JP4184222B2 - Gas discharge panel and gas light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、ガス放電パネル及びガス発光デバイスといったガス放電管に関するものであって、特に、高精細用のプラズマディスプレイパネルに関する。 The present invention relates to a gas discharge tube such as a gas discharge panel and a gas light emitting device, and more particularly to a high-definition plasma display panel.
近年、ハイビジョンをはじめとする高品位で大画面のテレビに対する期待が高まっている中で、CRT,液晶ディスプレイ(以下、LCDと記載する),プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel,以下PDPと記載する)といった各ディスプレイの分野において、これに適したディスプレイの開発が進められている。 In recent years, expectations for high-definition and large-screen televisions such as high-definition television are increasing, and CRT, liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD), plasma display panel (hereinafter referred to as PDP). In the field of each display, development of a display suitable for this is underway.
従来からテレビのディスプレイとして広く用いられているCRTは、解像度・画質の点で優れているが、画面の大きさに伴って奥行き及び重量が大きくなる点で40インチ以上の大画面には不向きである。また、LCDは、消費電力が少なく、駆動電圧も低いという優れた性能を有しているが、大画面を作製するのに技術上の困難性があり、視野角にも限界がある。 CRTs that have been widely used as television displays have been excellent in terms of resolution and image quality, but are not suitable for large screens of 40 inches or more in that the depth and weight increase with the size of the screen. is there. LCDs have excellent performance such as low power consumption and low driving voltage, but there are technical difficulties in producing a large screen, and the viewing angle is limited.
これに対して、PDPは、小さい奥行きでも大画面を実現することが可能であって、既に50インチクラスの製品も開発されている。
PDPは、大別して直流型(DC型)と交流型(AC型)とに分けられるが、現在では大型化に適したAC型が主流となっている。
一般的な交流面放電型PDPは、フロントカバープレートとバックプレートとが隔壁を介して平行に配され、隔壁で仕切られた放電空間内には放電ガスが封入されている。そして、フロントカバープレート上には表示電極が配設され、その上を鉛ガラスからなる誘電体層で覆われ、バックプレート上には、アドレス電極と隔壁と、赤または緑または青の紫外線励起蛍光体からなる蛍光体層とが配設されている。
On the other hand, the PDP can realize a large screen even with a small depth, and a 50-inch class product has already been developed.
PDPs are roughly classified into a direct current type (DC type) and an alternating current type (AC type). At present, the AC type suitable for increasing the size is the mainstream.
In a general AC surface discharge type PDP, a front cover plate and a back plate are arranged in parallel via a partition, and a discharge gas is enclosed in a discharge space partitioned by the partition. A display electrode is disposed on the front cover plate, and is covered with a dielectric layer made of lead glass. On the back plate, an address electrode and a barrier rib, and red, green, or blue UV-excited fluorescence. And a phosphor layer made of a body.
放電ガスの組成としては、一般的にヘリウム[He]とキセノン[Xe]の混合ガス系やネオン[Ne]とキセノン[Xe]との混合ガス系が用いられており、その封入圧力は、放電電圧を250V以下に抑えることを考慮して、通常、100〜500Torr程度の範囲に設定されている(例えば、M.Nobrio,T.Yoshioka,Y.Sano,K.Nunomura,SID94' Digest 727〜730 1994参照)。 As the composition of the discharge gas, a mixed gas system of helium [He] and xenon [Xe] or a mixed gas system of neon [Ne] and xenon [Xe] is generally used. In consideration of suppressing the voltage to 250 V or less, it is usually set in the range of about 100 to 500 Torr (for example, M. Nobrio, T. Yoshioka, Y. Sanano, K. Nunomura, SID94 'Digest 727-730). 1994).
PDPの発光原理は基本的に蛍光灯と同様であって、電極に印可してグロー放電を発生させることによりXeから紫外線を発生し、蛍光体を励起発光させるが、放電エネルギの紫外線への変換効率や、蛍光体における可視光への変換効率が低いので、蛍光灯のように高い輝度を得ることは難しい。
この点に関して、応用物理Vol.51,No.3 1982年 ページ344〜347には、He−Xe,Ne−Xe系のガス組成のPDPにおいて、電気エネルギーの約2%しか紫外線放射に利用されておらず、最終的に可視光に利用されるのは0.2%程度ということが記載されている(光学技術コンタクトVol.34,No.1 1996年 ページ25,FLAT PANEL DISPLAY 96' Part5−3,NHK 技術研究第31巻第1号 昭和54年 ページ18参照)。
The light emission principle of a PDP is basically the same as that of a fluorescent lamp. When a glow discharge is generated by applying it to an electrode, ultraviolet rays are generated from Xe, and the phosphor is excited to emit light, but the discharge energy is converted into ultraviolet rays. Since the efficiency and the efficiency of conversion to visible light in the phosphor are low, it is difficult to obtain a high luminance like a fluorescent lamp.
In this regard, Applied Physics Vol. 51, no. 3 1982, pages 344 to 347 show that only about 2% of electric energy is used for ultraviolet radiation in He-Xe, Ne-Xe gas composition PDPs, and finally used for visible light. Is about 0.2% (Optical Technology Contact Vol. 34, No. 1 1996, page 25, FLAT PANEL DISPLAY 96 'Part 5-3, NHK Technology Research Vol. 31, No. 1, Showa 54 Year page 18).
このような背景のもとで、PDPをはじめとする放電パネルでは、発光効率を向上させて高輝度を実現させると共に放電電圧を低く抑える技術が望まれている。
このような要請は、ディスプレイの市場から見ても存在する。例えば、現在の40〜42インチクラスのテレビ用のPDPにおいて、NTSCの画素レベル(画素640×480個,セルピッチ0.43mm×1.29mm,1セルの面積0.55mm2)の場合には、1.2 lm/w及び400cd/m2程度のパネル効率と画面輝度が得られている(例えば、FLAT−PANEL DISPLAY1997 Part5−1 P198)。
Under such a background, there is a demand for a technique for improving the light emission efficiency to realize high luminance and reducing the discharge voltage in a discharge panel such as a PDP.
Such a request also exists from the display market. For example, in the current PDP for a 40-42 inch class television, in the case of NTSC pixel level (640 pixels × 480 pixels, cell pitch 0.43 mm × 1.29 mm, 1 cell area 0.55 mm 2 ), Panel efficiency and screen brightness of about 1.2 lm / w and 400 cd / m 2 have been obtained (for example, FLAT-PANEL DISPLAY 1997 Part5-1 P198).
これに対して、近年期待されているフルスペックの42インチクラスのハイビジョンテレビでは、画素数が1920×1125で、セルピッチは0.15mm×0.48mmとなる。この場合、1セルの面積は0.072mm2であって、NTSCの場合と比べて1/7〜1/8となる。そのため、42インチのハイビジョンテレビ用のPDPを、従来通りのセル構成で作成した場合、パネル効率は、0.15〜0.17 lm/wで画面の輝度は50〜60cd/m2程度に低下することが予想される。 On the other hand, in a full-spec 42-inch class high-definition television expected in recent years, the number of pixels is 1920 × 1125 and the cell pitch is 0.15 mm × 0.48 mm. In this case, the area of one cell is 0.072 mm 2 , which is 1/7 to 1/8 as compared with the case of NTSC. Therefore, when a 42-inch high-definition television PDP is created with a conventional cell configuration, the panel efficiency is 0.15 to 0.17 lm / w and the screen brightness is reduced to about 50 to 60 cd / m 2. Is expected to.
従って、42インチのハイビジョンテレビ用のPDPにおいて、現行のNTSCのCRT並の明るさ(500cd/m2)を得ようとすれば、効率を10倍以上(5 lm/w以上)に向上させることが必要となる(例えば、「フラットパネル ディスプレイ 1997 第5−1部200頁」参照 )。
また、PDPにおいて良好な画質を得るためには、輝度だけではなく色純度を向上させて白バランスを調整することも重要である。
Therefore, in a 42-inch high-definition television PDP, if the brightness (500 cd / m 2 ) comparable to the current NTSC CRT is to be obtained, the efficiency will be increased by 10 times or more (5 lm / w or more). (For example, see “Flat Panel Display 1997, Part 5-1,
In order to obtain good image quality in the PDP, it is also important to adjust the white balance by improving not only the luminance but also the color purity.
このような発光効率の向上及び色純度の向上という課題に対して、いろいろな研究や発明がなされている。
例えば、放電ガスの組成を工夫する試みとして、特公平5−51133号公報には、アルゴン(Ar)−ネオン(Ne)−キセノン(Xe)の3成分の混合ガスを用いる発明が記載されている。
Various studies and inventions have been made on the problems of improving luminous efficiency and color purity.
For example, as an attempt to devise the composition of the discharge gas, Japanese Patent Publication No. 5-51133 describes an invention using a mixed gas of three components of argon (Ar) -neon (Ne) -xenon (Xe). .
このようにアルゴンを入れることによって、ネオンから可視光の発光を減少させ、色純度を向上させることができるが、発光効率の向上についてはあまり期待することはできない。
また、特許2616538号では、ヘリウム(He)−ネオン(Ne)−キセノン(Xe)の3成分の混合ガスを用いることが記載されている。
By adding argon in this way, it is possible to reduce the emission of visible light from neon and improve the color purity, but it cannot be expected much about the improvement of the luminous efficiency.
Japanese Patent No. 2616538 describes using a mixed gas of three components of helium (He) -neon (Ne) -xenon (Xe).
これによって得られる発光効率は、ヘリウム(He)−キセノン(Xe)やネオン(Ne)−キセノン(Xe)という2成分ガスの場合よりも向上するが、NTSCの画素レベルで1 lm/w程度であって、更に発光効率を向上できる技術が望まれる。
本発明は、このような背景のもとになされたものであって、PDPをはじめとするガス放電パネルにおいて、パネル輝度及び放電エネルギの可視光への変換効率を向上させると共に、色純度の良好な発光を得ることの可能なものを提供することを主な目的とする。
The luminous efficiency obtained thereby is improved as compared with the case of two-component gases such as helium (He) -xenon (Xe) and neon (Ne) -xenon (Xe), but is about 1 lm / w at the pixel level of NTSC. Therefore, a technique that can further improve the luminous efficiency is desired.
The present invention has been made based on such a background, and in a gas discharge panel such as a PDP, the panel luminance and the conversion efficiency of the discharge energy into visible light are improved and the color purity is good. The main purpose is to provide a device capable of obtaining a sufficient light emission.
上記目的を達成するため、本発明は、ガス放電パネルにおいて、ガス媒体の封入圧力を従来よりも高い800〜4000Torrに設定した。
この構成によって発光効率が向上する主な理由は、次のようなものである。
従来のPDPにおいては、ガス媒体の封入圧力は、通常500Torr未満であり、放電に伴って発生する紫外線は、共鳴線(中心波長147nm)が大部分である。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in the gas discharge panel, the sealing pressure of the gas medium is set to 800 to 4000 Torr, which is higher than before.
The main reason why the luminous efficiency is improved by this configuration is as follows.
In the conventional PDP, the gas medium sealing pressure is usually less than 500 Torr, and the ultraviolet rays generated by the discharge are mostly resonance lines (center wavelength 147 nm).
