JP2007311100A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】紫外光の利用効率を高め、プラズマディスプレイパネルの画面輝度の向上を図る。
【解決手段】相互に所定の間隔を隔てて配置され、その間に放電空間を形成する下部基板と上部基板と、下部基板と上部基板間に設けられて放電空間を区画して放電セルを形成する複数の隔壁と、放電セルの内部に放電を起こす複数の第１及び第２放電電極と、放電セルの内壁に塗布されて放電によって発生する紫外光に励起されて可視光を放出する蛍光体層とを備え、前記上部基板に紫外光反射膜を形成し、発生した紫外光の内、従来前面ガラスに吸収消滅していた紫外光を反射させ、放電セル側に戻し可視光に変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、輝度を向上させ、躯体の温度上昇を抑止するためのプラズマディスプレイパネルの構成に関するものである。

最近のＴＶ受像機の市場販売状況は、薄型表示装置を用いた大画面ＴＶが主流となっている。その一つにプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと表記）を用いた大画面ＴＶ受像機がある。ＰＤＰは、画素一つ一つが自ら発光しているため鮮明な画像が得られるのが特長である。

ＰＤＰは、電気的放電を利用して画像を形成する装置であって、輝度や視野角などの表示性能が優秀でその使用が増加している。このようなＰＤＰは、電極に印加される直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）電圧によって電極間でガス放電が起こり、このガス放電過程によって生じる紫外線の放射によって蛍光体が励起されて可視光を発光する。

前記ＰＤＰは、その放電形式によってＤＣ型とＡＣ型とに分類される。ＤＣ型ＰＤＰは、全ての電極が放電空間に露出される構造であって、対応電極間に電荷の移動が直接的になされる。ＡＣ型ＰＤＰは、少なくとも一つの電極が誘電体層で覆われ、対応する電極間に直接的な電荷の移動がなされない代わりに壁電荷によって放電が行われる。

また、ＰＤＰは、電極の配置構造によって対向放電型と面放電型とに分類される。対向放電型ＰＤＰは、対をなす二つの維持電極がそれぞれ前面基板と背面基板とに配置された構造であって、放電が基板の垂直軸方向に形成される。面放電型ＰＤＰは、対をなす二つの維持電極が同じ基板上に配置された構造であって、放電が基板の一平面上で形成される。

しかし、前記対向放電型ＰＤＰは、発光効率は高いが、プラズマによって蛍光体層が容易に劣化する短所があって、最近は面放電型ＰＤＰが主流となっている（例えば特許文献１参照）。

図４及び図５に、従来の一般的な面放電型ＰＤＰを示している。従来のＰＤＰは、相互対面する下部基板５１と上部基板６０とを備える。下部基板５１の上面には複数のアドレス電極５２がストライプ状に配列されており、このアドレス電極５２は、白色の第１誘電体層５３によって埋め込まれている。そして、第１誘電体層５３の上面には放電セル５５相互の電気的、光学的なクロストークを防止するための複数の隔壁５４が互いに所定間隔をおいて形成されている。この隔壁５４によって区画された放電セル５５の内壁面にはそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の蛍光体層５６が所定厚さに塗布されている。そして、放電セル５５の内部にはプラズマ放電のためのガスとして一般的に使われるネオンガスと少量のキセノンガスとが混合された放電ガスが注入される。

上部基板６０は、可視光が透過されうる透明基板であって、主にガラスより作られ、隔壁５４を介して下部基板５１に結合される。上部基板６０の下面にはアドレス電極５２と直交するストライプ状の維持電極６１ａ，６１ｂが対をなして形成されている。維持電極６１ａ，６１ｂは、可視光が透過されるように主にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性材料よりなる。そして、維持電極６１ａ，６１ｂのライン抵抗を減らすために、維持電極６１ａ，６１ｂそれぞれの下面には金属材質よりなるバス電極６２ａ，６２ｂが維持電極６１ａ，６１ｂより幅を狭くして形成されている。このような維持電極６１ａ，６１ｂとバス電極６２ａ，６２ｂとは透明な第２誘電体層６３によって埋め込まれており、第２誘電体層６３の下面には保護層６４が形成されている。保護層６４は、プラズマ粒子のスパッタリングによる第２誘電体層６３の損耗を防止し、２次電子を放出して放電電圧と維持電圧とを低くする役割を行うものであり、一般的に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で形成されている。

