JPH0799461B2 - 表示装置の駆動方法および駆動用出力インバ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、近年急速に重要度を増している薄型ディスプ
レイの駆動方法および駆動回路に関する。さらに具体的
には、Ｘ−Ｙドットマトリックス型AC−リフレッシュプ
ラズマディスプレイ装置の大表示容量化、低消費電力化
を実現するための新駆動方法および駆動用出力インバー
タに関する。

〔従来の技術〕

プラズマディスプレイは、希ガスの放電現象を利用した
表示装置であり、近年の薄型、軽量の事務用、工業用デ
ィスプレイへの強いニーズから、大容量表示装置の開発
・商品化が競われている。プラズマディスプレイ（PD
P）は、直流放電を利用したDC型と、交流電圧を印加す
るAC型とに大別される。AC型のうち、表情情報をパネル
内部の壁電荷として記憶しこれを表示するタイプはメモ
リタイプ、外部メモリに貯えられた情報を繰り返えし読
み出して表示するものはリフレッシュタイプと呼ばれ、
それぞれに特長を有している。

本発明が対象とするAC−リフレッシュ型PDPは、パネル
構造が簡単で、視認性が良く、信頼性、寿命に優れると
いう利点がある。AC−リフレッシュ型PDPの発光輝度
は、放電セルの発光回数、すなわち、同セルに加えられ
る交流パルス電圧の数によって決まる。リフレッシュ型
でＸ−Ｙドットマトリックス表示パネルを構成する場
合、駆動回路は第５図に示すような線順次走査方式とな
る。走査回路21によって、順次、一走査電極（行電極y₁
…y_n）が選択され、選択されている期間、所要の高電圧
パルス列が印加される。それと同時に、列電極（x₁…
x_m）側からは、被選択電極に対応する画像データ信号入
力回路22からのデータ信号に従って逆位相の高電圧パル
ス列が入力され、両電極の交点にあるセルが印加パルス
数に比例して発光する。ところで大表示容量PDPでは、
走査電極数は最低でも400本は必要になる。このように
大きなPDPで充分な表示輝度を得るためには、パネル駆
動周波数を走査電極数に合わせて高くする必要がある。
実際、充分な表示輝度を得るのに表示セルに2000回／秒
の交流パルスを加える必要があるとすれば400本の走査
電極数のパネルに必要な駆動周波数は、2000×400＝800
〔kHz〕となる。ガス放電に必要な電圧は通常120〜150V
（片側）であるから、大容量AC−PDPの駆動には、高周
波、高電圧が必要であり、従来駆動回路の高周波化と、
消費電力の低減が大きな課題であった。

これに対し、1984年SID（Society for Information Dis
play）のテクニカルダイジェストに掲載された論文“An
AC Refresh PDP with High・Voltige CMOS Drivers an
d Unbalanced Power Supplies"（講演番号7.5,P.99）で
は、従来の高電圧バイポーラ駆動回路に代わる“高速高
電圧CMOS駆動回路”と、低電力化のために走査側駆動電
圧をできるかぎり高く、データ側駆動電圧を出来る限り
低くした“アンバランス駆動方式”とが提案されてい
る。これらの方法により、従来法によるよりも約１桁低
い消費電力の大容量PDP（たとえば、400走査電極×640
データ電極パネル）が実現されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、近年の急速な情報社会化の進展により、電池
で使えるほど低消費電力な表示装置や、より一層大容量
化した表示装置へのニーズが強まっている。電池駆動の
ためには、せいぜい数Ｗで動作する必要がある。一方、
大容量化については、1000本,2000本といった多走査電
極を有する大容量表示パネルの実現が要請されている。
たとえば、400×640ドット表示パネルの電極数を、それ
ぞれ２倍の800×1280ドットにしようとすれば、表示ド
ット数は４倍になる。高速CMOS駆動回路により、走査は
充分可能としても同パネルの消費電力は駆動周波数、負
荷容量、双方の増加により４倍以上に増加する。一行ご
とに駆動される走査電極側では、電極数が２倍、各電極
の負荷容量が２倍となるから、合計で駆動回路への負担
は４倍である。ところがデータ電極側では、まず周波数
が２倍、電極数が２倍、各電極ごとの負荷容量が２倍に
なり、駆動回路への負担は合計で８倍にもなる。もとも
と、AC−リフレッシュPDPでは同時駆動されるデータ側
の駆動電力の方が走査側に対してはるかに大きいため、
先の例のように表示容量を４倍に拡大した時のPDP全体
の消費電力の増大は４倍でなく、むしろ８倍に近くなる
わけである。

