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JP2009259513A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

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JP2009259513A JP2008105420A JP2008105420A JP2009259513A JP 2009259513 A JP2009259513 A JP 2009259513A JP 2008105420 A JP2008105420 A JP 2008105420A JP 2008105420 A JP2008105420 A JP 2008105420A JP 2009259513 A JP2009259513 A JP 2009259513A
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充弘 村田
Yusuke Fukui
裕介 福井
Shunichi Wakabayashi
俊一 若林
Hiroshi Asano
洋 浅野
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Abstract

【課題】高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】プラズマディスプレイパネルの前面板20の保護層26は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層26aと、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子27を、下地保護層26aに付着させて形成した粒子層26bとから構成され、パネル駆動回路は、全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネルを駆動するように構成したことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルを用いた画像表示装置であるプラズマディスプレイ装置に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、「パネル」と略記する)は薄型の画像表示素子の中でも高速表示が可能であり、かつ大型化が容易であることから、大画面表示装置として実用化されている。
パネルは前面板と背面板とを貼り合わせて構成されている。前面板はガラス基板と、ガラス基板上に形成された走査電極および維持電極からなる表示電極対と、表示電極対を覆うように形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された保護層とを有する。保護層は誘電体層をイオン衝突から保護するとともに放電を発生しやすくする目的で設けられている。
背面板は、ガラス基板と、ガラス基板上に形成されたデータ電極と、データ電極を覆う誘電体層と、誘電体層上に形成された隔壁と、隔壁間に形成された赤色、緑色および青色のそれぞれに発光する蛍光体層とを有する。前面板と背面板とは、表示電極対とデータ電極とが放電空間をはさんで交差するように対向され、周囲を低融点ガラスで封着されている。放電空間にはキセノンを含む放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極との対向する部分に放電セルが形成される。
このような構成のパネルを用いたプラズマディスプレイ装置は、パネルの各放電セルで選択的にガス放電を発生させ、このとき生じた紫外線で赤色、緑色および青色の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
パネルを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。各サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では走査電極および維持電極に所定の電圧を印加して初期化放電を発生し、続く書込み動作に必要な壁電荷を各電極上に形成する。書込み期間では走査電極に走査パルスを順次印加するとともに選択的にデータ電極に書込みパルスを印加して書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では表示電極対に交互に維持パルスを印加し、放電セルで選択的に維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
ここで、発光させるべき放電セルを確実に発光させ、発光させるべきでない放電セルでは確実に発光させないように制御して品質の高い画像を表示するためには、割り当てられた時間内に確実な書込み動作を行う必要がある。そのために高速駆動の可能なパネルの開発が進められるとともに、そのパネルの性能を引き出して品質の高い画像を表示するための駆動方法および駆動回路についての検討が進められている。
パネルの放電特性は保護層の特性に大きく依存しており、特に高速駆動の可否を左右する電子放出性能と電荷保持性能を改善するために、保護層の材料、構成、製造方法等について多くの検討がなされている。例えば特許文献1には、マグネシウム蒸気を気相酸化して生成することにより200nm〜300nmにカソードルミネッセンス発光ピークを有する酸化マグネシウム層が設けられたパネルと、書込み期間において全表示ラインを構成する表示電極対各々の一方に走査パルスを順に印加するとともに走査パルスが印加される表示ラインに対応した書込みパルスをデータ電極に供給する電極駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置が開示されている。
特開2006−54158号公報
近年は、大画面に加えて高精細度プラズマディスプレイ装置が要望されており、例えば1920画素×1080ラインの高精細度プラズマディスプレイ装置、さらには2160ラインあるいは4320ラインといった超高精細度プラズマディスプレイ装置が望まれている。このようにライン数が増加する一方で、滑らかな階調を表示するためのサブフィールド数も確保しなければならない。そのため、1ラインあたりの書込み動作に割り当てられる時間はますます短くなる傾向にある。そこで、割り当てられた時間内に確実な書込み動作を行うために、従来以上に高速かつ安定した書込み動作が可能なパネル、その駆動方法、それを実現する駆動回路を備えたプラズマディスプレイ装置が望まれている。
