CN100426345C - 等离子体显示面板的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体显示面板的驱动方法，该等离子体显示面板在扫描电极和维持电极与数据电极的交叉部上形成放电单元。一场期间由具有初始化期间、写入期间和维持期间的多个子场构成，至少一个子场的维持期间具有：维持脉冲具有第一上升时间的第一维持期间；以及维持脉冲具有比第一上升时间短的第二上升时间的第二维持期间，配置第二维持期间，以使其至少包含所述维持期间的结束期间。

Description

等离子体显示面板的驱动方法
技术领域
本发明涉及用于大画面、薄形、重量轻的显示装置的等离子体显示面板的驱动方法。
背景技术
作为等离子体显示面板(以下，简记为面板)代表性的交流表面放电型面板，在对置配置的前面板和背面板之间形成多个放电单元。前面板在前面玻璃基板上相互平行地形成多对由成对配置的扫描电极和维持电极构成的显示电极，并形成电介质层和保护层来覆盖这些显示电极。背面板在背面玻璃基板上分别形成多个平行的数据电极、覆盖这些数据电极的电介质层、进而在其上与数据电极平行的多个隔壁，在电介质层的表面和隔壁的侧面形成荧光体层。然后，前面板和背面板被对置密封而使显示电极和数据电极立体交叉，在内部的放电空间中封入放电气体。这里，在显示电极和数据电极对置的部分形成放电单元。在这样构成的面板中，在各放电单元内通过气体放电而产生紫外线，由这种紫外线使RGB各色的荧光体激励发光，从而进行彩色显示。
作为对面板进行驱动的方法，一般有子场法，即将一场期间分割为多个子场后，通过发光的子场的组合而进行灰度显示。此外，即使在子场法之中，尽力减少与灰度表现无关的发光来提高对比度的新的驱动方法公开于特开2000-242224号公报中。
图8是提高对比度的现有的等离子体显示面板的驱动波形图的一例。以下，说明该驱动波形。设一场期间由具有初始化期间、写入期间和维持期间的N个子场构成，分别简记为第一SF、第二SF、...、第NSF。如以下说明那样，在这N个子场中，在除了第一SF的子场中，仅在前面的子场的维持期间中点亮的放电单元中进行初始化动作。
在第一SF的初始化期间的前半部，通过在扫描电极上施加缓慢上升的斜坡电压而发生微弱放电，并将写入动作所需的壁电荷形成在各电极上。此时，为了实现以后壁电荷的最佳化而过剩地形成壁电荷。接着，在之后的初始化期间的后半部，通过在扫描电极上施加缓慢下降的斜坡电压而再次发生微弱放电，减弱各电极上过剩积蓄的壁电荷，对各个放电单元调整到合适的壁电荷。
在第一SF的写入期间，在要进行显示的放电单元中产生写入放电。然后，在第一SF的维持期间，在扫描电极和维持电极上施加维持脉冲，在产生写入放电的放电单元中产生维持放电，通过使对应的放电单元的荧光体层发光而进行图像显示。
接着在第二SF的初始化期间，施加与第一SF的初始化期间后半部同样的驱动波形，即在扫描电极上施加缓慢下降的斜坡电压。这是因为不需要独立设置初始化期间的前半部，以便同时进行维持放电和形成写入动作所需的壁电荷。因此，在第一SF中进行了维持放电的放电单元产生微弱放电，减弱各电极上过剩地积蓄的壁电荷，对各个放电单元调整到合适的壁电荷。而没有进行维持放电的放电单元保持第一SF的初始化期间结束时的壁电荷，没有进行放电。
这样，第一SF的初始化是使所有的放电单元进行放电的全单元初始化动作，第二SF以后的初始化动作是仅将进行了维持放电的放电单元进行初始化的选择初始化动作。因此，与显示无关的发光仅为第一SF的初始化的微弱放电，可进行对比度高的图像显示。
但是，根据上述驱动方法，尽管可进行对比度高的图像显示，却存在为了可靠地产生写入放电而需要提高数据电极上施加的电压的问题。
发明内容
