JP5011091B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、PDP(プラズマディスプレイ)装置に関するものである。


近年AC型プラズマディプレイ装置は、従来のブラウン管テレビ等に比べ大画面であること、また薄型であることから、急速に普及してきているが、大画面のためその消費電力が大きく、コストが高いことが課題となっている。
AC型プラズマディスプレイの表示パネルは、X電極とY電極が略平行かつ交互に配置され、それらに対してアドレス電極(A電極と以下言う)が垂直方向に交差して、2次元マトリクスを構成する。
図11は、AC型PDP装置のプラズマパネル1(表示パネルとも言う)とその主な駆動回路の従来例を示す。この回路は、サステイン回路がY電極側のみにあり、X電極の電位は固定され、例えばPDP装置のシャーシ(筐体)に電気的に接続され定電位となっているので、X電極,Y電極の両方にサステイン回路を設ける必要がなく、片側サステイン回路を片側だけにすることが可能である。これまで報告されている片側駆動のサステイン回路としては、〔特許文献1〕や、〔非特許文献1〕などがある。いずれも、現在市販されているX電極とY電極の両方にサステイン回路を設けたPDP装置に比べ、サステイン回路がY電極側の片側しかないため、低コスト化に有利である。このような片側駆動のサステイン回路をもつAC型PDP装置を点灯させる方法として、後者の論文では、図12に示す駆動波形が示されている。駆動シーケンスは3つの期間に分けられ、プラズマパネルの各表示セルの電荷を消去し均一にするリセット期間、各表示セルのうち発光させるセルに壁電荷を形成するアドレス期間、および壁電荷を形成したセルを繰り返し発光させるサステイン期間からなる。これをサブフィールドといい、繰り返し発光させる回数を変えることでサブフィールドごとの輝度を設定する。1つのフィールドには、発光回数の異なる8〜12個のサブフィールドがあり、組み合わせを変えることで階調表示を可能にしている。1フィールドは例えば1/60秒で駆動され、60コマの画面を1秒間に映し出すことにより、動画を形成する。
図12のリセット期間では、Y電極の電位にサステイン期間のサステイン電圧+Vsが印加された状態で、Vset(この電位を印加する回路は図示せず)が加えられ、このY電極とアース電位のX電極の間に放電が起きる電圧が印加される。Vsetを徐々に加えることで、X電極とY電極の間に弱い放電(正の鈍波リセットと言う)が発生する。このときA電極の電位はアドレス期間の電位Vaと同じ電位が印加される。そのあとY電極には負の電位が印加(負の鈍波リセットと言う)され、X電極とY電極間の壁電荷を消去、または低減すると同時に、全ての表示セルの状態を均一に初期化する。
次に、アドレス期間では、Y電極に順次、Vscb+Vsc(この電位を印加する回路は図示せず)が印加され、表示するセルのA電極にアドレス電位Vaが印加される。そのY電極とA電極の間に放電が起き、所望の表示セルに壁電荷が形成される。
その後のサステイン期間では、Y電極にサステイン電圧+Vsと−Vsが交互に印加され、Y電極の電位が変化する度に壁電荷が蓄えられている表示セルが発光する。このとき、A電極には、アドレス電極用駆動回路12によって、Y電極に+Vsが印加されたときにVaが印加され、Y電極に−Vsが印加されたときにVaは0Vとなる。Y電極に+Vsを印加するには、Y電極用駆動回路20を使い、IGBT(T3)をオフしIGBT(T4)をオンすればよく、−Vsにするには逆にT4をオフしT3をオンすればよい。また、A電極にVaを印加するには、同じくアドレス電極用駆動回路12を使い、MOSFET(T2)をオフしMOSFET(T1)をオンすればよく、0Vにするには逆にT1をオフしT2をオンすればよい。ダイオードD1,D2,D3,D4は、A電極またはY電極の電位が変動した場合、電源電圧Va、グランドまたは+Vs,−Vsにクランプする役目をもつ。
しかし、図12のような駆動回路とシーケンスにした場合、サステイン期間にY電極からA電極へ流れ込む電力が大きく、電源Vaの電位が上昇するなど不安定になり、アドレス期間のVaによる壁電荷の形成が表示セルごとに異なり、輝度にむらが生じるなど不具合があることを本願の発明者は発見した。また、リセット期間にY電極とX電極の間の弱い放電だけでなく、Y電極とA電極の間でも放電が起こり、正の鈍波リセットがうまくできない問題があることも本願の発明者は発見した。さらに、Y電極とA電極の間の放電が、アドレス期間以外のリセット期間やサステイン期間でも生じ、A電極側に形成された蛍光体を傷め、輝度劣化を促進する問題があることも分かった。
