JP2004021181A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネルに対し、より多階調の階調表現が可能な表示性能が求められている。単純に階調を２倍に増やした場合、ＡＰＬが高い映像においても２倍の維持サイクルが必要となり、階調を増やす前と比べて発光による消費電力が２倍に増え、また、プラズマディスプレイパネルは容量性素子であるため、維持サイクル数が増加する容量成分の充放電するための無効な電力も増加し消費電力の増加につながる。
【解決手段】複数のサブフィールド分割してセルの輝度に応じて維持サイクル数を変える方式において、複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドをアドレス期間での放電に続く維持放電を行わずに消去期間に移行する構成とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブフィールド法を用いて階調表現を行うプラズマディスプレイパネルの輝度制御方法に関し、特に低消費電力と高い階調表現性を兼ね備えた輝度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマディスプレイパネル及びその駆動方法ならびに輝度制御方法について図を参照して説明する。図８は従来のプラズマディスプレイパネルを示す部分断面図である。プラズマディスプレイパネルには、ガラスよりなる前面及び背面の２つの絶縁基板２０１及び３０１が設けられている。
絶縁基板２０１上には、透明な走査電極２及び維持電極３が形成され、これらの電極の抵抗値を小さくするためトレース電極４が走査電極２及び維持電極３に重なるように配置されている。また、走査電極２及び維持電極３を覆う第１の誘電体層９が設けられ、この誘電体層９を放電から保護する酸化マグネシウム等からなる保護層１０が形成されている。
絶縁基板３０１上には、走査電極２及び維持電極３と直交して延びるデータ電極５が形成されている。また、データ電極５を覆う第２の誘電体層１１が設けられている。誘電体層１１上にはデータ電極５と同じ方向に延び表示の単位となる表示セルを区切る隔壁７が形成されている。さらに、隔壁７の側面及び誘電体層１１の隔壁７が形成されていない表面上には放電ガスの放電により発生する紫外線を可視光に変換する蛍光体層８が形成されている。
そして、絶縁基板２０１及び３０１により挟まれ隔壁７により区画された空間は、ヘリウム、ネオン及びキセノン等またはこれらの混合ガスからなる放電ガスが充填される放電空間６となっている。
このように構成されたプラズマディスプレイパネルにおいては、走査電極２と維持電極３との間で面放電１００が発生する。
【０００３】
次に、表示セルの選択的な種々の表示動作について説明する。図９は従来の駆動方法における各電極に印加される電圧パルスを示すタイミングチャートである。図において、期間（１）は後に続く選択操作期間での放電を起こしやすくするための予備放電期間、期間（２）は各表示セルの表示のオン／オフを選択する選択操作期間、期間（３）は選択された全ての表示セルで表示放電を行う維持期間、期間（４）は表示放電を停止させる維持消去期間である。なお、この従来の駆動方法においては、走査電極２及び維持電極３からなる面電極の基準電位を、維持期間（３）において放電を維持するための維持電圧Ｖｏｓとする。従って、走査電極２及び維持電極３については、維持電圧Ｖｏｓより高い電位のものを正極性、低い電位のものを負極性と表現する。また、データ電極５の電位は、０Ｖを基準とする。
まず、予備放電期間（１）において、走査電極２に正極性で鋸歯状の予備放電パルスＰｏｐｓを印加すると同時に、維持電極３に負極性で矩形の予備放電パルスＰｏｐｃを印加する。予備放電パルスの波高値は、走査電極２及び維持電極３間の放電開始閾電圧を超える値に設定しておく。従って、予備放電パルスＰｏｐｓ及びＰｏｐｃを各電極に印加することにより、鋸歯状の予備放電パルスＰｏｐｓの電圧が上昇して両電極間の電圧が放電開始閾電圧を超えた時点から走査電極２と維持電極３との間に弱い放電が発生する。この結果、走査電極２上に負の壁電荷が形成され、維持電極３上に正の壁電荷が形成される。
【０００４】
走査電極２には、予備放電パルスＰｏｐｓの印加に続いて鋸歯状で負極性の予備放電消去パルスＰｏｐｅを印加する。このとき、維持電極３の電位は維持電圧Ｖｏｓに固定しておく。予備放電消去パルスＰｏｐｅの印加により、走査電極２及び維持電極３上に形成された壁電荷は消去される。なお、予備放電期間（１）における壁電荷の消去には、選択操作及び維持放電等の次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
次に、選択操作期間（２）においては、全ての走査電極２を一旦ベース電位Ｖｏｂｗに保持した後、各走査電極２に順次負極性の走査パルスＰｏｗを印加するとともに、データ電極５に表示データに応じたデータパルスＰｏｄを印加する。この間、維持電極３は、正極性の電位Ｖｏｓｗに保持する。なお、走査パルスＰｏｗ及びデータパルスＰｏｄの到達電位は、走査電極２及びデータ電極５からなる対向電極について、走査電極２とデータ電極５との間の対向電極電圧がいずれか単独の印加では放電開始閾電圧を超えず、両パルスが重畳されたときに放電開始閾電圧を超えるように設定されている。また、選択操作期間（２）における維持電極３の電位Ｖｏｓｗは、走査パルスＰｏｗと重畳された場合においても、走査電極２と維持電極３との間の面電極電圧が放電開始閾電圧を超えないように設定されている。
【０００５】
従って、走査パルスＰｏｗの印加に合わせてデータパルスＰｏｄが印加された表示セルにおいてのみ、走査電極２とデータ電極５との間で対向放電が発生する。このとき、走査電極２と維持電極３との間に走査パルスＰｏｗ及びＶｏｓｗによる電位差が与えられているため、対向放電をトリガとして走査電極２と維持電極３との間にも放電が発生する。この放電が書き込み放電となる。この結果、選択された表示セルにおいて、走査電極２上に正の壁電荷が形成され、維持電極３上に負の壁電荷が形成される。
【０００６】
