JP4515952B2 - プラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）およびプラズマディスプレイ装置に関し、特に、高輝度，高効率並びに高品質化に好適なプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置に関する。

従来、平面型の画像表示装置として面放電を行う交流型プラズマディスプレイパネル（ＡＣ面放電型ＰＤＰ）を用いたプラズマディスプレイ装置が実用化され、パーソナルコンピュータやワークステーション等の画像表示装置、平面型の壁掛けテレビジョン、或いは、広告や情報等を表示するための装置として広く使用されて来ている。そして、近年、プラズマディスプレイパネルの電極構造を改良して高輝度および高発光効率で駆動マージンを十分に確保することができ、また、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置の提供が要望されている。

従来、ＡＣ面放電型ＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置が実用化されており、画面上の全画素を表示データに応じて同時に発光させるようになっている。ＡＣ面放電型ＰＤＰは、２枚のガラス基板間に密閉された微小な放電空間（放電セル）を多数設けた表示デバイスである。上記放電セル内に封入された希ガス（放電ガス）の放電によりプラズマを形成し、そのプラズマからの紫外線により蛍光体を励起し、各蛍光体からの可視光によりディスプレイ画面を構成している。なお、プラズマからの発光を直接利用する方式もある。

図１はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の構造の一部を示す分解斜視図である。なお、以下の図面の説明において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その説明の繰り返しは省略する。

図１は、ガラス基板から成る前面基板２１と背面基板２８とを貼り合わせて一体化したものであり、３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各蛍光体層３２を背面基板２８側に設けた反射型のＰＤＰを示している。

前面基板２１は、背面基板２８との対向面上に一定の距離を隔てて平行に形成される一対の維持放電電極（表示電極とも称する。）を有する。この一対の維持放電電極は、透明な共通電極（以下、単に、Ｘ電極と称する。）２２−１，２２−２，…と、透明な独立電極（以下、単に、Ｙ電極または走査電極と称する。）２３−１，２３−２，…で構成されている。

Ｘ電極２２−１，２２−２，…には、透明電極の導電性を補うための金属等より成る不透明のＸバス電極２４−１，２４−２，…が、また、Ｙ電極２３−１，２３−２，…には、透明電極の導電性を補うための金属等より成る不透明のＹバス電極２５−１，２５−２，…が、それぞれ図２中の矢印の方向Ｄ２（行方向）に延長して設けられている。

ここで、Ｘ電極２２−１，２２−２，…、Ｙ電極２３−１，２３−２，…、Ｘバス電極２４−１，２４−２，…およびＹバス電極２５−１，２５−２，…は、交流駆動のために放電から絶縁されている。すなわち、これらの電極は、一般に低融点ガラス（例えば、鉛ガラス：例えば、比誘電率εｒは１２〜１４）から成る誘電体層２６により被覆され、この誘電体層２６は保護膜２７により被覆されている。

背面基板２８は、前面基板２１との対向面上に、前面基板２１のＸ電極２２−１，２２−２，…およびＹ電極２３−１，２３−２，…と直角に立体交差するアドレス電極（以下、単に、Ａ電極と称する。）２９を有し、このＡ電極２９は、誘電体層３０により被覆されている。Ａ電極２９は、図２中の矢印の方向Ｄ１（列方向）に延長して設けられ、誘電体３０上には、放電の広がりを防止（放電の領域を規定）するためにＡ電極２９間を仕切る隔壁（リブ）３１が設けられている。この隔壁３１間の溝面を被覆する形で、赤、緑、青に発光する各蛍光体層３２が、順次ストライプ状に塗布されている。

図２は図１の分解斜視図における方向Ｄ２から見たプラズマディスプレイパネルの要部断面図であり、画素の最小単位である放電セル１個を示している。図２において、放電セルの境界は、概略破線で示す位置である。

図２において、参照符号３３は放電空間を示し、プラズマ１０を発生させるための放電ガスが充填されている。電極間に電圧を印加すると、放電ガスの電離によってプラズマ１０が発生する。図２はプラズマ１０が発生している様子を模式的に示している。このプラズマ１０からの紫外線が蛍光体３２を励起して発光が生じ、蛍光体３２からの発光が、前面基板２１を透過し、それぞれの放電セルからの発光でディスプレイ画面が構成される。

図３は図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見た電極形状の一例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図である。図３において、破線で囲った部分は概略１個の放電セルＣＥを示している。

図３における透明電極の形状は、一般的にストレート電極と言われるもので、それ以外に、ＰＤＰの高性能化を図るために、図４および図５に示す形状の電極も知られている。

すなわち、従来、ディスプレイサイズを大型化しても比較的小さい消費電力で放電発光表示が可能な面放電型プラズマディスプレイ装置として、行電極対のうちの少なくとも一方の行電極が、水平方向に伸長する本体部と、画素セル毎に垂直方向に本体部から他方の行電極に向けて突出する突出部とを有し、その突出部の長さを４００〜１０００μｍとしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、比誘電率の小さい均質な誘電体層を有するガス放電表示デバイスの製造を可能にするために、ＸおよびＹ電極の配列を終えた段階以降の基板構体の表面に、誘電体層としてプラズマ気相成長法によって成膜の下地面を等方的に覆う層を形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、従来、列方向への放電の拡がりを抑制して解像度を高めるために、ＸおよびＹ電極を、行方向に画面の全長にわたって延びる１本の帯状の基部と、列毎に基部から隣接する他の行電極に向かって張り出した突出部とからなる形状とすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、従来、輝度の低下と放電セルにおける誤放電を防止して画面の高精細化を図るために、行電極対を構成するそれぞれのＸおよびＹ電極が、放電セル毎に行方向に延びるバス電極からそれぞれ対となる他の行電極の方向に張り出して所要の放電ギャップを介して互いに対向する透明電極を備えるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

