JP5061909B2 - プラズマディスプレイ装置およびプラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

プラズマディスプレイ装置およびプラズマディスプレイパネルの駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイ装置および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)として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、1対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には、例えば分圧比で5%のキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
パネルを駆動する方法としては、サブフィールド法、すなわち、1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般に用いられている。
各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成するとともに、書込み放電を安定して発生させるためのプライミング粒子(放電のための起爆剤=励起粒子)を発生させる。書込み期間では、表示を行うべき放電セルに選択的に書込みパルス電圧を印加して書込み放電を発生させ壁電荷を形成する(以下、この動作を「書込み」とも記す)。そして維持期間では、走査電極と維持電極とからなる表示電極対に交互に維持パルス電圧を印加し、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
また、サブフィールド法の中でも、緩やかに変化する電圧波形を用いて初期化放電を行い、さらに維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行うことで、階調表示に関係しない発光を極力減らしコントラスト比を向上させた新規な駆動方法が開示されている。
この駆動方法では、例えば、複数のサブフィールドのうち、1つのサブフィールドの初期化期間においては全ての放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作(以下、「全セル初期化動作」と略記する)を行い、他のサブフィールドの初期化期間においては維持放電を行った放電セルだけで初期化放電を発生させる初期化動作(以下、「選択初期化動作」と略記する)を行う。このように駆動することによって、画像の表示に関係のない発光は全セル初期化動作の放電にともなう発光のみとなり、従って映像を表示しない黒表示領域の輝度(以下、「黒輝度」と略記する)は全セル初期化動作における微弱発光だけとなって、コントラストの高い画像表示が可能となる(例えば、特許文献1参照)。
また、上述の特許文献1には、維持期間における最後の維持パルスのパルス幅を他の維持パルスのパルス幅よりも短くし、表示電極対間の壁電荷による電位差を緩和する、いわゆる細幅消去放電についても記載されている。この細幅消去放電を安定して発生させることによって、続くサブフィールドの書込み期間において確実な書込み動作を行うことができ、コントラスト比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。
しかしながら、最近のパネルの大画面化、あるいは高輝度化に伴い細幅消去放電が不安定となる傾向があり、そのため書込み放電が不安定となって、表示を行うべき放電セルで書込み放電が発生せず画像表示品質を劣化させる、あるいは書込み放電を発生させるために必要な電圧が高くなる等の問題が生じてきた。また、放電を安定に発生させるために放電セルに印加する電圧を高くすると、書込み動作が行われなかった放電セルに、隣接する放電セルからの影響により放電が発生してしまうクロストークと呼ばれる現象が生じ画像表示品質が劣化するといった問題があった。加えて、パネルの放電特性は、パネルに通電した時間の累積時間(以下、「通電累積時間」とも記す)に応じて変化するため、書込みを安定に行う制御を通電累積時間によらずに最適な条件で行うことも容易ではなかった。
本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、さらにクロストークを低減して画像表示品質をよくしたプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法を提供する。さらに、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、画像表示品質を向上させることができるプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法を提供する。
特開2000−242224号公報
本発明のプラズマディスプレイ装置は、走査電極と維持電極とからなる表示電極対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、放電させる放電セルを選択する書込み期間と、この書込み期間で選択された放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド期間内に複数設けてプラズマディスプレイパネルを駆動する駆動回路とを備える。そして、駆動回路は、表示電極対の電極間容量に蓄積された電力を回収しその回収した電力を前記表示電極対に供給する電力回収回路と表示電極対のそれぞれを電源電圧にクランプするスイッチング素子およびベース電位にクランプするスイッチング素子を備えたクランプ回路とを有する維持パルス発生回路と、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧を表示電極対に印加するスイッチング素子とを有する。さらに、維持パルス発生回路は、維持期間において、ベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを表示電極対に交互に印加するとともに、維持期間における最後の維持放電を発生させるための維持パルスとその直前の維持パルスとの間に、表示電極対をともにベース電位とする期間を設けるように構成したことを特徴とする。
この構成により、クロストークを低減して画像表示品質をよくすることができる。
また、本発明のプラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネルに通電した時間の累積時間を計測する累積時間計測回路をさらに備え、維持期間における最後の維持放電を発生させるための維持パルスとその直前の維持パルスとの間に表示電極対をともにベース電位とする期間の長さは、前記累積時間計測回路が計測した累積時間に応じて変更されるように構成したことを特徴とする。
これにより、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることが可能となる。
本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備え、1フィールド期間に放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、書込み放電を発生させた放電セルで輝度重みに応じた回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、維持期間においてベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを表示電極対に交互に印加するステップと、最後の維持放電を発生させるための維持パルスとその直前の維持パルスとの間に、表示電極対をともにベース電位の電位とする期間を設定するステップとを有する。
この方法により、クロストークを低減して画像表示品質をよくすることができる。
また、本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、プラズマディスプレイパネルに通電した時間の累積時間を計測するステップと、その計測した累積時間に応じて前記表示電極対をともにベース電位とする期間の長さを変更するステップをさらに備える。
これにより、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることが可能となる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面板21上には、走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24が複数形成されている。そして走査電極22と維持電極23とを覆うように誘電体層25が形成され、その誘電体層25上に保護層26が形成されている。
また、保護層26は、放電セルにおける放電開始電圧を下げるために、パネルの材料として使用実績があり、ネオン(Ne)およびキセノン(Xe)ガスを封入した場合に2次電子放出係数が大きく耐久性に優れたMgOを主成分とする材料から形成されている。
背面板31上にはデータ電極32が複数形成され、データ電極32を覆うように誘電体層33が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁34が形成されている。そして、隔壁34の側面および誘電体層33上には赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色に発光する蛍光体層35が設けられている。
これら前面板21と背面板31とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対24とデータ電極32とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして放電空間には、例えばネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。そして、本実施の形態1においては、輝度向上のためにキセノン分圧を約10%とした放電ガスが用いられている。放電空間は隔壁34によって複数の区画に仕切られており、表示電極対24とデータ電極32とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。
なお、パネル10の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。また、放電ガスの混合比率も上述したものに限られるわけではなく、その他の混合比率であってもよい。
図2は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の電極配列図である。パネル10には、行方向に長いn本の走査電極SC1〜SCn(図1の走査電極22)およびn本の維持電極SU1〜SUn(図1の維持電極23)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜Dm(図1のデータ電極32)が配列されている。そして、1対の走査電極SCi(i=1〜n)および維持電極SUi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SCiと維持電極SUi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SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間に大きな電極間容量Cpが存在する。
次に、パネル10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。本実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置は、サブフィールド法、すなわち1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。
各サブフィールドにおいて、初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。加えて、放電遅れを小さくし書込み放電を安定して発生させるためのプライミング粒子(放電のための起爆剤=励起粒子)を発生させるという働きを持つ。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作と、1つ前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とがある。
書込み期間では、後に続く維持期間において発光させるべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、輝度重みに比例した数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。このときの比例定数を「輝度倍率」と呼ぶ。
なお、本実施の形態1では、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)で構成し、各サブフィールドはそれぞれ、例えば(1、2、3、6、11、18、30、44、60、80)の輝度重みを持つものとする。そして、第1SFの初期化期間では全セル初期化動作を行い、第2SF〜第10SFの初期化期間では選択初期化動作を行うものとする。そして、各サブフィールドの維持期間においては、それぞれのサブフィールドの輝度重みに所定の輝度倍率を乗じた数の維持パルスを表示電極対24のそれぞれに印加する。
