JP2005010398A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも発光表示のためのサステイン放電を含む駆動を行うプラズマディスプレイ装置であって、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生させ、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う電圧降下補正手段を有するサステイン電圧波形を用いることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:以下、PDPと称する)を用いたプラズマディスプレイ装置に関するものである。本発明は、特に、発光効率を向上させ、かつ安定に駆動する際に有効である。
【0002】
【従来の技術】
最近、プラズマディスプレイパネル(PDP)を用いたプラズマディスプレイ装置の1種であるプラズマテレビ(PDP−TV)が大画面テレビ市場で急速に普及しつつある。
【0003】
図14は従来の3電極構造のac面放電型PDPの例を示す斜視図である。図14に示すac面放電型PDPでは、2枚のガラス基板、即ち、前面基板51および背面基板58が対向配置され、それらの間隙が放電空間63となる。放電空間63には、放電ガスが通常数百Torr以上の圧力で封入されている。放電ガスとしては、He、Ne、Xe、或いはAr等の混合ガスを用いるのが一般的である。
【0004】
表示面としての前面基板51の下面には、主に表示発光のためのサステイン放電(維持放電とも呼ぶ)を行なうサステイン電極対(維持放電電極対とも呼ぶ)が形成されている。このサステイン電極対はX電極、Y電極と称される。通常、X電極及びY電極は、透明電極と透明電極の導電性を補う不透明電極から構成される。即ち、X電極64は、X透明電極52−1、52−2・・・と、不透明なXバス電極54−1、54−2・・・とから構成され、Y電極65は、Y透明電極53−1、53−2・・・と、不透明なYバス電極55−1、55−2・・・とから構成される。又、X電極を共通電極、Y電極を独立電極とする場合が多い。通常、X、Y電極の放電間隙Ldgは放電開始電圧が高くならないように狭く、隣接間隙Lngは隣接放電セルとの誤放電を防止するように広く設計される。
【0005】
これらサステイン電極は、前面誘電体56によって被覆され、この誘電体56の表面には酸化マグネシウム(MgO)等の保護膜57が形成される。MgOは耐スパッタ性、二次電子放出係数が高いため、前面誘電体56を保護し、放電開始電圧を低下させる。
【0006】
一方、背面基板58の上面には、サステイン電極(X電極、Y電極)と直交方向に、アドレス放電(書き込み放電とも呼ぶ)のためのアドレス電極(書き込み電極、アドレス放電電極、A電極とも呼ぶ)59が設けられている。このA電極59は背面誘電体60によって被覆される。この背面誘電体60の上には隔壁61がA電極59の間の位置に設けられている。更に、隔壁61の壁面と背面誘電体60の上面によって形成される凹領域内には蛍光体62が塗布されている。この構成において、サステイン電極対とA電極との交差部が1つの放電セルに対応している。そして、放電セルは二次元状に配列されている。カラー表示の場合には、赤、緑、青色の各蛍光体が塗布された3種の放電セルを一組として1画素を構成する。
【0007】
図14中の矢印D1の方向から見た放電セル1個分の断面図を図15に、図14中の矢印D2の方向から見た放電セル1個分の断面図を図16に示す。尚、図16において、セルの境界は概略点線で示す位置である。図16中、符号66は電子、67は正イオン、68は正の壁電荷、69は負の壁電荷を示す。
【0008】
次に、この例のPDPの動作について説明する。
【0009】
PDPの発光の原理は、X、Y電極間に印加するパルス電圧によって放電を起こして、励起された放電ガスから発生する紫外線を蛍光体によって可視光に変換するというものである。
【0010】
図17はPDP装置の基本構成を示すブロック図である。上記PDP(プラズマディスプレイパネル、又はパネルとも呼ぶ)91は、プラズマディスプレイ装置100に組み込まれる。PDP91はパネル内の電極群と外部回路の接続部となるX電極端子部92、Y電極端子部93、及びA電極端子部94を通じてX、Y、A各電極に電圧を与えるX駆動回路95、Y駆動回路96、及びA駆動回路97からなる駆動回路98に接続される。駆動回路98は、画像源99から表示画面の画像信号を受取り、駆動電圧に変換してPDP91の各電極に供給する。
【0011】
階調表示方式としてADS(Address Display−Period Separation)を用いた駆動電圧の具体的な例を図18に示す。図18の(a)は、図14に示したPDPに1枚の画を表示するのに要する1TVフィールド期間の駆動電圧のタイムチャートを示す図である。図18の(b)は、図18の(a)のアドレス期間(アドレス放電期間、書き込み放電期間とも呼ぶ)80においてA電極59、X電極64およびY電極65に印加される電圧波形を示す図である。X電極、Y電極を各々サステイン電極、まとめてサステイン電極対と呼ぶ。図18の(c)は、図18の(a)のサステイン期間(サステイン放電期間、維持放電期間、発光表示期間とも呼ぶ)81の間に、サステイン電極であるX電極とY電極の間に一斉に印加されるサステインパルス電圧(サステイン電極パルス駆動電圧、維持放電電圧とも呼ぶ)とアドレス電極に印加される電圧(アドレス電圧)を示す図である。
【0012】
1TVフィールド期間70は複数の異なる発光回数を持つサブフィールド71〜78に分割されている。この状態を、図18の(a)中の(I)に示す。
【0013】
そして、各サブフィールド毎の発光と非発光の選択により階調を表現する。例えば、2進法に基づく輝度の重みをもった8個のサブフィールドを設けた場合、3原色表示用放電セルはそれぞれ28(=256)階調の輝度表示が得られ、約1678万色の色表示ができる。
【0014】
各サブフィールドは、図18の(a)中の(II)に示すように、次の3つの期間を有する。第1は放電セルを初期状態に戻すリセット期間(リセット放電期間とも呼ぶ)79、第2は発光する放電セルを選択するアドレス期間(アドレス放電期間、書き込み放電期間とも呼ぶ)80、そして、第3はサステイン期間(サステイン放電期間、維持放電期間、発光表示期間とも呼ぶ)81である。
【0015】
図18の(b)は、図18の(a)のアドレス期間80においてA電極59、X電極64、およびY電極65に印加される電圧波形(サステインパルス電圧波形)を示す図である。波形82はアドレス期間80に於ける1本のA電極59に印加する電圧波形(A波形)、波形83はX電極64に印加する電圧波形(X波形)、84、85はそれぞれY電極65のi番目と(i+1)番目に印加する電圧波形(Y波形)である。これに対する、それぞれの電圧はV0、V1、V21およびV22(V)である。
【0016】
図18の(b)に示すように、Y電極65のi行目にスキャンパルス86が印加された時、電圧V0のA電極59との交点に位置するセルではY電極とA電極の間、次いでY電極とX電極の間にアドレス放電が起こる。グランド電位のA電極59との交点に位置するセルではアドレス放電は起こらない。Y電極の(i+1)行目にスキャンパルス87が印加された場合も同様である。
【0017】
アドレス放電が起こった放電セルでは、図16に示すように、放電で生じた電荷(壁電荷)がX、Y電極を覆う誘電体膜56および保護膜57の表面に形成され、X電極とY電極との間に壁電圧Vw(V)が発生する。前述したように、図16中、符号66は電子、67は正イオン、68は正壁電荷、69は負壁電荷を示す。この壁電荷の有無が、次に続くサステイン期間81でのサステイン放電の有無を決める。
【0018】
図18の(c)は、図18の(a)のサステイン期間81の間に、サステイン電極であるX電極とY電極の間に一斉に印加されるサステインパルス電圧を示す図である。X電極には電圧波形88のサステインパルス電圧が、Y電極には電圧波形89のサステインパルス電圧が印加される。いずれも、電圧値はV3(V)である。A電極59には、電圧波形90の駆動電圧が印加され、サステイン期間内は一定電圧(V4)に保持される。尚、この電圧V4は、グランド電位の場合もある。V3の電圧のサステインパルス電圧が交互に印加されることにより、X電極とY電極との間の相対電圧は反転を繰り返す。このV3の電圧値は、アドレス放電による壁電圧の有無でサステイン放電の有無が決まるように設定される。
