JP4770736B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、大画面で、薄型、軽量のディスプレイ装置として知られているプラズマディスプレイ装置に関する。
近年、プラズマディスプレイ装置等大型の画像表示装置の普及が進んでいる。このような大型の画像表示装置は映像の細部まで鮮明に表現できる反面、電源から供給される電圧が不安定になる等によって発生する映像の乱れも目に付きやすくなる。このような弊害を防ぐために、画像表示装置の電源装置はその出力電圧を一定に保つことが重要である。
プラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネル(以下、「ＰＤＰ」と略記する。)に設けられた多数の放電セルの放電により映像を表示する。このときのＰＤＰの放電電流は表示される映像の階調値に大きく依存する。そして、階調値が高くなるとＰＤＰの放電電流が多くなり、逆に階調値が低くなると放電電流は少なくなる。
このような放電電流の変化に対して出力電圧を一定に保とうとするプラズマディスプレイ装置の電源装置の一例が特開２００２−３５１３７９号公報（以下、「特許文献１」という。）に開示されている。この電源装置は、放電電流が変化した場合に発生する出力電圧の変化を検出し、出力電圧が一定となるようにフィードバック制御を行っている。
しかしながら、特許文献１に記載の電源装置は出力電圧の変化を検出した後で、もとの電圧にもどすための制御を行うので、放電電流が急激に大きく変化した場合に出力電圧を一定に保つことは困難であった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ＰＤＰの放電電流が急に変化した場合であっても、出力電圧を一定に保ち、正しい階調値で映像を表示するプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するために、本発明は、走査電極、維持電極及びデータ電極を有する複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルに対し、１フィールド期間を初期化期間、書込み期間及び維持期間を有する複数のサブフィールドで構成し、映像信号に基づいて維持期間に放電セルを放電または非放電させることにより映像を表示するプラズマディスプレイ装置であって、走査電極及び維持電極に複数の放電セルを放電させるための維持パルス電圧を印加する維持パルス電圧印加部と、維持期間における複数の放電セルの放電の割合を示す点灯率を映像信号からあらかじめサブフィールドごとに求める点灯率算出部と、維持パルス電圧印加部に電力を供給する電力供給部と、点灯率に基づいて、維持パルス電圧が一定となるように維持パルス電圧印加部を制御する制御部と、を備え、その制御部が、点灯率に基づいて第１の電流制御信号を求めて電力供給部に入力するフィードフォワード制御部と、電力供給部の出力電圧に基づいて第２の電流制御信号を求めて電力供給部に入力するフィードバック制御部と、を有し、第１の電流制御信号と第２の電流制御信号に基づいて電力供給部の出力電流を制御することにより電力供給部の出力電圧を一定に保持することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１のプラズマディスプレイ装置に用いられるＰＤＰ１の構造を示す分解斜視図である。ＰＤＰ１は、対向して配置された前面基板２と背面基板３とを有している。前面基板２側から見て、前面基板２の前面ガラス板４上には走査電極５と維持電極６とが互いに平行に対をなして複数対形成されている。そして、これらの走査電極５と維持電極６とを覆うように誘電体層７が形成され、この誘電体層７の表面を覆うように保護層８が形成されている。背面基板３の背面ガラス板９上にはデータ電極１０が互いに平行に複数形成され、このデータ電極１０を覆うように誘電体層１１が形成されている。そして、この誘電体層１１の表面と隔壁１２の側面とに蛍光体層１３が形成されている。さらに、前面基板２と背面基板３とに挟まれた放電空間１４には、放電ガスが封入されている。
図２は、本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置に用いられるＰＤＰ１の電極の配置を示す図である。行方向にｍ列のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極１０）が配列され、列方向（行に直交する方向）にｎ行の走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎ（図１の走査電極５）とｎ行の維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳｎ（図１の維持電極６）とが交互に配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣＮｉ、維持電極ＳＵＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）と１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが立体交差する部分に放電セル２４が形成され、この放電セル２４は放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。
