JP4463344B2

JP4463344B2 - Ａｃ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法

Info

Publication number: JP4463344B2
Application number: JP11477099A
Authority: JP
Inventors: 浩一和迩; 直貴小杉; 幸治伊藤; 良尚大江
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP2000305516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い発光効率を得られるＡＣ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの構成を図６に示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す線Ｄ−Ｄ’に沿って切断した、断面図である。
図６に示すように、従来のＡＣ型プラズマディスプレイパネル（以降パネルという）１５は、放電空間２を挟んで第１のガラス基板１３および第２のガラス基板４が対向して配置されている。第１のガラス基板１３は透明なガラス基板であり、この第１のガラス基板１３上には、誘電体層５および保護層６で覆われた対を成す帯状の走査電極７と維持電極８とからなる電極群が互いに平行配列されている。走査電極７、維持電極８はそれぞれ、透明電極７ａ、８ａと導電性を高めるための金属母線７ｂ、８ｂから構成されている。
【０００３】
第２のガラス基板４上には、走査電極７および維持電極８と直交して、帯状のデータ電極９が互いに平行配列されており、またこの各データ電極９を隔離し、かつ放電空間２を形成するための帯状の隔壁１０がデータ電極９の間に設けられている。また、データ電極９上から隔壁１０の側面にわたって蛍光体１１が形成されている。さらに、放電空間２にはヘリウム、ネオン、アルゴンの内、少なくとも一種類の希ガスとキセノンとの混合ガスが封入されている。
このパネル１５は表示面側である第１のガラス基板１３側から画像表示を見るようになっており、放電空間２内での走査電極７と維持電極８との間の放電により発生する紫外線によって、蛍光体１１を励起し、この蛍光体１１からの可視光を表示発光に利用するものである。
【０００４】
次に、従来のパネル１５に画像データを表示させる方法について説明する。
従来のパネルを駆動する方法として、１フィールド期間を２進法に基づいた発光期間の重みを持った複数のサブフィールドに分割し、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う。各サブフィールドは初期化期間、アドレス期間および維持期間からなる。
画像データを表示するためには、初期化期間、アドレス期間および維持期間でそれぞれ異なる信号波形を電極に印加する。
初期化期間には、たとえばすべての走査電極７に、維持電極８およびデータ電極９に対して正極性のパルス電圧を印加し、保護層６および蛍光体１１上に壁電荷を蓄積する。
アドレス期間では、走査電極７に順次、負極性のパルスを印加しながら、表示データがある場合に限ってデータ電極９に正極性のデータパルスを印加する。このとき、データ電極９と走査電極７間で起る放電によって走査電極７と維持電極８間の放電が誘起され、保護層６の上にデータパルスの有無に応じて壁電荷が形成される。
続く維持期間では走査電極７と維持電極８との間に一定の期間、放電を維持するのに十分な電圧を印加する。これにより、走査電極７と維持電極８との間に放電プラズマが生成され、一定の期間、蛍光体１１を励起発光させる。アドレス期間においてデータパルスが印加されなかった放電空間では、放電、発光は起こらない。
【０００５】
このような従来のパネルでは、走査電極７と維持電極８のギャップ１２は、パッシェンの法則で決まる最小放電電圧が得られる値近くに形成されている。これは、維持期間において走査電極７と維持電極８との間に印加する外部維持電圧Ｖsus を低くするためである。すなわち、維持電極８と走査電極７との間の放電開始電圧をＶfssとし、またその間の壁電圧をＶwss とするとき、
Ｖfss ＜Ｖsus ＋Ｖwss 式（１）
