JP2009277492A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】セル構造、放電ガス組成並びに放電ガスの全圧等を調節することで、超高精細なセル構造でも放電電圧を低減させつつ、従来と同等以上の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。
【解決手段】ＡＣ面放電型のＰＤＰ１において、放電空間１５にＸｅ−Ａｒ系放電ガスを封入する。放電ガスにおけるＡｒ分圧を１０％以上２０％以下に設定し、且つ、前記放電ガスの全圧を２０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下に設定する。さらに、互いに対向して隣接する隔壁１３の部分において、フロントパネル２と対向する隔壁頂部における各々の隔壁１３表面間の最短距離を７０μｍ以上９０μｍ以下に設定する。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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抑制される。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。

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、放電ガスの全圧を所定値よりも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。

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_２ ^＊＋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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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、セル構造、放電ガス組成並びに放電ガスの全圧等を調節することで、超高精細なセル構造でも放電電圧を低減させつつ、従来と同等以上の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。

上記課題を解決するため、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、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ＰＤＰであって、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以下であり、前記放電空間には、ＸｅとＡｒからなる放電ガスが封入され、放電ガス中のＡｒの分圧が１０％以上２０％以下である構成とした。

ここで、前記放電ガス中の全圧を２０ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下の範囲に設定すると、発光効率の向上と放電電圧の抑制効果について、顕著な効果が得られるので好適である。
また本発明は、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、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ＰＤＰであって、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以下であり、前記放電空間には、Ｘｅとクリプトン（以下、「Ｋｒ」と表記する）からなる放電ガスが封入され、放電ガス中のＫｒの分圧が５％以上１０％以下である構成とした。

ここで、前記放電ガスの全圧を２０ｋＰａ以上３５ｋＰａ以下の範囲に設定すると、発光効率の向上と放電電圧の抑制効果について、良好な効果が得られることが分かっている。
また本発明は、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、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ＰＤＰであって、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以下であり、前記放電空間には、ＸｅとＫｒからなる放電ガスが封入され、放電ガス中のＫｒの分圧が５％以上２０％以下であり、且つ、前記放電ガスの全圧が３５ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下である構成とした。

本発明のＰＤＰは、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以下である超高精細な放電セル構造において、放電ガスをＸｅ−Ａｒ系組成またはＸｅ−Ｋｒ系組成として構成し、Ａｒを含む場合はＡｒ分圧を１０％以上２０％以下の範囲に調整し、Ｋｒを含む場合はＫｒ分圧を５％以上１０％以下の範囲に設定されているため、従来と同等以上の発光効率を維持しつつも、放電電圧の有効な低減効果が期待できるようになっている。このような良好な発光効率の発揮と放電電圧の低減効果を両立することを可能とする、本発明の隔壁間隙及びＡｒ分圧若しくはＫｒ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。

本発明のＰＤＰでは、上記した超高精細の放電セル構造において、放電ガス中のＸｅを比較的高濃度の主成分とし、これに所定量のＡｒまたはＫｒを添加することで、ＰＤＰにおける発光効率を、Ｘｅのみからなる放電ガスを用いた場合と遜色ない程度以上に維持できる。
一方、Ｘｅを主成分とする放電ガスにおいて、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またはＫｒを添加することで、Ｘｅを単独で用いた場合の低い二次電子放出特性が、ＡｒまたはＫｒの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低減が効果的に図られる。従って本発明では、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。

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。

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。

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（３０μｍ〜１４０μｍの範囲、一例として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_２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４０μｍ）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。

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_２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。

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_２Ｏ_３）または酸化燐（ＰＯ_４）を主成分とする低融点ガラス（厚み３５μｍ）、或いはＳｉＯ_２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。

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（一例として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。

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、誤放電や光学的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（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（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。

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。

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。

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とＡｒを混合ガスからなる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１０％以上２０％以下の範囲（一例として１０％）の割合に調整され、且つ、放電ガスの全圧が２０ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下の範囲（一例として３０ｋＰａ）に調整されている。

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。

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。

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。

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（サステイン電圧）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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は、フロントパネルと対向する隔壁１３の頂部における各々の隔壁１３の表面間の最短距離が、８０μｍ以上１７０μｍ以下である超高精細な放電セル構造を有する一方、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスを用い、その組成のＡｒ分圧が１０％以上２０％以下の範囲（一例として１０％）に設定されている。さらに、放電ガスの全圧が従来の全圧よりも低い２０ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下の範囲（一例として３０ｋＰａ）に調整されている。