ＰＤＰ１を駆動する方法としてはサブフィールド方式を採用している。サブフィールド方式は１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、これらのサブフィールドの組合せによって階調を表示する方式である。ここで、各サブフィールドは映像の階調を示す重み（以下、「階調重み」という。）を有している。
図３は、本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の１フィールド内のサブフィールド構成を示す図である。実施の形態１においては、１フィールド期間を８つのサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ８）に分割し、各サブフィールドは（１，２，４，８，１６，３２，６４，１２８）の階調重みを有している。これらのサブフィールドを種々組み合わせて放電させることにより、「０」から「２５５」までの２５６段階の階調値を表示する。例えば、階調値「７」は、階調重み１，２，４を持つＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３を放電させることにより表示し、階調値「２１」は、階調重み１，４，１６を持つＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５を放電させることにより表示する。
各サブフィールドは、初期化放電を行う初期化期間Ｔ１と、放電させるべき放電セルに対して書込み放電を行う書込み期間Ｔ２と、書込み放電で書込まれた放電セルを一斉に放電させる維持期間Ｔ３とから構成される。
図４は、本発明に係る実施の形態１におけるＰＤＰ１の駆動波形を示す図である。サブフィールドの初期化期間Ｔ１では、走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎにランプ電圧を印加し全ての放電セルで一斉に初期化放電を行い、それ以前の個々の放電セルに対する壁電荷の履歴を消すとともに、次の書込み動作のために必要な壁電荷を形成する。書込み期間Ｔ２では、走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎに順次走査パルスを印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍには表示すべき映像信号に対応した書込みパルスを印加する。そして、走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎとデータ電極Ｄ１〜Ｄｍとの間で選択的に書込み放電を起こし、書込み放電された放電セルのみに壁電荷を形成する。さらに、維持期間Ｔ３では、走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎと維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳｎとの間に階調重みに比例した回数の維持パルスを印加し、書込み期間Ｔ２に壁電荷形成を行った放電セルのみを維持放電させる。他のサブフィールドについても、同様の動作を行う。
次に、ＰＤＰ１の放電電流について説明する。初期化期間Ｔ１での初期化放電は図４に示すようにランプ電圧による非常に弱い放電であり、その放電電流は維持放電の放電電流に比べて少ない。また、書込み期間Ｔ２では走査電極ごとに順次書込み放電を発生させるので、画面全体で放電する維持放電に比べて書込み放電による放電電流は少ない。よって、ＰＤＰ１の放電電流は初期化期間及び書込み期間では少なく、維持期間における維持放電によってほぼ決定される。そして、維持放電の放電電流は各放電セルの放電電流の総和なので、維持期間に放電する放電セルの割合（以下、「点灯率」という。）に比例する。
図５Ａ〜図５Ｄは、１フィールドにおける各サブフィールドの点灯率の時間変化を示す図である。図５Ａは、ＰＤＰ１の全放電セルで階調値「２５５」を表示したときの点灯率を示す。この場合、各サブフィールドの維持期間で全ての放電セルが放電するので、全てのサブフィールドの点灯率は１００％となる。図５Ｂは、放電セルの半分で階調値「２５５」を、残りの半分で階調値「０」を表示したときの点灯率を示す。この場合は残りの半分の放電セルは全く放電せず、残りの画面半分の放電セルが各サブフィールドの維持期間に放電するので、１フィールド期間内の点灯率は各サブフィールドとも５０％となる。図５Ｃは、ＰＤＰ１の全放電セルで階調値「１２７」を表示したときの点灯率を示す。この場合は、階調重み１、２、４、８、１６、３２、６４を持つ７つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ７）で全ての放電セルを放電させ、階調重み１２８を持つサブフィールドＳＦ８は全ての放電セルを放電させない。よって、ＳＦ１からＳＦ７までの点灯率は１００％、ＳＦ８の点灯率は０％となる。図５Ｄは、一般の映像を表示したときの点灯率を示す。この場合は映像の階調値に応じて、各サブフィールドの点灯率は様々な値をとる。但し、各サブフィールドの点灯率はそのサブフィールドの維持期間内では一定である。このように、各サブフィールドの維持期間における点灯率は放電する放電セル数から算出することができる。上述したように、点灯率が分かれば維持期間における放電電流を予測することができる。
