JP4041147B2 - 高コントラストプラズマディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、標準化された壁電荷状態を実現し、フルカラーＡＣプラズマディスプレイパネルの動作中において、改善された画像コントラストを実現する方法および装置に関する。とりわけ本発明は、セットアップ期間において、背景光を極力抑えた標準化壁電荷状態を実現するための、改善された低電圧ドライバ回路に関する。

プラズマディスプレイパネル、またはガス放電ディスプレイは、当業者により知られているが、一般に、これらのディスプレイは、１対の基板から構成され、これら基板は、それぞれ誘電体層で覆われ、平行に配置された行および列電極を有し、その両者間にイオン化ガスが封印されたギャップを形成する。基板は、これらの電極が互いに直交関係に配置されるように構成され、その交点に放電画素部を形成し、この画素部において、所望の記憶または表示が実現されるように、選択的放電を発生させることができる。

ＡＣ電圧を用いてこのようなパネルを駆動することは広く知られており、とりわけ選択された行電極および列電極により特定される所定の放電位置において、点灯電圧を超える書き込み電圧が印加されることにより、選択セルで放電が生じることも広く知られている。交流の維持電圧（これ自体で放電を励起するのには不充分であるが）を印加することにより、放電を継続的に「維持」することができる。この技術は、基板の誘電体層上に生じる壁電荷に基づくものであり、この壁電荷と維持電圧とが協働して放電を継続させるよう動作する。

ＡＣプラズマパネルを信頼性高く動作させるには、壁電荷状態が再現可能であり、標準化される必要がある。とりわけ、後続のアドレス信号および維持信号が協働して、画素部の再現可能動作を信頼性高く実現できるように、壁電荷状態を前回蓄積されたデータとは無関係に再現可能な値に維持しなければならない。特定のカラーＡＣプラズマパネルディスプレイの壁電圧が、パネル動作期間において、かなり変化する傾向を有するということは広く知られている。

先行技術によれば、このような壁電圧状態を標準化するために、行毎の各画素を入力データに従って選択するアドレス期間の前に、全スクリーンの消去動作を行い、その消去動作後に全スクリーンの書き込み動作、そして全スクリーンの消去動作を行うことが開示されている。このような処理手順が、ヨシカワ他著の「２５６中間階調フルカラーＡＣプラズマディスプレイ」日本ディスプレイ’９２年版６０５−６０８頁にて記述されている。

ヨシカワらが示唆する処理手順を理解するために、４色ＡＣプラズマパネルの構造を図解する図１を、まず参照されたい。プラズマパネル１０は、裏側基板１２を有し、その上には複数の列アドレス電極１４が支持される。列アドレス電極１４は障壁リブ１６によって隔離され、赤、緑、および青の蛍光材料１８、１９、２０によってそれぞれ覆われている。表側透明基板２４は、画素部の各行に対して、一対の維持電極２６，２８を有している。誘電体層３０が表側基板２４上に配置され、酸化マグネシウム保護層がすべての維持電極２６，２８を含む下側表面全体を覆う。

各行に対する両方の維持電極２６，２８がパネルの一方の基板上にあることから、図１の構造を単一基板ＡＣプラズマディスプレイと呼ぶことがある。不活性ガス混合物は、基板１２，２４の間に配置され、維持電極２６，２８から印加される維持電圧により放電状態に励起される。放電する不活性ガスは紫外線光を発し、これが赤色、緑色、および青色の蛍光層１８，２０，２２をそれぞれ励起して、可視光を発する。列アドレス電極１４および維持電極２６，２８に印加される駆動電圧が適正に制御されたとき、フルカラー画像の表側電極を通じて可視することができる。

テレビやコンピュータ端末画面のような応用例で、図１のＡＣプラズマパネルでフルカラー画像を実現するには、中間階調を実現する手段が必要となる。輝度を高く、ふらつきを小さくするために、メモリモードにおいてＡＣプラズマパネルを動作させるのが望ましいので、オンまたはオフ状態しか有さない画素において中間階調を実現するための特別のアドレス技術が、ヨシカワらにより提案された。

図２において、２５６の中間階調を実現するためのヨシカワらの用いる駆動シーケンスが図示されている。この駆動シーケンスは、サブフィールドアドレス方法と呼称されることがある。プラズマパネルは、画像をフレームに分割する従来式のビデオ手法で駆動される。通常のビデオ画像は、１秒間に６０フレームに分割することができ、このときのフレーム周期は１６．６ミリ秒に相当する（図２参照）。図２で図示されたサブフィールドアドレス方法によれば、各フレームを（ＳＦ１からＳＦ８まで）８つのサブフィールドに分割する。各サブフィールドは、さらにアドレス期間と維持期間に分割される（典型的なサブフィールド波形図を図示する図３を参照されたい。）。維持期間において、維持電圧が維持電極２６，２８に印加される。こうして、所定の画素部がオン状態にあるとき、その画素部は維持パルス電圧に応じて発光する。ただし、維持パルス電圧は、オフ状態にある画素部で放電させるには不充分である。

