JP4715859B2 - 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を用いた画像表示装置であるプラズマディスプレイ装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）は薄型の画像表示素子の中でも高速表示が可能であり、かつ大型化が容易であることから、大画面表示装置として実用化されている。

パネルは前面板と背面板とを貼り合わせて構成されている。前面板はガラス基板と、ガラス基板上に形成された走査電極および維持電極からなる表示電極対と、表示電極対を覆うように形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された保護層とを有する。保護層は誘電体層をイオン衝突から保護するとともに放電を発生しやすくする目的で設けられている。

背面板は、ガラス基板と、ガラス基板上に形成されたデータ電極と、データ電極を覆う誘電体層と、誘電体層上に形成された隔壁と、隔壁間に形成された赤色、緑色および青色のそれぞれに発光する蛍光体層とを有する。前面板と背面板とは、表示電極対とデータ電極とが放電空間をはさんで交差するように対向され、周囲を低融点ガラスで封着されている。放電空間にはキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極との対向する部分に放電セルが形成される。

このような構成のパネルを用いたプラズマディスプレイ装置は、パネルの各放電セルで選択的にガス放電を発生させ、このとき生じた紫外線で赤色、緑色および青色の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

パネルを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、１フィールド期間を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方法が一般的である。各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では走査電極および維持電極に所定の電圧を印加して初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。書込み期間では走査電極に走査パルスを順次印加するとともに選択的にデータ電極に書込みパルスを印加して書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では表示電極対に交互に維持パルスを印加し、放電セルで選択的に維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。

ここで、発光させるべき放電セルを確実に発光させ、発光させるべきでない放電セルでは確実に発光させないように制御して品質の高い画像を表示するためには、割り当てられた時間内に確実な書込み動作を行う必要がある。そのために高速駆動の可能なパネルの開発が進められるとともに、そのパネルの性能を引き出して品質の高い画像を表示するための駆動方法および駆動回路についての検討が進められている。

パネルの放電特性は保護層の特性に大きく依存しており、特に、高速駆動の可否を左右する電子放出性能と電荷保持性能を改善するために、保護層の材料、構成、製造方法等について多くの検討がなされている。例えば特許文献１には、マグネシウム蒸気を気相酸化して生成することにより２００ｎｍ〜３００ｎｍにカソードルミネッセンス発光ピークを有する酸化マグネシウム層が設けられたパネルと、書込み期間において全表示ラインを構成する表示電極対各々の一方に走査パルスを順に印加するとともに走査パルスが印加される表示ラインに対応した書込みパルスをデータ電極に供給する電極駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置が開示されている。
特開２００６−５４１５８号公報

近年は、大画面に加えて高精細度プラズマディスプレイ装置が要望されており、例えば１９２０画素×１０８０ラインの高精細度プラズマディスプレイ装置、さらには２１６０ラインあるいは４３２０ラインといった超高精細度プラズマディスプレイ装置が望まれている。このようにライン数が増加する一方で、滑らかな階調を表示するためのサブフィールド数も確保しなければならない。そのため、１ラインあたりの書込み動作に割り当てられる時間はますます短くなる傾向にある。そこで、割り当てられた時間内に確実な書込み動作を行うために、従来以上に高速かつ安定した書込み動作が可能なパネル、その駆動方法、それを実現する駆動回路を備えたプラズマディスプレイ装置が望まれている。

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、第１のガラス基板上に表示電極対を形成し表示電極対を覆うように誘電体層を形成し誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第２のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、表示電極対とデータ電極とが対向する位置に放電セルを形成したパネルと、放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して１フィールド期間を構成してパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも１つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、カソードルミネッセンス発光の発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークの発光強度が３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークの発光強度の２倍以上の酸化マグネシウムの単結晶粒子を下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、パネル駆動回路は、初期化期間において全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネルを駆動するように構成することを特徴とする。この構成により、各サブフィールドの書込み期間において高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することができる。

