KR20080098341A - 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

불필요한 전력 소비를 저감함과 함께, 비교적 점등해야 할 셀이 적을 때의 발광 효율을 높인다. 미리 표시율에 대하여 값의 범위를 구분하여 구분 범위별로 적합한 표시 펄스 파형을 선정해 두고, 실제 표시에 있어서 표시 대상의 표시율을 검출하여, 검출 결과에 따라 파형이 다른 복수 종류의 표시 펄스를 구분하여 사용한다. 표시율은, 화면의 셀 수에 대한 점등해야 할 셀의 수의 비율이다.
플라즈마 디스플레이 패널, 내장 메모리, 표시율, 표시 펄스, 벽 전하

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법{METHOD OF DRIVING PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP)의 구동 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널에 의한 표시에 있어서의 과제의 하나로 발광 효율의 향상이 있다. 보다 밝은 표시를 보다 적은 전력으로 실현하는 것이 요망되고 있다. 발광 효율은 셀 구조뿐만 아니라 구동 방법에도 의존한다.
AC형의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법은, 표시 전극쌍을 피복하는 유전체의 대전에 의해 일어나는 벽 전압을 표시에 이용한다. 화면 내의 셀 중, 표시 방전을 일으켜야 하는 셀의 벽 전압을 다른 셀의 벽 전압보다 높게 해 두고, 그 후에 전체 셀에 대하여 일제히 적절한 표시 펄스(서스테인 펄스라고도 함)를 인가한다. 표시 펄스의 인가에 의해 벽 전압에 구동 전압이 중첩된다. 구동 전압과 벽 전압과의 합이 방전 개시 전압을 초과한 셀에서만 표시 방전이 발생한다. 표시 방전에 의한 발광을 "점등"이라고 한다. 벽 전압의 이용에 의해, 점등해야 할 셀만을 선택적으로 점등시킬 수 있다.
표시 펄스는 1회마다 구동 전압의 극성이 반전하도록 표시해야 할 밝기에 따른 횟수만큼 반복하여 인가된다. 인가 주기는 수 ㎲ 정도이고, 시각적으로 발광은 연속한다. 최초의 인가에 호응하여 표시 방전이 일어나면, 일단 유전체 상의 벽 전하가 소실되어, 즉시 벽 전하의 재형성이 시작된다. 재형성되는 벽 전하의 극성은 이전과 반대이다. 벽 전하의 재형성에 수반하여 표시 전극 사이의 셀 전압이 강하하여 표시 방전은 종식된다. 방전의 종식은, 표시 전극을 흐르는 방전 전류가 실질적으로 0(제로)이 되는 것을 의미한다. 표시 방전이 종식된 시점부터 표시 펄스의 후연(後緣)까지는 계속해서 셀에 구동 전압이 가해지고 있기 때문에, 공간 전하가 유도체에 정전 흡인되어, 벽 전하의 재형성이 진행된다. 개개의 표시 펄스는 표시 방전을 일으킴과 함께 적당량의 벽 전하를 재형성시키는 역할을 갖는다.
일반적으로, 표시 펄스의 파형은 구형 파형이다. 다시 말하면, 일반적인 구동 회로는 구형 파형을 출력하도록 구성되어 있다. 구동 회로의 설계에 있어서, 구형파 형상의 표시 펄스의 진폭, 즉 유지 전압 Vs는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성에 의해 결정되는 허용 범위 이내의 값으로 선정된다. 유지 전압 Vs를 거의 방전 개시 전압 Vf인 상한치 Vsmax 이상으로 하면, 점등해서는 안될 셀에서도 방전이 일어난다. 또한, 유지 전압 Vs를 하한치인 최소 유지 전압 Vsmin 미만으로 하면, 벽 전하의 재형성이 불충분하게 되어, 그 때문에 점등의 반복이 불안정하게 된다.
구형파 형상의 표시 펄스를 인가하는 전형적인 구동 방법에서는, 휘도 및 발 광 효율의 쌍방을 향상시킬 수 없다. 표시 펄스의 진폭을 허용 범위 이내에서 크게 함으로써 표시 방전의 강도를 크게 하고, 그에 따라 발광 휘도를 높일 수 있다. 그러나, 발광 휘도를 높이고자 하면 소비 전력이 증대하여, 발광 효율이 저하된다. 이 문제의 해결에 관하여, 전연(前緣)부의 진폭이 국부적으로 큰 계단 파형의 표시 펄스를 인가하는 것이 일본 특개평10-333635호 공보에 기재되어 있다.
