(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査電極と維持電極とからなる表示電極対とデータ電極との対向する部分に放電セルを形成してなるプラズマディスプレイパネルに対して、前記表示電極対に交互に維持パルスを印加して前記放電セルで維持放電を発生させるための維持パルス発生部を有するプラズマディスプレイ装置であって、前記維持パルス発生部は、前記表示電極対の一方を第１の電圧にクランプする第１のスイッチング素子と、同じく前記表示電極対の一方を第２の電圧にクランプする第２のスイッチング素子とを有するクランプ部を備え、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のうち、前記放電セルで前記維持放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子には第１のＩＧＢＴを用い、前記放電セルで前記維持放電を開始させない電圧を印加するスイッチング素子には第２のＩＧＢＴを用い、前記第１のＩＧＢＴのターンＯＮ時間は前記第２のＩＧＢＴのターンＯＮ時間よりも短く、前記第２のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間飽和電圧は前記第１のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間飽和電圧より低いことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項２】
前記維持パルス発生部は、電力回収インダクタと電力回収コンデンサとを有する電力回収部を備え、前記電力回収部は、前記電力回収コンデンサから前記電力回収インダクタを介して前記表示電極対の一方に電荷を移動するための第３のスイッチング素子と、前記表示電極対の一方から前記電力回収インダクタを介して前記電力回収コンデンサに電荷を移動するための第４のスイッチング素子とを備え、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子には前記第２のＩＧＢＴを用いた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。そし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。
【０００３】
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フィールド期間を書込み期間と維持期間とを有する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。各サブフィールドの書込み期間では、表示を行うべき放電セルにおいて選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、走査電極と維持電極とからなる表示電極対に交互に維持パルスを印加し、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
【０００４】
このようなプラズマディスプレイ装置では、パネルを駆動する駆動回路の消費電力を削減するために様々な消費電力削減技術が提案されている。特に維持期間における消費電力を削減する技術の１つとして、表示電極対のそれぞれが表示電極対の電極間容量を持つ容量性の負荷であることに着目し、インダクタを構成要素に含む共振回路を用いてそのインダクタと電極間容量とをＬＣ共振させ、電極間容量に蓄えられた電荷を電力回収用のコンデンサに回収し、回収した電荷を表示電極対の駆動に再利用する、いわゆる電力回収回路が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、このような駆動を行うためのスイッチング素子として、高耐圧かつ高速で比較的大電流が流せるパワーＭＯＳＦＥＴが一般的に用いられているが、ＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いる検討もなされてきた（例えば、特許文献２参照）。さらに、スイッチング速度の速いＭＯＳＦＥＴと飽和電圧が低いＩＧＢＴとのそれぞれの長所を生かすために、ＭＯＳＦＥＴとＩＧＢＴとを並列接続して用いる方法も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特公平７−１０９５４２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３０５１４号公報
【特許文献３】特開２００４−３３４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしなら、従来のパワーＭＯＳＦＥＴを単純にＩＧＢＴに置き換えると維持放電が不安定になり、維持放電を発生させる放電セルの割合（以下、「点灯率」と略記する）によって輝度が変動するという問題があった。このような輝度の点灯率依存性は表示電極対毎に発生するため、同一の輝度を表示すべき画像表示領域であっても、表示電極対毎の点灯率の影響を受けて縞模様が発生する等、画像表示品質が低下するという問題があった。また、ＭＯＳＦＥＴとＩＧＢＴとを並列接続して用いることで点灯率に依存した輝度の変動を抑えることは可能であるが、そのためには駆動回路に用いるスイッチング素子の員数を増やさなければならず、駆動回路のコストアップが避けられなかった。
【０００７】
本発明のプラズマディスプレイ装置は、これらの課題に鑑みなされたものであり、スイッチング素子の員数が少なくても、点灯率によって輝度が変動せず画像表示品質の高い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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、走査電極と維持電極とからなる表示電極対とデータ電極との対向する部分に放電セルを形成してなるプラズマディスプレイパネルに対して、表示電極対に交互に維持パルスを印加して放電セルで維持放電を発生させるための維持パルス発生部を有するプラズマディスプレイ装置であって、維持パルス発生部は、表示電極対の一方を第１の電圧にクランプする第１のスイッチング素子と、同じく表示電極対の一方を第２の電圧にクランプする第２のスイッチング素子とを有するクランプ部を備え、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のうち、放電セルで維持放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子には第１のＩＧＢＴを用い、放電セルで維持放電を開始させない電圧を印加するスイッチング素子には第２のＩＧＢＴを用い、第１のＩＧＢＴのターンＯＮ時間は第２のＩＧＢＴのターンＯＮ時間よりも短く、第２のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間飽和電圧は第１のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間飽和電圧より低いことを特徴とする。この構成により、スイッチング素子の員数が少なくても、点灯率によって輝度が変動せず画像表示品質の高いプラズマディスプレイ装置を提供することができる。
