JP2008268962A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム期間を有効に利用して高品位の安定した表示を実現する。
【解決手段】セルに対応したパネル表面の温度を測定し、温度変化に合わせて駆動電圧スキャンパルスＰｙ，アドレスパルスＰａのパルス幅Ｗを変更する。パネル表面測定温度が予め設定された閾値より低いときには、パルス幅Ｗ_Lを長くし、パネル表面測定温度が高いときには、パルス幅Ｗ_Hを短くする。アドレス期間ＴＡ_Hの長さは、温度が低いときのアドレス期間ＴＡ_Lと比べてΔＴ〔＝（Ｗ_L−Ｗ_H）×ｎ（ｎは行数）〕だけ短い。
【選択図】図６

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の駆動方法に関する。ＰＤＰは、２値発光セルからなるデジタル表示デバイスであってデジタルデータの表示に好適であることから、マルチメディアモニターとして注目されている。ＰＤＰの用途拡大に向けて、より明るく多階調の表示が可能な駆動方法の開発が進められている。

ＡＣ型のＰＤＰによる表示では、マトリクス配列されたセルのうちの点灯すべきセルのみに適量の壁電荷を存在させるアドレッシングを行い、その後に壁電荷を利用して輝度に応じた回数の表示放電を生じさせる点灯維持を行う。アドレッシングおよび点灯維持のどちらにおいても、印加するパルスのパルス幅を放電遅れ時間（パルスの前縁から放電開始時点までの時間）よりも長くする必要がある。放電遅れ時間は環境温度に依存し、温度が低いほど放電遅れ時間は長くなる。

従来では、仕様における動作温度範囲の下限値（例えば０℃）を基準にパルス幅が設定されていた。すなわち、最低温度条件下でも所望の放電が生じるように、パルス幅が十分に長い値に選定されていた。

特開平９−９７０３２号公報

アドレッシングの所要時間は表示面の行数（垂直方向の解像度）に比例するので、解像度が大きくなるにつれて、フレーム期間のうちの表示放電のために割り当て可能な期間が短くなる。また、階調表示のためのフレーム分割の分割可能数が小さくなる。表示放電の回数を増やして輝度を高めたり、フレーム分割数を増やして階調性を高めたりする上で、アドレッシングの所要時間をできるだけ短くするのが望ましい。

従来の駆動方法では、動作温度範囲の中央付近である一般的な環境温度およびそれ以上の温度での動作において、パルス幅が必要以上に長く、それによって高輝度化および多階調化が制限されていた。また、アドレッシングを行う期間が長いので、非選択行で誤放電の生じる確率が大きいという問題もあった。

本発明は、フレーム期間を有効に利用して高品位の安定した表示を実現することを目的としている。

本発明においては、セルに対応したパネル表面の温度変化に合わせて駆動電圧パルスのパルス幅を変更する。パネル表面温度が比較的に低いときにはパルス幅を長くし、温度が高いときにはパルス幅を短くする。例えば、動作温度範囲を２分し、パネル表面温度が閾値以下である低温域と閾値を越える高温域のどちらの値であるかによってパルス幅を切り換える。２個以上の閾値を設定して多段階の切換えを行えば、より精密にパルス幅を最適化することができる。温度変化に追従させてパルス幅を連続的に変更することも可能である。パルス幅の変更は、アドレッシング、点灯維持、およびアドレッシングの準備（電荷の初期化）のいずれの過程のパルスについても行うことができる。

パルス幅を短くすることによって、そのパルスの印加に割り当てる期間を短縮することができる。例えば、アドレッシングにおける行選択のためのパルスの幅を短縮すれば、１回のアドレッシングについて個々のパルス幅の短縮分の行数倍の時間短縮が可能である。具体的には、０℃におけるアドレス放電の最大遅れ時間が２．０μｓであり、２５℃における最大遅れ時間が１．０μｓである場合には、１パルス当たりの短縮分は１．０μｓとなる。行数４８０のＶＧＡ仕様のＰＤＰにおいて、１フレームを１０個のサブフレームに分割して階調表示を行うものとすると、短縮時間の合計は４．８ｍｓ（＝１．０μｓ×４８０×１０）となる。この値はフレーム周期（約１６．７ｍｓ）の約２８．７％である。なお、インタレース形式の表示においてフレームを構成するフィールドを複数のサブフィ
ールドに分割する場合も、同様に時間短縮が可能である。