そして、従来、比誘電率の小さい均質な誘電体層をもつガス放電表示デバイスの製造を可能にするために、ＸおよびＹ電極の配列を終えた段階以降の基板構体の表面に、誘電体層としてプラズマ気相成長法によって成膜の下地面を等方的に覆い且つ圧縮応力を有した珪素化合物からなる層を形成することも提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特許第３３５２８２１号明細書（特開平０８−０２２７７２号公報） 特許第３４８１１４２号明細書（特開２０００−０２１３０４号公報） 特開２０００−１１３８２８号公報 特許第３３３４８７４号明細書（特開２００２−１６３９９０号公報） 特開２００４−００６４２６号公報

図４は図３に示す電極形状の変形例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図であり、図５は図３に示す電極形状のさらなる変形例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図である。

図４および図５に示されるように、従来のＰＤＰは、例えば、行方向に延びる電極部本体（例えば、図４或いは図５中の２４−１，２５−１；２４−２，２５−２）から列方向に延びる突出部（図４中の６２−１，６３−１；６２−２，６３−２或いは図５中の６４−１，６５−１；６４−２，６５−２）を有し、列方向に隣接する（対向する）他の突出部（図４中の６３−１，６２−１；６３−２，６２−２或いは図５中の６５−１，６４−１；６５−２，６４−２）と放電ギャップＤＧを形成するようになっている。

ここで、図４および図５に示すような電極構造は、突出部を有する電極の中でも放電ギャップＤＧ付近の電極面積が大きく（幅が広く）、また、放電ギャップから離れた所では電極面積が小さく（幅が狭く）なる形状とされている。以下、図４に示す表示電極（ＸまたはＹ電極７）をＴ字電極と呼び、また、図５に示す表示電極を台形電極と呼ぶことにする。

図４に示すＴ字電極および図５に示す台形電極は、放電ギャップＤＧ付近の電極面積が大きいことから放電開始電圧を低減することができ、且つ、電極全体としては面積が小さいために放電電流を抑えることができる。従って、これらの電極は、放電開始電圧を低くすると共に、放電電流を低減することができるという特徴を有している。

また、図２に示す誘電体層２６は、ＰＤＰを構成する材料の一つであり、ＡＣ駆動のために導電性の電極を放電空間から絶縁する役割を果たしている。この誘電体層２６には、一般的に厚さ３０〜４０μｍ程度の低融点ガラスが用いられる。さらに、例えば、前述した特許文献２および特許文献５に記載されるように、従来、プラズマ気相成長法等を使用して誘電体層を薄く形成する技術が確立されている。

しかしながら、従来のＴ字電極および台形電極において、誘電体層２６の厚さを従来よりも薄く形成すると、駆動マージンが取れないという問題が生じる。すなわち、誘電体層の厚さが薄くなると、放電開始電圧は電極の形状にあまり依存せずに低減するが、維持放電電圧はほとんど低減しないため、駆動電圧を低減することができず、駆動マージンも小さくなり、安定に駆動できないことになってしまう。

具体的に、この問題を、図４に示すＴ字電極を用いたＰＤＰを参照して概念的に（強調して）説明する。例えば、製造時において誘電体層の膜厚等がパネルの各部位でばらつくと、或る放電セルＣＥ１では対向するＴ字電極の先端（図６における幅広の突出部７１）間のみで放電ＤＡ１が維持され、他の放電セルＣＥ２では対向するＴ字電極の先端のみならずバス電極までをも含む（図６における電極部本体７０）間で放電ＤＡ２が維持される。このように、パネル内で異なる強度で放電する放電セルが存在することにより、発光輝度が場所によって異なってしまう。

このような場合、例えば、維持放電パルスの電圧を、全ての放電セルで同じ強度の放電を発生、すなわち、図６の電極本体部７０を含む放電を発生させることのできる電圧に設定しなければならず、その設定範囲が限られて駆動マージンが低下して安定に駆動できないことになる。その結果、駆動電圧を低減することができず、また、量産工程でのパネル特性の変動に敏感になり、安定してＰＤＰを供給できないといった問題も生じる。

さらに、駆動電圧を低減することができないため、安定に駆動することができず、より有効に紫外線を放出して高輝度および高発光効率を実現するための放電ガスを使用できないといった問題も生じることになる。

本発明は、駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルの提供を目的とする。さらに、本発明は、この駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルを用いることによって、高輝度および高発光効率のプラズマディスプレイ装置の提供を目的とする。

本発明の第１の形態によれば、少なくとも、表示電極、該表示電極を覆う誘電体層、隔壁および放電空間を有し、該放電空間内に放電ガスを封入して複数の放電セルを構成し、

前記各放電セルにおいて、前記表示電極は、行方向に延びる電極部本体から列方向に延びる突出部を備え、該突出部が隣接して対となる他の表示電極の突出部と放電ギャップを形成するプラズマディスプレイパネルであって、前記突出部は、行方向に２種類の幅を有する第１の突出部と第２の突出部を備え、前記電極部本体側の前記第１の突出部に対する前記放電ギャップ側の前記第２の突出部の幅の比をＹとし、前記誘電体層の厚さをＸ［μｍ］としたとき、Ｙ≦０．２・Ｘ、且つ、Ｘ≦２０、且つ、Ｙ≧０．５を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイパネルが提供される。

本発明の第２の形態によれば、少なくとも、表示電極、該表示電極を覆う誘電体層、隔壁および放電空間を有し、該放電空間内に放電ガスが封入され、前記各放電セルにおいて、前記表示電極は、行方向に延びる電極部本体から列方向に延びる突出部を備え、該突出部が隣接して対となる他の表示電極の突出部と放電ギャップを形成するプラズマディスプレイパネルであって、前記突出部は概略台形形状部を備え、前記突出部の台形形状部の下底に対する上底の比をＹとし、前記誘電体層の厚さをＸ［μｍ］としたとき、Ｙ≦（０．４×Ｘ）^１／２、且つ、Ｘ≦２０、且つ、Ｙ≧０．５を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイパネルが提供される。

