JP2006171180A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続した２回の放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供する。
【解決手段】一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたプラズマディスプレイパネルと、表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルス、または表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを一対の表示電極に印加するための一対の維持パルス発生部と、放電セルの点灯率を表示すべき画像信号に基づき算出する点灯率算出部とを備え、維持パルス発生部は点灯率が所定の閾値未満のときには第１の維持パルスを発生し、点灯率が所定の閾値以上のときには第２の維持パルスを発生する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の放電セルを選択的に放電させて画像を表示するプラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置に関する。

近年、急速に市場規模を拡大してきた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、軽量を特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。しかしその発光効率はまだ低く、現在様々な発光効率の向上や消費電力削減技術が提案されている。

パネルの駆動方法により発光効率を上げて消費電力を削減する方法として、例えば、表示パネル内の選択された放電セルに駆動パルスを印加して１回目の放電を発生させた後に２回目の放電を発生させる駆動手段と、放電セルの点灯率を検出する検出手段と、検出手段により検出された点灯率に応じて１回目の放電を発生させた後に２回目の放電を発生させるタイミングが変化するように駆動手段を制御する制御手段とを備えた表示装置（特許文献１参照）が提案されている。この表示装置によれば、点灯率が変化しても安定に放電を行うことができるとともに、投入電力に対する発光効率を向上させて消費電力を低減することができる。
特許第３２４２０９７号公報

しかしながら、これら２回の連続した放電、特に１回目の放電は個々の放電セルの放電特性や放電条件、駆動回路の回路部品のばらつき等の影響を受けやすく、すべての放電セルで安定して２回の放電を発生させることは容易ではなかった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、連続した２回の放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の画像表示装置は、一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたパネルと、表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルス、または表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを表示電極に印加するための一対の維持パルス発生部と、放電セルの点灯率を表示すべき画像信号に基づき算出する点灯率算出部とを備え、維持パルス発生部は点灯率が所定の閾値未満のときには第１の維持パルスを発生し、点灯率が所定の閾値以上のときには第２の維持パルスを発生することを特徴とする。この構成により、連続した２回の放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することができる。

また本発明の画像表示装置の維持パルス発生部のそれぞれは、表示電極間の静電容量と電力回収用インダクタとの共振により表示電極を充放電して電圧を印加する電力回収部と、所定の電源または接地電位に接続して電圧を印加するクランプ部とを有することを特徴とする。この構成により、連続した２回の放電を安定して発生させることが可能になる。

また本発明の画像表示装置の第１の維持パルスの印加は、表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加した後その表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加し、表示電極の他方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加した後その表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して実行する。この構成により、第１の維持パルス印加時の維持パルス発生部の無効電力を抑えることができる。

また本発明の画像表示装置の第２の維持パルスの印加は、表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加するとともに他方の表示電極にもその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加し、表示電極の一方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して１回目の放電を発生させ、その後、表示電極の他方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して２回目の放電を発生させて実行する。この構成により、第２の維持パルス印加時の発光効率を向上することができる。

本発明によれば、連続した２回の放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態における画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画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、例えばネオンとキセノンと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ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極４）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（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Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極９）が配列されている。そして、一対の走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）と１つのデータ電極Ｄｊ（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画像表示装置の回路ブロック図である。この画像表示装置は、パネル１、データ電極駆動回路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、画像信号処理回路１８、点灯率算出部２０および電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路１８は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路１２はサブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。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基づいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ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基づいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ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部１００を備え、維持電極駆動回路１４にも同様に維持パルス発生部２００を備えている。そして詳細は後述するが、維持パルス発生部１００、２００は第１の維持パルスと第２の維持パルスとの２種類の維持パルスを発生することができる。

