JP2005181890A - 駆動回路及びプラズマディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 回路規模が小さく信頼性の高い駆動回路及びプラズマディスプレイ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ライン(OUTA)と、第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ライン(OUTB)とがある。第1のコンデンサ(C1)は、第1及び第3の電位よりも低い電位を第1の信号ラインに供給可能である。コイル回路(LA,LB)は、第1の信号ライン又は第2の信号ラインと第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続される。フローティング電源回路(SWE,DE,CE)は、第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を第1のドライブ回路へ供給する。
【選択図】 図5
【解決手段】 容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ライン(OUTA)と、第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ライン(OUTB)とがある。第1のコンデンサ(C1)は、第1及び第3の電位よりも低い電位を第1の信号ラインに供給可能である。コイル回路(LA,LB)は、第1の信号ライン又は第2の信号ラインと第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続される。フローティング電源回路(SWE,DE,CE)は、第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を第1のドライブ回路へ供給する。
【選択図】 図5
Description
本発明は、駆動回路及びプラズマディスプレイ装置に関する。
プラズマディスプレイ装置の1つである交流駆動型プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:PDP)には、2本の電極で選択放電(アドレス放電)および維持放電を行う2電極型と、第3の電極を利用してアドレス放電を行う3電極型とがあった。また、上記3電極型においては、維持放電を行う第1の電極と第2の電極とが配置されている基板に第3の電極を形成する場合と、対向するもう1つの基板に当該第3の電極を形成する場合とがあった。
上記した各タイプのPDP装置は、何れも動作原理は同一であるので、以下では、維持放電を行う第1および第2の電極を第1の基板に設けるとともに、これとは別に、当該第1の基板と対向する第2の基板に第3の電極を設けたPDP装置についてその構成例を説明する。
図13は、交流駆動型PDP装置の全体構成を示す図である。図13において、交流駆動型PDP装置1は、各セルが表示画像の1画素であるマトリックス状に配置された複数のセルを有するパネルPを備える。具体的には、図13に示すような、m行n列のマトリックスに配置されたセルCmnである。また、交流駆動型PDP装置1には、第1の基板に互いに並行(平行)な走査電極Y1〜Ynおよび共通電極Xが設けられるとともに、上記第1の基板に対向する第2の基板にこれらの電極Y1〜Yn、Xと直交する方向にアドレス電極A1〜Amが設けられている。共通電極Xは、各走査電極Y1〜Ynに対応してこれに接近して設けられ、一端が互いに共通に接続されている。
上記共通電極Xの共通端はX側回路2の出力端に接続され、各走査電極Y1〜YnはY側回路3の出力端に接続されている。また、アドレス電極A1〜Amはアドレス側回路4の出力端に接続されている。X側回路2は放電を繰り返す回路から成り、Y側回路3は線順次走査する回路と放電を繰り返す回路とから成る。また、アドレス側回路4は、表示すべき列を選択する回路から成る。
これらのX側回路2、Y側回路3およびアドレス側回路4は、駆動制御回路5から供給される制御信号により制御される。すなわち、アドレス側回路4とY側回路3内の線順次走査する回路によりどこのセルを点灯させるかを決め、X側回路2およびY側回路3の放電を繰り返すことによって、PDP装置の表示動作を行う。
駆動制御回路5は、外部からの表示データD、表示データDの読み込みタイミングを示すクロックCLK、水平同期信号HSおよび垂直同期信号VSに基づいて上記制御信号を生成し、X側回路2、Y側回路3およびアドレス側回路4に供給する。以上に示した構成により、交流駆動型PDP装置1は、各セルの点滅を制御してパネルPに映像を映し出すことができる。
ここで、図13に示した交流駆動型PDP装置1の各セルの構造について説明する。図14(a)〜(c)は、図13に示した交流駆動型PDP装置1が具備するセルの構造を示す図である。図14(a)は、1画素である第i行第j列のセルCijの断面構成を示す図である。図14(a)において、共通電極Xおよび走査電極Yiは、前面ガラス基板11上に形成されている。その上には、放電空間17に対し絶縁するための誘電体層12が被着されるとともに、更にその上にMgO(酸化マグネシウム)保護膜13が被着されている。
一方、アドレス電極Ajは、前面ガラス基板11と対向して配置された背面ガラス基板14上に形成され、その上には誘電体層15が被着され、更にその上に蛍光体18が被着されている。MgO保護膜13と誘電体層15との間の放電空間17には、Ne+Xeペニングガス等が封入されている。
図14(b)は、交流駆動型PDP装置の容量Cpについて説明するための図である。図14(b)に示すように、交流駆動型PDP装置には、放電空間17、共通電極Xと走査電極Yとの間、および前面ガラス基板11にそれぞれ容量成分Ca、Cb、Ccが存在し、これらの合計によってセル1つ当りの容量Cpcellが決まる(Cpcell=Ca+Cb+Cc)。全てのセルの容量Cpcellの合計がパネル容量Cpである。
また、図14(c)は、交流駆動型PDP装置の発光について説明するための図である。図14(c)に示すように、リブ16の内面には、赤、青、緑色の蛍光体18がストライプ状に各色毎に配列、塗付されており、共通電極Xおよび走査電極Yの間の放電によって蛍光体18を励起して光19を発するようになっている。
次に、図13に示した交流駆動型PDP装置1の動作について波形図を用いて説明する。
図15は、図13に示した交流駆動型PDP装置1の動作を示す波形図である。図15は、1フレームを構成する複数のサブフィールドのうちの1サブフィールド分における、X電極、Y電極、アドレス電極へ印加する電圧の波形例を示している。1つのサブフィールドは、全面書き込み期間および全面消去期間から成るリセット期間と、アドレス期間と、維持放電(サステイン)期間とに区分される。
図15は、図13に示した交流駆動型PDP装置1の動作を示す波形図である。図15は、1フレームを構成する複数のサブフィールドのうちの1サブフィールド分における、X電極、Y電極、アドレス電極へ印加する電圧の波形例を示している。1つのサブフィールドは、全面書き込み期間および全面消去期間から成るリセット期間と、アドレス期間と、維持放電(サステイン)期間とに区分される。
リセット期間においては、まず、共通電極Xへ印加する電圧がグランドレベルから(−Vs/2)に引き下げられる。一方、走査電極Yへ印加する電圧は、電圧Vwと電圧(Vs/2)とを加算した電圧が印加される。このとき、電圧(Vs/2+Vw)は時間経過とともに徐々に上昇してゆく。これにより、共通電極Xと走査電極Yとの電位差が(Vs+Vw)となり、以前の表示状態に関わらず、全表示ラインの全セルで放電が行われ、壁電荷が形成される(全面書き込み)。
次に、共通電極Xおよび走査電極Yの電圧をグランドレベルに戻した後、共通電極Xに対する印加電圧がグランドレベルから(Vs/2)まで引き上げるとともに、走査電極Yに対する印加電圧が(−Vs/2)に落とされる。これにより、全セルにおいて壁電荷自身の電圧が放電開始電圧を越えて放電が開始される。このとき、上述のように共通電極Xに対する印加電圧により、蓄積されていた壁電荷が消去される(全面消去)。
次に、アドレス期間においては、表示データに応じて各セルのオン/オフを行うために、線順次でアドレス放電が行われる。このとき、共通電極Xには、電圧(Vs/2)が印加される。また、ある表示ラインに相当する走査電極Yに電圧を印加するときは、線順次により選択された走査電極Yには(−Vs/2)レベル、非選択の走査電極Yにはグランドレベルの電圧が印加される。
このとき、各アドレス電極A1〜Am中の維持放電を起こすセル、すなわち点灯させるセルに対応するアドレス電極Ajには、電圧Vaのアドレスパルスが選択的に印加される。この結果、点灯させるセルのアドレス電極Ajと線順次で選択された走査電極Yとの間で放電が起こり、これをプライミング(種火)として共通電極Xと走査電極Yとの放電に即移行する。これにより、選択セルの共通電極Xおよび走査電極Yの上のMgO保護膜面に、次の維持放電が可能な量の壁電荷が蓄積される。
その後、維持放電期間になると、共通電極Xの電圧は後述する電力回収回路の働きにより徐々に上昇してゆく。そして、その上昇のピークの近傍において共通電極Xの電圧を(Vs/2)にクランプする。
次に、走査電極Yの電圧は徐々に下降してゆく。このとき、その一部の電荷を電力回収回路が回収する。尚、電力回収回路の動作については後述する。そして、その下降のピークの近傍において、走査電極Yの電圧を(−Vs/2)にクランプする。同様にして、共通電極Xおよび走査電極Yの印加電圧を電圧(−Vs/2)からグランドレベル(0V)にするときには、印加電圧を徐々に上昇させていく。また、走査電極Yにおいて、最初の高電圧の印加時のみ電圧(Vs/2+Vx)を印加する。尚、電圧Vxは、図15に示したアドレス期間に発生した壁電荷の電圧に加えることで維持放電に必要な電圧を生成する上乗せ分の電圧である。
また、共通電極Xおよび走査電極Yの印加電圧を電圧(Vs/2)からグランドレベル(0V)にするときには、印加電圧を徐々に下降させるとともに、セルに蓄積されていた電荷の一部を電力回収回路に回収する。
このようにして維持放電期間には、共通電極Xと各表示ラインの走査電極Yとに互いに極性の異なる電圧(+Vs/2,−Vs/2)を交互に印加して維持放電を行い、1サブフィールドの映像を表示する。尚、交互に印加する動作は、サステイン動作と呼ばれ、後述する図18を用いてその動作の詳細を説明する。
尚、交流駆動型PDP装置1の各セルは、各セルの放電空間、共通電極Xと走査電極Yとの間、および前面ガラス基板にそれぞれ容量成分が存在し、これらの合計によってセル1つ当りの容量が決まる。また、交流駆動型PDP装置1のセルの内面には、赤、青、緑色の蛍光体がストライプ状に各色毎に配列、塗付されており、共通電極Xおよび走査電極Yの間の放電によって蛍光体を励起して発光するようになっている。
しかし、上述したX側回路2およびY側回路3(以下、駆動回路とする)には、セル内で放電させるため高電圧の信号を出力する回路であり、その為、駆動回路を構成する各素子は高い耐圧が求められ製造コストを押し上げる要因であった。そこで、上述した駆動回路の具備する各素子の耐圧を低くして、回路構成の簡素化および製造コストの低減化を図る技術が提案されている。例えば、一方の電極には正の電圧を印加し、他方の電極には負の電圧を印加することにより、電極間の電位差を利用して電極間の放電を行う駆動回路が提案されている(例えば下記の特許文献1)。この回路は、TERES(Technology of Reciprocal Sustainer)回路と称されている。
以下に、上述したTERES回路の概略構成と動作について説明する。
