JP3178816B2

JP3178816B2 - ガス放電表示装置

Info

Publication number: JP3178816B2
Application number: JP25901298A
Authority: JP
Inventors: 憲建朴; 皙賢李; 元泰金; 弘周河; 在和柳
Original assignee: エルジー電子株式会社
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: US6194831B1; JPH11176340A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス放電表示装置に
関し、特に放電領域に４種のガスを特定の割合で混合し
て充填して製品の信頼度を向上させるに適したプラズマ
ディスプレイパネル(plasma display panel; PDP)用の
ガス放電表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス放電表示装置は、その電極
の構造により直流型(DC type)、交流型(AC type)、及び
直流型＋交流型の混合型(hybrid type)に分類される。
直流型と交流型との相違点は、電極が放電プラズマに直
接に露出されるか、それとも誘電体層により間接的に露
出されるかである。直流型のＰＤＰの場合には電極が放
電プラズマに直接に露出され、交流型のＰＤＰの場合に
は電極が誘電体を介して間接的にプラズマに結合され
る。このような違いは放電現象の違いをもたらす。

【０００３】交流型の場合、放電によって形成された荷
電粒子が誘電体層に溜まる。すなわち電子は正（＋）電
位のかかった電極上に溜まり、イオンは負（−）電位の
かかった電極上の誘電体層に溜まる。このような現象に
より形成される電位を壁電位とする。壁電位は、外部か
ら印加される電位とは反対極性に形成されるため、壁電
位の形成に伴ってセル内のガスに印加される電位が減少
する。このため、充分に大きな壁電位が形成されると、
ガスに印加される電位が放電維持可能な電位以下に減少
するため、放電が消去される。しかし、仮に、壁電位形
成後に外部電極から印加される電位の極性を変えて印加
すると、壁電位による電位に外部印加電位が加えられる
ため、低い外部印加電流が加えられても放電可能な記憶
機能(memory function)による駆動をする。

【０００４】交流型のＰＤＰの場合は、誘電体に溜まる
壁電位による記憶機能効果を有する。すなわち、以前に
放電の形成されたセル内の誘電体は、荷電粒子が誘電体
に壁電位を形成するため、壁電位を有しないセルの場合
よりも低電圧で放電を起こすことができる。この記憶機
能の特性は、行駆動方式のガス放電表示装置のＰＤＰが
大型のパネルを駆動させるのに非常に有用の特性であ
る。

【０００５】直流型のＰＤＰの場合は、交流型ＰＤＰと
は異なるように、誘電体による壁電位形成機能を有して
ないため、固有の記憶機能を有してない。すなわち、電
極が放電領域に直接に露出されているため、放電によっ
て形成された荷電粒子は各々の反対極性の電極を介して
外部回路に向かって流れて電極面に溜まらない。直流型
のＰＤＰの場合は荷電粒子供給効果を用いるパルス記憶
機能を利用する。パルス記憶機能とは、放電で形成され
た荷電粒子及び準中性粒子が減殺される前に再び放電パ
ルスが印加されると、この荷電粒子のない場合に比べて
低い電圧下で放電が形成される原理のことである。かか
る記憶機能は、行駆動方式で大型のパネルを駆動する場
合、輝度を低下させることなく駆動を可能にする必須的
な特徴であり、電極構造の面でも必要な特性である。

【０００６】図１、図２はＤＣ型のＰＤＰ、ＡＣ型のＰ
ＤＰの基本的な電極構造を示す断面図である。

【０００７】図１に示すように、ＤＣ型のＰＤＰの基本
的な電極構造は、前面基板１及び背面基板２上に形成さ
れる陽極電極３と陰極電極４と、隔壁５と、及び蛍光体
層６とから構成されている。

【０００８】前記陽極(anode)３と陰極(cathode)４は放
電形成のための電流パスを形成する。前記隔壁（barrie
r rib)５は放電形成のための電極間の距離を決定し、隣
接セルからの放電による相互混信(crosstalk)を防止す
る役割を果たす。ＤＣ型のＰＤＰにおける電極物質に
は、低い放電電圧特性を有するように２次電子放出計数
が高く、且つイオンによるスパッタリングによく耐える
耐スパッタ特性に優れるニッケルが主として用いられ
る。

【０００９】図２に示すようなＡＣ型のＰＤＰの場合に
は容量結合形放電を形成するための誘電体層１０により
維持電極７、８、アドレス電極９が覆われている。一般
に、誘電体はホウケイ酸塩(borosilicate)系を使用す
る。この際、ホウケイ酸塩は、２次電子放出計数が低
く、プラズマの形成時に発生するイオンによるスパッタ
リングによる寿命が短いため、誘電体をプラズマから保
護するべく酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の酸化物系の
薄膜（保護膜１１）を誘電体層１０上に被せて使用す
る。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、耐スパッタ特性に
優れ、更に２次電子放出計数が高いため、低電圧放電特
性を現す。この際、ＭｇＯ層の厚さが薄く、且つ表面の
特性に優れなければならないため、厚膜印刷により形成
し難いため、通常真空蒸着法による薄膜工程で制作され
る。

