JP2009277491A - Plasma display panel - Google Patents

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Kiyoshi Hashimotoya
磨志 橋本谷
Hiroto Yanagawa
博人 柳川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PDP capable of achieving an excellent image display performance by demonstrating a high luminance efficiency in a full pressure of a low discharge gas, while controlling a rise of a discharging voltage irrespective of a cell structure of high definition by adjusting a discharge gas composition. <P>SOLUTION: In the PDP 1 of an AC plane discharge type, a Xe-Ar system discharge gas is enclosed in a discharge space 15. An Ar partial pressure in the discharge gas is set at 0.1 to 10%, and moreover a full pressure of the discharge gas is set at 20 kPa or higher and 50 kPa or lower. Furthermore, a shortest distance between adjacent barrier ribs 13 facing each other is adjusted at 80 to 170 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はテレビジョン等に使用されるプラズマディスプレイパネルに関し、特に放電空間に封入させる放電ガスによって、発光効率を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a plasma display panel used in a television or the like, and more particularly to a technique for improving luminous efficiency by a discharge gas sealed in a discharge space.

近年、家庭用テレビ受像機の大画面化に伴い、旧来のCRT(Cathode Ray Tube)装置に変わる薄型の表示装置が急速に普及している。薄型大画面を実現する表示装置として、液晶ディスプレイとならんで現在の主流となっているのが、各画素に相当する微小なセル内部に放電プラズマを生じさせ、そこから発生する紫外線を蛍光体で可視光に変換することで発光表示を行うプラズマディスプレイパネル(以下PDPと称する)である。   2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the screen size of home television receivers, thin display devices that replace conventional CRT (Cathode Ray Tube) devices are rapidly spreading. As a display device that realizes a thin and large screen, the current mainstream along with a liquid crystal display is that discharge plasma is generated inside a minute cell corresponding to each pixel, and ultraviolet rays generated therefrom are phosphors. A plasma display panel (hereinafter referred to as PDP) that emits light by converting it into visible light.

PDPの代表的な構成は面放電AC型と呼ばれる。このPDPは、一般的には表面に一対の表示電極対(走査電極と維持電極)が複数対にわたり配設され、これを覆うように誘電体層、保護層が順次積層されたフロントパネルに対し、表面に複数のアドレス(データ)電極が配設され、これを覆う誘電体層と複数の隔壁(リブ)、並びに隣接隔壁間にRGB各色の蛍光体層とが配設したバックパネルを、一定間隔をおいて対向配置させ、両パネルの周囲を封止して構成される。フロントパネルおよびバックパネルにはガラス基板が用いられる。両パネル間の内部空間はプラズマ放電のための放電空間であり、当該空間にキセノン(以下、「Xe」と表記する)等の所定の希ガス成分を含む放電ガスが充填される。そして一対の表示電極と一本のアドレス電極の交差相当領域に対応して、パネル全体に複数の放電セルが配設される。   A typical configuration of the PDP is called a surface discharge AC type. This PDP generally has a plurality of pairs of display electrodes (scanning electrodes and sustaining electrodes) arranged on the surface, and a front panel in which a dielectric layer and a protective layer are sequentially laminated so as to cover them. A back panel in which a plurality of address (data) electrodes are arranged on the surface, a dielectric layer covering the electrodes, a plurality of barrier ribs (ribs), and a phosphor layer of each RGB color between adjacent barrier ribs is fixed. The panels are arranged opposite to each other and sealed around both panels. Glass substrates are used for the front panel and the back panel. The internal space between the panels is a discharge space for plasma discharge, and the space is filled with a discharge gas containing a predetermined rare gas component such as xenon (hereinafter referred to as “Xe”). A plurality of discharge cells are arranged on the entire panel corresponding to the region corresponding to the intersection of the pair of display electrodes and one address electrode.

PDPの駆動時には、一対の表示電極に電圧印加し、誘電体層を絶縁破壊させ、放電空間内の放電ガス中でプラズマ放電を発生させる。この放電により生じた電荷は壁電荷として放電セル内に蓄積し、各電極の電位を相殺する。放電は電圧印加時にパルス状に発生し、放電セル内に蓄積された壁電荷による電界は、印加電圧の電位が反転した際に印加電圧と同極性に重畳され、放電維持に必要な印加電圧が低減される。このような壁電荷を制御することで、放電セルのON/OFF選択が可能となる。   When the PDP is driven, a voltage is applied to the pair of display electrodes, the dielectric layer is dielectrically broken, and plasma discharge is generated in the discharge gas in the discharge space. The electric charge generated by this discharge accumulates in the discharge cell as wall charge, and cancels the potential of each electrode. Discharge occurs in a pulsed manner when a voltage is applied, and the electric field due to wall charges accumulated in the discharge cell is superimposed on the same polarity as the applied voltage when the potential of the applied voltage is reversed, and the applied voltage necessary to maintain the discharge is Reduced. By controlling such wall charges, it is possible to select ON / OFF of the discharge cells.

ところでPDPでは元来、発光効率の向上を優先する目的で、放電ガスとして希ガスの中では励起電圧が低く、共鳴放射紫外線の波長が長いXeを積極的に利用し、紫外線発光を得ている。しかしXeを用いた場合、投入電力を有用な紫外線に変換させる電力効率を10%を超えるように調節することは難しい。
こうした課題に対して、たとえば特許文献1のように、放電ガス中のXe分圧を高めるとともに、放電ガスの全圧を高くする開発研究が行われている。このようなXe分圧の調整によって、紫外線の発光源として励起Xe原子からの共鳴放射線(波長147nm)に加え、Xeの励起二量体(excimer;以下、Xeの励起二量体を単に「エキシマ」と呼ぶ)からの172nmを中心とする広帯域の発光が豊富に得られるようになり、発光効率の向上が期待できるとしている。
By the way, in order to give priority to the improvement of luminous efficiency, PDP originally uses Xe, which has a low excitation voltage and a long wavelength of resonance radiation ultraviolet rays, as a discharge gas to obtain ultraviolet emission. . However, when Xe is used, it is difficult to adjust the power efficiency for converting the input power into useful ultraviolet rays so as to exceed 10%.
In order to deal with such a problem, for example, as in Patent Document 1, development research has been conducted to increase the Xe partial pressure in the discharge gas and increase the total pressure of the discharge gas. By adjusting the Xe partial pressure in this way, in addition to the resonance radiation (wavelength 147 nm) from the excited Xe atom as an ultraviolet light emission source, the Xe excited dimer (hereinafter referred to as “excimer”) is simply referred to as “excimer”. It is said that a wide range of light emission centered on 172 nm can be obtained, and improvement in light emission efficiency can be expected.

この原理を説明する。エキシマは励起Xe原子と基底状態の原子との三体反応、たとえば
Xe+Xe+Xe→Xe +Xe ・ ・ ・ (式1)
によって形成される。従って、エキシマの形成確率は、Xe分圧が高くなるほど急速に高くなる。また、基底状態が反発ポテンシャルを持つので、エキシマは速やかに単原子に解離する。従って、自己吸収がおこらず、比較的高ガス圧でも高い発光効率が得られる。
This principle will be described. An excimer is a three-body reaction between an excited Xe atom and an atom in the ground state, such as Xe * + Xe + Xe → Xe 2 * + Xe (formula 1)
Formed by. Therefore, the excimer formation probability increases rapidly as the Xe partial pressure increases. In addition, since the ground state has a repulsive potential, the excimer quickly dissociates into a single atom. Therefore, self-absorption does not occur, and high luminous efficiency can be obtained even at a relatively high gas pressure.

またXeはネオンやアルゴン(以下、それぞれ「Ne」、「Ar」と表記する)に比べて、単体ではイオンが加速されて保護層を衝撃するスパッタリングの効率が低いことが知られており、ある程度の範囲でXeの分圧を高めることはAC型PDPの寿命特性にも好影響を与えると考えられる。
しかしながら、AC型PDPでXeを用いると、放電電圧が高まり易い問題がある。
Xe is known to have a lower sputtering efficiency in which ions are accelerated and impact the protective layer as compared with neon and argon (hereinafter referred to as “Ne” and “Ar”, respectively). It is considered that increasing the partial pressure of Xe within this range has a positive effect on the life characteristics of the AC type PDP.
However, when Xe is used in the AC type PDP, there is a problem that the discharge voltage tends to increase.

すなわち、AC型PDPでは、表示電極対が誘電体層及び保護層で順次覆われているため、放電電流の供給は駆動時における保護層表面へのイオン突入による二次電子放出過程に依存している。
ところがXeはNe等に比べて電離電圧が低く、二次電子放出係数が低い。したがってXe分圧が高くなると、二次電子を供給するためにはより多くのXeイオンを保護層に向けて加速する必要が生じ、その結果、陰極降下電圧が高くなり、放電電圧が上昇しうる。
That is, in the AC type PDP, since the display electrode pairs are sequentially covered with the dielectric layer and the protective layer, the supply of the discharge current depends on the secondary electron emission process due to the ion rush into the protective layer surface during driving. Yes.
However, Xe has a lower ionization voltage and a lower secondary electron emission coefficient than Ne or the like. Therefore, when the Xe partial pressure is increased, it is necessary to accelerate more Xe ions toward the protective layer in order to supply secondary electrons. As a result, the cathode fall voltage increases and the discharge voltage may increase. .

放電電圧が上昇すると、駆動回路部品への負担を増大させ、高耐圧部品の採用などコスト上昇の原因となるので好ましくない。のみならず、放電電圧が上昇することでXeと同時に混合されているバッファガス(多くの場合Neが使用される)の保護層に対するイオン衝撃が大きくなり、混合比率によっては逆にスパッタリングによる保護層の破壊が進んで寿命特性が悪化する課題も生じる。   An increase in the discharge voltage is not preferable because it increases the burden on the drive circuit components and increases costs such as the use of high-voltage components. In addition, as the discharge voltage rises, the ion bombardment of the buffer gas (Ne is often used) mixed with Xe on the protective layer increases, and depending on the mixing ratio, the protective layer is formed by sputtering. There is also a problem that the lifetime characteristics deteriorate due to progress of destruction.

この問題に対し、例えば特許文献2ではXeに対し、Mg原子と質量数の近いNeの代わりにArを含ませて放電ガスを構成している。保護層を構成するMg原子と質量数の近いNeのイオンが存在すると、共鳴的なエネルギーの授受が行われてスパッタリングの影響が大きくなるとの推定の元に、バッファガスをArとしてNeを排除することで保護層の破壊を回避し、効率と寿命特性の両立を図っている。
特開2002−83543号公報 PCT/JP2006/312164号
For this problem, for example, in Patent Document 2, Ar is included in Xe instead of Ne, which has a mass number close to that of Mg atoms, to form a discharge gas. Based on the assumption that the presence of Mg ions constituting the protective layer and Ne ions having a mass number close to that of the mass number, resonance energy is transferred and the influence of sputtering becomes large, and Ne is excluded using Ar as the buffer gas. In this way, destruction of the protective layer is avoided, and both efficiency and life characteristics are achieved.
JP 2002-83543 A PCT / JP2006 / 312164

しかしながら特許文献1記載の技術では、放電ガス中のXe濃度を100%とすることが上限であり、それ以上の発光効率の向上を得るためには放電ガスの全圧を上昇させる必要がある。しかし、高圧な放電ガスを用いると放電電圧の上昇を招き、駆動回路部品や電極配線の耐圧の問題が生じうる。さらに、高圧の放電ガスに耐える構成が必要となり、製造コストの観点から実現が困難となる。   However, in the technique described in Patent Document 1, the upper limit is to set the Xe concentration in the discharge gas to 100%, and in order to obtain a further improvement in luminous efficiency, it is necessary to increase the total pressure of the discharge gas. However, when a high-pressure discharge gas is used, the discharge voltage rises, which may cause a problem with the breakdown voltage of the drive circuit components and electrode wiring. Furthermore, a configuration that can withstand high-pressure discharge gas is required, which is difficult to realize from the viewpoint of manufacturing cost.

