JP4674485B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の放電セルを選択的に放電させて画像を表示するプラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置に関する。

近年、急速に市場規模を拡大してきたプラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は、大画面、薄型、軽量を特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。しかしその発光効率はまだ低く、現在様々な発光効率の向上や消費電力削減技術が提案されている。

パネルの駆動方法により発光効率を上げて消費電力を削減する方法として、たとえば、表示パネル内の選択された放電セルに駆動パルスを印加して第１の放電を発生させた後に第２の放電を発生させる駆動手段と、放電セルの点灯率を検出する検出手段と、検出手段により検出された点灯率に応じて第１の放電を発生させた後に第２の放電を発生させるタイミングが変化するように駆動手段を制御する制御手段とを備えた表示装置（たとえば、特許文献１参照）が提案されている。この表示装置によれば、点灯率が変化しても安定に放電を行うことができるとともに、投入電力に対する発光効率を向上させて消費電力を低減することができる。
特許第３２４２０９７号公報

しかしながら、これら２つの連続した放電、特に第１の放電は個々の放電セルの放電特性や放電条件、駆動回路の回路部品のばらつき等の影響を受けやすく、すべての放電セルで安定して２つの放電を発生させることは容易ではなかった。また、点灯率が同じであっても、点灯パターンが異なる場合には放電電流の流れる経路も異なるので、点灯率だけで２つの放電を安定して制御することは難しかった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、連続した２つの放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、１フィールド期間を初期化期間、書込み期間および維持期間を有する複数のサブフィールドに分割して画像を表示する画像表示装置であって、一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたパネルと、維持期間において表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルス、または表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを表示電極間に印加するための維持パルス発生部と、表示すべき画像信号に基づき放電セルの点灯率を算出する点灯率算出部とを備え、維持パルス発生部はサブフィールドのそれぞれの維持期間においてそのサブフィールドの点灯率に基づいて第１の維持パルスと第２の維持パルスとの比率を変えることを特徴とする。この構成により、連続した２つの放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することができる。

また、本発明の維持パルス発生部は、表示電極間の静電容量と電力回収用インダクタとの共振により表示電極間を充放電して電圧を印加する電力回収部と、所定の電源または接地電位に接続して電圧を印加する電圧クランプ部とを有し、第２の維持パルスの印加は、表示電極の一方にその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加するとともに他方の表示電極にもその表示電極に対応する電力回収部を用いて電圧を印加し、表示電極の一方にその表示電極に対応する電圧クランプ部を用いて電圧を印加して１回目の放電を発生させ、その後、表示電極の他方にその表示電極に対応する電圧クランプ部を用いて電圧を印加して２回目の放電を発生させて実行する。この構成により２つの放電の時間間隔を所定の値に設定することができる。

また、本発明の維持パルス発生部は、点灯率の低いサブフィールドでは第１の維持パルスの比率が高く、点灯率の高いサブフィールドでは第２の維持パルスの比率が高くなるように、第１の維持パルスと第２の維持パルスとの比率を変えることが望ましい。この構成により消費電力の削減と輝度ばらつきの低減とを両立させることができる。

また、本発明の維持パルス発生部は、第１の維持パルスを表示電極間に印加した後に第２の維持パルスを表示電極間に印加することが望ましい。この構成により、維持期間の最後の維持放電が安定し、続く初期化動作も安定させることができる。

また、本発明は、１フィールド期間を初期化期間、書込み期間および維持期間を有する複数のサブフィールドに分割して画像を表示する画像表示装置であって、一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたパネルと、維持期間において表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルスまたは表示電極間に印加される電圧の変化時に放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを表示電極間に印加するための維持パルス発生部とを備え、維持パルス発生部はサブフィールドの維持期間の少なくとも最後に第２の維持パルスを表示電極間に印加する構成であってもよい。この構成により、点灯率にかかわらず維持期間の最後の維持放電が安定し、続く初期化動作も安定させることができる。

本発明によれば、連続した２つの放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善した画像表示装置を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態における画像表示装置について、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における画像表示装置に用いるパネルの構造を示す分解斜視図である。パネル１は、ガラス製の前面基板２と背面基板３とを対向配置して、その間に放電空間を形成するように構成されている。前面基板２上には表示電極を構成する走査電極４と維持電極５とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極４および維持電極５を覆うように誘電体層６が形成され、誘電体層６上には保護層７が形成されている。また、背面基板３上には絶縁体層８で覆われた複数のデータ電極９が形成され、データ電極９の間の絶縁体層８上にデータ電極９と平行して隔壁１０が設けられている。また、絶縁体層８の表面および隔壁１０の側面に蛍光体層１１が設けられている。そして、走査電極４および維持電極５とデータ電極９とが交差する方向に前面基板２と背面基板３とを対向配置しており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、たとえばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。

