以下、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について、図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の構造を示す分解斜視図である。ガラス製の前面板21上には、走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24が複数形成されている。そして走査電極22と維持電極23とを覆うように誘電体層25が形成され、その誘電体層25上に保護層26が形成されている。
また、保護層26は、放電セルにおける放電開始電圧を下げるために、パネルの材料として使用実績があり、ネオン(Ne)およびキセノン(Xe)ガスを封入した場合に2次電子放出係数が大きく耐久性に優れたMgOを主成分とする材料から形成されている。
背面板31上にはデータ電極32が複数形成され、データ電極32を覆うように誘電体層33が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁34が形成されている。そして、隔壁34の側面および誘電体層33上には赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色に発光する蛍光体層35が設けられている。
これら前面板21と背面板31とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対24とデータ電極32とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして、内部の放電空間には、ネオンとキセノンの混合ガスが放電ガスとして封入されている。なお、本実施の形態では、発光効率を向上させるためにキセノン分圧を約10%とした放電ガスを用いている。放電空間は隔壁34によって複数の区画に仕切られており、表示電極対24とデータ電極32とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。
なお、パネル10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。また、放電ガスの混合比率も上述した数値に限られるわけではなく、その他の混合比率であってもよい。
図2は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の電極配列図である。パネル10には、行方向に長い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、列方向に長い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(i=1〜n)および維持電極SUi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SCiと維持電極SUi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SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間に大きな電極間容量Cpが存在する。
次に、パネル10を駆動するための駆動電圧波形とその動作の概要について説明する。本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置は、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、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。
各サブフィールドにおいて、初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。加えて、放電遅れを小さくし書込み放電を安定して発生させるためのプライミング粒子(放電のための起爆剤=励起粒子)を発生させるという働きを持つ。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作と、直前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルだけで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化動作とがある。
書込み期間では、後に続く維持期間において発光させる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、輝度重みに比例した数の維持パルスを表示電極対24に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。このときの比例定数を「輝度倍率」と呼ぶ。
本実施の形態では、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)で構成し、各サブフィールドはそれぞれ、例えば(1、2、3、6、11、18、30、44、60、80)の輝度重みを持つものとする。そして、第1SFの初期化期間では全セル初期化動作を行い、第2SF〜第10SFの初期化期間では選択初期化動作を行うものとする。これにより、画像の表示に関係のない発光は第1SFにおける全セル初期化動作の放電にともなう発光のみとなり、維持放電を発生させない黒表示領域の輝度である黒輝度は全セル初期化動作における微弱発光だけとなって、コントラストの高い画像表示が可能となる。また、各サブフィールドの維持期間においては、それぞれのサブフィールドの輝度重みに所定の輝度倍率を乗じた数の維持パルスを表示電極対24のそれぞれに印加する。
しかし、本実施の形態は、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く、また、画像信号等にもとづいてサブフィールド構成を切換える構成であってもよい。
なお、本実施の形態では、維持期間の最後に傾斜波形電圧を発生させており、これにより、続くサブフィールドの書込み期間における書込み動作を安定させている。また、本実施の形態では、維持期間において、基準となる第1の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち下がりを急峻にした第2の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にした第3の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち上がりを急峻にした第4の維持パルスとの4種類の維持パルスを切換えて発生させ、かつ立ち下がりを急峻にした維持パルスの直後には立ち上がりを急峻にした維持パルスを発生させるように構成している。これにより、残像現象を軽減させている。以下、まず駆動電圧波形の概要および駆動回路の構成について説明し、続いて維持期間における動作の詳細について説明する。
図3は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形図である。図3には、2つのサブフィールドの駆動電圧波形、すなわち全セル初期化動作を行うサブフィールド(以下、「全セル初期化サブフィールド」と呼称する)と、選択初期化動作を行うサブフィールド(以下、「選択初期化サブフィールド」と呼称する)とを示しているが、他のサブフィールドにおける駆動電圧波形もほぼ同様である。また、以下における走査電極SCi、維持電極SUi、データ電極Dkは、各電極の中から画像データにもとづき選択された電極を表す。
まず、全セル初期化サブフィールドである第1SFについて説明する。
第1SFの初期化期間前半部では、データ電極D1〜Dm、維持電極SU1〜SUnにそれぞれ0(V)を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下の電圧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第1の傾斜波形電圧(以下、「上りランプ波形電圧」と呼称する)を印加する。
なお、本実施の形態では、この上りランプ波形電圧を約1.3V/μsecの勾配にして発生させている。
この上りランプ波形電圧が上昇する間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が持続して起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上部に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極D1〜Dm上部および維持電極SU1〜SUn上部には正の壁電圧が蓄積される。この電極上部の壁電圧とは、電極を覆う誘電体層上、保護層上、蛍光体層上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。
