JP3917374B2 - 穿孔電極パターンを有する交流プラズマ表示装置 - Google Patents
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Description
(技術分野)
本発明は、大面積型プラズマ表示パネル(PDP)の電極構成に関し、詳述すれば、モアレ効果を除去し、動作電圧の均一性を改善するために散在した短絡バーを有する穿孔電極をPDPに利用することに関する。
【0002】
(背景技術)
カラープラズマ表示パネル(PDP)は従来より知られているところである。図1は、前面パネルに狭幅電極を利用した従来の交流カラーPDPの第1実施例を示している。詳述すれば、図1に示した交流PDPは、維持バス12と接続した水平維持電極10を複数備えた前面板を備えている。これらの維持電極10に対して複数の走査電極14が並設されていて、両電極は誘電体層(図示せず)により覆われている。垂直バリア突条16と垂直カラム導体18(仮想線で示す)とが背面板に支えられている。それぞれのカラム導体は必要に応じて赤色、緑色、青色の蛍光体が被着されていて、全色カラー表示ができるようになっている。前面板と背面板とは互いにシールされていて、両者間の空隙には放電ガスが充填されている。
【0003】
画素は、(i)前面板における維持電極10と並設されている走査電極14との電極対と、(ii)赤色、緑色、青色に対応する、背面板上の三つのカラム電極18との交点に形成されている。サブ画素は、前面板の電極対と交差する赤色用カラム電極、緑色用カラム電極、青色用カラム電極にそれぞれ対応している。
【0004】
これらのサブ画素は、前部維持電極10及び走査電極14と一本かそれ以上の選択されたカラム電極18との両方に一組のパルスを印加することによりアドレスできるようになっている。アドレスされた各サブ画素は、前面板電極対だけにパルスを印加することにより連続放電する(即ち、放電が維持される)。同様な前面板電極構造を利用したPDPは、ディックに付与された米国特許第4,728,864号に開示されている。
【0005】
動作電圧とパワーは放電隙間と電極幅に依存する。そのために、維持電極と走査電極とは、放電隙間が狭くなり、かつ、画素間の間隔が大きくなるようにそれぞれ配置されている。放電隙間は放電サイトの中心をなしていて、放電はそこから垂直方向に拡散する。画素間の間隔は、放電サイトに隣接するサブ画素のオン状態またはオフ状態がこのように拡散するプラズマ放電で崩壊されないように充分広く取る必要がある。電極の幅と該電極を覆う誘電体ガラスの厚みにより、画素の放電容量が定まるが、この放電容量の如何によっては放電パワー、従って輝度が左右される。放電パワーないし輝度が与えられているとすると、放電の回数はパネルに求められている総輝度を満たすように選ばれる。
【0006】
ところで、表示面積が大きくなるに伴って、画素サイズを大きくするのに種々の方法が採られている。図2は各画素につき二重放電サイトを利用した電極構造を示しており、これは本願発明者によるもので、本願出願人に譲渡されている米国特許出願第08/939,252号の対象となっている。散在する放電サイト(例えば、サイト20、22)が、各対の共通走査電極(例えば、電極24、26)とアドレス電極28との間に形成されている。放電は放電隙間Cを横切って反対側のループ状維持電極(例えば、電極30、32)の方へと拡散する。各放電サイトからの光出力はこの放電隙間Cにおいて、各放電隙間を画成する電極の上方と下方から発生する。このような電極構造では、電極が発光の陰となるので、電極幅と輝度とのどちらかが犠牲にならざるを得ない。
【0007】
図3は、大きな画素容量と同様に大量の光出力を確保するために利用されている広幅透明電極を示している。これらの透明広幅電極40は維持供給電極10と走査供給電極42、44にそれぞれ接続されている。互いに隣接する透明電極40の間に臨む放電隙間CでPDPの電気絶縁破壊特性が定まる。電極40の幅は画素容量、従って放電電力要求量に影響をもたらす。
【0008】