【0019】
アドレス放電が起こった放電セルの1番目のサステイン電圧パルスにおいて、放電が起り逆極性の壁電荷がある程度蓄積するまで放電は続く。この放電の結果、蓄積された壁電圧は2番目の反転した電圧パルスを支援する方向に働き、再び放電が起こる。3番目のパルス以降も同様である。このように、アドレス放電を起こした放電セルのX電極とY電極の間には、印加電圧パルス数分の維持放電が起こり発光する。逆に、アドレス放電を起こさなかった放電セルでは発光しない。以上が、従来のPDP装置の基本構成及びその駆動方法である。
【0020】
また、発光効率を向上させ、かつ安定に駆動する方法に関する主な技術として、下記のごときものを挙げることが出来る。
【0021】
(1)特開2002−72959号(特許文献1)および特開2002−108273号(特許文献2)。発光時の消費電力低減すなわち発光効率向上のためにサステイン電圧を低下させると、発光放電後に蓄積される壁電荷が少なくなり、次にサステイン電圧を印加しても放電電圧を超えずサステイン放電が持続しない。そのために、発光放電が中断し画質が著しく低下する問題があった。これに対し上記発明(1)は、従来のサステイン電圧を印加し放電セルを発光させた後、サステイン電極対間の電位差の絶対値を増加させて、上記発光効率向上のためにサステイン電圧を低下させた際に、安定したサステイン放電を行う。しかし、低電圧で放電させるため、従来駆動に比べて輝度が低くなる問題がある。
【0022】
(2)特開2002−132215号(特許文献3)。従来駆動法や上記発明(1)では1つのサステインパルスに対して放電セルを1度だけ放電させ、次のサステインパルスが印加されるまで放電を停止させている。この1回の放電では、放電に必要な電流が十分供給されるが、放電電流に対して紫外線が飽和し、さらに紫外線に対しても可視光強度が飽和するため、放電電流を大きくしても輝度はほとんど増加しない。また、輝度の飽和が発生しないような低い電流レベルで放電セルを駆動すると、放電自体が不安定となり、繰り返し安定に放電を行うことが出来ない。また、PDPでは様々な画像表示のため点灯率(表示率または負荷率)を変化させる必要があり、必要な放電電流も変化する。このため、低い電流レベルで放電セルを駆動すると、放電がより不安定になる。
【0023】
上記発明(2)は、放電セルの点灯率が変化しても安定に放電を繰り返し行うとともに発光効率を向上させるために、サステイン電極に2段階の電圧を印加して第1の放電を発生させた後に第2の放電を発生させる。且つ、サブフィールド毎の点灯率に応じてサステインパルスが再び立ち上がるタイミングを変化させたり、サステインパルス周期を変化させる。また、点灯率に応じてサステインパルス波形を変化させる際の輝度連続性を保つために、パルス数を微妙に増減させる。第1の放電は、PDPの容量電流をコンデンサに回収、放出する電力回収回路に含まれるコイルのインダクタンスLrとパネル容量CpによるLC共振を利用する。すなわち、第1の放電は、このLC共振により電圧が上昇して極大値から極小値へ降下する過程で発生する。電圧が極大値から極小値に降下する過程で、第1の放電が弱まり始めた瞬間から電流制限により紫外線放出量の飽和が緩和され始め、その後放電電流に対する紫外線の飽和が少なくなるために発光効率が向上する。しかし、電力回収回路のコイルのインダクタンスを利用するので、サブフィールド毎の点灯率に応じてサステインパルス波形を変化させる際の輝度連続性を保つために、パルス数を微妙に増減させ、複雑な対応が必要であった。
【特許文献1】
特開2002−72959号公報
【特許文献2】
特開2002−108273号公報
【特許文献3】
特開2002−132215号公報
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
発光効率の向上は依然としてPDPの最重要課題である。本発明は、プラズマディスプレイパネルを用いたプラズマテレビ(PDP―TV)等のプラズマディスプレイ装置において、駆動法の工夫によりサステイン放電の発光効率を向上させ、かつ様々な画面表示の負荷率に対して安定な駆動が容易に出来る技術を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
先ず、本発明の駆動原理を裏付ける発光効率向上の基本メカニズムを説明する。高効率化の基本的な物理原理は、弱電場(低放電空間電圧)の放電においては電子温度が低くなるため、紫外線発生効率が高くなることである。紫外線発生効率が高くなれば発光効率も当然高くなる。従って、技術の基本は放電時における放電空間電圧を低くすることである。ここで、放電空間電圧とはX電極の誘電体表面電位とY電極の誘電体表面電位との差の絶対値であり、放電空間に実際に印加されている電圧である。即ち、放電空間電圧はサステイン電極間に印加されている電圧と、X、Y電極の誘電体に形成されている壁電圧の和である。尚、前述の放電空間電圧と紫外線発生の関係自体は、例えば論文J. Appl. Phys. 88、pp.5605(2000)によって知られている。
【0026】
本発明の基本的考え方は、次の通りである。
【0027】
(1)前置放電とその後に引き続いて行なう本放電の少なくとも2段階でサステイン放電(以下2段階サステイン放電、または略して2段放電という)を行なうこと。
【0028】
(2)上記2段放電を駆動電圧波形(サステイン電圧、アドレス電圧)の特性により実現すること。
【0029】
ここで、サステイン電極に所望の外部電圧Vsまたはそれ以上の電圧が印加されている期間を、パルス印加期間と呼び、それ以外のサステイン期間を隙間期間と呼ぶ。従って、上記前置放電での放電空間電圧は主に(その前の放電で形成された)壁電圧であり、低放電空間電圧での高発光効率放電が実現する。更に、前置放電に続く本放電では、前置放電により壁電圧が低下しており、従来例に比べて低放電空間電圧での高発光効率な本放電が実現する。本放電が低放電空間電圧で発生するのは、前置放電で発生した空間電荷がプライミング効果を発揮するからである。
【0030】
本発明では、上記の低放電空間電圧での前置放電を発生させるために、隙間期間においてサステイン電極間に適切な電圧(前置放電開始電圧または中間電圧)を印加する(サステイン変調駆動法と呼ぶ)。また、他の本発明では低放電空間電圧での前置放電を発生させるために、アドレス電極に隙間期間で立ち上がるパルス電圧を印加し、一方のサステイン電極との間に適切な電圧(前置放電開始電圧)を発生させる(アドレス変調駆動法)。あるいは、これら2つの駆動法を組み合わせた2段放電駆動法でを用いてもよい。また、前記中間電圧を電源または接地により設定する。さらに、PDPの画像表示の負荷率が変化しても安定に駆動出来るように、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)を設ける。前記電圧降下補正手段として、1つのサステインパルスにおける放電開始後または放電後、多くの壁電荷を蓄積する手段(壁電荷蓄積手段)を設ける。前記壁電荷蓄積手段がサステイン周期を長くすること、または1つのサステインパルスにおける放電開始後または放電後に立ち上がる電圧パルスを付加することである。また、前記電圧降下補正手段として、負荷率を大きくしたときにサステイン電圧Vs、中間電圧Vpのいずれか一方、または両方を増大させる。
【0031】
負荷率とは、ある時点においてパネルに含まれる点灯放電セルの全放電セルに対する割合である。あるいは、あるサステイン電極対方向に並ぶ1列の放電セルの中での点灯放電セルの割合を意味する場合もある。
【0032】
上記のように、負荷率に応じて少なくとも2種類の駆動電圧波形(サステインパルス電圧波形、アドレス電圧波形、従来波形)を用いる。異なる駆動電圧波形の境界の負荷率において、輝度が連続となるように両者の放電による発光輝度を略一致させる。略一致させるとは、人間の目に不自然にならない程度に一致させることである。
【0033】
本書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りである。
【0034】
本発明の骨子は次のようなプラズマディスプレイ装置である。
【0035】
(1)少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、前記第1の電圧値及び第3の電圧値は、少なくとも電源または接地と、スイッチ手段により設定されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【0036】