【００１０】前記隔壁５の場合、放電距離及び体積の形
成のために１００〜２００μｍ程度の高さが必要であ
る。厚膜印刷方式による厚さが数十μｍなので、隔壁５
は多層印刷により形成されている。

【００１１】また、放電を形成するためにはＤＣ型では
２つの電極、ＡＣ型では３つの電極を持つ電極構造を主
として用いる。直流型のＰＤＰの場合には補助放電を形
成するための補助陰極(cathode)を追加し、交流型のＰ
ＤＰの場合には維持電極(sustain electrode)７、８
と、選択放電及び維持放電を分離してアドレス速度を向
上させるためのアドレス電極９とを導入する。電極構造
は電極の数によって２電極構造と３電極構造とに分類で
きる。又、放電を形成する電極の配置によって対向形の
電極構造と面放電形の電極構造とに分類できる。前記対
向形の電極構造は、放電を形成する２つの維持電極がそ
れぞれ前面基板、背面基板上に位置し、放電がパネルの
垂直軸に形成される構造である。前記面放電形の電極構
造の場合は、放電を形成する２つの維持電極が同じ基板
上に位置し、放電がパネルの一平面上に形成される電極
構造である。

【００１２】図３は従来の技術のＡＣ型のＰＤＰを示す
斜視図であり、光透過の利用のためにガラスからなる前
面基板１と、前記前面基板１上側面に横方向に一定の間
隙に形成され、放電電圧の維持のために透明電極及び金
属電極からなる維持電極７、８と、前記維持電極７、８
を含む前面基板１の全面に形成され、維持電極７、８を
保護するための誘電層１０と、前記誘電層１０を保護し
て寿命を延長させ、２次電子放出効果を向上させ、且つ
放電特性の変化を減少させるための保護層１１と、背面
基板２と、前記背面基板２上部の全面に形成される下地
膜１２と、前記下地膜１２上側面に前記維持電極７、８
と直交する方向に一定の間隙を有するように形成される
アドレス電極９と、前記アドレス電極９を含む下地膜１
２の全面に形成されるホワイトバック１３と、前記前面
基板１と背面基板２との間の間隙を維持し各セル間の誤
放電を防止するために下側の各アドレス電極９を介在し
てアドレス電極９と平行な方向に形成される隔壁５と、
前記各々の隔壁５の間に形成される赤色、緑色、青色
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の蛍光体層６とからなる。

【００１３】前記前面基板１及び背面基板２の製造が完
了すると、真空状態のままで所望の放電用のガスを充填
するために前記背面基板２に排気孔を形成する。次い
で、前記前面基板１及び背面基板２の周辺部に合着用の
フリット(frit)を塗布した後、合着を完了すると、前面
基板１と背面基板２との間に放電領域が形成される。そ
して、前記排気孔を介して所望の光特性に基づく放電ガ
スを注入した後、封止する。これにより、ＰＤＰ製造の
全工程を完了する。

【００１４】一方、ＰＤＰのカラー化はＣＲＴのように
蛍光体を励起させる方式を採用している。ＣＲＴの場合
には数十ＫｅＶに加速された電子により励起される電界
による発光(electro-luminescence)を用いるが、ＰＤＰ
の場合にはガス放電により形成された紫外線によって蛍
光体が励起される光ルミネセンス(photo-luminescence)
による発光を用いる。主としてキセノン（Ｘｅ）ガスの
１４７ｎｍの真空紫外線を用いる。従って、ＰＤＰの電
極構造にはカラー化のために蛍光体が塗布される。

【００１５】ＰＤＰの電極構造は蛍光体の塗布位置によ
って透過形の構造と反射形の構造とに分類される。前記
透過形の電極構造は、制作し易いという長所があるが、
蛍光体の印刷表面状態により偏差が大きいという短所が
ある。前記反射形の構造の場合は、蛍光体の塗布面積を
拡大して輝度を増加させ得るが、蛍光体の塗布技術が難
しい。しかし、反射形の電極構造は透過形の電極構造に
比べて輝度特性が高く、蛍光体塗布技術も厚膜印刷技術
の発展並びにサンドブラスト(sandblast)等の新工程技
術開発等により解決され、このため現在は反射形の電極
構造が広く用いられている。

【００１６】以上説明したように、ＰＤＰに主に適用さ
れるガス放電表示装置は、画像表示のための核心技術で
あって放電ガスのペニング効果(penning effect)を利用
している。ペニング効果は、非常に大きな衝突断面積を
有する準安定状態の粒子種を通じてイオン化反応を促進
させる反応であり、タウンゼントのα−プロセス(proce
ss)を増大させるものである。