点灯率算出部２０は、画像信号処理回路１８の画像データをもとにサブフィールド毎の点灯率、すなわち点灯する放電セル数の全放電セル数に対する割合を算出する。点灯率算出部２０で算出された各サブフィールドの点灯率はタイミング発生回路１５に送られ、タイミング発生回路１５は、点灯率に基づいて第１の維持パルスと第２の維持パルスとを切替えるように、走査電極駆動回路１３および維持電極駆動回路１４の維持パルス発生部１００、２００を制御する。具体的には、点灯率を所定の閾値と比較し、点灯率が閾値よりも小さい場合には維持パルス発生部１００、２００から第１の維持パルスを発生させ、点灯率が閾値以上の場合には第２の維持パルスを発生させるように、タイミング発生回路１５は維持パルス発生部１００、２００を制御する。

次に、パネルを駆動するための駆動電圧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は、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電圧波形を示す図である。

第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ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ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ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や蛍光体層上などに蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｈ（Ｖ）に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ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ＳＣ１〜ＳＣｎ上の壁電圧および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。

続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｒ（Ｖ）に保持する。次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に表示すべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加するとともに、１行目の走査電極ＳＣ１に走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加する。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧と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Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ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Ｖｄ（Ｖ）を印加しなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１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。

続く維持期間では、点灯率が閾値よりも小さいサブフィールドでは第１の維持パルスを、また点灯率が閾値以上のサブフィールドでは第２の維持パルスを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間に印加して、書込み放電による壁電荷形成を行った放電セルを選択的に放電させ発光させる。このときの２つの維持パルスの波形およびそれに伴う放電の詳細については後述することとして、ここでは維持期間における動作の概要を説明する。

まず、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには０（Ｖ）を、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。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ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧と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ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層１１が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Ｄｋ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。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ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ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の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。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続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ほぼ同様のため、説明を省略する。

次に、維持パルス発生部１００、２００の詳細について説明する。図５は、本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の回路図である。維持パルス発生部１００は電力回収部１１０とクランプ部１２０とから構成されている。電力回収部１１０は、電力回収用のコンデンサＣ１０、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、逆流防止用のダイオードＤ１１、Ｄ１２、電力回収用のインダクタＬ１０を有している。クランプ部１２０は、電圧値がＶｓ（Ｖ）である電源ＶＳ、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４を有している。そしてこれらの電力回収部１１０およびクランプ部１２０はパネル１の電極間容量Ｃｐの一端である走査電極４に接続されている。コンデンサＣ１０は電極間容量Ｃｐに比べて十分に大きい容量を持ち、電力回収部１１０の電源として働く。

維持パルス発生部２００も維持パルス発生部１００と同様の回路構成であり、電力回収用のコンデンサＣ２０、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、逆流防止用のダイオードＤ２１、Ｄ２２、電力回収用のインダクタＬ２０を有する電力回収部２１０と、電源ＶＳ、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４を有するクランプ部２２０を備え、維持パルス発生部２００の出力はパネル１の電極間容量Ｃｐの維持電極５に接続されている。

次に、第１の維持パルスについて詳細に説明する。図６は本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の第１の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャートである。第１の維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ６で示した６つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極４に印加される第１の維持パルスと維持電極５に印加される第１の維持パルスとは位相は異なるが同じ波形であるため、期間Ｔ４から期間Ｔ６までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ３までの動作で走査電極４と維持電極５とを入替えた動作に等しい。

（期間Ｔ１）
時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極４側の電荷はインダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通してコンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極４の電圧が下がり始める。

（期間Ｔ２）
インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ２において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極５の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ１４をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１４を通して直接に接地されるため、走査電極４の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。

さらに、時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極５の電圧が上がり始める。

（期間Ｔ３）
インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）にまでは上がりきらない。そして、時刻ｔ３でスイッチング素子Ｑ２３をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、維持電極５の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極４−維持電極５間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。

なお、スイッチング素子Ｑ１２は時刻ｔ２以降、時刻ｔ５までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ２１は時刻ｔ３以降、時刻ｔ４までにＯＦＦすればよい。また、維持パルス発生部１００、２００の出力インピーダンスを下げるために、スイッチング素子Ｑ１４は時刻ｔ５直前に、スイッチング素子Ｑ２３は時刻ｔ４直前にＯＦＦするのが望ましい。

