JP4324629B2 - 充放電装置、プラズマ・ディスプレイ・パネルおよび充放電の方法 - Google Patents

充放電装置、プラズマ・ディスプレイ・パネルおよび充放電の方法 Download PDF

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Description

本発明は、キャパシタンスに蓄積された電気的エネルギの回収に関し、特に、プラズマ・パネル・ディスプレイ(PDP)の画面を構成するセルに形成される容量にパルス状電圧を印加することによって蓄積される電荷を回収する装置、プラズマ・ディスプレイ・パネルおよび充放電の方法に関する。
PDPの画面を構成する複数のセル内に形成される容量にサステイン・パルス電圧の印加によって蓄積される電荷を電気的エネルギ回収用のキャパシタを用いて回収することによって、印加パルスの電気的エネルギを回収する技術が、知られている。その回収された電荷は、次のサステイン・パルス電圧の印加に用いられる。その技術では、1つの印加パルスの立ち上がりでセルに蓄積された電荷が、そのパルスの立ち下がりで回収される。
1998年4月24日付けで公開された特開平10−105114号公報(A)には、負電圧に対しても電力の充放電を可能にしたPDPの電力回収装置が記載されている。この電力回収装置は、正電圧を充電して次の電極放電時に充電正電圧を放電電極に放電する正電圧充放電部、負電圧を充電して次の電極放電時に充電負電圧を放電電極に放電する負電圧充放電部、及び外部電圧の入力と正/負電圧充放電部の充放電を制御する制御器を備える。
特開平10−105114号公報
2000年1月6日付けで公開された国際公開WO 00/00956(A)には、プラズマ・ディスプレイ・パネル・テレビジョンの電力回収回路のスイッチング・タイミングを可変的に定めることが出来る制御信号を発生するための方法と装置とが開示される。可変範囲パルス発生部は、回収電力提供時間の許容可能な最大可変範囲を定める可変範囲パルスを発生し、第1カウンタは可変範囲パルスによりイネーブルされてクロック信号をカウントしてカウント値を周期的に出力する。第2カウンタと第3カウンタとは第1スイッチと第2スイッチとのスイッチング回数を各々カウントして第1基準値と第2基準値とを設定する。上昇パルス発生部はカウント値と第1基準値とを周期的に比較し、両方が同じくなるとき、出力信号の論理レベルをローからハイに反転させる。下降パルス発生部はカウント値と第2基準値とを周期的に比較し、両方が同じくなるとき、出力信号の論理レベルをハイからローに反転させる。ANDゲートは上昇パルス発生部と下降パルス発生部との出力信号を論理積して制御信号を発生する。制御信号のパルス持続期間は第1基準値と第2基準値とにより定まり、これらの2つの基準値は外部で可変的に定めることができる。
WO 00/00956
PDPにおいて、セル内に放電を生じさせるための電極に印加されるパルス波形として、非対称な波形のサステイン・パルスが用いられることがある。この場合、通常の電力回収回路では、電力回収用のキャパシタの電位が一方の極性方向に徐々にシフトするか、または表示電極キャパシタに印加された電力を充分に回収することができない。
発明者たちは、非対称な波形を含めて任意の波形の周期的パルス状電圧が表示のための電極に印加されても、供給した電気的エネルギを充分に回収することができる回路を実現することが望ましい、と認識した。
本発明の目的は、任意の波形の周期的パルス状電圧によってキャパシタンスに供給される電気的エネルギを充分に回収することができる回路を実現することである。
本発明の特徴によれば、電圧を印加することによって充放電対象キャパシタンスを充電する充放電装置は、第1の電源に第1のスイッチ手段を介して一端子が結合され第2の電源に第2のスイッチ手段を介して他端子が結合された電気的エネルギ回収用の回収用キャパシタと、その第2の電源とその回収用キャパシタのその他端子の接続点に一端子が結合され、その充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、その第1のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介してその充放電対象キャパシタンスを充電する第1の経路形成手段と、その第1の電源とその回収用キャパシタのその一端子の接続点に一端子が結合され、その充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、その第2のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介してその充放電対象キャパシタンスを放電させてその回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第2の経路形成手段と、その第1および第2のスイッチ手段と、その第1と第2の経路形成手段と、を制御する制御手段と、を具える。
また、本発明は、上述の装置の機能を実現する充放電の方法に関する。
本発明によれば、任意の波形のパルス状電圧を印加することによってキャパシタンスに供給した電気的エネルギを充分に回収することができる。
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図1は、本発明の実施形態による、典型例の表示装置60の構成を示している。表示装置60は、m×n個のセルのアレイからなる表示面を有する3電極面放電型のPDP10と、セルのアレイを選択的に発光させるためのドライブユニット50とを具えており、例えばテレビジョン受像機、コンピュータ・システムのモニタ等に利用される。
PDP10では、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およびYが平行に配置され、これら表示電極XおよびYと直交するようにアドレス電極Aが配置されている。表示電極Xはサステイン(維持)電極であり、表示電極Yはスキャン(走査)電極である。表示電極XおよびYは、典型的には画面の行方向または水平方向に延び、アドレス電極Aは列方向または垂直方向に延びている。