また本発明の粒子層は、酸化マグネシウム前駆体の焼成生成物であることが望ましい。

本発明によれば、高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置について図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の構造を示す斜視図である。パネル１０は前面板２０と背面板３０とが対向して配置され、その外周部を低融点ガラスの封着材によって封着されている。パネル１０内部の放電空間１５には、キセノン等の放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。

前面板２０のガラス基板（第１のガラス基板）２１上には、走査電極２２および維持電極２３よりなる表示電極対２４が平行に複数配置されている。ガラス基板２１上には表示電極対２４を覆うように誘電体層２５が形成され、さらにその誘電体層２５の上に酸化マグネシウムを主成分とする保護層２６が形成されている。

また、背面板３０のガラス基板（第２のガラス基板）３１上には、表示電極対２４と直交する方向に複数のデータ電極３２が互いに平行に配置され、これを誘電体層３３が被覆している。さらに誘電体層３３上には隔壁３４が形成されている。誘電体層３３上および隔壁３４の側面には紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層３５が形成されている。ここで、表示電極対２４とデータ電極３２とが交差する位置に放電セルが形成され、赤色、緑色、青色の蛍光体層３５を有する放電セルの一組がカラー表示のための画素になる。なお誘電体層３３は必須ではなく、誘電体層３３を省略した構成であってもよい。

図２は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の前面板２０の構成を示す断面図であり、図１に示した前面板２０と上下を逆にして示している。ガラス基板２１上に、走査電極２２と維持電極２３よりなる表示電極対２４が形成されている。走査電極２２は、インジウムスズ酸化物や酸化スズ等から形成された透明電極２２ａと、透明電極２２ａ上に形成されたバス電極２２ｂとにより構成されている。同様に維持電極２３は、透明電極２３ａとその上に形成されたバス電極２３ｂとにより構成されている。バス電極２２ｂ、バス電極２３ｂは透明電極２２ａ、透明電極２３ａの長手方向に導電性を付与するために設けられ、銀を主成分とする導電性材料によって形成されている。

誘電体層２５は、酸化鉛または酸化ビスマスまたは酸化リンを主成分とする低融点ガラス等を、スクリーン印刷、ダイコート等により塗布し、焼成して形成されている。そして誘電体層２５上には保護層２６が形成されている。

そして誘電体層２５上には保護層２６が形成されている。以下に、保護層２６の詳細について説明する。誘電体層２５をイオン衝突から保護するとともに駆動の速度を大きく左右する電子放出性能と電荷保持性能を改善するために、保護層２６は、誘電体層２５の上に形成された下地保護層２６ａと、下地保護層２６ａ上に形成された粒子層２６ｂとから構成されている。

下地保護層２６ａは、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子線蒸着法等で形成された厚み０．３μｍ〜１μｍの酸化マグネシウムの薄膜層である。

粒子層２６ｂは酸化マグネシウム前駆体を焼成して形成され、平均粒径が０．３μｍ〜４μｍの比較的均一な粒径分布をもつ酸化マグネシウムの単結晶粒子２７を下地保護層２６ａ上に付着させた層である。単結晶粒子２７は下地保護層２６ａの全面を覆うように形成されている必要はなく、下地保護層２６ａの上に被覆率１％〜３０％で島状に形成されていればよい。単結晶粒子２７の形状は基本的には正６面体形状または正８面体形状であるが、製造上のばらつき等により多少の変形が生じてもよく、また正６面体形状または正８面体形状の頂点および稜線が切除されて切頂面および斜方面をもつ形状であってもよい。

このように保護層２６を、下地保護層２６ａと、下地保護層２６ａ上に形成された粒子層２６ｂとから構成することにより電子放出性能と電荷保持性能の優れた保護層２６を有するパネル１０を実現することができる。

