JP2010019961A - プラズマディスプレイ装置およびプラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

プラズマディスプレイ装置およびプラズマディスプレイパネルの駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】1つの傾斜電圧発生回路から複数の傾斜電圧を発生させる。
【解決手段】傾斜電圧発生回路は、定電流発生回路60から入力される定電流に対して順方向に設けられ、初期電圧に重畳する積み上げ電圧を発生させるツェナーダイオードD10を有し、走査電極駆動回路43は、定電流発生回路60の出力電流値を切換えるスイッチング素子Q21と、ツェナーダイオードD10を電気的に短絡するスイッチング素子Q22とを有し、傾斜電圧発生回路は、初期化期間に所定の初期電圧に積み上げ電圧を重畳した電位から緩やかに上昇する第1の傾斜電圧と、維持期間の最後に第1の傾斜電圧よりも急峻な勾配で上昇する第2の傾斜電圧と、維持期間に第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第3の傾斜電圧と、初期化期間に所定の初期電圧から第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第4の傾斜電圧とを発生させる。
【選択図】図6

Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイ装置およびプラズマディスプレイパネルの駆動方法に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、1対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には、例えば分圧比で5%のキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
パネルを駆動する方法としては、サブフィールド法、すなわち、1フィールドを複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般に用いられている。
各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成するとともに、書込み放電を安定して発生させるためのプライミング粒子(書込み放電を発生させるための励起粒子)を発生させる。
書込み期間では、走査電極に走査パルス電圧を印加するとともにデータ電極に選択的に書込みパルス電圧を印加して表示を行うべき放電セルに選択的に書込み放電を発生させ壁電荷を形成する(以下、この動作を「書込み」とも記す)。そして維持期間では、走査電極と維持電極とからなる表示電極対に交互に維持パルス電圧を印加し、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
また、サブフィールド法の中でも、緩やかに変化する電圧波形を用いて初期化放電を行い、さらに維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行うことで、階調表示に関係しない発光を極力減らしコントラスト比を向上させた駆動方法が開示されている。
具体的には、複数のサブフィールドのうち、1つのサブフィールドの初期化期間においては全ての放電セルに初期化放電を発生させる全セル初期化動作を行い、他のサブフィールドの初期化期間においては直前の維持期間で維持放電を行った放電セルにのみ初期化放電を発生させる選択初期化動作を行う。このように駆動することによって、画像の表示に関係のない発光に依存して変化する黒表示領域の輝度(以下、「黒輝度」と略記する)は全セル初期化動作における微弱発光だけとなり、コントラストの高い画像表示が可能となる(例えば、特許文献1参照)。
また、上述の特許文献1には、維持期間における最後の維持パルスのパルス幅を他の維持パルスのパルス幅よりも短くし、表示電極対間の壁電荷による電位差を緩和する、いわゆる細幅消去放電についても記載されている。この細幅消去放電によって、続くサブフィールドの書込み期間における書込み動作を安定させ、コントラスト比の高いプラズマディスプレイ装置を実現することができる。
また、維持期間において表示電極対への維持パルスの印加が終了した後に、上昇する傾斜電圧を維持電極に印加して放電セル内の壁電荷を消去する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、維持期間において表示電極対への維持パルスの印加が終了した後に、所定の電圧まで上昇した後その電圧を一定期間維持する傾斜電圧を走査電極に印加し、その後上昇する傾斜電圧を維持電極に印加して放電セル内の壁電荷を消去する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
また、維持期間において表示電極対への維持パルスの印加が終了した後に、上昇する傾斜電圧を走査電極に印加するとともにその傾斜を表示画像の平均輝度に応じて変更することで放電セル内の壁電荷を消去する技術が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2000−242224号公報 特開2004−348140号公報 特開2005−141224号公報 特開2003−5700号公報
特許文献2、特許文献3に記載された技術では、維持電極に印加する傾斜電圧を発生させるための回路が必要となり、また、特許文献4に記載された技術では傾斜電圧の傾斜を変更させるための回路が必要となるため、いずれにおいても回路の規模が増大する。
また、近年、パネルの高精細化にともない放電セルのさらなる微細化が進んでいる。この微細化された放電セルでは、壁電荷が失われる「電荷抜け」と呼ばれる現象が生じやすいことが確認されており、この電荷抜けが発生すると、放電不良が発生して画像表示品質を劣化させたり、あるいは、放電の発生に必要な印加電圧が上昇する等の問題が生じる。この電荷抜けを防止するためには書込み放電をできるだけ安定に発生させることが有効である。
一方、近年におけるパネルのさらなる大画面化、高精細化にともない、パネルの駆動インピーダンスは増大する傾向にある。そして、駆動インピーダンスが増大すると、パネルの駆動回路から発生される駆動波形にリンギング等の波形歪みが生じやすくなる。上述の細幅消去放電は、続くサブフィールドの書込み動作を安定させることを目的としたものであるが、例えば、この細幅消去放電を発生させるための駆動波形に波形歪みが生じると、細幅消去放電そのものが強く発生してしまい、続く書込み放電が不安定になることがあった。
また、近年では、パネルの大型化、高輝度化、高精細化にともない、プラズマディスプレイ装置におけるさらなる画像表示品質の向上が望まれている。一方で、駆動が複雑化し、駆動回路を制御する制御信号の数も増大している。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、大画面化、高精細化されたパネルにおいて、書込み放電を安定に発生させ画像表示品質を向上させるとともに、制御信号を削減して1つの傾斜電圧発生回路から複数の異なる傾斜電圧を発生させることができるプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法を提供することを目的とする。
本発明のプラズマディスプレイ装置は、初期化期間と書込み期間と維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド内に複数設けて階調表示するサブフィールド法で駆動するとともにサブフィールド構成の異なる第1のサブフィールド構成と第2のサブフィールド構成とを含む複数のサブフィールド構成のいずれかを用いて駆動する、複数の走査電極を有するパネルと、維持期間に輝度重みに応じた回数の維持パルスを発生する維持パルス発生回路、入力される定電流に対して順方向に設けられ所定の初期電圧に重畳する積み上げ電圧を発生するツェナーダイオードを有し上昇する傾斜電圧を発生する傾斜電圧発生回路、および傾斜電圧発生回路に入力する定電流を発生する定電流発生回路を有する走査電極駆動回路とを備え、走査電極駆動回路は、定電流発生回路の出力電流値を切換える第1のスイッチング素子と、ツェナーダイオードを電気的に短絡する第2のスイッチング素子とを有し、初期化期間に初期電圧に積み上げ電圧を重畳した電位から上昇する第1の傾斜電圧を発生し、維持期間の最後に第1の傾斜電圧よりも急峻な勾配で上昇する第2の傾斜電圧を発生し、維持期間に第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第3の傾斜電圧を発生し、初期化期間に初期電圧から第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第4の傾斜電圧を発生するとともに、第1のサブフィールド構成においては、少なくとも1つのサブフィールドの初期化期間に第1の傾斜電圧を発生し、第2のサブフィールド構成においては、少なくとも1つのサブフィールドの初期化期間に第4の傾斜電圧を発生し、かつ、他の1つのサブフィールドの維持期間に維持パルスおよび第2の傾斜電圧を発生せず第3の傾斜電圧だけを発生することを特徴とする。
これにより、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子の導通と遮断とを切換えることにより、傾斜電圧発生回路に入力する定電流の電流量、ツェナーダイオードの有無を切換えられるので、1つの傾斜電圧発生回路から、第1の傾斜電圧、第2の傾斜電圧、第3の傾斜電圧、第4の傾斜電圧の4つの異なる傾斜電圧を発生させることができる。例えば、維持期間に、維持パルスによる維持放電および第2の傾斜電圧による消去放電を発生させず、第3の傾斜電圧による微弱な発光だけを発生させれば、維持放電を1回発生させるよりも低い輝度で放電セルを発光させ、そのサブフィールドが画像表示に寄与する輝度を低くして、細やかな階調の表示を実現することができる。あるいは、維持期間の最後に、第2の傾斜電圧を走査電極に印加して微弱な消去放電を持続して発生させれば、大画面化、高精細化されたパネルであっても、放電セル内の壁電圧を続く書込み動作が安定に行えるように最適に調整し、書込み放電を安定に発生させることができる。
また、このプラズマディスプレイ装置において、走査電極駆動回路は、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを1つの制御信号で同時に動作させるように構成したことを特徴とする。
このプラズマディスプレイ装置は、ツェナーダイオードを傾斜電圧発生回路に入力される定電流に対して順方向になるように配置しており、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子を1つの制御信号で同時に動作させる構成のまま、傾斜電圧の開始電圧における積み上げ電圧の有無と傾斜電圧の勾配とをそれぞれ制御することができるので、制御信号の数を削減することができる。
また、本発明のパネルの駆動方法は、複数の走査電極を有するパネルを、初期化期間と書込み期間と維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド内に複数設けて階調表示するサブフィールド法により駆動するとともに、サブフィールド構成の異なる第1のサブフィールド構成と第2のサブフィールド構成とを含む複数のサブフィールド構成のいずれかを用いて駆動するパネルの駆動方法であって、維持期間に輝度重みに応じた回数の維持パルスを発生する維持パルス発生回路と、入力される定電流に対して順方向に設けられ所定の初期電圧に重畳する積み上げ電圧を発生させるツェナーダイオードを有し上昇する傾斜電圧を発生する傾斜電圧発生回路と、傾斜電圧発生回路に入力する定電流を発生する定電流発生回路とを有する走査電極駆動回路に、定電流発生回路の出力電流値を切換える第1のスイッチング素子と、ツェナーダイオードを電気的に短絡する第2のスイッチング素子とを設けてパネルを駆動し、初期化期間に初期電圧に積み上げ電圧を重畳した電位から上昇する第1の傾斜電圧を発生し、維持期間の最後に第1の傾斜電圧よりも急峻な勾配で上昇する第2の傾斜電圧を発生し、維持期間に第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第3の傾斜電圧を発生し、初期化期間に初期電圧から第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第4の傾斜電圧を発生するとともに、第1のサブフィールド構成においては、少なくとも1つのサブフィールドの初期化期間に第1の傾斜電圧を発生し、第2のサブフィールド構成においては、少なくとも1つのサブフィールドの初期化期間に第4の傾斜電圧を発生し、かつ、他の1つのサブフィールドの維持期間に維持パルスおよび第2の傾斜電圧を発生せず第3の傾斜電圧だけを発生することを特徴とする。
