JP3630576B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどのディスプレイ装置，平面型の壁掛けテレビジョン，広告，情報等の表示装置などに用いられるプラズマディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの電極に交互にパルス状電圧を印加して表示のための放電を行なうＡＣ型のプラズマディスプレイ装置では、１フィールド（１枚の画面の期間）を輝度毎に時間軸で複数のサブフィールドに区分し、各画素（セル）毎に、放電により紫外線を発生させて蛍光体を励起することにより、発光させている。この放電は維持放電と呼ばれ、例えば、特開平４−１９５１８８号公報に開示されているように、サブフィールド毎に放電回数を変えることにより、中間調の表示が行なわれるようにしている。
【０００３】
図６はかかるプラズマディスプレイパネルの一部を拡大して示す分解斜視図であって、１は前面ガラス基板、２はＸ電極、３はＹ電極、４はＸバス電極、５はＹバス電極、６は誘電体層、７は保護層、８は背面ガラス基板、９はアドレス電極、１０は誘電体層、１１は隔壁、１２は蛍光体である。
【０００４】
同図において、前面ガラス基板１の下面には、透明なＸ電極２と透明なＹ電極３とが交互にかつ互いに平行に設けられており、Ｘ電極２にＸバス電極４が、Ｙ電極３にＹバス電極５が夫々積層されている。そして、これら電極が誘電体層６によって覆われ、さらにその上にＭｇＯなどの保護層７が設けられている。
【０００５】
一方、背面ガラス基板８の上面には、前面ガラス基板１のＸ電極２やＹ電極３に直交する方向に、アドレス電極９が設けられており、このアドレス電極９を誘電体層１０が覆い、さらにその上に、アドレス電極９を挾むような位置に、隔壁１１がアドレス電極９と平行に設けられている。さらに、隔壁１１とアドレス電極９の上には、蛍光体１２が塗布されている。２つの隔壁１１で囲まれ、かつＸ電極２とＹ電極３を対として含む領域が１つのセルを構成している。
【０００６】
図７は図６での矢印Ａ方向からみたプラズマディスプレイパネルの１つのセル部分を示す断面図であって、１３は放電空間であり、図６に対応する部分には同一符号を付けている。
【０００７】
同図において、アドレス電極９は、隣合う２つの隔壁１１の中間部に位置している。また、かかる隔壁１１で隔離される前面ガラス基板１と背面ガラス基板８との間の放電空間１３には、Ｎｅ，Ｘｅなどの放電ガスが充填されている。
【０００８】
図８は図６での矢印Ｂ方向からみたプラズマディスプレイパネルの３つのセル部分を示す断面図であって、各セルは縦の破線で区分して示し、図６に対応する部分には同一符号を付けている。
【０００９】
同図において、各セルには、Ｘ電極２とＹ電極３とが１つずつ含まれている。ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルでは、これらＸ電極２とＹ電極３との近傍の誘電体層６上に正負の電荷を分けて集め、この電荷を利用して放電を行なうための電界を形成する。
【００１０】
図９は図６〜図８に示したＸ電極２，Ｙ電極３及びアドレス電極９の配線とその駆動回路とを模式的に示す構成図であって、９ａ，９ｂはアドレス電極、１４はＸ駆動回路、１５はＹ駆動回路、１６ａ，１６ｂはアドレス駆動回路であり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。なお、ここでは、前出のアドレス電極９の１つおきをアドレス電極９ａとし、他の１つおきをアドレス電極９ｂとしている。
【００１１】
同図において、Ｘ駆動回路１４はＸ電極２に印加する駆動パルスを発生している。Ｙ駆動回路１５はＹ電極３の１本毎に接続され、Ｙ電極３に印加する駆動パルスを発生している。また、２つのアドレス駆動回路３６ａ，３６ｂが設けられており、一方のアドレス駆動回路３６ａは１つおきのアドレス電極９ａの１本毎に接続されて、これらアドレス電極９ａに印加する駆動パルスを発生し、他方のアドレス駆動回路３６ｂは他の１つおきのアドレス電極９ｂの１本毎に接続されて、これらアドレス電極９ｂに印加する駆動パルスを発生する。
【００１２】
図１０は本発明によるプラズマディスプレイパネルの駆動方法におけるフィールド構成を示す図であって、横軸を時間軸ｔ、縦軸をセルの行ｙとしている。ここで、４０は１フィールド期間、４１〜４８はサブフィールド、４１ａ〜４８ａはリセット期間、４１ｂ〜４８ｂはアドレス期間、４１ｃ〜４８ｃは維持放電期間である。