【００１７】例えば、Ｈｅ＋ＸｅとＮｅ＋Ｘｅのペニン
グ反応は次の通りである。

【００１８】Ｈｅ＊＋Ｘｅ→Ｘｅ＋＋ｅ＋ＨｅＮｅ＊＋Ｘｅ→Ｘｅ＋＋ｅ＋Ｎｅここで、Ｈｅ、Ｎｅは主成分ガス、Ｘｅは添加ガス、Ｈ
ｅ＊、Ｎｅ＊は各々の準安定状態の粒子或いは励起状態
の粒子である。このような励起状態の粒子はライフタイ
ム(life time)が相対的に長くて衝突断面積が大きいた
め、それほど他の粒子との衝突確率が大きい。Ｘｅガス
だけある時よりもＨｅ、Ｎｅガスを加えたときに、中性
励起種(excitstable)の影響にてイオン化が促進され
る。

【００１９】これとともに、プラズマに接している物質
の表面からの２次電子放出はＰＤＰの放電特性を決める
のに非常に重要な役割をする。特に、ＡＣ型のＰＤＰの
ように誘電体で覆われた電極では、直接的なイオン衝
撃、励起種(metastables)の表面反応、光による反応等
によるプラズマにより２次電子が放出される。この中で
最も主なものはイオン衝撃による反応である。イオン化
エネルギーが２１．６ｅＶであるネオンイオンが入射し
て、価電子帯(valence band)にある１つの電子と結合・
中和され、余分のエネルギーは他の一価電子帯にある電
子を表面へ放出するようになる。

【００２０】この際、電子が持っている運動エネルギー
は、入射するイオンのエネルギーから、ＭｇＯのバンド
ギャップエネルギー及び表面仕事関数エネルギー(surfa
ce work-function energy)を差し引いて求める。この電
子は再び電界により加速され衝突されて、再びプラズマ
状態のイオンと電子を生成するようになる。

【００２１】次に、ガス放電表示素子においてＶＵＶに
ついて説明する。

【００２２】ＶＵＶとは、ＵＶの中でも２００ｍｍ以下
の短波長を有するＵＶをいう。ＶＵＶは、母ガスの圧力
が高い、または酸素が包含されている場合、このような
気体を通過せずに気体に強く吸収される。ＰＤＰにおけ
るＶＵＶの波長及び強さはパネルから放出される光の輝
度を決定する重要な要素である。

【００２３】キセノン（Ｘｅ）から放出される紫外線は
１４０ｍｍ〜１８０ｍｍ領域の波長を有し、Ｒ、Ｇ、Ｂ
用の蛍光物質が最も高い効率を出す波長領域と重なる。
不活性ガスのうちヘリウム（Ｈｅ）とネオン（Ｎｅ）の
場合には、放出される光の波長が１００ｎｍ以下の短波
長であるため、蛍光体を刺激して可視光線を出すＵＶ用
に使用するには不適合である。キセノン（Ｘｅ）ガスは
発光されるＵＶの強さ及び波長に鑑みて適当であると見
られる。しかし、ＰＤＰ用のガスとして用いるためには
駆動電圧と電極の寿命を同時に考慮する必要があり、こ
のため一般に２元系の混合ガス或いは３元系の混合ガス
を用いる。前記２元系の混合ガスの代表的なものはヘリ
ウム（Ｈｅ）又はネオン（Ｎｅ）にキセノン（Ｘｅ）を
加えたものであり、これは駆動電圧を低め且つＵＶ効率
を高める。上記のように、ヘリウム又はネオンを主なガ
スとして用いると、純粋のキセノンガスに比べてこれら
ガス内での電子の温度が高くてキセノンの励起が効率的
であり、更にキセノンとのペニング効果を用いることが
できる。また、混合ガスであっても、混合比や放電条件
等によって最大のＵＶ効率を出す条件が変わる。

【００２４】図４は圧力の変化に従うＤＣセルからのＨ
ｅ＋ＸｅガスのＵＶ強さの変化を説明するための図であ
る。

【００２５】圧力が高くなるにつれて、陽光柱(positiv
e column)を主要発光領域として用いる構造ではＵＶの
強さが減少し、負グロー(negative glow)を用いる構造
ではＵＶの強さが増加する。同図に示すように、放電セ
ルの構造によってキセノン（Ｘｅ）の部分圧による傾向
性が全く異なることが分かる。

【００２６】図５はＨｅ＋Ｘｅ（７％）において圧力の
変化に従うキセノンから放出される波長の相対的な大き
さを示している。圧力が高くなりながら、１４７ｎｍか
ら放出されるＵＶが減少し、その代わりにＸｅ２＊から
放出される１７３ｎｍの光が増加する。これは、圧力が
高くなるにつれて分子状態の粒子を意味するディマ(dim
er)の生成がし易くなるからである。

