(57)【要約】【課題】ディスプレイ装置の配線電極等の容量負荷を駆動する際、電力回収効率の低下を抑え、高周波駆動を可能とすること。【解決手段】容量性負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）から回収した電力を蓄積するとともに、蓄積した電力を容量性負荷へ供給する一対の回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）と、容量性負荷から回収する電力をトランス（Ｔ１）を介して一時的に蓄積する中間容量（ＣＩ）と、容量性負荷との間で電力の供給と回収の経路を選択する制御部１５０とを備える。制御部は、電力の供給時は回収容量から容量性負荷へ直接供給し、電力の回収時は中間容量を経由して回収容量に回収させ、一対の回収容量を交互に動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性負荷に対して電力を供給する容量性負荷駆動装置において、
上記容量性負荷から回収した電力を蓄積するとともに、蓄積した電力を該容量性負荷へ供給する一対の回収容量と、
上記容量性負荷から回収する電力をトランスを介して一時的に蓄積する中間容量と、
上記容量性負荷との間で電力の供給と回収の経路を選択する制御部とを備え、
該制御部は、電力の供給時は上記回収容量から上記容量性負荷へ供給し、電力の回収時は上記中間容量を経由して上記回収容量に回収させ、上記一対の回収容量を交互に動作させることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記回収容量の容量値は、前記中間容量及び前記容量性負荷の容量値よりも大きく設定したことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記トランスの巻数比を１：Ｎとするとき、
前記中間容量の容量値ＣＩは、前記容量性負荷の容量値ＣＬに対し、ＣＩ＝ＣＬ／Ｎ２となるように設定したことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記容量性負荷が複数個の容量負荷から構成される場合、前記容量値ＣＬとして最も出現頻度が高い総容量値ΣＣＬ０を用いることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記トランスの巻数比を１：２とすることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記中間容量の容量値を選択して設定する中間容量選択部と、
前記容量性負荷の容量値を推定する容量負荷判定部とを備え、
該容量負荷判定部の推定した前記容量性負荷の容量値に応じて、上記中間容量選択部は前記中間容量の容量値を選択することを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記容量負荷判定部は、前記回収容量から前記容量性負荷へ電力を供給した際の前記回収容量の電圧変化を測定し、該電圧変化を閾値電圧と比較することで前記容量性負荷の容量値を推定することを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記容量性負荷と前記トランスの間に電力を一時的に蓄積する並列容量を備え、
前記制御部は、電力の回収時は、前記容量性負荷からの電力を上記並列容量に一旦蓄積し、その後蓄積した電力を前記トランスを介して前記中間容量へ移動させることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記並列容量の容量値Ｃｐは、前記容量性負荷の容量値ＣＬと等しくなるように設定したことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１０】
容量性負荷に対して電力を供給する容量性負荷駆動装置において、
上記容量性負荷から回収した電力を蓄積するとともに、蓄積した電力を該容量性負荷へ供給する一対の回収容量と、
上記容量性負荷から回収する電力を一時的に蓄積する中間容量と、
電源から上記容量性負荷へ電力を供給する第１の経路と、
該電源から上記各回収容量に電力を供給する第２の経路と、
上記各回収容量から上記容量性負荷に電力を供給する第３の経路と、
上記容量性負荷からトランスを介して上記中間容量に電力を回収する第４の経路と、
上記中間容量からインダクタンスを介して上記各回収容量に電力を回収する第５の経路と、
上記各回収容量と上記容量性負荷との間で電力の供給と回収のために上記各経路を選択する制御部と、
を備えることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記中間容量は複数の容量に分割して構成し、
該分割された容量を選択して中間容量の容量値を設定する中間容量選択部と、
前記回収容量から前記容量性負荷へ電力を供給した際の前記回収容量の電圧変化を測定し、前記容量性負荷の容量値を推定する容量負荷判定部とを備え、
該容量負荷判定部の推定した前記容量性負荷の容量値に応じて、上記中間容量選択部は前記中間容量の容量値を設定することを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の容量性負荷駆動装置であって、
前記第４の経路において、前記容量性負荷と前記トランスの間に電力を一時的に蓄積する並列容量を備え、
