(57)【要約】【課題】ＰＤＰ装置の輝度特性の低下を抑制しつつ、消費電力を低減する。【解決手段】対向配置される前面板および背面板の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有し、背面板は、放電空間に接して配置された蛍光膜を有するプラズマディスプレイ装置の蛍光膜を以下の構成とする。蛍光膜８は、紫外線に励起されることにより可視光を発光する蛍光体２２、および正電荷で蛍光体２２よりも大きい帯電特性を有する帯電材２１とからなり、帯電材２１は、酸化マグネシウムからなる母材、および母材に添加されるマグネシウムと異なる添加元素とで構成する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される前面板および背面板の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有し、
前記背面板は、前記放電空間に接して配置された蛍光膜を有し、
前記蛍光膜は、紫外線に励起されることにより可視光を発光する蛍光体、および正電荷で前記蛍光体よりも大きい帯電特性を有する帯電材とからなり、
前記帯電材は、酸化マグネシウムからなる母材、および前記母材に添加されるマグネシウムと異なる添加元素からなることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【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おいて、
前記前面板には、複数の表示電極対が形成され、
前記背面板には、前記複数の表示電極対と交差して配置される複数のアドレス電極が形成され、前記蛍光膜は、前記複数のアドレス電極よりも前記放電空間側に配置されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記蛍光膜中には、前記帯電材の粒子と、前記蛍光体の粒子が分散して配置されていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記添加元素は、シリコン（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）あるいはスカンジウム（Ｓｃ）の群より選ばれる１種あるいは複数種の元素であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記蛍光膜における前記帯電材の混合割合は、０．０１重量％以上、２０重量％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記蛍光膜における前記帯電材の混合割合は、５重量％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【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おいて、
前記添加元素には、アルミニウムあるいはスカンジウムが含まれることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記母材中への前記添加元素の添加濃度は０．００５ｍｏｌ％以上、５ｍｏｌ％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【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おいて、
前記母材への前記添加元素の添加濃度は０．０５ｍｏｌ％以上、０．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記帯電材の平均粒径は、前記蛍光体の平均粒径よりも小さいことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【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おいて、
前記帯電材の平均粒径は２００ｎｍ以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記蛍光膜は、赤色蛍光体が含まれる赤色発光蛍光膜、緑色蛍光体が含まれる緑色発光蛍光膜、および青色蛍光体が含まれる青色発光蛍光膜、からなり、
前記帯電材は、前記緑色発光蛍光膜にのみ混合されていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記蛍光膜は、赤色蛍光体が含まれる赤色発光蛍光膜、緑色蛍光体が含まれる緑色発光蛍光膜、および青色蛍光体が含まれる青色発光蛍光膜、からなり、
前記帯電材は、前記赤色発光蛍光膜、前記緑色発光蛍光膜、および前記青色発光蛍光膜のそれぞれに混合され、
前記添加元素の種類、前記母材への前記添加元素の添加濃度、または前記帯電材の平均粒径のいずれかが、前記蛍光膜の色毎に異なっていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記放電ガスには、キセノン（Ｘｅ）が含まれ、
放電時に前記放電ガスから照射される紫外線の波長は、１７２ｎｍ成分の方が、１４６ｎｍ成分よりも多いことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記放電ガスには、キセノン（Ｘｅ）が含まれ、
前記放電ガスに含まれるキセノンの濃度は、８ｍｏｌ％以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１６】
請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記帯電材の熱発光曲線は、１５０Ｋ以上３００Ｋ以下の範囲の熱発光ピーク強度（Ａ）と１１５Ｋの熱発光ピーク強度（Ｂ）の比率Ｃ（Ｃ＝Ａ／Ｂ）は、０．２以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記比率Ｃは、４以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記比率Ｃは、１０以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置の技術に関し、特に、蛍光体に真空紫外線を照射して励起し、発光を起こして画像を表示するプラズマディスプレイ装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像情報システムにおいては，高精細化、大画面化，薄型化，低消費電力化といった様々な要求に応じて各種ディスプレイ装置の研究開発が盛んに行われている。その中でも、大画面・高精細を実現するディスプレイとして、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ；Plasma Display Panel）の研究開発が進められている。ＰＤＰは対向して配置された前面側の基板と背面側の基板とを備え、前面及び背面基板の間の空間にはＮｅ及びＸｅなどの放電ガスが充填されている。そして、電極に電圧をかけることによって放電ガスから真空紫外線（１４６ｎｍ及び１７２ｎｍ）が発せられ、背面基板に設置した蛍光体を真空紫外線が励起して、赤、緑、青の発光を起こして画像を表示する表示パネルである。
【０００３】
