JP2002215084A

JP2002215084A - プラズマディスプレイ装置とその駆動方法

Info

Publication number: JP2002215084A
Application number: JP2001008477A
Authority: JP
Inventors: Seiki Nishimura; 征起西村; Hiroyuki Tachibana; 弘之橘; Toru Ando; 亨安藤; Nobuaki Nagao; 宣明長尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルの駆動方法にお
いて、ＬＣ共振を利用した印加電圧パルスの立ち上がり
時に放電をさせると発光効率が高いが安定した放電を得
ることが困難であった。【解決手段】電圧パルスの立ち上がり、立下りにＬＣ
共振を利用したプラズマディスプレイパネルの駆動方法
において、前記電圧パルスの立ち上がり、または立ち下
り時に放電を生じさせ、前記ＬＣ共振の振幅を制御する
ことで前記放電を安定化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータおよび
テレビ等の画像表示に用いるプラズマディスプレイパネ
ル及びそれを用いた画像表示装置の駆動電圧の低減と画
質の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマディスプレイ装置の構成
を図７に、またプラズマディスプレイパネルの斜視概念
図を図８に示す。図９は図８のＢ−Ｂ断面図である。

【０００３】従来のプラズマディスプレイパネル（以
下、PDPという）１は、図８に示すように、放電空間２
を挟んでガラス製の表面基板３およびガラス製の背面基
板４が対向して配置されている。

【０００４】表面基板３上には、誘電体層５および保護
膜６で覆われた対を成す帯状の走査電極７と維持電極８
とからなる電極が互いに平行配列されている。

【０００５】背面基板４上には、走査電極７および維持
電極８と直交する方向に帯状のデータ電極９が互いに平
行配列されており、またこの各データ電極９を隔離し、
かつ放電空間２を形成するための帯状の隔壁１２がデー
タ電極９の間に設けられている。また、データ電極９上
から隔壁１２の側面にわたって蛍光体層１１が形成され
ている。さらに、放電空間２にはヘリウム（Ｈｅ）、ネ
オン（Ｎｅ）およびアルゴン（Ａｒ）のうち少なくとも
一種とキセノン（Ｘｅ）との混合ガスが封入されてい
る。

【０００６】このパネル１は表面基板３側から画像表示
を見るようになっており、放電空間２内での走査電極７
と維持電極８との間の放電により発生する紫外線によっ
て、蛍光体層１１を励起し、この蛍光体層１１からの可
視光を表示発光に利用するものである。

【０００７】また、走査電極７と維持電極８の間での維
持放電を発生させる電圧パルス波形を実現する従来の駆
動回路を図１０に、出力電圧波形と各信号のタイミング
チャートを図１１に記す。

【０００８】プラズマディスプレイパネルのような静電
容量成分を有する負荷パネルへの電圧印加には、パネル
の静電容量成分に電荷を充放電する充放電回路２１０と
電圧を一定に保つ維持回路２２０の回路構成とすること
でパネルの静電容量成分において消費される無効電力を
低減する駆動法が利用されている。

【０００９】これまでに例えば、特開昭62−192798や特
開平11−344952や特開2000−163012等で回路構成は開示
されている。

【００１０】これらの回路構成は各々で細部においては
異なるが、基本的にはすべて、パネルへの電荷充放電、
すなわち印加電圧の立ち上がり、立下り時にパネルの静
電容量とインダクタンス素子６０によるＬＣ共振を利用
することで、無効電力の削減を目的としている。

【００１１】そこで、図１０を用いて従来の駆動回路で
の動作原理を説明する。

【００１２】スイッチング素子が高速にスイッチングす
ることにより、各素子及び配線のインピーダンスがない
ものとすればコンデンサ７０の両端電圧はＶｃｃ／２と
なる。図１０に示した通り、まずスイッチ素子４０のみ
がＯＮする。するとコンデンサ７０とインダクタンス素
子６０によって共振電流が表示パネル５０に流れ込む。
このとき、各素子及び配線のインピーダンスがないもの
とすれば、表示パネル５０の静電容量成分に、共振電流
によって形成される電圧パルス振幅はＶｃｃとなる。