本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供一种等离子体显示面板的驱动方法，可进行对比度高的图像显示而不提高数据电极上施加的电压。
为了实现上述目的，本发明的等离子体显示面板的驱动方法特征在于：一场期间由具有初始化期间、写入期间和维持期间的多个子场构成，至少一个子场的维持期间具有：维持脉冲具有第一上升时间的第一维持期间；以及维持脉冲具有比第一上升时间短的第二上升时间的第二维持期间，配置第二维持期间，以使其至少包含所述维持期间的结束期间。
从以上说明可知，根据本发明的等离子体显示面板的驱动方法，可以稳定发生初始化放电，可进行对比度高的图像显示而不提高数据电极上施加的电压。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式使用的等离子体显示面板的主要部分的立体图。
图2是该等离子体显示面板的电极配置图。
图3是使用本发明的实施方式的驱动方法的等离子体显示装置的构成图。
图4是该等离子体显示装置中的用于产生维持脉冲的驱动电路图的一例。
图5是本发明实施方式中的等离子体显示面板的各电极上施加的驱动波形图。
图6是本发明实施方式中的等离子体显示面板的维持期间的驱动波形图、发光波形图、以及开关元件的控制信号波形图。
图7是本发明的实施方式中，根据放电单元的点亮率而使第二维持期间的时间长度变化的等离子体显示装置的构成图。
图8是现有的等离子体显示面板的驱动波形图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的一实施方式。
图1是表示本发明一实施方式中使用的等离子体显示面板的主要部分的立体图。面板1构成为将玻璃制的前面基板2和背面基板3对置配置，以使其间形成放电空间。在前面基板2上构成显示电极的扫描电极4和维持电极5相互平行地成对构成，从而形成多对。然后，形成电介质层6，以覆盖扫描电极4和维持电极5，在电介质层6上形成保护层7。此外，在背面基板3上附设由绝缘层8覆盖的数据电极9，在数据电极9之间的绝缘层8上与数据电极9平行来设置隔壁10。此外，在绝缘层8的表面和隔壁10的侧面上设置荧光体11。然后，以使扫描电极4和维持电极5与数据电极9交叉的方向来对置配置前面基板2和背面基板3，在其间形成的放电空间中，例如封入氖和氙的混合气体作为放电气体。
图2是面板的电极配置图。行方向上交替配置n个扫描电极SCN1～SCNn(图1的扫描电极4)和n个维持电极SUS1～SUSn(图1的维持电极5)，列方向上配置m个数据电极D1～Dm(图1的数据电极9)。然后，在一对扫描电极SCNi和维持电极SUSi(i＝1～n)与一个数据电极Dj(j＝1～m)交叉的部分中形成放电单元，放电单元在放电空间内形成m×n个。
图3是使用了本发明实施方式的驱动方法的等离子体显示装置的构成图。该等离子体显示装置包括：面板1、数据驱动电路12、扫描驱动电路13、保持驱动电路14、定时发生电路15、电源电路16、17、A/D变换器(模拟/数字变换器)18、扫描数变换部19和子场变换部20。
在图3中，视频信号VD被输入到A/D变换器18。而水平同步信号H和垂直同步信号V被提供给定时发生电路15、A/D变换器18、扫描数变换部19、子场变换部20。A/D变换部18将视频信号VD变换为数字信号的图像数据，并将该图像数据提供给扫描数变换部19。扫描数变换部19将图像数据变换为对应于面板1的像素数的图像数据，并提供给子场变换部20。子场变换部20将各像素的图像数据分割为对应于多个子场的多个比特，并将每个子场的图像数据输出到数据驱动电路12。数据驱动电路12将每个子场的图像数据变换为对应于各数据电极D1～Dm的信号，并根据这些信号，向各数据电极供给电源电路16的电压。
