JP2010073316A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体層に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比を従来のものよりも大きくすることで、粒子間、隔壁との間の接触面積を増し、もって蛍光体材料の結着力を高め、蛍光体層の剥がれを抑制することを目的とする。
【解決手段】一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を少なくとも一方の基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電によりＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に発光する３色の蛍光体層を設けたパネルを備えるプラズマディスプレイ装置であって、上記３色の蛍光体層のうち、少なくとも１色の蛍光体層中に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比が、５以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、パネルという）を表示デバイスとして用いたプラズマディスプレイ装置に関し、特にその蛍光体層を構成する蛍光体材料に関するものである。

このプラズマディスプレイ装置に用いられるパネルは、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、プラズマディスプレイ装置の主流は、３電極構造の面放電型のものである。

この面放電型のプラズマディスプレイパネル構造は、少なくとも前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電により、赤色、緑色、青色に発光する３色の蛍光体層を設けて複数の放電セルを構成したもので、放電により発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体層の蛍光体材料粒子を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行っている。

このようなプラズマディスプレイ装置は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であるため表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイの中で最近特に注目を集めており、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置として各種の用途に使用されている。

このようなプラズマディスプレイ装置においては、ガラスが主材料のパネルをアルミニウムなどの金属製のシャーシ部材の前面側に保持させ、そのシャーシ部材の背面側にパネルを発光させるための駆動回路を構成する回路基板を配置することによりモジュールを構成している（特許文献１参照）。
特開２００３−１３１５８０号公報

ところで、プラズマディスプレイ装置においては、いわゆる３原色（赤色、緑色、青色）を加法混色することにより、フルカラー表示を行う。このフルカラー表示を行うためにプラズマディスプレイ装置は、赤色、緑色、青色に発光する３色の蛍光体層を備えている。各色の蛍光体層は各色の蛍光体材料粒子が積層されて構成されている。

蛍光体層は、蛍光体材料粒子をペースト化し背面基板の隔壁間に塗布、その後、焼成工程を経て蛍光体層を形成、隔壁間に固定されている。これらの蛍光体材料粒子は、粒子間あるいは隔壁との間に働くファンデルワールス力によって隔壁間に保持されている。しかしその保持力は弱く、製造工程間、または製品の輸送中にパネルに加わる振動や衝撃で蛍光体層の一部が隔壁から剥がれてしまうという課題がある。

蛍光体層の剥がれが課題となる蛍光灯の分野では、蛍光体層の結着力を高める方法として、蛍光体層に低融点ガラス材料や金属酸化物を結着剤として混合するといった方法がとられている。しかし、蛍光灯では蛍光体材料を励起する紫外線の波長が主に２００ｎｍ以上であり、ガラス材料や金属酸化物によってはほとんど吸収されることはないが、プラズマディスプレイ装置ではその波長が２００ｎｍ未満であるため紫外線がガラス材料や金属酸化物に吸収されるため発光効率が大きく低下するという課題がある。これらの事を考慮すると、蛍光体材料粒子自体で、粒子間や隔壁との間の結着力を高める必要がある。

本発明はこのような現状に鑑みなされたものであり、蛍光体層に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比を従来のものよりも大きくすることで、粒子間、隔壁との間の接触面積を増し、もって蛍光体材料の結着力を高め、蛍光体層の剥がれを抑制することを目的とする。

上記目的を実現するために本発明のプラズマディスプレイ装置は、一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を少なくとも一方の基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電によりＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に発光する３色の蛍光体層を設けたパネルを備えるプラズマディスプレイ装置であって、上記３色の蛍光体層のうち、少なくとも１色の蛍光体層中に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比が、５以上であることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体層に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比を従来のものよりも大きい５以上にすることにより、粒子間、隔壁との間の接触面積が増し、もって蛍光体材料の結着力が高まり、蛍光体層の剥がれを抑制することができる。

以下、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイ装置について、図を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。

まず、プラズマディスプレイ装置におけるパネルの構造について図１を用いて説明する。図１に示すように、パネルは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板１上には表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上には保護層６が形成されている。

また、背面基板２上には絶縁体層７で覆われた複数のデータ電極８が設けられ、その絶縁体層７上には井桁状の隔壁９が設けられている。また、絶縁体層７の表面および隔壁９の側面に蛍光体層１０が設けられている。そして、走査電極３および維持電極４とデータ電極８とが交差するように前面基板１と背面基板２とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、パネルの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

図２はこのパネルの電極配列図である。行方向にｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極３）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極４）が配列され、列方向にｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極８）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）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。

図３はこのパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、パネル１１、画像信号処理回路１２、データ電極駆動回路１３、走査電極駆動回路１４、維持電極駆動回路１５、タイミング発生回路１６および電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路１２は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路１３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１６は水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖをもとにして各種のタイミング信号を発生し、各駆動回路ブロックに供給している。走査電極駆動回路１４はタイミング信号にもとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路１５はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。ここで、前記走査電極駆動回路１４および維持電極駆動回路１５は、維持パルス発生部１７を備えている。

次に、パネルを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図４を用いて説明する。図４はパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。

