説明

プラズマディスプレイパネル

【課題】従来と同じ明るさでも、従来より低消費電力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。
【解決手段】前面基板1上に複数の表示電極4を形成するとともに前記複数の表示電極4を覆うように誘電体層6を形成した前面パネルと、この前面パネルに間に放電空間13を形成して対向配置されかつ背面基板8上に前記表示電極4に交差する方向に配列して複数のデータ電極9を形成するとともに前記放電空間13を区画する隔壁11および蛍光体層12を形成した背面パネルとを有し、前面パネルの誘電体層6は、無機微粒子とガラス微粒子とが混合して形成されており、それぞれの微粒子の粒径は平均で100nm以下、最大で400nm以下である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示デバイスとしてのプラズマディスプレイパネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと呼ぶ)は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、65インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、PDPは従来のNTSC方式に比べて走査線数が2倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないPDPが要求されている。
【0003】
PDPは、基本的には、前面パネルと背面パネルとで構成されている。前面パネルは、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、ガラス基板の一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、誘電体層上に形成された酸化マグネシウム(MgO)からなる保護層とで構成されている。
【0004】
一方、背面パネルは、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のデータ電極と、データ電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。
【0005】
そして、前面パネルと背面パネルとは、表示電極とデータ電極とが互いに交差するように対向配置されるとともに、外周部を封止することにより密閉空間を形成し、その密閉空間に、キセノン(Xe)/ネオン(Ne)や、キセノン(Xe)/ネオン(Ne)/ヘリウム(He)などの放電ガスが充填されている。
【0006】
以上のような構成のPDPでは、前面パネルの表示電極と、背面パネルのデータ電極とが交差する各領域に発光の最小単位となる放電セルが構成されることとなる。
【0007】
近年、PDPにおいては、消費電力の低減などの観点から維持放電時の放電効率の改善が求められている。PDPの駆動時における電力ロスは、幾何学的な構成が同一であるとするならば、誘電体層の比誘電率による影響を受ける。
【0008】
従来のPDPでは、比誘電率ε=9〜13と高い酸化鉛や酸化ビスマスを成分中に含むガラス材料をもって前面パネルの誘電体層が構成されており、電力ロスの低減のためにも、前面パネルにおける誘電体層の比誘電率をより低くすることが求められている。特に、パネルサイズの大型化やパネルの高精細化を進めてゆく上では、この要求がより一層強くなってきている。
【0009】
前面パネルにおける誘電体層の比誘電率の低減を図るために種々の提案がなされている。例えば、酸化鉛や酸化ビスマスの代りにアルカリ金属の酸化物を含むホウ酸亜鉛系ガラスを用い、比誘電率ε=6〜7の誘電体層を形成する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。また、比誘電率ε=2.8〜3.0のシロキサン結合を有するシリコン樹脂を用い、前面パネルの誘電体層を形成するという提案もなされている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開平09−278482号公報
【特許文献2】国際公開WO01/071761号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、前面パネルの誘電体層の比誘電率εを低減することで、低消費電力で高い発光効率を有するPDPを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の目的を達成するために、請求項1記載のPDPは、基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面パネルと、この前面パネルに間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面パネルとを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記誘電体層は、平均粒径100nm以下でかつ最大粒径400nm以下の無機微粒子と、平均粒径100nm以下でかつ最大粒径400nm以下のガラス微粒子とを混合して形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、PDPの前面パネルの誘電体層として、平均粒径100nm以下かつ最大粒径400nm以下のガラス粒子と無機微粒子から構成されているので、従来と同等程度かそれ以上の透過率を保ったまま従来よりも誘電体層の比誘電率を削減することができる。このことにより発光効率の向上と無効電力の削減を達成することができ、従来のPDPと同じ明るさであればより低消費電力のPDPを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態におけるPDPの構造を示す斜視図
