JP4375039B2

JP4375039B2 - プラズマディスプレイパネルのエージング方法

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Publication number: JP4375039B2
Application number: JP2004034692A
Authority: JP
Inventors: 成晃山内; 崇青木; 明浩松田; 浩二秋山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: JP2004273441A

Description

本発明は、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルのエージング方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰあるいはパネルと略記する）は、大画面、薄型、軽量であることを特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。ＰＤＰの放電方式としてはＡＣ型とＤＣ型とがあり、電極構造としては３電極面放電型と対向放電型とがある。しかし現在は、高精細化に適し、しかも製造の容易なことからＡＣ型かつ面放電型であるＡＣ型３電極ＰＤＰが主流となっている。

ＡＣ型３電極ＰＤＰは、一般に、対向配置された前面基板と背面基板との間に多数の放電セルを形成してなる。前面基板は、表示電極としての走査電極と維持電極とが前面ガラス板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極を覆うように誘電体層および保護層が形成される。背面基板は、背面ガラス板上にデータ電極が互いに平行に複数形成され、それらを覆うように誘電体層が形成される。そしてこの誘電体層上にデータ電極と平行に隔壁が複数形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成される。そして、表示電極とデータ電極とが立体交差するように前面基板と背面基板とを対向させて密封し、その内部の放電空間に放電ガスを封入する。こうしてパネルの組み立てが完了する。

しかし、組み立てられたばかりのパネルは一般に放電開始電圧が高く放電自体も不安定であるため、パネル製造工程においてエージングを行い放電特性を均一化かつ安定化させている。

このようなエージング方法としては、表示電極間、すなわち走査電極−維持電極間に交番電圧成分を含む電圧として逆位相の矩形波を長時間にわたり印加する方法がとられてきたが、エージング時間を短縮するために、たとえばインダクタを介して矩形波をパネルの電極に印加する方法（特許文献１参照）や、走査電極−維持電極間に極性の異なるパルス状の電圧を印加する面放電エージングの後に、連続して、走査電極および維持電極とデータ電極の間に極性の異なるパルス状の電圧を印加して対向放電する方法（特許文献２参照）等が提案されている。
特開平７−２２６１６２号公報特開２００２−２３１１４１号公報

しかしながら上述のエージング方法においても、放電を安定させるまでには１０時間程度必要としていた。したがって、エージング工程の消費電力が膨大となりＰＤＰ製造時のランニングコスト増加の主要要因の１つとなっていた。また、エージング工程が長時間にわたるため、工場の敷地面積の問題、あるいは空調設備等の製造時の環境等、種々の問題があった。加えて今後のＰＤＰの大画面化、生産量増大にともなって、この問題が今後一層大きくなることは明白である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、エージング時間を大幅に短縮し、さらに電力効率のよいプラズマディスプレイパネルのエージング方法を提供するものである。

本発明のプラズマディスプレイパネルのエージング方法は、走査電極、維持電極、データ電極を有するプラズマディスプレイパネルに対して少なくとも走査電極と維持電極との間に交番電圧成分を含む電圧を印加してエージング放電を行うエージング工程において、エージング放電に付随して発生する消去放電を抑制する電圧を抑制電圧とするとき、交番電圧成分を含む電圧の立ち上がりから所定の時間間隔の後、電圧を上昇させることにより抑制電圧を走査電極または維持電極のうちの少なくとも１つの電極に印加することを特徴とするプラズマディスプレイパネルのエージング方法である。消去放電を抑制することでエージングにおける電力効率を向上させ、放電セル毎のエージングばらつきも抑制でき、その結果、エージング時間の短縮および電力削減を図ることができる。

また、消去放電を抑制する電圧はデータ電極に印加することとしてもよい。この方法によれば、データ電極に電圧を印加するので、消費電力が小さく、駆動回路も簡単になる。

また、消去放電を抑制する電圧は、走査電極に印加する電圧の増加あるいは維持電極に印加する電圧の減少にともなって発生するエージング放電に付随して発生する消去放電を抑制するための電圧であってもよい。この方法によれば、走査電極側のエージングを維持電極側に比較して加速できるので、さらに効率のよいエージングが可能となる。