（期間Ｔ４）
時刻ｔ４でスイッチング素子Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極５側の電荷はインダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通してコンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極５の電圧が下がり始める。

（期間Ｔ５）
維持電極５の電圧は、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ５において維持電極５の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ２４をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２４を通して直接に接地されるため、維持電極５の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。

さらに、時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極４の電圧が上がり始める。

（期間Ｔ６）
インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ６において走査電極４の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。そして、時刻ｔ６でスイッチング素子Ｑ１３をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、走査電極４の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極４−維持電極５間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。

なお、スイッチング素子Ｑ２２は時刻ｔ５以降、時刻ｔ２までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ１１は時刻ｔ６以降、時刻ｔ１までにＯＦＦすればよい。また、スイッチング素子Ｑ２４は時刻ｔ２直前に、スイッチング素子Ｑ１３は時刻ｔ１直前にＯＦＦするのが望ましい。

また、本発明の実施の形態においては、電力回収部１１０、２１０の回収効率が大きくなるように、インダクタＬ１０またはＬ２０と電極間容量Ｃｐとが形成する共振回路の共振周期の１／２、すなわち期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５の時間を従来の駆動波形のおよそ２倍の９００ｎｓと長く設定して、第１の維持パルス発生時の維持パルス発生部１００、２００の無効電力を大幅に削減している。電力回収部の共振周期を長くすることにより無効電力を小さくできることは以前から知られていた。しかし、維持パルスの繰り返し周期を一定としたとき、共振周期を長く設定するとパルス持続時間が短くなってしまい、維持放電を継続させるために必要な維持パルス電圧（以下、「最低維持パルス電圧」と略記する）Ｖｐｄが高くなる傾向があり、特に点灯率が高くなり放電電流が多くなるとこの傾向が顕著になって放電自体が不安定になるという問題があった。ところが本発明の実施の形態においては、第１の維持パルスを用いるのは点灯率の低いサブフィールドの維持期間に限られるため、電力回収部１１０、２１０の共振周期の１／２を従来の２倍程度、すなわち５００ｎｓ〜１２００ｎｓ程度まで長く設定することが可能となり、無効電力を大幅に削減することが可能となっている。

次に、第２の維持パルスについて詳細に説明する。図７は本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の第２の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャートである。第２の維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ８で示した８つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極４に印加される第２の維持パルスと維持電極５に印加される第２の維持パルスとは位相は異なるが同じ波形であるため、期間Ｔ５から期間Ｔ８までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ４までの動作で走査電極４と維持電極５とを入替えた動作に等しい。

（期間Ｔ１）
時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極４側の電荷はインダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通してコンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極４の電圧が下がり始める。ここで、インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。

（期間Ｔ２）
時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極５の電圧が上がり始める。ここでも、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ４において維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。

（期間Ｔ３）
上述したように、時刻ｔ３において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極５の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ３でスイッチング素子Ｑ１４をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１４を通して直接に接地されるため、走査電極４の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。そしてこのとき維持電極５の電圧も十分上昇しているので、走査電極４の電圧の低下が引き金となり１回目の放電が発生する。１回目の放電がある程度大きくなり放電に伴う紫外線放出量が飽和し始めると、放電に必要な電流が維持電極５側の電力回収部２１０の電流供給能力を超え１回目の放電が弱まり始める。そのため放電電流に対する紫外線放出量が飽和せず、発光効率が向上する。

（期間Ｔ４）
時刻ｔ４でスイッチング素子Ｑ２３をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、維持電極５の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。するとこのときの電圧上昇が引き金となり、２回目の放電が発生する。２回目の放電は１回目の放電による十分なプライミングが残留している間に発生させるため安定した放電となる。また、２回目の放電時には走査電極４は接地電位に、維持電極５は電源ＶＳに接続されているので放電電流が制限されることがなく十分に強い放電となり、維持放電を継続させるために必要な壁電圧を蓄積することができる。また、２回目の放電は、放電空間にかかる実効的な電圧が１回目の放電により緩和された状態、すなわち比較的電圧が低い状態で放電が行われるので発光効率が向上する。

