JP2010073508A - プラズマディスプレイパネル及びそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リセット放電において、蛍光体が陰極となる放電波形の時、しばしば強放電により発光し黒浮きの原因となる。
【解決手段】 少なくとも、前面基板と、バス電極と、前面基板に形成されバス電極の短手方向に併設されて表示ラインを形成する維持放電電極対と、背面基板と、背面基板に形成され維持放電電極対に対向し、バス電極の短手方向に延びるアドレス電極とを、各々が少なくとも備えた複数個の放電セルと、該複数個の放電セルの間を区画する隔壁を備えており、前記各放電セルに面する隔壁の頂上に電子放出係数の高い材料からなる、単結晶粒、多結晶粒または薄膜が置かれていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【選択図】 図６

Description

本発明はプラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：以下、プラズマパネルまたはＰＤＰとも称する）に関し、特に、アドレス放電遅れ及びその劣化を低減させ、高画質なＰＤＰを実現できるプラズマパネル構造、および駆動装置を含めたプラズマディスプレイ装置に関する。

近年、大型かつ厚みの薄いカラー表示装置として、プラズマディスプレイ装置が期待されている。ＰＤＰには、その構造と駆動方法の違いからＤＣ（直流）型とＡＣ（交流）型に分類される。特に、表示放電を、同一基板上に設けられた電極間で発生させ、且つ交流駆動される、交流（ＡＣ）面内放電型ＰＤＰは、構造の単純さと高信頼性のため、もっとも実用化の進んでいる方式である。以下、従来技術のＡＣ面内放電型ＰＤＰの実施形態を説明する。

図２は、一般的なＡＣ面放電型ＰＤＰの構造の一部を示す分解斜視図の例である。図に示すＰＤＰは、ガラス基板から成る前面基板２１と背面基板２８とを貼り合わせて一体化したものであり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体層３２を背面基板２８側に形成した反射型のＰＤＰである。前面基板２１は、背面基板２８との対向面上に一定の距離を隔てて平行に形成される一対の維持放電電極（表示電極とも言う）を有する。この一対の維持放電電極は、透明な共通電極（以下、単に、Ｘ電極と称する。）（22-1、22-2……）と、透明な独立電極（以下、単に、Ｙ電極または走査電極と称する。）（23-1、23-2……）で構成される。また、Ｘ電極（22-1、22-2……）には、透明電極の導電性を補うための不透明のＸバス電極（24-1、24-2……）、またＹ電極（23-1、23-2……）には、Ｙバス電極（25-1、25-2……）が、図２の矢印Ｄ２の方向（行方向）に延長して設けられる。また、Ｘ電極（22-1、22-2……）、Ｙ電極（23-1、23-2……）、Ｘバス電極（24-1、24-2……）およびＹバス電極（25-1、25-2……）は、ＡＣ駆動のために放電から絶縁されている。すなわちこれらの電極は、一般に低融点ガラス層からなる、誘電体層26により被覆され、この誘電体層26は保護膜27により被覆されている。

背面基板２８は、前面基板２１との対向面上に、前面基板２１のＸ電極（22-1、22-2……）およびＹ電極（23-1、23-2……）と直角に立体交差するアドレス電極（以下、単に、Ａ電極と称する。）２９を有し、このＡ電極２９は、誘電体層３０により被覆される。このＡ電極２９は、図２の矢印Ｄ1方向（列方向）に延長して設けられる。この誘電体３０上には、放電の広がりを防止（放電の領域を規定）するためにＡ電極２９間を仕切る隔壁（リブ）３１が設けられる。この隔壁３１間の溝面を被覆する形で、赤、緑、青に発光する各蛍光体層３２が、順次ストライプ状に塗布される。

図３は、図２中の矢印Ｄ２の方向から見たＰＤＰ断面構造を示す要部断面図であり、画素の最小単位である放電セル1個を示している。同図において、放電セルの境界は概略破線で示す位置である。３３は放電空間を示し、プラズマを生成するための放電ガスが充填される。電極間に電圧を印加すると、放電ガスの電離によってプラズマ１０が発生する。図３は、プラズマ１０が発生している様子を模式的に示している。このプラズマからの紫外線が蛍光体３２を励起して発光させ、蛍光体３２からの発光は、前面基板２１を透過して、それぞれの放電セルからの発光でディスプレイ画面を構成する。

図４は，図３におけるプラズマ１０中の荷電粒子（正または負の電荷を持った粒子）の動きを模式的に示したものである。図４中の３は負の電荷を持った粒子（例えば電子），４は正の電荷を持った粒子（例えば正イオン），５は正壁電荷，６は負壁電荷を示す。これは，ＰＤＰ駆動中のある時点での電荷の状態を表しているものであり，その電荷配置に特別な意味は無い。