しかし、本実施の形態1は、サブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではなく、また、画像信号等にもとづいてサブフィールド構成を切換える構成であってもよい。
図3は、本発明の実施の形態1におけるパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置1は、パネル10、画像信号処理回路51、データ電極駆動回路52、走査電極駆動回路53、維持電極駆動回路54、タイミング発生回路55、点灯率算出回路58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51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52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。点灯率算出回路58はサブフィールド毎の画像データにもとづいてサブフィールド毎の放電セルの点灯率、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(以下、単に「点灯率」と略記する)を算出する。タイミング発生回路55は水平同期信号H、垂直同期信号Vおよび点灯率算出回路58が算出した点灯率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53はタイミング信号にもとづいて走査電極SC1〜SCnに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路54はタイミング信号にもとづいて維持電極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53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回路100を備え、維持電極駆動回路54にも同様に維持パルス発生回路200を備えている。
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。
図4は、本発明の実施の形態1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である。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。なお、本実施の形態1においては、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)に分割して駆動するものとして説明する。
第1SFの初期化期間では、まずその前半部において、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から放電開始電圧を超える電圧Vi2に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧(以下、「ランプ電圧」と呼称する)を印加する。すると、全ての放電セルにおいて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積され、維持電極SU1〜SUnおよびデータ電極D1〜Dm上に正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは、電極を覆う誘電体層上や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。
続いて、初期化期間の後半部において、維持電極SU1〜SUnを正の電圧Ve1に保ち、走査電極SC1〜SCnに電圧Vi3から電圧Vi4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、全ての放電セルにおいて再び微弱な初期化放電を起こし、走査電極SC1〜SCn上と維持電極SU1〜SUn上との間の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜Dm上の正の壁電圧が書込み動作に適した値に調整される。
このように、本実施の形態1においては、第1SFの初期化動作は、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作である。
続く書込み期間では、維持電極SU1〜SUnを電圧Ve2に、走査電極SC1〜SCnを電圧Vcに保持する。次に、1行目の走査電極SC1に負の走査パルス電圧Vaを印加するとともに、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)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、書込みパルス電圧Vd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、消費電力を削減するために電力回収回路を用いて駆動を行っている。駆動電圧波形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維持動作の概要について説明する。まず走査電極SC1〜SCnに正の維持パルス電圧Vsを印加するとともに維持電極SU1〜SUnにベース電位となる接地電位、すなわち0(V)を印加する。すると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35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。さらにデータ電極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には維持パルス電圧Vs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電圧を印加し、表示電極対の電極間に電位差を与えることにより、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。
そして、維持期間の最後には走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの電極間にいわゆる細幅パルス状の電位差を与えて、データ電極Dk上の正の壁電荷を残したまま、走査電極SCiおよび維持電極SUi上の壁電圧の一部または全部を消去する。具体的には、維持電極SU1〜SUnを一旦0(V)に戻した後、維持電極SU1〜SUnと走査電極SC1〜SCnとをともに0(V)に保持する期間(以下、「接地期間Th3」と呼称する)をおき、走査電極SC1〜SCnに維持パルス電圧Vsを印加する。すると、維持放電を起こした放電セルで、維持電極SUiと走査電極SCiとの間に維持放電が起こる。そして、この放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を印加する。これにより、維持電極SUiと走査電極SCiとの電極間の電位差が(Vs−Ve1)の程度まで弱まる。すると、データ電極Dk上の正の壁電荷を残したまま、走査電極SC1〜SCn上と維持電極SU1〜SUn上との間の壁電圧はそれぞれの電極に印加した電圧の差(Vs−Ve1)の程度まで弱められる。以下、この放電を「消去放電」と呼称する。また、消去放電を発生させるために表示電極対の電極間、すなわち走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間に与える電位差は、幅の狭い細幅パルス状の電位差である。
このように、最後の維持放電を発生させるための電圧Vsを走査電極SC1〜SCnに印加した後、所定の時間間隔(以下、「消去位相差Th1」と呼称する)をおいて、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ve1を維持電極SU1〜SUnに印加する。こうして第1SFの維持期間における維持動作が終了する。
第2SFの初期化期間では、維持電極SU1〜SUnを電圧Ve1に、データ電極D1〜Dmを0(V)にそれぞれ保持し、走査電極SC1〜SCnに電圧Vi3’から電圧Vi4に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を行った放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Dkに対しては、直前の維持期間においてデータ電極Dk上に正の壁電圧が十分に蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。一方、前のサブフィールドで維持放電を行わなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。
このように第2SFの初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う選択初期化動作である。
第2SFの書込み期間の動作は第1SFと同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。第3SF〜第10SFにおける初期化期間の動作は第2SFと同様の選択初期化動作であり、書込み期間の書込み動作も第2SFと同様である。
ここで、本実施の形態1においては、維持期間の最後に表示電極対のそれぞれに印加する電圧の消去位相差Th1およびその直前に表示電極対をともに接地電位に保持する接地期間Th3を、サブフィールド毎の点灯率によって制御している。
図5は、本実施の形態1における点灯率と消去位相差Th1および接地期間Th3との関係を示す図である。図5に示すように、点灯率により消去位相差Th1および接地期間Th3を切換えており、点灯率44%未満で消去位相差Th1を150nsec、接地期間Th3を0nsec、点灯率44%以上で消去位相差Th1を300nsec、接地期間Th3を500nsecとなるように制御している。このように、本実施の形態1では、点灯率にもとづき消去位相差Th1および接地期間Th3を切換えている。
次に、維持期間における動作の詳細について説明する。まずは、表示電極対のそれぞれに交互に維持パルスを印加して放電セルを維持放電させるための駆動回路である維持パルス発生回路100、200の詳細について説明する。
図6は、本発明の実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生回路100、200の回路図である。維持パルス発生回路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である電源VS、走査電極22を電源VSにクランプするためのスイッチング素子Q13、走査電極22を接地電位にクランプするためのスイッチング素子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、走査パルス発生回路を介してパネル10の電極間容量Cpの一端である走査電極22に接続されている。なお、図6では走査パルス発生回路は図示していない。また、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、電圧値がほぼVs/2に充電されており、電力回収部110の電源として働く。
維持パルス発生回路200も維持パルス発生回路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、維持電極23を電源VSにクランプするためのスイッチング素子Q23、維持電極23を接地電位にクランプするためのスイッチング素子Q24を有するクランプ部220とを備え、維持パルス発生回路200の出力はパネル10の電極間容量Cpの他端である維持電極23に接続されている。なお、図6には、後の説明のために、電圧Ve1の電源VE、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ve1を維持電極23に印加するためのスイッチング素子Q28、Q29もそれぞれ示している。
次に、駆動電圧波形の詳細について説明する。
図7は、本発明の実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生回路100、200の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図4の破線で囲った部分の詳細なタイミングチャートである。まず維持パルスの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。
(期間T1)
時刻t1でスイッチング素子Q12を導通させる(以下、スイッチング素子を導通させることを「ON(オン)」、遮断させることを「OFF(オフ)」と呼称する)。すると走査電極22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22の電圧が下がり始める。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22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等による電力損失のため、走査電極22の電圧は0(V)までは下がらない。なお、この間、スイッチング素子Q24はオフに保持する。
(期間T2)
