、熱断熱部３１の間隔を全面にわたって等しくすれば、精度よく温度検出ができ、画質を落とすことなく輝度調整ができ、またＰＤＰの保護することが可能となる。
【００３６】
各熱伝導部に温度検出手段１１を具備し、その出力を受ける第１の信号処理回路１２に隣接熱伝導部温度差のピーク検出回路を追加し、記憶手段１３を隣接セル間温度差に対応する構成にすることで隣接セル間の温度差によりＰＤＰが破壊されるのを防止する構成を実現できる。
【００３７】
（実施の形態５）
本発明は、ＰＤＰの輝度調整がデジタルで行われていることから、単に輝度抑制するだけでは、画像信号の階調性を劣化させることに他ならず、画像信号の表現能力を劣化させることになる。また、例えばテレビジョン放送のような画像信号には、高輝度部分が同じ表示箇所で長時間連続するような画像信号は少なく、輝度抑制を実行しなくとも、ＰＤＰ温度は破壊温度に至らない場合がある。このような画像信号に対して輝度抑制を行うのは、画像表現能力を劣化させることを考慮すると、余剰輝度抑制である。
【００３８】
つまり、一瞬だけ輝度が高く、その後は全く光らない画素（セル）に対して、その一瞬の輝度の状態で輝度抑制を行うと、その画素の輝度が下がり、階調性が悪くなってしまうという課題が生じる。
【００３９】
そこで、ＰＤＰは画像信号処理に種々のデータ変換が含まれているため入力画像信号がＰＤＰに表示されるまでに一定の時間が経過するという特性を考慮し、現在、ＰＤＰに表示されている画像信号の平均輝度である輝度データと、現在、信号処理回路に入力されている画像信号の平均輝度である輝度データを比較し、その結果を輝度抑制に使用する構成にすること、つまり時間的に前後する信号の輝度データの状態を考慮して輝度調整を行うことで上記の課題を解決できる。そのための構成を図４に示す。
【００４０】
第１の信号処理回路２２は、温度検出手段２１から与えられるＰＤＰパネル部の温度情報の信号と信号認識回路２９から出力された信号とから今後の輝度の状態を判断し、記憶手段２３への出力値を決定する回路である。記憶手段２３は、様々な条件に対する輝度抑制量（データ）を保持しており、第１の信号処理回路２２の出力値に対応した輝度抑制量を第２の信号処理回路２４に出力する。
【００４１】
第２の信号処理回路２４は、入力した画像信号に輝度抑制をかける回路であり、記憶手段２３から与えられる輝度抑制量により輝度抑制を行う。信号変換手段２５は、第２の信号処理回路２４から送られた画像信号をサブフィールドに対応した出力画像信号に変換する。駆動回路制御手段２６は、ＰＤＰに画像を映し出すための出力画像信号に応じた駆動信号を駆動回路２７、駆動回路２８に送ると共に、この出力画像信号の平均輝度を信号認識回路２９に出力する。
【００４２】
信号認識回路２９には比較を行う手段が含まれており、現在、入力されたばかりの入力画像信号の平均輝度と駆動回路制御手段２６から駆動回路２７、２８に現在送られる出力画像信号の平均輝度とを比較し、その比較結果に応じた信号を第１の信号処理回路２２に出力する。例えば、出力画像信号の平均輝度が高く、入力画像信号も同様に高い場合は平均輝度の高い状態が続くものと判断し、第１の信号処理回路２２はＰＤＰの保護のため輝度抑制を行うための出力を記憶手段２３に行い、高温になるのを防ぐ。また、出力画像信号の平均輝度は高いが、入力画像信号はそれより低いと信号認識回路２９が判断した場合は、次に続く画像の輝度は下がるため、ＰＤＰの温度が高温にはならないと判断して、輝度抑制を行わない。
【００４３】
以上の回路により、現在の入力画像信号と表示中の出力画像信号の平均輝度である輝度データを信号認識回路２９で比較し、その結果を第２の信号処理回路２２に与えることで、第２の信号処理回路２２の記憶手段２３から、輝度の経時変化を考慮した輝度抑制量を出力する構成が可能になる。
【００４４】
この構成により、全ての画像信号に対して一律に輝度抑制をかけるのではなく、ＰＤＰの温度上昇（連続して輝度が高い状態による）による破壊を防止する時にのみ輝度抑制を動作させることが可能となり、余剰輝度抑制による入力画像の階調性劣化を最小限に抑えることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、輝度抑制が過剰に実行される画像信号を検出し、輝度抑制を制御することで余剰輝度抑制を抑え、もって画像信号の表現能力である階調性を劣化させることを最小限としながら、プラズマディスプレイパネルが破壊温度にまで達するのを防止することが可能なプラズマディスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＤＰ構成図
【図２】本発明のＰＤＰ駆動回路構成図
【図３】本発明の熱伝導シート構成図
【図４】経時変化に対応したＰＤＰ駆動回路構成図
【図５】従来のＰＤＰ駆動回路構成図
【符号の説明】
１  プラズマディスプレイパネル前面板
２  プラズマディスプレイパネル裏面板
３  透明熱伝導シート
４  熱伝導シート
１１、２１  温度検出手段
１２、２２  第１の信号処理回路
１３、２３  記憶手段
１４、２４  第２の信号処理回路
１５、２５  信号変換手段
１６、２６  駆動回路制御手段
１７、１８、２７、２８  駆動回路
２９  認識回路
３１  熱断熱部
３２  熱伝導部
【図１】
0003608561.tif 000002
【図２】
0003608561.tif 000003
【図３】
0003608561.tif 000004
【図４】
0003608561.tif 000005
【図５】
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