各サブフィールドが有する維持期間の長さが互いに異なることに留意されたい。第１のサブフィールドは、ただ１つの完全維持サイクルを有するに過ぎない。第２のサブフィールドは２つの維持サイクルを有し、第３のサブフィールドは４つの維持サイクルを有する。以下同様に、第８のサブフィールドは１２８の維持サイクルを有する。

アドレス期間中に所定の画素部に対するアドレスを制御することにより、画素部の知覚される光強度を、２５６レベルの任意の階調に変えることができる。選択された画素部において半分の光強度、あるいは１２８／２５６のレベルで発光させたい場合、第８番目のサブフィールド期間中に、適当な電圧を列アドレス電極１４に印加することにより（そして対向アドレス導電体として維持電極２６，２８のいずれか一方を利用することにより）、選択的書き込みアドレスパルスを画素部に印加する。他のサブフィールドにおいては、所定の画素部にアドレスパルスを印加しない。これは、最初の７つのサブフィールドでは書き込み動作がなく、よって維持期間において発光することはないということを意味する。しかし、第８番目のサブフィールドにおいては、選択的書き込み動作により選択された画素部がオン状態となり、第８のサブフィールドの維持期間において（この場合、１２８維持サイクルに対して）、その画素部は発光する。１フレームの内、１２８維持サイクルでエネルギーを与えるということは、１フレーム時間に対して半分の強度を与えるということに相当する。

その他の場合として、選択された画素部を１／４の強度、または６４／２５６のレベルで発光させようとしたとき、第７のサブフィールドにおいて、選択的書き込みパルスを画素部に印加し、その他のサブフィールドではアドレスパルスを印加しない。すると、第１ないし第６および第８のサブフィールドSF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF8では、書き込みがなく、各々の維持期間において発光しない。しかし、第７のサブフィールドSF7においては、選択的書き込みにより選択された画素部がオン状態となり、サブフィールドのその維持期間において発光する（この場合、６４維持サイクルは１／４の強度に相当する。）。最大強度の場合は、選択的アドレスパルスが８つすべてのサブフィールドにおいて印加され、画素部は８つのサブフィールド期間中において発光し、これはフレーム当たりの最大強度に相当する。

ヨシカワらの処理手順を用いれば、表示プロセッサの動作により２５６の異なる強度を実現することができ、その表示プロセッサは各サブフィールド点灯期間に対する８ビットデータワードを提供し、そのデータワードが所望する階調レベルに対応する。データワードの各ビットを転送して、所定フレームにおける８つのサブフィールドに関する８つのアドレス期間における各選択的書き込みパルスを制御することにより、８ビットのデータワードが維持サイクル数を制御し、フレームのその間のサブフィールドにおいて、選択された画素部は発光する。したがって、１フレームあたりの維持サイクルの数として、０以上２５５以下の範囲のどんな整数も得ることができる。

図１で示されたプラズマパネル構造に蓄積されたデータを変更するために、ヨシカワらによると、アドレス期間において（図３参照）、選択された画素部に書き込みパルスを印加する。選択的書き込みパルスは、連続的に走査された負極推移パルスからなり、これは維持電極２６，２８のうちの（行アドレス電極として機能する）一方に印加されるが、これと共に、列アドレス電極１４は正極推移するアドレスパルスを印加することによって、選択的アドレスデータが画素部に印加される。所定サブフィールドでの所定アドレス期間において、パネル上のすべての画素部は書き込みパルスにより書き込まれた電位を有する。このアドレス期間において、パネル上の画素部の各行は、通常のラスタースキャン技術を用いて、負極推移パルスによって１度に１本ずつ連続的に走査される。前述の通り、負極推移パルスはアドレス維持ラインとして指定された維持電極２６，２８のいずれかに印加される。アドレス維持ラインでないラインには、この負極推移アドレスパルスは印加されない。

所定の画素部が所定のサブフィールドの維持期間において発光するように、所定の画素部がオン状態に設定される場合、アドレス期間が連続的に走査される間に、アドレス維持電極に負極パルスが印加されている時に、交差する列アドレス電極１４に正極パルスが印加される。所定のサブフィールド維持期間において、所定の画素部が発光しないようにオフ状態に設定されない場合、アドレス期間が連続的に走査されている間において、アドレス維持電極に負極パルスが印加されている時に、正極パルスは裏側基板の交差するアドレス電極１４に印加されない。こうして、パネル上の画素部すべての状態および知覚される光強度は、裏側基板の列アドレス電極１４に印加される正極推移パルスがあるかないかによって制御される。