また、特許文献2に開示されているように、放電ガス組成に比較的大きな混合比でArを添加すると、Xeの添加量をその分低下せざるを得なくなり、前述したエキシマによる効果が低下しうる。
このため、高精細セルで高効率化を目指しXeの分圧を上昇させることによる効率の向上は、従来の技術においては放電ガスをXe100%とすることが上限であった。それ以上に効率を上げるためには、放電ガスの全圧を上昇させる必要がある。しかしながら、全圧を上昇させることは放電電圧の上昇を招き、駆動回路部品や電極配線の耐圧の問題が生じるほか、製造コストの観点から困難である。
Further, as disclosed in Patent Document 2, when Ar is added to the discharge gas composition at a relatively large mixing ratio, the amount of Xe added must be reduced by that amount, and the effect of the above-described excimer is reduced. sell.
For this reason, the improvement in efficiency by increasing the partial pressure of Xe aiming at high efficiency in a high-definition cell has been limited to the discharge gas of Xe 100% in the conventional technology. In order to increase the efficiency further, it is necessary to increase the total pressure of the discharge gas. However, increasing the total pressure causes an increase in discharge voltage, which causes a problem of withstand voltage of drive circuit components and electrode wiring, and is difficult from the viewpoint of manufacturing cost.

また、別の問題として、近年では地上波でのデジタルハイビジョン放送など、高品位なテレビジョン放送の普及に伴い、表示装置の高精細化の要請が高まっている。ディスプレイの高精細化は必然的に放電セル数の増大と放電セルサイズの小寸法化を伴うが、PDPの放電セルを単に小型化すれば、両極性拡散の増大による相対的なプラズマの壁面損失の増加を招き、放電電圧の上昇と輝度、発光効率の著しい低下を生ずるおそれがある。従って、このようなPDPを製造する上では、少しでも発光効率が高く、且つ、放電電圧の低い放電ガス設計が必要不可欠となる。   As another problem, in recent years, with the spread of high-definition television broadcasting such as terrestrial digital high-definition broadcasting, there is an increasing demand for higher definition display devices. High-definition displays inevitably involve an increase in the number of discharge cells and a reduction in the size of the discharge cells, but if the PDP discharge cells are simply reduced in size, the relative plasma wall loss due to increased bipolar diffusion Increase in the discharge voltage, and there is a risk that the discharge voltage will increase and the luminance and luminous efficiency will decrease significantly. Therefore, in manufacturing such a PDP, a discharge gas design having a high luminous efficiency and a low discharge voltage is indispensable.

以上のように現在のPDPでは、発光効率の向上と放電電圧の抑制に関し、未だ解決すべき余地が存在する。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、放電ガス組成を調節することで、高精細なセル構造でも放電電圧の上昇を抑制しつつ、低い放電ガスの全圧において高い発光効率を発揮することにより、優れた画像表示性能を実現しうるPDPを提供することを目的とする。
As described above, in the current PDP, there is still a room to be solved for improving the light emission efficiency and suppressing the discharge voltage.
The present invention has been made in view of the above problems, and by adjusting the discharge gas composition, high luminous efficiency can be achieved at a low total pressure of the discharge gas while suppressing an increase in the discharge voltage even in a high-definition cell structure. An object of the present invention is to provide a PDP that can realize an excellent image display performance by exhibiting.

上記課題を解決するために本発明は、一対の表示電極が複数対にわたり配設された第一基板が、放電空間を挟んで第二基板と対向して配置されたプラズマディスプレイパネルであって、前記放電空間には、XeとArからなる放電ガスが封入され、前記放電ガス中のAr分圧が0.1%以上10%以下であって、且つ、前記放電ガスの全圧が20kPa以上50kPa以下に設定された構成とした。   In order to solve the above problems, the present invention is a plasma display panel in which a first substrate in which a plurality of pairs of display electrodes are disposed is opposed to a second substrate across a discharge space, The discharge space is filled with a discharge gas composed of Xe and Ar, the Ar partial pressure in the discharge gas is 0.1% to 10%, and the total pressure of the discharge gas is 20 kPa to 50 kPa. The configuration was set as follows.

ここで、前記放電ガスの全圧を、さらに20kPa以上35kPa以下とすると、比較的大きい放電セルサイズにおいて好適な効果が得られる。この場合のPDPとしては、第二基板には、第一基板と対向する表面に複数の隔壁が併設された構成において、互いに対向して隣接する隔壁において、第一基板と対向する隔壁頂部における各々の隔壁表面間の最短距離が、80μm以上170μm以下となるように設定することもできる。   Here, when the total pressure of the discharge gas is further set to 20 kPa or more and 35 kPa or less, a suitable effect can be obtained in a relatively large discharge cell size. As the PDP in this case, each of the second substrates has a configuration in which a plurality of partition walls are provided on the surface facing the first substrate, and each of the partition walls adjacent to each other at the top of the partition walls facing the first substrate. The shortest distance between the partition walls can be set to be 80 μm or more and 170 μm or less.

また、前記放電ガスの全圧を、さらに30kPa以上50kPa以下とすれば、高精細なセルにおいて、一層高い効果が得られることが分かっている。この場合のPDPとしては、第二基板には、第一基板と対向する表面に複数の隔壁が併設された構成において、互いに対向して隣接する隔壁において、第一基板と対向する隔壁頂部における各々の隔壁表面間の最短距離が、270μm以上350μm以下となるように設定することもできる。   It has also been found that if the total pressure of the discharge gas is further set to 30 kPa or more and 50 kPa or less, a higher effect can be obtained in a high-definition cell. As the PDP in this case, each of the second substrates has a configuration in which a plurality of partition walls are provided on the surface facing the first substrate, and each of the partition walls adjacent to each other at the top of the partition walls facing the first substrate. The shortest distance between the partition walls can be set to be 270 μm or more and 350 μm or less.

なお、前記放電ガス中のAr分圧としては、上記いずれの場合もさらに0.1%以上2.0%以下に設定することが好適である。   The Ar partial pressure in the discharge gas is preferably set to 0.1% or more and 2.0% or less in any of the above cases.

以上の構成を有する本発明のPDPは、放電ガス中におけるAr分圧が0.1%以上10%以下の範囲の割合に調整され、且つ、放電ガスの全圧が20kPa以上50kPa以下の範囲に調整されているため、従来に比べて良好な発光効率を発揮しつつも、放電電圧の有効な上昇抑制効果が期待できるようになっている。このような高い発光効率と放電電圧の上昇抑制効果を両立できる本発明の放電ガスの全圧及びAr分圧は、本願発明者らが鋭意検討した結果、実験により見出した数値範囲である。   In the PDP of the present invention having the above configuration, the Ar partial pressure in the discharge gas is adjusted to a ratio in the range of 0.1% to 10%, and the total pressure of the discharge gas is in the range of 20 kPa to 50 kPa. Since it has been adjusted, it is possible to expect an effective rise suppression effect of the discharge voltage while exhibiting good light emission efficiency as compared with the prior art. The total pressure and Ar partial pressure of the discharge gas of the present invention that can achieve both such high luminous efficiency and the effect of suppressing the increase in discharge voltage are numerical ranges found by experiments as a result of intensive studies by the present inventors.

本発明のPDPでは、まず放電ガス中のXeを高濃度の主成分とし、これに分圧10%以下という極微量のArを添加することで、PDPにおける発光効率がXeのみからなる放電ガスを用いた場合よりも向上できる。
さらに本発明では、放電ガスの全圧が従来値(例えば66.5kPa〜101kPa)よりも低く抑えられているので、高いガス圧に耐えるための特別な構成は不要であり、従来とほぼ同様のPDPの構成で実現できるメリットがある。従って本発明は、放電セル数が多く、微細な放電セル構造を有する次世代のPDPでも比較的容易に実現が期待できるものである。
In the PDP of the present invention, first, Xe in the discharge gas is a main component having a high concentration, and a very small amount of Ar having a partial pressure of 10% or less is added thereto, whereby a discharge gas in which the luminous efficiency in the PDP is composed only of Xe It can be improved compared to the case where it is used.
Furthermore, in the present invention, since the total pressure of the discharge gas is kept lower than a conventional value (for example, 66.5 kPa to 101 kPa), a special configuration for withstanding a high gas pressure is unnecessary, which is almost the same as the conventional one. There is an advantage that can be realized by the configuration of the PDP. Therefore, the present invention can be realized relatively easily even in the next generation PDP having a large number of discharge cells and a fine discharge cell structure.

以下に、本発明の各実施の形態を説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施形式に限定されるものではなく、その技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
<実施の形態1>
(PDPの構成例)
図1は、本発明の実施の形態1に係るPDP1の放電単位である放電セル構造の模式的組図である。
Each embodiment of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the technical scope thereof.
<Embodiment 1>
(PDP configuration example)
FIG. 1 is a schematic diagram of a discharge cell structure that is a discharge unit of PDP 1 according to Embodiment 1 of the present invention.

PDP1は、ここでは対角50インチの画面サイズで4096×2060(画素数)の次世代型ハイヴィジョン規格(4K2K)に設定されている。
図1に示すように、PDP1の構成は、互いに主面を対向させて配設された第一基板(フロントパネル2)および第二基板(バックパネル9)に大別される。
フロントパネル2の基板となるフロントパネルガラス3には、その一方の主面に所定の放電ギャップ(75μm)をおいて配設された一対の表示電極対6(走査電極5、維持電極4)が複数対にわたり形成されている。各表示電極対6は、駆動時の光取り出しを考慮して、ITO、ZnO、SnO等の透明導電性材料からなる帯状の透明電極51、41(厚さ0.1μm、幅150μm)に対し、Ag厚膜(厚み2μm〜10μm)、Al薄膜(厚み0.1μm〜1μm)またはCr/Cu/Cr積層薄膜(厚み0.1μm〜1μm)等からなるバスライン52、42(厚さ7μm、幅95μm)が積層されてなる。このバスライン52、42によって透明電極51、41のシート抵抗が下げられる。
Here, the PDP 1 is set to a next generation high vision standard (4K2K) of 4096 × 2060 (number of pixels) with a screen size of 50 inches diagonal.
As shown in FIG. 1, the configuration of the PDP 1 is roughly divided into a first substrate (front panel 2) and a second substrate (back panel 9) that are arranged with their main surfaces facing each other.
A front panel glass 3 serving as a substrate of the front panel 2 has a pair of display electrodes 6 (scanning electrodes 5 and sustaining electrodes 4) disposed on one main surface thereof with a predetermined discharge gap (75 μm). It is formed over multiple pairs. Each display electrode pair 6 is in consideration of strip-shaped transparent electrodes 51 and 41 (thickness 0.1 μm, width 150 μm) made of a transparent conductive material such as ITO, ZnO, SnO 2 in consideration of light extraction during driving. , Bus lines 52 and 42 (thickness: 7 μm, thickness: 2 μm to 10 μm), Al thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm), Cr / Cu / Cr laminated thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm), etc. The width is 95 μm). The sheet resistance of the transparent electrodes 51 and 41 is lowered by the bus lines 52 and 42.

