CN1801277A - 等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法，按照子场的方式实现灰度显示，采用寻址与显示分离驱动，驱动波形受等离子体显示器温度的控制，每一个子场的驱动波形由复位期、寻址期、维持期组成；复位期在Y电极上依次施加呈线性规律变化的上升斜坡电压和下降斜坡电压，在寻址期，X电极上的电压保持不变，然后开始扫描，扫描期结束后，进入维持期，根据扫描期是否写入数据而发光；这种形式的驱动波形会使寻址期的寻址放电的延时在任何工作温度下都能够保证更短一些，也会使各个象素的放电延迟比较集中，在温度变化时也能保证准确的寻址，从而在宽的温度范围内都能显示出比较好的图像质量。

Description

等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法

                        技术领域

本发明属于气体放电技术领域，涉及一种等离子体显示器(PlasmaDisplay Panel，以下简称PDP)的驱动方法，特别是针对采用寻址与显示分离驱动(Addressing Display Separation)的等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法。

                        背景技术

目前，液晶显示技术、场致发光显示技术、等离子体显示技术等平板显示技术都取得了快速的发展，而等离子体显示器与其它平板显示器相比由于存在亮度高、发光效率高、制造工艺简单等优点，所以在大屏幕显示领域是替代阴极射线管的更有优势的竞争者。

等离子体显示器由气体放电产生的紫外线激发荧光粉发光来显示出字符或者图像。根据驱动电压和显示单元的不同，等离子体显示器可以分为直流放电型和交流放电型，目前三电极交流放电型等离子体显示器由于具有突出的优点而得到了广泛的应用。

交流放电型等离子体显示器的电极由介质层所覆盖，电极间形成的电容可以自然地限制放电电流，介质层还能够避免放电过程中的离子对电极的轰击，所以交流放电型等离子体显示器具有更高的使用寿命。

图1所示的是典型的三电极交流放电型等离子体显示器的结构示意图，包括由玻璃制成的前基板与后基板，前基板与后基板相对一侧内部设置有一定放电空间，前基板内侧有水平方向分布的X电极与Y电极及其表面的介质层与保护层，后基板内侧有与前基板内电极垂直分布的A电极、与A电极间隔分布的栅格状障壁以及其表面的介质层与荧光粉层。以一对X电极、Y电极与A电极为中心，由相对应A电极两侧的障壁和相邻X电极和Y电极之间的障壁分隔就形成了一个显示单元，显示单元内部封装了惰性气体。所有的显示单元有规律的排列在一起就构成了三电极表面放电型等离子体显示器。在这三个电极上按照一定的规律施加高电压脉冲就可以控制每一个显示单元的发光状态来显示图像。

在等离子体显示器的前基板上黑条、扫描电极与维持电极平行排列，它们的表面覆盖着介质层和保护层。在等离子体显示器的后基板上的平行排列的数据电极与扫描电极和维持电极呈垂直方向排列，其表面覆盖着绝缘层、障壁、荧光粉。障壁在水平方向处于相邻扫描电极与维持电极组的间隙，而垂直方向位于相邻数据电极的间隙，荧光粉处于障壁形成的内表面上，障壁、前基板、后基板形成的小室里充满了惰性气体。这样的结构就在扫描电极、维持电极和数据电极的交叉点在前基板与后基板中间形成了放电单元。水平方向的三个相邻像素呈红、绿、蓝三种颜色分布，这样矩阵形式排列的放电单元就形成了彩色等离子显示屏。

图2所示的是等离子体显示器的电极分布示意图，数据电极(也称为A电极)A1、A2、……、Am在垂直方向排列，扫描电极(也称为Y电极)Y1、Y2、……、Yn和维持电极(也称为X电极)X1、X2、……、Xn在水平方向排列。数据电极与扫描电极和维持电极的交叉点就定义了一个放电单元。

图3所示是一种典型的驱动波形示意图。如图所示，一个子场的驱动波形分为复位期、寻址期、维持期。根据X驱动波形和Y驱动波形的特点，复位期可以分为上升斜坡电压段和下降斜坡电压段三个阶段。复位期使前一个子场的维持期形成的壁电荷在各个象素处都处于均匀一致的状态，各个电极表面的介质上建立起来的壁电荷可以在随后的寻址期实现正确的寻址放电。在寻址期，需要点亮的单元被选中从而发生寻址放电，相应单元的X电极与Y电极表面的介质上会积累相应极性的壁电荷。壁电荷就是由于电极之间施加的电压大于着火电压而发生放电后在电极表面的介质层上形成的电荷，这些电荷由于介质的阻碍作用并不与电极接触，因而放电发生后会在介质上积累与电极上所施加电压极性相反的电荷。这种形式电荷的分布形成的电极之间的电压通常称为壁电压。在维持期，显示单元表面积累了壁电荷的单元就会发生维持放电而发光，没有积累壁电荷的单元因为不会发生维持放电而不会发光。

