JP2007305445A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

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Abstract

【課題】製造工程を複雑にすることなく、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことによりプラズマディスプレイパネルの発光効率を向上させる。
【解決手段】走査電極3および維持電極4からなる表示電極対とデータ電極9とが立体交差するように前面基板1と背面基板2とを対向配置したパネルであって、走査電極3および維持電極4のそれぞれは不透明なバス電極部3B、4Bを有し、隔壁10は、データ電極9の伸長方向に平行する縦隔壁10Aと表示電極対の伸長方向に平行する横隔壁10Bとを備え、横隔壁10Bの高さは縦隔壁10Aの高さよりも低く、横隔壁10Bは、少なくともその一部が走査電極3のバス電極部3Bと対向するように設けられた走査電極側の横隔壁10B3と、少なくともその一部が維持電極4のバス電極部4Bと対向するように設けられた維持電極側の横隔壁10B4とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示装置に用いられるプラズマディスプレイパネルに関する。
テレビ等の表示装置に用いられるプラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)にはいくつかの種類があるが、現在は、高精細化、大画面化に適し、製造の容易なAC型かつ3電極面放電型パネルが主に商品化されている。
このパネルは、放電空間が形成されるように1対の基板を対向配置し、その放電空間を複数の放電セルに仕切るための隔壁を備え、各放電セルに放電を発生させるための電極群を配置するとともに赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を設けたものである。そして、放電により発生する紫外光によってこれらの蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行う。
このようなパネルは表示の応答速度が速く、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であり表示品質が高いこと等の特徴を持っている。そして、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置等、各種の用途に使用されている。
ところで、近年はパネルのさらなる大画面化、高輝度化を実現するための開発が進められている。それにともない消費電力も大きくなることが予想されており、パネルの発光効率を今以上に高める開発も進められている。発光効率の向上については、蛍光体の特性、放電ガス、放電セルの形状、駆動回路等、様々な観点から検討されているが、例えば特許文献1には、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことにより発光効率を向上させたパネルの構造が開示されている。
特開2001−189135号公報
しかしながら、上記特許文献に記載されている構造は横隔壁の幅が広くなって排気のコンダクタンスが悪くなり、前面基板と背面基板とを貼り合わせたのち内部の空気を排気するために長時間を要するので、パネルの製造工数が増加するだけでなく、製造設備が大型化し、かつそのランニングコストも高くなるという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、製造工程を複雑にすることなく、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことにより発光効率を向上させたパネルを供給することを目的とする。
この課題を解決するために本発明のパネルは、走査電極および維持電極からなる表示電極対を形成した前面基板とデータ電極および隔壁を形成した背面基板とを、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面基板と背面基板とを対向配置したパネルであって、走査電極および維持電極のそれぞれは不透明なバス電極部を有し、隔壁は、データ電極の伸長方向に平行する縦隔壁と表示電極対の伸長方向に平行する横隔壁とを備え、横隔壁の高さは縦隔壁の高さよりも低く、横隔壁は、少なくともその一部が走査電極のバス電極部と対向するように設けられた走査電極側の横隔壁と、少なくともその一部が維持電極のバス電極部と対向するように設けられた維持電極側の横隔壁とを有することを特徴とする。この構成により、製造工程を複雑にすることなく、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことにより発光効率を向上させたパネルを供給することができる。
また本発明のパネルは、横隔壁の頂部に蛍光体層が形成されていてもよい。この構成により、発光量を増やし、発光効率をさらに高めることができる。
また本発明のパネルの前面基板には、走査電極および維持電極のそれぞれが2本ずつ交互に形成されていてもよい。この構成により、隙間部で不要な放電が発生する可能性をなくすことができる。
本発明によれば、製造工程を複雑にすることなく、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことにより発光効率を向上させたパネルを供給することが可能となる。
