JP4867116B2

JP4867116B2 - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP4867116B2
Application number: JP2001288676A
Authority: JP
Inventors: 宣明長尾; 隆一村井; 淳平橋口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003100222A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータやテレビ等の画像表示装置に用いるプラズマディスプレイパネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマディスプレイパネル（以下「パネル」という）は、図７に示すような構成のものが一般的である。
【０００３】
図７に示すように、前面基板１上には、走査電極２と維持電極３とで対を成すストライプ状の放電電極対が複数形成され、前面基板１上の隣り合う放電電極対間には遮光層（ブラックストライプ）４が配置形成されている。この走査電極２および維持電極３は、それぞれ透明電極２ａ、３ａおよびこの透明電極２ａ、３ａに電気的に接続された銀等のバス電極２ｂ、３ｂとから構成されており、バス電極２ｂ、３ｂはそれぞれ透明電極２ａ、３ａの遮光層４側の端部に配置されている。また、前面基板１には、放電電極対および遮光層４を覆うように鉛ガラス等からなる誘電体層５が形成され、その誘電体層５上には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）蒸着膜等からなる保護膜６が形成されている。
【０００４】
また、前面基板１に対向配置される背面基板７上には、鉛ガラス等からなる絶縁体層８で覆われた複数のストライプ状のデータ電極９が形成されている。このデータ電極９間の絶縁体層８上には、データ電極９と平行にストライプ状の複数の隔壁１０が配置され、この隔壁１０間の側面および絶縁体層８の表面に蛍光体層１１が設けられている。
【０００５】
これらの前面基板１と背面基板７とは、走査電極２および維持電極３とデータ電極９とが直交するように、放電空間を挟んで対向配置されるとともに、周囲が封止され、そして放電空間には、ネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスが放電ガスとして封入されている。また、放電空間は、隔壁１０によって複数の区画に仕切られており、放電電極対とデータ電極９との交差部に放電セルが形成され、その各放電セルには、赤色、緑色および青色となるように蛍光体層１１が一色ずつ順次配置されている。放電電極対を構成している走査電極２と維持電極３との間に電圧を印加することにより、各放電セルで発生した放電により放射される紫外線が蛍光体層１１を励起し、表示発光を発生させて画像表示を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、背面基板７上に形成された隔壁１０や蛍光体層１１が白色であるため外光反射が多く、コントラスト比が低下するという課題を有していた。また、黒色を表示する場合には外光反射による輝度が高いためＣＲＴに比べて画像表示時に黒色がグレーに近くなってしまっていた。このため、いくらピーク輝度を上げてコントラスト比を向上させても、映画などの暗い場面が多い映像ソースを表示させる場合には暗い部分の色が白っぽく浮き上がって見えていた。
【０００７】
これを改善するために、パネルの前面に減光フィルタを配置しパネル内に入射する外光を減らすことによってコントラスト比を向上させることができるが、その場合、蛍光体層１１からの表示発光も減衰し表示輝度が低下するため、減光フィルタの透過率をあまり小さくできない。また、前面基板１の各放電セル上に蛍光体層１１の表示色と同じ色のカラーフィルタを設けることによって、コントラスト比と表示色の色純度を改善する場合には、製造時のアライメントマージンが低下するため歩留まりが低下してしまう。さらに、１つの放電セルに占める遮光層４の面積比を増加させることによってコントラスト比を向上させることができるが、その場合、放電セルの開口率が低下し表示輝度も低下するため、実用的な輝度を保持したままコントラスト比のみを向上させることが困難である。