또한, 다른 표시 펄스 파형으로서, 전연과 후연의 사이에서 진폭이 커지는 계단 파형이 일본 특개소52-150941호 공보에 기재되어 있다. 이 계단 파형에는 낮은 전압으로 방전을 일으키며, 또한 충분한 양의 벽 전하를 형성할 수 있다고 하는 이점이 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특개평10-333635호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특개소52-150941호 공보
종래의 구동 방법에는, 표시 펄스 파형이 구형 파형 및 계단 파형의 어느 파형이라도, 점등해야 할 셀이 적을 때에 불필요하게 전력이 소비된다고 하는 문제가 있었다. 점등해야 할 셀이 적을 때에는 점등해야 할 셀이 많을 때에 비하여, 화면 전체의 방전 전류가 작고, 전원의 전압 강하도 작다. 즉, 최소 유지 전압 Vsmin은 점등해야 할 셀이 많을수록 높고, 점등해야 할 셀이 적을 때의 최적의 유지 전압 Vs는 비교적 낮다. 그러나, 표시 펄스의 설계에 있어서는 점등해야 할 셀의 수에 상관없이 정확한 표시가 실현되도록, 점등해야 할 셀이 가장 많은 전체 셀 점등일 때의 전압 강하량을 예상하여 표시 펄스의 진폭을 정해야 한다. 이와 같이 점등해야 할 셀이 많을 때의 구동을 기준으로 표시 펄스의 진폭을 정하면, 점등해야 할 셀이 적을 때에, 필요 이상의 벽 전하를 형성하는 과잉의 전압이 셀에 가해져, 통전의 손실이 증가하여 발광 효율이 저하된다. 본 발명은 불필요한 전력 소비를 저감하는 것을 목적으로 하고 있다. 다른 목적은 비교적 점등해야 할 셀이 적을 때의 발광 효율을 높이는 것이다.
본 발명에서는 미리 표시율에 대하여 값의 범위를 구분하여 구분 범위별로 적합한 표시 펄스 파형을 선정해 두고, 실제 표시에 있어서 표시 대상의 표시율을 검출하여, 검출 결과에 따라 파형이 다른 복수 종류의 표시 펄스를 구분하여 사용한다. 표시율은, 화면의 셀 수에 대한 점등해야 할 셀의 수의 비율이다.
표시 펄스 파형의 대표예는 구형 파형(즉, 방형 파형), 전연과 후연과의 사이에서 진폭이 작아지는 계단 파형(이를 제1 계단 파형이라고 함), 및 전연과 후연과의 사이에서 진폭이 커지는 계단 파형(이를 제2 계단 파형이라고 함)이다. 구형 파형은 진폭이 일정한 단순한 파형이므로, 셀 사이의 특성의 변동 및 온도 변화에 수반하는 특성 변동의 영향을 저감하는 데 유리하다. 제1 계단 파형은 발광 효율을 높이는 데 유리하다. 제2 계단 파형은 전압 강하에 의한 벽 전하의 형성 부족 을 방지하는 데 유리하고, 표시율이 비교적 큰 경우에 적합한 파형이다. 선택지를 2개로 하는 경우의 파형의 조합으로서, 구형 파형과 제2 계단 파형의 세트, 제1 계단 파형과 제2 계단 파형의 세트, 및 제1 계단 파형과 구형 파형의 세트가 있다.
구형 파형의 진폭 및 계단 파형의 각 계단의 진폭의 선정에 있어서, 값을 일치시키는 것은 전원의 공용을 가능하게 한다. 예를 들면, 출력 전압이 다른 2개의 전원과 표시 전극과의 접속 타이밍의 제어에 의해, 제1 계단 파형 및 제2 계단 파형의 쌍방을 생성할 수 있다. 그리고, 2개 전원의 한쪽만을 이용하여 구형 파형을 생성할 수 있다.
프레임을 복수의 서브 프레임으로 변환하여 표시하는 경우에는, 표시율의 범위 분류에 있어서 구분 범위가 중복되어도 된다. 즉, 임의의 범위에 대해서는 적용 가능한 파형을 복수로 한다. 각 서브 프레임의 표시에 어느 파형을 적용할지를 서브 프레임끼리의 표시율의 관계에 따라, 1프레임의 휘도가 가장 높아지도록 정한다.
청구항 제1항 내지 제11항의 발명에 따르면, 불필요한 전력 소비를 저감할 수 있다. 또한, 비교적 점등하여야 할 셀이 적을 때의 발광 효율을 높일 수 있다.
〈제1 실시예〉
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치의 구성도이다. 표시 장치(100)는 컬러 표시면을 가진 면 방전 AC형의 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)(1)과, 셀의 발광을 제 어하는 드라이브 유닛(70)으로 구성되어 있으며, 벽걸이식 텔레비젼 수상기, 컴퓨터 시스템의 모니터 등으로서 이용된다.
플라즈마 디스플레이 패널(1)에 있어서, 표시 방전을 발생시키기 위한 전극쌍을 구성하는 표시 전극 X와 표시 전극 Y가 상호 평행하게 배치되고, 이들 표시 전극 X, Y와 교차하도록 어드레스 전극 A가 배열되어 있다. 표시 전극 X, Y는 화면의 행 방향(수평 방향)으로 연장되고, 어드레스 전극은 열 방향(수직 방향)으로 연장되어 있다.