为了提高等离子体显示器的发光效率，需要使填充在显示单元中的惰性气体中Xe的含量大于10％。而PDP的着火电压会随着Xe含量的增加而增大，所以在高Xe的显示屏中需要复位期的下降斜坡电压段的电压降低为负电压，寻址期Y电极上的扫描脉冲也相应变为负电压脉冲。这种等离子体显示器很容易由于各个显示单元的着火电压比较高而出现寻址不准确从而导致显示图像质量降低的现象。

等离子体显示器是采用高电压驱动的，维持期的功率消耗比较大，其维持电压大约为170伏左右，维持期驱动电路中的峰值电流也高达上百安培。复位期产生Y电极的上升斜坡电压与下降斜坡电压时，驱动电路的功率消耗也比较大。在寻址期数据驱动电路与扫描驱动电路也会由于功率消耗而使温度上升，这种温度上升会导致驱动电路中开关管、电感、电阻、电容的特性改变。等离子体显示器也会由于长时间的工作而使显示屏的温度上升，这一方面使显示屏内部的惰性气体压强增大，另一方面会使显示屏前基板表面的氧化镁和后基板的荧光粉特性改变。由于驱动电路和显示屏等多方面的原因，等离子体显示器实际的工作温度非常宽，可以低至零摄氏度高至八十摄氏度。由于等离子体显示器的显示屏在制造出来之后就不能通过调节参数来改变特性了，所以为了适应宽的温度范围，就需要由等离子体显示器的驱动模块根据工作温度来实时调节驱动电路的特性，也就是调节施加在等离子体显示器上的驱动波形，从而使等离子体显示器在较宽的温度范围内都可以正常工作。

                        发明内容

本发明的目的在于，提供一种等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法。该方法采用寻址与显示分离驱动，驱动波形受等离子体显示器温度控制，有助于提高寻址的可靠性、消除维持期的异常维持放电，使等离子体显示器在宽的温度范围内稳定工作。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术方案：

一种等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法，其特征在于，该方法按照子场的方式实现灰度显示，采用寻址与显示分离驱动，驱动波形受等离子体显示器温度的控制，每一个子场的驱动波形由复位期、寻址期、维持期组成；

复位期在Y电极上依次施加呈线性规律变化的上升斜坡电压和下降斜坡电压，上升斜坡电压的起始值和下降斜坡电压的起始值都是高幅值的电压VS；在Y电极的上升斜坡电压阶段，X电极上的电压为零，而在Y电极的下降斜坡电压阶段，X电极上的电压为VS；Y电极的下降斜坡驱动电压在电压线性降低达到-Vrd值时就迅速变为零，然后进入寻址期；进入寻址期后，X电极上的电压保持不变，而Y电极上的电压为Vscan；然后开始第一个扫描脉冲，扫描脉冲电压的最小值是-Vy，然后是下一个扫描脉冲；扫描期结束后，进入维持期，根据扫描期是否写入数据而发光；其中下降斜坡电压的变化率随着驱动模块温度的变化而变化，下降斜坡驱动电压结束时的电压-Vrd的值不受温度的影响，下降斜坡电压结束时刻到第一个扫描脉冲开始的时刻基本维持一个恒定的值。

每一个子场的复位期、寻址期的驱动波形类似，维持期的波形也基本相同，而不同子场的维持期对应维持脉冲的数目不同。

在寻址期，当扫描脉冲施加到Y电极，数据脉冲施加到A电极之后，经过一定的延时会发生寻址放电。由于各个象素单元状态的不同，放电延迟也是不同的，如果放电延时大于扫描脉冲的宽度，寻址放电就不会发生。在寻址期没有正确寻址，选中的单元在维持期也就不会正确的发生维持放电。