【０００９】
また本発明のプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部は、電力回収インダクタと電力回収コンデンサとを有する電力回収部を備え、電力回収部は、電力回収コンデンサから電力回収インダクタを介して表示電極対の一方に電荷を移動するための第３のスイッチング素子と、表示電極対の一方から電力回収インダクタを介して電力回収コンデンサに電荷を移動するための第４のスイッチング素子とを備え、第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子には第２のＩＧＢＴを用いてもよい。この構成により、電力回収部の電力回収効率をさらに向上している。
【００１０】
また本発明のプラズマディスプレイ装置の第１のＩＧＢＴのターンＯＮ時間は１５０ｎｓ以下であり、第２のＩＧＢＴのターンＯＮ時間が３００ｎｓ以下であることが望ましい。この構成により、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた場合との輝度差を７ｃｄ／ｍ２以下に抑えることができる。
【００１１】
また本発明のプラズマディスプレイ装置の第１のＩＧＢＴのターンＯＮ時間は９０ｎｓ以下であることが望ましい。この構成により、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた場合との輝度差を３ｃｄ／ｍ２以下に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、これらの課題に鑑みなされたものであり、スイッチング素子の員数が少なくても、点灯率によって輝度が変動せず画像表示品質の高いプラズマディスプレイ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置に用いるパネルの駆動方法について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に用いるパネルの要部を示す分解斜視図である。パネル１０は、ガラス製の前面基板２１と背面基板３１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２１上には表示電極対を構成する走査電極２２と維持電極２３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２２および維持電極２３を覆うように誘電体層２４が形成され、誘電体層２４上には保護層２５が形成されている。また、背面基板３１上には絶縁体層３３で覆われた複数のデータ電極３２が設けられ、絶縁体層３３上に井桁状の隔壁３４が設けられている。また、絶縁体層３３の表面および隔壁３４の側面に蛍光体層３５が設けられている。そして、走査電極２２および維持電極２３とデータ電極３２とが交差するように前面基板２１と背面基板３１とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、パネルの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態１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ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極２２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極２３）が配列され、列方向にｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極３２）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ（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。
【００１６】
図３は本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、パネル１０、画像信号処理回路５１、データ電極駆動回路５２、走査電極駆動回路５３、維持電極駆動回路５４、タイミング発生回路５５および電源回路（図示せず）を備えている。
【００１７】
画像信号処理回路５１は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路５２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Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。タイミング発生回路５５は水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖをもとにして各種のタイミング信号を発生し、各回路ブロックへ供給している。走査電極駆動回路５３はタイミング信号にもとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路５４はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。ここで、走査電極駆動回路５３は後述する維持パルスを発生させるための維持パルス発生部１００を備え、維持電極駆動回路５４にも同様に維持パルス発生部２００を備えている。
【００１８】
次に、パネルを駆動するための駆動電圧波形とその動作について説明する。本発明の実施の形態１においては、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有している。図４は本発明の実施の形態１におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。
【００１９】
第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１（Ｖ）から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２（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、すべての放電セルにおいて１回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄えられる。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｈ（Ｖ）に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（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、すべての放電セルにおいて２回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。