【００１３】次に、電極を一定電圧に保つためにスイッ
チ素子１０から電圧を印加する。ＰＤＰにおいてはこの
時に放電が生じ放電電流が流れる。その際に放電とは無
関係な、パネルの静電容量成分に蓄えられた電荷をスイ
ッチ素子３０をＯＮすることにより充放電回路２１０内
のコンデンサ７０に回収する。このときスイッチ素子１
０、２０、４０はＯＦＦしている。そしてつぎにスイッ
チ素子２０をＯＮさせて回収しきれなかった電荷をパネ
ルから引きぬき、かつ電極をアース電位に固定する。

【００１４】また、プラズマディスプレイパネルにおけ
る高効率化を実現する手段として、例えば特開2000-206
928などに開示されている多段階のステップ状の電圧を
印加することにより、発光を多段階で生じさせ発光効率
を高めたり、発光強度が負荷率によって変動するのを低
減させる駆動技術がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
述べた多段階のステップ状の電圧パルスを実現するため
には、単ステップの電圧パルスに比べ回路規模が大きく
なり、必要な高耐圧のＦＥＴの数が増大するため回路の
コストが高くなる。

【００１６】また、容量性負荷へのＬＣ共振を利用し
た、無効電力低減のための電圧パルスの印加方法は、電
圧パルスの立ち上がり時間、立下り時間を長くすればす
るほど、パネルへの充放電電流のピーク値が小さくなる
ため、回路損失を低く抑えることができ、パネルに充電
した電荷の回収効率があがって無効電力を低減すること
ができるが、パネルへの電圧変化を多段階ステップにす
ると、各一段一段での電圧パルスの電圧変化が小刻みに
なる上、立ち上がり時間、または立下り時間が短くな
り、容量性負荷であるプラズマディスプレイパネルに蓄
積された電荷を効率よく回収することができないため、
無効電力が増大してしまうという課題がある。

【００１７】また、放電を２段階で起こさせると、単ス
テップでの１回の強い放電に比べて壁電荷の形成が不十
分となり、特に２００ｋＨｚ以上の高い周波数の電圧パ
ルス印加時には必要維持電圧が急激に上昇する課題があ
る。

【００１８】また、上記の駆動方法では、図３に示すよ
うな非対称な放電セルからなるＰＤＰにおいては、図４
に示すように主に放電空間の広さによって放電の開始す
るタイミングが異なる。

【００１９】これは主にセル幅が狭くなることで電子や
励起原子が隔壁にトラップされ、そこで電気的に中和さ
れる確率が高くなり、放電に達するのに必要な電圧が上
昇することに起因していて、セル幅が狭いものほど放電
にいたるタイミングが遅くなることに起因している。

【００２０】このことによって、ＬＣ共振時に放電を生
じさせた駆動方法では、回収インダクタ６０が、ＬＣ共
振時に充放電電流より大きな放電電流を流そうとすると
電流制限素子の役割を果たし、パネルへの印加電圧がド
ロップするため、先に放電したセルによって電圧がドロ
ップしたタイミングで遅れて放電しようとするセルが放
電不良になってしまうか、または確実に放電させるため
には必要な電圧が上昇してしまうという課題があった。

【００２１】また、この課題は電圧パルスの周波数を２
００ｋＨｚ以上にした時に放電後の暗電流を含めた壁電
荷の形成時間が短くなるため、特に顕著に現れ、必要な
放電電圧は急激に上昇する。

【００２２】また、図８に示したような透明電極と母線
電極からなる電極ではなく、特開平8-315735などに開示
されているような微細分割電極群を用いたＰＤＰにおい
ては従来の図９に示したような透明電極などを用いた平
面電極に比べ、放電の広がりに時間を要するために、放
電時の電圧のドロップにより起きる上記の課題が一段と
顕著に現れる。

【００２３】図７に微細電極群を用いたＰＤＰの電極構
成の概念図を図６にその時の典型的な放電電流を示す。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法
は、一段の電圧パルスからなり、電圧の立ち上がり、立
下りには無効電力を効率良く削減するために立ち上がり
時間、立下り時間を長く取ったＬＣ共振回路を利用し、
同時に、その電圧パルスの立ち上がり、立下り時におい
て放電を開始させ、ＬＣ共振における回収コイルの電流
制限能力を利用して放電を時間的にブロード、または２
段階に発生させ、同時にＬＣ共振時の放電における負荷
率変動による放電不安定性を電荷回収用コンデンサ７０
のパネル側の端子電圧を制御することで抑制し、より高
効率で安定な放電を実現する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の形態１)図１に本実施の形態１に
おいて用いた駆動回路の回路図を示す。基本動作は図１
１に示した動作と同様であるが、電荷回収用のコンデン
サ７０のパネル側に端子に電源を接続し、容量性負荷で
あるパネル５０と回収コイル６０からなるＬＣ共振の電
圧振幅を調整する機構を有している。

