(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電発光を行う空間を有する放電表示パネルと、
前記放電表示パネルに設けられる複数の表示電極と、
前記表示電極の各々に並べて設けられる複数のスキャン電極と、
前記表示電極及び前記スキャン電極に直交する方向に設けられる複数のアドレス電極と、
前記放電発光を引き起こす第一の電圧を発生する第一電源と、
前記第一の電圧より高電圧である第二の電圧を発生する第二電源と、
前記第一の電圧及び前記第二の電圧と対になる低電位の電圧を発生する第三電源と、
前記第一電源、前記第二電源及び前記第三電源に接続され、前記表示電極及び前記スキャン電極の内、一方の電極に前記第一の電圧、他方の電極に前記低電位の電圧を印加する、前記表示電極に前記放電発光を引き起こすサステインパルス付与期間を設け、その後前記表示電極及び前記スキャン電極の双方に前記低電位の電圧を印加する、前記サステインパルス付与期間より短い休止期間を設け、その後前記一方の電極に前記第二の電圧、前記他方の電極に前記低電位の電圧を印加する、前記サステインパルス付与期間より長い壁電荷蓄積パルス付与期間を設け、前記表示電極及び前記スキャン電極に前記サステインパルス付与期間、前記休止期間、前記壁電荷蓄積パルス付与期間を交互に設ける第一ドライバと、
前記アドレス電極に所定の制御信号を与える第二ドライバと、
前記第一ドライバ及び前記第二ドライバを制御する制御部と
を具備するプラズマディスプレイ装置。
【請求項２】
前記第一ドライバは、
前記第一電源と前記表示電極及び前記スキャン電極に接続される第一スイッチ部と、
前記第二電源と前記表示電極及び前記スキャン電極に接続される第二スイッチ部と、
前記第三電源と前記表示電極及び前記スキャン電極に接続される第三スイッチ部と、
前記制御部に接続され、前記第一スイッチ部、前記第二スイッチ部及び前記第三スイッチ部をオン／オフ制御するロジック回路と
を具備する、請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電発光装置及びプラズマディスプレイ装置に関する。
より詳細には、プラズマディスプレイ装置、蛍光灯、冷陰極管等の、グロー放電や陽光柱放電等の放電現象を利用して発光する放電発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、動画像の表示装置は、液晶ディスプレイとプラズマディスプレイが市場の大半を占めている。プラズマディスプレイは、バックライトが不要で、表示パネルの構造が液晶と比べて簡素であるので大型化し易い等の、液晶ディスプレイにはない長所が存在する。一方で、高電圧で駆動するために駆動回路が高価になりがちであり、また消費電力も大きい。
【０００３】
テレビジョン放送や動画コンテンツの高解像度化に伴い、対角５０インチを超える大型テレビやディスプレイ装置が普及している。大型ディスプレイであれば、プラズマディスプレイは歩留まりの点で液晶ディスプレイに対するコストメリットを見出だせる可能性が高い。そこで問題になるのが、プラズマディスプレイの消費電力である。容量性負荷の一種であるプラズマディスプレイは、その構造上、画面サイズが大きくなるに従って、消費電力が増大する。プラズマディスプレイの低消費電力化は、プラズマディスプレイを市場に普及させるために必要な、解決すべき命題である。
【０００４】
非特許文献１は、本発明の先行技術に相当する、「２段パルス駆動」に基づくプラズマディスプレイ装置の駆動方式に関する先行技術文献である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J. S. Lim et al., "Improved Waveform for the Sustain Pulse for High Luminance" SID Symposium Digest of Technical Papers. 34, 442 (2003).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラズマディスプレイの消費電力を低減させるための技術は様々なものがある。その一つとして、駆動波形の工夫が挙げられる。
非特許文献１には、放電電流を低減して発光効率を向上させるために、二段階の駆動電圧を用いる「２段パルス駆動」が開示されている。しかしながら、発明者が非特許文献１の技術を検証したところ、２段パルス駆動では壁電荷蓄積パルスの放電が強くなり、却って発光効率が低下する場合があることを突き止めた。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決し、従来の駆動回路等に大きな変更を施すことなく、低い駆動電圧と少ない電流で必要な発光効率が得られ、消費電力を低減できる、プラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。
