JP4225111B2

JP4225111B2 - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP4225111B2
Application number: JP2003133106A
Authority: JP
Inventors: 和之長谷川; 祐助高田; 勝利真銅
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP2004335406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、およびそれを用いたプラズマディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、双方向情報端末として大画面、壁掛けテレビへの期待が高まっており、ＰＤＰは、自発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易である等の理由から、その有力な候補として注目されている。
【０００３】
ＰＤＰは大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型とがあり、放電形式では面放電型と対向放電型とがあるが、高精細化、大画面化および構造の簡素性に伴う製造の簡便性から、現状では、３電極構造の面放電型のＰＤＰが主流である。
【０００４】
このＰＤＰの一般的な構造を図９に示す。図９はＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。
【０００５】
ＰＤＰ１の前面板２は、例えばフロートガラスのような、平滑で、透明且つ絶縁性の基板３上に、走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６を複数形成し、そしてその表示電極６を覆うように誘電体層７を形成し、さらにその誘電体層７上にＭｇＯからなる保護層８を形成することにより構成している。なお、走査電極４および維持電極５は、それぞれ放電電極となる透明電極４ａ、５ａおよびこの透明電極４ａ、５ａに電気的に接続されたＣｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｇ等からなるバス電極４ｂ、５ｂとから構成されている。
【０００６】
また、背面板９は、例えばガラスのような絶縁性の基板１０上に、アドレス電極１１を複数形成し、このアドレス電極１１を覆うように誘電体層１２を形成している。そしてこの誘電体層１２上の、アドレス電極１１間に対応する位置には隔壁１３を設けており、誘電体層１２の表面と隔壁１３の側面にかけて蛍光体層１４を設けた構造となっている。
【０００７】
そして前面板１と背面板９とは、表示電極６とアドレス電極１１とが直交するように放電空間１５を挟んで対向して配置される。そして放電空間１５には、放電ガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうち、少なくとも１種類の希ガスが６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入されており、隔壁１３によって仕切られアドレス電極１１と表示電極６である走査電極４および維持電極５との交差部が単位発光領域である放電セル１６として動作する。
【０００８】
このＰＤＰ１では、アドレス電極１１、表示電極６に周期的な電圧を印加することによって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層１４に照射し可視光に変換させることにより、画像表示を行う。
【０００９】
ここで、従来のＰＤＰ１においては、上述のように、主放電を行うための表示電極６が誘電体層７で覆われていることからメモリー駆動が可能な構成となっており、このことにより駆動電圧を低下させることが可能となっている。また、保護層８は、主放電の際に生じるイオン衝撃によって誘電体層７が変質し、駆動電圧が上昇してくることを抑制するためのものであり、一般的には上述のように酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの、耐スパッタ性の高い物質が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
【非特許文献１】
２００１ＦＰＤテクノロジー大全、株式会社電子ジャーナル、２０００年１０月２５日、Ｐ５４３
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、テレビ映像を表示する場合には、１フィールド＝１／６０（ｓ）内で全てのシーケンスを終了させる必要があるが、近年、表示画像の高精細化に伴い、走査線数が増加しているため、これに応えるには、アドレス電極１１、表示電極６に印加する周期的な電圧のパルス幅は狭くして高速駆動を行なうことが必要となる。しかし、実際には、電圧のパルスの立ち上がりから遅れて放電が発生するという「放電遅れ」が存在するために、印加されたパルス幅内で放電が終了する確率が低くなり、この結果、本来、点灯さすべき放電セル１６に対して行うアドレス放電が十分に出来ず、点灯不良となってしまう場合があった。ここで、放電遅れは、放電が開始される際にトリガーとなる初期電子が、保護層８から放電空間１５中に放出されにくいことが、主要な要因として考えられる。