JP4350149B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、面放電タイプのプラズマディスプレイパネルにおける電極構成の改良に関する。

カラー映像の表示に３電極面放電タイプのＡＣプラズマディスプレイパネルが広く用いられている。この種のプラズマディスプレイパネルは、放電ガス空間を挟む基板対における第１の基板に配列されかつ誘電体で被覆された第１および第２の行電極と、第２の基板に配列された列電極とを有する。第１および第２の行電極は、画面の行（ｒｏｗ）ごとに面放電形態の維持放電を生じさせるための電極対を構成する。これら行電極のうち、第２の行電極はアドレッシングにおいて行を選択するスキャン電極として機能する。列電極はいわゆるデータ電極であり、アドレッシングにおいて選択された行に属するセルに表示データを与える。すなわち、３電極構成では、第２の行電極と列電極とがセル選択のための電極マトリクスを構成する。

面放電タイプでは、カラー表示のための蛍光体層を、第２の基板上に配置することによって、維持放電からパネル厚さ方向に遠ざけることができる。蛍光体層と維持放電とを遠ざけることによって、放電時の衝撃による蛍光体層の劣化を低減することができる。

このような面放電タイプのプラズマディスプレイパネルの改良に関して、第１の行電極と第２の行電極との間に第３の行電極を補助電極として配列することが提案されている。この補助電極を適切にバイアスすることによって、プラズマディスプレイパネルの動作が改善される。例えば、交流電圧の印加によって維持放電を繰り返し生じさせるサステイン動作において、交流電圧パルス列の先頭パルスの印加に同期させて、表示放電の開始を容易にするトリガー放電を生じさせるパルスを補助電極に印加する。これによって維持放電をより確実に生じさせることができる。

特開２０００−２５１７４６号公報には、第１、第２および第３の行電極を前面基板の直上に形成した４電極構造が開示されている。特開２００２−１１００４７号公報には、第１および第２の行電極を被覆する誘電体層の上に第３の行電極を形成し、第３の行電極を放電ガス空間に露出させた４電極構造が記載されている。

一方、面放電タイプのプラズマディスプレイパネルにおける電極数の低減が提案されている。行電極と行方向に延びる枝部をもつ列電極とを有し、行電極と枝部との間で面放電形態の維持放電を生じさせる２電極構造が特開２００１−２８３７３５号公報に開示されている。

従来の３電極構造では、発光効率を高めるために維持放電に係る放電ギャップを拡げるのが困難であった。放電ギャップを拡げようとすると、放電ギャップの値が第１基板上の行電極と第２基板上の列電極との対向間隙に近づくことから、サステインにおいて行電極と列電極との間の誤放電が起こり易くなる。

４電極構造では、基板の端部に３種の行電極のうち少なくとも２種の行電極について、駆動回路と接続するための端子を基板における行方向の一端に配置しなければならず、端子配置密度が３電極構造の２倍になるので、電極数を増やす高精細化が困難であった。

２電極構造においても、発光効率を高めるために放電ギャップを拡げるのが困難であった。放電ギャップを拡げると、維持放電の開始電圧だけでなくアドレス放電の開始電圧も上昇する。アドレッシングの高速化の上でできるだけアドレス放電の生じ易いことが望まれる。

本発明は、維持放電に係る放電ギャップが大きくかつアドレス放電の起こり易いセル構造の提供を目的としている。

本発明の目的を達成するプラズマディスプレイパネルは、放電ガス空間を挟む基板対における片方の基板に維持放電を生じさせるための電極対が配置されたものであり、前記基板に、行電極として複数の維持電極および複数のスキャン電極が配列されるとともに、列電極として複数のアドレス維持電極が配列され、前記アドレス維持電極のそれぞれは、前記維持電極およびスキャン電極と交差する幹導体と、前記維持電極と並ぶ放電面を形成するように前記幹導体から張り出す複数の枝導体とからなり、前記スキャン電極は、前記維持電極と前記アドレス維持電極の枝導体との間に配置されており、前記スキャン電極と前記アドレス維持電極とがセル選択のための電極マトリクスを構成し、前記維持電極と前記アドレス維持電極とが維持放電のための電極対を構成するという特徴を備える。