本発明の第３の形態によれば、少なくとも、表示電極、該表示電極を覆う誘電体層、隔壁および放電空間を有し、該放電空間内に放電ガスを封入して複数の放電セルを構成し、前記各放電セルにおいて、前記表示電極は、行方向に延びる電極部本体から列方向に延びる突出部を備え、該突出部が隣接して対となる他の表示電極の突出部と放電ギャップを形成するプラズマディルプレイパネルであって、前記表示電極は短冊形状とし、前記誘電体層を比誘電率が１０以下の誘電体で形成すると共に、該誘電体層の膜厚を１０μｍ以下としたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルが提供される。

本発明の第４の形態によれば、少なくとも、表示電極、該表示電極を覆う誘電体層、隔壁および放電空間を有し、該放電空間内に放電ガスを封入して複数の放電セルを構成し、前記各放電セルにおいて、前記表示電極は、行方向に延びる電極部本体から列方向に延びる突出部を備え、該突出部が隣接して対となる他の表示電極の突出部と放電ギャップを形成するプラズマディルプレイパネルであって、前記各放電セルにおいて、有効に放電が拡がる領域の前記プラズマディスプレイパネル正面から見た面積を有効放電面積とし、前記各放電セルにおいて、有効に放電が拡がり、且つ、電極が存在する領域の面積を有効電極面積としたとき、前記有効放電面積に対する前記有効電極面積の比をＺとし、前記誘電体の比誘電率をεｒとしたときに、３≦εｒ≦１４、且つ、０．１５≦Ｚ≦０．８、且つ、−０．０６１４・εｒ＋０．４７≦Ｚ≦−０．０６１４・εｒ＋１．４６を満たすことを特徴とするプラズマディルプレイパネルが提供される。

本発明の第５の形態によれば、プラズマディスプレイパネルと、該プラズマディスプレイパネルの前記各放電セルを駆動するドライバと、該ドライバを制御する制御回路とを備えるプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルが上述した本発明の第１〜第４の形態のいずれかの構成を備えることを特徴とするプラズマディスプレイ装置が提供される。

本発明によれば、駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルを提供することができる。さらに、本発明によれば、この駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルを用いることによって、高輝度および高発光効率のプラズマディスプレイ装置を提供することができる。

本発明は、誘電体層の厚さ、電極形状、放電ガスの組成、さらには、誘電体の比誘電率、有効放電面積、有効電極面積等の諸要素を適切に設定することにより、駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができ、高輝度および高発光効率のプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置を提供せんとするものである。

まず、本発明に係るプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置の実施例を詳述する前に、本発明の原理構成を説明する。

図６は本発明に係るプラズマディスプレイパネルの一実施例における１個のセルの電極形状の例を示す図であり、図７は本発明が適用されるプラズマディスプレイパネルにおいて、誘電体層２６の厚さを変化させたときの放電開始電圧と維持放電電圧の測定結果を示す図である。

図６に示されるように、表示電極（ＸまたはＹ電極）７は、電極部本体７０から対向する表示電極側へ延びた２種類の幅を有する突出部７１および７２で構成されている。

図７は、放電ギャップ側の突出部７１（突出部Ｂ）および電極部本体７０側の突出部７２（突出部Ａ）において、突出部７２の幅に対する突出部７１の幅の比をＹとしたとき、突出部Ｂ（７１）の幅が１５０μｍで突出部Ａ（７２）の幅が５０μｍ、すなわち、Ｙ＝突出部Ｂ／突出部Ａ＝１５０μｍ／５０μｍ＝３の電極構造において、Ｘ電極とＹ電極間の放電開始電圧および維持放電電圧を、４０μｍ，２０μｍ，１０μｍおよび５μｍの誘電体層の厚さ（誘電体膜厚）について測定した結果を、Ｙ＝１（突出部Ａおよび突出部Ｂの幅が同じで１００μｍ）の場合と共に示している。なお、突出部Ａおよび突出部Ｂの幅が同じでＹ＝１となる表示電極（後述する図１０に示す電極）を短冊電極と呼ぶ。

ここで、放電開始電圧とは、セル内の壁電荷が０Ｖのときの放電が発生する電圧の閾値であり、また、維持放電電圧とは、放電発生後に安定して持続放電する電圧の閾値である。この放電開始電圧と維持放電電圧の差がＸ電極とＹ電極間の駆動マージンとなる。

図７に示されるように、Ｙ＝３の表示電極において、誘電体層の厚さが薄くなると放電開始電圧は低下するが、維持放電電圧については誘電体層の厚さが薄くなっても低下しない。

同様に、突出部Ａおよび突出部Ｂの幅が同じで１００μｍ、すなわち、Ｙ＝１の表示電極において、放電開始電圧は、Ｙ＝３の表示電極と同様に誘電体層の厚さが薄くなるに従って減少するが、維持放電電圧は、Ｙ＝３の表示電極とは異なり誘電体層の厚さが薄くなるに従って減少する。

以上の結果により、Ｙ＝３のときには誘電体層の厚さが薄くなるに従って駆動マージンが減少するため、安定に駆動できない。さらに、突出部Ａと突出部Ｂの長さを同じにする、すなわち、Ｙ＝１にすると、誘電体層の厚さを薄くしても駆動マージンが減少せず、安定に駆動できる。

