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JP2004200057A - Flat panel display - Google Patents

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Publication number
JP2004200057A
JP2004200057A JP2002368336A JP2002368336A JP2004200057A JP 2004200057 A JP2004200057 A JP 2004200057A JP 2002368336 A JP2002368336 A JP 2002368336A JP 2002368336 A JP2002368336 A JP 2002368336A JP 2004200057 A JP2004200057 A JP 2004200057A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
electron source
electrode
anode
flat panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002368336A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Motoyama
靖 本山
Keiji Ishii
啓二 石井
Yoshikuni Hirano
芳邦 平野
Yukio Murakami
由紀夫 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP2002368336A priority Critical patent/JP2004200057A/en
Publication of JP2004200057A publication Critical patent/JP2004200057A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/38Cold-cathode tubes
    • H01J17/48Cold-cathode tubes with more than one cathode or anode, e.g. sequence-discharge tube, counting tube, dekatron
    • H01J17/49Display panels, e.g. with crossed electrodes, e.g. making use of direct current

Landscapes

  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネルの長所を生かしつつ、消費電力の一層の低減を実現することができるフラットパネルディスプレイを提供する。
【解決手段】プラズマディスプレイパネルは、構成単位であるセル10がマトリクス状に配列される。セル10は、下部電極18、トンネル絶縁層22および上部電極32を積層した構造を有する電子源12と、前面板36および陽極38を積層した構造を有し、陽極38を電子源12の上部電極32に向けて、電子源12に対向して配置される陽極部34と、励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスが、電子源12と陽極部34との間に配置される隔壁44によって封入されて形成されるガス封入部42とを備え、ガス封入部42を画成する隔壁44および陽極38の内面に蛍光体層40a、40bが形成された構造を有する。
【選択図】 図1
Provided is a flat panel display capable of realizing further reduction in power consumption while taking advantage of a plasma display panel.
In a plasma display panel, cells as constituent units are arranged in a matrix. The cell 10 has an electron source 12 having a structure in which a lower electrode 18, a tunnel insulating layer 22 and an upper electrode 32 are stacked, and a structure in which a front plate 36 and an anode 38 are stacked. 32, an anode portion 34 disposed opposite to the electron source 12 and a gas capable of emitting ultraviolet light when excitation energy is applied between the electron source 12 and the anode portion 34. A gas sealing portion 42 is formed by being sealed by a partition 44 to be disposed, and has a structure in which phosphor layers 40 a and 40 b are formed on the inner surfaces of the partition 44 and the anode 38 that define the gas sealing portion 42.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
市販されているカラーフラットパネルディスプレイとして、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと表記する。)がある。
【0003】
PDPは、放電により、ガスの粒子(原子、分子)を励起し、その光学的遷移によって生じうる紫外線で蛍光体を励起し、可視光を得る表示装置である。
【0004】