特許第3666607号公報 IDW/AD‘05(The 12th International Display Workshops/Asia Display 2005、第12回ディスプレイ国際ワークショップ/アジアディスプレイ2005)の461頁から464頁に掲載された論文「New Two Stage Recovery (TSR) Driving Method for Low Cost AC Plasma Display Panel」
本発明は従来に示された片側駆動のサステイン回路をもつAC型PDP装置では達成できなかった、サステイン期間の電源Vaの安定化と、さらにリセット期間のY電極とA電極の間の放電を抑制し、輝度劣化を防ぐとともに消費電力の低減を図り、さらにY電極とX電極間の正の鈍波リセットを正常に行い、誤放電や放電失敗を防ぐことである。
上記課題を達成する為に、本発明は複数の第1の電極と、
該複数の第1の電極に略平行に配置され、隣接する前記第1の電極とで表示セルを形成するとともに、
当該表示セルを形成する前記第1の電極との間にて放電を行う複数の第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に交差する方向に形成される複数の第3の電極と、
該第3の電極に第1の電源の電流を与えるための第1の駆動回路基板と、
該第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の高電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第1のスイッチ素子と、
前記第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の低電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第2のスイッチ素子と、を備えたプラズマディスプレイ装置において、
該プラズマディスプレイパネルの発光を維持する期間に、
前記第1の電極の電位は、一定の第1の電位に保持され、
前記第2の電極には、第1の電極に対して正の第1の電圧と、第1の電極に対して負の第2の電圧が交互に印加され、
前記第3の電極の電位が、前記第2電極の電圧波形に略同期して変化し、前記第3の電極から前記第1の電源に流入する電力の少なくとも一部を、該第1の電源の電位とは異なる第2の電位に変換する手段を備えたことを特徴とするものである。
更に、上記課題を達成する為に、本発明は複数の第1の電極と、
該複数の第1の電極に略平行に配置され、隣接する前記第1の電極とで表示セルを形成するとともに、
当該表示セルを形成する前記第1の電極との間にて放電を行う複数の第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に交差する方向に形成される複数の第3の電極と、
該第3の電極に第1の電源の電流を与えるための第1の駆動回路基板と、
該第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の高電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第1のスイッチ素子と、
前記第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の低電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第2のスイッチ素子と、
を有するプラズマディスプレイ装置において、
該プラズマディスプレイパネルの発光を維持する期間に、
第1の電極の電位は、一定の第1の電位に保持され、
第2の電極には、第1の電極に対して正の第1の電圧と、第1の電極に対して負の第2の電圧が交互に印加され、
前記第2のスイッチング素子の降伏電圧が、前記第1のスイッチング素子の降伏電圧より高いことを特徴とするものである。
更に、上記課題を達成する為に、本発明は複数の第1の電極と、
該複数の第1の電極に略平行に配置され、隣接する前記第1の電極とで表示セルを形成するとともに、
当該表示セルを形成する前記第1の電極との間にて放電を行う複数の第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に交差する方向に形成される複数の第3の電極と、
該第3の電極に第1の電源の電流を与えるための第1の駆動回路基板と、
該第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の高電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第1のスイッチ素子と、
前記第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の低電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第2のスイッチ素子と、
を備えたプラズマディスプレイ装置において、
該プラズマディスプレイパネルの発光を維持する期間に、