ドライブユニット50は、ドライバ制御回路51、データ変換回路52、電源回路53、X電極ドライバ回路またはXドライバ回路61、Y電極ドライバ回路またはYドライバ回路64、およびアドレス電極ドライバ回路またはAドライバ回路68を含んでおり、場合によってROMを含み得る集積回路の形態で実装される。ドライブユニット50には、TVチューナまたはコンピュータのような外部装置からR,GおよびBの3原色の発光強度を示すフィールドデータDfが各種の同期信号とともに入力される。フィールドデータDfはデータ変換回路52の中のフィールドメモリに一時的に記憶される。データ変換回路52は、フィールドデータDfを階調表示のためのサブフィールドデータDsfに変換してAドライバ回路68に供給する。サブフィールドデータDsfは、1セル当たり1ビットの表示データの集合であって、その各ビットの値は該当する1つのサブフィールドSFにおける各セルの発光の要否を表す。
Xドライバ回路61は、PDP表示面を構成する複数のセルの壁電圧を均等にするために表示電極Xに初期化のための電圧を印加するリセット回路62と、セルに表示放電を生じさせるために表示電極Xにサステイン・パルスを印加するサステイン回路63とを含んでいる。Yドライバ回路64は、表示電極Yに初期化のための電圧を印加するリセット回路65と、アドレッシングにおいて表示電極Yにスキャンパルスを印加するスキャン回路66と、セルに表示放電を生じさせるために表示電極Yにサステイン・パルスを印加するサステイン回路67とを含んでいる。Aドライバ回路68は、表示データに応じてサブフィールドデータDsfによって指定されたアドレス電極Aにアドレスパルスを印加する。
ドライバ制御回路51は、パルス電圧の印加およびサブフィールドデータDsfの転送を制御する。電源回路53はユニット内の所要部分に駆動電力を供給する。ドライバ制御回路51は、サブフィールドデータDsfによる、点灯セルおよび非点灯セルを表す情報をデータ変換回路52から取り込んで、点灯セルおよび非点灯セルに関連する表示電極XおよびYを決定し、その中の非点灯セルに関連する表示電極XおよびYに関するデータをサステイン回路63および67に供給してもよい。
図2は、PDP10の典型例のセル構造を示している。PDP10は1対の基板構体(ガラス基板上にセル構成要素を設けた構造体)100および20からなる。前面側のガラス基板11の内面に、n行m列の表示面ESの各行に1対ずつ表示電極XおよびYが配置されている。この図において、表示電極XおよびYの添字jは任意の行の位置を示し、アドレス電極Aの添字iは任意の列の位置を示す。表示電極XおよびYは、面放電ギャップを形成する透明導電膜41とその端縁部に重ねられた金属膜42とからなり、誘電体層17および保護膜18で被覆されている。背面側のガラス基板21の内面に1列に1本ずつアドレス電極Aが配列されており、これらアドレス電極Aは誘電体層24で被覆されている。誘電体層24の上に放電空間を列毎に区画する隔壁29が設けられている。図2の隔壁のパターンはストライプのパターンであるが、格子状であっても、蛇行(ミヤンダ)形状であっても、梯子状であっても良く、本発明が隔壁の形状によって限定されるものではない。誘電体層24の表面および隔壁29の側面を被覆するカラー表示用の蛍光体層28R,28Gおよび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。図中の斜体文字(R,G,B)は蛍光体の発光色を示す。色配列は各列のセルを同色とするR,GおよびBの繰り返しパターンである。
1つのピクチャ(画面)は典型的には1フレーム期間で構成されており、インターレース型走査では1フレームが2つのフィールドで構成され、プログレッシブ型走査では1フレームが1つのフィールドで構成されている。PDP10による表示では、2値の発光制御によってカラー再現を行うために、典型的にはそのような1フィールド期間の入力画像の時系列の1つのフィールドFを所定数qのサブフィールドSFに分割する。典型的には、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。しばしば、これらサブフィールドSFに順に2,2,2,...2q−1等の異なる重みを付けて各サブフィールドSFの表示放電の回数を設定する。サブフィールド単位の発光/非発光の組合せでR,GおよびBの各色毎にN(=1+2+2+...+2q−1 )段階の輝度設定を行うことができる。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、および発光のための表示期間TSに分ける。典型的には、リセット期間TRおよびアドレス期間TAの長さが重みに係わらず一定であるのに対し、表示期間TSにおけるパルス数は重みが大きいほど多く、表示期間TSの長さは重みが大きいほど長い。この場合、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3は、本発明の実施形態による、Xドライバ回路61、Yドライバ回路64およびAドライバ回路68の出力駆動電圧波形の概略的な駆動シーケンスを例示している。なお、図示の波形は一例であり、振幅、極性およびタイミングを様々に変更することができる。
リセット期間TR、アドレス期間TAおよびサステイン期間TSの順序は、q個のサブフィールドSFにおいて同じであり、駆動シーケンスはサブフィールドSF毎に繰り返される。各サブフィールドSFのリセット期間TRにおいては、全ての表示電極Xに対して負極性のパルスPrx1と正極性のパルスPrx2とを順に印加し、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Prx1,Pry1およびPry2は微小放電が生じる変化率で振幅が漸増するランプ波形または鈍波パルスである。最初に印加されるパルスPrx1およびPry1は、前サブフィールドSFにおける発光/非発光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Prx2および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。セルに加わる駆動電圧は、表示電極XおよびYに印加されるパルスの振幅の差を表す合成電圧である。
アドレス期間TAにおいては、発光させるセルのみに発光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(1行分のスキャン時間)毎に選択行に対応した表示電極Yに負極性のスキャンパルス−Vyを印加する。この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Vaを印加する。つまり、選択行jのm列分のサブフィールドデータDsfに基づいてアドレス電極A〜Aの電位を2値制御する。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る。そのアドレス放電がトリガとなって、その後の表示電極X−Y間の面放電が生じる。
