JP2004031367A - ガス放電パネル及びガス発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】　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。
【解決手段】ガス媒体の封入圧力を従来よりも高い８００〜４０００Ｔｏｒｒの範囲内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Ｘｅの含有量５体積％以下、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。
【選択図】　　　　図１１

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。

　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。

　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。

　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。

　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）。

　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）。

　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）。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　赤色蛍光体：　（Ｙ_xＧｄ_1-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。

　（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。

　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。）。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　（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。

　（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。

　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。

　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。

　（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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−ｎ^2/3となる。
　従って、総紫外線量Ｖは、
　Ｖ＝ａ・ｎｅ・ｎ0−ｃ・ｅｘｐ（−ｂ・ｎ・ｌ）＋Ｃ・ｎ⁴−ｎ^2/3で表される。ただし、ここでａ，ｂ，ｃは任意定数である。

　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。

　（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　（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。

　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。

　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。

　（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　（実験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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

実施の形態１に係る対向交流放電型のＰＤＰの概略断面図である。 上記ＰＤＰの保護層を形成する際に用いるＣＶＤ装置の概略図である。 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。 過渡グロー，アーク移行の電流波形を示すグラフである。 封入ガス圧を変化させたときの紫外線の波長と発光量との関係を示す特性図である。 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。 放電ガス圧力と共鳴線、分子線、総紫外線との関係を示す特性図である。 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る。 実験１の結果を示すグラフ及び図表である。 実験２の結果を示すグラフである。 実験３の結果を示すグラフ及び図表である。 実験４の結果を示すグラフである。 実施の形態２に係る交流面放電型のＰＤＰの概略断面図である。 実施の形態２に係る交流面放電型のＰＤＰの概略断面図である。

符号の説明

　　　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

Claims (4)

1. 対向して配設された一対のプレート間に、ガス媒体が封入された放電空間が形成されると共に前記一対のプレートの対向する面の少なくとも一方に電極及び蛍光体層が配設され、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パネルであって、
   　前記ガス媒体は、
   　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であって、
   　アルゴンが０．５体積％以下、ヘリウムが５５体積％未満含有されていることを特徴とするガス放電パネル。
2. 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請求項１記載のガス放電パネル。
3. 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いることを特徴とする請求項１記載のガス放電パネル。
4. 請求項１〜３のいずれか記載のガス放電パネルと、
   　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。
   
   

Images