第1の電極の電位は、一定の第1の電位に保持され、
第2の電極には、第1の電極に対して正の第1の電圧と、第1の電極に対して負の第2の電圧が交互に印加され、
前記第2のスイッチング素子が、少なくともIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であることことを特徴とするものである。
更に、上記課題を達成する為に、本発明は複数の第1の電極と、
該複数の第1の電極に略平行に配置され、隣接する前記第1の電極とで表示セルを形成するとともに、
当該表示セルを形成する前記第1の電極との間にて放電を行う複数の第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に交差する方向に形成される複数の第3の電極と、
該第3の電極に第1の電源の電流を与えるための第1の駆動回路基板と、
該第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の高電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第1のスイッチ素子と、
前記第1の駆動回路基板内にあり前記第1の電源の低電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第2のスイッチ素子と、を備えたプラズマディスプレイ装置において、
該プラズマディスプレイパネルの発光を維持する期間に、
前記第1の電極の電位は、一定の第1の電位に保持され、
前記第2の電極には、第1の電極に対して正の第1の電圧と、第1の電極に対して負の第2の電圧が交互に印加され、
リセット期間においては、前記第3の電極に加わる電位差の最大が、アドレス期間のアドレス時に前記第3の電極に加わる電位差の最大より大きいことを特徴とするものである。
更に、上記課題を達成する為に、本発明は前記プラズマディスプレイ装置を駆動することを特徴とするプラズマディスプレイの駆動方法を提供することにある。
更に、上記課題を達成する為に、本発明は前記プラズマディスプレイ装置を駆動することを特徴とするプラズマディスプレイの駆動ICを提供することにある。
本発明により、サステイン期間にY電極からA電極へ流れ込む電力を、電源Vaの電位とは異なる別の電源の電位に変換する手段を設けることにより、電源Vaの電位が安定化し、アドレス期間のVaによる壁電荷の形成が均一化し、輝度むらが無くなるなどの効果がある。さらに、別の電源で電力を有効活用することにより、PDP装置の消費電力を低減することが可能である。また、リセット期間にA電極に加わる電位差の最大が、アドレス期間にA電極に加わる電位差の最大より大きくすることにより、リセット期間にY電極とA電極の間に起きる放電を抑制し、Y電極とX電極間の正の鈍波リセットを正常に行うことができ、サステイン期間における誤放電や放電失敗などを防ぐことができる。さらに、Y電極とA電極間の放電が抑制されることにより、輝度劣化が少なくなり、PDP装置の長寿命化が実現できる。
以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明を適用したAC型PDP装置の一例を示す。プラズマパネルのX電極はアース(グラウンド)に固定されている。プラズマパネルのY電極に駆動回路20が配置され、サステイン期間において、IGBTのT3とT4を交互にオン,オフすることにより、Y電極に+Vsと−Vsが交互に印加される。A電極に繋がるアドレス電極用駆動回路10の本発明の駆動波形について、図2を使って詳細に説明する。
リセット期間において、Y電極に正の鈍波リセット用の+Vsに加えてVsetが徐々に印加される。このとき、アドレス電極用駆動回路10のトランジスタT1,T2はともにオフされる。Y電極の電位上昇に伴い、A電極の電位VarがY電極・A電極間の変位電流で上昇し、ダイオードD1,D6を介してA電極の電位VarがVacにクランプされる。もしくはVarは、VacとVaの間の電圧となる。次にY電極の電位+VsとVsetが除去されると、VarはダイオードD2を介してグランドにクランプされる。
次にアドレス期間では、従来のAC型PDP装置と同じく、Y電極にVscbの電圧にスキャンIC(図示せず)から供給される電圧Vscが、順次選択されたY電極に加わる。表示する所望の表示セルのY電極に、VscbとVscが加わった時に、A電極にアドレス電圧Vaを加え、Y電極とA電極の間で放電を起こし、壁電荷を蓄える。このときVaは、トランジスタT1をオンしトランジスタT2をオフすることで、ダイオードD5を介してA電極に印加される。
さらにサステイン期間では、Y電極に+Vs,−Vsが交互に印加され、X電極とY電極の間で放電が生じ、表示セルが発光する。このとき、アドレス電極用駆動回路10のトランジスタT1,T2はともにオフする。これにより、Y電極に+Vsが印加され、放電したときに、変位電流により、A電極の電位Vasは、図1の駆動回路では、ダイオードD1,D6を介してVacにクランプされる。もしくはVasは、VacとVaの間の電圧となる。Y電極を−Vsに変化させると、VasはダイオードD2を介してグランドにクランプされる。