そして時刻t2でスイッチング素子Q14をオンにする。すると走査電極22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22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をオンにする。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23の電圧が上がり始める。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23の電圧はVs付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分等による電力損失のため、維持電極23の電圧はVsまでは上がらない。
(期間T3)
そして時刻t3でスイッチング素子Q23をオンにする。すると維持電極23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23の電圧は強制的にVs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22−維持電極23間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。
(期間T4〜T6)
走査電極22に印加される維持パルスと維持電極23に印加される維持パルスとは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22と維持電極23とを入れ替えた動作に等しいので説明を省略する。
なお、スイッチング素子Q12は時刻t2以降、時刻t5までにオフすればよく、スイッチング素子Q21は時刻t3以降、時刻t4までにオフすればよい。また、スイッチング素子Q22は時刻t5以降、次の時刻t2までにオフすればよく、スイッチング素子Q11は時刻t6以降、次の時刻t1までにオフすればよい。また、維持パルス発生回路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Q24は時刻t2直前に、スイッチング素子Q13は時刻t1直前にオフにすることが望ましく、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直前にオフにすることが望ましい。
以上の期間T1〜T6の動作を、必要なパルス数に応じて繰り返す。なお、本実施の形態1においては、上述の共振周期が約1200nsecに設定されており、時刻t1から時刻t2までの時間、すなわち期間T1の時間は550nsecに設定されている。また、期間T2、T4、T5の時間は、期間T1の時間と同様に550nsecに設定されている。また、期間T3、T6の時間は、1450nsecに設定されている。
次に、維持期間の最後の消去放電について、T7〜T11の5つの期間に分けて詳細に説明する。
(期間T7)
この期間は、維持電極23に印加された維持パルスの立ち下がりであり、期間T4と同じである。すなわち、時刻t7直前にスイッチング素子Q23をオフにし時刻t7でスイッチング素子Q22をオンにすることにより、維持電極23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23の電圧が下がり始める。
(期間T8)
時刻t8でスイッチング素子Q24をオンして、維持電極23の電圧を強制的に0(V)に低下させる。また、スイッチング素子Q14は期間T7からオンに保持され、これにより走査電極22の電圧も0(V)に保持されたままなので、期間T8では、表示電極対、すなわち走査電極22、維持電極23はともに接地電位0(V)に接続されている。
(期間T9)
時刻t9直前にスイッチング素子Q14をオフにし、時刻t9でスイッチング素子Q11をオンにする。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22の電圧が上がり始める。
(期間T10)
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の時間経過後には走査電極22の電圧はVs付近まで上昇するが、ここでは、電力回収部の共振の周期の1/2より短い期間、すなわち走査電極22の電圧がVs付近まで上昇する以前の時刻t10でスイッチング素子Q13をオンにする。すると走査電極22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22の電圧は急峻にVs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22−維持電極23間の電圧が放電開始電圧を超え最後の維持放電が発生する。
(期間T11)
時刻t11直前にスイッチング素子Q24をオフにし、時刻t11でスイッチング素子Q28およびスイッチング素子Q29をオンにする。すると維持電極23はスイッチング素子Q28、Q29を通して直接に消去用の電源VEへ接続されるため、維持電極23の電圧は強制的にVe1まで上昇する。この時刻t11は、期間T10で発生した放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している時刻である。そして荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界が変化するので、この変化した電界を緩和するように荷電粒子が再配置されて壁電荷を形成する。このとき、走査電極22に印加されている電圧Vsと維持電極23に印加されている電圧Ve1との差が小さいため、走査電極22上および維持電極23上の壁電圧が弱められる。このように、最後の放電を発生させる電位差は、最後の維持放電が収束する前に表示電極対の電極間に与える電位差を緩和するように変化させた細幅パルス形状の電位差であり、発生する放電は消去放電である。また、データ電極32はこのとき0(V)に保持されており、データ電極32に印加されている電圧と走査電極22に印加されている電圧との電位差を緩和するように放電による荷電粒子が壁電荷を形成するので、データ電極32上には正の壁電圧が形成される。
ここで、消去位相差Th1は、消去放電を発生させるための電圧Vsを走査電極22に印加した後、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ve1を維持電極23に印加するまでの時間間隔であるが、その制御は本実施の形態1においてはスイッチング素子を用いて行われる。すなわち、維持放電を発生させるための電圧Vsを走査電極22に印加するためのスイッチング素子Q13と、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ve1を維持電極23に印加するスイッチング素子Q28、Q29とを備え、スイッチング素子Q13をオンにした後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔(以下、「消去位相差Th2」と呼称する)をおいて、スイッチング素子Q28、Q29をオンにする。このとき、消去位相差Th1と消去位相差Th2とは厳密には等しくならない可能性があるが、スイッチング素子の遅れ時間等に大きな差がない限り、実用上は等しいものと考えてよい。そのため以下では、消去位相差Th1を単に消去位相差Thと記す。
なお、時刻t10から時刻t11までの時間、すなわち期間T10の時間は消去位相差Thであり、図5、図7に示したように、サブフィールドの点灯率によって制御している。すなわち、消去位相差Thは、点灯率44%未満で150nsec、点灯率44%以上で300nsecとなるように制御している。また、時刻t8から時刻t9までの時間、すなわち期間T8は接地期間Th3であり、図5、図7に示したように、サブフィールドの点灯率によって制御している。すなわち、接地期間Th3は、点灯率44%未満で0nsec、点灯率44%以上で500nsecとなるように制御している。
このように本実施の形態1では、最後の放電である消去放電を発生させるための電圧を表示電極対に印加した後、消去位相差Th1をおいて、表示電極対の電極間の電位差を緩和するように表示電極対に電圧を印加している。この消去放電を発生させる電位差は、最後の維持放電が収束する前に表示電極対の電極間に与える電位差を変化させた細幅パルス状の電位差である。そして消去位相差Th1は、図5、図7に示したように、放電セルの点灯率が高いときの消去位相差Th1が放電セルの点灯率が低いときの消去位相差Th1よりも長くなるように制御している。このように制御することにより、走査パルス電圧Vaやデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができる。
さらに本実施の形態1では、点灯率の高いサブフィールドの維持期間において、最後から2番目の維持パルスの印加後から最後の維持パルスを印加するまでの間に表示電極対をともに0(V)に保持する接地期間Th3(期間T8)を設けている。これにより、クロストークを低減させることができる。
次に、消去位相差Thをおいて表示電極対の電極間の電位差を緩和するように表示電極対に電圧を印加することにより、走査パルス電圧Vaやデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができる理由について説明する。
上述したように、細幅パルスによる消去放電は、放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界を変化させ、この変化した電界を緩和するように荷電粒子を再配置させて壁電荷を形成することにより所望の壁電荷を形成するものである。したがって、消去位相差Thが長くなると、放電で発生した荷電粒子が再結合してしまい、電界を緩和するための荷電粒子が不足して所望の壁電荷を形成できなくなる。そしてその結果、放電すべき放電セルで書込み放電が発生しないという書込み不良(以下、「第1種の書込み不良」と呼称する)が増えることが確認されている。
図8Aは、正常な書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧と消去位相差Thとの関係を模式的に示す図である。横軸が消去位相差Thを、縦軸が正常な書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧を示している。図8Aに示すように、実験により消去位相差Thが長くなるにつれて、放電すべき放電セルで確実に書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧が高くなることが確認できている。
一方、消去位相差Thが小さくなりすぎると正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaが高くなるということが実験により明らかになった。走査パルス電圧Vaの大きさは、選択された行の放電セルと選択されていない行の放電セルとを区別するための電圧である。実際この走査パルス電圧Vaを小さくすると、いずれかの行の放電セルで書込み放電を発生させている間に、選択されていない行の放電セルの壁電荷が奪われ、本来書込み放電を発生させたいときに壁電圧が不足して書込み放電が発生しないという書込み不良(以下、「第2種の書込み不良」と呼称する)が発生する。
図8Bは、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaと消去位相差Thとの関係を模式的に示す図である。横軸が消去位相差Thを、縦軸が正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaを示している。この図面に示すように、消去位相差Thが小さくなるほど正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaが高くなるということが実験により明らかになった。正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaが高くなると上述した第2種の書込み不良が発生しやすくなり、これを防ぐためには走査パルス電圧Vaを高くしなければならなくなる。このように、消去位相差Thに対して第1種の書込み不良と第2種の書込み不良とは相反する特性を示すために、実用上は消去位相差Thをどちらの書込み不良も発生しないような値に設定することが望ましいことがわかった。
さらに詳細な検討の結果、この最適な消去位相差Thはサブフィールドの点灯率が高くなるほど長くなることも明らかになった。
図8Cは、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaと点灯率との関係を模式的に示す図である。横軸が点灯率を、縦軸が正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaを示している。図面に示すように、点灯率が高くなると、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaが高くなる。したがって、点灯率が高くなっても走査パルス電圧Vaが一定の場合には書込み放電の発生が遅れる傾向がある。これは、点灯率が高くなると放電電流が増加し、それに伴う電圧降下が大きくなって放電セルに印加される実効的な電圧が低下し、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaが高くなると考えることができる。したがって、走査パルス電圧Vaが一定の場合には放電セルに印加される実効的な電圧が低下してしまい、書込み放電の発生が遅れるものと考えられる。