PDPは、自発光であるため高視野角が得られ、また、高速度応答性を有し、さらに、大画面の作製が比較的容易である等の長所がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、PDPをより実用的なものにするためには、現行以上のさらなる低消費電力化が求められている。
【0006】
すなわち、PDPでは、パネルと同程度の電力が駆動回路においても消費されている。そして、駆動回路では、放電を発生するために高い電圧をパルス制御する必要があるため、消費電力の増加の問題とともに、駆動回路の制作コストが高くなるという問題もある。
【0007】
また、パネルについては、投入された電力の4%程度しか紫外線の放射に寄与していないという報告もある(和邇浩一:「プラズマディスプレイ(PDP)の省電力化」 映情学誌、53、No.8.1067(1999))。残り96%の電力は、放電を開始し、維持する過程において、プラズマを構成するイオン等の粒子の生成やそれらの運動エネルギに変換された後、熱として失われていく。
【0008】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、前記したプラズマディスプレイパネルの長所を生かしつつ、消費電力の一層の低減を実現することができるフラットパネルディスプレイを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るフラットパネルディスプレイは、下部電極、トンネル絶縁層および該下部電極に対して正電圧になる上部電極を積層した構造を有する電子源(陰極部)と、透明基板および該透明基板に該上部電極に対して正電圧になる透明陽極電極を積層した構造を有し、該透明陽極電極を該電子源の該上部電極に向けて、該電子源に対向して配置される陽極部と、励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスが、該電子源と該陽極部との間に配置される隔壁によって封入されて形成されるガス封入部とを備え、該ガス封入部を画成する該隔壁および該透明陽極電極のいずれか一方または双方の内面に蛍光体層が形成されてなることを特徴とする。
【0010】
本発明に係るフラットパネルディスプレイは、電子源に印加された電圧による電界効果によって放出される電子が、ガスの粒子を励起して紫外線を生成し、生成される紫外線が蛍光体を励起することで可視光を得る。
【0011】
これにより、投入した電力の紫外線放射への寄与率が増加するため、所定の発光を得るための消費電力を低減することができる。また、低い駆動電圧で駆動することができるため、駆動回路の消費電力の低減およびコストの低減を図ることができる。
【0012】
この場合、前記上部電極と前記透明陽極電極との間の距離(d:単位cm)、該上部電極と該透明陽極電極との間に印加する電圧(V:単位V)および前記ガスの封入圧力(P:単位kPa)が下式の関係を満たすように設定されていると、
(式)15≦V×d−1×P−1≦190
消費電力をさらに低減することができる。
【0013】
また、この場合、前記ガスの封入圧力が40〜80kPaの範囲内にあると、好適である。
【0014】
また、この場合、前記ガスがキセノンガスであると、好適である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフラットパネルディスプレイの好適な実施の形態(以下、本実施の形態例という。)について、図を参照して、以下に説明する。
【0016】
前記のように、PDPでは、パネルに投入した電力が紫外線放射に寄与する効率は低く、投入した電力の大半が熱として失われていく。
【0017】
しかしながら、放電においては、陽光柱と呼ばれる非常に効率の大きい部分が生じることも知られている。例えば、Xeガスにおける陽光柱の場合、紫外線放射に費やされるエネルギの割合を見積もった計算では、陽光柱内のE/P(電子の運動エネルギの表現方法の一種であり、Eは電界、Pはガス圧力を示す。)を38〜110V・cm−1・kPa−1(5〜15V・cm−1・Torr−1)にすると、入力エネルギの90%以上が紫外線放射に利用されるという報告もある(岡本幸雄「直流ガス放電形カラーディスプレイにおける発光効率の向上」電学プラズマ研資EP81−22、16(1981))。
【0018】
このため、陽光柱程度のE/Pをもつガス中に電子を放出できる電子放出素子(以下、電子源という。)があれば、高効率なフラットパネルディスプレイが得られるであろうことは比較的容易に予測することができる。
【0019】
しかしながら、このような電子源を得ることは必ずしも容易ではない。
【0020】
例えば、電子源として、熱陰極を用いた方式が考えられるが、この方式の電子源は、消費電力が大きく、また、各画素ごとに電子源を設けることは難しい。
【0021】
一方、電子源として冷陰極を用いた方式の表示装置としてフィールドエミッションディスプレイ(FED)があるが、この方式の電子源として現在主流となっているスピント型(Spindt型)やカーボンナノチューブ型等の、エミッタと電子を引き離すゲートとの間に空間があるタイプでは、この空間に大きな電界が生じるため、陽光柱程度のE/Pをもつガスが電離して生成したイオンによってエミッタが破壊されるおそれがある。
【0022】
本発明者等は、陽光柱程度のE/Pをもつガス中に電子を放出できる電子源について鋭意検討した結果、下部電極、トンネル絶縁層および該下部電極に対して正電圧になる上部電極を積層した構造を有する電子源を用いることで、上記の不具合を解消できることを見出した。
【0023】
本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイの上記電子源については、各画素ごとに設けたものが既に報告されており、これらの電子源を用いることができる。また、上記電子源は、トンネル現象を発生させるための高電解形成部がトンネル絶縁層内にあり、高電解形成部がガスと隔離されているため、ガスのイオンによってエミッタが破壊されるおそれがない。
【0024】
このような電子源としては、MIM型(Metal/Insulator/Metal型)、MIS型(Metal/Insulator/Semiconductor型)、MOS型(Metal/Oxide/ Semiconductor型)等を用いることができる。
【0025】