ＰＤＰの放電電圧を低減する技術として、蛍光体に、該蛍光体よりも正電荷の帯電特性が大きい材料を混合する技術が検討されている。例えば、緑色の蛍光体であるＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎに、帯電特性がこれよりも正電荷で大きい（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｔｂ蛍光体を混合する手法が報告されている（非特許文献１）。また、特開２００２−３８１４６号公報（特許文献１）には、正に帯電する酸化物（ＭｇＯ）を付着又はコーティングした蛍光体を用いたプラズマディスプレイパネルが記載されている。また、特開２００８−１８１８４１号公報（特許文献２）には、２０００オングストローム以上の粒径の酸化マグネシウム結晶体を含む蛍光体層を有するＰＤＰが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３８１４６号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１８４１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J. Electrochem. Soc. 150(8), H165-H171 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者は、放電電圧の低減について検討を行い、上記構成では、以下の新たな課題が生じることが判明した。すなわち、帯電材料としてＭｇＯを用いる場合、放電電圧を低減するためには、帯電材料の混合量を多くする必要がある。また、帯電材料の平均粒径を大きくする必要がある。ところが、ＭｇＯで構成される帯電材料の平均粒径、あるいは、混合量を増大させると、帯電材料が、蛍光体の励起源である真空紫外線を吸収してしまうこととなる。この結果、蛍光体を励起する真空紫外線の量が不足し、ＰＤＰの輝度特性（発光効率）が低下する原因となる。
【０００７】
また、カラー表示ＰＤＰに用いる赤、緑、青用の各蛍光体は、それぞれ帯電特性を有しているが、緑色用の蛍光体は、他の色と比較して帯電特性が低い。したがって、緑色の蛍光体を配置するセルについては、特に帯電特性を向上させる必要がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＤＰ装置の輝度特性の低下を抑制しつつ、消費電力を低減することができる技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
すなわち、本発明の一つの実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルは、対向配置される前面板および背面板の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有している。また、前記背面板は、前記放電空間に接して配置された蛍光膜を有している。前記蛍光膜は、紫外線に励起されることにより可視光を発光する蛍光体、および正電荷で前記蛍光体よりも大きい帯電特性を有する帯電材とからなり、前記帯電材は、酸化マグネシウムからなる母材、および前記母材に添加されるマグネシウムと異なる添加元素からなるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１３】
すなわち、ＰＤＰ装置の輝度特性の低下を抑制しつつ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態であるＰＤＰの要部を拡大して示す要部拡大組み立て斜視図である。
【図２】図１に示すＰＤＰを組み込んだＰＤＰモジュールの一例の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２に示すＰＤＰモジュールにおける階調駆動シーケンスの一例を示す説明図である。
【図４】図２に示すＰＤＰモジュールの駆動波形の一例を示す説明図である。
【図５】帯電材の構成毎の帯電特性を評価した実験結果について示す説明図である。
【図６】図５に示す比較区および実験区３の熱発光曲線の評価結果を示す説明図である。
【図７】図５に示す比較区および実験区１、２の熱発光曲線の評価結果を示す説明図である。
【図８】図５に示す比較区および実験区３の電子線励起発光スペクトルの評価結果を示す説明図である。
【図９】図５に示す比較区および実験区１、２の電子線励起発光スペクトルの評価結果を示す説明図である。
【図１０】帯電部材の平均粒径と帯電量の関係を示す説明図である。
【図１１】帯電材のＳＥＭ写真を示す説明図である。
【図１２】図１に示す蛍光膜の詳細構造を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００１６】
ＰＤＰとは、対向配置される一対の基板の間に形成された放電セル内で気体放電を発生させ、この際に発生する励起光で蛍光体を励起させて、所望の画像を形成する略平面板状の表示パネルである。ＰＤＰの内部構造や構成材料は、要求性能あるいは駆動方式に応じて種々の構成例があるが、原理的に明らかに適用できない構成を除き、これら全ての構成例を含む。
【００１７】
プラズマディスプレイモジュール（ＰＤＰモジュール）は、ＰＤＰと、ＰＤＰの表示面の反対側に配置されてＰＤＰを支持するシャーシと、シャーシの背面（ＰＤＰとの対向面の反対側に位置する面）側に配置され、ＰＤＰを駆動、制御する、あるいはＰＤＰに電源を供給するための各種電気回路が形成された回路基板とを備えたモジュールであって、各種電気回路とＰＤＰとが電気的に接続されたものである。なお、ＰＤＰモジュールの実施態様としては、上記した各種電気回路が形成された回路基板の一部または全部が取り付けられず、該回路基板の取り付け予定位置に取り付け用治具が形成された構造もある。本願では、このような実施態様もＰＤＰモジュールに含まれる。
【００１８】
プラズマディスプレイセット（ＰＤＰセット）は、ＰＤＰモジュールを外部筐体でカバーした表示装置である。また、ＰＤＰモジュールを例えばスタンドなどの支持構造物に固定した表示装置もこれに含まれる。また、ＰＤＰセットをテレビ受像機として用いる場合には、ＰＤＰモジュールとチューナとが電気的に接続されるが、このチューナを含むものもＰＤＰセットに含まれる。
【００１９】
プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ装置）には、上記したＰＤＰ、ＰＤＰモジュールおよびＰＤＰセットが含まれる。
【００２０】
以下の実施の形態では、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。また、本実施の形態を説明するための全図においては、各部材の構成をわかりやすくするために、平面図あるいは斜視図であってもハッチングや模様を付す場合がある。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
＜ＰＤＰの基本構造および製造方法＞
まず、本発明者らが検討したＰＤＰの一例としてＡＣ面放電型ＰＤＰの基本構造などについて説明する。なお、本実施の形態においてＰＤＰを構成する一対の基板である「前面板」および「背面板」は、両者を組み立ててパネル化した際に、蛍光体による発光が通過して表示面となる側を前面板、表示面の反対側に位置する側を背面板として説明する。また、「前面板」および「背面板」は、それぞれガラス基板からなる前面基板および背面基板を基材とし、基材に後述する各部材を形成した基板構造体として説明する。
【００２２】
図１は本発明者らが検討したいわゆるボックス型のＡＣ面放電型のＰＤＰの要部を模式的に示す分解斜視図である。
【００２３】