該第４の経路を、前記容量性負荷から上記並列容量に電力を一旦蓄積する第６の経路と、上記並列容量から前記トランスを介して蓄積した電力を前記中間容量に回収する第７の経路とに分離して構成したことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１３】
容量性負荷に対して電力を供給する容量性負荷駆動方法において、
電力を蓄積している一対の回収容量の一方から上記容量性負荷へ電力を供給する第１のステップと、
電源から上記容量性負荷へ電力を供給する第２のステップと、
上記容量性負荷からトランスを介して中間容量に電力を回収する第３のステップと、
上記中間容量からインダクタンスを介して上記一方の回収容量に電力を回収する第４のステップと、を備え、
上記一対の回収容量を交互に動作させることにより、上記第１のステップと上記第４のステップとを並行して行うことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１２の何れか１項に記載の容量性負荷駆動装置を含むプラズマディスプレイ装置であって、
マトリクス状に配置した発光表示素子と、平行に配置したＸ放電維持電極とＹ放電維持電極と、該放電維持電極に直交するアドレス電極の３電極構造を有するプラズマディスプレイパネルと、
上記放電維持電極を駆動する放電維持電極駆動回路、及び上記アドレス電極を駆動するアドレス電極駆動回路とを備え、
上記容量性負荷駆動装置を、電源と、上記アドレス電極駆動回路を構成する各ドライバの共通電源ラインと間に設けたことを特徴とする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、プラズマディスプレイパネル等の容量性負荷を駆動する駆動装置と駆動方法及びそれを用いたプラズマディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイを始めとするディスプレイ装置には、大画面化や高精細化と共に低消費電力化が要請されている。一般にディスプレイ装置は、個別に制御可能な独立画素を多数集積する形で構成されている。これらの画素をディスプレイ装置の外部から制御可能にするためには、各画素に対して配線電極を設け電力を供給する必要がある。しかしこれらの配線電極は、隣接する配線電極間やグランド、電源などの基準電位電極間で容量性の負荷（以下、容量性負荷または容量負荷と呼ぶ）を形成してしまう。そのため、制御装置からは純粋に画素の駆動に必要な電力の他に、大きな容量負荷を充電するための電力を追加して供給することが必要になる。
【０００３】
一方ディスプレイ装置を大画面化するには、上記電極配線の長大化が避けられないため、それに伴い上記容量負荷が増大することになる。また、高精細化では上記独立画素数が増加するため、同様にそれに付随する容量負荷も増大することになる。その結果、制御装置が供給する電力は、大画面化、高精細化に伴って増加することになり、低消費電力化を一層困難にしている。
【０００４】
消費電力の低減技術として、上記容量負荷に充電した電力を回収し、再び容量負荷の充電に使用することが有効であり、次のような電力回収技術が知られている。
【０００５】
特許文献１では、容量負荷Ｃに対してインダクタＬを介して別の容量を接続し、ＬＣ共振により容量間でエネルギーの授受を行うことにより、容量負荷を充電するための電力を回収し再利用する技術が開示されている。その構成は、電力の回収経路としてインダクタを接続する部位が、容量負荷に電力を供給する側のスイッチと、容量負荷から電力を放電する側のスイッチとが容量負荷に接続される点に設定している。
【０００６】
特許文献２では、ＬＣ共振により容量間でエネルギーの授受を行うことにより、容量負荷を充電するための電力を回収し再利用する技術が開示されている。その構成は、電力の回収経路としてインダクタを接続する部位を、容量負荷に電力を供給する側のスイッチの高電位側電源線、または容量負荷から電力を放電する側のスイッチの低電位側電源線に設定している。
【０００７】
特許文献３では、高周波駆動の要求に対応するための電力回収方式が開示されている。その構成は、回収した電力を保持するための容量を設けず、容量負荷に対してトランスを設けている。その動作は次の通りである。先ず１次側のインダクタンスで１／４周期の間共振を発生させる。このとき２次側のインダクタンスはダイオードスイッチを設けることにより不導通状態としている。１／４周期後には、容量負荷からは電力が放電されその端子電圧は０Ｖとなる。このタイミングで１次側のインダクタンスに直列接続されたスイッチをＯＦＦする。これにより、１次側のインダクタンスは不導通状態になるが、２次側のインダクタンスではそれによる磁束変化を打ち消すように逆起電力が発生し、２次側のインダクタンスと容量負荷との間で共振が開始する。前記スイッチをＯＦＦした時刻から、凡そ１／４周期相当の時間経過後に、２次側のインダクタンス及び容量負荷端子では電圧がピークに達する。ここで電源に接続するためのスイッチをＯＮすると、電源からの電力供給により規定の電圧まで容量負荷の電圧が上昇するものである。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４７０７６９２号明細書
