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JP2005300956A - プラズマディスプレイパネルの駆動方法 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの駆動方法 Download PDF

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Toru Kawase
透 川瀬
Tomoyoshi Nakakita
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Abstract

【課題】高輝度化、高階調化が可能なプラズマディスプレイパネルの駆動方法を実現することを目的とする。
【解決手段】行電極を複数本まとめた複数のブロック単位に分割し、各ブロックにおいては、1フィールド期間を複数のサブフィールド期間に分割し、各サブフィールド期間においては、セットアップ動作とアドレス動作と維持動作とを分離し且つアドレス動作が他のブロックの維持動作と重なるように実行し、ブロック間でセットアップ動作を時間的にずらして実行する区間と、あるブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行する区間との両方を有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である。
【選択図】図7

Description

本発明は、放電を制御することにより画像を表示するプラズマディスプレイパネルの駆動方法に関するものである。
プラズマディスプレイパネル(PDP)は、ガス放電に伴う発光及び紫外線による蛍光体の励起発光を利用した大画面化・薄型化が可能な表示パネルであり、行方向に延び表示ラインを形成する複数の行電極と、行電極に交差して配列された複数の列電極と、列電極と行電極とが交差する位置においてそれぞれ発光単位となる放電セルとを設けた、いわゆる3電極放電構造の面放電方式のAC型が主である(例えば、非特許文献1参照)。
内池平樹、御子柴茂生共著、「プラズマディスプレイのすべて」(株)工業調査会、1997年5月1日、p79−p80、p153−154
本発明は、高輝度化、高階調化が可能なプラズマディスプレイパネルの駆動方法を実現することを目的とする。
上記目的を実現するために本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、行方向に延び表示ラインを形成する複数の行電極と、行電極に交差して配列された複数の列電極と、列電極と行電極とが交差する位置においてそれぞれ発光単位を形成する放電空間とを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法において、行電極は複数本まとめた複数のブロック単位に分割し、各ブロックにおいては、1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド期間ではセットアップ動作とアドレス動作と維持動作とを分離して実行し且つアドレス動作が他のブロックの維持動作とを重なるように実行し、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを時間的にずらして実行する区間と、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行する区間との両方を有することを特徴とするものである。
本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法によれば、サブフィールド数を増加させることができ、もって高輝度化、高階調化が可能となる。
すなわち、本発明の請求項1に記載の発明は、行方向に延び表示ラインを形成する複数の行電極と、行電極に交差して配列された複数の列電極と、列電極と行電極とが交差する位置においてそれぞれ発光単位を形成する放電空間とを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法において、行電極は複数本まとめた複数のブロック単位に分割し、各ブロックにおいては、1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド期間ではセットアップ動作とアドレス動作と維持動作とを分離して実行し且つアドレス動作が他のブロックの維持動作とを重なるように実行し、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを時間的にずらして実行する区間と、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行する区間との両方を有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である。
また、請求項2に記載の発明は、維持動作を行っている維持期間よりセットアップ動作を行っているセットアップ期間の方が長いサブフィールドでは、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行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である。