定时发生电路15以水平同步信号H和垂直同步信号V作为基准，产生定时信号SC、SU，并提供给各个扫描驱动电路13和保持驱动电路14。这些扫描驱动电路13和保持驱动电路14被连接到电源电路17。扫描驱动电路13根据定时信号SC向扫描电极SCN1～SCNn供给驱动波形，而保持驱动电路14根据定时信号SU向维持电极SUS1～SUSn供给驱动波形。
图4是在扫描驱动电路13和保持驱动电路14中，用于产生维持脉冲的驱动电路图的一例。下面说明扫描电极侧的维持脉冲发生电路33。开关元件25、27是用于从电源Vm或GND直接向扫描电极SCN1～SCNn施加电压的开关元件。此外，电容器C、线圈L、开关元件26、28、二极管21、22构成电力回收电路，通过使扫描电极具有的电容和线圈L进行谐振，是用于向扫描电极SCN1～SCNn施加电压而没有功率消耗的电路。这里，二极管21、22防止电流的逆流，开关元件25～28在输入信号为高电平时导通(ON)。
维持电极侧的维持脉冲发生电路35也是同样。即，开关元件29～32分别与开关元件25～28对应，二极管23、24分别与二极管21、22对应，构成用于向维持电极SUS1～SUSn施加电压的电路。再有，扫描电极侧的维持脉冲发生电路33通过扫描脉冲发生电路34连接到面板1的扫描电极SCN1～SCNn。
下面，说明用于对面板1进行驱动的驱动波形。图5是本发明实施方式中的等离子体显示面板的各电极上施加的驱动波形图，表示从第一SF到第二SF的驱动波形。
在第一SF的初始化期间，数据电极D1～Dm和维持电极SUS1～SUSn保持0(V)，对扫描电极SCN1～SCNn施加从小于等于放电开始电压的电压Vp(V)向超过放电开始电压的电压Vr(V)缓慢上升的斜坡电压。于是，在所有的放电单元中发生第一次微弱的初始化放电，在扫描电极SCN1～SCNn上积蓄负的壁电压，同时在维持电极SUS1～SUSn上和数据电极D1～Dm上积蓄正的壁电压。这里，电极上的壁电压表示由覆盖电极的电介质层或荧光体层上积蓄的壁电荷产生的电压。
然后，维持电极SUS1～SUSn保持正的电压Vh(V)，在扫描电极SCN1～SCNn上施加从电压Vg(V)向电压Va(V)缓慢下降的斜坡电压。于是，在所有的放电单元中发生第二次微弱的初始化放电，扫描电极SCN1～SCNn上的壁电压和维持电极SUS1～SUSn上的壁电压变弱，数据电极D1～Dm上的壁电压也被调整到适于写入动作的值。
这样，在第一SF的初始化期间，在所有的放电单元中进行初始化放电的全单元初始化动作。
在第一SF的写入期间，扫描电极SCN1～SCNn暂时保持Vs(V)。接着，在数据电极D1～Dm中，在第一行要进行显示的放电单元的数据电极Dk上施加正的写入脉冲电压Vw(V)，同时在第一行的扫描电极SCN1上施加扫描脉冲电压Vb(V)。此时，数据电极Dk和扫描电极SCN1的交叉部的电压变为外部施加电压(Vw-Vb)与数据电极Dk上的壁电压和扫描电极SCN1上的壁电压的大小相加所得的电压，超过放电开始电压。然后，在数据电极Dk和扫描电极SCN1之间以及维持电极SUS1和扫描电极SCN1之间发生写入放电，在该放电单元的扫描电极SCN1上积蓄正的壁电压，在维持电极SUS1上积蓄负的壁电压，在数据电极Dk上也积蓄负的壁电压。由此，由第一行要进行显示的放电单元产生写入放电，从而在各电极上进行积蓄壁电压的写入动作。
另一方面，由于未施加正的写入脉冲电压Vw(V)的数据电极和扫描电极SCN1的交叉部的电压没有超过放电开始电压，所以不发生写入放电。
依次进行以上的写入动作，直至第n行的放电单元，写入期间结束。
