(57)【要約】【課題】ＰＤＰにおいて可視光の利用効率を向上させる。【解決手段】透明薄膜蛍光体２の内部で発生した可視光４が、全体として背面パネルと逆向きに分布を異方化させながら途中で全反射することなく前面パネル内を進行し、前面パネルの基板表面で全反射することなく外部に出て前方に進行するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体、基板を含む前面パネル、上記前面パネルと平行に対向するＭｇＯ、誘電体、電極、基板を含む背面パネル、上記前面パネルと上記背面パネルの間に設けられた放電ガスを含む放電空間から構成されたプラズマディスプレイパネルにおいて、上記蛍光体が透明薄膜蛍光体であり、上記前面パネルの上記透明薄膜蛍光体よりも外側（背面パネルの反対側）の領域に、可視光における屈折率が上記透明薄膜蛍光体の可視光における屈折率よりも小さくなる部分がないことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、上記透明薄膜蛍光体の外側（背面パネルの反対側）の面にて上記透明薄膜蛍光体に接する材料の可視光における屈折率が、上記透明薄膜蛍光体の可視光における屈折率よりも大きいことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、上記基板が、その外側の表面に、上記透明薄膜蛍光体にて発生し上記表面に到達した可視光を上記表面から全反射することなく放出し、かつ上記前面パネルから離れる方向に進行させるための傾斜を持つ突起部を、各セル毎に備えていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【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パネル（ＰＤＰ）技術の分野に属するものであり、特に可視光利用効率の高いＰＤＰに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高品位で大画面の表示デバイスに対する期待が高まっており、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の各ディスプレイ分野において、この方向に向けた技術開発が進められている。この中でプラズマディスプレイ装置は、低奥行きで低重量であり、しかも大画面化に適した発光原理と構造を備えているため、他のディスプレイ装置に先駆けて５０インチクラスの製品も開発されている。
【０００３】
ＰＤＰは、前面パネルと背面パネルの間に電極、誘電体層、保護層、蛍光体層などと共に数百μｍの厚さの放電空間を設けた構成になっている。そして、この放電空間に封入した放電ガスを放電により励起して、発生する真空紫外光や紫外光により背面パネル表面に塗布した蛍光体を発光させる。また、上記放電空間は隔壁により仕切られており、隔壁で仕切られた各放電空間が画素を構成している。
【０００４】
従って、蛍光体で発生した可視光は、放電空間を通り、さらに保護層、誘電体層、電極などをガラス基板上に配置した前面パネルを透過した後に外に出る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＰＤＰの構造においては、可視光が蛍光体から発してパネルの外部に出るまでの経路に多くの遮蔽物や散乱体、および減衰材料がある。従って可視光利用効率、すなわち発生した可視光のうち外部に取り出せる可視光の割合が低く、これがＰＤＰの総合的効率を低下させる主要因の一つになっていた。
【０００６】
本発明の課題は、この可視光利用効率を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、従来において背面パネルであった蛍光体を塗布したパネルを前面パネルとする。そして、蛍光体としては、内部で発生した可視光が内部散乱で失われることのないよう、可視光に対して透明な単結晶または多結晶の透明薄膜蛍光体を利用する。さらに、発生した可視光が背面パネル方向に向かわないようにするために、上記透明薄膜蛍光体を塗布する面の材料（通常は誘電体である）として、可視光に対する屈折率（ｎｄ）が透明薄膜蛍光体の屈折率（ｎｐ）よりも大きなものを利用する（ｎｄ＞ｎｐ）。さらに、透明薄膜蛍光体から外部に向かって、前面パネル内での屈折率がｎｐよりも小さくなる部分がないように材料を選択する。
【０００８】
一般に、光は屈折率がｎａの材料ａとｎｂの材料ｂの界面で屈折し、進行方向を変える。界面に対する法線と光の進行方向の成す角度を材料ａ、材料ｂにつき、それぞれθａ、θｂで表すと、光の進行方向や角度に依らず、数１の関係が成り立つ（スネルの法則）。
【０００９】
【数１】
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従って、ｎａ＞ｎｂであればθａ＜θｂになるので、材料ｂの側から材料ａの側に進行する光は、界面で進行方向が法線方向に近くなる（界面に垂直になろうとする）。また、材料ａの側から材料ｂの方向に進行する光は、θａが数２で定義される臨界角θｒを超えると、材料ａ内で全反射するため、材料ｂの側には出てこない。
【００１０】
【数２】
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次に、数１をｎ種類の材料が平行に積層した多層構造における屈折に一般化する。第ｉ層の屈折率をｎｉとし、例えば第１層から光が出発したとして、第ｉ層での光の進行方向を界面法線からの角度θｉで表すと、数１により、数３が成り立ち、第１層と第ｎ層が隣接している場合と同じ結果になる。ただし、これは、途中の界面で全反射が起こらない場合である。第１層から光が出発する場合に途中で全反射が起こらない条件は、数４である。
【００１１】
【数３】
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【数４】
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内部層の界面でｎｊ＜ｎｊ−１（３≦ｊ≦ｎ）になっている部分があっても、数４の条件が満たされていれば、第１層から第ｎ層の方向に出発した光が途中で全反射することはない。
【００１２】
以上が屈折率の異なる材料の界面での光の屈折の一般論であるが、次に、これに基づいて上述した透明薄膜蛍光体とこれに隣接する領域での可視光の進行につき説明する。
【００１３】