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、放電セルの反射光を低減するとともに実用的な輝度を確保することによって、コントラスト比の高い高画質かつ高精細なプラズマディスプレイパネルを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明のプラズマディスプレイパネルは、対向配置した基板間に複数の隔壁を設けるとともに、一方の基板上に前記隔壁と垂直な方向に複数の遮光層を設け、隣り合った前記隔壁と隣り合った前記遮光層とにより画定される領域に放電セルが構成されたプラズマディスプレイパネルにおいて、それぞれの前記放電セルに遮光体を設けるとともに、パネルの外部から前記放電セルに入射した外光が前記放電セル内で反射された反射光をパネルの垂直方向から見たとき、その反射光の強度が高い領域に前記遮光体を設け、前記遮光体の幅が２０μｍ以上、１００μｍ以下であり、前記遮光層間に複数の放電ギャップが形成されるように複数の電極を形成し、前記放電ギャップを形成する二つの電極のうち一方の電極は、前記遮光体となるバス電極と他方の電極に向けて突出した透明電極によって構成され、前記バス電極よりも前記他方の電極に近い位置に前記放電ギャップが形成されることで、前記複数の放電ギャップを前記遮光体と離して設けている。この構成により、反射光の強度を低下させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図１〜図６の図面を用いて説明する。なお、図７に示す部分と同一部分については同一番号を付している。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかるパネルが図７に示した従来のパネルと異なる点は、走査電極および維持電極を構成しているバス電極の形成位置である。図１および図２は、実施の形態１にかかるパネルにおいて、走査電極、維持電極、隔壁および遮光層の位置関係がわかるように示した概略平面図である。
【００１２】
図１に示すように、放電ギャップ１２を間に設けて配置された走査電極１３および維持電極１４はそれぞれ透明電極１３ａ、１４ａとバス電極１３ｂ、１４ｂとからなり、バス電極１３ｂは透明電極１３ａ上の遮光層４側に配置されており、バス電極１４ｂは透明電極１４ａ上の放電ギャップ１２側に配置されている。なお、バス電極１３ｂを透明電極１３ａ上の放電ギャップ１２側に設けて走査電極１３を構成し、バス電極１４ｂを透明電極１４ａ上の遮光層４側に設けて維持電極１４を構成してもよい。
【００１３】
また、図２に示すように、バス電極１４ｂ、１５ｂがそれぞれ透明電極１４ａ、１５ａ上の放電ギャップ１２側に配置されて維持電極１４、走査電極１５が構成されている。なお、図１および図２においてバス電極１３ｂ、１４ｂ、１５ｂにはハッチングをして示している。
【００１４】
このような構成の走査電極１３（または走査電極１５）および維持電極１４等が形成された前面基板１と、従来のパネルと同様な所定の部材が形成された背面基板７とを対向配置し周囲を封止してパネルを構成する。前面基板１と背面基板７との間に形成される放電空間には、Ｘｅを含む混合ガス（例えばＮｅとＸｅの混合ガス）を２００〜５００Ｔｏｒｒ程度の圧力で封入している。また、放電空間は、隔壁１０によって複数の区画に仕切られており、走査電極１３（または走査電極１５）と維持電極１４とからなる放電電極対とデータ電極９との交差部に放電セルが形成される。すなわち放電セルは、図１および図２において一点鎖線で示した領域１８に形成され、この領域は隣り合った隔壁１０と隣り合った遮光層４とによって画定される。そして各放電セルには、赤色、緑色および青色となるように蛍光体層１１が一色ずつ順次配置されている。
【００１５】
次に、このパネルを駆動する方法について図３および図４を用いて説明する。図３は本発明のパネルを用いたプラズマディスプレイ装置のブロック概念図であり、図４はパネルの各電極に印加される駆動波形の一例を示す波形図である。
【００１６】
図３に示すように、このパネル本体の電極配列は、Ｍ行×Ｎ列の放電セルからなるマトリクス構成であり、行方向にはＭ行の走査電極１３または走査電極１５（符号ＳＣ₁〜ＳＣ_Mで表す）および維持電極１４（符号ＳＵ₁〜ＳＵ_Mで表す）が配列され、列方向にはＮ列のデータ電極９（符号Ｄ₁〜Ｄ_Nで表す）が配列されている。走査電極ＳＣ₁〜ＳＣ_Mおよび維持電極ＳＵ₁〜ＳＵ_Mはそれぞれ走査電極駆動装置および維持電極駆動装置により駆動され、データ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nはデータ電極駆動装置により駆動される。
【００１７】
次にこのパネルの表示動作について説明する。テレビ映像を表示する場合、ＮＴＳＣ方式において映像は、１秒間に６０枚のフィールドで構成されている。パネルで画像表示を行う場合、一定の強さをもつ発光パルスの数を例えば１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８のようにバイナリで重み付けした８つのサブフィールドによって１フィールドを構成し、その組み合わせによって中間色を表現している。１フィールドを８つのサブフィールドで構成した場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色はそれぞれ２５６階調を表現することができ、約１６７７万色の表示ができる。
【００１８】
