JPH11233022A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

プラズマディスプレイ装置

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JPH11233022A
JPH11233022A JP10038354A JP3835498A JPH11233022A JP H11233022 A JPH11233022 A JP H11233022A JP 10038354 A JP10038354 A JP 10038354A JP 3835498 A JP3835498 A JP 3835498A JP H11233022 A JPH11233022 A JP H11233022A
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JP
Japan
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gas
display device
generating
plasma display
plasma
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JP10038354A
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English (en)
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Akitsuna Yuhara
章綱 湯原
Keizo Suzuki
敬三 鈴木
Atsushi Yokoyama
敦史 横山
Takahisa Mizuta
尊久 水田
Masaharu Ishigaki
正治 石垣
Yoshihiko Hatano
嘉彦 旗野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題はPDPの発光効率を向上するこ
とが可能な手段を提供することにある。 【解決手段】本発明ではPDPのセル内でプラズマを生
成するガスに紫外線を発生させるガス以外の成分ガスに
比べ質量の小さなガス、もしくは紫外線を発生させるガ
ス以外の成分ガスに比べ原子半径の大きなガスを電子温
度を低下させるガスとして添加する手段を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマディスプレ
イ(以降PDPとする)装置の放電ガスに関するもの
で、効率向上のため電子温度を低下させるガスに関す
る。
【0002】
【従来の技術】発光効率の高いPDPを実現するために
は、駆動回路によりセルに投入された電力が効率よく紫
外線の生成に使われることが重要である。紫外線を生成
するためには、例えば特開平4-332430に開示さ
れるように、放電ガスはNe,Xe等の混合ガスを用いるの
が一般的であり、この場合(a)電子とXe原子との衝突
によりXeの励起状態を作り、基底状態に戻る際に紫外線
を放射する、または(b)電離したXeすなわちXeイオン
と電子の衝突により電子を捕獲させてXeの励起状態を作
り、基底状態に戻る際に紫外線を放射する、の二つの機
構を考慮する必要がある。
【0003】しかし、前者(a)の機構を想定すると紫
外線放射が可能な状態にXeを励起するために必要なエネ
ルギーに比べて、プラズマ中での平均的な電子の運動エ
ネルギーが低いために大部分の電子はXeの励起状態を作
るために役立ってはいなかった。一方、後者(b)の機
構を想定すると電子捕獲を起こす衝突を生ずるエネルギ
ーに比べて、プラズマ中での平均的な電子の運動エネル
ギーが高い(電子温度が高い)ためにXeの励起状態を作
る電子は少数であった。
【0004】従って、発光効率の点から必ずしも満足で
きる構成ではなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はPDP
の発光効率を向上することが可能な手段を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題に対して本発明
ではPDPのセル内でプラズマを生成するガスに紫外線
を発生させる第一成分ガスと、それ以外の第二成分ガス
を含むものとし、さらに該第二成分ガスに比べ質量の小
さなガス、もしくは該第二成分ガスに比べ原子半径の大
きなガス、もしくは分子ガスを電子温度を低下させるガ
スとして添加する手段を用いる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下図1から図6を用い本発明の
実施形態を説明する。
【0008】図2は本発明を適用するPDPの構造の一
部を示す分解斜視図であり、前面ガラス基板21の下面
には透明な共通電極(以降X電極と称す)22-1乃至
22-2と、透明な独立電極(以降Y電極と称す)23-
1乃至23-2を付設する。また、X電極22-1乃至2
2-2とY電極23-1乃至23-2には、それぞれXバ
ス電極24-1乃至24-2とYバス電極25-1乃至2
5-2を積層付設する。さらに、X電極22-1乃至22
-2、Y電極23-1乃至23-2、Xバス電極24-1乃
至24-2、Yバス電極25-1乃至25-2を誘電体2