드라이브 유닛(70)은 컨트롤러(71), 데이터 변환 회로(72), 전원 회로(73), 표시율 검출 회로(74), X 드라이버(75), Y 드라이버(76), 및 A 드라이버(77)를 갖고 있다. 드라이브 유닛(70)에는 TV 튜너, 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 R, G, B의 3색의 휘도 레벨을 나타내는 프레임 데이터 Df가 각종 동기 신호와 함께 입력된다. 프레임 데이터 Df는 데이터 변환 회로(72) 내의 프레임 메모리에 일시적으로 기억된다. 데이터 변환 회로(72)는 프레임 데이터 Df를 계조 표시를 위한 서브 프레임 데이터 Dsf로 변환하여 A 드라이버(77)로 보낸다. 서브 프레임 데이터 Dsf는 1셀당 1비트의 표시 데이터의 집합으로, 그 각 비트의 값은 해당하는 1개의 서브 프레임에 있어서의 셀의 발광의 필요 여부, 엄밀하게는 어드레스 방전의 필요 여부를 나타낸다. A 드라이버(77)는 서브 프레임 데이터 Dsf에 따라, 어드레스 방전을 일으켜야 하는 셀에 통하는 어드레스 전극 A에 어드레스 펄스를 인가한다. 전극에의 펄스의 인가는, 전극을 일시적으로 소정 전위로 바이어스하는 것을 의미한다. 컨트롤러(71)는 펄스 인가 및 서브 프레임 데이터 Dsf의 전송을 제어한다. 전원 회로(73)는 각 드라이버에 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 구동에 필요한 전력을 공급한다.
또, 전원 회로(73)로부터 플라즈마 디스플레이 패널(1)에의 통전에 있어서는 통전로의 저항에 따른 손실을 피할 수 없다. 큰 전류가 일정 기간에 집중적으로 흐르면, 큰 전압 강하가 발생한다. 큰 전류가 흐를 때에 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 셀에 실제로 가해지는 전압은 전류가 작을 때와 비교하여 낮다. 전압 강하를 전원 회로(73)의 능력 향상에 의해 해결하는 것은, 표시 장치(100)의 가격을 대폭 상승시키기 때문에 현실적이지 않다.
표시율 검출 회로(74)는 서브 프레임 데이터 Dsf에서의 점등해야 할 셀을 나타내는 비트를 카운트함으로써 서브 프레임마다 "표시율 α"를 검출한다. 표시율 α는 서브 프레임에 있어서의 점등해야 할 셀 수 k의 셀 총 수 K에 대한 비율(예를 들면, 백분률이라고 하면 점등율=k/K×100)이다. 표시율 검출 회로(74)는 검출한 표시율 α를 컨트롤러(71)에 통지한다. 컨트롤러(71)는 표시율 α에 따라 표시 펄스 파형을 선택함과 함께 표시 펄스의 인가 횟수를 증감한다. 파형의 선택 시에는 미리 내장 메모리(710)에 기억되어 있는 표시율과 파형과의 대응이 참조된다.
표시 장치(100)에 있어서의 플라즈마 디스플레이 패널(1)에 대한 구동 시퀀스의 개략은 다음과 같다. 플라즈마 디스플레이 패널(1)에 의한 표시에서는 2치의 점등 제어에 의해 컬러 재현을 행하기 위해서, 도 2와 같이 입력 화상인 시계열의 프레임 Fj-2, Fj-1, Fj, Fj+1(이하, 입력 순서를 나타내는 첨자를 생략함)을 소정 수 N 의 서브 프레임 SF1, SF2, SF3, SF4, …, SFN-1, SFN(이하, 표시 순서를 나타내는 첨자를 생략함)으로 분할한다. 즉, 각 프레임 F를 N개의 서브 프레임 SF의 집합으로 치환한다. 이들 서브 프레임 SF에 순서대로 W1, W2, W3, W4, … WN-1, WN의 휘도의 가중치를 부여한다. 이들 가중치 W1, W2, W3, W4, … WN-1, WN은 각 서브 프레임 SF의 표시 방전의 횟수를 규정한다. 도 2에서는 서브 프레임 배열이 가중치 순이지만, 다른 순서이어도 된다. 이러한 프레임 구성에 맞춰 프레임 전송 주기인 프레임 기간 Tf를 N개의 서브 프레임 기간 Tsf로 분할하여, 각 서브 프레임 SF에 1개의 서브 프레임 기간 Tsf를 할당한다. 또한, 서브 프레임 기간 Tsf를 벽 전하의 초기화를 위한 리세트 기간 TR, 어드레싱을 위한 어드레스 기간 TA, 및 점등 유지를 위한 표시 기간 TS로 나눈다. 리세트 기간 TR 및 어드레스 기간 TA의 길이가 가중치에 상관없이 일정한 반면, 표시 기간 TS의 길이는 가중치가 클수록 길다. 따라서, 서브 프레임 기간 Tsf의 길이도, 그에 해당하는 서브 프레임 SF의 가중치가 클수록 길다. N개의 서브 프레임 SF에서 리세트 기간 TR·어드레스 기간 TA·표시 기간 TS의 순서는 공통이다. 서브 프레임마다 벽 전하의 초기화, 어드레싱 및 점등 유지가 행해진다.