図４には，例として，Ｙ電極23-1に負の電圧を，Ａ電極29とＸ電極22-1に（相対的に）正の電圧を印加して放電が発生，終了した模式図を表している。この結果，Ｙ電極23-1とＸ電極22-1の間の放電を開始するための補助となる壁電荷の形成（これを書き込みと称す）が行なわれている。この状態でＹ電極23-1とＸ電極22-1の間に適当な逆の電荷を印加すると，誘電体層26（および保護膜27）を介して両電極の間の放電空間で放電が起こる。放電終了後Ｙ電極23-1とＸ電極22-1の印加電圧を逆にすると，新たに放電が発生する。これを繰り返すことにより継続的に放電を形成できる。これを維持放電と呼ぶ。

図５は、図２に示したＰＤＰに１枚の画を表示するのに要する1ＴＶフィールド期間の動作を示す図である。図５（Ａ）はタイムチャートである。（I）に示すように1ＴＶフィールド期間４０は複数の異なる発光回数を持つサブフィールド４１乃至４８に分割されている。各サブフィールド毎の発光と非発光の選択により階調を表現する。各サブフィールドは（II）に示すようにリセット期間４９，発光セルを規定するアドレス放電期間５０，維持放電期間５１からなる。

図５（Ｂ）は，図５（Ａ）のアドレス放電期間５０においてＡ電極，Ｘ電極，及びＹ電極に印加される電圧波形を示す。波形５２はアドレス放電期間５０における1本のＡ電極に印加する電圧波形，波形５３はＸ電極に印加する電圧波形，５４，５５はＹ電極のｉ番目と（ｉ+1）番目に印加する電圧波形であり，それぞれの電圧をＶ０，Ｖ１，Ｖ２（Ｖ）とする。図５（Ｂ）にＡ電極に印加する電圧パルスの幅をt_aとして示してある。図５（Ｂ）により，Ｙ電極のｉ行目にスキャンパルス５６が印加された時，Ａ電極２９との交点に位置するセルでアドレス放電が起こる。また，Ｙ電極のｉ行目にスキャンパルス５６が印加された時，Ａ電極２９がグラウンド電位（ＧＮＤ）であればアドレス放電は起こらない。このように，アドレス放電期間５０においてＹ電極にはスキャンパルスが１回印加され，Ａ電極２９にはスキャンパルスに対応して発光セルではＶ０，非発光セルではグラウンド電位となる。このアドレス放電が起こった放電セルでは，放電で生じた電荷が、Ｙ電極を覆う誘電体層および保護膜の表面に形成される。この電荷によって発生する電界の助けによって後述する維持放電のオンオフを制御できる。すなわち，アドレス放電を起こした放電セルは発光セルとなり，それ以外は非発光セルとなる。

図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の維持放電期間５１の間に維持放電電極であるＸ電極とＹ電極の間に一斉に印加される電圧パルスを示したものである。Ｘ電極には電圧波形５８が，Ｙ電極には電圧波形５９が印加される。どちらも同じ極性の電圧Ｖ３（Ｖ）のパルスが交互に印加されることにより，Ｘ電極とＹ電極との間の相対電圧は反転を繰り返す。この間にＸ電極とＹ電極の間の放電ガス中で起こる放電を維持放電と称す。ここで維持放電はパルス的に交互に行なわれる。

従来特許文献１のＡＣ型ＰＤＰにおいて、蛍光体にMgOの単結晶粒子を混ぜることが提案されている。リセット動作において、蛍光体側が陰極になる時、上記MgOからの電子放出により放電開始電圧が下がるとともに、放電が微弱化して発光量が低減する。これにより背景輝度が下がるため、暗室におけるコントラストが向上する。

特開２００４−２０００４０号公報

前述の従来例ではいくつか問題がある。それは蛍光体にMgO粒子などの周囲の部材（例えば隔壁、誘電体、蛍光体など）よりも電子放出係数の高い材料を混ぜるため、
（１）MgO粒子等のうち表面に露出した分しか効果を示さない。
（２）混ぜたMgO等は凝集を起こしやすく、蛍光体層に斑が生じやすい。
（３）混入したMgO等は、Xeから発せられた紫外線を吸収するため、結果的にパネルの発光効率が低下する。
本発明では、上記（１）から（３）を解決する手段を開示する。