発明者らは単結晶粒子のカソードルミネッセンス発光を調べ、発光スペクトルにより単結晶粒子の特性、特に電子放出性能を評価することができることを見出した。図３は、本発明の実施の形態におけるパネルに用いる単結晶粒子２７の発光スペクトルを示す図である。図３には比較のために気相酸化法で下地保護層上に作成した酸化マグネシウムの単結晶粒子の発光スペクトルも示している。本実施の形態における単結晶粒子２７の発光スペクトルは、２００ｎｍ〜３００ｎｍに発光強度の大きなピークをもち、３００ｎｍ〜５５０ｎｍに小さなピークをもっている。一方、気相酸化法で作成した単結晶粒子の発光スペクトルは、２００ｎｍ〜３００ｎｍの発光強度のピーク、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの発光強度のピークともに小さなピークである。

発明者らは、これら２つのピークの発光強度に注目し、３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークの発光強度に対する２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークの発光強度の比率（以下、単に「ピークの比ＰＫ」と略記する）と電子放出性能との関係を調べるために、ピークの比ＰＫの値の異なるパネルを試作して放電遅れ時間の測定を行った。図４は、本発明の実施の形態におけるパネルに用いる単結晶粒子２７の発光スペクトルのピークの比ＰＫと放電遅れ時間Ｔｄとの関係を示す図である。横軸はピークの比ＰＫであり、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の発光スペクトルの積分値と３００ｎｍ以上５５０ｎｍ未満の発光スペクトルの積分値との比の値を計算してピークの比ＰＫとした。縦軸は放電遅れ時間をピークの比ＰＫがほぼ「０」のときの放電遅れ時間で正規化した値ＴＳである。従ってこの値ＴＳが小さいパネルほど電子放出性能が優れていることを示している。このように発光スペクトルのピークの比ＰＫが「２」以上、すなわちカソードルミネッセンス発光の発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークの発光強度が３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークの発光強度の２倍以上であれば正規化した放電遅れ時間ＴＳは「０．２」以下でほぼ一定となり、優れた電子放出性能を示すことがわかる。

これらの発光スペクトルのピークの比ＰＫと電子放出性能との関係は完全に明らかになったわけではないが、次のように考えることができる。２００ｎｍ〜３００ｎｍの発光スペクトルのピークは５ｅＶ程度のエネルギーの緩和過程が存在することを示しており、この大きなエネルギーの緩和にともなうオージェ電子放出の発生確率も大きいことを示唆している。一方、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの発光スペクトルのピークは酸素欠陥等に起因するトラップ準位がバンドギャップ間に多数存在することを示しており、大きなエネルギーの緩和過程が発生しにくくオージェ電子放出の発生確率も小さいことを示唆していると考えられる。従って２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークが大きく、３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークが小さいほど電子を放出しやすい。そのためこのような特性をもつ単結晶粒子２７を用いて粒子層２６ｂを形成することにより、電子放出性能の高いパネルを得ることができる。

上述した、発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークが大きく、３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークが小さい単結晶粒子２７は、液相法により生成することができる。

具体的には、例えば以下のように酸化マグネシウムの前駆体である水酸化マグネシウムを高温の酸素含有雰囲気中で均一に焼成して生成することができる。

（液相法１）
純度９９．９５％以上のマグネシウムアルコキシドまたはマグネシウムアセチルアセトンの水溶液に少量の酸を加えて加水分解して、水酸化マグネシウムのゲルを作製する。そして、そのゲルを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子２７の粉体を生成する。

（液相法２）
純度９９．９５％以上の硝酸マグネシウムを溶かした水溶液にアルカリ溶液を添加して水酸化マグネシウムを沈殿させる。次に、水酸化マグネシウムの沈殿物を水溶液から分離し、それを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子２７の粉体を生成する。

（液相法３）
純度９９．９５％以上の塩化マグネシウムを溶かした水溶液に水酸化カルシウムを添加して水酸化マグネシウムを沈殿させる。次に、水酸化マグネシウムの沈殿物を水溶液から分離し、それを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子２７の粉体を生成する。