これに対して、上記のように封入圧力が高い場合(即ち、放電空間内に封入されている原子の数が多い場合)は、分子線(中心波長154nm,173nm)の割合が多くなる。ここで、共鳴線は自己吸収があるのに対して、分子線は自己吸収がほとんどないので、蛍光体層に照射される紫外線の量が多くなり、輝度及び発光効率が向上する。
また、通常の蛍光体においては、紫外線から可視光への変換効率が、長波長側でより大きい傾向にあることも、輝度及び発光効率が向上する理由ということができる。
On the other hand, when the enclosure pressure is high as described above (that is, when the number of atoms enclosed in the discharge space is large), the ratio of molecular beams (center wavelengths 154 nm and 173 nm) increases. Here, since the resonance line has self-absorption, the molecular beam hardly has self-absorption, so that the amount of ultraviolet rays irradiated to the phosphor layer increases, and the luminance and the light emission efficiency are improved.
In addition, in ordinary phosphors, the conversion efficiency from ultraviolet rays to visible light tends to be larger on the long wavelength side, which can be said to be a reason for improving luminance and light emission efficiency.
ところで、ガス放電パネルにおいて、ガス媒体には一般的にネオン(Ne)やキセノン(Xe)が含まれるが、封入圧力が比較的低い場合にはネオン(Ne)からの可視光によって色純度の劣化が問題になりやすいのに対して、本発明のように封入ガス圧力が高い場合は、ネオン(Ne)からの可視光がプラズマ内部でほとんど吸収されるため、外部には放出されにくい。従って、従来のPDPと比べて色純度も向上することになる。 By the way, in a gas discharge panel, neon (Ne) or xenon (Xe) is generally included in a gas medium, but when the sealing pressure is relatively low, color purity is deteriorated by visible light from neon (Ne). On the other hand, when the filled gas pressure is high as in the present invention, visible light from neon (Ne) is almost absorbed inside the plasma, and is not easily released to the outside. Accordingly, the color purity is improved as compared with the conventional PDP.
また、従来のPDPでは、放電形態が第1形グロー放電であるが、本発明のように800〜4000Torrという高圧に設定すると、線条グロー放電或は第2形グロー放電が生じやすくなると考えられる。従って、これによって、放電の陽光柱での電子密度が高くなり、エネルギーが集中的に供給されるので、紫外線の発光量が増加するということもできる。 Further, in the conventional PDP, the discharge form is the first type glow discharge. However, when it is set to a high pressure of 800 to 4000 Torr as in the present invention, it is considered that the line glow discharge or the second type glow discharge is likely to occur. . Accordingly, this increases the electron density in the positive column of the discharge, and energy is supplied in a concentrated manner, so that it can be said that the amount of ultraviolet light emission increases.
更に、封入圧力が大気圧(760Torr)を越えているため、大気中の不純物がPDPの中に侵入することが防止されるという効果もある。
なお、封入圧力800〜4000Torrの範囲の中でも、800Torr以上1000Torr未満、1000Torr以上1400Torr未満、1400Torr以上2000Torr未満、2000Torr以上4000Torr以下の各範囲において、実施の形態で説明するような特徴が見られる。
Furthermore, since the sealing pressure exceeds atmospheric pressure (760 Torr), there is an effect that impurities in the atmosphere are prevented from entering the PDP.
Note that the characteristics described in the embodiments can be seen in the ranges of 800 to 4000 Torr of the sealing pressure, in the ranges of 800 Torr to less than 1000 Torr, 1000 Torr to less than 1400 Torr, 1400 Torr to less than 2000 Torr, and 2000 Torr to 4000 Torr.
また、封入するガス媒体を、従来のネオン−キセノンやヘリウム−キセノンといったガス組成に換えて、ヘリウム,ネオン,キセノン,アルゴンからなる4元系の希ガス混合物をガス媒体として用いれば、キセノンの量は比較的少量でも高輝度及び高発光効率を得ることができる。即ち、低放電電圧で且つ高発光効率のPDPを得ることができる。
ここで、アルゴンの含有量を0.5体積%以下、ヘリウムの含有量を55体積%未満とすることが、放電電圧を低下させる上で好ましい。
Further, if the gas medium to be sealed is changed to a conventional gas composition such as neon-xenon or helium-xenon, and a quaternary rare gas mixture composed of helium, neon, xenon, and argon is used as the gas medium, the amount of xenon Can obtain high luminance and high luminous efficiency even in a relatively small amount. That is, a PDP having a low discharge voltage and high luminous efficiency can be obtained.
Here, it is preferable that the argon content is 0.5 volume% or less and the helium content is less than 55 volume% in order to reduce the discharge voltage.
そして、このような4元系のガス媒体を、800Torrから4000Torrという高圧で封入すれば、特に、放電電圧の上昇を抑えつつ、輝度及び発光効率を向上させるのに効果的である。
また、表示電極とアドレス電極とが放電空間を挟んで対向して配置されたパネル構成の場合、封入圧力を高圧に設定すると、アドレシング時の電圧も高くなってしまう傾向にあるが、表示電極とアドレス電極とをフロントカバープレートあるいはバックプレートのどちらか一方の表面上に、誘電体層を介して積層させた構造とすれば、封入圧力が高い場合でも比較的低い電圧でアドレシングを行うことができる。
If such a quaternary gas medium is sealed at a high pressure of 800 Torr to 4000 Torr, it is particularly effective to improve luminance and luminous efficiency while suppressing an increase in discharge voltage.
In addition, in the case of a panel configuration in which the display electrode and the address electrode are arranged to face each other across the discharge space, if the sealing pressure is set to a high pressure, the voltage at the time of addressing tends to increase. If the address electrode is laminated on the surface of either the front cover plate or the back plate via a dielectric layer, addressing can be performed at a relatively low voltage even when the sealing pressure is high. .
以上説明したように、本発明のガス放電パネルでは、ガス媒体の封入圧力を従来よりも高い800〜4000Torrの範囲内(上記領域1〜4の各範囲)に設定することによって、従来よりも発光効率及びパネル輝度を向上することが可能となる。
また、封入するガス媒体を、従来のガス組成に換えて、ヘリウム,ネオン,キセノン,アルゴンを含む希ガスの混合物とし、好ましくは、Arの含有量0.5体積%以下、Heの含有量を55体積%未満とすることによって、発光効率を向上すると共に放電電圧を低下させることができる。また、表示電極とアドレス電極とをフロントカバープレートあるいはバックプレートのどちらか一方の表面上に、誘電体層を介して積層させた構造とすれば、封入圧力が高い場合でも比較的低い電圧でアドレシングを行うことができる。
As described above, in the gas discharge panel according to the present invention, the gas medium sealing pressure is set in a range of 800 to 4000 Torr (each range of the
Further, the gas medium to be sealed is a mixture of rare gases containing helium, neon, xenon, and argon, instead of the conventional gas composition, and preferably the Ar content is 0.5 volume% or less and the He content is By setting it to less than 55% by volume, the light emission efficiency can be improved and the discharge voltage can be lowered. In addition, if the display electrode and the address electrode are stacked on the surface of either the front cover plate or the back plate via a dielectric layer, the addressing can be performed at a relatively low voltage even when the sealing pressure is high. It can be performed.
このような本発明は、ガス放電パネルの省電力化に有効であって、特に高精細用のPDPの輝度向上及び省力化に有効である。
また、ガス放電パネルに限らず、蛍光燈などのガス発光デバイスも含めて、一般的なガス放電管の輝度向上及び省力化に有効である。
The present invention as described above is effective for power saving of the gas discharge panel, and particularly effective for improving the luminance and saving power of the high-definition PDP.
In addition to gas discharge panels, it is effective for improving the luminance and saving labor of general gas discharge tubes including gas light emitting devices such as fluorescent lamps.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
(PDPの全体的な構成及び製法)
図1は、本実施の形態の交流面放電型PDPの概略を示す斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below.
(Embodiment 1)
(Overall structure and manufacturing method of PDP)
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an AC surface discharge type PDP according to the present embodiment.
このPDPは、前面ガラス基板11上に表示電極(放電電極)12a,12b、誘電体層13、保護層14が配されてなる前面パネル10と、背面ガラス基板21上にアドレス電極22、誘電体層23が配された背面パネル20とが、表示電極12a,12bとアドレス電極22とを対向させた状態で間隔をおいて互いに平行に配されて構成されている。そして、前面パネル10と背面パネル20との間隙は、ストライプ状の隔壁30で仕切られることによって放電空間30が形成され、当該放電空間40内には放電ガスが封入されている。
This PDP includes a
また、この放電空間40内において、背面パネル20側には、蛍光体層31が配設されている。この蛍光体層31は、赤,緑,青の順で繰返し並べられている。
表示電極12a,12b及びアドレス電極22は、共にストライプ状の銀電極であって、表示電極12a,12bは隔壁30と直交する方向に、アドレス電極22は隔壁30と平行に配されている。
In the
The
そして、表示電極12a,12bとアドレス電極22が交差するところに、赤,緑,青の各色を発光するセルが形成されたパネル構成となっている。
誘電体層13は、前面ガラス基板11の表示電極12a,12bが配された表面全体を覆って配設された20μm程度の厚さを有する鉛ガラスなどからなる層である。
保護層14は、酸化マグネシウム(MgO)からなる薄層であって、誘電体層13の表面全体を覆っている。
The
The
The
隔壁30は、背面パネル20の誘電体層23の表面上に突設されている。
このPDPの駆動時には、駆動回路を用いて、点灯させようとするセルの表示電極12aとアドレス電極22間に印可してアドレス放電を行った後に、表示電極12a,12b間にパルス電圧を印可して維持放電を行うことによって紫外線を発光し、これを蛍光体層31で可視光に変換することによって発光するようになっている。
The
When this PDP is driven, a pulse voltage is applied between the
このような構成のPDPは、以下のように作製される。
前面パネルの作製:
前面パネル10は、前面ガラス基板11上に表示電極12a,12bを形成し、その上から鉛系のガラスを塗布し焼成することにより誘電体層13を形成し、更に誘電体層13の表面に保護層14を形成しその表面に微細な凹凸を形成することによって作製する。
The PDP having such a configuration is manufactured as follows.