短縮分の時間を点灯維持に割り当てれば、表示放電の回数を増やして輝度を高めることができる。点灯維持におけるパルスの幅を長くして表示放電の確実性を高めてもよい。サブフレーム数を増やせば、階調性の向上、および偽輪郭の防止に有効な発光分布の多様化を図ることができる。アドレッシングの準備に割り当てれば、より確実な初期化処理を行うことができる。また、アドレッシングを短縮した場合には、半選択状態である期間が短くなるので、誤放電を防止して表示を安定にすることができる。さらに、電圧の印加を停止する期間を設けて放電空間の電荷を沈静化することによっても、誤放電を防止して表示を安定にすることができる。

本発明によればフレーム期間を有効に利用して高品位の安定した表示を実現することができる。

〔装置構成および駆動の概要〕
図１は本発明に係る表示装置の構成図である。表示装置１００は、ｍ×ｎ個のセルからなるカラー表示の可能な表示面を有した面放電型のＰＤＰ１、セルの発光を制御するドライブユニット７０、およびパネル表面温度を検出するセンサー９０から構成されている。ドライブユニット７０に組み込まれたコントローラ７１は、セルに印加する駆動電圧パルスのパルス幅を、センサー９０の出力に応じて変更する。なお、パルスの印加とは、一時的に電極を所定の電位にバイアスすることを意味する。

全てのセルにおいて所望の放電を生じさせるには、最も温度の低いセルでの放電遅れ時間よりもパルス幅を長くしなければならない。したがって、センサー９０による温度の監視は、表示面のうちの比較的に温度が低くなり易い部分について行う。電子イオン温度、ＭｇＯ膜の表面温度、蛍光体の温度といった放電特性に係わるセル内部の温度を直接に測定するのが望ましいが、セルから離れた位置にセンサー９０を配置して間接的に温度を測定してもよい。背面シャーシ温度、駆動回路素子温度、電源投入からの時間、表示負荷率と時間の関数に基づいてセルの温度を推定することも可能である。表示面の温度分布は表示内容に依存するので、点灯するセルが表示面の一部に集中して局所的に昇温する場合もある。複数箇所の温度を測定することにより、測定の信頼性が高まる。

図２はＰＤＰの電極配列を示す図である。ＰＤＰ１において、表示放電を生じさせるための電極対を構成する表示電極Ｘ，Ｙは平行に配列され、これら表示電極Ｘ，Ｙと交差するようにアドレス電極Ａが配列されている。表示電極Ｘ，Ｙはマトリクス表示の行方向（水平方向）に延び、アドレス電極は列方向（垂直方向）に延びている。図において表示電極Ｘ，Ｙおよびアドレス電極Ａの参照符号の添字は配列順位を示す。表示電極Ｘ，Ｙの電位はＸドライバ７４およびＹドライバ７７によって制御され、アドレス電極Ａの電位はＡドライバ８０によって制御される。

図３はＰＤＰのセル構造を示す図である。ＰＤＰ１は一対の基板構体（基板上にセルの構成要素を設けた構造体）１０，２０からなる。前面側のガラス基板１１の内面に配列された表示電極Ｘ，Ｙのそれぞれは、面放電ギャップを形成する透明導電膜４１と行の全長にわたって延びる金属膜（バス電極）４２とからなる。表示電極対Ｘ，Ｙを被覆するように誘電体層１７が設けられ、誘電体層１７の表面には保護膜１８としてマグネシア（ＭｇＯ）が被着されている。背面側のガラス基板２１の内面にはアドレス電極Ａが１列に１本ずつ配列されており、これらアドレス電極Ａを被覆する誘電体層２４の上に平面視帯状の複数の隔壁２９が形成されている。これらの隔壁２９によって放電空間が行方向に列毎に区画されている。そして、アドレス電極Ａおよび隔壁２９の側面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。図中の斜体アルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光体の発光色を示す。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは放電ガスが放つ紫外線によって局部的に励起されて発光する。

