(57)【要約】本発明は前面板（１）および後面板（４）と、予め選択された放電領域に電荷を蓄積させることにより予め選択された放電領域を選択的に活性化させるアドレス手段（X、Y）と、マイクロ波電磁放射（７）を発生する装置と、を有するディスプレイパネルに関し、前面板および後面板の間にある2次元のマトリクスの領域には放電ガスが充填され、マイクロ波電磁放射を発生する装置は、後面板（４）を介してディスプレイパネルの放電領域部分にマイクロ波を放射し、活性化された領域においてのみプラズマ放電を生じさせるよう適正化されていることを特徴とするプラズマディスプレイパネルに関する。従って、アドレス化機能および維持機能の分離された、高発光効率の単純化モニタパネルが得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前板および後板と、予め選択された放電領域に電荷を蓄積させることにより前記予め選択された放電領域を選択的に活性化させるアドレス手段と、を有するプラズマディスプレイパネルであって、前記前板および後板の間にある2次元のマトリクスの領域には放電ガスが充填され、前記後板を介して前記放電領域全体にマイクロ波を放射し、活性化された前記放電領域においてのみプラズマ放電を生じさせるマイクロ波電磁放射発生器を有す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】
前記マイクロ波電磁放射発生器は200MHzよりも大きな周波数でマイクロ波を発生することに適している請求項1に記載のパネル。
【請求項３】
前記後板は電極配列を有さず、いかなる導電層および導電層部分をも有さないことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のパネル。
【請求項４】
前記後板（4）は前記マイクロ波の放射の周波数範囲では低誘電損失の誘電体で構成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のパネル。
【請求項５】
前記前板は少なくとも２つのアドレス電極配列を有し、第1の配列の各電極（Y、Y’）は第2の配列の各電極（X、X’）と前記2次元の配列の放電領域位置で交差することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のパネル。
【請求項６】
前記請求項のいずれかに記載のパネルを駆動する方法であって、一連の画像スキャンおよびサブスキャンからなり、各サブスキャンはセルのアドレス段階と、維持段階とで構成され、セルは前記アドレス手段によって予め選択され、前記維持段階の間、前記パネルの全セルに前記マイクロ波のフィールドが印加されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波の放射によって放電励起するプラズマディスプレイおよびこのパネルを駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ画面の基本動作の原理は通常ガラスで構成される、2枚の平板間に2次元のマトリックス配列を形成し、放電ガスを充填した基本セル内の2電極間でプラズマ放電を開始させそれを維持することによるものである。これらの電極は既知のメモリ効果を発現するため、すなわち放電を生じさせるパルス形の維持電位または交流の維持電位の利用に必要なため、誘電体層で被覆される。プラズマディスプレイパネル（PDP）のこれまでの開発技術は、印加維持電位の周波数によって、AC-PDP技術およびRF-PDP技術の2つのカテゴリーに分類される。AC(交流)の場合、このパルスの周波数は数千kHzまたはそれ未満であるのに対してRF（高周波）構造の場合、その周波数は約10または数十MHzであり、JP10-171399（日立）の資料にはRFタイプの構造が記載されている。
【０００３】
誘電体層は、放電を起こす電極を被覆する強充電の可能なコンデンサとして働き、それにより放電の生じたセルにメモリ効果を付与する。このメモリ特性は、表示のための各画像スキャンまたはサブスキャンの開始時に、アドレス化したセルに低周波アドレス電位パルスを印加して発現させるものであり、これはいずれのPDP構造の場合も同じである。これらのアドレスパルスの電位は、維持信号に対して適切なレベルでセルの壁に電荷が蓄積するように設計され、アドレス化領域においてのみ放電を発生させる。従ってACおよびRFの2つの技術の本質的な差異は、画像サブスキャンの間の放電が主としてそれぞれ低周波および高周波で維持されるという方式の点にある。２つの方式は放電動作の原理上実質的に異なるが、プラズマパネルに特に関係する点について、すなわち発光効率およびセル表面の寿命についてのみ示すと以下のようになる。