焼成温度としては、７００℃以上が望ましく１０００℃以上がさらに望ましい。これは、７００℃未満では、結晶面が十分発達せず欠陥が多くなるためである。

また本発明者らの実験によれば、７００℃以上２０００℃未満の温度で焼成を行うと、ピークの比ＰＫが「１」以上である単結晶粒子と、ピークの比ＰＫが「１」未満であって６８０ｎｍ〜９００ｎｍのスペクトル領域に相当程度のピークをもつ単結晶粒子との２種類の単結晶粒子が生成されることが確認された。また１４００℃以上の温度で焼成を行うと、ピークの比ＰＫが「１」未満であって６８０ｎｍ〜９００ｎｍの発光スペクトルの領域にピークをもつ単結晶粒子の生成される割合が大きくなることが確認された。したがって、ピークの比ＰＫが「１」以上である酸化マグネシウム単結晶の比率を上げるために、焼成温度を７００℃以上１４００℃未満に設定することが望ましい。

酸化マグネシウム前駆体としては、上述した水酸化マグネシウム以外にも、マグネシウムアルコキシド、マグネシウムアセチルアセトン、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等のうちの１種以上を用いることができる。ここで酸化マグネシウム前駆体としてのマグネシウム化合物の純度は９９．９５％以上が望ましく、９９．９８％以上がさらに望ましい。これは、アルカリ金属、ホウ素、珪素、鉄、アルミニウム等の不純物元素が多く含まれると、焼成時に粒子間の融着や焼結が起こり、結晶性の高い粒子が成長しにくいからである。

なお、ピークの比ＰＫが１未満であって６８０ｎｍ〜９００ｎｍのスペクトル領域にピークをもつ酸化マグネシウム単結晶は、ピークの比ＰＫが１以上である酸化マグネシウム単結晶よりも粒径が小さい傾向がある。従って、分級することによりこれら２種類の酸化マグネシウム単結晶を分離することができ、ピークの比ＰＫの大きい単結晶粒子を選別することができる。

このように、本実施の形態における粒子層２６ｂは、発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークと３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークとの比が「２」以上の単結晶粒子２７を下地保護層２６ａに付着させることにより構成している。そして、安定して良好な電子放出性能と電荷保持性能とをあわせもち、高速駆動の可能なパネル１０を実現している。

次に、本発明の実施の形態におけるパネル１０の駆動方法について説明する。

図５は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の電極配列を示す図である。パネル１０には、行方向（ライン方向）に長いｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極２２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極２３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極３２）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）および維持電極ＳＵｉと１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。放電セルの数は、高精細度プラズマディスプレイ装置に用いるパネルであれば、例えば、ｍ＝１９２０×３＝５７６０、ｎ＝１０８０である。

次に、パネル１０を駆動するために各電極に印加する駆動電圧波形について説明する。パネル１０は、サブフィールド法、すなわち１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。

初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作（以下、「全セル初期化動作」と略記する）と、直前のサブフィールドの維持期間に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作（以下、「選択初期化動作」と略記する）とがある。

書込み期間では、発光させるべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、輝度重みに応じた数の維持パルスを表示電極対に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。なお、サブフィールド構成の詳細については後述することとし、ここではサブフィールドにおける駆動電圧波形とその動作について説明する。

図６は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形図である。図６には、全セル初期化動作を行うサブフィールドと選択初期化動作を行うサブフィールドとを示している。

まず、全セル初期化動作を行うサブフィールド（全セル初期化サブフィールド）について説明する。

初期化期間の前半部では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎにそれぞれ０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに対して放電開始電圧以下の電圧Ｖｉ１から、放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧を印加する。

この傾斜波形電圧が上昇する間に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上には正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上、保護層上、蛍光体層上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。このときの初期化放電では、続く初期化期間の後半部において壁電圧の最適化を図ることを見越して、過剰に壁電圧を蓄えておく。

初期化期間後半部では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ３から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧を印加する。この間に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上の負の壁電圧および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上の正の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作が終了する。

続く書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ２を、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。

次に、１ライン目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａを印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１ライン目に発光させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄを印加する。このときデータ電極Ｄｋ上と走査電極ＳＣ１上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差（Ｖｄ−Ｖａ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧の差とが加算されたものとなり放電開始電圧を超える。そして、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ上にも負の壁電圧が蓄積される。