Front panel fabrication:
The
表示電極12a,12bは、銀電極用のペーストをスクリーン印刷した後に焼成する方法で形成する。
また、鉛系の誘電体層13の組成は、酸化鉛[PbO]70重量%,酸化硼素[B2O3]15重量%,酸化硅素[SiO2]15重量%であって、スクリーン印刷法と焼成によって形成する。具体的には、有機バインダー[α−ターピネオールに10%のエチルセルロースを溶解したもの]に混合してなる組成物を、スクリーン印刷法で塗布した後、580°で10分間焼成することによって形成し、その膜厚は20μmに設定した。
The
The composition of the lead-based
保護層14は、アルカリ土類の酸化物(ここでは酸化マグネシウム[MgO])からなり、(100)面配向或は(110)面配向された緻密な結晶構造の膜であって、その表面に微細な凹凸を有した構造となっている。本実施の形態では、CVD法(熱CVD法,プラズマCVD法)を用いて、このような(100)面或は(110)面配向のMgOからなる保護層を形成し、次にこの表面にプラズマエッチング法を用いて凹凸を形成する。なお、保護層14の形成方法及びその表面への凹凸形成方法については後で詳述する。
The
背面パネルの作製:
背面ガラス基板21上に、銀電極用のペーストをスクリーン印刷しその後焼成する方法によってアドレス電極22を形成し、その上に前面パネル10の場合と同様にスクリーン印刷法と焼成によって鉛系のガラスからなる誘電体層23を形成する。次にガラス製の隔壁30を所定のピッチで固着する。そして、隔壁30に挟まれた各空間内に、赤色蛍光体,緑色蛍光体,青色蛍光体の中の1つを塗布して焼成することによって蛍光体層31を形成する。各色の蛍光体としては、一般的にPDPに用いられている蛍光体を用いることができるが、ここでは次の蛍光体を用いる。
Back panel fabrication:
An
赤色蛍光体: (YxGd1-x)BO3:Eu3+
緑色蛍光体: BaAl12O19:Mn
青色蛍光体: BaMgAl14O23:Eu2+
パネル張り合わせによるPDPの作製:
次に、このように作製した前面パネルと背面パネルとを封着用ガラスを用いて張り合せると共に、隔壁30で仕切られた放電空間30内を高真空(8×10-7Torr)に排気した後、所定の組成の放電ガスを所定の圧力で封入することによってPDPを作製する。
Red phosphor: (Y x Gd 1-x ) BO 3 : Eu 3+
Green phosphor: BaAl 12 O 19 : Mn
Blue phosphor: BaMgAl 14 O 23 : Eu 2+
Production of PDP by panel bonding:
Next, the front panel and the rear panel thus manufactured are bonded together using sealing glass, and the
(放電ガスの圧力及び組成について)
放電ガスの封入圧力は、従来の一般的な封入圧力よりも高い範囲であって、大気圧(760Torr)を越えた800〜4000Torrの範囲に設定する。これによって、輝度及び発光効率を従来よりも向上させることができる。
なお、本実施形態では、放電ガスを高圧で封入するために、パネル張り合せ時において、前面パネルと背面パネルの外周部だけではなく、隔壁30の上にも封着用ガラスを塗布した後に貼り合わせて焼成を行う(詳細については、日本特許出願番号:平9−344636参照)。これによって、4000Torr程度の高圧でのガス封入にも十分に耐えるPDPを作製することができる。
(Discharge gas pressure and composition)
The charging pressure of the discharge gas is set in a range higher than the conventional general sealing pressure and in a range of 800 to 4000 Torr exceeding the atmospheric pressure (760 Torr). Thereby, the luminance and the light emission efficiency can be improved as compared with the conventional case.
In this embodiment, in order to enclose the discharge gas at a high pressure, not only the outer peripheral portions of the front panel and the rear panel but also the sealing glass is applied on the
封入する放電ガスとしては、発光効率の向上と放電電圧の低下を図るために、従来のヘリウム−キセノン系やネオン−キセノン系といったガス組成に代えて、ヘリウム(He),ネオン(Ne),キセノン(Xe),アルゴン(Ar)を含む希ガスの混合物を用いることが望ましい。ここで、アルゴンの含有量は0.5体積%以下、ヘリウムの含有量は55体積%未満とすることが好ましく、ガス組成の具体例としては、He(30%)−Ne(67.9%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)というガス組成を挙げることができる(なお、ガス組成式中の%は体積%を表わす。以下同様。)。 As the discharge gas to be sealed, helium (He), neon (Ne), xenon is used instead of the conventional helium-xenon or neon-xenon gas composition in order to improve luminous efficiency and lower discharge voltage. It is desirable to use a mixture of rare gases containing (Xe) and argon (Ar). Here, the argon content is preferably 0.5% by volume or less and the helium content is preferably less than 55% by volume. As a specific example of the gas composition, He (30%)-Ne (67.9%) ) -Xe (2%)-Ar (0.1%) (% in the gas composition formula represents volume%, and so on).
詳しくは後述するが、このような放電ガス組成の設定並びに封入圧力の設定は、いずれもPDPの発光効率及びパネル輝度に寄与するものであって、特に、上記放電ガス組成の設定と封入圧力の設定とを組み合わせることにより、従来と比べて、放電電圧の上昇を抑えつつ、発光効率及びパネル輝度大きく向上させることができる。
また、封入圧力が常圧以下(従来の500Torr程度以下)ときには、ネオン(Ne)から可視光が外部に放出されることによって色純度が低下しやすいが、封入圧力が800Torr以上の高圧になると、ネオン(Ne)から可視光が発生しても、プラズマ内部でほとんど吸収されるため、外部にはほとんど放出されない。従って、封入圧力が常圧以下(500Torr程度以下)の場合と比べて、色純度も向上させることができる。
As will be described in detail later, the setting of the discharge gas composition and the setting of the sealing pressure both contribute to the light emission efficiency and the panel brightness of the PDP. By combining the setting, the light emission efficiency and the panel luminance can be greatly improved while suppressing an increase in the discharge voltage as compared with the conventional case.
In addition, when the sealing pressure is normal pressure or less (about 500 Torr or less in the past), the color purity is likely to be reduced due to the emission of visible light from neon (Ne), but when the sealing pressure becomes a high pressure of 800 Torr or more, Even if visible light is generated from neon (Ne), it is almost absorbed inside the plasma and is therefore hardly emitted to the outside. Therefore, color purity can be improved as compared with the case where the sealing pressure is normal pressure or less (about 500 Torr or less).
また、封入圧力が大気圧を越えれば、大気中の不純物が放電空間30の中に侵入することも防止される。
本実施の形態では、PDPのセルサイズは、40インチクラスのハイビジョンテレビに適合するよう、セルピッチを0.2mm以下とし、表示電極12a,12bの電極間距離dを0.1mm以下に設定する。
Further, if the enclosed pressure exceeds atmospheric pressure, impurities in the atmosphere are prevented from entering the
In the present embodiment, the cell size of the PDP is set to a cell pitch of 0.2 mm or less and an inter-electrode distance d between the
なお、封入圧力の上限値4000Torrは、放電電圧を実用的な範囲に抑えることを考慮して設定している。
(MgO保護層の形成方法とその表面への凹凸形成方法について)
図2は、保護層14,24を形成する際に用いるCVD装置の概略図である。 このCVD装置は、熱CVD及びプラズマCVDの何れも行うことができるものであって、装置本体45の中には、ガラス基板47(図1におけるガラス基板11上に表示電極及び誘電体層13を形成したもの)を加熱するヒータ部46が設けられ、装置本体45内は排気装置49で減圧にすることができるようになっている。また、装置本体45の中にプラズマを発生させるための高周波電源48が設置されている。
The upper limit value of 4000 Torr for the sealing pressure is set in consideration of keeping the discharge voltage within a practical range.
(About the method of forming the MgO protective layer and the method of forming irregularities on the surface)
FIG. 2 is a schematic view of a CVD apparatus used when forming the
Arガスボンベ41a,41bは、キャリアであるアルゴン[Ar]ガスを、気化器(バブラー)42,43を経由して装置本体45に供給するものである。 気化器42は、MgOの原料(ソース)となる金属キレートを加熱して蓄え、Arガスボンベ41aからArガスを吹き込むことによって、この金属キレートを蒸発させて装置本体45に送り込むことができるようになっている。
The
気化器43は、MgOの原料(ソース)となるシクロペンタジエニル化合物を加熱して貯え、Arガスボンベ41bからArガスを吹き込むことによって、このシクロペンタジエニル化合物を蒸発させて装置本体45に送り込むことができるようになっている。
気化器42並びに気化器43から供給するソースの具体例としては、Magnesium Dipivaloyl Methane [Mg(C11H19O2)2]、Magnesium Acetylacetone[Mg(C5H7O2)2]、Cyclopentadienyl Magnesium[Mg(C5H5)2]、Magnesium Trifluoroacetylacetone[Mg(C5H5F3O2)2]を挙げることができる。
The
Specific examples of source supplied from the
酸素ボンベ44は、反応ガスである酸素[O2]を装置本体45に供給するものである。
熱CVD法を行う場合:
ヒータ部46の上に、誘電体層を上にしてガラス基板47を置き、所定の温度(350〜400℃)に加熱すると共に、反応容器内を排気装置49で所定圧に減圧する。
The
When performing thermal CVD:
A
そして、気化器42または気化器43で、ソースとなるアルカリ土類の金属キレートまたはシクロペンタジエニル化合物を所定の温度(以下各表の「気化器の温度」の欄を参照。)に加熱しながら、Arガスボンベ41aまたは41bからArガスを送り込む。また、これと同時に、酸素ボンベ44から酸素を流す。
これによって、装置本体45内に送り込まれる金属キレート若しくはシクロペンタジエニル化合物が酸素と反応し、ガラス基板47の誘電体層の表面上にMgO保護層が形成される。
Then, the alkaline earth metal chelate or cyclopentadienyl compound serving as a source is heated to a predetermined temperature (refer to the column of “vaporizer temperature” in each table below) in the
As a result, the metal chelate or cyclopentadienyl compound fed into the apparatus
プラズマCVD法を行う場合
上記の熱CVDの場合とほぼ同様に行うが、ヒータ部46によるガラス基板47の加熱温度は250〜300℃程度に設定して加熱する共に、排気装置49を用いて10Torr程度に減圧し、高周波電源48を駆動して、例えば、13.56MHzの高周波電界を印加することにより、装置本体45内にプラズマを発生させながら、MgO保護層を形成する。
When performing the plasma CVD method Although it is performed in substantially the same manner as in the case of the thermal CVD, the heating temperature of the
このように熱CVD法或はプラスマCVD法によって形成されるMgO保護層は、X線解析で結晶構造を調べると、(100)面或は(110)面配向である。これ対して、従来の真空蒸着法(EB法)によって形成したMgO保護層は、X線解析で結晶構造を調べると(111)面配向である。
なお、CVD法によるMgO保護層の形成において、(100)面配向及び(110)面配向のいずれを形成するかは、反応ガスである酸素の流量をコントロールすることによって調整することができる。
Thus, the MgO protective layer formed by the thermal CVD method or the plasma CVD method has a (100) plane or (110) plane orientation when the crystal structure is examined by X-ray analysis. On the other hand, the MgO protective layer formed by the conventional vacuum deposition method (EB method) has a (111) plane orientation when the crystal structure is examined by X-ray analysis.
In the formation of the MgO protective layer by the CVD method, which of (100) plane orientation and (110) plane orientation is formed can be adjusted by controlling the flow rate of oxygen as a reaction gas.
次に、プラズマエッチング法による保護層への凹凸形成について説明する。
図3は、MgO保護層にピラミッド状の微細な凹凸を形成するプラズマエッチング装置の概略図である。
装置本体52の中には、MgOからなる保護層が形成された基板53(即ち図1におけるガラス基板11上に表示電極12a,12b、誘電体層13及び保護層14を形成したもの)があり、装置本体52内は、排気装置56で減圧にすることができ、Arガスボンベ51からArガスを供給できるようになっている。また、装置本体52には、プラズマを発生させるための高周波電源54及び発生したイオンを照射するためのバイアス電源55が設置されている。
Next, the formation of irregularities on the protective layer by the plasma etching method will be described.