(2)少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、前記サステイン電極対をなす電極には、互いに逆極性の電圧が印加されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【0037】
(3)少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、前記第1の電圧値及び第3の電圧値は、接地または電源に接続されたインダクタンスを利用して設定されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【0038】
(4)少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対と発光放電セルを選択するためのアドレス電極とを有する複数の放電セルを少なくとも具えるプラズマディスプレイパネルを有し、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、前記サステイン放電において、前記アドレス電極には、前記サステインパルス電圧に同期したアドレスパルス電圧が印加され、前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記アドレスパルス電圧が増大されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【0039】
(5)前記第2の波形の周期が、前記第1の波形の周期より大である(1)から(3)のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
【0040】
(6)前記第1の波形及び前記第2の波形は、それぞれ、前記第2の電圧値及び前記第4の電圧値より大きい後置パルス電圧を印加する期間を含む波形である(1)から(3)のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
【0041】
(7)前記負荷率を検出する回路と、該負荷率を基に、前記第1の波形或いは前記第2の波形の何れかを選択する制御回路とを備えた(1)から(3)のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
【0042】
(8)前記負荷率を検出する回路と、該負荷率を基に前記アドレスパルス電圧を制御する回路とを備えた(4)に記載のプラズマディスプレイ装置。
【0043】
(9)前記負荷率が大きくなった場合に、前置放電を発生させる電圧波形を印加することを特徴とする(7)あるいは(8)に記載のプラズマディスプレイ装置。
【0044】
(10)前記負荷率と、前記第1及び第2の波形のサステインパルス数と、前記放電セルの輝度をパラメータとするテーブルを備え、前記第1から第2の波形へ切り替える前記負荷率の境界において、前記第1から第2の波形の放電による発光輝度を略一致させるよう前記第1及び第2の波形のサステインパルス数を設定することを特徴とする(7)に記載のプラズマディスプレイ装置。
【0045】
(11)前記負荷率と、前記サステインパルス数と、前記アドレス電圧と、前記放電セルの輝度をパラメータとするテーブルを備え、前記アドレス電圧を切り替える前記負荷率の境界において、前記アドレス電圧切り替え前後の放電による発光輝度を略一致させるよう前記アドレス電圧を設定することを特徴とする(8)に記載のプラズマディスプレイ装置。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてサステイン電極(X電極とY電極)に一斉に印加されるサステインパルス波形(Vx、Vy)と発光波形(LIR)、および図2、3に示すX駆動回路95aのスイッチへの入力信号(Sxru〜Sxd)を示す図である。図1には半周期Tf/2の波形が示されており、次の半周期はVxとVyを逆にしたものに等しいので省略した。Vx−VyはX、Y電極の電圧の差分、すなわちX、Y電極間電圧である。図1に示されていないA電極に印加される電圧はVs/2程度の一定電圧である。発光波形は紫外線発光の目安となるXe828nm発光(励起Xe原子からの828nm波長の発光のこと)波形(LIRと略記)を用いた。
【0047】
図2は本発明の実施の形態1のプラズマディスプレイ装置の基本構成図である。
【0048】
先ず、本例のプラズマディスプレイ装置100aの基本構成は次の通りである。即ち、図2に示すように、本実施の形態1は、従来例の図14と同様の構造の放電セルを有するパネル91と、パネル内の電極群と外部回路の接続部となるX電極端子部92、Y電極端子部93、及びA電極端子部94と、これらに電圧を印加して駆動するX駆動回路95a、Y駆動回路96a、及びA駆動回路97aからなる駆動回路98aと、画像源99からの画像信号から1フレームの表示画面の負荷率を検出する負荷率検出器3、負荷率に応じてサステイン波形とサステインパルス数及び各サブフィールドへの振り分け等を行う負荷率対応器4、および駆動回路98aに負荷率検出器3、負荷率対応器4を通して表示画面の画像信号を与える画像源99から構成されている。
【0049】
本発明の実施の形態1の例1
図3は、本発明の実施の形態1の例1のプラズマディスプレイ装置100aのサステイン期間に関するX駆動回路95aを示す図である。簡単のため、スイッチ(実際にはトランジスタ)を、図1に示したスイッチへの入力信号と同じ記号(Sxru〜Sxd)で表す。以下も同様である。X駆動回路95aはスイッチSxru、Sxrd、ダイオードDxru、Dxrd、電力回収コンデンサCxr 、電力回収コイルLxr、および接地端子GNDから成る電力回収回路101と、スイッチSxu、Sxd、Sxup、および電圧Vs、Vpの電源、接地端子GNDから成る。Y駆動回路は図3には示されていないが、X駆動回路95aと同様であり、添え字のxの代わりにyとした要素、すなわちスイッチSyru、Syrd、ダイオードDyru、Dyrd、電力回収用コンデンサCyr 、電力回収コイルLyr、および接地端子GNDから成る電力回収回路101と、スイッチSyu、Syd、Syup、および電圧Vs、Vpの電源、接地端子GNDから成る。X駆動回路95a、Y駆動回路の間にパネル91のサステイン電極間の全容量に相当するパネル容量Cpが示されている。本X駆動回路95aには電力回収回路101が表示されているが、電力回収回路を含まない回路にしてもよい。
【0050】
本実施のプラズマディスプレイ装置の駆動方法について、図18、図1、図2及び図3を用いて説明する。PDPの1TVフィールド期間の駆動方法の基本は図18に示したものと同様である。即ち、各サブフィールドは、図18の(a)の(II)に示すように、放電セルを初期状態に戻すリセット期間79、発光する放電セルを選択するアドレス期間80、選択した放電セルを表示発光させるサステイン期間81からなる。
【0051】
まず、図2の画像源99からの画像信号から負荷率検出器3により、1フィールドの表示画面の負荷率を検出する。その検出された負荷率に応じてサステインパルス数を制御することによって消費電力を常に一定値以下に制限するというAPC(Automatic Power Control)機能を有している。すなわち、ある一定以上の負荷率h1%(例えば15%)の表示で消費電力を一定に保つように、負荷率対応器4により、負荷率が大きくなるほどサステインパルス数を少なく設定する。
【0052】
さらに、ある負荷率h2%を境に異なる2種類のサステインパルス波形を設定する。すなわち、負荷率h2以下ではサステインパルス波形wave1(波形1)、そして負荷率h2以上ではwave2(波形2)を設定する。この際、異なるサステインパルス波形の境界の負荷率において、両者の放電による発光輝度を略一致させる。略一致させるとは、人間の目に不自然にならない程度に一致させることである。放電電流と容量電流の両方を含む全電流による全消費電力に対する発光効率の負荷率依存特性として、wave2の発光効率が、負荷率hhにおいてwave1と逆転して高くなるものを用いたとする。すなわち、負荷率hhでwave1とwave2の発光効率が略一致したとする。このとき、前記境界負荷率h2としてhhを選択すれば、境界の負荷率において両者の放電による発光輝度を略一致させることができる。あるいは、h2として例えばhhより大きい負荷率を設定する場合は、負荷率h2での、wave1に対するwave2の発光効率比をηb2としたとき、サステインパルス数を1/(η2b)倍すれば、境界の負荷率において両者の放電による発光輝度を略一致させることができる。