図４はフィールド分割の概念図である。ＰＤＰ１によるテレビジョン映像の表示では、点灯／非点灯の組合せの選択によってカラー再現を行うために、入力画像である時系列のフィールドｆを所定数ｑのサブフィールドｓｆに分割する。つまり、各フィールドｆをｑ個のサブフィールドｓｆの集合に置き換える。これらサブフィールドｓｆに順に輝度の重みＵ₁ ，Ｕ₂ ，Ｕ₃ ，…Ｕ_q を付与して各サブフィールドｓｆの表示放電の回数を設定する。図ではサブフィールド配列が重みの順であるが、他の順序であってもよい。このようなフィールド構成に合わせてフィールド転送周期であるフィールド期間Ｔｆをｑ個のサブフィールド期間Ｔｓｆに分割し、各サブフィールドＳＦに１つのサブフィールド期間Ｔｓｆを割り当てる。さらに、サブフィールド期間Ｔｓｆを、初期化のためのリセット期間ＴＲ、アドレッシングのためのアドレス期間ＴＡ、および点灯維持のための表示期間ＴＳに分ける。リセット期間ＴＲおよびアドレス期間ＴＡの長さが重みに依存しないのに対し、表示期間ＴＳの長さは重みが大きいほど長い。したがって、サブフィールド期間Ｔｓｆの長さも、該当するサブフィールドｓｆの重みが大きいほど長い。

図５は駆動シーケンスの概略を示す電圧波形図である。リセット期間ＴＲ・アドレス期間ＴＡ・表示期間ＴＳの順序はｑ個のサブフィールドｓｆにおいて共通であり、駆動シーケンスはサブフィールド毎に繰り返される。なお、波形については、振幅、極性、タイミングを種々変更することが可能である。図示の書込みアドレス形式に限らず、消去アドレス形式を採用してもよい。

リセット期間ＴＲにおいては、全ての表示電極Ｙに対して正極性のパルスＰｒｙ１と負極性のパルスＰｒｙ２とを順に印加する。パルスＰｒｙ１の印加と同時に全ての表示電極Ｘに対して負極性のパルスＰｒｘを印加し、その後に表示電極Ｘを正極性の電位にバイアスする。セルには、表示電極Ｘ，Ｙに印加されるパルスの振幅を加算した合成電圧が加わる。パルスＰｒｙ１は、前サブフィールドにおける点灯／非点灯に係わらず全てのセルに同一極性の適当な壁電圧を生じさせるために印加される。適度の壁電荷が存在するセルにパルスＰｒｙ２を印加することにより、壁電圧を放電開始電圧とパルス振幅との差に相当する値に調整することができる。本例における初期化（電荷の均等化）は、全てのセル内の電場状態を、アドレス電圧印加時に同一になるようにするものである。

アドレス期間ＴＡにおいては、点灯すべきセルのみに点灯維持に必要な壁電荷を形成する。全ての表示電極Ｘおよび全ての表示電極Ｙを所定電位にバイアスした状態で、行選択期間（走査周期）毎に選択行に対応した１つの表示電極Ｙに負極性のスキャンパルスＰｙを印加する。スキャンパルスＰｙの印加による行選択と同時に、アドレス放電を生じさせるべき選択セルに対応したアドレス電極ＡのみにアドレスパルスＰａを印加する。選択セルでは表示電極Ｙとアドレス電極Ａとの間の放電が生じ、それがトリガーとなって表示電極間の面放電が生じる。これら一連の放電がアドレス放電である。アドレス放電によって誘電体層１７に壁電荷が形成され、点灯維持に必要な壁電圧が表示電極間に生じる。

表示期間ＴＳにおいては、正極性のサステインパルスＰｓ１を表示電極Ｙと表示電極Ｘとに対して交互に印加する。表示電極Ｙに対する最初の印加によって、選択セルにおいてセル電圧が放電開始電圧を越えて表示電極間の面放電が生じる。面放電によって以前と反対の極性の壁電荷が形成されるので、表示電極Ｘに対するサステインパルスＰｓの印加によって再び選択セルにおいて面放電が生じる。同様に、以降においてサステインパルスＰｓの印加毎に選択セルで面放電が生じる。表示期間ＴＳにおいて、アドレス電極Ａは不要の放電を防止するためにサステインパルスＰｓと同極性の電位にバイアスされる。

このような駆動シーケンスにおいて、放電を生じさせるために印加されるパルスのパルス幅は、パネル表面温度変化に合わせて変更される。
〔パルス幅の切換え〕
図６は駆動波形の変更の第１例を示す図である。第１例ではアドレスパルスＰａのパルス幅について２段階の切換えを行い、それによるアドレス期間ＴＡの増減に合わせてサステインパルスＰｓの印加回数を変更する。