このような調整により、ＰＤＰ１は次世代型の超高精細な放電セル構造を有しているが、駆動時には従来と同等以上の発光効率が発揮され、且つ、放電電圧の有効な低減効果が期待できるようになっている。この良好な発光効率と放電電圧の低減効果の両立は、いずれも本願発明者らが鋭意検討した結果、実験により見出した特有の数値範囲に基づいて、ＰＤＰ１の隔壁１３表面間の最小距離及びＡｒ分圧、並びに放電ガスの全圧を設定して得られたものである。

ＰＤＰ１では、上記した超高精細の放電セル構造において、放電ガス中のＸｅを比較的高濃度の主成分とし、これに所定量のＡｒを添加することで、ＰＤＰにおける発光効率が、Ｘｅを１００％使用した場合と比べて遜色ない程度以上に維持される。
一方、放電ガス組成において、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を添加することで、Ｘｅを単独で用いた場合の低い二次電子放出特性が、Ａｒの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抑制が効果的に図られるので、耐圧型のＩＣ等の回路部品が不要であるため、その分製造コストの抑制に貢献できる。

また、このような放電ガス組成を採用したことにより、ＰＤＰ１では従来技術のように、Ｘｅによる二次電子放出特性を高めるために放電電圧を上昇させる必要がない。
さらに本発明は、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というメリットがある。従って本発明は、放電セル数が多く、極めて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。
（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考える。

実験に供したサンプルＰＤＰのセル構造は２種類を設定し、まず、放電セルの寸法をＰＤＰ１と同じ超高精細放電セル（２８５μｍ×９５μｍ）とした。その他、図６の実験に供する放電セルの寸法として、対角４２インチのＨＤ（７２０ｐ）表示装置に相当する、６７５μｍ×３００μｍ）のサイズとした。
これらのサンプルＰＤＰに、ＸｅとＡｒを含んでなる放電ガスを封入し、所定の放電ガス組成において、放電ガスの全圧を変化させたときの維持電圧（Ｖ）、相対効率（任意単位）、及び発光効率（任意単位）を測定した。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。

これらの結果を図４〜図６に示す。図５中の「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。
図４は、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスにおいて、Ａｒ分圧を１０％、２０％、３０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。

当図に示されるように、いずれのＡｒ分圧の曲線においても、放電ガスの全圧が高い値から低くなるにつれて、最低維持電圧が低下し、ある全圧値で極小値を示しており、よく知られたＰａｓｃｈｅｎの法則に類似した形状を示している。
ところが、Ｘｅを１００％使用したサンプルＰＤＰの曲線に対し、Ａｒ分圧を１０％、２０％、３０％のいずれかに設定した場合には、いずれの放電ガスの全圧においても最低維持電圧が大幅に低下しているのが確認できる。

さらにＸｅを１００％使用したサンプルＰＤＰの場合、最低維持電圧が極小値となる全圧３０ｋＰａ以下の範囲で、全圧の低下に伴って最低維持電圧が再び上昇するのに対し、Ａｒ分圧が１０％、２０％、３０％の場合では、全圧３０ｋＰａ以下の範囲における最低維持電圧はいずれも低下し続けている。このため、Ｘｅを１００％使用したサンプルＰＤＰに対し、Ａｒを分圧１０％、２０％、３０％のいずれかに設定した各サンプルＰＤＰの場合は、各々の全圧を低圧にすることで最低維持電圧が顕著に低減される。具体的にこれらのＡｒ分圧を有するサンプルＰＤＰでは、放電ガスの全圧を５０ｋＰａから２０ＫＰａまで下げると、最低維持電圧は最大で約７５Ｖ程度も低減されている。

なお、Ａｒ分圧が２０％の場合には、さらに全圧を下げると最低維持電圧も低下し、最大で１００Ｖ以上もの電圧低下が確認された。しかし、Ａｒ分圧を２０％よりも高くした場合には、全圧を２０ｋＰａより下げても、それ以上の明確な電圧低下は見られなかった。
次に示す図５は、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスにおいて、Ａｒ分圧を１０％、２０％、３０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの相対効率（任意単位）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。放電セルサイズは図４の場合と同様である。