透明電極対が生ずる光は放電隙間から発生して、供給電極44の方へと、そしてその電極の下方へと拡散していく。供給電極10、42、44は透明電極40の側縁にあることから、これらの電極が画素サイト間での光の陰になって、画素列の間から暗い水平線が見られようになる。他方、広幅透明電極20は入力電力のレベルを大きくして輝度を高める手段をなしている。しかしながら、透明電極40の製造コストは、処理工程数が増加することから高くなっている。
【0009】
透明電極を利用すれば、高放電容量、大画素面積が得られる利点がある。二重放電サイトを利用した形態では容量が小さいので、透明電極を利用した形態におけるのと同等の光量を出せるようにするためには放電サイクルの数を大いに増やす必要がある。また、得られた光は各放電サイトにおける非常に狭い部分に集中する。従って、透明電極を利用した形態では、二重放電サイトを利用した形態におけるよりも明るくて、広く、均一な放電部が得られるのではあるが、但し、コスト高を惹起している。
【0010】
従って、本発明の目的は、光出力を高めたPDPを提供することにある。
【0011】
製造コスト高を惹起することなく、透明電極の光出力特性を確保した改良型PDPを提供することも本発明の別の目的である。
【0012】
改良された発光効率を有する改良型PDPを提供することも本発明のまた別の目的である。
【0013】
(発明の開示)
本発明による交流プラズマ表示装置(PDP)は、放電性ガスが間に充填されている互いに対向する基板と、一方の基板に設けた複数の細長アドレス電極と、他方の基板に設けられ、前記アドレス電極と直交する複数の走査電極構造体とからなる。複数の維持電極構造体は、前記走査電極構造体とは平行に延在すると共に、櫛歯状配置になっている。維持電極構造体と走査電極構造体とはそれぞれ、複数の孔を有する細長導電層として構成されている。各維持電極構造体及び各走査電極構造体を画成するこの細長導電層は、斜平行線模様(cross-hatched)導電パターンであってもよいし、または、短絡バーで互いに接続した複数の平行導体であってもよい。
【0014】
(発明を実施するための最良の形態)
図4において、維持電極と走査電極とはそれぞれ、穿孔導体経線として構成されている。詳述すれば、各維持電極52、54には維持バス50が、また、走査電極56、58のそれぞれには走査接点60、62が接続されている。維持電極と走査電極とはそれぞれ、斜平行線模様導電パターンを呈している。介在する孔は、放電作用時に光が抜け通るようになっている。斜平行線模様導電パターンを囲繞する縁取り導体(例えば、縁取り導体64)は、放電隙間の輪郭を一様にしていて、隣接する電極構造体の間で均一な放電電圧を確保できるようにしている。
【0015】
開放エリアを有する広幅金属電極を利用することにより、光が通り抜けるようになっており、画素容量が増加する。また、電極の幅は、広い蛍光エリアにわたって放電が行われるに充分なものとなっているので、放電隙間の寸法が大きくなっている結果、改善された発光効率を呈することができる。穿孔電極は、金属化ガラス板に写真平版法を利用することで作製できる。従って、斜平行線パターンを有する電極は、電極全体としての抵抗を低く抑える一方で、光が通り抜けるほど充分幅の小さいものに仕上げることができる。しかし、モアレ効果(パターン変化に伴う輝度ムラ)をできるだけ最小限に抑制するためにライン幅と間隔の選定には注意が必要である。この斜平行線パターンでは、電極の幅にわたり非常に均一な容量が得られるので、幅を横切る方向の輝度が均一になる。
【0016】
斜平行線パターンでは、その前例である透明電極にありがちな問題点を有している。即ち、初期壁電位(starting wall potential)を確保するのに利用する起動(setup)電圧波形が、放電容量が大きいがために背景光を生みだしやすいと言った問題がある。また、隣接する画素サイトの間隔について注意を怠ると、大量の放電が垂直方向に拡がって、隣接するセルを崩壊させてしまうことがある。
【0017】