その後、維持期間（３）において、全ての走査電極２を維持電圧Ｖｏｓに保持し、維持電極３に第１の維持パルスＰｏｓｆを印加する。維持電圧Ｖｏｓは、選択操作期間（２）における書き込み放電によって面電極上に形成された壁電荷による壁電圧が維持電圧Ｖｏｓに重畳された場合には放電が発生し、そのような壁電圧の重畳がない場合には面電極電圧が放電開始閾電圧を超えず放電が発生しないような電圧に設定されている。従って、選択操作期間（２）において書き込み放電が発生して壁電荷が形成された表示セルにおいてのみ、維持放電が発生する。さらに引き続いて走査電極２及び維持電極３に波高値が維持電圧Ｖｏｓで互いに位相が反転した維持パルスＰｏｓを印加する。これにより第１の維持パルスで放電が発生した表示セルのみで維持放電が発生する。
【０００７】
その後の維持消去期間（４）においては、維持電極３の電圧を維持電圧Ｖｏｓに固定し、走査電極２に負極性で鋸歯状の維持消去パルスＰｏｅを印加する。この工程により、面電極上の壁電荷が消去されて初期状態、即ち、予備放電期間（１）において予備放電パルスＰｏｐｓ及びＰｏｐｃが印加される前の状態へと戻る。なお、維持消去期間（４）における壁電荷の消去には、次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
なお、選択操作期間と維持期間が時間的に分離されている方式以外にも、これらの動作が混合されている駆動方式も採用されているが、個別の表示セルからみれば、予備放電の後に選択操作、次いで維持期間が配置されていることは同様である。
【０００８】
次に、従来のプラズマディスプレイパネルの輝度制御方法について説明する。プラズマディスプレイパネルにおいては階調表現を行うためにサブフィールド法が用いられる。これは、ＡＣ型プラズマディスプレイ装置では発光表示輝度の電圧変調は困難であり、輝度変調には発光回数を変える必要があるためである。サブフィールド法は階調性のある一枚の画像を複数の２値表示画像に分解し高速で連続して表示し、視覚の積分効果により多階調の画像として再現するものである。
【０００９】
８ビット２５６階調の表現を行う場合には、１フィールドを８サブフィールド（ＳＦ）に分割し各々のサブフィールドに１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８の比率の輝度を与える。これにより、入力信号の輝度レベルに応じて発光させるＳＦを選択することにより階調の表現が可能となる。各ＳＦの輝度は、維持期間（３）における維持サイクル数を変えることにより設定される。
ところで、プラズマディスプレイの発光効率はあまり高くない。そのため、全面白表示などの画面全体が明るい表示となる場合には、消費電力や、パネルや回路の発熱の問題により、１フィールドに印加される維持サイクル数が制限される。一方、画面の平均輝度が低い場合には１フィールドの維持パルス数を増やしてピーク輝度を高くし、鮮明な表示を行うことが可能である。このように、画面全体の平均的な輝度レベルであるＡＰＬを検出し、ＡＰＬが低い場合には１フィールドの維持放電サイクル数を多くして高輝度の表示を行い、ＡＰＬが大きい場合には１フィールドの維持放電サイクル数を少なくして発光による消費電力を低減する輝度制御方法がプラズマディスプレイでは採用されている。
表１には、８サブフィールドで２５６階調を表現する場合の、ＡＰＬレベルと各サブフィールドの維持サイクル数の関係を示す。この例ではＡＰＬのレベルを４ステップに分割し、最も低いレベルをＡＰＬレベル０とし、全面白に近い状態ではＡＰＬレベル３とした。全面白状態では最高の輝度レベルである輝度レベル２５５で維持サイクル数は２５５である。一方、ピーク輝度を与えるＡＰＬレベル０では輝度レベル２５５で維持サイクル数は１０２０であり、全面白表示時に比べ４倍の数の維持サイクルの印加となり、全面白輝度より４倍近いピーク輝度が実現される。
【００１０】
【表１】
Figure 2004021181
【００１１】
この場合、維持サイクル数が増加しても発光している表示セル数が少ないため、発光により消費される電力が小さく、全体としての消費電力は増加せず、表示装置としての最大電力は全面白表示時である。従って、最大消費電力の増大を伴うことなく、ＡＰＬレベルが小さい場合のピーク輝度の増大を図ることができる。ＡＰＬの検出は各種の方法があるが、プラズマディスプレイの場合は輝度データをデジタル信号で扱っており、簡単なデジタル信号処理によりＡＰＬレベルの検出を容易に行うことができる。また、各ＡＰＬレベルに対応した各サブフィールドの維持サイクル数の設定は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などにより簡単に行うことができる。
【００１２】
上述のような画像の平均輝度レベルに対応した情報で、維持サイクル数を制御し、最大消費電力の低減やピーク輝度の増大を図る輝度制御方法はパワーセイブ法やピーク輝度増大法（ＰＬＥ）等と呼ばれており、例えば特開２０００−３２２０２５等でも述べられている。本明細書においてはＰＬＥ法と呼ぶ。
【００１３】
ここでＡＰＬレベル３のときに、ＳＦ１及びＳＦ２において各電極に印加される電圧パルスを示すタイミングチャートを図１０に示す。ＳＦ１では維持期間（３）での放電回数は第１の維持パルスによる１回のみであるが、選択操作期間（２）においても書き込み放電による面放電が発生するため、発光のサイクル数としては１回と数えることができ、輝度も維持放電の１サイクル相当となる。従って、表１などに示す維持サイクル数は書き込み放電による面放電を０．５回として含んだ値である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマディスプレイパネルは年々大型化が進み、それに応じて消費電力も増加している。このような場合、上記のようなＰＬＥ法を用いて消費電力を抑制しようとするとＡＰＬレベルが高い場合の維持サイクル数が減少してしまう。一方、従来の駆動方法では１フィールドの維持サイクル数以上の階調表現ができないため、維持サイクル数が２５５を下回った場合には２５６の階調表現いわゆるフルカラー表示が不可能となる。
【００１５】
また、１回の放電による輝度に関しても高輝度化が進んでおり、より少ない維持サイクル数で同等の輝度を表示できるようになってきている。維持サイクル数が減少すればたとえ発光効率が同等であっても、容量成分の充放電に費やされる無効電力が減少するため、装置全体としての消費電力は低減することができる。しかしながら、階調再現性のために維持サイクル数の下限が決まると、維持サイクル数を減らすことができず、かえって消費電力の増大を招く結果となってしまう。
【００１６】