図16は、図13に示した交流駆動型PDP装置1の駆動回路の概略構成を示す図である。(ただしX側回路2のみ、Y側回路3は同様の構成および動作であるため省略する)
図16は、図13に示した交流駆動型PDP装置1の駆動回路の概略構成を示す図である。(ただしX側回路2のみ、Y側回路3は同様の構成および動作であるため省略する)
図16において、容量負荷20(以下、「負荷」と称す。)は、1つの共通電極Xと1つの走査電極Yとの間に形成されているセルCmnの合計の容量である。負荷20には、共通電極Xおよび走査電極Yが形成されている。ここで、走査電極Yとは、複数の走査電極Y1〜Ynの中の任意の走査電極である。
まず、共通電極X側では、スイッチSW1、SW2は、電源から供給される電圧(Vs/2)の電源ライン(電源線)とグランド(GND)との間に直列に接続される。上記2つのスイッチSW1、SW2の相互接続点にはコンデンサC1の一方の端子が接続され、このコンデンサC1の他方の端子とグランドとの間には、スイッチSW3が接続される。尚、コンデンサC1の一方の端子に接続される信号ラインを第1の信号ラインOUTAとし、他方の端子に接続される信号ラインを第2の信号ラインOUTBとする。
また、スイッチSW4、SW5は、上記コンデンサC1の両端に直列に接続される。そして、これら2つのスイッチSW4、SW5の相互接続点は出力ラインOUTCを介して負荷20の共通電極Xに接続されるとともに、電力回収回路21に接続されている。電力回収回路21は、負荷20に接続された2つのコイルL1、L2と、一方のコイルL1に直列に接続されるスイッチSW6と、もう一方のコイルL2に直列に接続されるスイッチSW7とを備える。さらに、電力回収回路21は上記2つのスイッチSW6、7の相互接続点と第2の信号ラインOUTBとの間に接続されるコンデンサC2を備える。
そして、上記容量負荷20とそれに接続されるそれぞれのコイルL1、L2により、2系統の直列共振回路が構成される。すなわち、この電力回収回路21は、2系統のL−C共振回路を持つものであり、コイルL1と負荷20との共振によってパネルPに供給した電荷を、コイルL2と負荷20との共振によって回収するものである。
上述したスイッチSW1〜SW7は、図13に示した駆動制御回路5からそれぞれ供給される制御信号により制御される。上述したように駆動制御回路5は、論理回路等を用いて構成され、外部から供給される表示データD、クロックCLK、水平同期信号HSおよび垂直同期信号VS等に基づいて上記制御信号を生成し、スイッチSW1〜SW7に供給する。また、上述したようにセル中の共通電極Xと走査電極Yが放電する期間を維持放電期間と呼ぶ。
図18は、上記図16のように構成した交流駆動型PDP装置1の駆動回路による維持放電期間の駆動波形を示すタイムチャートである。
維持放電期間において、共通電極X側では、最初にスイッチSW1、SW3、SW5をオンにし、残りのスイッチSW2、SW4、SW6、SW7はオフにする。このとき、第1の信号ラインOUTAの電圧(第1の電位)は(+Vs/2)となり、第2の信号ラインOUTBの電圧(第2の電位)および出力ラインOUTCの電圧はグランドレベルとなる(t1)。
維持放電期間において、共通電極X側では、最初にスイッチSW1、SW3、SW5をオンにし、残りのスイッチSW2、SW4、SW6、SW7はオフにする。このとき、第1の信号ラインOUTAの電圧(第1の電位)は(+Vs/2)となり、第2の信号ラインOUTBの電圧(第2の電位)および出力ラインOUTCの電圧はグランドレベルとなる(t1)。
次に、電力回収回路21内のスイッチSW6をオンにすることにより、コイルL1と負荷20の容量によりL−C共振が行われ、コンデンサC2に回収されていた電荷がスイッチSW6およびコイルL1を介して負荷20に供給される(t2)。このような電流の流れにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図18の時刻t2〜t3に示すように徐々に上昇してゆく。また、時刻t2でスイッチSW5はオフする。
次に、この共振時に発生するピーク電圧の近傍においてスイッチSW4をオンとすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を(Vs/2)にクランプする(t3)。また、時刻t3でスイッチSW6はオフする。
また、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を(Vs/2)からグランドレベル(0V)にする時には、まず、スイッチSW7をオンして、スイッチSW4をオフする(t4)。これにより、コイルL2と負荷20の容量にてL−C共振が行われ、コイルL2およびスイッチSW7を介して、負荷20に蓄積されていた電荷の一部を電力回収回路21内のコンデンサC2に回収する。このような電流の流れによって、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図18の時刻t4〜t5に示すように徐々に下降してゆく。
次に、この共振時に発生するピーク電圧(マイナス方向へのピーク)の近傍においてスイッチSW5をオンとすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を(−Vs/2)にクランプする(t5)。また、時刻t5でスイッチSW7はオフする。
次に、スイッチSW1、SW3、SW5をオフにし、スイッチSW2、SW4をオンにする。この時、スイッチSW6、SW7はオフのままである。これにより、第1の信号ラインOUTAの電圧はグランドレベルとなり、第2の信号ラインOUTBおよび出力ラインOUTCの電圧は(−Vs/2)となる(t6)。
次に、電力回収回路21内のスイッチSW7をオンにすることにより、コイルL2と負荷20の容量によりL−C共振が行われ、コンデンサC2に回収されていた電荷(マイナス側)がスイッチSW7およびコイルL2を介して負荷20に供給される(t7)。このような電流の流れにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図18の時刻t7〜t8に示すように徐々に下降してゆく。また、時刻t7でスイッチSW4はオフする。
次に、この共振時に発生するピーク電圧(マイナス方向へのピーク)の近傍においてスイッチSW5をオンとすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を(−Vs/2)にクランプする(t8)。また、時刻t8でスイッチSW7はオフする。
また、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を(−Vs/2)からグランドレベル(0V)にする時には、まず、スイッチSW6をオンして、スイッチSW5をオフする(t9)。これにより、コイルL1と負荷20の容量にてL−C共振が行われ、コイルL1およびスイッチSW6を介して、負荷20に蓄積されていた電荷の一部を電力回収回路21内のコンデンサC2に回収する。このような電流の流れによって、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図18の時刻t9〜t10に示すように徐々に上昇してゆく。
次に、この共振時に発生するピーク電圧の近傍においてスイッチSW4をオンとすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧をグランドレベルにクランプする(t10)。また、時刻t10でスイッチSW6はオフする。以上に示した動作により、図16に示した駆動回路は、維持放電期間の間、共通電極Xへ−Vs/2〜Vs/2まで変化する電圧を印加する。また、上述した共通電極Xに供給する電圧と極性の異なる電圧(+Vs/2,−Vs/2)を各表示ラインの走査電極Yに交互に印加する。以上により、交流駆動型PDP装置1は、維持放電を行うことができる。
尚、維持放電期間の間、共通電極Xおよび走査電極Yの上の保護膜面に、維持放電が可能な量の極性の異なる壁電荷が蓄積されている。そして、共通電極Xと走査電極Yとの間で放電が行われると、そのセル内の共通電極Xと走査電極Y上の壁電荷は、それまでとは逆の極性の壁電荷となり、放電を収束させる。この時、壁電荷が移動するための時間が必要であり、その時間は、共通電極Xに電圧+Vs/2または電圧−Vs/2が印加されている時間により定まる。
図16に示した回路の具体例として図17の回路を考えることができる。図17では、図16に示した回路における各スイッチ素子SW1〜SW5としてパワーMOSFET(あるいは、IGBTでも良い)を用いた場合の回路図である。図17では、各スイッチ素子SW1〜SW5をドライブするドライブ回路についても示している。図17において、ドライブ回路M1,M2,M3N,M3Pは、ドライブ回路MAを用いて構成されている。ドライブ回路MAは、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804を用いて構成されている。
入力信号端子から入力された信号IN1は、ハイレベルシフト回路803を介して、出力基準電圧端子Vssの電圧を基準とした信号へ変換される。ハイレベルシフト回路803の出力電圧は、出力増幅回路804を介して増幅され、スイッチ素子SW1のドライブパルスとしてスイッチ素子SW1へ供給される。出力増幅回路804の電源電圧は、電源電圧VeからダイオードDEを介して、ドライブ回路M1の出力電源端子Vcへ供給される。第1の信号ラインOUTAが、グランド電圧の期間(スイッチ素子SW2がオンの期間、図18におけるt6〜t10)において、上記ダイオードDEがオンとなり、コンデンサCEに電荷が充電される。この電荷は、上記出力増幅回路804を介して、図18における期間t1〜t6(次の周期の同じタイミング)において、スイッチ素子SW1の制御端子ヘドライプパルスとして供給される。
また、図17において、ドライブ回路M4,M5,M6,M7は、ドライブ回路MBを用いて構成されている。ドライブ回路MBは、光伝達素子であるゲートカプラを用いて構成されている。ゲートカプラは、フォトカプラと増幅回路の両者を1つのパゲージに内蔵した素子であり、パワーMOSFET,IGBT等のゲート端子を直接駆動できる。ゲートカプラの代りに、フォトカプラと増幅回路の組合せを用いていも良い。
上記ゲートカプラM4〜M7の働きにより、入力端子から入力されたグランド電圧を基準とした入力信号IN4〜IN7に基づいて、スイッチSW4〜SW7を駆動することができる。上記ドライブ回路MBでは、光により入力部と出力部を分離しているため、入力部と出力部の基準電圧が異なっていても、安定した駆動を行うことができる。光伝達素子を用いたTERES回路の駆動方法については、下記の特許文献2に記載されている。
本発明の目的は、回路規模が小さく信頼性の高い駆動回路及びプラズマディスプレイ装置を提供することである。
本発明の一観点によれば、表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、前記第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を前記第1のドライブ回路へ供給するためのフローティング電源回路とを有する駆動回路が提供される。
本発明の他の観点によれば、表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、前記第1のスイッチ素子と並列に接続され、電源投入時において導通し、前記第1のコンデンサを充電するための駆動開始スイッチ回路とを有する駆動回路が提供される。
本発明の他の観点によれば、表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、前記第1のスイッチ素子と並列に接続され、電源投入時において導通し、前記第1のコンデンサを充電するための駆動開始スイッチ回路とを有する駆動回路が提供される。
