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JP4956911B2 - 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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Description

本発明はプラズマディスプレイパネルの駆動方法に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、1対の走査電極と維持電極とからなる表示電極が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁がそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。ここで表示電極とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線でRGB各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
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。また、サブフィールド法の中でも、階調表示に関係しない発光を極力減らして黒輝度の上昇を抑え、コントラスト比を向上した新規な駆動方法が特許文献1に開示されている。
以下にその駆動方法について簡単に説明する。各サブフィールドはそれぞれ初期化期間、書き込み期間および維持期間を有する。また、初期化期間は、画像表示を行うすべての放電セルに対して初期化放電を行わせる全セル初期化動作を行う全セル初期化期間、または直前のサブフィールドにおいて維持放電を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行わせる選択初期化動作を行う選択初期化期間を有する。
まず、全セル初期化期間では、すべての放電セルで一斉に初期化放電を行い、それ以前の個々の放電セルに対する壁電荷の履歴を消すとともに、続く書き込み動作のために必要な壁電荷を形成する。加えて、放電遅れを小さくし書き込み放電を安定して発生させるためのプライミング(放電のための起爆剤=励起粒子)を発生させるという働きをもつ。続く書き込み期間では、走査電極に順次走査パルスを印加するとともに、データ電極には表示すべき画像信号に対応した書き込みパルスを印加し、走査電極とデータ電極との間で選択的に書き込み放電を起こし、選択的な壁電荷形成を行う。そして維持期間では、走査電極と維持電極との間に輝度重みに応じた所定の回数の維持パルスを印加し、書き込み放電による壁電荷形成を行った放電セルを選択的に放電させ発光させる。
このように、画像を正しく表示するためには書き込み期間における選択的な書き込み放電を確実に行うことが重要であるが、そのためには書き込み動作のための準備となる初期化動作を確実に行うことが重要となる。
一方、全セル初期化動作においては、走査電極を陽極とし維持電極およびデータ電極を陰極とする初期化放電を発生させる必要があるが、データ電極側には電子放出係数の小さい蛍光体が塗布されているため、データ電極を陰極とする初期化放電の放電遅れが大きくなり、初期化放電が不安定となることがあった。これにより、書き込み期間に書き込み不良を生じるおそれがある等、書き込み動作の駆動電圧マージンが狭くなった。
そのため、全セル初期化期間には、走査電極に矩形波形電圧を印加して過剰な壁電圧を蓄積している放電セルに対して自己消去放電を発生させる異常電荷消去部を設けて、この課題を改善していた。
特開2000−242224号公報
ところで、セルが長時間点灯しているとき、点灯中に発生したガスに含まれる不純物質が、隣接する不灯セルの走査電極や維持電極上に付着し、放電開始電圧が低下する場合がある。
これにより、全セル初期化期間の直後に配置された異常電荷消去部で、強放電が生じて自己消去放電が行われ、以降の書き込み動作を行うことができなくなり、画質を著しく悪化させる原因となった。
また、近年、パネルに封入されている放電ガスのキセノン分圧を増加させてパネルの発光効率を向上させる検討がなされているが、キセノン分圧を増加させると放電、特に放電開始電圧の低下が大きく、続く書き込み期間に書き込み不良を生じ、書き込み動作の駆動電圧マージンが狭くなる課題があった。
本発明は、これらの課題に鑑みなされたものであり、初期化放電を安定化させることによって、良質な品質で画像表示させることができる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を目的とする。
本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、走査電極および維持電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、1フィールド中に全ての放電セルに対して初期化放電を発生させる全セル初期化期間を有するサブフィールドと、維持放電を発生した放電セルに対して選択的に初期化放電を発生させる選択初期化期間を有するサブフィールドとを有し、前記全セル初期化期間は、走査電極に上り傾斜波形電圧を印加して走査電極を陽極とし維持電極およびデータ電極を陰極とする第1の初期化放電を行う第1の初期化期間部と、走査電極に下り傾斜波形電圧を印加して走査電極を陰極とし維持電極およびデータ電極を陽極とする第2の初期化放電を行う第2の初期化期間部とで構成し、かつ全セル初期化期間を有するサブフィールドの直後の選択初期化期間を有するサブフィールドに、走査電極に矩形波電圧を印加する異常電荷消去部を配置することを特徴とする。
