JP4997751B2 - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの駆動方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、１対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間にはキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線でＲＧＢ各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

パネルを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有し、初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。書込み期間では、表示を行うべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、走査電極と維持電極とからなる表示電極対に交互に維持パルスを印加し、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。

サブフィールド法の中でも、緩やかに変化する電圧波形を用いて初期化放電を行い、さらに維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行うことで、階調表示に関係しない発光を極力減らしコントラスト比を向上させた新規な駆動方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、維持期間における最後の維持パルスのパルス幅を他の維持パルスのパルス幅よりも短くし、表示電極間の壁電荷による電位差を緩和する、いわゆる細幅消去放電についても記載されている。この細幅消去放電を安定して発生させることによって、続くサブフィールドの書込み期間において確実な書込み動作を行うことができ、コントラスト比の高いプラズマディスプレイ装置を実現することができる。
特開２０００−２４２２２４号公報

しかしながら、最近のパネルの大画面化、あるいは高輝度化に伴い細幅消去放電が不安定となる傾向があり、そのため書込み放電が不安定となって、表示を行うべき放電セルで書込み放電が発生せず画像表示品質を劣化させる、あるいは書込み放電を発生させるために必要な電圧が高くなる等の問題が生じてきた。

本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、画像表示品質のよいパネルの駆動方法を提供することを目的とする。

本発明は走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備えたパネルの駆動方法であって、１フィールド期間を、放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、書込み放電を発生させた放電セルで輝度重みに比例した回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成し、維持期間において最後の維持放電を発生させるための電圧を表示電極対に印加した後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔を置いて、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧を表示電極対に印加することを特徴とする。この方法により、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、画像表示品質のよいパネルの駆動方法を提供することができる。

また本発明のパネルの駆動方法は、放電セルの点灯率が高いときの時間間隔は、放電セルの点灯率が低いときの時間間隔よりも長くなるように制御されたサブフィールドを１フィールド期間に少なくとも１つ含むことが望ましい。

また本発明のパネルの駆動方法は、輝度重みの小さいサブフィールドにおける時間間隔は、輝度重みの大きいサブフィールドにおける時間間隔に等しいかまたは短くなるように制御してもよい。この方法により、表示画像品質をさらに向上させることができる。

また本発明は、走査電極と維持電極とからなる表示電極対を有する放電セルを複数備えたパネルの駆動方法であって、１フィールド期間を、放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、書込み放電を発生させた放電セルで輝度重みに比例した回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成し、維持放電を発生させるための電圧を表示電極対に印加するための第１のスイッチング素子と、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧を表示電極対に印加する第２のスイッチング素子とを備え、維持期間において最後の維持放電を発生させる際に、第１のスイッチング素子をオンにした後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔を置いて、第２のスイッチング素子をオンにすることを特徴とする。この方法によっても、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、画像表示品質のよいパネルの駆動方法を提供することができる。

また本発明のパネルの駆動方法は、放電セルの点灯率が高いときの時間間隔は、放電セルの点灯率が低いときの時間間隔よりも長くなるように制御されたサブフィールドを１フィールド期間に少なくとも１つ含むことが望ましい。

また本発明のパネルの駆動方法は、輝度重みの小さいサブフィールドにおける時間間隔は、輝度重みの大きいサブフィールドにおける時間間隔に等しいかまたは短くなるように制御してもよい。この方法により、表示画像品質をさらに向上させることができる。

本発明によれば、大画面・高輝度パネルであっても、書込み放電を発生させるために必要な電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させ、画像表示品質のよいパネルの駆動方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態におけるパネルの駆動方法について、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用いるパネルの要部を示す分解斜視図である。パネル１０は、ガラス製の前面基板２１と背面基板３１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２１上には表示電極対を構成する走査電極２２と維持電極２３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２２および維持電極２３を覆うように誘電体層２４が形成され、誘電体層２４上には保護層２５が形成されている。また、背面基板３１上には絶縁体層３３で覆われた複数のデータ電極３２が設けられ、絶縁体層３３上に井桁状の隔壁３４が設けられている。また、絶縁体層３３の表面および隔壁３４の側面に蛍光体層３５が設けられている。そして、走査電極２２および維持電極２３とデータ電極３２とが交差するように前面基板２１と背面基板３１とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、パネルの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

