JP2006294542A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】大型、高精細パネルであっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】前面ガラス基板１上に互いに平行に配置しかつ誘電体層６で覆った走査電極２と維持電極３とからなる複数対の表示電極と、前面ガラス基板１に放電空間２４を挟んで対向配置される背面ガラス基板８上に表示電極と直交する方向に配置した複数のデータ電極１０とを備えたプラズマディスプレイパネル２１であって、プラズマディスプレイパネル２１の周辺部におけるデータ電極１０の電極幅がプラズマディスプレイパネル２１の中央部におけるデータ電極１０の電極幅よりも広いことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、大型ディスプレイ装置等に用いられるプラズマディスプレイパネルに関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、１対の走査電極と維持電極とからなる表示電極が前面ガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁がそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。ここで表示電極とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のパネルにおいて、各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線でＲＧＢ各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

パネルを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。各サブフィールドはそれぞれ初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間は放電セルで初期化放電を行い、それ以前の個々の放電セルに対する壁電荷の履歴を消すとともに、続く書込み動作のために必要な壁電荷を形成する。続く書込み期間では、走査電極に走査パルスを順次印加するとともに、データ電極には表示すべき画像信号に対応した書込みパルスを印加し、走査電極とデータ電極との間で選択的に書込み放電を起こし、選択的な壁電荷形成を行う。そして維持期間では、走査電極と維持電極との間に輝度重みに応じた所定の回数の維持パルスを印加し、書込み放電による壁電荷形成を行った放電セルを選択的に放電させ発光させる。

ここで、画像を正しく表示するためには書込み期間における選択的な書込み放電を確実に行うことが重要であるが、書込み放電に関しては、各電極の寸法精度の影響を受けやすいこと、データ電極上に形成された蛍光体層が放電を起こり難くしていること等、放電を不安定にする要因が多い。これらの問題点に対し、たとえば特許文献１には、データ電極形状を工夫して短時間で確実に書込み動作を行い、電力消費の少ないパネルが開示されている。
特開２０００−１００３３８号公報

しかしながら、今後はパネルの大型化が進むと同時に高精細度化も進み、パネル全面にわたり精度良く放電セルを製作することがますます難しくなってきている。そして、上述した従来の技術においては、各電極の寸法精度の影響を大きく受けることなく放電を安定にするデータ電極形状に設計すると消費電力が増大し、逆に消費電力が増大しない程度のデータ電極形状とすると電極の寸法精度の影響を受け放電が不安定になるといった問題点があった。

本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、大型、高精細パネルであっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なパネルを提供することを目的とする。

本発明は、第１の基板上に互いに平行に配置した走査電極と維持電極とからなる複数対の表示電極と、第１の基板に放電空間を挟んで対向配置された第２の基板上に表示電極と直交する方向に配置した複数のデータ電極とを備えたパネルであって、パネルの周辺部におけるデータ電極の電極幅がパネルの中央部におけるデータ電極の電極幅よりも広いことを特徴とする。この構成により、大型、高精細パネルであっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なパネルを提供することができる。

また本発明のパネルは、データ電極の電極幅が、パネルの中央部から周辺部に行くにしたがって広くなる構成であってもよい。この構成により、輝度の不連続等により表示品質が低下するおそれがなくなる。

また本発明のパネルは、第２の基板上に配置された複数のデータ電極のうち、少なくとも１つのデータ電極の端部側の電極幅がそのデータ電極の中央部の電極幅よりも広い構成であってもよい。この構成によっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なパネルを提供することができる。

また本発明のパネルは、第２の基板上に配置された複数のデータ電極のうち、周辺部に配置されたデータ電極の電極幅が中央部に配置されたデータ電極の電極幅よりも広い構成であってもよい。この構成によっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なパネルを提供することができる。

本発明によれば、大型、高精細パネルであっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能なパネルを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態におけるパネルについて、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるパネルの構造を示す分解斜視図である。第１の基板である前面ガラス基板１上には表示電極としての走査電極２および維持電極３をそれぞれ構成する透明電極２ａ、３ａが形成され、その上に補助電極２ｂ、３ｂが形成されている。そして、透明電極２ａ、３ａ、補助電極２ｂ、３ｂを覆うように前面ガラス基板１上に誘電体層６が形成されている。この誘電体層６は、たとえばガラスペーストをダイコート法等を用いて塗布した後、焼成して形成することができる。そして、誘電体層６上に保護層７を形成する。保護層７は、たとえば酸化マグネシウムを真空蒸着法等の成膜プロセスを用いて形成することができる。こうして前面板２２は、前面ガラス基板１上に走査電極２、維持電極３、誘電体層６、保護層７が形成されて構成されている。