次に、放電電流を供給するための手段について説明する。
図６は本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の放電電流を供給するための電力供給部の回路図である。実施の形態１においては、電力供給手段として、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔにより電力供給能力を制御することができるＤＣ−ＤＣコンバータ１４０を用いている。
図６において、三角波発生器１４２は周期及びＤＣオフセットの一定した三角波電圧Ｔｒｗを発生する。比較器１４４は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧と三角波電圧Ｔｒｗとを比較し、ＰＷＭ（ＰＵＬＳＥ ＷＩＤＴＨ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）信号Ｃｍｐを発生させる。すなわち比較器１４４は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧が三角波電圧Ｔｒｗより高い場合は「Ｈ」信号を出力し、低い場合は「Ｌ」信号を出力する。これら「Ｈ」信号と「Ｌ」信号を交互に繰返すことによりＰＷＭ信号Ｃｍｐを発生させる。従って、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧を高くするとＰＷＭ信号Ｃｍｐのデューティ比を大きくでき、逆に第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧を下げるとデューティ比を小さくすることができる。
このＰＷＭ信号Ｃｍｐは、スイッチング用トランジスタＴ１のベースに入力され、スイッチングトランス１４６の一次側電流Ｉ１を制御する。ＰＷＭ信号Ｃｍｐが「Ｈ」信号のとき一次側電流Ｉ１が流れ、「Ｌ」信号のときは遮断される。よって、ＰＷＭ信号Ｃｍｐのデューティ比が大きいほど単位時間当たりに流れる一次側電流Ｉ１は多くなり、スイッチングトランス１４６を介して発生する二次側電流Ｉ２も一次側電流Ｉ１に比例して多くなる。二次側電流Ｉ２は整流回路１４８で整流されて後述する維持パルス電圧印加回路１７２，１８２に供給される。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の電力供給能力は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔにより制御される。
図７Ａは、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔをパラメータとしたときの点灯率とＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏの関係を示す特性曲線であり、横軸は出力電流Ｉｏ及び点灯率、縦軸は出力電圧Ｖｏを示す。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０において、第１の電流制御信号ＣｏｎｔをＶｃ１（Ｖ）に設定し、出力電流ＩｏをＩ０１（Ａ）とすると出力電圧ＶｏはＶ０１（Ｖ）となる。第１の電流制御信号ＣｏｎｔをＶｃ１に保った状態で出力電流ＩｏがＩ０２（Ａ）へと増加すると、出力電圧は電圧Ｖ０１（Ｖ）から電圧Ｖ０２（Ｖ）に低下してしまう。しかし、出力電流ＩｏがＩ０１（Ａ）からＩ０２（Ａ）へ増加することがあらかじめ分かっていれば、出力電流Ｉｏの変化と同時に第１の電流制御信号Ｃｏｎｔを電圧Ｖｃ１（Ｖ）からＶｃ２（Ｖ）へと高くしていき、出力電圧ＶｏをＶ０１（Ｖ）一定に保つことができる。このように出力電流Ｉｏの変化に応じて第１の電流制御信号Ｃｏｎｔを制御すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏを一定に保つことができる。
ここで、出力電流Ｉｏは駆動回路内で消費される電力を除けば放電電流に等しく、また上述したように放電電流は点灯率に比例する。従って、点灯率の変化に応じて第１の電流制御信号Ｃｏｎｔを制御することによりＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏを一定に保つことができる。
図７Ｂは、点灯率と第１の電流制御信号Ｃｏｎｔとの関係を示す図であり、図７Ａを基にして第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧を縦軸として表したものである。前述したように、映像信号の点灯率はあらかじめ算出できるので、図７Ｂの関係を記憶部に記憶させておけば、点灯率に対応して第１の電流制御信号ＣｏｎｔをＤＣ−ＤＣコンバータ１４０に入力することにより、出力電圧Ｖｏを一定とすることができる。
このように、本発明に係る第１の実施の形態においては、点灯率を事前に求めて放電電流を予測して出力電圧Ｖｏを一定に保持するフィードフォワード制御を用いている。フィードフォワード制御では、出力電圧Ｖｏが今現在の放電電流に依存しないため、先回りした制御をすることができる。