これにより、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子の導通と遮断とを切換えることにより、傾斜電圧発生回路に入力する定電流の電流量、ツェナーダイオードの有無を切換えられるので、1つの傾斜電圧発生回路から、第1の傾斜電圧、第2の傾斜電圧、第3の傾斜電圧、第4の傾斜電圧の4つの異なる傾斜電圧を発生させることができる。例えば、維持期間に、維持パルスによる維持放電および第2の傾斜電圧による消去放電を発生させず、第3の傾斜電圧による微弱な発光だけを発生させれば、維持放電を1回発生させるよりも低い輝度で放電セルを発光させ、そのサブフィールドが画像表示に寄与する輝度を低くして、細やかな階調の表示を実現することができる。あるいは、維持期間の最後に、第2の傾斜電圧を走査電極に印加して微弱な消去放電を持続して発生させれば、大画面化、高精細化されたパネルであっても、放電セル内の壁電圧を続く書込み動作が安定に行えるように最適に調整し、書込み放電を安定に発生させることができる。
また、本発明のパネルの駆動方法では、第1の傾斜電圧を発生するときには、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを遮断したまま定電流発生回路から傾斜電圧発生回路に定電流を供給し、第2の傾斜電圧を発生するときには、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを導通させたまま定電流発生回路から傾斜電圧発生回路に定電流を供給し、第3の傾斜電圧および第4の傾斜電圧を発生するときには、定電流発生回路から傾斜電圧発生回路に定電流の供給を開始するまでは第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを導通させたままとし、定電流発生回路から傾斜電圧発生回路に定電流の供給を開始した直後に第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを遮断することを特徴とする。
これにより、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子を1つの制御信号で同時に動作させる構成のまま、傾斜電圧の開始電圧における積み上げ電圧の有無と傾斜電圧の勾配とをそれぞれ制御することができ、制御信号の数を削減することができる。
本発明によれば、大画面化、高精細化されたパネルにおいて、書込み放電を安定に発生させ画像表示品質を向上させるとともに、制御信号を削減して1つの傾斜電圧発生回路から複数の異なる傾斜電圧を発生させることができるプラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置について、図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態におけるパネル10の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面板21上には、走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24が複数形成されている。そして走査電極22と維持電極23とを覆うように誘電体層25が形成され、その誘電体層25上に保護層26が形成されている。
また、保護層26は、放電セルにおける放電開始電圧を下げるために、パネルの材料として使用実績があり、ネオン(Ne)およびキセノン(Xe)ガスを封入した場合に2次電子放出係数が大きく耐久性に優れたMgOを主成分とする材料から形成されている。
背面板31上にはデータ電極32が複数形成され、データ電極32を覆うように誘電体層33が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁34が形成されている。そして、隔壁34の側面および誘電体層33上には赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色に発光する蛍光体層35が設けられている。
これら前面板21と背面板31とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対24とデータ電極32とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして、内部の放電空間には、ネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。なお、本実施の形態では、発光効率を向上させるためにキセノン分圧を約10%とした放電ガスを用いている。放電空間は隔壁34によって複数の区画に仕切られており、表示電極対24とデータ電極32とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。
なお、パネル10の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。また、放電ガスの混合比率も上述した数値に限られるわけではなく、その他の混合比率であってもよい。
図2は、本発明の一実施の形態におけるパネル10の電極配列図である。パネル10には、行方向に長いn本の走査電極SC1〜走査電極SCn(図1の走査電極22)およびn本の維持電極SU1〜維持電極SUn(図1の維持電極23)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜データ電極Dm(図1のデータ電極32)が配列されている。そして、1対の走査電極SCi(i=1〜n)および維持電極SUiと1つのデータ電極Dj(j=1〜m)とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にm×n個形成されている。そして、m×n個の放電セルが形成された領域がパネル10の表示領域となる。なお、図1、図2に示したように、走査電極SCiと維持電極SUiとは互いに平行に対をなして形成されているので、走査電極SC1〜走査電極SCnと維持電極SU1〜維持電極SUnとの間に大きな電極間容量Cpが存在する。
次に、パネル10を駆動するための駆動電圧波形とその動作の概要について説明する。なお、本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置は、サブフィールド法、すなわち1フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドに輝度重みをそれぞれ設定し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行うものとする。この輝度重みとは、各サブフィールドに与えられる明るさの比重を表すものであり、輝度重みの大きいサブフィールドでは維持期間における維持放電の発生回数を多くして明るさの比重を大きくし、輝度重みの小さいサブフィールドでは維持期間における維持放電の発生回数を少なくして明るさの比重を小さくする。
また、本実施の形態では、複数のサブフィールドのうち、1つのサブフィールドの初期化期間においては全ての放電セルに初期化放電を発生させる全セル初期化動作を行い(以下、全セル初期化動作を行うサブフィールドを「全セル初期化サブフィールド」と呼称する)、他のサブフィールドの初期化期間においては維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を発生させる選択初期化動作を行う(以下、選択初期化動作を行うサブフィールドを「選択初期化サブフィールド」と呼称する)。これにより、画像の表示に関係のない発光は全セル初期化サブフィールドにおける全セル初期化動作の放電にともなう発光のみとなる。したがって、維持放電を発生させない黒表示領域の輝度である黒輝度は全セル初期化動作における微弱発光だけとなり、コントラストの高い画像表示が可能となる。
ここで、本実施の形態では、表示画像の明るさを優先したサブフィールド構成(以下、1フィールドを構成するサブフィールドの数、各サブフィールドの輝度重み、サブフィールドの並び、全セル初期化サブフィールドと選択初期化サブフィールドの割り当て等の構成を総称してサブフィールド構成と呼ぶ)と、表示画像の階調の滑らかさを優先したサブフィールド構成とを切換えて、パネル10を駆動する構成としている。
表示画像の明るさを優先したサブフィールド構成では、例えば、1フィールドを8つのサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第8SF)で構成し、各サブフィールドにそれぞれ(1、2、4、8、16、32、64、128)の輝度重みを設定する。このように1フィールドを構成するサブフィールド数を少なくすることで、輝度倍率を大きくし、表示画像の明るさを向上させることができる。
なお、この輝度倍率とは、輝度重みに乗算する係数のことであり、各サブフィールドの維持期間においては、それぞれのサブフィールドの輝度重みに所定の輝度倍率を乗じた数の維持パルスが表示電極対24のそれぞれに印加される。1フィールドの時間的な長さは決まっているので、サブフィールド数を少なくすることで維持期間に割り当てることができる時間を長くすることができ、その分輝度倍率を大きくしてより多くの維持パルスを発生させることができる。
表示画像の階調の滑らかさを優先したサブフィールド構成では、例えば、1フィールドを11のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第11SF)で構成し、各サブフィールドにそれぞれ(0.25、1、2、3、6、11、18、30、44、60、80)の輝度重みを設定する。このように1フィールドを構成するサブフィールド数を多くすることで、輝度倍率の上限は制限されるが、表示画像の階調の滑らかさを向上させることができる。なお、本実施の形態における「輝度重み0.25」とは、「輝度重み1」の4分の1の輝度重みを表すのではなく、1回の維持放電で発生する発光よりも微弱な発光を生じさせることを表す。そして、詳細については後述するが、本実施の形態において、「輝度重み0.25」の維持期間では、維持パルスによる維持放電および消去ランプ電圧L3による消去放電は発生させず、後述する傾斜電圧の印加による放電だけを発生させるものとする。これにより、「輝度重み1」よりも発光輝度の低いサブフィールドを画像表示に用いることができるようになるので、より細やかな階調の表示が可能となり、表示画像の階調の滑らかさをさらに向上させることが可能となる。
また、本実施の形態では、維持期間の最後に傾斜電圧を発生させており、これにより、続くサブフィールドの書込み期間における書込み動作を安定させている。以下、まず表示画像の明るさを優先したサブフィールド構成(以下、「第1のサブフィールド構成」と呼称する)における駆動電圧波形の概要を、続いて表示画像の階調の滑らかさを優先したサブフィールド構成(以下、「第2のサブフィールド構成」と呼称する)における駆動電圧波形の概要を説明し、続いて駆動回路の構成について説明する。
図3は、本発明の一実施の形態の第1のサブフィールド構成におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形図である。図3には、書込み期間において最初に走査を行う走査電極SC1、書込み期間において最後に走査を行う走査電極SCn(例えば、走査電極SC1080)、維持電極SU1〜維持電極SUn、およびデータ電極D1〜データ電極Dmの駆動波形を示す。
なお、本実施の形態における第1のサブフィールド構成では、第1SFの初期化期間では全セル初期化動作を行い、第2SF〜第8SFの初期化期間では選択初期化動作を行うものとする。そして、図3には、2つのサブフィールドの駆動電圧波形、すなわち全セル初期化サブフィールドである第1SFと、選択初期化サブフィールドである第2SFとを示す。なお、他のサブフィールドにおける駆動電圧波形は、維持期間における維持パルスの発生数が異なる以外は第2SFの駆動電圧波形とほぼ同様である。また、以下における走査電極SCi、維持電極SUi、データ電極Dkは、各電極の中からサブフィールドデータ(サブフィールド毎の発光・非発光を示すデータ)にもとづき選択された電極を表す。
まず、全セル初期化サブフィールドである第1SFについて説明する。