図２は同パネルの電極配列図である。行方向にｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極４）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極５）が交互に配列され、列方向にｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極９）が配列されている。そして、一対の走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）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。なお、図１、図２に示したように、走査電極４と維持電極５とは互いに平行に対をなして形成されているために走査電極４と維持電極５との間に大きな電極間容量が存在する。

図３は本発明の実施の形態における画像表示装置の回路ブロック図である。この画像表示装置は、パネル１、データ電極駆動回路１２、走査電極駆動回路１３、維持電極駆動回路１４、タイミング発生回路１５、画像信号処理回路１８、点灯率算出部２０および電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路１８は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路１２はサブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。タイミング発生回路１５は水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖをもとにして各種のタイミング信号を発生し、各回路ブロックへ供給している。走査電極駆動回路１３はタイミング信号に基づいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路１４はタイミング信号に基づいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。ここで、走査電極駆動回路１３は後述する維持パルスを発生させるための維持パルス発生部１００を備え、維持電極駆動回路１４にも同様に維持パルス発生部２００を備えている。そして詳細は後述するが、維持パルス発生部１００、２００は第１の維持パルスと第２の維持パルスとの２種類の維持パルスを発生することができる。

点灯率算出部２０は、画像信号処理回路１８の画像データをもとにサブフィールド毎の点灯率、すなわち点灯する放電セル数の全放電セル数に対する割合を検出する。点灯率算出部２０で検出された各サブフィールドの点灯率はタイミング発生回路１５に送られ、タイミング発生回路１５は、点灯率に基づいて第１の維持パルスと第２の維持パルスとを切替えるように、走査電極駆動回路１３および維持電極駆動回路１４を制御する。

次に、パネルを駆動するための駆動電圧波形とその動作について説明する。本発明の実施の形態においては、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有し、維持期間は第１の維持パルスを発生する第１の維持期間と第２の維持パルスを発生する第２の維持期間とを有している。図４は本発明の実施の形態におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。

第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１（Ｖ）から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２（Ｖ）に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて１回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄えられる。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｈ（Ｖ）に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（Ｖ）に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて２回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上の壁電圧および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。

続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｒ（Ｖ）に保持する。次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に表示す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（Ｖ）を印加するとともに、１行目の走査電極ＳＣ１に走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加する。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧および走査電極ＳＣ１上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極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行目に表示す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、正の書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加しなかったデータ電極Ｄ１〜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。

続く維持期間のうち、第１の維持期間では第１の維持パルスを、第２の維持期間では第２の維持パルスを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間に印加して、書込み放電による壁電荷形成を行った放電セルを選択的に放電させ発光させる。このときの維持パルスの波形およびそれにともなう放電の詳細については後述することとして、ここでは維持期間における動作の概要を説明する。

まず、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に戻し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）を印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の大きさ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、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。このときデータ電極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状態が保持される。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを０（Ｖ）に戻し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）を印加する。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上との間の電圧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〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の維持パルスを印加することにより、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。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続くサブフィールドにおける初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も第１サブフィールドにおける動作とほぼ同様のため、説明を省略する。

次に、維持パルス発生部１００、２００の詳細について説明する。図５は、本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の回路図である。図５には、電極間容量Ｃｐも同時に示しているが、走査パルスを発生させる回路は省略している。維持パルス発生部１００は電力回収部１１０と電圧クランプ部１２０とから構成されている。電力回収部１１０は、電力回収用のコンデンサＣ１０、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、逆流防止用のダイオードＤ１１、Ｄ１２、電力回収用のインダクタＬ１０を有している。電圧クランプ部１２０は、電圧値がＶｓ（Ｖ）である電源ＶＳ、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４を有している。そしてこれらの電力回収部１１０および電圧クランプ部１２０はパネル１の電極間容量Ｃｐの一端である走査電極４に接続されている。コンデンサＣ１０は電極間容量Ｃｐに比べて十分に大きい容量を持ち、電力回収部１１０の電源として働くようにほぼＶｓ／２（Ｖ）に充電されている。維持パルス発生部２００も維持パルス発生部１００と同様の回路構成であるが、維持パルス発生部２００の出力はパネル１の電極間容量Ｃｐの維持電極５に接続されている。