なお、これらの特性曲線は、本発明に係るプラズマディスプレイ装置にＤＣ−ＤＣコンバータ１４０から実際に電力を供給し、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔをパラメータとして点灯率と出力電圧Ｖｏとの関係を実測して得られる。また、このようなフィードフォワード制御により、整流回路１４８に流れ込む電流Ｉｃ２とほぼ同量の電流が出力電流Ｉｏとして同時に流れ出すので、整流回路１４８で使用するコンデンサの容量は小さくすることができる。
次に、プラズマディスプレイ装置の回路構成について説明する。
図８は、本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置１００の回路ブロック図である。入力された映像信号ＳｉｇはＡＤ変換回路１０２でデジタル変換され、さらにサブフィールド変換回路１０４でサブフィールド変換されて８ビットのデジタルサブフィールド信号Ｓｂｉ（ｉ＝１〜８）となる。そして、サブフィールド処理回路１０６とデータ電極駆動回路１０８を経てＰＤＰ１に映像が表示される。また、点灯率算出部である点灯率算出回路１２０はデジタルサブフィールド信号Ｓｂｉに基づいて各サブフィールドの点灯率Ｌｉを算出し、点灯率信号Ｌｓを作成する。
ここで、デジタルサブフィールド信号Ｓｂｉは、ｉ番目のサブフィールドの維持期間において各放電セルを放電させるか、または放電させないかを示す信号である。本発明の実施の形態１では、１ビット目のデジタルサブフィールド信号Ｓｂ１は、１番目のサブフィールド（ＳＦ１）の維持期間において放電させる放電セルに対しては「１」、放電させない放電セルに対しては「０」の値を持っている。デジタルサブフィールド信号Ｓｂ２〜Ｓｂ８についても同様である。よって、点灯率算出回路１２０は、各デジタルサブフィールド信号Ｓｂｉの「１」の総数を算出し、全放電セル数で除算して点灯率Ｌｉを求め、それらを各サブフィールドの維持期間に同期して出力することで点灯率信号Ｌｓを作成する。
メモリ１３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏを一定に保つための点灯率Ｌと第１の電流制御信号Ｃｏｎｔとの関係をルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と略記する。）として記憶している。マイコン１６０は、メモリ１３０のＬＵＴを参照して点灯率信号Ｌｓに基づいて第１の電流制御信号Ｃｏｎｔを読み出し、この制御信号ＣｏｎｔをＤＣ−ＤＣコンバータ１４０に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔに基づき、走査電極駆動回路１７０及び維持電極駆動回路１８０に設けた維持パルス電圧印加部である維持パルス電圧印加回路１７２、１８２に電力を供給する。維持パルス電圧印加回路１７２，１８２は走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎと維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳｎに出力電圧Ｖｏと等しい維持パルス電圧を印加する。
なお、電源回路１９０は商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０に電力を供給している。また、維持パルス電圧印加回路１７２、１８２以外の各回路ブロックには、図示していない電源回路から必要な電力が供給されている。さらに、タイミング制御回路１９２は同期信号に基づいて必要なタイミング制御信号を作成し、各信号ブロックに供給している。
次に、プラズマディスプレイ装置の動作について説明する。図９Ａ〜図９Ｆは、本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図である。実施の形態１においては、ＰＤＰ１に表示される映像は前フィールドの映像信号Ｓｉｇに対して１フィールド期間だけ遅れて表示されるものとして説明する。
図９Ａはプラズマディスプレイ装置に入力される映像信号Ｓｉｇを示す。図９Ｂは映像信号Ｓｉｇに対するＰＤＰ１の放電電流Ｉｄを示す。放電電流Ｉｄは１つ前のフィールドの映像信号Ｓｉｇに対応しており、１番目のサブフィールドの維持期間における放電電流Ｉｄの大きさをＤ１として示している。Ｄ２〜Ｄ８についても同様である。
図９Ｃは、サブフィールド変換回路１０６から出力される８つのデジタルサブフィールド信号Ｓｂｉを示す。上述したように、デジタルサブフィールド信号Ｓｂｉの「１」の総和を全放電セル数で除算することにより、ｉ番目のサブフィールドの維持期間における点灯率Ｌｉが得られる。図９Ｄは、デジタルサブフィールド信号Ｓｂｉから出力される点灯率信号Ｌｓを示す。点灯率信号Ｌｓは１番目のサブフィールドの初期化期間及び書込み期間には点灯率「０」を出力し、維持期間には点灯率Ｌ１を出力する。同様に、２番目以降のサブフィールドの初期化期間及び書込み期間には点灯率「０」を出力し、維持期間には点灯率Ｌ２〜Ｌ８を出力する。図９ＥはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電流Ｉｏを示す。