初期化期間後半部では、維持電極SU1〜SUnには正の電圧Ve1を印加し、データ電極D1〜Dmには0(V)を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下となる電圧Vi3から放電開始電圧を超える電圧Vi4に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧(以下、「下りランプ波形電圧」と呼称する)を印加する。この間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が持続して起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上部の負の壁電圧および維持電極SU1〜SUn上部の正の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜Dm上部の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、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が終了する。
なお、図3の第2SFの初期化期間に示したように、初期化期間の前半部を省略した駆動電圧波形を各電極に印加してもよい。すなわち、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を、データ電極D1〜Dmに0(V)をそれぞれ印加し、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下りランプ波形電圧を印加する。これにより前のサブフィールドの維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCi上部および維持電極SUi上部の壁電圧が弱められる。また直前の維持放電によってデータ電極Dk(k=1〜m)上部に十分な正の壁電圧が蓄積されている放電セルでは、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起こさ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。このように前半部を省略した初期化動作は、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初期化放電を行う選択初期化動作となる。
続く書込み期間では、まず維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を、走査電極SC1〜SCnに電圧Vcを印加する。
そして、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行目に発光させる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上と走査電極SC1上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差(Vd−Va)にデータ電極Dk上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に放電が発生する。また、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を印加しているため、維持電極SU1上と走査電極SC1上との電圧差は、外部印加電圧の差である(Ve2−Va)に維持電極SU1上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧との差が加算されたものとなる。このとき、電圧Ve2を、放電開始電圧をやや下回る程度の電圧値に設定することで、維持電極SU1と走査電極SC1との間を、放電には至らないが放電が発生しやすい状態とすることができる。これにより、データ電極Dkと走査電極SC1との間に発生する放電を引き金にして、データ電極Dkと交差する領域にある維持電極SU1と走査電極SC1との間に放電を発生させることができる。こうして、発光させるべき放電セルに書込み放電が起こり、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行目に発光させる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行い、書込み期間が終了する。
続く維持期間では、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にベース電位となる接地電位、すなわち0(V)を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極SCi上と維持電極SUi上との電圧差が維持パルス電圧Vsに走査電極SCi上の壁電圧と維持電極SUi上の壁電圧との差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たれる。
続いて、走査電極SC1〜SCnにはベース電位となる0(V)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上との電圧差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輝度倍率を乗じた数の維持パルスを印加し、表示電極対24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。
なお、上述したように、本実施の形態では、基準となる第1の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち下がりを急峻にした第2の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にした第3の維持パルスと、第1の維持パルスよりも立ち上がりを急峻にした第4の維持パルスとの4種類の維持パルスを切換えて発生させ、かつ立ち下がりを急峻にした維持パルスの直後には立ち上がりを急峻にした維持パルスを発生させるように構成しており、これにより、残像現象を軽減させている。
そして、維持期間の最後には、走査電極SC1〜SCnに、ベース電位となる0(V)から電圧Versに向かって緩やかに上昇する第2の傾斜波形電圧(以下、「消去ランプ波形電圧」と呼称する)を印加する。これにより、微弱な放電を持続して発生させ、データ電極Dk上の正の壁電圧を残したまま、走査電極SCiおよび維持電極SUi上の壁電圧の一部または全部を消去している。
具体的には、維持電極SU1〜SUnを0(V)に戻した後、ベース電位となる0(V)から放電開始電圧を超える電圧Versに向かって上昇する第2の傾斜波形電圧である消去ランプ波形電圧を、第1の傾斜波形電圧である上りランプ波形電圧よりも急峻な勾配、例えば約10V/μsecの勾配で発生させ、走査電極SC1〜SCnに印加する。すると、維持放電を起こした放電セルの維持電極SUiと走査電極SCiとの間で微弱な放電が発生する。そして、この微弱な放電は、維持電極SU1〜SUnへの印加電圧が上昇する期間、持続して発生する。そして、上昇する電圧があらかじめ定めた所定電位である電圧Versに到達したら直ちに走査電極SC1〜SCnに印加する電圧をベース電位となる0(V)まで降下させる。
このとき、この微弱な放電で発生した荷電粒子は、維持電極SUiと走査電極SCiとの間の電圧差を緩和するように、常に維持電極SUi上および走査電極SCi上に壁電荷となって蓄積されていく。これにより、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、走査電極SCiに印加した電圧と放電開始電圧の差、すなわち(電圧Vers−放電開始電圧)の程度まで弱められる。以下、この消去ランプ波形電圧によって発生させる維持期間の最後の放電を「消去放電」と呼称する。
なお、本実施の形態では、走査電極SC1〜SCnに印加する電圧があらかじめ定めた電圧Versに到達したら、直ちにベース電位となる0(V)まで降下させる構成としている。これは、上昇する電圧があらかじめ定めた電圧Versに到達した後、その電圧を維持したままにすると、次の条件、すなわち、
自身が非発光の放電セル(そのサブフィールドで書込みがなされていない放電セル)である。
隣接セルが発光させる放電セル(そのサブフィールドで書込みがなされた放電セル)である。
自身が直前のサブフィールドで維持放電を発生した。
といった条件にあてはまる放電セルで異常放電が発生しやすいことを実験的に確認したためである。