FIG. 3 is a schematic view of a plasma etching apparatus for forming fine pyramidal irregularities on the MgO protective layer.
In the device
このプラズマエッチング装置を用いて、まず、反応容器内を排気装置56で減圧にし(0.001〜0.1Torr)、ArガスボンベからArガスを送り込む。
高周波電源54を駆動して、13.56MHzの高周波電界を印加することによってアルゴンプラズマを発生させる。そして、バイアス電源55を駆動して基板53に印加(−200V)して10分間Arイオンを照射することによって、MgO保護層の表面をスパッタする。
Using this plasma etching apparatus, first, the inside of the reaction vessel is depressurized by the exhaust device 56 (0.001 to 0.1 Torr), and Ar gas is fed from an Ar gas cylinder.
The high
このスパッタによって、MgO保護層の表面にピラミッド状の凹凸を形成することができる。
なお、スパッタする時間や印加電圧等を調整することによって、表面に形成される凹凸の寸法をコントロールすることができる。この凹凸形成に際して、表面粗さが30nm〜100nm程度となるように形成することが適当と考えられる。
By this sputtering, pyramidal irregularities can be formed on the surface of the MgO protective layer.
In addition, the dimension of the unevenness formed on the surface can be controlled by adjusting the sputtering time, the applied voltage, and the like. In forming the irregularities, it is considered appropriate that the surface roughness is about 30 nm to 100 nm.
このようにスパッタすることによって表面に形成される凹凸がピラミッド形状であることは、走査電子顕微鏡で確認することができる。
このような処理を行った保護層は、以下に述べるような特徴及び効果がある。 (1)MgO保護層の結晶構造が(100)面或は(110)面配向であるため、2次電子の放出係数(γ値)が大きい。従って、PDPの駆動電圧の低下及びパネル輝度の向上に寄与する。
It can be confirmed with a scanning electron microscope that the unevenness formed on the surface by sputtering in this way is a pyramid shape.
The protective layer subjected to such treatment has the following features and effects. (1) Since the MgO protective layer has a (100) plane or (110) plane orientation, the secondary electron emission coefficient (γ value) is large. Therefore, it contributes to the reduction of the driving voltage of the PDP and the improvement of the panel brightness.
(2)MgO保護層の表面がピラミッド状の凹凸構造であるため、放電時には凸部の頂部に電界が集中し、この頂部から多くの電子が放出される。従って、線条グローや第2形グロー放電を生じやすく、且つ安定してこのような形態の放電を発生させることができる。
そして、線条グロー放電或は第2形グロー放電が安定して生じると、従来のような第1形のグロー放電が発生する場合と比べて、局所的に高いプラズマ密度が得られることもあって、放電空間に多量の紫外線(主に、波長173nm)が発生し、高いパネル輝度が得られるものと考えられる。
(2) Since the surface of the MgO protective layer has a pyramidal concavo-convex structure, an electric field concentrates on the top of the projection during discharge, and many electrons are emitted from this top. Therefore, the line glow and the second type glow discharge are easily generated, and such a discharge can be stably generated.
In addition, when the line glow discharge or the second type glow discharge is stably generated, a high plasma density may be obtained locally as compared with the conventional case where the first type glow discharge is generated. Therefore, it is considered that a large amount of ultraviolet rays (mainly wavelength 173 nm) is generated in the discharge space, and high panel luminance can be obtained.
(グロー放電の形態についての説明)
ここで、線条グロー放電及び第2形グロー放電について説明する。
「線条グロー放電」及び「第2形グロー放電」について、放電ハンドブック(電気学会 平成1年6月1日発行 P138)では、次のように説明されている。
『Kekez,Barrault,Craggsらは、論文J.Phys.D.Appl.Phys.,Vol.13,p.1886(1970)で、放電状態がフラッシオーバー、タウンゼント放電、第1形グロー放電、第2形グロー放電、アーク放電へと移行している。』
図4は、この論文に掲載されている過渡グロー,アーク移行の電流波形を示すグラフである。
(Explanation about the form of glow discharge)
Here, the line glow discharge and the second type glow discharge will be described.
“Linear glow discharge” and “second-type glow discharge” are described as follows in the discharge handbook (published on June 1, 1991, P138).
Kekez, Barrart, Craggs et al. Phys. D. Appl. Phys. , Vol. 13, p. In 1886 (1970), the discharge state has shifted to flashover, Townsend discharge, first type glow discharge, second type glow discharge, and arc discharge. ]
FIG. 4 is a graph showing the current waveform of the transient glow and arc transition published in this paper.
第1形グロー放電は、通常のグロー放電に相当し、第2形グロー放電は、陽光柱に放電エネルギーが集中的に供給されつつある時期に相当する。
図4において、第1形グロー放電は、電流値がやや低く安定しているta〜tcの時期であり、第2形グロー放電は、td〜teの時期である。線条グロー放電は、第1形グロー放電から第2形グロー放電への移行するtc〜tdの時期である。そして第2形グロー放電からアーク放電に入る。
The first type glow discharge corresponds to a normal glow discharge, and the second type glow discharge corresponds to a period when discharge energy is being supplied to the positive column intensively.
In FIG. 4, the first type glow discharge is a period from ta to tc when the current value is slightly low and stable, and the second type glow discharge is a period from td to te. The filament glow discharge is a period from tc to td when the first type glow discharge is changed to the second type glow discharge. Then, arc discharge starts from the second type glow discharge.
このように第1形グロー放電は安定であるの対して、線条グロー放電や第2形グロー放電は、電流が不安定であって、アーク放電に移行する可能性が高いと考えられるが、アーク放電に移行すれば、発熱を伴い放電ガスが熱電離したりするため望ましくない。
ところで、従来からPDPにおける放電は、第1形グロー放電で行われているが、本実施の形態では、線条グロー放電或は第2形グロー放電を比較的安定して生じさせることができると考えられる。これによって、放電の陽光柱での電子密度を高くし、エネルギーを集中的に供給させ、紫外線の発光量を増加させることが可能と予想される。
In this way, the first type glow discharge is stable, whereas the linear glow discharge and the second type glow discharge are considered to have a high possibility of transition to arc discharge because the current is unstable. Transition to arc discharge is not desirable because the discharge gas is thermally ionized with heat generation.
By the way, the discharge in the PDP is conventionally performed by the first type glow discharge, but in the present embodiment, the filament glow discharge or the second type glow discharge can be generated relatively stably. Conceivable. As a result, it is expected that the electron density in the positive column of the discharge can be increased, energy can be supplied intensively, and the amount of ultraviolet light emitted can be increased.
(放電ガス中の封入圧力と発光効率との関係について)
放電ガスの封入圧力を従来より高い800〜4000Torrの範囲に設定することによって、発光効率が向上する理由を説明する。
まず、封入圧力を高く設定することは、上記の線条グロー放電或は第2形グロー放電といった放電形態を生じさせるのに有利と考えられるので、この点を紫外線の発光量の増加の理由の一つとして挙げることができる。
(Relationship between enclosed pressure in discharge gas and luminous efficiency)
The reason why the luminous efficiency is improved by setting the discharge gas sealing pressure in the range of 800 to 4000 Torr, which is higher than the conventional one.
First, since it is considered that setting the sealing pressure high is advantageous for generating the discharge form such as the above-mentioned linear glow discharge or the second type glow discharge, this point is the reason for the increase in the amount of ultraviolet light emission. It can be mentioned as one.
次に、以下に説明するように、紫外線の波長が長波長側(154nm及び173nm)にシフトする点を挙げる事ができる。
PDPの紫外線の発光機構としては、大別して共鳴線と分子線の2つがある。 従来は、放電ガスの封入圧力が500Torr未満であったため、Xeからの紫外発光は147nm(Xe原子の共鳴線)が主であったが、封入圧力を760Torr以上に設定することによって、長波長である173nm(Xe分子の分子線による励起波長)の割合が増大する。そして、波長147nmの共鳴線よりも波長154nm及び173nmの分子線の割合を大きくすることができる。
Next, as will be described below, the wavelength of ultraviolet rays can be shifted to the longer wavelength side (154 nm and 173 nm).
The PDP's ultraviolet light emission mechanism is roughly classified into two types: a resonance line and a molecular beam. In the past, since the discharge pressure of the discharge gas was less than 500 Torr, the ultraviolet emission from Xe was mainly 147 nm (resonance line of Xe atoms). However, by setting the enclosure pressure to 760 Torr or more, the ultraviolet light emission is longer. The ratio of a certain 173 nm (excitation wavelength by the molecular beam of Xe molecule) increases. And the ratio of the molecular beam of wavelength 154nm and 173nm can be enlarged rather than the resonance line of wavelength 147nm.
図5は、He−Xe系の放電ガスを用いたPDPにおいて、封入ガス圧を変化させたときに、発光する紫外線の波長と発光量との関係がどのように変化するかを示す特性図であって、「O Plus E No.195 1996年のP.98」に記載されているものである。
この図において、グラフの波長147nm(共鳴線)及び波長173nm(分子線)におけるピーク面積は発光量を表わす。従って、各波長の相対的な発光量は、このようなグラフのピーク面積から知ることができる。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the relationship between the wavelength of emitted ultraviolet light and the amount of light emission changes when the sealed gas pressure is changed in a PDP using a He—Xe-based discharge gas. Therefore, it is described in “O Plus E No. 195, 1996, P. 98”.
In this figure, the peak areas at a wavelength of 147 nm (resonance line) and a wavelength of 173 nm (molecular beam) in the graph represent the amount of light emission. Therefore, the relative light emission amount of each wavelength can be known from the peak area of such a graph.
圧力100Torrにおいては波長147nm(共鳴線)の発光量が大部分を占めているが、圧力を大きくするに従って、波長173nm(分子線)の発光量の割合が増え、圧力500Torrにおいては、波長173nmの発光量の方が波長147nm(共鳴線)の発光量より大きくなっている。
このように紫外線の波長が長波長側にシフトするのに伴って、(1)紫外線の発光量の増大と(2)蛍光体の変換効率の向上という効果が得られる。各々について、以下に説明する。
(1)紫外線発光量の増大
図6は、Xeのエネルギー順位と各種反応経路を図示したものである。
At a pressure of 100 Torr, the light emission amount at a wavelength of 147 nm (resonance line) occupies most, but as the pressure is increased, the proportion of the light emission amount at a wavelength of 173 nm (molecular beam) increases. The amount of emitted light is larger than the amount of emitted light at a wavelength of 147 nm (resonance line).
As the wavelength of the ultraviolet light shifts to the long wavelength side as described above, the effects of (1) an increase in the amount of emitted ultraviolet light and (2) an improvement in the conversion efficiency of the phosphor are obtained. Each will be described below.
(1) Increasing the amount of ultraviolet light emission FIG. 6 illustrates the energy order of Xe and various reaction paths.