【００２７】電極の離隔距離に基づく特性を察してみる
と、陰極面に近い負グロー領域で最も高い輝度を示す。
電極の間隙が遠くなるに従って陽光柱領域でも多くの光
が放出される。輝度面では陽光柱領域での輝度に比べて
負グローでの輝度が更に高い。しかし、単位時間当たり
の放出光の全体量を考慮すれば、陽光柱領域の占める比
重が非常に大きい。特に、負グロー領域は限定されてい
る反面に、陽光柱領域は電極の間隙が遠くなるほど増加
するため、電極構造に応じては負グローよりも支配的な
影響を及ぼすこともある。

【００２８】プラズマ内でのＸｅ＊（３Ｐ１）の形成
は、電子による励起、キセノン（Ｘｅ）分子イオンの再
結合による形成、準安定状態の粒子が衝突によりレゾナ
ンス状態に遷移する等の経路を経て形成される。また、
Ｘｅ２＊（１７３ｎｍ）の形成は、Ｘｅ＊と中性粒子と
が三体衝突して形成される。このように、ガスの組成、
圧力が変わることにより、放出される光の波長、効率等
が変わる。そして、間接的にセル構造や駆動回路がこれ
に影響を与えるため、最適な放電ガスの決定はセル構造
及び駆動回路と複合的になされる。

【００２９】図６ａはガス放電表示装置に単一ガスのネ
オン（Ｎｅ）を封入した場合の発光スペクトルに対する
データを示し、図６ｂはキセノン（Ｘｅ）を封入した場
合の発光スペクトルに対するデータを示し、図６ｃはア
ルゴン（Ａｒ）を封入した場合の発光スペクトルに対す
るデータを示す。

【００３０】図６ａに示すように、Ｎｅの５８００〜７
０００Åの発光は全部３ｐ（１８〜１９ｅＶ）から３ｓ
への遷移による発光である。Ｘｅは、図６ｂに示すよう
に、赤外部及び紫外部の発光は強く、可視部の発光は弱
い。そして、約１１ｅＶの励起レベルでのイオン線も観
測される。これは、Ｘｅのイオン化電圧が低く（約２．
１２ｅＶ）、放電電圧が高い（約２５０Ｖ）からであ
る。また、図６ｃに示すように、アルゴン（Ａｒ）の７
０００Å近傍の弱い発光は５ｐ（約１４ｅＶ）から３ｓ
への遷移による発光である。

【００３１】図７はネオン（Ｎｅ）ガスをベースとし、
ここにキセノン（Ｘｅ）ガス（１％）を添加した２元系
の混合ガスの発光スペクトルを説明するための図であ
る。

【００３２】Ｎｅ＋Ｘｅはペニングガスであり、放電電
圧はネオン（Ｎｅ）の場合よりも低くなった。つまり、
既存の放電セルにアルゴン（Ａｒ）ガスを添加すると、
効率的なイオン化過程及び励起過程を形成して高い荷電
粒子密度を形成するだけでなく、真空紫外線を放出する
励起状態も増加する。その結果、放射される真空紫外線
が増加し、増加した真空紫外線が蛍光体の励起を誘導す
ることにより、改善された輝度特性を具現するとともに
放電を起こすための駆動電圧を減少させて効率を改善す
ることができる。

【００３３】図８、図９は従来の２元系の混合ガスにア
ルゴン（Ａｒ）ガスを添加した３元系の混合ガスの実験
結果を示す図である。

【００３４】図８、図９に示すように、アルゴン（Ａ
ｒ）ガスの添加量が０．００１〜１．０％であるとき、
２元系の混合ガスの使用時よりも放電開始電圧が低くな
り、真空紫外線の発生量が増加することが判る。図８は
Ｎｅ＋Ｘｅ＋Ａｒの３元系の混合ガスにおけるＡｒガス
の混合比に従う放電開始電圧を測定したものである。同
図に示すように、アルゴンガスの混合時に約０．００１
〜１．０％の混合比までは放電開始電圧が低くなる。特
に、０．３〜０．７％の混合比では一層良好な効率を出
し、０．５％の混合比で最大の効率を出すと測定され
た。

【００３５】図９は３元系の混合ガス（Ｎｅ＋Ｘｅ＋Ａ
ｒ）におけるＡｒガスの混合比に従う真空紫外線量を測
定した結果である。同図に示すように２元系の混合ガス
（Ｎｅ＋Ｘｅ）の使用時よりもアルゴンガスの混合時に
０．００１〜１．０％の混合比で真空紫外線の量が多
く、前記図８に示すようにアルゴン（Ａｒ）の混合比が
０．３〜０．７％の時に一層多量の真空紫外線が検出さ
れ、０．５％の混合比の時に最大の真空紫外線量が検出
される。