セル内で、維持電極、スキャン電極、およびアドレス維持電極の枝導体とがこの順に列方向に沿って並ぶので、必然的に、アドレッシングに係るスキャン電極とアドレス維持電極の枝導体との距離は、維持電極とアドレス維持電極の枝導体との距離よりも小さい。

行電極は維持電極およびスキャン電極の２種であるので、維持電極の端子とスキャン電極の端子を基板の一端側と他端側に分けて配置することができる。すなわち、行電極の端子配置密度を従来の３電極構造のそれと同じにすることができる。

本発明に係る電極構造の模式図である。 プラズマディスプレイパネルのセル構造を示す分解斜視図である。 電極および隔壁の形状を示す平面図である。 図３のａ−ａ矢視断面を含む断面構造を示す要部断面図である。 図３のｂ−ｂ矢視断面を含む断面構造を示す要部断面図である。 電極の層構造の変形例を示す要部断面図である。 電極形状の変形例を示す平面図である。 表示装置の概略構成を示す断面図である。 駆動回路の構成を示すブロック図である。 駆動シーケンスの一例を示す駆動電圧波形図である。 駆動回路の変形例を示すブロック図である。

図１は本発明に係る電極構造を模式的に示す。

発光素子である１つのセルＣの発光制御には、２本の行電極と１本の列電極が関係する。第１の行電極は維持電極Ｘであってサステイン動作に係わる。第２の行電極はスキャン電極Ｓであってアドレッシングにおける行選択に係わる。また、このスキャン電極Ｓは例えばサステインにおいて補助電極として利用される。列電極はアドレス維持電極Ｙであり、アドレッシングにおけるデータ電極とサステインにおける維持電極の機能をもつ。

アドレス維持電極Ｙは、維持電極Ｘおよびスキャン電極Ｓと離れて交差する幹導体ｙａと、維持電極Ｘと並ぶ放電面を形成するように幹導体ｙａから張り出す枝導体ｙｂとからなる。図１では示されないが、維持電極Ｘおよびスキャン電極Ｓと幹導体ｙａとの間には絶縁体が介在する。

セルＣにおいて、維持電極Ｘとアドレス維持電極Ｙの枝導体ｙｂとが面放電形態の維持放電セルＣｓｕｓを画定する。そして、スキャン電極Ｓとアドレス維持電極Ｙの枝導体ｙｂとがアドレス放電セルＣａｄｄを画定する。

重要なことは、維持電極Ｘ、スキャン電極Ｓ、枝導体ｙｂがこの順序で並ぶことである。維持放電に係る維持電極Ｘと枝導体ｙｂが配列の両端に位置することは、寸法の限られたセルＣの中で維持放電の放電ギャップをできるだけ大きくことに貢献する。スキャン電極Ｓが維持電極Ｘと枝導体ｙｂとの間に位置することは、維持放電の放電ギャップよりもアドレス放電の放電ギャップを小さくし、それによってより低い電圧の印加でアドレス放電を生じさせることに貢献する。

図２はプラズマディスプレイパネルのセル構造を示す。同図では内部構造を判り易くするために前面側部分と背面側部分とを分離させて描いてある。

プラズマディスプレイパネル１は前面板１０と背面板２０とで構成される。前面板１０は、ガラス基板１１、維持電極Ｘ、スキャン電極Ｓ、アドレス維持電極Ｙ、誘電体層１７、および保護膜（マグネシア）１８から構成される。背面板２０は、ガラス基板２１、隔壁２９、および発光色の異なる３種の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂから構成される。隔壁２９は列間の境界を画定する複数の垂直壁２９１と行間の境界を画定する複数の水平壁２９２とが一体化した平面視格子状の構造体であって、保護膜１８と当接する。隔壁２９によって放電ガス空間はセルごとに区画される。