上述した表示電極の形状の違いにより、誘電体層２６の厚さと関連して駆動マージンが変化する原因を調べ、その結果を次に示す。

図８はＸ＝１０μｍ，Ｙ＝３の条件におけるＴ字電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図であり、図９はＸ＝３５μｍ，Ｙ＝３の条件におけるＴ字電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図であり、そして、図１０はＸ＝１０μｍ，Ｙ＝１の条件における短冊電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。ここで、Ｘは誘電体層の厚さ（μｍ）を示し、また、Ｙは突出部Ｂ（μｍ）／突出部Ａ（μｍ）を示している。

図８に示されるように、Ｘ＝１０μｍ，Ｙ＝３のＴ字電極では、電位分布が電極形状を強く反映する。そして、保護膜表面に形成される壁電荷が電極形状を反映するため、維持放電が不安定になり、放電開始電圧ほど維持放電が低減しない。

また、図９に示されるように、誘電体層の厚さが厚い（Ｘ＝３５μｍ）のＴ字電極では、保護膜表面上の電位が空間的に鈍るため、安定に維持放電を行うことができる。

さらに、誘電体層の厚さが薄い（Ｘ＝１０μｍ）ときに、図１０に示されるような短冊形状の電極（短冊電極）にすると、安定して維持放電を行うことができる。ここで、図９および図１０の電位分布を比較すると、非常に類似していることがわかる。その結果、放電の様子も類似することになると考えられる。

上述したような、電位分布のシミュレーション（計算）を、ＸおよびＹの関数として計算した結果、Ｙ≦０．２・Ｘ、且つ、Ｘ≦２０、且つ、Ｙ≧０．５を満たすときに、駆動マージンが確保できる電位分布であるという結論に達した。これを図示すると図１１のようになる。

すなわち、図１１は本発明に係るプラズマディスプレイパネルにおける電極部分に要求される条件を示す図であり、図１１中のクロスハッチング部分内の領域がＰＤＰを安定に駆動できる条件であると言える。

以下、本発明に係るプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置の実施例を、添付図面を参照して詳述する。

前述した図１０に示す短冊電極、すなわち、突出部Ａおよび突出部Ｂの幅が同じ（Ｙ＝１）となる電極に対して、例えば、１０μｍの厚さ（Ｘ＝１０）のＳｉＯ₂膜（比誘電率εｒは３〜５）を誘電体層２６として使用すれば、図１１に示す条件を十分に満たし、駆動マージンを十分に確保することができる。なお、誘電体層２６の厚さを、上述のようにＳｉＯ₂膜で１０μｍと薄く形成することにより、同じ輝度を得る場合には低電圧駆動が可能になり、或いは、同じ電圧で駆動する場合にはより高輝度の表示が可能になる。

図１２は本発明に係るプラズマディスプレイパネルにおける表示電極の一変形例を示す図である。前述したように、表示電極（ＸまたはＹ電極）は、短冊電極として構成することができるが、図１２に示されるように、突出部を台形形状とすることもできる。ここで、台形とは、平行な対辺が少なくとも一組あるような四角形のことである。

図１２に示されるように、突出部を台形形状とした場合、上底７３および下底７４の幅の比に注目し、前述した突出部Ｂ／突出部Ａで示したＹとしては、電極部本体７０側の行方向の幅７４すなわち下底の幅に対する、放電ギャップ側の行方向の幅７３すなわち上底の幅の比、すなわち、上底（μｍ）／下底（μｍ）を使用する。

具体的に、上底の幅が１４０μｍで下底の幅が５０μｍ、すなわち、Ｙ＝２．８の表示電極において、Ｘ電極とＹ電極間の放電開始電圧および維持放電電圧を、４０μｍ，２０μｍ，１０μｍおよび５μｍの誘電体層の厚さについて測定した結果を図１３に示す。

すなわち、図１３は図１２に示す表示電極において、ＸおよびＹを変化させて放電開始電圧と維持放電電圧を測定した結果を示す図である。

図１３に示されるように、Ｙ＝２．８のときには、誘電体層の厚さが薄くなると、放電開始電圧は低減するが、維持放電電圧については誘電体層の厚さが薄くなってもほとんど低下しない。特に、誘電体層の厚さが２０μｍ以下の領域においてその傾向は強くなる。なお、この台形形状の表示電極は、Ｔ字電極の場合とは異なり、誘電体層の厚さに対する変化の割合が線形ではない。

図１３は、上底および下底の幅が同じで１２０μｍ、すなわち、Ｙ＝１の電極において放電開始電圧および維持放電電圧を測定した結果も示している。

図１３に示されるように、Ｙ＝１の場合、Ｙ＝２．８のときと同様に、放電開始電圧は誘電体層の厚さが薄くなるに従って減少するが、方維持放電電圧はＹ＝２．８のときとは異なり、誘電体層の厚さが薄くなるに従って低下する。

以上の結果より、Ｙ＝２．８のときには誘電体層の厚さが薄くなるに従って駆動マージンが減少し、安定に駆動できなくなる。ところが、突出部Ａと突出部Ｂの長さを同じにする、すなわち、上底と下底の幅を同じにしてＹ＝１にすると、誘電体層の厚さを薄くしても駆動マージンが減少せず、安定に駆動できる。

誘電体層の厚さＸおよび上底と下底の幅の比Ｙの値を変化させて保護膜表面上の電位分布を計算した結果、本台形形状の表示電極も、Ｔ字電極と同様に、誘電体層の厚さが厚いときには保護膜表面上の電位が空間的に鈍るためＹの大きな電極でも安定に維持放電できるが、誘電体層の厚さが薄くなると電極形状を最適化しないと安定に維持放電できない。

以上より、誘電体層２６の厚さをＸ（μｍ）として、Ｙ≦（０．４・Ｘ）^１／２、且つ、Ｘ≦２０、且つ、Ｙ≧０．５を満たすとき、駆動マージンを確保できる電位分布である。これを図示すると図１１のようになる。