【０００４】
i）AC放電方式は高エネルギーのカソードシースの形成につながり、カソードシースはセル内の放電用希ガスの励起に用いられる一部の電子エネルギーを低下させ、結果として生成されるVUVフォトン数を低下させる。この結果、発光効率は不十分なものとなり、さらに放電体からの高エネルギーのイオン衝撃によってセル構造表面の寿命低下が生じる。
【０００５】
ii）図1に示すように、RF放電においてはプラズマVShと電極VE間の電位差は実際上、電極に印加した電位の半分となり、結果としてイオンのエネルギーは実際上、AC放電の半分となる。これはシースに消費される電力を抑制することを可能とし、結果として放電用の電子に割り当てられるエネルギーの寄与度を向上させる。例を示せば、電子に割り当てられるエネルギー寄与度は放電に割り当てられる全エネルギーの75%であり、AC構造の場合の40%と比べて高いことが推算される。シースにおけるイオンのエネルギーの低減によって発光効率が向上し、セル表面の寿命を延ばすことが可能となる。
【０００６】
一般に誘電体層は保護層で被覆され、この保護層には通常マンガネシア（MgO）をベースとした材料が用いられる。これはイオン衝撃下での2次電子放出を容易にする。
【０００７】
現在開発されているRF構造の主な欠点は、
RF電極を構成するライン間での結合の問題、
プラズマパネルによって形成される大面積にわたって均一なRFフィールドを形成することの困難性、
導電ライン、接続部および同調ボックスでの損失による低い電気効率、である。
【特許文献１】特開平10-171399号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、低周波または高周波維持による誘電体バリア放電方式で作動するプラズマセルを用いたプラズマ画面固有の問題を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明の主題は前板および後板を有するプラズマディスプレイパネルであって、前記前板および後板の間にある2次元のマトリクスの領域には放電ガスが充填され、前記後板を介して前記放電領域全体にマイクロ波を放射し、活性化された前記放電領域においてのみプラズマ放電を生じさせるマイクロ波電磁放射発生器を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルである。
【００１０】
得られたディスプレイパネルは、電極のない蛍光ランプの2次元配列を基礎としたEP0511282およびEP0377442の資料に記載されている表示装置と同様であるが、これらに比べてより単純で低コストである。
【００１１】
本発明のディスプレイパネルは、予め選定された放電領域に電荷を蓄積してそれを選択的に活性化させるアドレス手段を有し、マイクロ波電磁放射発生器は、活性化された放電領域においてのみプラズマ放電を生じさせるのに十分な強度のマイクロ波放射を供給するように設計されることが好ましい。
【００１２】
従ってマイクロ波フィールドはアドレス化セルにおけるプラズマ放電を維持する役割を果たすが、本発明の好適実施例においては、その強度はそれ自身により非活性セルまたは非アドレス化セルにおいて放電を生じさせるには不十分である。さらにアドレス手段は、マイクロ波フィールドがプラズマディスプレイパネル全体に印加された直後に、予め選定された領域またはセルにおいて放電を開始させ、さらにマイクロ波フィールドの印加の間、十分な強度レベルでこれらの放電を再始動することを補助することが好ましい。そのような「再始動」では、電荷が活性化されたセルまたは領域の空間に確実に維持されるようにする。
【００１３】
本発明はさらに以下の特徴の1または2以上を有する：
マイクロ波電磁放射発生器は200MHzよりも高い周波数のマイクロ波を発生させるのに適していること、
後板は電極配列を有さず、いかなる導電層および導電層部分も含まないこと；後板は前記マイクロ波放射の周波数範囲において低誘電損失の誘電体で構成されること；従って後板はマイクロ波放射に対して透明であり、この後板は例えばガラスで構成されること、
前板は少なくとも２つのアドレス電極配列を有し、第1の配列の各電極は第2の配列の各電極と、放電領域のうち2次元配列の放電領域位置で交差すること。
【００１４】
従って本発明においてはパネルの全ての電極は前板に設けられることが好ましく、変形例において前板は、平行な同一面の電極組の2つの配列を含む3電極配列を有する。