【特許文献２】特開平５−２４９９１６号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示される技術は、例えばプラズマディスプレイの放電維持電極のように、複数の電極を同時にまとめて制御するような場合に適している。しかし、プラズマディスプレイを例にすれば、アドレス電極のように各電極を個別に制御する必要がある場合には、電極を制御する回路毎に回収回路を設けなければならず、回路規模が増大し適用が困難であった。
【００１０】
これに対し特許文献２に開示される技術は、アドレス電極等のような個別に制御される部位に適用することが可能である。これにより、複数の独立した電極を制御する場合あっても、単一の回収回路による電力回収が可能になる。
【００１１】
しかし、近年の更なる大画面化、高精細化の要請により、上記従来技術では十分な電力回収が行えない状況になっている。これは、特に高精細化の要請に対応するため、動作周波数が上昇した場合に問題となる。つまり、高精細化により画素数が増加すると、一定の画面切り替え周期毎に制御装置からディスプレイ装置に供給する画像データ量が増大する。そのため、データのパルスの幅を狭くしなければならず、電力回収に十分な時間をかけることができなくなっているためである。
【００１２】
特許文献３に開示される技術によれば、容量負荷からの電力取出しに要する時間、及び容量負荷への電力再供給に要する時間は短縮できる。従来のＬＣ共振方法では、それぞれ１／２周期分を必要とするのに対し、特許文献３の技術では、それぞれ１／４周期分となり、従来方式比で１／２に短縮できる。
【００１３】
しかしながら、特許文献３の技術では、回収効率について見ると課題がある。特許文献３の方式では、電力回収の時間短縮のために共振時間を１／４周期としているため、容量負荷からインダクタンスに移動するエネルギーが１／４となる。その結果、容量負荷へ再び供給される電力により回復できる容量負荷の電圧は、規定電圧の１／４だけである。すなわち電力回収率は２５％と低く、残りの７５％の電力は外部電源から新たに供給しなければならない。特許文献３の方式で更に回収率を向上するには、電力回収のための共振時間を長くし、容量負荷からインダクタンスに移動するエネルギーを多くすればよいが、それでは回収時間を長くすることになってしまう。このように、従来技術では、電力回収の時間短縮と回収効率の向上とはトレードオフ関係にあり、両立させることは困難であった。
【００１４】
本発明の目的は、ディスプレイ装置の配線電極等の容量負荷を駆動する際、電力回収効率の低下を抑え、高周波駆動を可能とする容量性負荷駆動装置及び駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、容量性負荷に対して電力を供給する容量性負荷駆動装置において、容量性負荷から回収した電力を蓄積するとともに蓄積した電力を容量性負荷へ供給する一対の回収容量と、容量性負荷から回収する電力をトランスを介して一時的に蓄積する中間容量と、容量性負荷との間で電力の供給と回収の経路を選択する制御部とを備え、制御部は、電力の供給時は回収容量から容量性負荷へ供給し、電力の回収時は中間容量を経由して回収容量に回収させ、一対の回収容量を交互に動作させる。
【００１６】
また本発明は、容量性負荷に対して電力を供給する容量性負荷駆動方法において、電力を蓄積している一対の回収容量の一方から容量性負荷へ電力を供給する第１のステップと、電源から容量性負荷へ電力を供給する第２のステップと、容量性負荷からトランスを介して中間容量に電力を回収する第３のステップと、中間容量からインダクタンスを介して一方の回収容量に電力を回収する第４のステップと、を備え、一対の回収容量を交互に動作させることにより、第１のステップと第４のステップとを並行して行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、容量負荷を駆動する際、電力回収効率の低下を抑えつつ高周波駆動を可能とし、ディスプレイ装置の大画面化・高精細化・低消費電力化に効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明による容量性負荷駆動装置（電力回収回路）の一実施形態（実施例１）を示す構成図である。ここでは、電力回収回路１０１をプラズマディスプレイのアドレス電極駆動回路１０２に適用した場合を例にする。
【００２０】
アドレス電極駆動回路１０２は、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）１２０，１２１に対応する複数のアドレス電極を別々の信号により独立に制御する必要があるため、各電極毎に個別にドライバ回路１０３，１０４を設けている。このようなアドレス電極駆動回路１０２に対して、電力回収回路１０１を、電力を供給する側のスイッチ（Ｓ３〜Ｓｍ）１１２，１１４の高電位側に設ける。なお、電力回収回路１０１とアドレス電極駆動回路１０２間の接続方法は、本実施例に限定されるものではなく、電力を供給する側のスイッチと容量負荷から電力を放電する側のスイッチの中点に設定してもよい。
【００２１】
