JP4257313B2 - プラズマ表示パネル及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明はプラズマ表示パネル（ＰＤＰ）に関し、特に、プラズマ表示パネルの低電圧アドレシングでの駆動方法に関する。

プラズマ表示パネルは、気体放電によって生成されたプラズマを利用して文字または映像を表示する平面表示装置であって、その大きさによって数十から数百万個以上の画素がマトリックス形態に配列されている。まず、図１及び図２を参照して、一般的なプラズマ表示パネルの構造について説明する。

図１はプラズマ表示パネルの一部斜視図であり、図２はプラズマ表示パネルの電極配列図である。

図１に示したように、プラズマ表示パネルは、互いに対向して離れている二つのガラス基板１、６を含む。ガラス基板１上には、走査電極４及び維持電極５が対になって平行に形成されており、走査電極４及び維持電極５は誘電体層２及び保護膜３で覆われている。

ガラス基板６上には、複数のアドレス電極８が形成されており、アドレス電極８は絶縁体層７で覆われている。アドレス電極８の間にある絶縁体層７上には、アドレス電極８及び隔壁９が形成されている。また、絶縁体層７の表面及び隔壁９の両側面に蛍光体１０が形成されている。ガラス基板１、６は、走査電極４及び維持電極５とアドレス電極８とが直交するように放電空間１１を隔てて対向して配置されている。アドレス電極８と対をなしている走査電極４及び維持電極５との交差部にある放電空間１１が放電セル１２を形成する。

ここで、壁電荷とは、各電極に近い放電セルの壁（例えば、誘電体層）に形成されて電極に蓄積される電荷を言う。このような壁電荷は、実際には電極自体には接触しないが、ここでは壁電荷が電極に“形成される”、“蓄積される”、または“積まれる”のように表現する。また、壁電圧は壁電荷によって放電セルの壁に形成される電位差を言う。

隔壁は、放電空間を形成する役割と共に、放電時に発生した光を遮断して隣接する画素の誤動作（クロストーク）を防止する役割を果たす。このような単位構造を一つの基板上にマトリックス形態に複数形成し、各単位構造に蛍光物質を塗布して一つの画素を構成し、前記画素が集まって一つのプラズマ表示パネルとなる。現在、常用化されているプラズマ表示パネルは、各画素内で放電を起こし、放電によって発生した紫外線が画素の内壁に塗布されている蛍光物質を励起させて、所望の色を実現する。

そして、図２に示したように、プラズマ表示パネルの電極はｎ×ｍのマトリックス構造を有している。列方向にはアドレス電極Ａ１〜Ａｍが配列されていて、行方向にはｎ行の走査電極Ｙ１〜Ｙｎ及び維持電極Ｘ１〜Ｘｎが対をなして配列されている。

プラズマ表示パネルがカラーディスプレイとしての性能を発揮するためには中間階調を実現する必要があり、現在、この実現方法として、１ＴＶフィールドを複数のサブフィールドに分け、これを時分割制御する中間階調実現方法が使用されている。

図３は一般的に適用されているＡＣ型プラズマ表示パネルの中間階調実現方法である。同図は、６ビット階調実現方法であって、一つのＴＶフィールドを６個のサブフィールドに分けていて、一つのサブフィールドごとにアドレス期間及び表示放電維持期間に分けられて構成されている。

図４はアドレス電極を基準に存在するプラズマパネルの容量成分を示した概念図である。図４を参照すると、Ｃｘ=Ｃａ-ｙ＋Ｃａ-ｘと定義される。

Ｃａ-ｙはアドレス電極とＹ電極との間の容量成分を意味し、Ｃａ-ｘはアドレス電極とＸ電極との間の容量成分を意味する。Ｃａはアドレス電極とアドレス電極との間に存在する容量成分を意味する。

一方、プラズマ表示パネルでは、様々な方法でアドレシングを円滑に行うための研究が活発に進められている。

本発明が目的とする技術的課題は、低電圧でアドレシングを実現し、このようなアドレス放電を安定化することが可能なプラズマ表示パネル及びその駆動方法を提供することにある。