6によって被覆し、MgO等の保護層27を付設する。
【0009】一方、背面ガラス基板28の上面には、X
電極22-1乃至22-2、Y電極23-1乃至23-2と
直角に立体交差する電極(以降A電極と称す)29を付
設し、該A電極29を誘電体30によって被覆し、該誘
電体30の上に隔壁31をA電極29と平行に設ける。
さらに、隔壁31の壁面と誘電体30の上面によって形
成される凹領域のうちA電極29を挟む部分の内側に蛍
光体32を塗布する。
【0010】図3は図2中の矢印D1の方向から見たP
DPの断面図であり、画素の最小単位であるセル1個を
示している。
【0011】図3より、A電極29は2つの隔壁31の
中間に位置し前面ガラス基板21と背面ガラス基板2
8、隔壁31に囲まれた放電空間33にはプラズマを生
成するためのガスを充填する。
【0012】尚、放電空間33は隔壁31により空間的
に区切られることもあるし、隔壁31と前面ガラス基板
21の放電空間側面との間に間隙を設け空間的に連続に
することもある。
【0013】図4は図2中の矢印D2の方向からみたP
DPの断面図であり、2個のセルを示している。各セル
の境界は概略点線で示す位置である。
【0014】図4より、各セルの間には隔壁等が存在し
ないため、Y電極23-1とA電極29との間の放電に
よって生じた荷電粒子はY電極23-1に隣接するY電
極23-2側へ移動する可能性がある。また、隣接する
Y電極同士の誤放電の可能性もある。これら要因によっ
て書き込み放電時に隣接A電極上の電荷を消去し隣接電
極の書き込みを阻害することもある。
【0015】図5は図2に示したPDPに1枚の画を表
示するのに要する1フィールド期間の動作を示す図であ
り、1フィールド期間(a)は複数のサブフィールド4
1乃至48に分割され、各サブフィールドは(b)に示
すように予備放電期間49、発光セルを規定する書き込
み放電期間50、発光表示期間51からなる。波形52
は従来技術による書き込み放電期間50に於ける1本の
A電極に印加する電圧波形、波形53はX電極に印加す
る電圧波形、54、55はY電極のi番目と(i+1)
番目に印加する電圧波形であり、それぞれの電圧をV
0,V1,V2(V)とする。
【0016】図5より、Y電極のi行目にスキャンパル
ス56が印加された時、A電極29との交点に位置する
セルで書き込み放電が起こる。
【0017】又、Y電極のi行目にスキャンパルス56
が印加された時、A電極29がグランド電位であれば書
き込み放電は起こらず、そのセルは非発光セルとなる。
【0018】このように、書き込み放電期間50に於い
てY電極にはスキャンパルスが1回印加され、A電極2
9にはスキャンパルスに対応して発光セルではV0、非
発光セルではグランド電位となる。
【0019】以上、本発明を適用するPDP構成の一例
を示した。
【0020】図1は本発明の実施例を示した図であり、
プラズマ中に於ける荷電粒子の動きを模式的に表してい
る。
【0021】図1中で1は電子温度を冷却するガス分子
又は原子、2は正イオン、3は電子、4は第一成分の中
性ガス分子又は原子、5は第二成分の中性ガス分子又は
原子である。ここで、正イオンは電離により正に荷電さ
れたイオンである。
【0022】又、電子温度を冷却するガス分子又は原子
1、正イオン2、電子3より伸びる矢印は、各々の粒子
の移動速度の大小を線の長さで表現したものであり、電
子温度を冷却するガス分子又は原子1と正イオン2から
伸びる矢印に比べ電子3から伸びる矢印は長く示されて
いる。
【0023】図1に於ける矢印の長短、および電子温度
を冷却するガス分子又は原子1の存在による効果を図6
を用い以下に説明する。
【0024】図6は本発明の実施例の一実例を示すため
のモデルPDPの一セルを示した図であり、60は放電
電極、61は誘電体、62はプラズマを生成するための
ガスが充填された放電空間である。
【0025】尚、図6の場合簡単のため放電電極60が
対向した形状の例を示している。
【0026】ここで、電極60と電極61の間の距離を
100[μm]、電極の大きさを50[μm]×50[μm]、電
極間に加える電圧を100[V]、ガス組成は第一成分の
Xe5[%] (第二成分Neベース)、ガス圧は300[T
orr]、とした場合の常温下の実験環境に於いて、印
加電圧による外部電界方向にNeイオンが有する移動速
度は1.7×103[m/s]程度、又同様に電子が有する移動速
度は1.7×105[m/s]程度となる。一方、Xeのイオンの移
動速度はイオンの質量が電子の質量の約1000倍であ
ることと、 Xeの質量から、Neイオンと同程度以下と
考えられる。
【0027】以上の内容により、図1中で粒子の移動速
度を表す矢印は、電子温度を冷却するガス分子又は原子
1とイオン2から伸びるものは短く、電子3から伸びる
ものは長く表示されることになる。
【0028】次に電子温度を冷却するガス分子又は原子
1の存在による効果について図6に挿入して描いた電子
3と中性原子または分子(電子温度を冷却するガス分子
又は原子1)の衝突状況を用いて説明する。
【0029】ここで、紫外線を発生させる原子は第一成
分のXeであり、第二成分の原子をNeとし、第一成分より
存在比率(濃度)が高いものとする。このとき、電子温