また、表示性能に対する要求も徐々に高くなっており、階調表現に関してはより多階調への対応が必要とされている。単純に９ビット５１２階調に増加した場合を考えると、ＡＰＬが高い映像においても５１１の維持サイクルが必要となり、従来の８ビット２５６階調の場合に比べて発光による消費電力が２倍に増えてしまう。また、プラズマディスプレイパネルは容量性素子であるため、維持サイクル数が増加すると容量成分を充放電するための無効な電力も増加してしまい、これも消費電力の増加につながる。
【００１７】
そこで、本発明は、維持サイクル数を増加させることなく階調数を増加させ、消費電力を低く抑えながら良好な映像表示が得られるプラズマディスプレイ装置を実現することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によって提供されるプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面側に設けられ行方向に平行に延びる複数本の第１の電極と、この第１の電極と対をなして平行に延び隣接する第１の電極との間隙により表示ラインを構成する複数本の第２の電極と、前記第２の基板における前記第１の基板との対向面側に設けられ前記第１及び第２の電極が延びる方向に対して直交する列方向に延びる複数本の第３の電極と、を有し、前記第１及び第２の電極と前記第３の電極との各交点に１個ずつ表示セルが設けられたマトリクス方式のプラズマディスプレイパネルにおいて、
１フィールドを少なくとも２種類以上の輝度の重み付けを持つ複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの表示の有無を選択することにより階調表現を行い、前記表示の有無の選択は前記第１の電極と前記第３の電極との間の放電の有無により行われ、前記輝度の重み付けは維持パルスの印加数を変化させることによって行われ、
前記複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明によって提供されるプラズマディスプレイパネルの別の駆動方法は、対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面側に設けられ行方向に平行に延びる複数本の第１の電極と、この第１の電極と対をなして平行に延び隣接する第１の電極との間隙により表示ラインを構成する複数本の第２の電極と、前記第２の基板における前記第１の基板との対向面側に設けられ前記第１及び第２の電極が延びる方向に対して直交する列方向に延びる複数本の第３の電極と、を有し、前記第１及び第２の電極と前記第３の電極との各交点に１個ずつ表示セルが設けられたマトリクス方式のプラズマディスプレイパネルにおいて、１フィールドを少なくとも２種類以上の輝度の重み付けを持つ複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの表示の有無を選択することにより階調表現を行い、前記表示の有無の選択は前記第１の電極と前記第３の電極との間の放電の有無により行われ、前記輝度の重み付けは維持パルスの印加数を変化させることによって行われ、
前記１フィールドに印加される前記維持パルスの総数は画像の明るさに応じて変化するものであり、前記維持パルスの総数が少なくなったときに、前記複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドであることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは、前記表示の有無の選択を行う工程において、前記第１の電極と前記第２の電極の間において放電を発生させる工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
あるいは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは、前記表示の有無の選択を行う工程の後に前記第１の電極及び前記第２の電極の放電空間表面に形成された壁電荷の少なくとも一方を減少させる工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記壁電荷を減少させる工程は、前記第１の電極及び前記第２の電極の放電空間に形成された前記壁電荷により発生する自己消去放電を発生させる工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、前記壁電荷を減少させる工程は、前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を発生させる工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
さらに好ましくは、前記第１の電極と前記第２の電極の間に自己消去放電を発生させる前記工程は、前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を発生させる工程により誘起されるものであることを特徴とする。
【００２５】
また、前記第２の電極と前記第３の電極の間に発生する前記放電は、前記第２の電極と前記第３の電極の放電空間表面に形成された壁電荷により発生する自己消去放電であることを特徴とする。
【００２６】
好ましくは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは１フィールドの中で最も低い輝度を表示するサブフィールドであることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
第１の実施形態により駆動されるプラズマディスプレイパネルは、装置の基本的な構成は従来のプラズマディスプレイパネルと同様であり、１本の走査電極２及び１本の維持電極３とこれらに直交する１本のデータ電極５との交点に１個の放電セル１２が設けられる。
【００２９】
次に、上述のように構成されたプラズマディスプレイパネルの動作について説明する。まず、階調の再現方法であるが、これに関しても基本的には従来のプラズマディスプレイパネルの駆動方法と同じである。１画面を構成するフィールドは８個のサブフィールドに分割され、各々のサブフィールドは表２に示す比率で輝度が設定される。これにより８ビット２５６階調の表現が可能となる。
【００３０】
【表２】
Figure 2004021181
【００３１】