そして併せて、この技術を応用して、低消費電力と長寿命化を実現する放電発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマディスプレイ装置は、放電発光を行う空間を有する放電表示パネルと、放電表示パネルに設けられる複数の表示電極と、表示電極の各々に並べて設けられる複数のスキャン電極と、表示電極及びスキャン電極に直交する方向に設けられる複数のアドレス電極と、放電発光を引き起こす第一の電圧を発生する第一電源と、第一の電圧より高電圧である第二の電圧を発生する第二電源と、第一の電圧及び第二の電圧と対になる低電位の電圧を発生する第三電源とを有する。第一ドライバは、第一電源、第二電源及び第三電源に接続され、表示電極及びスキャン電極の内、一方の電極に第一の電圧、他方の電極に低電位の電圧を印加する、表示電極に放電発光を引き起こすサステインパルス付与期間を設け、その後表示電極及びスキャン電極の双方に低電位の電圧を印加する、サステインパルス付与期間より短い休止期間を設け、その後一方の電極に第二の電圧、他方の電極に低電位の電圧を印加する、サステインパルス付与期間より長い壁電荷蓄積パルス付与期間を設け、表示電極及びスキャン電極にサステインパルス付与期間、休止期間、壁電荷蓄積パルス付与期間を交互に設ける。そして更に、アドレス電極に所定の制御信号を与える第二ドライバと、第一ドライバ及び第二ドライバを制御する制御部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の駆動回路等に大きな変更を施すことなく、低い駆動電圧と少ない電流で必要な発光効率が得られ、消費電力を低減できる、プラズマディスプレイ装置を提供できる。
そして併せて、この技術を応用して、低消費電力と長寿命化を実現する放電発光装置を提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る、プラズマディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】放電表示パネルの構造を示す一部分解斜視図である。
【図３】第一ドライバの構成を示すブロック図である。
【図４】第一スイッチ部の回路図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るプラズマディスプレイ装置の、表示電極及びスキャン電極に対する制御信号のタイムチャートと、表示電極及びスキャン電極の電圧波形と、表示電極の電流波形を示す図である。
【図６】従来技術である非特許文献１に開示されている、２段パルス駆動による電極の電圧波形と電流波形と、本実施形態の駆動方式による電極の電圧波形と電流波形である。
【図７】従来技術である非特許文献１に開示されている、２段パルス駆動による電極の電圧波形と電流波形を実測したグラフと、本実施形態の駆動による電極の電圧波形と電流波形を実測したグラフである。
【図８】本実施形態の駆動方式において、表示期間の最後の壁電荷蓄積パルス電圧Ｖａｃｃ−ｅｎｄのみ変化させ、表示期間終了から５ｍｓｅｃ後に幅１０μｓｅｃ、電圧−Ｖｔｅｓｔのテストパルスを表示電極に印加して、放電開始電圧を調べたグラフである。
【図９】サステイン電圧Ｖｓｕｓを変化させた時の、サステインパルスによる放電電流の積分値を示すグラフと、壁電荷蓄積パルスによる放電電流の積分値を示すグラフである。
【図１０】本実施形態の駆動方式において、休止期間の時間幅を変化させて、輝度と発光効率を測定したグラフである。
【図１１】本実施形態の駆動方式において、壁電荷蓄積パルスの時間幅を変化させて、輝度と発光効率を測定したグラフである。
【図１２】図９Ａ及び図９Ｂと同じ駆動条件で、旧駆動方式、２段パルス駆動方式及び本実施形態の駆動方式における、サステイン電圧Ｖｓｕｓに対する輝度の変化を示すグラフである。
【図１３】図９Ａ及び図９Ｂと同じ駆動条件で、旧駆動方式、２段パルス駆動方式及び本実施形態の駆動方式における、サステイン電圧Ｖｓｕｓに対する発光効率の変化を示すグラフである。
【図１４】本発明の第二の実施形態に係る、蛍光灯の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第一の実施形態：プラズマディスプレイ装置の全体構成］
図１は、本発明の第一の実施形態に係る、プラズマディスプレイ装置１０１の全体構成を示すブロック図である。
図２は、放電表示パネル１０２の構造を示す一部分解斜視図である。
制御部１０３は、図示しない映像ソースから映像信号を受けて、第一ドライバ１０４と第二ドライバ１０５を制御する。
第一ドライバ１０４は、放電表示パネル１０２のガラス基板２０１と誘電体２０２との間に挟み込まれている表示電極２０３とスキャン電極２０４に、駆動電圧を印加する。なお、表示電極２０３とスキャン電極２０４は、それぞれ透明度と低抵抗値を確保するために、バス線２０５と透明電極２０６にて構成されている。
第二ドライバ１０５は、放電表示パネル１０２のバリアリブ２０７の裏側に、表示電極２０３とスキャン電極２０４の貼付方向とは直交する方向に貼付されているアドレス電極２０８に、駆動電圧を印加する。
【００１２】
放電表示パネル１０２は、ガラス基板２０１とバリアリブ２０７を密着させて、空気を抜いた後、低圧のＸｅ（キセノン）ガスを封入して、蛍光灯に似た発光環境を形成する。
ガラス基板２０１には、表示電極２０３とスキャン電極２０４が交互に貼付されている。発光を引き起こす表示放電は、表示電極２０３とスキャン電極２０４との間のギャップにて生じる。
バリアリブ２０７の裏側には、表示電極２０３とスキャン電極２０４に直交する方向に、アドレス電極２０８が貼付されている。
【００１３】
第二ドライバ１０５は、０Ｖから５Ｖ迄の電圧範囲で、画素の輝度に応じた電圧をアドレス電極２０８に印加する。このため、第二ドライバ１０５の駆動電圧の電源は図示を省略している。
一方、第一ドライバ１０４は、サステインパルスと壁電荷蓄積パルスという二種類の高電圧パルスを、表示電極２０３とスキャン電極２０４に交互に印加する。サステインパルスの電圧は１１０〜２００Ｖ、壁電荷蓄積パルスの電圧は１５０〜３００Ｖになる。そして、サステインパルスの電圧は壁電荷蓄積パルスの電圧より低く設定される。このため、図１中では、
