JP5116574B2 - ガス放電デバイスの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＤＰ（Plasma Display Panel：プラズマディスプレイパネル）、ＰＡＬＣ（Plasma Addressed Liquid Crystal ：プラズマアドレス液晶) に代表されるガス放電デバイスの駆動方法に関する。

ＰＤＰは、カラー表示の実用化を機に大画面のテレビジョン表示デバイスとして普及しつつある。画面が大きくなるほど、セル構造の均等化が難しくなるので、放電特性のバラツキを許容することのできる電圧マージンの広い駆動方法が必要になる。

カラー表示デバイスとして３電極面放電構造のＡＣ型ＰＤＰが商品化されている。これは、マトリクス表示のライン（行）毎に点灯維持のための一対の主電極（第１及び第２の電極）が配置され、列毎にアドレッシングのための第３の電極であるアドレス電極が配置されたものである。アドレッシングに際しては一方の主電極（第２の電極）が行選択に用いられる。面放電構造においては、カラー表示のための蛍光体層を主電極対を配置した基板と対向する他方の基板上に配置することによって、放電時のイオン衝撃による蛍光体層の劣化を軽減し、長寿命化を図ることができる。蛍光体層を背面側の基板上に配置した“反射型”は、前面側の基板上に配置した“透過型”よりも発光効率に優れる。

表示に際しては主電極を覆う誘電体層のメモリ機能が利用される。すなわち、ライン走査形式で表示内容に応じた帯電状態を形成するアドレッシングを行い、各ラインの主電極対に対して交番極性の点灯維持電圧Ｖｓを印加する。点灯維持電圧Ｖｓは（１）式を満たす。

Ｖｆ−Ｖｗ＜Ｖｓ＜Ｖｆ …（１）
Ｖｆ：放電開始電圧
Ｖｗ：壁電圧
点灯維持電圧Ｖｓの印加により、壁電荷の存在するセルのみにおいてセル電圧Ｖｃ（印加電圧と壁電圧の和であり実効電圧Ｖｅｆｆともいう）が放電開始電圧Ｖｆを越えて基板面に沿った面放電が生じる。点灯維持電圧Ｖｓの印加周期を短くすれば、見かけの上で連続した点灯状態が得られる。

表示の輝度は、単位時間あたりの放電回数に依存する。したがって、中間調はセル毎に１フィールドの放電回数を階調レベルに応じて設定することによって再現される。カラー表示は階調表示の一種であって、表示色は３原色の輝度の組合せによって決まる。なお、本明細書における「フィールド」とは、時系列の画像表示の単位画像である。すなわち、テレビジョンの場合にはインタレース形式のフレームの各フィールドを意味し、コンピュータ出力に代表されるノンインタレース形式（１対１インタレース形式とみなせる）の場合にはフレームそのものを意味する。

ＰＤＰによる階調表示には、１フィールドを輝度（つまり放電回数）の重み付けをした複数のサブフィールドで構成し、サブフィールド単位の点灯の有無の組合せによって１フィールドの総放電回数を設定する方法が用いられる。点灯維持電圧Ｖｓの印加周期（駆動周波数）を一定とした場合、輝度の重みが異なれば点灯維持電圧Ｖｓの印加時間が異なることになる。基本的には各サブフィールドに対して重みが２^q （ｑ＝０，１，２，３…）で表されるいわゆる“バイナリーの重み付け”を行う。例えばサブフィールド数ｋが８であれば、階調レベルが「０」〜「２５５」の２５６（＝２⁸ ）階調の表示が可能である。バイナリーの重み付けは重みに冗長性がなく多階調化に適している。ただし、動画表示における疑輪郭の防止などの目的で意図的に重みを重複させることもある。

各サブフィールドには、アドレッシング期間と点灯維持期間とに加えて、全てのセルについて帯電状態を均等化するためのアドレッシング準備期間が割り当てられる。点灯維持のための壁電荷の残存するセルと残存しないセルとが混在していると、アドレッシングのための放電の制御が困難になるからである。

従来においては、全てのセルに放電開始電圧を越える電圧を印加して強い放電を生じさせることによって、画面全体をほぼ無帯電状態とするアドレッシング準備が行われていた。強い放電で全てのセルに過剰の壁電荷が形成される。その後に電圧の印加を停止すると、壁電圧による自己消去放電が生じて壁電荷が消失する。そして、アドレッシング準備期間に続くアドレッシング期間において、点灯させるべきセルのみでアドレス放電を起こさせてそれらセルに新たに壁電荷を形成するアドレッシングが行われていた。

従来の駆動方法では、アドレッシング準備として壁電荷を消去してしまうので、セル構造の微妙な差異に因るセル毎の放電開始電圧Ｖｆのバラツキを考慮してアドレッシングの印加電圧を設定する必要があった。つまり、適正にアドレッシングを行うことのできる電圧マージンが放電開始電圧Ｖｆのバラツキ幅の分だけ狭くなるという問題があった。

また、アドレッシング準備期間において、その後の点灯維持期間で点灯させるセルだけでなく点灯させないセルでも強い放電を生じさせるので、特に全体的に暗い画像を表示するときに、画面の大半を占める背景部分が明るく見えてコントラストが低下するという背景輝度の増大の問題もあった。

さらに、アドレッシング準備期間において印加する電圧の極性によって、点灯維持期間の最後に印加する点灯維持電圧Ｖｓの極性が決まってしまうので、全てのサブフィールドについて点灯維持期間での放電回数（つまり、印加する点灯維持電圧パルスの個数）を奇数又は偶数のどちらかに統一する必要があった。そのため、各サブフィールドの放電回数を最小でも２回単位で選定しなければならず、きめの細かい輝度の調整を行うことができなかった。なお、一部のサブフィールドについて他と点灯維持電圧Ｖｓの極性を異なるようにすると、自己消去放電を起こさせるために印加する電圧を極めて高くしなければならなくなり、実用的でなくなってしまう。