第1SFの初期化期間前半部では、データ電極D1〜データ電極Dm、維持電極SU1〜維持電極SUnにそれぞれ0(V)を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnには、0(V)から電圧Vscを印加した後、さらに所定の初期電圧である電圧Vscに積み上げ電圧を重畳した電圧Vi1を印加する。なお、この積み上げ電圧は後述するツェナーダイオードによって発生させる。このとき、電圧Vi1は、放電開始電圧以下の電圧にする。さらに電圧Vi1から、維持電極SU1〜維持電極SUnに対して放電開始電圧を超える電圧Vi2に向かって緩やかに(例えば、約1.3V/μsecの勾配で)上昇する第1の傾斜電圧(以下、「上りランプ電圧L1」と呼称する)を印加する。
なお、第1のサブフィールド構成における第1SFでは、電圧Vscに積み上げ電圧を重畳した電圧Vi1から上りランプ電圧L1を発生させることで、電圧Vscから上りランプ電圧を発生させるときよりも初期化期間を短縮している。例えば、積み上げ電圧が45(V)であり、上りランプ電圧L1の勾配が1.3V/μsecであれば、約34.6μsecの時間短縮を図ることができる。このようにして初期化期間を短縮した分を維持期間に割り当てれば、維持パルスの発生数を増加させ、画像をより明るく表示することができる。
この上りランプ電圧L1が上昇する間に、走査電極SC1〜走査電極SCnと維持電極SU1〜維持電極SUnとの間、および走査電極SC1〜走査電極SCnとデータ電極D1〜データ電極Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が持続して起こる。そして、走査電極SC1〜走査電極SCn上部に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極D1〜データ電極Dm上部および維持電極SU1〜維持電極SUn上部には正の壁電圧が蓄積される。この電極上部の壁電圧とは、電極を覆う誘電体層上、保護層上、蛍光体層上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。
初期化期間後半部では、維持電極SU1〜維持電極SUnには正の電圧Ve1を印加し、データ電極D1〜データ電極Dmには0(V)を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnには、維持電極SU1〜維持電極SUnに対して放電開始電圧以下となる電圧Vi3から放電開始電圧を超える負の電圧Vi4に向かって緩やかに下降する下り傾斜電圧(以下、「下りランプ電圧」と呼称する)L2を印加する。
この間に、走査電極SC1〜走査電極SCnと維持電極SU1〜維持電極SUnとの間、および走査電極SC1〜走査電極SCnとデータ電極D1〜データ電極Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極SC1〜走査電極SCn上部の負の壁電圧および維持電極SU1〜維持電極SUn上部の正の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜データ電極Dm上部の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作が終了する。
続く書込み期間では、走査電極SC1〜走査電極SCnに対しては順次走査パルス電圧を印加し、データ電極D1〜データ電極Dmに対しては発光させるべき放電セルに対応するデータ電極Dk(k=1〜m)に正の書込みパルス電圧Vdを印加して、各放電セルに選択的に書込み放電を発生させる。
この書込み期間では、まず維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve2を、走査電極SC1〜走査電極SCnに(電圧Va+電圧Vsc)を印加する。
そして、1行目の走査電極SC1に負の走査パルス電圧Vaを印加するとともに、データ電極D1〜データ電極Dmのうち1行目に発光させるべき放電セルのデータ電極Dk(k=1〜m)に正の書込みパルス電圧Vdを印加する。このときデータ電極Dk上と走査電極SC1上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差(電圧Vd−電圧Va)にデータ電極Dk上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に放電が発生する。また、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve2を印加しているため、維持電極SU1上と走査電極SC1上との電圧差は、外部印加電圧の差である(電圧Ve2−電圧Va)に維持電極SU1上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなる。このとき、電圧Ve2を、放電開始電圧をやや下回る程度の電圧値に設定することで、維持電極SU1と走査電極SC1との間を、放電には至らないが放電が発生しやすい状態にすることができる。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に発生する放電を引き金にして、データ電極Dkと交差する領域にある維持電極SU1と走査電極SC1との間に放電を発生させることができる。こうして、発光させるべき放電セルに書込み放電が起こり、走査電極SC1上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極SU1上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Dk上にも負の壁電圧が蓄積される。
このようにして、1行目に発光させるべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Vdを印加しなかったデータ電極D1〜データ電極Dmと走査電極SC1との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をn行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。
続く維持期間では、輝度重みに所定の輝度倍率を乗じた数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。
この維持期間では、まず走査電極SC1〜走査電極SCnに正の維持パルス電圧Vsを印加するとともに維持電極SU1〜維持電極SUnにベース電位となる接地電位、すなわち0(V)を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極SCi上と維持電極SUi上との電圧差が維持パルス電圧Vsに走査電極SCi上の壁電圧と維持電極SUi上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。
そして、走査電極SCiと維持電極SUiとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層35が発光する。そして走査電極SCi上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極SUi上に正の壁電圧が蓄積される。さらにデータ電極Dk上にも正の壁電圧が蓄積される。書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧が保たれる。
続いて、走査電極SC1〜走査電極SCnにはベース電位となる0(V)を、維持電極SU1〜維持電極SUnには維持パルス電圧Vsをそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極SUi上と走査電極SCi上との電圧差が放電開始電圧を超えるので再び維持電極SUiと走査電極SCiとの間に維持放電が起こり、維持電極SUi上に負の壁電圧が蓄積され走査電極SCi上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極SC1〜走査電極SCnと維持電極SU1〜維持電極SUnとに輝度重みに輝度倍率を乗じた数の維持パルスを交互に印加し、表示電極対24の電極間に電位差を与えることにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。
そして、維持期間の最後には、走査電極SC1〜走査電極SCnに、ベース電位となる0(V)から電圧Versに向かって緩やかに上昇する第2の傾斜電圧(以下、「消去ランプ電圧L3」と呼称する)を印加する。これにより、微弱な放電を持続して発生させ、データ電極Dk上の正の壁電圧を残したまま、走査電極SCiおよび維持電極SUi上の壁電圧の一部または全部を消去している。
具体的には、維持電極SU1〜維持電極SUnを0(V)に戻した後、ベース電位となる0(V)から放電開始電圧を超える電圧Versに向かって上昇する第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3を、第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1よりも急峻な勾配、例えば約10V/μsecの勾配で発生させ、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。すると、維持放電を起こした放電セルの維持電極SUiと走査電極SCiとの間で微弱な放電が発生する。そして、この微弱な放電は、走査電極SC1〜走査電極SCnへの印加電圧が上昇する期間、持続して発生する。そして、上昇する電圧があらかじめ定めた電圧Versに到達したら、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する電圧をベース電位となる0(V)まで降下させる。
このとき、この微弱な放電で発生した荷電粒子は、維持電極SUiと走査電極SCiとの間の電圧差を緩和するように、維持電極SUi上および走査電極SCi上に壁電荷となって蓄積されていく。これにより、データ電極Dk上の正の壁電荷を残したまま、走査電極SC1〜走査電極SCn上と維持電極SU1〜維持電極SUn上との間の壁電圧は、走査電極SCiに印加した電圧と放電開始電圧の差、すなわち(電圧Vers−放電開始電圧)の程度まで弱められる。以下、この消去ランプ電圧L3によって発生させる維持期間の最後の放電を「消去放電」と呼称する。
なお、本実施の形態では、電圧Versの電圧値を維持パルス電圧Vs(例えば、200(V))とほぼ等しい電圧に設定しているが、本実施の形態においては電圧Versの電圧値を、維持パルス電圧Vs−10(V)以上かつ維持パルス電圧Vs+10(V)以下の電圧範囲に設定することが望ましい。電圧Versの電圧値をこの上限値よりも大きくすると壁電圧の調整が過剰となり、また、下限値よりも小さくすると壁電圧の調整が不足して、それぞれ続く書込み動作を安定に行えないおそれがあるためである。
また、本実施の形態では、消去ランプ電圧L3の勾配を約10V/μsecにする構成を説明したが、この勾配は、2V/μsec以上20V/μsec以下に設定することが望ましい。勾配をこの上限値よりも急峻にすると壁電圧を調整するための放電が微弱な放電とならず、また、勾配をこの下限値よりも緩やかにすると放電そのものが微弱になりすぎてしまい、それぞれ壁電圧の調整がうまく行えないおそれがあるためである。
その後、走査電極SC1〜走査電極SCnを0(V)に戻し、維持期間における維持動作が終了する。
第2SFの初期化期間では、第1SFにおける初期化期間の前半部を省略した駆動電圧波形を各電極に印加する。すなわち、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve1を、データ電極D1〜データ電極Dmに0(V)をそれぞれ印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnに放電開始電圧以下となる電圧(例えば、0(V))から負の電圧Vi4に向かって緩やかに下降する下りランプ電圧L4を印加する。
これにより直前のサブフィールド(図3では、第1SF)の維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCi上部および維持電極SUi上部の壁電圧が弱められ、データ電極Dk(k=1〜m)上部の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。一方、前のサブフィールドで維持放電が起こらなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷の状態がそのまま保たれる。