まず、前面板１２およびその形成方法について説明する。前面板１２の基材となる前面基板１の内面側には、ストライプ状に延在する透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に接合されるバス電極４ｂ、５ｂとで構成される複数の表示電極対６が配設される。表示電極対６はサステイン電極（Ｘ電極）４とスキャン電極（Ｙ電極）５の対からなり、サステイン電極４−スキャン電極５間で、維持放電（表示放電）を行う。表示電極対６はＰＤＰ１５における行方向（図１に示すｙ方向）の表示ラインを構成する。したがって、図１では、２対の表示電極対６を示しているが、表示ライン数に応じた本数の表示電極対６が形成されている。
【００２４】
透明電極４ａ、５ａは透明導電体であり、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる膜で形成され、その上に、例えば、銀の単層膜からなるバス電極４ｂ、５ｂが付設されている。このバス電極４ｂ、５ｂは、ＰＤＰ１５を駆動する際の電気抵抗を低減する観点から、銀など、透明電極４ａ、５ａよりも熱伝導率の高い金属材料で構成される。
【００２５】
一方、透明電極４ａ、５ａは、表示電極対６の電極間距離を近づけて維持放電を形成し易くする観点から、バス電極４ｂ、５ｂよりも広い幅で形成されている。このため、透明電極４ａ、５ａを可視光に対して透明な材料で構成することにより、放電セルＣＬ内で発生した光を効率的に前面基板１側に取り出す構造となっている。なお、表示電極対６の形状や材質には種々の変形例を適用することができる。例えば、透明電極４ａ、５ａとして酸化スズや酸化亜鉛等、バス電極４ｂ、５ｂとして黒色銀と銀の積層膜、アルミニウムの単層膜、またはクロム／銅／クロムの積層膜で形成することができる。
【００２６】
前面基板１上に表示電極対６を形成する工程は例えば以下のように行う。すなわち、スクリーン印刷のような厚膜形成技術、あるいは、蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術とエッチング技術とを用いることにより、所定の本数、厚さ、幅および間隔で形成することができる。
【００２７】
また、複数の表示電極対６（サステイン電極４、スキャン電極５）は、主にＳｉＯ２などの誘電体ガラス材料で構成される誘電体層２で被覆されている。表示電極対６を被覆するように誘電体層２を形成する工程は例えば以下のように行う。すなわち、誘電体層２は、例えば低融点ガラス粉末を主成分とするフリットペーストを、前面基板１上にスクリーン印刷法で塗布し、焼成することにより形成している。他に、いわゆるグリーンシートと呼ばれるシート状の誘電体シートを貼り付けて焼成する方法で形成することもできる。あるいは、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜を成膜することにより形成してもよい。
【００２８】
誘電体層２の内面側には、表示の際の放電（主に維持放電）により生じるイオンの衝突による衝撃から誘電体層２を保護する、保護膜３が形成されている。このため保護膜３は誘電体層２の表面を被覆するように形成されている。保護膜３には高いスパッタ耐性と２次電子放出係数が要求されるため、ＭｇＯなどのアルカリ土類金属酸化物を用いることができる。また、２次電子放出係数や、放電のトリガとなる荷電粒子（プライミング電子）を供給する機能を向上させるため、保護膜３の表面に、例えばＭｇＯの単結晶粒子を付着させる技術を用いることもできる。保護膜３は、例えば、電子ビーム蒸着法などの成膜法により、成膜することができる。なお、保護膜３を構成するＭｇＯなどのアルカリ土類金属酸化物は、雰囲気中の水分や炭酸ガスなどの不純物を吸着し易い特性を有しているので、保護膜３を形成する工程は、減圧雰囲気中で行うことが好ましい。
【００２９】
次に、背面板１３およびその形成方法について説明する。背面板１３は、例えばガラス基板である背面基板１１を有している。背面基板１１の内面（前面板１２と対向する面）側には、表示電極対６と交差（直交）する方向に延在する複数のアドレス電極（Ａ電極）１０が配設される。このアドレス電極１０と、前面板１２に形成されたスキャン電極５は、放電セルＣＬの点灯／非点灯を選択するための放電であるアドレス放電を行うための電極対を構成する。つまり、スキャン電極５は維持放電用の電極としての機能とアドレス放電用の電極（走査電極）としての機能とを併せ持っている。このようにアドレス電極１０と、表示電極対６を交差させることにより、放電セルＣＬ毎に点灯／非点灯を選択することができる。つまり、ＰＤＰ１５は、表示電極対６とアドレス電極１０の交差毎に放電セルＣＬを有している。
【００３０】
アドレス電極１０は銀、アルミニウムの単層膜、またはクロム／銅／クロムの積層膜で形成される。背面基板１１上にアドレス電極１０を形成する工程は、前記したバス電極４ｂ、５ｂを形成する方法と同様であるため、説明は省略する。
【００３１】
アドレス電極１０は、誘電体層９で被覆されている。誘電体層９は前面基板１上の誘電体層２と同じ材料、同じ方法を用いて形成することができる。誘電体層９上には背面板１３の内面側を複数の放電セルＣＬに区画する複数の隔壁７が形成されている。この複数の隔壁７は、前面基板１と背面基板１１の間に配置され、各放電セルＣＬにおける放電距離を維持する機能を有している。また、隣り合って配置される放電セルＣＬ間におけるクロストークを防止ないしは抑制する機能を有している。本実施の形態では、隔壁７は、図１に示すＸ方向（アドレス電極１０の延在方向）に沿って延在する隔壁７ａと、Ｙ方向（表示電極対６の延在方向）に沿って延在する隔壁７ｂとを有している。複数の隔壁７ａ、７ｂはそれぞれ交差し、背面板１３の内面側に形成される放電空間１４をマトリクス状（格子状）に区画している。このように各放電セルＣＬをマトリクス状に区画するように複数の隔壁７を形成した構造は、ボックスリブ構造と呼ばれ、Ｘ方向に沿って隣り合う放電セルＣＬの間に隔壁７ｂが形成することにより、当該放電セルＣＬ間でのクロストークを効果的に防止ないしは抑制することができるので、ＰＤＰの高精細化に好適な構造である。
【００３２】
なお、隔壁７の形成方法は、図１に示す構造に限定されず、例えば、図１に示すＸ方向（アドレス電極１０の延在方向）に沿って延在する複数の隔壁７ａをストライプ状に形成し、隔壁７ｂは形成しない構造（ストライプリブ構造と呼ばれる）とすることもできる。このストライプリブ構造の場合、背面板１３に形成される隔壁７の数が少ないので、放電空間１４内のガスを給排気する際の抵抗を低減することができる。
【００３３】
隔壁７を形成する工程は、サンドブラスト法、フォトエッチング法などにより形成することができる。例えば、サンドブラスト法では、低融点ガラスフリット、バインダ樹脂、溶媒などからなるフリットペーストを誘電体層９上に塗布して乾燥させた後、そのフリットペースト層上に隔壁パターンの開口を有するブラストマスクを設けた状態で切削粒子を吹き付けて、マスクの開口部に露出したフリットペースト層を切削し、さらに焼成することにより形成する。また、フォトエッチング法では、切削粒子で切削することに代えて、バインダ樹脂に感光性の樹脂を使用し、マスクを用いた露光および現像の後、焼成することにより形成する。
【００３４】
アドレス電極１０上の誘電体層９の上面、および隔壁７の側面には、真空紫外線により励起されて可視光を発光する蛍光膜８が形成されている。本実施の形態のＰＤＰ１５は、カラー表示を行うＰＤＰなので、蛍光膜８は、真空紫外線により励起されて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の可視光を発生する蛍光膜８ｒ、８ｇ、８ｂがそれぞれ所定の放電セルＣＬに形成されている。カラー表示ＰＤＰにおいては、蛍光膜８ｒ、８ｇ、８ｂが形成された放電セルＣＬのセットにより画素（ピクセル）が構成される。蛍光膜８の詳細な構造および形成方法は、後述する。