本発明は、放電開始電圧のバラツキによる電圧マージンの縮小を解消し、駆動の信頼性を高めることを目的としている。他の目的は、画像の表示を行う場合において背景輝度を低減し、表示のコントラストを高めることにある。さらに他の目的は、印加電圧の極性の制限を緩和し、駆動シーケンスの自由度を高めることにある。

独立に放電を生じさせることのできる複数の電極間隙のそれぞれで、放電開始電圧の差異に係わらず所定駆動電圧の印加によって適正強度の放電を確実に生じさせるため、前処理として各電極間隙に緩やかに上昇する電圧を印加し、それによって各電極間隙にその放電開始電圧の高低に応じた値の壁電圧を生じさせる。これにより、所定駆動電圧を印加したときに各電極間隙に加わる実効電圧を、それぞれの放電開始電圧に対して一定値だけ高い電圧にすることができる。すなわち、放電強度を決める実効電圧と放電開始電圧との差電圧が均等化されることになり、所定駆動電圧のマージンが拡がる。

図１及び図２は本発明の原理図、図３は本発明に係る微小放電の電流−電圧特性を示す波形図である。

一対の電極の間に、図１（Ａ）に実線で示されるように第１設定値（例示は０ボルト）から第２設定値Ｖｒまで“緩やか”に上昇する電圧を印加する。この電圧を「電荷調整電圧」と呼称する。例示の電荷調整電圧は正極性のランプ電圧であるが、負極性の電圧とすることもでき、波形もランプに限定されない。

印加の開始時点での電極間の壁電圧の値をＶｗｐｒとする。印加電圧の上昇につれて、図１（Ｃ）のように実効電圧はＶｗｐｒから徐々に上昇する。実効電圧が放電開始電圧Ｖｆに達してから若干の遅れ時間が経過した時点で最初の放電が起こる。このとき、実効電圧は放電開始電圧Ｖｆより若干高い程度であるので、放電は弱く直ぐに終わる。微量の壁電荷が消失するだけで実効電圧が放電開始電圧Ｖｆより低くなるからである。このパルス性の放電において壁電圧の降下速度が印加電圧の上昇速度を瞬間的に上回って実効電圧が一旦降下する。実効電圧が降下するとき、ｄＶ／ｄｉ（Ｖは実効電圧、ｉは電流）の値は負となる（図３参照）。放電が終了して上昇に転じた実効電圧が印加電圧の上昇にともなって再び放電開始電圧Ｖｆを越えると、２回目の放電が起こる。この放電も弱く直ぐに終わる。以後、電荷調整電圧を印加している期間においては、弱い放電（これを微小放電と呼称する）が周期的に起こり、微小放電が起こる毎に壁電圧が若干ずつ低下する。ただし、実効電圧は、最初の微小放電が起こった時点から電圧の印加を終了するまで、微小放電毎に放電開始電圧Ｖｆを跨ぐ微小電圧範囲内で周期的に変化するものの、ほぼ放電開始電圧Ｖｆに保持される。そして、電荷調整電圧の印加を終了すると、実効電圧は最終の微小放電の終了時点の壁電圧の値Ｖｗｒまで低下する。この値Ｖｗｒは概略的には（１）式で表されるとおり、放電開始電圧Ｖｆと印加電圧の最大値Ｖｒとの差に相当する。

Ｖｗｒ＝Ｖｆ−Ｖｒ …（１）
このように電荷調整電圧を印加して連続的に微小放電を起こさせることにより、印加開始時点の壁電圧の値Ｖｗｐｒが放電を生じさせることのできる範囲内の値であれば、電極対の構造に依存する放電開始電圧Ｖｆに応じた値Ｖｗｒの壁電圧が生じるように、壁電荷量を調整することができる。

ここでいう“緩やか”とは、電圧の変化率が連続的に微小放電の起こる範囲内の値であることを意味する。微小放電の起こる範囲の上限の具体値は、例えば商品化されているＰＤＰにおいて１０［Ｖ／μｓ］程度である。（１）式から明らかなように、印加終了時点の壁電圧の値Ｖｗｒは、印加開始時点の壁電圧の値Ｖｗｐｒには依存せず、印加電圧の最大値Ｖｒの設定によって決まる。また、微小放電では放電ガスがほとんど励起されず発光が生じないか生じても極めて微弱であるので、微小放電の回数が多数であっても表示のコントラストを損なうことはない。

なお、図１において１点鎖線で示されるように、急激に上昇する電圧（矩形波形を含む）を印加した場合には、最初に放電が起こるときの実効電圧が放電開始電圧Ｖｆより大幅に高いので、強い放電が起こって壁電圧の極性が反転する。そのため、以降に実効電圧が放電開始電圧Ｖｆを越えることはなく、一回きりの放電となる。また、これとは逆に、上昇の割合が上述の緩やかな範囲の下限よりも小さい極めて緩やかな所定の電圧を印加した場合には、実効電圧が放電開始電圧Ｖｆに近くそれを越えない状態のまま連続的に電流が流れて壁電圧が徐々に降下する。実効電圧及び電流はほぼ一定であり、ｄＶ／ｄｉの値は常に正である。この現象を利用して壁電圧を調整することができるが、本発明のように微小放電を起こさせるのと比べると、壁電圧を十分に降下させるのに要する時間が大幅に長い。本発明の方が短い時間で壁電圧の調整を完了することができる。