ここで、「厚膜」とは,導電性材料を含むペースト等を塗布した後に焼成して形成する各種厚膜法により形成される膜をいう。また,「薄膜」とは,スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子線蒸着法等を含む真空プロセスを用いた各種薄膜法により形成される膜をいう。
なお、表示電極対6はコストの観点から金属電極のみで構成してもよいし、透明電極材料として、ZnO系材料やSnO系材料等の公知の透明導電性物質を用いることもできる。
Here, the “thick film” refers to a film formed by various thick film methods formed by applying a paste containing a conductive material and baking it. The “thin film” means a film formed by various thin film methods using a vacuum process including a sputtering method, an ion plating method, an electron beam evaporation method and the like.
The display electrode pair 6 may be composed of only a metal electrode from the viewpoint of cost, and a known transparent conductive material such as a ZnO-based material or a SnO 2 -based material may be used as the transparent electrode material.

表示電極対6を配設したフロントパネルガラス3には、その主面全体にわたり、ガラス軟化点が550℃〜600℃程度の酸化鉛(PbO)または酸化ビスマス(Bi)または酸化燐(PO)を主成分とする低融点ガラス(厚み35μm)、或いはSiOからなる誘電体層7が、スクリーン印刷法等によって形成されている。
誘電体層7は、AC型PDP特有の電流制限機能(放電電流に対する電荷障壁機能)を有し、DC型PDPに比べて長寿命化を実現する要素になっている。
The front panel glass 3 on which the display electrode pair 6 is disposed has lead glass (PbO), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), or phosphorus oxide (PbO) having a glass softening point of about 550 ° C. to 600 ° C. over the entire main surface. A low-melting glass (thickness 35 μm) mainly composed of PO 4 ) or a dielectric layer 7 made of SiO 2 is formed by a screen printing method or the like.
The dielectric layer 7 has a current limiting function (charge barrier function against discharge current) peculiar to the AC type PDP, and is an element that realizes a longer life than the DC type PDP.

誘電体層7の表面には、保護層8が配設されている。当該保護層8は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法等で作製したMgO膜で構成され、放電時のイオン衝撃から誘電体層7を保護し、放電開始電圧を低減させる。このため、耐スパッタ性及び2次電子放出係数γに優れる材料からなる。
バックパネル9の基板となるバックパネルガラス10には、その一方の主面にAg厚膜(厚み2μm〜10μm)、Al薄膜(厚み0.1μm〜1μm)またはCr/Cu/Cr積層薄膜(厚み0.1μm〜1μm)等からなる幅40μmの複数のデータ電極11が、x方向を長手方向としてy方向に一定間隔毎(95μm)でストライプ状に並設され、このデータ電極11を内包するようにバックパネルガラス9の全面にわたって厚さ10μmの誘電体層12がコートされている。
A protective layer 8 is disposed on the surface of the dielectric layer 7. The protective layer 8 is composed of an MgO film produced by sputtering, ion plating, vapor deposition, or the like, and protects the dielectric layer 7 from ion bombardment during discharge and reduces the discharge start voltage. For this reason, it consists of a material excellent in sputtering resistance and secondary electron emission coefficient γ.
A back panel glass 10 serving as a substrate of the back panel 9 has an Ag thick film (thickness 2 μm to 10 μm), an Al thin film (thickness 0.1 μm to 1 μm) or a Cr / Cu / Cr laminated thin film (thickness) on one main surface. A plurality of data electrodes 11 having a width of 40 μm, such as 0.1 μm to 1 μm, are arranged in parallel in a striped manner at regular intervals (95 μm) in the y direction with the x direction as the longitudinal direction so as to contain the data electrodes 11 A dielectric layer 12 having a thickness of 10 μm is coated over the entire surface of the back panel glass 9.

誘電体層12の上には、 低融点ガラスペーストを成型・焼成してなる所定の高さの隔壁(高さ約110μm、フロントパネル側の頂部の幅約20μm。なお、HD規格の場合、前記頂部の幅は約40μm)13が、井桁状等のパターン部1231、1232を組み合わせて形成される。この場合、パネルのx方向にはパターン部1231、y方向にはパターン部1232が、それぞれストライプ状に併設された構成となる。隔壁13は、隣接する放電セル20同士において、誤放電や放電クロストークの発生を防ぐ役割をなす。ここで、互いに対向して隣接する隔壁13(すなわち、対向して隣接するパターン部1231同士、またはパターン部1232同士)において、フロントパネル2と対向する隔壁13の頂部における、各々の隔壁13の表面(すなわち、蛍光体層14を除いた隔壁13の表面)間の最短距離が、80μm以上170μm以下となるように調節されている。   On the dielectric layer 12, a partition wall having a predetermined height formed by molding and firing a low melting point glass paste (height: about 110 μm, width at the top on the front panel side: about 20 μm. The width of the top portion is about 40 μm) 13 is formed by combining the pattern portions 1231 and 1232 having a cross pattern. In this case, the pattern portion 1231 is arranged in the x direction of the panel, and the pattern portion 1232 is arranged in the stripe direction in the y direction. The barrier ribs 13 prevent the occurrence of erroneous discharge and discharge crosstalk between adjacent discharge cells 20. Here, the surface of each partition wall 13 at the top of the partition wall 13 facing the front panel 2 in the partition walls 13 facing each other and adjacent to each other (that is, between the adjacent pattern portions 1231 or the pattern portions 1232). That is, the shortest distance between (that is, the surface of the partition wall 13 excluding the phosphor layer 14) is adjusted to be 80 μm or more and 170 μm or less.

隔壁13の側面とその間の誘電体層19の面上には、光の三原色によるカラー表示のための赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のそれぞれに対応する蛍光体層14(14R、14G、14B)が形成されている。
なお、誘電体層12は必須ではなく、データ電極11を直接蛍光体層14で内包するようにしてもよい。
On the side surface of the partition wall 13 and the surface of the dielectric layer 19 therebetween, the phosphor layers 14 (corresponding to red (R), green (G), and blue (B) for color display using the three primary colors of light ( 14R, 14G, 14B) are formed.
The dielectric layer 12 is not essential, and the data electrode 11 may be directly enclosed by the phosphor layer 14.

なお、フロントパネルガラス3及びバックパネルガラス10は、ソーダライムガラスで構成できるが、他の透光性の材料、例えばホウ珪酸ガラスなどの高融点ガラスを使用することも可能である。また隔壁13の材料としては感光性を持ったペースト材料を使用して、形状及び精度の向上を図ることも可能である。
フロントパネル2とバックパネル9は、データ電極11と表示電極対6の互いの長手方向が直交するように対向配置され、両パネル2、9の外周縁部がガラスフリットで封着されている。
The front panel glass 3 and the back panel glass 10 can be made of soda lime glass, but other translucent materials such as refractory glass such as borosilicate glass can also be used. Further, it is possible to improve the shape and accuracy by using a photosensitive paste material as the material of the partition wall 13.
The front panel 2 and the back panel 9 are disposed to face each other so that the longitudinal directions of the data electrode 11 and the display electrode pair 6 are orthogonal to each other, and the outer peripheral edges of both the panels 2 and 9 are sealed with glass frit.

フロントパネル2とバックパネル9の間に形成される放電空間15には、Xe−Ar系の放電ガスが封入されている。ここで実施の形態1の特徴として、当該放電ガス中におけるAr分圧が0.1%以上10%以下の範囲(一例として1%)の割合に調整され、且つ、放電ガスの全圧が20kPa以上50kPa以下の範囲(一例として30kPa)に調整されている。   A discharge space 15 formed between the front panel 2 and the back panel 9 is filled with a Xe—Ar-based discharge gas. Here, as a feature of the first embodiment, the Ar partial pressure in the discharge gas is adjusted to a ratio in the range of 0.1% to 10% (for example, 1%), and the total pressure of the discharge gas is 20 kPa. It is adjusted to a range of 50 kPa or less (as an example, 30 kPa).

フロントパネル2とバックパネル9の間において、井桁状の隔壁13に囲繞された空間が放電空間15である。そして図1の点線に示すように、各蛍光体層14R、14G、14Bのいずれかに対応し、隔壁13の厚み方向中心を通り、隣り合う一対の表示電極対6と1本のデータ電極11が放電空間15を挟んで立体交差する略直方体状の領域が、放電セル20(20R、20G、20B)となっている。放電セル20の寸法は、xy方向に井桁状に延伸された隔壁13の厚み方向中心(図中の点線)から図ったx方向幅が285μm、y方向幅が95μmである。これにより、隣り合うRGBの各色に対応する3つの放電セル20で正方形の1画素((285μm×285μm)が構成される。   Between the front panel 2 and the back panel 9, a space surrounded by the cross-shaped partition walls 13 is a discharge space 15. As shown by the dotted lines in FIG. 1, a pair of adjacent display electrodes 6 and one data electrode 11 correspond to each of the phosphor layers 14R, 14G, and 14B and pass through the center of the partition wall 13 in the thickness direction. A substantially rectangular parallelepiped region where the three-dimensionally intersect with the discharge space 15 interposed therebetween is the discharge cell 20 (20R, 20G, 20B). The dimensions of the discharge cell 20 are 285 μm in the x direction and 95 μm in the y direction as viewed from the center in the thickness direction (dotted line in the figure) of the barrier ribs 13 extending in the xy direction. Thus, one square pixel ((285 μm × 285 μm)) is formed by the three discharge cells 20 corresponding to the adjacent RGB colors.

走査電極5、維持電極4及びデータ電極11の各々には、図2に示すようにパネル外部において、駆動回路として走査電極ドライバ111、維持電極ドライバ112、データ電極ドライバ113が接続される。
(PDPの駆動例)
上記構成のPDP1は前記各ドライバ111〜113を含む公知の駆動回路(不図示)によって、各表示電極対6の間隙に数十kHz〜数百kHzのAC電圧が印加されることにより、任意の放電セル20内で放電を発生させ、励起されたXe原子からの紫外線によって蛍光体層14を励起し、可視光発光するように駆動される。
As shown in FIG. 2, scan electrode driver 111, sustain electrode driver 112, and data electrode driver 113 are connected to scan electrode 5, sustain electrode 4 and data electrode 11 as drive circuits, respectively, as shown in FIG.
(PDP drive example)
The PDP 1 having the above-described configuration has an arbitrary AC voltage of several tens of kHz to several hundreds of kHz applied to the gap between the display electrode pairs 6 by a known driving circuit (not shown) including the drivers 111 to 113. A discharge is generated in the discharge cell 20, and the phosphor layer 14 is excited by ultraviolet rays from the excited Xe atoms to drive visible light emission.

その駆動方法としては、いわゆるフィールド内時分割階調表示方式がある。当該方式は、表示するフィールドを複数のサブフィールド(SF)に分け、各サブフィールドをさらに複数の期間に分ける。1サブフィールドは更に、(1)全表示セルを初期化状態にする初期化期間、(2)各放電セル20をアドレスし、各放電セル20へ入力データに対応した表示状態を選択・入力していくデータ書き込み期間、(3)表示状態にある放電セル20を表示発光させる維持放電期間、(4)維持放電により形成された壁電荷を消去する消去期間という4つの期間に分割されてなる。   As a driving method, there is a so-called intra-field time division gradation display method. In this method, a field to be displayed is divided into a plurality of subfields (SF), and each subfield is further divided into a plurality of periods. One subfield further includes (1) an initialization period in which all display cells are initialized, and (2) each discharge cell 20 is addressed, and a display state corresponding to input data is selected and input to each discharge cell 20. The data writing period is divided into four periods: (3) a sustain discharge period for causing the discharge cells 20 in the display state to emit light, and (4) an erase period for erasing wall charges formed by the sustain discharge.