また、更に高画質化するためにサブフィールドの数を増加させ、階調を表示するためのサブフィールドの重み付けの組み合わせを複数用いることによって、動画表示時の視線移動によって発生する擬似輪郭を低減する方法が用いられる。
【００１９】
図４は１つのサブフィールドにおけるパネルの駆動波形を示しており、サブフィールドは初期化期間、書き込み期間、維持期間および消去期間から構成されている。
【００２０】
図４に示すように、初期化期間において走査電極ＳＣ₁〜ＳＣ_Mに初期化パルスを印加し、放電セル内の壁電荷を初期化する。次に書き込み期間において、１番目の走査電極ＳＣ₁に走査パルスを印加するとともに、表示を行う放電セルに対応するデータ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nに書き込みパルスを印加して書き込み放電を行い誘電体層５表面に壁電荷を蓄積する。次に２番目の走査電極ＳＣ₂に走査パルスを印加するとともに、表示を行う放電セルに対応するデータ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nに書き込みパルスを印加して書き込み放電を行い誘電体層５表面に壁電荷を蓄積する。以降同様に走査電極ＳＣ₃〜ＳＣ_Mを順次走査して、表示を行う放電セルの誘電体層５表面に壁電荷を蓄積することによって１画面分の画像情報を書き込む。
【００２１】
次に維持期間において、維持放電を行うために、データ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nを接地し、すべての走査電極ＳＣ₁〜ＳＣ_Mと維持電極ＳＵ₁〜ＳＵ_Mとに交互に維持パルスを印加することによって、誘電体層５表面に壁電荷が蓄積された放電セル（画像情報が書き込まれた放電セル）では維持放電が発生し、維持パルスが印加される間放電が維持される。その後の消去期間において、幅の狭い消去パルスを維持電極ＳＵ₁〜ＳＵ_Mに印加することによって不完全な放電が発生し壁電荷が消滅するため消去が行われる。
【００２２】
次に、実施の形態１によるパネルを用いて、外光による反射輝度（外光反射輝度）を測定した結果について説明する。測定では、１つのパネル内に、図１および図２に示したそれぞれのタイプの電極を２つのエリアに分けて形成したものを使用した。ここで、画素ピッチＰ＝１ｍｍ、透明電極１３ａ、１４ａ、１５ａの幅Ｌ＝３６０μｍ、バス電極１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの幅Ｗｅ＝８０μｍ、遮光層４の幅Ｗｂｓ＝１００μｍとした。また、放電セルの中心から放電セルの中央部に配置したバス電極の中央線までの距離ｄｅ＝１００μｍとした。このパネルの表面に対し斜め４５°上方に照明装置を配置し、パネル表面上の垂直照度が１５０ｌｘとなるときの外光反射輝度を測定した結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１において、実施例１は図１に示したタイプの電極の場合であり、実施例２は図２に示したタイプの電極の場合である。また、従来例は図７に示すように、バス電極２ｂ、３ｂを透明電極２ａ、３ａ上の外側（遮光層４側）の端部、すなわち放電セルの端部に配置した従来のパネルの場合である。そして、外光反射輝度は従来例の外光反射輝度を１とした相対値で示している。
【００２５】
表１から明らかなように、バス電極１４ｂを透明電極１４ａ上の中央部側（放電ギャップ１２側）に配置し、バス電極１３ｂを透明電極１３ａ上の外端部側（遮光層４側）に配置した実施例１のパネルの外光反射輝度は、従来のパネルに比べて低下していることがわかる。また、バス電極１４ｂ、１５ｂをそれぞれ透明電極１４ａ、１５ａの中央部側の端部、すなわち放電セルの中央部寄りに配置した実施例２のパネルの外光反射輝度は、実施例１のパネルの外光反射輝度よりもさらに低くなり、従来のパネルと比べると約１割程度低下している。
【００２６】
一般に、プラズマディスプレイパネルに使用される蛍光体は、可視光に対してほぼランバート散乱に近い散乱特性を有することが知られている。このため、室内照明光などパネルの外部から斜めに放電セル内に入射した光の大半は、蛍光体層１１表面で散乱反射され、一部がパネルの裏面へ透過する。この蛍光体層１１表面で散乱された光は、散乱面に対して半球状に拡散し、その大半は直接パネルの外に取り出され、一部が隔壁１０の側面上の蛍光体層１１等に入射し更に散乱するというように多重散乱を繰り返すと考えられる。このため、放電セルに入射した外光がパネルの外に取り出される際には、パネルの垂直方向から見た外光反射輝度の分布は、放電セルの中央部（遮光層４間の中央部）において高くなる山形の分布特性となる。
【００２７】