また、1フィールドに複数の全セル初期化期間を有するサブフィールドが存在するとき、少なくとも1つの全セル初期化期間を有するサブフィールドの直後の選択初期化期間を有するサブフィールドに、異常電荷消去部を配置することを特徴とする。
また、1フィールド中の全セル初期化期間を有する複数のサブフィールドにおいて、維持パルス数が最も少ないサブフィールドの直後の選択初期化期間を有するサブフィールドに、異常電荷消去部を配置し、かつそれ以外の全セル初期化期間を有するサブフィールドに異常電荷消去部を配置することを特徴とする。
また、1フィールド中の最初の全セル初期化期間を有するサブフィールドの直後の選択初期化期間を有するサブフィールドに、異常電荷消去部を配置し、それ以降は、全セル初期化期間を有するサブフィールドに配置することを特徴とする。
これにより、放電開始電圧が低下しても初期化放電を安定化させ、良好な品質で画像表示させることができる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る。
本発明によれば、初期化放電を安定化させることによって、良好な品質で画像表示させることができる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可能となる。
以下、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの駆動方法について、図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態に用いるパネルの要部を示す斜視図である。パネル1は、ガラス製の前面基板2と背面基板3とを対向配置して、その間に放電空間を形成するように構成されている。前面基板2上には表示電極を構成する走査電極4と維持電極5とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極4および維持電極5を覆うように誘電体層6が形成され、誘電体層6上には保護層7が形成されている。保護層7としては安定した放電を発生させるために二次電子放出係数が大きくかつ耐スパッタ性の高い材料が望ましく、実施の形態においてはMgO薄膜が用いられている。
背面基板3上には絶縁体層8で覆われた複数のデータ電極9が付設され、データ電極9の間の絶縁体層8上にデータ電極9と平行して隔壁10が設けられている。また、絶縁体層8の表面および隔壁10の側面に蛍光体11が設けられている。そして、走査電極4および維持電極5とデータ電極9とが交差する方向に前面基板2と背面基板3とを対向配置しており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとしてたとえばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。本実施の形態においてはパネルの発光効率を向上させるために、パネルに封入されている放電ガスのキセノン分圧を10%に増加させている。
図2は本発明の一実施の形態におけるパネルの電極配列図である。行方向にn本の走査電極SCN1〜SCNn(図1の走査電極4)およびn本の維持電極SUS1〜SUSn(図1の維持電極5)が交互に配列され、列方向にm本のデータ電極D1〜Dm(図1のデータ電極9)が配列されている。そして、1対の走査電極SCNiおよび維持電極SUSi(i=1〜n)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。
図3は本発明の実施の形態におけるパネルの駆動方法を使用するプラズマディスプレイ装置の構成図である。このプラズマディスプレイ装置は、パネル1、データ電極駆動回路12、走査電極駆動回路13、維持電極駆動回路14、タイミング発生回路15、AD(アナログ・デジタル)変換器18、走査数変換部19、サブフィールド変換部20、APL(アベレージ・ピクチャ・レベル)検出部21および電源回路(図示せず)を備えている。
図3において、画像信号sigはAD変換器18に入力される。また、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vはタイミング発生回路15、AD変換器18、走査数変換部19、サブフィールド変換部20に入力される。AD変換器18は、画像信号sigをデジタル信号の画像データに変換し、その画像データを走査数変換部19およびAPL検出部21に出力する。APL検出部30は画像データの平均輝度レベルを検出する。走査数変換部19は、画像データをパネル1の画素数に応じた画像データに変換し、サブフィールド変換部20に出力する。サブフィールド変換部20は、各画素の画像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、サブフィールド毎の画像データをデータ電極駆動回路12に出力する。データ電極駆動回路12は、サブフィールド毎の画像データを各データ電極D1〜Dmに対応する信号に変換し各データ電極を駆動する。
