JP2009216845A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力で低価格のプラズマディスプレイ装置を実現することを目的とする。
【解決手段】複数の放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、このプラズマディスプレイパネルの表示電極に駆動電圧を印加するための駆動回路とを備え、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、そのサブフィールドに、放電させる放電セルを選択するための書込み期間と、この書込み期間で選択された放電セルにおいて維持放電を行う維持期間とを有するプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルは、表示電極を覆う誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる結晶粒子を全面に亘って分布するように複数個付着させることにより構成し、かつ前記書込み期間にパルス幅が１μｓ以下の電圧をデータ電極に印加するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスとして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ものである。
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、６５インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰが要求されている。
ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、ガラス基板の一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のデータ電極と、データ電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。
また、このＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置は、ＰＤＰのパネルを金属板からなるシャーシ部材の前面側に保持し、そのシャーシ部材の背面側にＰＤＰを駆動させるための駆動回路ブロックを配置してＰＤＰモジュールを構成し、このＰＤＰモジュールをケース内に収容することにより構成されている（特許文献１参照）。
特開２００７−１２１８２９号公報
近年、テレビは高精細化がすすんでおり、市場では低コスト・低消費電力・高輝度のフルＨＤ（ハイ・ディフィニション）（１９２０×１０８０画素：プログレッシブ表示）ＰＤＰが要求されている。
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高精細で高輝度の表示性能を備えたプラズマディスプレイ装置を実現することを目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の表示電極を有する前面板と前記表示電極に交差する方向に配列した複数のデータ電極を有する背面板とからなりかつ前記前面板と背面板とを間に放電空間を形成するように対向配置して複数の放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、このプラズマディスプレイパネルの表示電極に駆動電圧を印加するための駆動回路とを備え、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、そのサブフィールドに、放電させる放電セルを選択するための書込み期間と、この書込み期間で選択された放電セルにおいて維持放電を行う維持期間とを有するプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルは、表示電極を覆う誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる結晶粒子を全面に亘って分布するように複数個付着させることにより構成し、かつ前記書込み期間にパルス幅が１μｓ以下の電圧をデータ電極に印加するように構成したことを特徴とする。
本発明は、電子放出特性が良好で高い電荷保持特性も持つＰＤＰの特性を十分に発揮できる構成とすることにより、高精細で高輝度の表示性能を備えたプラズマディスプレイ装置を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイ装置におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。図１に示すように、前面ガラス基板などよりなる前面板１と、背面ガラス基板などよりなる背面板２とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ内部の放電空間３には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。
前面板２の前面ガラス基板上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。
また、背面板２の背面ガラス基板上には、前面板１の走査電極４および維持電極５と交差する方向に、複数の帯状のデータ電極１０が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１１が被覆している。さらに、データ電極１０間の下地誘電体層１１上には放電空間３を区切る所定の高さの隔壁１２が形成されている。隔壁１２間の溝にデータ電極１０毎に、紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層１３が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とデータ電極１０とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１３を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。