電力回収回路１０１は、２個の回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）１１９，１１８、中間容量（ＣＩ）１２５、トランス（Ｔ１）１２４、ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）１２２，１３０、コイル（Ｌ）１２３、及びスイッチ素子（Ｓ０〜Ｓｅ２）から構成している。回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）は、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）から回収した電力を蓄積するとともに、蓄積した電力を容量負荷へ供給する。中間容量（ＣＩ）は、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）から回収した電力を、一時的に蓄積する。トランス（Ｔ１）は、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）が接続される１次側の電圧を、１：Ｎの巻数比に昇圧して、２次側に接続される中間容量（ＣＩ）に供給する。このとき、ダイオード（Ｄ２）のスイッチング動作により、中間容量（ＣＩ）にピーク電圧がホールドされる。その後、中間容量（ＣＩ）から回収容量（ＣＲ１またはＣＲ２）へ、ダイオード（Ｄ１）とコイル（Ｌ）からなる共振回路を用いて電力を戻すことで、電力を回収する。
【００２２】
一方、回収容量（ＣＲ１またはＣＲ２）は、回収した電力を容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）に供給する。その際には、インダクタンスを介さず、直接、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）に供給する構成として高速化を図っている。そして、電力の回収と供給の動作をオーバーラップして行わせるため、２個の回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）を設けて交互に動作させることに特徴がある。制御回路１５０は各スイッチの動作を制御する。
【００２３】
ここで、回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）１１８，１１９と中間容量（ＣＩ）１２５の大きさについて説明する。まず回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）は、中間容量（ＣＩ）及び容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）の容量に対して十分大きな容量、例えば１０倍以上の容量を有するものとする。
【００２４】
また、中間容量（ＣＩ）は、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）の大きさに依存して設定する。本例では駆動対象がアドレス電極であるので、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）の総和（ΣＣＬｎ）は、アドレスデータに依存して逐次変化する。図４は、横軸に容量負荷の総和（ΣＣＬｎ）を、縦軸にその発生頻度の一例を曲線４０１で示す。ここで発生頻度が最大となる容量負荷の総和（ΣＣＬｎ）の状態を代表値ΣＣＬ０（符号４０２）とする。そのとき中間容量（ＣＩ）を、トランス（Ｔ１）の有する巻数比１：Ｎに従って、（１）式を満たすように設定する。
ＣＩ＝ΣＣＬ０／Ｎ２      （１）
これにより、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）の発生頻度が最も高い状態（ΣＣＬ０）において、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）から中間容量（ＣＩ）へ最大効率で電力移動を行うことが可能となる。
【００２５】
図２は、電力回収回路１０１の動作を詳細に説明する図である。動作開始時点において、回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）は電源により基準電圧（Ｖｃｃ）に充電されている。また、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）と中間容量（ＣＩ）の初期電圧は０Ｖである。ここでは、第１の走査期間には容量負荷（ＣＬ１）を有するアドレス電極にデータを与え、その後第２の走査期間には容量負荷（ＣＬＮ）を有するアドレス電極にデータを与える動作を例とする。
【００２６】
図２（ａ）は、第１ステップとして、回収容量（ＣＲ１）から容量負荷（ＣＬ１）に電力を供給する過程である。電力の流れる経路を点線２０１で示す。スイッチ（Ｓｂ１）とスイッチ（Ｓ３）がＯＮされた状態（その他はＯＦＦ）となり、基準電圧（Ｖｃｃ）に充電されている回収容量（ＣＲ１）から容量負荷（ＣＬ１）に電力が供給される。このとき回収容量（ＣＲ１）は、容量負荷（ＣＬ１）に対して十分に大きな容量を持つため、容量負荷（ＣＬ１）は、凡そ基準電圧（Ｖｃｃ）に等しい電圧まで充電される。また、回収容量（ＣＲ１）から容量負荷（ＣＬ１）への供給経路２０１にはインダクタンスを含まないので、充電動作はＬＣ共振の影響を受けず、極めて短時間に行われる。一方、回収容量（ＣＲ１）の端子電圧（ＶＣＲ１）は、容量負荷（ＣＬ１）に供給したことにより僅かに低下する。
【００２７】
