JP5170313B2 - プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置 Download PDF

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Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイパネルの駆動方法およびそれを用いたプラズマディスプレイ装置に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)は、行方向に長い走査電極および維持電極からなる表示電極対を複数形成した前面基板と、列方向に長いデータ電極を複数形成した背面基板とを対向配置し、表示電極対とデータ電極とが交差する位置のそれぞれに放電セルが形成されている。
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において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。
そしてプラズマディスプレイ装置は、パネルをこのように駆動するために、走査電極駆動回路、維持電極駆動回路、データ電極駆動回路を備え、それぞれの電極に駆動電圧波形を印加して、画像を表示する装置である。
近年はパネルの高精細度化、大画面化が進み、それに伴ってプラズマディスプレイ装置の消費電力が増加する傾向にある。特にデータ電極駆動回路は、画像信号に対応した書込みパルスをデータ電極それぞれに印加して各放電セルで書込み放電を発生させる駆動回路であるが、データ電極駆動回路の消費電力が許容値を超えると誤動作し画像表示品質を損なうことがあった。これを防止するためには許容損失の大きい回路素子を使用すればよいが、これがコストアップの大きな要因のひとつになっていた。
そこで、画像表示品質を低下させることなくデータ電極駆動回路の消費電力を抑制する方法として、データ電極に印加する書込みパルスの順序を変更してデータ電極の充放電電流を減らし、データ電極駆動回路の消費電力を制限する方法(例えば、特許文献1参照)が提案されている。
ここで、データ電極に印加する書込みパルスの順序を変更するためには、走査電極に印加する走査パルスの順序も同期して変更する必要がある。特許文献1に記載の駆動方法を実現するために、例えば、n本の走査電極に対して、1番目の走査電極からn番目の走査電極まで順番に走査パルスを印加するか、または奇数番目の走査電極に走査パルスを順次印加した後に偶数番目の走査電極に走査パルスを順次印加するかを、表示すべき画像信号に基づき切り換えるという方法が実用的である。
一方、高精細度、大画面パネルでは、走査電極の数が多くなるため書込み期間に費やす時間が長くなってしまう。しかし、初期化放電から書込み放電までの時間が長くなると書込み動作に必要な壁電荷が減少して書込み放電が不安定になるといった課題があった。
特開平11−282398号公報
本発明は、高精細度、大画面パネルであっても、安定した書込み放電を行うとともに、データ電極駆動回路の電力を削減するための走査パルスの切換を行うことが可能なパネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置を提供する。
本発明のパネルの駆動方法は、走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極とを有する放電セルを複数備えたパネルを、書込み期間と維持期間とを有する複数のサブフィールドで1フィールドを構成して駆動するパネルの駆動方法であって、パネルの画像表示領域を、連続して配置された走査電極を所定本数ずつ含む複数の部分表示領域に分け、さらに部分表示領域に含まれる走査電極を奇数番目の走査電極からなる走査電極群および偶数番目の走査電極からなる走査電極群の2つの走査電極群に分け、一方の走査電極群に走査パルスを順次印加した後に他方の走査電極群に走査パルスを順次印加するとともに、一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅を一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定し、他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅を他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定することを特徴とする。この方法により、高精細度、大画面パネルであっても、安定した書込み放電を行うとともに、データ電極駆動回路の電力を削減するための走査パルスの切換を行うことが可能な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、部分表示領域のそれぞれに対して、点灯させるべき放電セル数の割合を部分点灯率として検出し、部分点灯率の高い部分表示領域から先に走査パルスを印加してもよい。
また本発明のプラズマディスプレイ装置は、走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極とを有する放電セルを複数備えたパネルと、書込み期間と維持期間とを有する複数のサブフィールドで1フィールドを構成してパネルを駆動する駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、駆動回路は、連続して配置された所定本数の走査電極に走査パルスを印加する走査ICを複数個備え、1つの走査ICが駆動する走査電極を奇数番目の走査電極からなる走査電極群および偶数番目の走査電極からなる走査電極群の2つの走査電極群に分け、走査ICは、一方の走査電極群に走査パルスを順次印加した後に他方の走査電極群に走査パルスを順次印加するとともに、一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅が、一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されており、他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅が、他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されていることを特徴とする。この構成により、高精細度、大画面パネルであっても、安定した書込み放電を行うとともに、データ電極駆動回路の電力を削減するための走査パルスの切換を行うことが可能なプラズマディスプレイ装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態に用いるパネルの分解斜視図である。 図2は、同パネルの電極配列図である。 図3は、同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。 図4は、あるサブフィールドにおける書込みパルスの有無を示す図である。 図5は、順次書込み動作を行った場合のデータ電極駆動回路の消費電力を見積もるための図である。 