このような技術的課題を解決するための本発明の一つの特徴によるプラズマ表示パネルは、複数のアドレス電極、複数の走査電極、及び維持電極を含むプラズマパネルと、外部の映像信号を受信して、走査電極駆動信号、維持電極駆動信号、及びアドレス電極駆動信号を生成する制御部と、前記アドレス電極駆動信号に対応する電圧を前記アドレス電極に印加するアドレスデータ駆動部と、前記維持電極駆動信号に対応する電圧を前記維持電極に印加する維持電極駆動部と、前記走査電極駆動信号に対応する電圧を走査電極に電圧を印加する走査電極駆動部と、を含み、前記走査電極駆動部は、アドレス期間に第１電圧レベルから第２電圧レベルに下降するスキャンパルスを印加し、且つ、リセット期間と前記アドレス期間との間に第１電圧レベルより高い第３電圧レベルのパルスを挿入し、画面全体のアドレスパルスがオン、オフするスイッチング回数が多くなるほど、このアドレスパルスを発生するアドレス期間の直前に発生する前記第３電圧レベルのパルス幅を増加させることを特徴とする。

また、このような技術的課題を解決するための本発明の他の特徴によるプラズマ表示パネルの駆動方法は、第１基板上に各々並んで形成される複数の第１電極及び第２電極、そして前記第１及び第２電極と交差して第２基板上に形成される複数の第３電極を含むプラズマ表示パネルで、一つのフレームを複数のサブフィールドに分けて駆動するプラズマパネルの駆動方法であって、リセット期間にリセット波形を印加する第１段階と、第１電圧レベルから第２電圧レベルに下降するスキャンパルスを印加する段階と、を含み、前記リセット期間とアドレス期間との間に前記第１電極に前記第１電圧レベルより大きい第３電圧レベルのパルスを印加し、画面全体のアドレスパルスがオン、オフするスイッチング回数が多くなるほど、このアドレスパルスを発生するアドレス期間の直前に発生する前記第３電圧レベルのパルスの幅を増加させることを特徴とする。

本発明によれば、プラズマ表示パネルにおいて、アドレス期間の直前にプレスキャンパルスを挿入し、アドレスパルスのスイッチング回数が多い時には、プラズマパネルの容量成分に対する充放電回数の上昇によるアドレス消費電力の増加によって、ＳＭＰＳの容量限界のために生じるアドレス電圧の下降による誤放電を、プレスキャンパルスの幅を広げることによって低減させることができる。

また、アドレスパルスのスイッチング回数が少ない時には、ＳＭＰＳの容量限界のために生じるアドレス電圧の下降による誤放電が起こらないので、プレスキャンパルスの幅を狭くして、サステイン期間を広げることによって輝度を増加させることができる。

下記では、添付図面を参考にして、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。また、図面では、本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略した。明細書全体を通じて類似した部分については、同一な図面符号を付けた。

図５は本発明の第１実施例によるプラズマ表示パネルのＹ電極、及びＡ電極に印加される波形を示した図面であって、低電圧アドレシングのためのプレスキャンパルス（Pre-Scan Pulse）が挿入されている。ここで、Ｘ電極に印加される波形は従来と同一であるので図示しない。

図５を参照すれば、アドレス期間の直前にプレスキャンパルスを挿入することによって、Ｙ電極に（−）壁電荷がより多く蓄積される。

より多く蓄積された壁電荷は、アドレス電極に印加されるアドレス電圧ＶａをＶａ´に低下させてもアドレス放電が起こるようにする。しかし、アドレスデータまたはサブフィールドデータのスイッチング回数が多くなる場合を見てみよう。アドレスデータのスイッチング回数が多くなれば消費電力が急上昇する。以下に、アドレスデータのスイッチング回数が多くなれば消費電力が上昇する理由について説明する。

表示画像データによってアドレスパルスのスイッチング動作が発生すると、アドレスパルスのスイッチング動作により、図４で説明したプラズマパネルの容量成分に起因する充放電によって、無効電力消費が発生する。

このようなアドレス消費電力は表示画像によって大きく変わり、これを図６に示した。図６は、アドレス電力回収回路を使用しない場合の、表示画像の種類によるアドレス消費電力特性を示したグラフである。通常、アドレスパルスのスイッチング回数が少ない画像を表示する場合には、消費電力が非常に低いが、アドレスパルスのスイッチング回数が多い画像を表示する場合にはアドレス消費電力が非常に高くなる。

この中でも、アドレスパルスのスイッチング回数が多い画像及び少ない画像の例を、図７に示した。

図７はアドレスパルスのスイッチング回数が多い画像、及び少ない画像の例である。図７を参照すると、ドットオン／オフ画像の場合には、上下隣接ライン間、左右隣接セル間のアドレスデータ変動が多いために、アドレスデータのスイッチングが多く発生し、これによりパネルの容量成分に対する充放電回数が急激に増加して、アドレス消費電力が急激に増加する。