【００２７】この回路を用いて、電圧パルスを図８に示
した従来のプラズマディスプレイパネルの走査電極７と
維持電極８に半周期ずらせて印加し、電圧パルスの立ち
上がり時に放電を生じさせる。

【００２８】放電を発生させるタイミングは走査電極７
と維持電極８の間の放電ギャップの長さ、印加電圧値Ｖ
ｃｃ、電圧パルスの立ち上がり、立下りの傾斜でほぼ制
御が可能であり、放電ギャップを狭くすること、印加電
圧値を高くすることで、放電のタイミングを早め、電圧
パルスの立ち上がりに起こさせることが可能であるが、
放電による輝度、発光効率、放電電圧を維持しつつ、電
圧パルスの立ち上がり時に放電を生じさせるには電圧パ
ルスの立ち上がり時間を延ばす、すなわち、パルスの立
ち上がりの傾斜を緩やかにすることでＬＣ共振時に放電
を起こさせることが最も適している。

【００２９】それはまた、立ち上がり、立下りの時間を
長くすることでパネルへの電荷の充放電効率が上昇し、
無効電力を低減する効果を有する。その際、電荷回収効
率という点では立ち上がり時間が４００ns以上、特には
５００ns以上である方好ましい。

【００３０】ＬＣ共振時に放電を生じさせることは、本
来、電圧パルスの立ち上がりでは容量性負荷であるパネ
ルへＬＣ共振を利用し充電電流をパネルに供給するだけ
で、大きな放電電流を供給する機構にはなっておらず、
逆にインダクタ６０によって放電電流が制限される機構
となっているため、電圧パルスの立ち上がりで高負荷の
放電を生じさせるとパネルはＶｃｃまで充電されず電圧
がドロップしていき、スイッチ１１がオンして急激に電
圧がＶｃｃまで上昇する。

【００３１】このことによって、低負荷時には電圧のド
ロップも少ないためにブロードな放電に、高負荷時には
電圧ドロップが大きくなり、放電は図２（ａ）に示すよ
うに２段階に発生し、発光効率を上昇させることが可能
となる。しかしながら、この駆動方法では高負荷になる
につれて電圧のドロップ量が大きくなるため、放電が不
安定になったりまたは放電の初期の強度が弱くなってい
きスイッチ１１がオンするときに生じる発光の割合が高
くなり、発光効率の上昇が高負荷時にはそれほど見られ
なくなる。

【００３２】そこで本実施の形態においては、電荷回収
用コンデンサ７０のパネル側の端子電圧Ｖｍを電源で操
作することでＬＣ共振の振幅を大きくし、電圧の立ち上
がりでの放電による電圧ドロップを低減し、放電を安定
化させ、また図２（ｂ）に示すように電圧の立ち上がり
での放電強度を増すことで高負荷時においても放電効率
をさらに高める駆動を可能とする。

【００３３】その際、電圧Ｖｍは１／２Ｖｃｃより極端
に大きくすることはＬＣ共振の中心電位があがることを
意味し、パネルからの電荷の回収時に回収しきれずに電
荷回収効率が低下するため、急激な無効電力の増大を招
く。そのためＶｍの電位はたとえばＶｃｃが１８０Ｖく
らいのときには、１／２Ｖｃｃより０から１０Ｖ、特に
は０から５Ｖ程度１／２Ｖｃｃより高いときが無効電力
をほとんど増加せずに発光効率を高めることができる。

【００３４】また、この駆動では理想的には外部からＶ
ｍの電位を与えなくても１／２Ｖｃｃの電位になるはず
であるが、実際の回路では損失が発生するために数Ｖ程
度１／２Ｖｃｃよりも低い電位となっている。そのため
にＶｍを１／２Ｖｃｃに固定するだけでも発光効率を高
める効果を発揮する。