・サステインパルスを形成するためのサステイン電圧＋Ｖａ１を出力する第一電源１０６と、
・壁電荷蓄積パルスを形成するための壁電荷蓄積電圧＋Ｖａ２を出力する第二電源１０７と、
・接地電位を形成するための接地電位−Ｖｂを出力する第三電源１０８と
が設けられている。
【００１４】
第一電源１０６は、図３にて後述する第一スイッチ部に、＋Ｖａ１の他、＋Ｖａ１＋５Ｖ、そして＋Ｖａ１−５Ｖを供給する。
第二電源１０７は、図３にて後述する第二スイッチ部に、＋Ｖａ２の他、＋Ｖａ２＋５Ｖ、そして＋Ｖａ２−５Ｖを供給する。
第三電源１０８は、図３にて後述する第三スイッチ部に、−Ｖｂの他、−Ｖｂ＋５Ｖ、そして−Ｖｂ−５Ｖを供給する。
これらスイッチ部の詳細は図４にて後述する。
【００１５】
プラズマディスプレイ装置１０１の駆動シーケンスについて、簡単に説明する。
プラズマディスプレイ装置１０１は、１フレームを表示する際に、アドレスシーケンスと表示シーケンスを実行する。
アドレスシーケンスとは、スキャン電極２０４に所定のデータ電圧を印加した上で、アドレス電極２０８に画素の輝度に相当する所定の電圧を印加することで、各々の画素（表示電極２０３及びスキャン電極２０４と、アドレス電極２０８との交点）に輝度に応じた電界強度の電荷を蓄積させる動作である。
表示シーケンスとは、アドレス電極２０８には一切の電圧を印加しない状態で、スキャン電極２０４と表示電極２０３に所定の交流パルス電圧を印加することで、各々の画素に異なる輝度で発光する表示放電を引き起こす動作である。
【００１６】
動画像信号が６０ｆｐｓ（１フレーム約１６ｍｓｅｃ）の場合、アドレスシーケンスにその７〜８割の時間（約１２〜１３ｍｓｅｃ：アドレス期間）を割り当て、表示シーケンスに残りの時間（約３〜５ｍｓｅｃ：表示期間）を割り当てる。そして、表示シーケンスでは１周期が約４μｓｅｃのパルス電圧をおよそ８００〜１２５０回、表示電極２０３とスキャン電極２０４に印加する。
【００１７】
［第一の実施形態：第一ドライバ１０４の構成］
図３は、第一ドライバ１０４の構成を示すブロック図である。
第一ドライバ１０４は、表示電極２０３とスキャン電極２０４のそれぞれに接続されているスイッチモジュール３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ…の集合体である。スイッチモジュール３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ…は全て同じ回路構成である。これ以降、これらを特に区別しない場合には、スイッチモジュール３０１と総称する。
図３中、スイッチモジュール３０１ａは表示電極２０３ａに接続されている。スイッチモジュール３０１ｂはスキャン電極２０４ａに接続されている。スイッチモジュール３０１ｃは表示電極２０３ｂに接続されている。スイッチモジュール３０１ｄはスキャン電極２０４ｂに接続されている。以下同様に、表示電極２０３とスキャン電極２０４のそれぞれに、スイッチモジュール３０１が接続される。
【００１８】
スイッチモジュール３０１は、第一スイッチ部３０２と、第二スイッチ部３０３と、第三スイッチ部３０４と、これら各々のスイッチ部を制御するロジック回路３０５よりなる。
第一スイッチ部３０２は、第一電源１０６から、＋Ｖａ１、＋Ｖａ１＋５Ｖ、そして＋Ｖａ１−５Ｖの供給を受ける。そして、ロジック回路３０５の制御に従って、＋Ｖａ１を出力する。
第二スイッチ部３０３は、第二電源１０７から、＋Ｖａ２、＋Ｖａ２＋５Ｖ、そして＋Ｖａ２−５Ｖの供給を受ける。そして、ロジック回路３０５の制御に従って、＋Ｖａ２を出力する。
第三スイッチ部３０４は、第三電源１０８から、−Ｖｂ、−Ｖｂ＋５Ｖ、そして−Ｖｂ−５Ｖの供給を受ける。そして、ロジック回路３０５の制御に従って、−Ｖｂを出力する。
【００１９】
第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４は、何れか一つのみが表示電極２０３又はスキャン電極２０４に接続される。但し、表示電極２０３又はスキャン電極２０４は必ずしも常に第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４のいずれか一つに接続されるとは限らない。第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４の何れも表示電極２０３又はスキャン電極２０４に接続されない状態も存在する。
【００２０】
［第一の実施形態：スイッチ部の回路構成］
図４は、第一スイッチ部３０２の回路図である。なお、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４も第一スイッチ部３０２と同一の回路構成である。このため、第一スイッチ部３０２に印加される電圧を、Ｖｘ、Ｖｘ＋５Ｖ、Ｖｘ−５Ｖと表記している。
第一フォトカプラ４０１は、ロジック回路３０５が出力する＋５Ｖの制御信号を、駆動電圧Ｖｘ＋５Ｖの回路へ伝達する。
第一バッファ４０２は、第一フォトカプラ４０１の出力信号を、Ｖｘ＋５Ｖの制御信号に変換する。この制御信号は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下「ＮＭＯＳＦＥＴ」と略）４０３のゲートをオン・オフ制御する。ＮＭＯＳＦＥＴ４０３は、ゲートにＶｘ＋５Ｖを印加されると、オン状態になる。
【００２１】
第二フォトカプラ４０４は、ロジック回路３０５が出力する＋５Ｖの制御信号を、駆動電圧Ｖｘ−５Ｖの回路へ伝達する。