次に、図２のように電荷調整電圧の印加に続いてそれと同極性の矩形波電圧を印加する場合を考える。矩形波電圧の波高値（振幅）をＶｐとすると、矩形波電圧の印加時点の実効電圧Ｖｃは、（２）式で表されるとおり、その電極間隙の放電開始電圧ＶｆよりもΔＶ（＝Ｖｐ−Ｖｒ）だけ異なる値となる。そして、ΔＶが正ならば放電が起き、負であれば放電は起きない。

Ｖｃ＝Ｖｗｒ＋Ｖｐ
＝Ｖｆ−Ｖｒ＋Ｖｐ＝Ｖｆ＋ΔＶ …（２）
ΔＶ：Ｖｐ−Ｖｒ
つまり、Ｖｒ及びＶｐの値を選定することにより、複数の電極間隙のそれぞれの放電開始電圧に差異があったとしても、全ての電極間隙の放電強度が揃う。矩形波電圧が例えばＰＤＰの駆動におけるアドレッシングのためのパルスとすると、このパルスの印加の前に微小放電を起こさせて壁電圧を調整しておくことによりアドレッシングの電圧マージンが拡がることになる。

電圧マージンを拡げるためには、矩形波電圧と電荷調整電圧とが同極性であることが必要である。逆極性であると、複数の電極間隙の放電開始電圧の差異を拡げるように壁電圧が変化し、電圧マージンを狭めることになる。

以上ように微小放電を起こさせて放電開始電圧の高低に応じた値の壁電圧を生じさせるには、電荷調整電圧の印加開始時点での壁電圧の値Ｖｗｐｒが印加終了時点の値Ｖｗｒより高くなけばならない。したがって、複数の電極間隙の一部又は全部の壁電圧がこの条件を満たしていない場合には、予め全ての電極間隙で条件を満たす壁電圧を生じさせておく必要がある。ただし、連続した微小放電が起こるのであれば、値Ｖｗｒは放電開始電圧Ｖｆに依存して値Ｖｗｐｒの高低に依存しないので、値Ｖｗｐｒを厳密に制御する必要はない。

ここで、ＰＤＰのアドレッシングの前処理（アドレッシング準備）として微小放電を生じさせる場合を想定する。この場合、あるサブフィールドの点灯維持の終了後に電荷調整電圧の極性に応じて選定した極性の電圧を電荷調整電圧に先立って印加する。この電圧を「電荷形成電圧」と呼称する。全てのセルで放電を起こさせることもできるし、壁電荷の存在していない（以前のアドレッシングで消去された）セルのみで放電を起こさせることもできる。このように電荷形成電圧及び電荷調整電圧の計２回の電圧印加を行うアドレッシング準備においては、従来のように１回の電圧印加で壁電荷を消去するのとは違って、点灯維持の終了段階での壁電圧の極性に係わらず、全てのセルに所望の壁電圧を生じさせることが可能である。したがって、全てのサブフィールドの点灯維持期間の放電回数を揃える必要がなくなり、各サブフィールドの放電回数を１回単位で設定して輝度の重み付けを最適化することができる。また、自己消去放電の起こるような過剰の壁電圧を生じさせるものでないので、電荷形成電圧の印加による放電での壁電荷の移動量は少なく発光強度は小さい。つまり、従来よりもコントラストが向上する。

上記目的を達成する方法は、第１の電極と、前記第１の電極と対になる第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極に交差する第３の電極と、を備えるガス放電デバイスの駆動方法であって、アドレッシング準備期間において、前記第１の電極と前記第２の電極との間、および前記第２の電極と前記第３の電極との間に、前記第２の電極を陽極として各電極間の電位差が時間の経過に伴って徐々に増大する第１のパルスを印加し、次いで前記第２の電極を陰極として前記各電極間の電位差が時間の経過に伴って増大する第２のパルスを印加し、前記第１のパルスの印加時に、前記第１の電極と前記第２の電極との間および前記第２の電極と前記第３の電極との間において、当該各電極間に前記第２のパルスの印加により放電を生じさせるのに充分な壁電荷が形成されていない場合に、放電を生じさせて壁電荷を形成させ、前記第２のパルスの印加時に、前記第１の電極と前記第２の電極との間および前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を生じさせて、壁電荷を減少させるように壁電荷調整を行い、前記アドレッシング準備期間の後のアドレッシング期間において、前記第２の電極に負極性のパルスを印加しかつ前記第３の電極に正極性のパルスを印加して、前記第２の電極と前記第３の電極との間の電位差を前記第２のパルスの印加時よりも大きくして放電を起こすことによりアドレッシングを行うものである。

本発明によれば、放電開始電圧のバラツキによる電圧マージンの縮小を解消し、駆動の信頼性を高めることができる。画像の表示を行う場合において背景輝度を低減し、表示のコントラストを高めることができる。

図４は本発明に係るプラズマ表示装置１００の構成図である。

プラズマ表示装置１００は、マトリクス形式の薄型カラー表示デバイスであるＡＣ型のＰＤＰ１と、ｍ列ｎラインの画面ＥＳを構成する縦横に並んだ多数のセルＣを選択的に点灯させるための駆動ユニット８０とから構成されており、壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシステムのモニターなどとして利用される。