【００３６】図１０は一定の圧力（５００Ｔｏｒｒ）時
の、ヘリウム＋ネオン(ＨｅＸ＋Ｎｅ１−Ｘ：ｘ＝０．
７）の混合ガスへのＸｅの混合比と、放電開始電圧及び
維持電圧との特性図である。

【００３７】キセノンの混合比は０．００１〜１０％と
して用いられているが、図１０に示すように０．００１
〜４％のキセノンの混合比で電圧降下が現れ、０．００
１〜２％でピークが形成され、１％で最も高い効率を出
す。

【００３８】上述したように、単一の放電ガスを用いる
場合には放電開始電圧が高いため、２元系の混合ガス或
いは３元系の混合ガスを用いて放電開始電圧を低める
が、これにより輝度特性が低下するという問題点があ
り、根本的に２元系の混合ガスを用いた表示素子はその
輝度の特性面でＣＲＴを用いた表示装置に及ぼさないと
いう問題点があった。

【００３９】又、紫外線の側面からみるとき、不活性ガ
スのうち最も長い波長の紫外線を発生させるものはキセ
ノン（Ｘｅ）であるが、あまりに高い放電開始電圧に起
因して単独で使用できない。このため、ＮｅまたはＨｅ
を混合した２元ガスを用いて放電開始電圧を低めたが、
色純度及び寿命が低下する問題が生じる。

【００４０】つまり、図１１に示すように、ネオン＋キ
セノン（４％）の場合にはネオン（Ｎｅ）のオレンジ色
可視光によって色座標が「Ｘ」軸の「０．６」を示すた
め、色純度が低下する。ヘリウム（Ｈｅ）＋キセノン
（４％）の場合には寿命を短縮させる問題を有する。こ
のため、［ヘリウム：ネオン（７：３）］＋４％のキセ
ノン或いは［ヘリウム：ネオン（８：２）］＋４％のキ
セノンを用いて色純度の改善並びに寿命の延長を試み
た。

【００４１】しかし、これに従う放電輝度の変化特性
は、図１２に示すように、［ヘリウム：ネオン（８：
２）］＋４％のキセノンの場合に放電輝度が約６（ｃｄ
／ｍ２）、［ヘリウム：ネオン（７：３）］＋４％のキ
セノンの場合に放電輝度が約１２（ｃｄ／ｍ２）である
ため、一定レベル以上の色純度改善効果は期待すること
ができない。

【００４２】このように、従来のＰＤＰにおいて、２元
ガスの使用時に色純度が劣化する問題点を改善するため
に、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、及びキセノン
（Ｘｅ）からなる３元ガスを一定の混合比に用いたが、
プラズマディスプレイパネルの必須条件である低い放電
開始電圧、高輝度発光、色純度向上、及び長い寿命を同
時に満たすことができないという問題点があった。

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、その目的は、３
元系の混合ガスに特定のガスを更に加えた４元系の混合
ガスを用いて放電効率を極大化するようにしたガス放電
表示装置を提供することにある。

【００４４】本発明の他の目的は、４元系の混合ガスの
各ガスの混合割合を特定化することにより、輝度特性を
最適状態に改善し、真空紫外線の発生量を極大化し、放
電電圧を最小化し、最大の発光効率を得るようにしたガ
ス放電表示装置を提供することにある。

【００４５】本発明の又他の目的は、放電用のガスの混
合比を調節して、長い寿命、低動作電圧、発光輝度及び
色純度特性を同時に満足させるようにしたガス放電表示
装置を提供することにある。

【００４６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のガス放電表示装置は、Ｈｅ＋Ｎｅ＋Ｘｅの３
元系の混合ガスにアルゴンガス（Ａｒ）を加えて特定比
だけ混合した４元系の混合ガスをペニングガスとして用
いることを特徴とする。

【００４７】本発明のガス放電表示装置は、相互平行な
第１、第２基板の周辺を密封して放電ガスの充填された
放電領域を形成し、第１、第２基板のうち少なくとも一
つの基板の内面に放電ガス放電用の電極を備え、放電ガ
スの放電にて発生する紫外線光によって励起される蛍光
層を備えるプラズマディスプレイパネルであって、前記
放電領域に充填された放電ガスは、キセノン（Ｘｅ）、
ヘリウム（Ｈｅ）、及びネオン（Ｎｅ）の３元ガスと、
前記３元ガスの全体質量の０．２〜０．７％に該当する
アルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスであることを特徴と
する。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
放電ガス表示装置の好適な一実施形態を詳細に説明す
る。まず、本発明を理解し易くするために、ガス放電表
示装置に使用される放電ガス中の各単一ガスの特性につ
いて概略的に説明する。そして、これらガスの混合に従
う放電特性について説明する。