【００３５】
ＰＤＰ１５は、上記した前面板１２の表示電極対６を形成した面と、背面板１３の隔壁７を形成した面を、放電空間１４を介して対向配置して組み立てることにより得られる。つまり、ＰＤＰ１５は、放電ガスを封入して形成された放電空間１４を介して対向する一対の基板構造体である前面板１２と背面板１３とを有している。この組み立て工程には、前面板１２と背面板１３の位置合わせ工程、各板（前面板１２および背面板１３）の外周に配置される非表示領域を例えばシールフリットと呼ばれる低融点ガラス材料からなる封着剤を用いて封着する封着工程、ＰＤＰ１５の内部空間（放電空間１４など）に残るガスを排気して、放電ガスを導入する工程が含まれる。
【００３６】
放電空間１４に導入する放電ガスとしては、希ガスを含む混合ガス、例えばＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅ、Ｈｅ−Ｎｅ−Ｘｅ等の混合ガスで構成することができる。本実施の形態では、放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）をガス基体とした混合ガスを例えばＸｅの分圧比が数％〜数十％に調整して封入している。
【００３７】
ＰＤＰ１５では、蛍光膜８を発光させるための励起源として、主に１４７ｎｍおよび１７２ｎｍの波長を有する真空紫外線を用いている。１４７ｎｍおよび１７２ｎｍの真空紫外線は、放電によりイオン化されたＸｅイオンが基底状態に遷移する際に発生する。したがって、放電ガス中のＸｅの分圧を高くすることにより、蛍光膜８を発生する励起源を多く発生させることができるので、ＰＤＰ１５の発光効率を向上させることができる。
【００３８】
＜ＰＤＰモジュールの構成例＞
次に、本実施の形態のＰＤＰ１５を組み込んだプラズマディスプレイモジュール（以下ＰＤＰ装置と記載する）の全体構成と階調駆動方法の例について図１〜図４を用いて説明する。
【００３９】
図２は図１に示すＰＤＰを組み込んだＰＤＰモジュールの一例の全体構成を概略的に示すブロック図である。また、図３は、図２に示すＰＤＰモジュールにおける階調駆動シーケンスの一例を示す説明図である。また、図４は図２に示すＰＤＰモジュールの駆動波形の一例を示す説明図である。
【００４０】
図２に示すＰＤＰモジュール２０は、ＰＤＰ１５が有する電極（図１に示すサステイン電極４、スキャン電極５、アドレス電極１０）間に電圧を印加する、アドレス駆動回路ＡＤＲＶ、ＹスキャンドライバＹＳＣＤＲＶ、Ｙ駆動回路ＹＳＵＳＤＲＶ、Ｘ駆動回路ＸＳＵＳＤＲＶを有している。各電極はこれらの回路と電気的に接続されている。また、ＰＤＰモジュール２０は、各駆動回路（ドライバ）を制御するための制御回路ＣＮＴ、および各回路およびＰＤＰ１５に電源を供給する電源回路（図示は省略）等を有している。
【００４１】
ＰＤＰ１５は、サステイン放電（維持放電、表示放電）を行うサステイン電極（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・Ｘｎ）４とスキャン電極（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・Ｙｎ）５とが交互に配置されて表示ラインを構成し、サステイン電極４およびスキャン電極５の対で構成される表示電極対と該表示電極対（表示ライン）と略直交するアドレス電極（Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・Ａｎ）１０との交差毎にマトリクス状のセルが構成されている。
【００４２】
ＹスキャンドライバＹＳＣＤＲＶは、アドレス過程ＴＡ（図４参照）において、スキャン電極５を制御して順次スキャン電極（表示ライン）５を選択し、アドレス駆動回路ＡＤＲＶに電気的に接続されたアドレス電極１０と各スキャン電極５との間で、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦｎ（図３参照）に対するセルの点灯／非点灯を選択するアドレス放電を生じさせる。
【００４３】
また、Ｙ駆動回路ＹＳＵＳＤＲＶおよびＸ駆動回路ＸＳＵＳＤＲＶは、表示過程ＴＳ（図４参照）において、アドレス放電により選択されたセルに対して各サブフィールドの重みに応じた数の維持放電（サステイン放電）を生じさせる。
【００４４】
また、制御回路ＣＮＴは、例えば、ＴＶチューナやコンピュータ等の外部装置から入力される画像データなどの映像源となる信号からそれぞれの駆動回路（ドライバ）に適した制御信号を出力して所定の画像表示を行う役割を果たしている。
【００４５】
また、図３に示されるように、ＰＤＰモジュール２０における階調駆動シーケンスは、１フィールド（フレーム）Ｆ１をそれぞれ所定の輝度の重みを有する複数のサブフィールド（サブフレーム）ＳＦ１〜ＳＦｎで構成し、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦｎの組み合わせにより所望の階調表示を行うようになっている。
【００４６】
また、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦｎは、それぞれ表示領域における全てのセルの壁電荷を均一にする初期化過程（リセット期間）ＴＲ、点灯セルを選択するアドレス過程（アドレス期間）ＴＡ、および、選択されたセルを輝度（各サブフィールドの重み）に応じた回数だけ放電（点灯）させる表示過程（維持放電期間）ＴＳで構成され、各サブフィールドの表示毎に輝度に応じてセルを点灯させ、例えば、８つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ８）を表示することで１フィールドの表示を行うようになっている。
【００４７】
次に、図４に駆動波形の一例を示す。図４では図３に示す各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦｎにおける図１に示す各電極（サステイン電極４、スキャン電極５、アドレス電極１０）に印加する駆動波形例（ＰＸ，ＰＹ，ＰＡ）を示している。
【００４８】
まず、第１のステップとして、初期化過程ＴＲでは、例えば、スキャン電極５（図１参照）とアドレス電極１０（図１参照）との間でリセット放電を発生させることにより、全てのセルに電荷（壁電荷）を形成して全セルの初期化（次のアドレス動作期間に備える状態にすること）を行う。
【００４９】
この初期化過程ＴＲでは、例えば、それぞれＰＤＰ１５の表示電極対６（図１参照）を構成するスキャン電極５に正の電位ＰＹ１を、アドレス電極１０に負の電位ＰＡ１を印加する。これにより、アドレス電極１０が負極、スキャン電極５が正極となって両電極間でリセット放電が発生し、全てのセルに壁電荷が形成される。続いてセル内に形成された壁電荷を必要量残して消去する補償電位ＰＹ２、ＰＡ２を印加する。これにより、全セルに形成された壁電荷の量が略一様になる。
【００５０】
次に、第２のステップとして、アドレス過程ＴＡでは、点灯させることを選択するセルに対し、アドレス電極１０（図１参照）とスキャン電極５との間でアドレス放電を発生させることにより、セルの点灯／非点灯を選択する。また、それに続く表示電極対６での放電（維持放電、表示放電）を発生させる。
【００５１】