この異常放電は、続く書込み期間での誤放電を誘発するため、できるだけ発生させないようにすることが望ましく、本実施の形態では、消去ランプ波形電圧を発生させる際に、走査電極SC1〜SCnに印加する電圧が電圧Versに到達した後、直ちにベース電位となる0(V)まで降下させる構成としているので、この異常放電の発生を防止しつつ、放電セル内の壁電圧を続く書込み動作が安定に行えるように最適に調整することが可能である。
続くサブフィールドの動作は、維持期間の維持パルスの数を除いて上述の動作とほぼ同様であるため説明を省略する。以上が、本実施の形態におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形の概要である。
なお、本実施の形態では、電圧Versの電圧値を維持パルス電圧Vs+3(V)、例えば、約213(V)に設定しているが、ここでは電圧Versの電圧値を、維持パルス電圧Vs−10(V)以上かつ維持パルス電圧Vs+10(V)以下の電圧範囲に設定することが望ましい。電圧Versの電圧値をこの上限値よりも大きくすると壁電圧の調整が過剰となり、また、下限値よりも小さくすると壁電圧の調整が不足して、それぞれ続く書込み動作を安定に行えない恐れがあるためである。
また、本実施の形態では、消去ランプ波形電圧の勾配を約10V/μsecにする構成を説明したが、この勾配は、2V/μsec以上20V/μsec以下に設定することが望ましい。勾配をこの上限値よりも急峻にすると壁電圧を調整するための放電が微弱な放電とならず、また、勾配をこの下限値よりも緩やかにすると放電そのものが微弱になりすぎてしまい、それぞれ壁電圧の調整がうまく行えない恐れがあるためである。
次に、本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の構成について説明する。図4は、本発明の実施の形態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である。プラズマディスプレイ装置1は、パネル10、画像信号処理回路41、データ電極駆動回路42、走査電極駆動回路43、維持電極駆動回路44、タイミング発生回路45および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路(図示せず)を備えている。
画像信号処理回路41は、入力された画像信号sigをサブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路42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45は水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vからの出力をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。そして、上述したように、本実施の形態においては、維持期間の最後において消去ランプ波形電圧を発生させる構成としており、それに応じたタイミング信号を走査電極駆動回路43および維持電極駆動回路44に出力する。これにより、安定した初期化放電を実現し、書込み動作を安定化させる。
走査電極駆動回路43は、初期化期間において走査電極SC1〜SCnに印加する初期化波形電圧を発生するための初期化波形発生回路(図示せず)、維持期間において走査電極SC1〜SCnに印加する維持パルスを発生するための維持パルス発生回路(図示せず)、書込み期間において走査電極SC1〜SCnに印加する走査パルス電圧を発生するための走査パルス発生回路(図示せず)を有し、タイミング信号にもとづいて各走査電極SC1〜SCnをそれぞれ駆動する。維持電極駆動回路44は、維持パルス発生回路(図示せず)および電圧Ve1、電圧Ve2を発生するための回路を備え、タイミング信号にもとづいて維持電極SU1〜SUnを駆動する。
次に、走査電極駆動回路43について説明する。図5は、本発明の実施の形態1における走査電極駆動回路43の回路図である。走査電極駆動回路43は、維持パルスを発生させる維持パルス発生回路50、初期化波形を発生させる初期化波形発生回路53、走査パルスを発生させる走査パルス発生回路54を備えている。なお、図5には、スイッチング素子Q12を用いた分離回路およびスイッチング素子Q13を用いた分離回路を示している。また、以下の説明においてスイッチング素子を導通させる動作を「オン」、遮断させる動作を「オフ」と表記し、スイッチング素子をオンさせる信号を「Hi」、オフさせる信号を「Lo」と表記する。
維持パルス発生回路50は、電力回収回路51とクランプ回路52とを備えている。電力回収回路51は、電力回収用のコンデンサC1、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、逆流防止用のダイオードD1、逆流防止用のダイオードD2、共振用のインダクタL1を有している。なお、電力回収用のコンデンサC1は電極間容量Cpに比べて十分に大きい容量を持ち、電力回収回路51の電源として働くように、電圧値Vsの半分の約Vs/2に充電されている。クランプ回路52は、走査電極SC1〜SCnを電圧Vsにクランプするためのスイッチング素子Q3、走査電極SC1〜SCnを0(V)にクランプするためのスイッチング素子Q4を有している。そして、タイミング発生回路45から出力されるタイミング信号にもとづき各スイッチング素子を切換えて維持パルス電圧Vsを発生させる。
維持パルス発生回路50において、例えば、維持パルス波形を立ち上げる際には、スイッチング素子Q1をオンにして電極間容量CpとインダクタL1とを共振させ、電力回収用のコンデンサC1からスイッチング素子Q1、ダイオードD1、インダクタL1を通して走査電極SC1〜SCnに電力を供給する。そして、走査電極SC1〜SCnの電圧が電圧Vsに近づいた時点で、スイッチング素子Q3をオンにして、走査電極SC1〜SCnを電圧Vsにクランプする。なお、スイッチング素子Q12がオフであっても、MOSFETには、スイッチング動作を行う部分に対してボディダイオードと呼ばれる寄生ダイオードが逆並列(スイッチング動作を行う部分に対して並列に、かつスイッチング動作により電流が流れる方向とは逆方向が順方向となるよう)に生成されるため、スイッチング素子Q3をオンにすれば、このボディダイオードを介して走査電極SC1〜SCnを電圧Vsにクランプすることができる。
逆に、維持パルス波形を立ち下げる際には、スイッチング素子Q2をオンにして電極間容量CpとインダクタL1とを共振させ、電極間容量CpからインダクタL1、ダイオードD2、スイッチング素子Q2を通して電力回収用のコンデンサC1に電力を回収する。そして、走査電極SC1〜SCnの電圧が0(V)に近づいた時点で、スイッチング素子Q4をオンにして、走査電極SC1〜SCnを0(V)にクランプする。
また、本実施の形態においては、初期化動作時の上りランプ波形電圧を発生させるための傾斜波形発生回路とは別に、消去ランプ波形電圧を発生させるための傾斜波形発生回路を設けた構成としている。具体的には、初期化波形発生回路53は、スイッチング素子Q11とコンデンサC10と抵抗R10とを有し電圧Vi2までランプ状に緩やかに上昇する上りランプ波形電圧を発生する第1の傾斜波形発生回路である第1のミラー積分回路55、スイッチング素子Q15とコンデンサC11と抵抗R12とを有し電圧Versまでランプ状に緩やかに上昇する消去ランプ波形電圧を発生する第2の傾斜波形発生回路である第2のミラー積分回路56、スイッチング素子Q14とコンデンサC12と抵抗R11とを有し電圧Vi4までランプ状に緩やかに下降する下りランプ波形電圧を発生する第3の傾斜波形発生回路である第3のミラー積分回路57を備えている。なお、図5には、ミラー積分回路のそれぞれの入力端子を入力端子INa、入力端子INb、入力端子INcとして示している。
また、本実施の形態では、消去ランプ波形電圧発生時における電圧の上昇を電圧Versで精度良く停止させるために、消去ランプ波形電圧とあらかじめ定められた所定電圧とを比較し、消去ランプ波形電圧が所定電圧に到達したら直ちに消去ランプ波形電圧を発生させる第2のミラー積分回路の動作を停止させるスイッチング回路を有する。具体的には、逆流防止用のダイオードD13、電圧Versの電圧値を調整するための抵抗R13、初期化波形発生回路53から出力される電圧が電圧Versに到達したら第2のミラー積分回路56の入力端子INcを「Lo」にするためのスイッチング素子Q16、保護用のダイオードD12、抵抗R14を備えている。
スイッチング素子Q16は、一般に用いられているNPN型のトランジスタからなり、ベースを初期化波形発生回路53の出力に、コレクタを第2のミラー積分回路56の入力端子INcに、エミッタを、直列に接続された抵抗R13、ダイオードD13を介して電圧Vsに接続している。抵抗R13は、初期化波形発生回路53から出力される電圧が電圧Versに到達したらスイッチング素子Q16がオンするようにその抵抗値を設定しており、そのため、初期化波形発生回路53から出力される電圧が電圧Versに到達したらスイッチング素子Q16はオンする。すると、第2のミラー積分回路56を動作させるために入力端子INcに入力される電流はスイッチング素子Q16に引き抜かれるため第2のミラー積分回路56は動作を停止する。