【００２０】
続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦電圧Ｖｒ（Ｖ）に保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加するとともに、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（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加する。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧と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ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１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込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加しなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。
【００２１】
続く維持期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第１の電圧として正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第２の電圧として接地電位、すなわち０（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧と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ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層３５が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ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。書込み期間において書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が保持される。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第２の電圧である０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第１の電圧である維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との間の電圧が放電開始電圧を超えるので再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の維持パルスを印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。こうして維持期間における維持動作が終了する。
【００２２】
続くサブフィールドにおける初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も第１サブフィールドにおける動作とほぼ同様のため、説明を省略する。
【００２３】
次に、維持パルス発生部１００、２００の詳細について説明する。図５は、本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００の回路図である。維持パルス発生部１００は電力回収部１１０とクランプ部１２０とを備えている。電力回収部１１０は、電力回収コンデンサＣ１０、第３のスイッチング素子Ｑ１１、第４のスイッチング素子Ｑ１２、逆流防止用のダイオードＤ１１、Ｄ１２、電力回収インダクタＬ１０を有している。
【００２４】
クランプ部１２０は、第１の電圧Ｖｓ（Ｖ）である電源ＶＳ、第１のスイッチング素子Ｑ１３、第２のスイッチング素子Ｑ１４を備えている。なお、本実施の形態においては第２の電圧は接地電位０（Ｖ）としているため、第２の電圧のための電源は必要としない。そしてこれらの電力回収部１１０およびクランプ部１２０は走査パルス発生回路（維持期間中は短絡状態となるため図示せず）を介して電極間容量Ｃｐの一端である走査電極２２に接続されている。電力回収コンデンサＣ１０は電極間容量Ｃｐに比べて十分に大きい容量を持ち、電力回収部１１０の電源として働く。
【００２５】
ここで、本実施の形態においてはスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いている。従来ＩＧＢＴはスイッチング速度が遅くパネルの駆動回路には適さないと考えられてきた。また、スイッチング速度を改善するとＩＧＢＴの特徴である低いコレクタ・エミッタ間飽和電圧特性が損なわれるというように、スイッチング速度と飽和電圧はトレードオフの関係にあり、速いスイッチング速度と低い飽和電圧との両立が困難であった。しかし本発明者らは種々の特性を持つＩＧＢＴを試作し、それらをプラズマディスプレイ装置に組み込んで駆動電圧波形の観測、発光輝度等の検討を行った結果、以下のように、特性の異なるＩＧＢＴを組み合わせて用いることにより、点灯率によって輝度が変動せず画像表示品質の高いプラズマディスプレイ装置を実現できることを見出した。
【００２６】
本実施の形態においては、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２としてはコレクタ・エミッタ間飽和電圧の低い第２のＩＧＢＴ（以下、「ＩＧＢＴ−Ｌ」と略記する）、すなわちＯＮ抵抗の低いＩＧＢＴを用いる。スイッチング素子Ｑ１３としてはターンＯＮ時間の短い第１のＩＧＢＴ（以下、「ＩＧＢＴ−Ｆ」と略記する）、すなわちスイッチング速度の速いＩＧＢＴを用いる。またスイッチング素子Ｑ１４としてはＩＧＢＴ−Ｌを用いる。
【００２７】
維持パルス発生部２００も維持パルス発生部１００と同様の回路構成であり、電力回収コンデンサＣ２０、ＩＧＢＴ−Ｌを用いた第３のスイッチング素子Ｑ２１および第４のスイッチング素子Ｑ２２、逆流防止用のダイオードＤ２１、Ｄ２２、電力回収インダクタＬ２０を有する電力回収部２１０と、電源ＶＳ、ＩＧＢＴ−Ｆを用いた第１のスイッチング素子Ｑ２３、ＩＧＢＴ−Ｌを用いた第２のスイッチング素子Ｑ２４を有するクランプ部２２０とを備え、維持パルス発生部２００の出力は電極間容量Ｃｐの他端である維持電極２３に接続されている。
【００２８】