도 3은 구동 전압 파형의 개략도이다. 도면에서, 표시 전극 Y의 참조 부호의 첨자 (1, n)는 대응하는 행의 배열 순위를 나타낸다. 도시한 파형은 일례로서, 진폭·극성·타이밍을 다양하게 변경할 수 있다.
각 서브 프레임의 리세트 기간 TR에서는, 모든 셀의 표시 전극 사이에 점증 전압이 가해지도록, 모든 표시 전극 X에 대하여 부극성 및 정극성의 램프 파형 펄스를 순서대로 인가하고, 모든 표시 전극 Y에 대하여 정극성 및 부극성의 램프 파형 펄스를 순서대로 인가한다. 이들 램프 파형 펄스의 진폭은 미소 방전이 발생하는 충분히 작은 변화율로 점증한다. 셀에는 표시 전극 X, Y에 인가되는 펄스의 진폭을 가산한 합성 전압이 가해진다. 1회째 점증 전압의 인가로 발생하는 미소 방전은 이전 서브 프레임에 있어서의 점등/비점등에 상관없이 모든 셀에 동일 극성의 적당한 벽 전압을 발생시킨다. 2회째 점증 전압의 인가로 발생하는 미소 방전은 벽 전압을 방전 개시 전압과 인가 전압의 진폭과의 차에 상당하는 값으로 조정한다.
어드레스 기간 TA에서는 점등해야 할 셀에만 점등 유지에 필요한 벽 전하를 형성한다. 모든 표시 전극 X 및 모든 표시 전극 Y를 소정 전위로 바이어스한 상태에서, 행 선택 기간(1행분의 스캔 시간)마다 선택 행에 대응한 1개의 표시 전극 Y에 스캔 펄스 Py를 인가한다. 이 행 선택과 동시에 어드레스 방전을 발생시켜야 하는 선택 셀에 대응한 어드레스 전극 A에만 어드레스 펄스 Pa를 인가한다. 즉, 선택 행의 서브 프레임 데이터 Dsf에 기초하여 어드레스 전극 A의 전위를 2치 제어한다. 선택 셀에서는 표시 전극 Y와 어드레스 전극 A와의 사이의 방전이 발생하여, 그것이 트리거가 되어 표시 전극 사이의 면 방전이 발생한다. 이들 일련의 방전이 어드레스 방전이다.
표시 기간 TS에서는, 소위 서스테인 펄스에 상당하는 표시 펄스 Ps를 표시 전극 Y와 표시 전극 X에 교대로 인가한다. 이에 의해, 표시 전극 사이에는 교대로 극성이 교체되는 펄스 열이 가해진다. 표시 펄스 Ps의 인가에 의해, 소정의 벽 전하가 잔존하는 셀에서 면 방전이 발생한다. 표시 펄스 Ps의 인가 횟수는 상술한 바와 같이 서브 프레임의 가중치에 대응한다.
이상의 구동 시퀀스 중, 본 발명에 깊이 관계되는 것은 표시 기간 TS에서의 표시 펄스 Ps의 인가이다. 그리고, 중요한 것은 표시 펄스 Ps의 파형이 고정이 아니고, 표시율에 따라 서브 프레임마다 복수 종류의 파형 중의 1개가 선택되는 것이다.
도 4는 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 일례를 나타낸다. 예시에서는 20%를 구분의 설정값으로 하여, 표시율 α가 0% ≤α< 20% 및 20% ≤α≤ 100%의 2개의 범위로 구분되고, 구분마다 표시 펄스 Ps1, Ps2의 파형이 정해져 있다. 표시율 α가 0% ≤α< 20%의 서브 프레임에 적용되는 표시 펄스 Ps1은 전연과 후연과의 사이에서 진폭이 작아지는 제1 계단 파형을 갖는다. 표시율 α가 20% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에 적용되는 표시 펄스 Ps2는 전연과 후연과의 사이에서 진폭이 커지는 제2 계단 파형을 갖는다.
펄스 인가에 호응하는 1회의 방전의 휘도는 표시 펄스 Ps1과 표시 펄스 Ps2에서 서로 다르다. 이 휘도의 차이를 보충하도록 펄스 인가의 수를 조정함으로써, 복수의 서브 프레임에 동일한 파형을 적용하는 경우와 마찬가지로 계조 표시를 행할 수 있다.
도 5는 제1 계단 파형의 진폭 변화의 설명도이다. 표시 펄스 Ps1의 파형은, 기본적으로는 펄스 기간 Ts가 진폭이 큰 기간 To와 진폭이 작은 기간 Tp로 대별되 는 2단계의 계단 형상이다. 엄밀하게는 진폭의 전환의 과도기가 있으며, 기간 To는 고레벨 유지 전압 Vso를 인가하는 기간과 인가 전압을 강하시키는 기간으로 나뉜다. 고레벨 유지 전압 Vso는 유지 전압 Vs에 그것과 동일 극성의 오프셋 전압 Vo가 중첩한 전압에 상당한다. 기간 To에서, 표시 전극 사이의 용량이 충전되어 전극 사이의 인가 전압이 상승한 후에 표시 방전이 시작되고, 전원으로부터 표시 전극쌍으로 방전 전류가 흐르기 시작한다. 기간 To는 방전이 종식하기 이전에 고레벨 유지 전압 Vso의 인가를 마치도록 설정된다.