【００１３】
同図において、１フィールド期間４０が複数のサブフィールドに区分されている。ここでは、８個のサブフィールド４１〜４８に区分されているものとする。、この場合、第１のサブフィールド４１が最も放電回数が少ないサブフィールドとして割り当てられ、放電回数の少ない順にサブフィールド４１〜４８が図示のように配列されている。
【００１４】
夫々のサブフィールド４１〜４８には、最初にリセット期間４１ａ〜４８ａが設定され、続いて、表示するセルを規定するアドレス期間４１ｂ〜４８ｂが、さらにこれに続いて、アドレス放電で電荷を形成されたセルのみの放電を行なう維持放電期間４１ｃ〜４８ｃが設定されている。これら維持放電期間４１ｃ〜４８ｃでは、夫々に放電回数が割り振られており、この放電回数に応じて維持放電期間４１ｃ〜４８ｃの時間長が異なる。また、これらの放電回数の組合せによって（即ち、どのサブフィールドとどのサブフィールドで放電を行なわせるかに応じて）表示される階調が異なる。
【００１５】
なお、放電回数の多少とサブフィールドの順番は任意であるが、連続して放電が多数回繰り返されるサブフィールドもある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような構成のプラズマディスプレイパネルを製作して輝度特性を測定すると、そのパネル毎に画面の発光強度のバラツキが生じていることが分かった。
【００１７】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、画面の発光強度のバラツキをなくし、良好な輝度特性が得られるようにしたプラズマディスプレイパネルを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、前面ガラス基板の表面に互いに平行にかつ互いに独立に駆動されるＸ電極とＹ電極との間の静電容量をＣ_ＸＹとし、背面ガラス基板の表面に該Ｘ，Ｙ電極と交差するように設けられたアドレス電極と該Ｘ電極との間の静電容量や該アドレス電極と該Ｙ電極との間の静電容量をＣ_ＡＹとして、
Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹ≦０．２５
とするものである。
【００１９】
このための具体的手法としては、背面ガラス基板に形成される隔壁について、それに前面板の誘電体材料よりも比誘電率の小さい材料を用いたり、その先端面の幅を他の部分での幅（厚み）よりも狭くして、かつアドレス電極に直交する隔壁断面形状において、先端部の稜線と保護膜層の面とがなす角度が略４５度〜６０度とし、隔壁の先端部の接触面積を小さくするなどがある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本出願の発明者は、図６〜図８で示した構成のプラズマディスプレイパネルについて、シミユレーションなどの実験を行なった結果、Ｘ電極２（Ｘバス電極４も含む）もしくはＹ電極４（Ｙバス電極５も含む）に電圧を印加した場合、放電セル内において、即ち、隔壁１１間のＸ，Ｙ電極の長手方向に沿う誘電体層６の表面で、図５（ａ）に示すような電位分布が生じていることが判明した。ここで、図６〜図８に対応する部分には、同一符号をつけている。
【００２１】
即ち、図５（ａ）において、１つの放電セルを規定する２つの隣接隔壁１１内の誘電体層６の表面での電位をみると、これら隔壁１１間の中央位置Ａでは、電位が高いが、これら隔壁１１の近傍の位置Ｂ，Ｃでは、電位が大きく低下している。隔壁１１間の誘電体層６の表面での電位を示すと、図５（ｂ）に示すように、放電セルの中央位置Ａの近傍で最大となり、この中央位置Ａから隔壁１１に近い位置ほど電位が低下する。いま、図５（ａ）における等電位線の間隔を１０（Ｖ）とし、Ｘ電極２またはＹ電極３に１７０（Ｖ）の電圧が印加されたとき、中央位置Ａでの電位を１５０（Ｖ）とすると、隔壁１１近傍の位置Ｂ，Ｃでの電位はほぼ１３５（Ｖ）となっている。
【００２２】
維持放電では、Ｘ電極２とＹ電極３とに交互にパルス電圧を印加することにより、この電圧印加によって誘電体層６の表面でのＸ電極２とＹ電極３とに対向する位置間で放電が生ずるが、このときの放電電流値は、これらの位置に生ずる電位差にほぼ比例し、従って、発生する紫外線の強度も比例する。また、このようにして発生した紫外線は蛍光体を励起して可視光を発生させるものであるが、このときの可視光の強度、即ち、発光強度は蛍光体を励起する紫外線の強度にほぼ比例する。従って、発光強度は誘電体層６の表面に生ずる電位にほぼ比例するが、図５（ａ），（ｂ）に示すように、隔壁１１間の誘電体層６の表面での電位が不均一であると、放電セル内において、Ｘ電極２，Ｙ電極３の長手方向で発光強度分布にむらが生じていることになる。