ＰＤＰ１は、点灯維持放電（表示放電ともいう）を生じさせるための電極対をなす第１及び第２の主電極Ｘ，Ｙが平行配置され、各セルＣにおいて主電極Ｘ，Ｙと第３の電極としてのアドレス電極Ａとが交差する３電極面放電構造のＰＤＰである。主電極Ｘ，Ｙは画面ＥＳのライン方向（水平方向）に延び、第２の主電極Ｙはアドレッシングに際してライン単位にセルＣを選択するためのスキャン電極として用いられる。アドレス電極Ａは列方向（垂直方向）に延びており、列単位にセルＣを選択するためのデータ電極として用いられる。基板面のうちの主電極群とアドレス電極群とが交差する範囲が表示領域（すなわち画面ＥＳ）となる。

駆動ユニット８０は、コントローラ８１、データ処理回路８３、電源回路８４、Ｘドライバ８５、スキャンドライバ８６、Ｙ共通ドライバ８７、及びアドレスドライバ８９を有している。なお、駆動ユニット８０はＰＤＰ１の背面側に配置され、各ドライバとＰＤＰ１の電極とが図示しないフレキシブルケーブルで電気的に接続される。駆動ユニット８０にはＴＶチューナ、コンピュータなどの外部装置からＲ，Ｇ，Ｂの各色の輝度レベル（階調レベル）を示す画素単位のフィールドデータ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、データ処理回路８３におけるフレームメモリ８３０に一旦格納された後、後述のようにフィールドを所定数のサブフィールドに分割して階調表示を行うためのサブフィールドデータＤｓｆに変換される。サブフィールドデータＤｓｆはフレームメモリ８３０に格納され、適時にアドレスドライバ８９に転送される。サブフィールドデータＤｓｆの各ビットの値は、サブフィールドにおけるセルの点灯の要否を示す情報、厳密にはアドレス放電の要否を示す情報である。

Ｘドライバ８５は全ての主電極Ｘに一括に駆動電圧を印加する。主電極Ｘの電気的な共通化は図示のようなパネル上の連結に限られず、Ｘドライバ８５の内部配線、又は接続用ケーブル上での配線により行うことができる。スキャンドライバ８６はアドレッシングにおいて各主電極Ｙに個別に駆動電圧を印加する。Ｙ共通ドライバ８７は点灯維持に際して全ての主電極Ｙに一括に駆動電圧を印加する。また、アドレスドライバ８９はサブフィールドデータＤｓｆに応じて計ｍ本のアドレス電極Ａに選択的に駆動電圧を印加する。これらドライバには電源回路８４から図示しない配線導体を介して所定の電力が供給される。

図５はＰＤＰ１の内部構造を示す斜視図である。

ＰＤＰ１では、前面側基板構体の基材であるガラス基板１１の内面に、行毎に一対ずつ主電極Ｘ，Ｙが配列されている。行は画面における水平方向のセル列である。主電極Ｘ，Ｙは、それぞれが透明導電膜４１と金属膜（バス導体）４２とからなり、低融点ガラスからなる厚さ３０μｍ程度の誘電体層１７で被覆されている。誘電体層１７の表面にはマグネシア（ＭｇＯ）からなる厚さ数千オングストロームの保護膜１８が設けられている。アドレス電極Ａは、背面側基板構体の基材であるガラス基板２１の内面に配列されており、厚さ１０μｍ程度の誘電体層２４によって被覆されている。誘電体層２４の上には、高さ１５０μｍの平面視直線帯状の隔壁２９が各アドレス電極Ａの間に１つずつ設けられている。これらの隔壁２９によって放電空間３０が行方向にサブピクセル（単位発光領域）毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が規定されている。そして、アドレス電極Ａの上方及び隔壁２９の側面を含めて背面側の内面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。放電空間３０には主成分のネオンにキセノンを混合した放電ガスが充填されており、蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは放電時にキセノンが放つ紫外線によって局部的に励起されて発光する。表示の１ピクセル（画素）は行方向に並ぶ３個のサブピクセルで構成される。各サブピクセル内の構造体がセル（表示素子）Ｃである。隔壁２９の配置パターンがストライプパターンであることから、放電空間３０のうちの各列に対応した部分は全ての行Ｌに跨がって列方向に連続している。

以下、プラズマ表示装置１００におけるＰＤＰ１の駆動方法を説明する。最初に階調表示及び駆動シーケンスの概要を説明し、その後に本発明に特有の印加電圧について詳述する。

図６はフィールド構成を示す図である。

テレビジョン映像の表示においては、２値の点灯制御によって階調再現を行うために、入力画像である時系列の各フィールドｆ（符号の添字は表示順位を表す）を例えば８個のサブフレームｓｆ１，ｓｆ２，ｓｆ３，ｓｆ４，ｓｆ５，ｓｆ６，ｓｆ７，ｓｆ８に分割する。言い換えれば、フレームを構成する各フィールドｆを８個のサブフレームｓｆ１〜ｓｆ８の集合に置き換える。なお、コンピュータ出力などのノンインタレース形式の画像を再生する場合には、各フレームを８分割する。そして、これらサブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８における輝度の相対比率がおおよそ１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８となるように重み付けをして各サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８のサステイン放電回数を設定する。サブフィールド単位の点灯／非点灯の組合せでＲＧＢの各色毎に２５６段階の輝度設定を行うことができるので、表示可能な色の数は２５６³ となる。ただし、サブフィールドｓｆ１〜ｓｆ８を輝度の重みの順に表示する必要はない。例えば重みの大きいサブフィールドｓｆ８をフィールド期間Ｔｆの中間に配置するといった最適化を行うことができる。