そして、書込み放電が遅れると消去放電を発生させる細幅状の電位差の幅が等価的に狭くなった、すなわち消去位相差Thが短くなったのと同様の放電となる。
図9は、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaと消去位相差Thおよび点灯率との関係を模式的に示す図である。図9に示すように、消去位相差Thが小さくなるほど正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaは高くなり、さらに、点灯率が高くなるほど、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧Vaは高くなる。したがって、点灯率が高いサブフィールドでは点灯率が低いサブフィールドと比較して最適な消去位相差Thは長くなる。
そこで、本実施の形態1においては、点灯率が小さい場合には消去位相差Thを上述した所定の値に制御し、点灯率が大きくなるにつれて消去位相差Thを長くして実質的な細幅パルス幅を適正にする。これにより、点灯率に依存せず常に適正な消去位相差Thに保つことができ、適正な駆動を行うことができる。
また、本実施の形態1では、最後の維持パルスとその直前の維持パルスとの間に接地期間Th3をおくことにより、クロストークの発生を低減している。
一般に、維持パルス電圧Vsが適正範囲から外れて高くなった場合にクロストークが発生することが知られている。これは、維持パルス電圧Vsが適正範囲よりも高くなりすぎると、維持放電そのものが強く発生するために隣接する放電セルに強い影響を及ぼし、書込み動作が行われなかった放電セルにおいても隣接する放電セルからの影響により放電が発生してしまうことが原因と考えられている。
そこで、本発明者は、クロストークを抑えるための適正な維持パルス電圧範囲を調べるための実験を行った。さらに、この実験では、合わせて接地期間Th3を設けるとともに接地期間Th3の時間を変えた場合に正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsがどう変化するかも調べた。その実験結果を図10に示す。
図10は、正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsと接地期間Th3との関係を模式的に示す図である。横軸が接地期間Th3を、縦軸が正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsを示している。本発明者は、この実験で、正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsを調べるとともに、クロストークが発生する維持パルス電圧Vsの下限値(図10において、「クロストーク発生電圧」で示す)を調べた。
その結果、以下のことが明らかとなった。図10に示すように、実験から、正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsは接地期間Th3の影響をほとんど受けず一定であることが明らかとなった。一方、接地期間Th3を大きくすることでクロストーク発生電圧は高くなる。そして、接地期間Th3を大きくすることで正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsとクロストーク発生電圧との差が大きくなることもわかった。クロストーク発生電圧が高くなると、正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧Vsに対してクロストーク発生電圧が高くなった分だけクロストークが発生しにくくなる。接地期間Th3を設けることでクロストークの発生を低減できるからである。
さらに以下のことが明らかとなった。接地期間Th3を約500nsecとした場合のクロストーク発生電圧が、接地期間Th3が0nsecのときのクロストーク発生電圧よりも約8(V)高く、十分なクロストークの低減効果が得られた。また、図10には示していないが、点灯率が低い場合よりも点灯率が高い場合の方がより高いクロストークの低減効果が得られることもわかった。これは、点灯率が高いと維持放電が発生する放電セルの割合が多くなることが原因と考えられる。
ところで、接地期間Th3が長くなれば維持パルスが減ってしまい、多階調の表示が困難になる。そこで、これらの実験結果を踏まえ、さらに接地期間Th3を設けることで維持期間が延びることを最低限に抑えるために、本実施の形態1では、点灯率が比較的高い44%以上の場合のみ500nsecの接地期間Th3を設ける構成としている。これにより、維持期間が延びることを最低限に抑えて高いクロストーク低減効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態1では、放電セルの点灯率が高いときの消去位相差Thが、放電セルの点灯率が低いときの消去位相差Thよりも長くなるように制御している。このような制御とすることにより、走査パルス電圧Vaやデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電の発生を実現している。
また、本実施の形態1では、上述したように、比較的輝度重みの大きいサブフィールドにおいて点灯率が比較的高い場合のみ接地期間Th3を発生させる構成としている。これにより、維持期間が延びることを最低限に抑えて高いクロストーク低減効果をしている。
なお、本実施の形態1において例示した各期間T1〜T10の時間の値は一例であって、本発明はこれらの値に限られるものではなく、パネルの放電特性等に応じて設定することが望ましい。
なお、本実施の形態1においては、第1SFの初期化期間には全セル初期化動作を行い、第2SFの初期化期間には選択初期化動作を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、それぞれのサブフィールドにおいて全セル初期化、選択初期化動作を任意に行ってもよい。
また、本実施の形態1においては、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)に分割するものとして説明したが、本発明はサブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではない。
さらに、本実施の形態1においては、消去位相差Thは、点灯率が44%未満で150nsecに、点灯率が44%以上で300nsecになるように制御し、接地期間Th3は、点灯率が44%未満で0nsecに、点灯率が44%以上で500nsecになるように制御するものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばサブフィールド毎に適当な点灯率で切換えてもよく、あるいは点灯率に応じて消去位相差Thまたは接地期間Th3が実質的に連続的に変化するように制御してもよい。このように制御することにより、消去位相差Thまたは接地期間Th3の変化が表示画像に与える影響も連続的に変化するので、画像表示品質も向上する。
また、サブフィールドの輝度重みに応じて、消去位相差Thおよび接地期間Th3の一方、または両方を切換えてもよい。
また、本実施の形態1ではベース電位を接地電位とする構成を説明したが、AC型パネルは放電セルの周囲が誘電体に囲まれており各電極の駆動波形は容量結合的に放電セルに印加されるため、ベース電位を含む各駆動波形はDC的にレベルシフトされていてもよい。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2におけるプラズマディスプレイ装置について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態2におけるパネル10の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面板21上には、走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24が複数形成されている。そして走査電極22と維持電極23とを覆うように誘電体層25が形成され、その誘電体層25上に保護層26が形成されている。
また、保護層26は、放電セルにおける放電開始電圧を下げるために、パネルの材料として使用実績があり、ネオン(Ne)およびキセノン(Xe)ガスを封入した場合に2次電子放出係数が大きく耐久性に優れたMgOを主成分とする材料から形成されている。
背面板31上にはデータ電極32が複数形成され、データ電極32を覆うように誘電体層33が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁34が形成されている。そして、隔壁34の側面および誘電体層33上には赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色に発光する蛍光体層35が設けられている。
これら前面板21と背面板31とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対24とデータ電極32とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして放電空間には、例えばネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。そして、本実施の形態2においては、輝度向上のためにキセノン分圧を約10%とした放電ガスが用いられている。放電空間は隔壁34によって複数の区画に仕切られており、表示電極対24とデータ電極32とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。
なお、パネル10の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。また、放電ガスの混合比率も上述したものに限られるわけではなく、その他の混合比率であってもよい。
図2は、本発明の実施の形態2におけるパネル10の電極配列図である。パネル10には、行方向に長いn本の走査電極SC1〜SCn(図1の走査電極22)およびn本の維持電極SU1〜SUn(図1の維持電極23)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜Dm(図1のデータ電極32)が配列されている。そして、1対の走査電極SCi(i=1〜n)および維持電極SUi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SCiと維持電極SUi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SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間に大きな電極間容量Cpが存在する。
次に、パネル10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。本実施の形態2におけるプラズマディスプレイ装置は、サブフィールド法、すなわち1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。
各サブフィールドにおいて、初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。加えて、放電遅れを小さくし書込み放電を安定して発生させるためのプライミング粒子(放電のための起爆剤=励起粒子)を発生させるという働きを持つ。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作と、1つ前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とがある。
書込み期間では、後に続く維持期間において発光させるべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、輝度重みに比例した数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。このときの比例定数を「輝度倍率」と呼ぶ。
なお、本実施の形態2では、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)で構成し、各サブフィールドはそれぞれ、例えば(1、2、3、6、11、18、30、44、60、80)の輝度重みを持つものとする。そして、第1SFの初期化期間では全セル初期化動作を行い、第2SF〜第10SFの初期化期間では選択初期化動作を行うものとする。そして、各サブフィールドの維持期間においては、それぞれのサブフィールドの輝度重みに所定の輝度倍率を乗じた数の維持パルスを表示電極対24のそれぞれに印加する。
しかし、本実施の形態2は、サブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではなく、また、画像信号等にもとづいてサブフィールド構成を切換える構成であってもよい。
本実施の形態2では、後述する累積時間計測回路で計測されるパネル10に通電した時間の累積時間に応じて、維持期間の最後に発生させる消去放電の発生のタイミングを制御している。具体的には、維持期間の最後の維持パルス電圧を印加するタイミングを、パネル10の通電累積時間が所定の時間を超えた後は、所定の時間を超える前よりも遅らせている。これにより、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく安定した書込み放電を発生させることを実現している。以下、駆動電圧波形の概要についてまず説明し、続いて、累積時間計測回路で計測される通電累積時間が所定の時間以下のときと、所定の時間を超えた後との駆動電圧波形の違いについて説明する。