前述したように、一般にＸｅを紫外線源とする光源では、Ｘｅ分圧が高いほど発光効率が高くなることから、Ａｒを加えることでＸｅ分圧が低下するため、発光効率も低下することが予想される。しかし、実際には図５に示すように、Ａｒを分圧１０％、２０％、３０％のいずれかで含む各サンプルＰＤＰは、Ｘｅ１００％を使用したサンプルＰＤＰに対して、それほど遜色のない発光効率を発揮できることが明らかになった。特に、Ａｒ分圧が１０％の場合は、全圧が約３５ｋＰａ以下の範囲において、Ｘｅ１００％を使用したサンプルＰＤＰと同等以上の相対効率を有することが分かった。また、Ａｒ分圧を２０％又は３０％に設定した場合でも、Ｘｅ１００％を使用したサンプルＰＤＰに比べて、発光効率の低下は、実際上、あまり考慮しなくてもよい程度に収まっている。

一方、全圧が４０ｋＰａを超えると、図４のようにいずれのサンプルＰＤＰでも最低維持電圧そのものが高くなるほか、図５のように所定のＡｒ分圧でＸｅ−Ａｒ系放電ガスを用いたＰＤＰが、Ｘｅを１００％使用した放電ガスに対して有する電圧低減効果の優位性も小さくなる。
以上の実験から、本発明のＸｅ−Ａｒ系放電ガスを用いたＰＤＰでは、放電ガスの全圧範囲としては２０ＫＰａ以上４０ＫＰａ以下の範囲が好適といえる。

続いて、Ｘｅ-Ａｒ系放電ガス中のＡｒによる、維持電圧の低減効果を確認するために、微小な放電セルサイズによる放電への影響を排除して、放電セル寸法が比較的大きいＡＣ型ＰＤＰパネルを用いて同様の実験を行った。
図６は、当該サンプルＰＤＰでＸｅ−Ａｒ系放電ガスを使用した場合において、Ａｒ分圧を１０％、２０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。

当図の結果から、図４の結果と同様に、所定のＡｒ分圧を持つＸｅ−Ａｒ系放電ガスを用いたサンプルＰＤＰでは、Ｘｅ１００％からなる放電ガスを用いたサンプルＰＤＰよりも最低維持電圧が大幅に低くなる結果が示された。
また、Ｘｅを１００％用いたサンプルＰＤＰでは、一定の放電ガスの全圧値に対応して曲線の最小値が現れ、これより全圧が低いと曲線が上昇する下向きの放物線が形成されているが、前記所定のＡｒ分圧に調整されたサンプルＰＤＰの曲線には、このような下向きの放物線状のカーブは見られず、放電ガスの全圧の低下に伴って、最低維持電圧（Ｖ）が低減される。

しかしながら図６の結果を図４と比較すると分かるように、比較的大きな放電セルサイズのサンプルＰＤＰの場合は、Ｘｅを１００％使用したＰＤＰに対する最低維持電圧の低減効果は比較的小さくなっている。例えば、図４において、Ａｒ分圧１０％の場合に最も電圧低減効果が見られた全圧２０ｋＰａにおいても、図６ではＸｅ１００％使用したサンプルＰＤＰとの最低維持電圧との差は約３０Ｖに止まっている。

以上のことから、実施の形態１のＰＤＰ１おいては、発光効率の維持と放電電圧の低減効果の両立を図るためには、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスにおいて、Ａｒ分圧を１０％以上２０％以下の範囲とするのが、特に好適であると言える。
この場合、Ａｒ分圧を上記範囲に収まるように調整すれば、上記効果は得られるが、さらにＰＤＰ１において、放電ガスの全圧を２０ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下の範囲に設定すると、発光効率の維持と放電電圧の低減効果の両方について、特に顕著な効果が得られるものと考えられる。

また、このような効果を得るためには、放電セルサイズを実施の形態１のＰＤＰ１のように、超微細な放電セルサイズ（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（以下、単に「隔壁表面間の最小距離」と称する。）が、８０μｍ以上１７０μｍ以下となるように調節されている）に調整する必要があると思われる。この放電セルサイズについては後に詳細に考察する。

以下、本発明の別の実施の形態について、実施の形態１との差異を中心に説明する。
＜実施の形態２＞
本実施の形態２のＰＤＰの構成は、ＰＤＰ１と同様の隔壁表面間の最小距離に設定された超高精細な放電セル構造を有しているが、放電ガスをＸｅ−Ｋｒ系ガスで構成し、且つ、放電ガス中のＫｒ分圧を５％以上１０％以下の範囲（一例として５％に）、放電ガスの全圧を２０ｋＰａ以上３５ｋＰａ以下の範囲に調整した点に特徴を有する。