ここで、ＰＤＰ１の放電電流Ｄｉは点灯率Ｌｉから予測され、その値及び放電タイミングはあらかじめ分かっている。よって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電流Ｉｏの値は各サブフィールドの初期化期間及び書込み期間では「０」であり、維持期間においては点灯率Ｌｉから予測される放電電流Ｄｉと等しくなるように調整されている。すなわち、図９Ｂ、図９Ｅにおいて、１番目のサブフィールドの維持期間における出力電流Ｉ１は、ＰＤＰ１の放電電流Ｄ１と同じ値となり、２番目以降のサブフィールドの出力電流Ｉ２〜Ｉ８についても、放電電流Ｄ２〜Ｄ８と同じ値となる。また、出力電流Ｉ１〜Ｉ８は各サブフィールドの維持期間のみに出力され、それらのタイミングは各放電電流Ｄ１〜Ｄ８が維持期間に発生するタイミングと同期している。よって、図９Ｆに示したようにＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏを一定に保つことができる。
なお、実施の形態１においては入力される映像信号Ｓｉｇに対して１フィールド期間遅れて放電電流Ｉｄが発生するものとして説明したが、この遅れ時間が２フィールドの場合には点灯率信号Ｌｓも２フィールド分遅延させることにより本発明を適用することができる。映像信号Ｓｉｇに対して３フィールド以上遅れて放電が発生する場合も同様である。
以上のように、各サブフィールドの点灯率Ｌｉをあらかじめ算出し、この点灯率Ｌｉに応じてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏが一定になるよう制御することができる。
（実施の形態２）
図１０は、本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の放電電流を供給するための電力供給部の回路図である。この実施の形態２においては、電力供給手段として、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔ及び第２の電流制御信号Ｖａｄｊにより電力供給量を制御することができるＤＣ−ＤＣコンバータ１４１を用いている。
図１０において、三角波発生器１４２は周期一定の三角波電圧を発生させ、発生した三角波電圧はオフセット制御回路１４３でオフセットが設定された三角波電圧Ｔｒｗとなって比較器１４４に入力される。三角波電圧Ｔｒｗのオフセット値は、第２の電流制御信号Ｖａｄｊにより決定される。そして、比較器１４４は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔの電圧と三角波電圧Ｔｒｗとを比較し、ＰＷＭ（ＰＵＬＳＥ ＷＩＤＴＨ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）信号Ｃｍｐを出力する。
Ｖａｄｊの電圧が一定の場合、三角波電圧Ｔｒｗの周期及びオフセットは共に一定であり、比較器１４４から発生するＰＷＭ信号Ｃｍｐのデューティ比は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔのみに依存する。この状態は、図６で示した本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置で用いたＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の動作状態に該当する。すなわち、ＰＤＰの放電電流の急激な変化に対してはフィードフォワード制御によりＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏが一定になるよう制御することができる。
しかし、実際には商用電源の変動等の予測できない変化が生じてしまい、出力電圧Ｖｏが変動することがある。この他にも出力電圧Ｖｏが変動する要因として、プラズマディスプレイ装置の使用部品のばらつきが考えられる。使用部品のばらつきが原因で、フィードフォワード制御だけで設定される出力電流Ｉｏと実際の放電電流とが合わない場合があり得る。ものづくりにおいては部品のばらつきを十分考慮した上で量産設計をしなければならないので、このばらつきによる影響を低減することが重要になってくる。
本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置では、さらに第２の電流制御信号Ｖａｄｊをフィードバック制御することにより、前述のフィードフォワード制御を補い、出力電圧Ｖｏの変動を抑えている。
以下に、第２の電流制御信号Ｖａｄｊの動作について説明する。第２の電流制御信号Ｖａｄｊは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電圧Ｖｏの値と基準電圧の値とを比較して作成される。基準電圧の値とは、出力電圧Ｖｏの目標値である。