各サブフィールドでは、初期化期間で画面全体の壁電荷を初期化(リセット)した後、アドレス期間で点灯すべき放電セル20のみに壁電荷を蓄積させるアドレス放電を行い、その後の放電維持期間ですべての放電セル20に対して一斉に交流電圧(維持電圧)を印加することによって一定時間放電維持することで発光表示する。
ここで図3は、フィールド中の第m番目のサブフィールドにおける駆動波形例である。フィールド中の第m番目のサブフィールドの駆動波形図3が示すように、各サブフィールドには、初期化期間、アドレス期間、放電維持期間、消去期間がそれぞれ割り当てられる。
In each subfield, after the wall charge of the entire screen is initialized (reset) in the initialization period, address discharge is performed so that the wall charge is accumulated only in the discharge cells 20 to be lit in the address period, and in the subsequent discharge sustain period. By applying alternating voltage (sustain voltage) to all the discharge cells 20 at once, the discharge is maintained for a certain period of time, thereby displaying light.
Here, FIG. 3 shows an example of a driving waveform in the mth subfield in the field. As shown in FIG. 3 showing the driving waveform of the mth subfield in the field, each subfield is assigned an initialization period, an address period, a discharge sustain period, and an erase period.

初期化期間とは、それ以前のセルの点灯による影響(蓄積された壁電荷による影響)を防ぐため、画面全体の壁電荷の消去(初期化放電)を行う期間である。図3に示す波形例では、走査電極5にデータ電極11および維持電極4に比べて高い電圧を印加しセル内の気体を放電させる。それによって発生した電荷はデータ電極11、走査電極5および維持電極4間の電位差を打ち消すようにセルの壁面に蓄積されるので、走査電極5付近の保護層8表面には負の電荷が壁電荷として蓄積される。またデータ電極11付近の蛍光体層14表面および維持電極4付近の保護層8表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。この壁電荷により、走査電極5―データ電極11間、走査電極5―維持電極4間に所定の値の壁電荷により形成される電位が生じる。   The initialization period is a period in which the wall charges of the entire screen are erased (initialization discharge) in order to prevent the influence of the previous lighting of the cells (the influence of the accumulated wall charges). In the waveform example shown in FIG. 3, a voltage higher than that of the data electrode 11 and the sustain electrode 4 is applied to the scan electrode 5 to discharge the gas in the cell. Since the charges generated thereby are accumulated on the cell wall so as to cancel the potential difference among the data electrode 11, the scan electrode 5, and the sustain electrode 4, a negative charge is applied to the surface of the protective layer 8 near the scan electrode 5 as a wall charge. Accumulated as. Further, positive charges are accumulated as wall charges on the surface of the phosphor layer 14 near the data electrode 11 and the surface of the protective layer 8 near the sustain electrode 4. Due to the wall charges, potentials formed by wall charges having a predetermined value are generated between the scan electrode 5 and the data electrode 11 and between the scan electrode 5 and the sustain electrode 4.

アドレス期間は、サブフィールドに分割された画像信号に基づいて選択されたセルのアドレッシング(点灯/不点灯の設定)を行う期間である。当該期間では、セルを点灯させる場合には走査電極5にデータ電極11および維持電極4に比べ低い電圧を印加させる。すなわち、走査電極5―データ電極11には前記壁電荷により形成される電位と同方向に電圧を印加させると共に走査電極5―維持電極4間に壁電荷により形成される電位と同方向にデータパルスを印加させ、書き込み放電(アドレス放電))を生じさせる。これにより蛍光体層14表面、維持電極4付近の保護層8表面には負の電荷が蓄積され、走査電極5付近の保護層8表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。以上で維持電極4―走査電極5間には所定の値の電位が生じる。   The address period is a period for performing addressing (lighting / non-lighting setting) of a cell selected based on the image signal divided into subfields. In this period, when the cell is turned on, a voltage lower than that of the data electrode 11 and the sustain electrode 4 is applied to the scan electrode 5. That is, a voltage is applied to scan electrode 5 -data electrode 11 in the same direction as the potential formed by the wall charge, and a data pulse is applied in the same direction as the potential formed by the wall charge between scan electrode 5 and sustain electrode 4. Is applied to generate an address discharge (address discharge). As a result, negative charges are accumulated on the surface of the phosphor layer 14 and the surface of the protective layer 8 near the sustain electrode 4, and positive charges are accumulated on the surface of the protective layer 8 near the scan electrode 5 as wall charges. Thus, a predetermined potential is generated between sustain electrode 4 and scan electrode 5.

放電維持期間は、階調に応じた輝度を確保するために、アドレス放電により設定された点灯状態を拡大して放電維持する期間である。ここでは、上記壁電荷が存在する放電セル20で、一対の走査電極5および維持電極4の各々に維持放電電圧パルス(例えば約200Vの矩形波電圧)を互いに異なる位相で印加する。これにより表示状態が書き込まれた表示セルである放電セル20に対し電圧極性の変化毎にパルス放電を発生せしめる。   The discharge maintaining period is a period in which the lighting state set by the address discharge is expanded and the discharge is maintained in order to ensure the luminance corresponding to the gradation. Here, in the discharge cell 20 in which the wall charges are present, a sustain discharge voltage pulse (for example, a rectangular wave voltage of about 200 V) is applied to each of the pair of scan electrodes 5 and the sustain electrodes 4 in different phases. As a result, a pulse discharge is generated every time the voltage polarity changes in the discharge cell 20 which is a display cell in which the display state is written.

この維持放電により、放電空間15における励起Xe原子からは147nmの共鳴線が放射され、励起Xe分子からは173nm主体の分子線が放射される。この共鳴線・分子線が蛍光体層14表面に照射され、可視光発光による表示発光がなされる。そして、RGB各色ごとのサブフィールド単位の組み合わせにより、多色・多階調表示がなされる。なお、保護層8に壁電荷が書き込まれていない非表示セルの放電セル20では、維持放電が発生せず表示状態は黒表示となる。   By this sustain discharge, a resonance line of 147 nm is emitted from the excited Xe atoms in the discharge space 15, and a molecular beam mainly composed of 173 nm is emitted from the excited Xe molecules. The surface of the phosphor layer 14 is irradiated with the resonance line / molecular beam, and display light is emitted by visible light emission. Then, multi-color / multi-gradation display is performed by a combination of sub-field units for each color of RGB. In the discharge cell 20 of the non-display cell in which the wall charge is not written in the protective layer 8, the sustain discharge does not occur and the display state is black.

消去期間では、走査電極5に漸減型の消去パルスを印加し、これによって壁電荷を消去させる。
(PDPの放電過程について)
図1及び図2の構成を持つPDP1を、図3の駆動波形に基づいて駆動させたときの放電過程を説明する。
In the erasing period, a gradual erasing pulse is applied to the scanning electrode 5 to erase wall charges.
(PDP discharge process)
A discharge process when the PDP 1 having the configuration of FIGS. 1 and 2 is driven based on the drive waveform of FIG. 3 will be described.

PDP1の駆動時において、表示電極対6における維持電極4と走査電極5との間に所定の交流矩形波パルス電圧が印加されると、放電空間15では放電ガスが誘電体層7の絶縁破壊を起こしてプラズマ放電が発生する。プラズマ中の正イオン(主にXeイオンである)は、瞬時陰極として動作している側の電極(例えば維持電極4とする)へ、また電子は瞬時陽極として動作している電極(この場合は走査電極5)へと、それぞれ電界で加速されて移動する。しかし、それぞれの電極の前面は、電荷障壁として働く誘電体層7および保護層8によって覆われているため、電子も正イオンも伝導電流として両電極に流れ込むことが出来ない。そのため正イオンは、保護層8の表面に、電極の電位とは逆極性の壁電荷として蓄積する。蓄積した電荷が作り出す電界は、電極に印加された電圧による電界を相殺するため、やがて放電セル20内に放電に寄与する電界が実効的に存在しなくなり、放電停止する。   When the PDP 1 is driven, when a predetermined AC rectangular wave pulse voltage is applied between the sustain electrode 4 and the scan electrode 5 in the display electrode pair 6, the discharge gas causes dielectric breakdown of the dielectric layer 7 in the discharge space 15. Wake up to generate plasma discharge. Positive ions (mainly Xe ions) in the plasma are directed to an electrode (for example, the sustain electrode 4) operating as an instantaneous cathode, and electrons are operated as an instantaneous anode (in this case) To the scanning electrode 5), each is accelerated and moved by the electric field. However, since the front surface of each electrode is covered with the dielectric layer 7 and the protective layer 8 that act as a charge barrier, neither electrons nor positive ions can flow into both electrodes as a conduction current. Therefore, positive ions accumulate on the surface of the protective layer 8 as wall charges having a polarity opposite to the electrode potential. The electric field created by the accumulated charges cancels out the electric field due to the voltage applied to the electrodes, so that the electric field contributing to the discharge does not exist effectively in the discharge cell 20 and the discharge stops.

一方、パルス電圧は図3に示すように、一定の周期で維持電極4と走査電極5とに交互に印加されるので、半周期後には維持電極4が瞬時陽極に、走査電極5が瞬時陰極となる。このとき、先の放電で蓄積していた電荷が作る電界は、電極の電位と同極性となるため、印加電圧に重畳される。すなわち、電圧反転の際には放電セル20内部には、印加電圧と壁電荷による電圧の和に相当する電圧がかかることになる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, since the pulse voltage is alternately applied to the sustain electrode 4 and the scan electrode 5 at a constant cycle, the sustain electrode 4 becomes an instantaneous anode and the scan electrode 5 becomes an instantaneous cathode after a half cycle. It becomes. At this time, the electric field generated by the charge accumulated in the previous discharge has the same polarity as the potential of the electrode, and thus is superimposed on the applied voltage. That is, at the time of voltage reversal, a voltage corresponding to the sum of the applied voltage and the voltage due to wall charges is applied inside the discharge cell 20.

これによって、放電セル20に印加する電圧は、放電維持に実際に必要な電圧よりも低く済むとともに、データ電極11を用いたアドレス放電による画素選択動作を行うことで、少ない信号数で点灯/非点灯の制御が可能となる。
以上の構成を有するPDP1では、Xe−Ar系の放電ガス中におけるAr分圧が0.1%以上10%以下の範囲(一例として1%)の割合に調整され、且つ、放電ガスの全圧が20kPa以上50kPa以下の範囲(一例として30kPa)に調整されている。このため、従来に比べて良好な発光効率が発揮されるとともに、放電電圧の上昇を抑制する効果が期待できる。このような放電ガスの全圧及びAr分圧は、本願発明者らが鋭意検討した結果、実験により見出した数値範囲である。
As a result, the voltage applied to the discharge cell 20 can be lower than the voltage actually required for sustaining the discharge, and the pixel selection operation by the address discharge using the data electrode 11 can be performed to turn on / off with a small number of signals. Lighting control is possible.
In the PDP 1 having the above configuration, the Ar partial pressure in the Xe-Ar-based discharge gas is adjusted to a ratio in the range of 0.1% to 10% (for example, 1%), and the total pressure of the discharge gas Is adjusted to a range of 20 kPa to 50 kPa (for example, 30 kPa). For this reason, it is possible to expect an effect of suppressing a rise in the discharge voltage while exhibiting better light emission efficiency than the conventional one. The total pressure and Ar partial pressure of such a discharge gas are numerical ranges found by experiments as a result of intensive studies by the inventors of the present application.

