JPH10334809A - プラズマディスプレイパネル及びプラズマ表示装置 - Google Patents
プラズマディスプレイパネル及びプラズマ表示装置Info
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Abstract
を低減し、表示品質を高めることを目的とする。 【解決手段】主電極対を構成する第1及び第2の電極が
絶縁層で放電ガスに対して被覆されたマトリクス表示形
式のPDPにおいて、絶縁層のうちの少なくとも放電ガ
スと接する表層として、その1平方センチメートル当た
りの100Hzにおけるインピーダンスが230〜33
0kΩの範囲内の値である酸化マグネシウム膜、又は珪
素を500〜10000重量ppmの範囲内の割合で含
んだ酸化マグネシウム膜を設ける。
Description
式のAC型プラズマディスプレイパネル(PlasmaDispla
y Panel:PDP)に関し、特に画面に沿った放電を生じ
させる面放電形式のPDPに好適である。
にテレビジョン映像やコンピュータのモニターなどの用
途で広く用いられるようになってきた。ハイビジョン用
の大画面フラット型デバイスとしても注目されている。
示素子であるセルの点灯状態の維持(サステイン)にメ
モリ効果が利用されている。AC型PDPは、電極を誘
電体で被覆することにより構造的にメモリ機能を有する
ように構成されている。すなわち、AC型PDPによる
表示に際しては、点灯(発光)すべきセルのみに壁電荷
を蓄積させるライン順次のアドレッシングを行い、その
後に全てのセルに対して一斉に交番極性の電圧(サステ
イン電圧)を印加する。サステイン電圧は放電開始電圧
より低い所定の電圧である。壁電荷の存在するセルで
は、壁電圧がサステイン電圧に重畳するので、セルに加
わる実効電圧が放電開始電圧を越えて放電が生じる。サ
ステイン電圧の印加周期を短くすれば、見かけの上で連
続的な点灯状態が得られる。
は、マトリクス表示のライン毎に画面の全長にわたって
延びる一対のサステイン電極(第1及び第2の電極)が
平行に配置され、列毎にアドレス電極(第3の電極)が
配置されている。各ラインにおけるサステイン電極間隙
は“放電スリット”と呼称されており、その幅は200
〜250ボルト程度の実効電圧の印加で面放電が生じる
値(例えば50〜100μm)に選定されている。一
方、隣接するラインどうしの間におけるサステイン電極
間隙は“逆スリット”と呼称されている。逆スリットの
幅は放電スリットよりも十分に大きい値に選定されてい
る。すなわち、逆スリットを隔てて並ぶサステイン電極
どうしの間での面放電が防止されている。このように、
放電スリット及び逆スリットを設けてサステイン電極を
配列することにより、各ラインを選択的に発光させるこ
とができる。
ば低融点ガラス)の表面には、放電時のイオン衝撃の影
響を軽減する耐スパッタ性の保護膜が設けられている。
保護膜は放電ガスと接することから、その材質及び膜質
が放電特性に大きな影響を与える。一般に、保護膜材料
として酸化マグネシウム(MgO:マグネシア)が用い
られている。MgOは耐スパッタ性に優れ且つ二次電子
放出係数の大きい絶縁物である。つまり、MgOを用い
ることによって放電開始電圧が下がって駆動が容易にな
る。従来では、ペレット状のMgOを材料とする真空蒸
着によって誘電体層の表面に1μm程度の厚さのMgO
膜が形成されていた。
終了から次の画像のアドレッシングまでの間に、画面全
体の帯電分布の初期化(リセット)が行われる。具体的
には、アドレッシングに先立って、放電開始電圧を越え
る波高値のリセットパルスを全てのラインのサステイン
電極対に対して一斉に印加する。リセットパルスの前縁
で面放電が生じ、各セルにサステイン時よりも大量の壁
電荷が帯電する。リセットパルスの後縁で壁電圧のみに
よる自己放電が生じ、ほとんどの壁電荷が中和して消失
する。つまり、画面の全体にわたって誘電体がほぼ非帯
電状態となる。なお、自己放電によらず、以前に選択的