一般的にミラー積分回路は、発生させるランプ波形の勾配に、自身の回路を構成する素子のばらつきの影響を受けやすく、そのため、単にミラー積分回路の動作期間だけで波形生成を行うと、ランプ波形の最大電圧値がばらつきやすい。一方、本実施の形態では、消去ランプ波形電圧の最大電圧値を目標電圧値に対して±3(V)に収めるのが望ましいことが確認されており、本実施の形態における構成を用いることで、目標電圧値に対して±1(V)程度の範囲に収めることができ、消去ランプ波形電圧を精度良く発生させることが可能となる。
なお、電圧Vers’は電圧Versよりも高い電圧値に設定することが望ましく、本実施の形態では、電圧Vers’を電圧Vs+30(V)に設定している。また、本実施の形態では、電圧Versが電圧Vs+3(V)になるように抵抗R13の抵抗値を設定しており、具体的には抵抗R13を100Ω、電圧Vsを210(V)、抵抗R14を1kΩに設定している。ただし、これらの値は表示電極対数1080の42インチのパネルにもとづき設定した値に過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様に応じて最適に設定すればよい。
そして、初期化波形発生回路53は、タイミング発生回路45から出力されるタイミング信号にもとづき上述した初期化波形電圧、または消去ランプ波形電圧を発生させる。
例えば、初期化波形における上りランプ波形電圧を発生させる場合には、入力端子INaに所定の電圧(例えば、15(V))の定電流を入力して、入力端子INaを「Hi」にする。これにより抵抗R10からコンデンサC10に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q11のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧もランプ状に上昇し始める。
また、全セル初期化動作および選択初期化動作の初期化波形における下りランプ波形電圧を発生させる場合には、入力端子INbに所定の電圧(例えば、15(V))の定電流を入力して、入力端子INbを「Hi」にする。すると、抵抗R11からコンデンサC12に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q14のドレイン電圧がランプ状に下降し、走査電極駆動回路43の出力電圧もランプ状に下降し始める。
また、維持期間の最後において消去ランプ波形電圧を発生させる場合には、入力端子INcに所定の電圧の定電流を入力して、入力端子INcを「Hi」にする。これにより抵抗R12からコンデンサC11に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q15のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧もランプ状に上昇し始める。なお、本実施の形態では、抵抗R12の抵抗値を抵抗R10の抵抗値よりも小さくしており、これにより、第2の傾斜波形電圧である消去ランプ波形電圧を、第1の傾斜波形電圧である上りランプ波形電圧よりも勾配を急峻にして発生させている。
そして、初期化波形発生回路53から出力される駆動電圧波形が徐々に上昇して電圧Versよりも高くなると、スイッチング素子Q16がオンして入力端子INcに入力される定電流はスイッチング素子Q16に引き抜かれ、第2のミラー積分回路56は動作を停止する。これにより、初期化波形発生回路53から出力される駆動電圧波形は直ちにベース電位となる0(V)まで降下する。こうして、本実施の形態では、消去ランプ波形電圧発生時における電圧の上昇を所定電位である電圧Versで精度良く停止させ、その後、直ちにベース電位となる0(V)まで降下させている。
走査パルス発生回路54は、走査電極SC1〜SCnのそれぞれに走査パルス電圧を出力するスイッチ回路OUT1〜OUTnと、スイッチ回路OUT1〜OUTnの低電圧側を電圧Vaにクランプするためのスイッチング素子Q21と、スイッチ回路OUT1〜OUTnを制御するための制御回路IC1〜ICnと、電圧Vaに電圧Vscnを重畳した電圧Vcをスイッチ回路OUT1〜OUTnの高電圧側に印加するためのダイオードD21およびコンデンサC21とを備えている。そしてスイッチ回路OUT1〜OUTnのそれぞれは、電圧Vcを出力するためのスイッチング素子QH1〜QHnと電圧Vaを出力するためのスイッチング素子QL1〜QLnとを備えている。そして、タイミング発生回路45から出力されるタイミング信号にもとづき、書込み期間において走査電極SC1〜SCnに印加する走査パルス電圧Vaを順次発生させる。なお、走査パルス発生回路54は、初期化期間では初期化波形発生回路53の電圧波形を、維持期間では維持パルス発生回路50の電圧波形をそのまま出力する。
なお、スイッチング素子Q3、スイッチング素子Q4、スイッチング素子Q12、スイッチング素子Q13には非常に大きな電流が流れるため、これらのスイッチング素子にはFET、IGBT等を複数並列接続して用いインピーダンスを低下させている。
また、走査パルス発生回路54は、論理積演算を行うアンドゲートAGと、2つの入力端子に入力される入力信号の大小を比較する比較器CPとを備える。比較器CPは、電圧Vaに電圧Vset2が重畳された電圧(Va+Vset2)と駆動電圧波形とを比較し、駆動電圧波形の方が電圧(Va+Vset2)よりも高い場合には「0」を、それ以外では「1」を出力する。アンドゲートAGには、2つの入力信号、すなわち比較器CPの出力信号CEL1と切換え信号CEL2とが入力される。切換え信号CEL2としては、例えば、タイミング発生回路45から出力されるタイミング信号を用いることができる。そして、アンドゲートAGは、いずれの入力信号も「1」の場合には「1」を出力し、それ以外の場合には「0」を出力する。アンドゲートAGの出力は制御回路IC1〜ICnに入力され、アンドゲートAGの出力が「0」であればスイッチング素子QL1〜QLnを介して駆動電圧波形を、アンドゲートAGの出力が「1」であればスイッチング素子QH1〜QHnを介して電圧Vaに電圧Vscnが重畳された電圧Vcを出力する。
なお、本実施の形態では、第1の傾斜波形発生回路、第2の傾斜波形発生回路、第3の傾斜波形発生回路に、実用的であり比較的構成が簡単なFETを用いたミラー積分回路を採用しているが、傾斜波形発生回路は何らこの構成に限定されるものではなく、上りランプ波形電圧および下りランプ波形電圧を発生することができる回路であればどのような回路であってもよい。
次に、維持電極駆動回路44について説明する。図6は、本発明の実施の形態1における維持電極駆動回路44の回路図である。なお、図6にはパネル10の電極間容量をCpとして示している。
維持電極駆動回路44の維持パルス発生回路60は、走査電極駆動回路43の維持パルス発生回路50とほぼ同様の構成であり、維持電極SU1〜SUnを駆動するときの電力を回収して再利用するための電力回収回路61と、維持電極SU1〜SUnを電圧Vsおよび0(V)にクランプするためのクランプ回路62とを備えており、パネル10の電極間容量Cpの一端である維持電極SU1〜SUnに接続されている。
電力回収回路61は、電力回収用のコンデンサC30、スイッチング素子Q31、スイッチング素子Q32、逆流防止用のダイオードD31、ダイオードD32、共振用のインダクタL30を有している。そして、電極間容量CpとインダクタL30とをLC共振させて維持パルスの立ち上がりおよび立ち下がりを行う。クランプ回路62は、維持電極SU1〜SUnを電圧Vsにクランプするためのスイッチング素子Q33、維持電極SU1〜SUnを0(V)にクランプするためのスイッチング素子Q34を有している。そして、スイッチング素子Q33を介して維持電極SU1〜SUnを電源VSに接続して電圧Vsにクランプし、スイッチング素子Q34を介して維持電極SU1〜SUnを接地して0(V)にクランプする。
また、維持電極駆動回路44は、電圧Ve1を発生する電源VE1、電圧Ve1を維持電極SU1〜SUnに印加するためのスイッチング素子Q36、スイッチング素子Q37、電圧ΔVeを発生する電源ΔVE、逆流防止用のダイオードD33、電圧Ve1に電圧ΔVeを積み上げるためのポンプアップ用のコンデンサC31、電圧Ve1に電圧ΔVeを積み上げて電圧Ve2とするためのスイッチング素子Q38、スイッチング素子Q39を備えている。