続いて各ＳＦを選択し、所望の輝度で発光させるための駆動方法について説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイムチャートである。図中には最も輝度の重み付けが低い（重み付けが１である）ＳＦ１とそれに続く重み付けが２、４であるＳＦ２及びＳＦ３の期間を示している。また、この図は画像の平均輝度（ＡＰＬ）が高い場合、すなわち１フィールドの維持サイクル数が少なくなっている場合を示している。
【００３２】
図において、期間（１）は後に続く選択操作期間での放電を起こしやすくするための予備放電期間、期間（２）は各表示セルの表示のオン／オフを選択する選択操作期間、期間（３）は選択された全ての表示セルで表示放電を行う維持期間、期間（４）は表示放電を停止させる維持消去期間である。なお、この第１の実施形態においては、走査電極２及び維持電極３からなる面電極の基準電位を、維持期間（３）において放電を維持するための維持電圧Ｖｓとする。従って、走査電極２及び維持電極３については、維持電圧Ｖｓより高い電位のものを正極性、低い電位のものを負極性と表現する。維持電圧Ｖｓは、例えば＋１７０Ｖ程度である。また、データ電極５の電位は０Ｖを基準とする。
【００３３】
図に示すように、ＳＦ２及びＳＦ３は図１０に示す従来の駆動方法におけるＳＦ１及びＳＦ２と同じ駆動波形であり、図示していないＳＦ４〜８も従来の駆動方法におけるＳＦ３〜７と同じになる。このとき、ＳＦ４〜８の維持期間（３）に印加される維持パルスはＳＦ３に対して、それぞれ、２、６、１４、３０、６２サイクル追加されたかたちとなる。従って従来の駆動方法と違いがあるのはＳＦ１のみであるがここではＳＦ２以降の動作から説明する。
【００３４】
まず、予備放電期間（１）において、走査電極２に正極性で鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓを印加すると同時に、維持電極３に負極性で矩形の予備放電パルスＰｐｃを印加する。予備放電パルスの波高値は、走査電極２及び維持電極３間の放電開始閾電圧を超える値に設定しておく。従って、予備放電パルスＰｐｓ及びＰｐｃを各電極に印加することにより、鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓの電圧が上昇して両電極間の電圧が放電開始閾電圧を超えた時点から走査電極２と維持電極３との間に弱い放電が発生する。この結果、走査電極２上に負の壁電荷が形成され、維持電極３上に正の壁電荷が形成される。
【００３５】
走査電極２には、予備放電パルスＰｐｓの印加に続いて鋸歯状で負極性の予備放電消去パルスＰｐｅを印加する。このとき、維持電極３の電位は維持電圧Ｖｓに固定しておく。予備放電消去パルスＰｐｅの印加により、走査電極２及び維持電極３上に形成された壁電荷は消去される。なお、予備放電期間（１）における壁電荷の消去には、選択操作及び維持放電等の次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
【００３６】
次に、選択操作期間（２）においては、全ての走査電極２を一旦ベース電位Ｖｂｗに保持した後、各走査電極２に順次負極性の走査パルスＰｗを印加するとともに、データ電極５に表示データに応じたデータパルスＰｄを印加する。この間、維持電極３は、正極性の電位Ｖｓｗに保持する。なお、走査パルスＰｗ及びデータパルスＰｄの到達電位は、走査電極２及びデータ電極５からなる対向電極について、走査電極２とデータ電極５との間の対向電極電圧がいずれか単独の印加では放電開始閾電圧を超えず、両パルスが重畳されたときに放電開始閾電圧を超えるように設定されている。また、選択操作期間（２）における維持電極３の電位Ｖｓｗは、走査パルスＰｗと重畳された場合においても、走査電極２と維持電極３との間の面電極電圧が放電開始閾電圧を超えないように設定されている。
【００３７】
従って、走査パルスＰｗの印加に合わせてデータパルスＰｄが印加された表示セルにおいてのみ、走査電極２とデータ電極５との間で対向放電が発生する。このとき、走査電極２と維持電極３との間に走査パルスＰｗ及びＶｓｗによる電位差が与えられているため、対向放電をトリガとして走査電極２と維持電極３との間にも放電が発生する。この放電が書き込み放電となる。この結果、選択された表示セルにおいて、走査電極２上に正の壁電荷が形成され、維持電極３上に負の壁電荷が形成される。
【００３８】
その後、維持期間（３）において、全ての走査電極２を維持電圧Ｖｓに保持し、維持電極３に第１の維持パルスＰｓｆを印加する。維持電圧Ｖｓは、選択操作期間（２）における書き込み放電によって面電極上に形成された壁電荷による壁電圧が維持電圧Ｖｓに重畳された場合には放電が発生し、そのような壁電圧の重畳がない場合には面電極電圧が放電開始閾電圧を超えず放電が発生しないような電圧に設定されている。従って、選択操作期間（２）において書き込み放電が発生して壁電荷が形成された表示セルにおいてのみ、維持放電が発生する。ＳＦ３以降ではさらに引き続いて走査電極２及び維持電極３に波高値が維持電圧Ｖｓで互いに位相が反転した維持パルスＰｓを印加する。これにより第１の維持パルスで放電が発生した表示セルのみで維持放電が発生する。
【００３９】
その後の維持消去期間（４）においては、維持電極３の電圧を維持電圧Ｖｓに固定し、走査電極２に負極性で鋸歯状の維持消去パルスＰｅを印加する。この工程により、面電極上の壁電荷が消去されて初期状態、即ち、予備放電期間（１）において予備放電パルスＰｐｓ及びＰｐｃが印加される前の状態へと戻る。なお、維持消去期間（４）における壁電荷の消去には、次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
【００４０】
次に、以上の動作と対比して、ＳＦ１における動作について説明する。予備放電期間（１）及び選択操作期間（２）における動作はＳＦ２における動作と同じである。しかしＳＦ１には維持期間（３）が存在せず、選択操作期間（２）の直後に維持消去期間（４）が続く。維持消去期間（４）では、走査電極２の電圧を維持電圧Ｖｓに固定し、維持電極３に負極性で鋸歯状の維持消去パルスＰｅｒを印加する。その後ＳＦ２における予備放電期間（１）へと移行する。