図２は、ＰＤＰの電極配列図である。ＰＤＰには、行方向に延長されたｎ本（本実施の形態においては、ｎ＝１０８０）の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極４）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極５）が配列され、列方向に延長されたｍ本（本実施の形態においては、ｍ＝５７６０）のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極１０）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）および維持電極ＳＵｉ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。
図３はこのＰＤＰを用いた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、ＰＤＰ１４、画像信号処理回路１５、データ電極駆動回路１６、走査電極駆動回路１７、維持電極駆動回路１８、タイミング発生回路１９および電源回路（図示せず）を備えている。
画像信号処理回路１５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１６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１９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、各駆動回路ブロックに供給している。走査電極駆動回路１７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１８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。
次に、ＰＤＰを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図４を用いて説明する。図４はＰＤＰの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。
本実施の形態によるプラズマディスプレイ装置においては、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。
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。
続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｃ（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。
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。
図５に上記で説明した構造のＰＤＰを組み込んだプラズマディスプレイ装置の全体構成の一例を示し、図６に背面側から見たＰＤＰモジュールの駆動回路ブロックの配置の一例を示し、図７にＰＤＰを背面板側および前面板側から見た平面図を示し、図８に背面側から見たＰＤＰモジュールの要部を示している。
図５において、２０は金属製の放熱板を兼ねた保持板としてのシャーシ部材で、このシャーシ部材２０の前面側には、ＰＤＰ１４がシャーシ部材２０との間に放熱シート２１を介在させて接着材などにより接着することにより、保持されている。また、シャーシ部材２０の背面側には、図６に示すように、ＰＤＰ１４を表示駆動させるための複数の駆動回路ブロック２２が配置され、これによりＰＤＰモジュールが構成されている。なお、シャーシ部材２０に設けたピン２０ａには、駆動回路基板２２がビスなどにより取り付けられている。
このような構造のＰＤＰモジュールは、図５に示すように、前記ＰＤＰ１４の前面側に配置される前面保護カバー２３と、前記シャーシ部材２０の背面側に配置される金属製のバックカバー２４とを有する筐体内に収容され、これによりプラズマディスプレイ装置が完成する。前記バックカバー２４には、モジュールで発生した熱を外部に放出するための複数の通気孔２４ａが設けられている。
次に、ＰＤＰのパネル部およびＰＤＰモジュールについて、図６、図７、図８により詳しく説明する。
まず、ＰＤＰ１４は、図７に示すように、前面板１の相対する両側端部には、複数の表示電極６を構成する走査電極４および維持電極５に接続された電極端子部１４ａ、１４ｂが設けられ、また背面板２の一方の端部である下端部には、複数のデータ電極１０に接続された電極端子部１４ｃが設けられている。
そして、図６に示すように、ＰＤＰ１４の両側端部には、走査電極３および維持電極４の電極引出部１４ａ、１４ｂに接続された表示電極用の配線基板としてのフレキシブル配線板２５が設けられ、シャーシ部材２０の外周部を通して背面側に引き回され、走査電極駆動回路１７の駆動回路基板２６および維持電極駆動回路１８の駆動回路基板２７にコネクタを介して接続されている。
一方、ＰＤＰ１４の下端部には、図８に示すように、データ電極１０の電極引出部１４ｃに接続されたデータ電極用配線基板としての複数のフレキシブル配線板２８が設けられ、そしてそのフレキシブル配線板２８は、シャーシ部材２０の外周部を通して背面側に引き回され、データ電極１０に駆動電圧を印加するためのデータ電極駆動回路１６の複数のデータドライバー２９それぞれに電気的に接続されるとともに、前記シャーシ部材２０の背面側の下部位置に配置されたデータ電極駆動回路１６の駆動回路基板３０に電気的に接続されている。なお、図８において、データドライバー２９は、放熱板上に半導体チップを配置するとともに、その半導体チップの複数の電極パッドそれぞれをフレキシブル配線板２８の配線パターンに接続した構造である。また、駆動回路基板３０には、フレキシブル配線板２８を接続するためのコネクタ３０ａが設けられている。