本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイは、上記電子源とともに、透明基板、上部電極に対して正電圧になる透明陽極電極および蛍光体層を積層した構造を有し、蛍光体層を電子源の上部電極に向けて、電子源に対向して配置される陽極部を備える。さらに、励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスが、電子源と該陽極部との間に配置される隔壁によって封入されるガス封入部を備える。そして、ガス封入部の内壁に蛍光体層が形成される。
【0026】
このような本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイの具体的な構成例について、フラットパネルディスプレイを構成する、1つの画素に対応するセルを示す図1を参照して説明する。
【0027】
フラットパネルディスプレイのセル10は、電子源としてMIM型を用いる(例えば、T.Kusunoki et al, Asia Display/IDW ′01 Proceedings,p.1189(2001)を参照。)。
【0028】
電子源(陰極部)12は、アンダーコート膜14を設けた背面板16上に、線状の下部電極18が設けられ、下部電極18の上にフィールド絶縁層20とトンネル絶縁層22が設けられる。さらに、トンネル絶縁層22上に、トンネル絶縁層22を露出する開口(電子放出部24)を挟んで、下部電極18と空間的に直交する線状の、コンタクト電極26およびバス電極28が設けられる。さらに、バス電極28上に保護絶縁層30が設けられ、保護絶縁層30上およびトンネル絶縁層26上に上部電極32が設けられる。
【0029】
電子源12の各層の材料は、アンダーコート膜14、14については、例えばSiNxおよびSiOの積層膜を用いることができ、背面板16については、例えばソーダガラスを用いることができ、下部電極18については、例えばAl−Nd合金を用いることができ、フィールド絶縁層20およびトンネル絶縁層22については、例えばAlを陽極酸化したものを用いることができ、コンタクト電極26については、例えばWを用いることができ、バス電極28については、例えばAl−Nd合金を用いることができ、保護絶縁層30については、例えばSiを用いることができ、上部電極32については、例えばIr、AtおよびAuの積層膜を用いることができる。
【0030】
陽極部34は、前面板(透明基板)36に陽極(透明陽極電極)38が設けられる。陽極38に蛍光体層40aが形成される。前面板36の材料は、例えばソーダガラスを用いることができ、陽極38はITO等の透明材料を用いることができる。また、陽極38は、AlやAg等の不透明材料を用いてストライプ状に形成して、光透過部分を確保したものであってもよい。蛍光体層40aの蛍光体としては、例えばPDPに用いられる材料を好適に用いることができ、例えば、赤色発光用として(YCd1−X)BO:Eu3+、緑色発光用としてZnSiO:Mn2+、青色発光用としてBaMgAl1017:Eu2+等を用いることができる。
【0031】
ガス封入部42は、電子源12と陽極部34との間に配置される隔壁44を有する。隔壁44は、例えば酸化鉛ガラスを用いて形成することができる。隔壁44の内面にも蛍光体層40bが形成される。ガス封入部42には、励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスとして、例えばXeガスが封入される。但し、これに限らず他の希ガスやこれらの希ガスの混合ガスを用いてもよい。
【0032】
ここで、上部電極32と陽極38との間の距離(d:単位cm)、上部電極32と陽極38との間に印加する電圧V(単位V)および封入されるガスの封入圧力P(単位kPa)が下式の関係を満たすように設定される。
【0033】
(式)15≦V×d−1×P−1≦190
上部電極32と陽極38との間に封入したガスの前記したE/Pは、前記のように放電によって電子を生成する場合と異なり、上部電極32と陽極38との間において電界強度が略一定となるため、E/PをV×d−1×P−1で近似することができる。
【0034】
このとき、ガス封入部42に封入されるガスがXeガスの場合、蛍光体層40a、40bの蛍光体を励起する紫外線は、封入圧力Pの低い条件下では共鳴準位1s4からの共鳴線(波長147nm)であるが、封入圧力Pが高くなると、共鳴準位1s4と準安定準位1s5のそれぞれの原子が、2つの中性原子と3体衝突して2原子分子を形成して、低振動準位で相対的に長い中心波長173nmのエキシマ光を放射する。例えば、ガス圧力が6.7kPa(50Torr)を超えると上記の共鳴線は急速に減衰し、封入圧力Pが53kPa(400Torr)付近においてエキシマ光の強度が最大になるとの報告がある(P.Millet et al,J.Chem.Phys.69(1),1 Jul.(1978)参照)。一般的にも、長波長の光は、自己吸収が少なく有利であるとされている。
【0035】
このため、本実施の形態例では、ガスの封入圧力Pとして、40〜80kPa(300〜600Torr)の範囲内の、例えば53kPa程度の比較的高い圧力を選定する。そして、このとき、上記の式を満足するように、上部電極32に対して陽極38が正電圧になるように上部電極32と陽極38との間に20〜100V程度の電圧Vを印加する。なお、このとき、下部電極18に対して上部電極32が正電圧になるように下部電極18と上部電極32との間に例えば5〜10V程度の電圧Vを印加する。
【0036】
これにより、投入する電力に対して高い紫外線発生効率を得ることができる。
【0037】
また、このような条件下では、封入ガス粒子(原子、分子)イオンのエネルギが上部電極32のスパッタリングを発生する加速電圧の閾値である18V程度以下と考えられ(金原 粲著「スパッタリング現象」東京大学出版(1984)参照)、素子の長寿命化も達成できる。
【0038】
上記のように構成したセル10をマトリクス状に作製することにより、本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイが得られる。
【0039】
本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイは、電子源12に印加された電圧による電界効果によって放出される電子が、ガスの粒子を励起して紫外線を生成し、生成される紫外線が蛍光体を励起することで可視光を得る。