また、請求項3に記載の発明は、アドレス動作を行っているアドレス期間の終了直後に維持動作を開始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である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態によるPDPの駆動方法により駆動されるPDPの概略構成を示す断面斜視図である。
PDP1の前面板2は、前面側のガラスのような透明且つ絶縁性の基板3の一主面上に形成した、スキャン電極4とサステイン電極5とからなり行方向に延び表示ラインを形成する行電極6と、その行電極6を覆う誘電体層7と、さらにその誘電体層7を覆う、例えばMgOによる保護層8とを有する構造である。スキャン電極4とサステイン電極5は、電気抵抗の低減を目的として、透明電極4a、5aに金属材料からなるバス電極4b、5bを積層した構造としている。
また、背面板9は、背面側のガラスのような絶縁性の基板10の一主面上に形成した、列電極であるアドレス電極11と、このアドレス電極11を覆う誘電体層12と、誘電体層12上のアドレス電極11の間に相当する場所に位置する隔壁13と、隔壁13間に、赤色の蛍光体層14R、緑色の蛍光体層14G、青色の蛍光体層14Bからなる蛍光体層14を有する構造である。
そして、前面板2と背面板9とは、隔壁13を挟んで、行電極6とアドレス電極11とが直交するように対向し、画像表示領域の外の周囲を封着部材により封止した構成であり、前面板2と背面板9との間に形成された放電空間15には、例えばNe−Xe5%の放電ガスが66.5kPa(500Torr)の圧力で封入されている。
そして、放電空間15の行電極6とアドレス電極11との交差部が発光単位となる放電空間である放電セル16として動作する。
図2は、放電セル16の概略構成を模式的に示す断面図である。
放電セル16においては、前面板2の基板3上には、スキャン電極4とサステイン電極5とが平行して形成されることで行電極6を構成し、そしてこの行電極6は誘電体層7及び保護層8で覆われている。
また、基板3に対して隔壁13を挟んで対向配置される背面板9の基板10上には、列電極であるアドレス電極11が行電極6に対し直交するように形成され、その上には誘電体層12が設けられている。さらに誘電体層12の上には蛍光体層14が塗布されている。
この放電セル16において、スキャン電極4とアドレス電極11との間に放電開始電圧Vfよりも高いパルス電圧(書き込みパルス)を印加すると放電が発生する。その時、正電圧を印加しているアドレス電極11上の蛍光体層14の表面には負電荷が蓄積され、負電圧を印加しているスキャン電極4側の保護層8付近の表面には正電荷が蓄積される。また、同時に正電圧を印加しているサステイン電極5側の保護層8付近の壁面には、アドレス電極11と同じく負電荷が蓄積する。
ここで、この保護層8、蛍光体層14のそれぞれの表面に蓄積された電荷を壁電荷といい、この壁電荷によって誘起された電圧を壁電圧Vwという。書き込みパルスを印加することで放電を発生させ壁電荷を生成させることをアドレス放電といい、ある単位ライン分のアドレス放電する期間をアドレス期間という。
スキャン電極4側に正電荷、サステイン電極5及びアドレス電極11側に負電荷を蓄積させた状態で、スキャン電極4とサステイン電極5間にパルス状の高電圧Viを印加すると、壁電圧Vwと印加電圧Viとの和(=セル電圧Vc)が放電開始電圧Vfを超えた場合、放電が発生する。一旦、放電が開始されると、常に前放電時の電極とは正負逆極性の壁電荷が再蓄積されるので、スキャン電極4及びサステイン電極5に交互に反転する周期的パルス電圧が印加し続ける間放電は維持される。この放電を維持放電といい、維持放電している期間を維持期間と呼ぶ。
印加電圧Viは放電開始電圧Vfよりも低く設定し、壁電圧(壁電荷)が無い場合は、セル電圧Vc=Vw+Vi=Vi<Vfとなり、維持放電が発生しないようにする。このように、アドレス放電によって発生する壁電圧Vwの有無により、次に続く維持放電の有無を決定されることで選択的放電が実現できる。
図3は本発明の一実施の形態によるPDPの駆動方法を行う駆動装置の概略構成を示すブロック図であり、図4〜図7は、その駆動方法であるブロック駆動について説明するための図である。
図3に示すように、PDP1を駆動する駆動装置は、アドレスドライバ102、2つのスキャンドライバ131〜132、2つのサステインドライバ141〜142、放電制御タイミング発生回路105、A/Dコンバータ(アナログ・デジタル変換器)106、走査数変換部107およびサブフィールド変換部108を備える。図3において、上半分のブロックをブロックA、下半分のブロックをブロックBとする。
A/Dコンバータ106は、映像信号VDをデジタルの画像データに変換し、その画像データを走査数変換部107に与える。走査数変換部107は、画像データをPDP1の画素数に応じたライン数の画像データに変換し、各ラインごとの画像データをサブフィールド変換部108に与える。各ラインごとの画像データは、各ラインの複数の画素にそれぞれ対応する複数の画素データからなる。サブフィールド変換部108は、各ラインごとの画像データの各画素データを複数のサブフィールドに対応する複数のビットに分割し、各サブフィールドごとに各画素データの各ビットをアドレスドライバ102にシリアルに出力する。
放電制御タイミング発生回路105は、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vを基準として、放電制御タイミング信号SC1〜SC2と放電制御タイミング信号SU1〜SU2を発生し、放電制御タイミング信号SC1〜SC2をスキャンドライバ131〜132にそれぞれ与え、放電制御タイミング信号SU1〜SU2をサステインドライバ141〜142にそれぞれ与える。