図２は本発明の実施の形態に用いる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２２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極２３）が配列され、列方向にｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極３２）が配列されている。そして、１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。

図３は本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、パネル１０、画像信号処理回路５１、データ電極駆動回路５２、走査電極駆動回路５３、維持電極駆動回路５４、タイミング発生回路５５、点灯率算出回路５８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５１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５２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。点灯率算出回路５８はサブフィールド毎の画像データにもとづいてサブフィールド毎の放電セルの点灯率、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算出する。タイミング発生回路５５は水平同期信号Ｈ、垂直同期信号Ｖおよび点灯率算出回路５８が算出した点灯率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５３はタイミング信号にもとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路５４はタイミング信号にもとづいて維持電極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５３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５４にも同様に維持パルス発生部２００を備えている。

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。本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、・・・、第１０ＳＦ）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（１、２、３、６、１１、１８、３０、４４、６０、８１）の輝度重みをもつものとして説明する。図４は本発明の実施の形態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であり、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、維持期間を有している。

第１ＳＦの初期化期間では、まずその前半部において、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０Ｖ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から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２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、全ての放電セルにおいて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積され、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎおよびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上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。

続いて初期化期間の後半部において、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｅ１に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３から電圧Ｖｉ４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、全ての放電セルにおいて再び微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の正の壁電圧が書込み動作に適した値に調整される。

本実施の形態においては、このように第１ＳＦの初期化動作は、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作である。

続く書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧Ｖｅ２に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを電圧Ｖｃに保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａを印加するとともに、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）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧と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、書込みパルス電圧Ｖｄ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。

続く維持期間では、消費電力を削減するために電力回収回路を用いて駆動を行っている。駆動電圧波形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維持動作の概要について説明する。まず走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに正の維持パルス電圧Ｖｓを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに接地電位、すなわち０Ｖを印加する。すると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に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧と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、このとき発生した紫外線により蛍光体層３５が発光する。そして走査電極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。さらにデータ電極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が保持される。

続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには０Ｖを、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには維持パルス電圧Ｖｓをそれぞれ印加する。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電圧を印加し、表示電極対の電極間に電位差を与えることにより、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。

そして、維持期間の最後には走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの電極間にいわゆる細幅パルス状の電位差を与えて、データ電極Ｄｋ上の正の壁電荷を残したまま、走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ上の壁電圧を消去している。具体的には、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを一旦０Ｖに戻した後、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに維持パルス電圧Ｖｓを印加する。すると、維持放電を起こした放電セルで、維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こる。そしてこの放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加する。これにより、維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの電極間の電位差が（Ｖｓ−Ｖｅ１）の程度まで弱まる。すると、データ電極Ｄｋ上の正の壁電荷を残したまま、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧はそれぞれの電極に印加した電圧の差（Ｖｓ−Ｖｅ１）の程度まで弱められる。以下、この放電を「消去放電」と呼び、消去放電を発生させるために走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間に与える電位差は幅の狭い細幅パルス状の電位差である。

このように、最後の維持放電、すなわち消去放電を発生させるための電圧Ｖｓを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに印加した後、所定の時間間隔（以下、「消去位相差Ｔｈ１」と呼称する）を置いて、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ｖｅ１を維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに印加する。第１ＳＦの維持期間においては点灯率にかかわらず消去位相差Ｔｈ１は１５０ｎｓになるように制御されている。こうして第１ＳＦの維持期間における維持動作が終了する。

第２ＳＦの初期化期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを電圧Ｖｅ１に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍを０Ｖにそれぞれ保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３’から電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を行った放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Ｄｋに対しては、直前の維持期間においてデータ電極Ｄｋ上に正の壁電圧が十分に蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。一方、前のサブフィールドで維持放電を行わなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。