また、消去放電を抑制する電圧はデータ電極に印加される電圧であって、走査電極に印加する電圧の増加あるいは維持電極に印加する電圧の減少にともなうエージング放電の発生するタイミングに印加される電圧は、走査電極に印加する電圧の増加あるいは維持電極に印加する電圧の減少にともなって発生するエージング放電に付随する消去放電の発生するタイミングに印加される電圧よりも高い波形であってもよい。この方法により、データ電極に印加する駆動電圧波形の自由度が増え、たとえば単純なパルス電圧波形を用いて本発明を実施することが可能となる。

本発明のプラズマディスプレイパネルのエージング方法によれば、エージング時間を大幅に短縮し、さらに電力効率のよいエージング方法を提供することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態においてエージングすべきパネルの構造を示す分解斜視図である。パネル１は、対向して配置された前面基板２と背面基板３とを有している。前面基板２は、前面ガラス板４上に走査電極５と維持電極６とが互いに平行に対をなして複数対形成されている。そして、これらの走査電極５と維持電極６とを覆うように誘電体層７が形成され、この誘電体層７の表面を覆うように保護層８が形成されている。背面基板３は、背面ガラス板９上にデータ電極１０が互いに平行に複数形成され、このデータ電極１０を覆うように誘電体層１１が形成されている。そして、この誘電体層１１上にデータ電極１０と平行に隔壁１２が複数形成され、誘電体層１１の表面と隔壁１２の側面とに蛍光体層１３が形成されている。さらに、前面基板２と背面基板３とに挟まれた放電空間１４には、放電ガスが封入されている。

図２は本発明の実施の形態におけるパネル１の電極配列図である。列方向にｍ列のデータ電極１０_１〜１０_ｍ（図１のデータ電極１０）が配列され、行方向にｎ行の走査電極５_１〜５_ｎ（図１の走査電極５）とｎ行の維持電極６_１〜６_ｎ（図１の維持電極６）とが交互に配列されている。そして、１対の走査電極５_ｉ、維持電極６_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と１つのデータ電極１０_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）とを含む放電セル１８が放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そして各走査電極５_ｉはパネル周辺部に設けられた各走査電極端子部１５_ｉに接続されている。同様に維持電極６_ｉは維持電極端子部１６_ｉに、データ電極１０_ｊはデータ電極端子部１７_ｊに接続されている。ここで、各放電セル１８に対して走査電極５と維持電極６とがつくるギャップを放電ギャップ２０と呼び、放電セル間のギャップ、すなわち走査電極５_ｉと１つとなりの放電セルに属する維持電極６_ｉ−１とがつくるギャップを隣接間ギャップ２１と呼ぶ。

図３は本発明の実施の形態１のエージング方法における電極への印加電圧波形を示す図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ走査電極５、維持電極６、データ電極１０への印加電圧波形を示している。このように本実施の形態のエージング方法における走査電極５および維持電極６への印加電圧波形は単純な矩形波の繰り返しではなく、電圧の立ち上がりの後、時間間隔ｔｄ遅れたタイミングでもう一度小さな立ち上がりを有する波形である。実験の結果、図３においてＶ１＝２００Ｖ、Ｖ２＝１００Ｖ、ｔｄ＝３μｓ（繰り返し周期は２５μｓ一定）と設定したとき、従来のエージング方法の約半分の時間でエージングを終えることができた。

もちろんこれら電圧値Ｖ１、Ｖ２、時間間隔ｔｄの最適値は、電極の形状や寸法、あるいはパネルに用いられる材料、さらにはエージング回路のインダクタンス等に依存するものであるから、パネルの設計等を変えた場合はあらためて設定し直す必要がある。