このような構成を持つ実施の形態２のＰＤＰでは、ＰＤＰ１と同様に、放電ガスの全圧を従来に比べて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、放電電圧の低減の両立効果が得られるようになっている。
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、ＰＤＰ１と同じ放電セルサイズを持つサンプルＰＤＰを用意し、これにＸｅ−Ｋｒ系放電ガスを封入し、Ｋｒ分圧（％）と放電ガスの全圧とをそれぞれ変化させたときの最低維持電圧（Ｖ）を測定した。その結果を図７、図８に示す。図７は最低維持電圧（Ｖ）の絶対値、図８は発光効率の相対値をそれぞれ縦軸に取ったグラフである。

図７に示すように、Ｘｅ−Ｋｒ系放電ガスではＫｒ分圧を適切に調整することにより、Ｘｅを１００％使用した放電ガスと同等以上の良好な最低維持電圧の低減効果が確認できた。
またＸｅ−Ｋｒ系放電ガスでは、Ｋｒ分圧が高くなるほどＸｅ１００％に対する電圧低減効果が顕著に小さくなるほか、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスに比べて電圧低減効果のピークが低分圧側に寄っている。さらに、Ｘｅを１００％使用した放電ガスに対し、電圧低減効果がＸｅ−Ａｒ系放電ガスに比べて若干小さくなる（当図に示す実験では、最低維持電圧の低減効果は最大で約６５Ｖ程度）ことが分かった。しかしながら、図８に示すように実施の形態２のＰＤＰの発光効率は、実施の形態１と同様に良好であり、優れた発光効率と放電電圧の低減効果を両立させている面では十分に有効な実施形態であると言える。

また、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスにおける電圧低減効果は、Ａｒ分圧が２０％以上に達すると変化しにくくなるのに対し、Ｘｅ−Ｋｒ系放電ガスの電圧低減効果は図７のようにＫｒ分圧が分圧１０％以上の段階で既に飽和する傾向が見られ、この段階で十分な効果が発揮されている。従って、Ｋｒによる電圧低減効果を得るためには、Ｋｒの添加量はそれほど多くなくてもよく、Ａｒの添加量よりも少なくてよいことがわかった。

図７及び図８の結果から、実施の形態２のＰＤＰでは、発光効率の低下を最小限に抑えつつ、放電ガスの全圧の低減と放電電圧の低減効果を優先して得るためには、Ｋｒ分圧を５％以上１０％以下の範囲とするのが、特に好適であると言える。
この場合、Ｋｒ分圧を上記範囲に収まるように調整すればそれなりの効果は得られるが、さらに放電ガスの全圧を２０ｋＰａ以上３５ｋＰａ以下の範囲に設定すると、発光効率の維持と放電電圧低減効果の両方について、特に安定的な効果が得られるものと考えられる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３のＰＤＰの構成は、実施の形態２のＰＤＰとほぼ同様の構成であるが、Ｘｅ−Ｋｒ系の放電ガスにおけるＫｒ分圧を５％以上２０％以下の範囲（一例として２０％）に調整し、且つ、放電ガスの全圧を３５ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下の範囲（一例として４０ｋＰａ）に調整した点に特徴を有する。

このような構成を持つ実施の形態３のＰＤＰにおいても、実施の形態１及び２の各ＰＤＰと同様に、超高精細な放電セル構造を持つＰＤＰにおいて、放電ガスの全圧を従来に比べて低く抑えられる一方で、優れた発光効率の発揮と、放電電圧の低減の両立効果が得られるようになっている。
すなわち、所定の高精細な放電セル構造のＰＤＰにおいて、Ｘｅ−Ｋｒ系放電ガスを用い、Ｋｒ分圧を比較的高い２０％に設定すると、全圧が３５％以上５０ｋＰａ以下の範囲で図８に示すように、Ｘｅ１００％の放電ガスを使用したＰＤＰに比べて高い発光効率を得ることが出来、かつ、図７に示すように最低維持電圧も有効に低減できる。図７、図８のデータでは、たとえば放電ガスにＸｅを１００％使用し、全圧を３０ｋＰａに設定した場合と比較すると、実施の形態３のＰＤＰでは発光効率が約１．４倍と大幅に上昇でき、且つ、このときの最低維持電圧の上昇を１０Ｖ程度に抑えることが可能である。