【0053】
上記のようにサステインパルス波形の種別、サステインパルス数を決定し、負荷率対応器2により、各サブフィールドへのサステインパルスの振り分けを決定し、これに基づき駆動回路98aを駆動する。
【0054】
上記のように、少なくとも2種類のサステインパルス電圧波形の負荷率とサステインパルス数と輝度のテーブルを有し、両者を切り替える境界の負荷率において、両者の放電による発光輝度を略一致させるサステインパルス数に設定する。
【0055】
アドレス期間80においては、図18(b)に示すように、負荷率対応器2からのデータに基づき、A駆動回路97aから図18(b)のA波形82、X、Y駆動回路95a、96aからX、Y波形83、84、85を出力する。従来技術の図18(b)の説明と同様にして発光させるべき所望の放電セルにアドレス放電を発生、前記所望の放電セルのX、Y電極間に、壁電圧Vw(V)を発生させる。これにより、サステイン期間に発光する放電セルとしない放電セルが選択される。サステイン期間内に、X電極64とY電極65間に、この壁電圧があるときだけ放電する程度の電圧をX電極とY電極間に印加することにより、所望の放電セルだけが放電発光する。
【0056】
図1に示すように、X、Yサステインパルスの電圧波形は立上りにおいて、Vsより低い中間電圧Vpが印加され、引き続きVsが印加される2段波形である。このとき発光波形LIRは図1に示すように、本放電1の前に前置放電2を有する複数ピークの発光波形となる。この現象および高発光効率化の理由は以下のように説明できる。
【0057】
期間T2において中間電圧Vpが印加され、サステイン期間内における前の放電で蓄積されたX、Y電極間の壁電圧との重畳電圧が放電開始電圧を超えたために前置放電2が発生する。このとき、印加電圧Vpが低くX、Y電極間の放電空間電圧も低いため、低電子温度の放電発光となり、紫外線発生効率が向上する。この前置放電により壁電圧が減少し放電が一旦弱まる。次に、前置放電のプライミング効果のある間にVsが印加されるので、再び放電開始電圧以上となり本放電が発生する。このとき本放電においても前置放電によるX、Y電極間壁電圧の減少により放電空間電圧が低くなり、低電子温度の放電発光となり、紫外線発生効率が向上する。このように前置放電、本放電の両方が低電子温度での放電となるので紫外線発生効率が向上し発光効率が向上する。
【0058】
上記例では、図2の画像源99からの画像信号から負荷率検出器3により、1フィールドの表示画面の負荷率を検出したが、負荷率検出器3により、1サブフィールドの表示画面の負荷率を検出してサブフィールド毎に対応し同様な処理を行ってもよい。
【0059】
次に、X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路の半周期Tf/2の動作を図1、図3を用いて説明する。図1のサステインパルス波形Vx、Vyは図3のノードNx1およびこれに対応する図示しないY駆動回路のノードNy1の電圧波形である。図1に示す半周期においてはY駆動回路96aのスイッチ(図示しない)はSyd以外は全てオフであり、接地端子GNDに接続されるので、Vyは0Vに保たれている。X駆動回路の動作は以下の通りである。期間T1ではSxruがオン、それ以外のスイッチはオフである。したがって、電力回収コンデンサCxrがスイッチSxru、ダイオードDxruを介して電力回収コイルLxrに接続され、電力回収コイルLxrおよびパネル容量CpによるLC共振により、ノードNx1の電圧が接地電位から曲線的に上昇する。このとき電力回収コンデンサLxrの電荷がスイッチSxru、ダイオードDxru、電力回収コイルLxrを介してパネル容量Cpへ放出される。期間T2ではスイッチSxupがオン、それ以外のスイッチはオフとなる。したがって、ノードNx1はスイッチSxupを介して電圧Vpの電源に接続されノードNx1の電位は中間電圧Vpに保持される。期間T3ではスイッチSxuがオン、それ以外のスイッチはオフとなる。したがって、ノードNx1はスイッチSxuを介して電圧Vsの電源に接続されノードNx1の電位はVsまで立上り保持される。期間T4ではSxrdがオン、それ以外のスイッチはオフである。したがって、電力回収コンデンサCxrがスイッチSxrd、ダイオードDxrdを介して電力回収コイルLxrに接続され、電力回収コイルLxrおよびパネル容量CpによるLC共振により、ノードN1の電圧が電位Vsから曲線的に下降する。このときパネル容量Cpの電荷が電力回収コイルLxr、ダイオードDxrd、スイッチSxrdを介して回収コンデンサCxrに充電される。期間T5ではスイッチSxdがオン、それ以外のスイッチはオフとなる。したがって、ノードN1はスイッチSxdを介して接地GNDに接続されノードN1の電位は0Vまで立下がり保持される。以上の動作により図1に示したサステインパルス波形Vx、Vyが得られる。後半の半周期の動作はXとYを逆転させた動作なので説明を省略する。
【0060】
比較のため図19に、従来技術の電力回収回路を考慮したときのプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81におけるサステインパルス波形Vx、Vy、発光波形LIR、スイッチの入力信号Sxru〜Sydを、図20にX、Y駆動回路95、96の具体例を示す。本実施形態の図3と異なり、従来技術では図20に示すようにX駆動回路ではスイッチSxupとVp電源が無い。したがって、本実施の形態の図1と異なり、図19のサステインパルス波形を発生させるスイッチの動作においてSxupが無く、中間電圧Vpの期間T2(T2’)が無い。このため、本実施形態の図1と異なり、図19に示すように前置放電が発生せず発光波形LIRは単一ピークである。Y駆動回路と動作も同様なので省略する。
【0061】
上記のように、中間電圧Vpの印加により前置放電が発生し、プライミング効果を利用して本放電が発生する。このとき前置放電、本放電の両方が低放電空間電圧下、すなわち低電子温度での放電となるので紫外線発生効率が向上し発光効率が向上する。しかし、TV表示等では0%〜100%までの様々な負荷率の画像表示が必要である。負荷率が小さいときはある中間電圧Vpとサステイン電圧Vsで前置放電、本放電が発生している場合でも、負荷率が大きくなったとき前置放電が弱くなり発光効率の向上が小さくなる場合がある。これは負荷率が大きくなったとき駆動回路、パネル内の抵抗等に流れる電流が大きくなるので前置放電の際の電圧降下が大きくなり、放電空間電圧が弱くなりすぎて前置放電が弱くなると考えられる。また、負荷率が小さいときは繰り返し安定な2段放電が発生している場合でも、負荷率が大きくなったとき表示がちらつくなど表示不良になる場合がある。これは負荷率が大きくなったとき駆動回路、パネル内の抵抗等に流れる電流が大きくなるので電圧降下が大きくなり、放電が弱くなったり止まったりして放電が不安定となるためと考えられる。これらを避けて放電セルの負荷率が変化しても安定に駆動出来るように、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)を設ける。この電圧降下補正手段として、図1の半周期Tf/2のサステインパルスにおける放電開始後または放電後に、多くの壁電荷を蓄積する手段(壁電荷蓄積手段)を設ける。壁電荷は放電中急速に蓄積されるが、放電終了時付近または終了後には残存電場が弱くなるためゆっくり蓄積される。したがって、サステイン電圧Vs印加期間T3を長くするほど多くの壁電荷を蓄積することが出来る。すなわち、壁電荷蓄積手段として、図1のサステイン周期Tf(サステイン電圧Vs印加期間T3)を長くする。これにより、次の半周期の前置放電前に壁電荷が多く蓄積されるので、負荷率が大きい場合にX,Y電極間の電圧降下が大きくなっても、次の半周期のT2期間に充分な放電空間電圧がかかり適度な前置放電が発生する。この前置放電による壁電荷消去量が負荷率の小さい場合と同程度とすると、前置放電後に残存する壁電荷量はサステイン周期を長くしない場合よりも多い。したがって、期間T3での本放電においても負荷率が大きく電圧降下が大きくなっても、増加した壁電荷により放電空間電圧の低下が補われ放電が弱まることは無い。