例えば、図3に示した電圧Ve1を印加するタイミングでは、スイッチング素子Q36、スイッチング素子Q37を導通させて、維持電極SU1〜SUnにダイオードD33、スイッチング素子Q36、スイッチング素子Q37を介して正の電圧Ve1を印加する。なお、このときスイッチング素子Q38を導通させ、コンデンサC31の電圧が電圧Ve1になるように充電しておく。また、図3に示した電圧Ve2を印加するタイミングでは、スイッチング素子Q36、スイッチング素子Q37は導通させたまま、スイッチング素子Q38を遮断させるとともにスイッチング素子Q39を導通させてコンデンサC31の電圧に電圧ΔVeを重畳し、維持電極SU1〜SUnに電圧(Ve1+ΔVe)、すなわち電圧Ve2を印加する。このとき、逆流防止用のダイオードD33の働きにより、コンデンサC31から電源VE1への電流は遮断される。
次に、維持期間における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1における走査電極駆動回路43および維持電極駆動回路44の動作の一例を説明するためのタイミングチャートであり、図3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。まず維持パルスの繰り返し周期の1周期分を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。この繰り返し周期とは、維持期間において表示電極対に繰り返し印加される維持パルスの間隔のことであり、例えば、期間T1〜T6によって繰り返される周期のことを表す。なお、図7では、正極の波形を用いて説明をするが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、負極の波形における実施の形態例は省略するが、以下の説明の正極の波形において「立ち上がり」と表現しているものを、負極の波形においては「立ち下がり」に、正極の波形において「立ち下がり」と表現しているものを、負極の波形においては「立ち上がり」に読みかえることで、負極の波形であっても同様の効果を得ることができるものである。また、図面にはスイッチング素子をオンさせる信号を「ON」、オフさせる信号を「OFF」と表記する。
(期間T1)
時刻t1でスイッチング素子Q2をオンにする。すると走査電極SC1〜SCn側の電荷はインダクタL1、ダイオードD2、スイッチング素子Q2を通してコンデンサC1に流れ始め、走査電極SC1〜SCnの電圧が下がり始める。インダクタL1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SC1〜SCn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等による電力損失のため、走査電極SC1〜SCnの電圧は0(V)までは下がらない。なお、この間、スイッチング素子Q34はオンに保持する。
(期間T2)
そして時刻t2でスイッチング素子Q4をオンにする。すると走査電極SC1〜SCnはスイッチング素子Q4を通して直接に接地されるため、走査電極SC1〜SCn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Q31をオンにする。すると、電力回収用のコンデンサC30からスイッチング素子Q31、ダイオードD31、インダクタL30を通して電流が流れ始め、維持電極SU1〜SUnの電圧が上がり始める。インダクタL30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SU1〜SUnの電圧は電圧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SU1〜SUnの電圧は電圧Vsまでは上がらない。
(期間T3)
そして時刻t3でスイッチング素子Q33をオンにする。すると維持電極SU1〜SUnはスイッチング素子Q33を通して直接に電源VSへ接続されるため、維持電極SU1〜SUnの電圧は強制的に電圧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SCi−維持電極SUi間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。
(期間T4〜T6)
走査電極SC1〜SCnに印加される維持パルスと維持電極SU1〜SUnに印加される維持パルスとは同じ波形であり、期間T4から期間T6までの動作は、期間T1から期間T3までの動作を走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとを入れ替えて駆動する動作に等しいので説明を省略する。
なお、スイッチング素子Q2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Q31は時刻t3以降、時刻t4までにオフすればよい。また、スイッチング素子Q32は時刻t5以降、次の時刻t2までにオフすればよく、スイッチング素子Q1は時刻t6以降、次の時刻t1までにオフすればよい。また、維持パルス発生回路50、60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Q34は時刻t2直前に、スイッチング素子Q3は時刻t1直前にオフにすることが望ましく、スイッチング素子Q4は時刻t5直前に、スイッチング素子Q33は時刻t4直前にオフにすることが望ましい。
維持期間においては、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。このようにして、ベース電位となる0(V)から維持放電を発生させる電位である電圧Vsに変位する維持パルス電圧を、表示電極対24のそれぞれに交互に印加して放電セルを維持放電させる。
なお、電力回収回路51のインダクタL1とパネル10の電極間容量CpとのLC共振の共振周期、および電力回収回路61のインダクタL30と同電極間容量CpとのLC共振の共振周期は、インダクタL1、インダクタL30のインダクタンスをそれぞれLとすれば、計算式「2π√(LCp)」によって求めることができる。そして、本実施の形態では、電力回収回路51、電力回収回路61における共振周期の2分の1が約600nsecになるようにインダクタL1、インダクタL30を設定している。そして、維持パルスの立ち上がり時間、ここでは期間T2および期間T5を、共振周期の2分の1よりやや短いかそれ以上の時間に設定することで、比較的弱い1回目の放電が発生した後で2回目の強い放電が発生する2つのピークを持つ発光(以下、「2山発光」と略称する)を発生させることができる。そして、本実施の形態では、1つのピークを持つ発光(以下、「1山発光」と略称する)を発生させる維持パルスと、2山発光を発生させる維持パルスとを切換えて発生させる構成としており、維持パルスの立ち上がり、すなわち期間T2および期間T5を、1山発光を発生させる維持パルスでは約350nsecに設定し、2山発光を発生させる維持パルスでは約450nsec〜約550nsecに設定している。なお、図7では、例として2山発光を発生させる維持パルスを示している。
次に、消去ランプ波形電圧を維持期間の最後に発生させる際の動作について説明する。
(期間T7)
この期間は、維持電極SU1〜SUn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直前にスイッチング素子Q33をオフにし時刻t7でスイッチング素子Q32をオンにすることにより、維持電極SU1〜SUn側の電荷はインダクタL30、ダイオードD32、スイッチング素子Q32を通してコンデンサC30に流れ始め、維持電極SU1〜SUnの電圧が下がり始める。また、スイッチング素子Q4はオンに保持したままとし、走査電極SC1〜SCnはベース電位である0(V)に維持する。
(期間T8)
時刻t8でスイッチング素子Q34をオンにして、維持電極SU1〜SUnの電圧を強制的に0(V)に低下させる。
また、時刻t8で入力端子INcを「Hi」にする。これにより、抵抗R12からコンデンサC11に向かって一定の電流が流れ、スイッチング素子Q15のソース電圧がランプ状に上昇し、走査電極駆動回路43の出力電圧は、上りランプ波形電圧よりも急峻な勾配でランプ状に上昇し始める。こうして、ベース電位となる0(V)から電圧Versに向かって上昇する第2の傾斜波形電圧である消去ランプ波形電圧を発生させる。そして、この消去ランプ波形電圧が上昇する間に走査電極SCiと維持電極SUiとの間の電圧差は放電開始電圧を超える。このとき、本実施の形態では、走査電極SCiと維持電極SUiとの間でのみ放電が発生するように各数値を設定しており、例えば、維持パルス電圧Vsを約210(V)とし、電圧Versを約213(V)とし、消去ランプ波形電圧の勾配を約10V/μsecとしている。これにより、走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な放電を発生させることができ、この微弱な放電を消去ランプ波形電圧が上昇する期間、継続させることができる。