パネル表面温度が予め設定された閾値より低いときには、パルス幅ＷＬ が比較的に長いスキャンパルスＰｙ_L およびアドレスパルスＰａ_L を印加する。アドレス期間ＴＡ_L の長さはパルス幅ＷＬ のｎ倍以上となる（ｎは行数）。図では便宜的にスキャンパルスＰｙ_L の印加周期がパルス幅Ｗ_L とされている。

一方、パネル表面温度が高いときには、パルス幅Ｗ_H が比較的に短いスキャンパルスＰｙ_H およびアドレスパルスＰａＨ を印加する。アドレス期間ＴＡ_H の長さは、温度が低いときのアドレス期間ＴＡ_L と比べてΔＴ〔＝（Ｗ_L −Ｗ_H ）×ｎ〕だけ短い。この短縮分ΔＴを点灯維持に割り当てることにより、サステイン期間ＴＳ_H は温度が低いときのサステイン期間ＴＳ_L よりも長くなっている。長くなった分だけ、より多くのサステインパルスＰｓを印加して輝度を高めることができる。図中において斜線を付したサステインパルスＰｓは追加分である。

図７は駆動波形の変更の第２例を示す図である。第２例ではアドレスパルスＰａのパルス幅について２段階の切換えを行い、それによるアドレス期間ＴＡの増減に合わせて、点灯維持の終了から次のサブフィールドのアドレッシングを開始するまでの間の任意の時期におけるブランク期間の長さ（ΔＴ）を変更する。すなわち、サステイン期間ＴＳの開始時期を可変とし、パネル表面温度が高いときにはアドレス期間ＴＡ_H に引く続くサステイン期間ＴＳの終了から次のサブフレームのリセット期間ＴＲの開始までの時間にわたって、表示電極Ｘ，Ｙおよびアドレス電極Ａを接地電位に保つ。ただし、実質的にセルに対する電圧印加を停止すればよく、誤放電のおそれのない範囲で各電極のバイアス電位を選定することができる。パネル温度が高いときにブランク期間を長くすれば、空間電荷が沈静化して以後の誤放電が生じにくくなる。また、アドレス期間ＴＡの増減に合わせて、リセット期間ＴＲの長さを変更してもよい。これによれば、パネル温度が高いときに、より確実な初期化処理を行うことが可能となる。

図８は駆動波形の変更の第３例を示す図である。第３例では初期化のためのパルスＰｒｘ，Ｐｒｙ１，Ｐｒｙ２のパルス幅について２段階の切換えを行う。パネル表面温度が低いときには、パルス幅Ｗ１_L ，Ｗ２_L が比較的に長いパルスＰｒｘ_L ，Ｐｒｙ１_L ，Ｐｒｙ２_L を印加する。パネル表面温度が高いときには、パルス幅Ｗ１_H ，Ｗ２_H が比較的に短いパルスＰｒｘ_H ，Ｐｒｙ１_H ，Ｐｒｙ２_H を印加する。そして、これによる短縮分の時間を有効に利用する。すなわち、点灯維持に割り当てて輝度を高めたり、サブフィールド数を増やして画質を向上させたり、ブランク期間とすることによって誤放電を防止したりする。

図９は駆動波形の変更の第４例を示す図である。第４例ではサステインパルスＰｓのパルス幅について２段階の切換えを行う。パネル表面温度が低いときには、パルス幅Ｗｓ_L が比較的に長いサステインパルスＰｓＬ を印加する。パネル表面温度が高いときには、パルス幅Ｗｓ_H が比較的に短いサステインパルスＰｓ_H を印加する。パルス幅Ｗｓ_H が短いので、パネル表面温度が高いときには低いときよりも多くのサステインパルスＰｓ_H を印加して輝度を高めることができる。サブフィールド数を増やして画質を向上させることもできる。短縮分の時間をリセット期間ＴＲに割り当てて確実性の高い初期化処理を行い、それによってアドレッシングや点灯維持の電圧マージンを拡げることもできる。