第1のドライブ回路は、第1の信号ラインが負電圧になった場合にも、第1のスイッチ素子を確実にドライブすることができる。また、電源投入時において第1の信号ラインと第2の信号ラインとの間に接続された第1のコンデンサを徐々に充電することができる。これにより、プラズマディスプレイ装置の場合は、維持放電期間の開始時に第1のスイッチ素子に大電流が流れることを防止できる。
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態は、図13〜図15に示したプラズマディスプレイ装置(マトリクス型平面表示装置)を用いる。図13〜図15及びそれらの説明は、上記と同様である。上記TERES回路に対し、さらに回路素子の削減をはかるため、本願と同一の出願人により特願2002−290535号が出願されている。図1は、特願2002−290535号に記載された回路の原理図を示す。図2は、図1に示した原理図の回路例を示す図である。また、図3は、図2における動作波形図を示す。図4は、上記図2に示した回路をプラズマディスプレイ装置のX電極駆動回路、及び、Y電極駆動回路へ応用した例について示している。
本発明の実施形態は、図13〜図15に示したプラズマディスプレイ装置(マトリクス型平面表示装置)を用いる。図13〜図15及びそれらの説明は、上記と同様である。上記TERES回路に対し、さらに回路素子の削減をはかるため、本願と同一の出願人により特願2002−290535号が出願されている。図1は、特願2002−290535号に記載された回路の原理図を示す。図2は、図1に示した原理図の回路例を示す図である。また、図3は、図2における動作波形図を示す。図4は、上記図2に示した回路をプラズマディスプレイ装置のX電極駆動回路、及び、Y電極駆動回路へ応用した例について示している。
図1は、本発明の実施形態による交流駆動型PDP(プラズマディスプレイパネル)装置の駆動回路の概略構成例を示す図である。なお、この図1に示す本実施形態の駆動回路は、例えば図13に全体構成および図14にセル構成を示した交流駆動型PDP装置(表示装置)1に適用することが可能である。また、図15に示したリセット期間やアドレス期間の動作にも対応可能である。また、図15に示した維持放電期間の走査電極Yにおける初回の電圧Vxの上乗せ動作にも対応可能である。また、この図1において、図16に示した符号と同一の符号を付したものは、同一の機能を有するものである。また、図1においても、図16と同様にX側回路の概略構成のみ示し、Y側回路は同様の構成および動作であるため省略している。尚、X側回路およびY側回路双方の詳細な回路例については後述する。
図1において、容量性負荷20(以下、「負荷」と称す。)は、1つの共通電極Xと1つの走査電極Yとの間に形成されているセルの合計の容量である。負荷20には、共通電極Xおよび走査電極Yが形成されている。ここで、走査電極Yとは、複数の走査電極Y1〜Ynの中の任意の走査電極である。
まず、スイッチSW1、SW2は、電源から供給される電圧(Vs/2)の電源ライン(第1の電源線)とグランドとの間に直列に接続される。上記2つのスイッチSW1、SW2の相互接続点にはコンデンサC1の一方の端子が接続され、このコンデンサC1の他方の端子とグランドとの間には、スイッチSW3が接続される。尚、コンデンサC1の一方の端子に接続される信号ラインを第1の信号ラインOUTAとし、他方の端子に接続される信号ラインを第2の信号ラインOUTBとする。
更に、上記2つのスイッチSW1、SW2の相互接続点とグランドとの間には、コイル回路Aが接続される。また、コイル回路Bの両端は、スイッチSW3の両端に並列接続される。言い換えると、第1の信号ラインOUTAとグランドの間に、コイル回路Aが接続され、第2の信号ラインOUTBとグランドの間にコイル回路Bが接続される。尚、コイル回路A、Bは、少なくともコイルを含む回路であり、そのコイルは負荷20とスイッチSW4、SW5を介してL−C共振するように構成されている。すなわち、コイル回路A、Bと負荷20により電力回収回路を構成する。
また、直列に接続されたスイッチSW4とスイッチSW5は、上記コンデンサC1の両端に接続される。そして、これら2つのスイッチSW4、SW5の相互接続点は出力ラインOUTCを介して負荷20の共通電極Xに接続される。また、図示していないが、負荷20の走査電極Y側にも同様の回路が接続される。
上述したスイッチSW1〜SW5は、例えば図13に示した駆動制御回路5からそれぞれ供給される制御信号により制御される。上述したように駆動制御回路5は、論理回路等を用いて構成され、外部から供給される表示データD、クロックCLK、水平同期信号HSおよび垂直同期信号VS等に基づいて上記制御信号を生成し、スイッチSW1〜SW5に供給する。以上の構成により、図1の駆動回路は、セル中の共通電極Xと走査電極Yが放電する期間である維持放電期間に維持放電を行う。
ここで、上述したコイル回路A、Bの具体的な回路に置き換えて、上述した駆動回路の動作について説明する。
図2は、図1に示したコイル回路A、Bを具体的な回路に置き換えた駆動回路の概略構成である。図2に示すように、コイル回路Aは、ダイオードDAおよびコイルLAを具備し、コイル回路Bは、ダイオードDBとコイルLBを具備する。ダイオードDAのカソード端子は、スイッチSW1、SW2の相互接続点に接続される。別の表現では、ダイオードDAのカソード端子は、第1の信号ラインOUTAに接続される。また、ダイオードDAのアノード端子は、コイルLAを介してグランドに接続される。ダイオードDBのカソード端子は、コイルLBを介してグランドに接続される。また、ダイオードDBのアノード端子は、コンデンサC1とスイッチSW3の相互接続点に接続される。別の表現では、ダイオードDBのアノード端子は、第2の信号ラインOUTBに接続される。
図2は、図1に示したコイル回路A、Bを具体的な回路に置き換えた駆動回路の概略構成である。図2に示すように、コイル回路Aは、ダイオードDAおよびコイルLAを具備し、コイル回路Bは、ダイオードDBとコイルLBを具備する。ダイオードDAのカソード端子は、スイッチSW1、SW2の相互接続点に接続される。別の表現では、ダイオードDAのカソード端子は、第1の信号ラインOUTAに接続される。また、ダイオードDAのアノード端子は、コイルLAを介してグランドに接続される。ダイオードDBのカソード端子は、コイルLBを介してグランドに接続される。また、ダイオードDBのアノード端子は、コンデンサC1とスイッチSW3の相互接続点に接続される。別の表現では、ダイオードDBのアノード端子は、第2の信号ラインOUTBに接続される。
上述したダイオードDAの順方向が示すように、コイル回路Aは、負荷20に対して、スイッチSW4を介して電荷を供給する充電回路である。また、ダイオードDBの順方向が示すように、コイル回路Bは、負荷20に対してスイッチSW5を介して電荷を放出させる放電回路である。これらのコイル回路AとスイッチSW4と負荷20から成る充電回路の充電処理と、コイル回路BとスイッチSW5と負荷20から成る放電回路の放電処理のタイミングを制御することで、負荷20に対する電力回収処理を実現する。尚、図2においてコイル回路A、Bの他の構成は、図1に示す構成と同じなので、説明を省略する。
次に、図2に示した駆動回路の動作について説明する。
図3は、図2に示した駆動回路の動作を示す波形図である。図3おいて、第1の信号ラインOUTAと、第2の信号ラインOUTBと、出力ラインOUTCの電圧波形を一緒に表示している。ここで、それらの電圧波形の縦軸は出力ラインOUTCの電圧値に合っており、見やすくするため出力ラインOUTCの電圧波形と重ならないよう、第1の信号ラインOUTAの電圧波形は少し持ち上げて、第2の信号ラインOUTBの電圧波形は少し持ち下げて表示している。
図3は、図2に示した駆動回路の動作を示す波形図である。図3おいて、第1の信号ラインOUTAと、第2の信号ラインOUTBと、出力ラインOUTCの電圧波形を一緒に表示している。ここで、それらの電圧波形の縦軸は出力ラインOUTCの電圧値に合っており、見やすくするため出力ラインOUTCの電圧波形と重ならないよう、第1の信号ラインOUTAの電圧波形は少し持ち上げて、第2の信号ラインOUTBの電圧波形は少し持ち下げて表示している。
まず、第1の信号ラインOUTAがグランド、第2の信号ラインOUTBおよび出力ラインOUTCが−Vs/2でスイッチSW1〜SW5がオフしている状態から、スイッチSW4がオンすると、負荷20に蓄積された電圧−Vs/2がスイッチSW4を介して第1の信号ラインOUTAに伝達され、第1の信号ラインOUTAの電圧が−Vs/2となり、その電圧はコンデンサC1の一方の端子に印加される。これにより、コンデンサC1の他方の端子における電位は−Vsへ変化し、第2の信号ラインOUTBの電圧も−Vsとなる(t11)。
そして、時刻t11の直後からコイルLAと負荷20の容量との間でスイッチSW4を介してL−C共振が行われることにより、グランドよりコイルLAおよびスイッチSW4を介して負荷20に電荷が供給されるので、第1の信号ラインOUTA及び出力ラインOUTCの電位は−Vs/2からグランドレベルの電位を経て+Vs/2附近まで上昇する。このような電流の流れによって、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図3の時刻t11〜t12に示すように徐々に上昇してゆく。
次に、この共振時に発生するピーク電圧の近傍においてスイッチSW1、SW3をオンすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧をVs/2にクランプする(t12)。次に、スイッチSW1、SW3、SW4をオフする(t13)。次に、スイッチSW5をオンする(t14)。これにより、負荷20に蓄積されている電圧Vs/2がスイッチSW5を介して第2の信号ラインOUTBに印加され、第2の信号ラインOUTBの電圧はVs/2となる。これにより、第1の信号ラインOUTAの電圧はVsまで上昇する。
そして、時刻t14の直後からコイルLBと負荷20の容量との間でスイッチSW5を介してL−C共振が行われることにより、コイルLBおよびスイッチSW5を介して負荷20が電荷をグランドへ放電するので、第2の信号ラインOUTB及び出力ラインOUTCの電位は+Vs/2からグランドレベルの電位を経て−Vs/2附近まで下降する。このような電流の流れによって、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧は図3の時刻t14〜t15に示すように徐々に下降してゆく。
次に、この共振時に発生するピーク電圧の近傍においてスイッチSW2をオンすることにより、共通電極Xに印加される出力ラインOUTCの電圧を−Vs/2にクランプする(t15)。以上に示した動作により、図2に示した駆動回路は、維持放電期間の間、共通電極Xへ−Vs/2〜Vs/2まで変化する電圧を印加する。また、上述した共通電極Xに印加する電圧と極性の異なる電圧(+Vs/2,−Vs/2)を各表示ラインの走査電極Yに交互に印加する。以上により、交流駆動型PDP装置は、維持放電を行うことができる。
また、図3に示すように、従来の波形図である図18と比較すると、図18にあるグランドレベルの期間Tが、図3の出力ラインOUTCの電圧波形には無い。すなわち、本実施形態の駆動回路は、同じ周期でサステイン動作を行う場合に、従来に比べて維持放電パルスのトップ幅およびボトム幅である電圧Vs/2または電圧−Vs/2を維持する時間を長くすることができる。これにより、上述したように維持放電期間において、壁電荷が移動するための時間が必要であり、その時間をより確実に確保することができる。更には、従来と同じ維持時間を確保して、本実施形態の駆動回路の方が維持放電をより安定的に行うことができ動作マージンの拡大及びパネルPの輝度を向上させることなども期待できる。