に帯電させたセルのみにおいて消去放電を生じさせて初
期化することも可能ではあるが、その場合は初期化のた
めのアドレッシングが必要であり、表示の切換えの所要
時間が延びてしまう。
ノイズ”と呼称される表示の乱れが生じるという問題が
あった。黒ノイズは、点灯すべきセル(選択セル)が点
灯しない現象であり、画面のうちの点灯領域と非点灯領
域との境界で生じ易い。1つのライン又は1つの列にお
ける複数の選択セルの全てが点灯しないというものでは
なく、発生部位が点在することから、黒ノイズの原因は
アドレス放電が生じないか又は生じても強度が足りない
アドレスミスであると言える。
における壁電荷の残留が考えられる。リセットパルスに
よる面放電が過剰に拡がって逆スリットにも壁電荷が帯
電した場合、その後に自己消去放電が生じても放電スリ
ットから遠い逆スリットに在る壁電荷は残留する。この
残留電荷によってアドレッシングの実効電圧が下がり、
アドレスミスが起こる。近傍のセルが選択セルであれ
ば、近傍のセルでのアドレス放電よる空間電荷がプライ
ミング効果に寄与するので、アドレスミスは起こりにく
い。これに対して、上述の境界のように近傍のセル(特
にスキャンニングの前方側)が非選択セルである場合で
は、プライミング効果が生じないので、アドレスミスが
起こり易い。
ノイズの発生率を低減し、表示品質を高めることを目的
としている。
誘電体の表面を特定の膜質の酸化マグネシウム膜で被覆
することによって、放電特性を改善する。
含む成膜条件に依存する。製造ロット別の比較結果など
から黒ノイズの発生の度合いが酸化マグネシウム膜の膜
質に依存することが判明した。電気的性質を特定するた
めにインピーダンスを測定した。絶縁体の直流抵抗を正
確に測定するのは極めて難しいからである。インピーダ
ンスが一定範囲内の値である場合には黒ノイズの発生の
度合いが小さく、インピーダンスが一定範囲より小さく
ても大きくても黒ノイズの発生の度合いは大きいという
結果を得た。また、組成の分析を行った。珪素(Si)
の含有量が一定範囲内の値である場合には黒ノイズの発
生の度合いが小さいという結果を得た。ホウ素(B)、
炭素(C)、カルシウム(Ca)については、黒ノイズ
の発生率の大きい試料と小さい試料との間で顕著な差異
が無かった。珪素と同じくマグネシウムより原子価の大
きい(3以上)の元素、特にイオン半径がマグネシウム
に近い3a族又は4a族の元素の中に、珪素と同様の作
用を呈するものがあると推定できる。
される理由としては、二次電子の放出量が増大して残留
電荷による実効電圧の低下が補われること、電荷の残留
自体が軽減されること、残留電荷が速やかに消失するこ
となどが考えられる。
成する第1及び第2の電極が絶縁層で放電ガスに対して
被覆されたマトリクス表示形式のPDPであって、前記
絶縁層のうちの少なくとも前記放電ガスと接する表層と
して酸化マグネシウム膜が設けられ、その1平方センチ
メートル当たりの100Hzにおけるインピーダンスが
230〜330kΩの範囲内の値に特定されたものであ
る。
化マグネシウム膜は原子価が3以上の元素を含んでい
る。請求項3の発明のPDPにおいて、前記酸化マグネ
シウム膜は珪素及びアルミニウムのうちの少なくとも一
方を含んでいる。
覆する絶縁層のうちの少なくとも放電ガスと接する表層
として、珪素を500〜10000重量ppmの範囲内
の割合で含んだ酸化マグネシウム膜が設けられたもので
ある。
化マグネシウムとペレット状又はパウダ状の不純物化合
物とを混合して同時に加熱する蒸着法によって前記酸化
マグネシウム膜を形成するPDPの製造方法である。
マグネシウムとパウダ状の不純物化合物との混合物の焼
結体を加熱する蒸着法によって前記酸化マグネシウム膜
を形成するPDPの製造方法である。
マグネシウムとパウダ状の不純物化合物との混合物の焼
結体をターゲットとするスパッタリングによって前記酸
化マグネシウム膜を形成するPDPの製造方法である。
2の電極が同一面上に配列され、前記第1及び第2の電
極と交差する第3の電極を有した請求項1又は請求項4