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、印加電圧に対する放電の発生の応答性を改善し、放電遅れを抑制することで、良好な画像の表示を可能とすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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パネルは、走査電極と維持電極とからなる表示電極を覆う誘電体層と、この誘電体層を覆う保護層とを備えた前面板を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、誘電体層中にテトラポット形状のウィスカーを、放電空間には突出しないように混入することで、誘電体層中においてウィスカーの形状効果による電界集中が発生するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、走査電極と維持電極とからなる表示電極を覆う誘電体層と、この誘電体層を覆う保護層とを備えた前面板を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、誘電体層中にテトラポット形状のウィスカーを、放電空間には突出しないように混入することで、誘電体層中においてウィスカーの形状効果による電界集中が発生するようにしたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルである。
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構造を示す断面斜視図である。
【００２４】
ＰＤＰ２１の前面板２２は、例えばフロートガラスのような、平滑で、透明且つ絶縁性の基板２３上に、走査電極２４と維持電極２５とからなる表示電極２６を複数形成し、そしてその表示電極２６を覆うように誘電体層２７を形成し、さらにその誘電体層２７上にＭｇＯからなる保護層２８を形成することにより構成している。なお、走査電極２４および維持電極２５は、それぞれ放電電極となる透明電極２４ａ、２５ａおよびこの透明電極２４ａ、２５ａに電気的に接続されたＣｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｇ等からなるバス電極２４ｂ、２５ｂとから構成されている。また、誘電体層２７にはウィスカー２７ａが混入された構成となっている。
【００２５】
また、背面板２９は、例えばガラスのような絶縁性の基板３０上に、アドレス電極３１を複数形成し、このアドレス電極３１を覆うように誘電体層３２を形成している。そしてこの誘電体層３２上の、アドレス電極３１間に対応する位置には隔壁３３を設けており、誘電体層３２の表面と隔壁３３の側面にかけて蛍光体層３４を設けた構造となっている。
【００２６】
そして前面板２１と背面板２９とは、表示電極２６とアドレス電極３１とが直交するように放電空間３５を挟んで対向して配置されている。そして放電空間３５には、放電ガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうち、少なくとも１種類の希ガスが６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入されており、隔壁３３によって仕切られアドレス電極３１と表示電極２６である走査電極２４および維持電極２５との交差部が単位発光領域となる放電セル３６として動作する。
【００２７】
このＰＤＰ２１では、アドレス電極３１、表示電極２６に印加される周期的な電圧によって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層３４に照射して可視光に変換させることにより、画像表示を行う。
【００２８】
次に、上述した構成のＰＤＰ２１の駆動方法について説明する。図２は、ＰＤＰ２１と、ＰＤＰ２１を駆動するための駆動回路４１とを有するプラズマディスプレイ装置１００の概略構成を示すブロック図である。ＰＤＰ２１を駆動するための駆動回路４１は、走査電極ドライバ４２と維持電極ドライバ４３とアドレス電極ドライバ４４と、これらの動作を制御するコントローラ４５を有している。そして、ＰＤＰ２１の駆動時には、点灯させようとする放電セル３６の走査電極２４とアドレス電極３１との間にアドレス電圧を印加してアドレス放電を行った後に、走査電極２４と維持電極２５との間にパルス電圧を印加して維持放電を行う。そして、この放電セル３６での放電に伴い紫外線が発光し、この紫外線が蛍光体層３３（図１）で可視光に変換され、放電セル３６が点灯する。
【００２９】
ここで、ＰＤＰでは、一般的に、１フレームの映像を複数のサブフィールド（ＳＦ）に分割することによって階調表現をする方式が用いられている。そして、この方式では放電セル３６中の放電ガスの放電を制御するために１ＳＦを更に４つの期間に分割する。図３は、駆動回路４１が出力する、上記プラズマディスプレイ装置１００の駆動電圧の波形の、１ＳＦ中でのタイムチャートである。
【００３０】
図３に示す各期間について説明する。セットアップ期間５１は、放電を生じやすくするために、ＰＤＰ２１（図１）内の全放電セル３６（図１）に均一に壁電荷を蓄積させるためのものである。また、アドレス期間５２では、点灯させる放電セル３６（図１）の書き込み放電を行なう。サステイン期間５３では、アドレス期間５２で書き込まれた放電セル３６（図１）を点灯させ、その点灯を維持させる。そしてイレース期間５４では、壁電荷を消去させることによって放電セル３６（図１）の点灯を停止させる。
