JP2006030433A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】映像表示品質を低下させることなく、電力回収の効率を改善する。
【解決手段】走査電極および維持電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成してなるパネルに対して走査電極と維持電極とに交互に維持パルスを印加して映像表示を行うパネルの駆動方法であって、パネルの走査電極と維持電極とに交互に維持パルスを印加するための電力回収手段を有する駆動回路を備え、維持パルスは第1の維持パルスと第1の維持パルスよりパルス持続時間が長い第2の維持パルスとからなり、走査電極または維持電極に対して第1の維持パルスを所定の回数連続して印加した後、第2の維持パルスを挿入して印加する。
【選択図】図6

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの駆動方法に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)は、大画面、薄型、軽量を特徴とする放電による自己発光型の表示デバイスである。しかし、同パネルを用いた映像表示装置は消費電力が大きくなるといった問題点が指摘されてきた。そこで、同パネルについては発光効率を向上させるための様々な検討がなされ、また、駆動回路においても無効電力を少なくするための電力回収回路の検討がなされている。その中で、パネルを発光させるための駆動パルスの立下がり時間の共振周波数を立上がり時間の共振周波数よりも低く設定することにより電力回収効率を向上する方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−15595号公報
しかしながら、駆動パルスの周期を一定に保ちながら駆動パルスの立下がり時間の共振周波数を低く設定すると放電自体が不安定となり、映像表示品質が低下するおそれがあった。
本発明のパネルの駆動方法は、これらの課題に鑑みなされたものであり、映像表示品質を低下させることなく、電力回収の効率を改善することを目的とする。
本発明のパネルの駆動方法は、走査電極および維持電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成してなるパネルに対して走査電極と維持電極とに交互に維持パルスを印加して映像表示を行うパネルの駆動方法であって、パネルの走査電極と維持電極とに交互に維持パルスを印加するための電力回収手段を有する駆動回路を備え、維持パルスは第1の維持パルスと第1の維持パルスよりパルス持続時間が長い第2の維持パルスとからなり、走査電極または維持電極に対して第1の維持パルスを所定の回数連続して印加した後、第2の維持パルスを挿入して印加することを特徴とする。この方法により、映像表示品質を低下させることなく、電力回収の効率を改善することが可能となる。
また、本発明のパネルの駆動方法の維持パルスの立上がり期間および立下がり期間は、パネルの容量と電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形を有し、第1の維持パルスの立下がり期間における共振波形の周期は第1の維持パルスの立上がり期間における共振波形の周期より長いことが望ましい。この方法により、電力回収の効率をより大きく設定できる。
また、本発明のパネルの駆動方法は、第1の維持パルスの立上がり期間の波形はパネルの容量と電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、第1の維持パルスの立下がり期間の波形はパネルの容量と電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、かつ第2の維持パルスの立上がり期間の波形はパネルの容量と電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、第2の維持パルスの立下がり期間の波形はパネルの容量と電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期未満の波形であることが望ましい。この方法により、維持期間の長さを変えずに第2の維持パルスを挿入することができる。
本発明によれば、映像表示品質を低下させることなく、電力回収の効率を改善することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態におけるパネルの駆動方法を用いた映像表示装置について、図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における映像表示装置に用いるパネルの構造を示す分解斜視図である。パネル1は、ガラス製の前面基板2と背面基板3とを対向配置して、その間に放電空間を形成するように構成されている。前面基板2上には表示電極を構成する走査電極4と維持電極5とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極4および維持電極5を覆うように誘電体層6が形成され、誘電体層6上には保護層7が形成されている。また、背面基板3上には絶縁体層8で覆われた複数のデータ電極9が形成され、データ電極9の間の絶縁体層8上にデータ電極9と平行して隔壁10が設けられている。また、絶縁体層8の表面および隔壁10の側面に蛍光体層11が設けられている。そして、走査電極4および維持電極5とデータ電極9とが交差する方向に前面基板2と背面基板3とを対向配置しており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、たとえばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。