なお、スイッチング素子Ｑ１２は時刻ｔ３以降、時刻ｔ６までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ２１は時刻ｔ４以降、時刻ｔ５までにＯＦＦすればよい。また、維持パルス発生部１００、２００の出力インピーダンスを下げるために、スイッチング素子Ｑ１４は時刻ｔ６直前に、スイッチング素子Ｑ２３は時刻ｔ５直前にＯＦＦするのが望ましい。

（期間Ｔ５）
時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極５側の電荷はインダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通してコンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極５の電圧が下がり始める。ここで、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ７において維持電極５の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。

（期間Ｔ６）
時刻ｔ６でスイッチング素子Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極４の電圧が上がり始める。ここでも、インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ８において走査電極４の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。

（期間Ｔ７）
時刻ｔ７でスイッチング素子Ｑ２４をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２４を通して直接に接地されるため、維持電極５の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。するとこの維持電極５の電圧の低下が引き金となり、１回目の放電が発生する。１回目の放電がある程度大きくなり放電に伴う紫外線放出量が飽和し始めると、放電に必要な電流が走査電極４側の電力回収部１１０の電流供給能力を超え１回目の放電が弱まり始める。そのため放電電流に対する紫外線放出量が飽和せず、発光効率が向上する。

（期間Ｔ８）
時刻ｔ８でスイッチング素子Ｑ１３をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、走査電極４の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。するとこのときの電圧上昇が引き金となり、２回目の放電が発生する。２回目の放電は、１回目の放電による十分なプライミングが残留している間に発生させるため安定した放電となる。また、２回目の放電時は維持電極５は接地電位に、走査電極４は電源ＶＳに接続されているので必要な壁電圧を蓄積できるだけの十分に強い放電となる。また、２回目の放電は、放電空間にかかる実効的な電圧がかなり低く発光効率の高い放電となる。

なお、スイッチング素子Ｑ２２は時刻ｔ７以降、時刻ｔ２までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ１１は時刻ｔ８以降、時刻ｔ１までにＯＦＦすればよい。また、スイッチング素子Ｑ２４は時刻ｔ２直前に、スイッチング素子Ｑ１３は時刻ｔ１直前にＯＦＦするのが望ましい。

第２の維持パルスによる維持放電は、上述したように第１の維持パルスによる維持放電に比較して発光効率が高くなる。さらに、第２の維持パルスによる維持放電は放電電流が分散されるため、維持放電を継続させるために必要な維持パルス電圧が比較的低くなるという利点も持つ。その反面、維持パルス発生部１００と維持パルス発生部２００との出力が干渉するため、第１の維持パルスを発生させる場合と比較して、無効電力が増加する傾向がある。

本発明の実施の形態における画像表示装置は、第１の維持パルスおよび第２の維持パルスのそれぞれの長所を生かすために、各サブフィールドにおける点灯率を算出し、点灯率が閾値より低いサブフィールドでは第１の維持パルスを用いて維持放電を発生させ、点灯率が閾値より高いサブフィールドでは第２の維持パルスを用いて維持放電を発生させている。

図８は、本発明の実施の形態の画像表示装置において、上記の閾値を決定する方法を説明するための概念図である。第１の維持パルスの無効電力は第２の維持パルスの無効電力よりも小さく、いずれの無効電力も点灯率によらずほぼ一定である。一方、第１の維持パルスの発光電力は第２の維持パルスの発光電力よりも大きく、ほぼ点灯率に比例して大きくなる。したがって、点灯率の低いときは第１の維持パルスの総合電力が第２の維持パルスの総合電力よりも小さく、点灯率が高いときは第１の維持パルスの総合電力が第２の維持パルスの総合電力よりも大きくなる。したがって、使用するパネルに対してこの特性を実験的に求め、２つの維持パルスの総合電力が等しくなる点灯率を所定の閾値と設定するとよい。なお、上述の特性、特に無効電力については電力回収部の共振周期に大きく依存し、また、共振周期を長くすると最低維持パルス電圧Ｖｐｄが上昇し、点灯率の高いサブフィールドで第１の維持パルスが使えなくなるため、閾値の設定においては、共振周期と最低維持パルス電圧Ｖｐｄも考慮することが望ましい。