次にこのように2分割したブロックにおいて、それぞれの動作を順次行っていく。
図4は、図3のプラズマディスプレイ装置の各ブロックにおいて、セットアップ動作を行うセットアップ期間ST、アドレス動作を行うアドレス期間AD、および維持動作を行う維持期間SUSのタイミングを示したタイミングチャートである。図4の縦軸は各ブロックを示し、横軸は時間を示し、図3に示すブロックA、ブロックBの2領域の分割に対応するものである。
放電タイミングは次のように制御される。まず、ブロックAの第1サブフィールドSF1でセットアップ期間STが開始される。セットアップ期間STが終了した後に、ブロックAのアドレス期間ADが開始され、ブロックAのアドレス期間ADが終了した後、ブロックAの維持期間SUSが開始される、さらに、ブロックAの維持期間SUSが終了した後、ブロックAのセットアップ期間STが開始される。
次に、ブロックBの動作を開始する。このとき、ブロックAのアドレス期間ADとブロックBのセットアップ期間STとは誤発光が発生するため、重ねて実行することができない。このため、ブロックAのアドレス期間ADの終了後にブロックBのセットアップ期間STを開始する。
続いてブロックBのアドレス期間ADを開始し、ブロックBのアドレス期間ADが終了した後、ブロックBの維持期間SUSを開始する。まずは、このようにアドレス期間ADとセットアップ期間STとが重ならないように駆動する。
次に、ブロックAの第1サブフィールドの最終セットアップ期間に関しては、ブロックBのアドレス期間ADと重ならないように、そのアドレス期間ADが終了した後であればいつでも開始することができる。図のようにブロックBのアドレス期間ADが終了した後にブロックAのセットアップ期間STを開始する。
また、第1サブフィールドの維持期間SUSは、第1サブフィールドのアドレス期間が終了した時点からセットアップ期間STが始まるまでの期間をすべてあてることができる。これは、各ブロック間でスキャン電極とサステイン電極を別々に持っているため、他ブロックがセットアップおよびアドレス動作を実行していても影響されることなく維持動作を行うことができるためである。この結果、維持期間を長く確保できる。
また、維持パルス数が多いサブフィールドでは、セットアップまでの間隔を空けて、第1および第2サブフィールドの様に両ブロックが同時に維持期間となる区間を設けても良い。
すなわちブロック駆動によれば、あるブロックのアドレス期間ADおよびセットアップ期間STに他ブロックの維持期間SUSを重ねて駆動することにより、各サブフィールドのセットアップ期間STとアドレス期間AD以外の時間を、全て維持期間に使用することができる。このため、維持期間を長くすることができ、輝度を向上することができる。図4では、サブフィールド数が8個の例を示したものである。
しかしながらここで、通常のブロック駆動では維持期間を有効に使用しておらず、したがって、サブフィールド数を増やすことに対して十分には対応できていないという状況となってしまっている。
すなわち、図5は、サブフィールド5のみを模式的に書いたものであるが、図4の様に、サブフィールドが増えるにつれてパルス数の重みを減らしていく(パルス数を少なくしていく)場合を例にすると、サブフィールド5ではそのパルス数はかなり減っていることになる。このときの維持期間は、他のブロックのセットアップ期間とアドレス期間を合わせた期間だけ確保されているので、その維持期間は、実際に維持発光が起こっている維持パルス存在期間と、その後の発光が起こっていない無パルス期間に分かれていることになる。この様にパルス数が少ないサブフィールドでは、維持期間として確保している期間内全てが発光しているわけではなく、無パルス期間が発生しこの期間は有効に活用されていない期間となっている。このため、サブフィールドの後半ではかなりのサブフィールドで無パルス期間が存在し維持期間を有効に使用していないという問題が発生している。この無パルス期間を有効に使用できれば、サブフィールド数をさらに増やすことが可能となる。
図6はサブフィールド5の両ブロックにおける各動作期間を模式的に示したものである。図6(a)は、ブロックA、Bの両方を抜き出したものであり、サブフィールドを構成する各動作を考える。サブフィールドの期間はアドレス期間(AD)、維持期間(SUS)、セットアップ期間(ST)の総和であり、このとき維持期間(SUS)はブロックBのセットアップ期間とアドレス期間の和に等しい。従って、サブフィールド期間の総和はアドレス期間(AD)、アドレス期間(AD)、セットアップ期間(ST)、セットアップ期間(ST)の総和になる。
一方、図6(b)は、ブロック毎に各動作を時間的にずらすブロック駆動ではなく、通常駆動であるアドレス維持分離駆動を示した模式図である。この通常駆動は、アドレス動作をブロックなどとは関係なく順次実行され、その後、全ての領域を一括して維持動作を行い、維持期間終了後に同様に一括してセットアップ動作を開始する駆動方法である。この時のサブフィールド期間を図6(a)で用いた各動作を用いて表すと、アドレス期間(AD)、アドレス期間(AD)、維持期間(SUS)、セットアップ期間(ST)の総和となる。