【0062】
以上のように、負荷率が小さいときにはサステインパルス周期を短く、負荷率が大きいときにはサステインパルス周期を長くすることにより、様々な負荷率の表示に対して安定な放電を維持できる。また、放電が2段放電になっているので、紫外線発光効率は向上している。
【0063】
上記のような2段放電により、画面表示の負荷率10%では従来比10%の高発光効率が達成でき、負荷率40%以上の場合にサステイン周期2倍のサステインパルス電圧波形を用い、負荷率100%のときに、従来に比し35%の高発光効率化が得られた。さらに、負荷率の小さい表示より大きい表示での発光効率改善効果が大きくなったことにより、従来発生していたストリーキングが20%から5%以下となり画質が大幅に向上した。ここでストリーキングとは、同じサステインパルス数で発光させたとき負荷率が大きい表示の方が電圧降下等のため暗くなる現象であり、例えば負荷率100%表示での輝度と10%表示での輝度の比の1からのずれである。
【0064】
また、負荷率に応じて少なくとも2種類のサステインパルス駆動波形を用いる。上記例では、サステインパルス波形として図1のような2段放電を発生させる波形を用いたが、図19のような従来波形を用いてもよい。2段放電波形は従来波形と比較し容量電力が大きくなる場合があるため、その場合は低い負荷率の表示では従来波形の方が放電電力と容量電力を含む全電力に対する効率がよくなり有利となる。図21の102(a−c−d−f)に、一定電力以下の条件において、低い負荷率の表示において従来駆動を用いた場合の負荷率に対する輝度の変化を示した。 103は従来波形における放電回数制御による表示負荷と輝度の関係(a−c−d−e)を示し、104は2段放電波形における放電回数制御による表示負荷と輝度の関係(a−b−d−f)を示す。高い表示負荷区間106においては発光効率の高い2段放電波形を選択し輝度を上昇させ、低い表示負荷区間105においては、容量電力の低い従来波形を選択する。また、さらに低負荷率の場合に電力に余裕があり2段放電波形が高い輝度を示すならば、その区間において2段放電波形を選択することも有効である。つまり、複数のサステイン放電波形を用意することにより、最適な輝度、電力を達成することが可能となる。
【0065】
また、上記例では、負荷率に応じて2種類のサステインパルス周期を持つサステインパルス波形を用いたが、3種類以上のサステインパルス波形を用いてもよい。
【0066】
上記のように、サステイン電極対間に印加されるサステインパルス電圧が、少なくとも中間電圧Vpとそれより大きい電圧Vsからなり、サステイン放電において、少なくとも前置放電とそれに引き続き発生する本放電を有し、PDPの画面表示の負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)を設け、前記中間電圧を電源(または接地)により設定した。また、サステインパルスの半周期における放電開始後または放電後、多くの壁電荷を蓄積する手段(壁電荷蓄積手段)である。また、前記壁電荷蓄積手段は、サステインパルスの周期を長くしたサステインパルス電圧の印加である。これにより、様々な画像表示の負荷率に対して高発光効率で安定なプラズマディスプレイ装置が得られる。
【0067】
本発明の実施形態1の例2
上記実施の形態1の例1では、中間電圧Vpを与えるのに電源を用いた。次に、中間電圧を与えるのにインダクタンスLpを用いる実施形態1の例2を示す。
【0068】
図4は、本発明の実施の形態1の他のラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてX極とY電極に一斉に印加されるサステインパルス波形(Vx、Vy)と発光波形(LIR)、および図5に示すX駆動回路95bのスイッチへの入力信号(Sxru〜Sxd)を示す図である。図5のX駆動回路95bが図3のX駆動回路95aと異なる点は、図3の電圧Vpの電源、スイッチSxupが無いこと、およびスイッチSxdと接地GNDとの間にコイルなどのインダクタンス素子Lxpが設けられたことである。Y駆動回路は図5には示されていないが、X駆動回路95bと同様であり、添え字のxの代わりにyとした要素から成るものである。X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路の半周期Tf/2の動作を図4を用いて説明する。図4のサステインパルス波形Vx、Vyは図5のノードNx1およびこれに対応する図示しないY駆動回路のノードNy1の電圧波形である。
【0069】
図1と異なる点のみを以下に述べる。期間T1においてスイッチSydがオンでそれ以外はオフなので、インダクタンスLypおよびパネル容量CpによるLC共振によりVyが負電圧に振れる。その結果Vx−Vyでみれば図4のような中間電圧を持つサステインパルス波形となる。このようなサステインパルス波形駆動した場合も前置放電2と本放電1を有する2段放電となり、先の例と同様に紫外線発生効率が向上し発光効率が向上する。駆動方法その他は実施の形態1の例1と同様である。
【0070】
また、図5ではインダクタンス素子は接地に接続されているが、一定電圧の電源に接続されていてもよい。また、インダクタンス素子は回路の配線のインダクタンスであってもよい。
【0071】
上記実施形態1の例1、2では、中間電圧Vpを印加するサステインパルス電圧波形により2段放電を発生させ、負荷率を大きくしたときに放電の不安定化を引き起こす放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)を設け、電圧降下補正手段が、1つのサステインパルスにおける放電開始後または放電後、多くの壁電荷を蓄積する手段であり、多くの壁電荷を蓄積する手段としてサステインパルスの周期を長くする方法を用いた。
【0072】
本発明の実施の形態1の例3
次に本発明の実施の形態1の例3として、負荷率を大きくしたときに多くの壁電荷を蓄積する手段として1つのサステインパルスの本放電が終了するタイミング付近でVs−Vyの絶対値(サステイン電極対間電圧)がVs以上となる電圧(後置電圧と呼ぶ)を印加する。図6に示すように、基本的には実施の形態の例1の図1のサステインパルスに、例えば本放電1終了後Vyに電圧−Vppを印加すると、Vx−VyはVs+Vppとなる。例えばVpp=20Vとする。通常、本放電が終了すると各電極極性と逆方向の壁電荷が蓄積され、放電空間電圧は低い状態になっているが、まだイオン、電子、準安定粒子等の空間電荷は存在し残りのVs印加期間(T3+T4)のうちにゆっくり壁電圧に変換される。しかし、負荷率が大きい表示の場合T3+T4期間が短いと、次のサステインパルスでの前置放電を安定に発生させ、かつ本放電に移行する充分な壁電荷が蓄積されないで終わってしまう場合があり、繰り返し安定な放電を実現できない。そこで、放電後にVs+Vppを印加し、放電空間電圧を発生させ空間電荷をすみやかに壁電圧に変換することにより、次のサステインパルスでの前置放電を安定に行い、そのプライミング効果を利用して本放電を安定に行わせることができる。図7は本発明の実施の形態1の例3のプラズマディスプレイ装置100aのサステイン期間に関するX駆動回路95cの例を示す図である。
【0073】
本実施の形態1の例1の図3との違いは、スイッチSxdp(図示されないSydp)とこれに接続された電圧−Vppの電源が付加されていることである。次に図6を用いて、X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路の半周期Tf/2の動作について、本実施の形態1の例1の図1との違いのみを説明する。付加されたスイッチSydpオン期間T6にNy1はスイッチSydpを介して電圧−Vppの電源に接続され、Vyの電圧が−Vppとなる。その結果、Vx−VyはVs+Vppとなる。T6以外の期間スイッチSydpはオフである。以上の動作により図6に示したサステインパルス波形Vx、VyおよびVx−Vyが得られる。後半の半周期の動作はXとYを逆転させた動作なので説明を省略する。
【0074】
本発明の実施の形態1の例4