制御回路基板３１は、テレビジョンチューナ等の外部機器に接続するための接続ケーブルが着脱可能に接続される入力端子部を備えた入力信号回路ブロック３２から送られる映像信号に基づき、画像データをＰＤＰ１４の画素数に応じた画像データ信号に変換してデータ電極駆動回路１６の駆動回路基板３０に供給すると共に、放電制御タイミング信号を発生し、各々走査電極駆動回路１７の駆動回路基板２６および維持電極駆動回路１８の駆動回路基板２７に供給し、階調制御等の表示駆動制御を行うもので、シャーシ部材２０のほぼ中央部に配置されている。
電源ブロック３３は、前記各回路ブロックに電圧を供給するもので、前記制御回路基板３１と同様、シャーシ部材２０のほぼ中央部に配置され、電源ケーブル（図示せず）が装着されるコネクタを通して商用電源電圧が供給される。また、前記駆動回路基板の近傍には、冷却ファン（図示せず）がアングルに保持されて配置されており、この冷却ファンから送られる風により駆動回路基板が冷却されるように構成されている。
次に本発明で用いるＰＤＰの構成について、さらに詳細に説明する。
図９は本発明におけるＰＤＰ１４の前面板１の構成を示す断面図であり、図９に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６と遮光層７がパターン形成されている。走査電極４と維持電極５はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ2）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。金属バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。
誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと遮光層７を覆って設けた第１誘電体層８１と、第１誘電体層８１上に形成された第２誘電体層８２の少なくとも２層構成とし、さらに第２誘電体層８２上に保護層９を形成している。
ここで、前面板２の誘電体層８を構成する第１誘電体層８１と第２誘電体層８２について詳細に説明する。
まず、第１誘電体層８１の誘電体材料は、次の材料組成より構成されている。すなわち、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を２０重量％〜４０重量％を含み、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種を０．５重量％〜１２重量％含み、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含んでいる。
なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化コバルト（Ｃｏ2Ｏ3）、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ7）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含ませてもよい。
また、上記以外の成分として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ2）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を０重量％〜１０重量％など、鉛成分を含まない材料組成が含まれていてもよく、これらの材料組成の含有量に特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。
これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダ成分３０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用、または印刷用の第１誘電体層用ペーストを作製する。
バインダ成分はエチルセルロース、またはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオール、またはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。
この第１誘電体層用ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３にダイコート法あるいはスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜５９０℃で焼成する。
次に、第２誘電体層８２について説明する。第２誘電体層８２の誘電体材料は、次の材料組成より構成されている。すなわち、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を１１重量％〜２０重量％を含み、さらに、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種を１．６重量％〜２１重量％含み、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含んでいる。
なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化コバルト（Ｃｏ2Ｏ3）、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ7）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含ませてもよい。
また、上記以外の成分として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ2）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を０重量％〜１０重量％など、鉛成分を含まない材料組成が含まれていてもよく、これらの材料組成の含有量に特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。
これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダ成分３０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用、または印刷用の第２誘電体層用ペーストを作製する。バインダ成分はエチルセルロース、またはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオール、またはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。
この第２誘電体層用ペーストを用いて第１誘電体層８１上にスクリーン印刷法であるいはダイコート法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５５０℃〜５９０℃で焼成する。
なお、誘電体層８の膜厚については、第１誘電体層８１と第２誘電体層８２とを合わせ、可視光透過率を確保するためには４１μｍ以下が好ましい。第１誘電体層８１は、金属バス電極４ｂ、５ｂの銀（Ａｇ）との反応を抑制するために酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）の含有量を第２誘電体層８２の酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）の含有量よりも多くし、２０重量％〜４０重量％としている。そのため、第１誘電体層８１の可視光透過率が第２誘電体層８２の可視光透過率よりも低くなるので、第１誘電体層８１の膜厚を第２誘電体層８２の膜厚よりも薄くしている。
なお、第２誘電体層８２において酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）が１１重量％以下であると着色は生じにくくなるが、第２誘電体層８２中に気泡が発生しやすく好ましくない。また、４０重量％を超えると着色が生じやすくなり透過率を上げる目的には好ましくない。
また、誘電体層８の膜厚が小さいほどパネル輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を４１μｍ以下に設定し、第１誘電体層８１を５μｍ〜１５μｍ、第２誘電体層８２を２０μｍ〜３６μｍとしている。
このようにして製造されたＰＤＰは、表示電極６に銀（Ａｇ）材料を用いても、前面ガラス基板３の着色現象（黄変）が少なくて、なおかつ、誘電体層８中に気泡の発生などがなく、絶縁耐圧性能に優れた誘電体層８を実現することができる。
すなわち、本発明におけるＰＤＰ１４の誘電体層８は、銀（Ａｇ）材料よりなる金属バス電極４ｂ、５ｂと接する第１誘電体層８１では黄変現象と気泡発生を抑制し、第１誘電体層８１上に設けた第２誘電体層８２によって高い光透過率を実現している。その結果、誘電体層８全体として、気泡や黄変の発生が極めて少なく透過率の高いＰＤＰを実現することが可能となる。
次に、本発明におけるＰＤＰ１４の保護層の構成および製造方法について説明する。
本発明によるＰＤＰにおいては、図９に示すように、保護層９は、前記誘電体層８上に、Ａｌを不純物として含有するＭｇＯからなる下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した結晶粒子９２を離散的に散布させ、全面に亘ってほぼ均一に分布するように複数個付着させることにより構成している。
ここで、結晶粒子９２とは、図１０に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のもので、固体として大きな結合力を持って結合しているのではなく、静電気やファンデルワールス力などによって複数の一次粒子が集合体の体をなしているもので、超音波などの外的刺激により、その一部または全部が一次粒子の状態になる程度で結合しているものである。結晶粒子９２の粒径としては、約１μｍ程度のもので、結晶粒子９２ａとしては、１４面体や１２面体などの７面以上の面を持つ多面体形状を有するのが望ましい。
また、このＭｇＯの結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのＭｇＯ前駆体を焼成して生成する場合、焼成温度や焼成雰囲気を制御することで、粒径を制御できる。一般的に、焼成温度は７００度程度から１５００度程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００度以上にすることで、一次粒径を０．３〜２μｍ程度に制御可能である。さらに、結晶粒子９２ａをＭｇＯ前駆体を加熱することにより得ることにより、生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集またはネッキングと呼ばれる現象により結合した結晶粒子９２を得ることができる。
図１１は、本発明によるＰＤＰの効果を確認するために、電子放出性能と電荷保持性能を調べた実験結果を示す図である。図１１において、試作品１は、ＭｇＯによる保護層のみを形成したＰＤＰ、試作品２は、Ａｌ，Ｓｉなどの不純物をドープしたＭｇＯによる保護層を形成したＰＤＰ、試作品３は本発明品で、ＭｇＯによる下地膜上に、ＭｇＯの単結晶粒子を凝集させた結晶粒子を全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させたＰＤＰである。なお、試作品３において、下地膜上に付着させた結晶粒子について、カソードルミネッセンスを測定したところ、図１２に示すような特性を有していた。