【図2】同じくPDPの放電セル構造を示す断面図
【図3】同じくPDPの前面パネルの誘電体層の微細構造を示す模式図
【図4】粒径1μmのガラス微粒子を使用したときの誘電体層の微細構造を示す模式図
【図5】同PDPの電極配列図
【図6】本発明のプラズマディスプレイ装置のブロック回路図
【図7】同装置の駆動電圧波形図
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施の形態におけるPDPについて図面を用いて説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態におけるPDPの構造を示す斜視図、図2は放電セル構造を示す断面図である。PDPは、対向配置された前面パネルと背面パネルとの間に多数の放電セルが形成されている。
【0017】
前面パネルは、ガラス製の前面基板1上に1対の走査電極2と維持電極3とからなる表示電極4が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極2および維持電極3は、走査電極2−維持電極3−維持電極3−走査電極2の配列で繰り返すパターンで形成されている。また、前面パネルの前面基板1上には、走査電極2および維持電極3よりなる一対の帯状の表示電極4とブラックストライプ(遮光層)5が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面基板1上には、表示電極4と遮光層5とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層6が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム(MgO)などからなる保護層7が形成されている。
【0018】
ここで、走査電極2および維持電極3は、それぞれITO、SnO2、ZnO等の導電性金属酸化物からなる透明電極上にAgからなるバス電極を形成することにより構成されている。
【0019】
背面パネルは、ガラス製の背面基板8上に、複数の互いに平行なAgを主成分とする導電性材料からなるデータ電極9を形成し、そのデータ電極9を覆うように誘電体層10を形成するとともに、さらにその上に井桁状の隔壁11を形成し、そして誘電体層10の表面と隔壁11の側面とに、赤、緑、青各色の蛍光体層12を形成することにより構成されている。
【0020】
そして、走査電極2および維持電極3とデータ電極9とが立体交差するように、前面パネルと背面パネルとが対向配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着するとともに、封着されたPDP内部の放電空間13に、ネオン(Ne)およびキセノン(Xe)などの放電ガスが50kPa〜80kPaの圧力で封入することによりパネルが構成されている。ここで、走査電極2および維持電極3とデータ電極9とが対向する部分に放電セルが形成されている。放電空間13に封入する放電ガスは、放電ガス中にキセノンの濃度が15%以上30%以下の体積%で含まれるように混合した放電ガスを用いている。
【0021】
ここで、本発明においては、前面パネルの誘電体層6は、ガラス微粒子6aと無機微粒子6bとがほぼ均一に混合された状態となっており、それぞれの粒径は平均で100nm以下、最大で400nm以下である。無機微粒子6bはガラス微粒子6aよりも比誘電率の低い材料を用いることにより、ガラスだけのときよりも誘電体層6全体の比誘電率を下げることができる。
【0022】
無機微粒子6bおよびガラス微粒子6aの粒径は、誘電体層6の光透過性を決める重要な因子であり、可視光で75%以上の透過率を確保するためには、可視光の最短波長400nm以下が必要であり、さらに最短波長の4分の1に相当する100nm以下であれば、微粒子間の光散乱が抑制され、光透過率を確保できるのでさらに望ましい。
【0023】
このような誘電体層6は、溶剤に上記の無機微粒子6bとガラス微粒子6aを分散させた材料インク、あるいは前記インクをバインダなどで粘度を調節した材料ペーストを用い、表示電極4と遮光層5とを覆うように前面基板1上に塗布し、その後乾燥および焼成を行うことにより形成している。誘電体材料の塗布方法は、印刷法やダイコート法、スリットコート法などが挙げられるが、好適に塗布ができればそのほかの方法でもよい。ガラス微粒子6aは例えばホウ酸亜鉛系ガラスを粉砕して平均粒径100nm以下にしたもの、無機微粒子6bは粉砕法や成長法で作製したシリカ微粒子などが好適であるが、これも所望の粒径が得られさえすればどのような方法でもよい。
【0024】
図3(a)、(b)、(c)は本発明による誘電体層6の膜の微細構造を模式的に表す図である。図3(a)、(b)、(c)のどの状態でもPDPの誘電体層6として使用可能である。
【0025】
図3(a)は、前記インク、あるいはペーストを基板1上に塗布し、乾燥させたときの図である。このような、平均粒径100nm以下の微粒子6aおよび6bを積層させると、この状態でも透過率を確保することができる。つまり、この状態で誘電体層として機能させることができる。なお、乾燥させただけでは膜に含まれる有機分が残渣として残るため、パネル化後に放電空間に染み出して放電に悪影響を及ぼしたり蛍光体を劣化させたりするおそれがある。これを防ぐため、ガラス軟化点よりも低い温度で有機分を燃焼させることが望ましい。また、この形態の効果として、空隙があるためにガラスと無機微粒子のみからなる層よりも比誘電率を下げられることが挙げられる。
【0026】