すなわち、図１４は図１２に示す表示電極におけるＸおよびＹの関係を示す図であり、図１４中のクロスハッチング部分内の領域がＰＤＰを安定に駆動できる条件であると言える。

図１５は本発明に係るプラズマディスプレイパネルの変形例を示し、図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見たプラズマディスプレイパネルの電極形状を示す平面図である。

図１５に示されるように、本変形例のプラズマディスプレイパネルは、列方向に延びる隔壁３１に加えて、行方向に延びる隔壁３１−２（横隔壁とも呼ぶ。）を備えている。この横隔壁は、放電ギャップとは反対側のギャップでの誤放電を防ぐと共に、放電ギャップ側の領域を有効に使うために設けるものである。

この図１５に示す構造において、誘電体層の厚さおよび電極形状を変化させ、保護膜表面上の電位分布を計算した結果、隔壁３１−２が無い場合と同様な結果を得ることができた。従って、隔壁３１−２が存在しても、前述した誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

また、隔壁３１および行方向に延びる隔壁３１−２に囲まれた個々のセルの構造について、隣接する隔壁３１同士の間の幅が、放電ギャップの中心から列方向に遠くなるほど狭くなるように形成されていても、前述した誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

図１６は本発明に係るプラズマディスプレイパネルのさらなる変形例を示し、図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見たプラズマディスプレイパネルの電極形状を示す平面図である。

さらに、図１６に示されるように、本変形例のプラズマディスプレイパネルは、Ｘバス電極およびＹバス電極をバス電極６６−１，６６−２，…として共通に利用する構造となっており、バス電極６６−１，６６−２，…を挟んで、突出部のペア（例えば、６８−１および６７−２）が列方向に延びる形となっている。

この図１６に示す構造で誘電体層の厚さおよび電極形状を変化させ、保護膜表面上の電位分布を計算した結果、図１６図のようにバス電極を共通に利用する構造においても、Ｘバス電極およびＹバス電極を別々に利用する構造と同様な結果を得ることができた。従って、バス電極を共通に利用しても、前述した誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

以上、図１５および図１６に示す変形例では、例としてＴ字電極が描かれているが、台形電極でも同様な結果が得られた。

図１７〜図１９は図１２に示す表示電極のさらなる変形例を示す図である。
図１７に示す表示電極は、電極の一部を削り取った形であり、放電ギャップ付近の一部が削りとられているが、全体的な形状としては台形形状となっている。保護膜表面上の電位分布も台形形状のものと類似しており、図１４に示す誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

図１８に示す表示電極は、台形と長方形（上底と下底の比が１）を組み合わせた形状であり、放電ギャップ付近の面積が大きく、効果は図１２に示す台形形状のものと類似している。なお、維持放電電圧を調べたところ、図１２に示す台形形状と図１８に示す形状は、放電ギャップが同じであり、面積が同じであれば、図１４に示す誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

図１９に示す電極構造は、電極の縁を滑らかに連結した形になっている。一例として図１７と図１８の構造を組み合わせた形を滑らかにしたものを示したが、一般的にその構造によらず、その縁が曲線で滑らかに連結されていても、図１４に示す誘電体層の厚さおよび電極形状の関係が成立する。

図２０は本発明に係るプラズマディスプレイパネルの一実施例におけるＸｅの組成比の関数として駆動電圧および発光効率を測定した結果を示す図である。具体的に、図２０は、突出部がＹ＝１の形状を有する電極において、放電開始電圧と維持放電電圧によって決まる駆動電圧（概略放電開始電圧および維持放電電圧の中点）、並びに、上記駆動電圧において駆動させたときの発光効率を、放電ガスとしてＸｅ組成比（％）を変化させて測定した結果を示すものである。なお、測定は誘電体層の厚さ、すなわち、Ｘ（μｍ）が３５μｍおよび５μｍのもので行った。

図２０に示されるように、例えば、前述したＳｉＯ₂膜を誘電体層として使用することにより、誘電体層の厚さＸを３５μｍから５μｍに薄くすることができ、さらに、前述したように電極形状を最適化することで駆動マージンが十分に確保することができるため、Ｘｅ組成比が４％（６０ｋＰａ）の条件において、駆動電圧を６０Ｖ低減することが可能なことがわかる。この効果は、前述したように、誘電体層の厚さと電極形状を最適化した結果であることは明白である。

ここで、放電ガス中の組成比は、次のように定義され、また、測定される。まず、放電ガス中のある成分を＃とするとき、＃の組成比を
＃の組成比＝Ｎ＃／Ｎｔ …… （１）
と定義する。ここで、Ｎ＃は、単位体積の放電ガス中の＃成分粒子（原子、分子）の個数であり、単位は、例えば、ｍ^-3で表す。同様に、Ｎｔは、単位体積の放電ガス中の全粒子（原子、分子）の個数であり、単位は、例えば、ｍ^-3で表す。

上記定義は、物理法則に従って次のように表現され、そして、測定することができる。すなわち、
＃の組成比＝Ｐ＃／Ｐｔ …… （２）
であり、Ｐ＃は、放電ガス中の＃成分ガスの分圧力、また、Ｐｔは、放電ガスの全圧力である。分圧力および全圧力は、例えば、Ｐａの単位で表現できる。全圧力は、圧力計で測定することが可能であり、各成分の分圧力および全圧力は、例えば、質量分析器によりガス成分を分析することにより測定することができる。

図２０に示されるように、Ｘｅ組成比が４％において、駆動電圧を低くできたことにより発光効率が約１．２倍向上する。さらに、Ｘｅ組成比が増大すると駆動電圧が上昇するが、発光効率も上昇することがわかる。Ｘ＝３５μｍでＸｅ組成比４％の条件と比較して、Ｘ＝５μｍでＸｅ組成比５０％の条件では、発光効率が約２倍になる。