図２のように、本発明のＰＤＰでは前面パネルの誘電体１表面に透明薄膜蛍光体２が形成されており、透明薄膜蛍光体２は放電空間３に接している。ここで、誘電体１、透明薄膜蛍光体２、放電空間の屈折率を、それぞれｎｄ、ｎｐ、ｎｇで表すと、ｎｇはほぼ１であり、ｎｄはｎｐよりも大きくなっている（ｎｇ〜１＜ｎｐ＜ｎｄ）。
【００１４】
各領域の屈折率がこのような条件になっていると、透明薄膜蛍光体２内で発生した可視光４のうちで、進行方向が図２中の角度θ１で表される誘電体１の方向に進行する可視光４は、誘電体１内に入ると、数５で決まる角度θの方向に進行する。ここで、θ＜θ１だから、この可視光４は、透明薄膜蛍光体２から誘電体１に入ると、誘電体１と透明薄膜蛍光体２の界面に対してより垂直に近い方向に進路を変更する。
【００１５】
【数５】
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一方、図２中の角度θ２で表される放電空間３の方向に進行する可視光４は、θ２が数６で定義される臨界角度θｃよりも小さければ、透明薄膜蛍光体２と放電空間３の境界で全反射して、透明薄膜蛍光体２内を誘電体１の方向に進行する。そして、その後は前述したように進行方向を変更して誘電体１内を進行する。すなわち、上記のような屈折率の条件を満たしている場合には、透明薄膜蛍光体２の内部で等方的に発生した可視光４は、全体として背面パネルと逆向きに方向をそろえながら、前面パネルから外部に出る向きに分布を異方化させていく。
【００１６】
【数６】
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次に、このように前面パネル内を外向きに進行してきた可視光４を損失なく外部に導く方法を考える。前面パネルの基板材料（通常はガラスである）の可視光４に対する屈折率をｎｓとする。この時、透明薄膜蛍光体２の内部で発生した可視光４が基板内を進行する角度をこれまでと同様に定義すると、その最大値θｍａｘは数７となる。ここで、ｎｐ＞１だから、θｍａｘは可視光４が基板から外部に出られる臨界角度、数８よりも大きい。従って、このままでは基板表面に到達した可視光４の一部は基板表面で全反射して基板内部に戻ってしまう。
【００１７】
【数７】
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【数８】
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そこで、本発明では、前面パネルの基板の表面に実効傾きがαの傾斜を持つ突起を各セル毎に設ける。ここでαは、可視光４が基板内をθｍａｘの角度で進行した場合でも、これが外部に出た時にパネル方向に逆戻りしないような条件に設定する。すなわち、数９より、αは数１０に設定する。
【００１８】
【数９】
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【数１０】
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これらの条件により、透明薄膜蛍光体２の内部で等方的に発生した可視光４は、全体として背面パネルと逆向きに方向をそろえながら前面パネルから外部に出る向きに分布を異方化させて、途中で全反射することなく前面パネル内を進行し、前面パネルの基板表面で全反射することなく外部に出て前方に進行するようになる。これにより、可視光４の利用効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるＰＤＰの一つのセルの断面構造を模式的に示した部分図である。図１において、１は誘電体、２は透明薄膜蛍光体、３は放電空間、４は可視光、５は基板、６は電極、７はＭｇＯ膜、８はプラズマ、９は励起光である。
【００２０】
本実施の形態において、基板５、誘電体１、透明薄膜蛍光体２を含む前面パネルは、基板５、電極６を埋め込んだ誘電体１、ＭｇＯ膜７を含む背面パネルと対向して配置されており、その間の放電空間３でプラズマ８が生成し、そこで生じる真空紫外線や紫外線から成る励起光９が透明薄膜蛍光体２に照射される。そして、励起光９により励起された透明薄膜蛍光体２からは可視光４が発生する。
【００２１】
ここで、前面パネルの基板５、誘電体１、透明薄膜蛍光体２、放電空間３の屈折率を、それぞれｎｓ、ｎｄ、ｎｐ、ｎｇで表すと、これらにはｎｓ＞ｎｄ＞ｎｐ＞ｎｇ〜１の関係がある。ここで、ｎｓ＞ｎｄの関係は本発明の本質に直接関係はなく、ｎｓ、ｎｄ＞ｎｐ＞ｎｇ〜１であればよい。また、前面パネルの基板５の外部表面にはセル毎に突起が形成してある。この突起の傾斜αは、実効的に数１０になっている。
【００２２】
すでに詳しく述べたように、このような構成の前面パネルでは、透明薄膜蛍光体２内の可視光４は発生時には等方的な分布を持つが、次第に前面パネルから外部に出る向きに分布を異方化させていく。そして、基板５の表面では、全反射して元に戻ることなく外部に放出され、前方に進行する。
【００２３】
以上、本発明の一実施形態の構成および動作について述べたが、前面パネルが、透明薄膜蛍光体２、およびこの透明薄膜蛍光体２に背面パネルと反対側の側面から接した高屈折率領域（屈折率が透明薄膜蛍光体２の屈折率ｎｐよりも低い部分がない領域）とを含み、かつその高屈折率領域の表面の屈折率ｎｓをとして、その高屈折率領域が数１０を満たす角度αを実効的に含んだ傾斜角を持つ突起をセル毎に備えているＰＤＰであれば、それが本実施形態と異なる構成であっても本発明の本質を損なうことなくこれを実施できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、透明薄膜蛍光体２の内部で発生した可視光４の外部への取り出し効率が向上し、その結果、可視光４の利用効率が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すＰＤＰのセル断面図。
【図２】本発明の原理を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…誘電体、２…透明薄膜蛍光体、３…放電空間、４…可視光、５…基板、６…電極、７…ＭｇＯ膜、８…プラズマ、９…励起光。
【図１】
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【図２】
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