JP2002134029A - ガス放電表示装置 - Google Patents

ガス放電表示装置

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JP2002134029A
JP2002134029A JP2000330211A JP2000330211A JP2002134029A JP 2002134029 A JP2002134029 A JP 2002134029A JP 2000330211 A JP2000330211 A JP 2000330211A JP 2000330211 A JP2000330211 A JP 2000330211A JP 2002134029 A JP2002134029 A JP 2002134029A
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gas
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neon
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Katsutoshi Shindo
勝利 真銅
Ryuichi Murai
隆一 村井
Yusuke Takada
祐助 高田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率を高く維持したまま放電電圧を低下する
ことを目的とする。 【解決手段】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、第3のガ
スとして、ネオンと第3のガス間でペニング電離が起こ
り、第3のガスとキセノン間でペニング電離を起こさず
に、ペニング励起が生成するガスを用いることで、効率
を高く維持したまま放電電圧を低下することが可能とな
った。また、その濃度は、0.0001体積%以上0.
1体積%以下が効果的である。ここで、キセノンの含有
量を2体積%以上20体積%以下、またはガス媒体の封
入圧力は、300Torr(39.9kPa)以上30
00Torr(399kPa)以下。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。
【0002】
【従来の技術】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 D
isplay 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。
【0003】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
術上の困難があり、視野角にも限界がある。
【0004】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。
【0005】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。
【0006】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、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。
【0007】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
(13.3〜66.5kPa)程度の範囲に設定されて
いる。(例えば、M.Nobrio、T.Yoshio
ka、Y.Sano、K.Nunomura、SID9
4 Digest 727〜730 1994参照)。
【0008】PDPの発光原理は基本的には蛍光灯と同
様であって、電極に印加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。
【0009】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 P
ANEL DISPLAY 96 PART5−3,N
HK 技術研究第31巻第1号 昭和54年ページ18
参照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】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
高く維持し、放電電圧を低く抑える技術が望まれてい
る。
【0011】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、1.21m/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 P
ANEL DISPLAY 1997 PART5−1
ページ198)。
【0012】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0.15
mm×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、0.15〜0.17lm/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。
【0013】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(5lm/W以上)に向上させることが必要とな
る(例えば、FLAT PANEL DISPLAY
1997 PART5−1 ページ200参照)。
【0014】このような発光効率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。
【0015】例えば、特許2616538号では、ヘリ
ウム(He)−イオン(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。
【0016】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、放電電圧の低下は期待できない。
【0017】また、Xe濃度を上昇させたり、ガス媒体
の封入圧力を上昇させたりすると効率が向上するが、同
時に放電電圧が上昇し、ドライバーICの耐電圧を超え
るといった問題があった。これに対し、耐電圧の高いド