本発明のPDPでは、まず放電ガス中のXeを高濃度の主成分とし、これに微量のArを添加することで、PDPにおける発光効率がXeのみからなる放電ガス(Xe100%使用)を用いた場合よりも向上されている。
一方、放電ガスにおいて、Xeよりも質量数が小さく、且つ、二次電子放出係数の大きいArを極微量添加することで、Xe単独による低い二次電子放出特性が、Arの有する高い二次電子放出特性によって補完される。その結果、PDPの駆動時における放電電圧の上昇の抑制が効果的に図られる。これにより、耐圧型のIC等の回路部品が不要となり、製造コストの抑制に貢献できる。
In the PDP of the present invention, a discharge gas (using 100% Xe) in which the luminous efficiency of the PDP is composed only of Xe was used by first containing Xe in the discharge gas as a main component of high concentration and adding a small amount of Ar thereto. The case has been improved.
On the other hand, by adding a very small amount of Ar having a smaller mass number than Xe and a large secondary electron emission coefficient in the discharge gas, low secondary electron emission characteristics due to Xe alone can be obtained. Complemented by the release characteristics. As a result, it is possible to effectively suppress an increase in discharge voltage when the PDP is driven. This eliminates the need for circuit components such as a pressure-resistant IC and contributes to the reduction of manufacturing costs.

さらに本発明では、放電ガス全圧が従来値(例えば66.5kPa〜101kPa)よりも低く抑えられているので、高圧ガスに耐えるための構成を取る必要が無い。従って、従来と同様のPDPの構成においても、本発明が容易に実現できるというメリットもある。
また、このよう本発明によれば、放電ガス組成及び放電ガスの全圧を適切に調整すれば実現できるので、放電セル数が膨大であり、且つ、極めて微細な放電セル構造を有する次世代型PDPでも比較的容易に実現できる。従って、これらの次世代型PDPにおいても高い発光効率の獲得と放電電圧の上昇抑制を図ることで、優れた高精細画像表示性能を持つPDPの製造が期待できる。
(性能測定実験)
以下、PDPにおける放電ガスの特性と発光効率について性能測定実験を行い、これにより得られた結果を説明する。
Furthermore, in the present invention, the total pressure of the discharge gas is suppressed to be lower than the conventional value (for example, 66.5 kPa to 101 kPa), so that it is not necessary to take a configuration for withstanding the high pressure gas. Therefore, there is an advantage that the present invention can be easily realized even in the configuration of the PDP similar to the conventional one.
In addition, according to the present invention, since it can be realized by appropriately adjusting the discharge gas composition and the total pressure of the discharge gas, the next generation type having a huge number of discharge cells and an extremely fine discharge cell structure. Even a PDP can be realized relatively easily. Therefore, even in these next-generation PDPs, production of PDPs having excellent high-definition image display performance can be expected by obtaining high luminous efficiency and suppressing increase in discharge voltage.
(Performance measurement experiment)
Hereinafter, a performance measurement experiment is performed on the characteristics and luminous efficiency of the discharge gas in the PDP, and the results obtained thereby will be described.

実験に供したサンプルPDPでは、放電セルのサイズを対角50インチの4K2K表示装置に相当する、285μm×95μmとした。これにXe−Ar系の放電ガスを封入し、所定の放電ガス全圧(20、25、30、40、50kPa)において、Ar分圧(%)を変化させたときの発光効率(任意単位)、維持電圧(V)、及び相対効率を測定した。
これらの結果を図4〜図7に示す。図4、5、7中、「効率1」または「相対効率1」は放電ガスにXe100%を使用したときの値を示し、これ以外の数値をすべて前記値の相対値として表したものである。また「最低維持電圧」とは、サンプルPDPの全ての放電セルにおいて正常に維持放電させるために最小限必要な電圧値を示す。
In the sample PDP used in the experiment, the size of the discharge cell was set to 285 μm × 95 μm corresponding to a 4K2K display device having a diagonal size of 50 inches. Luminous efficiency (arbitrary unit) when Xe-Ar-based discharge gas is sealed and Ar partial pressure (%) is changed at a predetermined discharge gas total pressure (20, 25, 30, 40, 50 kPa) , Maintenance voltage (V), and relative efficiency were measured.
These results are shown in FIGS. 4, 5 and 7, “efficiency 1” or “relative efficiency 1” indicates a value when Xe 100% is used as the discharge gas, and all other numerical values are expressed as relative values of the above values. . Further, the “minimum sustain voltage” indicates a minimum voltage value necessary for normal sustain discharge in all the discharge cells of the sample PDP.

なお、各々の実験においては、Ar分圧と放電ガスの全圧とは独立して変化させるものとした。
図4は、Xe−Ar系の放電ガスにおいて、Ar分圧を変化させた場合のPDPの発光効率の変化を、放電ガスの全圧毎にプロットしたときの結果を示すグラフである。図中、「効率」が1以上の場合、通常よりも発光効率が優れていることを示す。
In each experiment, the Ar partial pressure and the total pressure of the discharge gas were changed independently.
FIG. 4 is a graph showing the results of plotting the change in the light emission efficiency of the PDP when the Ar partial pressure is changed for each total pressure of the discharge gas in the Xe-Ar discharge gas. In the figure, when “efficiency” is 1 or more, it indicates that the luminous efficiency is better than usual.

図4に示すグラフでは、Ar分圧がいずれの場合でも、放電ガスの全圧が高いほど発光効率が高くなることが確認できる。特に、Ar分圧が0.1%以上10%以下の範囲で良好な発光効率が得られている。また、放電ガスの全圧が30kPa以上50kPa以下の領域では、いずれもAr分圧が高いほど、発光効率が顕著に低下するのが確認できる。
ここで、本実験の注目すべき結果として、Xeに対するArの添加量が非常に少ない領域、すなわち当該放電ガス中におけるAr分圧が0.1%以上2%以下の領域において、Xe100%の場合よりも高い発光効率の領域が存在することが明らかになった。
In the graph shown in FIG. 4, it can be confirmed that the luminous efficiency increases as the total pressure of the discharge gas increases, regardless of the Ar partial pressure. In particular, good luminous efficiency is obtained when the Ar partial pressure is in the range of 0.1% to 10%. Further, it can be confirmed that in the region where the total pressure of the discharge gas is 30 kPa or more and 50 kPa or less, as the Ar partial pressure is higher, the luminous efficiency is significantly reduced.
Here, as a notable result of this experiment, when Xe is 100% in a region where the amount of Ar added to Xe is very small, that is, in a region where the Ar partial pressure in the discharge gas is 0.1% or more and 2% or less. It became clear that there was a region with higher luminous efficiency.

次に示す図5は、図4のグラフにおいて、Ar分圧が低い部分を拡大したグラフである。当図に示すように、放電ガスの全圧が30kPa以上50kPa以下の範囲では、Ar分圧が0.1%以上10%以下の範囲、好ましくは0.1%以上2.0%以下の範囲において、Arを含まないXe100%の放電ガスの場合よりも特に発光効率が向上され、概ね1%付近がピークとなっている。この場合、発光効率は最大で10%程度向上する。一方、このような発光効率の系統的な変化は、放電ガスが全圧20kPa未満の領域では顕著に確認することができなかった。   FIG. 5 shown next is an enlarged graph of a portion where the Ar partial pressure is low in the graph of FIG. As shown in the figure, when the total pressure of the discharge gas is in the range of 30 kPa to 50 kPa, the Ar partial pressure is in the range of 0.1% to 10%, preferably in the range of 0.1% to 2.0%. , The luminous efficiency is particularly improved as compared with the case of 100% Xe discharge gas not containing Ar, and the peak is about 1%. In this case, the luminous efficiency is improved by about 10% at the maximum. On the other hand, such a systematic change in the luminous efficiency could not be remarkably confirmed in a region where the discharge gas has a total pressure of less than 20 kPa.

このような結果から、発光効率への影響のみを考えると、放電ガスの全圧が50kPaを超える範囲でも良好な結果が得られると考えられる。しかしながら、このような高圧の放電ガスを使用する場合は、放電電圧が上昇する別の問題が生じることが分かっている。よって、本発明における放電ガスの全圧としては、上限を50kPa以下に設定し、放電電圧とのバランスを取っている。   From these results, considering only the effect on the light emission efficiency, it is considered that good results can be obtained even when the total pressure of the discharge gas exceeds 50 kPa. However, it has been found that when such a high-pressure discharge gas is used, another problem of increasing the discharge voltage occurs. Therefore, as the total pressure of the discharge gas in the present invention, the upper limit is set to 50 kPa or less to balance the discharge voltage.

放電電圧の上昇の問題を考慮すれば、従来に比べて多少発光効率が低下しても、発光効率の維持と放電電圧の上昇抑制効果の両立が図られることが望ましい。この観点から、本願発明では、放電ガスの全圧を20kPa以上50kPa以下の範囲に設定することが好適である。この範囲において、特に30kPa以上50kPa以下の範囲が、放電効率について顕著な効果が得られる。   Considering the problem of the increase in the discharge voltage, it is desirable that both the maintenance of the light emission efficiency and the effect of suppressing the increase in the discharge voltage can be achieved even if the light emission efficiency is somewhat lower than in the past. From this viewpoint, in the present invention, it is preferable to set the total pressure of the discharge gas in a range of 20 kPa to 50 kPa. In this range, particularly a range of 30 kPa or more and 50 kPa or less provides a remarkable effect on the discharge efficiency.

次に、図6は、Xe−Ar系の放電ガスにおいて、放電ガスの所定全圧における、Ar分圧に対する放電維持電圧の変化をプロットしたグラフである。当図のように、発光効率が上昇したAr分圧の範囲(1%以上10%以下の範囲)においては、特段の放電電圧の上昇は確認されなかった。
図7は、図5のグラフにおいて、発光効率の向上が確認できた全圧30kPa以上50kPa以下の範囲について、Ar分圧ごとに放電ガスの各全圧での“効率向上率”(Xe100%使用時を基準とした場合)の平均値を計算した結果を示す。当図中、各データ点に付した誤差棒は、各全圧での効率向上率のばらつきの標準偏差である。また、効率向上率の平均値の一覧を表1に示す。
Next, FIG. 6 is a graph plotting changes in the sustaining voltage with respect to the Ar partial pressure at a predetermined total pressure of the discharge gas in the Xe—Ar-based discharge gas. As shown in the figure, no particular increase in the discharge voltage was observed in the Ar partial pressure range (1% or more and 10% or less) in which the luminous efficiency increased.
FIG. 7 shows the “efficiency improvement rate” at each total pressure of the discharge gas for each Ar partial pressure in the range of 30 kPa to 50 kPa in total pressure in which the improvement in luminous efficiency was confirmed in the graph of FIG. The result of calculating the average value (when time is the reference) is shown. In the figure, error bars attached to each data point are standard deviations of variations in efficiency improvement rate at each total pressure. Table 1 shows a list of average values of efficiency improvement rates.

Figure 2009277491
Figure 2009277491

図7及び表1に示す結果では、Ar分圧が1%の付近において、発光効率が最も高く、Ar分圧が概ね0.1%以上(明確には0.5%以上)2%以下の範囲で発光効率の向上が得られた。この発光効率の傾向は、Ar分圧の上昇に伴い緩やかに下降し、Ar分圧10%付近で、ほぼAr未使用時(Xe100%使用時)と同等の発光効率に落ち着く。   In the results shown in FIG. 7 and Table 1, the luminous efficiency is the highest when the Ar partial pressure is around 1%, and the Ar partial pressure is about 0.1% or more (clearly 0.5% or more) and 2% or less. An improvement in luminous efficiency was obtained in the range. The tendency of the luminous efficiency gradually decreases as the Ar partial pressure increases, and settles to a luminous efficiency almost equal to that when Ar is not used (when Xe is 100%) when the Ar partial pressure is around 10%.