図2は同パネルの電極配列図である。行方向にn本の走査電極Y1〜Yn(図1の走査電極4)およびn本の維持電極X1〜Xn(図1の維持電極5)が交互に配列され、列方向にm本のデータ電極A1〜Am(図1のデータ電極9)が配列されている。そして、1対の走査電極Yiおよび維持電極Xi(i=1〜n)と1つのデータ電極Aj(j=1〜m)とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にm×n個形成されている。なお、図1、図2に示したように、走査電極4と維持電極5とは互いに平行に対をなして形成されているために走査電極4と維持電極5との間に大きな電極間容量が存在する。
図3は本発明の実施の形態における映像表示装置の回路ブロック図である。この映像表示装置は、パネル1、データドライバ12、走査電極駆動回路13、維持電極駆動回路14、タイミング発生回路15、AD(アナログ・デジタル)変換器18、走査数変換部19、サブフィールド変換部20および電源回路(図示せず)を備えている。
映像信号sigはAD変換器18によりデジタル信号の映像データに変換され、走査数変換部19に出力される。走査数変換部19は映像データをパネル1の画素数に応じた映像データに変換し、サブフィールド変換部20に出力する。サブフィールド変換部20は、各画素の映像データを複数のサブフィールドに対応する複数のビットに分割し、サブフィールド毎の映像データをデータドライバ12に出力する。データドライバ12はサブフィールド毎の映像データを各データ電極A1〜Amに対応する信号に変換し各データ電極A1〜Amを駆動する。
また、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vはタイミング発生回路15に入力される。タイミング発生回路15は水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vをもとにして各種のタイミング信号を発生し、各回路ブロックへ供給している。走査電極駆動回路13はタイミング信号にもとづいて走査電極Y1〜Ynに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路14はタイミング信号にもとづいて維持電極X1〜Xnに駆動電圧波形を供給する。ここで、走査電極駆動回路13は後述する維持パルスを発生させるための維持パルス発生器23を備え、維持電極駆動回路14にも同様に維持パルス発生器24を備えている。そして詳細は後述するが、走査電極4と維持電極5との間の電極間容量の充放電にともなう電力を回収するために、維持パルス発生器23、24には電力回収手段を設けている。
次に、パネルを駆動するための駆動波形とその動作について説明する。本発明の実施の形態において、1フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有している。図4は本発明の実施の形態におけるパネルの各電極に印加する駆動波形図である。
第1サブフィールドの初期化期間では、データ電極A1〜Amおよび維持電極X1〜Xnを0(V)に保持し、走査電極Y1〜Ynに対して放電開始電圧以下となる電圧Vi1(V)から放電開始電圧を超える電圧Vi2(V)に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて1回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極Y1〜Yn上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極X1〜Xn上およびデータ電極A1〜Am上に正の壁電圧が蓄えられる。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層あるいは蛍光体層上に蓄積した壁電荷により生じる電圧を表す。その後、維持電極X1〜Xnを正の電圧Vh(V)に保ち、走査電極Y1〜Ynに電圧Vi3(V)から電圧Vi4(V)に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて2回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極Y1〜Yn上の壁電圧および維持電極X1〜Xn上の壁電圧が弱められ、データ電極A1〜Am上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。