第二バッファ４０５は、第二フォトカプラ４０４の出力信号を、Ｖｘ−５Ｖの制御信号に変換する。この制御信号は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下「ＰＭＯＳＦＥＴ」と略）４０６のゲートをオン・オフ制御する。ＰＭＯＳＦＥＴ４０６は、ゲートにＶｘ−５Ｖを印加されると、オン状態になる。
第一フォトカプラ４０１と第二フォトカプラ４０４はロジック回路３０５から同一の制御信号によってオン・オフ動作されるので、ＮＭＯＳＦＥＴ４０３とＰＭＯＳＦＥＴ４０６は同時にオン・オフ制御される。
【００２２】
ＮＭＯＳＦＥＴ４０３のソースとＰＭＯＳＦＥＴ４０６のソースは、電源ノード＋Ｖｘに接続されている。電源ノード＋Ｖｘと接地ノードとの間には、安定化のためのコンデンサＣ４０７が接続されている。
ＮＭＯＳＦＥＴ４０３のドレインには、逆流防止の第一ダイオードＤ４０８のカソードが接続されている。
ＰＭＯＳＦＥＴ４０６のドレインには、逆流防止の第二ダイオードＤ４０９のアノードが接続されている。
第一ダイオードＤ４０８のアノードと、第二ダイオードＤ４０９のカソードは、表示電極又はスキャン電極に接続される。
第一ダイオードＤ４０８は、ＮＭＯＳＦＥＴ４０３のソース・ドレイン間寄生ダイオードに電流が流れて破壊されないよう保護するために設けられている。
第二ダイオードＤ４０９は、ＰＭＯＳＦＥＴ４０６のソース・ドレイン間寄生ダイオードに電流が流れて破壊されないよう保護するために設けられている。
【００２３】
今、電極の電位がＶｘより低い場合、電流は、電源ノードＶｘからＰＭＯＳＦＥＴ４０６と第二ダイオードＤ４０９を通じて、電極へ流れる。この時、ＰＭＯＳＦＥＴ４０６は電極に対するハイサイドスイッチとして動作する。
逆に、電極の電位がＶｘより高い場合、電流は、電極からＮＭＯＳＦＥＴ４０３と第一ダイオードＤ４０８を通じて、電源ノードＶｘへ流れる。この時、ＮＭＯＳＦＥＴ４０３は電極に対するローサイドスイッチとして動作する。
本実施形態の第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４は、このハイサイドスイッチとローサイドスイッチが同時に電極に接続されることが重要である。その理由は図５にて後述する。
【００２４】
［第一の実施形態：動作］
図５は、本発明の第一の実施形態に係るプラズマディスプレイ装置１０１の、表示電極２０３及びスキャン電極２０４に対する制御信号のタイムチャートと、表示電極２０３及びスキャン電極２０４の電圧波形と、表示電極２０３の電流波形を示す図である。
波形Ｗ５０１は、ロジック回路３０５から表示電極２０３に接続される第一スイッチ部３０２に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧＋Ｖａ１を表示電極２０３に印加する。
波形Ｗ５０２は、ロジック回路３０５から表示電極２０３に接続される第二スイッチ部３０３に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧＋Ｖａ２を表示電極２０３に印加する。
波形Ｗ５０３は、ロジック回路３０５から表示電極２０３に接続される第三スイッチ部３０４に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧−Ｖｂを表示電極２０３に印加する。
【００２５】
波形Ｗ５０４は、ロジック回路３０５からスキャン電極２０４に接続される第一スイッチ部３０２に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧＋Ｖａ１をスキャン電極２０４に印加する。
波形Ｗ５０５は、ロジック回路３０５からスキャン電極２０４に接続される第二スイッチ部３０３に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧＋Ｖａ２をスキャン電極２０４に印加する。
波形Ｗ５０６は、ロジック回路３０５からスキャン電極２０４に接続される第三スイッチ部３０４に与えられる制御信号のタイムチャートである。高電位が論理の真を示し、オン状態になり、電圧−Ｖｂをスキャン電極２０４に印加する。
波形Ｗ５０７は、表示電極２０３の電圧波形である。波形Ｗ５０８は、スキャン電極２０４の電圧波形である。波形Ｗ５０９は、表示電極２０３の電流波形である。
【００２６】
先ず、時刻ｔ０からｔ１にかけて、スキャン電極２０４に＋Ｖａ２、表示電極２０３に−Ｖｂを印加して、スキャン電極２０４と表示電極２０３との間に電荷を蓄積する。
次に、時刻ｔ１からｔ２迄の０．５μｓｅｃにかけて、表示電極２０３に＋Ｖａ１、スキャン電極２０４に−Ｖｂを印加して、表示放電を引き起こす「サステインパルス」を与える。この時、表示電極２０３には電源ノード＋Ｖａ１から表示電極２０３へ表示放電に伴うサステイン電流Ｉ５１０が流れる。
次に、時刻ｔ２からｔ３迄の０．１７μｓｅｃにかけて、表示電極２０３に−Ｖｂ、スキャン電極２０４に−Ｖｂを印加する、休止期間を設ける。この時、表示電極２０３には表示電極２０３から電源ノード−Ｖｂへ自己消去放電電流Ｉ５１１が流れる。
次に、時刻ｔ３からｔ４迄の１．３３μｓｅｃにかけて、表示電極２０３に＋Ｖａ２、スキャン電極２０４に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する表示放電に必要な電荷を蓄積するための「壁電荷蓄積パルス」を与える。この時、表示電極２０３には表示電極２０３から電源ノード＋Ｖａ２へ壁電荷蓄積パルスに伴い発生する放電に起因する壁電荷蓄積パルス放電電流Ｉ５１２が流れる。
【００２７】