このとき、急激な電圧変化による瞬間的な強い放電を発生させてしまうと、強い放電で発生した大量の荷電粒子は、その急激な電圧変化を緩和するように大きな壁電荷を形成し、直前の維持放電で形成された壁電圧を過剰に消去してしまう。また、大画面化、高精細化され、駆動インピーダンスが増大したパネルでは、駆動回路から発生される駆動波形にリンギング等の波形歪が生じやすくなるため、上述した細幅消去放電を発生させる駆動波形では、波形歪による強い放電が発生する恐れがある。
しかし、本実施の形態では、印加電圧を徐々に上昇させる消去ランプ波形電圧により走査電極SCiと維持電極SUiとの間に微弱な消去放電を継続して発生させる構成としているので、たとえ大画面化、高精細化され、駆動インピーダンスが増大したパネルであっても、消去放電を安定に発生させることができ、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧を、続く書込みを安定に発生させるに最適な状態に調整することができる。
なお、図面には示していないが、このときデータ電極D1〜Dmは0(V)に保持されているので、データ電極D1〜Dm上には正の壁電圧が形成される。
(期間T9)
時刻t9で、初期化波形発生回路53から出力される駆動電圧波形が電圧Versに到達すると、スイッチング素子Q16がオンし、第2のミラー積分回路56を動作させるために入力端子INcに入力される電流はスイッチング素子Q16に引き抜かれて第2のミラー積分回路56は動作を停止する。
なお、上述したように、走査電極SC1〜SCnに印加する電圧が電圧Versに到達した後、その電圧を維持したままにすると、続く書込み期間での誤放電を誘発する異常放電が発生する恐れがあるが、本実施の形態では、走査電極SC1〜SCnに印加する電圧が電圧Versに到達した後、直ちにベース電位となる0(V)まで降下させる構成としているので、この異常放電の発生を防止することができる。
そして、次のサブフィールドの初期化期間となる時刻t10以降では、続くサブフィールドの初期化動作、例えば、続くサブフィールドが選択初期化サブフィールドであれば、走査電極SC1〜SCnには下りランプ波形電圧を印加し、維持電極には電圧Ve1を印加して選択初期化動作を開始する。
次に、維持期間における駆動電圧波形の詳細について説明する。
図8は、本発明の実施の形態1における維持パルス波形の概略を示す波形図である。なお、本実施の形態では、波形形状の異なる4種類の維持パルスを切換えて発生させる構成としているが、各維持パルスは、維持パルス発生回路50、維持パルス発生回路60の各スイッチング素子の切換えのタイミングを制御して各電力回収回路および各電圧クランプ回路の駆動時間を制御することで、波形形状を変えているだけである。また、図8では、接地電位を「GND」と記す。
図8に示すように、本実施の形態では、波形形状の異なる4種類の維持パルス、すなわち、基準となる第1の維持パルス、第1の維持パルスよりも立ち下がりを急峻にした第2の維持パルス、第1の維持パルスよりも立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にした第3の維持パルス、第1の維持パルスよりも立ち上がりを急峻にした第4の維持パルスを周期的に切換えて発生させる構成としている。
具体的には、基準となる維持パルスである第1の維持パルスは、立ち上がりにかける時間(立ち上がり期間)を約550nsecにし、立ち下がりにかける時間(立ち下がり期間)を約1000nsecにして発生させる。
また、第2の維持パルスは、立ち下がり期間は第1の維持パルスよりも短い約400nsecにして第1の維持パルスよりも立ち下がりを急峻にし、立ち上がり期間は第1の維持パルスと同等の約550nsecにして発生させる。
また、第3の維持パルスは、立ち上がり期間は約350nsecにし、立ち下がり期間は約400nsecにして、立ち上がり、立ち下がりともに第1の維持パルスよりも急峻にして発生させる。
また、第4の維持パルスは、立ち上がり期間は第1の維持パルスよりも短い約350nsecにして第1の維持パルスよりも立ち上がりを急峻にし、立ち下がり期間は第1の維持パルスと同等の約1000nsecにして発生させる。
本実施の形態において、このように4種類の維持パルスを切換えて発生させるのは、次のような理由による。
残像現象は、放電セルの発光強度が、その放電セルのそれまでの発光の状況に依存して変化するために発生する現象であり、例えば、長時間にわたり静止画を表示した後で、画面全体を明るく発光させると、それまで表示していた静止画が残像として認識されることがある。このとき、発光していた放電セルの発光強度が発光しなかった放電セルの発光強度より高くなる場合には正の残像が発生し、その逆の場合には負の残像が発生する。また、静止画を表示する時間が長くなると、このような残像も強くなる傾向がある。
上述した残像現象が発生する原因については未だ不明な部分もあるが、維持期間において、1つのピークを持つ発光、すなわち1山発光を発生させる維持パルスと、2つのピークを持つ発光、すなわち2山発光を発生させる維持パルスとを周期的に切換えながら発生させ、維持放電における1山発光と2山発光とのバランスを最適にすることにより、残像現象を軽減させるとともに各放電セルの表示輝度を均一化することができることが実験的に確認された。
そこで、本実施の形態では、1山発光を発生させる維持パルスと、2山発光を発生させる維持パルスとを周期的に切換えながら発生させて維持動作を行う構成とする。
図9は、本発明の実施の形態1において用いる維持パルスとその発光の様子を模式的に示す波形図である。
そして、本実施の形態では、第1の維持パルスおよび第2の維持パルスを2山発光を生じさせる維持パルスとし、図9(a)に示すように、第1の維持パルスおよび第2の維持パルスの立ち上がり期間を、2山発光を生じさせるために約550nsecに設定する(図9(a)には、第1の維持パルスのみを図示)。
また、本実施の形態では、第3の維持パルスおよび第4の維持パルスを1山発光を生じさせる維持パルスとし、図9(b)に示すように、第3の維持パルスおよび第4の維持パルスの立ち上がり期間を、1山発光を生じさせるために約350nsecに設定する(図9(b)には、第3の維持パルスのみを図示)。
なお、本実施の形態では、パルス幅は、第1の維持パルス〜第4の維持パルスで約2.7μsecとしている。
一方、維持動作においては、維持パルスの立ち上がりで強い放電を発生させると維持パルスの立ち下がりにおいて微弱な放電が発生することがあることが確認された。この放電は、維持放電で形成された壁電荷を減少させるため、この立ち下がりによる放電が発生すると、続く維持放電を不安定に発生させる恐れがあり、好ましくない。
しかし、維持パルスの立ち上がりで、1回の強い放電による1山発光を発生させる場合、その直前の維持パルスにおいては、その立ち下がりを急峻にすることで、立ち下がりで発生する微弱な放電を防止できることが実験的に確認された。さらに、このような構成にすれば、1山発光がより安定して発生することが実験的に確認された。
また、2山発光を発生させる場合には、その維持パルスの直前の維持パルスで立ち下がりを緩やかにすれば、2山発光がより安定して発生することも実験的に確認された。
そこで、本実施の形態では、1山発光を発生させるために立ち上がりを急峻にした維持パルスの直前の維持パルス(ここでは、第2の維持パルスおよび第3の維持パルス)では立ち下がりを急峻(ここでは、約400nsec)にし、2山発光を発生させるために立ち上がりを緩やかにした維持パルスの直前の維持パルス(ここでは、第1の維持パルスおよび第4の維持パルス)では立ち下がりを緩やか(ここでは、約1000nsec)にするものとする。
図10は、本発明の実施の形態1における第1の維持パルス、第2の維持パルス、第3の維持パルスおよび第4の維持パルスの配列の一例を示す概略波形図である。この配列の例では、まず、2山発光を発生させる第1の維持パルスを走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとに交互に印加し、その後、2山発光を発生させる第2の維持パルスを維持電極SU1〜SUnに印加する。これにより、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの直後の維持パルスを、立ち上がりを緩やかにした維持パルスとすることができ、2山発光を安定に発生させることができる。
第2の維持パルスを維持電極SU1〜SUnに印加した後は、1山発光を発生させる第3の維持パルスを走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとに交互に所定の回数(ここでは、4回)繰り返し印加し、その後、1山発光を発生させる第4の維持パルスを走査電極SC1〜SCnに印加する。これにより、立ち下がりを急峻にした維持パルスの直後の維持パルスを、立ち上がりを急峻にした維持パルスとすることができ、立ち下がりでの微弱な放電を防止し、1山発光を安定に発生させることができる。