도 5에 도시된 제1 계단 파형은 진폭 Vs의 구형 파형에 비하여, 오프셋 전압 Vo가 중첩하는 분만큼 강한 표시 방전을 일으킬 수 있으며, 휘도를 높일 수 있다고 하는 장점을 갖는다. 반면, 전극 사이의 정전 용량의 충방전에 오프셋 전압 Vo가 중첩하는 분만큼 큰 전력을 소비한다고 하는 단점이 있다. 단, 정전 용량의 전하가 표시 방전에 있어서 방전 전류의 일부가 되면, 방전 전류의 전부를 전원으로부터 공급하는 경우보다 전력 손실이 감소한다. 휘도의 상승이 소비 전력의 증대에 영향을 미치지 않도록 최적화된 제1 계단 파형은 발광 효율을 향상시킨다. 제1 계단 파형은 전원 출력의 전압 강하가 경미한 경우, 즉 표시율이 비교적 작은 서브 프레임의 표시에 적합하다.
도 6은 제2 계단 파형의 진폭 변화의 설명도이다. 표시 펄스 Ps2의 파형은, 기본적으로는 펄스 기간 Ts가 진폭이 작은 기간 To2와 진폭이 큰 기간 Tp2로 대별되는 2단계의 계단 형상이다. 엄밀하게는 진폭의 전환의 과도기가 있으며, 기간 To2는 유지 전압 Vs를 인가하는 기간과 인가 전압을 상승시키는 기간으로 나뉜다. 고레벨 유지 전압 Vso는 유지 전압 Vs에 그것과 동일 극성의 오프셋 전압 Vo가 중첩한 전압에 상당한다. 기간 To2에서 표시 방전이 시작된다. 기간 To2는 방전이 종식하기 이전에 고레벨 유지 전압 Vso의 인가를 시작하도록 설정된다.
도 6에 도시된 제2 계단 파형은 진폭 Vs의 구형 파형에 비하여, 오프셋 전압 Vo가 중첩하는 분만큼 높은 전압을 셀에 가할 수 있어, 충분한 양의 벽 전하를 재형성할 수 있다고 하는 장점을 갖는다. 구형 파형이면, 도면에 점선으로 도시한 바와 같이 방전에 호응한 전압 강하에 의해 진폭이 일시적으로 작아진다. 제2 계단 파형이면, 도면에 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 전압 강하에 의해 진폭의 증대가 완만하지만, 진폭은 방전 중에는 거의 저하되지 않는다. 제2 계단 파형은 전원 출력의 전압 강하가 큰 경우, 즉 표시율이 비교적 큰 서브 프레임의 표시에 적합하다.
제1 계단 파형 및 제2 계단 파형에 대하여 개별적으로 진폭(유지 전압 Vs 및 고레벨 유지 전압 Vso)을 선정할 수 있다. 단, 선정 시에, 유지 전압 Vs 및 고레벨 유지 전압 Vso의 한쪽 또는 양방을 2개의 파형에 모두 공통으로 하면, 전원의 공유에 의한 회로의 간소화를 도모할 수 있다. 예를 들면, 전위 Vs의 전원 라인과 전위 Vso의 전원 라인의 세트, 또는 전위 Vs의 전원 라인과 전위 Vo의 전원 라인의 세트를 형성하여, 이들 전원 라인과 표시 전극과의 도통을 단속시키는 스위칭 회로를 이용하여, 스위칭 회로의 동작 타이밍을 전환하면, 제1 및 제2 계단 파형을 생성할 수 있다.
도 7은 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 변형예를 나타낸다.
도 7의 (a)의 예에서는 표시율 α가 0% ≤α< 20%의 서브 프레임에 진폭 Vs의 구형 파형을 갖는 표시 펄스 Ps3을 적용하고, 표시율 α가 20% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에는 제2 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps2를 적용한다.
표시율이 작을 때에는 전압 강하가 경미하기 때문에, 표시율이 클 때보다 진폭을 작게 해도 충분한 벽 전하의 재형성이 가능하다. 진폭을 작게 하는 것은 소비 전력의 저감에 기여한다. 발광 효율을 높이기 위해서는 제1 계단 파형의 적용이 유리하지만, 특히 셀 사이의 특성의 변동이 큰 경우에는 제1 계단 파형의 적용의 효과가 작기 때문에, 펄스 출력 제어가 간단한 구형 파형이 적합하다.
도 7의 (b)의 예에서는,표시율 α가 0%≤α<20%의 서브 프레임에 진폭 Vs의 구형 파형을 갖는 표시 펄스 Ps3를 적용하고, 표시율 α가 20% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에는 제1 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps1을 적용한다.