このアドレス過程ＴＡでは、例えば、行方向の表示するセルを決める放電を行うため、スキャン電極５に走査パルスＰＹ３が、サステイン電極４にＸ電圧ＰＸ１が印加される。この走査パルスＰＹ３は行毎にタイミングをずらして印加される。
【００５２】
一方、アドレス電極１０には、列方向の表示するセルを決める放電を行うため、アドレスパルスＰＡ３、ＰＡ４が印加される。このアドレスパルスＰＡ３、ＰＡ４は、行毎に印加される走査パルスＰＹ３に合わせて印加され、スキャン電極５とアドレス電極１０との交点に形成される、表示させたいセルに放電を発生させるタイミングで印加される。
【００５３】
次に、第３のステップとして、表示過程ＴＳでは、点灯させることを選択したセルのサステイン電極４、スキャン電極５の間で維持放電（表示放電、サステイン放電）をさせ、当該セルを所定期間の間発光させる。
【００５４】
この表示過程ＴＳでは、例えば、異なる電気的極性を有する第１の維持パルスＰＸ２、ＰＹ４をそれぞれサステイン電極４とスキャン電極５に印加する。これにより、表示電極対６間の放電状態が維持される。
【００５５】
続いて、サステイン電極４およびスキャン電極５に、互いに電気的極性の異なる繰り返し維持パルスＰＸ３、ＰＸ４、ＰＸ５、ＰＹ５、ＰＹ６、ＰＹ７が繰り返し印加されることにより、表示電極対６間の放電状態がさらに維持される。
【００５６】
図４に示すように、維持パルスＰＸ２、ＰＸ３、ＰＸ４、ＰＸ５および維持パルスＰＹ４、ＰＹ５、ＰＹ６、ＰＹ７はその電気的極性が交互に入れ替わる。つまり、サステイン電極４とスキャン電極５とは、維持放電の際に、交互に負極あるいは正極となって繰り返し放電がなされる。
【００５７】
以上本実施の形態のＰＤＰモジュール２０の全体構成と、階調駆動方法の例について説明したが、種々の変形例が存在することは言うまでもない。
【００５８】
＜蛍光膜の詳細構造、機能および形成方法＞
次に、図１に示す蛍光膜８の詳細構造、機能および形成方法について説明する。図２に示したＰＤＰモジュール２０では、前記の通り、リセット放電、アドレス放電、維持放電などの放電を行うが、これらの放電は、以下の原理により形成される。すなわち、図１に示す放電空間１４内に存在する荷電粒子（プライミング電子）が各電極間に印加される電位の差により加速され移動する。この際、放電空間１４内に封入された放電ガスと荷電粒子が衝突し、放電ガスが電離する。この過程が次々と繰り返されて、所謂、電子なだれと呼ばれる状態となって放電が形成される。したがって、放電空間１４内に存在するプライミング電子の数が多い程、低い電位差で放電を形成し易くなる。すなわち、放電電圧を低減することができる。
【００５９】
また、放電を行う電極間に電位差が生じると、プライミング電子は、相対的に電位が低い負極側から正極の方向に加速される。したがって、放電を形成するための電極のうち、負極となる（負の電位が印加される）電極の付近にプライミング電子が多く存在すれば、放電電圧を低減する効果が大きくなる。例えば、図４では、初期化過程ＴＲにおいて、アドレス電極１０に負の電位、スキャン電極５に正の電位を供給する例について説明したが、この場合、アドレス電極の付近にプライミング電子をより多く供給することにより、特に、リセット放電の放電電圧を低減することができる。
【００６０】
このプライミング電子は、例えば、図１に示すＰＤＰ１５を構成する保護膜３や蛍光膜８が結晶中に形成されたトラップ準位に保持していた電子が、例えば、熱などの励起源により励起されることにより放電空間１４に供給される。したがって、蛍光膜８からのプライミング電子の供給量の程度は、蛍光膜８を構成する結晶中のトラップ準位の密度の程度に相関する。また、トラップ準位の密度は、各部材の帯電特性とも相関があるので、蛍光膜８からのプライミング電子の供給量の程度は蛍光膜８の帯電量を指標として評価することができる。詳しくは、正の帯電量を大きくする程、プライミング電子の供給量が大きくなり、放電電圧を低減することができる。なお、ＰＤＰの放電電圧と蛍光体の帯電量の関係では、蛍光体の帯電量が正電荷で大きい方が、放電電圧が低いという傾向があることは既に報告されている（例えば、第３１８回蛍光体同学会講演予稿、ｐ１５参照）。
【００６１】
そこで、本発明者らは、アドレス電極１０の近くに配置され、放電空間１４に接して形成される蛍光膜８の正の帯電量を向上させることにより、放電電圧を低減する技術について検討を行った。まず、蛍光膜８を紫外線に励起されることにより可視光を発光する蛍光体、および正電荷で蛍光体よりも大きい帯電特性を有する帯電材で構成することについて検討した。
【００６２】
蛍光体としては、赤色蛍光体として（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体としてＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕなどを例示することができるが、これらの蛍光体の帯電量は、以下である。すなわち、赤色蛍光体の帯電量は２０μＣ／ｇ程度、青色蛍光体は２５μＣ／ｇ程度であるが、緑色蛍光体は１０μＣ／ｇ程度と極端に低い。したがって、全てのセルにおいて、放電電圧を略一定にするという観点からは、特に緑色蛍光体が含まれる蛍光膜８ｇの帯電量を向上させることが重要である。
【００６３】
本発明者らは、まず、帯電材としてＭｇＯ（酸化マグネシウム）を用いてこれを緑色蛍光体と混合し、図１に示す緑色を発光する蛍光膜８ｇを形成し、検討した。この結果、ＭｇＯは、帯電量が緑色蛍光体よりも大きいため、放電電圧を低減することができることが判った。しかし、帯電材として単にＭｇＯの結晶粒子を用いた場合、その帯電量は十分とはいえず、例えば、赤色蛍光体で形成された赤色の蛍光膜８ｒと同程度の帯電量とするためには、緑色蛍光体に混合する帯電材の量を例えば２０重量％より多く混合する必要があることが判った。このように帯電材の混合量が増加すると、表示放電を行う際に蛍光体を励起するための真空紫外線が帯電材に吸収されやすくなるため、帯電材を混合したセルの輝度（発光効率）が低下してしまう。特に、特定のセルにのみ帯電材を混合する場合には、セル毎の輝度のばらつきが増大し、表示不良の原因となる。
【００６４】
そこで、本発明者は、帯電材の帯電量を増加させる手段について検討を行い、ＭｇＯからなる母材にＭｇ以外の添加元素を添加する構成を見出した。ＭｇＯに添加元素を添加することにより、母材の結晶中に不純物準位が形成される。この不純物準位は、電子を保持するトラップ準位となるので、帯電材のトラップ準位密度を増大させて、より多くの電子を放電空間１４に供給することが可能となる。
【００６５】
図５は、帯電材の構成毎の帯電特性を評価した実験結果について示す説明図である。図５に示す実験に用いた各試料はそれぞれ、以下のように調製した。まず、比較区の試料として、市販のＭｇＯ原料粉末を乳鉢にて３０分程度乾式混合し、その後にアルミナルツボに原料を充填してマッフル炉にて１４００℃、大気雰囲気にて３時間、焼成を行った。得られた焼成物を軽く解砕し、比較区の試料とした。また、実験区１、２、３として、母材であるＭｇＯにＭｇ以外の添加元素をそれぞれ０．１ｍｏｌ％添加した帯電材を準備した。添加方法としては、比較区と同じＭｇＯ粉末に各添加元素の酸化物（Ｓｃ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２）の粉末を混合し、焼成した。混合、焼成方法は、比較区と同様である。各実験区の混合量は以下である。実験区１は、ＭｇＯを４．０２９ｇに対してＳｃ２Ｏ３を０．００７ｇ混合した。実験区２は、ＭｇＯを４．０２９ｇに対してＡｌ２Ｏ３を０．００５ｇ混合した。実験区３は、ＭｇＯを４．０２７ｇに対してＳｉＯ２を０．００６ｇ混合した。