本発明の目的はプラズマガス放電の原理に基づいた新デ
ータ電極駆動法および駆動回路により、データ電極側に
おける駆動消費電力を大巾に削減し、もって低消費電力
で大表示容量なPDPを実現せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、走査電極側から
高電圧パルス列を、データ電極側から逆位相の低電圧パ
ルス列を印加し、その交点を選択的に線順次に発光させ
て情報表示を行うＸ−Ｙドットマトリックス型AC−リフ
レッシュプラズマディスプレイ装置を駆動する方法にお
いて、電圧パルス列印加の初期に、走査電極側パルスと
データ電極側パルスとの合計電圧値がガス放電開始電圧
より充分大きくなるような大きさのデータ電極側パルス
を少なくとも１個以上印加し、その後、該合計電圧値が
ガス放電保持電圧を確保できるレベルまで該データ電極
側パルス電圧を低下させるようにしたものである。

また、上記目的を達成するために、本発明は、走査電極
側から高電圧パルス列を、データ電極側から逆位相の低
電圧パルス列を印加し、その交点を選択的に線順次に発
光させて情報表示を行うＸ−Ｙドットマトリックス型AC
−リフレッシュプラズマディスプレイ装置の駆動用出力
インバータであって、１個の駆動用MOSトランジスタ
と、前記MOSトランジスタとは伝導型の異なる少なくと
も２個以上の負荷MOSトランジスタとからなり、それぞ
れの負荷MOSトランジスタを異なった電位の電源及び独
立したゲート入力手段に接続し、少なくとも、最も高電
位電源に接続された負荷MOSトランジスタ以外の負荷MOS
トランジスタと出力端子との間にダイオード素子を挿入
し、少なくとも二種以上の異なる電圧パルスを出力でき
るようにしたものである。

〔原理・作用〕

AC−リフレッシュPDPの駆動電圧パルスと放電発光現象
との関係を詳細に検討したところ、以下のような事実が
わかった。すなわち、前述の文献に記載の改良されたPD
P駆動方法では走査側から片側駆動による誤動作を起さ
ない限度いっぱいの高電圧パルスを印加し、データ側か
ら放電開始に必要な電圧分を印加する。

選択された発光セルでは、互に、逆位相の両印加電圧が
重畳され、その和が放電開始電圧を越えていれば放電発
光が生ずる。検討対象とした大表示容量PDPにおいては
走査側駆動電圧として約170Vが許容最大であり、データ
側電圧としてはマージンも入れて、45V程度が許容最小
であった。一方、一回点灯して静止表示中に、データ側
電圧を徐々に下げていくと45Vの許容最小電圧を過ぎて
も放電発光が途切れることはなかった。データ側電圧を
徐々に下げていくと、少なくとも30V付近まではどの放
電中の表示セルも継続発光し、それ以下では部分的に発
光の停止が生じた。これは、一度放電が開始されると、
その放電セル内にいわゆる壁電荷が成長し、それが次回
のリフレッシュ駆動の時まで影響を及ぼし、次回の放電
開始に必要な電圧が低下するためと考えられる。そこ
で、本発明では、放電セルに選択された期間、駆動電圧
パルス列を印加するに際し、その初期に新たに放電を開
始させるのに必要充分な高いデータ側電圧パルスを印加
し、その後、データ側電圧パルスを小さくすることとし
た。このようにすることによりいずれの放電セルでも選
択されれば確実に発光が開始される。一方、たとえば、
選択期間の90％以上の期間中、より低いデータ側電圧パ
ルスを印加することにより、ほぼデータ側電源電圧の二
乗に比例してデータ側駆動電力を減ずることができる。
データ側駆動電力が装置の消費電力に占める割合は非常
に大きいため、本駆動方法を採用すれば表示装置全体の
消費電力の大巾に削減が可能になる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図によって説明する。第１図
（ａ）は、本発明の駆動方法を行なうための１実施例に
おける走査側、データ側それぞれの高電圧パルス入力の
波形を示したものである。本発明を適用するPDPは駆動
電圧パルスを変える他は基本的に前述の論文に記載され
たものでよい。本実施例では選択された走査電極にたと
えば1MHz,V_SC＝170Vの走査側パルスSPを加える。一方、
データ側パルスDPとして放電を開始させるための比較的
高い起動パルスV_H1（たとえば60V）を入力する。本実施
例の図では三個の起動パルスが描かれている。この起動
パルス数は、パネル自身の特性や印加電圧値に依存し、
具体的には一個から数個が適当である。要するに、この
起動パルスに要求されることは、放電開始に必要なだけ
の電圧値とパルス巾、放電がコンスタントに継続するの
に必要なだけの壁電荷を作りだすための繰り返えし回数
である。さて次に、データ側電圧をV_H2（＝15V）まで引
下げる。以後、一走査期間中、選択放電セルにはV_SC＝1
70V,V_H2＝15V、繰り返えし周波数1MHzの駆動パルスが入
力され発光が行なわれる。このようにして、一画面分の
電極走査が終れば、又順次、同じ選択走査を繰り返し、
情報の表示を行なう。