次に、維持パルスのタイミングについて詳細に説明する。図６は本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００のタイミングチャートである。維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ６で示した６つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極２２に印加される維持パルスと維持電極２３に印加される維持パルスとは位相は異なるが同じ波形であるため、期間Ｔ４から期間Ｔ６までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ３までの動作で走査電極２２と維持電極２３とを入れ替えた動作に等しい。
【００２９】
（期間Ｔ１）
時刻ｔ１で第４のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極２２側の電荷は電力回収インダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通して電力回収コンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極２２の電圧が下がり始める。ここで、電力回収インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとが形成する共振回路の共振周期は本実施の形態においては２μｓ〜２．５μｓに設定されているので、スイッチング素子Ｑ１２のスイッチング速度は遅くてもよい。したがって、スイッチング素子Ｑ１２としてはＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００３０】
（期間Ｔ２）
電力回収インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ２において走査電極２２の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、走査電極２２の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ２で第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１４をＯＮにする。すると走査電極２２はスイッチング素子Ｑ１４を通して接地されるため、走査電極２２の電圧は強制的に０（Ｖ）にクランプされる。
【００３１】
その後、第３のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収コンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、電力回収インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極２３の電圧が上がり始める。
【００３２】
ここでも、スイッチング素子Ｑ１４、Ｑ２１は速いスイッチング速度を要求されていないので、ＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００３３】
（期間Ｔ３）
電力回収インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとも共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において維持電極２３の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極２３の電圧はＶｓ（Ｖ）にまでは上がりきらない。そして、時刻ｔ３で第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ２３をＯＮにする。すると維持電極２３はスイッチング素子Ｑ２３を通して電源ＶＳへ接続されるため、維持電極２３の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）にクランプされる。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極２２−維持電極２３間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。
【００３４】
ここで維持放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子のスイッチング速度は放電に大きな影響を及ぼし、スイッチング速度が遅くなると放電が不安定になる。逆に十分速いスイッチング速度を持つスイッチング素子を用いて維持放電を開始させる電圧を印加すると、安定した強い放電を発生させることができる。上述したように、第１のスイッチング素子Ｑ２３は維持放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子であるので、本実施の形態においてはスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用いている。
【００３５】
なお、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１２は時刻ｔ２以降、時刻ｔ５までにＯＦＦにすればよく、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２１は時刻ｔ３以降、時刻ｔ４までにＯＦＦにすればよい。また、維持パルス発生部１００、２００の出力インピーダンスを下げるために、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１４は時刻ｔ５直前に、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ２３は時刻ｔ４までにＯＦＦにするのが望ましい。
【００３６】
（期間Ｔ４）
時刻ｔ４で第４のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極２３側の電荷は電力回収インダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通して電力回収コンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極２３の電圧が下がり始める。
【００３７】
（期間Ｔ５）
電力回収インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ５において維持電極２３の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。時刻ｔ５で第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２４をＯＮにする。すると維持電極２３はスイッチング素子Ｑ２４を通して接地されるため、維持電極２３の電圧は強制的に０（Ｖ）にクランプされる。