次に、第１の維持期間における第１の維持パルスについて詳細に説明する。図６は本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の第１の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャートである。第１の維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ６で示した６つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極４に印加される第１の維持パルスと維持電極５に印加される第１の維持パルスとは同じ波形であるため、期間Ｔ４から期間Ｔ６までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ３までの動作で走査電極４と維持電極５とを入れ替えた動作に等しい。

（期間Ｔ１）
時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極４側の電荷はインダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通してコンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極４の電圧が下がり始める。

（期間Ｔ２）
インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ２において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極５の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ１４をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１４を通して直接に接地されるため、走査電極４の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。

さらに、時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極５の電圧が上がり始める。

（期間Ｔ３）
インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）にまでは上がりきらない。そして、時刻ｔ３でスイッチング素子Ｑ２３をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、維持電極５の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極４−維持電極５間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。

なお、スイッチング素子Ｑ１２は時刻ｔ２以降、時刻ｔ５までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ２１は時刻ｔ３以降、時刻ｔ４までにＯＦＦすればよい。また、維持パルス発生部１００、２００の出力インピーダンスを下げるために、スイッチング素子Ｑ１４は時刻ｔ５直前に、スイッチング素子Ｑ２３は時刻ｔ４直前にＯＦＦするのが望ましい。

（期間Ｔ４）
時刻ｔ４でスイッチング素子Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極５側の電荷はインダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通してコンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極５の電圧が下がり始める。

（期間Ｔ５）
維持電極５の電圧は、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ５において維持電極５の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ２４をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２４を通して直接に接地されるため、維持電極５の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。

さらに、時刻ｔ６でスイッチング素子Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極４の電圧が上がり始める。

（期間Ｔ６）
インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ６において走査電極４の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。そして、時刻ｔ６でスイッチング素子Ｑ１３をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、走査電極４の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極４−維持電極５間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。

なお、スイッチング素子Ｑ２２は時刻ｔ５以降、時刻ｔ２までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ１１は時刻ｔ６以降、時刻ｔ１までにＯＦＦすればよい。また、スイッチング素子Ｑ２４は時刻ｔ２直前に、スイッチング素子Ｑ１３は時刻ｔ１直前にＯＦＦするのが望ましい。

また、本発明の実施の形態においては、電力回収部１１０、２１０の回収効率が大きくなるように、インダクタＬ１０またはＬ２０と電極間容量Ｃｐとが形成する共振回路の共振周期の１／２、すなわち期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５の時間を９００ｎｓと長く設定して、第１の維持パルス発生時の維持パルス発生部１００、２００の無効電力を大幅に削減している。その反面、期間Ｔ３、Ｔ６の時間が短くなり、後述する第２の維持パルスと比較して、維持放電を継続させるために必要な維持パルス電圧が高くなる傾向があり、特に点灯率が高くなり放電電流が多くなるとこの傾向が顕著になる。

次に、第２の維持期間における第２の維持パルスについて詳細に説明する。図７は本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルス発生部１００、２００の第２の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャートである。第２の維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ８で示した８つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極４に印加される第２の維持パルスと維持電極５に印加される第２の維持パルスとは同じ波形であるため、期間Ｔ５から期間Ｔ８までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ４までの動作で走査電極４と維持電極５とを入れ替えた動作に等しい。

（期間Ｔ１）
時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極４側の電荷はインダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通してコンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極４の電圧が下がり始める。ここで、インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。

（期間Ｔ２）
時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極５の電圧が上がり始める。ここでも、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ４において維持電極５の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。

（期間Ｔ３）
上述したように、時刻ｔ３において走査電極４の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、走査電極４の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ３でスイッチング素子Ｑ１４をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１４を通して直接に接地されるため、走査電極４の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。そしてこのとき維持電極５の電圧も十分上昇しているので、走査電極４の電圧の低下が引き金となり第１の放電が発生する。第１の放電がある程度大きくなり放電にともなう紫外線放出量が飽和し始めると、放電に必要な電流が維持電極５側の電力回収部２１０の電流供給能力を超え第１の放電が弱まり始める。そのため放電電流に対する紫外線放出量が飽和せず、発光効率が向上する。