【００４９】（実施形態１）蛍光体を用いたガス放電表
示素子は、一般的にキセノン（Ｘｅ）の励起状態から放
出される真空紫外線を主として使用している。しかし、
キセノン（Ｘｅ）ガスだけでは十分な放電特性を具現で
きないため、ネオン（Ｎｅ）＋キセノン（Ｘｅ）或いは
ヘリウム（Ｈｅ）＋キセノン（Ｘｅ）の混合ガスを使用
している。ネオンガスにキセノンを、或いはヘリウムに
キセノンを添加する大部分の場合、キセノンの含量によ
り初期には真空紫外線の放出量が増加するが、適正な混
合比を超えると減少する。又、３元系の混合ガス（Ｈｅ
＋Ｘｅ＋Ａｒ或いはＮｅ＋Ｘｅ＋Ａｒ）でもアルゴンガ
ス（Ａｒ）の含量に基づいて真空紫外線の放出量及び放
電開始電圧が変わり、図１０の３元系の混合ガス（Ｈｅ
＋Ｘｅ＋Ａｒ）でもキセノン（Ｘｅ）の混合比に基づい
て放電開始電圧が変わることが分かる。

【００５０】前記２元系の混合ガス或いは３元系の混合
ガスの場合、適正な添加物（Ｘｅ又はＡｒ）の混合比が
存し、最大の効率の所で最大の発光が現れるため、最適
な混合比を明らかにすることが重要である。

【００５１】すなわち、本発明は、図１０に示すヘリウ
ムとネオンとを最適の割合で混合し且つ該混合ガスに
０．００１〜１０％のキセノンガスを混合した３元系の
混合ガスに、第４ガスのアルゴンガスを特定の割合で混
合したものである。本発明では、キセノンの混合比を更
に限定して０．００１〜４％、０．００１〜２％、及び
１％と具体化する。

【００５２】図１３、図１４は本発明の一実施形態を示
す図であり、図１０に示すように最適の効率を現し得る
ようにヘリウムとネオンとを最適の割合で混合し且つ前
記混合ガスに０．００１〜４％のキセノンを混合した３
元系の混合ガスに、第４ガスのアルゴンガスを特定の割
合で混合して実験した結果である。図１３は圧力が２０
０Ｔｏｒｒであるときの４元系の混合ガスのＡｒガス混
合比対放電電圧及び維持電圧の特性図であり、図１４は
圧力が３００Ｔｏｒｒであるときの４元系の混合ガスの
Ａｒガス混合比対放電電圧及び維持電圧の特性図であ
る。

【００５３】図１３、図１４に示すように、本発明の実
験結果によれば、アルゴン（Ａｒ）ガスの添加量が０．
００１〜５％であるまでは放電開始電圧（Ｖｆ）の降下
が現れ、０．５〜２％ではピーク(peak)が形成され、１
％で最もよい効率が現れる。図１３、図１４に示された
ＶＳは維持電圧を意味する。

【００５４】（実施形態２）本発明のガス放電表示素子
は、背面基板６に形成された排気孔を介して、３元ガス
と全体重量の０．２〜０．７％に該当するアルゴン（Ａ
ｒ）とが混合された放電用のガスを充填することによ
り、長い寿命、低動作電圧、発光輝度、及び色純度特性
を同時に満たすことができる。各特性の実際実験値を示
す図１５乃至図１７を参照して詳細に説明する。

【００５５】図１５に示すように、蛍光体層１１を形成
しない状態でヘリウム（Ｈｅ）＋ネオン（Ｎｅ）＋キセ
ノン（Ｘｅ）の３元ガスにアルゴン（Ａｒ）を加えた放
電用のガスを充填してプラズマディスプレイパネルを駆
動すると、放電輝度が変わることがわかる。放電用のガ
スの全体重量の０．２〜０．７％のアルゴンを添加する
場合、従来の３元ガスの使用時に比べて放電輝度が約３
７％程度減少した約３（ｃｄ／ｍ２）に減少する。この
後、その量を増加させる場合、一時的に放電輝度が増加
した後再び減少する。これにより、アルゴン混合比が約
５％である場合には前記０．２〜０．７％の場合と同様
な放電輝度を現し、アルゴン（Ａｒ）混合比が１０％以
上である場合には０（ｃｄ／ｍ２）に近くなることが分
かる。

【００５６】この際、アルゴン（Ａｒ）の混合比が０．
２〜０．７％である場合、放電輝度を、図１１で述べた
従来の３元ガスのうち色純度が改善されたつまり放電輝
度が低い［ヘリウム：ネオン（８：２）］＋４％のキセ
ノンと比較してみるとき、約６（ｃｄ／ｍ２）から３．
２（ｃｄ／ｍ２）へ約３（ｃｄ／ｍ２）程度減少したこ
とが分かる。