次に、本発明の実施の形態におけるエージング方法によってエージング時間が短縮できる理由について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は従来のエージング方法における走査電極５、維持電極６の印加電圧波形を示している。また、図４（ｃ）、（ｄ）はこのときのパネルの走査電極端子部１５および維持電極端子部１６における電圧波形を模式的に示している。このように印加電圧波形として作成した波形は矩形であっても、パネルの走査電極端子部１５および維持電極端子部１６においては、図４（ｃ）、（ｄ）に示すようにリンギングが重畳されている。これは従来の技術で説明したようにエージング回路へインダクタを挿入した場合はもちろんであるが、インダクタを用いなくても配線のもつ浮遊インダクタンスとパネルの容量との共振によっても発生する。このように、電極端部における電圧波形にリンギングが重畳することは一般に避けられない。

図４（ｅ）はパネルの発光をフォトセンサで検出した発光波形を模式的に示す図であり、個々の発光は個々の放電に対応している。ここで、大きなエージング放電（１）に続く小さな放電（２）は、電圧の振り戻しのタイミングで発生する放電であり、壁電荷を消去するいわゆる消去放電であることがわかった。この消去放電は電力を消費するにもかかわらずエージングの効果が小さく、かつ、壁電荷を弱めるため次の放電を発生させるのに大きな電圧を必要とし、結果的にエージング効率を低下させることがわかった。さらに、消去放電の強さは放電セルの特性に大きく依存し、消去放電の起こりやすい放電セルのエージングが進み難く、すべての放電セルに対して十分なエージングを行うには、より長いエージング時間が必要になるという副作用があることも明らかとなった。

本発明の実施の形態１におけるエージング方法は、自己消去が発生するタイミングにおいて、エージング放電に付随して発生する消去放電を抑制するための電圧を走査電極５、維持電極６の両方に重畳印加し自己消去を抑えるものであり、その結果、効率のよいエージングが可能となる。実際、このときのパネルの発光をフォトセンサで検出すると消去放電にともなう発光が小さくなっていることが観測された。

なお、本実施の形態におけるエージング方法の電極印加電圧波形は、走査電極５、維持電極６のそれぞれに消去放電を抑制する電圧として、図３（ａ）、（ｂ）に示すように電圧の立ち上がりから時間間隔ｔｄの後、もう一度小さな立ち上がりを有する波形とした。しかし、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように維持電極６側は矩形波形とし、走査電極５に印加する電圧波形の立ち上がりおよび立ち下がりタイミングの後に消去放電を抑制する電圧を印加してもよく、図示しないが、逆に、走査電極５側は矩形波形とし、維持電極６側のみに消去放電を抑制する電圧を印加してもよい。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のエージング方法における電極の印加電圧波形を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）は走査電極５、維持電極６の印加電圧波形を示しており交番電圧成分を含む電圧として単純な矩形波の繰り返しが印加されている。図５（ｃ）はデータ電極１０に印加される電圧波形を示している。本実施の形態におけるエージング方法が実施の形態１と異なるところは、消去放電を抑制する電圧が走査電極５、維持電極６ではなくデータ電極１０に印加されている点である。データ電極１０には大きな放電電流が流れないので消費電力が小さくかつ回路が簡単になるという利点もある。

次に、上述の電圧波形をデータ電極１０に印加することによって消去放電を抑制できる理由について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は消去放電が発生するメカニズムを説明するための図であり、各電極の壁電荷の動きを予想したものである。図６（ａ）は走査電極５に正の電圧が印加されて大きなエージング放電が終了した直後の壁電荷の配置を示しており、走査電極５側には負の電荷、維持電極６側には正の電荷が蓄積している。次にリンギングによる電位降下が発生した場合、その大きさが走査電極５−維持電極６間の放電を発生しない程度の電位降下であっても、図６（ｂ）に示すように、走査電極５−データ電極１０間の放電開始電圧が低いので走査電極５−データ電極１０間の放電が誘発される。すると、図６（ｃ）に示すようにここで発生した種火放電の効果により走査電極５−維持電極６間の放電開始電圧が実質的に低下し、走査電極５−維持電極６間の放電が誘発され、これが消去放電となる。