本発明の実施の形態1の例4として、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)が、サステイン電極間電圧および前置放電開始電極間電圧のいずれか一方、または両方を増大することである例を示す。実施の形態1の例1と異なる点のみを説明する。負荷率を大きくしたとき、図1のVpとVsをいずれも例えばΔV=15Vだけ高くする。これにより、前置放電の際にはその前のサステインパルスによる本放電後の壁電圧にΔVが加算されるので、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下が大きくなっても前置放電発生に充分な電圧が放電空間に印加される。本放電においても、前置放電発生により壁電圧が低下し、負荷率を大きくしたとき、放電電流増大により電圧降下しても本放電に充分な電圧が放電空間に印加され、繰り返し安定な放電が実現できる。その結果2段放電により発光効率が向上するとともに、様々な負荷率の表示に対してサステイン期間に繰り返し安定な放電が実現できる。
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2の例1
図8は、本発明の実施の形態2の例1のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてX極とY電極に一斉に印加されるサステインパルス電圧波形(Vx、Vy)と発光波形(LIR)、および図9に示すX、Y駆動回路95d、96dのスイッチへの入力信号(Sxa〜Sye)を示す図である。図8には1周期Tfの波形が示されている。図9は、本発明の実施の形態2の例1のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間に関するX、Y駆動回路95d、96dを示す図である。図9では簡単のため実施形態1で示した電力回収回路を省略している。しかし、電力回収回路を設けてもよいし、有っても動作に支障はない。また逆に、本実施の形態2を実現するために電力回収回路は不可欠のものではない。以下の実施の形態の例においても、簡単のために電力回収回路の表記は省略する。図9は“A New Driving Technology for PDPs with Cost Effective Sustain Circuit”SID 01,pp. 1236−1239に記載のTERES(TEchnology of REciprocal Sustainer)駆動のための回路と同じものである。本実施の形態のTERES駆動との違いはスイッチのオン、オフのタイミング、およびそれによるサステインパルス波形Vx−Vyの違いである。従来のTERES駆動によるサステインパルス波形ではVx−VyがVs/2、−Vs/2の中間電圧となるT1、T4の期間がほとんど無い。本実施の形態2の例1では、この中間電圧の印加期間を意識的に設けることにより前置放電を発生させる点が従来のTERES駆動と異なる。X駆動回路95dはスイッチSxa、Sxb、Sxc、Sxd、Sxe、コンデンサCx、接地端子GND、および電圧Vs/2の電源から成る。Y駆動回路96dはスイッチSya、Syb、Syc、Syd、Sye、コンデンサCy、接地端子GND、および電圧Vs/2の電源から成る。X、Y駆動回路95d、96dの間にパネル91のサステイン電極間の全容量に相当するパネル容量Cpが示されている。
【0075】
次に、X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路95d、96dの1周期Tfの動作を図8、図9を用いて説明する。図8のサステインパルス波形Vx、Vyは図9のノードNx1、Ny1の電圧波形である。X駆動回路95dの動作について説明する。期間T1、T2では、スイッチSxa、Sxc、Sxdがオン、Sxb、Sxeがオフである。したがって、電圧Vs/2の電源がスイッチSxaを介してNx2に接続され、スイッチSxdを介してノードNx1に接続されるので、X電極にはVs/2の電圧が印加され保持される。同時に、コンデンサCxの一方の端子はスイッチSxcを介して接地GNDに接続され、他方の端子はVS/2のノードNx2に接続されるので、Cxには両端の電圧がVS/2となるように電荷が蓄積される。期間T3、T4では、スイッチSxa、Sxb、SxcはそのままでスイッチSxdがオフ、Sxeがオンに変る。したがって、ノードNx1はスイッチスイッチSxeを介して接地GNDに接続されるので、X電極はVs/2から0Vに変化し保持される。期間T5では、スイッチSxd、Sxeはそのままで、スイッチSxaとSxcがオフ、Sxbがオンに変る。したがって、ノードNx2はスイッチSxbを介して接地GNDに接続され、スイッチSxcはオフになるのでコンデンサCxの電圧はVs/2に保持される。ノードNx1はスイッチSxeを介してコンデンサCx、ノードNx2に接続されるので、Nx1には−Vs/2に変化し保持される。すなわち、コンデンサCxが電圧−Vs/2の電源ように働くので、X電極は0Vから−Vs/2に変化し保持される。期間T6では、スイッチSxa、Sxb、Sxcはそのままで、スイッチSxdがオン、Sxeがオフに変る。したがって、ノードNx1はスイッチSxd、ノードNx2、スイッチSxbを介して接地GNDに接続されるので、X電極の電位は−Vs/2から0Vに変化し保持される。Y駆動回路96dの動作はX駆動回路の動作を半周期ずらしたもの、すなわち期間T1〜T3と期間T4〜T6を置き換えたものに等しいので説明を省略する。以上の動作により図8に示したサステインパルス波形Vx、Vyが得られ、その結果図のようなVx−Vyの波形が得られる。Vx−Vy波形が中間電圧Vs/2、−Vs/2となる期間T1およびT4を設けたことが従来のTERES駆動波形と異なる。
【0076】
次に、本実施の形態2の例1のサステインパルス波形による駆動で発光効率が上昇する理由を説明する。図8に示すように、Vx−Vyの波形は期間T1においてVsより低い中間電圧Vs/2が印加され、引き続きVsが印加される2段波形である。Vsとして適当な値、例えば180Vを設定すると、Vs/2は90Vとなり、T1において前置放電2が発生し、発光波形LIRは図8に示すように、本放電1の前に前置放電2のピークを有する発光波形となる。期間T2において中間電圧Vpが印加され、前の放電で蓄積されたX、Y電極間の壁電圧との重畳電圧が放電開始電圧を超えたために前置放電2が発生する。このとき、印加電圧Vpが低くX、Y電極間の放電空間電圧も低いため、低電子温度の放電発光となり、紫外線発生効率が向上する。この前置放電により壁電圧が減少し放電が一旦弱まる。次に、前置放電のプライミング効果のある間にVsが印加されるので、再び放電開始電圧以上となり本放電が発生する。このとき本放電においても前置放電によるX、Y電極間壁電圧の減少により放電空間電圧が低くなり、低電子温度の放電発光となり、紫外線発生効率が向上する。このように前置放電、本放電の両方が低電子温度での放電となるので紫外線発生効率が向上し発光効率が向上する。
【0077】
様々な負荷率に対して安定な駆動を行うためには、実施の形態1で述べたと同様な負荷率に応じた対応をすればよいので、説明を省略する。一例を言えば、ある負荷率以上の表示で図8のサステインパルスの周期Tfを長くすることにより壁電荷を多く集め、次のサステインパルスでの放電を安定化する。
【0078】
また、本実施の形態ではX、Y駆動回路は従来のTERES駆動用の回路がそのまま使用でき、スイッチのタイミングのみを変えればよい(波形ROMを書き換えればよい)だけである。したがって、TERES駆動回路を使用している場合には、余分なコストを掛けずに高発光効率化を達成できる利点がある。
【0079】
本発明の実施の形態2の例2
図10は、本発明の実施の形態2の例2のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてX極とY電極に一斉に印加されるサステインパルス波形(Vx、Vy)と発光波形(LIR)、および図11に示すX、Y駆動回路95e、96eのスイッチへの入力信号(Sxa〜Syf)を示す図である。図10には1周期Tfの波形が示されている。図11は、本発明の実施の形態2の例2のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間に関するX、Y駆動回路95e、96eを示す図である。X、Y駆動回路95e、96eの実施の形態2の例1と異なる点は、スイッチSxfと電圧Vpの電源、およびスイッチSyfと電圧Vpの電源が付加されたことである。X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路95e、96eの1周期Tfの動作の実施の形態2の例1と異なる点は、図11の期間T1においてスイッチSxcがオフのまま、Sxfがオンになること、および期間T4においてスイッチSycがオフのまま、Syfがオンになることである。これにより、期間T1においてVsの代わりにVpが重畳されたVs+VpがノードN1、すなわちX電極に印加される。これにより、中間電圧をVsの設定に制約されず前置放電により最適な電圧値に設定できる。発光効率向上の原理、負荷率が大きいときの放電安定化法は実施の形態2の例1と同様なので説明を省略する。