为了减小寻址期的放电延时，复位期的下降斜坡电压段在结束时刻的电压值要大于在扫描期扫描脉冲的最小值，这样会有利于在寻址时稳定地写入数据。在温度变化时，驱动电路的关键元器件、显示屏的放电特性都会相应改变，所以不同温度下需要采用不同的波形来进行驱动。寻址期的寻址放电受复位期在各个电极表面形成的壁电荷状态和空间离子浓度的影响很大，所以为了保证寻址放电的稳定进行，就需要根据温度的不同来采用相应的驱动波形。Y电极上下降斜坡电压的变化率和下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲之间的时间对壁电荷的形成和空间离子浓度的形成有很大影响，所以需要在温度变化时采用不同的Y电极上下降斜坡电压的变化率和不同的下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲之间的时间。这种形式的驱动波形会使寻址期的寻址放电的延时在任何工作温度下都能够保证更短一些，也会使各个象素的放电延迟比较集中，在温度变化时也能保证准确的寻址，从而在宽的温度范围内都能显示出比较好的图像质量。

                            附图说明

图1所示是典型的PDP结构示意图；

图2所示是PDP的电极分布示意图；

图3所示是PDP的典型的驱动波形示意图；

图4所示是本发明提出的实施例1驱动波形示意图；

图5所示是本发明实施例1的系统框图；

图6所示是本发明实施例1驱动波形的Y驱动电路原理图；

图7所示是本发明实施例1控制系统框图；

图8所示是实施例1在两种不同温度下驱动波形比较图；

图9所示是本发明实施例2控制系统框图；

图10所示是实施例2在两种不同温度下驱动波形比较图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

                      具体实施方式

本发明的等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法，按照子场的方式实现灰度显示，采用寻址与显示分离驱动，驱动波形受等离子体显示器温度的控制，每一个子场的驱动波形由复位期、寻址期、维持期组成；每一个子场的复位期、寻址期的驱动波形类似；维持期的波形也基本相同，不同子场的维持期对应维持脉冲的数目不同。

复位期和寻址期的驱动波形：

根据Y电极上驱动波形的不同对这种驱动波形进行说明，其特点是由时间上连续的几种形式的波形构成：上升斜坡电压、下降斜坡电压、零电压、扫描电压、连续的扫描脉冲。下降斜坡电压的斜率根据等离子体显示器显示屏的驱动模块温度的变化而变化，这样可以使等离子体显示器稳定工作于更宽的温度范围。下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲开始之间的时间也根据等离子体显示器显示屏的驱动模块关键点的温度变化，这样可以使等离子体显示器在宽的温度范围下工作更加稳定。

本发明的两个实施例与传统驱动方法的一个差异就在于复位期下降斜坡驱动电压受温度的控制，另一个差异是下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲之间的时间受温度的控制。本发明的实施例中调节下降斜坡电压的斜率是通过控制施加在下降斜坡电压产生电路中MOSFET的栅极电压来实现的，施加的电压越高，斜坡电压的斜率就越大，施加的电压越低，斜坡电压的斜率就越小。本发明的实施例中调节下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲之间的时间是通过检测复位期输出电压值，如果输出电压达到了设定的值-Vrd，就向控制电路反馈一个信号，控制输出电压变为零，再经过设定的时间后就开始进入寻址期，产生第一个扫描脉冲。所以本发明在硬件电路上与传统驱动方法的差异就在于：整机电路上增加检测驱动电路和显示屏温度的电路，Y驱动电路上增加了下降斜坡电压控制电路和下降斜坡电压检测电路，在控制电路上需要增加相应的控制电路。

实施例1：

如图4所示是实施例1所采用的典型的复位期、寻址期驱动波形示意图。采用这种驱动波形时，在上升斜坡电压阶段，X电极的电压维持为零，而Y电极的电压以恒定的变化率从VS上升到VS+Vset。这样的驱动波形可以使前一子场维持期发生维持放电的单元和不发生维持放电的单元的壁电荷处于一致的状态。在上升斜坡电压的末期，各个单元的壁电压都基本等于各自的着火电压。但是此时Y电极表面积累的是负极性的电荷，而X电极上积累的是正极性的电荷。在下降斜坡电压阶段，X电极上的电压为VS，而Y电极上的电压快速从VS+Vset降到VS，然后再以恒定的变化率从VS下降到-Vrd。在下降斜坡电压阶段的末期，各个单元的壁电压也基本等于各自的着火电压，此时X电极表面的介质上会积累一定的壁电荷。Y电极上的电压下降到-Vrd后迅速上升到零并维持一段时间，然后再迅速上升到Vscan，接下来就是这个子场的寻址期，在寻址期X电极上的电压维持为VB。下降斜坡电压降为-Vrd到第一个扫描脉冲之间的时间是Trd_sc。在本实施例中，下降斜坡电压的斜率受温度的控制，温度越高，电压的变化率越大，温度越低，电压的变化率越小。而Trd_sc要保持为恒定的值，这样需要在检测下降斜坡电压结束之后，把反馈信号输入到驱动控制信号产生电路来控制第一个扫描脉冲的产生。采用这样的复位期和寻址期驱动波形可以在宽的温度范围内都使X电极和Y电极表面积累更多的壁电荷，同时显示单元也可以积累更多的空间离子，这些都对减小寻址放电延迟有利，所以可以提高寻址的准确率，也使采用更短的寻址时间成为可能。