つづく書込み期間では、走査電極Y1〜Ynを一旦Vr(V)に保持する。次に、データ電極A1〜Amのうち1行目に表示すべき放電セルのデータ電極Ak(k=1〜m)に正の書込みパルス電圧Va(V)を印加するとともに、1行目の走査電極Y1に走査パルス電圧Vy(V)を印加する。このときデータ電極Akと走査電極Y1との交差部の電圧は、外部印加電圧(Va−Vy)(V)にデータ電極Ak上の壁電圧および走査電極Y1上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、データ電極Akと走査電極Y1との間および維持電極X1と走査電極Y1との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極Y1上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極X1上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ak上にも負の壁電圧が蓄積される。このようにして、1行目に表示すべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、正の書込みパルス電圧Va(V)を印加しなかったデータ電極と走査電極Y1との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をn行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。
つづく維持期間では、まず、維持電極X1〜Xnを0(V)に戻し、走査電極Y1〜Ynに正の維持パルス電圧Vs(V)を印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極Yi上と維持電極Xi上との間の電圧は維持パルス電圧Vs(V)に走査電極Yi上および維持電極Xi上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、走査電極Yiと維持電極Xiとの間に維持放電が起こり、走査電極Yi上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極Xi上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Ak上にも正の壁電圧が蓄積される。書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧状態が保持される。つづいて、走査電極Y1〜Ynを0(V)に戻し、維持電極X1〜Xnに正の維持パルス電圧Vs(V)を印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極Xi上と走査電極Yi上との間の電圧が放電開始電圧を超えるので再び維持電極Xiと走査電極Yiとの間に維持放電が起こり、維持電極Xi上に負の壁電圧が蓄積され走査電極Yi上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極Y1〜Ynと維持電極X1〜Xnとに交互に輝度重みに応じた維持パルスを印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。なお、維持期間の最後には走査電極Y1〜Ynと維持電極X1〜Xnとの間にいわゆる細幅パルスを印加して、データ電極Ak上の正の壁電荷を残したまま、走査電極Y1〜Ynおよび維持電極X1〜Xn上の壁電圧を消去している。こうして維持期間における維持動作が終了する。
つづくサブフィールドにおける初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も第1サブフィールドにおける動作と同様のため、説明を省略する。
ここで走査電極駆動回路13および維持電極駆動回路14の維持パルス発生器23、24は、維持期間において上述した維持パルスを発生し、それぞれ走査電極4および維持電極5に印加している。そして、維持放電にともなう電力をパネル1に供給している。しかし、維持パルス発生器23、24には電力回収手段を設け、走査電極4と維持電極5との間の電極間容量の充放電にともなう電力を以下のように回収している。
図5は、本発明の実施の形態における映像表示装置の維持パルス発生器23、24の回路図である。維持パルス発生器23と維持パルス発生器24とは同様の構成であるので、以下では維持パルス発生器24について説明する。維持パルス発生器24は電力回収回路34と電圧クランプ回路44とから構成されている。電力回収回路34は、電力回収用のコンデンサC、スイッチング素子FET1、FET2、逆流防止用ダイオードD1、D2、インダクタンス素子としての電力回収用コイルL1、L2を有している。電圧クランプ回路44は、電圧値がVs(V)である電源VS、スイッチング素子FET3、FET4を有している。そしてこれらの電力回収回路34、電圧クランプ回路44はパネル1の電極間容量Cp、ここでは維持電極X1〜Xnに接続されている。
図6は本発明の実施の形態における映像表示装置の維持パルス発生器23、24の動作を説明するためのタイミングチャートである。図6には3つの維持パルスを示しているが、最初の2つが第1の維持パルスであり、3つ目の維持パルスは第1の維持パルスよりもパルス持続時間の長い第2の維持パルスを示している。維持期間の初期状態、すなわち期間T0では、維持パルス発生器24の出力電圧は0(V)である。また、このとき、電力回収用コンデンサCは電源VSの1/2の電圧値Vs/2(V)に充電されている。