共鳴線は、原子内にある電子が、あるエネルギー順位から他のエネルギー順位に移動するときに放出されるもので、Xeの場合147nmの紫外線が主に放出される。
しかし、共鳴線には誘導吸収という現象があり、放出した紫外光の一部が基底状態のXeに吸収される。これらの現象は一般に自己吸収と呼ばれている。
一方、分子線では、図6にあるように、励起した2つの原子が一定の距離以下に近づいたときに紫外線を放出し、2つの原子は基底状態に戻る。このため、吸収がほとんど見られない。
The resonance line is emitted when electrons in the atom move from one energy level to another energy level, and in the case of Xe, 147 nm ultraviolet rays are mainly emitted.
However, the resonance line has a phenomenon called induced absorption, and a part of the emitted ultraviolet light is absorbed by Xe in the ground state. These phenomena are generally called self-absorption.
On the other hand, in the molecular beam, as shown in FIG. 6, ultraviolet rays are emitted when two excited atoms approach a certain distance or less, and the two atoms return to the ground state. For this reason, absorption is hardly seen.
これらを定性的に確認するために、以下のように簡単な理論計算を行って、実験結果と比較した。
先ず、共鳴線の発生量(V147)は、電子密度ne、原子密度n0とすると、
V147=a・ne・n0で表され、
吸収量(Vabs)は、吸収係数をb(通常10-6程度)、プラズマ長をlとすると、
Vabs=exp(−b・n・l)で表される。
In order to confirm these qualitatively, the following simple theoretical calculations were performed and compared with the experimental results.
First, when the generation amount (V147) of the resonance line is assumed to be an electron density ne and an atom density n0,
V147 = a · ne · n0,
The amount of absorption (Vabs) is expressed as follows, where the absorption coefficient is b (usually about 10 −6 ) and the plasma length is l.
Vabs = exp (−b · n · l).
一方、分子線は、励起状態にあるXe原子同士が近接して生成されるので、その発生量(V173)は、V173=C・n4+d・n3〜C・n4となる。分子線には、吸収はほとんどないが、幾何学的な物理散乱を考慮すると、
V173=C・n4−n2/3となる。
従って、総紫外線量Vは、
V=a・ne・n0−c・exp(−b・n・l)+C・n4−n2/3で表される。ただし、ここでa,b,cは任意定数である。
On the other hand, since Xe atoms in an excited state are generated close to each other in the molecular beam, the generation amount (V173) is V173 = C · n 4 + d · n 3 to C · n 4 . Molecular beams have little absorption, but considering geometrical physical scattering,
V173 = C · n 4 −n 2/3
Therefore, the total UV amount V is
V = a · ne · n0−c · exp (−b · n · l) + C · n 4 −n 2/3 Here, a, b, and c are arbitrary constants.
放電ガス圧力の変化に対する共鳴線、分子線、総紫外線の計算値を図7のグラフに示す。図7において、横軸は任意軸であるが、分子線の効果を十分に出すには、ある程度以上のガス圧力が必要なことがわかる。
なお、放電ガスとして、PDPで通常使用されているNe(95%)−Xe(5%)を用いて、ガス圧力に対する紫外線出力を真空チャンバー実験で調べたところ、その実験結果は、図7の●印に示すように、上記の理論予想に近い特性を示した。
The calculated values of the resonance line, molecular beam, and total ultraviolet ray with respect to changes in the discharge gas pressure are shown in the graph of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis is an arbitrary axis, but it can be seen that a gas pressure of a certain level or more is necessary in order to sufficiently obtain the molecular beam effect.
In addition, using Ne (95%)-Xe (5%) normally used in PDP as the discharge gas, and examining the ultraviolet output against the gas pressure in a vacuum chamber experiment, the experimental result is shown in FIG. As indicated by the ● mark, the characteristics were close to the theoretical predictions described above.
(2)蛍光体の変換効率の向上
図8(a),(b),(c)は、各色蛍光体について励起波長と相対放射効率との関係を示す特性図であって、「O Plus E No.195 1996年のP.99」に記載されているものである。
この図8から、いずれの色の蛍光体についても、波長147nmと比べて長波長173nmの方が相対放射効率が大きいことがわかる。
(2) Improvement of phosphor conversion efficiency FIGS. 8A, 8B and 8C are characteristic diagrams showing the relationship between the excitation wavelength and the relative radiation efficiency for each color phosphor. No. 195, 1996, P. 99 ".
From FIG. 8, it can be seen that the phosphor of any color has a larger relative radiation efficiency at the long wavelength 173 nm than at the wavelength 147 nm.
従って、紫外線の波長が147nm(Xeの共鳴線)から長波長の173nm(Xe原子の分子線)にシフトして、長波長の割合が大きくなれば、蛍光体の発光効率も増大する傾向を示すということができる。
(封入圧力と発光効率と放電電圧との関係について)
上記図7の全紫外線の変化の傾向から、更に次のような考察ができる。
Therefore, if the wavelength of ultraviolet light is shifted from 147 nm (Xe resonance line) to 173 nm (molecular beam of Xe atoms) of long wavelength and the ratio of long wavelength increases, the luminous efficiency of the phosphor tends to increase. It can be said.
(Relationship between sealing pressure, luminous efficiency and discharge voltage)
The following consideration can be made from the trend of change in total ultraviolet rays in FIG.
ガス圧力が400〜1000Torrの範囲では、ガス圧力を増加させるのに伴って紫外線出力が増加するが、1000Torr付近で飽和状態となり紫外線出力の増加がほとんどなくなる。
そして、更にガス圧力を増加させていくと、1400Torr付近から再び紫外線出力が増加し、2000Torrを越える付近までは増加が続く。
When the gas pressure is in the range of 400 to 1000 Torr, the ultraviolet output increases as the gas pressure is increased, but becomes saturated near 1000 Torr, and the increase in the ultraviolet output is almost eliminated.
When the gas pressure is further increased, the ultraviolet output increases again from around 1400 Torr, and continues to increase until it exceeds 2000 Torr.
この領域から更にガス圧力を増加させていくと、紫外線出力の増加がやや緩やかになる領域があるが、これは物理散乱項などが効いてくるためと考えられる。 なお、図7には示されないが、上記理論式から予想されるように、この領域を越えても、更にガス圧力を増加させていくと、紫外線出力は増加する。
以上の考察に基づいて、放電ガスの封入圧力の好ましい範囲(800〜4000Torr)を、更に、800〜1000Torr(領域1)、1000〜1400Torr(領域2)、1400〜2000Torr(領域3)、2000〜4000Torr(領域4)という4つの領域に分けた。
When the gas pressure is further increased from this region, there is a region in which the increase in the ultraviolet output becomes somewhat gentle, which is considered to be due to the effect of the physical scattering term and the like. Although not shown in FIG. 7, as expected from the above theoretical formula, the ultraviolet light output increases as the gas pressure is further increased beyond this region.
Based on the above consideration, the preferable range (800 to 4000 Torr) of the discharge gas filling pressure is further set to 800 to 1000 Torr (region 1), 1000 to 1400 Torr (region 2), 1400 to 2000 Torr (region 3), 2000 to 2000. The area was divided into four areas of 4000 Torr (area 4).
なお、800Torrという数値については、原理的には760Torrを越えれば効果は出るが、例えば封入時の温度が室温より高いといった製造時の条件を考慮して、工業的見地からこの数値に設定した。
この4つの領域に関して、以下のように考察することができる。
紫外線出力量だけを考えると、もちろん最も高圧の領域4が最良であると考えられる。
The value of 800 Torr is theoretically effective when it exceeds 760 Torr, but is set to this value from an industrial point of view in consideration of the manufacturing conditions such as the temperature during encapsulation being higher than room temperature.
Regarding these four regions, it can be considered as follows.
Considering only the amount of UV output, of course, the
一方、PDPにおいては、放電開始電圧Vfは、封入圧力Pと電極間距離dとの積[Pd積]の関数として表すことができ、パッシェンの法則と呼ばれている(電子ディスプレイデバイス,オーム社、昭和59年、P113〜114参照)。そして、ガス圧が高くなるとPd積が上昇し、放電電圧が上昇する傾向がある。ここで、電極間距離を小さく設定すればPd積を抑えることが可能であるが、電極間距離dを縮小するほど、より高度な誘電体の絶縁技術が必要となる。 On the other hand, in the PDP, the discharge start voltage Vf can be expressed as a function of the product of the sealing pressure P and the interelectrode distance d [Pd product] and is called Paschen's law (Electronic Display Device, Ohm Corporation). , 1984, see P113-114). When the gas pressure increases, the Pd product increases and the discharge voltage tends to increase. Here, if the interelectrode distance is set to be small, the Pd product can be suppressed. However, as the interelectrode distance d is reduced, a more advanced dielectric insulation technique is required.
従って、領域1、2,3,4の順で技術的な難度が高くなるものと考えられる。
例えば、図7において、図中のAに相当するPDPでは、放電開始電圧が200Vであるが、図中のBに相当するPDPでは、放電開始電圧は450Vである。
これより、領域1に該当するPDPは、放電開始電圧が大体250V以下であって、従来のPDPの誘電体の絶縁技術やドライバー回路の耐圧技術を利用できるが、領域3や領域4のPDPの場合は、電極間距離dをかなり小さく設定するために、高度な技術が必要で、コスト的にも高くなると考えられる。
(放電ガスの組成と発光効率及び放電電圧について)上述したように、放電ガスの組成を、ヘリウム(He),ネオン(Ne),キセノン(Xe),アルゴン(Ar)を含む希ガスの混合物を用い、アルゴンの含有量は0.5体積%以下、ヘリウムの含有量は55体積%未満に設定することによって、高圧で封入する場合においても比較的低い放電開始電圧(250V以下、望ましくは220V以下)で駆動することができる。
Therefore, it is considered that the technical difficulty increases in the order of the
For example, in FIG. 7, in the PDP corresponding to A in the figure, the discharge start voltage is 200V, but in the PDP corresponding to B in the figure, the discharge start voltage is 450V.
As a result, the PDP corresponding to the
(Discharge Gas Composition, Luminous Efficiency, and Discharge Voltage) As described above, the discharge gas composition is a mixture of rare gases including helium (He), neon (Ne), xenon (Xe), and argon (Ar). Used, the argon content is set to 0.5 volume% or less and the helium content is set to less than 55 volume%, so that a relatively low discharge start voltage (250 V or less, desirably 220 V or less) even when sealed at high pressure. ).
即ち、このような組成のガスを用いることによって、従来のNe(95%)−Xe(5%)やHe(95%)−Xe(5%)のような組成のガスを用いる場合と比べて、放電開始電圧を大きく低下することができる。
以下、実験に基づいて、この点について更に詳しく説明する。
(実験1:放電ガス組成に関する予備実験)
本実施形態のPDPに基づいて、図9の表に示す各種の放電ガスの組成に設定し、且つPd積をいろいろな値に変えて設定したものを作製し、放電開始電圧を測定した。
That is, by using a gas having such a composition, the gas having a composition such as Ne (95%)-Xe (5%) or He (95%)-Xe (5%) is used. The discharge start voltage can be greatly reduced.
Hereinafter, this point will be described in more detail based on experiments.
(Experiment 1: Preliminary experiment on discharge gas composition)
Based on the PDP of this embodiment, various discharge gas compositions shown in the table of FIG. 9 were set, and the Pd product was changed to various values, and discharge start voltages were measured.