第2SFの書込み期間では、第1SFの書込み期間と同様の駆動波形を印加し、第2SFの維持期間では、第1SFの維持期間と同様にあらかじめ定められた数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加する。そして、維持期間の最後には、第1SFの維持期間と同様に、走査電極SC1〜走査電極SCnに消去ランプ電圧L3を印加し、維持放電を発生させた放電セルに消去放電を発生させる。
また、第3SF以降のサブフィールドでは、走査電極SC1〜走査電極SCn、維持電極SU1〜維持電極SUnおよびデータ電極D1〜データ電極Dmに対して、維持期間における維持パルスの発生数が異なる以外は第2SFと同様の駆動波形を印加する。
以上が、第1のサブフィールド構成におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形の概要である。続いて、第2のサブフィールド構成におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形の概要について説明する。
図4は、本発明の一実施の形態の第2のサブフィールド構成におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形図である。
なお、本実施の形態における第2のサブフィールド構成では、第2SFの初期化期間では全セル初期化動作を行い、第1SF、第3SF〜第8SFの初期化期間では選択初期化動作を行うものとする。
まず、1フィールドの最後のサブフィールド(第11SF)の維持期間では、図3に示した維持期間と同様に、輝度重みに応じた回数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加し、その後、走査電極SC1〜走査電極SCnに消去ランプ電圧L3を印加し、維持放電を発生させた放電セルに消去放電を発生させる。
続くフィールドの第1SFは、選択初期化サブフィールドであるので、図3に示した第2SFの初期化期間と同様に維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve1を、データ電極D1〜データ電極Dmに0(V)をそれぞれ印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnに放電開始電圧以下となる電圧(例えば、0(V))から負の電圧Vi4に向かって緩やかに下降する下りランプ電圧L4を印加する。
続く書込み期間では、走査電極SC1〜走査電極SCn、維持電極SU1〜維持電極SUnおよびデータ電極D1〜データ電極Dmに対して図3に示した書込み期間と同様の駆動波形を印加する。
続く維持期間では、上述したように第1SFの輝度重みを0.25としているので、維持パルスおよび消去ランプ電圧L3を発生させず、第3の傾斜電圧(以下、「維持ランプ電圧L5」と記す)を表示電極対24の一方(ここでは、走査電極SC1〜走査電極SCn)に印加することによる持続した微弱な放電だけを発生させる。
具体的には、データ電極D1〜データ電極Dmおよび維持電極SU1〜維持電極SUnを0(V)に保持したまま、ベース電位となる0(V)から放電開始電圧を超える電圧Versに向かって上昇する維持ランプ電圧L5を、第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1と同じ勾配、例えば、約1.3V/μsecの勾配で発生させ、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極SCi上と維持電極SUi上との電圧差は、走査電極SCi上の壁電圧と維持電極SUi上の壁電圧との差に維持ランプ電圧L5が加算されたものとなり、維持ランプ電圧L5の上昇途中で放電開始電圧を超え、走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な放電が起こる。この微弱な放電は、維持ランプ電圧L5が上昇する期間、持続して発生する。そして、上昇する電圧が電圧Versに到達したら走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する電圧を0(V)まで降下させる。
なお、本実施の形態では、維持ランプ電圧L5を上りランプ電圧L1と同じ勾配(例えば、約1.3V/μsec)にし、第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3の勾配(例えば、約10V/μsec)よりも緩やかにして発生させているが、これは、維持ランプ電圧L5による発光をできるだけ微弱にして、より滑らかな画像表示をできるようにするためである。
このように、本実施の形態では、第1SFにおいて、この維持ランプ電圧L5による微弱な発光だけを発生させることで、維持放電を1回発生させるよりも低い輝度で放電セルを発光させている。これにより、本実施の形態では、第1SFの輝度重みを「輝度重み1」よりも小さくし、第1SFが画像表示に寄与する輝度を低くして、細やかな階調の表示を実現している。
なお、本実施の形態で用いている「輝度重み0.25」は、1回の維持放電による発光輝度の4分の1の発光輝度であることを表すのではなく、「輝度重み1」よりも小さいという意味で用いているに過ぎない。本実施の形態において、「輝度重み0.25」のサブフィールドにおける発光輝度は、1回の維持放電で発生する発光輝度よりも小さければよく、例えば、1回の維持放電による発光輝度に対して0.3や0.4といった輝度であってもかまわない。
続く第2SFは、全セル初期化サブフィールドであるので、図3に示した第1SFの初期化期間と同様に、データ電極D1〜データ電極Dm、維持電極SU1〜維持電極SUnにそれぞれ0(V)を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnには、0(V)から維持電極SU1〜維持電極SUnに対して放電開始電圧以下の電圧Vscを印加する。ここで、図3に示した第1のサブフィールド構成における第1SFでは、電圧Vscに積み上げ電圧を重畳した電圧Vi1を印加し、電圧Vi1から上りランプ電圧L1を発生させたが、第2のサブフィールド構成における第2SFでは、電圧Vscに積み上げ電圧を重畳することはせず、所定の初期電圧である電圧Vscから維持電極SU1〜維持電極SUnに対して放電開始電圧を超える電圧Vi2に向かって、上りランプ電圧L1と同じ勾配(例えば、約1.3V/μsec)で上昇する第4の傾斜電圧(以下、「上りランプ電圧L6」と呼称する)を印加する。これにより、第1のサブフィールド構成における第1SFと比較して初期化期間に掛かる時間は長くなるが、電圧Vi1よりも低い電圧Vscから上りランプ電圧L6を発生させることで全セル初期化動作をより安定に行わせることができる。したがって、第1のサブフィールド構成よりもサブフィールド数の多い第2のサブフィールド構成においても、安定にパネル駆動を行うことができる。
続く書込み期間および維持期間では、図3に示した第1SFの書込み期間および維持期間と同様の駆動波形を印加する。また、以降のサブフィールドの動作も、維持期間の維持パルスの数を除いて第1のサブフィールド構成における第2SF以降の動作と実質的に同等であるので、説明を省略する。
以上が、第2のサブフィールド構成におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形の概要である。
次に、本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の構成について説明する。図5は、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置1の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置1は、パネル10、画像信号処理回路41、データ電極駆動回路42、走査電極駆動回路43、維持電極駆動回路44、制御信号発生回路45および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路(図示せず)を備えている。
画像信号処理回路41は、パネル10の画素数に応じて、入力された画像信号sigをサブフィールド毎の発光・非発光を示すサブフィールドデータに変換する。
制御信号発生回路45は、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vにもとづき各回路ブロックの動作を制御する各種の制御信号を発生し、それぞれの回路ブロック(画像信号処理回路41、データ電極駆動回路42、走査電極駆動回路43および維持電極駆動回路44)へ供給する。
データ電極駆動回路42は、サブフィールド毎のサブフィールドデータを各データ電極D1〜データ電極Dmに対応する信号に変換し、制御信号発生回路45から供給される制御信号にもとづいて各データ電極D1〜データ電極Dmを駆動する。
走査電極駆動回路43は、初期化期間において走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する初期化波形を発生するための初期化波形発生回路、維持期間において走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する維持パルスを発生するための維持パルス発生回路、複数の走査電極駆動IC(以下、「走査IC」と略記する)を備え書込み期間において走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する走査パルスを発生するための走査パルス発生回路を有する。そして、制御信号発生回路45から供給される制御信号にもとづいて各走査電極SC1〜走査電極SCnをそれぞれ駆動する。
維持電極駆動回路44は、維持パルス発生回路および電圧Ve1、電圧Ve2を発生するための回路(図示せず)を備え、制御信号発生回路45から供給される制御信号にもとづいて維持電極SU1〜維持電極SUnを駆動する。
次に、走査電極駆動回路43の詳細とその動作について説明する。
図6は、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置1の走査電極駆動回路43の一構成例を示す回路図である。走査電極駆動回路43は、維持パルスを発生させる維持パルス発生回路50、初期化波形を発生させる初期化波形発生回路53、走査パルスを発生させる走査パルス発生回路54を備え、走査パルス発生回路54のそれぞれの出力はパネル10の走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれに接続されている。なお、本実施の形態では、走査パルス発生回路54に入力される電圧を「基準電位A」と記す。また、以下の説明においてスイッチング素子を導通させる動作を「オン」、遮断させる動作を「オフ」と表記し、スイッチング素子をオンさせる信号を「Hi」、オフさせる信号を「Lo」と表記する。
維持パルス発生回路50は、一般に用いられている電力回収回路(図示せず)とクランプ回路(図示せず)とを備え、制御信号発生回路45から出力される制御信号にもとづき内部に備えた各スイッチング素子を切換えて維持パルスを発生させる。
走査パルス発生回路54は、複数のスイッチング素子を複数の出力毎にまとめてIC化した複数の走査IC(図示せず)を有し、書込み期間には走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれにあらかじめ定められた順に走査パルス電圧を印加する。また、維持パルス発生回路50または初期化波形発生回路53を動作させている期間は、維持パルス発生回路50または初期化波形発生回路53から出力される駆動電圧を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。
走査パルス発生回路54は、n本の走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれに走査パルス電圧を印加するためのスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnおよびスイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnを備えている。スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHn、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnは複数の出力毎にまとめられIC化されている。このICが走査ICである。