壁電荷状態が変化するという前述の問題を解消するために、ヨシカワらによれば、アドレス期間の初期部分を利用する。アドレス期間の初期部分を、「セットアップ」期間と名付け、ここでは、パネルの適正な連続的動作を保証するための特定の動作が実行される。選択的アドレス期間、およびその後の維持期間における放電動作を信頼性高く開始できるよう、セットアップ期間において画素部を放電準備することが必要となる。当初は最も低い強度を有していたか、あるいはオフ状態にあったような、あまり頻繁に放電しない画素部にとって、放電準備することはとりわけ重要なことである。すべての画素部が所定のサブフィールド動作を行い得るように、セットアップ期間中に、すべての画素部において適当な固定壁電圧を信頼性高く形成する必要がある。各サブフィールドのアドレス期間において、選択的書き込み動作の必要性により、壁電圧の固定レベルが決定される。所定サブフィールドに対する壁電圧の固定レベルが、前回のサブフィールド動作で残留した壁電圧のレベルに依存しないということが、極めて重要なことである。このような場合、壁電荷状態が変化するということは、壁電圧レベルが過去のサブフィールド状態に依存するということにつながる。これは、選択的書き込み動作の間におけるアドレス動作の全体的誤動作の原因となる。

好適な壁電圧状態を実現するために、ヨシカワらは２つの消去動作の間に、バルク書き込み動作を採用する。バルク書き込み動作は高電圧パルスを印加することによって実現され、これにより全体パネル上の各半点灯画素で放電させ、壁電圧を既知の状態に設定する。バルク書き込み動作は、同様に、すべての半点灯画素に対して放電準備するように機能する。残念ながら、そのような高電圧パルスにより、セットアップ期間中に極めて大量の放電光が発生するという好ましくない特性が生じる。この放電光により、パネルの暗室コントラスト比が著しく低減するという効果が生じる。

暗室コントラスト比は、最大強度状態における画素部の輝度に対するオフ状態における画素部の輝度の比によって決定される。最大強度輝度はパネル設計上の特性と維持周波数によって決定される。最大強度輝度はセットアップ期間の特性によって決定されるわけではない。しかしオフ状態の輝度はセットアップ期間中のパネル動作によってほとんど決定される。これは、オフ状態の画素部は、定義上、アドレス期間において選択的書き込み動作を行わず、維持期間においては維持放電されないという事実によるものである。オフ状態の画素部で生じる放電は、放電準備およびセットアップ期間において発生するセットアップ放電である。上述の通り、バルク消去／バルク書き込み／バルク消去の動作電圧を印加することにより、かなりの発光量が生じ、パネルのコントラスト比を悪くする。

ヨシカワらの教示にもかかわらず、バルク消去／バルク書き込み／バルク消去のセットアップ動作によって、標準化された壁状態が実現されるものではないということが確認されてきた。

従って、本発明の目的は、ＡＣプラズマパネルにおける標準化された壁電荷状態を実現する改善された方法および装置を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、改善されたコントラストを有するフルカラーＡＣプラズマパネルを提供することにある。

さらに加えて本発明の目的は、低電圧駆動回路を採用して、標準化された壁電荷状態および改善されたコントラストを実現しながら、改善されたフルカラーＡＣプラズマパネルを提供することにある。

本発明を具現化するプラズマパネルは、複数の行電極に連続的に行信号を供給する回路部を有する。各行信号は、セットアップ期間、アドレス期間、および維持期間を有する。セットアップ期間における行信号は、右上がり傾斜電圧と右下がり傾斜電圧を有し、両傾斜電圧により、各画素部の放電が関連する行電極に沿って生じる。両傾斜電圧は、各画素部に流れる電流がガス放電特性の正の抵抗領域に維持されるような勾配を有し、よって放電ガスの両端にかかる電圧降下を比較的に一定にし、壁電圧状態を予見可能に状態に維持することができる。すなわち、セットアップ期間は、各画素部において各行電極に沿った標準化された壁電位を形成する。アドレス回路部は、アドレス期間において、複数の列電極にデータパルスを印加し、行信号と同期させながら、データパルスに応じて画素部を選択的に放電させることができる。

ヨシカワらのバルク消去／バルク書き込み／バルク消去の手法によって、標準化された壁電圧状態が実現され得ない理由を理解するために、プラズマパネル画素に関する電気的特性を特徴付けるのに用いられる壁電圧の入力−出力電圧曲線を理解することが有用である。発明者（すなわちＬ．Ｆ．ウィーバー）その他は、「ＡＣプラズマディスプレイの量的な壁電圧特性」を、１９８６年８月出版のＩＥＥＥ電気装置学会会報３３巻８号１１５９ないし１１６８頁に論文発表し、そこで壁電圧入力−出力（ＷＶＩＯ）曲線を示し、プラズマパネルの動作を理解する上での有用性を記述した。

ＷＶＩＯ曲線は、ＡＣプラズマパネルの所定の画素部が、任意の形状とタイミングを有する所定の印加維持パルスに対して、どのように反応するかを説明するものである。図４は、ＷＶＩＯ曲線の一対の典型例を示したものである。ＷＶＩＯ曲線の水平軸は、維持パルスが印加される前の入力壁電圧に相当する。ＷＶＩＯ曲線の垂直軸は、維持パルスが印加されて放電した（あるいは、放電されなかった）後の出力壁電圧に相当する。図４の左側は、単純な矩形波によるテスト維持波形およびその結果生じる壁電圧反応を示している。