【００１５】
本発明の対象はさらに、一連の画像スキャンおよびサブスキャンからなる本発明によるパネルの駆動方法に関するものであり、各サブスキャンはセルのアドレス段階と、維持段階で構成され、セルはアドレス手段によって予め選択され、維持段階の間、パネルの全セルにマイクロ波のフィールドが印加されることを特徴とする。
【００１６】
このマイクロ波フィールドは維持段階全体にわたって連続的に、または不連続な方法で供給される。
【００１７】
この方法では、維持段階の間パネルの全放電領域には、アドレス電極または他の電極を用いて従来の「低周波数」維持信号がさらに重畳されるため、電荷はアドレス化領域の空間内に維持されるという利点がある。
【００１８】
従って、本発明はマイクロ波の範囲（f＞200MHz）まで、放電維持信号の周波数を増大させることを基礎とした斬新なセル構造を提案するものである。マイクロ波プラズマにおいて事実上、全エネルギーがガスのイオン化および励起に用いられ、従って発光効率の向上が可能となる。
【００１９】
本発明によって提供される解決法は、現技術および市販のパネル回路を用いて、むしろ低周波信号によってセルをアドレスすること、およびマイクロ波範囲（f＞200MHz）の高周波フィールドによって放電を維持することにある。
【００２０】
本発明の利点は主として以下の点にある：
a）本発明の主な利点は発光効率の向上である。これはマイクロ波プラズマにおいて消費されるエネルギーのほとんどはガスの励起およびイオン化のために用いられることによる。プラズマ維持電極が存在しないことは、低周波数パルス以外にはイオン衝撃および壁へのスパッタは存在しないことを意味し、従ってこの形態のエネルギーはほとんどないことになる。これはパネルのセル壁が浮遊電位にあることによるものであり、これらの壁に衝突するイオンのエネルギーはおおよそ10電子ボルトを超えないことを意味する。結果としてマグネシア保護層の寿命は著しく延び、これは実質的にパネル寿命の向上につながる。
【００２１】
一般にマイクロ波プラズマの電子群は、圧力範囲に依存する数eVのマクスウェル曲線に近似のエネルギー分布関数を有し、一方、低周波または高周波放電では高エネルギー電子、すなわち2次電子の大きな電子群を含む関数となる。これらの高エネルギー電子は、より高いエネルギーレベルのイオン化および励起を助長し、主としてUVフォトンを生じさせる低エネルギーレベルの励起の損失につながる。従ってマイクロ波プラズマにおいてはこの電子群の存在しないためUV発生をより効果的に起こすことができる。
【００２２】
高いセル発光効率は、UVフォトンの発生を最適化するガスまたは混合ガスを選択することによって得ることができる。実際、マイクロ波励起を用いた場合、低周波及び高周波放電での制約に比べて、ガスおよび作動圧力の選択肢はかなり広い。言い換えると、プラズマセルの理想的な動作点を選択するに当たってかなりの自由度がある；
b）本発明の1つの重要な利点は、片側の後面を介しての出力の投与と他方の前面の電極によるセルのアドレス化が異なる経路に従い、従って機能の分離が可能となることである；
c）別の利点は、セル構造およびセルがアドレス化される方法の両方の点において提案技術は単純であるということである。例えば行（またはライン）電極と列電極のマトリクス配列は、幅の狭い電極を用いて単純な交差させる技術によって形成される。これらの電極は低周波制御に対してのみ用いられ、維持段階の間の確実なメモリ充電、すなわちメモリマージン（上述のような）のための、いかなる幅広電極も必要ではない；
d）ブレイクダウン電圧は制御用電子機器の構成体によって過度に高くならないように制限され、もはや電力消費による制限はなされない。これはセルの制御においては画像当たりのパルスの最小値のみが必要であり、パルス電圧値はもはや重要なパラメータではないためである。これに対し動作マージンの観点からは、高いブレイクダウン電圧により極めて大きなマージンを確保できる。しかしながら、行電極および列電極の間に挿入された誘電体でのブレイクダウンのリスクを避けるため、数十ミクロンの厚さの誘電体が必要となる。
【００２３】
e）マイクロ波では、維持段階中のメモリの電荷を除去するため、各画像サブスキャンに先立って除去パルスを印加させなければならないという問題を回避できる。従来技術のパネル構造においては、各維持サイクルの終わりにメモリの電荷を除去するため、従ってセルをリセットするためにこのパルスが必要である。この除去パルスは、高周波維持パルスの場合にも必要である。高周波電極領域におけるわずかの不均衡性および差異は電極電位の不均衡に結びつき、結果として、維持サイクルが完了してもメモリ電荷が残存することになる；