在第一SF的维持期间，维持电极SUS1～SUSn首先返回到0(V)，并在扫描电极SCN1～SCNn上施加正的维持脉冲电压Vm(V)。此时，在发生了写入放电的放电单元中，扫描电极SCNi上和维持电极SUSi上之间的电压变为维持脉冲电压Vm(V)与扫描电极SCNi上和维持电极SUSi上的壁电压的大小相加所得的电压，超过放电开始电压。然后，在扫描电极SCNi和维持电极SUSi之间发生维持放电，在扫描电极SCNi上积蓄负的壁电压，在维持电极SUSi上积蓄正的壁电压。此时，在数据电极Dk上也积蓄正的壁电压。
接着，扫描电极SCN1～SCNn返回到0(V)，在维持电极SUS1～SUSn上施加正的维持脉冲电压Vm(V)。于是，在发生了维持放电的放电单元中，由于维持电极SUSi上和扫描电极SCNi上之间的电压超过放电开始电压，所以再次在维持电极SUSi和扫描电极SCNi之间发生维持放电，在维持电极SUSi上积蓄负的壁电压，在扫描电极SCNi上积蓄正的壁电压。
以后同样，通过在扫描电极SCN1～SCNn和维持电极SUS1～SUSn上交替地施加维持脉冲，维持放电持续进行。再有，在写入期间未发生写入放电的放电单元中不发生维持放电，保持初始化期间结束时的壁电压状态。这样，维持期间的维持动作结束。
再有，如图5所示，维持期间由第一维持期间和第二维持期间构成。关于这方面，由于是本发明的主要发明点，所以在后面详细地说明。
接着，在第二SF的初始化期间，维持电极SUS1～SUSn保持Vh(V)，数据电极D1～Dm保持0(V)，在扫描电极SCN1～SCNn上施加从Vm(V)向Va(V)缓慢下降的斜坡电压。于是，在第一SF的维持期间中进行了维持放电的放电单元中发生微弱的初始化放电，扫描电极SCNi上和维持电极SUSi上的壁电压变弱，数据电极Dk上的壁电压也被调整到适合写入动作的值。另一方面，对于第一SF中没有进行写入放电和维持放电的放电单元不进行放电，第一SF期间的初始化结束时的壁电荷状态被原样保持。这样，在第二SF的初始化期间，在第一SF中进行了维持放电的放电单元中，进行被初始化放电的选择初始化动作。
对于第二SF的写入期间和维持期间来说，与第一SF同样，第三SF以后与第二SF同样，所以省略说明。再有，初始化期间的斜坡电压的电压变化率最好是小于等于10V/μs，在本实施方式中为2～3V/μs。此外，在本实施方式中，Va＝-80V、Vh＝150V、Vm＝170V。
接着，详细说明维持期间的驱动波形。图6是表示维持期间中扫描电极SCNi和维持电极SUSi上施加的驱动波形，即表示维持脉冲和伴随其的发光波形的放大图。另外，将对图4所示的开关元件25～32进行控制的信号分别作为信号S25～S32来表示。这样，扫描电极SCNi或维持电极SUSi上施加的维持脉冲具有从0(V)变化为维持脉冲电压Vm(V)的过渡期间(上升期间)、固定于维持脉冲电压Vm(V)的高期间、从维持脉冲电压Vm(V)变化为0(V)的过渡期间(下降期间)、固定为0(V)的低期间。如果举例说明施加于扫描电极SCNi上的维持脉冲，则通过在上升期间信号S26为高电平而使图4所示的开关元件26导通，电力回收用的电容器C中积蓄的电荷经由线圈L而使供给到扫描电极SCNi的扫描电极SCNi的电压上升。接着，通过在高期间信号S25为高电平而使开关元件25导通，电压Vm(V)从Vm(V)的电源供给到扫描电极SCNi，扫描电极SCNi的电压被固定为Vm(V)。接着，在下降期间，在信号S25和信号S26为低电平后，通过信号S28为高电平而使开关元件28导通，扫描电极SCNi中积蓄的电荷经由线圈L被回收于电力回收用电容器C，扫描电极SCNi的电压下降。接着，在低期间通过信号S27为高电平而使开关元件27导通，扫描电极SCNi被接地并被固定为0(V)。维持电极SUSi也是同样。