所定の画素部は、印加維持パルスの異なる形状とタイミングによって、異なるＷＶＩＯ曲線を有し得る。カラーＡＣプラズマディスプレイのＷＶＩＯ曲線は、白黒ＡＣプラズマディスプレイよりも劇的に変化することが確認されている。よって、図４で示された結果をもって、カラーＡＣプラズマディスプレイの動作を予想するために用いることはできない。カラーＡＣプラズマディスプレイにおけるカラー画素部の壁電圧は、白黒画素部の壁電圧よりもはるかに制御が困難である。

図４の右半分のＷＶＩＯ曲線が傾斜している領域は（０ボルト、ポイント１および２を結ぶ「一」直線３７の勾配で下降し）、入力壁電圧と出力壁電圧が等しくなる領域に相当し、これは維持パルスを印加しても放電が発生しないことを意味している。入力壁電圧Ｖｗ(in)が負極性で十分に強くなると、この時点で、イオン化ガスの両端にかかる電圧は十分大きくなり、ガス放電が始まり、出力壁電圧Ｖｗ(out)は、図４のポイント３、４および５で明示したように、上向くように推移する。負の入力電圧が十分に大きい時点で、放電は極めて強くなり、ガスにかかる電圧がほとんどゼロとなるまで低下し、入力電圧値に関係なく、出力電圧はゼロ近くの一定レベルに行きつく。この様子は、図４のＷＶＩＯ曲線におけるポイント６に対応する。

図５では、図１で示されたような一般のカラープラズマディスプレイの画素部に対して測定された、一般的なＷＶＩＯ曲線を示している。図４と５を比較することは教訓的である。カラー画素部が、放電されない場合の白黒画素部と同じ初期勾配および特性を示している。しかし、入力壁電圧が放電の発生するレベルに近づくと、壁電圧は極めて強い放電を伴って劇的に変化し、ガスの両端にかかる電圧が急にゼロとなる。入力壁電圧がこの放電壁電圧の閾値よりもさらに小さくなったことで、放電開始後はガスにかかる電圧がゼロとなり、それ以上に入力壁電圧を下げても出力電圧はゼロ近傍の電圧となる。

図４におけるポイント３および６の間の領域が実質的に曲線的であるのに対して、図５の同一領域における同一曲線は極めて鋭く鉛直的に立ち上がっていることに留意されたい。このように、カラー画素部は、極めて鋭い放電閾値および速い放電特性を有するため、制御し難いものとなっている。

図４および５で図解されている印加維持波形が有する上昇時間はごく僅かなものではあるが、実際上、波形の上昇時間を無限に短くすることはできない。実際のシステムに一般的に適用される実際の上昇時間は、数百ナノ秒である。適正な動作状態の下では、印加維持パルスの有限の上昇時間は、ＷＶＩＯ曲線の特性をそれほど大きく変えるものではない。印加維持波形の上昇部分において、放電の大部分が発生しない限り、特性に影響を与えないということは正しいと確認されてきた。もし放電の大部分が維持波形の上昇中に発生したならば、一般的に放電の強度はより弱く、出力壁電圧は、維持電圧が十分なレベルに上昇しきった後に放電が起こったであろう場合の出力レベルにまでは達しない。

前述の通り、理想的なセットアップ期間によれば、セットアップ期間の前に入力され得る任意の壁電圧状態に対して、出力壁電圧が同一となる。入力壁電圧Ｖｗ(in)の広い範囲に対して、すなわち−２９０ないし−５００ボルトの範囲で、出力壁電圧Ｖｗ(out)は定数０Ｖのままであるので、図５の波形図の左半分領域における広い水平領域は、セットアップ期間の条件として理想的に適合するように見える。しかしこの特性は、維持波形の上昇時間が無限に短い理想的な場合に限って生じるのである。

図６は、より現実的な有限の上昇時間を有する維持波形に対するカラー画素ＷＶＩＯ曲線を示すものである。入力壁電圧が減少するにつれて、あるレベルで、突然に放電が始まり、ガスの両端の電圧は、ゼロになるまで小さくなる。しかし、放電が維持波形の勾配上で発生した場合、出力壁電圧は図６の四角で示したようにゼロレベルとならず、点線で示した負の勾配プロット４０で示されているように、むしろより低いレベルとなる。プロット４０は、出力壁電圧が入力壁電圧状態の範囲に亙って相当に変化するということを示唆している。

図６のＷＶＩＯ曲線が水平状態である領域は、ほんの少ししかない（すなわち、Ｖｗ(in)が−２９０ないし−３２５ボルトの範囲）。そのような領域の正確な位置は、当然に画素部毎によって変化し、従ってディスプレイパネルを信頼性高く動作させるには利用できないものである。