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、第1のガラス基板上に表示電極対を形成し表示電極対を覆うように誘電体層を形成し誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第2のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、表示電極対とデータ電極とが対向する位置に放電セルを形成したパネルと、放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して1フィールド期間を構成してパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子を、下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、パネル駆動回路は、初期化期間において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とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネルを駆動するように構成することを特徴とする。この構成により、各サブフィールドの書込み期間において高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することができる。
また本発明は、第1のガラス基板上に表示電極対を形成し表示電極対を覆うように誘電体層を形成し誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第2のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、表示電極対とデータ電極とが対向する位置に放電セルを形成したパネルと、放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して1フィールド期間を構成してパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子を、下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、パネル駆動回路は、初期化期間において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とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネルを駆動するように構成してもよい。この構成により、各サブフィールドの書込み期間において高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することができる。
また本発明の粒子層は、酸化マグネシウム前駆体の焼成生成物であることが望ましい。
本発明によれば、高速かつ安定した書込み動作を行い、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置について図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態におけるパネル10の構造を示す斜視図である。パネル10は前面板20と背面板30とが対向して配置され、その外周部を低融点ガラスの封着材によって封着されている。パネル10内部の放電空間15には、キセノン等の放電ガスが400Torr〜600Torrの圧力で封入されている。
前面板20のガラス基板(第1のガラス基板)21上には、走査電極22および維持電極23よりなる表示電極対24が平行に複数配置されている。ガラス基板21上には表示電極対24を覆うように誘電体層25が形成され、さらにその誘電体層25の上に酸化マグネシウムを主成分とする保護層26が形成されている。
また、背面板30のガラス基板(第2のガラス基板)31上には、表示電極対24と直交する方向に複数のデータ電極32が互いに平行に配置され、これを誘電体層33が被覆している。さらに誘電体層33上には隔壁34が形成されている。誘電体層33上および隔壁34の側面には紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層35が形成されている。ここで、表示電極対24とデータ電極32とが交差する位置に放電セルが形成され、赤色、緑色、青色の蛍光体層35を有する放電セルの一組がカラー表示のための画素になる。なお誘電体層33は必須ではなく、誘電体層33を省略した構成であってもよい。
図2は、本発明の実施の形態におけるパネル10の前面板20の構成を示す断面図であり、図1に示した前面板20と上下を逆にして示している。ガラス基板21上に、走査電極22と維持電極23よりなる表示電極対24が形成されている。走査電極22は、インジウムスズ酸化物や酸化スズ等から形成された透明電極22aと、透明電極22a上に形成されたバス電極22bとにより構成されている。同様に維持電極23は、透明電極23aとその上に形成されたバス電極23bとにより構成されている。バス電極22b、バス電極23bは透明電極22a、透明電極23aの長手方向に導電性を付与するために設けられ、銀を主成分とする導電性材料によって形成されている。
誘電体層25は、酸化鉛または酸化ビスマスまたは酸化リンを主成分とする低融点ガラス等を、スクリーン印刷、ダイコート等により塗布し、焼成して形成されている。
そして誘電体層25上には保護層26が形成されている。以下に、保護層26の詳細について説明する。誘電体層25をイオン衝突から保護するとともに駆動の速度を大きく左右する電子放出性能と電荷保持性能を改善するために、保護層26は、誘電体層25の上に形成された下地保護層26aと、下地保護層26a上に形成された粒子層26bとから構成されている。
下地保護層26aは、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の薄膜形成法で形成された酸化マグネシウムを主成分とする薄膜であり、その厚みは、例えば0.3μm〜1.0μmである。なお下地保護層26aとしては、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物で形成してもよい。