まず、第1の維持パルスについて説明する。立上がり期間T1においてスイッチング素子FET1をオン、スイッチング素子FET2〜FET4をオフに制御する。すると、電力回収用コンデンサCから電力回収用コイルL1を介して電極間容量Cpに向かって電流が流れ始める。そして電力回収用コイルL1と電極間容量Cpとの間で共振現象を生じ、電極間容量Cpの電圧値が電力回収用コンデンサCの電圧値Vs/2(V)のほぼ2倍の電圧値、すなわちほぼVs(V)になるまで電流が流れ続ける。そしてこの共振波形の1/2周期ta(s)が経過した時点でスイッチング素子FET3をオンにする。すると電極間容量Cpには電源VSから電圧Vs(V)が印加され、維持パルス発生器24の出力はVs(V)にクランプされる。図6ではクランプされる期間をクランプ期間T2で示している。次の立下がり期間T3ではスイッチング素子FET1とFET3とをオフ、スイッチング素子FET2をオンとする。すると電極間容量Cpから電力回収用コイルL2を介して電力回収用コンデンサCに向かって電流が流れ始める。そして電力回収用コイルL2と電極間容量Cpとの間で再び共振現象を生じ、電極間容量Cpの電圧値がほぼ0(V)になるまで電流が流れ続ける。そしてこの共振波形の1/2周期tb(s)が経過した時点でスイッチング素子FET4をオンにする。すると電極間容量Cpは接地され維持パルス発生器の出力は0(V)にクランプされる。図6ではこの期間をクランプ期間T4で示している。なお、共振波形の1/2周期ta(s)、tb(s)はそれぞれ
Figure 2006030433
で表される。
このようにして電極間容量Cpに電荷を充電する期間、すなわち維持パルス発生器24の出力波形の立上がり期間T1および立下がり期間T3では、電極間容量CpとコイルL1またはコイルL2との共振現象を用いることによりほとんど電力を消費することなく維持パルス発生器24の出力波形を作成している。そして、コイルL2のインダクタンスをコイルL1のインダクタンスよりも大きく設定することで、第1の維持パルスの立下がり期間における共振波形の周波数を、第1の維持パルスの立上がり期間における共振波形の周波数より低く設定している。
ここで、第1の維持パルスの立下がり期間T3における共振波形の周期を、第1の維持パルスの立上がり期間T1における共振波形の周期より長く設定したのは以下の理由である。電力回収において共振の周期を長く設定すると、電極間容量Cpの充放電にともなう電力の回収効率が向上することが知られている。しかし、維持パルスを立上げて走査電極4と維持電極5との間に十分な電圧を印加した後に維持放電を発生させる必要があるので、立上がり期間T1をあまり長く設定することはできない。一方、立下がり期間T3については、直接には維持放電と関係しないので、第1の維持パルスのように長く設定することができ、そうすることで電極間容量Cpの充放電における電力の回収効率を上げることが可能となる。
しかしながら、期間T1を長く設定すると維持放電を発生させる期間T2が短くなってしまう。すると、壁電荷が十分に形成される以前に立下がり期間T3が始まり、その結果、その後の維持放電を継続するために必要な壁電荷が不足し、維持放電が停止してしまい映像表示品質が損なわれるおそれある。そこで本実施の形態においては、維持パルスすべてを第1の維持パルスとするのではなく、第1の維持パルスを多くとも所定の回数連続して印加した場合には次の維持パルスとして以下に説明する第2の維持パルスを挿入することにより映像表示品質の劣化を防いでいる。
次に図6に示した第2の維持パルスについて説明する。期間T5および期間T6については、第1の維持パルスと同じである。すなわち、立上がり期間T5では、スイッチング素子FET1をオン、スイッチング素子FET2〜FET4をオフに制御する。すると、電力回収用コイルL1と電極間容量Cpとの間で共振現象を生じ、電極間容量Cpの電圧値がほぼVs(V)になるまで電流が流れる。期間T5の時間は第1の維持パルスと同じく共振波形の1/2周期ta(s)である。つづくクランプ期間T6ではスイッチング素子FET3をオンにする。すると第1の維持パルスと同様に、電極間容量Cpには電源VSから電圧Vs(V)が印加され維持パルス発生器24の出力はVs(V)にクランプされる。ただし、第2の維持パルスの持続時間は第1の維持パルスよりパルス持続時間が長く設定されている。すなわち期間T6は期間T2より長く設定されている。これは次に説明する立下がり期間T7の時間を期間T3よりも短く設定するため、その分期間T6を長く設定できるからである。
次の立下がり期間T7ではスイッチング素子FET1とFET3とをオフ、スイッチング素子FET2をオンとする。すると電極間容量Cpから電力回収用コイルL2を介して電力回収用コンデンサCに向かって電流が流れ始め、電力回収用コイルL2と電極間容量Cpとの間で再び共振現象を生じる。ところが、期間T7が期間T3と異なるのは、電極間容量Cpの電圧値がほぼ0(V)になるまで立下がり期間T7を継続するのではなく、この共振波形の1/2周期tb(s)以前にスイッチング素子FET4をオンにして、期間T7を終了させるところである。すなわち、立下がり期間T7の波形は電極間容量Cpとインダクタンス素子との共振波形の1/2周期未満の波形として作成している。