印加される維持波形が非常に緩やかな上昇端あるいは非常に緩やかな下降端を有していれば、広い水平領域で制御可能なＷＶＩＯ特性が得られることが確認されており、このとき出力壁電圧は入力壁電圧の広範囲に亙って比較的に一定である。

図７は、カラー画素部のＷＶＩＯのプロット図であり、印加される維持波形がさまざまな勾配値を有する場合の出力壁電圧状態の動向を図解する。５つの異なる上昇時間（ラベルａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ）が図７に示されている。上昇時間ａ、ｂ、およびｃ（各々５００Ｖ／マイクロ秒、２０Ｖ／マイクロ秒および１０Ｖ／マイクロ秒である）に対して鋭い閾値特性を有するが、これは標準化された壁電荷状態の形成に適合しないものである。しかし、維持波形の上昇時間が緩やかなものであるとき（すなわち、１０Ｖ／マイクロ秒未満のとき）、入力壁電圧によらず、ＷＶＩＯ曲線に出力壁電圧が殆ど変化しない領域が生じる。上昇時間ｄおよびｅ（各々５Ｖ／マイクロ秒、および２．５Ｖ／マイクロ秒）に対するＷＶＩＯ曲線が実質的に同一となることに留意されたい。

上昇時間がある限界を超えると、上昇時間が遅いと、ＷＶＩＯ特性は実質的に異ならないということが、これまで確認されてきた。上昇時間がより遅くなると、波形が要する時間は増大するものの、全く一定レベルの壁電圧が得られる。極めて広範囲の負のＶｗ(in)値に対して、Ｖｗ(out)値が水平領域を示し、そこではＶｗ(out)の変化が、殆どまたは全くないということに関しても、留意されたい。

図８は、さまざまな入力壁電圧に関する複数のプロット図であり、出力壁電圧が印加維持電圧に対してどのように反応するかを図解するものである。（例えば、図７の曲線ｄおよびｅで示されたような）所定の長い上昇時間を有する維持電圧に対して、数多くの異なる入力壁電圧に対して同一の出力壁電圧が生じる。これは、維持電圧波形がゆっくりと上昇するにつれて、閾値電圧に達し、弱い放電が始まり、そのため壁電圧がゆっくりと上昇することを示すものである。この放電は極めて緩やかなもので、維持電圧の上昇速度により完全に制御されるものである。維持電圧がさらにゆっくりと上昇するとき、維持電圧と同程度のより遅い速度で壁電圧が上昇するように、放電電流をより低いレベルで調整する。壁電圧と維持電圧が同じ速度で上昇するので、維持電圧と壁電圧の間に一定の差が生じ、その差は放電中のガスの両端にかかる電圧である。図８で示された緩やかな傾斜に対して、ガスの両端にかかる電圧は、維持電圧が上昇しなくなるまで、一定のままである。放電電流レベルが極めて低いレベルにあるので、維持電圧が上昇しなくなるのと殆ど同時に、壁電圧の上昇が止まる。負の入力電圧がより強くなることによって、傾斜のより早い段階で放電が始まるが、最終的な一定の出力電圧レベルを変えるものではないということを意味すると理解されたい。

図８を解析すると、緩やかな傾斜を有する維持電圧により、放電ガスに流れる電流が比較的に一定レベルに維持されるということを示している。これはさらに、緩やかな傾斜を有する維持電圧により、放電が放電特性の正の抵抗領域に維持されるということも示している。傾斜電圧の上昇時間があまりにも短い場合、ガス放電中に流れる電流は導通特性を示し、負の抵抗領域が生じ、このとき極めて急激な「なだれ」電流が発生する。

図８のような振る舞いは、印加維持波形の上昇時間が十分遅い場合にのみ発生することが確認されている。図９(a)で示されたように、上昇時間が短すぎる場合、入力壁電圧４２は急激に上昇する。このときガスの両端にかかる電圧に崩壊が生じる（入力壁電圧曲線４２および維持電圧波形４６の間の交点４４で図解されている）。崩壊の時点で、壁電圧はそれ以上に上昇することはない。対照的に、図９(b)で示されたように、維持波形４８が緩やかな上昇傾斜特性を有している場合、ガスの両端にかかる電圧（Ｖｇ）は、壁電圧特性５０および維持電圧特性４８の差であるが、実質的に一定のままである。維持動作の完了時点で、最終的なガス電圧Ｖｇ(f)がさらに維持され、よってガスの放電特性に関する正の抵抗領域において、放電が行われたということを示唆している。

図９(a)に立ち戻ると、破線で示された壁電圧波形５４は、負の抵抗領域において放電することが許される場合に発生する壁電圧出力が、大きく変化するということを図解している。