各サブフィールドｓｆ_j （ｊ＝１〜８）に割り当てるサブフィールド期間Ｔｓｆ_j は、本発明に特有の電荷調整を行うアドレッシング準備期間ＴＲ、表示内容に応じた帯電分布を形成するアドレッシング期間ＴＡ、及び階調レベルに応じた輝度を確保するために点灯状態を維持するサステイン期間ＴＳからなる。各サブフィールド期間Ｔｓｆ_j において、アドレッシング準備期間ＴＲ及びアドレッシング期間ＴＡの長さは輝度の重みに係わらず一定であるが、サステイン期間ＴＳの長さは輝度の重みが大きいほど長い。つまり、１つのフィールドｆに対応する８つのサブフィールド期間Ｔｓｆ_j の長さは互いに異なる。

図７は駆動シーケンスの第１例を示す電圧波形図である。同図では、主電極Ｘ，Ｙの符号には対応する行の配列順位を示す文字（１，２…ｎ）を添え、アドレス電極Ａの符号には対応する列の配列順位を示す文字（１〜ｍ）を添えてある。以下に説明する他の図においても同様である。

サブフィールド毎に繰り返される駆動シーケンスの概要は次のとおりである。アドレッシング準備期間ＴＲにおいては、全てのアドレス電極Ａ１〜Ａｍに対してパルスＰｒａ１とそれの反対極性のパルスＰｒａ２とを順に印加し、全ての主電極Ｘ１〜Ｘｎに対してパルスＰｒｘ１とそれの反対極性のパルスＰｒｘ２とを順に印加し、全ての主電極Ｙ１〜Ｙｎに対してパルスＰｒｙ１とそれの反対極性のパルスＰｒｙ２とを順に印加する。ここでいうパルスの印加とは、一時的に電極を基準電位（例えば接地電位）と異なる電位にバイアスすることである。本例において、パルスＰｒａ１，Ｐｒａ２，Ｐｒｘ１，Ｐｒｘ２，Ｐｒｙ１，Ｐｒｙ２は微小放電の生じる変化率のランプ電圧パルスである。また、パルスＰｒａ１，Ｐｒｘ１は負極性であり、パルスＰｒｙ１は正極性である。

パルスＰｒａ２，Ｐｒｘ２，Ｐｒｙ２の印加が図１で説明した電荷調整電圧の印加に相当する。パルスＰｒａ１，Ｐｒｘ１，Ｐｒｙ１は、１つ前のサブフィールドにおいて点灯した“前回点灯セル”及び点灯しなかった“前回非点灯セル”に適当な壁電圧を生じさせるために印加される。パルスＰｒａ１，Ｐｒｘ１，Ｐｒｙ１の印加は電荷形成電圧の印加に相当する。

アドレッシング期間ＴＡにおいては、１行ずつ順に各行を選択し、該当する主電極ＹにスキャンパルスＰｙを印加する。行の選択と同時に、アドレス放電を起こさせるべきセルに該当するアドレス電極Ａに対してスキャンパルスＰｙと反対極性のアドレスパルスＰａを印加する。書込みアドレス形式の場合は点灯すべきセル（今回点灯セル）にアドレスパルスＰａを印加し、逆に消去アドレス形式の場合は点灯すべきでないセル（今回非点灯セル）にアドレスパルスＰａを印加する。本発明はどちらのアドレス形式にも適用可能であるが、図７で例示の駆動シーケンスは書込みアドレス形式である。

スキャンパルスＰｙとアドレスパルスＰａとが印加されたセルでは、アドレス電極Ａと主電極Ｙとの間で放電が起こり、それがトリガーとなって主電極Ｘ，Ｙの間でも放電が起こる。これら一連の放電であるアドレス放電には、アドレス電極Ａと主電極Ｙとの間（以下、電極間隙ＡＹという）の放電開始電圧Ｖｆ_AYと、主電極Ｘ，Ｙの間（以下、電極間隙ＸＹという）の放電開始電圧Ｖｆ_XYとが係わる。したがって、上述のアドレッシング準備期間ＴＲにおいては、電極間隙ＸＹと電極間隙ＡＹの双方について壁電圧の調整を行うのである。

サステイン期間ＴＳにおいては、最初に全ての主電極Ｙ１〜Ｙｎに対して所定極性（例示では正極性）のサステインパルスＰｓを印加する。その後、主電極Ｘ１〜Ｘｎと主電極Ｙ１〜Ｙｎとに対して交互にサステインパルスＰｓを印加する。本例では最終のサステインパルスＰｓは主電極Ｘ１〜Ｘｎに印加される。サステインパルスＰｓの印加によって、アドレッシング期間ＴＡにおいて壁電荷の残された今回点灯セルで面放電が生じる。そして、面放電が生じる毎に電極間の壁電圧の極性が反転する。なお、サステイン期間ＴＳにわたって不要の放電を防止するために全てのアドレス電極Ａ１〜ＡｍをサステインパルスＰｓと同極性にバイアスする。

図８は図７に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。同図ではランプ電圧の変化率及び最大値が例示してある。

アドレッシング準備期間ＴＲにおけるパルス印加の作用は１つ前のサブフィールドの点灯状態によって異なる。
〔前回非点灯セル〕
まず、前回非点灯セルでは、アドレッシング準備期間ＴＲの開始時点での電極間隙ＸＹの壁電圧Ｖｗｓ_XY及び電極間隙ＡＹの壁電圧Ｖｗｓ_AYは図中の鎖線で示されるとおりほぼ零である。したがって、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加においては、印加電圧が各電極間隙ＸＹ，ＡＹの放電開始電圧Ｖｆ_XY，Ｖｆ_AYを超えた時点から微小放電が始まる。前回非点灯セルで放電を起こすには、電極間隙ＸＹに対する印加電圧の最大値Ｖｐｒ_XY及び電極間隙ＡＹに対する印加電圧の最大値Ｖｐｒ_AYが（３）（４）式を満たさなければならない。