選択操作期間（２）においては走査電極２とデータ電極５の間に発生する対向放電をトリガとして走査電極２と維持電極３の間に走査電極２を陰極とする面放電が発生する。この面放電により走査電極２上には正の、維持電極３上には負の壁電荷が形成される。一方、他のＳＦでは維持期間（３）における最終の維持放電は維持電極３が陰極となる極性であり、形成される壁電荷はＳＦ１の選択操作期間（２）終了後とは逆になっている。そのため、ＳＦ１では維持消去期間（４）に印加する消去パルスの極性を逆に設定している。
【００４１】
ところで、選択操作期間（２）における放電の強度は他のＳＦにおける維持期間（３）に発生する維持放電１回の強度とほぼ同等であるため、ＳＦ１により表示される輝度は１維持サイクルの約半分の輝度となる。このとき、ＳＦ２は選択操作期間（２）における放電と維持期間（３）における１回の維持放電により１維持サイクル相当の輝度を表示することになる。以上をまとめて各ＳＦにおける、維持期間（３）に印加される維持パルスのサイクル数、維持期間（３）での維持放電の回数、選択操作期間（２）を含めた放電の回数、さらにＳＦ１を基準とした場合の各ＳＦの輝度の比率を表３に示す。
【００４２】
【表３】
Figure 2004021181
【００４３】
表３に示すように、各ＳＦの輝度比は当初の設定通り８ビットのバイナリとなっており、選択的な表示により２５６階調の表示が可能である。一方、１フィールドに印加される維持サイクル数は１２３．５サイクルであり、選択操作期間（２）の放電を含めても１２７．５サイクルとなり従来の駆動方法の半分になる。従って、ＡＰＬの高い画像において階調表現性を保持したまま消費電力を低く抑えることが可能となる。
【００４４】
さらに、表示階調が９ビット５１２階調になった場合は、維持サイクル数を１２７．５としたＳＦ９を追加する。これにより、１フィールドの維持サイクル数は選択操作期間（２）の放電を含めて２５５．５サイクルとなり、従来の駆動方法における８ビット、２５６階調相当の消費電力と同等とすることが可能になる。
【００４５】
上記のように、本発明によるプラズマディスプレイの駆動方法によれば、階調表現力を保持したまま消費電力を下げたり、消費電力を維持したまま階調表現力を改善したりすることが可能である。
【００４６】
しかしながら本実施形態に示した駆動方法においては、駆動特性に若干の問題が出る場合がある。図２は図１における選択操作期間（２）、維持期間（３）、維持消去期間（４）がそれぞれ終わった後の面電極上の壁電荷の様子を模式的に示す図である。また、図３は次ＳＦの予備放電期間（１）における予備放電及び予備放電消去がそれぞれ終わった後の面電極上の壁電荷の様子を模式的に示す図である。図中にはＳＦ１の場合とＳＦ２の場合を並べて示しているが、先にも述べたとおりＳＦ１には維持期間は存在しない。選択操作期間（２）が終了した時点ではＳＦ１とＳＦ２に大きな違いはなく、走査電極２上には正の、維持電極３上には負の壁電荷が形成されている（図２（ａ））。
【００４７】
維持期間（３）では最終の放電が走査電極２を陽極、維持電極３を陰極とする極性のため、走査電極２上には負の、維持電極３上には正の壁電荷が形成される（図２（ｂ））。維持消去期間（４）ではＳＦ１は維持電極３に、ＳＦ２では走査電極２に消去パルスが印加され、放電ギャップ近傍の壁電荷が消去される（図２（ｃ））。
【００４８】
このとき、いずれのＳＦにおいても傾斜波形を用いた維持消去を行っているため、維持消去放電は弱放電の形態となり放電ギャップ近傍では放電が発生するが放電ギャップから離れた位置はほとんど変化が現れない。従って放電ギャップから離れた部分では維持消去前の壁電荷がほぼ保持された状態となる。その後次ＳＦにおける予備放電期間（１）において予備放電が行われ放電ギャップに近い領域において走査電極２上には負の、維持電極３上には正の壁電荷が形成される（図３（ａ））。さらに続く予備放電消去において放電ギャップ近傍の壁電荷は消去される（図３（ｂ））。予備放電及び予備放電消去においても傾斜波形が用いられるため、放電ギャップ近傍のみで放電が発生し、放電ギャップから離れた位置に置いては壁電荷の変動はほとんど無い。
【００４９】
この結果、従来駆動と同じ駆動方法であるＳＦ２で表示動作を行いＳＦ３へと続いた場合、走査電極２上には負の、維持電極３上には正の壁電荷が残留する。一方、本発明による駆動方法を適用したＳＦ１で表示動作を行いＳＦ２へと続いた場合には、特に放電ギャップから離れた領域において走査電極２上に正の、維持電極３上には負の壁電荷が残留する。
【００５０】
ところで、続く選択操作期間（２）における書き込み放電は走査電極２を陰極、データ電極５及び維持電極３を陽極とする放電である。これに対して走査電極２上に残留する正の壁電荷や維持電極３上に残留する負の壁電荷により形成される表示セル内部の電界は書き込み放電を発生させるために外部から印加される電界と逆方向であり、結果として表示セル内部の電界が弱まり書き込み放電が発生しにくくなる可能性がある。
【００５１】
そこで、このような問題を解決する方法を含めた駆動方法の例を次に示す。
【００５２】
図４は本発明の第２の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイムチャートである。図中には画像の平均輝度（ＡＰＬ）が高い場合における最も輝度の重み付けが低い（重み付けが１である）ＳＦ１及びそれに続くＳＦ２の一部の期間を示している。図において、期間（１）は後に続く選択操作期間での放電を起こしやすくするための予備放電期間、期間（２）は各表示セルの表示のオン／オフを選択する選択操作期間、期間（４）は表示放電を停止させる維持消去期間である。なお、この第２の実施形態においても、走査電極２及び維持電極３からなる面電極の基準電位を、維持期間（３）において放電を維持するための維持電圧Ｖｓとする。従って、走査電極２及び維持電極３については、維持電圧Ｖｓより高い電位のものを正極性、低い電位のものを負極性と表現する。維持電圧Ｖｓは、例えば＋１７０Ｖ程度である。また、データ電極５の電位は０Ｖを基準とする。また、図５、６は図４に示す期間（１）〜（４）の各時点における表示セル内部の壁電荷の状態を示す模式図である。
【００５３】