【００６６】
また、帯電特性の評価は、以下の通り行った。フェライト粉末（Ｐ−０１、日本画像学会、９．７ｇ）及び帯電材粉末（０．３ｇ）を容器に入れてボールミルにて１時間混合した後に、吸引式帯電特性評価装置によってフェライト粉末に対する帯電材の帯電量を測定した。
【００６７】
図５において、比較区（添加元素を添加していないＭｇＯ）の帯電量は１６．９μＣ／ｇであるのに対して、実験区１の帯電量は３６．７μＣ／ｇと正電荷の方向に大きい。また、実験区２の帯電量は３８．９μＣ／ｇ、実験区３の帯電量は２５．０μＣ/ｇであり、いずれの場合も比較区に対して帯電量が正電荷の方向に増大していることが判る。特に、添加元素としてＳｃあるいはＡｌを添加した実験区１および実験区２では、比較区に対して２倍以上の帯電量となっている。
【００６８】
また、図５に示す比較区および各実験区の熱発光曲線の評価を行った。その結果を図６および図７に示す。図６および図７では、横軸を絶対温度（Ｋ）、縦軸を観察された熱発光強度（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ＴＬ）とし、それぞれ比較区と各実験区の熱発光強度の温度分布について示している。また、実験区１、２については、比較区に対して熱発光強度の値が大幅に異なるため、これらの結果は図７に示し、比較区および実験区２の結果は左側の目盛軸、実験区１の結果は右側の目盛軸を用いて示している。熱発光強度による評価は、母材（ＭｇＯ）のバンドギャップ中のトラップ準位から熱励起された電子が緩和する際の発光を観察するもので、その強度はトラップ準位密度や発光中心密度等に関係し、熱励起によって、結晶外に取り出される電子がどの程度トラップされているかを示す指標として用いることができる。
【００６９】
図６において、添加元素としてＳｉを添加した実験区３は、比較区に対して、２３０Ｋ付近の熱発光強度が増加している。また、１５０Ｋ以上、３００Ｋ以下の範囲の熱発光ピーク強度（Ａ）と１１５Ｋの熱発光ピーク強度（Ｂ）の比率Ｃ（Ｃ＝Ａ／Ｂ）は０．２以上である。この結果は、母材であるＭｇＯにＳｉを添加することにより、ＭｇＯのみで帯電材を構成する場合と比較して、トラップ準位密度（トラップ濃度）が向上していることを示している。つまり、帯電材は、母材であるＭｇＯに添加元素を添加することにより、電子（プライミング電子）を放出し易くなることが判る。なお、図示は省略したが、添加元素として、Ｓｉに代えて、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、あるいはＹを用いた場合についても評価を行った。これらの添加元素を用いた場合にも、実験区３と同様に、比較区に対して２３０Ｋ付近の熱発光強度が増加していることが確認できた。
【００７０】
また、図７において、Ａｌを添加した実験区２は、比較区に対して、２００Ｋ付近の熱発光強度が増加した。また、１５０Ｋ以上３００Ｋ以下の範囲の熱発光ピーク強度（Ａ）と１１５Ｋの熱発光ピーク強度（Ｂ）の比率Ｃ（Ｃ＝Ａ／Ｂ）は４以上である。また、Ｓｃを添加した実験区１は、２２４Ｋ付近の熱発光強度が、比較区に対して１０００倍以上と大幅に増加している。また、１５０Ｋ以上３００Ｋ以下の範囲の熱発光ピーク強度（Ａ）と１１５Ｋの熱発光ピーク強度（Ｂ）の比率Ｃ（Ｃ＝Ａ／Ｂ）は１０以上である。さらに、実験区１および実験区２では、３００Ｋ以上の範囲においても、比較区に対して大幅に高い熱発光強度を有している。この結果より、プライミング電子の供給特性を向上させる（プライミング電子を供給しやすくする）観点から、母材であるＭｇＯに添加する添加元素として、ＡｌおよびＳｃは特に好ましいことが判った。
【００７１】
次に、図５に示す比較区および各実験区の電子線励起発光スペクトルの評価を行った。その結果を図８および図９に示す。図８および図９では、横軸を励起源の波長（ｎｍ）、縦軸を観察された発光強度（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ＣＬ）とし、それぞれ比較区と各実験区の発光強度のスペクトルについて示している。また、実験区１、２については、比較区に対して発光強度の値が大幅に異なるため、これらの結果は図９に示した。電子線励起発光スペクトルによる評価は、母材（ＭｇＯ）のバンドギャップ中のトラップ準位から励起源である電子線により励起された電子が、緩和する際の発光を観察するもので、電子線励起によって、結晶外に取り出される電子がどの程度トラップされているかを示す指標として用いることができる。
【００７２】
図８において、添加元素としてＳｉを添加した実験区３は、比較区に対して、４００ｎｍ付近の発光強度が増加している。この結果は、母材であるＭｇＯにＳｉを添加することにより、ＭｇＯのみで帯電材を構成する場合と比較して、トラップ準位密度（トラップ濃度）が向上、あるいは、新たな準位が形成されていることを示している。つまり、帯電材は、母材であるＭｇＯに添加元素を添加することにより、トラップ準位密度が向上するので、電子線により励起されて結晶外に取り出される２次電子を放出し易くなることが判る。
【００７３】
また、図９において、Ａｌを添加した実験区２は、比較区に対して、約５５０ｎｍ以下の全ての範囲で発光強度が増加した。また、２４４ｎｍ及び４５６ｎｍ付近に発光ピークが見られる。また、４５６ｎｍ付近の発光ピーク強度は、２４４ｎｍ付近の発光ピーク強度に対して２／３であり、非常に大きい２つの発光ピークを有していることが判る。また、Ｓｃを添加した実験区１は、比較区に対して、約６５０ｎｍ以下の全ての範囲で発光強度が増加した。また、３０２ｎｍ及び５２５ｎｍ付近に発光ピークが見られる。特に、３０２ｎｍ付近の発光ピーク強度は大きく、４３０ｎｍ付近まで裾野が広がっている。この結果より、２次電子の放出特性を向上させる観点からも、母材であるＭｇＯに添加する添加元素として、ＡｌおよびＳｃは特に好ましいことが判った。
【００７４】
以上のように、図１に示す蛍光膜８を、紫外線に励起されることにより可視光を発光する蛍光体、および正電荷で蛍光体よりも大きい帯電特性を有する帯電材で構成し、帯電材を母材であるＭｇＯに添加元素を添加することにより、プライミング電子の供給特性、あるいは２次電子放出特性を向上させることができるので、放電電圧を低減することができる。また、添加元素としては、シリコン（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）あるいはスカンジウム（Ｓｃ）を用いることができる。特に、添加元素としてＡｌあるいはＳｃを用いた場合には、他の添加元素を用いた場合と比較してもより放電電圧を低減することができる。また、添加元素を添加した帯電材は、帯電特性が、添加元素を含まないＭｇＯと比較して正電荷の方向に大きいので、図１に示す蛍光膜８を形成する際に蛍光膜８への混入量を低減することができる。この結果、蛍光体の励起源である真空紫外線が帯電材によって吸収されてしまうことを抑制することができるので、輝度の低下を抑制することができる。
【００７５】
ところで、本実施の形態では、各添加元素の効果を確認するため、母材中にそれぞれ１種類の添加元素を添加して評価を行ったが、帯電材に添加する元素は一種類に限定されない。例えば、Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｃの群より選ばれる複数種の元素を添加しても良い。また、この場合、帯電材に含まれる添加元素に、ＡｌあるいはＳｃが含まれていることが好ましい。
【００７６】