第２の基板である背面ガラス基板８上にはデータ電極１０がストライプ状に形成されている。なおデータ電極１０の形状の詳細については後述する。データ電極１０は、たとえば感光性Ａｇペーストをスクリーン印刷法等により塗布した後フォトリソグラフィー法等によってパターニングし、焼成することで形成することができる。そして、データ電極１０を覆うように下地誘電体層９が形成されている。下地誘電体層９は、たとえばガラスペーストをスクリーン印刷で塗布した後、焼成することによって形成することができる。そして、ストライプ状あるいは井桁状の隔壁１１が下地誘電体層９上に形成されている。隔壁１１は、たとえばＡｌ_２Ｏ_３等の骨材とガラスフリットとを主剤とする感光性ペーストをスクリーン印刷法やダイコート法等により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングし、焼成することで形成することができる。または、ガラス材料を含むペーストをスクリーン印刷法等により所定のピッチで繰り返し塗布した後、焼成することによって形成してもよい。そして、隔壁１１と隔壁１１との間の溝には、赤色、緑色、青色に発光する蛍光体層１２が形成されている。これは、たとえば蛍光体粒子と有機バインダとを含む蛍光体インキを塗布した後、焼成することによって形成することができる。こうして背面板２３は、背面ガラス基板８上にデータ電極１０、下地誘電体層９、隔壁１１、蛍光体層１２が形成されて構成されている。

そして、背面板２３の周辺部に低融点ガラスフリットを塗布して乾燥させ、この背面板２３と前面板２２とを対向配置して加熱処理を行い封着する。そして、前面板２２と背面板２３との間の放電空間２４を高真空に排気した後、ネオン、キセノン等の放電ガスを封入してパネル２１が完成する。

図２は本発明の実施の形態１におけるパネル２１の電極配列図である。列方向にｍ列のデータ電極１０が配列され、行方向にｎ行の走査電極２とｎ行の維持電極３とが交互に配列されている。そして、１対の走査電極２、維持電極３と１つのデータ電極１０とを含む放電セル１５が放電空間２４内にｍ×ｎ個形成されている。なお、パネル２１が５０吋ワイドＸＧＡタイプ（１３６６×７６８画素）のパネルの場合、ｍ＝１３６６×３であり、ｎ＝７６８である。

次に、パネル２１を駆動するための駆動波形とそのタイミングについて説明する。なお本実施の形態においては、１フィールド期間が初期化期間、書込み期間、維持期間を有する複数のサブフィールドから構成されているものとして説明するが、他のサブフィールド構成であってもよい。

図３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図である。初期化期間では、データ電極１０および維持電極３を接地電位に保持し、走査電極２には、緩やかに上昇するランプ波形電圧を印加する。その後、維持電極３を正電圧に保ち、走査電極２に、緩やかに下降するランプ波形電圧を印加する。この間に、放電セル１５では２回の微弱な初期化放電が起こり、走査電極２上の壁電圧および維持電極３上の壁電圧が弱められる。また、データ電極１０上に書込み動作に適した正の壁電圧Ｖｗが蓄積される。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された壁電荷により生じる電圧をさす。以上により、それ以前の個々の放電セルに対する壁電圧の履歴を消すとともに、続く書込み放電に必要な壁電圧を形成する初期化動作が終了する。

書込み期間では、表示すべき放電セル１５に対応するデータ電極１０に正の書込みパルス電圧Ｖｄを印加するとともに、対応する走査電極２に負の走査パルス電圧Ｖａを印加する。すると、書込みパルス電圧Ｖｄと走査パルス電圧Ｖａとを同時に印加した放電セルのデータ電極１０上部と走査電極２上部との交差部における電圧差は、書込みパルス電圧Ｖｄ、走査パルス電圧Ｖａのそれぞれの絶対値の和にデータ電極１０上部の正の壁電圧Ｖｗが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。するとデータ電極１０と走査電極２との間で放電が発生し、維持電極３と走査電極２との間の放電に進展する。その結果、走査電極２上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極３上およびデータ電極１０上に負の壁電圧が蓄積される。一方、書込みパルス電圧Ｖｄと走査パルス電圧Ｖａとを同時に印加しなかった放電セルでは書込み放電は発生しない。このような書込み動作を全放電セルで行い、書込み期間が終了する。

維持期間においては、走査電極２と維持電極３とに正の維持パルス電圧Ｖｓを交互に印加することにより、書込み放電を起こした放電セル１５に対してサブフィールドの輝度の重み付けに対応した回数だけ維持放電が継続して行われる。一方、書込み放電を起こさなかった放電セルでは維持放電は発生しない。