以上の第１〜第４の各例におけるパルス幅の変更は、図１０（Ａ）のように動作温度範囲を閾値Ｔｔｈを境界として２分し、パネル表面温度が閾値以下である低温域と閾値を越える高温域のどちらの値であるかによってパルス幅を切り換える２段階の変更であった。図１０（Ｂ）のように２個以上の閾値Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２を設定して多段階の切換えを行えば、より精密にパルス幅を最適化することができる。さらに、図１０（Ｃ）のように温度変化に追従させてパルス幅を連続的に変更することも可能である。追従特性を非線型とするか線型とするかは放電特性の温度依存性によって決まる。

本発明に係る表示装置の構成図である。 ＰＤＰの電極配列を示す図である。 ＰＤＰのセル構造を示す図である。 フィールド分割の概念図である。 駆動シーケンスの概略を示す電圧波形図である。 駆動波形の変更の第１例を示す図である。 駆動波形の変更の第２例を示す図である。 駆動波形の変更の第３例を示す図である。 駆動波形の変更の第４例を示す図である。 パルス幅の変更の形態を示す図である。

符号の説明

１ ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
ＥＳ 表示面
Ｐｙ スキャンパルス
Ｐａ アドレスパルス
Ｐｓ サステイン
ＴＡ アドレス期間
ＴＳ 表示期間
９０ センサー
Ｗ_L ，Ｗ_H パルス幅
Ｔｔｈ，Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２ 閾値（設定温度）

Claims (9)

1. スキャンパルスの印加による行選択と同期させて表示面を構成するセル群のうちの選択セルにアドレスパルスを印加するアドレッシングと、前記セル群に表示放電を生じさせるためのパルスを周期的に印加する点灯維持とを繰り返し、それによって階調表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   少なくとも１個のセルに対応したパネル表面温度を測定し、前記スキャンパルスとアドレスパルスとについて、パルス幅および印加周期を、測定温度が設定温度より高い場合には低い場合と比べて短くなるように測定温度に応じて変更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。
2. 測定温度に応じたパルス幅および印加周期の変更を３段階以上とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
3. 点灯維持の開始から終了までの期間の長さを温度に係わらず一定とし、点灯維持の終了からその後のアドレッシングの開始までの間の任意の期間は前記セル群に対する電圧の印加を実質的に停止する請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
4. 測定温度が前記設定温度より高い場合には、１フレーム当たりのアドレッシングと点灯維持との繰り返し回数を、測定温度が前記設定温度より低い場合の回数よりも多くする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
5. 測定温度が前記設定温度より高い場合には、１フレーム当たりの表示放電の回数を、測定温度が前記設定温度より低い場合の回数よりも多くする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
6. 測定温度が前記設定温度より高い場合には、アドレッシングに先立って行う壁電荷の初期化に割り当てる時間を、測定温度が前記設定温度より低い場合の時間よりも長くする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
7. 表示面を構成するセル群にリセット放電を生じさせるためのパルスを印加する初期化と、前記セル群のうちの選択セルにアドレス放電を生じさせるためのパルスを印加するアドレッシングと、前記セル群に表示放電を生じさせるためのパルスを印加する点灯維持とを繰り返すプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   少なくとも１個のセルに対応したパネル表面温度を測定し、リセット放電を生じさせるためのパルスのパルス幅を、測定温度が設定温度より高い場合には低い場合と比べて短くなるように測定温度に応じて変更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。
8. 表示面を構成するセル群にリセット放電を生じさせるためのパルスを印加する初期化と、前記セル群のうちの選択セルにアドレス放電を生じさせるためのパルスを印加するアドレッシングと、前記セル群に表示放電を生じさせるためのパルスを印加する点灯維持とを繰り返すプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   少なくとも１個のセルに対応したパネル表面温度を測定し、表示放電を生じさせるためのパルスのパルス幅および印加周期を、測定温度が設定温度より高い場合には低い場合と比べて短くなるように測定温度に応じて変更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。
9. 表示面を構成するセル群にリセット放電を生じさせるためのパルスを印加する初期化と、前記セル群のうちの選択セルにアドレス放電を生じさせるためのパルスを印加するアドレッシングと、前記セル群に表示放電を生じさせるためのパルスを印加する点灯維持とを繰り返すプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   少なくとも１個のセルに対応したパネル表面温度を測定し、測定温度が前記設定温度より高い場合には、１フレーム当たりの初期化とアドレッシングと点灯維持との繰り返し回数を、測定温度が前記設定温度より低い場合の回数よりも多
   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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