次に、時刻ｔ４からｔ５迄の０．５μｓｅｃにかけて、表示電極２０３に−Ｖｂ、スキャン電極２０４に＋Ｖａ１を印加して、表示放電を引き起こす「サステインパルス」を与える。この時、スキャン電極２０４には電源ノード＋Ｖａ１からスキャン電極２０４へ表示放電に伴うサステイン電流が流れる。
次に、時刻ｔ５からｔ６迄の０．１７μｓｅｃにかけて、スキャン電極２０４に−Ｖｂ、表示電極２０３に−Ｖｂを印加する、休止期間を設ける。この時、スキャン電極２０４にはスキャン電極２０４から電源ノード−Ｖｂへ自己消去放電電流が流れる。
次に、時刻ｔ６からｔ７迄の１．３３μｓｅｃにかけて、スキャン電極２０４に＋Ｖａ２、表示電極２０３に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する表示放電に必要な電荷を蓄積するための「壁電荷蓄積パルス」を与える。この時、スキャン電極２０４にはスキャン電極２０４から電源ノード＋Ｖａ２へ壁電荷を蓄積するための「壁電荷蓄積放電電流」が流れる。
以下同様に、時刻ｔ１からｔ７迄の動作を、表示期間中に繰り返し実行する。
【００２８】
本発明は、
・時刻ｔ１からｔ２迄の０．５μｓｅｃにかけて、一方の電極に＋Ｖａ１、他方の電極に−Ｖｂを印加して、表示放電を引き起こすサステインパルスを与える。
・時刻ｔ２からｔ３迄の０．１７μｓｅｃにかけて、一方の電極に−Ｖｂ、他方の電極に−Ｖｂを印加する、休止期間を設ける。
・時刻ｔ３からｔ４迄の１．３３μｓｅｃにかけて、一方の電極に＋Ｖａ１より高電位の＋Ｖａ２、他方の電極に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する表示放電に必要な電荷を蓄積するための壁電荷蓄積パルスを与える。
という動作を、表示電極２０３とスキャン電極２０４との間で交互に実行することが大きな特徴である。特に、サステインパルスと壁電荷蓄積パルスとの間に休止期間を設けたことが、従来技術である非特許文献１との大きな相違点である。
【００２９】
［第一の実施形態：従来技術との比較］
図６Ａは、従来技術である非特許文献１に開示されている、２段パルス駆動による電極の電圧波形と電流波形である。
図６Ｂは、本実施形態の駆動方式による電極の電圧波形と電流波形である。図６Ａとの比較のために、周期を一致させている。
図６Ａの波形Ｗ６０１は、表示電極２０３の電圧波形である。波形Ｗ６０２は、スキャン電極２０４の電圧波形である。波形Ｗ６０３は、表示電極２０３の電流波形である。
図６Ｂの波形Ｗ６０４は、表示電極２０３の電圧波形である。波形Ｗ６０５は、スキャン電極２０４の電圧波形である。波形Ｗ６０６は、表示電極２０３の電流波形である。
【００３０】
図６Ａの、時刻ｔ１１からｔ１２迄は、表示電極２０３に＋Ｖａ１、スキャン電極２０４に−Ｖｂを印加して、表示放電を引き起こすサステインパルスを与える。この時、表示電極２０３には電源ノード＋Ｖａ１から表示電極２０３へ表示放電に伴うサステイン電流Ｉ６０７が流れる。
次に、時刻ｔ１２からｔ１３迄は、表示電極２０３に＋Ｖａ２、スキャン電極２０４に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する表示放電に必要な電荷を蓄積するための壁電荷蓄積パルスを与える。この時、表示電極２０３には表示電極２０３から電源ノード＋Ｖａ２へ壁電荷蓄積パルスに伴い発生する放電に起因する壁電荷蓄積パルス放電電流Ｉ６０８が流れる。
なお、図６Ｂは図５と同じ波形であるので説明を省略する。
【００３１】
図６Ａの時刻ｔ１２から、壁電荷蓄積パルスに伴って発生する壁電荷蓄積放電電流が、図６Ｂの壁電荷蓄積放電電流より大きいことが判る。これは、サステイン放電により電極から生じるプライミング粒子の影響により、壁電荷蓄積パルスが印加される段階で放電が生じやすくなっていることに起因する。この放電が強くなると、印加電圧が高いために消費電力が増大し、発光効率の向上が期待できない。
【００３２】
本実施形態の駆動方式では、サステインパルスと壁電荷蓄積パルスとの間に電極間の電位差をゼロにする休止期間を設ける。すると、この休止期間の間に弱い自己消去放電が発生する。この自己消去放電が、空間電荷などのプライミング粒子を減らす。また、自己消去放電により生じるプライミング粒子は少量である。壁電荷蓄積パルスを印加する前の段階でプライミング粒子が減ることで、壁電荷蓄積パルスを印加する時に、消費電力を増大させる不必要な放電を抑えることができる。
この自己消去放電を滞りなく流すために、第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３及び第三スイッチ部３０４に設けられているローサイドスイッチのＮＭＯＳＦＥＴ４０３が必須である。
【００３３】
［第一の実施形態：測定結果］
これより、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２及び図１３にかけて、実際に小型のプラズマディスプレイ装置１０１を試作して、従来技術と本実施形態の駆動方式による表示駆動を行った際の、電圧や電流等の測定結果を示す。
図７から図１３にかけて使用した試作のプラズマディスプレイ装置１０１は、ストライプリブを持つ、面放電ＡＣ型構造の対角４インチのテストパネルである。セルサイズは１．０８ｍｍ×０．３６ｍｍ、表示・走査電極間隔は６０μｍ、封入ガスは６６．７ｋＰａのＮｅ−Ｘｅ混合ガスを用い、その際、Ｘｅ分圧は１０％とした。実験の際、テストパネルにおける点灯領域は縦８ライン×横２５６セルとした。テストパネルには緑色蛍光体のみが形成されている。放電の観測には光電子倍増管を用いて、約５０セルの赤外発光を測定した。光電子倍増管でテストパネルから発される８２３＋８２８ｎｍの赤外線を観測して、それぞれの波長成分の波形を比較観察するために、テストパネルと光電子倍増管との間にＩＲフィルタを適用した。また、テストパネルと光電子倍増管との距離、及び光電子倍増管の増幅電圧は、全ての実験を通して一定値に設定した。