Ｘｅ組成比の増大と駆動電圧上昇の関係を見ると、Ｘ＝５μｍでＸｅ組成比５０％の条件において、Ｘ＝３５μｍでＸｅ組成比４％の条件と同等な電圧で駆動できることがわかる。すなわち、誘電体層の厚さと電極形状の最適化によって、駆動電圧が低減した分をＸｅ組成比の増加に割り振ることにより、従来と同じ駆動電圧で発光効率を著しく増加させることができる。

上記実験は６０ｋＰａで行い、放電ガスとしてＸｅガス以外にＮｅガスをバッファガスとして封入した。上記ガスの圧力を４０ｈＰａから８０ｈＰａまで変化させても、また上記バッファガスにＨｅもしくはＫｒ、Ａｒ等が含まれていても、前述した本発明の誘電体層の厚さおよび電極形状の最適化によって、駆動電圧の低減効果を得ることができ、Ｘｅの組成比に従って発光効率が向上する効果は変わらないことになる。

このことは、見方を変えると、駆動電圧の増加を抑えることになり、駆動回路の耐圧の増加、すなわち、駆動回路の生産コスト増大を抑えつつ、発光効率を増加させることが可能なのは明らかである。また、発光効率の向上、すなわち、輝度に対する放電効率の向上は、設計の自由度が増え、さらに、輝度の向上につながる。

このように、Ｘｅ組成比が４％から５０％において、前述した誘電体層の厚さと電極形状の最適化によって、高輝度、すなわち、明るく綺麗なプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置を低価格にて提供することが可能になる。

図２１はプラズマディスプレイ装置の一例の全体構成を概略的に示すブロック図である。

プラズマディスプレイ装置１００は、ＰＤＰ１１０と、該ＰＤＰ１１０の各セルを駆動するためのＸ側共通ドライバ１３２，Ｙ側共通ドライバ１３３，Ｙ側スキャンドライバ１３４およびアドレスドライバ１３５と、これら各ドライバを制御する制御回路（ロジック部）１３１とを備えている。制御回路１３１には、ＴＶチューナやコンピュータ等の外部装置からＲ，Ｇ，Ｂの３色の輝度レベルを示す多値画像データである入力データＤin、ドットクロックＣＬＫ、および、各種の同期信号（水平同期信号Ｈsync，垂直同期信号Ｖsync等）が入力され、上記入力データＤin，ドットクロックＣＬＫおよび各種の同期信号からそれぞれのドライバ１３２〜１３５に適した制御信号を出力して所定の画像表示を行うようになっている。

制御回路１３１は、ＰＤＰ１１０の輝度および消費電力の制御を行う輝度／電力制御部３１１、Ｙ側スキャンドライバ１３４を介してＹ電極の走査を制御すると共に、Ｘ側共通ドライバ１３２およびＹ側共通ドライバ１３３等を介して表示電極（Ｘ電極およびＹ電極間）における維持放電を制御するスキャン／共通ドライバ制御部３１２、並びに、アドレスドライバ１３５を介してＰＤＰ１１０で表示するデータを制御する表示データ制御部３１３を備えている。

なお、図２１に示すプラズマディスプレイ装置は単なる一例であり、本発明は、他の様々なプラズマディスプレイ装置に対して適用することができるのは言うまでもない。

次に、本発明を、誘電体層を形成する材料の比誘電率εｒと放電セルの有効放電面積Ｓ２に対する有効電極面積Ｓ１の比Ｚ（＝Ｓ１／Ｓ２）との関係に基づいて詳述する。

プラズマディスプレイパネルでは、放電セルの大きさおよび電極の面積が輝度、放電電流並びに発光効率に大きな影響を与えるため、パネルを設計する場合には、放電セルの中で有効に放電が拡がる面積（有効放電面積Ｓ２）および電極の面積（有効電極面積Ｓ１）が重要なパラメータとなる。

図２２は図４に示すプラズマディスプレイパネルの１つの放電セルＣＥ０における有効放電面積Ｓ２および有効電極面積Ｓ１を示す図である。

まず、図２２（ａ）に示されるように、例えば、図４に示すＴ字電極を有する放電セルＣＥ０において、パネル正面から見たときに、隔壁３１等で遮蔽されずに有効に放電が拡がり、且つ、電極が存在する領域の面積を有効電極面積Ｓ１（＝Ｓ１１＋Ｓ１２）と定義する。すなわち、有効電極面積Ｓ１は、Ｘ電極側およびＹ電極側の両電極の面積を加算したものになる。

さらに、図２２（ｂ）に示されるように、例えば、図４に示すＴ字電極を有する放電セルＣＥ０において、パネル正面から見たときに、隔壁３１等で遮蔽されずに有効に放電が生じる領域の面積を有効放電面積Ｓ２と定義する。

ここで、図２２（ａ）において、電極２２−１および２３−１の面積を変化させ、すなわち、有効放電面積Ｓ２に対する有効電極面積Ｓ１の比を変化させて、輝度、放電電流および発光効率を測定したものを図２３に示す。なお、図２３に示す図は誘電体層として低融点ガラス（鉛ガラス：例えば、比誘電率εｒは１２〜１４）を用いたもので、誘電体層の厚さＸは約３０μｍである。

図２３に示す測定結果は、周波数６０ｋＨｚで維持放電した場合のものであり、ほぼ最高階調を表示しており、輝度が１０００ｃｄ／ｍ²以上に設計されている。そして、より一層明るいディスプレイを作るためには、最高階調が最低でも１０００ｃｄ／ｍ²以上が望まれている。

図２３から明らかなように、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚ（＝Ｓ１／Ｓ２）が大きくなるに従って輝度は上昇する。