ここで、走査パルス電圧Ｖａと書込みパルス電圧Ｖｄを印加した後、書込み放電が発生するまでの時間を「放電遅れ時間」と称する。仮にパネルの電子放出性能が低く放電遅れ期間が長くなると、確実に書込み動作を行うために走査パルス電圧Ｖａと書込みパルス電圧Ｖｄとを印加する時間、すなわち走査パルス幅と書込みパルス幅とを長く設定する必要があり、高速に書込み動作を行うことができなくなる。また仮にパネルの電荷保持性能が低いと、壁電圧の減少を補うために走査パルス電圧Ｖａと書込みパルス電圧Ｖｄとの電圧値を高く設定する必要がある。しかしながら本実施の形態におけるパネル１０は電子放出性能が高いので、走査パルス幅および書込みパルス幅を従来のパネルより短く設定することができ、安定して高速に書込み動作を行うことができる。また本実施の形態におけるパネル１０は電荷保持性能が高いので、走査パルス電圧Ｖａと書込みパルス電圧Ｖｄとの電圧値を従来のパネルより低く設定することができる。

このようにして、１ライン目に発光させるべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄを印加しなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎライン目の放電セルに至るまで行い、書込み期間が終了する。

続く維持期間では、まず走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに正の維持パルス電圧Ｖｓを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との電圧差が維持パルス電圧Ｖｓに走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧との差が加算されたものとなり放電開始電圧を超える。

そして、走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層３５が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。さらにデータ電極Ｄｋ上にも正の壁電圧が蓄積される。書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧が保たれる。

続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには維持パルス電圧Ｖｓをそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との電圧差が放電開始電圧を超えるので再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の維持パルスを印加し、表示電極対の電極間に電位差を与えることにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。

そして、維持期間の最後には走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとの間にいわゆる細幅パルス状の電圧差、または傾斜波形状の電位差を与えて、データ電極Ｄｋ上の正の壁電圧を残したまま、走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ上の壁電圧を消去している。

次に、選択初期化動作を行うサブフィールド（選択初期化サブフィールド）の動作について説明する。

選択初期化動作を行う初期化期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに０（Ｖ）をそれぞれ印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Ｄｋに対しては、直前の維持放電によってデータ電極Ｄｋ上に十分な正の壁電圧が蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。

一方、前のサブフィールドで維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。このように選択初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う動作である。

続く書込み期間の動作は全セル初期化動作を行うサブフィールドの書込み期間の動作と同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。

次に、本実施の形態における駆動方法のサブフィールド構成について説明する。本実施の形態における駆動方法の特徴は、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドが時間的に配置されている点である。すなわち、全セル初期化サブフィールドに続く選択初期化サブフィールドの輝度重みの大きさが直前のサブフィールドの輝度重みの大きさより小さくまたは等しく設定されており、選択初期化サブフィールドに続く選択初期化サブフィールドの輝度重みの大きさが直前のサブフィールドの輝度重みの大きさより小さくまたは等しく設定されている点である。このように、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定されたサブフィールド構成を、以下「降順コーディング」と略称する。

図７は本発明の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図である。本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールド（第１ＳＦ、第２ＳＦ、・・・、第１０ＳＦ）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（８０、６０、４４、３０、１８、１１、６、３、２、１）の輝度重みをもつ。また第１ＳＦは全セル初期化サブフィールドであり、第２ＳＦ〜第１０ＳＦは選択初期化サブフィールドである。なお、図７は走査電極２２に印加する駆動電圧波形の１フィールドの概略を示すもので、各サブフィールドの各々の期間における駆動電圧波形の詳細は図６に示したとおりである。

このように本実施の形態においてはパネル１０を降順コーディングで駆動するが、降順コーディングで駆動することにより、高速駆動可能なパネル１０の性能を生かしつつ、さらに高速かつ安定した書込み動作を行うことができ、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を実現することができる。また降順コーディングで駆動することにより、さらに書込みパルス電圧を下げることができ、プラズマディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。