표시율 α가 작을 때에는, 방전에 의한 소비 전력은 적고, 전극 사이 용량의 충방전에 의한 소비 전력이 소비 전력 전체의 대부분을 차지한다. 전극 사이 용량이 큰 패널에 있어서 항상 제1 계단 파형을 적용하면, 오히려 발광 효율이 저하할 가능성이 있다. 그것은, 표시율 α가 작을수록, 오프셋 전압 Vo에 의해서 패널 전체의 전극 사이 용량에 충전되는 전하의 일부가 방전에 유효하게 이용되지 않는 상황이 발생하기 쉽기 때문이다. 이러한 경우에는, 극 사이 용량에 축적된 에너지가 방전으로 유효하게 이용된다고 추정될 때만, 즉 여기서는 표시율 α가 20% ≤α≤ 100% 일 때에만 표시 펄스 Ps1을 적용하는 것이 발광 효율의 향상을 위하여 바람직하다.
도 7의 (c)의 예에서는, 표시율 α가 20% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에 진폭 Vso의 구형 파형을 갖는 표시 펄스 Ps4를 적용하고, 표시율 α가 0% ≤α< 20%의 서브 프레임에는 제1 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps1을 적용한다. 구형 파형의 적용에는 펄스 출력의 제어가 간단해진다고 하는 이점이 있다.
도 7의 (d)의 예에서는, 20%를 구분의 제1 설정치로 하여 50%를 제2 설정치로서, 표시율 α가 0% ≤α< 20%, 20% ≤α< 50%, 및 50% ≤α≤ 100%의 3개의 범위로 구분된다. 표시율 α가 0% ≤α< 20%의 서브 프레임에 제1 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps1을 적용하고, 표시율 α가 20% ≤α< 50%의 서브 프레임에 진폭 Vs의 구형 파형을 갖는 표시 펄스 Ps3를 적용하며, 표시율 α가 50% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에는 제2 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps2를 적용한다.
표시율의 범위 구분을 세분화하여 적용 파형의 종류를 늘림으로써, 필요 이상으로 높은 전압이 가해지는 것이 보다 적어져, 불필요한 전력 소비를 억제하는 효과가 커진다.
이상의 실시예에서, 표시율의 범위 구분의 설정값은 예시에 한정되지 않고, 구동 대상의 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성에 따라 적절하게 변경되는 수치이다.
〈제2 실시예〉
제2 실시예에 따른 표시 장치의 구성은 컨트롤러(71)의 기능의 차이를 제외하고 도 1의 구성과 마찬가지이고, 프레임 구성도 도 2의 구성과 마찬가지이다. 또한, 제2 실시예에서도, 서브 프레임마다 벽 전하의 초기화, 어드레싱, 및 점등 유지가 행해진다. 여기서는 제1 실시예와 공통되는 사항에 대한 상세한 설명을 생략한다.
제2 실시예의 특징은 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응이 일의적이 아닌 것이다. 상술한 제1 실시예에서는 서브 프레임마다 독립적으로 표시율에 따라 표시 펄스 파형이 정해지고, 표시율이 어떤 값이라도, 표시율이 확정되면 1개의 파형이 결정되었다. 제2 실시예에서는 표시율이 설정 범위(전체 범위 또는 그 일부) 내의 표시율에 대하여 복수 종류의 표시 펄스 파형이 대응되고, 프레임을 구성하는 복수의 서브 프레임의 표시율의 관계에 따라 각 서브 프레임에 적용하는 파형이 선택된다. 표시 펄스 파형의 선택에는 자동 전력 제어(Auto Power Control: APC)가 관련된다.
자동 전력 제어는, 화면이 전체적으로 밝은 표시에서는 개개의 셀의 발광량이 적어도 그것이 눈에 띠지 않는 것을 이용하여, 가능한 한 밝게 보기 쉬운 표시를 실현하고 또한 서스테인에 있어서의 소비 전력이 허용 한도를 초과하지 않도록 하는 기능이다. 자동 전력 제어에 의해, 각 서브 프레임의 표시에 있어서 인가되는 표시 펄스의 수는 서브 프레임 사이의 휘도의 상대비가 가중치의 상대비로 유지되도록, 1프레임의 서브 프레임의 표시율의 총합에 따라 증감된다. 자동 전력 제어는 전력 절약화 및 발열 대책의 측면에서 중요하다.
도 8은 자동 전력 제어의 개요를 나타낸다. 표시율이 일정값(일례에서는 약 15%)보다 작을 때에는 실질적으로 자동 전력 제어는 행해지지 않고, 표시 펄스의 수는 프레임 주기로 정해지는 기간 내에서 인가 가능한 최대 수가 된다. 이 경우, 표시 기간으로서 필요한 기간의 길이는 상한치 Tmax이다. 도 8의 (a)에서는 표시 펄스 수가 서스테인 주파수로 나타내고 있다. 표시율이 상기 일정값보다 작을 때에는, 표시율이 클수록 소비 전력도 크다. 표시율이 상기 일정값일 때, 소비 전력은 허용 범위의 상한치 Pmax이다. 표시율이 상기 일정값을 초과하면 자동 전력 제어 기능이 작동되고, 표시율의 증대에 따라 표시 펄스 수(서스테인 주파수)가 감소한다.