【００５７】そして、図１６に示すように、４００Ｔｏ
ｒｒの圧力でアルゴン（Ａｒ）の混合比が０．２〜０．
７％であるとき、発光輝度及び効率特性がそれぞれ１２
０（ｃｄ／ｍ２）、１１０（ｌｍ／Ｗ）で最高であり、
アルゴン（Ａｒ）の量が増加される場合、増加量に反比
例して発光輝度及び効率特性が低下することがわかる。
この際、効率は、単位面積当たり消費される電力と出力
輝度との比(rate)を示す。

【００５８】図１７に示すように、３元ガスにアルゴン
（Ａｒ）を添加した場合、アルゴン（Ａｒ）の混合比が
０．２〜０．７％であるとき、全セルの点灯完了電圧
（Ｖｆ）、つまりパネルの全セル(cell)が動作するよう
に信号が印加された状態で全セルの点灯が完了する最初
時点の電圧が約２００Ｖであって最下点となり、最小の
点灯維持電圧（Ｖｓｍ）も約１３０Ｖであって最下点と
なる。アルゴン（Ａｒ）の量が増加される場合、前記全
セルの点灯完了電圧（Ｖｆ）及び最小の点灯維持電圧
（Ｖｓｍ）が高くなることが分かる。結局、色純度改善
効果はアルゴン（Ａｒ）の混合比が増加するほど向上す
るが、混合比が０．２〜０．７％の場合にも従来に比べ
て相当な色純度改善効果が得られる。アルゴンの混合比
が０．２〜０．７％であるとき、最高の発光輝度及び効
率特性が得られ、最低の動作電圧特性つまり全セルの点
灯完了電圧（Ｖｆ）及び最小の点灯維持電圧（Ｖｓｍ）
が得られることが分かる。よって、前記あらゆる動作特
性を同時に満足させるための最適なアルゴン（Ａｒ）の
混合比は０．２〜０．７％であることが明らかである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス放電
表示装置によれば以下のような効果がある。

【００６０】（１）放電開始電圧を低めて駆動回路の単
純化を実行できるため、ガス放電表示素子の生産コスト
を低減させることができる。

【００６１】（２）ガス放電表示装置のペニングガスと
して、２元系の混合ガス（Ｈｅ＋Ｎｅ）に最適効率を現
すようにキセノン（Ｘｅ）を特定比に混合し、これに第
４ガスのアルゴン（Ａｒ）ガスの特定量を添加すること
により、ガス放電表示素子の輝度特性を改善することが
できる。

【００６２】（３）３元ガスに０．２〜０．７％の混合
比のアルゴン（Ａｒ）を加えて３元ガスだけを用いて生
じる問題を解消することにより、ガス放電表示素子の長
い寿命、低動作電圧、高輝度発光、及び色純度向上を同
時満足させて製品の信頼度を極大化することができる。

【００６３】本発明のガス放電表示装置は４元系（Ｎｅ
＋Ｈｅ＋Ｘｅ＋Ａｒ）のペニングガスを特定の割合で混
合して構成できるため、上記の実施形態に限られず、本
発明の技術的な思想を逸脱しない範囲内で様々に変調・
変化可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常的なＤＣ型のＰＤＰの放電セルの電極構造
を示す断面図。