また、遮光層４やバス電極１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ等の不透明な部分は、外光が放電セルに入射する際の遮光体となり、その陰が放電セル内の蛍光体層１１表面に映り開口部から入射した外光が放電セル内で散乱されることになる。バス電極１４ｂ、１５ｂを放電セルの中央部（遮光層４間の中央部）に配置することによって、従来のパネルに比べて放電セルの中央部付近にバス電極１４ｂ、１５ｂの陰を落とすことになり、その陰によって反射光を少なくすることができたと考えられる。
【００２８】
図５は、図２に示した電極配置のパネルに対し、斜め上から放電セル内に入射した外光が遮光層４またはバス電極１４ｂ、１５ｂによって遮られ、蛍光体層１１の表面に落とす陰の様子を模式的に表した断面図である。図５では、透明電極１４ａ、１５ａはハッチングを省略して示しており、破線矢印は放電セルに入射する外光を表している。また、パネルの垂直方向から見たとき、遮光層４またはバス電極１４ｂ、１５ｂが存在する領域を領域Ａとして示し、遮光層４またはバス電極１４ｂ、１５ｂが蛍光体層１１の表面に落とす陰となる領域を領域Ｂとして示している。この領域Ａおよび領域Ｂは外光反射輝度が低くなっている領域である。
【００２９】
この図５を参照するとともに、バス電極１４ｂ、１５ｂを遮光層４側に近づけて設けた場合を考慮すれば、パネルの垂直方向から見たとき、バス電極を放電セルの端部に設けるよりも中央部分に近づけた方が、領域Ａと領域Ｂとの重なりが少なくなるとともに、領域Ａおよび領域Ｂが放電セルの中央部寄りになるので、外光反射輝度が低下することがわかる。
【００３０】
これらのことから、実施の形態１における放電セル構造のように、パネルの外部から放電セルに入射した外光が放電セル内で反射された反射光をパネルの垂直方向から見たとき、その反射光の強度が高い領域にバス電極（遮光体）１４ｂ、１５ｂを配置したことによって、強度の高い部分の反射光を遮ることになり、放電セルの放電特性を変化させることなくコントラスト比を向上させることが実現可能である。
【００３１】
なお、実施の形態１においては、バス電極１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの幅Ｗｅ＝８０μｍとし、放電セルの中心からバス電極１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの中央線までの距離ｄｅ＝１００μｍとした場合について説明したが、Ｗｅが２０μｍ≦Ｗｅ≦１００μｍ、ｄｅが５０μｍ≦ｄｅ≦３３０μｍの範囲であっても同様な効果を得ることができる。また、ｄｅの好ましい範囲の上限は画素ピッチＰによって変わり、５０μｍ≦ｄｅ≦Ｐ／３とするとコントラスト比を向上させることができ、さらに好ましくは５０μｍ≦ｄｅ≦Ｐ／６とすればよい。
【００３２】
また、実施の形態１においては、遮光層４の幅Ｗｂｓ＝１００μｍとしたが、これに限定されるものではなく、ｄｅを減少させることによって低下した明所輝度の割合だけＷｂｓを減少させることによって、同じコントラストであっても表示の際の発光輝度を向上させることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２のパネルにおける走査電極、維持電極、隔壁および遮光層の位置関係がわかるように示した概略平面図であり、一点鎖線で示す領域１８は１つの放電セルの領域を示している。実施の形態１のパネルとの違いは、各放電セル内に放電ギャップを２カ所形成するように電極１６と電極１７とを配置形成し、電極１６を透明電極１６ａとバス電極１６ｂとで構成するとともにバス電極１６ｂを放電セルの中央部付近に配置し、金属からなる電極１７を放電セルの外端部に配置していることである。電極１６と電極１７との間に放電ギャップを形成しており、電極１６と電極１７とで表示のための放電を行う。
【００３４】
従来のパネルの場合の外光反射輝度を１としたとき、実施の形態２のパネルにおける外光反射輝度の相対値は０．８７となり、明所コントラストは８４となった。したがって、実施の形態２のパネルでは、従来のパネルおよび実施の形態１のパネルに比べて外光反射輝度は低下し、明所コントラストは向上した。ここで、画素ピッチＰ＝１ｍｍ、バス電極１６ｂの幅Ｗｅ＝４０μｍ、遮光層４の幅Ｗｂｓ＝１００μｍとした。また、放電セルの中心からバス電極１６ｂの中央線までの距離ｄｅ＝６０μｍとし、電極１７の幅をバス電極１６ｂの幅と同じく４０μｍとした。
【００３５】
通常、面放電ＡＣ型のパネルにおいて、放電セル内の発光輝度は放電ギャップの近傍が最も高く、放電ギャップから遠ざかるにしたがって低下していく。
【００３６】
一方、放電セルの外から入射した外光が放電セル内で反射する場合、蛍光体層１１の表面での散乱および各構成要素間での多重反射によるハレーション等によって、パネルの斜め上から開口部を通って入射した外光が放電セルから外に出ていく際には、放電セルの中央部付近で最も輝度が高く、放電セルの端にいくにしたがって反射輝度が低下する。
【００３７】
