(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面発光パネルと前記平面発光パネルを駆動するための駆動回路とを備えており、前記平面発光パネルは、パネル容器内に、電子線源とこの電子線源から放射された電子を電界によって加速するための電極とが設けられ、かつ加速された前記電子との衝突によって紫外線を放射するキセノンガスからなる気体が０．５Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下の封入圧で封入されているとともに、前記パネル容器の内面に前記紫外線を可視光に変換する蛍光体が塗布されており、前記電極に印加される駆動電圧は、前記気体の紫外線を放射するための励起準位電圧より高く、前記気体の自続放電開始電圧より低い範囲に規定されていることを特徴とする平面発光パネル装置。
【請求項２】
前記電子線源は、熱電子放射物または電界放出構造物であることを特徴とする請求項１記載の平面発光パネル装置。
【請求項３】
前記電極は、導電膜からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平面発光パネル装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載された平面発光パネル装置を用いたことを特徴とする画像表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面発光パネル装置およびそれを用いた画像表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平面型の画像表示素子としては、蛍光表示管、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤという）およびプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）などがある。
【０００３】
蛍光表示管は、真空中において低い駆動電圧（５０Ｖ程度）で発生させた電界によって加速させられた低速の電子線を蛍光体にあて、蛍光体を励起して可視光を発生させるものである。電子線源には、熱電子を放出するタングステンフィラメント、すなわち熱電子放射物が用いられている。
【０００４】
また、ＦＥＤは、真空中において高い駆動電圧（５ｋＶ程度）で発生させた電界によって加速させられた高速の電子線を蛍光体にあて、蛍光体を励起して可視光を発生させるものである。電子線源には、モリブデンなどの微細なスピント型（Ｓｐｉｎｄｔ  Ｔｙｐｅ）マイクロチップアレイ、すなわち電界放出構造物が用いられている。
【０００５】
さらに、カラー表示のＰＤＰは、キセノンなどの希ガス放電から放射された紫外線（キセノンでは波長１４７ｎｍ）を蛍光体によって可視光放射に変換するものである。このようなＰＤＰは、パネル構成が比較的簡易で、かつ気体放電デバイス特有の均一な画面輝度分布が得られるので、次世代デジタル方式の大形カラー平面テレビを実現する有力なものとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光表示管では、緑色発光のＺｎＯ蛍光体のほかに低速電子線で効率よく発光する赤色および青色蛍光体が少なく、カラー表示パネルを実現することは困難であるという問題があった。
【０００７】
また、ＦＥＤでは、駆動電圧が高いので、表示デバイスの駆動回路が複雑で高コストになるという問題があった。また、高速電子線によってパネル内の残留不純ガスが電離され、そのイオン衝撃によってマイクロチップアレイが損耗し、寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
さらに、カラー表示ＰＤＰでは、発光効率が最高のもので１ｌｍ／Ｗと低いレベルにあり、省エネルギー時代に適応することが困難であるという問題があった。また、カラー表示ＰＤＰの駆動電圧は、２００〜３００Ｖと高いために、一般的に高価な高電圧駆動用半導体素子が必要となり、コストが高くなるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、低駆動電圧による動作で高い発光効率と良好な寿命特性とが得られ、また低コストでカラー表示の平面発光パネル装置およびそれを用いた画像表示素子を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の平面発光パネル装置は、平面発光パネルと前記平面発光パネルを駆動するための駆動回路とを備えており、前記平面発光パネルは、パネル容器内に、電子線源とこの電子線源から放射された電子を電界によって加速するための電極とが設けられ、かつ加速された前記電子との衝突によって紫外線を放射するキセノンガスからなる気体が０．５Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下の封入圧で封入されているとともに、前記パネル容器の内面に前記紫外線を可視光に変換する蛍光体が塗布されており、前記電極に印加される駆動電圧は、前記気体の紫外線を放射するための励起準位電圧より高く、前記気体の自続放電開始電圧より低い範囲に規定されている。
【００１１】
また、本発明の画像表示素子は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載された平面発光パネル装置を用いたものである。
【００１２】