度を冷却(低下)させるガスとして、上記第二成分Neよ
り質量の小さなHeもしくはH2が選ばれている。電界によ
り加速された電子3(電界方向に動くとして描く)と中
性原子の衝突を考える。ここでは中性原子を電離もしく
は励起するするだけのエネルギを持たない場合、すなわ
ち弾性衝突を行う場合が多い(弾性衝突の確率が高
い)。
【0030】電子とNe(原子量20.179)との弾性衝突で
は、電子速度は殆ど変わらず、電子の運動エネルギの損
失の割合は衝突直前の0.01%である。しかるに電子と上
記のHe(原子量4.0026)との弾性衝突では、衝突後の電
子の速度は上記より小さく、電子の運動エネルギの損失
の割合は衝突直前の0.055%と大きくなる。このことはHe
を含ませることにより電子の平均運動エネルギが低下、
すなわち電子温度が冷却されることを意味している。こ
の様に電子温度を低下させることにより電子がXeの正イ
オンと衝突する際に電子が捕獲されてXeの励起状態とな
る確率が増え、従って紫外発光が増え、発光効率が増大
する。電子温度を冷却する分子にH2(分子量2.0158)が
選ばれているとすれば、電子との弾性衝突で電子の運動
エネルギの損失の割合は衝突直前の0.109%で、解離した
Hとの衝突では0.217%と更に大きく、電子温度の冷却が
進み、発光効率は増加する。もし第二成分をHeとしてい
る場合であってもH2は電子温度冷却に用いうる。
【0031】本実施例において電子温度を冷却するガス
を添加する割合は全ガス圧Ptに対する分ガス圧PCの割合
αで示し、α= PC/Pt<10%が望ましい。特に本効果
だけを顕著に出すためにはα<1%が望ましい。
【0032】次に、第一成分、第二成分は上記と同じX
e、Neとし、電子温度を冷却(低下)させるガスとし
て、上記第二成分Neより原子半径の大きなArが選ばれて
いる例を示す。電子温度を冷却(低下)させるガスを含
まない場合、電子の平均自由行程は近似的にNeの中の値
1.795μmであるが、若しArの中に電子が有ると仮定する
とAr原子半径が大きいため電子の平均自由行程は0.905
μmと小さくなる。これは電子が電界で加速される以前
に衝突で方向を変えるので電界によってエネルギを得に
くいことに相当するので電子の平均エネルギは低下、電
子温度は冷却される。すなわち,上記第一成分、第二成
分からなる放電ガスにArを含ませ、その濃度を高める
程、電子温度は冷却され、電子がXeの正イオンと衝突す
る際に電子が捕獲されてXeの励起状態となる確率が増
え、従って紫外発光が増え、発光効率が増大する。Kr中
とすると電子の平均自由行程は0.6939μmとさらに小さ
く、電子温度の冷却は一層促進され、発光効率が増大す
る。第二成分をHeの場合、電子温度の冷却にはNeでも良
い。
【0033】本実施例において電子温度を冷却するガス
を添加する割合は全ガス圧Ptに対する分ガス圧PCの割合
αで示し、α= PC/Pt<10%が望ましい。特に本効果
だけを顕著に出すためにはα<1%が望ましい。
【0034】また、電子温度を冷却(低下)させるガス
として分子ガスを用いる方法もある。この場合、電界で
加速された電子はガス分子と非弾性衝突を行う。その結
果、電子の運動エネルギの一部は分子の内部エネルギ
(振動、回転のエネルギ)にも移動し、電子温度は効率
良く冷却される。この様に電子温度を低下させることに
より電子がXeの正イオンと衝突する際に電子が捕獲され
てXeの励起状態となる確率が増え、従って紫外発光が増
え、発光効率が増大する。添加する分子ガスとしては、
CO2、N2、O2、CF4、SF6のいずれか、またはこれ等の混
合ガスである。
【0035】本実施例において電子温度を冷却するガス
を添加する割合は全ガス圧Ptに対する分ガス圧PCの割合
αで示し、α= PC/Pt<1%が望ましい。特に本効果だ
けを顕著に出すためにはα<0.1%が望ましい。
【0036】以上、AC型のPDPを一例に説明した
が、DC型のPDPについても同様に適用可能である。
【0037】
【発明の効果】本発明により、PDPの発光効率を向上
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示した図
【図2】本発明のプラズマディスプレイパネルの構造の
一部を示す分解斜視図
【図3】図2中の矢印D1の方向から見たプラズマディ
スプレイパネルの断面図
【図4】図2中の矢印D2の方向から見たプラズマディ
スプレイパネルの断面図
【図5】1枚の画を構成する1フィールド期間の動作を
示した図
【図6】本発明の実施例の一実例を示すためのモデルP
DPの一セルを示した図
【符号の説明】
1…電子温度を冷却するガス分子又は原子 2…イオン 3…電子 21…前面ガラス基板 22-1乃至22-2…X電極 23-1乃至23-480…Y電極 24-1乃至24-2…Xバス電極 25-1乃至25-2…Yバス電極 26…誘電体 27…保護層 28…背面ガラス基板 29…A電極 30…誘電体 31…隔壁 32…蛍光体 33…放電空間 41乃至48、41-1乃至48-1、41-2乃至48-