【００３８】
その後、第３のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収コンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、電力回収インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極２２の電圧が上がり始める。
【００３９】
（期間Ｔ６）
電力回収インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとは共振回路を形成しているので、共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ６において走査電極２２の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。そして、時刻ｔ６で第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ１３をＯＮにする。すると走査電極２２はスイッチング素子Ｑ１３を通して電源ＶＳへ接続されるため、走査電極２２の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）にクランプされる。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極２２−維持電極２３間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。
【００４０】
なお、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２２は時刻ｔ５以降、次の時刻ｔ２までにＯＦＦにすればよく、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１１は時刻ｔ６以降、次の時刻ｔ１までにＯＦＦにすればよい。また、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２４は時刻ｔ２直前に、スイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ１３は時刻ｔ１までにＯＦＦにするのが望ましい。
【００４１】
このように、放電セルで放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子、すなわち本実施の形態においては第１のスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ２３に対してはスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用いている。またそれ以外の、直接には放電を開始させない電圧を印加する第２のスイッチング素子Ｑ１４、Ｑ２４、第３のスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ２１、第４のスイッチング素子Ｑ１２、Ｑ２２に対してはＯＮ抵抗の低いＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００４２】
次に、このように特性に応じてＩＧＢＴを使い分けることにより、点灯率によって輝度が変動せず画像表示品質の高いプラズマディスプレイ装置を実現できる理由について説明する。表１は本発明者らが試作したＩＧＢＴの特性を示す表であり、代表的な４つのサンプルについてその特性値を示している。Ｖｃｅ．ｓａｔはコレクタ・エミッタ間飽和電圧、Ｔｄ．ｏｎはスイッチングＯＮ遅延時間、ＴｒはターンＯＮ時間、ＴｆはターンＯＦＦ時間、Ｃｉｅは入力容量をそれぞれ示す。ここで注目すべきは、ＯＮ抵抗を示すコレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ．ｓａｔ、スイッチング速度を示すターンＯＮ時間Ｔｒである。４つのサンプルのうち、サンプル１はＯＮ抵抗が最も高くスイッチング速度が最も速い。逆にサンプル４はＯＮ抵抗が最も低くスイッチング速度が最も遅い。このように、スイッチング速度とＯＮ抵抗はトレードオフの関係にある。
【００４３】
【表１】
0004802651.tif 000002
【００４４】
図７は第１のスイッチング素子として上述の４つのサンプルのいずれかを用いたときの、点灯率と放電セルの発光輝度との関係を示す図であり、横軸は点灯率を示し、縦軸は第１のスイッチング素子としてパワーＭＯＳＦＥＴを用いた場合の放電セルの発光輝度との輝度差を示している。このように、第１のスイッチング素子としてスイッチング速度の最も速いサンプル１を用いると、パワーＭＯＳＦＥＴとほぼ同様の特性が得られた。一方、スイッチング速度の最も遅いサンプル４を用いると、点灯率の低い画像では放電セルの輝度が大きく低下し、逆に点灯率の高い画像では輝度が上昇するという結果が得られた。
【００４５】
図８は時刻ｔ６の前後に走査電極２２に印加される駆動電圧波形の詳細とそのときの発光輝度の実測データを示す図である。第１のスイッチング素子Ｑ１３としてスイッチング速度の最も速いサンプル１を用いた場合には、時刻ｔ６で第１のスイッチング素子Ｑ１３をＯＮにすると走査電極２２の電圧は速やかに電源ＶＳにクランプされ、それに伴って放電セルも発光している。一方、スイッチング速度の最も遅いサンプル４を用いた場合には、時刻ｔ６で第１のスイッチング素子Ｑ１３をＯＮにしても走査電極２２の電圧はすぐに上昇せず、むしろ一旦低下した後、再び上昇し始める。また、それに伴う放電セルの発光は、図面に示したような２山の発光となる。そして２回目の発光は点灯率によって大きく変化することが実験によって確認できた。
【００４６】
時刻ｔ６では、走査電極２２に印加されている電圧が電圧Ｖｓ付近まで上昇しているためにいくつかの放電セルで放電が始まる。ただし、走査電極２２に印加されている電圧が電圧Ｖｓよりも低いので発光も弱い。このとき点灯率が低ければ、放電する放電セルの数も少ないので放電電流も少なく、走査電極２２の電圧も大きくは変動しない。そして第１のスイッチング素子Ｑ１３によってクランプされるので、いくらかの時間遅れの後、走査電極２２の電圧が再び上昇し始める。しかしこのとき上昇する電圧はわずかであるため、これに伴う発光もわずかである。ところが点灯率が高いと、時刻ｔ６で放電を始める放電セルの数も多いため放電電流も多くなり、走査電極２２の電圧が大きく低下する。したがって第１のスイッチング素子Ｑ１３によってクランプされるときの電圧上昇が大きくなり、これに伴う発光も強くなる。
【００４７】