以下、その理由について説明する。本発明者らは、本実施の形態におけるパネル１０の放電遅れ時間を測定した。測定したパネルは、発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークと３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークとの比が「２」以上の単結晶粒子２７を下地保護層２６ａの全面にわたってほぼ均一に分布するように離散的に付着させた粒子層２６ｂを有する保護層２６を形成したパネル（本発明のパネル）であり、放電ガスがキセノンガス１００％の４２インチ高輝度、高精細度パネルである。また比較のために、下地保護層２６ａのみを有し粒子層２６ｂを有しない従来のパネルについても放電遅れ時間を測定した。

周囲の放電セルからの放電の影響を受けないように、隣接する放電セルで書込み放電を発生させないように制御した放電セルで書込み放電の放電遅れ時間を測定した。また放電遅れ時間は蛍光体材料の影響を受けるが、放電遅れ時間が長くなる傾向の強い緑色の蛍光体を塗布された放電セルで測定を行った。

まず、放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を知るために、第１ＳＦから第１０ＳＦのうちの１つのサブフィールドのみで書込み動作を行ったときの放電遅れ時間をそれぞれ測定した。このときの維持パルス数はサブフィールドにかかわらず２パルスとした。また放電遅れ時間と維持パルス数との関係を知るために、第５ＳＦのみで書込み動作を行い、その後の維持期間の維持パルス数を２パルスから２５６パルスまで変化させて放電遅れ時間を測定した。

図８（ａ）は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態におけるパネル１０の放電遅れ時間と維持パルス数との関係を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）には、比較のための従来のパネルの特性を破線で示している。

このように、本実施の形態におけるパネル１０は、従来のパネルに比較して放電遅れ時間が非常に短くなっていることがわかる。これは、本実施の形態におけるパネル１０の電子放出性能が高いため放電遅れ時間が短くなったためである。また図８（ａ）によれば、本実施の形態におけるパネル１０は、全セル初期化動作からの経過時間とともに放電遅れ時間が長くなる傾向がある。この傾向は従来のパネルも同様である。これは全セル初期化動作で発生したプライミングが時間とともに減少し、放電が発生しにくくなるためであると考えられる。

一方、放電遅れ時間と維持パルス数との関係について注目すると、図８（ｂ）に示すように、従来のパネルでは維持パルス数が増加するとともに放電遅れ時間が短くなる傾向があるのに対し、本実施の形態におけるパネル１０は維持パルス数が増加するとともに放電遅れ時間が長くなる傾向がある。一般的には維持パルス数が多くなると維持放電にともなうプライミングが増加するので放電遅れ時間が短くなると考えられている。しかし本実施の形態におけるパネル１０では、逆の傾向が現れている。本実施の形態のパネル１０でこのような傾向が現れる原因について完全に解明されたわけではないが、１つの可能性として以下のように考えることができる。放電遅れ時間を決める形成遅れ時間と統計遅れ時間のうち、プライミングの影響を大きく受ける統計遅れ時間はすでに十分短いため、維持放電にともなうプライミングが放電遅れ時間に大きく寄与することはない。しかし本実施の形態におけるパネル１０は従来のパネルに比べて電荷保持性能は高いものの、壁電荷の減少が全くないわけではないので、維持放電にともない壁電圧が減少し、電極間に実質的に印加される電圧が低下して放電形成遅れ時間が増加した結果、放電遅れ時間が長くなったと考えられる。

電子放出性能の低いパネルでは、プライミングが統計遅れ時間に及ぼす影響は大きく１００ｎｓから１０００ｎｓに及ぶことがあるのに対し、壁電圧の減少が形成遅れ時間に及ぼす影響は１００ｎｓ程度と比較的小さい。そのために、電子放出性能の低いパネルでは統計遅れ時間に及ぼすプライミングの影響が勝り、維持パルス数が増えるにつれて放電遅れ時間が短くなるものと考えられる。しかし本実施の形態のパネル１０のように電子放出性能の高いパネルではプライミングが放電遅れに及ぼす影響は小さく、電荷保持性能が高くても統計遅れ時間に及ぼす壁電圧の減少の影響が勝って、維持パルス数が増えるにつれて放電遅れ時間が長くなるものと考えられる。