図3(b)は、乾燥後の状態図3(a)を、ガラス軟化点付近で焼成し、ガラス微粒子6aの形状をほぼ保ったまま一部を融着させた状態である。このような状態であれば、ガラス微粒子6a、無機微粒子6b、粒子間の空隙6cがそれぞれ平均径100nm以下となり、透明性を確保することができる。また、図3(a)のときと同様、空隙があるためにガラスと無機微粒子のみからなる層よりも比誘電率を下げることができる。
【0027】
図3(c)は、乾燥後の状態図3(a)を、図3(b)のときよりも高い温度で焼成したときの誘電体の状態である。このとき、透明なガラス層6Aの中に平均粒径100nmの無機微粒子6bがほぼ均一に分散している形となる。この状態であれば、ガラス微粒子6aや微粒子間の距離が光の波長以下程度を確保できるので、透明性を確保することができる。
【0028】
図3(c)のときは、完全にガラス微粒子6aを溶融して均一なガラス層6Aにするのであるから、ガラス微粒子6aはどんな大きさでもよさそうに見える。しかし、完全にガラスを溶融して均一な膜とするときも、焼成前に使用されるガラス微粒子6aは平均粒径が100nm以下かつ最大粒径が400nm以下でなければならない。この理由を以下に示す。
【0029】
図4(a)に、例として平均粒径1μmのガラス微粒子6aと平均粒径100nmの無機微粒子6bを混合させたものを塗布して乾燥させたときの模式図を示す。この状態で焼成しても、焼成中でも溶融ガラスの粘度は高いので無機微粒子の相対位置にはほとんど変化がなく、焼成後も図4(b)のようにガラス層6A内に無機微粒子が偏って存在する状態となる。光学的には平均粒径1μmのガラス粒子が残ったままの状態と同じ(直径1μmの仮想の球6dを想定するとすっぽりと無機微粒子に接触しないようにガラス層内に配置できる状態)といえる。このような状態では可視光を散乱するようになり、透明性を確保できなくなる。したがって、可視光透過率を確保するためには、図4(b)のように、ガラス層6A内に仮想の球6dを無機微粒子に接触しないように配置したとき、どこに配置してもその直径が平均100nm以下かつ最大400nm以下となることが必要であり、そうなるためには材料のガラス微粒子6aは平均粒径100nm以下かつ最大粒径400nm以下であることが必要である。
【0030】
図5は本発明の実施の形態におけるPDPの電極配列図である。行方向に長いn本の走査電極Y1、Y2、Y3・・・Yn(図1の2)およびn本の維持電極X1、X2、X3・・・Xn(図1の3)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極A1・・・Am(図1の9)が配列されている。そして、1対の走査電極Y1および維持電極X1と1つのデータ電極A1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。そしてこれらの電極のそれぞれは、前面板、背面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子それぞれに接続されている。
【0031】
図6はこのPDP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、上述した構成のPDPのパネル14、画像信号処理回路15、データ電極駆動回路16、走査電極駆動回路17、維持電極駆動回路18、タイミング発生回路19および電源回路(図示せず)を備えている。
【0032】
画像信号処理回路15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16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19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17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18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。
【0033】
次に、PDPを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図7を用いて説明する。図7はPDPの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。
【0034】
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より構成し、それぞれのサブフィールドは、放電セルにおいて初期化放電を発生させる初期化期間と、この初期化期間のあと、発光させる放電セルを選択する書込み放電を発生させる書込み期間と、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを有している。
【0035】
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、全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。
【0036】
その後、維持電極SU1〜SUnを正の電圧Ve1、Ve2(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。
【0037】
続く書込み期間では、走査電極SC1〜SCnを一旦Vc(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。
【0038】
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。
【0039】