上記本発明の平面発光パネル装置および画像表示素子の構成によれば、低駆動電圧による動作で赤・緑・青３色において高い発光効率を得ることができるとともに、カラー表示を行うことができ、また加速された電子によってパネル容器内の残留不純物ガスが電離されるのを防止することができ、さらに高駆動電圧用のように複雑な駆動回路や高駆動電圧用半導体素子を必要としないので、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態である平面発光パネル装置に用いられている平面発光パネルは、図２に示すように、発光面の幅Ｗが１０ｍｍ、発光面の長さＬが２０ｍｍであるパネル容器１を備えている。
【００１５】
パネル容器１は、図１に示すように、発光面を形成する例えばガラスなどの透光性材料からなる平面板２と、背面を形成する例えばガラスからなる背面容器３とが重ね合わせられて、それぞれの外周辺をガラスフリット（図示せず）によって気密封着されて形成されたものである。
【００１６】
平面板２の内面には、酸化インジウムなどの透明な導電膜からなる電極４が形成されている。このように電極４として、導電膜を用いることにより、パネル容器１内の構成を簡易化することができる。
【００１７】
この電極４を覆うように蛍光体５が塗布されている。
【００１８】
背面容器３の内面には、電極４と対向するように例えばタングステンフィラメント（線径５０μｍ）の熱電子放射物からなる電子線源６が設けられている。このように電子線源６として、熱電子放射物を用いることにより、パネル容器１内の構成をより簡易化することができる。
【００１９】
電極４と電子線源６との間の距離ｄは２ｍｍである。
【００２０】
パネル容器１内には、キセノンガス（紫外放射波長：１４７ｎｍ）からなる気体７が１．０Ｔｏｒｒ封入されている。また、気体７としては、キセノンガスの代わりに水銀およびアルゴンガスを封入してもよい。
【００２１】
次に、このような平面発光パネル装置の動作原理について説明する。
【００２２】
電極４を陽極、電子線源６を陰極として、電極４と電子線源６との間に電源（図示せず）が接続されて電極４に駆動電圧が印加される。このように駆動電圧が印加されて電界が形成される。この電界によって、電子線源６から放射された熱電子は、加速電子として電極４方向へ加速（駆動）される。ただし、駆動電圧が例えば５０Ｖ程度の低駆動電圧の場合、形成される電界の強度が小さいので、上記した加速電子は低速電子となる。
【００２３】
パネル容器１内に封入されている気体７は、その加速電子と衝突して紫外線を放射する。そして、この紫外線が蛍光体５によって可視光に変換され、変換された可視光が平面板２を通して外部に放出される。
【００２４】
ここで、このような平面発光パネル装置（以下、本発明品という）を駆動電圧５０Ｖという低駆動電圧で動作させた場合の発光効率（ｌｍ／Ｗ）、および寿命特性をそれぞれ調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００２５】
なお、蛍光体５として、緑色発光のマンガン付活ケイ酸亜鉛蛍光体（Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ２＋、ピーク波長５２５ｎｍ）（表１中の実施例１）と、赤色発光のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、ピーク波長６１０ｎｍ）（表１中の実施例２）と、青色発光のユーロピウム付活バリウム・マグネシウムアルミネート蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ピーク波長４５０ｎｍ）（表１中の実施例３）とをそれぞれ用いた。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すように、実施例１では、入力電力が５２ｍＷであるのに対し、発光面の平均輝度が２００ｃｄ／ｍ２であった。この平均輝度はほぼ０．１２ｌｍの光束に相当する。つまり、実施例１では、発光効率が２．３ｌｍ／Ｗであった。また同様に実施例２では、発光効率が１．４ｌｍ／Ｗ、実施例３では、発光効率が０．６ｌｍ／Ｗであった。
【００２８】
このように本発明品では、カラー表示を行うことができ、しかも低駆動電圧による動作でも赤・緑・青３色の発光ともに高い発光効率を得ることができる。
【００２９】
また、本発明品では、高い発光効率を得るのに低駆動電圧でよいので、高駆動電圧用の複雑な駆動回路や高価な高駆動電圧用半導体素子を用いる必要がなく、低コスト化を図ることができる。
【００３０】
また、本発明品では、電子線源６の飛散が見られず、５０００時間点灯経過後の光束維持率が９２％であった。
【００３１】
このように本発明品では、電子線源６が飛散するのを抑制して光束維持率が低下するのを防止することができ、その結果、良好な寿命特性を得ることができる。これは、低駆動電圧による動作なので加速電子が低速電子となり、その結果、パネル容器１内の残留不純ガスが電離されることはないためであると考えられる。
【００３２】
そして、各色の平面発光パネルを組み合わせれば、低駆動電圧による動作で高い発光効率と良好な寿命特性とを得ることができ、また低コストでカラー表示の画像表示素子を得ることができる。
【００３３】
ところで、上記実施の形態では、駆動電圧を気体が紫外線を放射するための励起準位電圧より高く、気体の持続放電開始電圧より低くしている。その理由は以下のとおりである。
【００３４】
例えば通常のカラー表示ＰＤＰに注入される電気エネルギーは、気体放電中の電子の運動エネルギーに変換される。この運動エネルギーのうち、気体を励起して紫外線を放射するに至る有効な気体との衝突に使われる割合が極めて小さく、逆に気体との電離衝突および紫外線を放射するに至らない無効な気体との衝突に使われる割合が大きい。これは、気体放電中の電子群のエネルギー分布が広がりを持っており、特に有効な衝突をする電子の分布が小さいためと考えられる。
【００３５】