【0040】
なお、上記の例では、フラットパネルディスプレイはモノカラー表示機能を備えるが、例えば、光の三原色の蛍光体層を分離して形成した3つのセルを用いて1画素に対応させることで、フルカラー表示機能を有するフラットパネルディスプレイを得ることができる。
【0041】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【0042】
フラットパネルディスプレイを以下の方法で作製した。
【0043】
電子源は、以下の方法で作製した。
【0044】
3mmの厚みのソーダガラス製の背面板に100nmの厚みのSiNxおよび20nmの厚みのSiOからなる積層膜をスパッタ成膜してアンダーコート膜を形成した。ついで、アンダーコート膜上にAl−Nd合金をスパッタ成膜した後、ウエットエッチングを行って、300nmの厚みの線状の下部電極を形成した。ついで、この下部電極にレジスト膜を用いた陽極酸化と、このレジスト膜を除去した後の陽極酸化を行い、150nmの厚みのフィールド絶縁層および12nmの厚みのトンネル絶縁層をそれぞれ形成した。ついで、トンネル絶縁層上にWおよびAl−Nd合金を順次スパッタ成膜した後ウエットエッチングを行って、下部電極と直交する、20nmの厚みのコンタクト電極および100nmの厚みのバス電極を形成した。ついで、バス電極上にSiをスパッタ成膜し、500μmの厚みの保護絶縁層を形成した。その後、プラズマエッチングおよびウエットエッチングにより電子放出部を開口し、最後に、Ir、AtおよびAuを順次スパッタ成膜し、6nmの厚みの積層膜からなる上部電極を形成した。
【0045】
陽極部は、ソーダガラスからなる3mmの厚みの前面板にITOをスパッタ成膜して200nmの厚みの陽極を形成することで作製した。
【0046】
ガス封入部は、以下の方法で作製した。
【0047】
酸化鉛材料をスクリーン印刷法により陽極部の周囲に塗布、焼成し、100μmの厚み(高さ)の隔壁(リブ)を形成した。ついで、PDP用の蛍光体をスクリーン印刷法により隔壁の内面および必要に応じて陽極に10μmの厚みに塗布して蛍光体層を形成した。ついで、隔壁の他の一側に電子源を取り付けることにより、密閉領域を画成するガス封入部を作製した。さらに、図1で表示を省いたガス導入部からXeをガス封入部に導入し、ガス封入圧力を53kPaに調整して、フラットパネルディスプレイを完成した。
【0048】
作製したフラットパネルディスプレイに電圧を印加したときの投入電力の紫外線発生への寄与率を図2に示す。
【0049】
上部電極に対して陽極が正電圧になるように上部電極と陽極との間に電圧Vを印加した。また、下部電極に対して上部電極が正電圧になるように下部電極と上部電極との間には9Vの電圧Vを印加した。
【0050】
図2中、縦軸の投入電力の紫外線発生への寄与率の算出は、レーザ吸収法を用いて励起Xe原子の密度を測定する方法(Kunihide Tachibana and Shaojun Feng:JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Vol.88,No.9:2000)に拠った。
【0051】
図2より、本実施例のフラットパネルディスプレイは、投入電力の紫外線発生への寄与率として、従来のPDPの値である4%を超える値が得られることがわかる。例えば、上部電極と陽極との間に60Vの電圧を印加した条件では、電流密度が80mA/cmとなり、このときの投入電力の紫外線発生への寄与率(紫外線生成効率)は、投入された電力の9%程度となり、従来のPDPの4%に対して2倍以上の値が得られた。すなわち、本実施例のフラットパネルディスプレイは、従来のPDPに比べて、消費電力を大幅に低減することができる。
【0052】
また、本実施例のフラットパネルディスプレイは、V×d−1×P−1の値が15を下回る、上部電極と陽極との間の電圧が8V未満の領域およびV×d−1×P−1の値が190を上回る、上部電極と陽極との間の電圧が100Vを超える領域では、投入電力の紫外線発生への寄与率が急激に低下してしまうことがわかった。前者の場合は、電子がXeの乖離エネルギに達しないためであり、後者の場合は、放電領域にあるためである。
【0053】
また、この場合、下部電極と上部電極との間に印加する駆動電圧は、上記したように9Vであり、従来のPDPの駆動電圧の200V程度に比べて低いため、駆動回路の消費電力を低減することができ、また、コストを低減することができる。
【0054】
【発明の効果】
本発明に係るフラットパネルディスプレイによれば、下部電極、トンネル絶縁層および下部電極に対して正電圧になる上部電極を積層した構造を有する電子源と、透明基板および透明基板に該上部電極に対して正電圧になる透明陽極電極を積層した構造を有し、透明陽極電極を電子源の上部電極に向けて、電子源に対向して配置される陽極部と、励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスが、電子源と陽極部との間に配置される隔壁によって封入されて形成されるガス封入部とを備え、ガス封入部を画成する隔壁および透明陽極電極のいずれか一方または双方の内面に蛍光体層が形成されてなるため、パネルの消費電力を低減することができ、また、駆動回路の消費電力および作製コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態例に係るフラットパネルディスプレイを構成するセルの概略構成を示す図である。
【図2】本実施例のフラットパネルディスプレイについて、上部電極と陽極間に印加する電圧と投入電力の紫外線発生への寄与率との関係を示す図である。
【符号の説明】
10 フラットパネルディスプレイのセル
12 電子源
14 アンダーコート膜
16 背面板
18 下部電極
20 フィールド絶縁層
22 トンネル絶縁層
26 コンタクト電極
28 バス電極
30 保護絶縁層
32 上部電極
34 陽極部
36 前面板
38 陽極
40a、40b 蛍光体層
42 ガス封入部
44 隔壁
d 上部電極と陽極との間の距離
上部電極と陽極との間に印加する電圧
下部電極と上部電極との間に印加する電圧
P ガスの封入圧力
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to flat panel displays.