【００３１】
次に各期間での具体的な状態を、図１と図３とを用いて説明する。まずセットアップ期間５１では、走査電極２４にアドレス電極３１および維持電極２５よりも高い電圧を印加し、放電セル３６内の放電ガスを放電させる。これによって発生した電荷はアドレス電極３１、走査電極２４および維持電極２５間の電位差を打ち消すように放電セル３６の壁面に蓄積され、その結果、走査電極２４付近の保護層２８表面には、負の電荷が壁電荷として蓄積され、またアドレス電極３１付近の蛍光体層３４表面および維持電極２５付近の保護層２８表面には、正の電荷が壁電荷として蓄積されるものと考えられる。そしてこの壁電荷により、走査電極２４とアドレス電極３１との間、および走査電極２４と維持電極２５との間には所定の値の壁電位が生じるものと考えられる。
【００３２】
次にアドレス期間５２では、点灯させる放電セル３６に対して、走査電極２４にアドレス電極３１および維持電極２５に比べ低い電圧を印加する。即ち、走査電極２４とアドレス電極３１との間に、壁電位と同方向に電圧を印加するとともに、走査電極２４と維持電極２５との間にも壁電位と同方向に電圧を印加することで、書き込み放電を生じさせる。その結果、蛍光体層３４表面、保護層２８表面には負の電荷が蓄積され、走査電極２４付近の保護層２８表面には正の電荷が壁電荷として蓄積されるものと考えられる。そしてこのことにより、維持電極２５と走査電極２４との間には、所定の値の壁電位が生じるものと考えられる。ここで、走査電極２４とアドレス電極３１との間に電圧を印加してから、書き込み放電が生じるまでの時間遅れが「放電遅れ」である。さらに、各走査電極２４のアドレス時間内に書き込み放電が起こらなかった場合は、それは「書き込みミス」であり、この場合には、維持放電が生じず、画像表示上、ちらつきとなって現れてくる。ここで、更なる高精細化が進んだ場合、各走査電極２４に割り当てられるアドレス時間をさらに短くすることが必要となるため、書き込みミスが生じる確率がさらに高くなる。
【００３３】
サステイン期間５３では、走査電極２４に維持電極２５に比べ高い電圧を印加する。即ち、維持電極２５と走査電極２４との間に、壁電位と同方向に電圧を印加することにより、維持放電を生じさせる。その結果、放電セル３６の点灯を開始させることができる。そして、維持電極２５と走査電極２４とに交互に極性が入れ替わるように電圧パルスを印加することで、断続的にパルス発光させることができる。
【００３４】
イレース期間５４では、幅の狭い消去パルスを維持電極２５に印加することで不完全な放電を発生させ壁電荷を消滅させることで放電の消去を行う。
【００３５】
ここで、上述のような「放電遅れ」や「書き込みミス」は、放電が開始される際にトリガーとなる初期電子が、保護層２８から放電空間３５に放出されにくいことが主原因であると考えられるが、本発明の一実施の形態によるＰＤＰ２１によれば、誘電体層２７にウィスカー２７ａが混入された構成であることから、誘電体層２７中において、ウィスカー２７ａの形状効果による電界集中が発生し、このことにより、印加電圧による電界強度が大きくなり、放電空間３５に向けて放出される電子の量が多くなることが考えられる。その結果、トリガーとなる初期電子が放出されやすくなり、放電遅れや書き込みミスが抑制されるものと考えられる。
【００３６】
上述した本発明の一実施の形態によるＰＤＰの効果を確認するために、本発明者らが行った検討結果を以下に示す。
【００３７】
ウィスカー２７ａの混入量が異なる誘電体層２７を有するＰＤＰ２１を作製し、それぞれのＰＤＰ２１に対し、アドレス期間において、走査電極２４とアドレス電極３１との間に電圧を印加してから放電が起こるまでの時間差である「放電遅れ」を測定した。
【００３８】
具体的には、放電発光のピークを示した時間を放電が起きた時間とし、その遅れ時間を１００回測定し、それを平均化した。
【００３９】
また、誘電体層２７の形成方法としては、酸化鉛（ＰｂＯ）または酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）または酸化燐（ＰＯ₄）を主成分（一例として、酸化鉛（ＰｂＯ）７０重量％、酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）１５重量％、酸化珪素（ＳｉＯ₂）１５重量％）とするペースト状態の低融点ガラス材料に、ウィスカー２７ａを混入し、これをダイコート法によって厚み２０μｍ〜５０μｍに形成し、その後、低融点ガラス材料における通常の条件で乾燥、焼成することで形成した。低融点ガラス材料に混入するウィスカー２７ａの量は、０重量％、０．１重量％、１重量％、１０重量％、４０重量％、６０重量％、８０重量％と変化させた。
【００４０】
また、使用したウィスカー２７ａは、熱ＣＶＤ法にて作製した、図４に示すようなテトラポット形状の酸化亜鉛（ＺｎＯ）ウィスカー（ウィスカー１本の足の長さ：１〜２００μｍ、核部の足の太さ：０．０１〜１０μｍ、典型的には１本の足の長さ：５〜５０μｍ、核部の足の太さ：０．０５〜５μｍ）である。なお、これは商品名「パナテトラ」として、松下アムテック株式会社から市販されているものである。
【００４１】
図５に、誘電体層２７におけるウィスカー２７ａの存在状態の一例を、模式的に、前面板２２の部分拡大断面図として示す。