図6は、図5と同じ市松パターンを表示する場合のデータ電極駆動回路の消費電力を見積もるための図である。 図7は、各部分表示領域の書込み順序と安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅との関係を示す特性図である。 図8は、部分点灯率と安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅との関係を示す図である。 図9は、本発明の実施の形態におけるパネルの部分表示領域を示す模式図である。 図10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書込み動作の一例を示す詳細なタイミングチャートである。 図11は、同プラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。 図12は、同プラズマディスプレイ装置の走査電極駆動回路の構成を示す回路図である。 図13は、同プラズマディスプレイ装置の走査ICの詳細を示す回路ブロック図である。 図14は、同プラズマディスプレイ装置の走査ICの出力制御部およびスイッチング素子の動作を示す図である。 図15は、同プラズマディスプレイ装置の走査ICの接続を示す図である。 図16は、同プラズマディスプレイ装置の走査ICの走査IC選択部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
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)
図1は、本発明の実施の形態に用いるパネル10の分解斜視図である。ガラス製の前面基板11上には、走査電極12と維持電極13とからなる表示電極対14が複数形成されている。そして走査電極12と維持電極13とを覆うように誘電体層15が形成され、誘電体層15上に保護層16が形成されている。背面基板21上にはデータ電極22が複数形成され、データ電極22を覆うように誘電体層23が形成され、その上に井桁状の隔壁24が形成されている。そして、隔壁24の側面および誘電体層23上には赤色、緑色および青色の各色に発光する蛍光体層25が設けられている。
これら前面基板11と背面基板21とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対14とデータ電極22とが交差するように対向配置され、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。そして放電空間には、例えば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。放電空間は隔壁24によって複数の区画に仕切られており、表示電極対14とデータ電極22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。
図2は、本発明の実施の形態に用いるパネル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〜走査電極SCn(図1の走査電極12)およびn本の維持電極SU1〜維持電極SUn(図1の維持電極13)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜データ電極Dm(図1のデータ電極22)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。そしてこれらの放電セルは画像を表示する際の画素に対応する。本実施の形態においては、走査電極および維持電極がそれぞれ768本、すなわちn=768であるものとして以下に説明するが、本発明はこの値に限定されるものではない。
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パネル10の駆動方法について説明する。パネル10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。
図3は、本発明の実施の形態に用いるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形を示す図であり、図3には2つのサブフィールドに対する駆動電圧波形を示している。
サブフィールドの初期化期間では、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧0(V)を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnに電圧Vi1から電圧Vi2に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。その後、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve1を印加するとともに、走査電極SC1〜走査電極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。すると各放電セルで微弱な初期化放電が発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。なお、初期化期間の動作としては、図3の2つ目のサブフィールドの初期化期間に示したように、走査電極SC1〜走査電極SCnに対して緩やかに下降するランプ電圧を印加するだけでもよい。
続く書込み期間の動作は本発明の主眼であるが、詳細は後述することとして、ここでは書込み動作の概要について説明する。
書込み期間では、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Ve2を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnに電圧Vcを印加する。次に、最初に書込み動作を行う走査電極SCiに負の電圧Vaの走査パルスを印加するとともに、最初に書込み動作を行う行の発光すべき放電セルに対応するデータ電極Dkに正の電圧Vdの書込みパルスを印加する。すると走査パルスと書込みパルスとが同時に印加された放電セルでは書込み放電が発生し、走査電極SCiおよび維持電極SUiに壁電荷を蓄積する書込み動作が行われる。
次に、2番目に書込み動作を行う走査電極SCjに走査パルスを印加するとともに、2番目に書込み動作を行う行の発光すべき放電セルに対応するデータ電極Dkに書込みパルスを印加する。すると走査パルスと書込みパルスとが同時に印加された放電セルでは書込み放電が発生し、書込み動作が行われる。以上の書込み動作をすべての行の放電セルで行い、発光すべき放電セルに対して選択的に書込み放電を発生させ壁電荷を形成する。