次に、図を参照して動作すなわち駆動方法について説明する。まず、予備放電期間（１）において、走査電極２に正極性で鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓを印加すると同時に、維持電極３に負極性で矩形の予備放電パルスＰｐｃを印加する。予備放電パルスの波高値は、走査電極２及び維持電極３間の放電開始閾電圧を超える値に設定しておく。従って、予備放電パルスＰｐｓ及びＰｐｃを各電極に印加することにより、鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓの電圧が上昇して両電極間の電圧が放電開始閾電圧を超えた時点から走査電極２と維持電極３との間に弱い放電が発生する。この結果、走査電極２上に負の壁電荷が形成され、維持電極３上に正の壁電荷が形成される。
【００５４】
走査電極２には、予備放電パルスＰｐｓの印加に続いて鋸歯状で負極性の予備放電消去パルスＰｐｅを印加する。このとき、維持電極３の電位は維持電圧Ｖｓに固定しておく。予備放電消去パルスＰｐｅの印加により、走査電極２及び維持電極３上に形成された壁電荷は消去される。なお、予備放電期間（１）における壁電荷の消去には、選択操作及び維持放電等の次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
【００５５】
次に、選択操作期間（２）においては、全ての走査電極２を一旦ベース電位Ｖｂｗに保持した後、各走査電極２に順次負極性の走査パルスＰｗを印加するとともに、データ電極５に表示データに応じたデータパルスＰｄを印加する。この間、維持電極３は、正極性の電位Ｖｓｗに保持する。なお、走査パルスＰｗ及びデータパルスＰｄの到達電位は、走査電極２及びデータ電極５からなる対向電極について、走査電極２とデータ電極５との間の対向電極電圧がいずれか単独の印加では放電開始閾電圧を超えず、両パルスが重畳されたときに放電開始閾電圧を超えるように設定されている。また、選択操作期間（２）における維持電極３の電位Ｖｓｗは、走査パルスＰｗと重畳された場合においても、走査電極２と維持電極３との間の面電極電圧が放電開始閾電圧を超えないように設定されている。
【００５６】
従って、走査パルスＰｗの印加に合わせてデータパルスＰｄが印加された表示セルにおいてのみ、走査電極２とデータ電極５との間で対向放電が発生する。このとき、走査電極２と維持電極３との間に走査パルスＰｗ及びＶｓｗによる電位差が与えられているため、対向放電をトリガとして走査電極２と維持電極３との間にも放電が発生する。この放電が書き込み放電となる。この結果、選択された表示セルにおいて、走査電極２上に正の壁電荷が形成され、維持電極３上に負の壁電荷が形成される（図５（ａ））。
【００５７】
その後、維持消去期間（４）において、走査電極２及び維持電極３は共に０Ｖに保持される。このとき維持電極３上には大きな負の壁電荷が形成されているため、この壁電荷によって形成される電界により維持電極３を陰極、データ電極５を陽極とする対向放電が発生する。この対向放電は壁電荷のみにより発生するため強度は非常に弱い。しかしながらこのとき走査電極２上には大きな壁電荷が形成されているため、対向放電をトリガとして、走査電極２及び維持電極３の間で壁電荷のみによる放電、いわゆる自己消去放電が発生する。本来の自己消去放電は非常に大きな壁電荷により発生するためかなり強い放電となるが、この場合、もともとの壁電荷は自己消去放電を発生させるほど大きくないためそれほど強い放電とはならない。しかし、この放電の発生により、維持電極２及び維持電極３上に形成された壁電荷は減少する（図５（ｂ））。続いて維持電極３は０Ｖに固定したまま走査電極２には鋸歯状の維持消去パルスＰｅｒ２が印加される。この維持消去パルスＰｅｒ２により、放電ギャップ近傍の壁電荷は完全に消去される。
【００５８】
続く予備放電期間（１）においてはＳＦ１の場合と同様の予備放電（図６（ａ））及び予備放電消去（図６（ｂ））が行われる。この結果、ＳＦ２の選択操作期間（２）に入る前の走査電極２上の正の、維持電極３上の負の壁電荷は第１の実施形態に比べて非常に小さくなっている。このためＳＦ２において書き込み放電を阻害することが無く、良好な駆動特性を得ることができる。
また、先に述べたように維持消去期間（４）に発生する対向放電及び面放電はそれほど大きくない壁電荷のみを用いた放電であり強度としては非常に弱いため、１維持サイクルの半分の輝度に設定したＳＦ１全体の輝度に大きな影響を与えず、階調性の劣化は起こらない。
【００５９】
ここで、第１の実施形態との違いについて説明する。第１の実施形態においても選択操作期間（２）の後、走査電極２及び維持電極３は同じ電位Ｖｓに保持される。このとき、走査電極２上には正の、走査電極２と対向するデータ電極５上には負の壁電荷が形成されている。しかしながら、データ電極５の表面上には２次電子放出係数が低い蛍光体層８が形成されているため、データ電極５を陰極とする放電の開始電圧は走査電極２や維持電極３を陰極とする放電のそれよりも高くなっている。そのため、第１の実施形態に示す駆動方法では、走査電極２とデータ電極５の間では放電が発生することが無く、結果として走査電極２と維持電極３の間においても自己消去放電が発生しない。
【００６０】
上記のように維持消去期間（４）において維持電極３及びデータ電極５間において対向放電を発生させるためにはＶｓｗの電位を表示セルの特性に応じて設定する必要がある。本実施形態においては維持消去期間（４）のはじめに走査電極２及び維持電極３を共に０Ｖに固定したが、必ずしも０Ｖである必要はない。また、走査電極２と維持電極３の電位関係についても必ずしも全く同じ電位である必要はなく対向放電をトリガとして壁電荷が減少するように設定されていれば電位差が存在しても何ら問題ない。さらに、本実施形態においては維持消去パルスＰｅｒ２と次ＳＦにおける予備放電パルスＰｐｓを分離して印加しているが、必ずしも分離する必要はなく一連のパルスとして印加することも可能である。このように各電圧の設定に関してはある程度の自由度を持っているが、表示セルの特性によっては維持電極３とデータ電極５間の対向放電を発生させることが難しい場合もある。続く実施形態においてはより確実に対向放電を起こすことができる駆動方法について説明する。
【００６１】