如图5所示是采用本发明的实施例1的系统框图。包括控制电路、驱动电路和等离子显示屏，驱动电路和等离子显示屏分别连接温度传感器，如图所示，Y驱动下降斜坡结束信号、驱动电路温度信号、显示屏温度信号是与传统驱动系统的差异，这些信号的产生与接收需要在检测电路、驱动电路、控制电路上增加一些相应的处理电路。

如图6所示是产生实施例1驱动波形的Y驱动电路原理图。如图所示，它包括由Cer、Qer_up、Der_up、Der_dn、Qer_dn、Ler、Qsus_up、Qsus_dn构成的维持电压产生电路，由Dramp_up、Cramp_up、Qramp_up、Qpath_up、Qpath_dn构成的上升斜坡电压产生电路，由Qramp_dn构成的下降斜坡产生电路，由Dscan、Cscan、Qscan_up、Qscan_dn、ICscan构成的扫描电压产生电路，其中维持电压产生电路可以产生维持期的脉冲电压，上升斜坡电压产生电路与维持电压产生电路配合可以产生线性变化的上升斜坡电压，下降斜坡产生电路可以产生线性变化的下降斜坡电压，扫描电压产生电路可以把其它部分产生的波形分配到各个Y扫描电极上。这个电路与传统Y驱动电路的主要差异在于增加了输出电压检测电路和下降斜坡电压斜率控制电路。其中输出电压检测电路是通过比较器来实现的，这个比较器的输出只有在复位期才是有效的，检测到的信号在控制电路中通过相应的逻辑控制是否有效。而下降斜坡电压斜率控制电路是通过施加到相应开关管驱动器(如IR2110等)上的电源电压来实现的，施加的电压值由控制电路根据检测到的温度来控制。

如图7所示是实施例1的控制系统框图，根据检测到的显示屏的温度和驱动模块的温度，通过如图所示的斜率控制电路，得到不同温度下期望的斜坡电压的斜率，再根据期望的斜率产生不同的电压施加到Y驱动电路中下降斜坡控制开关管的驱动器上。这样就可以根据不同的温度得到不同的下降斜坡电压。图中的温度控制下降斜坡电压斜率和斜率/电压转换都可以通过实验得到相应的数据，然后再在控制电路中的程序中通过查表的方式实现。由于下降斜坡电压段电压的起始值是保持不变的，所以如果电压变化的速率比较慢，就需要较长的时间才能达到-Vrd，如果电压变化的速率比较快，就需要较短的时间达到-Vrd。在电压下降到-Vrd之后，Y驱动电路中的检测电路就会产生Y驱动电路下降斜坡结束信号，这个信号反馈到控制电路中，驱动控制信号产生电路就根据这个信号的出现延时Trd_sc后控制第一个扫描脉冲的出现。从而进入寻址期，其它的扫描信号就依次出现来完成整个显示屏的寻址。

实施例1中只是控制下降斜坡电压的斜率随着温度的变化而变化。如图8所示是两种不同温度下驱动波形的比较图，上部的是温度较高时的驱动波形，下部的是温度较低时的驱动波形。由于实施例1中在温度比较高时控制下降斜坡电压的变化率比较大，所以从VS下降到-Vrd所用的时间比较短。在电压下降到-Vrd之后马上产生下降斜坡电压结束信号，控制电路根据这个反馈信号产生相应的驱动控制信号来使驱动电压迅速变为零，然后再变为Vscan。在下降斜坡电压结束后经过Trd_sc之后，就产生第一个扫描脉冲，然后就是其它的扫描脉冲。由图8可以看出，与温度比较低的驱动波形相比，温度较高的情况下相当于是第一个扫描脉冲提前了，提前的时间是由于下降斜坡电压的斜率增大造成的。