上記の本発明の構成による効果は主に3つある。
一つは、サステイン期間にA電極に流れ込む電力を他の電源Vacへ変換することができ、アドレス期間に使う電源Vaを安定化できることである。これにより、アドレス期間に形成する表示セルの壁電荷の斑が少なくなり、表示が均一化し、安定化する特徴がある。電源Vacに変換した電力は、例えばPDP装置内の他のICの電源に使うことで、消費電力を有効に使うことができる。図3は、サステイン期間(維持放電期間と同意)のVasと電源Vacに流入する電力の関係を示す。この実験では、Vacを変化させ、Vasを測定するとともに、電源Vacに流入する電力を求めた。したがって、VacとVasは、間にダイオードD1とD6があるが、ほぼ同電位である。この図3からもわかるように、VasがVaとほぼ同じ場合、パネルの表示が全面黒で5.7W、全面白で8.2Wの電力が電源Vacに流入し、回収され有効に利用できることが分かる。
このエネルギーは図11に示す従来の構成では、電源Vaの電位を不安定にし、輝度のむらや誤放電の原因となっていた。Vacの電位を高くし、Vasを上げていくと、90V付近で流入する電力は増えるが、さらにVasを上げると低下していく。Vasを略Vsまで上げると、全黒時にはほとんど電流が流れなくなり、Y電極に投入された電力がX電極・Y電極間の充放電に有効に使われ、低消費電力になる。この現象は全面点灯している全白時も同じで、Vasを略Vsまで上げると、Y電極からA電極に流入する電力が少なく、Y電極に投入された電力がX電極・Y電極間の充放電と発光の電力に有効に使われ、高効率のAC型PDP装置が実現される。さらに、Vacを上げると、Vasが高くなり、Vacに流入する電力が小さくなる。
もう一つの効果は、Vasを高くすると輝度の劣化が少なく、長寿命になることである。図4に、VasがVaの場合とVsの場合の輝度劣化の時間依存性を示す。Vasを高くし、Vacに流入する電流を抑制すると、輝度劣化が少なくなることを本願の発明者は見いだした。これは、発光時イオン化したXeイオンがA電極側の蛍光体に衝突する量が減り、蛍光体の劣化が少ないためと考えている。Vasを高くすると、Xeイオンの衝突回数が減るので、結果としてVacへ流入する電流が減り、電力が削減されていると考えられる。
さらにもう一つの効果は、リセット時のA電極の電位Varを、アドレス時のA電極の電位Vaより高くすることにより、リセット時の正の鈍波リセット時にY電極とA電極間の放電が起こりにくくなり、所望のY電極とX電極間の正の鈍波リセットが正常に行うことができ、その後の負の鈍波リセットと合わせ、各セルの壁電荷を消去もしくは低減でき、均一に初期化することができる。これにより、アドレス期間の表示セルへの壁電荷の形成が安定化し、サステイン期間おける誤放電や放電失敗などを防ぐことができるという効果があることが分かった。
このような図2に示す駆動波形を制御するためには、トランジスタT2の降伏電圧を、耐圧をT1の降伏電圧より高くすることが好ましい。なぜならば、リセット時やサステイン時にT1,T2をオフにVarやVasの時にA電極からの電流をVacに回収するには、T2にVarやVasの高い電圧が加わる。一方、T2をオンし、A電極をグランド電位にダイオードD2を介してクランプするときには、T1にはD5を介してVaが加わる。VaはVac(またはVarやVas)に比べ小さいので、T2に比べ降伏電圧が小さく耐圧の低いトランジスタをT1に使うことができ、よりオン抵抗の小さなスイッチング素子を適用することで、低損失化を図ることができる。
VacがVsと同等の電位(約170V)となる場合、スイッチング素子T2の降伏電圧は200V以上必要となる。一方、Vaが70Vの場合、T1の降伏電圧は約100Vでよい。なお、D1とD2の降伏電圧も、それぞれT1,T2と同等であることが必要である。また、D5とD6はVacとVaの差電圧(100V=170V−70V)に耐える降伏電圧を有する必要があることは言うまでもない。
図5は、同じシリコン面積で同等の耐圧をもつMOSFETとIGBTの出力特性を示す。同じシリコン面積では、従来のMOSFETに比べ、IGBTの方が高出力であり、より大きな駆動能力を有することを見出した。MOSFETが電子だけで伝導するのに対し、IGBTは電子に加えてホールが伝導し、本願の発明者が調べた結果、IGBTはMOSFETに比べ、飽和電流が約1.6〜1.8倍大きいことが分かった。IGBTを飽和電流領域で使うのはPDP装置特有の使い方であり、特にアドレス電極用駆動回路10にIGBTを使った例はこれまでにない。したがって、T2の降伏電圧をT1より高め、さらにA電極をグランド電位にクランプする駆動能力を高めるには、T2にIGBTを使うことが、片側サステイン駆動のAC型PDP装置としては、駆動回路の高速化や表示の安定化に有利である。