このような構成を有する従来のＰＤＰの駆動は、大きくアドレス放電のための駆動と維持放電のための駆動とに分けられる。アドレス放電は、アドレス電極５２と一つの維持電極６１ａ間で発生し、この時に壁電荷が形成される。維持放電は、壁電荷が形成された放電セル５５に位置する維持電極６１ａ，６１ｂ間の電位差によって発生する。この維持放電時に放電ガスから発生する紫外線によって放電セル５５の内壁に塗布された蛍光体層５６が励起されて可視光が発散し、この可視光が上部基板６０を通じて出射され観察者が認識できる画像を形成する。

放電セル５５に発生するキセノンガスのプラズマ放電によって発生した紫外光は、図５に示すように周囲に放射される。図６は、放電セル５５の空間内に封止されているキセノンガスのプラズマ放電で発生する紫外光のスペクトラムを示した図である。発光波長は１４０〜２００ｎｍの間にあり、１４７ｎｍと１７２ｎｍにピークが存在している。

上部基板６０はガラス材によって造られているため、上記した波長域の紫外光は全く透過されず材質中で吸収されるが（特殊なガラスは紫外光を受け、蛍光を発するものもある）、可視光は低損失で透過される。

一方、下部基板５１方向に放射された紫外光は、放電セル５５の内壁に塗布されている蛍光体層５６を励起し可視光を発生させる。該可視光は上部基板を透過し、映像光として観察者に視認される。
特開２００５−１００９９７号公報

ところで、上部基板６０は、可視光は透過するが、紫外光(大凡波長４００ｎｍ以下の光線)は吸収し透過しない。したがって上記したような従来の構造のＰＤＰでは、プラズマ放電によって生じた紫外光のうち、上部基板６０側に出射する光束は、上部基板６０内で吸収され消滅する。プラズマ放電で発生した紫外光の約半分近くは上部基板６０側に放射されるので、その光束が発光に寄与することなく消滅しているのが現状である。さらに、上部基板６０内で吸収される紫外光は、熱となってＰＤＰの躯体の温度を上昇させる原因となっている。

本発明は前記したような問題点を解決するために案出されたものであり、上部基板に、紫外光を反射しかつ可視光を高効率で透過する特殊な紫外光反射膜を施すことによって、放電セルから出射する映像光（可視光）の増量を図り、もってＰＤＰの輝度向上を成すと共に、躯体自身の温度上昇を抑えることができるＰＤＰを提供するものである。

前記目的を達成するために、本発明によるＰＤＰは、相互に所定の間隔を隔てて配置され、その間に放電空間を形成する下部基板及び上部基板と、前記下部基板の上面にストライプ状に形成される複数のアドレス電極と、前記アドレス電極を覆うように前記下部基板の上面に形成される第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上面に形成されて前記放電空間を区画して放電セルを形成する複数の隔壁と、前記上部基板の下面に前記アドレス電極との交差方向に形成される複数の第１及び第２放電電極と、前記第１及び第２放電電極を覆うように前記上部基板の下面に形成される第２誘電体層と、前記放電セルの内壁を形成する前記第１誘電体層の上面及び前記隔壁の壁面に形成される蛍光体層と、前記上部基板の下面に形成される紫外光反射膜とを備えたものである。

本発明によるＰＤＰによれば、次のような効果がある。

従来、上部基板側に放射されていた紫外光は、上部基板（ガラス材）に吸収され消滅していた。その紫外光を反射させ放電空間内に戻すことで、放電セル内壁に塗布された蛍光体が励起され有効な可視光に変換される。その結果、可視光の発光量が大幅に増量しパネル輝度の向上が図れる。

また、上部基板に吸収され消滅している紫外光のエネルギは、最終的には熱エネルギに変換され、ＰＤＰの温度を上昇させている。その紫外光が有効に可視光に変換されるのでＰＤＰ躯体の温度上昇を抑えることができる。

以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による面放電型ＰＤＰの放電セル部分を示す拡大垂直断面図である。

図１を参照するに、本発明の実施の形態によるＰＤＰは、相互に所定の間隔を隔てて対向するように配置される下部基板１０及び上部基板２０を備え、下部基板１０と上部基板２０との空間は、プラズマ放電が発生する放電空間となる。