の関係がある。Ｖfss が最小になるようにパネルを設計することで、より低い印加電圧Ｖsus で表示放電を維持することができる。外部維持電圧Ｖsus は低いほど回路設計が容易になり、また無効電力による損失も低減できる。
現在、製造されているパネルでは、封入ガスの全圧が約５０〜６０kPa、キセノンガスの分圧が５〜10% のとき、最も発光の効率が高くなることが知られている。またその時、ギャップ１２は８０〜１００μm において、Ｖsus は極小となり、Ｖsus＝１８０〜２００Ｖを得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のパネルは、ＣＲＴなどの表示装置と比較して発光の効率が著しく低いという欠点があった。たとえば上述した、ギャップ１２が８０〜１００μｍであるパネルでは、発光効率が１ lm/W 前後であり、これはＣＲＴの５分の１程度である。
一般に放電の発光効率は、放電を起こす電極間長が長いほど上昇することが知られているが、走査電極７と維持電極８との距離を長くすると、放電開始電圧Ｖfss もパッシェン曲線にしたがって急激に上昇し、駆動が困難になるという課題があった。
本発明は上記の事項に鑑み、電極間長を拡大したパネルについて、放電維持のための印加電圧を大きく上昇させることなく、かつ発光の効率の高いＡＣ型プラズマディスプレイパネルを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法は、２枚の基板が帯状の隔壁を挟んで対向配置され、一方の前記基板上には前記隔壁と直交する方向に第１の誘電体層で覆われた第１電極および第２電極が形成され、他方の前記基板上には前記隔壁と平行に第２の誘電体層で覆われた第３電極が形成され、前記３つの電極で１つの放電セルを構成し、アドレス期間において第１電極と第３電極との間にパルス電圧を印加して誘電体層上に選択的に壁電荷を形成し、維持期間において、第１、第２電極に維持電圧パルスを交互に印加し、最初の維持放電を起こすときの第２、第３電極間の放電空間に加わる電圧が、維持電圧パルスにより得られる電圧と壁電荷により得られる電圧とが加算された電圧となり、この加算された電圧が第１の誘電体層を陰極とする第２、第３電極間の放電開始電圧以上であるように構成したものである。
この構成により、放電維持電圧を大きく上昇させることなく、維持放電にかかわる電極間長を拡大することができ、発光効率が大幅に向上したＡＣ型プラズマディスプレイパネルを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す線Ｅ−Ｅ’に沿って切断した、断面図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のＡＣ型プラズマディスプレイパネル（以降パネルという）１は、放電空間２を挟んで第１のガラス基板３および第２のガラス基板４が対向して配置されている。第１のガラス基板３は透明なガラス基板であり、この第１のガラス基板３上には、誘電体層５および保護層６で覆われ、対を成す帯状の第１電極Ｘと第２電極Ｙとからなる電極群が互いに平行配列されている。保護層６はMgOなどの二次電子放射係数の高い材料を用いている。
【０００９】
第２のガラス基板４上には、第１電極Ｘおよび第２電極Ｙと直交して、帯状の第３電極Ａ群が互いに平行配列されており、またこの各第３電極Ａを隔離し、かつ放電空間を形成するための帯状の隔壁１０が第３電極Ａの間に設けられている。また、第３電極Ａ上から隔壁１０の側面にわたって蛍光体１１が形成されている。さらに、放電空間２にはヘリウム、ネオン、アルゴンの内、少なくとも一種類の希ガスとキセノンとの混合ガスが封入されている。
このパネル１は表示面側である第１のガラス基板３側から画像表示を見るようになっており、放電空間２内の放電により発生する紫外線によって、蛍光体１１を励起し、この蛍光体１１からの可視光を表示発光に利用するものである。
【００１０】
本実施例のパネルにおいては、第１電極Ｘと第２電極Ｙ間のギャップ（これを主放電ギャップと呼ぶ）をｄss、第３電極Ａと第１電極Ｘまたは第２電極Ｙ間のギャップ（副放電ギャップと呼ぶ）をｄsa としたとき、ｄss＞ｄsa としている。