ここで、図6(a)、(b)の各駆動方法によるサブフィールド期間の長さを比較する。両者の違いは、図6(a)のセットアップ期間の部分を図6(b)で維持期間に置き換えただけとなる。すなわち、維持期間がセットアップ期間よりも短いサブフィールドの場合は、図6(b)のようにブロックに分割しない通常駆動の方がサブフィールド期間を短縮することができる。つまり、維持期間(維持パルスが存在する期間)とセットアップ期間とを比較して、その大小関係によりブロック駆動と通常駆動を切り替えれば、サブフィールドの時間幅を短くすることが可能となる。その結果、サブフィールドの数を増やすことができる。
図7は、本発明の一実施の形態によるPDPの駆動方法におけるブロック駆動について説明するためのタイミングチャートである。図4と同様に、各ブロックにおけるセットアップ期間ST、アドレス期間ADおよび維持期間SUSのタイミングを示したタイミングチャートである。
1フィールドにおける前半のサブフィールドでは、パルス数が多いため図4のブロック駆動タイミングと同様に、ブロックAとブロックBの各動作を時間的にずらして実行している。サブフィールドが増えるに従って維持パルス数が減少し、サブフィールド5で維持期間SUS内の維持パルス存在期間が、その後のセットアップ期間STよりも短くなったとする。この時、これ以降のサブフィールド(サブフィールド6以降)では、ブロック駆動ではない通常駆動、つまりアドレス動作、維持動作、セットアップ動作をすべてのブロック一括で実行する駆動を行うものである。駆動タイミングの切り替わりであるサブフィールド5では、ブロックAの維持期間開始とブロックBの維持期間開始と合わせるため、ブロックAのアドレス期間が終了した後からタイミングを調整している。
以上のように本発明では、維持期間内の維持パルス存在期間の時間幅に応じて駆動方法をブロック駆動と通常駆動とに切り替える動作を行っている。これによりサブフィールドの時間幅を短縮することができる。
この結果、図4のブロック駆動のみの駆動方法に比べ、図7のようにセットアップ期間一つ程度の時間増加だけで、サブフィールドを1つ増加させることが可能となる。つまり、サブフィールド数を増加させ表示できる階調数を増やせることができるため階調性を向上させることができる。
また、時間を有効に使う方法として、上記のようにサブフィールド数を増やすだけでなく、維持パルス数を増加させて輝度を向上させても良い。また、サブフィールド数や維持パルス数ではなく、アドレス時間を増加させて安定動作をねらっても良い。
なお、以上の説明ではブロック数を2としてサステインドライバおよびスキャンドライバを構成した例を示したが、これに限定することはなく、4分割あるいは6分割、8分割などでも同様の駆動を行うことができる。また、サブフィールド数を8ないし9としたが、これに限るものではない。
(実施の形態2)
図8は、本発明の一実施の形態である実施の形態2によるPDPの駆動方法におけるブロック駆動について説明するためのタイミングチャートである。ここでPDPの概略構成は図3に示したものと同様である。
ブロック駆動の基本的な動作は実施の形態1と同様であり、維持期間内の維持パルス存在期間の時間幅に応じて駆動方法をブロック駆動と通常駆動とに切り替える動作を行っている。前半のサブフィールドではブロック駆動を行って、各動作を時間的にずらして実行している。後半のサブフィールドでは、通常駆動のようにアドレスを順次実行し、セットアップもブロック一括で実行している。
実施の形態1と異なる部分は、後半のサブフィールドでも維持動作をブロック単位で行っており、時間的にずらして実行しているところである。維持動作は他ブロックのアドレス動作やセットアップ動作と同時に実行できるため、ブロック全てで一括動作を行わなくても良い。このため、図8のブロックAでは、アドレス動作を終了した後すぐに維持動作を開始している。この駆動方法によれば、ブロックBの維持動作と同時に実行する場合に比べ、アドレス動作後から維持動作開始までの時間が短いため、維持発光を安定に行うことができる。
以上のように、維持期間内の維持パルス存在期間の時間幅に応じて駆動方法をブロック駆動と通常駆動とに切り替える動作を行うことにより、サブフィールド数を増加させることが可能となる。さらに、維持動作をアドレス動作終了直後に実行することにより、安定に維持発光を行うことができる。その結果、高階調化に加え、安定動作を実現することができる。
また、時間を有効に使う方法として、上記のようにサブフィールド数を増やすだけでなく、維持パルス数を増加させて輝度を向上させても良い。また、サブフィールド数や維持パルス数ではなく、アドレス時間を増加させて安定動作をねらっても良い。
なお、以上の説明ではブロック数を2としてサステインドライバおよびスキャンドライバを構成した例を示したが、これに限定することはなく、4分割あるいは6分割、8分割などでも同様の駆動を行うことができる。また、サブフィールド数を8ないし9としたが、これに限るものではない。
(実施の形態3)
図9は、本発明の一実施の形態である実施の形態3によるPDPの駆動方法におけるブロック駆動について説明するためのタイミングチャートである。ここでPDPの概略構成は図3に示したものと同様である。
ブロック駆動の基本的な動作は実施の形態1と同様であり、維持期間内の維持パルス存在期間の時間幅に応じて駆動方法をブロック駆動と通常駆動とに切り替える動作を行っている。