これに比べて、フルホワイト画像の場合には、上下隣接ライン間、左右隣接セル間のアドレスデータ変動がほとんどないために、アドレスデータのスイッチングがほとんど発生せず、パネルの容量成分に対する充放電回数が非常に少ないので、アドレス消費電力が非常に低い。

従って、アドレスパルスのスイッチング回数が多い画像の場合、アドレス消費電力が急激に上昇する。この時、プラズマ表示パネルに電源を供給するＳＭＰＳ（Switch Mode Power Supply）の容量は制限されているため、アドレス消費電力が急上昇する場合にはアドレス電極に印加されるアドレス電圧は下降するようになる。

図５の駆動波形で、プレスキャンパルス（Pre-Scan Pulse）によってアドレス電圧は従来のアドレス電圧より低いＶａ´に下がった。この時、アドレスパルスのスイッチング回数が多くなれば、アドレス消費電力が上昇し、ＳＭＰＳの容量限界によって、アドレス電圧はＶａ´よりも低くなってアドレス放電が不安定になる。つまり、プレスキャンパルスを挿入した低電圧アドレシング駆動方法で、アドレスパルスのスイッチング回数が多くなる場合、誤放電が起こる確率が大きくなる。

したがって、このような誤放電を防止する例を、第２実施例として説明する。図８は本発明の第２実施例によるプラズマ表示パネルの構成図である。図８を参照すれば、本発明の第２実施例によるプラズマ表示パネルは、プラズマパネル１００と、制御部２００と、アドレス電極駆動部３００と、走査電極駆動部（以下、‘Ｙ電極駆動部’という）４００と、維持電極駆動部（以下、‘Ｘ電極駆動部’という）５００とを含む。

プラズマパネル１００は、列方向に配列されている複数のアドレス電極Ａ１〜Ａｍ、そして行方向に配列されている複数の維持電極（以下、‘Ｘ電極’という）Ｘ１〜Ｘｎ及び走査電極（以下、‘Ｙ電極’という）（Ｙ１〜Ｙｎ）を含む。Ｘ電極Ｘ１〜Ｘｎは、各Ｙ電極Ｙ１〜Ｙｎに対応して形成されていて、一般にその一端が互いに共通に連結されている。そして、プラズマパネル１００は、Ｘ及びＹ電極Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ１〜Ｙｎが配列されたガラス基板（図示せず）及びアドレス電極Ａ１〜Ａｍが配列されたガラス基板（図示せず）からなる。二つのガラス基板は、Ｙ電極Ｙ１〜Ｙｎ及びＸ電極Ｘ１〜Ｘｎとアドレス電極Ａ１〜Ａｍとが各々直交するように放電空間を隔てて対向して配置される。この時、アドレス電極Ａ１〜ＡｍとＸ及びＹ電極Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ１〜Ｙｎとの交差部にある放電空間が放電セルを形成する。

制御部２００は、外部から映像信号を受信して、アドレス駆動信号、Ｘ電極駆動信号、及びＹ電極駆動信号を出力する。そして、制御部２００は、一つのフレームを複数のサブフィールドに分割して駆動し、各サブフィールドは時間的な動作変化で表現すると、リセット期間、アドレス期間、サステイン期間からなる。特に、制御部２００は、サブフィールドデータを生成し、リセット期間が終わってアドレス期間の直前に第１電圧レベルのプレスキャンパルスを挿入する。この際、前記サブフィールドデータのパターンに応じてプレスキャンパルスの幅を可変し、これに対応するＹ電極駆動信号、Ｘ電極駆動信号、及びアドレス電極駆動信号を生成する。

アドレス電極駆動部３００は、制御部２００からアドレス電極駆動信号を受信して、表示しようとする放電セルを選択するための表示データ信号を各アドレス電極Ａ１〜Ａｍに印加する。Ｘ電極駆動部５００は、制御部２００からＸ電極駆動信号を受信して、Ｘ電極Ｘ１〜Ｘｎに駆動電圧を印加する。Ｙ電極駆動部４００は、制御部２００からＹ電極駆動信号を受信して、Ｙ電極Ｙ１〜Ｙｎに駆動電圧を印加する。

図９は図８の制御部２００の詳細図である。図９を参照すると、前記制御部２００は、外部の映像信号を受信して、サブフィールドデータを生成するサブフィールドデータ生成部２１０と、サブフィールドデータの変化量を検出する検出器２２０と、サブフィールドデータの変化量によってプレスキャンパルスの幅を決定して出力する計算機２３０と、前記計算機２３０で決定されたプレスキャンパルスの幅に対応する走査電極駆動信号及び維持電極駆動信号を生成するＸＹ制御機２４０と、前記計算機２３０で決定されたプレスキャンパルスの幅に対応するアドレス電極駆動信号を生成するアドレスデータ制御機２５０とを含む。