プラズマディスプレイパネル１では、維持電極Ｘ、スキャン電極Ｓおよびアドレス維持電極Ｙが前面側のガラス基板１１上に配置されている。すなわち、放電ガス空間を挟んで対向する電極の対はなく、いわゆる対向放電は起こらない。これにより、放電ガス空間のパネル厚さ方向の寸法と独立に放電ギャップ長を選定することができる。

図３は電極および隔壁の形状を示す平面図である。

維持電極Ｘは、太い帯状の透明導電膜４１とバス導体である細い帯状の金属膜４２との積層体である。金属膜４２は透明導電膜４１に重ねられている。図３においては放電ギャップから遠い側の端部に重ねられているが、所望の位置に重ねてよい。スキャン電極Ｓは、維持電極Ｘの金属膜４２と同じ材料からなる金属電極であり、金属膜４２と同程度の幅の帯状にパターニングされている。アドレス維持電極Ｙは、上述の枝導体ｙｂ（図１参照）を形づくる短い帯状にパターニングされた透明導電膜４３、幹導体ｙａを形づくる帯状の金属膜４４、および透明導電膜４３と金属膜４４とを接続する図示しない導体を有する。アドレス維持電極Ｙの金属膜４４は垂直壁２９１と重なる位置に配置され、透明導電膜４３は垂直壁２９１の幅方向の片側に張り出す。

図４はプラズマディスプレイパネル１における図３のａ−ａ矢視断面を含む断面構造を示し、図５は図３のｂ−ｂ矢視断面を含む断面構造を示す。

図４のように、維持電極Ｘ、スキャン電極Ｓ、およびアドレス維持電極Ｙの透明導電膜からなる部分（枝導体）はガラス基板１１の表面に沿って並び、誘電体層１７および保護膜１８によって被覆されている。したがって、放電ガス空間３１では保護膜１８に沿った面放電形態の放電９１，９２が起こる。

図２、図３および図５では維持電極Ｘに透明導電膜４１と金属膜４２とを重ねたものが用いられているが、金属膜４２のみで構成してもよい。また、枝導体ｙｂについては透明導電膜４３に代えて金属膜を用いてもよい。金属膜を用いる場合には金属膜４２と同一の材質で同時に形成してもよい。

図５のように、アドレス維持電極Ｙの透明導電膜４３と金属膜４４とは、誘電体層１７に形成されたコンタクトホール１７０を貫通する導体４４０によって電気的に接続される。導体４４０は、例えばコンタクトホール１７０を露出させた状態で金属膜４４を厚膜法または薄膜法により形成する方法によって、金属膜４４と一体的に形成される。導体４４０の形成と金属膜４４の形成を別々に行ってもよい。誘電体層１７の形成は金属膜４４の形成前後の２段階に分けて行われ、金属膜４４を含めてアドレス維持電極Ｙの全体が誘電体層１７で被覆される。

図６は電極の層構造の変形例を示す。図６の例では、アドレス維持電極Ｙｂの幹導体を形づくる金属膜４４が形成され、次いで誘電体層の下層部１７Ａが形成され、さらにコンタクトホール１７１が形成された後に、維持電極Ｘとスキャン電極Ｓとアドレス維持電極Ｙｂの枝導体となる透明導電膜４５が形成されている。そして、全ての電極を被覆するように誘電体層の上層部１７Ｂが形成されている。本例では下層部１７Ａと上層部１７Ｂとが異なる材料からなる。誘電体層の形成には、低融点ガラスペーストを焼成する厚膜法、二酸化珪素に代表される低誘電率物質を堆積させる気相堆積法を用いることができる。