このように、本実施の形態におけるパネル１０では、維持パルスが増えると放電遅れ時間が長くなる傾向があり、かつ全セル初期化動作からの経過時間が長くなるほど放電遅れ時間が長くなる傾向がある。従って、全セル初期化動作からの経過時間が短いときは維持パルス数を多く、全セル初期化動作からの経過時間が長くなるにつれて維持パルス数が少なくなる降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、放電遅れ時間の長くなる条件と短くなる条件とが相殺されて、本実施の形態におけるパネル１０の特徴を生かした高速駆動が可能となる。

またこのように降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加する電圧を下げることができる。図９は、本発明の実施の形態におけるパネル１０を、輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを配置した降順コーディングのサブフィールド構成で駆動した場合と輝度重みの大きさが単調増加となるようにサブフィールドを配置した昇順コーディングのサブフィールド構成で駆動した場合とのデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに印加する電圧の最低の電圧を示す図である。このように、点灯率の増加に応じて必要な書込みパルスの電圧は増加するものの、降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、書込みパルス電圧Ｖｄをおよそ５（Ｖ）下げることができる。これによりデータ電極駆動回路の電力を削減することができる。

次に、上述した駆動電圧を発生してパネル１０を駆動するパネル駆動回路の一例について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１００の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置１００は、パネル１０とパネル駆動回路とを備えている。パネル１０の保護層２６は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも１つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層２６ａと、カソードルミネッセンス発光の発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークと３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークとの比が２以上の酸化マグネシウムの単結晶粒子２７を下地保護層２６ａに付着させて形成した粒子層２６ｂとから構成されている。パネル駆動回路は、初期化期間において、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作と、それ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネル１０を駆動する。パネル駆動回路は、画像信号処理回路４１、データ電極駆動回路４２、走査電極駆動回路４３、維持電極駆動回路４４、タイミング発生回路４５および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路４１は、入力された画像信号をサブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路４２はサブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。タイミング発生回路４５は水平同期信号および垂直同期信号をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。走査電極駆動回路４３はタイミング信号にもとづいて各走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ駆動し、維持電極駆動回路４４はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを駆動する。

図１１は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置１００の走査電極駆動回路４３および維持電極駆動回路４４の回路図である。

走査電極駆動回路４３は、維持パルス発生回路５０、初期化波形発生回路６０、走査パルス発生回路７０を備えている。維持パルス発生回路５０は、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓを印加するためのスイッチング素子Ｑ５５と、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに０（Ｖ）を印加するためのスイッチング素子Ｑ５６と、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに維持パルスを印加する際の電力を回収するための電力回収部５９とを有する。初期化波形発生回路６０は、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに上り傾斜波形電圧を印加するためのミラー積分回路６１と、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに下り傾斜波形電圧を印加するためのミラー積分回路６２とを有する。なおスイッチング素子Ｑ６３およびスイッチング素子Ｑ６４は、他のスイッチング素子の寄生ダイオード等を介して電流が逆流することを防ぐために設けている。走査パルス発生回路７０は、フローティング電源Ｅ７１と、フローティング電源Ｅ７１の高圧側の電圧または低圧側の電圧を走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎのそれぞれに印加するためのスイッチング素子Ｑ７２Ｈ１〜Ｑ７２Ｈｎ、Ｑ７２Ｌ１〜Ｑ７２Ｌｎと、フローティング電源Ｅ７１の低圧側の電圧を電圧Ｖａに固定するスイッチング素子Ｑ７３を有する。