図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の電流制御信号Ｖａｄｊと三角波電圧Ｔｒｗ及びＰＷＭ信号Ｃｍｐの関係を示す図である。図１１Ａでは、出力電圧Ｖｏが基準電圧より高い場合を示す。このとき第２の電流制御信号Ｖａｄｊの電圧値は上昇し、オフセット制御回路１４３において三角波電圧Ｔｒｗのオフセットが高くなる。よって、ＰＷＭ信号Ｃｍｐのデューティ比は小さくなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電流Ｉｏが少なくなるので出力電圧Ｖｏは低くなり、基準電圧に近づく。また、図１１Ｂは、出力電圧Ｖｏが基準電圧より低い場合であり、第２の電流制御信号Ｖａｄｊの電圧値は降下し、三角波電圧Ｔｒｗのオフセットが低くなっている。ゆえに、ＰＷＭ信号Ｃｍｐのデューティ比は大きくなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電流Ｉｏが多くなるので出力電圧Ｖｏは高くなり、基準電圧に近づく。
このように本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置は、商用電源等で生じる予期しない変動があっても出力電圧Ｖｏの変動をフィードバック制御により抑え、基準電圧にもどすことができる。また、プラズマディスプレイ装置の使用部品のばらつきがあったとしても、そのばらつきから生じる出力電圧Ｖｏの変動が検出され、第２の電流制御信号Ｖａｄｊによって出力電流Ｉｏがフィードバック制御される。よって、この場合も予測できない出力電圧Ｖｏの変動を抑制することが可能である。
なお、図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて、第２の電流制御信号Ｖａｄｊは三角波のオフセットを制御したが、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔが三角波のオフセットを制御するような構成であってもよいし、双方の制御信号が三角波のオフセットを制御する構成であってもよい。また、出力電圧Ｖｏが高い値で直接基準電圧と比較できないときは、出力電圧Ｖｏを分圧した後で比較してもよい。
次に、プラズマディスプレイ装置の回路構成について説明する。図１２は、本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置１０１の回路ブロック図である。
本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置１００との違いは、フィードバック電圧制御回路１５０を導入し、第１の電流制御信号Ｃｏｎｔだけでなく第２の電流制御信号ＶａｄｊによってもＤＣ−ＤＣコンバータ１４１を制御することにある。
フィードバック電圧制御回路１５０は今現在のＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電圧Ｖｏと基準電圧発生回路１５２から出力される基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を比較器１５４で検出する。そして、この差分に応じて第２の電流制御信号Ｖａｄｊを作成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１に出力する。出力電圧Ｖｏは維持パルス電圧と等しく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電流Ｉｏは維持パルス電圧に基づいて制御されている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１は第１の電流制御信号Ｃｏｎｔ及び第２の電流制御信号Ｖａｄｊに基づき、走査電極駆動回路１７０及び維持電極駆動回路１８０に設けた維持パルス電圧印加回路１７２、１８２に電力を供給する。維持パルス電圧印加回路１７２，１８２は走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎと維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳｎに出力電圧Ｖｏと等しい維持パルス電圧を印加する。
なお、電源回路１９０は商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０に電力を供給している。また、維持パルス電圧印加回路１７２、１８２以外の各回路ブロックには、図示していない電源回路から必要な電力が供給されている。さらに、タイミング制御回路１９２は同期信号に基づいて必要なタイミング制御信号を作成し、各信号ブロックに供給している。
次に、プラズマディスプレイ装置の動作について説明する。図１３Ａ〜図１３Ｆは、本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図である。前述した実施の形態１と同様に、ＰＤＰ１に表示される映像は前フィールドの映像信号Ｓｉｇに対して１フィールド期間だけ遅れて表示されるものとして説明する。
図１３Ａはプラズマディスプレイ装置に入力される映像信号Ｓｉｇを示す。図１３Ｂは映像信号Ｓｉｇに対するＰＤＰ１の放電電流Ｉｄを示す。放電電流Ｉｄは１つ前のフィールドの映像信号Ｓｉｇに対応しており、１番目のサブフィールドの維持期間Ｔ３における放電電流Ｉｄの大きさをＤ１として示している。Ｄ２〜Ｄ８についても同様である。図１３Ｃはサブフィールド変換回路１０４から出力される８つのデジタルサブフィールド信号Ｓｂｉを示す。上述したように、デジタルサブフィールド信号Ｓｂｉの「１」の総和を全放電セル数で除算することにより、ｉ番目のサブフィールドの維持期間Ｔ３における点灯率Ｌｉが得られる。図１３Ｄはデジタルサブフィールド信号Ｓｂｉから得られる点灯率信号Ｌｓを示す。点灯率信号Ｌｓは１番目のサブフィールドの初期化期間Ｔ１及び書込み期間Ｔ２には点灯率「０」を出力し、維持期間Ｔ３には点灯率Ｌ１を出力する。同様に、２番目以降のサブフィールドの初期化期間Ｔ１及び書込み期間Ｔ２には点灯率「０」を出力し、維持期間Ｔ３には点灯率Ｌ２〜Ｌ８を出力する。図１３ＥはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電流Ｉｏを示し、図１３Ｆは同出力電圧Ｖｏを示す。