図７は本発明の第３の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイムチャートである。図中には画像の平均輝度（ＡＰＬ）が高い場合における最も輝度の重み付けが低い（重み付けが１である）ＳＦ１及びそれに続くＳＦ２の一部の期間を示している。図において、期間（１）は後に続く選択操作期間での放電を起こしやすくするための予備放電期間、期間（２）は各表示セルの表示のオン／オフを選択する選択操作期間、期間（４）は表示放電を停止させる維持消去期間である。なお、この第３の実施形態においても、走査電極２及び維持電極３からなる面電極の基準電位を、維持期間（３）において放電を維持するための維持電圧Ｖｓとする。従って、走査電極２及び維持電極３については、維持電圧Ｖｓより高い電位のものを正極性、低い電位のものを負極性と表現する。維持電圧Ｖｓは、例えば＋１７０Ｖ程度である。また、データ電極５の電位は０Ｖを基準とする。
【００６２】
次に、図を参照して動作すなわち駆動方法について説明する。まず、予備放電期間（１）において、走査電極２に正極性で鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓを印加すると同時に、維持電極３に負極性で矩形の予備放電パルスＰｐｃを印加する。予備放電パルスの波高値は、走査電極２及び維持電極３間の放電開始閾電圧を超える値に設定しておく。従って、予備放電パルスＰｐｓ及びＰｐｃを各電極に印加することにより、鋸歯状の予備放電パルスＰｐｓの電圧が上昇して両電極間の電圧が放電開始閾電圧を超えた時点から走査電極２と維持電極３との間に弱い放電が発生する。この結果、走査電極２上に負の壁電荷が形成され、維持電極３上に正の壁電荷が形成される。
【００６３】
走査電極２には、予備放電パルスＰｐｓの印加に続いて鋸歯状で負極性の予備放電消去パルスＰｐｅを印加する。予備放電消去パルスＰｐｅの到達電位はＶｐｅである。このとき、維持電極３の電位は維持電圧Ｖｓに固定しておく。予備放電消去パルスＰｐｅの印加により、走査電極２及び維持電極３上に形成された壁電荷は消去される。なお、予備放電期間（１）における壁電荷の消去には、選択操作及び維持放電等の次の工程における動作が良好に行われるための壁電荷の調整も含まれる。
【００６４】
次に、選択操作期間（２）においては、全ての走査電極２を一旦ベース電位Ｖｂｗに保持した後、各走査電極２に順次負極性の走査パルスＰｗを印加するとともに、データ電極５に表示データに応じたデータパルスＰｄを印加する。この間、維持電極３は、正極性の電位Ｖｓｗに保持する。なお、走査パルスＰｗ及びデータパルスＰｄの到達電位Ｖｄは、走査電極２及びデータ電極５からなる対向電極について、走査電極２とデータ電極５との間の対向電極電圧がいずれか単独の印加では放電開始閾電圧を超えず、両パルスが重畳されたときに放電開始閾電圧を超えるように設定されている。また、選択操作期間（２）における維持電極３の電位Ｖｓｗは、走査パルスＰｗと重畳された場合においても、走査電極２と維持電極３との間の面電極電圧が放電開始閾電圧を超えないように設定されている。
【００６５】
従って、走査パルスＰｗの印加に合わせてデータパルスＰｄが印加された表示セルにおいてのみ、走査電極２とデータ電極５との間で対向放電が発生する。このとき、走査電極２と維持電極３との間に走査パルスＰｗ及びＶｓｗによる電位差が与えられているため、対向放電をトリガとして走査電極２と維持電極３との間にも放電が発生する。この放電が書き込み放電となる。この結果、選択された表示セルにおいて、走査電極２上に正の壁電荷が形成され、維持電極３上に負の壁電荷が形成される。
【００６６】
その後、維持消去期間（４）において、走査電極２及び維持電極３は共に０Ｖに保持されるとともに全てのデータ電極５には電位がＶｔであるトリガパルスＰｔが印加される。書き込み放電を行った表示セルの維持電極３上には大きな負の壁電荷が形成されているため、トリガパルスＰｔとこの壁電荷によって維持電極３を陰極、データ電極５を陽極とする対向放電が発生する。これにより第２の実施形態と同様に対向放電をトリガとして、走査電極２及び維持電極３の間で壁電荷のみによる放電が発生し、面電極上の壁電荷が減少する。
この結果、第２の実施形態と同様に続くＳＦにおける書き込み放電が阻害されることなく、良好な駆動特性を得ることが可能となる。また、本実施形態においても、維持電極３及びデータ電極５間に発生させる対向放電は面電極間の自己消去放電を起こすためのトリガとなるだけで十分であるため、トリガパルスＰｔの電位Ｖｔを調整することにより階調性を阻害するような強度にならないように設定される。
【００６７】
一方、本実施形態による駆動方法では非選択であった表示セルにもトリガパルスＰｔが印加される。しかしながら、このとき走査電極２は０Ｖに保持されており走査パルスＰｗの電位よりもＶｐｅ分高くなっている。このためトリガパルスＰｔの電位ＶｔがＶｐｅの絶対値よりも低く設定されていれば走査電極２とデータ電極５間において放電が発生することがない。従ってトリガパルスＰｔの電位Ｖｔは維持電極３とデータ電極５間において対向放電が発生するように高い自由度を持って設定することが可能である。さらにＶｐｅの絶対値を選択操作期間（２）におけるデータパルスＰｄの電位Ｖｄよりも大きく設定すれば、ＶｔをＶｄと同一にすることが可能である。この場合、データ電極５を駆動する回路に追加機能は必要なく、コスト面において有利である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法によれば、階調表示のために１フィールドを複数のサブフィールド分割してセルの輝度に応じて維持サイクル数を変える方式において、複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドを維持パルスの印加を行わないサブフィールドとすることにより、駆動特性に大きな影響を与えることなく、１フィールドにおける維持サイクル数の約２倍の階調数を表現することが可能であり、消費電力の小さいプラズマディスプレイ装置を提供することが可能となる。
【００６９】
また、このような効果はここで説明したような表示セルの構造に限定されるものではなく、種々の形態に対して適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態における表示セル内部の壁電荷の状態を示す模式図である。
【図３】図２に続く表示セル内部の壁電荷の状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係わるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態における表示セル内部の壁電荷の状態を示す模式図である。