そこで、駆動電圧を気体が紫外線を放射するための励起準位電圧より高く、気体の持続放電開始電圧より低くすることによって、有効な衝突をする電子の分布を大きくさせることができ、その結果、気体を励起して紫外線を放射するに至る有効な気体との衝突に使われる割合が大きくなって高い発光効率を得ることができる。
【００３６】
特に、キセノンガスの場合、駆動電圧は１０Ｖ以上１５０Ｖ以下に規定するとよい。ただし、駆動電圧が５０Ｖ以上では、飽和の傾向を示した。
【００３７】
また、キセノンガスの封入圧は、より高い発光効率を得るために５．０Ｔｏｒｒ以下に規定することが好ましい。
【００３８】
これは、キセノンガス封入圧が５．０Ｔｏｒｒを越える場合、加速電子の運動エネルギーが低くなり、キセノンガスが紫外放射を放出する準位に励起しなくなって、発光効率が低下してしまうためである。ただし、キセノンガスの封入圧は、例えば０．１Ｔｏｒｒの場合、紫外放射に必要な非弾性衝突回数が少なくなり、発光効率が低下してしまうので、０．５Ｔｏｒｒを下回らない程度がよい。
【００３９】
次に、上記本発明の実施の形態である平面発光パネル装置とは別の実施の形態である平面発光パネル装置に用いられている平面発光パネルについて説明する。
【００４０】
この平面発光パネルは、発光面の幅Ｗが４０ｍｍ、発光面の長さＬが５０ｍｍであるパネル容器８を備えている。
【００４１】
パネル容器８は、図３に示すように、発光面を形成する例えばガラスなどの透光性材料からなる平面板９と、背面を形成する例えばガラスからなる背面容器１０とが重ね合わせられて、それぞれの外周辺をガラスフリット（図示せず）によって気密封着されて形成されたものである。
【００４２】
平面板９の内面には、陽極として、マトリックスに配列された複数のストライプ状の酸化インジウム膜からなる電極１１が形成されている。このように電極１１として、酸化インジウム膜、すなわち導電膜を用いることにより、パネル容器８内の構成を簡易化することができる。
【００４３】
この電極１１を覆うように赤、緑および青の蛍光体１２が塗布されている。
【００４４】
背面容器１０の内面には、陰極として、例えば複数のストライプ状のスピント型モリブデンマイクロチップアレイのような電界放出構造物からなる電子線源１３が設けられている。このように電子線源１３として、電界放出構造物を用いることにより、パネル容器８内の構成をより簡易化することができる。
【００４５】
電極１１と電子線源１３との間隔ｄは１．２ｍｍである。また電極１１および電子線源１３のストライプピッチはともに０．３ｍｍである。
【００４６】
赤・緑・青３色の蛍光体１２には、順次、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｚｎ２Ｓ：Ｏ４：Ｍｎ２＋及びＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋を用いた。
【００４７】
パネル容器８内には、気体７としてキセノンガスが２．０Ｔｏｒｒ封入されている。
【００４８】
次に、このような平面発光パネル装置の動作について説明する。
【００４９】
電極１１と電子線源１３との間に電源（図示せず）が接続されて電極１１に駆動電圧が印加される。このように駆動電圧が印加されて電界が形成される。この電界によって、電子線源１３から放射された電子は、加速電子として電極１１方向へ加速（駆動）される。
【００５０】
パネル容器８内に封入されている気体７は、その加速電子と励起衝突して紫外放射を放出する。そして、この紫外放射が蛍光体１２によって可視放射に変換され、変換された可視放射が平面板９を通して外部に放出される。
【００５１】
このような平面発光パネル装置の作用効果について説明する。
【００５２】
上記平面発光パネル装置（以下、実施例４という）において、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、および寿命特性をそれぞれ調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００５３】
なお、測定条件として、駆動電圧を８０Ｖとした。また、電子線源１３のゲート電圧を２０Ｖとした。
【００５４】
【表２】
0003589096.tif 000003
【００５５】
表２に示すように、実施例４では、入力電力が５００ｍＷであるのに対し、発光面の平均輝度は１２０ｃｄ／ｍ２であった。この平均輝度はほぼ０．７５ｌｍの光束に相当する。つまり、実施例４では、発光効率が１．５ｌｍ／Ｗであった。
【００５６】
また、実施例４では、電子線源１３の損耗が見られず、５０００時間点灯経過後の光束維持率が９０％であった。
【００５７】
このような平面発光パネル装置に映像信号ドライブ回路に接続することにより、低駆動電圧による動作で高い発光効率と良好な寿命特性とを得ることができ、また低コストでカラー表示の画像表示素子を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、低駆動電圧による動作で高い発光効率と良好な寿命特性とを得ることができ、また低コストでカラー表示の平面発光パネル装置およびそれを用いた画像表示素子を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である平面発光パネル装置に用いられている平面発光パネルの側面断面図
【図２】同平面発光パネルの平面図
【図３】本発明の別の実施の形態である平面発光パネル装置に用いられている平面発光パネルの側面断面図
【符号の説明】
１，８  パネル容器
２，９  平面板
３，１０  背面容器
４，１１  電極
５，１２  蛍光体
６，１３  電子線源
７  気体
【図１】
0003589096.tif 000004
【図２】
0003589096.tif 000005
【図３】
0003589096.tif 000006