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(i=1〜n)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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
続く第2サブフィールド以降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。なお、本実施の形態においては、第2サブフィールド以降のサブフィールドにおいては、維持電極SU1〜SUnを正の電圧Ve1、Ve2(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ことにより、前のサブフィールドにおいて維持放電を起こした放電セルにおいてのみ微弱な初期化放電を起こさせるように駆動している。すなわち、第1サブフィールドにおいては、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を行い、第2サブフィールド以降においては、前のサブフィールドにおいて維持放電を起こした放電セルのみで選択的に初期化放電を発生させる動作を行うように構成している。なお、この全セル初期化動作と選択的初期化動作について、本実施の形態のように、第1サブフィールドとその他のサブフィールドとの間で使い分ける以外に、全セル初期化動作を第1サブフィールド以外のサブフィールドにおける初期化期間で行ったり、数フィールドに1回の頻度で行ったりしてもよい。
【0043】
また、書込み期間、維持期間における動作は、上述した第1サブフィールドにおける動作と同様な駆動方法であるが、維持期間における維持放電による発光は、輝度の重み付けに応じた数の維持パルスを印加することにより、サブフィールド毎の輝度重みを制御するように駆動している。
【0044】
本発明の具体的な形態について、さらに詳細に説明する。
【0045】
(実施例1)
成長法で作製したシリカ微粒子(比誘電率ε=4.0、平均粒径100nm、最大粒径200nm)と、ボールミルで粉砕したのち分級することで得られたガラス微粒子(比誘電率ε=6.0、平均粒径100nm、最大粒径200nm)を有機溶剤中に分散させ、バインダを添加してペーストとしたのちに前面基板にダイコート法で塗布し、乾燥・焼成した。シリカとガラスの微粒子の体積比は70:30とした。また、図3(a)のような模式図にするため、焼成温度はガラスの軟化点よりも低く、かつ膜中の有機分が充分に分解される温度とした。焼成後の膜厚は15μmとなるように調整した。
【0046】
その結果、PDPの誘電体層とするに十分な透明性が得られ、誘電体層全体の誘電率εを測定したところε=3.7が得られた。
【0047】
(実施例2)
誘電体層の材料、および塗布・乾燥までは実施例1と同じである。本実施例では焼成温度をガラスの軟化点付近とし、図3(b)のような誘電体層が得られるように条件出しを行った。本実施例でも、PDPの誘電体層とするに十分な透明性が得られ、誘電体層全体の誘電率を測定したところ、ε=3.9であった。
【0048】
(実施例3)
誘電体層の材料、および塗布・乾燥までは実施例1と同じである。本実施例では焼成温度を実施例2よりも高く設定し、図3(c)のような誘電体層が得られるように条件出しを行った。本実施例でも、PDPの誘電体層とするに十分な透明性が得られ、誘電体層全体の誘電率を測定したところ、ε=4.6であった。
【0049】
以上のように、実施例1〜3によれば、従来までは6以下にはできなかったPDPの誘電率を、3.7〜4.6程度まで下げることができた。なお、ガラス微粒子と無機微粒子の配合率を変えれば、この範囲外でも誘電体層の比誘電率を調節することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明のプラズマディスプレイパネルは、低消費電力という点で有用である。また、本発明に用いられる誘電体層は、光透過性と低誘電率、低屈折率が必要な用途にも応用できる。
【符号の説明】
【0051】
1 前面基板
2 走査電極
3 維持電極
4 表示電極
6 誘電体層
6a ガラス微粒子
6A 焼成後のガラス層
6b 無機微粒子
6c 空隙
6d 仮想の球
8 背面基板
9 データ電極
11 隔壁
12 蛍光体層
13 放電空間
14 パネル
16 データ電極駆動回路
17 走査電極駆動回路
18 維持電極駆動回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面パネルと、この前面パネルに間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面パネルとを有するプラズマディスプレイパネルであって、
前記誘電体層は、平均粒径100nm以下でかつ最大粒径400nm以下の無機微粒子と、平均粒径100nm以下でかつ最大粒径400nm以下のガラス微粒子とを混合して形成し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2】
前記無機微粒子がシリカ微粒子であることを特徴とする、請求項1記載のプラズマディスプレイパネル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−171200(P2011−171200A)
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−35567(P2010−35567)
【出願日】平成22年2月22日(2010.2.22)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】