従って、本発明では、放電ガスにおけるAr分圧としては、0.1%以上10%以下の範囲が好適と考えられる。
(放電ガスについての考察)
放電ガスについて、従来のXe原子による放電過程と、本発明のXe原子及びAr原子による放電過程を順に考察する。
Therefore, in the present invention, the Ar partial pressure in the discharge gas is considered to be preferably in the range of 0.1% to 10%.
(Discussion about discharge gas)
Regarding the discharge gas, a conventional discharge process by Xe atoms and a discharge process by Xe atoms and Ar atoms of the present invention will be considered in order.

AC型PDPは、放電セル20がディスプレイにおける1画素を構成する(1画素にRGB各色の放電セルが含まれ、そのうちの1色を構成する)。従って、放電セルは放電発光体としては非常に微小である。
このため放電セル内では、表示電極対6内の電極ギャップが非常に狭い。放電開始電圧に対する、放電ギャップ及び放電ガス圧との積の間における周知の関係式(Paschenの法則)によれば、一般に放電電圧を抑制するにはガス圧が高くならざるを得ず、当該ガス圧は10kPaのオーダーとなる。
In the AC type PDP, the discharge cell 20 constitutes one pixel in the display (one pixel includes discharge cells of RGB colors and constitutes one of them). Therefore, the discharge cell is very small as a discharge light emitter.
For this reason, the electrode gap in the display electrode pair 6 is very narrow in the discharge cell. According to a well-known relational expression (Paschen's law) between the product of the discharge gap and the discharge gas pressure with respect to the discharge start voltage, in general, the gas pressure must be increased to suppress the discharge voltage. The pressure is on the order of 10 2 kPa.

こうしたガス圧領域では、Xeの励起原子は他の原子との三体衝突過程
Xe+Xe+M → Xe +M ・ ・ ・ (式2)
によってエキシマとなる可能性が高い。ここで、Mは同じXeの基底状態の原子や、あるいは放電中に含まれる他のガス、例えばNeやArの基底状態の原子である。
こうして形成されるエキシマXe は高い効率で、波長172nm(分子線)付近をピークとする広帯域の紫外線を放射する。また、紫外線を放射した下準位Xeは反発ポテンシャルを持つため不安定で、速やかに二つのXe原子に解離する。従って、共鳴輝線に見られるような自己吸収による紫外線の損失は生じない。
In such a gas pressure region, the excited atom of Xe is a three-body collision process with another atom. Xe * + Xe + M → Xe 2 * + M (Equation 2)
Is likely to be an excimer. Here, M is an atom in the ground state of the same Xe, or an atom in the ground state of another gas contained in the discharge, for example, Ne or Ar.
The excimer Xe 2 * thus formed radiates broadband ultraviolet light having a peak near the wavelength of 172 nm (molecular beam) with high efficiency. Further, the lower level Xe 2 radiating ultraviolet rays is unstable because it has a repulsive potential, and quickly dissociates into two Xe atoms. Accordingly, there is no loss of ultraviolet rays due to self-absorption as seen in the resonance emission line.

エキシマの生成確率は(式2)から明らかなように、ガス圧に比例して急激に増大するため、放電ガスの全圧が高いほど紫外線の発光効率が高くなる。また、原子Mは同じXeである場合が最も生成確率が高くなり、同一の全圧条件ではXe分圧が高いほど効率が高くなる。従って、発光効率はXe100%の場合に最も高くなるとも考えられる。
しかしながら、Xe原子は一般的な保護層材料の酸化マグネシウムに対する二次電子放出係数が極めて低いため、Xeの分圧に比例して放電電圧が上昇する。これを避けるには酸化マグネシウムに対して比較的高い二次電子放出係数を持つNeなど、Xeよりも質量数の小さな希ガスを添加する方法が挙げられる。
As is clear from (Equation 2), the excimer generation probability increases rapidly in proportion to the gas pressure, so that the emission efficiency of ultraviolet rays increases as the total pressure of the discharge gas increases. The generation probability is highest when the atoms M are the same Xe, and the efficiency increases as the Xe partial pressure increases under the same total pressure condition. Therefore, it is considered that the luminous efficiency is the highest when Xe is 100%.
However, since Xe atoms have a very low secondary electron emission coefficient with respect to magnesium oxide as a general protective layer material, the discharge voltage rises in proportion to the partial pressure of Xe. To avoid this, there is a method of adding a rare gas having a mass number smaller than that of Xe, such as Ne having a relatively high secondary electron emission coefficient with respect to magnesium oxide.

一方、通常はNeなどの希ガスを添加すると、その分Xeの量が低下するので、エキシマの生成確率が低下し、発光効率も低下しうる。
なお、特許文献2の図4では、Ar分圧と効率が比例した結果が示されており、一見すると、上記考察した関係と矛盾するように思える。しかしながら、これは一定分圧のXeに対するAr分圧を上げた結果、放電ガスの全圧が上昇してエキシマの生成効率が上昇した((式2)におけるMがArとなる)ことによるものであり、あくまで全圧の上昇による結果と解釈すべきである。さらに、この場合のエキシマの生成効率の上昇は、放電ガスをXe100%で構成し、その全圧を上昇させた場合よりも小さいものである。
On the other hand, when a rare gas such as Ne is usually added, the amount of Xe is reduced by that amount, so that the excimer generation probability is lowered and the luminous efficiency can be lowered.
FIG. 4 of Patent Document 2 shows a result in which the Ar partial pressure is proportional to the efficiency. At first glance, it seems to contradict the relationship discussed above. However, this is because, as a result of increasing the Ar partial pressure with respect to a constant partial pressure of Xe, the total pressure of the discharge gas increased and the excimer generation efficiency increased (M in (Equation 2) becomes Ar). Yes, it should be interpreted as a result of an increase in total pressure. Further, the increase in excimer generation efficiency in this case is smaller than that in the case where the discharge gas is composed of Xe 100% and the total pressure is increased.

したがって、従来のAC型PDPでは、発光効率を優先するためには放電ガスをXe100%で構成した上で、放電ガス圧をできるだけ高めた構成が理想的とされる。一方、放電ガス圧を高めると、PDPの放電電圧が高まり易くなるほか、寿命特性とのトーレドオフを考える必要が生じる。このような放電ガス設計にかかる問題は、とりわけ4K2Kなど超高精細なセルサイズのAC型PDPにおいては、本質的な発光効率の低下に関連する事項であり重要である。   Therefore, in the conventional AC type PDP, in order to give priority to the light emission efficiency, a configuration in which the discharge gas pressure is increased as much as possible after the discharge gas is configured with Xe 100% is ideal. On the other hand, when the discharge gas pressure is increased, the discharge voltage of the PDP tends to increase, and it is necessary to consider toled off with the life characteristics. Such a problem related to the design of the discharge gas is an important matter, particularly in the case of an AC type PDP having an ultra-high-definition cell size such as 4K2K, which is related to a substantial decrease in luminous efficiency.

次に本発明の放電ガスの放電過程を説明する。Xeに微量のArを添加した場合には、Ar分圧が小さい特定の範囲でのみ、効率が上昇する機構が見られる。この機構について、図8と図9を参照しながら以下に考察する。
図8は、Xe原子のエネルギー準位と、各反応過程(A)〜(F)を模式的に表した図である。また図9は、Xe原子及びAr原子の各エネルギー準位と反応過程(G)を模式に示す図である。
Next, the discharge process of the discharge gas of the present invention will be described. When a small amount of Ar is added to Xe, there is a mechanism in which the efficiency increases only in a specific range where the Ar partial pressure is small. This mechanism will be discussed below with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram schematically showing energy levels of Xe atoms and reaction processes (A) to (F). FIG. 9 is a diagram schematically showing the energy levels of Xe atoms and Ar atoms and the reaction process (G).

Xe原子は、電子との衝突によって電子から12.13eVのエネルギーを得ると電離され、Xeイオンとなる。この反応は図8中に反応過程(A)で示した直接(衝突)電離過程であり、
Xe + e → Xe + 2e ・ ・ ・ (式3)
で表される。
The Xe atom is ionized when energy of 12.13 eV is obtained from the electron by collision with the electron, and becomes Xe ion. This reaction is the direct (collision) ionization process shown by the reaction process (A) in FIG.
Xe + e → Xe + + 2e (Equation 3)
It is represented by

また、図8で6sと表される最もエネルギーの低い励起準位群は、共鳴線といわれる波長147nmの紫外線や、分子線といわれるエキシマ由来の波長172nmを中心とする紫外線を含む、高効率の発光を発生させるため、とりわけ重要である。これは通常、図8中に反応過程(B)で示した直接(衝突)励起過程
Xe + e → Xe(6s)+ e ・ ・ ・ (式4)
によって励起される。
In addition, the excitation level group having the lowest energy represented by 6s in FIG. 8 includes high-efficiency including ultraviolet light having a wavelength of 147 nm called a resonance line and ultraviolet light having a wavelength of 172 nm derived from an excimer called a molecular beam. Of particular importance for generating luminescence. This is usually the direct (collision) excitation process indicated by the reaction process (B) in FIG. 8 Xe + e → Xe * (6s) + e (4)
Excited by

ところでXe原子は、電離エネルギーが12.13eV,最低励起準位群6sの励起エネルギーも約8.4eVである。これが、例えば一般照明用蛍光ランプでよく使用される水銀(電離エネルギー10.38eV、励起エネルギー約4.8eV)に比べると発光効率が低い原因となっている。したがってPDPにおいて、良好な発光効率でプラズマ放電を維持させるためには、放電空間にエネルギーの高い電子群が存在することが必要である。   By the way, the ionization energy of the Xe atom is 12.13 eV, and the excitation energy of the lowest excitation level group 6s is also about 8.4 eV. For example, this is a cause of lower luminous efficiency than mercury (ionization energy 10.38 eV, excitation energy about 4.8 eV) often used in fluorescent lamps for general illumination. Therefore, in order to maintain plasma discharge with good luminous efficiency in the PDP, it is necessary that a high energy electron group exists in the discharge space.

そのため、プラズマは電子密度を低くして平均的な電子エネルギー(電子温度)を自ら高めようと作用するので、結果的に反応過程(B)が生じる確率も高くなり、高い紫外線の発光効率が得られる。
しかしながらPDPの印加電圧を高くすると、電流の増大とともに励起準位の原子の密度が上昇する。Xe原子では、最もエネルギーの低い励起準位群6sおよび6s’と、そのすぐ上の準位とのエネルギー差が小さい特徴がある。図8では、たとえば6s’と6p準位の差は1eV以下である。したがって、エネルギーの低い電子との衝突でも、Xe原子は図8の反応過程(C)に示した多段励起過程(ただしXe**はXeより高い準位)
Xe + e → Xe** + e ・ ・ ・ (式5)
によって、より高いエネルギーの励起準位へと励起される確率が高い。
For this reason, plasma acts to lower the electron density and increase the average electron energy (electron temperature) by itself, so that the probability of the reaction process (B) occurring as a result is increased, and high ultraviolet light emission efficiency is obtained. It is done.
However, when the voltage applied to the PDP is increased, the density of excited level atoms increases as the current increases. The Xe atom is characterized in that the energy difference between the lowest energy level 6s and 6s' and the level immediately above is small. In FIG. 8, for example, the difference between the 6s ′ and 6p levels is 1 eV or less. Therefore, even in collisions with low energy electrons, the Xe atoms are in the multi-stage excitation process shown in the reaction process (C) of FIG. 8 (where Xe ** is a higher level than Xe * ).
Xe * + e → Xe ** + e · · · ( Equation 5)
The probability of being excited to a higher energy excitation level is high.