ところで、例えば、プラズマ気相成長法等により比誘電率εｒの低い誘電体層を形成しようとすると、輝度が低下するという問題が生じる。ここで、一般に真空の誘電率（８．８５４２×１０^-12・Ｃ²・Ｎ^-1・ｍ^-2）をε₀とし、誘電体の特徴を表す誘電率をεとすると、比誘電率εｒはε／ε₀で定義される。すなわち、低比誘電率から成る誘電体層で形成された放電セルの誘電体容量は小さくなるため、放電が生じたときに流れる放電電流が少なくなり、輝度が低下するという問題が生じる。

そこで、図２３に示すように、電極面積を増大させ輝度を向上させる必要がある。実際には、有効放電面積Ｓ２が発光効率に影響を及ぼすため、有効放電面積Ｓ２に対する有効電極面積Ｓ１の比Ｚが重要なパラメータとなる。

そして、比誘電率εｒが８．５と１４のものを作製した。このとき、誘電体容量が一定となるように有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚ（＝Ｓ１／Ｓ２）を、それぞれ０．７７および０．４３と変化させたものを作製した。その結果、両測定の輝度は同一となった。

図２４は、図２２とは異なる放電セルの他の例における有効放電面積を示す図であり、図２５は各放電セルにおける誘電体層の比誘電率と有効放電面積に対する有効電極面積の比との関係を示す図である。

図２４に示す構造の放電セルを用いて測定した結果を示す。誘電体層の比誘電率εｒは約１４であり、誘電体層の厚さＸは約３０μｍである。有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚを０．６および０．９４と振って測定した。

図２４において、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚは大きく輝度は増加するが、発光効率は低下する。有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚが０．６のときの発光効率は１．３ｌｍ／Ｗであり、これ以下に発光効率が低下すると性能の低下を招く。

比誘電率εｒが８．５と１４のものを作製した。このとき、誘電体容量が一定となるように有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚをそれぞれ０．５６および０．９４と変化させた。その結果両者の輝度は同一となったが、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚが０．９４のものは放電スリットが極端に狭くなり、放電が不安定になってしまった。そして、詳しく調べた結果、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚが０．８０以下でないと安定に駆動することができないことがわかった。

さらに、上述したように有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚが０．６のときの発光効率は１．３ｌｍ／Ｗよりも低下すると性能の低下を招くため、図２５に示す図２４の誘電体層を示すラインＬ１以下でなければならない。

図２６は、図２２とは異なる放電セルのさらに他の例における有効放電面積を示す図であり、誘電体層はプラズマ気相成長法等により比誘電率εｒが３，４．１および８．５のものを作製した。誘電体層の厚さＸは１０μｍである。有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚを０．５１，０．４３および０．１６と振って測定した。

誘電率εｒ＝３のものは、プラズマ気相成長法を用いて誘電体層（膜）を高速成膜した結果できた、気泡等が混在する低密度な膜である。誘電率を小さくすると、誘電体層の厚さを薄くできるというメリットがある。その結果、輝度は図２５に示す直線状で一定である。

さらに、図２６のセル構造で、図２５に示すように誘電体膜厚５μｍのものを作成し、比誘電率εｒを３および４．１とし、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚを０．２９および０．２１５と振って輝度が一定になることを確認した。

ここで、有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚをこれ以上小さくしようとしたとき、透明電極を無くしてバス電極のみにしなければならず、さらに、バス電極は製造上の限界から５０μｍ以下にはできない。この要請から有効放電面積に対する有効電極面積の比は０．１５が下限となる（図２５におけるラインＬ２参照）。

また、誘電体層の厚さを５μｍ以下にしようとすると、絶縁破壊が起こってしまうという問題が生じる。従って、図２５に示す５μｍが誘電体層の厚さの限界となる。

以上をまとめると、比誘電率εｒと有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚが有効な範囲は図２７に斜線で示す領域ＲＲとなり、このときに、高輝度および高発光効率で安定に駆動できるプラズマディスプレイパネルを実現できることがわかった。

図２７は本発明が適用されるプラズマディスプレイパネルにおいて必要とされる誘電体層の比誘電率および有効放電面積に対する有効電極面積の比の条件を示す図である。

従って、有効放電面積Ｓ２に対する有効電極面積Ｓ１の比をＺ（＝Ｓ１／Ｓ２）とし、誘電体層（図２における参照符号２６）を形成する誘電体の比誘電率をεｒとしたとき、３≦εｒ≦１４、且つ、０．１５≦Ｚ≦０．８、且つ、−０．０６１４・εｒ＋０．４７≦Ｚ≦−０．０６１４・εｒ＋１．４６を満たすと、高輝度および高発光効率で安定に駆動できるプラズマディスプレイパネルを実現することができる。

なお、放電セルの種類は図２２，図２４および図２６に示すものに限定されるものではなく、任意の形状の放電セル（例えば、六角形形状の放電セル等）に対しても有効放電面積Ｓ２および有効電極面積Ｓ１を定義することができれば、上述した条件をあてはめることにより、高輝度および高発光効率で安定に駆動可能なプラズマディスプレイパネルを構成することが可能になる。

以上において、例えば、比誘電率εｒが４の誘電体としてＳｉＯ₂（比誘電率εｒは３〜５）があり、誘電体層２６をＳｉＯ₂膜で形成し、上述した条件から有効放電面積に対する有効電極面積の比Ｚから所定の面積を有する表示電極を規定することができる。このように、誘電体としてＳｉＯ₂膜を使用すると、以前に詳述したように誘電体層の厚さＸを薄くして駆動マージンを十分に確保すると共に、低電圧で安定に駆動することができるプラズマディスプレイパネルを構成することができ、さらに、従来の誘電体層として鉛ガラスを使用したものに対して鉛フリーで環境を汚染することのないプラズマディスプレイパネルを製造することも可能になる。