（期間Ｔ４）
時刻ｔ４でスイッチング素子Ｑ２３をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、維持電極５の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。するとこのときの電圧上昇が引き金となり、第２の放電が発生する。第２の放電は第１の放電による十分なプライミングが残留している間に発生させるため安定した放電となる。また、第２の放電時には走査電極４は接地電位に、維持電極５は電源ＶＳに接続されているので放電電流が制限されることがなく十分に強い放電となり、維持放電を継続させるために必要な壁電圧を蓄積することができる。また、第２の放電は、放電空間にかかる実効的な電圧が第１の放電により緩和された状態、すなわち比較的電圧が低い状態で放電が行われるので発光効率が向上する。

なお、スイッチング素子Ｑ１２は時刻ｔ３以降、時刻ｔ６までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ２１は時刻ｔ４以降、時刻ｔ５までにＯＦＦすればよい。また、維持パルス発生部１００、２００の出力インピーダンスを下げるために、スイッチング素子Ｑ１４は時刻ｔ６直前に、スイッチング素子Ｑ２３は時刻ｔ５直前にＯＦＦするのが望ましい。

（期間Ｔ５）
時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極５側の電荷はインダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通してコンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極５の電圧が下がり始める。ここで、インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ７において維持電極５の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。

（期間Ｔ６）
時刻ｔ６でスイッチング素子Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収用のコンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極４の電圧が上がり始める。ここでも、インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ８において走査電極４の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。

（期間Ｔ７）
時刻ｔ７でスイッチング素子Ｑ２４をＯＮする。すると維持電極５はスイッチング素子Ｑ２４を通して直接に接地されるため、維持電極５の電圧は強制的に０（Ｖ）に低下する。するとこの維持電極５の電圧の低下が引き金となり、第１の放電が発生する。第１の放電がある程度大きくなり放電にともなう紫外線放出量が飽和し始めると、放電に必要な電流が走査電極４側の電力回収部１１０の電流供給能力を超え第１の放電が弱まり始める。そのため放電電流に対する紫外線放出量が飽和せず、発光効率が向上する。

（期間Ｔ８）
時刻ｔ８でスイッチング素子Ｑ１３をＯＮする。すると走査電極４はスイッチング素子Ｑ１３を通して直接に電源ＶＳへ接続されるため、走査電極４の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）まで上昇する。するとこのときの電圧上昇が引き金となり、第２の放電が発生する。第２の放電は、第１の放電による十分なプライミングが残留している間に発生させるため安定した放電となる。また、第２の放電時は維持電極５は接地電位に、走査電極４は電源ＶＳに接続されているので必要な壁電圧を蓄積できるだけの十分に強い放電となる。また、第２の放電は、放電空間にかかる実効的な電圧がかなり低く発光効率の高い放電となる。

なお、スイッチング素子Ｑ２２は時刻ｔ７以降、時刻ｔ２までにＯＦＦすればよく、スイッチング素子Ｑ１１は時刻ｔ８以降、時刻ｔ１までにＯＦＦすればよい。また、スイッチング素子Ｑ２４は時刻ｔ２直前に、スイッチング素子Ｑ１３は時刻ｔ１直前にＯＦＦするのが望ましい。

第２の維持パルスによる維持放電は、上述したように第１の維持パルスによる維持放電に比較して発光効率が高くなる。さらに、第２の維持パルスによる維持放電は放電電流が分散されるため、維持放電を継続させるために必要な維持パルス電圧が比較的低くなるという利点も持つ。その反面、維持パルス発生部１００と維持パルス発生部２００との出力が干渉するため、第１の維持パルスを発生させる場合と比較して、無効電力が増加する傾向がある。

第２の維持パルスを用いた維持放電により発光効率が向上するメカニズムは完全に解明されたわけではないが、第１の放電に関しては紫外線放出量が飽和しなくなるために、また第２の放電に関しては実効的に低い電圧で放電が発生するために、それぞれ発光効率が向上するものと考えることができる。

そして、第２の維持パルスによる維持放電の発光効率を向上させるためには、第１の放電が弱まった後に、出力電圧を再び上昇させて第２の放電を発生させることが望ましく、本実施の形態に用いたパネルの場合は、第１の放電のピークと第２の放電のピークとの時間間隔が５０ｎｓ以上になることが望ましい。また、低い電圧で第２の放電を発生させるためには、第１の放電によるプライミング効果が得られる間に電極に印加する電圧を上昇させて第２の放電を発生させることが望ましく、本実施の形態に用いたパネルの場合は、第１の放電のピークと第２の放電のピークとの時間間隔が４００ｎｓ以下になることが望ましい。