サステステイン期間TSにおいては、最初に全ての表示電極Yに対して所定極性(図の例では正極性)のサステイン・パルスPsを印加する。その後、表示電極Xと表示電極Yとに対して交互にサステイン・パルスPsを印加する。サステイン・パルスPsの振幅は維持電圧Vsである。サステイン・パルスPsの印加によって、所定の壁電荷が残存するセルにおいて面放電が生じる。サステイン・パルスPsの印加回数は、上述したようにサブフィールドSFの重みに対応する。なお、サステイン期間TS全体にわたって不要な対向放電を防止するために、アドレス電極Aをサステイン・パルスPsと同極性の電圧Vasにバイアスする。
図2において、1対の表示電極XjとYjで形成されるキャパシタは容量Cを有する。図1のサステイン回路63および67によって1対の表示電極XjとYjの間に図3の互いに2つの系列のサステイン・パルスPsの電圧Vsが印加される。
図4Aは、サステイン回路63および67において、電圧Vs=Vの電圧源Vによって表示電極XjとYjの容量Cに電荷q=CVが蓄積されるときの1行(1ライン)における抵抗Rにおけるエネルギ損失を説明するのに役立つ。電圧源Vから供給される電荷はq=CVであり、電源から供給されるエネルギEはCVであり、容量Cに蓄積される電気的エネルギはE=CV/2であり、供給される電気的エネルギの1/2が抵抗Rで消費されて失われる。
図4Bは、共振インダクタLを有する従来の改善されたサステイン回路において、電圧Vs=V/2の電圧源V/2によって共振インダクタLを介して表示電極XjとYjの容量Cに電荷q=CVが蓄積されるときの抵抗Rにおけるエネルギ損失を説明するのに役立つ。共振インダクタLと容量Cは共振回路を形成し、抵抗Rにおけるエネルギ損失はCV/2より充分小さい。
図5Aは、サステイン回路63および67に用いられる、電気的エネルギ回収すなわち電力回収機能を有する従来のパルス電力供給および回収回路10を示している。図5Bは、パルス印加時の図5Aのパルス電力供給および回収回路10を用いたときの表示電極キャパシタ(容量)Cの両端間の電圧の変化を示している。
図5Aにおいて、パルス電力供給および回収回路12は、一方の表示電極が接地され大きな容量を有する電力回収キャパシタCrと、キャパシタCrに直列にそれぞれの一方の端子が結合されスイッチSW1およびSW2をそれぞれ介して互いに逆極性で並列に結合されたダイオードD1およびD2と、ダイオードD1およびD2の他端子の接続点に一端子が結合され他端子が容量Cの1対または複数の対の表示電極の各対の一方の電極に結合された共振インダクタLと、共振インダクタLの他端子とその表示電極の各対の一方の電極との接続点にスイッチSW4を介して所定の電圧Vの定電圧源Vを結合しその接続点をスイッチSW5を介して接地点GNDに結合するクランプ回路14と、を含んでいる。
図5Aおよび5Bを参照すると、最初にキャパシタCrに電圧V/2の電荷が蓄積されており、表示電極キャパシタCには電荷が蓄積されていないものとする。パルスPの立ち上がり期間の開始において、スイッチSW1がターンオンされると、キャパシタCrからスイッチSW1と共振インダクタLを介して表示電極キャパシタCに供給電流が流れ、電荷q〜CVがキャパシタCに蓄積され、キャパシタCの電圧が上昇し、パルスPの立ち上がりが形成される。キャパシタCの電圧がほぼピーク電圧に達したとき、クランプ回路14のスイッチSW4がターンオンされる。なお、ダイオードD1によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW1は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW4のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。また、前記ピーク電圧は電圧Vより僅かに低い。クランプ期間において、クランプ回路14の電圧源は、キャパシタCの電圧を電圧Vにクランプし、表示電極キャパシタCの電圧を電圧Vに維持する。その後、スイッチSW4がターンオフされる。
パルスPの立ち下がり期間の開始において、スイッチSW2がターンオンされると、キャパシタCからスイッチSW2と共振インダクタLを介して回収キャパシタCrに還流電流が流れ、電荷q〜CVがキャパシタCrに追加的に蓄積され、キャパシタCの電圧が下降し、パルスPの立ち下がりが形成される。キャパシタCの電圧が負方向のピーク電圧にほぼ達したとき、スイッチSW5がターンオンされる。そのピーク電圧は接地電位0Vより僅かに高い。立下り期間において、クランプ回路14の接地点GNDは、キャパシタCの電圧を接地電位0Vにクランプし、表示キャパシタCの電圧を接地電位0Vに維持する。なお、ダイオードD2によって前記還流電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW2は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW5のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。その後、スイッチSW5がターンオフされる。
このようにして、キャパシタCrからキャパシタCに供給された電荷すなわち電力の大部分が回収される。クランプ回路14はキャパシタCの電圧を所定の電圧Vになるように補償する。このようにパルスPの波形が立ち上がりおよび立ち下がりに関して対称な場合には、キャパシタCに供給した電力が充分に回収される。
図6は、しばしば用いられるサステイン・パルス電圧の概略の波形を示している。この波形は、パルスの立ち上がりPRにおいて、表示電極間の電圧が、接地電位0Vからほぼ電位Vs+Voに上昇し、クランプ期間PCL1において電位Vs+Voに維持され、放電立ち下がりPF1において電位Vs+Voから電位Vsに低下し、クランプ期間PCL2において電位Vsに維持され、パルスの立ち下がりPF2において電位Vsからほぼ接地電位0Vに立ち下がり、クランプ期間PCL3において接地電位0Vに維持される。電圧Vs=電圧Voであってもよい。