ここで、ＰＤＰ１の放電電流Ｄｉは点灯率Ｌｉから予測され、その値及び放電タイミングはあらかじめ分かっている。そこで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電流Ｉｏの値は各サブフィールドの初期化期間Ｔ１及び書込み期間Ｔ２では「０」とし、維持期間Ｔ３においては点灯率Ｌｉから予測される放電電流Ｄｉと等しくなるように調整できる。すなわち、図１３Ｂ、図１３Ｅにおいて、１番目のサブフィールドの維持期間Ｔ３における出力電流Ｉ１は、ＰＤＰ１の放電電流Ｄ１と同じ値となり、２番目以降のサブフィールドの出力電流Ｉ２〜Ｉ８についても、放電電流Ｄ２〜Ｄ８と同じ値となる。また、出力電流Ｉ１〜Ｉ８は各サブフィールドの維持期間Ｔ３のみに出力され、それらのタイミングは各放電電流Ｄ１〜Ｄ８が維持期間Ｔ３に発生するタイミングと同期している。このようなフィードフォワード制御により、図１３Ｆに示したようにＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧Ｖｏを一定に保つことができる。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、一次側電流Ｉｃ１の時間変化と第２の電流制御信号ＶａｄｊとＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏとの関係を示した図である。
図１４Ａは、一次側電流Ｉｃ１の時間変化を示す。図１４Ａにおいて、破線で示す緩やかな変化が電源回路１９０から供給される一次側電流Ｉｃ１の変化である。例えば商用電源が変動し一次側電流Ｉｃ１が不規則に変化する周期は、サブフィールドの維持期間Ｔ３ごとに発生する放電電流に対応して急激に変化する出力電流Ｉｏの周期に比べると非常に長く、フィードバック制御により十分追従できる周期である。なお、説明の便宜上、図示した一次側電流Ｉｃ１の周期は実際の周期より短くなっている。また、各サブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・、ＳＦ８）の維持期間Ｔ３における一次側電流Ｉｃ１の激しい変化は、出力電流Ｉｏを作成するための一次側電流Ｉｃ１の導通と遮断の繰り返しを示す。
図１４Ｂは、一次側電流Ｉｃ１に対応して変化する第２の電流制御信号Ｖａｄｊを示す。一次側電流Ｉｃ１の周期の長い変動に対し、第２の電流制御信号Ｖａｄｊはその変動を打ち消す方向に作用している。
図１１Ａで示したように、一次側電流Ｉｃ１が増加する場合は、出力電流Ｉｏが増え出力電圧Ｖｏは高くなる。フィードバック電圧制御回路１５０はこの出力電圧Ｖｏが高くなったことを検出し、それに追従して第２の電流制御信号Ｖａｄｊの電圧を上昇させるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４１のデューティ比は小さくなる。その結果、出力電流Ｉｏの増加を抑えて出力電圧Ｖｏを一定に保持することができる。また、図１１Ｂで示したように、一次側電流Ｉｃ１が減少する場合は、出力電流Ｉｏが減り出力電圧Ｖｏは低くなる。フィードバック電圧制御回路１５０は出力電圧Ｖｏが低くなったことを検出し、それに追従して第２の電流制御信号Ｖａｄｊの電圧を降下させるので、デューティ比が大きくなる。よって、今度は出力電流Ｉｏの減少を抑えて出力電圧Ｖｏを一定に保つことができる。図１４Ｃ及び図１４ＤはＤＣ−ＤＣコンバータ１４１の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏを示す。
なお、実施の形態１においては入力される映像信号Ｓｉｇに対して１フィールド期間遅れて放電電流Ｉｄが発生するものとして説明したが、この遅れ時間が２フィールドの場合には点灯率信号Ｌｓも２フィールド分遅延させることにより本発明を適用することができる。映像信号Ｓｉｇに対して３フィールド以上遅れて放電が発生する場合も同様である。
以上のように、各サブフィールドの点灯率Ｌｉをあらかじめ算出し、この点灯率信号Ｌｉに応じて維持期間Ｔ３の放電電流Ｉｄと等しいＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流Ｉｏを出力し電圧Ｖｏが一定になるようフィードフォワード制御する。また、予測できない商用電源等の変動に対してはフィードバック制御により出力電圧Ｖｏの変動を抑えることができる。
なお、放電セルが極めて多い高精細度ＰＤＰでは、ＰＤＰが複数の走査ブロックに分割され、各走査ブロックの維持放電時に多くの電力が供給される。この高精細度ＰＤＰに本発明に係るプラズマディスプレイ装置を導入することにより、維持放電に必要な電力を常時過不足なく供給することができる。よって、映像ムラがなく、鮮明な画像を表示するＰＤＰが得られる。