続いて、経路２０２（一点鎖線）で示すように、スイッチ（Ｓ０）とスイッチ（Ｓ３）がＯＮされている状態（その他はＯＦＦ）になる。これにより基準電圧（Ｖｃｃ）を発生する電源が、容量負荷（ＣＬ１）を有するアドレス電極に接続され、電圧不足分を補充する。容量負荷（ＣＬ１）は既に凡そ基準電圧（Ｖｃｃ）に充電されているため、電源から容量負荷（ＣＬ１）へ供給される電力は極めて僅かで済む。本例はプラズマディスプレイの場合であるので、容量負荷（ＣＬ１）に対応する電極において放電が起こり、アドレス動作が行われる。次のアドレス動作は、容量負荷（ＣＬＮ）を有するアドレス電極で行われるものとする。
【００２８】
図２（ｂ）は、第２ステップとして、アドレス動作が終了したアドレス電極の容量負荷（ＣＬ１）から中間容量（ＣＩ）へ電力を回収する過程である。始めに、経路２０３（点線）で示すように、スイッチ（Ｓ３，Ｓｃ，Ｓｄ）がＯＮした状態（その他はＯＦＦ）になる。これにより、容量負荷（ＣＬ１）はトランス（Ｔ１）の１次側の自己インダクタンスと共振する。これにより、経路２０４（点線）で示すように２次側では２次側の自己インダクタンスと中間容量（ＣＩ）が共振する。ここで、トランスの巻数比が１：Ｎなので、２次側には電圧Ｎ＊Ｖｃｃが発生し、中間容量（ＣＩ）には電圧Ｎ＊Ｖｃｃが保持される。ここで、トランスの巻数比を１：２とすれば、中間容量ＣＩには２＊Ｖｃｃが保持される。この方法により、容量負荷（ＣＬ１）から中間容量（ＣＩ）に電力が移動し、容量負荷（ＣＬ１）の端子電位（Ｖｐ１）は凡そ０Ｖになる。この後、経路２０５（破線）で示すように、スイッチ（Ｓ４）がＯＮした状態（その他はＯＦＦ）になり、容量負荷（ＣＬ１）の電荷を放出してアドレス電極の電位は完全に０Ｖになる。
【００２９】
図２（ｃ）は、第３ステップとして、中間容量（ＣＩ）から回収容量（ＣＲ１）へ電力を回収するとともに、次のアドレス動作の対象となる容量負荷（ＣＬＮ）を有するアドレス電極に回収容量（ＣＲ２）から電力を供給する過程である。これらの両者の動作は同時に行われる。
【００３０】
まず、経路２０６（点線）で示すように、スイッチ（Ｓｅ１）がＯＮした状態（スイッチＳｂ２、Ｓｍを除きその他はＯＦＦ）になり、中間容量（ＣＩ）はコイル（Ｌ）を介し、回収容量（ＣＲ１）の端子電圧（ＶＣＲ１）を基準として共振し、中間容量（ＣＩ）の電力が回収容量（ＣＲ１）に移動する。このとき、回収容量（ＣＲ１）の端子電圧（ＶＣＲ１）は、上記第１ステップで低下しているが、凡そ基準電圧（Ｖｃｃ）である。また、中間容量（ＣＩ）の端子電圧（ＶＣＩ）は、基準電圧の２倍である。この電位差関係から、上記共振により中間容量（ＣＩ）の端子電圧（ＶＣＩ）は、凡そ０Ｖまで低下する。ダイオード（Ｄ１）のスイッチ動作により、中間容量（ＣＩ）の端子電圧（ＶＣＩ）は凡そ０Ｖに保持される。続いて経路２０８（一点鎖線）で示すように、スイッチ（Ｓａ１）がＯＮされている状態になり、これにより基準電圧（Ｖｃｃ）を発生する電源から回収容量（ＣＲ１）へ電力の低下分を補充する。
【００３１】
これと並行して、経路２０７（破線）で示すように、スイッチ（Ｓｂ２，Ｓｍ）がＯＮした状態（スイッチＳｅ１を除きその他はＯＦＦ）になり、基準電圧（Ｖｃｃ）に充電されている回収容量（ＣＲ２）から容量負荷（ＣＬＮ）に電力が供給される。このとき回収容量（ＣＲ２）は、容量負荷（ＣＬＮ）に対して十分に大きな容量を持つため、容量負荷（ＣＬＮ）は、凡そ基準電圧（Ｖｃｃ）に等しい電圧まで充電される。一方、回収容量（ＣＲ２）の端子電圧（ＶＣＲ２）は、容量負荷（ＣＬＮ）に供給したことにより僅かに低下する。
【００３２】
以後、上記同様のステップを繰り返し、回収容量（ＣＲ２）から容量負荷（ＣＬＮ）に供給した電力は、中間容量（ＣＩ）を介して最終的に回収容量（ＣＲ２）にて回収する。その際、中間容量（ＣＩ）から回収容量（ＣＲ２）への電力回収過程では、スイッチ（Ｓｅ２）をＯＮすればよい。
【００３３】
以上の通り、本実施例によれば、回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）から容量負荷（ＣＬ１，ＣＬＮ）に対しインダクタンスを介さずに短時間で電力を供給するとともに、中間容量（ＣＩ）を介して回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）に回収する構成としたので、供給した電力を効率よく回収することができる。
【００３４】
図３は、電力回収回路１０１の動作波形の一例を示す図である。（ａ）は、本実施例の場合、（ｂ）は比較のために従来例の場合を示す。
（ａ）では、容量負荷の端子電圧（Ｖｐ：太い実線３０１）、中間容量の端子電圧（ＶＣＩ：点線３０２）、及び２個の回収容量の端子電圧（ＶＣＲ１：実線３０３，ＶＣＲ２：一点鎖線３０４）の各波形を示す。ここに各容量値は、容量負荷の代表値（ΣＣＬ０）を５００ｎＦ、中間容量（ＣＩ）を１２５ｎＦ、回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）を５０μＦとしている。また、トランス（Ｔ１）の１次側自己インダクタンスを１００ｎＨ、２次側を４００ｎＨ、結合定数を１、コイル（Ｌ）のインダクタンスを４００ｎＨとしている。
【００３５】