また図１１において、電子放出性能は、大きいほど電子放出量が多いことを示す数値で、放電の表面状態およびガス種とその状態によって定まる初期電子放出量をもって表現する。初期電子放出量については表面にイオン、あるいは電子ビームを照射して表面から放出される電子電流量を測定する方法で測定できるが、ＰＤＰの前面板表面の評価を非破壊で実施することは困難を伴う。そこで、特開２００７−４８７３３号公報に記載されているように、放電時の遅れ時間のうち、統計遅れ時間と呼ばれる放電の発生しやすさの目安となる数値を測定し、その逆数を積分することで、初期電子の放出量と線形に対応する数値になるため、ここではこの数値を用いて評価している。この放電時の遅れ時間とは、パルスの立ち上がりから放電が遅れて行われる放電遅れの時間を意味し、放電遅れは、放電が開始される際にトリガーとなる初期電子が保護層表面から放電空間中に放出されにくいことが主要な要因として考えられている。
電荷保持性能は、その指標として、ＰＤＰとして作成した場合に電荷放出現象を押さえるために必要とする、走査電極に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と呼称する）の電圧値を用いた。すなわち、Ｖｓｃｎ点灯電圧の低い方が電荷保持能力が高いことを示す。このことは、ＰＤＰのパネル設計上でも低電圧で駆動できるため、電源や各電気部品として、耐圧および容量の小さい部品を使用することが可能となる。現状の製品において、走査電圧を順次パネルに印加するためのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子には、耐圧１５０Ｖ程度の素子が使用されており、Ｖｓｃｎ点灯電圧としては、温度による変動を考慮し、１２０Ｖ以下に抑えるのが望ましい。
図１１から明らかなように、ＭｇＯによる下地膜上にＭｇＯの単結晶粒子を凝集させた結晶粒子を散布し、全面に亘ってほぼ均一に分布するように複数個付着させた本発明による試作品３は、電荷保持性能の評価において、Ｖｓｃｎ点灯電圧を１２０Ｖ以下にすることができ、しかも電子放出性能は６以上の良好な特性を得ることができる。
このように本発明によるＰＤＰ１４は、電子放出能力が６以上の特性で、電荷保持能力としてのＶｓｃｎ点灯電圧が１２０Ｖ以下のものとすることができ、これにより高精細化により走査線数が増加し、かつセルサイズが小さくなっても、所定の書込み期間内で、各放電セルに十分な壁電圧を蓄積することができるため、図６、図７に示すように、データ電極に駆動電圧を印加するためのデータドライバーを下端部側のみに配置した駆動回路構成とすることができ、データドライバーの個数を少なくすることができるため、装置全体の消費電力を低減させることができるとともに、コストの削減を実現することができる。
ここで、結晶粒子の粒径について説明する。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、平均粒径とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。
図１３は、上記図１１で説明した本発明のＰＤＰ１４において、ＭｇＯの結晶粒子の粒径を変化させて電子放出性能を調べた実験結果を示すものである。なお、図１３において、ＭｇＯの結晶粒子の粒径は、結晶粒子をＳＥＭ観察することで測長した。
この図１３に示すように、粒径が０．３μｍ程度に小さくなると、電子放出性能が低くなり、ほぼ０．９μｍ以上であれば、高い電子放出性能が得られることがわかる。
ところで、放電セル内での電子放出数を増加させるためには、保護層上の単位面積あたりの結晶粒子数は多い方が望ましいが、本発明者らの実験によれば、前面板の保護膜と密接に接触する背面板の隔壁の頂部に相当する部分に結晶粒子が存在することで、隔壁の頂部を破損させ、その材料が蛍光体の上に乗るなどによって、該当するセルが正常に点灯消灯しなくなる現象が発生することがわかった。この隔壁破損の現象は、結晶粒子が隔壁頂部に対応する部分に存在しなければ発生しにくいことから、付着させる結晶粒子数が多くなれば、隔壁の破損発生確率が高くなる。図１４は、単位面積当たりに粒径の異なる同じ数の結晶粒子を散布し、隔壁破損の関係を実験した結果を示す図である。
この図１４から明らかなように、結晶粒子径が２．５μｍ程度に大きくなると、隔壁破損の確率が急激に高くなるが、２．５μｍより小さい結晶粒子径であれば、隔壁破損の確率は比較的小さく抑えることができることがわかる。
以上の結果に基づくと、本発明におけるＰＤＰ１４の結晶粒子としては、粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下のものが望ましいと考えられるが、ＰＤＰとして実際に量産する場合には、結晶粒子の製造上でのばらつきや保護層を形成する場合の製造上でのばらつきを考慮する必要がある。このような製造上でのばらつきなどの要因を考慮するために、粒径分布の異なる結晶粒子を用いて実験を行った結果、図１５に示すように、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある凝集粒子を使用すれば、上述した本発明の効果を安定的に得られることがわかった。
なお、以上の説明では、保護層として、ＭｇＯを例に挙げたが、下地に要求される性能はあくまでイオン衝撃から誘電体を守るための高い耐スパッタ性能を有することであり、高い電荷保持能力、すなわちあまり電子放出性能が高くなくてもよい。従来のＰＤＰでは、一定以上の電子放出性能と耐スパッタ性能という二つを両立させるため、ＭｇＯを主成分とした保護層を形成する場合が非常に多かったのであるが、電子放出性能が金属酸化物単結晶粒子によって支配的に制御される構成を取るため、ＭｇＯである必要は全くなく、Ａｌ2Ｏ3等の耐衝撃性に優れる他の材料を用いても全く構わない。
また、本実施例では、単結晶粒子としてＭｇＯ粒子を用いて説明したが、この他の単結晶粒子でも、ＭｇＯ同様に高い電子放出性能を持つＳｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ａｌ等の金属の酸化物による結晶粒子を用いても同様の効果を得ることができるため、粒子種としてはＭｇＯに限定されるものではない。