実施の形態１の電極構造においては、放電ギャップ１２が放電セルの中央部に位置しており、放電による発光輝度分布の最大部分は放電セルの中央部となっている。また、外光反射輝度分布の最大部分も放電セルの中央部分であり、放電による発光輝度分布の最大部分と外光反射輝度分布の最大部分とが重なっていた。
このため、バス電極を放電セルの中央部に配置することにより外光反射輝度を低下させることができるが、同時に放電による輝度の高い発光も遮ってしまう。
【００３８】
そこで、実施の形態２のパネルでは、外光反射輝度の高い放電セルの中央部付近にバス電極１６ｂ（遮光体）を配置することによって反射光を遮るとともに、発光輝度の高い放電ギャップをバス電極１６ｂから離れた位置に配置することにより、明所コントラストが高くかつ高輝度で優れた画質のパネルを実現することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態２においては、画素を形成する各放電セル内に放電ギャップを２カ所形成し、バス電極１６ｂを放電セルの中央部に配置するとともに電極１７を放電セルの外端部に配置しているが、放電セルの中央部にも遮光体となるブラックストライプを配置しても同様な効果が得られる。また、１つの放電セル内に放電ギャップを３つ以上設ける場合でも、放電ギャップを遮光体から離れた位置に配置するようにすればよい。
【００４０】
また、本実施の形態２においては、中央のバス電極１６ｂの幅Ｗｅ＝４０μｍ、放電セルの中心からバス電極１６ｂの中央線までの距離ｄｅ＝６０μｍとしたが、Ｗｅが２０μｍ≦Ｗｅ≦１００μｍ、ｄｅが５０μｍ≦ｄｅ≦３３０μｍの範囲であっても同様な効果が得られる。また、ｄｅの好ましい範囲の上限は画素ピッチＰによって変わり、５０μｍ≦ｄｅ≦Ｐ／３とするとコントラスト比を向上させることができ、さらに好ましくは５０μｍ≦ｄｅ≦Ｐ／６とすればよい。
【００４１】
さらに、実施の形態２においては遮光層４の幅Ｗｂｓ＝１００μｍとしたが、これに限定されるものではなく、ｄｅを減少させることによって低下した明所輝度の割合だけＷｂｓを減少させることによって、同じコントラストであっても表示の際の発光輝度を向上させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、パネルの外部から入射した外光による反射光による反射輝度を低減することができ、明所でのコントラストを改善し高輝度、高画質で優れたプラズマディスプレイパネルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるプラズマディスプレイパネルにおいて、走査電極、維持電極、隔壁および遮光層の位置関係がわかるように示した概略平面図
【図２】本発明の実施の形態１によるプラズマディスプレイパネルの他の例において、走査電極、維持電極、隔壁および遮光層の位置関係がわかるように示した概略平面図
【図３】本発明のプラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置の駆動回路のブロック図
【図４】本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動方法のタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態１によるプラズマディスプレイパネルにおいて、遮光層およびバス電極によって蛍光体層の表面に発生する陰を模式的に表した断面図
【図６】本発明の実施の形態２によるプラズマディスプレイパネルにおいて、走査電極、維持電極、隔壁および遮光層の位置関係がわかるように示した概略平面図
【図７】従来のプラズマディスプレイパネルの要部を示す斜視図
【符号の説明】
１前面基板
２、１３、１５走査電極
３、１４維持電極
４遮光層
５誘電体層
６保護膜
７背面基板
８絶縁体層
９データ電極
１０隔壁
１１蛍光体層
１２放電ギャップ
１６、１７電極

Claims

対向配置した基板間に複数の隔壁を設けるとともに、一方の基板上に前記隔壁と垂直な方向に複数の遮光層を設け、隣り合った前記隔壁と隣り合った前記遮光層とにより画定される領域に放電セルが構成されたプラズマディスプレイパネルにおいて、それぞれの前記放電セルに遮光体を設けるとともに、パネルの外部から前記放電セルに入射した外光が前記放電セル内で反射された反射光をパネルの垂直方向から見たとき、その反射光の強度が高い領域に前記遮光体を設け、前記遮光体の幅が２０μｍ以上、１００μｍ以下であり、前記遮光層間に複数の放電ギャップが形成されるように複数の電極を形成し、前記放電ギャップを形成する二つの電極のうち一方の電極は、前記遮光体となるバス電極と他方の電極に向けて突出した透明電極によって構成され、前記バス電極よりも前記他方の電極に近い位置に前記放電ギャップが形成されることで、前記複数の放電ギャップを前記遮光体と離して設けたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。