このように第２ＳＦの初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う選択初期化動作である。

第２ＳＦの書込み期間の動作は第１ＳＦと同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。第３ＳＦ〜第１０ＳＦにおける初期化期間の動作は第２ＳＦと同様の選択初期化動作であり、書込み期間の書込み動作も第２ＳＦと同様である。ただし本実施の形態においては、維持期間の最後に表示電極対のそれぞれに印加する電圧の消去位相差Ｔｈ１は、サブフィールドとそのサブフィールドの点灯率とによって制御されている。図５は本実施の形態におけるサブフィールドと点灯率と消去位相差Ｔｈ１との関係を示す図である。このように、第１ＳＦ〜第４ＳＦでは点灯率にかかわらず消去位相差Ｔｈ１は１５０ｎｓになるように制御されている。また第５ＳＦ〜第１０ＳＦでは、点灯率が４４％未満の場合には消去位相差Ｔｈ１は１５０ｎｓ、点灯率が４４％以上７０％未満の場合には消去位相差Ｔｈ１は２００ｎｓ、点灯率が７０％以上の場合には消去位相差Ｔｈ１は３００ｎｓとなるように制御されている。このように制御することにより、走査パルス電圧やデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができる。

次に、維持期間における動作の詳細について説明する。まず表示電極対のそれぞれに交互に維持パルスを印加して放電セルを維持放電させるための駆動回路である維持パルス発生部１００、２００の詳細について説明する。図６は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００の回路図である。維持パルス発生部１００は電力回収部１１０とクランプ部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。クランプ部１２０は、電圧値がＶｓ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およびクランプ部１２０は、走査パルス発生回路を介してパネル１０の電極間容量Ｃｐの一端である走査電極２２に接続されている。なお、図６では走査パルス発生回路は図示していない。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もち、電圧値がほぼＶｓ／２に充電されており、電力回収部１１０の電源として働く。

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り、電力回収用のコンデンサＣ２０、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、逆流防止用のダイオードＤ２１、Ｄ２２、電力回収用のインダクタＬ２０を有する電力回収部２１０と、電源ＶＳ、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４を有するクランプ部２２０とを備え、維持パルス発生部２００の出力はパネル１０の電極間容量Ｃｐの他端である維持電極２３に接続されている。なお、後の説明のために、図６には維持電極２３に電圧Ｖｅ１を印加するための電源ＶＥ、スイッチング素子Ｑ２８、Ｑ２９もそれぞれ示している。

次に、駆動電圧波形の詳細について説明する。図７は本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図４の破線で囲った部分の詳細なタイミングチャートである。まず維持パルスの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。

（期間Ｔ１）
時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１２をオンにする。すると走査電極２２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２２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２２の電圧は０Ｖ付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分等による電力損失のため、走査電極２２の電圧は０Ｖ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をオンにする。すると走査電極２２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２２の電圧は強制的に０Ｖに低下する。

さらに、時刻ｔ２でスイッチング素子Ｑ２１をオンにする。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２３の電圧が上がり始める。なお本実施の形態においては、上述の共振周期が約１２００ｎｓに設定されており、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、すなわち期間Ｔ１の時間は５５０ｎｓに設定されている。

（期間Ｔ３）
インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとも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２３の電圧はＶｓ付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分等による電力損失のため、維持電極２３の電圧はＶｓ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をオンにする。すると維持電極２３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２３の電圧は強制的にＶｓ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２２−維持電極２３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までにオフすればよく、スイッチング素子Ｑ２１は時刻ｔ３以降、時刻ｔ４までにオフすればよい。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直前にオフにすることが望ましい。

（期間Ｔ４〜Ｔ６）
走査電極２２に印加される維持パルスと維持電極２３に印加される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２２と維持電極２３とを入れ替えた動作に等しいので説明を省略する。

以上の期間Ｔ１〜Ｔ６の動作を、必要なパルス数に応じて繰り返す。なお本実施の形態においては、期間Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５の時間は、期間Ｔ１の時間と同様に５５０ｎｓに設定されている。また、期間Ｔ３、Ｔ６の時間は、１４５０ｎｓに設定されている。

次に、維持期間の最後の消去放電について詳細に説明する。

（期間Ｔ７）
この期間は維持電極２３に印加された維持パルスの立ち下がりであり、期間Ｔ４と同じである。すなわち、時刻ｔ７でスイッチング素子Ｑ２２をオンにすることにより、維持電極２３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２３の電圧が下がり始める。

（期間Ｔ８）
時刻ｔ８でスイッチング素子Ｑ２４をオンして、維持電極２３の電圧を強制的に０Ｖに低下させる。そしてスイッチング素子Ｑ１１をオンにする。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２２の電圧が上がり始める。