【図２】通常的なＡＣ型のＰＤＰの放電セルの電極構造
を示す断面図。

【図３】従来の技術によるＡＣ型のＰＤＰを示す斜視
図。

【図４】２元系のペニングガスにおいて、キセノン（Ｘ
ｅ）の含有量に従うＵＶ強度の特性図。

【図５】２元系のペニングガスにおいて、キセノン（Ｘ
ｅ）の波長対強度特性図。

【図６Ａ】図６Ａは、放電ガスＮｅの波長対強度特性
図。

【図６Ｂ】図６Ｂは、放電ガスＸｅの波長対強度特性
図。

【図６Ｃ】図６Ｃは、放電ガスＡｒの波長対強度特性
図。

【図７】２元系のペニングガス（Ｎｅ＋Ｘｅ）の波長対
強度特性図。

【図８】３元系の混合ガス（Ｎｅ＋Ｘｅ＋Ａｒ）のＡｒ
ガス混合比対放電電圧特性図。

【図９】３元系の混合ガス（Ｎｅ＋Ｘｅ＋Ａｒ）のＡｒ
ガス混合比対真空紫外線特性図。

【図１０】３元系の混合ガス（Ｎｅ＋Ｘｅ＋Ａｒ）のＸ
ｅガス混合比対放電電圧特性図。

【図１１】従来の放電用のガスの圧力別の色座標特性を
示すグラフ。

【図１２】従来の放電用のガスの放電輝度特性を示すグ
ラフ。

【図１３】本発明において、ガス圧力が２００Ｔｏｒｒ
であるときの４元系の混合ガスのＡｒガス混合比対放電
電圧特性図。

【図１４】本発明において、ガス圧力が３００Ｔｏｒｒ
であるときの４元系の混合ガスのＡｒガス混合比対放電
電圧特性図。

【図１５】本発明のアルゴンガス混合割合の変化に従う
放電輝度特性を示すグラフ。

【図１６】４００Ｔｏｒｒにおいて、本発明のアルゴン
ガス混合割合の変化に従う放電輝度及び効率特性を示す
グラフ。

【図１７】本発明のアルゴンガス混合割合の変化に従う
放電電圧特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１前面基板２背面基板３アノード電極４カソード電極５隔壁６蛍光体層７、８維持電極９アドレス電極１０誘電体層１１保護膜１２下地膜１３ホワイトバック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金元泰大韓民國慶▲尚▼北▲道▼ ▲亀▼尾市新▲平▼１洞エルジー寄宿▲舎 ▼ エイ−405 (72)発明者河弘周大韓民國慶▲尚▼北▲道▼ ▲亀▼尾市 ▲道▼良２洞 114 ４主公エイピーティー． 402−1408 (72)発明者柳在和大韓民國慶▲尚▼北▲道▼ ▲亀▼尾市 ▲道▼良２洞 114 ４主公エイピーティー． 402−217 (56)参考文献特開平９−320474（ＪＰ，Ａ) 特開平11−185646（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 11/02 H01J 17/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の光透過性の基板に並んで或いは対
向して配列される陰極と陽極と、画素間のクロストーク
を防止する隔壁とを備え、その内部空間に紫外線を発生
させる放電ガスを封入するガス放電表示装置であって、前記放電ガスはネオン（Ｎｅ）、０．００１％〜１％の
キセノン（Ｘｅ）、及びヘリウム（Ｈｅ）の３元系の混
合ガスにアルゴン（Ａｒ）を０．００１％から５％未満
までの混合比率で添加してなる４元系混合ガスであるこ
とを特徴とするガス放電表示装置。
【請求項２】２枚の光透過性の基板に並んで或いは対
向して配列される陰極と陽極と、画素間のクロストーク
を防止する隔壁とを備え、その内部空間に紫外線を発生
させる放電ガスを封入するガス放電表示装置であって、前記放電ガスはネオン（Ｎｅ）、０．００１％〜１％の
キセノン（Ｘｅ）、及びヘリウム（Ｈｅ）の３元系の混
合ガスにアルゴン（Ａｒ）を０．５％〜２％の混合比率
で添加してなる４元系混合ガスであることを特徴とする
ガス放電表示装置。
【請求項３】２枚の光透過性の基板に並んで或いは対
向して配列される陰極と陽極と、画素間のクロストーク
を防止する隔壁とを備え、その内部空間に紫外線を発生
させる放電ガスを封入するガス放電表示装置であって、前記放電ガスはネオン（Ｎｅ）、０．００１％〜１％の
キセノン（Ｘｅ）、及びヘリウム（Ｈｅ）の３元系の混
合ガスにアルゴン（Ａｒ）を１％の混合比率で添加して
なる４元系混合ガスであることを特徴とするガス放電表
示装置。
【請求項４】前記４元系混合ガスが、ヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、１％のキセノン、およびアルゴ
ンを含有するものであることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載のガス放電表示装置。
【請求項５】相互平行な第１，第２基板の周辺を密封
して形成されるガス放電領域と、前記第１、第２基板の
うち少なくとも一つの基板の内面に形成されたガス放電
用の電極と、前記放電ガスにより発生する紫外線によっ
て励起される蛍光層とを備えるガス放電表示装置であっ
て、前記ガス放電領域に充填された放電ガスが、キセノン
（Ｘｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）、及びネオン（Ｎｅ）の３
元ガスと、全体質量の０．２％〜０．７％に相当するア
ルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスであって、該ヘリウム（Ｈｅ）及びネオン（Ｎｅ）の組成比は、へ
リウム（Ｈｅ）：ネオン（Ｎｅ）が６：４乃至８：２で
あることを特徴とするガス放電表示装置。
【請求項６】前記ヘリウム（Ｈｅ）及びネオン（Ｎ
ｅ）の組成比は、ヘリウム（Ｈｅ）：ネオン（Ｎｅ）が
７：３であることを特徴とする請求項５に記載のガス放
電表示装置。
【請求項７】前記ヘリウム（Ｈｅ）及びネオン（Ｎ
ｅ）の組成比は、ヘリウム（Ｈｅ）：ネオン（Ｎｅ）が
８：２であることを特徴とする請求項５に記載のガス放
電表示装置。
【請求項８】前記キセノン（Ｘｅ）の組成比は全体質
量の４％であることを特徴とする請求項５乃至７のいず
れかに記載のガス放電表示装置。
【請求項９】前記キセノン（Ｘｅ）の組成比は、全体
質量の１０％以下であることを特徴とする請求項５乃至
７のいずれかに記載のガス放電表示装置。