続く維持期間では、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧0(V)を印加し、走査電極SC1〜走査電極SCnに電圧Vsusの維持パルスを印加する。すると、書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が起こり発光する。次に、走査電極SC1〜走査電極SCnに電圧0(V)を印加するとともに、維持電極SU1〜維持電極SUnに電圧Vsusの維持パルスを印加する。すると維持放電を起こした放電セルでは再び維持放電が起こり発光する。
以下同様に、輝度重みに応じた数の維持パルスを走査電極SC1〜走査電極SCnおよび維持電極SU1〜維持電極SUnに交互に印加する。その後、走査電極SC1〜走査電極SCnに電圧Vrに向かって上昇するランプ電圧を印加していわゆる壁電荷消去を行い、維持期間を終了する。
続くサブフィールドにおいても、上述したサブフィールドの動作と同様の動作を繰り返すことにより放電セルを発光させ、画像を表示している。
なお、本実施の形態において各電極に印加する電圧値は、例えば、電圧Vi1=145(V)、電圧Vi2=350(V)、電圧Vi3=190(V)、電圧Vi4=−160(V)、電圧Va=−180(V)、電圧Vsus=190(V)、電圧Vr=190(V)、電圧Ve1=125(V)、電圧Ve2=125(V)、電圧Vd=60(V)である。また電圧Vcは負の電圧Va=−180(V)に正の電圧Vscn=145(V)を重畳して作られる。したがって電圧Vc=−35(V)である。ただしこれらの電圧値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネル10の特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。
次に、書込み期間の動作の詳細について説明する。まず、画像表示品質を低下させることなくデータ電極駆動回路の消費電力を抑制する方法について説明する。
図4は、あるサブフィールドにおける書込みパルスの有無を示す図であり、5×5=25の放電セルに対応する画素について図示している。ここで「0」は書込みパルスが無いことを示し、「1」は書込みパルスが有ることを示している。このような市松状の書込みパターンは特殊なパターンではなく、自然画等であってもディザ処理等の画像信号処理を行うことで発生する。そしてこのような市松状の書込みパターンでは、データ電極駆動回路の消費電力は走査パルスの印加順序に大きく依存する。
図5は、走査電極SCi−2、走査電極SCi−1、走査電極SCi、走査電極SCi+1、走査電極SCi+2、・・・の順に走査パルスを印加する書込み動作(以下、「順次書込み動作」と略記する)を行った場合のデータ電極駆動回路の消費電力を見積もるための図である。図5には、走査電極SCi−2〜走査電極SCi+2に印加する走査パルスと、データ電極Dj−2〜データ電極Dj+2に印加する書込みパルスと、電極間容量の充放電によりデータ電極Djに流れる電流波形IDjとを示している。
時刻t1から時刻t2までの期間では、走査電極SCi−2に走査パルスを印加するとともにデータ電極Dj−2、データ電極Dj、データ電極Dj+2に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。このときデータ電極Dj−1、データ電極Dj+1には書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。
時刻t2から時刻t3までの期間では、走査電極SCi−1に走査パルスを印加するとともにデータ電極Dj−1、データ電極Dj+1に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。データ電極Dj−2、データ電極Dj、データ電極Dj+2には書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。以下同様にして、図5に示した書込みパルスを印加する。
このときデータ電極Djに流れる電流IDjに注目すると、走査電極SC1〜走査電極SCnおよび維持電極SU1〜維持電極SUnとデータ電極Djとの間の電極間容量を充放電する電流が流れる。そのために市松パターンを表示する場合のデータ電極駆動回路の消費電力は非常に大きな値となる。
図6は、図5と同じ市松パターンを表示する場合のデータ電極駆動回路の消費電力を見積もるための図であるが、走査電極SCi−2、走査電極SCi、走査電極SCi+2、・・・、走査電極SCn−1、走査電極SC+1、・・・の順に走査パルスを印加する書込み動作(以下、「飛越書込み動作」と略記する)を行った場合の、書込み期間における駆動電圧波形とそのときの電極間容量の充放電の電流波形を示している。
時刻t11から時刻t12までの期間では、走査電極SCi−2に走査パルスを印加するとともにデータ電極Dj−2、データ電極Dj、データ電極Dj+2に書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。このときデータ電極Dj−1、データ電極Dj+1には書込みパルスを印加せず書込み放電を発生させない。
時刻t12から時刻t13までの期間では、走査電極SCiに走査パルスを印加するとともにデータ電極Dj−2、データ電極Dj、データ電極Dj+2に継続して書込みパルスを印加して書込み放電を発生させる。以下同様にして、データ電極Dj−2、データ電極Dj、データ電極Dj+2に継続して書込みパルスを印加し、データ電極Dj−1、データ電極Dj+1には継続して書込みパルスを印加しない。そのためデータ電極Djには充放電電流が流れずIDj=0となるため、消費電力は小さくなる。
このように、同じパターンを表示する場合であっても、走査電極SC1〜走査電極SCnに走査パルスを印加する順序に依存してデータ電極駆動回路の消費電力は大きく変化することがわかる。
したがって、各サブフィールド毎に、順次書込み動作を行った場合の消費電力および飛越書込み動作を行った場合の消費電力を見積もり、電力の小さいほうの書込み動作を行うことにより、画像表示品質を低下させることなくデータ電極駆動回路の消費電力を抑制することができる。
次に、書込み動作に必要な壁電荷の減少を抑え、安定した書込み放電を行う方法について説明する。発明者らは、パネルの画像表示領域を、連続して配置された走査電極を64本ずつ含む12個の部分表示領域に分け、以下の測定を行った。
図7は、各部分表示領域の書込み順序と安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅との関係を示す特性図であり、横軸は部分表示領域の書込み動作の順序を表し、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅を表す。このように部分表示領域の書込み順序に応じて安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅も変化する。そして、書込み順序が遅い部分表示領域ほど安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅は大きくなる。例えば、最初に書込みを行う部分表示領域では、安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅は約80(V)であるが、12番目に書込みを行う部分表示領域では、必要な走査パルスの振幅は約150(V)となり、約70(V)も大きくなる。