図5Aの電力回収回路12において、図6のような波形のパルスが用いられると、パルスの立ち上がりでキャパシタCrからキャパシタCに供給される電荷より、パルスの立ち下がりでキャパシタCからキャパシタCrに回収される電荷が大幅に少なく、電力回収キャパシタCrに蓄積される電荷の電圧がV/2から徐々に正極方向にずれてくる。従って、図6の波形のパルスに対して、図5の電力回収回路12は使用できない。代替構成として、接地電位GNDと電位Vsの間で表示電極キャパシタCに供給した電力の一部だけを回収するように図5Aの回路を変形することができるかもしれない。しかし、電力の回収が充分でない。
パルスの立ち上がりでキャパシタCrから供給された電荷の大部分が、キャパシタCrに回収されることが望ましい。
図7は、本発明の実施形態による容量Cpを有する1対または複数対の表示電極XおよびYにパルス電圧を印加するパルス電圧印加回路602を示している。パルス電圧印加回路602は、1対のパルスP1およびP2の立ち上がりにおいて電力を供給し回収するパルス電力供給および回収回路110と、1対のパルスP1およびP2の最後の立ち下がりにおいて電力を供給し回収するパルス電力供給および回収回路120と、表示電極XおよびYの間の電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路140と、パルス電力供給および回収回路110および120およびクランプ回路140におけるスイッチSW11〜SW45のオン/オフ動作を制御する信号を発生する制御信号発生回路604と、を含んでいる。パルス電圧印加回路602は、さらに1対のパルスP1およびP2の最初の立ち下がりにおいて電力を供給し回収するパルス電力供給および回収回路130を含んでいてもよい。スイッチSW11〜SW45は、トランジスタであってもよい。
図8Aは、本発明の実施形態による、PDP10の表示電極間の容量Cpに印加される周期的パルスの中の1対のパルスP1およびP2の波形を示している。図8Bは、本発明の実施形態による、スイッチSW11〜SW45を制御するための図7の制御信号発生回路604の制御信号CSW11〜CSW45のオン/オフの状態を示している。
図7のパルス電力供給および回収回路110および120では、回収キャパシタCr1を用いて1対のパルスP1およびP2の一方の立ち上がり部分で電力を供給しその他方の立ち上がり部分で電力を回収し、回収キャパシタCr2を用いて1対のパルスの一方の立ち下がり部分で電力を供給しその他方の立ち下がり部分で電力を回収するよう動作する。
パルス電力供給および回収回路110は、一端子がスイッチSW11を介して接地点GNDに結合され他端子がスイッチSW12を介して定電圧源Vs+Voに結合された電力回収キャパシタCr1と、キャパシタCr1の一端子とスイッチSW12の接続点にスイッチSW13を介してアノード(陽極)が結合されたダイオードD11と、キャパシタCr1の他端子とスイッチSW11の接続点にスイッチSW14を介してアノードが結合されたダイオードD12と、ダイオードD11およびD12のカソード(陰極)の接続点に一端子が結合され容量Cpの1対または複数対の表示電極XおよびYの各対のうちの一方(XまたはY)の表示電極に他端子が結合された共振インダクタL1と、を含んでいる。
パルス電力供給および回収回路120は、一端子がスイッチSW21を介して定電圧源Vsに結合され他端子がスイッチSW22を介して接地点GNDに結合された電力回収キャパシタCr2と、キャパシタCr2の一端子とスイッチSW22の接続点にスイッチSW23を介してカソードが結合されたダイオードD21と、キャパシタCr2の他端子とスイッチSW21の接続点にスイッチSW24を介してカソードが結合されたダイオードD22と、ダイオードD21およびD22のアノードの接続点に一端子が結合され容量Cpの1対または複数対の表示電極XおよびYの各対の一方に他端子が結合された共振インダクタL2と、を含んでいる。
パルス電力供給および回収回路130は、一端子がスイッチSW31を介して定電圧源Vs+Voに結合され他端子がスイッチSW22を介して定電圧源Vsに結合された電力回収キャパシタCr3と、キャパシタCr3の一端子とスイッチSW32の接続点にスイッチSW33を介してカソードが結合されたダイオードD31と、キャパシタCr3の他端子とスイッチSW31の接続点にスイッチSW34を介してカソードが結合されたダイオードD32と、ダイオードD31およびD32のアノードの接続点に一端子が結合され容量Cpの表示電極XおよびYの各対の一方に他端子が結合された共振インダクタL3と、を含んでいる。
クランプ回路140は、共振インダクタL1、L2およびL3の接続点とその一方の表示電極との接続点にスイッチSW41を介して結合される所定の電圧Vs+Voの定電圧源と、その接続点にスイッチSW42を介して結合される所定の電圧Vsの定電圧源と、その接続点にスイッチSW45を介して結合される接地点GNDと、を含んでいる。
動作を説明すると、図6Aのパルス電力供給および回収回路12において、図1の表示装置60の電源を投入してキャパシタCr1およびCr2が充放電を繰り返した後の定常動作状態において、キャパシタCr1に概ね電圧(Vs+Vo)/2の電荷が蓄積されており、キャパシタCr2に電圧Vs/2の電荷が蓄積されており、表示電極キャパシタCpには電荷が蓄積されていないものとする。キャパシタCr1およびCr2は、キャパシタCpより充分大きい容量を有する。
パルスP1の立ち上がり期間PRにおいて、制御信号発生回路604からの制御信号CSW11およびCSW13に従ってスイッチSW11およびSW13がターンオンすると、キャパシタCr1から、経路1を形成するスイッチSW13、ダイオードD11および共振インダクタL1を介して表示電極キャパシタCpに電流が流れ、キャパシタCr1の両端間の電圧が僅かに低下し、パルスP1の立ち上がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp1に達したとき、制御信号CSW41に従ってクランプ回路140のスイッチSW41がターンオンされる。なお、ダイオードD11によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW11およびSW13は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW41のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。そのピーク電圧Vp1はVs+Voより僅かに低い。この立ち上がり期間PRにおいて、キャパシタCr1から電荷q〜Cr1(Vs+Vo)/2すなわち電力がキャパシタCpに供給される。クランプ期間PCL1において、クランプ回路140の電圧源Vs+Voは、キャパシタCpの電圧を電圧Vs+Voにクランプし、表示電極キャパシタCpを電位Vs+Voに維持する。その後、制御信号CSW41に従ってスイッチSW41がターンオフされる。パルスP1の最初の立ち下がり期間PF1において、制御信号CSW42に従ってスイッチSW42がターンオンされ、パルスP1即ちキャパシタCpの電圧は電圧Vsに立ち下がる。その後のパルスP1の最後の立ち下がり期間PF2において、パルスP1即ちキャパシタCpの電圧は接地電位GNDに立ち下がる。