本実施例（ａ）では、容量負荷に電力を供給するとき、その端子電圧（Ｖｐ：波形３０１）は、０Ｖから基準電圧（Ｖｃｃ：本例では５０Ｖ）までステップ関数的に立ち上がり（３０１ａ）、容量負荷から電力を回収するとき、Ｖｃｃから０ＶまでＬＣ共振で決まる時定数の傾斜を持って立ち下がる（３０１ｂ）波形となっている。一方（ｂ）は、同じ定数の素子で構成される従来方式の電力回収回路の動作波形３０５を示す。両者を比較すると、従来方式では、立ち上がり、立ち下り共に、ＬＣ共振の時定数で決まる傾斜を有するのに対して、本実施例では立ち上がり時（３０１ａ）の急峻化により、電力回収（電力供給と回収の合計）に必要な時間を従来の１／２に短縮できる。
【００３６】
また、本実施例の各回収容量の端子電圧（ＶＣＲ１：波形３０３、ＶＣＲ２：波形３０４）は、容量負荷への電力供給で一旦低下し（５０Ｖ→約４９．５Ｖ）、その後２段階で元の基準電位（Ｖｃｃ）に回復している。この２段階のうち、第１段目（３０３ａ）は、中間容量を介した電力回収による回復であり、第２段目（３０３ｂ）は電源からの電力供給による回復である。第１段目の回復度は全体の回復度の約半分であり、電力回収率は約５０％になっている。中間容量の端子電圧ＶＣＩ（波形３０２）は、容量負荷からの電力移動で上昇し、回収容量への電力移動で下降するサイクルになっている。
【００３７】
図５は、電力回収率の容量負荷依存性を示す図である。横軸は、容量負荷の総和（ΣＣＬｎ）であり、その発生頻度はアドレスデータに依存するが、実線４０１で示されるように約５００ｎＦ付近にピークを持つ場合を例とする。そして、発生頻度が最大となる容量負荷の値（５００ｎＦ）を代表値（ΣＣＬ０）４０２とし、前記（１）式から、回収回路内部の中間容量（ＣＩ）を１２５ｎＦと設定する。点線４０３は、このように設定した場合に得られる電力回収率の容量負荷依存性を示す。電力回収率４０３は、容量負荷の代表値に設定された５００ｎＦに対して最大値（約５０％）を持ち、その両側は緩やかに低下する。この結果から、代表値５００ｎＦを中心とする発生頻度が高いアドレス状態において、４０〜５０％の回収効率が得られることが分る。
【００３８】
本実施例の回収効率を従来方式と比較する。従来方式（ＬＣ共振方式）において回収時間を１／２に短縮するために、例えば回収回路のインダクタンスＬを１／４にして共振周波数を２倍に高めたとする。その結果、回収回路の効率を示すＱ値は１／２に低下する。従来方式の一般的な回収率は８０％であり、時間短縮により４０％に低下することとなる。
【００３９】
よって、本実施例によれば、電力回収効率の低下を抑えつつ高周波駆動を可能とする容量性負荷駆動装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４０】
図６は、本発明による容量性負荷駆動装置の他の実施形態（実施例２）を示す構成図である。本実施例は、容量負荷の変動に対して中間容量を適応的に設定する機能を付加した構成である。
【００４１】
前記実施例１の電力回収回路１０１に対して、本実施例２の電力回収回路６０１では、容量負荷判定部６２９（７００）を付加している。容量負荷判定部６２９は、回収容量（ＣＲ１またはＣＲ２）６２０，６２１から容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）６１９，６１８への電力供給を行うことにより発生する電圧変化量の計測結果から容量負荷の大きさ（ΣＣＬｎ）を算出する機能を有する。また、中間容量（ＣＩ）６２７は複数の容量（ＣＩ０〜ＣＩｎ）に分割し、各分割容量を容量選択ＳＷ６２６（７０９）により選択して組み合わせることで容量値を可変とする構成である。回収回路６０１の基本構成は前記実施例１と同様であり、説明を省略する。本実施例では、電力回収の基本動作と並列に容量負荷の判定と容量選択スイッチの設定を行う。具体的には、スイッチ（Ｓ０）６１３を介して各電極に電圧が直接印加されている期間に、中間容量（ＣＩ）の設定動作を行う。
【００４２】
図７は、容量負荷判定部７００（６２９）と、容量選択スイッチ７０９（６２６）の構成例を示す図である。容量負荷判定部７００は、差分電圧抽出機能７０５、電圧増幅機能７０６、電圧比較機能７０７、および状態判定機能７０８を有する。容量負荷判定部７００の出力は容量選択ＳＷ７０９に供給され、中間容量６２７の値を選択し設定する。
【００４３】
差分電圧抽出機能７０５は、基準電圧（Ｖｃｃ）と回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）の端子電圧（ＶＣＲ１，ＶＣＲ２）７０３との差分電圧ΔＶを抽出する。この差分電圧ΔＶには容量負荷の総和（ΣＣＬｎ）が反映されている。電圧増幅機能７０６は、得られた差分電圧を増幅すると共に雑音の除去を行う。電圧比較機能７０７は、差分電圧ΔＶを予め設定した閾値電圧（Ｖｒｅｆ）との比較を行う。状態判定機能７０８は、比較結果に基づき中間容量（ＣＩ）の容量値を決定し、容量選択ＳＷ７０９に制御信号を送る。
【００４４】
図８は、容量負荷判定部７００における容量負荷の判定方法を説明する図である。
（ａ）は、回収容量（ＣＲ１またはＣＲ２）の端子電圧（ＶＣＲ）の時間変化を示す。前記実施例１（図３）で説明したように、回収容量の端子電圧（ＶＣＲ）は階段状に変化するが、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）の総和（ΣＣＬｎ）（ここでは負荷容量と呼ぶ）に依存する。図では、負荷容量（ΣＣＬｎ）を１００ｎＦから６００ｎＦまで変化させた場合を示す。回収容量の端子電圧（ＶＣＲ）は、容量負荷への電力供給を行うことにより、基準電圧（Ｖｃｃ）からΔＶだけ低下する。電圧変化量（差分電圧）ΔＶは負荷容量の大きさにより異なる性質を利用し、ΔＶの大きさから負荷容量（ΣＣＬｎ）を求めるものである。なお端子電圧（ＶＣＲ）は、その後、中間容量を介して電力が回収されることで５０％回復し、さらに電源からの電力供給を受けて基準電圧（Ｖｃｃ）に回復する。