粒子層26bは、酸化マグネシウムの単結晶粒子27を下地保護層26aの全面にわたってほぼ均一に分布するように付着させることにより構成している。図3は、本発明の実施の形態におけるパネル10の単結晶粒子27の形状の一例を示す図である。
図3(a)は、6面体を基本形状とし、その各頂点が切除された切頂面をもつ14面体形状の単結晶粒子27aを示す。ここで主要面41aは(100)面、切頂面42aは(111)面である。図3(b)は、8面体を基本形状とし、その各頂点が切除された切頂面をもつ14面体形状の単結晶粒子27bを示す。ここで主要面42bは(111)面、切頂面41bは(100)面である。このように単結晶粒子27a、単結晶粒子27bは(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する。
図3(c)は、単結晶粒子27bの形状にさらに(111)面の境界が切除された斜方面をもつ26面体形状の単結晶粒子27cを示す。ここで主要面42cは(111)面、切頂面41cは(100)面、斜方面43cは(110)面である。図3(d)は、単結晶粒子27aの形状にさらに隣接する(100)面の稜線が切除された斜方面をもつ26面体形状の単結晶粒子27dを示す。ここで主要面41dは(100)面、切頂面42dは(111)面、斜方面43dは(110)面である。このように単結晶粒子27c、単結晶粒子27dは(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する。
図4は、本発明の実施の形態におけるパネル10の粒子層26bに含まれる酸化マグネシウム単結晶粒子の形状を示す電子顕微鏡写真であり、図4(a)は単結晶粒子27aを、図4(b)は単結晶粒子27bを、図4(c)は単結晶粒子27cをそれぞれ示している。このように実際にはややひずんだ形状の単結晶粒子27も含まれている。
また切頂面は全ての頂点に形成されるわけではなく、斜方面も全ての稜線に形成されるわけではない。図5は、本発明の実施の形態におけるパネル10の粒子層26bに含まれる単結晶粒子27の他の形状を示す図である。図5(a)、図5(b)は単結晶粒子27aのバリエーションであり、図5(a)は切頂面が1つ存在する形状を、図5(b)は切頂面が2つ存在する形状をそれぞれ示している。また図5(c)、図5(d)は単結晶粒子27bのバリエーションであり、図5(c)は切頂面が1つ存在する形状を、図5(d)は切頂面が2つ存在する形状をそれぞれ示している。また図5(e)は単結晶粒子27cのバリエーションであり、切頂面が6つ、斜方面が1つ存在する形状を示している。また図5(f)は単結晶粒子27dのバリエーションであり、切頂面が8つ、斜方面が1つ存在する形状を示している。
上述したように、酸化マグネシウム単結晶は立方格子のNaCl結晶構造であり、主要な配向面として(100)面、(110)面、(111)面をもつ。このうち(100)面は最稠密面であって、低温から高温までの広い温度範囲にわたり水、炭化水素、炭酸ガス等の不純ガスが吸着しにくい。そのため主として(100)面をもつ単結晶粒子27を用いると、広い温度範囲にわたり安定して良好な電子放出性能と電荷保持性能とをあわせもつ粒子層26bを形成することができる。
一方(111)面は、常温以上で特に良好な電子放出性能を示すため、主として(111)面をもつ単結晶粒子27は、高速駆動の可能なパネル10を実現する上で重要である。
上述した(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子、あるいは(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子は、液相法により生成することができる。
具体的には、例えば以下のように酸化マグネシウムの前駆体である水酸化マグネシウムを高温の酸素含有雰囲気中で均一に焼成して生成することができる。
(液相法1)
純度99.95%以上のマグネシウムアルコキシドまたはマグネシウムアセチルアセトンの水溶液に少量の酸を加えて加水分解して、水酸化マグネシウムのゲルを作製する。そして、そのゲルを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子27の粉体を生成する。
(液相法2)
純度99.95%以上の硝酸マグネシウムを溶かした水溶液にアルカリ溶液を添加して水酸化マグネシウムを沈殿させる。次に、水酸化マグネシウムの沈殿物を水溶液から分離し、それを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子27の粉体を生成する。
(液相法3)
純度99.95%以上の塩化マグネシウムを溶かした水溶液に水酸化カルシウムを添加して水酸化マグネシウムを沈殿させる。次に、水酸化マグネシウムの沈殿物を水溶液から分離し、それを空気中で焼成して脱水することにより、単結晶粒子27の粉体を生成する。
焼成温度としては、700℃以上が望ましく1000℃以上がさらに望ましい。これは、700℃未満では、結晶面が十分発達せず欠陥が多くなるためである。また、700℃以上1500℃未満で焼成すると特定3種配向面で囲まれた単結晶粒子27c、27dの生成頻度が高く、1500℃以上の温度で焼成を行うと、(110)面が縮小して特定2種配向面で囲まれた単結晶粒子27a、27bの生成頻度が高くなる傾向がみられることがわかった。ただし、焼成温度を高くしすぎると酸素欠損が生じ酸化マグネシウム結晶の欠陥が多くなるため、1800℃以下に設定することが望ましい。
酸化マグネシウム前駆体としては、上述した水酸化マグネシウム以外にも、マグネシウムアルコキシド、マグネシウムアセチルアセトン、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等のうちの1種以上を用いることができる。ここで酸化マグネシウム前駆体としてのマグネシウム化合物の純度は99.95%以上が望ましく、99.98%以上がさらに望ましい。これは、アルカリ金属、ホウ素、珪素、鉄、アルミニウム等の不純物元素が多く含まれると、焼成時に粒子間の融着や焼結が起こり、結晶性の高い粒子が成長しにくいからである。
これら液相法で生成される単結晶粒子27は、特定2種配向面または特定3種配向面で囲まれた単結晶粒子27であり、かつ欠陥の少ない結晶が得られる。加えて液相法を用いると、単結晶粒子27の粒径のばらつきが比較的少ない粉体が得られるという特徴がある。