パルスP2の立ち上がり期間PRにおいて、制御信号発生回路604からの制御信号CSW12およびCSW14に従ってスイッチSW12およびSW14がターンオンすると、キャパシタCr1から、経路2を形成するスイッチSW14、ダイオードD12および共振インダクタL1を介して表示電極キャパシタCpに電流が流れ、キャパシタCr1の両端間の電圧が僅かに上昇し、パルスP2の立ち上がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp1に達したとき、制御信号CSW41に従ってクランプ回路140のスイッチSW41がターンオンされる。なお、ダイオードD12によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW12およびSW14は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW41のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。この立ち上がり期間RPにおいてキャパシタCpからキャパシタCr1に電荷q〜Cr1(Vs+Vo)/2すなわち電力が回収される。クランプ期間PCL1において、クランプ回路140の電圧源Vs+Voは、キャパシタCpの電圧を電位Vs+Voにクランプし、表示電極キャパシタCpは電位Vs+Voを維持する。その後、制御信号CSW41に従ってスイッチSW41がターンオフされる。パルスP2の最初の立ち下がり期間PF1において、制御信号CSW42に従ってスイッチSW42がターンオンされ、パルスP2即ちキャパシタCpの電圧は電圧Vsに立ち下がる。その後のパルスP2の最後の立ち下がり期間PF2において、パルスP1即ちキャパシタCpの電圧は接地電位GNDに立ち下がる。
パルスP1の接地電位GNDへの最後の立ち下がり期間PF2において、制御信号CSW21およびCSW23に従ってスイッチSW21およびSW23がターンオンすると、表示電極キャパシタCpから、経路1を形成するスイッチSW23、ダイオードD21および共振インダクタL2を介してキャパシタCr2に電流が流れ、キャパシタCr2の両端間の電圧が僅かに低下し、パルスP1の最後の立ち下がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp3に達したとき、制御信号CSW45に従ってクランプ回路140のスイッチSW45がターンオンされる。なお、ダイオードD21によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW21およびSW23は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW45のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。そのピーク電圧Vp3は電位GNDより僅かに高い。この立ち下がり期間PF2において、キャパシタCr2から電荷q〜Cr2Vs/2すなわち電力がキャパシタCpに供給される。クランプ期間PCL2において、クランプ回路140の接地電位GNDは、キャパシタCpの電圧を電位GND(0V)にクランプし、表示電極キャパシタCpを接地電位GNDに維持する。その後、制御信号CSW45に従ってスイッチSW45がターンオフされる。
パルスP2の接地電位GNDへの最後の立ち下がり期間PF2において、制御信号CSW22およびCSW24に従ってスイッチSW22およびSW24がターンオンすると、表示電極キャパシタCpから、経路2を形成するスイッチSW24、ダイオードD22および共振インダクタL2を介してキャパシタCr2に電流が流れ、キャパシタCrの両端間の電圧が僅かに上昇し、パルスP2の最後の立ち下がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp3に達したとき、制御信号CSW45に従ってクランプ回路140のスイッチSW45がターンオンされる。なお、ダイオードD22によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW22およびSW24は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW45のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。この立ち下がり期間PF2においてキャパシタCpからキャパシタCr2に電荷q〜Cr2Vs/2すなわち電力が回収される。クランプ期間PCL2において、クランプ回路140の電位GNDは、キャパシタCpの電圧を接地電位GNDにクランプし、表示電極キャパシタCpを接地電位GNDに維持する。その後、制御信号CSW45に従ってスイッチSW45がターンオフされる。
前述のように、ドライバ制御回路51は、非点灯セルに関連する表示電極XおよびYに関するデータをサステイン回路63および67に供給し、サステイン・パルスの最初の放電の立ち下がり期間PF1においてその非点灯セルに関連する表示電極XおよびYの間の容量Cpに対して電気的エネルギを供給し回収するようにしてもよい。この場合、パルス電力供給および回収回路130が設けられている場合、制御信号発生回路604は、サステイン期間において、低負荷のとき、即ち表示電極のセル総数のうちの所定の割合、例えば2分の1より多くのセルが発光しない即ちそのアドレス放電が行われない行の表示電極にだけ、キャパシタCr3から印加電圧を加えるようにスイッチSW31〜SW42に制御信号を供給する。当然、表示負荷に関わらずサステイン・パルスの最初の放電の立ち下がり期間PF1において電気的エネルギを全ラインにて一括して供給し回収するようにしてもよい。この場合、パルス電力供給および回収回路130が設けられており、全表示電極にキャパシタCr3から印加電圧を加えるようにスイッチSW31〜SW42に制御信号を供給する。キャパシタCr3に電圧Vo/2の電荷が蓄積されているものとする。