次に、本実施形態のパネル１に画像データを表示させる方法について説明する。本実施形態のパネル１を駆動する方法として、１フィールド期間を２進法に基づいた発光期間の重みを持った複数のサブフィールドに分割し、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う。各サブフィールドは初期化期間、アドレス期間および維持期間からなる。
画像データを表示するためには、初期化期間、アドレス期間および維持期間でそれぞれ異なる信号波形を電極に印加する。
初期化期間には、たとえばすべての第１電極Ｘに、第２電極Ｙおよび第３電極Ａに対して正極性のパルス電圧を印加し、保護層６および蛍光体１１上に壁電荷を蓄積する。
【００１１】
アドレス期間では、第１電極Ｘに順次、負極性のパルスを印加することによって走査して行く。表示データがある場合、第１電極Ｘを走査している間に第３電極Ａに正極性のデータパルスを印加する。このとき、第３電極Ａと第１電極Ｘ間で起る放電によって第１電極Ｘと第２電極Ｙ間の放電が誘起され、保護層６の上にデータパルスの有無に応じて壁電荷が形成される。
続く維持期間では第１電極Ｘと第２電極Ｙとの間に一定の期間、放電を維持するのに十分な電圧を印加する。これにより、維持期間において、第１電極Ｘまたは第２電極Ｙと第３電極Ａとの間で起こした予備放電によって、第１電極Ｘと第２電極Ｙとの間の主放電ギャップに放電プラズマが生成され、一定の期間、蛍光体１１を励起発光させる。アドレス期間においてデータパルスが印加されなかった放電空間では、放電、発光は起こらない。
【００１２】
次にアドレス期間、維持期間における印加電圧波形と壁電圧の関係を、図２、図３に示す駆動波形を参照しながら詳細に説明する。
図２において、（ａ）は第１電極Ｘに印加される電圧Ｖx(t)、（ｂ）は第２電極Ｙに印加される電圧Ｖy(t)、（ｃ）は第３電極Ａに印加される電圧Va(t)の波形図である。図３において、（ａ）はＹから見たＸの印加電圧（Ｖx(t)−Ｖy(t)）、（ｂ）はＡから見たＸの印加電圧（Ｖx(t)−Va(t) ）、（ｃ）は、Ａから見たＹの印加電圧（Ｖy(t)−Va(t) ）の波形図を実線で示し、およびそれぞれの場合の壁電圧の波形図を点線で示している。壁電圧は、印加電圧との差がそれぞれの放電ギャップ間に加わる電圧を示すようにその極性を選んである。
【００１３】
ここで各電極間の放電開始電圧を次のように定義する。
Ｖfss：第１電極Ｘと第２電極Ｙとの間の放電開始電圧。
Ｖfsa：第１電極Ｘ(または第２電極Ｙ）をカソードとする、第１電極Ｘ(または第２電極Ｙ）と第３電極Ａとの間の放電開始電圧。
Ｖfas：第３電極Ａをカソードとする、第１電極Ｘ（または第２電極Ｙ）と第３電極Ａとの間の放電開始電圧。
Ｖfssa：第１電極Ｘ（または第２電極Ｙ）と第３電極Ａとの間に放電が存在している場合の、第１電極Ｘと第２電極Ｙとの間の放電開始電圧。
Ｖfss は従来のパネルにおける、走査電極７と維持電極８間の放電開始電圧と同じものだが、本実施例では、第１電極Ｘと第２電極Ｙとのギャップを拡大しているので、従来のパネルにおける走査電極７と維持電極８との間の放電開始電圧より大きな値となる。Ｖfsa とＶfas とは放電の極性が異なるだけであるが、Ｖfsa は二次電子放射係数が高いMgOをカソードとするのに対して、Ｖfas は二次電子放射係数がMgOと比較してかなり低い蛍光体をカソードとするため、Ｖfsa≪Ｖfas の関係がある。また、第１電極Ｘまたは第２電極Ｙと第３電極Ａとの間であらかじめ放電が起っていると、その放電が起こっている放電空間には多量の初期電荷が存在するため、第１電極Ｘと第２電極Ｙ間の放電開始電圧は低下し、Ｖfssa≪Ｖfss となる。
【００１４】
また図４には本実施例のパネルの設計パラメータを表にしたものを示す。このパネルにおいて、各放電開始電圧は、
Ｖfss ＝ 700 V
Ｖfsa ＝ 280 V
Ｖfas ＝ 380 V
Ｖfssa ＝450 V
であった。
【００１５】
以上の準備を踏まえて、図２、図３の駆動波形を説明する。まず、アドレス期間において、第１電極Ｘに約−100 V のパルスを、第３電極Ａに＋70 V パルスを印加し、放電（アドレス放電）を起こすことによって、MgOおよび蛍光体層の上に壁電荷を蓄積する。このとき第２電極Ｙは、＋250 V の正バイアス電位にあり、アドレス放電によって、第２電極と第１電極、あるいは第３電極との間でも放電が起る。その結果、壁電荷は保護層６、蛍光体１１の全面に分布するので、壁電圧は外部から印加された電圧を打ち消すような値になる。このため図３では、アドレス放電が起った時点で、壁電圧が印加電圧と一致するように表現している。