このように、第１のスイッチング素子Ｑ１３のスイッチング速度が遅いと、維持放電が点灯率の影響を大きく受け、不安定な放電となる。しかしながら本実施の形態においては、第１のスイッチング素子Ｑ１３としてスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用いているために、時刻ｔ６で第１のスイッチング素子Ｑ１３をＯＮにすると走査電極２２の電圧が速やかに電源ＶＳにクランプされ、それに伴って維持放電が発生するので、点灯率に依存し難い安定した維持放電を実現している。時刻ｔ３における維持放電についても同様である。
【００４８】
なお、スイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆとして、ターンＯＮ時間Ｔｒが１５０ｎｓ以下のＩＧＢＴを用いることにより、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた場合との輝度差を７ｃｄ／ｍ２以下に抑えることができる。また、ターンＯＮ時間Ｔｒが９０ｎｓ以下のＩＧＢＴを用いることにより、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた場合との輝度差を３ｃｄ／ｍ２以下に抑えることができるのでさらに望ましい。
【００４９】
また、ＯＮ抵抗の低いＩＧＢＴ−Ｌとしては、ターンＯＮ時間Ｔｒが３００ｎｓ以下のＩＧＢＴであればコレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ．ｓａｔは低ければ低いほど望ましい。
【００５０】
本実施の形態においては、スイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆとしてサンプル１を、ＯＮ抵抗の低いＩＧＢＴ−Ｌとしてサンプル４を用いることにより、４２吋のパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００のスイッチング素子の員数を３個で実現している。これは従来のパワーＭＯＳＦＥＴを用いた維持パルス発生部１００のスイッチング素子の員数６個に比較して５０％の削減である。なお、いずれのＩＧＢＴも標準的なＴＯ−２２０パッケージを用いている。
【００５１】
本実施の形態においては上述したように、第３および第４のスイッチング素子は電力回収部１１０、２１０を制御するスイッチング素子であり、維持放電に直接関係しないのでＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ−Ｌを用いて電力回収部１１０、２１０の電力回収効率をさらに向上している。また、第２のスイッチング素子はクランプ部１２０、２２０を制御するスイッチング素子であるが、本実施の形態の駆動タイミングにおいては維持放電に直接関係しないのでＩＧＢＴ−Ｌを用いている。一方、第１のスイッチング素子は維持放電を発生させるタイミングでＯＮにするスイッチング素子であり、速いスイッチングスピードが要求されるのでＩＧＢＴ−Ｆを用いている。しかし、放電セルで放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子は回路構成にのみ依存するのではなく、維持パルスのタイミングによっても依存する。次に実施の形態１とは異なるタイミングを持った維持パルスを発生させる場合ついて説明する。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２が実施の形態１と大きく異なるところは、維持パルスのタイミングである。図９は本発明の実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００のタイミングチャートである。実施の形態１においては走査電極２２または維持電極２３に印加される電圧が強制的にＶｓ（Ｖ）にクランプされるタイミングで維持放電を発生させたが、実施の形態２においては走査電極２２または維持電極２３に印加される電圧が強制的に０（Ｖ）にクランプされるタイミングで維持放電を発生させている。これに伴い、実施の形態２においては、走査電極２２または維持電極２３に印加する電圧を強制的に０（Ｖ）にクランプするためのスイッチング素子に対してスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用い、その他のスイッチング素子としてＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部１００、２００の回路図である。以下に、図９および図１０を用いて維持パルスのタイミングと維持パルス発生部１００、２００の動作について詳細に説明する。ここでも維持パルスの１周期をＴ１〜Ｔ６で示した６つの期間に分割し、それぞれの期間について説明する。なお、走査電極２２に印加される維持パルスと維持電極２３に印加される第１の維持パルスとは位相は異なるが同じ波形であるため、期間Ｔ４から期間Ｔ６までの動作は期間Ｔ１から期間Ｔ３までの動作で走査電極２２と維持電極２３とを入れ替えた動作に等しい。
【００５４】
（期間Ｔ１）
時刻ｔ１で第３のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２１をＯＮにする。すると、電力回収コンデンサＣ２０からスイッチング素子Ｑ２１、ダイオードＤ２１、インダクタＬ２０を通して電流が流れ始め、維持電極２３の電圧が上がり始める。ここで、スイッチング素子Ｑ２１は速いスイッチング速度を要求されていないので、ＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００５５】
（期間Ｔ２）
電力回収インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ２において維持電極２３の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇するが、共振回路の抵抗成分による電力損失のため、維持電極２３の電圧はＶｓ（Ｖ）にまでは上がりきらない。そして、時刻ｔ２で第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２５をＯＮする。すると維持電極２３はスイッチング素子Ｑ２５を通して電源ＶＳへ接続されるため、維持電極２３の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）にクランプされる。
【００５６】
その後、第４のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１２をＯＮにする。すると走査電極２２側の電荷は電力回収インダクタＬ１０、ダイオードＤ１２、スイッチング素子Ｑ１２を通して電力回収コンデンサＣ１０に流れ始め、走査電極２２の電圧が下がり始める。ここでも、スイッチング素子Ｑ２５、Ｑ１２は速いスイッチング速度を要求されていないので、ＯＮ抵抗の小さいＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【００５７】
（期間Ｔ３）