このように、パルス持続期間の長い第2の維持パルスを挿入することにより、維持放電が停止してしまうといったおそれがなくなる。すなわち、電力回収効率のよい第1の維持パルスを連続した維持放電によって壁電荷の減少が発生しても、維持放電が停止する前に第2の維持パルスを挿入することで、十分な壁電荷を補充することができ安定した維持放電を継続させることが可能となる。このように第1の維持パルスを所定の回数連続して印加した場合には、次の維持パルスとして第2の維持パルスを挿入することにより、映像表示品質を低下させることなく効率のよい電力回収が可能となる。なお、所定の回数としては、大きすぎると維持放電が停止するおそれがあり、小さすぎると電力回収効率が低下するので、パネルの特性や駆動条件等により適切に設定することが望ましい。本実施の形態においては所定の回数として3〜5回と設定した。
なお、本発明の実施の形態においては、第2の維持パルスのパルス持続時間を長く設定するために第2の維持パルスの立下がり期間を短く設定したが、時間に余裕がある場合には、第2の維持パルスの立下がり時間を第1の維持パルスの立下がり時間と等しくしたままで第2の維持パルスのパルス持続時間だけを長く設定してもよい。
また、サブフィールド数の増加、画素数の増加にともなう書込み時間の増加、あるいはそれ以外の理由により、第1の維持パルスの立下がり期間T3の時間を立上がり期間T1の時間より長く設定できない場合であっても、本発明を適用することは可能である。すなわち、立下がり期間の波形がパネルの電極間容量とインダクタンス素子との共振波形の1/2周期未満であり、パルス持続時間の長い第2の維持パルスを作成し、第1の維持パルスを多くとも所定の回数連続して印加した場合には次の維持パルスとして第2の維持パルスを挿入すればよい。
このように、本発明によれば、映像表示品質を低下させることなく電力回収の効率を改善することができる。
本発明のパネルの駆動方法は、映像表示品質を低下させることなく、電力回収の効率を改善することができ、映像表示装置等として有用である。
本発明の実施の形態における映像表示装置に用いるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの電極配列図 同映像表示装置の回路ブロック図 同パネルの各電極に印加する駆動波形図 同映像表示装置の維持パルス発生器の回路図 同映像表示装置の維持パルス発生器の動作を説明するためのタイミングチャート
符号の説明
1 パネル
4 走査電極
5 維持電極
9 データ電極
13 走査電極駆動回路
14 維持電極駆動回路
23,24 維持パルス発生器
C コンデンサ
Cp 電極間容量
FET1〜FET4 スイッチング素子
L1,L2 コイル

Claims (3)

  1. 走査電極および維持電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成してなるプラズマディスプレイパネルに対して前記走査電極と前記維持電極とに交互に維持パルスを印加して映像表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記プラズマディスプレイパネルの前記走査電極と前記維持電極とに交互に前記維持パルスを印加するための電力回収手段を有する駆動回路を備え、前記維持パルスは、第1の維持パルスと前記第1の維持パルスよりパルス持続時間が長い第2の維持パルスとからなり、
    前記走査電極または前記維持電極に対して、前記第1の維持パルスを所定の回数連続して印加した後、前記第2の維持パルスを挿入して印加す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。
  2. 前記維持パルスの立上がり期間および立下がり期間は、前記プラズマディスプレイパネルの容量と前記電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形を有し、
    前記第1の維持パルスの立下がり期間における共振波形の周期は、前記第1の維持パルスの立上がり期間における共振波形の周期より長い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パネルの駆動方法。
  3. 前記第1の維持パルスの立上がり期間の波形は、前記プラズマディスプレイパネルの容量と前記電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、前記第1の維持パルスの立下がり期間の波形は、前記プラズマディスプレイパネルの容量と前記電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、
    かつ前記第2の維持パルスの立上がり期間の波形は、前記プラズマディスプレイパネルの容量と前記電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期の波形であり、前記第2の維持パルスの立下がり期間の波形は、前記プラズマディスプレイパネルの容量と前記電力回収手段のインダクタンス素子との共振による波形の1/2周期未満の波形であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
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