以下、本発明の一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が、本発明の実施の形態はこれに一致するものに限定されるものではない。
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態におけるパネルの構造を示す分解斜視図である。本実施の形態におけるパネルは、ガラス製の前面基板1と背面基板2とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板1上には表示電極対を構成する走査電極3と維持電極4とが互いに平行に対をなして複数形成されている。走査電極3と維持電極4とは、それぞれ透明電極部3A、4Aと、金属材料を用いた不透明なバス電極部3B、4Bとから構成されている。走査電極3と維持電極4との間の、放電を発生させない部分には、黒色材料を用いたブラックストライプ層5が形成されている。そして、走査電極3、維持電極4およびブラックストライプ層5を覆うように誘電体層6が形成され、誘電体層6上には保護層7が形成されている。
一方、背面基板2上には絶縁体層8で覆われた複数のデータ電極9が設けられ、その絶縁体層8上には井桁状の隔壁10が設けられている。井桁状の隔壁10は、データ電極9の伸長方向に平行する縦隔壁10Aと、走査電極3および維持電極4の伸長方向に平行し、かつ縦隔壁10Aの高さよりも低い横隔壁10Bとからなる。横隔壁10Bは、少なくともその一部が走査電極3のバス電極部3Bと対向するように設けられた走査電極側の横隔壁10B3と、少なくともその一部が維持電極4のバス電極部4Bと対向するように設けられた走査電極側の横隔壁10B4とを有する。そして、絶縁体層8の表面、縦隔壁10Aの側面、横隔壁10Bの側面および頂部に蛍光体層11が形成されている。
前面基板1と背面基板2とは、走査電極3および維持電極4とデータ電極9とが交差するように対向配置されており、走査電極3、維持電極4とデータ電極9との交点に放電セルが形成されている。そして放電セル内部には、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、放電セルは縦隔壁10Aによって他の放電セルと隔離されている。
図2は本発明の一実施の形態におけるパネルの構造を示す電極および隔壁の配置図であり、走査電極3、維持電極4、ブラックストライプ層5、データ電極9、隔壁10の位置関係を画面表面から見た図を示している。本実施の形態のパネルの放電セルは、縦隔壁10Aと横隔壁10Bとで囲まれ、走査電極3および維持電極4とデータ電極9を有する。図面の縦方向に隣接する放電セルの間に横隔壁10Bが2本形成され、そしてこの2本の横隔壁10Bの間に隙間部20が形成されている。ここで、走査電極側の横隔壁10B3は走査電極3のバス電極部3Bと対向し、走査電極側の横隔壁10B4は維持電極4のバス電極部4Bと対向している。ブラックストライプ層5は走査電極3、維持電極4のバス電極部3B、4Bを含む形で形成されている。走査電極3、維持電極4の透明電極部3A、4Aは、バス電極部3B、4Bと重なる部分から放電セルの中央にかけて形成され、放電ギャップを挟んで向かい合っている。図3は、図2のA−A線断面図である。このように隣接する放電セルの間に横隔壁10Bが2本形成され、この2本の横隔壁10Bの間に隙間部20が形成されている。また横隔壁10Bは、縦隔壁10Aと比較して高さが低く形成されているため、図3のように、横隔壁10Bと誘電体層6との間に間隙ができている。蛍光体層11は絶縁体層8の表面から、横隔壁10Bの上部を含めて形成されている。
図4は本発明の一実施の形態におけるパネルの電極配列図である。行方向に長いn本の走査電極SC1〜SCn(図1の走査電極3)およびn本の維持電極SU1〜SUn(図1の維持電極4)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜Dm(図1のデータ電極9)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。本実施の形態におけるパネルは、走査電極3および維持電極4のそれぞれが2本ずつ交互にSC1、SU1、SU2、SC2、SC3、SU3、・・・のように形成されているため、走査電極3と維持電極4との位置関係が、奇数行(i=2k−1、k=1〜n/2)の放電セルと偶数行(i=2k、k=1〜n/2)の放電セルとでは逆になっている。
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。本実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置は、1フィールドを初期化期間、書込み期間、維持期間を有する複数のサブフィールドに分割してパネルを駆動している。図5はパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図であり、図5には2つのサブフィールド(第1サブフィールドおよび第2サブフィールド)に対する駆動電圧波形を示している。
第1サブフィールドの初期化期間の前半部では、データ電極D1〜Dmおよび維持電極SU1〜SUnを0(V)に保持し、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走査電極SC1〜SCnに印加する。すると、すべての放電セルで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。