Ｖｐｒ_XY＞Ｖｆ_XY …（３）
Ｖｐｒ_AY＞Ｖｆ_AY …（４）
図中の括弧で囲まれた数値は、Ｖｆ_XY＝２２０±αボルト、Ｖｆ_AY＝１７０±βボルトである場合の具体値である。例示におけるＶｐｒ_XYは２７０（＝１７０＋１００）ボルトであり、Ｖｐｒ_AYは２２０（＝１２０＋１００）である。

パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加終了時点の電極間隙ＸＹの壁電圧をＶｗｐｒ_XYとし、同時点の電極間隙ＡＹの壁電圧をＶｗｐｒ_AYとすると、（５）（６）式が成り立つ。

Ｖｗｐｒ_XY＝Ｖｐｒ_XY−Ｖｆ_XY …（５）
Ｖｗｐｒ_AY＝Ｖｐｒ_AY−Ｖｆ_AY …（６）
パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１に続いてパルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２を印加したときの放電が起こる条件は、電極間隙ＸＹに対する印加電圧の最大値をＶｒ_XYとし、電極間隙ＡＹに対する印加電圧の最大値をＶｒ_AYとして（７）（８）式で表される。

Ｖｒ_XY＋Ｖｗｐｒ_XY＞Ｖｆ_XY …（７）
Ｖｒ_AY＋Ｖｗｐｒ_AY＞Ｖｆ_AY …（８）
パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２の印加終了時点の電極間隙ＸＹの壁電圧をＶｗｒ_XYとし、電極間隙ＡＹの壁電圧をＶｗｒ_AYとすると、（９）（１０）式が成り立つ。

Ｖｗｒ_XY＝Ｖｆ_XY−Ｖｒ_XY …（９）
Ｖｗｒ_AY＝Ｖｆ_AY−Ｖｒ_AY …（１０）
なお、Ｖｒ_XY，Ｖｒ_AYの値が放電開始電圧を超えると壁電圧の極性が変わる。書込みアドレス形式の場合は、壁電圧Ｖｗｒ_XYがサステイン期間ＴＳで放電の起きない十分に小さい値でなければならない。また、アドレッシングにおいてアドレスパルスＰａとスキャンパルスＰｙが同時に印加されるセル以外で電極間隙ＡＹで放電が起きてはならないので、壁電圧Ｖｗｒ_AYの値も十分に小さくしなくてはならない。

壁電圧Ｖｗｒ_XY，Ｖｗｒ_AYの値は零近辺に設定することもできる。セルの放電開始電圧のバラツキがあるので、そのバラツキ程度の値にはなるが、小さな値である。（７）〜（１０）式から明らかなように壁電圧には（１１）（１２）式の関係がある。

Ｖｗｐｒ_XY＞Ｖｗｒ_XY …（１１）
Ｖｗｐｒ_AY＞Ｖｗｒ_AY …（１２）
したがって、Ｖｗｒ_XY，Ｖｗｒ_AYの値が小さければ、Ｖｗｐｒ_XY，Ｖｗｐｒ_AYの値も小さく設定できる。Ｖｗｒ_XY，Ｖｗｒ_AY，Ｖｗｐｒ_XY，Ｖｗｐｒ_AYの値が小さければ、電荷形成のための放電及び電荷調整のための放電における壁電圧変化量が少なく、発光量も少ない。
〔前回点灯セル〕
一方、前回点灯セルについては、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１によって壁電圧の極性を反転させる。アドレッシング準備期間ＴＲの開始時点では、アドレス電極Ａの近傍の壁電荷はほぼ零であるので、この時点の電極間隙ＡＹの壁電圧Ｖｗｓ_AYは、電極間隙ＸＹの壁電圧Ｖｗｓ_XYの半分である。

アドレッシング準備期間ＴＲの開始時点での壁電圧Ｖｗｓ_XY，Ｖｗｓ_AYの極性は、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１による印加電圧の極性と同一であるので、（３）式及び（４）式を満たしておれば放電は起こる。放電が起これば、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加終了後の壁電圧は前回非点灯セルと同一になり、パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２の印加による壁電圧の推移は前回非点灯セルと同様である。

図９は駆動シーケンスの第２例を示す電圧波形図である。

本例と図７の例とを見比べることによりサステインパルスＰａの個数に制約がないことが判る。すなわち、上述の図７の例ではサステイン期間ＴＳの最終のサステインパルスＰａが主電極Ｘ１〜Ｘｎに印加されたが、本例では主電極Ｙ１〜Ｙｎに印加される。つまり、サステイン期間ＴＳの終了時点での壁電圧の極性が図７の例と反対になる。しかし、アドレッシング準備期間ＴＲにおいては図７の例と同一条件のパルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１，Ｐｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２が印加される。

図１０は図９に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。

前回非点灯セルにおける壁電圧の推移は図７と同様になる。前回点灯セルにおいては、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の最大値の選定によって、放電が起こる場合と起こらない場合とが生じる。図では放電の起こる場合の壁電圧の推移を破線で示し、起こらない場合の壁電圧の推移を実線で示してある。

電極間隙ＸＹ，ＡＹで放電の起こる条件は（１３）（１４）式で表される。

Ｖｐｒ_XY−Ｖｗｓ_XY＞Ｖｆ_XY …（１３）
Ｖｐｒ_AY−Ｖｗｓ_AY＞Ｖｆ_AY …（１４）
パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加終了時点での壁電圧Ｖｗｐｒ_XY，Ｖｗｐｒ_AYは、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加で放電の起こる場合と起こらない場合とで異なり、（１５）（１５’）（１６）（１６’）式で表される。