【００３４】
図７Ａは、従来技術である非特許文献１に開示されている、２段パルス駆動による電極の電圧波形と電流波形を実測したグラフである。
図７Ｂは、本実施形態の駆動による電極の電圧波形と電流波形を実測したグラフである。
サステイン電圧Ｖｓｕｓは、それぞれの駆動方式において最大発光効率が得られた電圧を適用している。図７Ａの２段パルス駆動では１１０Ｖであり、図７Ｂの本実施形態による駆動では１３０Ｖである。
【００３５】
２段パルス駆動では壁電荷蓄積パルスが印加された時点で強い放電による大きな放電電流が生じている。これに対し、本実施形態の駆動方式では、壁電荷蓄積パルスが印加された時点の放電電流は小さいことから、２段パルス駆動と比べると放電が弱いことが判る。また、本実施形態の駆動方式では、放電のばらつきに起因する発光ピークが複数の箇所で確認できる。これらのことから、本実施形態の駆動方式では、２段パルス駆動と比べて、自己消去放電によってプライミング粒子を削減できていることが確認できる。また、本実施形態の駆動方式は、２段パルス駆動と比べて、サステイン放電及び壁電荷蓄積パルスに伴う放電の、トータルの放電電流量が少なくなっていることが判る。
【００３６】
図８は、本実施形態の駆動方式において、表示期間の最後の壁電荷蓄積パルス電圧Ｖａｃｃ−ｅｎｄのみ変化させ、表示期間終了から５ｍｓｅｃ後に幅１０μｓｅｃ、電圧−Ｖｔｅｓｔのテストパルスを表示電極２０３に印加して、放電開始電圧を調べたグラフである。また、図８には最後の壁電荷蓄積パルス放電電流の積分値である最後の壁電荷蓄積パルス放電電流量も示している。なお、この測定ではサステイン電圧Ｖｓｕｓを１３０Ｖに設定した。
【００３７】
最後の壁電荷蓄積パルス放電電流量は、テストパルス電圧Ｖｔｅｓｔの増加に対して変化が少ない。これに対し、最後の壁電荷蓄積パルス電圧Ｖａｃｃ−ｅｎｄを増加させると、テストパルス電圧Ｖｔｅｓｔは低くなる。これは、壁電荷蓄積パルスが印加されている期間では、放電が殆ど生じない一方、壁電荷が蓄積されていることを示している。このことから、本実施形態の駆動方式では、壁電荷蓄積パルスによって電源から与えられた電荷は、無駄な放電によって消費されずに、順当に壁電荷として電極へ蓄積されていることが判る。
【００３８】
ところで、本実施形態の駆動方式と、他の駆動方式における壁電荷蓄積パルス放電開始電圧を調べて比較した。
サステインパルスと壁電荷蓄積パルスの区別がない、単純な矩形波形状の駆動方式を旧駆動方式と呼ぶ。
旧駆動方式において、パルス幅を２μｓｅｃとした時、壁電荷蓄積パルス放電開始電圧は１８０Ｖであった。
サステイン電圧Ｖｓｕｓ＝１３０Ｖに設定した２段パルス駆動方式において、パルス幅を２μｓｅｃとした時、壁電荷蓄積パルス放電開始電圧は１９２Ｖであった。
サステイン電圧Ｖｓｕｓ＝１３０Ｖに設定した本実施形態の駆動方式において、パルス幅を２μｓｅｃとした時、壁電荷蓄積パルス放電開始電圧は２１２Ｖであった。
何れの駆動方式でも壁電荷蓄積パルス放電開始電圧が高くなるのは、直前のサステイン放電によって壁電荷蓄積パルスとは逆極性の壁電圧が形成されるためである。また、２段パルス駆動より本実施形態の駆動方式の方が壁電荷蓄積パルス放電開始電圧が高い。これは、自己消去放電によって電極周囲に発生したプライミング粒子が減少するためである。
【００３９】
図９Ａは、サステイン電圧Ｖｓｕｓを変化させた時の、サステインパルスによる放電電流の積分値を示すグラフである。
図９Ｂは、サステイン電圧Ｖｓｕｓを変化させた時の、壁電荷蓄積パルスによる放電電流の積分値を示すグラフである。
図９Ａのグラフより、本実施形態の駆動方式は、サステイン放電の電流量が旧駆動方式と比べて平均約４０％程度減少している。また同様に、本実施形態の駆動方式は、サステイン放電の電流量が２段パルス駆動方式と比べて平均約２５％程度減少している。
図９Ｂのグラフより、本実施形態の駆動方式は、壁電荷蓄積期間における電流量が、自己消去放電が生じる１３０Ｖ以上で、２段パルス駆動方式と比べて平均約２５％程度減少している。
また、図９Ａ及び図９Ｂ共に、自己消去放電が生じる１３０Ｖ近辺で、電流量が最小になるサステイン電圧の極値が存在することが認められる。
【００４０】
本実施形態の駆動方式では、サステイン電圧Ｖｓｕｓが大きくなるに従い、休止期間の自己消去放電が強くなる。すると、サステイン放電で蓄積される壁電荷がより多く失われる。しかし、サステイン電圧Ｖｓｕｓが１４０Ｖ未満では、サステインパルスによって生じる自己消去放電が弱いため、壁電荷消失量が少ない。このため、休止期間に続く壁電荷蓄積パルス印加時には、逆極性の壁電荷を形成する壁電荷が電極に多く残っている。このため、電極周辺の内部電解が弱くなり、壁電荷蓄積パルスに起因する放電が弱くなる。この結果、電極に蓄積する壁電荷量が減り、サステインパルス印加時の内部電解が弱くなり、放電に起因する電流量が減少する。
【００４１】
サステイン電圧Ｖｓｕｓが１４０Ｖ以上では、休止期間で発生する自己消去放電がさらに強くなり、自己消去放電によって生成されるプライミング粒子が増える。また、サステイン放電によって蓄積した壁電荷の消失量も増えるため、壁電荷蓄積パルスに起因する放電の強度が増す。この結果、電極に蓄積する壁電荷量が増え、次のサステインパルスを印加した時の放電電流量が増加する。