实施例2：

如图9所示是实施例2的控制系统框图，根据检测到显示屏的温度和驱动模块的温度，通过如图所示的斜率控制电路，得到不同温度下期望的斜坡电压的斜率，再根据期望的斜率产生不同的电压施加到Y驱动电路中下降斜坡控制开关管的驱动器上。这样就可以根据不同的温度得到不同的下降斜坡电压。图中的温度控制下降斜坡电压斜率和斜率/电压转换都可以通过实验得到相应的数据，然后再在控制电路中的程序中通过查表的方式实现。由于下降斜坡电压段电压的起始值是保持不变的，所以如果电压变化的速率比较慢，就需要较长的时间才能达到-Vrd，如果电压变化的速率比较快，就需要较短的时间达到-Vrd。在电压下降到-Vrd之后，Y驱动电路中的检测电路就会产生Y驱动电路下降斜坡结束信号，这个信号反馈到控制电路中，驱动控制信号产生电路就根据这个信号的出现延时Trd_sc后控制第一个扫描脉冲的出现。实施例2中Trd_sc也受温度的控制，如图8所示，Trd_sc控制电路根据输入的温度来产生期望的Trd_sc值，Trd_sc也输入到驱动控制信号产生电路中，在检测到Y驱动下降斜坡结束之后，经过Trd_sc后进入寻址期，其它的扫描信号就依次出现来完成整个显示屏的寻址。其中Trd_sc的值需要根据实验得到相应的数据，然后在控制程序中通过查表的方式可以实现所需要的功能。

实施例2中控制下降斜坡电压的斜率和Trd_sc随着温度的变化而变化。如图10所示是两种不同温度下驱动波形的比较图，上部的是温度较高时的驱动波形，下部的是温度较低时的驱动波形。由于实施例2中在温度比较高时控制下降斜坡电压的变化率比较大，Trd_sc比较小，所以从VS下降到-Vrd所用的时间比较短。在电压下降到-Vrd之后马上产生下降斜坡电压结束信号，控制电路根据这个反馈信号产生相应的驱动控制信号来使驱动电压迅速变为零，然后再变为Vscan。在下降斜坡电压结束后经过Trd_sc之后，就产生第一个扫描脉冲，然后就是其它的扫描脉冲。由图10可以看出，与温度比较低的驱动波形相比，温度升高的情况下相当于是第一个扫描脉冲提前了，提前的时间是由于下降斜坡电压的斜率增大和Trd_sc减小两方面的原因造成的。

Claims (2)

1.一种等离子体显示器在复位期和寻址期的驱动方法，其特征在于，该方法按照子场的方式实现灰度显示，采用寻址与显示分离驱动，驱动波形受等离子体显示器温度的控制，每一个子场的驱动波形由复位期、寻址期、维持期组成；

复位期在Y电极上依次施加呈线性规律变化的上升斜坡电压和下降斜坡电压，上升斜坡电压的起始值和下降斜坡电压的起始值都是高幅值的电压VS；在Y电极的上升斜坡电压阶段，X电极上的电压为零，而在Y电极的下降斜坡电压阶段，X电极上的电压为VS；Y电极的下降斜坡驱动电压在电压线性降低达到-Vrd值时就迅速变为零，然后进入寻址期；进入寻址期后，X电极上的电压保持不变，而Y电极上的电压为Vscan；然后开始第一个扫描脉冲，扫描脉冲电压的最小值是-Vy，然后是下一个扫描脉冲；扫描期结束后，进入维持期，根据扫描期是否写入数据而发光；其中下降斜坡电压的变化率随着驱动模块温度的变化而变化，下降斜坡驱动电压结束时的电压-Vrd的值不受温度的影响，下降斜坡电压结束时刻到第一个扫描脉冲开始的时刻基本维持一个恒定的值；

每一个子场的复位期、寻址期的驱动波形类似，维持期的波形也基本相同，而不同子场的维持期对应维持脉冲的数目不同。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下降斜坡驱动电压结束时的电压-Vrd的变化值根据显示屏的不同设置在-40V至+60V之间，而下降斜坡电压结束到第一个扫描脉冲开始之间的时间设置为10us至30us之间。

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