【００３５】また、ＬＣ共振時の放電による電圧ドロッ
プは放電による負荷率により変動するため、負荷率が高
い時にはＶｍを高めに負荷率が低いときにはＶｍを１／
２Ｖｃｃにすることでより、高発光効率を実現しつつ、
パネルの電荷回収効率を高め無効電力を低減することが
できる。

【００３６】また、電圧パルスが２００ｋＨｚ以上にな
るとパルス幅が短くなり放電による壁電荷形成が不十分
になり放電に必要な電圧が上昇する傾向があるがＶｍの
電位により電圧パルスの立ち上がりの放電を強くする上
記の駆動により、２００ｋＨｚ以上の電圧パルス駆動に
おいても壁電荷の形成を確実にし放電電圧の上昇を抑え
ることができる。

【００３７】また、負荷率が低いときには放電電流によ
る電圧ドロップは小さいために、電圧パルスの立ち上が
り、立下り時間を長くしても放電に影響が少ないため、
低負荷時には高負荷時より立ち上がり、立下り時間を長
くすることでより無効電力を低減することができる。

【００３８】なお、本発明は図１に示した駆動回路に限
るものではなく、電圧パルスの立ち上がり、立下りにＬ
Ｃ共振回路を利用した駆動方法において、電荷回収用の
コンデンサの端子電圧を電源で操作することで同様の効
果を得ることができる。

【００３９】なお、本実施の形態では電圧パルスを正の
電圧とし、その電圧の立ち上がりで放電させた例をあげ
たが、立下り時に放電をさせる駆動方法、負の電圧パル
スで放電を起こさせる駆動方法においても同様に用いる
ことができる。

【００４０】また、本発明の駆動回路とプラズマディス
プレイパネルを備えることで発光効率の高いプラズマデ
ィスプレイ装置を実現することができる。

【００４１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２で
は、図３に示した、セル間隔が均等ではない非対称セル
のプラズマディスプレイパネルを本発明の駆動方法で駆
動する。

【００４２】本実施の形態２においては、上記の効果は
もちろんとして、電荷回収用のコンデンサのパネル側の
端子電圧Ｖｍを操作し、ＬＣ共振の振幅を大きくするこ
とで電圧のドロップ量を少なくすることが可能となるた
めに、特にタイミングが遅れて放電し始める、幅が狭い
セルの放電を安定に起こさせることが可能となる。

【００４３】この効果によりすべてのセルを正常に放電
させるための電圧が、Ｖｍを与えるときに比べて低減で
き、発光効率を高めることができる。

【００４４】また、この効果は電圧パルスの周波数が２
００ｋＨｚ以上の高い周波数のときには顕著に現れ、電
荷回収用のコンデンサの端子電圧を操作しないときに比
べて、必要な放電電圧を大きく下げることが可能とな
る。

【００４５】また、本発明の駆動方法を用いた非対称セ
ルにおいて、青の蛍光体を塗布するセル面積を広くする
ことで、発光効率を高めた上、白表示における色温度も
高めたプラズマディスプレイパネルを実現できる。

【００４６】（実施の形態３）本発明の実施の形態３で
は、図５に示した、微細電極群を放電電極に用いたプラ
ズマディスプレイパネルを本発明の駆動方法で駆動す
る。

【００４７】本実施の形態３においては、上記の効果は
もちろんとして、電荷回収用のコンデンサのパネル側の
端子電圧Ｖｍを操作し、ＬＣ共振の振幅を大きくするこ
とで電圧のドロップ量を少なくすることが可能となるた
めに、放電が時間的に離散的またはブロードとなり放電
の進展に時間を要する微細電極群の放電を安定化するこ
とができる。

【００４８】このことによって、電荷回収用のコンデン
サの端子電圧を操作しないときに比べて、必要な放電電
圧を低減することが可能であり、発光効率も高めること
ができる。

【００４９】また、非対称セルと微細電極群を組み合わ
せたプラズマディスプレイパネルにおいて、本発明の駆
動方法を用いることで、これまでに述べた本発明の効果
が一層顕著に得ることが可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明のプラズマディス
プレイパネルの駆動方法は、一段の電圧パルスからな
り、電圧の立ち上がり、立下りには無効電力を効率良く
削減するために立ち上がり時間、立下り時間を長く取っ
たＬＣ共振回路を利用し、同時に、その電圧パルスの立
ち上がり、立下り時において放電を開始させ、ＬＣ共振
における回収コイルの電流制限能力を利用して放電を時
間的にブロード、または２段階に発生させることで、回
路コストの大きな増大を伴わずに高効率な発光を実現す
る。