パルスP1の電位Vsへの最初の立ち下がり期間PF1において、制御信号CSW31およびCSW33に従ってスイッチSW31およびSW33がターンオンすると、表示電極キャパシタCpから、経路1を形成するスイッチSW33、ダイオードD31および共振インダクタL3を介してキャパシタCr3に電流が流れ、キャパシタCr3の両端間の電圧が僅かに低下し、パルスP1の最初の立ち下がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp2に達したとき、制御信号CSW42に従ってクランプ回路140のスイッチSW42がターンオンされる。なお、ダイオードD31によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW31およびSW33は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW42のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。そのピーク電圧Vp2は電位Vsより僅かに高い。この立ち下がり期間PF1において、キャパシタCr3から電荷q〜Cr3Vo/2すなわち電力がキャパシタCpに供給される。クランプ期間PCL2において、クランプ回路140の電位Vsは、キャパシタCpの電圧を電位Vsにクランプし、表示電極キャパシタCpを電位Vsに維持する。その後、制御信号CSW42に従ってスイッチSW42がターンオフされる。
パルスP2の電位Vsへの最初の立ち下がり期間PF1において、制御信号CSW32およびCSW34に従ってスイッチSW32およびSW34がターンオンすると、表示電極キャパシタCpから、経路2を形成するスイッチSW34、ダイオードD32および共振インダクタL3を介してキャパシタCr3に電流が流れ、キャパシタCr3の両端間の電圧が僅かに上昇し、パルスP2の最初の立ち下がりが形成される。キャパシタCpの電圧がピーク電位Vp2に達したとき、制御信号CSW42に従ってクランプ回路140のスイッチSW42がターンオンされる。なお、ダイオードD32によって前記供給電流とは逆方向に電流は流れない。従って、スイッチSW32およびSW34は、前記ピーク電圧への到達後からスイッチSW42のターンオフのタイミングまでの間の任意のタイミングでターンオフされる。この立ち下がり期間PF1において、キャパシタCpは放電されていないので、キャパシタCpからキャパシタCr3に電荷q〜Cr3Vo/2すなわち電力が回収される。クランプ期間PCL2において、クランプ回路140の電位Vsは、キャパシタCpの電圧を電位Vsにクランプし、表示電極キャパシタCpを電位Vsに維持する。その後、制御信号CSW42に従ってスイッチおよびSW42がターンオフされる。
パルス電力供給および回収回路110において、スイッチSW13とダイオードD11は1つのトランジスタで実現してもよく、スイッチSW14とダイオードD12は1つのトランジスタで実現してもよい。同様に、パルス電力供給および回収回路120において、スイッチSW23とダイオードD21は1つのトランジスタで実現してもよく、スイッチSW24とダイオードD22は1つのトランジスタで実現してもよい。パルス電力供給および回収回路130についても同様である。また、ダイオードD11、D12、D21、D22、D31、D32などは省略してもかまわない。その場合には、各ダイオードのアノードに接続されたスイッチのターンオフのタイミングは、各経路の過程でのピーク電圧に達した時間とする必要がある。
共振インダクタL1は、2つの経路1と経路2に共通の要素として設ける代わりに、経路1と経路2の各々に別々に直列に設けてもよい。共振インダクタL2は、2つの経路1と経路2に共通の要素として設ける代わりに、経路1と経路2の各々に別々に直列に設けてもよい。パルス電力供給および回収130についても同様である。代替構成として、パルス電力供給および回収回路110、120および130において、共振インダクタL1、L2およびL3のインダクタンスのうちの同じ値の一部のインダクタンスを、共通の1つのインダクタに置き換えてもよい。代替構成として、共振インダクタL1、L2およびL3の代わりに、共通の1つのインダクタを設けてもよい。
パルス電力供給および回収回路110において、スイッチSW13およびSW14の代わりに、一端子がキャパシタCpに結合され、他端子が経路1と経路2の間で切り替わる切替えスイッチを設けてもよい。パルス電力供給および回収回路120および130についても同様である。
このように、上述の実施形態によれば、1対のパルスにおいてキャパシタCr1およびCr2から表示電極のキャパシタCpに電力を供給しキャパシタCpからキャパシタCr1およびCr2に大部分の電力を回収することができる。また、サステイン放電において消費された電力を除いて、表示電極XおよびYに供給された電力のうちの幾分かをキャパシタCr3に回収することができる。それによって、表示装置10の消費電力を低く抑えることができる。
別の実施形態では、パルス電力供給および回収回路110、120および130のうちの1つまたは2つだけをサステイン回路63および67の各々に設けてもよい。
本発明は、非対称な波形の1対のパルスだけでなく、通常の対称な波形の1対のパルスにも適用できることは、この分野の専門家であれば理解できるであろう。
図9A〜9Fは、本発明によるパルス電力供給および回収回路が適用可能な様々なパルスの波形の例を示している。図9Aのパルスは、立ち上がりの傾斜が急であり、立ち下がりの傾斜が緩やかである。図9Bのパルスは、立ち上がりの傾斜が緩やかであり、立ち下がりの傾斜が急である。図9Cのパルスは、立ち上がりがステップ状である。図9Dのパルスは、立ち下がりがステップ状である。図9Eのパルスは、立ち上がりおよび立ち下がりが共にステップ状である。図9Fのパルスは、立ち下がりが逆極性まで達し、その後に接地電位までの立ち上がりを有する。
以上説明した実施形態はPDPを典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。例えば、無機ELや電圧の印加により電荷を蓄積することで文字などを表示させる電子ペーパーでも応用可能である。