記載の構成のPDPと、自己消去放電によって画面全体
の帯電分布を初期化した後にアドレッシングとサステイ
ンとを行う駆動方法の実現手段であって、初期化期間に
おいて前記第1の電極と第2の電極との間にリセット電
圧を印加し、アドレス期間において前記第2の電極と第
3の電極との間にアドレス電圧を印加し、サステイン期
間において前記第1の電極と第2の電極との間にサステ
イン電圧を印加する駆動装置と、を備えている。
の面放電用電極、それら面放電用電極を覆う誘電体層、
当該誘電体層の表面を覆う保護膜を形成してなるプラズ
マディスプレイパネル用基板構体であって、前記保護膜
が、その1平方センチメートル当たりの100Hzにお
けるインピーダンスが230〜330kΩの範囲内の値
である酸化マグネシウム膜からなるものである。
ネル用基板構体においては、前記保護膜が、珪素を50
0〜10000重量ppmの範囲内の割合で含んだ酸化
マグネシウム膜からなる。
装置100のブロック図である。プラズマ表示装置10
0は、マトリクス形式のカラー表示デバイスであるAC
型のPDP1と、画面(スクリーン)を構成する多数の
セルを選択的に点灯させるための駆動ユニット80とか
らなり、壁掛け式テレビジョン受像機、コンピュータシ
ステムのモニターなどとして利用される。
が平行配置された面放電形式のPDPであり、各セルに
サステイン電極X,Yとアドレス電極Aとが対応する3
電極構造の電極マトリクスを有している。サステイン電
極X,Yは画面のライン方向(水平方向)に延び、一方
のサステイン電極Yはアドレッシングに際してライン単
位にセルを選択するためのスキャン電極として用いられ
る。アドレス電極Aは列単位にセルを選択するためのデ
ータ電極であり、列方向(垂直方向)に延びている。
フレームメモリ82、Xドライバ回路86、Yドライバ
回路87、アドレスドライバ回路88、及び図示しない
電源回路を有している。駆動ユニット80には外部装置
から各ピクセルのRGBの輝度レベル(階調レベル)を
示す多値の映像データDR,DG,DBが、各種の同期
信号とともに入力される。映像データDR,DG,DB
は、フレームメモリ82に一旦格納された後、コントロ
ーラ81によって各色毎にサブフレームデータDsfに
変換され、再びフレームメモリ82に格納される。サブ
フレームデータDsfは、階調表示のために1フレーム
を分割した各サブフレームにおけるセルの点灯の要否を
示す2値データの集合である。Xドライバ回路86はサ
ステイン電極Xに対する電圧印加を担い、Yドライバ回
路87はサステイン電極Yに対する電圧印加を担う。ア
ドレスドライバ回路88は、フレームメモリ82から転
送されたサブフレームデータDsfに応じて、アドレス
電極Aに選択的にアドレス電圧を印加する。
する。図2はフレーム分割の模式図であり、図3は駆動
シーケンスを示す電圧波形図である。
行うために、外部からの入力画像である時系列の各フレ
ームFを、例えば6個のサブフレームsf1,sf2,
sf3,sf4,sf5,sf6に分割する。各サブフ
レームsf1〜sf6における輝度の相対比率が1:
2:4:8:16:32となるように重み付けをして、
各サブフレームsf1〜sf6のサステインの発光回数
を設定する。サブフレーム単位の発光の有無の組合せで
RGBの各色毎にレベル「0」〜「63」の64段階の
輝度設定を行うことができるので、表示可能な色の数は
643 となる。なお、サブフレームsf1〜sf6を輝
度の重みの順に表示する必要はない。例えば重みの大き
いサブフレームsf6を表示期間の中間に配置するとい
った最適化を行うことができる。
f6に対して、リセット期間TR、アドレス期間TA、
及びサステイン期間TSを割り当てる。リセット期間T
R及びアドレス期間TAの長さは輝度の重みに係わらず
一定であるが、サステイン期間TSの長さは輝度の重み
が大きいほど長い。つまり、各サブフレームsf1〜s
f6の表示期間の長さは互いに異なる。
の影響を防ぐため、画面全体の壁電荷の消去(初期化)
を行う期間である。全てのライン(ライン数はn)のサ