【００５１】また、同時にＬＣ共振時の放電における負
荷率変動による放電不安定性を電荷回収用コンデンサ７
０のパネル側の端子電圧を制御することで抑制し、より
高効率で安定な放電を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の回路図

【図２】本発明の実施の形態の電圧パルス波形と発光波
形と駆動回路の各種信号のタイミングチャート

【図３】非対称セル構造プラズマディスプレイパネルの
構成図

【図４】非対称セルの発光タイミングチャート

【図５】微細電極群を用いたプラズマディスプレイパネ
ルの構成図

【図６】微細電極群を用いたプラズマディスプレイパネ
ルの発光特性図

【図７】プラズマディスプレイ装置の構成図

【図８】従来のプラズマディスプレイパネル斜視概念図

【図９】プラズマディスプレイパネルの要部断面図

【図１０】従来のプラズマディスプレイパネルの駆動回
路図

【図１１】従来の駆動回路による出力波形と各信号のタ
イミングチャート

【符号の説明】

１パネル２放電空間３表面基板４背面基板５誘電体層６保護膜７走査電極７ａ透明電極７ｂ母線電極８維持電極８ａ透明電極８ｂ母線電極９データ電極１１蛍光体層１２隔壁１３，１４，１５放電セル１０，２０，３０，４０スイッチ素子５０容量性負荷のパネル６０インダクタンス素子７０電荷回収用コンデンサ８０，９０，１００，１１０，１２０ダイオード１３０ＬＣ共振振幅制御回路２１０充放電回路２２０維持回路

フロントページの続き (72)発明者安藤亨大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者長尾宣明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5C040 FA01 GK16 MA03 MA12 MA14 MA26 5C080 AA05 BB05 CC03 DD26 EE29 FF07 FF12 GG12 HH02 HH04 JJ02 JJ03 JJ04 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧パルスの立ち上がり、立下りにＬＣ
共振を利用したプラズマディスプレイパネルの駆動方法
において、前記電圧パルスの立ち上がり、または立ち下
り時に放電を生じさせ、前記ＬＣ共振の振幅を制御する
ことで前記放電を安定化させることを特徴とするプラズ
マディスプレイパネルの駆動方法。
【請求項２】電荷回収用コンデンサのパネル側の端子
を印加電圧パルスの１／２の電圧にクランプすることを
特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル
の駆動方法。
【請求項３】電荷回収用コンデンサのパネル側の端子
を印加電圧パルスの１／２の電圧より高い電圧にクラン
プすることを特徴とする請求項１記載のプラズマディス
プレイパネルの駆動方法。
【請求項４】電荷回収用コンデンサのパネル側の端子
をクランプする電圧を負荷率によって制御することを特
徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの
駆動方法。
【請求項５】負荷率が高くなるに従い、電荷回収用コ
ンデンサのパネル側の端子をクランプする電圧を高くす
ることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレ
イパネルの駆動方法。
【請求項６】電圧パルスの立ち上がり、立下り時間を
負荷率によって制御することを特徴とする請求項１記載
のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
【請求項７】電圧パルスの立ち上がり、立下り時間を
負荷率が低くなるにしたがって長くすることを特徴とす
る請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方
法。
【請求項８】電圧パルスの周波数が２００ｋＨｚ以上
であることを特徴とする請求項１〜７何れかに記載のプ
ラズマディスプレイパネルの駆動方法。
【請求項９】プラズマディスプレイパネルを請求項１
〜８何れかに記載の駆動方法で駆動したプラズマディス
プレイ装置。
【請求項１０】放電セルの大きさが非対称であること
を特徴とするプラズマディスプレイパネルを請求項１〜
８何れかに記載の駆動方法で駆動したプラズマディスプ
レイ装置。
【請求項１１】赤、緑、青に発光する蛍光体を塗布し
た放電セルからなるプラズマディスプレイパネルであっ
て、少なくとも青の蛍光体を塗布した放電セル空間が他
のセルよりも広いことを特徴とする請求項１０記載のプ
ラズマディスプレイ装置。
【請求項１２】維持放電電極に分割された微細電極群
を用いたプラズマディスプレイパネルを請求項１〜８何
れかに記載の駆動方法で駆動したプラズマディスプレイ
装置。