電力回収インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ３において走査電極２２の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。しかし共振回路の抵抗成分による電力損失のため、走査電極２２の電圧は０（Ｖ）にまでは下がりきらない。そして時刻ｔ３で第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ１６をＯＮにする。すると走査電極２２はスイッチング素子Ｑ１６を通して接地されるため、走査電極２２の電圧は強制的に０（Ｖ）にクランプされる。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極２２−維持電極２３間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。このように、第２のスイッチング素子Ｑ１６は放電を発生させる電圧を印加するスイッチング素子であるのでスイッチング速度の速いＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００５８】
（期間Ｔ４）
時刻ｔ４で第３のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１１をＯＮにする。すると、電力回収コンデンサＣ１０からスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、電力回収インダクタＬ１０を通して電流が流れ始め、走査電極２２の電圧が上がり始める。
【００５９】
（期間Ｔ５）
電力回収インダクタＬ１０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ５において走査電極２２の電圧はＶｓ（Ｖ）付近まで上昇する。そして、時刻ｔ５で第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ１５をＯＮにする。すると走査電極２２はスイッチング素子Ｑ１５を通して電源ＶＳへ接続されるため、走査電極２２の電圧は強制的にＶｓ（Ｖ）にクランプされる。
【００６０】
その後、第４のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｌ）Ｑ２２をＯＮにする。すると維持電極２３側の電荷は電力回収インダクタＬ２０、ダイオードＤ２２、スイッチング素子Ｑ２２を通して電力回収コンデンサＣ２０に流れ始め、維持電極２３の電圧が下がり始める。
【００６１】
（期間Ｔ６）
維持電極２３の電圧は、電力回収インダクタＬ２０と電極間容量Ｃｐとの共振周期の１／２の時間経過後の時刻ｔ６において維持電極２３の電圧は０（Ｖ）付近まで低下する。時刻ｔ６で第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ−Ｆ）Ｑ２６をＯＮにする。すると維持電極２３はスイッチング素子Ｑ２６を通して接地されるため、維持電極２３の電圧は強制的に０（Ｖ）にクランプされる。すると、書込み放電を起こした放電セルでは走査電極２２−維持電極２３間の電圧が放電開始電圧を超え維持放電が発生する。ここでも、第２のスイッチング素子Ｑ２６は放電を発生させる電圧を印加するスイッチング素子であるのでスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用いている。
【００６２】
このように、放電セルで放電を開始させる電圧を印加するスイッチング素子、実施の形態２においては第２のスイッチング素子Ｑ１６、Ｑ２６に対してはスイッチング速度の速いＩＧＢＴ−Ｆを用いている。またそれ以外の、直接には放電を開始させない電圧を印加する第１のスイッチング素子Ｑ１５、Ｑ２５、第３のスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ２１、第４のスイッチング素子Ｑ１２、Ｑ２２に対してはＯＮ抵抗の低いＩＧＢＴ−Ｌを用いることにより、高輝度、かつ電力回収率が高く低消費電力のプラズマディスプレイ装置を実現している。
【００６３】
このように本実施の形態においても、維持パルス発生部１００、２００の回路構成とそこで発生させるべき維持パルスのタイミングとを考慮し、速いスイッチング速度が要求されるスイッチング素子としてはＩＧＢＴ−Ｆを、低いＯＮ抵抗が要求されるスイッチング素子としてはＩＧＢＴ−Ｌを用いている。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、大画面のパネルを用いても電力回収率が高く、高輝度、低消費電力が実現できるので、パネルを用いたプラズマディスプレイ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１に用いるパネルの要部を示す分解斜視図
【図２】同パネルの電極配列図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図
【図４】本発明の実施の形態１におけるパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部の回路図
【図６】本発明の実施の形態１におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部のタイミングチャート
【図７】第１のスイッチング素子として４つのサンプルを用いたときの点灯率と放電セルの発光輝度との関係を示す図
【図８】時刻ｔ６の前後に走査電極に印加される駆動電圧波形の詳細とそのときの発光輝度の実測データを示す図
【図９】本発明の実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部のタイミングチャート
【図１０】本発明の実施の形態２におけるプラズマディスプレイ装置の維持パルス発生部の回路図
【符号の説明】
【００６６】
１０    パネル
２２    走査電極
２３    維持電極
３２    データ電極
５１    画像信号処理回路
５２    データ電極駆動回路
５３    走査電極駆動回路
５４    維持電極駆動回路
５５    タイミング発生回路
１００，２００    維持パルス発生部
１１０，２１０    電力回収部
１２０，２２０    クランプ部
Ｑ１１，Ｑ２１    （第３の）スイッチング素子
Ｑ１２，Ｑ２２    （第４の）スイッチング素子
Ｑ１３，Ｑ１５，Ｑ２３，Ｑ２５    （第１の）スイッチング素子
Ｑ１４，Ｑ１６，Ｑ２４，Ｑ２６    （第２の）スイッチング素子
【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】
0004802651.tif 000009
【図８】
0004802651.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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