【００４２】
図１０は、本実施形態の駆動方式において、休止期間の時間幅を変化させて、輝度と発光効率を測定したグラフである。測定条件は、サステインパルス幅を０．５μｓｅｃ、サステイン電圧Ｖｓｕｓを１３０Ｖ、壁電荷蓄積パルス幅を１．３３μｓｅｃとし、休止期間を０．１７〜０．８３μｓｅｃの間で変化させた。なお、休止期間０．１７μｓｅｃ未満では自己消去放電が生じないので、測定を行っていない。
輝度は休止期間０．１７μｓｅｃで最も低く、０．５μｓｅｃで最大値を示している。
【００４３】
休止期間が０．５μｓｅｃ以下では、休止期間が長いほど自己消去放電が強く、また壁電荷蓄積放電が強くなっていた。自己消去放電が強いほど、サステイン放電により形成された壁電荷が減少するため、壁電荷蓄積パルスに起因する放電が強くなり、輝度が増加する。但し、壁電荷蓄積パルスの放電が強くなると、輝度の増加に比べて消費電力が増えるため、発光効率は低下する。
【００４４】
一方、休止期間が０．５μｓｅｃ以上では、自己消去放電の生じている期間に殆ど変化は見られないが、自己消去放電のピークが大きくなる。発光効率が低下しているのは、長時間の自己消去放電によって、サステイン放電により蓄積された壁電荷がより多く失われ、壁電荷蓄積放電が強くなるためである。但し、壁電荷蓄積放電による輝度の増加は見られない。
これらのことから、サステイン放電により生じる壁電荷をより多く残すためには、休止期間をできる限り短くし、壁電荷蓄積パルス印加時のプライミング効果を弱くすることが、高発光効率に繋がることが判る。
【００４５】
図１１は、本実施形態の駆動方式において、壁電荷蓄積パルスの時間幅を変化させて、輝度と発光効率を測定したグラフである。測定条件は、サステインパルス幅を０．５μｓｅｃ、休止期間を０．１７μｓｅｃ、サステイン電圧Ｖｓｕｓを１３０Ｖ、壁電荷蓄積パルス幅を１．３３μｓｅｃ〜８．３３μｓｅｃ、すなわち１サステイングループ当たりの時間幅を２μｓｅｃ〜１０μｓｅｃの間で変化させた。なお、壁電荷蓄積パルス幅１．３３μｓｅｃ未満ではサステイン放電が生じないので、測定を行っていない。
【００４６】
輝度は、壁電荷蓄積パルス幅τｗａｌｌ−ｃｈａｒｇｅが長くなるほど高くなっている。壁電荷蓄積パルス幅τｗａｌｌ−ｃｈａｒｇｅが長いほど、電極に蓄積される壁電荷量が増え、サステイン放電が強くなるためである。
一方、発光効率は壁電荷蓄積パルス幅τｗａｌｌ−ｃｈａｒｇｅ＝１．３３μｓｅｃで最も高く、壁電荷蓄積パルス幅τｗａｌｌ−ｃｈａｒｇｅが長いほど低くなっている。壁電荷蓄積パルス幅τｗａｌｌ−ｃｈａｒｇｅが長いほどサステイン放電が強くなり、輝度の増加に比べてサステインパルスにおける消費電力が増え、結果として発光効率が低下する。
以上より、壁電荷蓄積パルス幅は、サステイン放電が生じる最小のパルス幅に設定することで、発光効率が高くなることが判る。
【００４７】
図１２は、図９Ａ及び図９Ｂと同じ駆動条件で、旧駆動方式、２段パルス駆動方式及び本実施形態の駆動方式における、サステイン電圧Ｖｓｕｓに対する輝度の変化を示すグラフである。
図１３は、図９Ａ及び図９Ｂと同じ駆動条件で、旧駆動方式、２段パルス駆動方式及び本実施形態の駆動方式における、サステイン電圧Ｖｓｕｓに対する発光効率の変化を示すグラフである。
【００４８】
図１２より、２段パルス駆動方式及び本実施形態の駆動方式の両者共、サステイン電圧Ｖｓｕｓが１４０Ｖにおいて輝度が最低値を示した。何れの駆動方式も、輝度は図９Ａ及び図９Ｂに示したサステイン放電と壁電荷蓄積放電を合計した１サステイングループ当たりの放電電流量にほぼ比例している。
図１３より、発光効率は駆動方式によらず、図９Ａにおいてサステイン放電電流量が最も少ないサステイン電圧Ｖｓｕｓにおいて、最大の発光効率を得られることが判る。特に、本実施形態の駆動方式では、図９Ａ及び図９Ｂ共に現れた、自己消去放電が生じる１３０Ｖ近辺で、電流量が最小になるサステイン電圧Ｖｓｕｓの極値が、最大の発光効率を得られる電圧であることが判る。
【００４９】
以上、図９から図１３に至る実験結果により、
・サステイン電圧Ｖｓｕｓを、最もサステインパルスによる放電電流量が小さくなる電圧に調整し（図９Ａ、図９Ｂ、図１２、図１３）、
・壁電荷蓄積パルスのパルス幅を、サステイン放電が生じる最小時間に調整し（図１１）、
・休止期間の時間を、自己消去放電が生じる最小時間に調整する（図１０）
ことで、最大の発光効率を得られるプラズマディスプレイ装置１０１を実現できることが判る。
【００５０】
［第二の実施形態：蛍光灯の全体構成］
第一の実施形態では、プラズマディスプレイ装置１０１の発光効率を向上させる駆動方式を開示した。この、発光効率を向上させる技術は、プラズマディスプレイ装置１０１以外の、グロー放電や陽光柱放電等の放電現象による発光を行う装置にそのまま適用できる。陽光柱放電による発光を行う装置の最も身近な例として、蛍光灯に適用した場合の実施形態を説明する。
【００５１】
図１４は、本発明の第二の実施形態に係る、蛍光灯１４０１の全体構成を示すブロック図である。
図１４のブロック図は、第一の実施形態に係るプラズマディスプレイ装置１０１のブロック図である図１及び図３と、多くの点で共通する。
シーケンサ１４０２は、プラズマディスプレイ装置１０１の制御部１０３に相当する。
第一電源１０６、第二電源１０７及び第三電源１０８は、図１に開示されるプラズマディスプレイ装置１０１の第一電源１０６、第二電源１０７及び第三電源１０８と同一である。