도 9는 제2 실시예에서의 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 예를 나타낸다. 예시에서는 표시율 α가 0% ≤α< 20%, 20% ≤α< 50% 및 50% ≤α≤ 100%인 세 범위로 구분된다. 0% ≤α< 20% 및 50% ≤α≤ 100%의 2개의 구분 범위에 대해서는 대응하는 파형이 고정이다. 즉, 표시율 α가 0% ≤α< 20%의 서브 프레임에 제1 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps1을 적용하고, 표시율 α가 50% ≤α≤ 100%의 서브 프레임에는 제2 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps2를 적용한다. 남은 20% ≤α< 50%의 구분 범위에는 2개의 파형이 대응한다. 즉, 표시율이 20% ≤α< 50%의 서브 프레임에는 표시 펄스 Ps1 또는 표시 펄스 Ps2를 적용한다. 표시 펄스 Ps1 및 표시 펄스 Ps2의 어느 쪽을 적용할지는, 이하에 설명하는 연산의 결과에 기초하여 결정된다.
연산의 설명에서, 프레임을 구성하는 N개의 서브 프레임 중, 표시 순서가 i번째(i=1∼N) 서브 프레임의 휘도의 가중치를 wi로 나타낸다. {wi}는 다음 수학식 1을 만족하도록 규격화한 가중치의 세트이다.
Figure 112008072085396-PAT00001
계조 범위에서의 최고 계조의 휘도를 L로 하면, i번째 서브 프레임의 휘도는 wiL로 표시된다.
프레임 데이터를 서브 프레임 데이터로 변환하면, N개의 표시율의 세트가 결정된다. 이것을 {αi}로 한다. 여기서는 αi를 점등해야 할 셀의 수에 비례한 0부터 1까지의 범위 이내의 수치로 한다. 전면 소등일 때 αi는 0이고, 전면 점등일 때 αi는 1이다.
일회의 표시 방전의 휘도는 그 때의 표시율과 방전 형태에 의존한다. 방전 형태를 변수 βi로 하고, i번째 서브 프레임의 1방전당 휘도를 s(αi, βi)로 한다. βi에는 제1 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps1에 의한 방전 및 제2 계단 파형을 갖는 표시 펄스 Ps2에 의한 방전 중 어느 쪽인지에 대응한 수치를 대입한다.
i번째 서브 프레임의 표시 펄스 수를 fi로 하면 다음 수학식 2가 성립한다.
Figure 112008072085396-PAT00002
여기서, 프레임에 대응하는 N개의 표시 기간의 길이의 합을 T로 한다. T에는 상한치 Tmax가 존재한다. 따라서, i번째 서브 프레임의 표시 방전의 간격을 ti 로 나타낼 때, 다음 수학식 3이 성립되어야 한다.
Figure 112008072085396-PAT00003
또, 1회의 표시 방전에 따른 전력(무효 전력을 포함함)도, 그 때의 표시율과 방전 형태에 의존한다. 여기서는 표시율 αi, 방전 형태가 βi일 때의 i번째 서브 프레임의 1방전당 전력을 p(αi, βi)로 한다. 프레임의 표시로 소비하는 전력 P에도 상한치 Pmax가 존재하기 때문에, 다음 수학식 4가 성립해야 한다.
Figure 112008072085396-PAT00004
이상을 정리한다. 함수 s(αi, βi)와 p(αi, βi)는 패널의 특성으로서 이미 알고 있는 것으로 한다. 프레임 데이터의 입력에 의해 임의의 {αi}의 세트가 주어졌을 때, 미리 정해진 휘도의 상대비 {wi}에 적합한 {fi, βi}의 세트를 정하는 것이 목적이다. 그리고, {fi, βi}의 세트를 정할 때에, 수학식 3 및 수학식 4의 제한을 만족하고, 또한 최고 계조의 휘도 L이 가장 커지는 {fi, βi}의 세트를 선택한다.
일례를 나타낸다. 우선, 주어진 {α-i}에 대하여, 임의의 조합 {βi}를 생 각한다.
이에 따라, {s(αi, βi), p(αi, βi)}가 결정된다.
P=Pmax로 하면, 수학식 2 및 수학식 4에 따라,
Figure 112008072085396-PAT00005
와 같이 휘도 L이 결정된다. 이 L을 이용하여 fi는,
Figure 112008072085396-PAT00006
이 되고, 이에 따라 T가
Figure 112008072085396-PAT00007
와 같이 정해진다.
T가 Tmax 이하이면 된다.
T>Tmax인 경우는 휘도의 상대비를 유지하도록 프레임의 표시 펄스 수를 T=Tmax가 될 때까지 줄인다. 줄인 후의 펄스 수를 fi', 휘도를 L', 전력을 P'로 하면,
Figure 112008072085396-PAT00008
이 된다.
이상에서 임의의 {βi}에 대하여 수학식 3 및 수학식 4가 조건을 만족하는 {fi}가 얻어진다. 이와 같이 하여 선택 가능한 모든 {βi}에 대하여 상기한 계산을 병렬로 행하고, 이들 결과를 비교하여 가장 휘도 L이 큰 것을 선택하여 채용한다.