図11は、本発明の実施の形態2におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形図であり、図12は、図11の部分拡大図である。図11には、2つのサブフィールドの駆動電圧波形、すなわち全セル初期化動作を行うサブフィールド(以下、「全セル初期化サブフィールド」と呼称する)と、選択初期化動作を行うサブフィールド(以下、「選択初期化サブフィールド」と呼称する)とを示しているが、他のサブフィールドにおける駆動電圧波形もほぼ同様である。また、図12は、図11の破線で囲った部分の拡大図であり、維持期間の最後の部分を示す。
まず、全セル初期化サブフィールドである第1SFについて説明する。
第1SFの初期化期間前半部では、データ電極D1〜Dm、維持電極SU1〜SUnにそれぞれ0(V)を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下の電圧Vi1から、放電開始電圧を超える電圧Vi2に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧(以下、「上りランプ波形電圧」と呼称する)を印加する。
この上りランプ波形電圧が上昇する間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が持続して起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上部に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極D1〜Dm上部および維持電極SU1〜SUn上部には正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上部の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上、保護層上、蛍光体層上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。
初期化期間後半部では、維持電極SU1〜SUnに正の電圧Ve1を印加し、データ電極D1〜Dmに0(V)を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下となる電圧Vi3から放電開始電圧を超える電圧Vi4に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧(以下、「下りランプ波形電圧」と呼称する)を印加する。この間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が持続して起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上部の負の壁電圧および維持電極SU1〜SUn上部の正の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜Dm上部の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作が終了する。
続く書込み期間では、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を、走査電極SC1〜SCnに電圧Vcを印加する。
そして、1行目の走査電極SC1に負の走査パルス電圧Vaを印加するとともに、データ電極D1〜Dmのうち1行目に発光させる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を印加する。このときデータ電極Dk上と走査電極SC1上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差(Vd−Va)にデータ電極Dk上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に放電が発生する。また、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を印加しているため、維持電極SU1上と走査電極SC1上との電圧差は、外部印加電圧の差である(Ve2−Va)に維持電極SU1上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなる。このとき、電圧Ve2を、放電開始電圧をやや下回る程度の電圧値に設定することで、維持電極SU1と走査電極SC1との間を、放電には到らないが放電が発生しやすい状態とすることができる。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に発生する放電を引き金にして、データ電極Dkと交差する領域にある維持電極SU1と走査電極SC1との間に放電を発生させることができる。こうして、発光させるべき放電セルに書込み放電が起こり、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行目に発光させる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、書込みパルス電圧Vd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行い、書込み期間が終了する。
続く維持期間では、まず走査電極SC1〜SCnに正の維持パルス電圧Vsを印加するとともに維持電極SU1〜SUnにベース電位となる接地電位、すなわち0(V)を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極SCi上と維持電極SUi上との電圧差が維持パルス電圧Vsに走査電極SCi上の壁電圧と維持電極SUi上の壁電圧との差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35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。さらにデータ電極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が保たれる。
続いて、走査電極SC1〜SCnにはベース電位となる0(V)を、維持電極SU1〜SUnには維持パルス電圧Vs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上との電圧差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輝度倍率を乗じた数の維持パルスを印加し、表示電極対24の電極間に電位差を与えることにより、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。
そして、図12にも示すように、維持期間の最後には走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間にいわゆる細幅パルス状の電圧差を与えて、データ電極Dk上の正の壁電圧を残したまま、走査電極SCiおよび維持電極SUi上の壁電圧を調整している。
具体的には、維持電極SU1〜SUnを一旦ベース電位となる0(V)に戻した後、維持電極SU1〜SUnと走査電極SC1〜SCnとをともに0(V)に保持する期間(以下、「接地期間ThG」と呼称する)をおき、走査電極SC1〜SCnに維持パルス電圧Vsを印加する。
すると、維持放電を起こした放電セルの維持電極SUiと走査電極SCiとの間で維持放電が起こる。そしてこの放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を印加する。これにより維持電極SUiと走査電極SCiとの間の電圧差が(Vs−Ve1)の程度まで弱まる。すると、データ電極Dk上の正の壁電荷を残したまま、走査電極SC1〜SCn上と維持電極SU1〜SUn上との間の壁電圧はそれぞれの電極に印加した電圧の差(Vs−Ve1)の程度まで弱められる。以下、この放電を「消去放電」と呼称する。また、消去放電を発生させるために表示電極対24の電極間、すなわち走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間に与える電位差は、幅の狭い細幅パルス状の電位差である。
このように、最後の維持放電を発生させるための電圧Vsを走査電極SC1〜SCnに印加した後、所定の時間間隔(以下、「消去位相差Th1」と呼称する)の後、表示電極対24の電極間の電位差を緩和するための電圧Ve1を維持電極SU1〜SUnに印加する。こうして第1SFの維持期間における維持動作が終了する。
ここで、本実施の形態2においては、後述する累積時間計測回路が計測するパネル10の通電累積時間に応じて、維持期間の最後に発生させる消去放電の発生のタイミングを制御している。具体的には、消去放電の発生のタイミングを制御するために、図12にも示すように、維持期間の最後に走査電極SC1〜SCnに維持パルス電圧を印加する直前に表示電極対24をともにベース電位である接地電位に保持する接地期間ThGを設け、その接地期間ThGの長さを累積時間計測回路が計測するパネル10の通電累積時間に応じて変更している。この構成の詳細については、後述する。これにより、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく安定した書込み放電を発生させることを実現している。
次に、選択初期化サブフィールドである第2SFの動作について説明する。
第2SFの選択初期化期間では、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を、データ電極D1〜Dmに0(V)をそれぞれ印加したまま、走査電極SC1〜SCnに電圧Vi3’から電圧Vi4に向かって緩やかに下降する下りランプ波形電圧を印加する。
すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Dkに対しては、直前の維持放電によってデータ電極Dk上に十分な正の壁電圧が蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。
一方、前のサブフィールドで維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。このように選択初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う初期化動作である。
続く書込み期間の動作は全セル初期化サブフィールドの書込み期間の動作と同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。また、第3SF〜第10SFにおいて、初期化期間の動作は第2SFと同様の選択初期化動作であり、書込み期間の書込み動作も第2SFと同様であり、維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。
次に、累積時間計測回路で計測される通電累積時間が、所定の時間以下のときと、所定の時間を超えた後との駆動電圧波形の違いについて、図13を用いて説明する。
図13は、本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と接地期間ThGとの関係を示す図である。
本実施の形態2では、上述したように、後述する累積時間計測回路によって計測されるパネル10の通電累積時間が所定の時間以下かどうかで、接地期間ThGを2つの異なる長さで切換えて発生させる構成としている。
具体的には、累積時間計測回路においてパネル10の通電累積時間を所定の時間以下(本実施の形態2では、500時間以下)と判定した場合には、接地期間ThGを0nsecにし、パネル10の通電累積時間が所定の時間を超えた(本実施の形態2では、500時間超)と判定した場合には、接地期間ThGを500nsecにする。
このように、本実施の形態2では、パネル10の通電累積時間が所定の時間を超えた後は、超える前よりも、接地期間ThGの長さを延長して発生させるような構成とすることにより、安定した書込み放電を実現している。これは、次のような理由による。
放電特性はパネル10の通電累積時間に依存して変化し、放電遅れ(放電を発生させるための電圧を放電セルに印加してから実際に放電が発生するまでの時間遅れのこと)や、暗電流(放電とは無関係に放電セル内に生じる電流のこと)といった放電を不安定にする要素もパネル10の通電累積時間に依存して変化する。したがって、安定した書込み放電を発生させるために必要な印加電圧もパネル10の通電累積時間に依存して変化する。
図14は、本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdとの関係を示す図である。図14において、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdを表し、横軸はパネル10の通電累積時間を表す。