酸化マグネシウムの結晶は気相酸化法で生成することもできるが、気相酸化法で生成された酸化マグネシウム単結晶粒子は主に(100)面が成長し、その他の配向面は成長しにくいという欠点がある。これは、気相酸化法で酸化マグネシウムを生成する場合、例えば、不活性ガスが満たされた槽中で、金属マグネシウムを高温に加熱しながら酸素ガスを少量流し、金属マグネシウムを直接酸化させて酸化マグネシウム結晶粉体を生成するため、最稠密面である(100)面が優先的に成長するものと考えられる。
しかし本実施の形態における液相法によれば、酸化マグネシウムの前駆体である水酸化マグネシウムは六方晶系の化合物であり、酸化マグネシウムの立方晶系の構造とは異なっている。水酸化マグネシウムが熱分解して酸化マグネシウムの結晶を生成する結晶成長過程は複雑であるが、六方晶系の形態を残しながら酸化マグネシウム単結晶が形成されるため、結晶面として(100)面および(111)面、さらに(110)面が形成されるものと考えられる。
同様に、マグネシウムアルコキシド、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等のマグネシウム化合物も立方晶系ではないため、これらを酸化マグネシウムの前駆体として熱分解して酸化マグネシウム結晶を生成すると、マグネシウム元素に配位している(OR)2基、Cl2基、(NO3)2基、CO3基、C2O4基等が脱離する際に、(100)面だけでなく(110)面や(111)面も形成されると考えられる。
また、気相酸化法で生成された酸化マグネシウム単結晶粒子は粒径のばらつきが大きくなる傾向がある。このため気相酸化法を用いた酸化マグネシウムの製造工程では、粒径をそろえるための分級工程が必要であった。
しかし本実施の形態における液相法を用いれば、比較的粒径のそろった、かつ比較的大きい単結晶粒子を得ることができる。例えば、上述した液相法を用いると粒径が0.3μm〜2μmの結晶粒子が得られる。このため、微小粒子を取り除く分級工程を省略することが可能である。加えて本実施の形態における液相法を用いれば大きな粒径の結晶が得られるので、気相酸化法で生成された酸化マグネシウム結晶よりも比表面積が小さくなり、耐吸着性に優れた酸化マグネシウム結晶を得ることができる。
このように、本実施の形態における粒子層26bは、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子27、あるいは(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子27dを下地保護層26aに付着させることにより構成している。そして、広い温度範囲にわたり安定して良好な電子放出性能と電荷保持性能とをあわせもち、高速駆動の可能なパネル10を実現している。
次に、本発明の実施の形態におけるパネル10の駆動方法について説明する。
図6は、本発明の実施の形態におけるパネル10の電極配列を示す図である。パネル10には、行方向(ライン方向)に長いn本の走査電極SC1〜SCn(図1の走査電極22)およびn本の維持電極SU1〜SUn(図1の維持電極23)が配列され、列方向に長いm本のデータ電極D1〜Dm(図1のデータ電極32)が配列されている。そして、1対の走査電極SCi(i=1〜n)および維持電極SUi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。放電セルの数は、高精細度プラズマディスプレイ装置に用いるパネルであれば、例えば、m=1920×3=5760、n=1080である。
次に、パネル10を駆動するために各電極に印加する駆動電圧波形について説明する。パネル10は、サブフィールド法、すなわち1フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各放電セルの発光・非発光を制御することによって階調表示を行う。それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。
初期化期間では初期化放電を発生し、続く書込み放電に必要な壁電荷を各電極上に形成する。このときの初期化動作には、全ての放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作(以下、「全セル初期化動作」と略記する)と、直前のサブフィールドの維持期間に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる初期化動作(以下、「選択初期化動作」と略記する)とがある。
書込み期間では、発光させるべき放電セルで選択的に書込み放電を発生し壁電荷を形成する。そして維持期間では、輝度重みに応じた数の維持パルスを表示電極対に交互に印加して、書込み放電を発生した放電セルで維持放電を発生させて発光させる。なお、サブフィールド構成の詳細については後述することとし、ここではサブフィールドにおける駆動電圧波形とその動作について説明する。
図7は、本発明の実施の形態におけるパネル10の各電極に印加する駆動電圧波形図である。図7には、全セル初期化動作を行うサブフィールドと選択初期化動作を行うサブフィールドとを示している。
まず、全セル初期化動作を行うサブフィールド(全セル初期化サブフィールド)について説明する。
初期化期間の前半部では、データ電極D1〜Dm、維持電極SU1〜SUnにそれぞれ0(V)を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下の電圧Vi1から、放電開始電圧を超える電圧Vi2に向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧を印加する。
この傾斜波形電圧が上昇する間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上に負の壁電圧が蓄積されるとともに、データ電極D1〜Dm上および維持電極SU1〜SUn上には正の壁電圧が蓄積される。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層上、保護層上、蛍光体層上等に蓄積された壁電荷により生じる電圧を表す。このときの初期化放電では、続く初期化期間の後半部において壁電圧の最適化を図ることを見越して、過剰に壁電圧を蓄えておく。