なお、全圧が５０ｋＰａを超えると、いずれのＫｒ分圧でも最低維持電圧自体が高くなるほか、Ｘｅ１００％使用した放電ガスに対して有する電圧低減効果の優位性も小さくなる。
従って、実施の形態３におけるＸｅ−Ｋｒ系放電ガスの全圧としては、３５ｋＰａ以上５０ＫＰａ以下の範囲が好適である。

実施の形態２のＰＤＰは、放電電圧の低減と放電ガスの低圧を優先する一方、発光効率が若干低下する特性を有していたが、実施の形態３のＰＤＰは、放電ガス圧の上昇と放電電圧の値が多少高くなっても、発光効率を優先して向上させる目的において、特に有用である。
＜本発明に関する各考察＞
（放電ガスの放電過程について）
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。

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１０^２ｋＰａのオーダーとなる。

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_２ ^＊＋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_２ ^＊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_２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。

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。

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６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。

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では、本質的な発光効率の低下に関連する事項であり、Ｘｅ分圧を高くして発光効率を維持しつつ、放電維持電圧を抑制させる要求が大きい点において重要である。
（放電セルサイズについて）
一般に、放電セルサイズが大きくなると電圧抑制効果が小さくなるが、この理由は以下のように考えられる。

放電セルサイズが小さい場合は、プラズマ放電における両極性拡散の特性により、放電セルサイズが大きい場合よりもイオン損失が大きくなる。従って放電セルサイズが小さいと、電子との衝突により生じたイオンは、放電空間で放電維持につながる前に消失する可能性が高い。放電セルサイズが小さいと、放電維持させるためには放電セルサイズが大きくて拡散損失が小さい系に比べ、より多くのイオンを作る必要がある。従って、放電セルが小さいＰＤＰでは、イオンの絶対量が多くなる放電ガスの全圧の高い側に極小値が現れなくなるものと考えられる。放電セルが小さいＰＤＰでは、放電セルサイズが大きいＰＤＰに比べて全体的に最低維持電圧が上昇しているのも、イオンを多く発生させるためのエネルギーが必要であるからと考えられる。

一方、最低維持電圧と放電ガスの全圧との関係において、最低維持電圧の極小値よりも高い全圧では放電ガスの分子と電子との衝突頻度が高くなり、電子が分子と衝突してエネルギーを失う傾向にあり、電離効率の低下により電圧上昇する。また、最低維持電圧の極小値よりも低い全圧においては、電子は高いエネルギーを持つものの放電ガス分子と衝突する機会が減るため、電離頻度が減り、電圧上昇する。これがＰＤＰの最低維持電圧と全圧との関係において、極小値を持つ曲線が現れる理由（Ｐａｓｃｈｅｎの法則）と考えられる。

しかしながら、本願発明者らが鋭意検討した結果、所定の隔壁表面間の最小距離に設定された超高精細な放電セル構造を有するＰＤＰにおいて、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスを用い、且つ、Ａｒ分圧を適切に調整すれば、比較的低い全圧でも放電電圧の低減効果が十分に得られることが分かった。
すなわち、Ｘｅ１００％の放電ガスを使用したＰＤＰにおける最低維持電圧の全圧依存性を考えると、最低維持電圧が極小値となる全圧は、放電セルサイズが小さい場合には３０ｋＰａ付近であり（図４）、放電セルサイズが大きい場合には２０〜２５ｋＰａ付近である（図６）。ここで、放電セルサイズが小さい場合に最低維持電圧を下げるためには、原則的には前述したように放電セル寸法が大きい場合よりも全圧を高めて設定することが必要である。

ところが図４および図６を見比べると、Ｘｅ-Ａｒ系放電ガスを用いた場合には、放電セルサイズの違いが、全圧と最低放電維持電圧との関係に与える影響は、それほど顕著ではない。たとえばＡｒ分圧２０％の場合、セルサイズが小さい場合でも、図４のように、全圧が５０ｋＰａから２０ｋＰａまで低下するに伴い、ほぼ単調に電圧が低下し、その低下量は約７０Ｖとなっている。これに対し、セルサイズが大きい場合は図６のように約７５Ｖとなっている。このように、いずれの場合においても、十分な電圧低下量が大きな差異無く得られている。