[0002]
[Prior art]
As a commercially available color flat panel display, there is a plasma display panel (hereinafter, referred to as PDP).
[0003]
A PDP is a display device that excites gas particles (atoms and molecules) by discharge, excites a phosphor with ultraviolet rays that can be generated by the optical transition, and obtains visible light.
[0004]
PDPs have the advantages of being self-luminous, providing a wide viewing angle, having a high speed response, and being relatively easy to produce a large screen.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to make PDPs more practical, further reduction in power consumption is required.
[0006]
That is, in the PDP, the same level of power is consumed in the drive circuit as in the panel. In the drive circuit, it is necessary to perform pulse control of a high voltage in order to generate a discharge. Therefore, there is a problem that the power consumption is increased and a production cost of the drive circuit is increased.
[0007]
In addition, there is a report that only about 4% of the input power contributes to the emission of ultraviolet rays (Koichi Wani: "Power Saving of Plasma Display (PDP)", ITE, 53, No. 8.1067 (1999)). The remaining 96% of the power is lost as heat after being generated and converted into kinetic energy of particles such as ions forming the plasma in the process of starting and maintaining the discharge.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a flat panel display that can realize further reduction in power consumption while utilizing the advantages of the plasma display panel described above. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a flat panel display according to the present invention includes an electron source (cathode unit) having a structure in which a lower electrode, a tunnel insulating layer, and an upper electrode having a positive voltage with respect to the lower electrode are stacked. It has a structure in which a transparent substrate and a transparent anode electrode having a positive voltage with respect to the upper electrode are laminated on the transparent substrate, and the transparent anode electrode faces the electron source with the transparent anode electrode facing the upper electrode of the electron source. A gas formed by being enclosed by a partition arranged between the electron source and the anode, and a gas capable of emitting ultraviolet rays when excitation energy is applied thereto. And a sealing layer, wherein a phosphor layer is formed on an inner surface of one or both of the partition wall and the transparent anode electrode that define the gas sealing section.
[0010]
In the flat panel display according to the present invention, electrons emitted by an electric field effect due to a voltage applied to an electron source excite gas particles to generate ultraviolet light, and the generated ultraviolet light excites a phosphor. Obtain visible light.
[0011]
Thereby, the contribution ratio of the input power to the ultraviolet radiation increases, so that the power consumption for obtaining the predetermined light emission can be reduced. Further, since driving can be performed with a low driving voltage, power consumption and cost of the driving circuit can be reduced.
[0012]
In this case, a distance (d: unit cm) between the upper electrode and the transparent anode electrode, a voltage (V: unit V) applied between the upper electrode and the transparent anode electrode, and a sealing pressure of the gas. If (P: unit kPa) is set so as to satisfy the following equation,
(Equation) 15 ≦ V × d −1 × P −1 ≦ 190
Power consumption can be further reduced.
[0013]
In this case, it is preferable that the pressure at which the gas is charged falls within the range of 40 to 80 kPa.
[0014]
In this case, the gas is preferably xenon gas.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of a flat panel display according to the present invention (hereinafter, referred to as an embodiment) will be described below with reference to the drawings.
[0016]
As described above, in the PDP, the efficiency of the power applied to the panel to contribute to ultraviolet radiation is low, and most of the input power is lost as heat.
[0017]
However, it is also known that a very high efficiency portion called a positive column occurs in the discharge. For example, in the case of a positive column in Xe gas, in a calculation estimating the ratio of energy consumed for ultraviolet radiation, E / P in the positive column (a type of expression of kinetic energy of electrons, E is an electric field, and P is When the gas pressure is 38 to 110 V · cm −1 · kPa −1 (5 to 15 V · cm −1 · Torr −1 ), 90% or more of the input energy is used for ultraviolet radiation. (Yukio Okamoto, "Improvement of luminous efficiency in DC gas discharge type color display," Denki Plasma Research, EP81-22, 16 (1981)).
[0018]
For this reason, it is relatively difficult to obtain a highly efficient flat panel display if there is an electron-emitting device (hereinafter, referred to as an electron source) that can emit electrons into a gas having an E / P equivalent to a positive column. It can be easily predicted.
[0019]
However, obtaining such an electron source is not always easy.
[0020]
For example, a method using a hot cathode as an electron source is conceivable, but the electron source of this method consumes large power and it is difficult to provide an electron source for each pixel.
[0021]
On the other hand, there is a field emission display (FED) as a display device using a cold cathode as an electron source, and a Spindt type (Spindt type), a carbon nanotube type, or the like, which is currently the mainstream, is used as an electron source of this type. In a type in which there is a space between the emitter and the gate that separates electrons, a large electric field is generated in this space, and the emitter may be destroyed by ions generated by ionization of a gas having an E / P equivalent to a positive column. is there.
[0022]
The present inventors have conducted intensive studies on an electron source capable of emitting electrons into a gas having an E / P equivalent to that of a positive column, and as a result, have found that the lower electrode, the tunnel insulating layer, and the upper electrode having a positive voltage with respect to the lower electrode. It has been found that the above problems can be solved by using an electron source having a laminated structure.