以下に、このような構成を有する本発明の実施例によるプラズマ表示パネルの動作について、詳細に説明する。本発明の第２実施例の動作を説明する前に、プレスキャンパルスによる壁電荷の状態を説明する。

図１０は、リセット動作後の、Ｘ、Ｙ、Ａ電極での壁電荷の分布状態を示した図面である。図１０のような壁電荷の状態で、アドレス放電は、アドレス電極とＹ電極との間の電位差によって起こる。アドレス放電が起こる原理は、Ｙ電極には（−）電位のＶｓｃａｎスキャンパルス及びアドレス電極には（＋）電位のアドレスパルスが注入されて、既存の壁電荷に加算されてアドレス放電が起こるようになる。つまり、リセット動作によって生じる壁電荷はアドレス放電を起こす補助的役割を果たす。この時、壁電荷が電極に多く積まれば積まれるほど、アドレス放電が容易に起こる。壁電荷を多く蓄積するためにプレスキャンパルスを挿入した場合の壁電荷の状態は図１１の通りである。

図１１はプレスキャンパルスによる壁電荷の状態を示した図である。図１１を参照すると、プレスキャンパルスを挿入した結果、Ｙ電極に（−）壁電荷がより多く積まれるようになって、Ｙ電極／アドレス電極間のアドレス放電を容易にする。この時、プレスキャンパルスの幅を長くすると、Ｙ電極に（−）壁電荷がより多く積まれるようになる。

図１２はプレスキャンパルスの幅を広げた時の壁電荷の分布を示した図である。図１２を参照すると、プレスキャンパルスの幅によってＹ電極の（−）壁電荷の密度が変わることが分かる。

本発明の第２実施例によると、低いアドレス電圧で駆動される低電圧アドレシングで、アドレスパルスのスイッチング回数が増加することによってアドレス電圧の下降による誤放電を防止するために、プレスキャンパルスの幅を可変して、Ｙ電極に壁電荷を多く積む。

以下、本発明の第２実施例によるプラズマ表示パネルの動作について、詳細に説明する。まず、制御部２００のサブフィールド生成部は、外部の映像信号を受信して、プラズマパネル１００に表示される映像からサブフィールドデータを生成して出力する。そして、検出器２２０がサブフィールド別に表示されるアドレスデータの変化量を分析して、分析結果を数値化する。

その後、計算機２３０では、数値化されたサブフィールドデータの変化量によるプレスキャンパルスの幅の値を出力する。この時、サブフィールドデータの変化量に対応するプレスキャンパルスの幅の値を、マッピングテーブルで内部のメモリ（図示せず）に保存しておいて使用したり、他の方法として使用することができる。

各サブフィールド別に出力されたプレスキャンパルスの幅の値は、ＸＹ制御機２４０及びアドレスデータ制御機２５０に伝達される。

ＸＹ制御機２４０では、各駆動部４００、５００のスイッチＦＥＴを開閉するタイミングを調整することによって駆動波形を生成し、アドレスデータ制御機２５０では、アドレスデータを生成する。このとき、計算されたプレスキャンパルスの幅を考慮して、各制御機２４０、２５０では、サブフィールド別にプレスキャンパルスの幅が可変される駆動波形及びアドレスデータを生成する。このとき、本発明の第２実施例によるＹ電極及びアドレス電極に印加される駆動波形は、サブフィールド別にプレスキャンパルスの幅を可変することができ、アドレスパルスのスイッチング回数が多いほどプレスキャンパルスの幅を広くする。

その後、アドレス電極駆動部３００は、アドレス電極駆動信号を受信して、表示しようとする放電セルを選択するための表示データ信号を各アドレス電極Ａ１〜Ａｍに印加する。

そして、Ｘ電極駆動部５００は、Ｘ電極駆動信号を受信して、Ｘ電極Ｘ１〜Ｘｎに駆動電圧を印加し、Ｙ電極駆動部４００は、Ｙ電極駆動信号を受信して、Ｙ電極Ｙ１〜Ｙｎに駆動電圧を印加する。その結果、プラズマパネル１００にはデータが表示される。

本発明の実施例によると、アドレスパルスのスイッチング回数が多い時にはアドレスデータのスイッチングが多く発生し、これによりパネルの容量成分に対する充放電回数が急激に増加する。充放電回数の急激な増加は消費電力の急上昇をもたらす。