初期化期間の後半部では、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、すべての放電セルで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。なお、初期化期間の前半部を省略してもよく、この場合には、直前のサブフィールドにおいて維持放電を行った放電セルを選択的に初期化する。
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。
続く維持期間では、走査電極SC1〜SCnに正の維持パルス電圧Vs(V)を、維持電極SU1〜SUnに接地電位、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では、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0(V)を、維持電極SU1〜SUnには維持パルス電圧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。
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。
次に、本実施の形態によるパネルの特徴部分について、詳細に説明する。本実施の形態のパネルの特徴は、図1〜図3に示したように隣接する放電セルの間に横隔壁10Bが2本形成され、この2本の横隔壁10Bの間に隙間部20が形成され、そして走査電極3および維持電極4のバス電極部3B、4Bが横隔壁10Bと向かい合って配置されていることである。そして、横隔壁10Bは、縦隔壁10Aと比較して高さが低く形成されており、横隔壁10Bと誘電体層6との間に間隙ができていることである。
図6(a)は、本発明の一実施の形態におけるパネルの横隔壁10Bと隙間部20との詳細図であり、各数値は42インチ高精細パネルの一設計例を示している。この設計例では、隣接する放電セルの間の距離は280μmである。また、縦隔壁10Aの高さは120μm、横隔壁10Bの高さは100μmであり、横隔壁10Bと保護層7との間に20μmの間隙ができている。仮にこの設計例において横隔壁10Bの間に隙間部20を設けなかったと仮定すると、図6(b)に示すように、隣接する放電セルの間において、横隔壁10Bと保護層7との間隙が狭くなる距離が280μmとなり排気コンダクタンスが小さくなってしまう。しかしながら本実施の形態においては2本の横隔壁10Bの間に隙間部20が形成されているので、図6(a)に示したように、横隔壁10Bと保護層7との間隙が狭くなる距離が40μm×2=80μmとなり、排気コンダクタンスを3.5倍と大きくすることができる。
また横隔壁10Bと保護層7との間隙によって各放電セルが連結されているので、データ電極の長手方向に隣接する放電セルからプライミング粒子が飛来し、放電が安定化するという効果もある。このプライミング粒子は、放電により発生する荷電粒子、あるいは励起原子である。本実施の形態においては、プライミング粒子は移動できるが、放電は発生することがないように、この横隔壁10Bと保護層7との間隙を設計している。この間隙は5μm以上、40μm以下に設計することが望ましい。加えて本実施の形態におけるパネルは、縦隔壁10Aと保護層7との間には間隙はなく、走査電極の長手方向に隣接する放電セルからはプライミング粒子が飛来し難いので、隣接セルの書込み放電の影響による誤動作を抑制する効果もある。
また、本実施の形態におけるパネルは、図6(a)に示すように、走査電極3および維持電極4のバス電極部3B、4Bが横隔壁10Bと対向して配置されているため、バス電極部3B、4Bの位置では放電が起きず無駄なエネルギー消費がない。仮に、図6(c)に示すように、走査電極3および維持電極4のバス電極部3B、4Bに対向する位置に横隔壁10Bがなかったとすると、金属材料で形成されているバス電極部3B、4Bが光を遮断するため、バス電極部3B、4Bで発生した放電にともなう発光をパネル外部に取り出せなくなり、発光効率が低下する。
図7は発光強度の分布を示す図であり、図7(a)は本実施の形態のパネルにおける発光強度の分布を示し、図7(b)は、図6(c)に示したパネル、すなわち走査電極3および維持電極4のバス電極部3B、4Bに対向する位置に横隔壁10Bがないパネルの発光強度の分布を示している。図6(c)に示したパネルの発光強度の分布は、図7(b)に示したように、放電セルの中央で大きく周辺で小さくなっているが、バス電極部3B、4Bでは発光を遮断し、発光強度の分布に凹みができる。この凹み部分は、放電によりエネルギーが消費されているにもかかわらず表示のための発光として利用できていない無駄な部分であり、発光効率の低下を招いている原因の1つである。
一方、本実施の形態におけるパネルは、図6(a)に示したように、走査電極3および維持電極4のバス電極部3B、4Bが横隔壁10Bと向かい合って配置されているため、発光分布は、図7(a)に示したように、発光が遮断されることはない。これは、バス電極部3B、4Bの位置では放電が起きないためであり、無駄なエネルギーの消費がない。図7(a)の発光分布と図7(b)の発光分布とを比較すると、図7(a)の発光分布は発光している領域が狭いにもかかわらず、発光量としては図7(b)の発光量とほとんど同じである。これは、本実施の形態におけるパネルの発光効率が図6(c)に示したパネルの発光効率よりも大きいことを表しており、この比較例においては、本実施の形態におけるパネルの発光効率が約20%高くなった。