本発明の実施例では継続放電のためのデータ側電圧を15
Vのレベルまで大巾に低下させることができた。これ
は、毎回の走査開始時（60〜70回/sec）に高い電圧パル
スによって確実に放電が開始され、その都度低電圧でも
放電継続が必要な壁電荷が形成されるためである。とこ
ろで、交流駆動パルス電圧の和（V_SC＋V_H2）を小さくす
ると発光輝度が若干低下するが、わずかに駆動周波数を
上げて容易に補なうことが可能である。結局、データ側
駆動電圧は本方式の採用により、従来の45Vから15Vに低
下できたので、（15/45）^２＝1/9から継続放電時の消費
電力は九分の一ですむことになった。起動パルスのため
の電力、輝度を維持するための高周波化電力を勘定に入
れても、データ側消費電力は従来の四分の一から五分の
一に低下した。従って、本発明の駆動方法によれば、縦
横２倍、表示面積４倍の大容量PDPを構成しても、全体
の消費電力は従来のパネルの２倍程度にしか増大しな
い。

第２図は、本発明の駆動方法の第２の実施例を示す駆動
電圧パルス波形図である。本実施例では起動パルスの繰
り返えし周波数を比較的遅くし（たとえば500kHz）、そ
の後の輝度を得るための走査期間の駆動周波数は高く
（1MHz以上）している。起動パルス巾を広くとると、そ
の期間に充分な壁電荷が成長するため起動電圧値をより
低くすることができる。たとえば本実施例では、V_H1を3
5〜40Vにしても、充分放電開始が確保された。このよう
ないわゆる周波数変調駆動によれば、低いデータ側電圧
でも、大表示面積パネルの全面にわたって、均一な放電
開始電圧を設定できて有利である。

これらの実施例を実現する駆動出力インバータ回路例を
第１図（ｂ）に示す。本回路例では、一個の駆動MOSト
ランジスタに対して、同駆動MOSトランジスタとは伝導
型の異なるより高電圧（V_H1）な電源に繋がる負荷MOSト
ランジスタ１と低電圧（V_H2）な電源に繋がる負荷トラ
ンジスタ２とを有し、負荷MOSトランジスタ２と、出力
端子３間にダイオード４とが設けられている。それぞれ
のMOSトランジスタは独立したゲート入力手段により、
独立したタイミングでオン、オフ動作ができる。V_H1の
起動パルスはまず、負荷MOSトランジスタ１と、駆動MOS
トランジスタ５とをインバータの１組として動作させる
ことにより出力される。この時、V_H2側の回路はダイオ
ード４によって分離されている。次に、負荷MOSトラン
ジスタ１をオフにし、負荷MOSトランジスタ２と駆動MOS
トランジスタ５との組み合わせにより、V_H2パルスが出
力される。図示のように、これらの回路は、高耐圧なPM
OS,NMOSトランジスタの組み合わせによりCMOS構成にな
っているため、高速、低消費電力な特性を得ることがで
きる。本回路を用いれば、従来実現が困難であった高電
圧パルスと低電圧パルスを小規模な回路から高速で出力
するという課題を容易に解決することができる。又、負
荷MOSトランジスタを多段にし、それぞれに第１図
（ｂ）の様なダイオードを設ければ、一個のCMOS構成イ
ンバータで二種以上の電圧値のパルス出力を得ることが
できる。