モアレ効果は、図5に示した平行電極パターンを利用することで減らすことができる。走査及び維持電極70、72が共に平行導体を利用して、画素サイトを広くしている。この平行導体の両端部と、両端の間に臨む中間部に直交短絡バーが設けられている。従って、一つの平行導体の開放回路が、短絡バーが架橋していることから、必要以上に電極を不作動状態にするようなことはない。垂直短絡バーは、好ましくは狭く、かつ広く隔てているのが望ましく、そうすることによりモアレ効果を最小限にすることができる。導体の数、幅、間隔は、斯かる電極形態を利用する場合に画素容量を制御する上で充分な融通性を得ることができる。また、短絡バー間のピッチ距離をサブ画素間のバリア突条のピッチ距離の平均値と同一にすれば、高周波モアレ効果をほぼ減少することができる。
【0018】
図5に示した電極パターンは、透明パターンと斜平行線パターンとの両方に比べて勝る利点を有している。即ち、起動放電が主として放電隙間Cの近くで行われ、そのために全容量の一部だけが放電する。これにより、背景光が生ずることは殆どなく、また、起動で電極構造体を均等に横切る放電作用を妨げるようなこともないので、アドレス放電が放電隙間Cで局所的に集中し、かくて、プラズマの過剰拡散を抑制できるのである。
【0019】
図6に示した電極パターンは、平行導体を利用しているものの、各放電隙間Cでの容量を増加させるために導体ライン幅を変化させている。従って、導体74、76は一番幅広で、導体78、80、82、84は、それらの幅が漸次減少するようになっている。この構造では、改良された動作マージンが得られると共に、画素間の間隔Dの容量を減らすことができるので、プラズマの拡散を減らすことができる。
【0020】
図7は、本発明の別の実施の形態を示すもので、そこでは二重走査および維持電極構造体が互いに櫛歯状配置になっている。隣接する走査電極または隣接する維持電極の間、例えば走査電極102、104の間および維持電極106、1-8の間に電気的浮遊絶縁バー100が配置されている。
【0021】
よく知られているように、各プラズマ放電は、負のグロー部と、正電荷源に引きつけられる(即ち、正のカラムは正味の負電荷(net negative charge)を運んでいる) 正のカラム部とから成り立っている。絶縁バー100は、プラズマパネルの動作時に負電荷を蓄積する。(エフ・レイの米国特許第3,666,981号を参照のこと)。従って、図7に示すように絶縁バー100を配置すれば、画素セルが放電隙間Cで放電するときに、正のカラムが距離Dを横切って近くの画素セルサイトまで拡散するのを阻止することができる。
【0022】
図7の実施の形態では、垂直短絡バー109が、維持および走査電極構造体のそれぞれにおける各穿孔電極の幅を跨っている。これらのバーの配置については、高周波モアレ効果を防ぐために、背面板のバリア突条と同一ピッチにするか、または、それより長くする必要がある。高周波効果を除去するが、低周波効果はそのまま残ってかすかな虹として見える。短絡バーが、カラー蛍光体が存在する突条間のどの位置に臨むかによっては、サブ画素の輝度が変化して虹が出てくる。短絡バーが、バリア突条の間の中心にあれば、プラズマ放電は高速にて、しかも低電圧で電極構造体を横切って拡散する。短絡バーがバリア突条に近づくか、または、その頂部にあるとこの効果は消失する。短絡バーがバリア突条の間の中心に臨むと低電圧高輝度部が、また、短絡バーがその中心から逸れると高電圧薄暗部がでる。
【0023】
パネル板を製造して組み立てる際、パネル板が高温処理から収縮するためにバリア突条のピッチと短絡バーのピッチとが少しばかり変わることがある。また、組立て中に二枚の板の直交性に固有のミスアラインメントが発生する。これらの結果が短絡バーを正確に配置する妨げとなっている。
【0024】
モアレ模様は、2つかそれ以上のパターンが、完全に整合されない状態で重なり合ったときに発生する。そこで、穿孔電極構造体内に短絡バーを設けると、それまでにある垂直方向配置のバリア突条に対してもう一つの垂直パターンが作られることになる。これらの2つのパターンがビートする周波数によって、看視しうる光分布パターンが決まる。短絡バーをバリア突条のピッチよりも非常に小さければ、2つのパターンが互いにうなり合う回数にもよるが、高周波モアレ模様が発生する。他方、短絡バーをリブピッチに近づけるか、または、大きく離すと、低周波パターンが生ずる。短絡バーの間に画素が幾つかあると、光の強度変化のために狭幅ラインが見られるようなことがある。
【0025】