図１０を参照すると、セットアップ期間において緩やかな傾斜を有する維持電圧を用いて、プラズマパネル１０を動作させるシステムに関するブロック図である。図１１の波形図は、図１０の動作中に用いられた波形を説明するものである。制御部５０は、複数のＸａアドレスドライバ５２を制御する出力信号を供給し、このアドレスドライバが選択的なアドレス電圧を列電極１４に供給する。制御部５０はさらに、Ｙｓａ維持モジュール５４およびＹｓｂ維持モジュール５６に制御出力信号を供給する。Ｙｓａ維持モジュール５４は、図１１のセットアップ期間および維持期間において必要な波形を供給するために用いられる。Ｙｓｂ維持モジュール５６は、電圧出力を維持ライン２６に共通に供給し、Ｙｓａ維持モジュール５４は、Ｙアドレスドライバ５７を介して維持ライン２８に同様に出力信号を供給する。制御部５０は、図１１で示されたアドレス期間において、走査ライン５９を介して、Ｙアドレスドライバを用いて、アドレス電圧を後続のライン２８に連続的に供給する。

Ｙｓａ維持モジュール５４の主な機能は、セットアップ期間において画素部の放電を制御できるように、上昇時間と下降時間が十分遅い維持波形を印加することにある。これにより、各画素部において標準化された壁電圧を実現することができ、その壁電圧は過去に存在したものとは実質的に無関係である。緩やかな傾斜を有する維持波形はまた、アドレスされた画素部でのアドレス放電を信頼性高く動作させるために十分な準備放電を提供するものである。この動作はすべて、放電発光が最も少ない手法で行われる。

最初に制御部５０は、Ｙｓｂ維持モジュールに消去パルス７０（図１１参照）を発生させ、この消去パルスはすべての維持ライン２６に印加されて、オン状態にある画素部を消去する。この初期消去動作は、クリシマーニャらによって米国特許第４，６１１，２０３号において以前から教示されていた。消去パルス７０により傾斜する先導端が明確となるが、その端での勾配は重要なものではない。クリシマーニャの参考文献には、消去パルスの先導端の傾斜と画素部におけるガス放電の正の抵抗領域との関係については、何ら教示するものはない。

初期消去動作の後に、制御部５０はＹｓａ維持モジュール５４内部にある上昇時間制御回路５８を動作させ、このモジュールは、緩やかに上昇する傾斜電圧７２を、すべての維持ライン２８に供給する（図１１参照）。さらに図１２で示されたように、緩やかに上昇する維持パルス７２によって、維持ライン２８に沿って各画素部で、やがて放電し始めるが、維持電圧の傾斜７２の遅い上昇時間のために、放電ガスを流れる電流量が、ガス放電特性の正の抵抗領域に維持され、よってガスの両端にかかる電圧の電圧降下を実質的に一定に維持することができる。

波形７２の上昇傾斜の終点において、制御部５０は下降時間制御回路６０を動作させ、緩やかに減少する傾斜電圧７４をすべての維持ライン２８に印加する。その結果、維持ライン２８に関連する画素部に沿って制御された放電が生じ、よってすべての維持ラインに沿った各画素部において、標準化された壁電圧を得ることができる。

セットアップ期間の途中で、制御部５０はＹｓｂ維持モジュール５６を動作させ、すべての維持ライン２６に上昇電圧を印加する。後続のアドレスパルス期間において、維持ライン２８が前述の通り走査されている間、アドレスデータパルスがＸａアドレスドライバを介して、選択された列アドレスライン１４に印加される。この動作によって、印加データパルスに応じて、列に沿って、画素部における壁電荷状態を選択的に設定することができる。

その後、次の維持期間において、Ｙｓａ維持部５４は、最初により長い維持パルス８０を維持ライン２８に印加する。維持パルス８０により、余分に長く放電させ、徐々に放電する画素部が完全に放電できるように、十分な余分の時間をかけることにより、準備放電の問題を解消するものである。この後に、より短い期間を有する維持パルス８２が、ヨシカワらによって教示された所望の階調を得るため手法で、ＹｓａおよびＹｓｂ維持ラインに印加される。

図１１で示された波形によれば、アドレス期間で用いられ、アドレスドライバ５７およびＸａアドレスドライバ５２によって供給されるアドレスパルスおよび走査パルスの電圧の大きさを低くすることができる。より低い電圧のアドレスドライバは、より高い電圧ドライバよりも一般にコストを低く抑えることができるので、この特性は好ましいものである。

図５で示したガス放電特性は極めて鋭い閾値を有しているので、比較的に振幅が小さいアドレスパルスを用いてガスをこの閾値以上に押し上げることができ、よって出力壁電圧に大きな変化をもたらし、この変化により画素部をオン状態とするように用いることができる。残念ながら、パネル上の放電の閾値特性は、画素毎により変化し、よってパネル上のすべての画素に対して１組のアドレスパルスを印加するために、一般に、高い信頼性でアドレスするためには、最小の振幅を有するアドレスパルスよりも大きい振幅を有するアドレスパルスを用いる必要がある。セットアップ期間の終点で、各放電画素は個々の放電閾値電圧よりも少しだけ小さい壁電圧を有するように、半点灯画素部の各々に対する壁電圧を設定することが望ましい。こうして、最低振幅のＸａアドレスパルスを用いてすべての半点灯画素部を閾値電圧以上に押し上げて、半点灯画素部に書き込んでオン状態とすることができる。