なお、アドレス電極用駆動回路10を複数個集積化した駆動ICにおいても、上記実施例は適用可能であり、集積化することでアドレス電極用駆動回路10の小型化も可能となる。
図6は、本発明の別の実施例を示す。本発明の特徴はトランジスタT1にもIGBTを適用した構成になっている。T1の駆動能力を高めることは、Vacへの電力回収能力を高め、消費電力を下げることができるので、省エネルギー化に有効である。また、前記駆動ICとしてアドレス電極用駆動回路10を集積化したときも、ICのチップを小型化でき、低コスト化も可能となる。
図7は、さらに別の本発明の実施例を示す。ダイオードD7を使って、D7のカソード側を+Vsの電位に接続する。これにより、簡易にVarやVasを+Vsにクランプすることが可能となり、図3に示した消費電力の低減や、図4に示した輝度寿命の向上や、上述したリセット期間の正常な鈍波リセットを、容易に実現することができる。図7では、最も簡便な+Vsへのクランプ手段を記したが、図8に示すようにDC/DCコンバータ30を使って昇圧し、+Vsに改正することでも同様の効果があることは言うまでもない。
図9,図10は、Vaとは異なる電位Vccへ回収する電力を変換する場合を示す。例えば、LSIの5V電源などである。Vaに流入する電力をDC/DCコンバータ30で速やかにVccへ移すことにより、Vaを安定させ、確実なアドレス時の壁電荷の形成と、その後のサステイン時の輝度の斑を防止することができるだけでなく、電力の有効活用が可能となる。また、図10のように、従来と同じT1,T2にMOSFETを用いたアドレス電極用駆動回路12を使うこともでき、互換性が高まり、量産効果による低コスト化も可能となる。
本発明によれば、アドレス電源の電位Vaを安定化でき、アドレス期間に形成する表示セルの壁電荷の斑が少なくなり、表示が均一化し、安定化する。また、Vasを高くできるので、輝度の劣化が少なく、長寿命になるとともに、消費電力を抑制することができる。さらに、リセット時の正の鈍波リセット時に、Varを高くできるので、Y電極とA電極間の放電が起こりにくくなり、所望のY電極とX電極間の正の鈍波リセットが正常に行うことができ、誤放電や放電失敗などを防いだプラズマディスプレイ装置、その駆動方法及び駆動ICを提供することが可能になる。
本発明の一実施例を示す。 本発明の好適な駆動波形を示す。 本発明を適用したときのサステイン期間のアドレス電圧Vasと電源電圧Vacに流入する電力の関係を示す。 本発明を適用したPDP装置の駆動時間と相対輝度を示す。 MOSFETとIGBTの出力特性を示す。 本発明の別の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 従来のAC型PDP装置を示す。 従来のAC型PDP装置の駆動波形を示す。
符号の説明
1 プラズマパネル
10,12 アドレス電極用駆動回路
11 T1,T2にIGBTを使ったアドレス電極側駆動回路
20 Y電極用駆動回路
30 DC/DCコンバータ

Claims (1)

  1. 複数の第1の電極と、
    前記複数の第1の電極に略平行に配置され、隣接する前記第1の電極とで表示セルを形成するとともに、
    前記表示セルを形成する前記第1の電極との間にて放電を行う複数の第2の電極と、
    前記第1の電極及び前記第2の電極に交差する方向に形成される複数の第3の電極と、
    前記第3の電極に第1の電源の電流を与えるための第1の駆動回路基板と、
    前記第1の駆動回路基板内にあり、前記第1の電源の高電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第1のスイッチ素子と、
    前記第1の駆動回路基板内にあり、前記第1の電源の低電位側と前記第3の電極を電気的に接続する第2のスイッチ素子と、
    を備えたプラズマディスプレイ装置において、
    プラズマディスプレイパネルの発光を維持する期間に、
    前記第1の電極の電位は、一定の第1の電位に保持され、
    前記第2の電極には、前記第1の電極に対して正の第1の電圧と、前記第1の電極に対して負の第2の電圧が交互に印加され、
    前記第3の電極の電位が、前記第2電極の電圧波形に略同期して変化し、前記第3の電極から前記第1の電源に流入する電力の少なくとも一部を、前記第1の電源の電位とは異なり、前記第2の電極における正の第1の電圧である第2の電位に変換する手段を備えたことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
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