如图5所示，维持期间由第一维持期间和第二维持期间构成。因而，从第一维持期间到第二维持期间的驱动波形的细节示于图6。在图6中扫描电极SCNi和维持电极SUSi上交替施加维持脉冲时，构成为第一维持期间中扫描电极SCNi上施加的维持脉冲和维持电极SUSi上施加的维持脉冲的上升时间具有第一上升时间，第二维持期间中扫描电极SCNi上施加的维持脉冲和维持电极SUSi上施加的维持脉冲的上升时间具有比第一上升时间短的第二上升时间。这里，第一上升时间为扫描电极的电容和线圈L的谐振周期的约一半，是电力回收效率变大的时间Ts。在本实施方式中Ts＝0.5μs。而第二上升时间如后述那样设定为基本上不发生自擦除放电的值，在本实施方式中，设定为约Ts的一半时间。
如上述那样，本发明的面板的驱动方法具有：作为维持脉冲具有第一上升时间的维持脉冲的第一维持期间；以及维持脉冲具有比第一上升时间短的第二上升时间的第二维持期间；通过配置第二维持期间而使其包含维持期间的结束期间，从而继续将初始化动作、特别是选择初始化动作进行稳定，可确保驱动裕度。
虽然还未完全明白有关将第二维持期间至少配置在维持期间的结束期间而使初始化放电稳定的理由，但可以如下考虑。
如果着眼于维持放电，则如图6所示，第一维持期间和第二维持期间中的发光波形与其定时存在极大不同。在第一维持期间中，在发生了维持放电的放电单元中，从一个显示电极(例如扫描电极SCNi)被固定为0(V)起，经过时间Tw(μs)后发生自擦除放电d2。然后，如果在另一个显示电极(例如维持电极SUSi)上开始施加电压，则发生主放电d1。可是，在第二维持期间，发生主放电d3而基本上不发生自擦除放电。因而此时的主放电d3比第一维持期间的主放电d1大。
该放电在第一维持期间中，首先使一个显示电极(例如扫描电极SCNi)的驱动波形从Vm(V)下降到0(V)。随后发生自擦除放电d2，该放电使各电极上积蓄的壁电荷减少。于是，在另一个显示电极(例如维持电极SUSi)上施加电压Vm(V)时发生主放电d1，但因此时壁电压不足，可认为主放电d1本身变弱。可是，在第二维持期间，维持脉冲的上升时间Tu(μs)比第一维持期间中的维持脉冲的上升时间Ts(μs)短，被设定为小于等于发生上述自擦除放电的时间Tw(μs)。因此，一个显示电极(例如扫描电极SCNi)的驱动波形下降后，另一个显示电极(例如维持电极SUSi)的驱动波形迅速上升至电压Vm(V)，直至发生自擦除放电d2，所以在自擦除放电发生的同时或其以前发生主放电d3。因此，在壁电压被充分积蓄的状态下发生主放电d3，所以成为比主放电d1更强的放电。
因此，通过将第二维持期间至少配置在维持期间的结束期间，对于进行了维持放电的放电单元，扫描电极SCNi上负的壁电压、维持电极SUSi上和数据电极Dk上正的壁电压被分别充分积蓄。因此，在连续子场的选择初始化动作中，如果在扫描电极SCNi上施加从Vm(V)向Va(V)缓慢下降的斜坡电压，则维持电极SUSi和扫描电极SCNi之间以及数据电极Dk和扫描电极SCNi之间可稳定地发生微弱放电，扫描电极SCNi上的壁电压、维持电极SUSi上的壁电压和数据电极Dk上的壁电压变弱，可以调整到适合写入动作的值。因此，可以降低其后的写入动作所需的写入电压，可以进行稳定的图像显示。
然而，由于在以往例的驱动方法的情况下，维持期间在第一维持期间就结束，所以成为维持放电弱的主放电d1，扫描电极SCNi上的负的壁电压、维持电极SUSi上和数据电极Dk上的正的壁电压不足。因此，在连续子场的初始化期间，不发生初始化放电，或即使发生放电，也不进行充分的电荷调整等，没有完全形成适合于写入动作的壁电荷。因而，为了可靠地发生写入放电，需要补充壁电压的不足部分，所以可以考虑需要提高数据电极上施加的电压。