タイミング発生回路15は、水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vをもとにしてタイミング信号を発生し、各々走査電極駆動回路13および維持電極駆動回路14に出力する。走査電極駆動回路13は、タイミング信号に基づいて走査電極SCN1〜SCNnに駆動波形を供給し、維持電極駆動回路14は、タイミング信号に基づいて維持電極SUS1〜SUSnに駆動波形を供給する。ここで、タイミング回路はAPL検出部21から出力されるAPLに基づいて駆動波形を制御する。具体的には、APLに基づいて1フィールドを構成する各々のサブフィールドの初期化動作を全セル初期化か選択初期化かのいずれかに決定し、かつ、異常電荷消去部を配置するサブフィールドを決定する。異常電荷消去部を配置するサブフィールドについては後ほど説明する。
つぎに、パネルを駆動するための駆動波形とその動作について説明する。実施の形態においては、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)に分割し、各サブフィールドはそれぞれ(1、2、3、6、11、18、30、44、60、80)の輝度重みをもつものとする。このように、後ろのサブフィールドほど輝度重みが大きくなるように構成している。
図4は本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの各電極に印加する駆動波形図であり、全セル初期化動作を行う初期化期間を有するサブフィールド(以下、「全セル初期化サブフィールド」と略記する)と選択初期化動作を行う初期化期間を有するサブフィールド(以下、「選択初期化サブフィールド」と略記する)に対する駆動波形図である。図4は説明のため第1SFを全セル初期化サブフィールド、第2サブフィールドを選択初期化サブフィールドとして示している。
まず、全セル初期化サブフィールドの駆動波形とその動作について説明する。全セル初期化期間を以下のように、前半部、後半部の2つの期間に分けて説明する。
第1の初期化期間部である初期化期間の前半部では、維持電極SUS1〜SUSnおよびデータ電極D1〜Dmを0(V)に保持し、走査電極SCN1〜SCNnに対して放電開始電圧以下となる電圧Vp(V)から放電開始電圧を超える電圧Vr(V)に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。すると、走査電極SCN1〜SCNnを陽極とし維持電極SUS1〜SUSnおよびデータ電極D1〜Dmを陰極とする微弱な初期化放電が発生する。こうして、全ての放電セルにおいて1回目の微弱な初期化放電を発生し、走査電極SCN1〜SCNn上に負の壁電圧を蓄えるとともに維持電極SUS1〜SUSn上およびデータ電極D1〜Dm上に正の壁電圧を蓄える。ここで、電極上の壁電圧とは、電極を覆う誘電体層あるいは蛍光体層上に蓄積した壁電荷により生じる電圧をあらわす。
第2の初期化期間部である初期化期間の後半部では、維持電極SUS1〜SUSnを正の電圧Vh(V)に保ち、走査電極SCN1〜SCNnに電圧Vg(V)から電圧Va(V)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、全ての放電セルにおいて、走査電極SCN1〜SCNnを陰極とし維持電極SUS1〜SUSnおよびデータ電極D1〜Dmを陽極とする2回目の微弱な初期化放電を起こす。そして、走査電極SCN1〜SCNn上の壁電圧および維持電極SUS1〜SUSn上の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜Dm上の壁電圧も書き込み動作に適した値に調整される。このように、全セル初期化サブフィールドの初期化動作は全ての放電セルにおいて初期化放電させる全セル初期化動作である。
次に、選択初期化サブフィールドの駆動波形とその動作について説明する。
初期化期間では、維持電極SUS1〜SUSnをVh(V)に保持し、データ電極D1〜Dmを0(V)に保持し、走査電極SCN1〜SCNnにVq(V)からVa(V)に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を行った放電セルでは、微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCN1上および維持電極SUSi上の壁電圧が弱められ、データ電極Dk上の壁電圧も書き込み動作に適した値に調整される。一方、前のサブフィールドで書き込み放電および維持放電を行わなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷状態がそのまま保たれる。このように、選択初期化サブフィールドの初期化動作は、前のサブフィールドで維持放電を行った放電セルにおいて初期化放電させる選択初期化動作である。