したがって、第１の放電のピークと第２の放電のピークとの時間間隔は、５０ｎｓ以上４００ｎｓ以下であることが望ましい。さらに２つの放電のピークの時間間隔を１００ｎｓ以上２５０ｎｓ以下に設定すると、第１の放電による発光効率をほぼ最大限に大きくすることができるとともに、第２の放電による発光効率も十分に大きくすることができる。本実施の形態においては、維持パルス周期を５μｓとし、２つの放電のピークの時間間隔を１５０ｎｓに、電力回収部１１０、２１０の共振周期をおよそ２μｓにそれぞれ設定した。

図８は本発明の実施の形態における画像表示装置の維持パルスの印加電圧波形とそのときの発光強度を示す図である。このように走査電極および維持電極の印加電圧波形の実測値は図６に示した電圧波形と異なっている。特に維持パルスの立ち上がり時刻がｔ２またはｔ６から大きく遅れているように見える。これは電極間容量Ｃｐの走査電極側と維持電極側との両側から同時に駆動するために、先に電圧が変化する電極側の駆動波形に引っ張られ、後に電圧が変化する電極側の駆動波形の変化が遅れて見えるためである。しかし、走査電極に印加する電圧と維持電極に印加する電圧の差の電圧（図８において、「走査電極−維持電極」で示した電圧）をみると、走査電極−維持電極間で放電開始電圧を超えた後に時刻ｔ３またはｔ７において第１の放電が安定して発生していることがわかる。そしてその１５０ｎｓ後に第２の放電が安定して発生している。

このように、第２の維持パルスによる維持放電の発光効率は２つの放電のピークの時間間隔が最適な値に安定して設定されていることが望ましい。特に最初の放電である第１の放電は個々の放電特性の影響を受けやすく、また、点灯率等の駆動条件の影響も受けやすいので、所望の時刻に正確に第１の放電を発生させるのは容易ではないが、本発明の実施の形態においては、走査電極と維持電極とに印加する維持パルスの立ち上がりともう一方の電極に印加する維持パルスの立ち下がりとを時間的に重ね、一方の電極を電源電圧または接地電位にクランプして第１の放電を発生させることにより、第１の放電を所望の時刻に安定的に発生させることができる。その後、他方の電極を接地電位または電源電圧にクランプして第２の放電を発生させることにより第２の放電の発生時刻も制御することができ、その結果、２つの放電の時間間隔を所望の時間間隔で安定的に発生させることができる。

本発明の実施の形態における表示装置は、上述した第１の維持パルスおよび第２の維持パルスのそれぞれの長所を生かすために、維持期間を、第１の維持パルスを用いた維持放電を発生させる第１の維持期間と第２の維持パルスを用いた維持放電を発生させる第２の維持期間とで構成し、各サブフィールドにおける点灯率を検出し、点灯率が低いときは第１の維持期間を長く設定し、点灯率が高くなるにつれて第２の維持期間が長くなるように設定している。図９は、本発明の実施の形態の画像表示装置において、点灯率に対する第１の維持期間と第２の維持期間と比率の一例を示す図である。このように点灯率が０％〜４３．９％のサブフィールドの維持期間では第１の維持パルスを用いた維持放電を行う。点灯率が４３．９％〜４４．７％のサブフィールドの維持期間では最初の３／４の期間で第１の維持パルスを用い、残りの１／４の期間で第２の維持パルスを用いた維持放電を行う。点灯率が４４．７％〜４５．５％のサブフィールドの維持期間では最初の１／２の期間で第１の維持パルスを用い、残りの１／２の期間で第２の維持パルスを用いた維持放電を行う。そして、点灯率が４５．５％〜４６．２％のサブフィールドの維持期間では最初の１／４の期間で第１の維持パルスを用い、残りの３／４の期間で第２の維持パルスを用いた維持放電を行う。さらに、点灯率が４６．２％〜１００％のサブフィールドの維持期間では第２の維持パルスを用いた維持放電を行う。

このように維持期間を点灯率に応じて２つに分割し、第１の維持期間では第１の維持パルスを、第２の維持期間では第２の維持パルスを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間に印加して維持放電を発生させることにより、視覚的に違和感なく２つの維持パルスの比率を変化させることができる。