ステイン電極Xに波高値が面放電開始電圧を越える正極
性のリセットパルスPwを印加し、同時に背面側の帯電
とイオン衝撃を防ぐために全てのアドレス電極Aに正極
性のパルスを印加する。リセットパルスPwの立上がり
に呼応して全てのラインで強い面放電が生じ、セル内に
多量の壁電荷が生じる。壁電圧と印加電圧との相殺によ
って実効電圧が下がる。リセットパルスPwが立下がる
と、壁電圧がそのまま実効電圧となって自己放電が生
じ、全てのセルにおいてほとんどの壁電荷が消失し、画
面全体が一様な非帯電状態となる。
灯/非点灯の設定)を行う期間である。サステイン電極
Xを接地電位に対して正電位にバイアスし、全てのサス
テイン電極Yを負電位にバイアスする。この状態で、先
頭のラインから1ラインずつ順に各ラインを選択し、該
当するサステイン電極Yに負極性のスキャンパルスPy
を印加する。ラインの選択と同時に、サブフレームデー
タDsfが示す点灯すべきセルに対応したアドレス電極
Aに対して正極性のアドレスパルスPaを印加する。選
択されたラインにおいて、アドレスパルスPaの印加さ
れたセルでは、サステイン電極Yとアドレス電極Aとの
間で対向放電が起こり、それが面放電に移行する。これ
ら一連の放電がアドレス放電である。サステイン電極X
がアドレスパルスPaと同極性の電位にバイアスされて
いるので、そのバイアスでアドレスパルスPaが打ち消
され、サステイン電極Xとアドレス電極Aとの間では放
電は起きない。
た輝度を確保するために、設定された点灯状態を維持す
る期間である。不要の放電を防止するため、全てのアド
レス電極Aを正極性の電位にバイアスし、最初に全ての
サステイン電極Yに正極性のサステインパルスPsを印
加する。その後、サステイン電極Xとサステイン電極Y
とに対して交互にサステインパルスPsを印加する。サ
ステインパルスPsの印加毎に、アドレス期間TAにお
いて壁電荷の蓄積したセルで面放電が生じる。サステイ
ンパルスPsの印加周期は一定であり、輝度の重みに応
じて設定された個数のサステインパルスPsが印加され
る。
斜視図である。PDP1では、放電空間30を挟む基板
対のうちの前面側のガラス基板11の内面に、画面の水
平方向のセル列であるラインL毎に一対ずつサステイン
電極X,Yが配列されている。サステイン電極X,Y
は、それぞれが透明導電膜41と抵抗値を低減するため
の金属膜42とからなり、AC駆動のための誘電体層1
7で被覆されている。誘電体層17の材料はPbO系低
融点ガラス(誘電率は約10)である。誘電体層17の
表面には保護膜として後述する膜質のMgO膜18が被
着されており、その膜厚は約7000Åである。誘電体
層17及びMgO膜18は透光性を有している。なお、
サステイン電極、誘電体層、保護膜の積層体が形成され
た基板は、プラズマディスプレイパネル用基板構体と呼
称されている。背面側のガラス基板21の内面には、下
地層22、アドレス電極A、絶縁層24、隔壁29、及
びカラー表示のための3色(R,G,B)の蛍光体層2
8R,28G,28Bが設けられている。各隔壁29は
平面視において直線状である。これら隔壁29によって
放電空間30がライン方向にサブピクセル(単位発光領
域)毎に区画され、且つ放電空間30の間隙寸法が一定
値(150μm程度)に規定されている。放電空間30
には、ネオンに微量のキセノンを混合した放電ガスが充
填されている。蛍光体層28R,28G,28Bは、放
電で生じた紫外線で局部的に励起されて所定色の可視光
を放つ。
のサブピクセルで構成される。各サブピクセルの範囲内
の構造体がセルである。隔壁29の配置パターンがスト
ライプパターンであることから、放電空間30のうちの
各列に対応した部分は、全てのラインに跨がって列方向
に連続している。各列内のサブピクセルの発光色は同一
である。
1,21について別個に所定の構成要素を設けて前面及
び背面用の基板構体を作製し、両基板構体を重ね合わせ
て対向間隙の周縁を封止し、内部の排気及び放電ガスの
充填を行う一連の工程によって製造される。その前面用