ところが、短絡バーを利用する開放型電極の影響を減少できるが、短絡バーを各放電サイトに臨ませる必要はない。従って、板における短絡バーの分散が、パターン妨害を減少させる手段として可能である。同様に、パターンの妨害輝度は、短絡バーの放電容量を最小限にすることにより減少できる。これは、非常に狭いライン幅を用いるか、短絡バーの長さを穿孔電極の部分を跨るほどの長さに減らすかの何れか、または両方を採ることにより達成できる。
【0026】
図7aは、図7の平行穿孔電極構造体の部分集合からなるまた別の実施の形態を示すもので、蛍光体カラーとバリア突条110も示してある。各短絡バー112の長さは、走査ないし維持電極内にある三本の電極の内の二本を跨るに必要な長さに減少されていて、放電隙間Cにあっては短絡バーは電極構造体から完全に除去してある。この構成によれば、短絡バーの金属量を、各放電サイトにつき4の因数だけ減らしている。そして、短絡バー112が電極構造において跨橋機能を維持しながら異なった箇所に臨むようにパターンを選定している。
【0027】
多くても各RGB画素内に一本だけの短絡バー112が臨むように、短絡バー112を配置している。こうすることにより、各画素ごとに、パターン妨害は単色に及ぶだけであり、そのため3の因数だけ妨害を減少することができる。図7aにあっては、短絡バー112は、各色におけるエネルギーが過剰にならないように色の間に分布するように配置されている。
【0028】
その他のパターン妨害減少が、短絡バー112を含む各RGB画素を囲繞するRGB画素に短絡バー112が臨まないように、パターンを拡張することにより達成される。短絡バーをこのように配置すると、電極構造体内における開放部が依然と横切られることから、開放型電極を防ぐ上で役立つことになる。開放部の発生はランダムであり、広く隔離されているので、短絡バーは広く隔離されていてもよい。その結果、パターン妨害減少と製造性との何れか一方を犠牲にすることになる。
【0029】
パターン妨害を相当減少すれば、ミスアラインメントないし板の収縮の視認しうる効果を除去でき、そのため表示装置は、放電作用に少しも変化をもたらすことなく図7の構成で見られるように高動作電圧で均一に動作する。要するに、短絡バーを散在配置にすると、短絡バーによりもたらされる電圧および輝度の変動を殆ど除去でき、モアレ効果を著しく減らすことができる。
【0030】
図8は、正のカラム放電部位が近くの画素サイトまで拡散するのを防ぐために、隣り合った透明電極構造体の間に絶縁バー100を利用しているところを示している。それぞれの走査電極対と維持電極対とが図7に示したように櫛歯状に配置されている。
【0031】
前述したように、各プラズマ放電は、負のグロー部と、正電荷源に引きつけられる正のカラム部とから成り立っている。図4から図7に示した電極の形態は、うまく放電を拡散させて、相当長い正のカラム放電部位を醸し出している。各放電は放電隙間Cの中心部で行われる。放電が進むに従い、負のフロー部位が放電隙間に最も近い陰極電極に形成される。正カラム部位が急速に発展して、短絡バーの作用により陽極電極を跨るようになる。この放電が続くに従い、電流が正カラムを流れる一方、負グローが波の如く放電隙間Cから最外の陰極電極導体へと緩やかにドリフトする。この負グローが陰極電極導体をドリフトすると、陽極電極への放電路が更に長くなり、正カラムの長さがそれに伴って増加する。
【0032】
このような電極パターンの発光効率は、従来の電極形態のそれとは全く違っている。従来より、この効率は印加電圧の増加に伴って減少することが知られている。それは主として、放電が行われる場所が放電隙間に限られ、電圧増加により醸し出された余分のパワーが負グローにより消費されるからである。図5、図7、図9に示したパターンは、従来の電極パターンよりもより大きい効率をもたらすと共に、効率-電圧特性がより平坦になっている。これは大きく隔離した、狭幅の平行ラインを利用しているからである。
【0033】
電圧が低いと、放電は現下の放電隙間部域に閉じこめられ、そのために最も遠く離れたところにある電極の壁容量が利用されるようなことはない。電圧が増加するに伴い、電極容量の大部分が利用されるようになり、放電作用に大量のパワーが供されるようになる。これのように増加したパワーは、負グローの代わりに高効率正カラムに費やされ、かくて全体の効率のバランスが粗くなる。