f）基本セルの発光強度は、プラズマが画像の最後に照射された瞬間から、マイクロ波フィールドの印加期間で制御できる；
g）セルの寸法およびセル全体の動作圧力は現在の技術と同等であるものの、動作の許容度は著しく広くなる。この技術においては、バリアリブの高さはもはや重要なパラメータではなく、バリアリブ高さを500μmを超えるようにする加工制御技術が要求される高周波技術の場合であっても同様である。
【００２４】
本発明は、添付図面を参照して、本発明を限定するものではない例示用に提供された以下の説明を読むことでより明確に理解されるであろう。
【００２５】
タイミング図は実際のスケール値を反映してはおらず、スケールを考慮すると細部が不明確になるため、ある詳細部をより明確に図示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のプラズマパネルの製作について前板、後板の順に説明する。これらはいずれもこのプラズマディスプレイパネルの製作に必要なものである。
【００２７】
i）図3に示すようにアドレス化および放電は、パネルの前板に設置された電極のマトリクス配列によって行われる。第1の配列の列電極Yはガラス基板1上に形成され、第2の配列の行電極Xと交差する。2つの配列は誘電体層2によって分離されている。第2の電極配列は誘電体層2、およびマグネシア系の保護層3によって被覆され、後者は2次電子放出表面としても作用する。誘電体層2の厚さには既知の方法が適用され、特にパネルに充填された放電ガスの性質および圧力に応じて変化させる。
【００２８】
ii）放電に電極ではなく、マイクロ波出力を利用するため、マイクロ波が印加される後板の構造は適切に設計する必要がある。図4に示すように、後面からはいかなる電極または導電層も完全に排除され、後面には主として低損失の硬い不透明誘電体からなる基板4がある。誘電体は用いられるマイクロ波の周波数範囲で低損失のものが好ましい。この基板4は前板のX電極およびY電極の交差の中心に設計された空洞を形成するバリアリブ5の配列を有する。これらの空洞の壁は蛍光体6R、6B、6Gで被覆され、プラズマ放電によって放射される紫外線の励起を通じて、画像を表示する3原色、すなわち赤、緑および青の可視光を得ることができる。
【００２９】
次に前板はそれ自身は既知の方法で後板と接合され、両者を重ね合わせたときに前板の各電極交差部が後板のセルと合うようにされる。
【００３０】
そのようなマイクロ波維持パネル内の放電ガス圧力は低いことが好ましく、例えば従来のAC維持プラズマパネル内の放電ガス圧力の約1/10倍である。
【００３１】
次にプラズマパネルはその後面に、パネルの活性部分に対応する誘電体基板4の表面全体に印加するのに適したマイクロ波装置を有するように提供される。
【００３２】
得られるパネル構造を図5および6に示す。パネルの後板の後ろ7にマイクロ波出力を印加する場合、前記後板の表面全体に均一なフィールドを提供するため、マイクロ波装置は、各画像サブスキャンの間、上限を定めるフィールド振幅調整器を有し、前記上限は維持電圧に応じて、維持フィールドによって定められ、維持電圧にはセル当たり約20ボルトに一致する電圧マージンが重畳される。フィールドの振幅は、それ自体は既知の方法で適用され、パネルの全てのセルを維持することは可能であるが、非アドレス化セルを始動させるには十分に小さい。
【００３３】
マイクロ波放射を回避するため、パネルの後面にはマイクロ波スクリーン8が提供される。前面のマイクロ波スクリーンは電極のマトリクス配列によって提供される。
【００３４】
電極幅が狭くてもセルフィルファクターを損なわないようにするため、マイクロ波プラズマの拡散によってセル空間全体を満たす。図6に示すように、電極Xおよび電極Yの位置はセルの中心からずれており、前板の可視光に対する透明度を向上させる一方、バリアリブからある程度離れた状態は維持しており、衝突電圧はそれほど増大しない。
【００３５】
図7には図5のパネルの変形例を示す。前板は3電極配列を有し、これには平行な同一面の電極組Y’の２つの配列を含む。図5の構成物と同じ構成物は同じ参照符号で表示される（‘の符号を除く）。符号10はマグネシア層に対応し、符号YB’は導電度を向上するため透明電極Y’に施される不透明導電体バスに対応する。
【００３６】