更に、図16に示した従来の駆動回路の回路構成と図2に示した本実施形態の駆動回路の回路構成を比べると、図16におけるスイッチSW6、SW7の分のスイッチ数が減少している。これにより、スイッチ制御の複雑さが軽減される。更に、図16のスイッチSW6、SW7を制御する制御信号をレベルシフトする回路を挿入したり、制御信号回路とスイッチSW6、SW7間の制御信号の伝達経路にフォトカプラ等を用いて電気的に分離したりする必要が無いため、部品点数を減少させることができる。また、図2の駆動回路は、図16の駆動回路が具備するコンデンサC2も削除できている。これにより、図16において不図示のコンデンサC2にかかる電圧を監視する回路も、コンデンサC2が無いので不要となる。これにより、更に部品点数を減少させることができる。
次に、図2に示した駆動回路の具体的な回路例(走査電極Y側を含む)について図を示して説明する。
図4は、図2に示した駆動回路の具体的な回路例を示す図である。図4において、負荷20は、1つの共通電極Xと1つの走査電極Yとの間に形成されているセルの合計の容量である。負荷20には、共通電極Xおよび走査電極Yが形成されている。ここで、走査電極Yとは、図13に示した走査電極Y1〜Ynの中の任意の走査電極である。
図4は、図2に示した駆動回路の具体的な回路例を示す図である。図4において、負荷20は、1つの共通電極Xと1つの走査電極Yとの間に形成されているセルの合計の容量である。負荷20には、共通電極Xおよび走査電極Yが形成されている。ここで、走査電極Yとは、図13に示した走査電極Y1〜Ynの中の任意の走査電極である。
まず、共通電極X側では、スイッチSW1、SW2は、図示しない電源から供給される電圧(Vs/2)の電源ラインとグランドとの間に直列に接続される。上記2つのスイッチSW1、SW2の相互接続点にはコンデンサC1の一方の端子が接続され、このコンデンサC1の他方の端子とグランドとの間には、スイッチSW3が接続される。また、コンデンサC1と並列にコンデンサCxが接続されている。
また、直列接続されたスイッチSW4、SW5は、上記コンデンサC1の両端に接続される。そして、これら2つのスイッチSW4、SW5の相互接続点は出力ラインOUTCを介して負荷20の共通電極Xに接続されている。
また、図2と同様にコイル回路Aは、ダイオードDAおよびコイルLAを具備し、コイル回路Bは、ダイオードDBとコイルLBを具備する。ダイオードDAのカソード端子は、スイッチSW1、SW2の相互接続点に接続される。また、ダイオードDAのアノード端子は、コイルLAを介してグランドに接続される。ダイオードDBのカソード端子は、コイルLBおよびスイッチSW10を介してグランドに接続される。
このスイッチSW10は、上述したリセット期間やアドレス機関などに、第2の信号ラインOUTBに印加される電圧(Vs/2+Vw)や(Vs/2+Vx)が、そのままグランドに抜けてしまわないようにするためのスイッチである。また、ダイオードDBのアノード端子は、コンデンサC1とスイッチSW3の相互接続点に接続される。また、ダイオードD2のアノード端子は、ダイオードDBのカソード端子と接続され、ダイオードD2のカソード端子は、ダイオードDBのアノード端子に接続される。また、ダイオードDBのカソード端子は、コイルLBを介してグランドに接続される。
一方、走査電極Y側では、スイッチSW1’、SW2’は、図示しない電源から供給される電圧(Vs/2)の電源ラインとグランドとの間に直列に接続される。これら2つのスイッチSW1’、SW2’の相互接続点にはコンデンサC4の一方の端子が接続され、このコンデンサC4の他方の端子とグランドとの間には、スイッチSW3’が接続される。また、コンデンサC4と並列にコンデンサCyが接続されている。
また、直列接続されたスイッチSW4’、SW5’は、上記コンデンサC4の両端に接続される。そして、これら2つのスイッチSW4’、SW5’の相互接続点は出力ラインOUTC’を介して負荷20の走査電極Yに接続されている。尚、スイッチSW4’、SW5’は、スキャンドライバSDを構成している。スキャンドライバSDは、アドレス期間(図15を参照)のスキャン時にはスキャンパルスを出力して、ライン毎の走査電極Yの選択動作を行う。また、スイッチSW4’とコンデンサC4の一方の端子を接続する接続線を第3の信号ラインOUTA’とし、スイッチSW5’コンデンサC4の他方の端子を接続する接続線を第4の信号ラインOUTB’とする。
さらに、第4の信号ラインOUTB’と、書き込み電圧Vw(図15を参照)を発生する電源ラインとの間には、抵抗R1やnpnトランジスタTr1を含むスイッチSW8が接続される。また、第4の信号ラインOUTB’と、電圧Vx(図15を参照)を発生する電源ラインとの間には、nチャネルMOS電界効果トランジスタ(FET)Tr2、Tr3を含むスイッチSW9が接続される。
また、第3の信号ラインOUTA’は、コイル回路A’を介してグランドに接続される。また第4の信号ラインOUTB’は、コイル回路B’を介してグランドに接続される。また、コイル回路A’は、ダイオードDA’およびコイルLA’を具備し、コイル回路B’は、ダイオードDB’とコイルLB’を具備する。ダイオードDA’のカソード端子は、スイッチSW1’、SW2’の相互接続点に接続される。また、ダイオードDA’のアノード端子は、コイルLA’を介してグランドに接続される。
ダイオードDB’のカソード端子は、コイルLB’およびスイッチSW10を介してグランドに接続される。このスイッチSW10は、上述したリセット期間やアドレス機関などに、第4の信号ラインOUTB’に印加される電圧(Vs/2+Vw)や(Vs/2+Vx)が、そのままグランドに抜けてしまわないようにするためのスイッチである。また、ダイオードDB’のアノード端子は、コンデンサC4とスイッチSW3’の相互接続点に接続される。また、ダイオードD2’のアノード端子は、ダイオードDB’のカソード端子と接続され、ダイオードD2’のカソード端子は、ダイオードDB’のアノード端子に接続される。
尚、上述したスイッチSW1〜SW5、SW8〜SW10、SW1’〜SW5’およびトランジスタTr1〜Tr3は、図13に示した駆動制御回路5からそれぞれ供給される制御信号により制御される。
以上の構成により、維持放電期間の間、共通電極Xへ−Vs/2〜Vs/2まで変化する電圧を印加する。また、上述した共通電極Xに供給する電圧と極性の異なる電圧(+Vs/2,−Vs/2)を各表示ラインの走査電極Yに交互に印加する。
図17に示した回路では、ドライブ回路M1によって、スイッチSW1を構成するトランジスタQSW1(パワーMOSFET,IGBT等によって構成)へ供給するドライブパルスを形成していた。図17におけるドライブ回路M1は、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804によって構成されたドライブ回路MAを用いていた。ドライブ回路MAは、グランド電圧を基準とした信号をグランド電圧より高い電圧ヘレベルシフトするハイレベルシフト回路803が内蔵されている。よって、出力基準電圧に相当するトランジスタQSW1の出力端子(例えば、パワーMOSFETのソース端子)が、グランド電圧より高い場合は、正常に動作させることができる。
これに対し、図4に示した回路では、第1の信号ラインOUTAに、グランド電圧より低い負電圧を発生させている(図3における期間t11〜t12)。よって、図17に示したドライブ回路M1(ドライブ回路MA)の出力基準電圧(トランジスタQSW1の出力端子(パワーMOSFETではソース端子、IGBTではエミッタ端子)に発生する電圧)も負電圧となる。ドライブ回路MAのハイレベルシフト回路803は、入力された信号を高電圧側ヘレベルシフトする機能しかないため、出力基準電圧端子Vssが負電圧の場合、信号が正常に伝達できない可能性がある。また、PN接合タイプのICによって、上記ドライブ回路MAを形成している場合、サブストレートはグランド電圧に設定されている。上記出力基準電圧端子Vssが負電圧になる場合、上記サブストレートにかかる電圧(グランド電圧)より低い電圧がIC内に発生するため、IC内の寄生ダイオードに異常電流が流れる等により、ICが破壊する可能性がある。
また、図4に示したスイッチSW1は、電源投入時にコンデンサC1を充電する間、導通させておく必要がある。コンデンサC1を充電するために要する時間は、サステイン時間より長い時間が必要となる。すなわち、図15の維持放電期間の開始時に、コンデンサC1に充電されていない場合には、維持放電期間開始時に大電流がトランジスタQSW1(図17)を介してコンデンサC1に流れることになる。そのため、トランジスタQSW1の電流容量を大きくする必要がある、又はトランジスタQSW1が破壊される可能性がある。そのために、電源投入時にスイッチSW1を介してコンデンサC1に電圧Vs/2を供給して充電する必要がある。
図4に示したスイッチSW1を駆動するドライブ回路M1は、上記出力基準電圧端子Vssが負電圧になった場合でも正常に信号を伝達でき、かつ、電源投入時のコンデンサC1を充電するのに必要なドライブパルスを長い期間供給できる機能が必要となる。図1〜図4の方法を実用化する上で重要となる上記2つの機能を有するドライブ回路を備えた駆動回路を、以下説明する。
(第1の実施形態)
図5は、本発明の第1の実施形態による図2の駆動回路の詳細な回路例を示す。
ドライブ回路M2N,M2P,M3N,M3Pは、ドライブ回路MAを用いて構成されている。ドライブ回路MAは、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804を用いて構成されている。波形処理回路802は、インピーダンス変換を行う。ハイレベルシフト回路803は、グランド電圧を基準とした信号をグランド電圧より高い電圧ヘレベルシフトする。ドライブ回路MAは、入力電源端子V1、入力信号端子V2、入力基準電圧端子V3、出力電源端子Vc、出力信号端子Vo及び出力基準電圧端子Vssを有する。入力電源端子V1には、電圧Vcc(例えば5V)が供給される。入力基準電圧端子V3は、グランドに接続される。ドライブ回路MAは、入力信号端子V2に入力されるグランド基準の信号を、出力基準電圧端子Vssの電位を基準とした信号に変換する。
図5は、本発明の第1の実施形態による図2の駆動回路の詳細な回路例を示す。
ドライブ回路M2N,M2P,M3N,M3Pは、ドライブ回路MAを用いて構成されている。ドライブ回路MAは、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804を用いて構成されている。波形処理回路802は、インピーダンス変換を行う。ハイレベルシフト回路803は、グランド電圧を基準とした信号をグランド電圧より高い電圧ヘレベルシフトする。ドライブ回路MAは、入力電源端子V1、入力信号端子V2、入力基準電圧端子V3、出力電源端子Vc、出力信号端子Vo及び出力基準電圧端子Vssを有する。入力電源端子V1には、電圧Vcc(例えば5V)が供給される。入力基準電圧端子V3は、グランドに接続される。ドライブ回路MAは、入力信号端子V2に入力されるグランド基準の信号を、出力基準電圧端子Vssの電位を基準とした信号に変換する。