維持電極駆動回路４４は、維持パルス発生回路８０、初期化・書込み電圧発生回路９０を備えている。維持パルス発生回路８０は、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｓを印加するためのスイッチング素子Ｑ８５と、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに０（Ｖ）を印加するためのスイッチング素子Ｑ８６と、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに維持パルスを印加する際の電力を回収するための電力回収部８９とを有する。初期化・書込み電圧発生回路９０は、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１を印加するためのスイッチング素子Ｑ９２およびダイオードＤ９２と、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ２を印加するためのスイッチング素子Ｑ９４およびダイオードＤ９４とを有する。

なお、これらのスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の一般に知られた素子を用いて構成することができる。またこれらのスイッチング素子は、タイミング発生回路４５で発生したそれぞれのスイッチング素子に対応するタイミング信号により制御される。

なお、図１１に示した駆動回路は、図６に示した駆動電圧波形を発生させる回路構成の一例であって、本発明のプラズマディスプレイ装置は、この回路構成に限定されるものではない。

また、本実施の形態においては、１フィールドを１０のサブフィールドに分割し、第１ＳＦのみが全セル初期化サブフィールドであるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、本発明の他の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図である。図１２には、サブフィールド数を「１４」とし、全セル初期化サブフィールドを第１ＳＦおよび第７ＳＦとし、第１ＳＦから第６ＳＦまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定されており、また第７ＳＦから第１４ＳＦまでの輝度重みの大きさも単調減少となるように設定されている。このように、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定することが重要であり、サブフィールド数は必要に応じて任意に設定してもよく、また全セル初期化動作を行うサブフィールド、およびその数も任意に設定してもよい。

また、本実施の形態において用いた具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

本発明のプラズマディスプレイ装置は、高速かつ安定した書込み動作を行い、表示品質の優れた画像を表示することができるのでディスプレイ装置として有用である。

本発明の実施の形態におけるパネルの構造を示す斜視図 同パネルの前面板の構成を示す断面図 同パネルに用いる単結晶粒子の発光スペクトルを示す図 同パネルに用いる単結晶粒子の発光スペクトルのピークの比と放電遅れ時間との関係を示す図 同パネルの電極配列を示す図 同パネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図 （ａ）は本発明の実施の形態におけるパネルの放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を示す図、（ｂ）は同パネルの放電遅れ時間と維持パルス数との関係を示す図 同パネルを降順コーディングのサブフィールド構成とした場合と昇順コーディングのサブフィールド構成とした場合とのデータ電極に印加する電圧の最低の電圧を示す図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の走査電極駆動回路および維持電極駆動回路の回路図 本発明の他の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図

符号の説明

１０ パネル
２０ 前面板
２１ （第１の）ガラス基板
２２ 走査電極
２２ａ，２３ａ 透明電極
２２ｂ，２３ｂ バス電極
２３ 維持電極
２４ 表示電極対
２５ 誘電体層
２６ 保護層
２６ａ 下地保護層
２６ｂ 粒子層
２７ 単結晶粒子
３０ 背面板
３１ （第２の）ガラス基板
３２ データ電極
３４ 隔壁
３５ 蛍光体層
４１ 画像信号処理回路
４２ データ電極駆動回路
４３ 走査電極駆動回路
４４ 維持電極駆動回路
４５ タイミング発生回路
５０，８０ 維持パルス発生回路
６０ 初期化波形発生回路
７０ 走査パルス発生回路
１００ プラズマディスプレイ装置

Claims (2)

1. 第１のガラス基板上に表示電極対を形成し前記表示電極対を覆うように誘電体層を形成し前記誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第２のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、前記表示電極対と前記データ電極とが対向する位置に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、
   前記放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して１フィールド期間を構成して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
   前記保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも１つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、カソードルミネッセンス発光の発光スペクトルの２００ｎｍ〜３００ｎｍのピークの発光強度が３００ｎｍ〜５５０ｎｍのピークの発光強度の２倍以上の酸化マグネシウムの単結晶粒子を前記下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、
   前記パネル駆動回路は、前記初期化期間において、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 前記粒子層は酸化マグネシウム前駆体の焼成生成物であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置。

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