消費電力の急上昇により容量が制限されたＳＭＰＳに無理がかかる。ＳＭＰＳの容量限界によってアドレス電圧の下降が発生する。アドレス電圧の下降はアドレス放電不良をもたらす。アドレス放電不良を低減させるためにプレスキャンパルスの幅を広くする。プレスキャンパルスの幅の増加によって、Ｙ電極に（−）壁電荷がより多く蓄積される。

消費電力の増加によるアドレス電圧の下降が発生しても、壁電荷が多く蓄積されたため、アドレス放電が容易に起こる。

一方、アドレスパルスのスイッチング回数が少ない時にはアドレスデータのスイッチングが少なく発生し、これによりパネルの容量成分に対する充放電回数が少ないので、消費電力は大きくない。消費電力が大きくないので、ＳＭＰＳは無理なくアドレス電圧を供給し、アドレス電圧が安定的であるので、アドレス放電も安定的である。従って、壁電荷を増加させなくても良いので、プレスキャンパルスの幅を減らし、サステインパルスの個数を増やして、輝度を増加させる。

前記第２実施例では、プレスキャンパルスの幅を調整したが、必要に応じては、プレスキャンパルスの電圧レベルを可変することもできる。この場合、Ｙ電極及びアドレス電極に印加される駆動波形は、アドレスパルスのスイッチング回数が多いほどプレスキャンパルスの電圧を高くする。これにより、プレスキャンパルスの幅を広げるのと同一な効果を得ることができる。

以上で、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のいろいろな変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。

低電圧でアドレシングを実現し、アドレス放電を安定化する上で極めて有用である。

一般的なプラズマ表示パネルの概略的な一部斜視図である。 一般的なプラズマ表示パネルの電極配列図である。 一般的なプラズマ表示パネルの中間階調実現方法である。 アドレス電極を基準に存在するパネルの容量成分を示す図である。 本発明の第１実施例によるプラズマパネルの駆動波形を示した図である。 表示画像の種類によるアドレス消費電力の特性を示した図である。 アドレスパルスのスイッチング回数が多い画像及び少ない画像の例を示した図である。 本発明の第２実施例によるプラズマ表示パネルの構成図である。 図８に示した制御部の詳細構成を示すブロック図である。 リセット動作後の、Ｘ、Ｙ、Ａ電極での壁電荷の分布状態を示した図である。 プレスキャンパルスによる壁電荷の状態を示した図である。 プレスキャンパルスの幅を広げる時の壁電荷の分布を示した図である。

符号の説明

１００ プラズマパネル
２００ 制御部
３００ アドレス電極駆動部
４００ 走査電極駆動部
５００ 維持電極駆動部

Claims (2)

1. 複数のアドレス電極、複数の走査電極、及び維持電極を含むプラズマパネルと、
   外部の映像信号を受信して、走査電極駆動信号、維持電極駆動信号、及びアドレス電極駆動信号を生成する制御部と、
   前記アドレス電極駆動信号に対応する電圧を前記アドレス電極に印加するアドレスデータ駆動部と、
   前記維持電極駆動信号に対応する電圧を前記維持電極に印加する維持電極駆動部と、
   前記走査電極駆動信号に対応する電圧を走査電極に電圧を印加する走査電極駆動部と、を含み、
   前記走査電極駆動部は、アドレス期間に第１電圧レベルから第２電圧レベルに下降するスキャンパルスを印加し、且つ、リセット期間と前記アドレス期間との間に第１電圧レベルより高い第３電圧レベルのパルスを挿入し、
   画面全体のアドレスパルスがオン、オフするスイッチング回数が多くなるほど、このアドレスパルスを発生するアドレス期間の直前に発生する前記第３電圧レベルのパルス幅を増加させることを特徴とするプラズマ表示パネル。
2. 第１基板上に各々並んで形成される複数の第１電極及び第２電極、そして前記第１及び第２電極と交差して第２基板上に形成される複数の第３電極を含むプラズマ表示パネルで、一つのフレームを複数のサブフィールドに分けて駆動するプラズマパネルの駆動方法であって、
   リセット期間にリセット波形を印加する第１段階と、
   第１電圧レベルから第２電圧レベルに下降するスキャンパルスを印加する段階と、を含み、
   前記リセット期間とアドレス期間との間に前記第１電極に前記第１電圧レベルより大きい第３電圧レベルのパルスを印加し、
   画面全体のアドレスパルスがオン、オフするスイッチング回数が多くなるほど、このアドレスパルスを発生するアドレス期間の直前に発生する前記第３電圧レベルのパルスの幅を増加させることを特徴とするプラズマ表示パネルの駆動方法。

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