下部基板１０はガラス基板からなり、その上面（出射方向の面）にアドレス放電のためのアドレス電極１１がストライプ状に形成される。そして第１誘電体層１２はアドレス電極１１を全面覆うように下部基板１０の上面に形成される。第１誘電体層１２は下部基板１０の上に印刷等の方法で所定厚さ塗布することによっても形成することが出来る。

さらに第１誘電体層１２の上に、所定位置に所定寸法の隔壁１３が升目状に多数個形成される。この様な隔壁１３は、下部基板１０と上部基板２０間の放電空間を区画して、放電セル１４を形成する。なお隔壁１３はストライプ状でも成し得るが、相隣接する放電セル間での誤放電を防止し、色純度を向上させるためには升目状に区画する方が好ましい。放電セル１４を取り囲む第１誘電体層１２の上面、隔壁１３の壁面にはそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の蛍光体層１５が所定厚さに塗布されている。蛍光体層１５は、プラズマ放電によって発生した紫外光によって励起されて所定色相の可視光を放出する。そして、放電セル１４の内部にはプラズマ放電のためのガスとして一般的に使われるネオンガスと少量のキセノンガスとが混合された放電ガスが注入される。

上部基板２０は可視光が透過されうる透明基板であって、主にガラス基板が使われる。そして上部基板２０の下面（出射方向と逆の方向の面）には、本発明の主眼である紫外光反射膜２１が形成されている。さらに紫外光反射膜２１の下面には、放電セル１４内部の維持放電のための第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂが対をなして形成される。この時、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂは、アドレス電極１１と直交するように形成される。第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂは、可視光が透過されるように主にＩＴＯのような透明な導電性材料よりなる。そして、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂの下面にはそれぞれ金属材質よりなる第１及び第２バス電極２３ａ，２３ｂが形成される。第１及び第２バス電極２３ａ，２３ｂは、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂの電気抵抗を減らすための電極であって、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂより狭い幅に形成される。

さらに上部基板２０には、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂと、第１及び第２バス電極２３ａ，２３ｂとを覆う第２誘電体層２４が形成される。このような第２誘電体層２４は、上部基板２０に透明な誘電体物質を真空蒸着工法、真空スパッタ工法、印刷工法による塗布、インクジェット描画工法などによって形成されうる。

そして、第２誘電体層２４の下面には保護層２５が形成される。保護層２５は、プラズマガス粒子のスパッタリングによって第２誘電体層２４と第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂが損傷されることを防止し、２次電子を放出して放電電圧を低める役割を行う。このような保護層２５は、第２誘電体層２４の下面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を所定厚さに塗布することによって形成されうる。

さて紫外光反射膜２１の成膜材料は、低屈折率薄膜材料としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を、高屈折率薄膜材料としてフッ化ガドリニウム（ＧｄＦ_３）を使用している。上記２種の薄膜材料のペアーを１組として、複数組を多層化している。膜の設計は、図６に示すキセノンガスのプラズマ放電で発生するスペクトル分布を考慮して、より多くの反射光が得られるように反射率特性を設計している。

前記紫外光反射膜の光学特性（Ｘ軸：波長／Ｙ軸：反射率）を図３に示す。図３からも明らかなように紫外光域の特に１５０〜２００ｎｍの範囲において、高い紫外光反射率を示すと共に、可視光域（４２０〜６５０ｎｍ）では、きわめて低い反射率を示している。

実際には、この紫外光反射膜の光学特性は、紫外光域（１４０〜１９０ｎｍ）の平均反射率が５０％以上であり、かつ可視光域（４００〜６７０ｎｍ）の平均透過率が９０％以上であることが望ましい。

それでは次に、前記したような構造の、本発明を盛り込んだＰＤＰの動作について説明する。

まず、アドレス電極１１と第１放電電極２２ａ間でアドレス放電が発生し、この時に壁電荷が形成される。次いで、第１及び第２放電電極２２ａ，２２ｂに交流電圧が印加されれば、壁電荷が形成された放電セル１４の内部で維持放電が起こる。このような維持放電によって放電ガスから紫外光が発生し、発生した紫外光は、蛍光体層１５を励起させて可視光Ｒ２（映像光）を発生させる。各放電セル１４で発生した可視光Ｒ２は、紫外光反射膜２１および上面基板２０を透過し観察者側に出射される。