図９は閾値を設定するための他の方法を説明するための概念図である。第１の維持パルスは第２の維持パルスに比較して放電電流のピーク値が大きくかつ維持パルスのパルス持続時間が短い。したがって、第１の維持パルスの最低維持パルス電圧Ｖｐｄは第２の維持パルスの最低維持パルス電圧Ｖｐｄより大きく、かつ点灯率に対して急激に増加する。図９において、第１の維持パルスの最低維持パルス電圧Ｖｐｄが、第２の維持パルスの点灯率１００％における最低維持パルス電圧Ｖｐｄより小さくなる点灯率の範囲で第１の維持パルスを用いると、第１の維持パルスの放電が不安定になる恐れがなくなる。

したがって、電力回収部の共振周期をパラメタとして、図９に示した方法により閾値の上限の値を決定し、図８に示した方法で、閾値の値を決定することができる。

なお、第２の維持パルスを用いた維持放電により発光効率が向上するメカニズムは完全に解明されたわけではないが、１回目の放電に関しては紫外線放出量が飽和しなくなるために、また２回目の放電に関しては実効的に低い電圧で放電が発生するために、それぞれ発光効率が向上するものと考えられる。

そして、１回目の放電の発光効率を向上させるためには、１回目の放電が弱まった後に、出力電圧を再び上昇させて２回目の放電を発生させることが望ましく、本実施の形態に用いたパネルの場合は、１回目の放電のピークと２回目の放電のピークとの時間間隔が５０ｎｓ以上になることが望ましい。また、低い電圧で２回目の放電を発生させるためには、１回目の放電によるプライミング効果が得られる間に電極に印加する電圧を上昇させて２回目の放電を発生させることが望ましく、本実施の形態に用いたパネルの場合は、１回目の放電のピークと２回目の放電のピークとの時間間隔が４００ｎｓ以下になることが望ましい。

したがって、１回目の放電のピークと２回目の放電のピークとの時間間隔は、５０ｎｓ以上４００ｎｓ以下であることが望ましい。さらに２回の放電のピークの時間間隔を１００ｎｓ以上２５０ｎｓ以下に設定すると、１回目の放電による発光効率をほぼ最大限に大きくすることができるとともに、２回目の放電による発光効率も十分に大きくすることができる。本実施の形態においては、維持パルス周期を５．４μｓとし、２回の放電のピークの時間間隔を１５０ｎｓに、電力回収部１１０、２１０の共振周期の１／２をおよそ９００ｎｓにそれぞれ設定した。

図１０は本発明の実施の形態における画像表示装置の第２の維持パルスの印加電圧波形とそのときの発光強度を示す図である。このように走査電極４および維持電極５の印加電圧波形の実測値は図７に示した電圧波形と異なっている。特に維持パルスの立上がり時刻がｔ２またはｔ６から大きく遅れているように見える。これは電極間容量Ｃｐの走査電極４側と維持電極５側との両側から同時に駆動するために、先に電圧が変化する電極側の駆動波形に引っ張られ、後に電圧が変化する電極側の駆動波形の変化が遅れて見えるためである。しかし、走査電極４に印加する電圧と維持電極５に印加する電圧の差の電圧（図１０において、「走査電極４−維持電極５」で示した電圧）を見ると、走査電極４−維持電極５間で放電開始電圧を超えた後に時刻ｔ３またはｔ７において１回目の放電が安定して発生していることがわかる。そしてその２００ｎｓ後に２回目の放電が安定して発生している。