この図14に示すように、パネル10の通電累積時間が長くなるにつれて、安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdは高くなる。例えば、通電累積時間が約0時間の初期状態では、必要な書込みパルス電圧Vdは約60(V)であるのに対し、通電累積時間が約500時間になると、必要な書込みパルス電圧Vdは約73(V)と、約13(V)も上昇する。また、通電累積時間が約1000時間に達してから以降は、必要な書込みパルス電圧Vdは約75(V)となり、ほぼ変化がなくなる。
一方、細幅パルスによる消去放電は、上述したように、放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界を変化させ、この変化した電界を緩和するように荷電粒子を再配置させて壁電荷を形成することにより所望の壁電荷を形成するものである。そして、この消去放電の放電強度は、接地期間ThGに応じて変化することがわかっている。これは、消去放電の直前の維持放電で形成される壁電荷の状態が接地期間ThGの長さに応じて変化するためと考えられる。そして、接地期間ThGの長さに応じて、続く書込み放電に必要な印加電圧も変化することが確認されており、これらの間には、次に示すような関係がある。
図15は、本発明の実施の形態2における接地期間ThGと安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdとの関係を示す図である。図15において、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdを表し、横軸は接地期間ThGを表す。
この図15に示すように、接地期間ThGの長さに応じて安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdも変化し、接地期間ThGを長くすると、安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdは低くなる。例えば、接地期間ThGが約0nsecのときには書込みに必要な書込みパルス電圧Vdが約74(V)であるのに対し、接地期間ThGを約500nsecにすると必要な書込みパルス電圧Vdは約68(V)となり、約6(V)低くなる。
このように、通電累積時間が長くなると、安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdは高くなるが、一方で、接地期間ThGの長さを長くすることで、安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdは低くなることが確認された。すなわち、通電累積時間に応じて接地期間ThGの長さを変更することで、通電累積時間が長くなることによって生じる書込みに必要な書込みパルス電圧Vdの上昇分を補うことができ、必要な書込みパルス電圧Vdを高めることなく、安定した書込み放電を発生させることができる。
そこで、本実施の形態2では、後述する累積時間計測回路によりパネル10の通電累積時間を計測し、図13に示すように、通電累積時間が所定の時間以下(本実施の形態2では、500時間以下)のときには、接地期間ThGを約0nsecにし、通電累積時間が所定の時間を超えてから以降(本実施の形態2では、500時間超)は、接地期間ThGを約500nsecにして発生させる構成とする。これにより、安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧Vdを高くすることなく、安定した書込みを実現することが可能となる。
なお、接地期間ThGを長くすると、書込みパルス電圧Vdのときとは逆に、書込みに必要な電圧Ve2の電圧値は大きくなってしまうことが確認された。
図16は、本発明の実施の形態2における接地期間ThGと安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2との関係を示す図である。図16において、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2を表し、横軸は接地期間ThGを表す。この図16に示すように、接地期間ThGの長さに応じて安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2も変化し、例えば、接地期間ThGが約0nsecのときには書込みに必要な電圧Ve2は約156(V)であるのに対し、接地期間ThGを約500nsecにすると必要な電圧Ve2は約158(V)となって、約2(V)高くなる。
しかし、一方で、通電累積時間が長くなると、書込みパルス電圧Vdのときとは逆に、書込みに必要な電圧Ve2の電圧値は小さくなることも確認された。
図17は、本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2との関係を示す図である。図17において、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2を表し、横軸はパネル10の通電累積時間を表す。この図17に示すように、パネル10の通電累積時間が長くなるにつれて、安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧Ve2は低くなり、例えば、通電累積時間が約0時間の初期状態では、必要な電圧Ve2は約152(V)であるのに対し、通電累積時間が約500時間になると、必要な電圧Ve2は約140(V)と、約12(V)低くなる。
すなわち、電圧Ve2に関しては、通電累積時間が所定の時間以下のときには接地期間ThGの長さをできるだけ短くした方が望ましく、通電累積時間が所定の時間を超えた後は接地期間ThGの長さを延長しても特に問題とはならないということが確認された。
また、接地期間ThGが長くなりすぎると、消去放電が不十分となってしまい、電界を緩和するための荷電粒子が不足して所望の壁電荷が形成できず、本来書込み放電を発生させたいときに壁電圧が不足して書込み放電が発生しないという書込み不良が発生することも確認された。したがって、本実施の形態2では、これらのことを考慮して、接地期間ThGの切換えを0nsecと500nsecとで行う構成とした。
なお、これらの実験は表示電極対数1080本の50インチのパネルを使用して行っており、上述した数値はそのパネルにもとづくものであって、本実施の形態2は何らこれらの数値に限定されるものではない。
次に、本実施の形態2におけるプラズマディスプレイ装置の構成について説明する。
図18は、本発明の実施の形態2におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置2は、パネル10、画像信号処理回路41、データ電極駆動回路42、走査電極駆動回路43、維持電極駆動回路44、タイミング発生回路45、累積時間計測回路48および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路(図示せず)を備えている。
画像信号処理回路41は、入力された画像信号sigをサブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路42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。
累積時間計測回路48は、パネル10への通電期間中、単位時間毎に数値が一定量増加する積算機能を有する一般に知られたタイマー81を有する。タイマー81では、その計測時間がリセットされることなく累積され、これにより、パネル10の通電時間の累積時間を計測することができる。そして、累積時間計測回路48は、タイマー81で計測したパネル10の通電累積時間をあらかじめ定めたしきい値と比較してパネル10の通電累積時間が所定の時間を超えたか否かを判定し、その判定の結果を表す信号をタイミング発生回路45に出力する。
なお、本実施の形態2では、このしきい値を500時間に設定しているが、何らこの数値に限定されるものではなく、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等にもとづいて最適な値に設定することが望ましい。
タイミング発生回路45は水平同期信号H、垂直同期信号Vおよび累積時間計測回路48が計測したパネル10の通電累積時間をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。そして、上述したように、本実施の形態2においては、接地期間ThGを、通電累積時間にもとづいて制御しており、それに応じたタイミング信号を維持電極駆動回路44に出力する。これにより、書込み動作を安定させる制御を行う。
走査電極駆動回路43は、初期化期間において走査電極SC1〜SCnに印加する初期化波形電圧を発生するための初期化波形発生回路(図示せず)、維持期間において走査電極SC1〜SCnに印加する維持パルス電圧を発生するための維持パルス発生回路50、書込み期間において走査電極SC1〜SCnに印加する走査パルス電圧を発生するための走査パルス発生回路(図示せず)を有し、タイミング信号にもとづいて各走査電極SC1〜SCnをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路44は、維持パルス発生回路60および電圧Ve1、電圧Ve2を発生するための回路を備え、タイミング信号にもとづいて維持電極SU1〜SUnを駆動する。
次に、維持パルス発生回路50、60の詳細とその動作について説明する。
図19は、本発明の実施の形態2における維持パルス発生回路50、60の回路図である。なお、図19にはパネル10の電極間容量をCpとして示し、走査パルスおよび初期化電圧波形を発生させる回路は省略している。
維持パルス発生回路50は、電力回収回路56とクランプ回路57とを備えており、電力回収回路56およびクランプ回路57は、走査パルス発生回路(維持期間中は短絡状態となるため図示せず)を介してパネル10の電極間容量Cpの一端である走査電極SC1〜SCnに接続されている。
電力回収回路56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、共振用のインダクタL10を有している。そして、電極間容量CpとインダクタL10とをLC共振させて維持パルスの立ち上がりおよび立ち下がりを行う。このように、電力回収回路56は電源から電力を供給されることなくLC共振によって走査電極SC1〜SCnの駆動を行うため、理想的には消費電力が0となる。なお、電力回収用のコンデンサC10は電極間容量Cpに比べて十分に大きい容量を持ち、電力回収回路56の電源として働くように、電圧値Vsの半分の約Vs/2に充電されている。
クランプ回路57は、走査電極SC1〜SCnを電圧Vsにクランプするためのスイッチング素子Q13、走査電極SC1〜SCnを0(V)にクランプするためのスイッチング素子Q14を有している。そして、スイッチング素子Q13を介して走査電極SC1〜SCnを電源VSに接続して電圧Vsにクランプし、スイッチング素子Q14を介して走査電極SC1〜SCnを接地して0(V)にクランプする。したがって、電圧クランプ回路57による電圧印加時のインピーダンスは小さく、強い維持放電による大きな放電電流を安定して流すことができる。
そして、維持パルス発生回路50は、タイミング発生回路45から出力されるタイミング信号によりスイッチング素子Q11、Q12、Q13、Q14の導通と遮断とを切換えることによって電力回収回路56と電圧クランプ回路57とを動作させ、維持パルス電圧Vsを発生させる。この詳細については後述する。なお、これらのスイッチング素子は、MOSFETやIGBT等の一般に知られた素子を用いて構成することができる。
維持パルス発生回路60は、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、共振用のインダクタL20を有する電力回収回路61と、維持電極SU1〜SUnを電圧Vsにクランプするためのスイッチング素子Q23および維持電極SU1〜SUnを接地電位にクランプするためのスイッチング素子Q24を有するクランプ回路62とを備え、パネル10の電極間容量Cpの一端である維持電極SU1〜SUnに接続されている。なお、維持パルス発生回路60の動作は維持パルス発生回路50と同様であるので説明を省略する。
また、図19には、電圧Ve1を発生する電源VE1、電圧Ve1を維持電極SU1〜SUnに印加するためのスイッチング素子Q26、Q27、電圧ΔVeを発生する電源ΔVE、逆流防止用のダイオードD30、コンデンサC30、電圧Ve1に電圧ΔVeを積み上げて電圧Ve2とするためのスイッチング素子Q28、Q29を示している。例えば、図11に示した電圧Ve1を印加するタイミングでは、スイッチング素子Q26、Q27を導通させて維持電極SU1〜SUnにダイオードD30、スイッチング素子Q26、Q27を介して正の電圧Ve1を印加する。なお、このときスイッチング素子Q28を導通させ、コンデンサC30の電圧が電圧Ve1になるように充電しておく。また、図11に示した電圧Ve2を印加するタイミングでは、スイッチング素子Q26、Q27は導通させたまま、スイッチング素子Q28を遮断させるとともにスイッチング素子Q29を導通させてコンデンサC30の電圧に電圧ΔVeを重畳し、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1+ΔVe、すなわち電圧Ve2を印加する。このとき、逆流防止用のダイオードD30の働きにより、コンデンサC30から電源VE1への電流は遮断される。