一方、図２に示す如く、放電セル１４から上部基板２０側に放射される紫外光は、その多くが紫外光反射膜２１で反射されて、反射紫外光Ｒ１となって放電セル１４空間に転進する。この反射紫外光Ｒ１が、上記と同様に蛍光体層１５を励起させて可視光Ｒ２を発生させる。

図２において、紫外光反射膜２１，第２誘電体層２４，保護層２５は、説明の便宜上実際の厚さを無視して描いているが、実際の３つの層を合わせた厚みは、４０〜５０μｍであり、上部基板２０の厚さ（２０００μｍ程度）に較べると極少厚である。したがって大きな傾斜角をもった反射紫外光Ｒ１であっても、隣接した放電セルに漏洩することはほとんど無い。

以上説明したように、従来は前方向に放射される紫外光は可視光発光に寄与することなく吸収消滅されていた。それらの紫外光エネルギは最終的には熱エネルギになるため、結果的にＰＤＰの躯体温度の上昇を招いていた。この紫外光が可視光として有用に変換されることで、ＰＤＰの大幅な輝度向上が図れると共に、ＰＤＰ躯体の温度上昇も抑止できるという効果がある。

なお、本実施の形態では、紫外光反射膜２１を上部基板２０の下面の表面に直接形成した例で説明しているが、これを、第１および第２放電電極２２ａ，２２ｂの表面、もしくは第２誘電体層２４の表面に形成してもよい。

以上、本発明による望ましい実施の形態を説明したがこれは一例であり、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施の形態が可能である。すなわち、前述した実施の形態では、交流型の面放電型ＰＤＰを例として説明したが、本発明ではこれに限定されず、直流型ＰＤＰや対向放電型ＰＤＰも適用されうる。

本発明は、電気的放電を利用して画像を形成する装置であるＰＤＰに適用可能である。

本発明の実施の形態によるＰＤＰの一部の垂直断面図 紫外光が本発明の実施の形態による紫外光反射膜で反射される様子を示す図 本発明の実施の形態による紫外光反射膜の分光反射率特性図 従来の面放電型ＰＤＰの構造を示す斜視図 図４に示したＰＤＰの構造部の垂直断面図 キセノンガスのプラズマ放電から放出される紫外光のスペクトラムを説明した図

符号の説明

１０ 下部基板
１１ アドレス電極
１２ 第１誘電体層
１３ 隔壁
１４ 放電セル
１５ 蛍光体層
２０ 上部基板
２１ 紫外光反射膜
２２ａ，２２ｂ 第１放電電極，第２放電電極
２３ａ，２３ｂ 第１バス電極，第２バス電極
２４ 第２誘電体層
２５ 保護層
Ｒ１ 反射紫外光
Ｒ２ 可視光
５１ 下部基板
５２ アドレス電極
５３ 第１誘電体層
５４ 隔壁
５５ 放電セル
５６ 蛍光体層
６０ 上部基板
６１ａ，６１ｂ 維持電極
６２ａ，６２ｂ バス電極
６３ 第２誘電体層
６４ 保護層

Claims (7)

1. 相互に所定の隙間空間を設けて配置されて、その間に放電空間を形成する下部基板及び上部基板と、
   前記下部基板の上面にストライプ状に形成される複数のアドレス電極と、
   前記アドレス電極を覆うように前記下部基板の上面に形成される第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層の上面に形成されて前記放電空間を区画して放電セルを形成する複数の隔壁と、
   前記上部基板の下面に前記アドレス電極との交差方向に形成される複数の第１及び第２放電電極と、
   前記第１及び第２放電電極を覆うように前記上部基板の下面に形成される第２誘電体層と、
   前記放電セルの内壁を形成する前記第１誘電体層の上面及び前記隔壁の壁面に形成される蛍光体層と、
   前記上部基板の下面に形成される紫外光反射膜とを備えたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記紫外光反射膜は、前記上部基板の下面の表面に形成され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. 前記紫外光反射膜は、前記第１及び第２放電電極の表面に形成され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。
4. 前記紫外光反射膜は、前記第２誘電体層の表面に形成され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。
5. 前記紫外光反射膜は、フッ化物の薄膜から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。
6. 前記紫外光反射膜は、２種以上のフッ化物を構成材料とする薄膜を多層化して構成し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パネル。
7. 前記紫外光反射膜は、紫外光域（１４０〜１９０ｎｍ）の平均反射率が５０％以上であり、かつ可視光域（４００〜６７０ｎｍ）の平均透過率が９０％以上であ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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