ところで、ＰＤＰにおいて、放電セル構造の高精細化に伴って走査線数が増加するが、テレビ映像を表示する場合には、１フィールド＝１／６０［ｓ］内で全てのシーケンスを終了させる必要があり、上述した書込み期間においては、データ電極に印加するパルス電圧のパルス幅は、その時間内に確実に書込み放電を起こすことができる時間に設定する必要があるが、書込み放電では、データ電極に印加するパルス電圧の立ち上がりからかなり遅れて放電が行われるという「放電遅れ」が存在する。また、印加されたパルス幅内で書込み放電を完了させることができない場合には、本来点灯すべき放電セルに所定の書込み電圧を蓄積することができず、点灯不良が生じてしまう現象が発生してしまう。
図１６は、上述した試作品１と本発明品（試作品４）の前面板を使用したＰＤＰについて、書込み期間において、データ電極に印加するパルス電圧のパルス幅と書込み放電の失敗確率をプロットした図である。図１６に示すように、ＭｇＯによる下地膜のみの試作品１では書込み放電の失敗を抑えるためには、１．７μｓ以上のパルス幅が必要であるが、ＭｇＯによる下地膜上にＭｇＯの単結晶粒子を凝集させた凝集粒子を散布し、全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた本発明品では、パルス幅を１μｓ以下に設定することが可能である。
このように書込み期間において、データ電極に印加するパルス電圧のパルス幅が短縮されることにより書込み期間に要する時間が短くて済むこととなり、この結果維持期間を長くすることができるため、より多くの維持パルスを印加することができるようになり、輝度を高めることができる。
以上説明したように本発明によるプラズマディスプレイ装置は、ＰＤＰ１４として、表示電極６を覆う誘電体層８上に下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１に金属酸化物からなる結晶粒子９２を全面に亘って分布するように複数個付着させた構成とし、かつかつ前記書込み期間にパルス幅が１μｓ以下の電圧をデータ電極に印加するように構成したもので、高精細化により走査線数が増加し、かつセルサイズが小さくなっても、所定の書込み期間内で、各放電セルに十分な壁電圧を蓄積することができ、放電の高速応答性を高めることができ、高精細で高輝度の表示性能を備えたプラズマディスプレイ装置を実現することができる。
以上のように本発明は、高精細で高輝度の表示性能を備えたプラズマディスプレイ装置を実現する上で有用な発明である。
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ＰＤＰの構造を示す斜視図 同ＰＤＰの電極配列図 本発明のプラズマディスプレイ装置のブロック回路図 同装置の駆動波形図 本発明のプラズマディスプレイ装置の全体構成を示す分解斜視図 同装置のＰＤＰモジュール部分を背面側から見た平面図 同ＰＤＰモジュールのＰＤＰを背面側および前面側から見た平面図 同ＰＤＰモジュールの要部を拡大して示す平面図 本発明のプラズマディスプレイ装置のＰＤＰの前面板の構成を示す断面図 同ＰＤＰの保護層において、凝集粒子を説明するための拡大図 本発明による効果を説明するために行った実験結果において、ＰＤＰにおける電子放出特性とＶｓｃｎ点灯電圧の検討結果を示す特性図 結晶粒子のカソードルミネッセンス測定結果を示す特性図 結晶粒子の粒径と電子放出特性の関係を示す特性図 結晶粒子の粒径と隔壁の破損の発生率との関係を示す特性図 本発明によるＰＤＰにおいて、凝集粒子の粒度分布の一例を示す特性図 本発明によるＰＤＰにおいて、データ電極に印加するパルス電圧のパルス幅と書込み放電失敗確率との関係を示す特性図
符号の説明
１ 前面板
２ 背面板
３ 放電空間
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ データ電極
１４ ＰＤＰ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 電極端子部
１６ データ電極駆動回路
１７ 走査電極駆動回路
１８ 維持電極駆動回路
２０ シャーシ部材
２５、２８ フレキシブル配線板
２６、２７、３０ 駆動回路基板
２９ データドライバー
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子

Claims (2)

  1. 複数の表示電極を有する前面板と前記表示電極に交差する方向に配列した複数のデータ電極を有する背面板とからなりかつ前記前面板と背面板とを間に放電空間を形成するように対向配置して複数の放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、このプラズマディスプレイパネルの表示電極に駆動電圧を印加するための駆動回路とを備え、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、そのサブフィールドに、放電させる放電セルを選択するための書込み期間と、この書込み期間で選択された放電セルにおいて維持放電を行う維持期間とを有するプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルは、表示電極を覆う誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる結晶粒子を全面に亘って分布するように複数個付着させることにより構成し、かつ前記書込み期間にパルス幅が１μｓ以下の電圧をデータ電極に印加するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  2. 結晶粒子は、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲に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装置。
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