本実施の形態によるプラズマディスプレイ装置においては、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有している。

第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１（Ｖ）から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２（Ｖ）に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて１回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄えられる。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。

その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｈ（Ｖ）に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（Ｖ）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、すべての放電セルにおいて２回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。

続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｒ（Ｖ）に保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に表示す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（Ｖ）を印加する。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧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、この放電セルの走査電極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。

このようにして、１行目に表示す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（Ｖ）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行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。

続く維持期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第１の電圧として正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第２の電圧として接地電位、すなわち０（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧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、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。このときデータ電極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持される。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第２の電圧である０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第１の電圧である維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）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上との間の電圧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することにより、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。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続くサブフィールドにおける初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も第１サブフィールドにおける動作とほぼ同様のため、説明を省略する。

図５に上記で説明した構造のパネルを組み込んだプラズマディスプレイ装置の全体構成の一例を示し、図６に背面側から見た駆動回路ブロックの配置の一例を示している。

図において、２１はアルミニウムなどの金属製の放熱板を兼ねた保持板としてのシャーシ部材で、このシャーシ部材２１の前面側には、パネル１１がシャーシ部材２１との間に放熱シート（図５には図示せず）を介在させて接着材などにより接着することにより、保持されている。また、シャーシ部材２１の背面側には、図６に示すように、パネル１１を表示駆動させるための複数の駆動回路ブロックが配置され、これによりモジュールが構成されている。

ここで、前記放熱シートは、パネル１１をシャーシ部材２１の前面側に接着して保持し、パネル１１で発生した熱をシャーシ部材２１に効率よく伝え、放熱を行うためのものであり、厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。この放熱シートとしては、アクリルやウレタン、シリコン樹脂やゴムなどの合成樹脂材料に熱伝導性を高めるフィラーを含有させた絶縁性の放熱シートや、グラファイトシート、金属シートなどを用いることができる。また、放熱シート自体に接着力を持たせ、パネル１１をシャーシ部材２１に放熱シートのみで接着して保持する構成や、放熱シートには接着力がなく、別の両面接着テープを用いてパネル１１をシャーシ部材２１に接着する構成などを用いることができる。

また、パネル１１の両側縁部には、走査電極３および維持電極４の電極引出部に接続された表示電極用配線部材としてのフレキシブル配線板２２が設けられ、シャーシ部材２１の外周部を通して背面側に引き回され、走査電極駆動回路１４の駆動回路ブロック２３および維持電極駆動回路１５の駆動回路ブロック２４にコネクタを介して接続されている。

一方、パネル１１の下部および上部縁部には、データ電極８の電極引出部に接続されたデータ電極用配線部材としての複数のフレキシブル配線板２５が設けられ、そしてそのフレキシブル配線板２５は、データ電極駆動回路１３の複数のデータドライバ２６それぞれに電気的に接続されるとともに、シャーシ部材２１の外周部を通して背面側に引き回され、前記シャーシ部材２１の背面側の下部および上部位置に配置されたデータ電極駆動回路１３の駆動回路ブロック２７に電気的に接続されている。

制御回路ブロック２８は、テレビジョンチューナ等の外部機器に接続するための接続ケーブルが着脱可能に接続される入力端子部を備えた入力信号回路ブロック２９から送られる映像信号に基づき、画像データをパネル１１の画素数に応じた画像データ信号に変換してデータ電極駆動回路の駆動回路ブロック２７に供給すると共に、放電制御タイミング信号を発生し、各々走査電極駆動回路１４の駆動回路ブロック２３および維持電極駆動回路１５の駆動回路ブロック２４に供給し、階調制御等の表示駆動制御を行うもので、シャーシ部材２１のほぼ中央部に配置されている。

電源ブロック３０は、前記各回路ブロックに電圧を供給するもので、前記制御回路ブロック２８と同様、シャーシ部材２１のほぼ中央部に配置され、電源ケーブル（図示せず）が装着されるコネクタを通して商用電源電圧が供給される。これらの駆動回路ブロック２３、２４、２７や制御回路ブロック２８や入力信号回路ブロック２９や電源ブロック３０は、前記シャーシ部材２１の背面側に設けられたボス部にビスなどにより固定されている。

また、前記駆動回路ブロック２３、２４の近傍には、冷却ファン３１がアングル３２に保持されて配置されており、この冷却ファン３１から送られる風により駆動回路ブロック２３、２４が冷却されるように構成されている。さらに、シャーシ部材２１の上部位置には、上部位置に配置したデータ電極駆動回路１３の駆動回路ブロック２７を冷却するとともに、シャーシ部材２１の背面側において、装置全体の内部に下部から上部に向かって空気流を起こすことにより、装置内部を冷却する３個の冷却ファン３３が配置されている。

さらに、前記シャーシ部材２１には、補強用のアングル３４、３５が水平方向および垂直方向に配置して固定され、水平方向に配置したアングル３４には、装置を立てた状態で保持するためのスタンドポール３６がビスなどにより固定されている。