2…サブフィールド 49、49-1、49-2…予備放電期間 50、50-1、50-2…書き込み放電期間 51…発光表示期間 52…1本のA電極に印加する電圧波形 53…X電極に印加する電圧波形 54…Y電極のi番目に印加する電圧波形 55…Y電極のi+1番目に印加する電圧波形 56…Y電極のi行目に印加されるスキャンパルス 57…Y電極のi+1行目に印加されるスキャンパルス 60…放電電極 61…誘電体 62…放電空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 敦史 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所家電・情報メディア事業本 部内 (72)発明者 水田 尊久 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所家電・情報メディア事業本 部内 (72)発明者 石垣 正治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所家電・情報メディア事業本 部内 (72)発明者 旗野 嘉彦 東京都目黒区大岡山2−12−1東京工業大 学内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマを発生させる手段と、該プラズマ
    により紫外線を発生させる手段と、該紫外線により可視
    光を発生させる手段を具備し、更に該プラズマを発生さ
    せるためのガスを少なくとも構成要素の一部としたプラ
    ズマディスプレイ装置に於いて、 該プラズマを発生させるガスの構成要素の少なくとも一
    部に該紫外線を発生させるガス(原子または分子)およ
    び電子温度を低下させるガスを含むことを特徴とするプ
    ラズマディスプレイ装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該紫外線を発生させるガスを第一成分と
    し、それ以外に第二成分ガスを含み、さらに該第二成分
    ガスに比べ質量の小さなガスを電子温度を低下させるガ
    スとして含むことを特徴とするプラズマディスプレイ装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該紫外線を発生させるガスを第一成分と
    し、それ以外に第二成分ガスを含み、さらに該第二成分
    ガスに比べ原子半径の大きなガスを電子温度を低下させ
    るガスとして含むことを特徴とするプラズマディスプレ
    イ装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該電子温度を低下させるガスとして分子ガ
    スを含むことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  5. 【請求項5】請求項1ないし4に記載のプラズマディス
    プレイ装置に於いて、該紫外線を発生させるガスがXeで
    あることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
  6. 【請求項6】請求項2に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該電子温度を低下させるガスがHe、H2のい
    ずれか、またはこれ等の混合ガスであることを特徴とす
    るプラズマディスプレイ装置。
  7. 【請求項7】請求項6に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該電子温度を低下させるガスの分圧をPCと
    し、該プラズマを発生させるためのガスの全圧をPtとし
    たとき、α= PC/Pt<10%であることを特徴とするプ
    ラズマディスプレイ装置。
  8. 【請求項8】請求項3に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該電子温度を低下させるガスがNe、Ar、Kr
    のいずれか、またはこれ等の混合ガスであることを特徴
    とするプラズマディスプレイ装置。
  9. 【請求項9】請求項8に記載のプラズマディスプレイ装
    置に於いて、該電子温度を低下させるガスの分圧をPCと
    し、該プラズマを発生させるためのガスの全圧をPtとし
    たとき、α= PC/Pt<10%であることを特徴とするプ
    ラズマディスプレイ装置。
  10. 【請求項10】請求項4に記載のプラズマディスプレイ
    装置に於いて、該電子温度を低下させる分子ガスがCO
    2、N2、O2、CF4、SF6のいずれか、またはこれ等の混合
    ガスであることを特徴とするプラズマディスプレイ装
    置。
  11. 【請求項11】請求項10に記載のプラズマディスプレ
    イ装置に於いて、該電子温度を低下させる分子ガスの分
    圧をPCとし、該プラズマを発生させるためのガスの全圧
    をPtとしたとき、α= PC/Pt<10%であることを特徴
    とするプラズマディスプレイ装置。
JP10038354A 1998-02-20 1998-02-20 プラズマディスプレイ装置 Pending JPH11233022A (ja)

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