【0080】
本発明の実施の形態2の例3
図12は本発明の実施の形態2の例3のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてX極とY電極に一斉に印加されるサステインパルス波形(Vx、Vy)と発光波形(LIR)、および図11に示すX、Y駆動回路95e、96eのスイッチへの入力信号(Sxa〜Syf)を示す図である。駆動回路は実施の形態2の例2と、電源VpをVppにする以外は同じものを用いる。図12には1周期Tfの波形が示されている。X、Yサステインパルス波形を発生させるX、Y駆動回路95e、96eの1周期Tfの動作の実施の形態2の例1と異なる点は、図12の新たに設けた期間T7においてスイッチSxcをオフ、Sxfをオンにしたこと、および新たに設けた期間T8においてスイッチSycをオフ、Syfをオンにしたことである。これにより、図10におけるT2相当期間中の、期間T7においてVsの代わりにVppが重畳されたVs+VppがノードN1、すなわちX電極に印加される。また、図10におけるT5相当期間中の、期間T8において−Vsの代わりに−Vppが重畳された−Vs−VppがノードN1、すなわちY電極に印加される。これにより、負荷率の大きい表示において放電後、壁電荷を多く集め安定な繰り返し放電を行わせることが出来る。負荷率が小さいときには図8と同じ波形を用いて様々な負荷率の表示に対して安定化なく同を実現できる。
[実施の形態3]
図13は、本発明の実施の形態3のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間81においてX極とY電極に一斉に印加されるサステインパルス波形(Vx、Vy)とアドレスパルス波形(Va)、および発光波形(LIR)を示す図である。図13に示すようなサステイン期間にアドレスパルス電圧を印加する駆動法をアドレス変調駆動法と呼ぶ。これに対して実施の形態1、2に示したサステインパルス波形に中間電圧を設けるサステイン波形による駆動法をサステイン変調駆動法と呼ぶ。
【0081】
図13に示すアドレス変調駆動法では、サステイン放電において、サステインパルスに同期してサステインパルスの隙間期間(〜T1、〜T3)に立ち上がるパルス電圧がアドレス電極に印加される。例えば、隙間期間〜T1において前のサステインパルスでの放電の結果負の壁電圧をもつY電極に対してアドレス電極に電圧Vsaが印加されることにより、Y−X電極間に放電開始電圧以上の電圧が掛かりY−X電極間で放電が開始される。その後プライミング効果によりすぐX−Y電極間の放電に移る。これが図13の発光波形の前置放電2のピークである。その後、VxがVsに上昇し本来の放電、本放電1のピークが発生する。発光効率向上の原理は前記実施の形態1、2と同様であるので省略する。負荷率の大きい表示に対して放電を安定化させるために期間T2、T4の放電後Y電極、X電極に−Vppを印加する。その結果放電後X、Y電極間にVs+Vppの電圧が印加され、壁電荷を多く蓄積することが出来る。ある負荷率以下ではVppを印加しない波形、ある負荷率以上で図13の波形を用いる。また、例えば周期Tfを長くして放電後壁電荷を蓄積する方法を用いてもよい。あるいは、ある負荷率以上でVsを大きくするか、Vaを大きくしてもよい。あるいは、これらの組み合わせでもよい。これにより、高発光効率なアドレス変調駆動法においても、様々な負荷率の表示に対して安定な放電を行わせることが出来る。
【0082】
本発明は、上記の形態のみに制限されず、上記で述べた様々な組合わせも含まれる。要は、サステイン放電駆動法やアドレス放電駆動法を含む2段放電駆動法において、負荷率を大きくしたときに放電電流増大による電圧降下増大を補う手段(電圧降下補正手段)を設けることである。また、電圧降下補正手段が、1つのサステインパルスにおける放電開始後または放電後、多くの壁電荷を蓄積する手段である。また、負荷率に応じて少なくとも2種類のサステインパルス駆動波形を用いる。また、異なる駆動波形の境界の点灯率において、両者の放電による発光輝度を略一致させればよい。
【0083】
以上のように、本発明による駆動法によれば、従来法に比べて発光効率が向上し、かつ様々な負荷率の表示に対して安定な駆動が可能となる。
【0084】
また、前述した各実施の形態の諸組み合わせで、可能なもの全てが本発明として実施可能であることは言うまでもない。
【0085】
前述した各実施の形態においては、2段放電放電駆動法に焦点を当てて説明したが、プラズマディスプレイ装置の構成としては、(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、サステイン放電を発生するように、複数の放電セルのサステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置とすることができる。
【0086】
以上、前記諸実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0087】
【発明の効果】
本発明は、プラズマディスプレイパネルの発光効率を向上させ、かつ様々な負荷率の表示に対して駆動方法を有するプラズマディスプレイ装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態1の例1のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態1の例1の基本構成を示すブロック図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態1の例1のX、Y駆動回路図である
【図4】図4は、本発明の実施の形態1の例2のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態1の例2のX、Y駆動回路図である。
【図6】図6は、本発明の実施の形態1の例3のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図7】図7は、本発明の実施の形態1の例3のX、Y駆動回路図である。
【図8】図8は、本発明の実施の形態2の例1のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図9】図9は、本発明の実施の形態2の例1のX、Y駆動回路図である。
【図10】図10は、本発明の実施の形態2の例2のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図11】図11は、本発明の実施の形態2の例2のX、Y駆動回路図である。
【図12】図12は、本発明の実施の形態2の例3のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図13】図13は、本発明の実施の形態3のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図14】図14は従来の3電極ac面放電型PDPの例を示す斜視図である。
【図15】図15は、図14中の矢印D1の方向から見たプラズマディスプレイパネルの断面図である
【図16】図16は、図14中の矢印D2の方向から見たプラズマディスプレイパネルの断面図である。
【図17】図17は、従来のプラズマディスプレイ装置の基本構成を示すブロック図である。
【図18】図18は、プラズマディスプレイパネルに1枚の画を表示する1TVフィールド期間の駆動回路の動作を説明するための図である。
【図19】図19は、従来のプラズマディスプレイ装置のサステイン期間における電圧、発光波形、およびスイッチの入力信号である。
【図20】図20は、従来のプラズマディスプレイ装置のX、Y駆動回路図である。
【図21】図21は、複数のサステイン放電波形を選択したときの表示負荷率に対する輝度の変化である。
【符号の説明】