次に、添加元素の添加割合について説明する。前記の通り、母材であるＭｇＯに添加元素を添加すると、帯電特性が向上するが、この帯電材を用いて蛍光膜を形成した場合に、添加元素を添加しないＭｇＯの結晶と比較して、放電電圧を低減させるためには、少なくとも０．００５ｍｏｌ％以上の添加元素を添加することが好ましい。例えば、ＭｇＯの結晶粉末を形成する際に、原料の精製度によっては、原料由来の僅かな不純物が０．００５ｍｏｌ％未満の濃度で残留している場合がある。しかし、この場合、添加元素を含まないＭｇＯと比較して、帯電特性の改善効果が小さいため、図１に示す蛍光膜８を形成する際に帯電材の混入量を十分に低減することができない。この結果、輝度が低下してしまう。
【００７７】
一方、添加元素の添加濃度が多くなりすぎると、添加元素が母材の結晶外に析出する場合がある。また、母材中に深い欠陥準位を形成すると、電子の放出特性が低下してしまう原因となる。このような観点から、帯電材における添加元素の添加濃度は５ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００７８】
また、プライミング電子の放出特性向上の観点からは、特に熱発光曲線において、１５０Ｋ以上、３００Ｋ以下の範囲において熱発光ピーク強度が大きいことが好ましい。本発明者の検討によれば、添加元素の濃度が０．０５ｍｏｌ％以上、０．５ｍｏｌ％以下の範囲では、０．０５ｍｏｌ％未満、あるいは０．５ｍｏｌ％よりも多い範囲と比較して、相対的に１５０Ｋ以上、３００Ｋ以下の範囲における熱発光ピーク強度が特に大きい。したがって、添加濃度を０．０５ｍｏｌ％以上、０．５ｍｏｌ％以下とすることが特に好ましい。
【００７９】
次に、帯電材粒子の粒径について説明する。図１に示す蛍光膜８は、例えば、帯電材粒子と蛍光体粒子の集合体として形成される。蛍光体粒子と帯電材粒子を混合する場合に、帯電材粒子の粒径が大きすぎると、帯電材粒子によって真空紫外線が吸収されやすくなる。つまり、輝度低下の原因となる。したがって、この観点から、帯電材粒子の平均粒径は、蛍光体粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【００８０】
ここで、平均粒径とは、以下のように規定することができる。粒子（蛍光体粒子あるいは帯電材粒子）の平均粒径を調べる方法としては、粒度分布測定装置で測定する方法及び電子顕微鏡で直接観察する方法などがある。電子顕微鏡で調べる場合を例にとると、平均粒径は以下のように算出することができる。粒子の粒径の変量（・・・、０．８〜１．２μｍ、１．３〜１．７μｍ、１．８〜２．２μｍ、・・・、６．８〜７．２μｍ、７．３〜７．７μｍ、７．８〜８．２μｍ、・・・など）の各区間を階級値（・・・、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、・・・、７．０μｍ、７．５μｍ、８．０μｍ、・・・）で表し、これをｘｉとする。そして、電子顕微鏡で観察された各変量の度数をｆｉで示すことにすれば、平均値Ｍは次のように表される。
【００８１】
Ｍ＝Σｘｉｆｉ／Σｆｉ＝Σｘｉｆｉ／Ｎ
ただし、Σｆｉ＝Ｎである。
【００８２】
上記方法により、蛍光体粒子の平均粒径を算出すると、蛍光体粒子の平均粒径は、約２μｍである。したがって、帯電材の平均粒径は２μｍ以下、確実に蛍光体粒子の平均粒径よりも小さくするという観点からは、１μｍ以下が特に好ましい。
【００８３】
また、帯電材粒子の平均粒径は、帯電材の帯電特性にも影響を与えることが判った。図１０は、帯電材の平均粒径と帯電量の関係を示す説明図である。図１０において、帯電材の例として、母材であるＭｇＯに添加元素としてＡｌを０．００５ｍｏｌ％添加したものを用いている。図１０に示すように、帯電材の平均粒径が、１００ｎｍ以下の範囲では、帯電材平均粒径が小さすぎるため、帯電量が安定せず、緑色蛍光体の帯電量である１０μＣ／ｇよりもかえって小さくなる場合がある。しかし、平均粒径が２００ｎｍ以上の領域では、平均粒径の増加にともなって帯電特性が改善し、２００ｎｍで、赤色蛍光体の帯電量と同程度の２０μＣ／ｇ、３００ｎｍでは青色蛍光体と同等の２５μＣ／ｇ程度の帯電量となる。したがって、安定的に帯電特性を改善する観点から、帯電材の平均粒径は２００ｎｍ以上とすることが好ましく、特に青色蛍光体と同等の帯電特性とするには、３００ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００８４】
なお、図１０に示した帯電特性は、Ａｌを０．００５ｍｏｌ％添加した場合の帯電特性の変化を示すものであり、ＳｃあるいはＡｌを用いる場合には、前記したように添加濃度が０．０５ｍｏｌ％〜０．５ｍｏｌ％の範囲で特に帯電量が大きくなるので、この範囲で添加元素を添加した場合には、平均粒径をさらに小さくすることができる。
【００８５】
また、前記した図５に示す比較区および実験区１、２、３に示す帯電材の形成方法によれば、平均粒径が１μｍ〜２μｍ程度の帯電材が得られる。図１１は、帯電材のＳＥＭ写真を示す説明図である。図１１では、図５に示す実験区１の帯電材のＳＥＭ写真を示している。図１１に示すように、実験区１の帯電材は、１μｍ程度の帯電材粒子の他、０．２μｍ程度の帯電材粒子が凝集して、１μｍ程度の凝集体となっているものが混在している。また、近年、ナノ粒子材料の需要増加に伴い、１μｍよりも小さい平均粒径の粒子を形成する技術も確立されており、材料メーカでは、例えば、平均粒径が２０ｎｍ程度の帯電材粒子を入手することができる。
【００８６】
次に、図１に示す蛍光膜８における帯電材の混合割合および蛍光膜８の形成方法について説明する。図１２は、図１に示す蛍光膜の詳細構造を示す要部拡大断面図である。前記の通り、帯電材は真空紫外線を吸収する原因となるので、輝度低下を抑制する観点からは、帯電材の混合割合は少なくすることが好ましい。図１２に示すように、蛍光膜８中に帯電材２１および蛍光体２２を分散させて形成することが好ましい。図示は省略するが、例えば、前記特許文献２に記載されるように、蛍光体粒子からなる蛍光体層の表面に帯電材粒子からなる帯電材層を露出させて形成した場合（蛍光体粒子の表面に帯電材粒子を積層した場合）には、放電空間１４（図１参照）に生じる真空紫外線がより吸収されやすくなる。しかし、図１２に示すように、帯電材２１の粒子および蛍光体２２の粒子を分散させると、同じ混合割合であっても輝度低下を抑制することができるので特に好ましい。
【００８７】
また、図１２に示すように帯電材２１および蛍光体２２を分散させた場合であっても、蛍光膜８における帯電材の混合割合が、２０重量％を超える場合、帯電材を混合しない場合と比較してＰＤＰ１５の輝度が著しく低下するため、混合割合は２０重量％と以下とする必要がある。また、蛍光膜８中に分散させる帯電材２１の混合割合を５重量％以下とすれば、ＰＤＰ１５の輝度低下を７％以下に留めることができるので、特に好ましい。本実施の形態では、帯電材２１を母材であるＭｇＯに添加元素を添加する構成としたことにより、添加元素を含まないＭｇＯと比較して帯電特性を向上させることができるので、混合割合を５重量％以下としても、十分に放電電圧を低減することができる。
【００８８】