これまでの実施の形態1および2では、維持パルス数に関して、サブフィールドが増えるにつれてパルス数の重みを減らしていく(パルス数を少なくしていく)駆動法をとっている。本実施の形態では、サブフィールドが増えるに従い維持パルス数を増加させていく場合を説明している。この場合も、ブロック駆動の駆動方法は同様で、前半のサブフィールドでは維持パルスが少ないため通常駆動を行っている。サブフィールド5以降は維持パルス存在期間の時間幅がセットアップ期間より長くなるため、ブロック間で各動作を時間的にずらして駆動している。つまり、サブフィールドの前半が通常駆動であり、後半がブロック駆動となる駆動方法である。
また、通常駆動とブロック駆動の切り替わりであるサブフィールド5では、それぞれの動作タイミングを調整している。具体的には、ブロックBのアドレス期間のときにブロックAの維持期間を重ねている。これは、サブフィールド5ではブロックAの維持パルス存在期間がアドレス期間よりも小さいため、この維持期間内に時間的に収まるために成立するものである。これ以降はあるブロックが維持動作とセットアップ動作を行っている期間を、他方のブロックの維持期間にあてている。この時、全体で9サブフィールドまで駆動することができる。
以上のように、維持パルスの重みが増えていく(維持パルス数を増加させていく)駆動方法においても、維持期間内の維持パルス存在期間の時間幅に応じて駆動方法をブロック駆動と通常駆動とに切り替える動作を行うことにより、サブフィールド数を増加させることが可能となる。この結果、サブフィールド数を増加させることができ、階調性を向上させることができる。
また、実施の形態2で説明したように、前半の通常駆動の期間で各ブロックを一括して維持動作するのではなく、ブロックAにおいて維持動作をアドレス動作終了直後に実行してもよい。
また、時間を有効に使う方法として、上記のようにサブフィールド数を増やすだけでなく、維持パルス数を増加させて輝度を向上させても良く、また、アドレス時間を増加させて安定動作をねらっても良い。
また、実施の形態2で説明したように、サブフィールド後半のブロック駆動において、維持動作をアドレス動作終了直後に実行することにより、安定に維持発光を行うことができる。このときは、高階調化に加え、安定動作も実現することができる。
以上のように本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法によれば、サブフィールド数を増加させることにより、高輝度化、高階調化が可能なプラズマディスプレイパネルの駆動方法を提供することができ、有用である。
本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法により駆動されるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図 図1における放電セルの概略構成を模式的に示す断面図 本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を行う駆動装置の概略構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート 同じく、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート 同じく、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート 同じく、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート 同じく、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート 同じく、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャート
符号の説明
1 プラズマディスプレイパネル(PDP)
4 スキャン電極
5 サステイン電極
6 行電極
11 アドレス電極(列電極)
16 放電セル

Claims (3)

  1. 行方向に延び表示ラインを形成する複数の行電極と、行電極に交差して配列された複数の列電極と、列電極と行電極とが交差する位置においてそれぞれ発光単位を形成する放電空間とを設けたプラズマディスプレイパネルの駆動方法において、行電極は複数本まとめた複数のブロック単位に分割し、各ブロックにおいては、1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド期間ではセットアップ動作とアドレス動作と維持動作とを分離して実行し且つアドレス動作が他のブロックの維持動作とを重なるように実行し、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを時間的にずらして実行する区間と、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行する区間との両方を有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. 維持動作を行っている維持パルス存在期間よりセットアップ動作を行っているセットアップ期間の方が長いサブフィールドでは、ブロックのセットアップ動作と他のブロックのセットアップ動作とを重ねて実行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. アドレス動作を行っているアドレス期間の終了直後に維持動作を開始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。
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