図７は電極形状の変形例を示す。

維持電極Ｘｃは、水平壁２９２と重なる位置に配置された帯状の金属膜４２と、金属膜４２からセル中心に向かって張り出すＴ字状にパターニングされた透明導電膜４１ｃとからなる。例示では透明導電膜４１ｃがセルごとに独立しているが、金属膜４２の下地となる帯状部とセルごとに放電面を形成する複数のＴ字状部とをもつように透明導電膜をパターニングしてもよい。アドレス維持電極Ｙｃの枝導体を形づくる透明導電膜４３ｃは、放電面となるＴ字状パターンとそれを金属膜４４につなげる帯パターンとをもつ。例示に限らず、電極形状および寸法は仕様に合わせて任意に変更することができる。

以上の構成のプラズマディスプレイパネル１は、薄型テレビジョン受像機やコンピュータのモニターなどの表示装置にメインユニットとして組み込まれ、駆動回路によって駆動される。

図８は表示装置の概略構成を示す断面図である。

表示装置１００は、平面サイズを決める化粧カバー１０１と、電磁波シールド機能をもつ導電性ケース１０２を有する。導電性ケース１０２の中にフィルタ３を貼り付けたプラズマディスプレイパネル１が配置されている。プラズマディスプレイパネル１は両面接着テープによってアルミニウム製のシャーシ１０５に取り付けられ、シャーシ１０５はスペーサを介して導電性ケース１０２の背面部に固定されている。シャーシ１０５の背面側に駆動回路基板９０が配置されている。駆動回路基板９０とプラズマディスプレイパネル１との電気的な接続にはフレキシブルケーブル１０８，１０９が用いられる。図８では電源、映像信号処理回路、および音響回路が省略してある。

図９は電極配列の概略と駆動回路の構成を示す。

ガラス基板１１に、行電極として複数の維持電極Ｘおよび複数のスキャン電極Ｓが配列されるとともに、列電極として複数のアドレス維持電極Ｙが配列される。画面６０の各行に維持電極Ｘおよびスキャン電極Ｓが１本ずつ対応し、各列にアドレス維持電極Ｙが１本ずつ対応する。スキャン電極Ｓとアドレス維持電極Ｙとでアドレッシングのための電極マトリクスが構成される。図中の６個の楕円は第１および第２の行のそれぞれにおける第１列から第３列に属するセルの位置を示す。

維持電極Ｘは画面６０からガラス基板１１の図における左端部に導出され、第１のサステインドライバ７４に接続される。スキャン電極Ｓは画面６０からガラス基板１１の右端部に導出され、スキャンドライバ７６および補助ドライバ７８に接続される。アドレス維持電極Ｙは画面６０からガラス基板１１の図における上端部に導出され、切り替え回路７９を介してアドレスドライバ７７および第２のサステインドライバ７５に接続される。

維持電極Ｘ、スキャン電極Ｓ、およびアドレス維持電極Ｙの電位、すなわちこれら電極のそれぞれと接地ラインとの間の電圧は、これら電極に接続されたドライバの出力に依存する。そして、これらドライバおよび切り替え回路７９はコントローラ７１によって制御される。

サステインドライバ７４，７５は、サステインにおいて維持放電を生じさせるスキャンパルスを出力する。スキャンドライバ７６は、アドレッシングにおいて複数のスキャン電極Ｓを択一的に選択電位にバイアスする。補助ドライバ７８は複数のスキャン電極Ｓを一括にバイアスする機能をもつ。切り替え回路７９は、アドレッシングにおいてアドレス維持電極Ｙとアドレスドライバ７７とを接続し、サステインにおいてにアドレス維持電極Ｙとサステインドライバ７５とを接続する。アドレスドライバ７７は、アドレッシングにおいて表示データに応じて選択されたセルに対応するアドレス維持電極Ｙにアドレスパルスを出力する。

図９ではサステインドライバとアドレスドライバとが別々に構成されており、サステインドライバから全てのアドレス維持電極Ｙに同一の電位を与える構成になっているが、サステインドライバとアドレスドライバとを統合した回路構成にして、アドレス維持電極Ｙごとに異なる電位を出力できる構成にしてもよい。それによれば、蛍光体の色ごとにサステイン電圧を独立に設定すること可能になる。