なお、原子の準位間のエネルギー間隔は、エネルギーが高い励起準位間であるほど狭くなる。従って、原子が反応過程(C)を繰り返し経る毎にさらに高いエネルギーに励起され、最終的に反応過程(D)で示した累積電離過程
Xe** + e → Xe + 2e ・ ・ ・ (式6)
を経て電離される。こうした原子の多段励起→累積電離の過程における電子エネルギーは、図8に示すように2eV以下で十分である。
Note that the energy interval between atomic levels becomes narrower as the energy level increases between excited levels. Therefore, every time an atom repeats the reaction process (C), it is excited to a higher energy, and finally the accumulated ionization process shown in the reaction process (D) Xe ** + e → Xe + + 2e. 6)
It is ionized through. As shown in FIG. 8, 2 eV or less is sufficient for the electron energy in the process of such multistage excitation → accumulation ionization of atoms.

ところで、本発明におけるAC型PDPでは、前述したように発光効率を良好に維持するために、Xe分圧を高く(90%以上99.9%以下に)設定する。このため、プラズマ中ではXe原子、イオン間の衝突が頻繁に起こり、Xeイオンは反応過程(E)で示したイオン変換過程
Xe+2Xe → Xe2+ + Xe ・ ・ ・ (式7)
を経てXe分子イオンXe2+に変化する。Xe分子イオンは、やがて電子と解離再結合(反応過程(F))
Xe2+ + e → Xe** + Xe ・ ・ ・ (式8)
を経て、Xe原子に戻るが、その際に選択的にXe分子イオンの最低エネルギーレベル付近(11−12eV程度)の、高エネルギーの励起準位原子になる。この準位のエネルギーは電離エネルギー(12.13eV)に近いため、低いエネルギーの電子との衝突によって容易に再電離され得る。また、電離はXeガス圧が高いことによる、励起準位原子同士の衝突による自動電離過程
Xe** + Xe → Xe + Xe ・ ・ ・ (式9)
によっても起こる。この電離過程では、そもそも電子が不要である。
By the way, in the AC type PDP in the present invention, the Xe partial pressure is set high (90% or more and 99.9% or less) in order to maintain the luminous efficiency as described above. For this reason, collisions between Xe atoms and ions frequently occur in the plasma, and the Xe ions are converted into the ion conversion process shown in the reaction process (E) Xe + + 2Xe → Xe 2+ + Xe (7)
Through the Xe molecular ion Xe 2+ . Xe molecular ions eventually dissociate and recombine with electrons (reaction process (F)).
Xe 2+ + e → Xe ** + Xe (Equation 8)
Then, the Xe atom returns to the Xe atom, but at that time, it becomes a high-energy excited level atom in the vicinity of the lowest energy level (about 11-12 eV) of the Xe molecular ion. Since this level of energy is close to ionization energy (12.13 eV), it can be easily re-ionized by collision with low-energy electrons. In addition, the ionization is due to the high Xe gas pressure, auto-ionization process Xe ** + Xe due to the collision between the excited level atom * → Xe + + Xe · · · ( Equation 9)
Also happens. In this ionization process, no electrons are required.

このような各電離過程を経ることで、本発明のPDPでは図8に破線で示すようなサイクル(サイクルIIと呼ぶ)によってプラズマ放電を良好に維持できるようになっている。
サイクルIIでは、上記のようにイオン−電子のペアを形成するために高いエネルギー電子は不要である。従って、プラズマ中の電子温度は低下し、電子密度は上昇する。その結果、紫外線発光に重要な1s準位への直接励起過程は生じにくくなり、仮に放電ガスがXe100%で構成される場合は、発光効率は低下しうる。
By passing through each of these ionization processes, the plasma discharge can be satisfactorily maintained by the cycle (referred to as cycle II) shown by the broken line in FIG. 8 in the PDP of the present invention.
In cycle II, high energy electrons are not required to form ion-electron pairs as described above. Therefore, the electron temperature in the plasma decreases and the electron density increases. As a result, the direct excitation process to the 1s level important for ultraviolet light emission is less likely to occur, and if the discharge gas is composed of Xe 100%, the light emission efficiency may be reduced.

しかし、Xe中に微量のArが存在する本発明のXe−Ar系放電ガスでは、上記と別の現象の発生が推察できる。図9のAr原子のエネルギー準位及に示すように、Ar原子の最も低い励起準位群は11.5eV付近にあり、ちょうど上述の反応過程(F)によって再結合したXe原子のエネルギー準位に近い。こうしたエネルギー的に近い準位間では、図9の反応過程(G)に示すような共鳴励起過程
Xe** + Ar → Xe + Ar ・ ・ ・ (式10)
が起こる可能性がある。
However, in the Xe-Ar discharge gas of the present invention in which a small amount of Ar is present in Xe, it can be inferred that a phenomenon different from the above occurs. As shown in the energy level of the Ar atom in FIG. 9, the lowest excited level group of the Ar atom is in the vicinity of 11.5 eV, and the energy level of the Xe atom recombined just by the above-described reaction process (F). Close to. Between these energetically close states, the resonance excitation process shown in reaction process of FIG. 9 (G) Xe ** + Ar → Xe + Ar * · · · ( Equation 10)
Can happen.

(式10)の反応が起こると、Xe分子イオンが再結合しても、高いエネルギーの励起準位原子がArにエネルギーを渡して基底状態に戻るため、そこから再度電離されるためには高いエネルギーの電子が必要である。したがって、プラズマ放電を維持するには電子密度を下げて電子温度を高めなければならない。この結果、Xeの6s準位への励起効率が(電子温度が上昇して高エネルギー電子の数が相対的に増えるため)上昇し、発光効率が高くなると考えられる。   When the reaction of (Formula 10) occurs, even if the Xe molecular ion is recombined, the high energy excited level atom passes energy to Ar and returns to the ground state, so it is high to be ionized again from there. Energy electrons are needed. Therefore, to maintain the plasma discharge, the electron density must be lowered and the electron temperature raised. As a result, it is considered that the excitation efficiency to the 6s level of Xe increases (because the electron temperature increases and the number of high energy electrons relatively increases), and the luminous efficiency increases.

上記考察の妥当性確認すべく、本願発明者らは、最も低い励起エネルギーがArよりも低いクリプトン(約10eV)を用いて放電実験を行った。クリプトンを添加した場合には、励起準位のエネルギーがXe分子イオンの再結合後の励起エネルギーよりもかなり低く、共鳴励起は起こりにくいため、Arと同様の効果は得られないと予想された。実験の結果からは、上記の予想通り効率の上昇はみられなかった。   In order to confirm the validity of the above consideration, the present inventors conducted a discharge experiment using krypton (about 10 eV) whose lowest excitation energy is lower than that of Ar. When krypton was added, the excitation level energy was considerably lower than the excitation energy after recombination of the Xe molecular ions, and resonance excitation was unlikely to occur, so it was expected that the same effect as Ar could not be obtained. From the experimental results, no increase in efficiency was observed as expected.

なお、こうした共鳴励起過程は、たとえば蛍光ランプにおける(Ar+水銀)混合ガスのペニング効果のように、励起原子からエネルギーを得る側の原子(本願の場合はAr)の密度が極端に低い限られた混合比率のときにのみ効果を表すと予想できる。しかしながら、その範囲を理論的に推定することは容易でなく、実際にサンプルを試作して多数の実験を行って初めて、本願発明の如き効果が得られる範囲を決定できるものである。
(実施の形態2)
実施の形態2のPDPについて、実施の形態1との差異を中心に説明する。
This resonance excitation process is limited to extremely low density of atoms (Ar in the present application) that obtain energy from excited atoms, such as the Penning effect of (Ar + mercury) mixed gas in a fluorescent lamp. It can be expected that the effect is expressed only at the mixing ratio. However, it is not easy to theoretically estimate the range, and it is only possible to determine the range in which the effect of the present invention can be obtained only after actually making a sample and conducting a number of experiments.
(Embodiment 2)
The PDP according to the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.

実施の形態2のPDPは、基本構成はPDP1と同様であるが、放電セルサイズが比較的大きい。放電セル20の寸法は、ここでは対角42インチのHD(720p)表示装置に相当する675μm×300μmとし、1画素を675μm×900μmのサイズで構成している。なお、実施の形態2では、互いに対向して隣接する隔壁13(すなわち、対向して隣接するパターン部1231同士、またはパターン部1232同士)において、フロントパネル2と対向する隔壁13の頂部における、各々の隔壁13の表面(すなわち、蛍光体層14を除いた隔壁13の表面)間の最短距離が、270μm以上350μm以下となるように調節されている。   The basic structure of the PDP of the second embodiment is the same as that of the PDP 1, but the discharge cell size is relatively large. The dimensions of the discharge cell 20 are 675 μm × 300 μm, which corresponds to a 42-inch diagonal HD (720p) display device, and each pixel has a size of 675 μm × 900 μm. In the second embodiment, each of the partition walls 13 that face each other and are adjacent to each other (that is, the pattern parts 1231 that face each other adjacent to each other or the pattern parts 1232), each at the top of the partition wall 13 that faces the front panel 2. The shortest distance between the surfaces of the barrier ribs 13 (that is, the surface of the barrier ribs 13 excluding the phosphor layer 14) is adjusted to be 270 μm to 350 μm.

さらに、Xe−Ar系の放電ガスの全圧は20kPa以上35kPa以下の範囲であり、且つ、当該放電ガス中のAr分圧は0.1%以上10%以下(特に0.1%以上2.0%以下の範囲が好適である)に設定されている。
このような構成を持つ実施の形態2のPDPでは、PDP1に比べて放電ガスの全圧をさらに低く抑えられる一方で、PDP1と同様に優れた発光効率の発揮と、放電電圧の上昇を抑制する効果を両立できるようになっている。
Further, the total pressure of the Xe-Ar discharge gas is in the range of 20 kPa to 35 kPa, and the Ar partial pressure in the discharge gas is 0.1% to 10% (particularly 0.1% to 2. A range of 0% or less is preferable.
In the PDP according to the second embodiment having such a configuration, the total pressure of the discharge gas can be further reduced as compared with the PDP 1, while exhibiting excellent light emission efficiency and suppressing an increase in the discharge voltage as with the PDP 1. Both effects can be achieved.

ここで、実施の形態2の効果が得られる理由を考察すべく、上記性能測定実験と同様に、サンプルPDP(放電セルサイズを675μm×300μmに設定した)にXe−Ar系の放電ガスを封入し、Ar分圧(%)と放電ガスの全圧とをそれぞれ変化させたときの発光効率(任意単位)、相対効率を測定した。これらのAr分圧依存性に関する測定結果を図10、11に示す。なお、各々の実験においては、Ar分圧と放電ガスの全圧とは独立して変化させるものとした。   Here, in order to consider the reason why the effect of the second embodiment can be obtained, the Xe-Ar discharge gas is sealed in the sample PDP (discharge cell size is set to 675 μm × 300 μm) as in the above performance measurement experiment. Then, the luminous efficiency (arbitrary unit) and relative efficiency when the Ar partial pressure (%) and the total pressure of the discharge gas were changed were measured. The measurement results regarding the Ar partial pressure dependency are shown in FIGS. In each experiment, the Ar partial pressure and the total pressure of the discharge gas were changed independently.