初期化期間後半部では、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を印加し、走査電極SC1〜SCnには、維持電極SU1〜SUnに対して放電開始電圧以下となる電圧Vi3から放電開始電圧を超える電圧Vi4に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧を印加する。この間に、走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUn、データ電極D1〜Dmとの間でそれぞれ微弱な初期化放電が起こる。そして、走査電極SC1〜SCn上の負の壁電圧および維持電極SU1〜SUn上の正の壁電圧が弱められ、データ電極D1〜Dm上の正の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。以上により、全ての放電セルに対して初期化放電を行う全セル初期化動作が終了する。
続く書込み期間では、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を、走査電極SC1〜SCnに電圧Vcを印加する。
次に、1ライン目の走査電極SC1に負の走査パルス電圧Vaを印加するとともに、データ電極D1〜Dmのうち1ライン目に発光させる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を印加する。このときデータ電極Dk上と走査電極SC1上との交差部の電圧差は、外部印加電圧の差(Vd−Va)にデータ電極Dk上の壁電圧と走査電極SC1上の壁電圧の差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、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。
ここで、走査パルス電圧Vaと書込みパルス電圧Vdを印加した後、書込み放電が発生するまでの時間を「放電遅れ時間」と称する。仮にパネルの電子放出性能が低く放電遅れ期間が長くなると、確実に書込み動作を行うために走査パルス電圧Vaと書込みパルス電圧Vdとを印加する時間、すなわち走査パルス幅と書込みパルス幅とを長く設定する必要があり、高速に書込み動作を行うことができなくなる。また仮にパネルの電荷保持性能が低いと、壁電圧の減少を補うために走査パルス電圧Vaと書込みパルス電圧Vdとの電圧値を高く設定する必要がある。しかしながら本実施の形態におけるパネル10は電子放出性能が高いので、走査パルス幅および書込みパルス幅を従来のパネルより短く設定することができ、安定して高速に書込み動作を行うことができる。また本実施の形態におけるパネル10は電荷保持性能が高いので、走査パルス電圧Vaと書込みパルス電圧Vdとの電圧値を従来のパネルより低く設定することができる。
このようにして、1ライン目に発光させる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ライン目の放電セルに至るまで行い、書込み期間が終了する。
続く維持期間では、まず走査電極SC1〜SCnに正の維持パルス電圧Vsを印加するとともに維持電極SU1〜SUnに0(V)を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは、走査電極SCi上と維持電極SUi上との電圧差が維持パルス電圧Vsに走査電極SCi上の壁電圧と維持電極SUi上の壁電圧との差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35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。さらにデータ電極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たれる。
続いて、走査電極SC1〜SCnには0(V)を、維持電極SU1〜SUnには維持パルス電圧Vs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上との電圧差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し、表示電極対の電極間に電位差を与えることにより、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。
そして、維持期間の最後には走査電極SC1〜SCnと維持電極SU1〜SUnとの間にいわゆる細幅パルス状の電圧差、または傾斜波形状の電位差を与えて、データ電極Dk上の正の壁電圧を残したまま、走査電極SCiおよび維持電極SUi上の壁電圧を消去している。
次に、選択初期化動作を行うサブフィールド(選択初期化サブフィールド)の動作について説明する。
選択初期化動作を行う初期化期間では、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を、データ電極D1〜Dmに0(V)をそれぞれ印加し、走査電極SC1〜SCnに電圧Vi4に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると前のサブフィールドの維持期間で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極SCi上および維持電極SUi上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Dkに対しては、直前の維持放電によってデータ電極Dk上に十分な正の壁電圧が蓄積されているので、この壁電圧の過剰な部分が放電され、書込み動作に適した壁電圧に調整される。
一方、前のサブフィールドで維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電荷がそのまま保たれる。このように選択初期化動作は、直前のサブフィールドの維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う動作である。
続く書込み期間の動作は全セル初期化動作を行うサブフィールドの書込み期間の動作と同様であるため説明を省略する。続く維持期間の動作も維持パルスの数を除いて同様である。
次に、本実施の形態における駆動方法のサブフィールド構成について説明する。本実施の形態における駆動方法の特徴は、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドが時間的に配置されている点である。すなわち、全セル初期化サブフィールドに続く選択初期化サブフィールドの輝度重みの大きさが直前のサブフィールドの輝度重みの大きさより小さくまたは等しく設定されており、選択初期化サブフィールドに続く選択初期化サブフィールドの輝度重みの大きさが直前のサブフィールドの輝度重みの大きさより小さくまたは等しく設定されている点である。このように、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定されたサブフィールド構成を、以下「降順コーディング」と略称する。