ライバーICを使用することも考えられるが、コストが
高くなるといった問題があった。
【0018】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
換効率を高く維持させると共に、駆動電圧を低下させる
ことを主な目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】ガス媒体が封入された放
電空間中で放電して紫外線を発し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管であって、前記
ガス媒体は、ネオン、キセノンを含む希ガスの混合物で
あり、第3のガスとして、ネオンと第3のガス間でペニ
ング電離が起こり、第3のガスとキセノン間でペニング
電離を起こさずに、ペニング励起が生成するガスを用い
ることで、効率を高く維持したまま放電電圧を低下する
ことが可能となった。また、その濃度は、0.0001
体積%以上0.1体積%以下が効果的である。ここで、
キセノンの含有量を2体積%以上20体積%以下、また
はガス媒体の封入圧力は、300Torr(39.9k
Pa)以上3000Torr(399kPa)以下とす
ることが、効率の向上の点で好ましい。
【0020】ネオン−第3のガス間でペニング電離が生
成する必要条件としては、ネオンの準安定励起準位よ
り、第3のガスの電離準位が低いこと、また、第3のガ
ス−キセノン間で電離を起こさずに、相対的に励起が起
こる必要条件としては、第3のガスの準安定励起準位が
キセノンの電離準位より低いこと、また、キセノンの共
鳴励起を積極的に生成する必要条件は、第3のガスの準
安定励起準位がキセノンの共鳴準位より、若干高いこ
と、このエネルギー準位差は、2eV以内であることが
望ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0022】(PDPの全体的な構成及び製法)図1の
概略斜視図に示すように、本発明の実施形態にかかる対
向交流放電型PDPは、R(赤)、G(緑)、B(青)
の各色を発光するセルが多数配列されて構成されてい
る。
【0023】このPDPは、フロントパネルガラス21
上に放電電極(走査電極)22、(維持電極)23と誘
電体膜24およびMgO保護膜25が配されたフロント
パネルと、バックパネルガラス26上にデータ電極2
7、隔壁28、蛍光体層30、31、32が配されたバ
ックパネルの間に形成される放電空間29内に放電ガス
が封入された構成となっており、以下に示すように作製
される。
【0024】(フロントパネルの作製)フロントパネル
は、フロントパネルガラス基板21上に放電電極22、
23を形成し、その上を鉛系の誘電体膜24で覆い、更
にその表面上にMgO保護膜25を形成することによっ
て作製する。
【0025】本実施の形態では、放電電極(表示電極)
22、23は銀電極であって、紫外線感光性樹脂を含ん
だ銀電極用インクをスクリーン印刷法によりフロントガ
ラスパネル21上に均一塗布して乾燥した後、露光現像
によるパターニングと焼成によって形成する。
【0026】また、誘電体膜24の組成は、酸化鉛(P
bO)70重量%、酸化硼素(B23)15重量%、酸
化珪素(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。
【0027】また、MgO保護膜25は、酸化マグネシ
ウム(MgO)からなり、スパッタリング法で形成す
る。
【0028】(背面パネルの作製)背面パネルは、バッ
クパネルガラス26上にデータ電極27を形成し、その
上にガラス製の隔壁28を所定のピッチで形成し、更に
隔壁28によって挟まれた各空間に赤色蛍光体、緑色蛍
光体、青色蛍光体による蛍光体層30、31、32を形
成することにより作製する。
【0029】本実施の形態では、データ電極27は銀電
極であって、バックパネルガラス26上に、紫外線感光
性樹脂を含んだ銀電極用インクをスクリーン印刷法によ
りバックパネルガラス26上に均一塗布して乾燥した
後、露光現像によるパターニングと焼成によって形成す
る。
【0030】また、隔壁28であり、スクリーン印刷法
により数回繰り返し印刷することにより形成する。
【0031】また、隔壁28によって挟まれた各空間
に、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体をそれぞれイ
ンク吐出法によって塗布することにより蛍光体層30、
31、32を形成する。各色の蛍光体としては、一般的
にプラズマディスプレイパネルに用いられる蛍光体を用
いることができるが、ここでは次の蛍光体を用いる。
【0032】赤色蛍光体:(YXGd1−X)BO3
Eu3+あるいはYBO3:Eu3+ 緑色蛍光体:BaAl1219:MnあるいはZn2Si
4:Mn 青色蛍光体:BaMgAl1017:Eu2+ (パネル張り合わせによるPDPの作製) 次に、このようにして作製したフロントパネルとバック
パネルとを封着用ガラスを用いて張り合わせると共に、
隔壁28で仕切られた放電空間29内を高真空(8×1
-7Torr(1064×10-7Pa))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
とによってプラズマディスプレイパネルを作製する。
【0033】封入する放電ガスの組成は、Ne−Xe−
Kr系または、Ne−Xe−Arで、KrまたはArの
含有量を0.1体積%以上0.0001体積%以下に設
定した。また、Xeの含有量を2体積%以上20体積%
以下に設定し、封入圧力は300から3000Torr
(39.9から399kPa)の範囲に設定する。
【0034】なお、本実施形態では、放電ガスを高圧で
封入するために、パネル張り合わせ時において、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9−344
636参照)。これによって、3000Torr(39
9kPa)程度の高圧でのガス封入にも十分に耐えるP
DPを作製することができる。
【0035】以下に、図1、図2、表1を参照して本実
施形態にかかるガス放電表示装置について説明する。
【0036】
【表1】
【0037】本発明で用いたPDPパネルの構造は、従
来のものと基本的な構造は同じである。ここで走査電極