【００４５】
（ｂ）は、負荷容量（ΣＣＬｎ）に対する回収容量の端子電圧変化量ΔＶの関係を示す。電圧変化ΔＶは負荷容量（ΣＣＬｎ）に対してほぼ直線的に変化する。従って、予めこの関係を求めておき、電圧変化ΔＶの計測値から負荷容量（ΣＣＬｎ）を推定することが可能である。例えば、ΔＶ＝０．３５Ｖであれば、ΣＣＬｎ＝３５０ｎＦと推定できる。以後、この負荷容量の推定値３５０ｎＦに基づき中間容量（ＣＩ）を設定する。
【００４６】
図９は、本実施例の電力回収回路６０１における中間容量の設定と得られる電力回収率の一例を示す図である。
（ａ）は、回収容量（ＣＲ１またはＣＲ２）の端子電圧（ＶＣＲ）の変化を示す。本例では、電圧変化量ΔＶを閾値電圧（Ｖｒｅｆ：０．３Ｖ）と比較し、容量負荷の大きさ（ΣＣＬｎ）を大小の２段階で推定している。つまり、図中で端子電圧（ＶＣＲ）が４９．７Ｖより小さい場合（ΔＶ＞０．３）は、容量負荷が大きいと推定して容量負荷の代表値（ΣＣＬ０）を５００ｎＦに設定する。そして、（１）式により中間容量（ＣＩ）が１２５ｎＦになるように容量選択ＳＷ６２６を設定する。一方、端子電圧（ＶＣＲ）が４９．７Ｖより大きい場合（ΔＶ＜０．３）は、容量負荷が小さいと推定して容量負荷の代表値（ΣＣＬ０）を２００ｎＦに設定する。そして、中間容量（ＣＩ）が５０ｎＦになるように容量選択ＳＷ６２６を設定する。
【００４７】
（ｂ）は、電力回収率の容量負荷依存性を示す。実線９０１は本実施例の場合で、容量負荷を２段階で判定し、中間容量を２段階（１２５ｎＦ／２０ｎＦ）に切り替えて設定する場合である。一方点線９０２は、容量負荷の判定を行わず、中間容量を一定値（１２５ｎＦ）に固定した場合である。本実施例では容量負荷の変動に対して中間容量を適応的に切り替えて設定するようにしたので、容量負荷が小さい領域においても回収効率を向上させることができる。さらに、容量負荷の判定結果に応じて中間容量をより細かく切り替えて設定すれば、容量負荷の変動があっても広範囲で回収効率を向上させることができる。
【実施例３】
【００４８】
図１０に、本発明による容量性負荷駆動装置のさらに他の実施形態（実施例３）を示す構成図である。本実施例は、容量負荷からの電力回収動作を短時間で行うため、回収経路に並列容量を付加した構成である。前記実施例１の電力回収回路１０１に対して、本実施例３の電力回収回路１００１では、容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）１０２９，１０３２からトランス（Ｔ１）１０１９に向かう経路の点線１０４０で囲まれた部分に、スイッチ（Ｓｃ２）１０１４と並列容量（Ｃｐ）１０１５を付加している。
【００４９】
本実施例の動作を説明する。前記実施例１の場合には、容量負荷（ＣＬ１）から回収した電力は、スイッチ（Ｓ３，Ｓｃ，Ｓｄ）をＯＮした状態とし、トランス（Ｔ１）を介して２次側の中間容量（ＣＩ）に電力を移動させる方式であった。これに対して本実施例３では、容量負荷（ＣＬ１）からの電力回収に際してスイッチ（Ｓ３）１０２８とスイッチ（Ｓｃ２）１０１４のみをＯＮする状態とし、容量負荷（ＣＬ１）１０２９からの電力を一旦並列容量（Ｃｐ）１０１５に保持する。このときの電力移動経路にはインダクタンスが含まれないので、電力を短時間で移動できる。その後、スイッチ（Ｓｃ）１０１８とスイッチ（Ｓｄ）１０２１をＯＮした状態とし、並列容量（Ｃｐ）に保持された電力を、トランス（Ｔ１）１０１９を介して中間容量（ＣＩ）１０２２に移動させる。これ以降は、前記実施例１と同じ動作を繰り返す。このように本実施例では、容量負荷（ＣＬ１）からの電力回収の過程に必要な時間を短縮することができる。
【００５０】
図１１は、本実施例における電力回収回路１００１の動作波形の一例を示す図である。図では、容量負荷の端子電圧（Ｖｐ：太い実線１１０１）、中間容量の端子電圧（ＶＣＩ：点線１１０２）、及び２個の回収容量の端子電圧（ＶＣＲ１：実線１１０３，ＶＣＲ２：一点鎖線１１０４）の各波形を示す。ここに各容量値は、容量負荷の代表値（ΣＣＬ０）を５００ｎＦ、並列容量（Ｃｐ）を容量負荷の代表値に等しい５００ｎＦ、中間容量ＣＩを３１．２５ｎＦ、回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）を５０μＦとしている。また、トランス（Ｔ１）は１次側自己インダクタンスを１００ｎＨ、２次側を１６００ｎＨ、巻数比Ｎ＝４、結合定数を１とし、コイル（Ｌ）のインダクタンスを１００ｎＨとしている。
【００５１】
容量負荷の端子電圧（Ｖｐ）の波形１１０１は、電力供給時は、０Ｖから基準電圧Ｖｃｃ（本例では５０Ｖ）までステップ関数的に立ち上がる（１１０１ａ）。これは実施例１の場合と同様である。また電力回収時は、Ｖｃｃから０Ｖまで中間電圧Ｖｐ０を経て２段階でステップ関数的に立ち下がる（１１０１ｂ）。ステップ関数的に立ち下がるのは、本実施例で追加した並列容量（Ｃｐ）とスイッチ（Ｓｃ２）の働きにより、容量負荷からの電力回収にＬＣ共振による時定数の影響がないためである。また２段階で立ち下がるのは、容量負荷の電荷が第１段階で全て並列容量Ｃｐに移動するのではなく、両者の容量の比で分配される結果である。本例の場合には容量比が１：１であり、中間電圧Ｖｐ０はＶｃｃ／２となる。これらの結果、電力回収に必要な時間を短縮することができる。