また、前記の通り、添加元素としてＳｃあるいはＡｌを用いることにより、帯電特性を大幅に向上させることができるので、帯電材２１の混合割合をさらに低減することができる。例えば、図１に示す緑色の蛍光膜８ｇに混合する帯電材の混合割合を２重量％以下とした場合であっても、青色の蛍光膜８ｂと同等以上の帯電特性を得ることができる。また、前記の通り、添加元素の添加濃度が０．０５ｍｏｌ％〜０．５ｍｏｌ％の範囲では、特に帯電量が大きくなる。また、帯電材２１の平均粒径を２００ｎｍ以上とすれば、平均粒径が大きくなる程、帯電特性が向上するので、真空紫外線の吸収が抑制可能な範囲（蛍光体粒子の平均粒径よりも小さい範囲）で帯電材の平均粒径を大きくすることで帯電量が大きくなる。したがって、これらを組み合わせることにより、例えば、図１に示す緑色の蛍光膜８ｇに混合する帯電材の混合割合を０．０１重量％とした場合であっても、十分な帯電特性を得ることができる。ただし、帯電材２１の混合割合が極端に小さくなると、各セルに形成された蛍光膜８毎の帯電材の混合割合のばらつきが生じる懸念がある。したがって、帯電材２１の混合割合は、０．０１重量％以上とすることが好ましい。
【００８９】
ここで、前記の通り、蛍光体の帯電特性は発光色によって異なっており、緑色蛍光体が特に正電荷の方向に小さい。したがって、少なくとも緑色の蛍光膜８ｇは、蛍光体と帯電材で構成する必要があるが、赤色の蛍光膜８ｒ、青色の蛍光膜８ｂに帯電材を混合しない場合には、蛍光膜８ｇの帯電特性が蛍光膜８ｒあるいは蛍光膜８ｂと同等になる範囲で帯電材の混合割合を調整することが好ましい。セル毎の放電電圧のばらつきを低減するためである。また、このばらつきを低減する観点から、蛍光膜８ｒ、８ｂ、８ｇの全てを蛍光体と帯電材の混合物として形成する場合には、各蛍光膜８の帯電特性を揃えることが好ましい。例えば、各蛍光膜８における帯電材の混合割合が青色＜赤色＜緑色の順で大きくなることが好ましい。
【００９０】
また、ＰＤＰ１５の輝度の観点から放電ガス中におけるＸｅの濃度を高めることが好ましい。ＰＤＰ１５は、前記の通り、蛍光体の励起源として１４６ｎｍおよび１７２ｎｍの真空紫外線を用いているが、放電ガス中のＸｅの濃度を向上させることにより、１７２ｎｍの真空紫外線の発生割合が上昇する。一方、帯電材による真空紫外線の吸収特性を考慮すると、１７２ｎｍの方が１４６ｎｍの真空紫外線よりも吸収され難い。したがって、放電時に放電ガスから照射される紫外線の波長は、１７２ｎｍ成分の方が、１４６ｎｍ成分よりも多い方がＰＤＰの輝度特性上有利である。具体的には、放電ガス中のＸｅの濃度を８％以上とすることにより、１７２ｎｍ成分を１４６ｎｍ成分よりも多くすることができる。また、放電ガス中のＸｅの濃度を１２％以上とすれば、１７２ｎｍ成分が１４６ｎｍ成分よりも確実に多くなり、輝度を安定的に向上させることができる。このように、放電ガス中のＸｅの濃度を増加させると、放電電圧は上昇する傾向がある。しかし、本実施の形態によれば、帯電特性を向上させることができるので、放電電圧の上昇を抑制することができる。また、ＰＤＰ１５の輝度特性を向上させることにより、発光効率を向上させることができるので、消費電力を低減することができる。
【００９１】
次に、蛍光膜の形成方法について説明する。図１２に示す蛍光膜８は例えば以下の方法により形成することができる。まず、粉末状の帯電材２１および蛍光体２２を準備する。帯電材２１は、例えば前記した方法により予め形成する。また、蛍光体２２は市販の蛍光体粉末を用いることができるので詳細な説明は省略する。次に、帯電材２１および蛍光体２２の粉末をそれぞれ所定量ずつ有機溶剤中に分散、混合し、ビヒクルとする。次に、このビヒクル中に有機バインダ樹脂を投入し、混合すると、帯電材２１および蛍光体２２が分散した蛍光体ペーストが得られる。
【００９２】
この蛍光体ペーストは、赤、緑、青の色毎に３種類準備する。なお、例えば、緑色の蛍光膜８ｇ（図１参照）のみに帯電材２１を混合する場合には、赤用、および青用の蛍光体ペーストには、帯電材２１を混合しなくても良い。また、全ての色の蛍光膜８に帯電材２１を混合する場合には、混合する帯電材２１の量を緑、赤、青の順で多くすることにより得られる蛍光膜８の帯電特性を揃えることができる。あるいは、各蛍光体ペーストに混合する帯電材２１の添加元素、添加量、あるいは平均粒径のいずれか１つ以上の要素をそれぞれ異ならせることにより、蛍光膜８の帯電特性を揃えても良い。この場合、各蛍光膜８における帯電材の混合割合を同程度とすることができるので、輝度のばらつきを抑制することができる点で好ましい。
【００９３】
次に、各蛍光体ペーストを図１に示す隔壁７で区画された領域に塗布する。塗布方法は、スクリーン印刷法、あるいはディスペンス法などを用いることができる。次に、蛍光体ペーストが塗布された背面板１３を焼成し、蛍光体ペースト中に含まれる有機成分を取り除いて、蛍光膜８が形成される。
【００９４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９５】
例えば、本実施の形態では、帯電材に混合する添加元素の例として、本発明者らが行った実験結果に基づいて、Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｃを挙げた。しかし、図６および図７を用いて説明したように、熱発光曲線が以下に示す特性を有する帯電材であれば、他の添加元素を用いても良い。すなわち、１５０Ｋ以上３００Ｋ以下の範囲の熱発光ピーク強度（Ａ）と１１５Ｋの熱発光ピーク強度（Ｂ）の比率Ｃ（Ｃ＝Ａ／Ｂ）が、０．２以上であれば、Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、あるいはＹを添加した場合と同程度のプライミング電子放出効果が期待できる。また、前記比率Ｃが４以上であればＡｌを添加した場合と同程度、１０以上であればＳｃを添加した場合と同程度のプライミング電子放出効果が期待できる。
【００９６】
また、本実施の形態では、図１２に示すように蛍光膜８は、帯電材２１と蛍光体２２とが分散した構造となっているが、帯電材２１の平均粒径を蛍光体２２と比較して十分に小さくすることにより、蛍光体２２の表面に帯電材２１の粒子をコーティングした構造としても良い。ただし、この場合、蛍光体２２の露出面積が小さくなるため、真空紫外線が蛍光体２２の表面に付着した帯電材２１によって吸収される場合があるので、輝度低下を抑制する観点からは、図１２に示す構造の方がより好ましい。
【００９７】
また、本実施の形態では、ＰＤＰ装置の例として、ＰＤＰおよびＰＤＰモジュールを例示して説明したが、例えば図２に示すＰＤＰモジュール２０を外部筐体でカバーしてＰＤＰセットとしても良い。ＰＤＰモジュール２０あるいは、ＰＤＰセットでは、放熱性確保のため、駆動回路が形成される部材（例えば回路基板）の周辺に放熱部材が取り付けられるが、本実施の形態によれば、消費電力の低減に伴い、駆動回路からの発熱量も低減するため、例えば、放熱板の板厚を薄くするなど放熱部材を簡素化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、ＰＤＰ、ＰＤＰモジュール、あるいはＰＤＰセットなどのプラズマディスプレイ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  前面基板
２  誘電体層
３  保護膜
４  サステイン電極（Ｘ電極）
４ａ、５ａ  透明電極
４ｂ、５ｂ  バス電極
５  スキャン電極（Ｙ電極）
６  表示電極対
７、７ａ、７ｂ  隔壁
８、８ｂ、８ｇ、８ｒ  蛍光膜
９  誘電体層
１０  アドレス電極
１１  背面基板
１２  前面板
１３  背面板
１４  放電空間
１５  ＰＤＰ（プラズマディスプレイ装置）
２０  ＰＤＰモジュール（プラズマディスプレイ装置）
２１  帯電材
２２  蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１１】
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