つまり、消去放電はもともと走査電極５−維持電極６間で直接放電するのではなく、一旦走査電極５−データ電極１０間で初期放電が開始し、その種火で走査電極５−維持電極６間の消去放電が生じることがわかった。

図６（ｄ）は消去放電が終了した後の壁電荷の配置を示す。このように壁電荷の量が消去放電によって減少しているため次の放電を発生させるためには大きな電圧が必要となる。

以上説明した通り、走査電極５とデータ電極１０間の初期放電を抑えることによって走査電極５−維持電極６間の消去放電を抑えることができる。したがって、リンギングによって負方向の電圧が走査電極５に印加されるタイミングにおいて、データ電極１０にも負の電圧を印加することにより初期放電が抑えられ、その結果、消去放電を抑制することができることがわかった。

なお、ＡＣ型ＰＤＰの各電極は誘電体層に囲まれており放電空間と絶縁されているため、直流成分は放電そのものには何ら寄与しない。したがって自己消去を含むタイミングでデータ電極に負の電圧を印加することと、自己消去以外のタイミングでデータ電極に正の電圧を印加することは同じ効果を与える。そのため、データ電極に印加される電圧は図５（ｄ）に示す電圧波形であっても図５（ｃ）に示す電圧波形と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３のエージング方法における電極の印加電圧波形を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）は走査電極５、維持電極６の印加電圧波形を示しており交番電圧成分を含む電圧として単純な矩形波の繰り返しが印加されている。図７（ｃ）はデータ電極１０に印加する電圧波形を示している。本実施の形態におけるエージング方法が実施の形態２と異なるところは、消去放電のうち一方のみを抑制するようにデータ電極１０に電圧を印加している点である。特に、走査電極５に印加する電圧の増加あるいは維持電極６に印加する電圧の減少にともなって発生するエージング放電に付随して発生する消去放電、すなわち、走査電極５が維持電極６に対して高電圧側になるタイミングにおける自己消去のみを抑制している。したがって、次の放電、すなわち走査電極５に印加する電圧の減少あるいは維持電極６に印加する電圧の増加にともなって発生するエージング放電、あるいは同じことであるが走査電極５が維持電極６に対して低電圧側になるときのエージング放電が強調される。走査電極５が低電圧側になるタイミングの放電においては、放電空間内を走査電極５側に向かう正イオンに起因する走査電極５側のイオンスパッタが行われる。したがってデータ電極１０に図７（ｃ）に示す電圧波形を印加することによって、走査電極５側のエージングが維持電極６側よりも加速されることになる。

初期化放電、書き込み放電、維持放電と一連の３電極ＰＤＰの実駆動において、動作電圧と関係するのは、書き込み放電と維持放電である。一般に、維持放電は、走査電極５と維持電極６間に矩形電圧パルスで放電を発生させるため、それぞれの電極部における放電ギャップ２０近傍が関与する。一方、書き込み放電は走査電極５とデータ電極１０間の放電が主たる放電であるため、走査電極５側についてはデータ電極１０に対向するほぼ電極面全面で放電が発生する。したがって、実駆動での安定動作を目的で行うエージングは、走査電極５、維持電極６を同等にエージングするよりは、維持電極６側よりも走査電極５側について電極面全面のエージングを加速すると効率的である。実際、発明者らはデータ電極１０に図７（ｃ）に示す電圧波形を印加することによって走査電極５側のエージングを加速でき、一層エージング効率が上がることを見出した。