【００２３】
このように、従来のプラズマディスプレイパネルでは、放電セル内で均一な発光強度が得られず、このため、パネル全体の発光強度が充分ではなく、また、パネルごとに輝度特性にバラツキがあった。
【００２４】
本発明は、このような放電セル内の発光強度分布のむらを低減し、パネル全体の発光強度を高めるとともに、パネル間での発光強度のバラツキを低減するものであり、以下、本発明の実施形態について図面により説明する。なお、本発明も、基本構成としては、図６〜図８で示した構成と同様である。
【００２５】
ところで、図５に示したような誘電体層６の表面での電位のむらは、主として、隔壁１１に起因するものである。特に、従来のプラズマディスプレイパネルでは、隔壁１１を誘電体層６とほぼ等しい比誘電率ε_ｓをもつ材料で形成しており、Ｘ電極２とＹ電極３との間の静電容量がほぼ誘電体層６とほぼ真空の放電空間１３（図７）とによるものであるのに対し、Ｘ電極２とアドレス電極９との間やＹ電極３とアドレス電極９との間の静電容量が放電空間１３（比誘電率ε_ｓはほぼ１）とこれとは比誘電率が１桁異なる隔壁１１（例えば、比誘電率ε_ｓ＝１１）とによるものであるから、Ｘ電極２とＹ電極３との間にパルス電圧が印加されたとき、誘電体６での電位は、Ｘ電極２とＹ電極３との間の近傍では、誘電体層６と放電空間１３が影響するのに対し、隔壁１１の近傍では、さらに、隔壁１１が大きく影響するのである。
【００２６】
そこで、いま、図１に示すように、Ｘ電極２とＹ電極との間の静電容量をＣ_ＸＹとし、Ｘ電極２とアドレス電極９との間の静電容量をＣ_ＡＸとし、Ｙ電極３とアドレス電極９との間の静電容量をＣ_ＡＹとして、ほぼＣ_ＡＸ＝Ｃ_ＡＹであるから、静電容量Ｃ_ＸＹに対する静電容量Ｃ_ＡＹの比、即ち、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹに対するプラズマディスプレイパネルの表示画面の輝度を求めたところ、図２に示す輝度特性が得られた（なお、かかる静電容量Ｃ_ＸＹ，Ｃ_ＡＸ，Ｃ_ＡＹは測定可能である）。ここでは、隔壁１１の比誘電率ε_ｓを変化させた場合である。図２では、サイズが４１インチのプラズマディスプレイと２５インチのプラズマディスプレイについて示しており、従来のプラズマディスプレイでは、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹはほぼ０．５であった。
【００２７】
図２は、いずれのサイズのプラズマディスプレイでも、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹが小さくなるに従って輝度が増加する傾向があることを示している。この場合、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹを小さくすることは、隔壁１１の比誘電率ε_ｓを小さくすることであり、これによって輝度が増加するのは、図５において、隔壁１１の比誘電率ε_ｓが放電空間１３での比誘電率ε_ｓ に近づき、Ｙ電極３とアドレス電極９との間の放電空間１３だけの状態に近づいてきたことによるものである。このため、放電セル内での発光強度分布が均一な分布に近づくことになり、発光輝度が高まることになる。
【００２８】
図２において、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹが０．２５以下になると、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹが０．５のときよりも、プラズマディスプレイパネルの画面の輝度が約７％以上向上し、かかる効果が確認できた。従って、本願発明の一実施形態は、
Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹ≦０．２５
とするものである。このように、放電セルでの発光強度むらが低減されて発光効率が高まると、プラズマディスプレイ間での放電セルの発光強度のバラツキも少なくなり、プラズマィスプレイパネル間の画面の輝度のバラツキも低減されることになる。