これは、初期化期間に形成された壁電荷が、時間の経過とともに徐々に減少するためと考えられる。また、書込みパルス電圧は、書込み期間中に表示画像に応じて各データ電極に印加されるため、走査パルスが印加されていない放電セルにも書込みパルス電圧は印加される。このような電圧変化によっても壁電荷は減少するため、書込み期間の終盤に書込みが行われる放電セルでは、さらに壁電荷が減少すると考えられる。
図8は、部分表示領域の点灯率(以下、「部分点灯率」と略記する)と安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅との関係を示す図であり、横軸は部分点灯率を表し、縦軸は安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅を表す。この測定は、1つの部分表示領域において、点灯セルの割合を変えながら、安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅がどのように変化するかを測定したものである。
このように、安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅は部分点灯率に応じて変化する。そして、部分点灯率が高くなるほど走査パルスの振幅も大きくなる。例えば、部分点灯率10%では、必要な走査パルスの振幅は約118(V)であるが、部分点灯率100%では、必要な走査パルスの振幅は約149(V)となり、約31(V)も大きくなる。
これは、部分点灯率が上がると放電電流が増加し、走査パルスに対する電圧降下が大きくなるためと考えられる。そしてこの傾向はパネルの大画面化によりさらに大きくなる。
このように、安定した書込み放電を発生させるために必要な走査パルスの振幅は、書込み動作を行う順序が遅くなるほど大きくなり、また部分点灯率が高くなるほど大きくなる。そのため部分表示領域の走査順序が遅く、かつその部分表示領域の部分点灯率が高い場合には、必要な走査パルスの振幅はさらに大きくなる。言い換えればこれらの実験結果は、部分点灯率の高い部分表示領域から先に書込み動作を行えば、走査パルスの振幅を抑制しつつ安定した書込み放電を行うことができることを示している。
本実施の形態においては、データ電極駆動回路の消費電力の抑制と安定した書込み放電とを両立するために、パネル10の画像表示領域を、連続して配置された走査電極を所定本数ずつ含む複数の部分表示領域に分け、部分表示領域のそれぞれの部分点灯率を検出し、部分点灯率の高い部分表示領域から先に走査パルスを印加している。また順次書込み動作を行った場合の消費電力および飛越書込み動作を行った場合の消費電力を見積もり、部分表示領域のそれぞれに対して、消費電力が小さくなるように順次書込み動作および飛越書込み動作のいずれかを選択している。
次に、本実施の形態における書込み動作の詳細について、例を挙げて説明する。
図9は、本発明の実施の形態におけるパネル10の部分表示領域を示す模式図である。本実施の形態においては、パネル10の画像表示領域を、連続して配置された走査電極を所定本数である64本ずつ含む12の部分表示領域Ar1〜部分表示領域Ar12に分けている。すなわち、部分表示領域Ar1は走査電極SC1〜走査電極SC64を含む領域であり、部分表示領域Ar2は走査電極SC65〜走査電極SC128を含む領域であり、部分表示領域Ar3は走査電極SC129〜走査電極SC192を含む領域であり、部分表示領域Ar4は走査電極SC193〜走査電極SC256を含む領域であり、部分表示領域Ar5は走査電極SC257〜走査電極SC320を含む領域であり、部分表示領域Ar6は走査電極SC321〜走査電極SC384を含む領域であり、部分表示領域Ar7は走査電極SC385〜走査電極SC448を含む領域であり、部分表示領域Ar8は走査電極SC449〜走査電極SC512を含む領域であり、部分表示領域Ar9は走査電極SC513〜走査電極SC576を含む領域であり、部分表示領域Ar10は走査電極SC577〜走査電極SC640を含む領域であり、部分表示領域Ar11は走査電極SC641〜走査電極SC704を含む領域であり、部分表示領域Ar12は走査電極SC705〜走査電極SC768を含む領域である。
図10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書込み動作の一例を示す詳細なタイミングチャートである。図10には、部分表示領域Ar2の部分点灯率が最も高く、次に部分表示領域Ar3の部分点灯率が高く、その次に部分表示領域Ar1の部分点灯率が高いとした例を示している。また部分表示領域Ar1から部分表示領域Ar3にかけてディザ処理が行われており、これらの部分表示領域では飛越書込み動作を行う例を示している。
まず部分表示領域Ar2に含まれる走査電極SC65〜走査電極SC128を奇数番目の走査電極からなる走査電極群(2od)および偶数番目の走査電極からなる走査電極群(2ev)の2つの走査電極群に分ける。そして走査電極群(2od)の最初の走査電極である走査電極SC65に走査パルスを印加する。このときの走査パルスのパルス幅は時間T1である。次に走査電極群(2od)の2番目の走査電極SC67に走査パルスを印加する。このときの走査パルスのパルス幅も時間T1である。次に走査電極群(2od)の3番目の走査電極SC69に走査パルスを印加する。ただしこのときの走査パルスのパルス幅は時間T1よりも短い時間T2である。以下、走査電極群(2od)の走査電極SC71、走査電極SC73、走査電極SC75、・・・、SC127に走査パルスを順次印加する。そしてこのときの走査パルスのパルス幅も時間T2である。
次に、部分表示領域Ar2の偶数番目の走査電極からなる走査電極群(2ev)の最初の走査電極である走査電極SC66にパルス幅が時間T1である走査パルスを印加する。次に走査電極群(2ev)の2番目の走査電極SC68にパルス幅が時間T1である走査パルスを印加する。次に走査電極群(2ev)の3番目の走査電極SC70にパルス幅が時間T1よりも短い時間T2である走査パルスを印加する。以下、走査電極群(2ev)の走査電極SC72、走査電極SC74、走査電極SC76、・・・、走査電極SC128にパルス幅が時間T2である走査パルスを順次印加する。
次に部分表示領域Ar3に含まれる走査電極SC129〜走査電極SC192を奇数番目の走査電極からなる走査電極群(3od)および偶数番目の走査電極からなる走査電極群(3ev)の2つの走査電極群に分ける。そして走査電極群(3od)の最初の走査電極である走査電極SC129にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加し、次に走査電極SC131にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加する。次に走査電極群(3od)の3番目の走査電極SC133にパルス幅が時間T1よりも短い時間T2の走査パルスを印加する。以下、走査電極群(3od)の走査電極SC135、走査電極SC137、・・・、走査電極SC191にパルス幅が時間T2の走査パルスを順次印加する。