ドライブ回路M1,M4,M5は、ドライブ回路MBを用いて構成されている。ドライブ回路MBは、入力信号端子V2、入力基準電圧端子V3、出力電圧端子Vc、出力信号端子Vo及び出力基準電圧端子Vssを有し、光伝達素子であるゲートカプラを用いて構成される。ゲートカプラは、フォトカプラと増幅回路の両者を1つのパゲージに内蔵した素子であり、パワーMOSFET,IGBT等のゲート端子を直接駆動できる。ゲートカプラの代りに、フォトカプラとフォトカプラの出力電圧を増幅する増幅回路との組合せを用いていも良い。ドライブ回路MBでは、光により入力部と出力部を分離しているため、入力部と出力部の基準電圧が異なっていても、安定した駆動を行うことができ、ドライブ回路MAと同様の基準電圧変換を行うことができる。
入力信号端子IN1は、抵抗を介してドライブ回路M1の入力信号端子V2に接続される。ドライブ回路M1は、ゲートカプラであり、入力信号端子V2,入力基準電圧端子V3、出力電源端子Vc、出力信号端子Vo及び出力基準電圧端子Vssを有する。コンデンサCEは、出力電源端子Vc及び出力基準電圧端子Vss間に接続される。電圧Ve(例えば15V)の端子は、スイッチSWE及びダイオードDEを介して出力電源端子Vcに接続される。
スイッチSW1は、nチャネルMOSFET・QSW1及びダイオードDSW1を有する。トランジスタQSW1は、ゲートが出力信号端子Voに接続され、ドレインが電圧Vs/2(例えば90V)の端子に接続され、ソースが出力基準電圧端子Vss及びダイオードDSW1のアノードに接続される。ダイオードDSW1のカソードは、信号ラインOUTAに接続される。トランジスタQSW1は、出力基準電圧端子Vssを基準に動作する。この出力基準電圧端子Vssは、ダイオードDSW1を介して信号ラインOUTAに接続されるので、その電位は時間経過に従って変化する(図3参照)。そのため、ドライブ回路M1は、入力信号端子IN1のグランド基準の信号を、出力基準電圧端子Vssの電位を基準にした信号に変換している。
スイッチSW2は、スイッチSW2N及びSW2Pを有する。スイッチSW2Nは、nチャネルMOSFET及びダイオードにより構成され、ドライブ回路M2Nにより駆動される。スイッチSW2Pは、pチャネルMOSFET及びダイオードにより構成され、ドライブ回路M2Pにより駆動される。
スイッチSW3は、スイッチSW3N及びSW3Pを有する。スイッチSW3Nは、nチャネルMOSFET及びダイオードにより構成され、ドライブ回路M3Nにより駆動される。スイッチSW3Pは、pチャネルMOSFET及びダイオードにより構成され、ドライブ回路M3Pにより駆動される。
スイッチSW4は、nチャネルMOSFETにより構成され、ドライブ回路M4により駆動される。スイッチSW5は、nチャネルMOSFETにより構成され、ドライブ回路M5により駆動される。
以上のように、トランジスタQSW1を駆動するドライブ回路M1として、ドライブ回路MBを用いている。ドライブ回路MBは、光伝達素子であるゲートカプラを用いて構成されている。ゲートカプラは、フォトカプラと増幅回路の両者を1つのパゲージに内蔵した素子であり、パワーMOSFET,IGBT等のゲート端子を直接駆動できる。ゲートカプラの代りに、フォトカプラと増幅回路の組合せを用いていも良い。ドライブ回路M1は、光伝達素子を用いることにより、図3に示すように信号ラインOUTAが負電圧になった場合でも正常に信号を伝達できる。
上記ゲートカプラの働きにより、入力信号端子IN1から入力されたグランド電位を基準とした信号に基づいて、スイッチSW1を駆動することができる。上記ドライブ回路MBは、光により入力部と出力部を分離しているため、入力部と出力部の基準電圧が異なっていても、安定した駆動を行うことができる。
また、図5に示した回路では、スイッチSWE、ダイオードDE、コンデンサCEを用いてフローティング電源回路を構成している。このフローティング電源回路では、信号ラインOUTAがグランド電圧の時(図3におけるt13〜t16)、スイッチSWEをオンさせ、コンデンサCEに電荷を蓄積している。スイッチSWEは、信号ラインOUTAがグランド以外のときにはオフする。このフローティング電源回路は、信号ラインOUTA(Vss)の電位を基準とした電源電圧をドライブ回路M1の電源端子Vcに供給する。
上記コンデンサCEに蓄積された電荷は、図3におけるt12〜t13において、トランジスタQSW1のゲート端子ヘドライプパルスとして供給される。この結果、トランジスタQSW1をオンさせ、信号ラインOUTAの電圧を1/2Vsに上昇させている。
電源投入時において、トランジスタQSW1を介してコンデンサC1へ徐々に充電電流を供給する必要がある。電源投入時にコンデンサC1を充電しない場合、トランジスタQSW1をオンさせると同時に、電源電圧1/2Vs側から、トランジスタQSW1を介して大電流が流れ、トランジスタQSW1の電流定格を超えて破壊する可能性がある。この課題を解決するため、電源投入時の電源電圧1/2Vsの立ち上がり期間において、トランジスタQSW1を導通させ、コンデンサC1へ徐々に充電電流が流れるようにしている。
電源投入時において、上記コンデンサC1への充電を徐々に行うため、ドライブ回路M1は、上記コンデンサC1へ充電電流が流れる比較的長い期間(サステイン期間に比べ)、ドライブパルスのハイレベルを継続できるようにする必要がある。そこで、上記フローティング電源回路では、ドライブ回路M1へ供給する電源用のコンデンサCEの容量を十分大きい値に設定し、トランジスタQSW1を長期間導通させるのに必要な電荷量を蓄積できるようにしている。
特に、上記ドライブ回路M1としてプラズマディスプレイ装置のサステイン回路に適した高速ゲートカプラを使用する場合、ゲートカプラの光受動素子へ流すバイアス電流を大きくする必要があるため、上記コンデンサCEに大容量のコンデンサを使用する必要がある。実験では、コンデンサCEは、100μF以上の容量が必要であることがわかった。
図5に示した回路では、上記ドライブ回路M1と、スイッチSWE、ダイオードDE、コンデンサCEによって構成されたフローティング電源回路の働きにより、信号ラインOUTAが負電圧になつた場合でも、安定したドライブパルスをトランジスタQSW1へ供給することができる。また、電源投入時にコンデンサC1を徐々に充電することができ、上記駆動回路動作の安全性を確保することができる。
(第2の実施形態)
次に、図6を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態(図5)のフローティング電源回路(スイッチSWE、ダイオードDE)の代わりに、他のフローティング電源回路(DC/DCコンバータDC1)を用いる。
次に、図6を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態(図5)のフローティング電源回路(スイッチSWE、ダイオードDE)の代わりに、他のフローティング電源回路(DC/DCコンバータDC1)を用いる。
図6に示した回路では、DC/DCコンバータDC1とコンデンサCEを用いて、フローティング電源を構成している。DC/DCコンバータDC1は、トランスT200、制御回路CT200、ダイオードD200,D201、コンデンサC200,C201を用いて構成されている。DC/DCコンバータDC1では、入力端子200から入力されたパルスをダイオードD201、コンデンサC201によって整流することによって、入力DC電圧を形成している。この入力DC電圧を、トランスT200、制御回路CT200によって電圧変換した後、ダイオードD200、コンデンサC200によって整流することによって、出力DC電圧を形成している。上記DC/DCコンバータDC1は、出力DC電圧がコンデンサCEの両端に供給され、基準電圧がトランジスタQSW1のソース端子(出力端子)に発生する電圧である。この結果、ドライブ回路M1へは、安定した電源電圧を供給することができる。ドライブ回路M1には、図5と同じドライブ回路MB(ゲートカプラ等により構成)が用いられている。
図6に示した回路では、ドライブ回路M1へ供給するフローティング電源電圧を、サステイン周期等に影響されない独立した回路で構成することができる。よって、電源投入時等でも、長い期間電源電圧を安定に保つことができる(DC/DCコンバータDC1の発振周波数に応じ、常に安定した出力DC電圧を供給できる)。よって、ドライブ回路M1に接続するコンデンサCEの容量値を小さくすることができる。また、第1の実施形態と同様に、ドライブ回路M1は、光伝達素子を用いることにより、図3に示すように信号ラインOUTAが負電圧になった場合でも正常に信号を伝達できる。
(第3の実施形態)
図7は、本発明の第3の実施形態を示す図である。第3の実施形態は、第1の実施形態(図5)の回路に、駆動開始スイッチ回路701を追加したものである。駆動開始スイッチ回路701は、pチャネルパワーMOSFET・QSWlP,npnバイポーラトランジスタQ1P、ダイオードDSW1P、抵抗R101,R102,R103から成る。
図7は、本発明の第3の実施形態を示す図である。第3の実施形態は、第1の実施形態(図5)の回路に、駆動開始スイッチ回路701を追加したものである。駆動開始スイッチ回路701は、pチャネルパワーMOSFET・QSWlP,npnバイポーラトランジスタQ1P、ダイオードDSW1P、抵抗R101,R102,R103から成る。
図7に示した回路では、電源投入時において、入力信号INlPをハイレベルにし、駆動開始スイッチ回路701におけるトランジスタQ1Pを導通させ、さらに、トランジスタQSW1P(pチャネルパワーMOSFETを用いて構成)を導通させ、コンデンサC1を徐々に充電している。この駆動開始スイッチ回路701は、直流結合によって構成されているため、入力信号IN1Pの電圧レベルで長時間のオン状態を保つことができる。この際、スイッチSW1をオフにする。駆動開始スイッチ回路701は、スイッチSW1と並列に接続され、電源投入時に信号ラインOUTAがグランド電位から所定電位になるまでの期間導通し、容量C1を充電する。
一方、プラズマディスプレイ装置におけるサステイン期間等、短期間で大電流を流す期間には、スイッチSW1をオンさせ、駆動開始スイッチ回路701をオフさせる。このように、サステイン期間等の短期間に大電流が必要な回路(スイッチSW1)と、小電流でも長期間導通させる回路(駆動開始スイッチ回路701)とを分離することによって、両者を最適に設計することができる。
図7に示した回路を用いた場合には、スイッチSW1を長期間導通させておく必要がないため、フローティング電源回路を構成するコンデンサCEに小容量のものを用いることができる。
(第4の実施形態)
図8は、本発明の第4の実施形態を示す図である。第4の実施形態は、第1の実施形態(図5)と基本的に同じであり、ドライブ回路M1としてドライブ回路MAを適用し、ローレベルシフト回路801を追加した点が異なる。ドライブ回路M1の入力電源端子V1には、フローティング電圧FVe(例えば15V)が供給される。
図8は、本発明の第4の実施形態を示す図である。第4の実施形態は、第1の実施形態(図5)と基本的に同じであり、ドライブ回路M1としてドライブ回路MAを適用し、ローレベルシフト回路801を追加した点が異なる。ドライブ回路M1の入力電源端子V1には、フローティング電圧FVe(例えば15V)が供給される。
図8に示した回路では、トランジスタQSW1のドライブパルスを形成するため、ローレベルシフト回路801、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804を用いている。ローレベルシフト回路801は、pnpバイポーラトランジスタQ110、抵抗R111、R112、R113によって構成されている。波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804は、図5におけるドライブ回路MAと同じ構成である。図8において、スイッチSWE、ダイオードDE、コンデンサCEを用いて、フローティング電源回路を構成している。また、図8では、信号ラインOUTAの最低電圧を、ダイオードD300、コンデンサC300から成る整流回路によって整流し、この整流回路を介して得られた電圧SUB1を、波形処理回路802へ接続された入力基準電圧端子V3へ供給している。例えば、電圧SUB1は、図3の信号ラインOUTAの最低電圧(約−Vs/2)が保持された電圧になる。