また、走査パルス発生回路54は、書込み期間において基準電位Aを負の電圧Vaに接続するためのスイッチング素子Q5と、基準電位Aに電圧Vscを重畳した電圧Vcを発生させるための電源Vsc、ダイオードD31、コンデンサC31とを備えている。そして、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnの入力端子IN2には電圧Vcが接続され、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnの入力端子IN1には基準電位Aが接続されている。
このように構成された走査パルス発生回路54では、書込み期間においては、スイッチング素子Q5をオンにして基準電位Aを負の電圧Vaに等しくし、入力端子IN1には負の電圧Vaを、入力端子IN2には電圧Va+電圧Vscとなった電圧Vcを印加する。そして、サブフィールドデータにもとづき、走査パルスを印加する走査電極SCiに対しては、スイッチング素子QHiをオフ、スイッチング素子QLiをオンにすることで、スイッチング素子QLiを経由して走査電極SCiに負の走査パルス電圧Vaを印加し、走査パルスを印加しない走査電極SCh(hは、1〜nのうちiを除いたもの)に対しては、スイッチング素子QLhをオフ、スイッチング素子QHhをオンにすることで、スイッチング素子QHhを経由して走査電極SChに電圧Va+電圧Vscを印加する。
なお、初期化波形発生回路53または維持パルス発生回路50を動作させている期間は、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにすることにより、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnを経由して各走査電極SC1〜走査電極SCnに初期化波形電圧または維持パルス電圧を印加する。
初期化波形発生回路53は、傾斜電圧発生回路であるミラー積分回路55と、ミラー積分回路56と、ミラー積分回路55に定電流を供給する定電流発生回路60と、ミラー積分回路56に定電流を供給する定電流発生回路61と、ミラー積分回路55に供給する電源電圧を切換える電源電圧切換え回路57とを有する。
ミラー積分回路55は、スイッチング素子Q11と、コンデンサC10と、コンデンサC10に直列に接続されたツェナーダイオードD10と、抵抗R10とを有し、電圧Vi2までランプ状に緩やかに(例えば、1.3V/μsecで)上昇する上りランプ電圧L1、上りランプ電圧L6、および維持ランプ電圧L5と、上りランプ電圧L1よりも急峻な勾配(例えば、10V/μsec)で電圧Versまで上昇する消去ランプ電圧L3とを発生する。なお、ツェナーダイオードD10は、定電流発生回路60からミラー積分回路55に入力される定電流に対して順方向に設けられ、第1のサブフィールド構成における全セル初期化動作時(ここでは、第1SFの初期化期間)に、所定の初期電圧である電圧Vscに積み上げ電圧であるツェナー電圧(例えば、45(V))を重畳して電圧Vi1を発生させる働き、すなわち第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1の開始電圧(傾斜電圧の上昇が開始される電圧)を電圧Vi1にする働きを有する。
定電流発生回路60は、入力端子INaにコレクタが接続されたトランジスタQ8と、入力端子INaとトランジスタQ8のベースとの間に挿入された抵抗R8と、抵抗R8にカソードが接続され抵抗R10にアノードが接続されたツェナーダイオードD8と、トランジスタQ8のエミッタと抵抗R10との間に直列に接続された抵抗R12とを有し、入力端子INaに所定の電圧(例えば、5(V))を印加することで、定電流を発生する。この定電流はミラー積分回路55に入力され、ミラー積分回路55は、この定電流が入力される期間、基準電位Aの電位を上昇させる。
ミラー積分回路56は、スイッチング素子Q14と、コンデンサC12とを有し、電圧Vi4までランプ状に緩やかに下降する下りランプ電圧L2および下りランプ電圧L4を発生する。
定電流発生回路61は、入力端子INbにコレクタが接続されたトランジスタQ9と、入力端子INbとトランジスタQ9のベースとの間に挿入された抵抗R9と、抵抗R9にカソードが接続されスイッチング素子Q14のゲートにアノードが接続されたツェナーダイオードD9と、トランジスタQ9のエミッタに直列に接続された抵抗R11とを有し、入力端子INbに所定の電圧(例えば、5(V))を印加することで、定電流を発生する。この定電流はミラー積分回路56に入力され、ミラー積分回路56は、この定電流が入力される期間、基準電位Aの電位を下降させる。
電源電圧切換え回路57は、電圧Vset(例えば、300(V))と電圧Vers(例えば、200(V))とを分離するためのスイッチング素子Q15と、電圧Versを発生する電源への逆流を防止するダイオードD12と、スイッチング素子Q15のゲートに与える電圧を調整するための抵抗R14、抵抗R15、ツェナーダイオードD11と、フォトカプラPC3とを有する。フォトカプラPC3の発光側は電流制限用の抵抗R18を介して入力端子INcとなっており、フォトカプラPC3のトランジスタ側は、コレクタが電圧Vsetに、エミッタがスイッチング素子Q15のゲートにそれぞれ接続されている。そして、入力端子INcに所定の電圧(例えば、5(V))を印加すると、フォトカプラPC3のトランジスタがオンし、これによりスイッチング素子Q15のゲート電圧が電圧Vsetに等しくなってスイッチング素子Q15がオフになり、ミラー積分回路55に電圧Versを与えることができる。また、入力端子INcに、例えば、0(V)を印加すると、フォトカプラPC3のトランジスタがオフし、これによりスイッチング素子Q15のゲートに電圧Vsetと電圧Versとを抵抗R14と抵抗R15とで抵抗分割した電圧が印加されてスイッチング素子Q15がオンし、ミラー積分回路55に電圧Vsetを与えることができる。このように、電源電圧切換え回路57は、上りランプ電圧L1および上りランプ電圧L6を発生させるときに用いる電圧Vsetと消去ランプ電圧L3および維持ランプ電圧L5を発生させるときに用いる電圧Versとのいずれかの電圧を、選択的にミラー積分回路55に与えることができる。
ここで、本実施の形態における初期化波形発生回路53は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)からなる、第1のスイッチング素子であるスイッチング素子Q21と、第2のスイッチング素子であるスイッチング素子Q22とを備えた構成とする。なお、スイッチング素子Q21のゲートとスイッチング素子Q22のゲートとは互いに接続され、インバーターINV1を介して入力端子INdとなっており、入力端子INdに印加する制御信号を「Hi」(例えば、5(V))にすることでスイッチング素子Q21とスイッチング素子Q22とを同時にオフすることができ、また入力端子INdに印加する制御信号を「Lo」(例えば、0(V))にすることでスイッチング素子Q21とスイッチング素子Q22とを同時にオンすることができる。
そして、定電流発生回路60に、スイッチング素子Q21のスイッチング操作により定電流発生回路60から出力する定電流の電流値を変更する抵抗R13を備えた構成とする。具体的には、抵抗R13の一方の端子を抵抗R12とトランジスタQ8との接続点に接続し、他方の端子をスイッチング素子Q21のドレインに接続する。そして、スイッチング素子Q21のソースを抵抗R12と抵抗R10との接続点に接続する。これにより、スイッチング素子Q21をオンすることで、抵抗R12と抵抗R13とが電気的に並列に接続され、スイッチング素子Q21がオフのときよりも定電流発生回路60から出力される定電流の電流値を大きくし、ミラー積分回路55から出力される傾斜電圧の勾配を大きくすることができる。
さらに、スイッチング素子Q22のスイッチング操作により電圧Vscに積み上げ電圧を重畳するかどうかを切換えられる構成とする。具体的には、ミラー積分回路55に備えられたツェナーダイオードD10のカソードとスイッチング素子Q22のドレインとを接続し、ツェナーダイオードD10のアノードとスイッチング素子Q22のソースとを接続する。これにより、スイッチング素子Q22がオフのときにはスイッチング素子Q11のソース電圧にツェナーダイオードD10のツェナー電圧(例えば、45(V))を積み上げ、例えば上りランプ電圧L1の開始電圧を電圧Vi1にすることができる。また、スイッチング素子Q22がオンのときにはツェナーダイオードD10を電気的に短絡して、ミラー積分回路55から出力される傾斜電圧の開始電圧を、ツェナーダイオードD10のツェナー電圧の積み上げがない電圧にすることができる。例えば、上りランプ電圧L6の開始電圧を電圧Vscにすることができる。
これにより、本実施の形態におけるミラー積分回路55は、勾配および開始電圧が異なる4つの傾斜電圧、すなわち第1のサブフィールド構成における初期化動作時の上りランプ電圧L1と、第2のサブフィールド構成における初期化動作時の上りランプ電圧L6と、第2のサブフィールド構成における第1SFの維持期間に発生させる維持ランプ電圧L5と、第1のサブフィールド構成、第2のサブフィールド構成ともに維持期間の最後に発生させる消去ランプ電圧L3とを発生させることができる。
次に、第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1を発生させる動作、および上りランプ電圧L1よりも急峻な勾配で電圧Versまで上昇する第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3を発生させる動作を図7を用いて説明し、続いて、第3の傾斜電圧である維持ランプ電圧L5を発生させる動作、および第4の傾斜電圧である上りランプ電圧L6を発生させる動作を図8を用いて説明する。
図7は、本発明の一実施の形態の第1のサブフィールド構成における走査電極駆動回路43の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、この図面では維持期間の最後および全セル初期化期間の駆動波形を説明するが、選択初期化動作において下りランプ電圧L4を発生させる動作は、図7に説明する下りランプ電圧L2を発生させる動作と同様であるものとする。
また、図7では、維持期間の最後の駆動波形を期間T1〜期間T2で示した2つの期間に分割し、全セル初期化動作を行う駆動波形を期間T11〜期間T14で示した4つの期間に分割して、それぞれの期間について説明する。また、以下、電圧Vi3は電圧Vsに等しいものとし、電圧Vi2は電圧Vsc+電圧Vsetに等しいものとし、電圧Vi4は負の電圧Vaに等しいものとして説明する。また、図面にはスイッチング素子をオンさせる信号を「Hi」、オフさせる信号を「Lo」と表記する。
まず、維持期間の最後に消去ランプ電圧L3を発生させる際の動作について説明する。
まず、期間T1に入る前に入力端子INcを「Hi」にしてフォトカプラPC3をオンにし、ミラー積分回路55に電圧Versを与え、かつ入力端子INdを「Lo」にして、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンにし、ツェナーダイオードD10を電気的に短絡し、コンデンサC10に電圧Versを充電させておく。また、維持パルス発生回路50のクランプ回路を動作させて基準電位Aを0(V)にしておき、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにして、基準電位A(このとき、0(V))を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する(図示せず)。
(期間T1)
期間T1では、入力端子INaを「Hi」にして、定電流発生回路60の動作を開始させる。これにより、コンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧は、ランプ状に上昇し始める。このとき、定電流発生回路60の出力電流がスイッチング素子Q11のドレイン電流よりも小さくなるように、かつ傾斜電圧の勾配が所望の値(例えば、10V/μsec)になるように、抵抗R12と抵抗R13の合成抵抗の抵抗値をあらかじめ設定しておく。
ここで、スイッチング素子Q11のドレイン電圧をVd11、スイッチング素子Q11のソース電圧をVs11、コンデンサC10の両端子間の電位差をVc10(t)、ツェナーダイオードD10の順方向動作時の電圧降下をVf10、スイッチング素子Q11のゲート、ソース間の電圧をVgs11とすると、スイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は次の式1のようになる。
Vs11=Vd11−Vc10(t)−Vf10−Vgs11 式1