【0034】
効率特性が平坦であれば、交流PDPのパワーと輝度とが印加した維持電圧により加減(modulate)されることになる。維持電圧を単に調節するだけで、パワーと輝度とが、表示装置の20ボルト動作スパン内に二倍近くになることが判明した。従って、輝度を最大化にするために動作電圧範囲の高電圧端で動作するようにPDPパワー供給を制御し、その後負荷の増加に伴って電圧を自動的に減少させてパワーを制限するようにしてもよい。また、PDPは光出力を、サブフィールドと称する二値化重み付けブロック(binary weighted block)に細分化(break up)されるので、異なったレベルの輝度が、維持放電の回数と維持電圧との組合せにより制御され得る。このように、電圧を上げ、大量の放電を得ることで高輝度レベルを達成できる一方、少数の低電圧放電を利用することで非常に薄暗い低レベルの光が達成できる。
【0035】
本発明の電極構造体のレイアウトで用いる寸法諸元で、幾つかの制御変数が得られる。従来例と同様に、放電隙間が最低放電電圧を左右する。電極構造体は短絡バーがなくても機能するが、短絡バーは、放電隙間から電極構造体導体に至る放電路を画成することで低放電電圧を維持するのに役立っている。この短絡バーの幅は、光をブロックする、もしくは、モアレ効果を醸し出すようなことがないように小さくすべきである。この形態は、放電隙間が背面板に対する基板隙間に近いか、それより小さければ最も動作しやすいものである。
【0036】
電極構造体導体の幅と間隔とは壁容量、従って、放電パワーを左右する。二重放電サイト式PDP(図2に示した如く)に比して、図7の電極構造体は殆ど同一パワーレベルを醸し出している。これは、前電極幅を25%も減少させたにも拘わらずである。前放電エリアの長さは、パワー消費量からして伝統的に二次的なものである。導体ラインの間隔も、負グローがその間隔をドリフトすることから、パワーと効率とにおいて役割を担っている。電極構造体の導体ラインの間の隙間が広ければ広いほど、負グロー部位が狭くなる。導体ライン間隔が放電隙間Cほどの大きさであれば、充分動作することが経験できた。
【0037】
絶縁バー100を設けることは、この絶縁バー100により正カラム部位を電極構造体の最外導体から排斥する傾向があるので重要である。電極構造体の最外導体ラインから絶縁バーまでの維持すべき合理的な距離は放電隙間Cである。同様に、絶縁バーの幅としては、放電隙間Cに設定することもできる。これにより、画素サイト間に三つの放電隙間の距離が確保でき、ひいてはセル同士を絶縁させるのに充分な大きさの画素間隙間Dが得られる。
【0038】
本発明により構成したPDPにおける起動放電によりもたらされる背景輝度は、従来の二重放電サイト式PDPの輝度の約半分である。これは主として、放電サイトの数が半分しかないことによる。起動放電は、PDPにアドレス動作を行う前にしっかりした壁電圧状態を確立するのに使われる。
【0039】
起動電圧が上昇している間、放電は放電隙間の両側にある導体バーに閉じこめられている。次の導体バー(例えば、中心導体バー)は、極小さい背景グローをもたらすが、三番目の導体では可視光が見られるようなことはない。これは、背景グローが透明電極全体にまたがり、容量を全て放電する透明電極を備えたPDPとは違っているところである。
【0040】
図3に示したように、従来では、走査電極と維持電極とが交互になるように透明電極を配置するのが慣習であった。この従来例の形態では、主として背面基板のアドレス電極と前面基板の走査電極との間でアドレス作用時に放電が形成されることから、セル間絶縁に画素間隙間を大きくする必要があった。アドレス放電点火点が広幅透明電極の直下の部分でランダムに起こる。放電が進むに従い、正カラムが放電隙間の方へ成長するが、点火点が画素間隙間の近くで起こると、正カラムが放電隙間どころか、画素間隙間と横切り、かくてアドレスできなくなるようなことがあった。
【0041】
従って、図7と図8とに示したように、画素間隙間を横切る電界がなくなるように、走査電極と維持電極とを対にするのが有利である。図7aはこの形態を示している。
【0042】