次に、部分表示領域Ar3の偶数番目の走査電極からなる走査電極群(3ev)の最初の走査電極である走査電極SC130にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加し、走査電極群(3ev)の2番目の走査電極SC132にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加する。次に走査電極群(3ev)の走査電極SC134、走査電極SC136、走査電極SC138、・・・、走査電極SC192にパルス幅が時間T1よりも短い時間T2の走査パルスを順次印加する。
次の部分表示領域Ar1についても同様に、走査電極群(1od)の最初および最初から2番目までの走査電極SC1、走査電極SC3にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加し、それ以降の走査電極SC5、走査電極SC7、・・・、走査電極SC63にパルス幅が時間T1よりも短い時間T2の走査パルスを順次印加する。次に走査電極群(1ev)の最初および最初から2番目までの走査電極SC2、走査電極SC4にパルス幅が時間T1の走査パルスを印加し、それ以降の走査電極SC6、走査電極SC8、・・・、走査電極SC64にパルス幅が時間T1よりも短い時間T2の走査パルスを順次印加する。
このように、本実施の形態においては、部分表示領域のそれぞれに対して、点灯させるべき放電セル数の割合を部分点灯率として検出し、部分点灯率の高い部分表示領域から順に走査パルスを印加している。
さらに、部分表示領域に含まれる走査電極を奇数番目の走査電極からなる走査電極群および偶数番目の走査電極からなる走査電極群の2つの走査電極群に分け、一方の走査電極群に走査パルスを順次印加した後に他方の走査電極群に走査パルスを順次印加する。そして、一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目(本実施の形態においては2番目)までに印加する走査パルスのパルス幅の時間T1は、一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅の時間T2よりも長く設定されている。同様に、他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目(本実施の形態においては2番目)までに印加する走査パルスのパルス幅の時間T1は、他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅の時間T2よりも長く設定されている。ここで本実施の形態においては、パルス幅の時間T1は1.3μsであり、パルス幅の時間T2は1.0μsである。このように走査パルスのパルス幅を制御する理由は以下のとおりである。
図4に示したように、書込みパルスを印加する放電セルと印加しない放電セルとが交互に並んだ場合、飛越書込み動作を行うことで消費電流を抑制することができた。これは、書込みパルスを印加する放電セルおよび書込みパルスを印加しない放電セルをそれぞれ時間的にまとめて書込み動作を行うことにより、データ電極の充放電電流を減少させることができたからである。しかしながら奇数番目の走査電極から偶数番目の走査電極に切り換わったとき、および偶数番目の走査電極から奇数番目の走査電極に切り換わったときに、データ電極には瞬間的に大きな充放電電流が流れることになる。
このときの大きな充放電電流により書込みパルスの電圧Vdが低下すると、書込み放電の放電遅れ時間が長くなるおそれがあった。放電遅れ時間が走査パルスのパルス幅よりも長くなると、書込み放電が発生せず、発光すべき放電セルが発光しないので画像表示品質が低下する。
しかしながら本実施の形態においては、一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅は、一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されている。同様に、他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅は、他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されている。そのために、ある程度書込み放電の放電遅れ時間が長くなっても書込み放電を発生させることができるので、画像表示品質の低下を防ぐことができる。
なお本実施の形態においては、ある走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅の時間T1を1.3μs、他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅の時間T2を1.0μsと設定し、所定番目を2番目として説明したが、これらの値はパネル、プラズマディスプレイ装置の仕様等により最適に設定することが望ましい。例えば電圧Vdを発生する電源の容量が小さい場合には、所定番目を5番目に設定する等、大きめに設定することが望ましい。
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駆動回路について説明する。
図11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30の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置30は、パネル10および駆動回路を備え、駆動回路は、画像信号処理回路31、データ電極駆動回路32、走査電極駆動回路33、維持電極駆動回路34、制御信号発生回路35、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31は、画像信号をパネル10で表示できる画素数および階調数の画像信号に変換し、さらにサブフィールドのそれぞれにおける発光・非発光をデジタル信号のそれぞれのビットの「1」、「0」に対応させた画像データに変換する。データ電極駆動回路32は、画像データを各データ電極D1〜データ電極Dmに対応する書込みパルスに変換し、各データ電極D1〜データ電極Dmに印加する。
制御信号発生回路35は水平同期信号、垂直同期信号をもとにして、各回路ブロックの動作を制御する各種の制御信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。またサブフィールド毎に、部分表示領域のそれぞれに対して、点灯させるべき放電セル数の割合を部分点灯率として検出し、走査パルスを印加する部分表示領域の順序を決定する。さらに順次書込み動作を行った場合の消費電力および飛越書込み動作を行った場合の消費電力を見積もり、順次書込み動作を行うか飛越書込み動作を行うかを決定する。加えて走査パルスのパルス幅を決定する。