なお、電圧Ve1、電圧Ve2を印加する回路については、図19に示した回路に限定されるものではなく、例えば、電圧Ve1を発生させる電源と電圧Ve2を発生させる電源とそれぞれの電圧を維持電極SU1〜SUnに印加するための複数のスイッチング素子とを用いて、それぞれの電圧を必要なタイミングで維持電極SU1〜SUn印加する構成とすることもできる。
なお、電力回収回路56のインダクタL10とパネル10の電極間容量CpとのLC共振の周期、および電力回収回路61のインダクタL20と同電極間容量CpとのLC共振の周期(以下、「共振周期」と記す)は、インダクタL10、L20のインダクタンスをそれぞれLとすれば、計算式「2π√(LCp)」によって求めることができる。そして、本実施の形態2では、電力回収回路56、61における共振周期が約1100nsecになるようにインダクタL10、L20を設定しているが、この数値は実施の形態2における一例に過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて最適な値に設定すればよい。
次に、維持期間における駆動電圧波形の詳細について説明する。
図20は、本発明の実施の形態2における維持パルス発生回路50、60の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図11の破線で囲った部分の詳細なタイミングチャートである。まず維持パルスの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、以下の説明においてスイッチング素子を導通させる動作をオン、遮断させる動作をオフと表記し、図面にはスイッチング素子をオンさせる信号を「ON」、オフさせる信号を「OFF」と表記する。
(期間T1)
時刻t1でスイッチング素子Q12をオンにする。すると走査電極SC1〜SCn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SC1〜SCnの電圧が下がり始める。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SC1〜SCn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等による電力損失のため、走査電極SC1〜SCnの電圧は0(V)までは下がらない。なお、この間、スイッチング素子Q24はオンに保持する。
(期間T2)
そして時刻t2でスイッチング素子Q14をオンにする。すると走査電極SC1〜SCn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SC1〜SCn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をオンにする。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SU1〜SUnの電圧が上がり始める。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SU1〜SUnの電圧はVs付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分等による電力損失のため、維持電極SU1〜SUnの電圧はVsまでは上がらない。
(期間T3)
そして時刻t3でスイッチング素子Q23をオンにする。すると維持電極SU1〜SUn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SU1〜SUnの電圧は強制的にVs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SCi−維持電極SUi間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。
(期間T4〜T6)
走査電極SC1〜SCnに印加される維持パルスと維持電極SU1〜SUnに印加される維持パルスとは同じ波形であり、期間T4から期間T6までの動作は、期間T1から期間T3までの動作を走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとを入れ替えて駆動する動作に等しいので説明を省略する。
なお、スイッチング素子Q12は時刻t2以降、時刻t5までにオフすればよく、スイッチング素子Q21は時刻t3以降、時刻t4までにオフすればよい。また、スイッチング素子Q22は時刻t5以降、次の時刻t2までにオフすればよく、スイッチング素子Q11は時刻t6以降、次の時刻t1までにオフすればよい。また、維持パルス発生回路50、60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Q24は時刻t2直前に、スイッチング素子Q13は時刻t1直前にオフにすることが望ましく、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直前にオフにすることが望ましい。
維持期間においては、以上の期間T1〜T6の動作を、必要なパルス数に応じて繰り返す。このようにして、ベース電位である0(V)から維持放電を発生させる電位である電圧Vsに変位する維持パルス電圧を、表示電極対24のそれぞれに交互に印加して放電セルを維持放電させる。
次に、維持期間の最後の消去放電について、T7〜T11の5つの期間に分けて詳細に説明する。
(期間T7)
この期間は、維持電極SU1〜SUnに印加された維持パルスの立ち下がりであり、期間T4と同じである。すなわち、時刻t7直前にスイッチング素子Q23をオフにし時刻t7でスイッチング素子Q22をオンにすることにより、維持電極SU1〜SUn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SU1〜SUnの電圧が下がり始める。
(期間T8)
時刻t8でスイッチング素子Q24をオンにして、維持電極SU1〜SUnの電圧を強制的に0(V)に低下させる。また、スイッチング素子Q14は期間T7からオンに保持され、これにより走査電極SC1〜SCnの電圧も0(V)に保持されたままなので、期間T8では、表示電極対24、すなわち走査電極SC1〜SCn、維持電極SU1〜SUnはともにベース電位である接地電位0(V)に保持されている。
このようにして、最後の維持放電を発生させるための維持パルスとその直前の維持パルスとの間に、表示電極対24をともにベース電位である0(V)にクランプして表示電極対24をともにベース電位である0(V)とする期間を設け、接地期間ThGとする。
(期間T9)
時刻t9直前にスイッチング素子Q14をオフにし、時刻t9でスイッチング素子Q11をオンにする。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SC1〜SCnの電圧が上がり始める。
なお、本実施の形態2において、接地期間ThGの制御は、維持電極SU1〜SUnを0(V)にクランプするためのスイッチング素子Q24をオンにした後、累積時間計測回路48において計測するパネル10の通電累積時間に応じた時間間隔(本実施の形態2では0nsecまたは500nsec)をあけて、走査電極SC1〜SCnに電力回収用のコンデンサC10から電力を供給するためのスイッチング素子Q11をオンにすることで行っている。したがって、スイッチング素子に制御信号を入力してから実際にスイッチング素子がスイッチング動作を開始するまでには、スイッチング素子の遅れ時間等による遅延が発生するが、実用上は、スイッチング素子に入力する制御信号の時間間隔、すなわち時刻t8から時刻t9までを接地期間ThGとみなすことができる。
(期間T10)
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の時間経過後には走査電極SC1〜SCnの電圧はVs付近まで上昇するが、ここでは、電力回収回路の共振の周期の1/2より短い期間、すなわち走査電極SC1〜SCnの電圧がVs付近まで上昇する以前の時刻t10でスイッチング素子Q13をオンにする。すると走査電極SC1〜SCn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SC1〜SCnの電圧は急峻にVsまで上昇し、最後の維持放電が発生する。
(期間T11)
時刻t11直前にスイッチング素子Q24をオフにし、時刻t11でスイッチング素子Q26、Q27をオンにする。すると維持電極SU1〜SUnはスイッチング素子Q26、Q27を通して直接に消去用の電源VE1へ接続されるため、維持電極SU1〜SUnの電圧は強制的にVe1まで上昇する。この時刻t11は、期間T10で発生した放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している時刻である。そして荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界が変化するので、この変化した電界を緩和するように荷電粒子が再配置されて壁電荷を形成する。
このとき、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を印加することで走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの電圧差が小さくなり、走査電極SC1〜SCn上および維持電極SU1〜SUn上の壁電圧は弱められる。このように、最後の放電を発生させる電位差は、最後の維持放電が収束する前に表示電極対24の電極間に与える電位差を緩和するように変化させた細幅パルス形状の電位差であり、発生する放電は消去放電である。また、図20には示していないが、データ電極D1〜Dmはこのとき0(V)に保持されており、データ電極D1〜Dmに印加されている電圧と走査電極SC1〜SCnに印加されている電圧との電位差を緩和するように放電による荷電粒子が壁電荷を形成するので、データ電極D1〜Dm上には正の壁電圧が形成される。なお、走査電極SC1〜SCnおよび維持電極SU1〜SUn上の壁電荷の極性が変わらないように、電圧Ve1は電圧Vsよりも小さい電圧値としている。
このようにして、最後の維持放電を発生させるための維持パルスを走査電極SC1〜SCnに印加してから、表示電極対24の電極間の電位差を緩和するための電圧を維持電極SU1〜SUnに印加するまでに所定の時間間隔を設け、その時間間隔を消去位相差Th1とする。
以上説明したように、本実施の形態2では、維持期間における最後の維持放電を発生させるための維持パルスとその直前の維持パルスとの間に、表示電極対24をともにベース電位である接地電位にクランプして表示電極対24をともにベース電位である接地電位とする接地期間ThGを設ける構成とし、パネル10の通電累積時間に応じてこの接地期間ThGの長さを変更する構成とする。すなわち、累積時間計測回路48においてパネル10の通電累積時間が所定の時間以下(本実施の形態2では、500時間以下)と判定されたときには接地期間ThGを0nsecとし、通電累積時間が所定の時間を超えた(本実施の形態2では、500時間超)と判定されたときには接地期間ThGを500nsecとする構成とする。これにより、安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込みを実現することができる。
なお、本実施の形態2では、通電累積時間が所定の時間以下のときには、全てのサブフィールドにおいて接地期間ThGを0nsecとし、通電累積時間が所定の時間を超えた後は、全てのサブフィールドにおいて接地期間ThGを500nsecとする構成を説明したが、本発明は何らこの構成に限定されるものではなく、これ以外のサブフィールド構成であってもよい。
例えば、通電累積時間が所定の時間以下のときに、接地期間ThGを500nsecにして発生させるサブフィールドを有する構成としてもかまわない。また、通電累積時間が所定の時間を超えた後に、接地期間ThGを0nsecにして発生させるサブフィールドを有する構成としてもかまわない。本発明においては、通電累積時間が所定の時間を超えた後に、接地期間ThGを延長して発生させるサブフィールドを1フィールド期間に少なくとも1つ有するように構成すればよく、これにより上述と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態2では、通電累積時間が所定の時間以下のときに接地期間ThGを0nsecとし、通電累積時間が所定の時間を超えた後に接地期間ThGを500nsecとする構成を説明した。しかし、これらの数値は単なる一例であり、例えば、通電累積時間が所定の時間以下のときに接地期間ThGを100nsecや200nsecといった長さに設定したり、あるいは通電累積時間が所定の時間を超えた後に接地期間ThGを400nsecや600nsecといった長さに設定する構成としてもかまわない。これらの数値はパネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて最適な値に設定すればよく、本実施の形態2では、通電累積時間が所定の時間を超えた後に接地期間ThGの長さを延長するように設定されていればよい。
なお、本実施の形態2では、所定の時間として500時間を設定し、通電累積時間が500時間以下か500時間超かで接地期間ThGの長さを変更する構成を説明したが、所定の時間は何らこの数値に限定されるものではなく、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて最適な値に設定すればよい。また、例えば、500時間、750時間、1000時間といった複数のしきい値を設定し、通電累積時間が各しきい値を超える毎に、徐々に接地期間ThGの長さを延長する構成としたり、あるいは、接地期間ThGの長さを延長して発生させるサブフィールドの1フィールド期間における割合を徐々に増加させる構成としてもよい。