（期間Ｔ９）
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の時間経過後には走査電極２２の電圧はＶｓ付近まで上昇するが、ここでは、電力回収部の共振の周期の１／２より短い期間、すなわち走査電極２２の電圧がＶｓ付近まで上昇する以前の時刻ｔ９でスイッチング素子Ｑ１３をオンにする。すると走査電極２２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２２の電圧は急峻にＶｓ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２２−維持電極２３間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。また、時刻ｔ１０の直前でスイッチング素子Ｑ２４をオフする。

（期間Ｔ１０）
時刻ｔ１０においてスイッチング素子Ｑ２８およびスイッチング素子Ｑ２９をオンにする。すると維持電極２３はスイッチング素子Ｑ２８、Ｑ２９を通して直接に電源ＶＥへ接続されるため、維持電極２３の電圧は強制的にＶｅ１まで上昇する。時刻ｔ１０は期間Ｔ９で発生した放電が収束する前、すなわち放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している時刻である。そして荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界が変化するので、この変化した電界を緩和するように荷電粒子が再配置されて壁電荷を形成する。このとき、走査電極２２に印加されている電圧Ｖｓと維持電極２３に印加されている電圧Ｖｅ１との差が小さいため、走査電極２２上および維持電極２３上の壁電圧が弱められる。このように、最後の放電を発生させる電位差は、最後の維持放電が収束する前に表示電極対の電極間に与える電位差を緩和するように変化させた細幅パルス形状の電位差であり、発生する放電は消去放電である。また、データ電極３２はこのとき０Ｖに保持されており、データ電極３２に印加されている電圧と走査電極２２に印加されている電圧との電位差を緩和するように放電による荷電粒子が壁電荷を形成するので、データ電極３２上には正の壁電圧が形成される。

ここで、消去位相差Ｔｈ１は、消去放電を発生させるための電圧Ｖｓを走査電極２２に印加した後、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ｖｅ１を維持電極２３に印加するまでの時間間隔であるが、その制御は本実施の形態においてはスイッチング素子を用いて行われる。すなわち、維持放電を発生させるための電圧Ｖｓを走査電極２２に印加するための第１のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ１３と、表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧Ｖｅ１を維持電極に印加する第２のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ２８、Ｑ２９とを備え、スイッチング素子Ｑ１３をオンにした後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔（以下、「消去位相差Ｔｈ２」と呼称する）を置いて、スイッチング素子Ｑ２８、Ｑ２９をオンにする。このとき、消去位相差Ｔｈ１と消去位相差Ｔｈ２とは厳密には等しくならない可能性があるが、スイッチング素子の遅れ時間等に大きな差がない限り、実用上は等しいものと考えてよい。そのため以下では、消去位相差Ｔｈ１と消去位相差Ｔｈ２とを区別せず、単に消去位相差Ｔｈと記す。

なお時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの時間、すなわち期間Ｔ９の時間は消去位相差Ｔｈであり、図５に示したように、サブフィールドとそのサブフィールドの点灯率とによって制御されている。すなわち、第１ＳＦ〜第４ＳＦでは点灯率にかかわらず消去位相差Ｔｈは１５０ｎｓになるように制御されている。また第５ＳＦ〜第１０ＳＦでは、点灯率が４４％未満の場合には消去位相差Ｔｈは１５０ｎｓ、点灯率が４４％以上７０％未満の場合には消去位相差Ｔｈは２００ｎｓ、点灯率が７０％以上の場合には消去位相差Ｔｈは３００ｎｓとなるように制御されている。

このように、維持期間において、最後の維持放電を発生させるための電圧を表示電極対に印加した後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔である消去位相差Ｔｈを置いて、表示電極対の電極間の電位差を緩和するように表示電極対に電圧を印加している。そして消去放電を発生させる電位差は、最後の維持放電が収束する前に表示電極対の電極間に与える電位差を変化させた細幅パルス状の電位差である。さらに消去位相差Ｔｈは、本実施の形態においては図５に示したように、放電セルの点灯率が高いときの消去位相差Ｔｈが、放電セルの点灯率が低いときの消去位相差Ｔｈよりも長くなるように制御され、輝度重みの小さいサブフィールドにおける消去位相差Ｔｈが、輝度重みの大きいサブフィールドにおける消去位相差Ｔｈに等しいかまたは短くなるように制御されている。このように制御することにより、走査パルス電圧やデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができる。