Ｖｗｐｒ_XY＝Ｖｐｒ_XY−Ｖｆ_XY 〔放電の起こる場合〕 …（１５）
Ｖｗｐｒ_XY＝Ｖｗｓ_XY 〔放電の起こらない場合〕…（１５’）
Ｖｗｐｒ_AY＝Ｖｐｒ_AY−Ｖｆ_AY 〔放電の起こる場合〕 …（１６）
Ｖｗｐｒ_AY＝Ｖｗｓ_AY 〔放電の起こらない場合〕…（１６’）
しかし、パルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１の印加による放電の有無に係わらず、（１７）（１８）式が成り立つ。

Ｖｗｐｒ_XY≧Ｖｐｒ_XY−Ｖｆ_XY …（１７）
Ｖｗｐｒ_AY≧Ｖｐｒ_AY−Ｖｆ_AY …（１８）
したがって、（５）〜（８）式を考慮すると、パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２の印加によって必ず放電の起こることが判る。

図１１は駆動シーケンスの第３例を示す電圧波形図である。上述の第１例及び第２例は、今回点灯セルでアドレス放電を起こさせる書込みアドレス形式の駆動例であったが、今回非点灯セルでアドレス放電を起こさせる消去アドレス形式にも本発明を適用することができる。

図７及び図９の駆動シーケンスとの差異は、サステイン期間ＴＳにおける最初のサステインパルスＰｓの印加対象である。消去アドレス形式では、アドレッシング期間ＴＡの終了時点で、主電極Ｙ１〜Ｙｎには負の壁電荷、主電極Ｘ１〜Ｘｎには正の壁電荷が溜まっているので、最初にサステインパルスＰｓを主電極１〜Ｘｎに印加する。サステインパルスＰｓを負極性とする場合は逆に主電極Ｙ１〜Ｙｎに印加する。例示は最終のサステインパルスＰｓを主電極１〜Ｘｎに印加するものであるが、主電極Ｙ１〜Ｙｎに印加してもよい。消去アドレス形式でもサブフィールド毎にサステインパルスＰａの個数を１個単位で設定可能である。

アドレッシング準備期間ＴＲでの壁電圧の変化は第１例及び第２例と同様である。ただし、アドレッシング準備期間ＴＲの終了時点における電極間隙ＸＹの壁電圧Ｖｗｒ_XYが、点灯維持に十分な値でなければならない。壁電荷の極性は主電極Ｙが負側である。壁電圧Ｖｗｒ_XYに合わせて壁電圧Ｖｗｐｒ_XYも大きくする。

図１２は駆動シーケンスの第４例を示す電圧波形図である。

アドレッシング準備期間ＴＲにおいて、パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２による電荷調整に先立って、全ての主電極Ｙ１〜Ｙｎに矩形波形のパルスＰｒｙ１’を印加することによって、全てのセルに所定の壁電圧を生じさせる。パルスＰｒｙ１’の波高値は、放電開始電圧Ｖｆ_XY，Ｖｆ_AYを超えるように設定する。

図１３は図１２に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。

前回非点灯セルではパルスＰｒｙ１’の印加によって１回の放電が起こる。この放電は壁電圧Ｖｗｐｒ_XY，Ｖｗｐｒ_AYを生じさせる。パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２の印加以降の壁電圧の変化は第１例と同様である。ただし、消去アドレス形式の場合は、パルスＰｒｘ２，Ｐｒｙ２，Ｐｒａ２の印加終了時点の壁電圧Ｖｗｒ_XYが十分に大きくなるようにパルスＰｒｙ１’の波高値を設定しなければならない。

前回点灯セルでは、パルスＰｒｙ１’の印加によっては放電が起きない。印加時点の壁電圧Ｖｗｓ_XYの極性がパルスＰｒｙ１’と反対になるからである。したがって、第２例におけるパルスＰｒｘ１，Ｐｒｙ１，Ｐｒａ１で放電の起きない場合と同様であり、（１９）（２０）式が成り立つ。

Ｖｗｐｒ_XY＝Ｖｗｓ_XY …（１９）
Ｖｗｐｒ_AY＝Ｖｗｓ_AY …（２０）
図１４は図１２の変形例の印加電圧と壁電圧の波形図である。

Ｖｗｓ_XYは点灯維持に十分な大きさであるので、消去アドレス形式を採用しても問題はない。すなわち、図１４のようにサステイン期間ＴＳの終了時点の壁電圧の極性が図１３の例と反対であっても、適正なアドレッシング準備は可能である。ただし、パルスＰｒｙ１’の印加によって前回点灯セルでも放電が起こる。前回非点灯セルの壁電圧の変化は、サステイン期間ＴＳの終了時点の壁電圧の極性に依存しない。

図１５は駆動波形の第１変形例を示す図である。

微小放電を起こさせるために印加する電圧は、必ずしも零から一定の変化率で上昇させる必要はない。印加電圧が放電開始電圧Ｖｆに達するまでは放電が起こらないので、壁電圧を考慮してセル電圧が放電開始電圧を越えない範囲内の設定値Ｖｑまで急激に立ち上がり、その後に設定値Ｖｒまで緩やかに上昇する電圧を印加してもよい。例示のように例えば主電極Ｘに矩形波形の電圧を印加し、他方の主電極Ｙにランプ波形の電圧を印加すれば、電極間隙ＸＹの合成印加電圧は台形波形となる。