【００２９】
このように、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹの範囲を設定する手法の第１の具体例としては、例えば、図７において、隔壁１１の材料を前面板の誘電体層６の材料よりも比誘電率ε_ｓが小さいものとすればよい。プラズマディスプレイパネルの隔壁１１並びに誘電体層６の材料としては、製造工程の熱劣化などを考慮して、一般に、ＰｂＯ系低融点ガラスが用いられる。これらの材料の比誘電率ε_ｓはほぼ１０〜１３の範囲にある。そこで、隔壁１１の誘電率を下げる一手段として、隔壁材料に該材料よりも高融点でかつ低比誘電率特性を有するセラミック，ガラスなどの粉体を混合して隔壁を形成する方法がある。具体的には、隔壁材料（比誘電率＝１２）に比誘電率＝４のＳｉＯ_２粉を５０ｗｔ％混合し、ペースト化，印刷，焼成，成形の工程によって隔壁を形成すると、隔壁の比誘電率ε_ｓ＝８となり、従来の材料から約３０％の低減効果が得られる。他の材料としては、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラス，Ｌｉ_２Ｏ−ＳｉＯ_２系結晶化ガラスなどの高融点・低比誘電率材料、あるいはＡｌ_２Ｏ_３，フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）などの低比誘電率セラミック材料を使用すればよい。また、隔壁材料と該低比誘電率材料との混合比率については、上記の比率以外でも隔壁が形成できればよく、混合する材料によってその比率を調整することはいうまでもない。
【００３０】
第２の具体例として、隔壁１１の高さを高くし、Ｙ電極とアドレス電極との間隔を広げて（誘電体層６，１０間の間隔を広げる）Ｃ_ＡＹ間の静電容量を小さくする手法である。一般に、静電容量Ｃは、
Ｃ＝（ε・Ｓ）／ｌ
但し、ε＝比誘電率 Ｓ＝電極面積 ｌ＝電極間隔
で与えられる。そこで、隔壁１１の高さに反比例してアドレス電極，Ｙ電極間の静電容量Ｃ_ＡＹが変化する。具体的には、ＸＹ電極間隔＝１６０μｍ、夫々の誘電体の膜厚を誘電体６＝２０μｍ，誘電体１０＝１０μｍのパネルの隔壁高さを１００μｍから１５０μｍとすることにより、静電容量Ｃ_ＡＹは２２ｎＦから１６ｎＦに低減（約３０％低減）できる。最適な隔壁の高さは、パネル構造や画素数（セルピッチ）などで異なるが、隔壁の機械的強度や放電セルの放電開始電圧などの関係から、実用上、１００〜３００μｍの範囲内で設定する。また、隔壁の形状としては、その幅を狭くしてＡ−Ｙ間に占める隔壁１１の体積を小さくすることでも、アドレス電極とＹ電極間の静電容量Ｃ_ＡＹを同様に低減できる。この場合でも、隔壁１１の機械的強度から、実用上の幅は１５μｍ以上とする。
【００３１】
第３の具体例として、図３に示すように、隔壁１１として、従来と同様の比誘電率ε_ｓの部分１１ｂとこれよりも比誘電率ε_ｓが小さい部分１１ａとの多層構造として、隔壁１１全体の比誘電率ε_ｓを低減する方法がある。具体的には、高さ＝１００μｍ，幅４０μｍの隔壁を高さ方向に２分割し、部分１１ｂを比誘電率＝１２、部分１１ａを比誘電率＝６の材料で形成した場合、静電容量Ｃ_ＡＹは約３０％低減できる。部分１１ａの材料としては、上記の第１の具体例で示した低比誘電率材料を混合したものを用いてもよく、要は隔壁１１が安定して形成できれば、材料を限定するものではない。
【００３２】
第４の具体例として、図４に示すように、隔壁１１の先端の部分のみを他の部分よりも狭幅Ｗとし、隔壁１１の保護層７への当接面積を狭くしても、静電容量Ｃ_ＡＹを低減することができる。具体的には、高さ１００μｍ，幅４０μｍの隔壁の先端部分を、その断面形状において、先端部分の稜線と保護膜７とのなす角度θを４５度として面取り加工を行ない、その先端部分の幅Ｗを２０μｍにした隔壁１１を形成する。このような形状にすることにより、隔壁１１の先端部分の近傍の電位の偏りを従来以上小さくすることが可能となり、静電容量Ｃ_ＡＹを低減できる。角度θを大きくすると、よりその効果が得られるが、先端部分の強度を考慮すると、角度θ＝６０度が限界である。また、先端部分の幅も、同様の理由から、１０μｍ以上必要である。さらに、隔壁１１と保護層７とに隙間を明けることにより、静電容量Ｃ_ＡＹの更なる低減効果が可能となるが、隣接放電セルへの電荷の漏れ込みによる放電の誤動作，振動による隔壁の破損などからして現実的でない。