本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りである。

少なくとも、前面基板と、該前面基板に形成されて表示ラインを形成する維持放電電極対と、背面基板と、該背面基板に形成され維持放電電極対に対向するアドレス電極とを、各々が少なくとも備えた複数個の放電セルと、該複数個の放電セルの間を区画する隔壁を備え、前記隔壁の頂上に前記隔壁よりも電子放出係数の高い材料からなる、単結晶粒、多結晶粒または薄膜が置かれていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル

本発明の図６を使って原理を説明する。図８は本発明のＰＤＰパネルにおける、アドレス配線方向の模式断面図である。図中Ａ基板表面にある保護膜と隔壁は全ての面で接しているわけでなく、接面の凹凸に従って事実上隙間６０が存在する。各電極(Ｘ，Ｙ、Ａ)に電圧がかかると、隔壁領域ではほとんどの電圧が空隙６０に掛かるため非常に高電界となる。空隙６０の近傍では高電界により、保護膜あるいは隔壁材からの電界電子放出が起こる。あるいはイオンが加速されて保護膜、隔壁に衝突して２次電子を放出する。いずれにせよこの領域からの電子放出により、アドレス放電や維持放電の開始が促進されると考えられる。本発明ではこの空隙６０に電子放出材料を配置し、前述の放電促進を積極的に行わせるものである。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。なお、実施例を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明に関わる実施形態の一例を示すものであり、セル構造の平面図である。検討に用いたＰＤＰは、５０型フルＨＤ（1920×1080画素）であり、セルのピッチは縦580μｍ、横192μｍである。
前面基板２１には、Ｘバス電極24-1、Ｙバス電極25-1を形成し、バス電極の短手方向に併設して表示ラインを形成するＸ電極２２-１、Ｙ電極２３-１の維持放電電極対が配置してあり、Ｙバス電極２５-１には、プライミング放電セル６０側に伸びる突起電極６４が形成されている。また電極を覆うように誘電体層２６が形成され、誘電体層を覆うように酸化マグネシウムを主成分とする保護層２７が形成されている。

背面基板にはアドレス電極３５が形成され、アドレス電極を覆うように誘電体層３０が形成されており、隔壁３１により画素形成のための放電セルに分割されている。それぞれの放電セルは一対の維持放電セル６１とプライミング放電セル６２を有し、その間に所定の隙間６０を設けてある。

隙間６０の形成方法について述べる。本実施例においては隔壁形成にサンドブラストを用いた。特にサンドブラストにこだわるものではなく、感光性材料を用いた隔壁やモールド法を用いた隔壁でも形成可能である。

この図１に示すＰＤＰを、断面図を用いて縦構造を詳しく説明する。図１のＶ−Ｖ’断面構造を図６に示す。図６は本発明に関わる実施形態の一例を示すものであり、維持放電セル６１と逆スリット６２を示す図である。

以下製造方法の概略を述べる。先ず前面板であるが、ガラス基板２１はＰＤＰ用の高歪点ガラスをもおいた。ガラス基板２１にＩＴＯ(透明電極)を反応性スパッタで成膜し、ホトリソグラフィとウェットエッチングで、Ｘ，Ｙの電極パターンを形成する。続いてCr, Cu, Crの順でＤＣスパッタ装置を用いて積層成膜する。同様にホトリソとウェットエッチングでＸ，Ｙの配線パターンを形成する。次に誘電体ペーストをコーティングし、焼成により誘電体２６を形成する。電子線蒸着またはプラズマガンを用いて保護層２７としてMgOを成膜する。

背面板も、基板はＰＤＰガラス、アドレス線３５としてCr/Cu/Crを配線に加工する。誘電体３０として誘電体ペーストをコーティングし焼成する。リブ形成については既に述べた。続けて蛍光体を印刷・仮焼成(乾燥)する。ここでは電子放出材料として単結晶ＭｇＯの粒子を、リブトップに配置するやり方を示す。まずあらかじめ印刷用のオイル単結晶ＭｇＯ粒子に混ぜ合わせてペーストを作製する。混合比は重量百分率にして８０％以下、望ましくは５〜４０％が良い。このペーストを用いて、樹脂性のロールを使ってリブ頂上にペーストを転写する。厚さは数μｍ程度が望ましい。塗り終わった背面基板を焼成する。焼成条件は通常の蛍光体印刷膜と同じで良い。

前面板と背面板はフリットシールで封着し、高温で排気を行った後、放電ガスとしてXe-Ne混合ガスを封印する。出来上がったパネルは、Ｘ，Ｙ，アドレスの各配線端子にＦＰＣをＡＣＦ圧着してパネルが完成する。