図１０は駆動シーケンスの一例を示す駆動電圧波形図である。図においてスキャン電極Ｓに係る波形が総括的に描かれている。実際には１本のスキャン電極Ｓには１つのスキャンパルスが印加され、印加されるスキャン電極Ｓが切り換る。図示の波形は一例であり、振幅・極性・タイミングを種々変更することができる。パルスベース電位は接地電位に限らない。

プラズマディスプレイパネル１による表示には広く知られるサブフレーム法が適用される。すなわち、２値発光素子であるセルによって階調を再現するために、入力画像であるフレームを所定数のサブフレームに分割する。そして、画面内の個々のセルを表示すべき階調値に応じて選択したサブフレームのみにおいて発光させる。

各サブフレームにはリセット期間、アドレス期間、およびサステイン期間が割り当てられる。リセット期間に画面内の全セルの壁電圧を均等にする初期化が行われ、アドレス期間に表示データに応じて各セルの壁電圧を制御するアドレッシングが行われる。そして、サステイン期間において、発光すべきセルのみで維持放電を生じさせるサステインが行われる。１フレームは、初期化、アドレッシング、およびサステインを繰り返すことで表示される。

リセット期間において、維持電極Ｘおよびアドレス維持電極Ｙに順に書き込みパルスを印加し、全てのセルで強制的に放電を生じさせる。放電で多量の壁電荷が形成され、パルス後縁で壁電荷による自己消去放電が生じる。計２回の自己消去放電で画面内の壁電荷がほぼ消失する。書き込みパルスによらず、鈍波パルスの印加によってより精密に壁電荷を制御する公知の手法を適用することもできる。

アドレス期間においては、不要の放電を防止するために維持電極Ｘを所定電位にバイアスした状態で、スキャン電極Ｓに対して１本ずつ順にスキャンパルスが印加される。すなわち、行選択が行われる。行選択に同期して、選択行における発光すべきセルに対応したアドレス維持電極Ｙにアドレスパルスが印加される。スキャン電極Ｓおよびアドレス維持電極Ｙによって選択されたセルでアドレス放電が生じて所定の壁電荷が形成される。

サステイン期間においては、維持電極Ｘとアドレス維持電極Ｙとに交互にサステインパルスが印加される。サステインパルスの極性はスキャンパルスの極性と反対である。サステインパルスの印加ごとに発光すべきセルの維持放電セルＣｓｕｓ（図１参照）で放電が生じる。本例では、維持電極Ｘに対するサステインパルスの印加と同時に、スキャン電極Ｓに対して、サステインパルスと同極性のアシストパルスを印加する。このアシストパルスの印加によって、アドレス放電セルＣａｄｄ（図１参照）でトリガー放電が生じる。トリガー放電によって維持放電が誘発されるので、すなわち維持放電が起こり易くなるので、維持放電セルＣｓｕｓの放電ギャップを大きくすることが許される。

図１１は駆動回路の変形例を示す。図１０の駆動波形において、アシストパルスとしてサステインパルスと同じパルスを印加することができる。その場合には、補助ドライバ７８（図９参照）を省略し、第１のサステインドライバをアシストパルス印加手段として用いることができる。

図１１の駆動回路基板７０ｂにおいては、第１のサステインドライバ７４ｂにスイッチ回路８１を介して維持電極Ｘおよびスキャン電極Ｓが接続され、スキャンドライバ７６にはスイッチ回路８２を介してスキャン電極Ｓが接続される。これを実現するには、スキャン電極Ｓをガラス基板１１の左右両側に導出する必要がある。

アドレス期間において、スイッチ回路８１はスキャン電極Ｓとサステインドライバ７４ｂとを切り離し、スキャンドライバ７６による行選択を可能にする。サステイン期間においては、スイッチ回路８２がスキャン電極Ｓとスキャンドライバ７６とを切り離し、サステインドライバ７４ｂによるアシストパルスとしてのサステインパルスの印加を可能にする。