次に、本実施の形態におけるパネルの駆動方法により、走査パルス電圧やデータパルス電圧を高くすることなく、安定した書込み放電を発生させることができる理由について説明する。

上述したように、細幅パルスによる消去放電は、放電で発生した荷電粒子が放電空間内に十分残留している間に放電空間内の電界を変化させ、この変化した電界を緩和するように荷電粒子を再配置させて壁電荷を形成することにより所望の壁電荷を形成するものである。したがって消去位相差Ｔｈが大きくなると、放電で発生した荷電粒子が再結合してしまい、電界を緩和するための荷電粒子が不足して所望の壁電荷が形成できなくなる。そしてその結果、放電すべき放電セルで書込み放電が発生しないという第１種の書込み不良が増えることが確認されている。図８（ａ）は、正常な書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧と消去位相差Ｔｈとの関係を模式的に示す図であり、横軸が消去位相差Ｔｈ、縦軸が書込みパルス電圧を示している。このように、消去位相差Ｔｈが大きくなるにつれて、放電すべき放電セルで確実に書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧が大きくなることが確認できている。

一方、消去位相差Ｔｈが小さくなりすぎると正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧が高くなるということが明らかになった。走査パルス電圧の大きさは、選択された行の放電セルと選択されていない行の放電セルとを区別するための電圧である。実際この電圧を小さくすると、いずれかの行の放電セルで書込み放電を発生させている間に、選択されていない行の放電セルの壁電荷が奪われ、本来書込み放電を発生させたいときに壁電圧が不足して書込み放電が発生しないという第２種の書込み不良が発生する。図８（ｂ）は、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧と消去位相差Ｔｈとの関係を模式的に示す図であり、横軸が消去位相差Ｔｈ、縦軸が走査パルス電圧を示している。このように、消去位相差Ｔｈが小さくなるほど上述した第２種の書込み不良が発生しやすくなり、これを防ぐためには走査パルス電圧を高くしなければならないことが実験的に明らかとなった。このように、消去位相差Ｔｈに対して第１種の書込み不良と第２種の書込み不良とは相反する特性を示すために、実用上は消去位相差Ｔｈをどちらの書込み不良も発生しないような所定の値に設定することが望ましいことが分かった。

さらに詳細な検討の結果、この最適な消去位相差Ｔｈはサブフィールドの点灯率が高くなるほど長くなることも明らかになった。図８（ｃ）は、書込み放電に必要な走査パルス電圧と点灯率との関係を模式的に示す図であり、このように点灯率が高くなると放電の発生が遅れる傾向がある。これは点灯率が高くなると放電電流が増加し、それに伴う電圧降下が大きくなって放電セルに印加される実効的な電圧が低下し、放電の発生が遅れるものと考えることができる。そして、放電が遅れると、消去放電を発生させる細幅状の電位差の幅が等価的に狭くなったのと同様の放電となる。したがって、点灯率が小さい場合には消去位相差Ｔｈを上述した所定の値に制御し、点灯率が大きくなるにつれて消去位相差Ｔｈを大きくし実質的な細幅パルス幅を最適にすることにより、点灯率に依存せず常に最適な消去位相差Ｔｈに保つことができ、最適な駆動ができる。

本実施の形態においてはこれに加えて、サブフィールド毎に消去位相差Ｔｈの制御を変えている。図９はサブフィールドのそれぞれにおける消去位相差Ｔｈを１５０ｎｓと設定した場合の、第２種の書込み不良が発生しない走査パルス電圧の値を示す図である。上述したように消去位相差Ｔｈを短くすると走査パルス電圧は高くなるが、図９に示したようにサブフィールドの輝度重みが大きくなるほどその程度が顕著になることが分かった。これは、輝度重みの大きいサブフィールドでは維持放電によるプライミングが多くなるので、書込み期間において選択された行の放電セルで書込み放電を発生させている間に、選択されていない行の放電セルの壁電荷が奪われやすくなり、書込み放電のための壁電圧が減少する割合が多くなるものと考えることができる。逆に、輝度重みの小さいサブフィールドでは書込み放電のための壁電圧が減少する割合が小さくなり、走査パルス電圧を輝度重みの大きいサブフィールドよりも低く設定することができる。したがって、輝度重みの小さいサブフィールドでは、点灯率が大きくなり第２種の書込み不良を防ぐための走査パルス電圧がある程度上昇しても、輝度重みの大きいサブフィールドで必要な走査パルス電圧を超えない限り点灯率に応じた制御を行わなくてもよい。一般に消去位相差Ｔｈを変化させると消去放電に伴う発光輝度も変化するが、このように輝度重みの小さいサブフィールドにおいて消去位相差Ｔｈを固定することで、消去放電に伴う発光輝度も一定となるので、表示画像品質をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態において例示した各期間Ｔ１〜Ｔ１０の時間の値は一例であって、本発明はこれらの値に限られるものではなく、パネルの放電特性等に応じて設定することが望ましい。