次に、異常電荷消去部では、再び維持電極SUS1〜SUSnを0(V)に戻す。そして、走査電極SCN1〜SCNnには放電開始電圧に満たない正の電圧Vm(V)を5〜20μsの間印加した後、3μs以下の短い時間負の電圧Va(V)を以下することにより矩形波電圧を印加する。この間、安定した初期化放電を行った放電セルにおいては放電は発生せず、壁電圧も初期化期間後半部の状態を保持する。しかしながら、走査電極SCNi上に正の異常な壁電荷が蓄積している放電セルに対しては、走査電極SCN1〜SCNnに電圧Vm(V)印加すると放電開始電圧を超えるので強い放電が発生し走査電極SCNi上の壁電圧が反転する。そして走査電極SCN1〜SCNnに幅の細い負のパルス電圧Va(V)を印加すると自己消去放電が発生し放電セル内部の壁電圧が消去される。
次に、書き込み期間では、走査電極SCN1〜SCNnを一旦Vs(V)に保持する。つぎに、データ電極D1〜Dmのうち、1行目に表示すべき放電セルのデータ電極Dkに正の書き込みパルス電圧Vw(V)を印加するとともに、1行目の走査電極SCN1に走査パルス電圧Vb(V)を印加する。このとき、データ電極Dkと走査電極SCN1との交差部の電圧は、外部印加電圧(Vw−Vb)にデータ電極Dk上の壁電圧および走査電極SCN1上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、データ電極Dkと走査電極SCN1との間および維持電極SUS1と走査電極SCN1との間に書き込み放電が起こり、この放電セルの走査電極SCN1上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極SUS1上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Dk上にも負の壁電圧が蓄積される。このようにして、1行目に表示すべき放電セルで書き込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書き込み動作が行われる。
一方、正の書き込みパルス電圧Vw(V)を印加しなかったデータ電極と走査電極SCN1との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書き込み放電は発生しない。また、初期化期間の異常電荷消去部で放電を起こした放電セルはデータ電極上の壁電圧も消去されているため書き込み放電が発生しない。以上の書き込み動作をn行目の放電セルに至るまで順次行い、書き込み期間が終了する。
次に、維持期間では、まず、維持電極SUS1〜SUSnを0(V)に戻し、走査電極SCN1〜SCNnに正の維持パルス電圧Vm(V)を印加する。このとき、書き込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極SCNi上と維持電極SUSi上との間の電圧は、維持パルス電圧Vm(V)に走査電極SCNi上および維持電極SUSi上の壁電圧の大きさが加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、走査電極SCNiと維持電極SUSiとの間に維持放電が起こり、走査電極SCNi上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極SUSi上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Dk上にも正の壁電圧が蓄積される。書き込み期間において書き込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧状態が保持される。
続いて、走査電極SCN1〜SCNnを0(V)に戻し、維持電極SUS1〜SUSnに正の維持パルス電圧Vm(V)を印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極SUSi上と走査電極SCNi上との間の電圧は放電開始電圧を超えるので、再び維持電極SUSiと走査電極SCNiとの間に維持放電が起こり、維持電極SUSi上に正の壁電圧が蓄積され走査電極SCNi上に正の壁電圧が蓄積される。
以降同様に、走査電極SCN1〜SCNnと維持電極SUS1〜SUSnとに交互に維持パルスを印加することにより、書き込み期間において書き込み放電を起こした放電セルでは維持放電が継続して行われる。なお、維持期間の最後には走査電極SCN1〜SCNnと維持電極SUS1〜SUSnとの間にいわゆる細幅パルスを印加して、データ電極Dk上の正の壁電荷を残したまま、走査電極SCN1〜SCNnおよび維持電極SUS1〜SUSn上の壁電圧を消去している。こうして維持期間における維持動作が終了する。
ところで、図5に示すように、全セル初期化期間の直後に異常電荷消去部を配置させると、放電開始電圧を超えてしまい自己消去放電によって壁電荷を放出してしまい、続く書き込み期間で書き込み動作を行うことができなくなってしまう。
これは、隣接セルが点灯した場合、そこから漏れ出たガスに含まれた不純物が保護層7に付着し、放電開始電圧が低下することが原因である。