図10は、図4と同様に、Xe−Ar系の放電ガスを用いたPDPにおける、発光効率のAr分圧依存性を全圧毎に測定した結果を示すグラフである。また図11は、当該PDPにおける、Ar分圧と相対効率との関係を示すグラフである。まず、図10のグラフでは、図4に示した微小な放電セルの場合と異なり、さらに放電ガスの全圧が低い領域(すなわち20kPa以上35kPa以下の領域)で、且つ、Ar分圧が0.1%以上10%以下の領域において、発光効率がXe100%使用(Ar未使用)の場合よりも相対的に高くなっていることが分かる。ここで図10では、放電ガスの全圧が「35kPa」の場合の曲線を示していないが、20kPaと40KPaの各曲線の間における領域を考慮すると、全圧としては35kPaを上限値とするのが妥当である。   FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the Ar partial pressure dependence of the luminous efficiency for each total pressure in a PDP using a Xe—Ar-based discharge gas, as in FIG. 4. FIG. 11 is a graph showing the relationship between Ar partial pressure and relative efficiency in the PDP. First, in the graph of FIG. 10, unlike the small discharge cell shown in FIG. 4, the discharge gas has a lower total pressure (that is, a region of 20 kPa to 35 kPa) and an Ar partial pressure of 0.1. It can be seen that in the region of 1% or more and 10% or less, the luminous efficiency is relatively higher than when Xe 100% is used (Ar is not used). Here, FIG. 10 does not show a curve when the total pressure of the discharge gas is “35 kPa”, but considering the region between the curves of 20 kPa and 40 kPa, the upper limit of 35 kPa is set as the total pressure. Is reasonable.

なお、このような発光効率における傾向は、図11のグラフに示すように、特にAr分圧が0.1%以上2.0%以下の領域で顕著に確認できる。
一方、図4では40kPa以上の高い放電ガス全圧において発光効率の顕著な向上が見られたが、このような傾向は、図10では見られず、特に35kPaよりも高い範囲で緩やかになっている。
In addition, as shown in the graph of FIG. 11, such a tendency in luminous efficiency can be confirmed notably in the region where the Ar partial pressure is 0.1% or more and 2.0% or less.
On the other hand, in FIG. 4, a remarkable improvement in luminous efficiency was seen at a high discharge gas total pressure of 40 kPa or higher. However, such a tendency was not seen in FIG. 10, and became gentle particularly in a range higher than 35 kPa. Yes.

このような実験結果が得られた理由を考察する。本実施の形態2のPDPでは、放電セル20が比較的大きいため、放電空間15で発生するプラズマと隔壁13との距離が大きくなり、両極性拡散によるイオンの損失が小さいと考えられる。この場合、同じ全圧の放電ガスであれば、放電セル20の寸法が大きいほうが、プラズマ中にイオンが存在する時間が長くなる。一方、両極性拡散による損失は、全圧が高くなるほど小さくなるため、プラズマ中にイオンが存在する時間がやはり長くなる。イオンが長期的に存在すれば、二次電子の放出特性が高まって放電電圧の上昇抑制が期待でき、且つ、紫外線が豊富に発生するので発光効率についても良好な結果が得られる。   The reason why such an experimental result was obtained will be considered. In the PDP of the second embodiment, since the discharge cell 20 is relatively large, the distance between the plasma generated in the discharge space 15 and the partition wall 13 is increased, and it is considered that the loss of ions due to bipolar diffusion is small. In this case, if the discharge gas has the same total pressure, the longer the dimension of the discharge cell 20, the longer the time during which ions are present in the plasma. On the other hand, since the loss due to ambipolar diffusion decreases as the total pressure increases, the time during which ions exist in the plasma also increases. If ions are present for a long period of time, the secondary electron emission characteristics are enhanced, and the increase in discharge voltage can be expected. Further, since ultraviolet rays are abundantly generated, good results can be obtained in terms of luminous efficiency.

そこで本実施の形態2のPDPでは、放電セル20において想定される(式10)の反応が効率よく生じるように、プラズマ中のイオンの存在割合をPDP1と同等にするためには、全圧を低くして、イオンの拡散による損失を増やしている。このような工夫により、当該PDPでは結果として低い放電ガスの全圧及びAr分圧の条件下において、PDP1と同様に発光効率の向上と放電電圧の上昇抑制効果について、良好な画像表示性能を実現したものである。   Therefore, in the PDP of the second embodiment, in order to make the existence ratio of ions in plasma equal to that of PDP 1 so that the reaction of (Equation 10) assumed in the discharge cell 20 occurs efficiently, the total pressure is set to Lowering to increase loss due to ion diffusion. As a result, the PDP achieves good image display performance in terms of improving the luminous efficiency and suppressing the increase of the discharge voltage in the same manner as the PDP 1 under the conditions of the low total pressure of the discharge gas and the Ar partial pressure. It is a thing.

なお、先に述べたように、本願発明において想定される共鳴励起過程のようなエネルギー移送過程では、各イオンや原子の密度のバランスが重要であり、これらが限られた適切な範囲にあるときにのみ効果を奏する。
このようなバランスを取ることにより、放電セル20が比較的大きい本実施の形態2のPDPでは、放電ガスの全圧が低い領域において、発光効率及び放電電圧の改善について顕著な効果が発揮されたものと考えられる。
In addition, as described above, in the energy transfer process such as the resonance excitation process assumed in the present invention, the balance of the density of each ion or atom is important, and these are in a limited appropriate range. Only has an effect.
By taking such a balance, the PDP of the second embodiment having a relatively large discharge cell 20 exerted a remarkable effect on the improvement of the light emission efficiency and the discharge voltage in the region where the total pressure of the discharge gas is low. It is considered a thing.

本発明のPDPは、交通機関及び公共施設、家庭などにおけるテレビジョン装置及びコンピューターのディスプレイに用いられる表示装置等に利用でき、特に、高い発光効率が求められる超高精細の映像表示装置用のPDPに利用できる。   The PDP of the present invention can be used for a display device used for a television apparatus and a computer display in a transportation facility, public facility, home, etc., and in particular, a PDP for an ultra-high-definition video display device that requires high luminous efficiency. Available to:

本発明の実施の形態1に係るAC型のPDPの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of AC type PDP which concerns on Embodiment 1 of this invention. 各電極とドライバとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between each electrode and a driver. PDPの駆動波形例を示す図である。It is a figure which shows the drive waveform example of PDP. Xe−Ar系の放電ガスにおいて、Ar分圧を変化させた場合の実施の形態1のPDPの発光効率の変化を、混合ガスの全圧毎にプロットしたときの結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a result of plotting, for each total pressure of a mixed gas, a change in light emission efficiency of the PDP of Embodiment 1 when an Ar partial pressure is changed in a Xe—Ar-based discharge gas. 図4におけるAr分圧が低い部分を拡大したグラフである。It is the graph which expanded the part with low Ar partial pressure in FIG. Xe−Ar系の放電ガスにおいて、放電ガスの所定全圧における、Ar分圧に対する放電維持電圧の変化をプロットしたグラフである。6 is a graph plotting a change in discharge sustaining voltage with respect to an Ar partial pressure at a predetermined total pressure of a discharge gas in a Xe-Ar discharge gas. 図5のグラフにおいて、放電ガス全圧が30kPa以上50kPa以下の範囲における、Ar分圧ごとに放電ガスの各全圧での効率向上率の平均値を計算した結果を示すグラフである。In the graph of FIG. 5, it is a graph which shows the result of having calculated the average value of the efficiency improvement rate in each total pressure of discharge gas for every Ar partial pressure in the range whose discharge gas total pressure is 30 kPa or more and 50 kPa or less. 本発明の効果を説明するための、Xe原子のエネルギー準位と反応過程を模式に示す図である。It is a figure which shows typically the energy level and reaction process of Xe atom for demonstrating the effect of this invention. 本発明の効果を説明するための、Xe原子及びAr原子の各エネルギー準位と反応過程を模式に示す図である。It is a figure which shows typically each energy level and reaction process of Xe atom and Ar atom for demonstrating the effect of this invention. 実施の形態2のPDPにおける、発光効率のAr分圧依存性を全圧毎に測定した結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of measuring the Ar partial pressure dependence of luminous efficiency for each total pressure in the PDP of Embodiment 2. 実施の形態2のPDPにおける、Ar分圧と相対効率との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between Ar partial pressure and relative efficiency in the PDP of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 PDP
2 フロントパネル
4 維持電極
5 走査電極
6 表示電極対
7、12 誘電体層
8 保護層
9 バックパネル
11 データ電極
13 隔壁
14 蛍光体層
15 放電空間
1 PDP
2 Front panel 4 Sustain electrode 5 Scan electrode 6 Display electrode pair 7, 12 Dielectric layer 8 Protective layer
9 Back panel 11 Data electrode 13 Bulkhead 14 Phosphor layer 15 Discharge space

Claims (6)

一対の表示電極が複数対にわたり配設された第一基板が、放電空間を挟んで第二基板と対向して配置されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記放電空間には、XeとArからなる放電ガスが封入され、
前記放電ガス中のAr分圧が0.1%以上10%以下であって、且つ、前記放電ガスの全圧が20kPa以上50kPa以下である
プラズマディスプレイパネル。
The first substrate in which a plurality of pairs of display electrodes are disposed is a plasma display panel disposed to face the second substrate across the discharge space,
The discharge space is filled with a discharge gas composed of Xe and Ar,
A plasma display panel, wherein an Ar partial pressure in the discharge gas is 0.1% to 10% and a total pressure of the discharge gas is 20 kPa to 50 kPa.
前記放電ガスの全圧が20kPa以上35kPa以下である
請求項1に記載のプラズマディスプレイパネル。
The plasma display panel according to claim 1, wherein a total pressure of the discharge gas is 20 kPa or more and 35 kPa or less.
前記放電ガスの全圧が30kPa以上50kPa以下である
請求項1に記載のプラズマディスプレイパネル。
The plasma display panel according to claim 1, wherein a total pressure of the discharge gas is 30 kPa or more and 50 kPa or less.
第二基板には、第一基板と対向する表面に複数の隔壁が併設され、
互いに対向して隣接する隔壁において、第一基板と対向する隔壁頂部における各々の隔壁表面間の最短距離が、80μm以上170μm以下である
請求項2に記載のプラズマディスプレイパネル。
The second substrate is provided with a plurality of partition walls on the surface facing the first substrate,
3. The plasma display panel according to claim 2, wherein, in the partition walls facing each other, the shortest distance between each partition wall surface at the top of the partition wall facing the first substrate is 80 μm or more and 170 μm or less.
第二基板には、第一基板と対向する表面に複数の隔壁が併設され、
互いに対向して隣接する隔壁において、第一基板と対向する隔壁頂部における各々の隔壁表面間の最短距離が、270μm以上350μm以下である
請求項3に記載のプラズマディスプレイパネル。
The second substrate is provided with a plurality of partition walls on the surface facing the first substrate,
4. The plasma display panel according to claim 3, wherein, in the partition walls facing each other and adjacent to each other, the shortest distance between each partition wall surface at the top of the partition wall facing the first substrate is 270 μm or more and 350 μm or less.
前記放電ガス中のAr分圧が0.1%以上2.0%以下である
請求項1から5のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
The plasma display panel according to any one of claims 1 to 5, wherein an Ar partial pressure in the discharge gas is 0.1% or more and 2.0% or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011161876A1 (en) * 2010-06-23 2011-12-29 パナソニック株式会社 Plasma display device

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