本発明は、三電極面放電型のプラズマディスプレイパネルをはじめとする様々なプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置に適用することができ、プラズマディスプレイ装置は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等のディスプレイ装置、平面型の壁掛けテレビジョン、或いは、広告や情報等を表示するための画像表示装置として利用される。

プラズマディスプレイパネルの構造の一部を示す分解斜視図である。 図１の分解斜視図における方向Ｄ２から見たプラズマディスプレイパネルの要部断面図である。 図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見た電極形状の一例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図である。 図３に示す電極形状の変形例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図である。 図３に示す電極形状のさらなる変形例を示すプラズマディスプレイパネルの平面図である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルの一実施例における１個のセルの電極形状の例を示す図である。 本発明が適用されるプラズマディスプレイパネルにおいて、誘電体層の厚さを変化させたときの放電開始電圧と維持放電電圧の測定結果を示す図である。 Ｘ＝１０μｍ，Ｙ＝３の条件におけるＴ字電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。 Ｘ＝３５μｍ，Ｙ＝３の条件におけるＴ字電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。 Ｘ＝１０μｍ，Ｙ＝１の条件における短冊電極の保護膜表面上の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルにおける電極部分に要求される条件を示す図である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルにおける表示電極の一変形例を示す図である。 図１２に示す表示電極において、ＸおよびＹを変化させて放電開始電圧と維持放電電圧を測定した結果を示す図である。 図１２に示す表示電極におけるＸおよびＹの関係を示す図である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルの変形例を示し、図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見たプラズマディスプレイパネルの電極形状を示す平面図である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルのさらなる変形例を示し、図１の分解斜視図における方向Ｄ３から見たプラズマディスプレイパネルの電極形状を示す平面図である。 図１２に示す表示電極のさらなる変形例を示す図（その１）である。 図１２に示す表示電極のさらなる変形例を示す図（その２）である。 図１２に示す表示電極のさらなる変形例を示す図（その３）である。 本発明に係るプラズマディスプレイパネルの一実施例におけるＸｅの組成比の関数として駆動電圧および発光効率を測定した結果を示す図である。 本発明に係るプラズマディスプレイ装置の一例の全体構成を概略的に示すブロック図である。 図４に示すプラズマディスプレイパネルの１つの放電セルにおける有効放電面積および有効電極面積を示す図である。 図２２の放電セルにおいて、有効放電面積に対する有効電極面積の比を変化させたときの輝度、放電電流および発光効率の測定結果を示す図である。 図２２とは異なる放電セルの他の例における有効放電面積を示す図である。 各放電セルにおける誘電体層の比誘電率と有効放電面積に対する有効電極面積の比との関係を示す図である。 図２２とは異なる放電セルのさらに他の例における有効放電面積を示す図である。 本発明が適用されるプラズマディスプレイパネルにおいて必要とされる誘電体層の比誘電率および有効放電面積に対する有効電極面積の比の条件を示す図である。

符号の説明

１０ プラズマ
２１ 前面ガラス基板
２２−１，２２−２ Ｘ電極
２３−１，２３−２ Ｙ電極
２４−１，２４−２ Ｘバス電極
２５−１，２５−２ Ｙバス電極
２６ 誘電体層または誘電体膜
２７ 保護膜
２８ 背面ガラス基板
２９ Ａ電極
３０ 誘電体層
３１，３１−２ 隔壁（リブ）
３２ 蛍光体
３３ 放電空間
６２−１，６２−２ Ｘ電極（突出部）
６３−１，６３−２ Ｙ電極（突出部）
６４−１，６４−２ Ｘ電極（突出部）
６５−１，６５−２ Ｙ電極（突出部）
６６−１，６６−２ バス電極
６７−１，６７−２ Ｘ電極（突出部）
６８−１，６８−２ Ｙ電極（突出部）
７ 表示電極
７０ 電極部本体
７１ 突出部Ｂ
７２ 突出部Ａ
７３ 上底
７４ 下底
１００ プラズマディスプレイ装置
１１０ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
１３１ 制御回路（ロジック部）
１３２ Ｘ側共通ドライバ
１３３ Ｙ側共通ドライバ
１３４ Ｙ側スキャンドライバ
１３５ アドレスドライバ
ＣＥ，ＣＥ０，ＣＥ１，ＣＥ２ 放電セル
Ｓ１ 有効電極面積
Ｓ２ 有効放電面積
Ｘ 誘電体層の厚さ
Ｙ 突出部Ａに対する突出部Ｂの幅の比（突出部Ｂ／突出部Ａ）
Ｚ 有効放電面積Ｓ２に対する有効電極面積Ｓ１の比（Ｓ１／Ｓ２）
εｒ 比誘電率

Claims (2)

1. 少なくとも、表示電極、該表示電極を覆う誘電体層、隔壁および放電空間を有し、該放電空間内に放電ガスを封入して複数の放電セルを構成し、
   前記各放電セルにおいて、前記表示電極は、行方向に延びる電極部本体から列方向に延びる突出部を備え、該突出部が隣接して対となる他の表示電極の突出部と放電ギャップを形成するプラズマディスプレイパネルであって、
   前記各放電セルにおいて、有効に放電が拡がる領域の前記プラズマディスプレイパネル正面から見た面積を有効放電面積とし、
   前記各放電セルにおいて、有効に放電が拡がり、且つ、電極が存在する領域の面積を有効電極面積としたとき、
   前記有効放電面積に対する前記有効電極面積の比をＺとし、
   前記誘電体の比誘電率をεｒとしたときに、３≦εｒ≦１４、且つ、０．１５≦Ｚ≦０．８、且つ、−０．０６１４・εｒ＋０．４７≦Ｚ≦−０．０６１４・εｒ＋１．４６を満たす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記載のプラズマディスプレイパネルと、該プラズマディスプレイパネルの前記各放電セルを駆動するドライバと、該ドライバを制御する制御回路とを備えることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。

Images