第4の維持パルスを維持電極SU1〜SUnに印加した後は、2山発光を発生させる第1の維持パルスを走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとに交互に印加する。これにより、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの直後の維持パルスを、立ち上がりを緩やかにした維持パルスとすることができ、2山発光を安定に発生させることができる。
なお、立ち上がりを急峻にした維持パルスの連続印加回数を多くすると、無効電力(発光に寄与することなく無効に消費される電力)が増加することもあわせて確認された。この立ち上がりを急峻にした維持パルスの連続印加回数は、無効電力を増加させることなく上述した効果が十分に得られる範囲に設定することが望ましく、本実施の形態では、立ち上がりを急峻にした維持パルスの連続印加回数を2回以上10回以下に設定することが望ましい。そして、本実施の形態では、1山発光を発生させる立ち上がりを急峻にした維持パルスは5回連続して発生(第3の維持パルスを4回連続して発生させた後、第4の維持パルスを1回発生)させ、2山発光を発生させる立ち上がりを緩やかにした維持パルスは11回連続して発生(第1の維持パルスを10回連続して発生させた後、第2の維持パルスを1回発生)させるように構成している。
このように、本実施の形態では、第1の維持パルス、第2の維持パルス、第3の維持パルス、第4の維持パルスの4種類の維持パルスを周期的に切換えて発生させるとともに、第1の維持パルスおよび第3の維持パルスをそれぞれあらかじめ定めた回数連続して発生させ、かつ第3の維持パルスを発生させる直前には第2の維持パルスを1回発生させ、また第3の維持パルスを連続して発生させた直後には第4の維持パルスを1回発生させて、立ち上がりを急峻にした維持パルスの直前の維持パルスでは立ち下がりが急峻になるように、かつ立ち上がりを緩やかにした維持パルスの直前の維持パルスでは立ち下がりが緩やかになるように、維持パルスを発生させている。
一方、放電セルに強い放電が発生すると、駆動回路に瞬間的に大電流が流れるため、駆動波形にリンギングと呼ばれる波形歪が発生しやすい。例えば、維持パルスに大きなリンギングが発生すると、維持放電を不安定にするだけでなく、維持パルス発生回路を構成する各素子に大きな負荷を与える恐れがある。そのため、リンギングの発生をできるだけ低減することが望ましい。
そして、立ち下がりを急峻にした維持パルスの立ち下がりを行う時間と、立ち上がりを急峻にした維持パルスの立ち上がりを行う時間とを重複させることで、リンギングを低減できることが実験的に確認された。
そこで、本実施の形態では、図10に示すように、第2の維持パルスと第3の維持パルスとの間、および第3の維持パルスと第3の維持パルスとの間に、維持パルスの立ち下がりを行う時間と維持パルスの立ち上がりを行う時間とを重複させた第1の重複期間Tx1を設ける構成とする。
これにより、立ち上がりを急峻にした維持パルス波形におけるリンギングを低減することができ、維持パルス発生回路を構成する各素子に与える負荷を低減するとともに維持放電をさらに安定に発生させることが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態では、4種類の維持パルスを周期的に切換えて発生させるとともにその発生を上述したような配列とし、さらに、立ち下がりを急峻にした維持パルスと立ち上がりを急峻にした維持パルスとの間に第1の重複期間Tx1を設ける構成とすることで、維持放電における1山発光と2山発光とを安定に発生させて、残像現象そのものを軽減させ、各放電セルの表示輝度を均一化させることが可能となる。
なお、第1の重複期間Tx1を設けるには、維持パルスを立ち上げるタイミングを早めてやればよい。図11は、本発明の実施の形態1における走査電極駆動回路および維持電極駆動回路の動作の他の例を説明するためのタイミングチャートである。なお、図11において、各スイッチング素子の切換え動作は図7に示した動作とほぼ同じであるため、ここでは異なる点だけを説明する。
第1の重複期間Tx1を設ける場合には、維持パルスを立ち上げるタイミングを早める、具体的には、図面に示すように、走査電極SC1〜SCnに印加する維持パルスの立ち下がりが終了する時刻t2bの前の時刻t2aで、維持電極SU1〜SUnに印加する維持パルスを立ち上げるためのスイッチング素子Q31をオンにする。また、維持電極SU1〜SUnに印加する維持パルスの立ち下がりが終了する時刻t5bの前の時刻t5aで、走査電極SC1〜SCnに印加する維持パルスを立ち上げるためのスイッチング素子Q1をオンにする。これにより、第1の重複期間Tx1を設けることができ、また、時刻t2aおよび時刻t5aのタイミングを調整することで、第1の重複期間Tx1の長さを調整することができる。なお、本実施の形態では、第1の重複期間Tx1の長さを、50nsecに設定している。
なお、本発明における各維持パルスの配列は、図10に示した配列に限定されるものではなく、1山発光を発生させる維持パルスと2山発光を発生させる維持パルスとの割合等は、残像現象を抑制するように最適に設定することが望ましい。また、上述した維持パルスの立ち上がりにかける時間や立ち下がりにかける時間、あるいは第1の重複期間Tx1等で示した具体的な各数値等も単に一例を示したものに過ぎず、残像現象を抑制する効果が得られるようにパネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に応じて最適に設定すればよい。
(実施の形態2)
実施の形態1における図10では、第1の重複期間Tx1を設ける構成を説明したが、放電セルの点灯率(点灯させる放電セルの全放電セルに対する割合)に応じて、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの立ち下がりにかける時間(立ち下がり期間)と、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がりにかける時間(立ち上がり期間)とに重複期間を設ける構成とすることで、2山発光をさらに安定に発生させることができることが確認された。実施の形態2では、この駆動波形の例について説明する。
図12は、本発明の実施の形態2における各維持パルスの配列の一例を示す概略波形図である。なお、実施の形態2では、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの立ち下がり期間と、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がり期間とに重複期間を設けた構成としただけであり、その他の構成は実施の形態1と同様であるため、ここではその異なる点について説明する。
本実施の形態では、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの立ち下がり期間と、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がり期間、具体的には、図12に示すように、第1の維持パルスと第1の維持パルスとの間、および第4の維持パルスと第1の維持パルスとの間に、維持パルスの立ち下がりを行う時間と維持パルスの立ち上がりを行う時間とを重複させた第2の重複期間Tx2を、点灯率に応じて設ける構成とする。
図13は、本発明の実施の形態2における点灯率と各維持パルスとの関係の一例を示す図である。
本実施の形態では、図13に示すように、第1の重複期間Tx1は点灯率にかかわらず約50nsecとする。また、第2の重複期間Tx2は、点灯率50%以上85%未満のサブフィールドにおいてのみ約100nsecとし、その他の点灯率では0nsecとする。
放電の際に発生する放電電流は点灯率に応じて大きく変化する。そのため、2山発光を発生させる比較的緩やかな立ち上がりの維持パルスによる放電は、放電電流の変化、すなわち点灯率の変化に影響を受けやすく、例えば図13に示したような制御にすることで、2山発光を安定に発生できることが実験的に確認された。
さらに、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの立ち下がり期間、具体的には第1の維持パルスの立ち下がり期間および第4の維持パルスの立ち下がり期間と、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がり期間、具体的には第1の維持パルスの立ち上がり期間および第2の維持パルスの立ち上がり期間とを点灯率に応じて制御することで、2山発光をさらに安定に発生できることが実験的に確認された。