なお、コンデンサC10の一方の端子電圧は電圧Versであり、他方の端子電圧は定電流発生回路60からの出力電流がコンデンサC10に充電されることで徐々に上昇するため、Vc10(t)は時間tをパラメータとする変数になる。また、定電流発生回路60からの出力電流は定電流なので、Vc10(t)は時間tの経過とともに線形に減少する。
期間T1では、Vd11は電圧Versに等しい。また、ツェナーダイオードD10の順方向動作時の電圧降下Vf10、およびスイッチング素子Q11のゲート、ソース間の電圧Vgs11は十分に小さい値のため、実質的に省略することができる。したがって、式1に示したスイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、次の式2のように書き換えることができる。
Vs11=Vers−Vc10(t) 式2
定電流発生回路60の動作開始直後(t=0)は、コンデンサC10には充電がなされていないので、コンデンサC10の両端子間の電位差は電圧Versになる。すなわち、Vc10(0)=Versである。したがって、
Vs11=Vers−Vc10(0)=Vers−Vers=0(V)
となり、スイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、0(V)となる。
その後、定電流発生回路60から出力される定電流とコンデンサC10の容量とで決まる勾配で、スイッチング素子Q11のソース電圧がランプ状に上昇する。このとき、期間T1では、入力端子INdが「Lo」なので、抵抗R12と抵抗R13とが電気的に並列に接続される。これにより、定電流発生回路60から出力される定電流の電流値は大きくなり、走査電極駆動回路43の出力電圧は、上りランプ電圧L1よりも急峻な勾配(例えば、10V/μsec)でランプ状に上昇し始める。こうして、0(V)から電圧Vers(本実施の形態では、電圧Vsに等しい)に向かって上昇する第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3を発生させる。
この消去ランプ電圧L3が上昇する間に走査電極SCiと維持電極SUiとの間の電圧差は放電開始電圧を超え、これにより、走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な放電を発生させることができる。そして、この微弱な放電を消去ランプ電圧L3が上昇する期間、継続させることができる。
なお、本実施の形態では、維持パルスのような急激な電圧変化による瞬間的な強い放電ではなく、印加電圧を徐々に(例えば、10V/μsecの勾配で)上昇させる消去ランプ電圧L3により走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な消去放電を継続して発生させる構成としている。したがって、たとえ大画面化、高精細化され、駆動インピーダンスが増大したパネルであっても、駆動回路から発生される駆動波形に生じるリンギング等の波形歪みを低減し、消去放電を安定に発生させることができる。これにより、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧を、続く書込みを安定に発生させるに最適な状態に調整することができる。
なお、図面には示していないが、このときデータ電極D1〜データ電極Dmは0(V)に保持されているので、データ電極D1〜データ電極Dm上には正の壁電圧が形成される。
(期間T2)
期間T2では、入力端子INaを「Lo」にする。これにより定電流発生回路60は動作を停止する。また、入力端子INcを「Lo」にしてフォトカプラPC3をオフにし、ミラー積分回路55に電圧Vsetを与える。あわせて、入力端子INdを「Hi」にしてスイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオフにし、抵抗R13を電気的に開放された状態にし、またツェナーダイオードD10を電気的に動作する状態にする。続いて、維持パルス発生回路50のクランプ回路を動作させて基準電位Aを0(V)にする。これにより、コンデンサC10に電圧VsetからツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzを引いた電圧(電圧Vset−電圧Vz)が充電される。こうして、続く全セル初期化動作に備える。
次に、全セル初期化期間に初期化波形電圧を発生させる際の動作について説明する。
(期間T11)
期間T11では、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオン、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオフにすることにより、基準電位A(このとき、0(V))に電圧Vscを重畳した電圧Vc(すなわち、電圧Vc=電圧Vsc)を、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。
(期間T12)
次に、入力端子INcを「Lo」に、入力端子INdを「Hi」に、それぞれ維持したまま、入力端子INaを「Hi」にする。入力端子INaを「Hi」にすることで定電流発生回路60が動作を開始し、コンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧は、ランプ状に上昇し始める。このとき、定電流発生回路60の出力電流がスイッチング素子Q11のドレイン電流よりも小さくなるように、かつ傾斜電圧の勾配が所望の値(例えば、1.3V/μsec)になるように、抵抗R12の抵抗値を設定しておく。
期間T12では、スイッチング素子Q11のドレイン電圧Vd11は電圧Vsetに等しい。また、コンデンサC10には電圧VsetからツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzを引いた電圧が充電されているので、定電流発生回路60の動作開始直後(t=0)のコンデンサC10の両端子間の電位差は、Vset−Vzである。したがって、このときのスイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、上述した式1にもとづき次の式3のようになる。
Vs11=Vset−Vc10(0)=Vset−(Vset−Vz)=Vz 式3
なお、ツェナーダイオードD10の順方向動作時の電圧降下Vf10とスイッチング素子Q11のゲート、ソース間の電圧Vgs11は実質的に無視できる大きさであるため、式2と同様に省略している。
したがって、式3に示す通り、定電流発生回路60の動作開始直後のスイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、定電流発生回路60の動作開始直前の基準電位A(0(V))に、ツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzを加算した電圧Vzになる。すなわち、定電流発生回路60の動作開始直後に、走査電極駆動回路43の出力電圧は、電圧Vscから電圧Vscに積み上げ電圧であるツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzを重畳した電圧Vi1まで急峻に増加する。これにより、電圧Vi1、すなわち電圧Vsc+電圧Vzが、上りランプ電圧L1の開始電圧になる。その後、抵抗R12からコンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧は電圧Vi1からランプ状に上昇する。このとき、期間T12では、入力端子INdが「Hio」なので、抵抗R13は電気的に開放され、定電流発生回路60から出力される定電流の電流値は小さくなって、走査電極駆動回路43の出力電圧は、消去ランプ電圧L3よりも緩やかな勾配(例えば、1.3V/μsec)でランプ状に上昇し始める。
また、フォトカプラPC3がオフになっているので、ミラー積分回路55には電圧Vsetが印加され、走査電極駆動回路43の出力電圧を電圧Vi2(ここでは、電圧Vsc+電圧Vset)まで上昇させることができる。そして、走査電極駆動回路43の出力電圧が電圧Vi2に到達したら、その後、入力端子INaを「Lo」にする。
期間T12では、このようにして、電圧Vi1から放電開始電圧を超える電圧Vi2(本実施の形態では、電圧Vsc+電圧Vsetに等しい)に向かって緩やかに上昇する第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1を発生させ、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。なお、この電圧上昇は、入力端子INaを「Hi」にしている期間、もしくは、基準電位Aが電圧Vsetに到達するまで継続させることができる。
(期間T13)
期間T13では入力端子INaを「Lo」にする。これにより定電流発生回路60は動作を停止する。また、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにして、基準電位Aを走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。あわせて、維持パルス発生回路50のクランプ回路を動作させて基準電位Aを電圧Vsにする。これにより、走査電極SC1〜走査電極SCnの電圧は電圧Vi3(本実施の形態では、電圧Vsに等しい)まで低下する。
(期間T14)
次に、下りランプ電圧L2を発生するミラー積分回路56の入力端子INbを「Hi」にする。すると、定電流発生回路61の抵抗R11からコンデンサC12に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q14のドレイン電圧が負の電圧Vi4(本実施の形態では、電圧Vaに等しい)に向かってランプ状に下降し、走査電極駆動回路43の出力電圧も負の電圧Vaに向かってランプ状に下降し始める。そして、初期化期間が終了する直前に、入力端子INbを「Lo」にする。期間T14では、このようにして、下りランプ電圧L2を発生させ、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。
なお、期間T14では、入力端子INcを「Hi」にしてフォトカプラPC3をオンにし、ミラー積分回路55に電圧Versを与える。また、あわせて、入力端子INdを「Lo」にしてスイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンにし、ツェナーダイオードD10を電気的に短絡してミラー積分回路55から出力される傾斜電圧の開始電圧が0(V)になるようにするとともに、定電流発生回路60の抵抗R12と抵抗R13とを電気的に並列に接続して、定電流発生回路60から電流値を大きくした定電流が出力されるようにする。こうして、続く動作に備える。
以上のようにして、走査電極駆動回路43は、第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1と、第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3と、下りランプ電圧L2とを発生させる。
なお、下りランプ電圧L2は、図7に示すように電圧Vaまで降下させる構成であってもよいが、例えば、下りランプ電圧L2が電圧Vaに所定の正の電圧Vset2を重畳した電圧に到達した時点で降下を停止させる構成としてもよい。
図8は、本発明の一実施の形態の第2のサブフィールド構成における走査電極駆動回路43の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、この図面では第1SFの維持期間および第2SFの全セル初期化期間の駆動波形を説明する。
また、図8では、第1SFの維持期間の駆動波形を期間T3〜期間T4で示した2つの期間に分割し、全セル初期化動作を行う駆動波形を期間T11〜期間T14で示した4つの期間に分割して、それぞれの期間について説明する。
まず、維持期間に維持ランプ電圧L5を発生させる際の動作について説明する。
まず、期間T3に入る前に、入力端子INcを「Hi」にしてフォトカプラPC3をオンにし、ミラー積分回路55に電圧Versを与え、かつ入力端子INdを「Lo」にして、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンにし、ツェナーダイオードD10を電気的に短絡し、コンデンサC10に電圧Versを充電させておく。また、維持パルス発生回路50のクランプ回路を動作させて基準電位Aを0(V)にしておき、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにして、基準電位A(このとき、0(V))を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する(図示せず)。