また、維持期間を第１の維持期間と第２の維持期間とに分割する際に、維持期間の最後の数パルス分を常に第２の維持期間とし、残りの維持期間を点灯率に応じて２つに分割してもよい。図１０は点灯率に対する第１の維持期間と第２の維持期間と比率の他の例を示す図であり、維持期間の最後の１０パルス分を常に第２の維持期間とした例である。そして最後の１０パルス分を除く残りの維持期間に対して、第１の維持パルスを用いた維持放電を発生させる第１の維持期間と第２の維持パルスを用いた維持放電を発生させる第２の維持期間とで構成し、各サブフィールドにおける点灯率を検出し、点灯率が低いときは第１の維持期間を長く設定し、点灯率が高くなるにつれて第２の維持期間が長くなるように設定している。

したがって維持パルスの数が１０以下のサブフィールドについては、点灯率にかかわらず常に第２の維持パルスを用いた維持放電を行うことになる。

第２の維持パルスは維持放電を継続させるために必要な維持パルス電圧を下げ、維持放電を安定させる利点を持つが、このように維持パルスの最後の数パルスを常に第２の維持パルスとすることにより、維持期間の最後の維持放電が安定し、続く初期化動作も安定させることができる。

本発明の画像表示装置は、連続した２つの放電を安定して発生させるとともに点灯率に応じた放電制御を行い、発光効率を改善できるので、パネルを用いた画像表示装置等として有用である。

本発明の実施の形態における画像表示装置に用いるパネルの構造を示す分解斜視図 同画像表示装置に用いるパネルの電極配列図 同画像表示装置の回路ブロック図 同画像表示装置に用いるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図 同画像表示装置の維持パルス発生部の回路図 同画像表示装置の維持パルス発生部の第１の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャート 同画像表示装置の維持パルス発生部の第２の維持パルスを発生させる動作を説明するためのタイミングチャート 同画像表示装置の維持パルスの印加電圧波形とそのときの発光強度を示す図 同画像表示装置において点灯率に対する第１の維持期間と第２の維持期間と比率の一例を示す図 同画像表示装置において点灯率に対する第１の維持期間と第２の維持期間と比率の他の例を示す図

符号の説明

１ パネル
１２ データ電極駆動回路
１３ 走査電極駆動回路
１４ 維持電極駆動回路
１５ タイミング発生回路
１８ 画像信号処理回路
２０ 点灯率算出部
１００，２００ 維持パルス発生部
１１０，２１０ 電力回収部
１２０ 電圧クランプ部

Claims (1)

1. １フィールド期間を初期化期間、書込み期間および維持期間を有する複数のサブフィールドに分割して画像を表示する画像表示装置であって、
   一対の表示電極を有する放電セルを複数備えたプラズマディスプレイパネルと、
   前記維持期間において、前記表示電極間に印加される電圧の変化時に前記放電セル内で１回の維持放電を発生させる第１の維持パルス、または前記表示電極間に印加される電圧の変化時に前記放電セル内で連続した２回の維持放電を発生させる第２の維持パルスを、前記表示電極間に印加するための維持パルス発生部と、
   表示すべき画像信号に基づき前記放電セルの点灯率を算出する点灯率算出手段とを備え、
   前記維持パルス発生部は、前記放電セルの電極間容量と共振回路を形成するインダクタとの共振により前記表示電極の電圧を上げまたは下げる電力回収部と、前記表示電極を特定の電圧または接地電位に固定する電圧クランプ部を備え、
   前記第１の維持パルスは、前記電力回収部で前記一対の表示電極の一方の表示電極の電圧を下げ、前記電圧クランプ部で前記一対の表示電極の一方の表示電極の電圧を接地電位に固定し、その次に前記電力回収部で前記一対の表示電極の他方の表示電極の電圧を上げ、前記電圧クランプ部で前記一対の表示電極の他方の表示電極の電圧を前記特定の電圧に固定して放電を発生し、
   前記第２の維持パルスは、前記一対の表示電極の一方の表示電極を前記電力回収部を用いて電圧を上げるとともに前記一対の表示電極の他方の表示電極を前記電力回収部を用いて電圧を下げ、次に、前記一対の表示電極の他方の表示電極を前記電圧クランプ部を用いて電圧を前記接地電位に固定して１回目の放電を発生し、さらにその次に前記一対の表示電極の一方の表示電極を前記電圧クランプ部を用いて前記特定の電圧に固定して２回目の放電を発生し、
   前記点灯率算出手段により検出した点灯率が高いサブフィールドでは、点灯率が低いサブフィールドより前記第２の維持パルスの比率が高くなるように前記第１の維持パルスと前記第２の維持パルスとの比率を変えることを特徴とする画像表示装置。

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