Pd積の設定は、電極間隔dを20,40,60,120μmに設定する共に、ガス圧力Pを100Torr〜2500Torrの範囲内で変えることによって行った。
ここで、小さなPd積に設定する場合は、比較的小さな電極間隔dを主に用い(例えばPd積を1〜4とする場合は、電極間隔dを20μm、圧力Pを500〜2000Torr程度に設定)、比較的大きなPd積に設定する場合は、比較的大きな電極間隔d(60,120μm)を主に用いることによって、各Pd積の値に設定した。
The Pd product was set by setting the electrode interval d to 20, 40, 60, and 120 μm and changing the gas pressure P within a range of 100 Torr to 2500 Torr.
Here, when a small Pd product is set, a relatively small electrode interval d is mainly used (for example, when the Pd product is 1 to 4, the electrode interval d is set to 20 μm and the pressure P is set to about 500 to 2000 Torr). In the case of setting a relatively large Pd product, the value of each Pd product was set by mainly using a relatively large electrode distance d (60, 120 μm).
図9のグラフはこの実験結果を示すものであって、Pd積と放電開始電圧との関係が示されている。
また、図9中の表には、各組成ガスを用いたPd積4付近(封入圧力は2000Torr)のPDPについての輝度の測定値(放電電圧250V付近)が示されている。
結果及び考察;
図9の表から、He−Xe系やHe−Ne−Xe系では、Ne−Xe系よりも輝度が高く(特にHe−Ne−Xe系では輝度が高い)、電子温度を上昇させる効果のあるHeを含有することが輝度向上に効果的であると考えられる。
The graph of FIG. 9 shows the results of this experiment, and shows the relationship between the Pd product and the discharge start voltage.
Further, the table in FIG. 9 shows measured values of brightness (around a discharge voltage of 250 V) for a PDP having a Pd product of about 4 (filling pressure is 2000 Torr) using each composition gas.
Results and discussion;
From the table of FIG. 9, the He—Xe system and the He—Ne—Xe system have higher brightness than the Ne—Xe system (particularly, the He—Ne—Xe system has higher brightness) and have the effect of increasing the electron temperature. It is considered that containing He is effective for improving the luminance.
また、図9のグラフから、He−Xe系(▲印)は、Ne−Xe系(◆印)よりも放電開始電圧が高い傾向を示し、実用的に望ましい放電開始電圧の領域(220V以下)には入っていないことがわかる。
一方、図9のグラフにおいて、Ne−Xe系にArを0.1%添加したガス(○印)は、He−Xe系やNe−Xe系やHe−Ne−Xe系と比べて、ペニング効果によって放電開始電圧が低くなっており、放電開始電圧220V以下で且つPd積が3以上の望ましい使用領域をグラフが通過していることがわかる。
Further, from the graph of FIG. 9, the He—Xe system (marked by ▲) tends to have a higher discharge start voltage than the Ne—Xe system (marked by ◆), and is a practically desirable discharge start voltage region (220 V or less). You can see that it is not in.
On the other hand, in the graph of FIG. 9, the gas in which 0.1% of Ar is added to the Ne—Xe system (marked by ○) is more effective than the He—Xe system, Ne—Xe system, and He—Ne—Xe system. Thus, it can be seen that the discharge start voltage is lowered, and the graph passes through the desired use region where the discharge start voltage is 220 V or less and the Pd product is 3 or more.
しかし、Ne−Xe系にArを0.5%添加したガス(■印)では、放電開始電圧があまり低くなっていない。これより、放電開始電圧の低下のためには、Arを比較的少量(0.5%以下)添加するのがよいことがわかる。
なお、図9においてPd積が3以上の範囲を望ましい使用領域としているのは、現状では電極の間隔を10μmより小さく設定することが難しいため、実用的にはPd積が3以上の範囲で設定するのが望ましいということである。
However, the discharge start voltage is not so low in the gas (marked by ■) where 0.5% of Ar is added to the Ne—Xe system. From this, it can be seen that it is preferable to add a relatively small amount (0.5% or less) of Ar in order to lower the discharge start voltage.
In FIG. 9, the preferable range of use is a range where the Pd product is 3 or more. Currently, it is difficult to set the distance between the electrodes to be smaller than 10 μm. It is desirable to do.
以上より、Ne−Xe系にHeを混合すると、発光効率は向上するが放電開始電圧が高くなる傾向があり、これに更にArを混合することによって、放電電圧が下がり且つ発光効率も同等以上になる可能性がある。ここで、Arの量は比較的少量がよいものと推察することができる。
なお本実験では、ガス圧力Pを100Torr〜2500Torrの範囲内で変化させてPd積の設定を行ったが、ガス圧力Pを2500Torr〜4000Torrの範囲に設定しても図9のグラフと同様の結果が得られる。
As described above, when He is mixed with the Ne—Xe system, the light emission efficiency is improved, but the discharge start voltage tends to be increased. By further mixing Ar, the discharge voltage is lowered and the light emission efficiency is equal to or higher. There is a possibility. Here, it can be inferred that a relatively small amount of Ar is good.
In this experiment, the Pd product was set by changing the gas pressure P within the range of 100 Torr to 2500 Torr. However, even if the gas pressure P was set within the range of 2500 Torr to 4000 Torr, the same result as the graph of FIG. Is obtained.
また、Xeの含有率が低い範囲(10%程度以下の範囲)では、Xeの量と発光効率とがほぼ比例する関係にあることが知られているが、上記の各種組成の放電ガスにおいても、Xeの量を変化させれば発光効率もそれに応じて変化することは実験的に確認している。
(実験2:He−Ne−Xe−Ar系ガスとNe−Xe系ガスとの比較)
上記実施形態のPDPにおいて、放電ガスとして、He(30%)−Ne(67.9%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)(「放電ガスA」と記載する。)を用いた場合と、Ne(95%)−Xe(5%)(「放電ガスZ」と記載する。)を用いた場合とについて、Pd積をいろいろな値に変えて設定したものを作製し、放電開始電圧を測定した。
Further, it is known that in the range where the Xe content is low (a range of about 10% or less), the amount of Xe and the light emission efficiency are in a substantially proportional relationship. It has been experimentally confirmed that if the amount of Xe is changed, the luminous efficiency changes accordingly.
(Experiment 2: Comparison of He—Ne—Xe—Ar gas and Ne—Xe gas)
In the PDP of the above embodiment, He (30%)-Ne (67.9%)-Xe (2%)-Ar (0.1%) (referred to as "discharge gas A") is used as the discharge gas. For the case where it is used and the case where Ne (95%)-Xe (5%) (described as “discharge gas Z”) is used, a product in which the Pd product is changed to various values is prepared. The discharge start voltage was measured.
Pd積の設定は、上記実験1と同様に、電極間隔dを20,40,60,120μmに設定する共に、ガス圧力Pを100Torr〜2500Torrの範囲内で変えることによって行った。
図10は、この実験結果であって、Pd積と放電開始電圧との関係を示すグラフである。
The setting of the Pd product was performed by setting the electrode distance d to 20, 40, 60, and 120 μm and changing the gas pressure P within the range of 100 Torr to 2500 Torr as in
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the Pd product and the discharge start voltage as a result of this experiment.
このグラフから、放電ガスZの場合、Pd積を12から4程度に縮小すれば、放電開始電圧を450V→320Vと130V程度低下できることがわかる。
一方、放電ガスAの場合は、同じPd積12でも、放電ガスZと比べて放電開始電圧を130V程度低下でき、また、Pd積を12から4に縮小すれば、放電開始電圧を更に90V程度低下できることがわかる。
From this graph, it can be seen that in the case of the discharge gas Z, if the Pd product is reduced from about 12 to about 4, the discharge start voltage can be reduced by about 130V from 450V to 320V.
On the other hand, in the case of the discharge gas A, even with the
従って、放電ガスAを用いれば、封入圧力を高く設定した場合でも、電極間距離dをあまり小さくしなくても放電電圧を実用的なレベルまで低くすることができることになる。
また、放電ガスAを用いた場合は、放電ガスZを用いた場合と比べてかなり低い電圧でも同等の輝度を実現することが可能であることを、別途の発光効率の比較実験で確認しており、放電ガスAを用いた場合は、放電ガスZを用いた場合の約1.5倍の発光効率が得られた。
Therefore, when the discharge gas A is used, even when the sealing pressure is set high, the discharge voltage can be lowered to a practical level without reducing the interelectrode distance d so much.
In addition, when using the discharge gas A, it was confirmed by a separate comparative experiment of luminous efficiency that it is possible to achieve the same luminance even at a considerably lower voltage than when the discharge gas Z was used. In the case of using the discharge gas A, the luminous efficiency about 1.5 times that in the case of using the discharge gas Z was obtained.
このような放電ガスAの効果は、実験1のところで述べたHeを含有することによる発光効率の向上とArを少量添加することによる放電電圧の低減とが合わさることによって得られたものと考えられる。本実験の結果は、放電ガスとしてHe−Ne−Xe−Ar系の混合ガスを用い、好ましくはArの含有量を0.5体積%以下に既定することが、発光効率の向上と放電電圧の低減に有効であることを示している。
Such an effect of the discharge gas A is considered to be obtained by combining the improvement of the light emission efficiency by containing He described in
なお本実験では、ガス圧力Pを100Torr〜2500Torrの範囲内で変化させてPd積の設定を行ったが、ガス圧力Pを2500Torr〜4000Torrの範囲に設定した場合でも図10のグラフと同様の結果が得られる。
(実験3:He−Ne−Xe系ガス及びHe−Ne−Xe−Ar系ガスについて)
上記実施の形態のPDP(電極間距離d=40μm)において、放電ガスとして、He(50%)−Ne(48%)−Xe(2%)、He(50%)−Ne(48%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)、He(30%)−Ne(68%)−Xe(2%)、He(30%)−Ne(67.9%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)の各種組成ガスを用い、Pd積をいろいろ変えたPDPを作製した。そして、作製した各PDPについて、輝度及び放電開始電圧を測定した。
In this experiment, the Pd product was set by changing the gas pressure P within the range of 100 Torr to 2500 Torr. However, even when the gas pressure P was set within the range of 2500 Torr to 4000 Torr, the same result as the graph of FIG. Is obtained.
(Experiment 3: He—Ne—Xe gas and He—Ne—Xe—Ar gas)
In the PDP of the above embodiment (interelectrode distance d = 40 μm), He (50%)-Ne (48%)-Xe (2%), He (50%)-Ne (48%)- Xe (2%)-Ar (0.1%), He (30%)-Ne (68%)-Xe (2%), He (30%)-Ne (67.9%)-Xe (2%) ) -Ar (0.1%) various composition gases were used to produce PDPs having various Pd products. And about each produced PDP, the brightness | luminance and the discharge start voltage were measured.