(期間T3)
期間T3では、入力端子INaを「Hi」にして定電流発生回路60の動作を開始させ、またその直後にスイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンからオフにし、抵抗R13が電気的に開放された状態にして定電流発生回路60から出力される定電流の電流値を小さくし、ミラー積分回路55から出力される傾斜電圧の勾配が緩やかになるようにする。これにより抵抗R12からコンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧Vs11がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧は、ランプ状に上昇し始める。
ここで、スイッチング素子Q11のドレイン電圧Vd11は電圧Versに等しい。また、定電流発生回路60の動作開始直後(t=0)は、コンデンサC10には充電がなされていないので、コンデンサC10の両端子間の電位差は電圧Versになる。すなわち、Vc10(0)=Versである。したがって、スイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、上述した式2にもとづき次のようになる。
Vs11=Vers−Vc10(0)=Vers−Vers=0(V)
このとき、入力端子INdを「Lo」から「Hi」にすることでスイッチング素子Q22はオンからオフになり、ツェナーダイオードD10は電気的に短絡された状態から電気的に動作する状態になる。しかし、本実施の形態では、図6に示すように、ツェナーダイオードD10をミラー積分回路55に入力される定電流に対して順方向に設ける構成としているため、積み上げ電圧は定電流発生回路60の動作開始時点でのスイッチング素子Q11のドレイン電圧Vd11とコンデンサC10に充電されている電圧により定まる。定電流発生回路60の動作中にはツェナーダイオードD10には順方向の電圧降下(実質的に無視できる大きさ)が発生するだけであり、スイッチング素子Q22のオン、オフは積み上げ電圧に影響を与えない。そのため、定電流発生回路60の動作を開始させるまで入力端子INdを「Lo」にしてスイッチング素子Q22をオンにしツェナーダイオードD10を電気的に短絡しておけば、定電流発生回路60の動作を開始させた直後に入力端子INdを「Hi」にしてスイッチング素子Q22をオフにしても、スイッチング素子Q11のソース電圧Vs11にツェナーダイオードD10によるツェナー電圧Vzの積み上げは発生しない。すなわち、電圧Vers(本実施の形態では、電圧Vsに等しい)に向かって、上りランプ電圧L1と同じ緩やかな勾配(例えば、1.3V/μsec)で上昇する第3の傾斜電圧である維持ランプ電圧L5を、0(V)から発生させることができる。
一方、ツェナーダイオードD10をミラー積分回路55に入力される定電流に対して逆方向に設けても(図6に示すツェナーダイオードD10とは逆方向にしても)、例えば上りランプ電圧L1を発生させる際の開始電圧を、電圧VscにツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzを重畳した電圧Vi1にすることができることが確認された。しかし、そのような向きでツェナーダイオードD10を設けると、定電流発生回路60の動作が開始するまで入力端子INdを「Lo」にしてスイッチング素子Q22をオンにしツェナーダイオードD10を電気的に短絡しておいても、定電流発生回路60の動作が開始した直後に入力端子INdを「Hi」にしてスイッチング素子Q22をオフにしツェナーダイオードD10が電気的に動作する状態になったときに、ツェナーダイオードD10のツェナー電圧Vzが積み上げられることもあわせて確認された。したがって、図6に示すツェナーダイオードD10とは逆方向にツェナーダイオードD10を配置した場合、積み上げ電圧を発生させずに傾斜電圧の勾配を緩やかにするためには、スイッチング素子Q22をオンにしてツェナーダイオードD10を電気的に短絡させたまま、スイッチング素子Q21をオフにして定電流発生回路60から出力される定電流の電流値を小さくしなければならない。すなわち、スイッチング素子Q21を制御する信号とスイッチング素子Q22を制御する信号とがそれぞれ必要になる。
しかし、本実施の形態では、図8のタイミングチャートにも示すように、定電流発生回路60の動作を開始させるまでスイッチング素子Q22をオンにしてツェナーダイオードD10を電気的に短絡させておけば、定電流発生回路60の動作を開始させた直後にスイッチング素子Q22がオフになったとしても、積み上げ電圧は発生しない。したがって、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22を1つの制御信号で同時にオン・オフさせる構成のまま、傾斜電圧の開始電圧における積み上げ電圧の有無と傾斜電圧の勾配とをそれぞれ制御することができる。これにより、制御信号発生回路45から走査電極駆動回路43に供給する制御信号を、スイッチング素子Q21とスイッチング素子Q22とを互いに独立して制御する構成と比較して減少させることができ、例えば制御信号の供給に用いる配線の数を削減することができる。
この維持ランプ電圧L5が上昇する間に走査電極SCiと維持電極SUiとの間の電圧差は放電開始電圧を超え、これにより、書込み放電が発生した走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な放電を発生させることができる。
このように、本実施の形態では、第1SFにおいて、この維持ランプ電圧L5による微弱な発光だけを発生させることで、維持放電を1回発生させるよりも低い輝度で放電セルを発光させている。これにより、本実施の形態では、第1SFの輝度重みを「輝度重み1」よりも小さくし、第1SFが画像表示に寄与する輝度を低くして、細やかな階調の表示を実現している。
(期間T4)
期間T4では、入力端子INaを「Lo」にする。これにより定電流発生回路60は動作を停止する。また、入力端子INcを「Lo」にしてフォトカプラPC3をオフにし、ミラー積分回路55に電圧Vsetを与える。あわせて、入力端子INdを「Lo」にしてスイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンにし、ツェナーダイオードD10を電気的に短絡する。続いて、維持パルス発生回路50のクランプ回路を動作させて基準電位Aを0(V)にする。これにより、コンデンサC10に電圧Vsetが充電される。こうして、続く全セル初期化動作に備える。
次に、全セル初期化期間に初期化波形電圧を発生させる際の動作について説明する。
(期間T11)
期間T11では、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオン、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオフにすることにより、基準電位A(このとき、0(V))に電圧Vscを重畳した電圧Vc(すなわち、電圧Vc=電圧Vsc)を、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。
(期間T12’)
次に、入力端子INcを「Lo」に維持したまま、すなわちフォトカプラPC3をオフにしミラー積分回路55に電圧Vsetを与えた状態で、入力端子INaを「Hi」にし、定電流発生回路60の動作を開始させる。そして、その直後にスイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22をオンからオフにし、抵抗R13が電気的に開放された状態にして定電流発生回路60から出力される定電流の電流値を小さくし、ミラー積分回路55から出力される傾斜電圧の勾配が緩やかになるようにする。これにより抵抗R12からコンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧は、ランプ状に上昇し始める。
期間T12’では、スイッチング素子Q11のドレイン電圧Vd11は電圧Vsetに等しい。また、コンデンサC10には電圧Vsetが充電されているので、定電流発生回路60の動作開始直後(t=0)のコンデンサC10の両端子間の電位差は電圧Vsetである。したがって、このときのスイッチング素子Q11のソース電圧Vs11は、上述した式1にもとづき次の式5のようになる。
Vs11=Vset−Vc10(0)=Vset−Vset=0(V) 式5
したがって、式5に示す通り、定電流発生回路60の動作開始直後のスイッチング素子Q11のソース電圧Vs11には、積み上げ電圧は発生しない。すなわち、期間T12’では、電圧Vscが傾斜電圧の開始電圧になり、走査電極駆動回路43の出力電圧は電圧Vscから消去ランプ電圧L3よりも緩やかな勾配(例えば、1.3V/μsec)でランプ状に上昇し始める。
ミラー積分回路55には電圧Vsetが印加されているので、走査電極駆動回路43の出力電圧を電圧Vi2(ここでは、電圧Vsc+電圧Vset)まで上昇させることができる。そして、走査電極駆動回路43の出力電圧が電圧Vi2に到達したら、その後、入力端子INaを「Lo」にする。
期間T12’では、このようにして、電圧Vscから放電開始電圧を超える電圧Vi2(本実施の形態では、電圧Vsc+電圧Vsetに等しい)に向かって緩やかに上昇する第4の傾斜電圧である上りランプ電圧L6を発生させ、走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する。
続く期間T13、期間T14は、図7に示した期間T13、期間T14と同じ動作であるため説明を省略する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1のサブフィールド構成においては、全セル初期化サブフィールドの初期化期間に、電圧Vscに積み上げ電圧であるツェナー電圧Vzを重畳した電圧Vi1から上りランプ電圧L1を発生させることで、電圧Vscから上りランプ電圧を発生させるときよりも初期化期間を短縮して維持期間に割り当てることができる時間を増やし、これにより、維持パルスの発生数を増加させ、画像をより明るく表示することができる。
また、第2のサブフィールド構成においては、「輝度重み0.25」のサブフィールドの維持期間に、維持パルスによる維持放電および消去ランプ電圧L3による消去放電を発生させず、維持ランプ電圧L5による微弱な発光だけを発生させることで、維持放電を1回発生させるよりも低い輝度で放電セルを発光させ、そのサブフィールドが画像表示に寄与する輝度を低くして、細やかな階調の表示を実現することができる。また、第2のサブフィールド構成においては、全セル初期化サブフィールドの初期化期間に、積み上げ電圧は重畳せず、所定の初期電圧である電圧Vscから上りランプ電圧L6を発生させることで、全セル初期化動作をより安定に行わせることができる。したがって、第2のサブフィールド構成におけるサブフィールド数を第1のサブフィールド構成より多くしても、安定にパネル駆動を行うことができる。
また、第1のサブフィールド構成、第2のサブフィールド構成ともに、維持期間の最後において(第2のサブフィールド構成における「輝度重み0.25」のサブフィールドは除く)、消去ランプ電圧L3を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加して微弱な消去放電を持続して発生させる構成とすることで、大画面化、高精細化され駆動インピーダンスが増大したパネルであっても、駆動回路から発生される駆動波形に生じるリンギング等の波形歪みを低減し、消去放電を安定に発生させることができる。これにより、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧を、続く書込みを安定に発生させるに最適な状態に調整することができる。したがって、書込み放電を発生させるために必要な印加電圧を高くすることなく、書込み放電を安定に発生させ、書込み時の動作不良の発生を低減させることができる。
また、走査電極駆動回路43において、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22、フォトカプラPC3のオンとオフとの切換えにより、ミラー積分回路55に入力する定電流の電流量、ツェナーダイオードD10の有無、ミラー積分回路55に与える電源電圧を切換えられるように構成しているので、1つのミラー積分回路55を用いて、勾配、開始電圧および到達電位の異なる4つの傾斜電圧、すなわち、第1の傾斜電圧である上りランプ電圧L1と、第2の傾斜電圧である消去ランプ電圧L3と、第3の傾斜電圧である維持ランプ電圧L5と、第4の傾斜電圧である上りランプ電圧L6とを発生させることができる。