ローレベルシフト回路801は、グランド電位を基準とした入力信号IN1の基準電位を、負側ヘレベルシフトする。ハイレベルシフト回路803は、ローレベルシフト回路801の出力信号の基準電位を、正側へレベルシフトする。出力増幅回路804は、ハイレベルシフト回路803の出力信号を増幅する。
図8に示した回路では、グランド電圧を基準とした信号IN1を、ローレベルシフト回路801を介して、ローレベル基準電圧SUB1を基準とした信号へ変換している。ローレベル基準電圧SUB1は、信号ラインOUTAの最低電圧(例えば、図3の期間t11〜t12において発生する負パルス)を整流することによって得られる。よって、ローレベル基準電圧SUB1は、出力増幅回路804の基準端子Vssへ入力される出力基準電圧(トランジスタQSW1のソース電圧)以下に設定される。この結果、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804から構成されるドライブ回路MAで伝達される信号は、ローレベル基準電圧SUB1より高い電圧となる。従って、図17に示した回路(ローレベルシフト回路を用いない回路)において、信号ラインOUTAが負電圧の時(図3の期間t11〜t12)に信号が伝達できない問題を解決することができる。また、上記実施形態を用いた場合、上記ドライブ回路MAとしてPN接合タイプのICを用いた場合でも、サブストレート電圧はIC内に発生する最も低い電圧(ローレベル基準電圧)にできるため、IC内に異常電流が流れて破壊することはない。
図8において、スイッチSWE、ダイオードDE、コンデンサCEから成るフローティング電源回路の基本動作については、図5に示した回路と同様である。図5に示した回路では、ドライブ回路M1としてドライブ回路MBを用いていたのに対し、図8に示した実施形態では、ドライブ回路M1としてドライブ回路MAを用いている。ドライブ回路MBを高速動作させるためには、ドライブ回路MB(ゲートカプラ)内の光受動素子に多くのバイアス電流を流す必要がある。これに対し、ドライブ回路MAは、光受動素子を用いていないため、バイアス電流はそれほど必要ない。図5に示した回路では、電源投入時にトランジスタQSW1を長期間導通させてコンデンサC1を徐々に充電させるため、ドライブ回路の電源電圧を蓄積するコンデンサCEに大容量のものが必要であった。これに対し、図8に示した回路では、ドライブ回路MAで消費する電荷が少ないため、コンデンサCEの容量を小さくすることができる。
図11は、図8に示したローレベルシフト回路801、ハイレベルシフト回路803及び出力増幅回路804の回路構成例を示す図である。波形処理回路802は、削除してもよい。
まず、ローレベルシフト回路801の構成を説明する。npnトランジスタQ110は、ベース端子が抵抗R111を介して入力信号IN1の端子に接続され、エミッタ端子が抵抗R112を介して電圧Vcl(例えば5V)に接続され、コレクタ端子が抵抗R113を介してローレベル基準電圧SUB1の端子に接続される。そのコレクタ端子は、信号VLS1をハイレベルシフト回路803に出力し、npnトランジスタQ4のベース端子に接続される。
また、図11に示すようにハイレベルシフト回路803は、npnトランジスタQ4とpnpトランジスタQ5と抵抗R3、R4から構成される。ここで、npnトランジスタQ4のエミッタ端子は、抵抗R3を介してローレベル基準電位SUB1の端子と接続される。また、npnトランジスタQ4のコレクタ端子は、pnpトランジスタQ5のコレクタ端子に接続される。また、pnpトランジスタQ5のベース端子は、pnpトランジスタQ6のベース端子と接続される。また、npnトランジスタQ4のコレクタ端子とpnpトランジスタQ5のコレクタ端子の相互接続点は、pnpトランジスタQ5のベース端子とpnpトランジスタQ6のベース端子の相互接続点に接続される。これにより、ハイレベルシフト回路803は、伝達信号VLS2を出力する。また、pnpトランジスタQ5のエミッタ端子は、抵抗R4を介して電源端子Vcと接続される。
次に、出力増幅回路804の回路構成について説明する。図11に示すように出力増幅回路804は、抵抗R5、R6と、pnpトランジスタQ6と、インバータINVと、nチャネルMOSFET・Q7と、nチャネルMOSFET・Q8とを具備する。pnpトランジスタQ6のエミッタ端子は、抵抗R5を介して電源端子Vcと接続される。pnpトランジスタQ6のコレクタ端子は、抵抗R6を介して基準電圧端子Vssに接続される。また、pnpトランジスタQ6のコレクタ端子と抵抗R6の相互接続点は、インバータINVの入力端子およびnチャネルMOSFET・Q7のゲート端子と接続される。
また、nチャネルMOSFET・Q7のドレイン端子は、電源端子Vcと接続される。また、nチャネルMOSFET・Q7のソース端子は、nチャネルMOSFET・Q8のドレイン端子と接続される。また、nチャネルMOSFET・Q8のゲート端子は、インバータINVの出力端子と接続される。また、nチャネルMOSFET・Q8のソース端子は、基準電圧端子Vssに接続される。また、nチャネルMOSFET・Q7のソース端子とnチャネルMOSFET・Q8のドレイン端子の相互接続点は、出力端子Voと接続され、スイッチSW1を駆動する信号Vgを出力する。以上に示した構成により、伝達信号VLS2を増幅して駆動信号VgをスイッチSW1のゲート端子へ出力する。
図12は、図11に示した回路の動作を示すタイミングチャートである。入力信号IN1は、スイッチSW1の制御信号を論理反転した信号である。すなわち、パルスVA及びVBにおいて、スイッチSW1をオンさせる。インバータを用いて、信号IN1を論理反転させてもよい。入力信号IN1は、基準電位がグランド(GND)であり、パルスVAとパルスVB(例えば振幅は5V)を有する。基準電圧端子Vssは、図3の信号ラインOUTAに相当し、−Vs/2(例えば−90V)からVs/2(例えば90V)まで変化する。なお、説明の簡単のため、基準電圧端子Vssの波形を単純にして示している。
ここで、基準電圧端子Vssが図11に示す変化を行う目的を説明する。上述した図15に示した表示装置の駆動波形において、維持放電期間に、共通電極Xと各表示ラインの走査電極Yとに互いに極性の異なる電圧(+Vs/2,−Vs/2)を交互に印加して維持放電を行う必要がある。このため、負荷20の共通電極Xに対して正の電圧+Vs/2と負の電圧−Vs/2とを交互に印加する。そのため、スイッチSW1の基準電圧Vssを−Vs/2からVs/2まで変化させる。
まず、時刻t1でVss=0Vの時は、図8に示した整流回路(ダイオードD300及びコンデンサC300)の出力のSUB1=0Vであり、図8に示したコンデンサCEによりVc=Veである。また、時刻t1で入力信号IN1=5Vなので、pnpトランジスタQ110はオフしている。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1=0Vである。これにより、npnトランジスタQ4はオフであり、pnpトランジスタQ5もオフである。これにより、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2≒Vc=Veとなる。
また、信号VLS2≒VeなのでpnpトランジスタQ6はオフである。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、Vssと同じ電位0Vである。以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオフし、nチャネルMOSFET・Q8はオンするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=0Vとなる。
次に、時刻t2でVss=−Vs/2に変化した時は、図8の整流回路のコンデンサC300には電圧が−Vs/2となる電荷が充電され、SUB1≒−Vs/2となる。また、Vc=Ve−Vs/2となる。また、時刻t2で入力信号IN1=5Vのままなので、pnpトランジスタQ110もオフのままである。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1はSUB1と同じ電圧となる。同様に、npnトランジスタQ4は一時的にオンして、npnトランジスタQ4のコレクタ端子をSUB1とほぼ同じ電圧にしてオフする。
次に、pnpトランジスタQ5のベース端子の電位がSUB1≒−Vs/2となり、pnpトランジスタQ5のエミッタ端子の電位Vc=Ve−Vs/2との電位差により、一時的にオンする。そして、pnpトランジスタQ5のベース端子の電位がほぼVc=Ve−Vs/2になった時点でオフする。これにより、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2≒Ve−Vs/2となる。次に、信号VLS2≒Ve−Vs/2なのでpnpトランジスタQ6はオフである。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、Vssと同じ電位−Vs/2である。以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオフし、nチャネルMOSFET・Q8はオンするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=−Vs/2となる。
次に、時刻t3で、入力信号IN1がパルスVAにより0Vになると、pnpトランジスタQ110はオンする。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1の電圧値は、SUB1〜Vcl間の電圧値であって抵抗R113にかかる電圧値に変化し、パルスVA1(立ち上がり信号)を形成する。
次に、npnトランジスタQ4がオンし、これによりpnpトランジスタQ5もオンする。以上により、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2は、SUB1〜Vc(−Vs/2〜Ve−Vs/2)間の電圧値であって抵抗R3にかかる電圧値に変化し、パルスVA2(立ち下がり信号)を出力する。次に、pnpトランジスタQ5がオンすることでpnpトランジスタQ6もオンする。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、SUB1〜Vc(−Vs/2〜Ve−Vs/2)間の電圧値であって、抵抗R5と抵抗R6により分圧された電圧値へ変化し、パルスVA3を形成する。
以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオンし、nチャネルMOSFET・Q8はオフするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=Ve−Vs/2に変化し、パルスV4を形成する。尚、パルスVAが終了する(IN1が5Vになる)と各パルスVA1〜VA4も終了し、上述した時刻t2〜t3の間の状態に戻る。
次に、時刻t4で、Vss=0Vに戻った時は、図8の整流回路のダイオードD300の働きによりコンデンサC300の電圧は、−Vs/2に維持されたままであり、SUB1≒−Vs/2を維持する。また、時刻t4でVc=Veとなる。また、時刻t4で入力信号IN1=5Vのままなので、pnpトランジスタQ110もオフのままである。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1の電圧値は、SUB1≒−Vs/2のままである。同様に、npnトランジスタQ4もオフしたままである。