図11中の表には、各組成ガスを用いたPd積4付近(封入圧力は2000Torr)のPDPについての輝度の測定値(放電電圧250V)が示されている。
図11の表に示した輝度測定値はいずれも、上記図9の表に示したHe−Xe系、Ne−Xe系、Ne−Xe−Ar系のガスについての輝度測定値と比べて、かなり高い値を示している。これより、He−Ne−Xe系ガス及びHe−Ne−Xe−Ar系ガスを用いることが、輝度の向上に効果的であることがわかる。
図11は、放電開始電圧の測定結果を示すものであって、各組成ガスについて、Pd積と放電開始電圧との関係を示すグラフである。
The table in FIG. 11 shows the measured brightness value (discharge voltage 250 V) for a PDP having a Pd product of 4 (filling pressure is 2000 Torr) using each composition gas.
The brightness measurement values shown in the table of FIG. 11 are considerably higher than the brightness measurement values of He—Xe, Ne—Xe, and Ne—Xe—Ar gases shown in the table of FIG. It shows a high value. Thus, it can be seen that using a He—Ne—Xe gas and a He—Ne—Xe—Ar gas is effective in improving luminance.
FIG. 11 shows the measurement result of the discharge start voltage, and is a graph showing the relationship between the Pd product and the discharge start voltage for each composition gas.
このグラフ及び表から、He−Ne−Xe系の放電ガスと比べて、これに少量のArを添加した放電ガスの方が、放電開始電圧が低下し且つ輝度も若干向上していることがわかる。
特に、He(30%)−Ne(67.9%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)のガスを用いれば、輝度も比較的良好であって、且つPd積を3〜6(Torr・cm)程度の範囲に設定すれば(例えば、電極間距離d=60μm,封入圧力1000Torr)、放電開始電圧を実用的に望ましい放電開始電圧の領域(220V以下)に入れることができることがわかる。
From these graphs and tables, it can be seen that the discharge gas with a small amount of Ar added has a lower discharge start voltage and the luminance is slightly improved as compared with the He-Ne-Xe-based discharge gas. .
In particular, when a gas of He (30%)-Ne (67.9%)-Xe (2%)-Ar (0.1%) is used, the luminance is relatively good and the Pd product is 3 to 3. If it is set to a range of about 6 (Torr · cm) (for example, the distance between electrodes d = 60 μm, the sealing pressure is 1000 Torr), the discharge start voltage can be put into a practically desirable discharge start voltage region (220 V or less). I understand.
また、このガス組成の場合、Pd積4付近において放電開始電圧が最小値を示しており、Pd積を4(例えば、封入圧力が2000Torrの場合、電極間距離d=20μm)付近に設定することが望ましいこともわかる。
なお、本実験では、各組成のガスにおいてXeの量を2%に設定して行ったが、Xeの量を10%以下の他の値に設定した場合は、放電開始電圧の絶対値は変わるものの、図11に示されるグラフと同様の傾向が得られる。
In the case of this gas composition, the discharge start voltage shows a minimum value in the vicinity of the
In this experiment, the Xe amount in each composition gas was set to 2%. However, when the Xe amount is set to another value of 10% or less, the absolute value of the discharge start voltage changes. However, the same tendency as the graph shown in FIG. 11 is obtained.
また、本実験では、Heの含有量は50%以下に設定したが、このようなHe−Ne−Xe−Ar系の放電ガスにおいて、Heの含有量を55体積%以上に設定すると放電電圧がかなり高くなる傾向があることが別途の実験でわかっている。
従って、放電電圧を低く抑えるために、Heの含有量は、55体積%未満に規定することが好ましいといえる。
In this experiment, the He content was set to 50% or less. However, in such a He—Ne—Xe—Ar based discharge gas, when the He content was set to 55% by volume or more, the discharge voltage was reduced. A separate experiment has shown that it tends to be quite high.
Therefore, in order to keep the discharge voltage low, it can be said that the content of He is preferably specified to be less than 55% by volume.
(実験4:He−Ne−Xe−Ar系ガスにおけるAr量の実験)
4種混合ガスにおけるアルゴンの最適量を調べるために、He(30%)ーNe((68−X)%)ーXe(2%)ーAr(X%)において、X=0.01,0.05,0.1,0.5,1と変化させたときの放電開始電圧並びに発光効率を測定する実験を行った。
発光効率の測定は、駆動回路からパネルに印加される放電維持電圧Vm、そのとき流れる電流Iを測定し、次に輝度Lを輝度計で測定し(その時の輝度の測定面積をSとする。)、下記の式1により発光効率ηを求めた。
(Experiment 4: Experiment of Ar amount in He—Ne—Xe—Ar gas)
In order to investigate the optimum amount of argon in the four mixed gases, X = 0.01,0 in He (30%)-Ne ((68-X)%)-Xe (2%)-Ar (X%). Experiments were conducted to measure the discharge starting voltage and the luminous efficiency when changing to .05, 0.1, 0.5, and 1.
The luminous efficiency is measured by measuring the sustaining voltage Vm applied from the drive circuit to the panel and the current I flowing at that time, and then measuring the luminance L with a luminance meter (the luminance measurement area at that time is S). ) And the luminous efficiency η was obtained by the following
η=π・S・L/Vm・I…(1)
図12は、その結果の一例を示すものであって、封入圧力を2000Torrに設定したときのグラフである。
本図より、発光効率については、Ar量が0.1%以下の範囲では、ほぼ一定であるが、0.1%〜0.5%の範囲では、Ar量の増加に伴って発光効率が緩やかに低下し、0.5%を越えると、Ar量の増加に伴って急激に低下することがわかる。
η = π · S · L / Vm · I (1)
FIG. 12 shows an example of the result, and is a graph when the sealing pressure is set to 2000 Torr.
From this figure, the luminous efficiency is almost constant when the amount of Ar is 0.1% or less, but when the amount of Ar is in the range of 0.1% to 0.5%, the luminous efficiency increases as the amount of Ar increases. It can be seen that when it gradually decreases and exceeds 0.5%, it rapidly decreases as the amount of Ar increases.
一方、放電開始電圧については、Ar量が0.1%のところで極小値を持ち、0.1%〜0.5%の範囲では、Ar量の増加に伴って発光効率が緩やかに増加し、0.5%を越えると、Ar量の増加に伴ってが急激に上昇することがわかる。
従って、Ar量の添加量は0.5%以下とすることが好ましいことがわかる。 なお、He量やXe量を変えた場合については、図示しないが、発光効率や放電開始電圧の絶対値は変わるものの、上記図12のグラフと同様の結果が得られる。また、封入圧力を常圧付近に設定した場合も、上記図12のグラフと同様の結果が得られる。
On the other hand, the discharge start voltage has a minimum value when the amount of Ar is 0.1%, and in the range of 0.1% to 0.5%, the light emission efficiency gradually increases as the amount of Ar increases. It can be seen that when it exceeds 0.5%, it rapidly increases as the amount of Ar increases.
Therefore, it can be seen that the amount of Ar added is preferably 0.5% or less. Although the case where the amount of He and the amount of Xe are changed is not shown, the results similar to those in the graph of FIG. 12 are obtained although the light emission efficiency and the absolute value of the discharge start voltage are changed. Further, when the sealing pressure is set near normal pressure, the same result as in the graph of FIG. 12 is obtained.
(実施の形態2)
図13は、本実施の形態に係る交流面放電型のPDPの概略断面図である。
このPDPは、実施の形態1のPDPと同様であるが、実施の形態1では表示電極が前面パネル側、アドレス電極が背面パネル側に設けられていたのに対して、本実施の形態では、アドレス電極61と表示電極63a,63bとが第1の誘電体層62を介して前面パネル側に設けられている点が異なっている。
(Embodiment 2)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an AC surface discharge type PDP according to the present embodiment.
This PDP is the same as the PDP in the first embodiment. In the first embodiment, the display electrodes are provided on the front panel side and the address electrodes are provided on the rear panel side. The difference is that the
なお、図13では、便宜上、一対の表示電極63a,63bが断面で示されているが、実際は、一対の表示電極63a,63bは、図1と同様に、アドレス電極61及び隔壁30と交差する方向に設けられている。
このPDPでは、前面パネル10は以下のようにして作製する。
前面パネル10の作製は、前面ガラス基板11上にアドレス電極61を形成し、その上を鉛系のガラスを用いて第1の誘電体層62を形成する。そして、第1の誘電体層62の表面に表示電極63a,63bを形成し、その上から鉛系のガラスを用いて第2の誘電体層64を形成する。そして、第2の誘電体層64の表面にMgOからなる保護層65を形成することによって作製することができる。
In FIG. 13, for the sake of convenience, the pair of
In this PDP, the
The
アドレス電極61、表示電極63a,63b、誘電体層62,64、保護層65の材料や形成方法は、実施の形態1で説明したのと同様であって、本実施の形態でも、保護層65の表面にプラズマエッチング法により凹凸を形成することが望ましい。
本実施形態においても、放電ガスの組成及び封入圧力を、実施の形態1と同様に設定することによって、実施の形態1で説明したのと同様の効果が得られる。
The materials and formation methods of the
Also in the present embodiment, the same effect as described in the first embodiment can be obtained by setting the composition of the discharge gas and the sealing pressure in the same manner as in the first embodiment.
更に、本実施形態では、アドレス電極61と表示電極63a,63bとが第1の誘電体層62を介して前面パネル側に設けられているので、放電ガスの封入圧力が高い場合でも、低いアドレス電圧でアドレシングを行うことができる。
即ち、実施の形態1のようにアドレス電極と表示電極との間に放電空間が介在している場合は、アドレス放電についてもパシェンの法則が適用される。ここで、アドレス電極と表示電極との距離を狭めれば、低いアドレス電圧でも安定したアドレス放電が可能と考えられるが、実際にはあまり狭めることができないので、安定したアドレス放電を行うためには、放電ガスの封入圧力を高く設定するほどアドレス電圧を高くしなければならない。
Further, in the present embodiment, since the
That is, when the discharge space is interposed between the address electrode and the display electrode as in the first embodiment, Paschen's law is applied to the address discharge. Here, if the distance between the address electrode and the display electrode is reduced, it is considered that stable address discharge is possible even at a low address voltage. However, since it cannot be reduced so much in practice, in order to perform stable address discharge. The address voltage must be increased as the discharge gas sealing pressure is set higher.
これに対して、本実施形態のPDP場合は、アドレス電極61と表示電極63a,63bとの間に放電空間が介在していないので、放電ガスの封入圧力を高く設定しても、低いアドレス電圧で安定したアドレシングを行うことができる。
図14は、本実施の形態に係る別の交流面放電型のPDPの概略断面図である。
上記図13のPDPにおいては、アドレス電極61と表示電極63a,63bとが第1の誘電体層62を介して前面パネル10側に設けられていたが、図14のPDPにおいては、アドレス電極71と表示電極73a,73bとが第1の誘電体層72を介して背面パネル20側に設けられている。
On the other hand, in the PDP of the present embodiment, since no discharge space is interposed between the
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of another AC surface discharge type PDP according to the present embodiment.
In the PDP of FIG. 13, the
背面パネル20の作製は、背面ガラス基板21上にアドレス電極71を形成し、その上から鉛系のガラスを用いて第1の誘電体層72を形成する。そして、第1の誘電体層72の表面に表示電極73a,73bを形成し、その上から鉛系のガラスを用いて第2の誘電体層74を形成する。そして、第2の誘電体層74の表面にMgOからなる保護層75を形成することによって作製することができる。
The
このPDPにおいても、上記図13のPDPと同様の効果がある。
また、このPDPは、アドレス電極71と表示電極73a,73bとが背面パネル側に設けられているため、放電空間内で発生した可視光が、電極に妨げれることなく前面に取り出される。この点において、上記図13のPDPと比べて、輝度を向上するのに有利である。
This PDP has the same effect as the PDP in FIG.