【００４２】
そして、放電遅れ時間の評価結果を図６に示す。図６からわかるように、ウィスカー２７ａの混入量が０重量％の場合での放電遅れ時間が２７００ｎｓであるのに対し、ウィスカー混入量を増加させるにしたがい、放電遅れ時間が短くなっていくことが確認できる。
【００４３】
すなわち、これらのことから、誘電体層２７にウィスカー２７ａを混入させることによって、放電遅れが抑制された、ちらつきの少ない良好な画像表示が可能なＰＤＰを得ることができることがわかる。
【００４４】
しかしながら、ウィスカー２７ａの混入量を６０重量％以上とすると誘電体層２７としての透過率が著しく低下してしまい、画像表示に支障をきたすこととなってしまうため、本発明の効果を十分に発揮できるウィスカー２７ａの混入量としては、０．１重量％以上６０重量％以下が好ましい。
【００４５】
また発明者らは、さらに本発明の効果を発揮する構成として、図７に示すように、誘電体層２７の表面から放電空間３５側に、保護層２８を貫いてウィスカー２７ａの突起形状の少なくとも一部が出ている（突出、あるいは露出している等の状態）構成について検討を行った。この結果を図８に示す。これはウィスカー２７ａを１重量％混入させた場合に対し、ウィスカー２７ａが誘電体層２７の表面から放電空間３５側に、保護層２８を貫いて突出している場合と突出していない場合とでの放電遅れ時間を比較したものである。図８から、ウィスカー２７ａが突出した構成によって放電遅れ時間がさらに短くなっていることが確認でき、放電空間３５に向けて放出される電子の量が多くなった結果であると考えられる。
【００４６】
ここで、意図的にウィスカー２７ａを放電空間３５側に突出させる手法としては、ウィスカー２７ａの足が誘電体層２７の厚さよりも長いものを使用することや、誘電体層２７を多層構造とし、放電空間３５側の最表層の誘電体層を形成する際にのみ、ウィスカー２７ａを混入して形成することで、誘電体層２７の総厚を変えることなくウィスカー２７ａが突出する確率を高くする方法などが挙げられる。いずれの場合においても、突出量としては、保護層２８の厚み以上とし、誘電体層２７から突出すると共に、保護層２８からも突出するように構成することが望ましい。
【００４７】
なお、以上の説明においては、形状としてはテトラポット形状のものを例として挙げたが、特にこれに限るものではなく、針状や、ウィスカーが平面的に絡み合ったメッシュ状である場合でも、上述した効果を同様に得ることができることを確認している。但し、テトラポット形状であると、誘電体層２７中での存在状態として、放電空間３５に向かってウィスカーの突起形状が「立つ」確率が高くなるため好ましい。
【００４８】
また、組成としてもＺｎＯに限るものではなく、例えばＴｉＯ₂、またはＳｉＣ、またはＳｉ₃Ｎ₄、またはＡｌＮ、またはＢＮ、またはＴｉＣなど、ウィスカーを生成する材質であれば、上述した効果を同様に得ることができることを確認している。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のプラズマディスプレイパネルによれば、誘電体層にウィスカーを混入した構成により、印加電圧に対する放電の発生の応答性が改善され、放電遅れが抑制された、良好な画像を表示することが可能なプラズマディスプレイパネル、およびそれを用いたプラズマディスプレイ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図
【図２】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの駆動波形を示すタイムチャート
【図４】ウィスカーの形状の一例を示す模式図
【図５】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの、誘電体層におけるウィスカーの存在状態の一例を示す前面板の部分拡大断面図
【図６】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの、誘電体層中のウィスカーの混入量に対する放電遅れ時間の変化を示す図
【図７】本発明の他の実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの、誘電体層におけるウィスカーの存在状態の一例を示す前面板の部分拡大断面図
【図８】誘電体層中のウィスカーの、突出による放電遅れ時間の変化を示す図
【図９】従来のプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図
【符号の説明】
２１プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
２２前面板
２３基板
２４走査電極
２５維持電極
２６表示電極
２７誘電体層
２７ａウィスカー
２８保護層

Claims

走査電極と維持電極とからなる表示電極を覆う誘電体層と、この誘電体層を覆う保護層とを備えた前面板を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、誘電体層中にテトラポット形状のウィスカーを、放電空間には突出しないように混入することで、誘電体層中においてウィスカーの形状効果による電界集中が発生するようにしたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。