次に、pnpトランジスタQ5は、エミッタ端子にかかる電位Vc=Veとベース端子にかかる電位Ve−Vs/2との電位差により、一時的にオンする。そして、pnpトランジスタQ5のベース端子の電位がほぼVc=Veになった時点でオフする。これにより、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2≒Veとなる。次に、伝達信号VLS2≒VeなのでpnpトランジスタQ6はオフである。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、Vssと同じ電位0Vである。以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオフし、nチャネルMOSFET・Q8はオンするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=0Vとなる。
次に、時刻t5で、基準電位VssがVs/2に上昇した時は、図8の整流回路のダイオードD300の働きによりコンデンサC300の電圧は、−Vs/2に維持されたままであり、SUB1≒−Vs/2を維持する。また、時刻t5でVc=Ve+Vs/2となる。また、時刻t5で入力信号IN1=5Vのままなので、pnpトランジスタQ2もオフのままである。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1の電圧値は、SUB1(≒−Vs/2)のままである。同様に、npnトランジスタQ4もオフしたままである。
次に、pnpトランジスタQ5は、エミッタ端子にかかる電位Vc=Ve+Vs/2とベース端子にかかる電位Veの電位差により、一時的にオンする。そして、pnpトランジスタQ5のベース端子の電位がほぼVc=Ve+Vs/2になった時点でオフする。これにより、ハイレベルシフト回路801の出力信号VLS2≒Ve+Vs/2となる。次に、信号VLS2≒Ve+Vs/2なのでpnpトランジスタQ6はオフである。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、Vssと同じ電位+Vs/2である。以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオフし、nチャネルMOSFET・Q8はオンするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=+Vs/2となる。
次に、時刻t6で、入力信号IN1がパルスVBにより0Vになると、pnpトランジスタQ110はオンする。ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1の電圧値は、SUB1〜Vcl間の電圧値であって抵抗R2にかかる電圧値に変化し、パルスVB1(立ち下がり信号)を形成する。
次に、npnトランジスタQ4がオンし、これによりpnpトランジスタQ5もオンする。以上により、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2は、SUB1〜Vc(−Vs/2〜Ve+Vs/2)間の電圧値であってR3にかかる電圧値に変化し、パルスVB2(立ち下がり信号)を形成する。次に、pnpトランジスタQ5がオンすることでpnpトランジスタQ6もオンする。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、SUB1〜Vc(+Vs/2〜Ve+Vs/2)間の電圧値であって、抵抗R5と抵抗R6により分圧された電圧値へ変化し、パルスVB3を形成する。
以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオンし、nチャネルMOSFET・Q8はオフするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=Ve+Vs/2に変化し、パルスVB4を形成する。尚、パルスVBが終了する(IN1が5Vになる)と各パルスVB1〜VB4も終了し、上述したt5〜t6の間の状態に戻る。
次に、時刻t7で、Vss=0Vに戻った時は、図8の整流回路のダイオードD300の働きによりコンデンサC300の電圧は、−Vs/2に維持されたままであり、SUB1≒−Vs/2を維持する。また、時刻t7でVc=Veとなる。また、時刻t7で入力信号IN1=5Vのままなので、pnpトランジスタQ110もオフのままである。これにより、ローレベルシフト回路801の出力信号VLS1の電圧値は、SUB1≒−Vs/2のままである。同様に、npnトランジスタQ4もオフしたままである。
次に、pnpトランジスタQ5は、ベース端子の電位がほぼVe+Vs/2であるのでオフのままである。これにより、ハイレベルシフト回路803の出力信号VLS2≒Ve+Vs/2のままなのでpnpトランジスタQ6はオフである。これにより、pnpトランジスタQ6の出力信号であるQ6Vは、Vssと同じ電位0Vである。以上より、nチャネルMOSFET・Q7はオフし、nチャネルMOSFET・Q8はオンするので、出力増幅回路804の出力信号Vg=0Vとなる。
以上に説明したように、ローレベルシフト回路801、ハイレベルシフト回路803及び出力増幅回路804を用いることにより、入力信号IN1の基準電位GNDと、スイッチSW1を駆動する際の基準電位Vss(OUTA)とが異なる電位であって、更に基準電位Vssが負の電圧値となる場合でも、ローレベル基準電位を基板電位として供給する基板とトランジスタとの間に生じる寄生ダイオードに過電流が流れるのを防ぎ、安定に動作することができる。
(第5の実施形態)
図9は、本発明の第5の実施形態を示す図である。図9は、図8と比較して、フローティング電源回路として、スイッチSWE及びダイオードDEの代わりに、図6と同じDC/DCコンバータDC1を用いた点が異なる。この結果、図8と比較して、コンデンサCEの容量をさらに小さくできる。
図9は、本発明の第5の実施形態を示す図である。図9は、図8と比較して、フローティング電源回路として、スイッチSWE及びダイオードDEの代わりに、図6と同じDC/DCコンバータDC1を用いた点が異なる。この結果、図8と比較して、コンデンサCEの容量をさらに小さくできる。
(第6の実施形態)
図10は、本発明の第6の実施形態を示す図である。図10は、図9と比較して、フローティング電源回路を構成するDC/DCコンバータDC1をDC/DCコンバータDC2に変更した点が異なる。DC/DCコンバータDC2は、DC/DCコンバータDC1に対して、トランスT400に、巻線L400、ダイオードD400、コンデンサC400を追加し、ローレベル基準電圧SUB1を形成している点が異なる。ローレベルシフト回路801は、DC/DCコンバータDC2により生成されるローレベル基準電圧SUB1を基にレベルシフトする。図10に示した回路では、コンデンサCEへ供給するドライブ回路の電源電圧と、上記ローレベル基準電圧SUB1を同じDC/DCコンバータDC2を用いて形成しているが、各々別のDC/DCコンバータを用いて構成していも良い。上記フローティング電源回路によって構成されたローレベル基準電圧SUB1は、信号ラインOUTAに発生する最低電圧より低い電圧に設定している(例えば、図3の期間t11〜t12に発生する負パルスより低い電圧)。
図10は、本発明の第6の実施形態を示す図である。図10は、図9と比較して、フローティング電源回路を構成するDC/DCコンバータDC1をDC/DCコンバータDC2に変更した点が異なる。DC/DCコンバータDC2は、DC/DCコンバータDC1に対して、トランスT400に、巻線L400、ダイオードD400、コンデンサC400を追加し、ローレベル基準電圧SUB1を形成している点が異なる。ローレベルシフト回路801は、DC/DCコンバータDC2により生成されるローレベル基準電圧SUB1を基にレベルシフトする。図10に示した回路では、コンデンサCEへ供給するドライブ回路の電源電圧と、上記ローレベル基準電圧SUB1を同じDC/DCコンバータDC2を用いて形成しているが、各々別のDC/DCコンバータを用いて構成していも良い。上記フローティング電源回路によって構成されたローレベル基準電圧SUB1は、信号ラインOUTAに発生する最低電圧より低い電圧に設定している(例えば、図3の期間t11〜t12に発生する負パルスより低い電圧)。
この結果、入力信号IN1に基いて、トランジスタQSW1を駆動するドライブパルスを供給することができる。また、波形処理回路802、ハイレベルシフト回路803、出力増幅回路804からなるドライブ回路MAとして、PN接合タイプのICを用いた場合でも、前記異常電流等による破壊の可能性がない。
なお、保護ダイオードD401は、アノードがDC/DCコンバータDC2が生成するローレベル基準電圧SUB1の端子に接続され、カソードがドライブ回路M1の基準端子Vssに接続される。すなわち、カソードは、ダイオードDSW1を介して信号ラインOUTAに接続される。電源投入、電源遮断等の過渡時において、ローレベル基準電圧SUB1が、出力基準電圧(トランジスタQSW1のソース電圧)より低くなって、誤動作することがないように、図10に示した回路では保護ダイオードD401を接続している。
以上のように、第1〜第6の実施形態によれば、図1〜図4に示されたような駆動回路において、出力基準電圧Vssが負電圧になった場合でも、第1の電位Vs/2を第1の信号ラインOUTAヘ供給するための第1のスイッチ素子SW1をドライブするドライブ回路M1における信号伝達を、確実に行うことができる。また、電源投入時において第1の信号ラインOUTAと第2の信号ラインOUTBとの間に接続されたコンデンサC1を徐々に充電するために必要なドライブパルスを供給することができる。
なお、上記では、プラズマディスプレイ装置について説明したが、それ以外のマトリクス型平面表示装置に適用することもできる。また、図1及び図2のコイル回路A,Bは、それぞれ信号ラインOUTA及びOUTBに設けられているが、これに限定されず、1つでもよい。コイル回路は、信号ラインOUTA及びOUTBの少なくとも一方とグランド電位のラインとの間に接続されていればよい。
上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。
(付記1)
表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を前記第1のドライブ回路へ供給するためのフローティング電源回路と
を有する駆動回路。
(付記2)
前記フローティング電源回路は、電源用スイッチ素子と、ダイオードと、第2のコンデンサを用いて構成される付記1記載の駆動回路。
(付記3)
前記第2のコンデンサは、100μF以上である付記2記載の駆動回路。
(付記4)
前記電源用スイッチ素子は、前記第1の信号ラインの電位が第3の電位の時に導通する付記2記載の駆動回路。
(付記5)
前記第1のドライブ回路は、光伝達素子を用いて構成される付記2記載の駆動回路。
(付記6)
前記第1のドライブ回路は、ゲートカプラを用いて構成される付記5記載の駆動回路。
(付記7)
前記第1のドライブ回路は、フォトカプラとフォトカプラの出力電圧を増幅する増幅回路を用いて構成される付記5記載の駆動回路。
(付記8)
前記フローティング電源回路は、DC/DCコンバータを用いて構成される付記1記載の駆動回路。
(付記9)