維持期間に入る時は、まず第２電極Ｙを−300 V の負バイアス電位に下降させる。同時に第１電極Ｘに振幅Ｖsus＝300 V の維持パルスを印加する。続いて、第２電極Ｙには第１電極Ｘと位相が180°異なる振幅300 V の維持パルスを印加し、維持期間中、交互にパルスの印加を続ける。
【００１６】
維持期間に入った時点（時刻ｔ1）における、それぞれの電極間のギャップに加わる電圧を見ると、壁電圧が加わることにより、Ｘ−Ｙ間には約850 V、Ｘ−Ａ間には約370 V、Ｙ−Ａ間には約480V の電圧が加わっていることが図３よりわかる。またＸ−Ａ間では蛍光体をカソードとする極性、Ｙ−Ａ間ではMgOをカソードとする極性に電圧がかかっている。したがって、Vfsa＜480V、Vfas＞370 V の関係より、Ｙ−Ａ間で放電が開始することがわかる。
また、Ｘ−Ｙ間にも放電開始電圧以上の電圧が加わっている。ただし、最初の維持放電パルスが加わった時点では、アドレス放電で形成された空間電荷の大半が消滅しているため、Ｘ−Ｙ間の放電開始電圧は上記の値、700 V 以上に上昇している。その結果、最初の維持パルスでは放電が開始しない場合あり、これを解決する方法として、例えば特許第２６７４４８５号明細書に開示された方法が提案されている。この先行例では、維持期間最初のパルスの電圧を高くする、あるいはそのパルス幅を広げるという方法が開示されている。本実施例では、上記のように、まずＹ−Ａ間で放電を起こし、これをトリガとしてＸ−Ｙ間の放電を誘起させるので、最初から一定の振幅、パルス幅の維持パルスを加えても、確実に維持放電を開始させることができる。
【００１７】
維持期間の第２パルスが印加された時点（時刻ｔ2）では、Ｘ−Ｙ間には約600 V、Ｘ−Ａ間およびＹ−Ａ間には約300 V が加わる。このときＸ−Ａ間にかかっている電圧は、MgOをカソードとする極性であり、Ｙ−Ａ間にかかっている電圧は蛍光体をカソードとする極性であるので、Vfsa＜300 V、Vfas＞300 V の関係より、Ｘ−Ａ間でまず放電が開始する。また、Ｘ−Ｙ間では、
Ｖfssa＜600 V＜Ｖfss 式（２）
より、Ｘ−Ａ間の放電をトリガとして放電が始まる。
以上のような動作を繰り返すことによって、大きな主放電ギャップｄss を持ったパネルを 300 V という比較的低い維持電圧で表示させることができる。
【００１８】
図３および式（２）から、維持期間ではＶsusと壁電荷Ｖwss の和が主放電ギャップに加わるため、Ｖfss およびＶfssa は外部からは実効的に1/2に見えるとしてよいことがわかる。
次に本実施形態のパネルを駆動する場合の維持期間における印加電圧について図５を用いて説明する。図５では横軸に主放電ギャップｄss を、縦軸には電圧をとっている。また、Ｖfss とＶfssa とは外部印加電圧と比較できるように、上記の考察からそれぞれ1/2にしている。
放電開始電圧Ｖfss は比較的小さなｄss で極小値を持ついわゆるパッシェンの曲線となる。また、Ｖfssa はＶfss とほぼ同形状の曲線となるが、その値はＶfss より低い。一方、Ｖfsa はｄss に依存せず、ほぼ水平な直線となる。なお、必ずしもｄss＝ｄsa でＶfss＝Ｖfsa になるとは限らない。これは、主放電ギャップと副放電ギャップとでは電界の分布が異なるからである。図５に示した例では、ｄss＝ｄsa のとき、Ｖfss＞Ｖfsa とした。
【００１９】
本実施形態のパネルでは、維持期間において印加電圧Vsusが
Ｖfsa ＜Ｖsus
かつ
1/2・Ｖfssa＜Ｖsus＜1/2・Ｖfss
である領域Ｂで動作させている。
これにより、主放電ギャップdssを dss ＞ dsa のように従来より大きくした場合でも副放電ギャップで発生した放電によって維持放電を誘発させることができるため、発光効率が大幅に上昇する。また、主放電ギャップ dss を大きくしたにもかかわらず、比較的低い外部印加電圧で放電を維持することができる。さらに、Ｖfssa／２＝Ｖfsaとなる主放電ギャップdssをd0とするとき、dss≦d0と設定することにより、外部維持電圧Ｖsusの最低値を従来のパネルの最大維持電圧（〜Ｖfsa）とほぼ同等とすることができるので、駆動回路に大きな負担をかけることなく発光効率を向上することができる。