本发明的面板的驱动方法，如上述那样，通过将第二维持期间至少配置在维持期间的结束期间，从而将连续的初始化动作、特别是选择初始化动作进行稳定，形成适合于写入动作的壁电荷。再有，如果将第二维持期间增长，从而具有比第一上升时间短的第二上升时间的维持脉冲数增多，则连续选择初始化动作可以更稳定进行，但具有第二上升时间的维持脉冲数达到某一程度后，其效果大致不改变。但是，具有用于初始化动作稳定所需的第二上升时间的维持脉冲数还因面板的点亮率而受到影响。
可是，第二维持期间的维持脉冲的上升时间比电力回收的效率高的第一上升时间Ts短，在电力回收一半时强制地从电源进行电压施加，所以有无用功率增大的倾向。因此，最好是第二维持期间的长度限于必要的最小限度。在本实施方式的驱动方法中，例如，在42英寸的面板中，通过第二维持期间的长度为包含5个维持脉冲的长度，从而可以稳定进行选择初始化动作。因此，可以将无用功率的增加抑制在很小的范围内。
为了进一步减小无用功率的增加，形成根据放电单元的点亮率来改变第二维持期间的时间长度的结构也可以。
图7表示根据放电单元的点亮率而改变第二维持期间的时间长度的等离子体显示装置的结构，其除了图3所示的等离子体显示装置的结构以外，还包括点亮率检测部件40。点亮率检测部件40根据子场变换部20的数据来检测各子场中点亮的放电单元数与所有放电单元数的比例。点亮率检测部件40检测出的各子场的点亮率被传送到定时发生电路15，定时发生电路15根据点亮率来决定第二维持时间的长度，对扫描驱动电路13和保持驱动电路14进行控制。
放电单元的点亮率小时，面板1中流过的电流小，电压降也小，所以各放电单元需要的电压增大，放电强烈。因此，因维持放电形成的壁电荷的量比较多，所以即使具有第二上升时间的维持脉冲数少，也可以稳定后面的初始化动作。另一方面，在放电单元的点亮率大时，面板1中流过的电流大，电压降也大，所以各个放电单元需要的电压减小，放电弱。因此，因维持放电形成的壁电荷减少，所以需要增多具有第二上升时间的维持脉冲数。因此，为了在放电单元的点亮率小时缩短第二维持期间，在放电单元的点亮率大时增长第二维持期间，通过根据放电单元的点亮率来变化第二维持期间的长度，可以将无用功率的增加抑制到最小限度，同时稳定进行初始化动作。
此外，在实施方式中，作为初始化期间中用于发生初始化放电的驱动波形，使用了斜坡电压，但也可以使用电压变化率小于等于10V/μs并且缓慢变化的缓慢梯度电压波形来取代这种斜坡电压波形。但是，如果电压变化率过小，则初始化期间变长，灰度显示困难，所以对于电压变化率的下限值，被设定在可进行要求的灰度显示的范围内。
而且，在实施方式中，第一SF的初始化期间无论各放电单元的壁电荷状态如何都进行全单元的初始化放电，所以在配置于第一SF之前的子场(一场期间的最后的子场)的维持期间中不设置第二维持期间也可以。

Claims (3)

1. 一种等离子体显示面板的驱动方法，该等离子体显示面板在扫描电极和维持电极与数据电极的交叉部上形成放电单元，其特征在于：
一场期间由具有初始化期间、写入期间和维持期间的多个子场构成，
至少一个子场的维持期间具有：维持脉冲具有第一上升时间的第一维持期间；以及维持脉冲具有比第一上升时间短的第二上升时间的第二维持期间，
配置所述第二维持期间，以使其至少包含所述维持期间的结束期间，
在所述至少一个子场之后的子场的初始化期间中，仅在在所述至少一个子场中进行了维持放电的放电单元中进行初始化放电。
2. 如权利要求1所述的等离子体显示面板的驱动方法，其特征在于，在所述第二维持期间中，将所述第二上升时间的长度设定为基本上不发生自擦除放电的值。
3. 如权利要求1所述的等离子体显示面板的驱动方法，其特征在于，根据放电单元的点亮率而改变所述第二维持期间的长度。
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