他のサブフィールドについても同様の動作を行う。

次に、背面ガラス基板８上に形成されるデータ電極１０の詳細な形状について説明する。図４は、本実施の形態におけるデータ電極１０の形状を示す図であり、図４（ａ）は背面ガラス基板８上にデータ電極１０をストライプ状に形成した図、図４（ｂ）、図４（ｃ）は図４（ａ）においてデータ電極１０の円で囲んだ部分の拡大図である。なお、図面を見やすくするために図４ではデータ電極１０のパネル外部への引き出し線は省略している。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）は電極幅の違いを強調して示している。データ電極１０の形状は、パネルの周辺部におけるデータ電極１０の電極幅を、中央部における電極幅よりも広く設計している。特にデータ電極１０の端部側、図４（ａ）においてはデータ電極１０の上部および下部の電極幅を中央部の電極幅よりも広く設計しており、本実施の形態においては、データ電極１０の上端を含む３０ｍｍおよび下端を含む３０ｍｍの部分のデータ電極幅を１３０μｍ、中央部のデータ電極幅を１００μｍとしている。なお、データ電極１０のピッチはおよそ２７０μｍである。そしてこのようにデータ電極１０を設計することにより、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能となる。また、図４（ｃ）に示したように、パネルの中央部から周辺部に行くにしたがって電極幅が連続的に広くなるように設計してもよい。電極幅を連続的に変化させると放電セルの放電特性も連続的に変化するので、輝度の不連続等により表示品質が低下するおそれがない。

データ電極の形状を上述のように設計することにより書込み放電が安定する理由については完全に解明されたわけではないが、次のような要因が考えられる。

第１の要因として、隔壁とデータ電極との相対位置ずれがある。パネルが大型化、高精細度化するにつれ、パネル全面にわたり精度良く放電セルを作成することが難しくなる。特にパネルの周辺部では、マスクや基板の伸び縮みにともなう誤差や位置合わせにともなう誤差等、製造時の誤差が積算されるので、パネル周辺部における放電セルの精度が低下する。特に、データ電極幅が狭い場合、隔壁とデータ電極との相対位置がずれると、データ電極に印加された電圧が放電空間内部に十分に伝わらなくなり、書込み放電が発生し難くなる可能性がある。そこで、データ電極幅を十分広く設計すると、隔壁とデータ電極との相対位置がずれてもデータ電圧を放電空間内部に確実に伝えることができるので、安定して書込み放電が発生する。

第２の要因として、データ電極上の壁電圧の低下が考えられる。パネルの周辺部では、隔壁高さのばらつきや誘電体層の厚みむら等により放電セル間に隙間が発生する可能性が高くなる。初期化期間において書込み動作に適した壁電圧がデータ電極上に蓄積されるが、放電セル間に隙間があると隣接する放電セルから荷電粒子が飛来してデータ電極上の壁電荷を中和し、壁電圧を低下させ、書込み放電時に放電セルに印加される電圧が不足し書込み放電が不安定になる可能性がある。そこで、データ電極幅を十分広く設計するとデータ電極容量が増加するため、壁電圧を変化させるためにはより多くの電荷が必要となる。言いかえると、データ電極幅を十分広く設計することで、荷電粒子が飛来してデータ電極上の壁電荷を中和しても壁電圧の低下を小さく抑えることができる。したがって、書込み放電時に放電セルに印加される電圧が不足することなく書込み放電が安定する。

このようにいずれの要因に対してもデータ電極幅を広く設計することにより書込み放電を安定させることができる。図５は５０吋ワイドＸＧＡパネルにおいて、データ電極幅をパネル全面にわたり一律に広げたときの、データ電極幅と書込みマージンとの相関図である。書込みマージンは書込み放電の安定性の指標として測定したものであり、データ電極幅が１００μｍのときに安定した書込み動作に必要な書込み電圧を基準として、データ電極幅を変更したときの同書込み電圧の変化を示している。図５には、データ電極を駆動するための電力（以下、「データ電力」と略記する）を、データ電極幅が１００μｍのときのデータ電力との相対値として示している。このように、データ電極幅を広げることによって書込みマージンが増大することが実験的にも確認できたが、データ電極幅を広くすることにより電極容量も増加するので、データ電力も増加してしまう。

一方、上述したように、書込み放電が不安定になる放電セルはパネル周辺部の領域に局在している。実際、表示画面上の各領域で書込み電圧マージンの大きさを測定すると、パネル周辺部における放電セルの書込みマージンが小さく、パネル中央部に行くにつれて大きくなることが確認された。したがって、パネル全面においてデータ電極幅を広げる必要はなく、パネル周辺部ではデータ電極幅を広く、パネル中央部では電極幅を狭く設計することで、書込み放電を安定させるとともにデータ電力の増加も抑制することができる。本実施の形態においては、図４（ａ）に示したように、電極幅を広くする領域をデータ電極の上部および下部の３０ｍｍに限定することによりデータ電力の増加をおよそ１％程度に抑えることができた。