[0023]
Regarding the electron sources of the flat panel display according to the present embodiment, those provided for each pixel have already been reported, and these electron sources can be used. Further, in the electron source, since the high electrolysis forming portion for generating the tunnel phenomenon is in the tunnel insulating layer and the high electrolysis forming portion is isolated from the gas, the emitter of the electron source may be destroyed by the ions of the gas. Absent.
[0024]
As such an electron source, an MIM type (Metal / Insulator / Metal type), an MIS type (Metal / Insulator / Semiconductor type), a MOS type (Metal / Oxide / Semiconductor type) or the like can be used.
[0025]
The flat panel display according to the present embodiment has a structure in which a transparent substrate, a transparent anode electrode having a positive voltage with respect to an upper electrode, and a phosphor layer are laminated together with the electron source, and the phosphor layer is formed by an electron source. And an anode portion facing the electron source. Further, a gas sealing portion is provided in which a gas capable of emitting ultraviolet rays by applying excitation energy is sealed by a partition wall disposed between the electron source and the anode portion. Then, a phosphor layer is formed on the inner wall of the gas sealing portion.
[0026]
A specific configuration example of such a flat panel display according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 showing a cell corresponding to one pixel which constitutes the flat panel display.
[0027]
The cell 10 of the flat panel display uses the MIM type as the electron source (for example, see T. Kusunoki et al, Asia Display / IDW '01 Proceedings, p. 1189 (2001)).
[0028]
In the electron source (cathode unit) 12, a linear lower electrode 18 is provided on a back plate 16 provided with an undercoat film 14, and a field insulating layer 20 and a tunnel insulating layer 22 are provided on the lower electrode 18. . Further, a linear contact electrode 26 and a bus electrode 28 which are spatially orthogonal to the lower electrode 18 are provided on the tunnel insulating layer 22 with an opening (electron emission portion 24) exposing the tunnel insulating layer 22 therebetween. . Further, a protective insulating layer 30 is provided on the bus electrode 28, and an upper electrode 32 is provided on the protective insulating layer 30 and the tunnel insulating layer 26.
[0029]
As the material of each layer of the electron source 12, for the undercoat films 14, 14, for example, a laminated film of SiNx and SiO 2 can be used, for the back plate 16, for example, soda glass can be used, and for the lower electrode 18, For example, an Al-Nd alloy can be used. For the field insulating layer 20 and the tunnel insulating layer 22, for example, anodized Al can be used. For the contact electrode 26, for example, W can be used. For the bus electrode 28, for example, an Al—Nd alloy can be used. For the protective insulating layer 30, for example, Si 3 N 4 can be used. For the upper electrode 32, for example, Ir, At, and Au Can be used.
[0030]
The anode part 34 is provided with an anode (transparent anode electrode) 38 on a front plate (transparent substrate) 36. The phosphor layer 40a is formed on the anode 38. The material of the front plate 36 can be, for example, soda glass, and the anode 38 can be made of a transparent material such as ITO. Further, the anode 38 may be formed in a stripe shape using an opaque material such as Al or Ag to secure a light transmitting portion. The phosphor of the phosphor layer 40a, can be suitably used the materials used for example in the PDP, for example, for the red-emitting (Y X Cd 1-X) BO 3: Eu 3+, Zn 2 for the green light emitting SiO 4 : Mn 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ or the like can be used for emitting blue light.
[0031]
The gas sealing section 42 has a partition 44 disposed between the electron source 12 and the anode section 34. The partition 44 can be formed using, for example, lead oxide glass. The phosphor layer 40b is also formed on the inner surface of the partition 44. For example, Xe gas is sealed in the gas sealing portion 42 as a gas capable of emitting ultraviolet rays when excitation energy is applied. However, the present invention is not limited to this, and another rare gas or a mixed gas of these rare gases may be used.
[0032]
Here, the distance (d: unit cm) between the upper electrode 32 and the anode 38, the voltage V 1 (unit V) applied between the upper electrode 32 and the anode 38, and the sealing pressure P ( (Unit kPa) is set so as to satisfy the following equation.
[0033]
(Equation) 15 ≦ V × d −1 × P −1 ≦ 190
The E / P of the gas sealed between the upper electrode 32 and the anode 38 is different from the case where electrons are generated by electric discharge as described above, and the electric field intensity is substantially constant between the upper electrode 32 and the anode 38. Therefore, E / P can be approximated by V 1 × d −1 × P −1 .
[0034]
At this time, when the gas sealed in the gas sealing portion 42 is Xe gas, the ultraviolet light for exciting the phosphors of the phosphor layers 40a and 40b emits a resonance line from the resonance level 1 s4 under the condition of a low sealing pressure P. (Wavelength: 147 nm), but when the sealing pressure P increases, each atom of the resonance level 1s4 and the metastable level 1s5 collides with two neutral atoms to form a diatomic molecule. And emits a relatively long excimer light having a central wavelength of 173 nm at a low vibration level. For example, it has been reported that when the gas pressure exceeds 6.7 kPa (50 Torr), the above-mentioned resonance line rapidly attenuates, and the intensity of excimer light becomes maximum when the sealing pressure P is around 53 kPa (400 Torr) (P. Millet). et al, J. Chem. Phys. 69 (1), 1 Jul. (1978)). Generally, it is considered that light of a long wavelength has less self-absorption and is advantageous.