走査電極駆動回路33は、制御信号に基づき駆動電圧波形を作成し、走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれに印加する。特に、制御信号に従ったパルス幅の走査パルスを発生し、制御信号に従った順序で走査電極SC1〜走査電極SCnに走査パルスを印加する。維持電極駆動回路34は制御信号に基づき駆動電圧波形を作成し、維持電極SU1〜維持電極SUnのそれぞれに印加する。
図12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30の走査電極駆動回路33の構成を示す回路図である。走査電極駆動回路33は、初期化電圧発生部41と、走査電極側の維持パルス発生部42と、走査パルス発生部43とを備え、走査パルス発生部43のそれぞれの出力はパネル10の走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれに接続されている。
走査パルス発生部43は、走査パルス発生部43の基準電位Aを負の電圧Vaに接続するためのスイッチS44と、基準電位Aに電圧Vscnを重畳するための電源E43と、n本の走査電極SC1〜走査電極SCnのそれぞれに電源E43の高圧側の電圧を出力するためのスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHn、および電源E43の低圧側の電圧を出力するためのスイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnを備えている。そしてスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHn、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnは複数の出力毎にまとめられ複数のICに集積化されている。これらのICが走査ICであり、走査電極駆動回路33は走査電極SC1〜走査電極SCnに印加する走査パルスを発生する複数の走査ICを有する。
本実施の形態においては、64出力分のスイッチング素子が1つのモノシリックICとして集積されているものとして説明する。そして12個の走査IC、(以下、「IC(1)、IC(2)、IC(3)、IC(4)、IC(5)、IC(6)、IC(7)、IC(8)、IC(9)、IC(10)、IC(11)、IC(12)」と表記する)を用いて走査パルス発生部43を構成し、n=768本の走査電極SC1〜走査電極SCnを駆動している。そして、IC(1)は部分表示領域Ar1に属する走査電極SC1〜走査電極SC64を駆動し、IC(2)は部分表示領域Ar2に属する走査電極SC65〜走査電極SC128を駆動し、以下同様に、IC(3)は部分表示領域Ar3に属する走査電極SC129〜走査電極SC192を駆動し、IC(4)は部分表示領域Ar4に属する走査電極SC193〜走査電極SC256を駆動し、IC(5)は部分表示領域Ar5に属する走査電極SC257〜走査電極SC320を駆動し、IC(6)は部分表示領域Ar6に属する走査電極SC321〜走査電極SC384を駆動し、IC(7)は部分表示領域Ar7に属する走査電極SC385〜走査電極SC448を駆動し、IC(8)は部分表示領域Ar8に属する走査電極SC449〜走査電極SC512を駆動し、IC(9)は部分表示領域Ar9に属する走査電極SC513〜走査電極SC576を駆動し、IC(10)は部分表示領域Ar10に属する走査電極SC577〜走査電極SC640を駆動し、IC(11)は部分表示領域Ar11に属する走査電極SC641〜走査電極SC704を駆動し、IC(12)は部分表示領域Ar12に属する走査電極SC705〜走査電極SC768を駆動する。このように多数のスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHn、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをIC化することにより回路をコンパクトにまとめることができて実装面積も小さくなり、コストも下げることができる。
初期化電圧発生部41は、初期化期間において走査パルス発生部43の基準電位Aをランプ状に上昇または降下させ、初期化期間における駆動電圧波形を発生させる。このとき走査パルス発生部43のスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにすることにより、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnを経由して各走査電極SC1〜走査電極SCnに初期化波形電圧が印加される。または、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオン、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオフにすることにより、電源E43、スイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnを経由して各走査電極SC1〜走査電極SCnに電源E43の電圧Vscnを重畳された初期化波形電圧が印加される。
維持パルス発生部42は、走査パルス発生部43の入力の基準電位Aを電圧Vsusまたは接地電位にすることで維持パルスを発生させる。このとき走査パルス発生部43のスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QHnをオフ、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnをオンにすることにより、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QLnを経由して各走査電極SC1〜走査電極SCnに維持パルスが印加される。
図13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30の走査ICの詳細を示す回路ブロック図である。走査電極SC1〜走査電極SC64を駆動する1番目の走査IC、すなわちIC(1)は、上述したように走査パルス電圧を出力するためのスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QH64、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QL64を備えている。加えてこれらのスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QH64、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QL64を制御するためのスイッチング素子制御部51と、走査ICの書込み動作の順序を決めるための走査IC選択部52とを備えている。