なお、本実施の形態においては、第１ＳＦの初期化期間には全セル初期化動作を行い、第２ＳＦの初期化期間には選択初期化動作を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それぞれのサブフィールドにおいて全セル初期化、選択初期化動作を任意に行ってもよい。

また、本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、・・・、第１０ＳＦ）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（１、２、３、６、１１、１８、３０、４４、６０、８１）の輝度重みをもつものとして説明したが、本発明はサブフィールド数や各サブフィールドの輝度重みが上記の値に限定されるものではない。

さらに、本実施の形態においては、第１ＳＦ〜第４ＳＦでは点灯率にかかわらず消去位相差Ｔｈは１５０ｎｓになるように制御し、第５ＳＦ〜第１０ＳＦでは、点灯率が４４％未満の場合には消去位相差Ｔｈは１５０ｎｓ、点灯率が４４％以上７０％未満の場合には消去位相差Ｔｈは２００ｎｓ、点灯率が７０％以上の場合には消去位相差Ｔｈは３００ｎｓとなるように制御するものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばサブフィールド毎に適当な点灯率で切換えてもよい。また、点灯率に応じて消去位相差Ｔｈが実質的に連続的に変化するように制御してもよい。このように制御することにより、消去位相差Ｔｈの変化が表示画像に与える影響も連続的に変化するので、画像表示品質も向上する。

本発明のパネルの駆動方法は、高輝度・高精細度パネルであっても、低い書込みパルス電圧で書込み動作が可能であり、パネルを用いたプラズマディスプレイ装置等として有用である。

本発明の実施の形態に用いるパネルの要部を示す分解斜視図 同パネルの電極配列図 同パネルを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同パネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図 本発明の実施の形態におけるサブフィールドと点灯率と消去位相差との関係を示す図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部の回路図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部の動作を説明するためのタイミングチャート （ａ）は、正常な書込み放電を発生させるために必要な書込みパルス電圧と消去位相差との関係を模式的に示す図（ｂ）は、正常な書込み放電を発生させるために必要な走査パルス電圧と消去位相差との関係を模式的に示す図（ｃ）は、書込み放電に必要な走査パルス電圧と点灯率との関係を模式的に示す図 第２種の書込み不良が発生しない走査パルス電圧の値を示す図

符号の説明

１０ パネル
２２ 走査電極
２３ 維持電極
３２ データ電極
５１ 画像信号処理回路
５２ データ電極駆動回路
５３ 走査電極駆動回路
５４ 維持電極駆動回路
５５ タイミング発生回路
５８ 点灯率算出回路
１００，２００ 維持パルス発生部
１１０，２１０ 電力回収部
１２０，２２０ クランプ部

Claims (1)

1. 走査電極と維持電極とからなる表示電極対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の駆動方法であって、
   １フィールド期間を、前記放電セルで選択的に書込み放電を発生させる書込み期間と、前記書込み放電を発生させた放電セルで輝度重みに比例した回数の維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドで構成し、
   前記維持期間において、最後の維持放電を発生させるための電圧を前記走査電極に印加した後、そのサブフィールドにおける放電セルの点灯率に応じた時間間隔をあけて、前記走査電極に最後の維持放電を発生させるための電圧を印加したまま、前記表示電極対の電極間の電位差を緩和するための電圧を前記維持電極に印加して消去放電を発生させ、さらに前記時間間隔を前記点灯率が大きくなるにつれて長くするように制御されるサブフィールドを１フィールド期間に少なくとも１つ含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。

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