[0035]
For this reason, in the present embodiment, a relatively high pressure of, for example, about 53 kPa is selected as the gas filling pressure P within a range of 40 to 80 kPa (300 to 600 Torr). At this time, so as to satisfy the above equation, applying the voltage V 1 of the order of 20~100V between the upper electrode 32 and the anode 38 as the anode 38 to the upper electrode 32 is a positive voltage . At this time, the upper electrode 32 for applying a voltage V 2, for example, about 5~10V between the lower electrode 18 and the upper electrode 32 such that the positive voltage to the lower electrode 18.
[0036]
As a result, it is possible to obtain a high ultraviolet ray generation efficiency with respect to the supplied electric power.
[0037]
Also, under such conditions, the energy of the encapsulated gas particles (atoms and molecules) is considered to be about 18 V or less, which is the threshold of the acceleration voltage at which the upper electrode 32 is sputtered. (See University Press (1984)).
[0038]
By manufacturing the cells 10 configured as described above in a matrix, the flat panel display according to the present embodiment can be obtained.
[0039]
In the flat panel display according to the present embodiment, the electrons emitted by the electric field effect due to the voltage applied to the electron source 12 excite gas particles to generate ultraviolet rays, and the generated ultraviolet rays emit phosphors. Visible light is obtained by excitation.
[0040]
In the above example, the flat panel display has a mono-color display function. For example, by using three cells formed by separating phosphor layers of three primary colors of light to correspond to one pixel, a full-color display is realized. A flat panel display having a function can be obtained.
[0041]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments described below.
[0042]
A flat panel display was manufactured by the following method.
[0043]
The electron source was produced by the following method.
[0044]
An undercoat film was formed on a back plate made of soda glass having a thickness of 3 mm by sputtering a laminated film made of SiNx having a thickness of 100 nm and SiO 2 having a thickness of 20 nm. Then, after forming an Al-Nd alloy by sputtering on the undercoat film, wet etching was performed to form a linear lower electrode having a thickness of 300 nm. Next, anodic oxidation using a resist film for the lower electrode and anodic oxidation after removing the resist film were performed to form a field insulating layer having a thickness of 150 nm and a tunnel insulating layer having a thickness of 12 nm. Then, W and an Al-Nd alloy were sequentially formed on the tunnel insulating layer by sputtering, and then wet-etched to form a contact electrode having a thickness of 20 nm and a bus electrode having a thickness of 100 nm, which were orthogonal to the lower electrode. Next, a protective insulating layer having a thickness of 500 μm was formed by sputtering Si 3 N 4 on the bus electrode. Thereafter, the electron emission portion was opened by plasma etching and wet etching. Finally, Ir, At and Au were sequentially formed by sputtering to form an upper electrode formed of a 6 nm-thick laminated film.
[0045]
The anode part was produced by sputtering ITO on a 3 mm-thick front plate made of soda glass to form an anode having a thickness of 200 nm.
[0046]
The gas filling part was produced by the following method.
[0047]
A lead oxide material was applied around the anode part by a screen printing method and baked to form a partition (rib) having a thickness (height) of 100 μm. Next, a phosphor for PDP was applied to the inner surface of the partition wall and, if necessary, the anode to a thickness of 10 μm by a screen printing method to form a phosphor layer. Next, an electron source was attached to the other side of the partition wall, thereby producing a gas sealed portion defining a sealed area. Further, Xe was introduced into the gas filling portion from the gas introducing portion, the display of which was omitted in FIG. 1, and the gas filling pressure was adjusted to 53 kPa to complete the flat panel display.
[0048]
FIG. 2 shows the contribution ratio of the applied power to the generation of ultraviolet rays when a voltage is applied to the manufactured flat panel display.
[0049]
Anode was applied voltages V 1 between the upper electrode and the anode such that the positive voltage to the upper electrode. Further, between the lower electrode and the upper electrode as the upper electrode with respect to the lower electrode becomes positive voltage is applied a voltage V 2 of 9V.
[0050]
In FIG. 2, the contribution of the input power on the vertical axis to the generation of ultraviolet light is calculated by measuring the density of excited Xe atoms using a laser absorption method (Kunihide Tachibana and Shaojun Feng: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Vol.88, No. 9: 2000).
[0051]
From FIG. 2, it can be seen that the flat panel display of the present embodiment can obtain a value exceeding 4%, which is the value of the conventional PDP, as the contribution ratio of the applied power to the generation of ultraviolet rays. For example, under a condition in which a voltage of 60 V is applied between the upper electrode and the anode, the current density is 80 mA / cm 2 , and the contribution ratio of the applied power to the generation of ultraviolet light (ultraviolet light generation efficiency) at this time is as follows. The power was about 9%, which was more than twice the value of 4% of the conventional PDP. That is, the power consumption of the flat panel display of this embodiment can be significantly reduced as compared with the conventional PDP.