また、Ａｒ分圧１０％の場合、放電セルサイズが小さい場合の最低維持電圧は全圧が３０ｋＰａ以下ではほぼ安定した値となる（図４）。これは、放電セルサイズが大きい場合の効果とほぼ同様であると見ることができる（図６）。
このような結果を言い換えると、Ｘｅ−Ａｒ系ガスを用い、且つ、所定のＡｒ分圧において、放電セルサイズが小さくなると、Ｘｅを１００％使用した場合の最小維持電圧−全圧カーブ曲線と比較して、極小電圧を与える全圧が低い側にシフトすると表現することができる。これにより、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスを用いれば、いずれの放電セルサイズの場合でも、比較的低い全圧範囲に最低維持電圧値を呈する全圧値電圧が存在していると言える。従って、この特性を利用すれば、本発明を実現することが比較的容易であると言える。

なお、いわゆる４Ｋ２Ｋのような超高精細放電セルを有するＰＤＰでは、図４のように、Ｘｅを１００％使用した場合には全圧３０ｋＰａ付近が最小電圧となる。このようなセルを持つＰＤＰでは放電ガスの全圧を３０ｋＰａを基準に考えることができ、これよりも全圧を高めると発光効率が上がるが電圧も上昇する。この傾向は、本発明ではＨＤ規格のような比較的大きい放電セルにおいてもあまり変わらない。

次に、上記した両極性拡散によるプラズマの損失の程度は、本質的には放電セル内で発生するプラズマと、対向して隣接する隔壁表面間の最小距離に支配される。
すなわち、図１に示したような面放電のＡＣ型ＰＤＰでは、前記隔壁表面間の最小距離の変化が損失変化に支配的な影響を及ぼす。この放電セルのサイズを定義する隔壁表面間の最小距離が大きくなるほど、電圧低減効果は小さくなる。隔壁表面間の最小距離は、ＰＤＰの画面サイズおよび画素数で規定される。本発明において目的としている５０インチ４Ｋ２Ｋ相当の規格では、隔壁表面間の最小距離としては、隔壁１３の材質や固有の構造の差異等から多少の違いがあるものの、８０μｍ以上１７０μｍ以下程度（製造上のバラツキを１０％程度と考慮すれば、８０μｍ以上１００μｍ以下程度）が妥当であり、これによって、前述した発光効率と電圧低減効果において、顕著な有効性を得ることができる。

また、前述したように、いわゆる４Ｋ２Ｋなどの超高精細な放電セルに本発明を適用すれば、有効な電圧低減効果が期待できるが、図４及び図６の結果から、最小放電維持電圧の絶対値は多少高くなることが予想される。しかしながら、その上昇率は、電圧低減効果によって十分に対応可能である。
なお、特許文献２には、Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスを用いたＰＤＰが開示されているが、特許文献２の図７にみられるように、Ａｒ分圧を１０％以上２０％以下の範囲に設定したとしても、有効な電圧低減効果はまったく示されていない。これは当該文献での実験に用いたＰＤＰの放電セルサイズが本願発明で想定する超高精細型の放電セルサイズに比べて大きすぎ、これによって前記効果が得られなかったことを推察させる。

すなわち本願発明において示された効果は、本願の実施の形態１および実施の形態２に開示したような超高精細ＰＤＰ用の微小な放電セルを有するＰＤＰを実際に試作し、駆動評価することで初めて明らかにされるものである。
なお、表示電極対の放電ギャップは、本発明では３０μｍ以上１４０μｍ以下の範囲で調整できる。この場合、ギャップが大きくなると最低維持電圧は高くなるが、放電ガスの全圧に対する依存性はさほど変わらない。

（放電ガス組成について）
本発明のＰＤＰにおいて、Ｘｅに所定量のＡｒまたはＫｒを添加した放電ガスを用いることで最低維持電圧が低減される理由と、その電圧低減効果の程度が放電セルの寸法により異なる理由について考察する。
ＡｒやＫｒの電離電圧は、Ｘｅの電離電圧よりも高い。そのため、ＡｒイオンやＫｒイオンが瞬時陰極側の保護層に入射することによる二次電子放出の効果は、Ｘｅイオンを利用した場合よりも高くなることが期待される。これを言い換えると、ＡｒイオンやＫｒイオンを用いれば、Ｘｅイオンを用いた場合と同じ電流値の電流を得るために必要なイオンの入射数が比較的少なくて済むため、イオンを陰極に向けて加速するのに必要な電圧（陰極降下電圧）が低くてすみ、結果として最低維持電圧が低下することになる。