단, N개의 서브 프레임에 2종류의 표시 펄스 파형을 할당하는 경우의 조합의 수는 최대로 2N 종류이고, 연산을 담당하는 프로세서에 큰 부담이 걸린다. 이 문제에 대하여, 파형의 선택을 행하는 서브 프레임을 줄이는 대책이 있다. 예를 들면, 임의의 {αi}가 주어졌을 때에, αi=0의 서브 프레임을 파형 선택의 검토 대상에서 제외한다. 또는, 도 10과 같이 N개의 서브 프레임을 가중치에 주목하여 2개의 군으로 나누어, 한쪽의 군을 파형 선택의 검토 대상에서 제외한다. 즉, 파형 선택의 효과가 크다고 추찰되는 비교적 가중치가 큰 수 개의 서브 프레임에 대해서만 파형 선택을 행하도록 한다. 도 10의 예에서는 서브 프레임을 SF1 … SFj가 파형 선택의 검토 대상에서 제외되고, SFj+1 … SFN이 검토 대상으로 되어 있다.
이상의 제2 실시예에서, 표시율의 전체 범위(0∼100%)에 복수 종류의 파형을 대응시킬 수 있다. 표시율의 범위 구분의 설정값은 구동 대상의 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성에 따라 적절하게 변경되는 수치이다.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널을 가진 표시 장치에서 휘도의 향상과 소비 전력의 저감에 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치의 구성도.
도 2는 프레임 분할의 개념도.
도 3은 구동 전압 파형의 개략도.
도 4는 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 제1 계단 파형의 진폭 변화의 설명도.
도 6은 제2 계단 파형의 진폭 변화의 설명도.
도 7은 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 변형예를 나타내는 도면.
도 8은 자동 전력 제어의 개요를 나타내는 도면.
도 9는 제2 실시예에서의 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 예를 나타내는 도면.
도 10은 서브 프레임과 표시율과 표시 펄스 파형과의 대응의 예를 나타내는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 플라즈마 디스플레이 패널
α : 표시율
710 : 내장 메모리(표시율과 표시 펄스 파형과의 대응)
Ps1, Ps2, Ps3, Ps4 : 표시 펄스
Fj-2, Fj-1, Fj, Fj+1 : 프레임
SF1, SF2, SF3, SF4, … SFN-1, SFN : 서브 프레임
Vs, Vso : 진폭

Claims (11)

  1. 서브 프레임에 할당하는 서스테인 펄스를 표시율에 따라서 제1 서스테인 펄스로부터 제2 서스테인 펄스로 절환하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법으로서,
    제1 서브 프레임에서 절환하는 표시율과 상기 제1 서브 프레임과는 다른 제2 서브 프레임에서 절환하는 표시율이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 서브 프레임은 상기 제1 서브 프레임보다도 가중치 부여가 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 서브 프레임에서 절환하는 표시율이, 상기 제1 서브 프레임에서 절환하는 표시율보다도 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 서브 프레임을 포함하는 제1 복수의 서브 프레임에서 절환하는 표 시율과 상기 제2 서브 프레임을 포함하는 제2 복수의 서브 프레임에서 절환하는 표시율이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  5. 서브 프레임에 할당하는 서스테인 펄스를 표시율에 따라서 제1 서스테인 펄스로부터 제2 서스테인 펄스로 절환하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법으로서,
    제1 서브 프레임에서는 제1 표시율로 상기 제1 서스테인 펄스로부터 상기 제2 서스테인 펄스로 절환하고,
    상기 제1 서브 프레임과는 다른 제2 서브 프레임에서는 상기 제1 표시율과는 다른 제2 표시율로 상기 제1 서스테인 펄스로부터 상기 제2 서스테인 펄스로 절환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 서브 프레임은 상기 제1 서브 프레임보다도 가중치 부여가 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 표시율이 상기 제1 표시율보다도 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 서브 프레임을 포함하는 제1 복수의 서브 프레임에서 절환하는 표시율과 상기 제2 서브 프레임을 포함하는 제2 복수의 서브 프레임에서 절환하는 표시율이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  9. 서브 프레임에 할당하는 서스테인 펄스를 표시율에 따라서 절환하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법으로서,
    제1 서브 프레임에서는 표시율에 관계없이 서스테인 펄스의 절환을 행하지 않고,
    상기 제1 서브 프레임과는 다른 제2 서브 프레임에서는 표시율에 따라 제1 서스테인 펄스로부터 제2 서스테인 펄스로 절환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 서브 프레임은 상기 제1 서브 프레임보다도 가중치 부여가 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 서브 프레임을 포함하는 제1 복수의 서브 프레임에서는 표시율에 관계없이 서스테인 펄스의 절환을 행하지 않고,
    상기 제2 서브 프레임을 포함하는 제2 복수의 서브 프레임에서는 표시율에 따라 제1 서스테인 펄스로부터 제2 서스테인 펄스로 절환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
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