図１６は駆動波形の第２変形例を示す図である。

ランプ電圧の代わりに鈍波波形の電圧を印加して微小放電を起こさせることができる。ただし、電圧の上昇が緩やかになる以前にセル電圧が放電開始電圧に達してはならない。

図１７は駆動波形の第３変形例を示す図である。

ランプ電圧の代わりに微小なステップをもつ階段波形の電圧を印加して微小放電を起こさせることができる。ステップの設定により微小放電の大きさを制御することができる。

以上の実施形態は主電極Ｘ，Ｙ及びアドレス電極Ａが誘電体で被覆された構造のＰＤＰ１を駆動対象としてものであった。しかし、対をなす電極の片方のみが誘電体で被覆された構造にも本発明を適用することができる。例えばアドレス電極Ａを覆う誘電体がない構造、又は主電極Ｘ，Ｙの一方が放電空間３０に露出した構造であっても電極間隙ＸＹ，ＡＹに適当な壁電圧を生じさせることができる。印加電圧の極性、値、印加時間、上昇の変化率は例示に限定されない。また、本発明は、ＰＤＰ，ＰＡＬＣを含む表示デバイスだけでなく、壁電荷が放電に係わる構造の他のガス放電デバイスに適用可能である。ガス放電を表示のために起こさせる必要はない。

以上の実施形態によれば、放電開始電圧のバラツキによる電圧マージンの縮小を解消し、駆動の信頼性を高めることができる。画像の表示を行う場合において背景輝度を低減し、表示のコントラストを高めることができる。さらに、印加電圧の極性の制限を緩和し、駆動シーケンスの自由度を高めることができる。

本発明の原理図である。 本発明の原理図である。 本発明に係る微小放電の電流−電圧特性を示す波形図である。 本発明に係るプラズマ表示装置の構成図である。 ＰＤＰの内部構造を示す斜視図である。 フィールド構成を示す図である。 駆動シーケンスの第１例を示す電圧波形図である。 図７に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。 駆動シーケンスの第２例を示す電圧波形図である。 図９に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。 駆動シーケンスの第３例を示す電圧波形図である。 駆動シーケンスの第４例を示す電圧波形図である。 図１２に対応した印加電圧と壁電圧の波形図である。 図１２の変形例の印加電圧と壁電圧の波形図である。 駆動波形の第１変形例を示す図である。 駆動波形の第２変形例を示す図である。 駆動波形の第３変形例を示す図である。

符号の説明

１ ＰＤＰ（ガス放電デバイス）
Ｘ 主電極（電極）
Ｙ 主電極（スキャン電極）
Ａ アドレス電極（データ電極）
Ｖｑ 電圧値（第１設定値）
Ｖｒ 電圧値（第２設定値）
Ｃ セル
Ｖｗ 壁電圧
ＥＳ 表示画面
Ｐｒａ２，Ｐｒｘ２，Ｐｒｙ２ パルス（電荷調整において印加する電圧）
Ｐｒａ１，Ｐｒｘ１，Ｐｒｙ１ パルス（ランプ波形の電圧パルス）
Ｐｒｙ１’ パルス（矩形波形の電圧パルス）
ｆ フィールド
ｓｆ１〜８ サブフィールド

Claims (4)

1. 第１の電極と、前記第１の電極と対になる第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極に交差する第３の電極と、を備えるガス放電デバイスの駆動方法であって、
   アドレッシング準備期間において、前記第１の電極と前記第２の電極との間、および前記第２の電極と前記第３の電極との間に、前記第２の電極を陽極として各電極間の電位差が時間の経過に伴って徐々に増大する第１のパルスを印加し、次いで前記第２の電極を陰極として前記各電極間の電位差が時間の経過に伴って増大する第２のパルスを印加し、
   前記第１のパルスの印加時に、前記第１の電極と前記第２の電極との間および前記第２の電極と前記第３の電極との間において、当該各電極間に前記第２のパルスの印加により放電を生じさせるのに充分な壁電荷が形成されていない場合に、放電を生じさせて壁電荷を形成させ、
   前記第２のパルスの印加時に、前記第１の電極と前記第２の電極との間および前記第２の電極と前記第３の電極との間に放電を生じさせて、壁電荷を減少させるように壁電荷調整を行い、
   前記アドレッシング準備期間の後のアドレッシング期間において、前記第２の電極に負極性のパルスを印加しかつ前記第３の電極に正極性のパルスを印加して、前記第２の電極と前記第３の電極との間の電位差を前記第２のパルスの印加時よりも大きくして放電を起こすことによりアドレッシングを行う
   ことを特徴とするガス放電デバイスの駆動方法。
2. 前記第１のパルスは、セルが1つ前のサブフィールドにて点灯したか否かにかかわらず、当該セルに放電を生じさせる電荷形成パルスである
   請求項１に記載のガス放電デバイスの駆動方法。
3. 前記アドレッシング準備期間において、前記第２のパルスを印加して前記第２の電極と前記第３の電極の間に放電を生じさせることにより、
   前記アドレッシング期間において、非点灯セルにアドレス放電を生じさせないように前記第２の電極と前記第３の電極との間の壁電荷による電圧を調整する
   請求項１に記載のガス放電デバイスの駆動方法。
4. 前記アドレッシング準備期間において印加される第１のパルスおよび前記第２のパルスは、ランプ波形の電圧パルス、または鈍波波形の電圧パルス、または微小なステップをもつ階段波形の電圧パルスのいずれかである
   請求項１に記載のガス放電デバイスの駆動方法。

Images