なお、本実施の形態2では、通電累積時間が所定の時間を超えた後で接地期間ThGの長さを変更する構成を説明したが、通電累積時間が所定の時間を超えた後、一旦プラズマディスプレイ装置が非動作状態となるまでは、それまでと同様の駆動波形による駆動を継続し、次の動作開始のタイミングで接地期間ThGの長さを変更する構成としてもよい。例えば、プラズマディスプレイ装置2が動作状態のとき、すなわちタイミング発生回路45が動作状態にあってパネル10を駆動するための各タイミング信号を出力している途中で、累積時間計測回路48から通電累積時間が所定の時間を超えたことを表す信号が出力されても、タイミング発生回路45はパネル10を駆動するための各タイミング信号をそれまでと同様のタイミング信号として出力する。そして、一旦プラズマディスプレイ装置の電源がオフとなり、次にプラズマディスプレイ装置の電源がオンされてパネル10の駆動が開始されるときに、タイミング発生回路45は、接地期間ThGの長さを延長して発生させるためのタイミング信号を出力するように構成してもよい。この構成によれば、プラズマディスプレイ装置2の動作途中で接地期間ThGの長さを変更することにより生じる恐れのある明るさの変動を防止することができ、さらに画像表示品質を高めることができる。
なお、本実施の形態2では、放電ガスのキセノン分圧を10%としたが、他のキセノン分圧であってもそのパネルに応じた駆動電圧に設定すればよい。
また、本実施の形態2において用いたその他の具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。また、これらの各数値は、上述した効果を得られる範囲でのばらつきを許容するものとする。
本発明のプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法は、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、さらにクロストークを低減して画像表示品質をよくすることが可能である。また、高輝度化されたパネルであっても、パネルへの通電累積時間によらずに、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができ、画像表示品質のよいプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法として有用である。
本発明の実施の形態1および2に用いるパネルの要部を示す分解斜視図 本発明の実施の形態1および2に用いるパネルの電極配列図 本発明の実施の形態1に用いるパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明の実施の形態1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 本発明の実施の形態1における点灯率と消去位相差および接地期間との関係を示す図 本発明の実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生回路の回路図 本発明の実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート 正常な書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧と消去位相差との関係を模式的に示す図 正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧と消去位相差との関係を模式的に示す図 正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧と点灯率との関係を模式的に示す図 正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧と消去位相差および点灯率との関係を模式的に示す図 正常な維持放電を発生させるために必要な維持パルス電圧と接地期間との関係を模式的に示す図 本発明の実施の形態2におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の実施の形態2におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形の部分拡大図 本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と接地期間との関係を示す図 本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧との関係を示す図 本発明の実施の形態2における接地期間と安定した書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧との関係を示す図 本発明の実施の形態2における接地期間と安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧との関係を示す図 本発明の実施の形態2におけるパネルの通電累積時間と安定した書込み放電を発生させるために必要な電圧との関係を示す図 本発明の実施の形態2におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明の実施の形態2における維持パルス発生回路の回路図 本発明の実施の形態2における維持パルス発生回路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
1,2 プラズマディスプレイ装置
10 パネル
21 前面板
22 走査電極
23 維持電極
24 表示電極対
25,33 誘電体層
26 保護層
31 背面板
32 データ電極
34 隔壁
35 蛍光体層
41,51 画像信号処理回路
42,52 データ電極駆動回路
43,53 走査電極駆動回路
44,54 維持電極駆動回路
45,55 タイミング発生回路
48 累積時間計測回路
58 点灯率算出回路
50,60,100,200 維持パルス発生回路
56,61 電力回収回路
110,210 電力回収部
57,62 クランプ回路
120,220 クランプ部
81 タイマー
Q11,Q12,Q13,Q14,Q21,Q22,Q23,Q24,Q26,Q27,Q28,Q29 スイッチング素子
C10,C20,C30 コンデンサ
L10,L20 インダクタ
D11,D12,D21,D22,D30 ダイオード

Claims (4)

  1. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対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、放電させる前記放電セルを選択する書込み期間と、前記書込み期間で選択された前記放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド期間内に複数設けて前記プラズマディスプレイパネルを駆動する駆動回路と、前記サブフィールド毎の前記放電セルの点灯率を算出する点灯率算出回路とを備え、
    前記駆動回路は、前記表示電極対の電極間容量に蓄積された電力を回収しその回収した電力を前記表示電極対に供給する電力回収回路と前記表示電極対のそれぞれを電源電圧にクランプする第1のスイッチング素子およびベース電位にクランプする第2のスイッチング素子を備えたクランプ回路とを有する維持パルス発生回路を備え、
    前記維持パルス発生回路は、前記維持期間において、前記ベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを前記表示電極対に交互に印加するとともに、前記維持期間における最後の維持放電を発生させるために前記走査電極に印加する維持パルスとその直前の維持電極に印加する維持パルスとの間に、前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位とする期間を設け、前記点灯率算出回路により算出された前記サブフィールドにおける点灯率が大きいほど前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位に接続する期間を長くするように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  2. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対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、放電させる前記放電セルを選択する書込み期間と、前記書込み期間で選択された前記放電セルで維持放電を発生させる維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド期間内に複数設けて前記プラズマディスプレイパネルを駆動する駆動回路と、前記プラズマディスプレイパネルに通電した時間の累積時間を計測する累積時間計測回路とを備え、
    前記駆動回路は、前記表示電極対の電極間容量に蓄積された電力を回収しその回収した電力を前記表示電極対に供給する電力回収回路と前記表示電極対のそれぞれを電源電圧にクランプする第1のスイッチング素子およびベース電位にクランプする第2のスイッチング素子を備えたクランプ回路とを有する維持パルス発生回路を備え、
    前記維持パルス発生回路は、前記維持期間において、前記ベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを前記表示電極対に交互に印加するとともに、前記維持期間における最後の維持放電を発生させるために前記走査電極に印加する維持パルスとその直前の維持電極に印加する維持パルスとの間に、前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位とする期間を設け、前記累積時間計測回路により計測された累積時間が大きいほど前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位に接続する期間を長くするように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  3. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備え、1フィールド期間に前記放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた前記放電セルで輝度重みに応じた回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記維持期間においてベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを前記表示電極対に交互に印加するステップと、最後の維持放電を発生させるための維持パルスを前記走査電極に印加した後に前記表示電極対の電位差を緩和するための電圧を前記維持電極に印加するステップと、前記最後の維持放電を発生させるために前記走査電極に印加する維持パルスとその直前に前記維持電極に印加した維持パルスとの間に、前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位の電位とする期間を設定するステップとを有し、
    サブフィールドにおける点灯率が大きいほど前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位の電位とする期間を長く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。
  4. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備え、1フィールド期間に前記放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた前記放電セルで輝度重みに応じた回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記維持期間においてベース電位から維持放電を発生させる電位に変位する維持パルスを前記表示電極対に交互に印加するステップと、最後の維持放電を発生させるための維持パルスを前記走査電極に印加した後に前記表示電極対の電位差を緩和するための電圧を前記維持電極に印加するステップと、前記最後の維持放電を発生させるために前記走査電極に印加した維持パルスとその直前に前記維持電極に印加した維持パルスとの間に、前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位の電位とする期間を設定するステップと、前記プラズマディスプレイパネルに通電した時間の累積時間を計測するステップとを有し、
    前記累積時間が大きいほど前記表示電極対の前記走査電極と前記維持電極をともに前記ベース電位の電位とする期間を長く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。
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