このように、第２の維持パルスは２回の放電のピークの時間間隔が最適な値に安定して設定されていることが望ましい。特に１回目の放電は個々の放電特性の影響を受けやすく、また、点灯率等の駆動条件の影響も受けやすいので、従来は所望の時刻に正確に１回目の放電を発生させるのは容易ではなかった。しかし本発明の実施の形態においては、期間Ｔ２およびＴ６において表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加するとともに他方の表示電極にもその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加し、時刻ｔ３およびｔ７において表示電極の一方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して１回目の放電を発生させることにより、１回目の放電を所望の時刻に安定的に発生させることができる。そして１回目の放電の後、時刻ｔ４およびｔ８において表示電極の他方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して２回目の放電を発生させることにより２回目の放電の発生時刻も制御することができ、その結果、連続する２回の放電の時間間隔を所望の時間間隔で安定的に発生させることができる。

このように、１回目および２回目の放電を連続して行うことにより発光効率を向上することができるので、投入電力に対する発光効率を向上させて消費電力を低減することができる。あるいは、発光効率の向上により節約された電力を発光回数の増加による表示輝度の向上に充てることもできる。

なお、本発明の実施の形態においては、はじめに一方の表示電極の電圧を強制的に０（Ｖ）に低下させて１回目の放電を発生させ、次に他方の表示電極の電圧を強制的にＶｓ（Ｖ）に上昇させて２回目の放電を発生させるものとして説明したが、はじめに一方の表示電極の電圧を強制的にＶｓ（Ｖ）に上昇させて１回目の放電を発生させ、次に他方の表示電極の電圧を強制的に０（Ｖ）に低下させて２回目の放電を発生させても本発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の画像表示装置は、連続した２回の放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善できるので、複数の放電セルを選択的に放電させて画像を表示する画像表示装置として有用である。

本発明の実施の形態における画像表示装置に用いるパネルの構造を示す分解斜視図 同画像表示装置に用いるパネルの電極配列図 同画像表示装置の回路ブロック図 同画像表示装置に用いるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図 同画像表示装置の維持パルス発生部の回路図 同画像表示装置の維持パルス発生部の第１の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャート 同画像表示装置の維持パルス発生部の第２の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャート 同画像表示装置の閾値を決定する方法を説明するための概念図 同画像表示装置の閾値を設定するための他の方法を説明するための概念図 同画像表示装置の第２の維持パルスの印加電圧波形とそのときの発光強度を示す図

符号の説明

１ パネル
２ 前面基板
３ 背面基板
４ 走査電極（表示電極）
５ 維持電極（表示電極）
９ データ電極
１２ データ電極駆動回路
１３ 走査電極駆動回路
１４ 維持電極駆動回路
２０ 点灯率算出部
１００，２００ 維持パルス発生部
１１０，２１０ 電力回収部
１２０，２２０ クランプ部

Claims (4)

1. 一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたプラズマディスプレイパネルと、
   前記表示電極間に印加される電圧の変化時に前記放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルス、または前記表示電極間に印加される電圧の変化時に前記放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを、前記表示電極に印加するための一対の維持パルス発生部と、
   前記放電セルの点灯率を表示すべき画像信号に基づき算出する点灯率算出部とを備え、
   前記維持パルス発生部は、前記点灯率が所定の閾値未満のときには第１の維持パルスを発生し、前記点灯率が所定の閾値以上のときには第２の維持パルスを発生することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記維持パルス発生部のそれぞれは、前記表示電極間の静電容量と電力回収用インダクタとの共振により前記表示電極を充放電して電圧を印加する電力回収部と、所定の電源または接地電位に接続して電圧を印加するクランプ部とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１の維持パルスの印加は、前記表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加した後その表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加し、前記表示電極の他方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加した後その表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して実行することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記第２の維持パルスの印加は、前記表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加するとともに他方の表示電極にもその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加し、前記表示電極の一方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して１回目の放電を発生させ、その後、前記表示電極の他方にその表示電極に対応するクランプ部を用いて電圧を印加して２回目の放電を発生させて実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像表示装置。

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