の基板構体の作製において、MgO膜18は、黒ノイズ
の低減に有効な膜質が得られるように選定された条件で
成膜される。
る。図5はインピーダンスの測定方法を示す図、図6は
MgO膜のインピーダンスと画質との関係を示すグラフ
である。
に互いに異なる条件でMgO膜を設けた。図5(A)の
ように、電極基板91は、50mm×60mmのガラス
板92の表面に、直径20mmの電極部93aと引出し
部93bとからなる導電膜93を形成したものである。
導電膜93の材質は、サステイン電極X,Yを構成する
透明導電膜41と同一のITOである。電極部91aの
全体を一様に被覆するように、厚さが約7000ÅのM
gO膜95を形成した後、図5(B)のように別の電極
基板91を重ねてMgO膜95を一対の導電膜93で挟
み、LCRメータを用いてMgO膜95のインピーダン
スを測定した。MgO膜95を挟む荷重を7kg/cm
2 とし、印加電圧を1V(実効値)とし、周波数を10
0Hzとした。
試料のそれぞれと同時にMgO膜18を成膜したPDP
の画質を評価した。評価は、数十ライン置きに点灯ライ
ン群と非点灯ライン群とが交互に並ぶ横ストライプパタ
ーンを表示させて目視検査によって行った。点灯ライン
群の輝度レベルを最大輝度の約半分の「32」とした。
すなわち、重みが「32」のサブフレームsf6のみを
点灯させて黒ノイズが目立つようにした。点灯させるサ
ブフレーム数が1であれば、1回のアドレスミスがフレ
ーム全体の消灯として現れる。また、輝度レベルが「3
2」であれば、正しく点灯したときとそうでないときと
の輝度差が大きい。上述のように先頭ラインから順に各
ラインを選択してアドレッシングを行う場合には、各点
灯ライン群における先頭ラインに最も近いラインで黒ノ
イズが発生し易い。ただし、常にアドレスミスが生じる
とは限らないので、黒ノイズは発光のちらつきとして知
覚される。
す6段階の評価を行い、インピーダンスと画質との関係
を調べた。
ダンスが270〜300kΩの範囲で画質が最良であ
り、この範囲よりインピーダンスが小さくなるにつれ、
また大きくなるにつれて画質が悪化する。評価レベル2
より画質が低いと文字が読みづらくなるが、評価レベル
3以上の画質であれば実用に問題はない。すなわち、画
質の良品範囲に対応したインピーダンスの許容範囲は2
30〜330kΩである。
グラフである。タンタル基板にMgO膜を成膜して試料
を作製し、発光分析法(ICP法)によって平面積45
0cm2 の領域を対象にMgO膜の組成を調べた。ま
た、タンタル基板への成膜と同時にMgO膜18を成膜
するという要領でPDPを試作し、上述と同様の要領で
画質を評価した。図7のとおり、画質の良品範囲に対応
した珪素濃度の許容範囲は500〜10000重量pp
mであり、1000〜8000重量ppmの範囲におい
て最良の画質が得られる。なお、試作した各PDPのM
gO膜の組成を二次イオン質量分析法(SIMS)で調
べたところ、ICP法による試料分析とほぼ同様の結果
が得られた。
によって得ることができる。成膜においては、蒸着源と
してペレット状のMgOとペレット状又はパウダ状の珪
素化合物(二酸化珪素、一酸化珪素)とを混合して用い
る。例えば、粒径5〜3mm、純度99.95%以上の
MgOペレットに二酸化珪素パウダを0.1重量%の割
合で混合した材料を用い、ピアス式ガンを加熱源とする
反応性EB蒸着法により、真空度5×10-5Torr、
酸素導入流量12sccm、酸素分圧90%以上、レー
ト20Å/s、膜厚7000Å、基板温度150℃の条
件で成膜した場合に、最良の評価レベル5に対応する珪
素濃度1400重量ppmのMgO膜18が得られた。
MgOと珪素化合物との混合物の焼結体を蒸発源として
用いてもよい。また、同様の焼結体をターゲットとする
スパッタリングによって、所望のMgO膜18を得るこ
とも可能である。
ば、点灯すべきセルが点灯しない黒ノイズの発生率を低
減し、表示品質を高めることができる。
ある。
る。