[0052]
In addition, the flat panel display of the present example has a region where the value of V 1 × d −1 × P −1 is less than 15, the voltage between the upper electrode and the anode is less than 8 V, and V 1 × d −1 × In the region where the value of P -1 exceeds 190 and the voltage between the upper electrode and the anode exceeds 100 V, it has been found that the contribution ratio of the applied power to the generation of ultraviolet rays sharply decreases. In the former case, the electrons do not reach the divergence energy of Xe, and in the latter case, they are in the discharge region.
[0053]
In this case, the driving voltage applied between the lower electrode and the upper electrode is 9 V as described above, which is lower than the driving voltage of the conventional PDP of about 200 V, so that the power consumption of the driving circuit is reduced. And cost can be reduced.
[0054]
【The invention's effect】
According to the flat panel display according to the present invention, an electron source having a structure in which a lower electrode, a tunnel insulating layer and an upper electrode having a positive voltage with respect to the lower electrode are stacked, and a transparent substrate and a transparent substrate with respect to the upper electrode The anode has a structure in which a transparent anode electrode is laminated to be a positive voltage, and the transparent anode electrode faces the upper electrode of the electron source. A gas-encapsulating portion formed by enclosing a gas capable of emitting ultraviolet rays with a partition disposed between the electron source and the anode portion, and a partition and a transparent anode electrode defining the gas-encapsulating portion Since the phosphor layer is formed on one or both of the inner surfaces, the power consumption of the panel can be reduced, and the power consumption and the manufacturing cost of the driving circuit can be reduced. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cell constituting a flat panel display according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a voltage applied between an upper electrode and an anode and a contribution ratio of applied power to generation of ultraviolet rays in the flat panel display of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flat panel display cell 12 Electron source 14 Undercoat film 16 Back plate 18 Lower electrode 20 Field insulating layer 22 Tunnel insulating layer 26 Contact electrode 28 Bus electrode 30 Protective insulating layer 32 Upper electrode 34 Anode part 36 Front plate 38 Anode 40 a 40b Phosphor layer 42 Gas sealing portion 44 Partition wall d Distance between upper electrode and anode V 1 Voltage applied between upper electrode and anode V 2 Voltage P applied between lower electrode and upper electrode Gas P Fill pressure

Claims (4)

下部電極、トンネル絶縁層および該下部電極に対して正電圧になる上部電極を積層した構造を有する電子源と、
透明基板および該透明基板に該上部電極に対して正電圧になる透明陽極電極を積層した構造を有し、該透明陽極電極を該電子源の該上部電極に向けて、該電子源に対向して配置される陽極部と、
励起エネルギが付与されることにより紫外線を放射することが可能なガスが、該電子源と該陽極部との間に配置される隔壁によって封入されて形成されるガス封入部とを備え、
該ガス封入部を画成する該隔壁および該透明陽極電極のいずれか一方または双方の内面に蛍光体層が形成されてなることを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
An electron source having a structure in which a lower electrode, a tunnel insulating layer, and an upper electrode having a positive voltage with respect to the lower electrode are stacked;
It has a structure in which a transparent substrate and a transparent anode electrode having a positive voltage with respect to the upper electrode are laminated on the transparent substrate, and the transparent anode electrode faces the electron source with the transparent anode electrode facing the upper electrode of the electron source. An anode part arranged
A gas capable of emitting ultraviolet light by being supplied with excitation energy includes a gas sealing portion formed by being sealed by a partition wall arranged between the electron source and the anode portion,
A flat panel display comprising a phosphor layer formed on an inner surface of one or both of the partition wall and the transparent anode electrode defining the gas filled portion.
前記上部電極と前記透明陽極電極との間の距離(d:単位cm)、該上部電極と該透明陽極電極との間に印加する電圧(V:単位V)および前記ガスの封入圧力(P:単位kPa)が下式の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項1記載のフラットパネルディスプレイ。
(式)15≦V×d−1×P−1≦190
The distance (d: unit cm) between the upper electrode and the transparent anode electrode, the voltage (V: unit V) applied between the upper electrode and the transparent anode electrode, and the gas filling pressure (P: 2. The flat panel display according to claim 1, wherein the unit (kPa) is set so as to satisfy the following expression.
(Equation) 15 ≦ V × d −1 × P −1 ≦ 190
前記ガスの封入圧力が40〜80kPaの範囲内にあることを特徴とする請求項2記載のフラットパネルディスプレイ。3. The flat panel display according to claim 2, wherein the gas pressure is in a range of 40 to 80 kPa. 前記ガスがキセノンガスであることを特徴とする請求項1記載のフラットパネルディスプレイ。The flat panel display according to claim 1, wherein the gas is xenon gas.
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