なお、この場合にも、図７（ｃ）に示す電圧波形以外に図７（ｄ）、（ｅ）の電圧波形でも同様の効果を得ることができる。これらの波形は、走査電極５に印加する電圧の増加あるいは維持電極６に印加する電圧の減少にともなってエージング放電が発生するタイミング（すなわちタイミング（１））においてデータ電極１０に印加されている電圧が、続く消去放電が発生するタイミング（タイミング（２））においてデータ電極１０に印加されている電圧よりも高いことに特徴がある。以下に、これらの電圧波形が図７（ｃ）に示す電圧波形と同様の効果を得ることができる理由について説明する。

エージング放電（タイミング（１）で発生）のような強い放電においては、放電セル内部の電界を緩和するまで壁電荷の再配置が行われると考えてよい。そして続く消去放電（タイミング（２）で発生）はエージング放電で再配置された壁電荷に対してリンギングによる電位降下分が加算されて発生する。したがって消去放電を抑制するためにデータ電極に印加される電圧はエージング放電発生時の電圧に対してその変化分だけが有効に働くことになる。逆にいえば、エージング放電発生時の電位と続く消去放電発生時の電位が同じであれば、消去放電を抑制する効果はないことになる。本実施の形態においては走査電極５が維持電極６に対して低電圧側になるタイミングにおける消去放電は抑制しないので、図７（ｄ）に示すように（３）と（４）のタイミングでの電圧が一定であれば電位そのものの値はいずれでもよい。したがって図７（ｅ）の電圧波形と、図７（ｃ）、（ｄ）の電圧波形とは同等の効果を示すことになる。

図８は本発明の実施の形態１〜３におけるエージング方法に基づきパネルのエージングを行うエージング装置の構成を示すブロック図である。エージング装置１１０は、電力を供給する電源部１２０、各電極に対する印加電圧波形を発生する印加電圧波形発生部１３０、各電極に対する印加電圧波形を設定するための印加電圧波形設定部１４０、エージングすべきパネル１００を載せるパネル設置台（図示せず）を有する。パネル１００の複数の走査電極端子部１５_１〜１５_ｎは短絡バー１１５により短絡されケーブルで印加電圧波形発生部１３０の走査電極用出力部に接続されている。維持電極端子部１６_１〜１６_ｎ、データ電極端子部１７_１〜１７_ｍについても同様にそれぞれ短絡バー１１６、１１７により短絡され印加電圧波形発生部１３０に接続されている。印加電圧波形発生部１３０は実施の形態１〜３において説明した各電極に対応する所定の印加電圧波形を発生し、パネル１００の走査電極５、維持電極６、データ電極１０のそれぞれに供給することでエージングが行われる。印加電圧波形設定部１４０は、印加電圧波形の繰り返し周期、電圧を印加するタイミング、各タイミングにおける電圧値等をエージングするパネル１００に応じて最適な値に設定するためのものである。

図９（ａ）は、上記エージング装置の印加電圧波形設定部１４０の外観図の一例であり、図９（ｂ）は印加電圧波形設定部１４０の設定項目を、本発明の実施の形態３において説明した印加電圧波形を例として示した図である。このように、図９に例示した印加電圧波形設定部１４０においては、エージング時間Ｔ、走査電極および維持電極へ印加する交番電圧波形の電圧値Ｖｓ、繰り返し周波数ｆ、データ電極へ印加するパルス電圧波形の電圧値Ｖｄ、パルス幅ｔｗ、時間間隔ｔｃをそれぞれ独立に設定することができる。ここで、パルス電圧波形の時間間隔ｔｃについては特に言及しなかったが、調整可能としておくことが望ましい。これは、多品種のパネル１００のエージングに対応する場合に有用であり、また、パネル１００を搬送するために用いるパレットの配線長に依存するインダクタンス等、設備上のばらつきを調整するためにも設けておくことが望ましい。