スイッチモジュール１４０３ａ及び１４０３ｂは、図３に開示されるプラズマディスプレイ装置１０１のスイッチモジュール３０１と同一の回路構成である。従って、第一スイッチ部３０２、第二スイッチ部３０３、第三スイッチ部３０４も、図４の回路構成と同一である。
なお、インバータ式蛍光灯は点灯時にフィラメントを温めるためにフィラメントに大電流を流すシーケンスが必要であり、蛍光管１４０４のフィラメント同士にはそのためのコンデンサＣ１４０５が設けられているが、本実施形態ではその詳細を省略している。
【００５２】
従来の蛍光灯１４０１は、矩形波にて発光駆動されていた。これは、第一の実施形態で説明した、プラズマディスプレイ装置１０１における旧駆動方式と等しい。
本実施形態の蛍光灯１４０１は、蛍光管１４０４のフィラメントに、スイッチモジュール１４０３ａ及び１４０３ｂから図５の波形Ｗ５０７及び波形Ｗ５０８の電圧を与えることで、蛍光管１４０４が従来技術と比べて低消費電力にて発光する。
その際、蛍光管１４０４に与える電圧は、図９Ａから判るように、旧駆動方式と比べると低い電圧で駆動できることが判る。
フィラメントに与える電圧が従来より低い、ということは、プライミング効果によってフィラメントに塗布されている電子放出物質の蒸散速度が遅くなる。すなわち、蛍光管１４０４の寿命が伸びる。
【００５３】
上述の実施形態の他、以下のような応用例が考えられる。
（１）第一の実施形態ではプラズマディスプレイ装置１０１に、第二の実施形態では蛍光灯１４０１に、本発明を適用したが、グロー放電や陽光柱放電等の放電現象によって発光する装置はこれに限られない。例えば低圧放電灯である水銀灯、ナトリウム灯、ネオン管、冷陰極管でもよい。
（２）第二の実施形態の蛍光灯１４０１や低圧放電灯において、発光効率を最大限にするために、マイコンとセンサを用いて、サステイン電圧Ｖｓｕｓと、壁電荷蓄積パルスのパルス幅と、休止期間の時間を調整してもよい。
【００５４】
（３）第二の実施形態の蛍光灯１４０１や低圧放電灯において、一発光周期毎に休止時間を設け、この休止時間を調節することで、調光制御を実現することが考えられる。図５の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ７迄が一発光周期であり、時刻ｔ７と次の周期の時刻ｔ１が一致しているが、時刻ｔ７から次の周期の時刻ｔ１との間に、蛍光管１４０４の二つのフィラメントが第一電源１０６、第二電源１０７及び第三電源１０８の何れにも接続されていない、休止期間を設ける。この休止期間を長くすれば、蛍光灯１４０１の輝度を低下させることが可能になる。
【００５５】
本実施形態では、プラズマディスプレイ装置１０１と蛍光灯１４０１を開示した。
放電発光を行う第一電極と第二電極の内、一方の電極に＋Ｖａ１、他方の電極に−Ｖｂを印加して、表示放電を引き起こすサステインパルスを与える。次に、第一電極と第二電極の双方に−Ｖｂを印加する、休止期間を設ける。次に、一方の電極に＋Ｖａ１より高電位の＋Ｖａ２、他方の電極に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する表示放電に必要な電荷を蓄積するための壁電荷蓄積パルスを与える。この動作を、第一電極と第二電極との間で交互に実行する。サステインパルスと壁電荷蓄積パルスとの間に休止期間を設けることで、放電電流が少なくなり、発光効率が向上し、消費電力を低減できる。また、蛍光灯１４０１等の、グロー放電や陽光柱放電等の放電現象によって発光する発光装置に適用した場合、蛍光管１４０４自体に何ら手を加えることなく、蛍光管１４０４の寿命を伸ばすことが可能になる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００５７】
１０１…プラズマディスプレイ装置、１０２…放電表示パネル、１０３…制御部、１０４…第一ドライバ、１０５…第二ドライバ、１０６…第一電源、１０７…第二電源、１０８…第三電源、２０１…ガラス基板、２０２…誘電体、２０３…表示電極、２０４…スキャン電極、２０５…バス線、２０６…透明電極、２０７…バリアリブ、２０８…アドレス電極、２５６…横、３０１…スイッチモジュール、３０２…第一スイッチ部、３０３…第二スイッチ部、３０４…第三スイッチ部、３０５…ロジック回路、４０１…第一フォトカプラ、４０２…第一バッファ、４０３…ＮＭＯＳＦＥＴ、４０４…第二フォトカプラ、４０５…第二バッファ、４０６…ＰＭＯＳＦＥＴ、１４０１…蛍光灯、１４０２…シーケンサ、１４０３ａ、１４０３ｂ…スイッチモジュール、１４０４…蛍光管、Ｃ４０７、Ｃ１４０５…コンデンサ、Ｄ４０８…第一ダイオード、Ｄ４０９…第二ダイオード
【要約】
【課題】従来の駆動回路等に大きな変更を施すことなく、低い駆動電圧と少ない電流で必要な発光効率を得られ、消費電力を低減できる、プラズマディスプレイ装置及び放電発光装置を提供する。
【解決手段】放電発光を行う第一電極と第二電極の内、一方の電極に＋Ｖａ１、他方の電極に−Ｖｂを印加して、陽光柱放電を引き起こすサステインパルスを与える。次に、第一電極と第二電極の双方に−Ｖｂを印加する、休止期間を設ける。次に、一方の電極に＋Ｖａ１より高電位の＋Ｖａ２、他方の電極に−Ｖｂを印加して、次の周期に発生する陽光柱放電に必要な電荷を蓄積するための壁電荷蓄積パルスを与える。この動作を、第一電極と第二電極との間で交互に実行する。
【選択図】図５【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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