しかしながら、「電離電圧が高い」ということは「電離されにくい」ことと同義である。従って、Ｘｅ存在下におけるＡｒ分圧またはＫｒ分圧がある程度よりも低い場合、電離電圧の比較的低いＸｅが電離される絶対数が多くなる。その結果、例えばＸｅ−Ａｒ系ガスでは、Ａｒ分圧が２０％以下の場合、ＸｅとＡｒとで電離される絶対数が同程度のオーダーとなり、Ａｒ分圧の増加に対して最低維持電圧の低下という形で効果が現れると考えられる。また、Ａｒ分圧が２０％よりも高くなると、実質的に二次電子放出に寄与するイオンがＡｒに支配され、電圧低下の効果あ飽和する。

ここで、ガス種による電離電圧の違いと最低維持電圧への影響を見るために、Ｘｅを１００％使用した放電ガスに加え、Ｘｅ-Ａｒ系、Ｘｅ−Ｋｒ系、Ｘｅ−Ｈｅ系、ＸｅーＮｅ系の各放電ガスを用いて、放電ガスの全圧に対する最低維持電圧の依存性を測定した。放電ガス中のＡｒ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｎｅの各分圧は１０％で一定にした。その測定結果を図９に示す。全てのサンプルＰＤＰの放電セルサイズは図４の実験と同様にした。

図９に示す実験結果から、Ｘｅを主成分とする放電ガスにＮｅ或いはＨｅを分圧１０％で添加した場合には、Ａｒ或いはＫｒを同様の分圧でＸｅに添加した場合とは異なり、最低維持電圧の低減効果は全く確認できなかった。この結果は、本発明のように、Ｘｅに所定分圧のＡｒ又はＫＲを添加した場合と明確に異なるものである。この理由としては前述したように、ＮｅやＨｅの電離電圧値がＸｅに対して比較的高いため、１０％程度の分圧ではほとんど電離されず、放電ガスの二次電子放出特性の向上に有効に寄与できないためと考えられる。

一方、図９では、同一の分圧（１０％分圧）において、ＸｅにＫｒを添加した場合は、同量のＡｒを添加して用いた場合よりも有効な電圧低減効果が得られることが確認できる。この効果は、先に引用した図７でも確認することができる。この理由としては、ＫｒはＡｒに比べてより電離電圧が低く、また、電子との電離衝突断面積も大きいことが挙げられる。

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。

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。 各電極とドライバとの関係を示す模式図である。 ＰＤＰの駆動波形例を示す図である。 Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスのＡｒ分圧を１０％、２０％、３０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。 Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスのＡｒ分圧を１０％、２０％、３０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの相対的な発光効率（任意単位）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。 Ｘｅ−Ａｒ系放電ガスのＡｒ分圧を１０％、２０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。 Ｘｅ−Ｋｒ系放電ガスのＫｒ分圧を５％、１０％、２０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。 Ｘｅ−Ｋｒ系放電ガスのＫｒ分圧を５％、１０％、２０％のいずれかに変化させた場合のＰＤＰの相対的な発光効率（任意単位）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。 Ｘｅを主成分とし、これに各種希ガス成分を添加した場合のＰＤＰの最低維持電圧（Ｖ）と放電ガスの全圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

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

Claims (5)

1. 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、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プラズマディスプレイパネルであって、
   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、７０μｍ以上９０μｍ以下であり、
   前記放電空間には、ＸｅとＡｒからなる放電ガスが封入され、
   放電ガス中のＡｒの分圧が１０％以上２０％以下である
   プラズマディスプレイパネル。
2. 前記放電ガス中の全圧が２０ｋＰａ以上４０ｋＰａ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。
3. 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、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プラズマディスプレイパネルであって、
   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以下であり、
   前記放電空間には、ＸｅとＫｒからなる放電ガスが封入され、
   放電ガス中のＫｒの分圧が５％以上１０％以下である
   プラズマディスプレイパネル。
4. 前記放電ガスの全圧が２０ｋＰａ以上３５ｋＰａ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。
5. 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、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プラズマディスプレイパネルであって、
   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以下であり、
   前記放電空間には、ＸｅとＫｒからなる放電ガスが封入され、
   放電ガス中のＫｒの分圧が５％以上２０％以下であり、
   且つ、前記放電ガスの全圧が３５ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下である
   プラズマディスプレイパネル。

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