このようにして完成したパネルを使い、Ａ−Ｙ間のリセット動作にあたる駆動パルスを与え、放電の様子をホトマルで計測した結果を図７に示す。単結晶ＭｇＯのありとなしを、蛍光体が陽極時の放電波形で比較すると、有意差は見られない。これに対して、蛍光体陰極時には、明らかに単結晶ＭｇＯがある場合の方が、放電強度が低下している。以上により黒浮きの原因となる、不要発光を減少することができた。

図７は、以上説明した本発明の実施の形態で示したＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置およびこれに映像源を接続した画像表示システムを示す一例である。駆動電源（駆動回路とも呼ぶ）は、映像源からの表示画面の信号を受取り、これをＰＤＰの駆動信号に変換してＰＤＰを駆動する。

本発明の一実施例によるＰＤＰの構造の一部を示す平面図である。 従来構造のＡＣ面内放電方式ＰＤＰ構造の一部を示す分解斜視図である。 図２のＰＤＰ構造の断面図である。 図３に示すプラズマ１０中にある荷電粒子の動きを模式的に示した図である。 ＰＤＰに１枚の画を表示する1ＴＶフィールド期間の動作を示した図である。 図１のＶ−Ｖで示した断面図である。 実施例１のパネルを使った、Ａ−Ｙ間リセット時の放電波形を示す図である。 ＰＤＰを用いた画像表示システムを示した図である。

符号の説明

3…負の電荷を持った粒子（例えば電子），4…正の電荷を持った粒子（例えば正イオン），5…正壁電荷，6…負壁電荷，10…プラズマ，21…前面ガラス基板，22-1，22-2…X電極，23-1，23-2…Y電極，24-1，24-2…Xバス電極，25-1，25-2…Yバス電極，26…誘電体層，27…保護膜，28…背面ガラス基板，29…A電極，30…誘電体層，31…隔壁（リブ），32…蛍光体，33…放電空間，35…アドレス電極，40…ＴＶフィールド，41乃至48…サブフィールド，49…リセット期間，50…書き込み放電期間，51…維持放電期間，52…1本のA電極に印加する電圧波形，53…X電極に印加する電圧波形，54…Y電極のi番目に印加する電圧波形，55…Y電極のi+1番目に印加する電圧波形，56…Y電極のi行目に印加されるスキャンパルス，57…Y電極のi+1行目に印加されるスキャンパルス，58…X電極に印加される電圧波形，59…Y電極に印加される電圧波形，60…隙間，61…維持放電セル，62…逆スリット，70…電子放出材料，100…プラズマディスプレイパネルまたはＰＤＰ，101…駆動回路，102…プラズマディスプレイ装置（画像表示装置），103…映像源，104…画像表示システム

Claims (10)

1. 少なくとも、前面基板と、該前面基板に形成されて表示ラインを形成する維持放電電極対と、背面基板と、該背面基板に形成され維持放電電極対に対向するアドレス電極とを、各々が少なくとも備えた複数個の放電セルと、該複数個の放電セルの間を区画する隔壁を備え、
   前記隔壁の頂上に前記隔壁よりも電子放出係数の高い材料からなる、単結晶粒、多結晶粒または薄膜が置かれていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルであって、
   前記電子放出係数の高い材料がアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物を含む化合物であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
3. 請求項２記載のプラズマディスプレイパネルであって、
   前記電子放出係数の高い材料がMgOであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルであって、
   前記放電セルには放電ガスが封入されており、該放電ガスはＸｅを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
5. 請求項４記載のプラズマディスプレイパネルであって、
   前記放電ガスはＸｅ−Ｎｅ混合ガスであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
6. 画像表示装置であって、
   プラズマディスプレイパネルと、
   該プラズマディスプレイパネルの駆動回路を備え、
   前記プラズマディスプレイパネルは、
   少なくとも、前面基板と、該前面基板に形成されて表示ラインを形成する維持放電電極対と、背面基板と、該背面基板に形成され維持放電電極対に対向するアドレス電極とを、各々が少なくとも備えた複数個の放電セルと、該複数個の放電セルの間を区画する隔壁を備え、
   前記隔壁の頂上に前記隔壁よりも電子放出係数の高い材料からなる、単結晶粒、多結晶粒または薄膜が置かれていることを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項６記載の画像表示装置であって、
   前記電子放出係数の高い材料がアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物を含む化合物であることを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項７記載の画像表示装置であって、
   前記電子放出係数の高い材料がMgOであることを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の画像表示装置であって、
   前記放電セルには放電ガスが封入されており、該放電ガスはＸｅを含むことを特徴とする画像表示装置。
10. 請求項９記載の画像表示装置であって、
    前記放電ガスはＸｅ−Ｎｅ混合ガスであることを特徴とする画像表示装置。

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