本発明のプラズマディスプレイ装置は、ＰＤＰの放電電流が急に変化した場合であっても、出力電圧を一定に保ち、正しい階調値で映像を表示するプラズマディスプレイ装置を提供することができるので、大型画面表示装置等として有用である。
本発明に係る実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置に用いられるＰＤＰの電極の配置を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の１フィールド内のサブフィールド構成を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるＰＤＰの駆動波形を示す図 １フィールドにおける各サブフィールドの点灯率の時間変化を示す図 １フィールドにおける各サブフィールドの点灯率の時間変化を示す図 １フィールドにおける各サブフィールドの点灯率の時間変化を示す図 １フィールドにおける各サブフィールドの点灯率の時間変化を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の電力供給部の回路図 電流制御信号をパラメータとしたときの点灯率とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流と出力電圧の関係を示す特性曲線を示す図 ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を一定に保つための点灯率と電流制御信号との関係を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の電力供給部の回路図 第２の電流制御信号Ｖａｄｊと三角波電圧Ｔｒｗ及びＰＷＭ信号Ｃｍｐの関係を示す図 第２の電流制御信号Ｖａｄｊと三角波電圧Ｔｒｗ及びＰＷＭ信号Ｃｍｐの関係を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 本発明に係る実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の各回路ブロックの出力信号を示す図 一次側電流の時間変化と第２の電流制御信号とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧との関係を示した図 一次側電流の時間変化と第２の電流制御信号とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧との関係を示した図 一次側電流の時間変化と第２の電流制御信号とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧との関係を示した図 一次側電流の時間変化と第２の電流制御信号とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧との関係を示した図
符号の説明
１０４ サブフィールド変換回路
１２０ 点灯率算出回路
１３０ メモリ
１４０，１４１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１６０ マイコン
１７２，１８２ 維持パルス電圧印加回路

Claims (2)

  1. 走査電極、維持電極及びデータ電極を有する複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルに対し、１フィールド期間を初期化期間、書込み期間及び維持期間を有する複数のサブフィールドで構成し、映像信号に基づいて前記維持期間に前記放電セルを放電または非放電させることにより映像を表示するプラズマディスプレイ装置であって、
    前記走査電極及び前記維持電極に前記複数の放電セルを放電させるための維持パルス電圧を印加する維持パルス電圧印加部と、
    前記維持期間における前記複数の放電セルの放電の割合を示す点灯率を前記映像信号からあらかじめサブフィールドごとに算出する点灯率算出部と、
    前記維持パルス電圧印加部に電力を供給する電力供給部と、
    前記点灯率に基づいて、前記維持パルス電圧が一定となるように前記電力供給部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記点灯率に基づいて第１の電流制御信号を求めて前記電力供給部に入力するフィードフォワード制御部と、
    前記電力供給部の出力電圧に基づいて第２の電流制御信号を求めて前記電力供給部に入力するフィードバック制御部と、を有し、
    前記第１の電流制御信号と前記第２の電流制御信号に基づいて前記電力供給部の出力電流を制御することにより前記電力供給部の出力電圧を一定に保持することを特徴とする
    プラズマディスプレイ装置。
  2. 前記フィードフォワード制御部は、前記点灯率に対応した前記第１の電流制御信号をあらかじめ記憶した記憶部を有することを特徴とする
    請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。
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