第３図および第４図は、上記駆動用CMOS構成出力インバ
ータを用いて表示パネル駆動回路を構成した場合の構成
例を示した図である。第３図は、上記CMOS構成インバー
タ11をデータ側全体を駆動するためのパルス源として用
いた場合を示したものであり、CMOS構成インバータ11か
らのパルス電圧出力を、スイッチ回路12で選択して表示
パネル13のデータ電極に送り込む。この場合、充分な電
流供給能力のあるCMOS構成インバータ回路を一個ないし
数個設ければよい。14は制御回路、15は走査回路を示し
ている。第４図はスイッチ回路を用いずに上記CMOS構成
インバータ11を表示パネルのデータ側電極数分だけ用意
した回路方式である。最終的には、データ側回路を該CM
OSインバータ出力段を含む大規模ICで実現するのが望ま
しい。

実施例１、実施例２とも、これら第３図、第４図の駆動
回路構成を用い、制御回路等により駆動のタイミングを
調整するだけで実現することが出来た。

〔発明の効果〕

本発明の駆動方法によれば低い電圧でドットマトリック
スPDPを均一にむらなく放電開始、継続させることがで
き、データ側消費電力の大巾削減が実現できる。又、本
発明の駆動用CMOS構成出力インバータによれば、異なる
高周波・高電圧パルスを小規模・低価格な回路から出力
させるという従来、実現の難しかった課題が一挙に解決
することができ、その回路は大規模集積化も容易であ
り、工業的価値が極めて大である。

さらに本発明の実施例によれば、PDPの駆動に必要な総
消費電力が従来の1/3程度の数Ｗに低下した。このこと
は、電池駆動のポータブル表示端末として、PDPが使用
可能であることを意味し、PDPの利用分野が大巾拡大さ
れることになる。一方、従来パネルの四倍の面積の大表
示容量PDPを構成しても、本発明の駆動法を採用すれ
ば、消費電力は高々二倍程度に収まるので大表示容量パ
ネルの普及、活用に本発明は極めて貢献するところが大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の駆動方法の実施例における駆動
パルス波形図、第１図（ｂ）は同じく本発明の駆動用CM
OS構成出力インバータの構成例を示す図、第２図は本発
明の駆動方法の別な実施例における駆動パルス波形図、
第３図、第４図は実際の表示パネルを駆動するための回
路ブロックの例を示す図、第５図はAC−リフレッシュ形
プラズマディスプレイの構成を説明するための図であ
る。 1,2……負荷MOSトランジスタ、３……出力端子、４……
ダイオード、５……駆動MOSトランジスタ、V_H1……高電
圧電源、V_H2……低電圧電源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査電極側から高電圧パルス列を、データ
   電極側から逆位相の低電圧パルス列を印加し、その交点
   を選択的に線順次に発光させて情報表示を行うＸ−Ｙド
   ットマトリックス型AC−リフレッシュプラズマディスプ
   レイ装置を駆動する方法において、電圧パルス列印加の
   初期に、走査電極側パルスとデータ電極側パルスとの合
   計電圧値がガス放電開始電圧より充分大きくなるような
   大きさのデータ電極側パルスを少なくとも１個以上印加
   し、その後、該合計電圧値がガス放電保持電圧を確保で
   きるレベルまで該データ電極側パルス電圧を低下させる
   ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
2. 【請求項２】走査電極側から高電圧パルス列を、データ
   電極側から逆位相の低電圧パルス列を印加し、その交点
   を選択的に線順次に発光させて情報表示を行なうＸ−Ｙ
   ドットマトリックス型AC−リフレッシュプラズマディス
   プレイ装置の駆動用出力インバータであって、１個の駆
   動用MOSトランジスタと、前記MOSトランジスタとは伝導
   型の異なる少なくとも２個以上の負荷MOSトランジスタ
   とからなり、それぞれの負荷MOSトランジスタを異なっ
   た電位の電源及び独立したゲート入力手段に接続し、少
   なくとも、最も電位の高い電源に接続された負荷MOSト
   ランジスタ以外の負荷MOSトランジスタと出力端子との
   間にダイオード素子を挿入し、少なくとも二種以上の異
   なる電圧パルスを出力できるようにしたことを特徴とす
   る表示装置駆動用出力インバータ。