以上のような構造のモジュールは、前記パネル１１の前面側に配置される前面保護カバー３７と、前記シャーシ部材２１の背面側に配置される金属製のバックカバー３８とを有する筐体内に収容され、これによりプラズマディスプレイ装置が完成する。ここで、前記前面保護カバー３７は、パネル１１の前面側の画像表示領域が表出する開口部３９ａを有する樹脂や金属からなる前面枠３９と、この前面枠３９の開口部３９ａに取付けられかつ光学フィルターや電磁波の不要輻射を抑制するための不要輻射抑制膜が設けられたガラスなどからなる保護板４０とを備えた構成であり、前記保護板４０は、保護板４０の周辺部を前面枠３９の開口部３９ａの周縁部と保護板押え金具（図示せず）とで挟むことにより、前面枠３９に取り付けられている。さらに、前記バックカバー３８には、モジュールで発生した熱を外部に放出するための複数の通気孔（図示せず）が設けられている。

なお、図５において、４１はバックカバー３８をシャーシ部材２１に取付けるためのビス、４２はバックカバー３８にビスなどで取付けた把持部である。

次に、本実施の一実施の形態によるプラズマディスプレイ装置の特徴部分である蛍光体層について、詳細に説明する。

まず各色の蛍光体材料粒子の製造方法について説明する。本実施の形態において、蛍光体材料粒子は、固相反応法により製造されたものを用いている。

青色蛍光体材料粒子である、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕは以下の方法で作製する。炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）と炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）と酸化アルミニウムと酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）とを蛍光体組成に合うように混合する。混合物を空気中において８００℃〜１２００℃で焼成し、さらに水素と窒素を含む混合ガス雰囲気において１２００℃〜１４００℃で焼成して作製する。

赤色蛍光体材料粒子である、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕは以下の方法で作製する。酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）と酸化ガドリミウム（Ｇｄ₂Ｏ₃）とホウ酸（Ｈ₃ＢＯ₃）と酸化ユーロピウム（ＥｕＯ₂）とを蛍光体組成に合うように混合する。混合物を空気中にて６００℃〜８００℃で焼成し、さらに酸素と窒素を含む混合ガス雰囲気において１１００℃〜１３００℃で焼成して作製する。

緑色蛍光体粒子である、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎは以下の方法で作製する。酸化亜鉛、酸化珪素、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）とを蛍光体組成に合うように混合する。混合物を６００℃〜９００℃で焼成し、さらに窒素と水素を含む混合ガス雰囲気において１０００℃〜１３５０℃で焼成して作製する。

上記蛍光体材料粒子は、背面板への塗布の際にペーストにして行うが、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイ装置で使用する蛍光体材料粒子は、アスペクト比が５以上の青色蛍光体材料粒子ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを用いる。ここで、蛍光体材料粒子のアスペクト比とは、当該粒子の主面を画定している多角形の対角線のうち最長のものの、当該粒子の最短辺長つまり粒子の厚みに対する比率として定義するものとする。このようなアスペクト比は、電子顕微鏡写真を撮影することで測定できる。

ここで本発明者らが行った検討結果である、蛍光体材料粒子のアスペクト比と、その蛍光体材料粒子を用いて形成した蛍光体層の強度（結着力）との関係を表１および図７に示す。

ここで蛍光体層の強度の評価は、具体的には、作製したプラズマディスプレイ装置を分解して背面基板のみを取り出し、１５ｍｍ×１５ｍｍのチップに割断し、この割断したチップを固定し、隔壁頂部から垂直上方に１５ｍｍの所に設置したステンレス管（直径０．５ｍｍ）から、蛍光体層に向け高圧エアーを吹き付け、高圧エアー圧力を徐々に上げていき、蛍光体層の剥離が発生した時点でのエアー圧力を採用した。

表１およびそれをグラフ化した図７から、青色蛍光体材料粒子のアスペクト比を５以上とすることで、蛍光体層の結着力が高まることがわかる。

すなわち以上より、本発明によれば、製造工程中や製品搬送中の振動、衝撃に対しても蛍光体層の剥がれが少ないＰＤＰ装置を実現することができる。

以上のように本発明は、大画面、高精細のプラズマディスプレイ装置を提供する上で有用な発明である。

本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイ装置に用いるパネルの要部を示す斜視図 同パネルの電極配列図 同プラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 パネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す波形図 同プラズマディスプレイ装置の全体構成を示す分解斜視図 同プラズマディスプレイ装置を背面側から見た配置の一例を示す平面図 青色蛍光体材料粒子のアスペクト比と、蛍光体層の強度との関係を示す図

符号の説明

１１ パネル
２１ シャーシ部材
２２、２５ フレキシブル配線板
２３、２４、２７ 駆動回路ブロック
２６ データドライバ
４３ ベース板
４４、４５ 金属板
４５ａ 突出部

Claims (2)

1. 一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を少なくとも一方の基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電によりＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に発光する３色の蛍光体層を設けたパネルを備えるプラズマディスプレイ装置であって、
   上記３色の蛍光体層のうち、少なくとも１色の蛍光体層中に含まれる蛍光体材料粒子のアスペクト比が、５以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 上記少なくとも一色の蛍光体層が、青色蛍光体層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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