すグラフである。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】主電極対を構成する第1及び第2の電極が
絶縁層で放電ガスに対して被覆されたマトリクス表示形
式のプラズマディスプレイパネルであって、 前記絶縁層のうちの少なくとも前記放電ガスと接する表
層として酸化マグネシウム膜が設けられ、その1平方セ
ンチメートル当たりの100Hzにおけるインピーダン
スが230〜330kΩの範囲内の値であることを特徴
とするプラズマディスプレイパネル。 - 【請求項2】前記酸化マグネシウム膜は、原子価が3以
上の元素を含んでいる 請求項1記載のプラズマディスプレイパネル。 - 【請求項3】前記酸化マグネシウム膜は、珪素及びアル
ミニウムのうちの少なくとも一方を含んでいる 請求項1記載のプラズマディスプレイパネル。 - 【請求項4】主電極対を構成する第1及び第2の電極が
絶縁層で放電ガスに対して被覆されたマトリクス表示形
式のプラズマディスプレイパネルであって、 前記絶縁層のうちの少なくとも前記放電ガスと接する表
層として、珪素を500〜10000重量ppmの範囲
内の割合で含んだ酸化マグネシウム膜が設けられたこと
を特徴とするプラズマディスプレイパネル。 - 【請求項5】ペレット状の酸化マグネシウムとペレット
状又はパウダ状の不純物化合物とを混合して同時に加熱
する蒸着法によって前記酸化マグネシウム膜を形成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項6】パウダ状の酸化マグネシウムとパウダ状の
不純物化合物との混合物の焼結体を加熱する蒸着法によ
って前記酸化マグネシウム膜を形成することを特徴とす
る請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプラズマデ
ィスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項7】パウダ状の酸化マグネシウムとパウダ状の
不純物化合物との混合物の焼結体をターゲットとするス
パッタリングによって前記酸化マグネシウム膜を形成す
ることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに
記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項8】前記第1及び第2の電極が同一面上に配列
され、前記第1及び第2の電極と交差する第3の電極を
有した請求項1又は請求項4記載のプラズマディスプレ
イパネルと、 自己消去放電によって画面全体の帯電分布を初期化した
後にアドレッシングとサステインとを行う駆動方法の実
現手段であって、初期化期間において前記第1の電極と
第2の電極との間にリセット電圧を印加し、アドレス期
間において前記第2の電極と第3の電極との間にアドレ
ス電圧を印加し、サステイン期間において前記第1の電
極と第2の電極との間にサステイン電圧を印加する駆動
装置と、を備えたことを特徴とするプラズマ表示装置。 - 【請求項9】基板上に、複数対の面放電用電極、それら
面放電用電極を覆う誘電体層、当該誘電体層の表面を覆
う保護膜を形成してなるプラズマディスプレイパネル用
基板構体であって、 前記保護膜は、その1平方センチメートル当たりの10
0Hzにおけるインピーダンスが230〜330kΩの
範囲内の値である酸化マグネシウム膜からなることを特
徴とするプラズマディスプレイパネル用基板構体。 - 【請求項10】基板上に、複数対の面放電用電極、それ
ら面放電用電極を覆う誘電体層、当該誘電体層の表面を
覆う保護膜を形成してなるプラズマディスプレイパネル
用基板構体であって、 前記保護膜は、珪素を500〜10000重量ppmの
範囲内の割合で含んだ酸化マグネシウム膜からなること
を特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板構体。
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