スイッチング素子制御部51は、出力制御部RG1〜出力制御部RG64とシフトレジスタSRとを有する。シフトレジスタSRは、データ入力端子とクロック入力端子と制御信号入力端子と64個の出力端子をもつシフトレジスタであり、走査パルスのもととなる64個の信号o1〜信号o64を出力制御部RG1〜出力制御部RG64のそれぞれに出力する。制御信号c0は順次書込み動作および飛越書込み動作のいずれかを選択する制御信号である。制御信号c0がローレベル(以下、「L」と略記)の場合には、クロックckの立上りを1つ含むパルス幅をもつ単一パルス信号sgを、クロックckを入力する毎に順次シフトして出力制御部RG1〜出力制御部RG64のそれぞれに、出力制御部RG1、出力制御部RG2、出力制御部RG3、・・・、出力制御部RG64の順序で出力する。また制御信号c0がハイレベル(以下、「H」と略記)の場合には、クロックckの立上りを1つ含むパルス幅をもつ単一パルス信号sgを、クロックckを入力する毎に順次シフトして出力制御部RG1〜出力制御部RG64のそれぞれに、出力制御部RG1、出力制御部RG3、出力制御部RG5、・・・、出力制御部RG63、出力制御部RG2、出力制御部RG4、出力制御部RG6、・・・、出力制御部RG64の順序で出力する。
出力制御部RG1は、2つの制御信号c1、c2とシフトレジスタSRの出力信号o1とを入力し、スイッチング素子QH1、スイッチング素子QL1を制御する。出力制御部RG2は、2つの制御信号c1、制御信号c2とシフトレジスタSRの出力信号o2とを入力し、スイッチング素子QH2、スイッチング素子QL2を制御する。出力制御部RG3〜出力制御部RG64についても同様である。
図14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30の走査ICの出力制御部RG1〜出力制御部RG64およびスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QH64、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QL64の動作を示す図であり、2つの制御信号c1、制御信号c2に応じてスイッチング素子QH1〜スイッチング素子QH64、スイッチング素子QL1〜スイッチング素子QL64を以下のように制御する。制御信号c1、制御信号c2がともに「L」の場合には、スイッチング素子QHi、スイッチング素子QLiをともにオフにして、出力をハイインピーダンス状態とする。制御信号c1が「L」、制御信号c2が「H」の場合には、対応するシフトレジスタSRの出力に従ってスイッチング素子QHi、スイッチング素子QLiを制御する。本実施の形態においては、シフトレジスタSRの出力oiが「H」であればスイッチング素子QHiをオン、スイッチング素子QLiをオフに、シフトレジスタSRの出力oiが「L」であればスイッチング素子QHiをオフ、スイッチング素子QLiをオンにする。制御信号c1が「H」、制御信号c2が「L」の場合には、対応するシフトレジスタSRの出力にかかわらずスイッチング素子QHiをオフ、スイッチング素子QLiをオンにする。また、制御信号c1、c2がともに「H」の場合には、対応するシフトレジスタSRの出力にかかわらずスイッチング素子QHiをオン、スイッチング素子QLiをオフにする。
走査IC選択部52は、2つのフリップフロップFF1、FF2と、NANDゲートG1とを有する。フリップフロップFF1は、データ入力端子とクロック入力端子と出力端子とをもつ通常のフリップフロップであり、クロック入力端子に入力される選択信号selの立下りタイミングでデータ入力端子に入力される選択走査信号siを取り込み、NANDゲートG1に出力する。NANDゲートG1は、フリップフロップFF1の出力信号ssと選択信号selとの論理積を反転した信号sgをシフトレジスタSRのデータ入力端子に出力する。
フリップフロップFF2は、フリップフロップFF1と同じ構成のフリップフロップであり、データ入力端子には選択走査信号siが入力され、クロック入力端子にはクロックckが入力される。そして選択走査信号siを1クロック分遅延した遅延信号soを出力する。
IC(2)〜IC(12)についても同様の構成である。
図15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30の走査IC(1)〜IC(12)の接続を示す図である。12個の走査IC(IC(1)〜IC(12))のそれぞれに、制御信号c0、制御信号c1、制御信号c2、選択信号sel、クロックckが共通に入力される(制御信号c0、制御信号c1、制御信号c2は図示せず)。しかし選択走査信号siに関しては、1番目の走査IC、すなわちIC(1)にのみ入力される。そしてIC(1)で1クロック周期分遅延された遅延信号so(1)が2番目の走査IC、すなわちIC(2)の書込み選択走査信号si(2)として入力される。以下同様に、IC(2)の遅延信号so(2)をIC(3)の選択走査信号si(3)として入力し、IC(3)の遅延信号so(3)をIC(4)の選択走査信号si(4)として入力し、IC(4)の遅延信号so(4)をIC(5)の選択走査信号si(5)として入力し、IC(5)の遅延信号so(5)をIC(6)の選択走査信号si(6)として入力し、IC(6)の遅延信号so(6)をIC(7)の選択走査信号si(7)として入力し、IC(7)の遅延信号so(7)をIC(8)の選択走査信号si(8)として入力し、IC(8)の遅延信号so(8)をIC(9)の選択走査信号si(9)として入力し、IC(9)の遅延信号so(9)をIC(10)の選択走査信号si(10)として入力し、IC(10)の遅延信号so(10)をIC(11)の選択走査信号si(11)として入力し、IC(11)の遅延信号so(11)をIC(12)の選択走査信号si(12)として入力する。このように選択走査信号siが1クロック周期分ずつ遅延しながらIC(1)からIC(12)まで順次伝送されるように、12個の走査ICがカスケードに接続されている。
このように、制御信号c0、制御信号c1、制御信号c2、選択信号sel、クロックckに関しては並列に、選択走査信号siに関してはカスケードになるように走査ICを接続することにより、12個の走査ICの中から1つをランダムに選択して走査パルスを発生させることができる。
図16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30の走査ICの走査IC選択部52の動作を説明するためのタイミングチャートであり、一例として、2番目の走査IC、すなわちIC(2)を選択する場合のタイミングチャートを示している。
まず、制御信号発生回路35から、1クロック周期のパルス幅をもつ選択走査信号siがIC(1)のデータ入力信号si(1)として入力される。するとIC(1)内部のフリップフロップFF2(1)により1クロック周期分遅延され、その信号がIC(2)のデータ入力信号si(2)として入力される。以下同様に、1クロック周期分ずつ遅延されて3番目以降の走査IC、すなわちIC(3)〜IC(12)のデータ入力信号si(3)〜データ入力信号si(12)として入力される。