【図６】図５に続く表示セル内部の壁電荷の状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係わるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図８】プラズマディスプレイパネルの構造を示す要部断面図である。
【図９】従来のプラズマディスプレイパネルの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来のプラズマディスプレイパネルのＳＦ１、２における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１、２０１、３０１　　絶縁基板
２　　走査電極
３　　維持電極
４　　トレース電極
５　　データ電極
６　　放電空間
７　　隔壁
８　　蛍光体層
９　　第１の誘電体層
１０　　保護層
１１　　第２の誘電体層

Claims (9)

  1. 対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面側に設けられ行方向に平行に延びる複数本の第１の電極と、この第１の電極と対をなして平行に延び隣接する第１の電極との間隙により表示ラインを構成する複数本の第２の電極と、前記第２の基板における前記第１の基板との対向面側に設けられ前記第１及び第２の電極が延びる方向に対して直交する列方向に延びる複数本の第３の電極と、を有し、前記第１及び第２の電極と前記第３の電極との各交点に１個ずつ表示セルが設けられたマトリクス方式のプラズマディスプレイパネルを駆動する方法であって、１フィールドを少なくとも２種類以上の輝度の重み付けを持つ複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの表示の有無を選択することにより階調表現を行い、前記表示の有無の選択は前記第１の電極と前記第３の電極との間の放電の有無により行われ、前記輝度の重み付けは維持パルスの印加数を変化させることによって行われ、
    前記複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドであ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。
  2. 対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１の基板における前記第２の基板との対向面側に設けられ行方向に平行に延びる複数本の第１の電極と、この第１の電極と対をなして平行に延び隣接する第１の電極との間隙により表示ラインを構成する複数本の第２の電極と、前記第２の基板における前記第１の基板との対向面側に設けられ前記第１及び第２の電極が延びる方向に対して直交する列方向に延びる複数本の第３の電極と、を有し、前記第１及び第２の電極と前記第３の電極との各交点に１個ずつ表示セルが設けられたマトリクス方式のプラズマディスプレイパネルを駆動する方法であって、１フィールドを少なくとも２種類以上の輝度の重み付けを持つ複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドの表示の有無を選択することにより階調表現を行い、前記表示の有無の選択は前記第１の電極と前記第３の電極との間の放電の有無により行われ、前記輝度の重み付けは維持パルスの印加数を変化させることによって行われ、
    前記１フィールドに印加される前記維持パルスの総数は画像の明るさに応じて変化するものであり、前記維持パルスの総数が少なくなったときに、前記複数のサブフィールドのうち少なくとも一つのサブフィールドは、前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドであ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。
  3. 前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは、前記表示の有無の選択を行う工程において、前記第１の電極と前記第２の電極の間において放電を発生させる工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  4. 前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは、前記表示の有無の選択を行う工程の後に前記第１の電極及び前記第２の電極の放電空間表面に形成された壁電荷の少なくとも一方を減少させる工程を含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  5. 前記壁電荷を減少させる工程は、前記第１の電極及び前記第２の電極の放電空間に形成された前記壁電荷により発生する自己消去放電を発生させる工程を含むことを特徴とする請求項４記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  6. 前記壁電荷を減少させる工程は、前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を発生させる工程を含むことを特徴とする請求項４記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  7. 前記第１の電極と前記第２の電極の間に自己消去放電を発生させる前記工程は、前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を発生させる工程により誘起されるものであることを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  8. 前記第２の電極と前記第３の電極の間に発生する前記放電は、前記第２の電極と前記第３の電極の放電空間表面に形成された壁電荷により発生する自己消去放電であることを特徴とする請求項５又は７記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
  9. 前記維持パルスの印加を行わないサブフィールドは１フィールドの中で最も低い輝度を表示するサブフィールドであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
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