In addition, since the
(実験5) (Experiment 5)
表1のNo.1〜6のPDPは、実施の形態1,2に基づいて作製した実施例であって、 資料No.1〜4のPDPは、実施の形態2の図13に基づいて作製し、資料No.5のPDPは、実施の形態2の図14に基づいて作製し、資料No.6のPDPは、実施の形態1に基づいて作製したものである。
PDPのセルサイズは、42インチのハイビジョンテレビ用のディスプレイに合わせて、隔壁の高さを0.08mm、隔壁の間隔(セルピッチ)を0.15mmに設定し、表示電極間の距離dを0.05mmに設定した。
No. in Table 1 The
The cell size of the PDP is set such that the partition wall height is set to 0.08 mm, the partition wall interval (cell pitch) is set to 0.15 mm, and the distance d between the display electrodes is set to 0.1 mm in accordance with a 42-inch high-definition television display. Set to 05 mm.
誘電体層は、酸化鉛[PbO]70重量%と酸化硼素[B2O3]15重量%と酸化硅素[SiO2]15重量%とを、有機バインダー[α−ターピネオールに10%のエチルセルロースを溶解したもの]に混合してなる組成物を、スクリーン印刷法で塗布した後、580°で10分間焼成することによって形成し、その膜厚は20μmに設定した。
保護層の形成方法については、プラズマCVD法で形成した。なお、形成されたMgO保護層の結晶面をX線解折した結果、(100)面或は(110)面配向であった。
The dielectric layer is composed of 70% by weight of lead oxide [PbO], 15% by weight of boron oxide [B 2 O 3 ] and 15% by weight of silicon oxide [SiO 2 ], and 10% ethyl cellulose in an organic binder [α-terpineol. The composition formed by mixing with the dissolved one was applied by screen printing and then baked at 580 ° for 10 minutes, and the film thickness was set to 20 μm.
The protective layer was formed by plasma CVD. As a result of X-ray diffraction of the crystal plane of the formed MgO protective layer, the (100) plane or (110) plane orientation was obtained.
封入する放電ガスの組成は、He(30%)−Ne(67.9%)−Xe(2%)−Ar(0.1%)とし、表1の封入圧力の欄に示すように、500〜200Torrの範囲内の圧力で封入した。
このように作製したNo.1〜6のPDPについて、パネル輝度及び安定なアドレス電圧を測定した。
The composition of the discharge gas to be sealed is He (30%)-Ne (67.9%)-Xe (2%)-Ar (0.1%), and as shown in the column of sealed pressure in Table 1, 500 Encapsulated at a pressure in the range of ~ 200 Torr.
No. produced in this way. For 1 to 6 PDPs, panel brightness and stable address voltage were measured.
安定なアドレス電圧は、アドレス電圧を変化させながら画像の状態を観察し、安定な画像が得られるのに必要な最低のアドレス電圧を測定し、これを安定なアドレス電圧とした。
パネル輝度及び安定なアドレス電圧の測定結果は、表1に示す通りである。
結果及び考察:
No.1〜4間で輝度を比較すると、封入圧力が常圧以下のものと比べて、100Torr及び2000Torrと封入電圧が増加するに従って、輝度が増加していることがわかる。
The stable address voltage was determined by observing the state of the image while changing the address voltage, measuring the minimum address voltage necessary for obtaining a stable image, and setting this as the stable address voltage.
Table 1 shows the measurement results of the panel brightness and the stable address voltage.
Results and discussion:
No. Comparing the luminance between 1 and 4, it can be seen that the luminance increases as the encapsulation voltage increases to 100 Torr and 2000 Torr compared to the one with the encapsulation pressure equal to or lower than normal pressure.
No.1〜4間で安定なアドレス電圧を比較すると、封入圧力が上昇するに従って若干上昇しているが、No.1〜5の安定なアドレス電圧は、No.6の安定なアドレス電圧と比べて、かなり低い値であることがわかる。
これは、実施の形態2のPDPの構成が、封入圧力が高い場合でもアドレス電圧を低く抑えるのに有効であることを示している。
No. Comparing the stable address voltage between 1 and 4, it was slightly increased as the sealing pressure increased. The stable address voltages of 1 to 5 are No. It can be seen that the value is considerably lower than the stable address voltage of 6.
This indicates that the configuration of the PDP of the second embodiment is effective for keeping the address voltage low even when the sealing pressure is high.
また、No.3とNo.5とで輝度を比較すると、No.5の方が輝度が若干高い値を示していることがわかる。
(その他の事項)
なお、本発明は、上記実施の形態のPDPに限定されることなく、一般的なPDP並びにガス放電パネルに対して適用することができる。
No. 3 and no. When the luminance is compared with No. 5, It can be seen that 5 indicates a slightly higher luminance value.
(Other matters)
The present invention is not limited to the PDP of the above embodiment, but can be applied to general PDPs and gas discharge panels.
例えば、保護層は、上記のようにCVD法に限らず、真空蒸着法で形成してもよい。また、ガラス基板、誘電体層、蛍光体の材料、保護層の成膜方法についても上記のものには限定されない。また、保護層の材料としては、MgO単独に限らず、MgOにBa,Sr,炭化水素(CH)などを添加したものを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、蛍光体層が背面パネル側だけに設けられている例を示したが、前面パネル側にも設けることによって、更に輝度の向上を図ることができる。
For example, the protective layer is not limited to the CVD method as described above, and may be formed by a vacuum deposition method. Further, the glass substrate, the dielectric layer, the phosphor material, and the method for forming the protective layer are not limited to those described above. Further, the material of the protective layer is not limited to MgO alone, but may be MgO added with Ba, Sr, hydrocarbon (CH) or the like.
In the above embodiment, an example is shown in which the phosphor layer is provided only on the rear panel side. However, the luminance can be further improved by providing the phosphor layer also on the front panel side.
また、蛍光体層を形成する蛍光体材料に数十nmの厚さでMgOからなる保護層をコーティングすれば、更に輝度の向上と発光効率の向上効果が期待できる。
また、上記実施の形態では、前面ガラス基板及び背面ガラス基板のどちらか一方の表面上に並行して一対の表示電極が配設されている例を示したが、前面ガラス基板上と背面ガラス基板上とに表示電極が対向して配設されたPDPにおいても同様に実施することができる。
Further, if the phosphor material for forming the phosphor layer is coated with a protective layer made of MgO with a thickness of several tens of nanometers, it is possible to further improve the luminance and the luminous efficiency.
Moreover, in the said embodiment, although the example in which a pair of display electrode is arrange | positioned in parallel on the surface of either one of a front glass substrate and a back glass substrate was shown, on a front glass substrate and a back glass substrate The same can be applied to the PDP in which the display electrodes are disposed facing each other.
また、上記実施の形態では、隔壁30を背面ガラス基板21上に固着して背面パネルを構成する例を示したが、隔壁が前面パネル側に取り付けられたものなどにも広く適用することができる。
また、放電ガスの組成に関しても、上述したNe−Xe系、He−Ne−Xe系、He−Ne−Xe−Ar系などに限定されず、クリプトン−キセノン系の放電ガス(例えばKr(90%)−Xe(10%))、あるいはクリプトン−ネオン−キセノン系の放電ガスを用いて、800〜4000Torrの封入圧力に設定した場合にも、高輝度、高発光効率を得ることが期待できる。
Moreover, in the said embodiment, although the
Further, the composition of the discharge gas is not limited to the Ne—Xe, He—Ne—Xe, He—Ne—Xe—Ar, and the like, and the krypton-xenon discharge gas (for example, Kr (90% ) -Xe (10%)) or a krypton-neon-xenon-based discharge gas, a high luminance and high luminous efficiency can be expected even when the sealing pressure is set to 800 to 4000 Torr.
更に、本発明は、ガス放電パネルに限らず、容器の中に、電極及び蛍光体層が配設されると共にガス媒体が封入された放電空間が形成され、放電に伴って紫外線を発し前記蛍光体層で可視光に変換することによって発光するガス放電デバイスにも適用することができる。
例えば、内面に蛍光体層が形成された筒状のガラス容器の中に放電ガスが封入された蛍光燈に対しても、本発明は適用可能であって、上記実施の形態で説明した組成の放電ガスを用いることによって、高輝度、高発光効率、低放電電圧のものを得ることができ、特に800〜4000Torrの範囲内の封入圧力で封入することにより優れた効果が期待できる。
Further, the present invention is not limited to a gas discharge panel, and a discharge space in which an electrode and a phosphor layer are disposed and a gas medium is enclosed is formed in a container, and ultraviolet light is emitted along with discharge to emit the fluorescence. The present invention can also be applied to a gas discharge device that emits light by converting it into visible light in the body layer.
For example, the present invention can be applied to a fluorescent lamp in which a discharge gas is sealed in a cylindrical glass container having a phosphor layer formed on the inner surface, and has the composition described in the above embodiment. By using a discharge gas, a product having high luminance, high luminous efficiency, and low discharge voltage can be obtained, and an excellent effect can be expected particularly by sealing at a sealing pressure in the range of 800 to 4000 Torr.
10 前面パネル
11 前面ガラス基板
12a,12b 表示電極
13,23 誘電体層
14,24 保護層
20 背面パネル
21 背面ガラス基板
22 アドレス電極
30 隔壁
31 蛍光体層
40 放電空間
61 アドレス電極
62,64 誘電体層
63a,63b 表示電極
65 保護層
71 アドレス電極
72,74 誘電体層
73a,73b 表示電極
75 保護層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電極は、
その少なくとも一部が誘電体層で覆われており、
当該誘電体層は、
熱化学蒸着法もしくはプラズマ化学蒸着法で形成され(100)面または(110)面に配向した結晶構造であって、且つその表面にピラミッド状の凹凸を有する酸化マグネシウム膜で被覆されており、
前記ガス媒体の封入圧力は、
800Torr以上4000Torr以下であることを特徴とするガス放電パネル。 A discharge space in which a gas medium is sealed is formed between a pair of plates arranged opposite to each other, and an electrode and a phosphor layer are arranged on at least one of the opposed surfaces of the pair of plates. A gas discharge panel that emits ultraviolet light and emits light by converting it into visible light in the phosphor layer,
The electrode is
At least part of which is covered with a dielectric layer,
The dielectric layer is
The crystal structure is formed by thermal chemical vapor deposition or plasma chemical vapor deposition and oriented in the (100) plane or (110) plane, and the surface is covered with a magnesium oxide film having pyramidal irregularities ,
The sealing pressure of the gas medium is
A gas discharge panel having a pressure of 800 Torr or more and 4000 Torr or less .
前記電極に電圧を印加することによって前記放電パネルを駆動する駆動回路とからなる表示装置。 A gas discharge panel according to claim 1 ;
A display device comprising a drive circuit for driving the discharge panel by applying a voltage to the electrodes.
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