一方、従来のパネルでは、たとえばdsa＝130〜150μｍ、dss＝80〜100μｍというように電極間距離の関係がdss＜dsaとなるように設計されていた。このような従来のパネルを駆動する場合の維持期間では、式（１）の条件に加えて、
Ｖwsa＜Ｖfsa 式（３）
となるような外部維持電圧Ｖsusを印加していた。したがって、維持期間においてＶwss≒Ｖsus、Ｖwsa≒Ｖsusとすると、従来のパネルでは、式（１）および式（３）を満たす領域Ａ（図５参照）で動作させており、アドレス放電空間で放電は起こっていなかった。
【００２０】
図４に設計値を示したパネルでは、約２ lm/W の発光効率が得られ、従来例のパネルと比較して２倍近く発光効率が向上した。
以上のように本実施の形態においては、主放電ギャップを拡大できるため、発光効率が高く、かつ駆動電圧の上昇を抑制したＡＣ型プラズマディスプレイパネルを得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は主放電ギャップを、副放電ギャップよりも広くすることによって、維持電圧を大幅に高めることなく発光効率を向上したＡＣ型プラズマディスプレイパネルを提供するものである。
なお、本実施例ではアドレス期間と維持期間を分離した、いわゆるアドレス−維持分離型駆動を例に説明したが、この他のアドレス方法を用いたＡＣ型プラズマディスプレイにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるＡＣ型プラズマディスプレイパネルの断面図。
【図２】本発明のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの印加電圧波形を示す図。
【図３】本発明のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの壁電圧波形を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態であるＡＣ型プラズマディスプレイパネルの設計値の一例を示す図。
【図５】本発明のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの維持期間における動作電圧を説明する図。
【図６】従来のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの断面図。
【符号の説明】
１ＡＣ型プラズマディスプレイパネル
２放電空間
３第１のガラス基板
４第２のガラス基板
５誘電体層
６保護層
Ｘ第１電極
Ｙ第２電極
Ａ第３電極
１０隔壁
１１蛍光体

Claims

２枚の基板が帯状の隔壁を挟んで対向配置され、一方の前記基板上には前記隔壁と直交する方向に第１の誘電体層で覆われた第１電極および第２電極が形成され、他方の前記基板上には前記隔壁と平行に第２の誘電体層で覆われた第３電極が形成され、前記３つの電極で１つの放電セルを構成し、アドレス期間において第１電極と第３電極との間にパルス電圧を印加して誘電体層上に選択的に壁電荷を形成し、維持期間において、第１、第２電極に維持電圧パルスを交互に印加し、最初の維持放電を起こすときの第２、第３電極間の放電空間に加わる電圧が、維持電圧パルスにより得られる電圧と壁電荷により得られる電圧とが加算された電圧となり、この加算された電圧が第１の誘電体層を陰極とする第２、第３電極間の放電開始電圧以上であることを特徴とするＡＣ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法。
前記維持電圧パルスの振幅が、第１の誘電体層を陰極とする第１または第２電極と第３電極との間の放電開始電圧より大きく、かつ第１電極または第２電極と第３電極との間の放電をトリガとする第１、第２電極間の放電開始電圧の1/2よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法。
前記維持電圧パルスの振幅が、第１、第２電極間の放電開始電圧の1/2よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの駆動方法。