1…本放電、2…前置放電、3…負荷率検出器、4…負荷率対応器、66…電子、67…正イオン、68…正の壁電荷、69…負の壁電荷、51…前面基板、52…X透明電極、53…Y透明電極、54…Xバス電極、55…Yバス電極、56…前面誘電体、57…保護膜、58…背面基板、59…アドレス電極(書き込み電極、A電極とも呼ぶ)、60…背面誘電体、61…隔壁、62…蛍光体、63…放電空間、64…X電極、65…Y電極、70…TVフィールド、71〜78…サブフィールド、79…リセット放電期間、80…アドレス期間、81…サステイン期間、82…A電極59に印加する電圧波形(A波形)、83…X電極64に印加する電圧波形(X波形)、84…Y電極65のi番目に印加する電圧波形(Y波形)、85…Y電極65の(i+1)番目に印加する電圧波形(Y波形)、86、87…スキャンパルス、88…X電極電圧波形、89…Y電極電圧波形、90…A電極電圧波形、91…パネル(プラズマディスプレイパネル、PDPとも呼ぶ)、92…X電極端子部、93…Y電極端子部、94…A電極端子部、95、95a、95b、95c、95d、95e…X駆動回路、96、96a、96d、96e…Y駆動回路、97、97a、…A駆動回路、98、98a、…駆動回路、99…画像源、100、100a、…プラズマディスプレイ装置、101…電力回収回路、a、b、c、d、e、f…表示負荷率に対する輝度、102、103、104…表示負荷率に対する輝度の変化、105、106、…表示負荷区間。
Claims (11)
- 少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、
(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、
の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、
前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、
前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、
前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、
前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、
前記第1の電圧値及び第3の電圧値は、少なくとも電源または接地と、スイッチ手段により設定されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、
(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、
の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、
前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、
前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、
前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、
前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、
前記サステイン電極対をなす電極には、互いに逆極性の電圧が印加されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対を有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、
(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、
の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、
前記サステインパルス電圧として、少なくとも第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧を備え、
前記第1の波形の電圧を、主要部が第1の電圧値からなる第1の部分と、主要部が前記第1の電圧値より大きな第2の電圧値からなる第2の部分とで構成し、
前記第2の波形の電圧を、主要部が第3の電圧値からなる第3の部分と、主要部が前記第3の電圧値より大きな第4の電圧値からなる第4の部分とで構成し、
前記第1の波形の電圧及び第2の波形の電圧は、下記条件(i)及び(ii)の両方を満たすものとし、
(i)前記第3の電圧値 > 前記第1の電圧値、前記第3の部分の持続時間 > 前記第1の部分の持続時間(0秒を含む) の少なくとも一方の条件が満たされる、
(ii)前記第4の電圧値 > 前記第2の電圧値、前記第4の部分の持続時間 > 前記第2の部分の持続時間 の少なくとも一方の条件が満たされる、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記サステインパルス電圧を、前記第1の波形から前記第2の波形に切り替える回路を備え、
前記第1の電圧値及び第3の電圧値は、接地または電源に接続されたインダクタンスを利用して設定されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 少なくとも発光表示のためのサステイン放電を行うサステイン電極対と発光放電セルを選択するためのアドレス電極とを有する複数の放電セルを少なくとも備えるプラズマディスプレイパネルを有し、
(a)前置放電とそれに引き続き本放電を発生する、(b)前置放電を伴わずに本放電を発生する、
の中の一方の、あるいは双方を随時切り替えた態様で、前記サステイン放電を発生するように、前記複数の放電セルの前記サステイン電極対間にサステインパルス電圧を印加するプラズマディスプレイ装置において、
前記サステイン放電において、前記アドレス電極には、前記サステインパルス電圧に同期したアドレスパルス電圧が印加され、
前記サステイン放電の際の、前記放電セルの中で点灯されている放電セルの数の、前記放電セルの全数に対する割合を負荷率と定義し、該負荷率の増大量を基に、前記アドレスパルス電圧が増大されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 前記第2の波形の周期が、前記第1の波形の周期より大である請求項1から3のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記第1の波形及び前記第2の波形は、それぞれ、前記第2の電圧値及び前記第4の電圧値より大きい後置パルス電圧を印加する期間を含む波形である請求項1から3のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記負荷率を検出する回路と、該負荷率を基に、前記第1の波形或いは前記第2の波形の何れかを選択する制御回路とを備えた請求項1から3のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記負荷率を検出する回路と、該負荷率を基に前記アドレスパルス電圧を制御する回路とを備えた請求項4に記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記負荷率が大きくなった場合に、前置放電を発生させる電圧波形を印加することを特徴とする請求項7あるいは8に記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記負荷率と、前記第1及び第2の波形のサステインパルス数と、前記放電セルの輝度をパラメータとするテーブルを備え、前記第1から第2の波形へ切り替える前記負荷率の境界において、前記第1から第2の波形の放電による発光輝度を略一致させるよう前記第1及び第2の波形のサステインパルス数を設定することを特徴とする請求項7に記載のプラズマディスプレイ装置。
- 前記負荷率と、前記サステインパルス数と、前記アドレス電圧と、前記放電セルの輝度をパラメータとするテーブルを備え、前記アドレス電圧を切り替える前記負荷率の境界において、前記アドレス電圧切り替え前後の放電による発光輝度を略一致させるよう前記アドレス電圧を設定することを特徴とする請求項8に記載のプラズマディスプレイ装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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