なお、上述の実施の形態では、赤色、緑色、青色の放電セルの幅がすべて等しいものとして説明したが、本発明は放電セルの幅が色毎に異なっていても適用することができる。図６は、本発明の他の実施の形態におけるパネルのデータ電極１０の形状を示す図であり、赤色、緑色、青色の放電セルの幅がそれぞれ２５０μｍ、２７０μｍ、２９０μｍとしたときのデータ電極１０の形状を示す図である。この場合にも、データ電極１０の上端を含む３０ｍｍ、および下端を含む３０ｍｍの部分の赤色、緑色、青色のデータ電極幅をそれぞれ１１０μｍ、１３０μｍ、１３０μｍ、中央部のデータ電極幅をそれぞれ１００μｍ、１００μｍ、１００μｍとしている。そしてこのようにデータ電極１０を設計することにより、放電セルの幅が色毎に異なっていても表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるパネルの構造については、ほぼ実施の形態１と同様であるため説明を省略する。実施の形態２が実施の形態１と大きく異なるところは、周辺部に配置されたデータ電極の電極幅が、中央部に配置されたデータ電極の電極幅よりも広く設計されている点である。図７は、本発明の実施の形態２におけるパネルのデータ電極１０の形状を示す図である。パネルの左端から１００本分、および右端から１００本分のデータ電極１０の電極幅をパネルの中央部におけるデータ電極幅に比べて広く設計されており、本実施の形態においては、パネル左右部の電極幅を１３０μｍ、パネル中央部の電極幅を１００μｍに設計している。もちろんこの場合にも図７（ａ）に示すように、パネルのパネル中央部から左右の周辺部に行くにしたがって徐々に電極幅が広くなるように設計してもよい。このように設計することで、放電セルの放電特性も徐々に変化するので、輝度の不連続等により表示品質が低下するおそれがない。さらに放電セルの幅が赤色、緑色、青色で異なっている場合には、各色毎に、パネル中央部から左右の周辺部に行くにしたがって電極幅が広くなるように設計すればよい。

また、図７（ｂ）に示したように、パネルの左右の周辺部の電極幅を広く、かつパネルの上下の周辺部の電極幅を広くなるように設計してもよい。

このように、書込み放電を安定させるためには必ずしもパネル全面においてデータ電極幅を広げる必要はない。そして、上述したいずれの実施の形態においても、パネル周辺部ではデータ電極幅を広く、パネル中央部では電極幅を狭く設計することで、書込み放電を安定させるとともにデータ電力の増加も抑制することができる。

なお、データ電極の電極幅を広げる領域、およびその電極幅については、上述の領域あるいは上述した数値に限定されるものではなく、放電セルの特性、パネルの組み立て精度等に応じて、最適に設定することが望ましい。

本発明のパネルは、大型、高精細パネルであっても、消費電力の増大を抑えつつ、表示画面全面にわたり安定した書込み放電が可能となるので、ディスプレイ装置用のパネルとして有用である。

本発明の実施の形態１におけるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの電極配列図 同パネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 同パネルのデータ電極の形状を示す図 同パネルのデータ電極幅と書込みマージンとの相関図 本発明の他の実施の形態におけるパネルのデータ電極の形状を示す図 本発明の実施の形態２におけるパネルのデータ電極の形状を示す図

符号の説明

１ 前面ガラス基板
２ 走査電極
３ 維持電極
８ 背面ガラス基板
１０ データ電極
１１ 隔壁
１５ 放電セル
２１ パネル
２２ 前面板
２３ 背面板
２４ 放電空間

Claims (4)

1. 第１の基板上に互いに平行に配置した走査電極と維持電極とからなる複数対の表示電極と、
   前記第１の基板に放電空間を挟んで対向配置された第２の基板上に前記表示電極と直交する方向に配置した複数のデータ電極とを備えたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記プラズマディスプレイパネルの周辺部における前記データ電極の電極幅は、前記プラズマディスプレイパネルの中央部における前記データ電極の電極幅よりも広いことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記データ電極の電極幅は、前記プラズマディスプレイパネルの中央部から周辺部に行くにしたがって広くなる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パネル。
3. 前記第２の基板上に配置された複数の前記データ電極のうち、少なくとも１つのデータ電極の端部側の電極幅はそのデータ電極の中央部の電極幅よりも広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記第２の基板上に配置された複数の前記データ電極のうち、周辺部に配置されたデータ電極の電極幅は、中央部に配置されたデータ電極の電極幅よりも広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。

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