さらに、ツェナーダイオードD10をミラー積分回路55に入力される定電流に対して順方向になるように配置しているので、積み上げ電圧は定電流発生回路60の動作開始時点でのスイッチング素子Q11のドレイン電圧Vd11とコンデンサC10に充電されている電圧により定まり、定電流発生回路60の動作中にはツェナーダイオードD10には順方向の電圧降下が発生するだけであって、スイッチング素子Q22のオン、オフは積み上げ電圧に影響を与えない。これによって、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22を1つの制御信号で同時にオン・オフさせる構成のまま、傾斜電圧の開始電圧における積み上げ電圧の有無と傾斜電圧の勾配とをそれぞれ制御することができ、制御信号の数を削減することができる。
なお、傾斜電圧の波形歪みを低減させるために、ミラー積分回路にエミッタフォロワを追加する構成としてもかまわない。図9は、本発明の一実施の形態における初期化波形発生回路の他の構成例を示す回路図である。例えば、図6に示したミラー積分回路55に、図9に示すようにトランジスタQ20および抵抗R20を有するエミッタフォロワを追加してミラー積分回路58とする構成としてもよい。このような回路構成とすることで、傾斜電圧を発生させる際の波形歪み、特に、スイッチング素子Q11のドレイン−ソース間電圧の低下にともなうゲート入力容量の増加により、電圧上昇が終了して一定電圧に切換わるところに発生する波形のなまりを低減することが可能となる。
なお、本実施の形態では、スイッチング素子Q21、スイッチング素子Q22にMOSFETを用いる構成を説明したが、本発明は何らこの構成に限定されるものではなく、例えばフォトカプラ等を用いる構成としてもよい。
なお、本実施の形態では、消去ランプ電圧L3を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する構成を説明したが、最後の維持パルスを印加する電極が走査電極SC1〜走査電極SCnの場合には、消去ランプ電圧L3を維持電極SU1〜維持電極SUnに印加する構成とすることもできる。しかし、本実施の形態においては、最後の維持パルスを印加する電極を維持電極SU1〜維持電極SUnにし、消去ランプ電圧L3を走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する構成にする方が望ましい。
また、本発明における実施の形態は、走査電極SC1〜走査電極SCnを第1の走査電極群と第2の走査電極群とに分割し、書込み期間を、第1の走査電極群に属する走査電極のそれぞれに走査パルスを印加する第1の書込み期間と、第2の走査電極群に属する走査電極のそれぞれに走査パルスを印加する第2の書込み期間とで構成する、いわゆる2相駆動によるパネルの駆動方法にも適用させることができ、上述と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明における実施の形態は、走査電極と走査電極とが隣り合い、維持電極と維持電極とが隣り合う電極構造、すなわち前面板21に設けられる電極の配列が、「・・・走査電極、走査電極、維持電極、維持電極、走査電極、走査電極、・・・」となる電極構造(「ABBA電極構造」と呼称する)のパネルにおいても有効である。
なお、本実施の形態において示した具体的な各数値、例えば電圧Versや電圧Vsetの電圧値、あるいは上りランプ電圧L1、消去ランプ電圧L3、維持ランプ電圧L5、上りランプ電圧L6の勾配等は、表示電極対数1080の50インチのパネルの特性にもとづき設定したものであって、単に実施の形態の一例を示したものに過ぎない。本発明はこれらの数値に何ら限定されるものではなく、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等にあわせて最適に設定することが望ましい。また、これらの各数値は、上述した効果を得られる範囲でのばらつきを許容するものとする。また、サブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが本実施の形態に示した値に限定されるものではなく、また、画像信号等にもとづいてサブフィールド構成を切換える構成であってもよい。
本発明は、大画面化、高精細化されたパネルにおいて、書込み放電を安定に発生させ画像表示品質を向上させるとともに、制御信号を削減して1つの傾斜電圧発生回路から複数の異なる傾斜電圧を発生させることができるので、プラズマディスプレイ装置およびパネルの駆動方法として有用である。
本発明の一実施の形態におけるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの電極配列図 本発明の一実施の形態の第1のサブフィールド構成におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の一実施の形態の第2のサブフィールド構成におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の走査電極駆動回路の一構成例を示す回路図 本発明の一実施の形態の第1のサブフィールド構成における走査電極駆動回路の動作の一例を説明するためのタイミングチャート 本発明の一実施の形態の第2のサブフィールド構成における走査電極駆動回路の動作の一例を説明するためのタイミングチャート 本発明の一実施の形態における初期化波形発生回路の他の構成例を示す回路図
符号の説明
1 プラズマディスプレイ装置
10 パネル
21 (ガラス製の)前面板
22 走査電極
23 維持電極
24 表示電極対
25,33 誘電体層
26 保護層
31 背面板
32 データ電極
34 隔壁
35 蛍光体層
41 画像信号処理回路
42 データ電極駆動回路
43 走査電極駆動回路
44 維持電極駆動回路
45 制御信号発生回路
50 維持パルス発生回路
53 初期化波形発生回路
54 走査パルス発生回路
55,56,58 ミラー積分回路
57 電源電圧切換え回路
60,61 定電流発生回路
PC3 フォトカプラ
Q11,Q14,Q15,Q21,Q22,QH1〜QHn,QL1〜QLn スイッチング素子
C10,C12,C31 コンデンサ
D12,D31 ダイオード
D8,D9,D10,D11 ツェナーダイオード
R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R18,R20 抵抗
IVN1 インバーター
Q8,Q9,Q20 トランジスタ

Claims (4)

  1. 初期化期間と書込み期間と維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド内に複数設けて階調表示するサブフィールド法で駆動するとともにサブフィールド構成の異なる第1のサブフィールド構成と第2のサブフィールド構成とを含む複数のサブフィールド構成のいずれかを用いて駆動する、複数の走査電極を有するプラズマディスプレイパネルと、
    前記維持期間に輝度重みに応じた回数の維持パルスを発生する維持パルス発生回路、入力される定電流に対して順方向に設けられ所定の初期電圧に重畳する積み上げ電圧を発生するツェナーダイオードを有し上昇する傾斜電圧を発生する傾斜電圧発生回路、および前記傾斜電圧発生回路に入力する前記定電流を発生する定電流発生回路を有する走査電極駆動回路とを備え、
    前記走査電極駆動回路は、
    前記定電流発生回路の出力電流値を切換える第1のスイッチング素子と、前記ツェナーダイオードを電気的に短絡する第2のスイッチング素子とを有し、
    前記初期化期間に前記初期電圧に前記積み上げ電圧を重畳した電位から上昇する第1の傾斜電圧を発生し、前記維持期間の最後に前記第1の傾斜電圧よりも急峻な勾配で上昇する第2の傾斜電圧を発生し、前記維持期間に前記第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第3の傾斜電圧を発生し、前記初期化期間に前記初期電圧から前記第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第4の傾斜電圧を発生するとともに、
    前記第1のサブフィールド構成においては、少なくとも1つの前記サブフィールドの前記初期化期間に前記第1の傾斜電圧を発生し、
    前記第2のサブフィールド構成においては、少なくとも1つの前記サブフィールドの前記初期化期間に前記第4の傾斜電圧を発生し、かつ、他の1つの前記サブフィールドの前記維持期間に前記維持パルスおよび前記第2の傾斜電圧を発生せず前記第3の傾斜電圧だけを発生することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  2. 前記走査電極駆動回路は、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを1つの制御信号で同時に動作させるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のプラズマディスプレイ装置。
  3. 複数の走査電極を有するプラズマディスプレイパネルを、初期化期間と書込み期間と維持期間とを有するサブフィールドを1フィールド内に複数設けて階調表示するサブフィールド法により駆動するとともに、サブフィールド構成の異なる第1のサブフィールド構成と第2のサブフィールド構成とを含む複数のサブフィールド構成のいずれかを用いて駆動するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記維持期間に輝度重みに応じた回数の維持パルスを発生する維持パルス発生回路と、入力される定電流に対して順方向に設けられ所定の初期電圧に重畳する積み上げ電圧を発生させるツェナーダイオードを有し上昇する傾斜電圧を発生する傾斜電圧発生回路と、前記傾斜電圧発生回路に入力する前記定電流を発生する定電流発生回路とを有する走査電極駆動回路に、前記定電流発生回路の出力電流値を切換える第1のスイッチング素子と、前記ツェナーダイオードを電気的に短絡する第2のスイッチング素子とを設けて前記プラズマディスプレイパネルを駆動し、
    前記初期化期間に前記初期電圧に前記積み上げ電圧を重畳した電位から上昇する第1の傾斜電圧を発生し、前記維持期間の最後に前記第1の傾斜電圧よりも急峻な勾配で上昇する第2の傾斜電圧を発生し、前記維持期間に前記第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第3の傾斜電圧を発生し、前記初期化期間に前記初期電圧から前記第1の傾斜電圧と同じ勾配で上昇する第4の傾斜電圧を発生するとともに、
    前記第1のサブフィールド構成においては、少なくとも1つの前記サブフィールドの前記初期化期間に前記第1の傾斜電圧を発生し、
    前記第2のサブフィールド構成においては、少なくとも1つの前記サブフィールドの前記初期化期間に前記第4の傾斜電圧を発生し、かつ、他の1つの前記サブフィールドの前記維持期間に前記維持パルスおよび前記第2の傾斜電圧を発生せず前記第3の傾斜電圧だけを発生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。
  4. 前記第1の傾斜電圧を発生するときには、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを遮断したまま前記定電流発生回路から前記傾斜電圧発生回路に前記定電流を供給し、
    前記第2の傾斜電圧を発生するときには、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを導通させたまま前記定電流発生回路から前記傾斜電圧発生回路に前記定電流を供給し、
    前記第3の傾斜電圧および前記第4の傾斜電圧を発生するときには、前記定電流発生回路から前記傾斜電圧発生回路に前記定電流の供給を開始するまでは前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを導通させたままとし、前記定電流発生回路から前記傾斜電圧発生回路に前記定電流の供給を開始した直後に前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを遮断することを特徴とする請求項3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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