【００３３】
以上説明したいずれの具体例も、Ｃ_ＡＹ／Ｃ_ＸＹを上記の範囲に設定することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、放電セルでの発光強度分布のむらを低減することが可能となり、この結果、プラズマディスプレイパネルの画面の輝度を高めることができるとともに、プラズマディスプレイ間の輝度のバラツキを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマディスプレイパネルの各電極間の静電容量を模式的に示す図である。
【図２】本発明によるプラズマディスプレイパネルでの各電極間の静電容量の比の範囲を説明するためのグラフ図である。
【図３】図２をもとに規定された各電極間の静電容量の比の範囲を実現するための手法の一具体例を示す図である。
【図４】図２をもとに規定された各電極間の静電容量の比の範囲を実現するための手法の他の具体例を示す図である。
【図５】従来のプラズマディスプレイの放電セルでの等電位分布を示す図である。
【図６】プラズマディスプレイパネルの構造の一部を拡大して示す分解斜視図である。
【図７】図６に示すプラズマディスプレイパネルの矢印Ａ方向からみた断面図である。
【図８】図６に示すプラズマディスプレイパネルの矢印Ｂ方向からみた断面図である。
【図９】プラズマディスプレイパネルでのパネル電極の配列とその駆動回路とを模式的に示す構成図である。
【図１０】プラズマディスプレイパネルの駆動方法におけるフィールド構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 前面ガラス基板
２ Ｘ電極
３ Ｙ電極
８ 背面ガラス基板
９ アドレス電極
１１ 隔壁
１２ 蛍光体
１３ 放電空間
Ｃ_ＸＹ Ｘ，Ｙ電極間の静電容量
Ｃ_ＡＸ Ｘ電極，アドレス電極間の静電容量
Ｃ_ＡＹ Ｙ電極，アドレス電極間の静電容量

Claims (5)

1. 前面ガラス基板の表面に互いに平行にかつ互いに独立に駆動されるＸ電極とＹ電極とが交互に配置されて、さらに、該Ｘ，Ｙ電極を覆うように誘電体層が設けられ、該誘電体層を覆うように保護膜層が設けられており、また、背面ガラス基板の表面に、該Ｘ，Ｙ電極と交差するようにして、複数のアドレス電極が配置され、これらアドレス電極間毎に該アドレス電極に平行に隔壁が設けられて該隔壁間を蛍光体が充填された放電空間とし、該Ｘ電極とこれに隣接する該Ｙ電極との間にパルス状の電圧を印加することにより、該前面ガラス基板と該背面基板との間の該放電空間で連続的に放電を行なわせるようにしたプラズマディスプレイパネルにおいて、
   該Ｘ，Ｙ電極間の静電容量をＣ_XYとし、該Ｘ電極，該アドレス電極間の静電容量Ｃ _AX と該Ｙ電極，該アドレス電極間の静電容量Ｃ _AY とほぼ等しくして、
   Ｃ _AX ／Ｃ _XY ≦０．２５ Ｃ_AY／Ｃ_XY≦０．２５
   とした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において、
   前記隔壁を、前記前面ガラス基板側に設けられた前記誘電体層よりも比誘電率が小さい材料で形成した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１において、
   前記隔壁を、前記前面ガラス基板側に設けられた前記誘電体層に等しい比誘電率の材料と前記誘電体層よりも比誘電率が小さい材料との多層構造とした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において、
   前記隔壁の先端面を該先端面近傍以外の部分よりも狭幅とし、前記隔壁の先端面の幅が少なくとも１０μｍ以上であって、かつ前記アドレス電極に直交する前記隔壁の断面形状が、該先端部の稜線と前記保護膜層の面とのなす角度が略４５度以上６０度以下である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１において、
   前記隔壁の高さをｈとし、前記放電空間内での両側の前記隔壁の対向する表面間の間隔をｄとして、
   ｈ≦ｄ
   としたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。

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