以上説明したように本実施の形態におけるパネルは、排気コンダクタンスを良好に保ちながら発光効率の高いパネルを実現することができる。
なお、2本の横隔壁10Bの間に隙間部20を形成すると、隙間部20において放電が発生する可能性がある。しかしながら本実施の形態におけるパネルは、走査電極3と維持電極4との位置関係が、奇数行と偶数行とで逆になっている。すなわち、電極の並び順は、上からSC1、SU1、SU2、SC2、SC3、SU3、・・・のようになっている。そのため隙間部20の前面基板1側には2本の走査電極3が配置されているか、2本の維持電極4が配置されているかのいずれかである。したがって、初期化期間または書込み期間において走査電極3とデータ電極9との間、または維持電極4とデータ電極9との間で放電が発生することがあったとしても、維持期間において維持放電が発生することはない。
さらに、本実施の形態におけるパネルは、データ電極9を駆動するための消費電力を小さくできるという利点もある。データ電極9は上述したように走査電極3および維持電極4と対向して配置されているためそれらの電極との間に静電容量が存在する。そしてこの静電容量が大きいとデータ電極9を駆動するための消費電力も大きくなる。隔壁10は、ガラス材料等の絶縁物を用いて形成され、その比誘電率は1以上であり、通常5〜10程度である。そのためデータ電極9上に横隔壁10Bを設けると、その分、データ電極9の静電容量が大きくなる。しかしながら図6(a)に示した本実施の形態におけるパネルは、図6(b)に示したパネルと比較すると明らかにデータ電極9の静電容量が小さく、その分、データ電極9を駆動するための消費電力を小さくすることができる。
本実施の形態におけるパネルのもう1つの特徴として、横隔壁10Bの上部に蛍光体層11が形成されている点がある。言うまでもなく、横隔壁10Bと保護層7との間に間隙が形成されているからこそ可能な構成である。上述したように横隔壁10Bと保護層7との間隙で放電が発生することはないが、放電セル内の放電により発生した紫外線は横隔壁10Bの上部の蛍光体層11まで到達するので、この位置に蛍光体層11がないパネルに比べて発光の量を増やすことができる。横隔壁10Bの上部の前面基板1にはバス電極部3B、4Bが形成されているため、この部分での発光は直接には透過しないが、放電セル内部で反射することにより放電セルの発光量を増加させる。つまり、横隔壁10Bの上部の蛍光体層11は、放電によるエネルギー消費量に寄与しないにもかかわらず発光量を増やし、発光効率をさらに高める効果がある。
なお、本実施の形態の説明において用いた具体的な各数値は、単に一例をあげたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。
本発明によれば、製造工程を複雑にすることなく、放電によって生じた可視光を遮断することなく外部に取り出すことにより発光効率を向上させたパネルを供給することができ、表示装置に用いられるパネルとして有用である。
本発明の一実施の形態におけるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの構造を示す電極および隔壁の配置図 図2のA−A線断面図 本発明の一実施の形態における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を示す図 (a)は本発明の一実施の形態におけるパネルの横隔壁と隙間部との詳細図、(b)は横隔壁の間に隙間部のないパネルの詳細図、(c)は走査電極および維持電極のバス電極部に対向する位置に横隔壁がないパネルの詳細図 発光強度の分布を示す図
符号の説明
1 前面基板
2 背面基板
3 走査電極
3A 透明電極部
3B バス電極部
4 維持電極
4A 透明電極部
4B バス電極部
5 ブラックストライプ層
6 誘電体層
7 保護層
8 絶縁体層
9 データ電極
10 隔壁
10A 縦隔壁
10B 横隔壁
10B3 走査電極側の横隔壁
10B4 維持電極側の横隔壁
11 蛍光体層
20 隙間部

Claims (3)

  1. 走査電極および維持電極からなる表示電極対を形成した前面基板と、データ電極および隔壁を形成した背面基板とを、前記表示電極対と前記データ電極とが立体交差するように前記前面基板と前記背面基板とを対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、
    前記走査電極および前記維持電極のそれぞれは不透明なバス電極部を有し、
    前記隔壁は、前記データ電極の伸長方向に平行する縦隔壁と、前記表示電極対の伸長方向に平行する横隔壁とを備え、
    前記横隔壁の高さは前記縦隔壁の高さよりも低く、
    前記横隔壁は、少なくともその一部が前記走査電極のバス電極部と対向するように設けられた走査電極側の横隔壁と、少なくともその一部が前記維持電極のバス電極部と対向するように設けられた維持電極側の横隔壁とを有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
  2. 前記横隔壁の頂部に蛍光体層が形成されてい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. 前記前面基板には、前記走査電極および前記維持電極のそれぞれが2本ずつ交互に形成されてい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。
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