22、維持電極23間の距離は、120μm、電極幅を
75μmとし、材料として銀を用いた。また、透明電極
は使用していない。ここでは一例として、キセノンの含
有量を5体積%、ガス媒体の圧力を1400Torr
(186.2kPa)、クリプトン含有量を0体積%以
上1体積%以下の結果を図1に示す。クリプトン含有量
を0体積%(ネオン−キセノンのみ)の時に比べ、クリ
プトン濃度を0.0001体積%とすることで、効率を
ほぼ維持したまま(1.5lm/W)放電電圧を約30
V下げることができた。また、クリプトン濃度を10体
積%以上にすると放電電圧がクリプトン含有量を0体積
%の時に比べ上昇することが確認された。キセノンの含
有量を5体積%、ガス媒体の圧力を1400Torr
(186.2kPa)の時には、放電電圧低下へのクリ
プトン濃度の最適値は、0.001体積%〜0.000
1体積%であるが、この値は、キセノン量、ガス媒体圧
力により変化し、好ましくは、0.1体積%〜0.00
01体積%である。
【0038】このことは、ネオンの準安定励起準位(3
32:16.6eV、330:16.7eV)より低い
電離準位(14eV)を持つクリプトンとネオン間でペ
ニング電離が生成し放電電圧の低下に寄与し、また、ク
リプトンの準安定励起準位(532:9.9eV、53
0:10.6eV)がキセノンの電離準位(12.1
eV)より低く、クリプトン−キセノン間でペニング電
離が起こらずに、かつ、キセノンの共鳴準位(631
8.4eV、611:9.6eV)に近いので、一部が
キセノンの共鳴準位へエネルギーを受け渡し、紫外線放
射を促進することで効率を維持しているものと思われ
る。また、アルゴンに関しても同様の効果がある。
【0039】
【発明の効果】効率を高く維持したまま放電電圧を低下
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】AC型プラズマディスプレイパネル(PDP)
の概略を示す斜視図
【図2】実施の形態1の実験結果を示すグラフ
【符号の説明】
FP フロントパネル BP バックパネル 21 フロントパネルガラス 22 走査電極 23 維持電極 24 誘電体膜 25 保護膜 26 バックパネルガラス 27 データ電極 28 隔壁 29 放電空間 30 蛍光体(R) 31 蛍光体(G) 32 蛍光体(B) 33 誘電体膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 祐助 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5C040 FA01 FA04 GB03 GB14 GJ02 GJ04 MA12 MA14 MA17

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 第3のガスとして、ネオンと第3のガス間でペニング電
    離が起こり、かつ第3のガスとキセノン間でペニング励
    起が起こるガスを用いることを特徴とするガス放電管。
  2. 【請求項2】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 第3のガスとして、ネオンと第3のガス間でペニング電
    離が起こり、かつ第3のガスとキセノン間でペニング電
    離が起こらないガスを用いることを特徴とするガス放電
    管。
  3. 【請求項3】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 第3のガスとして、ネオンの準安定励起準位より第3ガ
    スの電離エネルギー準位が小さく、かつ第3ガスの準安
    定励起準位とキセノンの共鳴励起準位差が2eV以内の
    ガスを用いることを特徴とするガス放電管。
  4. 【請求項4】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 第3のガスとして、ネオンの準安定励起準位より第3ガ
    スの電離エネルギー準位が小さく、第3ガスの準安定励
    起準位よりキセノンの電離準位が大きいガスを用いるこ
    とを特徴とするガス放電管。
  5. 【請求項5】 前記第3ガスの濃度は、0.0001体
    積%以上0.1体積%以下であることを特徴とする請求
    項1または4のいずれかに記載のガス放電管。
  6. 【請求項6】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 アルゴン及びクリプトンの少なくとも一つが含まれてお
    り、前記ガス媒体から放出される紫外線は、共鳴線より
    分子線が相対的に多いことを特徴とするガス放電パネ
    ル。
  7. 【請求項7】 前記アルゴンまたはクリプトンの濃度
    は、0.0001体積%以上0.1体積%以下であるこ
    とを特徴とする請求項6記載のガス放電管。
  8. 【請求項8】 ガス媒体が封入された放電空間中で放電
    して紫外線を発し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管であって、前記ガス媒体は、ネ
    オン、キセノンを含む希ガスの混合物であり、 アルゴン及びクリプトンの少なくとも一つが含まれてお
    り、前記アルゴンまたはクリプトンの濃度は、0.00
    01体積%以上0.1体積%以下であることを特徴とす
    るガス放電管。
  9. 【請求項9】 前記ガス媒体の封入圧力は、300To
    rr(39.9kPa)以上3000Torr(399
    kPa)以下であることを特徴とする請求項1から8の
    いずれかに記載のガス放電管。
  10. 【請求項10】 前記キセノン濃度は、2体積%以上2
    0体積%以下であることを特徴とする請求項1から8の
    いずれかに記載のガス放電管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100833873B1 (ko) 2007-04-11 2008-06-02 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 장치

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