図１１で示されたセットアップ期間における波形は、この好適な特性の一例を実現するものである。図９(b)は、維持電圧の傾斜４８が完了した後に、壁電圧５０がガスの両端にかかる最終的な固定的な電圧Ｖｇ(f)のレベルにあることを示している。この電圧Ｖｇ(f)は放電閾値よりほんの少しだけ小さい。図１２は、下降傾斜７４が同様にＶｇ(f)を放電閾値より少しだけ小さく設定することを示す。このＶｇ(f)は、半点灯画素部毎に設定される。その理由は、所定の半点灯画素部に対するＶｇ(f)は、下降傾斜７４における個々の放電特性により決定され、このとき各半点灯画素部は、閾値電圧よりも少しだけ高いレベルで、かつ放電の正の抵抗領域において駆動されるためである。

図１１の波形により、各半点灯画素部に対して放電閾値より少しだけ小さい固有のＶｇ(f)値を、個々の半点灯画素部に供給する。こうして、アドレス期間において、最小振幅のＸａアドレスパルスが用いられ、信頼性高くすべての画素に書き込みオン状態とすることができる。

図１１はさらに、Ｙｓｂ維持パルスは、上昇傾斜７２と下降傾斜７４の間において、高レベルまで上昇したことを示している。Ｙｓｂ電圧は、アドレス期間において、この高レベルを維持する。アドレス書き込みを印加するとき、通常の最大振幅の維持電圧をＹｓａおよびＹｓｂ電極の間に印加するために、アドレス期間中、このＹｓｂ電圧はこの高レベルで維持される。アドレス書き込み動作における放電により、ガスの両端の電圧をゼロ近傍レベルまで低下させる傾向があり、これにより、Ｙｓｂ維持部が高レベル状態にあったとき、壁電圧はオン状態である壁電圧とほぼ同じレベルとなる。固有のＶｇ(f)が書き込み放電中に用いられるのと全く同一のレベルにあるＹｓｂ電圧レベルを有するように設定するため、Ｙｓｂは下降傾斜７４において高い状態のまま維持される。こうして、ガスの両端にかかる重要な電圧Ｖｇ(f)は、セットアップ期間中に閾値より少し低く設定され、アドレス期間中もそのまま維持されることになる。

前述の動作方法によれば、数多くの望ましい特性を享受できる。最初に、放電が遅いという特性により、壁電圧を標準化するのに必要な放電動作を最小限に抑えることができ、かつ、その後の選択的アドレス動作に要する十分な準備放電が実現される。こうすると、遅い放電により生ずる光は暗く、同様にオフ状態にある画素の背景光も低くなるので、暗室コントラスト比を高くすることができる。本発明によって、２００対１よりも高い暗室コントラスト比が実現された。比較のために、ヨシカワらにより記述された技術によれば、セットアップ期間中の速い上昇時間を有する電圧パルスと共に極めて強い放電が発生するため、一般に得られる暗室コントラスト比は６０対１である。

さらに好都合なのは、図１１で示されたセットアップ波形は、最終的な壁電圧を自動的に調整して、所与の画素が放電せず維持できるガス両端の最終的な最大電圧値近くの値に壁電圧が標準化される。さまざまなレベルの入力壁電圧が、実質的に壁電圧の入力状態に依存しない標準化された壁電圧に変換される点についても留意されたい（図８）。

これまでの記述は、本発明を単に説明するだけのものであるということを理解すべきである。当業者によれば、本発明から逸脱することなく、さまざまな置換や変更が、工夫し得る。従って、本発明は、添付のクレーム範囲内に含まれるところの、すべての置換物、変更物そして変形物を包含するよう意図されている。

図１は、先行技術によるフルカラーＡＣプラズマパネルディスプレイ構造の斜視図である。 図２は、可変的な中間階調レベルを実現するために、８つのサブフレームを用いたＡＣプラズマパネルを駆動するための先行技術による方法に関する説明図である。 図３は、図２で図解された１つのサブフィールドにおいて採用された波形状を図解する波形図である。 図４は、先行技術において、さまざまな入力壁電圧状態に対する、テスト維持波形状の分析に対応した壁電圧出力値のプロット図である。 図５は、無限の短い上昇時間を有する維持パルスに対応した壁電圧出力値のプロット図である。 図６は、有限の上昇時間を有する維持パルスに対応した壁電圧出力値のプロット図である。 図７は、維持パルスの上昇勾配が変化する場合に対応した壁電圧出力値のプロット図である。 図８は、異なる壁電圧入力状態に対して、傾斜が緩やかな維持パルスに対応した壁電圧出力値のプロット図である。 図９(ａ)は、異なる壁電圧入力状態に対して、傾斜が急な維持パルスに対応した壁電圧出力値のプロット図であり、図９(ｂ)は、所定の壁電圧入力状態に対して、傾斜が緩やかな維持パルスに対応した壁電圧出力値のプロット図であり、放電中はガス間の電圧降下が一定であることを示している。 図１０は、本発明を具現化したプラズマパネルシステムの回路図である。 図１１は、図１０のシステム動作を理解する上で有用な一連の波形図である。 図１２は、図１１のセットアップ波形図を利用して得られた壁電圧状態を図解するものである。