そこで、本実施の形態では、立ち下がりを緩やかにした維持パルスの立ち下がり期間、具体的には第1の維持パルスの立ち下がり期間および第4の維持パルスの立ち下がり期間を、点灯率85%以上では900nsecとし、点灯率85%未満では1000nsecとする。また、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がり期間、具体的には第1の維持パルスの立ち上がり期間および第2の維持パルスの立ち上がり期間を、点灯率20%未満では450nsecとし、点灯率20%以上50%未満では500nsecとし、点灯率50%以上85%未満では550nsecとし、点灯率85%以上では、走査電極SC1〜SCnに印加する方を550nsecとし、維持電極SU1〜SUnに印加する方を500nsecとする。なお、点灯率85%以上で走査電極SC1〜SCnに印加する方の維持パルスと維持電極SU1〜SUnに印加する方の維持パルスとで立ち上がり期間を変えているのは、立ち上がりを緩やかにした維持パルスの立ち上がり波形が駆動負荷の影響を受けやすく、点灯率が高いときに、走査電極SC1〜SCnを駆動するときの駆動負荷と維持電極SU1〜SUnを駆動するときの駆動負荷とでその差が大きくなることを考慮してのことである。
図14は、本発明の実施の形態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である。本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置は、図4に示した実施の形態1におけるプラズマディスプレイ装置に、点灯率検出回路48を加えた構成としている。そして、本実施の形態は、上述したように、点灯率検出回路48における検出結果にもとづき、タイミング発生回路45が、第2の重複期間Tx2を設け、かつ第1の維持パルスの立ち上がり期間および第2の維持パルスの立ち上がり期間と、第1の維持パルスの立ち下がり期間および第4の維持パルスの立ち下がり期間とを変更する構成としている。なお、その他の動作や各回路の構成等は実施の形態1と同様である。
点灯率検出回路48は、サブフィールド毎の画像データにもとづき、全放電セル数に対する点灯放電セル数の割合、すなわち放電セルの点灯率をサブフィールド毎に検出する。そして、検出した点灯率をあらかじめ定めた複数の点灯率しきい値と比較し、その判定の結果を表す信号をタイミング発生回路45に出力する。
なお、本実施の形態では、各点灯率しきい値を、85%、50%、20%に設定しているが、本実施の形態は何らこの数値に限定されるものではなく、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等にもとづいて最適な値に設定することが望ましい。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、点灯率に応じて第2の重複期間Tx2を設け、かつ第1の維持パルスの立ち上がり期間および第2の維持パルスの立ち上がり期間と、第1の維持パルスの立ち下がり期間および第4の維持パルスの立ち下がり期間とを変更する構成とすることで、2山発光をさらに安定に発生させることができ、残像現象を抑制する効果をさらに高めることが可能となる。
なお、上述の説明で示した具体的な各数値は単に一例を示したものに過ぎず、残像現象を抑制する効果が得られるようにパネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に応じて最適に設定すればよい。
なお、本発明の実施の形態では、消去ランプ波形電圧において、上昇する電圧が電圧Versに到達したら、直ちにベース電位となる0(V)まで降下させる構成を説明したが、上述した異常放電を防止するためには、降下到達電位を電圧Versの70%以下に設定することが望ましい。図15は、本発明の実施の形態1における駆動電圧波形の他の例を示した波形図である。例えばこの図面に示すように、消去ランプ波形電圧が電圧Versに到達した後、直ちに電圧Vb(電圧Vbは、電圧Vers×0.7以下の電圧)まで降下させるように構成すれば、たとえ、その後その電圧Vbを一定期間維持したとしても、上述した異常放電を防止しつつ、上述した効果を得ることが可能である。また、本実施の形態では、降下到達電位の下限電圧値をベース電位となる0(V)に設定しているが、この下限電圧値は、続く下りランプ波形電圧による選択初期化動作を円滑に行えるようにするために設定した値に過ぎない。本実施の形態は、この下限電圧値が何ら上述した値に限定されるものではなく、消去動作に続く動作が円滑に行える範囲で最適に設定すればよい。
なお、実施の形態2において、維持期間における維持パルスの総数が、立ち上がりを急峻にした維持パルスを連続して発生させる所定の回数(ここでは、5回)に達しないサブフィールドにおいては、例えば、第1の維持パルスだけを連続して発生させる構成としてもよい。あるいは、維持期間において最初に発生させる維持放電は維持放電を継続させた後に発生させる維持放電と比較して発生しにくいことを考慮し、維持期間において最初に走査電極SC1〜SCnに印加する維持パルスは放電の発生を優先した波形形状とし、次に第2の維持パルスを発生させ、その後、残りの維持パルスを第3の維持パルスにして発生させる構成としてもよい。
なお、本発明の実施の形態において、図5、図6に示した走査電極駆動回路43、維持電極駆動回路44は単なる一構成例を示したものに過ぎず、同様の動作を実現できるものであれば、どのような回路構成であってもかまわない。例えば、電圧Ve1、電圧Ve2を印加する回路については、図6に示した回路に限定されるものではなく、例えば、電圧Ve1を発生させる電源と電圧Ve2を発生させる電源とそれぞれの電圧を維持電極SU1〜SUnに印加するための複数のスイッチング素子とを用いて、それぞれの電圧を必要なタイミングで維持電極SU1〜SUnに印加する構成とすることもできる。また、図5に示した消去ランプ波形電圧を発生させるための回路も単なる一構成例を示したものに過ぎず、同様の動作を実現できる他の回路に置き換えることができる。
なお、本発明の実施の形態は、走査電極SC1〜SCnを第1の走査電極群と第2の走査電極群とに分割し、書込み期間を、第1の走査電極群に属する走査電極のそれぞれに走査パルスを順次印加する第1の書込み期間と、第2の走査電極群に属する走査電極のそれぞれに走査パルスを順次印加する第2の書込み期間とで構成し、第1の書込み期間および第2の書込み期間の少なくとも一方において、走査パルスを印加する走査電極群に属する走査電極には、走査パルス電圧よりも高い第2の電圧から走査パルス電圧に遷移し再び第2の電圧に遷移する走査パルスを順次印加し、走査パルスを印加しない走査電極群に属する走査電極には、走査パルス電圧より高い第3の電圧と、第2の電圧および第3の電圧より高い第4の電圧とのいずれかの電圧を印加し、少なくとも隣接する走査電極に走査パルス電圧が印加されている間は第3の電圧を印加する、いわゆる2相駆動によるパネルの駆動方法にも適用させることができ、上述と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明の実施の形態では、消去ランプ波形電圧を走査電極SC1〜SCnに印加する構成を説明したが、最後の維持パルスを印加する電極が走査電極SC1〜SCnの場合には、消去ランプ波形電圧を維持電極SU1〜SUnに印加する構成とすることもできる。しかし、本発明の実施の形態においては、最後の維持パルスを印加する電極を維持電極SU1〜SUnにし、消去ランプ波形電圧を走査電極SC1〜SCnに印加する構成にする方が望ましい。
なお、本発明の実施の形態では、電力回収回路51、61において、維持パルスの立ち上がりと立ち下がりとで1つのインダクタを共通に用いる構成を説明したが、複数のインダクタを用い、維持パルスの立ち上がりと立ち下がりとで異なるインダクタを使用する構成としてもかまわない。また、その場合には、例えば、立ち上がりに用いるインダクタに関しては、共振周期が約1200nsecとなるように、また、立ち下がりに用いるインダクタに関しては、立ち上がりとは異なる共振周期、例えば共振周期が約1500nsecとなるように、設定してもよい。
なお、本発明の実施の形態において示した具体的な各数値、例えば電圧Versの電圧値や消去パルス波形電圧の勾配、あるいは各維持パルスの立ち上がり期間、立ち下がり期間、第1の重複期間Tx1、第2の重複期間Tx2等は、実験に用いた表示電極対数1080の42インチのパネルの特性にもとづき設定したものであって、単に実施の形態の一例を示したものに過ぎない。本発明の実施の形態はこれらの数値に何ら限定されるものではなく、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に応じて最適な値に設定することが望ましい。また、これらの各数値は、上述した効果を得られる範囲でのばらつきを許容するものとする。