図8は本発明の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図である。本実施の形態においては、1フィールドを10のサブフィールド(第1SF、第2SF、・・・、第10SF)に分割し、各サブフィールドはそれぞれ(80、60、44、30、18、11、6、3、2、1)の輝度重みをもつ。また第1SFは全セル初期化サブフィールドであり、第2SF〜第10SFは選択初期化サブフィールドである。なお、図8は走査電極22に印加する駆動電圧波形の1フィールドの概略を示すもので、各サブフィールドの各々の期間における駆動電圧波形の詳細は図7に示したとおりである。
このように本実施の形態においてはパネル10を降順コーディングで駆動するが、降順コーディングで駆動することにより、高速駆動可能なパネル10の性能を生かしつつ、さらに高速かつ安定した書込み動作を行うことができ、画像表示品質の優れたプラズマディスプレイ装置を実現することができる。また降順コーディングで駆動することにより、さらに書込みパルス電圧を下げることができ、プラズマディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。
以下、その理由について説明する。本発明者らは、本実施の形態におけるパネル10の放電遅れ時間を測定した。測定したパネルは、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子、および(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する単結晶粒子を下地保護層26aの全面にわたってほぼ均一に分布するように付着させた粒子層26bを有する保護層26を形成したパネル(本発明のパネル)であり、放電ガスがキセノンガス100%の42インチ高輝度、高精細度パネルである。また比較のために、下地保護層26aのみを有し粒子層26bを有しない従来のパネルについても放電遅れ時間を測定した。
周囲の放電セルからの放電の影響を受けないように、隣接する放電セルで書込み放電を発生させないように制御した放電セルで書込み放電の放電遅れ時間を測定した。また放電遅れ時間は蛍光体材料の影響を受けるが、放電遅れ時間が長くなる傾向の強い緑色の蛍光体を塗布された放電セルで測定を行った。
まず、放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を知るために、第1SFから第10SFのうちの1つのサブフィールドのみで書込み動作を行ったときの放電遅れ時間をそれぞれ測定した。このときの維持パルス数はサブフィールドにかかわらず2パルスとした。また放電遅れ時間と維持パルス数との関係を知るために、第5SFのみで書込み動作を行い、その後の維持期間の維持パルス数を2パルスから256パルスまで変化させて放電遅れ時間を測定した。
図9(a)は、本発明の実施の形態におけるパネル10の放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を示す図であり、図9(b)は、本発明の実施の形態におけるパネル10の放電遅れ時間と維持パルス数との関係を示す図である。図9(a)および図9(b)には、比較のための従来のパネルの特性を破線で示している。
このように、本実施の形態におけるパネル10は、従来のパネルに比較して放電遅れ時間が非常に短くなっていることがわかる。これは、本実施の形態におけるパネル10の電子放出性能が高いため放電遅れ時間が短くなったためである。また図9(a)によれば、本実施の形態におけるパネル10は、全セル初期化動作からの経過時間とともに放電遅れ時間が長くなる傾向がある。この傾向は従来のパネルも同様である。これは全セル初期化動作で発生したプライミングが時間とともに減少し、放電が発生しにくくなるためであると考えられる。
一方、放電遅れ時間と維持パルス数との関係について注目すると、図9(b)に示すように、従来のパネルでは維持パルス数が増加するとともに放電遅れ時間が短くなる傾向があるのに対し、本実施の形態におけるパネル10は維持パルス数が増加するとともに放電遅れ時間が長くなる傾向がある。一般的には維持パルス数が多くなると維持放電にともなうプライミングが増加するので放電遅れ時間が短くなると考えられている。しかし本実施の形態におけるパネル10では、逆の傾向が現れている。本実施の形態のパネル10でこのような傾向が現れる原因について完全に解明されたわけではないが、1つの可能性として以下のように考えることができる。放電遅れ時間を決める形成遅れ時間と統計遅れ時間のうち、プライミングの影響を大きく受ける統計遅れ時間はすでに十分短いため、維持放電にともなうプライミングが放電遅れ時間に大きく寄与することはない。しかし本実施の形態におけるパネル10は従来のパネルに比べて電荷保持性能は高いものの、壁電荷の減少が全くないわけではないので、維持放電にともない壁電圧が減少し、電極間に実質的に印加される電圧が低下して放電形成遅れ時間が増加した結果、放電遅れ時間が長くなったと考えられる。
電子放出性能の低いパネルでは、プライミングが統計遅れ時間に及ぼす影響は大きく100nsから1000nsに及ぶことがあるのに対し、壁電圧の減少が形成遅れ時間に及ぼす影響は100ns程度と比較的小さい。そのために、電子放出性能の低いパネルでは統計遅れ時間に及ぼすプライミングの影響が勝り、維持パルス数が増えるにつれて放電遅れ時間が短くなるものと考えられる。しかし本実施の形態のパネル10のように電子放出性能の高いパネルではプライミングが放電遅れに及ぼす影響は小さく、電荷保持性能が高くても統計遅れ時間に及ぼす壁電圧の減少の影響が勝って、維持パルス数が増えるにつれて放電遅れ時間が長くなるものと考えられる。
このように、本実施の形態におけるパネル10では、維持パルスが増えると放電遅れ時間が長くなる傾向があり、かつ全セル初期化動作からの経過時間が長くなるほど放電遅れ時間が長くなる傾向がある。従って、全セル初期化動作からの経過時間が短いときは維持パルス数を多く、全セル初期化動作からの経過時間が長くなるにつれて維持パルス数が少なくなる降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、放電遅れ時間の長くなる条件と短くなる条件とが相殺されて、本実施の形態におけるパネル10の特徴を生かした高速駆動が可能となる。