【００５２】
電力回収効率は次の通りである。各回収容量の端子電圧（ＶＣＲ１，ＶＣＲ２）の波形１１０３，１１０４は、容量負荷への電力供給で一旦低下し（５０Ｖ→約４９．５Ｖ）、その後２段階で元の基準電位Ｖｃｃに回復している。この２段階のうち、第１段目（１１０３ａ）は、中間容量を介した電力回収による回復であり、第２段目（１１０３ｂ）は電源からの電力供給による回復である。本例では、第１段目の回復度は約０．０６Ｖであり、電力回収率は約１２．５％になっている。
【００５３】
なお、従来方式において回収時間を本実施例の程度に短縮すると、回収効率は数％にまで低下することとなる。本実施例によれば、電力回収効率の低下を抑えつつさらなる高周波駆動を可能とする容量性負荷駆動装置を提供することができる。
【実施例４】
【００５４】
図１２は、上記各実施例の容量性負荷駆動装置（電力回収回路）を適用したプラズマディスプレイ装置の一実施形態（実施例４）を示す構成図である。プラズマディスプレイパネル１２０１は、マトリクス状に配置した発光表示素子（図示せず）と、平行に配置した放電維持電極（Ｘ）１２１２と放電維持電極（Ｙ）１２１３、及びこれに直交するアドレス電極１２１４を備える。各電極は、放電維持電極駆動回路（Ｘ）１２０３、放電維持電極駆動回路（Ｙ）１２０４、及びアドレス電極駆動回路１２０５により制御される。また、各駆動回路は、制御回路１２０２により制御され、リセット期間とアドレス期間と放電維持期間によって画像データを表示する。アドレス電極１２１４は独立制御が必要なので、アドレス電極駆動回路１２０５は、その内部に独立したドライバ回路１２０６を備える。各ドライバ１２０６は電源ライン１２１１を共通にしている。電力回収回路１２１０は、アドレス電極駆動回路１２０５のドライバ１２０６が共有する電源ライン１２１１と電源１２０７との間に挿入されている。これにより、単一の回収回路１２１０で全てのドライバ１２０６に対する電力回収が行える構成となっている。
【００５５】
本実施例によれば、電力回収回路１２１０による電力回収を高速に動作させ、かつ回収効率の低下を抑えつつ実現できるので、プラズマディスプレイ装置の大画面化・高精細化とともに低消費電力化に大きく寄与する。
【００５６】
本実施例では、電力回収回路１２１０を特に高速駆動を必要とするアドレス電極に適用したが、これに限らず放電維持電極（Ｘ）（Ｙ）にも適用できることは言うまでもない。さらに本実施例の容量性負荷駆動装置（電力回収回路）は、プラズマディスプレイ装置だけでなく、容量性負荷となる液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンスディスプレイなどにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による容量性負荷駆動装置の一実施形態（実施例１）を示す構成図。
【図２】電力回収回路１０１の動作を詳細に説明する図。
【図３】電力回収回路１０１の動作波形の一例を示す図。
【図４】容量負荷の総和（ΣＣＬｎ）の発生頻度の一例を示す図。
【図５】電力回収率の容量負荷依存性を示す図。
【図６】本発明による容量性負荷駆動装置の他の実施形態（実施例２）を示す構成図。
【図７】容量負荷判定部７００と容量選択スイッチ７０９の構成例を示す図。
【図８】容量負荷判定部７００における容量負荷の判定方法を説明する図。
【図９】電力回収回路６０１における中間容量ＣＩの設定と電力回収率の一例を示す図。
【図１０】本発明による容量性負荷駆動装置のさらに他の実施形態（実施例３）を示す構成図。
【図１１】電力回収回路１００１の動作波形の一例を示す図。
【図１２】上記実施例の容量性負荷駆動装置を適用したプラズマディスプレイ装置の一実施形態（実施例４）を示す構成図。
【符号の説明】
【００５８】
１０１，６０１，１００１…電力回収回路、
１０２，６０２，１００２…アドレス電極駆動回路、
１０３，１０４，６０３，６０４，１００３，１００４…ドライバ回路、
１１８，１１９，６２０，６２１，１００６，１０１０…回収容量（ＣＲ１，ＣＲ２）、
１２０，１２１，６１８，６１９，１０２９，１０３２…容量負荷（ＣＬ１〜ＣＬＮ）、
１２５，６２７，１０２２…中間容量（ＣＩ）、
１２４，６２４，１０１９…トランス（Ｔ１）、
１２３，６２３，１０１７…コイル（Ｌ）、
１５０，６５０，１０５０，１２０２…制御回路、
６２９，７００…容量負荷判定部、
６２６，７０９…容量選択スイッチ、
１０１５…並列容量（Ｃｐ）、
１２０１…プラズマディスプレイパネル、
１２０３，１２０４…放電維持電極駆動回路、
１２０５…アドレス電極駆動回路、
１２０６…ドライバ、
１２１０…電力回収回路、
１２１２，１２１３…放電維持電極、
１２１４…アドレス電極。
【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】
2008292561.tif 000011
【図１０】
2008292561.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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