図１０は、本発明の実施の形態３のエージング方法におけるエージング時間を従来のエージング方法と比較した図である。図１０において、横軸はエージング時間、縦軸は走査電極−維持電極間の放電開始電圧であり、放電開始電圧が所定の電圧まで低下した時点でエージングが終了する。従来のエージング方法では放電開始電圧の低下する速度が遅く１０時間程度のエージングが必要であったが、本発明の実施の形態３におけるエージング方法によれば放電開始電圧が急速に低下し安定化するため、従来のおよそ１／３の時間でエージングを終了することができた。

本発明のプラズマディスプレイパネルのエージング方法は、エージング時間を大幅に短縮し、さらに電力効率のよいエージング方法を提供することができ、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの製造工程のエージング方法等に有用である。

本発明の実施の形態においてエージングすべきパネルの構造を示す分解斜視図同パネルの電極配列図本発明の実施の形態１のエージング方法における電極の印加電圧波形を示す図従来のエージング方法における電極の印加電圧波形、電極端子部における電圧波形およびパネルの発光波形を示す図本発明の実施の形態２のエージング方法における電極の印加電圧波形を示す図消去放電が発生するメカニズムを説明するための図本発明の実施の形態３のエージング方法における電極の印加電圧波形を示す図本発明の実施の形態１〜３におけるエージング方法に基づきパネルのエージングを行うエージング装置の構成を示すブロック図（ａ）は、本発明の実施の形態１〜３におけるエージング方法に基づきパネルのエージングを行うエージング装置の印加電圧波形設定部の外観図（ｂ）は同印加電圧波形設定部の設定項目を、本発明の実施の形態３において説明した印加電圧波形を例として示した図本発明の実施の形態３のエージング方法におけるエージング時間を従来のエージング方法と比較した図

符号の説明

１，１００プラズマディスプレイパネル（パネル）
２前面基板
３背面基板
４前面ガラス板
５，５_１〜５_ｎ走査電極
６，６_１〜６_ｎ維持電極
７誘電体層
８保護層
９背面ガラス板
１０，１０_１〜１０_ｍデータ電極
１１誘電体層
１２隔壁
１３蛍光体層
１４放電空間
１５，１５_１〜１５_ｎ走査電極端子部
１６，１６_１〜１６_ｎ維持電極端子部
１７_１〜１７_ｍデータ電極端子部
１８放電セル
２０放電ギャップ
２１隣接間ギャップ
１１０エージング装置
１１５，１１６，１１７短絡バー
１２０電源部
１３０印加電圧波形発生部
１４０印加電圧波形設定部

Claims

走査電極、維持電極、データ電極を有するプラズマディスプレイパネルに対して少なくとも前記走査電極と前記維持電極との間に交番電圧成分を含む電圧を印加してエージング放電を行うエージング工程において、前記エージング放電に付随して発生する消去放電を抑制する電圧を抑制電圧とするとき、前記交番電圧成分を含む電圧の立ち上がりから所定の時間間隔の後、電圧を上昇させることにより前記抑制電圧を前記走査電極または前記維持電極のうちの少なくとも１つの電極に印加することを特徴とするプラズマディスプレイパネルのエージング方法。
走査電極、維持電極、データ電極を有するプラズマディスプレイパネルに対して少なくとも前記走査電極と前記維持電極との間に交番電圧成分を含む電圧を印加してエージング放電を行うエージング工程において、前記エージング放電に付随して発生する消去放電を抑制する電圧を前記データ電極に印加することを特徴とするプラズマディスプレイパネルのエージング方法。
前記消去放電を抑制する電圧は、前記走査電極に印加する電圧の増加あるいは前記維持電極に印加する電圧の減少にともなって発生するエージング放電に付随して発生する消去放電を抑制するための電圧であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネルのエージング方法。
前記走査電極に印加する電圧の増加あるいは前記維持電極に印加する電圧の減少にともなうエージング放電の発生するタイミングに印加される電圧は、前記走査電極に印加する電圧の増加あるいは前記維持電極に印加する電圧の減少にともなって発生するエージング放電に付随する消去放電の発生するタイミングに印加される電圧よりも高いことを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネルのエージング方法。