またこのように降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、データ電極D1〜Dmに印加する電圧を下げることができる。図10は、本発明の実施の形態におけるパネル10を、輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを配置した降順コーディングのサブフィールド構成で駆動した場合と輝度重みの大きさが単調増加となるようにサブフィールドを配置した昇順コーディングのサブフィールド構成で駆動した場合とのデータ電極D1〜Dmに印加する電圧の最低の電圧を示す図である。このように、点灯率の増加に応じて必要な書込みパルスの電圧は増加するものの、降順コーディングのサブフィールド構成とすることにより、書込みパルス電圧Vdをおよそ5(V)下げることができる。これによりデータ電極駆動回路の電力を削減することができる。
次に、上述した駆動電圧を発生してパネル10を駆動するパネル駆動回路の一例について説明する。
図11は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置100の回路ブロック図である。プラズマディスプレイ装置100は、パネル10とパネル駆動回路とを備えている。パネル10の保護層26は、酸化マグネシウムを含む薄膜で形成された下地保護層26aと、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子27、あるいは(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子27を、下地保護層26aに付着させて形成した粒子層26bとから構成されている。パネル駆動回路は、初期化期間において、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と、それ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置してパネル10を駆動する。パネル駆動回路は、画像信号処理回路41、データ電極駆動回路42、走査電極駆動回路43、維持電極駆動回路44、タイミング発生回路45および各回路ブロックに必要な電源を供給する電源回路(図示せず)を備えている。
画像信号処理回路41は、入力された画像信号をサブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。データ電極駆動回路42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45は水平同期信号および垂直同期信号をもとにして各回路ブロックの動作を制御する各種のタイミング信号を発生し、それぞれの回路ブロックへ供給する。走査電極駆動回路43はタイミング信号にもとづいて各走査電極SC1〜SCnをそれぞれ駆動し、維持電極駆動回路44はタイミング信号にもとづいて維持電極SU1〜SUnを駆動する。
図12は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置100の走査電極駆動回路43および維持電極駆動回路44の回路図である。
走査電極駆動回路43は、維持パルス発生回路50、初期化波形発生回路60、走査パルス発生回路70を備えている。維持パルス発生回路50は、走査電極SC1〜SCnに電圧Vsを印加するためのスイッチング素子Q55と、走査電極SC1〜SCnに0(V)を印加するためのスイッチング素子Q56と、走査電極SC1〜SCnに維持パルスを印加する際の電力を回収するための電力回収部59とを有する。初期化波形発生回路60は、走査電極SC1〜SCnに上り傾斜波形電圧を印加するためのミラー積分回路61と、走査電極SC1〜SCnに下り傾斜波形電圧を印加するためのミラー積分回路62とを有する。なおスイッチング素子Q63およびスイッチング素子Q64は、他のスイッチング素子の寄生ダイオード等を介して電流が逆流することを防ぐために設けている。走査パルス発生回路70は、フローティング電源E71と、フローティング電源E71の高圧側の電圧または低圧側の電圧を走査電極SC1〜SCnのそれぞれに印加するためのスイッチング素子Q72H1〜Q72Hn、Q72L1〜Q72Lnと、フローティング電源E71の低圧側の電圧を電圧Vaに固定するスイッチング素子Q73を有する。
維持電極駆動回路44は、維持パルス発生回路80、初期化・書込み電圧発生回路90を備えている。維持パルス発生回路80は、維持電極SU1〜SUnに電圧Vsを印加するためのスイッチング素子Q85と、維持電極SU1〜SUnに0(V)を印加するためのスイッチング素子Q86と、維持電極SU1〜SUnに維持パルスを印加する際の電力を回収するための電力回収部89とを有する。初期化・書込み電圧発生回路90は、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve1を印加するためのスイッチング素子Q92およびダイオードD92と、維持電極SU1〜SUnに電圧Ve2を印加するためのスイッチング素子Q94およびダイオードD94とを有する。
なお、これらのスイッチング素子は、MOSFETやIGBT等の一般に知られた素子を用いて構成することができる。またこれらのスイッチング素子は、タイミング発生回路45で発生したそれぞれのスイッチング素子に対応するタイミング信号により制御される。
なお、図12に示した駆動回路は、図7に示した駆動電圧波形を発生させる回路構成の一例であって、本発明のプラズマディスプレイ装置は、この回路構成に限定されるものではない。
また、本実施の形態においては、1フィールドを10のサブフィールドに分割し、第1SFのみが全セル初期化サブフィールドであるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図13は、本発明の他の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図である。図13には、サブフィールド数を「14」とし、全セル初期化サブフィールドを第1SFおよび第7SFとし、第1SFから第6SFまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定されており、また第7SFから第14SFまでの輝度重みの大きさも単調減少となるように設定されている。このように、全セル初期化サブフィールドから次の全セル初期化サブフィールドの前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるように設定することが重要であり、サブフィールド数は必要に応じて任意に設定してもよく、また全セル初期化動作を行うサブフィールド、およびその数も任意に設定してもよい。