走査ICの選択は、制御信号発生回路35から出力される選択信号selの立下りタイミングにより決定する。すなわち選択したい走査ICに選択走査信号が入力されたタイミングでパルス状の選択信号selを各走査ICに入力する。すると選択信号selの立下りタイミングでIC(1)〜IC(12)のフリップフロップFF1(1)〜フリップフロップFF1(12)にそれぞれの走査ICの選択走査信号si(1)〜選択走査信号si(12)がラッチされる。図9においては、2番目の走査ICに書込み開始信号si(2)が入力されているタイミングで選択信号selが入力されるので、フリップフロップFF1(2)の出力信号ss(2)のみが「H」レベル、それ以外の出力信号ss(1)、出力信号ss(3)〜出力信号ss(12)は「L」レベルとなる。
そして、12番目の走査ICに選択走査信号si(12)が入力され、フリップフロップFF2(12)により1クロック周期分遅延された信号so(12)が出力された後に、クロックckの立上りを1つ含むパルス状の選択信号selを各走査ICに入力する。するとIC(2)のNANDゲートG1(2)の出力sg(2)は、クロックckの立上りを1つ含む期間だけ「L」レベルとなる。そしてそれ以外の走査ICのNANDゲートG1(、NANDゲートG1(3)〜NANDゲートG1(12)の出力sg(、出力sg(3)〜出力sg(12)は「H」レベルのまま保持される。そして選択信号selの立下りタイミングでIC(1)〜IC(12)のフリップフロップFF1(1)〜フリップフロップFF1(12)の出力信号ss(1)〜出力信号ss(12)はすべて「L」レベルとなる。
このようにして、2番目の走査ICのシフトレジスタSR(2)にのみクロックckの立上りを1つ含む期間だけ「L」レベルとなる単一パルス信号sg(2)が入力される。そしてその後、クロックckを入力する毎に、シフトレジスタSR(2)が単一パルス信号sg(2)を順次シフトする。このとき制御信号c0を「H」としておくと、走査電極SC65、走査電極SC67、・・・、走査電極SC127、走査電極SC66、走査電極SC68、・・・、走査電極SC128の順に走査パルスを印加する。そして走査電極SC65、走査電極SC67、走査電極SC66、走査電極SC68に印加する走査パルスに対応するクロック周期を時間T1とし、それ以外の走査パルスに対応するクロック周期を時間T2とすることで、所望のパルス幅の走査パルスを得ることができる。
なお、上述した駆動回路は一例を示したものであり、駆動回路の構成は上記に限定されるものではない。
また、本実施の形態において示した具体的な数値等は単に一例を示したに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて最適に設定することが望ましい。
本発明は、高精細度、大画面パネルであっても、安定した書込み放電を行うとともに、データ電極駆動回路の電力を削減するための走査パルスの切換を行うことが可能であり、パネルの駆動方法およびプラズマディスプレイ装置として有用である。
10 パネル
12 走査電極
13 維持電極
22 データ電極
30 プラズマディスプレイ装置
31 画像信号処理回路
32 データ電極駆動回路
33 走査電極駆動回路
34 維持電極駆動回路
35 制御信号発生回路
41 初期化電圧発生部
42 維持パルス発生部
43 走査パルス発生部
51 スイッチング素子制御部
52 走査IC選択部

Claims (3)

  1. 走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極と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を、書込み期間と維持期間とを有する複数のサブフィールドで1フィールドを構成して駆動するプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    前記プラズマディスプレイパネルの画像表示領域を、連続して配置された走査電極を所定本数ずつ含む複数の部分表示領域に分け、
    さらに前記部分表示領域に含まれる走査電極を奇数番目の走査電極からなる走査電極群および偶数番目の走査電極からなる走査電極群の2つの走査電極群に分け、
    一方の走査電極群に走査パルスを順次印加した後に他方の走査電極群に走査パルスを順次印加するとともに、
    前記一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅を、前記一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定し、
    前記他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅を、前記他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定する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。
  2. 前記部分表示領域のそれぞれに対して、点灯させるべき放電セル数の割合を部分点灯率として検出し、前記部分点灯率の高い部分表示領域から先に走査パルスを印加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パネルの駆動方法。
  3. 走査電極および維持電極からなる表示電極対とデータ電極と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、
    書込み期間と維持期間とを有する複数のサブフィールドで1フィールドを構成して、前記プラズマディスプレイパネルを駆動する駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
    前記駆動回路は、連続して配置された所定本数の走査電極に走査パルスを印加する走査ICを複数個備え、
    1つの前記走査ICが駆動する走査電極を奇数番目の走査電極からなる走査電極群および偶数番目の走査電極からなる走査電極群の2つの走査電極群に分け、
    前記走査ICは、一方の走査電極群に走査パルスを順次印加した後に他方の走査電極群に走査パルスを順次印加するとともに、
    前記一方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅が、前記一方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されており、前記他方の走査電極群に属する走査電極の1番目から所定番目までに印加する走査パルスのパルス幅が、前記他方の走査電極群に属する他の走査電極に印加する走査パルスのパルス幅よりも長く設定されていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
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