そこで、全セル初期化期間のサブフィールドに配置されていた異常電荷消去部を、その直後にある選択初期化サブフィールドに配置することによって、書き込み不良を防ぐことができる。これにより、全セル初期化サブフィールドの維持期間では維持パルス電圧Vm(V)を印加することで誤って維持放電が生じてしまうが、その後、選択初期化サブフィールドの初期化動作によって初期化される。ここで重要なのは、この維持放電によって、保護層7に付着していた不純物が再びガスとなって拡散して除去され、低下していた放電開始電圧が増加することである。これにより、安定した初期化動作が行われ、後に異常電荷消去部を配置させても自己消去放電が生じることなく、つづく書き込み期間では正常な書き込み動作を行うことができる。その一方で、走査電極SCNi上に正の異常な壁電荷が蓄積したままの放電セルに対しては、自己消去放電が発生し放電セル内部の壁電圧が消去されるため、従来の駆動方法の効果も持続させたままである。
また、保護層7に不純物が付着し、放電開始電圧が低下して不具合を生じさせるためには、長時間にわたって隣接セルが点灯する必要がある。そのため、異常電荷消去部を選択初期化サブフィールドに配置して、付着した不純物を取り除く頻度は少なくてすむ。
つまり、全セル初期化期間を有するサブフィールドに異常電荷消去部を配置したものと、全セル初期化期間を有するサブフィールドの直後の選択初期化サブフィールドに異常電荷消去部を配置したものを混在させ、誤って維持放電するサブフィールドを維持パルス数の少ないサブフィールドに割り当てることができる。これによって、このときの発光を抑えることができ、かつ、一度誤点灯するとその後長時間安定した放電が得られるため、画質を劣化させることはなくなる。
図6は、全セル初期化期間と異常電荷消去部を配置するサブフィールドの配置例を示す図である。図6においては、1フィールドを12サブフィールド(1SF〜12SF)で構成し、Aのパターンでは、1SFと4SFと7SFに全セル初期化期間を設け、異常電荷消去部は全セル初期化期間を設けた1SFの次の2SFと、次に全セル初期化期間を設けた4SFおよび7SFとに配置している。また、Bのパターンでは、1SFと5SFに全セル初期化期間を設け、異常電荷消去部は、1SFの次の2SFと、次に全セル初期化期間を設けた5SFとに配置している。また、Cのパターンでは、1SFのみに全セル初期化期間を設け、異常電荷消去部はその1SFの次の2SFに配置している。
本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、安定した高速書き込みが可能であり、かつ黒輝度の上昇を抑えたプラズマディスプレイパネルの駆動が可能となり、プラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置等として有用である。
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用いるパネルの要部を示す斜視図 同パネルの電極配列図 本発明の一実施の形態における駆動方法を実現するプラズマディスプレイ装置の構成図 本発明の一実施の形態において、パネルの各電極に印加する駆動波形図 本発明の比較例において、パネルの各電極に印加する駆動波形図 本発明の駆動方法において、全セル初期化期間と異常電荷消去部の配置例を示す説明図
符号の説明
SUS1〜SUSn 維持電極
D1〜Dm データ電極
SCN1〜SCNn 走査電極

Claims (1)

  1. 走査電極および維持電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルに1フィールドを初期化期間と書き込み期間と維持期間を有する複数のサブフィールドに分割して発光させるサブフィールドの組み合わせにより階調表示を行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
    1フィールド中には前記走査電極に上り傾斜波形電圧を印加して前記走査電極を陽極として前記維持電極および前記データ電極を陰極とする第1の初期化放電を行う第1の初期化期間部と、前記走査電極に下り傾斜波形電圧を印加して前記走査電極を陰極として前記維持電極および前記データ電極を陽極とする第2の初期化放電を行う第2の初期化期間部とを有して、全ての放電セルに対して初期化放電を発生させる全セル初期化期間を有するサブフィールドと、
    前記走査電極に正の電圧から負の電圧に向かってゆるやかに下降する下り傾斜波形電圧を印加して、直前のサブフィールドの維持期間で維持放電を発生した放電セルに対して選択的に初期化放電を発生させる選択初期化期間を有するサブフィールドとを有し、
    前記全セル初期化期間を有するサブフィールドの直後の前記選択初期化期間を有するサブフィールドにおいて、前記選択初期化期間と前記書き込み期間との間に、前記維持電極を接地電位にしながら前記走査電極に正の電圧を印加し、続けて前記正の電圧の幅より細い幅の負の電圧の矩形波電圧を印加して異常な壁電荷が蓄積する前記放電セルで放電を発生する異常電荷消去部を配置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。
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