本発明はプラズマディスプレイパネルの性能向上に有用である。

Claims (8)

1. 放電ガス空間を挟む基板対における片方の基板に維持放電を生じさせるための電極対が配置されたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記片方の基板に、行電極として複数の維持電極および複数のスキャン電極が配列されるとともに、列電極として複数のアドレス維持電極が配列され、
   前記アドレス維持電極のそれぞれは、前記維持電極およびスキャン電極と交差する幹導体と、放電面を形成するように前記幹導体から前記維持電極と並ぶ方向に張り出す複数の枝導体とからなり、
   前記スキャン電極は、前記維持電極と前記アドレス維持電極の枝導体との間に配置されており、
   前記スキャン電極と前記アドレス維持電極とがセル選択のための電極マトリクスを構成し、前記維持電極と前記アドレス維持電極とが維持放電のための電極対を構成する
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記維持電極およびスキャン電極と前記アドレス維持電極の幹導体とが放電ガス空間を介在せずに交差する請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記維持電極はこれらの電位制御のために前記片方の基板における行方向の第１側の端部に導出され、前記スキャン電極はこれらの電位制御のために前記片方の基板における行方向の第２側の端部に導出され、前記アドレス維持電極はこれらの電位制御のために前記片方の基板における列方向の端部に導出されてなる請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記放電ガス空間を少なくとも列ごとに区画する隔壁を備え、前記アドレス維持電極の幹導体が前記隔壁と平面視において重なる請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
5. プラズマディスプレイパネルとそれを駆動する駆動回路とを備えた表示装置であって、
   前記プラズマディスプレイパネルは、行電極として複数の維持電極および複数のスキャン電極が配列されるとともに、列電極として複数のアドレス維持電極が配列された片方の基板を備え、
   前記アドレス維持電極のそれぞれは、前記維持電極およびスキャン電極と交差する幹導体と、放電面を形成するように前記幹導体から前記維持電極と並ぶ方向に張り出す複数の枝導体とからなり、
   前記スキャン電極は、前記維持電極と前記アドレス維持電極の枝導体との間に配置されており、
   前記駆動回路は、
   前記維持電極に対して維持放電を生じさせるための電圧を出力する第１のサステインドライバと、
   前記スキャン電極に対してアドレス放電を生じさせるための電圧を個別に出力するスキャンドライバと、
   前記アドレス維持電極に対してアドレス放電を生じさせるための電圧を出力するアドレスドライバと、
   前記アドレス維持電極に対して維持放電を生じさせるための電圧を出力する第２のサステインドライバとを備える
   ことを特徴とする表示装置。
6. 前記スキャン電極に対して共通に電圧を出力する補助ドライバを備える請求項５記載の表示装置。
7. 複数のセルからなる画面内の壁電荷を制御するアドレッシングと選択されたセルで維持放電を生じさせるサステインとを行うプラズマディスプレイパネルの駆動方法であって、
   プラズマディスプレイパネルは、行電極として複数の維持電極および複数のスキャン電極が配列されるとともに、列電極として複数のアドレス維持電極が配列された片方の基板を備え、それにおいて前記アドレス維持電極のそれぞれは、前記維持電極およびスキャン電極と交差する幹導体と、放電面を形成するように前記幹導体から前記維持電極と並ぶ方向に張り出す複数の枝導体とからなり、かつ前記スキャン電極は、前記維持電極と前記アドレス維持電極の枝導体との間に配置されており、
   前記スキャン電極と前記アドレス維持電極とによってアドレッシングを行い、
   前記維持電極と前記アドレス維持電極とによってサステインを行う
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
8. サステインに際して、前記維持電極と前記アドレス維持電極とによる維持放電を起こり易くするように前記スキャン電極をバイアスする請求項７記載のプラズマディスプレイパネルの駆動方法。