また、本実施の形態において用いた具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの特性やプラズマディスプレイ装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。
本発明のプラズマディスプレイ装置は、高速かつ安定した書込み動作を行い、表示品質の優れた画像を表示することができるのでディスプレイ装置として有用である。
本発明の実施の形態におけるパネルの構造を示す斜視図 同パネルの前面板の構成を示す断面図 同パネルの単結晶粒子の形状の一例を示す図 同パネルの粒子層に含まれる酸化マグネシウム単結晶粒子の形状を示す電子顕微鏡写真 同パネルの粒子層に含まれる単結晶粒子の他の形状を示す図 同パネルの電極配列を示す図 同パネルの各電極に印加する駆動電圧波形図 本発明の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図 (a)は本発明の実施の形態におけるパネルの放電遅れ時間と全セル初期化動作からの経過時間との関係を示す図、(b)は同パネルの放電遅れ時間と維持パルス数との関係を示す図 同パネルを降順コーディングのサブフィールド構成とした場合と昇順コーディングのサブフィールド構成とした場合とのデータ電極に印加する電圧の最低の電圧を示す図 本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 同プラズマディスプレイ装置の走査電極駆動回路および維持電極駆動回路の回路図 本発明の他の実施の形態におけるサブフィールド構成を示す図
符号の説明
10 パネル
20 前面板
21 (第1の)ガラス基板
22 走査電極
22a,23a 透明電極
22b,23b バス電極
23 維持電極
24 表示電極対
25 誘電体層
26 保護層
26a 下地保護層
26b 粒子層
27 単結晶粒子
30 背面板
31 (第2の)ガラス基板
32 データ電極
34 隔壁
35 蛍光体層
41 画像信号処理回路
42 データ電極駆動回路
43 走査電極駆動回路
44 維持電極駆動回路
45 タイミング発生回路
50,80 維持パルス発生回路
60 初期化波形発生回路
70 走査パルス発生回路
100 プラズマディスプレイ装置

Claims (3)

  1. 第1のガラス基板上に表示電極対を形成し前記表示電極対を覆うように誘電体層を形成し前記誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第2のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、前記表示電極対と前記データ電極とが対向する位置に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、
    前記放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して1フィールド期間を構成して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
    前記保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、(100)面および(111)面からなる特定2種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子を、前記下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、
    前記パネル駆動回路は、前記初期化期間において、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とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  2. 第1のガラス基板上に表示電極対を形成し前記表示電極対を覆うように誘電体層を形成し前記誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、第2のガラス基板上にデータ電極を形成した背面板とを対向配置して、前記表示電極対と前記データ電極とが対向する位置に放電セルを形成したプラズマディスプレイパネルと、
    前記放電セルで初期化放電を発生させる初期化期間と書込み放電を発生させる書込み期間と維持放電を発生させる維持期間とを有する複数のサブフィールドを時間的に配置して1フィールド期間を構成して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するパネル駆動回路とを備えたプラズマディスプレイ装置であって、
    前記保護層は、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムの少なくとも1つを含む金属酸化物の薄膜で形成された下地保護層と、(100)面、(110)面および(111)面からなる特定3種配向面で囲まれたNaCl結晶構造を有する酸化マグネシウムの単結晶粒子を、前記下地保護層に付着させて形成した粒子層とから構成され、
    前記パネル駆動回路は、前記初期化期間において、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とそれ以前に維持放電を行った放電セルで初期化放電を発生させる選択初期化動作とのいずれかを行い、かつ全セル初期化動作を行うサブフィールドから次の全セル初期化動作を行うサブフィールドの直前のサブフィールドまでの輝度重みの大きさが単調減少となるようにサブフィールドを時間的に配置して前記プラズマディスプレイパネルを駆動するように構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  3. 前記粒子層は酸化マグネシウム前駆体の焼成生成物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置。
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