図1は、本発明の実施形態による、典型例の表示装置の構成を示している。 図2は、PDP10の典型例のセル構造を示している。 図3は、本発明の実施形態による、Xドライバ回路、Yドライバ回路およびAドライバ回路の出力駆動電圧波形の概略的な駆動シーケンスを例示している。を示している。 図4Aは、サステイン回路において、電圧源によって表示電極の容量に電荷が蓄積されるときの抵抗におけるエネルギ損失を説明するのに役立つ。図4Bは、共振インダクタを有する従来の改善されたサステイン回路において、電圧源によって共振インダクタを介して表示電極の容量に電荷が蓄積されるときの抵抗におけるエネルギ損失を説明するのに役立つ。 図5Aは、サステイン回路に用いられる、電気的エネルギ回収すなわち電力回収機能を有する従来のパルス電力供給および回収回路を示している。図5Bは、パルス印加時の図5Aのパルス電力供給および回収回路を用いたときの表示電極キャパシタ両端間の電圧の変化を示している。 図6は、しばしば用いられるサステイン・パルス電圧の概略の波形を示している。 図7は、本発明の実施形態による1対の表示電極にパルス電圧を印加するパルス電圧印加回路を示している。 図8Aは、本発明の実施形態による、PDPの表示電極間の容量に印加されるパルスの波形を示している。図8Bは、本発明の実施形態による、図7の制御信号発生回路の制御信号のオン/オフの状態を示している。 図9A〜9Fは、本発明が適用可能な様々なパルスの波形の例を示している。

Claims (10)

  1. 電圧を印加することによって充放電対象キャパシタンスを充放電する充放電装置であって、
    第1の電源に第1のスイッチ手段を介して一端子が結合され第2の電源に第2のスイッチ手段を介して他端子が結合された電気的エネルギ回収用の第1の回収用キャパシタと、
    第3の電源に第3のスイッチ手段を介して一端子が結合され第4の電源に第4のスイッチ手段を介して他端子が結合された電気的エネルギ回収用の第2の回収用キャパシタと、
    前記第1の回収用キャパシタの前記他端子に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第1のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを充電する第1の経路形成手段と、
    前記第1の回収用キャパシタの前記一端子に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第2のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第1の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第2の経路形成手段と、
    前記第2の回収用キャパシタの前記他端子に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第3のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを充電する第3の経路形成手段と、
    前記第2の回収用キャパシタの前記一端子に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第4のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第2の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第4の経路形成手段と、
    前記第1、第2、第3および第4のスイッチ手段と、前記第1、第2、第3および第4の経路形成手段と、を制御する制御手段と、を具えることを特徴とする充放電装置。
  2. 前記制御手段は、前記第1のスイッチ手段がターンオンされたときに前記第1の経路形成手段を活動状態にして前記充放電対象キャパシタンスの電位を第1のパルスにおける第1の電位から第2の電位に変化させ、次いで前記第1のスイッチ手段をターンオフし、さらに、前記第2のスイッチ手段がターンオンされたときに前記第2の経路形成手段を活動状態にして前記充放電対象キャパシタンスの電位を前記第1のパルスとは異なる第2のパルスにおける前記第1の電位から前記第2の電位に変化させるものであることを特徴とする、請求項1に記載の充放電装置。
  3. 前記第1の回収用キャパシタは、前記充放電対象キャパシタンスより大きな容量を有し、充放電が繰り返された後の安定状態において、前記第1の電源の電位と前記第2の電源の差の概ね2分の1の電圧に充電されることを特徴とする、請求項1または2に記載の充放電装置。
  4. 前記充放電対象キャパシタンスの一端子は第のスイッチ手段を介して前記第2の電源に結合され、前記充放電対象キャパシタンスの前記一端子は第のスイッチ手段を介して前記第1の電源に結合され、
    前記制御手段は、前記第1のスイッチをターンオンした後で前記第のスイッチ手段をターンオンして前記充放電対象キャパシタンスを前記第2の電源の電位にクランプし、前記第のスイッチをターンオンした後で前記第のスイッチ手段をターンオンして前記充放電対象キャパシタンスを前記第2の電源の電位にクランプするものであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の充放電装置。
  5. 前記第1の電源は接地電位であり、前記第1と前記第2の経路形成手段はそれぞれ整流手段を含み、前記第1の経路形成手段の前記一端子と前記第2の経路形成手段の前記一端子の極性が第1の極性であり、前記第1の経路形成手段の前記他端子と前記第2の経路形成手段の前記他端子の極性が前記第1の極性と逆の第2の極性であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の充放電装置。
  6. 電圧を印加することによって充放電対象キャパシタンスを充電する充放電装置であって、
    第1の電源に第1のスイッチ手段を介して一端子が結合され第2の電源に第2のスイッチ手段を介して他端子が結合された電気的エネルギ回収用の第1の回収用キャパシタと、