符号の説明

１０ プラズマパネル、１４ 列電極、２６ 維持ライン、５０ 制御部、５２ Ｘａアドレスドライバ、５４ Ｙｓａ維持モジュール、５６ Ｙｓｂ維持モジュール、５７ Ｙアドレスドライバ、５８ 上昇時間制御回路、５９ 走査ライン、６０ 下降時間制御回路、７０ 消去パルス、７２ 漸増傾斜電圧、７４ 漸減傾斜電圧、８０ 維持パルス。

Claims (10)

1. 複数の画素部を備えたＡＣプラズマパネルであって、各画素部は、放電ガスを含み、行および列に配置され、さらに第１および第２の維持電極と、これらと直交する方向に配置されたアドレス電極とを有し、
   ＡＣプラズマパネルは、
   セットアップ期間において、漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を含む駆動信号を第１の維持電極に供給する回路手段と、
   アドレス期間において複数のアドレス電極にデータパルスを供給し、データパルスに応じて画素部における選択的放電を実現するアドレス手段とを備え、
   漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を第１の維持電極に供給した後、各画素部での放電ガスに印加される電圧は、なだれ電流が第１および第２の維持電極の間または第１の電極およびアドレス電極の間で流れることなく維持される最大電圧に設定されることを特徴とするＡＣプラズマパネル。
2. 請求項１に記載されたＡＣプラズマパネルであって、
   異なる少なくとも３色の蛍光被膜が連続する複数のアドレス電極上に順次被覆されることを特徴とするＡＣプラズマパネル。
3. 請求項１に記載されたＡＣプラズマパネルであって、
   回路手段は、漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を印加する前に、すべての画素部をオフ状態に変える消去パルスを、第２の維持電極に供給することを特徴とするＡＣプラズマパネル。
4. 請求項１に記載されたＡＣプラズマパネルであって、
   回路手段は、アドレス期間の後に、データパルスによりオン状態に設定された画素部における放電を継続させるために維持パルスを供給し、
   最初の維持パルスが後続の維持パルスよりも長い期間を有することを特徴とするＡＣプラズマパネル。
5. 請求項２〜４のいずれか一に記載されたＡＣプラズマパネルであって、
   漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧は、０Ｖ／マイクロ秒より大きく、１０Ｖ／マイクロ秒未満の電圧変化率を有することを特徴とするＡＣプラズマパネル。
6. 複数の画素部を備えたＡＣプラズマパネルの駆動方法であって、各画素部は、放電ガスを含み、行および列に配置され、さらに第１および第２の維持電極と、これらと直交する方向に配置されたアドレス電極とを有するＡＣプラズマパネルの駆動方法であって、
   ａ）セットアップ期間において、漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を含む駆動信号を第１の維持電極に供給するステップと、
   ｂ）アドレス期間において、データパルスに応じて画素部における選択的放電を実現するために、複数のアドレス電極にデータパルスを供給するステップとを有し、
   漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を第１の維持電極に供給した後、各画素部での放電ガスに印加される電圧は、なだれ電流が第１および第２の維持電極の間または第１の電極およびアドレス電極の間で流れることなく維持される最大電圧に設定されることを特徴とするＡＣプラズマパネルの駆動方法。
7. 請求項６に記載された駆動方法であって、
   ｃ）アドレス期間の後に、データパルスによりオン状態に設定された画素部における放電を継続させるために維持パルスを供給するステップを有し、
   最初の維持パルスが後続の維持パルスよりも長い期間を有することを特徴とする駆動方法。
8. 請求項６に記載された駆動方法であって、
   ｄ）漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧を印加する前に、すべての画素部をオフ状態に変える消去パルスを、第２の維持電極に供給するステップを有することを特徴とする駆動方法。
9. 請求項６に記載された駆動方法であって、
   ｅ）データパルスが供給された各画素部に維持パルスを印加するステップを有し、
   選択された画素において信頼性よく放電させるために、最初の維持パルスが後続の維持パルスよりも長い期間を有することを特徴とする駆動方法。
10. 請求項７〜９のいずれか一に記載された駆動方法であって、
    漸増傾斜電圧および漸減傾斜電圧は、０Ｖ／マイクロ秒より大きく、１０Ｖ／マイクロ秒未満の電圧変化率を有することを特徴とする駆動方法。

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