前記第1のスイッチ素子は、第1のトランジスタと第1のダイオードを用いて構成され、前記DC/DCコンバータの基準電圧は、前記第1のトランジスタの出力端子に発生する電圧である付記8記載の駆動回路。
(付記10)
前記DC/DCコンバータは、トランスを用いて構成される付記8記載の駆動回路。
(付記11)
表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1のスイッチ素子と並列に接続され、電源投入時において導通し、前記第1のコンデンサを充電するための駆動開始スイッチ回路と
を有する駆動回路。
(付記12)
前記駆動開始スイッチは、前記第1の信号ラインがグランド電位から所定電位になるまでの期間導通する付記11記載の駆動回路。
(付記13)
前記駆動開始スイッチは、pチャネルMOS電界効果トランジスタを用いて構成される付記11記載の駆動回路。
(付記14)
前記第1のドライブ回路は、
グランド電位を基準とした入力信号の基準電位を、負側ヘレベルシフトするローレベルシフト回路と、
前記ローレベルシフト回路の出力信号の基準電位を、正側へレベルシフトするハイレベルシフト回路と、
前記ハイレベルシフト回路の出力信号を増幅する出力増幅回路とを有する付記1記載の駆動回路。
(付記15)
前記ローレベルシフト回路は、前記入力信号の基準電位を、前記第1の信号ラインに発生する最低電位以下にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記16)
前記ローレベルシフト回路は、前記第1の信号ラインに発生する電圧を整流した電圧を基にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記17)
前記フローティング電源回路は、電源用スイッチ素子と、ダイオードと、コンデンサとを有する付記14記載の駆動回路。
(付記18)
前記電源用スイッチ素子は、前記第1の信号ラインの電位が前記第3の電位の時に導通する付記17記載の駆動回路。
(付記19)
前記フローティング電源回路は、DC/DCコンバータを用いて構成される付記14記載の駆動回路。
(付記20)
前記第1のスイッチ素子は、第1のトランジスタと第1のダイオードを用いて構成され、
前記DC/DCコンバータの基準電圧は、前記第1のトランジスタの出力端子に発生する電圧である付記19記載の駆動回路。
(付記21)
前記DC/DCコンバータは、トランスを用いて構成される付記19記載の駆動回路。
(付記22)
前記ローレベルシフト回路は、DC/DCコンバータにより生成されるローレベル基準電圧を基にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記23)
さらに、前記ローレベル基準電圧が供給されるローレベル基準電圧端子にアノードが接続され、前記第1の信号ラインにカソードが接続された保護ダイオードを有する付記22記載の駆動回路。
(付記24)
複数のX電極と、
前記複数のX電極に並行に配置され前記複数のX電極との間に放電を発生させる複数のY電極と、
前記複数のX電極に放電電圧を印加するX電極駆動回路と、
前記複数のY電極に放電電圧を印加するY電極駆動回路とを有し、
前記X電極駆動回路又は前記Y電極駆動回路の少なくともいずれかは、前記付記1〜23のいずれか1項に記載の駆動回路を用いるプラズマディスプレイ装置。
表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を前記第1のドライブ回路へ供給するためのフローティング電源回路と
を有する駆動回路。
(付記2)
前記フローティング電源回路は、電源用スイッチ素子と、ダイオードと、第2のコンデンサを用いて構成される付記1記載の駆動回路。
(付記3)
前記第2のコンデンサは、100μF以上である付記2記載の駆動回路。
(付記4)
前記電源用スイッチ素子は、前記第1の信号ラインの電位が第3の電位の時に導通する付記2記載の駆動回路。
(付記5)
前記第1のドライブ回路は、光伝達素子を用いて構成される付記2記載の駆動回路。
(付記6)
前記第1のドライブ回路は、ゲートカプラを用いて構成される付記5記載の駆動回路。
(付記7)
前記第1のドライブ回路は、フォトカプラとフォトカプラの出力電圧を増幅する増幅回路を用いて構成される付記5記載の駆動回路。
(付記8)
前記フローティング電源回路は、DC/DCコンバータを用いて構成される付記1記載の駆動回路。
(付記9)
前記第1のスイッチ素子は、第1のトランジスタと第1のダイオードを用いて構成され、前記DC/DCコンバータの基準電圧は、前記第1のトランジスタの出力端子に発生する電圧である付記8記載の駆動回路。
(付記10)
前記DC/DCコンバータは、トランスを用いて構成される付記8記載の駆動回路。
(付記11)
表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1のスイッチ素子と並列に接続され、電源投入時において導通し、前記第1のコンデンサを充電するための駆動開始スイッチ回路と
を有する駆動回路。
(付記12)
前記駆動開始スイッチは、前記第1の信号ラインがグランド電位から所定電位になるまでの期間導通する付記11記載の駆動回路。
(付記13)
前記駆動開始スイッチは、pチャネルMOS電界効果トランジスタを用いて構成される付記11記載の駆動回路。
(付記14)
前記第1のドライブ回路は、
グランド電位を基準とした入力信号の基準電位を、負側ヘレベルシフトするローレベルシフト回路と、
前記ローレベルシフト回路の出力信号の基準電位を、正側へレベルシフトするハイレベルシフト回路と、
前記ハイレベルシフト回路の出力信号を増幅する出力増幅回路とを有する付記1記載の駆動回路。
(付記15)
前記ローレベルシフト回路は、前記入力信号の基準電位を、前記第1の信号ラインに発生する最低電位以下にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記16)
前記ローレベルシフト回路は、前記第1の信号ラインに発生する電圧を整流した電圧を基にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記17)
前記フローティング電源回路は、電源用スイッチ素子と、ダイオードと、コンデンサとを有する付記14記載の駆動回路。
(付記18)
前記電源用スイッチ素子は、前記第1の信号ラインの電位が前記第3の電位の時に導通する付記17記載の駆動回路。
(付記19)
前記フローティング電源回路は、DC/DCコンバータを用いて構成される付記14記載の駆動回路。
(付記20)
前記第1のスイッチ素子は、第1のトランジスタと第1のダイオードを用いて構成され、
前記DC/DCコンバータの基準電圧は、前記第1のトランジスタの出力端子に発生する電圧である付記19記載の駆動回路。
(付記21)
前記DC/DCコンバータは、トランスを用いて構成される付記19記載の駆動回路。
(付記22)
前記ローレベルシフト回路は、DC/DCコンバータにより生成されるローレベル基準電圧を基にレベルシフトする付記14記載の駆動回路。
(付記23)
さらに、前記ローレベル基準電圧が供給されるローレベル基準電圧端子にアノードが接続され、前記第1の信号ラインにカソードが接続された保護ダイオードを有する付記22記載の駆動回路。
(付記24)
複数のX電極と、
前記複数のX電極に並行に配置され前記複数のX電極との間に放電を発生させる複数のY電極と、
前記複数のX電極に放電電圧を印加するX電極駆動回路と、
前記複数のY電極に放電電圧を印加するY電極駆動回路とを有し、
前記X電極駆動回路又は前記Y電極駆動回路の少なくともいずれかは、前記付記1〜23のいずれか1項に記載の駆動回路を用いるプラズマディスプレイ装置。
1 交流駆動型PDP
2 X側回路
3 Y側回路
5 駆動制御回路
20 負荷
801 ローレベルシフト回路
802 波形処理回路
803 ハイレベルシフト回路
804 出力増幅回路
OUTA 第1の信号ライン
OUTB 第2の信号ライン
OUTC 出力信号ライン
2 X側回路
3 Y側回路
5 駆動制御回路
20 負荷
801 ローレベルシフト回路
802 波形処理回路
803 ハイレベルシフト回路
804 出力増幅回路
OUTA 第1の信号ライン
OUTB 第2の信号ライン
OUTC 出力信号ライン
Claims (10)
- 表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1の信号ラインの電位を基準とした電源電圧を前記第1のドライブ回路へ供給するためのフローティング電源回路と
を有する駆動回路。 - 前記フローティング電源回路は、電源用スイッチ素子と、ダイオードと、第2のコンデンサを用いて構成される請求項1記載の駆動回路。
- 前記第2のコンデンサは、100μF以上である請求項2記載の駆動回路。
- 前記電源用スイッチ素子は、前記第1の信号ラインの電位が第3の電位の時に導通する請求項2記載の駆動回路。
- 前記フローティング電源回路は、DC/DCコンバータを用いて構成される請求項1記載の駆動回路。
- 表示手段となる容量性負荷に対して所定電圧を印加するマトリクス型表示装置の駆動回路であって、
前記容量性負荷の一端に電位を供給するための第1の信号ラインと、
前記第1の信号ラインヘ第1の電位を供給するための第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を駆動するための第1のドライブ回路と、
前記第1の信号ラインに第3の電位を供給するための第2のスイッチ素子と、
前記容量性負荷の一端に前記第1の電位と異なる第2の電位を供給するための第2の信号ラインと、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの間に接続され、前記第1及び第3の電位よりも低い電位を前記第1の信号ラインに供給可能である第1のコンデンサと、
前記第2の信号ラインに前記第3の電位を供給するための第3のスイッチ素子と、
前記第1の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第4のスイッチ素子と、
前記第2の信号ラインを前記容量性負荷の一端に接続するための第5のスイッチ素子と、
前記第1の信号ライン及び前記第2の信号ラインの少なくとも一方と前記第3の電位を供給する供給ラインとの間に接続されたコイル回路と、
前記第1のスイッチ素子と並列に接続され、電源投入時において導通し、前記第1のコンデンサを充電するための駆動開始スイッチ回路と
を有する駆動回路。 - 前記第1のドライブ回路は、
グランド電位を基準とした入力信号の基準電位を、負側ヘレベルシフトするローレベルシフト回路と、
前記ローレベルシフト回路の出力信号の基準電位を、正側へレベルシフトするハイレベルシフト回路と、
前記ハイレベルシフト回路の出力信号を増幅する出力増幅回路とを有する請求項1記載の駆動回路。 - 前記ローレベルシフト回路は、DC/DCコンバータにより生成されるローレベル基準電圧を基にレベルシフトする請求項7記載の駆動回路。
- さらに、前記ローレベル基準電圧が供給されるローレベル基準電圧端子にアノードが接続され、前記第1の信号ラインにカソードが接続された保護ダイオードを有する請求項8記載の駆動回路。
- 複数のX電極と、
前記複数のX電極に並行に配置され前記複数のX電極との間に放電を発生させる複数のY電極と、
前記複数のX電極に放電電圧を印加するX電極駆動回路と、
前記複数のY電極に放電電圧を印加するY電極駆動回路とを有し、
前記X電極駆動回路又は前記Y電極駆動回路の少なくともいずれかは、前記請求項1〜9のいずれか1項に記載の駆動回路を用いるプラズマディスプレイ装置。
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