    前記第2の電源と前記第1の回収用キャパシタの前記他端子の接続点に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第1のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを充電する第1の経路形成手段と、
    前記第1の電源と前記第1の回収用キャパシタの前記一端子の接続点に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第2のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第1の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第2の経路形成手段と、
    第3の電源に第3のスイッチ手段を介して一端子が結合され第4の電源に第4のスイッチ手段を介して他端子が結合された電気的エネルギ回収用の第2の回収用キャパシタと、
    前記第4の電源と前記第2の回収用キャパシタの前記端子の接続点に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第3のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを充電する第3の経路形成手段と、
    前記第3の電源と前記第2の回収用キャパシタの前記端子の接続点に一端子が結合され、前記充放電対象キャパシタンスに他端子が結合され、前記第4のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第2の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第4の経路形成手段と、
    前記第1、第2、第3および第4のスイッチ手段と、前記第1、第2、第3および第4の経路形成手段と、を制御する制御手段と、を具えることを特徴とする充放電装置。
  7. 前記第1の電源と前記第4の電源は同じ電位であることを特徴とする、請求項に記載の充放電装置。
  8. 前記充放電対象キャパシタンスが、表示画面を構成する1つ以上のセルで構成されることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の充放電装置を含む表示装置。
  9. 電気的エネルギ回収用の第1の回収用キャパシタから画面を構成するセルへ電荷を移動させる充電を行い、前記セルから電気的エネルギ回収用の第2の回収用キャパシタへ電荷を移動させる電力回収を行うプラズマ・ディスプレイ・パネルであって、
    第1の電源と前記第1の回収用キャパシタの一端子とを結合する第1のスイッチ手段と、
    第2の電源と前記第1の回収用キャパシタの他端子とを結合する第2のスイッチ手段と、
    第3の電源と前記第2の回収用キャパシタの一端子とを結合する第3のスイッチ手段と、
    第4の電源と前記第2の回収用キャパシタの他端子とを結合する第4のスイッチ手段と、
    前記第1の回収用キャパシタの前記他端子に一端子が結合され、前記セルに電圧を印加する電極に他端子が結合され、前記第1のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記セルを充電する第1の経路形成手段と、
    前記第1の回収用キャパシタの前記一端子に一端子が結合され、前記セルに電圧を印加する電極に他端子が結合され、前記第2のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記セルを放電させて前記第1の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第2の経路形成手段と、
    前記第2の回収用キャパシタの前記他端子に一端子が結合され、前記セルに電圧を印加する電極に他端子が結合され、前記第3のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記セルを充電する第3の経路形成手段と、
    前記第2の回収用キャパシタの前記一端子に一端子が結合され、前記セルに電圧を印加する電極に他端子が結合され、前記第4のスイッチ手段がターンオンされたときに共振インダクタを介して前記セルを放電させて前記第2の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収する第4の経路形成手段と、
    前記第1のスイッチ手段がターンオンされたときに前記第1の経路形成手段を活動状態にして、前記セルへの第一の印加パルスにおける第1の電位から第2の電位に変化させ、次いで前記第1のスイッチ手段をターンオフし、さらに、前記第2のスイッチ手段がターンオンされたときに前記第2の経路形成手段を活動状態にして前記セルへの前記第1の印加パルスとは異なる第2の印加パルスにおける前記第1の電位から前記第2の電位に変化させることを特徴とする、プラズマ・ディスプレイ・パネル。
  10. プラズマ・ディスプレイ・パネルの画面を構成するセルを充放電させるための充放電の方法であって、
    前記セルに印加された第1のパルスの立ち上がり期間において、第1の電源に第1の回収用キャパシタの一端子を結合させて前記第1の回収用キャパシタの他端子から共振インダクタを介して充放電対象キャパシタンスを充電し、
    前記セルに印加された前記第1のパルスとは異なる第2のパルスの立ち上がり期間において、第2の電源に前記第1の回収用キャパシタの前記他端子を結合させて前記第1の回収用キャパシタの前記一端子から共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第1の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収し、
    前記セルに印加された前記第1のパルスの立ち下がり期間において、第3の電源に第2の回収用キャパシタの一端子を結合させて前記第2の回収用キャパシタの他端子から共振インダクタを介して充放電対象キャパシタンスを充電し、
    前記セルに印加された前記第2のパルスの立ち下がり期間において、第4の電源に前記第2の回収用キャパシタの他端子を結合させて前記第2の回収用キャパシタの一端子から共振インダクタを介して前記充放電対象キャパシタンスを放電させて前記第2の回収用キャパシタに電気的エネルギを回収することを特徴とする、充放電の方法。
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