従来の透明電極を用いた形態では、2つの電界域が画成される。主たる電界は放電隙間をまたがるものであり、副次的な電界は画素間隙間をまたがるものである。図8に示すように透明電極を対にすることにより、隣接する電極が常にほぼ同一電位にあるから、主電界を放電隙間に残し、副次的電界を除去することができる。また、セル間絶縁を改善できると共に、走査-維持容量を殆ど半分に減らすことができる。
【0043】
図9は、隣接する維持電極と走査電極との間に絶縁バーを設けた例を示している。
【0044】
尚、ここまでの説明は本発明を例示したものに過ぎない。当業者には本発明から逸脱しないで種々の代替構造や変形などが想到しうるところである。従って、添付の請求の範囲に含まれる代替構造や変形などは、本発明に含まれるものとすべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 狭幅走査及び維持電極を利用した従来のPDPの概略図。
【図2】 二重放電サイトを利用したPDP構造の概略図。
【図3】 透明電極を利用した従来のPDPの概略図。
【図4】 本発明による穿孔維持および走査電極(斜平行線パターン)を示す概略図。
【図5】 本発明による穿孔維持および走査電極(平行導体パターン)を示す概略図。
【図6】 異なった表面積を有する平行導体からなる図5の穿孔維持および走査電極を示す概略図。
【図7】 隣接する走査電極が電気絶縁導体バーにより隔離されていて、穿孔維持および走査電極の対が互いに櫛歯状配置になった本発明の概略図。
【図7a】 散在させた短絡バーを備えた穿孔維持および走査電極を示す本発明の概略図。
【図8】 隣接する維持および走査電極が電気絶縁導体バーによりそれぞれ隔離されていて、透明維持および走査電極の対が互いに櫛歯状配置になった本発明の概略図。
【図9】 隣接する穿孔維持および走査電極が電気絶縁導体バーによりそれぞれ隔離されている本発明の概略図。
【符号の説明】
52、54…維持電極 56、58…走査電極
70…走査電極 72…維持電極
109…短絡バー 110…バリア突条
112…短絡バー 100…絶縁バー
Claims (5)
- 放電性ガスが間に充填されている互いに対向する基板からなる交流プラズマ表示パネル(PDP)であって、
a) 一方の基板に設けた複数の細長アドレス電極であって、各細長アドレス電極の近傍に、隣接するサブ画素サイトを隔離するためのバリア突条が配置されているものと、
b) 他方の基板に設けられていて、前記アドレス電極とは直交する複数の走査電極構造体と、
c) 前記他方の基板上の前記走査電極構造体とは平行に延在し、かつ、櫛歯状配置にされている複数の維持電極構造体とからなり、
前記維持電極構造体と前記走査電極構造体のそれぞれが、複数の孔が形成された金属の細長導電層で構成されてなり、
前記各維持電極構造体および前記各走査電極構造体の細長導電層が、その両端で短絡バーにより連結された少なくとも3つの平行導体を含み、
前記各維持電極構造体および前記各走査電極構造体の平行導体が、前記両端の間に配置された追加短絡バーにより更に連結され、
前記追加短絡バーが、それぞれ前記少なくとも3つの平行導体の2つまたはこれより多くのものの間に連結されてなり、前記交流PDPを横切る互いに隣接する前記バリア突条の間のピッチ距離の平均値が、互いに隣接する前記追加短絡バー間の距離より小さい交流プラズマ表示パネル。 - 請求項1に記載のものであって、
隣接する走査電極構造体と維持電極構造体の平行導体が、各放電隙間での容量が増加するように、異なった導体ライン幅を有してなる交流PDP。 - 請求項1または2に記載のものであって、
各維持電極構造体と走査電極構造体の間の画素間隙間内に電気絶縁導体を更に設けてなる交流PDP。 - 請求項1から3までの何れか一項に記載のものであって、
一つの画素サイトの各走査電極構造体と、すぐ隣接する画素サイトの維持電極構造体との間に、電気絶縁導体を設けてなる交流PDP。 - 請求項1から4までの何れか一項に記載のものであって、各維持もしくは走査電極構造体に対応する前記追加短絡バーが、その位置上、少なくとも1つまたはこれより多い隣接する画素サイトにより隔離されてなる交流PDP。
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