図8には図7のパネルの変形例を示す。配列において対の各電極は隣接セル2行の代わりとなり、セルを分離するバリアリブの上に設置される。従って光の透過にとって最も広い開口部が各セルに対して提供されるという利点がある。従って連続した2「行」の電極は、側面にあるセルの行に対して1つの組を形成し、それによって、各セルにおいて大きなギャップを得ることが可能となる。各セルにおける「行」電極に設けられた突起は放電の開始を容易にする。
【００３７】
図9には特にアドレス段階の間、列電極Xを介して適当なパルスVXで図8のパネルにおいて放電を開始するため、行電極Yn-1、Yn、Yn+1に印加される電圧のタイミング図を示す。
【００３８】
本発明のパネルの駆動方法の1つについて図2を参照して以下説明する。この方法は：
a）プラズマ衝突電圧よりも大きなパルス振幅VX+VYを行電極Xまたは走査電極と、列電極Yまたはデータ電極との間に印加してセルのアドレス化する段階。従って放電が開始される結果、アドレス化セルにおいてメモリ表面電荷が生じる；
b）後板を介してパネルの後板全体に均一に分布するマイクロ波電界MWを印加する段階。マイクロ波電解MWの大きさSMWは、プラズマを維持するのに必要な電界よりも大きくなければならないが、セルの放電が開始する電界よりも小さい；
c）空間電荷を発生させるため、電極を制御して、いくつかのパルスSS-BF.1、…、SS-BF.nなどを印加することによりアドレス化セルにおいて放電を開始させる段階。メモリ電荷による電圧と、マイクロ波フィールドに対応した電圧とを重畳したこれらの信号の振幅はプラズマ衝突電圧よりも大きくなければならない。これらの信号の振幅単独では、プラズマ衝突電圧よりも小さくなければならない。従って維持段階中、従来の「低周波」維持信号SS-BF.1、…、SS-BF.nなどがパネルの全放電領域に印加され、アドレス化領域の空間内に電荷が維持される。空間電荷の維持、すなわち壁への拡散および再結合による損失を相殺する電荷の発生は、一連のセルの全表面にマイクロ波フィールドを印加することによって行われる。ポイントb）より、このフィールドは非アドレス化セルにおいて放電を開始するには十分ではない；
d）印加したマイクロ波フィールドをカットオフ（オフ状態に）することにより各画像走査の終わりにプラズマを消滅させる段階。
【００３９】
動作マージンは低周波ブレイクダウン電圧およびマイクロ波の消滅電圧により定められる。これはマイクロ波によるプラズマ放電維持段階中にメモリ電荷は完全に除去され、もはや消滅電位には寄与しないからである。
【００４０】
最後のタイミング図9には、先に示した駆動方法による放電における紫外線放射強度を極めて概略的に示す。
【００４１】
本発明は主として、前板には2つの電極配列が設けられ、後板にはバリアリブの配列が設けられたプラズマパネルについて、画像サブスキャンの間マイクロ波フィールドが連続して印加される駆動方法の観点から説明された。これらは以下の請求項の範囲から逸脱しないで、他の形式のプラズマパネルにあるいは他の駆動方法に適用できることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術のAC構造のパネルおよびRF構造のパネルの放電（VSh=放電時のシース電圧、VE=放電が起こるセルの電極電位）に関する動作の比較を示す図である。
【図２】アドレス電圧信号SAXおよびSAYのそれぞれ電極XおよびYへの印加タイミング図、および本発明によるプラズマパネルの駆動方法の一実施例である後面のマイクロ波信号SMWの印加タイミング図である。
【図３】本発明の1実施例における前板の断面概略図である。
【図４】本発明の1実施例における後板の断面概略図である。
【図５】本発明の1実施例におけるプラズマパネル全体の断面概略図である。
【図６】前板の電極交差部がセルの中心からずれている、図5のパネルの変形例の上面図である。
【図７】前板が平行な同一面の電極組の2つの配列を含む3電極配列を有する図5のパネルの変形例である。
【図８】配列の電極組の各電極が2つの隣接するセルの行の代わりとなり、セルを分離するバリアリブの上に置かれている、図7によるパネルの変形例の上面図である。
【図９】図8のパネルにおいて放電を開始するため、行電極Yn-1、Yn、Yn+1に印加される電圧のタイミング図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2005524120.tif 000012
2005524120.tif 000013
2005524120.tif 000014
2005524120.tif 000015
2005524120.tif 000016
2005524120.tif 000017